JP2012192668A - Liquid injection head and liquid injection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェット式記録装置などの液体噴射装置に用いられる液体噴射ヘッド、および、これを備えた液体噴射装置に関し、特に、液体貯留部材に貯留された液体を圧力室に導入し、圧力発生手段の駆動により圧力室内の液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid ejecting head used in a liquid ejecting apparatus such as an ink jet recording apparatus, and a liquid ejecting apparatus including the same, and in particular, introduces liquid stored in a liquid storing member into a pressure chamber to generate pressure. The present invention relates to a liquid ejecting head that ejects liquid in a pressure chamber from a nozzle by driving means, and a liquid ejecting apparatus.
液体噴射装置は液体噴射ヘッドを備え、この噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタを製造するディスプレイ製造装置,有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイやFED(面発光ディスプレイ)等の電極を形成する電極形成装置,バイオチップ(生物化学素子)を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではR(Red)・G(Green)・B(Blue)の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。 The liquid ejecting apparatus includes a liquid ejecting head and ejects various liquids from the ejecting head. As this liquid ejecting apparatus, for example, there is an image recording apparatus such as an ink jet printer or an ink jet plotter, but recently, various types of manufacturing have been made by taking advantage of the ability to accurately land a very small amount of liquid on a predetermined position It is also applied to devices. For example, a display manufacturing apparatus for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an electrode forming apparatus for forming an electrode such as an organic EL (Electro Luminescence) display or FED (surface emitting display), a chip for manufacturing a biochip (biochemical element) Applied to manufacturing equipment. The recording head for the image recording apparatus ejects liquid ink, and the color material ejecting head for the display manufacturing apparatus ejects solutions of R (Red), G (Green), and B (Blue) color materials. The electrode material ejecting head for the electrode forming apparatus ejects a liquid electrode material, and the bioorganic matter ejecting head for the chip manufacturing apparatus ejects a bioorganic solution.
この種の液体噴射ヘッドとしては、流通に乗せ易く取り扱いが容易なカートリッジタイプの液体貯留部材を用いるものが開発されている。例えば、インクジェット式プリンター(以下、単にプリンターという)では、液体状のインクを封入したインクカートリッジを使用するものが広く普及している。この構成では、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッドに対してインクカートリッジを装着する際、当該記録ヘッドのインク導入針(液体導入針)がインクカートリッジ内に挿入されることで、このインク導入針の先端側に開設されたインク導入孔(液体導入孔)を通じてインクカートリッジ内のインクが記録ヘッド側に導入される。記録ヘッドに導入されたインクは、ヘッド内部の導入路を通じて共通液体室(リザーバーまたはマニホールドとも呼ばれる)に導入される。共通液体室に導入されたインクは、当該共通液体室に連通する複数の圧力室にそれぞれ供給される。そして、圧力発生手段の一種である圧電振動子や発熱素子などを駆動することで圧力室内に圧力変動が生じ、この圧力変動が制御されることにより、圧力室に通じるノズルからインクが噴射される。 As this type of liquid ejecting head, one using a cartridge-type liquid storage member that is easy to be put on the distribution and easy to handle has been developed. For example, ink jet printers (hereinafter simply referred to as printers) that use ink cartridges that enclose liquid ink are widely used. In this configuration, when an ink cartridge is attached to a recording head that is a type of liquid ejecting head, the ink introduction needle (liquid introduction needle) of the recording head is inserted into the ink cartridge, thereby the ink introduction needle. Ink in the ink cartridge is introduced to the recording head side through an ink introduction hole (liquid introduction hole) opened on the front end side of the recording head. The ink introduced into the recording head is introduced into a common liquid chamber (also referred to as a reservoir or a manifold) through an introduction path inside the head. The ink introduced into the common liquid chamber is supplied to a plurality of pressure chambers communicating with the common liquid chamber. Then, a pressure fluctuation is generated in the pressure chamber by driving a piezoelectric vibrator or a heat generating element which is a kind of pressure generating means, and ink is ejected from a nozzle communicating with the pressure chamber by controlling the pressure fluctuation. .
ここで、温度変化や気圧の変化によりインクカートリッジ内に過度な正圧または負圧が生じる場合があり、その圧力がインクカートリッジから記録ヘッドのノズルに伝播すると、当該ノズルに形成されているメニスカスが破壊されることがある。即ち、メニスカスがノズルの内周面よりも圧力室側に過度に引き込まれた状態、或いは、ノズルの噴射側の開口面よりも外側に膨らんだ状態となる場合がある。このように、メニスカスがノズル内周面の所定の位置に形成されていない場合、インクが正常に噴射されない虞があった。また、ノズルからインクが誤噴射される可能性もあった。このような不具合を解決すべく、インクカートリッジ(インクタンク)に、当該カートリッジ内部の空気層を大気開放可能な圧力制御弁を設け、温度変化等によりインクカートリッジ内に過度な圧力が発生した場合に、圧力制御弁が開かれることでインクカートリッジ内の圧力変動が抑制されるように構成されたものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 Here, excessive positive pressure or negative pressure may be generated in the ink cartridge due to temperature change or pressure change, and when the pressure propagates from the ink cartridge to the nozzle of the recording head, the meniscus formed on the nozzle is changed. It can be destroyed. That is, the meniscus may be excessively drawn to the pressure chamber side from the inner peripheral surface of the nozzle, or may swell outward from the opening surface on the injection side of the nozzle. As described above, when the meniscus is not formed at a predetermined position on the inner peripheral surface of the nozzle, there is a possibility that the ink is not ejected normally. Further, there is a possibility that ink is erroneously ejected from the nozzle. In order to solve such problems, the ink cartridge (ink tank) is provided with a pressure control valve capable of opening the air layer inside the cartridge to the atmosphere, and when an excessive pressure is generated in the ink cartridge due to a temperature change or the like. A configuration has been proposed in which the pressure fluctuation in the ink cartridge is suppressed by opening the pressure control valve (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記の構成は、もとよりカートリッジ内部の圧力を一定にするための機構であり、圧力制御弁により閉じられた空間内の空気層の体積を一定に保つことは困難である。このため、上記構成では、圧力変動の衝撃緩和能力が不安定となる虞があった。 However, the above configuration is a mechanism for making the pressure inside the cartridge constant, and it is difficult to keep the volume of the air layer in the space closed by the pressure control valve constant. For this reason, in the said structure, there existed a possibility that the impact relaxation capability of a pressure fluctuation might become unstable.
上記のような現象は、例示した記録ヘッドだけではなく、液体貯留部材に貯留された液体を導入する構成を採用する他の液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。 The phenomenon as described above exists not only in the exemplified recording head but also in other liquid ejecting heads that adopt a configuration in which the liquid stored in the liquid storage member is introduced.
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、導入流路内の圧力変動をより安定して抑制することが可能な液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus that can more stably suppress pressure fluctuation in the introduction flow path. There is to do.
本発明の液体噴射ヘッドは、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体が導入される液体導入部から液体導入路を通じて共通液室に液体を供給し、圧力発生手段の作動によって前記共通液室に通じる圧力室内に圧力変動を生じさせ、当該圧力変動により前記圧力室内の液体をノズルから液滴として噴射可能な液体噴射ヘッドであって、
前記液体導入路は、鉛直方向に対して交差する方向に延在する液体通路と、当該液体通路よりも鉛直方向の上方に形成された圧力緩和室と、を有し、
前記圧力緩和室に前記液体導入路内の気体を導入することを特徴とする。
The liquid ejecting head of the present invention has been proposed in order to achieve the above object. The liquid ejecting head supplies liquid to the common liquid chamber through the liquid introducing path from the liquid introducing portion into which the liquid is introduced, and the pressure generating means is operated. A liquid ejecting head capable of causing a pressure fluctuation in a pressure chamber communicating with the common liquid chamber, and ejecting the liquid in the pressure chamber as a droplet from a nozzle by the pressure fluctuation;
The liquid introduction path includes a liquid passage extending in a direction intersecting the vertical direction, and a pressure relaxation chamber formed above the liquid passage in the vertical direction,
The gas in the liquid introduction path is introduced into the pressure relaxation chamber.
本発明によれば、圧力緩和室に液体導入路内の気体が導入されるので、導入した気体の弾性変形により液体導入路内の圧力変動が緩和され、これにより、圧力変動がノズル側に伝わることが抑制される。その結果、ノズルにおけるメニスカスに対する悪影響を低減することが可能となる。 According to the present invention, since the gas in the liquid introduction path is introduced into the pressure relaxation chamber, the pressure fluctuation in the liquid introduction path is mitigated by elastic deformation of the introduced gas, whereby the pressure fluctuation is transmitted to the nozzle side. It is suppressed. As a result, it is possible to reduce adverse effects on the meniscus in the nozzle.
また、上記構成において、前記圧力緩和室内の気体の量を予め定められた範囲内に維持する調整機構を備える構成を採用することが望ましい。 Moreover, in the said structure, it is desirable to employ | adopt the structure provided with the adjustment mechanism which maintains the quantity of the gas in the said pressure relaxation chamber in the predetermined range.
この構成において、前記調整機構は、液体導入路から前記圧力緩和室内に液体及び気体が流入可能な流入口と、当該流入口よりも鉛直方向上方に配置され、気体が通過可能な給排気口と、当該給排気口を開閉可能な給排気弁と、当該給排気口を通じて前記圧力緩和室内に対して気体を供給または排出可能な給排気手段と、を有し、
前記圧力緩和室内の気体の量が予め定められた上限値から下限値の間である場合、前記給排気弁が閉弁し、前記圧力緩和室内の気体の量が下限値を下回った場合、前記給排気弁が開弁すると共に前記給排気手段側から前記給排気口を通じて圧力緩和室内に気体が供給され、前記圧力緩和室内の気体が上限値を超えた場合、前記給排気弁が開弁すると共に圧力緩和室内の気体が前記給排気口を通じて前記給排気手段側に排出される構成を採用することが望ましい。
In this configuration, the adjustment mechanism includes an inflow port through which liquid and gas can flow from the liquid introduction path into the pressure relaxation chamber, and an air supply / exhaust port that is disposed vertically above the inflow port and through which gas can pass. And an air supply / exhaust valve capable of opening and closing the air supply / exhaust port, and an air supply / exhaust means capable of supplying or exhausting gas from the pressure relief chamber through the air supply / exhaust port,
When the amount of gas in the pressure relaxation chamber is between a predetermined upper limit value and a lower limit value, the supply / exhaust valve is closed, and when the amount of gas in the pressure relaxation chamber falls below a lower limit value, When the air supply / exhaust valve is opened, gas is supplied from the air supply / exhaust means to the pressure relief chamber through the air supply / exhaust port, and the gas supply / exhaust valve is opened when the gas in the pressure relief chamber exceeds the upper limit. In addition, it is desirable to adopt a configuration in which the gas in the pressure relaxation chamber is discharged to the supply / exhaust means side through the supply / exhaust port.
この構成によれば、調整機構によって圧力緩和室内の気体の量が一定範囲に維持されるので、圧力緩和室内の気体による圧力変動の緩和作用を常に安定して確保することが可能となる。また、液体導入路内の気体(気泡)を圧力緩和室内に導入し、また、一定量を超えた場合に外部に排出する構成であるため、液体噴射ヘッド内の流路に気泡が発生することが抑制される。これにより、気泡による流路の閉塞や圧力損失等の不具合が低減され、液体噴射ヘッドの信頼性を高めることが可能となる。 According to this configuration, since the amount of gas in the pressure relaxation chamber is maintained within a certain range by the adjustment mechanism, it is possible to always stably ensure the effect of relaxing the pressure fluctuation caused by the gas in the pressure relaxation chamber. In addition, since the gas (bubbles) in the liquid introduction path is introduced into the pressure relaxation chamber and discharged to the outside when exceeding a certain amount, bubbles are generated in the flow path in the liquid ejecting head. Is suppressed. As a result, problems such as blockage of the flow path and pressure loss due to bubbles are reduced, and the reliability of the liquid ejecting head can be improved.
さらに、前記液体通路の天井面は、前記上流側から下流側に向けて上り傾斜し、
前記液体導入路内の気体が、当該天井面に沿って前記圧力緩和室側に案内される構成を採用することが望ましい。
Further, the ceiling surface of the liquid passage is inclined upward from the upstream side toward the downstream side,
It is desirable to adopt a configuration in which the gas in the liquid introduction path is guided to the pressure relaxation chamber side along the ceiling surface.
この構成によれば、液体導入路内の気体をより円滑かつより確実に圧力緩和室に導入することができる。 According to this configuration, the gas in the liquid introduction path can be more smoothly and surely introduced into the pressure relaxation chamber.
そして、本発明の液体噴射装置は、液体貯留部材内の液体が導入される液体導入部から液体導入路を通じて共通液室に液体を供給し、圧力発生手段の作動によって前記共通液室に通じる圧力室内に圧力変動を生じさせ、当該圧力変動により前記圧力室内の液体をノズルから液滴として噴射可能な液体噴射装置であって、
前記液体導入路は、鉛直方向に対して交差する方向に延在する液体通路と、当該液体通路よりも鉛直方向の上方に形成された圧力緩和室と、を有し、
前記圧力緩和室に前記液体導入路内の気体を導入することを特徴とする。
The liquid ejecting apparatus of the present invention supplies the liquid to the common liquid chamber through the liquid introduction path from the liquid introduction portion into which the liquid in the liquid storage member is introduced, and the pressure that is communicated with the common liquid chamber by the operation of the pressure generating means. A liquid ejecting apparatus capable of causing a pressure fluctuation in a chamber and ejecting the liquid in the pressure chamber as a droplet from a nozzle by the pressure fluctuation;
The liquid introduction path includes a liquid passage extending in a direction intersecting the vertical direction, and a pressure relaxation chamber formed above the liquid passage in the vertical direction,
The gas in the liquid introduction path is introduced into the pressure relaxation chamber.
以下、本発明を実施するための形態を、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、以下においては、本発明の液体噴射ヘッドとして、インクジェット式記録装置(以下、プリンター)に搭載される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。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described 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 the following, an ink jet recording head (hereinafter referred to as a recording head) mounted on an ink jet recording apparatus (hereinafter referred to as a printer) will be described as an example of the liquid jet head of the present invention.
図1はプリンター1の構成を示す斜視図である。このプリンター1は、記録ヘッド2が取り付けられると共に、液体貯留部材の一種であるインクカートリッジ3が着脱可能に取り付けられるキャリッジ4と、記録動作時の記録ヘッド2の下方に配設されたプラテン5と、キャリッジ4を記録紙6(記録媒体および着弾対象の一種)の紙幅方向、即ち、主走査方向に往復移動させるキャリッジ移動機構7と、主走査方向に直交する副走査方向に記録紙6を搬送する搬送機構8と、を備えている。
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the
キャリッジ4は、主走査方向に架設されたガイドロッド9に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構7の作動により、ガイドロッド9に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ4の主走査方向の位置は、リニアエンコーダー10によって検出される。リニアエンコーダー10は位置情報出力手段の一種であり、記録ヘッド2の走査位置に応じたエンコーダーパルスを、主走査方向における位置情報として図示しない制御部に出力する。
The
キャリッジ4の移動範囲内における記録領域よりも外側の端部領域には、キャリッジの走査の基点となるホームポジションが設定されている。本実施形態におけるホームポジションには、記録ヘッド2のノズル形成面24(図2参照)を封止するキャッピング部材11と、ノズル形成面を払拭するためのワイパー部材12とが配置されている。そして、プリンター1は、このホームポジションから反対側の端部へ向けてキャリッジ4が移動する往動時と、反対側の端部からホームポジション側にキャリッジ4が戻る復動時との双方向で記録紙6上に文字や画像等を記録する所謂双方向記録が可能に構成されている。
A home position serving as a base point for scanning of the carriage is set in an end area outside the recording area within the movement range of the
図2は、インクカートリッジ3と記録ヘッド2の構成を模式的に示した断面図である。
上記のインクカートリッジ3は、例えば熱可塑性プラスチック等の成型により作製された箱状のケース15を備え、このケース15内には収容室16が形成されている。この収容室16には、インク保持材17が収容されている。インク保持材は、本発明における液体の一種であるインクを吸収し保持する。このインク保持材17としては、例えば、スポンジ状の発泡素材が好適に用いられる。インクカートリッジ3の底面部には、記録ヘッド2のインク導入針23が挿入される針挿入部18が形成されている。この針挿入部18の内周面の開口部分にはリング状のパッキン19が設けられている。このパッキン19は、針挿入部18内にインク導入針23が挿入されると、インク導入針23の外周面に液密状態で密着し、インクカートリッジ3内に貯留されたインクがカートリッジ外部に漏れ出すことを防止する。なお、インクカートリッジ3(液体貯留部材)に関し、例示したものには限られず、種々の構成のものを用いることができる。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the
The
本実施形態における記録ヘッド2は、合成樹脂製のヘッドケース21と、このヘッドケース21の上面(ノズルが形成されたノズル形成面24とは反対側の面)に設けられたカートリッジ装着部22と、当該カートリッジ装着部22に立設されたインク導入針23(本発明における液体導入針に相当)と、を備えている。また、ヘッドケース21の内部には、インク導入路25(本発明における液体導入路に相当)と、当該インク導入路25の途中に設けられた圧力緩和室26と、リザーバー27(本発明における共通液室に相当)、インク供給口28、圧力室29、及びノズル30に至るまでのインク流路と、圧力発生手段の一種として機能する圧電振動子31と、が設けられている。
The
インク導入針23は、先端側が先細り形状(円錐形状)に形成された中空の針状部材である。このインク導入針23の先端部には、インクカートリッジ3内のインクを導入するインク導入孔32が開設されている。インク導入針23がインクカートリッジ3の針挿入部18内に挿入されると、カートリッジ内に貯留されたインクがインク導入孔32を通じて針流路33内に導入される。インク導入針23の基端部(先端部とは反対側の端部)は、先端側から基端側に向けて内径が次第に拡大する円錐形状となっている。そして、インク導入針23は、カートリッジ装着部22におけるインク導入路25の上流側開口周縁部に、フィルター34を介在させた状態で溶着等により固定されている。フィルター34は、インク導入針23の針流路33内に導入されたインクを濾過してインク導入路25側に供給する。
The
インク導入路25は、一端(上流端)がカートリッジ装着部22に開口し、他端がリザーバー27に連通した一連の流路である。このインク導入路25の途中には、鉛直方向に対して交差する方向に延在する横通路35(本発明における液体通路に相当)が設けられている。本実施形態において、横通路35の底面は、ノズル形成面24に対して平行に延びる一方、横通路35の天井面(上面)35′は、底面に対して上流側から下流側に向けて上り傾斜している。この天井面35′の傾斜上端よりも鉛直方向の上方に圧力緩和室26が形成されている。この圧力緩和室26と横通路35とは、流入口36を介して連通している。そして、インク導入路25内のインクに混入した気泡(気体)が、その浮力によって当該天井面35′の傾斜に沿って圧力緩和室26に案内されるように構成されている。これにより、気泡をより円滑かつより確実に圧力緩和室26に導入することができる。
The
圧力緩和室26は、インク導入路25内のインクに混入した気体(気泡)が導入される空部である。この圧力緩和室26において、上記の流入口36よりも鉛直方向の上方、具体的には、圧力緩和室26の上面には、気体が通過可能な給排気口37が開設されている。そして、圧力緩和室26には、当該圧力緩和室26内の気体の量を調整可能な調整機構38が設けられている。なお、圧力緩和室26および調整機構38の詳細については後述する。
The
インク導入路25を流下したインクは、リザーバー27に導入される。このリザーバー27は、複数の圧力室29に共通の空部であり、インクの種類、即ち、インクの色毎に設けられている。各圧力室29は、インク供給口28を介してリザーバー27と連通している。したがって、リザーバー27内のインクは、インク供給口28を通じて圧力室29にそれぞれ供給される。インク供給口28は、圧力室29よりも狭い幅で形成されており、リザーバー27から圧力室29に流入するインクに対して一定の流路抵抗を付与する。圧力室29は、ノズル30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。
The ink that has flowed down the
圧力室29の上面には、可撓性を有する作動面40が設けられている。この作動面40の圧力室29とは反対側の面には、圧電振動子31が配設されている。圧電振動子31は、例えば、所謂撓み振動モードの圧電振動子であり、駆動電極41と共通電極43とによって圧電体42を挟んで構成されている。そして、圧電振動子31の駆動電極41に駆動電圧(駆動パルス)が印加されると、駆動電極41と共通電極43との間には電位差に応じた電場が発生する。この電場は圧電体42に付与され、圧電体42が付与された電場の強さに応じて変形する。即ち、駆動電極41の電位を高くする程、圧電体42の中央部が圧力室29の内側(ノズル30側)に撓み、圧力室29の容積を減少させるように作動面40を変形させる。一方、駆動電極41の電位を低くする程、圧電体42の中央部が圧力室29の外側(ノズル30から離れる側)に撓み、圧力室29の容積を増加させるように作動面40を変形させる。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ー、磁歪素子、発熱素子等を用いることができる。
A flexible working
そして、上記のように圧電振動子31を作動させると、圧力室29の容積を変化させることができる。これにより、圧力室29内のインクに圧力変動が生じるので、当該圧力変動を利用してノズル30からインクを噴射させることができる。例えば、圧電振動子31を充電して圧力室29を膨張させ、その後、圧電振動子31を急激に放電して圧力室29を収縮させると、圧力室29の膨張によって圧力室29内に流入したインクが急激に加圧され、ノズル30からインク滴が噴射される。
When the piezoelectric vibrator 31 is operated as described above, the volume of the
本発明に係る記録ヘッド2は、インク導入路25の途中に圧力緩和室26を設け、インク導入路25内のインクに混入した気体である気泡(空気)を当該圧力緩和室26に誘導して捕捉すると共に、圧力緩和室26内の気体によって、インク導入路25内のインクに生じた圧力変動を吸収することに特徴を有している。即ち、インクカートリッジ3の交換時などで当該インクカートリッジ3に衝撃が加わったりすることで、インク導入路25内のインクの圧力が急激に変化した場合にも、当該圧力変動に応じて圧力緩和室26内の気体が膨張又は圧縮されることにより、圧力変動が吸収される。即ち、インク導入路25内の圧力が通常時よりも高くなった場合、圧力緩和室26内の気体が圧縮され、或いは、インク導入路25内の圧力が通常時よりも低くなった場合、圧力緩和室26内の気体が膨張されることで、インク導入路25内のインクの圧力変動が緩和される。これにより、圧力変動がノズル30側に伝わることが抑制され、ノズル30におけるメニスカスに対する悪影響を低減することが可能となる。
In the
本実施形態においては、上記の圧力変動の緩和作用を常に安定して確保するべく、調整機構38によって圧力緩和室26内の気体の量が調整される。
図3は、調整機構38の動作について説明する模式図である。
調整機構38は、圧力緩和室26内のインクの液面の高さに応じて変位するフロート45と、給排気口37に設けられた給排気弁46と、給排気口37に気密状態で接続された通気路47(図2参照)と、当該通気路47に接続されたエアーポンプ48(本発明における給排気手段の一種。図2参照。)と、を備えている。給排気口37の開口部は、給排気弁46が収容された収容部49となっている。この収容部49の内周面の一部は、気体の通過方向の中央部が同方向の両端部よりも外側に位置する円弧状に彎曲している。当該円弧部分は、収容部49の内周面において互いに対向する状態で一対形成されているので、収容部49の当該部分は断面視で括弧形を呈している。この円弧の長さは、圧力緩和室26における気体量を規定範囲内に維持するべく、当該規定範囲内での気体量の変化(即ち、これに伴う液面変化)に応じたフロート45の変位量に対応する給排気弁46の回転量(回転角)に基づいて定められている。
In the present embodiment, the amount of gas in the
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation of the
The
給排気弁46は、回転軸51を中心に回転可能に収容部49に収容された板状部材である。給排気弁46において収容部49の内周面に対向する部分には、摺動部50が設けられている。この摺動部50は、ゴムやエラストマー等の弾性素材から成る。収容部49において給排気弁46が液面に対して平行に収容されている状態では、両側の摺動部50が収容部49の内周面(円弧部)にそれぞれ当接し、給排気弁46における気体の通過を阻止する。また、給排気弁46の回転軸51の両側には、一対の接続足部52a,52bの一端部がそれぞれ回動自在に接続されている。フロート45は、空気等の気体が封入された樹脂製の球体であり、アーム54の先端部に固定されている。このアーム54は、フロート45とは反対側の端部寄りに設けられた回動軸53を中心として回動可能に圧力緩和室26内に軸支されている。また、アーム54の回動軸53の両側には、接続足部52a,52bの他端部がそれぞれ回動自在に接続されている。
The air supply /
調整機構38をこのように構成することにより、圧力緩和室26内のインクの液面の変化、即ち、気体の体積の変化によるフロート45の変位(上昇または下降)が、アーム54および接続足部52a,52bを介して給排気弁46に伝達されて、当該給排気弁46が回転することにより給排気口37を開閉することができる。以下、この点について説明する。
By configuring the
圧力緩和室26内の気体の量が一定の範囲内である場合、図3(a)に示すように、給排気弁46の両側の摺動部50が収容部49の内周面(円弧部)にそれぞれ当接し、給排気口37における気体の通過が阻止されて閉弁状態となる。一方、インク導入路25内のインクに混入した気泡が、流入口36から圧力緩和室26内に導入されていくと、図3(b)に示すように、当該圧力緩和室26内の気体の量が次第に増加することで圧力緩和室26内のインクの液面が下降する。これに伴い、フロート45が下降することで、アーム54が回動軸53を中心に図において時計回りに回動する。これにより、回動軸53よりもフロート45側の接続足部52bが下降するのに対し、回動軸53よりもフロート45とは反対側の接続足部52aが上昇することで、給排気弁46が、収容部49の内周面(円弧部)に両側の摺動部50を摺動させつつ、回転軸53を中心に図において時計回りに回動する。そして、圧力緩和室26内の気体の量が予め定められた上限値を超えて、排気弁46の回転角が規定値を超えると、各摺動部50が収容部49の内周面からそれぞれ離れる。
When the amount of gas in the
これにより、給排気口37における気体の通過が可能な開弁状態となる。この状態では、エアーポンプ48が作動して負圧を発生し、圧力緩和室26内の気体が給排気口37から通気路47を通じて排出されるように構成されている。圧力緩和室26内の気体が排出されると、これに伴って液面が上昇するので、フロート45が上昇して給排気弁46が回転軸53を中心に反時計回りに回動する。そして、圧力緩和室26内の気体の量が一定の範囲内になった場合、図3(a)に示すように、給排気弁46の各摺動部50が収容部49の内周面にそれぞれ当接して閉弁状態に復帰する。
Thereby, it will be in the valve opening state in which the passage of gas in the air supply /
また、インク導入路25内の気体が、インクに溶解したり或いはヘッドケース21の壁面から外部に抜けたりすることにより、当該インク導入路25内の気体の量が減少した場合、図3(c)に示すように、気体の量の減少に伴って圧力緩和室26内のインクの液面が上昇する。これに伴い、フロート45が上昇することで、アーム54が回動軸53を中心に図において反時計回りに回動する。これにより、給排気弁46が、収容部49の内周面に各摺動部50を摺動させつつ、回転軸53を中心に図において反時計回りに回動する。そして、圧力緩和室26内の気体の量が予め定められた下限値を下回って、排気弁46の回転角が規定値を超えると、各摺動部50が収容部49の内周面からそれぞれ離れる。これにより、給排気口37における気体の通過が可能な開弁状態となる。この状態では、エアーポンプ48が作動して通気路47を通じて給排気口37から圧力緩和室26内に気体が導入されるように構成されている。エアーポンプ48側から圧力緩和室26内に気体が導入されると、これに伴って液面が下降するので、フロート45が下降して給排気弁46が回転軸53を中心に時計回りに回動する。そして、圧力緩和室26内の気体の量が一定の範囲内になった場合、図3(a)に示すように、給排気弁46の各摺動部50が収容部49の内周面にそれぞれ当接して閉弁状態に復帰する。
Further, when the amount of gas in the
このように、本実施形態においては、調整機構38によって圧力緩和室26内の気体の量が一定範囲に維持されるので、圧力緩和室26内の気体による圧力変動の緩和作用を常に安定して確保することが可能となる。また、インク導入路25内の気体(気泡)を圧力緩和室26内に導入し、また、一定量を超えた場合に外部に排出する構成であるため、記録ヘッド2内の流路に気泡が発生することが抑制される。これにより、気泡による流路の閉塞や圧力損失等の不具合が低減され、記録ヘッド2の信頼性を高めることが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the amount of gas in the
ところで、本発明は、上記した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。 By the way, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made based on the description of the scope of claims.
例えば、調整機構38に関し、気体の量(液面の高さ)に応じて給排気口37を開閉可能な構成であれば、上記実施形態で例示した構成には限られない。例えば、圧力緩和室26内のインクの液面の上限および下限を光学センサーなどにより検出し、当該光学センサーの検出に応じて、電磁弁などにより給排気口37を開閉する構成を採用することもできる。
For example, the
さらに、本発明は、液体貯留部材から液体を導入する構成を採用する液体噴射ヘッドであれば、上記記録ヘッド2に限らず、プロッター、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体噴射装置、例えば、ディスプレイ製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等に搭載される液体噴射ヘッドにも適用することができる。そして、ディスプレイ製造装置では、色材噴射ヘッドからR(Red)・G(Green)・B(Blue)の各色材の溶液を噴射する。また、電極製造装置では、電極材噴射ヘッドから液状の電極材料を噴射する。チップ製造装置では、生体有機物噴射ヘッドから生体有機物の溶液を噴射する。
Furthermore, the present invention is not limited to the
1…プリンター,2…記録ヘッド,3…インクカートリッジ,21…ヘッドケース,23…インク導入針,25…インク導入路,26…圧力緩和室,30…ノズル,35…横通路,36…流入口,37…給排気口,38…調整機構,45…フロート,46…給排気弁,47…通気路,48…エアーポンプ,49…収容部,50…摺動部,51…回転軸,52…接続足部,53…回動軸,54…アーム
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記液体導入路は、鉛直方向に対して交差する方向に延在する液体通路と、当該液体通路よりも鉛直方向の上方に形成された圧力緩和室と、を有し、
前記圧力緩和室に前記液体導入路内の気体を導入することを特徴とする液体噴射ヘッド。 The liquid is supplied from the liquid introduction part into which the liquid is introduced to the common liquid chamber through the liquid introduction path, and a pressure fluctuation is generated in the pressure chamber communicating with the common liquid chamber by the operation of the pressure generating means. A liquid ejecting head capable of ejecting a liquid as a droplet from a nozzle,
The liquid introduction path includes a liquid passage extending in a direction intersecting the vertical direction, and a pressure relaxation chamber formed above the liquid passage in the vertical direction,
A liquid ejecting head, wherein a gas in the liquid introduction path is introduced into the pressure relaxation chamber.
前記圧力緩和室内の気体の量が予め定められた上限値から下限値の間である場合、前記給排気弁が閉弁し、前記圧力緩和室内の気体の量が下限値を下回った場合、前記給排気弁が開弁すると共に前記給排気手段側から前記給排気口を通じて圧力緩和室内に気体が供給され、前記圧力緩和室内の気体が上限値を超えた場合、前記給排気弁が開弁すると共に圧力緩和室内の気体が前記給排気口を通じて前記給排気手段側に排出されることを特徴とする請求項2に記載の液体噴射ヘッド。 The adjustment mechanism includes an inflow port through which liquid and gas can flow from the liquid introduction path into the pressure relaxation chamber, a supply / exhaust port arranged vertically above the inflow port, through which gas can pass, and the supply / exhaust air An air supply / exhaust valve capable of opening and closing the opening and an air supply / exhaust means capable of supplying or exhausting gas to or from the pressure relaxation chamber through the air supply / exhaust port,
When the amount of gas in the pressure relaxation chamber is between a predetermined upper limit value and a lower limit value, the supply / exhaust valve is closed, and when the amount of gas in the pressure relaxation chamber falls below a lower limit value, When the air supply / exhaust valve is opened, gas is supplied from the air supply / exhaust means to the pressure relief chamber through the air supply / exhaust port, and the gas supply / exhaust valve is opened when the gas in the pressure relief chamber exceeds the upper limit. The liquid jet head according to claim 2, wherein the gas in the pressure relaxation chamber is discharged to the supply / exhaust means side through the supply / exhaust port.
前記液体導入路内の気体が、当該天井面に沿って前記圧力緩和室側に案内されるように構成されたことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。 The ceiling surface of the liquid passage is inclined upward from the upstream side toward the downstream side,
The liquid according to any one of claims 1 to 3, wherein the gas in the liquid introduction path is configured to be guided to the pressure relaxation chamber side along the ceiling surface. Jet head.
前記液体導入路は、鉛直方向に対して交差する方向に延在する液体通路と、当該液体通路よりも鉛直方向の上方に形成された圧力緩和室と、を有し、
前記圧力緩和室に前記液体導入路内の気体を導入することを特徴とする液体噴射装置。 Liquid is supplied to the common liquid chamber through the liquid introduction path from the liquid introduction portion into which the liquid in the liquid storage member is introduced, and pressure fluctuation is caused in the pressure chamber that leads to the common liquid chamber by the operation of the pressure generating means. A liquid ejecting apparatus capable of ejecting liquid in the pressure chamber as droplets from a nozzle by fluctuation,
The liquid introduction path includes a liquid passage extending in a direction intersecting the vertical direction, and a pressure relaxation chamber formed above the liquid passage in the vertical direction,
A liquid ejecting apparatus, wherein the gas in the liquid introduction path is introduced into the pressure relaxation chamber.
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JP2011059073A JP2012192668A (en) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | Liquid injection head and liquid injection device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8770687B2 (en) | 2012-02-09 | 2014-07-08 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting apparatus |
JP2018118383A (en) * | 2017-01-23 | 2018-08-02 | 株式会社Screenホールディングス | Inkjet printer |
-
2011
- 2011-03-17 JP JP2011059073A patent/JP2012192668A/en not_active Withdrawn
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