JP2002205393A - インクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置並びにヘッドのゴミ除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的容易且つ確実に内部のゴミを除去でき
るインクジェットヘッド及びインクジェット式記録ヘッ
ド並びにヘッドのゴミ除去方法を提供する。 【解決手段】 ノズル開口２３に連通する複数のチャン
バ１７と、各チャンバ１７にインクを供給するインク室
２０とを有し、前記チャンバ１７内の容積を変化させて
その内部に充填されたインクを前記ノズル開口２３から
吐出するインクジェットヘッドにおいて、インクを貯留
されたインク貯留手段と前記インク室２０とを連通する
流路の一部を構成するインク供給路２６を有する流路形
成部材１２を有し、該流路形成部材１２が、前記インク
室２０内のインクを排出できる少なくとも一つの連通路
２７を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノズル開口からイ
ンク滴を吐出して印刷を行うインクジェットヘッド及び
インクジェット式記録装置並びにヘッドのゴミ除去方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、インクを吐出する複数のノズ
ルを有するインクジェットヘッドを用いて被記録媒体に
文字や画像を記録するインクジェット式記録装置が知ら
れている。かかるインクジェット式記録装置では、イン
クジェットヘッドのノズルが被記録媒体に対向するよう
にヘッドホルダに設けられ、このヘッドホルダはキャリ
ッジに搭載され被記録媒体の搬送方向とは直交する方向
に走査されるようになっている。

【０００３】このようなインクジェットヘッドの一例の
分解概略を図７に示す。図７に示すように、圧電セラミ
ックプレート１０１には、複数の溝１０２が並設され、
各溝１０２は、側壁１０３で分離されている。各溝１０
２の長手方向一端部は圧電セラミックプレート１０１の
一端面まで延設されており、他端部は、他端面までは延
びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各溝
１０２内の両側壁１０３の開口側表面には、長手方向に
亘って、駆動電圧印加用の電極１０５が形成されてい
る。

【０００４】また、圧電セラミックプレート１０１の溝
１０２の開口側には、各溝１０２の浅くなった端部と連
通するインク室１０６を画成するインク室形成基板１０
７が接合されている。さらに、このインク室形成基板１
０７上には、インク室１０６の一方面を封止すると共
に、インク室１０６にインクを供給するインク供給路１
０８を有する流路形成部材１０９が固定されている。

【０００５】また、圧電セラミックプレート１０１とイ
ンク室形成基板１０７との接合体の溝１０２が開口して
いる端面には、ノズルプレート１１０が接合されてお
り、ノズルプレート１１０の各溝１０２に対向する位置
にはノズル開口１１１が形成されている。

【０００６】このように構成される記録ヘッドでは、イ
ンク供給路１０８から各溝１０２内にインクを充填し、
所定の溝１０２の両側の側壁１０３に電極１０５を介し
て所定の駆動電界を作用させると、側壁１０３が変形し
て所定の溝１０２内の容積が変化し、これにより、溝１
０２内のインクがノズル開口１１１から吐出する。

【０００７】このようなインクジェットヘッドでは、イ
ンク内に存在するゴミや気泡等によりインクの吐出不良
が発生するという問題がある。そのため、一般的に、イ
ンク供給路１０８のインク室１０６側端部に、フィルタ
１１２が設けられ、このフィルタ１１２によってインク
内のゴミ及び気泡がインク室内に侵入するのを防止して
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなフィルタ１１２を設ければ、ある程度の大きさのゴ
ミ及び気泡の侵入は防止できるものの、完全にゴミ及び
気泡の侵入を防止するのは困難である。また、網目の細
かいフィルタを用いれば、より確実にゴミの侵入を防止
することができるが、インクの流れが阻害されてしまう
ため、あまり網目の細かいフィルタを用いることができ
ない。

【０００９】また、一旦フィルタ１１２を通過してしま
ったゴミ等は、ノズル開口１１１から溝１０２及びイン
ク室１０６内のインクを吸引するいわゆるクリーニング
動作を行うことによって除去しているが、このクリーニ
ング動作によってもゴミを完全に除去することは難し
く、ゴミを除去できなかったヘッドは、廃棄処分となっ
てしまう。

【００１０】本発明は、このような事情に鑑み、比較的
容易且つ確実に内部のゴミを除去できるインクジェット
ヘッド及びインクジェット式記録ヘッド並びにヘッドの
ゴミ除去方法を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１の態様は、ノズル開口に連通する複数のチャン
バと、各チャンバにインクを供給するインク室とを有
し、前記チャンバ内の容積を変化させてその内部に充填
されたインクを前記ノズル開口から吐出するインクジェ
ットヘッドにおいて、インクを貯留されたインク貯留手
段と前記インク室とを連通する流路の一部を構成するイ
ンク供給路を有する流路形成部材を有し、該流路形成部
材が、前記インク室内のインクを排出できる少なくとも
一つの連通路を有することを特徴とするインクジェット
ヘッドにある。

【００１２】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記連通路が、前記インク室の長手方向両端部近傍
に対応する領域にそれぞれ設けられていることを特徴と
するインクジェットヘッドにある。

【００１３】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記連通路には、前記インク室から外部へ向
かう流れのみを許容する逆止弁が設けられていることを
特徴とするインクジェットヘッドにある。

【００１４】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記連通路が、前記流路形成部材にＯ
リングを介してキャップ部材が締結されることによって
封止されていることを特徴とするインクジェットヘッド
にある。

【００１５】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記インク供給路と前記インク室との
間に、フィルタが設けられ、該フィルタを介して前記イ
ンク貯留手段から前記インク室にインクが供給されるこ
とを特徴とするインクジェットヘッドにある。

【００１６】本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか
の態様のインクジェットヘッドを具備するインクジェッ
ト式記録装置であって、前記連通路に接続され、当該連
通路を介して前記インク室内のインクを吸引する吸引手
段を具備することを特徴とするインクジェット式記録装
置にある。

【００１７】本発明の第７の態様は、ノズル開口に連通
する複数のチャンバと、各チャンバにインクを供給する
インク室と、インクを貯留されたインク貯留手段と前記
インク室とを連通する流路の一部を構成するインク供給
路と、前記インク室のインクを排出できる複数の連通路
を有するインクジェットヘッドの流路内に存在するゴミ
を除去するヘッドのゴミ除去方法であって、各連通路か
ら異なるタイミングで前記インク室内のインクを吸引し
て、前記インク室内のインクを撹拌する撹拌工程と、各
連通路から同時に前記インク室内のインクを吸引して、
前記インク室内のゴミを含むインクを吸引して外部に排
出する排出工程とを具備することを特徴とするヘッドの
ゴミ除去方法にある。

【００１８】本発明の第８の態様は、第７の態様におい
て、前記連通路が、前記インク室の長手方向両端部に対
応する領域にそれぞれ設けられており、前記撹拌工程で
は、各連通路から前記インク室内のインクを交互に吸引
することを特徴とするヘッドのゴミ除去方法にある。

【００１９】かかる本発明では、流路形成部材に設けら
れた連通路を介してインク室内のインクを吸引して排出
することにより、インクに含まれるゴミを比較的容易且
つ確実に除去することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に基づ
いて本発明を詳細に説明する。

【００２１】図１は、一実施形態に係るインクジェット
ヘッドの組立斜視図であり、図２はインクジェットヘッ
ドの要部を示す断面図であり、図３はインクジェットヘ
ッドを構成するヘッドチップの斜視図である。

【００２２】本実施形態のインクジェットヘッド１０
は、図１及び図２に示すように、ヘッドチップ１１と、
この一方面側に設けられる流路形成部材１２と、ヘッド
チップ１１を駆動するための駆動回路等が搭載された配
線基板１４とを有し、これらの各部材は、それぞれベー
ス部材１５に固定されている。

【００２３】まず、ヘッドチップ１１の構造について説
明する。図３に示すように、ヘッドチップ１１を構成す
る圧電セラミックプレート１６には、複数の溝１７が並
設され、各溝１７は、側壁１８によって分離されてい
る。これらの各溝１７の長手方向一端部は圧電セラミッ
クプレート１６の一端面まで延設されており、他端部
は、圧電セラミックプレート１６の他端面までは延びて
おらず、深さが徐々に浅くなっている。この圧電セラミ
ックプレート１６に形成される各溝１７は、例えば、円
盤状のダイスカッターにより形成され、深さが徐々に浅
くなった部分は不要であるが、ダイスカッターの形状に
より仕方なく形成されてしまう。

【００２４】また、これら各溝１７内の幅方向両側の側
壁１８には、溝１７の開口側に長手方向に亘って、側壁
１８を駆動させるための電界を印加する電極１９が形成
されている。

【００２５】また、このように溝１７及び電極１９等が
形成された圧電セラミックプレート１６の溝１７の開口
側には、各溝１７に連通するインク室２０を画成するイ
ンク室プレート２１が接合され、インク室２０と各溝１
７とは、各溝１７の浅くなった他端部近傍で連通してい
る。

【００２６】なお、インク室プレート２１は、セラミッ
クプレート、金属プレートなどで形成することができる
が、圧電セラミックプレート１６との接合後の変形等を
考えると、熱膨張率の近似したセラミックプレートを用
いるのが好ましい。

【００２７】また、圧電セラミックプレート１６とイン
ク室プレート２１との接合体の溝１７が開口している端
面には、ノズルプレート２２が接合されており、ノズル
プレート２２の各溝１７に対向する位置にはノズル開口
２３が形成されている。

【００２８】本実施形態では、ノズルプレート２２は、
圧電セラミックプレート１６とインク室プレート２１と
の接合体の溝１７が開口している端面の面積よりも大き
くなっている。このノズルプレート２２は、ポリイミド
フィルムなどに、例えば、エキシマレーザ装置を用いて
ノズル開口２３を形成したものである。また、図示しな
いが、ノズルプレート２２の被印刷物に対向する面に
は、インクの付着等を防止するために撥水性を有する撥
水膜が設けられている。

【００２９】なお、本実施形態では、圧電セラミックプ
レート１６とインク室プレート２１との接合体の溝１７
が開口している端部の周囲には、ノズル支持プレート２
４が配置されている。このノズル支持プレート２４は、
ノズルプレート２２を安定して保持するためのものであ
り、ノズルプレート２２の接合体端面の外側と接合され
ると共にベース部材１５に固定される。

【００３０】また、このようなヘッドチップ１１を構成
するインク室プレート２１の一方面側には、図４に示す
ように、流路形成部材１２が接着剤等によって接合さ
れ、インク室２０の一方面はこの流路形成部材１２によ
って封止されている。なお、この流路形成部材１２は、
インク室プレート２１と流路形成部材１２との間が完全
に密封されるように固定されていればよく、例えば、イ
ンク室プレート２１と流路形成部材１２との間にＯリン
グ設け、流路形成部材１２をねじ部材等で固定するよう
にしてもよい。

【００３１】ここで、この流路形成部材１２について説
明する。流路形成部材１２は、図４及び図５に示すよう
に、その長手方向略中央部に、例えば、インクタンク等
のインクを貯留するインク貯留手段（図示なし）とイン
ク室２０とを連通するインク流路の一部を構成するイン
ク供給路２６を有し、長手方向両端部近傍のそれぞれに
は、インク室２０と外部とを連通し、インク室２０内の
インクを外部に排出できる連通路２７，２８を有する。

【００３２】また、インク供給路２６には、各ヘッドチ
ップに供給されるインクの負圧を調整するエアタンク２
９が設けられており、インク貯留手段からインク室２０
に供給されるインクの負圧が一定となるよう調整されて
いる。また、インク供給路２６のインク室２０側の端部
には、フィルタ３０が設けられており、このフィルタ３
０によってある程度のゴミが除去されてインク室２０内
にインクが供給されるようになっている。

【００３３】一方、インク室２０の長手方向両端部に対
応する領域に設けられた各連通路２７，２８内には、本
実施形態では、インク室２０から外部へ向かう流れのみ
を許容するように、それぞれ逆止弁３１が設けられ、各
連通路２７，２８からインク室２０内のインクが大気に
触れることがなく、且つこれら連通路２７，２８を介し
てインク室２０内のインクを外部に排出できるようにな
っている。詳しくは後述するが、本実施形態では、ヘッ
ドの製造時、あるいはメンテナンス時等に、この連通路
２７，２８を介してインク室２０及び溝１７内のインク
を吸引することにより、インク室２０及び溝１７内のイ
ンクに含まれるゴミの除去を行っている。なお、ここで
言う「ゴミ」とは、インクに含まれる気泡を含む。

【００３４】また、このインク吸引の際には、ノズル開
口２３等からインク室２０及び溝１７内に大気が吸い込
まれないように、常にインク室２０及び溝１７内にイン
クを供給しておく必要がある。本実施形態では、インク
吸引を行う際に、インクジェットヘッド１０のノズルプ
レート２２側にインクを溜めた容器を配置し、ノズルプ
レート２２をインクに浸し、連通路２７，２８からの吸
引によって、ノズル開口２３から溝１７内にインクが流
れ込むようにしている。このインク室２０及び溝１７内
へのインクの供給方法は、これに限定されず、例えば、
ノズル開口２３を密封しておき、インク供給路２６を介
してインク貯留手段からインクが供給されるようにして
もよい。

【００３５】このようなインク吸引によるゴミの除去手
順は、特に限定されないが、最初に、各連通路２７，２
８から異なるタイミングでインクを吸引してインク室２
０及び溝１７内のインクを撹拌する撹拌工程を実行する
ことが好ましい。以下、このようなゴミの除去手順の一
例を説明する。なお、図６は、ゴミの除去手順を説明す
る図であり、流路形成部材１２の構造は実際とは若干異
なる。

【００３６】本実施形態のゴミの除去手順としては、ま
ず、インク内のゴミを撹拌する撹拌工程を実行する。す
なわち、図６（ａ）に示すように、一方の連通路２７か
らインク室２０及び溝１７内のインクを吸引する。これ
により、インクと共に連通路２７近傍のゴミが吸引され
ると共に、インクに流れが生じることによって中央部の
溝１７内に溜まっているゴミが撹拌される。なお、図中
の黒点は、インクに含まれるゴミを模式的に示したもの
である。

【００３７】ここで、本実施形態では、各連通路２７，
２８内には逆止弁３１が設けられているので、一方の連
通路２７からインクを吸引する際に、他方の連通路２８
からインク室２０内に大気が入り込むことがなく、ノズ
ル開口２３から溝１７及びインク室２０内にインクが供
給されて溝１７及びインク室２０内は常にインクが充満
した状態が保持されている。

【００３８】次いで、図６（ｂ）に示すように、もう一
方の連通路２８からインク室２０及び溝１７内のインク
を吸引する。これにより、連通路２８近傍のゴミが吸引
されると共に、連通路２７からの吸引時とは逆方向の流
れがインクに生じ、溝１７内のゴミがさらに撹拌され
る。

【００３９】なお、本実施形態では、撹拌工程におい
て、各連通路２７，２８近傍のゴミが除去される程度に
インクを吸引するようにしたが、この撹拌工程では、ゴ
ミは吸引されなくてもよく、インクに流れが生じて各溝
１７内のゴミが撹拌できればよい。したがって、各連通
路２７，２８から比較的弱い吸引で交互に複数回ずつ吸
引するようにしてもよい。

【００４０】このように、撹拌工程によってインク内の
ゴミを撹拌した後、ゴミの吸引工程を実行する。すなわ
ち、図６（ｃ）両連通路２７，２８からインク室２０及
び溝１７内のインクを吸引することにより、インクと共
に撹拌されたゴミが吸引され、インク室２０及び溝１７
内のゴミが確実に除去される。勿論、一方の連通路を封
止して、他方の連通路のみからインクを吸引するように
してもよい。

【００４１】このように、本実施形態では、流路形成部
材１２にインク室２０と外部とを連通する連通路２７，
２８を設け、ヘッドの製造時等に、これら連通路２７，
２８を介してインク室２０及び溝１７内のインクを吸引
して内部のゴミを除去するようにした。これにより、ノ
ズル開口２３からの吸引では除去できないゴミであって
も容易且つ確実に除去することができる。また、同時
に、インクに含まれる気泡も除去することができ、各ノ
ズル開口２３から吐出されるインク吐出特性を均一化で
きると共に、インク吐出特性を良好に保持することがで
きる。

【００４２】なお、本実施形態では、連通路２７，２８
に逆止弁３１を設け、これら連通路２７，２８を介して
インク室２０内に大気が入り込むのを防止しているが、
逆止弁３１の代わりに、例えば、Ｏリング等を介して蓋
部材を螺合させる等によって密封するようにしてもよ
い。

【００４３】また、本実施形態では、流路形成部材１２
に二つの連通路２７，２８を設けるようにしたが、その
数は特に限定されず、例えば、三個以上で設けるように
してもよいし、勿論、一つであってもよい。

【００４４】なお、このようなインクジェットヘッド１
０が固定されたベース部材１５には、さらに、駆動回路
等が搭載された配線基板１４が固定され、この配線基板
１４とヘッドチップ１１の配線１９とがフレキシブルケ
ーブル３２等によって接続された後、インクジェット式
記録装置のキャリッジに搭載される。

【００４５】ここで、本実施形態では、インクジェット
ヘッド１０の製造時等に、連通路２７，２８を介してイ
ンク室２０及び溝１７内のインクの吸引を行うようにし
たが、これに限定されず、インクジェット式記録装置
に、上述したインクジェットヘッド１０を搭載すると共
に、各インクジェットヘッド１０の連通路２７，２８に
接続される、例えば、真空ポンプ等の吸引手段を設け、
所定のタイミングで、この吸引手段によってインク室２
０及び溝１７内のインクを吸引するようにしてもよい。

【００４６】このような吸引手段は、新たに設けるよう
にしてもよいが、ノズル開口からインクを吸引するいわ
ゆるクリーニング動作に用いられる吸引手段を用いるよ
うにしてもよい。

【００４７】このように、インクジェット式記録装置
に、連通路を有するインクジェットヘッドを搭載すると
共に吸引手段を設け、所定のタイミングで、連通路を介
してインク室及び溝内のインクを吸引することにより、
インク室及び溝内のインクに含まれるゴミを確実に除去
することができ、良好な印刷品質を常に保持することが
できると共に、耐久性を向上することができる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、インク
ジェットヘッドを構成する流路形成部材に、インク室と
外部とを連通する連通路を設けるようにしたので、この
連通路を介してインク室及び溝内のインクを吸引するこ
とにより、インクと共にゴミを容易且つ確実に除去する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッ
ドの組立斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッ
ドの要部を示す断面図である。

【図３】本発明の一実施形態に係るヘッドチップの分解
斜視図である。

【図４】本発明の一実施形態に係るヘッドチップの要部
を示す概略断面図である。

【図５】本発明の一実施形態に係る流路形成部材の斜視
図である。

【図６】本発明の一実施形態にゴミ除去の手順を説明す
る概略図である。

【図７】従来技術に係るインクジェットヘッドの概要を
示す分解斜視図である。

【符号の説明】 １０ インクジェットヘッド １１ ヘッドチップ １２ 流路形成部材 １５ ベース部材 ２６ インク供給路 ２７，２８ 連通路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル開口に連通する複数のチャンバ
   と、各チャンバにインクを供給するインク室とを有し、
   前記チャンバ内の容積を変化させてその内部に充填され
   たインクを前記ノズル開口から吐出するインクジェット
   ヘッドにおいて、 インクを貯留されたインク貯留手段と前記インク室とを
   連通する流路の一部を構成するインク供給路を有する流
   路形成部材を有し、該流路形成部材が、前記インク室内
   のインクを排出できる少なくとも一つの連通路を有する
   ことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記連通路が、前記
   インク室の長手方向両端部近傍に対応する領域にそれぞ
   れ設けられていることを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記連通路に
   は、前記インク室から外部へ向かう流れのみを許容する
   逆止弁が設けられていることを特徴とするインクジェッ
   トヘッド。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかにおいて、前記連
   通路が、前記流路形成部材にＯリングを介してキャップ
   部材が締結されることによって封止されていることを特
   徴とするインクジェットヘッド。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れかにおいて、前記イ
   ンク供給路と前記インク室との間に、フィルタが設けら
   れ、該フィルタを介して前記インク貯留手段から前記イ
   ンク室にインクが供給されることを特徴とするインクジ
   ェットヘッド。
6. 【請求項６】 請求項１〜５の何れかのインクジェット
   ヘッドを具備するインクジェット式記録装置であって、 前記連通路に接続され、当該連通路を介して前記インク
   室内のインクを吸引する吸引手段を具備することを特徴
   とするインクジェット式記録装置。
7. 【請求項７】 ノズル開口に連通する複数のチャンバ
   と、各チャンバにインクを供給するインク室と、インク
   を貯留されたインク貯留手段と前記インク室とを連通す
   る流路の一部を構成するインク供給路と、前記インク室
   のインクを排出できる複数の連通路を有するインクジェ
   ットヘッドの流路内に存在するゴミを除去するヘッドの
   ゴミ除去方法であって、 各連通路から異なるタイミングで前記インク室内のイン
   クを吸引して、前記インク室内のインクを撹拌する撹拌
   工程と、各連通路から同時に前記インク室内のインクを
   吸引して、前記インク室内のゴミを含むインクを吸引し
   て外部に排出する排出工程とを具備することを特徴とす
   るヘッドのゴミ除去方法。
8. 【請求項８】 請求項７において、前記連通路が、前記
   インク室の長手方向両端部に対応する領域にそれぞれ設
   けられており、前記撹拌工程では、各連通路から前記イ
   ンク室内のインクを交互に吸引することを特徴とするヘ
   ッドのゴミ除去方法。