CN101077655A - 液体喷出装置及液体喷头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气泡排出性优良的液体喷出装置及液体喷头。面临墨水导入部件(40)中的导入流路(45)的连通口(46)而配置有过滤器(50)，在连通口(46)的外周部，在连通口(46)的形成面(47)和过滤器(50)之间形成有由衬垫部件(51)限定了高度的凹部(52)。在导入流路(45)内的气泡(55)通过过滤器(50)排出时，被取入凹部(52)内的气泡(55)的外缘部(55a)起到作为固定部的功能，气泡(55)在接近过滤器(50)的状态下被卡止。

Description

液体喷出装置及液体喷头
技术领域
本发明涉及喷墨式记录装置、显示器制造装置、电极形成装置、或生物芯片制造装置等液体喷出装置、以及搭载于这些液体喷出装置上的液体喷头。
背景技术
目前，作为液体喷出装置，应用于对纸进行印刷的喷墨式打印机是众所周知的，通常为在相对于印刷用纸进行往复动作的滑架上搭载有具有用于喷出液体(液滴)的微小喷嘴的液体喷头的结构。例如，在专利文献1中公开的液体喷头上设有用于与外部的墨盒结合而接受墨水的供给的墨水供给针，另外，在墨水供给针的一端侧设有用于捕获墨水中的异物等的过滤器。
所述的过滤器除捕获墨水中的异物之外，还捕获已混入墨水中的气泡，因此，在过滤器跟前，气泡随时间而持续成长。而且，在气泡成长得非常大的状态下，气泡较容易地通过过滤器而导致喷出不良，因此，需要定期或适当地进行将这样的气泡与墨水一起强制性地排出这一所谓的回复动作。
专利文献1：特开2000-211130号公报
但是，为了在回复动作中气泡通过过滤器，该气泡需要成为在墨水供给针内以闭塞过滤器的一定区域的方式接近的状态。在过滤器未被充分闭塞的状态下，流动的墨水容易通过过滤器，从而不能给予气泡足够的压力(排出力)。
但是，由于在气泡的界面作用的墨水的表面张力或浮力的影响，对于将体积减小到一定量以下的气泡而言，难以维持所述的状态。即，由于回复动作无法排出足够的气泡，故存在印刷动作的途中导致喷出不良或需要进行频繁的回复动作等问题。
发明内容
本发明是为解决所述问题而构成的，其目的在于，提供一种气泡排出性优良的液体喷出装置及液体喷头。
本发明提供一种液体喷出装置，其特征在于，具备：用于供给液体的第一流路；与所述第一流路连通的第二流路；面临所述第一流路及所述第二流路的连通口而配置的过滤器；在从所述第二流路通过所述过滤器排出气泡时，在所述第二流路的连通口卡止该气泡的气泡卡止机构。
根据本发明的液体喷出装置，由于在从第二流路通过过滤器排出气泡时，将移动到过滤器附近的气泡在第二流路的连通口的外周部卡止，故可将气泡维持在接近过滤器的状态的程度。由此，对于较小体积的气泡而言，也可以容易地通过过滤器，从而可有效地进行气泡排出。
另外，优选，所述气泡卡止机构是在所述第二流路的连通口的外周部形成的凹部，其能取入所述气泡的一部分。
更优选，所述凹部作为所述第二流路的连通口的形成面和所述过滤器之间的间隙形成。
根据本发明的液体喷出装置，在简单地构成的同时，可有效地得到所述效果。
另外，优选，在所述凹部作为所述第二流路的连通口的形成面和所述过滤器之间的间隙形成的所述液体喷出装置中，具备用于限定所述间隙的距离的衬垫部件。
第二流路中的连通口的形成面和过滤器的间隙的距离与该间隙(凹部)的作为气泡卡止机构的性能密切相关。根据本发明的液体喷出装置，由于该距离由衬垫部件准确地限定，故可高精度地吻合该间隙(凹部)的作为气泡卡止机构的性能误差。
另外，优选，所述凹部相对于所述第二流路的连通口的中心大致各向同性地设置。
根据本发明的液体喷出装置，在相对于第二流路的连通口的中心大致各向同性的位置，可不偏斜地适当卡止气泡。
再有，优选，所述凹部离散地设置。
凹部具有卡止气泡来提高气泡排出性的作用，相反，被取入凹部的气泡无法完全排出，因此，也一并具有使残留于第二流路内的气泡增加的作用。根据本发明的液体喷出装置，由于凹部离散地设置，故可抑制所述那样的无法排出的气泡的过度增加，并且可在多点有效地卡止气泡。
本发明提供一种液体喷头，其特征在于，具备：用于供给液体的第一流路；与所述第一流路连通的第二流路；面临所述第一流路及所述第二流路的连通口而配置的过滤器；在从所述第二流路通过所述过滤器排出气泡时，在所述第二流路的连通口卡止该气泡的气泡卡止机构。
根据本发明的液体喷头，由于在从第二流路通过过滤器排出气泡时，将移动到过滤器附近的气泡在第二流路的连通口的外周部卡止，故可将气泡维持在接近过滤器的状态的程度。由此，对于较小体积的气泡而言，也可以容易地通过过滤器，从而可有效地进行气泡排出。
附图说明
图1是表示液体喷出装置的整体结构的概略立体图；
图2是表示液体喷头的整体结构的图；
图3是表示墨水导入部件的周边结构的分解立体图；
图4是表示墨水导入部件的周边结构的剖面图；
图5(a)～(c)是表示气泡从导入流路排出的过程的图；
图6是表示凹部的尺寸和剩余气泡量的关系的图；
图7是表示变形例1的墨水导入部件的周边结构的分解立体图；
图8是表示变形例2的墨水导入部件的周边结构的剖面图。
符号说明
1作为液体喷出装置的打印机；10液体喷头；11帽；20喷嘴；30壳体；31导向部；33过滤器配置面；34作为第一流路的供给流路；35连通口；40作为第二流路的墨水导入部件；41尖端部；43凸缘部；45导入流路；46连通口；47连通口的形成面；48锥部；50过滤器；51衬垫部件；52作为气泡卡止机构的凹部；55气泡；55a气泡的外缘部；56墨水。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。
以下叙述的实施方式是本发明的优选具体例，因此，带有技术上优选的各种限定，但在以下的说明中只要没有特别限定本发明这一意思的记载，那么本发明的范围就不限于这些方式。另外，以下说明所参照的图中，为图示方便，有时将部件或部分的长宽比例尺按照与实际不同的方式表不。
(有关液体喷出装置的结构)
首先，参照图1对液体喷出装置的结构进行说明。
图1是表示液体喷出装置的整体结构的概略立体图。
图1中，作为液体喷出装置的打印机1具备：由钢板等形成的导架3、输送打印纸2的输送辊4、一面具有微小喷嘴的液体喷头10、用于进行液体喷头10的喷嘴维护的维护组件5。液体喷头10以使喷嘴形成面与打印纸2对置的状态搭载于滑架6上，并沿导杆8往复移动(扫描)。导架3因其钢性和重量而作为装置整体的基础，并且也起到作为电接地的作用。
在滑架6上搭载有分别容纳作为液体的四色着色墨水(墨水)的墨盒7a～7d，这些各色着色墨水分别向液体喷头10供给。而且，与滑架6的扫描及打印纸2的输送同步，进行液体喷头10的各喷嘴的喷出控制，利用作为液滴喷出的墨水在打印纸2上形成图像等。
维护组件5具备：与液体喷头10的喷嘴形成面密接，可密封(盖住)喷嘴开口的帽11、和由橡胶等形成的板状部件即刮水片(wiper blade)12。帽11除具有保护喷嘴的功能以外，还在进行驱动连通的泵(未图示)而从喷嘴吸引墨水这一所谓的吸引动作(往复动作)时使用。另外，刮水片12在擦拭附着于喷嘴形成面上的墨水时使用。
(有关液体喷头的结构)
其次，参照图2、图3、图4对液体喷头的结构进行说明。
图2是表示液体喷头的整体结构的图。图3是表示墨水导入部件的周边结构的分解立体图。图4是表示墨水导入部件的周边结构的剖面图。
液体喷头10具备以可安装墨盒7a～7d(参照图1)的方式形成有导向用的肋或凹部(局部省略图示)的壳体30。另外，在壳体30的下部设有用于喷出墨水的喷出部15和具有与喷出相关的控制电路的电路部16。
喷出部15具备：在一面按规定排列形成的喷嘴20、与各喷嘴20连通的腔22、按所对应的墨水种类向腔22供给墨水的储液室23。腔22的顶盖部24能够在挠性膜25的作用下移动，通过驱动与顶盖部23接合的压电元件26，从喷嘴20喷出墨水。
通过超声波熔敷，在壳体30的上表面接合有用于与墨盒7a～7d的导出部结合的树脂制的墨水导入部件40。墨水导入部件40是在尖端部41具有导入孔42的中空针状部件，在尖端部41的相反侧具有下部加宽的凸缘部43。在凸缘部43的下表面形成有作为进行超声波熔敷时的作用部的熔敷突起44(图4中为在熔敷作用下被压碾的状态)。
墨水导入部件40在内部具有作为第二流路的导入流路45。就导入流路45而言，相对于尖端部41侧，凸缘部43侧的宽度加宽，其加宽后的端部成为连通口46。
壳体30在与墨水导入部件40连接的连接部位具备限定凸缘部43外周面的导向部31、用于熔敷凸缘部43的凸缘安装面32、用于配置过滤器50的过滤器配置面33。另外，在壳体30内形成有用于向喷出部15供给墨水的作为第一流路的供给流路34，供给流路34的一端侧面临过滤器配置面33而加宽，成为连通口35。
另外，所述的壳体30及墨水导入部件40的材料使用适合成型或熔敷的材料即PPE(PolyPhenylene Ether)等树脂、或在树脂中混入了玻璃原材料等的混合材料等。
过滤器50是将金属线编织成网眼状而成的部件，面临连通口46及连通口35，其外缘部50a熔敷在过滤器配置面33上。过滤器50具有捕获从导入流路45向供给流路34供给的墨水中含有的异物等的作用。另外，导入流路45的连通口46侧及供给流路34的连通口35侧分别被加宽是为了增大过滤器50的有效面积，降低所通过的墨水的流动阻力(损失水位差)。
在墨水导入部件40和过滤器50之间配置有具有与过滤器50相同程度的外径且呈片状的衬垫部件51，该衬垫部件51切去与连通口35对应的中央区域S1和其外侧区域S2～S5。衬垫部件51起到高精度地对连通口46的形成面47和过滤器50之间的间隙的距离进行限定的作用，因此，在连通口46的外周部，在与衬垫部件51的区域S2～S5对应的部位形成高度为h、深度为d的凹部52。如图所示，与区域S2～S5对应的凹部52按相对于连通口46的中心呈各向同性的配置离散形成。
(有关气泡的排出)
其次，参照图5、图6说明气泡从导入流路的排出。
图5是表示气泡从导入流路排出的过程的图。图6是表示凹部的尺寸和剩余气泡量的关系的图。
如图5(a)所示，在导入流路45内的墨水56中存在气泡55的状态下，由于在气泡55的界面作用的墨水56的表面张力，气泡55成为球形。这种情况下，打印机1(参照图1)通过使用了帽11(参照图1)的吸引动作来实现气泡55的强制排出。若无视气泡55存在的状态，则气泡55会阻碍印刷动作中的墨水56流动，从而可能引起喷出不良。
当开始吸引动作时，由于在供给流路34和导入流路45之间产生的压力差，导入流路45内的墨水56及气泡55朝向过滤器50移动，如图5(b)所示，气泡55成为闭塞过滤器50的状态。而且，气泡55受到被导入流路45内的墨水56压缩的压力。因此，气泡55的外缘部55a被取入在连通口46的外周部形成的凹部52内，另外，一部分通过过滤器50从导入流路45排出，使其大小逐渐减小。
随着气泡55逐渐减小，从墨水56受到的向过滤器50的挤压力减小，因此，由于在与墨水56的界面作用的表面张力，气泡55离开过滤器50再次返回到球形。但此时，被取入凹部52的气泡55的外缘部55a起到作为固定部(アンカ一)的作用，使气泡55停留在图5(b)所示的状态。即，凹部52在吸引动作时在使气泡55接近过滤器50的状态下将其卡止，起到容易使气泡55通过过滤器50的作用，成为本发明中的气泡卡止机构。
即，当使气泡55缩小到图5(c)所示的状态时，被取入凹部52的气泡55的外缘部55a作为固定部的功能几乎全部消失，从而气泡55离开过滤器50而再次成为球形。此时，残留的气泡55即使在吸引动作的作用下，也无法进一步排出，下面，将该量称作剩余气泡量。
图6表示该剩余气泡量和凹部的高度为h(参照图4)及深度d(参照图4)的关系。作为具体的评价条件，过滤器50的有效直径(连通口35的外径)为7.2mm，过滤器50的原材料为SUS，墨水导入部件40的原材料为丙烯树脂，墨水的粘度为3.4mPa·S(25℃)，墨水的表面张力为29mN/m(25℃)，吸引动作中的每一导入流路的墨水的流量为0.19ml/s。
如图6所示，当凹部52的高度h超过0.1mm左右时，剩余气泡量显著减少。即，与在连通口46的形成面和过滤器50之间没有间隙(凹部52)的现有技术相比可知，设有取入气泡的一部分这一程度的间隙(凹部52)的本实施方式的液体喷头，剩余气泡量小，气泡排出性优良。
另外，根据图6，在高度h超过0.1mm左右的范围内，当高度h增大时，或深度d减小时，剩余气泡量显示出增加的倾向。这是因为，在高度h大或深度d小的凹部52中，取入气泡55并将其维持的卡止功能(固定部功能)减弱。
这样，鉴于取入气泡55的外缘部55a而发挥卡止功能(固定部功能)的目的，凹部52优选根据墨水及墨水导入部件的表面物性等设计成适当的形状、尺寸。
另外，凹部52具有卡止气泡55而提高气泡排出性的作用，相反，被取入到凹部52的气泡55无法完全排出，因此，也一并具有使剩余气泡量增加的作用。因此，凹部52不一定是在宽范围内较多设置为好，而是优选也对其配置位置等进行充分的考虑。在本实施方式中，通过相对于连通口46的中心呈各向同性且离散地设置凹部52，可抑制剩余气泡量的过度增加，并且可在多点上不偏离地卡止气泡55。
(变形例1)
其次，参照图7，以与之前的实施方式的不同点为中心说明变形例1。
图7是表示变形例1的墨水导入部件的周边结构的分解立体图。
该变形例1的衬垫部件51为切去与连通口35对应的中央的区域S1和包围区域S1外周的区域S6的形状。因此，在该变形例1中，在与衬垫部件51的区域S6对应的部位，在连通口46(参照图4)的外周部整体连续地形成凹部。如该变形例1所述，本发明的凹部也可以不必离散地形成。
(变形例2)
其次，参照图8，以与之前的实施方式的不同点为中心说明变形例1。
图8是表示变形例2的墨水导入部件的周边结构的剖面图。
该变形例2的墨水导入部件40具有在连通口46的外周部较浅形成的锥部48，在该锥部48和过滤器50之间形成有凹部52。如该变形例2所述，衬垫部件不是本发明的必须要素，另外，凹部也可以不是一定间隔的间隙。
本发明不限于所述的实施方式。
例如，导入流路45与其连通口46、或供给流路34与其连通口35也可以相互偏心地构成，导入流路45、供给流路34的轮廓不限于所述的实施方式。
另外，当在所谓的断开滑架型(オフキヤリツジタイプ)液体喷出装置的供给机构内配置过滤器的情况下，也可以应用具备气泡卡止机构的本发明。
再有，实施方式的结构可将它们适当组合或省略，或者与未图示的其它结构组合。

Claims (7)

1.一种液体喷出装置，其特征在于，具备：
用于供给液体的第一流路；
与所述第一流路连通的第二流路；
面临所述第一流路及所述第二流路的连通口而配置的过滤器；
在从所述第二流路通过所述过滤器排出气泡时，在所述第二流路的连通口卡止该气泡的气泡卡止机构。
2.如权利要求1所述的液体喷出装置，其特征在于，
所述气泡卡止机构是在所述第二流路的连通口的外周部形成的凹部，其能取入所述气泡的一部分。
3.如权利要求2所述的液体喷出装置，其特征在于，
所述凹部作为所述第二流路的连通口的形成面和所述过滤器之间的间隙形成。
4.如权利要求3所述的液体喷出装置，其特征在于，
具备用于限定所述间隙的距离的衬垫部件。
5.如权利要求2～4中任一项所述的液体喷出装置，其特征在于，
所述凹部相对于所述第二流路的连通口的中心大致各向同性地设置。
6.如权利要求2～5中任一项所述的液体喷出装置，其特征在于，
所述凹部离散地设置。
7.一种液体喷头，其特征在于，具备：
用于供给液体的第一流路；
与所述第一流路连通的第二流路；
面临所述第一流路及所述第二流路的连通口而配置的过滤器；
在从所述第二流路通过所述过滤器排出气泡时，在所述第二流路的连通口卡止该气泡的气泡卡止机构。
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