JP5569047B2 - Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、マニホールドから液体供給路を介して複数の圧力室へ液体を供給する液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関する。 The present invention relates to a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus that supply liquid from a manifold to a plurality of pressure chambers via a liquid supply path.
液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、圧力発生手段である圧電素子の変位による圧力室内の圧力変化を利用して、ノズル列を構成する複数のノズル開口からインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。
具体的には、ノズル開口に連通する圧力室に圧電素子を設け、圧電素子に電圧を印加して圧電素子を収縮または膨張させることで、圧力室内を減圧してインクを供給しまたは圧力室内を加圧してノズル開口からインクを吐出する。
インクは、インクカートリッジ等のインク供給手段に貯蔵されていて、インク導入路を通過してインク導入口からマニホールドに供給され、インク供給路を介して複数の圧力室へ供給される。
インク導入口がマニホールドであるリザーバーに設けられ、インク導入口からインク供給路および連通路を介して圧力室にインクを供給する構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、インクがインク供給室によって、マニホールドと空気室とに分岐され、空気室に空気が閉じ込められる構造が知られている(例えば、特許文献2参照)。
As a typical example of the liquid ejecting head, for example, an ink jet recording head that ejects ink from a plurality of nozzle openings constituting a nozzle row by using a pressure change in a pressure chamber due to displacement of a piezoelectric element that is a pressure generating unit. Are known.
Specifically, a piezoelectric element is provided in a pressure chamber communicating with the nozzle opening, and a voltage is applied to the piezoelectric element to contract or expand the piezoelectric element so that the pressure chamber is depressurized to supply ink or the pressure chamber. Pressure is applied and ink is ejected from the nozzle openings.
The ink is stored in ink supply means such as an ink cartridge, passes through the ink introduction path, is supplied from the ink introduction port to the manifold, and is supplied to the plurality of pressure chambers through the ink supply path.
There is known a structure in which an ink introduction port is provided in a reservoir which is a manifold, and ink is supplied from the ink introduction port to a pressure chamber via an ink supply path and a communication path (see, for example, Patent Document 1).
In addition, a structure is known in which ink is branched into a manifold and an air chamber by an ink supply chamber, and air is confined in the air chamber (see, for example, Patent Document 2).
液体導入口からマニホールドに進入した気泡は、液体の流れが液体供給路および連通路に向かっているので、液体の流れに乗り液体供給路および連通路を介して圧力室内に侵入しやすい。圧力室内に侵入した気泡は圧力室内の圧力変化に対し圧力を吸収してしまう。その結果、圧力室内が十分に加圧されず液体の噴射不良が発生する。
また、マニホールドと空気室に分岐される場合でも、マニホールドに直接侵入する気泡が一定の確率で存在し、液体の噴射不良が発生する。
The bubbles that have entered the manifold from the liquid introduction port are likely to enter the pressure chamber through the liquid supply path and the communication path because the liquid flow is directed toward the liquid supply path and the communication path. Bubbles that have entered the pressure chamber absorb pressure in response to pressure changes in the pressure chamber. As a result, the pressure chamber is not sufficiently pressurized and a liquid ejection failure occurs.
In addition, even when branched into the manifold and the air chamber, bubbles that directly enter the manifold exist with a certain probability, and liquid ejection failure occurs.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following forms or application examples.
[適用例1]
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力室と、前記圧力室内の圧力を変化させる圧力発生手段と、複数の前記圧力室に連通する共通の液室であるマニホールドと、複数の前記圧力室と前記マニホールドとを連通する液体供給路と、前記マニホールドに前記液体を供給する液体導入路と、前記マニホールドに形成され、前記液体導入路より重力方向とは反対方向に位置する気泡貯留部と、前記マニホールドに形成され、前記液体供給路から前記マニホールドに前記液体を流出させる前記液体導入路の出口と、を備え、前記液体導入路の前記出口は、前記マニホールドにおいて前記液体供給路よりも重力方向とは反対方向に配置されているとともに、前記マニホールドに対して前記液体を重力方向とは反対方向へ流出させることを特徴とする液体噴射ヘッド。
また、上記液体噴射ヘッドにおいて、前記マニホールドは、前記液体供給路より重力方向とは反対方向に配置された底面を有し、該底面に前記液体導入路の前記出口が設けられていることを特徴とする。
[Application Example 1]
A pressure chamber communicating with a nozzle opening for injecting liquid, pressure generating means for changing the pressure in the pressure chamber, a manifold that is a common liquid chamber communicating with the plurality of pressure chambers, a plurality of the pressure chambers, and A liquid supply path that communicates with the manifold, a liquid introduction path that supplies the liquid to the manifold, a bubble storage portion that is formed in the manifold and is located in a direction opposite to the gravitational direction from the liquid introduction path, and the manifold And an outlet of the liquid introduction path that allows the liquid to flow out from the liquid supply path to the manifold, and the outlet of the liquid introduction path is in the direction of gravity relative to the liquid supply path in the manifold. together are arranged in the opposite direction, liquid is gravity direction the liquid to said manifold, characterized in that to flow out in the opposite direction Injection head.
In the liquid ejecting head, the manifold has a bottom surface disposed in a direction opposite to the direction of gravity from the liquid supply path, and the outlet of the liquid introduction path is provided on the bottom surface. And
この適用例によれば、液体導入路を流れる液体は、液体導入路の出口から重力方向とは反対方向に流出するので、液体導入路の出口までに発生または進入した気泡は、液体の流れに乗って重力方向とは反対方向に形成された気泡貯留部へと向かう。加えて、重力方向とは反対方向に働く浮力によっても、気泡は重力方向とは反対方向に向かう。気泡貯留部に達した気泡は、気泡同士で結合してより大きな気泡または空間を形成し、液体に取り込まれにくくなる。したがって、マニホールドから圧力室に連通する液体供給路を介した圧力室への気泡の侵入が抑えられ、圧力発生手段によって圧力室の圧力を高めてノズル開口から液体を噴射させる際に、圧力室内の気泡による圧力の損失が少なく、液体の噴射不良の低減した液体噴射ヘッドが得られる。
ここで、重力方向とは反対方向の範囲は、重力方向に対し180°の角度を有する方向のほか、90°より大きく180°より小さい角度を有する方向を含む。
According to this application example, the liquid flowing through the liquid introduction path flows out from the outlet of the liquid introduction path in a direction opposite to the direction of gravity, so that bubbles generated or entered before the liquid introduction path exits into the liquid flow. It rides toward the bubble reservoir formed in the direction opposite to the direction of gravity. In addition, buoyancy acting in the direction opposite to the direction of gravity also causes the bubbles to go in the direction opposite to the direction of gravity. The air bubbles that have reached the air bubble storage unit are combined with each other to form a larger air bubble or space and are less likely to be taken into the liquid. Therefore, intrusion of bubbles into the pressure chamber via the liquid supply path communicating from the manifold to the pressure chamber is suppressed, and when the pressure is increased by the pressure generating means to eject the liquid from the nozzle opening, A liquid ejecting head with reduced pressure loss due to bubbles and reduced liquid ejection defects can be obtained.
Here, the range opposite to the gravitational direction includes not only a direction having an angle of 180 ° with respect to the gravitational direction but also a direction having an angle greater than 90 ° and smaller than 180 °.
[適用例2]
上記液体噴射ヘッドにおいて、前記出口は、前記液体供給路より重力方向とは反対方向に形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
この適用例では、液体導入路の出口が液体供給路より重力方向とは反対方向に形成されているので、液体とともに重力方向とは反対方向に向かう気泡は、重力方向に形成された液体供給路により進入しにくく、液体の噴射不良のより低減した液体噴射ヘッドが得られる。
[Application Example 2]
In the liquid ejecting head, the outlet is formed in a direction opposite to a gravitational direction from the liquid supply path.
In this application example, since the outlet of the liquid introduction path is formed in the direction opposite to the gravity direction from the liquid supply path, bubbles that travel in the direction opposite to the gravity direction together with the liquid are formed in the liquid supply path formed in the gravity direction. Thus, a liquid ejecting head that is less likely to enter and that has reduced liquid ejection defects can be obtained.
[適用例3]
上記液体噴射ヘッドにおいて、前記マニホールドは、第1共通液室と第2共通液室とを有し、前記第1共通液室は、前記圧力室と前記液体供給路を介して連通し、前記第2共通液室には、前記気泡貯留部と前記出口とが形成され、前記第1共通液室と前記第2共通液室とを連通する連通路を備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
この適用例では、マニホールドが第1共通液室と第2共通液室とに連通路を通じて別れて形成され、第2共通液室が気泡貯留部を備えている。液体導入路の出口から液体は重力方向とは反対方向に流出し、液体中の気泡は第2共通液室の気泡貯留部に貯蔵される。マニホールドが1室の場合と比較して、第2共通液室に貯蔵された気泡は、連通路によって第1共通液室へ侵入しにくくなる。したがって、第1共通液室から圧力室への気泡の侵入もより抑えられ、液体の噴射不良のより低減した液体噴射ヘッドが得られる。
[Application Example 3]
In the liquid ejecting head, the manifold includes a first common liquid chamber and a second common liquid chamber, and the first common liquid chamber communicates with the pressure chamber via the liquid supply path. The liquid ejecting head, wherein the two common liquid chambers are formed with the bubble storage portion and the outlet, and include a communication path that communicates the first common liquid chamber and the second common liquid chamber.
In this application example, the manifold is formed separately from the first common liquid chamber and the second common liquid chamber through the communication path, and the second common liquid chamber includes a bubble storage section. The liquid flows out from the outlet of the liquid introduction path in the direction opposite to the direction of gravity, and the bubbles in the liquid are stored in the bubble storage part of the second common liquid chamber. Compared to the case where the manifold has one chamber, the bubbles stored in the second common liquid chamber are less likely to enter the first common liquid chamber through the communication path. Accordingly, intrusion of bubbles from the first common liquid chamber to the pressure chamber is further suppressed, and a liquid ejecting head with reduced liquid ejection defects can be obtained.
[適用例4]
上記液体噴射ヘッドにおいて、前記出口は、前記連通路より重力方向とは反対方向に形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
この適用例では、液体導入路の出口が、連通路より重力方向とは反対方向に形成されているので、液体とともに重力方向とは反対方向に向かう気泡は、重力方向に形成された連通路により進入しにくく、液体の噴射不良のより低減した液体噴射ヘッドが得られる。
[Application Example 4]
In the liquid ejecting head, the outlet is formed in a direction opposite to a gravitational direction from the communication path.
In this application example, since the outlet of the liquid introduction path is formed in the direction opposite to the gravity direction from the communication path, bubbles that move in the direction opposite to the gravity direction together with the liquid are caused by the communication path formed in the gravity direction. A liquid ejecting head that is difficult to enter and has a reduced liquid ejection defect is obtained.
[適用例5]
上記液体噴射ヘッドにおいて、前記気泡貯留部の重力方向とは反対側の領域が、重力方向とは反対方向に凸の形状を有していることを特徴とする液体噴射ヘッド。
この適用例では、液体導入路の出口から液体の流出とともに重力方向とは反対方向に向かった気泡は、気泡貯留部の重力方向とは反対側の領域に到達する。気泡は凸の形状の頂部に集まって、液体供給路または連通路からより遠ざかり、凸の形状の頂部から移動しにくくなる。したがって、気泡の液体供給路または連通路への侵入がより抑えられ、液体の噴射不良のより低減した液体噴射ヘッドが得られる。
[Application Example 5]
The liquid ejecting head according to claim 1, wherein a region on the opposite side to the gravitational direction of the bubble reservoir has a convex shape in a direction opposite to the gravitational direction.
In this application example, the bubbles that have flowed in the direction opposite to the gravity direction along with the outflow of the liquid from the outlet of the liquid introduction path reach the region on the opposite side to the gravity direction of the bubble storage portion. The bubbles gather at the top of the convex shape, move away from the liquid supply path or the communication path, and are difficult to move from the top of the convex shape. Accordingly, it is possible to obtain a liquid ejecting head in which bubbles are further prevented from entering the liquid supply path or the communication path and liquid ejection defects are further reduced.
[適用例6]
上記液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
[Application Example 6]
A liquid ejecting apparatus comprising the liquid ejecting head.
この適用例によれば、前述の効果を有する液体噴射装置が得られる。 According to this application example, a liquid ejecting apparatus having the above-described effects can be obtained.
以下、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態における液体噴射装置の一例としてのインクジェット式記録装置1000を示す概略斜視図である。インクジェット式記録装置1000は、記録媒体である記録シートSに液体としてのインクを噴射して記録を行う装置である。図1中に、重力方向gを示した。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating an ink
図1において、インクジェット式記録装置1000は、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド1を有する記録ヘッドユニット1Aおよび1Bを備えている。記録ヘッドユニット1Aおよび1Bには、インク供給手段を構成するカートリッジ2Aおよび2Bが着脱可能に設けられている。
ここで、インクジェット式記録ヘッド1は、記録ヘッドユニット1Aおよび1Bの記録シートSと対向する側に設けられており、図1においては図示されていない。
In FIG. 1, an ink
Here, the ink jet recording head 1 is provided on the side of the
記録ヘッドユニット1Aおよび1Bを搭載したキャリッジ3は、装置本体4に取り付けられたキャリッジ軸5に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット1Aおよび1Bは、例えば、それぞれブラックインク組成物およびカラーインク組成物を、重力方向gにある記録シートSに向かって吐出するものである。
The carriage 3 on which the
そして、駆動モーター6の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト7を介してキャリッジ3に伝達されることで、記録ヘッドユニット1Aおよび1Bを搭載したキャリッジ3はキャリッジ軸5に沿って移動する。
一方、装置本体4にはキャリッジ3に沿ってプラテン8が設けられている。このプラテン8は図示しない紙送りモーターの駆動力により回転できるようになっており、給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートSがプラテン8に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
Then, the driving force of the driving
On the other hand, the
以下、図2および図3を参照して、インクジェット式記録ヘッド1について詳細に説明する。
図2は、本実施形態に係る液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド1の概略構成を示す分解斜視図であり、図3(a)はインクジェット式記録ヘッド1の部分平面図、図3(b)は(a)におけるA−A概略断面図である。
図2および図3において、インクジェット式記録ヘッド1は、流路形成基板10とノズルプレート20と保護基板30とを備えている。インクジェット式記録ヘッド1は、流路形成基板10を、ノズルプレート20と保護基板30とで挟んで組み立てられている。
ノズルプレート20は、図1に示した記録シートSに対向する。図2および図3にも重力方向gを示した。
Hereinafter, the ink jet recording head 1 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an ink jet recording head 1 as a liquid ejecting head according to the present embodiment, FIG. 3A is a partial plan view of the ink jet recording head 1, and FIG. ) Is an AA schematic cross-sectional view in (a).
2 and 3, the ink jet recording head 1 includes a flow
The
流路形成基板10は、シリコン基板である面方位(110)のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化により形成した厚さ2μmの弾性膜50が形成されている。
流路形成基板10には、隔壁11によって区画された複数の圧力室12が並設されている。また、流路形成基板10の圧力室12の長手方向外側の領域には連通部13が形成され、連通部13と各圧力室12とが、圧力室12毎に設けられた液体供給路としてのインク供給路14を介して連通されている。
なお、連通部13は、保護基板30と連通して各圧力室12の共通のインク室となるマニホールド200の一部を構成する。インク供給路14は、圧力室12よりも狭い幅で形成されており、連通部13から圧力室12に流入するインクLの流路抵抗を一定に保持している。
The flow
A plurality of
The
また、流路形成基板10の開口面側には、各圧力室12のインク供給路14とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口21が穿設されたノズルプレート20が、マスク膜52を介して接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート20は、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板またはステンレス鋼などからなる。
Further, on the opening surface side of the flow
一方、流路形成基板10の開口面とは反対側には、圧力発生手段としてのアクチュエーター100が設けられている。アクチュエーター100は、振動板53と駆動手段である圧電素子300とを備えている。
振動板53は、厚さが例えば、約1.00μmの弾性膜50と、弾性膜50上に形成された酸化ジルコニウムからなる厚さが、約0.35μmの絶縁体膜54とを備えている。
圧電素子300は、振動板53を介して圧力室12と対向する領域に形成されている。
On the other hand, an
The
The
絶縁体膜54上には、厚さが例えば、約0.10〜0.20μmの下電極60と、厚さが例えば、約0.50〜5.00μmの圧電体層70と、厚さが例えば、約0.05μmの上電極80とからなる圧電素子300が形成されている。
なお、一般的には、圧電素子300の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層70を圧力室12毎にパターニングして構成する。実施形態では、下電極60を圧電素子300の共通電極とし、上電極80を圧電素子300の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。
On the
In general, one of the electrodes of the
また、このような各圧電素子300の上電極80には、例えば、金(Au)等からなるリード電極90がそれぞれ接続され、このリード電極90を介して各圧電素子300に選択的に電圧が印加されるようになっている。
In addition, a
流路形成基板10には、圧電素子300に対向する領域に、圧電素子300を保護するための圧電素子保持部31を有する保護基板30が、接着剤等によって接合されている。
なお、圧電素子保持部31は、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を確保できればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。
A
The piezoelectric
保護基板30には、連通部13に対向する領域に気泡貯留部322を備えたリザーバー部32が形成されており、このリザーバー部32は、流路形成基板10の連通部13と連通されて各圧力室12の共通のインク室となるマニホールド200を構成している。気泡貯留部322は、リザーバー部32の重力方向gとは反対方向の面321付近に位置している。
また、保護基板30には、リザーバー部32にインクLを導入するためのインク導入路33が形成されている。インク導入路33はJ字型の管形状である。
インク導入路33の入口331は、保護基板30の上面301に形成されている。一方、インク導入路33の出口332は、重力方向gとは反対方向に開口するようにリザーバー部32に形成されている。
出口332は、インク供給路14より重力方向gとは反対方向に形成されているのが好ましい。ここで、インク導入路33は複数形成されていてもよい。
In the
In addition, an
The
The
インク導入路33の入口331には、図1に示したカートリッジ2Aまたは2Bから、図中矢印で示すように重力方向gに向かってインクLが供給される。
供給されたインクLは、J字型のインク導入路33を通過し、出口332において図中矢印で示すように重力方向gとは反対方向に流出する。以下の実施形態および変形例においてもインクLの流れを図中矢印で示してある。
図では、重力方向gに対し180°の角度を有する方向に流出しているが、重力方向gとは反対方向の範囲は、重力方向gに対し180°の角度を有する方向のほか、90°より大きく180°より小さい角度を有する方向を含む。
Ink L is supplied to the
The supplied ink L passes through the J-shaped
In the figure, it flows out in a direction having an angle of 180 ° with respect to the gravitational direction g, but the range opposite to the gravitational direction g is 90 ° in addition to the direction having an angle of 180 ° with respect to the gravitational direction g. Includes directions having an angle greater than 180 °.
保護基板30の圧電素子保持部31とマニホールド200との間の領域には、保護基板30を厚さ方向に貫通する貫通孔34が設けられ、この貫通孔34内に下電極60の一部およびリード電極90の先端部が露出され、これら下電極60およびリード電極90には、図示しない駆動ICから延設される接続配線の一端が接続される。
保護基板30としては、流路形成基板10の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料、シリコン単結晶基板等を用いるのが好ましい。
A through
As the
インクジェット式記録ヘッド1では、図1に示したカートリッジ2Aまたは2BからインクLを取り込み、マニホールド200からノズル開口21に至るまで内部をインクLで満たした後、駆動ICからの記録信号に従い、圧力室12に対応するそれぞれの下電極60と上電極80との間に電圧が印加される。電圧の印加によって、弾性膜50および圧電体層70がたわみ変形し、各圧力室12内の圧力が高まりノズル開口21からインクLが吐出する。
In the ink jet recording head 1, the ink L is taken from the
図3(b)には、図1に示したカートリッジ2Aまたは2BからインクLが供給される際に、気泡Bが取り込まれた場合の様子も合わせて示した。
以上に述べた本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)インク導入路33を流れるインクLは、インク導入路33の出口332から重力方向gとは反対方向に流出するので、インク導入路33の出口332までに発生または進入した気泡Bは、インクLの流れに乗って重力方向gとは反対方向に形成された気泡貯留部322へと向かう。加えて、重力方向gとは反対方向に働く浮力によっても、気泡Bは重力方向gとは反対方向に向かう。気泡貯留部322に達した気泡Bは、気泡B同士で結合してより大きな気泡Bまたは空間を形成し、インクLに取り込まれにくくなる。したがって、マニホールド200から圧力室12に連通するインク供給路14を介した圧力室12への気泡Bの侵入を抑えることができ、アクチュエーター100によって圧力室12の圧力を高めてノズル開口21からインクLを吐出させる際に、圧力室12内の気泡Bによる圧力の損失を少なくでき、インクLの吐出不良の低減したインクジェット式記録ヘッド1を得ることができる。
FIG. 3B also shows a state where the bubbles B are taken in when the ink L is supplied from the
According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) Since the ink L flowing through the
(2)インク導入路33の出口332がインク供給路14より重力方向gとは反対方向に形成されているので、インクLとともに重力方向gとは反対方向に向かう気泡Bを、重力方向gに形成されたインク供給路14により進入しにくくでき、インクLの吐出不良のより低減したインクジェット式記録ヘッド1を得ることができる。
(2) Since the
(3)圧力室12内の圧力を高めるとノズル開口21からインクLが吐出するだけでなく、圧力室12とマニホールド200とを連通しているインク供給路14からマニホールド200側にもインクLの噴流が生じる。その結果、マニホールド200内の圧力が変動し、隣接したノズル開口21に連通する圧力室12に圧力の変動が伝播して吐出特性が変化してしまい、いわゆるクロストークが発生する。
マニホールド200の気泡貯留部322に気泡Bが溜まることにより、インク噴流によるマニホールド200内の圧力変動は、気泡貯留部322に溜まった気泡Bにより吸収され、圧力変動による吐出特性の変化を緩和することができる。したがって、隣接圧力室12間のクロストークを防止するとともに、印字濃淡の発生を防止することができる。
(3) When the pressure in the
By the bubbles B being accumulated in the
(4)前述の効果を有するインクジェット式記録装置1000を得ることができる。
(4) The ink
(第2実施形態)
図4は、本実施形態におけるインクジェット式記録ヘッド101の概略構成を示す分解斜視図であり、図5(a)はインクジェット式記録ヘッド101の部分平面図、図5(b)は(a)のB−B概略断面図である。第1実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付した。
本実施形態と第1実施形態とは、マニホールドの構成およびインク導入路が複数形成されている点が異なる。本実施形態のマニホールド400は、第1共通液室410と気泡貯留部322が形成された第2共通液室420とを備えている。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the ink
This embodiment is different from the first embodiment in that the manifold structure and a plurality of ink introduction paths are formed. The
第1共通液室410は第1実施形態における連通部13に相当し、流路形成基板10に形成されている。第2共通液室420は、流路形成基板10と保護基板30とにわたって形成されている。第1共通液室410と第2共通液室420との間には、圧力室12が並設されている方向に向かってスリット状の連通路430が形成され、第1共通液室410と第2共通液室420とは連通路430によって連通している。
ここで、共通液室は、第1共通液室410および第2共通液室420の2室に限らず、第1共通液室410と第2共通液室420との間に一つ以上の共通液室が設けられていてもよい。例えば、第1共通液室410および第2共通液室420の他に、連通路430につながる共通液室が設けられていてもよい。
The first
Here, the common liquid chamber is not limited to the two chambers of the first
第2共通液室420には、第1実施形態と同様に、インク導入路33が形成されている。インク導入路33の形状は第1実施形態と同様である。インク導入路33の出口332は、連通路430より重力方向gとは反対方向に形成されているのが好ましい。
なお、本実施形態では、インク導入路33は複数形成されている。
In the second
In the present embodiment, a plurality of
以上に述べた本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(5)マニホールド400が第1共通液室410と第2共通液室420とに連通路430を通じて別れて形成され、第2共通液室420が気泡貯留部322を備えている。インク導入路33の出口332からインクLは重力方向gとは反対方向に流出し、インクL中の気泡Bは第2共通液室420の気泡貯留部322に貯蔵される。マニホールドが1室の場合と比較して、第2共通液室420に貯蔵された気泡Bは、連通路430によって第1共通液室410へ侵入しにくくなる。したがって、第1共通液室410から圧力室12への気泡Bの侵入もより抑えることができ、インクLの吐出不良がより低減したインクジェット式記録ヘッド101を得ることができる。
According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
(5) The
(6)インク導入路33の出口332が、連通路430より重力方向gとは反対方向に形成されているので、インクLとともに重力方向gとは反対方向に向かう気泡Bは、重力方向gに形成された連通路430により進入しにくく、インクLの吐出不良がより低減したインクジェット式記録ヘッド101を得ることができる。
(6) Since the
(7)インク導入路33が複数形成されているので、図1に示したカートリッジ2Aまたは2Bからマニホールド400へのインクLの供給を抵抗なく容易に行なうことができる。
(7) Since a plurality of
(変形例1)
図6は、本変形例におけるインクジェット式記録ヘッド102の概略構成を示す分解斜視図であり、図7(a)はインクジェット式記録ヘッド102の部分平面図、図7(b)は(a)のC−C概略断面図である。第1実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付した。
本変形例と第1実施形態とは、インク導入路の形状が異なる。本変形例のインク導入路35は、圧力室12が並設されている方向の断面形状がJ字型であり、圧力室12が並設されている方向に向かってスリット状に形成されている。したがって、入口351および出口352は細長い矩形状となっている。
(Modification 1)
FIG. 6 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the ink
This modification differs from the first embodiment in the shape of the ink introduction path. The
以上に述べた変形例によれば、以下の効果が得られる。
(8)インク導入路35がスリット状に形成されているので、入口351および出口352の開口面積を大きくでき、図1に示したカートリッジ2Aまたは2Bからマニホールド200へのインクLの供給を抵抗なくより容易に行なうことができる。
According to the modification described above, the following effects can be obtained.
(8) Since the
(変形例2)
図8は、本変形例におけるインクジェット式記録ヘッド103の概略構成を示す概略断面図である。本変形例の概略断面図は、図3(a)のA−A概略断面図に相当する。第1実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付した。
本変形例と第1実施形態とは、リザーバー部の形状が異なる。本変形例のリザーバー部36は、その重力方向gとは反対側の面323が傾いている。具体的には、気泡貯留部324の重力方向gとは反対側の面323は、出口332から離れるにつれ、重力方向gとは反対方向に遠ざかるように傾いている。したがって、気泡貯留部324の重力方向gとは反対側の領域は、重力方向gとは反対方向に凸の形状を有している。
(Modification 2)
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of the ink
This modification differs from the first embodiment in the shape of the reservoir. The
以上に述べた変形例によれば、以下の効果が得られる。
(9)インク導入路33の出口332からインクLの流出とともに重力方向gとは反対方向に向かった気泡Bは、気泡貯留部324の重力方向gとは反対側の領域に到達する。気泡Bは凸の形状の頂部に集まって、インク供給路14より遠ざかり、凸の形状の頂部から移動しにくくなる。したがって、気泡Bのインク供給路14への侵入がより抑えられ、インクLの吐出不良がより低減したインクジェット式記録ヘッド103を得ることができる。
According to the modification described above, the following effects can be obtained.
(9) The bubble B that has flowed in the direction opposite to the gravity direction g along with the outflow of the ink L from the
(第3実施形態)
以下に、図9を参照して、本実施形態におけるインクジェット式記録ヘッド2について詳細に説明する。
図9はインクジェット式記録ヘッド2の概略断面図である。
図9において、インクジェット式記録ヘッド2は、圧力発生手段としてのアクチュエーターユニット110と流路ユニット120とケース130とを備えている。流路ユニット120とケース130とは接合されている。
(Third embodiment)
Hereinafter, the ink
FIG. 9 is a schematic sectional view of the ink
In FIG. 9, the ink
アクチュエーターユニット110は、圧電素子111と弾性板112とを備えている。
圧電素子111は、流路ユニット120に形成された圧力室123に、弾性板112を挟んで対向するようにケース130の収納室131に挿入され、固定用基板132に固定されている。
圧電素子111は、図1に示した記録ヘッドユニット1Aまたは1Bとフレキシブルケーブル9によって接続され、電圧を印加すると弾性板112に向かって伸縮し、圧力室123の容積を変化させる。
The
The
The
弾性板112は、厚さが2〜10μmのPPS(ポリフェニレンサルファイト)やポリイミドなどの高分子膜からなる弾性体膜113と厚さが数十μmのステンレス板114との2層構造である。
弾性板112の圧力室123に対応する部分は、ステンレス板114をエッチング加工して得られる圧電素子111を当接固定するための島部115と島部115の形成されていない弾性体膜113からなる薄膜部116とを備えている。
圧電素子111の伸縮によって島部115が変位して、弾性体膜113からなる薄膜部116が変形し、圧力室123の容積が変化する。
The
The portion of the
The
流路ユニット120は、流路形成基板122を間に挟んで、複数のノズル開口1210を有するノズルプレート121と封止板としての機能を有する弾性板112とを両側に積層することにより構成されている。
The
流路形成基板122には、ノズル開口1210にそれぞれ連通して圧力室隔壁126を隔てて列設された複数の圧力室123と、各圧力室123に供給するインクLを貯蔵するマニホールド124Aと、マニホールド124Aとそれぞれの圧力室123との間を連通するインク供給路125などが隔壁部によって区画することにより形成されている。
In the flow
流路形成基板122にはシリコンウェハーを用い、マニホールド124Aの一部を異方性フルエッチングにより貫通孔として形成し、また圧力室123やインク供給路125を異方性ハーフエッチングにより凹部として形成する。圧力室123の一端にインク供給路125が接続され、このインク供給路125とは反対側の端部近傍にノズル開口1210が位置している。
A silicon wafer is used as the flow
なお、流路形成基板122には、エッチング可能で、かつ耐食性を持つ金属やガラス等の部材を用いることができる。また、厚み方向に複数の層に分解し、各層の貫通孔に一致する貫通孔を形成したエッチングフィルムを積層することにより構成してもよい。
Note that the flow
ケース130は、図1に示したカートリッジ2Aおよび2Bに連通するインク導入路133と流路形成基板122に形成されたマニホールド124Aと連通してマニホールド124を構成するマニホールド124Bが形成されている。
インクLはインク導入路133の入口1331から重力方向gに向けて導入される。インク導入路133の出口1332は、マニホールド124Bに形成されている。ここで、インク導入路133は、第1実施形態および第2実施形態と同様に、J字型の管形状を有している。マニホールド124Bは、気泡貯留部1242を備えている。
気泡貯留部1242は、マニホールド124Bの重力方向gとは反対方向の面1241付近に位置している。
The
The ink L is introduced from the
The
インクジェット式記録ヘッド2は、図1に示したカートリッジ2Aおよび2Bからマニホールド124にインクLを補給し、マニホールド124からインクLを各圧力室123内に供給して圧電素子111の伸長により、島部115を押圧して圧力室123内を加圧し、この圧力によりノズル開口1210からインクLを吐出する。
The ink
以上に述べた本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(10)インク導入路133を流れるインクLは、インク導入路133の出口1332から重力方向gとは反対方向に流出するので、インク導入路133の出口1332までに発生または進入した気泡Bは、インクLの流れに乗って重力方向gとは反対方向に形成された気泡貯留部1242へと向かう。加えて、重力方向gとは反対方向に働く浮力によっても、気泡Bは重力方向gとは反対方向に向かう。気泡貯留部1242に達した気泡Bは、気泡B同士で結合してより大きな気泡Bまたは空間を形成し、インクLに取り込まれにくくなる。したがって、マニホールド124から圧力室123に連通するインク供給路125を介した圧力室123への気泡Bの侵入を抑えることができ、アクチュエーターユニット110によって圧力室123の圧力を高めてノズル開口1210からインクLを吐出させる際に、圧力室123内の気泡Bによる圧力の損失が少なくなり、インクLの吐出不良が低減したインクジェット式記録ヘッド2を得ることができる。
According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
(10) Since the ink L flowing through the
以上、実施形態および変形例を説明したが、基本的構成は上述したものに限定されるものではない。
例えば、インク導入路33,133の形状は、導入されたインクLが出口332,1332において重力方向gとは反対方向に流れ出る形状であれば、どのような形状であってもよい。例えば、断面形状が矩形や三角形等の円とは異なる断面形状を有する管であってもよい。
While the embodiment and the modification have been described above, the basic configuration is not limited to that described above.
For example, the shape of the
また、インク導入路33,133は、2箇所以上形成されていてもよいし、マニホールド400が2つ以上の共通液室からなっていてもよい。
気泡貯留部322,324,1242の面321,323,1241の形状は、気泡貯留部322,324,1242の重力方向gとは反対側の領域が、重力方向gとは反対方向に凸の形状を有していれば、平面に限らず曲面であってもよい。例えば、球面であってもよい。
Further, the
The shape of the
さらに、圧力発生手段として、圧力室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーター等であってもよい。 Further, as a pressure generating means, a heating element is arranged in the pressure chamber, and a liquid droplet is discharged from the nozzle opening by a bubble generated by heat generation of the heating element, or static electricity is generated between the diaphragm and the electrode. Alternatively, a so-called electrostatic actuator that deforms the diaphragm by electrostatic force and discharges droplets from the nozzle openings may be used.
なお、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッド1,2,101,102,103を挙げて説明したが、その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレイ、FED(電界放出ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。 The ink jet recording heads 1, 2, 101, 102, and 103 have been described as an example of the liquid ejecting head. However, as other liquid ejecting heads, for example, colors used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display. Examples thereof include a material ejection head, an organic EL display, an electrode material ejection head used for electrode formation such as an FED (field emission display), and a bio-organic matter ejection head used for biochip production.
1,2,101,102,103…液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド、12,123…圧力室、21,1210…ノズル開口、14,125…液体供給路としてのインク供給路、33,35,133…液体導入路としてのインク導入路、100…圧力発生手段としてのアクチュエーター、110…圧力発生手段としてのアクチュエーターユニット、124,200,400…マニホールド、322,324,1242…気泡貯留部、332,352,1332…出口、410…第1共通液室、420…第2共通液室、430…連通路、1000…液体噴射装置としてのインクジェット式記録装置、L…液体としてのインク。 1, 2, 101, 102, 103... Inkjet recording head as a liquid ejecting head, 12, 123... Pressure chamber, 21, 1210... Nozzle opening, 14, 125. 133: Ink introduction path as a liquid introduction path, 100: Actuator as pressure generation means, 110: Actuator unit as pressure generation means, 124, 200, 400 ... Manifold, 322, 324, 1242 ... Bubble storage section, 332 , 352, 1332 ... outlet, 410 ... first common liquid chamber, 420 ... second common liquid chamber, 430 ... communication path, 1000 ... ink jet recording apparatus as liquid ejecting apparatus, L ... ink as liquid.
Claims (6)
前記圧力室内の圧力を変化させる圧力発生手段と、
複数の前記圧力室に連通する共通の液室であるマニホールドと、
複数の前記圧力室と前記マニホールドとを連通する液体供給路と、
前記マニホールドに前記液体を供給する液体導入路と、
前記マニホールドに形成され、前記液体導入路より重力方向とは反対方向に位置する気泡貯留部と、
前記マニホールドに形成され、前記液体供給路から前記マニホールドに前記液体を流出させる前記液体導入路の出口と、
を備え、
前記液体導入路の前記出口は、前記マニホールドにおいて前記液体供給路よりも重力方向とは反対方向に配置されているとともに、前記マニホールドに対して前記液体を重力方向とは反対方向へ流出させる
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。 A pressure chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid;
Pressure generating means for changing the pressure in the pressure chamber;
A manifold that is a common liquid chamber communicating with the plurality of pressure chambers;
A liquid supply path communicating the plurality of pressure chambers and the manifold;
A liquid introduction path for supplying the liquid to the manifold;
A bubble reservoir formed in the manifold and positioned in a direction opposite to the gravitational direction from the liquid introduction path;
An outlet of the liquid introduction path formed in the manifold and allowing the liquid to flow out from the liquid supply path to the manifold;
Equipped with a,
The outlet of the liquid introduction path is disposed in the manifold in a direction opposite to the gravitational direction than the liquid supply path, and allows the liquid to flow out from the manifold in a direction opposite to the gravitational direction. A liquid ejecting head.
前記マニホールドは、第1共通液室と第2共通液室とを有し、
前記第1共通液室は、前記圧力室と前記液体供給路を介して連通し、
前記第2共通液室には、前記気泡貯留部と前記出口とが形成され、
前記第1共通液室と前記第2共通液室とを連通する連通路を備えた
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。 The liquid ejecting head according to claim 1, wherein
The manifold has a first common liquid chamber and a second common liquid chamber,
The first common liquid chamber communicates with the pressure chamber via the liquid supply path,
In the second common liquid chamber, the bubble storage portion and the outlet are formed,
A liquid ejecting head, comprising: a communication path that communicates the first common liquid chamber and the second common liquid chamber.
前記出口は、前記連通路より重力方向とは反対方向に形成されている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。 The liquid ejecting head according to claim 3,
The liquid ejecting head, wherein the outlet is formed in a direction opposite to a gravitational direction from the communication path.
前記気泡貯留部の重力方向とは反対側の領域が、重力方向とは反対方向に凸の形状を有している
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。 In the liquid jet head according to any one of claims 1 to 4,
The liquid jet head is characterized in that a region on the opposite side to the gravity direction of the bubble reservoir has a convex shape in a direction opposite to the gravity direction.
ことを特徴とする液体噴射装置。 A liquid ejecting apparatus comprising the liquid ejecting head according to claim 1.
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