JP2019107821A - Liquid discharge head, liquid discharge unit and liquid discharge device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置に関する。 The present invention relates to a liquid discharge head, a liquid discharge unit, and a device for discharging a liquid.
液体を吐出する液体吐出ヘッドとして、プレス工法でノズルとなるノズル穴を形成したノズル板を備えるものがある。 Some liquid discharge heads for discharging a liquid include a nozzle plate having a nozzle hole serving as a nozzle formed by a press method.
従来、プレス加工でノズル穴を形成するとき、ノズル列両端部の更に外側にダミー打点部を形成することで、ノズル板の変形を抑制し、着弾ばらつきを低減するものが知られている（特許文献１）。 Conventionally, when forming nozzle holes by press processing, it is known to suppress deformation of the nozzle plate and reduce landing variation by forming dummy hitting points further outside the both ends of the nozzle row (patented) Literature 1).
しかしながら、特許文献１に開示されているようにノズル列両端部の更に外側にダミー打点を有するノズル板にあっても、ノズル列と直交する方向における変形によって吐出特性にばらつきが生じるという課題がある。
However, as disclosed in
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、吐出特性のばらつきを低減することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and has an object to reduce variations in discharge characteristics.
上記の課題を解決するため、本発明に係るノズル板によれば、
吐出物を吐出する複数のノズルが配列され、
前記ノズルの壁面は、吐出面側からストレート部と、前記ストレート部に続くテーパ部と、前記テーパ部から前記吐出面と反対側の面に続くダレ部と、を含み、
前記テーパ部のノズル配列方向の幅をｂｘ、
前記テーパ部のノズル配列方向と直交する方向の幅をｂｙ、
前記ダレ部のノズル配列方向の幅をｄｘ、
前記ダレ部のノズル配列方向と直交する方向の幅をｄｙ、とするとき、
ノズル列配列方向と直交する方向において、０＜ｂｙ＋ｄｙ＜ｂｘ＋ｄｘ、の関係を満たす
構成とした。
In order to solve the above-mentioned subject, according to the nozzle board concerning the present invention,
A plurality of nozzles for discharging discharges are arranged,
The wall surface of the nozzle includes a straight portion from the discharge surface side, a taper portion following the straight portion, and a sagging portion continuing from the taper portion to a surface opposite to the discharge surface.
The width of the tapered portion in the nozzle array direction is bx,
The width of the tapered portion in the direction orthogonal to the nozzle arrangement direction is by,
The width of the sagging portion in the nozzle array direction is dx,
When the width of the sagging portion in the direction orthogonal to the nozzle array direction is dy,
In the direction orthogonal to the nozzle array direction, the relationship of 0 <by + dy <bx + dx is satisfied.
本発明によれば、吐出特性のばらつきを低減する。 According to the present invention, variations in discharge characteristics are reduced.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明の第１実施形態に係るノズル板について図１及び図２を参照して説明する。図１は同ノズル板のノズル部分のノズル配列方向に沿う断面説明図、図２は同じく図１のＸ１−Ｘ１に相当するノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. First, a nozzle plate according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a cross-sectional view of the nozzle portion of the same nozzle plate in the nozzle arrangement direction, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the same in FIG.
ノズル板１は、吐出物、例えば液体を吐出する複数のノズル４を有している。なお、吐出物は液体に限らず、気体、粉体などでも良い。
The
このノズル板１には、複数のノズル４がそれぞれ通じる流路となる個別流路６０を形成する流路板２が接合され、個別流路６０は隔壁６１で隔てられる。
The
ここで、ノズル４の壁面は、吐出面１ａ側からストレート部４Ａ、ストレート部４Ａに続くテーパ部４Ｂと、テーパ部４Ｂから吐出面１ａと反対側の面１ｂに続くダレ部４Ｃとを含む。
Here, the wall surface of the
このノズル４において、テーパ部４Ｂのノズル配列方向の幅をｂｘ、テーパ部４Ｂのノズル配列方向と直交する方向の幅をｂｙ、ダレ部４Ｃのノズル配列方向の幅（以下、「ダレ量」ともいう。）をｄｘ、ダレ部４Ｃのノズル配列方向と直交する方向の幅（以下、「ダレ量」ともいう。）をｄｙとする。
In the
また、複数のノズル４がそれぞれ通じる流路６０間の隔壁６１のノズル配列方向の幅をａ、ノズル４，４間のピッチをｃ、ノズル４の半径をｒとする。
Further, the width in the nozzle array direction of the
このとき、ノズル４は、ノズル列配列方向と直交する方向において、「０＜ｂｙ＋ｄｙ＜ｂｘ＋ｄｘ」の関係を満たしている穴形状としている。
At this time, the
この関係により、ノズル４をプレス加工で形成するとき、ダレ部４Ｃのダレ量ｄｘ、ｄｙを、ノズル配列方向及びノズル配列方向と直交する方向においてノズル板１の変形量が少なくなる条件とすることができる。
According to this relationship, when forming the
これにより、ノズル板１のノズル配列方向及びノズル配列方向と直交する方向の変形をいずれも低減することができる。
Thus, it is possible to reduce both the nozzle arrangement direction of the
この点について、吐出面と反対側の面のダレ量とノズル板の変形量との関係の一例を示す図４の説明図を参照して説明する。 This point will be described with reference to the explanatory view of FIG. 4 showing an example of the relationship between the amount of sag of the surface opposite to the discharge surface and the amount of deformation of the nozzle plate.
ノズル配列方向におけるダレ量ｄｘを大きくすると、ノズル配列方向におけるノズル板の変形量は小さくなるが、ノズル配列方向と直交する方向の変形量は大きくなる。一方、ノズル配列方向のダレ量ｄｘを小さくすると、ノズル配列方向と直交する方向のノズル板の変形量は小さくなるが、ノズル配列方向の変形量が大きくなる。これは、一方向の変形の影響が、一方向と直交する方向の変形に影響を与えていることに起因している。 When the sag amount dx in the nozzle arrangement direction is increased, the deformation amount of the nozzle plate in the nozzle arrangement direction decreases, but the deformation amount in the direction orthogonal to the nozzle arrangement direction increases. On the other hand, when the sag amount dx in the nozzle array direction is reduced, the deformation amount of the nozzle plate in the direction orthogonal to the nozzle array direction decreases, but the deformation amount in the nozzle array direction increases. This is because the influence of the deformation in one direction affects the deformation in the direction orthogonal to the one direction.
そこで、本実施形態では、ノズル配列方向のダレ量ｄｘ、ノズル配列方向と直交する方向のダレ量ｄｙを規定することで、ノズル配列方向及びノズル配列方向と直交する方向の両方のノズル板の変形量を小さくする。 Therefore, in the present embodiment, deformation in both the nozzle array direction and the nozzle array direction in the direction orthogonal to the nozzle array direction is defined by defining the sag amount dx in the nozzle array direction and the sag amount dy in the direction orthogonal to the nozzle array direction. Reduce the amount.
つまり、プレス加工でノズルを形成するとき、ノズル配列方向のダレ量ｄｘ、ノズル配列方向と直交する方向のダレ量ｄｙを同じにした場合、図４に示すように、ノズル配列方向の変形量（条件ａ）又はノズル配列方向と直交する方向の変形量（条件ｂ）が大きくなり、若しくは、両方の変形量が大きくなる（条件ｃ）。 That is, when forming the nozzles by press working, if the amount of dripping dx in the nozzle array direction and the amount of droop dy in the direction orthogonal to the nozzle array direction are the same, as shown in FIG. Condition a) or the amount of deformation in a direction orthogonal to the nozzle array direction (condition b) is increased, or both of the amounts of deformation are increased (condition c).
そこで、「０＜ｂｙ＋ｄｙ＜ｂｘ＋ｄｘ」とすることで、ダレ量ｄｘ、ｄｙがノズル配列方向、及び、ノズル配列方向と直交する方向で、それぞれノズルプ板の変形量が小さくなる条件で作製することができる。これによって、ノズル配列方向、及びノズル配列方向と直交する方向の変形をともに抑制することができるようになる。 Therefore, by setting “0 <by + dy <bx + dx”, it is possible to manufacture under the condition that the deformation amount of the nozzle plate becomes small in the direction in which the sag amounts dx and dy are orthogonal to the nozzle arrangement direction and the nozzle arrangement direction. it can. By this, it is possible to suppress both the nozzle arrangement direction and the deformation in the direction orthogonal to the nozzle arrangement direction.
また、本実施形態においては、複数のノズル４がそれぞれ通じる流路（個別流路６０）間の隔壁６１のノズル配列方向の幅をａ、ノズル４、４間のピッチをｃ、ノズル４の半径をｒ、とするとき、ノズル列配列方向において、２（ｂｘ＋ｄｘ＋ｒ）≦ｃ−ａ、ノズル列配列方向と直交する方向において、０＜ｂｙ＋ｄｙ＜ｂｘ＋ｄｘの関係をそれぞれ満たしている。
Further, in the present embodiment, the width of the
「２（ｂｘ＋ｄｘ＋ｒ）≦ｃ−ａ」の関係を満たすことで、ノズル板１と個別流路６０との接合領域を十分に確保することができ、安定した吐出が可能になる。
By satisfying the relationship of “2 (bx + dx + r) ≦ ca”, the bonding area between the
また、テーパ部４Bを有することで、Ｂｘ＞０，Ｂｙ＞０、となり、「０＜ｂｙ＋ｄｙ」となる。
Further, by having the
次に、ノズル板のプレス加工による製造方法の一例について図５を参照して説明する。図５は同説明に供する断面説明図である。 Next, an example of a manufacturing method by press processing of the nozzle plate will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional explanatory view provided for the same explanation.
図５（ａ）に示すように、ノズル板１となるＳＵＳ（金属板）などのノズル基材２０１を準備する。
As shown in FIG. 5A, a
そして、図５（ｂ）に示すように、ノズル基材２０１をプレス加工装置上のダイ２０２にセットし、所望の寸法に作製したパンチ２０３をノズル基材２０１の吐出面となる面と反対側の面から吐出面側に向かって垂直に押し出し、パンチ２０３の先端がノズル基材２０１の吐出面側に突き出るまでプレスを行う。これにより、ノズル基材２０１には凸部２０１ａが形成される。
Then, as shown in FIG. 5B, the
次いで、図５（ｃ）に示すように、パンチ２０３を引き上げてノズル基材２０１をプレス加工装置から取り外した後、テープ研磨装置２０４を用いて、ノズル基材２０１の吐出面側に突出した凸部２０１ａを研磨して除去する。
Next, as shown in FIG. 5C, after the
これにより、図５（ｄ）に示すように、ノズル４が開口し、ノズル４の壁面には、吐出面１ａ側からストレート部４Ａ、ストレート部４Ａに続くテーパ部４Ｂと、テーパ部４Ｂから吐出面１ａと反対側の面１ｂに続くダレ部４Ｃとを含むノズル板１が得られる。
Thereby, as shown in FIG. 5D, the
次に、ノズル４のダレ量ｄｘ、ｄｙの具体例について図６も参照して説明する。図６はダレ量、ノズル板の変形量、パンチの耐久性との関係の一例を説明する説明図である。
Next, a specific example of the droop amounts dx and dy of the
プレス加工でノズル４を形成するとき、パンチ２０３の寿命が短いほど部品単価が高くなる。プレス工法において、パンチの寿命は材料のスプリングバック、すなわちパンチとダイのクリアランスにより影響されるため、適正なクリアランスを設定する必要がある。
When forming the
また、クリアランスとダレ量には正の相関があることが知られている。すなわち、ダレ量を制御するためには、クリアランスを管理すればよい。 In addition, it is known that there is a positive correlation between the clearance and the amount of sagging. That is, in order to control the amount of dripping, the clearance may be managed.
ここで、図６によれば、ノズル配列方向と直交する方向のダレ量ｄｙ＜３μｍであるときにはパンチの耐久性が著しく悪くなり、ノズル配列方向のダレ量ｄｘ≧１９μｍであるときには、変形量を低減する効率が悪くなる。 Here, according to FIG. 6, when the sag amount dy <3 .mu.m in the direction orthogonal to the nozzle array direction, the durability of the punch is significantly deteriorated, and when the sag amount dx.gtoreq.19 .mu.m in the nozzle array direction, the deformation amount is determined. The efficiency to reduce becomes worse.
したがって、３μｍ≦ｄｙ＜１９μｍ、かつ、１９μｍ＜ｄｘ≦２７μｍ、とすることで、パンチの寿命の長くし、しかも、ダレ量を低減してノズル板の変形量を低減することができる。 Therefore, by setting 3 μm ≦ dy <19 μm and 19 μm <dx ≦ 27 μm, the life of the punch can be extended, and the amount of sag can be reduced to reduce the amount of deformation of the nozzle plate.
また、図６より、より好ましくは、３μｍ≦ｄｙ≦５μｍ、かつ、２６μｍ≦ｄｘ≦２７μｍの範囲であり、この範囲とすることで、ノズル板の変形量を更に低減することができる。 Further, as shown in FIG. 6, more preferably, 3 μm ≦ dy ≦ 5 μm and 26 μm ≦ dx ≦ 27 μm. By setting this range, the deformation amount of the nozzle plate can be further reduced.
更により好ましくは、ｄｙ＝５μｍ、かつ、ｄｘ＝２６μｍ、とすることで、一層、パンチの寿命を長くし、ダレ量低減を低減してノズル板の変形量を低減することができる。 Still more preferably, by setting dy = 5 μm and dx = 26 μm, it is possible to further prolong the life of the punch, reduce the sag reduction, and reduce the deformation of the nozzle plate.
次に、本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図７及び図８を参照して説明する。図７は同液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説明図、図７のＸ１−Ｘ１線に相当するノズル配列方向の断面説明図である。 Next, a liquid discharge head according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of the liquid discharge head in a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction, and a cross-sectional view of the nozzle arrangement direction corresponding to line X1-X1 in FIG.
この液体吐出ヘッドは、本発明に係るノズル板１と、流路板２と、壁面部材としての振動板部材３とを積層接合している。そして、振動板部材３の振動領域（振動板）３０を変位させる圧電アクチュエータ１１と、ヘッドのフレーム部材を兼ねている共通液室部材２０とを備えている。
This liquid discharge head laminates and joins the
ノズル板１は、液体を吐出する複数のノズル４を有している。
The
流路板２は、ノズル４にノズル連通路５を介して通じる個別液室６、個別液室６に連通する流体抵抗部７、各流体抵抗部７に通じる液導入部８を形成している。ここでは、流路板２は、３枚の板状部材２Ａ〜２Ｃを積層して構成している。
The
振動板部材３は、流路板２の個別液室６の壁面を形成する変形可能な振動領域３０を有する。ここでは、振動板部材３は２層構造（限定されない）とし、流路板２側から薄肉部を形成する第１層３Ａと、厚肉部を形成する第２層３Ｂで形成され、第１層３Ａで個別液室６に対応する部分に変形可能な振動領域３０を形成している。
The
そして、振動板部材３の個別液室６とは反対側に、振動板部材３の振動領域３０を変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ１１を配置している。
Then, on the opposite side of the
この圧電アクチュエータ１１は、例えば、ベース部材１３に接合した圧電部材に対してハーフカットダイシングによって溝加工して形成した所要数の柱状の圧電素子１２Ａ、１２Ｂを所定の間隔で有している。圧電素子１２Ａは振動板部材３の振動領域（振動板）３０の凸部３０ａに接合し、支柱部となる圧電素子１２Ｂは振動板部材３の凸部３０ｂに接合している。また、圧電素子１２にはフレキシブル配線部材１５が接続されている。
The
共通液室部材２０は、共通液室１０を形成する。共通液室１０は、外部から液体を供給する供給口である供給ポート２１に通じている。
The common
共通液室１０は、フィルタ９を介して液導入部８に通じている。フィルタ９は、振動板部材３の第１層にて形成している。
The
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子１２Ａに与える電圧を基準電位（中間電位）から下げることによって圧電素子１２Ａが収縮し、振動板部材３の振動領域３０が引かれて個別液室６の容積が膨張することで、個別液室６内に液体が流入する。
In the liquid discharge head configured as described above, for example, the voltage applied to the piezoelectric element 12A is lowered from the reference potential (intermediate potential) so that the piezoelectric element 12A contracts and the
その後、圧電素子１２Ａに印加する電圧を上げて圧電素子１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板部材３の振動領域３０をノズル４に向かう方向に変形させて個別液室６の容積を収縮させることにより、個別液室６内の液体が加圧され、ノズル４から液体が吐出される。
Thereafter, the voltage applied to the piezoelectric element 12A is increased to elongate the piezoelectric element 12A in the stacking direction, and the
なお、ヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。 The method of driving the head is not limited to the above-described example (pull-push), and depending on the drive waveform, it is possible to perform pull or push.
次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図９を参照して説明する。図９は同液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説明図である。 Next, a liquid discharge head according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a sectional view of the liquid discharge head in the direction orthogonal to the nozzle arrangement direction.
この液体吐出ヘッドは、個別液室循環型ヘッドであり、本発明に係るノズル板１と、流路板２と、壁面部材としての振動板部材３とを積層接合している。そして、振動板部材３の振動領域（振動板）３０を変位させる圧電アクチュエータ１１と、ヘッドのフレーム部材を兼ねている共通液室部材２０とを備えている。
This liquid discharge head is an individual liquid chamber circulation type head, and laminates and joins the
そして、流路板２は、ノズル４がノズル連通路５を介して連通する個別液室６と、前記第１実施形態の液体吐出ヘッドと同様に、供給側の流体抵抗部７と、液導入部８とを形成している。また、本実施形態では、流路板２は、ノズル連通路５を介して個別液室６に通じる排出側の個別流路５６と、液導出部５８とを形成している。ここでは、流路板２は４枚の板状部材２Ａ〜２Ｃを積層して構成している。
The
また、共通液室部材２０は、供給側の共通液室１０と、排出側の共通液室５０を形成している。供給側の共通液室１０には供給口（供給ポート）２１を通じて外部から液体が供給され、排出側の共通液室５０は排出口（排出ポート）２２を通じて外部に液体が排出される。
Further, the common
さらに、供給側の共通液室１０と液導入部８との間に供給側のフィルタ９を配置し、排出側の共通液室５０と液導出部５８との間に排出側のフィルタ５９を配置している。
Furthermore, the filter 9 on the supply side is disposed between the
この液体吐出ヘッドにおいては、液体吐出を行っているとき、ノズル４から吐出されない液体は、ノズル４を通過して排出側の個別流路５６から液導出部５８を経て排出側の共通液室５０に排出され、排出側の共通液室５０から外部の循環経路を通じて供給側の共通液室１０に再度供給される。
In this liquid discharge head, when the liquid is being discharged, the liquid not discharged from the
また、液体吐出を行っていないときも、供給側の共通液室１０から、個別液室６、個別流路５６などを経て排出側の共通液室５０に液体が流れ、更に外部の循環経路を通じて供給側の共通液室１０に再度供給される。
Even when the liquid is not discharged, the liquid flows from the
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は同装置の要部平面説明図、図１１は同装置の要部側面説明図である。 Next, an example of a device for discharging a liquid according to the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. FIG. 10 is an explanatory plan view of an essential part of the apparatus, and FIG. 11 is an explanatory side view of an essential part of the apparatus.
この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。
This apparatus is a serial type apparatus, and the
このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッド４０４及びヘッドタンク４４１を一体にした本発明に係る液体吐出ユニット４４０を搭載している。液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッド４０４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド４０４は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。
On the
液体吐出ヘッド４０４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド４０４に供給するための供給機構４９４により、ヘッドタンク４４１には、液体カートリッジ４５０に貯留されている液体が供給される。
The liquid stored in the
供給機構４９４は、液体カートリッジ４５０を装着する充填部であるカートリッジホルダ４５１、チューブ４５６、送液ポンプを含む送液ユニット４５２等で構成される。液体カートリッジ４５０はカートリッジホルダ４５１に着脱可能に装着される。ヘッドタンク４４１には、チューブ４５６を介して送液ユニット４５２によって、液体カートリッジ４５０から液体が送液される。
The
この装置は、用紙４１０を搬送するための搬送機構４９５を備えている。搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を含む。
The apparatus includes a
搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド４０４に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。
The
そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
The
さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に液体吐出ヘッド４０４の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。
Further, on one side of the
維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド４０４のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２などで構成されている。
The maintenance and
主走査移動機構４９３、供給機構４９４、維持回復機構４２０、搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。
The main
このように構成したこの装置においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。
In this apparatus configured as described above, the
そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド４０４を駆動することにより、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成
する。
Therefore, the
このように、この装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。 As described above, in this apparatus, since the liquid discharge head according to the present invention is provided, a high quality image can be stably formed.
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの他の例について図１２を参照して説明する。図１２は同ユニットの要部平面説明図である。 Next, another example of the liquid discharge unit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is an explanatory plan view of the main part of the unit.
この液体吐出ユニットは、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、液体吐出ヘッド４０４で構成されている。
Among the members constituting the device for discharging the liquid, the liquid discharge unit includes a housing portion constituted by the
なお、この液体吐出ユニットの例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０、及び供給機構４９４の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。
It is also possible to configure a liquid discharge unit in which at least one of the aforementioned maintenance and
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図１３を参照して説明する。図１３は同ユニットの正面説明図である。 Next, still another example of the liquid discharge unit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a front view of the unit.
この液体吐出ユニットは、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド４０４と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６で構成されている。
The liquid discharge unit includes a
なお、流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド４０４と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。
The
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の他の例について図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は同装置の概略説明図、図１５は同装置のヘッドユニットの平面説明図である。 Next, another example of the apparatus for discharging a liquid according to the present invention will be described with reference to FIGS. 14 and 15. FIG. FIG. 14 is a schematic explanatory view of the same device, and FIG. 15 is a plan explanatory view of a head unit of the same device.
この装置は、連続媒体５１０を搬入する搬入手段５０１と、搬入手段５０１から搬入された連続媒体５１０を印刷手段５０５に案内搬送する案内搬送手段５０３と、連続媒体５１０に対して液体を吐出して画像を形成する印刷を行う印刷手段５０５と、連続媒体５１０を乾燥する乾燥手段５０７と、連続媒体５１０を排出する排出手段５０９などを備えている。
This apparatus discharges the liquid to the
連続媒体５１０は搬入手段５０１の元巻きローラ５１１から送り出され、搬入手段５０１、案内搬送手段５０３、乾燥手段５０７、排出手段５０９の各ローラによって案内、搬送されて、排出手段５０９の巻取りローラ５９１にて巻き取られる。
The
この連続媒体５１０は、印刷手段５０５において、搬送ガイド部材５５９上をヘッドユニット５５０及びヘッドユニット５５５に対向して搬送され、ヘッドユニット５５０から吐出される液体によって画像が形成され、ヘッドユニット５５から吐出される処理液で後処理が行われる。
The
ここで、ヘッドユニット５５０には、例えば、媒体搬送方向上流側から、４色分のフルライン型ヘッドアレイ５５１Ｋ、５５１Ｃ、５５１Ｍ、５５１Ｙ（以下、色の区別しないときは「ヘッドアレイ５５１」という。）が配置されている。
Here, the
各ヘッドアレイ５５１は、液体吐出手段であり、それぞれ、搬送される連続媒体５１０に対してブラックＫ，シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの液体を吐出する。なお、色の種類及び数はこれに限るものではない。
Each head array 551 is a liquid ejection unit, and ejects the liquids of black K, cyan C, magenta M, and yellow Y to the
ヘッドアレイ５５１は、例えば、本発明に係る複数の液体吐出ヘッド（これを、単に「ヘッド」ともいう。）１０００をベース部材５５２上に千鳥状に並べて配置したものであるが、これに限らない。
The head array 551 is, for example, a plurality of liquid discharge heads (also referred to simply as “heads”) 1000 according to the present invention arranged in a zigzag on the
次に、この装置における液体循環システムの一例について図１６を参照して説明する。図１６は同システムの説明に供するブロック説明図である。 Next, an example of a liquid circulation system in this device will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a block diagram for explaining the system.
液体循環システム６３０は、メインタンク６０２、ヘッド１０００、供給タンク６３１、循環タンク６３２、コンプレッサ６３３、真空ポンプ６３４、第１送液ポンプ６３５、第２送液ポンプ６３６、供給側圧力センサ６３７、循環側圧力センサ６３８、レギュレータ（Ｒ）６３９ａ，６３９ｂなどで構成されている。
The
供給側圧力センサ６３７は、供給タンク６３１とヘッド１０００との間であって、ヘッド１０００の供給ポートに繋がった供給側流路に接続されている。循環側圧力センサ６３８は、ヘッド１０００と循環タンク６３２との間であって、ヘッド１０００の排出ポートに繋がった排出側流路に接続されている。
The supply-
循環タンク６３２の一方は、第１送液ポンプ６３５を介して供給タンク６３１と接続されており、循環タンク６３２の他方は第２送液ポンプ６３６を介してメインタンク６０２と接続されている。
One of the
これにより、供給タンク６３１から供給ポート２１を通ってヘッド１０００内に液体が流入し、排出ポート２２から排出されて循環タンク６３２へ排出される。そして、さらに第１送液ポンプ６３５によって循環タンク６３２から供給タンク６３１へ液体が送られることによって液体が循環する。
Thus, the liquid flows from the
また、供給タンク６３１にはコンプレッサ６３３がつなげられており、供給側圧力センサ６３７で所定の正圧が検知されるように制御される。一方、循環タンク６３２には真空ポンプ６３４がつなげられており、循環側圧力センサ６３８で所定の負圧が検知されるよう制御される。
Further, a
これにより、ヘッド１０００内を通って液体を循環させつつ、メニスカスの負圧を一定に保つことができる。
This allows the negative pressure of the meniscus to be kept constant while circulating the liquid through the
また、ヘッド１０００のノズル４から液体を吐出すると、供給タンク６３１及び循環タンク６３２内の液体量が減少していく。そのため、適宜、第２送液ポンプ６３６を用いて、メインタンク６０２から循環タンク６３２に液体を補充する。メインタンク６０２から循環タンク６３２への液体補充のタイミングは、循環タンク６３２内の液体の液面高さが所定高さよりも下がったときに液体補充を行うなど、循環タンク６３２内に設けた液面センサなどの検知結果によって制御することができる。
In addition, when the liquid is discharged from the
本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。 In the present invention, the liquid to be discharged is not particularly limited as long as it has a viscosity and surface tension that can be discharged from the head, but the viscosity becomes 30 mPa · s or less at normal temperature or normal pressure, or by heating and cooling. It is preferred that More specifically, solvents such as water and organic solvents, colorants such as dyes and pigments, polymerizable compounds, functionalizing materials such as resins and surfactants, and biocompatible materials such as DNA, amino acids, proteins and calcium Solutions, suspensions, emulsions, etc. containing edible materials such as natural pigments, etc. These are, for example, ink jet inks, surface treatment liquids, components of electronic devices and light emitting devices, and formation of electronic circuit resist patterns It can be used in applications such as liquids for liquids, material liquids for three-dimensional modeling and the like.
液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。 Use a piezoelectric actuator (laminated piezoelectric element and thin film piezoelectric element), a thermal actuator using an electrothermal transducer such as a heating resistor, an electrostatic actuator consisting of a diaphragm and a counter electrode, etc. as an energy source to discharge liquid It includes what you do.
「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。 The “liquid discharge unit” is a liquid discharge head in which functional parts and mechanisms are integrated, and includes an assembly of parts related to the discharge of liquid. For example, the “liquid discharge unit” includes a combination of at least one of the configuration of a head tank, a carriage, a supply mechanism, a maintenance recovery mechanism, and a main scanning movement mechanism with a liquid discharge head.
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。 Here, integration means, for example, one in which the liquid discharge head and the functional component or mechanism are fixed to each other by fastening, bonding, engagement or the like, or one in which one is held movably with respect to the other. Including. In addition, the liquid discharge head, the functional components, and the mechanism may be configured to be removable from each other.
例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。 For example, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head and a head tank are integrated. In addition, there is one in which the liquid discharge head and the head tank are integrated by being connected to each other by a tube or the like. Here, it is possible to add a unit including a filter between the head tank of these liquid discharge units and the liquid discharge head.
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。 Further, as a liquid discharge unit, there is one in which a liquid discharge head and a carriage are integrated.
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。 Further, as a liquid discharge unit, there is one in which the liquid discharge head is movably held by a guide member constituting a part of the scanning movement mechanism, and the liquid discharge head and the scanning movement mechanism are integrated. In addition, there is one in which the liquid discharge head, the carriage, and the main scanning movement mechanism are integrated.
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。 Further, as a liquid discharge unit, there is one in which a cap member which is a part of a maintenance recovery mechanism is fixed to a carriage attached with a liquid discharge head, and the liquid discharge head, the carriage and the maintenance recovery mechanism are integrated. .
また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。 Further, as a liquid discharge unit, there is one in which a tube is connected to a liquid discharge head to which a head tank or a flow path part is attached, and the liquid discharge head and the supply mechanism are integrated. The liquid of the liquid storage source is supplied to the liquid discharge head through the tube.
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。 The main scanning movement mechanism also includes a single guide member. The supply mechanism also includes a single tube and a single loading unit.
「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を 気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。 The “device for discharging liquid” includes a liquid discharge head or a liquid discharge unit, and includes a device which drives the liquid discharge head to discharge the liquid. The device for discharging the liquid includes not only a device capable of discharging the liquid to those to which the liquid can adhere, but also a device for discharging the liquid into the air or into the liquid.
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。 This "device for discharging liquid" can also include means related to feeding, transporting, and discharging of those to which the liquid can be attached, as well as a pre-processing device, a post-processing device, and the like.
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。 For example, as a “device for discharging a liquid”, an image forming device which is a device for discharging an ink to form an image on a sheet, and forming a powder in layers to form a three-dimensional object (three-dimensional object) There is a three-dimensional modeling apparatus (three-dimensional modeling apparatus) which discharges a modeling liquid to the powder layer.
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。 Further, the “device for discharging liquid” is not limited to a device in which a significant image such as characters and figures is visualized by the discharged liquid. For example, those which form patterns having no meaning per se and those which form three-dimensional images are included.
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。 The above-mentioned "thing to which liquid can be attached" means one to which liquid can be attached at least temporarily, which adheres and adheres, and adheres and penetrates. Specific examples include recording media such as paper, recording paper, recording paper, film, cloth, electronic substrates, electronic components such as piezoelectric elements, and media such as powder layers (powder layers), organ models, and inspection cells. Yes, and unless otherwise specified, all things to which the liquid adheres are included.
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。 The material of the above-mentioned "thing to which liquid can adhere" may be any liquid such as paper, yarn, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, etc. as long as it temporarily adheres thereto.
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。 Further, as the “device for discharging the liquid”, there is a device in which the liquid discharge head and the device to which the liquid can be attached relatively move, but it is not limited to this. Specific examples include a serial type device that moves the liquid discharge head, a line type device that does not move the liquid discharge head, and the like.
また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。 In addition, as the “apparatus for discharging liquid”, there is also provided a processing liquid application apparatus for discharging a processing liquid onto a sheet in order to apply the processing liquid to the surface of the sheet for the purpose of reforming the surface of the sheet. There is an injection granulator which granulates the fine particles of the raw material by injecting a composition liquid in which the raw material is dispersed in a solution through a nozzle.
なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。 In the terms of the present application, image formation, recording, printing, printing, printing, modeling and the like are all synonymous.
１ ノズル板
２ 流路板
３ 振動板部材
４ ノズル
５ ノズル連通路
６ 個別液室
７ 流体抵抗部
８ 液導入部
９ フィルタ
１０ 共通液室（供給側の共通液室）
１１ 圧電アクチュエータ
２０ 共通液室部材
５０ 共通液室（排出側の共通液室）
５８ 液導出部
５９ フィルタ
４０３ キャリッジ
４０４ 液体吐出ヘッド
４４０ 液体吐出ユニット
６３０ 液体循環システム
１０００ 液体吐出ヘッド
11
58
Claims (8)
前記ノズルの壁面は、吐出面側からストレート部と、前記ストレート部に続くテーパ部と、前記テーパ部から前記吐出面と反対側の面に続くダレ部と、を含み、
前記テーパ部のノズル配列方向の幅をｂｘ、
前記テーパ部のノズル配列方向と直交する方向の幅をｂｙ、
前記ダレ部のノズル配列方向の幅をｄｘ、
前記ダレ部のノズル配列方向と直交する方向の幅をｄｙ、とするとき、
ノズル列配列方向と直交する方向において、０＜ｂｙ＋ｄｙ＜ｂｘ＋ｄｘ、の関係を満たす
ことを特徴とするノズル板。 A plurality of nozzles for discharging discharges are arranged,
The wall surface of the nozzle includes a straight portion from the discharge surface side, a taper portion following the straight portion, and a sagging portion continuing from the taper portion to a surface opposite to the discharge surface.
The width of the tapered portion in the nozzle array direction is bx,
The width of the tapered portion in the direction orthogonal to the nozzle arrangement direction is by,
The width of the sagging portion in the nozzle array direction is dx,
When the width of the sagging portion in the direction orthogonal to the nozzle array direction is dy,
A nozzle plate characterized by satisfying a relation of 0 <by + dy <bx + dx in a direction orthogonal to the nozzle array direction.
前記ノズル間のピッチをｃ、
前記ノズルの半径をｒ、とするとき、
ノズル列配列方向において、２（ｂｘ＋ｄｘ＋ｒ）≦ｃ−ａ、の関係を満たす
ことを特徴とする請求項１に記載のノズル板。 The width in the nozzle array direction of the partition between the flow paths through which the plurality of nozzles communicate with each other,
The pitch between the nozzles is c,
When the radius of the nozzle is r,
The nozzle plate according to claim 1, wherein the relationship of 2 (bx + dx + r) c c-a is satisfied in the nozzle array direction.
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のノズル板。 3. The nozzle plate according to claim 1, wherein 3 μm ≦ dy <19 μm and 19 μm <dx ≦ 27 μm.
ことを特徴とする請求項３に記載のノズル板。 4. The nozzle plate according to claim 3, wherein 3 μm ≦ dy ≦ 5 μm and 26 μm ≦ dx ≦ 27 μm.
ことを特徴とする請求項４に記載のノズル板。 5. The nozzle plate according to claim 4, wherein dy = 5 μm and dx = 26 μm.
ことを特徴とする液体吐出ユニット。 A liquid discharge unit comprising the nozzle plate according to any one of claims 1 to 5.
ことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ユニット。 A head tank for storing liquid to be supplied to the liquid discharge head, a carriage for mounting the liquid discharge head, a supply mechanism for supplying liquid to the liquid discharge head, a maintenance recovery mechanism for maintaining and recovering the liquid discharge head, the liquid 7. The liquid discharge unit according to claim 6, wherein the liquid discharge head is integrated with at least one of a main scanning movement mechanism for moving the discharge head in the main scanning direction.
ことを特徴とする液体を吐出する装置。 An apparatus for discharging a liquid comprising the liquid discharge head according to any one of claims 1 to 5 or the liquid discharge unit according to claim 6 or 7.
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