液体排出头和液体排出装置

技术领域

本公开涉及液体排出头和液体排出装置。

背景技术

作为液体排出装置的喷墨打印机包括排出液体(例如墨水)的液体排出头。液体排出头包括能量生成元件，该能量生成元件生成用于排出液体的排出能量。从液体排出头排出的液滴落在记录介质上以进行记录。

在喷墨打印机中，液体振动导致排出口中弯液面(meniscuses)振动。特别地，具有密集排列的多个喷嘴和单位时间高液体流速的液体排出头倾向于产生这种弯液面振动。例如，当同时停止从多个排出口排出液体时，液体向前移动的惯性力增加。惯性力将喷嘴中的液体推出，使弯液面从排出口突出。作为液体供给源的液体罐通常被构造为保持负压以防止液体从供给口滴落。由于这个原因，从液体罐供给的液体受到力的作用，以将其拉回到上游(朝向液体罐)。如上所述，这导致弯液面在排出口中突出的液体移回至相对侧。

因此，在停止排出后，在排出口中引起弯液面振动，弯液面振动中弯液面向前突出并向后缩回。这种振动随着单位时间的墨水流速的增加而增加。如果在弯液面向前突出或向后缩回的状态下进行下一次排出，在前一种状态下会有小液滴飞溅，在后一种状态下排出速度和体积会降低，这两种情况都可能导致打印故障，例如排出不稳定。

为了解决上述问题，日本特开第2006-240150号公报公开了一种技术，该技术使用缓冲室来衰减排出口中的弯液面振动，该缓冲室用于在公共液体室中远离排出口的液体排出头的表面和墨水通道的中间点中容纳气泡。

日本特开第2002-166553号公报公开了一种技术，该技术使用在液体排出头的最外喷嘴列中没有排出口的伪通道来衰减弯液面振动，在此余留气泡使得伪通道用作缓冲器。

日本特开第2006-240150号公报中公开的液体排出头可能无法产生足够的减小弯液面振动的效果，因为从排出口到缓冲室的距离大。相反，在日本特开第2002-166553号公报中公开的液体排出头在以正常流速进行记录时具有足够的减小弯液面振动的效果，因为从用作缓冲器的伪通道到排出口的距离小。然而，在以每单位时间高墨水流速进行记录时，伪通道中的气泡能够与墨水一起流动到达排出口，因而降低了墨水排出性能。

公开内容

本公开提供了一种液体排出头，即使在单位时间以高墨水流速进行记录，也可以稳定地减小或消除排出口中的弯液面振动。

在本公开的一个方面，一种液体排出头包括通道构件，所述通道构件包括排出口和至少一个通道，所述排出口被构造成排出液体，所述至少一个通道被构造成将液体供给到所述排出口；以及记录元件基板，所述记录元件基板包括供给路径和能量生成元件，所述供给路径利用连接部连接到所述至少一个通道，所述供给路径被构造为将液体供给到所述至少一个通道，所述能量生成元件被构造为从所述排出口排出所述液体，其中，所述通道构件还包括多个空间，所述多个空间在所述通道构件的面向所述连接部的位置处，所述空间通过利用覆盖部覆盖所述通道构件的凹槽的部分而形成，所述空间的各个包括与所述至少一个通道连通的开口。

从下面参照附图对实施例的描述，本公开的进一步的特征将变得清楚。

附图说明

图1是示出本公开的记录装置的示例的示意图。

图2是本公开的液体排出头的示例的透视图。

图3是示出本公开的液体排出头的示例的分解图。

图4A是本公开的液体排出头的内部结构的示例的透视图。

图4B是本公开的液体排出头的内部结构的示例的截面图。

图5是示出本公开的记录元件的示例的分解图。

图6是本公开的记录元件的示例的截面图。

图7是本公开的记录元件的示例的截面图。

图8是本公开的记录元件的示例的截面图。

图9A是示出本公开的记录元件中的气泡的行为的图。

图9B是示出本公开的记录元件中的气泡的行为的图。

图9C是示出本公开的记录元件中的气泡的行为的图。

图10A是比较示例的记录元件的示例的截面图。

图10B是比较示例的记录元件的示例的截面图。

图11A是根据本公开的第二实施例的记录元件的截面图。

图11B是根据本公开的第二实施例的记录元件的截面图。

图12是根据本公开的第三实施例的记录元件的截面图。

图13A是根据本公开的第四实施例的记录元件的截面图。

图13B是根据本公开的第四实施例的记录元件的截面图。

图13C是根据本公开的第四实施例的记录元件的截面图。

具体实施方式

以下将描述本公开的实施例。以下实施例描述排出墨水或液体的液体排出头，以及作为液体排出装置的喷墨记录装置。

记录装置和液体排出头概述

图1是示出根据本公开的实施例的记录装置的示意图。作为液体排出装置的记录装置1包括导轨2，滑架3布置在导轨2上以扫描记录介质。滑架3装载有液体排出头5，其排出液体用于打印(记录)。根据本公开的实施例的记录装置可以是被构造为从液体排出头排出液体的同时移动记录介质而无需移动滑架的记录装置。

通过墨水供给管4从墨水供给源6向液体排出头5供给墨水。液体排出头5包括许多喷嘴，当驱动诸如加热器或压电元件的能量生成元件时，墨水通过这些喷嘴排出。墨水供给源6包括独立于各种墨水的墨水存储器7，这里四种颜色的墨水是黑色、黄色、品红色和青色。每个墨水存储器7包括连接到外部的连接口并且被构造为在外部墨水瓶等中直接供给墨水。墨水供给管4独立于各种墨水并且将墨水供给源6(墨水存储器7)连接到液体排出头5。

墨水供给源6可以是可更换的墨水罐或墨水盒。墨水供给源6可以布置在滑架3上或者与液体排出头5集成。

图2是液体排出头5的示意图。图3是液体排出头5的分解透视图。如图3所示，液体排出头5包括子罐单元10、头体12和记录元件单元14。头体12和子罐单元10被拧在一起，将第一个弹性构件11保持于其间，以便固定和密封。头体12和记录元件单元14被拧在一起，将第二个弹性构件13保持于其间，以便固定和密封并且连接到墨水通道。记录元件单元14包括记录元件30、支撑构件31、电基板32和电线板33。

接下来，将描述墨水供给路径。图4A和图4B是示出本公开的实施例的液体排出头5的内部结构的示例的图。图4B是沿图4A中线IVB-IVB截取的液体排出头5的截面图。液体排出头5通过墨水供给管4从墨水供给源6(见图1)将墨水通过接头20供给到子罐单元10中的墨水室21中。供给到每个墨水室21的墨水通过头体12的过滤器22并且通过第一内部通道23供给到记录元件单元14。供给口24和记录元件单元14的第二内部通道25由支撑构件31形成。在本实施例中，第二内部通道25朝向记录元件30扩展。

接下来，将描述记录元件30的结构。图5是示出记录元件30的结构的分解图。记录元件30包括由硅制成的记录元件基板40和利用光刻技术形成在记录元件基板40上的通道构件41。

通道构件41包括通道形成构件42和增强通道形成构件42和记录元件基板40之间粘合的粘合增强构件43。

以下将描述用于制造记录元件30的过程。然而，这仅仅是说明性的，并且本公开不限于该过程。首先，在记录元件基板40上形成粘合增强构件43的层。此后，利用曝光设备和光掩模对该层图案化以形成粘合增强构件43，在该粘合增强构件中形成期望形状的开口。形成方法的示例是使用曝光设备和光掩模将由光敏材料制成的粘合增强构件43图案化为期望形状的方法。该方法仅硬化来自曝光设备的光照射的部分，而被光掩模遮蔽的部分未被硬化。这允许通过在光照射之后冲洗掉未硬化部分以给出期望的形状。用于粘合增强构件的材料的示例包括仅在未被光照射的区域中硬化的材料。

接下来，在粘合增强构件43上形成通道模具(未示出)。通道形成构件42形成在通道模具上，并且使用曝光设备和光掩模形成排出口52。此后，在记录元件基板40中形成供给路径50。接下来，用试剂或类似物去除通道模具以形成通道构件41。

第一实施例

下文将描述本公开的第一实施例。

图6是沿图5中的线VI-VI和图7中的线VI-VI截取的第一实施例的记录元件30的截面图。在以下描述中，深度是指在液体排出方向上的长度。记录元件基板40包括供给路径50和多个能量生成元件51。本实施例中的能量生成元件51是电热转换元件，但也可以是其他压力生成单元，例如压电元件。通道形成构件42包括多个排出口52和与各个排出口52相对应的通道53。排出口52的位置对应于能量生成元件51的位置。在本实施例中，多个能量生成元件51以一侧600dpi和两侧1200dpi的密度交错排列。墨水从供给路径50供给到通道53并且墨水由能量生成元件51驱动通过排出口52排出到外部。通道形成构件42还包括肋54，其位于与排出口52同侧的位置并且面向供给路径50和记录元件基板40的通道53之间的连接部44。肋54在供给路径50的纵向方向上延伸。连接部44由图6中的点划线表示。在本实施例中，肋54的宽度为60μm，深度为16μm。由肋54中的虚线表示的区域是空间55，稍后描述。

图7是沿图6中的VII-VII线截取的记录元件30的截面图。图8是沿图7中的VIII-VIII线截取的记录元件30的截面图。在粘合增强构件43中，示出了仅设置在肋54上的部分。在供给路径50的纵向方向上延伸的肋54包括多个空间55。各个空间55通过利用粘合增强构件43的覆盖部57覆盖记录元件基板40的肋54的凹槽的部分而形成并且包括与通道53连通的开口56。空间55在平行于记录元件基板40的平面方向(即，在垂直于液体排出方向的平面方向)上延伸。即使当墨水被供给到液体排出头5时，空气或气泡58停留在空间55中以表现出衰减排出口52中弯液面振动的功能(以下也称为“缓冲功能”)。由于本公开的实施例的构造在排出口52附近具有缓冲功能，因此与现有构造的功能相比，预期有更有效的功能。本公开允许仅利用现有部件和制造工艺来形成用作缓冲器的空间55，而无需使用其他部件。

在本实施例中，在通道构件41的纵向方向上一行中每隔四个排出口52、以一定间隔布置空间55。每个空间55在纵向方向上的宽度为15μm，长度为75μm。开口56在纵向方向上的长度为30μm。覆盖部57在纵向方向上的长度为45μm。开口56在纵向方向上的长度可以是空间55在液体排出方向上的深度的大约两倍。这是为了通过利用试剂可靠地移除通道模具以防止通道模具残留。如果通道模具保留在通道构件41中，则在形成通道构件41之后的硬化过程中，通道模具可能由于热量而膨胀，导致制造故障，例如通道构件41破裂。

在本公开实施例的构造中，空间55位于与供给路径50和通道53之间的连接部相对应的位置。这些位置偏离从供给路径50到通道53的墨流路径。为此，即使当墨水被填充到液体排出头5中时，或者当执行从排出口52抽吸墨水的恢复操作以从打印故障中恢复时，气泡58被保持在空间55中。气泡58在排出液体中起到吸收液体振动的缓冲器的作用，即使发生弯液面振动也能防止打印质量下降。

图9A至图9C示出气泡58在空间55中的行为。在空间55中，开口56在与液体排出方向相反的方向上开口，并且供给路径50连接到空间55的上方。因此，当气泡58由于温度变化而长大时(图9B)，从开口56排出的空气被排出到通道的上游(图9C)。这种构造消除了在打印中气泡58流向排出口52而导致打印故障的风险。

在图7所示的实施例中，每隔四个排出口52设置一个空间55，使得所有排出口52都具有同等的缓冲功能。空间55之间的间隔可以减小。这种构造减小了每个排出口52和缓冲器(开口56)之间的距离，但减小了每个空间55中气泡58的体积，从而降低了空间55中的缓冲效果。空间55的结构可以使得开口56位于空间55的中心。然而，这种结构使得气泡58可能被释放，并且具有大体积的气泡可能吸收振动。因此，每个覆盖部57可以设置在每个空间55的一侧上，如图8所示。

图10A和图10B示出比较示例的记录元件30的截面图，其中一个空间55包括多个开口56。图10A相当于沿图6中的XA-XA线截取的记录元件30的截面图。图10B是沿图10A中的XB-XB线截取的记录元件30的截面图。

图10A对应于图7。图10B对应于图8。图10A示出粘合增强构件43中仅设置在肋54上的部分。如图10A和图10B所示，即使在空间55包括多个开口56的结构中，粘合增强构件43(覆盖部57)和通道形成构件42之间的气泡58还起到缓冲作用。然而，允许气泡58释放的多个开口56的存在降低了气泡保持性能，因而消除了缓冲功能。相反，本公开的实施例在每个空间55中仅包括一个开口56，从而提供恒定的缓冲功能。

第二实施例

将省略与第一实施例共同点的描述。

图11A和图11B是根据第二实施例的记录元件30的截面图。图11A相当于沿图6中的XIA-XIA线截取的记录元件30的截面图。图11B是沿图11A中的线XIB-XIB截取的记录元件30的截面图。图11A示出粘合增强构件43中仅设置在肋54上的部分。如图4B所示，记录元件单元14的第二内部通道25从供给口24向记录元件30扩展。在这种情况下，记录元件30中的排出口52离供给口24越远，在打印开始时临时墨水供给短缺就越明显。为了解决该问题，在本实施例中，如图11A所示，在远离供给口24的端部处的空间55具有比其它更长的覆盖部57。这允许在端部处的空间55容纳较大的气泡58远离用作缓冲区域的开口56的排出口52，并且即使在远离供给口24的排出口52处也能够预期高缓冲效果。另一方面，有的排出口52远离开口56，则仅在开口56附近能够获得缓冲功能。

第三实施例

图12是根据第三实施例的记录元件30的截面图。图12是沿图6中的XII-XII线截取的记录元件30的截面图。图12示出粘合增强构件43中仅设置在肋54上的部分。空间55可以在通道构件41的纵向方向上布置成两行或更多行。图12示出示例，在该示例中肋54的厚度增加并且空间55在纵向方向上排列成两排或更多排。这增加了每个气泡58的截面积和体积，提供了更高的缓冲效果。另一方面，肋54的厚度的增加使从供给路径50到通道53的墨流路径变窄，导致干扰供给的风险。

第四实施例

图13A至图13C是第四实施例的示意图。在本实施例中，两个供给路径50连接到记录元件30中的一个排出口52。图13A至图13C是从侧面观察记录元件30的截面图。这种构造还通过在面向供给路径50和通道53之间的连接部44的位置处提供空间55来提供高缓冲效果。在这种情况下，空间55的覆盖部57可以由通道形成构件42形成，如图13B所示，或者由通道形构件42中的其它层形成，如图13C所示。

根据本公开的实施例，一种液体排出头，即使在以单位时间高墨水流速进行记录时，也可以稳定地减少或消除排出口中的弯液面振动。

虽然已经参考实施例描述了本公开，但应当理解，本公开不限于所公开的实施方式。以下权利要求的范围应得到最广泛的解释，以涵盖所有此类修改以及等效的结构和功能。