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公開番号2024177357
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-19
出願番号2024173921,2023004333
出願日2024-10-02,2016-12-08
発明の名称液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体の供給方法
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人谷・阿部特許事務所
主分類B41J 2/14 20060101AFI20241212BHJP(印刷;線画機;タイプライター;スタンプ)
要約【課題】液体吐出ヘッドの流路の液体を流すことにより吐出口からの液体の蒸発によるインクの増粘などを抑制し、画像の色むらなどを低減することを可能とする。
【解決手段】液体吐出ヘッドは、液体を吐出するための吐出口と、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子が配される流路と、吐出口と流路とを連通する吐出口部と、外部から前記流路に液体を流入させるため供給流路と、前記流路から外部へ液体を流出させるための流出流路と、を備える。そして、流路と吐出口部との連通部における流路の高さをHμm、吐出口から液体が吐出される方向における吐出口部の長さをPμm、流路内の液体の流れ方向における吐出口部の長さをWμm、とした場合に、H^-0.34×P^-0.66×W>1.7を満たす。
【選択図】図22
特許請求の範囲【請求項１】
液体を吐出するための吐出口と、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子が配される流路と、前記吐出口と前記流路とを連通する吐出口部と、外部から前記流路に液体を流入させるための供給流路と、前記流路から外部へ液体を流出させるための流出流路と、を備える液体吐出ヘッドにおける液体の供給方法であって、
液体を、前記供給流路を介して外部から前記流路に流入させ、前記流路から前記流出流路を介して外部に流出させる供給が行われている際に、前記流路から前記吐出口部内に流入した液体が、前記吐出口に形成された液体のメニスカス位置まで達した後に、前記流路に戻る液体の流れが生成されることを特徴とする液体の供給方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記液体吐出ヘッドは、基板と、該基板上に形成されているオリフィスプレートと、を有しており、
前記吐出口は、前記オリフィスプレートに形成されており、
前記供給流路および前記流出流路は、前記基板に形成されており、かつ、前記基板を貫通している請求項１に記載の液体の供給方法。
【請求項３】
前記基板には、前記流路と前記供給流路との間に、前記供給流路からの液体を前記流路に供給する供給口が形成されており、
前記基板には、前記流路と前記流出流路との間に、前記流路から前記流出流路へと液体を流出させるための回収口が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液体の供給方法。
【請求項４】
前記供給口及び前記回収口は、前記基板に複数形成されており、
前記供給流路は、前記複数の供給口と接続しており、
前記流出流路は、前記複数の回収口と接続していることを特徴とする請求項３に記載の液体の供給方法。
【請求項５】
前記流路に戻る液体は、前記流出流路へと流動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液体の供給方法。
【請求項６】
前記オリフィスプレートは、樹脂で形成されており、
前記基板は、シリコンで形成されている請求項２乃至４のいずれかに記載の液体の供給方法。
【請求項７】
前記流路を流れる液体の粘度が３０ｃＰ以下で、液体の流れの速さが０．１～１００ｍｍ／ｓであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の液体の供給方法。
【請求項８】
前記吐出口の近傍における前記オリフィスプレートの厚みは、前記流路と前記供給流路との連通部における前記オリフィスプレートの厚みより薄いことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の液体の供給方法。
【請求項９】
前記オリフィスプレートには凹部が形成されており、前記吐出口は前記凹部内に形成されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の液体の供給方法。
【請求項１０】
前記流路と前記吐出口部との連通部の、前記流路内の液体の流れ方向に関する上流側での前記流路の高さをＨ、
前記吐出口から液体が吐出される方向における前記吐出口部の長さをＰ、
前記流路内の液体の流れ方向に関する前記吐出口部の長さをＷ、
とした場合に、
Ｈ
-0.34
×Ｐ
-0.66
×Ｗ＞１．７
を満たすことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の液体の供給方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体の供給方法に関し、詳しくは、液体吐出口と吐出エネルギーを発生する素子との間の流路に液体を流しながら吐出動作を行う液体吐出ヘッドに関するものである。
続きを表示（約 4,900 文字）【背景技術】
【０００２】
この種の液体吐出ヘッドとして、特許文献１には、液体吐出ヘッドに対するインク循環によって、液体吐出ヘッドの吐出口と吐出エネルギーを発生する発熱抵抗体との間の流路にインクを流通させながらインクの吐出動作を行うことが記載されている。この構成によれば、吐出動作に伴って生じる熱でインクの水分等が蒸発することによって増粘したインクを排出し新たなインクを補給することができ、その結果、インクの増粘による吐出口の目詰まりを防止することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００２－３５５９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のような吐出口とエネルギー発生素子との間の流路に液体を流す構成では、流路や吐出口の形状によっては、液体が流れているにもかかわらず、吐出口近傍の液体に質の変動が生じることがある。例えば、インクを吐出する液体吐出ヘッドでは、インクの増粘や色材濃度の変化を生じ、結果として、インクの吐出不良や記録画像の濃度むらが発生することがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであり、吐出口とエネルギー発生素子との間の流路に液体を流す構成において、吐出口近傍における液体の質の変化を抑制することが可能な液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体の供給方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、液体を吐出するための吐出口と、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子が配される流路と、前記吐出口と前記流路とを連通する吐出口部と、外部から前記流路に液体を流入させるための供給流路と、前記流路から外部へ液体を流出させるための流出流路と、を備える液体吐出ヘッドであって、前記流路と前記吐出口部との連通部における前記流路の高さをＨμｍ、前記吐出口から液体が吐出される方向における前記吐出口部の長さをＰμｍ、前記流路内の液体の流れ方向における前記吐出口部の長さをＷμｍ、とした場合に、
Ｈ
-0.34
×Ｐ
-0.66
×Ｗ＞１．７
を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上の構成によれば、液体吐出ヘッドの流路の液体を流すことにより吐出口近傍における液体の質の変化を抑制することが可能となる。それにより、例えば吐出口からの液体の蒸発によるインクの増粘の抑制や、画像の色むらなどの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の液体を吐出する液体吐出装置の一実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図である。
一実施形態の記録装置に適用される循環経路の第１循環形態を示す模式図である。
一実施形態の記録装置に適用される循環経路の第２循環形態を示す模式図である。
（ａ）～（ｆ）は、第１循環形態と第２循環形態とにおける、液体吐出ヘッド３へのインクの流入量の違いを説明する図である。
（ａ）および（ｂ）は、一実施形態に係る液体吐出ヘッドを示す斜視図である。
液体吐出ヘッドを構成する各部品またはユニットを示した分解斜視図である。
（ａ）～（ｆ）は、第１、第２および第３の各流路部材の表面と裏面を示した図である。
図７（ａ）の一部を示し、第１～第３流路部材を接合して形成される流路部材内の流路を拡大して示した透視図である。
図８のＩＸ－ＩＸにおける断面を示した図である。
（ａ）および（ｂ）は、１つの吐出モジュールを示した斜視図および分解斜視図である。
（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、記録素子基板の吐出口が形成される側の面の平面図、部分拡大図、および上記面の裏側の平面図である。
図１１（ａ）におけるＸＩＩ－ＸＩＩ線の断面を示す斜視図である。
隣り合う２つの吐出モジュールにおける、記録素子基板の隣接部を部分的に拡大して示した平面図である。
（ａ）および（ｂ）は、一実施形態の他の例に係る液体吐出ヘッドを示した斜視図である。
一実施形態の他の例に係る液体吐出ヘッドを示した斜視分解図である。
（ａ）～（ｅ）は、一実施形態の他の例に係る液体吐出ヘッドを構成する各流路部材を示した図である。
一実施形態の他の例に係る液体吐出ヘッドにおける記録素子基板と流路部材との液体の接続関係を示した透視図である。
図１７のＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ線における断面を示した図である。
（ａ）および（ｂ）は、一実施形態の他の例に係る液体吐出ヘッドにおける吐出モジュールを示した斜視図および分解図である。
（ａ）は、記録素子基板の吐出口が配される面、（ｂ）は記録素子基板の裏面側に設けられているカバープレートを除去した場合の記録素子基板の面、および（ｃ）は、吐出口が配される面の裏面を示すそれぞれ模式図である。
一実施形態に係るインクジェット記録装置の第２の適用例を示した図である。
（ａ）～（ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドにおける吐出口およびその近傍のインク流路の構造を説明する図である。
第２の実施形態に係る液体吐出ヘッド内を流れるインクのインク流の流れの様子を示す図である。
（ａ）および（ｂ）は、第２の実施形態および比較例に係る吐出口部内のインクの色材濃度の状態を示す図である。
第２の実施形態と比較例の液体吐出ヘッドそれぞれから吐出したインクの色材濃度の比較を説明する図である。
第２の実施形態の流れモードを生じる液体吐出ヘッドと、比較例の流れモードを生じる液体吐出ヘッドの関係を示す図である。
（ａ）～（ｄ）は、図２６に示すしきい線の上側と下側のそれぞれの領域となる液体吐出ヘッドにおける、吐出口部近傍のインク流の様子を説明する図である。
種々の形状の液体吐出ヘッドについて流れが、流れモードＡまたは流れモードＢのいずれになるのかを説明する図である。
（ａ）～（ｃ）は、各流れモードの液体吐出ヘッドから吐出後、一定時間休止後の、発数（吐出回数）とそのときの吐出速度との関係を示す線図である。
本発明の第３の実施形態に係る液体吐出ヘッド内を流れるインクのインク流の流れの様子を示す図である。
本発明の第４の実施形態に係る液体吐出ヘッド内を流れるインクのインク流の流れの様子を示す図である。
本発明の第５の実施形態に係る液体吐出ヘッド内を流れるインクのインク流の流れの様子を示す図である。
本発明の第６の実施形態に係る液体吐出ヘッド内を流れるインクのインク流の流れの様子を示す図である。
本発明の第７の実施形態に係る液体吐出ヘッド内を流れるインクのインク流の流れの様子を示す図である。
（ａ）および（ｂ）は、本発明の第８の実施形態に係る液体吐出ヘッドの特に吐出口の形状を示す図である。
（ａ）および（ｂ）は、本発明の第９の実施形態に係る液体吐出ヘッド内を流れるインクの、流れモードごとの流れの様子を示す図である。
（ａ）および（ｂ）は、第９の実施形態に係る吐出口部内のインクの色材濃度の状態を示す図である。
第９の実施形態における、流れモードごとの蒸発速度と循環流速との関係を示す図である。
（ａ）～（ｃ）は、本発明の第１０の実施形態に係る、３つの流路形状の流れモードを示す図である。
第１０の実施形態に係る、吐出口径を変化させた場合の、流れモード判定値の値を示した等高線図である。
（ａ）～（ｃ）は、第１０の実施形態に係る、流路形状ごとの吐出口の吐出液滴を観察した結果を示す図である。
第１０の実施形態に係る、吐出口径を変化させた場合の気泡が大気と連通する時間を示した等高線図である。
第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド内を流れるインクのインク流の流れの様子を示す図である。
第８の実施形態の液体吐出ヘッドを示す図である。
第８の実施形態の液体吐出ヘッドを示す図である。
第１の適用例の記録装置を示す図である。
第３循環形態を示す図である。
第１の適用例の液体吐出ヘッドの変形例を示す図である。
第１の適用例の液体吐出ヘッドの変形例を示す図である。
第１の適用例の液体吐出ヘッドの変形例を示す図である。
第３の適用例の記録装置を示す図である。
第４の循環形態を示す図である。
第３の適用例の液体吐出ヘッドを示す図である。
第３の適用例の液体吐出ヘッドを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明を適用可能な、各適用例および各実施形態について説明する。尚、インク等の液体を吐出する本発明の液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出装置は、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置に適用可能である。さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に適用可能である。例えば、バイオチップ作製や電子回路印刷や半導体基板作製などの用途としても用いることができる。また、以下に述べる各適用例および各実施形態は、本発明の適切な具体例であるから、技術的に好ましい様々の限定が付けられている。しかし、本発明の思想に沿うものであれば、本適用例および実施形態は、本明細書の適用例、実施形態、その他の具体的方法に限定されるものではない。
【００１０】
（第１の適用例）
＜インクジェット記録装置＞
図１は、本発明の液体を吐出する液体吐出装置、特にはインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置（以下、記録装置とも称す）１０００の概略構成を示した図である。記録装置１０００は、記録媒体２を搬送する搬送部１と、記録媒体２の搬送方向と略直交して配置されるライン型の液体吐出ヘッド３とを備え、複数の記録媒体２を連続もしくは間欠的に搬送しながら１パスで連続記録を行うライン型記録装置である。なお、記録媒体２は、カット紙に限らず、連続したロール媒体であってもよい。液体吐出ヘッド３は循環経路内の圧力（負圧）を制御する負圧制御ユニット２３０と、負圧制御ユニット２３０と流体連通した液体供給ユニット２２０と、液体供給ユニット２２０へのインクの供給および排出口となる液体接続部１１１と、筺体８０とを備えている。本形態の液体吐出ヘッド３は、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ、ブラックＫのインクをそれぞれ吐出する吐出口列を備えており、それによってフルカラー記録が可能である。液体吐出ヘッド３は、図２にて後述されるように、液体を液体吐出ヘッド３へ供給する供給路である液体供給機構、メインタンクおよびバッファタンク（後述する図２参照）が流体的に接続される。そして、４色のインクそれぞれに対応して４つの負圧制御ユニット２３０および液体供給ユニット２２０が設けられる。また、液体吐出ヘッド３には、液体吐出ヘッド３へ電力および吐出制御信号を伝送する電気制御部が電気的に接続される。液体吐出ヘッド３内における液体経路および電気信号経路については後述する。
（【００１１】以降は省略されています）

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