JP2011207081A - Liquid ejection device and liquid ejection head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェット式プリンター等の液体噴射装置、及び、液体噴射ヘッドに関するものであり、特に、ノズルからの液体の溶媒の揮発をより効果的に抑制することが可能な液体噴射装置、及び、液体噴射ヘッドに関するものである。 The present invention relates to a liquid ejecting apparatus such as an ink jet printer, and a liquid ejecting head, and in particular, a liquid ejecting apparatus capable of more effectively suppressing volatilization of a liquid solvent from a nozzle, and The present invention relates to a liquid ejecting head.
液体噴射装置は、液体を噴射可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから液体を噴射して着弾対象に着弾させる装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッドの一種。以下、単に記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズルから液体状のインクを噴射させて、記録紙や光ディスクの印刷面等の記録媒体（着弾対象の一種）に着弾させることで画像やテキスト等の記録を行うインクジェット式プリンター（以下、単にプリンターという。）等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造装置や電極形成装置等、各種の製造装置にも液体噴射装置のインクジェット技術が応用されている。 The liquid ejecting apparatus is an apparatus that includes a liquid ejecting head capable of ejecting liquid and ejects liquid from the liquid ejecting head to land on a landing target. As a typical example of this liquid ejecting apparatus, for example, an ink jet recording head (a type of liquid ejecting head; hereinafter simply referred to as a recording head) is provided, and liquid ink is ejected from nozzles of the recording head to perform recording. An image recording apparatus such as an ink jet printer (hereinafter simply referred to as a printer) that records an image, text, or the like by landing on a recording medium (a kind of landing target) such as a printing surface of paper or an optical disk can be given. . In recent years, the ink jet technology of the liquid ejecting apparatus is applied not only to the image recording apparatus but also to various manufacturing apparatuses such as a manufacturing apparatus for a color filter such as a liquid crystal display and an electrode forming apparatus.
このような液体噴射装置では、印刷動作中においてはノズルが大気に晒される。このため、ノズルを通じて液体の溶媒成分が揮発する。その結果、ノズル付近で液体の粘度が上昇し、これにより、噴射されるインクの重量が低下したりインクの飛翔速度が低下したりする等の不具合が生じる虞がある。このような液体の増粘による不具合を抑制すべく、液体噴射装置では、種々の対策が講じられている。例えば、上記のインクジェット式プリンターを例に挙げると、記録ヘッドのノズルが開口した面（以下、ノズル開口面という。）を封止するキャップ部材に洗浄液タンクとポンプを接続してキャップ部材内に洗浄液を供給・排出できるようにし、非記録動作時に記録ヘッドのノズルを洗浄液により洗浄した後、キャップ部材内に洗浄液を保持させることでキャップ部材内を高湿度に維持することにより、ノズル近傍のインク溶媒の揮発を抑制する構成が提案されている（特許文献１参照。）。 In such a liquid ejecting apparatus, the nozzle is exposed to the atmosphere during the printing operation. For this reason, the liquid solvent component volatilizes through the nozzle. As a result, the viscosity of the liquid increases in the vicinity of the nozzle, which may cause problems such as a decrease in the weight of the ejected ink and a decrease in the flying speed of the ink. Various measures are taken in the liquid ejecting apparatus in order to suppress such problems caused by the thickening of the liquid. For example, taking the above ink jet printer as an example, a cleaning liquid tank and a pump are connected to a cap member that seals the surface of the recording head where the nozzles are opened (hereinafter referred to as a nozzle opening surface), and the cleaning liquid is contained in the cap member. Ink solvent in the vicinity of the nozzles can be supplied and discharged by maintaining the inside of the cap member at a high humidity by holding the cleaning liquid in the cap member after cleaning the nozzles of the recording head during the non-recording operation. The structure which suppresses volatilization of this is proposed (refer patent document 1).
しかしながら、上記構成では、記録媒体に対する記録処理（噴射処理中）においてはノズル開口面がキャップ部材から開放されるので、インクの増粘を確実に防止することができなかった。 However, in the above-described configuration, the nozzle opening surface is released from the cap member during the recording process (during the ejection process) on the recording medium, and thus it has not been possible to reliably prevent ink thickening.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノズルからの液体の溶媒の揮発をより効果的に抑制することが可能な液体噴射装置、及び、液体噴射ヘッドを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a liquid ejecting apparatus and a liquid ejecting head that can more effectively suppress the volatilization of a liquid solvent from a nozzle. It is to provide.
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、ノズルが開口したノズル開口面を有し、前記ノズルに連通する圧力室に液体を充填し、当該圧力室内の液体に圧力変動を付与することにより前記ノズルから液滴を噴射可能な液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置であって、
加湿用液を前記ノズル開口面側に供給する加湿用液供給手段を備え、
前記ノズル開口面における前記ノズルの開口から外れた位置に、前記加湿用液供給手段からの加湿用液が供給される溝部が形成され、
前記溝部は、前記加湿用液を毛細管力によって保持することを特徴とする。
The present invention has been proposed in order to achieve the above-described object, and has a nozzle opening surface in which a nozzle is opened, fills a pressure chamber communicating with the nozzle with liquid, and changes the pressure in the liquid in the pressure chamber. A liquid ejecting apparatus including a liquid ejecting head capable of ejecting liquid droplets from the nozzle by applying
A humidifying liquid supply means for supplying the humidifying liquid to the nozzle opening surface side;
A groove portion for supplying the humidifying liquid from the humidifying liquid supply means is formed at a position off the nozzle opening on the nozzle opening surface,
The groove portion holds the humidifying liquid by a capillary force.
この構成によれば、ノズル開口面におけるノズルの開口から外れた位置に溝部が形成され、当該溝部が、加湿用液を毛細管力によって保持するので、溝部に保持された加湿用液が蒸発して雰囲気に加湿されることにより、ノズル近傍の湿度をより高い状態に維持することが可能となる。これにより、ノズルからの液体の蒸発が抑制され、液体粘度の上昇が抑制される。その結果、液体の増粘による噴射不良、即ち、噴射される液体の量や飛翔速度が設計上目標とする値から著しく低下したり、或いはノズルから液体が噴射されなかったりする等の不具合を防止することができる。
また、ノズル開口面の溝部に加湿用液が保持されていることで、静電気がノズルから液体を通じて圧力発生手段や駆動回路などに伝達することが抑制される。
さらに、揮発した加湿用液をノズル側に送る機構などの大がかりな装置が不要であるため、装置の大型化を抑えることができると共にコストも抑えることができる。
According to this configuration, the groove portion is formed at a position off the nozzle opening on the nozzle opening surface, and the groove portion holds the humidifying liquid by the capillary force, so that the humidifying liquid held in the groove portion evaporates. By humidifying the atmosphere, the humidity near the nozzle can be maintained at a higher level. Thereby, the evaporation of the liquid from a nozzle is suppressed and the raise of a liquid viscosity is suppressed. As a result, ejection failure due to thickening of the liquid, that is, malfunction such as the amount of the ejected liquid and the flying speed being significantly reduced from the design target values, or the liquid not being ejected from the nozzle, is prevented. can do.
Further, since the humidifying liquid is held in the groove portion of the nozzle opening surface, it is possible to suppress static electricity from being transmitted from the nozzle to the pressure generating means, the drive circuit, and the like through the liquid.
Further, since a large-scale device such as a mechanism for sending the volatilizing liquid for humidification to the nozzle side is unnecessary, it is possible to suppress the increase in size of the device and the cost.
上記構成において、前記液体噴射ヘッドは、前記ノズルを複数列設してなるノズル群を有し、
前記溝部が、前記ノズル開口面に複数形成され、
各溝部が、ノズルの列設方向に沿ってそれぞれ延びていることが望ましい。
この構成によれば、溝部に保持された加湿用液によって、各ノズルに対してムラなく加湿することができる。
In the above configuration, the liquid jet head includes a nozzle group in which the nozzles are arranged in a plurality of rows.
A plurality of the groove portions are formed on the nozzle opening surface,
It is desirable that each groove part extends along the nozzle arrangement direction.
According to this structure, it can humidify with respect to each nozzle uniformly by the humidification liquid hold | maintained at the groove part.
また、前記加湿用液供給手段は、加湿用液を貯留した加湿用液貯留部を、前記ノズル開口面に対して重力方向の上方に配置することが望ましい。
当該構成によれば、重力を利用して加湿用液を溝部側に供給することができる。
Moreover, it is desirable that the humidifying liquid supply means arranges a humidifying liquid storage section storing the humidifying liquid above the nozzle opening surface in the gravity direction.
According to the said structure, the liquid for humidification can be supplied to the groove part side using gravity.
また、上記構成において、前記液体噴射ヘッドのノズル開口面を払拭する払拭部材を備え、
前記溝部は、前記払拭部材の払拭方向に沿って形成されることが望ましい。
上記構成によれば、溝部によって払拭部材が損傷される虞を低減することができる。
Further, in the above configuration, a wiping member for wiping the nozzle opening surface of the liquid jet head is provided,
The groove is preferably formed along the wiping direction of the wiping member.
According to the said structure, a possibility that a wiping member may be damaged by a groove part can be reduced.
さらに、上記構成において、前記加湿用液供給手段は、
前記ノズルから噴射する液体の流路から独立した加湿用液供給用圧力室及び当該加湿用液供給用圧力室内に圧力変動を付与する加湿用液供給用圧力発生手段を備え、
前記加湿用液供給用圧力室に加湿用液を充填し、前記加湿用液供給用圧力発生手段を駆動することにより、加湿用液供給用圧力室の加湿用液を前記溝部に供給する構成を採用することが望ましい。
上記構成によれば、各溝部に対してムラ無く加湿用液を供給することができる。
Further, in the above configuration, the humidifying liquid supply means includes
A humidifying liquid supply pressure chamber independent of the flow path of the liquid ejected from the nozzle, and a humidifying liquid supply pressure generating means for applying pressure fluctuation to the humidifying liquid supply pressure chamber;
The humidification liquid supply pressure chamber is filled with the humidification liquid, and the humidification liquid supply pressure chamber is driven to drive the humidification liquid supply pressure chamber into the groove. It is desirable to adopt.
According to the above configuration, the humidifying liquid can be supplied to each groove portion without unevenness.
また、上記構成において、前記溝部に保持されている加湿用液を検出する加湿用液検出手段を備えた構成を採用することが望ましい。
この構成において、前記加湿用液供給手段は、前記加湿用液検出手段により加湿用液が検出されない場合、前記加湿用液供給用圧力発生手段を駆動することにより、加湿用液供給用圧力室の加湿用液を前記溝部に供給する構成を採用することが望ましい。
上記構成によれば、溝部に加湿用液を過不足無く保持させるようにすることができる。
Moreover, in the said structure, it is desirable to employ | adopt the structure provided with the humidification liquid detection means which detects the humidification liquid currently hold | maintained at the said groove part.
In this configuration, the humidifying liquid supply means drives the humidifying liquid supply pressure generating means to drive the humidifying liquid supply pressure chamber when the humidifying liquid detection means does not detect the humidifying liquid. It is desirable to employ a configuration in which a humidifying liquid is supplied to the groove.
According to the above configuration, the humidifying liquid can be retained in the groove portion without excess or deficiency.
また、上記構成において、前記液体が、インクであって、
前記加湿用液は、インクの揮発成分を一種類以上含む構成を採用することができる。
In the above configuration, the liquid is ink.
The humidifying liquid may employ a configuration including one or more volatile components of ink.
さらに、ノズル開口面には、撥液処理が施されていることが望ましい。
この構成によれば、溝部に保持された加湿用液が、溝部の外側に漏れ出すことが抑制される。これにより、加湿用液が液体噴射ヘッドから垂れ落ちることを防止することができる。撥液処理としては、既存の種々の構成を採用することができる。
Furthermore, it is desirable that a liquid repellent treatment is performed on the nozzle opening surface.
According to this structure, it is suppressed that the liquid for humidification hold | maintained at the groove part leaks to the outer side of a groove part. Thereby, it is possible to prevent the humidifying liquid from dripping from the liquid jet head. Various existing configurations can be adopted as the liquid repellent treatment.
また、本発明の液体噴射ヘッドは、ノズルが開口したノズル開口面を有し、前記ノズルに連通する圧力室に液体を充填し、当該圧力室内の液体に圧力変動を付与することにより前記ノズルから液滴を噴射可能な液体噴射ヘッドであって、
加湿用液を前記ノズル開口面側に供給する加湿用液供給手段を備え、
前記ノズル開口面における前記ノズルの開口から外れた位置に、前記加湿用液供給手段からの加湿用液が供給される溝部が形成され、
前記溝部は、前記加湿用液を毛細管力によって保持することを特徴とする。
The liquid jet head of the present invention has a nozzle opening surface in which a nozzle is opened, fills a pressure chamber communicating with the nozzle with liquid, and applies pressure fluctuations to the liquid in the pressure chamber. A liquid ejecting head capable of ejecting droplets,
A humidifying liquid supply means for supplying the humidifying liquid to the nozzle opening surface side;
A groove portion for supplying the humidifying liquid from the humidifying liquid supply means is formed at a position off the nozzle opening on the nozzle opening surface,
The groove portion holds the humidifying liquid by a capillary force.
この構成によれば、ノズル開口面におけるノズルの開口から外れた位置に溝部が形成され、当該溝部が、加湿用液を毛細管力によって保持するので、溝部に保持された加湿用液が蒸発して雰囲気に加湿されることにより、ノズル近傍の湿度をより高い状態に維持することが可能となる。これにより、ノズルからの液体の蒸発が抑制され、液体粘度の上昇が抑制される。その結果、液体の増粘による噴射不良、即ち、噴射される液体の量や飛翔速度が設計上目標とする値から著しく低下したり、或いはノズルから液体が噴射されなかったりする等の不具合を防止することができる。
また、ノズル開口面の溝部に加湿用液が保持されていることで、静電気がノズルから液体を通じて圧力発生手段や駆動回路などに伝達することが抑制される。
According to this configuration, the groove portion is formed at a position off the nozzle opening on the nozzle opening surface, and the groove portion holds the humidifying liquid by the capillary force, so that the humidifying liquid held in the groove portion evaporates. By humidifying the atmosphere, the humidity near the nozzle can be maintained at a higher level. Thereby, the evaporation of the liquid from a nozzle is suppressed and the raise of a liquid viscosity is suppressed. As a result, ejection failure due to thickening of the liquid, that is, malfunction such as the amount of the ejected liquid and the flying speed being significantly reduced from the design target values, or the liquid not being ejected from the nozzle, is prevented. can do.
Further, since the humidifying liquid is held in the groove portion of the nozzle opening surface, it is possible to suppress static electricity from being transmitted from the nozzle to the pressure generating means, the drive circuit, and the like through the liquid.
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、インクジェット式記録装置（以下、プリンター）を例に挙げて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the embodiments described below, various limitations are made as preferred specific examples of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the following description unless otherwise specified. However, the present invention is not limited to these embodiments. In the following, an ink jet recording apparatus (hereinafter referred to as a printer) will be described as an example of the liquid ejecting apparatus of the invention.
図１に示したプリンター１は、インク（本発明における液体の一種）を貯留したインクカートリッジ５が取り付けられるカートリッジ装着部２を有し、後述する加湿用液用タンク１７（本発明における加湿用液貯留部の一種）および記録ヘッド３（本発明における液体噴射ヘッドの一種）を搭載するキャリッジ４を備えている。そして、キャリッジ４は、ガイドロッド６に軸支された状態で、駆動プーリー８と遊転プーリー９との間に架設したタイミングベルト１０に接続されている。そして、この駆動プーリー８はパルスモーター１１の回転軸に接合されており、このパルスモーター１１の作動によってキャリッジ４が記録紙７（記録媒体又は着弾対象の一種。）の幅方向、即ち、主走査方向に移動するようになっている。
The
ガイドロッド６の下方には、このガイドロッド６と平行に紙送りローラー１２が配置されている。この紙送りローラー１２は、紙送りモーター１３からの駆動力によって回転されて、プラテン１４上の記録紙７を副走査方向へ搬送するように構成されている。
A
キャリッジ４の移動範囲内であって、記録紙等の噴射対象に対して画像等の印刷が行われる記録領域よりも外側の端部領域には、記録ヘッド３の移動の基点となるホームポジションが設定されている。このホームポジション側には、記録ヘッド３のノズル開口面をキャッピング（封止）可能なキャッピング機構１５と、ノズル開口面を払拭（ワイピング）するためのワイピング機構１６とが隣り合わせて配設されている。キャッピング機構１５は、記録ヘッド３のノズル開口面、即ち、ノズルプレート３１の噴射側の面を封止可能なキャップ部材１５′を備えており、このキャップ部材１５′を上下に進退させることが可能に構成されている。キャップ部材１５′は、平面視において略矩形状の箱体、詳しくは、上面側が開放されたトレイ状の部材であり、その全体が例えばエラストマーなどの弾性素材によって作製されている。キャリッジ４がホームポジションに位置付けられると、キャップ部材１５′が上方に移動して記録ヘッド３のノズル開口面を封止するキャッピング状態となる。このキャッピング状態では、ノズル開口面に開設されたノズル３７がキャップ部材１５′の内部の空部に臨み、且つ、キャップ部材１５′の上端縁とノズル開口面とが密着するようになっている。したがって、記録ヘッド３のノズルからのインク溶媒の蒸発が抑制され、インク粘度の上昇が抑制される。そして、記録ヘッド３が噴射対象に対して画像等の記録を行う記録処理時には、ノズル開口面に対するキャップ部材１５′のキャッピング状態が解除される。なお、本発明におけるノズル開口面は、ノズルプレート３１の噴射面には限られず、ノズルプレート３１の噴射面の外周（同一面上には限られない）に設けられる他の部材（例えば、流路基板３０や金属製のカバー等）が存在する場合、当該部材もノズル開口面に含まれる。したがって、当該部材に、後述する溝部４５を設ける構成を採用することもできる。
A home position serving as a base point for the movement of the
キャッピング機構１５と記録領域（プラテン１４）との間には、ワイピング機構１６が設けられる。このワイピング機構１６は、ワイパーブレード１６′（本発明における払拭部材の一種）を有している。このワイピング機構１６は、ワイパーブレード１６′の先端部が記録ヘッド３の移動経路に重なるワイピング位置と、この移動経路から外れてブレード１６′の先端部が記録ヘッド３に接触しない退避位置とに進退可能となっている。記録ヘッド３のノズル開口面を払拭する場合には、ワイパーブレード１６′をワイピング位置まで移動させ、ワイパーブレード１６′の先端部がノズル開口面に当接する状態で記録ヘッド３とワイパーブレード１６′とを相対移動させることで、ワイパーブレード１６′がノズル開口面に付着したインク等を払拭するようになっている。本実施形態においては、ワイパーブレード１６′のノズル開口面に対する相対移動方向は、ノズル列４４と平行となっている。
A
図２〜図５は、第１の実施形態における上記記録ヘッド３、インクカートリッジ５、及び、加湿用液用タンク１７の構成を説明する図であり、図２は記録ヘッド３のノズル３７が開口した面（ノズルプレート３１）側から見た平面図、図３は斜視図、図４は図２におけるＡ−Ａ線断面図である。また、図５は記録ヘッド３の要部断面図であり、２列のノズル列４４のうちの一方のノズル列４４に対応する構成のみを図示している。なお、図２〜４において、キャリッジ４の図示は省略されている。また、図５において、他方のノズル列４４に対応する構成は、図５に図示されたものと左右方向に対称であるため省略されている。
2 to 5 are diagrams for explaining the configuration of the
インクカートリッジ５および加湿用液用タンク１７は、記録ヘッド３の上面側に位置するようにキャリッジ４に着脱可能に装着される。換言すると、インクカートリッジ５および加湿用液用タンク１７は、記録ヘッド３のノズル開口面（ノズルプレート３１の噴射側の面）に対して重力方向の上方に配置される。これにより、重力を利用してインクや加湿用液を記録ヘッド３側に供給することができる。インクカートリッジ５は、中空箱体状に形成された部材であり、その内部に区画されたインク貯留空部５′内にインクを収容している。本実施形態においては、２つのインクカートリッジ５が記録ヘッド３に対して装着可能となっている。インクカートリッジ５内には、記録ヘッド３の上面（ノズル開口面とは反対側の面）に設けられたインク導入針２２が挿入されるようになっており、このインク導入針２２を通じて、インク貯留空部５′に貯留されているインクが記録ヘッド３内部のインク流路（液体流路の一種。）に導入される。加湿用液用タンク１７は、インクカートリッジ５と同様に中空箱体状に形成された部材であり、その内部に区画された加湿用液貯留空部１７′内に、記録ヘッド３のノズル開口面を加湿するための加湿用液を収容している。この加湿用液貯留空部１７′は、加湿用液供給チューブ１８を通じて、記録ヘッド３のケース２３内に形成された加湿用液供給路２７に連通している。加湿用液は、後述する溝部４５に保持されることによりノズル開口面の湿度を高めるための液体である。この加湿用液としては、純水やインクの溶媒などを用いることができる。ノズル開口面を加湿する観点から、加湿用液には、インクの揮発成分を一種類以上含むことが望ましい。揮発成分としては、石油類或いはアルコール類などを採用することもできる。なお、インクカートリッジ５および加湿用液用タンク１７に関し、本実施形態では、キャリッジ４に搭載される構成を例示したが、これには限られない。例えば、インクカートリッジ５および加湿用液用タンク１７をプリンター１の本体側に配置し、これらに貯留されているインクや加湿用液を、供給チューブ等を介して記録ヘッド３側に供給する構成を採用することも可能である。
The
加湿用液供給路２７は、インク流路から外れた位置に独立して記録ヘッド３内に形成された流路である。本実施形態における加湿用液供給路２７は、ノズル開口面（ノズルプレート３１）に対して平行な横流路２７ａと、ノズル開口面に対して垂直な縦流路２７ｂと、により構成されている。横流路２７ａは、一端がケース２３の側面に開口し、他端がノズル列の間に対応する位置まで延在する流路である。この横流路２７ａは、ケース２３においてノズル列方向の両端部にそれぞれ形成されており、ケース２３の高さ方向においてノズル開口面とは反対側の上面側に位置している。そして、各横流路２７ａの一端部には、加湿用液供給チューブ１８が液密状態で接続される。一方、縦流路２７ｂは、上端が横流路２７ａに連通し、図２に示すように、下端がノズル開口面における溝部４５（後述）内に開口した流路であり、ケース２３の高さ方向に沿って、当該ケース２３を含む記録ヘッド３の構成部材（振動板３２、流路基板３０）に渡って形成されている。したがって、加湿用液用タンク１７から加湿用液供給チューブ１８を通じて加湿用液供給路２７内に流入した加湿用液は、横流路２７ａ及び縦流路２７ｂを通って、ノズル開口面の溝部４５に供給されるようになっている。したがって、加湿用液用タンク１７および加湿用液供給路２７は、本発明における加湿用液供給手段の一種に相当する。
The humidifying
次に、記録ヘッド３のインクを噴射するための構成について説明する。
記録ヘッド３は、ケース２３と、このケース２３内に収納される振動子ユニット２４と、ケース２３の底面（先端面）に接合される流路ユニット２５等を備えている。上記のケース２３は、例えば、エポキシ系樹脂により作製され、その内部には振動子ユニット２４を収納するための収納空部２６が形成されている。振動子ユニット２４は、圧力発生手段の一種として機能する圧電振動子２０と、この圧電振動子２０が接合される固定板２８と、圧電振動子２０に駆動信号等を供給するためのフレキシブルケーブル２９とを備えている。圧電振動子２０は、圧電体層と電極層とを交互に積層した圧電板を櫛歯状に切り分けることで作製された積層型であって、積層方向（電界方向）に直交する方向に伸縮可能（電界横効果型）な縦振動モードの圧電振動子である。
Next, a configuration for ejecting ink of the
The
流路ユニット２５は、流路基板３０の一方の面にノズルプレート３１を、流路基板３０の他方の面に振動板３２をそれぞれ接合して構成されている。この流路ユニット２５には、リザーバー３３（共通液体室）と、インク供給口３４と、圧力室３５と、ノズル連通口３６と、ノズル３７と、が設けられている。そして、インク供給口３４から圧力室３５及びノズル連通口３６を経てノズル３７に至る一連のインク流路が、各ノズル３７に対応して形成されている。
The
上記ノズルプレート３１は、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で複数のノズル３７が列状に穿設された部材であり、本実施形態では、例えば、ステンレス鋼によって作製されている。また、ノズルプレート３１は、シリコン単結晶基板によって作製される場合もある。このノズルプレート３１は、インクが噴射される側の面（ノズル開口面）に、加湿用液を保持するための溝部４５を有している点に特徴を有している。この点の詳細については後述する。
The
上記振動板３２は、支持板３８の表面に弾性体膜３９を積層した二重構造である。本実施形態では、金属板の一種であるステンレス板を支持板３８とし、この支持板３８の表面に樹脂フィルムを弾性体膜３９としてラミネートした複合板材を用いて振動板３２を作製している。この振動板３２には、圧力室３５の容積を変化させるダイヤフラム部４０が設けられている。また、この振動板３２には、リザーバー３３の一部を封止するコンプライアンス部４１が設けられている。
The
上記のダイヤフラム部４０は、エッチング加工等によって支持板３８を部分的に除去することで作製される。即ち、このダイヤフラム部４０は、圧電振動子２０の自由端部の先端面が接合される島部４２と、この島部４２を囲む薄肉弾性部４３と、からなる。上記のコンプライアンス部４１は、リザーバー３３の開口面に対向する領域の支持板３８を、ダイヤフラム部４０と同様にエッチング加工等によって除去することにより作製され、リザーバー３３に貯留された液体の圧力変動を吸収するダンパーとして機能する。
The
そして、上記の島部４２には圧電振動子２０の先端面が接合されているので、この圧電振動子２０の自由端部を伸縮させることで圧力室３５の容積を変動させることができる。この容積変動に伴って圧力室３５内のインクに圧力変動が生じる。そして、記録ヘッド３は、この圧力変動を利用してノズル３７からインク滴を噴射させるようになっている。なお、図示しないが、記録ヘッド３には、ノズル開口面の周縁部を被覆する金属製のヘッドカバーが取り付けられる。このヘッドカバーは、接地線に接続されており、ノズルプレート３１に接触して電気的に導通することで、例えば、記録紙７等から発生した静電気がノズルプレートを通じて伝達することによる駆動ＩＣ等の損傷や誤作動等の不具合を防止するようになっている。
Since the tip surface of the
上記ノズルプレート３１には、複数のノズル３７を列設してノズル列４４（ノズル群）が設けられており、１つのノズル列４４は、例えば１８０個のノズル３７によって構成される。本実施形態においては、２列のノズル列４４が、記録ヘッド３の移動方向に並べて形成されている。このノズルプレート３１の噴射側の面（ノズル開口面）におけるノズル３７の開口から外れた（避けた）位置には、溝部４５が形成されている。図５に示すように、溝部４５は、上記の加湿用液を毛細管力により保持することが可能な程度の幅と深さに設定された溝であり、ノズルプレート３１のノズル開口面側から反対側（圧力室３５等のインク流路側）に向けて、ノズルプレート３１の板厚の途中まで窪んだ状態に形成されている。図２に示すように、本実施形態における溝部４５は、ノズル列方向に沿ってそれぞれ平行に延びる５本の第１の溝部４５ａと、ノズル列方向の両側に当該ノズル列に直交する方向に延び、各第１の溝部４５ａと交差する２本の第２の溝部４５ｂと、から構成されている。上述したように、第２の溝部４５ｂの中央部には、縦流路２７ｂの下端が開口している。これらの各溝部４５は、互いに連通しているので、縦流路２７ｂの開口から流出する加湿用液は、各溝部４５ａ，４５ｂに毛細管現象によって行き渡る。そして、各溝部４５は、毛細管力によって加湿用液を保持するように構成されている。なお、ノズル開口面に形成する溝部４５の本数や形成位置については、本実施形態において例示したものには限られないが、少なくとも、ノズル列により近い位置に当該ノズル列方向に沿って溝部４５を形成することにより、当該溝部４５に保持された加湿用液によって、各ノズル３７に対してムラなく加湿することができる。
なお、ノズルプレート３１のノズル開口面における、ノズル３７及び溝部４５以外の領域には、撥液処理が施されることが望ましい。これにより、ノズル開口面にインクが付着し難くなり、ワイピング機構１６のワイピングによるノズル開口面の払拭性が向上する。また、溝部４５に保持された加湿用液が、溝部４５の外側に漏れ出すことが抑制される。これにより、加湿用液が記録ヘッド３から垂れ落ちることを防止することができる。撥液処理としては、既存の構成を採用することができる。
The
In addition, it is desirable that a region other than the
上記構成の記録ヘッド３では、ノズル開口面に形成された溝部４５が、加湿用液を毛細管力によって保持するので、ノズル開口面がキャッピング機構１５によるキャッピングから開放された状態であっても、溝部４５に保持された加湿用液が蒸発して雰囲気に加湿されることにより、ノズル３７の近傍の湿度をより高い状態に維持することが可能となる。これにより、ノズル３７からのインク溶媒の蒸発が抑制され、インク粘度の上昇が抑制される。その結果、インクの増粘による噴射不良、即ち、噴射されるインクの量や飛翔速度が設計上目標とする値から著しく低下したり、或いはノズル３７からインクが噴射されなかったりする等の不具合を防止することができる。
また、加湿用液を揮発させてノズル側に送る機構などの大がかりな装置が不要であるため、装置の大型化を抑えることができると共にコストも抑えることができる。
さらに複数のノズル列を有する記録ヘッドにおいても、当該ノズル列に沿って溝部４５を設けることで、各ノズル３７に対してムラ無く均等に加湿することができる。
また、ノズル３７の近傍の湿度がより高い状態に維持されるので、例えば、記録紙７等から発生した静電気がノズル３７からインクを通じて圧電振動子２０や駆動回路などに伝達してこれらが損傷することが抑制される。特に、ノズル開口面に、絶縁性の高い撥液膜等が形成されている場合に、溝部４５に保持されている加湿用液側に静電気を逃すことができ、静電気による不具合をより効果的に防止することができる。
In the
In addition, since a large-scale device such as a mechanism for volatilizing the humidifying liquid and sending it to the nozzle side is unnecessary, it is possible to suppress the increase in size of the device and the cost.
Further, even in a recording head having a plurality of nozzle rows, it is possible to uniformly humidify the
Further, since the humidity in the vicinity of the
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図６〜図８は、本実施形態の構成を説明する図であり、図６は記録ヘッド３をノズル開口面側から見た平面図、図７は斜視図、図８は図６におけるＡ−Ａ線断面図である。本実施形態では、上記溝部４５に関し、５本の第１の溝部４５ａのみが形成され、第２の溝部４５ｂは形成されていない点が、上記第１の実施形態と相違している。即ち、本実施形態における溝部４５は、ワイピング時におけるワイパーブレード１６′の払拭方向（ノズル開口面とワイパーブレード１６′との相対移動方向。図６において矢印で示す。）に沿って延びる第１の溝部４５ａのみで構成されている。これにより、ワイパーブレード１６′の払拭時に、当該払拭方向に交差する方向の溝部４５が無く、当該溝部４５を乗り越えることが無いので、ワイパーブレード１６′が損傷することを抑制することができる。さらに、ワイピング時の動作音が大きくなることが抑制される。また、ノズル列４４に対し払拭方向の両側（つまりノズル列の両側）には、溝部４５が無いので、ワイパーブレード１６′による払拭の際に、溝部４５に保持されている加湿用液がノズル３７におけるインクと混ざることを防止することができる。なお、各第１の溝部４５ａは、互いに独立した溝となっているが、両端にそれぞれ縦流路２７ｂが開口している。そして、図８に示すように、各溝部４５ａに対応した縦流路２７ｂは、それぞれ上端で横流路２７ａと連通しているので、加湿用液用タンク１７からの加湿用液は、横流路２７ａ及び各縦流路２７ｂを通って、ノズル開口面の対応する溝部４５ａにそれぞれ供給される。なお、その他の構成については、上記第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
6 to 8 are diagrams illustrating the configuration of the present embodiment. FIG. 6 is a plan view of the
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図９〜図１５は、本実施形態の構成を説明する図であり、図９は記録ヘッド３をノズル開口面側から見た平面図、図１０は記録ヘッド３の左側面図、図１１は記録ヘッドの右側面図である。また、図１２は図９におけるＡ−Ａ線断面図、図１３は図９におけるＢ−Ｂ線断面図である。さらに図１４は図１０におけるＣ−Ｃ線断面図、図１５は図１４における領域Ｘの拡大図である。本実施形態は、インクを噴射するための構成（リザーバー３３から圧力室３５までの流路および圧電振動子２０等の構成）の１つを供給ポンプ（送液手段）として利用して、加湿用液を溝部４５に供給するように構成されている点が、上記各実施形態と異なっている。より具体的には、インク流路から独立した、加湿用液リザーバー３３′、加湿用液供給口３４′、加湿用液供給用圧力室３５′、及び当該加湿用液供給用圧力室３５′内に圧力変動を付与する加湿用液供給用圧電振動子２０′（加湿用液供給用圧力発生手段の一種）が設けられている。加湿用液を供給するための構成（本発明における加湿用液供給手段の一部）は、基本的にはインクを噴射するための構成とほぼ共通しているが、加湿用液を供給する構成ではノズル３７が設けられていない点で異なっている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
9 to 15 are diagrams for explaining the configuration of the present embodiment. FIG. 9 is a plan view of the
上記図１３に示すように、加湿用液用タンク１７は、加湿用液供給チューブ１８を通じて、記録ヘッド３のケース２３内に形成された導入流路４６に連通しており、当該導入流路４６は、加湿用液リザーバー３３′に連通している。したがって、加湿用液用タンク１７から加湿用液供給チューブ１８を通じて導入流路４６内に流入した加湿用液は、加湿用液リザーバー３３′および加湿用液供給口３４′を通って加湿用液供給用圧力室３５′に供給される。加湿用液供給用圧力室３５′の、隣接するインク用の圧力室３５とは反対側の側面には、連通流路４７の一端が開口している。この連通流路４７の他端は、図１２に示すように、加湿用液供給路２７の横流路２７ａと連通している。上記の構成で、加湿用液供給用圧電振動子２０′を駆動させると、加湿用液供給用圧力室３５′の容積が変動し、この容積変動に伴って、加湿用液供給用圧力室３５′内に充填された加湿用液に圧力変動が生じる。そして、この圧力変動を利用して加湿用液供給用圧力室３５′から連通流路４７および加湿用液供給路２７を通じて、加湿用液を各溝部４５に供給することができる。これにより、各溝部４５に対してムラ無く加湿用液を供給することができる。また、加湿用液を各溝部４５に最初に充填する際に、より短時間で充填を完了することができる。
なお、加湿用液用のポンプとして機能する構成については、複数設けられても良い。また、加湿用液供給用圧力室３５′や加湿用液供給用圧電振動子２０′等を利用せずに、他の構成のポンプ機構を加湿用液用の送液手段として利用しても良い。
As shown in FIG. 13, the humidifying
In addition, about the structure which functions as a pump for liquids for humidification, you may provide two or more. Further, instead of using the humidifying liquid
また、本実施形態は、溝部４５に加湿用液が保持されているか否かを検出する加湿用液検出手段が設けられている点にも特徴を有している。
図１４に示すように、記録ヘッド３において、ノズル列方向の一方の端部には、ノズル列に直交する方向を横断する光路４８が形成されている。この光路４８は、光が通過可能な筒状の空部である。この光路４８の一端部（図１４において右端部）には、発光素子４９が配設され、他端部（図１４において左端部）には、受光素子５０が配設されている。発光素子４９は、例えば、発光ダイオードなどで構成される。また、受光素子５０は、フォトダイオード或いはフォトトランジスタなどで構成される。溝部４５のうちの一本（図１４の例では真ん中の溝部４５）は、光路４８と連通している。そして、図１５に示すように、溝部４５と光路４８との連通部分を挟むようにして、透明なプラスチック或いはガラスなどの光が透過可能な部材からなる彎曲部材５１ａ，５１ｂが両側に設けられている。各彎曲部材５１ａ，５１ｂは、ドーム状に形成されており、中央部が窪んだ方の面を互いに向き合わせた状態で、光路４８を塞ぐように取り付けられている。この彎曲部材５１ａ，５１ｂの間の空間には、加湿用液が流入することができる一方で、彎曲部材５１ａ，５１ｂの外側の光路４８には加湿用液が流れ出ないように液密状態となっている。本実施形態においては、光路４８、発光素子４９、受光素子５０、及び彎曲部材５１ａ，５１ｂが、本発明における加湿用液検出手段として機能する。
The present embodiment is also characterized in that humidifying liquid detection means for detecting whether or not the humidifying liquid is held in the
As shown in FIG. 14, in the
溝部４５に加湿用液が満たされておらず、各彎曲部材５１ａ，５１ｂ内にも加湿用液が存在しない場合、発光素子４９からの光は、図１５においてＤａで示すように、各彎曲部材５１ａ，５１ｂを通過する際に拡散し、これにより、受光素子５０に受光される光量は比較的少ない状態となる。一方、溝部４５に加湿用液が十分に満たされ、各彎曲部材５１ａ，５１ｂ内にも加湿用液が充填されている場合、両彎曲部材５１ａ，５１ｂとその間の加湿用液とが恰も集光レンズのように作用し、発光素子４９からの光は、図１５においてＤｂで示すように、屈折して受光素子５０に集光される。この場合の受光量は、加湿用液が溝部４５に満たされていない場合と比較して多くなり、これに伴って検出信号も大きくなる。なお、水の屈折率は空気を１としたとき１．３３程度である。
When the
受光素子５０からの検出信号は、プリンター１本体の図示しない制御部に出力される。したがって、制御部は、受光素子５０の検出信号の大小に基づいて、溝部４５に加湿用液が満たされているか否かを判断することができる。予め閾値を設定しておき、この閾値と検出信号とを比較することで、加湿用液が溝部４５に満たされているか否かを判定することができる。そして、制御部は、加湿用液供給手段の一部として機能し、この検出信号に基づき加湿用液供給用圧電振動子２０′を制御することで、溝部４５に加湿用液を過不足無く保持させるようにすることができ、安定して加湿することができる。例えば、溝部４５の加湿用液が検出されない場合、加湿用液供給用圧電振動子２０′を駆動させることで、加湿用液供給用圧力室３５′内に充填された加湿用液を各溝部４５に供給する。なお、その他の構成については、上記第２の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
A detection signal from the
なお、以上では、液体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンターを例に挙げて説明したが、本発明は他の液体噴射装置にも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極製造装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置，極く少量の試料溶液を正確な量供給するマイクロピペットにも適用することができる。そして、ディスプレイ製造装置では、色材噴射ヘッドからＲ（Ｒｅｄ）・Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）・Ｂ（Ｂｌｕｅ）の各色材の溶液を噴射する。また、電極製造装置では、電極材噴射ヘッドから液状の電極材料を噴射する。チップ製造装置では、生体有機物噴射ヘッドから生体有機物の溶液を噴射する。 In the above, an ink jet printer which is a kind of liquid ejecting apparatus has been described as an example, but the present invention can also be applied to other liquid ejecting apparatuses. For example, a display manufacturing apparatus that manufactures color filters such as liquid crystal displays, an electrode manufacturing apparatus that forms electrodes such as organic EL (Electro Luminescence) displays and FEDs (surface emitting displays), and chips that manufacture biochips (biochemical elements) The present invention can also be applied to a manufacturing apparatus and a micropipette that supplies an accurate amount of a very small amount of sample solution. In the display manufacturing apparatus, a solution of each color material of R (Red), G (Green), and B (Blue) is ejected from the color material ejecting head. Moreover, in an electrode manufacturing apparatus, a liquid electrode material is ejected from an electrode material ejection head. In the chip manufacturing apparatus, a bioorganic solution is ejected from a bioorganic ejecting head.
１…プリンター，３…記録ヘッド，１５…キャッピング機構，１６…ワイピング機構，１６′…ワイパーブレード，１７…加湿用液用タンク，２０…圧電振動子，２０′…加湿用液供給用圧電振動子，２７…加湿用液供給路，３１…ノズルプレート，３３…リザーバー，３３′…加湿用液リザーバー，３４…インク供給口，３４′…加湿用液供給口，３５…圧力室，３５′…加湿用液供給用圧力室，３７…ノズル，４４…ノズル列，４５…溝部，４６…導入流路，４７…連通流路，４８…光路，４９…発光素子，５０…受光素子，５１…彎曲部材
DESCRIPTION OF
Claims (10)
加湿用液を前記ノズル開口面側に供給する加湿用液供給手段を備え、
前記ノズル開口面における前記ノズルの開口から外れた位置に、前記加湿用液供給手段からの加湿用液が供給される溝部が形成され、
前記溝部は、前記加湿用液を毛細管力によって保持することを特徴とする液体噴射装置。 A liquid ejecting head having a nozzle opening surface in which a nozzle is opened, filling a pressure chamber communicating with the nozzle with liquid, and applying a pressure fluctuation to the liquid in the pressure chamber, thereby ejecting liquid droplets from the nozzle. A liquid ejecting apparatus comprising:
A humidifying liquid supply means for supplying the humidifying liquid to the nozzle opening surface side;
A groove portion for supplying the humidifying liquid from the humidifying liquid supply means is formed at a position off the nozzle opening on the nozzle opening surface,
The liquid ejecting apparatus, wherein the groove portion holds the humidifying liquid by a capillary force.
前記溝部が、前記ノズル開口面に複数形成され、
各溝部が、ノズルの列設方向に沿ってそれぞれ延びていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。 The liquid jet head has a nozzle group in which the nozzles are arranged in a plurality of rows,
A plurality of the groove portions are formed on the nozzle opening surface,
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein each groove portion extends along a direction in which the nozzles are arranged.
前記溝部は、前記払拭部材の払拭方向に沿って形成されたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液体噴射装置。 A wiping member for wiping the nozzle opening surface of the liquid jet head;
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the groove is formed along a wiping direction of the wiping member.
前記ノズルから噴射する液体の流路から独立した加湿用液供給用圧力室及び当該加湿用液供給用圧力室内に圧力変動を付与する加湿用液供給用圧力発生手段を備え、
前記加湿用液供給用圧力室に加湿用液を充填し、前記加湿用液供給用圧力発生手段を駆動することにより、加湿用液供給用圧力室の加湿用液を前記溝部に供給することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の液体噴射装置。 The humidifying liquid supply means includes
A humidifying liquid supply pressure chamber independent of the flow path of the liquid ejected from the nozzle, and a humidifying liquid supply pressure generating means for applying pressure fluctuation to the humidifying liquid supply pressure chamber;
Filling the humidifying liquid supply pressure chamber with the humidifying liquid, and driving the humidifying liquid supply pressure generating means to supply the humidifying liquid in the humidifying liquid supply pressure chamber to the groove portion. The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the liquid ejecting apparatus is a liquid ejecting apparatus.
前記加湿用液は、インクの揮発成分を一種類以上含むことを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載の液体噴射装置。 The liquid is ink;
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the humidifying liquid includes one or more volatile components of ink.
加湿用液を前記ノズル開口面側に供給する加湿用液供給手段を備え、
前記ノズル開口面における前記ノズルの開口から外れた位置に、前記加湿用液供給手段からの加湿用液が供給される溝部が形成され、
前記溝部は、前記加湿用液を毛細管力によって保持することを特徴とする液体噴射ヘッド。
A liquid ejecting head having a nozzle opening surface in which a nozzle is opened, capable of ejecting liquid droplets from the nozzle by filling the pressure chamber communicating with the nozzle with liquid and applying pressure fluctuations to the liquid in the pressure chamber. There,
A humidifying liquid supply means for supplying the humidifying liquid to the nozzle opening surface side;
A groove portion for supplying the humidifying liquid from the humidifying liquid supply means is formed at a position off the nozzle opening on the nozzle opening surface,
The groove portion holds the humidifying liquid by a capillary force.
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