JP6683946B2 - Liquid ejection head and liquid ejection device - Google Patents

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Description

本発明は、液体吐出ヘッド、及び該液体吐出ヘッド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 device including the liquid ejection head.

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、及びこれらの複合機等の画像形成装置としては、例えば、液体吐出ヘッドまたは液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置(例えばインクジェット記録装置)等が知られている。   An image forming apparatus such as a printer, a facsimile, a copying machine, a plotter, and a complex machine of these includes, for example, a liquid ejection head or a liquid ejection unit, and a device that drives the liquid ejection head to eject liquid (for example, inkjet recording Device) etc. are known.

液体吐出ヘッドは、液体を吐出するノズルと、このノズルと連通して液体を蓄える個別液室が設けられた流路板と、個別液室内の液を加圧する圧力発生手段(駆動手段、或いはエネルギー発生手段)と、液体を流路板に流すまで貯蔵するための共通液室が設けられた共通液室基板とを備え、圧力発生手段を駆動することにより個別液室内のインクを加圧し、ノズルからインク滴を吐出させ、記録媒体上に着弾させるものである。   The liquid ejection head includes a nozzle for ejecting a liquid, a flow path plate provided with an individual liquid chamber for communicating with the nozzle to store the liquid, and a pressure generating unit (driving unit or energy) for pressurizing the liquid in the individual liquid chamber. Generating means) and a common liquid chamber substrate provided with a common liquid chamber for storing the liquid until it flows into the flow path plate, and the pressure generating means is driven to pressurize the ink in the individual liquid chamber, Ink droplets are ejected from the recording medium to land on the recording medium.

最近では、記録(印字)が必要な時にのみインクの微小液滴を吐出するように構成されたオン・デマンド方式の液体吐出ヘッド(インクジェットヘッド)が主流となっている。オン・デマンド方式の液体吐出ヘッドにおいて、圧力発生手段としては、圧電素子を用いて個別液室の壁面を形成する振動板を変形させて液体を吐出させるものや、発熱抵抗体を用いて液室内で液を加熱して気泡を発生させ、圧力により液体を吐出させるものなどが知られている。   Recently, an on-demand type liquid ejection head (inkjet head) configured to eject minute droplets of ink only when recording (printing) is required has become mainstream. In the on-demand liquid ejection head, as the pressure generating means, a piezoelectric element is used to deform the diaphragm forming the wall surface of the individual liquid chamber to eject the liquid, or a heating resistor is used to eject the liquid chamber. It is known that the liquid is heated to generate bubbles and the liquid is discharged by pressure.

インクジェットヘッドで使用されるインクが、溶媒の蒸発しやすいインク(例えば、固形の色彩顔料を有する水溶性インク等)である場合、印字中や印字待機中に溶媒の蒸発によってインク中の色彩顔料の濃度が増加し、粘度が高くなるという問題がある。   When the ink used in the inkjet head is an ink in which the solvent easily evaporates (for example, a water-soluble ink having a solid color pigment), the color pigment in the ink is evaporated by evaporation of the solvent during printing or during printing standby. There is a problem that the concentration increases and the viscosity increases.

吐出される液体であるインクの粘度が高くなると、ノズルから吐出される時の流体抵抗が増加するため、液滴の吐出速度が遅くなったり、吐出できなくなるなどの吐出不良が発生する。その結果、記録媒体上のインク液滴の着弾位置ズレが発生し、画質に悪影響を与えることとなる。また、粘度が高くなった液室内のインクを除去するために空吐出や吸引を実行し、廃棄されるインク量が多くなるという問題が発生する。   When the viscosity of the ink, which is the liquid to be ejected, increases, the fluid resistance when ejected from the nozzles increases, so that ejection failure such as a slow ejection speed of the droplets or the ejection failure occurs. As a result, the landing position deviation of the ink droplets on the recording medium occurs, which adversely affects the image quality. In addition, there is a problem in that the amount of ink to be discarded becomes large by performing idle discharge or suction in order to remove the ink in the liquid chamber whose viscosity has increased.

インク粘度を一定にしてインクの吐出精度を上げるために、インク循環を行うことが知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。   It is known to perform ink circulation in order to make ink viscosity constant and improve ink ejection accuracy (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

インク循環系では、循環している間のインク温度低下のために加熱を行う一方でヘッドドライバ側を冷却する必要がある。この場合、冷却及び加熱を行う装置の出力や数量の削減や、冷却効率及び加熱効率の向上が求められる。これに対し、特許文献1では、ノズル近傍に循環流路を設け、圧力室からノズルへインクを供給し、ノズルからインクを吐出する際に、循環流路にも一部のインクを流し、インクが循環することによりインク粘度が上昇するのを抑制する構成が提案されている。   In the ink circulation system, it is necessary to cool the ink on the head driver side while heating it to lower the ink temperature during circulation. In this case, it is required to reduce the output and quantity of the cooling and heating device and to improve the cooling efficiency and the heating efficiency. On the other hand, in Patent Document 1, a circulation flow path is provided in the vicinity of the nozzle, ink is supplied from the pressure chamber to the nozzle, and when the ink is ejected from the nozzle, a part of the ink is also flown in the circulation flow path. There has been proposed a configuration that suppresses an increase in ink viscosity due to circulation of ink.

また、循環型の液滴吐出ヘッドでは、並列関係に流路が並ぶため、吐出時やメンテナンス時に意図した方向とは逆の方向にインクの流れが発生してしまう場合がある。これに対し、特許文献2では、平常時の循環では逆流を防ぎつつ、メンテナンス時などは逆方向に流れを発生させることができる液滴吐出ヘッドとして、インクが圧力室のまわりを循環する循環流路を設け、循環流路と圧力室間と、圧力室と循環流路を連結する連結流路の形状を変えて、形状変化から生じる流体抵抗を利用して、循環流路から圧力室へ、圧力室から循環流路へインクが流れるような構成が提案されている。   Further, in the circulation type droplet discharge head, since the flow paths are arranged in parallel, ink flow may occur in a direction opposite to the intended direction at the time of discharge or maintenance. On the other hand, in Patent Document 2, a circulation flow in which ink circulates around a pressure chamber is used as a droplet discharge head capable of generating a flow in a reverse direction during maintenance while preventing a reverse flow in normal circulation. By providing a passage, changing the shape of the connection passage connecting the pressure passage and the circulation passage between the circulation passage and the pressure chamber, and utilizing the fluid resistance generated by the shape change, from the circulation passage to the pressure chamber, A configuration has been proposed in which ink flows from the pressure chamber to the circulation channel.

しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載された構成では、循環流路のインクを流すための手段(例えば、ポンプ)が必要となる。また、循環流路から圧力室へのインクの移動と、圧力室から循環流路へのインクの移動は、圧力室の圧力素子に依存するため、ノズルからインクが吐出されない場合、ノズルからインク中の溶媒が蒸発し、ノズル内のインク粘度が増加するため、印刷を再開した際にノズルからのインク吐出速度が遅くなり、画質が悪くなるという問題がある。   However, the configurations described in Patent Document 1 and Patent Document 2 require a means (for example, a pump) for causing the ink in the circulation channel to flow. In addition, since the movement of ink from the circulation channel to the pressure chamber and the movement of ink from the pressure chamber to the circulation channel depend on the pressure element of the pressure chamber, if ink is not ejected from the nozzle, Since the solvent is evaporated and the ink viscosity in the nozzle increases, there is a problem that the ink ejection speed from the nozzle becomes slow when printing is restarted and the image quality deteriorates.

そこで本発明は、液体吐出時及び吐出待機時のいずれであっても吐出する液体を確実に循環させることができ、液体の粘度上昇を防止し、液体の吐出速度や吐出精度の低下を抑制可能な液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。   Therefore, according to the present invention, it is possible to reliably circulate the liquid to be ejected both during liquid ejection and during ejection standby, prevent an increase in viscosity of the liquid, and suppress a decrease in liquid ejection speed or ejection accuracy. An object of the present invention is to provide a simple liquid ejection head.

かかる目的を達成するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、液体を吐出するノズルを複数有するノズル板と、一端が連通管を介して前記ノズルに連通し、他端が共通液室に連通する個別液室を形成する流路板と、前記連通管を形成する連通管板と、前記個別液室の少なくとも一部の壁面を形成する振動板と、前記振動板に圧力変動を伝達する第一の圧力発生手段と、を備える液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズルに供給される液体の一部を回収して循環させる循環流路を備え、前記循環流路は、前記連通管内に残留した液体が流入する個別循環流路、及び前記個別循環流路内の液体を集める共通循環流路から構成され、前記個別循環流路は、前記共通循環流路との接続部に向かって流路の断面積が拡大した断面拡大領域を有し、前記断面拡大領域の少なくとも一部の壁面を構成する部材に圧力変動を伝達する第二の圧力発生手段を備え、前記循環流路を形成する循環流路板と前記ノズル板とが接合され、前記断面拡大領域の少なくとも一部の壁面が前記ノズル板により構成されてなり、前記第二の圧力発生手段は、前記ノズル板上に設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッドである。 In order to achieve such an object, a liquid ejection head according to the present invention has a nozzle plate having a plurality of nozzles for ejecting a liquid, one end communicating with the nozzle via a communication pipe, and the other end communicating with a common liquid chamber. A flow path plate that forms an individual liquid chamber, a communication tube plate that forms the communication pipe, a vibration plate that forms at least a part of the wall surface of the individual liquid chamber, and a first that transmits pressure fluctuations to the vibration plate. In the liquid discharge head including the pressure generating means of (1), a circulation channel for collecting and circulating a part of the liquid supplied to the nozzle is provided, and the liquid remaining in the communication pipe flows into the circulation channel. And an individual circulation channel that collects the liquid in the individual circulation channel, and the individual circulation channel has a cross-sectional area of the channel toward the connection portion with the common circulation channel. It has an enlarged cross-sectional area and Comprising a second pressure generating means for transmitting a pressure variation in a member constituting at least a part of the wall area, said the circulation flow path plate to form the circulation flow path and the nozzle plate is bonded, said cross-sectional enlarged region Is a liquid discharge head characterized in that at least a part of its wall surface is constituted by the nozzle plate, and the second pressure generating means is provided on the nozzle plate .

本発明によれば、液体吐出時及び吐出待機時のいずれであっても吐出する液体を確実に循環させることができ、液体の粘度上昇を防止し、液体の吐出速度や吐出精度の低下を抑制可能な液体吐出ヘッドを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to reliably circulate the liquid to be ejected both during liquid ejection and during ejection standby, prevent increase in the viscosity of the liquid, and suppress deterioration of the liquid ejection speed and ejection accuracy. It is possible to provide a possible liquid ejection head.

本発明の液体吐出ヘッドを分解した状態を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the state which decomposed | disassembled the liquid discharge head of this invention. 本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す断面図である。It is a sectional view showing an example of a liquid discharge head of the present invention. 循環流路板の部分拡大図である。It is a partially expanded view of a circulation channel plate. 本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す断面の部分拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view of a cross section showing an example of the liquid ejection head of the present invention. 本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す断面の部分拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view of a cross section showing an example of the liquid ejection head of the present invention. 本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す断面の部分拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view of a cross section showing an example of the liquid ejection head of the present invention. 本発明に係る液体吐出装置の一実施態様であるインクジェット画像形成装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an inkjet image forming apparatus that is one embodiment of a liquid ejection apparatus according to the present invention. 断面積比と流体抵抗係数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a cross-sectional area ratio and a fluid resistance coefficient.

以下、本発明に係る液体吐出ヘッド及び液体吐出装置について、図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。   Hereinafter, a liquid ejection head and a liquid ejection device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below, and other embodiments, additions, modifications, deletions and the like can be modified within the scope that those skilled in the art can contemplate, and any mode Also in the above, as long as the action and effect of the present invention are exhibited, it is included in the scope of the present invention.

〔液体吐出ヘッド〕
本願において、「液体吐出ヘッド」とは、ノズルから液体を吐出・噴射する機能部品である。
吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が30mPa・s以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、DNA、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、3次元造形用材料液等の用途で用いることができる。
[Liquid ejection head]
In the present application, a “liquid ejection head” is a functional component that ejects and ejects liquid from a nozzle.
The liquid to be ejected is not particularly limited as long as it has a viscosity and a surface tension that can be ejected from the head, but it is one that has a viscosity of 30 mPa · s or less at room temperature and atmospheric pressure, or by heating and cooling. It is preferable. More specifically, solvents such as water and organic solvents, colorants such as dyes and pigments, polymerizable compounds, resins, functionalizing materials such as surfactants, biocompatible materials such as DNA, amino acids, proteins and calcium. , Solutions, suspensions, emulsions containing edible materials such as natural pigments, etc., such as ink-jet inks, surface treatment solutions, components of electronic devices and light-emitting devices, and formation of electronic circuit resist patterns. It can be used for applications such as a working fluid and a three-dimensional modeling material fluid.

液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ(積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子)、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。   Piezoelectric actuators (multilayer piezoelectric element and thin film piezoelectric element), thermal actuators that use electrothermal conversion elements such as heating resistors, electrostatic actuators that consist of a diaphragm and counter electrode, etc. are used as the energy generation source that ejects liquid What you do is included.

また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同
義語とする。
Further, in the terms of the present application, image forming, recording, printing, printing, printing, modeling, etc. are synonymous.

(第一の実施形態)
本発明の第一の実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。
図1は、本発明の液体吐出ヘッドを分解した状態を模式的に示す斜視図である。また、図2は、図1中に示すA−A線に沿った断面図であり、図3は、循環流路を形成する循環流路板2の部分拡大図である。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a state where the liquid ejection head of the present invention is disassembled. 2 is a sectional view taken along the line AA shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a partially enlarged view of the circulation flow channel plate 2 forming a circulation flow channel.

本実施形態の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するノズル10を複数有するノズル板1と、一端が連通管15を介してノズル10に連通し、他端が共通液室12に連通する個別液室11を形成する流路板4と、連通管15を形成する連通管板3と、個別液室11の少なくとも一部の壁面を形成する振動板5と、振動板5に圧力変動を伝達する第一の圧力発生手段6と、を備えている。
本実施形態では、第一の圧力発生手段6として、圧電素子(圧電アクチュエータ)を備える態様に基づき説明する。
The liquid ejection head of the present embodiment has a nozzle plate 1 having a plurality of nozzles 10 for ejecting liquid, an individual liquid chamber in which one end communicates with the nozzle 10 via a communication pipe 15 and the other end communicates with a common liquid chamber 12. A flow path plate 4 that forms the communication pipe 11, a communication pipe plate 3 that forms the communication pipe 15, a vibration plate 5 that forms at least a part of the wall surface of the individual liquid chamber 11, and a vibration plate 5 that transmits pressure fluctuations. One pressure generating means 6 is provided.
In the present embodiment, a description will be given based on an aspect including a piezoelectric element (piezoelectric actuator) as the first pressure generating means 6.

また、本実施形態の液体吐出ヘッドは、圧電素子支持部材7と、共通液室形成部材8、ヘッド保護部材9を備え、第一の圧力発生手段(吐出用圧電素子)6には第一の駆動回路(吐出用駆動回路)13を搭載した第一のフレキシブル基板(吐出用FPC)14が接続されている。第一のフレキシブル基板14は柔軟性があり、大きく変形させることが可能な薄膜状の部材で形成されており、内側面に複数の電路が設けられている。   The liquid ejection head of this embodiment includes a piezoelectric element support member 7, a common liquid chamber forming member 8, and a head protection member 9, and the first pressure generating means (ejection piezoelectric element) 6 has a first A first flexible substrate (ejection FPC) 14 on which a drive circuit (ejection drive circuit) 13 is mounted is connected. The first flexible substrate 14 is formed of a thin film member that is flexible and can be largely deformed, and has a plurality of electric paths on its inner surface.

本実施形態の液体吐出ヘッドは、さらに、ノズル10に供給される液体の一部を回収して循環させる循環流路を有し、前記循環流路は、連通管内に残留した液体が流入する個別循環流路21、及び個別循環流路内の液体を集める共通循環流路22から構成され、個別循環流路21は、共通循環流路22との接続部に向かって流路の断面積が拡大した断面拡大領域27を有し、断面拡大領域27の少なくとも一部の壁面を構成する部材に圧力変動を伝達する第二の圧力発生手段30を備える。
本実施形態では、第二の圧力発生手段30として、圧電素子(圧電アクチュエータ)を備える態様に基づき説明する。
The liquid ejection head of the present embodiment further has a circulation flow path for collecting and circulating a part of the liquid supplied to the nozzle 10, and the circulation flow path is an individual flow path through which the liquid remaining in the communication pipe flows. It is composed of a circulation flow channel 21 and a common circulation flow channel 22 that collects the liquid in the individual circulation flow channel, and the individual circulation flow channel 21 has a cross-sectional area of the flow channel that increases toward the connection portion with the common circulation flow channel 22. The second pressure generating means 30 having the enlarged cross-sectional area 27 and transmitting the pressure fluctuation to the member forming the wall surface of at least a part of the enlarged cross-sectional area 27 is provided.
In the present embodiment, a description will be given based on a mode in which a piezoelectric element (piezoelectric actuator) is provided as the second pressure generating means 30.

図2に示す例では、ノズル板1の断面拡大領域27の壁面を構成する領域に第二の圧力発生手段(循環用圧電素子)30が設けられている。循環用圧電素子30は、循環用圧電体20、循環用上部電極25及び循環用下部電極26からなる。
なお、循環用圧電素子30を構成する循環用圧電体20としては、厚みを低減可能な薄膜PZTが好ましい。
循環用圧電素子30には第二の駆動回路(循環用駆動回路)23を搭載した第二のフレキシブル基板(循環用FPC)24が接続されている。第二のフレキシブル基板24は柔軟性があり、大きく変形させることが可能な薄膜状の部材で形成されており、内側面に複数の電路が設けられている。
In the example shown in FIG. 2, the second pressure generating means (piezoelectric element for circulation) 30 is provided in a region constituting the wall surface of the enlarged cross-sectional region 27 of the nozzle plate 1. The circulation piezoelectric element 30 includes a circulation piezoelectric body 20, a circulation upper electrode 25, and a circulation lower electrode 26.
As the circulating piezoelectric body 20 that constitutes the circulating piezoelectric element 30, a thin film PZT that can reduce the thickness is preferable.
A second flexible substrate (circulation FPC) 24 on which a second drive circuit (circulation drive circuit) 23 is mounted is connected to the circulation piezoelectric element 30. The second flexible substrate 24 is formed of a thin film member that is flexible and can be greatly deformed, and has a plurality of electric paths on its inner surface.

以下、吐出される液体がインクである場合について説明する。
印刷中、吐出されるインクは、インクタンクから吐出用共通液室12aを経て各個別液室11に供給される。個別液室11内のインクは、吐出用圧電素子6の変位によって発生する圧力により連通管15を通じてノズル10から外部に吐出される。
一方、ノズル10から外部に吐出されずに連通管15内に残ったインクの一部は、個別循環流路21へ流入し、断面拡大領域27を経て共通循環流路22から循環用共通液室12bへ流れる。循環用共通液室12bに流入したインクは、再び吐出用に供給される。
Hereinafter, a case where the ejected liquid is ink will be described.
During printing, the ejected ink is supplied from the ink tank to each individual liquid chamber 11 through the ejection common liquid chamber 12a. The ink in the individual liquid chamber 11 is ejected to the outside from the nozzle 10 through the communication pipe 15 by the pressure generated by the displacement of the ejection piezoelectric element 6.
On the other hand, a part of the ink remaining in the communication pipe 15 without being discharged from the nozzle 10 flows into the individual circulation flow passage 21, passes through the enlarged cross-sectional area 27, and then flows from the common circulation flow passage 22 to the circulation common liquid chamber. It flows to 12b. The ink that has flowed into the circulation common liquid chamber 12b is supplied again for ejection.

上述のように、個別循環流路21から共通循環流路22までの間の流路において、印刷時に吐出用圧電素子6が稼動すると、個別循環流路21から断面拡大領域27へのインクの流れが生じる。
一方、印刷待機時は、循環用圧電素子30が稼働し、個別循環流路21の断面拡大領域27に圧力変化を発生させる結果、断面拡大領域27内のインクは、個別循環流路21の連通管15方向への流れと共通循環流路22方向への流れが生じる。
個別循環流路21の連通管15側は断面拡大領域27よりも断面積が小さいため、流体抵抗は大きくなるのに対し、共通循環流路22は断面拡大領域27よりも断面積が大きいため、流体抵抗が小さくなる。そのため、断面拡大領域27内のインクは、共通循環流路22の方向に流れることとなり、循環用圧電素子30の駆動によるノズル10からの誤吐出を防止することができる。
As described above, in the flow path between the individual circulation flow path 21 and the common circulation flow path 22, when the ejection piezoelectric element 6 operates during printing, the ink flow from the individual circulation flow path 21 to the enlarged cross-sectional area 27. Occurs.
On the other hand, during printing standby, the piezoelectric element 30 for circulation operates to generate a pressure change in the cross-sectional enlarged region 27 of the individual circulation flow channel 21, and as a result, the ink in the cross-sectional enlarged region 27 communicates with the individual circulation flow channel 21. A flow in the direction of the pipe 15 and a flow in the direction of the common circulation channel 22 occur.
Since the cross-sectional area of the individual circulation flow passage 21 on the side of the communication pipe 15 is smaller than that of the enlarged cross-sectional area 27, the fluid resistance becomes large, whereas the common circulation passage 22 has a larger cross-sectional area than that of the enlarged cross-sectional area 27. Fluid resistance decreases. Therefore, the ink in the enlarged cross-sectional area 27 flows in the direction of the common circulation flow path 22, and it is possible to prevent erroneous ejection from the nozzle 10 due to the drive of the circulation piezoelectric element 30.

このように、断面拡大領域27から個別循環流路21へは流体抵抗が高く、インクが流れにくく、かつ個別循環流路21から断面拡大領域27へは流体抵抗が低く、インクが流れやすいことが好ましい。
図3に示すような形状の流路において、個別循環流路21から断面拡大領域27へインクが流れるときの流体抵抗(急拡大管流体抵抗)と、断面拡大領域27から個別循環流路21にインクが流れるときの流体抵抗(急縮小管流体抵抗)とが一定になるように断面積比を設定することによりこれらの条件をいずれも満たすことができる。
図8は、急縮小管及び急拡大管における断面積比と流体抵抗係数との関係を示すグラフである。図8に示すように、個別循環流路21の断面積を断面拡大領域27の断面積との比が0.5となるようにすることが好ましい。
As described above, the fluid resistance is high from the expanded cross-sectional area 27 to the individual circulation flow path 21, ink hardly flows, and the fluid resistance is low from the expanded circulation area 21 to the expanded cross-section area 27, and the ink easily flows. preferable.
In the flow path having the shape as shown in FIG. 3, the fluid resistance when the ink flows from the individual circulation flow path 21 to the enlarged cross section area 27 (the fluid resistance of the sudden expansion tube) and the individual circulation flow path 21 from the enlarged cross section area 27. All of these conditions can be satisfied by setting the cross-sectional area ratio so that the fluid resistance when the ink flows (the fluid resistance of the rapid reduction tube) becomes constant.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the cross-sectional area ratio and the fluid resistance coefficient in the sudden contraction tube and the sudden expansion tube. As shown in FIG. 8, it is preferable that the ratio of the cross-sectional area of the individual circulation flow passage 21 to the cross-sectional area of the cross-sectional enlarged region 27 is 0.5.

なお、個別循環流路21の断面拡大領域27における断面積の拡大率が、断面拡大領域27に対する共通循環流路22の断面積の拡大率よりも大きいことが好ましい。   In addition, it is preferable that the enlargement ratio of the cross-sectional area in the cross-sectional enlarged region 27 of the individual circulation flow passage 21 is larger than the enlargement ratio of the cross-sectional area of the common circulation passage 22 in the cross-sectional enlarged region 27.

本実施形態の液体吐出ヘッドによれば、インクを循環させるための循環ポンプを備えなくても、共通液室12b、個別液室11、連通管15、個別循環流路21、断面拡大領域27を経て共通循環流路22へとインクを循環させることができる。
また、液体吐出時及び吐出待機時のいずれであっても吐出するインクを確実に循環させることができ、インクの粘度上昇を防止し、インクの吐出速度や吐出精度の低下を抑制することができる。
According to the liquid ejection head of the present embodiment, the common liquid chamber 12b, the individual liquid chamber 11, the communication pipe 15, the individual circulation flow path 21, and the enlarged cross-sectional area 27 can be provided without a circulation pump for circulating ink. Then, the ink can be circulated to the common circulation channel 22.
In addition, the ejected ink can be reliably circulated during the liquid ejection and the ejection standby, the increase in the viscosity of the ink can be prevented, and the decrease in the ink ejection speed and the ejection accuracy can be suppressed. .

(第二の実施形態)
本実施形態の液体吐出ヘッドを、図4に基づき説明する。図4は、図1中に示すA−A線に沿った断面図に相当する。
図4に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッドは、循環流路を形成する循環流路板2とノズル板1とが接合され、断面拡大領域27の少なくとも一部の壁面がノズル板1により構成されてなり、第二の圧力発生手段30は、ノズル板1上に設けられている。
ノズル板1は、少なくとも個別循環流路21の断面拡大領域27の壁面を構成する領域に薄肉部28を有し、該薄肉部28に第二の圧力発生手段30が設けられている。
(Second embodiment)
The liquid ejection head of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 corresponds to a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG.
As shown in FIG. 4, in the liquid ejection head of the present embodiment, the circulation flow channel plate 2 forming the circulation flow channel and the nozzle plate 1 are joined, and at least a part of the wall surface of the enlarged cross-sectional area 27 has the nozzle plate 1. The second pressure generating means 30 is provided on the nozzle plate 1.
The nozzle plate 1 has a thin portion 28 at least in a region forming the wall surface of the cross-sectional enlarged region 27 of the individual circulation flow passage 21, and the thin portion 28 is provided with the second pressure generating means 30.

循環用圧電素子30がノズル板1の厚みが低減した薄肉部28に設けられているため、厚みが低減されていないノズル板に設けた場合(例えば、図2の例)に比べて循環用圧電素子30による変位が大きくなる。
その結果、断面拡大領域27で発生する圧力が大きくなり、個別循環流路21から共通循環流路22への流量が多くなり、インクの循環効率を向上させることができる。
Since the circulation piezoelectric element 30 is provided in the thin portion 28 of the nozzle plate 1 having the reduced thickness, the circulation piezoelectric element 30 is provided as compared with the case where the circulation piezoelectric element 30 is provided in the nozzle plate having the reduced thickness (for example, the example of FIG. 2). The displacement by the element 30 becomes large.
As a result, the pressure generated in the enlarged cross-sectional area 27 increases, the flow rate from the individual circulation flow path 21 to the common circulation flow path 22 increases, and the ink circulation efficiency can be improved.

(第三の実施形態)
本実施形態の液体吐出ヘッドを、図5に基づき説明する。図5は、図1中に示すA−A線に沿った断面図に相当する。
図5に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッドは、循環流路を形成する循環流路板2の一方の面に弾性変形可能な弾性板29が接合され、断面拡大領域27の少なくとも一部の壁面が弾性板29により構成されてなる。そして、第二の圧力発生手段30は、弾性板29上に設けられている。
(Third embodiment)
The liquid ejection head of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 corresponds to a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG.
As shown in FIG. 5, in the liquid ejection head of this embodiment, an elastic plate 29 that is elastically deformable is joined to one surface of the circulation flow channel plate 2 that forms a circulation flow channel, and at least one of the enlarged cross-sectional areas 27 is formed. The wall surface of the part is constituted by an elastic plate 29. The second pressure generating means 30 is provided on the elastic plate 29.

ノズル板1と弾性板29とが別部材であるため、弾性板29として循環用圧電素子30からの変位を断面拡大領域27に伝達するために好適な材料(種類、厚み)を適宜選択することができる。
その結果、断面拡大領域27で発生する圧力を最大に引き出せるため、個別循環流路21から共通循環流路22への流量が多くなり、インクの循環効率を向上させることができる。
Since the nozzle plate 1 and the elastic plate 29 are separate members, a material (type, thickness) suitable for transmitting the displacement from the circulation piezoelectric element 30 to the enlarged sectional area 27 as the elastic plate 29 should be appropriately selected. You can
As a result, since the pressure generated in the enlarged cross-sectional area 27 can be maximized, the flow rate from the individual circulation flow passage 21 to the common circulation flow passage 22 increases, and the ink circulation efficiency can be improved.

(第四の実施形態)
本実施形態の液体吐出ヘッドを、図6に基づき説明する。図6は、図1中に示すA−A線に沿った断面図に相当する。
図6に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッドは、循環流路板2と連通管板3との間に弾性板29が設けられており、断面拡大領域27のノズル板1と対向する壁面が弾性板29により構成されている。そして、第二の圧力発生手段30は、弾性板29上に設けられている。
(Fourth embodiment)
The liquid ejection head of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 corresponds to a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG.
As shown in FIG. 6, in the liquid ejection head of this embodiment, an elastic plate 29 is provided between the circulation flow path plate 2 and the communication tube plate 3 and faces the nozzle plate 1 in the enlarged cross-sectional area 27. The wall surface is constituted by the elastic plate 29. The second pressure generating means 30 is provided on the elastic plate 29.

循環用圧電素子30は液体吐出ヘッド本体内部に配置されるため、外部からの衝撃から保護される。また、循環用圧電素子30がノズル板1の外側に突出して配置された他の実施形態と比較して、ノズル10とメディアとの間のギャップを短くすることができる。   Since the circulation piezoelectric element 30 is arranged inside the liquid ejection head body, it is protected from an external impact. Further, the gap between the nozzle 10 and the medium can be shortened as compared with the other embodiment in which the circulation piezoelectric element 30 is arranged so as to project outside the nozzle plate 1.

上述のいずれの実施形態においても、圧力発生手段による変形の方向は適宜設定することができる。
第二の圧力発生手段30により個別循環流路21の断面拡大領域27を変形させる方向と、第一の圧力発生手段6により個別液室11を変形させる方向とが逆方向であってもよく、第二の圧力発生手段30により個別循環流路21の断面拡大領域27を変形させる方向と、第一の圧力発生手段6により個別液室11を変形させる方向とが同じ方向であってもよい。
In any of the above embodiments, the direction of deformation by the pressure generating means can be set as appropriate.
The direction in which the cross-sectional enlarged region 27 of the individual circulation flow passage 21 is deformed by the second pressure generating means 30 and the direction in which the individual liquid chamber 11 is deformed by the first pressure generating means 6 may be opposite. The direction in which the cross-sectional enlarged region 27 of the individual circulation flow passage 21 is deformed by the second pressure generating means 30 and the direction in which the individual liquid chamber 11 is deformed by the first pressure generating means 6 may be the same direction.

〔液体吐出装置〕
本発明に係る液体吐出装置は、液体を吐出する装置であって、本発明の液体吐出ヘッドを備えている。以下、図7を用いて、本発明の液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出装置を説明する。
[Liquid discharge device]
A liquid ejection apparatus according to the present invention is an apparatus for ejecting a liquid, and includes the liquid ejection head of the present invention. Hereinafter, a liquid ejection apparatus equipped with the liquid ejection head of the present invention will be described with reference to FIG.

なお、本願において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。   In the present application, the “device that ejects liquid” is a device that includes a liquid ejection head or a liquid ejection unit and that drives the liquid ejection head to eject liquid. The device for ejecting a liquid includes not only a device capable of ejecting a liquid to which a liquid can be attached, but also a device ejecting the liquid toward the air or into the liquid.

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手
段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
This "device for ejecting liquid" may include a means for feeding, carrying, and discharging paper to which liquid can be attached, as well as a pretreatment device, a posttreatment device, and the like.

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装
置である画像形成装置、立体造形物(三次元造形物)を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置(三次元造形装置)がある。
For example, as an "apparatus for ejecting liquid", an image forming apparatus which is an apparatus for ejecting ink to form an image on a sheet, and for forming a three-dimensional object (three-dimensional object), powder is formed in layers. There is a three-dimensional modeling device (three-dimensional modeling device) that discharges a modeling liquid to the powder layer.

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。   Further, the “apparatus for ejecting liquid” is not limited to one in which a significant image such as characters and figures is visualized by the ejected liquid. For example, it also includes those that form a pattern or the like that has no meaning per se, and those that form a three-dimensional image.

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層(粉末層)、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。   The above-mentioned "liquid can be adhered" means a liquid which can be at least temporarily adhered, and which adheres and fixes, adheres and permeates, and the like. Specific examples include recording media such as paper, recording paper, recording paper, film and cloth, electronic substrates, electronic components such as piezoelectric elements, powder layers (powder layers), organ models, inspection cells and other media. Yes, and unless otherwise specified, includes anything to which liquid adheres.

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。   The material of the above "material to which liquid can be adhered" may be paper, thread, fiber, cloth, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, etc. as long as liquid can be adhered to it even temporarily.

また、「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が30mPa・s以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、DNA、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、3次元造形用材料液等の用途で用いることができる。   The “liquid” may be any one that has a viscosity and a surface tension that can be ejected from the head, and is not particularly limited, but it is one that has a viscosity of 30 mPa · s or less at room temperature, atmospheric pressure, or by heating or cooling. Preferably there is. More specifically, solvents such as water and organic solvents, colorants such as dyes and pigments, polymerizable compounds, resins, functionalizing materials such as surfactants, biocompatible materials such as DNA, amino acids, proteins, and calcium. , Solutions, suspensions, emulsions containing edible materials such as natural pigments, etc., such as ink-jet inks, surface treatment solutions, components of electronic devices and light-emitting devices, and formation of electronic circuit resist patterns. It can be used for applications such as a working fluid and a three-dimensional modeling material fluid.

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。   Further, the “device for ejecting liquid” includes a device in which the liquid ejection head and the device to which the liquid can be attached move relatively, but the device is not limited to this. Specific examples include a serial type device that moves the liquid discharge head, a line type device that does not move the liquid discharge head, and the like.

また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。   In addition, as the "apparatus for ejecting the liquid", a treatment liquid application device for ejecting the treatment liquid onto the paper in order to apply the treatment liquid to the surface of the paper for the purpose of modifying the surface of the paper, raw materials, etc. There is an injection granulating device which granulates the fine particles of the raw material by spraying a composition liquid in which is dispersed in a solution through a nozzle.

また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。   Further, in the terms of the present application, image forming, recording, printing, printing, printing, modeling, etc. are synonymous.

図7(A)及び(B)は、本発明の液体吐出ヘッドをインクジェットヘッドとして搭載した液体吐出装置であるインクジェット画像形成装置を実施例として説明するものである。
図7(A)及び(B)は、液体吐出ヘッド(インクジェットヘッド)を備える液体吐出ユニットを搭載した液体吐出装置であるインクジェット画像形成装置301を示した図であり、(A)は要部構成の概略を示す斜視図、(B)は側面図である。
FIGS. 7A and 7B illustrate an inkjet image forming apparatus, which is a liquid discharging apparatus in which the liquid discharging head of the present invention is mounted as an inkjet head, as an example.
FIGS. 7A and 7B are views showing an inkjet image forming apparatus 301 which is a liquid ejecting apparatus equipped with a liquid ejecting unit including a liquid ejecting head (inkjet head), and FIG. Is a perspective view showing the outline of FIG.

「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、供給・循環機構、キャリッジ、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。   The “liquid ejection unit” is a unit in which functional components and mechanisms are integrated with a liquid ejection head, and is a collection of components related to liquid ejection. For example, the “liquid ejection unit” includes a combination of at least one of the supply / circulation mechanism, the carriage, the maintenance / recovery mechanism, and the main scanning movement mechanism with the liquid ejection head.

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。   Here, the term “integrated” means, for example, a liquid discharge head, a functional component, and a mechanism that are fixed to each other by fastening, bonding, engaging, or the like, or one that is movably held with respect to the other. Including. Further, the liquid ejection head, the functional component, and the mechanism may be configured to be detachable from each other.

例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドと供給・循環機構が一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドと供給・循環機構が一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットの供給・循環機構と液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。
For example, as a liquid ejection unit, there is one in which a liquid ejection head and a supply / circulation mechanism are integrated. In addition, there is one in which a liquid ejection head and a supply / circulation mechanism are integrated by being connected to each other by a tube or the like. Here, it is also possible to add a unit including a filter between the supply / circulation mechanism of these liquid ejection units and the liquid ejection head.
Further, as a liquid ejection unit, there is one in which a liquid ejection head and a carriage are integrated.

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。   Further, as a liquid ejection unit, there is a unit in which a liquid ejection head and a scanning movement mechanism are integrated so that a liquid ejection head is movably held by a guide member that constitutes a part of the scanning movement mechanism.

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。   Further, as a liquid ejection unit, there is a unit in which a cap member that is a part of a maintenance / recovery mechanism is fixed to a carriage to which a liquid ejection head is attached, and the liquid ejection head, the carriage, and the maintenance / recovery mechanism are integrated. .

また、液体吐出ユニットとして、供給・循環機構若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。   Further, as a liquid ejection unit, there is one in which a tube is connected to a liquid ejection head to which a supply / circulation mechanism or a flow path component is attached, and the liquid ejection head and the supply mechanism are integrated. The liquid from the liquid storage source is supplied to the liquid ejection head via this tube.

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。   The main scanning moving mechanism includes a single guide member. The supply mechanism also includes a tube unit and a loading unit unit.

このインクジェット画像形成装置301は、装置本体の内部に、主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される液体吐出ユニットが印字機構部302に収納されている。装置本体の下方部には前方側から多数枚の記録紙303を積載可能な給紙カセット(給紙トレイ)304を抜き差し自在に装着することができ、また、記録紙303を手差しで給紙するための手差しトレイ305を開倒することができ、給紙カセット304或いは手差しトレイ305から給送される記録紙303を取り込み、印字機構部302によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ306に排紙する。   The inkjet image forming apparatus 301 is a liquid discharge device including a carriage movable in the main scanning direction, a recording head including an inkjet head mounted on the carriage, an ink cartridge for supplying ink to the recording head, and the like inside the apparatus main body. The unit is housed in the printing mechanism unit 302. A paper feed cassette (paper feed tray) 304 capable of stacking a large number of recording papers 303 can be detachably attached to the lower part of the apparatus main body from the front side, and the recording papers 303 are manually fed. The manual feed tray 305 can be opened and closed, the recording paper 303 fed from the paper feed cassette 304 or the manual feed tray 305 is taken in, the desired image is recorded by the print mechanism unit 302, and then the manual feed tray 305 is mounted on the rear surface side. The sheet is discharged to the discharge tray 306.

印字機構部302は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド311と従ガイドロッド312とでキャリッジ313を主走査方向(紙面の垂直方向)に摺動自在に保持し、このキャリッジ313にはイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(B)の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドからなる記録ヘッド314を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ313には記録ヘッド314に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ315を交換可能に装着している。   The printing mechanism unit 302 holds a carriage 313 slidably in the main scanning direction (perpendicular to the paper surface) by a main guide rod 311 and a sub guide rod 312, which are guide members that are horizontally mounted on left and right side plates (not shown), On the carriage 313, a recording head 314 including an ink jet head that ejects ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (B) is provided with a plurality of ink ejection ports in the main scanning direction. They are arranged in a crossing direction, and are mounted with the ink droplet ejection direction facing downward. Further, each ink cartridge 315 for supplying each color ink to the recording head 314 is replaceably mounted on the carriage 313.

インクカートリッジ315は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。   The ink cartridge 315 has an air port that communicates with the atmosphere above, a supply port that supplies ink to the inkjet head below, and a porous body filled with ink inside, and the capillary force of the porous body is used. The ink supplied to the inkjet head is maintained at a slight negative pressure.

また、記録ヘッドとしてここでは各色の記録ヘッド314を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個のヘッドでもよい。さらに、記録ヘッド314として用いるインクジェットヘッドは、圧電素子などの電気機械変換素子で液室壁面を形成する振動板を介してインクを加圧するピエゾ型、或いは発熱抵抗体により気泡を生じさせてインクを加圧するバブル型、若しくはインク流路壁面を形成する振動板とこれに対向する電極との間の静電力で振動板を変位させてインクを加圧する静電型などを使用することができるが、本実施形態では静電型インクジェットヘッドを用いている。   Further, although the recording heads 314 for the respective colors are used here as the recording heads, a single head having nozzles for ejecting ink droplets for the respective colors may be used. Further, the ink jet head used as the recording head 314 ejects ink by generating bubbles by a piezo type in which ink is pressed through a vibrating plate forming a wall surface of a liquid chamber by an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element or by a heating resistor. A bubble type that pressurizes, or an electrostatic type that presses ink by displacing the vibrating plate by an electrostatic force between the vibrating plate forming the wall surface of the ink flow path and an electrode facing the vibrating plate can be used. In this embodiment, an electrostatic inkjet head is used.

ここで、キャリッジ313は後方側(用紙搬送方向下流側)を主ガイドロッド311に摺動自在に嵌装し、前方側(用紙搬送方向下流側)を従ガイドロッド312に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ313を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ317で回転駆動される駆動プーリ318と従動プーリ319との間にタイミングベルト320を張装し、このタイミングベルト320をキャリッジ313に固定しており、主走査モータ317の正逆回転によりキャリッジ313が往復駆動される。   Here, the carriage 313 is slidably fitted to the main guide rod 311 on the rear side (downstream side in the sheet conveying direction) and slidably mounted on the sub guide rod 312 on the front side (downstream side in the sheet conveying direction). is doing. Then, in order to move and scan the carriage 313 in the main scanning direction, a timing belt 320 is stretched between a drive pulley 318 and a driven pulley 319 which are rotationally driven by a main scanning motor 317, and the timing belt 320 is attached to the carriage 313. The carriage 313 is reciprocally driven by forward and reverse rotations of the main scanning motor 317.

一方、給紙カセット304にセットした記録紙303を記録ヘッド314の下方側に搬送するために、給紙カセット304から記録紙303を分離給装する給紙ローラ321及びフリクションパッド322と、記録紙303を案内するガイド部材323と、給紙された記録紙303を反転させて搬送する搬送ローラ324と、この搬送ローラ324の周面に押し付けられる搬送コロ325及び搬送ローラ324からの記録紙303の送り出し角度を規定する先端コロ326とを設けている。搬送ローラ324は副走査モータ327によってギヤ列を介して回転駆動される。   On the other hand, in order to convey the recording paper 303 set in the paper feeding cassette 304 to the lower side of the recording head 314, a paper feeding roller 321 and a friction pad 322 for separately feeding the recording paper 303 from the paper feeding cassette 304, and a recording paper. A guide member 323 that guides 303, a conveyance roller 324 that reverses and conveys the fed recording paper 303, a conveyance roller 325 that is pressed against the peripheral surface of the conveyance roller 324, and the recording paper 303 from the conveyance roller 324. A leading end roller 326 is provided for defining the delivery angle. The transport roller 324 is rotationally driven by the sub-scanning motor 327 via a gear train.

そして、キャリッジ313の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ324から送り出された記録紙303を記録ヘッド314の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材329を設けている。この印写受け部材329の用紙搬送方向下流側には、記録紙303を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ331、拍車332を設け、さらに記録紙303を排紙トレイ306に送り出す排紙ローラ333及び拍車334と、排紙経路を形成するガイド部材335,336とを配設している。   Further, a print receiving member 329 that is a paper guide member that guides the recording paper 303 sent out from the transport roller 324 below the recording head 314 in correspondence with the movement range of the carriage 313 in the main scanning direction is provided. A transport roller 331 and a spur 332 that are driven to rotate in order to send out the recording paper 303 in the paper discharge direction are provided on the downstream side of the print receiving member 329 in the paper transport direction, and the recording paper 303 is further sent to the paper discharge tray 306. A paper discharge roller 333, a spur 334, and guide members 335 and 336 forming a paper discharge path are arranged.

記録時には、キャリッジ313を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド314を駆動することにより、停止している記録紙303にインクを吐出して1行分を記録し、記録紙303を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、記録紙303の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ記録紙303を排紙する。   At the time of recording, the recording head 314 is driven according to an image signal while moving the carriage 313, so that ink is ejected onto the recording sheet 303 which is stopped to record one line, and the recording sheet 303 is conveyed by a predetermined amount. Then record the next line. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the recording paper 303 reaches the recording area, the recording operation is ended and the recording paper 303 is ejected.

また、キャリッジ313の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド314の吐出不良を回復するための回復装置337を配置している。回復装置はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ313は印字待機中にはこの回復装置337側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド314をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。   A recovery device 337 for recovering the ejection failure of the recording head 314 is arranged at a position outside the recording area on the right end side of the carriage 313 in the moving direction. The recovery device has a cap means, a suction means, and a cleaning means. The carriage 313 is moved to the recovery device 337 side during printing standby, the recording head 314 is capped by the capping means, and the ejection port portion is kept wet to prevent ejection failure due to ink drying. Further, by ejecting ink that is not related to recording during recording or the like, the ink viscosity of all the ejection ports is made constant, and stable ejection performance is maintained.

吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド314の吐出口を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜(不図示)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。   When an ejection failure occurs, the ejection port of the recording head 314 is sealed by a capping unit, and air bubbles and the like are sucked out from the ejection port by a suction unit through a tube and ink or dust adhered to the ejection port surface is cleaned. And the defective ejection is recovered. Further, the sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) installed in the lower portion of the main body, and is absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.

1 ノズル板
2 循環流路板
3 連通管板
4 流路板
5 振動板
6 第一の圧力発生手段(吐出用圧電素子)
7 圧電素子支持部材
8 共通液室形成部材
9 ヘッド保護部材
10 ノズル
11 圧力室
12 共通液室
12a 吐出用共通液室
12b 循環用共通液室
13 第一の駆動回路(吐出用駆動回路)
14 第一のフレキシブル基板(吐出用FPC)
15 連通管
20 循環用圧電体
21 個別循環流路
22 共通循環流路
23 第二の駆動回路(循環用駆動回路)
24 第二のフレキシブル基板(循環用FPC)
25 循環用下部電極
26 循環用上部電極
27 断面拡大領域
28 薄肉部
29 弾性板
30 第二の圧力発生手段(循環用圧電素子)
301 液体吐出装置(インクジェット画像形成装置)
313 キャリッジ
314 記録ヘッド
315 インクカートリッジ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle plate 2 Circulation flow path plate 3 Communication tube plate 4 Flow path plate 5 Vibration plate 6 First pressure generating means (discharge piezoelectric element)
7 Piezoelectric element support member 8 Common liquid chamber forming member 9 Head protection member 10 Nozzle 11 Pressure chamber 12 Common liquid chamber 12a Discharge common liquid chamber 12b Circulation common liquid chamber 13 First drive circuit (discharge drive circuit)
14 First flexible substrate (Discharge FPC)
15 Communication Pipe 20 Circulation Piezoelectric Body 21 Individual Circulation Flow Path 22 Common Circulation Flow Path 23 Second Drive Circuit (Circulation Drive Circuit)
24 Second flexible board (FPC for circulation)
25 Circulating Lower Electrode 26 Circulating Upper Electrode 27 Cross Section Expanded Area 28 Thin Wall 29 Elastic Plate 30 Second Pressure Generating Means (Circulating Piezoelectric Element)
301 Liquid ejecting apparatus (inkjet image forming apparatus)
313 carriage 314 recording head 315 ink cartridge

特開2009−241316号公報JP, 2009-241316, A 特許第5495385号公報Japanese Patent No. 5495385

Claims (6)

液体を吐出するノズルを複数有するノズル板と、
一端が連通管を介して前記ノズルに連通し、他端が共通液室に連通する個別液室を形成する流路板と、
前記連通管を形成する連通管板と、
前記個別液室の少なくとも一部の壁面を形成する振動板と、
前記振動板に圧力変動を伝達する第一の圧力発生手段と、を備える液体吐出ヘッドにおいて、
前記ノズルに供給される液体の一部を回収して循環させる循環流路を備え、
前記循環流路は、前記連通管内に残留した液体が流入する個別循環流路、及び前記個別循環流路内の液体を集める共通循環流路から構成され、前記個別循環流路は、前記共通循環流路との接続部に向かって流路の断面積が拡大した断面拡大領域を有し、前記断面拡大領域の少なくとも一部の壁面を構成する部材に圧力変動を伝達する第二の圧力発生手段を備え、
前記循環流路を形成する循環流路板と前記ノズル板とが接合され、前記断面拡大領域の少なくとも一部の壁面が前記ノズル板により構成されてなり、
前記第二の圧力発生手段は、前記ノズル板上に設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
A nozzle plate having a plurality of nozzles for ejecting liquid,
A flow path plate having one end communicating with the nozzle via a communication pipe and the other end forming an individual liquid chamber communicating with the common liquid chamber;
A communication tube plate forming the communication tube;
A diaphragm that forms at least a part of the wall surface of the individual liquid chamber,
A first pressure generating means for transmitting pressure fluctuations to the vibrating plate;
A circulation channel is provided for collecting and circulating a part of the liquid supplied to the nozzle,
The circulation channel is composed of an individual circulation channel into which the liquid remaining in the communication pipe flows, and a common circulation channel that collects the liquid in the individual circulation channel, and the individual circulation channel is the common circulation channel. Second pressure generating means for transmitting a pressure fluctuation to a member forming a wall surface of at least a part of the cross-sectional enlarged area, which has a cross-sectional enlarged area in which the cross-sectional area of the flow channel is enlarged toward a connecting portion with the flow passage. Equipped with
The circulation flow path plate forming the circulation flow path and the nozzle plate are joined, and at least a part of the wall surface of the enlarged cross-sectional area is formed of the nozzle plate,
It said second pressure generating means, the liquid discharge head you characterized in that provided in the nozzle plate.
前記ノズル板は、少なくとも前記個別循環流路の前記断面拡大領域の壁面を構成する領域に薄肉部を有し、該薄肉部に前記第二の圧力発生手段が設けられていることを特徴とする請求項に記載の液体吐出ヘッド。 The nozzle plate has a thin portion at least in a region forming a wall surface of the enlarged cross-sectional region of the individual circulation passage, and the second pressure generating means is provided in the thin portion. The liquid ejection head according to claim 1 . 液体を吐出するノズルを複数有するノズル板と、
一端が連通管を介して前記ノズルに連通し、他端が共通液室に連通する個別液室を形成する流路板と、
前記連通管を形成する連通管板と、
前記個別液室の少なくとも一部の壁面を形成する振動板と、
前記振動板に圧力変動を伝達する第一の圧力発生手段と、を備える液体吐出ヘッドにおいて、
前記ノズルに供給される液体の一部を回収して循環させる循環流路を備え、
前記循環流路は、前記連通管内に残留した液体が流入する個別循環流路、及び前記個別循環流路内の液体を集める共通循環流路から構成され、前記個別循環流路は、前記共通循環流路との接続部に向かって流路の断面積が拡大した断面拡大領域を有し、前記断面拡大領域の少なくとも一部の壁面を構成する部材に圧力変動を伝達する第二の圧力発生手段を備え、
前記循環流路を形成する循環流路板の一方の面に弾性変形可能な弾性板が接合され、前記断面拡大領域の少なくとも一部の壁面が前記弾性板により構成されてなり、
前記第二の圧力発生手段は、前記弾性板上に設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
A nozzle plate having a plurality of nozzles for ejecting liquid,
A flow path plate having one end communicating with the nozzle via a communication pipe and the other end forming an individual liquid chamber communicating with the common liquid chamber;
A communication tube plate forming the communication tube;
A diaphragm that forms at least a part of the wall surface of the individual liquid chamber,
A first pressure generating means for transmitting pressure fluctuations to the vibrating plate;
A circulation channel is provided for collecting and circulating a part of the liquid supplied to the nozzle,
The circulation channel is composed of an individual circulation channel into which the liquid remaining in the communication pipe flows, and a common circulation channel that collects the liquid in the individual circulation channel, and the individual circulation channel is the common circulation channel. Second pressure generating means for transmitting a pressure fluctuation to a member forming a wall surface of at least a part of the cross-sectional enlarged area, which has a cross-sectional enlarged area in which the cross-sectional area of the flow channel is enlarged toward a connecting portion with the flow passage. Equipped with
An elastically deformable elastic plate is joined to one surface of the circulation flow path plate forming the circulation flow path, and at least a part of the wall surface of the enlarged cross-sectional area is formed of the elastic plate,
Said second pressure generating means, the liquid discharge head you characterized in that provided on the elastic plate.
前記第二の圧力発生手段により前記個別循環流路の前記断面拡大領域を変形させる方向と、前記第一の圧力発生手段により前記個別液室を変形させる方向とが逆方向であることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の液体吐出ヘッド。 The direction in which the cross-sectional enlarged region of the individual circulation flow path is deformed by the second pressure generating means and the direction in which the individual liquid chamber is deformed by the first pressure generating means are opposite directions. liquid discharge head according to any one of claims 1 to 3. 前記第二の圧力発生手段により前記個別循環流路の前記断面拡大領域を変形させる方向と、前記第一の圧力発生手段により前記個別液室を変形させる方向とが同じ方向であることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の液体吐出ヘッド。 The direction in which the cross-sectional enlarged region of the individual circulation flow path is deformed by the second pressure generating means and the direction in which the individual liquid chamber is deformed by the first pressure generating means are the same direction. liquid discharge head according to any one of claims 1 to 3. 請求項1からのいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えることを特徴とする液体吐出装置。 A liquid ejection apparatus comprising the liquid ejection head according to any one of claims 1 to 5.
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