JP7310231B2 - LIQUID EJECTION HEAD AND LIQUID EJECTION APPARATUS INCLUDING THE SAME - Google Patents
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Description
本発明は、液体吐出ヘッド、及びそれを備えた液体吐出装置に関する。 The present invention relates to a liquid ejection head and a liquid ejection apparatus having the same.
特許文献1には、ノズル開口(ノズル)、連通路、第1圧力発生室(上流側圧力室)、第2圧力発生室(下流側圧力室)、供給路と連通するマニホールド(供給流路)、及び、流出路と連通するマニホールド(回収流路)を備えた液体噴射ヘッド(液体吐出ヘッド)が開示されている。この特許文献1では、供給路と連通するマニホールドから、第1圧力発生室、連通路、及び第2圧力発生室をこの順に通って、流出路と連通するマニホールドに向けてインクが流れている。また、ノズル開口は、連通路における、第2圧力発生室側の端部に接続されている。そして、特許文献1では、第1圧力発生室内に圧力を発生させる第1圧電素子(上流側アクチュエータ)、及び、第2圧力発生室内に圧力を発生させる第2圧電素子(下流側アクチュエータ)を駆動することで、ノズル開口からインクを吐出させている。
ところで、液体吐出ヘッドでは、ノズルが大気に臨んでいるため、ノズル内部の液体は、その水分が蒸発等することで乾燥が進行して増粘しやすい。このようにノズル内部の液体が増粘すると、液体の吐出特性に悪影響を及ぼす。 By the way, in the liquid ejection head, since the nozzles are exposed to the atmosphere, the liquid inside the nozzles tends to increase in viscosity due to drying progressing due to evaporation of moisture. When the liquid inside the nozzle increases in viscosity in this manner, the ejection characteristics of the liquid are adversely affected.
そこで、本発明の目的は、ノズル内部の液体の乾燥を抑制することが可能な液体吐出ヘッド、及びそれを備えた液体吐出装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid ejection head capable of suppressing drying of the liquid inside the nozzles, and a liquid ejection apparatus having the same.
本発明の液体吐出ヘッドは、複数のノズル、前記複数のノズルの開口部が形成されたノズル開口面、前記複数のノズルに対応する複数の個別流路、前記複数の個別流路の入口に接続され、前記複数の個別流路に液体を供給する供給流路、及び前記複数の個別流路の出口に接続され、前記複数の個別流路から液体を回収する回収流路を有する流路形成体を備え、前記複数の個別流路それぞれは、前記ノズルと接続され、前記ノズル開口面と平行な第1方向に延びる連通路と、前記連通路と前記供給流路との間に配置された上流側圧力室と、前記連通路と前記回収流路との間に配置された下流側圧力室と、前記上流側圧力室と前記連通路の一端とを接続する上流側ディセンダ流路と、前記連通路の他端と前記下流側圧力室とを接続する下流側ディセンダ流路と、を有しており、前記上流側圧力室内の液体に圧力を付与する上流側アクチュエータと、前記下流側圧力室内の液体に圧力を付与する下流側アクチュエータと、をさらに備え、前記上流側ディセンダ流路における、前記連通路側の端部部分である下流端部分は、前記ノズル開口面と交差する第2方向に延びており、前記連通路における、当該連通路の前記第1方向における中心位置よりも前記上流側ディセンダ流路側の位置に、前記ノズルが接続されていることを特徴とする。 A liquid ejection head according to the present invention includes a plurality of nozzles, a nozzle opening surface in which openings of the plurality of nozzles are formed, a plurality of individual flow paths corresponding to the plurality of nozzles, and inlets of the plurality of individual flow paths connected to each other. and a supply channel for supplying liquid to the plurality of individual channels, and a recovery channel connected to outlets of the plurality of individual channels for recovering liquid from the plurality of individual channels. wherein each of the plurality of individual flow paths includes a communication path connected to the nozzle and extending in a first direction parallel to the nozzle opening surface, and an upstream arranged between the communication path and the supply flow path a side pressure chamber, a downstream side pressure chamber disposed between the communication passage and the recovery passage, an upstream descender passage connecting the upstream pressure chamber and one end of the communication passage, and the communication passage. a downstream descender passage that connects the other end of the passage and the downstream pressure chamber; an upstream actuator that applies pressure to liquid in the upstream pressure chamber; a downstream actuator that applies pressure to the liquid, wherein a downstream end portion of the upstream descender flow path, which is an end portion on the communication path side, extends in a second direction that intersects with the nozzle opening surface. and the nozzle is connected to a position in the communication path that is closer to the upstream descender flow path than the center position of the communication path in the first direction.
(第1実施形態)
以下、本発明の好適な第1実施形態について説明する。
(First embodiment)
A first preferred embodiment of the present invention will be described below.
図1に示すように、第1実施形態に係るプリンタ100は、ヘッドユニット1X、プラテン3、搬送機構4及び制御装置5等を備えている。
As shown in FIG. 1, the
搬送機構4は、搬送方向に並んで配置された2つの搬送ローラ4a,4bを有する。2つの搬送ローラ4a,4bは、図示しないギヤ等を介して搬送モータ4mに接続されている。制御装置5により搬送モータ4mが駆動されると、搬送ローラ4a,4bが回転し、記録媒体である用紙Sを搬送方向に搬送する。
The transport mechanism 4 has two
プラテン3は、2つの搬送ローラ4a,4bに搬送方向に挟まれて配置されている。プラテン3は、搬送機構4により搬送される用紙Sを下方から支持する。用紙Sは、搬送機構4により搬送されることで、このプラテン3上を通過する。
The
ヘッドユニット1Xは、プラテン3と鉛直方向に対向して配置され、紙幅方向に長尺である。ヘッドユニット1Xは、紙幅方向に千鳥状に配置された4つのヘッド1(「液体吐出ヘッド」に相当)を備えている。ヘッド1は、ドライバIC1d(図4参照)によって駆動され、複数のノズル21(図2及び図3参照)からインクを吐出する。尚、紙幅方向は、搬送方向と直交する。紙幅方向及び搬送方向は、共に、水平面と平行な方向である。ヘッド1については、後ほど詳細に説明する。
The
プリンタ100では、搬送機構4により用紙Sを搬送方向に搬送させつつ、4つのヘッド1の複数のノズル21からインクを吐出させることによって、用紙Sに画像を記録する。即ち、プリンタ100は、ヘッド1が固定された状態で、ヘッド1のノズル21から用紙Sに対してインクを吐出する、いわゆるライン式のインクジェットプリンタである。
In the
制御装置5は、図4に示すように、CPU(Central Processing Unit)61、ROM(Read Only Memory)62、RAM(Random Access Memory)63、フラッシュメモリ64、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)65等からなり、搬送モータ4m、ドライバIC1d、循環用ポンプ7p等の動作を制御する。例えば、制御装置5は、PC等の外部装置から入力された記録指令(画像データを含む。)に基づき、各ヘッド1のドライバIC1d、及び搬送モータ4mを制御して、用紙S上に画像を記録する記録処理を実行する。
As shown in FIG. 4, the
次いで、図2及び図3を参照し、ヘッド1の構成について詳細に説明する。
Next, the configuration of the
ヘッド1は、流路基板11(「流路形成体」に相当)、及びアクチュエータユニット12を有する。
The
流路基板11は、図3に示すように、8枚のプレート11a~11hが上からこの順に積層されることによって形成されている。最も下層のプレート11h(「第1プレート」に相当)は、複数のノズル21が形成されたノズルプレートである。ノズル21は、プレート11hを鉛直方向に貫通する貫通孔である。プレート11hの下面は、複数のノズル21の開口部が形成されたノズル開口面1aとなっている。ノズル開口面1aは、水平面と平行な面である。また、ノズル21は、図5(a)に示すように、ノズル開口面1aに向かうに従い先細るテーパ状に形成されている。
As shown in FIG. 3, the
ノズル開口面1aには、フッ素系樹脂等の撥水材料が塗布されて図示しない撥水膜が形成されている。この撥水膜の形成は、プレート11hにノズル21が形成された後に行われる。このため、ノズル開口面1aに撥水膜を形成する際には、撥水材料の一部がノズル21内に流入して、ノズル21の内壁面21aにも撥水膜が形成されている。これにより、ノズル21の内壁面21aは、撥水性を有する。
A water-repellent film (not shown) is formed on the
プレート11a~11gには、複数のノズル21のそれぞれに対応する複数の個別流路20が形成されている。また、プレート11d~11fには、複数の個別流路20に連通する共通流路30が形成されている。複数のノズル21、複数の個別流路20、及び共通流路30は、流路基板11をエッチング等することで形成される。
A plurality of
共通流路30は、図2に示すように、配列方向(搬送方向と平行な方向)に配列された回収流路31,32及び供給流路33を含む。回収流路31,32及び供給流路33は、それぞれ延在方向(紙幅方向と平行な方向)に延びている。配列方向において回収流路31と回収流路32との間に供給流路33が配置されている。
The
供給流路33は、延在方向の一方(図2の上方)の端部において、プレート11a~11fにまたがって上下方向に延びており、その上端部に流入口33xが設けられている。流入口33xは、循環用ポンプ7pを介してインクタンク7に接続されている。回収流路31,32は、それぞれ、延在方向の他方(図2の下方)の端部において、プレート11a~11fにまたがって上下方向に延びており、その上端部に流出口31y,32yが設けられている。流出口31y,32yは、インクタンク7に接続されている。
The
インクタンク7は、図示しないチューブ等を介して図示しないインクカートリッジに接続され、インクカートリッジからインクが供給される。 The ink tank 7 is connected to an ink cartridge (not shown) through a tube (not shown) or the like, and ink is supplied from the ink cartridge.
個別流路20は、回収流路31と供給流路33とを結ぶ複数の第1個別流路20a、及び、回収流路32と供給流路33とを結ぶ複数の第2個別流路20bを含む。第1個別流路20aは、配列方向において回収流路31と供給流路33とに跨っている。第2個別流路20bは、配列方向において回収流路32と供給流路33とに跨っている。
The
各個別流路20は、連通路22、上流側圧力室23a、下流側圧力室23b、上流側ディセンダ流路24a、下流側ディセンダ流路24b、上流側絞り流路25a、及び下流側絞り流路25bを含む。図3に示すように、連通路22は、ノズル21に接続される流路であり、プレート11g(「第2プレート」に相当)に形成されている。連通路22は、配列方向(「第1方向」に相当)に沿って延びている。
Each
また、連通路22の下面は、プレート11hの上面により画定されている。換言すれば、プレート11hは、連通路22の下面を画定する壁部11haを有している。このように、連通路22は、ノズル21の直上を通る流路であることから、その内部におけるインクの流れが、ノズル21から吐出されるインクの吐出方向(飛翔方向)に影響を及ぼす。
Also, the lower surface of the
上流側圧力室23aは、連通路22と供給流路33との間に配置されている。下流側圧力室23bは、連通路22と回収流路31,32との間に配置されている。以下、上流側圧力室23a及び下流側圧力室23bを説明するに当たり、これらを区別しない場合は「圧力室23」とする。
The
圧力室23は、プレート11aに形成された貫通孔である。従って、圧力室23は、連通路22よりも上方に位置する。また、圧力室23は、配列方向を長手方向とする略矩形の平面形状を有している。すなわち、圧力室23は、配列方向及び延在方向と平行な平面に沿って延びている。また、プレート11aには、4列の圧力室列23R1~23R4が形成されている。4列の圧力室列23R1~23R4は、それぞれ延在方向に延び、配列方向に並んでいる。4つの圧力室列23R1~23R4のうち、図2の左側2つの圧力室列23R1,23R2は、第1個別流路20aの上流側圧力室23a及び下流側圧力室23bから構成されている。4つの圧力室列23R1~23R4のうち、図2の右側2つの圧力室列23R3,23R4は、第2個別流路20bの上流側圧力室23a及び下流側圧力室23bから構成されている。各圧力室列23R1~23R4において、圧力室23は、配列方向に同じ位置で、かつ、延在方向に等間隔で配置されている。一方、圧力室列23R1~23R4間においては、圧力室23の延在方向の位置がずれている。これにより、全ての圧力室23において、延在方向の位置が、当該圧力室23以外の圧力室23と異なっている。尚、本実施形態では、圧力室23の形状は全て同じであるが、これに限定されるものではない。
The
上流側ディセンダ流路24aは、上流側圧力室23aと連通路22の一方の端部とを接続する、鉛直方向に延びる流路である。下流側ディセンダ流路24bは、下流側圧力室23bと連通路22の他方の端部とを接続する、鉛直方向に延びる流路である。より詳細には上流側ディセンダ流路24aは、プレート11b~11fに形成された貫通孔41~45が鉛直方向に重なることによって形成されている。これら貫通孔41~45の中心位置は、鉛直方向から見たときに互いに重なっている。
The upstream
一方で、下流側ディセンダ流路24bは、プレート11b~11fに形成された貫通孔51~55が鉛直方向に重なることによって形成されている。これら貫通孔51~55の中心位置は、鉛直方向から見たときに互いに重なっている。上流側ディセンダ流路24a、及び下流側ディセンダ流路24bは、互いに流路の長さは同じである。
On the other hand, the
上流側ディセンダ流路24aを形成する貫通孔41~45の貫通方向は、全て鉛直方向である。同様に、下流側ディセンダ流路24bを形成する貫通孔51~55の貫通方向は、全て鉛直方向である。
The penetrating directions of the through
また、上流側ディセンダ流路24aを形成する貫通孔41~45のうち、プレート11fに形成された貫通孔45の径は、他の貫通孔41~44の径よりも小さくなっている。これにより、上流側ディセンダ流路24aにおける連通路22側の端部部分である下流端部分24a1の流路断面積は、上流側ディセンダ流路24aのその他の流路部分の流路断面積よりも小さくなっている。以下、上流側ディセンダ流路24a及び下流側ディセンダ流路24bを説明するに当たり、これらを区別しない場合は「ディセンダ流路24」とする。
Further, among the through
上流側絞り流路25aは、供給流路33と上流側圧力室23aとを接続する。下流側絞り流路25bは、回収流路31,32と、下流側圧力室23bとを接続する。以下、上流側絞り流路25a及び下流側絞り流路25bを説明するに当たり、これらを区別しない場合は「絞り流路25」とする。
The
絞り流路25は、その流路断面積が、圧力室23等の他の流路の流路断面積よりも小さくされることで、圧力室23で発生した圧力波が供給流路33や回収流路31,32に伝播し難くする絞りの機能を有する。この絞り流路25は、プレート11b,11cにまたがって形成されている。
The
次に、連通路22に対するノズル21の接続位置について説明する。図5(a)に示すように、ノズル21は、連通路22における配列方向の中心位置よりも上流側ディセンダ流路24a側の位置に接続されている。本実施形態では、ノズル21は、連通路22における、上流側ディセンダ流路24aの下流端部分24a1の鉛直方向の投影領域の中心位置に接続されている。より詳細には、図5(b)に示すように、鉛直方向から見たときに、下流端部分24a1を形成する、プレート11fの貫通孔45の縁よりも内側に、ノズル21が配置されている。そして、鉛直方向から見たときに、貫通孔45の中心位置が、ノズル21の中心位置と重なるように配置されている。
Next, the connection position of the
次に、循環用ポンプ7pを駆動させたときのインクの流れについて説明する。図2中の太矢印及び図3中の矢印は、インクの流れを示す。
Next, the flow of ink when the
図2に示すように、制御装置5の制御により循環用ポンプ7pを駆動させると、インクタンク7内のインクは、流入口33xから供給流路33に流入される。そして、供給流路33から、各個別流路20(第1個別流路20a及び第2個別流路20b)のそれぞれにインクが供給される。
As shown in FIG. 2, when the
各個別流路20に供給されたインクは、上流側絞り流路25a及び上流側圧力室23aを通って略水平に移動し、さらに上流側ディセンダ流路24aを通って下方に移動して、連通路22に流入する。当該インクは、連通路22を通って水平に移動し、一部がノズル21から吐出され、残りが下流側ディセンダ流路24bを通って上方に移動し、下流側圧力室23b及び下流側絞り流路25bを通って略水平に移動する。
The ink supplied to each
そして、第1個別流路20aに供給されたインクは、回収流路31で回収される。当該インクは、流出口31yを介して回収流路31から流出して、インクタンク7に戻される。第2個別流路20bに供給されたインクは、回収流路32で回収される。当該インクは、流出口32yを介して回収流路32から流出して、インクタンク7に戻される。
The ink supplied to the first
以上のようにヘッド1とインクタンク7との間でインクが循環する。その結果として、ノズル21内のインクの増粘が抑えられる。また、個別流路20のノズル21近傍にあるエアを、回収流路31,32へ排出させることができる。尚、本実施形態では、ヘッド1とインクタンク7との間のインクの循環を常時行っている。即ち、記録処理の実行中もヘッド1とインクタンク7との間のインクの循環を行っている。
Ink circulates between the
アクチュエータユニット12は、流路基板11の上面に配置され、複数の圧力室23を覆っている。
The
アクチュエータユニット12は、図3に示すように、下から順に、振動板12a、共通電極12b、複数の圧電体12c及び複数の個別電極12dを含む。振動板12a及び共通電極12bは、流路基板11の上面の略全体に配置されており、複数の圧力室23を覆っている。一方、圧電体12c及び個別電極12dは、圧力室23毎に設けられており、圧力室23のそれぞれと対向している。共通電極12bは、ドライバIC1dに接続されて常にグランド電位に保持される。
As shown in FIG. 3, the
以上の構成において、1つの個別電極12d、共通電極12bの1つの圧力室23に対向する電極部分、及び、圧電体12cの1つの圧力室23と対向する部分によって、1つのアクチュエータ13(図3参照)が構成されている。アクチュエータユニット12には、このようなアクチュエータ13が圧力室23毎に作り込まれている。
In the above configuration, one actuator 13 (Fig. 3 ) are configured. The
ドライバIC1dは、制御装置5からの制御信号に基づいて、各アクチュエータ13の個別電極12dに対して所定の駆動パルス信号を付与して、個別電極12dの電位を駆動電位と、グランド電位との間で切り替える。駆動パルス信号は、所定のパルス幅とパルス高さを有するパルス信号である。
Based on the control signal from the
次に、アクチュエータ13を駆動してノズル21からインクを吐出させる方法について説明する。ノズル21からインクを吐出させない待機状態では、全ての個別電極12dが共通電極12bと同じグランド電位に保持されている。或るノズル21からインクを吐出させるときには、そのノズル21に対応する個別流路20の2つの圧力室23に対応する2つの個別電極12dの電位をグランド電位から駆動電位に切り換える。
Next, a method of driving the
すると、上記2つの個別電極12dのそれぞれと、グランド電位に保持されている共通電極12bとの間に電位差が生じ、2つの個別電極12dのそれぞれと共通電極12bとの間に挟まれた2つの圧電体12cは圧電変形する。これにより、振動板12a及び圧電体12cの上記2つの圧力室23と上下方向に重なる部分が全体として圧力室23側に凸となるように撓む。その結果として、2つの圧力室23の容積が小さくなることで2つの圧力室23内のインクの圧力が上昇し、2つの圧力室23に連通するノズル21からインクが吐出される。また、ノズル21からインクが吐出された後には、上記2つの個別電極12dの電位をグランド電位に戻す。これにより、振動板12a及び圧電体12cが変形前の状態に戻る。
Then, a potential difference is generated between each of the two
ところで、上述したように、ノズル21は、連通路22における、当該連通路22の配列方向の中心位置よりも上流側ディセンダ流路24a側の位置に接続されている。このため、上流側圧力室23aからノズル21までの流路の長さは、下流側圧力室23bからノズル21までの流路の長さよりも短い。これにより、制御装置5が、ノズル21からインクを吐出させる際に、上流側圧力室23aに対応するアクチュエータ13(以下、上流側アクチュエータ13a)の駆動タイミングと、下流側圧力室23bに対応するアクチュエータ13(以下、下流側アクチュエータ13b)の駆動タイミングとが同じになるようにドライバIC1dを制御すると、上流側圧力室23aで発生した圧力波がノズル21に到達するタイミングが、下流側圧力室23bで発生した圧力波がノズル21に到達するタイミングよりも早くなる。その結果として、ノズル21から吐出されるインクの吐出方向は、鉛直方向(真下)とはならずに鉛直方向から大きくずれる虞がある。
By the way, as described above, the
そこで、本実施形態では、制御装置5は、ノズル21からインクを吐出させる際には、上流側圧力室23a及び下流側圧力室23bそれぞれで発生した圧力波がノズル21に到達するタイミングが略同じとなるように、上流側アクチュエータ13aの駆動タイミングを、下流側アクチュエータ13bの駆動タイミングよりも遅れるようドライバIC1dを制御する。これにより、ノズル21から吐出されるインクの吐出方向を、鉛直方向にすることができる。
Therefore, in the present embodiment, when ink is ejected from the
また、上流側アクチュエータ13a及び下流側アクチュエータ13bそれぞれの駆動タイミングをずらすことで、ドライバIC1dの発熱を抑えることもできる。以下、詳細に説明する。
Further, by shifting the drive timings of the
ドライバIC1dには、アクチュエータ13を駆動する際に電流が流れる。とりわけ、アクチュエータ13の個別電極12dの電位を、駆動電位と、グランド電位との間で切り換える際に、ドライバIC1dに大きな電流が流れる。このようにドライバIC1dに電流が流れると、ドライバIC1dが発熱する。そして、ドライバIC1dの温度が高くなると、ドライバIC1dの故障等の要因になる。また、本実施形態のように、1つのノズルからインクを吐出させる際に2つのアクチュエータを駆動させる構成の場合には、1つのノズルからインクを吐出させる際に1つのアクチュエータのみを駆動させる構成と比べて、ドライバICに流れる電流量は多くなり、ドライバICの発熱の問題がより顕著となる。
A current flows through the
ここで、本実施形態のように、1つのノズル21からインクを吐出させる際に2つのアクチュエータ13を駆動させる構成において、上流側アクチュエータ13a及び下流側アクチュエータ13bの駆動タイミングが互いに同じ場合には、アクチュエータ13の個別電極12dの電位を切り換えるタイミングが一致するため、ドライバIC1dに過大な電流が集中して流れることになる、一方で、上流側アクチュエータ13a及び下流側アクチュエータ13bそれぞれの駆動タイミングがずれている場合には、アクチュエータ13の個別電極12dの電位を切り換えるタイミングがずれるため、ドライバIC1dには過大な電流は流れない。従って、本実施形態のように、上流側アクチュエータ13a及び下流側アクチュエータ13bそれぞれの駆動タイミングをずらすことで、ドライバIC1dに過大な電流が流れることを抑制することができ、その結果として、ドライバIC1dの発熱を抑えることができる。
Here, in the configuration in which the two
ところで、ヘッド1では、ノズル21が大気に臨んでいるため、ノズル21内のインクは、その水分が蒸発等することで乾燥が進行して増粘しやすい。このようにノズル21内部のインクが増粘すると、ヘッド1のインクの吐出特性に悪影響を及ぼす。
By the way, in the
ここで、上述したように、上流側ディセンダ流路24aは鉛直方向に延びており、連通路22は、水平面と平行な配列方向に延びている。このため、循環用ポンプ7pを駆動させて、供給流路33から回収流路31,32に向けたインクの流れを生じさせると、上流側ディセンダ流路24aから連通路22へインクが流入するときには、インクの進行方向が変わることにより、インクに慣性力が働く。詳細には、上流側ディセンダ流路24aでは、下方向へインクが流れるため、連通路22を流れるインクには下方向への慣性力が働く。
Here, as described above, the upstream
従って、連通路22におけるノズル21の直上をインクが流れる際には、その慣性力により、一部のインクがノズル21内へ流入する。つまり、ノズル21内のインクに流動圧が加わる。その結果、ノズル21内のインクが撹拌されるため、ノズル21内のインクの乾燥を抑制することは可能である。
Therefore, when the ink flows directly above the
しかしながら、インクに働く下向きの慣性力は、インクが、連通路22における、上流側ディセンダ流路24aが接続される一端側から、下流側絞り流路25bが接続される他端側へ流れるに従い、弱くなる。このため、ノズル21が、連通路22の配列方向の中心位置や、当該中心位置よりも下流側絞り流路25b側の位置に接続されている場合には、ノズル21内のインクに加わる流動圧が弱く、ノズル21内のインクを充分に撹拌することができない虞がある。
However, the downward inertial force acting on the ink is such that as the ink flows from one end of the
そこで、本実施形態では、連通路22における、当該連通路22の配列方向における中心位置よりも上流側ディセンダ流路24a側の位置に、ノズル21が接続されている。これにより、ノズル21内のインクに加わる流動圧が強くなり、ノズル21内のインクを充分に撹拌することができる。その結果として、ノズル21内のインクの乾燥を抑制することができる。
Therefore, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、連通路22における、上流側ディセンダ流路24aの下流端部分24a1の鉛直方向の投影領域内の位置に、ノズル21が接続されている。即ち、上流側ディセンダ流路24aの直下の位置にノズル21が接続されている。これにより、ノズル21内のインクに加わる流動圧をより強くすることができ、ノズル21内のインクをより撹拌することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、一般的に、流体は、流路の中心付近が最も流速が速く、流路を画定する壁に近いほど流速が遅くなる。従って、下流端部分24a1の中心付近を流れていたインクに働く慣性力が最も大きくなる。そこで、本実施形態では、連通路22における、下流端部分24a1の鉛直方向の投影領域の中心位置にノズル21が接続されている。これにより、下流端部分24a1の中心付近を流れていたインクの慣性力を利用して、ノズル21内のインクに加わる流動圧をより強くすることができる。その結果として、ノズル21内のインクをより撹拌することができる。
Also, in general, the fluid has the highest flow velocity near the center of the flow path, and the flow velocity decreases as it approaches the walls defining the flow path. Therefore, the inertial force acting on the ink flowing near the center of the downstream end portion 24a1 becomes the largest. Therefore, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、連通路22の下面は、ノズル21が形成されるプレート11hの壁部11haにより画定されている。即ち、連通路22は、ノズル21の直上を通る。これにより、連通路22の下面がプレート11hの壁部11haにより画定されていない構成と比べて、連通路22におけるインクの流れが、ノズル21内のインクに対して与える影響を大きくすることができる。これにより、連通路22を流れるインクに働く下向きの慣性力でノズル21内のインクに加わる流動圧をより強くすることができる。その結果として、ノズル21内のインクをより撹拌することができる。
Further, in this embodiment, the lower surface of the
また、本実施形態では、ノズル21は、ノズル開口面1aに向かうに従い先細るテーパ状に形成されている。これにより、ノズル21の内壁面21aが鉛直方向と平行な面である場合と比べて、ノズル21内に流入したインクの流れを多方向に分散させることができる。その結果として、ノズル21内のインクの撹拌効果を高めることができる。
Further, in this embodiment, the
また、本実施形態では、ノズル21の内壁面21aは、撥水性を有している。これにより、ノズル21の内壁面21aがインクを撥水するため、ノズル21内のインクの撹拌効果をさらに高めることができる。
Further, in this embodiment, the
また、本実施形態では、上流側ディセンダ流路24aにおいて、下流端部分24a1の流路断面積が、他の流路部分の流路断面積よりも小さくなっている。これにより、上流側ディセンダ流路24aの流路抵抗が過大に大きくなるのを抑制しつつ、連通路22を流れるインクの流速を速くすることができる。その結果として、ノズル21内のインクに加わる流動圧をより強くすることができ、ノズル21内のインクをより撹拌することができる。
Further, in the present embodiment, in the upstream
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態は、主に、ヘッドにおける、上流側ディセンダ流路の構成が、第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described. The second embodiment differs from the first embodiment mainly in the configuration of the upstream descender flow path in the head. Components having the same configuration as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
図6に示すように、第2実施形態に係るヘッド201では、第1実施形態の上流側ディセンダ流路24aの代わりに上流側ディセンダ流路224aが設けられている。上流側ディセンダ流路224aは、プレート11b~11fに形成された貫通孔241~245が重なることにより形成されている。また、上流側ディセンダ流路224aは、その下端から、その上端に向かうに従い、配列方向における供給流路33側となる一方側(図6中左側)に傾斜している。即ち、上流側ディセンダ流路224aは、水平面及び鉛直方向に対して傾斜した傾斜方向(「第2方向」に相当)に延在している。より詳細には、貫通孔241~245の貫通方向は、いずれも、上記傾斜方向となっている。
As shown in FIG. 6, in the
ノズル21は、連通路22における、上流側ディセンダ流路224aの上記傾斜方向の投影範囲内の位置に接続されている。より詳細には、上記投影範囲の中心位置に、連通路22と接続されるノズル21の接続口(ノズル21における、ノズル開口面1aとは反対側の開口)の中心位置が配置されるように、ノズル21が連通路22に接続されている。従って、第1実施形態と同様に、ノズル21内のインクに加わる流動圧を強くすることができ、ノズル21内のインクをより撹拌することができる。
The
ところで、一般的に、ノズル21に対して流入するインクの流入方向と、ノズル21の貫通方向との間の傾斜角度が大きいほど、流入するインクによりノズル21内で渦等が生じることに起因して、ノズル21内のインクが撹拌され易い。
By the way, in general, the larger the inclination angle between the inflow direction of the ink flowing into the
ここで、上述の第1実施形態では、上流側ディセンダ流路24aは、ノズル開口面1aと直交する鉛直方向に延びている。また、ノズル21の貫通方向は鉛直方向である。このため、当該上流側ディセンダ流路24aからノズル21に対して流入するインクの流入方向は、主に、ノズル21の貫通方向と平行な下方向となる。このため、第1実施形態では、インクの流入方向と、ノズル21の貫通方向との間の傾斜角度は小さい。
Here, in the first embodiment described above, the upstream
一方で、第2実施形態では、上流側ディセンダ流路224aからノズル21に対して流入するインクの流入方向は、主に、鉛直方向に対して傾斜した上記傾斜方向となる。このため、第2実施形態では、インクの流入方向と、ノズル21の貫通方向との間の傾斜角度が大きくなる。その結果として、第2実施形態では、第1実施形態と比べて、ノズル21内のインクの撹拌効果を高くすることができ、ノズル21内のインクの乾燥をより抑制することができる。
On the other hand, in the second embodiment, the inflow direction of ink flowing into the
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について説明する。第3実施形態も主に、ヘッドにおける、上流側ディセンダ流路の構成が、第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. The third embodiment also differs from the first embodiment mainly in the configuration of the upstream descender flow path in the head. Components having the same configuration as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
図7に示すように、第3実施形態に係るヘッド301では、第1実施形態の上流側ディセンダ流路24aの代わりに上流側ディセンダ流路324aが設けられている。
As shown in FIG. 7, in the
上流側ディセンダ流路324aは、プレート11b~11fに形成された貫通孔341~345が重なることにより形成されている。また、上流側ディセンダ流路324aにおいて、連通路22側の端部分である下流端部分324a1は、その下端から、その上端に向かうに従い、配列方向における供給流路33側となる一方側(図7中左側)に傾斜している。即ち、下流端部分324a1は、水平面及び鉛直方向に対して傾斜した傾斜方向(「第2方向」に相当)に延在している。一方で、上流側ディセンダ流路324aにおける、下流端部分324a1以外の他の流路部分は、鉛直方向に延在している。
The
より詳細には、上流側ディセンダ流路324aを形成する貫通孔341~345のうち、プレート11fに形成された貫通孔345の貫通方向は、上記傾斜方向となっている。一方で、貫通孔341~344の貫通方向は、鉛直方向となっている。
More specifically, among the through
ノズル21は、連通路22における、上流側ディセンダ流路324aの下流端部分324a1の上記傾斜方向の投影範囲内の位置に接続されている。より詳細には、上記投影範囲の中心位置に、連通路22と接続されるノズル21の接続口(ノズル21における、ノズル開口面1aとは反対側の開口)の中心位置が配置されるように、ノズル21が連通路22に接続されている。以上により、第1実施形態及び第2実施形態と同様に、ノズル21内のインクに加わる流動圧を強くすることができ、ノズル21内のインクをより撹拌することができる。
The
また、第3実施形態では、第2実施形態と同じく、上流側ディセンダ流路324aからノズル21に対して流入するインクの流入方向は、主に、鉛直方向に対して傾斜した上記傾斜方向となる。このため、インクの流入方向と、ノズル21の貫通方向との間の傾斜角度が大きくなる。その結果として、第3実施形態では、第2実施形態と同様に、ノズル21内のインクの撹拌効果を高くすることができ、ノズル21内のインクの乾燥をより抑制することができる。
Further, in the third embodiment, as in the second embodiment, the inflow direction of ink flowing into the
また、第3実施形態では、上流側ディセンダ流路324aにおける、下流端部分324a1以外の他の流路部分は、鉛直方向に延在している。これにより、第2実施形態と比べて、ヘッド301の配列方向の長さを短くすることができるため、ヘッド301を小型化することができる。
Further, in the third embodiment, the flow path portion other than the downstream end portion 324a1 in the upstream
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態には限られず、特許請求の範囲に記載の限りにおいて、様々な変更が可能である。例えば、ノズルの連通路との接続位置は上述の実施形態に限定されるものではなく、ノズルは、連通路における、当該連通路の配列方向における中心位置よりも上流側ディセンダ流路側の位置に接続されていればよい。具体的には、図8(a)に示す第1変形例のヘッド401のように、ノズル21が、連通路22における、当該連通路22の配列方向の中心位置と、当該連通路22の上流側ディセンダ流路24aが接続される一方の端部との間の位置に接続されていてもよい。第1変形例のヘッド401では、ノズル21が、連通路22における、下流端部分24a1の鉛直方向の投影領域外の位置に接続されている。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. For example, the connection position of the nozzle with the communication path is not limited to the above-described embodiment, and the nozzle is connected to a position in the communication path on the upstream descender flow path side of the center position in the arrangement direction of the communication path. It is good if it is. Specifically, like the
また、上述の実施形態では、連通路22の下面は、ノズル21が形成されるプレート11hにより画定されていたが、これに限定されるものではない。図8(b)に示す第2変形例のヘッド501のように、連通路22の下面が、プレート11hにより画定されてなくてもよい。第2変形例のヘッド501は、連通路22が形成されるプレート11gと、ノズル21が形成されるプレート11hとの間に挟まれた、1つのプレート515をさらに有している。連通路22の下面は、このプレート515により画定されている。また、プレート515には、連通路22とノズル21とを繋ぐ、鉛直方向に貫通する貫通孔515aが形成されている。従って、ヘッド501では、ノズル21は、貫通孔515aを介して連通路22に接続されることになる。
Further, in the above-described embodiment, the lower surface of the
また、上述の実施形態では、上流側ディセンダ流路において、下流端部分は、その他の流路部分よりも流路断面積が小さくされていたが、これに限定されるものではなく、上流側ディセンダ流路における各部分の流路断面積が全て同じであってもよい。 In the above-described embodiment, in the upstream descender flow path, the downstream end portion has a flow path cross-sectional area smaller than that of the other flow path portions. The cross-sectional area of each portion of the channel may be the same.
また、上述の第2実施形態では、上流側ディセンダ流路を形成する各貫通孔の貫通方向を、ノズル開口面と直交する直交方向に対して傾斜した傾斜方向にすることで、上流側ディセンダ流路の延在方向を傾斜方向にしていたが、これに限定されるものではない。例えば、上流側ディセンダ流路を形成する各貫通孔の貫通方向を、上記直交方向にした状態で、貫通孔の配列方向の形成位置を徐々にずらすことで、上流側ディセンダ流路の延在方向を上記直交方向に対して傾斜させてもよい。即ち、上流側ディセンダ流路を形成する貫通孔を階段状に重ねることで、上流側ディセンダ流路の延在方向を直交方向に対して傾斜させてもよい。 Further, in the above-described second embodiment, the through-holes forming the upstream descender flow path are inclined with respect to the orthogonal direction orthogonal to the nozzle opening surface, so that the upstream descender flow Although the extending direction of the road is the inclined direction, it is not limited to this. For example, while the through-holes forming the upstream descender flow path are oriented in the orthogonal direction, the position of the through-holes in the arrangement direction is gradually shifted so that the upstream descender flow path extends in the direction of may be inclined with respect to the orthogonal direction. That is, the extending direction of the upstream descender flow path may be inclined with respect to the orthogonal direction by stacking the through holes forming the upstream descender flow path in a stepped manner.
また、上述の実施形態では、ノズルはノズル開口面に向かうに従い先細るテーパ状に形成されていたが、これに限定されるものではない。例えば、ノズルの内壁面は、ノズル開口面と直交する直交方向と平行であってもよい。この場合、ノズル内のインクの撹拌効果を高める上では、第2及び第3実施形態のように、上流側ディセンダ流路の少なくとも下流端部分は、上記直交方向に対して傾斜する傾斜方向に延在していることが好ましい。 Further, in the above-described embodiment, the nozzle is tapered toward the nozzle opening surface, but the present invention is not limited to this. For example, the inner wall surface of the nozzle may be parallel to the orthogonal direction orthogonal to the nozzle opening surface. In this case, in order to enhance the ink agitation effect in the nozzle, at least the downstream end portion of the upstream descender flow path extends in an inclined direction that is inclined with respect to the orthogonal direction, as in the second and third embodiments. preferably present.
また、上述の実施形態では、ノズルの内壁面は、撥水膜が形成されることで撥水性を有していたが、これに限定されるものではない。例えば、ノズルの内壁面に、微少な凹凸を形成することで撥水性を持たせてもよい。また、ノズルの内壁面が撥水性を有していなくてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the inner wall surface of the nozzle has water repellency due to the formation of the water repellent film, but the present invention is not limited to this. For example, the inner wall surface of the nozzle may be provided with water repellency by forming minute unevenness. Also, the inner wall surface of the nozzle does not have to be water-repellent.
また、上述の実施形態では、ヘッド1とインクタンク7との間でインクを循環させていたが、供給流路から複数の個別流路を通って回収流路に向かうインクの流れが生じるのであれば、循環させていなくてもよい。この場合、個別流路から回収流路へ流出したエアの回収効率を高めるために、回収流路にエアを溜めるためのタンクが接続されていることが好ましい。
Further, in the above-described embodiment, the ink is circulated between the
また、以上では、いわゆるラインヘッドを備えたプリンタに本発明を適用した例について説明したが、これには限られない。走査方向に移動するキャリッジに搭載され、キャリッジとともに走査方向に移動しつつノズルからインクを吐出する、いわゆるシリアルヘッドを備えたプリンタに本発明を適用することも可能である。 In the above description, an example in which the present invention is applied to a printer having a so-called line head has been described, but the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a printer equipped with a so-called serial head that is mounted on a carriage that moves in the scanning direction and ejects ink from nozzles while moving in the scanning direction with the carriage.
また、以上では、ノズルからインクを吐出して用紙に記録を行うプリンタに本発明を適用した例について説明したが、これには限られない。インク以外の液体、例えば、液体状にした樹脂や金属を吐出する液体吐出装置に本発明を適用することも可能である。 In the above description, an example in which the present invention is applied to a printer that records on paper by ejecting ink from nozzles has been described, but the present invention is not limited to this. It is also possible to apply the present invention to a liquid ejecting apparatus that ejects liquid other than ink, such as liquid resin or metal.
1,201,301 ヘッド
20 個別流路
21 ノズル
22 連通路
23a 上流側圧力室
23b 下流側圧力室
24a,224a,324a 上流側ディセンダ流路
24b 下流側ディセンダ流路
25a 上流側絞り流路
25b 下流側絞り流路
31,32 回収流路
33 供給流路
1, 201, 301
Claims (8)
前記複数のノズルの開口部が形成されたノズル開口面、
前記複数のノズルに対応する複数の個別流路、
前記複数の個別流路の入口に接続され、前記複数の個別流路に液体を供給する供給流路、及び
前記複数の個別流路の出口に接続され、前記複数の個別流路から液体を回収する回収流路を有する流路形成体を備え、
前記複数の個別流路それぞれは、
前記ノズルと接続され、前記ノズル開口面と平行な第1方向に延びる連通路と、
前記連通路と前記供給流路との間に配置された上流側圧力室と、
前記連通路と前記回収流路との間に配置された下流側圧力室と、
前記上流側圧力室と前記連通路の一端とを接続する上流側ディセンダ流路と、
前記連通路の他端と前記下流側圧力室とを接続する下流側ディセンダ流路と、
を有しており、
前記上流側圧力室内の液体に圧力を付与する上流側アクチュエータと、
前記下流側圧力室内の液体に圧力を付与する下流側アクチュエータと、
をさらに備え、
前記上流側ディセンダ流路における、前記連通路側の端部部分である下流端部分は、前記ノズル開口面と交差する第2方向に延びており、
前記連通路における、当該連通路の前記第1方向における中心位置よりも前記上流側ディセンダ流路側の位置に、前記ノズルが接続されており、
前記第2方向は、前記ノズル開口面と直交する直交方向に対して傾斜しており、
前記上流側ディセンダ流路における前記下流端部分以外の他の流路部分は、前記直交方向に延びていることを特徴とする液体吐出ヘッド。 multiple nozzles,
a nozzle opening surface in which openings of the plurality of nozzles are formed;
a plurality of individual channels corresponding to the plurality of nozzles;
a supply channel connected to inlets of the plurality of individual channels to supply liquid to the plurality of individual channels; and a supply channel connected to outlets of the plurality of individual channels to recover liquid from the plurality of individual channels. a channel forming body having a recovery channel for
Each of the plurality of individual channels,
a communicating passage connected to the nozzle and extending in a first direction parallel to the nozzle opening surface;
an upstream pressure chamber disposed between the communicating passage and the supply passage;
a downstream pressure chamber disposed between the communicating passage and the recovery passage;
an upstream descender flow path connecting the upstream pressure chamber and one end of the communication path;
a downstream descender flow path connecting the other end of the communication path and the downstream pressure chamber;
and
an upstream actuator that applies pressure to the liquid in the upstream pressure chamber;
a downstream actuator that applies pressure to the liquid in the downstream pressure chamber;
further comprising
A downstream end portion, which is an end portion on the communication path side, of the upstream descender flow path extends in a second direction that intersects with the nozzle opening surface,
The nozzle is connected to a position in the communication path that is closer to the upstream descender flow path than a central position of the communication path in the first direction,
the second direction is inclined with respect to an orthogonal direction orthogonal to the nozzle opening surface,
A liquid ejection head, wherein a channel portion other than the downstream end portion of the upstream descender channel extends in the orthogonal direction.
前記ノズルを形成する第1プレートと、
前記連通路を形成する第2プレートと、
を備え、
前記第1プレートは、前記連通路の下面を画定する壁部を有していることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。 The flow path forming body is
a first plate forming the nozzle;
a second plate forming the communication path;
with
4. The liquid ejection head according to any one of claims 1 to 3, wherein the first plate has a wall portion that defines the lower surface of the communicating passage.
前記供給流路から、前記複数の個別流路を介して前記回収流路へと液体を移送させるポンプと、
を備えたことを特徴とする液体吐出装置。 a liquid ejection head according to any one of claims 1 to 7 ;
a pump that transfers liquid from the supply channel to the recovery channel through the plurality of individual channels;
A liquid ejection device comprising:
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