JP2008246676A - Liquid ejection 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、液体を液体流入部を通じて圧力室に導入し、圧力変動によりノズル開口から液体を噴射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 more particularly to a liquid ejecting head that introduces liquid into a pressure chamber through a liquid inflow portion and ejects liquid from a nozzle opening by pressure fluctuation.
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(噴射)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(以下、単にプリンタという)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。 A liquid ejecting head that ejects (ejects) liquid droplets from a nozzle opening by causing pressure fluctuations in a pressure chamber is used, for example, in an image recording apparatus such as an ink jet recording apparatus (hereinafter simply referred to as a printer). Used for forming electrodes such as inkjet recording heads (hereinafter simply referred to as recording heads), color material ejection heads used in the production of color filters such as liquid crystal displays, organic EL (Electro Luminescence) displays, FEDs (surface emitting displays), etc. There are an electrode material ejection head, a bioorganic matter ejection head used for manufacturing a biochip (biochemical element), and the like.
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インクカートリッジ(以下、単にカートリッジという)に、先端が鋭角な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に開設された導入孔を通じてカートリッジ内のインクを記録ヘッドの圧力室に導入している。 For example, in the recording head described above, an ink introduction needle opened at the tip of the ink introduction needle is inserted into an ink cartridge (hereinafter simply referred to as a cartridge) in which liquid ink is sealed. Ink in the cartridge is introduced into the pressure chamber of the recording head through the hole.
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)やインクカートリッジの交換等でインク流路内に気泡が入りこむことがある。また、例えば、外部の空気が、インク導入針を形成している樹脂製の壁を透過してインク流路内に混入することもある(ガス交換)。このため、気泡の混入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、次第に成長して大きくなり、過度に成長した気泡の一部がインクの流れによっ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 having the above-described configuration, it is ideal that the ink flow path from the ink introduction needle to the nozzle opening of the recording head is filled with ink. However, ink filling (initial filling) in the recording head or Bubbles may enter the ink flow path when the ink cartridge is replaced. Further, for example, external air may pass through a resin wall forming the ink introduction needle and enter the ink flow path (gas exchange). For this reason, it is difficult to completely prevent the mixing of bubbles. Bubbles that have entered the ink flow path gradually grow and become large, and when some of the excessively grown bubbles move to the pressure chamber side due to the flow of ink, the bubbles absorb the pressure fluctuation during the discharge operation. There is a risk of causing problems such as pressure loss and insufficient supply of ink due to air 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、インク供給流路の流路幅を増大させるとともにフィルタを配置したフィルタ室の側壁に弾性体を備え、ノズル開口からインクや気泡を強制的に排出するクリーニング動作時にフィルタ室内が減圧すると、弾性体が内側に変形することで流路を縮小させ、これにより気泡を排出させ易くしている記録ヘッドが提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、インクの流下勢によって流下方向に移動して気泡を押し出す押動部材をフィルタ室内に備えた記録ヘッドが提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In order to prevent such problems due to air bubbles, the width of the ink supply passage is increased, and an elastic body is provided on the side wall of the filter chamber in which the filter is disposed, and the ink and air bubbles are forcibly discharged from the nozzle openings. When the pressure in the filter chamber is reduced during operation, a recording head has been proposed in which the elastic body is deformed inward to reduce the flow path, thereby facilitating the discharge of bubbles (see, for example, Patent Document 1). In addition, a recording head has been proposed that includes a pushing member that moves in the downflow direction by ink flow down and pushes out bubbles (for example, see Patent Document 2).
しかしながら、何れの構成の記録ヘッドも、通常の印字を行うインクの流速のときに、流路を確保しつつ過度に成長した気泡を一時的に捕捉しておく構成がないので、気泡が流路を塞ぐ虞があった。また、上記のガス交換による気泡の成長を抑制することが困難であった。そのため、クリーニング動作を頻繁に行う必要が生じてしまっていた。 However, since there is no configuration in which any of the recording heads temporarily captures excessively grown bubbles while securing the flow path at the flow rate of ink for performing normal printing, the bubbles are flow paths. There was a risk of blocking. In addition, it is difficult to suppress the growth of bubbles due to the above gas exchange. This necessitates frequent cleaning operations.
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、クリーニング動作の実行回数を低減して液体の消費を抑制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 suppressing the consumption of liquid by reducing the number of executions of 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、液体を液体流入部を通じて圧力室に導入し、圧力変動によりノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドであって、
前記液体流入部よりも下流側に、当該液体流入部の内径よりも拡径した拡径部を設け、
当該拡径部内にフィルタを配置し、
該フィルタの上流側における前記拡径部内に、上流側及び下流側が開口した気泡トラップ部材を配設したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a liquid jet head of the present invention is a liquid jet head that introduces liquid into a pressure chamber through a liquid inflow portion, and jets liquid from a nozzle opening due to pressure fluctuation,
On the downstream side of the liquid inflow portion, an enlarged diameter portion that is larger than the inner diameter of the liquid inflow portion is provided,
Place a filter in the enlarged diameter part,
A bubble trap member having an opening on the upstream side and the downstream side is disposed in the enlarged diameter portion on the upstream side of the filter.
上記構成によれば、フィルタの上流側における拡径部内に、上流側及び下流側が開口した気泡トラップ部材を配設したので、拡径部内で気泡が成長した場合においても、この気泡を気泡トラップ部材内に収容することにより、気泡がフィルタ全面を覆い塞ぐことを防止することができる。これにより、フィルタの下流側への液体の供給が不足することを防止することが可能となる。また、気泡を気泡トラップ部材内に収容して液体流入部の壁面から離隔させることで、液体流入部の壁面を通じたガス交換によって気泡が成長することを抑制することができる。その結果、クリーニング動作の実行回数を低減することができ、これにより、液体の消費を抑制することが可能となる。 According to the above configuration, since the bubble trap member opened on the upstream side and the downstream side is arranged in the enlarged diameter portion on the upstream side of the filter, even when bubbles grow in the enlarged diameter portion, the bubbles are trapped in the bubble trap member. By accommodating in the inside, it is possible to prevent bubbles from covering and closing the entire surface of the filter. Thereby, it becomes possible to prevent the supply of the liquid to the downstream side of the filter from being insufficient. Further, by accommodating the bubbles in the bubble trap member and separating them from the wall surface of the liquid inflow portion, it is possible to suppress the bubbles from growing due to gas exchange through the wall surface of the liquid inflow portion. As a result, it is possible to reduce the number of executions of the cleaning operation, and thereby it is possible to suppress liquid consumption.
上記構成において、前記気泡トラップ部材は、前記拡径部の内周面との間に液体が通過可能な副流路を形成した状態で配設されることが望ましい。 The said structure WHEREIN: It is desirable to arrange | position the said bubble trap member in the state which formed the subflow path which a liquid can pass between the internal peripheral surfaces of the said enlarged diameter part.
上記構成によれば、気泡トラップ部材は、拡径部の内周面との間に液体が通過可能な副流路を形成した状態で配設されるので、例えば印字を行うなど通常の液体の流速のときに、気泡トラップ部材内が気泡で塞がれてしまったとしても、副流路を液体が通過可能な流路として確保することができる。これにより、液体の供給不足をより確実に防止することが可能となる。 According to the above configuration, the bubble trap member is disposed in a state in which a sub-flow path through which the liquid can pass is formed between the bubble trap member and the inner peripheral surface of the enlarged diameter portion. Even when the bubble trap member is blocked by bubbles at the flow velocity, the sub-flow channel can be secured as a flow channel through which the liquid can pass. Thereby, it becomes possible to prevent liquid supply shortage more reliably.
上記構成において、前記気泡トラップ部材の上流側開口の開口面積が、前記拡径部の上流端開口の開口面積よりも小さいことが望ましい。 The said structure WHEREIN: It is desirable for the opening area of the upstream opening of the said bubble trap member to be smaller than the opening area of the upstream end opening of the said enlarged diameter part.
上記構成によれば、気泡トラップ部材の上流側開口の開口面積を、拡径部の上流端開口の開口面積よりも小さくすることで、気泡トラップ部材の上流側開口に流入する流体の流速を高めることができる。そして、その流下勢によって、気泡トラップ部材の内部に気泡を導入し易くすることができ、また、クリーニング動作時に気泡トラップ部材内の気泡をフィルタを通過させて下流側に排出し易くすることができる。さらに、上流側開口の開口面積を小さくすることにより、気泡トラップ部材の内部に一旦導入した気泡を上流側開口から上流側に浮上し難くすることができる。 According to the above configuration, the flow area of the fluid flowing into the upstream opening of the bubble trap member is increased by making the opening area of the upstream opening of the bubble trap member smaller than the opening area of the upstream end opening of the enlarged diameter portion. be able to. The flow downward force makes it easy to introduce bubbles into the bubble trap member, and allows the bubbles in the bubble trap member to easily pass through the filter and be discharged downstream during the cleaning operation. . Furthermore, by reducing the opening area of the upstream opening, it is possible to make it difficult for the bubbles once introduced into the bubble trap member to rise from the upstream opening to the upstream side.
上記構成において、前記気泡トラップ部材が、前記拡径部の上流端開口の中心軸上に前記上流側開口が位置する状態で配設されることが望ましい。 The said structure WHEREIN: It is desirable for the said bubble trap member to be arrange | positioned in the state in which the said upstream opening is located on the central axis of the upstream end opening of the said enlarged diameter part.
上記構成によれば、気泡トラップ部材が、拡径部の上流端開口の中心軸上に上流側開口が位置する状態で配設されるので、即ち、流体の流速がより速い位置に気泡トラップ部材の上流側開口が配置されるので、流体を気泡トラップ部材内に導入させ易くすることができる。 According to the above configuration, the bubble trap member is disposed in a state where the upstream opening is positioned on the central axis of the upstream end opening of the enlarged diameter portion, that is, the bubble trap member is positioned at a position where the fluid flow rate is faster. Since the upstream side opening is arranged, it is possible to easily introduce the fluid into the bubble trap member.
上記構成において、前記気泡トラップ部材は、上流側開口側から下流側開口側に向けて拡径した気泡トラップ室を有することが望ましい。 The said structure WHEREIN: It is desirable for the said bubble trap member to have a bubble trap chamber diameter-expanded toward the downstream opening side from the upstream opening side.
上記構成によれば、気泡トラップ室が、上流側開口側から下流側開口側に向けて拡径するので、上流側開口では下流側開口と比較して流速が速く、下流側開口では上流側開口と比較して流速が遅くなるので、気泡トラップ室内に気泡を導入し易くすると共に、気泡トラップ室内に一旦収容した気泡を保持し易くすることができる。 According to the above configuration, since the bubble trap chamber expands from the upstream opening side toward the downstream opening side, the upstream opening has a higher flow velocity than the downstream opening, and the upstream opening has the upstream opening. Since the flow rate is slower than that, the bubbles can be easily introduced into the bubble trap chamber, and the bubbles once accommodated in the bubble trap chamber can be easily held.
上記構成において、前記気泡トラップ部材が、前記フィルタの上流側表面に固着されていることが望ましい。 The said structure WHEREIN: It is desirable for the said bubble trap member to adhere to the upstream surface of the said filter.
上記構成によれば、気泡トラップ部材が、フィルタの上流側表面に固着されているので、気泡トラップ部材がフィルタから離間することを防止することができる。このため、気泡トラップ部材を適切な位置に配設することで、気泡トラップ部材の上流側開口から内部に気泡を導入し易い状態を確保することができる。 According to the above configuration, since the bubble trap member is fixed to the upstream surface of the filter, it is possible to prevent the bubble trap member from being separated from the filter. For this reason, by disposing the bubble trap member at an appropriate position, it is possible to ensure a state in which bubbles are easily introduced into the inside from the upstream opening of the bubble trap member.
上記構成において、前記気泡トラップ部材は、前記液体よりも大きい比重を有し、前記フィルタの上流側表面上に載置されることが望ましい。 The said structure WHEREIN: It is desirable for the said bubble trap member to have larger specific gravity than the said liquid, and to be mounted on the upstream surface of the said filter.
上記構成によれば、気泡トラップ部材は、液体よりも大きい比重を有し、フィルタの上流側表面上に載置されるので、気泡トラップ部材がフィルタから浮上することを防止しつつも、気泡トラップ部材のフィルタへの接着や溶着などの固定が不必要となり、簡便である。 According to the above configuration, since the bubble trap member has a specific gravity greater than that of the liquid and is placed on the upstream surface of the filter, the bubble trap member is prevented from floating from the filter. Fixing the member to the filter, such as adhesion or welding, is unnecessary and simple.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面等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」という)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 “recording head”) will be described as an example of the liquid ejecting head.
図1はインクジェット式記録装置の斜視図である。まず、記録ヘッドを搭載するインクジェット式記録装置(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(着弾対象物)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、インクを吐出(噴射)する記録ヘッド3(本発明における液体噴射ヘッドの一種に相当)と、この記録ヘッド3が取り付けられるキャリッジ4と、キャリッジ4を主走査方向(図1に符号Xで示す)に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。図1に符号Yで示す)に移送するプラテンローラ6等を備えている。ここで、上記のインクは、本発明の液体の一種であり、インクカートリッジ7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。
FIG. 1 is a perspective view of an ink jet recording apparatus. First, a schematic configuration of an ink jet recording 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X(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の後述するノズル形成面(ノズルプレート25)に当接し得るトレイ状のキャップ部材11を有する。このキャッピング機構12では、キャップ部材11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11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内のインクや気泡を強制的に吸引排出する動作(以下、クリーニング動作という)を行う構成になっている。このクリーニング動作の詳細については後述する。
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はキャリッジ4に取り付けられる記録ヘッド3の概略斜視図、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、カートリッジ基台15(以下、「基台」という)と、ヘッドケース16と、流路ユニット17と、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
基台15は、例えば合成樹脂によって成型されており、図3に示すように、その上面には複数の区画14(液体貯留部材装着部)が設けられている。各区画14には、網目状のフィルタ18を介在させた状態でインク導入針19がそれぞれ取り付けられている。そして、これらの区画14にはインクカートリッジ7が装着されるようになっている。即ち、インクカートリッジ7はこの基台15上に位置付けられた状態で装着される。なお、インクカートリッジ7とインク導入針19の詳細については後述する。
The
上記区画14とは反対側となる基台15の他面には、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、例えば後述する圧電振動子29(図5参照)への駆動信号の供給を制御するためのドライブ回路や、プリンタ本体側との接続のためのコネクタ、インク供給用の貫通孔等を備えている。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を介して基台15に取り付けられている。
As shown in FIG. 2, a
ヘッドケース16は、基台15に固定されるものであり、後述する圧電振動子29を有する振動子ユニット22を収容するためのケーシングである。このため、ヘッドケース16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内に挿入され、接着等によって固定されている。そして、ヘッドケース16の基台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。
The
流路ユニット17は、弾性板(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。
The
ヘッドケース16の先端部には、さらにノズルプレート25の外側からその周縁部を包囲するようにヘッドカバー27が取り付けられる。このヘッドカバー27は、例えば金属製の薄板部材によって作製されている。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。
A
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の圧電振動子群30と、この圧電振動子群30が接合される固定板31と、圧電振動子群30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30は、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子29を備える。各圧電振動子29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29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29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
ヘッドケース16の内部には、上記の振動子ユニット22を収納可能な収納空部32を、ヘッドケース16の高さ方向を貫通させた状態で形成している。そして、固定板31の背面を、収納空部32を区画するケース内壁面に接着することで、振動子ユニット22は収納空部32内に収納・固定されている。
Inside 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インク連通路37を介してインク導入針19の後述するインク導入路42(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
弾性板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。この弾性板23の圧力室35に対応する部分には、圧電振動子29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、弾性板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29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(噴射)される。
In the
次に、上記インクカートリッジ7について説明する。インクカートリッジ7は、記録ヘッド3に供給するインクを貯留する部材である。本実施形態のプリンタ1は、8種類のインク、具体的には、イエロー、マゼンタ、シアン等からなる合計8色のインクを吐出可能に構成されており、記録ヘッド3には、各インクを個別に貯留した合計8つのインクカートリッジ7が装着される。各インクカートリッジ7の底面には、針挿入口(図示せず)が設けられている。この針挿入口は、インク導入針19が挿入される部分である。工場からの出荷時においては、この針挿入口はフィルム(図示せず)で封止されており、空気のカートリッジ内部への侵入を防止している。これは、インクカートリッジ7内のインクは脱気(負圧)状態で貯留されているので、使用直前までこの脱気状態を保つためである。
Next, the
次に、インクカートリッジ7に挿入されるインク導入針19の構成について説明する。図6は、インク導入針19の針長手方向の断面図である。このインク導入針19は、内部空間をインク導入路42(本発明における液体流入部に相当)とした中空針であり、先細り形状に形成された円錐形状の尖端部43と、この尖端部43の下流側に連続して形成された円筒状のストレート部44と、このストレート部44の下流側に連続して形成されると共に、その内径がストレート部44の内径よりも拡径した拡径部45とにより構成されている。本実施形態において、尖端部43には、導入針の外側(外部空間)とインク導入路42とを連通するインク導入孔46が開設されている。また、拡径部45は、上流側(ストレート部44側)から下流側(針根本側)に向けて次第に拡径するテーパー形状に作製されている。また、拡径部45内には前述したフィルタ18が配置されており、フィルタ18の上流側には、気泡を滞留させる気泡トラップ部材47が配設されている。なお、この気泡トラップ部材47ついての詳細は後述する。
Next, the configuration of the
このインク導入針19は、フィルタ18を介在させた状態で、例えば超音波溶着によって基台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側のインク連通路37とが連通する。
The
上記インクカートリッジ7を基台15に装着すると、インク導入針19がインクカートリッジ7の針挿入口内に挿入され、インクカートリッジ7の内部空間(インク貯留部)とインク導入針19内のインク導入路42とがインク導入孔46を介して連通する。そして、インクカートリッジ7に貯留されたインクは、インク導入孔46を通じてインク導入路42内に導入され、インク連通路37を通じて記録ヘッド3側の共通インク室33に供給されるようになっている。
When the
ところで、上記したようにインクカートリッジ7の内部空間は脱気状態となっているため、インク導入針19の先端が針挿入口内に設けられている弁(図示せず)を押し上げたときに、インクカートリッジ7とインク導入針19の境界部分に空気が入り込んでしまう。そして、記録ヘッド3内へのインクの充填時に、この空気が気泡としてインクと共にインク導入路42内に導入されることがある。また、例えば、インク導入針19の外部の空気が、インク導入針を形成している樹脂製の壁を透過してインク流路内に混入することもある(ガス交換)。そして、インク導入路42内では、時間の経過と共に気泡同士が徐々に結合してより大きな気泡に成長する。大きく成長した気泡はインク導入路42やフィルタ18を閉塞する虞があり、これにより、インク滴が吐出されない等の不具合が生じることがある。そのため、プリンタ1では、一定期間の経過毎にキャッピング機構12を用いてクリーニング動作を行い、大きく成長した気泡を排出するようにしている。
By the way, as described above, since the internal space of the
このクリーニング動作では、前述したように、キャップ部材11をノズル形成面(ノズルプレート25)に密着させた状態でポンプユニット13を作動させて通常でのインク吐出時(記録動作時)の数倍の流速のインク流(インクと気泡との両方を含んだ流体であり、本発明における流体の一種に相当)を記録ヘッド3内に生じさせ、インク導入路42内の気泡をこのインク流に乗せることで記録ヘッド3外に排出する。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で消費されるインクを可及的に低減する観点から、本発明を適用した記録ヘッド3では、インク導入針19の拡径部45内におけるフィルタ18の上流側に気泡トラップ部材47を配設することにより、通常の記録動作(噴射動作)時にはインクが通過可能な流路を確保しつつ気泡を気泡トラップ部材47内に一時的に捕捉し、かつクリーニング動作時には、補足した気泡を、フィルタ18を通過させて排出するようにしている。以下、この点について説明する。
In this cleaning operation, as described above, the
図7は、気泡トラップ部材47の説明図であり、(a)は正面図、(b)は平面図である。本実施形態においては、気泡トラップ部材47は、図6及び図7に示すように、円錐の尖端部を切り欠いて正面視台形状の椀型に形成されている。換言すると、この気泡トラップ部材47は、拡径部45の内部空間の形状をそのまま縮小したような外形を呈している。また、この気泡トラップ部材47の内部は中空となっている。その内部空間は、気泡を収容可能な気泡トラップ室48として機能する部分であり、その上下は、それぞれ上流側開口49、下流側開口50として開口している。つまり、気泡トラップ部材47は、上流側及び下流側が開口した筒状を成している。また、気泡トラップ室48は、上流側開口49側から下流側開口50側に向けて拡径している。換言すると、上流側開口49は、下流側開口50よりも開口面積が小さくなるように形成されている。なお、この気泡トラップ部材47は、例えば、プラスチックや金属などにより構成される。
7A and 7B are explanatory views of the
このように構成された気泡トラップ部材47は、接着や溶着などによって、フィルタ18の上流側の表面に、拡径部25の内周面との間にインクが通過可能な副流路52を形成した状態で固着される。つまり、副流路52は、気泡トラップ部材47の外表面と拡径部45の内周面とによって区画される空間である。この副流路52は、拡径部45の上流端開口53からフィルタ18の表面に亘って延びている。なお、上流端開口53は、拡径部45とストレート部44の境界部分の開口である。
The
上流側開口49は、開口面積が拡径部45の上流端開口53の開口面積よりも小さくなるように形成されている。つまり、上流側開口49の径(図6に符号Lで示す)が、拡径部45の上流端開口53の径(図6に符号Mで示す)よりも小さくなるように形成されている。そのため、上流側開口49は、上流端開口53よりも流路幅が絞られた状態となっている。また、上流側開口49は、下流側開口50よりもはるかに開口面積が小さく設定されている。よって、上流側開口49から気泡トラップ室48内に流入する流体の流速は、気泡トラップ部材47よりの上流側のインク導入路42を流下する流体の流速よりも速くなる。
The
また、上流側開口49は、拡径部45の上流端開口53の中心軸(以下、符号Oで示す)上に配されている。このように上流側開口49を配置することで、拡径部45の上流端開口53の縁(円周)寄りを流下する流体よりも上流端開口53の中心軸O上を流下する流体の方が流速が速いので、上流側開口49を通じて気泡トラップ室48に流体、特に、気泡を流入し易くすることができる。そして、上流側開口49から気泡トラップ室48内へ流入する流体は、副流路52に流入する流体よりも流速が速くなる。なお、上流側開口40の中心軸と上流端開口53の中心軸Oとが多少ずれることは許容され、上流側開口49の開口内に中心軸Oが入るように上流側開口49が配置されれば良い。
Further, the
次に、クリーニング動作の際の気泡トラップ部材47を備えたインク導入針19内の気泡の動きを図8から図15を用いて説明する。
図8は、インク導入針19のインク導入路42内に気泡が生じた状態を説明する模式図、図9は、図8の気泡が下流側へ流下した状態を説明する模式図である。また、図10は、図9の気泡が気泡トラップ部材内に侵入した状態を説明する模式図、図11は、図10の気泡がフィルタを通過する状態を説明する模式図である。そして、図12は、図11の気泡が残気泡となって浮遊した状態を説明する模式図である。
Next, the movement of bubbles in the
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a state in which bubbles are generated in the
本実施形態におけるインク導入針19では、図8に示すように、インク導入針19のインク導入路42に混入した気泡(図8中に符号Aで示す)が、インク導入路42の上流側に滞留した状態から、クリーニング動作を行って通常よりも速い流速を生じさせることで、図9に示すように、この流下勢によって気泡Aがフィルタ18側に向けて流下する。このとき、インク導入路42の外周側よりも中心側の方が流速が速いので、気泡Aが中心軸O寄りを下流側に移動する。上述したように、上流側開口49が中心軸O上に位置するように気泡トラップ室27が配置されているので、この気泡Aは、上流側開口49に向かって流下する。
In the
そして、気泡Aが、気泡トラップ部材46の上流側開口49に当接すると、図10に示すように、中心軸O上を流下する流体の流下勢によって上流側開口49から気泡トラップ室27内に侵入する。気泡トラップ室27内に侵入した気泡Aは、インク流の流下勢によってフィルタ18表面に押し付けられる。そして、気泡Aが、フィルタ18表面に押し付けられた状態で下流側開口50をチョーク(閉塞)することによって、クリーニング動作の吸引力(流体の流下勢)が気泡Aに対して最大限に作用し、これにより、図11に示すように、気泡Aがフィルタ18から通過する。
Then, when the bubble A comes into contact with the
そして、クリーニング動作が終了した後、図12に示すように、気泡トラップ室48内に気泡の一部(気泡A′)が残る場合があるが、上流側開口48よりも大きい気泡A′については、上流側開口48から気泡トラップ部材46の外側に流出することを遮られるため、気泡トラップ室58内に捕捉することができる。そして、気泡トラップ室58内に捕捉された気泡A′は、インク導入針19(インク導入路42および拡径部45)の壁面から離隔させられた状態となる。
After the cleaning operation is completed, as shown in FIG. 12, some of the bubbles (bubbles A ′) may remain in the
図13は、気泡トラップ室58内に気泡A′が捕捉された状態で通常の印字を行う様子を説明する模式図である。同図に示すように、気泡トラップ室58内に気泡A′が捕捉された状態で通常の印字を行う場合、クリーニング時と比較して流体の流速が遅いので、この流速では気泡A′はフィルタ18を通過できずに気泡トラップ室58内に留まる。また、気泡トラップ部材46と拡径部45の内周面との間に副流路52が設けられているので、インク導入路42からのインクは副流路52内を流下することができる(図16中に矢印で示す)。
FIG. 13 is a schematic diagram for explaining how normal printing is performed in a state where the bubble A ′ is trapped in the bubble trap chamber 58. As shown in the figure, when normal printing is performed in a state where the bubble A ′ is trapped in the bubble trap chamber 58, the flow rate of the fluid is slower than that at the time of cleaning. 18 cannot pass through 18 and remains in the bubble trap chamber 58. Further, since the
このように、本実施形態の記録ヘッド3は、フィルタ18の上流側における拡径部45内に、上流側及び下流側が開口した気泡トラップ部材47を配設したので、拡径部45内で気泡が成長した場合においても、この気泡を気泡トラップ部材47内に収容することにより、気泡がフィルタ全面を覆い塞ぐことを防止することができる。これにより、フィルタ18の下流側へのインクの供給が不足することを防止することが可能となる。また、気泡を気泡トラップ部材47内に収容してインク導入針19の壁面から離隔させることで、インク導入針19の壁面を通じたガス交換によって気泡が直接的に成長することを抑制することができる。その結果、クリーニング動作の実行回数を低減することができ、これにより、インクの消費を抑制することが可能となる。
As described above, in the
また、気泡トラップ部材47は、インクが通過可能な副流路52を形成した状態で配設されたので、通常の印字を行うインクの流速のときに、気泡トラップ部材47内が気泡で塞がれていても、副流路52を少なくともインクが通過可能な流路として確保することができる。これにより、インクの供給不足をより確実に防止することが可能となる。
In addition, since the
また、気泡トラップ部材47の上流側開口49の開口面積が、拡径部45の上流端開口53の開口面積よりも小さいので、気泡トラップ部材47の上流側開口49に流入する流体の流速を高めることができる。そして、その流下勢によって、気泡トラップ部材47の内部に気泡を導入し易くすることができ、また、クリーニング動作時に気泡トラップ部材47内の気泡をフィルタ18を通過させて下流側に排出し易くすることができる。さらに、上流側開口49の開口面積を小さくすることにより、気泡トラップ部材47の内部に一旦導入した気泡を上流側開口49から上流側に浮上し難くすることができる。即ち、気泡を気泡トラップ部材47内に捕捉し易くすることが可能となる。
Further, since the opening area of the
また、気泡トラップ部材47が、拡径部45の上流端開口53の中心軸O上に、上流側開口49が位置する状態で配設されるので、即ち、流体の流速がより速い位置に気泡トラップ部材47の上流側開口49が配置されるので、流体を気泡トラップ部材47内に導入させ易くすることができる。
Further, since the
また、気泡トラップ室48が、上流側開口49側から下流側開口50側に向けて拡径するので、上流側開口49では下流側開口50と比較して流速が速く、下流側開口50では上流側開口49と比較して流速が遅くなるので、気泡トラップ室47内に気泡を導入し易くすると共に、気泡トラップ室47内に一旦収容した気泡をより保持し易くすることができる。
Further, since the
また、気泡トラップ部材47が、フィルタ18の上流側表面に固着されているので、気泡トラップ部材47がフィルタ18から離間することを防止することができる。このため、気泡トラップ部材47を適切な位置に配設することで、気泡トラップ部材47の上流側開口49から内部に気泡を導入し易い状態を常時確保することができる。
Further, since the
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
上記各実施形態においては、気泡トラップ部材47は、フィルタ18に固定した例を示したが、これには限らず、例えば、気泡トラップ部材47を、インクよりも大きい比重を有し、フィルタ18の上流側表面上に載置されるように配置してもよい。これにより、気泡トラップ部材47がフィルタ18から浮上することを防止しつつも、気泡トラップ部材47のフィルタ18への接着や溶着などの固定が不必要となり簡便である。また、万一、気泡トラップ部材47がフィルタ18から離間して拡径部45内を浮遊したとしても、気泡トラップ部材47の自重によって、フィルタ18上に再び載置される。また、浮遊した気泡トラップ部材47がフィルタ18に向かう際に、気泡トラップ部材47が気泡を流下方向に押圧すると、気泡をフィルタ18から押し出すことができる。
By the way, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made based on the description of the scope of claims.
In each of the above embodiments, the
以上は、液体噴射装置の一種であるプリンタ1を例に挙げて説明したが、本発明は他の液体噴射装置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を製造するディスプレー製造装置、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレーやFED(面発光ディスプレー)等の電極を形成する電極製造装置、バイオチップ(生物化学素子)を製造するチップ製造装置等にも適用することができる。
In the above, the
1…プリンタ,2…記録媒体,3…記録ヘッド,4…キャリッジ,5…キャリッジ移動機構,6…プラテンローラ,7…インクカートリッジ,8…タイミングベルト,9…パルスモータ,10…ガイドロッド,11…ワイピング機構,12…キャッピング機構,13…ポンプユニット,15…基台,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,20…回路基板,21…シート部材,22…振動子ユニット,23…弾性板,24…流路形成基板,25…ノズルプレート,26…ノズル開口,27…ヘッドカバー,29…圧電振動子,30…圧電振動子群,31…固定板,32…収納空部,33…共通インク室,34…インク供給口,35…圧力室,36…島部,37…インク連通路,42…インク導入路,43…尖端部,44…ストレート部,45…拡径部,46…インク導入孔,47…気泡トラップ部材,48…気泡トラップ室,49…上流側開口,50…下流側開口,52…副流路,53…上流端開口,O…中心軸
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記液体流入部よりも下流側に、当該液体流入部の内径よりも拡径した拡径部を設け、
当該拡径部内にフィルタを配置し、
該フィルタの上流側における前記拡径部内に、上流側及び下流側が開口した気泡トラップ部材を配設したことを特徴とする液体噴射ヘッド。 A liquid ejecting head for introducing liquid into a pressure chamber through a liquid inflow portion and ejecting liquid from a nozzle opening by pressure fluctuation,
On the downstream side of the liquid inflow portion, an enlarged diameter portion that is larger than the inner diameter of the liquid inflow portion is provided,
Place a filter in the enlarged diameter part,
A liquid ejecting head, wherein a bubble trap member having an opening on the upstream side and the downstream side is disposed in the enlarged diameter portion on the upstream side of the filter.
Priority Applications (1)
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JP2007087085A JP2008246676A (en) | 2007-03-29 | 2007-03-29 | Liquid ejection head |
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JP2007087085A Pending JP2008246676A (en) | 2007-03-29 | 2007-03-29 | Liquid ejection head |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2019077107A (en) * | 2017-10-25 | 2019-05-23 | セイコーエプソン株式会社 | Passage structure, liquid discharge device, and liquid discharge method |
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2007
- 2007-03-29 JP JP2007087085A patent/JP2008246676A/en active Pending
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