JP2018183927A - Fluid discharge head and fluid discharge device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体吐出ヘッドと、流体吐出ヘッドを備えた流体吐出装置に関する。 The present invention relates to a fluid discharge head and a fluid discharge apparatus including the fluid discharge head.
従来、インク等の流体を流体吐出ヘッドのノズルから吐出するインクジェットプリンター等の流体吐出装置が知られている。流体吐出ヘッドは、アクチュエーターとしての圧電素子を駆動することにより、ヘッド内のインクを加圧してノズルから吐出させ、吐出されたインク滴が紙等の印刷媒体に着弾して描画を行う。このとき、圧電素子の変位量を、例えば３段階（大、中、小）となるように制御することで、吐出するインク重量が３種類（大、中、小）となるように変化させて描画の効率化を図っている流体吐出装置もある。 2. Description of the Related Art Conventionally, fluid ejecting apparatuses such as ink jet printers that eject fluid such as ink from nozzles of a fluid ejecting head are known. The fluid ejection head drives a piezoelectric element as an actuator to pressurize ink in the head and eject it from the nozzle, and the ejected ink droplets land on a print medium such as paper to perform drawing. At this time, by controlling the amount of displacement of the piezoelectric element to be, for example, three levels (large, medium, and small), the ink weight to be ejected is changed to be three types (large, medium, and small). There is also a fluid ejecting apparatus that improves drawing efficiency.
また、流体吐出装置では、吐出された液体が流体吐出ヘッドのノズルに付着することや、塵やケバ等の異物がノズルに付着することがある。ノズルへの液体や塵ケバの付着が進行した場合、ノズルからの液体の吐出が適切に行われず、画質の劣化等を招く恐れがある。 Further, in the fluid ejection device, the ejected liquid may adhere to the nozzle of the fluid ejection head, or foreign matter such as dust or debris may adhere to the nozzle. When the liquid or dust particles adhere to the nozzle, the liquid is not properly discharged from the nozzle, which may cause deterioration in image quality.
特許文献１では、画像信号に応じてインクをオリフィスから吐出させて被記録材に描画するインクジェット型印刷装置において、オリフィス形成部材の少なくとも一部を、硬質材料と圧電素子とが一体になった複合部材から形成することが開示されている。また、特許文献１では、硬質部材と開口部調整用圧電素子からなる複合部材を、写真機のシャッターのように、絞り状に配置してノズルの先端開口部が円形となるようにして先端開口部を開閉することが開示されている。 In Patent Document 1, in an ink jet printing apparatus that draws ink on an recording material by ejecting ink from an orifice according to an image signal, at least a part of the orifice forming member is a composite in which a hard material and a piezoelectric element are integrated. It is disclosed to form from a member. In Patent Document 1, a composite member composed of a hard member and an opening adjustment piezoelectric element is arranged like a shutter like a shutter of a camera so that the tip opening of the nozzle is circular. It is disclosed that the part is opened and closed.
特許文献２では、液体吐出ヘッド用ノズルプレートにおいて、液滴を吐出する吐出口の開口形状は、長方形であって、複数個の吐出口は、互いに平行移動の関係に配置していることが開示されている。これにより、吐出口の長方形を成す互いに直交する２つの辺方向に沿って拭き取りを行うと、吐出口に吐出液の拭き残りがほとんどない状態とすることができとしている。また、吐出口の開口形状の長方形は、正方形でもよいことが開示されている。そして、長方形を正方形とすると、正方形の開口は、開口の断面積が同じ円形と比較して円の直径より正方形の１辺の長さの方が短いため、同じ吐出量を得る開口を複数個配列する周期をより小さくする（吐出口を高密度とする）ことができるとしている。
In
特許文献２も含めて、圧電素子の変位量を上述したように３段階（大、中、小）となるように制御することで、吐出するインク重量が３種類（大、中、小）となるように変化させて描画する場合、特に、変位量を「小」とした場合には、吐出圧力（吐出速度）が低く、また、インク重量も「小」のため、意図する位置からずれて着弾しやすく、描画の位置精度が低下するという課題があった。
By controlling the amount of displacement of the piezoelectric element to include three levels (large, medium, and small) as described above, including
特許文献１のインクジェット型印刷装置をインクジェットプリンター等の流体吐出装置に適用しようとした場合、平坦状の硬質材料部分やオリフィスに塵ケバ等の異物が付着してしまうという従来の課題があった。
従って、描画の位置精度を向上させ、塵ケバ等のノズルへの付着を抑制する流体吐出ヘッドおよび流体吐出装置が要望されていた。
When trying to apply the ink jet printing apparatus of Patent Document 1 to a fluid ejecting apparatus such as an ink jet printer, there has been a conventional problem that foreign matters such as dust debris adhere to flat hard material portions and orifices.
Accordingly, there has been a demand for a fluid ejection head and a fluid ejection device that improve the positional accuracy of drawing and suppress the adhesion of dust and the like to nozzles.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
［適用例１］本適用例に係る流体吐出ヘッドは、流体を吐出する開口部を有してノズルが形成されるノズル形成面と、ノズル形成面の下流側に設置されるシャッターと、を備え、シャッターは、開口部の開口形状を相似形で小さくするように移動することを特徴とする。 Application Example 1 A fluid discharge head according to this application example includes a nozzle forming surface on which a nozzle is formed having an opening for discharging a fluid, and a shutter installed on the downstream side of the nozzle forming surface. The shutter is characterized by moving so that the opening shape of the opening portion is similar and small.
本適用例の流体吐出ヘッドによれば、シャッターは、ノズル形成面の下流側に設置され、ノズルの開口部の開口形状を相似形で小さくするように移動する。これにより、流体吐出ヘッドとして、開口部の開口形状を小さくすることで、吐出される流体（例えばインク）の吐出速度を高めることができる。従って、インク重量が「小」の場合でも、開口形状を小さくすることで吐出速度を高めることができるため、描画の位置精度を向上させることができる。また、シャッターは、開口部の開口形状を相似形で小さくするため、開口形状の違いによる吐出状態への影響を抑制でき、安定した吐出が行える。そして、閉塞されない基本の大きさの開口形状により吐出することで、流量を上げることができるため、開口部に付着や侵入した析出物や塵ケバ等を吐き出すことができる。 According to the fluid discharge head of this application example, the shutter is installed on the downstream side of the nozzle forming surface, and moves so as to reduce the opening shape of the nozzle opening in a similar manner. Thereby, by reducing the opening shape of the opening as the fluid discharge head, the discharge speed of the discharged fluid (for example, ink) can be increased. Therefore, even when the ink weight is “small”, the discharge speed can be increased by reducing the opening shape, and therefore the drawing position accuracy can be improved. Moreover, since the opening shape of the opening is made similar and small, the shutter can suppress the influence on the discharge state due to the difference in the opening shape, and can perform stable discharge. Since the flow rate can be increased by discharging with an opening shape having a basic size that is not blocked, precipitates and dust that adhere to or enter the opening can be discharged.
［適用例２］上記適用例に係る流体吐出ヘッドにおいて、開口形状は正方形であることが好ましい。 Application Example 2 In the fluid ejection head according to the application example described above, the opening shape is preferably a square.
本適用例の流体吐出ヘッドによれば、開口形状は正方形であり、シャッターは正方形の開口形状を相似形で小さくするように移動する。これにより、吐出される流体（例えばインク）の吐出速度を高めることができる。また、シャッターは、開口部の正方形の開口形状を相似形で小さくするため、開口形状の違いによる吐出状態への影響を抑制でき、安定した吐出が行える。そして、閉塞されない基本の大きさの開口形状により吐出することで、流量を上げることができるため、開口部に付着や侵入した析出物や塵ケバ等を吐き出すことができる。 According to the fluid discharge head of this application example, the opening shape is a square, and the shutter moves so as to reduce the square opening shape to a similar shape. Thereby, the discharge speed of the fluid (for example, ink) discharged can be raised. In addition, since the shutter has a square opening with a similar shape, the shutter shape is reduced in size, so that the influence on the discharge state due to the difference in the opening shape can be suppressed, and stable discharge can be performed. Since the flow rate can be increased by discharging with an opening shape having a basic size that is not blocked, precipitates and dust that adhere to or enter the opening can be discharged.
［適用例３］上記適用例に係る流体吐出ヘッドにおいて、開口形状は正三角形であることが好ましい。 Application Example 3 In the fluid ejection head according to the application example described above, the opening shape is preferably a regular triangle.
本適用例の流体吐出ヘッドによれば、開口形状は正三角形であり、シャッターは正三角形の開口形状を相似形で小さくするように移動する。これにより、吐出される流体（例えばインク）の吐出速度を高めることができる。また、シャッターは、開口部の正三角形の開口形状を相似形で小さくするため、開口形状の違いによる吐出状態への影響を抑制でき、安定した吐出が行える。そして、閉塞されない基本の大きさの開口形状により吐出することで、流量を上げることができるため、開口部に付着や侵入した析出物や塵ケバ等を吐き出すことができる。 According to the fluid ejection head of this application example, the opening shape is an equilateral triangle, and the shutter moves so that the opening shape of the equilateral triangle is reduced to a similar shape. Thereby, the discharge speed of the fluid (for example, ink) discharged can be raised. In addition, since the regular triangular opening shape of the opening is reduced in a similar shape, the shutter can suppress the influence on the discharge state due to the difference in the opening shape, and can perform stable discharge. Since the flow rate can be increased by discharging with an opening shape having a basic size that is not blocked, precipitates and dust that adhere to or enter the opening can be discharged.
［適用例４］本適用例に係る流体吐出装置は、上述したいずれかの流体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。 Application Example 4 A fluid ejection device according to this application example includes any one of the fluid ejection heads described above.
本適用例の流体吐出装置によれば、上述した流体吐出ヘッドを備えることにより、描画の位置精度を向上させ、塵ケバ等のノズルへの付着を抑制することができる。従って、描画品質を向上させる流体吐出装置を実現することができる。 According to the fluid ejection device of this application example, by providing the above-described fluid ejection head, it is possible to improve the position accuracy of drawing and suppress adhesion of dust marks to nozzles. Therefore, it is possible to realize a fluid ejection device that improves drawing quality.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明を行う。なお、各図面における各部材は、図面上で認識可能な大きさとするために各部材毎に尺度を実際とは異ならせて図示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, each member in each drawing is illustrated with a scale different from the actual scale for each member in order to make the size recognizable on the drawing.
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係るプリンター１の構成を示す概略図である。図１を参照してプリンター１の構成の概略について説明する。
本実施形態の流体吐出装置としてのプリンター１は、概略、紙送り機構２と、インク供給機構３と、制御部４と、ヘッド機構５等を備えて構成されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a printer 1 according to the first embodiment. An outline of the configuration of the printer 1 will be described with reference to FIG.
A printer 1 as a fluid ejection device of the present embodiment is generally configured to include a
紙送り機構２は、紙送りモーター（ＰＦモーター）２１と、紙送りモーター２１からの駆動力が伝達される給紙ローラー２２等を備えている。なお、給紙ローラー２２には、本実施形態では、印刷媒体としてのロール紙Ｐがセットされる。なお、ロール紙Ｐには限られず、定形の印刷用紙であってもよい。
The
インク供給機構３は、カートリッジホルダー３１と、加圧ポンプ３２と、インク供給路３３と、インクカートリッジ３４等を備えている。カートリッジホルダー３１は、例えば、シャーシ（図示省略）に取り付けられる。カートリッジホルダー３１には、着脱自在にインクカートリッジ３４が装着されている。そのため、本実施形態のプリンター１は、いわゆるオフキャリッジタイプの構成となっている。
The
インク（流体に対応）の供給に際しては、加圧ポンプ３２が作動し、インクカートリッジ３４の内部に空気を圧送してインクパック（図示省略）を押し潰すことにより、インク供給路３３にインクを押し出すように構成されている。
When supplying ink (corresponding to fluid), the pressurizing pump 32 is operated, and air is pumped into the
制御部４は、ＣＰＵ、メモリー（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリー等）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、バス、タイマー、インターフェイス等（いずれも図示省略）を有している。制御部４は、各種センサーからの信号が入力されると共に、このセンサーからの信号に基づいて、紙送りモーター２１等のモーター、加圧ポンプ３２、吸引ポンプ（図示省略）、およびヘッド機構５等の駆動を統括制御する。
The
また、メモリーに記憶されるデータおよびプログラムがＣＰＵで実行され、制御部４の各構成が協働することにより、種々の機能的な構成が実現される。なお、本実施形態では、メモリーには、後述する流体吐出ヘッド５０の圧電素子（ピエゾ素子）５５１を駆動する圧電駆動部５５（図２）、及びシャッター５６を駆動するシャッター駆動部（図示省略）の駆動制御を行うプログラムおよびデータが記憶されている。そして、制御部４は、そのプログラムおよびデータを読み出すことにより、各駆動用ドライバー（図示省略）に指示を行い、圧電駆動部５５およびシャッター駆動部の駆動を行わせ、流体吐出ヘッド５０からのインクの吐出動作を制御する。
In addition, data and programs stored in the memory are executed by the CPU, and various functional configurations are realized by the cooperation of the configurations of the
また、制御部４は、送受信部４１を介してコンピューター７等に接続されて通信を行う。それにより、プリンター１は、コンピューター７側からの印刷信号ＰＳを受信すると、受信した印刷信号ＰＳに基づき、印刷のための処理を開始する。
The
本実施形態のヘッド機構５は、紙等の印刷媒体の搬送方向に対して垂直方向で、インク色毎（液種毎）に列状に配置され、印刷媒体の幅寸法と同等の長さを有して形成される、いわゆるラインヘッドとして構成されている。ヘッド機構５は、流体吐出ヘッド５０（以降、吐出ヘッド５０と称する）を搬送方向に対して垂直方向に複数備えて構成されている。
The
図２は、吐出ヘッド５０の構成を示す概略断面図である。図２を参照して吐出ヘッド５０の構成について説明する。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the
吐出ヘッド５０は、リザーバー５１、キャビティー（圧力室）５２、連通路５３、ノズル５４、圧電駆動部５５、及びシャッター５６等を有して構成されている。
The
リザーバー５１は、インク供給路３３に接続されると共に、各キャビティー５２に共通に連通し、インク色毎に設置されている。リザーバー５１は、各キャビティー５２にインクを供給するためのインクを貯留する部分である。リザーバー５１には、各キャビティー５２に連通する開口部５１１がキャビティー５２毎に形成されている。
The
キャビティー５２は、開口部５１１を介してリザーバー５１からのインクが充填され、圧電駆動部５５の駆動により内圧が加わる（加圧される）部分である。連通路５３は、キャビティー５２とノズル５４とを連通する部分であり、キャビティー５２の一部を構成する。ノズル５４は、ノズル形成面を構成するノズル基板６１に形成されており、インクを吐出する部分であり、吐出口としての開口部５４１を備えている。詳細には、本実施形態では、ノズル５４は、ノズル基板６１に四角錐形状でテーパーを有して構成され、開口端部（開口部５４１）は正四角形（正方形）の孔となっている。
The
圧電駆動部５５は圧電素子（ピエゾ素子）５５１で構成されている。圧電素子５５１は、キャビティー５２の上部に設置され、駆動することで、振動板６３を変位させることにより、キャビティー５２内のインクを加圧し、インクをノズル５４から吐出させる。
The
図３Ａ〜図３Ｄは、ノズル５４の開口部５４１に対してシャッター５６を移動（開閉）させた状態を示す要部の概平面図である。なお、図３Ａ〜図３Ｄは、インクの吐出方向から見た（シャッター５６側から開口部５４１側を見た）平面図としている。
3A to 3D are schematic plan views of the main part showing a state in which the
詳細には、図３Ａは、シャッター５６が開口部５４１を最大に開放した状態を示す概平面図である。図３Ｂは、シャッター５６が移動を開始して切欠き部５６１が開口部５４１の隣り合う辺と重なった状態を示す概平面図である。図３Ｃは、シャッター５６の切欠き部５６１が開口部５４１の内部に移動して（重なって）開口部５４１の開口形状を小さくした状態を示す概平面図である。図３Ｄは、シャッター５６が開口部５４１を最大に閉塞した状態を示す概平面図である。なお、図３Ａ〜図３Ｄにおいて、インクが吐出する場合の開口形状（開口面積）を斜線で示している。
Specifically, FIG. 3A is a schematic plan view showing a state in which the
図３Ａ〜図３Ｄでは、列状に形成される開口部として、２つの開口部５４１、及び２つの切欠き部５６１を示している。開口部５４１及び切欠き部５６１は、それぞれ同様に構成されているため、説明の便宜上、１つの開口部５４１、及び１つの切欠き部５６１を中心に符号を付記する。
3A to 3D show two
図２、図３Ａ〜図３Ｄを参照して、ノズル５４の構成と、シャッター５６の構成及び動作について説明する。
The configuration of the
最初に、ノズル５４の開口部５４１について説明する。
開口部５４１は、本実施形態では、図３Ａに示すように、正方形の孔として形成されている。開口部５４１は、正方形の孔として、互いに隣り合う直線部５４１ａ，５４１ｂ，５４１ｃ，５４１ｄで構成され、長さもそれぞれ同一である。そして、開口部５４１は、図示省略するが、所定のピッチで列状に形成されている。
First, the
In the present embodiment, the
次に、シャッター５６の構成について説明する。
シャッター５６は、図２に示すように、ノズル５４を形成するノズル形成面（ノズル基板６１）の下流側で、ノズル基板６１に密接して設置され、ノズル基板６１の面上を摺動可能に構成されている。また、シャッター５６は、板状に構成されている。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 2, the
シャッター５６は、図３Ａに示すように、列状に形成されるノズル５４に対応する長さで短尺状に形成されている。短尺状に構成されるシャッター５６は、長辺側の一方の辺５６２に、ノズル５４が設置されるピッチに合せて、矩形状に切欠かれた切欠き部５６１が形成されている。矩形状に切欠かれる切欠き部５６１は、直線部５６１ａ，５６１ｂ，５６１ｃで構成されている。なお、本実施形態では、図３Ａに示すように、切欠き部５６１は、開口部５４１を開放する形状で形成されている。
As shown in FIG. 3A, the
次に、ノズル５４（開口部５４１）に対するシャッター５６の開閉動作について説明する。
Next, the opening / closing operation | movement of the
図３Ａは、シャッター５６が開口部５４１を最大に開放した開放状態を示している。この状態での位置がシャッター５６の初期位置となる。本実施形態では、シャッター５６が最大に開放した開放状態の場合、シャッター５６の切欠き部５６１は、開口部５４１より外側で、開口部５４１を開放する状態で位置している。また、切欠き部５６１の直線部５６１ａ，５６１ｂ，５６１ｃは、対向する開口部５４１の直線部５４１ａ，５４１ｂ，５４１ｃと、それぞれ平行となるように位置している。
この状態で圧電素子５５１を駆動した場合、インクは、開口部５４１の正方形となる開口形状（開口面積）全体から吐出される。
FIG. 3A shows an open state in which the
When the piezoelectric element 551 is driven in this state, the ink is ejected from the entire opening shape (opening area) that is a square of the
シャッター５６の移動において、シャッター５６は、移動することで、開口部５４１の開口形状（正方形）を相似形で小さくする方向に移動する。本実施形態では、シャッター５６は、正方形となる開口部５４１の対角線に平行に移動する。具体的には、本実施形態では、シャッター５６は、図３Ａに示すように、開口部５４１の直線部５４１ａと直線部５４１ｂとの交点Ｐ１と、直線部５４１ｃと直線部５４１ｄとの交点Ｐ２とを結ぶ対角線Ｌ１に平行となるように移動する。なお、シャッター５６の切欠き部５６１の直線部５６１ａと直線部５６１ｂとの交点Ｐ３は、対角線Ｌ１上に位置している。
In the movement of the
図３Ａに示す状態から、制御部４の制御に基づき、シャッター駆動部が駆動することで、シャッター５６は、対角線Ｌ１に平行に、開口部５４１を閉塞するように、移動を開始する。
From the state illustrated in FIG. 3A, the
図３Ｂは、シャッター５６が閉塞移動することにより、切欠き部５６１の直線部５６１ａと直線部５６１ｂとが、開口部５４１の直線部５４１ａと直線部５４１ｂとにそれぞれ重なった状態を示している。この状態では、まだ開口部５４１は閉塞されていない。
FIG. 3B shows a state in which the
図３Ｂの状態からシャッター５６が更に対角線Ｌ１と平行に閉塞移動した場合、図３Ｃに示すように、シャッター５６の切欠き部５６１が、開口部５４１に重なり、開口部５４１の開口形状を小さくする。
When the
ここで、図３Ｃに示すように、切欠き部５６１が開口部５４１に重なった状態での開口形状（切欠き部５６１の直線部５６１ａと直線部５６１ｂと、開口部５４１の直線部５４１ｃと直線部５４１ｄとで囲まれる新たな開口部（図３Ｃの斜線部分）の形状）は、開口部５４１の開口形状と相似形となっている。
Here, as shown in FIG. 3C, the opening shape in a state where the
図３Ｃに示す状態で圧電素子５５１を駆動した場合、インクは、切欠き部５６１が開口部５４１に重なった状態での新たな開口部（図３Ｃの斜線部分）から吐出される。この場合、図３Ｂに示す場合と圧電素子５５１の変位量が同じ場合、図３Ｂに示す場合に比べて、吐出されるインクの吐出速度を高めることができる。
When the piezoelectric element 551 is driven in the state shown in FIG. 3C, ink is ejected from a new opening (the hatched portion in FIG. 3C) in a state where the
シャッター５６が更に対角線Ｌ１と平行に閉塞移動した場合、図３Ｄに示すように、シャッター５６の切欠き部５６１が、開口部５４１に更に重なり、開口部５４１の開口形状を更に小さくする。
When the
ここで、図３Ｄに示すように、切欠き部５６１の直線部５６１ａと直線部５６１ｂと、開口部５４１の直線部５４１ｃと直線部５４１ｄとで囲まれる新たな開口部（図３Ｄの斜線部分）の形状は、開口部５４１の開口形状と相似形となっている。
Here, as shown in FIG. 3D, a new opening (shaded portion in FIG. 3D) surrounded by the
なお、本実施形態では、シャッター５６が開口部５４１を最大に閉塞した状態が図３Ｄに示す状態である。そのため、本実施形態では、図３Ｄに示す状態の開口形状が最も小さい開口形状となる。
In the present embodiment, the state where the
図３Ｄに示す状態で圧電素子５５１を駆動した場合、インクは、切欠き部５６１が開口部５４１に重なった状態での新たな開口部（図３Ｄの斜線部分）から吐出される。この場合、図３Ｃに示す場合と圧電素子５５１の変位量が同じ場合、図３Ｃに示す場合に比べて、吐出されるインクの吐出速度を高めることができる。
When the piezoelectric element 551 is driven in the state shown in FIG. 3D, the ink is ejected from a new opening (hatched portion in FIG. 3D) in a state where the
なお、図３Ａ〜図３Ｄでは、説明の便宜上、１つの開口部５４１、１つの切欠き部５６１を取り上げ、開口部５４１に対するシャッター５６の動作を説明した。しかし、本実施形態の開口部５４１は列状に形成され、シャッター５６（切欠き部５６１）も、図３Ａに示す構成部が列状に連続して形成され、それぞれの開口部５４１に対して、同様の動作を同時に行っている。
3A to 3D, for convenience of explanation, one
また、図３Ａから図３Ｄに示すように、上記の説明では、シャッター５６が開放状態から閉塞状態に至る動作を説明したが、反対の動作として図３Ｄから図３Ａに示すように、閉塞状態から開放状態に至る動作や、又は、中間の状態から開閉する動作も行う。いずれも、シャッター５６の動作は、制御部４による制御に基づき、シャッター駆動部が対角線Ｌ１に平行に動作させる。また、シャッター５６の開閉位置と、インクの吐出のタイミングに関しても制御部４による制御に基づいて行われる。
In addition, as shown in FIGS. 3A to 3D, in the above description, the operation of the
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）本実施形態の流体吐出ヘッド５０において、シャッター５６は、ノズル形成面の下流側に設置され、ノズル５４の開口部５４１の開口形状（正方形）を相似形で小さくするように移動する。これにより、流体吐出ヘッドとして、開口部５４１の開口形状を小さくすることで、吐出されるインクの吐出速度を高めることができる。従って、インク重量が「小」の場合でも、開口形状を小さくすることで吐出速度を高めることができるため、描画の位置精度を向上させることができる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) In the
（２）本実施形態の流体吐出ヘッド５０において、シャッター５６は、開口部５４１の正方形の開口形状を相似形で小さくするため、開口形状が相似形ではなく小さくする場合に比べ、インクの吐出状態への影響を抑制でき、安定した吐出が行える。
(2) In the
（３）本実施形態の流体吐出ヘッド５０において、閉塞されない基本の大きさの開口形状により吐出することで、流量を上げることができるため、開口部５４１に付着や侵入した析出物や塵ケバ等を吐き出すことができる。従って、ノズル５４からのインクの吐出が適切に行われ、描画品質を維持することができる。
(3) In the
（４）本実施形態の流体吐出装置としてのプリンター１は、上述した流体吐出ヘッド５０を備えることにより、描画の位置精度を向上させ、塵ケバ等のノズル５４への付着を抑制することができる。従って、描画品質を向上させる流体吐出装置（プリンター）を実現することができる。
(4) The printer 1 as the fluid ejection device of the present embodiment includes the
〔第２実施形態〕
第２実施形態に係る流体吐出ヘッド５０Ａは、ノズル５７及びシャッター５８の形状が、第１実施形態でのノズル５４及びシャッター５６の形状と異なっている。それ以外は、第１実施形態と同様に構成されている。
[Second Embodiment]
In the
図４Ａ〜図４Ｄは、本実施形態に係るノズル５７の開口部５７１に対してシャッター５８を移動（開閉）させた状態を示す要部の概平面図である。なお、図４Ａ〜図４Ｄは、インクの吐出方向から見た（シャッター５８側から開口部５７１側を見た）平面図としている。
4A to 4D are schematic plan views of main parts showing a state in which the
詳細には、図４Ａは、シャッター５８が開口部５７１を最大に開放した状態を示す概平面図である。図４Ｂは、シャッター５８が移動を開始して切欠き部５８１が開口部５７１の一辺と重なった（接した）状態を示す概平面図である。図４Ｃは、シャッター５８の切欠き部５８１が開口部５７１の内部に移動して（重なって）開口部５７１の開口形状を小さくした状態を示す概平面図である。図４Ｄは、シャッター５８が開口部５７１を最大に閉塞した状態を示す概平面図である。なお、図４Ａ〜図４Ｄにおいて、インクが吐出する場合の開口形状（開口面積）を斜線で示している。
Specifically, FIG. 4A is a schematic plan view showing a state in which the
図４Ａ〜図４Ｄでは、列状に形成される開口部として、２つの開口部５７１、及び２つの切欠き部５８１を示している。開口部５７１及び切欠き部５８１は、それぞれ同様に構成されているため、説明の便宜上、１つの開口部５７１、及び１つの切欠き部５８１を中心に符号を付記する。
4A to 4D show two
図４Ａ〜図４Ｄを参照して、流体吐出ヘッド５０Ａにおけるノズル５７の構成と、シャッター５８の構成及び動作について説明する。
With reference to FIGS. 4A to 4D, the configuration of the
最初に、ノズル５７の開口部５７１について説明する。
本実施形態では、ノズル５７は、ノズル基板６１に三角錐形状でテーパーを有して構成され、図４Ａに示すように、開口端部（開口部５７１）は正三角形の孔となっている。
First, the
In the present embodiment, the
吐出口としての開口部５７１は、正三角形の孔として、互いに隣り合う直線部５７１ａ，５７１ｂ，５７１ｃで構成され、長さもそれぞれ同一である。そして、開口部５７１は、図示省略するが、所定のピッチで列状に形成されている。
The
次に、シャッター５８の構成について説明する。
シャッター５８は、第１実施形態のシャッター５６と同様に、ノズル５７を形成するノズル形成面（ノズル基板６１）の下流側で、ノズル基板６１に密接して設置され、ノズル基板６１の面上を摺動可能に構成されている。また、シャッター５８は板状に構成されている。
Next, the configuration of the
The
シャッター５８は、図４Ａに示すように、列状に形成されるノズル５７に対応する長さで短尺状に形成されている。短尺状に構成されるシャッター５８は、長辺側の一方に辺に、ノズル５７が設置されるピッチに合せて、三角形状に切欠かれた切欠き部５８１が形成されている。三角形状に切欠かれる切欠き部５８１は、直線部５８１ａ，５８１ｂで構成されている。なお、本実施形態では、図４Ａに示すように、切欠き部５８１は、開口部５７１を開放する形状で形成されている。
As shown in FIG. 4A, the
次に、ノズル５７（開口部５７１）に対するシャッター５８の開閉動作について説明する。
Next, the opening / closing operation | movement of the
図４Ａは、シャッター５８が開口部５７１を最大に開放した開放状態を示している。この状態での位置がシャッター５８の初期位置となる。本実施形態では、シャッター５８が最大に開放した開放状態の場合、シャッター５８の切欠き部５８１は、開口部５７１より外側で、開口部５７１を開放する状態で位置している。また、切欠き部５８１の直線部５８１ａ，５８１ｂは、対向する開口部５７１の直線部５７１ａ，５７１ｂと、それぞれ平行となるように位置している。
この状態で圧電素子５５１を駆動した場合、インクは、開口部５７１の正三角形となる開口形状（開口面積）全体から吐出される。
FIG. 4A shows an open state in which the
When the piezoelectric element 551 is driven in this state, the ink is ejected from the entire opening shape (opening area) that is an equilateral triangle of the
シャッター５８の移動において、シャッター５８は、移動することで、開口部５７１の開口形状（正三角形）を相似形で小さくする方向に移動する。本実施形態では、シャッター５８は、図４Ａに示すように、正三角形となる開口部５７１の直線部５７１ｂに平行となるように移動する。
In the movement of the
図４Ａに示す状態から、制御部４の制御に基づき、シャッター駆動部が駆動することで、シャッター５８は、開口部５７１の直線部５７１ｂに平行に、開口部５７１を閉塞するように、移動を開始する。
From the state shown in FIG. 4A, when the shutter driving unit is driven based on the control of the
図４Ｂは、シャッター５８が閉塞移動することにより、切欠き部５８１の直線部５８１ａが、開口部５７１の直線部５７１ａに重なった状態を示している。この状態では、まだ開口部５７１は閉塞されていない。
FIG. 4B shows a state where the
図４Ｂの状態からシャッター５８が更に開口部５７１の直線部５７１ｂに平行に閉塞移動した場合、図４Ｃに示すように、シャッター５８の切欠き部５８１が、開口部５７１に重なり、開口部５７１の開口形状を小さくする。
When the
ここで、図４Ｃに示すように、切欠き部５８１が開口部５７１に重なった状態での開口形状（切欠き部５８１の直線部５８１ａと、開口部５７１の直線部５７１ｂと直線部５７１ｃとで囲まれる新たな開口部（図４Ｃの斜線部分）の形状）は、開口部５７１の開口形状と相似形となっている。
Here, as shown in FIG. 4C, the opening shape in a state where the
図４Ｃに示す状態で圧電素子５５１を駆動した場合、インクは、切欠き部５８１が開口部５７１に重なった状態での新たな開口部（図４Ｃの斜線部分）から吐出される。この場合、図４Ｂに示す場合と圧電素子５５１の変位量が同じ場合、図４Ｂに示す場合に比べて、吐出されるインクの吐出速度を高めることができる。
When the piezoelectric element 551 is driven in the state shown in FIG. 4C, the ink is ejected from a new opening (hatched portion in FIG. 4C) in a state where the
シャッター５８が更に開口部５７１の直線部５７１ｂに平行に閉塞移動した場合、図４Ｄに示すように、シャッター５８の切欠き部５８１が、開口部５７１に更に重なり、開口部５７１の開口形状を更に小さくする。
When the
ここで、図４Ｄに示すように、切欠き部５８１の直線部５８１ａと、開口部５７１の直線部５７１ｂと直線部５７１ｃとで囲まれる新たな開口部（図４Ｄの斜線部分）の形状は、開口部５７１の開口形状と相似形となっている。
Here, as shown in FIG. 4D, the shape of the new opening (shaded part in FIG. 4D) surrounded by the
なお、本実施形態では、シャッター５８が開口部５７１を最大に閉塞した状態が図４Ｄに示す状態である。そのため、本実施形態では、図４Ｄに示す状態の開口形状が最も小さい開口形状となる。
In the present embodiment, the state where the
図４Ｄに示す状態で圧電素子５５１を駆動した場合、インクは、切欠き部５８１が開口部５７１に重なった状態での新たな開口部（図４Ｄの斜線部分）から吐出される。この場合、図４Ｃに示す場合と圧電素子５５１の変位量が同じ場合、図４Ｃに示す場合に比べて、吐出されるインクの吐出速度を高めることができる。
When the piezoelectric element 551 is driven in the state shown in FIG. 4D, ink is ejected from a new opening (hatched portion in FIG. 4D) in a state where the
なお、図４Ａ〜図４Ｄでは、説明の便宜上、１つの開口部５７１、１つの切欠き部５８１を取り上げ、開口部５７１に対するシャッター５８の動作を説明した。しかし、本実施形態の開口部５７１は列状に形成され、シャッター５８（切欠き部５８１）も、図４Ａに示す構成部が列状に連続して形成され、それぞれの開口部５７１に対して、同様の動作を同時に行っている。
4A to 4D, for convenience of explanation, one
また、図４Ａから図４Ｄに示すように、上記の説明では、シャッター５８が開放状態から閉塞状態に至る動作を説明したが、反対の動作として図４Ｄから図４Ａに示すように、閉塞状態から開放状態に至る動作や、又は、中間の状態から開閉する動作も行う。いずれも、シャッター５８の動作は、制御部４による制御に基づき、シャッター駆動部が開口部５７１の直線部５７１ｂに平行に動作させる。また、シャッター５８の開閉位置と、インクの吐出のタイミングに関しても制御部４による制御に基づいて行われる。
4A to 4D, in the above description, the operation of the
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）本実施形態の流体吐出ヘッド５０Ａにおいて、シャッター５８は、ノズル形成面の下流側に設置され、ノズル５７の開口部５７１の開口形状（正三角形）を相似形で小さくするように移動する。これにより、流体吐出ヘッドとして、開口部５７１の開口形状を小さくすることで、吐出されるインクの吐出速度を高めることができる。従って、インク重量が「小」の場合でも、開口形状を小さくすることで吐出速度を高めることができるため、描画の位置精度を向上させることができる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) In the
（２）本実施形態の流体吐出ヘッド５０Ａにおいて、シャッター５８は、開口部５７１の正三角形の開口形状を相似形で小さくするため、開口形状が相似形ではなく小さくする場合に比べ、インクの吐出状態への影響を抑制でき、安定した吐出が行える。
(2) In the
（３）本実施形態の流体吐出ヘッド５０Ａにおいて、閉塞されない基本の大きさの開口形状により吐出することで、流量を上げることができるため、開口部５７１に付着や侵入した析出物や塵ケバ等を吐き出すことができる。従って、ノズル５７からのインクの吐出が適切に行われ、描画品質を維持することができる。
(3) In the
（４）本実施形態の流体吐出装置としてのプリンター１は、上述した流体吐出ヘッド５０Ａを備えることにより、描画の位置精度を向上させ、塵ケバ等のノズル５７への付着を抑制することができる。従って、描画品質を向上させる流体吐出装置（プリンター）を実現することができる。
(4) The printer 1 as the fluid ejection device according to the present embodiment includes the
〔第１変形例〕
第１変形例は、第１実施形態でのノズル５４及びシャッター５６に対する変形例となる。図５Ａは、第１変形例に係る流体吐出ヘッド５０Ｂでの、シャッター７１が開口部７０１を最大に開放した状態を示す概平面図である。図５Ｂは、シャッター７１が開口部７０１を最大に閉塞した状態を示す概平面図である。なお、図５Ａ、図５Ｂにおいて、インクが吐出する場合の開口形状（開口面積）を斜線で示している。
[First Modification]
The first modification is a modification of the
本変形例では、図５Ａに示すように、ノズル７０の開口形状は第１実施形態のノズル５４の開口形状と同様に正方形をなしている。ノズル７０が第１実施形態のノズル５４と異なる点は、列状に設置される場合の開口部７０１の向きである。
In the present modification, as shown in FIG. 5A, the opening shape of the
本変形例の開口部７０１は、隣り合う直線部７０１ａ，７０１ｂ，７０１ｃ，７０１ｄで構成されるとした場合、直線部７０１ａと直線部７０１ｂとの交点Ｐ５と、直線部７０１ｃと直線部７０１ｄとの交点Ｐ６とを結ぶ対角線Ｌ２が、ノズル７０が設置される列方向に対して垂直となる向きに設定されている。
When the
シャッター７１は、第１実施形態のシャッター５６と同様にノズル基板６１に密接して設置され、ノズル基板６１の面上を摺動可能に構成されている。本変形例のシャッター７１が第１実施形態のシャッター５６と異なる点は、シャッター７１の切欠き部７１１の形状と、列方向に対する移動の向きである。
The
シャッター７１は、図５Ａに示すように、列状に形成されるノズル７０に対応する長さで短尺状に形成されている。シャッター７１は、長辺側の一方の辺に、ノズル７０が設置されるピッチに合せて、三角形状に切欠かれた切欠き部７１１が形成されている。三角形状に切欠かれる切欠き部７１１は、直線部７１１ａ，７１１ｂで構成されている。
As shown in FIG. 5A, the
また、シャッター７１の切欠き部７１１は、開放状態では、開口部７０１より外側で、開口部７０１を開放する状態で位置している。また、切欠き部７１１の直線部７１１ａ，７１１ｂは、対向する開口部７０１の直線部７０１ａ，７０１ｂと、それぞれ平行となるように位置している。
Further, the
シャッター７１は、移動することで、開口部７０１の開口形状（正方形）を相似形で小さくする方向に移動する。本変形例では、シャッター７１は、正方形となる開口部７０１の対角線Ｌ２に平行に移動する。なお、シャッター７１の切欠き部７１１の直線部７１１ａと直線部７１１ｂとの交点Ｐ７は、対角線Ｌ２上に位置している。
When the
シャッター７１が開口部７０１の対角線Ｌ２に平行に移動することにより、開口部７０１の開口形状を相似形で小さくして、図５Ｂに示すように、開口部７０１を最大に閉塞する状態まで移動する。
When the
上述した第１変形例によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する他、以下の効果を奏することができる。
（１）本変形例の流体吐出ヘッド５０Ｂによれば、シャッター７１は、開口部７０１の向きにより、ノズル７０が設置される列方向に対して垂直方向に移動させる。なお、第１実施形態では、開口部５４１の向きにより、ノズル５４が設置される列方向に対して略４５度方向に移動させることになる。このように、シャッターの移動方向を開口部の設置される向きにより決めることができ、シャッターの移動方向を選択する自由度を増すことができる。
According to the first modified example described above, the following effects can be obtained in addition to the same effects as the first embodiment.
(1) According to the
（２）本変形例の流体吐出ヘッド５０Ｂによれば、シャッター７１の形状が第１実施形態のシャッター５６の形状に比べで簡易であり、また、隣り合う切欠き部７１１のピッチを狭くすることができるため、列方向におけるノズル７０の設置密度を向上させることができる。
(2) According to the
なお、上述した実施形態、変形例に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更や改良等を加えて実施することが可能である。他の変形例を以下に述べる。 In addition, it is not limited to embodiment mentioned above and a modification, It is possible to add and implement various changes, improvement, etc. in the range which does not deviate from the summary. Other modifications will be described below.
上記、第１、第２実施形態、及び第１変形例に限定はされず、ノズル（開口部）の設置される向き、シャッターの切欠き部の形状、シャッターの移動の方向などを、所望する流体吐出ヘッドの構成に対応させて、適宜、設定することができる。 The present invention is not limited to the first and second embodiments and the first modification, and the direction in which the nozzle (opening) is installed, the shape of the notch of the shutter, the direction of movement of the shutter, and the like are desired. It can be set as appropriate according to the configuration of the fluid ejection head.
上記、第１、第２実施形態、及び第１変形例における、シャッターの最大の閉塞位置には限定されず、所望する流体吐出ヘッドの仕様に対応させて、シャッターの最大の閉塞位置を適宜設定することができる。 The maximum closing position of the shutter in the first, second embodiment, and the first modified example is not limited to the maximum closing position of the shutter, and the maximum closing position of the shutter is appropriately set according to the desired specification of the fluid ejection head. can do.
上記、第１実施形態では、シャッター５６を用いて、ノズル５４の開口部５４１の形状を相似形で小さくすることで、インクの吐出速度を高めている。しかし、シャッター５６を更に移動させることにより、切欠き部５６１以外のシャッター５６の領域で、ノズル５４の開口部５４１全体を閉塞することもできる。開口部５４１全体を閉塞することにより、インクのタレ防止を行うことができる。また、ノズル５４内部のインクの乾燥やノズル５４への塵ケバの付着を防止することができる。これは、第２実施形態、第１変形例においても同様である。
In the first embodiment, the ink ejection speed is increased by using the
上記、プリンター１のヘッド機構５は、印刷媒体の幅寸法と同等の長さを有して形成されるラインヘッドとして構成されている。しかし、これには限られず、ヘッド機構は、印刷媒体の搬送方向に対して垂直方向で正逆方向に往復移動させながら印刷を行う通常のヘッドとして構成されていてもよい。
The
１…流体吐出装置としてのプリンター、５…ヘッド機構、５０，５０Ａ，５０Ｂ…流体吐出ヘッド、５４，５７，７０…ノズル、５６，５８，７１…シャッター、６１…ノズル形成面を構成するノズル基板、５４１，５７１，７０１…開口部、５６１，５８１，７１１…切欠き部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Printer as a fluid discharge apparatus, 5 ... Head mechanism, 50, 50A, 50B ... Fluid discharge head, 54, 57, 70 ... Nozzle, 56, 58, 71 ... Shutter, 61 ... Nozzle substrate which comprises a nozzle formation surface , 541, 571, 701... Opening, 561, 581, 711.
Claims (4)
前記ノズル形成面の下流側に設置されるシャッターと、を備え、
前記シャッターは、前記開口部の開口形状を相似形で小さくするように移動することを特徴とする流体吐出ヘッド。 A nozzle forming surface on which a nozzle is formed having an opening for discharging a fluid;
A shutter installed on the downstream side of the nozzle forming surface,
The fluid ejecting head according to claim 1, wherein the shutter moves so as to reduce the opening shape of the opening in a similar manner.
前記開口形状は正方形であることを特徴とする流体吐出ヘッド。 The fluid ejection head according to claim 1,
The fluid discharge head according to claim 1, wherein the opening shape is a square.
前記開口形状は正三角形であることを特徴とする流体吐出ヘッド。 The fluid ejection head according to claim 1,
The fluid discharge head according to claim 1, wherein the opening shape is a regular triangle.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017086947A JP2018183927A (en) | 2017-04-26 | 2017-04-26 | Fluid discharge head and fluid discharge device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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