CN101264471B

CN101264471B - 流体喷射头及流体喷射装置

Info

Publication number: CN101264471B
Application number: CN2008100827733A
Authority: CN
Inventors: 铃木繁树
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2028-03-12
Also published as: JP2008221701A; US20080225085A1; CN101264471A; JP4428391B2; US8231205B2

Abstract

本发明提供一种无需复杂的电路构成即可有效地排出滞留在内部的气泡的流体喷射头以及流体喷射装置。根据本发明，记录头具备：暂时贮存从连通孔供给来的油墨的油墨贮存室；通过多个被配置成相互并列的第二油墨供给路分别供给贮存于该油墨贮存室中的油墨的多个压力室(44)；为了分别使该各多个压力室(44)的压力发生变化而配置在每个压力室(44)的多个振动部(35)；基于该各振动部(35)的驱动来使收容在各压力室(44)的油墨分别喷射的多个喷嘴开口(22)。此外，将特定振动部(35A)即上述各振动部(35)中配置在距离连通孔最远位置的振动部(35)的前后方向的宽度设为在各振动部(35)之中最大。

Description

流体喷射头及流体喷射装置

技术领域

本发明涉及例如喷墨式打印机等流体喷射装置及设置该流体喷射装置中所具备的流体喷射头。

背景技术

一般作为对目标喷射流体的流体喷射装置，喷墨式打印机(以下称为“打印机”)已广为所知。该打印机将油墨供给到喷射油墨(流体)的记录头(流体喷射头)上，并将该油墨从形成于该记录头上的喷嘴开口喷射到作为目标的记录用纸上，由此进行印刷(例如，专利文献1)。

即，该专利文献1中的打印机的记录头具备：多个喷嘴开口、与该各喷嘴开口分别连通的多个压力发生室(压力室)、经多个油墨供给路(流体供给路)与该各压力发生室连通的一个油墨室(流体贮存室)、将油墨供给到该油墨贮存室中的油墨供给孔(流体供给口)、以及与构成各压力发生室的一部分的振动板分别粘接的多个压电振动子(驱动元件)。此外，通过对该压电振动子施加驱动电压使压电振动子收缩或伸长，来使压力发生室内的压力变动，由此利用该压力变动将压力发生室内的油墨从喷嘴开口喷射。

此外，在专利文献1的打印机的记录头中，通常情况下对从油墨供给孔向油墨室供给的油墨而言，在距离油墨供给孔较远位置的油墨比较近位置的油墨更容易形成沉淀。因此，在油墨室内距离油墨供给孔较远的位置上，容易产生油墨粘稠，容易发生气泡滞留。为此，在专利文献1的打印机中，在进行从各喷嘴开口中吸引并排出粘稠的油墨或气泡的清理时，相比距离油墨供给孔较近位置的压电振动子而言，要使处于较远位置的压电振动子的频率增大，以有效地排出滞留在油墨室的粘稠油墨或气泡。

专利文献1：日本专利特开2003-291370号公报

然而，在专利文献1的打印机中，由于根据压电振动子相对于油墨供给孔的相对位置而针对每个压电振动子来变化用于驱动该压电振动子的驱动模式，所以势必需要多个使压电振动子驱动的驱动模式，从而存在导致电路构成复杂化的问题。

发明内容

本发明着眼于这种以往技术中存在的问题而形成。其目的在于，提供一种无需复杂的电路构成，即可有效地排出滞留在内部的气泡的流体喷射头以及流体喷射装置。

为了达成上述目的，本发明的流体喷射头具备：流体贮存室，其暂时贮存从流体供给口供给来的流体；多个压力室，贮存于该流体贮存室中的上述流体经由多个流体供给路分别供给到该多个压力室中；多个驱动元件，其用于使该各压力室的压力分别发生变化；多个喷嘴开口，其基于该各驱动元件的驱动分别使收容在上述各压力室中的上述流体喷射，该流体喷射头的特征在于，将特定驱动元件即上述各驱动元件中配置在距离上述流体供给口最远位置的驱动元件构成为，从上述喷嘴开口排出包含在上述流体中的气泡的能力在上述各驱动元件中最高。

通常情况下，对从流体供给口供给到流体贮存室的流体而言，在距离流体供给口较远位置比较近的位置更容易形成沉淀，因此特别在流体贮存室内距离流体供给口较远的位置上容易滞留包含在流体中的气泡。针对该问题，根据本发明，由于将特定驱动元件即上述各驱动元件中配置在距离上述流体供给口最远位置的驱动元件构成为，从喷嘴开口排出包含在上述流体中的气泡的能力在各驱动元件之中最高，所以无需复杂的电路构成，就可以有效地排出滞留在内部的气泡。

在本发明的流体喷射头中，上述多个流体供给路配置成相互并列，且上述特定驱动元件在上述各流体供给路的并列方向上的宽度，在上述各驱动元件之中最大。

根据本发明，在对各驱动元件施加相同驱动力时，可以使与特定驱动元件对应的压力室的压力变化量，大于与其它驱动元件对应的压力室的压力变化量。

在本发明的流体喷射头中，上述特定驱动元件在与上述各流体供给路的并列方向及上述各流体供给路的延伸方向这两个方向垂直的方向上的高度，在上述各驱动元件之中最高。

根据本发明，即便对各驱动元件施加相同驱动力，仍可以使与特定驱动元件对应的压力室的压力变化量，大于与其它驱动元件对应的压力室的压力变化量。

在本发明的流体喷射头中，与上述特定驱动元件对应的、上述流体供给路的截面积、上述压力室的截面积、以及上述喷嘴开口的直径，分别在上述流体供给路的截面积、上述压力室的截面积、以及上述喷嘴开口的直径之中最大。

根据本发明，流过与特定驱动元件对应的流体供给路、压力室以及喷嘴开口的流体的流量增加。因此，可以提高气泡从与特定驱动元件对应的喷嘴开口的排出性能。

在本发明的流体喷射头中，上述各驱动元件全部构成为由相同的驱动模式驱动。

根据本发明，通过由相同的驱动模式驱动全部各驱动元件，可以使电路构成变得简单。

本发明的流体喷射装置具备上述构成的流体喷射头。

根据本发明，无需复杂的电路构成，就可以有效地排出滞留在内部的气泡。

附图说明

图1是实施方式的喷墨式打印机的立体图。

图2是实施方式的记录头的剖视图。

图3是实施方式的压电元件的立体图。

图4是实施方式的流路形成板的俯视图。

图5是实施方式的记录头的要部放大剖视图。

其中符号说明如下：

11...作为流体喷射装置的喷墨式打印机；19...作为流体喷射头的记录头；22...喷嘴开口；35...作为驱动元件的振动部；35A...作为特定驱动元件的特定振动部；42...作为流体贮存室的油墨贮存室；43...作为流体供给口的连通孔；44...压力室；45...作为流体供给路的第二油墨供给路。

具体实施方式

以下，基于附图对将本发明涉及的流体喷射装置具体化为喷墨式打印机的一实施方式进行说明。此外，在以下说明中，提及“前后方向”、“上下方向”以及“左右方向”时，在没有特别说明的情况下，与以图1为基准时的“前后方向”、“上下方向”以及“左右方向”一致。

如图1所示，作为流体喷射装置的喷墨式打印机11具备呈大致矩形箱体状的框体12。在框体12内的下部，沿其长边方向即左右方向延伸设置有卷轴13。基于设置在框体12的背面下部的送纸马达14的驱动，由未图示的送纸机构将记录用纸P从后方侧送给到卷轴13上。

另外，在框体12内的卷轴13的上方，沿该卷轴13的长边方向搭设有导轴15。滑架16以可沿该导轴15的轴线方向(左右方向)往复移动地支承在导轴15上。也就是，滑架16通过在沿左右方向贯穿形成的支承孔16a中插通导轴15，而沿该导轴15的长边方向自由地往复移动。

另外，在框体12的后壁内面上与导轴15的两端部对应的位置上，旋转自如地支承有驱动滑轮17a及从动滑轮17b。在驱动滑轮17a上连结有成为使滑架16往复移动时的驱动源的滑架马达18的输出轴，并且在该一对滑轮17a、17b之间架设有连结于滑架16的无端状的正时皮带17。从而，滑架16一边被导轴15引导，一边利用滑架马达18的驱动力而经无端状的正时皮带17可沿左右方向往复移动。

在滑架16的下面侧设置有作为流体喷射头的记录头19，另一方面在滑架16上可拆装地搭载有用于对记录头19供给作为流体的油墨的墨盒20。另外，墨盒20内的油墨利用设置在记录头19中的压电元件21(参照图2)的驱动，而从墨盒20供给到记录头19，并从设置在该记录头19中的多个喷嘴开口22(参照图2)喷射到送给于卷轴13之上的记录用纸P上，从而进行印刷。

此外，在位于框体12内的右端部的、记录用纸P所无法覆盖的静止位置区域(非印刷区域)，设置有用于在非印刷时进行记录头19的维护的维护装置23。

下面，对记录头19进行详细叙述。

如图2所示，记录头19具备筒状的主体外壳30。在主体外壳30的靠左位置上，形成有沿上下方向贯穿该主体外壳30的第一油墨供给路31。在主体外壳30内的靠右位置上竖立设置有固定基板32。

在主体外壳30的下面，以覆盖该主体外壳30的下端开口及第一油墨供给路31的下端开口的方式，固定有具有弹性的矩形薄板状的振动板33。另外，在主体外壳30内，在前后方向上较长的长方体状的压电元件21右侧面的上端部固定在固定基板32的左侧面，压电元件21的下面固定在振动板33的上面。

如图3所示，在压电元件21的下侧，在前后方向上隔开间距来设置有多个切口槽34，该切口槽34在该压电元件21的左右方向的整个宽度范围内延伸。各切口槽34的深度设定为压电元件21的上下方向高度的一半左右。压电元件21的各切口槽34之间所夹的部分被设为振动部35。此外，在本实施方式中各振动部35构成驱动元件。

在各振动部25中，位于压电元件21前后方向上的两端的两振动部35，分别被设为较其它的振动部35前后方向的宽度更大的特定振动部35A。此外，在本实施方式中，两特定振动部35A构成特定驱动元件。在压电元件21中，位于两特定振动部35A的前后方向上的外侧的部分，分别被设为虚设振动部36。在该两虚设振动部36中，相对压电元件21安装有地线等。此外，压电元件21形成为在前后方向及左右方向上对称的形状。

如图2及图5所示，在振动板33的上面的夹着压电元件21的两侧，分别形成有沿前后方向延伸的纵槽37。另一方面，在振动板33的上面的与压电元件21的各切口槽34对应的位置上，形成有连接两纵槽37之间且沿左右方向延伸的横槽38。在振动板33上，由两纵槽37与各横槽38包围的部分分别被设为岛部39，该各岛部39分别对应于压电元件21的各振动部35。各岛部39中，与两特定振动部35A对应的两特定岛部39A俯视下的面积比其它的岛部39宽广。

如图2、图4及图5所示，在振动板33的下面以贴紧状态固定有呈矩形框状的流路形成板40，并在该流路形成板40的下面以贴紧状态固定有矩形板状的喷嘴板41。在振动板33与喷嘴板44之间的靠左位置上，形成有在前后方向上较长的作为流体贮存室的油墨贮存室42。油墨贮存室42经由在振动板33形成的作为流体供给口的连通孔43而与第一油墨供给路31连通，且将经由该第一油墨供给路31从墨盒20(参照图1)供给来的油墨暂时贮存。

连通孔43在油墨贮存室42内的前后方向上的中央部开口，这样压电元件21的各振动部35中，两特定振动部35A配置在距离连通孔43最远的位置。此时，两特定振动部35A到连通孔43的距离互为相同。

在振动板33与喷嘴板41之间的靠右位置上，以沿前后方向排列的状态形成有多个压力室44，且该多个压力室44分别在上下方向上与压电元件21的各振动部35对应。此时，压电元件21的两虚设振动部36不与任一压力室44对应。

另外，在处于振动板33与喷嘴板41之间的油墨贮存室42与各压力室44之间，沿左右方向并列地形成有多个沿左右方向延伸的多个作为流体供给路的第二油墨供给路45，这样经由各第二油墨供给路45油墨贮存室42与各压力室44分别连通。从而，暂时贮存于油墨贮存室42内的油墨经由各第二油墨供给路45分别被供给到各压力室44中。

此时，各压力室44中位于与两特定振动部35A对应的前后两端的两特定压力室44A与其它的压力室44相比，在沿与油墨流动方向垂直的方向切断时的截面积更大。而且此时，各第二油墨供给路45中位于与两特定振动部35A对应的前后两端的两特定第二油墨供给路45A与其它的各第二油墨供给路45相比，在沿与油墨流动方向垂直的方向切断时的截面积更大。

在喷嘴板41上与各压力室44的右端部对应的位置上分别设置有喷嘴开口22。也就是，各喷嘴开口22以前后方向上排列的状态设置在喷嘴板41上。此时，在各喷嘴开口22中位于与两特定振动部35A对应的前后两端的两特定喷嘴开口22A，与其它的各喷嘴开口22相比直径大。

另外，在压电元件21的左侧面上的上端部连接有带状的柔性电路基板46的一端部，该柔性电路基板46的另一端部连接于喷墨式打印机11(参照图1)的控制部(图示略)。此外，通过将在控制部(图示略)产生的驱动信号经由柔性电路基板46输入到压电元件21中，就可使该压电元件21的各振动部35在上下方向上伸缩运动(驱动)。此时，各驱动部35全部根据相同的驱动模式进行伸缩运动(驱动)。

此外，基于该各振动部35的伸缩运动，振动板33的各岛部39发生振动，从而使各压力室44内的压力发生变化，利用该各压力室44内的压力变化将该各压力室44内的油墨分别从各喷嘴开口22喷射出来。

下面，对排出混入到记录头19内的气泡时的动作进行说明。

通常情况下，当气泡混入到记录头19内时，该气泡就会贮存在油墨贮存室42内的前后方向的两端部。这是由于，在油墨贮存室42内，对油墨在印刷时等的流量而言，距离连通孔43较远的前后方向的两端部的流量比距离连通孔43较近的前后方向的中央部分少。

于是，在排出混入到记录头19内的气泡时，首先，若驱动部(图示略)向压电元件21输入与印刷无关的驱动信号，则由于各振动部35通过同一个压电元件21而形成为一体，所以全部根据相同的驱动模式在上下方向上分别进行伸缩运动(驱动)。这样，振动板33的各岛部39发生上下振动，由此与各岛部39对应的各压力室44内在降压状态与加压状态间交互地变化，各压力室44内的油墨与气泡一起经由各喷嘴开口22被分别排出到外部。

此时，在油墨贮存室42内与前后方向的两端部对应的、两特定第二油墨供给路45A的截面积、两特定振动部35A的前后方向的宽度、两特定岛部39A的面积、两特定压力室44A的截面积、以及两特定喷嘴开口22A的直径，分别大于其它各第二油墨供给路45的截面积、其它各振动部35的前后方向的宽度、其它各岛部39的面积、其它各压力室44的截面积、以及其它各喷嘴开口22的直径。

也就是，利用宽度与其它的各振动部35的前后方向的宽度相比更大的两特定振动部35A，使具有与其它的各岛部39的面积相比更大面积的两特定岛部39A上下振动，并且使经过两特定第二油墨供给路45A、两特定压力室44A、以及两特定喷嘴开口22A时的油墨阻力，小于经过其它各第二油墨供给路45、其它各压力室44、以及其它各喷嘴开口22时的油墨阻力。

因此，由于从油墨贮存室42内经由两特定第二油墨供给路45A及两特定压力室44A而从两特定喷嘴开口22A排出的油墨量飞速地增加，所以有效地将滞留在油墨贮存室42内的前后方向的两端部的气泡与油墨一起排出。

以上，根据详述的实施方式，能够得到如下效果。

(1)由于配置在距离连通孔43最远的位置上的两特定振动部35A，与其它各振动部35相比，前后方向上的宽度更大，所以即便对构成压电元件21的所有振动部35施加相同的驱动信号，仍能够使两特定压力室44A内的压力变化量大于其它各压力室44内的压力变化量。因此，不需要复杂的电路构成，特别是能够有效地将滞留在气泡易于滞留的油墨贮存室42内的前后方向的两端部的气泡从两特定喷嘴开口22A排出。

(2)与两特定振动部35A对应的两特定第二油墨供给路45A的截面积、两特定压力室44A的截面积、以及两特定喷嘴开口22A的直径，分别大于其它各第二油墨供给路45的截面积、其它各压力室44的截面积、以及其它各喷嘴开口22的直径，其中该两特定振动部35A以与油墨贮存室42内的前后方向的两端部对应地被配置。因此，能够增加流过两特定第二油墨供给路45A、两特定压力室44A、以及两特定喷嘴开口22A的油墨流量，因此能够提高气泡从两特定喷嘴开口22A的排出性能。

(3)由于通过相同的驱动模式来驱动全部各振动部35，所以能够使喷墨式打印机11的控制部(图示略)或柔性电路基板46的电路构成变得简单。

(变形例)

另外，对上述实施方式也可以进行如下变形。

也可以对两特定振动部35A进行设定，使之在上下方向、即与各第二油墨供给路45的并列方向及各第二油墨供给路45的延伸方向这两个方向垂直的方向上的高度在各振动部35之中最高。其中，需要以与具有各振动部35的压电元件不同的压电元件来构成两特定振动部35A。此时，也可以使两特定振动部35A的前后方向的宽度与其它各振动部35的前后方向的宽度相同，或者也可以大于其它各振动部35的前后方向的宽度。

这样，在对两特定振动部35A及其它各振动部35施加相同的驱动力时，两特定振动部35A伸缩时的振幅大于其它各振动部35伸缩时的振幅。因此，能够使与两特定振动部35A对应的两特定压力室44A内的压力变化量大于与其它振动部35对应的其它各压力室44的压力变化量。因此，不需要复杂的电路构成，特别是能够有效地将滞留在气泡易于滞留的油墨贮存室42内的前后方向的两端部的气泡从两特定喷嘴开口22A排出。

也可以分别由单独的压电元件来构成各振动部35。此时，各压电元件构成驱动元件。

各振动部35在进行利用吸引泵(图示略)从各喷嘴开口22中吸引并排出气泡或粘稠的油墨时、即进行所谓的清理时，也可以进行辅助驱动。

也可以将在前后方向并列的各振动部35中，位于两端部的每两个振动部35或者每三个以上振动部35设为特定振动部35A。

在前后方向并列的各振动部35中，也可以使各振动部35距离中心部越靠向两端部，其前后方向的宽度以一个为一组阶梯状地变大。

在前后方向并列的各振动部35中，也可以使各振动部35距离中心部越靠向两端部，其前后方向的宽度以多个为一组阶梯状地变大。

在上述实施方式中，也可以将流体喷射装置具体化成如下装置，即形成在与记录用纸P的输送方向(前后方向)交叉的方向上，记录头19与记录用纸P的宽度方向(左右方向)的长度对应的整体形状、所谓的全线(full line type)式(线式打印头；line head)的打印机。或者，流体喷射装置也可以为如下的装置，即将墨盒设定在喷墨式打印机的滑架上以外的部位，并利用油墨供给管将该墨盒的油墨供给到打印头中的、所谓的脱离滑架式的打印机。

在上述实施方式中，虽然将流体喷射装置具体化成喷墨式打印机11，但并不局限于此，也可以具体化成喷射或排出油墨以外的其他流体(包括液体或功能材料粒子分散或混合于液体中而形成的液状体、如凝胶体那样的流状体)的流体喷射装置。例如，也可以是喷射以将液晶显示器、EL(electroluminescence)显示器以及面发光显示器的制造中所使用的电极材料或色材(像素材料)等材料分散或溶解的方式含有的液状体的液状体喷射装置，也可以是喷射生物芯片制造中所使用的生体有机物的液体喷射装置，也可以是喷射作为精密吸管所使用且作为试样的液体的液体喷射装置。另外，也可以是以点状孔隙来喷射润滑油到手表或照相机等精密机械中的液体喷射装置，也可以是为了形成光通信元件等中所使用的微小半球透镜(光学透镜)等而将紫外线硬化树脂等的透明树脂液喷射到基板上的液体喷射装置，也可以是为了对基板等进行蚀刻而喷射酸或碱等蚀刻液的液体喷射装置，也可以是喷射凝胶体(例如物理凝胶体)等的流状体的流状体喷射装置。此外，可以将本发明适用到其中的任意一种流体喷射装置中。此外，本说明书中所说的“流体”是不包含仅由气体形成的流体的概念，流体包含液体(包含无机溶液、有机溶剂、溶液、液状树脂、液状金属(金属溶液)等)、液状体、流状体等。

Claims

1.一种流体喷射头，具备：流体贮存室，其暂时贮存从流体供给口供给来的流体；多个压力室，贮存于该流体贮存室中的上述流体经由多个流体供给路分别供给到该多个压力室中；多个驱动元件，其用于分别使该各压力室的压力发生变化；多个喷嘴开口，其基于该各驱动元件的驱动分别使收容在上述各压力室中的上述流体喷射，该流体喷射头的特征在于，

将特定驱动元件即上述各驱动元件中配置在距离上述流体供给口最远位置的驱动元件构成为，从上述喷嘴开口排出包含在上述流体中的气泡的能力在上述各驱动元件中最高。

2.根据权利要求1所述的流体喷射头，其特征在于，上述多个流体供给路被配置成相互并列，且上述特定驱动元件在上述各流体供给路的并列方向上的宽度，在上述各驱动元件之中最大。

3.根据权利要求2所述的流体喷射头，其特征在于，上述特定驱动元件在与上述各流体供给路的并列方向及上述各流体供给路的延伸方向这两个方向垂直的方向上的高度，在上述各驱动元件之中最高。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的流体喷射头，其特征在于，与上述特定驱动元件对应的、上述流体供给路的截面积、上述压力室的截面积、以及上述喷嘴开口的直径，分别在上述各流体供给路的截面积、上述各压力室的截面积、以及上述各喷嘴开口的直径之中最大。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的流体喷射头，其特征在于，上述各驱动元件全部构成为由相同的驱动模式驱动。

6.一种流体喷射装置，其特征在于，具备权利要求1～5中任一项所述的流体喷射头。