特許ウォッチ

公開番号2024179100
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023097646
出願日2023-06-14
発明の名称液体吐出ヘッド及び液体吐出装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類B41J 2/14 20060101AFI20241219BHJP(印刷;線画機;タイプライター;スタンプ)
要約【課題】循環による効果を効果的にもたらすような液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供する。
【解決手段】液体を吐出方向に吐出するための吐出口を有する吐出口部と、吐出口から液体を吐出するためのエネルギー発生素子を内部に有する圧力室と、圧力室に液体を供給するための供給流路と、圧力室から液体を回収するための回収流路と、回収流路の液体を前記供給流路に流入させるように構成されたポンプとを有する液体吐出ヘッドであって、圧力室内の液体の流れ方向に関する吐出口の長さをW[μm]、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P[μm]、圧力室内の液体の流れ方向に関する上流側での圧力室の高さをH[μm]、吐出口における蒸発速度をU_v[m/s]、圧力室を流れる液体の流速をU_x[m/s]としたときに表されるF_ratioが1.4以下であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【選択図】図26
特許請求の範囲【請求項１】
液体を吐出方向に吐出するための吐出口を第１端部に有する吐出口部と、
前記吐出口から液体を吐出するためのエネルギーを発生するように構成されたエネルギー発生素子を内部に有し、前記吐出口部と、前記第１端部と反対側の第２端部において連通する圧力室と、
前記圧力室に液体を供給するための供給流路と、
前記圧力室から液体を回収するための回収流路と、
前記回収流路の液体を前記供給流路に流入させるように構成されたポンプと
を有する液体吐出ヘッドであって、
前記圧力室内の液体の流れ方向に関する前記吐出口の長さをＷ［μｍ］、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［μｍ］、前記圧力室内の液体の流れ方向に関する上流側での前記圧力室の高さをＨ［μｍ］、前記吐出口における蒸発速度をＵ
ｖ
［ｍ／ｓ］、前記圧力室を流れる液体の流速をＵ
ｘ
［ｍ／ｓ］としたときに、以下の式で表されるＦ
ｒａｔｉｏ
が、１．４以下であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
Ｆ
ｒａｔｉｏ
＝１．６１９×（Ｈ
－０．３４
Ｐ
－０．６６
Ｗ）
－０．１５６９
×ｌｏｇ（Ｕｘ／Ｕｖ）
－０．２５６０
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記Ｆ
ｒａｔｉｏ
が、１．３以下である請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記Ｆ
ｒａｔｉｏ
が、１．２以下である請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記吐出口が複数設けられており、
前記ポンプの流量をＱ［ｍ
３
／ｓ］、前記圧力室の高さＨに相当する断面積をＳ［ｍ
２
］、前記吐出口の数をＮとしたときに前記Ｕ
ｘ
［ｍ／ｓ］が以下の式で表される請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
Ｕｘ＝Ｑ／（Ｓ×Ｎ）
【請求項５】
更に、以下の式を満たす請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
Ｈ
－０．３４
×Ｐ
－０．６６
×Ｗ＞１．７
【請求項６】
更に、前記供給流路における液体の圧力を調整するように構成された第１圧力調整手段を有する請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記第１圧力調整手段は、第１バルブ室と、第１圧力制御室と、前記第１バルブ室と前記第１圧力制御室とを連通させる第１開口と、前記第１開口を開閉可能に構成された第１バルブとを有する請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記第１圧力制御室は、変位可能に構成された第１可撓性部材により一部の面が構成され、前記第１可撓性部材と連動して変位可能な第１圧力板と、前記第１圧力板を前記第１圧力制御室の容積が大きくなる方向に付勢する第１付勢部材とを有し、前記第１圧力板及び前記第１可撓性部材の変位に応じて前記第１バルブを開閉可能に構成されている請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
更に、外部から供給された液体を前記第１圧力調整手段に供給する流路を有する請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
更に、前記回収流路における液体の圧力を調整するように構成された第２圧力調整手段を有する請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
（【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、液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」ともいう）と液体収容部（以下、単に「タンク」ともいう）との間で液体を循環させることで、流路中の気泡の排出、及び、吐出口近傍のインクの増粘を抑制する循環型の液体吐出装置が知られている。循環型の液体吐出装置の中には、ヘッド外部のポンプ（本体に設けられたポンプなど）を用いて液体吐出ヘッドと本体の間で液体を循環させるものもあれば、液体吐出ヘッドに設けられたポンプ（ヘッド内部のポンプ）を用いて液体吐出ヘッド内において液体を循環させるものもある。
【０００３】
従来、ヘッド内部のポンプとして圧電方式の循環ポンプ（以下、単に「圧電ポンプ」ともいう）を搭載することで、液体吐出ヘッド内においてインクを循環させる液体吐出装置が知られている（特許文献１及び２など）。特許文献１では、循環ポンプから圧力制御機構へ供給されたインクは、インク供給流路を介して圧力室に供給され、吐出されなかったインクは、インク回収流路を介して循環ポンプへ回収される。特許文献２の液体循環装置は、ヘッドに供給される液体を貯留するタンクと液体吐出ヘッドを繋ぐ循環路としての上流流路と下流流路とを有し、これらの上流流路及び下流流路を、ヘッドを通さずに接続するバイパス流路と、バイパス流路の圧力を検出する圧力検出部と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１４－１９５９３２号公報
特開２０１９－０５９０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ヘッド内部にポンプを設ける場合、そのサイズにも留意すべきである。具体的には、以下の通りである。上述の循環による効果（気泡の排出やインクの増粘抑制など）を得るためには、ポンプ能力として、それらの効果を奏するための循環流量を担保する必要があるが、単純に、循環流量を多くしようとした場合、ポンプを大型化する必要が生じる。特に、圧電ポンプの場合、そのポンプ能力は圧電素子の変位量に依存するため、圧電素子を大きくする必要が生じ、結果的に圧電ポンプが大型化してしまう。このとき、設計上、許容可能なポンプのサイズは、本体に設けられたポンプなどヘッド外部にポンプを設ける場合よりも、ヘッド内部に設ける場合の方が狭くなる。即ち、ヘッド内部にポンプを設ける場合、ポンプの大型化を招くような、むやみに循環流量を多くするような設計ではなく、循環による効果を得るための循環流量と、その循環流量を得るために必要な最低限のポンプ能力を明確化していくことで、ポンプを可能な限り小型化していくような設計が求められる。
【０００６】
これに対し、特許文献１及び２に記載の液体吐出装置においては、ヘッド内部に設けた圧電ポンプについて、循環流量とポンプのサイズに関して、検討がなされていない。具体的には、圧電ポンプの流量の記載すらされておらず、循環流量を多くする必要が生じた場合に、ポンプを大型化させる必要が生じ得る。
【０００７】
以上踏まえて、本発明は、ヘッド内部に設けるポンプを大型化させなくとも、循環による効果を効果的にもたらすような液体吐出ヘッド及び液体吐出装置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】
【０００８】
上記課題を解決する本発明は、液体を吐出方向に吐出するための吐出口を第１端部に有する吐出口部と、前記吐出口から液体を吐出するためのエネルギーを発生するように構成されたエネルギー発生素子を内部に有し、前記吐出口部と、前記第１端部と反対側の第２端部において連通する圧力室と、前記圧力室に液体を供給するための供給流路と、前記圧力室から液体を回収するための回収流路と、前記回収流路の液体を前記供給流路に流入させるように構成されたポンプとを有する液体吐出ヘッドであって、前記流路内の液体の流れ方向に関する前記吐出口の長さをＷ［μｍ］、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［μｍ］、前記圧力室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［μｍ］、前記吐出口における蒸発速度をＵ
ｖ
［ｍ／ｓ］、前記圧力室を流れる液体の流速をＵ
ｘ
［ｍ／ｓ］としたときに、以下の式で表されるＦ
ｒａｔｉｏ
が、１．４以下であることを特徴とする。
【０００９】
Ｆ
ｒａｔｉｏ
＝１．６１９×（Ｈ
－０．３４
Ｐ
－０．６６
Ｗ）
－０．１５６９
×ｌｏｇ（Ｕｘ／Ｕｖ）
－０．２５６０
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、循環による効果を効果的にもたらすような液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許