[go: up one dir, main page]

JP6381355B2 - 液体吐出ヘッド - Google Patents

液体吐出ヘッド Download PDF

Info

Publication number
JP6381355B2
JP6381355B2 JP2014163551A JP2014163551A JP6381355B2 JP 6381355 B2 JP6381355 B2 JP 6381355B2 JP 2014163551 A JP2014163551 A JP 2014163551A JP 2014163551 A JP2014163551 A JP 2014163551A JP 6381355 B2 JP6381355 B2 JP 6381355B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
port
discharge
flow path
common flow
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
JP2014163551A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015085676A (ja
Inventor
山田 和弘
和弘 山田
孝胤 守屋
孝胤 守屋
善太郎 為永
善太郎 為永
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon 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 Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2014163551A priority Critical patent/JP6381355B2/ja
Publication of JP2015085676A publication Critical patent/JP2015085676A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6381355B2 publication Critical patent/JP6381355B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • B41J2/17566Ink level or ink residue control
    • 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
    • B41J2/145Arrangement thereof
    • B41J2/155Arrangement thereof for line printing
    • 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
    • B41J2/17Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17503Ink cartridges
    • 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
    • B41J2/17596Ink pumps, ink valves
    • 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
    • B41J2/19Ink jet characterised by ink handling for removing air bubbles
    • 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
    • B41J2202/20Modules

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、特に、インクジェット記録分野などで好適に利用される液体吐出ヘッドに関する。
液体吐出ヘッドにおける液体の吐出方法として、液体に熱を加えて沸騰させ、その発泡の力を用いたサーマル方式と、圧電素子の変形力を用いたピエゾ方式が公知である。これらの方式の液体吐出ヘッドは、複数の液体の吐出口及び液体吐出手段を備えた記録素子基板を、液室が内部に形成された支持部材上に設置して構成されている。この液室内に気泡が滞留した場合、液体の吐出動作時に吐出口に気泡が移動して吐出不良を起こすことがある。
この課題を解決するための一例として、特許文献1には、液室の内壁に溝を設けると共に、記録素子基板付近の液室の幅をそれ以外の場所よりも狭くして液室内に絞り部を設ける構成が提案されている。この構成によって、気泡を液室内でトラップしつつ、溝により液体の供給が維持される。
特許第3228569号公報
近年、商業記録用途などの記録のために、液体吐出ヘッドの幅を記録媒体幅に長尺化して液体吐出ヘッドをラインヘッドとし、吐出口を従来よりも多数配置する構成が知られている。一般にラインヘッドは複数個の支持部材上にそれぞれ記録素子基板が搭載され、ベース基板上に複数個の支持部材が配置されて構成される。商業記録用途においては記録速度とともに常に一定以上の画質を維持して記録することが可能な、高い信頼性が求められるので、前述のような気泡による吐出不良が起こることは好ましくない。
しかし、特許文献1の構成を商業記録用途向けのラインヘッドに採用しようとした場合、ラインヘッドでは記録素子基板が多数並ぶので液室のスペースが小さくなり、各液室内に気泡をトラップするスペースを確保することが困難である。また高速記録を行うラインヘッドでは液体吐出量が大きく、液室内の液体流速が大きくなるのでトラップした気泡が吐出口へ押し流されて吐出不良を生じる可能性がある。
本発明は上記課題に鑑み、気泡による吐出不良を低減させた液体吐出ヘッドを提供することにある。
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するための吐出口及び吐出口に液体を供給する液室を有する複数の吐出部材と、複数の液室に液体を供給するための共通流路が設けられ、複数の吐出部材が配置されたベース基板と、を有する。共通流路と液室とを連通する分岐口を有し、分岐口には、共通流路を流れる液体の流れの方向の上流側にノッチ部が設けられている。分岐口は、吐出部材に設けられ液室に連通する導入口と、ベース基板に設けられ共通流路に連通する分配口とが連通してなり、ベース基板には、共通流路に液体が流入する流入口と、共通流路から液体が流出する流出口と、が設けられている。
本発明によれば、共通流路から導入される液体がノッチ部から優先的に吐出部材内へと誘導され、液体による分岐口での閉塞を起こり難くする。このため、吐出部材内に気泡を残すこと無く液体を充填することができ、気泡による不吐が発生し難い、高い記録信頼性を備えた液体吐出ヘッドを提供することができる。
本発明によれば、気泡に起因する液体の吐出不良を低減させることができる。
本発明の液体吐出ヘッドの一実施形態であって、各記録素子基板を千鳥配列したラインヘッドの概略斜視図である。 図1の液体吐出ヘッドの分解斜視図である。 図1のA−A’断面の一部の概略図である。 記録素子基板の概略斜視図である。 図4のCC’断面の概略図である。 導入口の第1の実施形態を示す概略斜視図である。 導入口の第2の実施形態を示す概略斜視図である。 導入口ノッチ部を設けない導入口の概略斜視図である。 液体の循環系の一例を示す模式図である。 第2の実施形態の導入口を有する支持部材を使用した液体吐出ヘッドにおける気液界面の状態を、自由表面解析法シミュレーションによって解析した結果である。 導入口ノッチ部を有さない支持部材を用いて構成された液体吐出ヘッドにおける気液界面の状態を、自由表面解析法シミュレーションによって解析した結果である。 導入口の第3の実施形態を示す概略斜視図である。 液体吐出ヘッドの他の実施形態を示す概略構成図である。
以下、図面を用いて本発明の好適な実施の形態の例を説明する。ただし、本発明の範囲は特許請求の範囲によって定まるものであり、以下の記載は本発明の範囲を限定するものではない。たとえば、以下に記載されている形状、配置等は、この発明の範囲を限定するものではない。同様に、本実施形態ではサーマル方式を用いた記録素子基板を使用しているが、液体吐出手段としてはサーマル方式に限るものではなく、ピエゾ方式を用いた記録素子基板を使用することもできる。
(液体吐出ヘッドの構造)
図1は、本発明の液体吐出ヘッドの一実施形態であって、各記録素子基板を千鳥状に配置したラインヘッドの概略斜視図である。液体吐出ヘッド5は、吐出部材41とベース基板2とからなる。本発明では、インク等の液体を吐出する吐出部材41は、記録素子基板1と支持部材4とで構成され、各記録素子基板1が個別に支持部材4上に配置されている。吐出部材41はベース基板2の長手方向に沿ってベース基板2上に千鳥状に配置される。
図2(a)は記録素子基板1側からみた図1の液体吐出ヘッド5の分解斜視図であり、ベース基板2の内部構造を示す。図2(b)はベース基板2側からみた図1の液体吐出ヘッドの分解斜視図である。図3(a)は図1のA−A’断面の一部の概略図である。
ベース基板2には液体が流れる共通流路3と、液体を共通流路3に流入させるための流入口7と、共通流路3から液体を流出させるための流出口8とが設けられている。支持部材4には、記録素子基板1の液体供給口14(図5参照)へ供給する液体を貯留するための液室6(図3参照)が設けられている。支持部材4は開口部である導入口9が形成されており、この導入口9を介して液室6に液体が供給される。共通流路3と各支持部材4の液室6とは分岐口31によって連通している。分岐口31には、共通流路3を流れる液体の流れの方向の上流側に略テーパー状の切り込みである分岐口上流側のノッチ部32が設けられている。
分岐口31は、ベース基板2に形成された開口である分配口18と支持部材4に設けられた開口であり、分配口18に連通する導入口9とで構成される。分配口18には、共通流路3を流れる液体の流れの方向の上流側に、分岐口上流側のノッチ部32を構成する分配口上流側のノッチ部10が設けられている。また、導入口9には、分配口18と同様に、共通流路3を流れる液体の流れの方向の上流側に、分岐口上流側のノッチ部32を構成する導入口上流側のノッチ部30が設けられている。導入口9及び分配口18の形状は必ずしも一致したり相似形であったりする必要はないが、液体を誘導するというノッチ部の役割を考えれば、少なくとも夫々の上流側のノッチ部は近接していることが好ましく、重なることがより好ましい。
また、記録素子基板1の短手方向において、液室6の幅と導入口9の幅とがほぼ一致するように液室6と導入口9とが形成されている。図3(a)に示すように、図2(a)(b)の例では導入口9は、液室6の長手方向の中心部に位置するように設けられているが、所望の効果に応じて図3(b)のように液室内の流れ方向の上流側に位置するように導入口9を設けても良い。液体吐出ヘッドの使用初期等のインクの液体吐出ヘッドへの充填時において、液室6の上流側の部分は、共通流路3から回り込むように液体が充填されるので、液室6の下流側の部分よりも泡が残り易い。しかしながら図3(c)のように導入口9を液室の上流側に形成することで、液室6内の上流側の部分における泡残り量を低減させることが出来る。
分配口上流側のノッチ部10と導入口上流側のノッチ部30の機能及び好ましい形状については後述する。ベース基板2は、アルミナ等の低熱膨張率の材質からなることが好ましい。またラインヘッドである液体吐出ヘッド5が撓まないような剛性と、液体に対して十分な耐腐食性を有していることが必要である。ベース基板2は1枚の板状部材で形成してもよいが、薄いアルミナ層を複数枚積層して形成すると、図2(a)に示したように内部に3次元的な流路を形成することができるので好ましい。
詳しくは後述するが、記録素子基板1には、液体を吐出するために利用される熱エネルギーを発生するエネルギー発生素子である発熱体13(図5参照)が設けられている。支持部材4は樹脂等の断熱性の高い部材で構成することが好ましく、これにより記録素子基板1の発熱体13からの発熱をベース基板2及びベース基板2中の共通流路3に伝え難くする。それによって共通流路3内を流れる液体の流れの方向の上流と下流とで液体の温度差を小さくする効果が得られる。この結果、液体吐出ヘッド5の各吐出口11(図5参照)へ向かう液体の温度差を小さくすることができ、吐出する液滴の量の差も小さくできるのでムラの少ない高画質な画像を記録することができる。また支持部材4の断熱効果により、高速記録時に記録素子基板1の発熱量が大きくなっても、共通流路3を循環する液体に伝わる熱量が小さく抑制される。そのため、循環する液体の温度変化が小さく、液体吐出ヘッド5が搭載される記録装置本体に設けられる液体の温調タンク22(図9参照)の消費電力を小さくすることが可能となる。
ベース基板2及び記録素子基板1との線膨張率差が大きいと、液体吐出ヘッド5の駆動時に温度が上昇した場合に接合部材がはがれたりしてインクが漏れる恐れがある。そのため、支持部材4の材質としては、熱伝導率が低く、かつ記録素子基板1及びベース基板2との線膨張率差が小さいものが好ましい。具体的には樹脂材料、特にPPS(ポリフェニルサルファイド)やPSF(ポリサルフォン)を母材としてシリカ微粒子などの無機フィラーを添加した低線膨張性複合材料が支持部材4の材料として好ましい。
支持部材4の主面に沿った方向の熱伝導率を低くできる場合には、図2(c)に示すように、複数の記録素子基板1を共通に支持するような支持部材4を用いても良い。この場合、部品点数が少なくできるので好ましい。
次に記録素子基板1の構造について説明する。図4は記録素子基板1の概略斜視図であり、図5は、図4のCC’断面の概略図である。また以後「短手方向」、「長手方向」という用語を使用することがあるが、それぞれ図4に示した方向を意図する。本実施形態では、記録素子基板1にはインク等の液体を吐出する複数の吐出口11からなる吐出口列17が8列形成されている。
記録素子基板1は、発熱体13によりインクを吐出するサーマル方式であり、吐出口形成層15とヒーターボード16とから構成される。吐出口形成層15には、複数の吐出口11と、各吐出口11に対応して設けられる発泡室12が設けられている。ヒーターボード16には、発泡室12に液体を供給する、長手方向に延びた液体供給口14と発熱体13が形成されている。本実施形態において液体供給口14は2つの吐出口列17に対して1列設けられている。つまり、本実施形態では4つの液体供給口14が設けられている。上述したように、液体供給口14は、支持部材4の液室6に連通している。
さらに、ヒーターボード16の内部には、不図示の電気配線が設けられている。この電気配線は、ベース基板2上に配置された不図示のFPC(フレキシブル回路基板)のリード電極または、ベース基板2内に設けられた不図示の電極と電気的に接続されている。記録装置本体に設けられた不図示の外部制御回路から、電極を介して、ヒーターボード16へパルス電圧が入力されることで、発熱体13が加熱され、発泡室12内の液体を沸騰させることで、吐出口11から液滴が吐出される。
なお、本実施形態の液体吐出ヘッド5は、複数の記録素子基板1が、液体吐出ヘッド5の短手方向に互いに位置をずらされながら、液体吐出ヘッド5の長手方向に千鳥配列になるように配置されている。しかし、記録素子基板1の配置は千鳥配列に限ることは無く、例えば直線状やあるいは液体吐出ヘッド5の長手方向に対して、一定角度で傾けて記録素子基板1を配置しても良い。
本願発明の特徴の1つである、分岐口31(分配口18と導入口9)に形成されているノッチ部(分配口ノッチ部10と導入口ノッチ部30)について以下に説明する。本実施形態では分配口18は導入口9と略同形状としているため、導入口ノッチ部30について主に説明し、分配口ノッチ部10については説明を省略する。
図6(a)及び図6(c)は、導入口9の第1の実施形態であり、支持部材4を記録素子基板1側から見た概略斜視図である。図6(b)及び図6(d)は各々、図6(a)及び図6(c)の支持部材4をベース基板2側からみた概略斜視図である。なお、図6(a)、図6(b)に示す例は、1つの支持部材4に2つの液室6が設けられている。つまり、図4及び図5に示す構成の場合、各液室6からは記録素子基板1の2つの液体供給口14に液体が供給される。図6(c)、図6(d)に示す例は、1つの支持部材4に1つの液室6が設けられている。つまり、図4及び図5に示す構成の場合、1つの液室6から記録素子基板1の4つの液体供給口14に液体が供給される。
本実施形態の場合、導入口上流側のノッチ部30は、導入口9の、共通流路3の上流側であり、導入口9が共通流路3を流れる液体の流れの方向に沿う中心線に対して対称となるように形成されている。
比較例として図8に示すように、導入口上流側のノッチ部を形成しない導入口33の場合、液体の充填時にしばしば、導入口33全体を液体が覆ってしまう状態が発生する。このような状態では、液室6内に存在していた空気が共通流路3へと抜けることができず、従って液室6への液体充填が進行しない。
一方、図6(a)〜図6(d)のように導入口上流側のノッチ部30を導入口9に形成すると、共通流路3の上流側から充填される液体は、先ず導入口上流側のノッチ部30と接触する。そして、毛管力によって導入口上流側のノッチ部30から液体が吸い込まれやすくなっているため、導入口9全体を液体が覆ってしまうことを防止できる。よって、液室6内の空気を共通流路3へ逃がしながら、液体を液室6へ充填することができるので、液室6内の気泡の残留を抑制したインク充填が可能となる。
図7(a)は導入口9の第2の実施形態であり、支持部材4を記録素子基板1側から見た概略斜視図である。図7(b)は、図7(a)の支持部材4をべース基板2側から見た概略斜視図である。
第2の実施形態では、導入口上流側のノッチ部30は、導入口9の、共通流路3の上流側であり、記録素子基板1の短手方向の一方の端部から長手方向に向かって形成されている。つまり、導入口上流側のノッチ部30は、導入口9の、共通流路を流れる液体の流れの方向と直交する方向の一方の端部側に形成されている。したがって、導入口9は共通流路3を流れる液体の流れの方向に沿う中心線に対して非対称となっている。具体的には、導入口9を形成する開口部の上流側の形状は、この開口部の重心を通り流れの方向に沿う直線に対して非対称の形状となっている。
記録素子基板1の短手方向において、液室6の幅と導入口9の幅とがほぼ一致するように形成されている。そのため、共通流路3から導入口上流側のノッチ部30に誘導された液体は、液室6の、記録素子基板1の短手方向で一方の側に位置する側壁を主に伝って液室内に充填される。そのため液室6の、記録素子基板1の短手方向における幅が狭い場合でも、導入口9が液体で塞がりにくく、液室6内に気泡が溜まりにくくなっている。
なお、分配口18の分配口上流側のノッチ部10と、導入口9の導入口上流側のノッチ部30は同様の形状をしていることが好ましいが、形状が異なっていても構わない。また、分配口18の分配口上流側のノッチ部10は、必ず設けなければいけないものではないが、設けた方がより確実に液体を液室6の側壁へと誘導することができるので、液室6内に気泡が残る恐れが小さい。
なお、本発明における「ノッチ部」は、例えば図6(c)のように、導入口9の、共通流路3を流れる液体の流れの方向の上流側と下流側において一部が切欠かれた形状とすることができる。あるいは、「ノッチ部」は、例えば図7(a)のように、導入口9の、共通流路3を流れる液体の流れの方向の上流側と下流側の全体が、共通流路3を流れる液体の流れの方向に対して傾斜する形状であってもよい。
(液体の充填動作)
次に、本発明の液体吐出ヘッド5に記録を充填する場合の動作について説明する。液体吐出ヘッド5を有する記録装置には、温調タンク22、循環ポンプ19、供給ポンプ20、フィルタ21、液体タンク23などが設けられている。
液体吐出ヘッド5は、図9のように、共通流路3に液体を供給する流入口7には温調タンク22と連通する樹脂チューブが連結され、共通流路3から液体が流出する流出口8には循環ポンプ19と連通するチューブが連結される。液体吐出ヘッド5の駆動時には、循環ポンプ19を動作させて共通流路3内の液体を循環させる。温調タンク22は熱交換機(不図示)と熱交換可能に連結されている。温調タンク22は液体吐出ヘッド5に液体を供給するとともに、循環ポンプ19を通って還流する液体を一定温度に維持する機能を備える。さらに、温調タンク22は不図示ではあるが外気連通孔を備えており、液体中の気泡を外部に排出する機能を備える。そのため、流出口8から流出する液体の温度は、温調タンク22で調整されて、流入口7に向かうので、流入口7の位置での液体の温度を常に一定範囲に保持することができる。なお、記録素子基板1の温度が高すぎる場合には温調タンク22の調整温度を低くして、低温の液体を液体吐出ヘッド5に供給するようにしても良い。
供給ポンプ20は、液体が貯蔵されている液体タンク23からフィルタ21によって異物除去された液体を温調タンク22に移送することができ、記録によって液体吐出ヘッド5から消費された液体を温調タンク22に補充する。
循環ポンプ19は記録動作中に流出口8から液体を吸い出すように動作する。しかし、液体を液体吐出ヘッド5に充填する際には、各吐出口11からの空気の引きこみを防止する必要がある。そのため、循環ポンプ19を、液体は逆向き(下流から上流に向かう向き)の流れになるように駆動して、流出口8から液体吐出ヘッド5へ加圧供給する。
図10は、図7(a)に示した第2の実施形態の導入口9を有する支持部材4を用いて構成した液体吐出ヘッド5に液体を充填した際の気液界面の状態を、VOF(自由表面解析法)シミュレーションによって解析した結果である。なお、(a)〜(g)の順に時系列で示している。また、このシミュレーションにおいては計算負荷を下げるために図7(a)に示した2つの液室6の内、一方の液室6のみを取り出した系を解析対象空間としている。さらに、図10においては、共通流路3、液室6、分配口18と導入口9とからなる分岐口31、液体供給口14を抜き出した状態を示している。また、図10の各部材において、濃色部分が液体、それ以外の部分には空気が存在することを示す。なお液体と各壁面との接触角は53.5°とした。
図10(a)に示すように共通流路3から液体の充填を始めると、液体が分岐口31に到達する際には、図10(b)のように、まず分岐口上流側のノッチ部32に液体が到達し、液体導入起点28が形成される。
液体の充填を続けると、図10(c)のように、分岐口上流側のノッチ部32に発生する毛管力によって、液体が分岐口上流側のノッチ部32を伝って液室6内に侵入する液体ドロップ部29が形成される。このため、充填される液体によって分岐口31が閉塞されることがなく、液室6内の空気が共通流路3へと排出される経路を確保しながら、液体を液室6へ導入することができる。
さらに、液体ドロップ部29は、図10(d)に示したように、液室6内の、記録素子基板1の短手方向で一方の側壁へと誘導される。そして図10(e)のように、液体ドロップ部29は自重により側壁を伝って液室6の底面(液体供給口14と連通する面)へと滑落する。そのため、共通流路3から分岐口上流側のノッチ部32を通り、液室6の、記録素子基板1の短手方向で一方の側壁のみを伝って液室6の底面へと連なる液体経路が形成される。この時点において、共通流路3の、液体で濡れていない方の側壁、つまり記録素子基板1の短手方向で一方の側壁側に、液室6内などに存在した空気を逃がすことが可能な経路が確保されている。
さらに液体の充填を続けても上記の液体経路は崩れることが無く、図10(f)のように、先ず、液室6の、共通流路3を流れる液体の流れの方向の上流側の空間が液体で満たされる。そして最終的には、図10(g)のように液室6全体に気泡が残ることなく液体が充填される。
一方、比較列としての図11は、図8に示す導入口ノッチ部のない導入口33を有する支持部材を用いて構成した液体吐出ヘッドを液体で充填した際の気液界面の状態を、VOFシミュレーションによって解析した結果である。(a)〜(g)の順に時系列で示している。シミュレーションの条件は、上述の図10を用いて説明した例と同じである。なお、図11の解析においては計算負荷を更に低減するために、液室6は短手方向の中心を通る線を断面として、そこに対称境界面を設定して計算している。このため図11は図10に比べて液室6などの寸法が異なるかのように表わされているが、シミュレーションにおいては同寸法の液室6が考慮された結果となっている。なお、液体の動きの説明を判り易くするため、図11(a)〜(g)と図10(a)〜(g)とは必ずしも時刻を一致させてはいない。
図11(a)に示したように共通流路3から液体の充填を始めると、液体は図11(b)のように、分岐口31に到達する。その後、さらに充填を続けると、図11(c)のように分岐口31に液体ドロップ部29が形成される。但し、図10(c)と異なるのは、液体ドロップ部29は分岐口31から、液室6の短手方向の両側壁を伝うように形成されている。なお、上述したように、(図11は対称境界によるシミュレーション結果のため、図11(c)では手前側の側壁のみ液体ドロップ部29が接しているが、図示していない反対側の側壁にも液体ドロップ部29が接している。
その後、液体の充填の進行とともに液体ドロップ部29は図11(d)に示すように、液室6内の短手方向の両側壁を伝いながら大きく成長する。その後、液体ドロップ部29は自重により図11(e)のように液室6の底面へと滑落するが、液体ドロップ部29が液室6の該両側壁を伝って滑落する。そのため、滑落後には図10(e)とは異なり、液室6の、共通流路3を流れる液体の流れの方向で上流側は、内部の空気が共通流路3に移動しきる前に塞がれてしまう。一旦このような状態となると、その後に液体の充填を進めていっても、図11(f)、(g)に示すように気泡残り部34が液室6に存在したままの状態となる。
図10と図11とを比較すると、従来の分岐口上流側のノッチ部を設けない分岐口の構成では、液体を液室6に充填すると気泡残り部34が生じていた。一方、分岐口31に分岐口ノッチ部32を設けることで、気泡残り部が生じることを抑制しながら液体を液室6に充填することができることがわかる。
なお、上述の実施形態では、分岐口上流側のノッチ部32(導入口上流側のノッチ部30)を、分岐口31(導入口9)の、共通流路3を流れる液体の流れの方向の上流のみ形成されていたが、下流側にも追加して形成することも可能である。そこで、分岐口31を構成する導入口9の第3の実施形態を、図12(a)及び図12(b)を用いて説明する。
本実施形態では、導入口上流側のノッチ部30(分岐口上流側のノッチ部32)に加え、導入口上流側のノッチ部30とは別の導入口下流側のノッチ部35(分岐口下流側のノッチ部37)を、導入口9の共通流路3を流れる液体の流れの方向の下流側に形成する。導入口下流側のノッチ部35を導入口9に形成することで、液室6内の空気の排出経路が液室6の、共通流路3を流れる液体の流れの方向の下流側にも確保される。そのため、液室6内からの空気の抜けが更に向上する。
次に、液体吐出ヘッド5の他の実施形態を、図13を用いて説明する。本実施形態では、支持部材4の記録素子基板1と対向する面にスペーサ部24及びピン穴部25が設けられている。図13(a)に示すように、本実施形態では、記録素子基板1と電気的に接続されるFPCがスペーサ部24上に配置され、スペーサ部24に支持される。またピン穴部25は、ベース基板2上に支持部材4を実装配置する際に、位置精度を確保するために使用する位置決めピン(不図示)を通すための穴である。スペーサ部24はFPCと記録素子基板1との電気的接続の信頼性を高め、ピン穴部は支持部材4を簡便かつ精度良く実装する機能を有する。
一方で、記録素子基板1が千鳥配列されたラインヘッドにおいて、記録素子基板1同士の間のつなぎ部に相当する領域の画質を向上させることが求められる。そのためには、記録媒体の搬送方向で上流側の記録素子基板列と下流側の記録素子基板列との間の間隔Dをできるだけ小さくすることが有効である。何故ならこの間隔Dが大きいほど、記録媒体の搬送ズレの影響による液体の着弾位置ズレ量が大きくなるからである。この要求のため、図13では支持部材4の記録素子基板1と対向する面において、短手方向の一方の側部にだけスペーサ部24及びピン穴部25を設け、非対称の構造とすることで、間隔Dが大きくならないようにしている。
図13(b)は、本実施形態におけるベース基板2を、支持部材4が配置される面から見た概略図である。なお、ベース基板2内の共通流路3は破線で示されている。
図13には不図示であるが、分配口18と、分配口18に連通する支持部材4の導入口9は同形状をしている。
本実施形態では、1つの支持部材に2つの液室6が設けられ、分配口18が液室6に対応して設けられている。なお、分配口18(分岐口31)は長手方向に沿う支持部材4(吐出部材41)の中心線から偏倚した位置に形成されている。導入口9も同様である。分配口上流側のノッチ部10と分配口下流側のノッチ部36は、ある支持部材4に対応して設けられる分配口18の形状が、液体吐出ヘッドの長手方向に直交する方向で隣接する支持部材に対応して設けられる分配口の形状とは回転対称となるように形成されている。なお、分配口上流側のノッチ部10は分配口18に設けられている必要がある。したがって、図示していないが、液体吐出ヘッド5の液体吐出ヘッドの長手方向に直交する方向において隣接する、支持部材4の導入口9の形状も回転対称となっている。
このように分配口18と導入口9とを形成することで、図13(a)のような非対称構造の支持部材4を用いた場合でも、記録媒体の搬送方向で上流側の支持部材列と下流の支持部材列とで同型の支持部材4を用いることができる。そのため、部品を共通化でき、液体吐出ヘッド5の製造コストを下げることができる。
1 記録素子基板
2 ベース基板
3 共通流路
4 支持部材
5 液体吐出ヘッド
6 液室
7 流入口
8 流出口
9 導入口
10 分配口上流側のノッチ部
11 吐出口
12 発泡室
14 供給口
18 分配口
30 導入口上流側のノッチ部
31 分岐口
32 分岐口上流側のノッチ部
35 導入口下流側のノッチ部
36 分配口下流側のノッチ部
41 吐出部材

Claims (14)

  1. 液体を吐出するための吐出口と、前記吐出口に前記液体を供給する液室と、を有する複数の吐出部材と、
    複数の前記液室に液体を供給するための共通流路が設けられ、前記複数の吐出部材が配置されたベース基板と、を有し、
    前記共通流路と前記液室とを連通する分岐口を有し、
    前記分岐口には、前記共通流路を流れる液体の流れの方向の上流側にノッチ部が設けられ
    前記分岐口は、前記吐出部材に設けられ前記液室に連通する導入口と、前記ベース基板に設けられ前記共通流路に連通する分配口とが連通してなり、
    前記ベース基板には、前記共通流路に液体が流入する流入口と、前記共通流路から液体が流出する流出口と、が設けられている、液体吐出ヘッド。
  2. 前記ノッチ部は、前記分岐口の、前記共通流路を流れる液体の流れの方向と直交する方向の少なくとも一方の端部に設けられている、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
  3. 前記分岐口は前記共通流路を流れる液体の流れの方向に沿う中心線に関して非対称の形状を有している、請求項1または2に記載の液体吐出ヘッド。
  4. 前記分岐口には、前記共通流路を流れる液体の流れの方向の下流側に前記ノッチ部とは別のノッチ部が形成されている、請求項1から3のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  5. 前記吐出部材は、前記ベース基板の長手方向に沿って前記ベース基板の上に千鳥状に配置されており、
    前記液室は各前記吐出部材に1つずつ設けられており、
    前記分岐口の形状は、前記長手方向に直交する方向で隣接する前記吐出部材に対応して設けられる前記分岐口の形状とは回転対称となっている、請求項4に記載の液体吐出ヘッド。
  6. 前記吐出部材は、前記ベース基板の長手方向に沿って前記ベース基板の上に千鳥状に配置されており、
    複数の前記液室が各前記吐出部材に設けられており、
    前記吐出部材に設けられた複数の前記分岐口の形状は、前記長手方向に直交する方向で隣接する前記吐出部材に設けられる複数の前記分岐口の形状とは回転対称となっている、請求項4に記載の液体吐出ヘッド。
  7. 前記分岐口は前記長手方向に沿う前記吐出部材の中心線から偏倚した位置に形成されている、請求項5または6に記載の液体吐出ヘッド。
  8. 前記吐出部材は、記録素子基板と支持部材とを有し、
    前記吐出口は前記記録素子基板に形成され、前記液室は前記支持部材に形成され、
    前記記録素子基板には、前記液室から液体を前記吐出口へ供給するための液体供給口が設けられている、請求項1からのいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  9. 前記分岐口は前記共通流路と前記液室とを接続し、前記ノッチ部は少なくとも前記分岐口の前記共通流路側の入口に設けられている、請求項1から8のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  10. 液体を吐出する吐出口と、前記吐出口に供給する液体を貯留する液室と、を備える複数の吐出部材と、
    前記複数の吐出部材に供給する液体を供給するための共通流路を備え、前記複数の吐出部材を支持するベース基板と、
    を備える液体吐出ヘッドであって、
    前記共通流路と前記液室とは開口部を介して連通しており、
    前記開口部は、前記吐出部材に設けられ前記液室に連通する導入口と、前記ベース基板に設けられ前記共通流路に連通する分配口とが連通してなり、
    前記ベース基板には、前記共通流路に液体が流入する流入口と、前記共通流路から液体が流出する流出口と、が設けられ、
    前記開口部の、前記共通流路を流れる液体の流れの方向の上流側にはノッチ部が形成されており、前記開口部の上流側の形状は、前記開口部の重心を通り前記流れの方向に沿う線に関して非対称である、液体吐出ヘッド。
  11. 前記ノッチ部は、前記開口部の、前記共通流路を流れる液体の流れの方向と直交する方向の少なくとも一方の端部側に設けられている、請求項10に記載の液体吐出ヘッド。
  12. 前記共通流路に沿って複数の前記吐出部材が配置されている、請求項10または11に記載の液体吐出ヘッド。
  13. 前記開口部の、前記共通流路を流れる液体の流れの方向の下流側には第2のノッチ部が形成されている、請求項10から12のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  14. 前記開口部は前記共通流路と前記液室とを接続し、前記ノッチ部は少なくとも前記開口部の前記共通流路側の入口に設けられている、請求項10から13のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
JP2014163551A 2013-09-24 2014-08-11 液体吐出ヘッド Active JP6381355B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014163551A JP6381355B2 (ja) 2013-09-24 2014-08-11 液体吐出ヘッド

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013196836 2013-09-24
JP2013196836 2013-09-24
JP2014163551A JP6381355B2 (ja) 2013-09-24 2014-08-11 液体吐出ヘッド

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015085676A JP2015085676A (ja) 2015-05-07
JP6381355B2 true JP6381355B2 (ja) 2018-08-29

Family

ID=51582229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014163551A Active JP6381355B2 (ja) 2013-09-24 2014-08-11 液体吐出ヘッド

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9469111B2 (ja)
EP (1) EP2853397B1 (ja)
JP (1) JP6381355B2 (ja)
KR (1) KR101779246B1 (ja)
CN (1) CN104441992B (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120010445A1 (en) 2010-07-09 2012-01-12 Celanese International Corporation Low Energy Alcohol Recovery Processes
JP6463034B2 (ja) * 2013-09-24 2019-01-30 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド
JP6270533B2 (ja) 2014-02-25 2018-01-31 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド、記録装置、および液体吐出ヘッドの放熱方法
JP6422366B2 (ja) 2014-05-13 2018-11-14 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド及び記録装置
JP6987497B2 (ja) * 2016-01-08 2022-01-05 キヤノン株式会社 液体吐出モジュールおよび液体吐出ヘッド
US9931845B2 (en) 2016-01-08 2018-04-03 Canon Kabushiki Kaisha Liquid ejection module and liquid ejection head
JP6750855B2 (ja) 2016-05-27 2020-09-02 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
WO2018056290A1 (ja) * 2016-09-20 2018-03-29 京セラ株式会社 液体吐出ヘッド、および記録装置
JP6961404B2 (ja) 2017-06-29 2021-11-05 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
JP7019318B2 (ja) 2017-06-29 2022-02-15 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
JP7057071B2 (ja) 2017-06-29 2022-04-19 キヤノン株式会社 液体吐出モジュール
JP6949586B2 (ja) 2017-06-30 2021-10-13 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの製造方法
JP7019328B2 (ja) * 2017-07-07 2022-02-15 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド
JP7039231B2 (ja) 2017-09-28 2022-03-22 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
US11325379B2 (en) 2018-03-12 2022-05-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection dies
WO2020263235A1 (en) * 2019-06-25 2020-12-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection polymeric recirculation channel

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2976479B2 (ja) 1990-04-17 1999-11-10 セイコーエプソン株式会社 インクジェットヘッド
EP0529879B1 (en) 1991-08-29 1996-05-08 Hewlett-Packard Company Leak resistant ink-jet pen
US6328423B1 (en) * 1999-08-16 2001-12-11 Hewlett-Packard Company Ink jet cartridge with integrated circuitry
US6979077B2 (en) 2002-02-20 2005-12-27 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Ink-jet head and ink-jet printer having ink-jet head
TWI246115B (en) 2004-01-16 2005-12-21 Benq Corp Method for fabricating an enlarged fluid chamber using multiple sacrificial layers
US7380920B2 (en) * 2004-08-30 2008-06-03 Xerox Corporation Ink jet apparatus
JP2007283549A (ja) * 2006-04-13 2007-11-01 Canon Inc インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録ヘッドの製造方法
JP5046841B2 (ja) * 2007-10-03 2012-10-10 キヤノン株式会社 インクジェット記録ヘッド
JP2009149055A (ja) * 2007-11-30 2009-07-09 Canon Inc 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
JP2011520670A (ja) 2008-05-22 2011-07-21 富士フイルム株式会社 ダイと集積回路素子とを備える駆動可能デバイス
US8157352B2 (en) 2009-02-26 2012-04-17 Fujifilm Corporation Fluid ejecting with centrally formed inlets and outlets
JP5656451B2 (ja) 2010-05-14 2015-01-21 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド及び電気配線基板

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150033541A (ko) 2015-04-01
EP2853397B1 (en) 2019-09-18
JP2015085676A (ja) 2015-05-07
EP2853397A1 (en) 2015-04-01
KR101779246B1 (ko) 2017-09-18
CN104441992A (zh) 2015-03-25
CN104441992B (zh) 2017-01-11
US20150085018A1 (en) 2015-03-26
US9469111B2 (en) 2016-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6381355B2 (ja) 液体吐出ヘッド
JP6253460B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP7019318B2 (ja) 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
RU2604445C2 (ru) Головка для выброса жидкости
JP5100243B2 (ja) 液体吐出ヘッド
US8403465B2 (en) Apparatus for reducing crosstalk in the supply and return channels during fluid droplet ejecting
JP7225794B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2024133553A (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射システム
CN104755269B (zh) 液体喷出头
US7896474B2 (en) Liquid ejection head and recording apparatus
CN112208210B (zh) 液体喷射头以及液体喷射系统
JP5863336B2 (ja) インクジェット記録ヘッドおよびインク吐出方法
JP2017144689A (ja) 記録素子基板、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
US9527296B2 (en) Liquid circulation device and liquid ejection apparatus
JP2019136964A (ja) 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置
JP2017144572A (ja) 液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの液体充填方法
JP7404811B2 (ja) 液体噴射ヘッド
JP5183819B2 (ja) 液体吐出ヘッド
JP5451910B2 (ja) 液体吐出ヘッド
JP5183820B2 (ja) 液体吐出ヘッド
JP2017149019A (ja) 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
JP2017144707A (ja) 液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの液体供給方法および液体吐出装置
JP2017024312A (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: 20170726

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180413

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180424

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180611

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: 20180703

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180731

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6381355

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151