液体喷出头的制作方法
液体喷出头的制作方法
【专利摘要】一种液体喷出头，其包括：多个喷出构件，其均具有用于喷出液体的喷出口和用于将液体供给到喷出口的液室；基部基板，其上配置有多个喷出构件，基部基板设置有用于将液体供给到多个液室的公共流路；和多个分支口，其均使得公共流路与多个液室连通。各分支口均设置有位于各分支口的在流经公共流路的液体的流动方向上的上游侧的缺口部。
【专利说明】液体喷出头
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种液体喷出头。更特别地，本发明涉及一种能够被适当地用在喷墨记录的【技术领域】中的液体喷出头。
【背景技术】
[0002]对于借助于液体喷出头喷出液体的方法，已知热方式和压电方式。在热方式的情况下，液体被加热到沸腾并起泡，利用起泡液体的力喷出液体。另一方面，在压电方式的情况下，利用压电元件的变形所产生的力喷出液体。无论液体喷出头是基于热方式还是基于压电方式，基于这些方式的液体喷出头都是通过在内部形成有一个或多个液室的各个支撑构件上层叠具有一个或多个液体喷出口和液体喷出部件的多个记录元件基板来形成的。如果液室内残留有气泡，则在喷出液体的操作中气泡可能移动到对应的记录元件基板的喷出口，从而导致喷出不良。
[0003]作为所指出的上述问题的示例性解决方案，日本特许第3228569号公报提出了如下配置:各液室的内壁设置有槽，并且使液室在对应的记录元件基板及其附近处的部分的宽度比液室的其他部分的宽度窄，以在液室中产生收缩部。利用该配置，液室中的气泡(如果有的话)能够被困在液室内，并且利用槽将液体可靠地给送到对应的记录元件基板。
[0004]近年来,行式头(line head)已经广泛用于液体喷出头的商业记录用途。行式头是如下的液体喷出头:其具有和与液体喷出头一起使用的记录介质的宽度相同的宽度。在行式头中，喷出液体的大量喷出口比以往高密度地配置。通常，通过在各支撑构件上配置多个记录元件基板来形成行式头，其中支撑构件配置于基部基板(base substrate)。在商业记录用途中，需要行式头具有高可靠性以提供高的记录速度并同时提供一定品质级别之上的图像品质。因此，不期望发生如上所述的由于气泡导致的喷出不良。
[0005]然而，当日本特许第3228569号公报的配置用于商业记录用途的行式头时，因为在行式头中需要配置非常多的记录元件基板，所以行式头的各液室不可避免地被制得小，使得各液室内部几乎不能确保用于困住气泡的空间。被设计成用于高速记录的其他行式头在短时间内喷出大量液体，使得液体在行式头的液室内高速流动。于是，被捕捉在液室中的气泡能够被推向对应的喷出口，从而产生喷出不良。
【发明内容】
[0006]因此，鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种能够减少由于气泡引起的喷出不良的发生可能性的液体喷出头。
[0007]根据本发明，通过提供如下的液体喷出头来解决上述问题:该液体喷出头包括:多个喷出构件，其均具有用于喷出液体的喷出口和用于将液体供给到所述喷出口的液室；基部基板，其上配置有所述多个喷出构件，所述基部基板设置有用于将液体供给到多个所述液室的公共流路；和多个分支口，其使得所述公共流路与多个液室连通，其中，各所述分支口均设置有位于各所述分支口的在流经所述公共流路的液体的流动方向上的上游侧的缺口部。
[0008]根据本发明，还提供一种液体喷出头，其包括:多个喷出构件，其均具有用于喷出液体的喷出口和用于存储将要供给到所述喷出口的液体的液室；支撑构件，其支撑所述多个喷出构件，所述支撑构件具有用于将液体供给到所述多个喷出构件的公共流路，其中，所述公共流路借助于各自的开口部与多个所述液室连通，各所述开口部均设置有位于各所述开口部的在流经所述公共流路的液体的流动方向上的上游侧的缺口部，各所述开口部的上游侧具有关于通过所述开口部的重心并沿所述流动方向延伸的直线不对称的形状。
[0009]根据本发明，还提供一种液体喷出头，其包括:多个喷出构件，其均具有用于喷出液体的喷出口和用于存储将要供给到所述喷出口的液体的液室；支撑构件，其支撑所述多个喷出构件，所述支撑构件具有用于将液体供给到所述多个喷出构件的公共流路，其中，所述公共流路借助于各自的开口部与多个所述液室连通，各所述开口部的上游侧均具有关于通过所述开口部的重心并沿所述流动方向延伸的直线不对称的形状。
[0010]通过下面参照附图对示例性实施方式的说明，本发明的其他特征将变得明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是根据本发明的液体喷出头的实施方式的示意性立体图，其是具有以交错方式排列的记录元件基板的行式头。
[0012]图2A、图2B和图2C是图1的液体喷出头的示意性分解立体图。
[0013]图3A和图3B是沿着图1中的线3_3截取的图1的液体喷出头的一部分的示意性截面图。
[0014]图4是能够用于本发明的目的的记录元件基板的示意性立体图。
[0015]图5是沿着图4中的线5-5截取的图4的记录元件基板的示意性截面图。
[0016]图6A、图6B、图6C和图6D是第一设计方案的导入口的示意性立体图。
[0017]图7A和图7B是第二设计方案的导入口的示意性立体图。
[0018]图8是未设置任何导入口缺口部的导入口的示意性立体图。
[0019]图9是能够用于本发明的示例性液体循环系统的示意性图示。
[0020]图10A、图10B、图10C、图10D、图10E、图1OF和图1OG是通过对使用具有第二设计方案的导入口的支撑构件而实现的液体喷出头的气液分界面的状态进行分析所获得的自由表面分析模拟结果的示意性图示。
[0021]图11A、图11B、图11C、图11D、图11E、图1IF和图1lG是通过对使用不具有任何导入口缺口部的支撑构件而实现的液体喷出头的气液分界面的状态进行分析所获得的自由表面分析模拟结果的示意性图示。
[0022]图12A和图12B是第三设计方案的导入口的示意性立体图。
[0023]图13A和图13B是根据本发明的液体喷出头的另一个实施方式的示意性立体图，其示出了该液体喷出头的构造。
【具体实施方式】
[0024]现在，将在下面参照【专利附图】
【附图说明】本发明的优选示例性实施方式。然而，注意，本发明的范围仅由权利要求书限定。换句话说，下面对实施方式的说明并不限制本发明的范围。例如，下面说明的形状、位置配置等并不限制本发明的范围。类似地，虽然下面说明的实施方式采用基于热方式的记录元件基板，但是可适用于本发明的液体喷出部件不限于热方式，基于压电方式的记录元件基板也可以用于本发明的目的。
[0025](液体喷出头的结构)
[0026]图1是根据本发明的液体喷出头的实施方式的示意性立体图，其是记录元件基板以交错方式排列的行式头。液体喷出头5包括多个喷出构件41和基部基板2。对于本实施方式，用于喷出诸如墨等的液体的喷出构件41由记录元件基板I和支撑构件4形成。由此，记录元件基板I独立地配置于对应的支撑构件4。喷出构件41在基部基板2的长度方向上以交错方式在基部基板2上排列。
[0027]图2A是从记录元件基板I侧观察的图1的液体喷出头5的示意性分解立体图并且示出了基部基板2的内部结构。图2B是从基部基板2侧观察的图1的液体喷出头的示意性分解立体图。图3A是沿着图1中的线3-3截取的图1的液体喷出头的一部分的示意性截面图。
[0028]在基部基板2中形成供液体流过的公共流路3、用于使液体流到公共流路3中的流入口 7和用于使液体从公共流路3流出的流出口 8。在各支撑构件4中形成液室6 (参见图3A)，液室6用于存储将要供给到对应的记录元件基板I的液体供给口 14(参见图5)的液体。在各支撑构件4中还形成作为开口部的导入口 9。借助于各支撑构件4的导入口 9将液体供给到各支撑构件4的液室6中。公共流路3通过各分支口 31与支撑构件4的液室6连通。各分支口 31设置有分支口上游侧缺口部32，该分支口上游侧缺口部32形成在分支口 31的在流经公共流路3的液体的流动方向上的上游侧的大致锥状缺口。
[0029]各分支口 31均包括分配口 18和导入口 9，分配口 18是形成在基部基板2中的开口，导入口 9是形成在对应的支撑构件4中的开口并且与分配口 18连通。各分配口 18均设置有位于分配口的在流经公共流路3的液体的流动方向上的上游侧的分配口上游侧缺口部10，分配口上游侧缺口部10用作对应的分支口上游侧缺口部32的一部分。与分配口18类似，各导入口 9均设置有位于导入口的在流经公共流路3的液体的流动方向上的上游侧的导入口上游侧缺口部30，导入口上游侧缺口部30也用作对应的分支口上游侧缺口部32的一部分。各导入口 9和对应的分配口 18不必具有相同或类似的形状。然而，考虑到引导液体的缺口部的作用，导入口 9的上游侧缺口部和分配口 18的上游侧缺口部优选彼此靠近，更优选彼此重叠。
[0030]另外，各液室6和对应的导入口 9形成为使得当沿对应的记录元件基板I的宽度方向观察时液室6的宽度和导入口 9的宽度基本上彼此一致。在图2A和图2B的情况下，导入口 9被配置成使得如图3A所示位于对应的液室6的在液室6的长度方向上的中心位置。然而，如果将这些导入口 9配置在液室6的上游侧也能获得期望的效果，则导入口 9可选地可以如图3B所示配置在朝向液室6的上游侧移位的相应位置。当在液体喷出头的使用初期用墨填充液体喷出头时，因为液体在进入液室6的上游部分之前被迫绕开公共流路3，所以，与各液室6的下游侧相比，气泡更容易残留在各液室6的上游侧。然而，当导入口9如图3B所不形成在各液室的上游侧时,能够减少液室6的上游侧残留的气泡的量。
[0031]分配口上游侧缺口部10和导入口上游侧缺口部30的功能和期望形状将在下文中说明。基部基板2优选地由诸如氧化铝等的具有低热膨胀率的材料制成。另外，要求基部基板2具有不允许作为行式头的液体喷出头5挠曲的刚度和足够级别的耐液体腐蚀性。虽然基部基板2可以通过使用单个板状构件形成，但是，由于当基部基板2由层叠体等制成时可以如图2A所示在基部基板2的内部形成三维流路，所以优选地使用多个薄氧化铝层的层叠体。
[0032]各记录元件基板I设置有加热器13 (参见图5)，加热器13是用于产生喷出液体用的能量的能量产生元件。这将在下文中更详细地说明。支撑构件4优选地通过使用诸如树脂制的构件等的高热绝缘性构件形成，使得记录元件基板I中的由加热器13产生的热几乎不能传递到基部基板2以及包括在基部基板2中的公共流路3。该配置提供了如下效果:使得在公共流路3中流动的液体的在上游端和下游端之间的温度差最小化。换句话说，能够使流向液体喷出头5的喷出口 11 (参见图5)的液体的温度差最小化，因此，能够减小每单位时间从液体喷出头5喷出的液滴间的量差，使得能够记录几乎没有图像不规则的高品质图像。另外，由于支撑构件4的热绝缘效果，如果记录元件基板I在高速记录时产生大量的热，则可以将传递到循环经过公共流路3的液体的热量抑制到最小水平。因此，循环液体具有最小的温度变化，从而与液体喷出头5 —起安装于记录设备主体的液体温度控制罐22 (参见图9)能够以最小的电力消耗率运行。
[0033]在支撑构件4、基部基板2和记录元件基板I具有大的线膨胀率差的情况下，当液体喷出头5被驱动运行并且其部件的温度升高到不期望的水平时，可能产生接合构件的分离和墨泄漏的问题。因此，优选地，支撑构件4由具有低导热性并且在记录元件基板I和基部基板2之间的线膨胀率差小的材料制成。用于支撑构件4的优选材料的示例包括树脂材料，特别是通过使用PPS (聚苯硫醚)或PSF (聚砜)作为基材并且将诸如二氧化硅微粒等的无机填充材料添加到基材中而制备的低线膨胀性复合材料。
[0034]当沿着各支撑构件4的主面延伸的方向上的热传导率可以被制得低时，可以选择性地采用如图2C所示的均支撑多个记录元件基板I的支撑构件4。该配置提供了减少液体喷出头5的部件数量的优点。
[0035]现在，将在下面说明记录元件基板I的结构。图4是记录元件基板I的示意性立体图，图5是沿着图4中的线5-5截取的记录元件基板的示意性截面图。这里注意，在下面的说明中，可能出现“宽度方向”和“长度方向”的表述，这些表述指的是图4中示出的相应方向。在本实施方式中，在各记录元件基板I中总共形成八个喷出口列17，各喷出口列17均具有喷出诸如墨等的液体的多个喷出口 U。
[0036]记录元件基板I基于热喷墨方式并且被设计成借助于加热器13喷墨。记录元件基板I由喷出口形成层15和加热器板16形成。在喷出口形成层15中配置多个喷出口 11和同样多的发泡室12，发泡室12被设置成与相应的喷出口 11对应。沿长度方向延伸的、用于将液体供给到发泡室12和加热器13的液体供给口 14分别形成在加热器板16中和加热器板16上。在本实施方式中，为两个喷出口列17设置一个液体供给口 14。换句话说,在本实施方式中总共配置四个液体供给口 14。如上所述，各液体供给口 14与相应支撑构件4中的液室6连通。
[0037]在加热器板16的内部设置电气配线(未示出)。电气配线被电连接到配置于基部基板2的FPC(柔性印刷电路)(未示出)的引出电极或者配置于基部基板2中的电极(未示出)。当借助于电极将脉冲电压从配置于记录设备主体的外部控制电路(未示出)输入到加热器板16时，加热器13被加热以使发泡室12中的液体沸腾。然后，从选中的喷出口11喷出液滴。
[0038]本实施方式的液体喷出头5的多个记录元件基板I在液体喷出头5的宽度方向上彼此平行地成列配置，并且一列中的记录元件基板I的位置与在液体喷出头的宽度方向上的相邻列中的记录元件基板的位置错开，使得当沿液体喷出头5的长度方向观察时记录元件基板I以交错方式排列。然而，记录元件基板I不是必须以交错方式排列。例如，记录元件基板可以选择性地在液体喷出头5的长度方向上成列地直线配置或者相对于该长度方向以一定角度倾斜地配置。
[0039]现在，将在下面说明形成在分支口 31 (包括分配口 18和导入口 9)中并且作为本发明的一个特征方面的缺口部(包括分配口缺口部10和导入口缺口部30)。由于在本实施方式中分配口 18和导入口 9具有大致相同的形状，所以下面将仅主要说明导入口缺口部30，并且将省略对分配口缺口部10的说明。
[0040]图6A和图6C示出了导入口 9的第一设计方案。图6A和图6C是从对应的记录元件基板I侧观察的支撑构件4的示意性立体图。图6B和图6D是从基部基板2侧观察的支撑构件4的示意性立体图。注意，图6A和图6B示出了一个支撑构件4设置有两个液室6的情况。换句话说，利用图4和图5所示的配置，液体从各液室6供给到一个记录元件基板I的四个液体供给口 14中的两个。另一方面，图6C和图6D示出了一个支撑构件4设置有一个液室6的情况。换句话说,利用图4和图5所示的配置,液体从一个液室6供给到一个记录元件基板I的所有四个液体供给口 14。
[0041]利用该设计方案，导入口 9的上游侧缺口部30以关于导入口 9的沿着流经公共流路3的液体的流动方向的中心线对称的方式形成在导入口 9的上游侧。
[0042]为了进行比较，在如图8所示的、在导入口 33的上游侧未设置任何缺口部的情况下，在用液体填充对应的液室6时可能经常发生整个导入口 33被液体覆盖的情况。在该情况下，存在于液室6中的空气不能逸出到公共流路3中，因此，不能进行用液体填充液室6的操作。
[0043]另一方面，当如图6A至图6D所示在各导入口 9的上游侧形成有缺口部30时，从公共流路3的上游被驱动进入对应液室6的液体首先接触到导入口上游侧缺口部30。然后，由于能够借助毛细管力将液体从导入口上游侧缺口部30容易地吸入液室6，所以能够防止发生液体覆盖整个导入口 9的情况。由此，能够用液体填充液室6，同时允许液室6中的空气逸出到公共流路3中。换句话说，能够用墨填充液室6以使残留气泡最少。
[0044]图7A示出了导入口 9的第二设计方案。图7A是从对应的记录元件基板I侧观察的支撑构件4的示意性立体图。图7B是从基部基板2侧观察的图7A所示的支撑构件4的示意性立体图。
[0045]利用第二设计方案，图7A所示的各导入口 9的缺口部30从对应的记录元件基板I的在基板I的宽度方向上的两端中的一端向着基板I的长度方向形成。换句话说，导入口上游侧缺口部30形成在导入口 9的在与流经公共流路的液体的流动方向正交的方向上的两端中的一端侧。由此，导入口 9关于沿着流经公共流路3的液体的流动方向延伸的导入口 9的中心线不对称。更具体地，用作导入口 9的开口部的上游侧形状关于通过该开口部的重心并且沿着液体流动方向延伸的直线不对称。
[0046]液室6和导入口 9形成为使得在对应的记录元件基板I的宽度方向上液室6的宽度和导入口 9的宽度基本上彼此一致。因此，使得从公共流路3被引导到导入口上游侧缺口部30的液体主要沿着位于记录元件基板I的宽度方向上的一侧的侧壁流动到液室6中，以填充液室6。由此，如果记录元件基板I在其宽度方向上具有较小的宽度，则液体几乎不能被阻挡在导入口 9处，并且气泡几乎不能残留在液室6中。
[0047]虽然各分配口 18的分配口上游侧缺口部10和对应的导入口 9的导入口上游侧缺口部30优选具有彼此类似的形状，但是，它们也可以具有彼此不同的形状。虽然分配口 18可以不必设置有分配口上游侧缺口部10，但是，当分配口 18设置有各上游侧缺口部10时，液体能够被更可靠地引导至液室6的上述侧壁，使得气泡几乎不能残留在对应的液室6中。
[0048]为了本发明的目的，“缺口部”例如可以通过将导入口 9的在流经公共流路3的液体的流动方向上的上游侧的一部分去掉而形成。可选地，“缺口部”可以通过使导入口 9在流经公共流路3的液体的流动方向上的上游侧整个相对于该流动方向倾斜而形成。
[0049](液体填充操作)
[0050]现在，将在下面说明根据本发明的液体喷出头5的填充操作。如图9所示，在包括根据本发明的液体喷出头5的记录设备中设置温度控制罐22、循环泵19、给送泵20、过滤器21、液罐23等。
[0051]在液体喷出头5中，用于将液体供给到公共流路3的流入口 7被连结到与温度控制罐22连通的树脂管，同时用于使液体从公共流路3流出的流出口 8被连结到与循环泵19连通的另一个管。当液体喷出头5被驱动时，循环泵19投入运行以使公共流路3中的液体循环。温度控制罐22被连结到热交换器(未示出)，使得其能够经历热交换操作。温度控制罐22具有如下功能:将液体供给到液体喷出头5，同时将通过循环泵19循环的液体的温度维持在一定的温度水平。另外，温度控制罐22设置有用于与外部空气连通的孔(未示出)。换句话说，温度控制罐22还具有将罐中的液体的气泡驱除到外部的功能。在液体指向流入口 7之前，从流出口 8流出的液体的温度由温度控制罐22控制并限制，因此，位于流入口 7的位置处的液体的温度能够总是保持在一定的温度范围内。当记录元件基板I的温度太高时，可以降低温度控制罐22的温度控制操作用的目标温度，从而将较低温度的液体供给到液体喷出头5。
[0052]在借助于过滤器21将来自存储液体的液罐23的液体中所含有的异物去除之后，给送泵20能够将该液体传送到温度控制罐22，以将液体供给到温度控制罐22，从而补充由于图像记录操作而被液体喷出头5消耗的液体。
[0053]在记录操作中，循环泵19操作以将液体从流出口 8泵出。然而，当用液体填充液体喷出头5时，需要防止空气从各喷出口 11被吸入。为此，循环泵19被驱动以产生沿相反方向的液体流(从下游到上游的液体流)，从而强制地将液体从流出口 8加压供给到液体喷出头5。
[0054]图1OA至图1OG是通过对如下液体喷出头5在被液体填充时的气液分界面的状态进行分析而获得的VOF(自由表面分析)模拟结果的示意性图示，该液体喷出头5是利用具有如图7A所示的第二设计方案的导入口 9的支撑构件4实现的。注意，图1OA至图1OG示出了用液体填充液体喷出头5的操作的时间顺序。此外注意，为了减小模拟的计算负荷，通过从图7A所示的支撑构件的两个液室6中仅提取一个液室而实现的系统被当作分析用的对象空间。此外注意，在图1OA至图1OG中仅选取并整理公共流路3、液室6、包括分配口 18和导入口 9的分支口 31以及液体供给口 14。在图1OA至图1OG所示的部件中，深色区域表示液体存在的区域，而空气存在于其他区域。使液体与各壁面的接触角度等于53.5°。
[0055]当如图1OA所示开始用来自公共流路3的液体填充液室的液体填充操作以使得液体到达分支口 31时，如图1OB所示，液体首先到达分支口上游侧缺口部32以在那里产生液体导入起点28。
[0056]当液体填充操作继续进行时，如图1OC所示，通过在分支口上游侧缺口部32处产生的毛细管力由液体形成液滴部29，该液滴部29借助于分支口上游侧缺口部32侵入液室6内。由此，分支口 31没有被填充到液室6中的液体堵塞，因此确保了液室6中的空气排出到公共流路3的路径，使得液体能够顺利地导入到液室6中。
[0057]然后，如图1OD所示，液滴部29被引导到液室6的在记录元件基板I的宽度方向上的一个侧壁。其后，如图1OE所示，液滴部29借助于该侧壁通过其自重滑落到液室6的底面(与液体供给口 14连通的面)。由此，借助于分支口上游侧缺口部32和液室6的在记录元件基板I的宽度方向上相对布置的两个侧壁中的仅一个侧壁建立从公共流路3到液室6的底面的液流路径。此时，在公共流路3的未被液体润湿的侧壁侧、即在公共流路3的在记录元件基板I的宽度方向上相对布置的两个侧壁中的一个侧壁侧确保了能够使液室6中存在的气体逸出的路径。
[0058]当液体填充操作继续进行时，如图1OF所示，上述液流路径仍然存在而不会被损坏，使得液室6中的在流经公共流路3的液体的流动方向上的上游侧空间首先被液体填充。然后，最终，如图1OG所示，整个液室6被液体填充而没有任何气泡残留在液室6中。
[0059]为了便于进行比较，图1lA至图1lG是通过对如下液体喷出头的气液分界面的状态进行分析而获得的VOF模拟结果的示意性图示，该液体喷出头是利用具有如图8所示的不具有导入口缺口部的导入口 33的支撑构件4实现的。注意，图1lA至图1lG示出了用液体填充液体喷出头的操作的时间顺序。模拟所采用的条件与上面参照图1OA至图1OG所说明的情况相同。此外注意，为了进一步减小如图1lA至图1lG所示的分析的计算负荷，通过液室6的中心的平面被假定为镜对称平面。为此，虽然图1lA至图1lG中的液室6的尺寸可以与图1OA至图1OG中的液室的尺寸不同，但是图1lA至图1lG的模拟所采用的液室6的尺寸与图1OA至图1OG的液室6的尺寸完全相同。为了容易理解对液体移动的说明，在从液体填充操作开始所经过的时间方面，并不需要图1lA至图1lG分别与图1OA至图1OG对应。
[0060]当如图1lA所示开始利用来自公共流路3的液体填充液室的液体填充操作时，如图1lB所示，液体首先到达分支口 31。当液体填充操作继续进行时，如图1lC所示，在分支口 31中形成液滴部29。然而，注意，图1lC与图1OC的不同之处在于:当液体从分支口 31沿着在液室6的宽度方向上相对布置的两个侧壁流动时形成液滴部29。注意，虽然在图1lC中液滴部29可以仅接触液室6的一个侧壁，但是，由于上面已经说明的原因，更具体地，由于图1lA至图1lG示出了通过利用镜对称平面进行模拟所获得的结果，所以虽然未示出，但是液滴部29也接触另一个侧壁。
[0061]其后，当液体填充操作继续进行时，如图1lD所示，随着液滴部沿着在液室6的宽度方向上相对布置的两个侧壁移动，液滴部29逐渐变大。其后，如图1lE所示，液滴部29借助于液室6的两个侧壁通过其自重滑落到液室6的底面。因此，在滑落之后，与图1OE不同，位于液室6的在流经公共流路3的液体的流动方向上的上游侧的空气在完全移动到公共流路3之前被困住。一旦发生这种情况，如果继续液体填充操作，则如图1lF和图1lG所示，残留气泡部34永久地存在于液室6中。
[0062]当比较图1OG和图1lG时，在图1IG所示的配置中，利用未设置有分支口上游侧缺口部的传统分支口，随着用液体填充液室6的操作的进行，残留气泡部34增大。相反，根据本发明，将看到:如图1OA至图1OG所示，由于分支口 31设置有分支口缺口部32，所以能够在没有任何残留气泡部或至少残留气泡部最小的情况下用液体填充液室6。
[0063]在上述设计方案的情况下，虽然分支口上游侧缺口部32 (导入口上游侧缺口部30)仅形成在分支口 31 (导入口 9)的在流经公共流路3的液体的流动方向上的上游部，但是也可以额外地在分支口的下游侧形成类似的缺口部。这将在下面参照图12A和图12B借助于包括导入口 9的分支口 31的第三设计方案来进行说明。
[0064]利用该设计方案，除了导入口上游侧缺口部30 (分支口上游侧缺口部32)之外，导入口 9还设置有导入口上游侧缺口部30以外的导入口下游侧缺口部35(分支口下游侧缺口部37)。当导入口 9设置有导入口下游侧缺口部35时，在液室6的流经公共流路3的液体的流动方向上的下游侧也确保了能够使液室6中的空气逸出的路径。然后，结果，在液体填充操作时，能够更有效地从液室6的内部去除空气。
[0065]现在，将在下面参照图13A和图13B说明根据本发明的液体喷出头5的另一个实施方式。在本实施方式中，各支撑构件4在面对对应的记录元件基板I的表面处设置有间隔件(spacer) 24和销孔25。如图13A所示，在本实施方式中，FPC配置于间隔件24并且由间隔件24支撑，FPC被电连接到记录元件基板I。销孔25是当支撑构件4安装于基部基板2时使各定位销(未示出)穿过以确保支撑构件4在基部基板2上的定位精度的孔。间隔件24改善了 FPC与记录元件基板I之间的电连接的可靠性，而销孔具有使支撑构件4容易且准确地安装于基部基板2的功能。
[0066]此外，在记录元件基板I以交错方式排列的行式头的情况下，要求使通过该行式头记录的图像的、与分隔开记录元件基板I的间隙对应的区域具有与对应于记录元件基板I的区域的图像品质相当的图像品质。为此，减小使得在记录介质传送方向上的上游侧的记录元件基板I列与紧接着的下游侧的记录元件基板I列分隔开的间隙D将是有效的。换句话说，如果间隙D大，则由于滑动导致的液体撞击位置的移位对记录介质上的将要被记录图像的部分的影响增大。为了满足减小间隙D的要求，在各支撑构件4的与对应的记录元件基板I面对的表面上、仅在支撑构件4的在对应的记录元件基板I的宽度方向上的两侧中的一侧配置间隔件24和销孔25，以使支撑构件4具有不对称结构，从而防止间隙D的增大。
[0067]图13B是当从本实施方式的基部基板2的配置有支撑构件4的表面侧观察时基部基板2的示意性立体图。注意，基部基板2中的公共流路3用虚线示出。
[0068]虽然图13A中未示出，但是基部基板2的各分配口 18均具有与对应的支撑构件4的导入口 9的形状相同的形状，其中导入口 9与分配口 18连通。
[0069]在本实施方式中,各支撑构件4设置有两个液室6,并且各液室6均设置有分配口18。注意，各分配口 18 (分支口 31)形成在与沿着对应的支撑构件4 (喷出构件41)的长度方向延伸的中心线错开的位置。该说明也适用于各导入口 9。分配口上游侧缺口部10和分配口下游侧缺口部36以如下方式形成:使得配置成与支撑构件4对应的分配口 18的形状同配置成与在正交于液体喷出头的长度方向的方向上与前述支撑构件4相邻的支撑构件4对应的分配口 18的形状回转对称。注意，分配口上游侧缺口部10需要配置于对应的分配口 18。因此，虽然未示出，但是支撑构件4的导入口 9的形状和在与液体喷出头5的长度方向正交的方向上与前述支撑构件4相邻的支撑构件4的导入口 9的形状也回转对称。
[0070]当以上述方式形成分配口 18和导入口 9时，即使当采用具有如图13A所示的不对称形状的支撑构件4时，记录介质传送方向上的上游侧的支撑构件列和下游侧的支撑构件列都可以使用具有同样形状的支撑构件4。换句话说，这些构件可以使用共用部件，从而能够减少液体喷出头5的制造成本。
[0071]虽然已经参照示例性实施方式说明了本发明，但是，应该理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式。权利要求书的范围应符合最宽泛的解释，以包含所有这种变型、等同结构和功能。
【权利要求】
1.一种液体喷出头，其包括: 多个喷出构件，其均具有用于喷出液体的喷出口和用于将液体供给到所述喷出口的液室; 基部基板，其上配置有所述多个喷出构件，所述基部基板设置有用于将液体供给到多个所述液室的公共流路；和 多个分支口，其使得所述公共流路与多个液室连通， 其特征在于，各所述分支口均设置有位于各所述分支口的在流经所述公共流路的液体的流动方向上的上游侧的缺口部。
2.根据权利要求1所述的液体喷出头,其中， 各所述分支口的所述缺口部配置在所述分支口的在与流经所述公共流路的液体的流动方向正交的方向上的两端中的一端。
3.根据权利要求1所述的液体喷出头，其中， 各所述分支口具有关于沿着流经所述公共流路的液体的流动方向延伸的所述分支口的中心线不对称的形状。
4.根据权利要求1所述的液体喷出头，其中， 在各所述分支口的在流经所述公共流路的液体的流动方向上的下游侧，形成有上游侧的缺口部以外的另一个缺口部。
5.根据权利要求4所述的液体喷出头，其中， 所述喷出构件沿着所述基部基板的长度方向以交错方式配置于所述基部基板， 各所述喷出构件均配置有一个液室， 配置在各所述喷出构件中的分支口的形状和配置在沿与所述长度方向正交的方向与该喷出构件相邻的喷出构件中的分支口的形状回转对称。
6.根据权利要求4所述的液体喷出头，其中， 所述喷出构件沿着所述基部基板的长度方向以交错方式配置于所述基部基板， 各所述喷出构件均配置有多个液室， 配置在各所述喷出构件中的多个分支口的形状和配置在沿与所述长度方向正交的方向与该喷出构件相邻的喷出构件中的多个分支口的形状回转对称。
7.根据权利要求5所述的液体喷出头，其中， 各所述喷出构件的分支口形成在与沿着所述长度方向延伸的所述喷出构件的中心线错开的位置。
8.根据权利要求1所述的液体喷出头，其中， 各所述分支口均包括配置在对应的喷出构件中并且与所述液室连通的导入口以及配置在所述基部基板中并且与所述公共流路连通的分配口，所述导入口和所述分配口彼此连通， 所述基部基板设置有用于使液体流到所述公共流路中的流入口和用于使液体从所述公共流路流出的流出口。
9.根据权利要求1所述的液体喷出头，其中， 各所述喷出构件具有记录元件基板和支撑构件， 各所述喷出构件的喷出口形成在各所述喷出构件的所述记录元件基板中，并且所述液室形成在所述支撑构件中， 各所述喷出构件的记录元件基板设置有用于将来自所述液室的液体供给到所述喷出口的液体供给口。
10.一种液体喷出头,其包括: 多个喷出构件，其均具有用于喷出液体的喷出口和用于存储将要供给到所述喷出口的液体的液室； 支撑构件，其支撑所述多个喷出构件，所述支撑构件具有用于将液体供给到所述多个喷出构件的公共流路， 其特征在于，所述公共流路借助于各自的开口部与多个所述液室连通，各所述开口部均设置有位于各所述开口部的在流经所述公共流路的液体的流动方向上的上游侧的缺口部，各所述开口部的上游侧具有关于通过所述开口部的重心并沿所述流动方向延伸的直线不对称的形状。
11.根据权利要求10所述的液体喷出头，其中， 各所述开口部的缺口部配置在所述开口部的在与流经所述公共流路的液体的流动方向正交的方向上的一端。
12.根据权利要求10所述的液体喷出头，其中， 所述多个喷出构件沿着所述公共流路配置。
13.根据权利要求10所述的液体喷出头，其中， 在各所述开口部的在流经所述公共流路的液体的流动方向上的下游侧设置有第二缺口部。
14.一种液体喷出头,其包括: 多个喷出构件，其均具有用于喷出液体的喷出口和用于存储将要供给到所述喷出口的液体的液室； 支撑构件，其支撑所述多个喷出构件，所述支撑构件具有用于将液体供给到所述多个喷出构件的公共流路， 其特征在于，所述公共流路借助于各自的开口部与多个所述液室连通，各所述开口部的在流经所述公共流路的液体的流动方向上的上游侧均具有关于通过所述开口部的重心并沿所述流动方向延伸的直线不对称的形状。
15.根据权利要求14所述的液体喷出头，其中， 在各所述开口部的上游侧形成切口部。
16.根据权利要求14所述的液体喷出头，其中， 所述多个喷出构件沿着所述公共流路配置。
17.根据权利要求14所述的液体喷出头，其中， 在各所述开口部的在流经所述公共流路的液体的流动方向上的下游侧形成有第二切口部。
【文档编号】B41J2/14GK104441992SQ201410495658
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】山田和弘, 守屋孝胤, 为永善太郎 申请人:佳能株式会社
【专利摘要】一种液体喷出头，其包括：多个喷出构件，其均具有用于喷出液体的喷出口和用于将液体供给到喷出口的液室；基部基板，其上配置有多个喷出构件，基部基板设置有用于将液体供给到多个液室的公共流路；和多个分支口，其均使得公共流路与多个液室连通。各分支口均设置有位于各分支口的在流经公共流路的液体的流动方向上的上游侧的缺口部。
【专利说明】液体喷出头
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种液体喷出头。更特别地，本发明涉及一种能够被适当地用在喷墨记录的【技术领域】中的液体喷出头。
【背景技术】
[0002]对于借助于液体喷出头喷出液体的方法，已知热方式和压电方式。在热方式的情况下，液体被加热到沸腾并起泡，利用起泡液体的力喷出液体。另一方面，在压电方式的情况下，利用压电元件的变形所产生的力喷出液体。无论液体喷出头是基于热方式还是基于压电方式，基于这些方式的液体喷出头都是通过在内部形成有一个或多个液室的各个支撑构件上层叠具有一个或多个液体喷出口和液体喷出部件的多个记录元件基板来形成的。如果液室内残留有气泡，则在喷出液体的操作中气泡可能移动到对应的记录元件基板的喷出口，从而导致喷出不良。
[0003]作为所指出的上述问题的示例性解决方案，日本特许第3228569号公报提出了如下配置:各液室的内壁设置有槽，并且使液室在对应的记录元件基板及其附近处的部分的宽度比液室的其他部分的宽度窄，以在液室中产生收缩部。利用该配置，液室中的气泡(如果有的话)能够被困在液室内，并且利用槽将液体可靠地给送到对应的记录元件基板。
[0004]近年来,行式头(line head)已经广泛用于液体喷出头的商业记录用途。行式头是如下的液体喷出头:其具有和与液体喷出头一起使用的记录介质的宽度相同的宽度。在行式头中，喷出液体的大量喷出口比以往高密度地配置。通常，通过在各支撑构件上配置多个记录元件基板来形成行式头，其中支撑构件配置于基部基板(base substrate)。在商业记录用途中，需要行式头具有高可靠性以提供高的记录速度并同时提供一定品质级别之上的图像品质。因此，不期望发生如上所述的由于气泡导致的喷出不良。
[0005]然而，当日本特许第3228569号公报的配置用于商业记录用途的行式头时，因为在行式头中需要配置非常多的记录元件基板，所以行式头的各液室不可避免地被制得小，使得各液室内部几乎不能确保用于困住气泡的空间。被设计成用于高速记录的其他行式头在短时间内喷出大量液体，使得液体在行式头的液室内高速流动。于是，被捕捉在液室中的气泡能够被推向对应的喷出口，从而产生喷出不良。
【发明内容】
[0006]因此，鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种能够减少由于气泡引起的喷出不良的发生可能性的液体喷出头。
[0007]根据本发明，通过提供如下的液体喷出头来解决上述问题:该液体喷出头包括:多个喷出构件，其均具有用于喷出液体的喷出口和用于将液体供给到所述喷出口的液室；基部基板，其上配置有所述多个喷出构件，所述基部基板设置有用于将液体供给到多个所述液室的公共流路；和多个分支口，其使得所述公共流路与多个液室连通，其中，各所述分支口均设置有位于各所述分支口的在流经所述公共流路的液体的流动方向上的上游侧的缺口部。
[0008]根据本发明，还提供一种液体喷出头，其包括:多个喷出构件，其均具有用于喷出液体的喷出口和用于存储将要供给到所述喷出口的液体的液室；支撑构件，其支撑所述多个喷出构件，所述支撑构件具有用于将液体供给到所述多个喷出构件的公共流路，其中，所述公共流路借助于各自的开口部与多个所述液室连通，各所述开口部均设置有位于各所述开口部的在流经所述公共流路的液体的流动方向上的上游侧的缺口部，各所述开口部的上游侧具有关于通过所述开口部的重心并沿所述流动方向延伸的直线不对称的形状。
[0009]根据本发明，还提供一种液体喷出头，其包括:多个喷出构件，其均具有用于喷出液体的喷出口和用于存储将要供给到所述喷出口的液体的液室；支撑构件，其支撑所述多个喷出构件，所述支撑构件具有用于将液体供给到所述多个喷出构件的公共流路，其中，所述公共流路借助于各自的开口部与多个所述液室连通，各所述开口部的上游侧均具有关于通过所述开口部的重心并沿所述流动方向延伸的直线不对称的形状。
[0010]通过下面参照附图对示例性实施方式的说明，本发明的其他特征将变得明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是根据本发明的液体喷出头的实施方式的示意性立体图，其是具有以交错方式排列的记录元件基板的行式头。
[0012]图2A、图2B和图2C是图1的液体喷出头的示意性分解立体图。
[0013]图3A和图3B是沿着图1中的线3_3截取的图1的液体喷出头的一部分的示意性截面图。
[0014]图4是能够用于本发明的目的的记录元件基板的示意性立体图。
[0015]图5是沿着图4中的线5-5截取的图4的记录元件基板的示意性截面图。
[0016]图6A、图6B、图6C和图6D是第一设计方案的导入口的示意性立体图。
[0017]图7A和图7B是第二设计方案的导入口的示意性立体图。
[0018]图8是未设置任何导入口缺口部的导入口的示意性立体图。
[0019]图9是能够用于本发明的示例性液体循环系统的示意性图示。
[0020]图10A、图10B、图10C、图10D、图10E、图1OF和图1OG是通过对使用具有第二设计方案的导入口的支撑构件而实现的液体喷出头的气液分界面的状态进行分析所获得的自由表面分析模拟结果的示意性图示。
[0021]图11A、图11B、图11C、图11D、图11E、图1IF和图1lG是通过对使用不具有任何导入口缺口部的支撑构件而实现的液体喷出头的气液分界面的状态进行分析所获得的自由表面分析模拟结果的示意性图示。
[0022]图12A和图12B是第三设计方案的导入口的示意性立体图。
[0023]图13A和图13B是根据本发明的液体喷出头的另一个实施方式的示意性立体图，其示出了该液体喷出头的构造。
【具体实施方式】
[0024]现在，将在下面参照【专利附图】
【附图说明】本发明的优选示例性实施方式。然而，注意，本发明的范围仅由权利要求书限定。换句话说，下面对实施方式的说明并不限制本发明的范围。例如，下面说明的形状、位置配置等并不限制本发明的范围。类似地，虽然下面说明的实施方式采用基于热方式的记录元件基板，但是可适用于本发明的液体喷出部件不限于热方式，基于压电方式的记录元件基板也可以用于本发明的目的。
[0025](液体喷出头的结构)
[0026]图1是根据本发明的液体喷出头的实施方式的示意性立体图，其是记录元件基板以交错方式排列的行式头。液体喷出头5包括多个喷出构件41和基部基板2。对于本实施方式，用于喷出诸如墨等的液体的喷出构件41由记录元件基板I和支撑构件4形成。由此，记录元件基板I独立地配置于对应的支撑构件4。喷出构件41在基部基板2的长度方向上以交错方式在基部基板2上排列。
[0027]图2A是从记录元件基板I侧观察的图1的液体喷出头5的示意性分解立体图并且示出了基部基板2的内部结构。图2B是从基部基板2侧观察的图1的液体喷出头的示意性分解立体图。图3A是沿着图1中的线3-3截取的图1的液体喷出头的一部分的示意性截面图。
[0028]在基部基板2中形成供液体流过的公共流路3、用于使液体流到公共流路3中的流入口 7和用于使液体从公共流路3流出的流出口 8。在各支撑构件4中形成液室6 (参见图3A)，液室6用于存储将要供给到对应的记录元件基板I的液体供给口 14(参见图5)的液体。在各支撑构件4中还形成作为开口部的导入口 9。借助于各支撑构件4的导入口 9将液体供给到各支撑构件4的液室6中。公共流路3通过各分支口 31与支撑构件4的液室6连通。各分支口 31设置有分支口上游侧缺口部32，该分支口上游侧缺口部32形成在分支口 31的在流经公共流路3的液体的流动方向上的上游侧的大致锥状缺口。
[0029]各分支口 31均包括分配口 18和导入口 9，分配口 18是形成在基部基板2中的开口，导入口 9是形成在对应的支撑构件4中的开口并且与分配口 18连通。各分配口 18均设置有位于分配口的在流经公共流路3的液体的流动方向上的上游侧的分配口上游侧缺口部10，分配口上游侧缺口部10用作对应的分支口上游侧缺口部32的一部分。与分配口18类似，各导入口 9均设置有位于导入口的在流经公共流路3的液体的流动方向上的上游侧的导入口上游侧缺口部30，导入口上游侧缺口部30也用作对应的分支口上游侧缺口部32的一部分。各导入口 9和对应的分配口 18不必具有相同或类似的形状。然而，考虑到引导液体的缺口部的作用，导入口 9的上游侧缺口部和分配口 18的上游侧缺口部优选彼此靠近，更优选彼此重叠。
[0030]另外，各液室6和对应的导入口 9形成为使得当沿对应的记录元件基板I的宽度方向观察时液室6的宽度和导入口 9的宽度基本上彼此一致。在图2A和图2B的情况下，导入口 9被配置成使得如图3A所示位于对应的液室6的在液室6的长度方向上的中心位置。然而，如果将这些导入口 9配置在液室6的上游侧也能获得期望的效果，则导入口 9可选地可以如图3B所示配置在朝向液室6的上游侧移位的相应位置。当在液体喷出头的使用初期用墨填充液体喷出头时，因为液体在进入液室6的上游部分之前被迫绕开公共流路3，所以，与各液室6的下游侧相比，气泡更容易残留在各液室6的上游侧。然而，当导入口9如图3B所不形成在各液室的上游侧时,能够减少液室6的上游侧残留的气泡的量。
[0031]分配口上游侧缺口部10和导入口上游侧缺口部30的功能和期望形状将在下文中说明。基部基板2优选地由诸如氧化铝等的具有低热膨胀率的材料制成。另外，要求基部基板2具有不允许作为行式头的液体喷出头5挠曲的刚度和足够级别的耐液体腐蚀性。虽然基部基板2可以通过使用单个板状构件形成，但是，由于当基部基板2由层叠体等制成时可以如图2A所示在基部基板2的内部形成三维流路，所以优选地使用多个薄氧化铝层的层叠体。
[0032]各记录元件基板I设置有加热器13 (参见图5)，加热器13是用于产生喷出液体用的能量的能量产生元件。这将在下文中更详细地说明。支撑构件4优选地通过使用诸如树脂制的构件等的高热绝缘性构件形成，使得记录元件基板I中的由加热器13产生的热几乎不能传递到基部基板2以及包括在基部基板2中的公共流路3。该配置提供了如下效果:使得在公共流路3中流动的液体的在上游端和下游端之间的温度差最小化。换句话说，能够使流向液体喷出头5的喷出口 11 (参见图5)的液体的温度差最小化，因此，能够减小每单位时间从液体喷出头5喷出的液滴间的量差，使得能够记录几乎没有图像不规则的高品质图像。另外，由于支撑构件4的热绝缘效果，如果记录元件基板I在高速记录时产生大量的热，则可以将传递到循环经过公共流路3的液体的热量抑制到最小水平。因此，循环液体具有最小的温度变化，从而与液体喷出头5 —起安装于记录设备主体的液体温度控制罐22 (参见图9)能够以最小的电力消耗率运行。
[0033]在支撑构件4、基部基板2和记录元件基板I具有大的线膨胀率差的情况下，当液体喷出头5被驱动运行并且其部件的温度升高到不期望的水平时，可能产生接合构件的分离和墨泄漏的问题。因此，优选地，支撑构件4由具有低导热性并且在记录元件基板I和基部基板2之间的线膨胀率差小的材料制成。用于支撑构件4的优选材料的示例包括树脂材料，特别是通过使用PPS (聚苯硫醚)或PSF (聚砜)作为基材并且将诸如二氧化硅微粒等的无机填充材料添加到基材中而制备的低线膨胀性复合材料。
[0034]当沿着各支撑构件4的主面延伸的方向上的热传导率可以被制得低时，可以选择性地采用如图2C所示的均支撑多个记录元件基板I的支撑构件4。该配置提供了减少液体喷出头5的部件数量的优点。
[0035]现在，将在下面说明记录元件基板I的结构。图4是记录元件基板I的示意性立体图，图5是沿着图4中的线5-5截取的记录元件基板的示意性截面图。这里注意，在下面的说明中，可能出现“宽度方向”和“长度方向”的表述，这些表述指的是图4中示出的相应方向。在本实施方式中，在各记录元件基板I中总共形成八个喷出口列17，各喷出口列17均具有喷出诸如墨等的液体的多个喷出口 U。
[0036]记录元件基板I基于热喷墨方式并且被设计成借助于加热器13喷墨。记录元件基板I由喷出口形成层15和加热器板16形成。在喷出口形成层15中配置多个喷出口 11和同样多的发泡室12，发泡室12被设置成与相应的喷出口 11对应。沿长度方向延伸的、用于将液体供给到发泡室12和加热器13的液体供给口 14分别形成在加热器板16中和加热器板16上。在本实施方式中，为两个喷出口列17设置一个液体供给口 14。换句话说,在本实施方式中总共配置四个液体供给口 14。如上所述，各液体供给口 14与相应支撑构件4中的液室6连通。
[0037]在加热器板16的内部设置电气配线(未示出)。电气配线被电连接到配置于基部基板2的FPC(柔性印刷电路)(未示出)的引出电极或者配置于基部基板2中的电极(未示出)。当借助于电极将脉冲电压从配置于记录设备主体的外部控制电路(未示出)输入到加热器板16时，加热器13被加热以使发泡室12中的液体沸腾。然后，从选中的喷出口11喷出液滴。
[0038]本实施方式的液体喷出头5的多个记录元件基板I在液体喷出头5的宽度方向上彼此平行地成列配置，并且一列中的记录元件基板I的位置与在液体喷出头的宽度方向上的相邻列中的记录元件基板的位置错开，使得当沿液体喷出头5的长度方向观察时记录元件基板I以交错方式排列。然而，记录元件基板I不是必须以交错方式排列。例如，记录元件基板可以选择性地在液体喷出头5的长度方向上成列地直线配置或者相对于该长度方向以一定角度倾斜地配置。
[0039]现在，将在下面说明形成在分支口 31 (包括分配口 18和导入口 9)中并且作为本发明的一个特征方面的缺口部(包括分配口缺口部10和导入口缺口部30)。由于在本实施方式中分配口 18和导入口 9具有大致相同的形状，所以下面将仅主要说明导入口缺口部30，并且将省略对分配口缺口部10的说明。
[0040]图6A和图6C示出了导入口 9的第一设计方案。图6A和图6C是从对应的记录元件基板I侧观察的支撑构件4的示意性立体图。图6B和图6D是从基部基板2侧观察的支撑构件4的示意性立体图。注意，图6A和图6B示出了一个支撑构件4设置有两个液室6的情况。换句话说，利用图4和图5所示的配置，液体从各液室6供给到一个记录元件基板I的四个液体供给口 14中的两个。另一方面，图6C和图6D示出了一个支撑构件4设置有一个液室6的情况。换句话说,利用图4和图5所示的配置,液体从一个液室6供给到一个记录元件基板I的所有四个液体供给口 14。
[0041]利用该设计方案，导入口 9的上游侧缺口部30以关于导入口 9的沿着流经公共流路3的液体的流动方向的中心线对称的方式形成在导入口 9的上游侧。
[0042]为了进行比较，在如图8所示的、在导入口 33的上游侧未设置任何缺口部的情况下，在用液体填充对应的液室6时可能经常发生整个导入口 33被液体覆盖的情况。在该情况下，存在于液室6中的空气不能逸出到公共流路3中，因此，不能进行用液体填充液室6的操作。
[0043]另一方面，当如图6A至图6D所示在各导入口 9的上游侧形成有缺口部30时，从公共流路3的上游被驱动进入对应液室6的液体首先接触到导入口上游侧缺口部30。然后，由于能够借助毛细管力将液体从导入口上游侧缺口部30容易地吸入液室6，所以能够防止发生液体覆盖整个导入口 9的情况。由此，能够用液体填充液室6，同时允许液室6中的空气逸出到公共流路3中。换句话说，能够用墨填充液室6以使残留气泡最少。
[0044]图7A示出了导入口 9的第二设计方案。图7A是从对应的记录元件基板I侧观察的支撑构件4的示意性立体图。图7B是从基部基板2侧观察的图7A所示的支撑构件4的示意性立体图。
[0045]利用第二设计方案，图7A所示的各导入口 9的缺口部30从对应的记录元件基板I的在基板I的宽度方向上的两端中的一端向着基板I的长度方向形成。换句话说，导入口上游侧缺口部30形成在导入口 9的在与流经公共流路的液体的流动方向正交的方向上的两端中的一端侧。由此，导入口 9关于沿着流经公共流路3的液体的流动方向延伸的导入口 9的中心线不对称。更具体地，用作导入口 9的开口部的上游侧形状关于通过该开口部的重心并且沿着液体流动方向延伸的直线不对称。
[0046]液室6和导入口 9形成为使得在对应的记录元件基板I的宽度方向上液室6的宽度和导入口 9的宽度基本上彼此一致。因此，使得从公共流路3被引导到导入口上游侧缺口部30的液体主要沿着位于记录元件基板I的宽度方向上的一侧的侧壁流动到液室6中，以填充液室6。由此，如果记录元件基板I在其宽度方向上具有较小的宽度，则液体几乎不能被阻挡在导入口 9处，并且气泡几乎不能残留在液室6中。
[0047]虽然各分配口 18的分配口上游侧缺口部10和对应的导入口 9的导入口上游侧缺口部30优选具有彼此类似的形状，但是，它们也可以具有彼此不同的形状。虽然分配口 18可以不必设置有分配口上游侧缺口部10，但是，当分配口 18设置有各上游侧缺口部10时，液体能够被更可靠地引导至液室6的上述侧壁，使得气泡几乎不能残留在对应的液室6中。
[0048]为了本发明的目的，“缺口部”例如可以通过将导入口 9的在流经公共流路3的液体的流动方向上的上游侧的一部分去掉而形成。可选地，“缺口部”可以通过使导入口 9在流经公共流路3的液体的流动方向上的上游侧整个相对于该流动方向倾斜而形成。
[0049](液体填充操作)
[0050]现在，将在下面说明根据本发明的液体喷出头5的填充操作。如图9所示，在包括根据本发明的液体喷出头5的记录设备中设置温度控制罐22、循环泵19、给送泵20、过滤器21、液罐23等。
[0051]在液体喷出头5中，用于将液体供给到公共流路3的流入口 7被连结到与温度控制罐22连通的树脂管，同时用于使液体从公共流路3流出的流出口 8被连结到与循环泵19连通的另一个管。当液体喷出头5被驱动时，循环泵19投入运行以使公共流路3中的液体循环。温度控制罐22被连结到热交换器(未示出)，使得其能够经历热交换操作。温度控制罐22具有如下功能:将液体供给到液体喷出头5，同时将通过循环泵19循环的液体的温度维持在一定的温度水平。另外，温度控制罐22设置有用于与外部空气连通的孔(未示出)。换句话说，温度控制罐22还具有将罐中的液体的气泡驱除到外部的功能。在液体指向流入口 7之前，从流出口 8流出的液体的温度由温度控制罐22控制并限制，因此，位于流入口 7的位置处的液体的温度能够总是保持在一定的温度范围内。当记录元件基板I的温度太高时，可以降低温度控制罐22的温度控制操作用的目标温度，从而将较低温度的液体供给到液体喷出头5。
[0052]在借助于过滤器21将来自存储液体的液罐23的液体中所含有的异物去除之后，给送泵20能够将该液体传送到温度控制罐22，以将液体供给到温度控制罐22，从而补充由于图像记录操作而被液体喷出头5消耗的液体。
[0053]在记录操作中，循环泵19操作以将液体从流出口 8泵出。然而，当用液体填充液体喷出头5时，需要防止空气从各喷出口 11被吸入。为此，循环泵19被驱动以产生沿相反方向的液体流(从下游到上游的液体流)，从而强制地将液体从流出口 8加压供给到液体喷出头5。
[0054]图1OA至图1OG是通过对如下液体喷出头5在被液体填充时的气液分界面的状态进行分析而获得的VOF(自由表面分析)模拟结果的示意性图示，该液体喷出头5是利用具有如图7A所示的第二设计方案的导入口 9的支撑构件4实现的。注意，图1OA至图1OG示出了用液体填充液体喷出头5的操作的时间顺序。此外注意，为了减小模拟的计算负荷，通过从图7A所示的支撑构件的两个液室6中仅提取一个液室而实现的系统被当作分析用的对象空间。此外注意，在图1OA至图1OG中仅选取并整理公共流路3、液室6、包括分配口 18和导入口 9的分支口 31以及液体供给口 14。在图1OA至图1OG所示的部件中，深色区域表示液体存在的区域，而空气存在于其他区域。使液体与各壁面的接触角度等于53.5°。
[0055]当如图1OA所示开始用来自公共流路3的液体填充液室的液体填充操作以使得液体到达分支口 31时，如图1OB所示，液体首先到达分支口上游侧缺口部32以在那里产生液体导入起点28。
[0056]当液体填充操作继续进行时，如图1OC所示，通过在分支口上游侧缺口部32处产生的毛细管力由液体形成液滴部29，该液滴部29借助于分支口上游侧缺口部32侵入液室6内。由此，分支口 31没有被填充到液室6中的液体堵塞，因此确保了液室6中的空气排出到公共流路3的路径，使得液体能够顺利地导入到液室6中。
[0057]然后，如图1OD所示，液滴部29被引导到液室6的在记录元件基板I的宽度方向上的一个侧壁。其后，如图1OE所示，液滴部29借助于该侧壁通过其自重滑落到液室6的底面(与液体供给口 14连通的面)。由此，借助于分支口上游侧缺口部32和液室6的在记录元件基板I的宽度方向上相对布置的两个侧壁中的仅一个侧壁建立从公共流路3到液室6的底面的液流路径。此时，在公共流路3的未被液体润湿的侧壁侧、即在公共流路3的在记录元件基板I的宽度方向上相对布置的两个侧壁中的一个侧壁侧确保了能够使液室6中存在的气体逸出的路径。
[0058]当液体填充操作继续进行时，如图1OF所示，上述液流路径仍然存在而不会被损坏，使得液室6中的在流经公共流路3的液体的流动方向上的上游侧空间首先被液体填充。然后，最终，如图1OG所示，整个液室6被液体填充而没有任何气泡残留在液室6中。
[0059]为了便于进行比较，图1lA至图1lG是通过对如下液体喷出头的气液分界面的状态进行分析而获得的VOF模拟结果的示意性图示，该液体喷出头是利用具有如图8所示的不具有导入口缺口部的导入口 33的支撑构件4实现的。注意，图1lA至图1lG示出了用液体填充液体喷出头的操作的时间顺序。模拟所采用的条件与上面参照图1OA至图1OG所说明的情况相同。此外注意，为了进一步减小如图1lA至图1lG所示的分析的计算负荷，通过液室6的中心的平面被假定为镜对称平面。为此，虽然图1lA至图1lG中的液室6的尺寸可以与图1OA至图1OG中的液室的尺寸不同，但是图1lA至图1lG的模拟所采用的液室6的尺寸与图1OA至图1OG的液室6的尺寸完全相同。为了容易理解对液体移动的说明，在从液体填充操作开始所经过的时间方面，并不需要图1lA至图1lG分别与图1OA至图1OG对应。
[0060]当如图1lA所示开始利用来自公共流路3的液体填充液室的液体填充操作时，如图1lB所示，液体首先到达分支口 31。当液体填充操作继续进行时，如图1lC所示，在分支口 31中形成液滴部29。然而，注意，图1lC与图1OC的不同之处在于:当液体从分支口 31沿着在液室6的宽度方向上相对布置的两个侧壁流动时形成液滴部29。注意，虽然在图1lC中液滴部29可以仅接触液室6的一个侧壁，但是，由于上面已经说明的原因，更具体地，由于图1lA至图1lG示出了通过利用镜对称平面进行模拟所获得的结果，所以虽然未示出，但是液滴部29也接触另一个侧壁。
[0061]其后，当液体填充操作继续进行时，如图1lD所示，随着液滴部沿着在液室6的宽度方向上相对布置的两个侧壁移动，液滴部29逐渐变大。其后，如图1lE所示，液滴部29借助于液室6的两个侧壁通过其自重滑落到液室6的底面。因此，在滑落之后，与图1OE不同，位于液室6的在流经公共流路3的液体的流动方向上的上游侧的空气在完全移动到公共流路3之前被困住。一旦发生这种情况，如果继续液体填充操作，则如图1lF和图1lG所示，残留气泡部34永久地存在于液室6中。
[0062]当比较图1OG和图1lG时，在图1IG所示的配置中，利用未设置有分支口上游侧缺口部的传统分支口，随着用液体填充液室6的操作的进行，残留气泡部34增大。相反，根据本发明，将看到:如图1OA至图1OG所示，由于分支口 31设置有分支口缺口部32，所以能够在没有任何残留气泡部或至少残留气泡部最小的情况下用液体填充液室6。
[0063]在上述设计方案的情况下，虽然分支口上游侧缺口部32 (导入口上游侧缺口部30)仅形成在分支口 31 (导入口 9)的在流经公共流路3的液体的流动方向上的上游部，但是也可以额外地在分支口的下游侧形成类似的缺口部。这将在下面参照图12A和图12B借助于包括导入口 9的分支口 31的第三设计方案来进行说明。
[0064]利用该设计方案，除了导入口上游侧缺口部30 (分支口上游侧缺口部32)之外，导入口 9还设置有导入口上游侧缺口部30以外的导入口下游侧缺口部35(分支口下游侧缺口部37)。当导入口 9设置有导入口下游侧缺口部35时，在液室6的流经公共流路3的液体的流动方向上的下游侧也确保了能够使液室6中的空气逸出的路径。然后，结果，在液体填充操作时，能够更有效地从液室6的内部去除空气。
[0065]现在，将在下面参照图13A和图13B说明根据本发明的液体喷出头5的另一个实施方式。在本实施方式中，各支撑构件4在面对对应的记录元件基板I的表面处设置有间隔件(spacer) 24和销孔25。如图13A所示，在本实施方式中，FPC配置于间隔件24并且由间隔件24支撑，FPC被电连接到记录元件基板I。销孔25是当支撑构件4安装于基部基板2时使各定位销(未示出)穿过以确保支撑构件4在基部基板2上的定位精度的孔。间隔件24改善了 FPC与记录元件基板I之间的电连接的可靠性，而销孔具有使支撑构件4容易且准确地安装于基部基板2的功能。
[0066]此外，在记录元件基板I以交错方式排列的行式头的情况下，要求使通过该行式头记录的图像的、与分隔开记录元件基板I的间隙对应的区域具有与对应于记录元件基板I的区域的图像品质相当的图像品质。为此，减小使得在记录介质传送方向上的上游侧的记录元件基板I列与紧接着的下游侧的记录元件基板I列分隔开的间隙D将是有效的。换句话说，如果间隙D大，则由于滑动导致的液体撞击位置的移位对记录介质上的将要被记录图像的部分的影响增大。为了满足减小间隙D的要求，在各支撑构件4的与对应的记录元件基板I面对的表面上、仅在支撑构件4的在对应的记录元件基板I的宽度方向上的两侧中的一侧配置间隔件24和销孔25，以使支撑构件4具有不对称结构，从而防止间隙D的增大。
[0067]图13B是当从本实施方式的基部基板2的配置有支撑构件4的表面侧观察时基部基板2的示意性立体图。注意，基部基板2中的公共流路3用虚线示出。
[0068]虽然图13A中未示出，但是基部基板2的各分配口 18均具有与对应的支撑构件4的导入口 9的形状相同的形状，其中导入口 9与分配口 18连通。
[0069]在本实施方式中,各支撑构件4设置有两个液室6,并且各液室6均设置有分配口18。注意，各分配口 18 (分支口 31)形成在与沿着对应的支撑构件4 (喷出构件41)的长度方向延伸的中心线错开的位置。该说明也适用于各导入口 9。分配口上游侧缺口部10和分配口下游侧缺口部36以如下方式形成:使得配置成与支撑构件4对应的分配口 18的形状同配置成与在正交于液体喷出头的长度方向的方向上与前述支撑构件4相邻的支撑构件4对应的分配口 18的形状回转对称。注意，分配口上游侧缺口部10需要配置于对应的分配口 18。因此，虽然未示出，但是支撑构件4的导入口 9的形状和在与液体喷出头5的长度方向正交的方向上与前述支撑构件4相邻的支撑构件4的导入口 9的形状也回转对称。
[0070]当以上述方式形成分配口 18和导入口 9时，即使当采用具有如图13A所示的不对称形状的支撑构件4时，记录介质传送方向上的上游侧的支撑构件列和下游侧的支撑构件列都可以使用具有同样形状的支撑构件4。换句话说，这些构件可以使用共用部件，从而能够减少液体喷出头5的制造成本。
[0071]虽然已经参照示例性实施方式说明了本发明，但是，应该理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式。权利要求书的范围应符合最宽泛的解释，以包含所有这种变型、等同结构和功能。
【权利要求】
1.一种液体喷出头，其包括: 多个喷出构件，其均具有用于喷出液体的喷出口和用于将液体供给到所述喷出口的液室; 基部基板，其上配置有所述多个喷出构件，所述基部基板设置有用于将液体供给到多个所述液室的公共流路；和 多个分支口，其使得所述公共流路与多个液室连通， 其特征在于，各所述分支口均设置有位于各所述分支口的在流经所述公共流路的液体的流动方向上的上游侧的缺口部。
2.根据权利要求1所述的液体喷出头,其中， 各所述分支口的所述缺口部配置在所述分支口的在与流经所述公共流路的液体的流动方向正交的方向上的两端中的一端。
3.根据权利要求1所述的液体喷出头，其中， 各所述分支口具有关于沿着流经所述公共流路的液体的流动方向延伸的所述分支口的中心线不对称的形状。
4.根据权利要求1所述的液体喷出头，其中， 在各所述分支口的在流经所述公共流路的液体的流动方向上的下游侧，形成有上游侧的缺口部以外的另一个缺口部。
5.根据权利要求4所述的液体喷出头，其中， 所述喷出构件沿着所述基部基板的长度方向以交错方式配置于所述基部基板， 各所述喷出构件均配置有一个液室， 配置在各所述喷出构件中的分支口的形状和配置在沿与所述长度方向正交的方向与该喷出构件相邻的喷出构件中的分支口的形状回转对称。
6.根据权利要求4所述的液体喷出头，其中， 所述喷出构件沿着所述基部基板的长度方向以交错方式配置于所述基部基板， 各所述喷出构件均配置有多个液室， 配置在各所述喷出构件中的多个分支口的形状和配置在沿与所述长度方向正交的方向与该喷出构件相邻的喷出构件中的多个分支口的形状回转对称。
7.根据权利要求5所述的液体喷出头，其中， 各所述喷出构件的分支口形成在与沿着所述长度方向延伸的所述喷出构件的中心线错开的位置。
8.根据权利要求1所述的液体喷出头，其中， 各所述分支口均包括配置在对应的喷出构件中并且与所述液室连通的导入口以及配置在所述基部基板中并且与所述公共流路连通的分配口，所述导入口和所述分配口彼此连通， 所述基部基板设置有用于使液体流到所述公共流路中的流入口和用于使液体从所述公共流路流出的流出口。
9.根据权利要求1所述的液体喷出头，其中， 各所述喷出构件具有记录元件基板和支撑构件， 各所述喷出构件的喷出口形成在各所述喷出构件的所述记录元件基板中，并且所述液室形成在所述支撑构件中， 各所述喷出构件的记录元件基板设置有用于将来自所述液室的液体供给到所述喷出口的液体供给口。
10.一种液体喷出头,其包括: 多个喷出构件，其均具有用于喷出液体的喷出口和用于存储将要供给到所述喷出口的液体的液室； 支撑构件，其支撑所述多个喷出构件，所述支撑构件具有用于将液体供给到所述多个喷出构件的公共流路， 其特征在于，所述公共流路借助于各自的开口部与多个所述液室连通，各所述开口部均设置有位于各所述开口部的在流经所述公共流路的液体的流动方向上的上游侧的缺口部，各所述开口部的上游侧具有关于通过所述开口部的重心并沿所述流动方向延伸的直线不对称的形状。
11.根据权利要求10所述的液体喷出头，其中， 各所述开口部的缺口部配置在所述开口部的在与流经所述公共流路的液体的流动方向正交的方向上的一端。
12.根据权利要求10所述的液体喷出头，其中， 所述多个喷出构件沿着所述公共流路配置。
13.根据权利要求10所述的液体喷出头，其中， 在各所述开口部的在流经所述公共流路的液体的流动方向上的下游侧设置有第二缺口部。
14.一种液体喷出头,其包括: 多个喷出构件，其均具有用于喷出液体的喷出口和用于存储将要供给到所述喷出口的液体的液室； 支撑构件，其支撑所述多个喷出构件，所述支撑构件具有用于将液体供给到所述多个喷出构件的公共流路， 其特征在于，所述公共流路借助于各自的开口部与多个所述液室连通，各所述开口部的在流经所述公共流路的液体的流动方向上的上游侧均具有关于通过所述开口部的重心并沿所述流动方向延伸的直线不对称的形状。
15.根据权利要求14所述的液体喷出头，其中， 在各所述开口部的上游侧形成切口部。
16.根据权利要求14所述的液体喷出头，其中， 所述多个喷出构件沿着所述公共流路配置。
17.根据权利要求14所述的液体喷出头，其中， 在各所述开口部的在流经所述公共流路的液体的流动方向上的下游侧形成有第二切口部。
【文档编号】B41J2/14GK104441992SQ201410495658
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】山田和弘, 守屋孝胤, 为永善太郎 申请人:佳能株式会社
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