CN102218915A

CN102218915A - 液体喷头、液体喷头单元及液体喷射装置

Info

Publication number: CN102218915A
Application number: CN2011100774530A
Authority: CN
Inventors: 植泽晴久; 渡边峻介
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2031-03-24
Also published as: CN102218915B; US20120256989A1; JP5569092B2; US8740365B2; JP2011201222A

Abstract

本发明涉及液体喷头、液体喷头单元及液体喷射装置，将所有的压力发生室的液体加热成大致均等的温度，实现液体喷射特性的均匀化而能够提高印刷质量。具备：液体流路，其具有与喷射液体的喷嘴开口(13)连通的压力发生室(11)及设在该压力发生室的一端侧而连通多个压力发生室的第一液室(18)；压力发生单元(16)，其使上述压力发生室产生压力变化来从上述喷嘴开口吐出液体；加热单元(42)，其对该液体流路的位于比上述压力发生室靠上流侧的位置的液体进行加热；第二液室(20)，其设在上述压力发生室的另一端侧；循环流路(21)，其形成在由一个以上的上述压力发生室构成的压力发生室群之间，连接上述第一液室和上述第二液室。

Description

液体喷头、液体喷头单元及液体喷射装置

技术领域

本发明涉及从喷嘴开口喷射液体的液体喷头、液体喷头单元及液体喷射装置。

背景技术

作为喷射液滴的液体喷头的代表例子的喷墨式记录头，例如具备形成了压力发生室的流路形成基板和设在流路形成基板的一面侧的压电元件，通过利用该压电元件的变位来向压力发生室内赋予压力，从而从喷嘴开口喷射墨滴。

此外，已知一种设置两个与多个压力发生室共通连通的贮存器，并从墨罐向两个贮存器供应墨水的技术(例如，参照专利文献1)。

另外，人们还提出了一种在压力发生室的并排设置方向上设置使加温水流动的头内液体流路，并可以利用在头内液体流路中流动的加温水来对压力发生室内的墨水进行加热的喷墨式记录头(例如，参照专利文献2)。

由此，通过加热压力发生室内的墨水来缩小粘度而提高墨水吐出特性。

专利文献1：日本专利第3097321号公报

专利文献2：日本特开2008-55716号公报

然而，在专利文献1中，只通过设置两个贮存器来加热压力发生室内的墨水的技术，还是使两个贮存器内的墨水循环的技术，都存在不能以所希望的墨水吐出特性吐出墨水的问题。

此外，如专利文献2所示，若在压力发生室的并排设置方向上只设置加温水流动的头部内液体流路，则在压力发生室的并排设置方向的两端部处被加热的温度变得不均匀，产生温度梯度，使从各喷嘴开口吐出的墨水的吐出特性产生偏差而造成印刷质量的下降。

另外，在压力发生室等的个别流路的每一个上设置加热单元，这实际上较为困难，喷嘴开口附近的墨水的加热不够充分，存在不能以良好的吐出特性吐出充分被加热的墨水等问题。

而且，这种问题不仅存在于喷墨式记录头，还存在于喷射除墨水以外的液体的液体喷头。

发明内容

本发明鉴于这种问题而作出的，其目的在于提供一种将所有的压力发生室的液体加热成大致均等的温度，实现液体喷射特性的均匀化，从而能够提高印刷质量的液体喷头、液体喷头单元及液体喷射装置。

解决上述课题的本发明的方式为，一种液体喷头，其特征在于，具备：液体流路，其具有与喷射液体的喷嘴开口连通的压力发生室及设在该压力发生室的一端侧并连通多个压力发生室的第一液室；压力发生单元，其使上述压力发生室产生压力变化以从上述喷嘴开口吐出液体；加热单元，其对上述液体流路的相比上述压力发生室靠上流侧的位置的液体进行加热；第二液室，其设在上述压力发生室的另一端侧；循环流路，其形成在由一个以上的上述压力发生室构成的压力发生室群之间，并连接上述第一液室和上述第二液室。

在该方式中，通过与压力发生室并行地设置供已加热的液体流动的循环流路，能够将所有压力发生室内的液体加热成均匀的温度，同时甚至连喷嘴开口附近也能以均匀的温度进行加热。由此，能够控制液体的粘度，提高及均匀化液体吐出特性。

在此，优选地，上述循环流路内设有向与上述液体的流动方向正交的方向突出的突起部。由此，在循环流路流动的液体的接触面积变宽，能够提高热传导率，从而在短时间内有效将压力发生室内的液体加热成所希望的温度。

此外，优选地，上述压力发生室不是在厚度方向贯穿流路形成基板，而是在该流路形成基板的一面侧形成为凹部，并且具有向一面侧开口的凹形状，同时上述循环流路具有在上述流路形成基板的厚度方向延伸至与上述压力发生室相向的区域的延设部。由此，通过在与压力发生室相向的区域设置延设部，能够进一步提高热传导率，从而在短时间内有效加热至所希望的温度。

此外，优选地，上述循环流路设在相邻的上述压力发生室之间。由此，能够将所有的压力发生室内的液体加热成均匀的温度。

此外，优选地，上述压力发生室群由两个上述压力发生室构成。由此，能够实现流路形成基板的小型化、液体喷头的小型化。

此外，优选地，上述液体流路设有使特体从上述第一液室经由上述循环流路向上述第二液室流动的液流形成单元。由此，能够使液体从第一液室经由循环流路循环至第二液室。

进而，本发明的其他方式为一种液体喷射单元，其特征在于，具备两个以上的上述方式的液体喷头。

在该方式中，能够实现从各喷嘴开口吐出的液体的液体喷射特性的均匀化。

此外，本发明的其他方式为一种液体喷射装置，其特征在于，具备上述方式的液体喷头或液体喷头单元。

在该方式中，能够实现从各喷嘴开口吐出的液体的液体喷射特性的均匀化，从而提高印刷质量。

附图说明

图1为表示实施方式1的记录头的剖视图。

图2为表示实施方式1的流路形成基板的俯视图。

图3为表示实施方式2的记录头的剖视图。

图4为表示实施方式3的记录头的剖视图。

图5为表示一实施方式的记录装置的简要结构的图。

附图标记说明：I…喷墨式记录装置(液体喷射装置)；1…喷墨式记录头单元(液体喷头单元)；5…液体蓄留部；10、10A、10B…喷墨式记录头；11…压力发生室；12…流路形成基板；13…喷嘴开口；14…喷嘴平板；15…振动板；16…压电元件(压力发生单元)；18…集流腔(第一液室)；20…循环液室(第二液室)；21、21A…循环流路；23…突起部；24…延设部；29…驱动IC；30…驱动配线；32…头部壳体。

具体实施方式

以下，基于实施方式对本发明进行详细说明。

(实施方式1)

图1为本发明实施方式1的液体喷头的一例的喷墨式记录头的剖视图，图2为表示流路形成基板的俯视图。

如图1所示，本实施方式的喷墨式记录头10具有：并列设置有多个压力发生室11的流路形成基板12；贯穿设置有与各压力发生室11连通的多个喷嘴开口13的喷嘴平板14；设在流路形成基板12的与喷嘴平板14相反侧的面的振动板15；以及设在振动板15上的压电元件16。

如图1及图2所示，在流路形成基板12上，各压力发生室11被隔壁17划分并在其宽度方向上并列设有多个。此外，在流路形成基板12的压力发生室11的长度方向一端侧，贯穿流路形成基板12而设有作为第一液室的集流腔18。而且，各压力发生室11和集流腔18分别经由墨水供应路19连接。该墨水供应路19在本实施方式中以比压力发生室11窄的宽度形成，并起将从集流腔18向压力发生室11流入的墨水的流路阻力保持为一定的作用。

另一方面，在流路形成基板12的压力发生室11的长度方向另一端部侧，设有作为第二液室的循环液室20。该循环液室20和集流腔18通过形成于流路形成基板12的多个循环流路21而分别连通。循环流路21被形成在由一个以上的压力发生室11构成的压力发生室群之间。在本实施方式中，将循环流路21分别设在各压力发生室11的两侧、即压力发生室11的列的两外侧和相邻压力发生室11之间。也就是说，在本实施方式中，将压力发生室群用一个压力发生室11构成。其中，压力发生室群也可以用两个压力发生室11来构成，并将循环流路21设在压力发生室群之间、即相邻的压力发生室11之间各设一个。当然，虽然构成压力发生室群的压力发生室11的个数可以在三个以上，但由于用沿循环流路21流动的已加热的墨水来加热压力发生室11内的墨水，所以压力发生室群优选为由两个以下的压力发生室11构成。

这种各循环流路21以大致恒定的宽度形成在集流腔18和循环液室20之间。例如，在本实施方式中，各循环流路21以与压力发生室11大致相同的宽度且贯通流路形成基板12而形成。

此外，压力发生室11在本实施方式中形成为未贯穿流路形成基板12，在压力发生室11的与集流腔18相反的端部侧，贯穿流路形成基板12而形成与喷嘴开口13连通的喷嘴开口连通路22。

喷嘴平板14与流路形成基板12的一面侧接合。而且，如上所述，各喷嘴开口13经由设在流路形成基板12的喷嘴开口连通路22来与各压力发生室11连通。此外，振动板15与流路形成基板12的另一面侧、即压力发生室11的开口面侧接合，压力发生室11、循环流路21、集流腔18及循环液室20等被该振动板15密封。而且，在与压力发生室11对应的振动板15上，以使压电元件16的前端部抵接的状态固定有该压电元件16。压电元件16是由压电体层25、个别内部电极26及共通内部电极27交替层叠而成的，不产生压电变形的不活性区域固接在固定基板28上。此外，在压电元件16的不活性区域，连接有搭载了驱动IC29的驱动配线30。

此外，在振动板15上固定有具备收纳部31的头部壳体32，使压力发生室11产生压力变化的压力发生单元、即压电元件16以被固定在固定基板28的状态收纳在上述收纳部31中。在头部壳体32上，设有与集流腔18连通的供应连通路40和与循环液室20连通的回收连通路41。而且，供应连通路40及回收连通路41分别经由供应管100及回收管101来与液体蓄留部5连接。液体蓄留部5由蓄留了墨水的墨罐等构成，来自液体蓄留部5的墨水经由供应管100及供应连通路40被供应到集流腔18。此外，被供应到集流腔18的墨水经由循环流路21被填充到循环液室20，循环液室20的墨水经由回收连通路41及回收管101被液体蓄留部5回收。即，在本实施方式中，设置由供应管100、回收管101及各喷墨式记录头10的流路(例如，集流腔18、循环流路21及循环液室20等)构成，从而使液体蓄留部5的墨水循环的循环用液体流路。其中，本实施方式的喷墨式记录头10的液体流路由供应连通路40、回收连通路41、集流腔18、墨水供应路19、压力发生室11、循环液室20及循环流路21构成。

另外，在回收管101的途中设有泵102，来自液体蓄留部5的墨水通过泵102的压力而进行循环。即，在本实施方式中，泵102构成从集流腔18经由循环流路21向循环液室20形成墨水的流动的液流形成单元。

进而，在头部壳体32的外周面设有电加热器等加热单元42，其中加热单元42对经过设在头部壳体32内的供应连通路40的墨水进行加热。加热单元42对经过供应连通路40内的墨水进行加热，并将加热的墨水供应到集流腔18。即，加热单元42对通过喷墨式记录头10的液体流路的比压力发生室11位于靠上流侧的位置的供应连通路40的墨水进行加热。其中，可以考虑将加热墨水的加热单元42设置到流路内而不是头部壳体32的外周面侧，但此时流路变小且加热单元42也变小，因此，用小的加热单元42不能充分加热在流路内流动的墨水。此外，还可以在液体蓄留部5设置加热单元，并将加热的墨水供应到头部壳体32。

此外，压电元件16的前端所抵接的振动板15是由弹性膜33和对该弹性膜33进行支承的支承板34的复合板形成的，弹性膜33侧与流路形成基板12接合，其中弹性膜33例如由树脂片材等弹性部件构成，支承板34例如由金属材料等构成。此外，在振动板15的与各压力发生室11相向的区域内，设有与压电元件16的前端部抵接的岛部35。即，在振动板15的与各压力发生室11的周缘部相向的区域，形成有比其他区域厚度薄的薄壁部36，并在该薄壁部36的内侧分别设置岛部35。

而且，在振动板15的与集流腔18相向的区域，与薄壁部36一样设有因支持板34被除去而实质上只由弹性膜33构成的柔软部37。在头部壳体32的与柔软部37相向的部分，形成有作为允许柔软部37的变形的空间的空间部38。

在这种喷墨式记录头10中，来自液体蓄留部5的墨水经由供应管100被供应到供应连通路40。被供应到供应连通路40的墨水，被加热单元42加热后供应到集流腔18。供应到集流腔18的被加热的墨水，其一部分被供应到压力发生室11，并在所希望的时刻驱动压电元件16使压力发生室11的容积变化，从而从喷嘴开口13吐出墨滴。此外，集流腔18的被加热的墨水借助泵102的压力经由循环流路21而被供应到循环液室20内，并从循环液室20经由回收连通路41及回收管101被液体蓄留部5回收。此时，在本实施方式中，通过使被加热的墨水经由设在相邻的压力发生室11之间的循环流路21循环，能够利用在循环流路21中流动的被加热的墨水来将各压力发生室11的内部的墨水加热成均匀的温度。顺带提一下，喷墨式记录头10并不是始终连续地进行墨滴的吐出，而是在所希望的时刻吐出墨滴，所以有时在吐出墨滴之后到下一次吐出墨滴为止没有向压力发生室11内供应已加热的墨水，因而造成压力发生室11内的墨水的温度下降。但是，在本实施方式中，通过与压力发生室11平行地设置使已加热的墨水流动的循环流路21，能够用在循环流路21中流动的墨水来加热压力发生室11内的墨水。

而且，例如，还可以考虑将压力发生室11自身作为循环流路的结构，即，将压力发生室11的一端部侧与集流腔连接并将另一端部侧与循环液室20连接的结构，但这种结构在利用压电元件使压力发生室11产生压力变化时，造成压力发生室11内的压力逃出到循环液室20侧，从而不能从喷嘴开口13使墨滴吐出。在本实施方式中，通过在相邻的压力发生室11之间设置循环流路21，能够抑制赋予压力发生室11的压力直接逃出到循环液室20，从而能够良好地进行墨滴的吐出。

此外，在设置有向压力发生室11的并排设置方向流动的循环流路的情况下，朝向压力发生室11的并排设置方向(在循环流路流动的方向)产生温度梯度，从而无法将所有压力发生室11加热成均匀的温度。在本实施方式中，通过在相邻的压力发生室11之间设置墨水向与压力发生室11的并排设置方向正交的方向流动的循环流路21，能够将所有的压力发生室11内的墨水加热成大致均匀的温度，能够从所有的喷嘴开口13以相同的吐出特性吐出相同温度的墨滴。

此外，由于通过循环流路21连通集流腔18和循环液室20来使墨水循环，所以能够抑制在压力发生室11正前方的集流腔18内墨水的成分沉降。即，能够将墨水的成分没有沉降的成分均匀的墨水供应至压力发生室11附近，从而能够提高印刷特性。

(实施方式2)

图3为本发明的实施方式2所涉及的液体喷头的一例的喷墨式记录头的剖视图。其中，对于与上述的实施方式1相同的部件标记相同的标号，并省略重复的说明。

如图3所示，本实施方式的喷墨式记录头10A，在循环流路21的内表面设有向与从集流腔18朝向循环液室20的方向交叉的方向突出的多个突起部23。

本实施方式的突起部23的截面为三角形状，喷嘴平板14的循环流路21侧的内表面设有两个，振动板15侧设有两个，共计配置有四个，并且它们间隔大致相等。当然，突起部23还可以配置在循环流路21的侧面、即隔壁17的循环流路21侧的面。

通过设置这种突起部23，能够增大与在从集流腔18到循环液室20的循环流路21中流动的墨水接触的表面积，利用已加热的墨水提高对压力发生室11内的墨水进行加热的热传导率。由此，能够在短时间内用在循环流路21中流动的已加热的墨水来将压力发生室11内的墨水有效加热成所希望的温度。

(实施方式3)

图4为本发明的实施方式3所涉及的液体喷头的一例的喷墨式记录头的剖视图。其中，对于与上述的实施方式1相同的部件标记相同的标号，并省略重复的说明。

如图4所示，本实施方式的喷墨式记录头10B的循环流路21A具有延设部24，该延设部24在流路形成基板12的厚度方向延伸至与压力发生室11相向的区域。

延设部24在本实施方式中被设置成与集流腔18侧直接连通，并且被设置成跨与集流腔18一样并排设置的整个压力发生室11而划出构成一体的空间。即，延设部24被设置成使相邻的循环流路在压力发生室11的并排设置方向连通。

这样，通过在循环流路21A设置延设部24，能够在短时间内用在延设部24流动的已加热的墨水来更为有效地对压力发生室11内的墨水进行加热。

当然，通过在具有本实施方式的延设部24的循环流路21A，设置上述实施方式2的突起部23，能够在短时间内更为有效地对压力发生室11内的墨水进行加热。

另外，在本实施方式中，通过将延设部24设在集流腔18侧，延设部24得以与集流腔18直接连通，但是延设部24的位置不做特别的限制，例如，可以将延设部24独立于集流腔18、循环液室20而设在压力发生室11的长度方向的中央部。此外，还可以将延设部24设在循环液室20侧以与循环液室20直接连通。

(其他实施方式)

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述内容。

例如，在上述的实施方式1中，利用设在回收管101的泵102的压力，使液体蓄留部5的墨水在喷墨式记录头10～10B之间循环，但不限于此，还可以在喷墨式记录头10～10B的流路内，设置从集流腔18经由循环流路21，21A向循环液室20形成墨水的流动的泵等液流形成单元。例如，在上述的实施方式中，在循环流路21、21A的一方侧设有振动板15，循环流路21被振动板15密封，所以可以设置使密封循环流路21的振动板15变形的致动器来作为泵。作为这种致动器，可以使用利用压电元件的压电致动器、或使振动板和电极之间产生静电并利用静电力使振动板变形而从喷嘴开口13吐出液滴的所谓静电式致动器。此外，可以在循环流路21，21A内配置发热元件，并利用由发热元件的发热而产生的气泡来形成从集流腔18向循环液室20的墨水的流动。

另外，在上述的实施方式中，作为使压力发生室11产生压力变化的压力发生单元，使用压电元件16进行了说明，但不限于此，例如还可以使用在振动板上层叠下电极、压电体层及上电极的挠曲振动类型的压电元件；或在压力发生室内配置发热元件，并利用由发热元件的发热而产生的气泡来从喷嘴开口吐出液滴的部件；使振动板和电极之间产生静电，并利用静电力使振动板变形来从喷嘴开口吐出液滴的所谓静电式致动器等。

此外，这些上述的喷墨式记录头10～10B，构成喷墨式记录头单元的一部分并被搭载到喷墨式记录装置。图5为表示其喷墨式记录装置的一例的简要图。

本实施方式的喷墨式记录装置是所谓的线式喷墨式记录装置，在装置主体上固定了喷墨式记录头10～10B，并通过向与喷嘴开口13的并排设置方向正交的方向输送记录用纸等被喷射介质来对被喷射介质进行印刷。

如图5所示，喷墨式记录装置I具备：具备喷墨式记录头10的喷墨式记录头单元1；装置主体2；作为移动单元的一例的供纸辊3；以及液体蓄留部5。

喷墨式记录头单元1(以下，称作头单元1)，具备安装在保持着多个喷墨式记录头10的底板6上的框架部件7，头部单元1经由该框架部件7被固定于装置主体2。

此外，在装置主体2上设有供纸辊3。供纸辊3对供应到装置主体2的纸等作为被喷射介质的记录片材S进行输送，并使记录片材S经过喷墨式记录头10的墨水的吐出面侧。

此外，如上所述，固定在装置主体2而蓄留墨水的液体蓄留部5经由软管等供应管100及回收管101来与各喷墨式记录头10连接。来自液体蓄留部5的墨水，经由供应管100被供应到各喷墨式记录头10，在喷墨式记录头10没有被吐出的墨水经由回收管101被液体蓄留部5回收。此外，在回收管101的途中设有泵102，来自液体蓄留部5的墨水通过泵102的压力而进行循环。

在这种喷墨式记录装置I中，利用供纸辊3向输送方向输送记录片材S，同时利用头单元1的喷墨式记录头10吐出墨水，在记录片材S印刷图像等。

另外，在上述的例子中，将具备喷墨式记录头10的头单元1设在喷墨式记录装置I，但是还可以将搭载到喷墨式记录装置I的头单元1设置两个以上。此外，还可以在喷墨式记录装置I上搭载直接喷墨式记录头10。

此外，在上述的例子中，例示出了只通过固定喷墨式记录头10并输送记录片材S来进行印刷的线式喷墨式记录装置，但本发明还可以应用到其他类型的喷墨式记录装置。例如，在向与记录片材S的输送方向交叉的方向(主扫描方向)移动的滑架上搭载喷墨式记录头10，一边将喷墨式记录头10向主扫描方向移动一边进行印刷的所谓串联式的喷墨式记录装置，也可以应用到本发明。

此外，在本实施方式中，例示出了液体蓄留部被固定到装置主体的类型的喷墨式记录装置I，但不限于此，例如将墨盒等液体蓄留部固定于各喷墨式记录头或喷墨式记录头单元的类型的喷墨式记录装置也可以应用本发明。

进而，在本实施方式中，作为液体喷射装置的一例举例说明了喷墨式记录装置，但本发明的应用对象为所有具有液体喷头的液体喷射装置，所以具备除喷射墨水之外的液体的液体喷头的液体喷射装置显然也可以予以应用。作为其他液体喷头，例如，可以举出打印机等图像记录装置所使用的各种记录头、液晶显示器等滤色片的制造中所使用的色材喷头、有机EL显示器、FED(场发射显示器)等电极形成中所使用的电极材料喷头、生物晶片制造中所使用的生物有机物喷头等。

Claims

1.一种液体喷头，其特征在于，具备：

液体流路，其具有与喷射液体的喷嘴开口连通的压力发生室及设在该压力发生室的一端侧并连通多个压力发生室的第一液室；

压力发生单元，其使所述压力发生室产生压力变化以从所述喷嘴开口吐出液体；

加热单元，其对所述液体流路的相比所述压力发生室靠上流侧的液体进行加热；

第二液室，其设在所述压力发生室的另一端侧；

循环流路，其形成在由一个以上的所述压力发生室构成的压力发生室群之间，并连接所述第一液室和所述第二液室。

2.根据权利要求1所述的液体喷头，其特征在于，

所述循环流路内设有向与所述液体的流动方向正交的方向突出的突起部。

3.根据权利要求1或2所述的液体喷头，其特征在于，

所述压力发生室不是在厚度方向贯穿流路形成基板，而是在该流路形成基板的一面侧形成为凹部，并且具有在一面侧呈开口的凹形状，同时所述循环流路具有在所述流路形成基板的厚度方向延伸至与所述压力发生室相向的区域的延设部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的液体喷头，其特征在于，

所述循环流路设在相邻的所述压力发生室之间。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的液体喷头，其特征在于，

所述压力发生室群由两个所述压力发生室构成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的液体喷头，其特征在于，

所述液体流路设有：使液体从所述第一液室经由所述循环流路向所述第二液室流动的液流形成单元。

7.一种液体喷头单元，其特征在于，具备两个以上的权利要求1至6中任一项所述的液体喷头。

8.一种液体喷射装置，其特征在于，具备权利要求1至6中任一项所述的液体喷头。

9.一种液体喷射装置，其特征在于，具备权利要求7所述的液体喷头单元。