JP2019064038A - 液体噴射装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この形態の液体噴射装置によれば、拡大変位機構によって、アクチュエーターの駆動に対する流路壁部の移動量を増大させることができるため、流路の流路抵抗をより広範囲で調整することや、より短時間で変更することができる。よって、圧力室の圧力をより高い精度で制御することができる。また、流路壁部を第1方向に変位させたときに生じる第2方向に働く弾性力によって、流路壁部を第2方向へと戻す変位が促進される。よって、流路壁部を第1方向に変位させた後に第2方向に戻すときの流路壁部の応答性が高められ、流路における流路抵抗の制御の精度を高めることができる。
この形態の液体噴射装置によれば、液体室の液体を介して圧力を伝達させることによって、流路壁部の変位量が加圧壁部よりも増大される。よって、流路壁部の変位量を拡大させる拡大変位機構を簡易に実現できる。また、流路壁部が、流路の壁部を構成するとともに、拡大変位機構の液体室の壁部も構成するため、液体噴射装置の構成をコンパクトにすることができる。
この形態の液体噴射装置によれば、流路壁部がダイヤフラムによって構成されているため、流路壁部自身の変位によって弾性力を生じさせることができる。よって、拡大変位機構の構成が簡素化される。
この形態の液体噴射装置によれば、供給流路から連通流路への吐出液体の流入を、流路壁部によって精度よく制御することができる。また、開口端部を閉塞するように流路壁部を変位させることによって、ノズルから吐出液体を吐出させるために発生させた圧力が、圧力室から抜けてしまうことを、より効果的に抑制することができる。
この形態の液体噴射装置によれば、流路壁部による圧力室の封止性を高めることができる。また、流路壁部の変位が、開口端部の内周壁面によってガイドされるため、流路壁部の変位動作がより円滑化される。
この形態の液体噴射装置によれば、吐出液体を循環させることによって、圧力室に吐出液体が滞留してしまうことが抑制される。よって、そうした吐出液体の滞留に起因する吐出液体の劣化や吐出不良の発生が抑制される。また、流路壁部によって、連通流路への吐出液体の流入を制御することができるとともに、循環流路への吐出液体の流入を制御することができる。
この形態の液体噴射装置によれば、ノズルから吐出液体を吐出するときに、流路壁部を第1方向へ変位させることよって、連通流路から圧力室への吐出液体の流量を増大させつつ、圧力室から第2循環流路を通じて圧力が抜けてしまうことを抑制することができる。よって、圧力室における吐出液体の圧力制御を効率的に実行することができる。
この形態の液体噴射装置によれば、流路壁部を第1方向に変位させたときに生じる第2方向の弾性力を、弾性部材によって簡易に生じさせることができる。
この形態の液体噴射装置によれば、フィラーによって液体室の液体の圧縮を抑制することができるため、アクチュエーターの駆動力が液体の圧縮によって吸収されてしまうことを抑制することができる。よって、拡大変位機構において、加圧壁部から流路壁部への圧力の伝達効率を高めることができ、流路抵抗変の制御精度を高めることができる。
この形態の液体噴射装置によれば、調整部によって、拡大変位機構の変位特性を調整することができるため、流路における流路抵抗の制御精度を高めることができる。
図1は、第1実施形態における液体噴射装置100Aの全体構成を示す概略ブロック図である。液体噴射装置100Aは、ヘッド部10Aと、制御部101と、供給部110と、を備える。
図5は、第2実施形態における液体噴射装置100Bが備えるヘッド部10Bの構成を模式的に示す概略断面図である。第2実施形態の液体噴射装置100Bの構成は、第1実施形態のヘッド部10Aの代わりに、第2実施形態のヘッド部10Bを備えている点以外は、第1実施形態の液体噴射装置100A(図1)の構成とほぼ同じである。第2実施形態のヘッド部10Bの構成は、連通流路15bが傾斜壁面70を有している点以外は、第1実施形態のヘッド部10A(図2)の構成とほぼ同じである。
図6は、第3実施形態における液体噴射装置100C全体構成を示す概略ブロック図である。第3実施形態の液体噴射装置100Cは、以下に説明する点以外は、第1実施形態の液体噴射装置100A(図1)の構成ほぼ同じである。液体噴射装置100Cの供給部110は、圧力調整部115の代わりに、加圧ポンプ117を備えており、第1実施形態のヘッド部10Aの代わりに第3実施形態のヘッド部10Cを備えている。液体噴射装置100Cは、さらに、循環部120を備えている。循環部120は、排出路121と、液体貯留部122と、負圧発生源123と、循環路124と、を備えている。
図8は、第4実施形態における液体噴射装置100Dが備えるヘッド部10Dの構成を模式的に示す概略断面図である。第4実施形態の液体噴射装置100Dの構成は、第3実施形態のヘッド部10Cの代わりに、第4実施形態のヘッド部10Dを備えている点以外は、第3実施形態の液体噴射装置100Cの構成(図6)とほぼ同じである。第4実施形態のヘッド部10Dの構成は、循環流路15cが追加されている点以外は、第2実施形態のヘッド部10Bの構成とほぼ同じである。
図9は、第5実施形態における液体噴射装置100Eが備えるヘッド部10Eの構成を模式的に示す概略断面図である。第5実施形態の液体噴射装置100Eの構成は、第3実施形態のヘッド部10Cの代わりに、第5実施形態のヘッド部10Eを備えている点以外は、第3実施形態の液体噴射装置100Cの構成(図6)とほぼ同じである。第5実施形態のヘッド部10Eの構成は、流路壁部31の代わりに、流路壁部31Eおよび流路壁部31Eを支持する弾性部材72が追加されている点以外は、第3実施形態のヘッド部10Cの構成とほぼ同じである。
図10は、第6実施形態における液体噴射装置100Fが備えるヘッド部10Fの構成を模式的に示す概略断面図である。第6実施形態の液体噴射装置100Fの構成は、第3実施形態のヘッド部10Cの代わりに、第6実施形態のヘッド部10Fを備えている点以外は、第3実施形態の液体噴射装置100Cの構成(図6)とほぼ同じである。第6実施形態のヘッド部10Fの構成は、流路15の構成が変更され、流路抵抗変更部30の設けられている位置が変更されている点以外は、第3実施形態のヘッド部10Cの構成とほぼ同じである。
上記の各実施形態で説明した種々の構成は、例えば、以下のように変形することが可能である。以下に説明する変形例はいずれも、発明を実施するための形態の一例として位置づけられる。
上記の各実施形態において、流路抵抗変更部30は、流路壁部31が、開口端部15beや接続開口15poに面するように配置されていることによって、複数の流路の接続部位において、各流路における流路抵抗をともに変更している。これに対して、流路抵抗変更部30の流路壁部31は、上記各実施形態で説明した位置に設けられていなくてもよい。流路壁部31は、流路15の流路抵抗を変更できるように、流路15の任意の箇所に設けられてもよい。流路壁部31は、例えば、供給流路15aや、連通流路15b、循環流路15c、第2循環流路15qの途中に設けられていてよい。
各実施形態のヘッド部10A〜10Fにおける流路15の構成や流路抵抗変更部30の配置構成は、図示されている構成には限定されない。例えば、供給流路15aや循環流路15cは水平な方向に延びていなくてもよいし、連通流路15bは重力方向に沿って延びていなくてもよい。また、流路抵抗変更部30は、例えば、流路壁部31の変位方向とアクチュエーター35の変位方向とが異なるように構成されていてもよい。また、流路壁部31と加圧壁部43とが互いに対向するように配置されていてもよいし、互いにオフセットされた位置に配置されていてもよい。
上記の各実施形態では、拡大変位機構40は、液体室41の液体42を媒介させた圧力の伝達によって、流路壁部31の変位量をアクチュエーター35の変位量よりも増大させている。これに対して、拡大変位機構40は、液体室41を用いない他の機構によって流路壁部31の変位量をアクチュエーター35の変位量よりも増大させてもよい。例えば、拡大変位機構40は、テコを利用した機構によって、変位量を拡大させてもよい。拡大変位機構は、テコとして機能する連結部材の第1端部をアクチュエーター35に接続し、第2端部を流路壁部31に接続し、当該連結部材を、第2端部よりも第1端部に近い位置に設けた回動軸を中心に回動するように設置した構成としてもよい。
上記第6実施形態において、ダイヤフラムとして構成されている流路壁部31の代わりに、弾性部材72に支持されている第5実施形態の流路壁部31Eの構成が適用されてもよい。
上記の各実施形態において、アクチュエーター35は、ピエゾ素子によって構成されていなくてもよい。アクチュエーター35は、例えば、例えば、エアシリンダーやソレノイド、磁歪素子などの変位を発生可能な種々の素子や装置によって構成されてもよい。
上記の各実施形態において、液体噴射装置100A〜100Fは、ピエゾ素子によって構成された吐出アクチュエーター22によるダイヤフラムの撓み変形によって吐出液体DLを吐出する吐出機構を採用している。液体噴射装置100A〜100Fは、そうした吐出機構に限らず、他の吐出機構によって、ノズル12から吐出液体DLを吐出するように構成されていてもよい。例えば、液体噴射装置100A〜100Fにおいては、圧力室13においてピストンを往復運動させることによってノズル12から吐出液体DLを吐出させる機構が採用されていてもよい。
上記の各実施形態の液体噴射装置100A〜100Fは、インクを吐出する液体噴射装置に限らず、種々の液体を吐出する液体噴射装置として実現されてもよい。例えば、以下のような各種の液体噴射装置として実現されてもよい。
(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噴射装置。
(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噴射装置。
(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噴射装置。
(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噴射装置。
(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噴射装置。
上記実施形態において、ソフトウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ハードウェアによって実現されてもよい。また、ハードウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ソフトウェアによって実現されてもよい。ハードウェアとしては、例えば、集積回路、ディスクリート回路、または、それらの回路を組み合わせた回路モジュールなど、各種回路を用いることができる。
Claims (10)
- 液体噴射装置であって、
ノズルに連通し、前記ノズルから吐出される吐出液体を収容しており、前記ノズルから前記吐出液体を吐出させるための圧力を生じさせる圧力室と、
前記圧力室に接続され、前記吐出液体が流通する流路と、
前記流路の壁面の一部を構成し、前記流路の一部の断面積を変更するように変位して、前記流路における流路抵抗を変更する流路壁部と、
前記流路壁部を変位させるアクチュエーターと、
を備え、
前記アクチュエーターと前記流路壁部との間には、前記流路壁部の変位量を、前記アクチュエーターの変位量よりも増大させる拡大変位機構が設けられており、
前記流路壁部は、前記流路の断面積を縮小する第1方向に変位するときに、前記第1方向とは反対の第2方向に働く弾性力が生じる状態で変位する、液体噴射装置。 - 請求項1記載の液体噴射装置であって、
前記拡大変位機構は、
液体が封入されている液体室と、
前記液体室の壁面の一部を構成し、前記アクチュエーターの変位に応じて変位して、前記液体に圧力を付与する加圧壁部と、
を備え、
前記流路壁部は、前記液体室と前記流路との間を仕切り、前記液体に面している面積が、前記液体に面している前記加圧壁部の面積よりも小さく、前記加圧壁部が変位して前記液体に圧力を付与したときに、前記液体の圧力によって、前記第2方向に変位する、液体噴射装置。 - 請求項2記載の液体噴射装置であって、
前記流路壁部は、前記液体の圧力によって前記第1方向に変位したときに、前記第2方向に働く前記弾性力が生じるように撓み変形するダイヤフラムによって構成されている、液体噴射装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の液体噴射装置であって、
前記流路は、前記圧力室に供給される前記吐出液体を圧送する供給流路と、前記供給流路と前記圧力室とを連通し、前記供給流路において開口する開口端部を有する連通流路と、を含み、
前記流路壁部は、前記供給流路において前記連通流路の前記開口端部に面する位置に設けられており、前記開口端部を閉塞するように、前記第1方向に変位して、前記圧力室への前記吐出液体の流入を抑制する、液体噴射装置。 - 請求項4記載の液体噴射装置であって、
前記開口端部の内周壁面は、前記流路壁部に向かう方向に開口径が拡大するように傾斜しており、
前記流路壁部は、前記第1方向に変位したときに、前記開口端部の内周壁面と接触して前記連通流路を封止する、液体噴射装置。 - 請求項4または請求項5記載の液体噴射装置であって、
前記流路は、前記連通流路より下流側において前記供給流路に接続されている循環流路を含み、
前記液体噴射装置は、さらに、前記循環流路に前記吐出液体が流入するように前記循環流路に負圧を発生させるとともに、前記循環流路に流入した前記吐出液体を前記供給流路へと循環させる循環部を備える、液体噴射装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の液体噴射装置であって、
前記流路は、
前記圧力室に供給される前記吐出液体を圧送する供給流路と、
前記供給流路と前記圧力室とを連通する連通流路と、
前記連通流路より下流側において前記供給流路に接続され、前記供給流路から前記吐出液体が流入する第1循環流路と、
前記圧力室に接続され、前記圧力室の前記吐出液体が流入する第2循環流路と、
前記第1循環流路と前記第2循環流路とに接続されている合流循環流路と、
を含み、
前記液体噴射装置は、さらに、前記第1循環流路と前記第2循環流路とから前記合流循環流路に前記吐出液体が流入するように、前記合流循環流路に負圧を発生させるとともに、前記合流循環流路に流入した前記吐出液体を前記供給流路へと循環させる循環部を備え、
前記第1循環流路は、前記合流循環流路において開口する接続開口を有し、
前記流路壁部は、前記合流循環流路において、前記接続開口に面するように設けられており、前記接続開口を閉塞するように、前記第1方向に変位する、液体噴射装置。 - 請求項2記載の液体噴射装置であって、
前記流路壁部は、弾性部材によって支持されており、
前記弾性部材は、前記拡大変位機構の前記加圧壁部が変位して前記液体に圧力を付与したときに、前記第2方向に働く弾性力が生じるように変形して、前記流路壁部の位置を前記第1方向に移動させる、液体噴射装置。 - 請求項2または請求項2に従属する請求項3から請求項8のいずれか一項に記載の液体噴射装置であって、
前記液体室には、前記液体とともに、前記液体に圧力が付与されたときの前記液体の体積の変化を抑制するフィラーが封入されている、液体噴射装置。 - 請求項2または請求項2に従属する請求項3から請求項9のいずれか一項に記載の液体噴射装置であって、さらに、
前記加圧壁部を前記液体室に向かう方向に押圧して、前記アクチュエーターを駆動させる前の前記流路壁部の初期の位置を調整する調整部を備える、液体噴射装置。
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