CN109414933B - 喷墨记录装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题提供能够维持墨水的射出稳定性并且能够将头内的气泡、异物等与墨水一起有效地除去的喷墨记录装置。本发明的喷墨记录装置200具备喷墨头100等，该喷墨头100具有能够排出压力室13A的墨水的独立连通流路18和供来自该独立连通流路18的墨水合流的共用流路19，射出墨水时的、每单位时间射出最大的墨水量的喷嘴11a的、从该喷嘴11a射出的每单位时间的墨水量Fn和从独立连通流路18排出的每单位时间的平均墨水流量Fi的关系满足(Fn/Fi)≤10，并且共用流路19的流路阻力Rc和独立连通流路18的合成阻力Rt的关系满足(Rc/Rt)≤10。

Description

喷墨记录装置

技术领域

本发明涉及喷墨记录装置。

背景技术

以往，已知一种从设置在喷墨头中的多个喷嘴射出存储在压力室内的墨水来在记录介质上形成图像的喷墨记录装置。

在这种喷墨记录装置中，存在因喷墨头内产生的气泡、混入的异物等而使喷嘴堵塞，产生射出不良等问题的情况。另外，根据墨水的种类，存在若长时间不使用则因墨水粒子的沉降等而使喷嘴附近的墨水粘度增高，难以得到稳定的墨水的射出性能的情况。

因此，已知在头内具备能够使压力室的墨水循环的流路，能够将头内的气泡、异物等与墨水一起排出到头的外部的喷墨头(专利文献1以及2)。

例如，在专利文献1以及2中公开了一种喷墨头，该喷墨头在头内部具备能够排出来自各压力室的墨水的独立连通流路(循环用流路)、供多个独立连通流路合流的共用流路、以及能够排出共用流路的墨水的墨水排出路。

专利文献1：日本专利第5385975号公报

专利文献2：日本专利第5590321号公报

近年来，为了喷墨头的小型化、图像的高分辨率化而要求高密度地配置喷嘴。然而，本申请发明人发现了在以往的具有能够循环的流路(独立连通流路)的喷墨头中，设为高密度地配置喷嘴的结构的结果为，在每个独立连通流路中，墨水的循环流量产生较大的偏差。

虽然通过增加墨水的循环流量，能够更有效地除去压力室内的气泡、异物等，但若增加墨水的循环流量，则射出的能量效率下降，引起射出速度的降低、墨滴量的减少。此处，若每个独立连通流路的墨水的循环流量产生了偏差，则导致来自各喷嘴的墨水的射出性能产生偏差。

发明内容

本发明是鉴于这样的问题而完成的，本发明的课题在于提供能够抑制墨水的射出性能的偏差并且能够将头芯片内的气泡、异物等与墨水一起有效地除去的喷墨记录装置。

为了解决上述课题，技术方案1所述的发明是喷墨记录装置，具备喷墨头和墨水供给单元，

上述喷墨头具有：

多个喷嘴，射出墨水；

多个压力室，与上述多个喷嘴分别连通设置，并存储从上述喷嘴射出的墨水；

多个压力产生单元，与上述多个压力室分别对应地设置，对上述压力室内的墨水施加压力；

多个独立连通流路，从上述多个压力室的每一个压力室或者上述压力室与上述喷嘴之间的连通路的每一个连通路分支设置，能够排出上述压力室的墨水；以及

共用流路，与上述多个独立连通流路连结而供从上述多个独立连通流路排出的墨水合流，

上述墨水供给单元用于使从上述压力室向上述独立连通流路的墨水的循环流产生，

从上述喷嘴射出墨水时的、设置在上述喷墨头的全部喷嘴中每单位时间射出最大的墨水量的喷嘴的、从该喷嘴射出的每单位时间的墨水量Fn和从上述独立连通流路排出到上述共用流路的每单位时间的平均墨水流量Fi的关系满足下述式(1)，并且

上述共用流路的流路阻力Rc和与该共用流路连结的上述多个独立连通流路的合成阻力Rt的关系满足下述式(2)。

式(1)：(Fn/Fi)≤10

式(2)：(Rc/Rt)≤10

技术方案2所述的发明在技术方案1所述的喷墨记录装置中，

在上述共用流路中，随着靠近该共用流路的出口，流路阻力变大。

技术方案3所述的发明在技术方案1或者技术方案2所述的喷墨记录装置中，

与上述共用流路连结的多个独立连通流路中连结在更靠近该共用流路的出口的位置的上述独立连通流路具有更大的流路阻力。

技术方案4所述的发明在技术方案1～技术方案3中的任意一项所述的喷墨记录装置中，

上述共用流路的出口在上述多个喷嘴的排列方向的两侧分别设置有一个。

技术方案5所述的发明在技术方案1～技术方案4中的任意一项所述的喷墨记录装置中，

具备阻尼器，上述阻尼器与上述共用流路的内表面相面对设置，能够根据压力发生弹性变形来变更流路的容积。

技术方案6所述的发明在技术方案5所述的喷墨记录装置中，

上述阻尼器由形成有上述多个喷嘴的喷嘴基板形成。

技术方案7所述的发明在技术方案1～技术方案6中的任意一项所述的喷墨记录装置中，

在上述多个压力室的上部设置有存储供给到该多个压力室的墨水的歧管。

根据本发明，能够抑制墨水的射出性能的偏差，并且能够将头内的气泡、异物等与墨水一起有效地除去。

附图说明

图1是表示喷墨记录装置的示意图。

图2是头单元的仰视图。

图3A是喷墨头的立体图。

图3B是喷墨头的剖视图。

图4是喷墨头的分解立体图。

图5是示意性地表示头芯片以及布线基板的分解立体图。

图6是用于说明头芯片内部的墨水的流动的从底面侧观察的立体图。

图7是在沿着图6中的(VII)－(VII)线的部分切断的剖视图。

图8是在沿着图6中的(VIII)－(VIII)线的部分切断的剖视图。

图9A是喷嘴基板的俯视图。

图9B是喷嘴基板的变形例的俯视图。

图9C是喷嘴基板的变形例的俯视图。

图9D是喷嘴基板的变形例的俯视图。

图10是表示墨水循环系统的示意图。

图11是将其它实施方式所涉及的头芯片剖面的一部分放大的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。但是，发明的范围并不限于图示例子。此外，在本说明书中，为便于说明，在图2中，将喷墨头100的喷嘴11a的排列方向即打印宽度方向设为左右方向，将在喷嘴11a的下侧输送记录介质的方向设为前后方向，将与左右方向和前后方向正交的方向设为上下方向来进行说明。另外，附图的流路中的箭头是指墨水流动的方向。

[喷墨记录装置]

如图1所示，喷墨记录装置200具备供纸部210、图像记录部220、排纸部230、作为墨水供给单元的墨水循环系统8(参照图10)等。喷墨记录装置200将储存在供纸部210中的记录介质M输送至图像记录部220，由图像记录部220在记录介质M上形成图像，并将形成有图像的记录介质M输送至排纸部230。

供纸部210具有储存记录介质M的供纸托盘211和从供纸托盘211向图像记录部220输送并供给记录介质M的介质供给部212。介质供给部212具备内侧被两个辊支承的轮状的带，通过在该带上载置有记录介质M的状态下使辊旋转，将记录介质M从供纸托盘211向图像记录部220输送。

图像记录部220具有输送鼓221、交接单元222、加热部223、头单元224、定影部225、递送部226等。

输送鼓221呈圆柱面，其外周面成为供记录介质M载置的输送面。输送鼓221通过在其输送面上保持有记录介质M的状态下沿图1中的箭头的方向旋转，将记录介质M沿着输送面输送。另外，输送鼓221具有爪部以及吸气部(省略图示)，通过由爪部按压记录介质M的端部且通过吸气部将记录介质M吸引到输送面，在输送面上保持着记录介质M。

交接单元222被设置在供纸部210的介质供给部212与输送鼓221之间的位置，利用摆动臂部222a保持并拿起从介质供给部212输送来的记录介质M的一端，并经由交接鼓222b交接到输送鼓221。

加热部223被设置在交接鼓222b的配置位置与头单元224的配置位置之间，对该记录介质M进行加热，以使被输送鼓221输送来的记录介质M达到规定的温度范围内的温度。加热部223例如具有红外线加热器等，并基于从控制部(省略图示)供给的控制信号对红外线加热器进行通电来使加热器发热。

头单元224基于图像数据在与保持有记录介质M的输送鼓221的旋转相应的恰当的定时对记录介质M射出墨水来形成图像。头单元224以墨水射出面与输送鼓221对置地隔开规定的距离的方式配置。在本实施方式的喷墨记录装置200中，例如，分别与黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)、黑色(K)这四个颜色的墨水对应的四个头单元224被排列成从记录介质M的输送方向上游侧按照Y、M、C、K的颜色的顺序以规定的间隔排列。

头单元224例如如图2所示，前后方向上相邻的一对喷墨头100的组在前后方向上以交错状被配置在不同的位置上。另外，头单元224在记录图像时，相对于输送鼓221的旋转轴的位置被固定而使用。即，喷墨记录装置200是使用了行式头的进行单路径描绘方式的图像记录的喷墨记录装置200。

定影部225具有遍及输送鼓221的X方向的宽度而配置的发光部，从该发光部对载置在输送鼓221的记录介质M照射紫外线等能量射线来使射出到记录介质M上的墨水固化并定影。定影部225的发光部在输送方向上头单元224的配置位置的下游侧且递送部226的交接鼓226a的配置位置的上游侧与输送面对置配置。

递送部226具备：具有内侧被两个辊支承的轮状的带的带环226b；和将记录介质M从输送鼓221向带环226b交接的圆筒状的交接鼓226a，将被交接鼓226a从输送鼓221交接到带环226b上的记录介质M通过带环226b输送并送出到排纸部230。

排纸部230具有板状的排纸托盘231，该排纸托盘231载置由递送部226从图像记录部220送出的记录介质P。

[喷墨头]

本实施方式的喷墨头100如图3A、3B以及图4等所示，具备：头芯片1；配设有头芯片1的布线基板2；经由柔性基板3与布线基板2连接的驱动电路基板4；存储向头芯片1内的压力室13A供给的墨水的歧管5；在内侧收纳有歧管5的框体6；被安装为堵住框体6的底面开口的盖体承接板7；以及安装在框体6的罩部件9等(图3A、3B以及图4)。

此外，在图3A中，省略了歧管5的图示，在图3B以及图4中，省略了罩部件9的图示。

另外，在本实施方式中，对头芯片1的喷嘴11a的列数为2列的例子进行说明，但喷嘴11a的列数、配置能够适当变更，例如，可以是1列，也可以是3列以上。

头芯片1是在左右方向上为长尺寸的大致四角柱状的部件，由压力室基板12和喷嘴基板11构成。

在压力室基板12设置有压力室13A、排出流路13B以及共用流路19等(参照图5)。

压力室13A通过由压电材料形成的作为压力产生单元的隔壁15隔开而形成，存储有用于从喷嘴11a射出的墨水。在各压力室13A的内表面设置有用于驱动相邻的压力室13A间的隔壁15的驱动电极14，若对驱动电极14施加电压，则通过相邻的压力室13A间的隔壁15部分反复剪切模式型的位移，对压力室13A内的墨水施加压力。

另外，各压力室13A具有大致矩形形状的剖面，沿着上下方向而形成，并在压力室基板12的上表面具有入口且在下表面具有出口。另外，各压力室13A以多个压力室13A、…相互平行的方式在左右方向上排列多个压力室13A，并且被配设成在前后方向上呈两列。

排出流路13B与压力室13A同样地通过隔壁15隔开而形成，并成为用于朝向上侧(与喷嘴基板11侧相反侧)将墨水排出到喷墨头100的外部的流路。另外，排出流路13B沿着上下方向形成，并在压力室基板12的上表面具有出口且在下表面具有入口。另外，排出流路13B以与压力室13A、…相互平行的方式排列配设，在头芯片1的右端部附近配设有两个排出流路13B。另外，排出流路13B通过被设置为具有比压力室13A大的容积，能够提高墨水的排出效率。

共用流路19被设置在压力室基板12的下部部分，与压力室13A连通的独立连通流路18连结多个，从而从该独立连通流路18流出来的墨水合流(参照图6以及图7等)。另外，共用流路19以在左右方向上平行的方式被设置在每列喷嘴列，并在共用流路的右端部附近与排出流路13B连通。另外，通过将共用流路19设置于压力室基板12，能够增大流路的容积，并能够增加头芯片1内的墨水的循环量，所以能够有效地排出气泡等。

喷嘴基板11形成有喷嘴11a以及独立连通流路18等。另外，在喷嘴基板11中，在与设置在压力室基板12的压力室13A、排出流路13B以及共用流路19的下部对应的位置上，分别以剖面为同一形状的方式也在喷嘴基板11形成有压力室13A、排出流路13B以及共用流路19(参照图7以及图8等)。即，喷嘴基板11被配设为堵住压力室13A、排出流路13B以及共用流路19的下侧，并跨过压力室基板12和喷嘴基板11而形成有这些流路。

在喷嘴基板11形成有共用流路19。由于共用流路19的下部部分的厚度较薄，所以能够通过压力而稍微弹性变形来变更流路的容积，作为阻尼器11b发挥作用。

另外，喷嘴基板11例如能够通过对聚酰亚胺材料的板进行激光加工的方法、对硅材料的板进行蚀刻加工的方法来制造。

喷嘴11a在喷嘴基板11中的各压力室13A的下部沿厚度方向(上下方向)贯通而设置，射出存储在压力室13A中的墨水。此外，在本实施方式中，喷嘴11a沿左右方向排列，并且在前后方向上呈两列。

独立连通流路18被设置为在喷嘴基板11的上部部分将压力室13A和共用流路19连通(参照图7以及图9A等)。此外，独立连通流路18只要将各压力室13A和共用流路19连通即可，可以不设置在喷嘴基板11而设置在压力室基板12，也可以跨过这两方而设置。

如图4以及图5所示，在头芯片1的上表面配设有布线基板2，在布线基板2的沿着前后方向的两个边缘部配设有与驱动电路基板4连接的两个柔性基板3。

布线基板2形成为在左右方向上为长尺寸的大致矩形板状，在其大致中央部具有开口部22。布线基板2的左右方向以及前后方向的各宽度分别形成为大于头芯片1。

开口部22形成为在左右方向上为长尺寸的大致矩形形状，在布线基板2安装有头芯片1的状态下，使头芯片1中的各压力室13A的入口和排出流路13B的出口露出在上侧。另外，在开口部22的前后方向侧的边缘部配设有规定数量的电极部21，该电极部21与从头芯片1的驱动电极14引出到头芯片1的上表面的电极(省略图示)连接(图5)。

如图5所示，柔性基板3具有使驱动电路基板4和布线基板2的电极部21电连接的多个布线31、…。由此，将来自驱动电路基板4的信号经由布线31以及电极部21施加至头芯片1的各压力室13A内的驱动电极14。

另外，在布线基板2的外边缘部，通过粘合来安装固定歧管5的下端部。即，歧管5被配置在头芯片1的压力室13A的入口侧(上侧)，经由布线基板2与头芯片1连结。

歧管5是由树脂成形而成的部件，被设置在头芯片1的压力室13A的上部，存储被导入到压力室13A的墨水。具体而言，如图3B等所示，歧管5在左右方向上形成为长尺寸，并具备构成墨水存储部51的中空状的主体部52和构成墨水流路的第一墨水端口53～第四墨水端口56。另外，墨水存储部51通过用于除去墨水中的废物的过滤器F被划分为上侧的第一液体室51a和下侧的第二液体室51b这两个液体室。

第一墨水端口53与第一液体室51a的右侧上端部连通，用于向墨水存储部51导入墨水。另外，在第一墨水端口53的前端部外插有第一接头81a。

第二墨水端口54与第一液体室51a的左侧上端部连通，用于除去第一液体室51a内的气泡。另外，在第二墨水端口54的前端部外插有第二接头81b。

第三墨水端口55与第二液体室51b的左侧上端部连通，用于除去第二液体室51b内的气泡。另外，在第三墨水端口55的前端部外插有第三接头82a。

第四墨水端口56同与头芯片1的排出流路13B连通的排出用液体室57连通，从头芯片1排出的墨水通过第四墨水端口56被排出到喷墨头100的外部。

框体6例如是以铝为材料通过压铸法成形而成的部件，在左右方向上形成为长尺寸。另外，框体6形成为能够在其内侧收纳安装有头芯片1、布线基板2以及柔性基板3的歧管5，并且该框体6的底面开放。另外，在框体6的两端部分别形成有用于将该框体6安装于打印机主体侧的安装用孔68。

盖体承接板7在其大致中央部形成有在左右方向上为长尺寸的喷嘴用开口部71，并且盖体承接板7被安装为以使喷嘴基板11经由喷嘴用开口部71露出的方式堵住框体6的底面开口。

[喷墨头内的流路设计]

本实施方式的喷墨记录装置200所具备的喷墨头100被构成为：从喷嘴11a射出墨水时的、设置在喷墨头100的全部喷嘴11a中每单位时间射出最大的墨水量的喷嘴11a的、从该喷嘴11a射出的每单位时间的墨水量Fn和从独立连通流路18排出到共用流路19的每单位时间的平均墨水流量Fi的关系满足下述式(1)。

式(1)：(Fn/Fi)≤10

此处，在本说明书中，“设置在喷墨头100的全部喷嘴11a中每单位时间射出最大的墨水量的喷嘴11a的、从该喷嘴11a射出的每单位时间的墨水量Fn”意味着对于设置在喷墨头100的全部喷嘴11a，针对每个喷嘴11a分别计算每单位时间(秒)射出的墨水量(L/s)，并取其中最大的墨水量。

另外，各喷嘴11a中的每单位时间(秒)射出的墨水量(L/s)能够通过驱动频率(Hz)和射出的墨滴(L)的乘积来计算。此外，在利用设置有大量喷嘴11a(例如256个等)的喷墨头100射出墨水时，绝大多数的情况下，至少存在一个以最大驱动频率(Hz)射出墨水的喷嘴11a，所以可以将Fn作为最大驱动频率(Hz)和射出的墨滴(L)的乘积。

另外，在本说明书中，“从独立连通流路18排出到共用流路19的每单位时间的平均墨水流量Fi”意味着从喷墨头100内的各独立连通流路18排出到共用流路19的每单位时间(秒)的墨水流量(L/s)的平均值。具体而言，能够通过将从共用流路19排出到喷墨头100的外部的每单位时间(秒)的墨水流量(L/s)除以独立连通流路18的数量来计算。

而且，满足式(1)意味着Fn(L/s)的十分之一以上的墨水从独立连通流路18排出到共用流路19。

这样，在本实施方式的喷墨头100中，由于设计成从独立连通流路18排出的每单位时间的墨水流量较多，所以能够将头内的气泡与墨水一起有效地除去。关于效果，在后述的实施例1中得到确认。

另外，对于Fi(L/s)，通过调整流路设计、头内的墨水压力，能够适当地调整。具体而言，通过增大独立连通流路18的流路截面积、增加利用墨水循环系统8导入的墨水量，能够增加Fi(L/s)。

另外，在本实施方式中，只要“Fn/Fi”为10以下以使Fi为Fn的十分之一以上即可。然而，若增大独立连通流路18的流路截面积等来增大Fi，则从压力室13A产生的用于从喷嘴11a射出液滴的能量被释放到独立连通流路18，射出的能量效率下降而有可能引起射出速度降低、墨滴量减少等，所以优选“Fn/Fi”为1以上。

另外，喷墨头100被构成为：共用流路19的流路阻力Rc和在该共用流路19连结的多个独立连通流路18的合成阻力Rt的关系满足下述式(2)。

式(2)：(Rc/Rt)≤10

此处，在本说明书中，“共用流路19的流路阻力Rc”如图9A所示，被定义为针对连结有独立连通流路18的共用流路19的流路部分19a的流路阻力。换句话说，若利用图9A进行说明，则是指朝向墨水在共用流路19中流动的方向(右方向)，从设置在最左端部的独立连通流路18的连结部分的位置到设置在最右端部的独立连通流路18的连结部分的位置为止的流路部分的流路阻力。

通过满足式(2)，能够获得与墨水一起将头内的气泡、异物等有效地除去这一效果，并且能够抑制墨水的射出性能的偏差。关于效果，在后述的实施例2中得到确认。

若构成为增多从独立连通流路18排出的墨水流量以满足上述式(1)，则射出的能量效率下降，引起射出速度降低、墨滴量减少。而且，若每个独立连通流路18的墨水排出量产生偏差，则导致来自各喷嘴11a的墨水的射出性能产生偏差。

此处，若将共用流路19以及独立连通流路18构成为满足上述式(2)，则能够抑制来自各喷嘴11a的墨水的射出性能的偏差。即，能够抑制来自各喷嘴11a的墨水的射出性能的偏差，并且获得能够与墨水一起将头内的气泡、异物等有效地除去的效果。可认为这是因为根据独立连通流路18的连结在共用流路19的位置，因受到共用流路19的流路阻力的影响，墨水从独立连通流路18向共用流路19的流动容易程度不同。例如，如图9A所示，在并列排列有独立连通流路18的情况下，即便流路形状分别相同，但若共用流路19的流路阻力较大，墨水难以流动，则距共用流路19的出口更远的位置的独立连通流路18相对地墨水更难流动。因此，认为每个独立连通流路18的墨水排出量产生偏差。

而且，在本实施方式的喷墨头100中，可认为通过构成为满足上述式(2)，抑制每个独立连通流路18的墨水排出量的偏差，所以墨水的射出稳定性提高。

此处，对各流路的流路阻力的计算方法进行说明。

在流路形状为长方体的情况下，将流路的宽度设为w(m)，将流路的高度设为h(m)，将流路的长度设为l(m)，将墨水的流体粘度设为η(Pa·s)时，能够将流路阻力R计算为流路阻力R＝8η|(h+w)²/(hw)³。

另外，在流路形状为圆柱形的情况下，将流路的直径设为d(m)，将流路的高度设为l(m)，将墨水的流体粘度设为η(Pa·s)时，能够将流路阻力R计算为流路阻力R＝128ηl/πd⁴。

另外，在流路形状为其它形状的情况下，例如锥形的情况下，能够通过在锥形的长度方向上细分化为长方体并进行积分来计算。

接下来，对独立连通流路18的合成阻力Rt进行说明。

首先，由于多个独立连通流路18并列连结在共用流路19(参照图9A)，所以在共用流路19连结的多个独立连通流路18的合成阻力Rt能够通过这些各共用流路19的流路阻力的倒数之和来求出。

具体而言，例如在n个(n为2以上的整数)独立连通流路18并列连结在共用流路19的情况下，假设将n个独立通道的流路阻力分别设为Ri₍₁₎、Ri₍₂₎、…、Ri_(n)，则合成阻力Rt能够通过下述式来计算。

1/Rt＝(1/Ri₍₁₎)+(1/Ri₍₂₎+…+(1/Ri_(n))

另外，如果各流路被构成为满足上述式(1)以及式(2)，则结构能够适当地变更。

例如，共用流路19也可以构成为随着接近共用流路19的出口，流路阻力变大。作为其一个例子，如图9B所示，例举使共用流路19的截面积朝向出口方向逐渐减小的结构。

另外，也可以构成为连结在共用流路19的多个独立连通流路18中连结在更靠近该共用流路19的出口的位置的独立连通流路18具有更大的流路阻力。作为其一个例子，如图9C所示，例举使连结在更靠近共用流路19的出口的位置的独立连通流路18的截面积更小的结构。

在图9B以及图9C的结构中，是在更容易受到共用流路19的流路阻力的影响的、连结在距共用流路19的出口更远的位置的独立连通流路18中，墨水更容易流动的结构。因此，能够抑制因受到共用流路19的流路阻力的影响而造成的每个独立连通流路18的墨水排出量的偏差，并能够抑制每个喷嘴11a的射出性能的偏差。

另外，如图9D所示，可以构成为将共用流路19的出口设置在流路的两侧。通过像这样设置两处出口，能够减少像图9B、图9C的情况那样的连结在距共用流路19的出口更远的位置的独立连通流路18的数量，所以能够抑制每个独立连通流路18的墨水排出量的偏差。而且，能够抑制每个喷嘴11a的射出性能的偏差。

[墨水循环系统]

墨水循环系统8是用于使从喷墨头100内的压力室13A向独立连通流路18的墨水的循环流产生的墨水供给单元。墨水循环系统8由供给用副储存箱81、循环用副储存箱82以及主储存箱83等构成(图10)。

供给用副储存箱81填充有用于向歧管5的墨水存储部51供给的墨水，并通过墨水流路84与第一墨水端口53连接。

循环用副储存箱82填充有从歧管5的排出用液体室57排出的墨水，并通过墨水流路85与第四墨水端口56连接。

另外，供给用副储存箱81和循环用副储存箱82相对于头芯片1的喷嘴面(以下，也称为“位置基准面”。)设置于上下方向(重力方向)上不同的位置。由此，产生由该位置基准面与供给用副储存箱81的水头差引起的压力P1和由该位置基准面和循环用副储存箱82的水头差引起的压力P2。

另外，供给用副储存箱81和循环用副储存箱82通过墨水流路86连接。而且，能够通过由泵88施加的压力，使墨水从循环用副储存箱82返回到供给用副储存箱81。

主储存箱83填充有用于向供给用副储存箱81供给的墨水，并通过墨水流路87与供给用副储存箱81连接。而且，能够通过由泵89施加的压力，将墨水从主储存箱83供给到供给用副储存箱81。

另外，通过适当地变更各副储存箱内的墨水填充量和各副储存箱的上下方向(重力方向)的位置，能够调整压力P1以及压力P2。而且，能够通过压力P1以及压力P2的压力差，以适当的循环流速使喷墨头100内的墨水循环。由此，能够除去头芯片1内产生的气泡，并抑制喷嘴11a的堵塞、射出不良等。

此外，作为墨水循环系统8的一个例子，对通过水头差来控制墨水的循环的方法进行了说明，但只要是能够产生墨水的循环流的结构，则当然能够适当地变更。

[其它实施方式的喷墨头]

在上述所说明的实施方式所涉及的喷墨头100中，对具备剪切模式类型的头芯片1的喷墨头100进行了说明，但也能够对其它类型的头芯片1应用本发明的技术。以下，作为其一个例子，对具备利用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)技术而将多个层并列层叠所制造出的头芯片1的其它实施方式的喷墨头100进行说明。

此外，在以下的说明中，仅对其它实施方式的喷墨头100的主要部分进行说明，对于与本实施方式相同的结构，标注相同的附图标记，并省略说明。

头芯片1通过从下侧起依次将喷嘴基板11、共用流路基板70、中间基板20、压力室基板12、隔离基板40、布线基板2以及粘合层60层叠一体化而构成(参照图11)。图11是头芯片1内的局部的放大图，在头芯片1内，形成有多个相同结构。

在喷嘴基板11形成有喷嘴11a、与喷嘴11a连通且直径大于喷嘴11a的大径部101、以及从大径部101分支设置且用于墨水的循环的独立流路102。另外，喷嘴基板11由SOI基板制造，通过各向异性蚀刻高精度地加工而形成。

共用流路基板70例如为硅基板，形成有在上下方向上贯通的大径部701、收缩部702和共用流路19。在共用流路19中，经由收缩部702从独立流路102流出来的墨水合流。

另外，在共用流路基板70中，与共用流路19的上表面相面对而形成有能够根据压力发生弹性变形来变更流路的容积的阻尼器704。阻尼器704由例如由1～50μm的厚度构成的Si基板构成，在阻尼器704的上表面形成有空气室203。

中间基板20为玻璃制的基板，在中间基板20形成有在上下方向上贯通的连通孔201和空气室203，其中，该空气室203形成在与阻尼器704的上表面部分对应的位置。另外，在本说明书中，将压力室13A和喷嘴11a之间的流路称为连通路72，在图11所示的例子中，连通路72是将连通孔201、大径部701以及大径部101加在一起的流路。

压力室基板12由压力室层121和振动板32构成。压力室层121例如为硅制的基板，在压力室层121中形成有存储从喷嘴11a射出的墨水的压力室13A。另外，在压力室层121中，与压力室13A连通的连通孔312被形成为在上下方向上贯通该压力室层121并沿前后方向延伸。振动板32以覆盖压力室13A的开口的方式层叠在压力室层121的上表面，构成了压力室13A的上壁部。

隔离基板40是例如由42合金构成的基板，是形成用于容纳作为压力产生单元的压电元件42等的空间部41的隔壁层。在压电元件42中，在上表面以及下表面设置有两个电极421、422，其中下表面侧的电极422与振动板32连接。另外，在隔离基板40中与空间部41独立地设置有在上下方向上贯通的贯通孔401。

布线基板2例如具备硅制的基板即内插件510。在内插件510的下表面覆盖有两层绝缘层520、530，在上表面同样覆盖有绝缘层540。而且，绝缘层520、530中位于下方的绝缘层530被层叠在隔离基板40的上表面。

在内插件510形成有在上方向上贯通的贯通孔511，在该贯通孔511中插通有贯通电极550。在贯通电极550的下端连接有沿水平方向延伸的布线560的一端，在该布线560的另一端经由在空间部41内露出的焊料561连接有在压电元件42上表面的电极421上设置的柱形凸起(Stud bump)423。另外，在贯通电极550的上端连接有独立布线570，独立布线570沿水平方向延伸。

另外，在内插件510形成有与隔离基板40的贯通孔401连通且在上方向上贯通的进气道(inlet)512。此外，绝缘层520、530、540中覆盖进气道512附近的各部分被形成为成为比进气道512大的开口径。

粘合层60覆盖被配设在布线基板2的上表面的独立布线570，并层叠在内插件510的绝缘层540的上表面。另外，墨水从设置在头芯片1的上部的歧管(省略图示)通过形成在头芯片1的最上层的墨水供给口601供给到头芯片1内。

另外，对于如以上那样的其它实施方式的头芯片1，上述的将收缩部702和独立流路102加在一起的流路与本实施方式中所示的独立连通流路18对应。而且，在该头芯片1中，也通过设为满足上述的式(1)以及(2)那样的流路结构，能够获得与本实施方式同样的效果。

[本发明的技术效果]

如以上说明那样，本发明的喷墨记录装置200被构成为：具备喷墨头100和墨水循环系统8，其中，喷墨头100具有：多个独立连通流路18，从多个压力室13A的每一个压力室或者压力室13A和喷嘴11a之间的连通路72的每一个连通路分支设置，并能够排出压力室13A的墨水；和共用流路19，多个独立连通流路18连结而供从该独立连通流路18排出的墨水合流，墨水循环系统8用于使从压力室13A向独立连通流路18的墨水的循环流产生。另外，从喷嘴11a射出墨水时的、设置在喷墨头100的全部喷嘴11a中每单位时间射出最大的墨水量的喷嘴11a的、从该喷嘴11a射出的每单位时间的墨水量Fn和从独立连通流路18排出到共用流路19的每单位时间的平均墨水流量Fi的关系满足下述式(1)，并且共用流路19的流路阻力Rc和在该共用流路19连结的上述多个独立连通流路18的合成阻力Rt的关系满足下述式(2)。

式(1)：(Fn/Fi)≤10

式(2)：(Rc/Rt)≤10

通过设为满足上述式(1)以及(2)那样的流路结构，能够维持墨水的射出稳定性，并且能够与墨水一起将头内的气泡、异物等有效地除去。

另外，本实施方式的喷墨记录装置200优选共用流路19的流路阻力随着靠近该共用流路19的出口而变大。由此，能够抑制每个独立连通流路18的墨水排出量的偏差，并能够抑制每个喷嘴11a的射出性能的偏差。

另外，本实施方式的喷墨记录装置200优选在共用流路19连结的多个独立连通流路18中连结在更靠近共用流路19的出口的位置的独立连通流路18具有更大的流路阻力。由此，能够抑制每个独立连通流路18的墨水排出量的偏差，并能够抑制每个喷嘴11a的射出性能的偏差。

另外，本实施方式的喷墨记录装置200优选在多个喷嘴11a的排列方向的两侧分别设置有一个共用流路19的出口。由此，能够抑制每个独立连通流路18的墨水排出量的偏差，并能够抑制每个喷嘴11a的射出性能的偏差。

另外，本实施方式的喷墨记录装置200优选具备阻尼器11b，该阻尼器11b与共用流路19的内表面相面对设置，能够根据压力发生弹性变形来变更流路的容积。另外，优选该阻尼器11b由形成有多个喷嘴11a的喷嘴基板11形成。由此，能够抑制共用流路19的压力变动，并能够抑制压力变更对射出性能的影响。

另外，本实施方式的喷墨记录装置200优选在多个压力室13A的上部设置有存储供给到多个压力室13A的墨水的歧管5。由此，能够实现在上部集中进行墨水的供给的结构，所以能够使喷墨头100更小型化。

[其它]

应认为以上所说明的本发明的实施方式在全部方面都是例示，并非限制本发明。即，本发明的范围并不是由上述的说明来表示，而是由权利要求书表示，旨在包含与权利要求书等同的含义以及范围内的全部变更。

例如，作为喷墨记录装置200，对使用了行式头的一遍描绘方式的喷墨记录装置200进行了说明，但也可以是扫描方式的喷墨记录装置200。

另外，在本实施方式中，对于头芯片1内部的墨水，通过墨水循环系统8使墨水循环，但也可以为使排出流路13B的墨水吐掉而不使其循环的结构，也可以为能够选择循环或者吐掉的结构。

另外，对将头芯片1的压力室13A以及排出流路13B设为在头芯片的上下表面开口的笔直类型来进行了说明，但也可以为在头芯片1的下表面开口，并且随着朝向上方而弯曲，在头芯片1的侧面开口的形状。

实施例

以下，列举实施例对本发明进行具体说明，但本发明并不限于此。

[实施例1]

＜流路设计的研究＞

若增多从独立连通流路18排出到共用流路19的每单位时间的墨水流量，则每个喷嘴11a的射出性能的偏差增大。这是因为流入独立连通流路18的墨水流量越多，则射出的能量效率越下降，引起射出速度降低、墨滴量减少，而若墨水的循环流量产生偏差，则射出性能产生偏差。因此，通过以下所示的喷墨记录装置1－1～1－5，进行气泡等的除去性能以及墨水的射出稳定性的评价。

＜准备喷墨记录装置1－1～1－5＞

评价了在变更了从喷嘴11a射出墨水时的、设置在喷墨头100的全部喷嘴11a中每单位时间(秒)射出最大的墨水量的喷嘴11a的、从该喷嘴11a射出的每单位时间的墨水量Fn(L/s)和从独立连通流路18排出到共用流路19的每单位时间的平均墨水流量Fi(L/s)之比时，给射出性能的偏差带来的影响。

具体而言，准备好在如图1～9A所示的喷墨记录装置200以及喷墨头100的结构中，将喷墨头100的流路设计以及墨水压力调整为如以下的表1所示的Fn(nL/s)以及Fi(nL/s)的喷墨记录装置1－1～1－5。

另外，在本实施例中，以最大驱动频率40kHz驱动全部喷嘴11a。

(驱动条件)

所使用的墨水的流体粘度：10(mPa·s)

射出液滴量：13pL

驱动频率：40kHz

共用流路的形状：1mm×0.2mm×72mm(纵×横×长度)

共用流路的流路阻力Rc：1.0×10¹²(Pa·s/m³)

独立连通流路的形状：40um×40um×100um(纵×横×长度)

独立连通流路的合成阻力Rt：4.9×10¹⁰(Pa·s/m³)

在共用流路连结的独立连通流路数量：256个

头内的墨水压力(IN－OUT压力差)：10kPa

“头内的墨水压力”根据作为IN端口的第一墨水端口53和作为OUT端口的第四墨水端口56的压力差来计算。

＜气泡等的除去性能的评价＞

作为气泡等的除去性能的评价方法，首先分别在喷墨记录装置1－1～1－5中导入混有泡的相同的墨水，使压力室13A内处于有泡的状态。之后，以上述的驱动条件射出脱泡后的墨水。此时，评价通过从独立连通流路18将压力室13A的气泡与墨水一起除去，是否能够抑制各喷嘴11a中的墨水的射出不良。

在上述的驱动条件下，射出5分钟后，检测是否存在射出不良的喷嘴。此处，对于是否存在射出不良，通过在记录介质上形成用于检测喷嘴的墨水射出不良的测试图像并读取该图像来检测射出不良的有无。

然后，通过对射出不良的喷嘴数量进行计数，如以下那样评价气泡等的除去性能。测量喷嘴256个，根据以下的基准进行评价。

◎：喷嘴256个中，射出不良的喷嘴数量为0个

○：喷嘴256个中，射出不良的喷嘴数量为1～2个

△：喷嘴256个中，射出不良的喷嘴数量为3～10个

×：喷嘴256个中，射出不良的喷嘴数量为10个以上

＜墨水的射出稳定性的评价＞

作为墨水的射出稳定性的评价，通过测量从各喷嘴射出的墨滴的射出速度，并计算与循环流量为0的情况的差值来评价由循环流量引起的每个喷嘴11a的射出性能的偏差而进行。

对于墨滴的射出速度，并未特别限定测量方法，在本实施方式中，使用喷墨液滴观察用频闪仪(JetScope，(株)MICROJET公司制)来观测从喷嘴11a释放到空中的墨滴的飞翔状态，并使用喷墨液滴自动测量系统(JetMeasure，(株)MICROJET公司制)来计算出墨滴的射出速度。

在该方法中，由于能够不改变驱动条件而调整频闪光源的发光定时(延迟时间)，所以能够例如根据延迟时间t＝t1时的墨滴在观察画面上的坐标(X1，Y1)和延迟时间t＝t2时的墨滴在观察画面上的坐标(X2，Y2)，通过以下式(A1)来计算射出速度V。

[数1]

式(A1)：

然后，计算各喷嘴(256个)中的墨水的射出速度的差值，并以其平均值为基准来使用墨水的射出速度的偏差，根据以下的基准来评价墨水的射出稳定性。

◎：全部喷嘴中，墨水的射出速度差值的偏差为±0.5％以内

○：全部喷嘴中，墨水的射出速度差值的偏差为±1.0％以内

△：全部喷嘴中，墨水的射出速度差值的偏差为±2.0％以内

×：全部喷嘴中，墨水的射出速度差值的偏差超过±2.0％

[表1]

[表1]

从表1所示的结果也可知，“Fn/Fi”为10以下的情况下，气泡等的除去性能变高，而墨水的射出稳定性则降低。

[实施例2]

＜准备喷墨记录装置2－1～2－14＞

对于在实施例1中使用的喷墨记录装置1－3以及1－5，将共用流路19和独立连通流路18的流路形状变更为使共用流路19的流路阻力Rc和在共用流路19连结的独立连通流路18的合成阻力Rt成为如表2所记载的流路阻力，而准备喷墨记录装置2－1～2－14。然后，进行气泡等的除去性能以及墨水的射出稳定性的评价。这些评价以与实施例1相同的方法进行。此外，通过调整头内的墨水压力(IN－OUT压力差)来调整Fi。

[表2]

[表2]

从表2所示的结果也可知，在“Fn/Fi”为10以下且“Rc/Rt”为10以下的情况下，能够在维持墨水的射出稳定性的同时，将头内的气泡等与墨水一起有效地除去。

工业上的可利用性

本发明能够利用于喷墨记录装置。

附图标记说明

1：头芯片；5：歧管；8：墨水循环系统(墨水供给单元)；11：喷嘴基板；11a：喷嘴；11b：阻尼器；13A：压力室；15：隔壁(压力产生单元)；18：独立连通流路；19：共用流路；72：连通路；100：喷墨头；200：喷墨记录装置。

Claims (8)

1.一种喷墨记录装置，其中，

上述喷墨记录装置具备喷墨头和墨水供给单元，

上述喷墨头具有：

多个喷嘴，射出墨水；

多个压力室，与上述多个喷嘴分别连通设置，并存储从上述喷嘴射出的墨水；

多个压力产生单元，与上述多个压力室分别对应地设置，对上述压力室内的墨水施加压力；

多个独立连通流路，从上述多个压力室的每一个压力室或者上述压力室与上述喷嘴之间的连通路的每一个连通路分支设置，能够排出上述压力室的墨水；以及

共用流路，与上述多个独立连通流路连结，供从上述多个独立连通流路排出的墨水合流，

上述墨水供给单元用于使从上述压力室向上述独立连通流路的墨水的循环流产生，

从上述喷嘴射出墨水时的、设置在上述喷墨头的全部喷嘴中每单位时间射出最大的墨水量的喷嘴的、从该喷嘴射出的每单位时间的墨水量Fn和从上述独立连通流路排出到上述共用流路的每单位时间的平均墨水流量Fi的关系满足下述式(1)，并且

上述共用流路的流路阻力R_c和与该共用流路连结的上述多个独立连通流路的合成阻力Rt的关系满足下述式(2)，

式(1)：(Fn/Fi)≤10，

式(2)：(Rc/Rt)≤10。

2.根据权利要求1所述的喷墨记录装置，其中，

在上述共用流路中，随着靠近该共用流路的出口，流路阻力变大。

3.根据权利要求1所述的喷墨记录装置，其中，

与上述共用流路连结的多个独立连通流路中连结在更靠近该共用流路的出口的位置的上述独立连通流路具有更大的流路阻力。

4.根据权利要求2所述的喷墨记录装置，其中，

与上述共用流路连结的多个独立连通流路中连结在更靠近该共用流路的出口的位置的上述独立连通流路具有更大的流路阻力。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的喷墨记录装置，其中，

上述共用流路的出口在上述多个喷嘴的排列方向的两侧分别设置有一个。

6.根据权利要求1～4中的任意一项所述的喷墨记录装置，其中，

具备阻尼器，上述阻尼器与上述共用流路的内表面相面对设置，能够根据压力发生弹性变形来变更流路的容积。

7.根据权利要求6所述的喷墨记录装置，其中，

上述阻尼器由形成有上述多个喷嘴的喷嘴基板形成。

8.根据权利要求1～4中的任意一项所述的喷墨记录装置，其中，

在上述多个压力室的上部设置有存储供给到该多个压力室的墨水的歧管。

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