(57)【要約】【課題】  液室内部の気泡除去機構によって確実な気泡の移動除去を少ないインク消費で実現すること。【解決手段】  液室内に存在する気泡を排除するために、部材を液室内で移動可能に配設することによって気泡を移動させ液室外部に排出する。そして気泡排除動作においては、気泡排除部材に移動力を与えることによって液室内に存在する気泡を気泡排除部材で移動させることによって気泡を液室外部に排出する。このことによって、微小な気泡であっても確実に気泡を移動させることができ、気泡を壁面から分離することによってインク流に乗せて液室外部へ排出できる。【選択図】  図１
2007030461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクに圧力変化を生じさせインク滴を吐出するインクジェットヘッドにおいて、液室内部に配設された吐出口より大きく流路断面より小さい形状の部材を液室内部に液室壁から分離されて移動可能な状態で配設し、前記部材を移動させることによって液室内部に存在する気泡を移動させることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
アクチュエータによって液室を構成する部材の一部を変形させることによってインクに圧力変化を生じさせインク滴を吐出するインクジェットヘッドにおいて、液室内部に配設された吐出口より大きく流路断面より小さい形状の部材を液室内部に液室壁から分離されて移動可能な状態で配設し、前記部材を移動させることによって液室内部に存在する気泡を移動させることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２に記載のインクジェットヘッドにおいて、部材の断面形状が液室の断面形状に相似していることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】
請求項１あるいは請求項２に記載のインクジェットヘッドにおいて、部材の断面形状が円に相似していることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、部材を磁性体で構成し、外部から磁力を与えることによって部材を移動させることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、部材を移動させるための移動力を発生させるための手段として、電磁石を使用し、電磁石に通電する電流の向きを変えることによって部材の移動方向を変化させることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項７】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、部材の略中央にインクを通過させるためのオリフィスを設け、そのオリフィスの配置はオリフィスを介して液室が両側に分離されることを特徴とするインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコンピュータの出力装置として使用されるインクジェット方式プリンタの、インクジェットヘッドの構造に関するものであり、インクの吐出に影響を与える液室内の気泡を移動除去するための機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のインクジェットヘッドにおいて、吐出不能の原因となり、又、安定な吐出を妨げる要因となる液室内に存在する気泡の排除は、ノズル孔外部に吸引パッドを設け、負圧によってインク流路内部にインクの流れを起し、このインクの流れる力によって液室内部の気泡をノズルからインク流路外部に排出するように構成されていた。
【０００３】
あるいは、インク供給側の圧力を大気圧に対して増大させ、インクに圧力を加えることによってインクをノズル孔から外部に向かって流出させ、このインクの流れる力によって液室内部の気泡をインク流路外部に排出するように構成されていた。
【０００４】
又、別の従来例としては、特許文献１をあげることが出来る。
【特許文献１】特開２００３−１２７３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような手法による気泡排除手法は液室内部に存在する微小な気泡を確実に除去することは困難であり、繰り返し気泡除去動作を行う必要があった。また上記気泡除去方法では、気泡を除去するために多量のインクを必要とし、その吸引されたインクを廃棄する場合も多く、インクの利用効率が低いものとなっていた。またインクを再利用する機構を設けた場合においても、インク再利用機構のために装置コストが上昇するなどの課題があった。
【０００６】
特にアクチュエータとして圧電体を使用するピエゾ駆動方式のインクジェットヘッドにおいては、アクチュエータの変位量が微小であることから、液室内部に存在する気泡がインク吐出に与える影響が大きく、その確実な排除は重大な課題であった。
【０００７】
本発明はこのような従来例の問題点に鑑みてなされたものであって、液室内部の気泡除去機構によって確実な気泡の移動除去を少ないインク消費で実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
図１は本発明のインクジェットヘッドにおける液室の構成を示す図である。図１において、１はインクが入っている液室、２はインクを共通液室から個別液室へ導きいれるための共通液室連通部、３はインクを吐出させるためのノズル、４は気泡を排除するための気泡排除部材、５気泡排除部材に移動力を与えるための磁力発生手段、６は気泡、７はインクを通過させるためのオリフィス、８は気泡排除部材４が退避するための気泡排除部材退避エリアである。気泡排除部材４は、液室１の中にわずかな隙間を保って配設されており、液室内部をノズル３と共通液室連通部２の方向へ移動できる構造となっている。
【０００９】
本発明においては、液室内に存在する気泡を排除するために、部材を液室内で移動可能に配設することによって気泡を移動させ液室外部に排出することを特徴とする。そして気泡排除動作においては、気泡排除部材に移動力を与えることによって液室内に存在する気泡を気泡排除部材で移動させることによって気泡を液室外部に排出する。
【００１０】
このことによって、微小な気泡であっても確実に気泡を移動させることができ、気泡を壁面から分離することによってインク流に乗せて液室外部へ排出できるものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、液室内部に存在する気泡を確実に液室外部へ排出でき、気泡の影響によってインクジェットヘッドにおいて不吐が発生したり、動作が不安定になることを防止できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明の個別液室の構成を説明する図であり、図２は本発明の電極構成が適用されたインクジェットヘッドの構造を示す図である。以下において前記部材については明確に表現するため気泡排除部材と表現している。
【００１４】
図１において、１はインクが入っている液室、２はインクを共通液室から個別液室へ導きいれるための共通液室連通部、３はインクを吐出させるためのノズル、４は気泡を排除するための気泡排除部材、５は気泡排除部材に移動力を与えるための磁力発生手段、６は気泡、７はインクを通過させるためのオリフィス、８は気泡排除部材４が退避するための気泡排除部材退避エリアである。
【００１５】
上記構成において、気泡６を排除する場合の動作について説明する。イニシャルの状態では気泡排除部材４は気泡排除部材退避エリア８に位置しており共通液室連通部２とノズル３とつながった液室１の圧力室を構成する部分よりは後方に位置している。この状態で液室１内の気泡６は気泡排除部材４をノズル３側に移動させることによって気泡排除部材４の前面に押されて液室１内を前方に移動していく。この過程において気泡６は気泡排除部材４と共に移動することによって、液室１の壁面から引き剥がされ気泡排除部材４の前面に位置するようになる。
【００１６】
次に気泡排除部材４がノズル３側の液室１の壁面に到達すると気泡６はノズル３に移動することになる。この状態で共通液室連通部２よりの加圧あるいはノズル３側からの吸引によって液室１内のインクを移動させることによって気泡６はノズル３を通ってインクジェットヘッド外部へと排出されることになる。
【００１７】
その後気泡排除部材４は磁力発生手段５の発生する移動力によって共通液室連通部２側へとゆるやかに移動させる。この過程において気泡排除部材４はシリンジ内部のピストンの様に作用し、液室内の液体を共通液室連通部２側へ戻すような働きをすることになる。このような作用があると折角ノズル３から排除した気泡がインクに発生する負圧によって液室１内へと戻ってしまうことになる。しかし実際には気泡排除部材４と液室１の間には微小な隙間が形成されているためこの隙間を通ってインクが共通液室連通部２側からノズル３側に向かって流動できるために上記のような問題は発生しない。
【００１８】
気泡排除部材４の移動速度がゆるやかであれば、気泡排除部材４の共通液室連通部２側に存在するインクが気泡排除部材４と液室１の間の微小な隙間を通過して、気泡排除部材４のノズル３側へと移動することになり、前記のようなノズル３から排除した気泡を再度吸い込む恐れはなくなる。このときの気泡排除部材４の移動速度はノズル３に形成されたメニスカスの表面張力が破られない範囲の負圧が気泡排除部材４のノズル３側に発生する範囲であれば良いことになる。この最大移動可能速度は、使用するインクの表面張力とノズル３のノズル径及び気泡排除部材４と液室１の間の微小な隙間の間隔によって変わることになる。また積極的にインクの流路を確保するために、気泡排除部材４の略中央にインクを通過させるためのオリフィス７を形成する手法も有効である。
【００１９】
気泡排除部材４が共通液室連通部２を通過して気泡排除部材退避エリア８へ到達すると、そこで気泡排除部材４の移動は止まり気泡の排除動作が完了する。
【００２０】
次にこの発明が適用された実際のインクジェットヘッドについて説明する。
【００２１】
図２においてはインクジェットヘッドの平面図及びＡ-Ａ'面での断面図が図示されており、２１はヘッド基体、２２はオリフィスプレート、２３はノズル、２４は液室、２５は振動板、２６は気泡排除部材、２７は気泡排除部材退避エリア、２８は共通液室連通部、２９は磁力発生手段、３０は気泡である。
【００２２】
液室２４内に存在するインクは、共通電極１１、圧電体１２及び駆動電極１３からなる圧電体アクチュエータによって駆動される振動板２５によって変位を受け、インクが収容されている液室２４内の体積が減少することによって、インクの一部がオリフィスプレート２２に開口しているノズル２３へと流動し、ノズル２３から液滴として飛翔し印刷対象物に付着して画像を形成する。
【００２３】
ここで液室２４内に気泡３０が存在すると、振動板２５の変位によってインクに発生した圧力変化が気泡３０の収縮によって吸収されてしまうことになる。気泡３０が微小である場合には、ノズル２３から飛翔する液滴の吐出量の変化が発生し、形成される画像に影響を与えてしまう。また、気泡３０が大きい場合には、インクに発生した圧力変化が殆ど気泡３０の収縮で吸収されてしまい、ノズル２３からの液滴の飛翔が不可能となって画像形成が不可能となってしまう。
【００２４】
気泡３０を液室２４の外部に排除する動作について説明する。イニシャルの状態では気泡排除部材２６は気泡排除部材退避エリア２７に位置しており共通液室連通部２８とノズル２３とつながった液室２４の圧力室を構成する部分よりは後方に位置している。この状態で液室２４内の気泡３０は気泡排除部材２６をノズル２３側に移動させることによって気泡排除部材２６の前面に押されて液室２４内を前方に移動していく。この過程において気泡３０は気泡排除部材２６と共に移動することによって、液室２４の壁面から引き剥がされ気泡排除部材２６の前面に位置するようになる。
【００２５】
次に気泡排除部材２６がノズル２３側の液室２４の壁面に到達すると気泡３０はノズル２３に移動することになる。この状態で共通液室連通部２８よりの加圧あるいはノズル２３側からの吸引によって液室２４内のインクを移動させることによって気泡３０はノズル２３を通ってインクジェットヘッド外部へと排出されることになる。
【００２６】
その後気泡排除部材２６は磁力発生手段２９の発生する移動力によって共通液室連通部２８側へとゆるやかに移動させる。気泡排除部材２６の移動速度がゆるやかであれば、気泡排除部材２６の共通液室連通部２８側に存在するインクが気泡排除部材２６と液室２４の間の微小な隙間を通過して、気泡排除部材２６のノズル２３側へと移動することになり、前記のようなノズル２３から排除した気泡を再度吸い込む恐れはなくなる。気泡排除部材２６が共通液室連通部２８を通過して気泡排除部材退避エリア２７へ到達すると、そこで気泡排除部材２６の移動は止まり気泡３０の排除動作が完了する。
【００２７】
磁力発生手段２９は永久磁石でも良いし、コイルに電流を流すことによって形成される電磁石であってももちろん良い。移動力の発生にあたっては、これらの磁力発生手段２９を不図示の移動手段で移動させることによって実現できる。
【００２８】
また、図３に示すように磁力発生手段を電磁石３１とした場合には気泡排除部材２６を移動方向に向かって予め磁化させておけば、電磁石に通電する電流の向きを変えることによって、気泡排除部材２６の移動方向を変えることが可能となり、磁力発生手段２９を移動させる必要がなくなる。
【００２９】
また本発明の適用範囲はインクジェットヘッドの個別液室に限定されるものでなく、共通液室に適用した場合においても、共通液室内部の気泡排除に効果があることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明を説明する図である。
【図２】本発明が適用されたインクジェットヘッドを示す図である。
【図３】本発明が適用されたインクジェットヘッドを示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  液室
２  共通液室連通部
３  ノズル
４  気泡排除部材
５  磁力発生手段
６  気泡
７  オリフィス
８  気泡排除部材退避エリア
１１  共通電極
１２  圧電体
１３  個別電極
２１  基体
２２  オリフィスプレート
２３  ノズル
２４  液室
２５  振動板
２６  気泡排除部材
２７  気泡排除部材退避エリア
２８  共通液室連通部
２９  磁力発生手段
３０  気泡
３１  電磁石
【図１】
2007030461.tif 000003
【図２】
2007030461.tif 000004
【図３】
2007030461.tif 000005