JP2019171841A - 液体噴射ヘッド、液体噴射装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施形態の液体噴射装置100の構成を模式的に示す説明図である。
液体噴射装置100は、液体の一例であるインクを媒体12に噴射するインクジェット方式の印刷装置である。液体噴射装置100は、印刷用紙の他、樹脂フィルムや布等の任意の材質の印刷対象を媒体12とし、これらの各種の媒体12に対して印刷を行う。図1以降の各図に示したX方向は、後述する液体噴射ヘッド26の搬送方向(主走査方向)であり、Y方向は、主走査方向と直交した媒体送り方向(副走査方向)であり、Z方向は、XY平面に直交したインク噴射方向である。また、向きを特定する場合には、正の方向を「+」、負の方向を「−」として、方向表記に正負の符合を併用する。
(C1+C5)> (C2+C3+C4+C6+C7+C8) …(1)
Tc=2Π√(M×C) …(2)
M:個別流路70aのイナータンス
C:個別流路70aのコンプライアンス
M2=M1+ΔM …(3)
M1:1つの個別流路70の圧力発生部を駆動した場合の流路のイナータンス
ΔM:1つの個別流路70に隣接する第一個別流路71の間の隔壁が擬似的に延長されて増加するイナータンスの推定値
したがって、固有振動周期Tc2は、固有振動周期Tc1に対してΔMの分だけイナータンスが増加し,周期の値が増加する。
Tc1=2Π√(M1×C1) …(4)
M1:インクが流動する個別流路70のイナータンスの合計値
C1:1つの個別流路70の圧力発生部を駆動させた場合のコンプライアンスの合計値
このとき、コンプライアンスC1は、以下の式(5)によって表すことができる。
C1=Ci1+Cd1+Cw1 …(5)
Ci1:1つの個別流路70の圧力発生部を駆動させた場合の個別流路70内のインクのコンプライアンス
Cd1:1つの個別流路70の圧力発生部を駆動させた場合の振動部42の振動板のコンプライアンス
Cw1:1つの個別流路70の圧力発生部を駆動させた場合の個別流路70の隔壁のコンプライアンス
Tc2=2Π√(M2×C2) …(6)
C2:複数の圧力発生部を同時に駆動させた場合のコンプライアンスの合計値
上述した通り、固有振動周期Tc2は固有振動周期Tc1よりも大きい。
C2=Ci2+Cd2 …(7)
Ci2:複数の個別流路70の圧力発生部を駆動させた場合の個別流路70内のインクのコンプライアンス
Cd2:複数の個別流路70の圧力発生部を駆動させた場合の振動部42の振動板のコンプライアンス
ここで,個別流路70内のインクのコンプライアンスCiは、インクの物性値および流路の体積によって規定される。そのため,1つの個別流路70の圧力発生部を駆動させた場合と、複数の個別流路70の圧力発生部を駆動させた場合とでは、インクのコンプライアンスCiの大きさは変わらない。そのため、Ci1=Ci2とみなすことができる。同様に,振動板の変形する方向は,複数の個別流路70が配列される方向に対して垂直な方向である。そのため,振動部42の振動板のコンプライアンスCdは,複数の個別流路70において相互の影響を受けない。これにより,Cd1=Cd2とみなすことができる。
したがって、1つの個別流路70の圧力発生部を駆動させた場合のコンプライアンスC1は、複数の個別流路70の圧力発生部を駆動させた場合のコンプライアンスC2よりも、個別流路70の隔壁のコンプライアンスCw1の分だけ大きい。以上をまとめると,上記の式(4)、式(6)で表される固有振動周期Tc1,Tc2の内訳における関係は,M1<M2,C1>C2であり、C1はC2よりもCw1分だけ大きい。そのため、個別流路70の隔壁のコンプライアンスCw1を増加させることによって、固有振動周期Tc1と固有振動周期Tc2との差を小さくすることができる。
Cw=(1−p2)×W5×L/(60×E×T3) …(8)
p:隔壁のポアソン比
W:隔壁の短手方向の長さ
L:隔壁の長手方向の長さ
E:隔壁のヤング率
T:隔壁の厚み
本実施形態の液体噴射ヘッド26では、連通路63の隔壁W2の厚みは、圧力室62の隔壁W6の厚みより小さく、連通路63の隔壁W1の厚みは、圧力室62の隔壁W2の厚みより小さい。したがって、ノズルNz近傍の流路である連通路63のコンプライアンスを増加させることができる。
(B1)上記実施形態の液体噴射ヘッド26は、連通路63に隣接する隔壁W1、W5のコンプライアンスC1、C5の合計値は、圧力室62の両側の隔壁W2、W6のコンプライアンスC2、C6と、第一個別流路71の両側の隔壁W4,W8のコンプライアンスC4、C8と、個別供給路61の隔壁W3,W7のコンプライアンスC3、C7との合計値よりも大きい。これに対して、連通路の隔壁のコンプライアンスは、圧力室の隔壁のコンプライアンスより大きい態様であってもよい。連通路の隔壁のコンプライアンスC1が隣接する一方の圧力室の隔壁のコンプライアンスC2より大きくてもよく、連通路の両側の隔壁のコンプライアンス(C1+C5)が、隣接する圧力室の両側の隔壁のコンプライアンス(C2+C6)であってもよい。このような態様であっても、ノズル近傍の流路である連通路の隔壁のコンプライアンスを増加させることができる。
このような態様であってもノズル近傍の流路である連通路の隔壁のコンプライアンスを増加させることができる。
本発明は、上述した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形態で実現することができる。例えば、本発明は、以下の形態(aspect)によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本発明の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本発明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。
精密ピペットとしての試料噴射装置、潤滑油の噴射装置、樹脂液の噴射装置、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、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噴射する液体噴射装置、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噴射する液体噴射装置、他の任意の微小量の液滴を噴射させる液体噴射ヘッドを備える液体噴射装置等の形態で実現することができる。
Claims (13)
- 液体を外部に噴射する液体噴射ヘッドであって、
前記液体を噴射する複数のノズルと、
複数の圧力室の各々に個別に配置され、前記圧力室の圧力を変化させて前記ノズルから前記液体を噴射させる複数の圧力発生部と、
前記複数のノズルの各々が個別に配置され、前記複数の圧力室の各々と連通する複数の連通路と、
前記複数の連通路と前記複数の圧力室とを含む複数の流路に前記液体を供給又は排出の少なくとも一方を行う共通流路と、を備え、
前記複数の連通路は、隣接する連通路と隔壁を介して配列され、
前記複数の圧力室は、隣接する圧力室と隔壁を介して配列され、
前記連通路の隔壁のコンプライアンスを、前記圧力室の隔壁のコンプライアンスよりも大きくした、
液体噴射ヘッド。 - 請求項1に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記共通流路は、
前記液体が前記圧力室に供給される第一共通流路と、
前記連通路および前記圧力室を通過した前記液体が受け入れられる第二共通流路と、
を備え、
前記連通路および前記圧力室が、前記第一共通流路と前記第二共通流路とを接続する複数の個別流路の一部を構成し、
前記複数の個別流路は、
前記連通路と前記第一共通流路とを接続する複数の第一個別流路と、
前記圧力室と前記第二共通流路とを接続する流路である複数の個別供給路と、を備え、
前記複数の第一個別流路は、隣接する第一個別流路と隔壁を介して配列され、
前記複数の個別供給路は、隣接する個別供給路と隔壁を介して配列され、
前記連通路の隔壁のコンプライアンスを、前記圧力室の隔壁のコンプライアンスと、前記第一個別流路の隔壁のコンプライアンスと、前記個別供給路の隔壁のコンプライアンスとの合計値よりも大きくした、液体噴射ヘッド。 - 請求項2に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記複数の個別流路のうち、配列の両端側に備えられる前記個別流路には、前記液体を前記外部に噴射しないダミー流路が隣接される、液体噴射ヘッド。 - 請求項2または請求項3に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記個別供給路内の前記液体の流通方向に沿った向きの前記個別供給路の長さを、前記連通路の長さよりも小さくした、液体噴射ヘッド。 - 請求項4に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記連通路の一部と前記第二共通流路との一部を含む板状の複数の連通板と、
前記複数の連通板を積層し、前記連通路の一部および前記第二共通流路の一部の各々を互いに接続した流路基板と、を備える、液体噴射ヘッド。 - 請求項5に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記個別供給路は、前記流路基板のうち前記圧力室と接続される前記連通板のみに含まれる、液体噴射ヘッド。 - 請求項6に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記個別供給路を含む前記連通板は、シリコン基板である、液体噴射ヘッド。 - 請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記複数の連通板の少なくとも1つはガラス基板である、液体噴射ヘッド。 - 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記連通路の隔壁の厚みを、前記圧力室の隔壁の厚みよりも小さくした、液体噴射ヘッド。 - 請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記液体が前記流路の内部を流通される場合において、前記連通路の内圧よりも高い内圧を有する側の流路の流路抵抗を、前記連通路の内圧よりも低い内圧を有する側の流路の流路抵抗よりも大きくした、液体噴射ヘッド。 - 請求項10に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記共通流路における圧力の変化を吸収する平面状の吸振体を備え、
前記低い内圧を有する側の流路は、前記共通流路の一部を含み、
前記吸振体は、前記低い内圧を有する側の共通流路の内壁を構成する、液体噴射ヘッド。 - 請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記流路に前記液体を通過させて移動させる流動機構を備える、液体噴射ヘッド。 - 請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを搭載した液体噴射装置であって、
前記共通流路を介して前記流路に前記液体を通過させて移動させる流動機構を備える、液体噴射装置。
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