JP5863337B2 - Inkjet recording head - Google Patents
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Description
本発明は、液体を吐出可能なインクジェット記録ヘッドに関する。 The present invention relates to an ink jet recording head capable of discharging a liquid.
インクを吐出可能なインクジェット記録ヘッドでは、長時間にわたってインクを吐出しない状態が続くと、インクが吐出されるノズルからインク中の水分が蒸発する。これにより、ノズル内のインクが増粘したり、インクと外気との間の界面にインクの固体状膜が形成されたりする。 In an ink jet recording head capable of ejecting ink, if ink is not ejected for a long time, moisture in the ink evaporates from the nozzle from which the ink is ejected. As a result, the ink in the nozzle is thickened, or a solid film of ink is formed at the interface between the ink and the outside air.
これにより、インクジェット記録ヘッドでは、長時間にわたってインクを吐出しない状態が続いた後に、ノズル内におけるインクの流抵抗が高くなることがある。そのため、ノズルからのインクの吐出速度の低下などが生じ、適切にノズルからインクが吐出されなくなることがある。 As a result, in the ink jet recording head, the ink flow resistance in the nozzle may increase after a state where ink is not ejected for a long time. For this reason, the ink ejection speed from the nozzles may decrease, and ink may not be ejected appropriately from the nozzles.
また、インクジェット記録ヘッドでは、ノズルからのインク中の水分の蒸発により、ノズル内のインクの色素の濃度が高くなる。これにより、インクジェット記録ヘッドが記録媒体にインクを付着させて行う記録動作において、該記録動作の開始時のみインクの色が濃くなる現象が生じる。このような現象は、特に色素の濃度の薄いインクを使用する場合に顕著に表れる。 Further, in the ink jet recording head, the concentration of the ink coloring matter in the nozzle increases due to the evaporation of water in the ink from the nozzle. As a result, in a recording operation performed by the ink jet recording head attaching ink to a recording medium, a phenomenon occurs in which the ink color becomes dark only at the start of the recording operation. Such a phenomenon is prominent particularly when ink having a low concentration of pigment is used.
一般的に、インクジェット記録ヘッドでは、上記の問題を抑制するために、非記録動作時に、ノズルをキャップで被覆することや、ノズルからのインクの吸出すことなどの対策が講じられる。 In general, in an ink jet recording head, measures are taken such as covering a nozzle with a cap or sucking out ink from the nozzle during a non-recording operation in order to suppress the above problem.
ノズルからのインク中の水分の蒸発によるノズル内のインクの増粘や色素の高濃度化は、ノズルが微細な場合に発生しやすくなる。一方、近年、インクジェット記録ヘッドには、記録媒体への記録の高画質化の要求に応じて、ノズルの高密度化が求められている。ノズルの高密度化のためには、ノズルの微細化が有効である。 Increasing the viscosity of the ink in the nozzle and increasing the concentration of the pigment due to the evaporation of moisture in the ink from the nozzle are likely to occur when the nozzle is fine. On the other hand, in recent years, an ink jet recording head is required to have a high density of nozzles in response to a demand for high image quality for recording on a recording medium. In order to increase the density of the nozzles, it is effective to make the nozzles finer.
したがって、インクジェット記録ヘッドには、ノズルの微細化に伴い、上記の問題を解決するためのさらなる対策が求められている。 Therefore, the ink jet recording head is required to have further measures for solving the above-mentioned problems as the nozzles are miniaturized.
特許文献１に、そのような対策が講じられたインクジェット記録ヘッドが開示されている。このインクジェット記録ヘッドは、共通液室から、複数の液室にインクが供給される構成を有している。各液室には、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子であるヒータが設けられている。 Patent Document 1 discloses an ink jet recording head in which such measures are taken. This ink jet recording head has a configuration in which ink is supplied from a common liquid chamber to a plurality of liquid chambers. Each liquid chamber is provided with a heater that is an element that generates energy used to eject ink.
このインクジェット記録ヘッドの各液室には、ヒータに対向する位置にノズルが形成されている。一方、インクジェット記録ヘッドの吐出面には、ノズルのある位置に凹形状に形成された溝部が設けられている。溝部は、隣接するノズルを接続している。 In each liquid chamber of the ink jet recording head, a nozzle is formed at a position facing the heater. On the other hand, the ejection surface of the ink jet recording head is provided with a groove formed in a concave shape at a position where the nozzle is located. The groove portion connects adjacent nozzles.
このインクジェット記録ヘッドでは、共通液室から各液室に供給されたインクによって、各ノズルと溝部とが満たされる。インクは、表面張力の作用により、溝部においてメニスカスを形成し、溝部内に保持される。 In this ink jet recording head, each nozzle and the groove are filled with ink supplied from the common liquid chamber to each liquid chamber. The ink forms a meniscus in the groove by the action of surface tension, and is held in the groove.
この状態で、ヒータが駆動すると、液室内のインクの発泡に伴って発生する圧力によって、インクがノズルを勢いよく通過する。そして、ノズルを通過したインクの圧力が溝部におけるインクの表面張力に打ち勝ち、溝部の、ノズルに対応する位置からインクが吐出される。 When the heater is driven in this state, the ink passes through the nozzles vigorously due to the pressure generated as the ink bubbles in the liquid chamber. Then, the pressure of the ink that has passed through the nozzle overcomes the surface tension of the ink in the groove, and the ink is ejected from the position corresponding to the nozzle in the groove.
インクが吐出された後、インクは、共通液室から各液室に供給される。また、インクを吐出していない液室がある場合、当該液室に対応するノズル付近の溝部内のインクが、インクを吐出したノズル付近の溝部に供給される。これにより、再び、液室、ノズル、および溝部がインクで満たされ、溝部にメニスカスが形成される。 After the ink is ejected, the ink is supplied from the common liquid chamber to each liquid chamber. When there is a liquid chamber that does not eject ink, the ink in the groove near the nozzle corresponding to the liquid chamber is supplied to the groove near the nozzle that ejected ink. Thereby, the liquid chamber, the nozzle, and the groove are again filled with ink, and a meniscus is formed in the groove.
このインクジェット記録ヘッドでは、記録動作時に、インクを吐出していないノズル付近の溝部内のインクも移動する。したがって、記録動作時に、長時間インクを吐出しないノズルがある場合にも、溝部にはインクが留まり続けることがない。したがって、このインクジェット記録ヘッドでは、記録動作時に、溝部内のインクの増粘や色素の高濃度化が抑制される。 In this ink jet recording head, the ink in the groove near the nozzle that does not eject ink also moves during the recording operation. Therefore, even when there is a nozzle that does not eject ink for a long time during the recording operation, the ink does not remain in the groove. Therefore, in this ink jet recording head, thickening of the ink in the groove and increase in the concentration of the dye are suppressed during the recording operation.
しかしながら、特許文献１に開示されたインクジェット記録ヘッドにおいても、非記録動作時には、溝部内にインクが長時間留まることがある。これにより、溝部からのインク中の水分の蒸発し、溝部内のインクの増粘や色素の高濃度化が発生することがある。 However, even in the ink jet recording head disclosed in Patent Document 1, ink may remain in the groove for a long time during a non-recording operation. As a result, water in the ink from the groove evaporates, and the ink in the groove may increase in viscosity and the concentration of the pigment may increase.
そこで、本発明は、インク中の水分の蒸発による影響の低減を図ることができるインクジェット記録ヘッドを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an ink jet recording head that can reduce the influence of evaporation of moisture in ink.
上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録ヘッドは、共通液室から複数の液室に供給された液体を、該各液室から延びたノズルを介して吐出面から吐出するインクジェット記録ヘッドであって、前記吐出面の、各々の前記ノズルのある位置に凹形状に形成された溝部と、該溝部に接続された排出口と、を有し、前記共通液室、前記液室、前記ノズル、前記溝部、前記排出口の順番に液体が流動する流路を形成している。 In order to achieve the above object, an ink jet recording head of the present invention is an ink jet recording head that discharges liquid supplied from a common liquid chamber to a plurality of liquid chambers from a discharge surface through nozzles extending from the liquid chambers. A groove portion formed in a concave shape at a position of each of the nozzles on the discharge surface, and a discharge port connected to the groove portion, the common liquid chamber, the liquid chamber, and the nozzle A flow path through which the liquid flows is formed in the order of the groove and the discharge port.
本発明によれば、インク中の水分の蒸発による影響の低減を図ることができるインクジェット記録ヘッドを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an ink jet recording head capable of reducing the influence of evaporation of moisture in ink.
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの概略構成図である。図１（ａ）は吐出面Ｐを拡大して示した平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図１（ｃ）は吐出面Ｐの斜視図である。図１（ａ）および図１（ｃ）では、実際には見えない構成要素を透視して破線で示している。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ink jet recording head according to a first embodiment of the present invention. 1A is an enlarged plan view showing the ejection surface P, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1A, and FIG. 2 is a perspective view of a discharge surface P. FIG. In FIG. 1 (a) and FIG. 1 (c), components that are not actually seen are seen through by broken lines.
このインクジェット記録ヘッドは、ヒータ２およびノズル形成部材５が基板１上に形成されている。ヒータ２はインクなどの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発熱素子である。ノズル形成部材５は、基板１との間に、共通液室１０、該共通液室１０から複数延びるインク流路１１、および該各インク流路１１によってそれぞれ共通液室１０に接続されている液室１２を形成している。隣接するインク流路１１は、ノズル形成部材５の一部である流路壁６によって隔てられている。
In this ink jet recording head, a heater 2 and a
ノズル形成部材５には、ヒータ２に対向する位置に、ノズル９および溝部７が形成されている。溝部７は吐出面Ｐに凹形状に形成されている。各ノズル９は、細孔であり、各液室１２と溝部７とを連通している。
A
本実施形態では、基板１との間に共通液室１０、インク流路１１および液室１２を形成する部分と、ノズル９と溝部７を形成する部分とが、ノズル形成部材５として一体に設けられている。しかし、基板１との間に共通液室１０、インク流路１１、および液室１２を形成する部分と、ノズル９と溝部７を形成する部分と、を別部材として設け、両者を張り合わせてもよい。
In the present embodiment, the portion for forming the common liquid chamber 10, the ink flow path 11 and the liquid chamber 12 between the substrate 1 and the portion for forming the
図１に示すように、液室１２は共通液室１０に沿って一列に配列されている。そのため、ノズル９も液室１２と同様に一列に配列されている。溝部７は、一列に配列された全てのノズル９を連通させるように帯状に形成されている。
As shown in FIG. 1, the liquid chambers 12 are arranged in a line along the common liquid chamber 10. Therefore, the
インクタンク（不図示）等から、共通液室１０に供給されたインクは、各液室１２、各ノズル９、および溝部７に充填される。溝部７では、インクの表面張力の作用により、インクは、吐出面Ｐ付近にメニスカスを形成し、溝部７内に保持される。インクのメニスカスは、溝部７の全体にわたって帯状に形成される。
The ink supplied from the ink tank (not shown) or the like to the common liquid chamber 10 is filled in each liquid chamber 12, each
本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドは、記録媒体の搬送機構や、インク供給機構や、制御機構などを備えたインクジェット記録装置（液体吐出記録装置）に搭載して使用される。このインクジェット記録ヘッドは、インクジェット記録装置からの記録画像のデータに応じて、その記録画像を形成するのに必要な画素を形成するために、各ヒータ２が選択的に駆動させられる。 The ink jet recording head according to the present embodiment is used by being mounted on an ink jet recording apparatus (liquid discharge recording apparatus) including a recording medium conveyance mechanism, an ink supply mechanism, a control mechanism, and the like. In the ink jet recording head, each heater 2 is selectively driven in order to form pixels necessary for forming the recording image in accordance with the data of the recording image from the ink jet recording apparatus.
ヒータ２が駆動すると、液室１２内のインクの発泡に伴って発生する圧力によって、ノズル９を勢いよく通過したインクが、溝部７におけるインクの表面張力に打ち勝って、溝部の、ノズル９に対応する位置から吐出される。このように、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドでは、ノズル９の径に応じた微細なインクの液滴が溝部７から吐出される。
When the heater 2 is driven, the ink that has passed through the
インクが吐出された後、インクは、共通液室１０から各液室１２に供給される。また、インクを吐出していない液室１２がある場合、当該液室１２に対応するノズル９付近の溝部７内のインクが、インクを吐出したノズル９付近の溝部７に供給される。これにより、再び、液室１２、ノズル９、および溝部７がインクで満たされ、溝部７にメニスカスが形成される。
After the ink is ejected, the ink is supplied from the common liquid chamber 10 to each liquid chamber 12. When there is a liquid chamber 12 that has not ejected ink, the ink in the groove 7 near the
溝部７の長手方向の端部には排出口１６が設けられている。排出口１６は、このインクジェット記録ヘッドが非記録動作時に、溝部７内のインクを吸い込む。これにより、このインクジェット記録ヘッドが非記録動作時に、溝部７には、図１（ａ）に矢印で示す方向の排出口１６に向かうインクの流れが生じる。 A discharge port 16 is provided at the end of the groove portion 7 in the longitudinal direction. The discharge port 16 sucks ink in the groove 7 when the ink jet recording head is not performing a recording operation. As a result, when the ink jet recording head is in a non-recording operation, an ink flow toward the discharge port 16 in the direction indicated by the arrow in FIG.
溝部７における排出口１６に向かうインクの流れが生じることに伴い、溝部７には、インク流路１１、液室１２、ノズル９を介して共通液室１０からのインクが供給される。したがって、このインクジェット記録ヘッドには、図１（ｃ）に矢印で示す、共通液室１０、各液室１２、各ノズル９、溝部７、排出口１６の順番にインクが流動する流路が形成される。
As the ink flows toward the discharge port 16 in the groove 7, the ink from the common liquid chamber 10 is supplied to the groove 7 via the ink flow path 11, the liquid chamber 12, and the
本実施形態では、共通液室１０には圧力がＰ１である第１の圧力室（不図示）に接続されており、排出口１６には圧力がＰ１よりも小さいＰ２である第２の圧力室（不図示）に接続されている。したがって、共通液室１０の圧力はＰ１であり、排出口１６の圧力はＰ２である。そのため、共通液室１０と排出口１６との圧力差により、図１（ｃ）に矢印で示すような共通液室１０から排出口１６に向かうインクの流れが発生する。なお、２つの圧力室内の圧力は、水頭などにより制御可能である。 In the present embodiment, the common liquid chamber 10 is connected to a first pressure chamber (not shown) having a pressure P1, and the discharge port 16 has a second pressure chamber having a pressure P2 smaller than P1. (Not shown). Therefore, the pressure of the common liquid chamber 10 is P1, and the pressure of the discharge port 16 is P2. Therefore, due to the pressure difference between the common liquid chamber 10 and the discharge port 16, an ink flow from the common liquid chamber 10 toward the discharge port 16 as shown by an arrow in FIG. Note that the pressures in the two pressure chambers can be controlled by a water head or the like.
このように、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドでは、インクを吐出しない非記録動作時に、図１（ｃ）に示すインクの流れを発生させることにより、溝部７には、フレッシュなインクが順次送り込まれる。そのため、このインクジェット記録ヘッドでは、非記録動作時にも、溝部７にインクが留まらないため、溝部７のインク中の水分が蒸発することによる影響は発生しにくい。
（第２の実施形態）
図２は本発明の第２の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの概略構成図である。図２（ａ）は吐出面Ｐを拡大して示した平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図２（ａ）では、実際には見えない構成要素を透視して破線で示している。本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドは、以下に説明する構成以外は、第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドと同様に構成されている。
As described above, in the ink jet recording head according to the present embodiment, fresh ink is sequentially fed into the groove portion 7 by generating the ink flow shown in FIG. It is. For this reason, in this ink jet recording head, ink does not remain in the groove portion 7 even during a non-recording operation, and therefore, an influence due to evaporation of moisture in the ink in the groove portion 7 hardly occurs.
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an ink jet recording head according to the second embodiment of the present invention. FIG. 2A is an enlarged plan view showing the ejection surface P, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2A. In FIG. 2 (a), components that are not actually seen are seen through and shown by broken lines. The ink jet recording head according to this embodiment is configured in the same manner as the ink jet recording head according to the first embodiment, except for the configuration described below.
本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドには、吐出面Ｐにノズル９の列に沿って凹形状に形成された共通流路１７が設けられている。共通流路１７は、複数の排出口１６に接続されている。溝部７は各ノズルごとに仕切られている。１つの列をなすいずれの溝部も共通流路１７に接続されている。
The inkjet recording head according to the present embodiment is provided with a common flow path 17 formed in a concave shape along the row of
したがって、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの流路では、共通液室１０、各液室１２、各ノズル９、溝部７、共通流路１７、各排出口１６の順番にインクが流動する。
Therefore, in the flow path of the ink jet recording head according to this embodiment, the ink flows in the order of the common liquid chamber 10, each liquid chamber 12, each
このインクジェット記録ヘッドでは、溝部７と共通流路１７とが近いため、インクが溝部７を流動する時間が短い。そのため、インクが溝部７を流動する際に、インク中の水分が蒸発することを抑制することができる。 In this ink jet recording head, since the groove portion 7 and the common flow path 17 are close to each other, the time for the ink to flow through the groove portion 7 is short. Therefore, when the ink flows through the groove portion 7, it is possible to suppress evaporation of moisture in the ink.
また、溝部７が各ノズルごとに仕切られているため、ノズル９からインクを吐出する際に溝部７内のインクに加わる圧力が、他のノズル９付近の溝部７に伝播しない。したがって、ノズル９からのインクの吐出が、他のノズル９によるインクの吐出に影響を与える、いわゆるクロストークを低減することができる。
Further, since the groove portion 7 is partitioned for each nozzle, the pressure applied to the ink in the groove portion 7 when ink is ejected from the
なお、本実施形態では、溝部７の２つに１つの割合で排出口１６を設けているが、排出口１６は、共通流路１７に接続されていれば、その数や配置に制限はない。
（第３の実施形態）
図３は本発明の第３の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの概略構成図である。図３（ａ）は吐出面Ｐを拡大して示した平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。図３（ａ）では、実際には見えない構成要素を透視して破線で示している。本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドは、以下に説明する構成以外は、第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドと同様に構成されている。
In addition, in this embodiment, although the discharge port 16 is provided in the ratio of one to two of the groove parts 7, if the discharge port 16 is connected to the common flow path 17, the number and arrangement | positioning will not have a restriction | limiting. .
(Third embodiment)
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an ink jet recording head according to the third embodiment of the present invention. FIG. 3A is an enlarged plan view showing the ejection surface P, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 3A. In FIG. 3A, components that are not actually seen are seen through and shown by broken lines. The ink jet recording head according to this embodiment is configured in the same manner as the ink jet recording head according to the first embodiment, except for the configuration described below.
本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドには、吐出面Ｐにノズル９の列に沿って、該ノズル９の列の両側に、凹形状に形成された２つの共通流路１７が設けられている。共通流路１７は、複数の排出口１６に接続されている。溝部７は各ノズルごとに仕切られている。１つの列をなすいずれの溝部も２つの共通流路１７に接続されている。
The ink jet recording head according to the present embodiment is provided with two common flow channels 17 formed in a concave shape on both sides of the
また、共通液室１０内のインクを各液室１２に供給するためのインク供給口１８が各液室１２の両側にある。各液室１２に対してインク供給口１８が２つ設けられているため、共通液室１０内のインクの各液室１２へのインクの供給がスムーズに行われる。 In addition, ink supply ports 18 for supplying ink in the common liquid chamber 10 to each liquid chamber 12 are provided on both sides of each liquid chamber 12. Since two ink supply ports 18 are provided for each liquid chamber 12, the ink in the common liquid chamber 10 is smoothly supplied to each liquid chamber 12.
したがって、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの流路では、共通液室１０、各液室１２、各ノズル９、溝部７、共通流路１７、各排出口１６の順番にインクが流動する。
Therefore, in the flow path of the ink jet recording head according to this embodiment, the ink flows in the order of the common liquid chamber 10, each liquid chamber 12, each
このインクジェット記録ヘッドは、図３（ａ）に示すように、ノズル９の列を挟んで対称に構成されている。これにより、上記の流路におけるインクの流動が安定して行われる。
As shown in FIG. 3A, the ink jet recording head is configured symmetrically with the row of
図３（ｃ）は本実施形態の変形例に係るインクジェット記録ヘッドの図３（ａ）に対応する平面図である。このインクジェット記録ヘッドでは、溝部７の幅がノズル９の内径より小さい。このような構成であっても、図３（ａ）に示したインクジェット記録ヘッドと同様の効果が得られる。
FIG. 3C is a plan view corresponding to FIG. 3A of an ink jet recording head according to a modification of the present embodiment. In this ink jet recording head, the width of the groove 7 is smaller than the inner diameter of the
７ 溝部
９ ノズル
１０ 共通液室
１２ 液室
１６ 排出口
7
Claims (2)
前記ノズル開口列を底面に備え、前記第１の方向に延伸する溝部と、前記溝部の底面に形成され、前記溝部を介して複数の前記ノズルと連通する排出口と、が形成されており、
前記溝部には、前記ノズルの開口を覆って液体のメニスカスが形成され、
前記液室内の液体は、前記ノズル、前記溝部、前記排出口の順番に流動するインクジェット記録ヘッド。 A plurality of liquid chambers internally provided with elements that generate energy used for discharging liquid, and a plurality of nozzle openings for discharging liquid in the plurality of liquid chambers are arranged in a first direction. An inkjet recording head comprising:
The nozzle opening row is provided on the bottom surface, a groove extending in the first direction, and a discharge port formed on the bottom surface of the groove and communicating with the plurality of nozzles through the groove,
In the groove, a liquid meniscus is formed covering the opening of the nozzle,
Liquid in the liquid chamber, the nozzle, the groove, moving to Louis inkjet recording head flow in the order of the outlet.
Pressure at the outlet is lower than the pressure in the previous SL liquid chamber, the ink jet recording head according to claim 1.
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