JP2010105163A - Nozzle plate, liquid jet head, liquid discharge method, and printer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノズルプレート、液体噴射ヘッド、液体吐出方法、およびプリンタに関する。 The present invention relates to a nozzle plate, a liquid ejecting head, a liquid ejection method, and a printer.
近年、インクジェット技術は、家庭用のプリンタのみならず、工業用、産業用など様々な分野に用いられている。これらの分野に応じて、インクジェット技術では、様々な組成のインクを吐出する必要がある。そのなかでも、特に高分子ポリマーなどからなる高粘度インクは、ノズル孔から吐出されたインク液柱が切れ難く、液滴状を形成することが困難である。 In recent years, inkjet technology has been used in various fields such as industrial printers and industrial printers as well as household printers. Depending on these fields, the ink jet technology needs to eject inks of various compositions. Among these, particularly high-viscosity inks made of a polymer or the like are difficult to form the liquid droplets because the ink liquid columns ejected from the nozzle holes are difficult to cut.
例えば、特許文献１には、ノズルの先端に４つのアクチュエータを設け、吐出のタイミングに合わせてアクチュエータを静定状態に戻すことでインク液柱を分断し、インク液滴を形成する方法が開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、ノズルの先端に設けられたアクチュエータが直接インクに触れるため、アクチュエータが動作不良を起こす場合がある。また、ノズルの先端に設けられたアクチュエータが振動することで、圧力室内のインクが振動され、インクの吐出が不安定になる場合がある。さらに、ノズルの先端にアクチュエータを複数設けているため、インクジェットヘッドの構造が複雑となり、低価格化が難しい場合がある。
However, in the method disclosed in
本発明の目的の１つは、容易に液滴を形成することができるノズルプレート、液体噴射ヘッド、液体吐出方法およびプリンタを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a nozzle plate, a liquid ejecting head, a liquid ejecting method, and a printer that can easily form droplets.
本発明に係るノズルプレートは、
基板と、
前記基板に形成された複数のノズル孔と、
を含み、
前記複数のノズル孔の各々は、
前記基板の液体を吐出する吐出側の面に形成された第１開口と、
前記基板の前記吐出側の面と反対側の面に形成された第２開口と、
を有し、
前記複数のノズル孔の前記第１開口を、前記複数のノズル孔から吐出される液体の吐出方向に平行移動させたときの軌跡は、互いに重なり合う部分を有する。
The nozzle plate according to the present invention is:
A substrate,
A plurality of nozzle holes formed in the substrate;
Including
Each of the plurality of nozzle holes is
A first opening formed on a discharge side surface for discharging the liquid of the substrate;
A second opening formed in a surface opposite to the discharge side surface of the substrate;
Have
Trajectories when the first openings of the plurality of nozzle holes are translated in the discharge direction of the liquid discharged from the plurality of nozzle holes have overlapping portions.
本発明に係るノズルプレートは、容易に液滴を形成することができる。 The nozzle plate according to the present invention can easily form droplets.
本発明に係るノズルプレートにおいて、
前記吐出方向は、前記基板の厚み方向に対して、斜めの方向であることができる。
In the nozzle plate according to the present invention,
The discharge direction may be an oblique direction with respect to the thickness direction of the substrate.
本発明に係るノズルプレートにおいて、
前記吐出方向は、前記第２開口の中心から前記第１開口の中心に向かう方向であることができる。
In the nozzle plate according to the present invention,
The discharge direction may be a direction from the center of the second opening toward the center of the first opening.
本発明に係るノズルプレートにおいて、
平面的に見て、前記重なり合う部分の中心から、前記複数のノズル孔の各々の前記第１開口の中心までの距離は、同じであることができる。
In the nozzle plate according to the present invention,
In plan view, the distance from the center of the overlapping portion to the center of the first opening of each of the plurality of nozzle holes may be the same.
本発明に係るノズルプレートにおいて、
平面的に見て、前記重なり合う部分の面積は、前記第１開口の面積と同じであることができる。
In the nozzle plate according to the present invention,
In plan view, the area of the overlapping portion may be the same as the area of the first opening.
本発明に係るノズルプレートにおいて、
前記複数のノズル孔の数は、２つであり、
２つの前記ノズル孔は、互いに鏡像関係にあることができる。
In the nozzle plate according to the present invention,
The number of the plurality of nozzle holes is two;
The two nozzle holes may be mirror images of each other.
本発明に係るノズルプレートにおいて、
前記複数のノズル孔の数は、２つであり、
平面的に見て、一方の前記ノズル孔の前記第１開口の中心と前記第２開口の中心とを結ぶ直線と、他方の前記ノズル孔の前記第１開口の中心と前記第２開口の中心とを結ぶ直線とは、互いに平行であり、
一方の前記直線は、他方の前記直線に対して、他方の前記直線と直交する方向に変位していることができる。
In the nozzle plate according to the present invention,
The number of the plurality of nozzle holes is two;
As seen in a plan view, a straight line connecting the center of the first opening and the center of the second opening of one of the nozzle holes, and the center of the first opening and the center of the second opening of the other nozzle hole Are straight lines that are parallel to each other,
One straight line may be displaced in a direction perpendicular to the other straight line with respect to the other straight line.
本発明に係るノズルプレートにおいて、
前記変位の量は、前記第１開口の半径に等しいことができる。
In the nozzle plate according to the present invention,
The amount of displacement may be equal to the radius of the first opening.
本発明に係るノズルプレートにおいて、
前記基体は、溝部を有し、
前記第１開口は、前記溝部に形成されていることができる。
In the nozzle plate according to the present invention,
The base has a groove,
The first opening may be formed in the groove.
本発明に係るノズルプレートにおいて、
前記複数のノズル孔から吐出される液体は、互いにまとまって一体となることができる。
In the nozzle plate according to the present invention,
The liquids ejected from the plurality of nozzle holes can be integrated together.
本発明に係る液体噴射ヘッドは、
本発明に係るノズルプレートと、
前記複数のノズル孔の全てに連通している圧力室と、
前記圧力室の上方に形成された振動板と、
前記振動板の上方に形成された圧電素子と、を有する。
A liquid ejecting head according to the present invention includes:
A nozzle plate according to the present invention;
A pressure chamber communicating with all of the plurality of nozzle holes;
A diaphragm formed above the pressure chamber;
And a piezoelectric element formed above the diaphragm.
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下「Ｂ」という）を形成する」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。 In the description of the present invention, the word “upper” is, for example, “forms another specific thing (hereinafter referred to as“ B ”)“ above ”a specific thing (hereinafter referred to as“ A ”)”. Etc. In the description according to the present invention, in the case of this example, the case where B is directly formed on A and the case where B is formed on A via another are included. The word “upward” is used.
本発明に係る液体噴射ヘッドは、
本発明に係るノズルプレートと、
前記複数のノズル孔の各々に連通している圧力室と、
前記圧力室の上方に形成された振動板と、
前記振動板の上方に形成された圧電素子と、を有する。
A liquid ejecting head according to the present invention includes:
A nozzle plate according to the present invention;
A pressure chamber communicating with each of the plurality of nozzle holes;
A diaphragm formed above the pressure chamber;
And a piezoelectric element formed above the diaphragm.
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記圧電素子によって前記圧力室を加圧するときの前記振動板の変位方向は、前記吐出方向と同じであることができる。
In the liquid jet head according to the present invention,
The displacement direction of the diaphragm when the pressure chamber is pressurized by the piezoelectric element may be the same as the ejection direction.
本発明に係る液体吐出方法は、
本発明に係る液体噴射ヘッドを準備する工程と、
前記圧電素子によって、前記複数のノズル孔内の液体を加圧する工程と、
前記液体を加圧することによって、前記複数のノズル孔の各々から液柱を同時に吐出する工程と、
前記複数のノズル孔から吐出された前記液柱が、互いにまとまって集合体を形成する工程と、
前記集合体の少なくとも一部が、前記液体から分離して液滴となる工程と、を含む。
The liquid ejection method according to the present invention includes:
Preparing a liquid jet head according to the present invention;
Pressurizing the liquid in the plurality of nozzle holes by the piezoelectric element;
A step of simultaneously discharging a liquid column from each of the plurality of nozzle holes by pressurizing the liquid; and
The liquid columns discharged from the plurality of nozzle holes are combined together to form an assembly;
And at least a part of the aggregate is separated from the liquid into droplets.
本発明に係る液体吐出方法において、
さらに、前記液滴が前記基板の厚み方向に飛翔する工程を含むことができる。
In the liquid ejection method according to the present invention,
Furthermore, a step of flying the droplets in the thickness direction of the substrate can be included.
本発明に係る液体吐出方法において、
前記液体の粘度は、１０ｍＰａ・ｓ以上であることができる。
In the liquid ejection method according to the present invention,
The viscosity of the liquid may be 10 mPa · s or more.
本発明に係るプリンタは、
本発明に係る液体噴射ヘッドを有する。
The printer according to the present invention is
The liquid ejecting head according to the invention is provided.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
１． ノズルプレート
（１）まず、本実施形態に係るノズルプレートについて説明する。図１は、本実施形態に係るノズルプレート１００を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係るノズルプレート１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２で示すＡ−Ａ線の断面図である。また、図２は、図１に示すノズルプレート１００を、基板１０の吐出側の面１０ａと反対側の面１０ｂから平面的に見た図である。
1. Nozzle plate (1) First, the nozzle plate according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a
ノズルプレート１００は、図１に示すように、基板１０と、ノズル群２８と、を有する。
As shown in FIG. 1, the
基板１０は、例えば、ニッケル、銅、シリコンからなる。
The
ノズル群２８は、基板１０に形成された複数のノズル孔２０からなる。ノズル群２８は、図示の例では２つのノズル孔２０からなるが、ノズル孔２０の数は特に限定されない。２つのノズル孔２０は、互いに鏡像関係にあることができる。なお、図示はしないが、ノズル群２８は、複数設けられていることができる。
The
ノズル孔２０は、図１および図２に示すように、第１開口２２と、第２開口２４と、を有する。第１開口２２は、基板１０の液体を吐出する吐出側の面１０ａに形成されている。第２開口２４は、基板１０の吐出側の面１０ａと反対側の面１０ｂに形成されている。ノズル孔２０は、第２開口２４から液体を供給し、第１開口２２から液体を吐出することができる。複数のノズル孔２０の第２開口２４の中心２４ａから第１開口２２の中心２２ａに向かう方向３２は、図１に示すように、互いに交差している。第２開口２４の中心２４ａから第１開口２２の中心２２ａに向かう方向３２は、ノズル孔２０から吐出される液体の吐出方向３２であることができる。吐出方向３２は、基板１０の厚み方向（Ｚ方向）に対して、斜めの方向である。なお、第１開口２２の開口径は、例えば、第２開口２４の開口径に比べて小さい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図１に示すように、仮に、複数のノズル孔２０の第１開口２２を、吐出方向３２に平行移動させていくと、第１開口２２の軌跡２３は、互いに重なり合う部分２３ａを有する。そのため、複数のノズル孔２０から吐出された液体は、互いにまとまって一体となることができる。図２に示すように平面的に見て、重なり合う部分２３ａの面積は、第１開口２２の面積と同じである。すなわち、２つのノズル孔２０の第１開口２２の中心２２ａおよび第２開口２４の中心２４ａは、一直線上に設けられている。また、図２に示すように平面的に見て、重なり合う部分２３ａの中心２３ｂから、複数のノズル孔２０の各々の第１開口２２の中心２２ａまでの距離は、同じである。
As shown in FIG. 1, if the
本実施形態に係るノズルプレート１００は、例えば、以下の特徴を有する。
The
ノズルプレート１００では、複数のノズル孔２０の第１開口２２を、吐出方向３２に平行移動させたときの軌跡２３は、互いに重なり合う部分２３ａを有することができる。そのため、複数のノズル孔２０から吐出される液体は、互いにまとまって一体となることができる。その結果、容易に液滴を形成することができる。詳細は後述する。
In the
ノズルプレート１００では、上述の重なり合う部分２３ａの面積は、平面的に見て、第１開口２２の面積と同じであることができる。そのため、複数のノズル孔２０から吐出される液体を、確実に一体化させることができる。
In the
ノズルプレート１００では、２つのノズル孔２０は、互いに鏡像関係にあることができる。そのため、２つのノズル孔２０から吐出される液体を、確実に一体化させることができる。
In the
（２）次に、本実施形態に係るノズルプレート１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図３および図４は、本実施形態に係るノズルプレート１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
(2) Next, a method for manufacturing the
図３に示すように、母型基板１上に第１基板１２を形成する。第１基板１２には、上述した第１開口２２が形成されることになる。第１基板１２は、例えば、電鋳法、ＬＩＧＡ（Lithographie Galvanoformung Abformung）プロセスにより形成される。具体的には、母型基板１上に所定の形状を有するレジスト層Ｒ１を形成し、めっきを行うことにより、第１基板１２を形成する。レジスト層Ｒ１は、例えば、露光時に、母型基板１が戴置されているステージを傾けることにより、母型基板１の厚み方向（Ｚ方向）に対して斜めに延びるように形成される。なお、母型基板１は、例えば、ステンレスからなる。
As shown in FIG. 3, the
図４に示すように、第１基板１２上に第２基板１４を形成する。第２基板１４には、上述した第２開口２４が形成されることになる。第１基板１２および第２基板１４は、基板１０を構成する。第２基板１４は、レジスト層Ｒ１上にレジスト層Ｒ２を形成して、第１基板１２と同じ方法で形成される。レジスト層Ｒ２の幅は、例えば、レジスト層Ｒ１の幅より大きい。
As shown in FIG. 4, the
図１に示すように、レジスト層Ｒ１，Ｒ２を除去し、母型基板１を剥離する。これにより、第１開口２２および第２開口２４を有するノズル孔２０を形成することができる。
As shown in FIG. 1, the resist layers R1 and R2 are removed, and the
以上の工程により、ノズルプレート１００を製造することができる。
The
（３）次に、本実施形態の変形例１に係るノズルプレート１２０について、図面を参照しながら説明する。図５は、本実施形態の変形例１に係るノズルプレート１２０を模式的に示す平面図である。図５は、本実施形態に係るノズルプレート１００を説明した図２に相当している。以下、本実施形態の変形例１に係るノズルプレート１２０において、本実施形態に係るノズルプレート１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
(3) Next, the
ノズルプレート１２０では、図５に示すように平面的に見て、２つのノズル孔２０のうち、一方のノズル孔２０の第１開口２２の中心２２ａと第２開口２４の中心２４ａとを結ぶ直線Ｌ１と、他方のノズル孔２０の第１開口２２の中心２２ａと第２開口２４の中心２４ａとを結ぶ直線Ｌ２とは、互いに平行である。一方の直線Ｌ１は、他方の直線Ｌ２に対して、他方の直線Ｌ２と直交する方向（Ｙ方向）に変位している。一方の直線Ｌ１の変位の量ΔＹは、例えば、第１開口２２の半径と等しい。すなわち、一方のノズル孔２０の第１開口２２の中心２２ａおよび第２開口２４の中心２４ａと、他方のノズル孔２０の第１開口２２の中心２２ａおよび第２開口２４の中心２４ａとは、一直線上に設けられていない。したがって、軌跡２３の重なり合う部分２３ａの面積は、図５に示すように平面的に見て、第１開口２２の面積に比べて小さい。
In the
本実施形態の変形例１に係るノズルプレート１２０は、例えば、以下の特徴を有する。
The
ノズルプレート１２０では、図５に示すように平面的に見て、一方の直線Ｌ１は、他方の直線Ｌ２に対して、Ｙ方向に変位している。そのため、２つのノズル孔２０から吐出された液体は、Ｙ方向にずれた状態で衝突することになる。すなわち、吐出された液体は、完全に正面衝突しない。これにより、いっそう液滴を形成しやすくなる。詳細は後述する。
In the
ノズルプレート１２０では、一方の直線Ｌ１の変位の量ΔＹを、第１開口２２の半径と等しくすることができる。そのため、完全な正面衝突を避けつつも、２つのノズル孔２０から吐出された液体を確実に衝突させることができる。
In the
（４）次に、本実施形態の変形例２に係るノズルプレート１４０について、図面を参照しながら説明する。図６は、本実施形態の変形例２に係るノズルプレート１４０を模式的に示す断面図である。図６は、本実施形態に係るノズルプレート１００を説明した図１に相当している。以下、本実施形態の変形例２に係るノズルプレート１４０において、本実施形態に係るノズルプレート１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
(4) Next, a
ノズルプレート１４０では、図６に示すように、基板１０は、溝部１０ｃを有する。ノズル孔２０の第１開口部２２は、溝部１０ｃに形成されている。溝部１０ｃは、例えば、所定形状の金型を用いて切削することにより形成される。
In the
本実施形態の変形例２に係るノズルプレート１４０は、例えば、以下の特徴を有する。
For example, the
ノズルプレート１４０では、ノズル孔２０の第１開口部２２は、溝部１０ｃに形成されているため、その分ノズル孔２０の長さ２０Ｌ（第１開口２２の中心２２ａと、第２開口２４の中心２４ａと、の距離）が短くなり、液体の吐出安定性を高めることができる。また、吐出された液体が基板１０の吐出側の面１０ａに付着する可能性を小さくすることができる。すなわち、ノズルプレート１４０は、高い信頼を有することができる。
In the
２． 液体噴射ヘッド
（１）次に、本実施形態に係る液体噴射ヘッドについて説明する。本実施形態に係る液体噴射ヘッドは、本発明に係るノズルプレートを有する。以下、ノズルプレート１００を用いた例について説明する。図７は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド２００の要部を模式的に示す断面図である。図８は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド２００の分解斜視図であり、通常使用される状態とは上下を逆に示したものである。
2. Liquid Ejecting Head (1) Next, the liquid ejecting head according to the present embodiment will be described. The liquid jet head according to the present embodiment includes the nozzle plate according to the present invention. Hereinafter, an example using the
液体噴射ヘッド２００は、図７および図８に示すように、ノズルプレート１００と、圧力室４０と、振動板５０と、圧電素子６０と、を有する。さらに、液体噴射ヘッド２００は、図８に示すように、筐体７０を有することができる。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
圧力室４０は、図７に示すように、ノズルプレート１００上（図８では下）に形成されている。圧力室４０は、ノズル群２８を構成する複数のノズル孔２０の全てに連通して形成されている。圧力室４０は、第３基板４２によって区画されている。第３基板４２は、例えば、ニッケル、銅、シリコンからなる。圧力室４０は、図８に示すように、供給路４４を介してリザーバ４６と連通していることができる。リザーバ４６は、供給路４４を介して圧力室４０に液体を供給することができる。リザーバ４６には、貫通孔４８が形成されており、貫通孔４８を通って外部からリザーバ４６内に液体が供給される。
As shown in FIG. 7, the
振動板５０は、図７に示すように、圧力室４０および第３基板４２上（図８では下）に形成されている。振動板５０は、例えば、ニッケルなどの金属膜、ポリイミドなどの高分子材料膜、二酸化ジルコニウムや二酸化シリコンなどの絶縁膜からなる。振動板５０は、圧電素子６０によって振動（変位）することができる。
As shown in FIG. 7, the
圧電素子６０は、図７に示すように、振動板５０上（図８では下）に形成されている。圧電素子６０は、図示はしないが、ダイヤフラムや接着剤などを介して、振動板５０上に形成されていてもよい。圧電素子６０は、与えられる電気信号にしたがって、振動板５０を上下方向（Ｚ方向）に振動（変位）させることができる。圧電素子６０は、圧電体を電極で挟んだ構造を有する。圧電素子６０の電極の延びる方向は、振動板５０の振動方向（変位方向）に対して垂直（縦モード）であってもよいし、平行（横モード）であってもよい。縦モードの場合は、圧電素子６０の上部は、固定基板（図示せず）に固定されている。圧電素子６０の電極は、例えばケーブル（図示せず）によって、外部駆動回路と接続されている。圧電素子６０の圧電体は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３：ＰＺＴ）からなる。圧電素子６０の電極は、例えば、白金、イリジウムからなる。
As shown in FIG. 7, the
筐体７０は、図８に示すように、圧電素子６０やノズルプレート１００などを収納することができる。筐体７０は、例えば、各種樹脂材料、各種金属材料からなる。
As shown in FIG. 8, the
液体噴射ヘッド２００では、本発明に係るノズルプレートを有することができる。本発明に係るノズルプレートは、上述のように、容易に液滴を形成することができる。そのため、容易に液滴を形成することができる液体噴射ヘッド２００を得ることができる。詳細は後述する。
The
（２）次に、本実施形態に係る液体噴射ヘッド２００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図９は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド２００の製造工程を模式的に示す断面図である。
(2) Next, a method for manufacturing the
液体噴射ヘッド２００の製造方法は、ノズルプレート１００の製造方法で説明した図４の状態（第２基板１４を形成した状態）に続いて行うことができる。すなわち、図９に示すように、第２基板１４上に第３基板４２を形成する。第３基板４２は、例えば、電鋳法、ＬＩＧＡプロセスにより形成される。具体的には、レジスト層Ｒ２および第２基板１４上に所定の形状を有するレジスト層Ｒ３を形成し、めっきを行うことにより、第３基板４２を形成する。
The method for manufacturing the
図７に示すように、レジスト層Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を除去し、母型基板１を剥離する。これにより、第１開口２２および第２開口２４を有するノズル孔２０と、圧力室４０と、を形成することができる。
As shown in FIG. 7, the resist layers R1, R2, and R3 are removed, and the
図７に示すように、圧力室４０上および第３基板４２上に振動板５０を形成する。振動板５０は、例えば、めっき法により形成された金属膜を、接着することにより形成される。次に、振動板５０上に圧電素子６０を形成する。圧電素子６０は、例えば、公知の方法で形成された後、振動板５０上に接着される。
As shown in FIG. 7, the
以上の工程により、液体噴射ヘッド２００を製造することができる。
The
（３）次に、本実施形態の変形例１に係る液体噴射ヘッド２２０について、図面を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態の変形例１に係る液体噴射ヘッド２２０の要部を模式的に示す断面図であり、本実施形態に係る液体噴射ヘッド２００の図７に相当している。以下、本実施形態の変形例１に係る液体噴射ヘッド２２０において、本実施形態に係る液体噴射ヘッド２００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
(3) Next, a
液体噴射ヘッド２２０では、図１０に示すように、ノズル群２８を構成する複数のノズル孔２０の各々に連通する圧力室４０を有する。そして、圧力室４０の各々の上方に圧電素子６０が形成されている。そのため、液体噴射ヘッド２２０では、１つのノズル孔２０に対して、より大きな圧力を与えることができる。
As shown in FIG. 10, the
（４）次に、本実施形態の変形例２に係る液体噴射ヘッド２４０について、図面を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態の変形例２に係る液体噴射ヘッド２４０の要部を模式的に示す断面図であり、本実施形態に係る液体噴射ヘッド２００の図７に相当している。以下、本実施形態の変形例２に係る液体噴射ヘッド２４０において、本実施形態の変形例１に係る液体噴射ヘッド２２０の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
(4) Next, a
液体噴射ヘッド２４０では、図１１に示すように、圧力室素子６０によって圧力室４０内の液体を加圧するときの振動板５０の変位方向５２は、ノズル孔２０から吐出される液体の吐出方向３２と同じである。すなわち、振動板５０は、ノズルプレート１００の基板１０の厚み方向（Ｚ方向）に対して、斜めに変位する。そのため、液体噴射ヘッド２４０では、ノズル孔２０に対して効率よく圧力を与えることができる。
In the
３． 液体吐出方法
（１）次に、本実施形態に係る液体吐出方法について説明する。本実施形態に係る液体吐出方法では、本発明に係る液体噴射ヘッドを準備する。以下、ノズルプレート１００を有する液体噴射ヘッド２００を用いた例について説明する。図１２〜図１５は、本実施形態に係る液体吐出方法を説明するための図である。
3. Liquid Discharge Method (1) Next, the liquid discharge method according to the present embodiment will be described. In the liquid ejection method according to the present embodiment, the liquid jet head according to the present invention is prepared. Hereinafter, an example using the
図１２に示すように、圧電素子６０によって、圧力室４０内およびノズル孔２０内の液体３０を加圧する。すなわち、圧電素子６０に電気信号を与えることにより振動板５０を振動させ、それによって、圧力室４０の体積を変化させて、液体３０に圧力を加える。
As shown in FIG. 12, the liquid 30 in the
図１３に示すように、液体３０を加圧することによって、複数のノズル孔２０の各々から液柱３０ａを同時に吐出する。液柱３０ａは、吐出方向３２に向かって吐出される。液体３０は、例えば、２５℃で、１０ｍＰａ・ｓ以上、さらには、２０ｍＰａ・ｓ以上の粘度を有する高粘度の液体である。そのため、この時点では、液柱３０ａは、液体３０から分離していない。すなわち、液柱３０ａは、液体３０と連続している。
As shown in FIG. 13, the
図１４に示すように、複数のノズル孔２０から吐出された液柱３０ａが、互いにまとまって集合体３０ｂを形成する。集合体３０ｂは、例えば、先端部３０ｃと、複数の柱状部３０ｄと、からなる。上述のように、液体３０は、高粘度の液体である。そのため、この時点では、先端部３０ｃは、複数の柱状部３０ｄの各々と連続している。また、複数の柱状部３０ｄの各々は、液体３０と連続している。集合体３０ｂは、複数のノズル孔２０の各々から吐出された液柱３０ａに比べて重いため、重力の方向（−Ｚ方向）に向かう力が強くなる。
As shown in FIG. 14, the
そして、−Ｚ方向に向かう力が所定の値を越えると、図１５に示すように、集合体３０ｂの先端部３０ｃが、液体３０から分離して液滴３４となる。すなわち、先端部３０ｃは、柱状部３０ｄと切断される。その後、液滴３４は、基板１０の厚み方向（−Ｚ方向）に飛翔することができる。なお、集合体３０ｂは、柱状部３０ｄと液体３０との境界（すなわち、第１開口２２）で切断されることもできる。この場合では、集合体３０ｂの全体が液体３０から分離して液滴３４となる。
Then, when the force in the −Z direction exceeds a predetermined value, the
以上のように、本実施形態に係る液体吐出方法では、容易に液滴を形成することができる。 As described above, in the liquid ejection method according to the present embodiment, it is possible to easily form liquid droplets.
（２）次に、本実施形態の変形例に係る液体吐出方法について、図面を参照しながら説明する。図１６は、本実施形態の変形例に係る液体吐出方法を説明するための図である。図１６は、本実施形態に係る液体吐出方法を説明した図１４に相当している。以下、本実施形態の変形例に係る液体吐出方法において、本実施形態に係る液体吐出方法の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。 (2) Next, a liquid ejection method according to a modification of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 16 is a diagram for explaining a liquid ejection method according to a modification of the present embodiment. FIG. 16 corresponds to FIG. 14 illustrating the liquid ejection method according to the present embodiment. Hereinafter, in the liquid ejection method according to the modified example of the present embodiment, members having the same functions as the constituent members of the liquid ejection method according to the present embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施形態の変形例に係る吐出方法では、上述したノズルプレート１２０を有する液体噴射ヘッド２００を準備する。
In the ejection method according to the modification of the present embodiment, the
ノズルプレート１２０では、上述したが、図５に示すように平面的に見て、一方の直線Ｌ１は、他方の直線Ｌ２に対して、Ｙ方向に変位している。そのため、２つのノズル孔２０ａ，２０ｂから吐出された液柱は、Ｙ方向にずれた状態で衝突することになる。これにより、集合体３０ｂには、図１６に示すように、回転の力Ｆ１，Ｆ２が生じることになる。より具体的には、一方のノズル孔２０ａから吐出された液柱によって力Ｆ１が生じ、他方のノズル孔２０ｂから吐出された液柱によって力Ｆ２が生じる。この力Ｆ１，Ｆ２により、集合体３０ｂの先端部３０ｃは、液体３０から分離しやすくなる。いうなれば、２つのノズル孔２０ａ，２０ｂから吐出された液柱は、Ｙ方向にずれた状態で衝突するため、集合体３０ｂの先端部３０ｃをねじ切る力Ｆ１，Ｆ２が生じ、先端部３０ｃが分離されて液滴３４が形成される。液滴３４は、例えば、力Ｆ１，Ｆ２により回転しながら−Ｚ方向に飛翔する。なお、集合体３０ｂは、上述のように、柱状部３０ｄと液体３０との境界で切断されることもできる。
In the
以上のように、本実施形態の変形例に係る液体吐出方法では、いっそう液滴を形成しやすくなる。 As described above, in the liquid ejection method according to the modification of the present embodiment, it becomes easier to form liquid droplets.
４． プリンタ
次に、本実施形態に係るプリンタについて説明する。本実施形態に係るプリンタは、本発明に係る液体噴射ヘッドを有する。ここでは、本実施形態に係るプリンタ３００がインクジェットプリンタである場合について説明する。図１７は、本実施形態に係るプリンタ３００を模式的に示す斜視図である。
4). Printer Next, the printer according to the present embodiment will be described. The printer according to this embodiment includes the liquid ejecting head according to the present invention. Here, a case where the
プリンタ３００は、ヘッドユニット３３０と、駆動部３１０と、制御部３６０と、を含む。また、プリンタ３００は、装置本体３２０と、給紙部３５０と、記録用紙Ｐを設置するトレイ３２１と、記録用紙Ｐを排出する排出口３２２と、装置本体３２０の上面に配置された操作パネル３７０と、を含むことができる。
The
ヘッドユニット３３０は、例えば、上述した液体噴射ヘッド２００から構成されるインクジェット式記録ヘッド（以下単に「ヘッド」ともいう）を有する。ヘッドユニット３３０は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ３３１と、ヘッドおよびインクカートリッジ３３１を搭載した運搬部（キャリッジ）３３２と、を備える。
The
駆動部３１０は、ヘッドユニット３３０を往復動させることができる。駆動部３１０は、ヘッドユニット３３０の駆動源となるキャリッジモータ３４１と、キャリッジモータ３４１の回転を受けて、ヘッドユニット３３０を往復動させる往復動機構３４２と、を有する。
The
往復動機構３４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸３４４と、キャリッジガイド軸３４４と平行に延在するタイミングベルト３４３と、を備える。キャリッジガイド軸３４４は、キャリッジ３３２が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ３３２を支持している。さらに、キャリッジ３３２は、タイミングベルト３４３の一部に固定されている。キャリッジモータ３４１の作動により、タイミングベルト３４３を走行させると、キャリッジガイド軸３４４に導かれて、ヘッドユニット３３０が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
The
制御部３６０は、ヘッドユニット３３０、駆動部３１０および給紙部３５０を制御することができる。
The
給紙部３５０は、記録用紙Ｐをトレイ３２１からヘッドユニット３３０側へ送り込むことができる。給紙部３５０は、その駆動源となる給紙モータ３５１と、給紙モータ３５１の作動により回転する給紙ローラ３５２と、を備える。給紙ローラ３５２は、記録用紙Ｐの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラ３５２ａおよび駆動ローラ３５２ｂを備える。駆動ローラ３５２ｂは、給紙モータ３５１に連結されている。制御部３６０によって供紙部３５０が駆動されると、記録用紙Ｐは、ヘッドユニット３３０の下方を通過するように送られる。
The
ヘッドユニット３３０、駆動部３１０、制御部３６０および給紙部３５０は、装置本体３２０の内部に設けられている。
The
プリンタ３００では、本発明に係る液体噴射ヘッドを有することができる。本発明に係る液体噴射ヘッドは、上述のように、容易に液滴を形成することができる。そのため、容易に液滴を形成することができるプリンタ３００を得ることができる。
The
なお、上述した例では、プリンタ３００がインクジェットプリンタである場合について説明したが、本発明のプリンタは、工業的な液体吐出装置として用いられることもできる。この場合に吐出される液体（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。
In the example described above, the case where the
なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。 In addition, embodiment mentioned above and a modification are examples, Comprising: It is not necessarily limited to these. For example, it is possible to appropriately combine each embodiment and each modification.
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail as described above, those skilled in the art will readily understand that many modifications are possible without substantially departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention.
１ 母型基板、１０ 基板、１０ａ 吐出側の面、１０ｂ 吐出側の面と反対側の面、
１０ｃ 溝部、１２ 第１基板、１４ 第２基板、２０ ノズル孔、２０ａ ノズル孔、
２０ｂ ノズル孔、２２ 第１開口、２２ａ 第１開口の中心、２３ 軌跡、
２３ａ 重なり合う部分、２３ｂ 重なり合う部分の中心、２４ 第２開口、
２４ａ 第２開口の中心、２８ ノズル群、３０ 液体、３０ａ 液柱、
３０ｂ 集合体、３０ｃ 先端部、３０ｄ 柱状部、３２ 吐出方向、３４ 液滴、
４０ 圧力室、４２ 第３基板、４４ 供給路、４６ リザーバ、４８ 貫通孔、
５０ 振動板、６０ 圧電素子、７０ 筐体、１００ ノズルプレート、
１２０ ノズルプレート、１４０ ノズルプレート、２００ 液体噴射ヘッド、
２２０ 液体噴射ヘッド、２４０ 液体噴射ヘッド、３００ プリンタ、
３１０ 駆動部、３２０ 装置本体、３２１ トレイ、３２２ 排出口、
３３０ ヘッドユニット、３３１ インクカートリッジ、３３２ キャリッジ、
３４１ キャリッジモータ、３４２ 往復動機構、３４３ タイミングベルト、
３４４ キャリッジガイド軸、３５０ 給紙部、３５１ 給紙モータ、
３５２ 給紙ローラ、３６０ 制御部、３７０ 操作パネル
1 mother substrate, 10 substrate, 10a discharge side surface, 10b discharge side surface, opposite surface,
10c groove part, 12 1st board | substrate, 14 2nd board | substrate, 20 nozzle hole, 20a nozzle hole,
20b nozzle hole, 22 first opening, 22a center of the first opening, 23 locus,
23a overlapping portion, 23b overlapping portion center, 24 second opening,
24a center of the second opening, 28 nozzle group, 30 liquid, 30a liquid column,
30b aggregate, 30c tip, 30d columnar part, 32 ejection direction, 34 droplets,
40 pressure chamber, 42 third substrate, 44 supply path, 46 reservoir, 48 through hole,
50 diaphragm, 60 piezoelectric element, 70 housing, 100 nozzle plate,
120 nozzle plate, 140 nozzle plate, 200 liquid jet head,
220 liquid ejecting head, 240 liquid ejecting head, 300 printer,
310 drive unit, 320 device main body, 321 tray, 322 discharge port,
330 head unit, 331 ink cartridge, 332 carriage,
341 Carriage motor, 342 reciprocating mechanism, 343 timing belt,
344 Carriage guide shaft, 350 paper feed unit, 351 paper feed motor,
352 paper feed roller, 360 control unit, 370 operation panel
Claims (17)
前記基板に形成された複数のノズル孔と、
を含み、
前記複数のノズル孔の各々は、
前記基板の液体を吐出する吐出側の面に形成された第１開口と、
前記基板の前記吐出側の面と反対側の面に形成された第２開口と、
を有し、
前記複数のノズル孔の前記第１開口を、前記複数のノズル孔から吐出される液体の吐出方向に平行移動させたときの軌跡は、互いに重なり合う部分を有する、ノズルプレート。 A substrate,
A plurality of nozzle holes formed in the substrate;
Including
Each of the plurality of nozzle holes is
A first opening formed on a discharge side surface for discharging the liquid of the substrate;
A second opening formed in a surface opposite to the discharge side surface of the substrate;
Have
The nozzle plate in which the trajectory when the first openings of the plurality of nozzle holes are translated in the discharge direction of the liquid discharged from the plurality of nozzle holes has an overlapping portion.
前記吐出方向は、前記基板の厚み方向に対して、斜めの方向である、ノズルプレート。 In claim 1,
The nozzle plate, wherein the discharge direction is an oblique direction with respect to the thickness direction of the substrate.
前記吐出方向は、前記第２開口の中心から前記第１開口の中心に向かう方向である、ノズルプレート。 In claim 1 or 2,
The nozzle plate is a direction in which the discharge direction is a direction from the center of the second opening toward the center of the first opening.
平面的に見て、前記重なり合う部分の中心から、前記複数のノズル孔の各々の前記第１開口の中心までの距離は、同じである、ノズルプレート。 In any of claims 1 to 3,
In a plan view, the distance from the center of the overlapping portion to the center of the first opening of each of the plurality of nozzle holes is the same.
平面的に見て、前記重なり合う部分の面積は、前記第１開口の面積と同じである、ノズルプレート。 In any of claims 1 to 4,
The area of the overlapping portion is the same as the area of the first opening in a plan view.
前記複数のノズル孔の数は、２つであり、
２つの前記ノズル孔は、互いに鏡像関係にある、ノズルプレート。 In any of claims 1 to 5,
The number of the plurality of nozzle holes is two;
The two nozzle holes are nozzle plates that are mirror images of each other.
前記複数のノズル孔の数は、２つであり、
平面的に見て、一方の前記ノズル孔の前記第１開口の中心と前記第２開口の中心とを結ぶ直線と、他方の前記ノズル孔の前記第１開口の中心と前記第２開口の中心とを結ぶ直線とは、互いに平行であり、
一方の前記直線は、他方の前記直線に対して、他方の前記直線と直交する方向に変位している、ノズルプレート。 In any of claims 1 to 4,
The number of the plurality of nozzle holes is two;
As seen in a plan view, a straight line connecting the center of the first opening and the center of the second opening of one of the nozzle holes, and the center of the first opening and the center of the second opening of the other nozzle hole Are straight lines that are parallel to each other,
The nozzle plate in which one straight line is displaced in a direction perpendicular to the other straight line with respect to the other straight line.
前記変位の量は、前記第１開口の半径に等しい、ノズルプレート。 In claim 7,
The nozzle plate, wherein the amount of displacement is equal to the radius of the first opening.
前記基体は、溝部を有し、
前記第１開口は、前記溝部に形成されている、ノズルプレート。 In any of claims 1 to 8,
The base has a groove,
The first opening is a nozzle plate formed in the groove.
前記複数のノズル孔から吐出される液体は、互いにまとまって一体となる、ノズルプレート。 In any one of Claim 1 thru | or 9,
A nozzle plate in which liquids discharged from the plurality of nozzle holes are integrated together.
前記複数のノズル孔の全てに連通している圧力室と、
前記圧力室の上方に形成された振動板と、
前記振動板の上方に形成された圧電素子と、を有する、液体噴射ヘッド。 A nozzle plate according to any one of claims 1 to 10,
A pressure chamber communicating with all of the plurality of nozzle holes;
A diaphragm formed above the pressure chamber;
And a piezoelectric element formed above the vibration plate.
前記複数のノズル孔の各々に連通している圧力室と、
前記圧力室の上方に形成された振動板と、
前記振動板の上方に形成された圧電素子と、を有する、液体噴射ヘッド。 A nozzle plate according to any one of claims 1 to 10,
A pressure chamber communicating with each of the plurality of nozzle holes;
A diaphragm formed above the pressure chamber;
And a piezoelectric element formed above the vibration plate.
前記圧電素子によって前記圧力室を加圧するときの前記振動板の変位方向は、前記吐出方向と同じである、液体噴射ヘッド。 In claim 12,
The liquid ejecting head, wherein a displacement direction of the diaphragm when the pressure chamber is pressurized by the piezoelectric element is the same as the ejection direction.
前記圧電素子によって、前記複数のノズル孔内の液体を加圧する工程と、
前記液体を加圧することによって、前記複数のノズル孔の各々から液柱を同時に吐出する工程と、
前記複数のノズル孔から吐出された前記液柱が、互いにまとまって集合体を形成する工程と、
前記集合体の少なくとも一部が、前記液体から分離して液滴となる工程と、を含む、液体吐出方法。 Preparing a liquid jet head according to any one of claims 11 to 13,
Pressurizing the liquid in the plurality of nozzle holes by the piezoelectric element;
A step of simultaneously discharging a liquid column from each of the plurality of nozzle holes by pressurizing the liquid; and
The liquid columns discharged from the plurality of nozzle holes are combined together to form an assembly;
And a step of separating at least a part of the aggregate from the liquid into droplets.
さらに、前記液滴が前記基板の厚み方向に飛翔する工程を含む、液体吐出方法。 In claim 14,
Furthermore, the liquid discharge method including the process of the said droplet flying in the thickness direction of the said board | substrate.
前記液体の粘度は、１０ｍＰａ・ｓ以上である、液体吐出方法。 In claim 14 or 15,
The liquid discharge method, wherein the liquid has a viscosity of 10 mPa · s or more.
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