JP2008062454A - Liquid jetting head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに係り、特に、液体貯留部材に貯留された液体を液体導入針を介して圧力室に導入し、この圧力室内に導入した液体をノズル開口から液滴として吐出する液体噴射ヘッドに関する。 The present invention relates to a liquid ejecting head such as an ink jet recording head, and in particular, introduces a liquid stored in a liquid storage member into a pressure chamber via a liquid introduction needle, and introduces the liquid introduced into the pressure chamber from a nozzle opening. The present invention relates to a liquid ejecting head that ejects liquid droplets.
圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることでノズル開口から液滴として吐出させる液体噴射ヘッドとしては、例えば、インクジェット式記録装置(プリンタ)等の画像記録装置に用いられるインクジェット式記録ヘッド(以下、単に記録ヘッドという)、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレー、FED(面発光ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ(生物化学素子)の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等がある。 Examples of the liquid ejecting head that ejects liquid droplets from the nozzle opening by causing pressure fluctuation in the liquid in the pressure chamber include, for example, an ink jet recording head (hereinafter, referred to as an ink jet recording head (printer)). Simply called a recording head), a color material ejecting head used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an electrode material ejecting head used for forming an electrode such as an organic EL (Electro Luminescence) display, FED (surface emitting display), and a biochip There are bio-organic matter ejecting heads used for manufacturing (biochemical elements).
例えば、上記の記録ヘッドでは、液体状のインクを封入した液体貯留部材としてのインクカートリッジに、液体導入針の一種であるインク導入針を挿入することで、このインク導入針の先端側に開設された導入孔を通じてインクカートリッジ内のインクを記録ヘッドの圧力室側に導入している。また、プリンタ本体側に配置したインクカートリッジと記録ヘッドのインク導入針とをインクチューブで連結し、ポンプ等によってインクカートリッジ内のインクを記録ヘッド内に送り込む構成のものも提案されている。 For example, in the recording head described above, an ink introduction needle, which is a kind of liquid introduction needle, is inserted into an ink cartridge as a liquid storage member in which liquid ink is sealed, so that the ink introduction needle is opened on the tip side. The ink in the ink cartridge is introduced into the pressure chamber side of the recording head through the introduction hole. There has also been proposed a configuration in which an ink cartridge disposed on the printer main body side and an ink introduction needle of a recording head are connected by an ink tube, and ink in the ink cartridge is fed into the recording head by a pump or the like.
上記構成の記録ヘッドでは、インク導入針から記録ヘッドのノズル開口までに至るインク流路(液体流路)がインクで満たされている状態が理想的であるが、記録ヘッド内へのインクの充填(初期充填)等でインク流路内に気泡が入りこむことを完全に阻止することは困難である。インク流路内に入り込んだ気泡は、時間の経過と共に成長して大きくなっていき、過度に成長した気泡がインクの流れによってインク流路の途中に配置されたフィルタを通過して圧力室側に移動すると、吐出動作時の圧力変動を気泡が吸収することによる圧力損失や、気泡が流路を塞ぐことによるインクの供給不足等の不具合を招く虞がある。 In the recording head configured as described above, it is ideal that the ink flow path (liquid flow path) from the ink introduction needle to the nozzle opening of the recording head is filled with ink. It is difficult to completely prevent bubbles from entering the ink flow path due to (initial filling) or the like. Bubbles that have entered the ink flow path grow and grow over time, and the excessively grown air bubbles pass through a filter arranged in the middle of the ink flow path by the flow of ink to the pressure chamber side. If it moves, there is a risk of incurring problems such as pressure loss due to the absorption of pressure fluctuations during the ejection operation and insufficient supply of ink due to the bubbles blocking the flow path.
このような気泡による不具合を防止するための方法として、インク流路内に気泡がなるべく残留しないように気泡排出効率を高めることが挙げられる。この方法として、例えば、特許文献1には、インク導入針のフィルタ近傍(フィルタ取付け部材)の内周面に気泡誘導溝を設け、この気泡誘導溝によってインク流路内の気泡を下流側へと積極的に誘導する構成が提案されている。同様に、特許文献2には、インク導入針の根本側に形成されたフィルタ室の内周面にインク誘導路を形成することにより初期充填時のインクの流れを制御し、このインクによって気泡を下流側に押し出すようにして気泡排出性を向上させた構成が提案されている。
As a method for preventing such a problem caused by bubbles, it is possible to increase bubble discharge efficiency so that bubbles do not remain in the ink flow path as much as possible. As this method, for example, in
また、上記とは異なる方法として、インク導入針の根本側に円錐形状の気泡室(拡径部)を設け、この気泡室内に気泡を積極的に収容・保持するようにして、通常の記録動作(インク滴の吐出動作)におけるインクの流速では気泡がフィルタを通って下流側に移動しないようにすることが挙げられる。この例としては、特許文献3に、インク導入針の気泡室内に気泡干渉部材を配置して、この気泡干渉部材によって記録動作に気泡がフィルタ側に移動することを防止するようにした構成が提案されている。
Also, as a method different from the above, a normal recording operation is performed by providing a conical bubble chamber (expanded diameter portion) on the base side of the ink introduction needle and actively containing and holding the bubbles in the bubble chamber. In the ink flow rate in (ink droplet discharge operation), it is possible to prevent bubbles from moving downstream through the filter. As an example of this,
ところで、インク導入針の内部で気泡が成長して大きくなった場合、この気泡がインク流路やフィルタを閉塞することを防止すべく、インクや気泡を強制的に排出するためのクリーニングを動作を行う必要がある。一般的に、このクリーニング動作では、記録ヘッドのノズル面をキャップ等で封止した状態でキャップ内部を負圧化することで、ノズル開口からインクや気泡を排出している。しかしながら、大きく成長した気泡は、浮力の作用のためにクリーニング時のインクの流れに乗り難く、この気泡の大部分を排出するまでに多くのインクが無駄に消費されてしまうという問題があった。 By the way, when bubbles grow and become large inside the ink introduction needle, the cleaning operation for forcibly discharging the ink and bubbles is performed to prevent the bubbles from blocking the ink flow path and the filter. There is a need to do. In general, in this cleaning operation, ink and bubbles are discharged from the nozzle openings by creating a negative pressure inside the cap while the nozzle surface of the recording head is sealed with a cap or the like. However, there is a problem that the bubble that has grown large is difficult to ride the ink flow during cleaning due to the effect of buoyancy, and a lot of ink is wasted before the majority of the bubble is discharged.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クリーニング動作時の気泡の排出性を向上することが可能な液体噴射ヘッドを提供することにある。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a liquid ejecting head capable of improving bubble discharge performance during a cleaning operation.
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドは、液体貯留部材内の液体を液体導入針から液体流路を通じて圧力室側に導入し、圧力発生手段の作動によって圧力室内の液体をノズル開口から液滴として吐出可能な液体噴射ヘッドであって、
前記液体導入針は、前記液体貯留部材内の液体を導入する液体導入孔が開設された導入針部と、該導入針部の下流側に連続的に形成され、その内径が上流側から下流側に向けて次第に拡径した拡径部とにより中空針状に構成され、
前記拡径部の下端部に、該拡径部の内周面側から径中心側に向けて突出して液体導入針内の液体流路を狭窄する狭窄部を設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the liquid ejecting head of the present invention introduces the liquid in the liquid storage member from the liquid introduction needle to the pressure chamber side through the liquid flow path, and opens the liquid in the pressure chamber by the operation of the pressure generating means. A liquid jet head capable of ejecting as droplets from
The liquid introduction needle is continuously formed on the downstream side of the introduction needle portion having a liquid introduction hole for introducing the liquid in the liquid storage member, and the inner diameter thereof is from the upstream side to the downstream side. It is configured in the shape of a hollow needle with a diameter-expanded portion that gradually expands toward
The lower end portion of the enlarged diameter portion is provided with a narrowed portion that projects from the inner peripheral surface side of the enlarged diameter portion toward the center of the diameter and narrows the liquid flow path in the liquid introduction needle.
上記構成によれば、拡径部の内周面側から径中心側に向けて突出して液体導入針内の液体流路を狭窄する狭窄部を拡径部の下端部に設けたので、液体流路内の液体や気泡を強制的にノズル開口から排出させるクリーニング動作時において、液体導入針内の気泡が、狭窄部に対応する位置で液体流路を一時的に閉塞する。これにより、この狭窄部を境として上流側と下流側とで圧力差を生じさせることができる。即ち、狭窄部よりも下流側の圧力を、上流側の圧力よりも一時的に低くすることができる。そして、この圧力差によって気泡を勢いよく下流側に流すことができる。これにより、従来よりも短時間で効率良く気泡を排出することが可能となる。その結果、一回のクリーニング動作時に消費する液体量を低減することができる。 According to the above configuration, since the narrowed portion that projects from the inner peripheral surface side of the enlarged diameter portion toward the radial center side and narrows the liquid flow path in the liquid introduction needle is provided at the lower end portion of the enlarged diameter portion, During the cleaning operation for forcibly discharging the liquid and bubbles in the passage from the nozzle opening, the bubbles in the liquid introduction needle temporarily close the liquid flow path at a position corresponding to the narrowed portion. Thereby, a pressure difference can be generated between the upstream side and the downstream side with the stenosis portion as a boundary. That is, the pressure on the downstream side of the narrowed portion can be temporarily made lower than the pressure on the upstream side. Then, this pressure difference allows the bubbles to flow vigorously downstream. Thereby, it becomes possible to discharge | emit a bubble efficiently in a short time compared with the past. As a result, the amount of liquid consumed during one cleaning operation can be reduced.
上記構成において、前記狭窄部の下面は、内周面側から径中心側に向って上昇する傾斜面で形成する構成とすることが望ましい。 In the above configuration, it is desirable that the lower surface of the narrowed portion is formed by an inclined surface that rises from the inner peripheral surface side toward the radial center side.
この構成によれば、液体導入針の下流側に液体流路内の液体を濾過するフィルタを配置する構成の場合、フィルタと狭窄部との間に空間を設けることができ、狭窄部がフィルタの有効濾過面積(フィルタにおいて液体が実際に通過可能な領域)を阻害することなく、液体や気泡を円滑に流すことができる。 According to this configuration, when the filter for filtering the liquid in the liquid flow path is disposed downstream of the liquid introduction needle, a space can be provided between the filter and the constriction, and the constriction can be Liquids and bubbles can be made to flow smoothly without hindering the effective filtration area (area where the liquid can actually pass through the filter).
また、上記構成において、前記狭窄部の上面は、内周面側から径中心側に向って下降する傾斜面で形成する構成を採用することもできる。 Moreover, the said structure WHEREIN: The structure formed in the inclined surface which descend | falls from the inner peripheral surface side toward a radial center side can also be employ | adopted for the upper surface of the said constriction part.
この構成によれば、拡径部の内周面と狭窄部とが交差する隅角部分で液体や気泡が滞留することを防止して液体や気泡をより円滑に下流側に流すことができる。 According to this configuration, it is possible to prevent liquid and bubbles from staying at the corner portion where the inner peripheral surface of the enlarged diameter portion and the narrowed portion intersect, and to flow the liquid and bubbles more smoothly downstream.
また、上記構成において、前記拡径部の内周面に、前記導入針部側から前記狭窄部側に渡って液体流下方向に沿う細長い溝部を形成する構成とすることが望ましい。 In the above-described configuration, it is desirable that an elongated groove portion is formed on the inner peripheral surface of the enlarged diameter portion along the liquid flow direction from the introduction needle portion side to the narrowed portion side.
この構成によれば、気泡が拡径部の内周面に接触する程度まで成長した場合においても、液体が溝部を流下することができる。これにより、気泡の大きさに拘らず、液体を下流側に円滑に流すことが可能となる。また、クリーニング動作以外の通常の吐出動作時の液体の流速においては液体の流れによって気泡が押し流されることを防止することができる。 According to this configuration, the liquid can flow down the groove even when the bubbles grow to such an extent that they contact the inner peripheral surface of the enlarged diameter portion. This makes it possible to smoothly flow the liquid to the downstream side regardless of the size of the bubbles. Further, it is possible to prevent bubbles from being pushed away by the flow of the liquid at the flow rate of the liquid during a normal discharge operation other than the cleaning operation.
また、上記構成において、前記液体流路の途中であって前記液体導入針の下流側に、液体流路内の液体を濾過するフィルタを配置し、前記狭窄部の下端開口を前記フィルタに対向させる状態で液体導入針を配設する構成を採用することが望ましい。 Further, in the above configuration, a filter for filtering the liquid in the liquid flow path is disposed in the middle of the liquid flow path and downstream of the liquid introduction needle, and the lower end opening of the narrowed portion is opposed to the filter. It is desirable to employ a configuration in which the liquid introduction needle is disposed in a state.
また、上記各構成において、前記狭窄部を、前記液体導入針と一体に形成する構成とすることが可能である。又は、前記狭窄部を、前記拡径部よりも内径が小さいリング状の部材によって構成し、拡径部の下流側開口部に取り付ける構成を採用しても良い。 In each of the above configurations, the narrowed portion can be formed integrally with the liquid introduction needle. Or you may employ | adopt the structure which comprises the said constriction part by the ring-shaped member whose inner diameter is smaller than the said enlarged diameter part, and attaches to the downstream opening part of an enlarged diameter part.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、本実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッド(以下、記録ヘッド)を例に挙げて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the embodiments described below, various limitations are made as preferred specific examples of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the following description unless otherwise specified. However, the present invention is not limited to these embodiments. In this embodiment, an ink jet recording head (hereinafter referred to as a recording head) will be described as an example of a liquid ejecting head.
まず、記録ヘッドを搭載するインクジェット式記録装置(液体噴射装置の一種。以下、プリンタという。)の概略構成について、図1を参照して説明する。例示したプリンタ1は、記録紙等の記録媒体(吐出対象物)2の表面へ液体状のインクを吐出して画像等の記録を行う装置である。このプリンタ1は、記録ヘッド3と、この記録ヘッド3が取り付けられるキャリッジ4と、このキャリッジ4を主走査方向に往復移動させるキャリッジ移動機構5と、記録媒体2を副走査方向(主走査方向に直交する方向)に移送する紙送り機構6等を備えている。ここで、上記のインクは、本発明における液体の一種であり、インクカートリッジ7(液体貯留部材の一種)に貯留されている。このインクカートリッジ7は、記録ヘッド3に対して着脱可能に装着される。
First, a schematic configuration of an ink jet recording apparatus (a type of liquid ejecting apparatus, hereinafter referred to as a printer) equipped with a recording head will be described with reference to FIG. The illustrated
上記のキャリッジ移動機構5はタイミングベルト8を備えている。そして、このタイミングベルト8はDCモータ等のパルスモータ9により駆動される。従って、パルスモータ9が作動すると、キャリッジ4は、プリンタ1に架設されたガイドロッド10に案内されて、主走査方向(記録紙2の幅方向)に往復移動する。
The
プリンタ1の非記録領域であるホームポジションには、キャッピング機構12が配設されている。キャッピング機構12は、記録ヘッド3のノズル形成面に当接し得るトレイ状のキャップ部材12´を有する。このキャッピング機構12では、キャップ部材12´内の空間が封止空部として機能し、この封止空部内に記録ヘッド3のノズル開口26(図2参照)を臨ませた状態でノズル形成面に密着可能に構成されている。また、このキャッピング機構12には、ポンプユニット13が接続されており、このポンプユニット13の作動によって封止空部内を負圧化することができる。そして、ノズル形成面への密着状態でポンプユニット13を作動し、封止空部(密閉空間)内を負圧化すると、ノズル開口26から記録ヘッド3内のインクや気泡が吸引されてキャップ部材12´の封止空部内に排出されるようになっている。つまり、このキャッピング機構12は、記録ヘッド3内(インク流路内)のインクや気泡を強制的に吸引排出するクリーニング動作を行う構成となっている。
A
次に、記録ヘッド3の構成について説明する。ここで、図2は記録ヘッド3の概略分解斜視図、図3は記録ヘッド3の平面図、図4は記録ヘッド3の断面図である。例示した記録ヘッド3は、導入針ユニット15、ヘッドケース16、流路ユニット17、及び、振動子ユニット22等から概略構成されている。
Next, the configuration of the
導入針ユニット15は、例えば合成樹脂によって作製されており、図3に示すように、その上面には複数のカートリッジ装着部15′が設けられている。各カートリッジ装着部15′には、フィルタ18を介在させた状態でインク導入針19(本発明における液体導入針に相当)が、先端を上方に突出させた状態でそれぞれ取り付けられている。また、これらのカートリッジ装着部15′には、各種インクを貯留したインクカートリッジ7が装着される。カートリッジ装着部15′にインクカートリッジ7を装着すると、インク導入針19がインクカートリッジ7の内部に挿入される。これにより、カートリッジ内部のインク貯留空間と記録ヘッド3内部のインク流路とが、インク導入針19の尖端部43に開設されたインク導入孔46(図6参照)を通じて連通し、カートリッジ内部に貯留されているインクがインク導入孔46を通じて記録ヘッド3内に導入される。なお、インクカートリッジとしては、本実施形態のようにキャリッジ4に装着するタイプには限らず、プリンタ1の筐体側に装着されてインク供給チューブを通じて記録ヘッド側にインクを供給するタイプを採用することも可能である。
The
上記カートリッジ装着部15′とは反対側となる導入針ユニット15の下面とヘッドケース16の上面との間には、図2に示すように、回路基板20が取り付けられる。この回路基板20は、例えば圧電振動子30(図5参照)へ駆動信号を供給するための回路パターンや、プリンタ本体側との接続のためのコネクタ等を備えている。そして、この回路基板20は、パッキンとして機能するシート部材21を介して導入針ユニット15に取り付けられる。
As shown in FIG. 2, a
ヘッドケース16は、圧電振動子30を有する振動子ユニット22を収容するための中空箱体状の部材である。このヘッドケース16の内部には、振動子ユニット22を収容可能な収容空部32(図5参照)が形成されている。そして、振動子ユニット22は、この収容空部32内に収容され、収容空部32の内壁面に接着等によって固定されている。そして、ヘッドケース16の導入針ユニット15の取付面とは反対側の先端面には、流路ユニット17が接着剤等により固定されている。この流路ユニット17は、振動板23、流路形成基板24、及びノズルプレート25を積層した状態で接着剤等で接合して一体化することにより作製されている。
The
ノズルプレート25は、例えばステンレス製の薄板から作製された部材であり、このノズルプレート25には、プリンタ1のドット形成密度に対応したピッチで微細なノズル開口26が列状に形成されている。ヘッドカバー27は、例えば金属製の薄板部材によって作製されており、ノズルプレート25の外側からその周縁部を包囲するようにヘッドケース16の先端部に取り付けられる。このヘッドカバー27は、流路ユニット17やヘッドケース16の先端部を保護すると共に、ノズルプレート25の帯電を防止する機能を有する。
The
図5は、記録ヘッド3の要部断面図である。上記の振動子ユニット22は、圧力発生手段として機能する圧電振動子群29と、この圧電振動子群29が接合される固定板31と、圧電振動子群29に回路基板20からの駆動信号を供給するためのフレキシブルケーブル(図示せず)等から構成される。本実施形態の圧電振動子群29は、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子30を備える。各圧電振動子30は、固定端部が固定板31上に接合され、自由端部が固定板31の先端面よりも外側に突出している。即ち、各圧電振動子30は、所謂片持ち梁の状態で固定板31上に取り付けられている。また、各圧電振動子30を支持する固定板31は、例えば厚さ1mm程度のステンレス鋼によって構成されている。なお、圧力発生手段としては、上記圧電振動子以外にも、静電アクチュエータ、磁歪素子、発熱素子等を用いることができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part of the
流路形成基板24は、共通インク室33となる空部、インク供給口34となる溝部、及び、圧力室35となる空部を隔壁で区画した状態で各ノズル開口26に対応させて複数形成した板状の部材である。この流路形成基板24は、例えば、シリコンウェハーをエッチング処理することによって作製される。上記の圧力室35は、ノズル開口26の列設方向(ノズル列方向)に対して直交する方向に細長い室として形成されている。また、共通インク室33は、ヘッドケース16の高さ方向を貫通して形成されたヘッド流路37(ヘッド側インク流路)を介してインク導入針19のインク導入路42(インク導入針側インク流路。図6参照)と連通し、インクカートリッジ7に貯留されたインクが導入される室である。そして、この共通インク室33に導入されたインクは、インク供給口34を通じて各圧力室35に供給される。
A plurality of flow
振動板23は、ステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート加工した二重構造の複合板材である。この振動板23の圧力室35に対応する部分には、圧電振動子30の自由端部の先端を接合するための島部36が形成されており、この部分がダイヤフラム部として機能する。また、振動板23は、共通インク室33となる空部の一方の開口面を封止し、コンプライアンス部としても機能する。このコンプライアンス部として機能する部分については弾性フィルムだけにしている。
The
この記録ヘッド3は、圧電振動子30を素子長手方向に伸縮させると、島部36が圧力室35に近接する方向或いは離隔する方向に移動する。これにより、圧力室35の容積が変化し、圧力室35内のインクに圧力変動が生じる。この圧力変動によってノズル開口26からインク滴(液滴の一種)が吐出される。
In the
次に、インク導入針19の構成について説明する。
図6は、本実施形態におけるインク導入針19の構成を示す図であり、(a)は針長手方向の断面図、(b)は(a)におけるA−A断面図である。このインク導入針19は、内部空間をインク導入路42とした中空針状の部材であり、導入針部44と、拡径部45とにより概略構成されている。このインク導入針19は、例えば、合成樹脂などによって作製されている。
Next, the configuration of the
6A and 6B are diagrams showing the configuration of the
導入針部44は、上記インクカートリッジ7内に挿入される中空円筒状の部材であり、その先端部分には、先細り形状に形成された円錐形状の尖端部43が形成されている。この尖端部43には、インク導入針19の外部とインク導入路42とを連通するインク導入孔46(本発明における液体導入孔に相当)が複数開設されている。即ち、上記したように、導入針部44をインクカートリッジ7の内部に挿入すると、当該カートリッジ内のインクをインク導入孔46を通じてインク導入路42内に導入することができる。なお、本実施形態においては、インク導入孔46を尖端部43に開設した構成を例示したが、例えば、尖端部43よりも下流側の導入針部44の側面にインク導入孔46を開設する構成を採用することもできる。
The
拡径部45は、導入針部44の下流側に連続して形成され、上流側から下流側に向けて次第に拡径する略円錐形状に構成されている。この拡径部45の内部空間は、インク導入路46の一部として機能する他、図6(a)に示すように、インク導入路46内の気泡Bを収容可能な気泡室としても機能する。また、拡径部45の内周面には、インク流下方向(鉛直方向に対して斜めとなる方向を含む)に向けて延びる断面矩形状の細長い溝部48を設けている。本実施形態においては、図6(b)に示すように、隣り合う溝部48同士の周方向における位相が互いに90°異なる状態で合計4条の溝部48を拡径部45の内周面に形成している。この溝部48は、気泡Bが拡径部45の内周面に接触する程度まで成長した場合においてもインクが流下することが可能な逃げ流路として設けている。これにより、気泡Bの大きさに拘らず、この気泡Bに阻害されることなくインクを下流側(圧力室側)に円滑に流すことが可能となり、また、通常の記録動作時のインク流速においては気泡Bがインクの流れによってフィルタ18側に押し流されることを防止することができる。なお、溝部48の形状は、断面矩形状に限定されるものではなく、例えば、断面半円形状など、インクが流下可能であればどのような形状でも良い。また、溝部48の形成数に関しても、少なくとも1条設けられていれば良い。
The
また、図6(a),(b)に示すように、拡径部45の下端部、即ち、インク導入孔46の下端側開口部分に、拡径部45の内周面側から中心軸側に向けて狭窄部49を突設している。換言すると、中心部分に円形の貫通孔50が開設された円盤状(平ワッシャ状)の狭窄部49をインク導入針19と一体に形成することで、拡径部45の下端開口の一部を塞いで(絞って)いる。この狭窄部49の開口部分(即ち、貫通孔50)の内径は、拡径部45の最大内径よりも小さく、導入針部44の内径よりも大きく設定している。これにより、この狭窄部49で、インク導入針19のインク流路(インク導入路42)が狭窄されるようになっている。このように拡径部45の下端部に狭窄部49を設けると、拡径部45内の気泡が狭窄部49に対応する位置に到達した場合に、この気泡によってインク流路が閉塞される(図6(a)における気泡B′の状態)。このインク流路の閉塞状態は、記録ヘッド3のインク流路内のインクや気泡を強制的に排出させるためのクリーニング動作時に気泡を排出し易くするために意図的に生じさせる。この点の詳細については後述する。
Further, as shown in FIGS. 6A and 6B, the lower end portion of the
上記のインク導入針19は、狭窄部49の下端開口(貫通孔50)をフィルタ18に対向させる状態で、例えば超音波溶着によって導入針ユニット15に取り付けられる。これにより、インク導入針19のインク導入路42とヘッドケース16側のヘッド流路37とが液密状態で連通する。このインク導入路42とヘッド流路37は、本発明における液体流路として機能する。
The
ところで、インクカートリッジ7にインク導入針19を挿抜する際などに、空気がインク導入路42内に入り込むことがある。そして、インク導入路42内では、細かい気泡同士が結合して次第に大きな気泡B(図6(a)参照)に成長する。本実施形態においては、気泡Bの下部が狭窄部49に対応する位置に到達する程度の大きさまでは、通常の記録動作時(インク滴の吐出動作時)の流速においてフィルタ18を通過して圧力室側に移動させることなく、気泡に作用する浮力によってフィルタ18よりも上方に浮かせた状態で拡径部45内に気泡を収容・保持することができる。また、上記プリンタ1では、定期的にキャッピング機構12を用いてクリーニング動作を行うことで、拡径部45内に収容した気泡Bを排出するようになっている。
Incidentally, when the
このクリーニング動作では、キャップ部材12´をノズル形成面に密着させた状態でポンプユニット13を作動させて通常の記録動作時の数倍の流速のインク流をインク流路内に生じさせ、拡径部45内の気泡Bをこのインク流に乗せることでノズル開口26からヘッド外部に排出する。このときのポンプユニット13の吸引条件(吸引力,吸引時間)は、気泡の排出性を考慮した条件に設定される。このクリーニング動作を実行することによって消費されるインクを可及的に低減する観点から、このクリーニング動作を実行するタイミングは、気泡Bが拡径部45の内周面に接触する程度の大きさから、拡径部45の下端を超えてフィルタ18に接触する手前の大きさに成長するまでの間に設定することが望ましい。
In this cleaning operation, the
ここで、上記インク導入針19は、拡径部45の下端部分に狭窄部49を突設しているので、クリーニング動作によって気泡を排出する際に、狭窄部49に対応する位置で気泡B′がインク流路を一時的に閉塞する。これにより、この狭窄部49を境として上流側と下流側とで圧力差を生じさせることができる。即ち、狭窄部49よりも下流側の圧力を、上流側の圧力よりも一時的に低くすることができる。そして、一定以上の圧力差となったとき、この圧力差を利用して気泡B′を勢いよく下流側に流すことができる。これにより、気泡B′がフィルタ18を通過し易くなるので、従来よりも短時間で効率良く気泡B′を排出することが可能となる。その結果、一回のクリーニング動作時に消費するインク量を低減することができる。
Here, since the
このように、本発明を適用したプリンタでは、インク導入針19における気泡の排出性が高いため、クリーニング動作の吸引力,吸引時間を抑えることができ、これにより、インクが無駄に消費されることを防止することができる。
As described above, in the printer to which the present invention is applied, since the air discharging property of the
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図7は、第2実施形態におけるインク導入針19の構成を説明する図である。
本実施形態においては、狭窄部49′が、インク導入針19とは別体となっている点が上記第1実施形態とは異なっている。具体的には、拡径部45よりも内径が小さいリング状の部材を、接着或いは溶着等によって拡径部45の下端部に狭窄部49′として取り付けている。この狭窄部49′は、例えば、合成樹脂や金属等によって作製することができる。このように狭窄部49′をインク導入針19とは別体にすることにより、既存のインク導入針19にも容易に適用することが可能である。
Next, another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of the
The present embodiment is different from the first embodiment in that the narrowed
また、この第2実施形態においては、狭窄部49′の下面49dを、拡径部45の内周面側から径中心側に向って上昇する傾斜面で構成している点も、上記第1実施形態とは異なっている。即ち、この狭窄部49′は、その開口部分(貫通孔50)の内径が、上流側から下流側に向けて拡径した構成となっている。そして、下端側の開口面積は、フィルタ18の有効濾過面積に揃えてある。このようにすると、フィルタ18と狭窄部49′との間に空間を設けることができ、フィルタ18の有効濾過面積を確保しつつ、インクや気泡を円滑に下流側(フィルタ18側)に流すことができる。
Further, in the second embodiment, the
また、上記第2実施形態では、狭窄部49′の下面49dのみを傾斜面としたが、例えば、図8に示す第3実施形態における狭窄部49"のように、上面49uと下面49dの両方を傾斜面とすることもできる。即ち、本実施形態における狭窄部49"は、下面49dを内周面側から径中心側に向って上昇する傾斜面で構成すると共に、上面49uを内周面側から径中心側に向って下降する傾斜面で構成している。これにより、拡径部45の内周面と狭窄部49"とが交差する隅角部分でインクや気泡が滞留することを防止して、これらのインクや気泡をより円滑に下流側に流すことができる。
In the second embodiment, only the
なお、以上では、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド3を例に挙げて説明したが、本発明は、液体導入針を有する他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレー、FED(面発光ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ(生物化学素子)の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。
In the above, the
1…プリンタ,3…記録ヘッド,12…キャッピング機構,13…ポンプユニット,15…導入針ユニット,16…ヘッドケース,17…流路ユニット,18…フィルタ,19…インク導入針,26…ノズル開口,29…圧電振動子群,30…圧電振動子,32…収納空部,33…共通インク室,34…インク供給口,35…圧力室,37…ヘッド流路,41…スカート部,42…インク導入路,43…尖端部,44…導入針部,45…拡径部,46…インク導入孔,48…溝部,49…狭窄部,50…貫通孔
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記液体導入針は、前記液体貯留部材内の液体を導入する液体導入孔が開設された導入針部と、該導入針部の下流側に連続的に形成され、その内径が上流側から下流側に向けて次第に拡径した拡径部とにより中空針状に構成され、
前記拡径部の下端部に、該拡径部の内周面側から径中心側に向けて突出して液体導入針内の液体流路を狭窄する狭窄部を設けたことを特徴とする液体噴射ヘッド。 A liquid ejecting head capable of introducing the liquid in the liquid storage member from the liquid introduction needle to the pressure chamber through the liquid flow path, and discharging the liquid in the pressure chamber as a droplet from the nozzle opening by the operation of the pressure generating unit;
The liquid introduction needle is continuously formed on the downstream side of the introduction needle portion having a liquid introduction hole for introducing the liquid in the liquid storage member, and the inner diameter thereof is from the upstream side to the downstream side. It is configured in the shape of a hollow needle with a diameter-expanded portion that gradually expands toward
A liquid jet characterized in that a narrowed portion is provided at a lower end portion of the expanded diameter portion so as to protrude from the inner peripheral surface side of the expanded diameter portion toward the center of the diameter to narrow the liquid flow path in the liquid introduction needle. head.
前記狭窄部の下端開口を前記フィルタに対向させる状態で液体導入針を配設したことを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載の液体噴射ヘッド。 A filter that filters the liquid in the liquid flow path is disposed in the middle of the liquid flow path and downstream of the liquid introduction needle,
5. The liquid ejecting head according to claim 1, wherein a liquid introduction needle is disposed in a state where a lower end opening of the narrowed portion is opposed to the filter.
6. The narrowed portion is constituted by a ring-shaped member having an inner diameter smaller than that of the enlarged diameter portion, and is attached to an opening on the downstream side of the enlarged diameter portion. The liquid jet head described.
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