CN104943383B - 液体喷出头及其控制方法、液体喷出装置、流道部件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液体喷出头及其控制方法、液体喷出装置、流道部件,该流道部件减小在负压解除时解除的流道的容积从而可进行容易且有效的负压的解除。在被用于具有喷出部(6A)的液体喷出头(3)的流道部件(5)中,喷出部(6A)与作为负压产生单元的自密封单元(4)连通,所述流道部件(5)具有:位于自密封单元(4)与喷出部(6A)之间的流道的中途,通过使所述流道的容积变化来调节所述流道内的压力的流道内压力调节单元(161);位于自密封单元(4)与流道内压力调节单元(161)之间的流道的中途,并开闭所述流道的流道开闭单元(165)。
Description
本发明主张于2014年3月28日提交的日本专利申请第2014-070160号、于2014年3月28日提交的日本专利申请第2014-070161号、于2014年3月28日提交的日本专利申请第2014-070162号、于2014年3月28日提交的日本专利申请第2014-070163号以及于2014年10月17日提交的日本专利申请第2014-212492号的优先权。并在此引用上述专利申请第2014-070160、2014-070161、2014-070162、2014-070163和2014-212492号的全部内容。
技术领域
本发明涉及液体喷出头、液体喷出装置以及液体喷出头的控制方法,特别是应用于在从液体的供给源到液体喷出头的液体流道内具有流道开闭单元以及流道内压力调节单元的情况且较为有效。
背景技术
作为喷出液滴的液体喷出头的代表例,可举出喷出墨滴的喷墨式记录头。作为该喷墨式记录头,例如提出有具有将墨滴从喷嘴开口喷出的头主体、从固定有头主体且存积油墨的墨盒供给油墨并将来自墨盒的油墨向头主体供给的流道部件的结构。在这种喷墨式记录头中,由于将弯液面位置管理为可应对连续喷出的位置,因此,通常头内(贮液器、压力室)的背压被维持为负压。然而,有可能在擦拭时等喷嘴开口附近的气泡由于该负压而被吸入至喷嘴开口中。如果气泡被吸入至喷嘴开口中,则可能产生喷嘴堵塞。
因此,在进行擦拭时等必要的时机,需要解除负压。因此,提出了一种在负压产生单元(差压阀)与头之间的流道旁配置作为加压机构的偏心凸轮,从而在擦拭时经由偏心凸轮而通过加压机构对头内进行加压的结构(参照专利文献1)。另外,还存在设置加压供给用的旁通流道,对头内直接进行加压泵的加压的结构(参照专利文献2)。
然而,专利文献1为通过偏心凸轮相对于软管的抵接来使流道的容积变化的技术,因此例如在与此相比靠下游的位置处分支的情况下等,如果喷嘴数增多,则不易引起必要的容积的变化。另一方面,如果意欲增粗软管来获得大的容积变化,则与软管的增粗相对应,会使流速减慢,致使气排性恶化。
专利文献2不易对供给的液量进行微小的调节,从而可能造成大量的流体被白白浪费。
另外,在针对每个液体的种类而设置负压产生单元并具有针对每个液体的种类而开闭流道的流道开闭单元的液体喷出头中,当针对每个液体的种类而分散配置各部件的情况下,会导致液体喷出头的大型化。即,需要对各部件的布局花费心思以使之变得合理。因此,特别是在具有针对各种颜色而设置的多个负压产生单元、多个流道开闭单元的液体喷出头中,整体的合理的配置布局的研发成为课题。
另外,当为了解除平时的负压而在流道内针对每种颜色分别单独地设置流道内压力调节单元的情况下,会导致流道部件的大型化。因此,需要对以流道内压力调节单元为首的各部件的布局花费心思。
另外,伴随于擦拭等而暂时解除负压,在擦拭作业结束后,存在不易再次在喷嘴开口形成合适的弯液面的情况。
此外,这样的问题不仅存在于被用于喷墨式记录头等液体喷出头的流道部件中,还同样存在于被用于液体喷出头以外的装置的流道部件中。
专利文献1:日本特开2011-161827号公报
专利文献2:日本特开2011-161844号公报
发明内容
本发明鉴于上述情况,其目的可以在于,提供一种可有效且高精度地控制流道的容积的流道部件、液体喷出头以及液体喷出装置。
另外,本发明鉴于上述情况,其目的可以在于,提供一种从空间节约化以及低成本化的观点出发而可形成合理的部件配置的液体喷出头以及液体喷出装置。
或者,本发明鉴于所述情况,其目的可以在于,提供一种针对各种颜色而对流道内压力调节单元等各种部件的布局花费心思从而可削减成本并且有助于实现小型化的流道部件、液体喷出头以及液体喷出装置。
而且,本发明鉴于上述情况,其目的可以在于,提供一种不仅可缩小在负压解除时解除的流道的容积从而进行容易且有效的负压的解除,而且还可顺畅地进行负压解除后的向通常状态的恢复的液体喷出头、液体喷出装置以及液体喷出头的控制方法。
方式1
解决上述课题的本发明的方式之一在于一种流道部件,其特征在于,其被用在具有通过驱动元件的驱动而将液体经由喷嘴开口喷出的喷出部的液体喷出头中,所述喷出部与维持该喷出部的负压的负压产生单元连通,所述流道部件具有:流道内压力调节单元,其位于所述负压产生单元与所述喷出部之间的流道的中途,通过使所述流道的容积变化来调节所述流道内的压力;以及流道开闭单元,其位于所述负压产生单元与所述流道内压力调节单元之间的流道的中途,对所述流道进行开闭,而且,所述流道内压力调节单元具有:第一凹部,其与所述流道开闭单元和所述喷出部连通并存积液体;第二凹部,其与第一流体供给源连通并存积流体,且与所述第一凹部对置;第一挠性部件,其介于所述第一凹部与所述第二凹部之间,并对所述第一凹部与所述第二凹部进行密封,所述流道内压力调节单元在由所述流道开闭单元关闭流道的状态下,通过从所述第一流体供给源供给的流体而使所述第一挠性部件变形,从而使由所述第一凹部与所述第一挠性部件划分出的部分的容积变化,由此调节所述流道内的压力。
根据本方式,能够通过流道内压力调节单元解除负压。在负压解除前通过流道开闭单元关闭流道,从而能够缩小解除的流道体积,因此能够有效地进行负压的解除。即,虽然为了防止在擦拭时,喷嘴开口附近的气泡由于头内的负压被抽吸至喷嘴开口中而造成喷嘴堵塞的情况,而在擦拭时解除头内的负压并进行加压(解除负压),但在本方式中,能够在将与流道内压力调节单元相比靠流道上游侧的流道关闭后再进行加压(解除负压)。因此,能够防止由于流道内压力调节单元的加压致使液体向到达负压产生单元的上游侧逆流,而使加压的效果下降的情况。
或者,在为了从喷嘴开口强制地排出油墨而通过流道内压力调节单元对头内进行加压的情况下,基于与上述相同的理由,关闭与流道内压力调节单元相比靠流道上游侧的流道也更为有效。
在此,与专利文献1所公开的那样通过偏心凸轮的抵接进行加压的情况相比,能够通过由挠性部件密封凹部的结构而较大地设置挠性部件的受压面积,从而易于进行压力调节。此外,如果意欲如专利文献1的情况那样通过增粗软管来增大容积变化,则与软管变粗相对应,流速会下降,从而气排性变差。
另外,当如专利文献2所记载的那样设置加压供给用的旁通流道而对头内直接进行加压泵的加压的情况下,难以进行供给的液量的微小的调节,因此存在大量的液体可能被排出的问题。
此外,第一流体供给源所供给的流体可使用空气、液体(油压)等。在为液体的情况下,即使挠性膜的屏蔽性较差,也能够减少由于从挠性膜的透过所产生的水分蒸发。
方式2
在此,在方式1的流道部件中,优选为,所述流道内压力调节单元通过从所述第一流体供给源供给的空气来调节所述第一凹部内的压力。其原因在于,通过空气进行驱动,从而能使流道部件小型化,并且与通过液体驱动的情况相比不存在发生液漏的可能。
方式3
另外,在方式1或者方式2的流道部件中,优选为,来自所述流道内压力调节单元的所述第一凹部的液体的出口位于铅垂方向的上侧。其原因在于,由于出口存在于铅垂方向的上侧,从而即使气泡进入第一凹部内,气泡也会因浮力而滞留于铅垂方向上侧,因此易于从出口排出。
方式4
在方式1至方式3的流道部件中,优选为,所述流道内压力调节单元还具有第一施力单元,该第一施力单元对第一挠性部件从第一凹部侧向第二凹部侧施力。其原因在于,能够抑制印刷中的压力变动,而且防止压力损失变大的情况。
方式5
在方式1至方式4的流道部件中,优选为,所述液体喷出头还具有第二流体供给源,该第二流体供给源供给使所述流道开闭单元驱动的流体,所述流道开闭单元通过从所述第二流体供给源供给的流体来进行流道的开闭。其原因在于,能够与流道内压力调节单元独立地对流道开闭单元进行驱动控制,从而能够顺畅且恰当地进行一连串的负压解除动作。
方式6
在方式1至方式5的流道部件中,优选为,所述流道开闭单元具有:第三凹部,其与所述负压产生单元连通且与所述流道内压力调节单元连通,并存积所述液体;第四凹部,其与所述第二流体供给源连通并存积所述流体,且与所述第三凹部对置;以及第二挠性部件,其介于所述第三凹部与所述第四凹部之间,并对所述第三凹部与所述第四凹部进行密封,所述流道开闭单元通过从所述第二流体供给源供给的流体而使所述第二挠性部件变形,从而开闭所述流道。其原因在于,第三凹部与第四凹部由第二挠性部件密封,从而使第三凹部作为流道的一部分的油墨室发挥功能,使第四凹部作为空气室发挥功能,并且通过向第四凹部的空气的供给而使第二挠性部件变形,从而能够容易地进行流道的开闭。
方式7
在方式1至方式6的流道部件中,优选为,所述第二挠性部件在未从所述第二流体供给源供给流体的情况下,打开所述流道。其原因在于,只要向大气开放便能够使流道打开,从而能够预先防止在印刷中不供给油墨等的故障。
方式8
在方式1至方式7的流道部件中,优选为,所述流道开闭单元还具有第二施力单元,该第二施力单元对所述第二挠性部件从所述第三凹部侧向所述第四凹部侧施力。其原因在于,将流道可靠地形成为开状态,从而能够预先防止例如在印刷中油墨未被供给至头主体等的不良情况。
方式9
在方式1至方式8的流道部件中,优选为,所述第二流体供给源在由所述流道开闭单元关闭流道的情况下供给被进行了加压的流体,在由所述流道开闭单元打开所述流道的情况下供给被进行了减压的流体。其原因在于,可顺畅地进行与流道内压力调节单元协同进行的负压解除动作。
方式10
在方式1至方式9的流道部件中,优选为,所述负压产生单元具有能够根据来自所述喷出部的所述液体的喷出而进行位移的挠性部件,所述流道开闭单元在由所述流道内压力调节单元调节所述流道内的压力时,关闭所述流道,从而不会由于由所述流道内压力调节单元进行的压力的调节而使所述负压产生单元的所述挠性部件发生位移。其原因在于,能够与由负压产生单元的挠性部件产生的可塑性无关地,有效地调节流道内的压力。
方式11
本发明的其他方式在于一种液体喷出头,其具有喷出部和方式1至方式10的流道部件。
根据本方式,能够形成可发挥上述的流道部件的各个优异的作用、效果的液体喷出头。
方式12
本发明的其他方式在于一种液体喷出装置,其具有负压产生单元和方式11的所述液体喷出头。根据本方式,能够消除负压解除时的不良情况。
方式13
本发明的其他方式在于一种液体喷出装置,其特征在于,具有:液体喷出头,其具有通过驱动元件的驱动而将液体经由喷嘴开口喷出的喷出部;负压产生单元,其与所述喷出部连通,并维持所述喷出部的负压;流道内压力调节单元,其位于所述负压产生单元与所述喷出部之间的流道的中途,通过使所述流道的容积变化来调节所述流道内的压力;以及流道开闭单元,其位于所述负压产生单元与所述流道内压力调节单元之间的流道的中途,对所述流道进行开闭,所述负压产生单元具有能够根据来自所述喷出部的所述液体的喷出而进行位移的挠性部件,所述流道开闭单元在通过所述流道内压力调节单元调节所述流道内的压力时,关闭所述流道,从而不会由于由所述流道内压力调节单元进行的压力的调节而使所述负压产生单元的所述挠性部件发生位移。
根据本方式,能够通过流道内压力调节单元解除负压。通过在负压解除前由流道开闭单元关闭流道,从而能够减少由流道内压力调节单元产生的流道的体积变动被负压产生单元的挠性部件吸收的情况,因此能够有效地进行负压的解除、加压。
方式14
在方式1至方式13的液体喷出装置中,优选为,从所述流道开闭单元到所述负压产生单元的流道阻力小于从所述流道开闭单元到所述喷嘴开口的流道阻力。根据本方式,即使通过流道开闭单元关闭流道,也能够使液体不从喷嘴开口流出。
方式15
在方式1至方式14的液体喷出装置中,优选为,所述流道内压力调节单元具有:第一凹部,其与所述流道开闭单元和所述喷出部连通并存积液体;第二凹部,其与第一流体供给源连通并存积流体,且与所述第一凹部对置;以及第一挠性部件,其介于所述第一凹部与所述第二凹部之间,并对所述第一凹部与所述第二凹部进行密封。根据本方式,通过由挠性部件密封凹部的结构,从而能够较大地设置挠性部件的受压面积,由此易于进行压力调节。
方式16
在方式1至方式15的液体喷出装置中,优选为,所述流道内压力调节单元还具有第一施力单元,该第一施力单元对第一挠性部件从第一凹部侧向第二凹部侧施力。根据本方式,能够抑制印刷中的压力变动,而且防止压力损失变大的情况。
方式17
在方式1至方式16的液体喷出装置中,优选为,所述流道开闭单元具有:第三凹部,其与所述负压产生单元连通且与所述流道内压力调节单元连通,并存积所述液体;第四凹部,其与第二流体供给源连通并存积所述流体,且与所述第三凹部对置;以及第二挠性部件,其介于所述第三凹部与所述第四凹部之间,并对所述第三凹部与所述第四凹部进行密封。根据本方式,通过利用密封部件密封凹部的结构,从而能够较大地设置挠性部件的受压面积,由此易于进行流道的开闭。
方式18
在方式1至方式17的液体喷出装置中,优选为,所述流道开闭单元还具有第二施力单元,该第二施力单元对所述第二挠性部件从所述第三凹部侧向所述第四凹部侧施力。根据本方式,将流道可靠地形成为开状态,从而能够预先防止例如在印刷中油墨未被供给至头主体等的不良情况。
方式19
在方式1至方式18的液体喷出装置中,优选为,所述液体喷出装置还具有抽吸单元,该抽吸单元用于从与所述喷出部连通的所述喷嘴开口抽吸液体,所述流道开闭单元具有控制单元,该控制单元在由所述抽吸单元进行抽吸的期间,依次进行关闭所述流道的状态的第一模式、从关闭所述流道的状态向打开所述流道的状态进行切换的第二模式和打开所述流道的状态的第三模式。在利用抽吸单元从喷嘴开口抽吸液体的情况下,能够利用流道开闭单元进行各种各样的抽吸。
方式20
在方式1至方式19的液体喷出装置中,优选为,所述液体喷出装置还具有收集单元,该收集单元位于所述流道内压力调节单元与所述喷出部之间的流道中途,用于收集液体中的异物。其原因在于,能够消除因油墨中的异物而导致的喷嘴堵塞,提高印刷品质。
方式21
解决上述课题的本发明的方式在于一种液体喷出头,其特征在于,具有通过驱动元件的驱动而将经由流道部件从液体供给源供给的液体经由喷嘴开口喷出的喷出部,并具有:负压产生单元,其与所述喷出部连通,并维持所述喷出部的负压;流道内压力调节单元,其位于所述负压产生单元与所述喷出部之间的流道的中途,通过使所述流道的容积变化来调节所述流道内的压力;以及流道开闭单元,其位于所述负压产生单元与所述流道内压力调节单元之间的流道的中途,对所述流道进行开闭,在利用所述流道内压力调节单元来对所述流道内进行加压的情况下,在由所述流道开闭单元打开流道后,通过所述流道内压力调节单元而使流道内减压。
根据本方式,在负压解除后的液体喷出头向通常动作的恢复时,能够容易并且恰当地形成喷嘴开口的弯液面。即,能够有效地使用流道内压力调节单元。
方式22
在此,在方式1至方式21的液体喷出头中,优选为,所述流道内压力调节单元的容积大于所述流道开闭单元的容积。其原因在于,容积越大则越能够增大用于压力调节的体积变化量,因此能够有效地使用流道内压力调节单元。
方式23
在方式1至方式22的液体喷出头中,优选为,所述流道内压力调节单元的容积以及所述流道开闭单元的容积通过所述流道内压力调节单元以及所述流道开闭单元分别具有的挠性部件的位移量而进行调节,而且流道内压力调节单元具有的所述挠性部件的位移量大于所述流道开闭单元具有的所述挠性部件的位移量。其原因在于,挠性部件的位移量越大则越能够增大用于压力调节的体积变化量,因此能够有效地使用流道内压力调节单元。
方式24
在方式1至方式23的液体喷出头中,优选为,所述负压产生单元具有通过所述负压而进行位移的挠性部件,并且所述负压产生单元具有的挠性部件被构成为,比所述流道内压力调节单元具有的挠性部件更易挠曲。其原因在于,负压产生单元的挠性部件越易挠曲,则越能够通过负压产生单元的挠性部件吸收关闭流道时的压力变动,因此流道内压力调节单元可以不考虑该压力变动,从而能够有效地使用流道内压力调节单元。
方式25
在方式1至方式24的液体喷出头中,优选为,所述流道开闭单元具有:第三凹部,其与所述喷出部连通并存积液体;第四凹部,其与供给使所述流道开闭单元动作的流体的流体供给源连通并存积流体,且与所述第三凹部对置;以及第二挠性部件,其介于所述第三凹部与所述第四凹部之间,并对所述第三凹部与所述第四凹部进行密封,而且,所述第四凹部的容积形成为,小于所述第三凹部的容积。
根据本方式,由于第四凹部的容积较小,因此能够减小伴随于开闭而产生的流道体积的变动。特别是,在由设置于供给侧的流道开闭单元关闭流道的状态下进行抽吸的情况下,为了防止第二挠性部件伴随于抽吸的负压而将流道关闭的情况,有时会将第三凹部内减压,而使第二挠性部件与第三凹部抵接。即,虽然存在在抵接的状态下进行抽吸的情况,但即便在该情况下,只要第四凹部的容积较小,便能够减小第三凹部内的减压与该减压解除的期间的流道体积的变动。
方式26
在此,在方式1至方式25所记载的液体喷出头中,优选为,所述第四凹部在与所述第二挠性部件抵接的位置处具有凸部。其原因在于,能够通过第二挠性部件与凸部抵接来限制第二挠性部件的位置,因此能使平时、减压时的第四凹部的第二挠性部件的位置相同。
方式27
本发明的其他方式在于一种液体喷出头,其特征在于,具有通过驱动元件的驱动而将经由流道部件从液体供给源供给的液体经由喷嘴开口喷出的喷出部,并具有:流道内压力调节单元,其与所述喷出部连通,通过使流道的容积变化来调节所述流道内的压力;以及流道开闭单元,其位于所述液体供给源与所述流道内压力调节单元之间的所述流道的中途,对所述流道进行开闭,所述流道内压力调节单元、所述流道开闭单元和所述喷出部存在多组,将使多组的所述流道内压力调节单元驱动的流体从共用的流体供给源向多组的所述流道内压力调节单元进行供给,从而通过所有组的所述流道内压力调节单元来调节各个所述流道内的压力。
根据本方式,与针对每个负压解除机构而具有流体供给源的结构相比,能够使结构简化。
方式28
在此,在方式1至方式27中,优选为,在通过所有组的所述流道内压力调节单元来调节各个所述流道内的压力的情况下,通过由所述流道内压力调节单元所产生的容积的变化来使液体从所有组的所述喷出部喷出。其原因在于,即使负压解除所需的体积(以下,称为排除体积)针对每个负压解除机构或者与之对应的头而不同,也能够将排除体积可靠地形成为如下的程度,即,允许液体从必要的排除体积较小的负压解除机构、头的喷出,且对于所有的负压解除机构、头均能可靠地进行负压解除的程度,从而能够可靠地进行负压解除。
方式29
在此,在方式1至方式28中,优选为,在通过所有组的所述流道内压力调节单元来调节各个所述流道内的压力的情况下,使所述喷出部与压盖所述液体喷出头的压盖部件相向。在进行负压解除的情况下,作为允许液体的喷出的相应对策,可以在头之下配置压盖。由此,即便液体被喷出也不会污损主体等。
方式30
本发明的其他方式在于一种液体喷出装置,其特征在于,具有方式1至方式29的液体喷出头。
根据本方式,不仅能够缩小在伴随于擦拭作业等的负压解除时解除的流道的容积从而进行容易且有效的负压的解除,而且还能够顺畅地进行负压解除后的向通常状态的恢复。
方式31
在此,在方式1至方式30的液体喷出装置中,优选为,具有控制单元,该控制单元进行控制,以使在擦拭了所述液体喷出头的喷出部的喷嘴面后通过所述流道开闭单元打开所述流道,并且通过所述流道内压力调节单元对流道内进行减压。其原因在于,在负压解除后的向通常动作的恢复时,能够按序进行预定的动作。
方式32
本发明的其他方式在于一种液体喷出装置,其特征在于,具有通过驱动元件的驱动而将经由流道部件从液体供给源供给的液体经由喷嘴开口喷出的喷出部,并具有:第一流道开闭单元,其被设置于所述液体供给源与所述喷出部之间的流道的中途,对所述流道进行开闭;第二流道开闭单元,其被设置于所述液体供给源与所述第一流道开闭单元之间的所述流道的中途,对所述流道进行开闭;以及抽吸单元,其从所述喷出部抽吸所述流道内的液体,该液体喷出装置分别进行在由所述第一流道开闭单元打开所述流道并由所述第二流道开闭单元关闭所述流道的状态下由所述抽吸单元进行抽吸的第一模式,和在由所述第一流道开闭单元关闭所述流道的状态下由所述抽吸单元进行抽吸的第二模式的动作。
根据本方式,能够在所需的定时进行各个模式的抽吸。其结果为,不仅恰当地进行初始填充时的抽吸,还恰当地进行初始填充后的印刷动作中的气排,从而能够尽量减少伴随于抽吸动作而产生的液体的白白浪费。
方式33
在此,在方式1至方式32中,优选为,进行所述第二模式的动作的频度多于进行所述第一模式的频度。其原因在于,由于第二模式的液体消耗量更少,因此能够进行有效的气泡排出。
方式34
另外,在方式1至方式33中,优选为,在所述第一模式的动作之后进行所述第二模式的动作。通过进行两模式的动作,从而能够提高初始填充时的气排性。
方式35
在方式1至方式34中,优选为,在所述第一模式的动作中,通过所述第一流道开闭单元而使所述流道持续打开。例如,在流道开闭单元的填充流体的凹部中能够进行大气开放、减压、加压中的任一动作的情况下,如果在进行喷出部的抽吸时减压,则能够防止弹性部件随着从喷出部进行的抽吸而意外关闭流道的情况。
方式36
本发明的其他方式在于一种液体喷出头的控制方法,其特征在于,该液体喷出头具有通过驱动元件的驱动而将经由流道部件从液体供给源供给的液体经由喷嘴开口喷出的喷出部,并具有:与所述喷出部连通并维持所述喷出部的负压的负压产生单元;位于所述负压产生单元与所述喷出部之间的流道的中途,通过使所述流道的容积变化来调节所述流道内的压力的流道内压力调节单元;位于所述负压产生单元与所述流道内压力调节单元之间的流道的中途,对所述流道进行开闭的流道开闭单元,所述液体喷出头的控制方法包括:第一工序,通过所述流道内压力调节单元对流道内进行加压;以及第二工序,在通过所述流道内压力调节单元对所述流道内进行了加压的情况下,在通过所述流道开闭单元打开所述流道后,通过所述流道内压力调节单元对所述流道内进行减压。
根据本方式,在负压解除后的液体喷出头向通常动作的恢复时,能够容易且恰当地形成喷嘴开口的弯液面。
方式37
解决上述课题的本发明的另一方式在于一种液体喷出头,其特征在于,具有通过驱动元件的驱动而经由喷嘴开口喷出液体的喷出部,并经由流道部件与分别存积多个种类的液体的液体存积部连通,且将所述液体以液滴的形式从所述喷出部喷出,并具有:多个负压产生单元,该多个负压产生单元具有能够根据来自所述喷出部的液体的喷出而进行位移的第三挠性部件,并针对多个种类的液体中的每种液体维持所述喷出部的负压;以及流道开闭单元,其开闭针对每个所述液体的种类的流道,而且,所述流道开闭单元具有:第二挠性部件,其能够根据来自流体供给源的流体的供给量而进行位移;以及第三凹部,其由所述第二挠性部件密封,并且在所述负压产生单元与所述喷出部之间的流道的中途针对每个液体的种类而形成,通过所述第二挠性部件的位移而开闭由所述第三凹部与第二挠性部件形成的流道,而且所述第二挠性部件进行位移的方向与所述第三挠性部件进行位移的方向交叉,且将多个所述第三凹部配置在从所述第二挠性部件进行位移的方向观察时的多个所述负压产生单元之间。
根据本方式,虽然需要确保比较大的受压面积的负压产生单元的在与其第三挠性部件进行位移的方向正交的面方向上的尺寸较大,但由于将多个负压产生单元进行所谓的纵向排列,因此与在所述面方向上排列的情况相比,能够实现面方向上的尺寸的小型化。而且,由于在进行所谓的纵向排列的多个负压产生单元之间配置流道开闭单元,因此也能够实现该流道部件的小型化。
在此,第二挠性部件既可以针对每个液体的种类而错层配置,也可以配置在同一平面上。此外,多个负压产生单元之间是指一侧的负压产生单元的内侧与相反侧的负压产生单元的内侧之间。
方式38
在此,在方式1至方式37的液体喷出头中,优选为,还具有流道内压力调节单元,所述流道内压力调节单元具有:第一挠性部件,其能够根据来自流体供给源的流体的供给量而进行位移;以及第一凹部,其由所述第一挠性部件密封,并且在所述负压产生单元与所述流道内压力调节单元之间的流道的中途针对每个液体的种类而形成,通过所述第一挠性部件的位移而使由所述第一凹部与所述第一挠性部件形成的流道的容积变化,从而调节由所述第一凹部与所述第一挠性部件形成的流道内的压力,针对每个所述液体的种类的所述第三凹部与所述第一凹部构成为,在从第二挠性部件进行位移的方向观察时至少一部分重复。其原因在于,由于将流道开闭单元与流道内压力调节单元的位置关系形成为至少一部分重复,因此与重复的部分相对应,能够使设置面积小型化。
方式39
另外,在方式1至方式38的液体喷出头中,优选为,来自所述负压产生单元的流道与来自所述流道内压力调节单元的流道在所述第二挠性部件进行位移的方向上至少一部分重复。其原因在于,从负压产生单元到流道开闭单元的流道与来自流道内压力调节单元的流道在第二挠性部件进行位移的方向上亦即层叠方向上至少一部分重复,从而能够在层叠方向上实现小型化。另外,任一流道均通过流道基板彼此的重叠来形成,因此能够缩小层叠方向上的尺寸。
方式40
在方式1至方式39的液体喷出头中,优选为,由所述第一挠性部件密封的所述第一凹部的容积形成为,大于由所述第二挠性部件密封的所述第三凹部的容积。其原因在于,由于第一凹部的容积越大则越能够增大用于进行压力调节的容积变化量,因此即便喷嘴数增多也能够实现有效的加压等,从而拓宽了流道内压力调节单元的自由度。另外,流道开闭单元的第三凹部的容积越小则越能够缩小设置面积等的设置所需的空间,因此能够有助于实现该液体喷出头的小型化。此外,在此,容积是指第二以及第一挠性部件不进行位移的状态下的容积。
方式41
在方式1至方式40的液体喷出头中,优选为,所述第一挠性部件的位移量大于所述第二挠性部件的位移量。由于第一挠性部件的位移量越大则越能够增大用于进行压力调节的体积变化量,因此能够有效地使用流道内压力调节单元。在此,第二挠性部件的位移量为在进行大气开放的状态与关闭流道的状态下的位移量(行程量),第一挠性部件的位移量为在进行大气开放的状态与通过加压而与对置的第一凹部的壁面抵接的状态下的位移量(行程量)。
方式42
在方式1至方式41的液体喷出头中,优选为,所述第三挠性部件构成为,比所述第一挠性部件更易挠曲。其原因在于,所述负压产生单元的所述第三挠性部件越易挠曲,则越能够通过所述负压产生单元的所述第三挠性部件吸收关闭流道时的压力变动,因此流道内压力调节单元可以不考虑该压力变动,从而能够有效地使用流道内压力调节单元。
方式43
在方式1至方式42的液体喷出头中,优选为,所述第一挠性部件被从所述第一凹部向所述第一挠性部件施力。其原因在于,由于第一挠性部件被施力,因此能够防止在印刷中等第一挠性部件意外位移的情况。
方式44
在方式1至方式43的液体喷出头中,优选为,所述第一挠性部件形成为,能够通过施力同与所述第二挠性部件对置的所述第一凹部的壁面抵接。其原因在于,能够通过第二挠性部件与第一凹部的壁面抵接而防止第二挠性部件在印刷中的位移。
方式45
在方式1至方式44的液体喷出头中,优选为,所述第一挠性部件形成为,能够通过位移而同所述第一凹部的壁面中的与所述第一挠性部件对置的壁面抵接。其原因在于,能够将第一挠性部件加压至目标值,从而进行其位移量的调节。
方式46
本发明的其他方式在于一种液体喷出装置,其特征在于,具有负压产生单元和方式1至方式45的液体喷出头。根据本方式,由于搭载小型且廉价的液体喷出头,因此也能够实现作为液体喷出装置的小型化。
方式47
解决上述课题的本发明的方式之一在于一种流道部件,其特征在于,被用于具有通过驱动元件的驱动而将液体经由喷嘴开口喷出的喷出部,并且与分别存积多个种类的液体的液体存积部连通的液体喷出头中,并具有:第一流道基板,其一体地形成有被配置于对所述液体存积部与喷出部进行连通的流道的中途,且针对每个液体的种类而形成的第一凹部;流道内压力调节单元,其具有所述第一凹部与将该第一凹部分别密封的第一挠性部件,另一方面通过从第一流体供给源供给的流体的量的增减而使所述第一挠性部件位移,从而使由所述第一凹部与所述第一挠性部件形成的流道的容积变化,由此调节该流道的内部的压力。
根据本方式,能够实现颜色间的部件共用化。即,能够利用形成有与各种颜色相关的第一凹部的单个的第一流道基板、具有第一凹部与第一挠性部件的流道内压力调节单元,而使部件在颜色间共用化。
另外,与如专利文献1那样通过偏心凸轮的抵接而进行加压的情况相比,通过由第一挠性部件密封第一凹部的结构,能够增大第一挠性部件进行位移的面积,从而能够形成实现小型化且容易产生容积变化的构造。另外,由于利用从第一流体供给源供给的流体来调节第一凹部的容积,因此也能够实现小型化。
另外,第一流体供给源供给的流体可以使用空气、液体(油压)等。因此,在为液体的情况下,即使第一挠性部件的屏蔽性较差,也能够减少由于从第一挠性部件的透过而产生的水分蒸发。
方式48
在此,在方式1至方式47的流道部件中,优选为,具有形成有第二凹部的第二流道基板,所述第一挠性部件将对置配置的所述第一凹部以及第二凹部间密封。其原因在于,从第一流体供给源供给的例如空气等流体也形成为凹部,与平坦(平整)的情况相比,能够抑制第一挠性部件的粘贴,并且通过形成有第二凹部的第二流道基板,能够使部件在颜色间共用化。
方式49
另外,在方式1至方式48的流道部件中,优选为,所述第二凹部针对每个液体的种类而存在,多个所述第二凹部被一体地形成于所述第二流道基板上。其原因在于,能够缩小第一流体供给源供给的流体侧的容积。其结果为,能够针对每个液体的种类而设置第二凹部,因此能够缩小第二凹部的容积,能够给予对第一挠性部件的充分的加压效果。
方式50
在方式1至方式49的流道部件中,优选为,来自所述第一凹部的液体的出口位于铅垂方向的上侧。其原因在于,由于出口存在于铅垂方向的上侧,因此即使气泡进入第一凹部内,气泡也会因浮力而滞留于铅垂方向的上侧,因此容易从出口排出。
方式51
在方式1至方式50的流道部件中,优选为,还具有:第三流道基板,其一体地形成有被配置于对所述液体存积部与所述第一凹部进行连通的流道的中途,且针对每个所述液体的种类的第三凹部;第二挠性部件,其对多个所述第三凹部分别进行密封;以及流道开闭单元,其通过从第二流体供给源供给的流体的量的增减而使所述第二挠性部件位移,从而开闭所述第三凹部内的流道。
方式52
在方式1至方式51的流道部件中,优选为,还具有形成有第四凹部的第四流道基板,所述第二挠性部件将对置配置的所述第三凹部以及所述第四凹部间密封。其原因在于,通过将从第二流体供给源供给的流体侧也形成为凹部,与平坦的情况相比,能够抑制第二挠性部件的粘贴,而且通过第四流道基板能够实现多个颜色间的部件的共用化。
方式53
在方式1至方式52的流道部件中,优选为,所述第四凹部针对每个液体的种类而存在,多个所述第四凹部被一体地形成于第四流道基板上。其原因在于,能够缩小供给使第二挠性部件位移的驱动用的流体的一侧的容积。
方式54
在方式1至方式53的流道部件中,优选为,所述第一流道基板与所述第三流道基板为同一部件。其原因在于,能够削减部件件数。
方式55
在方式1至方式54的流道部件中,优选为,所述第一流道基板与所述第三流道基板为不同的部件,并且以第一流道基板的两个面中的未形成所述第一凹部的面与第三流道基板的两个面中的未形成所述第三凹部的面对置的方式进行层叠。其原因在于,由于按照第二挠性部件的驱动流体→喷出的液体→喷出的液体→第一挠性部件的驱动流体的顺序进行层叠,因此与除此之外的层叠顺序的情况相比,能够缩短第一凹部与第三凹部之间的流道。另外,能够通过层叠而缩小各部件的设置面积。
方式56
在方式1至方式55的流道部件中,优选为,针对每个所述液体的种类,所述第一凹部与所述第三凹部的至少一部分在层叠方向上重复。其原因在于,能够通过该层叠构造而缩小设置面积。
方式57
在方式1至方式56的流道部件中,优选为,由所述第一挠性部件密封的所述第一凹部的容积大于由所述第二挠性部件密封的所述第三凹部的容积。第一凹部的容积越大则越能够增大用于进行压力调节的容积变化量,因此流道内压力调节单元的自由度拓宽。即,其原因在于,即使喷嘴数增多,也能够有效地进行加压。另外,流道开闭单元的容积越小则越能够减小设置面积等的设置所需的空间,因此能够有助于实现小型化。此外,在此提及的容积为挠性部件未位移的状态下的容积。
方式58
在方式1至方式57的流道部件中,优选为,所述第一挠性部件的位移量大于所述第二挠性部件的位移量大。第一挠性部件的位移量越大,则越能够增大用于进行压力调节的容积变化量,因此能够有效地使用流道内压力调节单元。另外,第一挠性部件的位移量为在进行大气开放的状态与关闭流道的状态下的位移量(行程量),第二挠性部件的位移量为在进行大气开放的状态、加压的状态即通过加压而与对置的壁面抵接的状态下的位移量(行程量)。
方式59
本发明的其他方式在于一种液体喷出头,其特征在于,具有喷出部和方式1至方式58的流道部件。
根据本方式,伴随于流道部件的小型化、低成本化,能够实现液体喷出头的小型化、低成本化。
方式60
在此,在方式1至方式59的液体喷出头中,优选为,具有维持所述喷出部的负压的负压产生单元,该负压产生单元具有能够根据来自所述喷出部的液体的喷出而进行位移的挠性部件,且该挠性部件在与多个流道内压力调节单元被配置于单个的流道基板上的方向交叉的方向上进行位移。其原因在于,由于负压产生单元的挠性部件的位移方向为与在单个的流道基板内配置流道内压力调节单元的方向交叉的方向,因此能够缩小负压产生单元与流道部件所占据的整体的空间。
方式61
本发明的其他方式在于一种液体喷出装置,其特征在于,具有负压产生单元和方式1至方式60的液体喷出头。
根据本方式,能够提供小型且低成本的液体喷出装置。
而且,也可以通过组合方式1至方式61中的至少2个以上的方式而形成的方式,分别实现液体喷出头、液体喷出装置、流道部件以及液体喷出头的控制方法。
附图说明
图1为表示本发明的实施方式所涉及的记录装置的概要立体图。
图2为表示本发明的实施方式所涉及的液体喷出头的概要剖视图。
图3为抽出表示自密封单元的概要结构图。
图4为表示本发明的实施方式所涉及的流道部件的分解立体图。
图5为表示本发明的实施方式所涉及的头主体的分解立体图。
图6为流道基板的俯视图以及仰视图。
图7为流道基板的俯视图以及仰视图。
图8为流道基板的俯视图以及仰视图。
图9为流道基板的俯视图以及仰视图。
图10为流道基板的俯视图以及仰视图。
图11为表示第一挠性部件的俯视图以及仰视图。
图12为表示第二挠性部件的俯视图以及仰视图。
图13为示意性表示流道开闭单元的其他实施例的概要结构图。
图14为示意性表示其他实施方式所涉及的液体喷出头的概要结构图。
图15为表示图14所示的流道压力调节单元的特性的特性图。
图16为示意性表示其他实施方式所涉及的液体喷出装置的概要结构图。
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。
A:液体喷出装置
本方式所涉及的液体喷出装置为喷墨式记录装置,作为液体喷出头而具有喷墨式记录头。并且,为通过输送作为被喷射介质的纸等记录薄片而不使液体喷出头移动来进行印刷的、所谓的行式记录装置。
具体而言,如图1(为表示本实施方式所涉及的记录装置的概要立体图)所示,喷墨式记录装置100(以下,称为记录装置100)具有:配置于装置主体2上的喷墨式记录头单元1(以下,称为液体喷出头单元1);存积向液体喷出头单元1供给的油墨的作为油墨供给源的墨盒350;对墨盒350与液体喷出头单元1之间的流道进行开闭的作为流道开闭单元的开闭阀351;输送作为纸等记录介质的记录薄片S的输送单元;对记录薄片S的与印刷面相反的背面侧进行支承的支承部件9;固定于装置主体2的底面上的一对导轨11A、11B;配置于装置主体2的底面上的清洁单元14;对记录装置100的各部的动作进行控制的控制装置17。对于上述各部将在后文中详细叙述。
此外,在本实施方式中,将记录薄片S的输送方向称为第一方向X。另外,将在液体喷出头3的喷嘴开口所开口的面内方向上与第一方向X正交的方向称为第二方向Y。而且,将与第一方向X以及第二方向Y正交的方向称为第三方向Z。另外,关于第三方向Z,将相对于记录薄片S液体喷出头3所处的一侧设为Z1侧,将相反侧设为Z2侧。
(A-1-1)液体喷出头单元
本方式的液体喷出头单元1为将多个喷墨式记录头3(以下,称为液体喷出头3)并排设置于底板10上的液体喷出头3的集合体。
(A-1-2)液体喷出头
本方式中的液体喷出头3将与CMYK的4色对应并分别供给2色的油墨的自密封单元4、4和与各色对应而形成有4个种类的流道的流道部件5同头主体6组合而形成一个单元,在本方式中,在底板10上于第二方向Y上并排设置有4个液体喷出头3。即,液体喷出头3具有:作为负压产生单元的2个自密封单元4、4;被自密封单元4、4从两侧包夹并将从自密封单元4、4供给的油墨向头主体6供给的流道部件5;将经由流道部件5供给的油墨以墨滴的形式向记录薄片S的印刷面喷出的头主体6。
此外,本方式的液体喷出头3以相对于第一方向X倾斜的方式而被配置于底板10上。因此,将相对于第一方向X而倾斜的液体喷出头3的配置方向称为第四方向Xa,将与之正交且相对于第二方向Y而同量倾斜的方向称为第5方向Ya。两者均为X-Y平面上的方向。
(A-1-2-1)头主体
头主体6形成包括与喷嘴连通的多个压力产生室在内的液体流道,并且具有:喷出部6A,其具有使压力产生室内的油墨产生压力变动的由压电元件等构成的压力产生单元等(参照图5;以下相同);过滤单元6B,其除去向喷出部6A供给的油墨中的异物(参照图5;以下相同),详情将在后文中叙述。该头主体6以从底板10的下表面向下方突出的方式而配置于底板10上。
(A-1-2-2)自密封单元
自密封单元4具有通过作为第三挠性部件的薄膜来对被设置在头主体6的与喷嘴形成面交叉的侧面上的凹部的开口进行密封的液体流道,详情将在后文中叙述。此外,在液体流道的中途配置有阀体,平时阀体以关闭液体流道的方式施力,当压力产生室的负压随着油墨的喷出达到预定值以上时,被因该负压而进行位移的薄膜按压的阀体将打开液体流道。如此,如果伴随于油墨的喷出而在头主体6的喷出部6A产生预定值以上的负压,则薄膜将按压阀体,通过该按压力使阀体打开,从而油墨向液体流道流通,由此向头主体6供给油墨。
(A-1-2-3)分配单元
分配单元18被载置于各单元的液体喷出头3的上表面上,并在第二方向Y上延伸,且向各单元的液体喷出头3的自密封单元4分别分配来自墨盒350的各种颜色的油墨,并且将流道部件5的流道内压力调节单元(图1中未图示)以及流道开闭单元(图1中未图示)的驱动控制用的空气分别向流道部件5分配。在此,自密封单元4的第三方向上的尺寸(高度)以及流道部件5的第三方向上的尺寸(高度)相同。其结果为,能够容易地进行作为油墨与空气的分配流道而发挥功能的分配单元18相对于各单元的液体喷出头3的设置。进一步详细说明,自密封单元4、流道部件5连接于共用的分配单元18,该连接通过将设置于分配单元18的下表面上的突起(凸状的针)插入到设置在作为负压产生单元的自密封单元4以及流道部件5的各自的上表面上的孔(凹状的插入口)中来进行。分配单元18在平面状的基板上沿着第二方向Y而设置槽,并且通过薄膜来密封所述槽,从而形成具有向各单元的液体喷出头3进行分配的分配功能的流道。因此,为了配合沿着分配单元18的平面上而设置的槽,而使自密封单元4与流道部件5的上表面在作为第三方向Z的高度方向上对齐。此外,在将分配单元18的突起向自密封单元4与流道部件5的上表面的孔插入时,为了防止抗力同时施加于所有的突起,而将分配单元18的突起的长度分为较长的长度和较短的长度。
(A-1-2-4)流道部件
流道部件5通过层叠的流道基板101、102、103、104、105、第一挠性部件160、第二挠性部件164而形成,并作为流道内压力调节单元161以及流道开闭单元165而发挥功能。
流道内压力调节单元161位于自密封单元4与头主体6之间的液体流道的中途,通过使液体流道的容积变化来调节液体流道内的压力。
流道开闭单元165位于自密封单元4与流道内压力调节单元161之间的液体流道的中途,开闭液体流道。
(A-2)输送单元
输送单元使记录薄片S相对于液体喷出头3而在第一方向上进行相对移动。输送单元例如具有相对于液体喷出头3而被设置在记录薄片S的输送方向亦即第一方向X的两侧的第一输送辊7、第二输送辊8,通过该第一输送辊7与第二输送辊8,而将记录薄片S在液体喷出头单元1的第一方向X的上游侧以及下游侧进行输送。此外,输送记录薄片S的输送单元不局限于输送辊7、8,也可以是带、滚筒等。
(A-3)支承部件
支承部件9在与液体喷出头单元1对置的位置处支承记录薄片S。支承部件9例如在第一输送辊7与第二输送辊8之间设置有与液体喷出头3、特别是与头主体6的喷嘴面对置设置的截面具有矩形形状的金属或者树脂等,并将由第一输送辊7以及第二输送辊8输送的记录薄片S在与液体喷出头单元1对置的位置处进行支承。
此外,可以在支承部件9中设置将输送来的记录薄片S吸附在支承部件9上的吸附单元。作为吸附单元,例如可列举出通过抽吸记录薄片S而进行抽吸吸附的单元、通过静电力对记录薄片S进行静电吸附的单元等。
在该记录装置100中,通过第一输送辊7输送记录薄片S,并通过各液体喷出头3对被支承在支承部件9上的记录薄片S执行印刷。印刷后的记录薄片S由第二输送辊8输送。
(A-4)一对导轨
一对导轨11A、11B在第二方向Y上延伸,并且经由支承部件12A、12B、12C以及支承部件13A、13B、13C而被固定于装置主体2的底面上。导轨11A、11B为具有截面呈C型的承受部的棒状的部件。在所述承受部中插入有底板10的第一方向X上的两端部。如此,底板10被支承于导轨11A、11B间,并能够沿第二方向Y进行移动。其结果为,液体喷出头单元1能够以被配置于底板10上的状态而沿导轨11A、11B在第二方向上移动。即,液体喷出头单元1在第二方向Y上从作为导轨11A、11B的一端侧的基端部侧向作为另一侧的顶端侧移动,并且也向相反侧移动。
(A-5)清洁单元
在导轨11A、11B的中途的部位且在导轨11A、11B之间的装置主体2的底面上配置有清洁头主体6的喷嘴面(未图示)的清洁单元14。本方式的清洁单元14具有擦拭单元15以及抽吸单元16。
擦拭单元15具有擦拭作为液滴喷出面的喷嘴面的擦拭刮板,通过液体喷出头单元1在预定的定时进行的沿第二方向Y的移动,而使擦拭刮板的顶端沿喷嘴面进行滑动,从而执行刮拭喷嘴面的擦拭动作。
抽吸单元16在第二方向Y上与擦拭单元15相邻地配置于装置主体2的底面上,通过液体喷出头单元1在预定的定时进行的沿第二方向Y的移动,由压盖部件覆盖喷嘴面,并且使负压作用而对所述压盖部件的内部进行抽吸,由此执行从喷嘴开口强制排出油墨等的抽吸动作。在此,被进行擦拭以及抽吸的头主体6伴随着底板10的沿Y方向的移动,而依次位于擦拭单元15以及抽吸单元16的第三方向Z上的上方,从而被执行预定的作业。
(A-6)控制装置
控制装置17对记录装置100的各部的动作进行控制,并进行液体喷出头3的墨滴的喷出控制、记录薄片S的输送控制,并且进行伴随着底板10向预定位置的移动而进行的在预定的正时的清洁动作的控制。并且,控制装置17还进行开闭阀351的开闭控制、经由空气的流道内压力调节单元161以及流道开闭单元165的驱动控制。
B:液体喷出头
图2为示意性表示本发明的实施方式所涉及的液体喷出头的概要剖视图。如该图所示,本方式的液体喷出头3具有作为负压产生单元的2个自密封单元4、4、流道部件5以及头主体6。自密封单元4、4分别被配置在流道部件5的第5方向Ya上的两侧。自密封单元4、4分别经由2个油墨供给口126、(127)而被供给CMYK的4色的油墨,详情将在后文中叙述。此外,在图2中,油墨供给口127与油墨供给口126重合,因此未予图示。从墨盒等油墨存积单元向油墨供给口126、(127)供给CMYK中欧的任意颜色的油墨。
(B-1-1)流道内压力调节单元的构造
流道部件5通过层叠5张流道基板101、102、103、104、105而形成。在此,在第三方向Z上的流道基板104的Z2侧的面(以下,称为下表面)上形成有第一凹部158,另外在流道基板105的Z1侧的面(以下,称为上表面)上形成与第一凹部158对置的第二凹部159。在第一凹部158与第二凹部159之间夹有例如由橡胶形成的第一挠性部件160。其结果为,第一凹部158与第二凹部159成为由第一挠性部件160密封的2个室。如此,能够通过第一挠性部件160在第三方向Z上的位移量来调节第一凹部158的容积。在流道基板101的上表面开口的空气流道172贯穿流道基板101、102、103、104直至流道基板105的上表面。在流道基板105的上表面上形成有与第二凹部159连通的水平流道172A,由此,从设置于流道基板101的上表面上的空气供给口170到第二凹部159的空气流道172被连通。因此,通过对经由空气供给口170从供给对流道内压力调节单元161进行驱动的流体的作为第一流体供给源的空气供给源(未图示)供给的空气的量进行调节,从而能够调节第一挠性部件160的位移量。此外,如后文所述,第一凹部158与油墨流道连通。即,形成了通过第一凹部158、第二凹部159以及第一挠性部件160使油墨流道的容积变化,来调节油墨流道内的压力的流道内压力调节单元161。在此,在第一凹部158中配置有施加从第一凹部158朝向第二凹部159的作用力的弹簧,对此省略图示。
相同的结构的第一凹部158、第二凹部159在流道基板104的下表面以及流道基板105的上表面上还另外形成有3个,而且第一挠性部件160被夹在第一凹部158与第二凹部159之间。即,与CMYK的各色对应的共计4个流道内压力调节单元161被分散地配置于由流道基板104的下表面以及流道基板105的上表面形成的Xa-Ya平面上。经由在空气流道172的下端于水平方向上分支的水平流道172A向包括另外3个在内的各第二凹部159供给空气,从而使各第二凹部159发挥相同的功能。此外,第一凹部158与油墨流道连通,第二凹部159与空气流道连通,第一挠性部件160将它们密封,因此,在以下的说明中,将作为油墨室的第一凹部158称为第一凹部(油墨室)158,将作为空气室的第二凹部159称为第二凹部(空气室)159。
(B-1-2)流道开闭单元的构造
另一方面,在流道基板103的上表面上形成有第三凹部162,在流道基板102的下表面上形成有与第三凹部162对置的第四凹部163。在第三凹部162与第四凹部163之间夹有例如由橡胶形成的第二挠性部件164。其结果为,第三凹部162与第四凹部163成为由第二挠性部件164密封的2个室。如此,能够通过第二挠性部件164的在第三方向Z上的位移来关闭或打开流道。在流道基板101的上表面开口的空气流道171贯穿流道基板101直至流道基板102的上表面。在流道基板102的上表面上形成有水平流道171A,空气流道171经由水平流道171A而与第四凹部163连通。由此,从设置于流道基板101的上表面的空气供给口169到第四凹部163的空气流道171被连通。因此,经由空气供给口169从供给对流道开闭单元165进行驱动的流体的作为第二流体供给源的空气供给源(未图示)供给空气,从而使第二挠性部件164位移,由此开闭流道。此外,如后文所述,第一凹部158与油墨流道连通。即,形成了通过第三凹部162、第四凹部163以及第二挠性部件164来进行油墨流道的开闭的流道开闭单元165。
相同的结构的第三凹部162以及第四凹部163在流道基板103的上表面以及流道基板102的下表面上还另外形成有3个,而且将第二挠性部件164夹在这些第三凹部162与第四凹部163之间。即,与CMYK的各色对应的共计4个流道开闭单元165在由流道基板103的上表面以及流道基板102的下表面形成的Xa-Ya平面的中央部被分散配置。经由被形成在流道基板101的下表面以及流道基板102的上表面之间且在水平方向上分别分支的水平流道171A向包括另外的3个在内的各第四凹部163供给空气,从而使各第四凹部163发挥相同的功能。此外,第三凹部162与油墨流道连通,第四凹部163与空气流道连通,第二挠性部件164将它们密封,因此在以下的说明中,将作为油墨室的第三凹部162称为第三凹部(油墨室)162,将作为空气室的第四凹部163称为第四凹部(空气室)163。
在本方式中,第一或者第二挠性部件160、164的位移量越大,则越能够增大用于进行压力调节的体积变化量,因此第一凹部158的容积构成为,大于第三凹部162的容积。由此,能够容易且高精度地进行由流道内压力调节单元161实施的预定的压力调节。
(B-1-3)流道部件的流道
从作为负压产生单元的一方的自密封单元4向流道部件5供给的油墨经由流道部件5向头主体6的喷出部6A被供给。
因此,在流道部件5中形成有流道151、152、153以作为油墨流道。流道151将从一方的自密封单元4的2个自密封阀(图2中未图示)的一方供给的油墨向第三凹部162导入。即,流道151从一方的自密封单元4的下表面在流道基板103中沿第三方向Z从Z1向Z2下降,在流道基板103的下表面与流道基板104的上表面之间水平地沿第5方向Ya从Ya1向Ya2延伸,而且在流道基板103中沿第三方向Z从Z2向Z1上升,并在第三凹部162开口。流道152经由流道基板103与流道基板104而将第三凹部162与第一凹部158连通。流道153在第5方向Ya上相比流道152靠Ya1侧,从第一凹部158起在流道基板104中沿第三方向Z从Z2向Z1上升,在流道基板103的下表面与流道基板104的上表面之间水平地沿第5方向Ya从Ya2向Ya1延伸,而且贯穿流道基板104、105,沿第三方向从Z1向Z2下降,并与头主体6的流道连通。此外,流道153中的在流道基板103的下表面与流道基板104的上表面之间水平地沿第5方向Ya从Ya2向Ya1延伸的部分,与流道151中的在流道基板103的下表面与流道基板104的上表面之间水平地沿第5方向Ya从Ya1向Ya2延伸的部分在第一方向X上重复,因此未予图示。
(B-1-4)流道内压力调节单元以及流道开闭单元的功能
如此,虽然形成了从作为负压产生单元的自密封单元4起经由头主体6的过滤单元6B直到喷出部6A的流道151、152、153,但在流道151与流道152之间配置有流道开闭单元165,并且在流道152与流道153之间配置有流道内压力调节单元161。即,形成了从自密封单元4起朝向下游并经由流道开闭单元165以及流道内压力调节单元161直到头主体6的流道,通过流道内压力调节单元161调节该流道内的压力,并且通过流道开闭单元165对流道内压力调节单元161与自密封单元4之间进行开闭。此外,流道151、152、153作为相同的结构的流道而以与各色对应的方式被分散形成在流道基板103、104、105的Xa-Ya平面内。
根据该液体喷出头3,将得到下面的作用、效果。在这种液体喷出头3中,为了管理弯液面的位置以便能够应对连续喷出,而将头内(贮液器、压力室)的背压维持为负压,但有可能在擦拭时等喷嘴开口附近的气泡由于该负压而被吸入至喷嘴开口中。如果气泡被吸入至喷嘴开口中,则可能产生喷嘴堵塞。
因此,为了解除负压,通过流道内压力调节单元161使流道内的体积减少,而对流道内进行加压。此时,如果相对于由流道内压力调节单元161产生的体积变动部分,流道内的整体的体积较大,则相当于体积变动而无法有效地进行流道内的加压。而且,如果在流道内存在可塑性部分,则该可塑性部分会吸收体积变动,从而无法有效地进行由流道内压力调节单元161的体积变动所产生的加压。特别是,当使用自密封单元4作为负压产生单元的情况下,如后文中详细叙述的那样,会使用作为挠性部件的薄膜112、113,因此挠性部件成为可塑性部分。
因此,为了有效地进行加压,在自密封单元4的下游侧且在流道内压力调节单元161的上游侧设置有流道开闭单元165,在由流道内压力调节单元161进行加压之前,通过流道开闭单元165关闭流道。
此外,当解除加压而形成负压时,在打开流道开闭单元165后通过流道内压力调节单元161使容积增加。如果先通过流道内压力调节单元161使容积增加,则在弯液面位置向被吸入的方向进行位移时,气泡也可能被吸入。与此相对,如果先打开流道开闭单元165,则即便通过流道内压力调节单元161使体积增加,也能够从流道开闭单元165或其上游供给油墨,因此能够降低伴随于弯液面位置的吸入,气泡也被吸入的可能性。
(B-2)自密封单元的构造
图3为抽出表示自密封单元抽出的概要结构图,图3(a)为从第5方向Ya观察时的概要结构图,图3(b)为从第三方向Z上的Z1侧观察时的概要结构图,图3(c)为以图3(a)的A-A′截面进行观察时的概要结构图。如上述图所示,自密封单元4为整体呈大致长方体形状的部件,在沿着主体111的长边方向的侧面的两面通过热熔敷等粘贴有薄膜112、113。即,自密封单元4具有沿着第四方向Xa的薄膜面,即在第5方向Ya上对置的2张薄膜面。
另一方面,在主体111中在第5方向Ya上对置的两个面中的一个面上,在第四方向Xa上的一侧(图中左侧)形成有凹部(参照图3(c)),在另一个面的第四方向Xa上的另一侧(图中右侧)也形成有相同的凹部(参照图3(c))。该凹部成为由薄膜112、113密封的空间。其结果为,薄膜112、113基于空间内的压力的变化而在第5方向Ya上位移。即,通过薄膜112、113与凹部形成隔膜室114、115。在隔膜室114、115的相反面侧经由连通孔116、117而形成有阀室118、119,该阀室118、119为比所述凹部小的凹部,且由薄膜113、112密封。
在阀体120上固定有穿过连通孔116的轴122的另一端。轴122的一端经由未图示的受压板等而被固定于薄膜112上。即,阀体120相对于该连通孔116而位于薄膜112的相反侧。在本方式中,将相对于连通孔116的阀体120侧设为第5方向Ya上的Ya1侧,将相对于连通孔116的薄膜112侧设为第5方向Ya上的Ya2侧。另外,阀体120通过弹簧124而从Ya1侧向Ya2侧被按压。通过薄膜112的位移与弹簧124的施力而使阀体120打开或关闭连通孔116。此外,弹簧124经由未图示的弹簧支座等而被固定于主体111上。
同样,在阀体121上固定有穿过连通孔117的轴123的另一端。轴123的一端经由未图示的受压板等而被固定于薄膜113上。即,阀体121相对于该连通孔117而位于与薄膜113相反的一侧。阀体121通过弹簧125而从Ya2侧向Ya1侧被按压。通过薄膜113的位移与弹簧125的施力,而使阀体121打开或关闭连通孔117。此外,弹簧125经由未图示的弹簧支座等而被固定于主体111上。这样,在第四方向Xa上相邻的阀体120与阀体121相对于彼此的连通孔116、117而位于第5方向Ya上的两侧。
如此,当在隔膜室114、115中作用有负压的情况下,通过大气压等而使薄膜112、113的与隔膜室114、115对应的部分在第5方向Ya上位移。其结果为,阀体120向图3(c)中的Ya1侧移动,阀体121向图3(c)中的Ya2侧移动,从而打开连通孔116、117。在此,在隔膜室114、115中作用有与头主体6经由喷嘴喷出油墨的动作相伴的头主体6的内部的负压。
如此,本方式的自密封单元4具有:由薄膜112、形成隔膜室114的凹部、阀体120、轴122以及弹簧124形成的自密封阀I;由薄膜113、形成隔膜室115的凹部、阀体121、轴123以及弹簧125形成的自密封阀II。在此,自密封阀I、II在第四方向Xa上被分开配置。由此,阀体120、121的轴122、123以在第三方向Z上不重合的方式构成,从而缩小了在第三方向Z上的自密封单元4的尺寸。
在主体111的位于第三方向Z上的Z1侧的上表面上,形成有向自密封阀I侧供给油墨的油墨供给口126和向自密封阀II侧供给油墨的油墨供给口127,并与内部的流道连通。如此,经由油墨供给口126流入自密封阀I侧的流入油墨F111作为流出油墨F112而从形成在主体111的Z2侧的下表面向头主体6被供给,经由油墨供给口127流入自密封阀II侧的流入油墨F121作为流出油墨F122而从主体111的下表面向头主体6被供给。进一步进行详细说明,从油墨供给口126供给的油墨到达阀室118。如果在该状态下,头主体6的内部的负压作用,并且在隔膜室114中作用有预定以上的负压,阀体120由于薄膜112的位移而打开连通孔116,则油墨将随此而经由连通孔116流入隔膜室114内,并被导入至出口部128面向该隔膜室114的流道130中且在主体111的背面侧下降,并作为流出油墨F112而经由主体111的下表面的排出口(未图示)向头主体6被供给。
另一方面,从油墨供给口127供给的油墨到达阀室119。如果在该状态下,在隔膜室115中作用有负压,阀体121由于薄膜113的位移而打开连通孔117,则油墨将随此而经由连通孔117流入隔膜室115,并被导入至出口部129面向该隔膜室115的流道131中且在主体111的表面侧下降,并作为流出油墨F122而经由主体111的下表面的排出口(未图示)向头主体6被供给。
而且,在本方式中,在图3中的第四方向Xa上的主体111的两端面上形成有倒角部132、133,设法尽量缩小配置多个该自密封单元4时所占据的空间。即,自密封单元4以薄膜112、113的薄膜面沿着第四方向Xa的方式被配置,因此如果从第三方向Z上的Z1侧观察时的自密封单元4的外形为长方形,则会致使第一方向X上的尺寸大型化。与此相对,如图3(b)所示,通过在自密封单元4上设置倒角部132、133,从而使第一方向X的尺寸小型化。
另外,自密封阀I、II的流道130、131均被配置于相邻的自密封阀I、II的轴122、123之间。其结果为,与相比于流道130、131,轴122、123被配置于主体111的第四方向Xa上的两端面侧的情况相比,能够缩小自密封单元4的第四方向Xa上的尺寸。此外,流道130、131均被配置于轴122、123之间,从而当在主体111的第四方向Xa上的端面上形成倒角部132、133时,流道130、131的位置不会形成障碍,设法能够尽量缩小配置多个该自密封单元4时所占据的空间。
另外,由图3(a)可见,本方式的自密封阀I、II以在从第5方向Ya透视的情况下,隔膜室114、115的一部分重复的方式而形成。通过如此使一部分重复,从而能够使自密封阀I、II靠近第四方向Xa上的主体111的中央部,凭此也能够缩小第四方向Xa上的尺寸,并且容易形成倒角部132、133。
在该本方式的自密封单元中,从分配单元18被加压输送供给来的油墨经由发挥自密封阀功能的隔膜室114、115而向流道部件5排出。由此,即使对从油墨供给源供给的油墨进行加压,也能够将头主体6的内部维持为负压。
(B-3)流道部件的层叠构造
图4为表示本发明的实施方式的流道部件的分解立体图。此外,在该图中,对于与图2相同的部分标注相同的编号,并省略重复的说明。
流道部件5通过层叠流道基板101(参照图2)、102(参照图2)、103、104、105而形成。其中,流道基板101、102被收纳于壳体173的内部,因此未予图示。另外,空气供给口169、170被设置在壳体173的上表面上,空气供给口169、170分别经由轴瓦178以及垫圈179而与未图示的分配单元18连结,并与未图示的空气供给源连通。另外,在壳体173的侧壁面173A、173B上抵接配置有2个自密封单元4、4,对此省略图示。壳体173以及层叠的流道基板103至105通过多个紧固螺钉174以及与各螺钉螺合的螺母176而被牢固地紧固从而实现一体化。其原因在于下述理由。流道内压力调节单元161的在高度方向上处于最上方的部件形成与流道开闭单元165连通的空气流道172。向该空气流道172输送加压后的空气。因此,为了即使在空气流道172内流通有加压后的空气,作为空气流道172也可确保强度,而通过紧固螺钉174以及螺母176而牢固地进行固定。
另一方面,对流道内压力调节单元161的在高度方向上处于最上方的部件进行固定的紧固螺钉175同与之螺合的螺母177一起仅将流道基板103至105一体化。其原因在于,处于与被设置于流道开闭单元165中的作为第二挠性部件164的橡胶重合的位置。
如上所述,在本方式中,将流道基板101至105形成为层叠构造,其理由如下。流道内压力调节单元161为了使流道内的体积容易变动,在本方式中,在将流道中途的形状形成为可使作为第一挠性部件160的橡胶的受压面积变大的腔室的形状的基础上,使橡胶的姿态发生位移。并且,如后所述,为了将CMYK色之间的橡胶形成为单个的橡胶而非不同的部件,而将各色的流道内压力调节单元161配置在同一平面上。因此,在配置橡胶的Xa-Ya面内方向上余留的空间变少。因此,将流道内压力调节单元161、流道开闭单元165分为不同层层叠。
此外,关于CMYK的各色,流道内压力调节单元161以及流道开闭单元165的层叠位置在各个颜色之间相同,能够将流道内压力调节单元161的第一挠性部件160、流道开闭单元165的第二挠性部件164亦即橡胶在颜色间配置于同一平面上。因此,能够将反作用力产生的位置形成在同一平面上,从而能够使层叠构造的流道基板101至105的固定更为牢固。在此,可以将关于CMYK的各色的第二挠性部件164形成为单个的橡胶部件。该构造从橡胶的夹持的观点出发较为优选。
另外,由于流道内压力调节单元161以及流道开闭单元165的层叠位置相同,因此流道内压力调节单元161以及流道开闭单元165间的油墨流道、空气流道同样在CMYK间层叠位置相同。因此,用于构成各流道的作为层叠基板的流道基板103至105同样能够在CMYK间形成为单个的部件。
另外,在本方式中,在油墨的上游侧层叠有流道开闭单元165,在下游侧层叠有流道内压力调节单元161。因此,构成流道开闭单元165以及流道内压力调节单元161的层叠基板亦即流道基板103至105从上游侧起按照流道开闭单元165的第四凹部(空气室)163→流道开闭单元165的第三凹部(油墨室)162→流道内压力调节单元161的第一凹部(油墨室)158→流道内压力调节单元161的第二凹部(空气室)159的顺序重叠。油墨用的层叠用的流道基板103、104形成为上数第三层与第四层的连续的顺序,由此能够减少在层叠基板上设置油墨流道用的贯穿口、槽的数目。此外,流道开闭单元165用的空气与流道内压力调节单元161用的空气如后文所述,必须在不同定时进行加压控制,因此不得不形成彼此不同的空气流道171、172。即使该空气用的层叠基板连续形成为上数第二层与第三层,如果将空气流道用的层叠基板夹于它们之间,则会使层叠基板的数目增多。
此外,在作为流道开闭单元165的油墨室的第三凹部162与作为流道内压力调节单元161的油墨室的第一凹部158中,后者的容积比前者的容积大。这是由于流道开闭单元165只需能够进行流道的开闭即可,而流道内压力调节单元161为了通过使流道体积变动来调节流道内的压力,而需要具有更大的变动幅度。因此,流道内压力调节单元161的设置面积比流道开闭单元165的设置面积大。此外,为了将框体整体小型化,相对于设置来自负压产生单元(自密封单元4)的流道的层,将流道开闭单元165配置在作为负压产生单元的自密封单元4侧,将流道内压力调节单元161配置在相反侧。其结果为,在层的Xa-Ya面内方向上,流道开闭单元165被配置于自密封单元4之间。此外,当在利用作为第一以及第二挠性部件的橡胶密封作为油墨室的第一以及第三凹部158、162的流道内压力调节单元161与流道开闭单元165的各单元中提及容积时,是指第一以及第二挠性部件160、162未发生位移的状态下的容积。
另外,来自流道内压力调节单元161的流道153考虑到向在与之相比靠下游侧的位置处被配置在X-Y平面上的中继基板的接近,需要来到头单元的四角,如果沿层叠方向透视观察,则作为流道开闭单元165的油墨室的第三凹部162与作为流道内压力调节单元161的油墨室的第一凹部158为一部分重复的配置。
另外,虽然流道内压力调节单元161的空气供给源为共用,但在层叠方向上从空气供给口170起引导将贯穿口设置在流道基板101至104上的空气流道,因此流道内压力调节单元161的空气流道在层叠方向上的最下侧分支。由此,例如与在层叠方向的最上侧分支的情况相比,能够削减设置于层叠基板上的贯穿口的数目,尤其有助于实现X-Y方向的小型化。
密封部件204为被夹于流道基板103与流道基板102(图4中未图示)之间且对作为油墨室的第三凹部162与作为空气室的第四凹部163(图4中未图示)进行密封的部件。密封部件206为被夹于流道基板105与流道基板104之间且对作为空气室的第二凹部159与作为油墨室的第一凹部158(图4中未图示)进行密封的由挠性的橡胶部件形成的第一挠性部件160。本方式的第一挠性部件160一体形成与CYMK的4色相对应的量。
第一挠性部件160通过作为施力单元的弹簧203被始终朝向第二凹部159被施力。其结果为,通常第一凹部158(图4中未图示)的容积、即流道内压力调节单元161的容积最大。
从自密封单元4(参照图2)供给的油墨从被设置于流道基板103上的4个油墨流入口201分别流入并通向流道151。即,在沿第三方向Z从Z1向Z2下降后,穿过形成于流道基板104上的水平流道,随后沿第三方向Z从Z2向Z1上升,然后经由孔162A到达流道基板103的第三凹部162。而且,经由第三凹部162的孔162B穿过流道152,到达被形成于流道基板104的背面上的第一凹部158(图4中未图示)。其后,经过设置于流道基板104上的流道153,而被供给至经由轴瓦207而被连通的头主体6(图4中未图示)。
(B-4)头主体
图5为表示本发明的实施方式的头主体6的分解立体图。如该图所示,头主体6由喷出部6A与过滤单元6B构成,通过利用螺钉211将过滤单元6B固定于喷出部6A而实现一体化。而且,过滤单元6B由过滤部6B1与壳体部6B2构成。在壳体部6B2的与各色CMYK对应的4条油墨流入部208上经由图4所示的轴瓦207而连结有流道部件5,经由流道部件5而连接于自密封单元4(参照图2),而且经由开闭阀351而连接于作为油墨供给源的墨盒350(参照图1)。过滤器209通过将金属细线编织为网眼状而形成,通过使油墨流通而捕捉除去油墨中的异物。过滤器209被配置在形成于过滤部6B1的壳体300上的开口部210中。其结果为,从流道部件5供给的油墨按照CMYK的每个颜色而被过滤器209除去异物,并向喷出部6A被供给。
喷出部6A例如通过压电致动器等驱动元件的驱动而经由喷嘴开口(未图示)喷出墨滴。因此,例如只需能够通过压力产生单元使填充有油墨的压力产生室产生压力变化即可,并不特别对压力产生单元进行限定,但优选使用在第三方向Z层叠的压电致动器。在这种压电致动器中,例如包括通过成膜以及光刻法而形成的薄膜型、通过粘贴生片(greensheet)等方法而形成的厚膜型等。另外,压电致动器可以使得用将压电材料与电极形成材料交替层叠并沿轴方向伸缩的纵振动型。而且,作为压力产生单元,可以使用在压力产生室内配置发热元件,通过由发热元件的发热产生的气泡而从喷嘴开口喷出液滴的单元,或者也可以使用在振动板与电极之间产生静电,通过静电力使振动板变形从而从喷嘴开口喷出墨滴的所谓的静电式致动器等。
(B-5)各层叠基板以及各弹性部件的特性、形状
在各流道基板101至105的俯视图中,以图6(a)至图10(a)表示从Z1侧观察时的俯视图,以图6(b)至图10(b)表示从Z2侧观察时的仰视图。另外,图11(a)为表示第一挠性部件的俯视图,该图(b)为第一挠性部件的仰视图,图12(a)为第二挠性部件的俯视图,该图(b)为第二挠性部件的仰视图。追加这些附图继续对本方式的液体喷出头3的说明。此外,这些附图中,对于与图2以及图4相同的部分标注相同的编号,并省略重复的说明。
本方式的作为负压产生单元的自密封单元4的弹性部件由薄膜112、113形成,与此相对,作为流道内压力调节单元161、流道开闭单元165的弹性部件的第一以及第二挠性部件160、164由橡胶形成。其理由如下。对于作为挠性部件的橡胶与薄膜进行比较,为了固定橡胶需要使用螺钉来牢固地进行夹持,而薄膜只要进行热熔敷等即可,因此从挠性部件的固定的角度出发,薄膜更为容易。另外,从成本的观点出发,通常情况下薄膜的价格更为低廉。不过,在位移量方面,虽然特别地取决于橡胶的形状,但橡胶更容易得到大的位移量。位移所需的响应性也同样,虽然特别地取决于橡胶的形状,但通常橡胶的响应性更好。在作为负压产生单元的自密封单元4中,并不需要大的位移量,因此从粘贴作业、成本的角度考虑使用薄膜。此外,如后文所述,在吸收由于流道开闭单元165的动作引起的油墨的流动方面,薄膜更佳。另一方面,关于流道内压力调节单元161、流道开闭单元165,为了缩短作为各自目的的擦拭等所花费的时间,进行擦拭等时或结束擦拭时的切换亦即响应性越好越优选。另外,与作为负压产生单元的自密封单元4相比,通常位移量越大越优选。因此在第一以及第二挠性部件160、164中使用橡胶。
另外,在本方式中,纵向设置负压产生单元,另一方面横向设置流道内压力调节单元161、流道开闭单元165。即,对于作为负压产生单元的自密封单元4,以作为其挠性部件的薄膜的位移的方向成为与第三方向Z正交的方向的方式来配置自密封单元4,另外,以作为流道内压力调节单元161、流道开闭单元165的挠性部件的第一挠性部件160、第二挠性部件164的位移的方向成为第三方向Z的方式来配置流道内压力调节单元161、流道开闭单元165。其理由如下。在纵向设置的情况下,担心气泡因浮力滞留于上侧。横向形成能够减少气泡滞留的可能性。此外,虽然流道开闭单元165的流道的出入口位于层叠的流道基板103的下侧,但由于为横向,因此不存在问题。另外,通过将作为挠性部件的薄膜112、113的受压面积越大越好的自密封单元4纵向设置而非横向设置,从而从设置面积、空间的观点出发能够实现小型化。作为比较例,例如当将自密封单元4横向设置时,为了确保其受压面积,将不得不对流道内压力调节单元161与流道开闭单元165变层层叠,在该情况下,层叠方向(上下方向)的尺寸变大。此外,在CMYK的颜色间,通过使从自密封单元4到流道开闭单元165的层共用化,从而也会缩小层叠方向上的尺寸,并且削减部件件数。
而且,在本方式中,如图2所示,自密封单元4被配置于流道部件5的两侧,并且流道内压力调节单元161与流道开闭单元165被配置于流道部件5的中央部,由此能够缩小自密封单元4、4与流道开闭单元165之间的流道长度、流道引导所需的尺寸,以及缩小流道开闭单元165与流道内压力调节单元161之间的流道长度、流道引导所需的尺寸。作为比较例,例如,当在流道部件5的一侧配置CMYK的自密封单元4、4双方,并在另一侧配置CMYK的流道开闭单元165与流道内压力调节单元161的情况下,会使流道长度变长,基于压力损失、气排性的观点不为优选。另外,如果连通一方的自密封单元4以及流道部件5的流道与连通另一方的自密封单元4以及流道部件5的流道以沿第一方向X排列的方式进行引导,则引导所需的尺寸也变大,出于实现液体喷出头3的整体的小型化的目的考虑而不为优选。
在本方式中,关于由流道内压力调节单元161进行加压的程度、缓冲量,流道内压力调节单元161进行加压的程度取决于下述因素:1)下游侧的喷嘴开口数、2)弯液面的半球的程度、3)喷出部6A的贮液器、压力室内的可塑性功能。作为由流道内压力调节单元161产生的流道体积的变化量的一个示例(未必局限于此),列举出大于喷出部6A的贮液器的体积的情况。若为该程度,即使相对于贮液器而有设置多个喷嘴,也能够有效地进行加压。
此外,第一挠性部件160的位移量由与第一挠性部件160对置的油墨室亦即第一凹部158的壁面同第一挠性部件160的间隔确定。即,在第一挠性部件160位移并与对应的第一凹部158的壁面抵接的阶段,以目标值对流体进行加压。由此,与第一挠性部件160无止境地位移的情况相比,容易加压至所需的程度,并且能够防止由于过度的加压导致的橡胶的断裂等。
在本方式中,虽然在通过流道内压力调节单元161使流道体积变动前,由流道开闭单元165关闭流道,但在流道开闭单元165中使用第三凹部162与第二挠性部件164,因此通过流道开闭单元165也会使流道体积以及流道内压力变动。伴随于此,例如适当设定弯液面耐压以及贮液器等的可塑性、自密封单元4的薄膜112、113的张力,以使油墨不从喷嘴开口流出。具体而言,使从流道开闭单元165到作为负压产生单元的自密封单元4的流道阻力小于从流道开闭单元165到喷嘴开口的流道阻力。由此,即使由流道开闭单元165关闭流道,也能够使油墨不从喷嘴开口流出。
如图9(b)所示,在本方式的流道内压力调节单元161的油墨室亦即第一凹部158内的上表面上设置有从供给口167呈放射线状延展的槽166。这是由于,作为流道内压力调节单元161的油墨室的第一凹部158为截面呈圆形,从圆的中心的供给口167流入的油墨从配置在中心到圆弧上的任意的点的方向上的排出口168流出。即,当通过对作为空气室的第二凹部159的加压而使分隔第一凹部158与第二凹部159的第一挠性部件160向作为油墨室的第一凹部158侧挠曲的情况下,第一挠性部件160的挠曲量可能会使作为第一挠性部件160的橡胶堵塞流体的供给口。另外,除此以外,在进行阻流抽吸(当对通过对喷嘴开口的面的压盖而形成的封闭空间内进行抽吸,而使油墨强制从喷嘴开口流出的情况下,关闭流道中途蓄积负压而进行的抽吸)时,也存在橡胶堵塞供给口的可能性。因此,将流道内压力调节单元161的油墨室侧的供给口167设置在被设置于圆的中心的槽166的底部,并且使该槽166从圆的中心向圆弧上的任意的点的方向延展,从而即使第一挠性部件160挠曲,也能够由槽166作为油墨流道而确保油墨的路径,从而不会使供给口167、从供给口167到排出口168的路径堵塞。
此外,如果考虑作为油墨室的第一凹部158内的气排性,则槽166延展的方向最好不在从供给口167到排出口168的直线上。这是由于,当不在直线上时,油墨在第一凹部158内流动的方向由于第一挠性部件160的挠曲而改变,从而容易在流动变化前使滞留于第一凹部158内的气泡因流动的变化而排出。
特别是,如图4所示,当在流道内压力调节单元161内存在对第一挠性部件160从第一凹部(油墨室)158向第二凹部(空气室)159侧施力的弹簧203的情况下,流道内压力调节单元161内的第一挠性部件160形成为能够分别维持位移至第二凹部(空气室)159侧的状态与位移至第一凹部(油墨室)158侧的状态的形状。假设位移至第一凹部(油墨室)158侧的状态在印刷中产生,则由于供给口167与第一挠性部件160的缝隙变窄等,致使压力损失变大。因此,优选设置从第一凹部(油墨室)158侧向第二凹部(空气室)159侧施力的弹簧203,以避免在印刷中产生这样的位移。此外,当使用橡胶以作为流道内压力调节单元161内的第一挠性部件160的情况下,为了维持位移的状态,优选使用2稳定橡胶,在将第二凹部(空气室)159侧形成为大气开放的状态(默认的状态)下,能够利用弹簧203的施力而维持向第二凹部(空气室)159侧凹陷的姿态。另外,也可以代替弹簧203的施力转而或同时对第二凹部(空气室)159侧进行抽吸等。由此,能够可靠地抑制印刷中的第一挠性部件160的位移。
另外,优选在将第二凹部(空气室)159侧形成为大气开放的状态(默认的状态)下,第一挠性部件160向第二凹部(空气室)159侧凹陷而且被施力,结果与第二凹部(空气室)159侧的对应的侧面抵接。由此,与第一挠性部件160不与任何位置抵接的情况相比,能够可靠地抑制印刷中的第一挠性部件160的位移。
另一方面,不设置对流道开闭单元165内的第二挠性部件164施力的弹簧。其理由如下。流道内压力调节单元161与流道开闭单元165通过共用的螺钉被层叠固定。此时,如果在流道内压力调节单元161与流道开闭单元165双方都存在弹簧将使组装变得困难。另外,当使用橡胶以作为流道开闭单元165的第二挠性部件164的情况下,与流道内压力调节单元161内的第一挠性部件160不同,优选形成为薄膜状的橡胶(参照图12)。由此,不会维持发生位移后的姿态,与流道内压力调节单元161内的情况相比,能够不易产生流道开闭单元165内的第二挠性部件164的橡胶封堵流道开闭单元165内的油墨的流动的状态。因此,在流道开闭单元165内不设置对第二挠性部件164施力的弹簧,由此能够容易进行组装。
此外,当将流道开闭单元165与流道内压力调节单元161配置在同一平面上的情况下,容易进行组装,因此可以设置对流道开闭单元165内的第二挠性部件164施力的弹簧。由此,能够抑制印刷中的第二挠性部件164的位移。另外,也可以代替弹簧的施力,转而或同时对第四凹部(空气室)163侧进行抽吸等。
流道内压力调节单元161内的第一挠性部件160在负压解除的情况下,需要缩小第一凹部158(油墨室)内的体积。因此,如图11所示,形成为与流道开闭单元165内的第二挠性部件164相比位移量更大的形状。具体而言,与圆的中心部分厚度相比减薄圆弧侧的厚度,并且使减薄的部分在位移方向上弯曲,由此增大位移量。另外,由于意欲分为想要进行负压解除的情况与不想进行负压解除的情况这2个阶段来切换橡胶的姿态,因此通过使用所谓的2稳定橡胶,能够稳定地切换橡胶的姿态。
此外,流道开闭单元165的第二挠性部件164如图12所示,可以是薄膜状的橡胶,而非所谓的2稳定橡胶。配置所谓的2稳定橡胶与薄膜状的橡胶相比需要增大设置面积,而通过将流道开闭单元165的第二挠性部件164形成为薄膜状的橡胶,从而能够缩小流道开闭单元165所需的设置面积。在本方式中,如图2所示,在第5方向Ya上使流道基板102比流道基板103小型化,以将自密封单元4配置于流道开闭单元165的两侧。即,自密封单元4在第三方向Z上被配置在与形成流道开闭单元165的流道基板102、103的至少一个相同的层叠位置。由此,实现液体喷出头3的小型化。
关于空气流道的分配,在本方式中,需要针对每个油墨的种类(颜色)而设置作为流道开闭单元165内的油墨室的第三凹部162、作为流道内压力调节单元161内的油墨室的第一凹部158。在不这样设置的情况下,以针对每个油墨的种类而切换对于喷嘴面的擦拭的定时为前提,需要可对向这些作为流道开闭单元165内的油墨室的第三凹部162、作为流道内压力调节单元161内的油墨室的第一凹部158流动的油墨的种类也进行切换的油墨流道切换机构。另一方面,关于流道开闭单元165内的第三凹部162、流道内压力调节单元161内的第一凹部,由于使各自的第一以及第二挠性部件160、164位移的空气共用,因此无需针对每个油墨的种类(颜色)而进行设置。
因此,针对每个油墨的种类而设置的流道开闭单元165内的第三凹部162既可以通过空气流道连通,也可以为共用的空气室。同样,针对每个油墨的种类而设置的流道内压力调节单元161内的第一凹部158既可以连通,也可以为共用的空气室。但是,当形成为共用的空气室的情况下,会使体积偏大,因此相对于挠性部件的受压面积,空气的加压的效果较小。与此相对,当针对每个油墨的种类而设置空气室的情况下,空气室的体积不会过大,因此加压的效果不会变小。
此外,当进行负压解除的动作时,需要进行如下动作:1)通过流道开闭单元165内的第二挠性部件164的位移关闭流道,随后2)通过流道内压力调节单元161内的第一挠性部件160的位移来减小流道体积,因此无法将流道开闭单元165内的第四凹部163与流道内压力调节单元161内的第二凹部159形成为共用的空气室。另外,当连通彼此的空气室的情况下,需要设置空气流道切换机构。
流道开闭单元165的动作通过对流道开闭单元165内的第四凹部(空气室)163的加压与减压进行切换来进行。当关闭流道开闭单元165内的第三凹部(油墨室)162的流道的情况下进行加压。当解除关闭的情况下,进行大气开放。此外,为了加快流道开闭的响应性,可以在大气开放的基础上(代替大气开放),通过减压来解除关闭。
另外,当通过压盖封盖(封闭)喷嘴开口面并通过设置于压盖侧的抽吸泵的抽吸将封闭空间内形成为负压从而强制排出头内的油墨的情况下,如果不想阻流则进行减压。如果想要阻流则要进行加压。如果在阻流的状态下进行抽吸,则负压将在头主体6内蓄积,从而能够使滞留在与流道开闭单元165相比被设置在下游侧的过滤单元6B的过滤部6B1的上游的流道中的气泡穿过过滤器而被排出。
关于流道开闭单元165的第二挠性部件164,当针对每个油墨的种类的第二挠性部件164处于同一平面上的情况下,能够将针对每个油墨的种类的第二挠性部件164形成为单个的部件。即,一个挠性部件只需具有油墨的种类的数目所需的大小即可。另外,流道内压力调节单元161的第一挠性部件160也同样如此。另外,在流道开闭单元165、流道内压力调节单元161内的挠性部件所设置的平面上还配置有向流道开闭单元165、流道内压力调节单元161进行供给的油墨流道。通过相同的部件形成这样的油墨流道与流道开闭单元165、流道内压力调节单元161,并且将这些部件层叠,因此在挠性部件所设置的平面上,油墨流道被断开。虽然为了密封被断开的油墨流道,可以使用O型圈,但O型圈可以与流道开闭单元165、流道内压力调节单元161内的橡胶由单个的部件形成。
虽然在上述实施方式中,对于使用自密封单元4以作为负压产生单元的情况进行了说明,但除此之外,负压产生的方式可以使用墨盒内的负压,也可以使用将头主体6与流道连通的箱的位置相对于头主体6进行调节而产生的水位差。重点是只要能够构成为使头主体6的液体流道内成为负压即可。
流道开闭单元165的其他实施例
作为上述实施方式所涉及的记录装置100以及液体喷出头3的流道开闭单元165的其他实施例,图13所示的结构较为有用。基于附图对该流道开闭单元进行说明。此外,在图中,对于与图1至图11相同的部分标注相同的编号,并省略重复的说明。
图13为示意性表示该流道开闭单元的概要结构图。如该图所示,本实施例的流道开闭单元165A具有第三凹部162A、第四凹部163A以及第二挠性部件164A。在此,第三凹部162A与头主体6(参照图2)连通并存积油墨。第四凹部163A经由空气流道171A而与供给使该流道开闭单元165A动作的流体亦即空气的流体供给源(未图示)连通,并存积空气,且与第三凹部162A对置。第二挠性部件164A为介于第三凹部162A与第四凹部163A之间且对第三凹部162A与第四凹部163A进行密封的由橡胶等形成的圆盘状的挠性的部件。进一部详细地进行说明,第二挠性部件164A经由密封部164A1而封闭其中央部侧的空间,从而形成作为空气室的第四凹部163A。在此,在第四凹部163A的中央部开设有空气流道171A的下端部。
如此,当经由空气流道171A向作为封闭空间的第四凹部163A供给加压空气的情况下,第二挠性部件164A的中央部在第三方向Z上从Z1侧向Z2侧被按压而发生变形,并以图13(c)中双点划线所示的状态与流道152A的开口抵接从而关闭流道152A。其结果为,使在流道开闭单元165A为开状态的通常情况下从流道151A经由第三凹部162A并从流道152A朝向头主体6(参照图2)的油墨的流动停止。阻流抽吸以该状态被实施。
在此,在本实施例中,在第二挠性部件164A的周围设置有环状的空间165A1,从而确保了第二挠性部件164A的预定的变形,但该环状空间的设置并非必要。
而且,在本实施例中,第四凹部163A的容积形成为小于第三凹部162A。这样,通过使第四凹部163A的容积相对较小,从而能够缩小伴随于该流道开闭单元165A的开闭而产生的流道体积的变动。特别是,当在通过设置于供给侧(墨盒350(参照图1)侧)的流道开闭单元351(参照图1)关闭流道151A、152A的状态下对流道内进行抽吸的情况下,为了防止第二挠性部件164A伴随于抽吸的负压而关闭流道的情况,有时会对第三凹部162A内进行减压,而使第二挠性部件164A与第三凹部162A抵接。即,存在在抵接的状态下进行抽吸的情况,但即便在这样的情况下,只要缩小第四凹部163A的容积,便能够缩小第三凹部162A内的减压与该减压的解除之间的流道体积的变动。
另外,本实施例的第四凹部163A在与第二挠性部件164A抵接的位置处形成有凸部200。对此特别基于图13(a)进行说明。图13(a)为在第三方向Z上从Z2侧向Z1侧观察第四凹部163A的顶部部分时的图。如该图所示,凸部200为从第四凹部163A的顶部部分起在第三方向上从Z1侧向Z2侧突出的环状部分,并由以同心圆状配置的多个(在本实施例中为4个)构成。
通过以此种方式设置凸部200,从而能够使第二挠性部件164A与凸部200抵接,由此限制第二挠性部件164A的位置,因此能够防止第二挠性部件164A持续向第四凹部163A的顶部部分贴近的情况,且使平时与减压时的第四凹部的第二挠性部件164A的位置相同。
此外,在本实施例中,虽然形成为同心圆状的凸部200,但并不局限于该构造。只需在平时限制第二挠性部件164A的表面的位置即可,无需进行更多的限定。例如,也可以在第四凹部163A的顶部部分配置多个独立的凸部。
液体喷出头的其他实施方式
图14为示意性表示出本方式所涉及的液体喷出头的概要结构图。如该图所示,本方式的液体喷出头单元1A具有多个液体喷出头3A,并且具有与各头主体6分别连通的多个流道内压力调节单元161A。各流道内压力调节单元161A通过经由空气流道172A向第二凹部159供给的被进行了加压的空气而使第一挠性部件160A位移,并利用伴随于此而产生的第一凹部158A的容积变化来对流道152A、153A内进行加压,从而解除负压状态,详情将在后文中叙述。抽吸单元16使负压作用于各头主体6的喷出部6A而抽吸头主体6内的油墨,从而排出气泡。
经由空气流道172A向各流道内压力调节单元161A供给加压空气的空气供给源352构成为,由一个来供给预定压力的空气。即,在本方式中,一个空气供给源352由各流道内压力调节单元161A所共用。
因此,与针对每个由自密封单元(参照图1以及图3;以下相同)等构成的负压解除机构而设置空气供给源352等加压源的结构相比,能够简化结构。
从本方式的空气供给源352供给的空气的供给量以及压力以多个流道内压力调节单元161A中的负压解除条件(详情后述)最为苛刻的流道内压力调节单元161A的负压解除条件为准。即,形成为在通过所有流道内压力调节单元161A来调节各个流道153A内的压力的情况下,伴随于各流道内压力调节单元161A的容积的变化,而使油墨从与所有流道内压力调节单元161A对应的喷出部6A喷出。
如此,即使负压解除所需的排除体积针对每个自密封单元4等负压解除机构或者与之对应的头主体6而不同,但能够可靠地将排除体积形成为如下的程度,即,允许液体从必要的排除体积较小的负压解除机构、头主体6的喷出,并且能够对所有的负压解除机构、头主体6可靠地进行负压解除的程度。其结果为,能够可靠地进行负压解除。即,虽然在上述的条件下驱动各流道内压力调节单元161A来实施负压解除动作的情况下,可能出现喷出油墨的喷出部6A,但能够在所有的头主体6中可靠地实施负压解除。在此,在本方式中,形成为将喷出的油墨回收至抽吸单元16的压盖中,以避免污损装置主体2的底面的结构。
此外,在本方式的液体喷出头1A中,与各流道152A连通的流道开闭单元165(参照图2)分别配置在各流道内压力调节单元161A的上游侧,对此未予图示。
接下来,对流道压力调节单元161A的结构进行详细说明。流道压力内调节单元161A具有第一凹部158A、第二凹部159A以及第一挠性部件160A。第一凹部158A与头主体6连通并存积油墨。第二凹部159A经由空气流道172A而与供给使该流道压力调节单元161A动作的流体亦即空气的空气供给源352连通。如此,第二凹部159A存积空气,并且隔着第一挠性部件160A而与第一凹部158A对置。第一挠性部件160A为介于第一凹部158A与第二凹部159A之间并对第一凹部158A与第二凹部159A进行密封的、由橡胶等挠性的部件形成的圆盘状的部件。另外,第一挠性部件160A通过作为施力单元的弹簧203A而始终朝向第二凹部159A被施力。其结果为,通常情况下,第一凹部158A的容积、即流道内压力调节单元161A的容积最大。另一方面,在第二凹部159A的中央部开设有空气流道172A的下端部。如此,在经由空气流道172A向作为封闭空间的第二凹部159A供给加压空气的情况下,第一挠性部件160A克服弹簧203A的弹力而在第三方向Z上从Z1侧向Z2侧被按压从而发生变形。其结果为,第一凹部158A的容积减少,与头主体6连通的流道153A内的油墨被加压,从而流道153A内的负压被解除。
该负压解除条件根据各流道内压力调节单元161A而不同。即,流道内压力调节单元161A的负压解除所需的第一凹部158A的排除体积以及用于实现该排除体积的来自空气供给源352的加压量以下述因素为主要的参数来决定,即,1)自密封单元4(参照图1以及图3)等负压解除机构或者与之对应的头主体6内的可塑性的影响等的初始状态下的性能、2)液体喷出头3A内的气泡量。因此,在本方式中,通过流道内压力调节单元161A求出用于预定的负压解除的最差条件,并决定即便依据该最差条件也可进行预定的负压解除的第一凹部158A的容积以及空气压。
进一部进行详细说明,其中的最大气泡量可通过计算以及实测而确定。另外,自密封单元4等负压解除机构的性能可通过规格以及实测而确定。因此,在通过计算、规格以及实测而确定的最差条件下,考虑第一挠性部件160A的伸长而求出用于使第一挠性部件160A变形至贴在第一凹部158A的内周面上的第一凹部158A的容积,并且决定空气的压力。
图15为表示流道内压力调节单元161A的特性的曲线图,(a)示出了在液体喷出头3A内存在气泡的情况下的液体喷出头3A的内压相对于第一凹部158A的油墨的排除体积的关系。该图中■为没有气泡的情况(实测),◇为气泡为最大量的情况。参照该图,可见排除体积-液体喷出头3A的内压相关的斜率根据液体喷出头3A内的气泡的大小而发生变化,并且随着气泡量增加斜率变小。因此,气泡量使用由空心◇确定的量。另外,(b)示出了由自密封单元4的初始负压的差异产生的液体喷出头3A的内压相对于第一凹部158A的油墨的排除体积的关系。该图中,初始值从■起按照◇、●、○的顺序变小。参照该图,可见由液体喷出头3A的内压的初始值决定排除体积-液体喷出头3A的内压相关的截距。因此,作为最差条件而使用○的特性。
利用该参数求出即使依据最差条件也可进行负压解除的第一凹部158A的容积变动量的最大值,并如上所述,决定可实现该容积变动量的空气压。在此,为了均匀地施加各流道内压力调节单元161A中的空气压,在本方式中,如上所述,具有可从一个空气供给源352经由空气流道172A向各液体喷出头3A加压的供给系统。在此,关于一个第一挠性部件160A的体积变动量,考虑作为其材料的橡胶的延伸,而使之变形至贴在第一凹部158A的内周面上。
液体喷出装置的其他实施方式
图16为示意性表示本发明的其他实施方式所涉及的液体喷出装置的概要结构图。如该图所示,本方式的液体喷出装置100A具有:作为液体供给源的墨盒350、具有作为第一流道开闭单元的流道开闭单元165以及头主体6的液体喷出头3B、抽吸单元16。省略关于其他的机构的图示。在此,作为第二开闭单元的开闭阀351被配置在与墨盒350的出口侧连接的流道352和直至流道开闭单元165的入口侧的流道151之间。即,开闭阀351在流道开闭单元165的上游侧(墨盒350侧)对流道352与流道151之间进行开闭。
流道开闭单元165被配置在流道151与从流道开闭单元165到头主体6的流道152之间。另外,流道开闭单元165是与图2、图4所示的结构相同的结构的开闭阀。即,通过利用经由空气流道171向第四凹部163供给的加压空气而使第二挠性部件164从第三方向Z上的Z2侧向Z1侧移动,由此将流道151、152之间关闭,通过解除加压并进行减压,由此将流道151、152之间打开,允许油墨从流道151向流道152的流动。
如此,在本方式中,通过控制装置17的控制而分别进行在由流道开闭单元165打开流道152并由开闭阀351关闭流道352的状态下由抽吸单元16进行抽吸的第一模式,和在由流道开闭单元165关闭流道151的状态下由抽吸单元16进行抽吸的第二模式的动作。
这样,根据本方式,能够在所希望的定时适当地进行第一模式与第二模式的抽吸、即阻流抽吸。另外,在第一模式中,抽吸开闭阀351的下游侧的油墨,在第二模式中,抽吸流道开闭单元的下游侧的油墨。因此,在第二模式的情况下,能够以较少的油墨消耗量进行所需的气泡的排气。同时,由于流道的距离较短,因此能够使更大的负压作用于头主体6的内部,所以能够实现良好的排气。另外,在初始填充时,进行第一模式的抽吸,随后进行第二模式的抽吸,从而还能够提高初始填充时的气排性。另外,不仅利用第一模式的实效进行初始填充时的抽吸,还利用第一模式的实效适当地进行随后的印刷动作中的气排,从而能够尽量减少伴随于抽吸动作而产生的液体的白白浪费。
而且,在第一模式的动作中,还可以控制为通过流道开闭单元165而持续打开流道151。在这种情况下,流道开闭单元165的填充空气的第四凹部163以能够进行大气开放、减压、加压中的任一动作为前提,1)在关闭流道151时进行加压,2)在打开流道151时进行大气开放或者减压,3)在从喷出部6A进行抽吸时进行减压。特别是,作为3)的情况下的效果,虽然存在随着从喷出部6A进行抽吸,第二挠性部件164意外关闭流道151的可能性,但通过进行减压可预防止该可能性。
此外,虽然在上述实施方式中,液体喷出装置具有一对导轨11A、11B、清洁单元14,但并不局限于此,只需具有液体喷出头单元1即可。另外,头主体6只需具有压力产生室、使压力产生室内的油墨产生压力变动的压力产生单元即可。
另外,虽然流道开闭单元165为了对流道进行开闭,而使第二挠性部件164位移以关闭或打开第三凹部162的油墨流道,从而使流道开闭单元165的上游侧不吸收由流道内压力调节单元161产生的流道内的体积变动。即,只需在流道开闭单元165的上游侧不吸收由流道内压力调节单元161产生的流道内的体积变动即可,可以通过由流道开闭单元165进行的开闭而将液体流道不完全关闭,例如,只需能够通过由流道开闭单元165进行的开闭而在流道内压力调节单元161与负压产生单元之间的流道阻力小的状态和大的状态间进行切换即可。由此,能够降低印刷中的压力损失,并在流道开闭单元165的上游侧不吸收由流道内压力调节单元161产生的流道内的体积变动。即,在通过流道开闭单元165关闭流道的情况下,不仅包括将流道完全关闭的情况,还包括从流道的流道阻力小的状态向大的状态切换的情况。为了缩小相对于由流道内压力调节单元161产生的体积变动部分的流道内的整体的体积而使用流道开闭单元165的情况也同样如此。
另外,虽然在上述实施方式中,作为喷墨式记录装置100,而例示了液体喷出头单元1被固定于装置主体2上而仅靠输送记录薄片S来进行印刷的所谓的行式记录装置,但不特别受此限定,也可以将本发明应用于在沿与记录薄片S的输送方向亦即第一方向X交叉的方向、例如第二方向Y移动的滑架上搭载液体喷出头3,并在使液体喷出头3在与输送方向交叉的方向移动的同时进行印刷的所谓的串行式记录装置。
而且,虽然在上述实施方式中,例示出喷出墨滴的喷墨式记录头来对本发明进行说明,但本发明可广泛地以所有的液体喷出头为对象。作为液体喷出头,例如可以列举出在打印机等图像记录装置中使用的记录头、在液晶显示器等的彩色滤光器的制造中使用的颜色材料喷射头、在有机EL显示器、FED(场致发光显示器)等的电极形成中使用的电极材料喷射头、在生物芯片制造中使用的生物体有机物喷射头等。
符号说明
1 液体喷出头单元,2 装置主体,3 液体喷出头,4 自密封单元,5 流道部件,6 头主体,18 分配单元,100 记录装置,101、102、103、104、105 流道基板,112、113 薄膜,120、121 阀体,130、131 流道,151、152、153 流道,158 第一凹部,159第二凹部,160 第一挠性部件,161 流道内压力调节单元,162 第三凹部,163 第四凹部,164 第二挠性部件,165 流道开闭单元,171、172 空气流道。
Claims (60)
1.一种流道部件,其特征在于,被用在具有通过驱动元件的驱动而将液体经由喷嘴开口喷出的喷出部的液体喷出头中,
所述喷出部与维持该喷出部的负压的负压产生单元连通,
所述流道部件具有:
流道内压力调节单元,其位于所述负压产生单元与所述喷出部之间的流道的中途,通过使所述流道的容积变化来调节所述流道内的压力;以及
流道开闭单元,其位于所述负压产生单元与所述流道内压力调节单元之间的流道的中途,对所述流道进行开闭,
而且,所述流道内压力调节单元具有:第一凹部,其与所述流道开闭单元和所述喷出部连通并存积液体;第二凹部,其与第一流体供给源连通并存积流体,且与所述第一凹部对置;第一挠性部件,其介于所述第一凹部与所述第二凹部之间,并对所述第一凹部与所述第二凹部进行密封,
并且所述流道内压力调节单元在由所述流道开闭单元关闭了流道的状态下,通过从所述第一流体供给源供给的流体而使所述第一挠性部件变形,从而使由所述第一凹部与所述第一挠性部件划分出的部分的容积变化,由此调节所述流道内的压力。
2.根据权利要求1所述的流道部件,其特征在于,
所述流道内压力调节单元通过从所述第一流体供给源供给的空气来调节所述第一凹部内的压力。
3.根据权利要求1或2所述的流道部件,其特征在于,
来自所述流道内压力调节单元的所述第一凹部的液体的出口位于铅垂方向的上侧。
4.根据权利要求1或2所述的流道部件,其特征在于,
所述流道内压力调节单元还具有第一施力单元,该第一施力单元对第一挠性部件从第一凹部侧向第二凹部侧施力。
5.根据权利要求1或2所述的流道部件,其特征在于,
所述液体喷出头还具有第二流体供给源,该第二流体供给源供给使所述流道开闭单元驱动的流体,
所述流道开闭单元通过从所述第二流体供给源供给的流体来进行流道的开闭。
6.根据权利要求1或2所述的流道部件,其特征在于,
所述流道开闭单元具有:
第三凹部,其与所述负压产生单元连通且与所述流道内压力调节单元连通,并存积所述液体;
第四凹部,其与所述第二流体供给源连通并存积所述流体,且与所述第三凹部对置;以及
第二挠性部件,其介于所述第三凹部与所述第四凹部之间,并对所述第三凹部与所述第四凹部进行密封,
所述流道开闭单元通过从所述第二流体供给源供给的流体而使所述第二挠性部件变形,从而开闭所述流道。
7.根据权利要求6所述的流道部件,其特征在于,
所述第二挠性部件在未从所述第二流体供给源供给流体的情况下,打开所述流道。
8.根据权利要求6所述的流道部件,其特征在于,
所述流道开闭单元还具有第二施力单元,该第二施力单元对所述第二挠性部件从所述第三凹部侧向所述第四凹部侧施力。
9.根据权利要求5所述的流道部件,其特征在于,
所述第二流体供给源在由所述流道开闭单元关闭流道的情况下供给被进行了加压的流体,在由所述流道开闭单元打开所述流道的情况下供给被进行了减压的流体。
10.根据权利要求1或2所述的流道部件,其特征在于,
所述负压产生单元具有能够根据来自所述喷出部的所述液体的喷出而进行位移的挠性部件,
所述流道开闭单元在由所述流道内压力调节单元调节所述流道内的压力时,关闭所述流道,从而不会由于由所述流道内压力调节单元进行的压力的调节而使所述负压产生单元的所述挠性部件发生位移。
11.一种液体喷出头,其特征在于,具有:
喷出部;以及
权利要求1至10中任一项所述的流道部件。
12.一种液体喷出装置,其特征在于,具有:
负压产生单元;以及
权利要求11所述的液体喷出头。
13.一种液体喷出装置,其特征在于,具有:
液体喷出头,其具有通过驱动元件的驱动而将液体经由喷嘴开口喷出的喷出部;
负压产生单元,其与所述喷出部连通,并维持所述喷出部的负压;
流道内压力调节单元,其位于所述负压产生单元与所述喷出部之间的流道的中途,通过使所述流道的容积变化来调节所述流道内的压力;以及
流道开闭单元,其位于所述负压产生单元与所述流道内压力调节单元之间的流道的中途,对所述流道进行开闭,
所述负压产生单元具有能够根据来自所述喷出部的所述液体的喷出而进行位移的挠性部件,
所述流道开闭单元在由所述流道内压力调节单元调节所述流道内的压力时,关闭所述流道,从而不会由于由所述流道内压力调节单元进行的压力的调节而使所述负压产生单元的所述挠性部件发生位移。
14.根据权利要求13所述的液体喷出装置,其特征在于,
从所述流道开闭单元到所述负压产生单元的流道阻力小于从所述流道开闭单元到所述喷嘴开口的流道阻力。
15.根据权利要求13或14所述的液体喷出装置,其特征在于,
所述流道内压力调节单元具有:
第一凹部,其与所述流道开闭单元和所述喷出部连通并存积液体;
第二凹部,其与第一流体供给源连通并存积流体,且与所述第一凹部对置;以及
第一挠性部件,其介于所述第一凹部与所述第二凹部之间,并对所述第一凹部与所述第二凹部进行密封。
16.根据权利要求15所述的液体喷出装置,其特征在于,
所述流道内压力调节单元还具有第一施力单元,该第一施力单元对第一挠性部件从第一凹部侧向第二凹部侧施力。
17.根据权利要求13或14所述的液体喷出装置,其特征在于,
所述流道开闭单元具有:
第三凹部,其与所述负压产生单元连通且与所述流道内压力调节单元连通,并存积所述液体;
第四凹部,其与第二流体供给源连通并存积所述流体,且与所述第三凹部对置;以及
第二挠性部件,其介于所述第三凹部与所述第四凹部之间,并对所述第三凹部与所述第四凹部进行密封。
18.根据权利要求17所述的液体喷出装置,其特征在于,
所述流道开闭单元还具有第二施力单元,该第二施力单元对所述第二挠性部件从所述第三凹部侧向所述第四凹部侧施力。
19.根据权利要求12至14中任一项所述的液体喷出装置,其特征在于,
还具有抽吸单元,该抽吸单元用于从与所述喷出部连通的所述喷嘴开口抽吸液体,
所述流道开闭单元具有控制单元,该控制单元在由所述抽吸单元进行抽吸的期间,依次进行关闭所述流道的状态的第一模式、从关闭所述流道的状态向打开所述流道的状态切换的第二模式和打开所述流道的状态的第三模式。
20.根据权利要求12至14中任一项所述的液体喷出装置,其特征在于,
还具有收集单元,该收集单元位于所述流道内压力调节单元与所述喷出部之间的流道中途,用于收集液体中的异物。
21.一种液体喷出头,其特征在于,具有通过驱动元件的驱动而将经由流道部件从液体供给源供给的液体经由喷嘴开口喷出的喷出部,并具有:
负压产生单元,其与所述喷出部连通,并维持所述喷出部的负压;
流道内压力调节单元,其位于所述负压产生单元与所述喷出部之间的流道的中途,通过使所述流道的容积变化来调节所述流道内的压力;以及
流道开闭单元,其位于所述负压产生单元与所述流道内压力调节单元之间的流道的中途,对所述流道进行开闭,
在利用所述流道内压力调节单元对所述流道内进行了加压的情况下,在由所述流道开闭单元打开流道后,通过所述流道内压力调节单元对流道内进行减压。
22.根据权利要求21所述的液体喷出头,其特征在于,
所述流道内压力调节单元的容积大于所述流道开闭单元的容积。
23.根据权利要求21或22所述的液体喷出头,其特征在于,
所述流道内压力调节单元的容积以及所述流道开闭单元的容积通过所述流道内压力调节单元以及所述流道开闭单元分别具有的挠性部件的位移量而进行调节,
而且,流道内压力调节单元具有的所述挠性部件的位移量大于所述流道开闭单元具有的所述挠性部件的位移量。
24.根据权利要求21或22所述的液体喷出头,其特征在于,
所述负压产生单元具有通过所述负压而进行位移的挠性部件,
并且所述负压产生单元具有的挠性部件被构成为,比所述流道内压力调节单元具有的挠性部件更易挠曲。
25.根据权利要求21或22所述的液体喷出头,其特征在于,
所述流道开闭单元具有:
第三凹部,其与所述喷出部连通并存积液体;
第四凹部,其与供给使所述流道开闭单元动作的流体的流体供给源连通并存积流体,且与所述第三凹部对置;以及
第二挠性部件,其介于所述第三凹部与所述第四凹部之间,并对所述第三凹部与所述第四凹部进行密封,
而且,所述第四凹部的容积形成为,小于所述第三凹部的容积。
26.根据权利要求25所述的液体喷出头,其特征在于,
所述第四凹部在与所述第二挠性部件抵接的位置处具有凸部。
27.一种液体喷出头,其特征在于,具有通过驱动元件的驱动而将经由流道部件从液体供给源供给的液体经由喷嘴开口喷出的喷出部,并具有:
流道内压力调节单元,其与所述喷出部连通,通过使流道的容积变化来调节所述流道内的压力;以及
流道开闭单元,其位于所述液体供给源与所述流道内压力调节单元之间的所述流道的中途,对所述流道进行开闭,
所述流道内压力调节单元、所述流道开闭单元和所述喷出部存在多组,
通过将使多组的所述流道内压力调节单元驱动的流体从共用的流体供给源向多组的所述流道内压力调节单元进行供给,从而通过所有组的所述流道内压力调节单元来调节各个所述流道内的压力。
28.根据权利要求27所述的液体喷出头,其特征在于,
在通过所有组的所述流道内压力调节单元来调节各个所述流道内的压力的情况下,通过由所述流道内压力调节单元产生的容积的变化而使液体从所有组的所述喷出部喷出。
29.根据权利要求28所述的液体喷出头,其特征在于,
在通过所有组的所述流道内压力调节单元来调节各个所述流道内的压力的情况下,使所述喷出部与压盖所述液体喷出头的压盖部件相向。
30.一种液体喷出装置,其特征在于,具有:
权利要求21至29中任一项所述的液体喷出头。
31.根据权利要求30所述的液体喷出装置,其特征在于,
具有控制单元,该控制单元进行控制,以使在擦拭了所述液体喷出头的喷出部的喷嘴面之后通过所述流道开闭单元打开所述流道,并且通过所述流道内压力调节单元对流道内进行减压。
32.一种液体喷出装置,其特征在于,具有通过驱动元件的驱动而将经由流道部件从液体供给源供给的液体经由喷嘴开口喷出的喷出部,并具有:
第一流道开闭单元,其被设置于所述液体供给源与所述喷出部之间的流道的中途,对所述流道进行开闭;
第二流道开闭单元,其被设置于所述液体供给源与所述第一流道开闭单元之间的所述流道的中途,对所述流道进行开闭;以及
抽吸单元,其从所述喷出部抽吸所述流道内的液体,
该液体喷出装置分别进行在由所述第一流道开闭单元打开所述流道并由所述第二流道开闭单元关闭所述流道的状态下由所述抽吸单元进行抽吸的第一模式,和在由所述第一流道开闭单元关闭所述流道的状态下由所述抽吸单元进行抽吸的第二模式的动作。
33.根据权利要求32所述的液体喷出装置,其特征在于,
进行所述第二模式的动作的频度多于进行所述第一模式的频度。
34.根据权利要求32或33所述的液体喷出装置,其特征在于,
在所述第一模式的动作之后进行所述第二模式的动作。
35.根据权利要求32或33所述的液体喷出装置,其特征在于,
在所述第一模式的动作中,通过所述第一流道开闭单元使所述流道持续打开。
36.一种液体喷出头的控制方法,其特征在于,该液体喷出头具有通过驱动元件的驱动而将经由流道部件从液体供给源供给的液体经由喷嘴开口喷出的喷出部,并具有:与所述喷出部连通并维持所述喷出部的负压的负压产生单元;位于所述负压产生单元与所述喷出部之间的流道的中途,通过使所述流道的容积变化来调节所述流道内的压力的流道内压力调节单元;位于所述负压产生单元与所述流道内压力调节单元之间的流道的中途,对所述流道进行开闭的流道开闭单元,
所述液体喷出头的控制方法包括:
第一工序,通过所述流道内压力调节单元对流道内进行加压;以及
第二工序,在通过所述流道内压力调节单元对所述流道内进行了加压的情况下,在通过所述流道开闭单元打开所述流道后,通过所述流道内压力调节单元对所述流道内进行减压。
37.一种液体喷出头,其特征在于,具有通过驱动元件的驱动而经由喷嘴开口喷出液体的喷出部,并经由流道部件与分别存积多个种类的液体的液体存积部连通,且将所述液体以液滴的形式从所述喷出部喷出,并具有:
多个负压产生单元,该多个负压产生单元具有能够根据来自所述喷出部的液体的喷出而进行位移的第三挠性部件,并针对多个种类的液体中的每种液体维持所述喷出部的负压;以及
流道开闭单元,其对针对每个所述液体的种类的流道进行开闭,
而且,所述流道开闭单元具有:第二挠性部件,其能够根据来自流体供给源的流体的供给量而进行位移;以及第三凹部,其由所述第二挠性部件密封,并且在所述负压产生单元与所述喷出部之间的流道的中途针对每个液体的种类而形成,
通过所述第二挠性部件的位移而对由所述第三凹部和所述第二挠性部件形成的流道进行开闭,而且所述第二挠性部件进行位移的方向与所述第三挠性部件进行位移的方向交叉,并且将多个所述第三凹部配置在从所述第二挠性部件进行位移的方向观察时的多个所述负压产生单元之间。
38.根据权利要求37所述的液体喷出头,其特征在于,
还具有流道内压力调节单元,
所述流道内压力调节单元具有:
第一挠性部件,其能够根据来自流体供给源的流体的供给量而进行位移;以及
第一凹部,其由所述第一挠性部件密封,并且在所述负压产生单元与所述流道内压力调节单元之间的流道的中途针对每个液体的种类而形成,
通过所述第一挠性部件的位移而使由所述第一凹部和所述第一挠性部件形成的流道的容积变化,从而对由所述第一凹部和所述第一挠性部件形成的流道内的压力进行调节,
针对每个所述液体的种类的所述第三凹部与所述第一凹部构成为,当从第二挠性部件进行位移的方向观察时,至少一部分重复。
39.根据权利要求38所述的液体喷出头,其特征在于,
来自所述负压产生单元的流道与来自所述流道内压力调节单元的流道在所述第二挠性部件进行位移的方向上至少一部分重复。
40.根据权利要求38或39所述的液体喷出头,其特征在于,
由所述第一挠性部件密封的所述第一凹部的容积大于由所述第二挠性部件密封的所述第三凹部的容积。
41.根据权利要求38或39所述的液体喷出头,其特征在于,
所述第一挠性部件的位移量构成为,大于所述第二挠性部件的位移量。
42.根据权利要求38或39所述的液体喷出头,其特征在于,
所述第三挠性部件构成为,比所述第一挠性部件更易挠曲。
43.根据权利要求38或39所述的液体喷出头,其特征在于,
所述第一挠性部件被从所述第一凹部向所述第一挠性部件施力。
44.根据权利要求43所述的液体喷出头,其特征在于,
所述第一挠性部件形成为,能够通过施力而同与所述第二挠性部件对置的所述第一凹部的壁面抵接。
45.根据权利要求38或39所述的液体喷出头,其特征在于,
所述第一挠性部件形成为,能够通过位移而同所述第一凹部的壁面中的与所述第一挠性部件对置的壁面抵接。
46.一种液体喷出装置,其特征在于,具有:
权利要求37至45中任一项所述的液体喷出头。
47.一种流道部件,其特征在于,被用于具有通过驱动元件的驱动而将液体经由喷嘴开口喷出的喷出部,且与分别存积多个种类的液体的液体存积部连通的液体喷出头中,并具有:
第一流道基板,其一体地形成有被配置于对所述液体存积部与所述喷出部进行连通的流道的中途,且针对每个液体的种类而形成的第一凹部;以及
流道内压力调节单元,其具有所述第一凹部和将该第一凹部分别密封的第一挠性部件,另一方面,通过从第一流体供给源供给的流体的量的增减而使所述第一挠性部件位移,从而使由所述第一凹部与所述第一挠性部件形成的流道的容积变化,由此调节该流道的内部的压力;
第三流道基板,其一体地形成有被配置于对所述液体存积部与所述第一凹部进行连通的流道的中途,且针对每个所述液体的种类的第三凹部;
第二挠性部件,其对多个所述第三凹部分别进行密封;以及
流道开闭单元,其通过从第二流体供给源供给的流体的量的增减而使所述第二挠性部件进行位移,从而开闭所述第三凹部内的流道。
48.根据权利要求47所述的流道部件,其特征在于,
还具有形成有第二凹部的第二流道基板,
所述第一挠性部件构成为,将对置配置的所述第一凹部以及第二凹部间密封。
49.根据权利要求48所述的流道部件,其特征在于,
所述第二凹部针对每个液体的种类而存在,多个所述第二凹部被一体地形成于所述第二流道基板上。
50.根据权利要求47至49中任一项所述的流道部件,其特征在于,
来自所述第一凹部的液体的出口位于铅垂方向的上侧。
51.根据权利要求47至49中任一项所述的流道部件,其特征在于,
还具有形成有第四凹部的第四流道基板,
所述第二挠性部件构成为,将对置配置的所述第三凹部以及所述第四凹部间密封。
52.根据权利要求51所述的流道部件,其特征在于,
所述第四凹部针对每个液体的种类而存在,多个所述第四凹部被一体地形成于第四流道基板上。
53.根据权利要求47至49中任一项所述的流道部件,其特征在于,
所述第一流道基板与所述第三流道基板为同一部件。
54.根据权利要求47至49中任一项所述的流道部件,其特征在于,
所述第一流道基板与所述第三流道基板为不同的部件,并且以第一流道基板的两个面中的未形成有所述第一凹部的面与第三流道基板的两个面中的未形成有所述第三凹部的面对置的方式进行层叠。
55.根据权利要求53所述的流道部件,其特征在于,
针对每个所述液体的种类,所述第一凹部与所述第三凹部的至少一部分在层叠方向上重复。
56.根据权利要求47至49中任一项所述的流道部件,其特征在于,
由所述第一挠性部件密封的所述第一凹部的容积大于由所述第二挠性部件密封的所述第三凹部的容积。
57.根据权利要求47至49中任一项所述的流道部件,其特征在于,
所述第一挠性部件的位移量大于所述第二挠性部件的位移量。
58.一种液体喷出头,其特征在于,具有:
权利要求47至57中任一项所述的流道部件。
59.根据权利要求58所述的液体喷出头,其特征在于,
还具有维持所述喷出部的负压的负压产生单元,该负压产生单元具有挠性部件,该挠性部件能够根据来自所述喷出部的液体的喷出而进行位移,且在与多个流道内压力调节单元被配置于单个的流道基板上的方向交叉的方向上进行位移。
60.一种液体喷出装置,其特征在于,具有:
权利要求58或59所述的液体喷出头。
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