本發(fā)明涉及一種液體噴射頭單元以及液體噴射裝置,尤其涉及一種對作為液體的油墨進行噴射的噴墨式記錄頭單元以及噴墨式記錄裝置。
背景技術(shù):
作為液體噴射頭單元的代表例,例如,已知有一種利用通過作為壓力產(chǎn)生單元的壓電元件的位移而產(chǎn)生的壓力室內(nèi)的壓力變化,而從構(gòu)成噴嘴列的多個噴嘴開口噴出油墨的噴墨式記錄頭單元。
噴墨式記錄頭單元具備多個噴嘴開口共用的歧管,并且在歧管中供給有來自墨盒等油墨供給單元的油墨。在油墨中有時會含有氣泡,從而存在氣泡從歧管進入到壓力室內(nèi)的情況。
為了抑制如上述那樣氣泡進入到壓力室內(nèi)的情況,而提出了一種在歧管中設(shè)置有氣泡貯留部的液體噴射頭單元(例如,參照專利文獻(xiàn)1)。由于進入到歧管內(nèi)的氣泡被貯留在設(shè)置于歧管的頂部部分的氣泡貯留部中,因此使氣泡進入到壓力室內(nèi)的情況得到抑制。其結(jié)果為,使壓力室的內(nèi)部的因氣泡而導(dǎo)致的壓力的損失減少,從而減少了油墨的噴射不良。
在上述的液體噴射頭單元中,為了使貯留在歧管的氣泡貯留部中的氣泡排出到外部,例如,必須通過負(fù)壓而從噴嘴開口側(cè)對氣泡連同油墨一起進行抽吸。因此,未用于印刷的油墨的消耗量增大。
另外,這種問題不僅存在于噴墨式記錄頭單元中,也同樣存在于對油墨以外的液體進行噴射的液體噴射頭單元中。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-183679號公報
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于,鑒于這種實際情況而提供一種能夠?qū)⑵绻軆?nèi)的氣泡排出到外部的液體噴射頭單元以及液體噴射裝置。
方式1
解決上述課題的本發(fā)明的方式為一種液體噴射頭單元,其特征在于,具備:驅(qū)動部,其用于從與壓力室連通的噴嘴開口噴射所述壓力室內(nèi)的液體;共用液室,其與多個所述壓力室連通;氣泡返回流道,其與所述共用液室連通,并用于排出所述共用液室內(nèi)的氣泡;合流點,其與多個所述氣泡返回流道連通;集合返回流道,其與所述合流點連通,并用于排出多個所述氣泡返回流道內(nèi)的氣泡;單向閥,其被設(shè)置在所述氣泡返回流道的中途。
在所涉及的方式中,由于在各個氣泡返回流道中設(shè)置有單向閥,因此能夠抑制從各個共用液室排出到氣泡返回流道中的氣泡回流到其他的共用液室的內(nèi)部的情況,從而能夠效率地將各個共用液室內(nèi)的氣泡排出到外部。
方式2
在方式1的液體噴射頭單元中,優(yōu)選為,還具備氣體透過部,所述氣體透過部被設(shè)置在所述氣泡返回流道的中途,并且使氣體透過而不使液體透過。據(jù)此,通過使氣泡透過氣體透過部而排出到外部,從而能夠更切實地將共用液室內(nèi)的氣泡排出到外部。
方式3
在方式1或2的液體噴射頭單元中,優(yōu)選為,所述共用液室的頂部朝向所述氣泡返回流道而傾斜。據(jù)此,能夠更切實地將氣泡從共用液室排出到氣泡返回流道內(nèi)。
方式4
在方式1至方式3中的任一方式的液體噴射頭單元中,優(yōu)選為,還具備上游側(cè)氣泡返回流道,所述上游側(cè)氣泡返回流道與所述共用液室連通,并用于排出與所述共用液室相比靠上游側(cè)的上游流道內(nèi)的氣泡,所述合流點與所述上游側(cè)氣泡返回流道連通。據(jù)此,能夠使上游流道中的液體所包含的氣泡排出到外部。
方式5
在方式1至方式4中的任一方式的液體噴射頭單元中,優(yōu)選為,從所述噴嘴開口起經(jīng)由所述氣泡返回流道而直至出口為止的流道的流道阻力的最小值小于所述噴嘴開口的彎液面耐壓。據(jù)此,能夠在進行加壓而使液體填充至共用液室內(nèi)時減少液體從噴嘴開口排出的量。
方式6
本發(fā)明的其他的方式為一種液體噴射裝置,其特征在于,具備方式1至方式5中的任一方式的液體噴射頭單元。
在所涉及的方式中,能夠?qū)崿F(xiàn)可將共用液室內(nèi)的氣泡排出到外部的液體噴射裝置。
方式7
在方式6的液體噴射裝置中,優(yōu)選為,具備:開閉閥,其與所述集合返回流道連通;液體壓送機構(gòu),其對所述共用液室內(nèi)進行加壓,在通過所述液體壓送機構(gòu)而使所述共用液室內(nèi)的液體從所述噴嘴開口排出時,關(guān)閉所述開閉閥。據(jù)此,由于在所謂的加壓清潔時關(guān)閉開閉閥,因此被實施了加壓的液體能夠向噴嘴開口排出,而不會從集合返回流道向開閉閥的外部排出,因此能夠有效地將液體從噴嘴開口排出。
方式8
在方式7的液體噴射裝置中,優(yōu)選為,在初始填充時打開所述開閉閥,從而經(jīng)由所述氣泡返回流道而將氣泡排出,在初始填充之后,關(guān)閉所述開閉閥。據(jù)此,能夠效率地向共用液室等流道內(nèi)填充液體。
方式9
在方式6至方式8中的任一方式的液體噴射裝置中,優(yōu)選為,所述液體噴射頭單元還具備:導(dǎo)入口,其與被設(shè)置在所述液體噴射裝置中的液體供給單元連接,并將液體向所述共用液室導(dǎo)入;排出口,其與被設(shè)置在所述液體噴射裝置中且同所述集合返回流道連通的開閉閥連接,并將液體從所述集合返回流道排出,所述排出口的數(shù)量少于所述導(dǎo)入口的數(shù)量。據(jù)此,能夠使液體噴射單元向液體噴射裝置的拆裝簡單化。
附圖說明
圖1為表示噴墨式記錄裝置的概要結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖2為表示噴墨式記錄裝置的概要結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖3為頭單元以及支承體的分解立體圖。
圖4為頭單元以及支承體的俯視圖。
圖5為頭單元的立體圖。
圖6為頭單元的分解立體圖。
圖7為頭單元的主要部分俯視圖。
圖8為圖7的a-a′線剖視圖。
圖9為流道部件以及驅(qū)動部的剖視圖。
圖10為將圖9的閥機構(gòu)放大后的剖視圖。
圖11為將圖9的止回閥放大后的剖視圖。
圖12為表示單向閥的動作的剖視圖。
圖13為表示單向閥的動作的剖視圖。
圖14為表示頭單元內(nèi)部的流道的俯視圖。
圖15為初始填充時的頭單元的概要圖。
圖16為通常使用時的頭單元的概要圖。
圖17為脫泡動作時的頭單元的概要圖。
具體實施方式
實施方式1
對本發(fā)明的一個實施方式詳細(xì)地進行說明。在本實施方式中,對作為液體噴射頭單元的一個示例的噴出油墨的噴墨式記錄頭單元(以下,簡稱為頭單元)進行說明。此外,還對作為液體噴射裝置的一個示例的具備頭單元的噴墨式記錄裝置進行說明。
圖1為表示本實施方式所涉及的噴墨式記錄裝置的概要結(jié)構(gòu)的俯視圖,圖2為表示噴墨式記錄裝置的概要結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
噴墨式記錄裝置i為,僅通過對作為被噴射介質(zhì)的記錄薄片s進行輸送而實施印刷的所謂行式的噴墨式記錄裝置。
噴墨式記錄裝置i具備多個頭單元1、向多個頭單元1供給油墨的供給部件2、對多個頭單元1進行支承的支承體3、貯留了油墨的墨罐等液體供給單元4。而且,噴墨式記錄裝置i還可以具備輸送單元、壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)18以及開閉閥78。
在支承體3上被保持有多個頭單元1。具體而言,頭單元1在與記錄薄片s的輸送方向交叉的方向上被并排設(shè)置有多個,在本實施方式中為三個。以下,將頭單元1的并排設(shè)置的方向稱作第一方向x。此外,在支承體3上,頭單元1在第一方向x上并排設(shè)置而成的列在記錄薄片s的輸送方向上設(shè)置有多列,在本實施方式中為兩列。也將該頭單元1的列被設(shè)置有多列的方向稱作第二方向y,并將第二方向y上的記錄薄片s的輸送方向上游側(cè)稱作y1側(cè),將下游側(cè)稱作y2側(cè)。并且,在本實施方式中,將與第一方向x以及第二方向y雙方交叉的方向稱作第三方向z,并將頭單元1側(cè)稱作z1側(cè),將記錄薄片s側(cè)稱作z2側(cè)。另外,雖然在本實施方式中將各個方向(x、y、z)的關(guān)系設(shè)為正交,但是各個結(jié)構(gòu)的配置關(guān)系并不一定限定于正交的關(guān)系。對這種頭單元1進行保持的支承體3被固定在裝置主體7上。此外,在支承體3所保持的多個頭單元1上固定有供給部件2。從供給部件2供給的油墨被供給至頭單元1。
液體供給單元4具備貯留有作為液體的油墨的罐等,在本實施方式中,被固定在裝置主體7上。來自被固定在裝置主體7上的液體供給單元4的油墨經(jīng)由管等供給管8而向供給部件2供給,被供給到供給部件2的油墨向頭單元1供給。另外也可以采用頭單元1的供給部件2具備液體供給單元4的方式,例如,在供給部件2的第三方向z上的z1側(cè)搭載墨盒等液體供給單元4。
壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)18為由能夠選擇性地對被設(shè)置在頭單元1中的流道實施加壓或者減壓的泵等構(gòu)成的裝置,詳細(xì)內(nèi)容將在下文中敘述。壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)18經(jīng)由連接管18a而與各個頭單元1連接。開閉閥78為,與后述的集合返回流道88連接的閥。開閉閥78經(jīng)由連接管78a而與各個頭單元1連接。
作為輸送單元的一個示例的第一輸送單元5被設(shè)置在第二方向y的y1側(cè)。第一輸送單元5具備第一輸送輥501和從動于第一輸送輥501的第一從動輥502。第一輸送輥501被設(shè)置在記錄薄片s的與油墨所要噴落的噴落面s1相反的一側(cè)的背面s2側(cè),并通過第一驅(qū)動電機503的驅(qū)動力而被驅(qū)動。此外,第一從動輥502被設(shè)置在記錄薄片s的噴落面s1側(cè),并且在第一從動輥502與第一輸送輥501之間對記錄薄片s進行夾持。這種第一從動輥502通過未圖示的彈簧等施力部件而朝向第一輸送輥501側(cè)按壓記錄薄片s。
作為輸送單元的一個示例的第二輸送單元6被設(shè)置在作為與第一輸送單元5相比靠下游側(cè)的y2側(cè),并且具備輸送帶601、第二驅(qū)動電機602、第二輸送輥603、第二從動輥604以及張緊輥605。
第二輸送輥603通過第二驅(qū)動電機602的驅(qū)動力而被驅(qū)動。輸送帶601由無接頭帶構(gòu)成,并被掛在第二輸送輥603與第二從動輥604的外周上。這種輸送帶601被設(shè)置在記錄薄片s的背面s2側(cè)。張緊輥605被設(shè)置在第二輸送輥603與第二從動輥604之間且與輸送帶601的內(nèi)周面抵接,并且通過彈簧等施力部件606的施力而對輸送帶601施加張力。由此,在第二輸送輥603與第二從動輥604之間,輸送帶601的與頭單元1相對置的面是平坦的。
雖未特別圖示,但在裝置主體7中設(shè)置在控制部??刂撇繛閷娔接涗浹b置i以及頭單元1的動作進行控制的部件。
在這種噴墨式記錄裝置i中,在通過第一輸送單元5以及第二輸送單元6而將記錄薄片s相對于頭單元1從第二方向y的y1側(cè)朝向y2側(cè)進行輸送的同時,使油墨從頭單元1被噴射出,并且使噴射出的油墨噴落在記錄薄片s的噴落面s1上,從而實施印刷。輸送單元并不限于上述的第一輸送單元5以及第二輸送單元6,也可以使用由所謂的滾筒實現(xiàn)的部件或具備壓印板的部件等。
參照圖3~圖8對頭單元1詳細(xì)地進行說明。圖3為頭單元以及支承體的分解立體圖,圖4為頭單元以及支承體的俯視圖,圖5為頭單元的立體圖,圖6為頭單元的分解立體圖,圖7為頭單元的主要部分俯視圖,圖8為圖7的a-a′線剖視圖,圖9為流道部件以及驅(qū)動部的剖視圖。另外,圖5的頭單元1省略了蓋部件65,而圖示了蓋部件65的內(nèi)部。此外,雖然在圖9中對第一驅(qū)動部21進行了例示,但是對于其他的第二驅(qū)動部22、第三驅(qū)動部23以及第四驅(qū)動部24也是同樣的。
如圖3以及圖4所示,對多個頭單元1進行支承的支承體3由通過金屬等導(dǎo)電性材料而形成的板狀部件構(gòu)成。在支承體3上設(shè)置有用于對各頭單元1進行保持的支承孔3a。在本實施方式中,支承孔3a針對每個頭單元1而獨立地設(shè)置。當(dāng)然,支承孔3a也可以跨及多個頭單元1而連續(xù)地設(shè)置。
頭單元1以使噴射面10從支承體3的z2側(cè)的表面突出的狀態(tài)而被保持在支承體3的支承孔3a內(nèi)。本實施方式的噴射面10為與頭單元1的記錄薄片s相對置的表面,并且為后述的固定板40的z2側(cè)的表面。
頭單元1具備對后述的驅(qū)動部進行保持的保持件30。在保持件30的第一方向x上的兩側(cè),以與該保持件30一體的方式而設(shè)置有凸緣部35。該凸緣部35通過固定螺釘36而被固定在支承體3上。以此種方式被保持在支承體3上的頭單元1在第一方向x上并排設(shè)置有多個而成的列,在本實施方式中為并排設(shè)置有三個而成的列,在第二方向y上設(shè)置有兩列。
如圖5、圖6以及圖9所示,頭單元1具備使油墨從噴嘴開口25噴射出的第一驅(qū)動部21、第二驅(qū)動部22、第三驅(qū)動部23以及第四驅(qū)動部24、作為共用液室的一個示例的歧管100、氣泡返回流道80、合流點85、集合返回流道88和單向閥400。并且,頭單元1還具備形成有噴射油墨的多個噴嘴開口25的噴射面10和用于從噴嘴開口25噴射油墨的第一電路基板71、第二電路基板72以及第三電路基板73。并且,頭單元1還具備保持件30、固定板40、加強板45和流道部件60。
將第一驅(qū)動部21、第二驅(qū)動部22、第三驅(qū)動部23以及第四驅(qū)動部24統(tǒng)稱為驅(qū)動部20。此外,將第一電路基板71、第二電路基板72以及第三電路基板73統(tǒng)稱為電路基板70。
如圖7所示,在驅(qū)動部20中,噴射油墨的噴嘴開口25沿著第一方向x而并排設(shè)置。此外,在驅(qū)動部20中,噴嘴開口25在第一方向x上并排設(shè)置而成的列在第二方向y上設(shè)置有多列,在本實施方式中為兩列。
驅(qū)動部20具備與噴嘴開口25連通的流道和在流道內(nèi)使油墨產(chǎn)生壓力變化的壓力產(chǎn)生單元。此外,驅(qū)動部20的噴嘴開口25所開口的面成為噴嘴面20a。即,在頭單元1的噴射面10中包含形成有噴嘴開口25的噴嘴面20a。另外,作為壓力產(chǎn)生單元,例如,能夠使用通過具有呈現(xiàn)出機電轉(zhuǎn)換功能的壓電材料的壓電致動器的變形而使流道的容積發(fā)生變化,從而使流道內(nèi)的油墨產(chǎn)生壓力變化,進而使油墨滴從噴嘴開口25噴出的部件,或者將發(fā)熱元件配置在流道內(nèi)并利用通過發(fā)熱元件的發(fā)熱所產(chǎn)生的氣泡而使油墨滴從噴嘴開口25噴出的部件,或者使振動板與電極之間產(chǎn)生靜電力并通過靜電力而使振動板發(fā)生變形,從而使油墨滴從噴嘴開口25噴出的部件的所謂的靜電式致動器等。
如圖5至圖8所示,保持件30例如由金屬等導(dǎo)電性材料構(gòu)成。此外,保持件30具有與固定板40相比較大的強度。在保持件30的第三方向z的z2側(cè)的面上設(shè)置有對多個驅(qū)動部20進行收納的收納部31。收納部31具有向第三方向z的一側(cè)開口的凹形形狀,并對通過固定板40而被固定的多個驅(qū)動部20進行收納。此外,收納部31的開口通過固定板40而被密封。即,在通過收納部31和固定板40而形成的空間的內(nèi)部收納有驅(qū)動部20。另外,收納部31既可以針對每個驅(qū)動部20而設(shè)置,也可以跨及多個驅(qū)動部20而連續(xù)地設(shè)置。在本實施方式中,采用了如下方式,即,設(shè)置針對每個驅(qū)動部20而獨立的收納部31。
在保持件30中,驅(qū)動部20沿著第一方向x而被配置為交錯狀。將驅(qū)動部20沿著第一方向x而配置為交錯狀是指,使在第一方向x上并排設(shè)置的驅(qū)動部20交替地在第二方向y上錯開配置。即,驅(qū)動部20在第一方向x上并排設(shè)置而成的列在第二方向y上并排設(shè)置有兩列,并使兩列驅(qū)動部20的列以在第一方向x上錯開半個間距的方式而配置。通過以此方式將驅(qū)動部20沿著第一方向x而配置為交錯狀,從而使兩個驅(qū)動部20的噴嘴開口25在第一方向x上部分地重復(fù),由此能夠形成橫跨第一方向x而連續(xù)的噴嘴開口25的列。
此外,如圖6至圖8所示,在保持件30的設(shè)置有收納部31的z2側(cè)的面上設(shè)置有具有供加強板45以及固定板40固定的凹形形狀的凹部33。即,保持件30的z2側(cè)的面的外周緣部成為向z2側(cè)突出設(shè)置的緣部34,并通過向z2側(cè)突出的緣部34而形成有凹部33。在該凹部33的底面上依次層壓有加強板45和固定板40。在本實施方式中采用如下方式,即,通過粘合劑而將保持件30的凹部33的底面與加強板45粘合在一起,并通過粘合劑而將加強板45與固定板40粘合在一起。
固定板40由通過金屬等導(dǎo)電性材料而形成的板狀部件構(gòu)成。此外,在固定板40上設(shè)置有使各個驅(qū)動部20的噴嘴面20a露出的露出開口部41。在本實施方式中,露出開口部41針對每個驅(qū)動部20而獨立地設(shè)置。另外,固定板40被固定在露出開口部41的周緣部上的驅(qū)動部20的噴嘴面20a側(cè)。
這種固定板40隔著加強板45而被固定在保持件30的凹部33內(nèi),以對保持件30的收納部31的開口進行封堵。
優(yōu)選為,加強板45使用與固定板40相比強度較大的材料。在本實施方式中采用如下方式,即,作為加強板45而使用與固定板40為相同的材料且與固定板40相比在第三方向z上的厚度較厚的板狀部件。
此外,在加強板45上,對應(yīng)于與固定板40接合的驅(qū)動部20而在第三方向z上貫穿設(shè)置有具有與驅(qū)動部20的外周相比較大的內(nèi)徑的開口部46。插穿在該加強板45的開口部46內(nèi)的驅(qū)動部20與固定板40的z1側(cè)的面接合。
固定板40和保持件30在通過未圖示的支承件而對固定板40的z2側(cè)的面進行支承的狀態(tài)下以預(yù)定的壓力而被相互按壓并接合在一起。順便提及,在本實施方式中,對于固定板40而言,預(yù)先接合有驅(qū)動部20、加強板45以及固定板40的接合體被固定在保持件30上。
流道部件60被固定在保持件30的z1側(cè)。在本實施方式中,流道部件60具備第一流道部件61、第二流道部件62和蓋部件65。第一流道部件61被設(shè)置在第二流道部件62的z1側(cè),第二流道部件62被支承在保持件30的z1側(cè)。并且,蓋部件65具有將第一流道部件61以及第二流道部件62、電路基板70收納在內(nèi)部的凹形形狀,并在將上述部件收納在內(nèi)部的狀態(tài)下被固定在保持件30上。
在第一流道部件61以及第二流道部件62的未圖示的內(nèi)部設(shè)置有用于向驅(qū)動部20供給油墨的流道。此外,在第一流道部件61的z1側(cè)設(shè)置有與該流道連通的導(dǎo)入口64。導(dǎo)入口64與供給管8以及供給部件2連接,并從液體供給單元4被供給油墨。在本實施方式中,導(dǎo)入口64沿著第一方向x而設(shè)置有兩個。并且,在第一流道部件61的z1側(cè)設(shè)置有排出口68以及壓力調(diào)節(jié)口69。排出口68與連接管78a(參照圖1)連接,并經(jīng)由該連接管78a而與開閉閥78(參照圖1)連接。壓力調(diào)節(jié)口69與連接管18a(參照圖1)連接,并經(jīng)由該連接管18a而與壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)18連接。對于與上述導(dǎo)入口64、排出口68以及壓力調(diào)節(jié)口69連接的頭單元1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)將在下文中敘述。
如圖5以及圖8所示,第一電路基板71具備基板74、與中繼配線90連接的端子部(未圖示)和與第一連接配線91連接的端子部(未圖示)。同樣地,第二電路基板72具備基板74、與中繼配線90連接的端子部(未圖示)和與第二連接配線92連接的端子部(未圖示)。第三電路基板73具備基板74、連接有第一連接配線91的第一連接器75、連接有第二連接配線92的第二連接器76和第三連接器77。另外,上述電路基板70除了上述的端子部和連接器以外,還設(shè)置有未特別圖示的電子部品和配線等。
第三電路基板73以基板74的兩面分別面對第二方向y的y1、y2側(cè)的方式而直立設(shè)置在第一流道部件61的z1側(cè)。在本實施方式中,第三電路基板73被固定在直立設(shè)置于第二流道部件62的z1側(cè)的支承部63上。
在被設(shè)置于第三電路基板73上的第一連接器75上連接有第一連接配線91。第一連接配線91為對第一連接器75與第一電路基板71的端子部(未圖示)進行連接的配線。此外,在被設(shè)置于第三電路基板73上的第二連接器76上連接有第二連接配線92。第二連接配線92為對第二連接器76與第二電路基板72的端子部(未圖示)進行連接的配線。
在蓋部件65中設(shè)置有對第三電路基板73進行收納的基板收納部66,并且第三連接器77從被設(shè)置在基板收納部66的z1側(cè)的連接開口部67露出。在第三連接器77上連接有用于與外部的控制部連接的配線(未圖示)。經(jīng)由該配線而向第三電路基板73供給來自外部的控制部的印刷信號或電源。
第一電路基板71被設(shè)置在第二流道部件62的面對y2側(cè)的側(cè)面上。第一電路基板71經(jīng)由第一連接配線91而與第三電路基板73連接,此外,經(jīng)由中繼配線90、中繼基板95以及配線基板96而與第一驅(qū)動部21以及第三驅(qū)動部23(參照圖6以及圖7)連接。
第二電路基板72被設(shè)置在第二流道部件62的面對y1側(cè)的側(cè)面上。第二電路基板72經(jīng)由第二連接配線92而與第三電路基板73連接,此外,經(jīng)由中繼配線90、中繼基板95以及配線基板96而與第二驅(qū)動部22以及第四驅(qū)動部24(參照圖6以及圖7)連接。
中繼基板95被設(shè)置在保持件30的z1側(cè)的面上。此外,在保持件30上設(shè)置有在z方向上貫穿并使收納部31與z1側(cè)連通的連通孔39。在該連通孔39中插穿有與驅(qū)動部20連接的配線基板96。配線基板96的一端與驅(qū)動部20連接,而另一端與中繼基板95連接。中繼配線90和配線基板96能夠使用具有撓性(柔性)的薄片狀的部件,例如cof(chiponfilm,覆晶薄膜)基板等。除此以外,作為中繼配線90和配線基板96,也可以使用ffc(flexibleflatcable,柔性扁平電纜)、fpc(flexibleprintedcircuit,柔性電路板)等。
配線基板96為,安裝有用于供給用于使驅(qū)動部20驅(qū)動的信號或電源的配線的基板。這種配線基板96經(jīng)由中繼基板95以及中繼配線90而與第一電路基板71或者第二電路基板72連接。
通過以此方式構(gòu)成電路基板70,從而來自外部的控制部的印刷信號或電源從第三連接器77被供給至第三電路基板73。并且,上述的印刷信號等經(jīng)由第一連接配線91、第一電路基板71、中繼基板95以及配線基板96而被供給至第一驅(qū)動部21以及第三驅(qū)動部23。此外,上述的印刷信號等經(jīng)由第二連接配線92、第二電路基板72、中繼基板95以及配線基板96而被供給至第二驅(qū)動部22以及第四驅(qū)動部24。
上述的結(jié)構(gòu)的頭單元1通過從供給部件2經(jīng)由流道部件60而被供給油墨,并基于經(jīng)由電路基板70而被供給的印刷信號而使驅(qū)動部20內(nèi)的壓力產(chǎn)生單元進行驅(qū)動,從而從噴嘴開口25噴射油墨滴。
利用圖9對頭單元1的流道以及驅(qū)動部詳細(xì)地進行說明。第一驅(qū)動部21由流道形成基板110、連通板115、噴嘴板120、保護基板130、可塑性基板170以及歧管形成部件140等多個部件構(gòu)成。
在流道形成基板110中并排設(shè)置有通過多個隔壁而被劃分出的壓力室112。頭單元1以使各個驅(qū)動部20的壓力室112的并排設(shè)置方向成為第一方向x的方式而被搭載在噴墨式記錄裝置i中(參照圖7)。此外,在流道形成基板110中,壓力室112在第一方向x上并排設(shè)置而成的列在與第一方向x正交的第二方向y上并排設(shè)置有多列,在本實施方式中為兩列。
流道形成基板110能夠使用不銹鋼或ni等金屬、以zro2或al2o3為代表的陶瓷材料、玻璃陶瓷材料、mgo、laalo3之類的氧化物等。在本實施方式中,流道形成基板110由單晶硅基板構(gòu)成。在該流道形成基板110中,通過從一面?zhèn)冗M行各向異性蝕刻,從而使通過多個隔壁而被劃分出的壓力室112沿著噴出油墨的多個噴嘴開口25并排設(shè)置的方向而被并排設(shè)置。
在流道形成基板110的第三方向z的z2側(cè)依次層壓有連通板115和噴嘴板120。即,具備:連通板115,其被設(shè)置在流道形成基板110的第三方向z的z2側(cè)的面上;噴嘴板120,其具有噴嘴開口25,并被設(shè)置在連通板115的與流道形成基板110相反的面?zhèn)?,即連通板115的z2側(cè)的面上。
在連通板115中設(shè)置有將壓力室112與噴嘴開口25連通的噴嘴連通通道116。連通板115具有與流道形成基板110相比較大的面積,噴嘴板120具有與流道形成基板110相比較小的面積。由于通過以此方式設(shè)置連通板115而使噴嘴板120的噴嘴開口25與壓力室112分離,因此處于壓力室112之中的油墨不易受到因噴嘴開口25附近的油墨所產(chǎn)生的油墨中的水分的蒸發(fā)而導(dǎo)致的增稠的影響。此外,由于噴嘴板120僅覆蓋將壓力室112與噴嘴開口25連通的噴嘴連通通道116的開口即可,因此能夠?qū)娮彀?20的面積設(shè)為比較小,從而能夠?qū)崿F(xiàn)成本的削減。
此外,在連通板115中設(shè)置有構(gòu)成歧管100的一部分的第一歧管部117和第二歧管部118(節(jié)流流道、孔流道)。
第一歧管部117以在厚度方向上貫穿連通板115的方式被設(shè)置。在此所稱的厚度方向是指,連通板115和流道形成基板110被層壓的第三方向z。第二歧管部118以不在厚度方向上貫穿連通板115而是在連通板115的噴嘴板120側(cè)開口的方式被設(shè)置。
在連通板115中,針對每個壓力室112而獨立地設(shè)置有與壓力室112的第二方向y上的一個端部連通的供給連通通道119。該供給連通通道119將第二歧管部118與壓力室112連通。
作為這種連通板115能夠使用不銹鋼、鎳(ni)等金屬或者氧化鋯(zro2)等陶瓷等。另外,優(yōu)選為,連通板115為,線膨脹系數(shù)與流道形成基板110相同的材料。即,在作為連通板115而使用了線膨脹系數(shù)與流道形成基板110大不相同的材料的情況下,會因加熱或冷卻而造成流道形成基板110以及連通板115產(chǎn)生翹曲的情況。在本實施方式中,由于作為連通板115而使用與流道形成基板110相同的材料,即單晶硅基板,因此能夠抑制因熱量而引起的翹曲或因熱量而引起的裂紋、剝離等的產(chǎn)生。
在噴嘴板120上形成有經(jīng)由噴嘴連通通道116而與各個壓力室112連通的噴嘴開口25。這種噴嘴開口25在第一方向x上并排設(shè)置,并且噴嘴開口25在該第一方向x上并排設(shè)置而成的列在第二方向y上形成有兩列。此外,將噴嘴板120的兩面中的噴出油墨滴的面,即與壓力室112相反的一側(cè)的面稱作噴嘴面20a。
作為這種噴嘴板120,例如能夠使用不銹鋼(sus)等金屬、聚酰亞胺樹脂之類的有機物或者單晶硅基板等。另外,由于作為噴嘴板120而使用單晶硅基板,因此噴嘴板120與連通板115的線膨脹系數(shù)相等,從而能夠抑制因加熱或冷卻而引起的翹曲、因熱量而引起的裂紋、剝離等的產(chǎn)生。
另一方面,在流道形成基板110的與連通板115相反的面?zhèn)刃纬捎姓駝影?50。在本實施方式中采用如下方式,即,設(shè)置被設(shè)置在流道形成基板110側(cè)的由氧化硅構(gòu)成的彈性膜和被設(shè)置在彈性膜上的由氧化鋯構(gòu)成的絕緣體膜,以作為振動板150。另外,壓力室112等液體流道通過從一面?zhèn)?接合有噴嘴板120的面?zhèn)?對流道形成基板110進行各向異性蝕刻而形成,并且壓力室112等液體流道的另一面通過彈性膜而被劃分形成。
在流道形成基板110的振動板150上設(shè)置有作為本實施方式的壓力產(chǎn)生單元的壓電致動器160。雖未特別圖示,但壓電致動器160為第一電極、壓電體層、第二電極在第三方向z上被層壓而成的部件。一般情況下,將壓電致動器160中的任意一個電極設(shè)為共用電極,并將另一個電極以針對每個壓力室112而進行圖案形成的方式構(gòu)成。在本實施方式中,通過將第一電極跨及多個壓電致動器160而連續(xù)地設(shè)置從而設(shè)為共用電極,并通過將第二電極針對每個壓電致動器160而獨立地設(shè)置從而設(shè)為獨立電極。當(dāng)然,根據(jù)驅(qū)動電路或配線的情況,即使將兩者設(shè)為相反,也不不存在問題。另外,雖然在上述的示例中例示了振動板150由彈性膜以及絕緣體膜構(gòu)成的情況,但是,當(dāng)然并不限定于此,例如,也可以設(shè)置彈性膜以及絕緣體膜中的一方以作為振動板150,或者,也可以不設(shè)置彈性膜以及絕緣體膜以作為振動板150,而僅使第一電極作為振動板而發(fā)揮作用。此外,壓電致動器160本身實質(zhì)上也可以兼作振動板。
壓電體層由具有極化結(jié)構(gòu)的氧化物的壓電材料構(gòu)成,例如,能夠由通式abo3所示的鈣鈦礦型氧化物構(gòu)成,并能夠使用含鉛的鉛系壓電材料或不含鉛的非鉛系壓電材料等。
雖未特別圖示,在壓電致動器160的作為獨立電極的各個第二電極上連接有引線電極。并且,在引線電極的一端連接有用于對壓電致動器160進行驅(qū)動的配線基板96(參照圖8)。
在流道形成基板110的壓電致動器160側(cè)的面上接合有具有與流道形成基板110大致相同的大小的保護基板130。保護基板130具有作為用于保護壓電致動器160的空間的保持部131。保持部131不在作為厚度方向的第三方向z上貫穿保護基板130,而是具有在流道形成基板110側(cè)開口的凹形形狀。此外,保持部131針對由在第一方向x上并排設(shè)置的多個壓電致動器160構(gòu)成的每列而獨立地設(shè)置。即,保持部131以對壓電致動器160的在第一方向x上并排設(shè)置而成的列進行收納的方式被設(shè)置,針對壓電致動器160的每列而設(shè)置,即,在第二方向y上并排設(shè)置有兩個。這種保持部131只要具有不防礙壓電致動器160的運動的程度的空間即可,該空間既可以被密封,也可以不被密封。
作為這種保護基板130,優(yōu)選為使用與流道形成基板110的熱膨脹率大致相同的材料,例如,玻璃、陶瓷材料等,在本實施方式中,使用與流道形成基板110相同材料的單晶硅基板而形成。此外,流道形成基板110與保護基板130的接合方法未被特別限定,例如,在本實施方式中,流道形成基板110與保護基板130經(jīng)由粘合劑(未圖示)而被接合。
歧管形成部件140具有在俯視觀察時與上述的連通板115大致相同的形狀,與保護基板130接合并且還與上述的連通板115接合。具體而言,歧管形成部件140在保護基板130側(cè)具有對流道形成基板110以及保護基板130進行收納的深度的凹部141。該凹部141具有與保護基板130的接合在流道形成基板110上的面相比較寬的開口面積。并且,以在凹部141內(nèi)收納有流道形成基板110等的狀態(tài),凹部141的噴嘴板120側(cè)的開口面通過連通板115而被密封。由此,在流道形成基板110的外周部,通過歧管形成部件140而劃分形成了第三歧管部142。
通過這種連通板115以及歧管形成部件140,而由第一歧管部117、第二歧管部118以及第三歧管部142構(gòu)成了作為共用液室的一個示例的歧管100。在本實施方式中,歧管100針對壓力室112的每列而設(shè)置有一個。
在歧管形成部件140上設(shè)置有與歧管100連通的導(dǎo)入口144。導(dǎo)入口144與后述的共用歧管50連通,并從共用歧管50被供給油墨。此外,在歧管形成部件140上設(shè)置有與歧管100連通的排出口145。
作為歧管形成部件140的材料,例如能夠使用樹脂或金屬等。順便提及,作為歧管形成部件140,能夠通過對樹脂材料進行成形從而以低成本進行批量生產(chǎn)。
在連通板115的第一歧管部117以及第二歧管部118所開口的面上設(shè)置有可塑性基板170??伤苄曰?70具有在俯視觀察時與上述的連通板115大致相同的大小,并設(shè)置有使噴嘴板120露出的第一露出開口部146。并且,該可塑性基板170在通過第一露出開口部146而使噴嘴板120露出的狀態(tài)下,對第一歧管部117和第二歧管部118的噴嘴面20a側(cè)的開口進行密封。即,可塑性基板170劃分形成歧管100的一部分。
可塑性基板170具備未圖示的密封膜和固定基板。密封膜由具有撓性的薄膜狀的薄膜構(gòu)成,固定基板由不銹鋼(sus)等金屬等硬質(zhì)的材料形成。歧管100的一面僅通過具有撓性的密封膜而被密封。歧管100的壓力變動通過這種可塑性基板170而被吸收。
在這種結(jié)構(gòu)的第一驅(qū)動部21中,在噴射油墨時,經(jīng)由導(dǎo)入口144而引入油墨,并通過油墨填滿從歧管100到噴嘴開口25為止的流道內(nèi)部。之后,根據(jù)從電路基板70等(參照圖8等)發(fā)送來的印刷信號,對與壓力室112相對應(yīng)的各壓電致動器160施加電壓,從而使振動板150與壓電致動器160一起撓曲變形。由此,壓力室112內(nèi)的壓力提高從而從預(yù)定的噴嘴開口25噴射油墨滴。
利用圖9至圖11對向上述的結(jié)構(gòu)的各個驅(qū)動部20供給油墨的流道以及對油墨中的氣泡進行排出的脫泡路徑進行說明。圖10為將圖9的閥機構(gòu)200放大后的剖視圖,圖11為將圖9的止回閥v2放大后的剖視圖。
如圖9所示,在第二流道部件62中形成有作為與兩個歧管100連通的空間的共用歧管50。該共用歧管50為,與歧管100相比靠上游側(cè)的上游流道的一個示例。共用歧管50與設(shè)置于第一驅(qū)動部21上的兩個導(dǎo)入口144連通,并經(jīng)由各個導(dǎo)入口144而與各個歧管100連通。
共用歧管50與作為被形成在流道部件60中的流道的第一供給流道51以及第二供給流道52連接。第一供給流道51為,與作為從頭單元1的外部被供給的油墨的導(dǎo)入部的導(dǎo)入口64連通的流道。第二供給流道52為,被設(shè)置在與第一供給流道51相比靠共用歧管50側(cè)的流道。
在第一供給流道51與第二供給流道52之間設(shè)置有閥機構(gòu)200。閥機構(gòu)200具備被設(shè)置在第一供給流道51以及第二供給流道52之間的空間r1以及空間r2和控制室rc。在空間r1與空間r2之間設(shè)置有開閉閥v1,在空間r2與控制室rc之間設(shè)置有可動膜201??臻gr1經(jīng)由第一供給流道51而與液體供給單元4連接。本實施方式的液體供給單元4具備液體壓送機構(gòu)16和液體容器14。液體壓送機構(gòu)16為,具備以加壓狀態(tài)將貯留在液體容器14中的油墨向第一驅(qū)動部21供給(即壓送)的泵等的機構(gòu)。
如圖10所示,開閉閥v1具備閥座221、閥體222、受壓板223和彈簧224。閥座221為,將空間r1與空間r2隔開的平板狀的部分。在閥座221上形成有使空間r1與空間r2連通的連通孔230。受壓板223為,被設(shè)置在可動膜201中的與閥座221相對置的對置面上的大致圓形形狀的平板材料。
閥體222包含基部225、閥軸226和密封部227(密封件)。閥軸226從基部225的表面垂直地突起,在俯視觀察時包圍閥軸226的圓環(huán)狀的密封部227被設(shè)置在基部225的表面上。閥體222在閥軸226被插入在連通孔230中的狀態(tài)下被配置在空間r1內(nèi),并被彈簧224向閥座221側(cè)施力。在閥軸226的外周面與連通孔230的內(nèi)周面之間形成有間隙。
在控制室rc內(nèi)設(shè)置有袋狀體240。袋狀體240為由橡膠等彈性材料形成的袋狀的部件,通過內(nèi)部空間的加壓而膨脹并且通過內(nèi)部空間的減壓而收縮。
袋狀體240經(jīng)由脫泡路徑58、壓力調(diào)節(jié)口69而與壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)18連接。壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)18能夠根據(jù)來自控制部的指示而選擇性地執(zhí)行向與壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)18連接的脫泡路徑58供給空氣的加壓動作和從脫泡路徑58抽吸空氣的減壓動作。通過從壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)18向內(nèi)部空間供給空氣(即加壓)而使袋狀體240膨脹,通過由壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)18實施的空氣的抽吸(即減壓)而使袋狀體240收縮。
在袋狀體240收縮的狀態(tài)下,在空間r2內(nèi)的壓力被維持在預(yù)定的范圍內(nèi)的情況下,通過彈簧224對閥體222施力,從而使密封部227與閥座221的表面緊貼。因此,空間r1與空間r2被隔斷。另一方面,當(dāng)因由第一驅(qū)動部21實施的油墨的噴射或來自外部的抽吸而使空間r2內(nèi)的壓力下降至低于預(yù)定的閾值的數(shù)值時,可動膜201將向閥座221側(cè)位移,從而受壓板223對閥軸226進行按壓,由于閥體222克服彈簧224的施力而進行移動,從而密封部227與閥座221分離。因此,空間r1與空間r2經(jīng)由連通孔230而相互連通。
此外,當(dāng)通過由壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)18實施的加壓而使袋狀體240膨脹時,將通過由袋狀體240實施的按壓而使可動膜201向閥座221側(cè)位移。因此,通過由受壓板223實施的按壓而使閥體222移動,從而使開閉閥v1開放。即,無論空間r2內(nèi)的壓力的高低如何,均能夠通過由壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)18實施的加壓而強制性地使開閉閥v1開放。
當(dāng)閥機構(gòu)200的開閉閥v1開放時,油墨將從第一供給流道51經(jīng)由空間r1、空間r2、第二供給流道52而被供給至共用歧管50。
如圖9所示,在流道部件60中,于共用歧管50與第二供給流道52之間設(shè)置有過濾器340。此外,在流道部件60中設(shè)置有脫泡空間q。脫泡空間q為,從油墨中被抽出的氣泡暫時性地滯留的空間。
過濾器340以橫穿第二供給流道52的方式而設(shè)置,并對混入到油墨中的氣泡或異物進行捕集。具體而言,過濾器340以將空間rf1與空間rf2分隔的方式而設(shè)置。上游側(cè)的空間rf1與閥機構(gòu)200的空間r2連通,下游側(cè)的空間rf2與共用歧管50連通。
氣體透過膜mc介于空間rf1與脫泡空間q之間。具體而言,空間rf1的頂部面由氣體透過膜mc構(gòu)成。氣體透過膜mc為使氣體(空氣)透過而不使油墨等液體透過的氣體透過性的膜體(氣液分離膜),例如由公知的高分子材料形成。過濾器340所捕集的氣泡通過浮力而上升并到達(dá)空間rf1的頂部面,并且通過透過氣體透過膜mc而被排出至脫泡空間q。即,混入到油墨中的氣泡被分離。
共用歧管50為,用于暫時貯留油墨的空間。油墨從第二供給流道52(空間rf2)流入到共用歧管50中,并且油墨從共用歧管50經(jīng)由導(dǎo)入口144而流入到各個歧管100中。
氣體透過膜ma介于共用歧管50與脫泡空間q之間。具體而言,共用歧管50的頂部面由氣體透過膜ma構(gòu)成。氣體透過膜ma與前述的氣體透過膜mc同樣為氣體透過性的膜體。因此,穿過過濾器340而進入到共用歧管50內(nèi)的氣泡因浮力而上升,并透過共用歧管50的頂部面的氣體透過膜ma而被排出至脫泡空間q。
如上所述,油墨從共用歧管50經(jīng)由導(dǎo)入口144而流入到第一驅(qū)動部21的歧管100中。該油墨從歧管100被供給到各個壓力室112內(nèi)。此外,在歧管100上形成有排出口145。排出口145為,形成在歧管100的頂部面149上的流道。歧管100的頂部面149為,從導(dǎo)入口144側(cè)趨向排出口145側(cè),在第三方向z上向z1側(cè)升高的傾斜面(平面或曲面)。
因此,從導(dǎo)入口144進入的氣泡在浮力的作用下沿著頂部面149而被引導(dǎo)至排出口145側(cè)。本實施方式所涉及的頭單元1通過設(shè)置具有這種頂部面149的頂部,從而能夠更切實地使氣泡從歧管100被排出到氣泡返回流道80中。另外,雖然在圖9中,頂部面149沿著第二方向y而變高,但是也可以采用如下方式,即,頂部面149沿著第一方向x而變高。
氣體透過膜mb介于歧管100與脫泡空間q之間。氣體透過膜mb與氣體透過膜ma或氣體透過膜mc同樣為氣體透過性的膜體。因此,從歧管100進入到排出口145中的氣泡因浮力而上升,并透過氣體透過膜mb而被排出至脫泡空間q內(nèi)。如上所述,由于歧管100內(nèi)的氣泡沿著頂部面149而被引導(dǎo)至排出口145,因此例如與將歧管100的頂部面149設(shè)為水平面的結(jié)構(gòu)相比較,能夠有效地將歧管100內(nèi)的氣泡排出。另外,還能夠由單一的膜體形成氣體透過膜ma、氣體透過膜mb和氣體透過膜mc。
如以上所說明的那樣,在第一實施方式中,氣體透過膜ma介于共用歧管50與脫泡空間q之間,氣體透過膜mb介于歧管100與脫泡空間q之間,氣體透過膜mc介于空間rf1與脫泡空間q之間。即,分別透過了氣體透過膜ma、氣體透過膜mb、氣體透過膜mc的氣泡到達(dá)共同的脫泡空間q。因此,與從頭單元1的各個部分所抽出的氣泡被供給至單獨的空間的結(jié)構(gòu)相比較,具有用于氣泡的排出的結(jié)構(gòu)被簡化的優(yōu)點。
脫泡空間q與脫泡路徑58連通。脫泡路徑58為,用于將滯留在脫泡空間q內(nèi)的空氣排出至裝置外部的路徑。本實施方式的脫泡路徑58具備被設(shè)置在流道部件60中的第一脫泡路徑55和第二脫泡路徑56。第一脫泡路徑55為,與被設(shè)置在流道部件60的z1側(cè)的壓力調(diào)節(jié)口69連通的流道。壓力調(diào)節(jié)口69為與壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)18連接的筒狀的部位。第一脫泡路徑55在中途分叉,并且其中一條路徑與控制室rc連通,另一條路徑與第二脫泡路徑56連通。
在第二脫泡路徑56中,在與脫泡空間q對置的區(qū)域內(nèi)設(shè)置有止回閥v2。止回閥v2為,允許空氣從脫泡空間q朝向脫泡路徑58的流通,而阻礙空氣從脫泡路徑58朝向脫泡空間q的流通的閥機構(gòu)。
如圖11所示,止回閥v2包含閥座341、閥體342和彈簧343。閥座341為,將脫泡空間q與脫泡路徑58隔開的平板狀的部分。在閥座341上形成有使脫泡空間q與脫泡路徑58連通的連通孔330。閥體342與閥座341對置并被彈簧343向閥座341側(cè)施力。在脫泡路徑58內(nèi)的壓力被維持在脫泡空間q內(nèi)的壓力以上的狀態(tài)(脫泡路徑58內(nèi)被大氣開放或者被加壓的狀態(tài))下,通過來自彈簧343的施力而使閥體342與閥座341緊貼,從而使連通孔330被封堵。因此,脫泡空間q與脫泡路徑58被隔斷。另一方面,在脫泡路徑58內(nèi)的壓力低于脫泡空間q內(nèi)的壓力的狀態(tài)(脫泡路徑58內(nèi)被減壓的狀態(tài))下,閥體342克服彈簧343的施力而與閥座341分離。因此,脫泡空間q與脫泡路徑58經(jīng)由連通孔330而相互連通。
利用圖9對用于使氣泡從歧管100排出的結(jié)構(gòu)進行說明。作為這種結(jié)構(gòu),在頭單元1(流道部件60)中設(shè)置有氣泡返回流道80、合流點85、集合返回流道88以及單向閥400。
氣泡返回流道80為,與作為共用液室的一個示例的歧管100連通,并用于將歧管100內(nèi)的氣泡排出的流道。在本實施方式中,氣泡返回流道80具備被形成在流道部件60中的第一返回流道81以及第二返回流道82。
第一返回流道81為,與歧管100的下游側(cè)連通的氣泡返回流道的一個示例。作為歧管100的下游側(cè),本實施方式中為頂部面149中的在第三方向z上的高度最高的部分。第二返回流道82為,用于將與歧管100相比靠上游側(cè)的共用歧管50內(nèi)的氣泡排出的流道。第一返回流道81對應(yīng)于兩個歧管100而設(shè)置有兩個,第二返回流道82對應(yīng)于一個共用歧管50而設(shè)置有一個。當(dāng)然,第一返回流道81也可以相對于一個歧管100而設(shè)置有多條,第二返回流道82也可以相對于一個共用歧管50而設(shè)置有多條。
第一返回流道81以及第二返回流道82為權(quán)利要求所記載的氣泡返回流道的一個示例,并且,第二返回流道82為權(quán)利要求所記載的上游側(cè)氣泡返回流道的一個示例。將上述的第一返回流道81以及第二返回流道82統(tǒng)稱為氣泡返回流道80。
合流點85為,與多個氣泡返回流道80連通的部分。此外,集合返回流道88與合流點85連通,并且為用于將多個氣泡返回流道80內(nèi)的氣泡排出的流道。換言之,與合流點85相比靠歧管100或者共用歧管50側(cè)的流道為氣泡返回流道80,與合流點85相比靠上游側(cè)(與歧管100或者共用歧管50相反的一側(cè))的流道為集合返回流道88。
在本實施方式中,合流點85在流道部件60中設(shè)置有兩處。集合返回流道88由兩個合流點85之間的流道以及從一個(y2側(cè))合流點85到排出口68的流道構(gòu)成。y1側(cè)的第一返回流道81為從y1側(cè)的合流點85到歧管100的流道,y2側(cè)的第一返回流道81為從y2側(cè)的合流點85到歧管100的流道。第二返回流道82為從y1側(cè)的合流點85到共用歧管50的流道。
另外,雖然在本實施方式中,三條氣泡返回流道80在兩個合流點85處合流,但是并不限定于這種方式。例如,也可以采用如下方式,即,三條氣泡返回流道80在一個合流點85處合流。
此外,排出口68為,被設(shè)置在流道部件60的z1側(cè)的面上并與被設(shè)置在頭單元1的外部的開閉閥78連接的部位。集合返回流道88的一端與排出口68連通,并經(jīng)由排出口68而與開閉閥78連接。開閉閥78為,能夠在通常狀態(tài)下將集合返回流道88封閉(常閉)并且能夠暫時性地將集合返回流道88大氣開放的閥機構(gòu)。
在各個氣泡返回流道80的中途設(shè)置有單向閥400。單向閥400為,使油墨(包含氣泡的液體)從歧管100或者共用歧管50向外部(開閉閥78)流通,而不使油墨從外部向歧管100或者共用歧管50流通的閥機構(gòu)。
利用圖12以及圖13對單向閥400的具體示例進行說明。圖12以及圖13為表示單向閥400的動作的剖視圖。
如圖12所示,單向閥400具備被形成在第一返回流道81的中途的閥室401。在閥室401的z1側(cè)的上表面上開口設(shè)置有第一開口部411。該第一開口部411為第一返回流道81的下游側(cè)(與歧管100相反的一側(cè))的開口。在閥室401的z2側(cè)的下表面上開口設(shè)置有第二開口部412。該第二開口部412為第一返回流道81的上游側(cè)(歧管100側(cè))的開口。
在閥室401的內(nèi)部配置有球狀的閥體402。第一開口部411以及第二開口部412的直徑均被形成為小于閥體402的直徑。此外,在第一開口部411的一部分處形成有切口部413。
當(dāng)油墨從下游側(cè)向上游側(cè)流動時,這種結(jié)構(gòu)的單向閥400將利用該流動而使閥體402對第二開口部412進行封堵。其結(jié)果為,油墨不會從下游側(cè)向上游側(cè)流通。
此外,如圖13所示,當(dāng)油墨從上游側(cè)向下游側(cè)流動時,單向閥400將利用該流動而使閥體402對第一開口部411進行封堵。由于在第一開口部411的一部分處形成有切口部413,因此油墨穿過切口部413而向下游側(cè)流動。其結(jié)果為,油墨能夠從上游側(cè)向下游側(cè)流通。
雖然在圖12以及圖13中對設(shè)置在第一返回流道81中的單向閥400進行了說明,但是被設(shè)置在第二返回流道82中的單向閥400也是同樣的。另外,單向閥400并不限定于上述的結(jié)構(gòu),只需為使油墨不會向氣泡返回流道80的歧管100側(cè)回流的結(jié)構(gòu)即可。
利用圖14對將油墨向歧管100供給的導(dǎo)入口64和將油墨從集合返回流道88排出的排出口68進行說明。圖14為表示頭單元內(nèi)部的流道的俯視圖,以及頭單元的z1側(cè)的俯視圖。
在本實施方式的頭單元1中設(shè)置有共計四個具有兩個歧管100的驅(qū)動部20。成為供給油墨的連接口的導(dǎo)入口64相對于上述的驅(qū)動部20而在頭單元1的z1側(cè)的面上設(shè)置有兩個。在流道部件60中,相對于兩個驅(qū)動部20而設(shè)置有一個共用歧管50,從而設(shè)置有共計兩個共用歧管50。
各個導(dǎo)入口64經(jīng)由第一供給流道51以及第二供給流道52而與各個共用歧管50連接。一個共用歧管50對兩個驅(qū)動部20分配油墨(參照圖9)。在本實施方式中,一個共用歧管50向第一驅(qū)動部21、第四驅(qū)動部24分配油墨,另一個共用歧管50向第二驅(qū)動部22以及第三驅(qū)動部23分配油墨。
另一方面,在本實施方式的頭單元1中,各個驅(qū)動部20的第一返回流道81在各個合流點85處合流并與集合返回流道88連通。集合返回流道88與一個排出口68連接。
如此,在本實施方式的頭單元1中,排出口68的數(shù)量為1,導(dǎo)入口64的數(shù)量為2,排出口68的數(shù)量少于導(dǎo)入口64的數(shù)量。由于排出口68的數(shù)量少于導(dǎo)入口64的數(shù)量,因此能夠?qū)㈩^單元1與支承體3(噴墨式記錄裝置i)的拆裝簡單化。假設(shè)排出口68與導(dǎo)入口64數(shù)量相同,則會增加在該排出口68上安裝連接管78a(參照圖1)的勞力和時間。
此外,導(dǎo)入口64的數(shù)量多于排出口68。即,能夠獨立地設(shè)置至少導(dǎo)入口64的數(shù)量的從導(dǎo)入口64到歧管100的流道。因此,能夠減少某個歧管100的內(nèi)部的壓力變動經(jīng)由流道而向其他的歧管傳播的情況。當(dāng)然,導(dǎo)入口64以及排出口68的數(shù)量并不被特別地限制。
利用圖15至圖17對頭單元1的動作進行說明。圖15為初始填充時的頭單元1的概要圖,圖16為通常使用時的頭單元1的概要圖,圖17為脫泡動作時的頭單元1的概要圖。
如圖15所示,在最初向頭單元1填充油墨(以下稱作“初始填充”)的階段,壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)18執(zhí)行加壓動作。即,袋狀體240的內(nèi)部空間和脫泡路徑58內(nèi)通過空氣的供給而被加壓。因此,控制室rc內(nèi)的袋狀體240膨脹而使可動膜201以及受壓板223位移,閥體222通過來自受壓板223的按壓而移動從而使空間r1與空間r2連通。由于在脫泡路徑58被加壓的狀態(tài)通過止回閥v2而使脫泡空間q與脫泡路徑58被隔斷,因此脫泡路徑58內(nèi)的空氣不會流入到脫泡空間q內(nèi)。另一方面,在初始填充的階段,開閉閥78被開放。
在這種初始填充的狀態(tài)下,液體壓送機構(gòu)16將貯留在液體容器14內(nèi)的油墨壓送至頭單元1。具體而言,從液體壓送機構(gòu)16壓送出的油墨經(jīng)由處于開放狀態(tài)的開閉閥v1而被供給至共用歧管50,并從共用歧管50被供給至歧管100以及各壓力室112(參照圖9)。如上所述,由于開閉閥78被開放,因此存在于歧管100等內(nèi)的空氣或油墨中的氣泡b與油墨一起穿過第一返回流道81、第二返回流道82、集合返回流道88以及開閉閥78而被排出到噴墨式記錄裝置i的外部。
因此,成為油墨被填充在包括頭單元1的歧管100和各壓力室112在內(nèi)的流道的整體中,通過壓電致動器160的動作而能夠從噴嘴開口25噴射油墨的狀態(tài)。如以上所例示的那樣,由于在通過液體壓送機構(gòu)16的泵而向頭單元1壓送油墨時開閉閥78被開放,因此能夠效率地向頭單元1的歧管100等流道填充油墨。當(dāng)以上所說明的初始填充結(jié)束時,由壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)18實施的加壓動作停止,并且開閉閥78被封閉。
本實施方式所涉及的頭單元1中,從噴嘴開口25經(jīng)由氣泡返回流道80而到作為氣泡返回流道80的出口的開閉閥78為止的流道的流道阻力的最小值小于噴嘴開口25的彎液面耐壓。在本實施方式中,該流道由噴嘴開口25、壓力室112、歧管100、第一返回流道81、集合返回流道88、排出口68、連接管78a構(gòu)成。在此所稱的流道阻力包括用于打開單向閥400的壓力。
在這種結(jié)構(gòu)的頭單元1中,在如上述那樣加壓而對油墨進行初始填充時,能夠減少油墨從噴嘴開口25被排出的量。這是因為,在上述流道內(nèi)流通的油墨的壓力通過上述流道的流道阻力(的最小值)而被抑制為小于彎液面耐壓。即,以使在上述流道內(nèi)流通的油墨的壓力小于彎液面耐壓的方式而形成上述流道。當(dāng)然,上述流道阻力的最小值也可以在噴嘴開口25的彎液面耐壓以上。
如圖16所示,在初始填充結(jié)束后的通常使用時,存在于頭單元1的歧管100等內(nèi)的氣泡b始終被排出到脫泡空間q內(nèi)。具體而言,空間rf1內(nèi)的氣泡b經(jīng)由氣體透過膜mc而被排出到脫泡空間q內(nèi),共用歧管50內(nèi)的氣泡b經(jīng)由氣體透過膜ma而被排出到脫泡空間q內(nèi),歧管100內(nèi)的氣泡b經(jīng)由被設(shè)置在第一返回流道81的中途的氣體透過膜mb而被排出到脫泡空間q內(nèi)。另一方面,開閉閥v1在空間r2內(nèi)的壓力被維持在預(yù)定的范圍內(nèi)的狀態(tài)下被封閉,在空間r2內(nèi)的壓力小于預(yù)定的閾值時被開放。當(dāng)開閉閥v1被開放時,從液體壓送機構(gòu)16壓送的油墨從空間r1流入到空間r2內(nèi),結(jié)果為,空間r2的壓力上升從而使開閉閥v1被封閉。
在通常使用時滯留在脫泡空間q內(nèi)的空氣通過脫泡動作而被排出到裝置外部。脫泡動作例如能夠在噴墨式記錄裝置i的電源剛接通之后或印刷動作的期間等任意的時期被執(zhí)行。
如圖17所示,頭單元1在脫泡動作時使壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)18執(zhí)行減壓動作。即,袋狀體240的內(nèi)部空間與脫泡路徑58通過空氣的抽吸而被減壓。
當(dāng)脫泡路徑58被減壓時,止回閥v2的閥體342將克服彈簧343的施力而與閥座341分離,從而脫泡空間q與脫泡路徑58經(jīng)由連通孔330而相互連通。因此,脫泡空間q內(nèi)的空氣經(jīng)由脫泡路徑58而被排出到噴墨式記錄裝置i的外部。另一方面,雖然袋狀體240通過內(nèi)部空間的減壓而收縮,但是由于不會對控制室rc內(nèi)的壓力(進而對可動膜201)造成影響,因此開閉閥v1被維持為封閉的狀態(tài)。
在此,利用圖9對通常使用時的單向閥400的作用進行說明。在通常使用時,歧管100的油墨所包含的氣泡主要經(jīng)由氣體透過膜mb而被排出到脫泡空間q內(nèi)。此外,歧管100的油墨所包含的氣泡的一部分也可能穿過單向閥400,并從第一返回流道81越過合流點85而到達(dá)與其他的歧管100連通的第一返回流道81。
因此,假設(shè)在各個氣泡返回流道80中未設(shè)置有單向閥400的結(jié)構(gòu)的頭單元中,從某個氣泡返回流道80越過了合流點85的氣泡不僅與油墨一起向開閉閥78被排出,而且還會有一部分經(jīng)由其他的氣泡返回流道80而向歧管100或共用歧管50回流,從而存在引起油墨的噴射不良的可能性。尤其在從與一個歧管100連通的噴嘴開口25噴射油墨而從與另一個歧管100連通的噴嘴開口25幾乎不噴射油墨的情況下,產(chǎn)生這種回流的可能性較高。
但是,由于本實施方式的頭單元1在各個第一返回流道81中設(shè)置有單向閥400,因此能夠抑制從各個歧管100排出的氣泡向其他的歧管100回流的情況。對于第二返回流道82也同樣,由于設(shè)置有單向閥400,因此能夠抑制來自各個歧管100的氣泡經(jīng)由第二返回流道82而向共用歧管50回流的情況。
并且,具備這種頭單元1的噴墨式記錄裝置i將從歧管100排出的氣泡在不會向其他的歧管100回流的條件下排出至外部,從而能夠抑制油墨的噴射不良。
此外,由于本實施方式的頭單元1在頭單元1內(nèi)(流道部件60內(nèi))設(shè)置有合流點85,因此與在頭單元1的外部(例如,獨立于流道部件60的部件)設(shè)置合流點85的結(jié)構(gòu)相比較,能夠使頭單元1小型化。并且,由于多個氣泡返回流道80與集合返回流道88一體化,并與噴墨式記錄裝置i的開閉閥78連接,因此相對于噴墨式記錄裝置i進行拆裝時,容易進行與開閉閥78的連接。
另外,從集合返回流道88向開閉閥78流通的油墨以及油墨所包含的氣泡既可以被廢棄,也可以返回至液體供給單元4。
在本實施方式所涉及的頭單元1中,于氣泡返回流道80的中途設(shè)置有作為氣體透過部的一個示例的氣體透過膜mb。通過設(shè)置這種氣體透過膜mb,從而進入到氣泡返回流道80內(nèi)的油墨中的氣泡透過氣體透過膜mb并經(jīng)由脫泡空間q而向外部排出。如此,不僅將油墨中的氣泡經(jīng)由集合返回流道88而與油墨一起排出,還使之透過氣體透過膜mb而僅將氣泡排出到外部,從而能夠更切實地將歧管100內(nèi)的氣泡排出到外部。
本實施方式所涉及的頭單元1設(shè)置有與共用歧管50連通的第二返回流道82。能夠通過這種第二返回流道82而使共用歧管50中的油墨所包含的氣泡與油墨一起從開閉閥78向外部排出。
本實施方式所涉及的頭單元1也可以實施強制性地使歧管100的內(nèi)部的氣泡與油墨一起排出的清潔動作。該清潔動作在任意的時刻根據(jù)控制部的指令而被實施。具體而言,通過利用液體壓送機構(gòu)16而對歧管100的內(nèi)部的油墨進行加壓以使該油墨從噴嘴開口25被排出,從而實施所謂的加壓清潔。在該加壓清潔時,關(guān)閉開閉閥78而實施。
如此,由于在加壓清潔時關(guān)閉開閉閥78,因此被實施了加壓的油墨不會從集合返回流道88向開閉閥78的外部排出,而僅能夠向噴嘴開口25排出,因而能夠有效地將油墨從噴嘴開口25排出,由此能夠效率地實施加壓清潔。另外,也可以在加壓清潔時使開閉閥78開放。
其他的實施方式
雖然以上對本發(fā)明的各實施方式進行了說明,但是本發(fā)明的基本的結(jié)構(gòu)并不限定于上述的記載。
雖然實施方式1的頭單元1在氣泡返回流道80的中途設(shè)置有氣體透過膜mb,但是并不限定于這種方式,也可以不設(shè)置氣體透過膜mb。
雖然實施方式1的頭單元1具有歧管100的頂部傾斜的頂部面149,但是并不限定于這種方式,既可以是與噴嘴面20a大致平行的頂部面,也可以是這以外的任意的形狀。
雖然實施方式1的頭單元1在共用歧管50處設(shè)置有第二返回流道82,但是并不限定于這種方式,也可以不設(shè)置第二返回流道82。
雖然實施方式1的頭單元1在初始填充時打開開閉閥78而將氣泡經(jīng)由氣泡返回流道80排出,并在初始填充后關(guān)閉開閉閥78,但并不限定于這種方式。
雖然實施方式1的頭單元1在第二脫泡路徑56中設(shè)置了止回閥v2,但是也可以不設(shè)置止回閥v2。由于與減壓動作相比壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)18的加壓動作在短時間內(nèi)被實施,因此即使壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)18實施加壓動作,脫泡空間q的空氣也不易透過氣體透過膜ma或氣體透過膜mc。
此外,雖然在上述的實施方式中,作為噴墨式記錄裝置i而例示了頭單元1被固定在裝置主體7上并僅通過對記錄薄片s進行輸送而實施印刷的所謂行式記錄裝置,但是并不特別限定于此,例如也能夠?qū)⒈景l(fā)明應(yīng)用在所謂串行式記錄裝置中,所述串行式記錄裝置于在與作為記錄薄片s的輸送方向的第二方向y交叉的第一方向x上進行移動的滑架等支承體上搭載頭單元1,并在使頭單元1與支承體一起于第一方向x上移動的同時實施印刷。
另外,雖然在上述實施方式中,作為液體噴射頭單元的一個示例而列舉了噴墨式記錄頭單元,此外作為液體噴射裝置的一個示例而列舉了噴墨式記錄裝置來進行說明,但是本發(fā)明為廣泛地以所有液體噴射頭單元以及液體噴射裝置為對象的發(fā)明,當(dāng)然也能夠應(yīng)用于對油墨以外的液體進行噴射的液體噴射頭單元或液體噴射裝置中。作為其他的液體噴射頭,例如,可列舉出打印機等圖像記錄裝置所使用的各種記錄頭單元、液晶顯示器等的濾色器的制造所使用的顏色材料噴射頭單元、有機el(electro-luminescence,電致發(fā)光)顯示器、fed(fieldemissiondisplay,場致發(fā)射顯示器)等的電極形成所使用的電極材料噴射頭單元、生物芯片(chip)制造所使用的生物體有機物噴射頭單元等,本發(fā)明也能夠應(yīng)用于具備上述液體噴射頭單元的液體噴射裝置中。
符號說明
i…噴墨式記錄裝置(液體噴射裝置);1…頭單元(液體噴射頭單元);mb…氣體透過膜(氣體透過部);v1…開閉閥;v2…止回閥;16…液體壓送機構(gòu);18…壓力調(diào)節(jié)機構(gòu);20…驅(qū)動部;20a…噴嘴面;25…噴嘴;30…保持件;50…共用歧管(上游流道);58…脫泡路徑;60…流道部件;64…導(dǎo)入口;68…排出口;69…壓力調(diào)節(jié)口;70…電路基板;78…開閉閥;80…氣泡返回流道;81…第一返回流道;82…第二返回流道;85…合流點;88…集合返回流道;100…歧管(共用液室);112…壓力室;120…噴嘴板;160…壓電致動器;200…閥機構(gòu);300…止回閥;400…單向閥。