JP2011255511A - Liquid ejection head and liquid ejector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、インクを吐出可能なインクジェット記録ヘッド、および、それを備えるインクジェット記録装置などとして、広く適用可能な液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid discharge head and a liquid discharge apparatus that can be widely applied as, for example, an ink jet recording head capable of discharging ink and an ink jet recording apparatus including the ink jet recording head.
この種の液体吐出ヘッドには、一般に、液体の供給方向の上流側から吐出口に向う液流路が設けられており、その液流路には、電気熱変換体（ヒータ）やピエゾ素子などの吐出エネルギー発生素子が備えられている。電気熱変換体を備えた場合には、その発熱により液流路内の液体を発泡させ、その発泡エネルギーを利用して吐出口から液体を吐出することができる。 This type of liquid discharge head is generally provided with a liquid flow path from the upstream side in the liquid supply direction to the discharge port. The liquid flow path includes an electrothermal transducer (heater), a piezoelectric element, and the like. The discharge energy generating element is provided. When the electrothermal converter is provided, the liquid in the liquid flow path can be foamed by the heat generation, and the liquid can be discharged from the discharge port using the foaming energy.
このような液体吐出ヘッドは、液体を吐出口へ安定して供給するために、液流路の断面積が吐出口の断面積よりも大きくなっている。そのため、液体中に不純物粒子等のゴミが存在した場合には、そのゴミが液流路を通過して吐出口の近傍に達するおそれがある。吐出口近傍にゴミが達した場合には、液体を吐出する際に、その吐出方向がずれたり、吐出量が変化したりして、正常な吐出が行われなくなるおそれがある。また、吐出口がゴミによって塞がれた場合には、液体が吐出できなくなるおそれがある。また、気泡が混在した液体が液体吐出ヘッドに供給された場合には、液流路内に進入した気泡によって液体のスムーズな流れが妨げられて、吐出性能が不安定となるおそれがあった。 In such a liquid discharge head, in order to stably supply the liquid to the discharge port, the cross-sectional area of the liquid channel is larger than the cross-sectional area of the discharge port. Therefore, when dust such as impurity particles is present in the liquid, the dust may pass through the liquid flow path and reach the vicinity of the discharge port. When dust reaches the vicinity of the discharge port, when discharging the liquid, the discharge direction may be deviated or the discharge amount may change, and normal discharge may not be performed. Further, when the discharge port is blocked with dust, there is a possibility that the liquid cannot be discharged. Further, when a liquid in which bubbles are mixed is supplied to the liquid ejection head, the smooth flow of the liquid is hindered by the bubbles that have entered the liquid flow path, and the ejection performance may become unstable.
特許文献１には、このようなゴミによる悪影響を回避するために、液流路における吐出エネルギー発生素子の位置よりも反吐出口側の位置に、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）のいずれかのフィルタ構造を備えた記録ヘッドが記載されている。（ａ）は、複数の開口部が曲路を形成する構造、（ｂ）は、開口部と突起で形成される断面を有する構造、（ｃ）は、開口部の吐出口側に凹部を有する柱を設ける構造、（ｄ）は、複数の突起が設けられた断面を有する構造である。
In
また、特許文献２には、液体の共通液室内に複数の突起を配備し、その共通液室から液流路への液体の供給方向に向かうにしたがって、隣接する突起間の最小距離を小さく設定したフィルタ構造が記載されている。
Further, in
しかしながら、上記特許文献１および特許文献２のフィルタ構造における突起は、共通液室や液流路を形成する基板と天板との間に掛け渡されるように形成されているため、その突起によって流路抵抗が増大し、液体のスムーズな供給が阻害されるおそれがある。
However, the protrusions in the filter structures of
本発明の目的は、液体のスムーズな供給を確保しつつ、ゴミなどの異物を補足して、液体の良好な吐出性能を維持することができる液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a liquid discharge head and a liquid discharge apparatus that can maintain a good liquid discharge performance by capturing foreign matters such as dust while ensuring a smooth supply of liquid. .
本発明の液体吐出ヘッドは、基板と天板との間に、複数の吐出口に連通する複数の液流路と、前記複数の液流路に連通する共通液室と、が形成され、前記共通液室から前記液流路に供給された液体を当該液流路に対応する前記吐出口から吐出可能な液体吐出ヘッドにおいて、前記基板と前記天板との間に、前記基板と前記天板との対向間隔が第１の対向間隔である第１領域と、前記基板と前記天板との対向間隔が前記第１の対向間隔よりも大きい第２の対向間隔である第２領域と、を形成し、前記第１領域に前記複数の液流路を形成し、前記第２領域に前記共通液室を形成し、前記共通液室内に複数の突起を設けたことを特徴とする。 In the liquid discharge head of the present invention, a plurality of liquid passages communicating with the plurality of discharge ports and a common liquid chamber communicating with the plurality of liquid passages are formed between the substrate and the top plate, In the liquid discharge head capable of discharging the liquid supplied from the common liquid chamber to the liquid flow path from the discharge port corresponding to the liquid flow path, between the substrate and the top plate, the substrate and the top plate A first region in which the facing interval is a first facing interval, and a second region in which the facing interval between the substrate and the top plate is a second facing interval that is larger than the first facing interval. The plurality of liquid flow paths are formed in the first region, the common liquid chamber is formed in the second region, and a plurality of protrusions are provided in the common liquid chamber.
本発明によれば、基板と天板との間の比較大きい空間に共通液室を形成して、その共通液室内に複数の突起を設けたことにより、比較的大きい共通液室内において、複数の突起が液体のスムーズな供給を損なうことなく、ゴミなどの異物を補足することができる。また、突起の先端を自由端とすることにより、液体をよりスムーズに供給することができる。 According to the present invention, a common liquid chamber is formed in a comparatively large space between the substrate and the top plate, and a plurality of protrusions are provided in the common liquid chamber. The protrusion can capture foreign matters such as dust without impairing the smooth supply of liquid. Moreover, the liquid can be supplied more smoothly by making the tip of the protrusion a free end.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
（第１の実施形態）
図１は、本発明を適用可能なインクジェット記録装置（液体吐出装置）２００の内部構造の概略を示す正面図であり、本発明の液体吐出ヘッドの一実施形態としてのインクジェット記録ヘッド１００が備えられている。記録装置２００には、液体としてのインクを吐出する複数の記録ヘッド１００が交換可能に備えられている。２０１は、それぞれの記録ヘッド１００に個別に対応する回復ユニットであり、２０２は、インクを収納するカートリッジ形態のインクタンクであり、２０３は、オペレーションパネル部である。２０４は記録媒体の搬送部、２０５は、記録媒体を記録装置本体に送給する給紙部である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a front view showing an outline of the internal structure of an ink jet recording apparatus (liquid ejecting apparatus) 200 to which the present invention can be applied. ing. The
本例の記録装置２００は、いわゆるフルラインタイプのインクジェット記録装置であり、記録媒体を図１中の右方から左方に連続的に搬送しつつ、記録ヘッド１００の吐出口からインクを吐出することにより、記録媒体に画像を記録することができる。本例の場合には、インクタンク２０１から供給されたイエロー（Ｙ），ライトマゼンタ（ＬＭ），マゼンタ（Ｍ），ライトシアン（ＬＣ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）のインクを対応する記録ヘッド１００から吐出する。これにより、カラー画像を記録することができる。回復ユニット２１０は、記録ヘッド１００におけるインクの吐出状態を良好に維持するための回復処理に用いられる。その回復処理としては、記録ヘッドとインクタンクとの間においてインクを循環させて、その循環経路においてインク中のゴミや気泡を除去する循環回復動作を含むことができる。さらに、画像の記録に寄与しないインクを吐出口からキャップ内に吐出する予備吐出動作、および、記録ヘッド内のインクを加圧して、それを吐出口からキャップ内に強制的に排出させる加圧回復動作などを含むことができる。さらに、吐出口からキャップ内にインクを吸引排出させる吸引回復動作、吐出口が形成される記録ヘッド１００の吐出口面をワイピングするワイピング動作などを含むこともできる。
The
図２は、記録ヘッド１００の分解斜視図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the
１０１は、記録ヘッド１００の主要部をなす吐出エレメントであり、その一側面がセラミック製のベースプレート１０２に支持されている。吐出エレメント１０１には、後述するように、共通液室と、複数の吐出口と、共通液室と吐出口との間を連通する複数のインク流路（液流路）と、吐出エネルギー発生素子と、が備えられている。本例の場合、吐出エネルギー発生素子として、電気熱変換体（ヒータ）が備えられている。吐出エレメント１０１の他側面には配線基板１０３が配されており、その配線基板１０３は、吐出エレメント１０１上に設けられる配線（吐出エネルギー発生素子やその駆動素子用の配線など）の電極部に対して、ワイヤボンディングにより電気的に接続される。１０４は、吐出エレメント１０１に対するインクの供給経路を形成するためのインク流路形成部材であり、配線基板１０３に設けた開口を通して、吐出エレメント１０１内に設けられる後述の共通液室に接続される。
本例におけるインクの供給経路は、記録ヘッド１００とインクタンク２０２との間においてインクを循環可能な循環経路を形成している。すなわち、インクタンク２０２内のインクは、インク流路形成部材１０４を介して吐出エレメント１０１内の共通液室に移送され、その移送されたインクが共通液室から、それぞれのインク流路に分配される。また、共通液室内のインクは、インク流路形成部材１０４を介してインクタンク２０２に還流させることができる。
The ink supply path in this example forms a circulation path through which ink can be circulated between the
図３は、吐出エレメント１０１のノズル近傍を示す一部破断の斜視図である。ヒータボード（基板）１には、複数のインク流路３のそれぞれに対応する位置に、吐出エネルギー発生素子としての電気熱変換体（ヒータ）２が配置されている。ヒータ２の発熱によってインク流路３内のインクが発泡され、その発泡エネルギーを利用して、吐出口７からインクを吐出させることができる。以下においては、インク流路３と吐出口７とをまとめて「ノズル」ともいう。ヒータ２としては、チッ化タンタル等の抵抗体が用いられ、その厚さは０．０１〜０．５μｍ、そのシート抵抗は単位正方形当たり１０〜３００Ωである。ヒータ２は、チッ化タンタル以外の材料、例えばホウ化ハフニウムなどで形成されたものでもよく、その厚さやシート抵抗についても特に限定されるものではない。
FIG. 3 is a partially broken perspective view showing the vicinity of the nozzle of the
ヒータ２の両端部には、通電を行うためのアルミニウム等からなる一対の電極配線（不図示）が接続されており、一方の電極配線には、通電をオン／オフするためのスイッチングトランジスタ（不図示）が接続されている。ゲート素子等を含む回路からなる制御用ＩＣ（不図示）は、記録ヘッドの外部から入力される記録信号に応じてスイッチングトランジスタを制御する。
A pair of electrode wirings (not shown) made of aluminum or the like for energization is connected to both ends of the
ヒータボード１上において、互いに隣接するヒータ２の間にはノズル側壁４が形成されている。そのノズル側壁４の上面には、厚さ２μｍ程度の天板接着層（図示せず）を介して、Ｓｉ等で形成された天板５が配置される。これにより、ヒータボード１、ノズル側壁４、および天板接着層によって囲まれた管状のインク流路３が形成される。天板５には、異方性エッチング等の方法によって開口５Ａが形成されており、この開口５Ａにインク流路形成部材１０４が接続されることによって、共通液室６へのインクの導入等が可能となる。ヒータボード１および天板５との間には、後述する共通流路１２、共通流路入口１３、およびノズル入口１４が形成されている。共通液室６には、複数の柱状の突起１１が設けられており、それらの突起１１の基端はヒータボード１に固定され、それらの先端は、天板５に接しない自由端となっている。したがって、突起１１は、ヒータボード１に片持ちされている。複数の突起１１は、ゴミや気泡などの異物を捕捉するためのフィルタとして機能するものであり、ノズルの配列方向と平行に並ぶように配列されている。これらの複数の突起１１の配列方向は、後述するように、共通液室６から共通流路１２を通してインク流路３へインクを供給する方向と交差（本例の場合は直交）する。
On the
ヒータボード１において、ノズルが形成される側の反対側には、記録信号をヒータ２に伝達するための電気パッド９が形成されている。その電気パッド９は、電気配線板８のパッド部９とワイヤー１０により電気的に接続されている。
In the
以上の構成において、記録ヘッド１００の外部から入力される記録信号に応じて、制御用ＩＣがスイッチングトランジスタを駆動制御することによって、ヒータ２の通電がオン／オフされる。共通液室６から各インク流路３に供給されたインクは、ヒータ２上において加熱されて発泡する。そして、その発泡による圧力により、ヒータ２よりもインクの供給方向下流側のインクが吐出口７から吐出される。そのインクはインク滴が飛翔し、記録媒体に着弾することによりドットを形成する。
In the above configuration, the
図４は、記録ヘッドにおけるノズルと突起１１の部分の説明図である。図４（ａ）は、ノズルおよび突起１１の部分を天板５側から視た平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿う断面図、図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＩＶＣ−ＩＶＣ線に沿う拡大断面図、図４（ｄ）は、図４（ｂ）のＩＶＤ矢視図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of portions of the nozzle and the
本実施形態における突起１１は円柱形状であり、前述したように、共通液室６内に配備されていて、一端がヒータボード１上に設置され、かつ他端が自由端１１Ａとされている。図４（ａ），（ｂ）において、Ｐ１は、ノズル側壁４のインク供給方向上流端部の位置であり、この位置Ｐ１と吐出口７との間にノズルのインク流路３が形成されているため、以下、このノズル内の位置Ｐ１をノズル入口１４ともいう。Ｐ２は、天板５がヒータボード１から離れる方向（図４（ｂ）中の右斜め上方）に傾斜し始める位置であり、この位置Ｐ２から図４（ａ），（ｂ）中の右方の範囲Ａ２に共通液室６が形成される。位置Ｐ１は、位置Ｐ２よりも吐出口７側にずれており、それらの位置Ｐ１，Ｐ２の間の範囲Ａ１には共通流路１２が形成されている。以下、この位置Ｐ２を共通流路入口１３ともいう。共通流路１２は、ノズル側壁４が形成されていないため、複数のノズルに対して共通する通路である。したがって、共通液室６内に供給されたインクは、共通流路１２を通ってから、複数のインク流路３のそれぞれに導入されることになる。
In the present embodiment, the
天板５の内面が共通流路入口１３の位置Ｐ２から図４（ｂ）中の右斜め上方に傾斜する。言い換えれば、天板５の内面は、ノズル内におけるインク供給方向に関して共通流路入口１３から離れるに従い、ヒータボード１から離れる傾斜面を有している。そのため、ヒータボード１と天板５と間において共通液室６が形成される範囲Ａ２は、ヒータボード１と天板５と対向間隔（第２の対向間隔）が比較的大きい領域（第２領域）となる。一方、吐出口７からノズル入口１４の位置Ｐ２までの範囲Ａ０は、ヒータボード１と天板５との対向間隔（第１の対向間隔）が比較的小さい領域（第１領域）となる。
The inner surface of the
複数の突起１１は、ノズルの配列方向（図４（ａ）中の上下方向）に配列されている。突起１１は、範囲Ａ１の共通流路１２には設置されていない。それらの突起１１の配列方向と、共通液室６から共通流路１２を通してインク流路３に供給されるインクの供給方向（図４（ａ）中の矢印Ｘ方向）と、は互いに交差（本例の場合は直交）する。共通液室６内において、互いに隣接する２つの突起１１，１１の自由端１１Ａ，１１Ａ上の２点と、天板５の内面５Ｂ上の１点と、の計３点を通る最小の仮想円（以下、最小円という）ＣＡの直径（第１の直径）をＤ１とする。その最小円ＣＡが通る３点をそれぞれＣ１，Ｃ２，Ｃ３とする。したがって、直径がＤ１を越える変形しない仮想の球体（第１仮想球体）は、隣接する２つの突起１１，１１の自由端１１Ａ，１１Ａと、天板５の内面５Ｂと、のすべてが変形しない構造体としたとき、これらの間を通過できない。
The plurality of
図４（ｄ）中の仮想円（以下、最大円という）ＣＢは、共通流路入口１３から吐出口７に至るまでの間の流路が変形しない構造体としたとき、この流路を通過可能な変形しない最大の仮想球体（第２仮想球体）の外周であり、その直径（第２の直径）をＤ２とする。したがって、直径がＤ２以下の変形しない仮想球体は、共通流路入口１３から吐出口７に至るまでの間の流路を変形しない構造体としたとき、この流路を通過可能である。しかし、直径がＤ２を超える変形しない仮想球体は、その流路を通過することができない。本例の場合、共通流路入口１３から吐出口７に至るまでの間の流路の各部分の断面の内、吐出口７の断面が最小であり、図４（ｄ）のように、吐出口７の上下の内面に接する円が最大円ＣＢとなる。ここで言う、最小の断面とは、ヒータボード１と天板５との距離及びインク流路３内において隣接するノズル側壁４間の距離のうち何れか小さい方が、流路の各部分の断面のなかで一番小さいものを言う。Ｄ１とＤ２は、Ｄ１＜Ｄ２の関係となっている。また、互いに隣接する突起１１，１１の間隔Ｅは、Ｅ＜Ｄ２の関係となっている。本例において、Ｄ１とＥはＥ＜Ｄ１の関係となっている。それらＤ１とＥの関係はＥ＝Ｄ１であってもよい。
A virtual circle (hereinafter referred to as the maximum circle) CB in FIG. 4D passes through this flow path when the flow path from the common
共通液室６内のインクは、隣接する突起１１，１１間の隙間を通ってインク流路３内に流入する。また、突起１１の自由端１１Ａが天板５の内面５Ｂに接することなく、それらの間に空間が形成されているため、共通液室６内のインクは、その空間も通って、インク流路３内に流入する。このように、共通液室６内のインクは、前者の隙間のみにならず、後者の空間をも通過するため、共通液室６から共通通路１２に流入するインクの流抵抗を小さくして、共通液室６内のインクをインク流路３内にスムーズに供給することができる。したがって、後述するように異物１５が捕捉された場合にもインクをインク流路３内にスムーズに供給することができる。
The ink in the
図５は、共通液室６にゴミなどの異物が流入した場合において、共通液室６内のインクがノズル内に流入する際の異物の挙動の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the behavior of foreign matter when ink in the
図５のように、共通液室６内に直径Ｄ３（Ｄ３＞Ｄ１）の異物１５が流入した場合、その異物１５は、互いに隣接する突起１１，１１の自由端１１Ａ，１１Ａと、天板５の内面５Ｂと、の間を通過できず、それらの間において捕捉される。したがって、その異物１５は、共通流路１２内への進入が阻止される。一方、直径Ｄ４（Ｄ４＜Ｄ１）の異物１６が混入した場合、その異物１６は、共通流路入口１３から吐出口７に至る流路内において引っかかることなく導入され、最終的には、インク滴１７と共に外部に排出される。
As shown in FIG. 5, when a
次に、記録ヘッド１００における吐出エレメント１０１の製造方法について説明する（図６および図７参照）。
Next, a method for manufacturing the
図６（ａ）から（ｅ）は、製造段階における吐出エレメント１０１を吐出口７側から見るように断面した図である。図７（ａ）から（ｅ）は、それぞれ、対応する図６（ａ）から（ｅ）のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図であり、製造段階における吐出エレメント１０１をノズルの長手方向に沿って断面した図である。本実施形態では、２つの吐出エレメント１０１を一体的に製造する段階を経てから、図７（ｄ）中の切断線ＣＬに沿って切断されることにより、図７（ｅ）のような吐出エレメント１０１が２つ製造され、切断線ＣＬに沿う切断面に吐出口７が形成される。吐出エレメントの製造方法は、本例の方法に限定されるものではなく、それを単体で製造する方法であってもよい。
FIGS. 6A to 6E are cross-sectional views of the
まずは、図６（ａ）および図７（ａ）のように、シリコンウエハからなるヒータボード１上に、半導体製造工程において用いる製造装置と同様の装置を用いて、ホウ化ハフニウムやチッ化タンタル等からなるヒータ２を形成する。ヒータボード１には、ヒータ２を選択的に駆動するためのスイッチングトランジスタ等の半導体素子を含む駆動回路を予め作り込んでおくことができる。その後、次の工程におけるヒータボード１と感光性樹脂フィルムとの密着性を向上させるために、ヒータボード１の表面を処理する。すなわち、ヒータボード１の表面を洗浄してから、紫外線−オゾン等による表面改質を行い、その後、その改質表面上に、例えばシランカップリング剤をエチルアルコールで１重量％に希釈した液をスピンコートする。
First, as shown in FIGS. 6A and 7A, on the
次に、ヒータボード１の表面洗浄を行ってから、図６（ｂ）および図７（ｂ）のように、密着性が向上されたヒータボード１上に感光性樹脂フィルムＤＦをラミネートする。そして、フォトマスクを介して、ノズル側壁４および突起１１として残す感光性樹脂フィルムＤＦの部分に、紫外線を照射する。
Next, after cleaning the surface of the
次に、感光性樹脂フィルムＤＦをキシレンとブチルセルソルブアセテートとの混合液からなる現像液によって現像し、感光性樹脂フィルムＤＦの未露光部分を融解させる。これにより、図６（ｃ）および図７（ｃ）のように、ヒータボード１上に所望の形状のノズル側壁４と突起１１が形成される。
Next, the photosensitive resin film DF is developed with a developer composed of a mixed solution of xylene and butyl cellosolve acetate, and the unexposed portion of the photosensitive resin film DF is melted. Thereby, as shown in FIG. 6C and FIG. 7C, the
次に、図６（ｄ）および図７（ｄ）のように、ノズル側壁４の上に、感光性樹脂フィルムを材料とした天板接着層が予めラミネートされた天板５を溶着する。このとき、２００℃程度のキュアを要する。
Next, as shown in FIGS. 6D and 7D, a
以上の工程を経て２つの吐出エレメント１０１を一体的に製造した後に、図６（ｅ）および図７（ｅ）のように、それらの吐出エレメント１０１の吐出口７の突合せ面に対応する切断線ＣＬに沿って切断する。これにより、それら２つの吐出エレメント１０１を分離する。例えば、厚さ０．０５ｍｍのダイヤモンドブレードを取り付けたダイシングマシンを用いて切断することにより、２つの吐出エレメント１０１を切り離す。その後、それらの切断面を平滑化するための研磨を行うことによって、吐出エレメント１０１が完成する。
After the two
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態の記録ヘッドにおけるノズルと突起１１の部分の説明図である。本実施形態は、実施形態１に対しインク流路３の形状が違うが、その他の構成については同じであり説明は省略する。図８（ａ）は、ノズルおよび突起１１の部分を天板５側から視た平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線に沿う断面図、図８（ｃ）は、図８（ａ）のＶＩＩＩＣ−ＶＩＩＩＣ線に沿う拡大断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is an explanatory diagram of nozzles and
本実施形態において、ノズル入口１４からヒータ２までの間の範囲Ａ３内に位置するノズル側壁４の部分４Ａは、その幅がノズル入口１４側から吐出口７側に向かって徐々に大きく設定されている。図８（ｃ）は、部分４Ａにおいて最大幅Ｗとなる箇所の断面図である。共通流路入口１３から吐出口７に至るまでの間の流路において、隣接するノズル側壁４，４の部分４Ａ，４Ａ間の幅が最も小さい。したがって本例の場合、共通流路入口１３から吐出口７に至るまでの間の流路を変形しない構造体としたとき、この流路を通過可能な変形しない仮想の最大球体の直径Ｄ２は、図８（ｃ）のように、隣接するノズル側壁４，４の部分４Ａ，４Ａに内接する円仮想の円（以下、内接円という）ＣＣの直径である。前述した実施形態と同様に、Ｄ１とＤ２は、Ｄ１＜Ｄ２の関係となっている。また、互いに隣接する突起１１，１１の間隔Ｅは、Ｅ＜Ｄ２の関係となっている。本例において、Ｄ１とＥはＥ＜Ｄ１の関係となっている。それらＤ１とＥの関係はＥ＝Ｄ１であってもよい。
In the present embodiment, the width of the
本実施形態においても前述した実施形態と同様に、共通液室６から共通通路１２に流入するインクの流抵抗を小さく、異物１５が捕捉された場合にもインクをインク流路３内にスムーズに供給することができる。
Also in the present embodiment, as in the above-described embodiment, the flow resistance of the ink flowing from the
（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態の記録ヘッドにおけるノズルと突起１１の部分の説明図である。本実施形態は、実施形態１に対し突起部１１の形状が違うが、その他の構成については同じであり説明は省略する。図９（ａ）は、ノズルおよび突起１１の部分を天板５側から視た平面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＩＸＢ−ＩＸＢ線に沿う断面図、図９（ｃ）は、図９（ｂ）のＩＸＣ矢視図である。
(Third embodiment)
FIG. 9 is an explanatory diagram of nozzles and
本実施形態における突起１１は断面三角形の柱状であり、互いに隣接する突起１１の間隔は、インクの供給方向（矢印Ｘ方向）の上流側から下流側に向かって小さくなるように形成されている。前述した実施形態と同様に、互いに隣接する２つの突起１１，１１の自由端１１Ａ，１１Ａ上の２点と、天板５の内面５Ｂ上の１点と、の計３点を通る最小の仮想円（最小円）ＣＡの直径をＤ１とし、その最小円ＣＡが通る３点をそれぞれＣ１，Ｃ２，Ｃ３とする。また、第１の実施形態と同様に、共通流路入口１３から吐出口７に至るまでの間の流路の各部分の断面の内、吐出口７の断面が最小となっており、図９（ｃ）のように、吐出口７の上下の内面に接する円が直径Ｄ２の最大円ＣＢとなる。前述した実施形態と同様に、Ｄ１とＤ２は、Ｄ１＜Ｄ２の関係となっている。また、互いに隣接する突起１１，１１の間隔Ｅは、Ｅ＜Ｄ２の関係となっている。本例において、Ｄ１とＥはＥ＜Ｄ１の関係となっている。それらＤ１とＥの関係はＥ＝Ｄ１であってもよい。
The
本実施形態においても前述した実施形態と同様に、共通液室６から共通通路１２に流入するインクの流抵抗を小さく、異物１５が捕捉された場合にもインクをインク流路３内にスムーズに供給することができる。また、互いに隣接する突起１１の間隔がインクの供給方向（矢印Ｘ方向）の上流側から下流側に向かって小さなっているため、インクをよりスムーズに供給することができる。
Also in the present embodiment, as in the above-described embodiment, the flow resistance of the ink flowing from the
（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態の記録ヘッドにおける吐出エレメント１０１のノズル近傍を示す一部破断の斜視図である。本実施形態は、実施形態１に対し突起部１１の配置が違うが、その他の構成については同じであり説明は省略する。図１１（ａ）は、その記録ヘッドにおけるノズルおよび突起１１の部分を天板５側から視た平面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＸＩＢ−ＸＩＢ線に沿う断面図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a partially broken perspective view showing the vicinity of the nozzles of the
本実施形態においては、前述した第１の実施形態に対して、複数の突起２１を配備した構成となっている。突起２１は、突起１１よりもインクの供給方向の上流側の位置するように共通液室６内に配備されており、突起１１と同様に、一端がヒータボード１上に設置され、かつ他端が自由端２１Ａとされている。複数の突起２１は、インクの供給方向（矢印Ｘ方向）に向かうにしたがって、密度が高くなるように配置されている。
In the present embodiment, a plurality of
本例の突起２１は、突起１１と同様の円柱形状であり、突起１１の列Ｌ１と平行の列Ｌ２，Ｌ３に沿うように配列されている。列Ｌ１と列Ｌ２との間の距離Ｄ１１と、列Ｌ２と列Ｌ３との間の距離Ｄ１２と、はＤ１１＜Ｄ１２の関係にあり、列Ｌ２上に配列された突起２１の間隔Ｓ１と、列Ｌ３上に配列された突起２１の間隔Ｓ２と、はＳ１＜Ｓ２の関係にある。これにより、複数の突起２１は、インクの供給方向（矢印Ｘ方向）に向かうにしたがって配置密度が高くなる突起群を形成する。
The
このように複数の突起２１を配備することにより、その突起２１が低密度の配置されたインクの供給方向の上流側の位置において、比較的大きい異物Ｆ３を捕捉することができる。また、突起２１が高密度に配置されたインクの供給方向の下流側の位置においては、突起１１と天板５との間にて捕捉される異物Ｆ１よりも大きくて、異物Ｆ３よりも小さく異物Ｆ２を捕捉することができる。このように、インクの供給方向の上流側に向かうにしたがって、より大きい異物を捕捉することができる。つまり、インク流路３に対するインクの流入を妨害するおそれがある大きな異物は、インク流路３からより離れた位置にて捉えることができる。このことは、異物の存在によるインクの流抵抗を小さく抑えて、インクをスムーズに供給する上において好ましい。
By arranging the plurality of
図１２（ａ），（ｂ）は、突起２１の有無によるインクの渦の発生状況の違いを説明するための図である。
FIGS. 12A and 12B are diagrams for explaining the difference in the generation state of the ink vortex depending on the presence or absence of the
これらの図において、符号３１を付した矢印はインクの流れの方向を示し、突起２１がない場合には、図１２（ａ）のように、インクの供給方向に流れるインクは、突起１１や天板５に衝突した後、インク流路３内に流入する。その際、突起１１や天板５に当たってからインク流路３内に入ったインクは、比較的大きな渦３０を形成する。この渦３０は、ノズルに対するインクのスムーズな供給を阻害し、インクの吐出に悪影響を及ぼすおそれがある。一方、突起２１がある場合には、図１２（ｂ）のように、インクの供給方向に流れるインクは、突起１１，２１や天板５に衝突してからインク流路３内に流入する。その際、インク流路３内に入ったインクによって形成される渦３２は、比較的小さく抑えられる。それは、インクの流れが突起１１に衝突する前に突起２１に衝突して、インクの単純な流れの勢いが抑えられるからである。したがって、ノズルに対してインクをスムーズに供給して、インクの吐出状態を良好に維持することができる。
In these drawings, an arrow with a
（第５の実施形態）
図１３は、本発明の第５の実施形態の記録ヘッドにおけるノズルおよび突起１１の部分を天板５側から視た平面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＸＩＩＩＢ−ＸＩＩＩＢ線に沿う断面図である。本実施形態は、実施形態１に対し突起部１１の配置が違うが、その他の構成については同じであり説明は省略する。
(Fifth embodiment)
FIG. 13 is a plan view of nozzles and
本実施形態においては、前述した第１の実施形態に対して、複数の突起４１を配備した構成となっている。突起４１は、突起１１よりもインクの供給方向の上流側の位置するように共通液室６内に配備されており、突起１１と同様に、一端がヒータボード１上に設置され、かつ他端が自由端４１Ａとされている。複数の突起４１は、突起１１の列Ｌ１と平行の列Ｌ１１に沿って、突起１１と同様の間隔Ｅで配列されている。列Ｌ１と列Ｌ１１との間の距離Ｄ２１は、間隔Ｅよりも小さい。これは、突起１１と天板５との間にて捕捉される異物Ｆ１が突起１１と突起４１との間に入り込まないようにするためである。本例の突起４１は、突起１１と同様の円柱形状となっている。
In the present embodiment, a plurality of
図１４（ａ）から（ｅ）は、インクの吐出時におけるインクの流れと異物Ｆ１の挙動を説明するための図である。 FIGS. 14A to 14E are diagrams for explaining the flow of ink and the behavior of the foreign matter F1 when ink is ejected.
突起１１と天板５との間に異物Ｆ１が挟まっている図１４（ａ）の状態において、インクを吐出するためにヒータ２を発熱させることにより、図１４（ｂ）のようにインク中に気泡５１が発生する。気泡５１は矢印５２Ａ方向に成長し、それに伴って、インク流路３内のインクが矢印５３Ａ，５４Ａ方向に押圧される（図１４（ｂ），（Ｃ））。インク流路３内のインクは、矢印５３Ａに押圧されることにより吐出口７から矢印５５方向に吐出される。また、インク流路３内のインクは、矢印５４Ａ方向に押圧されることによりインクの供給方向と逆の方向に押し戻され、そのインクの流れにより、突起１１と天板５との間に挟まっている異物Ｆ１が図１４（ｃ）中の矢印５６方向に押し出される。
In the state shown in FIG. 14A in which the foreign matter F1 is sandwiched between the
その後、ヒータ２の発熱が終了し、気泡５１が矢印５２Ｂ方向に収縮する（図１４（ｄ））。その際、インク流路３内のインクは矢印５３Ｂ，５４Ｂ方向に流れる。しかし、既に異物Ｆ１が矢印５６方向に動かされているため、および、気泡５１の収縮によるインクの流れの変化が異物Ｆ１に影響するまでに時間が掛かるために、異物Ｆ１は、図１４（ｄ），（ｅ）のように移動して突起４１に捕捉される。このように、突起１１と天板５との間にて捕捉されている異物Ｆ１を取り除いて突起４１に捕捉することにより、突起１１の自由端１１Ａと天板５の間の空間を確保して、インクをインク流路３内にスムーズに供給することができる。
Thereafter, the heat generation of the
（第６の実施形態）
図１５は、本発明の第６の実施形態の記録ヘッドにおけるノズルおよび突起１１の部分を天板５側から視た平面図、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＸＶＢ−ＸＶＢ線に沿う断面図である。本実施形態は、実施形態１に対し突起部１１の形状が違うが、その他の構成については同じであり説明は省略する。
(Sixth embodiment)
FIG. 15 is a plan view of nozzles and
本実施形態においては、前述した第１の実施形態に対して、複数の突起６１を配備した構成となっている。突起６１は、突起１１よりもインクの供給方向の上流側の位置するように共通液室６内に配備されており、突起１１と同様に、一端がヒータボード１上に設置され、かつ他端が自由端６１Ａとされている。複数の突起６１は、突起１１の列Ｌ１と平行の列Ｌ１２に沿って、突起１１と同様の間隔Ｅで配列されている。突起６１は、その自由端６１Ａが突起１１の自由端１１Ａよりも図１５（ｂ）中の上方に位置するように設けられている。本例の場合、突起６１は、突起１１と同様の円柱形状とされ、その高さＨ２が突起１１の高さＨ１よりも大きく設定されている。
In the present embodiment, a plurality of
このような突起６１を設置することにより、突起１１と天板５との間に捕捉される異物Ｆ１よりも大きな異物Ｆ４を捉えることができる。すなわち、突起６１の自由端６１Ａと天板５の内面５Ｂとの間に、異物Ｆ１よりも大きい異物Ｆ４を捕捉することができる。また、図１５（ａ），（ｂ）のように、インクの供給方向に沿って位置するように異物Ｆ４，Ｆ１が捕捉された場合には、隣接する突起１１の間、および隣接する突起６１の間を通して、共通液室６内のインクをインク流路３内にスムーズに供給することができる。したがって、突起６１を設けなかった場合よりも異物Ｆ１，Ｆ４の捕捉位置を離して、よりスムーズにインクを供給することができる。なお、突起６１として、高さが異なる２種類以上の突起を複数列配備してもよい。
By installing such a
（他の実施形態）
本発明の液体吐出ヘッドは、インクを吐出可能なインクジェット記録ヘッドの他、種々の液体を吐出するためのヘッドとして広く適用することができ、例えば、種々の処理液や薬剤などを吐出するためのヘッドとして用いることもできる。また、本発明の液体吐出装置は、インクジェット記録ヘッドを用いるインクジェット記録装置の他、種々の処理液や薬剤などを処理部材に付与するための装置として、広く適用することができる。
(Other embodiments)
The liquid ejection head of the present invention can be widely applied as an ink jet recording head capable of ejecting ink, as well as a head for ejecting various liquids, for example, for ejecting various processing liquids and chemicals. It can also be used as a head. Moreover, the liquid discharge apparatus of the present invention can be widely applied as an apparatus for applying various processing liquids, chemicals, and the like to a processing member in addition to an inkjet recording apparatus using an inkjet recording head.
また、突起は、上述した実施形態のようにヒータボードに片持ちされる他、天板に片持ちされてもよい。すなわち、突起の基端をヒータボードと天板の一方に固定し、突起の先端は、ヒータボードと天板の他方に接しない自由端とすることができる。また、突起は、ヒートボードと天板との間に掛け渡すように設けてもよい。また、突起の形状は、円柱形状および三角柱形状のみに特定されず任意である。また突起の形成材料は、液流路と同じ形成材料（感光性樹脂材料など）とすることが好ましい。 Further, the protrusion may be cantilevered on the top board in addition to being cantilevered on the heater board as in the above-described embodiment. That is, the base end of the projection can be fixed to one of the heater board and the top plate, and the tip of the projection can be a free end that does not contact the other of the heater board and the top plate. Moreover, you may provide a protrusion so that it may span between a heat board and a top plate. Further, the shape of the protrusion is not limited to the cylindrical shape and the triangular prism shape, and is arbitrary. In addition, it is preferable that the formation material of the protrusion is the same formation material (photosensitive resin material or the like) as the liquid channel.
１ ヒータボード（基板）
２ ヒータ
３ インク流路
４ ノズル側壁
５ 天板
６ 共通液室
７ 吐出口
１１ 突起
１２ 共通流路
1 Heater board (substrate)
2
Claims (14)
前記基板と前記天板との間に、前記基板と前記天板との対向間隔が第１の対向間隔である第１領域と、前記基板と前記天板との対向間隔が前記第１の対向間隔よりも大きい第２の対向間隔である第２領域と、を形成し、
前記第１領域に前記複数の液流路を形成し、
前記第２領域に前記共通液室を形成し、
前記共通液室内に複数の突起を設けたことを特徴とする液体吐出ヘッド。 Between the substrate and the top plate, a plurality of liquid flow paths communicating with the plurality of discharge ports and a common liquid chamber communicating with the plurality of liquid flow paths are formed, and the liquid flow paths are formed from the common liquid chamber. In the liquid discharge head capable of discharging the liquid supplied to the liquid outlet from the discharge port corresponding to the liquid flow path,
A first region in which a facing distance between the substrate and the top plate is a first facing distance between the substrate and the top plate, and a facing distance between the substrate and the top plate is the first facing distance. Forming a second region that is a second facing interval that is larger than the interval,
Forming the plurality of liquid flow paths in the first region;
Forming the common liquid chamber in the second region;
A liquid discharge head, wherein a plurality of protrusions are provided in the common liquid chamber.
前記突起の先端は、前記基板と前記天板の他方に接しない自由端である
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。 The base end of the protrusion is fixed to one of the substrate and the top plate,
The liquid ejection head according to claim 1, wherein a tip of the protrusion is a free end that does not contact the other of the substrate and the top plate.
前記第１領域に、前記複数の液流路と前記共通液室との間を連通する共通流路を形成する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。 In the first region, a plurality of side walls are provided between the substrate and the top plate to form the plurality of liquid flow paths,
4. The liquid discharge head according to claim 1, wherein a common flow path communicating between the plurality of liquid flow paths and the common liquid chamber is formed in the first region. 5.
ことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。 The first diameter is the smallest virtual circle in contact with a total of three points: two points on the free ends of the two adjacent protrusions and one point on the other of the substrate and the top plate. The liquid discharge head according to claim 5, wherein
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。 The shape of the protrusion is a shape in which the interval between the protrusions adjacent to each other is reduced from the upstream side to the downstream side in the liquid supply direction from the common liquid chamber to the liquid flow path. Item 11. The liquid ejection head according to any one of Items 1 to 10.
前記液体吐出ヘッドとして、請求項１から１３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを用いることを特徴とする液体吐出装置。 In a liquid ejection apparatus that uses a liquid ejection head capable of ejecting liquid and applies liquid ejected from the liquid ejection head to a processing member.
A liquid discharge apparatus using the liquid discharge head according to claim 1 as the liquid discharge head.
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