JP7151708B2 - 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 - Google Patents

液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7151708B2
JP7151708B2 JP2019525298A JP2019525298A JP7151708B2 JP 7151708 B2 JP7151708 B2 JP 7151708B2 JP 2019525298 A JP2019525298 A JP 2019525298A JP 2019525298 A JP2019525298 A JP 2019525298A JP 7151708 B2 JP7151708 B2 JP 7151708B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
discharge
channel
relay
ink
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019525298A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2018235552A1 (ja
Inventor
廣信 山口
隆 松尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Publication of JPWO2018235552A1 publication Critical patent/JPWO2018235552A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7151708B2 publication Critical patent/JP7151708B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/17Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/1433Structure of nozzle plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14233Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/17Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/18Ink recirculation systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14233Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • B41J2002/14241Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm having a cover around the piezoelectric thin film element
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14338Multiple pressure elements per ink chamber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14419Manifold
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14459Matrix arrangement of the pressure chambers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14491Electrical connection
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/11Embodiments of or processes related to ink-jet heads characterised by specific geometrical characteristics
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/12Embodiments of or processes related to ink-jet heads with ink circulating through the whole print head

Description

本発明は、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関する。
従来、液体吐出ヘッドに設けられたノズルからインクなどの液体を吐出させて所望の位置に着弾させることで画像や微小構造などを形成する液体吐出装置がある。液体吐出装置の液体吐出ヘッドとしては、液体流入口から供給された液体を圧力室に貯留し、当該圧力室内の液体の圧力を変動させることでノズルから液体を吐出させるものが知られている。
このような液体吐出ヘッドでは、圧力室に気泡や異物が混入すると、液体に対して正常に圧力が印加されなくなるため、ノズルからの液体の吐出不良に繋がる。このため、従来、液体吐出部内に、圧力室における液体の入口とノズルの開口との間の吐出流路から分岐する液体排出流路を設け、圧力室に供給される液体を当該液体排出流路を介して気泡や異物とともに外部に排出させる技術がある。このような液体排出流路を有する液体吐出ヘッドとしては、圧力室及びノズルが設けられている液体吐出部(ヘッドチップ)の所定の開口形成面に、上記の液体流入口と、液体排出流路の液体排出口とを形成し、当該開口形成面上に、液体流入口に供給される液体を貯留する供給液室、及び液体排出口から排出された液体が導かれる排出液室を有する液体貯留部を接合させた構造のものが知られている(例えば、特許文献1)。
特開2012-519095号公報
しかしながら、液体吐出ヘッドにおけるノズル数の増大に伴って、開口形成面における液体流入口の数が増大しており、液体流入口と液体排出口との間に十分な距離を確保するのが困難となっている。液体流入口と液体排出口との間の距離が小さくなると、液体吐出部と液体貯留部との微小な位置ずれにより、供給液室と液体流入口、及び排出液室と液体排出口の適正な連通がなされない不具合が生じやすくなる。このため、上記の構造の液体吐出ヘッドでは、液体吐出部及び液体貯留部の高精度な位置合わせが必要であり、設計通りに製造するのが容易でないという課題がある。
この発明の目的は、より容易に製造することができる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の液体吐出ヘッドの発明は、
所定の第1の開口形成面に形成されている液体流入口から供給された液体を貯留する圧力室と、前記圧力室内における液体の圧力の変動に応じて、当該圧力室から供給された液体を吐出するノズルと、前記圧力室における液体の入口と前記ノズルの開口との間の吐出流路から分岐して設けられており、前記圧力室に供給される液体を、前記第1の開口形成面に形成されている液体排出口に導く液体排出流路と、を有する液体吐出部と、
前記液体流入口から前記圧力室に供給される液体を貯留する供給液室と、前記液体排出口から排出された液体が導かれる排出液室と、を有し、前記供給液室から液体が流出する液体供給口、及び前記排出液室に導かれる液体が流入する排液流入口が、所定の第2の開口形成面に形成されている液体貯留部と、
前記液体吐出部における前記第1の開口形成面と、前記液体貯留部における前記第2の開口形成面との間に設けられており、前記液体供給口から供給された液体を前記液体流入口に導く中継供給流路、及び前記液体排出口から排出された液体を前記排液流入口に導く中継排出流路が形成されている流路部と、
を備え、
記中継排出流路は、前記液体排出口から前記排液流入口に至る途中で、前記中継供給流路との間隔が増大するように前記中継供給流路とは反対側の方向に屈曲している
上記目的を達成するため、請求項2に記載の液体吐出ヘッドの発明は、
所定の第1の開口形成面に形成されている液体流入口から供給された液体を貯留する圧力室と、前記圧力室内における液体の圧力の変動に応じて、当該圧力室から供給された液体を吐出するノズルと、前記圧力室における液体の入口と前記ノズルの開口との間の吐出流路から分岐して設けられており、前記圧力室に供給される液体を、前記第1の開口形成面に形成されている液体排出口に導く液体排出流路と、を有する液体吐出部と、
前記液体流入口から前記圧力室に供給される液体を貯留する供給液室と、前記液体排出口から排出された液体が導かれる排出液室と、を有し、前記供給液室から液体が流出する液体供給口、及び前記排出液室に導かれる液体が流入する排液流入口が、所定の第2の開口形成面に形成されている液体貯留部と、
前記液体吐出部における前記第1の開口形成面と、前記液体貯留部における前記第2の開口形成面との間に設けられており、前記液体供給口から供給された液体を前記液体流入口に導く中継供給流路、及び前記液体排出口から排出された液体を前記排液流入口に導く中継排出流路が形成されている流路部と、
を備え、
前記中継供給流路は、前記液体供給口から前記液体流入口に至る途中で、前記中継排出流路との間隔が減少するように、インクの流動方向に沿って当該流動方向に垂直な方向の幅が増大する形状を有する。
請求項に記載の発明は、請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記流路部は、積層されている複数の板状部材を有し、
前記複数の板状部材の各々には、前記中継供給流路の一部を形成している供給貫通孔、及び前記中継排出流路の一部を形成している排出貫通孔が設けられている。
請求項に記載の発明は、請求項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記複数の板状部材のうち少なくとも一の板状部材における前記排出貫通孔の面積は、当該少なくとも一の板状部材の前記液体吐出部側に隣接する板状部材における前記排出貫通孔の面積よりも大きい。
請求項に記載の発明は、請求項1からのいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記液体吐出部は、複数の前記液体流入口と、前記複数の液体流入口からそれぞれ供給された液体を各々貯留する複数の前記圧力室と、前記複数の圧力室からそれぞれ供給された液体を各々吐出する複数の前記ノズルと、を有し、
前記第1の開口形成面における前記複数の液体流入口に対して、共通の前記中継供給流路の開口から液体が流入する。
請求項に記載の発明は、請求項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記液体排出流路は、前記複数のノズルの各々に対応する前記吐出流路から分岐して設けられている個別排出流路と、二以上の前記個別排出流路に連通し、当該二以上の個別排出流路内の液体を前記液体排出口に導く一又は二以上の共通排出流路と、を含む。
請求項に記載の発明は、請求項1からのいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記流路部には、第1の前記中継排出流路と、前記中継供給流路に対して前記第1の中継排出流路とは反対側に設けられた第2の前記中継排出流路とが形成されており、
前記第2の開口形成面には、前記第1の中継排出流路及び前記第2の中継排出流路に各々対応する前記排液流入口が形成されている。
請求項に記載の発明は、請求項1からのいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記流路部と前記第1の開口形成面との間、及び前記流路部と前記第2の開口形成面との間の少なくとも一方は、接着剤により接着されており、
前記流路部の前記第1の開口形成面に接する面、及び前記第2の開口形成面に接する面のうち前記接着剤による接着がなされる面には、前記接着剤の流動可能範囲を制限する流動範囲制限部が設けられている。
また、上記目的を達成するため、請求項に記載の液体吐出装置の発明は、
請求項1からのいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドを備える。
本発明に従うと、液体吐出ヘッドをより容易に製造することができるという効果がある。
インクジェット記録装置の概略構成を示す図である。 記録ヘッドの主要部の概略構成を示し、記録ヘッドの上面が描かれた斜視図である。 記録ヘッドの主要部の概略構成を示し、記録ヘッドの下面が描かれた斜視図である。 ヘッドチップを上側から見た平面図である。 記録ヘッドの分解斜視図である。 流路基板の上面に設けられたグルーガードを示す図である。 図3のA-A線におけるヘッドチップ、流路部及びインク貯留部の断面図である。 図3のB-B線におけるヘッドチップ、流路部及びインク貯留部の断面図である。 ヘッドチップにおける一のノズルに対応する部分を拡大した断面図である。 インク還流機構の構成を示す模式図である。 流路部の他の構成例を示す断面図である。
以下、本発明の液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施形態であるインクジェット記録装置100(液体吐出装置)の概略構成を示す図である。
以下の説明では、記録媒体Mの搬送方向を前後方向、記録媒体Mの搬送面において当該搬送方向に直交する方向を左右方向とし、前後方向及び左右方向に垂直な方向を上下方向として説明する。
インクジェット記録装置100は、搬送ベルト1001、搬送ローラー1002、ヘッドユニット1003,1004,1005,1006、制御部1007、及びインク還流機構9(図9)などを備える。このうち制御部1007は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)などを備え、ROMに記憶された各種制御プログラムを読み出して実行することでインクジェット記録装置100の各部の動作を統括制御する。
搬送ローラー1002は、図示しない搬送モーターの駆動によって回転軸を中心に回転する。搬送ベルト1001は、一対の搬送ローラー1002により内側が支持された輪状のベルトであり、搬送ローラー1002が回転動作するのに従って周回移動する。インクジェット記録装置100は、搬送ベルト1001上に記録媒体Mが載置された状態で、搬送ローラー1002の回転速度に応じた速度で搬送ベルト1001が周回移動することで記録媒体Mを搬送ベルト1001の移動方向(図の前方向)に搬送する搬送動作を行う。
ヘッドユニット1003~1006は、搬送ベルト1001により搬送される記録媒体Mに対して画像データに基づいてノズルからインク(液体)を吐出して記録媒体M上に画像を記録する。本実施形態のインクジェット記録装置100では、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色のインクにそれぞれ対応する4つのヘッドユニット1003,1004,1005,1006が記録媒体Mの搬送方向上流側から順に所定の間隔で並ぶように配列されている。
ヘッドユニット1003~1006の各々は、インクを吐出する複数のノズルが記録媒体Mの搬送方向と交差する方向(本実施形態では搬送方向と直交する幅方向、すなわち左右方向)に各々配列された複数(本実施形態では7つ)の記録ヘッド1(液体吐出ヘッド)を備える。各記録ヘッド1は、ノズルの開口部が設けられたインク吐出面を有し、当該インク吐出面が搬送ベルト1001の搬送面と対向する位置に配置される。
ヘッドユニット1003~1006の各々における7つの記録ヘッド1は、ノズルの幅方向についての配置範囲が、搬送ベルト1001上の記録媒体Mのうち画像が記録可能な領域の幅方向についての幅をカバーするように千鳥格子状に配置されている。このように記録ヘッド1が配置されることで、インクジェット記録装置100では、ヘッドユニット1003~1006を固定した状態で記録ヘッド1からインクを吐出することで画像を記録することができる。すなわち、インクジェット記録装置100は、シングルパス方式で画像を記録する。
図2A及び図2Bは、記録ヘッド1の主要部の概略構成を示す斜視図である。このうち図2Aは、記録ヘッド1の上面が描かれた斜視図であり、図2Bは、記録ヘッド1の下面が描かれた斜視図である。
記録ヘッド1は、ノズルNが設けられているヘッドチップ2(液体吐出部)と、ヘッドチップ2に供給されるインクを貯留するインク貯留部3(液体貯留部)と、ヘッドチップ2及びインク貯留部3の間に設けられている流路部8などを備える。
ヘッドチップ2は、インク貯留部3の供給液室3a(図6)から流路部8内の中継供給流路8a(図6)を介して供給されたインクをノズルNから吐出する。また、ヘッドチップ2には、供給されたインクを流路部8内の中継排出流路8b(図6)に排出(還流)させるインク排出流路(液体排出流路)が設けられており、供給されたインクの一部を中継排出流路8bを介してインク貯留部3の排出液室3b(図6)に排出する。
流路部8は、ヘッドチップ2に接合された保持板81(板状部材)と、保持板81上に重ねられている複数の(本実施形態では4枚の)流路基板82(板状部材)とが積層された構造を有している。保持板81及び流路基板82の各々には、中継供給流路8aの一部を形成している供給貫通孔と、中継排出流路8bの一部を形成している排出貫通孔とが形成されている。
インク貯留部3は、ヘッドチップ2に供給されるインクを貯留する供給液室3a(図6)と、ヘッドチップ2から還流されて排出されたインクが導かれて当該インクを貯留する排出液室3b(図6)と、外部から供給液室3aにインクを供給するためのインレット3cと、排出液室3bから外部へインクを排出するためのアウトレット3dとを備える。なお、インク貯留部3には、ヘッドチップ2から上述のインク排出流路以外の流路で還流したインクを排出させる他のアウトレットなどがさらに設けられていても良い。
インク貯留部3の前後方向の外周壁の一部には、第2ダンパー3g(図7)が形成されている。第2ダンパー3gは、弾性力のあるポリイミドなどの樹脂やステンレスなどの金属部材によって形成されており、インク貯留部3の内圧が急激に上昇又は低下することを防いでいる。
以下、記録ヘッド1の各部の詳細な構成について説明する。
図3は、ヘッドチップ2を上側から見た平面図である。図3では、ヘッドチップ2の内部に形成されている構成要素の一部が破線で描かれている。
ヘッドチップ2の上面2Sには、流路部8の中継供給流路8aからインクが流入するインク流入口601(液体流入口)が、複数のノズルNの各々に対応して設けられている。また、ヘッドチップ2の内部には、インク流入口601から流入したインクが貯留される圧力室311と、圧力室311に連通する大径部101と、が設けられており、この大径部101と平面視で重なる位置にノズルNが形成されている。以下では、圧力室311から大径部101を経てノズルNに至るインクの流路を吐出流路とも記す。したがって、ヘッドチップ2には、ノズルNと同一数の吐出流路が形成されている。また、圧力室311の上面には、駆動信号の印加により変形する圧電素子42(図7)(圧力変動部)が設けられている。ヘッドチップ2では、制御部1007からの制御信号に応じて圧電素子42に駆動信号が印加されると、この駆動信号に応じて圧電素子42が変形して圧力室311内のインクの圧力が変動し、圧力室311に連通するノズルNからインクが吐出される。
また、ヘッドチップ2では、吐出流路のうち大径部101から個別排出流路102(図8)が分岐している。また、左右方向に一次元配列された一群のノズルNの各々に対応する個別排出流路102は、ヘッドチップ2の内部において左右方向に延在する共通排出流路703に連通している。したがって、共通排出流路703は、一次元配列されたノズルNの群ごとに(図3では、4つ)形成されている。また、各共通排出流路703を流動したインクは、共通排出流路703の左右方向の両端部においてヘッドチップ2の上面2Sに形成されているインク排出口602(液体排出口)に導かれる。よって、ヘッドチップ2の上面2Sの左右方向についての両端部には、インク排出口602がそれぞれ4つ開口している。
このように、ヘッドチップ2の上面2Sには、インク流入口601及びインク排出口602が形成されており、当該上面2Sは、第1の開口形成面を構成する。
図4は、記録ヘッド1の分解斜視図である。図4では、流路部8の各層が分離されて描かれている。
流路部8のうち保持板81は、ヘッドチップ2より一回り大きい長方形の板状部材である。保持板81は、接着剤を介してヘッドチップ2の上面2Sに接着されている。
保持板81には、ヘッドチップ2の上面2Sに形成されている全てのインク流入口601を包含する大きさの供給貫通孔81aが形成されている。また、保持板81の左右方向両端近傍には、ヘッドチップ2の上面2Sにおける端部近傍に形成されている4つのインク排出口602を包含する大きさの排出貫通孔82bがそれぞれ形成されている。
ヘッドチップ2の上面2Sにおけるインク流入口601とインク排出口602との間の距離は、ごく小さいため(例えば、約1mm)、保持板81は、ヘッドチップ2に対して高精度で位置合わせを行った上で接着される。このような高精度の位置合わせを行うために、ヘッドチップ2及び保持板81には、それぞれアライメントマーク(図示省略)が設けられている。
保持板81の上方には、4枚の流路基板821~824が積層されている。流路基板821~824は、前後方向の幅が保持板81と同一であり、左右方向の幅が保持板81よりも大きい板状部材である。流路基板821の下面は、接着剤により保持板81の上面に接着されている。また、流路基板821~824は、接着剤を用いずに、互いに拡散接合により接合されている。また、流路基板824の上面は、接着剤によりインク貯留部3の下面に接着されている。
流路基板821~824の各々には、平面視で供給貫通孔81aに重なり供給貫通孔81aと同一の大きさの供給貫通孔82aが形成されている。
流路部8では、保持板81の供給貫通孔81a及び流路基板821~824の供給貫通孔82aにより、中継供給流路8aが形成される。
また、流路基板821~824の各々には、供給貫通孔82aを挟んで左右方向両側にそれぞれ排出貫通孔82b(821b,822b,823b,824b)が形成されている。
このうち、流路基板821に形成されている排出貫通孔821bは、保持板81に形成されている排出貫通孔81bと同一の大きさ、形状を有している。
また、流路基板822に形成されている排出貫通孔822bは、排出貫通孔821bと同一形状の開口に加え、当該開口の前方側端部から供給貫通孔82aとは反対側に向かって延びる延在部Eを有した形状で設けられている。
また、流路基板823に形成されている排出貫通孔823bは、排出貫通孔822bの延在部Eの先端と平面視で重なる位置に設けられた円状の開口部である。
また、流路基板824に形成されている排出貫通孔824bは、排出貫通孔823bよりも大きな直径を有し排出貫通孔823bを包含する範囲に形成された円状の開口部である。
流路部8では、保持板81の排出貫通孔81b及び流路基板821~824の排出貫通孔821b,822b,823b,824bにより中継排出流路8bが形成される。また、中継供給流路8aを挟む両側に、一対の中継排出流路8b(第1の中継排出流路、第2の中継排出流路)が形成されている。
保持板81としては、ヘッドチップ2に含まれるシリコンと熱膨張係数が近い材質のものが好ましく、本実施形態では42アロイが用いられている。また、流路基板821~824の材質は、特には限られないが、本実施形態では保持板81と同様に42アロイが用いられている。
図5は、流路基板824の上面に設けられたグルーガードGを示す図である。
図5に示されるように、流路基板824の上面には、接着剤の流動可能範囲を塗布領域R内に制限するグルーガードG(流動範囲制限部)が設けられている。グルーガードGは、塗布領域Rの周囲を囲むように延在する、流路基板824の表面上に設けられた突起である。グルーガードGで囲まれた領域に接着剤を塗布して接合対象物(ここでは、インク貯留部3の下面3S)と接合することで、所望の塗布領域R内で接着剤による接着を行うことができる。塗布領域Rの形状は、特には限られないが、流路基板824の周縁部に沿った位置や、供給貫通孔824a及び排出貫通孔824bを囲む位置に設定することが好ましい。
また、図5と同様のグルーガードGは、接着剤による接合がなされる他の面、すなわち、保持板81の下面、及び保持板81の上面(又は流路基板821の下面)にも形成されている。なお、グルーガードGは、必ずしも接着剤による接合がなされるすべての面に設けられていなくても良い。
図6は、図3のA-A線におけるヘッドチップ2、流路部8及びインク貯留部3の断面図である。図6は、インク貯留部3からヘッドチップ2へのインクの中継供給流路8a、ヘッドチップ2内のインク排出流路、及びヘッドチップ2からインク貯留部3へのインクの中継排出流路8bを説明するための模式図であり、インク流入口601に連通する圧力室331や、圧力室331からノズルNまでの吐出流路、及び吐出流路から共通排出流路703までの個別排出流路102は記載が省略されている。また、図6では、インクの流動方向が矢印で示されている。
図6に示されるように、インク貯留部3では、左右方向の中央部に供給液室3aが設けられ、供給液室3aを挟んで左右方向の両側にそれぞれ排出液室3bが設けられている。また、インク貯留部3の下面3Sには、供給液室3aから供給されるインクが流出するインク供給口3e(液体供給口)と、排出液室3bに導かれるインクが流入する排液流入口3fとが形成されている。インク貯留部3の下面3Sは、第2の開口形成面を構成する。インク供給口3eは、中継供給流路8aのインク貯留部3側の開口とほぼ同一の形状及び大きさとされ、排液流入口3fは、中継排出流路8bのインク貯留部3側の開口とほぼ同一の形状及び大きさとされている。
また、流路部8における中継供給流路8aは、ヘッドチップ2の上面2Sにおける全てのインク流入口601に対して共通の(一の)中継供給流路8aの開口からインクが供給可能な形状で設けられている。
供給液室3aから中継供給流路8a、インク流入口601を介してヘッドチップ2内に供給されたインクの一部は、上述したように個別排出流路102を通って共通排出流路703に導かれる。共通排出流路703では、中央から左側では図6の左方にインクが流動し、中央から右側では図6の右方にインクが流動して、それぞれヘッドチップ2の上面2Sの左右両端におけるインク排出口602に導かれる。
インク排出口602から排出されたインクは、流路部8の中継排出流路8bを通ってインク貯留部3の排出液室3bに流入する。ここで、中継排出流路8bでは、上述したように流路基板822の排出貫通孔822bに延在部Eが設けられていることで、インクの流路が中継供給流路8aとは反対側の方向に屈曲している。これにより、流路部8の、インク貯留部3の下面3Sとの接触面における中継供給流路8aの開口と中継排出流路8bの開口との間の最短距離(距離d2)が、ヘッドチップ2の上面2Sにおけるインク流入口601とインク排出口602との間の最短距離(距離d1)よりも大きくなっている。具体的には、本実施形態では、距離d1は約1mm、距離d2は約5mmである。特に、本実施形態では、流路基板82の左右方向の長さがヘッドチップ2よりも大きく、中継排出流路8bが、平面視でヘッドチップ2との重複範囲外まで延びるように屈曲しているため、上記の距離d2を、距離d1に対して十分に大きくすることができる。このような構成によれば、ヘッドチップ2の上面2Sに直接インク貯留部3の下面3Sを接合する従来の構成と比較して、要求されるインク貯留部3の接合位置精度が緩和されるため、より容易に記録ヘッド1を製造することができる。
また、複数の流路基板82を積層させて流路部8を構成することで、延在部Eにおける流路の高さを、流路基板82の1枚分の厚さに制限することができる。このように延在部Eの流路を狭くすることで、延在部Eを通過するインクの流速を増大させて、インク中に含まれる気泡や異物を押し流しやすくすることができる。
また、流路部8のうち流路基板823から流路基板824にかけて、中継排出流路8bの断面積が増大するようになっている。これは、上述したように、流路基板823の排出貫通孔823bの直径よりも流路基板824の排出貫通孔824bの直径が大きくなっているためである。このように、インクの流動方向に沿って中継排出流路8bの断面積が増大する構成とすることで、インク内の気泡や異物をインク貯留部3に排出しやすくすることができる。
図6に示されているインクの流れは、インク還流機構9により発生させることができる。インク還流機構9の構成については、後述する。
次に、ヘッドチップ2の構成について詳細に説明する。
図7は、図3のB-B線におけるヘッドチップ2、流路部8及びインク貯留部3の断面図である。
図8は、ヘッドチップ2における一のノズルNに対応する部分を拡大した断面図である。
ヘッドチップ2は、下側から順にノズル基板10、共通流路基板70、中間基板20、圧力室基板30、スペーサー基板40、配線基板50及び保護層60が積層された構造を有している。
ノズル基板10には、ノズルNと、ノズルNと連通しノズルNよりも径の大きな大径部101と、大径部101から分岐して設けられインクの排出に使用される個別排出流路102と、が形成されている。ノズルNは、例えば、左右方向に沿って、複数列(例えば、4列)に並んで設けられている(図3参照)。
また、ノズル基板10は、SOI基板によって製造されており、異方性エッチングにより高精度に加工されて形成されている。そのため、ノズルNの上下方向の長さ及び個別排出流路102の下部の厚みは、例えば10μm程度に薄くすることができる。また、個別排出流路102は、ノズルNの上部の大径部101に分岐して設けられているため、ノズルNの近傍のインクを還流させて排出させることができ、ノズルNの近傍の気泡等を個別排出流路102に流すことができる。
共通流路基板70は、シリコン製の基板であり、共通流路基板70には、大径部701と、絞り部702と、共通排出流路703と、が形成されている。
大径部701は、共通流路基板70を上下方向に貫通しており、ノズル基板10の大径部101と同径でそれぞれが連通している。
共通排出流路703は、ノズルNの配列方向(左右方向)に並んだ一列分の個別排出流路102が絞り部702を通じて連通しており、複数の個別排出流路102から流れてきたインクが流入する。また、共通排出流路703は、ノズルNの配列方向(左右方向)に沿って設けられ、ヘッドチップ2の右端部及び左端部付近で共通流路基板70から保護層60までを貫通する上方向に延びる流路が形成されており、ヘッドチップ2の上面2Sのインク排出口602に連通している(図6参照)。また、以下の説明では、個別排出流路102と、絞り部702と、共通排出流路703を合わせて排出流路72という。個別排出流路102の流路インピーダンスを十分大きくすることができれば、絞り部702を省略することもできる。
また、共通流路基板70には、第1ダンパー704が形成されている。第1ダンパー704は、例えば、弾性変形可能なシリコン、金属又は樹脂などからなり、共通流路基板70は、複数の層を接着などで積層した構成としても良い。
第1ダンパー704は、例えば、厚さ1~50μmからなるSi基板からなり、共通排出流路703の上面に面して設けられ、第1ダンパー704の上面には空気室203が形成されている。第1ダンパー704は、薄いSi基板であるため、共通排出流路703と空気室203との圧力差によって弾性変形して、共通排出流路703の容積を変更可能である。これにより、インク流路の急激な圧力変動を防ぐことができる。また、空気室203を閉空間とすることで、第1ダンパー704が変形に伴う振動を起こした場合の減衰力が働き、さらに圧力変動を抑えることができる。
なお、共通排出流路703には、ノズルNの配列方向(左右方向)に並んだ一列分の個別排出流路102が連通するとしたが、二列分以上の個別排出流路102が連通するように構成しても良い。したがって、すべてのノズルNに対応する個別排出流路102と連通する単一の共通排出流路703が設けられた構成としても良い。
中間基板20は、ガラス製の基板であり、中間基板20には、上下方向に貫通する連通孔201と、第1ダンパー704の上面に、空気室203となる上方向に向かって凹となる空間部が形成されている。
連通孔201は、大径部701に連通している。また、連通孔201は、インクが通過する経路の径を絞る形状となっており、インクの吐出においてインクに加えられる運動エネルギーを調整するように形成されている。また、以下の説明では、連通孔201、大径部701及び大径部101を合わせて連通路71という。
圧力室基板30は、圧力室層31と振動板32からなる。圧力室層31は、シリコン製の基板であり、圧力室層31には、ノズルNから吐出されるインクが貯留される圧力室311が形成されている。また、圧力室311は、ノズル列に対応して複数列(例えば、4列)で、左右方向に配列して設けられている(図3参照)。また、圧力室311は、前方向端部の下部(圧力室の出口311b)において、インクが吐出される際の流路となる連通路71に連通している。また、圧力室311は、圧力室層31を上下方向に貫通しつつ前後方向に延在するように形成されている。
振動板32は、圧力室311の開口を覆うように圧力室層31の上面に積層され、圧力室311の上壁部を構成している。振動板32の表面には、酸化膜が形成されている。また、振動板32には、圧力室311と連通して上方向に貫通する貫通孔321が形成されている。
スペーサー基板40は、42アロイにより構成された基板であり、振動板32と配線基板50との間に、圧電素子42等を収容するための空間41を形成する隔壁層である。
圧電素子42は、圧力室311と略同一の平面視形状で形成され、振動板32を挟んで圧力室311と対向する位置に設けられている。圧電素子42は、振動板32を変形させるためのPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)からなるアクチュエーターである。また、圧電素子42には、上面及び下面に2つの電極421,422が設けられており、このうち下面側の電極422が振動板32に接続されている。
また、スペーサー基板40には、振動板32の貫通孔321と連通して上方向に貫通する貫通孔401が、空間41とは独立して形成されている。
配線基板50は、シリコン製の基板であるインターポーザー51を備えている。インターポーザー51の下面には、2層の酸化ケイ素の絶縁層52,53が被覆され、上面には、同じく酸化ケイ素の絶縁層54が被覆されている。そして、絶縁層52,53のうち下方に位置する絶縁層53が、スペーサー基板40の上面に積層されている。
インターポーザー51には、上方向に貫通するスルーホール511が形成されており、このスルーホール511には、貫通電極55が挿通されている。貫通電極55の下端には、水平方向に延在する配線56の一端が接続されている。
この配線56の他端は、接続部561を介して圧電素子42上面の電極421上に接続されている。接続部561は、配線56の下面に設けられたスタッドバンプ561aと、スタッドバンプ561aの下端側に塗布されて形成された導電性材料561bとからなる。スタッドバンプ561aは、例えば、金を材料としたワイヤーボンディングにより形成される。また、導電性材料561bとしては、各種の導電性接着剤や半田を用いることができる。
また、貫通電極55の上端には、個別配線57が接続されており、個別配線57は水平方向に延在し、接続部材4(図7)に接続されている。接続部材4は、駆動回路5に接続された例えばFPC等からなる配線部材である。そして、駆動回路5から、接続部材4と個別配線57を通じて、圧電素子42に駆動信号が供給される。
また、インターポーザー51には、スペーサー基板40の貫通孔401と連通して上方向に貫通する貫通孔512が形成されている。なお、絶縁層52~54のうち、貫通孔512の近傍を被覆する各部分は、貫通孔512よりも大きい開口径となるように形成されている。
保護層60は、保持板81に接着される感光性樹脂層であるとともに、個別配線57を保護する層であり、配線基板50の上面に配設された個別配線57を覆いつつ、インターポーザー51の絶縁層54の上面に積層されている。また、保護層60には、貫通孔512と連通するインク流入口601が形成されている。
次に、ヘッドチップ2の内部のインクの排出経路について説明する。インクは、インク貯留部3の供給液室3aから、各ノズルNに対応して設けられたインク流入口601を通ってヘッドチップ2の内部に供給される。次に、インクは、貫通孔512,401、圧力室311を順に流動する。インク吐出時には、インクは、連通路71(連通孔201、大径部701、大径部101)及びノズルNを順に流動して外部に吐出される。また、大径部101に流入したインクの一部は、大径部101で分岐された個別排出流路102に流れ、共通排出流路703に流入する。そして、共通排出流路703において、左方向又は右方向のヘッドチップ2の端部に向かって流れ、ヘッドチップ2の上面2Sに設けられたインク排出口602から中継排出流路8bを介してインク貯留部3の排出液室3bに排出される。
また、上記では、個別排出流路102は、ノズルNと圧力室311とを連通する連通路71から分岐して設けられた例を示したが、圧力室311におけるインクの入口311aからノズルNの出口Nbに至るインク流路から分岐して設けられていれば良い。ここで、個別排出流路102は、当該インク流路のうち、圧力室311の出口311b側の端部からノズルNの出口Nb(開口)に至る部分から分岐して設けられていることが好ましい。圧力室311の入口311a(インク入口)及び出口311b(ノズルNの入口Naに連通するインク出口)、並びに、ノズルNの入口Na(インク入口)及び出口Nb(インク出口)は、それぞれ図8に示されている。
また、排出流路72をノズルNから分岐する場合は、ノズルNが貫通孔として形成された基板をノズル形成基板としたとき、当該ノズル形成基板の圧力室311側の面に各ノズルNに対応して形成され排出流路72となる溝を形成し、このノズル形成基板とノズルNに連通する流路が形成された流路形成基板とが接合されることにより、排出流路72を構成することが好ましい。
ここで、共通排出流路703や絞りはノズル形成基板に形成しても良いし流路形成基板に形成しても良い。
例えば、流路形成基板に形成する場合は、ノズル形成基板のうち流路形成基板に隣接する側に、各ノズルNに対応して、流路形成基板の絞り又は共通排出流路703に達する溝(個別排出流路102)を形成し、このノズル形成基板が絞り又は共通排出流路703が形成された流路形成基板に接合されることにより、排出流路72を構成することが好ましい。
例えば、図8の実施形態で、ノズル基板10に貫通孔としてのノズルNを形成してノズル形成基板とし、このノズル形成基板の共通流路基板70側の面に各ノズルNに連通して形成され他方側に隣接する絞り部702に達し、個別排出流路102となる溝を形成し、このノズル形成基板が共通流路基板70(流路基板)に接合されることにより、ノズルNから分岐した個別排出流路102、絞り部702、共通排出流路703を形成できる。
また、排出流路72をノズルNから分岐する場合は、ノズルNの孔径がノズルNの入口Na側から漸次減少するテーパー状とすることが好ましい。
排出流路72を圧力室311の出口311b側の端部から分岐する場合は、圧力室311が形成された圧力室基板30のノズルN側の面に各圧力室311に対応して形成され排出流路72となる溝を形成し、この圧力室基板が圧力室311に連通する流路が形成された流路形成基板に接合されることにより、排出流路72を構成することが好ましい。
共通排出流路703や絞りは圧力室基板30に形成しても良いし流路形成基板に形成しても良い。
流路形成基板に形成する場合は、圧力室基板30のうち流路形成基板に隣接する側に、各圧力室311に対応して、流路形成基板の絞りや共通排出流路703に達する溝(個別排出流路102)を形成し、この圧力室基板30が絞りや共通排出流路703が形成された流路基板に接合されることにより、排出流路72を構成することが好ましい。
例えば、図8の実施形態で、ノズル基板10の個別排出流路102をなくし、中間基板20をSi基板にして共通排出流路703、絞り部702、第1ダンパー704を絞り部702と第1ダンパー704の上下位置を入れ替えて絞り部702を上部にかつ共通排出流路703の後側の端部に形成し、共通流路基板70の上部に空気室203を形成する。
また、図8の上下方向から見て絞り部702が圧力室311と重ならないように図8の後側にずれた位置に配置されるように、共通排出流路703、絞り部702、第1ダンパー704の位置を図8の後側にずらして配置させる。そして、圧力室311を形成する圧力室基板30の中間基板20側の面に各圧力室311に連通して形成され他方側に隣接する絞り部702に達し、個別排出流路102となる溝を形成し、この圧力室基板30が中間基板20(流路形成基板)に接合されることにより、個別排出流路102、絞り部702、共通排出流路703を形成できる。絞り部702を設けない場合は、例えば、絞り部702を共通排出流路703にすれば良い。
次に、記録ヘッド1内においてインクを還流させて排出させるためのインク還流機構9の構成について説明する。
図9は、インク還流機構9の構成を示す模式図である。
インク還流機構9は、供給用サブタンク91、還流用サブタンク92及びメインタンク93などを備える。
供給用サブタンク91は、インク貯留部3の供給液室3aに供給するためのインクが充填されており、インク流路94によってインレット3cに接続されている。
還流用サブタンク92は、インク貯留部3の排出液室3bから排出されたインクが充填されており、インク流路95によってアウトレット3dに接続されている。
また、供給用サブタンク91と還流用サブタンク92は、ヘッドチップ2のインク吐出面(以下、「位置基準面」とも記す)に対して、上下方向(重力方向)に異なる位置に設けられている。よって、位置基準面と供給用サブタンク91の水頭差による圧力P1と、位置基準面と還流用サブタンク92との水頭差による圧力P2が生じている。
また、供給用サブタンク91と還流用サブタンク92は、インク流路96で接続されている。そして、ポンプ98によって加えられた圧力によって、還流用サブタンク92から供給用サブタンク91にインクを戻すことができる。
メインタンク93は、供給用サブタンク91に供給するためのインクが充填されており、インク流路97によって供給用サブタンク91に接続されている。そして、ポンプ99によって加えられた圧力によって、メインタンク93から供給用サブタンク91にインクを供給することができる。
上述したような各サブタンク内のインク量の調整や、各サブタンクの上下方向(重力方向)の位置変更によって、圧力P1及び圧力P2を調整することができる。そして、圧力P1及び圧力P2の圧力差によって、適宜の還流流速で、インク貯留部3の供給液室3aからヘッドチップ2内の共通排出流路703を経てインク貯留部3の排出液室3bに戻る流路でインクを還流させることができる。これにより、ヘッドチップ2内のインクに混入した気泡や異物を除去し、ノズルNの詰まりや、吐出不良などの不具合の発生を抑制することができる。
以上のように、本実施形態に係る記録ヘッド1は、第1の開口形成面としての上面2Sに形成されているインク流入口601から供給されたインクを貯留する圧力室311と、圧力室311内におけるインクの圧力の変動に応じて、圧力室311から供給されたインクを吐出するノズルNと、圧力室311におけるインクの入口とノズルNの開口との間の吐出流路から分岐して設けられており、圧力室311に供給されるインクを、上面2Sに形成されているインク排出口602に導くインク排出流路(個別排出流路102及び共通排出流路703)と、を有するヘッドチップ2と、インク流入口601から圧力室311に供給されるインクを貯留する供給液室3aと、インク排出口602から排出されたインクが導かれる排出液室3bと、を有し、供給液室3aからインクが流出するインク供給口3e、及び排出液室3bに導かれるインクが流入する排液流入口3fが、下面3Sに形成されているインク貯留部3と、ヘッドチップ2における上面2Sと、インク貯留部3における下面3Sとの間に設けられており、インク供給口3eから供給されたインクをインク流入口601に導く中継供給流路8a、及びインク排出口602から排出されたインクを排液流入口3fに導く中継排出流路8bが形成されている流路部8と、を備え、中継供給流路8a及び中継排出流路8bは、中継供給流路8aのインク貯留部3側の開口と、中継排出流路8bのインク貯留部3側の開口との間の最短距離(距離d2)が、ヘッドチップ2の上面2Sにおけるインク流入口601とインク排出口602との間の最短距離(距離d1)よりも大きくなるように設けられている。
このような構成によれば、中継供給流路8aの開口と中継排出流路8bの開口とが距離d2以上離隔している流路部8に対してインク貯留部3が接合されるため、ヘッドチップ2の上面2Sに直接インク貯留部3を接合させる構成と比較して、要求されるインク貯留部3の接合位置精度を緩和することができる。また、流路部8に対してインク貯留部3を接合する際に、中継供給流路8aと排出液室3bとが連通し、又は中継排出流路8bと供給液室3aとが連通して供給インクと排出インクとが混流する不具合の発生を容易に抑制することができる。よって、より容易に記録ヘッド1を製造することができる。
また、流路部8は、積層されている保持板81及び複数の流路基板82を有し、保持板81及び複数の流路基板82の各々には、中継供給流路8aの一部を形成している供給貫通孔81a,82a、及び中継排出流路8bの一部を形成している排出貫通孔81b,82bが設けられている。このような構成によれば、保持板81における供給貫通孔81a及び排出貫通孔81bの形成位置や、流路基板82における供給貫通孔82a及び排出貫通孔82bの形成位置を調整する簡易な方法により、中継供給流路8a及び中継排出流路8bのインク貯留部3側の開口の間隔が広がるような形状で中継供給流路8a及び中継排出流路8bを形成することができる。また、保持板81や流路基板82の厚さを調整することで、中継排出流路8bのうち、流路基板82の板面に平行な方向に延びる延在部Eの高さを容易に調整することができる。この延在部Eの高さを小さくして流路を狭くすることで、延在部Eを通過するインクの流速を増大させて、インク中に含まれる気泡や異物を押し流しやすくすることができる。
また、複数の流路基板82のうち流路基板824における排出貫通孔824bの面積は、当該流路基板824のヘッドチップ2側に隣接する流路基板823における排出貫通孔823bの面積よりも大きい。このように、中継排出流路8bの少なくとも一部において、インクの流動方向に沿って中継排出流路8bの断面積が増大する構成とすることで、インク内の気泡や異物をインク貯留部3に排出しやすくすることができる。
また、ヘッドチップ2は、複数のインク流入口601と、当該複数のインク流入口601からそれぞれ供給されたインクを各々貯留する複数の圧力室311と、当該複数の圧力室311からそれぞれ供給されたインクを各々吐出する複数のノズルNと、を有し、ヘッドチップ2の上面2Sにおける上記複数のインク流入口601に対して、共通の中継供給流路8aの開口からインクが流入する。このようにヘッドチップ2の上面2Sに複数のインク流入口601が形成される場合には、インク流入口601とインク排出口602との間の最短距離(距離d1)が小さくなりやすいため、ヘッドチップ2の上面2Sに直接インク貯留部3を適切な位置関係で接合させるのは困難となるが、ヘッドチップ2とインク貯留部3とを流路部8を介して接合することで、供給インク及び排出インクの混流を抑制しつつ容易に記録ヘッド1を製造することができる。
また、インク排出流路は、複数のノズルNの各々に対応する吐出流路から分岐して設けられている個別排出流路102と、二以上の個別排出流路102に連通し、当該二以上の個別排出流路102内のインクをインク排出口602に導く共通排出流路703と、を含む。このように共通排出流路703を介してインクを排出させる構成によれば、複数のノズルNを有するヘッドチップ2において、簡素な構成で確実にインクを排出させて、インク内の気泡や異物を除去することができる。
また、流路部8には、第1の中継排出流路8bと、中継供給流路8aに対して第1の中継排出流路8bとは反対側に設けられた第2の中継排出流路8bが形成されており、インク貯留部3の下面3Sには、これら一対の中継排出流路8bに各々対応する一対の排液流入口3fが形成されている。このような構成では、インク流入口601とインク排出口602との間の最短距離(距離d1)が小さくなりやすいため、ヘッドチップ2の上面2Sに直接インク貯留部3を適切な位置関係で接合させるのは困難となるが、ヘッドチップ2とインク貯留部3とを流路部8を介して接合することで、供給インク及び排出インクの混流を抑制しつつ容易に記録ヘッド1を製造することができる。
また、流路部8とヘッドチップ2の上面2Sとの間、及び流路部8とインク貯留部3の下面3Sとの間の少なくとも一方は、接着剤により接着されており、流路部8の上面2Sに接する面、及び下面3Sに接する面のうち接着剤による接着がなされる面には、接着剤の流動可能範囲を制限するグルーガードGが設けられている。これにより、接着剤が中継供給流路8aや中継排出流路8bに流れ出す不具合の発生を抑制しつつ、所望の領域において確実な接着を行うことができる。
また、本実施形態のインクジェット記録装置100は、上記の記録ヘッド1を備える。このようなインクジェット記録装置100では、記録ヘッド1を容易に製造することができるため、インクジェット記録装置100の製造工程を簡素化することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、流路部8において中継排出流路8bを屈曲させることで、インク貯留部3との接合面における中継供給流路8aの開口と中継排出流路8bの開口との間隔を広げる例を用いて説明したが、これに限定する趣旨ではない。例えば、図10に示されるように、中継供給流路8aにおけるインクの流動方向に沿って中継供給流路8aの左右方向の幅を増大させることで、インク貯留部3側での中継供給流路8aの開口と中継排出流路8bの開口との間隔を広く確保するようにしても良い。
また、中継供給流路8a及び中継排出流路8bの双方の形状を調整しても良い。例えば、図10の構成において、中継排出流路8bの排液流入口3f側の開口の左右方向についての位置が、ヘッドチップ2の上面2Sにおけるインク排出口602よりも内側(すなわち、中継供給流路8a側)にずれるように中継排出流路8bが設けられていても良い。
また、上記実施形態では、供給液室3aの両側に排出液室3bを設けて(したがって、中継供給流路8aの両側に中継排出流路8bを設けて)、供給液室3aからヘッドチップ2に供給されたインクを、共通排出流路703において左右両側に分けて2つの排出液室3bに排出させる例を用いて説明したが、これに限定する趣旨ではない。例えば、排出液室3bの数を一つにし、左右方向の一方側の端部近傍からヘッドチップ2にインクを供給し、他方側の端部近傍から排出液室3bにインクを排出させる構成としても良い。
また、流路部8は、複数の板状部材を積層させた構成に限られず、単層の基板内において、中継排出流路8bを屈曲させたり、中継供給流路8aの幅を変動させたりした構成であっても良い。
また、インク還流機構9として、水頭差によってインクを還流させるものを例に挙げて説明したが、インクを還流させることが可能な他の任意の構成を用いても良い。
また、上記実施形態では、液体吐出ヘッドとして、液体としてのインクを吐出する記録ヘッド1を例に挙げて説明したが、インク以外の他の任意の液体を吐出する液体吐出ヘッドに対して本発明を適用することができる。例えば、液体吐出ヘッドは、樹脂層形成材料を含む液体を吐出して樹脂層を形成するものや、導電層形成材料を含む液体を吐出して導電パターンを形成するものなどであっても良い。
また、記録ヘッド1として、圧電素子42を用いてインクを吐出するものを例に挙げて説明したが、圧力室内の液体の圧力を変動させてノズルから液体を吐出する他の方式の記録ヘッド、例えば、加熱によりインクに気泡を生じさせてインクを吐出するサーマル方式の記録ヘッドに対して本発明を適用しても良い。
また、上記実施形態では、シングルパス形式のインクジェット記録装置100を例に挙げて説明したが、記録ヘッド1を走査させながら画像の記録を行うインクジェット記録装置100に本発明を適用しても良い。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
本発明は、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に利用することができる。
1 記録ヘッド
2 ヘッドチップ
2S 上面
3 インク貯留部
3a 供給液室
3b 排出液室
3c インレット
3d アウトレット
3e インク供給口
3f 排液流入口
3g ダンパー
3S 下面
8 流路部
8a 供給流路
8b 排出流路
81 保持板
81a,82a 供給貫通孔
81b,82b,821b~824b 排出貫通孔
82,821~824 流路基板
9 インク還流機構
10 ノズル基板
102 個別排出流路
20 中間基板
30 圧力室基板
311 圧力室
40 スペーサー基板
42 圧電素子
50 配線基板
60 保護層
601 インク流入口
602 インク排出口
70 共通流路基板
703 共通排出流路
100 インクジェット記録装置
1001 搬送ベルト
1002 搬送ローラー
1003~1006 ヘッドユニット
1007 制御部
E 延在部
G グルーガード
M 記録媒体
N ノズル

Claims (9)

  1. 所定の第1の開口形成面に形成されている液体流入口から供給された液体を貯留する圧力室と、前記圧力室内における液体の圧力の変動に応じて、当該圧力室から供給された液体を吐出するノズルと、前記圧力室における液体の入口と前記ノズルの開口との間の吐出流路から分岐して設けられており、前記圧力室に供給される液体を、前記第1の開口形成面に形成されている液体排出口に導く液体排出流路と、を有する液体吐出部と、
    前記液体流入口から前記圧力室に供給される液体を貯留する供給液室と、前記液体排出口から排出された液体が導かれる排出液室と、を有し、前記供給液室から液体が流出する液体供給口、及び前記排出液室に導かれる液体が流入する排液流入口が、所定の第2の開口形成面に形成されている液体貯留部と、
    前記液体吐出部における前記第1の開口形成面と、前記液体貯留部における前記第2の開口形成面との間に設けられており、前記液体供給口から供給された液体を前記液体流入口に導く中継供給流路、及び前記液体排出口から排出された液体を前記排液流入口に導く中継排出流路が形成されている流路部と、
    を備え、
    記中継排出流路は、前記液体排出口から前記排液流入口に至る途中で、前記中継供給流路との間隔が増大するように前記中継供給流路とは反対側の方向に屈曲している、液体吐出ヘッド。
  2. 所定の第1の開口形成面に形成されている液体流入口から供給された液体を貯留する圧力室と、前記圧力室内における液体の圧力の変動に応じて、当該圧力室から供給された液体を吐出するノズルと、前記圧力室における液体の入口と前記ノズルの開口との間の吐出流路から分岐して設けられており、前記圧力室に供給される液体を、前記第1の開口形成面に形成されている液体排出口に導く液体排出流路と、を有する液体吐出部と、
    前記液体流入口から前記圧力室に供給される液体を貯留する供給液室と、前記液体排出口から排出された液体が導かれる排出液室と、を有し、前記供給液室から液体が流出する液体供給口、及び前記排出液室に導かれる液体が流入する排液流入口が、所定の第2の開口形成面に形成されている液体貯留部と、
    前記液体吐出部における前記第1の開口形成面と、前記液体貯留部における前記第2の開口形成面との間に設けられており、前記液体供給口から供給された液体を前記液体流入口に導く中継供給流路、及び前記液体排出口から排出された液体を前記排液流入口に導く中継排出流路が形成されている流路部と、
    を備え、
    前記中継供給流路は、前記液体供給口から前記液体流入口に至る途中で、前記中継排出流路との間隔が減少するように、インクの流動方向に沿って当該流動方向に垂直な方向の幅が増大する形状を有する、液体吐出ヘッド。
  3. 前記流路部は、積層されている複数の板状部材を有し、
    前記複数の板状部材の各々には、前記中継供給流路の一部を形成している供給貫通孔、及び前記中継排出流路の一部を形成している排出貫通孔が設けられている請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッド。
  4. 前記複数の板状部材のうち少なくとも一の板状部材における前記排出貫通孔の面積は、当該少なくとも一の板状部材の前記液体吐出部側に隣接する板状部材における前記排出貫通孔の面積よりも大きい請求項に記載の液体吐出ヘッド。
  5. 前記液体吐出部は、複数の前記液体流入口と、前記複数の液体流入口からそれぞれ供給された液体を各々貯留する複数の前記圧力室と、前記複数の圧力室からそれぞれ供給された液体を各々吐出する複数の前記ノズルと、を有し、
    前記第1の開口形成面における前記複数の液体流入口に対して、共通の前記中継供給流路の開口から液体が流入する請求項1からのいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
  6. 前記液体排出流路は、前記複数のノズルの各々に対応する前記吐出流路から分岐して設けられている個別排出流路と、二以上の前記個別排出流路に連通し、当該二以上の個別排出流路内の液体を前記液体排出口に導く一又は二以上の共通排出流路と、を含む請求項に記載の液体吐出ヘッド。
  7. 前記流路部には、第1の前記中継排出流路と、前記中継供給流路に対して前記第1の中継排出流路とは反対側に設けられた第2の前記中継排出流路とが形成されており、
    前記第2の開口形成面には、前記第1の中継排出流路及び前記第2の中継排出流路に各々対応する前記排液流入口が形成されている請求項1からのいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
  8. 前記流路部と前記第1の開口形成面との間、及び前記流路部と前記第2の開口形成面との間の少なくとも一方は、接着剤により接着されており、
    前記流路部の前記第1の開口形成面に接する面、及び前記第2の開口形成面に接する面のうち前記接着剤による接着がなされる面には、前記接着剤の流動可能範囲を制限する流動範囲制限部が設けられている請求項1からのいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
  9. 請求項1からのいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置。
JP2019525298A 2017-06-22 2018-05-30 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 Active JP7151708B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017121816 2017-06-22
JP2017121816 2017-06-22
PCT/JP2018/020754 WO2018235552A1 (ja) 2017-06-22 2018-05-30 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018235552A1 JPWO2018235552A1 (ja) 2020-04-23
JP7151708B2 true JP7151708B2 (ja) 2022-10-12

Family

ID=64736054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019525298A Active JP7151708B2 (ja) 2017-06-22 2018-05-30 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10919297B2 (ja)
EP (1) EP3643503B1 (ja)
JP (1) JP7151708B2 (ja)
CN (1) CN110770032B (ja)
WO (1) WO2018235552A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7259417B2 (ja) * 2019-03-04 2023-04-18 セイコーエプソン株式会社 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012519095A (ja) 2009-02-27 2012-08-23 富士フイルム株式会社 流体吐出装置の防湿
JP2014008696A (ja) 2012-06-29 2014-01-20 Ricoh Co Ltd 液体吐出ヘッド及び画像形成装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9828476D0 (en) * 1998-12-24 1999-02-17 Xaar Technology Ltd Apparatus for depositing droplets of fluid
JP2001347664A (ja) * 2000-06-07 2001-12-18 Casio Comput Co Ltd インクジェットプリンタヘッド
JP2003072068A (ja) * 2001-08-31 2003-03-12 Fuji Xerox Co Ltd インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置
JP4069832B2 (ja) * 2003-08-14 2008-04-02 ブラザー工業株式会社 インクジェットヘッド
JP4003743B2 (ja) * 2003-12-11 2007-11-07 ブラザー工業株式会社 インクジェットプリンタ
JP4306611B2 (ja) * 2004-12-28 2009-08-05 ブラザー工業株式会社 インクジェットヘッドの製造方法
JP2007118309A (ja) * 2005-10-26 2007-05-17 Fujifilm Corp インクジェット記録ヘッド及びこれを備えた画像形成装置
KR20120040239A (ko) * 2009-07-10 2012-04-26 후지필름 디마틱스, 인크. 조밀 충진을 위한 마이크로일렉트로미케니칼 시스템 젯팅 구조
US8272717B2 (en) * 2010-03-29 2012-09-25 Fujifilm Corporation Jetting device with reduced crosstalk
US8657429B2 (en) * 2010-10-26 2014-02-25 Eastman Kodak Company Dispensing liquid using overlapping outlet/return dispenser
JP5882005B2 (ja) * 2011-09-27 2016-03-09 エスアイアイ・プリンテック株式会社 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
GB2504777A (en) * 2012-08-10 2014-02-12 Xaar Technology Ltd Droplet ejection apparatus
US9751305B2 (en) * 2014-02-19 2017-09-05 Kyocera Corporation Liquid discharge head and recording device using the same
CN106794695B (zh) * 2014-08-28 2018-11-23 京瓷株式会社 液体喷吐头以及记录装置
CA2972858C (en) * 2015-01-06 2019-05-21 Ricoh Company, Ltd. Liquid discharging head, liquid discharging unit, and device for discharging liquid
JP6355164B2 (ja) * 2015-03-30 2018-07-11 富士フイルム株式会社 液滴吐出装置
JP6608240B2 (ja) * 2015-10-22 2019-11-20 キヤノン株式会社 液体吐出装置
US10160216B2 (en) * 2015-11-04 2018-12-25 Ricoh Company, Ltd. Droplet discharge head and image forming apparatus incorporating same
ITUB20156035A1 (it) * 2015-11-30 2017-05-30 St Microelectronics Srl Dispositivo di eiezione di fluido con canale di restringimento, e metodo di fabbricazione dello stesso

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012519095A (ja) 2009-02-27 2012-08-23 富士フイルム株式会社 流体吐出装置の防湿
JP2014008696A (ja) 2012-06-29 2014-01-20 Ricoh Co Ltd 液体吐出ヘッド及び画像形成装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2018235552A1 (ja) 2020-04-23
US20200215819A1 (en) 2020-07-09
EP3643503A4 (en) 2020-07-01
CN110770032B (zh) 2021-02-09
CN110770032A (zh) 2020-02-07
WO2018235552A1 (ja) 2018-12-27
EP3643503B1 (en) 2021-07-07
US10919297B2 (en) 2021-02-16
EP3643503A1 (en) 2020-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6724923B2 (ja) インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置
CN108025552B (zh) 喷墨头以及喷墨记录装置
JP7230484B2 (ja) 液体吐出ヘッド
JP2017056664A (ja) インクジェットヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法
JP2022107048A (ja) 液滴噴射装置
JP2019181707A (ja) 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置
JP7151708B2 (ja) 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置
JP7135622B2 (ja) 液体吐出ヘッド
CN112297624A (zh) 液体喷出头以及液体喷出装置
JP6772582B2 (ja) インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置
JP2020097152A (ja) 液体吐出ヘッド
JP7183809B2 (ja) 液体吐出ヘッド
JP7014065B2 (ja) 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
US9738074B2 (en) Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
JP6746329B2 (ja) 記録素子基板の製造方法及び液体吐出ヘッド
JP6915670B2 (ja) インクジェットヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法
JP2020110957A (ja) インクジェットヘッド、インクジェット装置、及びインクジェットヘッドの製造方法
JP7326754B2 (ja) 液体吐出ヘッド
JP6253498B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2023128607A (ja) 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置
JP6202007B2 (ja) インクジェットヘッド
JP7268452B2 (ja) 液体吐出ヘッド
JP7400519B2 (ja) 液体吐出ヘッド
JP7352149B2 (ja) 液体吐出ヘッド
JP7238549B2 (ja) 液体吐出ヘッド

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210322

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220510

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220701

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220830

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220912

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7151708

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150