JP2017140769A - Liquid discharge head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体吐出ヘッドに関する。 The present invention relates to a liquid discharge head.
インクなどの液体を吐出して記録媒体に画像を記録する記録装置に搭載される液体吐出ヘッドとして、液体を貯留する圧力室内に圧力を発生させ、その圧力により、圧力室内の液体を圧力室の一端に形成された吐出口から吐出する方式のものが知られている。圧力を発生させる方法としては、例えば、圧電素子によって圧力室の容積を収縮させる方法や、発熱体を用いて液体を発泡させて圧力を発生させる方法がある。
このような吐出方式では、圧力室内に気泡が滞留したり、吐出口から液体中の揮発成分が蒸発して吐出口付近の液体が増粘したりすることで、液滴の吐出性能（吐出速度や吐出方向）が低下し、正常な記録動作が不可能になるという課題がある。一方で、圧力室内での圧力（発泡）に偏りが生じると、吐出される液体の尾引き部分（いわゆるサテライト）が小さくなり、その吐出方向が気流の影響などで変動し、記録画像に濃度ムラが発生するという課題もある。
このような画像品質の課題に対して、特許文献１には、圧力室内のインクに循環流を生じさせることで、圧力室内部の気泡の滞留やインクの増粘を抑制する液体吐出ヘッドが開示されている。また、特許文献２には、圧力室に対して対称に２つの流路を設けることで、圧力室内で発生する圧力に偏りを生じさせず、良好な吐出状態を実現する液体吐出ヘッドが開示されている。
As a liquid discharge head mounted on a recording apparatus that records an image on a recording medium by discharging a liquid such as ink, a pressure is generated in a pressure chamber that stores the liquid, and the pressure causes the liquid in the pressure chamber to flow into the pressure chamber. A system that discharges from a discharge port formed at one end is known. As a method for generating the pressure, for example, there are a method for contracting the volume of the pressure chamber with a piezoelectric element, and a method for generating pressure by foaming a liquid using a heating element.
In such a discharge method, air bubbles stay in the pressure chamber, or volatile components in the liquid evaporate from the discharge port and the liquid in the vicinity of the discharge port thickens. Or the discharge direction) is reduced, and there is a problem that normal recording operation becomes impossible. On the other hand, when the pressure (foaming) in the pressure chamber is biased, the tail portion (so-called satellite) of the ejected liquid becomes small, the ejection direction fluctuates due to the influence of the air current, etc. There is also a problem that occurs.
In response to such a problem of image quality, Patent Document 1 discloses a liquid discharge head that suppresses the retention of bubbles in the pressure chamber and the thickening of the ink by causing a circulation flow in the ink in the pressure chamber. Has been. Patent Document 2 discloses a liquid discharge head that realizes a good discharge state without providing a bias in the pressure generated in the pressure chamber by providing two flow paths symmetrically with respect to the pressure chamber. ing.
図６（ａ）は、特許文献１に記載の液体吐出ヘッドに対し、特許文献２に記載の構成を採用した場合の圧力室付近を拡大して示す平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図７は、図６に示す圧力室付近のヘッド駆動時の様子を拡大して示す平面図であり、図７（ａ）はインク吐出時、図７（ｂ）は吐出後のインクの再充填時の様子をそれぞれ示したものである。なお、図中の矢印は、インクの流れを示している。
図６（ａ）および図６（ｂ）を参照すると、基板１０２に接合された吐出口形成部材１０３には、インクを吐出するための吐出口１０５が形成され、基板１０２と吐出口形成部材１０３の間には、吐出口１０５に連通する圧力室１０６が形成されている。圧力室１０６の内部には、吐出口１０５に対向する位置に、インクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生するエネルギー発生素子（発熱素子）１１０が形成されている。この熱エネルギーにより、圧力室１０６内のインクを発泡させて吐出口１０５から吐出することができる。
6A is an enlarged plan view showing the vicinity of the pressure chamber when the configuration described in Patent Document 2 is adopted for the liquid discharge head described in Patent Document 1, and FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 7 is an enlarged plan view showing the state of driving the head in the vicinity of the pressure chamber shown in FIG. 6, FIG. 7A is for ink ejection, and FIG. 7B is refilling of ink after ejection. It shows the situation of time. In addition, the arrow in a figure has shown the flow of the ink.
6A and 6B, the discharge port forming member 103 bonded to the substrate 102 is formed with a discharge port 105 for discharging ink, and the substrate 102 and the discharge port forming member 103 are formed. A pressure chamber 106 communicating with the discharge port 105 is formed between them. Inside the pressure chamber 106, an energy generating element (heating element) 110 that generates thermal energy used for ejecting ink is formed at a position facing the ejection port 105. With this thermal energy, the ink in the pressure chamber 106 can be foamed and discharged from the discharge port 105.
圧力室１０６は、供給流路１０７を介して液体供給路（図示せず）に連通し、回収流路１０８を介して液体回収路（図示せず）に連通している。液体供給路と液体回収路との間には圧力発生機構（図示せず）により差圧が生じており、これにより、液体供給路内のインクが、供給流路１０７、圧力室１０６、回収流路１０８を経由して液体回収路へ流れる循環流Ｃが形成される。この循環流Ｃによって、圧力室１０６の内部での気泡の滞留や、吐出口１０５や圧力室１０６の内部でのインクの増粘を抑制することができる。
また、供給流路１０７および回収流路１０８は、圧力室１０６に対して対称に配置されている。これにより、図７（ａ）に示すように、インク吐出時には、エネルギー発生素子１１０によって圧力室１０６内のインクが発泡すると、それによって押し出されるインクは、供給流路１０７および回収流路１０８の両方に均等に流入する。このため、発泡により生じた気泡１１２は圧力室１０６に対してほぼ対称に成長し、その結果、良好な吐出状態を実現することができる。一方で、図７（ｂ）に示すように、インクの再充填時には、圧力室１０６に対称に設けられた供給流路１０７および回収流路１０８から、それぞれほぼ等量のインクが圧力室１０６に充填されるようになっている。
The pressure chamber 106 communicates with a liquid supply path (not shown) via a supply flow path 107 and communicates with a liquid recovery path (not shown) via a recovery flow path 108. A differential pressure is generated between the liquid supply path and the liquid recovery path by a pressure generation mechanism (not shown), and thereby the ink in the liquid supply path is supplied to the supply flow path 107, the pressure chamber 106, the recovery flow. A circulating flow C flowing to the liquid recovery path via the path 108 is formed. This circulation flow C can suppress the retention of bubbles inside the pressure chamber 106 and the thickening of ink inside the ejection port 105 and the pressure chamber 106.
The supply channel 107 and the recovery channel 108 are arranged symmetrically with respect to the pressure chamber 106. As a result, as shown in FIG. 7A, when the ink in the pressure chamber 106 is foamed by the energy generating element 110 when ink is ejected, the ink pushed out by both of the supply channel 107 and the recovery channel 108 is discharged. Evenly. For this reason, the bubbles 112 generated by the foaming grow almost symmetrically with respect to the pressure chamber 106, and as a result, a good discharge state can be realized. On the other hand, as shown in FIG. 7B, when ink is refilled, approximately equal amounts of ink are supplied to the pressure chamber 106 from the supply channel 107 and the recovery channel 108 provided symmetrically in the pressure chamber 106, respectively. It is designed to be filled.
本発明者らの検討によれば、吐出口１０５からのインクの蒸発により、吐出口１０５付近のインクは増粘するだけでなくその濃度も上昇するが、濃度が上昇したインクは、循環流Ｃによって下流側の回収流路１０８に蓄積される。このとき、インクの吐出を行い、圧力室１０６にインクを再充填すると、濃度が上昇したインクが回収流路１０８から圧力室１０６に流入して、再充填後の圧力室１０６の内部のインクの濃度が正常な場合に比べて上昇してしまう。このように、図６に示す液体吐出ヘッドでは、記録動作中にインク濃度が変化することで、画像品質の低下を招く可能性がある。
そこで、本発明の目的は、記録動作中の液体の濃度変化を抑制して高い画像品質を確保する液体吐出ヘッドを提供することである。
According to the study by the present inventors, the evaporation of ink from the ejection port 105 not only thickens the ink in the vicinity of the ejection port 105 but also increases its density. Is accumulated in the collection channel 108 on the downstream side. At this time, when ink is discharged and the pressure chamber 106 is refilled with ink, the ink whose concentration has increased flows into the pressure chamber 106 from the recovery flow path 108 and the ink inside the pressure chamber 106 after refilling is discharged. The concentration will increase compared to the normal case. As described above, in the liquid discharge head shown in FIG. 6, there is a possibility that the image quality is deteriorated by changing the ink density during the recording operation.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a liquid ejection head that ensures high image quality by suppressing changes in the concentration of liquid during a recording operation.
上述した目的を達成するために、本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するための吐出口に連通し、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を内部に備えた圧力室と、圧力室に隣接して圧力室に液体を供給するための第１の流路と、圧力室に隣接して圧力室から液体を回収するための第２の流路と、を有し、吐出口から液体を吐出した際に、圧力室から第１の流路に流出する液体の流抵抗をＲ１ｏｕｔ、圧力室から第２の流路に流出する液体の流抵抗をＲ２ｏｕｔとし、吐出口から液体を吐出した後、第１の流路および第２の流路から圧力室に液体が流入する際に、第１の流路から圧力室に流入する液体の流抵抗をＲ１ｉｎ、第２の流路から圧力室に流入する液体の流抵抗をＲ２ｉｎとしたとき、｜Ｒ１ｏｕｔ−Ｒ２ｏｕｔ｜＜｜Ｒ１ｉｎ−Ｒ２ｉｎ｜およびＲ２ｉｎ＞Ｒ１ｉｎの関係を満たすことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, a liquid discharge head according to the present invention includes an energy generation element that is connected to a discharge port for discharging a liquid and generates energy used for discharging the liquid. A pressure chamber; a first channel for supplying liquid to the pressure chamber adjacent to the pressure chamber; and a second channel for recovering liquid from the pressure chamber adjacent to the pressure chamber. and, when the ejected liquid from the discharge port, the flow resistance of the liquid flowing in the first flow path from the pressure chamber R1 out, the flow resistance of the liquid flowing in the second flow path from the pressure chamber and R2 out When the liquid flows into the pressure chamber from the first flow path and the second flow path after the liquid is discharged from the discharge port, the flow resistance of the liquid flowing into the pressure chamber from the first flow path is set to R1 in , when the flow resistance of the liquid flowing into the pressure chamber from the second channel and R2 in, | 1 out -R2 out | <| R1 in -R2 in | and R2 in> and satisfying the relationship of R1 in.
以上、本発明によれば、記録動作中の液体の濃度変化を抑制して高い画像品質を確保する液体吐出ヘッドを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a liquid ejection head that ensures high image quality by suppressing a change in the concentration of liquid during a recording operation.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本明細書では、本発明の液体吐出ヘッドとしてインクを吐出する場合を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の液体を吐出する液体吐出ヘッドにも適用可能である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this specification, the case where ink is ejected will be described as an example of the liquid ejection head of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applicable to a liquid ejection head that ejects other liquids. Is possible.
（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成について説明する。図１（ａ）は、本実施形態の液体吐出ヘッドの透視平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
本実施形態の液体吐出ヘッド１は、基板２と、基板２に接合された吐出口形成部材３とを有している。基板２には、液体供給路４ａおよび液体回収路４ｂが形成され、吐出口形成部材３には、インク（液体）を吐出するための吐出口５が形成されている。液体供給路４ａおよび液体回収路４ｂは、複数の吐出口５が配列する方向（図１（ａ）の上下方向）に沿って延びている。本実施形態では、１列の吐出口列に対して１つの液体供給路４ａが形成され、２列の吐出口列に対して１つの液体回収路４ｂが形成されている。
基板２と吐出口形成部材３の間には、吐出口５に連通する圧力室６と、圧力室６と液体供給路４ａとを連通する供給流路７と、圧力室６と液体回収路４ｂとを連通する回収流路８とが形成されている。各圧力室６に隣接する２つの流路７，８は、圧力室６を挟んで互いに対向する位置に配置され、上流側の供給流路７は、供給口９ａを介して液体供給路４ａに連通し、下流側の回収流路８は、回収口９ｂを介して液体回収路４ｂに連通している。下流側の回収流路８は、メイン流路８１と、それぞれメイン流路８１をバイパスする２つのサブ流路８２とを有している。回収流路８の詳細については後述する。また、圧力室６の内部には、吐出口５に対向する位置に、インクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生する発熱素子であるエネルギー発生素子１０が形成されている。この熱エネルギーにより、圧力室６内のインクを発泡させて吐出口５から吐出することができる。なお、圧力室６とは、少なくとも、エネルギー発生素子１０上の、吐出口５までの領域のことをいい、インクを吐出する際にインクに実質的に圧力がかかる領域のことをいう。例えば、エネルギー発生素子が発熱体である場合、少なくとも気泡が成長する領域が圧力室である。
(First embodiment)
With reference to FIG. 1, the structure of the liquid discharge head according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1A is a perspective plan view of the liquid discharge head according to the present embodiment, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
The liquid discharge head 1 according to the present embodiment includes a substrate 2 and a discharge port forming member 3 bonded to the substrate 2. A liquid supply path 4 a and a liquid recovery path 4 b are formed on the substrate 2, and a discharge port 5 for discharging ink (liquid) is formed on the discharge port forming member 3. The liquid supply path 4a and the liquid recovery path 4b extend along the direction in which the plurality of discharge ports 5 are arranged (the vertical direction in FIG. 1A). In the present embodiment, one liquid supply path 4a is formed for one discharge port array, and one liquid recovery path 4b is formed for two discharge port arrays.
Between the substrate 2 and the discharge port forming member 3, a pressure chamber 6 communicating with the discharge port 5, a supply channel 7 communicating with the pressure chamber 6 and the liquid supply channel 4a, a pressure chamber 6 and a liquid recovery channel 4b. And a recovery channel 8 that communicates with each other. The two flow paths 7 and 8 adjacent to each pressure chamber 6 are arranged at positions facing each other across the pressure chamber 6, and the upstream supply flow path 7 is connected to the liquid supply path 4a via the supply port 9a. The downstream recovery channel 8 communicates with the liquid recovery channel 4b through a recovery port 9b. The downstream collection flow path 8 includes a main flow path 81 and two sub flow paths 82 that bypass the main flow path 81. Details of the recovery channel 8 will be described later. An energy generating element 10 that is a heat generating element that generates thermal energy used for ejecting ink is formed in the pressure chamber 6 at a position facing the ejection port 5. With this thermal energy, the ink in the pressure chamber 6 can be foamed and discharged from the discharge port 5. The pressure chamber 6 means at least a region on the energy generating element 10 up to the ejection port 5 and a region where pressure is substantially applied to the ink when the ink is ejected. For example, when the energy generating element is a heating element, at least a region where bubbles grow is a pressure chamber.
液体吐出ヘッド１には、外部に設けられたタンク等との間でインクを循環させる循環経路（図示せず）が形成され、液体供給路４ａおよび液体回収路４ｂは、その一部を構成している。すなわち、圧力室６内の液体は、外部との間で循環される。この循環経路上に、液体供給路４ａと液体回収路４ｂとの間に差圧を生じさせる圧力発生機構１１が設けられている。この圧力発生機構１１による差圧によって、基板２に設けられた液体供給路４ａ内の液体が、供給口９ａ、供給流路７、圧力室６、回収流路８、回収口９ｂを経由して液体回収路４ｂへ流れる循環流Ｃが形成される。この循環流Ｃによって、記録を休止している吐出口５や圧力室６において、吐出口５からの蒸発によって生じる増粘したインクや、滞留する気泡・異物などを液体回収路４ｂへ回収することができる。また、吐出口５や圧力室６内のインクの増粘を抑制することができる。
なお、圧力室６内のインクを流動させる形態は、上述したものに限定されるものではない。例えばインクを循環させずに、液体吐出ヘッド１の上流側と下流側に２つのタンクを設け、一方から他方のタンクへインクを流すことで、圧力室６内のインクを流動させる形態であってもよい。この液体吐出ヘッドは、インクジェットプリンタ等の記録装置に搭載され、液体を吐出して記録を行う。
The liquid discharge head 1 is formed with a circulation path (not shown) for circulating ink between an external tank and the like, and the liquid supply path 4a and the liquid recovery path 4b constitute a part thereof. ing. That is, the liquid in the pressure chamber 6 is circulated between the outside. On this circulation path, a pressure generating mechanism 11 that generates a differential pressure between the liquid supply path 4a and the liquid recovery path 4b is provided. Due to the differential pressure by the pressure generating mechanism 11, the liquid in the liquid supply path 4a provided in the substrate 2 passes through the supply port 9a, the supply channel 7, the pressure chamber 6, the recovery channel 8, and the recovery port 9b. A circulating flow C flowing to the liquid recovery path 4b is formed. With this circulation flow C, in the ejection port 5 and the pressure chamber 6 where recording is paused, the thickened ink generated by the evaporation from the ejection port 5 and the accumulated bubbles and foreign matters are collected in the liquid recovery path 4b. Can do. Further, it is possible to suppress the thickening of the ink in the ejection port 5 and the pressure chamber 6.
In addition, the form in which the ink in the pressure chamber 6 flows is not limited to the above. For example, two tanks are provided on the upstream side and the downstream side of the liquid discharge head 1 without circulating ink, and the ink in the pressure chamber 6 is caused to flow by flowing ink from one to the other tank. Also good. The liquid discharge head is mounted on a recording apparatus such as an ink jet printer, and performs recording by discharging liquid.
次に、図２を参照して、本実施形態の液体吐出ヘッドにおける回収流路の効果について説明する。図２は、ヘッド駆動時の圧力室付近を拡大して示す平面図であり、図２（ａ）はインク吐出時、図２（ｂ）は吐出後のインクの再充填時の様子をそれぞれ示したものである。なお、図中の矢印は、インクの流れを示している。
本実施形態では、回収流路８が、上述したように、メイン流路８１と、メイン流路８１に対して対称に配置され、それぞれメイン流路８１をバイパスする２つのサブ流路８２とを有している。メイン流路８１は、圧力室６に対して供給流路７と対称に配置され、供給流路７の断面積とほぼ等しい断面積を有している。ほぼ等しい断面積とは、メイン流路８１の断面積が、供給流路７の断面積に対して、０．９倍以上１．１倍以下であることをいう。各サブ流路８２は、インクが圧力室６に流入する方向に対して上流側の直線部８２ａと下流側の湾曲部８２ｂとから構成されている。湾曲部８２ｂは、外周側（メイン流路８１に対して外側）の側面がメイン流路８１の側面と鋭角に交わるように、メイン流路８１に接続されている。図２に示すように湾曲部８２ｂが曲線である場合、湾曲部８２ｂのメイン流路８１近傍の点の接線が、メイン流路８１の側面と鋭角に交わることが好ましい。
Next, with reference to FIG. 2, the effect of the recovery flow path in the liquid ejection head of this embodiment will be described. FIG. 2 is an enlarged plan view showing the vicinity of the pressure chamber when the head is driven. FIG. 2A shows a state when ink is ejected, and FIG. 2B shows a state when ink is refilled after ejection. It is a thing. In addition, the arrow in a figure has shown the flow of the ink.
In the present embodiment, as described above, the recovery flow path 8 includes a main flow path 81 and two sub flow paths 82 that are arranged symmetrically with respect to the main flow path 81 and bypass the main flow path 81. Have. The main channel 81 is disposed symmetrically with the supply channel 7 with respect to the pressure chamber 6 and has a cross-sectional area substantially equal to the cross-sectional area of the supply channel 7. The substantially equal cross-sectional area means that the cross-sectional area of the main channel 81 is 0.9 times or more and 1.1 times or less than the cross-sectional area of the supply channel 7. Each sub-flow channel 82 includes an upstream straight portion 82 a and a downstream curved portion 82 b with respect to the direction in which the ink flows into the pressure chamber 6. The curved portion 82 b is connected to the main flow path 81 so that the outer peripheral side (outside the main flow path 81) intersects the side surface of the main flow path 81 at an acute angle. As shown in FIG. 2, when the curved portion 82 b is a curved line, it is preferable that a tangent of a point in the vicinity of the main flow path 81 of the curved portion 82 b intersects the side surface of the main flow path 81 at an acute angle.
このような構成により、圧力室６からインクが流出する場合、回収流路８では、インクはサブ流路８２にはほとんど流れず、メイン流路８１を流れるため、回収流路８を流れるインクの流抵抗は、供給流路７を流れるインクの流抵抗とほぼ一致する。したがって、図２（ａ）に示すインク吐出時に、エネルギー発生素子１０によって圧力室６内のインクが発泡すると、それにより押し出されるインクは、供給流路７および回収流路８の両方に均等に流入する。このため、発泡により生じた気泡１２は圧力室６に対してほぼ対称に成長し、その結果、良好な吐出状態を実現することができる。
一方で、圧力室６にインクが流入する場合、回収流路８では、インクはメイン流路８１とサブ流路８２に分岐して流れるが、サブ流路８２からメイン流路８１に合流するインクの流れが、メイン流路８ａを流れるインクの流れを妨げる。このため、回収流路８から圧力室６に流入するインクの流抵抗は、圧力室６から回収流路８に流出するインクの流抵抗よりも大きくなり、したがって、供給流路７から圧力室６に流入するインクの流抵抗よりも大きくなる。そのため、図２（ｂ）に示すインクの再充填時には、供給流路７からだけでなく回収流路８からも圧力室６にインクが流入するが、供給流路７から再充填されるインク量よりも、回収流路８から再充填されるインク量が少なくなる。すなわち、回収流路８からのより濃度の濃いインクの流入が抑制され、その結果、再充填時の圧力室６内のインク濃度の上昇が抑制される。これにより、その後に吐出されるインクの濃度上昇が抑制され、高い画像品質を確保することができる。
With such a configuration, when ink flows out from the pressure chamber 6, in the recovery flow path 8, ink hardly flows into the sub flow path 82 but flows through the main flow path 81. The flow resistance substantially matches the flow resistance of the ink flowing through the supply flow path 7. Therefore, when the ink in the pressure chamber 6 is foamed by the energy generating element 10 during the ink ejection shown in FIG. 2A, the ink pushed out flows equally into both the supply channel 7 and the recovery channel 8. To do. For this reason, the bubbles 12 generated by the foaming grow almost symmetrically with respect to the pressure chamber 6, and as a result, a good discharge state can be realized.
On the other hand, when ink flows into the pressure chamber 6, the ink branches and flows into the main flow path 81 and the sub flow path 82 in the recovery flow path 8, but the ink that merges from the sub flow path 82 to the main flow path 81. This hinders the flow of ink flowing through the main flow path 8a. For this reason, the flow resistance of the ink flowing into the pressure chamber 6 from the recovery flow path 8 becomes larger than the flow resistance of the ink flowing out of the pressure chamber 6 into the recovery flow path 8. It becomes larger than the flow resistance of the ink flowing into the ink. Therefore, at the time of refilling ink shown in FIG. 2B, ink flows into the pressure chamber 6 not only from the supply channel 7 but also from the recovery channel 8, but the amount of ink refilled from the supply channel 7 As a result, the amount of ink refilled from the collection flow path 8 is reduced. That is, inflow of ink with a higher concentration from the recovery flow path 8 is suppressed, and as a result, an increase in ink concentration in the pressure chamber 6 during refilling is suppressed. As a result, an increase in the density of ink ejected thereafter is suppressed, and high image quality can be ensured.
なお、上述したインクの流抵抗の関係を式で表すと、以下のようになる。
｜Ｒ１ｏｕｔ−Ｒ２ｏｕｔ｜＜｜Ｒ１ｉｎ−Ｒ２ｉｎ｜ （１）
Ｒ２ｉｎ＞Ｒ１ｉｎ （２）
ここで、Ｒ１ｏｕｔは、吐出口から液体を吐出した際に、圧力室６から供給流路（第１の流路）７に流出するインク（液体）の流抵抗である。Ｒ２ｏｕｔは、吐出口５から液体を吐出した際に、圧力室６から回収流路（第２の流路）８に流出するインクの流抵抗である。また、Ｒ１ｉｎは、吐出口５から液体を吐出した後、供給流路（第１の流路）７および回収流路（第２の流路）８から圧力室６に液体が流入する際に、供給流路７から圧力室６に流入するインクの流抵抗である。Ｒ２ｉｎは、吐出口５から液体を吐出した後、供給流路（第１の流路）７および回収流路（第２の流路）８から圧力室６に液体が流入する際に、回収流路８から圧力室６に流入するインクの流抵抗である。
The relationship between the ink flow resistances described above is expressed as follows.
| R1 out −R2 out | <| R1 in −R2 in | (1)
R2 in > R1 in (2)
Here, R1 out is a flow resistance of ink (liquid) flowing out from the pressure chamber 6 to the supply flow path (first flow path) 7 when liquid is discharged from the discharge port. R2out is the flow resistance of the ink flowing out from the pressure chamber 6 to the recovery channel (second channel) 8 when the liquid is ejected from the ejection port 5. R1 in is when liquid flows into the pressure chamber 6 from the supply flow path (first flow path) 7 and the recovery flow path (second flow path) 8 after the liquid is discharged from the discharge port 5. The flow resistance of the ink flowing from the supply channel 7 into the pressure chamber 6. R2 in recovers when the liquid flows into the pressure chamber 6 from the supply flow path (first flow path) 7 and the recovery flow path (second flow path) 8 after discharging the liquid from the discharge port 5. This is the flow resistance of the ink flowing from the flow path 8 into the pressure chamber 6.
このような液体吐出ヘッドでは、液体吐出時には、第１の流路と第２の流路との流抵抗差（｜Ｒ１ｏｕｔ−Ｒ２ｏｕｔ｜）が小さいため、圧力室内で発生する圧力に偏りが生じにくく、良好な吐出状態を実現することができる。また、その後の液体の再充填時には、第１の流路と第２の流路との流抵抗差（｜Ｒ１ｉｎ−Ｒ２ｉｎ｜）が大きく、かつ第２の流路の流抵抗が第１の流路の流抵抗よりも大きい（Ｒ２ｉｎ＞Ｒ１ｉｎ）。そのため、下流側の第２の流路から液体が流入するのを抑制して、圧力室内の液体の濃度変化を抑制することができる。 In such a liquid discharge head, when the liquid is discharged, the difference in flow resistance (| R1 out −R2 out |) between the first flow path and the second flow path is small, so that the pressure generated in the pressure chamber is uneven. It is hard to occur and a good discharge state can be realized. Further, when the liquid is refilled thereafter, the flow resistance difference (| R1 in −R2 in |) between the first flow path and the second flow path is large, and the flow resistance of the second flow path is the first. Larger than the flow resistance of the channel (R2 in > R1 in ). Therefore, it is possible to suppress the liquid from flowing in from the second flow path on the downstream side, and to suppress the change in the concentration of the liquid in the pressure chamber.
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成について説明する。図３（ａ）は、本実施形態の液体吐出ヘッドの透視平面図であり、図１（ａ）に対応する図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す液体吐出ヘッドの圧力室付近を拡大して示す平面図である。以下、第１の実施形態と同様の構成については図面に同じ符号を付してその説明を省略し、第１の実施形態と異なる構成のみ説明する。
本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、回収流路８のサブ流路８２の数を変更した変形例である。すなわち、本実施形態では、１つのメイン流路８１に対して１つのサブ流路８２が設けられている。これに応じて、メイン流路８１は、吐出口５に対して吐出口５の配列方向（図３（ａ）の上下方向）にずれて配置され、このずれた方向と反対側にサブ流路８２が設けられている。また、供給流路７は、吐出口５に対してメイン流路８１がずれた方向と反対方向にずれて配置され、したがって、圧力室６に対してメイン流路８１とほぼ回転対称に配置されている。
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、上述の式（１）および式（２）の関係が満たされており、再充填後の圧力室６内のインク濃度の変動を抑制することができ、高い画像品質を確保することができる。また、本実施形態は、サブ流路８２が大きくなった場合でも、回収流路８全体の幅の増大を抑制することができるため、吐出口配置の高密度化を実現できる点でも有利である。
(Second Embodiment)
Next, the configuration of the liquid ejection head according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3A is a perspective plan view of the liquid ejection head of the present embodiment, and corresponds to FIG. FIG. 3B is an enlarged plan view showing the vicinity of the pressure chamber of the liquid ejection head shown in FIG. Hereinafter, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, the description thereof is omitted, and only the components different from those in the first embodiment will be described.
The present embodiment is a modification of the first embodiment, and is a modification in which the number of sub-channels 82 of the recovery channel 8 is changed. That is, in the present embodiment, one sub flow channel 82 is provided for one main flow channel 81. Correspondingly, the main flow path 81 is arranged so as to be shifted in the arrangement direction of the discharge ports 5 (the vertical direction in FIG. 3A) with respect to the discharge ports 5, and the sub flow channel is located on the opposite side to the shifted direction. 82 is provided. Further, the supply flow path 7 is arranged so as to be shifted in a direction opposite to the direction in which the main flow path 81 is shifted with respect to the discharge port 5. ing.
Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the relationship of the above formulas (1) and (2) is satisfied, and the variation in the ink concentration in the pressure chamber 6 after refilling is suppressed. And high image quality can be ensured. In addition, the present embodiment is advantageous in that it is possible to increase the density of the discharge port arrangement because an increase in the width of the entire recovery flow path 8 can be suppressed even when the sub flow path 82 becomes large. .
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成について説明する。図４は、本実施形態の液体吐出ヘッドにおけるヘッド駆動時の圧力室付近を拡大して示す平面図であり、図４（ａ）はインク吐出時、図４（ｂ）は吐出後のインクの再充填時の様子をそれぞれ示したものである。以下、第１および第２の実施形態と同様の構成については図面に同じ符号を付してその説明を省略し、第１および第２の実施形態と異なる構成のみ説明する。
(Third embodiment)
Next, the configuration of the liquid ejection head according to the third embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is an enlarged plan view showing the vicinity of the pressure chamber when the head is driven in the liquid discharge head of the present embodiment. FIG. 4 (a) is for ink discharge, and FIG. 4 (b) is for ink after discharge. The state at the time of refilling is shown respectively. Hereinafter, the same reference numerals are given to the same components as those in the first and second embodiments, and the description thereof will be omitted. Only the components different from those in the first and second embodiments will be described.
式（１）および式（２）の関係を満たすために、上述した第１および第２の実施形態では、回収流路８にサブ流路８２が設けられているが、本実施形態では、供給流路７にサブ流路７２が設けられている。このため、サブ流路７２は、第１および第２の実施形態のサブ流路８２と同じ形状および機能を有している。すなわち、サブ流路７２は、サブ流路７２からメイン流路７１に液体が合流するときに、圧力室６からメイン流路７１に流出する液体の流れを妨げるように、メイン流路７１に接続されている。また、サブ流路７２は、圧力室６からメイン流路７１に液体が流出する方向の下流側において、メイン流路７１に対して外側の側面がメイン流路７１の側面と鋭角に交わるように、メイン流路７１に接続されている。さらに、供給流路（第１の流路）７のメイン流路と回収流路（第２の流路）８とが、圧力室６に対してほぼ回転対称に配置されている。ただし、サブ流路７２の配置が、第１および第２の実施形態のサブ流路８２とは異なっている。すなわち、インクが圧力室６に流入する方向に対して、直線部７２ａが下流側に配置され、湾曲部７２ｂが上流側に配置されている。これにより、圧力室６から供給流路７に流出するインクの流抵抗が、供給流路７から圧力室６に流入するインクの流抵抗よりも大きくなる。 In order to satisfy the relationship of the formula (1) and the formula (2), in the first and second embodiments described above, the recovery channel 8 is provided with the sub channel 82. A sub-channel 72 is provided in the channel 7. For this reason, the sub flow path 72 has the same shape and function as the sub flow path 82 of the first and second embodiments. That is, the sub flow channel 72 is connected to the main flow channel 71 so as to prevent the flow of liquid flowing out from the pressure chamber 6 to the main flow channel 71 when the liquid flows from the sub flow channel 72 to the main flow channel 71. Has been. Further, the sub-channel 72 has a side surface on the outer side with respect to the main channel 71 that intersects the side surface of the main channel 71 at an acute angle on the downstream side in the direction in which the liquid flows from the pressure chamber 6 to the main channel 71. The main channel 71 is connected. Furthermore, the main flow path and the recovery flow path (second flow path) 8 of the supply flow path (first flow path) 7 are arranged substantially rotationally symmetrically with respect to the pressure chamber 6. However, the arrangement of the sub flow path 72 is different from the sub flow path 82 of the first and second embodiments. That is, with respect to the direction in which the ink flows into the pressure chamber 6, the straight portion 72a is disposed on the downstream side, and the curved portion 72b is disposed on the upstream side. As a result, the flow resistance of the ink flowing out from the pressure chamber 6 to the supply flow path 7 becomes larger than the flow resistance of the ink flowing into the pressure chamber 6 from the supply flow path 7.
さらに、供給流路７を流れるインクの流抵抗の大きさを調整するために、供給流路７のメイン流路７１の断面積が、回収流路８の断面積よりも大きくなっている点も異なる。供給流路７のメイン流路７１の断面積は、回収流路８の断面積の１．２倍以上であることが好ましい。これにより、圧力室６から供給流路７に流出するインクの流抵抗が、圧力室６から回収流路８に流出するインクの流抵抗とほぼ一致し、回収流路８から圧力室６に流入するインクの流抵抗が、供給流路７から圧力室６に流入するインクの流抵抗よりも大きくなる。その結果、図４（ａ）に示すインク吐出時には、気泡１２がほぼ対称に成長して、良好な吐出状態が実現される。また、図４（ｂ）に示すインクの再充填時には、回収流路８からのより濃度の濃いインクの流入が抑制されて、圧力室６内のインク濃度の上昇が抑制される。
なお、本実施形態においても、第２の実施形態と同様に、サブ流路７２の数は１つであってもよい。
Furthermore, in order to adjust the magnitude of the flow resistance of the ink flowing through the supply flow path 7, the cross-sectional area of the main flow path 71 of the supply flow path 7 is larger than the cross-sectional area of the recovery flow path 8. Different. The cross-sectional area of the main flow path 71 of the supply flow path 7 is preferably 1.2 times or more the cross-sectional area of the recovery flow path 8. As a result, the flow resistance of the ink flowing out from the pressure chamber 6 to the supply flow path 7 substantially matches the flow resistance of the ink flowing out from the pressure chamber 6 to the recovery flow path 8, and flows into the pressure chamber 6 from the recovery flow path 8. Therefore, the flow resistance of the ink flowing is larger than the flow resistance of the ink flowing from the supply flow path 7 into the pressure chamber 6. As a result, at the time of ink ejection shown in FIG. 4A, the bubbles 12 grow almost symmetrically, and a good ejection state is realized. In addition, when the ink is refilled as shown in FIG. 4B, the inflow of the darker ink from the recovery flow path 8 is suppressed, and the increase in the ink density in the pressure chamber 6 is suppressed.
In the present embodiment as well, the number of sub-channels 72 may be one as in the second embodiment.
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成について説明する。図５は、本実施形態の液体吐出ヘッドにおけるヘッド駆動時の圧力室付近を拡大して示す平面図であり、図５（ａ）はインク吐出時、図５（ｂ）は吐出後のインクの再充填時の様子をそれぞれ示したものである。以下、第１から第３の実施形態と同様の構成については図面に同じ符号を付してその説明を省略し、第１から第３の実施形態と異なる構成のみ説明する。
(Fourth embodiment)
Next, the configuration of the liquid ejection head according to the fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is an enlarged plan view showing the vicinity of the pressure chamber when the head is driven in the liquid discharge head according to the present embodiment. FIG. 5A shows the state of ink after discharge, and FIG. 5B shows the state of the ink after discharge. The state at the time of refilling is shown respectively. In the following, the same components as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof is omitted. Only configurations different from those in the first to third embodiments will be described.
式（１）および式（２）の関係を満たすために、本実施形態では、回収流路８に、インクの流抵抗を調整するための流抵抗調整素子８３が設けられている。流抵抗調整素子８３は、圧力室６から流出する方向における流路断面積の拡大率の最大値が、圧力室６に流入する方向における流路断面積の拡大率の最大値よりも小さくなるように、その形状が調整されている。図示した例では、流抵抗調整素子８３は、平面形状がほぼ半円形であり、その直線部分が、インクが圧力室６に流入する方向に対して下流側に配置されている。これにより、回収流路８から圧力室６にインクが流入する場合、図５（ｂ）に示すように、流抵抗調整素子８３の下流側でインクの逆流（巻き込み）が発生する。そのため、インクの流抵抗は、圧力室６から回収流路８に流出するインクの流抵抗（図５（ａ）参照）よりも大きくなる。 In order to satisfy the relationship of the expressions (1) and (2), in this embodiment, a flow resistance adjusting element 83 for adjusting the ink flow resistance is provided in the recovery flow path 8. The flow resistance adjusting element 83 is configured such that the maximum value of the expansion ratio of the flow path cross-sectional area in the direction of flowing out from the pressure chamber 6 is smaller than the maximum value of the expansion ratio of the flow path cross-sectional area in the direction of flowing into the pressure chamber 6. Moreover, the shape is adjusted. In the illustrated example, the flow resistance adjusting element 83 has a substantially semicircular planar shape, and the linear portion is disposed on the downstream side with respect to the direction in which the ink flows into the pressure chamber 6. As a result, when the ink flows into the pressure chamber 6 from the recovery flow path 8, as shown in FIG. 5B, a reverse flow (entrainment) of the ink occurs on the downstream side of the flow resistance adjusting element 83. Therefore, the flow resistance of the ink is greater than the flow resistance of the ink flowing out from the pressure chamber 6 to the recovery flow path 8 (see FIG. 5A).
一方で、供給流路７にも、インクの流抵抗を調整するための流抵抗調整素子７３が設けられている。流抵抗調整素子７３は、圧力室６から流出する方向のインクの流抵抗と圧力室６に流入する方向のインクの流抵抗との差が小さくなるように、その形状が調整されている。図示した例では、流抵抗調整素子７３の平面形状はほぼ円形である。また、流抵抗調整素子７３は、図５（ａ）に示すように、圧力室６から供給流路７に流出するインクの流抵抗が、圧力室６から回収流路８に流出するインクの流抵抗とほぼ一致するように、その大きさも調整されている。これにより、図５（ｂ）に示すように、回収流路８から圧力室６に流入するインクの流抵抗が、供給流路７から圧力室６に流入するインクの流抵抗よりも大きくなる。
その結果、本実施形態においても、画像品質の点で、上述した第１から第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態は、上述した第１から第３の実施形態とは異なり、サブ流路を設ける必要がなく、各流路の全体の幅が広がることがないため、吐出口配置の高密度化を実現できる点でも有利である。
On the other hand, the supply flow path 7 is also provided with a flow resistance adjusting element 73 for adjusting the ink flow resistance. The shape of the flow resistance adjusting element 73 is adjusted so that the difference between the flow resistance of the ink flowing out from the pressure chamber 6 and the flow resistance of the ink flowing in the pressure chamber 6 becomes small. In the illustrated example, the planar shape of the flow resistance adjusting element 73 is substantially circular. In addition, as shown in FIG. 5A, the flow resistance adjusting element 73 causes the flow resistance of the ink flowing out from the pressure chamber 6 to the supply flow path 7 and the flow of the ink flowing out from the pressure chamber 6 to the recovery flow path 8. The size is also adjusted so that it almost matches the resistance. As a result, as shown in FIG. 5B, the flow resistance of the ink flowing from the recovery flow path 8 into the pressure chamber 6 becomes larger than the flow resistance of the ink flowing from the supply flow path 7 into the pressure chamber 6.
As a result, also in this embodiment, the same effects as those in the first to third embodiments described above can be obtained in terms of image quality. In addition, unlike the first to third embodiments described above, this embodiment does not require the provision of sub-channels, and the overall width of each channel does not widen. This is also advantageous in that it can be realized.
なお、供給流路７に流抵抗調整素子７３を設ける代わりに、供給流路７の断面積を調整することで、回収流路８におけるインクの流抵抗に対して、供給流路７におけるインクの流抵抗が調整されていてもよい。また、第１の実施形態に対する第３の実施形態と同様に、供給流路７の流抵抗調整素子によって、圧力室６から流出する方向のインクの流抵抗と圧力室６に流入する方向のインクの流抵抗とに差を生じさせるようになっていてもよい。すなわち、例えば、供給流路７に平面形状がほぼ半円形の流抵抗調整素子が設けられ、回収流路８に平面形状がほぼ円形の流抵抗調整素子が設けられていてもよい。 Instead of providing the flow resistance adjusting element 73 in the supply flow path 7, by adjusting the cross-sectional area of the supply flow path 7, the ink flow resistance in the recovery flow path 8 can be adjusted with respect to the ink flow resistance in the supply flow path 7. The flow resistance may be adjusted. Similarly to the third embodiment for the first embodiment, the flow resistance adjusting element of the supply flow path 7 causes the ink flow resistance to flow out from the pressure chamber 6 and the ink to flow into the pressure chamber 6. A difference may be made between the flow resistance of the gas and the gas. That is, for example, a flow resistance adjusting element having a substantially semicircular planar shape may be provided in the supply flow path 7, and a flow resistance adjusting element having a substantially circular planar shape may be provided in the recovery flow path 8.
１ 液体吐出ヘッド
５ 吐出口
６ 圧力室
７ 供給流路（第１の流路）
８ 回収流路（第２の流路）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid discharge head 5 Discharge port 6 Pressure chamber 7 Supply flow path (1st flow path)
8 Collection channel (second channel)
Claims (14)
前記吐出口から液体を吐出した際に、前記圧力室から前記第１の流路に流出する液体の流抵抗をＲ１ｏｕｔ、前記圧力室から前記第２の流路に流出する液体の流抵抗をＲ２ｏｕｔとし、前記吐出口から液体を吐出した後、前記第１の流路および前記第２の流路から前記圧力室に液体が流入する際に、前記第１の流路から前記圧力室に流入する液体の流抵抗をＲ１ｉｎ、前記第２の流路から前記圧力室に流入する液体の流抵抗をＲ２ｉｎとしたとき、
｜Ｒ１ｏｕｔ−Ｒ２ｏｕｔ｜＜｜Ｒ１ｉｎ−Ｒ２ｉｎ｜
および
Ｒ２ｉｎ＞Ｒ１ｉｎ
の関係を満たすことを特徴とする、液体吐出ヘッド。 A pressure chamber that communicates with a discharge port for discharging liquid and has an energy generating element that generates energy used to discharge the liquid, and a liquid that is placed in the pressure chamber adjacent to the pressure chamber. In a liquid discharge head having a first flow path for supplying and a second flow path for recovering liquid from the pressure chamber adjacent to the pressure chamber,
When the liquid is discharged from the discharge port, the flow resistance of the liquid flowing out from the pressure chamber to the first flow path is R1 out , and the flow resistance of the liquid flowing out from the pressure chamber to the second flow path is set as R2 out , after the liquid is discharged from the discharge port, when the liquid flows into the pressure chamber from the first flow path and the second flow path, the first flow path to the pressure chamber When the flow resistance of the liquid flowing in is R1 in and the flow resistance of the liquid flowing into the pressure chamber from the second flow path is R2 in ,
| R1 out −R2 out | <| R1 in −R2 in |
And R2 in > R1 in
A liquid ejection head characterized by satisfying the relationship:
Ｒ２ｉｎ＞Ｒ２ｏｕｔ
または
Ｒ１ｏｕｔ＞Ｒ１ｉｎ
の関係を満たす、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。 R1 out , R2 out , R1 in , and R2 in are
R2 in > R2 out
Or R1 out > R1 in
The liquid discharge head according to claim 1, wherein the relationship is satisfied.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016023699A JP2017140769A (en) | 2016-02-10 | 2016-02-10 | Liquid discharge head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016023699A JP2017140769A (en) | 2016-02-10 | 2016-02-10 | Liquid discharge head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017140769A true JP2017140769A (en) | 2017-08-17 |
Family
ID=59628433
Family Applications (1)
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| JP2016023699A Pending JP2017140769A (en) | 2016-02-10 | 2016-02-10 | Liquid discharge head |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2017140769A (en) |
-
2016
- 2016-02-10 JP JP2016023699A patent/JP2017140769A/en active Pending
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