CN101746133A - 液体喷头以及液体喷出装置 - Google Patents

Abstract

本发明目的在于提供一种能够抑制高负荷时的喷出的不良情况，并且能够提高气泡排出性的液体喷头以及液体喷出装置。贮存器包括：第一贮存器，其中，墨水导入口(12)相对于贮存器(16)位于喷嘴排列设置方向的靠近中央的位置、和第二贮存器，其中，墨水导入口相对于贮存器位于与第一贮存器的情况相比更靠近喷嘴排列设置方向的端部的位置，在从记录头喷出的多种墨水中，将在一定时间内从一定数量的喷嘴喷出液体时的墨水导入口处的压力比其他的墨水高的墨水导入第一贮存器。

Description

液体喷头以及液体喷出装置

技术领域

本发明例如涉及喷墨式记录头等液体喷头以及具备该液体喷头的液体喷出装置，特别是涉及能够抑制高负荷时的喷出的不良情况、并且能够提高气泡排出性的液体喷头以及液体喷出装置。

背景技术

液体喷出装置具备能够将液体作为液体喷出的液体喷头，并且从该液体喷头喷出各种液体。作为该液体喷出装置的代表例如能够举出具备喷墨式记录头(以下称为记录头)、并从该记录头喷出液体状的墨水以进行记录的喷墨式记录装置(打印机)等图像记录装置。并且，近年来，并不限于该图像记录装置，也应用在显示器制造装置等各种制造装置中。

在上述记录头中，存在构成为能够喷出多种、即不同的多个颜色的墨水的记录头。在该记录头中，分别针对墨水的每种颜色具备多组通过排列设置多个喷嘴而成的喷嘴列(喷嘴组)和对构成该喷嘴列的各喷嘴供给墨水的贮存器(通用墨水室)。在该贮存器上设有导入来自墨盒等墨水供给源的墨水的导入口。由于记录头的小型化的要求和与对压力产生元件施加驱动信号的导线的布局等之间的关系，该导入口在记录头中配置在受限的空间中。因此，有时会产生不得不将导入口设置在相对于贮存器从喷嘴排列设置方向(贮存器长度方向)的中心部错开的位置上的情况(例如参照专利文献1)。

[专利文献1]日本特开2006-281477号公报(图3、图7等)

如上所述，在导入口开设在从贮存器的中心部错开的位置的情况下，在与该贮存器对应的喷嘴列中，由于位于喷嘴列的一端部的喷嘴和位于喷嘴列的另一端部的喷嘴距离导入口的距离不同，因此会由于流路阻力的不同而产生压力损失的偏差。因此，例如当同时从喷嘴列中的多个喷嘴喷出墨水从而消耗更多的墨水的喷出驱动时(高负荷时)压力损失的偏差变大。由于该压力损失的偏差，在喷嘴列端部的喷嘴、尤其是相对于导入口配置在更远的位置的喷嘴，存在气泡的排出性下降的可能性。

并且，在进行从喷嘴喷出墨水的喷出驱动时的喷头流路内会产生欲使墨水返回墨水供给源侧的压力(负压)。该压力在从喷嘴列中的多个喷嘴同时喷出墨水从而消耗更多的墨水的喷出驱动时(高负荷时)变得更大。即，这是因为通过瞬间消耗较多的墨水导致墨水供给源侧成为负压。通过该压力，喷嘴中的墨水的弯月面被过度地拉入压力产生室侧，由此，存在卷入气泡等从而墨水的喷出变得不稳定的可能性。进而，在导入口配置在从贮存器的中心部错开的位置的情况下，在相对于导入口配置在更远的位置的喷嘴中容易产生由上述的拉入引起的不良情况。

发明内容

本发明就是鉴于这种情况而做出的，其目的在于提供能够抑制高负荷时的喷出的不良情况、并且能够提高气泡排出性的液体喷头以及液体喷出装置。

本发明就是为了达成上述目的而提出的，提供一种液体喷头，所述液体喷头具备：多个喷嘴组，其通过排列设置多个喷出液体的喷嘴构成；贮存器，其分别与各喷嘴组对应地设有多个，并与对应的喷嘴组的各喷嘴连通；以及导入口，其分别以与各贮存器连通的状态设置，朝对应的贮存器供给液体，其特征在于，所述贮存器包括：第一贮存器，其中，所述导入口相对于贮存器位于喷嘴排列设置方向的靠近中央的位置、和第二贮存器，其中，所述导入口相对于贮存器位于与所述第一贮存器的情况相比更靠近喷嘴排列设置方向的端部的位置，在一定时间内从一定数量的喷嘴分别喷出液体时的导入口处的压力(P)以下述的公式(1)表示，将该压力(P)比在从该液体喷头喷出的多种液体中的其他的液体高的液体导入所述第一贮存器，

P＝Q×R...(1)

其中，Q是在导入口处测定的液体的流量，由喷出的液体的每一滴的重量(ng)×喷出频率(Hz)×用于喷出的喷嘴数量(n个)表示，R是在导入口处测定的流路阻力，由(128×液体粘度(Pa·s)×导入口的长度(μm))/(π×(导入口为圆形时直径(μm)的四次方))表示。

并且，在上述结构中，优选采用所述第一贮存器和所述第二贮存器以使导入口侧相互相向的状态相邻配置的结构。

进一步，优选采用所述第一贮存器的导入口配置在该第一贮存器的喷嘴排列设置方向中央部的结构。

根据上述结构，通过将以公式(1)表示的压力P比其他的墨水高的墨水分配到第一贮存器，能够抑制高负荷驱动时的喷出不良。即，上述压力P越高的墨水在从同一喷嘴列的多个(例如半数以上)喷嘴喷出液体的高负载驱动时，喷嘴处的弯月面越容易被拉入喷出侧的相反侧，特别是在相对于导入口配置在较远的位置的喷嘴尤为显著。由于会因该拉入而卷入气泡等从而产生喷出不良，因此通过将压力P比其他的液体高的液体导入压力损失的偏差较少的的第一贮存器，防止了高负载驱动时特别是位于喷嘴列端部的喷嘴中的弯月面过分地被拉入，由此能够抑制喷出不良。

并且，由于能够降低各喷嘴之间的压力损失的偏差，因此能够提高特别是位于喷嘴列端部的喷嘴中的气泡的排出性。

附图说明

图1是记录头的剖视图。

图2是头单元的主要部分剖视图。

图3是说明贮存器和墨水导入口的配置布局的俯视图。

标号说明

1...记录头；12...墨水导入口；16...贮存器；19...喷嘴；20...压力产生室。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的最佳方式进行说明。另外，在以下叙述的实施方式中，作为本发明的优选的具体例施加了各种限定，但是，对于本发明的范围，在以下的说明中只要没有特意表示对本发明进行限定的意旨的记载，就不限于这些方式。并且，以下作为本发明的液体喷头举出搭载在喷墨式打印机(本发明的液体喷出装置的一种)上的喷墨式记录头(以下仅称为记录头)的例子进行说明。

图1是本实施方式所涉及的记录头1的剖视图。举例示出的记录头1用于喷出墨水(液体的一种)以将图像等记录在喷射对象物(例如记录纸)上，大致构成为将头单元3和墨水导入针4安装在头壳体2上。

头壳体2例如使用合成树脂等通过注射模塑成形制作，是由用于安装多个墨水导入针4的基座部5和从该基座部5朝墨水导入针的安装侧的相反侧延伸的中空箱体状的流路形成部6形成的部件。在基座部5上划分有用于配置未图示的墨盒(液体供给源的一种)的配置部，墨水导入针4分别安装在这些配置部上。本实施方式中的头壳体2具备总计六根墨水导入针4。墨水导入针4是前端部尖锐成圆锥形状的中空针状部件，且开设有用于将墨水导入针内部的墨水导入孔(未图示)。进而，当该墨水导入针4插入墨盒内时，贮存在墨盒内部的墨水通过墨水导入孔被导入记录头1的贮存器16(参照图2、3等)侧。即，本实施方式中的记录头1构成为能够喷出总计六种颜色的墨水。另外，作为墨盒能够采用装配在搭载记录头1的托架上的类型、或者装配在打印机的框体侧并经由墨水供给管记录头1供给墨水的类型。

在流路形成部6中与各墨水导入针4对应地形成有多条、即在本实施方式中总计六条用于将从墨水导入针4导入的墨水供给到头单元3的各压力产生室20(参照图2)的墨水供给路8。在各墨水供给路8的上游端部和各墨水导入针4之间夹装有用于过滤流路内的异物或气泡的过滤器7。并且，在流路形成部6内收纳有用于将来自搭载有记录头1的打印机侧的驱动信号供给到压电振子(参照图2)的柔性缆线(未图示)等。

图2是用于说明上述头单元3的结构的主要部分剖视图。本实施方式中的头单元3大致构成为具备流路单元10和压力产生单元11。

流路单元10由以下部件构成：供给口形成基板15，其上开设有墨水导入口12(本发明中的导入口的一种)、墨水供给口13、以及作为喷嘴连通口14的一部分的贯通孔；贮存器形成基板17，其上开设有作为贮存器16(通用墨水室)的贯通孔和作为喷嘴连通口14的一部分的贯通孔；以及喷嘴形成基板18，其上形成有多个通过排列设置多个喷嘴19而成的喷嘴列(喷嘴组的一种)。这些供给口形成基板15、贮存器形成基板17以及喷嘴形成基板18例如通过对不锈钢制的板材进行冲压加工制作。进而，流路单元10通过将喷嘴形成基板18配置在贮存器形成基板17的一个面(图2中下侧)上、并将供给口形成基板15配置在其另一个面(图2中上侧)上，并将这些基板以层叠状态接合在一起制作。

压力产生单元11由以下部件构成：压力产生室形成基板23，其上开设有作为墨水导入口12的贯通孔和作为压力产生室20的贯通孔；振动板24，其上开设有作为墨水导入口12的贯通孔，且划分压力产生室20的一部分；连通口基板26，其上开设有作为墨水导入口12的一部分的贯通孔、作为供给侧连通口25的一部分的连通孔以及作为喷嘴连通口14的一部分的连通孔；以及压电振子27(压力产生元件的一种)。

该压力产生单元11通过将连通口基板26配置在压力产生室形成基板23的一个表面上、将振动板24配置在另一个表面上并将各部件接合在一起，然后在振动板24的表面上形成压电振子27制作。在这些各部件中，压力产生室形成基板23、振动板24以及连通口基板26由氧化铝或氧化锆等陶瓷制作，并通过烧成接合在一起。

上述的压电振子27是所谓的挠曲式的压电振子，且针对每个压力产生室20形成在振动板24的与压力产生室20相反侧的表面上。该压电振子27形成由压电体层30、驱动电极31以及通用电极32构成的多层构造，利用驱动电极31和通用电极32夹着压电体层30。驱动信号的供给源(未图示)经由导线部件34(参照图3)电连接在驱动电极31上。进而，通用电极32例如被调节为接地电位。进而，当对驱动电极31供给驱动信号时，在驱动电极31和通用电极32之间产生与电位差对应的电场。该电场施加在压电体层30上，从而压电体层30根据施加的电场的强度变形。即，越提高驱动电极31的电位，压电体层30越在与电场正交的方向收缩，并使振动板24变形，从而使压力产生室20的容积减少。

在上述结构的头单元3中，针对每个喷嘴19形成有从贮存器16通过墨水供给口13、供给侧连通口25、压力产生室20以及喷嘴连通口14到达喷嘴19的一系列的单独流路。并且，如图3所示，在本实施方式中的头单元3中，与上述六条墨水导入针4对应地总计形成有六个贮存器16(贮存器16A～16F)，在各贮存器16上分别设有墨水导入口12。进而，当将该头单元3接合在头壳体6的前端面(与墨水导入针的安装面相反侧的面)上时，头壳体6侧的墨水供给路8与头单元3侧的墨水导入口12以液密状态连接。由此，墨水导入针4、墨水供给路8以及头流路连通从而形成墨水流路(液体流路的一种)，能够通过墨水供给路8将从墨水导入针4导入的墨水供给到贮存器16侧。

如图3所示，上述贮存器16针对墨水的每个颜色分别设置。进而，由于记录头1的小型化的要求和导线部件34的布线布局等的关系，用于将墨水导入各贮存器16A～16F中的墨水导入口12配置在受限的空间中。因此，有时会产生不得不将墨水导入口12设置在相对于用于喷出墨水的贮存器16从喷嘴排列设置方向(贮存器长度方向)的中心部错开的位置上的情况。在本例中，在以墨水导入口12侧相互相向的状态相邻配置的贮存器16B和贮存器16C之间、以及贮存器16D和贮存器16E之间，各个墨水导入口12以墨水导入口12彼此不重合的方式设于在喷嘴排列设置方向相互错开的位置。进而，在贮存器16A、16C、16D、16F(相当于本发明中的第一贮存器)中，墨水导入口12配置在喷嘴排列设置方向的中心部，与此相对，在贮存器16B和16E(相当于在本发明中的第二贮存器)中，墨水导入口12配置在从喷嘴排列设置方向的中心部错开的位置(比第一贮存器的情况更靠近喷嘴排列设置方向的端部)。

此处，在墨水导入口12配置于从贮存器16的中心部错开的位置的情况下，在与该贮存器16(16B、16E)对应的喷嘴列中，位于喷嘴列的一端部(图3中的上侧)的喷嘴19和位于喷嘴列的另一端部(图3中的下侧)的喷嘴19距离墨水导入口12的距离不同。即，在本例中，位于喷嘴列的一端部的喷嘴19距离墨水导入口12的距离比位于喷嘴列的另一端部的喷嘴19距离墨水导入口12的距离长。因此，在各喷嘴间由于流路阻力的不同而产生的压力损失的偏差变大。由于该压力损失的偏差，在喷嘴列端部的喷嘴19、尤其是相对于墨水导入口12配置在更远的位置的喷嘴19中存在气泡的排出性下降的可能性。

并且，在进行从喷嘴19喷出墨水的喷出驱动时的头流路内，除了通过驱动压电振子27产生的压力之外，还会产生欲使墨水返回墨水供给源侧(在本实施方式中为墨盒侧)的压力(负压)。该压力在从喷嘴列中的多个喷嘴同时喷出墨水从而消耗更多的墨水的喷出驱动时(高负荷时)变得更大。即，这是因为通过瞬间消耗较多的墨水导致墨水供给源侧成为负压。通过该压力，喷嘴19中的墨水的弯月面被过度地拉入压力产生室侧，由此，存在卷入气泡等使墨水的喷出变得不稳定的可能性。进而，在墨水导入口12配置在从贮存器16的中心部错开的位置的情况下，在相对于墨水导入口12配置在更远的位置的喷嘴19中容易产生由上述的拉入引起的喷出不良情况。已经判明弯月面耐受喷出驱动时产生的压力的程度根据墨水(液体)的种类而不同。

因此，在本发明所涉及的记录头1中，计算在喷嘴列中当在一定时间内从一定数量的喷嘴19分别喷出液体时的墨水导入口12处的以下述的公式(1)表示的压力P，并根据该压力P、即以该压力P作为指标决定各种墨水与贮存器16的分配。具体而言，关于上述压力P，对于从记录头1喷出的多种墨水、即无论是哪种颜色的墨水，将在假设将墨水导入口12配置在贮存器的长度方向的中心部的情况下，在各种颜色的墨水中压力P比其他的墨水高的墨水导入作为第一贮存器的贮存器16A、16C、16D、16F中的某一个贮存器中，另一方面，将上述压力P比较低的墨水导入作为第二贮存器的第二贮存器16B或者第五贮存器16E中的某一个贮存器中。

P＝Q×R...(1)

其中，Q是在墨水导入口12处测定的墨水的流量，由喷出的墨水的每一滴的重量(ng)×喷出频率(Hz)×用于喷出的喷嘴数量(n个)表示，R是在墨水导入口12处测定的流路阻力，由(128×墨水粘度(Pa·s)×墨水导入口12的长度(μm))/(π×(墨水导入口12为圆形时直径(μm)的四次方))表示。

此处，喷出频率f(Hz)由单位时间内的喷出次数表示，另外，括弧内表示单位。

这样，通过将以上述公式(1)表示的压力P比其他的墨水高的墨水分配到第一贮存器，能够抑制高负荷驱动时的喷出不良。上述压力P越高的墨水在高负载驱动时弯月面越容易被拉入喷出侧的相反侧(压力产生室侧)，特别是在相对于墨水导入口12配置在较远的位置的喷嘴19中显著。因此，通过将该压力P比其他的墨水高的墨水导入墨水导入口12配置于喷嘴排列设置方向中央部的第一贮存器，防止了高负载驱动时特别是位于喷嘴列端部的喷嘴19中的弯月面过分地被拉入。由此能够抑制由弯月面的过度拉入引起的喷出的不良情况。并且，由于能够降低各喷嘴之间的压力损失的偏差，因此能够抑制贮存器16的喷嘴排列设置方向两端部处的墨水的滞留，由此能够提高位于喷嘴列端部的喷嘴19中的气泡的排出性。

然而，本发明并不限定于上述的实施方式，能够根据权利要求书的记载进行各种变形。

例如，在上述实施方式中举例示出了采用所谓的挠曲振动模式的压电振子27的结构，但是并不限定于此。例如也可以是所谓的纵振动模式的压电振子。进一步，并不限于压电振子，也可以使用发热元件等其他的喷射驱动源。

并且，贮存器16的形状和形成个数、或者配置布局并不限于上述事实方式中举例示出的情况。

进一步，墨水导入口12相对于第一贮存器(在上述实施方式中为贮存器16A、16C、16D、16E)的配置位置并不一定是喷嘴排列设置方向的中央部，只要与墨水导入口12相对于第二贮存器(在上述实施方式中中为贮存器16B、16E)的配置位置相比更靠近中央即可。

并且，本发明也能够应用于喷出墨水以外的液体的液体喷出装置。即，例如也能够应用于显示器制造装置、电极制造装置、芯片制造装置等喷出颜色材料或电极等的液体状的各种材料的液体喷出装置。

Claims (4)

1.一种液体喷头，

所述液体喷头具备：

多个喷嘴组，其通过排列设置多个喷出液体的喷嘴构成；

贮存器，其分别与各喷嘴组对应地设有多个，并与对应的喷嘴组的各喷嘴连通；以及

导入口，其分别以与各贮存器连通的状态设置，朝对应的贮存器供给液体，

其特征在于，

所述贮存器包括：第一贮存器，其中，所述导入口相对于贮存器位于喷嘴排列设置方向的靠近中央的位置、和第二贮存器，其中，所述导入口相对于贮存器位于与所述第一贮存器的情况相比更靠近喷嘴排列设置方向的端部的位置，

在一定时间内从一定数量的喷嘴分别喷出液体时的导入口处的压力(P)以下述的公式(1)表示，将该压力(P)比在从该液体喷头喷出的多种液体中的其他的液体高的液体导入所述第一贮存器，

P＝Q×R...(1)

其中，Q是在导入口处测定的液体的流量，由喷出的液体的每一滴的重量(ng)×喷出频率(Hz)×用于喷出的喷嘴数量(n个)表示，R是在导入口处测定的流路阻力，由(128×液体粘度(Pa·s)×导入口的长度(μm))/(π×(导入口为圆形时直径(μm)的四次方))表示。

2.根据权利要求1所述的液体喷头，其特征在于，

所述第一贮存器和所述第二贮存器以使导入口侧相互相向的状态相邻配置。

3.根据权利要求1或2所述的液体喷头，其特征在于，

所述第一贮存器的导入口配置在该第一贮存器的喷嘴排列设置方向中央部。

4.一种液体喷出装置，

所述液体喷出装置具有液体喷头，所述液体喷头具有：

多个喷嘴组，其通过排列设置多个喷出液体的喷嘴构成；贮存器，其与各喷嘴组分别对应地设有多个，并与对应的喷嘴组的各喷嘴连通；以及导入口，其分别以与各贮存器连通的状态设置，朝对应的贮存器供给液体，

其特征在于，

所述贮存器包括：第一贮存器，其中，所述导入口相对于贮存器位于喷嘴排列设置方向的靠近中央的位置、和第二贮存器，其中，所述导入口相对于贮存器位于与所述第一贮存器的情况相比更靠近喷嘴排列设置方向的端部的位置，

在一定时间内从一定数量的喷嘴分别喷出液体时的导入口处的压力(P)以下述的公式(1)表示，将该压力(P)比在从该液体喷头喷出的多种液体中的其他的液体高的液体导入所述第一贮存器，

P＝Q×R...(1)

其中，Q是在导入口处测定的液体的流量，由喷出的液体的每一滴的重量(ng)×喷出频率(Hz)×用于喷出的喷嘴数量(n个)表示，R是在导入口处测定的流路阻力，由(128×液体粘度(Pa·s)×导入口的长度(μm))/(π×(导入口为圆形时直径(μm)的四次方))表示。

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