JP2007245484A - Pressure adjusting chamber, recording head having the same, and ink jet recording apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】 容器内の気体圧力を調整するために設けられた弾性変形部材を用いた圧力調整室において、コンパクトでかつ圧力調整室の機能を最大限に引き出すことが可能な簡単な構造かつ低コストの弾性部材、およびその弾性部材を用いた圧力調整室を有する記録ヘッド、この記録ヘッドを有するインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】 容器内の気体圧力を調整する圧力調整室が、気体圧力に応じて容積が変化可能な弾性変形部材を少なくとも一つ有し、この形状が一つのほぼ円形形状である開口部と外周面に変形前の状態でほぼ平らな2つの面とを有し、この2つの面が開口部と反対側の先端部で曲面部を介してほぼ対称の配置で繋がっている弾性変形部材において、外面形状の稜線部分の内面側が、この弾性変形部材の他の肉厚より厚い厚壁部を設ける。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple structure and low cost capable of drawing out the function of a pressure regulation chamber to the maximum in a pressure regulation chamber using an elastic deformation member provided for adjusting a gas pressure in a container. There are provided an elastic member, a recording head having a pressure adjusting chamber using the elastic member, and an ink jet recording apparatus having the recording head.
A pressure adjusting chamber for adjusting a gas pressure in a container has at least one elastically deformable member whose volume can be changed according to the gas pressure, and an opening having a substantially circular shape. In an elastically deformable member having two substantially flat surfaces on the outer peripheral surface before deformation, and these two surfaces are connected in a substantially symmetrical arrangement via a curved surface portion at a tip portion opposite to the opening. The inner wall side of the ridge line portion of the outer surface shape is provided with a thick wall portion that is thicker than the other thickness of the elastically deformable member.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、インクを吐出することで記録を行う記録ヘッド、および記録ヘッドを有するインクジェット記録装置に関し、さらに詳細には、インク吐出動作時にインクジェット記録ヘッド内の液室に発生する負圧の調整に関する。 The present invention relates to a recording head that performs recording by discharging ink, and an ink jet recording apparatus having the recording head, and more particularly, to adjustment of a negative pressure generated in a liquid chamber in the ink jet recording head during an ink discharging operation. .
プリンタ等の記録方式のうち、吐出口(ノズル)からインクを吐出させて被記録媒体に文字や画像等を形成するインクジェット記録方式は、低騒音のノンインパクト記録方式で高密度かつ高速の記録動作が可能であるため、近年では広く採用されている。 Among recording methods such as printers, inkjet recording methods that form characters and images on the recording medium by ejecting ink from nozzles (nozzles) are low-noise, non-impact recording methods that provide high-density and high-speed recording operations. In recent years, it has been widely adopted.
一般的なインクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッドと、これを搭載するキャリッジを駆動する手段と、被記録媒体を搬送する手段と、これらを制御するための制御手段とを備えている。このように、キャリッジを移動させながら記録動作を行うものをシリアル型という。一方、インクジェット記録ヘッドを移動させずに被記録媒体の搬送のみで記録動作を行うものをライン型という。ライン型のインクジェット記録装置では、インクジェット記録ヘッドは、被記録媒体の幅方向全幅にわたって配列された多数のノズルを有する。 A general ink jet recording apparatus includes an ink jet recording head, means for driving a carriage on which the ink jet recording head is mounted, means for transporting a recording medium, and control means for controlling these. A device that performs a recording operation while moving the carriage is called a serial type. On the other hand, one that performs a recording operation only by transporting a recording medium without moving the inkjet recording head is called a line type. In a line-type ink jet recording apparatus, an ink jet recording head has a large number of nozzles arranged over the entire width of the recording medium.
インクジェット記録ヘッドは、ノズルからインク滴を吐出させるために、ノズル内のインクに与える吐出用のエネルギーを発生するエネルギー発生手段を有する。エネルギー発生手段としては、ピエゾ素子等の電気機械変換体素子を用いたもの、発熱抵抗体等の電気熱変換体素子を用いたもの、あるいは電波やレーザ等の電磁波を機械的振動または熱に変換する電磁波機械変換体素子、電磁波熱変換体素子を用いたもの等がある。その中でも、熱エネルギーを利用してインク滴を吐出させる方式は、ノズルを高密度に配列させることができるため高解像度の記録を行うことが可能である。特に、電気熱変換体素子をエネルギー発生素子として用いたインクジェット記録ヘッドは、電気機械変換体素子を用いたものよりも小型化が容易であり、更には、最近の半導体製造分野において進歩と信頼性の向上が著しいIC技術やマイクロ加工技術を応用してその長所を十分に活用することにより、高密度実装化が容易でかつ製造コストを低くできるという利点がある。 The ink jet recording head has energy generating means for generating energy for discharging given to the ink in the nozzle in order to discharge ink droplets from the nozzle. As an energy generation means, one using an electromechanical transducer element such as a piezo element, one using an electrothermal transducer element such as a heating resistor, or converting electromagnetic waves such as radio waves or lasers into mechanical vibration or heat. There are those using electromagnetic wave mechanical transducer elements, electromagnetic wave heat transducer elements, and the like. Among them, the method of ejecting ink droplets using thermal energy can perform high-resolution recording because the nozzles can be arranged with high density. In particular, an ink jet recording head using an electrothermal transducer element as an energy generating element is easier to miniaturize than one using an electromechanical transducer element, and further advances and reliability in recent semiconductor manufacturing fields. By fully utilizing the advantages of applying IC technology and micromachining technology with remarkable improvement, there is an advantage that high-density mounting is easy and manufacturing cost can be reduced.
インクジェット記録ヘッドへのインクの供給方式としては、インクを収容するインクタンクをインクジェット記録ヘッドと一体としたいわゆるヘッドタンク一体方式、インクタンクとインクジェット記録ヘッドとをチューブで接続したいわゆるチューブ供給方式、および、インクタンクとインクジェット記録ヘッドとを別々に設け、必要に応じてインクジェット記録ヘッドをインクタンクの位置まで移動させて両者を接続し、その間にインクタンクからインクジェット記録ヘッドへインクを供給する、いわゆるピットイン方式がある。 As a method of supplying ink to the ink jet recording head, a so-called head tank integrated method in which an ink tank for storing ink is integrated with the ink jet recording head, a so-called tube supply method in which the ink tank and the ink jet recording head are connected by a tube, and The ink tank and the ink jet recording head are provided separately, and if necessary, the ink jet recording head is moved to the position of the ink tank to connect them, so that ink is supplied from the ink tank to the ink jet recording head. There is a method.
インクタンクの交換頻度を少なくするために、インクタンクの容量を大きくすると、インクタンクの重量が増大するため、シリアル型のインクジェット記録装置においては、キャリッジに加わる重量が増大することを考慮すると、ヘッドタンク一体方式は好ましくない。したがって、大容量のインクタンクを用いるシリアル型のインクジェット記録装置では、チューブ供給方式やピットイン方式を採用する場合が多い。中でも、ピットイン方式はインクの供給中は記録動作を停止させる必要があるため、長時間の連続記録が可能なチューブ供給方式が多く採用される。 If the capacity of the ink tank is increased in order to reduce the frequency of ink tank replacement, the weight of the ink tank increases. Therefore, in the serial type ink jet recording apparatus, considering that the weight applied to the carriage increases, the head The tank integrated system is not preferable. Therefore, a serial type ink jet recording apparatus using a large capacity ink tank often employs a tube supply system or a pit-in system. In particular, since the pit-in method needs to stop the recording operation during the ink supply, a tube supply method capable of continuous recording for a long time is often employed.
以下に、チューブ供給方式のインクジェット記録装置のインク供給系について、図14を参照して説明する。 The ink supply system of the tube supply type ink jet recording apparatus will be described below with reference to FIG.
図14に示すインク供給系は、インク309を内部に収納するメインタンク304と、メインタンク304が着脱可能に装着される供給ユニット305と、供給チューブ306を介して供給ユニット305と接続されている記録ヘッド301とを有する。 The ink supply system shown in FIG. 14 is connected to the supply unit 305 via a main tank 304 that stores the ink 309 therein, a supply unit 305 to which the main tank 304 is detachably mounted, and a supply tube 306. A recording head 301.
供給ユニット305はインク室305fをその内部に有している。インク室305fは、大気口305gにより大気に開放されるとともに、インク室305fの底部において供給チューブ306と接続されている。また、供給ユニット305には、それぞれ下端がインク室305f内に位置し、かつ上端が供給ユニット305の上面から突出している中空のインク供給針305aおよび大気導入針305bが固定されている。インク供給針305aの下端は、大気導入針305bの下端よりも低い位置にある。
The supply unit 305 has an ink chamber 305f therein. The ink chamber 305f is opened to the atmosphere through the
メインタンク304は、メインタンク304の内部を密閉するための、ゴム栓等で構成される2つのコネクタ部を底部に有し、メインタンク304単独では密閉構造となっている。メインタンク304を供給ユニット305に装着する際は、インク供給針305aおよび大気導入針305bがそれぞれコネクタ部を貫通しメインタンク304の内部に侵入するように装着する。インク供給針305bの下端の位置と大気導入針305bの下端の位置は上記のように設定されているので、メインタンク304内のインクはインク供給針305aを介してインク室305fへ供給され、それによるメインタンク304内の圧力の減少分を補うように、大気導入針305bを介してメインタンク304内に大気が導入される。そして、大気導入針305bの下端がインクに浸かる位置までインク室305f内にインクが供給されると、メインタンク304内へ大気が導入されなくなるので、メインタンク304からインク室305fへのインクの供給が停止する。 The main tank 304 has two connector portions composed of rubber plugs or the like for sealing the inside of the main tank 304 at the bottom, and the main tank 304 alone has a sealing structure. When the main tank 304 is attached to the supply unit 305, the ink supply needle 305a and the air introduction needle 305b are attached so as to penetrate the connector portion and enter the main tank 304, respectively. Since the position of the lower end of the ink supply needle 305b and the position of the lower end of the air introduction needle 305b are set as described above, the ink in the main tank 304 is supplied to the ink chamber 305f via the ink supply needle 305a. The air is introduced into the main tank 304 via the air introduction needle 305b so as to compensate for the decrease in the pressure in the main tank 304 due to the above. When the ink is supplied into the ink chamber 305f to the position where the lower end of the air introduction needle 305b is immersed in the ink, the air is not introduced into the main tank 304. Therefore, the ink is supplied from the main tank 304 to the ink chamber 305f. Stops.
記録ヘッド301は、インク収納部として一定量のインクを蓄えるサブタンク部301bと、インクを吐出する複数のノズルが配列されたインク吐出部301gと、サブタンク部301bとインク吐出部301gとを接続する流路301fとを有する。インク吐出部301gではノズルの開口面が下方を向いており、インクは下向きに吐出される。インク吐出部301gの各ノズル内には、上述したエネルギー発生手段が設けられている。サブタンク部301bはインク吐出部301gの上方に位置しており、供給チューブ306はこのサブタンク部301bと接続されている。サブタンク部301bと流路301fとの間には、インク中の微細な異物がインク吐出部301gに侵入することによって生じるノズルの目詰まりを防止するために、微細なメッシュ構造を有するフィルタ301cが取り付けられている。 The recording head 301 includes a sub tank unit 301b that stores a certain amount of ink as an ink storage unit, an ink discharge unit 301g in which a plurality of nozzles that discharge ink are arranged, and a flow that connects the sub tank unit 301b and the ink discharge unit 301g. Road 301f. In the ink ejection part 301g, the opening surface of the nozzle faces downward, and the ink is ejected downward. The energy generating means described above is provided in each nozzle of the ink discharge portion 301g. The sub tank portion 301b is located above the ink discharge portion 301g, and the supply tube 306 is connected to the sub tank portion 301b. A filter 301c having a fine mesh structure is attached between the sub tank portion 301b and the flow path 301f in order to prevent nozzle clogging caused by fine foreign matter in the ink entering the ink discharge portion 301g. It has been.
フィルタ301cの面積はインクによる圧力損失を許容値以下とするように設定される。フィルタ301cでの圧力損失は、フィルタ301cのメッシュが細かいほど、また、フィルタ301cを通過するインクの流量が多いほど高くなる。逆に、フィルタ301cの面積には反比例する。近年の高速、多ノズル、小ドットの記録ヘッドにおいては圧力損失が高くなる傾向にあるので、フィルタ301cの面積をできるだけ大きくして圧力損失の上昇を抑えている。 The area of the filter 301c is set so that the pressure loss due to ink is less than the allowable value. The pressure loss in the filter 301c increases as the mesh of the filter 301c becomes finer and the flow rate of ink passing through the filter 301c increases. Conversely, the area of the filter 301c is inversely proportional. In recent high-speed, multi-nozzle, small-dot recording heads, the pressure loss tends to increase. Therefore, the area of the filter 301c is made as large as possible to suppress an increase in pressure loss.
記録ヘッド301の上面には、サブタンク部301b内の急激な圧力変化を吸収してサブタンク部301b内の圧力を調整する圧力調整室322を形成するために、外形形状がほぼ直方体状の弾性部材321が取り付けられている。圧力調整室322は、記録ヘッド301の上壁部に形成された開口部301dを介してサブタンク部301b内とのみ連通している。弾性部材321がサブタンク部301b内の圧力の変化に応じて変形することにより、そのサブタンク部301b内の圧力変化が吸収されるように圧力調整室322の容積が変化する。弾性部材321における記録ヘッド301の上面と平行の方向の断面形状は、記録ヘッド301の上面とほぼ同じ大きさか、あるいは、その上面よりも小さくなっている。そのため、圧力調整室322の必要な容積を確保するために一定の高さが必要となる。 An elastic member 321 whose outer shape is a substantially rectangular parallelepiped is formed on the upper surface of the recording head 301 in order to form a pressure adjusting chamber 322 that absorbs a sudden pressure change in the sub tank portion 301b and adjusts the pressure in the sub tank portion 301b. Is attached. The pressure adjustment chamber 322 communicates only with the inside of the sub tank portion 301b through an opening 301d formed in the upper wall portion of the recording head 301. When the elastic member 321 is deformed in accordance with the change in the pressure in the sub tank portion 301b, the volume of the pressure adjusting chamber 322 is changed so that the pressure change in the sub tank portion 301b is absorbed. The cross-sectional shape of the elastic member 321 in the direction parallel to the top surface of the recording head 301 is approximately the same as or smaller than the top surface of the recording head 301. Therefore, a certain height is required to secure a necessary volume of the pressure adjustment chamber 322.
インク吐出部301gのノズルは大気に対して開放されており、しかもノズルの開口面は下方を向いて配置されているので、ノズルからのインクの漏れを防止するために、記録ヘッド301の内部は負圧に保たれている必要がある。一方、負圧が大きすぎるとノズル内に空気が侵入し、ノズルからインクを吐出することができなくなってしまう。そこで、記録ヘッド301内を適度の負圧状態とするために、ノズルの開口面の位置がインク室305f内でのインクの液面に対して高さHだけ高い位置になるように記録ヘッド301を配置し、記録ヘッド301内が高さHの水頭差分の負圧に保たれた状態とする。これによりノズルは、開口面にメニスカスを形成した状態でインクを満たした状態に保たれる。 Since the nozzles of the ink discharge unit 301g are open to the atmosphere and the opening surfaces of the nozzles are arranged facing downward, the inside of the recording head 301 is arranged to prevent ink leakage from the nozzles. It must be kept at negative pressure. On the other hand, if the negative pressure is too large, air enters the nozzle and ink cannot be ejected from the nozzle. Therefore, in order to set the inside of the recording head 301 to an appropriate negative pressure state, the recording head 301 is set such that the position of the opening surface of the nozzle is higher than the liquid level of the ink in the ink chamber 305f by the height H. And the inside of the recording head 301 is maintained at a negative pressure of a head differential of height H. As a result, the nozzle is kept in a state of being filled with ink while a meniscus is formed on the opening surface.
ノズルからのインクの吐出は、エネルギー発生手段の駆動によりノズル内のインクを押し出すことによって行われる。インクの吐出後、ノズル内には毛管力によってインクが充填される。記録動作中は、ノズルからのインクの吐出と、ノズル内へのインクの充填が繰り返され、インクは供給チューブ306を介して随時インク室305fから吸い上げられる。 Ink is ejected from the nozzles by pushing out the ink in the nozzles by driving the energy generating means. After ink ejection, the nozzle is filled with ink by capillary force. During the recording operation, the ejection of ink from the nozzles and the filling of the ink into the nozzles are repeated, and the ink is sucked up from the ink chamber 305f as needed through the supply tube 306.
インク室305f内のインクが記録ヘッド301に吸い上げられ、インク室305f内のインクの液面位置が大気導入針305bの下端よりも低くなると、大気導入針305bを介してメインタンク304内に大気が導入され、それに伴ってメインタンク304内のインクがインク室305fに供給され、大気導入針305bの下端が再びインク室305fのインクに浸かる。こういった挙動を繰り返しながら、記録ヘッド301からのインクの吐出に伴い、メインタンク304内のインクが記録ヘッド301へ供給される。 When the ink in the ink chamber 305f is sucked up by the recording head 301 and the liquid level of the ink in the ink chamber 305f becomes lower than the lower end of the air introduction needle 305b, the atmosphere enters the main tank 304 via the air introduction needle 305b. As a result, the ink in the main tank 304 is supplied to the ink chamber 305f, and the lower end of the air introduction needle 305b is immersed in the ink in the ink chamber 305f again. While repeating these behaviors, the ink in the main tank 304 is supplied to the recording head 301 as the ink is ejected from the recording head 301.
ところで、記録ヘッド301のサブタンク部301bには、供給チューブ306などの樹脂材料を透過して侵入した空気や、インク中に溶存していた空気が次第に蓄積してくる。サブタンク部301bに蓄積した余分な空気を排出するために、サブタンク部301bには、排気ポンプ310cと接続された排気チューブ310aが接続されている。ただし、上述したように記録ヘッド301内を適度な負圧状態に保つため、排気チューブ310aには弁310bが設けられており、排気動作時にのみ弁310bを開くことによって、記録ヘッド301内が大気圧にならないようにしている。
By the way, in the sub tank portion 301b of the recording head 301, air that has penetrated through the resin material such as the supply tube 306 and air dissolved in the ink gradually accumulate. In order to discharge excess air accumulated in the sub tank portion 301b, an exhaust tube 310a connected to the
なお、インク吐出部301g内にインクの増粘物が詰まった場合や、インク吐出部301gのインク中に溶存していた空気が蓄積され気泡となって生じた場合に、これらを除去するために、インクジェット記録装置においては回復ユニット307が一般的に設けられている。回復ユニット307は、記録ヘッド301のノズルの開口面をキャッピングするキャップ307aと、このキャップ307bの接続された吸引ポンプ307cとを有し、キャップ307aでノズルの開口面をキャッピングした状態で吸引ポンプ307cを駆動し、記録ヘッド301内のインクを強制的に吸引することで、インクの増粘物や余分な気泡をインク吐出部301gから除去する。 In order to remove ink thickeners in the ink discharge part 301g or when air dissolved in the ink of the ink discharge part 301g is accumulated to form bubbles. In the ink jet recording apparatus, a recovery unit 307 is generally provided. The recovery unit 307 includes a cap 307a for capping the nozzle opening surface of the recording head 301, and a suction pump 307c to which the cap 307b is connected, and the suction pump 307c with the nozzle opening surface capped by the cap 307a. And the ink in the recording head 301 is forcibly sucked to remove the ink thickener and excess bubbles from the ink discharge portion 301g.
この吸引回復動作の際、インクの流速が速ければ、インクの増粘物や余分な気泡を効果的に除去できるので、流路301f内でのインクの流速を速くするために、流路301fの断面積は小さくされる。一方、前述したように、フィルタ301cの断面積はできるだけ大きく設定されるので、フィルタ301cの下では流路は断面積を絞った形状とされる。 In this suction recovery operation, if the ink flow rate is high, ink thickeners and excess bubbles can be effectively removed. Therefore, in order to increase the ink flow rate in the flow channel 301f, The cross-sectional area is reduced. On the other hand, as described above, since the cross-sectional area of the filter 301c is set as large as possible, the flow path has a shape with a reduced cross-sectional area under the filter 301c.
以上、チューブ供給方式を例に挙げて従来のインク供給系を説明したが、ヘッド一体方式やピットイン方式においても、インクタンクから記録ヘッドまでのインクの供給経路に関する構造が異なるだけで、記録ヘッドのフィルタから下側の構造は、基本的にはチューブ供給方式と同様である。 As described above, the conventional ink supply system has been described by taking the tube supply method as an example. However, the head integrated method and the pit-in method also differ only in the structure related to the ink supply path from the ink tank to the recording head. The structure below the filter is basically the same as the tube supply system.
一方、一般的なカラーインクジェット記録装置では、シアンインク、マゼンタインク、イエローインクを用いて減法混色にて被記録媒体上に色が形成される。さらに、画像の発色性を高めるためには、上記の三原色に加えてブラックインク、淡シアンインク、淡マゼンタインク、淡イエローインクなどのように階調性を高めるためのインクや、レッドインク、グリーンインク、ブルーインク、オレンジインク、ヴァイオレットインクなどのように色再現域を広げるためのインクを用いる。よって、インクジェット記録ヘッドは、1つのヘッドに一色のインク滴吐出部、もしくはカラーの場合には1つのヘッドに複数色のインク滴吐出部の構成をとり、このヘッドをインクジェット記録装置に搭載することでカラー記録が実現される。したがって、図14に示した記録ヘッド301がカラー用のものである場合には、インク吐出部301gや、流路301f、サブタンク部301b、圧力調整室322のそれぞれが、インクの色の数に対応して記録ヘッド301内に並列に複数設けられている。 On the other hand, in a general color inkjet recording apparatus, a color is formed on a recording medium by subtractive color mixing using cyan ink, magenta ink, and yellow ink. Furthermore, in order to improve the color developability of the image, in addition to the above three primary colors, ink for enhancing gradation such as black ink, light cyan ink, light magenta ink, light yellow ink, red ink, green Ink for expanding the color reproduction range such as ink, blue ink, orange ink, violet ink and the like is used. Therefore, the ink jet recording head has a configuration of one color ink droplet ejecting section in one head, or in the case of color, one head has a configuration of plural color ink droplet ejecting sections, and this head is mounted on the ink jet recording apparatus. Color recording is realized with this. Therefore, when the recording head 301 shown in FIG. 14 is for color, each of the ink ejection part 301g, the flow path 301f, the sub tank part 301b, and the pressure adjustment chamber 322 corresponds to the number of ink colors. A plurality of recording heads 301 are provided in parallel.
従来例としては、例えば特許文献1と特許文献2をあげることが出来る。
しかしながら、図14に示したインク供給系のように記録ヘッド301にサブタンク部301b用の圧力調整室322を設けるように弾性部材321を取り付けた場合、弾性部材321の容積を最大限に確保する為には直方体形状であることが望ましい。ただし、直方体形状であると、弾性部材321内の気圧が負圧になった場合には、収縮する直方体の面が常に一定とはならない為に、弾性部材321の変形形状が安定しない。そのために、弾性部材321の変形形状が不規則に変化するので、弾性部材321内の減少した空気体積と圧力調整室322内の負圧力との関係が不安定になる。 However, when the elastic member 321 is attached so as to provide the pressure adjusting chamber 322 for the sub tank portion 301b in the recording head 301 as in the ink supply system shown in FIG. 14, in order to ensure the maximum volume of the elastic member 321. It is desirable that the rectangular shape is a rectangular parallelepiped. However, in the case of the rectangular parallelepiped shape, when the atmospheric pressure in the elastic member 321 becomes negative, the deformed shape of the elastic member 321 is not stable because the surface of the contracting rectangular parallelepiped is not always constant. For this reason, since the deformed shape of the elastic member 321 changes irregularly, the relationship between the reduced air volume in the elastic member 321 and the negative pressure in the pressure adjusting chamber 322 becomes unstable.
これについては図8を用いて説明する。但し、X軸とY軸の数値は、一実施例であるため、本発明の内容がこの数値に限定されるものではない。 This will be described with reference to FIG. However, since the numerical values of the X axis and the Y axis are one example, the content of the present invention is not limited to these numerical values.
図8において直線Aは弾性部材321内の減少した空気体積と圧力調整室322内の負圧力とが理想の関係を示す場合である。つまり、弾性部材321内の容積が減少すると、その割合で圧力調整室322内の負圧が発生し相関関係が成り立つ。この場合は、圧力調整室322内の負圧力が低減すると、それに応じて弾性部材321内の容積が増加する。このように、弾性部材321内容積の変化量と圧力調整室322の負圧力がヒステリシスの関係であると、サブタンク部301b内の圧力の変化に対する圧力調整室322の応答性が常に安定することになり、インク吐出部301gへのインク供給状態も安定するので、印字画像に与える影響は少ない。 In FIG. 8, a straight line A is a case where the reduced air volume in the elastic member 321 and the negative pressure in the pressure adjusting chamber 322 show an ideal relationship. That is, when the volume in the elastic member 321 decreases, a negative pressure in the pressure adjusting chamber 322 is generated at that rate, and a correlation is established. In this case, when the negative pressure in the pressure adjustment chamber 322 decreases, the volume in the elastic member 321 increases accordingly. Thus, when the amount of change in the internal volume of the elastic member 321 and the negative pressure in the pressure adjustment chamber 322 are in a hysteresis relationship, the response of the pressure adjustment chamber 322 to the change in the pressure in the sub-tank portion 301b is always stable. Thus, the ink supply state to the ink discharge unit 301g is also stabilized, and thus the print image is less affected.
ところが、弾性部材321の変形がある時点で収縮し難くなると、曲線Bで示すように圧力調整室322内の負圧力は急激に上昇する。そうなると、インク吐出部301gへのインク供給が印字に因るインク消費量に対して追いつかなくなり、印字濃度が低下するなど印字画像に悪影響を及ぼす恐れが生じるので、圧力調整室322内の負圧力が低下するまでインク吐出部301gからインクを吐出させるのを控える必要が生じる。これを無視して更に上昇することになれば、インク吐出部301gのノズル内に大気側からの空気が進入し、ノズルからインクを吐出しない不吐状態になる。 However, when the elastic member 321 becomes difficult to contract at a point in time when the elastic member 321 is deformed, the negative pressure in the pressure adjusting chamber 322 increases rapidly as indicated by the curve B. As a result, the supply of ink to the ink discharge unit 301g cannot keep up with the ink consumption due to printing, and the print density may be adversely affected. For example, the negative pressure in the pressure adjustment chamber 322 may decrease. There is a need to refrain from ejecting ink from the ink ejection part 301g until it decreases. If this is ignored and the temperature rises further, air from the atmosphere enters the nozzles of the ink ejection part 301g, resulting in a non-ejection state where ink is not ejected from the nozzles.
また、弾性部材321の変形がある時点から収縮し難くなったりし易くなったりして不安定になると、曲線Cで示すように区間Iで圧力調整室322内の負圧力が不安定となり、最後は区間IIで急激に負圧力が上昇する。このような場合には、インク吐出部301gへのインクの供給が不安定となり印字画像が乱れ、最後には不吐状態となる。このような特性を持つ弾性部材321は、圧力調整室322内の負圧力が低下するとこれに応じて弾性部材321内の容積が増加すると言うわけでもないので、サブタンク部301b内の圧力の変化に対する応答性が安定しないことになる。 If the elastic member 321 becomes unstable because it becomes difficult to contract from a certain point in time, the negative pressure in the pressure adjusting chamber 322 becomes unstable in the section I as shown by the curve C. In Section II, the negative pressure rises rapidly. In such a case, the supply of ink to the ink discharge unit 301g becomes unstable, the printed image is disturbed, and finally the discharge state is not achieved. Since the elastic member 321 having such characteristics does not necessarily increase the volume in the elastic member 321 when the negative pressure in the pressure adjusting chamber 322 decreases, the elastic member 321 does not respond to changes in the pressure in the sub tank portion 301b. Responsiveness will not be stable.
また、直方体形状の弾性部材321の更なる問題として、弾性部材321内が加圧状態になった場合には隣の弾性部材321に干渉するという現象がある。 Further, as a further problem of the rectangular parallelepiped elastic member 321, there is a phenomenon that when the inside of the elastic member 321 is in a pressurized state, it interferes with the adjacent elastic member 321.
本発明の目的は、容器内の気体圧力を調整するために設けられた弾性変形部材を用いた圧力調整室において、コンパクトでかつ圧力調整室の機能を最大限に引き出すことが可能な簡単な構造かつ低コストの弾性部材、およびその弾性部材を用いた圧力調整室を有する記録ヘッド、この記録ヘッドを有するインクジェット記録装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a compact and simple structure capable of maximizing the functions of a pressure adjusting chamber in a pressure adjusting chamber using an elastically deformable member provided for adjusting a gas pressure in a container. Another object of the present invention is to provide a low-cost elastic member, a recording head having a pressure adjusting chamber using the elastic member, and an ink jet recording apparatus having the recording head.
上記目的を達成するために、本発明は、直線Aもしくは直線Aの性質に近い曲線Dになるような弾性部材321を選択すればよい。そして、その弾性部材は、図8において例えば直線Aもしくは曲線Dの性質を持った弾性部材、つまり安定したヒステリシスを持つような弾性部材を提供することにある。よって、本発明は、容器内の気体圧力を調整する圧力調整室が、気体圧力に応じて容積が変化可能な弾性変形部材を少なくとも一つ有し、この形状が一つのほぼ円形形状である開口部と外周面に変形前の状態でほぼ平らな2つの面とを有し、この2つの面が開口部と反対側の先端部で曲面部を介してほぼ対称の配置で繋がっている弾性変形部材において、外面形状の稜線部分の内面側が、この弾性変形部材の他の肉厚より厚い厚壁部を設けることを特徴とする。具体的には、リブ状であることが好ましい。 In order to achieve the above object, in the present invention, the elastic member 321 may be selected so that the straight line A or the curve D close to the property of the straight line A is obtained. The elastic member is to provide an elastic member having the property of, for example, the straight line A or the curve D in FIG. 8, that is, an elastic member having stable hysteresis. Therefore, according to the present invention, the pressure adjusting chamber for adjusting the gas pressure in the container has at least one elastically deformable member whose volume can be changed according to the gas pressure, and this shape is a single substantially circular opening. Elastic deformation in which the surface and the outer peripheral surface have two surfaces that are substantially flat before deformation, and the two surfaces are connected in a substantially symmetrical arrangement via a curved surface at the tip on the opposite side of the opening. In the member, the inner surface side of the ridge line portion of the outer surface shape is provided with a thick wall portion thicker than the other thickness of the elastically deformable member. Specifically, a rib shape is preferable.
次なる発明として、インクを個別に収納する複数のインク収納部が形成されたタンク部と、インク収納部から供給されたインクを吐出して記録を行い、各々が各インク収納部に対応した複数のインク吐出部と、インク収納部内の圧力を調整するように該圧力に応じて容積が変化可能な圧力調整室を前記各インク収納部に対応して複数形成するようにタンク部に取り付けられた複数の弾性変形部とを有する記録ヘッドが有する、形状が一つのほぼ円形形状である開口部と外周面に変形前の状態でほぼ平らな2つの面とを有し、この2つの面が開口部と反対側の先端部で曲面部を介してほぼ対称の配置で繋がっている弾性変形部において、外面形状の稜線部分の内面側が、この弾性変形部材の他の肉厚より厚い厚壁部を設けることを特徴とする。具体的には、リブ状であることが好ましい。 As a next invention, a tank portion in which a plurality of ink storage portions for individually storing ink is formed, and recording is performed by ejecting ink supplied from the ink storage portion, each corresponding to each ink storage portion. The ink discharge section and the tank section are attached so as to form a plurality of pressure adjustment chambers corresponding to the respective ink storage sections so as to adjust the pressure in the ink storage section. A recording head having a plurality of elastically deforming portions has a substantially circular opening portion and two substantially flat surfaces on the outer peripheral surface before deformation, and these two surfaces are open. In the elastically deforming part connected in a substantially symmetrical arrangement via the curved surface part at the tip part opposite to the part, the inner wall side of the ridge line part of the outer surface shape has a thick wall part thicker than the other thickness of the elastically deforming member. It is characterized by providing. Specifically, a rib shape is preferable.
上記の発明では、複数のインク収納部が形成されたタンク部を有する記録ヘッドにおいて、タンク部の上部に取り付けられて各圧力調整室を形成する複数の弾性変形部が、例えば、弾性変形部のインク収納部側底面の形状を円形とし、各弾性変形部の形状として、変形前の状態でほぼ平らな2つの面を外周面に有し、それら2つの面が、弾性変形部のインク収納部側と反対側の先端部で曲面部を介して繋がっているような形状(いわゆる「烏帽子」形状)とすることができる。さらに、このような弾性変形部形状の外面部の稜線部分の内面側を、この弾性変形部材の他の肉厚より厚く、具体的にはリブ状にすることにより、弾性変形部が変形する際にその変形が常に2つの面から潰れ始めるために変形状態が特に安定する。これにより毎回変形する時間も一定となり、圧力調整室の機能の応答性が安定する。これにより、複数のインク吐出部に供給するインクを収納して並列に配置された複数のインク収納部内の圧力を、容積が変化可能な各圧力調整室によって調整する構成の記録ヘッドにおいて、各圧力調整室の機能が安定すると共に、その機能を最大限に引き出すことが可能となる。 In the above-described invention, in the recording head having the tank portion in which the plurality of ink storage portions are formed, the plurality of elastic deformation portions that are attached to the upper portion of the tank portion and form the respective pressure adjustment chambers are, for example, the elastic deformation portions. The shape of the bottom surface on the ink storage portion side is circular, and each elastic deformation portion has two substantially flat surfaces on the outer peripheral surface before deformation, and these two surfaces are the ink storage portion of the elastic deformation portion. It can be made into the shape (what is called a "hat hat" shape) connected with the front-end | tip part on the opposite side through the curved surface part. Furthermore, when the elastic deformation portion is deformed by making the inner surface side of the ridge line portion of the outer surface portion of such an elastic deformation portion shape thicker than the other thickness of the elastic deformation member, specifically, a rib shape. In addition, since the deformation always starts to be crushed from two surfaces, the deformation state is particularly stable. As a result, the time for deformation each time becomes constant, and the responsiveness of the function of the pressure adjusting chamber is stabilized. Accordingly, in the recording head configured to adjust the pressure in the plurality of ink storage units arranged in parallel to store the ink to be supplied to the plurality of ink ejection units, by using each pressure adjustment chamber whose volume can be changed, each pressure The function of the adjustment chamber is stabilized and the function can be maximized.
また、本発明のインクジェット記録装置は、上記のいずれかの構成の記録ヘッドを搭載して一直線上を往復移動するキャリッジと、前記記録ヘッドの前記インク吐出部から吐出されたインクを受ける被記録媒体を前記キャリッジの移動方向と直交する方向に搬送する搬送手段とを有している。 In addition, an ink jet recording apparatus of the present invention includes a carriage mounted with the recording head having any one of the above-described configurations and reciprocatingly moved on a straight line, and a recording medium that receives ink ejected from the ink ejection unit of the recording head. Conveying means for conveying the sheet in a direction orthogonal to the moving direction of the carriage.
上記のインクジェット記録装置は、上述したようにコンパクトになった記録ヘッドが搭載されるので、インクジェット記録装置本体もコンパクトになり、製品としてもユーザーにとって望ましいものとなる。インクジェット記録装置のコストダウンも可能となる。 Since the above-described ink jet recording apparatus is equipped with a compact recording head as described above, the ink jet recording apparatus main body is also compact, which is desirable for the user as a product. The cost of the ink jet recording apparatus can be reduced.
以上説明したように本発明は、容器内の気体圧力を調整するようにこの気体圧力に応じて容積が変化可能な少なくとも一つの弾性変形部を有する圧力調整室において、弾性変形部の形状を一つのほぼ円形形状である開口部と、外周面に変形前の状態でほぼ平らな2つの面で構成し、この2つの面が前記開口部と反対側の先端部で曲面部を介して繋がっているような形状にすることにより、圧力調整室の機能を安定させ、また、その機能を最大限に引き出すことが可能になるという効果がある。また、この弾性変形部を採用した圧力調整室を有する記録ヘッドにおいては、弾性変形部の上記の配列では、弾性変形部の底面形状を円形とした際に、幅の狭いインク収納部や、幅が制限されたインク収納部に対しても弾性変形部の底面の直径も大きくすることができるので、複数のインク収納部を有するタンク部をコンパクトに収めることができ、また、記録ヘッドのコンパクト化に伴って、インクジェット記録装置本体もコンパクトになるという効果がある。さらに、そのように弾性変形部の底面を大きくとることができるので、圧力調整室の機能を最大限に引き出すことが可能な弾性変形部の形状を模索する上でも可能性が広がる。 As described above, according to the present invention, in the pressure adjusting chamber having at least one elastically deforming portion whose volume can be changed according to the gas pressure so as to adjust the gas pressure in the container, the shape of the elastically deforming portion is uniform. It is composed of two substantially circular openings and two substantially flat surfaces on the outer peripheral surface before being deformed, and these two surfaces are connected via a curved surface portion at the tip opposite to the opening. By having such a shape, it is possible to stabilize the function of the pressure adjusting chamber and to maximize the function. Further, in a recording head having a pressure adjusting chamber employing this elastic deformation portion, in the above arrangement of elastic deformation portions, when the bottom shape of the elastic deformation portion is circular, a narrow ink storage portion or a width Since the diameter of the bottom surface of the elastically deformable portion can be increased even with respect to the ink storage portion where the ink storage is restricted, the tank portion having a plurality of ink storage portions can be stored compactly, and the recording head can be made compact Accordingly, there is an effect that the main body of the ink jet recording apparatus is also made compact. Further, since the bottom surface of the elastically deforming portion can be made large as described above, the possibility is widened even when searching for the shape of the elastically deforming portion that can maximize the function of the pressure adjusting chamber.
本発明のインクジェット記録装置は、上述したようにコンパクトになった記録ヘッドが搭載されるので、インクジェット記録装置本体もコンパクトになり、製品としてもユーザーにとって望ましいものとなる。インクジェット記録装置のコストダウンも可能となる。 Since the ink jet recording apparatus of the present invention is equipped with a compact recording head as described above, the ink jet recording apparatus main body is also compact, which is desirable for the user as a product. The cost of the ink jet recording apparatus can be reduced.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態によるインクジェット記録装置の概略の構成を示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1に示すインクジェット記録装置は、記録ヘッド201の往復移動(主走査)と、一般記録紙、特殊紙、OHPフィルム等の記録用シートSの所定ピッチごとの搬送(副走査)とを繰り返しつつ、これらの動きと同期させながら記録ヘッド201から選択的にインクを吐出させ、被記録媒体である記録用シートSに付着させることで、文字や記号、画像等を形成するシリアル型の記録装置である。
The ink jet recording apparatus shown in FIG. 1 repeats the reciprocating movement (main scanning) of the
図1において、記録ヘッド201は、2本のガイドレールに摺動自在に支持され不図示のモータ等の駆動手段によりガイドレールに沿って一直線上を往復移動されるキャリッジ202に着脱可能に搭載されている。記録ヘッド201のインク吐出部から吐出されたインクを受ける記録用シートSは、搬送手段である搬送ローラ203により、記録ヘッド201のインク吐出面に対面し、かつ、インク吐出面との距離を一定に維持するように、キャリッジ202の移動方向と交差する方向(例えば、直交する方向である矢印A方向)に搬送される。
In FIG. 1, a
記録ヘッド201は、複数のインク吐出部として、それぞれ異なる色のインクを吐出するための複数のノズル列を有する。記録ヘッド201から吐出されるインクの色に対応して、複数の独立したメインタンク204が、インク供給ユニット205に着脱可能に装着される。インク供給ユニット205と記録ヘッド201とは、それぞれインクの色に対応した複数のインク供給チューブ206によって接続され、メインタンク204をインク供給ユニット205に装着することで、メインタンク204内に収納された各色のインクを、記録ヘッド201の各ノズル列に独立して供給することが可能となる。
The
記録ヘッド201の往復移動範囲内で、かつ、記録用シートSの通過範囲外の領域である非記録領域には、回復ユニット207が、記録ヘッド201のインク吐出面と対面するように配置されている。回復ユニット207は、記録ヘッド201のインク吐出面をキャッピングするためのキャップ部、インク吐出口面をキャッピングした状態で記録ヘッド201から強制的にインクを吸引するための吸引機構、インク吐出面の汚れを払拭するためのクリーニングブレード等を有する。前述した吸引動作は、このインクジェット記録装置の記録動作に先立って、この回復ユニット207によって行われる。
A recovery unit 207 is disposed so as to face the ink ejection surface of the
これにより、このインクジェット記録装置を長期間放置後に動作させた場合は、回復ユニット207はメインタンク204の底部に存在していた濃度の高いインクを吸引し、実際の記録には、撹拌されて濃度が安定したインクが使用される。したがって、インクジェット記録装置が長期間にわたって使用されず、例えばインク中の顔料成分や、記録用シートSへの定着性を向上させるための樹脂微粒子がインクタンク204の底部に沈降していたとしても、これら顔料成分や樹脂微粒子の濃度が安定した高品質な画像等を良好に形成することが可能となる。 As a result, when the ink jet recording apparatus is operated after being left for a long period of time, the recovery unit 207 sucks the high-density ink present at the bottom of the main tank 204, and in actual recording, the ink is stirred and the density is increased. However, stable ink is used. Therefore, even if the ink jet recording apparatus is not used for a long period of time, for example, the pigment component in the ink and the resin fine particles for improving the fixing property to the recording sheet S are settled at the bottom of the ink tank 204, It is possible to satisfactorily form a high-quality image with a stable concentration of these pigment components and resin fine particles.
ここではシリアル型のインクジェット記録装置を例に挙げて説明したが、記録ヘッドの吸引手段を有するものであれば、ノズル列が被記録媒体の幅方向全幅にわたって設けられたライン型のインクジェット記録ヘッドを搭載するインクジェット記録装置にも、本発明は適用可能である。 Here, a serial type ink jet recording apparatus has been described as an example. However, a line type ink jet recording head in which a nozzle array is provided over the entire width in the width direction of the recording medium is used as long as the recording head has suction means. The present invention can also be applied to an inkjet recording apparatus to be mounted.
図2は、図1に示されるキャリッジ202に搭載される記録ヘッド201の側断面図である。図3は、記録ヘッド201をその一部を分解して示す斜視図である。図4は、ヘッド基板が記録ヘッド201の前面に取り付けられる前の状態である記録ヘッド201の斜視図である。図5は、記録ヘッド201に備えられる弾性部材、押さえ部材およびサブタンクカバーを示す一実施例の斜視図である。図5(a)が弾性部材および押さえ部材の斜視図、図5(b)が分解斜視図、図5(c)が、サブタンクカバーに押さえ部材および取り付けネジによって複数の弾性部材が取り付けられた状態を示す斜視図である。図6は、記録ヘッド201内にある複数のサブタンクの配置を示す平面図である。図7は、ヘッド本体に弾性部材およびサブタンクカバーを取り付けた状態を示す平面図である。
FIG. 2 is a sectional side view of the
本実施形態の記録ヘッド201の形状は、上面40、下面41、前面42、後面43、右側面および左側面の概ね6面で構成され、上面40側を除いて一体的に形成されている。また、本実施形態の記録ヘッド201は、6色のインクを吐出可能であり、各色毎にニードル受容部23に接続されるニードル保持部材のニードルを介してメインタンク204から各色のインクが、図6に示すようにヘッド本体3の隔壁50で仕切られることによってインク収納部として形成された6つの各サブタンク36内へと供給される構成となっている。このサブタンク36に供給されたインクは、そのインク中の不純物(異物)を除去してインクを濾過するためのフィルタ5を介してインク溜め21で一旦貯留される。そして、連通部37および流路6を介して液室20へと流れ込む。液室20へと流れ込んだインクは、下面41に設けられたヒータボード26から供給される電気エネルギーを熱エネルギに変換する不図示の電気熱変換体により生じる発泡エネルギーにより、図4に示されるように各色毎に並列して配置された複数の吐出口29から吐出される。ヒータボード26には、ノズル列から構成されたインク吐出部が各色のインクに対応して、すなわち各サブタンク36に対応して複数設けられており、各ノズルの先端が吐出口29となってヒータボード26の表面に開口している。
The shape of the
複数のサブタンク36の上方には、サブタンクフタ9に開口部として形成された空気孔38によりサブタンク36内と連通する、弾性変形部であるゴム等の弾性部材10で形成された、サブタンク36内の急激な圧力変化を吸収する圧力調整室8が各サブタンク36に対応して複数設けられている。本実施形態では、複数の圧力調整室8を形成するように、各サブタンク36に対応した個別の弾性部材10を複数個用いたが、それらが一体となるような形状、すなわち複数の弾性変形部を有する形状の弾性部材を用いて複数の圧力調整室8を形成してもよい。各弾性部材10の形状はドーム状となっており、この弾性部材10で囲まれた空間である圧力調整室8は、サブタンク36内の圧力に応じて弾性部材10の変形に伴って容積が変化することで、後述するようにサブタンク36内の圧力を調整する機能を有している。
Above the plurality of
したがって、ヘッド本体3において複数のサブタンク36を形成するための壁部と、サブタンクフタ9とからタンク部が構成されている。よって、タンク部の内部は、5つの隔壁50によって6つのサブタンク36に分割されており、そのタンク部の上壁部すなわちサブタンクフタ9に、各空気孔38を覆うように複数の弾性部材10が取り付けられている。
Therefore, the tank portion is constituted by the wall portion for forming the plurality of
この弾性部材10を保護するために、弾性部材10の上方にサブタンクカバー7が取り付けられている。サブタンクカバー7は、記録ヘッド201の前面42から後面43に向かって延びるようにサブタンクカバー7と一体的に形成されたリブ15と、このリブ15に対して交差する方向に延びるようにサブタンクカバー7と一体的に形成された補強リブ14とを有している。このリブ15は、サブタンク36や、インク溜め21、流路6、液室20を各色毎に仕切る隔壁50と共に、前面42から後面43に向かう前後方向で記録ヘッド201の剛性を高める機能を有する。また、記録ヘッド201においてその側面に対して垂直な方向である左右方向の剛性は、サブタンクカバー7の補強リブ14およびサブタンクフタ9により確保されている。
In order to protect the
図3や、図5(a)−図5(b)に示すように、複数の弾性部材10が押さえ部材11によってサブタンクフタ9に押さえ付けられるように、各弾性部材10がサブタンクフタ9や複数の取り付けネジ12によってサブタンクフタ9に取り付けられている。このようにしてサブタンクフタ9に複数の弾性部材10が組み付けられたものが、図3に示すようにヘッド本体3の凹部3a内に挿入され、これにより、複数のサブタンク36が記録ヘッド201に形成されている。図6に示すように複数のサブタンク36が並列に配列されるようにヘッド本体3に複数の隔壁50が形成され、各サブタンク36の形状は、その配列方向と直交する方向に長く延びる直方体形状となっている。そして、各サブタンク36に対応する空気孔38がサブタンクフタ9に複数形成されており、各空気孔38が、対応するサブタンク36と連通している。これら複数の空気孔38は、図7に基づいて後述するように複数の弾性部材10をサブタンク36の配列方向と、その配列方向と直交すなわち交差する方向とにそれぞれ配列させるために千鳥状に配列されている。
As shown in FIG. 3 and FIGS. 5 (a) to 5 (b), each
また、隔壁50は、前面42と後面43とを繋ぐように、カートリッジ3本体と一体的に成形されている。さらに、隔壁50の長手方向がキャリッジ202の走査方向とほぼ直交した構成であるため、キャリッジ202の走査時の振動によるサブタンク36内、あるいは液室20内のインクの揺動を最小限に抑制することができる。
The
記録ヘッド201の、ニードル受容部23が設けられた後面43の対向面であり、記録装置本体が設置された際、奥面側となる前面42には、ヘッド基板35が取り付けられている。このヘッド基板35には、キャリッジ202に設けられた複数の電極に対して押し付けられることで電気的に接続する複数の電極4が、図4に示されるように設けられている。ヘッド基板35は、図4に示すようにフレキシブル基板16によりヒータボード26と電気的に接続されている。
A
次に、圧力調整室8の動作などについて詳しく説明する。 Next, the operation of the pressure adjustment chamber 8 will be described in detail.
圧力調整室8は、内部の負圧が高まるにつれてその容積が縮小する部屋であり、圧力調整室8が本実施形態のように弾性部材10で構成される場合は、弾性部材10としてはゴム材等が好ましく用いられる。また、弾性部材10の他に、プラスチックシートとばねとの組み合わせによって構成してもよい。圧力調整室8の容積は、この記録ヘッド201が使用される環境温度やサブタンク36の容積等に応じて設定されるが、本実施形態では約0.5mlとした。
The pressure adjustment chamber 8 is a chamber whose volume is reduced as the internal negative pressure increases. When the pressure adjustment chamber 8 is constituted by the
圧力調整室8を設けない場合、サブタンク36内の圧力は、インクがメインタンク204、インク供給ユニット205、およびインク供給チューブ206を通過する際の圧力損失による抵抗を直接受ける。そのため、記録ヘッド201の全てのノズルよりインクを吐出するなど、総ノズル数に対する高い割合でインクを吐出するいわゆる高Duty吐出の場合には、吐出されるインクに対して記録ヘッド201に供給されるインクが不足状態となり、負圧が急激に上昇してしまう。記録ヘッド201のノズル内の負圧が、限界値である−200mmAq(約−2.027kPa:ただし、インクの比重≒水の比重とする)を越えると、吐出が不安定になり印字が乱れるなど画像形成の上で不都合な状態となる。
When the pressure adjusting chamber 8 is not provided, the pressure in the
本実施形態のような、シリアル型の記録装置においては、高Duty吐出での画像形成であってもキャリッジ202(図1参照)の反転の際にインクの吐出を中断する状態が存在する。これを利用して、圧力調整室8は、インクの吐出中には容積を縮小させてサブタンク36内の負圧の上昇時間を緩和し、反転時にはインク供給チューブ206を介して供給されるインク増加によって復元するといった、コンデンサのような役割を果たす。
In the serial type recording apparatus as in the present embodiment, there is a state in which the ejection of ink is interrupted when the carriage 202 (see FIG. 1) is reversed even in image formation with high duty ejection. By utilizing this, the pressure adjusting chamber 8 reduces the volume during ink discharge to alleviate the negative pressure rising time in the sub-tank 36, and increases the amount of ink supplied through the
例えば、圧力調整室8の容積の縮小に対する負圧の変化の割合をK=−1.013kPa/ml、サブタンク36の容積をVs=2mlとすると、吐出されたインクに対して供給されたインクがΔV=0.05ml不足した場合を考える。この場合、圧力調整室8がなければ、「PV=一定」の原理により、サブタンク36内の負圧の変化はΔP=Vs/(Vs+ΔV)−1=−2.471kPaとなり、前述した限界値を越えてしまうため、吐出が不安定になる。これに対し、圧力調整室8があると、ΔP=K×ΔV=-0.051kPaとなり、負圧の上昇が抑制され、安定した吐出が可能となる。
For example, if the rate of change in negative pressure with respect to the reduction in the volume of the pressure adjusting chamber 8 is K = −1.013 kPa / ml and the volume of the
更には、回復ユニット207のキャップ部によりインク吐出口面をキャッピングした状態で、記録ヘッド201を長期使用しない場合には、温度によってはサブタンク36内の気体の熱膨張や蒸気圧の上昇によって、サブタンク36内の圧力が上昇する。これにより、記録ヘッド201のノズルからインクが漏れたり、インクをインクタンク204に押し戻してサブタンク36内のインクと切れたりすることになる。
Further, when the
そのような場合には、圧力調整室8の容積を弾性部材10の働きにより拡大して、サブタンク36内の気体の熱膨張や蒸気圧の上昇を吸収する。その後、回復ユニット207のキャップ部を開放する前に、インク吐出口面をキャッピングした状態で記録ヘッド201から強制的にインク吸引機構にてインクを吸引することにより、サブタンク36内の負圧を通常値に戻す。これにより、安定した印字を確保することが可能となる。
In such a case, the volume of the pressure adjustment chamber 8 is expanded by the action of the
上述のように、圧力調整室8により、インクの吐出の安定化を図るとともに、メインタンク204から記録ヘッド201までのインクの供給経路での圧力損失の影響が抑えられる。そのため、圧力調整室8の材質を調整することにより、キャリッジ202に従動させるインク供給チューブ206も直径の細いものを使用することができ、キャリッジ202の移動の負荷低減にも貢献することが可能となる。
As described above, the pressure adjustment chamber 8 stabilizes ink ejection and suppresses the influence of pressure loss in the ink supply path from the main tank 204 to the
次に、弾性部材10の形状について詳しく説明する。図9(a)は、弾性部材10の比較例の形状を示す側面図であり、図9(b)は弾性部材10の上面図である。図10(a)は、弾性部材10の比較例の形状を示す側面図であり、図10(b)は弾性部材10の上面図である。図11(a)は、弾性部材10の比較例の形状を示す側面図であり、図11(b)は弾性部材10の上面図である。図12(a)は、弾性部材10の従来例の形状を示す側面図であり、図12(b)は弾性部材10の正面図、図12(c)は弾性部材10の上面図である。図13(a)は、弾性部材10の一実施例の形状を示す側面図であり、図13(b)は弾性部材10の正面図、図13(c)は弾性部材10の上面図である。
Next, the shape of the
記録ヘッド201をコンパクトにまとめるためには、圧力調整室8の必要な容積を確保するために形状を直方体形状にすることが好ましい。しかし上述したように、直方体形状では安定した負圧特性を得ることは難しい。
In order to make the
次に容積を大きく確保できるのは図10に示される比較例のように、弾性部材90の形状が円筒状であり、また、弾性部材90の先端部の形状が半球形状となっている「ドーム型」形状である。このように、弾性部材90の外周面に平坦面が全くないような場合には、最初に潰れ出す位置が一定せず、また、潰れる形状も一定しないために圧力調整室の負圧特性も安定しない。これは、「ドーム型」弾性部材90の内面が開口部以外凹面で構成されているために、内面から見ると引っ張りにくい構造になっている。よって、何かの「きっかけ」、例えば「肉厚が他より薄い」とか「折り目がついている」とかがないと内面側に潰れ難い。この「きっかけ」が場合によって異なるために上述の現象が起きると考えられる。
Next, it is possible to secure a large volume as in the comparative example shown in FIG. 10. The shape of the
それを改善するためには、図11に示す弾性部材91や図12に示す92のように一部に窪みや平面を設けることである。この形状だと、弾性部材91や92は特定の個所から必ず変形を開始することが可能となる。
In order to improve it, it is to provide a hollow or a plane in a part like the
しかし、縮小変形は一定となるが、圧力調整室8内部の圧力が上昇した場合には必ずしも一定とはならない。それは、内面から見ると押し出ししやすい個所がたくさんある形状だからである。 However, the reduction deformation is constant, but is not necessarily constant when the pressure inside the pressure adjusting chamber 8 rises. This is because there are many places that are easy to extrude when viewed from the inside.
よって、図12(a)および図12(b)、図12(c)などに示すように、弾性部材10におけるサブタンクフタ9側の底面の形状、つまり開口部は、圧力調整室8の上記のような機能を最大限に引き出すために円形となっている。弾性部材10は、その底面から上方に向かって圧力調整室8の断面積が小さくなるように、かつ、弾性部材10を上面から見てその底面の中心を通る直線に関して左右対称な2つの平坦面10aを弾性部材10がその外周面に有するように、サブタンクフタ9から上方に向かって延びている。それら2つの平坦面10aは、弾性部材10が変形前の状態で平らとなっており、弾性部材10の底面と平行な一直線上に延びる先端部10bを介して繋がっている。すなわち、弾性部材10は変形前の状態においていわゆる「烏帽子」形状となっていて、先端部10bの表面は曲面となっている。従って、2つの平坦面10aは、弾性部材10の底面と同じ角度を成しており、平坦面10a同士の間隔が弾性部材10の底面側から先端部10bへと上方に向かって徐々に小さくなっている。先端部10bにおける弾性部材10の底面と平行な長手方向の長さは、その底面の直径とほぼ同じであってもよいし、その直径よりも大きくなっていてもよいが、その直径よりも大きくすることにより、圧力調整室8の容積を大きくとることが可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 12A, FIG. 12B, FIG. 12C, and the like, the shape of the bottom surface of the
このような形状の弾性部材10では、圧力調整室8の容積が減少するように弾性部材10が変形する際に、それらの平坦面10aのほぼ中央部が互いに近づくように平坦面10aからへこんでいくことになる。このとき、弾性部材10がその外周面に2つの平坦面10aを有したことにより、必ず、平坦面10aから潰れ出すことになる。この際に、確実に平坦面10aから潰れ出すようにするためには、この平坦面10a周囲、つまり稜線部の裏面側(弾性部材10の内側)に厚壁部を設けると、弾性部材10が潰れる形状もほぼ一定である上に、先端部10bを中心にして平坦面10aがほぼ対称で設けられていることにより復帰する形状もほぼ一定となるため、圧力調整室8の負圧特性が安定することになる。
In the
本実施形態では、このように圧力調整室8の負圧特性が安定するような形状の弾性部材10を、圧力調整室8の容積を十分に確保した上でサブタンクフタ9に取り付けることができるように、複数の弾性部材10を、サブタンク36の配列方向だけでなく、その配列方向に対して交差する方向にも配列させている。すなわち、サブタンク36上の圧力調整室8が、サブタンク36の配列方向と、その配列方向に対して交差する方向とのそれぞれで分割されている。このような弾性部材10の配列により、各弾性部材10を少なくとも2つのサブタンク36の上方にまたがって配置させることができ、その結果、幅の狭いサブタンク35や、幅が制限された各サブタンク36に対しても弾性部材10の底面の直径をより大きくとることができる。また、そのような弾性部材10の配列を実現するために、図6および図7に示すように空気孔38が千鳥状に配列されている。各空気孔38の形状は、各弾性部材10が2つのサブタンク36の上部にまたがっている関係で半月状となっていることが好ましい。
In the present embodiment, the
図7では、各弾性部材10の先端部10bがサブタンク36の配列方向に対して直角となるように各弾性部材10が配置されている。これに対して、先端部10bの長さを弾性部材10の底面の直径よりも大きくして、弾性部材10の容積を大きくする場合などには、図3および図5に示したように各先端部10bをサブタンク36の配列方向に対して斜めにしてもよい。弾性部材10と取り付けネジ12との位置関係などに応じて、取り付けネジ12を締め易くなるように、サブタンク36の配列方向に対する各先端部10bの角度を設定してもよい。図7に示される例では、取り付けネジ12が取り付け易くなるように各弾性部材10が配置されている。
In FIG. 7, the
弾性部材10の形状は、図3や図5、図9に示したものに限定されない。弾性部材10の変形が安定すると共に、その変形が一定のものであり、圧力調整室8の上記の機能が十分に引き出されれば、弾性部材10の形状はどのようなものであってもよい。また、弾性部材10の大きさも、記録ヘッド201の構成やインク供給系の構成などに応じて適宜決定すればよい。
The shape of the
上記のように弾性部材10をサブタンク36の配列方向と、その配列方向に対して交差する方向の両方向に配列させる構成では、各サブタンク36の幅が狭くても、圧力調整室8の負圧特性が安定するとともにその容積を十分に確保できる弾性部材10を各サブタンク36に対応して設けることができる。よって、複数のサブタンク36を有する記録ヘッド201をコンパクトに収めることができ、また、圧力調整室8の機能を最大限に引き出すことが可能となる。また、記録ヘッド201のコンパクト化に伴って、インクジェット記録装置本体もコンパクトになり、製品としてもユーザーにとって望ましいものとなり、その上、記録ヘッド201およびインクジェット記録装置のコストダウンもできた。
In the configuration in which the
3 ヘッド本体
3a 凹部
4 電極
5 フィルタ
6 流路
7 サブタンクカバー
8 圧力調整室
9 サブタンク蓋
10、90、91、92 弾性部材
10a 平坦面
10b 先端部
11 押さえ部材
12 取り付けネジ
14 補強リブ
15 リブ
16 フレキシブル基板
20 液室
21 インク溜め
23 ニードル受容部
26 ヒーターボード
29 吐出口
35 ヘッド基板
36 サブタンク
37 連通部
38 空気孔
40 上面
41 下面
42 前面
43 後面
50 隔壁
60 厚壁部
201 記録ヘッド
202 キャリッジ
203 搬送ローラ
204 メインタンク
205 インク供給ユニット
206 インク供給チューブ
207 回復ユニット
S 記録用シート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Head main body 3a Concave part 4 Electrode 5 Filter 6 Flow path 7 Sub tank cover 8
Claims (4)
外面形状の稜線部分の内面側が、この弾性変形部材の他の肉厚より厚い厚壁部を設ける特徴とする圧力調整室。 The pressure adjustment chamber that adjusts the gas pressure in the container has at least one elastic deformation member whose volume can be changed according to the gas pressure, and this shape is deformed into one substantially circular opening and outer peripheral surface. In the elastic deformation member having two surfaces that are substantially flat in the previous state, and these two surfaces are connected in a substantially symmetrical arrangement through the curved surface portion at the tip portion opposite to the opening portion,
A pressure adjusting chamber, wherein a thick wall portion thicker than the other thickness of the elastically deforming member is provided on an inner surface side of a ridge line portion of an outer surface shape.
外面形状の稜線部分の内面側が、この弾性変形部材の他の肉厚より厚い厚壁部を設けることを特徴とする記録ヘッド。 A tank portion formed with a plurality of ink storage portions for individually storing ink, recording by discharging ink supplied from the ink storage portion, and a plurality of ink discharge portions each corresponding to each ink storage portion; A plurality of elastic deformation portions attached to the tank portion so as to form a plurality of pressure adjustment chambers corresponding to the respective ink storage portions so as to adjust the pressure in the ink storage portion so that the volume can be changed according to the pressure. A recording head having a substantially circular shape and two substantially flat surfaces on the outer peripheral surface before deformation, and these two surfaces are opposite to the opening. In the elastically deforming part connected in a substantially symmetrical arrangement through the curved surface part at the tip part on the side,
A recording head characterized in that a thick wall portion thicker than the other thickness of the elastically deformable member is provided on the inner surface side of the ridge line portion of the outer surface shape.
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-
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