[發明專利]液滴噴射頭和液滴噴射裝置

有效

• 申請號: 200710149284.0
• 申請日: 2007-09-11
• 公開（公告）號: CN101204876A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 奧田真一
• 申請（專利權）人: 富士施樂株式會社
• 主分類號: B41J2/14
• 分類號: B41J2/14
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 李輝;呂俊剛

技術領域

本發明涉及液滴噴射頭和液滴噴射裝置，更具體地涉及一種利用壓電元件來噴射極小的墨滴的噴墨記錄頭和噴墨記錄裝置。

背景技術

近年來，在以噴墨打印機為代表的液滴噴射裝置中，存在著在高圖像質量記錄與高速記錄之間獲得平衡的需求。具體來說，存在著對這樣的液滴噴射裝置的強烈需求，該液滴噴射裝置即使對于其中容易發生墨水滲出和透視(show-through)的普通紙張也能夠以高圖像質量來執行記錄。

為了對普通紙張執行高圖像質量的記錄，使用粘度高的墨水(顏色材料濃度高的墨水)來保證高記錄分辨率并防止墨水滲出和透視是有效的。

此外，為了實現高速記錄，必須在一次行進(pass)中執行高分辨率的記錄，并且已提出了所謂的矩陣型頭作為適于該操作的液滴噴射頭。因為矩陣型頭的噴射器是二維平面地排列的，所以矩陣型頭可以在一次行進中執行高分辨率的記錄(300dpi或更高)。二維排列的噴射器中的每一個都連接到圖7中示出的公共流動路徑(flow?path)，由此提供墨水。

但是，當高粘度的墨水與矩陣型頭相結合時，存在著這樣的問題：在公共流動路徑中的流動路徑阻力變得過大，從而執行穩定的液滴噴射變得困難。也就是說，在矩陣型頭中，由于在各噴射器之間設置了公共流動路徑，所以難以保證在公共流動路徑中的大的截面積，并且流動路徑阻力容易變大。當增大公共流動路徑的截面積時，頭的大小增大，這在點的高度致密化和裝置的大小方面造成問題。另外，當在截面積小的公共流動路徑中使用高粘度墨水時，在公共流動路徑中的流動路徑阻力變得極大；因此，不能再對各個噴射器進行充足的墨水供應，并且高頻率地執行穩定的液滴噴射變得困難。

作為針對墨水供應變得不充足的一種措施，還提出了一種通過使公共流動路徑中的墨水循環(circulate)來幫助墨水供應的方法(例如，參見日本專利申請特開(JP-A)No.08-238772和No.2005-225182)。圖7是示出應用了墨水循環的常規矩陣型頭中的噴射器和公共流動路徑的設置的圖。噴射器120以矩陣形式二維地排列，公共流動路徑114設置在多列噴射器120之間。噴射器120經由連通路徑116(墨水供應路徑)連接到公共流動路徑114，由此從公共流動路徑114向噴射器120供應墨水。沿箭頭方向在公共流動路徑114中形成墨水循環流，以幫助向噴射器120供應墨水。

然而，在應用了墨水循環的這種常規矩陣型頭中，存在著這樣的問題：產生了由公共流動路徑中的流動路徑阻力導致的背壓(back?pressure)的變化。即，當在公共流動路徑114中產生大的流動路徑阻力(R)并在公共流動路徑114中產生強制的墨水循環流(以Q表示流速)時，在沿著公共流動路徑114的墨水中出現壓力差ΔP。例如，當考慮如圖7所示的噴射器120A(其連接到公共流動路徑114的上游側)和噴射器120B(其連接到公共流動路徑114的下游側)時，假設R表示噴射器120A和噴射器120B之間的公共流動路徑114中的流動路徑阻力，在噴射器120A和噴射器120B的連接部分中出現的壓力差(ΔP)等于R×Q。即，作用于噴射器120B的背壓變得比作用于噴射器120A的背壓小(在負方向上增加)ΔP。例如，假設R等于1×10¹¹Ns/m⁵并且Q等于1×10^-8m³/s，則ΔP變得等于1kPa(102mmH20)。噴射器120的噴射特性(液滴體積、液滴速度等)對背壓非常敏感，甚至大約10mmH20的背壓差都會影響圖像質量。因此，當如在上述計算結果中組合矩陣型頭和高粘度墨水時，存在著這樣的問題：噴射器120之間的背壓差對各個噴射器120的噴射特性有很大的影響，并且難以獲得均勻的噴射特性。結果，不能實現高圖像質量的記錄。

此外，作為使用高粘度墨水時的另一問題，存在著這樣的問題：墨水粘度在噴嘴的附近增大。即，在液滴噴射頭中，響應于記錄信號而控制來自各個噴射器的墨水的噴射，但是在使用頻率低的噴嘴中，產生了這樣的現象：墨水溶劑從噴嘴開口蒸發，并且在噴嘴附近的部分處的墨水粘度增加。當發生這種墨水粘度增加時，這產生了以下的問題：例如，噴射器變得不能執行正確的墨水噴射、液滴體積和液滴速度降低以及出現不噴射的情況。為了控制這種墨水粘度增加的發生，公開了一種使墨水在噴嘴附近循環的結構(例如，參見JP-A?No.2002-234175)，但這也沒有考慮在噴射器之間產生的背壓的上述不均勻性，并且不能消除噴射器之間的特性變化。