JP4101588B2

JP4101588B2 - Liquid discharge head and liquid discharge apparatus

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Publication number: JP4101588B2
Application number: JP2002243443A
Authority: JP
Inventors: 淳一吉田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2008-06-18
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Also published as: JP2004082380A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電力により、帯電した荷電粒子を含む液体を吐出する静電吐出型の液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静電吐出型インクジェット記録方式は、帯電した色剤成分を含むインクを用い、画像データに応じて、インクジェットヘッドの飛翔用電極に所定の電圧を印加することにより、静電力を利用してインクの吐出を行い、画像データに対応した画像を記録媒体上に記録する方式である。この静電吐出型インクジェット記録方式を用いた記録装置として、例えば特開平１０−２３０６０８号公報に開示されたインクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
図７（ａ），（ｂ）は、上記公報に開示されたインクジェット記録装置において、１つのインク滴を吐出する１単位のインクジェットヘッドの構成を概念的に表した図である。
インクジェットヘッド６０は、インクガイド基板６２と、インクガイド６４と、配線基板（絶縁性基板）６６と、飛翔用電極６８と、対向電極７０とを備えている。
【０００４】
インクガイド６４は、インクガイド基板６２の上に配置され、インクガイド６４の中央部分には、図中上下方向に切り欠き溝が設けられインク案内溝７２が形成されている。
配線基板６６には、インクガイド６４の配置位置に対応して貫通孔７４が設けられ、インクガイド６４が貫通孔７４を通り抜け、先端が配線基板６６の表面上に突出するように構成されている。
また、インクガイド基板６２と配線基板６６とによって、インク液室となるインク流路７６が形成されるとともに、飛翔用電極６８が、配線基板６６に設けられた貫通孔７４の周りを囲むように配線基板６６の表面（図中上側の面）に、リング状に形成されている。
一方、インクガイド６４と対向する位置には、インク中の帯電した色剤成分の極性が反対の電圧が印加される対向電極７０が設けられ、この対向電極７０の表面に記録媒体Ｐが配置される。
【０００５】
このようなヘッド構成において、飛翔用電極６８に印加される電圧レベルと同極性に帯電した色剤成分を含むインクが一方向（図中右から左の方向）に向かって流れ、飛翔用電極６８の電圧レベルがオフ状態の時、インクの流動エネルギーおよびインク案内溝７４における毛細管現象の力を受けて、配線基板６６の表面より突出したインクガイド６４の先端部にインクが上昇し、所定のメニスカスを形成する。
この状態で、画像データに応じて、飛翔用電極６８に所定の電圧が印加されると、インクガイド６４の先端部に位置するインクは帯電した色剤成分に作用する静電力（斥力）によりインク滴として吐出する。このようにして吐出した、帯電した色剤成分を有するインク滴は、対向電極７０の反対の極性に引き寄せられ、記録媒体Ｐに着弾する。
こうして、インクジェットヘッド６０と対向電極７０上に配置された記録媒体Ｐとを相対的に移動させながら記録媒体Ｐに所望の画像を記録することができる。
【０００６】
上記公報では、このような１単位のインクジェットヘッドを複数並べマルチチャンネル化することにより、インクジェット記録装置を構成することができるとされている。具体的には、図８に示すように、複数のインクガイド６４を一方向に配列した列状インクガイド部材６１を複数配列してマルチチャンネル化し、図８に示すよう列状インクガイド部材６１におけるインクガイド６４の配列方向にインクを流すことによって複数のインクガイド６４からインク滴を吐出させることができるとされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に示すように、インクの流れる方向に沿って複数のインクガイド６４を配列した列状インクガイド部材６１を用いてマルチチャンネル化したインクジェットヘッドの構成では、インク滴の吐出の際に、吐出するインク滴のサイズにばらつきが生じ、適正なサイズのインク滴を均一に吐出させることができないといった問題があった。
具体的には、インクの流れる上流側に位置するインクガイド６４から吐出するインク滴に対して、下流側に位置するインクガイド６４から吐出するインク滴のサイズが小さく、場合によってはインク滴が吐出しなくなる。このため、所望の画像を正確に記録することができないというものである。
このような問題は、インクジェット記録装置のみならず、静電力を利用して液滴を吐出させる液体吐出装置に共通した問題である。
【０００８】
そこで、本発明は、上述の静電力を利用した液体吐出装置において、複数の液滴のサイズがばらつくことなく略均一な液滴を吐出することのできる液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、荷電粒子を含む液体が一方向に流れる液室と、前記液室に設けられた孔から先端が突出した突起であって、前記液室内を流れる液体をこの先端近傍に導く突起状ガイドが一方向に複数配列して設けられた列状ガイド部材と、前記突起状ガイドそれぞれの先端近傍に導かれた前記液体を前記液体中の荷電粒子に作用する静電力を用いて前記液体を吐出させる、前記突起状ガイドそれぞれに対して設けられた吐出用電極と、前記液室に液体を供給する液体供給路と、前記液室から液体を回収する液体回収路とが、それぞれヘッドブロックに設けられた液体吐出ヘッドであって、前記列状ガイド部材は、突起状ガイドの配列方向が前記液室内の前記液体の流れる方向に対して略直交するように配置され、前記液体供給路および前記液体回収路の少なくとも一方の流路が、前記液室との接続部分において、前記液室の深さに対応して流路深さが前記液室に向かって徐々に浅くなるように形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００１０】
突起状ガイドの配列方向が前記液室内の前記液体の流れる方向に対して略直交するように、前記列状ガイド部材を配置することにより、配列方向に並ぶ前記突起状ガイドに対して、前記液体の供給圧力を略均等に掛けることができ、その結果、前記基板上方の、突出する前記突起状ガイドの先端に、前記突起状ガイドに導かれて形成される前記液体のメニスカスの位置が略均一となり、液滴として吐出する際の液滴の大きさを前記突起状ガイドの配列方向の位置に関わらず一定とすることができる。
【００１１】
前記列状ガイド部材を少なくとも１つ収納するための凹状嵌合部を有するガイド受部材が、前記列状ガイド部材を収納して前記液室の所定の位置に位置決めされて配置されるのが好ましい。
これにより、各突起状ガイドの先端の前記液室から突出する高さが略均一となり、液滴として吐出する際の液滴の大きさを前記突起状ガイドの配列方向の位置に関わらず一定とすることができる。また、前記突起状ガイドの配置位置の精度が向上し、例えば記録媒体に液滴を吐出して記録する際の吐出した液滴の記録媒体への着弾位置の精度が向上する。
【００１２】
また、前記ガイド受部材には、前記吐出用電極の形成された基板を載置して接合するための接合面が設けられ、この接合面に前記基板を接合することによって前記液室を形成する第１の壁面が形成されており、さらに、前記ガイド受部材に前記列状ガイド部材を収納することにより、前記突起状ガイドの基部に、前記接合面と段差を持って、前記液室を形成する第２の壁面が形成されており、前記第１の壁面および前記第２の壁面が、前記液室の天井面および底面を成すのが好ましい。
これにより、各突起状ガイドの先端の前記液室から突出する高さが略均一となり、液滴として吐出する際の液滴の大きさを前記突起状ガイドの配列方向の位置に関わらず一定とすることができるほか、略一定の高さを持つ液室を形成することができる。
【００１３】
また、前記ガイド受部材には、前記基板を接着するための接着剤塗布用溝が前記液室から見て前記接合面の外側に設けられているのが好ましい。
これにより、塗布する接着剤の量を高精度に管理する必要はなくなり、接着後の前記接合面と前記基板との間に隙間を発生することなく組み立てることができる。したがって、各突起状ガイドの先端の前記液室から突出する高さを略均一とし、液滴の大きさを一定とすることができるほか、略一定の高さを持つ液室を形成することができる。
【００１４】
さらに、前記列状ガイド部材と前記ガイド受部材とが同一の材料によって成形されるのが好ましい。
これにより、前記列状ガイド部材と前記ガイド受部材の線膨張係数を等しくすることができ、硬化接着剤を用いて前記基板を接合して組み立てる際の環境変動または記録時の環境変動に対して各部材が同等に膨張あるいは収縮するため、前記基板の上方の、突出する前記突起状ガイドの先端に、前記突起状ガイドに導かれて形成される前記液体のメニスカスの位置を略均一とし、液滴として吐出する際の液滴の大きさを前記突起状ガイドの配列方向の位置に関わらず一定とすることができる。また、前記突起状ガイドの配置位置の精度が向上し、例えば記録媒体に液滴を吐出して記録する際の吐出した液滴の記録媒体への着弾位置の精度が向上する。
また、前記液体供給路および前記液体回収路の少なくとも一方の流路が、前記液室との接続部分において、前記液室に向かって流路深さが徐々に浅くなった後、前記液室の横幅に対応して前記液室に向かって流路の横幅が拡がっているのが好ましい。
さらに、前記液体供給路および前記液体回収路の少なくとも一方の流路の底面が、前記液室の深さに対応して流路深さが前記液室に向かって徐々に浅くなるような斜面であるのが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、荷電粒子を含む液体が一方向に流れる液室、前記液室に設けられた孔から先端が突出した突起であって、前記液室内を流れる液体をこの先端近傍に導く突起状ガイドが設けられたガイド部材、前記液室に液体を供給する液体供給路、および、前記液室から液体を回収する液体回収路が、それぞれ設けられたヘッドブロックと、前記突起状ガイドの先端近傍に導かれた前記液体を前記液体中の荷電粒子に作用する静電力を用いて前記液体を吐出させ、かつ、前記突起状ガイド近傍に設けられる吐出用電極が形成される基板とで構成される液体吐出ヘッドであって、前記液室の壁面と、前記液体供給路および前記液体回収路の少なくとも一方の壁面とが、前記ヘッドブロックと前記基板を接合することによって形成されるとともに、前記液体供給路および前記液体回収路の少なくとも一方の液路と前記液室のそれぞれの周りを囲むように、前記基板と前記ヘッドブロックとが密着されて前記液路と前記液室のそれぞれが別々にシールドされ、前記液体供給路および前記液体回収路の少なくとも一方の流路は、前記液室との接続部分において、前記液室の深さに対応して流路深さが前記液室に向かって徐々に浅くなるように形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００１６】
これにより、前記ヘッドブロックと前記基板との接合部分の領域全体を密着するのではなく、前記液体供給路および前記液体回収路の少なくとも一方の液路と前記液室のそれぞれの周りを密着するので、前記液路および前記液室のそれぞれを別個にシールドすることができ、圧力を加えて流れる前記液体の漏れを防ぎ、漏れた液体が異なる流路または前記液室へ流入することを防止することができる。
なお、密着を行う場合、接着剤を用いて前記基板と前記ヘッドブロックとを接着してもよく、また、シール剤を用いて密着してもよい。シール剤を用いると、ヘッドの分解を容易に行うことができ、再利用することが可能である。
【００１７】
また、前記ヘッドブロックには、前記液体供給路および前記液体回収路のそれぞれの周りを囲むように第１の接着剤塗布用溝が設けられ、この第１の接着剤塗布用溝に接着剤を塗布することで、前記ヘッドブロックに前記基板が接着されるのが好ましい。
前記液体供給路および前記液体回収路のそれぞれの周りを囲むように、前記ヘッドブロックと前記基板とが接合する接合部分の一部分で接着されるので、前記基板に反りが生じるような場合でも、前記液体供給路および前記液体回収路の間に位置する前記液室の高さを一定にすることができ、つまり、前記液室から突出する前記突起状ガイドの突出高さを略均一とし、吐出する液滴の大きさを一定とすることができる。
【００１８】
前記ガイド部材を少なくとも１つ収納するための凹状嵌合部を有するガイド受部材が、前記列状ガイド部材を収納して前記液室の所定の位置に位置決めされて配置され、前記ガイド受部材には、前記基板を載置して接合するための接合面が設けられるとともに、この接合面を分断するように設けられた前記基板を接着するための第２の接着剤塗布用溝が設けられ、前記液体供給路、前記吐出部および前記液体回収路のそれぞれの周りを囲むように設けられた前記第１の接着剤塗布用溝と前記ガイド受部材の前記接合面を分断するように設けられた前記第２の接着剤塗布用溝とが連通しているのが好ましい。
これにより、前記液室を前記液体供給路および前記液体回収路からシールドすることができ前記液体の漏れを防ぐことができる。その結果、前記液体を必ず前記液室に供給することができ、荷電粒子をロスすることなく前記突起状ガイドへ供給することができる。
【００１９】
また、前記液体供給路および前記液体回収路の少なくとも一方の流路は、前記液室との接続部分において、前記液室に向かって流路深さが徐々に浅くなった後、前記液室の横幅に対応して前記液室に向かって流路の横幅が拡がっているのが好ましい。
これにより、前記液室への前記液体の供給が滑らかに行われ、かつ、前記液体にかかる圧力を均等にすることができ、前記基板上方の、突出する前記突起状ガイドの先端に、前記突起状ガイドに前記液体が導かれて形成される前記液体のメニスカスの位置が略均一となり、液滴として吐出する際の液滴の大きさを前記突起状ガイドの配列方向の位置に関わらず一定とすることができる。
【００２０】
また、前記液体供給路および前記液体回収路の少なくとも一方の流路の底面が、前記液室の深さに対応して流路深さが前記液室に向かって徐々に浅くなるような斜面であるのが好ましい。
【００２１】
また、本発明は、荷電粒子を含む液体が一方向に流れる液室と、前記液室に設けられた孔から先端が突出し、前記液室内を流れる液体をこの先端近傍に導く複数の突起状ガイドを直交する２方向に２次元配列した２次元配列ガイド部材と、前記突起状ガイドのそれぞれの先端近傍に導かれた前記液体を前記液体中の荷電粒子に作用する静電力を用いて前記液体を吐出させる、前記突起状ガイド近傍に設けられた吐出用電極と、前記液室に液体を供給する液体供給路と、前記液室から液体を回収する液体回収路とが、それぞれヘッドブロックに設けられた液体吐出ヘッドであって、前記２次元配列ガイド部材は、一体的に成形された部材であると共に、前記突起状ガイドの配列する２方向のうち、配列個数の多い方向が前記液室内の前記液体の流れる方向に対して略直交するように、前記２次元配列ガイド部材が配置され、前記液体供給路および前記液体回収路の少なくとも一方の流路は、前記液室との接続部分において、前記液室の深さに対応して流路深さが前記液室に向かって徐々に浅くなるように形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００２２】
これにより、部材の線膨張係数を等しくすることができ、硬化接着剤を用いて前記基板を接合して組み立てる際の環境変動または記録時の環境変動に対して各部材が同等に膨張あるいは収縮するため、前記基板上方の、突出する前記突起状ガイドの先端に、前記突起状ガイドに前記液体が導かれて形成される前記液体のメニスカスの位置を略均一とし、吐出する際の液滴の大きさを前記突起状ガイドの配列方向の位置に関わらず一定とすることができる。しかも、配列方向に並ぶ前記突起状ガイドに対して、液体の供給圧力を略均等に掛けることができ、その結果、前記突起状ガイドに液体が導かれて前記基板の上方に形成される前記液体のメニスカスの位置が略均一となり、液体が吐出する際の液滴の大きさを前記突起状ガイドの配列方向の位置に関わらず一定とすることができる。
【００２３】
本発明においては、前記液体供給路および前記液体回収路の少なくとも一方の流路が、前記液室との接続部分において、前記液室に向かって流路深さが徐々に浅くなった後、前記液室の横幅に対応して前記液室に向かって流路の横幅が拡がっているのが好ましい。
さらに、本発明においては、前記液体供給路および前記液体回収路の少なくとも一方の流路の底面が、前記液室の深さに対応して流路深さが前記液室に向かって徐々に浅くなるような斜面であるのが好ましい。
なお、前記荷電粒子は、例えば、色剤成分であり、前記液体は、帯電した色剤成分を含むインクである。
また、上記液体吐出ヘッドを用いて前記液体を吐出することを特徴とする液体吐出装置を提供する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の液体吐出装置に用いる本発明の液体吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッドの斜視図である。
図１に示すインクジェットヘッド１０は、静電力により、帯電した色剤成分が溶媒中に分散されたインク中の色剤成分を凝集し、凝集したインクをインク滴として吐出させることで、画像データに対応する画像を記録紙上に記録する静電吐出型インクジェット記録装置の記録ヘッドである。
インクジェットヘッド１０は、ヘッドブロック１２と、ヘッドブロック１２に設けられた吐出部１４と、配線基板１６とを主に有して構成される。
【００２６】
ヘッドブロック１２は、図１に示すように、図中上面が略長方形をした所定の厚さを有する板状部材であり、図１中右側面には、インクを吐出部１４に供給するインク供給口１８とインクを吐出部１４から回収するインク回収口２０が設けられ、図示されないインク循環装置に接続されている。
インク供給口１８は、後述するインク供給路２６（図２参照）に、インク回収口２０は、後述するインク回収路２８に繋がっている。
また、ヘッドブロック１２の図中左右の側面には、ヘッドブロック１２をインクジェット記録装置の所定の位置に取り付けるための取付部２２が設けられている。
【００２７】
吐出部１４は、ヘッドブロック１２に設けられ、ヘッドブロック１２の略中央部が所定の形状に加工されて形成された部位であり、インク滴を吐出する。
図２は、吐出部１４を拡大した拡大斜視図である。
図２に示すように、吐出部１４は、インク液室３０と、インク液室３０にインクを供給するインク供給路２６と、インク液室３０に配設され画像データに応じてインク滴の吐出／非吐出を行う吐出デバイス２４と、吐出されなかったインクを回収するインク回収路２８と、が形成されている。
また、吐出部１４の外周部には、吐出部１４に配線基板１６をヘッドブロック１２に載置して接着するための接着剤塗布用溝３２が形成されている。接着剤塗布用溝３２に接着剤を塗布し、この部分において配線基板１６を接着することで、加圧されて供給されるインクが吐出部１４の外部に漏れないように、吐出部１４内部をこの周りを取り巻く外部から遮断する（シールドする）ことができる。また、さらに、吐出部１４には、接着剤塗布用溝３４、３６が形成され、この接着剤塗布用溝３４、３６が、接着剤塗布用溝３２とともに連通して接続され、インク供給路２６の周りを囲むように、また、インク液室３０の周りを囲むように、さらに、インク回収路２８の周りを囲むように構成されている。
すなわち、ヘッドブロック１２が配線基板１６と接合する部分のうち、インク供給路２６、インク液室３０およびインク回収路２８のそれぞれの周りを囲む部分において、配線基板１６がヘッドブロック１２と密着して接着されている。
これにより、インク供給路２６、インク液室３０およびインク回収路２８のそれぞれが接着により互いに完全に遮断され、加圧されて流れるインクが配線基板１６の接着面が僅かに剥がれた部分から漏れ、例えばインク供給路２６からインク液室３０を経由せずにインク回収路２８に流れ込むのを防止することができる。
【００２８】
配線基板１６は、上面に配線導体が形成された絶縁性基板であり、ヘッドブロック１２の上面と接合するように載置して固定される。図３に示すように、配線基板１６には、貫通孔４７の周りに飛翔用電極４５が形成されている。配線基板１６は、本発明における基板に対応する。
配線基板１６には、電圧供給用コネクタ４０が図１に示すように下面側に設けられており、電圧供給用コネクタ４０の各々の端子と飛翔用電極４５とが、配線基板１６上に形成された配線を介して接続されている。
配線基板１６は、ヘッドブロック１２の上面全面を覆うように載置され、上述した接着剤塗布用溝３２、３４および３６に塗布された接着剤により、ヘッドブロック１２に密着され、さらに、ヘッドブロック１２の上面の４隅に設けられた取付ネジ３８によってヘッドブロック１２に固定される。
なお、インクジェットヘッド１０は、接着剤を用いて配線基板１６をヘッドブロック１２に密着して接着するが、本発明においては、接着剤の替わりに、シール剤を用いて配線基板１６をヘッドブロック１２に密着させ、この状態で、取付ネジ３８によってヘッドブロック１２に固定してもよい。
【００２９】
図３は、また、ヘッドブロック１２に固定された配線基板１６の状態を示す図である。図３からわかるように、配線基板１６に設けられた貫通孔４７をインクガイド４６のそれぞれが通り抜け、インクガイド４６の先端が配線基板１６の表面から突出している。貫通孔４７の周りに設けられた飛翔用電極４５は、貫通孔４７を通り抜けたインクガイド４６の近傍を囲むように位置する。
【００３０】
吐出部１４は、吐出デバイス２４とインク液室３０とを有し、吐出デバイス２４はマルチチャンネル化された複数のインクガイド４６からインク滴を吐出する部位である。
吐出デバイス２４は、配線基板１６に形成された飛翔用電極４５と、３つの列状インクガイド部材４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、インクガイド受部材４４とによって形成される。
【００３１】
図４（ａ），（ｂ）は、３つの列状インクガイド部材４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、インクガイド受部材４４との構成を示す概略斜視図である。
列状インクガイド部材４２ａ，４２ｂ，４２ｃのそれぞれは、複数のインクガイド４６が一方向に配列するようにガイド基板と一体的に形成された部材である。
インクガイド４６は、インクの流動エネルギーによってインクを先端に導く部位であり、先端に導かれたインクは、飛翔用電極４５に印加された色剤成分と同極性の電圧によって発生する静電力により吐出されるように構成される。
一方、インクガイド受部材４４は、列状インクガイド部材４２ａ，４２ｂ，４２ｃを収納するための凹状嵌合部５０を有する部材であり、図４（ｂ）に示すように、列状インクガイド部材４２ａ，４２ｂ，４２ｃを凹状嵌合部５０に並列に収納して、インク液室３０の所定の位置に位置決めされて配置される。
【００３２】
より詳しく説明すると、列状インクガイド部材４２ａ，４２ｂ，４２ｃを収納したインクガイド受部材４４は、図５に示すように、インクヘッドブロック１２の所定の位置、すなわち、インク供給路２６およびインク回収路２８の間に設けられたインク液室３０内に、しかも、列状インクガイド部材４２ａ，４２ｂ，４２のそれぞれにおけるインクガイド４６の配列方向が、インク供給路２６から供給されインク液室３０内を流れるインクの流れ方向に対して略直交するように、列状インクガイド部材４２ａ，４２ｂ，４２ｃが配置されている。
【００３３】
また、図４（ｂ）に示されるように、列状インクガイド部材４２ａ，４２ｂ，４２ｃを収納したインクガイド受部材４４が所定の位置に配置されたとき、配線基板１６と接合する配線基板接合面５２が、ヘッドブロック１２の接合面と面一になるようにインクガイド受部材４４の両端部に設けられ、この配線基板接合面５２に配線基板１６を接合することによってインク液室３０の天井面が形成される。
一方、インクガイド受部材４４に列状インクガイド部材４２ａ，４２ｂ，４２ｃを収納することにより、列状インクガイド部材４２ａ，４２ｂ，４２ｃのそれぞれのインクガイド４６の基部の面４８によって、配線基板接合面５２と段差を持った、インク液室３０の底面が形成される。
【００３４】
したがって、列状インクガイド部材４２ａ，４２ｂ，４２ｃを収納したインクガイド受部材４４を所定の位置に位置決めして配置し、インクガイド受部材４４の配線基板接合面５２に配線基板１６を載置し接着することで、インク液室３０が形成される。その際、インクガイド４６は、インクガイド４６の長さが、形成されるインク液室３０の深さより長くなるように形成されており、配線基板１６に設けられた貫通孔４７から先端が突出するように構成される。
配線基板１６をヘッドブロック１２およびインクガイド受部材４４に接合させて固定した場合、図３に示すように、貫通孔４７の周りに形成された飛翔用電極４５が、突出したインクガイド４６の周りを取り巻く位置に配される。
【００３５】
なお、インクガイド受部材４４と列状インクガイド部材４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、同一の線膨張係数を持ち、変形や歪みが部分的に生じないように、同一の材料によって形成されるのが好ましい。
【００３６】
また、インクガイド受部材４４には、配線基板１２を接着するための接着剤塗布用溝５４が、インク液室３０から見て配線基板接合面５２の外側に配線基板接合面５２を分断するように設けられ、図２に示すように、接着剤塗布用溝３４と連通している。
【００３７】
なお、１つの列状インクガイド部材４２（インクガイド部材４２ａ，４２ｂ，４２ｃの総称として符号４２を付す）が備えるインクガイド４６の配列個数やインクガイド受部材４４の収納する列状インクガイド部材４２の収納個数は、特に制限されない。また、本発明では、記録する記録紙の幅一杯にヘッドが延在したラインヘッドの構成としてもよいし、記録紙に対して相対的に移動しつつ記録するシリアル型ヘッドの構成としてもよい。また、インクジェットヘッド１０が、色剤成分の異なるインク、すなわち、色相の異なるインクをそれぞれ吐出するように複数を設けた構成としてもよいし、無彩色を含む１色のインクを吐出する１つのインクジェットヘッド１０からなるヘッド構成としてもよい。
【００３８】
図５および図６は、吐出部１４の断面斜視図および部分拡大図である。
これらの図に示されるように、インク液室３０は、インク供給路２６とインク回収路２８との間に設けられ、インク供給路２６およびインク回収路２８は、インク液室３０との接続部分において、インク液室３０の深さに対応して流路深さがインク液室３０に向かって徐々に浅くなるように、流路の底面に斜面５６ａ，５６ｂを有する。また、インク供給路２６およびインク回収路２８は、インク液室３０との接続部分において、インク液室３０に向かって流路深さが徐々に浅くなった後、インク液室３０の横幅に対応してインク液室３０に向かって流路の横幅が拡がっている。
したがって、インク供給路２６は、インク液室３０に向かうに従って流路深さが浅くなり（断面積が狭くなり）、インクの流速を速くし、この後、インク供給路２６はインク液室３０に向かって拡がり、インクを一様に、しかも、インクガイド４６の配列方向に対して略直交する方向に流す。インク回収路２８では、回収されるインクがインク液室３０から離れるに従って流路の横幅が狭まり、この後、流路深さが深くなる。
【００３９】
なお、インク供給路２６の斜面５６ａおよびインク回収路２８の斜面５６ｂの下方には、インクに含まれる色剤成分を凝集するための凝集用電極（図示されず）が設けられている。
凝集用電極は、帯電した色剤成分と同極性の電圧を加えることにより色剤成分を配線基板１６側に付勢し所定濃度に凝集させる。
インク液室３０にインクが流入される前に、色剤成分が配線基板１６側に凝集されるので、高濃度のインクをインクガイド４６から吐出することができ、高い吐出周波数に対しても色剤成分の凝集を追従させることができる。
【００４０】
また、インク液室３０の下流側に位置するインク回収路２８側に凝集用電極を設けることにより、凝集用電極で凝集されず、インク回収路２８側へ流出しようとする色剤成分の流出を抑制することができる。
これにより、さらなる高濃度のインクをインクガイド４６から吐出することができ、より高い吐出周波数に対しても色剤成分の凝集を追従させることができる。なお、凝集用電極は、図５中の吐出デバイス２４の下方に設けられてもよい。
【００４１】
このように、インクジェットヘッド１０では、インクガイド４６の配列方向がインク液室３０内のインクの流れる方向に対して略直交するようにインクガイド部材４２を配置するが、この配置構成を採用するのは以下の理由による。
すなわち、従来のように、インクガイド部材のインクガイド６４の配列方向をインクの流れに平行にすると、図９に示すように、インクの流れにおける下流側で、インクガイド６４の先端に形成されるインクのメニスカス位置は、インクの保有する流動エネルギーの損失により低下し、飛翔用電極６８の上方に導かれたインクの量が少なくなり、この結果、インクガイド６４から吐出されるインク滴の大きさが小さくなり、上流側から吐出されるインク滴と下流側から吐出されるインク滴との大きさが異なりばらつく結果となるからである。
【００４２】
インクジェットヘッド１０では、インクガイド４６の配列方向がインクの流れに対して略直交するように列状インクガイド部材４２を配置する構成とするので、配列方向に並ぶインクガイド４６に対して、インクの供給圧力を略均等に掛けることができ、その結果、配線基板１６上方の、突出するインクガイド４６の先端に、インクガイド４６に導かれて形成されるインクのメニスカスの位置が略均一となり、インク滴として吐出する際のインク滴の大きさをインクガイド４６の配列方向の位置に関わらず一定とすることができる。
【００４３】
また、列状インクガイド部材４２を収納するための凹状嵌合部５０を有するガイド受部材４４が、列状インクガイド部材４２を収納してインク液室３０の所定の位置に位置決めされて配置されるので、各インクガイド４６の先端のインク液室３０から突出する高さが略均一となり、インク滴として吐出する際のインク滴の大きさをインクガイド４６の配列方向の位置に関わらず一定とすることができる。また、インクガイド４６の配置位置の精度を向上することができるので、記録紙にインク滴を吐出して記録する際のインク滴の記録紙への着弾位置の精度を向上させることができる。
【００４４】
記録紙とインクジェットヘッド１０とを記録紙の幅方向に相対的に移動しつつ１ライン〜数ライン分ずつを記録する場合、インクガイド部材４２のインクガイド４６の配列方向を記録紙の幅方向と一致させることで、主走査方向に記録される１ライン分〜数ライン分の画像を位置によらず略均一なインク滴を用いて吐出することができる。
【００４５】
また、インクガイド受部材４４には、吐出用電極４５の形成された配線基板１６を載置して接合するための配線基板接合面５２が設けられ、この配線基板接合面５２に配線基板１６を接合することによってインク液室３０の天井面となる壁面が形成され、また、インクガイド受部材４４に列状インクガイド部材４２を収納することにより、インクガイド４６の基部に、配線基板接合面５２と段差を持って、インク液室３０の底面となる壁面が形成されるので、各インクガイド４６の先端のインク液室３０から突出する高さが略均一となり、インク滴として吐出する際のインク滴の大きさをインクガイド４６の配列方向の位置に関わらず一定とすることができるほか、略一定の高さを持つインク液室３０を形成することができる。
【００４６】
また、インクガイド受部材４４には、配線基板１６を接着するための接着剤塗布用溝５４がインク液室３０から見て配線基板接合面５２の外側に設けられているので、塗布する接着剤の量を高精度に管理する必要はなくなり、接着後の配線基板接合面５２と配線基板１６との間に隙間を発生することなく組み立てることができる。したがって、各インクガイド４６の先端のインク液室３０から突出する高さを略均一とし、吐出するインク滴の大きさを一定とすることができるほか、略一定の高さを持つインク液室３０を形成することができる。
【００４７】
さらに、列状インクガイド部材４２とインクガイド受部材４４とが同一の材料によって形成されることにより、列状インクガイド部材４２とインクガイド受部材４４の線膨張係数を等しくすることができ、硬化接着剤を用いて配線基板１６を接合して組み立てる際の環境変動または記録時の環境変動に対して各部材が同等に膨張あるいは収縮するため、配線基板１６の上方の、突出するインクガイド４６の先端に、インクガイド４６に導かれて形成されるインクのメニスカスの位置を略均一とし、インク滴として吐出する際のインク滴の大きさをインクガイド４６の配列方向の位置に関わらず一定とすることができる。また、インクガイド４６の配置位置の精度が向上し、記録紙にインク滴を吐出して記録する際の吐出したインク滴の記録紙への着弾位置の精度を向上させることができる。
【００４８】
また、インク供給路２６およびインク回収路２８とインク液室３０のそれぞれの周りを囲むように、配線基板１６とヘッドブロック１２との接合する接合部分の一部分が密着されてインク供給路２６およびインク回収路２８とインク液室３０のそれぞれが別々にシールドされているので、圧力を加えて流れるインクの漏れを防ぎ、漏れたインクがインク供給路２６、インク回収路２８あるいはインク液室３０へ流入することを防止することができる。
【００４９】
また、ヘッドブロック１２には、インク供給路２６およびインク回収路２８のそれぞれの周りを囲むように、接着剤塗布用溝３４，３６が設けられ、接着剤塗布用溝３４，３６に接着剤を塗布することで、ヘッドブロック１２に配線基板１６が接着されるので、すなわち、ヘッドブロック１２と配線基板１６とが接合する接合部分の一部分で接着されるので、配線基板１６に反りが生じるような場合でも、インク供給路２６およびインク回収路２８の間に位置するインク液室３０の高さを一定にすることができ、つまり、インク液室３０から突出するインクガイド４６の突出高さを略均一とし、吐出する液滴の大きさを一定とすることができる。
【００５０】
インクガイド受部材４４に設けられた接着剤塗布用溝５４と、インク液体供給路２６およびインク回収路２８のそれぞれの周りを囲むように設けられた接着剤塗布用溝３４，３６とが連通しているので、インク液室３０をインク供給路２６およびインク回収路２８から完全にシールドすることができインクの漏れを防ぐことができる。その結果、色剤成分を含んだインクを必ずインク液室３０に供給することができ、色剤成分をロスすることなくインクガイド４６へ供給することができる。
【００５１】
また、インク供給路２６およびインク回収路２８は、インク液室３０との接続部分において、流路深さがインク液室３０に向かって徐々に浅くなるように、流路の底面が斜面となっているので、インク液室３０へのインクの供給は滑らかになり、かつ、インクの流速が上昇するので、色剤成分の移動を促すことができる。さらに、インク供給路２６およびインク回収路２８は、インク液室３０との接続部分において、インク液室３０に向かって流路深さが徐々に浅くなった後、インク液室３０に向かって流路の横幅が拡がっているので、インク液室３０へのインクの供給が滑らかに行われ、かつ、圧力を均等にすることができ、配線基板１６上方の、突出するインクガイド４６の先端に、インクガイド４６にインクが導かれて形成されるインクのメニスカスの位置が略均一となり、インク滴として吐出する際のインク滴の大きさをインクガイド４６の配列方向の位置に関わらず一定とすることができる。
【００５２】
なお、インクジェットヘッド１０は、対向する記録紙の後方に位置する対向電極と、記録紙を搬送する公知の記録紙搬送手段と、記録紙の幅方向にヘッドを移動させる公知のキャリッジ機構と、公知のインクタンク等と共に、吐出するインク滴の大きさが略均一な静電吐出型インクジェット記録装置を構成する。
【００５３】
インクジェットヘッド１０では、インクガイド４６は、１つの梁が突出した形態であるが、本発明においては、図７（ａ）に示すように、インクガイドの中央部分に、上下方向に切り欠き溝が設けられインク案内溝が形成されたものであってもよく、インクガイド４６の形態は特に制限されない。
【００５４】
このようなインクジェットヘッド１０では、図示されないインク循環装置によりヘッドブロック１２のインク供給口１８から供給された帯電した色剤成分を含むインクが、インク供給路２６を経て、インク液室３０内へ均一に供給される。この時、インクに含まれる色剤成分は、インク供給路２６側に設けられ凝集用電極に印加された電圧により、配線基板１６側へ付勢され、所定の濃度に凝集される。色剤成分が所定の濃度に凝集されたインクがインク液室３０内へ供給される。
【００５５】
インク液室３０では、飛翔用電極４５の電圧レベルがオフの状態では、インクは、メニスカスの位置を保持した状態で静止し、インクガイド４６の先端からインクが吐出しない。一方、飛翔用電極４５の電圧レベルがオンの状態では、飛翔用電極４５の印加される電圧によって発生する色剤成分に作用する静電力（斥力）により、先端に導かれたインクがインク滴として飛び出し、対向する記録紙に向けて飛翔する。この場合、図７（ａ）に示す対向電極７０と同様の対向電極が設けられているので、この対向電極の極性により、記録紙の所定の位置に真っ直ぐ飛翔して着弾する。
吐出されないインクはインク液室３０を通過してインク回収路２８へ流れ、インク回収口２０から回収される。
【００５６】
このようにして、インクジェットヘッドと記録紙とを相対的に移動させながら記録を行うことにより、記録紙に画像データに対応する画像を記録することができる。
【００５７】
なお、インクジェットヘッド１０は、列状インクガイド４２を複数重ねてインクガイド受部材４４に収納した部材を、２次元配列ガイド部材として、一体的に成形し、インクガイドの配列する２方向のうち、配列個数の多い方向がインク液室３０内のインクの流れる方向に対して略直交するように、２次元配列ガイド部材を配置する構成とすることもできる。これにより、硬化接着剤を用いて前記基板を接合して組み立てる際の環境変動または記録時の環境変動に対して各部材が同等に膨張あるいは収縮するため、配線基板１６上方の、突出するインクガイド４６の先端に、インクガイド４６にインクが導かれて形成されるインクのメニスカスの位置を略均一とし、吐出する際のインク滴の大きさをインクガイド４６の配列方向の位置に関わらず一定とすることができる。しかも、配列方向に並ぶインクガイド４６に対して、インクの供給圧力を略均等に掛けることができ、その結果、インクガイド４６に導かれて配線基板１６の上方に形成されるインクのメニスカスの位置が略均一となり、インクが吐出する際のインク滴の大きさをインクガイド４６の配列方向の位置に関わらず一定とすることができる。
【００５８】
本発明の液体吐出ヘッドは、帯電した色剤成分を含むインクに限定されるものではなく、荷電粒子を含む液体を吐出させる液体吐出ヘッドであれば特に制限されない。例えば、上記インクジェット記録装置の他に、帯電粒子を利用して液滴を吐出して対象物を塗布する塗布装置に適用することができる。
【００５９】
以上、本発明の液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００６０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明は、マルチチャンネル化した静電型液体吐出装置および液体吐出ヘッドにおいて、複数の液滴のサイズがばらつくことなく略均一な液滴を吐出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体吐出装置に用いる本発明の液体吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッドの斜視図である。
【図２】図１に示すインクジェットヘッドの要部の拡大斜視図である。
【図３】図１に示すインクジェットヘッドの配線基板の表面を示す斜視図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、図１に示すインクジェットヘッドにおける列状インクガイド部材とインクガイド受部材との構成を示す概略斜視図である。
【図５】図１に示すインクジェットヘッドにおける吐出部の断面斜視図である。
【図６】図５に示す吐出部の部分拡大図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は、従来の静電吐出型のインクジェット記録装置における１単位のインクジェットヘッドの構成を概念的に表した図である。
【図８】図７に示すインクジェットヘッド記録装置におけるインクガイドの配列を説明する図である。
【図９】従来のインクジェット記録装置におけるインクガイドに形成されるインクのメニスカスを説明する図である。
【符号の説明】
１０，６０インクジェットヘッド
１２ヘッドブロック
１４吐出部
１６，６６配線基板
１８インク供給口
２０インク回収口
２２取付部
２４吐出デバイス
２６インク供給路
２８インク回収路
３０インク液室
３２，３４，３６，５４接着剤塗布用溝
３８取付ネジ
４０電圧供給用コネクタ
４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，６１列状インクガイド部材
４４インクガイド受部材
４５，６８飛翔用電極
４６，６４インクガイド
４７貫通孔
４８インクガイドの基部の面
５０凹状嵌合部
５２配線基板接合面
５６ａ，５６ｂ斜面
７０対向電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrostatic discharge type liquid discharge head and a liquid discharge apparatus that discharge liquid containing charged particles by electrostatic force.
[0002]
[Prior art]
The electrostatic discharge type ink jet recording method uses an ink containing a charged colorant component, applies a predetermined voltage to the flying electrode of the ink jet head according to image data, and uses the electrostatic force to apply the ink. This is a method of performing ejection and recording an image corresponding to image data on a recording medium. As a recording apparatus using this electrostatic discharge type inkjet recording system, for example, an inkjet recording apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-230608 is known.
[0003]
FIGS. 7A and 7B are diagrams conceptually showing the configuration of one unit of ink jet head that ejects one ink droplet in the ink jet recording apparatus disclosed in the above publication.
The inkjet head 60 includes an ink guide substrate 62, an ink guide 64, a wiring substrate (insulating substrate) 66, a flying electrode 68, and a counter electrode 70.
[0004]
The ink guide 64 is disposed on the ink guide substrate 62, and an ink guide groove 72 is formed in the central portion of the ink guide 64 by providing a notch groove in the vertical direction in the figure.
The wiring board 66 is provided with a through hole 74 corresponding to the arrangement position of the ink guide 64, and the ink guide 64 passes through the through hole 74, and the tip protrudes on the surface of the wiring board 66. .
Further, the ink guide substrate 62 and the wiring substrate 66 form an ink flow path 76 serving as an ink liquid chamber, and the flying electrode 68 surrounds the through hole 74 provided in the wiring substrate 66. The wiring board 66 is formed in a ring shape on the surface (upper surface in the drawing).
On the other hand, a counter electrode 70 to which a voltage having the opposite polarity of the charged colorant component in the ink is applied is provided at a position facing the ink guide 64, and the recording medium P is disposed on the surface of the counter electrode 70. The
[0005]
In such a head configuration, ink containing a colorant component charged to the same polarity as the voltage level applied to the flying electrode 68 flows in one direction (right to left in the figure), and the flying electrode 68 When the voltage level of the ink guide is off, the ink rises to the tip of the ink guide 64 protruding from the surface of the wiring board 66 due to the flow energy of the ink and the capillary action force in the ink guide groove 74, and a predetermined meniscus. Form.
In this state, when a predetermined voltage is applied to the flying electrode 68 according to the image data, the ink positioned at the tip of the ink guide 64 is ink by electrostatic force (repulsive force) acting on the charged colorant component. Discharge as drops. The discharged ink droplets having the charged colorant component are attracted to the opposite polarity of the counter electrode 70 and land on the recording medium P.
In this manner, a desired image can be recorded on the recording medium P while relatively moving the inkjet head 60 and the recording medium P disposed on the counter electrode 70.
[0006]
In the above publication, it is said that an ink jet recording apparatus can be configured by arranging a plurality of such one unit ink jet heads to form a multichannel. Specifically, as shown in FIG. 8, a plurality of columnar ink guide members 61 in which a plurality of ink guides 64 are arranged in one direction are arranged to form a multichannel, and in the columnar ink guide member 61 as shown in FIG. It is supposed that ink droplets can be ejected from a plurality of ink guides 64 by flowing ink in the arrangement direction of the ink guides 64.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, as shown in the above publication, in the configuration of an ink jet head using a multi-channel ink guide member 61 in which a plurality of ink guides 64 are arranged along the direction of ink flow, an ink droplet is ejected. There is a problem in that the size of the ejected ink droplets varies, and the ink droplets of the appropriate size cannot be ejected uniformly.
Specifically, the size of the ink droplets ejected from the ink guide 64 located on the downstream side is smaller than the ink droplets ejected from the ink guide 64 located on the upstream side in which the ink flows. No longer. For this reason, a desired image cannot be accurately recorded.
Such a problem is common to not only an ink jet recording apparatus but also a liquid ejecting apparatus that ejects droplets using electrostatic force.
[0008]
Accordingly, the present invention provides a liquid ejection head and a liquid ejection apparatus capable of ejecting substantially uniform droplets without variation in size of a plurality of droplets in the above-described liquid ejection device using electrostatic force. With the goal.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present invention provides a liquid chamber in which a liquid containing charged particles flows in one direction, and a protrusion whose tip protrudes from a hole provided in the liquid chamber, the liquid flowing in the liquid chamber A plurality of protrusion-shaped guides that are arranged in one direction in the vicinity of the tip, and the liquid guided to the vicinity of the tip of each of the protrusion guides acts on charged particles in the liquid. An ejection electrode provided for each of the protruding guides that ejects the liquid using an electrostatic force;A liquid supply path for supplying liquid to the liquid chamber and a liquid recovery path for recovering liquid from the liquid chamber are provided in the head block, respectively.In the liquid discharge head, the row-shaped guide members are arranged so that the arrangement direction of the protruding guides is substantially orthogonal to the direction in which the liquid flows in the liquid chamber.In addition, at least one flow path of the liquid supply path and the liquid recovery path has a flow path depth gradually toward the liquid chamber corresponding to the depth of the liquid chamber at a connection portion with the liquid chamber. It is formed to become shallowA liquid discharge head is provided.
[0010]
By arranging the row-shaped guide members so that the arrangement direction of the projection guides is substantially orthogonal to the direction of flow of the liquid in the liquid chamber, the liquid is arranged with respect to the projection guides arranged in the arrangement direction. As a result, the position of the meniscus of the liquid formed by being guided by the protruding guide is substantially uniform at the tip of the protruding protruding guide above the substrate. Thus, the size of the droplets when ejected as droplets can be made constant regardless of the position of the protruding guides in the arrangement direction.
[0011]
It is preferable that a guide receiving member having a concave fitting portion for storing at least one of the row-shaped guide members is positioned and arranged at a predetermined position of the liquid chamber by storing the row-shaped guide members. .
As a result, the height of the protrusions protruding from the liquid chamber at the tip is substantially uniform, and the size of the droplets when discharged as droplets is constant regardless of the position in the arrangement direction of the protrusion guides. can do. Further, the accuracy of the arrangement position of the protruding guide is improved, and for example, the accuracy of the landing position of the ejected droplets on the recording medium when the droplets are ejected and recorded on the recording medium is improved.
[0012]
The guide receiving member is provided with a bonding surface for mounting and bonding the substrate on which the discharge electrode is formed, and the liquid chamber is formed by bonding the substrate to the bonding surface. A first wall surface is formed, and the liquid chamber is formed at the base of the protruding guide with a step difference from the joining surface by accommodating the row-shaped guide member in the guide receiving member. Preferably, a second wall surface is formed, and the first wall surface and the second wall surface form a ceiling surface and a bottom surface of the liquid chamber.
As a result, the height of the protrusions protruding from the liquid chamber at the tip is substantially uniform, and the size of the droplets when discharged as droplets is constant regardless of the position in the arrangement direction of the protrusion guides. In addition, a liquid chamber having a substantially constant height can be formed.
[0013]
Moreover, it is preferable that the guide receiving member is provided with an adhesive application groove for adhering the substrate on the outside of the joint surface when viewed from the liquid chamber.
Thereby, it is not necessary to manage the amount of adhesive to be applied with high accuracy, and assembly can be performed without generating a gap between the bonded surface after bonding and the substrate. Accordingly, the height of the protruding guides protruding from the liquid chamber can be made substantially uniform, the droplet size can be made constant, and a liquid chamber having a substantially constant height can be formed. it can.
[0014]
  Furthermore, it is preferable that the row-shaped guide member and the guide receiving member are formed of the same material.
  Thereby, the linear expansion coefficient of the said row | line | column-shaped guide member and the said guide receiving member can be made equal, and with respect to the environmental fluctuation | variation at the time of joining and assembling | assembling the said board | substrate using a hardening adhesive agent, or the environmental fluctuation | variation at the time of recording Since each member expands or contracts equally, the position of the liquid meniscus formed by being guided by the protruding guide is made substantially uniform at the tip of the protruding protruding guide above the substrate. The size of the droplet when ejected as a droplet can be made constant regardless of the position in the arrangement direction of the protruding guides. Further, the accuracy of the arrangement position of the protruding guide is improved, and for example, the accuracy of the landing position of the ejected droplets on the recording medium when the droplets are ejected and recorded on the recording medium is improved.
  In addition, at least one of the liquid supply path and the liquid recovery path has a flow path depth that gradually decreases toward the liquid chamber at a connection portion with the liquid chamber. It is preferable that the lateral width of the flow channel expands toward the liquid chamber corresponding to the lateral width.
  Furthermore, the bottom surface of at least one of the liquid supply path and the liquid recovery path isCorresponding to the depth of the liquid chamber, the flow path depth gradually decreases toward the liquid chamber.A slope is preferred.
[0015]
  Further, the present invention provides a liquid chamber in which a liquid containing charged particles flows in one direction, a protrusion whose tip protrudes from a hole provided in the liquid chamber, and a protrusion that guides the liquid flowing in the liquid chamber to the vicinity of the tip A head block provided with a guide member provided with a guide, a liquid supply path for supplying liquid to the liquid chamber, and a liquid recovery path for recovering liquid from the liquid chamber, and the tip of the protruding guide The liquid guided to the vicinity is discharged using the electrostatic force acting on the charged particles in the liquid, and the substrate is formed with a discharge electrode provided in the vicinity of the protruding guide. A liquid ejection head comprising: a wall surface of the liquid chamber; and a wall surface of at least one of the liquid supply path and the liquid recovery path.JoiningAnd the substrate and the head block so as to surround each of at least one liquid path and the liquid chamber of the liquid supply path and the liquid recovery path.TogaEach of the liquid path and the liquid chamber is shielded separately and at least one of the liquid supply path and the liquid recovery path has a depth of the liquid chamber at a connection portion with the liquid chamber. The liquid discharge head is characterized in that the flow path depth is gradually reduced toward the liquid chamber.
[0016]
Accordingly, the entire region of the joint portion between the head block and the substrate is not in close contact, but is in close contact with at least one of the liquid supply path and the liquid recovery path and around each of the liquid chambers. Each of the liquid path and the liquid chamber can be shielded separately to prevent leakage of the liquid flowing by applying pressure and to prevent the leaked liquid from flowing into different flow paths or the liquid chamber. Can do.
In addition, when performing close_contact | adherence, you may adhere | attach the said board | substrate and the said head block using an adhesive agent, and you may adhere | attach using a sealing agent. When a sealant is used, the head can be easily disassembled and reused.
[0017]
The head block is provided with a first adhesive application groove so as to surround each of the liquid supply path and the liquid recovery path, and an adhesive is applied to the first adhesive application groove. It is preferable that the substrate is bonded to the head block by coating.
Since the head block and the substrate are bonded to each other so as to surround each of the liquid supply path and the liquid recovery path, even when the substrate is warped, The height of the liquid chamber located between the liquid supply path and the liquid recovery path can be made constant, that is, the protruding height of the protruding guide protruding from the liquid chamber is made substantially uniform and discharged. The size of the droplet can be made constant.
[0018]
  A guide receiving member having a concave fitting portion for storing at least one guide member is positioned and disposed at a predetermined position in the liquid chamber, storing the row guide members, and the guide receiving member Is provided with a bonding surface for mounting and bonding the substrate, and this bonding surfaceWas provided to divideA second adhesive application groove for adhering the substrate is provided, and the first adhesive application is provided so as to surround each of the liquid supply path, the discharge section, and the liquid recovery path. Groove and the joint surface of the guide receiving memberTo divideIt is preferable that the provided second adhesive application groove communicate with the second adhesive application groove.
  Thereby, the liquid chamber can be shielded from the liquid supply path and the liquid recovery path, and leakage of the liquid can be prevented. As a result, the liquid can be supplied to the liquid chamber without fail, and charged particles can be supplied to the protruding guide without loss.
[0019]
  Also,At least one flow path of the liquid supply path and the liquid recovery path has a lateral width of the liquid chamber after the flow path depth gradually decreases toward the liquid chamber at a connection portion with the liquid chamber. Correspondingly, it is preferable that the lateral width of the flow path is expanded toward the liquid chamber.
Accordingly, the liquid is smoothly supplied to the liquid chamber, and the pressure applied to the liquid can be made uniform. The position of the meniscus of the liquid formed by guiding the liquid to the guide is substantially uniform, and the size of the droplet when ejected as a droplet is constant regardless of the position in the arrangement direction of the protruding guide. can do.
[0020]
  Further, the bottom surface of at least one of the liquid supply path and the liquid recovery path isCorresponding to the depth of the liquid chamber, the flow path depth gradually decreases toward the liquid chamber.A slope is preferred.
[0021]
  Further, the present invention provides a liquid chamber in which a liquid containing charged particles flows in one direction, and a plurality of protruding guides that protrude from a hole provided in the liquid chamber and guide the liquid flowing in the liquid chamber to the vicinity of the tip. Two-dimensionally arranged guide members that are two-dimensionally arranged in two directions orthogonal to each other, and the liquid guided to the charged particles in the liquid by using the liquid guided to the vicinity of the tips of the protruding guides. A discharge electrode provided in the vicinity of the protruding guide to be discharged;A liquid supply path for supplying liquid to the liquid chamber and a liquid recovery path for recovering liquid from the liquid chamber are provided in the head block, respectively.The liquid ejection head, wherein the two-dimensional array guide member is an integrally formed member, and the direction in which the number of arrays is larger among the two directions in which the projecting guides are arrayed is the liquid in the liquid chamber. The two-dimensional array guide member is arranged so as to be substantially orthogonal to the direction of flow ofAt least one of the liquid supply path and the liquid recovery path has a flow path depth gradually toward the liquid chamber corresponding to the depth of the liquid chamber at a connection portion with the liquid chamber. It is formed to become shallowA liquid discharge head is provided.
[0022]
As a result, the linear expansion coefficients of the members can be made equal, and each member expands or contracts equally with respect to environmental fluctuations when bonding and assembling the substrates using a hardened adhesive or environmental fluctuations during recording. Therefore, the position of the liquid meniscus formed by guiding the liquid to the projecting guide is made substantially uniform at the tip of the projecting guide above the substrate, and the size of the droplet when ejected The height can be made constant regardless of the position of the protruding guides in the arrangement direction. In addition, the liquid supply pressure can be applied substantially evenly to the protruding guides arranged in the arrangement direction, and as a result, the liquid is guided to the protruding guides and formed above the substrate. The position of the meniscus becomes substantially uniform, and the size of the droplet when the liquid is ejected can be made constant regardless of the position in the arrangement direction of the protruding guides.
[0023]
  In the present invention, after at least one of the liquid supply path and the liquid recovery path, the flow path depth gradually decreases toward the liquid chamber at the connection portion with the liquid chamber, It is preferable that the lateral width of the flow channel is expanded toward the liquid chamber in correspondence with the lateral width of the liquid chamber.
  Furthermore, in the present invention, the bottom surface of at least one of the liquid supply path and the liquid recovery path isCorresponding to the depth of the liquid chamber, the flow path depth gradually decreases toward the liquid chamber.A slope is preferred.
  The charged particles are, for example, colorant components, and the liquid is ink containing a charged colorant component.
  Further, the present invention provides a liquid discharge apparatus that discharges the liquid using the liquid discharge head.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a liquid discharge head and a liquid discharge apparatus of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
[0025]
FIG. 1 is a perspective view of an ink jet head which is an example of the liquid discharge head of the present invention used in the liquid discharge apparatus of the present invention.
The inkjet head 10 shown in FIG. 1 aggregates the colorant component in the ink in which the charged colorant component is dispersed in the solvent by electrostatic force, and discharges the aggregated ink as ink droplets, thereby generating image data. It is a recording head of an electrostatic discharge type inkjet recording apparatus that records a corresponding image on recording paper.
The ink jet head 10 mainly includes a head block 12, a discharge unit 14 provided in the head block 12, and a wiring substrate 16.
[0026]
As shown in FIG. 1, the head block 12 is a plate-like member having a predetermined thickness whose upper surface is substantially rectangular, and an ink supply for supplying ink to the ejection unit 14 is provided on the right side in FIG. 1. An inlet 18 and an ink recovery port 20 for recovering ink from the ejection unit 14 are provided, and are connected to an ink circulation device (not shown).
The ink supply port 18 is connected to an ink supply path 26 (see FIG. 2) described later, and the ink recovery port 20 is connected to an ink recovery path 28 described later.
Further, attachment portions 22 for attaching the head block 12 to a predetermined position of the inkjet recording apparatus are provided on the left and right side surfaces of the head block 12 in the drawing.
[0027]
The ejection part 14 is a part that is provided in the head block 12 and is formed by processing a substantially central part of the head block 12 into a predetermined shape, and ejects ink droplets.
FIG. 2 is an enlarged perspective view in which the discharge unit 14 is enlarged.
As shown in FIG. 2, the ejection unit 14 ejects ink droplets according to image data provided in the ink liquid chamber 30, an ink supply path 26 that supplies ink to the ink liquid chamber 30, and the ink liquid chamber 30. An ejection device 24 that performs non-ejection and an ink collection path 28 that collects ink that has not been ejected are formed.
In addition, an adhesive application groove 32 for mounting and bonding the wiring substrate 16 on the head block 12 is formed on the outer peripheral portion of the discharge unit 14. By applying an adhesive to the adhesive application groove 32 and adhering the wiring board 16 at this portion, the inside of the discharge unit 14 can be prevented so that ink supplied under pressure does not leak outside the discharge unit 14. It can be shielded (shielded) from the outside surrounding this area. Further, adhesive application grooves 34 and 36 are formed in the discharge portion 14, and the adhesive application grooves 34 and 36 are connected in communication with the adhesive application groove 32, and the ink supply path 26. , The ink liquid chamber 30 and the ink collection path 28 are further enclosed.
That is, in the portion where the head block 12 is joined to the wiring substrate 16, the wiring substrate 16 is in close contact with the head block 12 in the portion surrounding each of the ink supply path 26, the ink liquid chamber 30, and the ink recovery path 28. It is glued.
As a result, each of the ink supply path 26, the ink liquid chamber 30, and the ink recovery path 28 is completely cut off from each other by adhesion, and the pressurized and flowing ink leaks from the portion where the adhesion surface of the wiring board 16 is slightly peeled, For example, it is possible to prevent the ink supply path 26 from flowing into the ink recovery path 28 without going through the ink liquid chamber 30.
[0028]
The wiring substrate 16 is an insulating substrate having a wiring conductor formed on the upper surface, and is placed and fixed so as to be bonded to the upper surface of the head block 12. As shown in FIG. 3, flying electrodes 45 are formed around the through holes 47 in the wiring board 16. The wiring board 16 corresponds to the board in the present invention.
As shown in FIG. 1, a voltage supply connector 40 is provided on the lower surface side of the wiring board 16, and each terminal of the voltage supply connector 40 and the flying electrode 45 are formed on the wiring board 16. Are connected through the wiring.
The wiring substrate 16 is placed so as to cover the entire upper surface of the head block 12, and is in close contact with the head block 12 by the adhesive applied to the adhesive application grooves 32, 34, and 36, and further the head block. The head block 12 is fixed with mounting screws 38 provided at four corners of the upper surface of the head 12.
The inkjet head 10 uses an adhesive to adhere and bond the wiring board 16 to the head block 12. However, in the present invention, instead of the adhesive, the wiring board 16 is attached to the head block 12 using a sealant. In this state, it may be fixed to the head block 12 with the mounting screw 38.
[0029]
FIG. 3 is a diagram showing a state of the wiring board 16 fixed to the head block 12. As can be seen from FIG. 3, each of the ink guides 46 passes through the through holes 47 provided in the wiring board 16, and the tip of the ink guide 46 protrudes from the surface of the wiring board 16. The flying electrode 45 provided around the through hole 47 is positioned so as to surround the vicinity of the ink guide 46 that has passed through the through hole 47.
[0030]
The ejection unit 14 includes an ejection device 24 and an ink liquid chamber 30, and the ejection device 24 is a part that ejects ink droplets from a plurality of ink guides 46 that are multi-channeled.
The ejection device 24 is formed by a flying electrode 45 formed on the wiring substrate 16, three rows of ink guide members 42 a, 42 b, 42 c, and an ink guide receiving member 44.
[0031]
FIGS. 4A and 4B are schematic perspective views showing the configuration of three columnar ink guide members 42a, 42b, and 42c and an ink guide receiving member 44. FIG.
Each of the row-shaped ink guide members 42a, 42b, and 42c is a member formed integrally with the guide substrate so that the plurality of ink guides 46 are arranged in one direction.
The ink guide 46 is a part that guides the ink to the tip by the flow energy of the ink, and the ink guided to the tip is ejected by an electrostatic force generated by a voltage having the same polarity as the colorant component applied to the flying electrode 45. Configured to be.
On the other hand, the ink guide receiving member 44 is a member having a concave fitting portion 50 for housing the columnar ink guide members 42a, 42b, 42c. As shown in FIG. 4B, the columnar ink guide member 42a, 42b, and 42c are accommodated in parallel in the concave fitting portion 50, and are positioned and arranged at predetermined positions in the ink liquid chamber 30.
[0032]
More specifically, as shown in FIG. 5, the ink guide receiving member 44 in which the line-shaped ink guide members 42a, 42b, and 42c are accommodated in a predetermined position of the ink head block 12, that is, the ink supply path 26 and the ink recovery path. In the ink liquid chamber 30 provided between the paths 28, the arrangement direction of the ink guides 46 in each of the line-shaped ink guide members 42 a, 42 b, 42 is supplied from the ink supply path 26 and is supplied into the ink liquid chamber 30. The columnar ink guide members 42a, 42b, and 42c are arranged so as to be substantially orthogonal to the flow direction of the ink flowing through the.
[0033]
Also, as shown in FIG. 4B, when the ink guide receiving member 44 that houses the line-shaped ink guide members 42a, 42b, and 42c is disposed at a predetermined position, the wiring board bonding is performed to bond to the wiring board 16. The surface 52 is provided at both ends of the ink guide receiving member 44 so as to be flush with the bonding surface of the head block 12, and the wiring substrate 16 is bonded to the wiring substrate bonding surface 52, thereby the ceiling of the ink liquid chamber 30. A surface is formed.
On the other hand, by accommodating the line-shaped ink guide members 42a, 42b, 42c in the ink guide receiving member 44, the wiring board bonding is performed by the base surface 48 of each ink guide 46 of the line-shaped ink guide members 42a, 42b, 42c. A bottom surface of the ink liquid chamber 30 having a step with the surface 52 is formed.
[0034]
Therefore, the ink guide receiving member 44 containing the row-shaped ink guide members 42a, 42b, and 42c is positioned and arranged at a predetermined position, and the wiring board 16 is placed on the wiring board bonding surface 52 of the ink guide receiving member 44. The ink liquid chamber 30 is formed by bonding. At this time, the ink guide 46 is formed such that the length of the ink guide 46 is longer than the depth of the ink liquid chamber 30 to be formed, and the tip protrudes from the through hole 47 provided in the wiring board 16. Configured as follows.
When the wiring board 16 is bonded and fixed to the head block 12 and the ink guide receiving member 44, the flying electrode 45 formed around the through hole 47 is formed around the protruding ink guide 46 as shown in FIG. It is arranged at the position surrounding.
[0035]
The ink guide receiving member 44 and the columnar ink guide members 42a, 42b, and 42c preferably have the same linear expansion coefficient and are formed of the same material so that deformation and distortion do not partially occur. .
[0036]
The ink guide receiving member 44 has an adhesive application groove 54 for bonding the wiring substrate 12 so as to divide the wiring substrate bonding surface 52 outside the wiring substrate bonding surface 52 when viewed from the ink liquid chamber 30. 2 and communicates with the adhesive application groove 34 as shown in FIG.
[0037]
It should be noted that the number of ink guides 46 provided in one row-shaped ink guide member 42 (generally referred to as ink guide members 42a, 42b, 42c) and the row-shaped ink guide member 42 that the ink guide receiving member 44 stores. There is no particular limitation on the number of storages. Further, in the present invention, a configuration of a line head in which the head extends to the full width of the recording paper to be recorded, or a configuration of a serial type head for recording while moving relative to the recording paper may be adopted. In addition, the inkjet head 10 may have a configuration in which a plurality of inks having different colorant components, that is, inks having different hues, are ejected, or one inkjet that ejects one color ink including an achromatic color. A head configuration including the head 10 may be used.
[0038]
5 and 6 are a cross-sectional perspective view and a partially enlarged view of the discharge unit 14, respectively.
As shown in these drawings, the ink liquid chamber 30 is provided between the ink supply path 26 and the ink recovery path 28, and the ink supply path 26 and the ink recovery path 28 are connected to the ink liquid chamber 30. , Slopes 56 a and 56 b are provided on the bottom surface of the flow path so that the flow path depth gradually decreases toward the ink liquid chamber 30 corresponding to the depth of the ink liquid chamber 30. In addition, the ink supply path 26 and the ink recovery path 28 correspond to the width of the ink liquid chamber 30 after the flow path depth gradually decreases toward the ink liquid chamber 30 at the connection portion with the ink liquid chamber 30. As a result, the lateral width of the flow path increases toward the ink liquid chamber 30.
Therefore, the ink supply path 26 becomes shallower (the cross-sectional area becomes narrower) as it goes toward the ink liquid chamber 30, and the ink flow speed is increased. Thereafter, the ink supply path 26 enters the ink liquid chamber 30. The ink spreads and flows in a direction that is substantially orthogonal to the direction in which the ink guides 46 are arranged. In the ink recovery path 28, the lateral width of the flow path narrows as the recovered ink moves away from the ink liquid chamber 30, and then the flow path depth increases.
[0039]
An aggregation electrode (not shown) for aggregating colorant components contained in the ink is provided below the slope 56a of the ink supply path 26 and the slope 56b of the ink recovery path 28.
The aggregating electrode urges the colorant component toward the wiring board 16 by applying a voltage having the same polarity as the charged colorant component, and aggregates the colorant component to a predetermined concentration.
Before the ink flows into the ink chamber 30, the colorant component is aggregated on the wiring board 16 side, so that high concentration ink can be ejected from the ink guide 46, and color can be obtained even at high ejection frequencies. Aggregation of the agent component can be followed.
[0040]
Further, by providing an aggregating electrode on the ink recovery path 28 located downstream of the ink liquid chamber 30, the colorant component that is not aggregated by the aggregating electrode but flows out to the ink recovery path 28 side can be prevented. Can be suppressed.
As a result, it is possible to eject a further high-density ink from the ink guide 46, and it is possible to follow the aggregation of the colorant components even at a higher ejection frequency. The aggregation electrode may be provided below the ejection device 24 in FIG.
[0041]
As described above, in the inkjet head 10, the ink guide member 42 is arranged so that the arrangement direction of the ink guides 46 is substantially orthogonal to the ink flow direction in the ink liquid chamber 30, and this arrangement configuration is adopted. The reason is as follows.
That is, when the arrangement direction of the ink guides 64 of the ink guide member is made parallel to the ink flow as in the prior art, as shown in FIG. 9, it is formed at the tip of the ink guide 64 on the downstream side in the ink flow. The meniscus position of the ink is lowered due to the loss of the flow energy held by the ink, and the amount of ink guided above the flying electrode 68 is reduced. As a result, the size of the ink droplet ejected from the ink guide 64 is reduced. This is because the ink droplets ejected from the upstream side and the ink droplets ejected from the downstream side are different in size.
[0042]
In the inkjet head 10, the row-shaped ink guide members 42 are arranged so that the arrangement direction of the ink guides 46 is substantially orthogonal to the ink flow. The supply pressure can be applied substantially evenly. As a result, the position of the ink meniscus formed by being guided to the ink guide 46 at the tip of the protruding ink guide 46 above the wiring board 16 becomes substantially uniform. The size of the ink droplet when ejected as a droplet can be made constant regardless of the position of the ink guide 46 in the arrangement direction.
[0043]
Further, a guide receiving member 44 having a concave fitting portion 50 for storing the row-shaped ink guide member 42 is positioned and disposed at a predetermined position in the ink liquid chamber 30, which stores the row-shaped ink guide member 42. Therefore, the height of each ink guide 46 protruding from the ink liquid chamber 30 is substantially uniform, and the size of the ink droplet when ejected as an ink droplet is constant regardless of the position of the ink guide 46 in the arrangement direction. can do. Further, since the accuracy of the arrangement position of the ink guide 46 can be improved, it is possible to improve the accuracy of the landing position of the ink droplet on the recording paper when the ink droplet is ejected and recorded on the recording paper.
[0044]
When recording one line to several lines while relatively moving the recording paper and the inkjet head 10 in the width direction of the recording paper, the arrangement direction of the ink guides 46 of the ink guide member 42 is the width direction of the recording paper. By matching, images of one line to several lines recorded in the main scanning direction can be ejected using substantially uniform ink droplets regardless of position.
[0045]
The ink guide receiving member 44 is provided with a wiring board bonding surface 52 for mounting and bonding the wiring board 16 on which the discharge electrodes 45 are formed. The wiring board 16 is attached to the wiring board bonding surface 52. By bonding, a wall surface that becomes the ceiling surface of the ink liquid chamber 30 is formed, and by accommodating the row-shaped ink guide member 42 in the ink guide receiving member 44, the wiring board bonding surface 52 is formed at the base of the ink guide 46. Since the wall surface serving as the bottom surface of the ink liquid chamber 30 is formed with a level difference, the height protruding from the ink liquid chamber 30 at the tip of each ink guide 46 becomes substantially uniform, and the ink when ejected as ink droplets The droplet size can be made constant regardless of the position of the ink guide 46 in the arrangement direction, and the ink liquid chamber 30 having a substantially constant height can be formed.
[0046]
The ink guide receiving member 44 is provided with an adhesive application groove 54 for adhering the wiring board 16 on the outer side of the wiring board bonding surface 52 when viewed from the ink liquid chamber 30. Therefore, it is possible to assemble without generating a gap between the bonded wiring board bonding surface 52 and the wiring board 16. Accordingly, the height protruding from the ink liquid chamber 30 at the tip of each ink guide 46 can be made substantially uniform, the size of the ejected ink droplets can be made constant, and the ink liquid chamber 30 having a substantially constant height. Can be formed.
[0047]
Further, since the line-shaped ink guide member 42 and the ink guide receiving member 44 are formed of the same material, the linear expansion coefficients of the line-shaped ink guide member 42 and the ink guide receiving member 44 can be equalized and cured. Since each member expands or contracts equally with respect to environmental fluctuations when bonding and assembling the wiring board 16 using an adhesive or environmental fluctuations during recording, the protruding ink guide 46 above the wiring board 16 The position of the meniscus of the ink formed by being guided by the ink guide 46 is made substantially uniform at the tip, and the size of the ink droplet when ejected as an ink droplet is made constant regardless of the position of the ink guide 46 in the arrangement direction. be able to. Further, the accuracy of the arrangement position of the ink guide 46 is improved, and the accuracy of the landing position of the ejected ink droplet on the recording paper when the ink droplet is ejected and recorded on the recording paper can be improved.
[0048]
Further, a part of the joining portion where the wiring board 16 and the head block 12 are joined is closely attached so as to surround each of the ink supply path 26, the ink recovery path 28, and the ink liquid chamber 30. Since each of the recovery path 28 and the ink liquid chamber 30 is shielded separately, leakage of the flowing ink by applying pressure is prevented, and the leaked ink flows into the ink supply path 26, the ink recovery path 28 or the ink liquid chamber 30. Can be prevented.
[0049]
The head block 12 is provided with adhesive application grooves 34 and 36 so as to surround each of the ink supply path 26 and the ink recovery path 28, and adhesive is applied to the adhesive application grooves 34 and 36. By applying, the wiring substrate 16 is bonded to the head block 12, that is, since the bonding is performed at a part of the bonding portion where the head block 12 and the wiring substrate 16 are bonded, the wiring substrate 16 may be warped. Even in this case, the height of the ink liquid chamber 30 positioned between the ink supply path 26 and the ink recovery path 28 can be made constant, that is, the protruding height of the ink guide 46 protruding from the ink liquid chamber 30 is substantially the same. It can be made uniform and the size of the discharged droplets can be made constant.
[0050]
The adhesive application groove 54 provided in the ink guide receiving member 44 and the adhesive application grooves 34 and 36 provided so as to surround each of the ink liquid supply path 26 and the ink recovery path 28 communicate with each other. As a result, the ink liquid chamber 30 can be completely shielded from the ink supply path 26 and the ink recovery path 28, and ink leakage can be prevented. As a result, the ink containing the colorant component can always be supplied to the ink liquid chamber 30, and the colorant component can be supplied to the ink guide 46 without loss.
[0051]
In addition, the ink supply path 26 and the ink recovery path 28 are inclined at the bottom surface of the flow path so that the flow path depth gradually decreases toward the ink liquid chamber 30 at the connection portion with the ink liquid chamber 30. Therefore, the supply of ink to the ink liquid chamber 30 becomes smooth and the flow rate of the ink increases, so that the movement of the colorant component can be promoted. Further, the ink supply path 26 and the ink recovery path 28 flow toward the ink liquid chamber 30 after the flow path depth gradually decreases toward the ink liquid chamber 30 at the connection portion with the ink liquid chamber 30. Since the width of the path is widened, the ink can be smoothly supplied to the ink liquid chamber 30 and the pressure can be equalized. At the tip of the protruding ink guide 46 above the wiring board 16, The position of the ink meniscus formed when the ink is guided to the ink guide 46 becomes substantially uniform, and the size of the ink droplet when ejected as an ink droplet is made constant regardless of the position of the ink guide 46 in the arrangement direction. Can do.
[0052]
The ink jet head 10 includes a counter electrode positioned behind the opposing recording paper, a known recording paper conveying means for conveying the recording paper, a known carriage mechanism for moving the head in the width direction of the recording paper, and a known Together with the ink tank, an electrostatic discharge type ink jet recording apparatus in which the size of ink droplets to be discharged is substantially uniform is configured.
[0053]
In the ink jet head 10, the ink guide 46 has a form in which one beam protrudes. However, in the present invention, as shown in FIG. 7A, a notch groove is formed in the center portion of the ink guide in the vertical direction. The ink guide groove may be provided, and the form of the ink guide 46 is not particularly limited.
[0054]
In such an ink jet head 10, the ink containing the charged colorant component supplied from the ink supply port 18 of the head block 12 by an ink circulation device (not shown) is uniformly fed into the ink liquid chamber 30 through the ink supply path 26. To be supplied. At this time, the colorant component contained in the ink is urged toward the wiring substrate 16 by the voltage applied to the aggregation electrode provided on the ink supply path 26 side, and is aggregated to a predetermined concentration. Ink in which the colorant components are aggregated to a predetermined concentration is supplied into the ink chamber 30.
[0055]
In the ink liquid chamber 30, when the voltage level of the flying electrode 45 is off, the ink stops with the meniscus position held, and the ink does not discharge from the tip of the ink guide 46. On the other hand, when the voltage level of the flying electrode 45 is on, the ink guided to the tip as an ink droplet by the electrostatic force (repulsive force) acting on the colorant component generated by the voltage applied to the flying electrode 45. Jump out and fly toward the opposite recording paper. In this case, since the counter electrode similar to the counter electrode 70 shown in FIG. 7A is provided, it jumps straight to a predetermined position on the recording paper and lands due to the polarity of the counter electrode.
The ink that is not ejected passes through the ink liquid chamber 30 and flows to the ink recovery path 28 and is recovered from the ink recovery port 20.
[0056]
In this way, an image corresponding to the image data can be recorded on the recording paper by performing recording while relatively moving the inkjet head and the recording paper.
[0057]
The inkjet head 10 integrally forms a member in which a plurality of line-shaped ink guides 42 are stacked and accommodated in the ink guide receiving member 44 as a two-dimensional array guide member, and out of two directions in which the ink guides are arranged, The two-dimensional array guide member may be arranged so that the direction in which the number of arrays is large is substantially orthogonal to the direction of ink flow in the ink liquid chamber 30. As a result, each member expands or contracts equally with respect to environmental fluctuations when bonding and assembling the substrates using a hardened adhesive or environmental fluctuations during recording, so that the protruding ink guide above the wiring board 16 The position of the meniscus of the ink formed when the ink is guided to the ink guide 46 is made substantially uniform at the tip of the ink guide 46, and the size of the ink droplet when ejected is constant regardless of the position of the ink guide 46 in the arrangement direction. can do. In addition, the ink supply pressure can be applied substantially evenly to the ink guides 46 arranged in the arrangement direction, and as a result, the position of the ink meniscus that is guided to the ink guide 46 and formed above the wiring substrate 16. Becomes substantially uniform, and the size of ink droplets when ink is ejected can be made constant regardless of the position of the ink guide 46 in the arrangement direction.
[0058]
The liquid discharge head of the present invention is not limited to ink containing a charged colorant component, and is not particularly limited as long as it is a liquid discharge head that discharges liquid containing charged particles. For example, in addition to the above-described ink jet recording apparatus, the present invention can be applied to a coating apparatus that applies a target by discharging droplets using charged particles.
[0059]
Although the liquid ejection head and the liquid ejection apparatus of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Of course it is good.
[0060]
【The invention's effect】
As described above in detail, the present invention can eject substantially uniform droplets without variation in the size of a plurality of droplets in a multi-channel electrostatic liquid ejection apparatus and liquid ejection head. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an ink jet head which is an example of a liquid discharge head of the present invention used in a liquid discharge apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged perspective view of a main part of the ink jet head shown in FIG.
3 is a perspective view showing a surface of a wiring board of the ink jet head shown in FIG. 1. FIG.
FIGS. 4A and 4B are schematic perspective views illustrating the configuration of the columnar ink guide member and the ink guide receiving member in the inkjet head shown in FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional perspective view of a discharge portion in the inkjet head shown in FIG.
6 is a partially enlarged view of the discharge unit shown in FIG.
7A and 7B are diagrams conceptually showing a configuration of one unit of an ink jet head in a conventional electrostatic discharge type ink jet recording apparatus.
FIG. 8 is a diagram illustrating an arrangement of ink guides in the inkjet head recording apparatus shown in FIG.
FIG. 9 is a diagram illustrating an ink meniscus formed on an ink guide in a conventional ink jet recording apparatus.
[Explanation of symbols]
10,60 Inkjet head
12 Head block
14 Discharge part
16, 66 Wiring board
18 Ink supply port
20 Ink collection port
22 Mounting part
24 Dispensing device
26 Ink supply path
28 Ink collection path
30 Ink chamber
32, 34, 36, 54 Groove for adhesive application
38 mounting screws
40 Voltage supply connector
42, 42a, 42b, 42c, 61 row ink guide member
44 Ink guide receiving member
45,68 Flying electrode
46, 64 ink guide
47 Through hole
48 Ink guide base surface
50 concave fitting
52 Wiring board interface
56a, 56b slope
70 Counter electrode

Claims

A liquid chamber in which a liquid containing charged particles flows in one direction;
A row-shaped guide member provided with a plurality of protrusion-shaped guides arranged in one direction to project the liquid flowing in the liquid chamber to the vicinity of the tip, the protrusion protruding from a hole provided in the liquid chamber.
An ejection electrode provided for each of the projecting guides, wherein the liquid guided near the tip of each of the projecting guides is ejected using an electrostatic force acting on charged particles in the liquid; ,
A liquid supply path for supplying a liquid to the liquid chamber;
The liquid recovery path for recovering the liquid from the liquid chamber is a liquid discharge head provided in each head block,
The row guide members are arranged so that the arrangement direction of the protruding guides is substantially orthogonal to the direction in which the liquid flows in the liquid chamber,
At least one flow path of the liquid supply path and the liquid recovery path has a flow path depth gradually shallower toward the liquid chamber corresponding to the depth of the liquid chamber at a connection portion with the liquid chamber. A liquid discharge head characterized by being formed as described above.

The guide receiving member having a concave fitting portion for storing at least one of the row-shaped guide members is positioned and disposed at a predetermined position of the liquid chamber, storing the row-shaped guide members. The liquid discharge head described in 1.

The guide receiving member is provided with a bonding surface for mounting and bonding the substrate on which the discharge electrode is formed, and the liquid chamber is formed by bonding the substrate to the bonding surface. Wall is formed,
Further, by housing the row-shaped guide members in the guide receiving member, a second wall surface that forms the liquid chamber is formed at the base of the projecting guide with a step difference from the joint surface. ,
The liquid discharge head according to claim 1, wherein the first wall surface and the second wall surface form a ceiling surface and a bottom surface of the liquid chamber.

The liquid ejection head according to claim 3, wherein the guide receiving member is provided with an adhesive application groove for adhering the substrate on the outer side of the joint surface when viewed from the liquid chamber.

The liquid ejection head according to claim 1, wherein the row-shaped guide member and the guide receiving member are formed of the same material.

At least one flow path of the liquid supply path and the liquid recovery path has a lateral depth of the liquid chamber after the flow path depth gradually decreases toward the liquid chamber at a connection portion with the liquid chamber. Correspondingly, the liquid discharge head according to any one of claims 1 to 5, wherein a lateral width of the flow path is expanded toward the liquid chamber.

The bottom surface of at least one flow path of the liquid supply path and the liquid recovery path is an inclined surface in which the flow path depth gradually decreases toward the liquid chamber corresponding to the depth of the liquid chamber. Item 7. The liquid discharge head according to any one of Items 1 to 6.

A liquid chamber in which a liquid containing charged particles flows in one direction,
A guide member provided with a projecting guide having a tip protruding from a hole provided in the liquid chamber, the guide guiding the liquid flowing in the liquid chamber to the vicinity of the tip;
A liquid supply path for supplying a liquid to the liquid chamber;
And a head block provided with a liquid recovery path for recovering the liquid from the liquid chamber,
The liquid guided near the tip of the projecting guide is ejected using an electrostatic force acting on charged particles in the liquid, and an ejection electrode provided near the projecting guide is formed. A liquid ejection head configured with a substrate,
The wall surface of the liquid chamber and at least one wall surface of the liquid supply path and the liquid recovery path are formed by joining the head block and the substrate , and the liquid supply path and the liquid recovery path The substrate and the head block are in close contact so as to surround at least one liquid path and each of the liquid chambers, and each of the liquid path and the liquid chamber is shielded separately,
At least one flow path of the liquid supply path and the liquid recovery path has a flow path depth gradually shallower toward the liquid chamber corresponding to the depth of the liquid chamber at a connection portion with the liquid chamber. A liquid discharge head characterized by being formed as described above.

The head block is provided with a first adhesive application groove so as to surround each of the liquid supply path and the liquid recovery path, and the adhesive is applied to the first adhesive application groove. The liquid discharge head according to claim 8, wherein the substrate is bonded to the head block.

A guide receiving member having a concave fitting portion for storing at least one of the guide members is positioned and disposed at a predetermined position in the liquid chamber, storing the row-shaped guide members;
The guide receiving member is provided with a bonding surface for mounting and bonding the substrate, and for applying a second adhesive for bonding the substrate provided to divide the bonding surface. A groove is provided,
The first adhesive application groove provided so as to surround each of the liquid supply path, the discharge portion, and the liquid recovery path and the joint surface of the guide receiving member are provided so as to be separated. The liquid discharge head according to claim 9, wherein the second adhesive application groove communicates with the liquid discharge head.

At least one flow path of the liquid supply path and the liquid recovery path has a lateral depth of the liquid chamber after the flow path depth gradually decreases toward the liquid chamber at a connection portion with the liquid chamber. The liquid discharge head according to claim 8, wherein the width of the flow path is correspondingly expanded toward the liquid chamber.

The bottom surface of at least one flow path of the liquid supply path and the liquid recovery path is an inclined surface in which the flow path depth gradually decreases toward the liquid chamber corresponding to the depth of the liquid chamber. Item 12. The liquid ejection head according to any one of Items 8 to 11.

A liquid chamber in which a liquid containing charged particles flows in one direction;
A two-dimensional arrangement guide member in which a tip protrudes from a hole provided in the liquid chamber, and a plurality of protruding guides that guide the liquid flowing in the liquid chamber to the vicinity of the tip are two-dimensionally arranged in two orthogonal directions;
An ejection electrode provided in the vicinity of the projecting guide for ejecting the liquid using an electrostatic force acting on charged particles in the liquid, the liquid guided to the vicinity of the tip of each of the projecting guide;
A liquid supply path for supplying a liquid to the liquid chamber;
The liquid recovery path for recovering the liquid from the liquid chamber is a liquid discharge head provided in each head block,
The two-dimensional array guide member is an integrally formed member, and of the two directions in which the protruding guides are arrayed, the direction in which the number of arrays is larger than the direction in which the liquid flows in the liquid chamber. The two-dimensional array guide member is arranged so as to be orthogonal,
At least one flow path of the liquid supply path and the liquid recovery path has a flow path depth gradually shallower toward the liquid chamber corresponding to the depth of the liquid chamber at a connection portion with the liquid chamber. A liquid discharge head characterized by being formed as described above.

At least one flow path of the liquid supply path and the liquid recovery path has a lateral depth of the liquid chamber after the flow path depth gradually decreases toward the liquid chamber at a connection portion with the liquid chamber. The liquid discharge head according to claim 13, wherein the width of the flow path is correspondingly expanded toward the liquid chamber.

The bottom surface of at least one flow path of the liquid supply path and the liquid recovery path is an inclined surface in which the flow path depth gradually decreases toward the liquid chamber corresponding to the depth of the liquid chamber. Item 15. The liquid discharge head according to Item 13 or 14.

The liquid discharge head according to claim 1, wherein the charged particles are a colorant component, and the liquid is an ink containing a charged colorant component.

A liquid discharge apparatus that discharges the liquid using the liquid discharge head according to claim 1.