JP2007076113A - Liquid ejection head and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、液体吐出ヘッド及び画像形成装置に係り、特にインクジェット記録装置などの液体吐出装置に用いられる液体吐出ヘッドの流路構造に関する。 The present invention relates to a liquid discharge head and an image forming apparatus, and more particularly to a flow path structure of a liquid discharge head used in a liquid discharge apparatus such as an ink jet recording apparatus.
インクジェット記録装置では、駆動信号発生源から駆動信号を与えて、記録ヘッド(液体吐出ヘッド)の各吐出素子に備えられた駆動素子を駆動することで、該ヘッドからインク液滴を吐出させるように構成されている。各吐出素子からインク液滴が吐出されると、当該吐出素子には供給側の流路を介してインクがリフィルされる。 In an ink jet recording apparatus, a drive signal is supplied from a drive signal generation source, and a drive element provided in each discharge element of a recording head (liquid discharge head) is driven to discharge ink droplets from the head. It is configured. When ink droplets are ejected from each ejection element, the ink is refilled into the ejection element via the supply-side flow path.
各吐出素子内のインクに吐出エネルギーを与えると、ノズルから吐出されるインクだけでなく供給側のインク流路へ押し戻されるインクがある。ノズルからインクが吐出される分のエネルギーだけでなく供給側のインク流路へインクが押し戻される分のエネルギーを含めて、駆動素子は吐出素子へエネルギー(吐出力)を付与する必要がある。吐出時に供給側のインク流路へ押し戻されるインク量を低減させるには、供給側のインク流路の流路抵抗を大きくすればよいが、供給側のインク流路の流路抵抗を大きくするとリフィルに時間がかかってしまい、高速吐出時のリフィルが間に合わないことが起こり得る。インクジェット記録装置では、インク吐出及びリフィルを効率よく行うために様々な方法が提案されている。 When the ejection energy is given to the ink in each ejection element, there is not only the ink ejected from the nozzle but also the ink pushed back to the supply side ink flow path. The drive element needs to apply energy (ejection force) to the ejection element, including not only energy for ejecting ink from the nozzles but also energy for pushing ink back to the ink flow path on the supply side. In order to reduce the amount of ink pushed back to the ink flow path on the supply side at the time of ejection, the flow path resistance of the ink flow path on the supply side may be increased. It takes a long time, and refilling during high-speed ejection may not be in time. In an ink jet recording apparatus, various methods have been proposed in order to efficiently perform ink ejection and refilling.
特許文献1、2に記載された発明は、圧力室と供給側の流路との間に弁構造(球体)やアクチュエータ(駆動素子)の動作に連動して変形する構造体(堰)を備え、吐出時に供給側の流路へのインクの逆流を防ぐことにより吐出効率の向上を図るように構成されている。
The inventions described in
また、特許文献3に記載された発明は、流体供給側と流体噴出側にそれぞれ変形する独立したバイモルフを備え、時間差を持たせてこれらのバイモルフをドライブすることで、流体供給側の流路と流体噴出側の流路を制御するように構成されている。
しかしながら、特許文献1、2に記載の発明では、吐出時における供給側へのインクの逆流を防ぐことができるとしても、リフィル時に吐出側の流路を制御していないので、リフィル効率は改善されず、リフィル時に吐出側の流路を通じて吐出素子内に気泡が混入する可能性が高くなる。
However, in the inventions described in
また、特許文献3に記載の発明では、流体供給側と流体吐出側にそれぞれバイモルフを備える必要があり、更に、2つのバイモルフをそれぞれ独立に制御する必要があるのでシステムが複雑になってしまう。 Further, in the invention described in Patent Document 3, it is necessary to provide bimorphs on the fluid supply side and the fluid discharge side, respectively, and furthermore, since the two bimorphs need to be controlled independently, the system becomes complicated.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、高速吐出に対応した好ましい液体吐出及びリフィルが実現される液体吐出ヘッド及び画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a liquid discharge head and an image forming apparatus that can realize preferable liquid discharge and refill corresponding to high-speed discharge.
前記目的を達成するために、本発明に係る液体吐出ヘッドは、液体を吐出させるノズルと、前記ノズルに対応して設けられる圧力室と、前記圧力室と連通される供給側流路と、前記圧力室に設けられ、前記ノズルから液体を吐出させる吐出時には前記供給側流路の少なくとも一部を閉じ、前記圧力室へ液体を供給するリフィル時には吐出時に比べて供給側流路を開く供給側流路開閉部と、前記ノズルから液体を吐出させる吐出時には前記ノズルを開き、前記圧力室へ液体を供給するリフィル時には前記ノズルの少なくとも一部を閉じるように動作するノズル開閉部と、を有する流路開閉手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid discharge head according to the present invention includes a nozzle that discharges liquid, a pressure chamber provided corresponding to the nozzle, a supply-side flow path that communicates with the pressure chamber, A supply side flow which is provided in the pressure chamber and closes at least a part of the supply side flow path at the time of discharge for discharging the liquid from the nozzle and opens the supply side flow path at the time of refill to supply the liquid to the pressure chamber. A flow path having a path opening / closing portion and a nozzle opening / closing portion that operates to open the nozzle when discharging liquid from the nozzle and close at least a part of the nozzle when refilling to supply liquid to the pressure chamber And an opening / closing means.
本発明によれば、ノズルから液体が吐出される吐出動作時には、圧力室と連通される供給側流路の少なくとも一部を閉めるとともにノズルを開き、供給側流路を介して圧力室へ液体が供給されるリフィル時には、供給側流路の少なくとも一部を開くとともにノズルを閉じるように、圧力室に設けられた流路開閉部材が動作するので、吐出効率及びリフィル効率が向上し、また、リフィル時にはノズルを閉じることでノズル詰まりやノズル及び圧力室への気泡混入が防止される。 According to the present invention, at the time of discharge operation in which liquid is discharged from the nozzle, at least a part of the supply side flow path communicating with the pressure chamber is closed and the nozzle is opened, and the liquid is supplied to the pressure chamber through the supply side flow path. At the time of refilling supplied, the flow path opening / closing member provided in the pressure chamber operates so as to open at least a part of the flow path on the supply side and close the nozzle, thereby improving the discharge efficiency and refill efficiency. Sometimes the nozzle is closed to prevent nozzle clogging and air bubbles entering the nozzle and pressure chamber.
供給側流路には、各圧力室に共通の液流路(本流)を含む態様や、該液流路から各圧力室と連通する個別流路(支流)を含む対応がある。この供給側流路には供給絞り(供給口)が設けられている。 The supply side flow path includes a mode including a liquid flow path (main flow) common to the pressure chambers, and a correspondence including an individual flow path (branch flow) communicating with the pressure chambers from the liquid flow path. A supply restrictor (supply port) is provided in the supply side channel.
また、ノズルには、少なくとも液体が吐出される開口部を含み、該開口部と連通する吐出側流路を含んでいてもよい。即ち、ノズルを閉じる態様には、ノズル開閉部によって該開口部を塞ぐ態様や、ノズル開閉部によって該吐出側流路を塞ぐ態様がある。 Further, the nozzle may include at least an opening through which liquid is discharged, and may include a discharge-side flow path that communicates with the opening. That is, there are a mode in which the nozzle is closed and a mode in which the opening is closed by the nozzle opening / closing portion and a mode in which the discharge-side flow path is closed by the nozzle opening / closing portion.
なお、リフィル時を含む非吐出時には、ノズルから液体が吐出されない程度にノズルの一部が開いていてもよいが、非吐出時にはノズルを完全に閉じることが好ましい。 Note that a part of the nozzle may be open to the extent that liquid is not discharged from the nozzle during non-ejection including refilling, but it is preferable that the nozzle be completely closed during non-ejection.
液体吐出ヘッドには、記録媒体の全幅(記録媒体の画像形成可能幅)に対応した長さを有する吐出孔列を備えたライン型ヘッドや、記録媒体の全幅に満たない長さを有する吐出孔列を備えた短尺ヘッドを記録媒体の幅の方向へ走査させるシリアル型ヘッドがある。 The liquid ejection head includes a line type head having an ejection hole array having a length corresponding to the entire width of the recording medium (image forming width of the recording medium), and an ejection hole having a length less than the entire width of the recording medium. There is a serial type head that scans a short head provided with a row in the width direction of a recording medium.
ライン型の液体吐出ヘッドには、記録媒体の全幅に対応する長さに満たない短尺の吐出孔列を有する短尺ヘッドを千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、記録媒体の全幅に対応する長さとしてもよい。 The line type liquid discharge head has a length corresponding to the full width of the recording medium by arranging short heads having short discharge hole arrays that are less than the length corresponding to the full width of the recording medium in a staggered arrangement. It is good.
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記流路開閉手段は、前記圧力室に収容されている液体に吐出力を与えるアクチュエータと、前記アクチュエータの動作に応動して前記ノズルから吐出される液体の吐出方向と略直交する方向に移動する可動部材を含むことを特徴とする。 A second aspect of the present invention relates to an aspect of the liquid discharge head according to the first aspect, wherein the flow path opening / closing means includes an actuator that applies a discharge force to the liquid stored in the pressure chamber, and the actuator. It includes a movable member that moves in a direction substantially orthogonal to the discharge direction of the liquid discharged from the nozzle in response to the operation.
請求項2記載の発明によれば、簡易な構成によってノズルの開閉と供給側流路の開閉が可能になり、また、アクチュエータの動作に応じて移動する可動部材を液体吐出方向と略直交方向に移動するように構成することでノズルを高密度に配置することができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to open and close the nozzle and open and close the supply-side flow path with a simple configuration, and to move the movable member that moves according to the operation of the actuator in a direction substantially orthogonal to the liquid discharge direction. By configuring so as to move, the nozzles can be arranged with high density.
アクチュエータには、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)などのセラミック系圧電素子(圧電アクチュエータ)が好適に用いられる。 As the actuator, a ceramic piezoelectric element (piezoelectric actuator) such as PZT (lead zirconate titanate) is preferably used.
請求項3に記載の発明は、請求項2記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記ノズル開閉部は、前記アクチュエータの動作に応動して前記圧力室内側の前記ノズルが形成される面に沿って移動して前記ノズルを開閉することを特徴とする。 A third aspect of the present invention relates to an aspect of the liquid ejection head according to the second aspect, wherein the nozzle opening / closing portion is formed on a surface on which the nozzle on the pressure chamber side is formed in response to the operation of the actuator. It moves along, and the said nozzle is opened and closed, It is characterized by the above-mentioned.
少なくとも非吐出時には、ノズル開閉部が圧力室の内側のノズル形成面に接触することでノズルが閉じた状態となる。吐出時には、ノズル開閉部は圧力室の内側のノズル形成面に接触していてもよいし、ノズル開閉部と該ノズル形成面との間に空間があってもよい。 At least at the time of non-ejection, the nozzle opening / closing part comes into contact with the nozzle forming surface inside the pressure chamber so that the nozzle is closed. During discharge, the nozzle opening / closing part may be in contact with the nozzle forming surface inside the pressure chamber, or there may be a space between the nozzle opening / closing part and the nozzle forming surface.
請求項4に記載の発明は、請求項2又は3記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記供給側流路開閉部は、前記アクチュエータの動作に応じて前記供給側流路の断面積を可変させて該供給側流路を開閉することを特徴とする。 A fourth aspect of the present invention relates to an aspect of the liquid ejection head according to the second or third aspect, wherein the supply-side flow path opening / closing portion has a cross-sectional area of the supply-side flow path according to the operation of the actuator. The supply-side flow path is varied to open and close.
吐出側流路において断面積を可変させる部分は供給絞りとして機能する。吐出動作時には供給側流路(供給絞り)を完全に閉じることが好ましく、リフィル時には供給側流路(供給絞り)を完全に開く(供給側流路の断面積が最大の状態である)ことが好ましい。 A portion where the cross-sectional area is varied in the discharge side channel functions as a supply throttle. It is preferable to completely close the supply-side flow path (supply throttle) during the discharge operation, and to completely open the supply-side flow path (supply throttle) during refilling (the cross-sectional area of the supply-side flow path is in the maximum state). preferable.
請求項5に記載の発明は、請求項2、3又は4記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記ノズル開閉部は、前記可動部材に設けられる第1の突起部を含み、該第1の突起部の前記ノズルに対応する部分の面積は前記ノズルの面積以上であることを特徴とする。 A fifth aspect of the invention relates to an aspect of the liquid ejection head according to the second, third, or fourth aspect, wherein the nozzle opening / closing portion includes a first protrusion provided on the movable member, and the first The area of the protrusion corresponding to the nozzle is equal to or larger than the area of the nozzle.
第1の突起部のノズルに対応する部分の形状は略四角形でもよいし、ノズルと略同一形状の略円形や四角形以外の形状を適用してもよい。 The shape of the portion of the first protrusion corresponding to the nozzle may be a substantially square shape, or a shape other than a substantially circular shape or a square shape that is substantially the same shape as the nozzle may be applied.
請求項6に記載の発明は、請求項5の液体吐出ヘッド一態様に係り、前記可動部材の移動範囲を規制する規制部材を備えたことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the invention, there is provided the liquid ejection head according to the fifth aspect, further comprising a regulating member that regulates a moving range of the movable member.
可動部材の移動範囲内(例えば、可動部材の停止位置や移動範囲の端部)に規制部材を設けることで、確実に可動部材(第1の突起部)を所定の停止位置に停止(移動)させることができる。なお、規制部材は移動範囲内に少なくとも1つ設けられていればよい。規制部材は少なくとも非吐出時の可動部材の停止位置(ノズルを閉じる位置)に設けられていればよい。 By providing the regulating member within the movable range of the movable member (for example, the stop position of the movable member or the end of the movable range), the movable member (first protrusion) is reliably stopped (moved) at the predetermined stop position. Can be made. Note that at least one regulating member may be provided in the movement range. The restricting member only needs to be provided at least at the stop position (position where the nozzle is closed) of the movable member during non-ejection.
請求項7に記載の発明は、請求項2乃至6のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド一態様に係り、前記供給側流路開閉部は、前記可動部材に設けられる第2の突起部を含むことを特徴とする。 A seventh aspect of the invention relates to an aspect of the liquid ejection head according to any one of the second to sixth aspects, wherein the supply-side flow path opening / closing portion is a second protrusion provided on the movable member. It is characterized by including a part.
第2の突起部は、供給側流路と圧力室との境界近傍に設けられ、供給側流路を構成する面や圧力室を構成する面と接触する面を有している。即ち、第2の突起部を構成する面と供給側流路を構成する面や圧力室を構成する面が接触することで供給側流路が閉じられる。 The second protrusion is provided in the vicinity of the boundary between the supply-side flow path and the pressure chamber, and has a surface that contacts the surface that forms the supply-side flow path and the surface that forms the pressure chamber. That is, the supply-side flow path is closed by contacting the surface forming the second protrusion, the surface forming the supply-side flow path, and the surface forming the pressure chamber.
更に、請求項5乃至7に記載の発明を組み合わせることで、簡易な構成により吐出時及びリフィル時におけるノズル及び供給側流路(供給絞り)の開閉を容易に行うことが可能になる。 Further, by combining the inventions according to claims 5 to 7, it is possible to easily open and close the nozzle and the supply side flow path (supply throttle) at the time of discharge and refill with a simple configuration.
請求項8に記載の発明は、請求項1乃至7のうち何れか1項に記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記ノズル開閉部及び前記供給側流路開閉部は、吐出時における前記ノズルを開くタイミングと前記供給側流路を閉じるタイミングとの間に所定の時間差があるとともに、リフィル時における前記ノズルを閉じるタイミングと前記供給側流路を開くタイミングとの間に所定の時間差がある構造を有することを特徴とする。 The invention according to an eighth aspect relates to an aspect of the liquid ejection device according to any one of the first to seventh aspects, wherein the nozzle opening / closing portion and the supply-side flow path opening / closing portion are arranged at the time of ejection. There is a predetermined time difference between the timing for opening the nozzle and the timing for closing the supply-side flow path, and there is a predetermined time difference between the timing for closing the nozzle and the timing for opening the supply-side flow path during refilling. It has a structure.
請求項8記載の発明によれば、ノズルの開閉タイミングと供給側流路の開閉タイミングに時間差を持たせることで、液体吐出時以外にノズルが開いている期間をコントロールすることができる。 According to the eighth aspect of the present invention, by providing a time difference between the opening / closing timing of the nozzle and the opening / closing timing of the supply-side flow path, it is possible to control the period during which the nozzle is open other than during liquid discharge.
請求項9に記載の発明は、請求項1乃至8のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記供給側流路開閉部は、前記ノズル開閉部により前記ノズルが閉じられてから所定の期間前記吐出側流路を開く構造を有することを特徴とする。 A ninth aspect of the present invention relates to an aspect of the liquid ejection head according to any one of the first to eighth aspects, wherein the supply side flow path opening / closing part is closed by the nozzle opening / closing part. It is characterized by having a structure that opens the discharge side flow path for a predetermined period after being used.
請求項9記載の発明によれば、ノズル開閉部及び供給側流路開閉部(可動部材)は、ノズルを閉じてから供給側流路を開く構造を有するので、リフィル時にノズルから気泡が混入することを防止できる。 According to the ninth aspect of the present invention, since the nozzle opening / closing part and the supply side flow path opening / closing part (movable member) have a structure in which the supply side flow path is opened after closing the nozzle, bubbles are mixed from the nozzle during refilling. Can be prevented.
請求項10に記載の発明は、請求項1乃至9のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記ノズル開閉部は、前記供給側流路開閉部により前記供給側流路の断面積が減少してから所定の期間経過後に前記ノズルを開く構造を有することを特徴とする。 A tenth aspect of the present invention relates to an aspect of the liquid ejection head according to any one of the first to ninth aspects, wherein the nozzle opening / closing portion is configured to supply the supply side flow by the supply side flow path opening / closing portion. The nozzle is opened after a predetermined period has elapsed since the cross-sectional area of the passage has decreased.
請求項10記載の発明によれば、液体吐出時以外にノズルが開いている期間を短くすることができるので、メニスカスの乾燥が抑制され、ノズル詰まりやこれによる吐出異常が防止される。 According to the tenth aspect of the present invention, since the period during which the nozzles are open can be shortened other than during the liquid ejection, drying of the meniscus is suppressed, and nozzle clogging and ejection abnormalities due to this are prevented.
また、上記目的を達成するために、請求項11に記載の発明に係る画像形成装置は、液体を吐出させるノズルと、前記ノズルに対応して設けられる圧力室と、前記圧力室と連通される供給側流路と、前記圧力室に設けられ、前記ノズルから液体を吐出させる吐出時には前記供給側流路の少なくとも一部を閉じ、前記圧力室へ液体を供給するリフィル時には吐出時に比べて供給側流路を開く供給側流路開閉部と、前記ノズルから液体を吐出させる吐出時には前記ノズルを開き、前記圧力室へ液体を供給するリフィル時には前記ノズルの少なくとも一部を閉じるように動作するノズル開閉部と、を有する流路開閉手段と、を有する液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to claim 11 is in communication with a nozzle that discharges liquid, a pressure chamber provided corresponding to the nozzle, and the pressure chamber. Supply side flow path, provided in the pressure chamber, closes at least a part of the supply side flow path at the time of discharge for discharging liquid from the nozzle, and on the supply side compared to at the time of discharge at the time of refill to supply liquid to the pressure chamber A supply-side channel opening / closing section that opens the channel, and a nozzle opening / closing operation that opens the nozzle when discharging liquid from the nozzle and closes at least a part of the nozzle when refilling the pressure chamber. And a liquid discharge head having a channel opening / closing means having a portion.
請求項11に記載の発明によれば、高速吐出に対応した好ましい液体吐出が実現され、高品質な画像を得ることができる。なお、ここでいう画像には、例えば、プリント配線基板に形成される配線パターンや、マスキングに用いられるマスク(レジスト等)によるマスクパターンなどを含んでいる。 According to the invention described in claim 11, preferable liquid discharge corresponding to high-speed discharge is realized, and a high-quality image can be obtained. The image here includes, for example, a wiring pattern formed on a printed wiring board, a mask pattern using a mask (resist or the like) used for masking, and the like.
本発明によれば、吐出効率が向上するとともにリフィル性が向上し、高い吐出周波数でも安定した液体吐出が実現される。また、メニスカスの乾燥によるノズル詰まりやノズル及び圧力室内への気泡混入が防止される。 According to the present invention, the discharge efficiency is improved, the refilling property is improved, and stable liquid discharge is realized even at a high discharge frequency. Further, nozzle clogging due to meniscus drying and air bubbles mixing into the nozzle and the pressure chamber are prevented.
〔第1実施形態、液体吐出ヘッドの構成〕
図1は、本発明に係る液体吐出ヘッド(以下、ヘッドと記載)10の外観を示す斜視図である。図1に示すように、ヘッド10は、インクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドであり、液体を吐出させる多数のノズル(吐出孔)12が形成されたノズル形成面14を有し、このノズル形成面14と対向する位置にある記録媒体(不図示)に液体を吐出させて当該記録媒体の画像形成面に所望の画像が形成される。
[First Embodiment, Configuration of Liquid Discharge Head]
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a liquid discharge head (hereinafter referred to as a head) 10 according to the present invention. As shown in FIG. 1, a
図1に示すヘッドは、記録媒体の幅方向(記録媒体の画像形成可能幅)に対応する長さを持つ2つのノズル列16及びノズル列18を有するフルライン型ヘッドであり、ヘッド10のノズル配置には、ノズル列16及びノズル列18を各ノズル列の長さ方向(ヘッド10の長手方向)に位相をずらして並べた千鳥配置が適用される。
The head shown in FIG. 1 is a full-line head having two
図1に示すように、2列のノズル列の位相をずらして並べる千鳥配置によって各ノズル12(ノズル列16、ノズル列18)を配置させると、ヘッド50の長手方向の実質的なノズル間ピッチを高密度化することができる。例えば、ノズル列16及びノズル列18のノズル密度を300dpiとし、ノズル列16とノズル列18とを各ノズル列の配列方向に1/2ピッチずらして配置することにより、ヘッドの長手方向のノズル密度が実質的に600dpiのヘッド10が実現される。なお、上記ノズル密度はあくまでも一例であり、ノズル列16及びノズル列18のノズル密度を100dpi程度とする態様(実質的に200dpi程度)としてもよい。
As shown in FIG. 1, when the nozzles 12 (
図2は、ヘッド10の内部構造を示す透視斜視図である。ヘッド10は、ノズル12となる複数の開口(穴)が形成されるノズルプレート29と、各ノズル12に対応して各ノズルから吐出される液体が収容される空間(隙間)である圧力室20と、加圧板22上に形成され、駆動信号が印加される個別電極24を加圧板22と反対側の上面に備え、圧力室20内の液体に吐出力を与えるアクチュエータ26と、アクチュエータ26の動作に応じて圧力室20内を移動してノズル12及び供給絞り28の開閉を行う流路開閉部材30(可動部材)と、を備えている。
FIG. 2 is a perspective view showing the internal structure of the
圧力室20は、流路開閉部材30及び規制部材42を天面とし、ノズル12が形成されるノズルプレート29と、隣り合う圧力室との隔壁20Aと、底面プレート20C(図3(a)参照)によって囲まれた空間であり、共通液室38(図3(a)参照)から図2の供給絞り28を介して供給された液体を、アクチュエータ26を動作させることによってノズル12から吐出させるように構成されている。
The
アクチュエータ26には、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)やPVDF(ポリフッ化ビニリデン)などの圧電素子(圧電アクチュエータ)が好適に用いられる。本例では、上面及び下面に電極が設けられ、この電極間に駆動信号を印加すると該圧電素子が横方向(駆動信号の印加方向と略直交する方向)にたわみを生じ、加圧板22を上下方向に変形させる、d31モードの変位を用いたベンダー型圧電素子が適用される。加圧板22に金属材料を用いる場合にはアクチュエータ26の共通電極は加圧板22と兼用される。
For the
本発明に適用されるアクチュエータ26には、2つの圧電素子を積層させた圧電素子において、一方の圧電素子が伸張方向に他方の圧電素子が収縮方向にたわみを生じるように構成されたバイモルフ型圧電素子などの圧電素子を適用してもよい。なお、バイモルフ型圧電素子を用いる態様では、加圧板22は不要である。
The
ノズルプレート29は、図1に示すノズル形成面14を有するプレートであり、SUSなどの金属材料が好適に用いられる。図2におけるノズル12は、液体が吐出される開口部を表しているが、本明細書では、ノズル12は液体が吐出される開口部を示すこともあるし、また、圧力室20から該開口部での管路(吐出側流路、図2ではノズルプレート29の厚み部分)を示すこともある。これらを混同しない場合には、特に断らずに「ノズル」という用語を用いることする。
The
なお、上述した吐出側流路は、圧力室20側からヘッド10の外部側へ流路径が徐々に小さくなるテーパ形状部分を有していてもよいし、流路径が異なる複数の管路から構成されてもよい。もちろん、流路径が全域にわたり略均一である管路を適用してもよい。
Note that the discharge-side flow path described above may have a tapered portion in which the flow path diameter gradually decreases from the
流路開閉部材30は、接合部材32を介して加圧板22及びアクチュエータ26と接合されている。この流路開閉部材30は、ノズル12を開閉するノズル開閉部34(第1の突起部)と供給絞り28を開閉する供給絞り開閉部36(第2の突起部、供給絞り開閉部36の構造は図3(a)参照)とを備えた構造を有し、樹脂や金属などの材料が用いられる。なお、流路開閉部材30には所定の耐液性や耐磨耗性が確保されるように所定の表面処理が施されている。耐液性や耐磨耗性に優れた材料が用いられる場合には該表面処理は不要である。
The flow path opening / closing
次に、本例のヘッド10の吐出動作について説明する。図2の右から2番目のアクチュエータ26Aは、駆動信号が印加された吐出動作状態であり、吐出動作状態のアクチュエータ26Aと接合される流路開閉部材30A(流路開閉部材30Aが有するノズル開閉部34A)は、図2の下方向に押し下げられ、吐出動作状態のアクチュエータ26Aに対応するノズル12Aが開かれて、該ノズル12Aから液体が吐出される。
Next, the ejection operation of the
ここでいう吐出動作状態とは、液体を吐出させるために駆動信号がアクチュエータ26に与えられてから、アクチュエータ26が動作してノズル12から液体が吐出されるまでの状態である。
The discharge operation state here is a state from when a drive signal is supplied to the
また、アクチュエータ26が動作していない状態(静定状態、圧力室20の初期状態、図2における右から2番目のアクチュエータ26Aを除く3つのアクチュエータの状態)では流路開閉部材30に設けられたノズル開閉部34によって圧力室20の内部からノズル12が塞がれた状態となっている。言い換えると、ノズル開閉部34は、アクチュエータ26が動作していない圧力室20の初期状態ではノズル12のカバーとして機能している。
Further, in the state where the
〔液体吐出(打滴)動作の説明〕
次に、本例に示すヘッド10の液体吐出動作について詳細に説明する。図3は、吐出時における圧力室20の状態を示し、図4には、アクチュエータ26の静定状態における圧力室20の状態(圧力室の初期状態)を示す。
[Description of liquid ejection (droplet ejection) operation]
Next, the liquid discharge operation of the
図3(a)及び図4(a)は、図2のXで示す方向から見た透視図(横断面)であり、図3(b)及び図4(b)は、図2のYで示す方向から見た透視図(上断面)である。なお、図3(b)及び図4(b)では、アクチュエータ26、加圧板22、接合部材32、規制部材42の図示は省略されている。
3 (a) and 4 (a) are perspective views (transverse sections) viewed from the direction indicated by X in FIG. 2, and FIGS. 3 (b) and 4 (b) are indicated by Y in FIG. It is the perspective view (upper section) seen from the direction shown. 3B and 4B, the
図3(a)に示すように、液体吐出動作時にはアクチュエータ26に所定の駆動信号が印加され、アクチュエータ26に接合される加圧板22が変形して該加圧板22と接合部材32を介して接合される流路開閉部材30が図3(a)の下方向(矢印線で図示)へ移動する。
As shown in FIG. 3A, a predetermined drive signal is applied to the
このように、流路開閉部材30が図3(a)の下方向に移動すると、ノズル開閉部34が図3(a)の下方向に移動してノズル12が開かれる。また、圧力室20の体積が減少してこの圧力室20の体積変化に相当する量の液体がノズル12からヘッド10の外部へ吐出される。更に、供給絞り開閉部36が図3(a)の下方向に移動することで供給絞り28が閉じられた状態になる。
As described above, when the flow path opening / closing
このようにして、液体吐出時にノズル12を開くとともに供給絞り28を閉じるように流路開閉部材30を移動させることで、吐出動作時に供給絞り28から共通液室38(供給側流路)への液体の逆流を防ぎ、吐出効率の向上が見込まれる。なお、図3(a),(b) には、吐出動作時(吐出タイミング)において供給絞り28が完全に閉じられた状態を示したが、供給絞り28の流路抵抗(供給側流路の流路抵抗)がノズル12の流路抵抗(吐出側流路の流路抵抗)に比べて十分に小さい状態が維持されれば、供給絞り28の一部が開いていてもよい。
In this way, by moving the flow path opening / closing
ノズル開閉部34は、ノズルプレート29の圧力室側の面(ノズル形成面46)に接触する面を有し、この接触面の形状は、略四角形となっている。もちろん、ノズル12と同様に略円形状としてもよいし、略四角形や略円形以外の形状を適用してもよい。この接触面は少なくともノズル12と略同一或いはノズル12よりも大きい面積を有している。なお、ノズルプレート29とノズル開閉部34との密着性と摺動性を両立させるために、ノズルプレート29のノズル開閉部34と接触する部分にノズル開閉部34に対応した大きさの溝加工を施すとよい。
The nozzle opening / closing
本例に示す絞り開閉部36は、共通液室38に凸となる形状を有し、供給側流路を閉じた状態では、共通液室38の底面40と接触する面を有している。即ち、共通液室38の底面40と絞り開閉部36が接触している状態では、供給絞り28の断面積はゼロとなる。
The throttle opening /
また、流路開閉部材30は、圧力室20と共通液室38との境界近傍に傾斜面41を有しており、インク流路内に角(直角)形状を持たない構造により、圧力室20と共通液室38との境界近傍において気泡が発生することが防止される。
Further, the flow path opening / closing
一方、図4(a),(b)にはリフィルが完了した圧力室20の初期状態を示す。ノズル12から液体が吐出された後に共通液室38から供給絞り28を介して圧力室20へ液体が供給される(液体の供給方向を矢印線で図示)リフィル時には、アクチュエータ26が初期状態に戻る動作を利用して流路開閉部材30が図4(a)における上方向へ移動することで、ノズル開閉部34も上方向に移動し、該ノズル開閉部34によってノズル12は圧力室20の内部から塞がれた状態になる。
4A and 4B show an initial state of the
また、流路開閉部材30の図4(a)における上方向に移動することで供給絞り開閉部36も図4(a)における上方向に移動し、図4(b)に示す供給絞り28が開かれた状態になる。
Further, when the flow path opening / closing
即ち、図4(a),(b)に示す圧力室20の初期状態では、ノズル開閉部34によってノズル12が閉じられた状態が維持され、且つ、供給絞り28が開かれた状態(吐出動作時に比べて供給絞り28の断面積が大きな状態)が維持される。
That is, in the initial state of the
流路開閉部材30は、供給絞り開閉部36が共通液室38の底面40に接触する位置(即ち、図3(a)に示す供給絞り28が完全に閉められた状態となる位置)を一方の端(吐出時端部)とし、ノズル開閉部34が圧力室20の内部に設けられたノズル開閉部34の上端を規制する規制部材42と接触する位置(即ち、図4(a)に示すノズル12が完全に閉められた状態となる位置)を他方の端(非吐出時端部)とする移動範囲を有しており、ノズル開閉部34のノズル側端部(先端部)44が圧力室20のノズル形成面46に接触しながら該ノズル形成面46に沿って図3(a)、図4(a)の上下方向に移動可能に構成されている。
The flow path opening / closing
なお、図4(a),(b) には、圧力室20の初期状態においてノズル12が完全に閉じられた状態を示したが、ノズル12の流路抵抗(吐出側流路の流路抵抗)が供給絞り28の流路抵抗(供給側流路の流路抵抗)に比べて十分に小さい状態が維持され、メニスカスの乾燥防止の観点から許容範囲であれば、ノズル12の一部が開いていてもよい。但し、ノズル12は圧力室20の初期状態では完全に閉じていることが好ましい。
4 (a) and 4 (b) show a state in which the
また、本例では、図4(a),(b)に示すアクチュエータ26の静定状態を圧力室20の初期状態とする態様を示したが、アクチュエータ26に所定の一定電圧を有する駆動信号を印加して、圧力室20内に一定の負圧を発生させた状態を圧力室20の初期状態としてもよい。
Further, in this example, the mode in which the static state of the
次に、図5、図6を用いて、吐出動作時及びリフィル動作時における圧力室20の状態遷移を説明する。図5には吐出動作時における、時間経過とノズル12の開口部分の断面積(吐出側流路の断面積)及び供給絞り28の断面積(供給側流路の断面積)との関係を示す。なお、図5及び図6では、ノズル12の開口部分の断面積及び供給絞り28の断面積は、それぞれの最大断面積を1としたときの相対的な断面積で表されている。
Next, the state transition of the
図5に示すように、ノズル12の開口部分が最大断面積となる状態は流路開閉部材30が上述した吐出時端部(下端部)に位置する状態であり、供給絞り28が最大断面積となる状態は、流路開閉部材30が上述した非吐出時端部(上端部)に位置する状態である。
As shown in FIG. 5, the state in which the opening portion of the
図5のタイミングt0は吐出動作オフ状態であり、ノズル12は完全に閉じられた状態(即ち、開口部分の断面積が0の状態)であり、供給絞り28は最大断面積となる状態(即ち、断面積1の状態)である。言い換えると、図5のタイミングt0は、図4(a)に示す流路開閉部材30が非吐出時端部に位置する圧力室20の初期状態である。
The timing t0 in FIG. 5 is the discharge operation off state, the
アクチュエータ26に吐出動作の駆動信号を与えると、流路開閉部材30は図3(a)、図4(a)における下方向に移動し、これに応じてノズル12の開口部分の断面積は時間経過とともに徐々に大きくなり、供給絞り28の断面積は時間経過とともに徐々に小さくなる。流路開閉部材30が図3(a)、図4(a)における下方向に移動して、図5のタイミングt1で図3(a)に示す吐出時端部に位置する状態(吐出動作オン)になると、ノズル12の開口部分の断面積は最大(即ち、断面積1の状態)となり、供給絞り28の断面積は最小(本例では、断面積0の状態)となり、ノズル12から液体が吐出される。
When a drive signal for the discharge operation is given to the
図6にはリフィル動作時における、時間経過とノズル12及び供給絞り28の断面積との関係を示す。
FIG. 6 shows the relationship between the passage of time and the cross-sectional areas of the
図6のタイミングt10は吐出動作オン状態であり、ノズル12は最大断面積となる状態であり、供給絞り28は完全に閉じられた状態である。即ち、リフィル動作時におけるタイミングt10は、図3(a),(b)に図示された状態であり、この状態においてノズル12から液体が吐出される。
The timing t10 in FIG. 6 is the discharge operation on state, the
ノズル12から液体が吐出された後にアクチュエータ26にリフィル動作の駆動信号を与えると、図3(a),(b)に示す状態の流路開閉部材30は図3(a)、図4(a)における上方向に移動し、流路開閉部材30の図3(a)、図4(a)における上方向への移動に応じてノズル12の開口部分の断面積は時間経過とともに徐々に小さくなり、供給絞り28の断面積は時間経過とともに徐々に大きくなる。流路開閉部材30が図3(a)、図4(a)における上方向に移動して、図6のタイミングt11で図4(a)に示す非吐出時端部に位置する圧力室20の初期状態(吐出動作オフ)になると、ノズル12の開口部分の断面積は最小(本例では、断面積0の状態)となり、供給絞り28の断面積は最大となる。
When a drive signal for the refill operation is given to the
このように、ノズル開閉部34及び供給絞り開閉部36を備えた(ノズル開閉機能及び供給絞り開閉機能を有する)流路開閉部材30をアクチュエータ26の動作に応じて(吐出動作及びリフィル動作に応じて)圧力室20内を移動させることで、ノズル12の開閉及び供給絞り28の開閉が行われる。
As described above, the flow path opening / closing member 30 (having the nozzle opening / closing function and the supply throttle opening / closing function) having the nozzle opening / closing
上記の如く構成された液体吐出ヘッド10は、吐出動作時には、供給絞り28の少なくとも一部を閉じて液体が供給側流路へ逆流することを防止して、吐出効率を向上させる。また、非吐出時(例えば、圧力室20の初期状態)には、ノズル開閉部34によってノズル12を塞ぐことでメニスカスの乾燥及びメニスカスの乾燥による液体の増粘を防ぐことができ、メニスカスの乾燥やメニスカスの乾燥によるインク増粘を回避するための機能(例えば、メニスカス振動など)をヘッドに付加する必要がなくなり、ヘッド10の構造やシステム(制御)の簡素化が実現される。更に、気泡混入やメニスカス固化などによる吐出異常(不吐出)現象が発生する可能性を低くすることができるため、ヘッド10の信頼性の向上が見込まれる。
The
また、少なくとも圧力室20の初期状態では、ノズル12はノズル開閉部34により塞がれているので、他の部位が駆動されたことにより発生する流体クロストークなどからの影響を受けない構造が実現され、ノズル12の高密度配置が容易になる。
In addition, at least in the initial state of the
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態中、上述した第1実施形態と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Note that, in the second embodiment, the same or similar parts as those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図7(a),(b)には、吐出時におけるヘッド100の状態を示し、図8(a),(b)及び図9は、非吐出時におけるヘッド100の状態を示す図である。即ち、図7(a),(b)は、上述した第1実施形態の図3(a),(b)に相当し、図8(a),(b)及び図9は図4(a),(b)に相当する。
7A and 7B show the state of the
ヘッド100の吐出動作時には、アクチュエータ26の動作に応じて流路開閉部材30を非吐出時端部から図7(a)における下方向に移動させて(吐出時端部まで移動させて)ノズル12を開くとともに供給絞り28を閉じる。流路開閉部材30が移動することにより圧力室20の体積が減少し、圧力室20の体積変化に相当する量の液体がノズルから吐出される。また、供給絞り28が閉じられるので、圧力室20から共通液室38への液体の逆流が防止される。
During the discharge operation of the
図8(a),(b)には、図7に示す吐出時から圧力室20の初期状態へ戻る途中の圧力室20の状態を示し、図9には、圧力室20の初期状態を示す。図8に示す状態では、ノズル12はノズル開閉部34によって完全に閉じられているが、ノズル開閉部34と規制部材42との間には隙間が存在しているので、ノズル開閉部34(流路開閉部材30)は図8(a)に示す状態から更に図8(a)における上方向に移動可能である。即ち、図8(a)に示す圧力室20は、流路開閉部材30が吐出時端部と非吐出時端部の間の位置する状態となっている。
8A and 8B show the state of the
なお、図8(a)に示す状態は、アクチュエータ26は駆動信号が印加されていない静定状態であり、アクチュエータ26及び加圧板22は変形(たわみ)を生じていないフラットな状態である。
The state shown in FIG. 8A is a static state where the drive signal is not applied to the
図9には、図8(a)に示す状態から更に非吐出時端部側(図8(a)及び図9の上側)へ流路開閉部材30が移動した、第2実施形態における圧力室20の初期状態を示す。第2実施形態に係る液体吐出ヘッド100は加圧板22が図9における上側(圧力室20の外側方向)に凸状態となるようにアクチュエータ26を駆動して、図8(a)に示す状態から更に図8(a)及び図9における上方向に流路開閉部材30を移動させ、ノズル開閉部34が規制部材42と当接する位置(即ち、非吐出時端部)に移動した状態が圧力室20の初期状態となっている。
FIG. 9 shows the pressure chamber in the second embodiment in which the flow path opening / closing
即ち、第2実施形態に係る液体吐出ヘッド100は、圧力室20の初期状態における流路開閉部材30(ノズル開閉部34)の位置を規制する規制部材42の位置(流路開閉部材30の非吐出時端部の位置)が、上記第1実施形態に係る液体吐出ヘッド10よりも加圧板22側(上側)に位置しており、ノズル12が完全に閉められた状態でもノズル12が完全に閉じた状態を維持しながら流路開閉部材30を更に図8における上側へ移動させることが可能である。
That is, in the
次に、図10、図11を用いて、吐出動作時及びリフィル動作時における圧力室20の状態遷移を説明する。図10には吐出動作時における、時間経過とノズル12の開口部分の断面積及び供給絞り28の断面積との関係を示す。なお、第1実施形態と同様に、図10及び図11では、ノズル12の開口部分の断面積及び供給絞り28の断面積は、それぞれの最大断面積を1としたときの相対的な断面積で表されている。
Next, the state transition of the
図10に示すように、ノズル12の開口部分が最大断面積となる状態は、図7(a),(b)に図示する流路開閉部材30が吐出時端部に位置する状態であり、供給絞り28が最大断面積となる状態は、流路開閉部材30が図8(a)に示す位置にある状態及び、図9に示す非吐出時端部に位置する状態(圧力室20の初期状態)である。
As shown in FIG. 10, the state in which the opening portion of the
図10のタイミングt20は吐出動作オフ状態であり、ノズル12は完全に閉じられた状態(即ち、開口部の断面積が0の状態)であり、供給絞り28は最大断面積となる状態(即ち、断面積1の状態)である。言い換えると、図10のタイミングt20は、図9に示す流路開閉部材30が非吐出時端部に位置する圧力室20の初期状態である。
At timing t20 in FIG. 10, the discharge operation is off, the
また、図10のタイミングt21は吐出動作オン状態であり、ノズル12は最大断面積となる状態であり、供給絞り28は断面積が最小(図10に示す例では、断面積0の状態)である。
Further, at timing t21 in FIG. 10, the discharge operation is on, the
タイミングt20でアクチュエータ26に吐出動作の駆動信号を与えると、流路開閉部材30は図7(a)等の下方向に移動し、流路開閉部材30の図7(a)等における下方向への移動に応じて供給絞り28の断面積は時間経過とともに徐々に小さくなる。一方、タイミングt22までノズル12の開口部分の断面積が最小の状態が維持され、更に、流路開閉部材30が図7等における下方向に移動を続けると、ノズル12の開口部分の断面積は時間経過とともに徐々に大きくなり、タイミングt21で最大となる。
When a drive signal for the discharge operation is given to the
図11には、リフィル動作時における時間経過とノズル12及び供給絞り28の断面積との関係を示す。図11のタイミングt30は吐出動作オン状態であり、ノズル12は最大断面積となり供給絞り28は断面積が最小となる。即ち、図11に示すタイミングt30では、圧力室20は図7(a),(b)に図示された状態となっている。
FIG. 11 shows the relationship between the passage of time during the refilling operation and the cross-sectional areas of the
アクチュエータ26にリフィル動作の駆動信号を与えると、図7(a),(b)に示す状態の流路開閉部材30は図7(a)等における上方向に移動し、流路開閉部材30の図7等における上方向への移動に応じてノズル12の開口部分の断面積は時間経過とともに徐々に小さくなり、供給絞り28の断面積は時間経過とともに徐々に大きくなる。
When a drive signal for the refill operation is given to the
図11のタイミングt31は、図9に示す流路開閉部材30が非吐出時端部に位置する圧力室20の初期状態(吐出動作オフ)であり、ノズル12の開口部分の断面積は最小となり供給絞り28の断面積は最大となる。
The timing t31 in FIG. 11 is the initial state (discharging operation off) of the
タイミングt30でリフィル動作が開始されると、タイミングt32でノズル12はその開口部の断面積が最小になり、タイミングt32からタイミングt31までの期間では、ノズル12はその断面積が最小となる状態が維持される。一方、供給絞り28はタイミングt30からタイミングt31の期間で時間経過とともに徐々にその断面積が大きくなる。
When the refill operation is started at the timing t30, the
即ち、本例のヘッド100では、リフィル動作時にはノズル12を早く閉めて供給絞り28をゆっくり開けるので、リフィル時におけるノズル12を経由してヘッド外部から圧力室20への気泡混入が防止される。また、吐出動作時には吐出動作開始から所定の期間ノズル12が閉められているので、メニスカスの乾燥やインクの増粘が防止される。
That is, in the
〔製造方法の説明〕
次に、上述した第1実施形態に係る液体吐出ヘッド10、第2実施形態に係るヘッド100の製造方法について説明する。なお、上記液体吐出ヘッド10,100の製造方法は共通であり、ここでは、ヘッド10の製造方法について説明する。
[Description of manufacturing method]
Next, a method for manufacturing the
図12に示すように、ヘッド10、図1に示すノズル列16を有する構造体200とノズル列18を有する構造体202とを重ねた構造を有し、この構造体200と構造体202とはほぼ同一の構造を有している。
As shown in FIG. 12, it has a structure in which the
図12に示すように、構造体200及び構造体202は複数のキャビティプレート220,222等を積層した積層構造を有し、構造体200と構造体202は共通液室204を共有するように構成されている。また、符号206,208は各構造体200,202に形成されたアクチュエータ26を保護するアクチュエータカバーである。アクチュエータカバー206,206には、アクチュエータ26の配設位置に対応する凹部210,212が形成されている。
As shown in FIG. 12, the
図13(a),(b)には、図12にも示したヘッド10を構成するキャビティプレートの一例を示す。図13(a)には、キャビティプレート220の平面形状を示し、図13(b)には、キャビティプレート222の平面形状を示す。
FIGS. 13A and 13B show an example of a cavity plate constituting the
図13(a),(b)に示すキャビティプレート220,222等を積層し、アクチュエータ26及び流路開閉部材30が接合された加圧板22を接合し、アクチュエータカバー206,208を接合した後に、ノズル12が形成されるノズルプレート29が接合されてヘッド10が形成される。
After the
図13(a),(b)に示すキャビティプレート220,222及び液体流路を構成するこれら以外のキャビティプレートにはSUSなどの金属材料、樹脂材料、シリコンなどが耐液性、磨耗性、絶縁性能等の条件から適宜選択される。もちろん、これらの材料の中から1種類の材料を選択してもよいし、異なる材料のキャビティプレートを組み合わせてもよい。
Metal plates such as SUS, resin materials, silicon, etc. are liquid resistant, wear resistant, and insulated for the
〔他の実施形態の説明〕
次に、本発明に係る他の実施形態について説明する。図14及び図15には、吐出力付与手段として機能するアクチュエータに積層型圧電素子を適用した態様を示す。
[Description of Other Embodiments]
Next, another embodiment according to the present invention will be described. 14 and 15 show a mode in which a laminated piezoelectric element is applied to an actuator that functions as an ejection force applying means.
図14はヘッド300をノズル形成面から見た平面図であり、図15はヘッド300の立体構造を示す断面図である。図14に示すように、ヘッド300はノズル列302が形成されるヘッド構造体304とノズル列306が形成されるヘッド構造体308とから構成され、これらのヘッド構造体304,308を重ねた構造を有している。また、ヘッド300は各ヘッド構造体304,308の接合部と反対側には、各ノズル12に対応して積層型圧電素子310が配設されている。積層型圧電素子310の加圧板22(破線で図示)と反対側には、該積層型圧電素子310の加圧板22と反対方向への変位を規制する拘束部材312が設けられている。
FIG. 14 is a plan view of the
積層型圧電素子310は、圧電体層と電極層とを交互に積層した構造を有し、各圧電体層にd33モードの変位を発生させるように駆動信号が印加される。このような積層型圧電素子310は、単層型圧電素子やバイモルフ型圧電素子と比較して同じ電圧を印加した場合に大きなエネルギーを得ることができる。
The stacked
また、図15に示すように、ヘッド構造体304及びヘッド構造体308は同一構造を有しており、同じ工程により形成された2つのヘッド構造体を組み合わせてヘッド300を製造することができるので、製造工程の簡素化が見込まれる。
As shown in FIG. 15, the
次に、ノズル配列にマトリクス配列を適用した態様について説明する。図16及び図17に示すヘッド400は、6列のノズル列から構成されるマトリクス配置されたノズル12を備えている。
Next, a mode in which a matrix array is applied to the nozzle array will be described. The
図16は、ヘッド400をノズル形成面14側か見た平面図であり、図17は、ヘッド400の透視斜視図である。図16に示すように、ヘッド400は、ノズル列402が形成されたヘッド構造体404と、ノズル列406が形成されたヘッド構造体408と、ノズル列410が形成されたヘッド構造体412と、ノズル列414が形成されたヘッド構造体416と、ノズル列418が形成されたヘッド構造体420と、ノズル列422が形成されたヘッド構造体424と、を備え、各ヘッド構造体404,408,412,426,420がノズルの配列方向に位相をずらして配置されている。
FIG. 16 is a plan view of the
記録媒体上に形成されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド400におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド400は、ノズル12マトリクス配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔(投影ノズルピッチ)の高密度化を達成している。
In order to increase the dot pitch formed on the recording medium, it is necessary to increase the nozzle pitch in the
即ち、本例に示すヘッド400では、各ヘッド構造体404,408,412,416,420に形成されるノズル列402,406,410,414,418,422のノズル密度を高くしなくても、ヘッド400としてのノズル配置密度を高くすることができる。
That is, in the
例えば、ヘッド400の長手方向に沿う行方向及び、ヘッド400の長手方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度にノズルが配置されたヘッド400が実現されている。
For example, by arranging a large number in a grid pattern in a constant array pattern along a row direction along the longitudinal direction of the
即ち、ヘッド400の長手方向に対してある角度θの方向に沿ってノズル12を一定のピッチdで複数配列する構造により、ヘッド400の長手方向に並ぶように投影されたノズル12のピッチPはd× cosθとなり、ヘッド400の長手方向については、各ノズル12が一定のピッチPで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。
That is, with a structure in which a plurality of
なお、本例では、流路開閉部材30(絞り開閉部36)と共通液室38の底面40が形成する空間(面)が供給絞り28となり、流路開閉部材30を上下方向に移動させることで、供給絞り28の断面積を可変させる態様示したが、供給絞り28となる開口を有する絞りプレートに沿って流路開閉部材30(絞り開閉部36)を移動させて該開口の面積(供給絞り28の断面積)を可変させてもよい。
In this example, the space (surface) formed by the flow path opening / closing member 30 (throttle opening / closing portion 36) and the
上記実施形態では、記録媒体の全幅に対応する長さのノズル列を有するページワイドのフルライン型ヘッドを説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、短尺の記録ヘッドを往復移動させながら画像記録を行うシャトルヘッドをについても本発明を適用可能である。 In the above embodiment, a page-wide full-line head having a nozzle row having a length corresponding to the entire width of the recording medium has been described. However, the scope of application of the present invention is not limited to this, and a short recording head is reciprocally moved. The present invention can also be applied to a shuttle head that records an image while the image is being recorded.
本発明に係る液体吐出ヘッドは、記録媒体上にインクを吐出させて該記録媒体上に所望の画像を形成するインクジェット記録装置以外にも、レジストなどインク以外の液体で画像(立体形状)を形成する画像形成装置、ノズル(吐出孔)から薬液、水などを吐出されるディスペンサ等の液体吐出装置などにも広く適用可能である。 The liquid ejection head according to the present invention forms an image (three-dimensional shape) with a liquid other than ink, such as a resist, in addition to an ink jet recording apparatus that ejects ink onto a recording medium to form a desired image on the recording medium. The present invention can also be widely applied to image forming apparatuses, liquid discharge apparatuses such as dispensers that discharge chemicals, water, and the like from nozzles (discharge holes).
10,100,300,400…ヘッド、12…ノズル、20…圧力室、22,22A…加圧板、24,24A…個別電極、26,26A…アクチュエータ、28…供給絞り、30…流路開閉部材、34…ノズル開閉部、36…供給絞り開閉部、42…規制部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100,300,400 ... Head, 12 ... Nozzle, 20 ... Pressure chamber, 22, 22A ... Pressure plate, 24, 24A ... Individual electrode, 26, 26A ... Actuator, 28 ... Supply restriction, 30 ... Flow path opening / closing
Claims (11)
前記ノズルに対応して設けられる圧力室と、
前記圧力室と連通される供給側流路と、
前記圧力室に設けられ、前記ノズルから液体を吐出させる吐出時には前記供給側流路の少なくとも一部を閉じ、前記圧力室へ液体を供給するリフィル時には吐出時に比べて供給側流路を開く供給側流路開閉部と、前記ノズルから液体を吐出させる吐出時には前記ノズルを開き、前記圧力室へ液体を供給するリフィル時には前記ノズルの少なくとも一部を閉じるように動作するノズル開閉部と、を有する流路開閉手段と、
を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッド。 A nozzle for discharging liquid;
A pressure chamber provided corresponding to the nozzle;
A supply-side flow path communicating with the pressure chamber;
Supply side that is provided in the pressure chamber and closes at least a part of the supply-side flow path at the time of discharge for discharging liquid from the nozzle, and opens the supply-side flow path at the time of refill to supply liquid to the pressure chamber compared to at the time of discharge A flow path opening / closing section, and a nozzle opening / closing section that operates to open at the time of discharging for discharging liquid from the nozzle and to close at least a part of the nozzle at the time of refilling to supply liquid to the pressure chamber. Road opening and closing means;
A liquid discharge head comprising:
前記アクチュエータの動作に応動して前記ノズルから吐出される液体の吐出方向と略直交する方向に移動する可動部材を含むことを特徴とする請求項1記載の液体吐出ヘッド。 The flow path opening / closing means includes an actuator that applies a discharge force to the liquid stored in the pressure chamber;
The liquid discharge head according to claim 1, further comprising a movable member that moves in a direction substantially orthogonal to a discharge direction of the liquid discharged from the nozzle in response to the operation of the actuator.
前記ノズルに対応して設けられる圧力室と、
前記圧力室と連通される供給側流路と、
前記圧力室に設けられ、前記ノズルから液体を吐出させる吐出時には前記供給側流路の少なくとも一部を閉じ、前記圧力室へ液体を供給するリフィル時には吐出時に比べて供給側流路を開く供給側流路開閉部と、前記ノズルから液体を吐出させる吐出時には前記ノズルを開き、前記圧力室へ液体を供給するリフィル時には前記ノズルの少なくとも一部を閉じるように動作するノズル開閉部と、を有する流路開閉手段と、
を有する液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。
A nozzle for discharging liquid;
A pressure chamber provided corresponding to the nozzle;
A supply-side flow path communicating with the pressure chamber;
Supply side that is provided in the pressure chamber and closes at least a part of the supply-side flow path at the time of discharge for discharging liquid from the nozzle, and opens the supply-side flow path at the time of refill to supply liquid to the pressure chamber compared to at the time of discharge A flow path opening / closing section, and a nozzle opening / closing section that operates to open at the time of discharging for discharging liquid from the nozzle and to close at least a part of the nozzle at the time of refilling to supply liquid to the pressure chamber. Road opening and closing means;
An image forming apparatus comprising a liquid discharge head having
Priority Applications (1)
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JP2005265618A JP2007076113A (en) | 2005-09-13 | 2005-09-13 | Liquid ejection head and image forming apparatus |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20190001701A1 (en) * | 2017-06-28 | 2019-01-03 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting apparatus and liquid ejection method |
JP2019025775A (en) * | 2017-07-31 | 2019-02-21 | セイコーエプソン株式会社 | Liquid discharge device |
-
2005
- 2005-09-13 JP JP2005265618A patent/JP2007076113A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20190001701A1 (en) * | 2017-06-28 | 2019-01-03 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting apparatus and liquid ejection method |
US10730313B2 (en) * | 2017-06-28 | 2020-08-04 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting apparatus and liquid ejection method |
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