JP6942462B2 - 液体吐出装置 - Google Patents
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Description
まず、本発明に基づく液体吐出装置の一例として、吐出口から液体として記録液を吐出して被記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置1000(以下、記録装置とも称する)について説明する。図1は第1の構成例の液体吐出装置である記録装置1000の概略構成を示している。記録装置1000は、被記録媒体2を搬送する搬送部1と、被記録媒体2の搬送方向と略直交して配置されるライン型の液体吐出ヘッド3とを備え、複数の被記録媒体2を連続もしくは間欠に搬送しながら1パスで連続記録を行うライン型記録装置である。被記録媒体2は例えばカット紙であるが、カット紙以外にも連続したロール紙などであってもよい。液体吐出ヘッド3は、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)及びブラック(K)の各色(以下、これらの色をまとめてCMYKとも称する)の記録液によりフルカラーでの記録が可能なものである。後述するように、液体吐出ヘッド3には、液体を液体吐出ヘッド3へ供給する供給路である液体供給手段、メインタンク及びバッファタンク(図2参照)が流体的に接続される。液体吐出ヘッド3は、後述の図2に示すように、大別すると、液体供給ユニット220、負圧制御ユニット230及び液体吐出ユニット300によって構成されている。液体吐出ユニット300には、複数の記録素子基板10と共通供給流路211と共通回収流路212とが設けられており、各記録素子基板10にはそれぞれ複数の記録素子が設けられている。液体吐出ヘッド300において、各記録素子基板10に対して図示矢印で示すように共通供給流路211から記録液が供給され、この記録液は共通回収流路212を介して回収されるようになっている。また、液体吐出ヘッド3には、液体吐出ヘッド3へ電力及び吐出制御信号を伝送する電気制御部が電気的に接続される。液体吐出ヘッド3内における液体経路及び電気信号経路の詳細については後述する。
図2は、本発明に基づく液体吐出装置に適用される循環経路構成の一形態である第1の循環形態を示している。第1の循環形態では、液体吐出ヘッド3が、高圧側の第1循環ポンプ1001、低圧側の第1循環ポンプ1002、及びバッファタンク1003などに流体的に接続している。なお図2では、説明を簡略化するためにCMYKの各色の記録液のうちの一色の記録液が流動する経路のみを示しているが、実際には4色分の循環経路が液体吐出ヘッド3及び記録装置本体に設けられる。メインタンク1006と接続される、サブタンクとしてのバッファタンク1003は、記録液を貯留する貯留手段として機能するものであり、タンク内部と外部とを連通する大気連通口(不図示)を有し、記録液中の気泡を外部に排出することが可能である。バッファタンク1003は、補充ポンプ1005とも接続されている。補充ポンプ1005は、記録液を吐出しての記録や吸引回復等、液体吐出ヘッドの吐出口から記録液を吐出(排出)することによって液体吐出ヘッド3で液体が消費された際に、消費された記録液分をメインタンク1006からバッファタンク1003へ移送する。
図3は、本発明に基づく液体吐出装置に適用される循環経路構成のうち、上述した第1の循環形態とは異なる循環形態である第2の循環形態を示している。第2の循環形態の第1の循環形態との主な相違点は、負圧制御ユニット230を構成する2つの圧力調整機構が、いずれも、負圧制御ユニット230よりも上流側の圧力を、所望の設定圧を中心として一定範囲内の変動で制御する機構であることである。このような圧力調整機構は、いわゆる背圧レギュレーターと同じ作用の機構部品として構成することができる。また、第2循環ポンプ1004が負圧制御ユニット230の下流側を減圧する負圧源として作用し、高圧側及び低圧側の第1循環ポンプ1001,1002が液体吐出ヘッド3の上流側に配置されている。これに伴って、負圧制御ユニット230は液体吐出ヘッド3の下流側に配置されている。
図4は、本構成例の記録装置に適用される循環経路のさらなる一形態である第3の循環形態を示す模式図である。上記第1及び第2の循環形態と同様な機能、構成については説明を省略し、異なる点について主体的に説明する。
次に、液体吐出ヘッド3の構成について、図5を用いて説明する。図5の(a)は、液体吐出ヘッド3において吐出口が形成された面の側から見た斜視図であり、(b)は(a)とは反対方向から見た斜視図である。液体吐出ヘッド3は、それぞれがシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)及びブラック(K)の4色の記録液を吐出可能な記録素子基板10が直線上に15個配列(インラインに配置)されたライン型の液体吐出ヘッドである。図5(a)に示すように、液体吐出ヘッド3は、15個の記録素子基板10とフレキシブル配線基板40と電気配線基板90とを備えている。電気配線基板90には信号入力端子91及び電力供給端子92が設けられており、信号入力端子91及び電力供給端子92は、電気配線基板90及びフレキシブル配線基板40を介して各記録素子基板10に電気的に接続されている。信号入力端子91及び電力供給端子92は、記録装置1000の制御回路に対して電気的に接続されるものであり、それぞれ、吐出駆動信号及び吐出に必要な電力を記録素子基板10に供給する。電気配線基板90内の電気回路によって配線を集約することで、信号出力端子91及び電力供給端子92の数を記録素子基板10の数に比べて少なくできる。これにより、記録装置1000に対して液体吐出ヘッド3を組み付ける時または液体吐出ヘッドの交換時に取り外しが必要な電気接続部の数を少なくすることができる。図5(b)に示すように、液体吐出ヘッド3の長手方向の両端部に設けられた液体接続部111は、例えば図2あるいは図3に示したような記録装置1000の液体供給系と接続される。これによりCMYKの各色の記録液が記録装置1000の供給系から液体吐出ヘッド3に供給され、また液体吐出ヘッド3内を通った記録液が記録装置1000の供給系へ回収されるようになっている。このように各色の記録液は、記録装置1000の経路と液体吐出ヘッド3の経路を介して循環可能である。
次に、吐出モジュール200について説明する。図10(a)は吐出モジュール200の斜視図であり、図10(b)はその分解図である。吐出モジュール200の製造方法としては、まず、記録素子基板10及びフレキシブル配線基板40を、予め液体連通口31が設けられた支持部材30上に接着する。その後、記録素子基板10上の端子16と、フレキシブル配線基板40上の端子41とをワイヤーボンディングによって電気的に接続し、その後にワイヤーボンディング部(電気接続部)を封止材110で覆って封止する。フレキシブル配線基板40での記録素子基板10とは反対側の端子42は、電気配線基板90の接続端子93(図6参照)と電気的に接続される。支持部材30は、記録素子基板10を支持する支持体であるとともに、記録素子基板10と流路構成部材210とを流体的に連通させる流路連通部材であるため、平面度が高く、また十分に高い信頼性をもって記録素子基板と接合できるものが好ましい。支持部材30の材質としては、例えばアルミナや樹脂材料が好ましい。
次に、記録素子基板10の構成について説明する。図11(a)は記録素子基板10の吐出口13が形成される側の面の平面図であり、図11(b)は図11(a)のAで示した部分の拡大図であり、図11(c)は図11(a)の裏面にあたる側の平面図である。図11(a)に示すように、記録素子基板10は、複数の吐出口13が列をなして形成された吐出口形成部材12を有する。吐出口形成部材12には、記録液の色であるCMYKの4色にそれぞれ対応する4列の吐出口列が形成されている。なお、吐出口列を複数備える場合にその数は4に限定されるものではなく、例えば記録液の種類に応じて適宜に増減することができる。以後、複数の吐出口13が配列される吐出口列が延びる方向を「吐出口列方向」と呼称する。図11(b)に示すように、各吐出口13に対応した位置には液体を熱エネルギーにより発泡させるための発熱素子である記録素子15が配置されている。隔壁22により、記録素子15を内部に備える圧力室23が区画されている。記録素子15は記録素子基板10に設けられる電気配線(不図示)によって、図11(a)に示す端子16と電気的に接続されている。記録素子15は、記録装置1000の制御回路から電気配線基板90(図6)及びフレキシブル配線基板40(図10)を介して入力されるパルス信号に基づいて発熱し、圧力室23の液体を沸騰させ、この沸騰による発泡の力で液体を吐出口13から吐出する。図11(b)に示すように、各吐出口列に沿って、一方の側には液体供給路18が、他方の側には液体回収路19が延在している。液体供給路18及び液体回収路19は、記録素子基板10に設けられた吐出口列の方向に延びた流路であり、それぞれ供給口17a及び回収口17bを介して吐出口13と連通している。すなわち液体供給路18及び液体回収路19は、吐出口列の延在方向に対して平行に設けられている。供給口17a及び回収口17bは、基板本体11を貫通して設けられるものであるので、総称して貫通流路と呼ぶ。
上述したように液体吐出ヘッド3は複数の吐出モジュール200を備えている。図13は隣接する2つの吐出モジュール200における、記録素子基板10の隣接部を部分的に拡大して示しいる。図11に示すように、ここでは略平行四辺形の記録素子基板10を用いるものとする。図13に示すように、各記録素子基板10において吐出口13が配列される各吐出口列14a〜14dは、被記録媒体の搬送方向Lに対し一定角度傾くように配置されている。これによって記録素子基板10同士の隣接部における吐出口列は、少なくとも1つの吐出口が被記録媒体の搬送方向Lにオーバーラップするようになっている。図13に示したものでは、線D上の2つの吐出口13が互いにオーバーラップする関係にある。このような配置によって、仮に記録素子基板10の位置が所定位置から多少ずれた場合であっても、相互にオーバーラップする吐出口の駆動制御によって、記録画像における黒色のすじや白抜け部分を目立たなくすることができる。複数の記録素子基板10を千鳥配置ではなくインラインに配置したときも、図13のような構成により、液体吐出ヘッド3の被記録媒体の搬送方向の長さの増大を抑えつつ、記録素子基板10同士のつなぎ部における黒スジや白抜け対策を行うことができる。なお、ここでは記録素子基板10の輪郭形状は略平行四辺形であるが、これに限られるものではなく、例えば長方形、台形、その他形状の記録素子基板10を用いた場合でも、本発明の構成を好ましく適用することができる。
次に、図14〜図17を用いて、上述の液体吐出ヘッド構成についての変形例を説明する。上述した例と同様な構成、機能については説明を省略し、異なる点について主体的に説明する。図14は、図1に示すものと同様の液体吐出装置であるが、本変形例に基づく液体吐出ヘッド3を備えた液体吐出装置を示している。図15、図16は、本変形例の液体吐出ヘッドの斜視図と分解斜視図である。
本発明を適用できる液体吐出装置は、上述した第1の構成例のものに限られるものではない。以下、本発明に基づく液体吐出装置の第2の構成例であるインクジェット記録装置1000(以下、記録装置とも称する)について説明する。図18は第2の構成例の液体吐出装置である記録装置1000の概略構成を示している。以下の説明では、主として第1の構成例と異なる部分のみを説明し、第1の構成例と同様の部分については説明を省略する。
第2の構成例での液体吐出ヘッド3の構造について、図19を用いて説明する。図19の(a)は、液体吐出ヘッド3において吐出口が形成された面の側から見た斜視図であり、(b)は(a)とは反対方向から見た斜視図である。液体吐出ヘッド3は、その長手方向に直線上に配列される16個の記録素子基板10を備えており、単一の色の記録液での記録が可能なインクジェット式のライン型液体吐出ヘッドである。液体吐出ヘッド3は、第1の構成例と同様に、液体接続部111、信号入力端子91及び電力供給端子92を備える。しかしながらこの液体吐出ヘッド3は、第1の構成例のものと比べて吐出口列が多いため、液体吐出ヘッド3の両側に信号出力端子91及び電力供給端子92が配置されている。これは記録素子基板10に設けられる配線部で生じる電圧低下や信号伝送遅れを低減のためである。
次に、第2の構成例での吐出モジュール200を説明する。図24(a)は吐出モジュール200の斜視図であり、図24(b)はその分解図である。第1の構成例との差異は、記録素子基板10の複数の吐出口列方向に沿った両辺部(記録素子基板10の各長辺部)に複数の端子16がそれぞれ配置され、それに電気接続されるフレキシブル配線基板40も1つの記録素子基板10あたり2枚配置される点である。これは、記録素子基板10に設けられる吐出口列数が例えば20列であり、第1の構成例の4列よりも大幅に増加しているためである。すなわち、端子16から、吐出口列に対応して設けられる記録素子15までの最大距離を短く抑制して、記録素子基板10内の配線部で生じる電圧低下や信号伝送遅れを低減することを目的としている。また支持部材30の液体連通口31は、記録素子基板10に設けられる全吐出口列を跨るように開口している。その他の点は、第1の構成例におけるものと同様である。
次に、第2の構成例での記録素子基板10の構成について説明する。図25(a)は記録素子基板10の吐出口13が形成される側の面の平面図であり、図25(b)は液体供給路18及び液体回収路19が形成されている部分を示す図であり、図25(c)は図25(a)の裏面にあたる側の平面図である。ここで図25(b)は、図25(c)において記録素子基板10の裏面側に設けられている蓋部材20を除去した状態を示している。図25(b)に示すように、記録素子基板10の裏面側には、吐出口列方向に沿って、液体供給路18と液体回収路19とが交互に設けられている。吐出口列数は第1の構成例よりも大幅に増加しているものの、第1の構成例との本質的な差異は、前述のように端子16が記録素子基板10の吐出口列方向に沿った両辺部に配置されていることである。各吐出口列ごとに一組の液体供給路18及び液体回収路19が設けられていること、蓋部材20に、支持部材30の液体連通口31と連通する開口21が設けられていることなど、基本的な構成は第1の構成例のものと同様である。
本発明の第3の構成例の液体吐出装置であるインクジェット記録装置とこの記録装置の設けられる液体吐出ヘッド3の構成を説明する。第3の構成例において液体吐出ヘッド3は、JIS B2サイズの被記録媒体に対して1スキャンで記録を行うページワイド型のものである。第3の構成例は第2の構成例と類似している点が多いため、以降の説明においては、主として第2の構成例と異なる部分を説明し、第2の構成例と同様の部分については説明を省略する。
図26に本構成例のインクジェット記録装置の模式図を示す。記録装置1000は、液体吐出ヘッド3から被記録媒体に直接記録を行わず、一度、中間転写体(中間転写ドラム1007)に液体を吐出し画像を形成した後に、その画像を被記録媒体2に転写する構成である。記録装置1000では、CMYKの4種類の記録液にそれぞれ対応した4つの単色用の液体吐出ヘッド3が、中間転写ドラム1007に沿って円弧状に配置されている。これによって中間転写体上にフルカラー記録が行われ、その記録画像は、中間転写体上で適切な乾燥状態にされた後、紙搬送ローラー1009によって搬送される被記録媒体2へ、転写部1008において転写される。転写部1008では、中間転写ドラム1007に対して付勢された押圧ローラー1020が設けられており、被記録媒体2が中間転写ドラム1007と押圧ローラー1020によって挟持されつつ搬送されることにより、転写が行われる。第2の構成例での被記録媒体2の搬送系は主にカット紙を意図した水平搬送であったのに対し、本構成例においては本体ロール(不図示)から供給される連続紙にも対応可能である。このようなドラム搬送系では、被記録媒体である紙に対して一定の張力をかけながら搬送することが容易なため、高速記録時においても搬送ジャムが少ない。このため装置の信頼性が向上し、商業印刷などに好適である。第1及び第2の構成例と同様、各液体吐出ヘッド3に対して、記録装置1000の供給系、バッファタンク1003及びメインタンク1006が流体的に接続される。また、それぞれの液体吐出ヘッド3には、液体吐出ヘッド3へ電力及び吐出制御信号を伝送する電気制御部が電気的に接続される。
第3の構成例では、第2の構成例のものと同様に、記録装置1000のタンクと液体吐出ヘッド3との間における液体の循環形態として、図2または図3に示した第1及び第2の循環形態も適用可能であるが、図27に示す循環形態を用いることが好適である。図27に示す第4の循環形態の図3に示す第2の循環形態との主な相違点は、第1循環ポンプ1001,1002及び第2循環ポンプ1004の各々に対し、その循環ポンプの出口と入口を短絡するバイパス弁1010が付加されていることである。バイパス弁1010は、予め設定された圧力を超過する弁を開くように構成されており、バイパス弁1010の上流側の圧力を下げるという機能(第1の機能)を有する。またバイパス弁1010は、記録装置本体の制御基板からの信号によって、任意のタイミングで弁を開閉する機能(第2の機能)も有する。
第3の構成例での液体吐出ヘッド3の構造について、図28及び図28を用いて説明する。図28(a),(b)は、それぞれ、液体吐出ヘッド3の斜視図及び分解斜視図である。液体吐出ヘッド3は、その長手方向に直線状(インライン)に配列される36個の記録素子基板10を備え、1色の液体で記録を行うインクジェット式のページワイド型の記録ヘッドである。液体吐出ヘッド3は、第2の構成例と同様に、信号入力端子91及び電力供給端子92を備える他、ヘッドの長手側面を保護するシールド板132が設けられている。
以下、上述したような液体吐出装置あるいは液体吐出ヘッドにおいて、圧力室への液体の再充填を迅速に行うことができる、本発明に基づく構成を説明する。図30は、本発明の第1の実施形態の液体吐出ヘッドの構成を示すものであって、(a)は被記録媒体2と液体吐出ヘッド3との関係を示す図であり、(b)は(a)の破線で囲った部分における記録素子基板10の拡大透視図である。図30に示した液体吐出ヘッド3では、図1乃至図29に示した構成における流路構成部材210が、液体吐出ヘッド3の全長(図示X方向の長さ)に相当する長さを有する一体化された部材として構成されている。そして液体を吐出するエネルギーを発生する複数の記録素子が高密度に配置された4個の記録素子基板10が、流路構成部材210上に、支持部材30(図30には不図示)を介して液体吐出ヘッド3の短手方向に互い違いにずれながら長手方向に配置している。これによって長尺な1つの液体吐出ヘッドが構成されている。隣接する2つの記録素子基板10の間には、互いに重複する領域が設けられており、この領域を設けることによって被記録媒体2に対する記録の観点からは吐出口が隙間なく配置されるようになっている。液体吐出ヘッド3の長手方向とは直交する方向に被記録媒体2を液体吐出ヘッド3に対して相対的に移動させることにより、被記録媒体2上に画像などの記録を形成できるようになっている。ここでは記録素子基板10を互い違いに配置しているが、図1乃至図29に示したように複数の記録素子基板10が一直線上に配置した液体吐出ヘッドに対しても本発明を適用することができる。記録素子基板10の表面には複数列の吐出口列14が形成されており、各吐出口列14の延びる方向は、液体吐出ヘッド3の長手方向となっている。図30には示されていないが、この液体吐出ヘッド3においても、図1乃至図29に示したものと同様に、液体供給ユニット及び負圧制御ユニットが設けられている。
本発明が適用される液体吐出ヘッド3の構成は、第1の実施形態に示したものに限定されるものではない。液体供給路18や供給口17aの寸法を変えても、合成圧力損失ΔPが5000Pa以下であれば、圧力室23への記録液の再充填を速やかに行うことができて、記録品位の低下を防止することができる。その具体例として第2の実施形態の液体吐出ヘッド3は、その基本的構成は第1の実施形態と同様にして、液体供給路18の幅Wを100μm、その深さDを625μm、隣接する供給口17a間の距離Lを85μmとする。また、供給口17aは開口部の形状として1辺が35μmの正方形(すなわち、w1=35μm、w2=35μm)であり、貫通流路としての供給口17aの長さdを100μmとする。吐出される液体である記録液の粘度ηを6mPa・s、全吐出口から連続吐出させたときに供給口17aを流れる流量Qを90000pl/sとする。蓋部材20に形成された供給側開口21aから最も離れた供給口17a(記録素子基板10の端部にある供給口17a)までの区間に含まれる供給口の数のうち最大の数nを92とする。このときの合成圧力損失ΔPは約4500Paであり、5000Paを下回っているため、第2の実施形態の液体吐出ヘッド3でも、全吐出口から連続吐出させた場合においても記録品位を維持できる。この構成では、液体供給路18の幅が第1の実施形態よりも狭いため、記録素子基板10のサイズをより小さくすることができる。
図35は、第3の実施形態の液体吐出ヘッド3における記録素子基板10の構成を示している。図35において、(a)は基板本体11及び蓋部材20の側面図、(b)は基板本体11の第1の面の平面図、(c)は(a)のA−A’線での矢視図、(d)は蓋部材20側から見た平面図である。本実施形態の液体吐出ヘッド3は、第1の実施形態のものと同様のものであるが、液体供給路18及び液体回収路19の幅Wが吐出口列の方向に沿って変化している点で第1の実施形態のものとは異なっている。全ての吐出口から吐出を行う全吐出時において、全ての供給口17aには等しい流量の記録液が流れる。このとき、蓋部材20の供給側開口21aの数は供給口17aの数よりも少ないため、供給側開口21aに近い位置ほど液体供給路18を流れる流量が多くなる。流路断面積が同じであるとすると流量が大きいほど圧力損失が大きくなるので、本実施形態では、流量が大きい位置における液体供給路18の幅を広げて流路断面積を大きくすることで、圧力損失を抑制している。その一方で、供給側開口21aから離れた位置では流量が相対的に小さいため、液体供給路18の幅を狭めても圧力損失の増加にはつながりにくい。本実施形態では、蓋部材20において供給側開口21aと回収側開口21bとを千鳥状に配置しており、これによって供給側開口21aの位置で液体供給路18の幅を広げ、その位置から遠ざかるにつれて徐々に幅が狭まるようにしている。同様に液体回収路19の幅も、回収側開口21bの位置で広がり、ここから遠ざかるにつれて徐々に狭まっている。この構成では、液体供給路18の断面積は、供給側開口21aの位置で極大であって、供給側開口21aの位置から遠ざかるにつれて減少することになる。
上述した各実施形態では液体供給路18の断面形状は長方形であったが、液体供給路18の断面形状は長方形に限られるものではない。図36は、第4の実施形態の液体吐出ヘッド3での記録素子基板10の全体構成を説明する図であって、(a)は記録素子基板10の透視平面図、(b)は(a)のA−A’線での断面図、(c)は(a)のB−B’線での断面図である。図36に示すように、第4の実施形態は、第1の実施形態での液体供給路18及び液体回収路19の断面形状を、長方形の角の一部が丸まった形状としたものである。液体供給路18及び液体回収路19の断面形状や寸法は同一である。例えば、液体供給路18の上底側(蓋部材20に接する側)の幅W1を200μm、下底側(供給口17a側)の幅W2を180μm、液体供給路18の深さDを425μmとする。液体供給路18の下底と側壁とがなす角部が丸まった形状となっており、下底側の幅W2は、この丸まった部分を含まずに平坦となっている部分のみの幅を表している。隣接する供給口17a間の距離Lを85μm、供給路17aの開口部での一方の辺の幅w1を40μm、他方の辺の幅w2を45μm、供給口17aの長さdを160μmとする。吐出する記録液の粘度ηを6mPa・s、全吐出時に各貫通流路を流れる流量Qを90000pl/s、供給側開口21aからその最も離れた供給口17a(記録素子基板10の端部にある供給口17a)までの区間に含まれる最大の貫通流路数nを92とする。このとき、供給側開口21aからその最も離れた供給口17aまでの圧力損失の最大値は約2000Paとなり、供給口17a自体での圧力損失を考慮しても合成圧力損失が5000Paを下回るため、全吐出口から連続吐出させても記録品位を維持できる。本実施形態では、基板本体11において、隣接する液体供給路18と液体回収路19とを区切る壁部分の根元側が太く形成される構成となるので、記録素子基板10の強度が向上するという利点も得られる。
上述した各実施形態では液体供給路18の深さDは一定であるが、液体供給路18の深さは一定である必要はない。図37は、第5の実施形態の液体吐出ヘッド3での記録素子基板10の全体構成を説明する図であって、(a)は記録素子基板10の透視平面図、(b)は(a)のA−A’線での断面図、(c)は(a)のB−B’線での断面図である。本実施形態では、液体供給路18の深さDが一定ではなく、蓋部材20に形成されている供給側開口21aから離れるほど、液体供給路18の深さDが小さくなっており、溝としての液体供給路18が浅くなっている。したがって、供給側開口21aの位置からは遠ざかるほど液体供給路18の断面積が減少していることになる。例えば、供給側開口21aの形成位置での液体供給路18の深さD1が425μm、供給側開口21aから最も離れた位置にある供給口17a(記録素子基板10の端部の供給口17a)の形成位置での液体供給路18の深さD2が333μmであるものとする。ここでは液体供給路18の下底が一定の勾配で上底側に近づくようになっている。液体供給路18の幅Wを190μm、供給路17aの開口部での一方の辺の幅w1を40μm、他方の辺の幅w2を45μmとする。吐出する記録液の粘度ηを6mPa・s、全吐出時に各貫通流路を流れる流量Qを90000pl/s、供給側開口21aからその最も離れた供給口17a(記録素子基板10の端部にある供給口17a)までの区間に含まれる最大の貫通流路数nを92とする。貫通流路としての供給口17aの長さは、基板本体11の厚さから液体供給路18の深さを引いた値となる。このため、供給側開口21aの形成位置近傍の供給口17aの深さ方向の長さd1は160μm、記録素子基板10ぼ端部近傍の供給口17aの深さ方向の長さは333μmとなる。このとき、供給側開口21aからその最も離れた供給口17aまでの圧力損失の最大値は約3000Paとなり、供給口17a自体での圧力損失を考慮しても合成圧力損失が5000Paを下回るため、全吐出口から連続吐出させても記録品位を維持できる。この構成では、吐出口列の方向において記録素子基板10の端部ほど液体供給路18が浅く形成されるため、記録素子基板10の強度が向上する。
10 記録素子基板
13 吐出口
15 記録素子
17a 供給口
18 液体供給路
20 蓋部材
21a 供給側開口
22 隔壁
23 圧力室
Claims (15)
- 液体を吐出するエネルギーを発生する複数の記録素子が第1の面に設けられた複数の記録素子基板と、隣接する記録素子の間に配置された隔壁と、前記記録素子に対応して設けられた吐出口と、前記隔壁により区画され前記記録素子を内部に備える圧力室と、を有し、複数の前記吐出口が一列に並んで吐出口列を形成する液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置であって、
前記液体吐出ヘッドは、
複数の前記圧力室に液体を供給する、前記記録素子基板の前記第1の面とは反対側となる第2の面に溝状に設けられた液体供給路と、
前記第1の面と前記液体供給路との間を連通し、前記液体供給路から前記圧力室に液体を供給する複数の供給口と、
前記液体供給路に液体を供給するための供給側開口を備え、前記液体供給路を覆うように前記第2の面に設けられた蓋部材と、
複数の前記圧力室から液体を回収する、前記第2の面に溝状に設けられた液体回収路と、
前記第1の面と前記液体回収路との間を連通し、前記圧力室から前記液体回収路に液体を回収する複数の回収口と、
前記液体回収路から液体を回収するための、前記蓋部材に設けられた回収側開口と、
を有し、
前記吐出口から液体を吐出後、前記圧力室に液体が充填される過程における、任意の前記供給側開口から、当該供給側開口と連通し、当該供給側開口から最も離れた位置にある前記供給口までの前記液体供給路での液体の圧力損失と、前記最も離れた位置にある供給口での液体の圧力損失と、の和P1が5000Pa以下であり、
前記液体吐出装置は、
前記液体を貯える貯留手段と、
前記貯留手段から前記液体を循環させる第1の循環系と、
前記第1の循環系よりも低い圧力で前記貯留手段から前記液体を循環させる第2の循環系と、
を備え、
前記液体供給路は前記第1の循環系に連通し、前記液体回収路は前記第2の循環系に連通することを特徴とする、液体吐出装置。 - 前記液体吐出ヘッドにおいて、前記液体供給路の、液体の流れ方向と直交する方向における断面が長方形であって、前記液体供給路の少なくとも一部の区間において、前記液体供給路の幅に対して前記液体供給路の深さが2倍以上である、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
- 前記液体吐出ヘッドにおいて、前記液体供給路の、液体の流れ方向と直交する方向における断面積が、前記供給側開口の位置から遠ざかるにつれて減少する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
- 前記液体吐出ヘッドが前記吐出口列を複数備える、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
- 前記液体吐出ヘッドにおいて前記液体供給路は、前記吐出口列の延在方向に対して平行に設けられている、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
- 前記液体吐出ヘッドにおいて前記供給側開口は、前記液体供給路の延在方向に関して、前記液体供給路の両端部側に設けられる前記供給口よりも前記延在方向の中心側に設けられている、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
- 前記吐出口から液体を吐出後、前記圧力室に液体が充填される過程における、任意の前記回収側開口から、当該回収側開口と連通し、当該回収側開口から最も離れた位置にある前記回収口までの前記液体回収路での前記液体の圧力損失と、前記最も離れた位置にある回収口での前記液体の圧力損失と、の和P2が5000Pa以下である、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
- 前記圧力損失の和P1と、
前記吐出口からの液体の吐出を行わない待機状態における、任意の前記供給側開口から、当該供給側開口と連通し、当該供給側開口から最も離れた位置にある供給口までの前記液体供給路での前記液体の圧力損失と、前記最も離れた位置にある供給口での前記液体の圧力損失との和と、
の総和が5000Pa以下である、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の液体吐出装置。 - 前記吐出口から液体を吐出後、前記圧力室に液体が充填される過程における、任意の前記回収側開口から、当該回収側開口と連通し、当該回収側開口から最も離れた位置にある回収口までの前記液体回収路での前記液体の圧力損失と、前記最も離れた位置にある回収口での前記液体の圧力損失と、の和と、
前記吐出口からの液体の吐出を行わない待機状態における、任意の前記回収側開口から、当該回収側開口と連通し、当該回収側開口から最も離れた位置にある回収口までの前記液体回収路での前記液体の圧力損失と、前記最も離れた位置にある回収口での前記液体の圧力損失と、の和と、
の総和が5000Pa以下である、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の液体吐出装置。 - 前記蓋部材は感光性を有する樹脂フィルムで構成される、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
- 前記圧力室内の液体は当該圧力室の外部との間で循環される、請求項1乃至12のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
- 前記液体吐出ヘッドは、ページワイド型の液体吐出ヘッドであって、前記複数の記録素子基板を支持する支持部材をさらに備える、請求項1乃至13のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
- 前記支持部材は、前記複数の記録素子基板に液体を供給するための共通供給流路と、前記複数の記録素子基板から液体を回収するための共通回収流路と、を備える、請求項14に記載の液体吐出装置。
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