CN101855090B

CN101855090B - 流路部件、喷墨头结构体、以及喷墨记录装置

Info

Publication number: CN101855090B
Application number: CN2008801156607A
Authority: CN
Inventors: 比嘉刚久
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-11-12
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2028-11-12
Also published as: US8550605B2; JP2009137291A; WO2009063922A1; CN101855090A; US20100253751A1; JP5213650B2

Abstract

本发明提供一种具有从一主面贯通至另一主面的流路的流路部件。该流路以从一主面侧朝向另一主面侧扩径的方式形成，在其内表面具有与另一主面大致平行且向另一主面侧露出的平行部。

Description

流路部件、喷墨头结构体、以及喷墨记录装置

技术领域

本发明涉及流路部件、喷墨头结构体、以及喷墨记录装置。

背景技术

以往，作为在记录纸上印刷文字和图像的机构，例如使用喷墨方式的记录装置。近些年来，要求图像输出的高精度化和印字密度的高密度化。在搭载于喷墨方式的记录装置上的喷墨头结构体中，作为使墨滴朝向记录纸喷出、飞翔的加压机构，已知有利用发热电阻体发出的热能的机构、或利用压电元件的变形的机构、还有利用伴随电磁波的照射而产生的热的机构等。喷墨头结构体通常具有从墨液罐朝向加压机构引导墨液的流路部件。

以往的流路部件的一例例如在日本特开2003-175607号公报公开。

在制作例如日本特开2003-175607号公报所公开的流路部件时，在烧成成形体后得到的流路部件中，出口侧开口的尺寸精度有较低的情况。本发明鉴于上述课题而提出。

发明内容

针对上述，本发明提供一种具有从第一主面贯通至第二主面的流路的流路部件，所述流路部件的特征在于，所述流路的所述第二主面侧的开口径比所述流路的所述第一主面侧的开口径大，所述流路的内表面具有与所述第一主面大致平行且向所述第二主面侧露出的平行部。

另外，本发明提供一种喷墨头结构体，其具有：配置于所述流路部件的所述第二主面侧、且以对经由所述流路部件供给的墨液进行加压的方式构成的加压机构；以使加压后的墨液喷出的方式构成的墨液喷出口。

另外，本发明提供一种喷墨记录装置，其具有：喷墨头结构体；以收容向所述流路部件的所述流路供给的墨液的方式构成的墨液罐；以与所述墨液喷出口对置而输送记录媒体的方式构成的输送机构。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的流路部件的俯视图。

图2(a)是图1所示的流路部件的剖面图，(b)及(c)是(a)的局部放大剖面图。

图3(a)、(b)是图1所示的流路部件的局部放大剖面图。

图4是对本发明的一实施方式的流路部件的制作方法进行说明的简要剖面图。

图5是表示流路部件的槽变形量的测定方法的俯视图。

图6(a)是具有图1所示的流路部件的喷墨头结构体的分解立体图，(b)是(a)的局部放大立体图。

图7是将图6的一部分放大表示的图。

图8(a)是图7所示的喷墨头结构体的X-X线剖面图，(b)将图8(a)的一部分放大表示。

图9是对具有喷墨头结构体的喷墨盒的一实施方式进行说明的简要立体图。

图10表示具有图9所示的喷墨盒的喷墨记录装置的一实施方式的简要构成例。

图11是对墨滴正在作喷出动作时的流路部件的流路内的气泡的动态进行说明的简要剖面图。

符号说明：

1、101-流路部件

2、102-记录元件基板

3、103-喷嘴板

4、104-喷墨头结构体

5、42、105-流路部

6、106-墨液喷出口

7、107-发热电阻体

9-加压机构

10、57-流路

21-贯通孔

13、54-小孔

18、118-流路长度

22-一主面

24-另一主面

26、56-倾斜部

27、57-开口

32-平行部

33、35-凹曲面

34-壁面部

具体实施方式

对本发明的流路部件、以及使用了该流路部件的喷墨头结构体进行以下说明。

图1是本发明的一实施方式的陶瓷制的流路部件的俯视图。图2(a)是图1的流路部件的A-A线剖面图，(b)及(c)是将(a)的Y部放大的放大剖面图。

本实施方式的流路部件1为矩形板状等的板状体。在流路部件1中，在第一主面22侧设置小孔13，且形成从该小孔13通往至设置于第二主面24上的长条的开口27的流路10。流路10的内表面具有倾斜部26，流路10从第一主面22侧朝向第二主面24侧沿一个方向扩径。流路10的第二主面24侧的开口27的直径比流路10的第一主面22侧的小孔13的直径大。在本实施方式中，开口27的直径是指开口27沿长度方向的直径。此外，开口27沿宽度方向的直径可以比小孔13沿该宽度方向的直径大。

在本实施方式的流路部件1中，在流路10的内表面，具有与第二主面24大致平行且向第二主面24侧露出的平行部32。向第二主面24侧露出是指，在从与第二主面24大致垂直的方向俯视时可以看到平行部32的状态。在一个流路部件1中设置多个流路10。各流路10被隔壁11分离。流路10的内表面在开口27的两端部附近具有与第二主面24垂直的壁面部34和与此连续且与另一主面24大致平行的平行部32。平行部32比倾斜部26更近似平行于第二主面24。

在图2(a)中图示两个Y部，图2(b)、(c)是将图2(a)的左侧的Y部放大的图。流路10的内表面在右侧的Y部也同样具有壁面部34、平行部32及倾斜部26。

将壁面部34和另一主面24形成的角度设为a，将平行部32和另一主面24形成的角度设为b，将倾斜部26和另一主面24形成的角度设为c。在流路部件1中，绝对值满足a＞c＞b的关系。在图2(c)中，角度b图示为平行于另一主面24的面(虚线L1)与平行于平行部32的面(虚线L2)之间的角度。需要说明的是，Y部的形状不限于图2(b)所示的形状。例如，可以为图3(a)所示的平行部32和倾斜部26的边界为R面的情况，或也可以为图3(b)所示的平行部32和壁面部34形成的角度为锐角的情况。需要说明的是，壁面部34和另一主面24形成的角为壁面部34与由第二主面24切断的切断线构成的角。

形成流路部件1的陶瓷的材质可以采用氧化铝质烧结体、氧化锆质烧结体、氮化硅质烧结体、碳化硅质烧结体、莫来石质烧结体、镁橄榄石质烧结体、块滑石质烧结体、堇青石质烧结体等陶瓷烧结体、或单晶蓝宝石。优选由这些中能够廉价制造的氧化铝质烧结体构成。

图4是对本实施方式的一实施方式的流路部件1的制作方法进行说明的简要剖面图。首先如图4(a)所示，使用模具70A和70B对陶瓷的原料粉体72进行冲压成形。此时，根据算术平均粗糙度(Ra)将相当于形成小孔13的部分的模具的表面粗糙度设为例如0.05以下，且例如以60～100MPa的成形压力进行单轴加压成形。通过该冲压成形，得到如图4(b)所示的成形体74。之后，例如以1500～1800℃的温度对该成形体74进行烧成，能够得到如图4(c)所示的流路部件1。

在本实施方式中，以从对应于一主面22的侧与对应于另一主面24的侧相夹的方式对填充在模具内的陶瓷原料粉体72施加压力(图中以箭头L表示)。制作的流路部件1的流路10在开口27的两端部附近具有与另一主面24垂直的壁面部34和与此连续且与另一主面24大致平行的平行部32。模具70B的形状也形成为符合该制作的流路部件1的形状。

在本实施方式中，在与开口27的两端部附近对应的部分M，从模具对原料粉体施加的压力被大致垂直地施加到与平行部32对应的平行部分78上。施加于该部分M的压力的损失较少。因此，在图4(b)所示的成形体74中，在上述部分M，构成原料粉体72的陶瓷粒子的密度不均较少，且成为较高的密度。

该冲压成形时，在与倾斜部26对应的斜面部分76，容易引起图中的箭头N例示的压力的分散。因此，由于该分散的压力，在斜面部分76的附近，构成原料粉体72的陶瓷粒子(未图示)的一部分比较容易移动。

在本实施方式中，如上所述在冲压成形时，在与开口27的两端部附近对应的部分M，对构成原料粉体72的陶瓷粒子施加充分的压力。因此，在该部分M，朝向冲压的压力施加方向(图中的箭头L的方向)以外的陶瓷粒子的移动被抑制。在本实施方式中，在冲压成形时，陶瓷粒子从斜面部分76的移动也被该部分M(即充分施加压力的部分)抑制。其结果，在本实施方式中得到的图4(b)所示的成形体74的陶瓷粒子的密度不均较小。

另一方面，例如在利用与图12(a)及(b)所示的以往的流路部件对应的模具进行冲压成形的情况下，冲压成形时，由于斜面部分的压力的分散，构成原料粉体的陶瓷粒子容易比较自由地移动。此时，成形体中的陶瓷粒子的密度容易成为较为不均的粒子。在烧成陶瓷粒子的密度为不均状态的成形体的情况下，烧成时，容易引起与该密度不均对应的变形。在这种情况下，与模具对应的形状相比，烧成后的流路部件的形状成为较为不同的形状。对此，在本实施方式中，通过冲压成形得到的成形体74的陶瓷粒子的密度不均较小。在本实施方式中，能够得到如图4(c)所示的较高精度地对应模具形状的流路部件1。

另外，在本实施方式中，通过设置平行部32，能够对部分M施加充分大的压力，较大地提高Y部的陶瓷粒子的密度。在本实施方式的流路部件1中，例如Y部的开气孔较少，对墨液的耐腐蚀性较高。在流路部件1中，优选另一主面24和平行部32形成的角度b在20度以内。在该情况下，在流路部件1的制作时，能够较大地提高与Y部相当的部位的粉胚体密度，从而较大地提高流路部件1的尺寸精度。

另外，在流路10的内表面，流路部件1具有设置于平行部32和壁面部34之间的凹曲面部33。优选凹曲面部33的曲率半径R为0.05～1mm的范围。由此，能够进一步提高流路部件1的尺寸精度，尤其提高长孔27的尺寸精度。

另外，分离各流路10的隔壁11的宽度较小，且在流路部件1的烧成时，对应粉胚体密度的分布较容易发生变形。但是，在流路部件1中，该隔壁11和流路10的开口27也以较高的精度形成。流路部件1的尺寸精度的优劣能够以图5所示的方法评价。图5是从可看见开口27的方向(即与另一主面24大致垂直的方向)观察时的流路部件1的俯视图。开口27的宽度的最大值(MAX)和最小值(MIN)的差越小，可以说尺寸精度越高。需要说明的是，在图5中，示出隔壁11的形状的变化。

图6(a)是表示本发明的一实施方式的喷墨头结构体4的分解立体图，图6(b)是放大(a)的一部分的局部放大立体图。另外，图7是喷墨头结构体4的局部放大图。图8(a)是图7所示的喷墨头结构体4的X-X线剖面图，图8(b)将图8(a)的一部分放大表示。

本实施方式的喷墨头结构体4具有流路部件1、喷嘴板3、加压机构9。

在此，加压机构9构成为在记录元件基板2上设置发热电阻体7。记录元件基板2构成为在例如硅基板上沿着一个方向设置长的贯通槽17。在加压机构9中，在该贯通槽17的两侧以规定的间隔并列设置多个发热电阻体7。各发热电阻体7和未图示的配线及电极连接，且根据从外部施加的电信号而发热。

在喷嘴板3上，设置多个墨液喷出口6。设置在流路部件1上的流路10和记录元件基板2的贯通槽17连通。通过流路部件1的流路10的墨液I流至加压机构9的发热电阻体7的表面。另外，以喷嘴板3的多个墨液喷出口6与加压机构9的各发热电阻体7对置的方式配置喷嘴板3和加压机构9。

在图8(b)中，一同示出墨滴的喷出动作时的墨液I的动态。在喷墨头结构体4中，以通过记录元件基板2的贯通槽17，且覆盖加压机构9的发热电阻体7的表面部分的方式供给墨液I。在该状态下，若使发热电阻体7发热，则墨液I在发热电阻体7表面气化而产生气泡。在喷墨头结构体4中，通过该气泡对墨液I加压，墨滴I’从墨液喷出口6喷出。

在本实施方式涉及的喷墨头结构体4例如能够搭载于打印机、复印机、具有通信系统的传真、具有打印机部的文字处理器等装置，进而能够搭载于和各种处理装置复合组合的记录装置。

图9是对具有喷墨头结构体4的喷墨盒110进行说明的简要立体图。

喷墨盒110具有墨液罐部104和喷墨头结构体4。墨液贮存在墨液罐部104，墨液从墨液罐部104流入喷墨头结构体4所具有的流路部件1。在喷墨头结构体4中，墨液通过流路部件1的小孔13流入流路部件1的流路10。

另外，在喷墨盒110的表面配置具有用于从外部供给电信号的端子103的带部件102。从带部件102的外部连接用的端子103延伸的配线(未图示)和喷墨头结构体4的未图示的电极连接，根据从外部施加的电信号墨滴从期望的墨液喷出口6喷出。

图10表示具有图9所示的喷墨盒110的喷墨记录装置60的一实施方式的简要构成例。

在喷墨记录装置60中，设置了固定在带201上的滑架200，滑架200沿着导轴202在一个方向(图中的A方向)进行主扫描。盒式的喷墨盒110搭载于滑架200上。在喷墨盒110中，墨液喷出口6与作为记录媒体的纸张P对置配置。墨液喷出口6的排列方向设为与滑架200的扫描方向不同的方向(例如，纸张P的输送方向)。需要说明的是，在喷墨盒110中，能够根据使用的墨液颜色设置个数，在图示的例子中，根据四种颜色(例如黑色、黄色、品红色、青色)设置四个。另外，喷墨记录装置60具备用于输送记录纸P的输送机构204，所述输送机构204具有驱动辊等。输送机构204间歇地将记录纸P朝向与滑架200的移动方向正交的箭头B方向输送。

在喷墨记录装置60中，喷墨头结构体4的墨液喷出口6配置于发热电阻体7的下侧。因此，对于从喷墨头结构体4喷出的墨滴I’而言，因重力引起的液滴的轨迹变化较少，较安定地喷至记录纸张P的期望位置。

图11是对墨滴正在作喷出动作时的流路部件1的流路10内的气泡的动态进行说明的简要剖面图。供给至喷墨头结构体4的墨液I比较容易气化，有时在发热电阻体7以外的部分，例如在流路10内气化。若墨液I在流路10内气化且产生气泡，则例如在斜面部26的表面，成为多个比较微小的气泡82附着的状态。若上述多个微小的气泡82和相邻的气泡82彼此集合成长为较大的气泡，则存在对流路部件1内部的墨液I产生不必要的压力波的情况。当该压力波以维持较大的力的状态到达发热电阻体7及墨液喷出口6的附近时，墨液喷出口6中墨液的弯液面或成长中的墨滴的形状发生变动，墨液喷出状态有时发生变化。如此，当较多的气泡附着在斜面部26表面时，墨液喷出动作有时变得不稳定。

在本实施方式中，附着在斜面部26表面的微小气泡82由于气泡自身的浮力沿着倾斜部26上浮。其结果，由于小孔13位于开口27的上方，因此微小的气泡82能够比较高效地穿到与小孔13连续设置的墨液罐(未图示)侧。因此，能够将规定量的墨滴稳定地喷出。

进而，在本实施方式的流路部件1中，在开口27的两端部附近形成平行部32。在该平行部32，产生的微小的气泡82的因浮力而上升的情况相对地被抑制。另外，该平行部32附近配置在与发热电阻体7较近的位置。因此，平行部32附近的温度较容易上升，在该平行部32的附近，微小的气泡82容易在墨液I中产生。因此，在平行部32的附近，在较短的时间内产生较多的气泡82，该产生的气泡82结合，从而容易在较短的时间内产生大的气泡84。

当在较短的时间内成长的较大的气泡84变大至从平行部32溢出的程度时，该气泡84由于自身的浮力沿着倾斜部26上升。此时，较大的气泡84取入附着在倾斜部26表面上的微小的气泡82并同时在较短的时间内高效地穿到与小孔13连续设置的墨液罐(未图示)侧。如此，在本实施方式的流路部件1中，在平行部32附近产生的较大的气泡84以较短的时间间隔除去附着在倾斜部26表面上的微小的气泡82。在本实施方式的喷墨头结构体4中，能够抑制在倾斜部26的非特定部分气泡突发性地成长，而在流路10内的墨液产生过多的压力波的情况。

需要说明的是，在本实施方式的喷墨头结构体4中，在沿着一个方向设置的多个墨液喷出口6中，最端部的墨液喷出口6配置于比流路10的平行部32更靠近流路部件1的中央部侧。即，如图10所示，在与平行部32对应的区域P未配置墨液喷出口6。该平行部32附近的与气泡82或气泡84的产生相伴的墨液I内的压力波较不易到达墨液喷出口6。在本实施方式的喷墨头结构体4中，流路10内的气泡的产生对墨液喷出动作的影响较小。

另外，喷出墨滴时产生的压力波在开口27分散，因此能够使墨滴的喷出动作相对稳定。由此，能够较多地缩短墨滴的喷出间隔，能够较多地缩短印刷时间。

本发明不仅限于上述实施方式，利用压电元件的变形的机构和利用伴随电磁波的照射而产生的热的机构也可，当然可以在不脱离本发明的主旨的范围内应用各种改良或变更。

(实施例一)

根据上述流路部件的制作方法，对氧化铝纯度为96％的氧化铝质成形体进行成形、烧结，制作了10个与流路部件1对应的试料。各试料No.1～No.10的尺寸设为外径为28mm×40mm、厚度为5mm。各试料No.1～No.10具有流路10，该流路10具有0.7mm×1.0mm的小孔和长度方向的长度为25mm、宽度为0.7mm的开口7。各试料No.1～No.10的如图2所示的角度a、b、c分别不同。在表1中，分别示出各试料No.1～No.10的角度a、b、c。需要说明的是，各试料No.1～No.10均将平行部32的宽度(P)设为0.5mm，将壁面部34的长度(V)设为0.5mm。

在表1中，示出了各试料No.1～No.10各自的槽变形量的测定结果。对设置在试料上的各多个开口7而言，表1所示的各试料No.1～No.10各自的槽变形量为测定图5所示的MAX和MIN的差而得到的值的平均值。使用三丰公司(Mitutoyo Corporation)制的CNC图像测定装置、QUICKVISION PRO测定了每个槽的MAX和MIN的差。

表1也示出观察了各试料No.1～No.10的凹曲面部33的裂纹的有无的结果。裂纹的有无通过利用码科泰克公司(Marktec Corporation)制的渗透探伤液P-GIII使探伤液浸渗于规定部而进行辨别。渗透探伤液评价如下：在100倍显微镜观察的情况下没有裂纹的试料设为◎，由100倍显微镜观察到裂纹的试料设为○，肉眼观察能够确认裂纹的试料设为×。

将结果如表1所示。

【表1】

试料No.	a(度)	b(度)	c(度)	槽变形量(mm)	渗透探伤液评价
						1	90	-20	25	0.060	○
2	90	-10	30	0.028	◎
						3	90	0	30	0.035	◎
4	90	5	30	0.042	◎
						5	90	10	30	0.054	◎
6	90	15	30	0.066	◎
						7	90	20	25	0.071	◎
8	90	20	30	0.083	○
						9	90	20	35	0.093	○
10	90	-	30	0.111	×

试料No.1～No.9的槽变形量为较小的0.028～0.093mm。另外，渗透探伤液评价为○、◎。尤其，角度b为20度以内的试料的渗透探伤液评价均为◎。

表1所示的试料No.10除了具有平行部32以外，具有与上述试料No.1同样的形状。试料No.10中渗透探伤液评价结果为×，槽变形量也较大。

(实施例二)

表2所示的试料No.11～No.20除了凹曲面33的曲率半径(R1)不同以外，具有与上述试料No.1同样的形状。No.11～No.20的曲率半径R1如表2所示。和上述实施例1同样，对试料No.11～No.20也进行渗透探伤液评价及槽变形量的评价。

结果如表2所示。

【表2】

试料No.	R1(mm)	槽变形量(mm)	渗透探伤液评价
				11	0.01	0.021	○
12	0.03	0.022	○
				13	0.05	0.025	◎
14	0.1	0.031	◎
				15	0.3	0.039	◎
16	0.5	0.045	◎
				17	0.7	0.051	◎
18	0.9	0.056	◎
				19	1	0.063	◎
20	1.1	0.075	○

(实施例三)

制作除了平行部32的宽度(P)不同以外具有与试料No.1同样形状的试料No.21～No.29，与实施例1同样进行评价。

结果如表3所示。

【表3】

试料No.	P(mm)	槽变形量(mm)	渗透探伤液评价
				21	0.2	0.065	○
22	0.3	0.032	○
				23	0.4	0.028	○
24	0.6	0.025	○
				25	0.8	0.022	○
26	1.0	0.019	○
				27	1.5	0.015	◎
28	2.0	0.013	◎
				29	2.1	0.013	◎

在P较大的试料中，槽变形量较小，渗透探伤液评价结果也较好。

Claims

1.一种流路部件，其是在具有记录元件基板和喷嘴板的喷墨头结构体中与所述记录元件基板连接的流路部件，其中所述记录元件基板具备沿着一个方向长的贯通槽和并列设置在所述贯通槽的两侧的多个发热电阻体，所述喷嘴板具有将通过气泡进行加压后的墨液的墨滴喷出的墨液喷出口，所述气泡通过由所述发热电阻体加热所述墨液而产生，所述流路部件的特征在于，

由板状的陶瓷部件构成，该陶瓷部件具有第一主面、第二主面、从设置在所述第一主面上的第一开口贯通至设置在所述第二主面上的第二开口且所述第二开口与所述记录元件基板的所述贯通槽相连的流路，

所述第二开口形成为沿着所述一个方向长的长条状，所述第二开口的沿所述一个方向的直径比所述第一开口的沿所述一个方向的直径大，

所述流路的内表面具有：

从所述第一开口朝向所述第二开口沿所述一个方向扩径的扩径部；

比所述扩径部靠所述第二开口侧配置而与所述扩径部相连，与所述第二主面大致平行且向所述第二主面侧露出的平行部。

2.根据权利要求1所述的流路部件，其特征在于，

包括所述平行部的虚拟平面与所述第二主面交叉的角度在20度以内。

3.根据权利要求1所述的流路部件，其特征在于，

所述流路的内表面具有壁面部和凹曲面，

其中，所述壁面部设置在所述第二主面和所述平行部之间，所述凹曲面设置在所述平行部和所述壁面部之间。

4.根据权利要求3所述的流路部件，其特征在于，

所述凹曲面的曲率半径为0.05～1mm。

5.一种喷墨头结构体，其具有：

记录元件基板，其具备沿着一个方向长的贯通槽和并列设置在所述贯通槽的两侧的多个发热电阻体；

喷嘴板，其具有将通过气泡进行加压后的墨液的墨滴喷出的墨液喷出口，所述气泡通过由所述发热电阻体进行加热使所述墨液气化而产生；

与所述记录元件基板连接的权利要求1所述的流路部件。

6.根据权利要求5所述的喷墨头结构体，其特征在于，

在所述记录元件基板上，沿着所述一个方向设置多个所述墨液喷出口，

在所述一个方向上，所述流路的所述平行部比沿着所述一个方向的最端部的所述墨液喷出口靠外侧配置。

7.一种喷墨记录装置，其具有：

权利要求5所述的喷墨头结构体；

以收容向所述流路部件的所述流路供给的墨液的方式构成的墨液罐；

以使记录媒体与所述墨液喷出口对置且输送该记录媒体的方式构成的输送机构。