JP2009125969A - 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】気泡の滞留は、液体の流れが急激に変化することで液体が滞留する領域に生じる。具体的には、液体の流れが略直角に変化する領域や隅部近傍で頻発する。気泡が圧力室や、供給流路内で滞留すると、液体の流れ方が変化し、描画品質を低下させる要因となる。
【解決手段】液体噴射ヘッド110は、圧力室114、圧力室114と一体化されたノズルプレート115、リザーバ111、リザーバ111に生ずるインクの振動バランスをとるために、可撓性を有する樹脂製の薄板からなる薄膜材112、薄膜材112と協働して圧力室114に圧力を印加する圧電素子117を含む。圧力室114、リザーバ111の隅部が角R形状を有しているため、気泡の滞留が抑制できる。
【選択図】図2
【解決手段】液体噴射ヘッド110は、圧力室114、圧力室114と一体化されたノズルプレート115、リザーバ111、リザーバ111に生ずるインクの振動バランスをとるために、可撓性を有する樹脂製の薄板からなる薄膜材112、薄膜材112と協働して圧力室114に圧力を印加する圧電素子117を含む。圧力室114、リザーバ111の隅部が角R形状を有しているため、気泡の滞留が抑制できる。
【選択図】図2
Description
本発明は、液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関する。
圧力発生室内を加圧することで機能液やインクなどといった液体をノズルから液滴として噴射させる液体噴射ヘッドは、液体噴射装置に搭載され、画像の印刷や、電気配線パターンの形成、有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子の形成など、多岐に渡って応用されてきている。
ここで、何らかの要因により、圧力を加えることで液体を噴射する液体噴射ヘッド内に気泡が発生する場合がある。この場合、液体を噴射すべく液体に圧力を加えると、この圧力の影響を受けて気泡の体積が不規則に変動する。この影響により、液体の噴射量が不規則に変動し、描画品質が低下する現象が発生する。
そのため、液体中に発生した気泡を気泡排出動作によって円滑に排出することが必要である。気泡排出動作を円滑に行うため、例えば特許文献1に示されるように、インク(液体の一例)噴射口での滞留を抑制するため、噴射口に液体を導く領域に丸みをつける構造を用いる構成が知られている。
気泡は、液体の流れが急激に変化し乱流を形成する領域や、液体が滞留し、液体の流れが遅い領域に滞留することが多い。具体的には、液体の流れが略直角に変化する領域や、液体の流れと略平行な位置にある直角状の隅近傍で頻発する。気泡が圧力室や、供給流路内で滞留すると、液体の流れ方に変動が生じる。また、上述したように、この気泡の体積変動に伴う液体噴射量の変動により、描画品質を低下させる要因となる。
また、圧力室や、供給流路の領域が略直角に形成されることで、隅の部分に応力が集中し、機械的強度が低下する。そのため液体噴射に伴い、圧力室や、供給流路が変形し、液体噴射量の精度を低下させる要因となる。
また、液体の流れを略直角に変化させる場合、圧力損失が大きくなり、噴射効率が低下する。圧力損失は液体の噴射量により変動するため、この現象も液体噴射量の精度を低下させる要因となる。
また、液体の流れを略直角に変化させる場合、圧力損失が大きくなり、噴射効率が低下する。圧力損失は液体の噴射量により変動するため、この現象も液体噴射量の精度を低下させる要因となる。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例にかかる液体噴射ヘッドは、液体を蓄える供給流路と、前記供給流路と連通し、前記液体が流入する圧力室と、前記圧力室と、前記供給流路とを覆う蓋部と、を備え、前記圧力室の少なくとも一部及び前記供給流路の少なくとも一部が角R、またはC面の少なくとも一つの形状を含むことを特徴とする。
これによれば、液体の流れが、従来技術と比べ緩やかな角度で曲げられるため乱流の発生が抑えられる。また、液体の流れと平行な位置にある直角状の隅領域が除かれるため、液体の滞留が抑制される。そのため、気泡の滞留を抑制または防止することが可能となる。また、隅の部分が緩やかな角度で曲げられるため、機械的応力が分散される。そのため、液体噴射に伴い発生する応力による変形が抑制され、液体噴射量の精度を向上させることができる。さらに、圧力損失が小さくなることから、上記した機構により液体噴射量の精度を向上させることが可能となる。
[適用例2]上記適用例にかかる液体噴射ヘッドにおいて、前記蓋部の法線方向の寸法を厚さ方向とし、当該方向と直交する方向を幅方向とした場合、前記圧力室の厚さ方向の寸法、または幅方向の寸法に対して、小さい側の寸法をLaとして、角Rの値がLa以下、(1/10)La以上の値を有すると共に、前記供給流路の厚さ方向の寸法、または幅の小さい側の寸法に対して、小さい側の寸法をLbとして、角Rの値がLb以下、(1/10)Lb以上の値を有することを特徴とする。
上記した適用例によれば、圧力室の形状を、厚さまたは幅の小さい側の寸法をLaとして、La以下の曲率を与えることで、液体の通過面積を確保することができる。また、(1/10)La以上の曲率を与えることで、気泡の排出性を従来技術と比べ向上させることができる。
また、供給流路の形状を、厚さまたは幅の小さい側の寸法をLbとして、Lb以下の曲率を与えることで、液体の通過面積を確保することができる。また、(1/10)Lb以上の曲率を与えることで、気泡の排出性を従来技術と比べ向上させることができる。
また、供給流路の形状を、厚さまたは幅の小さい側の寸法をLbとして、Lb以下の曲率を与えることで、液体の通過面積を確保することができる。また、(1/10)Lb以上の曲率を与えることで、気泡の排出性を従来技術と比べ向上させることができる。
[適用例3]上記適用例にかかる液体噴射ヘッドにおいて、前記蓋部の法線方向の寸法を厚さ方向とし、当該方向と直交する方向を幅方向とした場合、前記圧力室はC面の形状を有してなり、前記蓋部の法線方向に対して30°以上60°以下の角度θaを有すると共に、前記圧力室の厚さ方向の寸法、または幅方向の寸法に対して小さい側の寸法をLcとして、C面の寸法が(1/cosθa)Lc以下、(1/10)Lc以上の値を有しており、かつ前記供給流路はC面の形状を有してなり、前記蓋部の法線方向に対して30°以上60°以下の角度θbを有すると共に、前記供給流路の厚さ方向の寸法、または幅方向の寸法に対して小さい側の寸法をLdとして、C面の寸法が(1/cosθb)Ld以下、(1/10)Ld以上の値を有することを特徴とする。
上記した適用例によれば、圧力室/供給流路のそれぞれに対して、厚さまたは幅の小さい側の長さ以下の長さで、かつ蓋部の法線方向に対して30°以上60°以下の角度を有するC面を与えることで、液体の通過面積を確保することができる。また、厚さまたは幅の小さい側の長さの(1/10)以上の長さで、かつ30°以上60°以下の角度を有するC面を与えることで、気泡の排出性を従来技術と比べ向上させることができる。
[適用例4]本適用例にかかる液体噴射装置は、上記記載の液体噴射ヘッドを含むことを特徴とする。
これによれば、液体中での気泡の滞留が抑制されるため、従来技術で構成される液体噴射ヘッドを搭載した液体噴射装置と比べ、高い描画品質を有する液体噴射装置を提供することが可能となる。
(第1の実施形態:角Rを用いる場合)
以下、本実施形態を具体化した第1の実施形態について説明する。図1は本実施形態の液体噴射ヘッドを具備した液体噴射装置の模式図である。この例は、液体としてインクを用いたインクジェットプリンタ10について、その概略構造を示したものである。また、図中吹き出し部は、後述するキャリッジ20を白抜き矢印の方向から見たときの模式図である。なお、説明の便宜上、キャリッジ20を基準として、この白抜き矢印の方向を正面方向とし、横方向をそれぞれ左右側面方向と呼ぶこととする。また、印刷用紙25の方向を下方向、その反対方向を上方向として以降説明する。
以下、本実施形態を具体化した第1の実施形態について説明する。図1は本実施形態の液体噴射ヘッドを具備した液体噴射装置の模式図である。この例は、液体としてインクを用いたインクジェットプリンタ10について、その概略構造を示したものである。また、図中吹き出し部は、後述するキャリッジ20を白抜き矢印の方向から見たときの模式図である。なお、説明の便宜上、キャリッジ20を基準として、この白抜き矢印の方向を正面方向とし、横方向をそれぞれ左右側面方向と呼ぶこととする。また、印刷用紙25の方向を下方向、その反対方向を上方向として以降説明する。
このインクジェットプリンタ10は、液体としてのY(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色インクがそれぞれ収納されたインクカートリッジ11〜14がキャリッジ20に装着される。そして、各色インクに対応したそれぞれ4つの液体噴射ヘッド110,120,130,140がキャリッジ20の下方向に設けられ、これらの液体噴射ヘッドからインク滴を噴射して、印刷用紙25に所定の画像などを印刷するものである。
キャリッジ20は、キャリッジベルト41に固定され、キャリッジベルト41がキャリッジモータ40によって駆動されるのに伴って、フレーム17に固定されたガイド21に沿って図面左右方向(主走査方向)に移動する。このとき、各色インクを噴射するため110,120,130,140から、印刷画像に相応した所定量のインク滴が噴射される。また印刷用紙25は、プラテン28によって支持されつつ、フレーム17に固定された駆動モータ26により駆動される図示しない紙送りローラーなどによって、図面上下方向に所定量ずつ移動する。こうして、印刷画像に相応した所定量のインク滴が、印刷用紙25全体に噴射されることによって画像が形成される。
ここで、液体噴射ヘッド110,120,130,140について説明する。液体噴射ヘッド110,120,130,140は同じ構成を有しているため、液体噴射ヘッド110について説明する。
図2(a)は液体噴射ヘッド110の平面図、図2(b)、図2(c)はそれぞれ液体噴射ヘッド110の断面図である。図2に示す液体噴射ヘッド110は、圧力室114、圧力室114と一体化されたノズルプレート115、圧力室114と一体化された供給流路(以降、「リザーバ」と称す)111、リザーバ111に生ずるインクの振動バランスをとり、また圧力室114を封止する可撓性を有する樹脂製の薄板からなる蓋部としての薄膜材112、圧力室114に薄膜材112と協働して圧力を印加する圧電素子117、ノズルプレート115に穿孔されたノズル118、を含む。
図2(a)は液体噴射ヘッド110の平面図、図2(b)、図2(c)はそれぞれ液体噴射ヘッド110の断面図である。図2に示す液体噴射ヘッド110は、圧力室114、圧力室114と一体化されたノズルプレート115、圧力室114と一体化された供給流路(以降、「リザーバ」と称す)111、リザーバ111に生ずるインクの振動バランスをとり、また圧力室114を封止する可撓性を有する樹脂製の薄板からなる蓋部としての薄膜材112、圧力室114に薄膜材112と協働して圧力を印加する圧電素子117、ノズルプレート115に穿孔されたノズル118、を含む。
一体化された圧力室114、リザーバ111、ノズルプレート115は例えば材質としてニッケルなどを用い、電鋳法を用いて形成することができる。
薄膜材112は、インク滴の噴射動作などによってリザーバ111に生ずるインクの振動バランスをとるために、可撓性を有する樹脂製の薄板(本実施形態ではPPS(ポリフェニレンサルファイド樹脂))からなり、リザーバ111の上面に、接着または溶着によって固定されている。
薄膜材112は、インク滴の噴射動作などによってリザーバ111に生ずるインクの振動バランスをとるために、可撓性を有する樹脂製の薄板(本実施形態ではPPS(ポリフェニレンサルファイド樹脂))からなり、リザーバ111の上面に、接着または溶着によって固定されている。
リザーバ111は、図示せぬ外部から供給される液体を蓄える機能を有している。
圧力室114は、リザーバ111から液体の供給を受け、液体で満たされた状態に保持される。
ノズルプレート115は、穿孔されたノズル118より液体を描画対象に噴射する機能を有している。
薄膜材112は、インク滴噴射に伴う圧力変動を緩和する機能を有している。
そして、圧電素子117は薄膜材112と協働して圧力室114の断面積を変化させ、ノズルプレート115に穿孔されたノズル118より液体を噴射する機能を有している。
圧力室114は、リザーバ111から液体の供給を受け、液体で満たされた状態に保持される。
ノズルプレート115は、穿孔されたノズル118より液体を描画対象に噴射する機能を有している。
薄膜材112は、インク滴噴射に伴う圧力変動を緩和する機能を有している。
そして、圧電素子117は薄膜材112と協働して圧力室114の断面積を変化させ、ノズルプレート115に穿孔されたノズル118より液体を噴射する機能を有している。
圧電素子117を変形させて液体をノズルから噴射させる構造を用いる場合、液体噴射ヘッド110は、インク滴噴射に際して熱を用いないので液体としてインク以外にも、電気配線パターン前駆体を含む溶液、有機EL素子の形成、溶液中の生体分子の噴射、描画を行うことが可能となる。また、装置の小型化、低消費電力化を実現することができる。
ここで、図2(a)〜図2(c)を用いて圧力室114、圧力室114と一体化されたノズルプレート115、圧力室114と一体化されたリザーバ111の構造について説明する。
圧力室114は角Rに仕上げられているため、液体の流れ方は、従来技術と比べ緩やかな角度で曲げられる。そのため、圧力室114内部での気泡の滞留は抑制される。また、角Rで仕上げられることで、液体が滞留する傾向を有する、液体の流れと略平行な位置にある略直角の隅部が円弧状に成型される。そのため、隅近傍での気泡の滞留は抑制され、円滑な気泡除去が可能となる。また、同様にリザーバ111も角Rに仕上げられているため、リザーバ111内部での気泡の滞留は抑制される。
また、圧力室114、リザーバ111ともに角Rで仕上げられているため、液体噴射に伴う圧力変動に起因する圧力室114、リザーバ111への応力は角Rを付けることで分散され、圧力室114、リザーバ111の変形が抑制される。そのため、液体の噴射量は安定し、高い描画品質を得ることが可能となる。
さらに、液体の流れ方が、従来技術と比べ緩やかな角度で曲げられるため、圧力損失が小さくなり、噴射効率が向上する。圧力損失は液体の噴射量により変動するが、圧力損失の絶対値を低減させることで圧力損失の変動を抑えることが可能となり、より高い描画品質を得ることが可能となる。
また、圧力室114、リザーバ111ともに角Rで仕上げられているため、液体噴射に伴う圧力変動に起因する圧力室114、リザーバ111への応力は角Rを付けることで分散され、圧力室114、リザーバ111の変形が抑制される。そのため、液体の噴射量は安定し、高い描画品質を得ることが可能となる。
さらに、液体の流れ方が、従来技術と比べ緩やかな角度で曲げられるため、圧力損失が小さくなり、噴射効率が向上する。圧力損失は液体の噴射量により変動するが、圧力損失の絶対値を低減させることで圧力損失の変動を抑えることが可能となり、より高い描画品質を得ることが可能となる。
ここで、角Rの値に対して、適切な範囲について説明する。図3に示すように、例えば圧力室114の角Rを大きくすると流路面積は斜線ハッチング部分だけ低下する。ここで、薄膜材112(蓋部)の法線方向に沿う向きを厚さ方向、直交する方向を幅方向として扱う場合、角Rの大きさを圧力室114の厚さまたは幅の小さい側の長さLaに対して、La以下にすることで流路面積を確保した状態で液体の流れ方を良好に制御することが可能となる。角Rの大きさをLa以下に設定することで、圧力室114の形状にも依存するが流路面積は角Rを用いない場合と比べ、20%未満の減少量で抑えることができる。そのため、液体噴射後のインク補填動作が良好に行われ、特に連続して液体を噴射した場合液体の噴射量は安定し、印刷用紙25(図1参照)への描画像の乱れを抑えることが可能となる。
また、角Rを小さくすると、液体の流れ方を良好に制御することが困難となる。具体的には、液体の流れ方向が急激に変わることで発生する乱流や、略直角の隅部で、液体の滞留が発生する。角Rを小さくした場合での影響については、その詳細な理論は確立していないため、実践的な現象について説明する。何らかの要因により発生する気泡の寸法は、圧力室114の厚さまたは幅の小さい側の長さLaに対して凡そ(1/10)La程度の直径を有する気泡が発生する場合が多い。そのため、乱流や滞留が生じる領域をこの気泡のサイズと概ね合わせることで気泡の排出が良好に行われているものと推測している。また、実験的にも、(1/10)La程度の角Rを設けることで気泡の排出動作が円滑に行われていることから、角Rの値を(1/10)La以上に設定することで、気泡の排出を円滑に行うことが可能となる。
また、リザーバ111についても同様の傾向が観察され、少なくとも小型化されたリザーバ111を用いた場合、その厚さまたは幅の小さい側の長さLbに対して凡そ(1/10)Lb程度の直径を有する気泡が発生する場合が多い傾向があり、実験的にも、(1/10)Lb程度の角Rを設けることで気泡の排出動作が円滑に行われていることから、角Rの値を(1/10)Lb以上に設定することで、リザーバ111からの気泡の排出を円滑に行うことが可能となる。
また、角Rを小さくすると、液体の流れ方を良好に制御することが困難となる。具体的には、液体の流れ方向が急激に変わることで発生する乱流や、略直角の隅部で、液体の滞留が発生する。角Rを小さくした場合での影響については、その詳細な理論は確立していないため、実践的な現象について説明する。何らかの要因により発生する気泡の寸法は、圧力室114の厚さまたは幅の小さい側の長さLaに対して凡そ(1/10)La程度の直径を有する気泡が発生する場合が多い。そのため、乱流や滞留が生じる領域をこの気泡のサイズと概ね合わせることで気泡の排出が良好に行われているものと推測している。また、実験的にも、(1/10)La程度の角Rを設けることで気泡の排出動作が円滑に行われていることから、角Rの値を(1/10)La以上に設定することで、気泡の排出を円滑に行うことが可能となる。
また、リザーバ111についても同様の傾向が観察され、少なくとも小型化されたリザーバ111を用いた場合、その厚さまたは幅の小さい側の長さLbに対して凡そ(1/10)Lb程度の直径を有する気泡が発生する場合が多い傾向があり、実験的にも、(1/10)Lb程度の角Rを設けることで気泡の排出動作が円滑に行われていることから、角Rの値を(1/10)Lb以上に設定することで、リザーバ111からの気泡の排出を円滑に行うことが可能となる。
また、一部の領域に対して角Rを与えず、直角面を用いても良い。例えば、図2(a)に*で示すリザーバ111を直角に加工しておくことで、リザーバ111の容量を大きくすることができる。また図2(a)に**で示す圧力室114を直角に加工しておくことで、流体抵抗が増加し、液体噴射を行う場合に液体の圧力を高めることができる。また、求める特性に応じ、他の領域に略直角な面を配置しても良い。
(第2の実施形態:C面を用いる場合)
上記した実施形態では、図2(a)〜(c)に示すように、圧力室114、リザーバ111に角Rを与える例について説明したが、これは圧力室114、リザーバ111の角部に角Rに代えてC面を与えても良く、この場合、角Rを与える例と同様の効果が得られる。
上記した実施形態では、図2(a)〜(c)に示すように、圧力室114、リザーバ111に角Rを与える例について説明したが、これは圧力室114、リザーバ111の角部に角Rに代えてC面を与えても良く、この場合、角Rを与える例と同様の効果が得られる。
図4(a)は液体噴射ヘッド110Aの平面図、図4(b)、図4(c)はそれぞれ液体噴射ヘッド110Aの断面図である。図3に示す液体噴射ヘッド110Aは、圧力室114A、圧力室114Aと一体化されたノズルプレート115A、薄膜材112A、圧電素子117A、リザーバ111Aを含む。そして、圧力室114A内部とリザーバ111Aの内部はC面が備えられている。
圧力室114A、圧力室114Aと一体化されたノズルプレート115A、薄膜材112A、圧電素子117A、リザーバ111Aの機能については、前述したものと同様の構成と同様であるため、重複を避けるために説明を省略する。
圧力室114AはC面に仕上げられているため、液体の流れ方は、従来技術と比べ緩やかな角度で曲げられる。そのため、圧力室114A内部での乱流による気泡の滞留は抑制される。また、同様にリザーバ111AもC面に仕上げられているため、リザーバ111A内部での気泡の滞留は抑制される。
また、C面に仕上げられることで、圧力室114Aやリザーバ111A内部で液体が滞留する傾向を有する、液体の流れと略平行な位置にある略直角の領域にテーパー形状が配置される。そのため気泡の滞留は抑制され、円滑な気泡除去が可能となる。即ち、液体噴射ヘッド110A内での気泡の排出を効率良く行うことができる。
また、圧力室114A、リザーバ111AがともにC面に仕上げられているため、液体噴射に伴う圧力変動に起因する圧力室114A、リザーバ111Aへの応力はC面化することで分散され、圧力室114A、リザーバ111Aの変形が抑制される。そのため、液体の噴射量は安定し、高い描画品質を得ることが可能となる。
さらに、圧力室114A、リザーバ111A内での液体の流れ方が、従来技術と比べ緩やかな角度で曲げられるため、圧力損失が小さくなり、噴射効率が向上する。圧力損失は液体の噴射量により変動するが、圧力損失の絶対値を低減させることで圧力損失の変動を抑えることが可能となり、より高い描画品質を得ることが可能となる。
以下、圧力室114A内でのC面の寸法及びテーパー角について、適切な範囲について説明する。ここで、薄膜材112A(蓋部)の法線方向に沿う向きを厚さ方向、直交する方向を幅方向として扱う場合、C面を圧力室114Aの厚さまたは幅の小さい側の長さLc(図4(b)では厚さ)に対して、テーパー角θaを30°以上とし、テーパー領域の長さを(Lc/cosθa)以下に抑えることで、図3に示した断面図と同様の機構による流路面積の減少を抑制した状態で液体の流れ方を良好に制御することが可能となる。この場合、θaを30°、幅方向の厚さを厚さLcの4倍程度、C面の長さLcを(Lc/cos30°(θa))とした場合、C面を用いない場合と比べ20%程度の流路面積の減少量で抑えることができる。そのため、液体噴射後のインク補填動作が良好に行われ、特に連続して液体を噴射した場合液体の噴射量は安定し、印刷用紙25(図1参照)への描画像の乱れを抑えることが可能となる。
また、圧力室114A内でのC面の傾斜部に相当する寸法を小さくすると、液体の流れ方を良好に制御することが困難となる。具体的には、液体の流れ方向が急激に変わることで発生する乱流や、液体の流れと平行な略直角の隅近傍での液体の滞留が発生する。C面の傾斜部に相当する寸法を小さくした場合での影響については、その詳細な理論は確立していないため、実践的な現象について説明する。何らかの要因により発生する気泡の寸法は、上記した角Rの場合と同様、圧力室114Aの厚さまたは幅の小さい側の長さLcに対して凡そ(1/10)Lc程度の直径を有する気泡が発生する場合が多い。そのため、乱流や滞留が生じる領域をこの気泡のサイズと概ね合わせることで気泡の排出が良好に行われているものと推測している。また、実験的にも、(1/10)Lc程度の値をC面の傾斜部に相当する寸法として設けることで気泡の排出動作が円滑に行われていることから、C面の寸法を(1/10)Lc以上に設定することで、気泡の排出を円滑に行うことが可能となる。
また、圧力室114A内でのC面のテーパー角は、薄膜材112A(蓋部)の法線方向に沿う向きとの間になすテーパー角θbが30°以上である場合には、テーパー領域と圧力室114Aの壁面とのなす角は、120°以上の角度を保つことができる。同様にテーパー角θbが60°以下である場合にも、テーパー領域と圧力室114Aの壁面とのなす角は、120°以上の角度を保つことができ、液体の流れる領域を鈍角にすることで、液体の流れが乱されることによる乱流の発生や、隅領域での、液体の滞留を抑えることが可能となるものと推定され、また実験的にもこの推定を裏付ける結果が得られている。
また、リザーバ111Aについても同様の傾向が観察され、少なくとも小型化されたリザーバ111Aを用いた場合、その厚さまたは幅の小さい側の長さLdに対して凡そ(1/10)Ld程度の直径を有する気泡が発生する場合が多い傾向があり、実験的にも、C面の寸法を(1/10)Ld以上に設定することで、リザーバ111Aからの気泡の排出を円滑に行うことが可能となる。また、C面の寸法を(Ld/cosθb)以下に抑えることで流路面積の減少量を抑えてC面形状を与えることができる。
そして、テーパー角θbを30°以上60°以下とすることで、C面とリザーバ111Aの壁面とのなす角は、120°以上の角度を保つことができる。同様にテーパー角θbが60°以下である場合にも、テーパー領域とリザーバ111Aの壁面とのなす角は、120°以上の角度を保つことができ、液体の流れる領域を鈍角にすることで、液体の流れが乱されることによる乱流の発生や、隅領域での、液体の滞留を抑えることが可能となるものと推定され、また実験的にもこの推定を裏付ける結果が得られている。
また、一部の領域に対してC面を与えず、直角面を用いても良い。例えば、リザーバ111Aの形状を図4(a)に*で示す部分を直角に加工しておくことで、リザーバ111Aの容量を大きくすることができる。また図4(a)に**で示す圧力室114Aを直角に加工しておくことで、流体抵抗が増加し、液体噴射を行う場合に液体の圧力を高めることができる。また、求める特性に応じ、他の領域に略直角な面を配置しても良い。
(変形例)
上記した実施形態では、角Rを用いる場合と、C面を用いる場合と、について別々に説明したが、これは混用しても良い。また、上記した構造は、電鋳法や、MEMS法、半導体プロセスの転用などを用いて容易に形成することができ、製造方法に特に制限なく製造することが可能である。
上記した実施形態では、角Rを用いる場合と、C面を用いる場合と、について別々に説明したが、これは混用しても良い。また、上記した構造は、電鋳法や、MEMS法、半導体プロセスの転用などを用いて容易に形成することができ、製造方法に特に制限なく製造することが可能である。
また、上記したように、図2(a)に記載されている液体噴射ヘッド110として、圧電素子117を変形させて液体をノズルから噴射させる構造に代えて、圧力室114に加熱素子を埋め込み、インクを沸騰させてバブルを形成し、液体の噴射を行っても良い。この場合には比較的気泡の影響を受けにくくなる。
また、図2(a)に記載されている圧電素子117を変形させて液体噴射を行う構成に代えて、静電気の印加により薄膜材112を変形させて液体噴射を行わせる構成を用いても良い。この場合、圧電素子117を貼り付ける工程を省くことが可能となり、製造工程を短縮することが可能となる。
また、図2(a)に記載されている圧電素子117を薄膜材112に貼り付ける構成に代えて、圧電素子117の変形駆動によって変位するジルコニア板などの振動板を用いても良い。また、圧電素子117を貼り付けた振動板を薄膜材112に貼り付けて用いても良い。この場合、薄膜材112との密着性を向上させることができる。
又,上記した実施形態では、図2(a)に記載されているように、リザーバ111と、圧力室114と、ノズルプレート115とを一体形成した構造を用いた場合について説明したが、これは各々別に形成した後、張り合わせても良い。この場合、構造の自由度を大きく取ることが可能となる。
また、図2(a)に記載されている圧電素子117を変形させて液体噴射を行う構成に代えて、静電気の印加により薄膜材112を変形させて液体噴射を行わせる構成を用いても良い。この場合、圧電素子117を貼り付ける工程を省くことが可能となり、製造工程を短縮することが可能となる。
また、図2(a)に記載されている圧電素子117を薄膜材112に貼り付ける構成に代えて、圧電素子117の変形駆動によって変位するジルコニア板などの振動板を用いても良い。また、圧電素子117を貼り付けた振動板を薄膜材112に貼り付けて用いても良い。この場合、薄膜材112との密着性を向上させることができる。
又,上記した実施形態では、図2(a)に記載されているように、リザーバ111と、圧力室114と、ノズルプレート115とを一体形成した構造を用いた場合について説明したが、これは各々別に形成した後、張り合わせても良い。この場合、構造の自由度を大きく取ることが可能となる。
10…インクジェットプリンタ、11,12,13,14…インクカートリッジ、17…フレーム、20…キャリッジ、21…ガイド、25…印刷用紙、26…駆動モータ、28…プラテン、40…キャリッジモータ、41…キャリッジベルト、110,110A,120,130,140…液体噴射ヘッド、111,111A…リザーバ(供給流路)、112,112A…薄膜材、114,114A…圧力室、115,115A…ノズルプレート、117,117A…圧電素子、118,118A…ノズル。
Claims (4)
- 液体を蓄える供給流路と、
前記供給流路と連通し、前記液体が流入する圧力室と、
前記圧力室と、前記供給流路とを覆う蓋部と、を備え、
前記圧力室の少なくとも一部及び前記供給流路の少なくとも一部が角R、またはC面の少なくとも一つの形状を含むことを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項1に記載の液体噴射ヘッドであって、前記蓋部の法線方向の寸法を厚さ方向とし、当該方向と直交する方向を幅方向とした場合、前記圧力室の厚さ方向の寸法、または幅方向の寸法に対して、小さい側の寸法をLaとして、角Rの値がLa以下、(1/10)La以上の値を有すると共に、前記供給流路の厚さ方向の寸法、または幅の小さい側の寸法に対して、小さい側の寸法をLbとして、角Rの値がLb以下、(1/10)Lb以上の値を有することを特徴とする液体噴射ヘッド。
- 請求項1に記載の液体噴射ヘッドであって、前記蓋部の法線方向の寸法を厚さ方向とし、当該方向と直交する方向を幅方向とした場合、前記圧力室はC面の形状を有してなり、前記蓋部の法線方向に対して30°以上60°以下の角度θaを有すると共に、前記圧力室の厚さ方向の寸法、または幅方向の寸法に対して小さい側の寸法をLcとして、C面の寸法が(1/cosθa)Lc以下、(1/10)Lc以上の値を有しており、かつ前記供給流路はC面の形状を有してなり、前記蓋部の法線方向に対して30°以上60°以下の角度θbを有すると共に、前記供給流路の厚さ方向の寸法、または幅方向の寸法に対して小さい側の寸法をLdとして、C面の寸法が(1/cosθb)Ld以下、(1/10)Ld以上の値を有することを特徴とする液体噴射ヘッド。
- 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを含むことを特徴とする液体噴射装置。
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