CN108569030A - 液体喷出头、液体喷出装置及液体喷出方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施方式提供了能够得到所期望的着落形状的液体喷出头、液体喷出装置以及液体喷出方法。上述实施方式的液体喷出头包括：一个以上的压力室；以及具有连通至所述压力室的多个喷嘴孔的喷嘴板，对于连通至共通的所述压力室的多个所述喷嘴孔，液体从喷出目标相对移动的第一方向的上游侧的喷嘴孔喷出的喷出速度高于液体从下游侧的喷嘴孔喷出的喷出速度。

Description

液体喷出头、液体喷出装置及液体喷出方法

技术领域

本发明的实施方式涉及液体喷出头、液体喷出装置及液体喷出方法。

背景技术

喷墨头等液体喷出头例如包括：喷嘴板，具有例如多个喷嘴孔；以及底板，面向喷嘴板而设置，构成连通至喷嘴孔的多个压力室和连通至多个压力室的共通室。通过对设置在压力室中的驱动元件施加电压以在压力室中产生压力变化，从而从喷嘴孔排出液体。收容液体的液体罐连接至液体喷出头，液体在通过液体喷出头和液体罐之间的循环路径中循环。

在这种液体喷出中，已知有一种具备连通至一个压力室的多个喷嘴孔的构成。在这种情况下，存在下述问题：例如当将液体喷出到相对于液体喷出头移动的喷出目标时，根据多个喷嘴孔的位置，着落在喷出目标上的液滴被分成多个、或者在指定方向上变得很长。

发明内容

本发明要解决的问题在于提供能够获得所需的着落形状的液体喷出头、液体喷出装置及液体喷出方法。

实施方式涉及的液体喷出头包括：一个以上的压力室；以及喷嘴板，具有连通至所述压力室的多个喷嘴孔，对于连通至共通的所述压力室的多个所述喷嘴孔，液体从喷出目标相对移动的第一方向的上游侧的喷嘴孔喷出的喷出速度高于液体从下游侧的喷嘴孔喷出的喷出速度。

实施方式涉及的液体喷出装置包括上述液体喷出头。

实施方式涉及的液体喷出方法是液体喷出头的方法，所述液体喷出头包括：一个以上的压力室；以及喷嘴板，具有连通至所述压力室的多个喷嘴孔，对于连通至共通的所述压力室的多个所述喷嘴孔，液体从喷出目标相对移动的第一方向的上游侧的喷嘴孔喷出的喷出速度高于液体从下游侧的喷嘴孔喷出的喷出速度。

附图说明

图1是第一实施方式的液体喷出装置的说明图。

图2是该液体喷出装置的液体喷出头的立体图。

图3是示出该液体喷出头的部分构成的分解立体图。

图4是示出该液体喷出头的构成的截面图。

图5是示出该液体喷出头的部分构成的截面图。

图6是示出该液体喷出头的喷嘴孔的构成和着落的状态的说明图。

图7是示出其它实施方式的液体喷出头的部分构成的截面图。

图8是示出其它实施方式的液体喷出头的部分构成的截面图。

具体实施方式

以下，参照图1至图6，对第一实施方式的液体喷出装置即喷墨记录装置1及液体喷出头即喷墨头31的构成进行说明。图1是液体喷出装置即喷墨记录装置1的说明图。图2是液体喷出头即喷墨头31的立体图，图3是分解立体图。图4和图5是喷墨头31的截面图。图中X、Y、Z表示互相正交的三个方向。另外，在本实施方式中，以喷墨头31的喷嘴孔41b、41c设置在Z方向的一个方向即下方的姿势为标准，进行了方向的说明，但不限于此。

如图1所示，喷墨记录装置1包括：箱体11、介质供给部12、图像形成部13、介质排出部14、输送装置15和控制部16。

喷墨记录装置1是沿着从介质供给部12通过图像形成部13至介质排出部14的规定的输送路径A1，在输送例如纸张P作为喷出目标即记录介质的同时喷出油墨等液体从而在纸张P上进行图像形成处理的液体喷出装置。

箱体11构成喷墨记录装置1的外壳。在箱体11的规定位置上设置用于将纸张P排出到外部的排出口11a。

介质供给部12具备多个供给盒12a。供给盒12a在箱体11内设置有多个。多个供纸盒12a例如构成为上侧开口的具有规定尺寸的箱状，能够层叠并保持多张各种尺寸的纸张P。

介质排出部14具备排出托盘14a。排出托盘14a设置在箱体11的排出口11a的附近。排出托盘14a被构成为能够保持从排出口11a排出的纸张P。

图像形成部13包括：支撑纸张的支撑部17、和与支撑部17的上方相对而设置的多个头单元30。

支撑部17包括：在进行图像形成的规定区域中设置成环状的传送带18、从后侧支撑传送带18的支撑板19、和设置在传送带18的后侧上的多个带辊20。

在图像形成时，支撑部17在传送带18的上表面即保持面18a上支撑纸张P，并利用带辊20的旋转在规定的时刻输送传送带18，从而向下游侧输送纸张P。

头单元30包括：多个(四种颜色)喷墨头31、分别安装在各个喷墨头31上作为液体罐的油墨罐32、连接喷墨头31和油墨罐32的连接流道33、以及作为循环部的循环泵34。头单元30是使液体始终在油墨罐32内、在内置在喷墨头31中的压力室C1以及共用室C2内循环的循环式头部单元。

在本实施方式中，具备青色、品红色、黄色和黑色四种颜色的喷墨头31C、31M、31Y、31K作为喷墨头31；以及油墨罐32C、32M、31Y和31K作为分别容纳这几种颜色油墨的油墨罐32。油墨罐32通过连接流道33连接至喷墨头31。连接流道33具备：连接至喷墨头31的供应口的供应流道33a、和连接至喷墨头31的排出口的回收流道33b。

另外，在油墨罐32上连接有泵(未图示出)等负压控制装置。然后，通过对应于喷墨头31和油墨罐32的水头值，利用负压控制装置对油墨罐32进行负压控制，使得供给到喷墨头31的各个喷嘴的油墨形成为规定形状的弯月面。

循环泵34是例如由压电泵构成的送液泵。循环泵34设置在供应流道33a上。循环泵34通过布线连接至控制部16的驱动电路，被构成为能够在CPU(Central Processing Unit，中央处理器)16a的控制下进行控制。循环泵34使液体在包括喷墨头31和油墨罐32的循环流道中循环。

输送装置15沿着从介质供给部12的供给盒12a通过图像形成部13至介质排出部14的排出托盘14a的输送路径A1，输送纸张P。输送装置15具备沿着输送路径A1而设置的多个导板对21a至21h、以及多个输送辊22a至22h。

多个导向板对21a至21h分别包括一对板部件，该一对板部件夹着输送的纸张P彼此面对而设置，多个导向板对21a至21h沿着输送路径A1引导纸张P。

输送辊22a至22h包括：供给辊22a、输送辊对22b～22g、以及排出辊对22h。这些输送辊22a至22h在控制部16的CPU16a的控制下被驱动并旋转，以沿着输送路径A1将纸张P输送至下游侧。另外，用于检测纸张的输送状态的传感器设置在输送路径A1中的各个位置。

控制部16包括：作为控制器的CPU(中央控制装置)16a、用于存储各种程序等的ROM(Read Only Memory，只读存储器)、用于临时存储各种可变数据或图像数据等的RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、以及从外部进行数据输入和向外部进行数据输出的接口部。

如图2至图5所示，喷墨头31是液体喷出头，包括喷嘴板41、底板42、框架43和歧管44。

喷嘴板41形成为矩形板状。喷嘴板41包括两组喷嘴组41a，每组喷嘴组41a具有连通至各个压力室C1的多个喷嘴孔41b和41c。

在本实施方式中，分别对排成两列的各列压力室C1形成有具有两列喷嘴列的喷嘴组41a。各喷嘴组41a具有连通至一个压力室C1的多个喷嘴孔41b、41c。在各个喷嘴组41a中，沿着第一方向即X方向并排设置有一对喷嘴孔41b、41c。一个喷嘴列具有沿第二方向排列的多个喷嘴孔41b，另一个喷嘴列具有沿第二方向排列的多个喷嘴孔41c。第二个方向是与第一个方向不同的方向。

喷嘴孔41b和41c具有锥形的截锥形流道，使得喷出面侧上的流道直径变小。与共用压力室C1相对而设置的一对喷嘴孔41b、41c形成为不同的形状，以使从喷出面喷出的液体的速度不同。即，在作为喷出目标的纸张P相对于喷墨头31而移动的移动方向即第一方向上排列一对喷嘴孔41b、41c，两个喷嘴孔41b、41c被构成为相对移动方向的上游侧，即纸张P先到达的上游侧的喷嘴孔41b的流速比下游侧的喷嘴孔41c的流速高。

具体而言，被构成为设置在上游侧的喷嘴孔41b的流道截面积小于下游侧的喷嘴孔41c的流道截面积。也就是说，被构成为圆筒状的喷嘴孔41b的流道的最小直径的喷出面侧的流道直径Dn1小于喷嘴孔41c的流道的最小直径的喷出面侧的流道直径Dn2。

例如，喷嘴孔41b和41c被构成为在以Pt表示喷嘴之间的距离，即一对喷嘴孔41b和41c之间的距离，以V表示输送速度，即相对于记录介质P的移动速度，以G表示喷嘴孔41b和41c的喷出口设置在其上的喷出面与记录介质P之间的距离，并分别以v1和v2表示从喷嘴孔41b和41c喷出的液滴的喷出速度时，满足2*Pt＞V*G(v2-v1)/v1*v2＞0的关系。

喷嘴孔41b和41c更优选被构成为：在以Pt表示喷嘴之间的距离，以V表示输送速度，以G表示喷嘴与记录介质P之间的距离，并分别以v1和v2表示从喷嘴喷出的液滴的喷出速度，并以DI1、DI2表示液滴分别从喷嘴孔41b和41c着落在记录介质P上时液滴Id的点直径时，满足0.5*DI2＞Pt-V*G(v2-v1)/v1*v2≥0的关系。

底板42形成为矩形形状，并夹着框架43而与喷嘴板41相对地接合。在底板42与喷嘴板41之间形成共用室C2。

在底板42与喷嘴板41对置的面上设置有压电块45，其由作为驱动元件的多个压电元件45a平行地设置而成。压电块45是一种其纵向沿第二方向延伸的细长形状，且具有平行排列在第一方向上的多个压电元件45a。在第二方向上，构成压力室C1的槽形成在相邻的压电元件45a之间。压电元件45a由例如PZT(锆钛酸铅)等压电陶瓷材料等构成。在压电元件45a的平行方向的两个端面上形成有电极47。电极47经由布线图案48与电路基板50电连接。

在一对压电块45中，各压电元件45a的位置在压电元件45a的排列间距的1/2倍处，在第二方向上错开排列。也就是说，如图5所示，形成为两列的压力室C1在第二方向上与压力室C1的距离和位置偏移一半。因此，纸张P上的液滴Id以压力室C1的间距的1/2的间隔着落。

底板42具有供应孔46a和回收孔46b。供应孔46a是在厚度方向上贯通底板42的贯通孔，与歧管44的供应路径44a连通。回收孔46b是在厚度方向贯通底板42的贯通孔，与歧管44的回收路径44b连通。

框架43构成为矩形的框架形状，设置在底板42和喷嘴板41之间。框架43具有规定厚度，并在底板42和喷嘴板41之间形成共用室C2。

歧管44构成为矩形的块状，并与底板42接合。歧管44具有连通至共用室C2的流道即供应路径44a和回收路径44b，被构成为形成规定的油墨流道的形状。供应路径44a连通至供应流道33a，回收路径44b连通至回收流道33b。在歧管44的外表面设置有电路基板50。电路基板50装载有驱动IC51。驱动IC51通过FPC(Flexible Printed Circiut，柔性印刷电路)52和布线图案48与压电元件45a的电极47电连接。

在如上所述构造的喷墨头31中，在组装喷嘴板41、底板42、框架43和歧管44之后的状态下，在内部形成由作为隔板的压电元件45a分隔的多个压力室C1，并构成连通至各压力室C1的油墨流道。

对如上所述构成的喷墨记录装置1的操作进行说明。例如，CPU16a在界面上通过用户对操作输入部的操作来检测印刷指令。然后，当检测到印刷指令时，CPU16a驱动输送装置15输送纸张P，并通过在预定时间向头单元30输出打印信号来驱动喷墨头31。喷出动作，是喷墨头31通过基于图像数据的图像信号选择性地驱动压电元件45a，从喷嘴孔41b、41c喷出出油墨，在保持在输送带18上的纸张P上形成图像的过程。

作为液体喷出动作，CPU16a通过驱动电路经由布线图案48对压电元件45a上的电极47施加驱动电压，从而使压电元件45a变形的过程。例如，通过使被驱动的压力室C1的容积向增大方向变形，使压力室C1内部变成负压，从而将油墨导入压力室C1。另一方面，通过使压力室C1的容积向减少方向变形，对压力室C1内加压，而从喷嘴孔41b、41c喷出出油墨滴。由于该压力室C1的容积的变化，液滴Id从与压力室C1相对设置的一对喷嘴孔41b、41c喷出出。然后，液滴Id被喷出到相对设置的纸张P上。

通过驱动循环泵34，CPU16a使液体在通过油墨罐32和喷墨头31的循环流道中循环。由于循环操作，油墨罐32中的油墨通过供应口(未图示出)流入由流道部分构成的共用室C2中，并被供应至多个压力室C1。

如图6所示，在喷墨头31中，连通至共用的压力室C1的一对喷嘴孔41b、41c的形状以喷出速度不同的方式构成。因此，液滴的着落定时偏离，下游侧的着落时间比上游侧的着落时间慢。因此，来自喷嘴孔41b、41c的液滴Id的着落位置是比喷嘴孔41b、41c之间的间隔还狭窄的间隔。因此，从纸张P先通过的这侧的喷嘴孔41b喷出的油墨滴比从喷嘴孔41c喷出出的液滴先着落。从另一个喷嘴孔41c喷出的液滴比从喷嘴孔41b喷出的液滴晚喷出，并在先从喷嘴孔41b喷出出并着落的位置附近或同一个地点着落。液滴的着落位置变成一个，或者至少间隔比喷嘴阵列短，并落在狭窄的区域中。

另一方面，如图6的比较例1所示，在使用具有同形状的喷嘴孔341b、341c的喷嘴板341的情况下，对移动的纸张P的着落时机相同。在这种情况下，着落位置相隔的距离与喷嘴孔341b、341c之间的间隔相同。因此，液滴Id被分成多个，或者在移动方向上被拉长。

此外，上述第一实施方式的喷墨头31被设置为满足关系表达式2*Pt＞V*G(v2-v1)/v1*v2＞0，使得着落形状接近于单个圆形。

例如，确定孔直径，以使喷嘴孔41b的喷出速度是v2＝11m/sec，喷嘴孔41c的喷出速度是v1＝9m/sec。当喷嘴孔41b和41c的喷出部即喷出表面与纸张P之间的距离G＝3mm，且设纸张P的进纸速度V＝800mm/sec(48m/min)时，以每个着落距离都距喷嘴开口距离大约48.5μm附近的方式着落。在这种情况下，当设喷嘴间距离Pt为48.5μm时，满足V*G(v2-v1)/v1*v2＝Pt的关系式，着落位置对齐，液滴彼此重叠，并变圆。

另外，关于着落时的点直径，从喷嘴孔41b喷出出的液滴Id的点直径为DI1，当设从喷嘴孔41c侧起计的点直径为DI2时，如果满足关系式0.5*DI2＞Pt-V*G(v2-v1)/v1*v2≥0，则着陆位置对齐。也就是说，根据上述第一实施方式的喷墨头31，由于来自后方的液滴着落在较之前着落的点直径的一半还小的位置，因此，点形状的变化减小。

另外，本发明并不限于上述实施方式，在实施阶段，可以在不脱离其主旨的范围内，对构成要素进行修改并实现。

例如，在上述的第一实施方式中，作为使喷出速度变化的构成，对使喷嘴孔41b、41c的喷出面的流道截面积相互不同的例子进行了说明，但本发明不限于此。例如，作为另一实施方式，与图7所示的喷嘴板141相同，上游侧的喷嘴孔141b可以构成为比下游侧的喷嘴孔141c具有更大的节流量。即，例如即使喷出面的开口面积相同，流道的节流量越大流速也会越快。也就是说，被构成为：喷嘴板141的喷嘴孔141b、141c的锥角不同，且喷嘴板141的喷嘴孔141b的底板42侧的开口直径Dn3大于喷嘴孔141c的开口直径Dn4。即使在这种情况下，由于在多个喷嘴孔141b、141c中能够使流速不同，从而使得的上游侧的流速比下游侧的流速高，因此，和第一实施方式同样，能够通过使从多个喷嘴孔141b、141c喷出的液滴的着落位置靠近或对齐，而得到期望的着落形状。

另外，使流道截面积不同的位置不限于喷出面，也可以是喷嘴孔的中间部分。例如，在作为其它实施方式的图8所示的喷嘴板241中，喷嘴孔241b、241c在喷嘴孔241b、241c的中途部分设置有直径最小的节流部。即使在这种情况下，通过将节流部的开口直径即流道直径设定为Dn1＜Dn2，能够使得多个喷嘴孔141b、141c中的上游侧的流速变得比下游侧更快，而使得流速不同，因此，能够和第一实施方式同样，使着落位置彼此靠近或对齐，从而能够获得期望的着落形状。

致动器等各部分的形状和构造不限于上述实施方式。

虽然说明了几个实施方式，但这些实施方式只是作为示例而提出的，并非旨在限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式进行实施，能够在不脱离发明的宗旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形被包括在发明的范围和宗旨中，同样地被包括在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

符号说明

1...喷墨记录装置；13...图像形成部；16...控制部；16a...CPU；30...头单元；31...喷墨头；32...油墨罐；33...连接流道；33a...供应流道；33b...回收流道；34...循环泵；41、141、241、41...喷嘴板；41a...喷嘴组；41b、141b、241b、441b...喷嘴孔；41c、141c、241c、441c...喷嘴孔；42...底板；43...框架；44...歧管；44a...供应路径；44b...回收路径；45...压电块；45a...压电元件(驱动元件)；46a...供应孔；46b...回收孔；47...电极；C1...压力室；C2...共通室。

Claims (10)

1.一种液体喷出头，其特征在于，包括：

一个以上的压力室；以及

喷嘴板，具有连通至所述压力室的多个喷嘴孔，

对于连通至共通的所述压力室的多个所述喷嘴孔，液体从喷出目标相对移动的第一方向的上游侧的喷嘴孔喷出的喷出速度高于液体从下游侧的喷嘴孔喷出的喷出速度。

2.根据权利要求1所述的液体喷出头，其特征在于，所述第一方向的下游侧的所述喷嘴孔的流道截面积大于上游侧的所述喷嘴孔的流道截面积。

3.根据权利要求1所述的液体喷出头，其特征在于，所述第一方向的下游侧的所述喷嘴孔的流道的节流量小于上游侧的所述喷嘴孔的流道的节流量。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的液体喷出头，其特征在于，当设连通至共通的所述压力室的一对喷嘴孔之间的距离为Pt，设与喷出目标的相对移动速度为V，设所述喷嘴孔的喷出部与所述喷出目标之间的距离为G，并分别设液滴从一对所述喷嘴孔喷出的喷出速度为v1、v2时，满足2*P＞V*G(v2-v1)/v1*v2＞0的关系式。

5.根据权利要求4所述的液体喷出头，其特征在于，当进一步以DI1、DI2表示液滴分别从一对所述喷嘴孔着落在记录介质上时液滴的点直径时，满足0.5*DI2＞Pt-V*G(v2-v1)/v1*v2≥0的关系式。

6.一种液体喷出装置，其特征在于，包括：

所述权利要求1至5中任一项所述的液体喷出头；以及

输送装置，沿着规定输送路径输送所述喷出目标。

7.一种液体喷出方法，所述液体喷出方法是液体喷出头的方法，所述液体喷出头包括：一个以上的压力室；以及喷嘴板，具有连通至所述压力室的多个喷嘴孔，其特征在于，

对于连通至共通的所述压力室的多个所述喷嘴孔，液体从喷出目标相对移动的第一方向的上游侧的喷嘴孔喷出的喷出速度高于液体从下游侧的喷嘴孔喷出的喷出速度。

8.根据权利要求7所述的液体喷出方法，其特征在于，设定所述第一方向的下游侧的所述喷嘴孔的流道截面积大于上游侧的所述喷嘴孔的流道截面积。

9.根据权利要求7所述的液体喷出方法，其特征在于，设定所述第一方向的下游侧的所述喷嘴孔的流道的节流量小于上游侧的所述喷嘴孔的流道的节流量。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的液体喷出方法，其特征在于，当设连通至共通的所述压力室的一对喷嘴孔之间的距离为Pt，设与喷出目标的相对移动速度为V，设所述喷嘴孔的喷出部与所述喷出目标之间的距离为G，并分别设液滴从一对所述喷嘴孔喷出的喷出速度为v1、v2时，满足2*P＞V*G(v2-v1)/v1*v2＞0的关系式。