CN108656745B - 液体喷出装置以及液体喷出方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够对无用的油墨从喷嘴泄漏的情况进行抑制并且适当地将油墨喷出的液体喷出装置以及液体喷出方法。液体喷出装置具备：液室，其与用于喷出液体的喷嘴连通；流入通道，其与液室连接，并使液体流入液室；和流出通道，其与液室连接，并使液体从液室流出。控制部对第一流道阻力变更部以及第二流道阻力变更部进行控制以增大流入通道以及流出通道的流道阻力，并对容积变更部进行控制以增大液室的容积，且在流入通道以及流出通道的流道阻力增大的状态下，对容积变更部进行控制而减小液室的容积，从而使液体从喷嘴被喷出。

Description

液体喷出装置以及液体喷出方法

技术领域

本发明涉及一种液体喷出装置以及液体喷出方法。

背景技术

一直以来，例如在专利文献1所记载的循环型喷墨装置中，为了对用于喷出墨室内的油墨的致动器的驱动力在与墨室连通的油墨出口流道内逸失的情况进行抑制，会在油墨喷出时提高油墨出口流道的流道阻力。

然而，在专利文献1所记载的技术中，在提高油墨出口流道的流道阻力时，油墨会随着油墨出口流道的容积变动而从油墨出口流道逆流至墨室，从而有可能使油墨从与墨室连通的喷嘴泄漏。此外，在专利文献1所记载的技术中，具有油墨喷出时的压力在油墨供给流道中逸失的可能，从而有可能无法适当地喷出油墨。因此，寻求一种能够对无用的油墨从喷嘴泄漏的情况进行抑制并适当地喷出油墨的技术。这样的课题并不局限于喷出油墨的循环型喷墨装置，而是能够喷出液体的液体喷出装置整体共同的课题。

专利文献

专利文献1：日本特开2011-213094号公报

发明内容

本发明是为了解决上述课题的至少一部分而被完成的发明，并且能够作为以下的方式来实现。

(1)根据本发明的一个方式，提供一种液体喷出装置。该液体喷出装置具备：液室，其与用于喷出液体的喷嘴连通；容积变更部，其用于对所述液室的容积进行变更；流入通道，其与所述液室连接，并使所述液体流入所述液室；流出通道，其与所述液室连接，并使所述液体从所述液室流出；第一流道阻力变更部，其用于对所述流入通道的流道阻力进行变更；第二流道阻力变更部，其用于对所述流出通道的流道阻力进行变更；和控制部，其对所述容积变更部、所述第一流道阻力变更部以及所述第二流道阻力变更部进行控制。而且，所述控制部对所述第一流道阻力变更部以及所述第二流道阻力变更部进行控制以增大所述流入通道以及所述流出通道的流道阻力，并对所述容积变更部进行控制以增大所述液室的容积，且在所述流入通道以及所述流出通道的流道阻力增大的状态下，对所述容积变更部进行控制而减小所述液室的容积，从而使所述液体从所述喷嘴被喷出。

只要是这种方式的液体喷出装置，则即使流出通道中的液体在增大流出通道的流道阻力时逆流到了液室中，也会由于使液室的容积增大而能够对逆流的液体从喷嘴泄漏的情况进行抑制。并且，由于在使流出通道的流道阻力和流入通道的流道阻力双方均增大的情况下使液体被喷出，因此能够对用于喷出液体的压力在流入通道以及流出通道中逸失的情况进行抑制。因此，能够在对无用的油墨从喷嘴泄漏的情况进行抑制的同时，适当地将油墨喷出。

(2)在上述方式的液体喷出装置中，也能够采用如下的方式，即，所述控制部通过实施填充控制从而向所述液室填充所述液体，所述填充控制为，对所述第二流道阻力变更部进行控制以使所述流出通道的流道阻力大于所述流入通道的流道阻力，并对所述容积变更部进行控制以增大所述液室的容积的控制，所述控制部在执行了所述填充控制之后，通过实施喷出控制从而使所述液体从所述喷嘴被喷出，所述喷出控制为，在保持所述流出通道的流道阻力增大的状态下，对所述第一流道阻力变更部进行控制以增大所述流入通道的流道阻力，并对所述容积变更部进行控制与减小所述液室的容积的控制。只要是这样的液体喷出装置，则能够在对无用的油墨从喷嘴泄漏的情况进行抑制的同时，适当地将油墨喷出。

(3)在上述方式的液体喷出装置中，也能够采用如下的方式，即，所述控制部在执行所述填充控制之前，通过实施待机控制从而使所述液室内的所述液体的压力成为所述喷嘴内的所述液体的弯液面所能承受的压力以下，所述待机控制为，在对所述第一流道阻力变更部进行控制以使所述液体从所述流入通道向所述液室流通的同时，使所述流入通道的流道阻力大于所述流出通道的流道阻力的控制。只要是这种方式的液体喷出装置，则能够在待机状态下对液体从喷嘴泄漏的情况进行抑制。

本发明除了作为上述的液体喷出装置的方式以外，还能够通过各种各样的方式来实现。例如能够通过由液体喷出装置执行的液体喷出方法或用于对液体喷出装置进行控制的计算机程序、存储了该计算机程序的非临时性的有形的记录介质等方式来实现。

附图说明

图1为表示液体喷出装置的概要结构的说明图。

图2为表示头部的概要结构的说明图。

图3为表示液体喷出方法的处理内容的时序图。

图4为表示头部的动作的图。

图5为表示头部的动作的图。

图6为表示头部的动作的图。

图7为表示第二实施方式的液体喷出方法的处理内容的时序图。

图8为表示第二实施方式的头部的动作的图。

图9为表示第三实施方式的液体喷出装置的概要结构的说明图。

具体实施方式

A.第一实施方式

图1为表示本发明的第一实施方式的液体喷出装置100的概要结构的说明图。液体喷出装置100具备罐10、加压泵20、流入通道30、头部40、流出通道50、液体贮留部60、负压产生源70以及控制部80。

在罐10中收纳有液体。作为液体，例如收纳有具有预定的粘度的油墨。罐10内的液体通过加压泵20而穿过流入通道30被供给至头部40中。被供给至头部40中的液体通过头部40而被喷出。头部40的动作被控制部80控制。

未通过头部40而被喷出的液体穿过流出通道50被排出至液体贮留部60中。在液体贮留部60上连接有能够由各种泵构成的负压产生源70。负压产生源70通过使液体贮留部60内成为负压，从而将液体从头部40穿过流出通道50而抽吸出来。加压泵20以及负压产生源70作为使流入通道30和流出通道50之间产生压差从而将液体供给到流入通道30中的液体供给部而发挥功能。另外，也可以省略加压泵20以及负压产生源70中的任意一方而由加压泵20或负压产生源70的任一个单体构成液体供给部。如上文所述，在本实施方式中，由于未从头部40喷出的液体从头部40被排除至流出通道50内，因此能够对液体中的沉淀成分堆积在头部40内的情况进行抑制。

在本实施方式中，液体贮留部60和罐10通过循环通道90而连接。贮留于液体贮留部60中的液体通过循环通道90而被返回到罐10中，并再次通过加压泵20而被供给至头部40中。也可以在循环通道90中具备用于将液体从液体贮留部60中抽吸出来的泵。另外，也可以省略循环通道90而将液体喷出装置100设为不使液体进行循环的结构。

图2为表示头部40的概要结构的说明图。将图2的下方设为重力方向的下方。头部40具备喷嘴41、液室42、容积变更部43、第一流道阻力变更部44以及第二流道阻力变更部45。

液室42为被供给液体的腔室。液室42与用于向外部喷出液体的喷嘴41连通。流入通道30和流出通道50与液室42连接。液室42以及喷嘴41例如通过在金属材料内形成空间而构成。

在液室42的上部设置有用于对液室42的容积进行变更的容积变更部43。容积变更部43例如能够由在液室42内可于上下方向上进行移动的活塞以及在上下方向上对活塞进行驱动的层压型的压电致动器而构成。

流入通道30为，与液室42连接并使液体流入液室42的流道。在流入通道30中设置有用于对流入通道30的流道阻力进行变更的第一流道阻力变更部44。第一流道阻力变更部44例如能够由在流入通道30内可于上下方向上进行移动的活塞以及在上下方向上对活塞进行驱动的层压型的压电致动器而构成。

流出通道50为，与液室42连接并使液体从液室42流出的流道。在流出通道50中设置有用于对流出通道50的流道阻力进行变更的第二流道阻力变更部45。第二流道阻力变更部45例如能够由在流出通道50内可于上下方向上进行移动的活塞以及在上下方向上对活塞进行驱动的层压型的压电致动器而构成。

容积变更部43、第一流道阻力变更部44以及第二流道阻力变更部45与控制部80(图1)连接。控制部80对容积变更部43、第一流道阻力变更部44以及第二流道阻力变更部45进行控制。控制部80通过对第一流道阻力变更部44以及第二流道阻力变更部45进行控制以增大流入通道30以及流出通道50的流道阻力，并对容积变更部43进行控制以增大液室42的容积，且在流入通道30以及流出通道50的流道阻力较大的状态下，对容积变更部43进行控制而减小液室42的容积，从而使液体从喷嘴41被喷出。关于由控制部80实施的详细的处理内容，将在下文中进行叙述。控制部80作为具备CPU和存储器的计算机而被构成，并通过执行存储于存储器中的控制程序而实现后述的各种处理。此外，控制程序也可以被记录在非临时性的有形的各种各样的记录介质中。

在以下的说明中，流入通道30以及流出通道50的最大的流道阻力是指，第一流道阻力变更部44或第二流道阻力变更部45所能够调节的最大的流道阻力。此外，最小的流道阻力是指，第一流道阻力变更部44或第二流道阻力变更部45所能够调节的最小的流道阻力。在流入通道30被设定为最大的流道阻力的情况下，优选为，将流入通道30封闭，在流出通道50被设定为最大的流道阻力的情况下，优选为，将流出通道50封闭。此外，液室42的最小的容积是指，容积变更部43所能够调节的最小的液室42的容积，最大的容积是指，容积变更部43所能够调节的最大的液室42的容积。

图3为表示由控制部80执行的液体喷出方法的处理内容的时序图。图3的横轴表示经过时间，纵轴表示流入通道30的流道阻力和流出通道50的流道阻力以及液室42的容积。

首先，在从图3所示的时刻t0到时刻t1内，控制部80实施待机控制从而使液室42内的液体的压力成为喷嘴41内的液体的弯液面的耐压以下，所述待机控制为，在对第一流道阻力变更部44进行控制以使液体从流入通道30向液室42流通的同时，使流入通道30的流道阻力大于流出通道50的流道阻力的控制。更具体而言，在本实施方式中，控制部80将流入通道30的流道阻力设为小于最大阻力的中间阻力，并将流出通道50的流道阻力设为最小，并且，将液室42的容积设为最小。在本实施方式中，中间阻力是指，能够将从罐10流入的液体的压力减压至喷嘴41内的液体的弯液面耐压以下的压力为止的流道阻力。通过该待机控制，从而使从罐10被供给的液体在被调节为适当的压力之后，通过液室42流出至液体贮留部60中。另外，弯液面耐压是指，液体的弯液面不会被破坏的(也就是弯液面所能承受的)最大的压力。

在执行了待机控制之后，在从时刻t1到时刻t2内，控制部80实施填充控制，所述填充控制为，对第二流道阻力变更部45进行控制以使流出通道50的流道阻力大于流入通道30的流道阻力，并对容积变更部43进行控制以增大液室42的容积的控制。更具体而言，在本实施方式中，控制部80将流入通道30的流道阻力从中间阻力减小至最小阻力，并将流出通道50的流道阻力从最小增大至最大阻力，且将液室42的容积从最小增大至最大。通过该填充控制，从而使用于实施喷出的液体被填充到液室42以及喷嘴41中。

在通过填充控制而使液体被填充到液室42以及喷嘴41中之后，在时刻t2到时刻t3的期间内，控制部80实施喷出控制，所述喷出控制为，在保持流出通道50的流道阻力较大的状态下，对第一流道阻力变更部44进行控制以增大流入通道30的流道阻力，并对容积变更部43进行控制以减小液室42的容积的控制。更具体而言，在本实施方式中，控制部80在保持流出通道50的流道阻力为最大的状态下，将流入通道30的流道阻力从最小增大至最大，并在流入通道30和流出通道50的流道阻力为最大的状态下，使液室42的容积从最大骤减至最小。通过实施该喷出控制，从而使液体从与液室42连通的喷嘴41被喷出。另外，在该喷出控制中，通过使液室42的容积骤减，从而使喷嘴41内的液体的压力成为超过弯液面耐压的压力，进而使液体从喷嘴41被喷出。

在从喷嘴41喷出液体之后，在时刻t3之后，控制部80实施前文所述的待机控制。更具体而言，在本实施方式中，实施将流入通道30的流道阻力从最大减小至中间阻力，并将流出通道50的流道阻力从最大减小至最小，且将液室42的容积从最大减小至最小的待机控制。通过该待机控制，从而从罐10被供给的液体再次通过液室42流出至液体贮留部60中。控制部80能够通过反复执行以上所说明的处理而从喷嘴41连续地喷出液滴状的液体。

图4～图6为表示本实施方式的头部40的动作的图。在以上所说明的本实施方式的液体喷出装置100中，在执行填充控制前的待机控制中，如图4所示，通过增大流入通道30的流道阻力并设定为中间阻力，从而使流入至液室42内的液体进行减压以便成为喷嘴41内的液体的弯液面耐压以下。因此，液室42内的液体不会从喷嘴41被排出，而是从流道阻力被设定为最小的流出通道50被排出。因此，能够对在待机状态下无用的液体从喷嘴41泄漏的情况进行抑制。

此外，由于在本实施方式中，在前文所述的填充控制中，如图5所示，将流出通道50的流道阻力设定为最大并将流入通道30的流道阻力设定为最小，因此，能够在对液体从流出通道50被排出的情况进行抑制的同时，有效地将液体填充至液室42内。此外，在该填充控制中，由于在增大流出通道50的流道阻力的同时也增大液室42的容积，因此在为了增大流出通道50的流道阻力而向流出通道50内押入第二流道阻力变更部45时，即使处于第二流道阻力变更部45的正下方的液体逆流到了液室42中，也能够通过增大了容积的液室42而对该逆流的液体进行捕捉。因此，能够对从流出通道50逆流出的液体从喷嘴41泄漏的情况进行抑制。其结果为，能够对无用的液体从喷嘴41泄漏的情况进行抑制。此外，在该填充控制中，由于在增大液室42的容积的同时减小流入通道30的流道阻力，因此能够通过增大液室42的容积而对液体喷嘴41侧被抽吸到液室42内的情况进行抑制。因此，在喷出控制时，能够对产生喷出不良的情况进行抑制。

此外，在本实施方式中，在上文所述的喷出控制中，如图6所示，在保持流出通道50的流道阻力被设定为最大的情况下将流入通道30的流道阻力也设定为最大，因此，能够对用于喷出液体的压力在流入通道30以及流出通道50中逸失的情况进行抑制。因此，能够有效地喷出液体。

另外，在本实施方式中，控制部80通过实施填充控制而将液体填充至液室42中，所述填充控制为，对第二流道阻力变更部45进行控制以使流出通道50的流道阻力大于流入通道30的流道阻力，并对容积变更部43进行控制以增大液室42的容积的控制。与此相对，例如，控制部80也可以通过一边对第一流道阻力变更部44和第二流道阻力变更部45进行控制以使流入通道30和流出通道50双方的流道阻力增大一边对容积变更部43进行控制以增大液室42的容积，从而将液体填充至液室42中。即使在该情况下，由于在增大流出通道50的流道阻力时会使液室42的容积增大，因此也能够对在增大流出通道50的流道阻力时从流出通道50逆流出的液体从喷嘴41泄漏的情况进行抑制。控制部80在后述的第二实施方式及第三实施方式中也可以同样地实施这种控制。

B.第二实施方式：

图7为表示在第二实施方式中由控制部80执行的液体喷出方法的处理内容的时序图。图8为表示第二实施方式中的头部40的动作的图。在第二实施方式中，由控制部80实施的待机控制的内容与第一实施方式有所不同，其他的控制及液体喷出装置100的结构则与第一实施方式相同。

如图3所示，在第一实施方式中，控制部80在从时刻t0到时刻t1为止的待机控制以及时刻t3以后的待机控制中将流入通道30的流道阻力设定为中间阻力。与此相对，在本实施方式中，在这些时刻的待机控制中，如图7及图8所示，控制部80对第一流道阻力变更部44进行控制，而将流入通道30的流道阻力设定为最小。

即使在以上所说明的第二实施方式中，只要从罐10被供给至流入通道30中的液体的压力处于喷嘴41内的液体的弯液面耐压以下，则液体就不会从喷嘴41泄漏，从而能够在待机状态下使液体向流出通道50流动。因此，通过第二实施方式，也能够实现与第一实施方式相同的效果。

C.第三实施方式：

图9为表示第三实施方式的液体喷出装置100A的概要结构的说明图。本实施方式的液体喷出装置100A具备多个头部40。因此，本实施方式的液体喷出装置100A具备多个液室42，并针对每个液室42而分别具备分支流入通道301、分支流出通道501、容积变更部43、第一流道阻力变更部44以及第二流道阻力变更部45。各个分支流入通道301与流入通道30连接，各个分支流出通道501与流出通道50连接。

控制部80与各个头部40的容积变更部43、第一流道阻力变更部44以及第二流道阻力变更部45连接，并且以与第一实施方式或第二实施方式同样的方式对它们的动作进行控制。控制部80能够通过分别针对每个头部40而对容积变更部43、第一流道阻力变更部44以及第二流道阻力变更部45进行控制，从而从各个头部40单独地喷出液体。

根据以上所说明的第三实施方式的液体喷出装置100A，由于能够通过控制部80而单独地对第一流道阻力变更部44进行控制，因此即使因例如制造误差等而使各个液室42存在容积偏差，也能够通过单独地对各个分支流入通道301的流道阻力进行调节而使从各个液室42被喷出的液体的重量及尺寸均匀化。例如，对于液室42的容积小于其他液室42的头部40而言，能够在填充控制中，通过对第一流道阻力变更部44进行控制以使分支流入通道301的流道阻力大于其他的头部40，从而减少流入液室42的液体量，进而使从喷嘴41被喷出的液体的量在与其他的头部40之间均匀化。

另外，在图9所示的液体喷出装置100A中，针对各个头部40而分别具备第二流道阻力变更部45。与此相对，例如，也可以在汇合了分支流出通道501的流出通道50中设置一个第二流道阻力变更部45，并且多个头部40共用这一个第二流道阻力变更部45。

D.改变例：

改变例1

在上述实施方式中，通过活塞和层压型的压电致动器来构成容积变更部43、第一流道阻力变更部44以及第二流道阻力变更部45。与此相对，这些部件也可以通过对振动板或弹性橡胶等弹性体和弯曲型的压电致动器进行组合而构成。

改变例2

在上述实施方式中，通过压电致动器而构成容积变更部43、第一流道阻力变更部44以及第二流道阻力变更部45。但是，这些部件并不限定于压电致动器，也可以通过气缸或螺线管、磁致伸缩材料等其他的致动器而构成。

改变例3

本发明并不限定于喷出油墨的液体喷出装置，也能够应用在喷出除了油墨以外的其他液体的任意的液体喷出装置中。例如，本发明能够应用在以下这样的各种液体喷出装置中。

(1)传真装置等图像记录装置。

(2)在液晶显示器等图像显示装置用的滤色器的制造中使用的颜色材料喷出装置。

(3)在有机EL(Electro Luminescence：电致发光)显示器、面发光显示器(FieldEmission Display：FED)等的电极形成中使用的电极材料喷出装置。

(4)喷出包含有在生物芯片制造中使用的生物体有机物的液体的液体喷出装置。

(5)作为精密移液管的样本喷出装置。

(6)润滑油的喷出装置。

(7)树脂液的喷出装置。

(8)以精确位置而向钟表或照相机等精密仪器喷出润滑油的液体喷出装置。

(9)为了形成在光通信元件等中使用的微小半球透镜(光学透镜)等而向基板上喷出紫外线固化树脂液等透明树脂液的液体喷出装置。

(10)为了对基板等进行蚀刻而喷出酸性或碱性的蚀刻液的液体喷出装置。

(11)其他的任意的具备使微小量的液滴被喷出的液体喷出头的液体喷出装置。

另外，“液滴”是说从液体喷出装置中被喷出的液体的状态，包括粒状、泪状、拖尾成丝状的液体。此外，这里所说的“液体”只要是液体喷出装置能够消耗的材料即可。例如，只要“液体”是物质为液相时的状态下的材料即可，粘性较高或较低的液体状态的材料、溶胶、胶水、其他的无机溶剂、有机溶剂、溶液、液状树脂、液状金属(金属熔液)这样的液体状态的材料也包含在“液体”中。此外，不仅仅是作为物质的一种状态的液体，由颜料或金属颗粒等固态物组成的功能材料的颗粒溶解、分散或混合在溶液中而成物质等也包含在“液体”中。作为液体的代表性的示例，可列举出油墨、液晶等。在此，油墨是指，包括一般性的水溶性油墨、油性油墨以及胶状油墨、热熔性油墨等各种液体组成物在内的物质。

本发明并不限定于上述的实施方式或改变例，能够在不脱离其主旨的范围内通过各种各样的结构来实现。例如，为了解决上述的课题的一部分或全部或者为了达成上述的效果的一部分或全部，能够对与发明内容一栏所记载的各个方式中的技术性的特征相对应的实施方式或改变例的技术性的特征适当地实施替换或组合。此外，只要本说明书中并未将该技术选性的特征作为必须的内容来进行说明，则能够适当删除。

符号说明

10…罐；20…加压泵；30…流入通道；40…头部；41…喷嘴；42…液室；43…容积变更部；44…第一流道阻力变更部；45…第二流道阻力变更部；50…流出通道；60…液体贮留部；70…负压产生源；80…控制部；90…循环通道；100…液体喷出装置；100A…液体喷出装置；301…分支流入通道；501…分支流出通道。

Claims (3)

1.一种液体喷出装置，其特征在于，具备：

液室，其与用于喷出液体的喷嘴连通；

容积变更部，其用于对所述液室的容积进行变更；

流入通道，其与所述液室连接，并使所述液体流入所述液室；

流出通道，其与所述液室连接，并使所述液体从所述液室流出；

第一流道阻力变更部，其用于对所述流入通道的流道阻力进行变更；

第二流道阻力变更部，其用于对所述流出通道的流道阻力进行变更；和

控制部，其对所述容积变更部、所述第一流道阻力变更部以及所述第二流道阻力变更部进行控制，

所述控制部通过实施填充控制从而将所述液体填充至所述液室中，所述填充控制为，对所述第二流道阻力变更部进行控制以使所述流出通道的流道阻力大于所述流入通道的流道阻力，并且对所述容积变更部进行控制以增大所述液室的容积的控制，

所述控制部在执行了所述填充控制之后，通过实施喷出控制从而使所述液体从所述喷嘴被喷出，所述喷出控制为，在保持所述流出通道的流道阻力增大的状态下，对所述第一流道阻力变更部进行控制以增大所述流入通道的流道阻力，并对所述容积变更部进行控制以减小所述液室的容积的控制。

2.如权利要求1所述的液体喷出装置，其中，

所述控制部在执行所述填充控制之前，通过实施待机控制从而使所述液室内的所述液体的压力成为所述喷嘴内的所述液体的弯液面所能承受的压力以下，所述待机控制为，在对所述第一流道阻力变更部进行控制以使所述液体从所述流入通道向所述液室流通的同时，使所述流入通道的流道阻力大于所述流出通道的流道阻力的控制。

3.一种液体喷出方法，其特征在于，通过液体喷出装置而被执行，所述液体喷出装置具备：

液室，其与用于喷出液体的喷嘴连通；

容积变更部，其用于对所述液室的容积进行变更；

流入通道，其与所述液室连接，并使所述液体流入所述液室；

流出通道，其与所述液室连接，并使所述液体从所述液室流出；

第一流道阻力变更部，其用于对所述流入通道的流道阻力进行变更；和

第二流道阻力变更部，其用于对所述流出通道的流道阻力进行变更，

在所述液体喷出方法中，通过实施填充控制从而将所述液体填充至所述液室中，所述填充控制为，对所述第二流道阻力变更部进行控制以使所述流出通道的流道阻力大于所述流入通道的流道阻力，并且对所述容积变更部进行控制以增大所述液室的容积的控制，

在执行了所述填充控制之后，通过实施喷出控制从而使所述液体从所述喷嘴被喷出，所述喷出控制为，在保持所述流出通道的流道阻力增大的状态下，对所述第一流道阻力变更部进行控制以增大所述流入通道的流道阻力，并对所述容积变更部进行控制以减小所述液室的容积的控制。