JP2019025776A - Liquid discharge device and liquid discharge method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体吐出装置および液体吐出方法に関する。 The present invention relates to a liquid ejection apparatus and a liquid ejection method.
特許文献１には、液滴を吐出するノズルと、ノズルに連通する圧力室とを備え、圧力室内の圧力を変化させてノズルから液体を吐出する液体吐出装置が開示されている。
しかし、特許文献１の液体吐出装置では、圧力室内において液体の濃度の濃淡が生じた場合に、ノズルから吐出される液滴の濃度においても濃淡が生じる虞があった。このため、圧力室内における液体の濃度の濃淡を抑制する技術が望まれていた。
However, in the liquid ejecting apparatus of
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.
（１）本発明の一形態によれば、液体吐出装置が提供される。この液体吐出装置は、液体を吐出するためのノズルに連通孔を介して連通する圧力室と、前記圧力室に前記液体を供給する供給流路と、前記圧力室の容積を変化させることにより、前記ノズルから前記液体を吐出させる容積変更部と、前記圧力室の壁面を構成し、前記連通孔に対してスライド移動可能なスライド部と、前記スライド部を前記連通孔に対してスライド移動させるためのアクチュエーターと、前記ノズルから前記液体を吐出させるたびに、前記アクチュエーターにより、前記スライド部を前記連通孔に対してスライド移動させる制御を行う制御部と、を備える。このような形態の液体吐出装置によれば、ノズルから液体を吐出させるたびに、スライド部を連通孔に対してスライド移動させることにより、スライド部内に形成された圧力室内の液体を攪拌することができるため、圧力室内における液体の濃度の濃淡を抑制することができる。 (1) According to one aspect of the present invention, a liquid ejection apparatus is provided. The liquid ejection device includes a pressure chamber that communicates with a nozzle for ejecting liquid via a communication hole, a supply channel that supplies the liquid to the pressure chamber, and a volume of the pressure chamber. A volume changing portion for discharging the liquid from the nozzle; a slide portion that constitutes a wall surface of the pressure chamber; and a slide portion that is slidable with respect to the communication hole; and the slide portion to be slid with respect to the communication hole. And a control unit that controls to slide the slide portion with respect to the communication hole by the actuator each time the liquid is ejected from the nozzle. According to the liquid ejection device of this configuration, the liquid in the pressure chamber formed in the slide portion can be agitated by sliding the slide portion with respect to the communication hole each time the liquid is ejected from the nozzle. Therefore, the density of the liquid concentration in the pressure chamber can be suppressed.
（２）上記形態の液体吐出装置において、前記スライド部は、前記アクチュエーターにより、前記供給流路に対してスライド移動可能であり、前記制御部は、前記アクチュエーターによって前記スライド部を前記供給流路に対してスライド移動させることにより、前記圧力室と前記供給流路との間の連通を遮断した状態において、前記ノズルから前記液体を吐出させてもよい。このような液体吐出装置によれば、圧力室と供給流路との間の連通を遮断した状態においてノズルから液体を吐出させることにより、容積変更部が圧力室内の液体に付与する圧力が供給流路から逃げることを抑制できる。 (2) In the liquid ejection device according to the aspect described above, the slide portion can be slid with respect to the supply flow path by the actuator, and the control unit can move the slide portion to the supply flow path by the actuator. On the other hand, the liquid may be ejected from the nozzle in a state where the communication between the pressure chamber and the supply flow path is blocked by sliding. According to such a liquid discharge device, the pressure applied to the liquid in the pressure chamber by the volume changing unit is supplied to the supply flow by discharging the liquid from the nozzle in a state where the communication between the pressure chamber and the supply flow path is blocked. Escape from the road can be suppressed.
（３）上記形態の液体吐出装置において、さらに、前記圧力室から前記液体を排出する排出流路と、前記排出流路から排出された前記液体を前記供給流路に再供給する循環流路と、を備えてもよい。このような形態の液体吐出装置によれば、液体を効率的に利用することができる。 (3) In the liquid ejection device according to the above aspect, a discharge flow path for discharging the liquid from the pressure chamber, and a circulation flow path for resupplying the liquid discharged from the discharge flow path to the supply flow path , May be provided. According to the liquid ejection apparatus having such a configuration, the liquid can be efficiently used.
（４）上記形態の液体吐出装置において、前記圧力室を複数組備え、前記スライド部は、複数の前記圧力室の壁面を構成してもよい。このような形態の液体吐出装置によれば、複数の圧力室がスライド部に設けられているため、構造を簡素化することができる。 (4) In the liquid ejection device according to the above aspect, a plurality of the pressure chambers may be provided, and the slide portion may constitute a wall surface of the plurality of pressure chambers. According to the liquid ejecting apparatus having such a configuration, since the plurality of pressure chambers are provided in the slide portion, the structure can be simplified.
本発明は、上述した液体吐出装置としての形態以外にも、種々の形態で実現することが可能である。例えば、液体吐出装置によって実行される液体吐出方法や、液体吐出装置を制御するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムが記録された一時的でない有形な記録媒体等の形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various forms other than the form as the liquid ejection apparatus described above. For example, the present invention can be realized in the form of a liquid discharge method executed by the liquid discharge device, a computer program for controlling the liquid discharge device, a non-temporary tangible recording medium on which the computer program is recorded, and the like.
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．液体吐出装置の構成：
図１は、本発明の第１実施形態における液体吐出装置１００の概略構成を示す説明図である。液体吐出装置１００は、タンク１０と、加圧ポンプ２０と、供給流路３０と、ヘッド部２００と、制御部４０と、を備える。本実施形態では、液体吐出装置１００は、溶質と溶媒とを含む液体を吐出する装置である。
A. First embodiment:
A1. Configuration of liquid ejection device:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a
タンク１０には液体が収容されている。液体としては、例えば、所定の粘度を有するインクが例示できる。所定の粘度としては、室温（２５℃）にて５０ｍＰａ・ｓ以上４０，０００ｍＰａ・ｓ以下が例示できる。タンク１０内の液体は、加圧ポンプ２０により供給流路３０を通じてヘッド部２００に供給される。加圧ポンプ２０は、例えば、１０ｋＰａから１０ＭＰａの圧力を液体に付与する。ヘッド部２００に供給された液体は、ヘッド部２００により吐出される。ヘッド部２００の動作は、制御部４０により制御される。
The
制御部４０は、ＣＰＵやメモリーを備えたコンピューターとして構成されており、メモリーに記憶された制御プログラムを実行することにより、種々の処理を実現する。制御プログラムは、一時的でない有形な種々の記録媒体に記録されていてもよい。
The
図２は、ヘッド部２００の概略構成を示す説明図である。ヘッド部２００は、ノズル２１１と、圧力室２１０と、容積変更部２２０と、スライド部２３０とを備える。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the
圧力室２１０は、液体が供給される部屋である。圧力室２１０は、液体を外部に吐出するためのノズル２１１に連通孔２７２を介して連通可能な構成となっている。圧力室２１０には、圧力室２１０に液体を供給する流路である供給流路３０が接続されている。本実施形態では、供給流路３０、ノズル２１１及び連通孔２７２が形成された部材のことを本体部材２７０という。
The
圧力室２１０の一壁面は、容積変更部２２０により構成されている。また、圧力室２１０の他の壁面は、連通孔２７２に対してスライド移動可能なスライド部２３０により構成されている。圧力室２１０から液体が漏洩することを抑制するために、容積変更部２２０とスライド部２３０との間には、円環状のシール部材２１５が配置されている。
One wall surface of the
容積変更部２２０は、圧力室２１０の容積を変化させて圧力室２１０内を加圧することにより、ノズル２１１から液体を吐出させる部材である。本実施形態では、容積変更部２２０は、振動板２２１と、ピエゾアクチュエーター２２２とを備える。ピエゾアクチュエーター２２２は、複数の圧電材料が積層された構成を有しており、各圧電材料へ電圧が印加されることによって、その積層方向の長さが変化する。
The
容積変更部２２０のピエゾアクチュエーター２２２は、振動板２２１と接しており、振動板２２１を変位させる。ピエゾアクチュエーター２２２は、制御部４０により駆動される。制御部４０は、ピエゾアクチュエーター２２２を制御することによって、振動板２２１を圧力室２１０の内部に向けて変位させることにより、圧力室２１０の容積を小さくし、圧力室２１０内の圧力を高める。そして、圧力室２１０内の圧力がノズル２１１内の液体のメニスカス耐圧を超えると、ノズル２１１から液体が吐出される。
The
スライド部２３０は、供給流路３０と連通可能な第１孔２３１と、ノズル２１１と連通可能な第２孔２３３とを備える。スライド部２３０の第１孔２３１と第２孔２３３とは、いずれも断面が円形状となっており、スライド部２３０の第１孔２３１は、第２孔２３３に対して断面積が大きい構成となっている。
The
図３及び図４は、図２におけるＩＩＩの方向から見たときの説明図である。つまり、図３及び図４は、圧力室２１０を容積変更部２２０側から見たときの状態を示す。図３は、圧力室２１０とノズル２１１とが連通している状態を示し、図４は、圧力室２１０とノズル２１１との間の連通が遮断されている状態を示す。なお、構成の理解を容易にする観点から、図３及び図４において、容積変更部２２０の記載を省略する。また、「連通」とは「流体が流通できるように連なっていること」を示す。
3 and 4 are explanatory diagrams when viewed from the direction of III in FIG. That is, FIG.3 and FIG.4 shows the state when the
スライド部２３０は、連通孔２７２に対してスライド移動させるためのアクチュエーター２４０と接しており、本体部材２７０に対してスライド移動可能な部材である。本実施形態では、アクチュエーター２４０は、押込機構２４２（紙面右側）とバネ２４４（紙面左側）とを備え、スライド部２３０は、本体部材２７０に対して、紙面左右方向にスライド移動する。押込機構２４２は、制御部４０により駆動される。
The
図３では、制御部４０が押込機構２４２を制御することによって、押込機構２４２を縮ませることにより、バネ２４４を伸ばすとともに、本体部材２７０に対してスライド部２３０を紙面右側に移動させる。これにより、圧力室２１０側から見たときに、スライド部２３０の第２孔２３３がノズル２１１に通じる流路と重なる位置となる。このため、圧力室２１０とノズル２１１とが連通する。
In FIG. 3, the
図４では、制御部４０が押込機構２４２を制御することによって、押込機構２４２をスライド部２３０に向かって伸ばすことにより、バネ２４４を縮めるとともに、本体部材２７０に対してスライド部２３０を紙面左側に移動させる。これにより、圧力室２１０側から見たときに、スライド部２３０の第２孔２３３がノズル２１１に通じる流路と重ならない位置となる。このため、圧力室２１０とノズル２１１とが遮断される。
In FIG. 4, the
ここで、本体部材２７０とスライド部２３０とが、ノズル２１１と圧力室２１０との間に形成されており、圧力室２１０とノズル２１１との間の連通を遮断可能な遮断部として機能する。なお、スライド部２３０の第１孔２３１は、第２孔２３３に対して断面積が大きい構成となっているため、スライド部２３０の本体部材２７０に対するスライド移動の有無にかかわらず、第１孔２３１は、供給流路３０と連通している。
Here, the
Ａ２．液体吐出方法：
図５は、制御部４０により実行される液体吐出方法の処理内容を表すタイミングチャートである。図５の横軸は、経過時間を示し、縦軸は、遮断部の開閉と、圧力室２１０の容積の変化とを示す。図５には、液体を一滴吐出する際の吐出制御処理が示されている。このため、液体を連続的に吐出する場合には、制御部４０により、吐出制御処理が連続して繰り返し行われる。
A2. Liquid ejection method:
FIG. 5 is a timing chart showing the processing contents of the liquid ejection method executed by the
まず、図５に示す時間ｔ０から時間ｔ１までにおいて、制御部４０は、ノズル２１１と圧力室２１０とを遮断した待機状態とする。具体的には、制御部４０は、アクチュエーター２４０を制御することによって、本体部材２７０に対してスライド部２３０をスライド移動させることにより、ノズル２１１と圧力室２１０とを遮断した状態とする。なお、待機状態において、ノズル２１１には液体が満たされている。
First, from time t0 to time t1 shown in FIG. 5, the
次に、時間ｔ１から時間ｔ２にかけて、制御部４０は、アクチュエーター２４０を制御することによって、本体部材２７０に対してスライド部２３０をスライド移動させる。これにより、時間ｔ１から時間ｔ２にかけて、制御部４０は、ノズル２１１と圧力室２１０とを遮断した状態から、ノズル２１１と圧力室２１０とを連通した状態に移行させる。
Next, from time t <b> 1 to time t <b> 2, the
そして、ノズル２１１と圧力室２１０とを連通させた状態において、時間ｔ２から時間ｔ３にかけて、制御部４０は、液体吐出制御を行う。具体的には、制御部４０は、容積変更部２２０を制御して圧力室２１０の容積を小さくすることにより、圧力室２１０に連通したノズル２１１から液体を吐出させる。この液体吐出制御において、制御部４０は、圧力室２１０の容積を急激に減少させることにより、ノズル２１１内の液体の圧力をメニスカス耐圧を超える圧力とし、この結果として、液体をノズル２１１から吐出させる。本実施形態では、圧力室２１０の容積を急激に減少させた後、制御部４０は、容積変更部２２０によって圧力室２１０内の容積を少しだけ大きくする処理を行う。このようにすることにより、ノズル２１１から吐出した液滴とノズル２１１内に留まっている液体とを分離することができるため、確実に液滴が吐出できる。
Then, in a state where the
その後、時間ｔ３から時間ｔ４にかけて、制御部４０は、アクチュエーター２４０を制御することによって、本体部材２７０に対してスライド部２３０をスライド移動させることにより、ノズル２１１と圧力室２１０とを遮断した状態にする。
Thereafter, from time t3 to time t4, the
そして、確実にノズル２１１と圧力室２１０とを遮断させるために、時間ｔ４から時間ｔ５において、制御部４０は、待機時間を設ける。その後、時間ｔ５から時間ｔ６にかけて、制御部４０は、容積変更部２２０を制御して圧力室２１０の容積を大きくすることによって、圧力室２１０内を減圧することにより、供給流路３０から圧力室２１０に液体が流入する。本実施形態では、圧力室２１０とノズル２１１とを遮断した状態において、供給流路３０から圧力室２１０に液体を流入させる。以上により、液体を一滴吐出する際の吐出制御処理が終了する。
In order to reliably shut off the
上述したように、第１実施形態の液体吐出装置１００によれば、圧力室２１０とノズル２１１とを遮断する際、スライド部２３０が連通孔２７２に対してスライド移動する。このため、スライド部２３０内に形成された圧力室２１０内の液体を攪拌することができる。この結果として、圧力室２１０内において液体の濃淡が生じている場合に、この濃淡を抑制できるとともに、圧力室２１０内に液体内の沈降成分が堆積することを抑制することができる。
As described above, according to the
また、第１実施形態の液体吐出装置１００では、時間ｔ５から時間ｔ６において、供給流路３０から圧力室２１０に液体を流入させるとき、圧力室２１０とノズル２１１とが遮断されている。このようにすることにより、ノズル２１１から圧力室２１０に気体が侵入することを抑制できる。この結果として、第１実施形態の液体吐出装置１００によれば、圧力室２１０内に気体が侵入することによる圧力室２１０内の圧力変動が抑制でき、液体の吐出量を安定化させることができる。
In the
また、圧力室２１０とノズル２１１とを遮断した状態において、液体を圧力室２１０に流入させるため、時間ｔ５から時間ｔ６までの間において、圧力室２１０の容積を大きくすることによって生じる減圧を利用して、液体を迅速に圧力室２１０へ供給できる。特に、圧力室２１０内の液体の粘度が高い場合、ノズル２１１から液体を吐出するために容積変更部２２０が減少させる圧力室２１０の容積は大きくなる。この結果として、液体吐出後に、容積変更部２２０が増加させる圧力室２１０の容積についても大きくなる。このような場合においても、第１実施形態の液体吐出装置１００によれば、ノズル２１１から圧力室２１０に気体が侵入することを抑制できる。
Further, in order to allow the liquid to flow into the
また、圧力室２１０とノズル２１１とを遮断した状態において、液体を圧力室２１０に流入させるため、ノズル２１１から液体が漏れ出ることを考慮しなくて済むため、供給流路３０内を高圧にした状態での圧力室２１０への液体の充填が可能となる。このため、圧力室２１０への液体の充填時間を短縮することができる。
In addition, since the liquid flows into the
Ｂ．第２実施形態：
図６は、第２実施形態における液体吐出装置１００ｂの概略構成を示す説明図である。液体吐出装置１００ｂは、第１実施形態の液体吐出装置１００と同様に、タンク１０と、加圧ポンプ２０と、供給流路３０と、ヘッド部２００ｂと、制御部４０とを備える。これらに加え、液体吐出装置１００ｂは、排出流路５０と、液体貯留部６０と、負圧発生源７０と、循環流路８０と、を備える。
B. Second embodiment:
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of the
排出流路５０は、ヘッド部２００ｂの圧力室２１０に接続されている。本実施形態では、圧力室２１０から吐出されなかった液体は、排出流路５０を通じて液体貯留部６０に排出される。液体貯留部６０には、負圧発生源７０が接続されている。負圧発生源７０は、液体貯留部６０内を負圧にすることにより、排出流路５０を通じてヘッド部２００ｂから液体を吸引する。負圧発生源７０は、例えば、ポンプを用いて構成可能である。本実施形態において、加圧ポンプ２０および負圧発生源７０は、供給流路３０と排出流路５０とに差圧を発生させて供給流路３０に液体を供給する液体供給部として機能する。なお、加圧ポンプ２０および負圧発生源７０のいずれか一方を省略して、加圧ポンプ２０または負圧発生源７０のいずれか単体で液体供給部を構成してもよい。
The
本実施形態では、液体貯留部６０とタンク１０とは、循環流路８０によって接続されている。液体貯留部６０に貯留された液体は、循環流路８０を通じてタンク１０に戻され、再び、加圧ポンプ２０によってヘッド部２００に供給される。つまり、循環流路８０は、排出流路５０から排出された液体を、供給流路３０に再供給する機能を有する。循環流路８０には、液体貯留部６０から液体を吸引するためのポンプが備えられていてもよい。また、循環流路８０には、異物除去フィルターや脱気モジュールが備えられていてもよい。なお、循環流路８０を省略し、液体吐出装置１００ｂを、液体を循環させない構成とすることも可能である。
In the present embodiment, the
図７は、ヘッド部２００ｂを容積変更部２２０側から見た時の状態を示す説明図である。ここで、図７は、第１実施形態の図３と対応している。第２実施形態のヘッド部２００ｂは、スライド部２３０の第１孔２３１ｂの断面が楕円形状となっており、スライド部２３０の本体部材２７０に対するスライド移動の有無にかかわらず、供給流路３０および排出流路５０が圧力室２１０と連通する構成となっている。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a state when the
第２実施形態の液体吐出装置１００ｂによれば、循環流路８０を備えているので、液体を効率的に利用することができる。また、本実施形態の液体吐出装置１００ｂは、圧力室２１０から吐出されなかった液体を、排出流路５０を通じて排出することができるので、ヘッド部２００ｂ内に液体内の沈降成分が堆積することを抑制することができる。
According to the
Ｃ．第３実施形態：
図８は、第３実施形態におけるヘッド部２００ｃの概略構成を示す説明図である。第３実施形態は、第１実施形態と比較して、押込機構２４２とバネ２４４との間に、複数の圧力室２１０を備える点で異なる。第３実施形態では、スライド部２３０がスライド移動する方向に沿って複数の圧力室２１０が配置されている。
C. Third embodiment:
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the
第３実施形態では、ノズル２１１と圧力室２１０とを複数組備え、スライド部２３０は、複数の圧力室２１０の壁面を構成する。このようにすることにより、第３実施形態によれば、複数の圧力室２１０がスライド部２３０に設けられているため、構造を簡素化することができる。
In the third embodiment, a plurality of sets of
第３実施形態では、全てのノズル２１１の吐出を同時に行う制御も可能であり、ノズル２１１ごとに液体の吐出の有無を制御することも可能である。以下、第３実施形態において、ノズル２１１ごとに液体の吐出の有無を制御する方法について説明する。
In the third embodiment, it is possible to control all the
図９は、制御部４０により実行される液体吐出方法の処理内容を表すタイミングチャートである。図９の横軸は、経過時間を示し、縦軸は、遮断部の開閉と、圧力室２１０の容積の変化とを示す。圧力室２１０の容積の変化は、液体を吐出するノズル２１１と、液体を吐出しないノズル２１１についてそれぞれ示す。ここで、液体を吐出するノズル２１１における容積変更部２２０の制御は第１実施形態と同じであるため、以下では、液体を吐出しないノズル２１１における容積変更部２２０の制御について説明する。
FIG. 9 is a timing chart showing the processing contents of the liquid ejection method executed by the
液体の吐出時において、制御部４０は、ノズル２１１から液体を排出するために容積変更部２２０のピエゾアクチュエーター２２２が振動板２２１を押す動作をさせる。一方、液体の非吐出時において、制御部４０は、ノズル２１１から液体を排出させないためにピエゾアクチュエーター２２２が振動板２２１を引っ張る動作をさせる。具体的には、液体を吐出しないノズル２１１に対応する容積変更部２２０を以下のように制御する。
When discharging the liquid, the
時間ｔ１から時間ｔ４にかけて、制御部４０は、アクチュエーター２４０を制御することによって、本体部材２７０に対してスライド部２３０をスライド移動させることにより、ノズル２１１と圧力室２１０とを連通した状態にする。このため、時間ｔ１から時間ｔ４において、液体を吐出しないノズル２１１に対応する圧力室２１０においても、一定量の液体が供給流路３０から供給される。このため、時間ｔ１から時間ｔ５まで、制御部４０は、容積変更部２２０を制御することにより、圧力室２１０の容積を徐々に大きくする。このようにすることにより、ノズル２１１内の液体の圧力がメニスカス耐圧を超えない圧力とすることができるため、液体がノズル２１１から吐出されることを、より確実に防止できる。そして、時間ｔ５から時間ｔ６にかけて、制御部４０は、容積変更部２２０を制御することにより、圧力室２１０の容積を待機状態における容積まで小さくする。このようにすることにより、時間ｔ１から時間ｔ５にかけて圧力室２１０内に流入した液体を供給流路３０に戻すことができる。但し、液体を吐出しないノズル２１１について、図９に示すような容積変化を行わなくてもよい。図９に示すような容積変化を行わないことにより、制御を簡便化することができる。
From time t <b> 1 to time t <b> 4, the
以上のように、第３実施形態によれば、スライド部２３０のスライド移動を一括制御した場合においても、ノズル２１１ごとに液体の吐出の有無を制御できる。
As described above, according to the third embodiment, whether or not the liquid is discharged can be controlled for each
Ｄ．第４実施形態：
図１０は、第４実施形態におけるヘッド部２００ｄの概略構成を示す説明図である。第３実施形態は、スライド移動する方向に沿って複数の圧力室２１０を備えるが、第４実施形態は、スライド移動する方向と交わる方向に沿って複数の圧力室２１０を備える点が異なる。このような形態としても、圧力室２１０内の液体を攪拌することができる。
D. Fourth embodiment:
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the
Ｅ．第５実施形態：
図１１及び図１２は、第５実施形態におけるヘッド部２００ｅの概略構成を示す模式図である。第５実施形態は、第１実施形態と比較して、スライド部２３０の第１孔２３１ｅと第２孔２３３ｅの大きさが異なる。第５実施形態のヘッド部２００ｅでは、第２孔２３３ｅは、第１孔２３１ｅに対して断面積が大きい構成となっている。このため、スライド部２３０ｅの本体部材２７０に対するスライド移動の有無にかかわらず、ノズル２１１に連通する流路が圧力室２１０と連通する構成となっている。図１１は、圧力室２１０と供給流路３０とが連通している状態を示し、図１２は、圧力室２１０と供給流路３０が遮断されている状態を示す。
E. Fifth embodiment:
11 and 12 are schematic views showing a schematic configuration of the
図１１では、制御部４０が押込機構２４２を制御することによって、押込機構２４２を縮ませることにより、バネ２４４を伸ばすとともに、本体部材２７０に対してスライド部２３０ｅを紙面右側に移動させる。これにより、圧力室２１０側から見たときに、圧力室２１０の第１孔２３１ｅが供給流路３０と重なる位置となる。このため、圧力室２１０と供給流路３０とが連通する。
In FIG. 11, the
図１２では、制御部４０が押込機構２４２を制御することによって、押込機構２４２をスライド部２３０に向かって伸ばすことにより、バネ２４４を縮めるとともに、本体部材２７０に対してスライド部２３０ｅを紙面左側に移動させる。これにより、圧力室２１０側から見たときに、圧力室２１０の第１孔２３１ｅが供給流路３０と重なる位置となる。このため、圧力室２１０と供給流路３０とが遮断される。
In FIG. 12, the
第５実施形態では、制御部４０は、圧力室２１０と供給流路３０との間の連通を遮断した状態において、ノズル２１１から液体を吐出させる。このようにすることにより、容積変更部２２０が圧力室２１０内の液体に付与する圧力が供給流路３０から逃げることを抑制できる。この結果として、第５実施形態では、高粘度の液体の吐出が可能となるとともに、ピエゾアクチュエーター２２２の小型化が可能となる。
In the fifth embodiment, the
Ｆ．第６実施形態：
Ｆ１．液体吐出装置の構成：
図１３は、第６実施形態におけるヘッド部２００ｆの概略構成を示す説明図である。第６実施形態は、第５実施形態と比較して、押込機構２４２とバネ２４４との間に、スライド部２３０ｅのスライド方向に沿って複数の圧力室２１０が配置されている点が異なる。
F. Sixth embodiment:
F1. Configuration of liquid ejection device:
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a
Ｆ２．液体吐出方法：
図１４は、制御部４０により実行される液体吐出方法の処理内容を表すタイミングチャートである。図１４の横軸は、経過時間を示し、縦軸は、遮断部の開閉と、圧力室２１０の容積の変化とを示す。圧力室２１０の容積の変化は、液体を吐出するノズル２１１と、液体を吐出しないノズル２１１とについてそれぞれ示す。図１４には、液体を一滴吐出する際の吐出制御処理が示されている。このため、液体を連続的に吐出する場合には、制御部４０により、吐出制御処理が連続して繰り返し行われる。
F2. Liquid ejection method:
FIG. 14 is a timing chart showing the processing contents of the liquid ejection method executed by the
まず、図１４に示す時間ｔ０から時間ｔ１２において、制御部４０は、アクチュエーター２４０を制御することによってスライド部２３０ｅを供給流路３０に対してスライド移動させることにより、供給流路３０と圧力室２１０とを遮断した状態とする。その後、時間ｔ１２から時間ｔ１４において、制御部４０は、アクチュエーター２４０を制御することによって、供給流路３０と圧力室２１０とを連通した状態とする。
First, from time t0 to time t12 shown in FIG. 14, the
液体を吐出するノズル２１１に対応する容積変更部２２０は、制御部４０により液体吐出制御がなされる。具体的には、時間ｔ１１から時間ｔ１２にかけて、制御部４０は、容積変更部２２０を制御して圧力室２１０の容積を小さくすることにより、圧力室２１０に連通したノズル２１１から液体を吐出させた後、容積変更部２２０によって、待機状態と同じ容積まで圧力室２１０内の容積を大きくする。つまり、制御部４０は、圧力室２１０と供給流路３０との間の連通を遮断した状態において、ノズル２１１から液体を吐出させる。このようにすることにより、容積変更部２２０が圧力室２１０内の液体に付与する圧力が供給流路３０から逃げることを抑制できる。
The
一方、液体を吐出しないノズル２１１に対応する容積変更部２２０は、制御部４０により以下の制御がなされる。具体的には、時間ｔ１１から時間ｔ１３にかけて、制御部４０は、容積変更部２２０を制御することによって、ピエゾアクチュエーター２２２が振動板２２１を引っ張る動作をさせた後、圧力室２１０の容積を徐々に大きくする。このようにすることにより、供給流路３０と圧力室２１０とが連通した状態である時間ｔ１２から時間ｔ１４までの間において、供給流路３０から圧力室２１０に流入する液体の容積を確保することができる。また、液体を吐出するノズル２１１に対応する圧力室２１０へ供給流路３０から液体が流入することによって供給流路３０内の圧力が減少したタイミングにおいて、液体を供給流路３０へ戻すことができる。このため、液体がノズル２１１から吐出されることをより確実に防止できる。但し、液体を吐出しないノズル２１１に関して、図１４に示すような容積変化を行わなくてもよい。図１４に示すような容積変化を行わないことにより、制御を簡便化することができる。
On the other hand, the
Ｇ．第７実施形態：
図１５は、第７実施形態におけるヘッド部２００ｇの概略構成を示す説明図である。第７実施形態は、第５実施形態（図１１参照）と比較して、排出流路５０とも接続されている点が異なる。第７実施形態では、スライド部２３０ｇは、排出流路５０と圧力室２１０とを連通可能な第３孔２３５ｇを備える。スライド部２３０ｇが本体部材２７０に対してスライド移動することにより、排出流路５０は、圧力室２１０に対する連通と遮断とが可能となる。第７実施形態において、制御部４０は、圧力室２１０と排出流路５０との間の連通を遮断した状態において、ノズル２１１から液体を吐出させる。このようにすることにより、容積変更部２２０が圧力室２１０内の液体に付与する圧力が排出流路５０から逃げることを抑制できる。
G. Seventh embodiment:
FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a
Ｈ．第８実施形態：
図１６、図１７及び図１８は、第８実施形態におけるヘッド部２００ｈの概略構成を示す模式図である。第８実施形態は、第７実施形態と比較して、スライド部２３０ｈにおける第１孔２３１ｈと、第２孔２３３ｈの断面形状が異なる。第１孔２３１ｈの断面は、円形状であり、第３孔２３５ｇよりも断面積が大きい。第２孔２３３ｈの断面は、楕円状である。
H. Eighth embodiment:
16, FIG. 17 and FIG. 18 are schematic views showing a schematic configuration of the
図１６は、供給流路３０及び排出流路５０と圧力室２１０とが連通している状態を示し、待機状態を示す。図１７は、供給流路３０及び排出流路５０と圧力室２１０とが遮断されている状態を示し、液体吐出時の状態を示す。図１８は、供給流路３０と圧力室２１０とが連通しており、排出流路５０と圧力室２１０とが遮断されている状態を示し、液体を圧力室２１０へ流入させる状態を示す。図１６、図１７及び図１８に示される状態は、いずれも、制御部４０が押込機構２４２を制御することによって、本体部材２７０に対してスライド部２３０ｈを紙面左右方向に移動させることにより可能となる。
FIG. 16 shows a state where the
第８実施形態では、制御部４０は、供給流路３０及び排出流路５０と圧力室２１０とが遮断されている状態（図１７参照）において、ノズル２１１から液体を吐出させる。このようにすることにより、容積変更部２２０が圧力室２１０内の液体に付与する圧力が、供給流路３０及び排出流路５０から逃げることを抑制できる。
In the eighth embodiment, the
また、第８実施形態では、液体吐出後において、制御部４０は、供給流路３０と圧力室２１０とが連通しており、排出流路５０と圧力室２１０とが遮断されている状態（図１８参照）において、液体を圧力室２１０へ流入させる。このようにすることにより、供給流路３０を高圧状態にすることができるため、圧力室２１０への液体の供給速度を早くすることができる。
In the eighth embodiment, after the liquid is discharged, the
Ｉ．その他の実施形態：
上述の実施形態におけるピエゾアクチュエーター２２２の代わりに、ソレノイドや磁歪素子など、種々のアクチュエーターを用いてもよい。また、アクチュエーターは、伸長する量を拡大させるために拡大変位機構を備えていてもよい。
I. Other embodiments:
Various actuators such as solenoids and magnetostrictive elements may be used instead of the
本発明は、インクを吐出する液体吐出装置に限らず、インク以外の他の液体を吐出する任意の液体吐出装置にも適用することができる。例えば、以下のような各種の液体吐出装置に本発明は適用可能である。
（１）ファクシミリ装置等の画像記録装置。
（２）液晶ディスプレイ等の画像表示装置用のカラーフィルターの製造に用いられる色材吐出装置。
（３）有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイや、面発光ディスプレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＦＥＤ）等の電極形成に用いられる電極材吐出装置。
（４）バイオチップ製造に用いられる生体有機物を含む液体を吐出する液体吐出装置。
（５）精密ピペットとしての試料吐出装置。
（６）潤滑油の吐出装置。
（７）樹脂液の吐出装置。
（８）時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を吐出する液体吐出装置。
（９）光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂液等の透明樹脂液を基板上に吐出する液体吐出装置。
（１０）基板などをエッチングするために酸性又はアルカリ性のエッチング液を吐出する液体吐出装置。
（１１）他の任意の微小量の液滴を吐出させる液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置。
The present invention is not limited to a liquid ejecting apparatus that ejects ink, but can be applied to any liquid ejecting apparatus that ejects liquid other than ink. For example, the present invention is applicable to the following various liquid ejection devices.
(1) An image recording apparatus such as a facsimile apparatus.
(2) A color material discharge device used for manufacturing a color filter for an image display device such as a liquid crystal display.
(3) An electrode material discharge device used for electrode formation such as an organic EL (Electro Luminescence) display and a surface emission display (Field Emission Display, FED).
(4) A liquid ejection device that ejects a liquid containing a bio-organic material used for biochip manufacture.
(5) Sample discharge device as a precision pipette.
(6) A lubricating oil discharge device.
(7) Resin liquid discharge device.
(8) A liquid ejection device that ejects lubricating oil pinpoint to precision machines such as watches and cameras.
(9) A liquid ejection apparatus that ejects a transparent resin liquid such as an ultraviolet curable resin liquid onto a substrate in order to form a micro hemispherical lens (optical lens) used for an optical communication element or the like.
(10) A liquid discharge apparatus that discharges an acidic or alkaline etchant to etch a substrate or the like.
(11) A liquid discharge apparatus including a liquid discharge head that discharges another arbitrary minute amount of liquid droplets.
なお、「液滴」とは、液体吐出装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう「液体」とは、液体吐出装置が消費できるような材料であればよい。例えば、「液体」は、物質が液相であるときの状態の材料であれば良く、粘性の高い又は低い液状態の材料、及び、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）のような液状態の材料も「液体」に含まれる。また、物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散または混合されたものなども「液体」に含まれる。液体の代表的な例としてはインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インクおよび油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種の液体状組成物を包含するものとする。 The “droplet” refers to the state of the liquid ejected from the liquid ejecting apparatus, and includes those that are tailed in the form of particles, tears, or threads. The “liquid” here may be any material that can be consumed by the liquid ejection device. For example, the “liquid” may be a material in a state in which the substance is in a liquid phase, such as a material in a liquid state having high or low viscosity, and sol, gel water, other inorganic solvents, organic solvents, solutions, Liquid materials such as liquid resins and liquid metals (metal melts) are also included in the “liquid”. Further, “liquid” includes not only a liquid as one state of a substance but also a liquid obtained by dissolving, dispersing or mixing particles of a functional material made of a solid such as a pigment or metal particles in a solvent. Typical examples of the liquid include ink and liquid crystal. Here, the ink includes various liquid compositions such as general water-based ink and oil-based ink, gel ink, and hot-melt ink.
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be realized with various configurations without departing from the spirit of the present invention. For example, the technical features of the embodiments corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are intended to solve part or all of the above-described problems, or part of the above-described effects. Or, in order to achieve the whole, it is possible to replace or combine as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
１０…タンク、２０…加圧ポンプ、３０…供給流路、４０…制御部、５０…排出流路、６０…液体貯留部、７０…負圧発生源、８０…循環流路、１００、１００ｂ…液体吐出装置、２００、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ、２００ｅ、２００ｆ、２００ｇ、２００ｈ…ヘッド部、２１０…圧力室、２１１…ノズル、２１５…シール部材、２２０…容積変更部、２２１…振動板、２２２…ピエゾアクチュエーター、２３０、２３０ｅ、２３０ｇ、２３０ｈ…スライド部、２３１、２３１ｂ、２３１ｅ、２３１ｈ…第１孔、２３３、２３３ｅ、２３３ｈ…第２孔、２３５ｇ…第３孔、２４０…アクチュエーター、２４２…押込機構、２４４…バネ、２７０…本体部材、２７２…連通孔
DESCRIPTION OF
Claims (5)
液体を吐出するためのノズルに連通孔を介して連通する圧力室と、
前記圧力室に前記液体を供給する供給流路と、
前記圧力室の容積を変化させることにより、前記ノズルから前記液体を吐出させる容積変更部と、
前記圧力室の壁面を構成し、前記連通孔に対してスライド移動可能なスライド部と、
前記スライド部を前記連通孔に対してスライド移動させるためのアクチュエーターと、
前記ノズルから前記液体を吐出させるたびに、前記アクチュエーターにより、前記スライド部を前記連通孔に対してスライド移動させる制御を行う制御部と、を備える液体吐出装置。 A liquid ejection device comprising:
A pressure chamber communicating with the nozzle for discharging liquid through the communication hole;
A supply flow path for supplying the liquid to the pressure chamber;
A volume changing section for discharging the liquid from the nozzle by changing the volume of the pressure chamber;
A slide portion that constitutes a wall surface of the pressure chamber and is slidable relative to the communication hole;
An actuator for sliding the slide portion with respect to the communication hole;
A liquid ejecting apparatus comprising: a control unit that performs control of sliding the slide unit with respect to the communication hole by the actuator each time the liquid is ejected from the nozzle.
前記スライド部は、前記アクチュエーターにより、前記供給流路に対してスライド移動可能であり、
前記制御部は、前記アクチュエーターによって前記スライド部を前記供給流路に対してスライド移動させることにより、前記圧力室と前記供給流路との間の連通を遮断した状態において、前記ノズルから前記液体を吐出させる、液体吐出装置。 The liquid ejection device according to claim 1,
The slide portion is slidable relative to the supply flow path by the actuator,
The control unit slides the slide portion with respect to the supply flow path by the actuator, and in a state where communication between the pressure chamber and the supply flow path is cut off, the liquid is discharged from the nozzle. A liquid discharge device for discharging.
前記圧力室から前記液体を排出する排出流路と、
前記排出流路から排出された前記液体を前記供給流路に再供給する循環流路と、を備える、液体吐出装置。 The liquid ejection apparatus according to claim 1 or 2, further comprising:
A discharge flow path for discharging the liquid from the pressure chamber;
A liquid discharge device comprising: a circulation flow path for re-supplying the liquid discharged from the discharge flow path to the supply flow path.
前記圧力室を複数組備え、
前記スライド部は、複数の前記圧力室の壁面を構成する、液体吐出装置。 The liquid ejection device according to any one of claims 1 to 3,
A plurality of the pressure chambers are provided,
The liquid ejecting apparatus, wherein the slide portion constitutes a plurality of wall surfaces of the pressure chambers.
前記液体吐出装置は、
液体を吐出するためのノズルに連通孔を介して連通する圧力室と、
前記圧力室に前記液体を供給する供給流路と、
前記圧力室の容積を変化させることにより、前記ノズルから前記液体を吐出させる容積変更部と、
前記圧力室の壁面を構成し、前記連通孔に対してスライド移動可能なスライド部と、
前記スライド部を前記連通孔に対してスライド移動させるためのアクチュエーターと、を備え、
前記ノズルから前記液体を吐出させるたびに、前記アクチュエーターにより、前記スライド部を前記連通孔に対してスライド移動させる、液体吐出方法。 A liquid discharge method performed by the liquid discharge apparatus,
The liquid ejection device includes:
A pressure chamber communicating with the nozzle for discharging liquid through the communication hole;
A supply flow path for supplying the liquid to the pressure chamber;
A volume changing section for discharging the liquid from the nozzle by changing the volume of the pressure chamber;
A slide portion that constitutes a wall surface of the pressure chamber and is slidable relative to the communication hole;
An actuator for sliding the slide portion relative to the communication hole,
A liquid discharge method in which the slide portion is slid with respect to the communication hole by the actuator each time the liquid is discharged from the nozzle.
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