JP2020049659A - Liquid ejection head, liquid ejection unit, and device for ejecting liquid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置に関する。 The present invention relates to a liquid discharge head, a liquid discharge unit, and a device for discharging liquid.
液体を吐出する液体吐出ヘッドにおいては、液体の吐出に伴って生じる残留振動によって吐出特性が変動する。 In a liquid ejection head that ejects a liquid, ejection characteristics fluctuate due to residual vibrations that occur with ejection of the liquid.
従来、ノズル開口側とインク供給口側とにコンプライアンスを確保するための薄肉部が形成され、また中央部にアイランド部が形成された振動板を備え、アイランド部を介して圧電振動子により圧力発生室を圧縮してノズル開口からインク滴を吐出させる記録ヘッドであって、振動板全体のコンプライアンスをノズル開口側とインク供給口側とで実質的に同一となるように按分するため、ノズル開口側の薄肉部、又はインク供給口側の薄肉部に質量体を付加した記録ヘッドが知られている(特許文献1)。 Conventionally, a thin portion is formed on the nozzle opening side and the ink supply port side to ensure compliance, and a diaphragm with an island portion in the center is provided, and pressure is generated by a piezoelectric vibrator through the island portion A recording head that compresses a chamber and discharges ink droplets from a nozzle opening. In order to apportion the compliance of the entire diaphragm so that the nozzle opening side and the ink supply port side are substantially the same, the nozzle opening side There is known a recording head in which a mass body is added to a thin portion of the recording medium or a thin portion on the ink supply port side (Patent Document 1).
特許文献1に開示の構成にあっては、ノズル開口側とインク供給口側とでコンプライアンが異なることによる残留振動の発生を抑制することがはできるが、液体吐出に伴う残留振動を抑制することはできないという課題がある。
In the configuration disclosed in
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、液体吐出特性の変動を低減することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to reduce fluctuations in liquid ejection characteristics.
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液体を吐出するノズルに通じる圧力室の壁面を形成する変位可能な振動領域を有する振動板部材を備え、
前記振動領域は、薄肉部と、凸部と、を含み、
前記圧力室の長手方向において、前記振動領域を形成している前記薄肉部は、前記圧力室に対する前記液体の供給側の長さをLi、前記液体の供給側と反対側の長さをLnとするとき、Ln>Li、の関係にある
構成とした。
In order to solve the above-described problems, the liquid ejection head according to the present invention includes:
A diaphragm member having a displaceable vibration region forming a wall surface of a pressure chamber communicating with a nozzle for discharging a liquid,
The vibration region includes a thin portion and a convex portion,
In the longitudinal direction of the pressure chamber, the thin portion forming the vibration region has a length Li on the supply side of the liquid with respect to the pressure chamber, and a length Ln on the side opposite to the supply side of the liquid with respect to the pressure chamber. In this case, the configuration is such that Ln> Li.
本発明によれば、液体吐出特性の変動を低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fluctuation | variation of a liquid discharge characteristic can be reduced.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第1実施形態について図1ないし図4を参照して説明する。図1は同実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図2は同じく図1のA−A線に沿うノズル配列方向に沿う断面説明図、図3は同じく各部材の平面説明図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a cross-sectional explanatory view along a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction of the liquid discharge head according to the embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view along the nozzle arrangement direction along the line AA in FIG. 1, and FIG. It is a plane explanatory view of each member similarly.
この液体吐出ヘッド100は、ノズル板1と、流路板2と、壁面部材としての振動板部材3とを積層接合している。そして、振動板部材3の振動領域(振動板)30を変位させる圧電アクチュエータ11と、ヘッドのフレーム部材を兼ねている共通流路部材20とを備えている。
In the
ノズル板1は、液体を吐出する複数のノズル4を配列したノズル列を有している。
The
流路板2は、複数のノズル4に通じる複数の圧力室である圧力室6、各圧力室6にそれぞれ通じる流体抵抗部7、1又は複数の流体抵抗部7に通じる1又は複数の液導入部8を形成している。
The
本実施形態では、流路板2は、板状部材2A及び2Bを積層して構成している。板状部材2Aには、各圧力室6、流体抵抗部7、及び液導入部8を形成する貫通溝部6A、7A、8Aを形成し、板状部材2Bには、各圧力室6を形成する貫通溝部6B及び液導入部8を形成する貫通溝部8Bをそれぞれ形成している。
In the present embodiment, the
振動板部材3は、流路板2の圧力室6の壁面を形成する変位可能な複数の振動板(振動領域)30を有する。ここでは、振動板部材3は2層構造(限定されない)とし、流路板2側から薄肉部を形成する第1層3aと、厚肉部を形成する第2層3bで構成されている。
The
そして、薄肉部である第1層3aで圧力室6に対応する部分に変形可能な振動領域30を形成している。振動領域30内には、第2層3bで圧電アクチュエータ11と接合する厚肉部である凸部30aを形成している。また、振動領域30を形成している薄肉部である第1層3aの周囲には第2層3bで厚肉部30cを形成している。厚肉部30cの内の圧力室6、6間の隔壁部6aに対応する部分を凸部30bとする
Then, a
そして、振動板部材3の圧力室6とは反対側に、振動板部材3の振動領域30を変形させる駆動手段(アクチュエータ手段、圧力発生手段)としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ11を配置している。
A
この圧電アクチュエータ11は、ベース部材13上に接合した圧電部材12にハーフカットダイシングによって溝加工をして、ノズル配列方向において、所要数の柱状の圧電素子12A、12Bを所定の間隔で櫛歯状に形成している。
In this
そして、圧電素子12Aを振動板部材3の振動領域30に形成した厚肉部である凸部30aに接合している。また、支柱部となる圧電素子12Bを振動板部材3の凸部30bに接合している。圧電素子12Aには凸部30aと接合する部分に凸部12cを形成している。
Further, the
この圧電素子12は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極(端面電極)に接続され、外部電極にフレキシブル配線部材が接続されている。
The
共通流路部材20は共通流路10を形成している。共通流路10は、振動板部材3に設けたフィルタ部9を介して液導入部8に通じている。
The common
この液体吐出ヘッド100においては、例えば圧電素子12Aに与える電圧を基準電位(中間電位)から下げることによって圧電素子12Aが収縮し、振動板部材3の振動領域30が引かれて圧力室6の容積が膨張することで、圧力室6内に液体が流入する。
In the
その後、圧電素子12Aに印加する電圧を上げて圧電素子12Aを積層方向に伸長させ、振動板部材3の振動領域30をノズル4に向かう方向に変形させて圧力室6の容積を収縮させることにより、圧力室6内の液体が加圧され、ノズル4から液体が吐出される。
Thereafter, the voltage applied to the
なお、ヘッドの駆動方法については上記の例(引き−押し打ち)に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。 The method of driving the head is not limited to the above-described example (pull-push), but pull-pull or push-push can be performed according to the drive waveform.
次に、本実施形態における振動領域の構成について説明する。 Next, the configuration of the vibration region in the present embodiment will be described.
圧力室6の壁面を形成し、変位可能な領域である振動領域30は、薄肉部である第1層3aと、凸部30aとを含む。そして、図3に示すように、圧力室6の長手方向において、振動領域30を形成している薄肉部(第1層3aのみの部分)は、圧力室6に対する液体の供給側の長さをLi、液体の供給側と反対側の長さをLnとするとき、Ln>Li、の関係にある。
The
このように、振動領域30を形成している薄肉部(第1層3aのみの部分)の液体の供給側と反対側の長さLnを液体の供給側の長さLiよりも長くする。これにより、圧力室6の長手方向において、振動領域30を形成している薄肉部(第1層3aのみの部分)の液体の供給側と反対側の剛性が液体の供給側の剛性よりも低くなる。
In this way, the length Ln of the thin portion (only the
ここで、圧力室6の長手方向において、液体の供給側と反対側にノズル4を配置しているので、ノズル4側の薄肉部(第1層3aのみの部分)と接する圧力室6のコンプライアンスが、イ液体の供給側の薄肉部(第1層3aのみの部分)と接する圧力室6のコンプライアンスに比べて大きくなる。
Here, in the longitudinal direction of the
ノズル4側の圧力室6のコンプライアンスが大きいと、吐出後に圧力室6で発生した圧力波がノズル4に形成されたメニスカスに伝わる前に、圧力波の振幅が小さくなるので、吐出後のメニスカス残留振動が小さくなる。
If the compliance of the
また、ノズル4側の圧力室6のコンプライアンスと液体の供給側の圧力室6のコンプライアンスが異なると、吐出後の圧力室6で圧力波が発生したとき、ノズル4側の薄肉部と液体の供給側の薄肉部は、振動周期が異なって振動する。
If the compliance of the
したがって、ノズル4側の薄肉部と液体の供給側の薄肉部の振動が打ち消し合うことによって振動が早く減衰するので、吐出後の圧力室6で発生した圧力波も早く減衰し、吐出後のノズル4に生じたメニスカス残留振動が早く減衰する。
Therefore, since the vibration of the thin portion on the
これにより、安定した液体吐出特性を得ることができ、液体吐出特性のばらつきを低減できる。 Thus, stable liquid ejection characteristics can be obtained, and variations in the liquid ejection characteristics can be reduced.
また、図1に示すように、振動領域30を形成している薄肉部(第1層3aのみの部分)と、薄肉部の周囲に設けた第2層3bで形成される厚肉部との境界aが圧力室6の内側になるようにしている。
Further, as shown in FIG. 1, a thin portion (portion of only the
これにより、複数の圧力室6間において振動領域30の面積がほぼ同じになり、複数のノズル4間での吐出特性(吐出量、吐出速度)のばらつきを低減することができる。
Thereby, the area of the
つまり、各圧力室6毎に、振動領域30の薄肉部(第1層3aのみの部分)が、圧力室6の外側の隔壁にかかったり、かからなかったりした場合、薄肉部が圧力室6の外側の隔壁にかかった圧力室6では、薄肉部の隔壁にかかった長さ分は振動板の剛性が低下しないので、目標とするコンプライアンス増加量が得られず、薄肉部が圧力室6の外側の隔壁にかからない圧力室6では目標とするコンプライアンス増加量が得られる。
That is, for each
そうすると、圧力室6、6間でコンプライアンスの違いが発生し、各圧力室6のノズル4間で吐出速度や吐出量のバラツキが発生する。
In this case, a difference in compliance occurs between the
そこで、振動領域30を形成している第1層3aのみの薄肉部と、薄肉部の周囲に設けた第2層3bで形成される厚肉部との境界aが圧力室6の内側になるようにすることで、吐出特性のばらつきをできる。
Therefore, the boundary a between the thin portion of only the
次に、本発明の第2実施形態について図4を参照して説明する。図4は同実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view along a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction of the liquid discharge head according to the embodiment.
本実施形態では、振動板部材3は、第1層3a、第2層3b、第3層3cの三層構造としている。そして、圧電素子12Aと接合する凸部30aは、第2層3b及び第3層3cの2層で構成している。
In the present embodiment, the
次に、本発明の第3実施形態について図5を参照して説明する。図5は同実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view along a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction of the liquid ejection head according to the embodiment.
本実施形態では、振動板部材3は、前記第1実施形態と同様に第1層3a、第2層3bの二層構造とし、圧電素子12Aの凸部30aとの接合面を平坦面としている。
In the present embodiment, the
次に、本発明の第4実施形態について図6及び図7を参照して説明する。図6は同実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図7は同じく振動板部材側から見た平面説明図である。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view along a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction of the liquid discharge head according to the embodiment, and FIG. 7 is a plan explanatory view similarly viewed from the diaphragm member side.
本実施形態では、振動領域30を形成している第1層3aのみの薄肉部と、薄肉部の周囲に設けた第2層3bで形成される厚肉部との境界aが圧力室6の外側になるようにしている。
In the present embodiment, the boundary a between the thin portion of only the
このように構成することで、ヘッドの小型化を図れる。 With this configuration, the size of the head can be reduced.
次に、本発明の第5実施形態について図8及び図9を参照して参照して説明する。図8は同実施形態に係る液体出ヘッドの外観斜視説明図、図9は同じく図1と同様なノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is an explanatory perspective view showing the appearance of the liquid delivery head according to the embodiment, and FIG. 9 is an explanatory sectional view taken along a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction similar to FIG.
この液体吐出ヘッド100は、循環型液体吐出ヘッドであり、ノズル板1と、流路板2と、壁面部材としての振動板部材3とを積層接合している。そして、振動板部材3の振動領域(振動板)30を変位させる圧電アクチュエータ11と、ヘッドのフレーム部材を兼ねている共通流路部材20とを備えている。
The
ノズル板1は、液体を吐出する複数のノズル4を有している。
The
流路板2は、複数のノズル4に各々ノズル連通路5を介して通じる複数の圧力室6と、複数の圧力室6に各々通じる複数の供給側の流体抵抗部7と、1又は複数の供給側の流体抵抗部7に通じる1又は複数の液導入部8などを形成している。液導入部8は、振動板部材3の供給側の開口部19を介して供給側の共通流路10に通じている。
The
なお、本実施形態では、流路板2は、複数枚の板状部材2A〜2Eを積層して構成しているが、これに限るものではない。
In the present embodiment, the
振動板部材3は、流路板2の圧力室6の壁面を形成する変形可能な複数の振動板(振動領域)30を有する。ここでは、振動板部材3は3層構造(限定されない)とし、流路板2側から薄肉部を形成する第1層3aと、厚肉部を形成する第2層3b、第3層3cで構成されている。
The
そして、薄肉部である第1層3aで圧力室6に対応する部分に変形可能な振動領域30を形成している。振動領域30内には、第2層3b及び第3層3cで圧電アクチュエータ11と接合する厚肉部である凸部30aを形成している。また、振動領域30を形成している薄肉部(第1層3aのみの部分)の周囲には第2層3bで厚肉部30cを形成している。
Then, a
また、流路板2は、複数の圧力室6にノズル連通路5を介して各々通じる流路板2の面方向に沿う複数の個別回収流路56と、1又は複数の個別回収流路56に通じる1又は複数の液導出部58を形成している。液導出部58は、振動板部材3の回収側の開口部59を介して回収側の共通流路50に通じている。
The
共通流路部材20は、供給側の共通流路10と回収側の共通流路50を形成する。供給側の共通流路10は供給ポート71に通じ、回収側の共通流路50は回収ポート72に通じている。
The common
この液体吐出ヘッド100においては、例えば圧電素子12Aに与える電圧を基準電位(中間電位)から下げることによって圧電素子12Aが収縮し、振動板部材3の振動領域30が引かれて圧力室6の容積が膨張することで、圧力室6内に液体が流入する。
In the
その後、圧電素子12Aに印加する電圧を上げて圧電素子12Aを積層方向に伸長させ、振動板部材3の振動領域30をノズル4に向かう方向に変形させて圧力室6の容積を収縮させることにより、圧力室6内の液体が加圧され、ノズル4から液体が吐出される。
Thereafter, the voltage applied to the
また、ノズル4から吐出されない液体はノズル4を通過して個別回収流路56から回収側の共通流路50に回収され、回収側の共通流路50から外部の循環経路を通じて供給側の共通流路10に再度供給される。
The liquid that is not ejected from the
なお、ヘッドの駆動方法については上記の例(引き−押し打ち)に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。 The method of driving the head is not limited to the above-described example (pull-push), but pull-pull or push-push can be performed according to the drive waveform.
そして、本実施形態においても、圧力室6の長手方向において、振動領域30を形成している薄肉部(第1層3aのみの部分)は、圧力室6に対する液体の供給側の長さをLi、液体の供給側と反対側の長さをLnとするとき、Ln>Li、の関係にある。
Also in the present embodiment, in the longitudinal direction of the
これにより、圧力室6の残留振動を減衰ないし抑制して、安定した液体吐出特性を得ることができ、吐出特性のばらつきを低減できる。
Accordingly, the residual vibration of the
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図10及び図11を参照して説明する。図10は同装置の概略説明図、図11は同装置のヘッドユニットの一例の平面説明図である。 Next, an example of an apparatus for ejecting liquid according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a schematic explanatory view of the apparatus, and FIG. 11 is a plan explanatory view of an example of a head unit of the apparatus.
この液体を吐出する装置である印刷装置500は、連続体510を搬入する搬入手段501と、搬入手段501から搬入された連続体510を印刷手段505に案内搬送する案内搬送手段503と、連続体510に対して液体を吐出して画像を形成する印刷を行う印刷手段505と、連続体510を乾燥する乾燥手段507と、連続体510を搬出する搬出手段509などを備えている。
The
連続体510は搬入手段501の元巻きローラ511から送り出され、搬入手段501、案内搬送手段503、乾燥手段507、搬出手段509の各ローラによって案内、搬送されて、搬出手段509の巻取りローラ591にて巻き取られる。
The
この連続体510は、印刷手段505において、搬送ガイド部材559上をヘッドユニット550及びヘッドユニット555に対向して搬送され、ヘッドユニット550から吐出される液体によって画像が形成され、ヘッドユニット555から吐出される処理液で後処理が行われる。
The
ここで、ヘッドユニット550には、例えば、搬送方向上流側から、4色分のフルライン型ヘッドアレイ551A、551B、551C、551D(以下、色の区別しないときは「ヘッドアレイ551」という。)が配置されている。
Here, the
各ヘッドアレイ551は、液体吐出手段であり、それぞれ、搬送される連続体510に対してブラックK,シアンC、マゼンタM、イエローYの液体を吐出する。なお、色の種類及び数はこれに限るものではない。
Each of the head arrays 551 is a liquid ejection unit, and ejects black K, cyan C, magenta M, and yellow Y liquids to the
ヘッドアレイ551は、例えば、本発明に係る液体吐出ヘッド(これを、単に「ヘッド」ともいう。)100をベース部材552上に千鳥状に並べて配置したものであるが、これに限らない。
The head array 551 is, for example, one in which the liquid ejection heads (hereinafter, simply referred to as “heads”) 100 according to the present invention are arranged in a staggered manner on the
次に、液体循環装置の一例について図12を参照して説明する。図12は同循環装置のブロック説明図である。なお、ここでは1つのヘッドのみ図示しているが、複数のヘッドを配列する場合には、マニホールドなどを介して複数のヘッドの供給側、回収側にそれぞれ供給側液体経路、回収側液体経路を接続することになる。 Next, an example of the liquid circulation device will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a block diagram of the circulation device. Although only one head is shown here, when a plurality of heads are arranged, a supply-side liquid path and a collection-side liquid path are respectively provided on the supply side and the collection side of the plurality of heads via a manifold or the like. Will be connected.
液体循環装置600は、供給タンク601、回収タンク602、メインタンク603、第1送液ポンプ604、第2送液ポンプ605、コンプレッサ611、レギュレータ612、真空ポンプ621、レギュレータ622、供給側圧力センサ631、回収側圧力センサ632などで構成されている。
The
ここで、コンプレッサ611及び真空ポンプ621は、供給タンク601内の圧力と回収タンク602内の圧力とに差圧を生じさせる手段を構成している。
Here, the compressor 611 and the
供給側圧力センサ631は、供給タンク601とヘッド100との間であって、ヘッド100の供給ポート71に繋がった供給側液体経路に接続されている。回収側圧力センサ632は、ヘッド1と回収タンク602との間であって、ヘッド100の回収ポート72に繋がった回収側液体経路に接続されている。
The supply side pressure sensor 631 is connected between the
回収タンク602の一方は、第1送液ポンプ604を介して供給タンク601と接続されており、回収タンク602の他方は第2送液ポンプ605を介してメインタンク603と接続されている。
One of the
これにより、供給タンク601から供給ポート71を通ってヘッド100内に液体が流入し、回収ポート72から回収タンク602へ回収され、第1送液ポンプ604によって回収タンク602から供給タンク601へ液体が送られることによって、液体が循環する循環経路が構成される。
Thereby, the liquid flows into the
ここで、供給タンク601にはコンプレッサ611がつなげられており、供給側圧力センサ631で所定の正圧が検知されるように制御される。一方、回収タンク602には真空ポンプ621がつなげられており、回収側圧力センサ632で所定の負圧が検知されるよう制御される。
Here, a compressor 611 is connected to the
これにより、ヘッド100内を通って液体を循環させつつ、メニスカスの負圧を一定に保つことができる。
Thus, the negative pressure of the meniscus can be kept constant while circulating the liquid through the inside of the
また、ヘッド100のノズル4から液体を吐出すると、供給タンク601及び回収タンク602内の液体量が減少していく。そのため、適宜、第2送液ポンプ605を用いて、メインタンク603から回収タンク602に液体を補充する。
Further, when the liquid is ejected from the
なお、メインタンク603から回収タンク602への液体補充のタイミングは、回収タンク602内の液体の液面高さが所定高さよりも下がったときに液体補充を行うなど、回収タンク602内に設けた液面センサなどの検知結果によって制御することができる。
The timing of liquid replenishment from the
次に、本発明に係る液体を吐出する装置としての印刷装置の他の例について図13及び図14を参照して説明する。図13は同装置の要部平面説明図、図14は同装置の要部側面説明図である。 Next, another example of a printing apparatus as an apparatus for ejecting liquid according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is an explanatory plan view of a main part of the apparatus, and FIG. 14 is an explanatory side view of an essential part of the apparatus.
この印刷装置500は、シリアル型装置であり、主走査移動機構493によって、キャリッジ403は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構493は、ガイド部材401、主走査モータ405、タイミングベルト408等を含む。ガイド部材401は、左右の側板491A、491Bに架け渡されてキャリッジ403を移動可能に保持している。そして、主走査モータ405によって、駆動プーリ406と従動プーリ407間に架け渡したタイミングベルト408を介して、キャリッジ403は主走査方向に往復移動される。
The
このキャリッジ403には、本発明に係る液体吐出ヘッド100及びヘッドタンク441を一体にした液体吐出ユニット440を搭載している。液体吐出ユニット440の液体吐出ヘッド100は、例えば、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド100は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。
On the
液体吐出ヘッド100は、前述した液体循環装置600と接続されて、所要の色の液体が循環供給される。
The
この印刷装置500は、用紙410を搬送するための搬送機構495を備えている。搬送機構495は、搬送手段である搬送ベルト412、搬送ベルト412を駆動するための副走査モータ416を含む。
The
搬送ベルト412は用紙410を吸着して液体吐出ヘッド100に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト412は、無端状ベルトであり、搬送ローラ413と、テンションローラ414との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。
The
そして、搬送ベルト412は、副走査モータ416によってタイミングベルト417及びタイミングプーリ418を介して搬送ローラ413が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
The
さらに、キャリッジ403の主走査方向の一方側には搬送ベルト412の側方に液体吐出ヘッド100の維持回復を行う維持回復機構420が配置されている。
Further, on one side of the
維持回復機構420は、例えば液体吐出ヘッド100のノズル面(ノズルが形成された面)をキャッピングするキャップ部材421、ノズル面を払拭するワイパ部材422などで構成されている。
The maintenance and
主走査移動機構493、維持回復機構420、搬送機構495は、側板491A,491B、背板491Cを含む筐体に取り付けられている。
The main
このように構成したこの印刷装置500においては、用紙410が搬送ベルト412上に給紙されて吸着され、搬送ベルト412の周回移動によって用紙410が副走査方向に搬送される。
In the
そこで、キャリッジ403を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド100を駆動することにより、停止している用紙410に液体を吐出して画像を形成
する。
Therefore, by driving the
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの他の例について図15を参照して説明する。図15は同ユニットの要部平面説明図である。 Next, another example of the liquid ejection unit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 is an explanatory plan view of a main part of the unit.
この液体吐出ユニット440、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板491A、491B及び背板491Cで構成される筐体部分と、主走査移動機構493と、キャリッジ403と、液体吐出ヘッド100で構成されている。
The
なお、この液体吐出ユニット440の例えば側板491Bに、前述した維持回復機構420を更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。
Note that a liquid discharge unit in which the above-described maintenance and
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図16を参照して説明する。図16は同ユニットの正面説明図である。 Next, still another example of the liquid ejection unit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 16 is an explanatory front view of the unit.
この液体吐出ユニット440は、流路部品444が取付けられた液体吐出ヘッド100と、流路部品444に接続されたチューブ456で構成されている。
The
なお、流路部品444はカバー442の内部に配置されている。流路部品444に代えてヘッドタンク441を含むこともできる。また、流路部品444の上部には液体吐出ヘッド100と電気的接続を行うコネクタ443が設けられている。
The
本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が30mPa・s以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、DNA、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、3次元造形用材料液等の用途で用いることができる。 In the present application, the liquid to be discharged is not particularly limited as long as it has a viscosity and surface tension that can be discharged from the head, and the viscosity becomes 30 mPa · s or less at room temperature, under normal pressure, or by heating and cooling. Preferably, it is More specifically, solvents such as water and organic solvents, coloring agents such as dyes and pigments, functionalizing materials such as polymerizable compounds, resins, and surfactants, and biocompatible materials such as DNA, amino acids, proteins, and calcium. , Edible materials such as natural pigments, and the like, solutions, suspensions, emulsions, and the like. These include, for example, ink-jet inks, surface treatment liquids, components of electronic elements and light-emitting elements, and formation of resist patterns for electronic circuits. Liquid, three-dimensional modeling material liquid, and the like.
液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ(積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子)、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。 As the energy generation source for discharging liquid, piezoelectric actuators (laminated piezoelectric elements and thin-film piezoelectric elements), thermal actuators using electrothermal transducers such as heating resistors, and electrostatic actuators composed of a diaphragm and a counter electrode are used. Are included.
「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構、液体循環装置の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。 The “liquid ejection unit” is a liquid ejection head in which functional components and mechanisms are integrated, and includes an assembly of components related to liquid ejection. For example, the “liquid ejection unit” includes a unit in which at least one of a configuration of a head tank, a carriage, a supply mechanism, a maintenance and recovery mechanism, a main scanning movement mechanism, and a liquid circulation device is combined with a liquid ejection head.
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。 Here, the term “integration” means, for example, a case where the liquid ejection head and the functional component or mechanism are fixed to each other by fastening, bonding, engagement, or the like, or a case where one is movably held with respect to the other. Including. Further, the liquid ejection head, the functional component, and the mechanism may be configured to be detachable from each other.
例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。 For example, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head and a head tank are integrated. In some cases, the liquid ejection head and the head tank are integrated with each other by a tube or the like. Here, a unit including a filter can be added between the head tank and the liquid discharge head of these liquid discharge units.
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。 There is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head and a carriage are integrated.
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。 Further, as a liquid discharge unit, there is a liquid discharge head in which a liquid ejection head is movably held by a guide member constituting a part of a scanning movement mechanism, and the liquid ejection head and the scanning movement mechanism are integrated. In some cases, a liquid discharge head, a carriage, and a main scanning moving mechanism are integrated.
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。 Further, as a liquid discharge unit, there is a liquid discharge head in which a cap member, which is a part of a maintenance and recovery mechanism, is fixed to a carriage to which a liquid discharge head is attached, and the liquid discharge head, the carriage, and the maintenance and recovery mechanism are integrated. .
また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。 Further, as a liquid discharge unit, there is a liquid discharge head in which a tube is connected to a liquid discharge head to which a head tank or a flow path component is attached, and a liquid discharge head and a supply mechanism are integrated. The liquid in the liquid storage source is supplied to the liquid ejection head via this tube.
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。 The main scanning movement mechanism includes a guide member alone. The supply mechanism also includes a tube unit and a loading unit alone.
「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を 気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。 The “device that discharges liquid” includes a device that includes a liquid discharge head or a liquid discharge unit and drives the liquid discharge head to discharge liquid. The device that discharges liquid includes not only a device that can discharge liquid to an object to which liquid can be attached, but also a device that discharges liquid into the air or into the liquid.
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。 The “device for discharging liquid” may include a unit for feeding, transporting, and discharging paper to which liquid can be attached, as well as a pre-processing device and a post-processing device.
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物(三次元造形物)を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置(三次元造形装置)がある。 For example, as a "device for ejecting liquid", an image forming apparatus that ejects ink to form an image on paper, and a powder is formed in layers to form a three-dimensional object (three-dimensional object) There is a three-dimensional modeling device (three-dimensional modeling device) that discharges a modeling liquid to the formed powder layer.
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。 Further, the “device for discharging liquid” is not limited to a device in which a significant image such as a character or a graphic is visualized by the discharged liquid. For example, those that form a pattern or the like that has no meaning in itself, and those that form a three-dimensional image are also included.
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層(粉末層)、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。 The above-mentioned "thing to which a liquid can be attached" means a thing to which a liquid can be attached at least temporarily, such as a thing which is attached and fixed, a thing which is attached and penetrates, and the like. Specific examples include recording media such as paper, recording paper, recording paper, film, and cloth; electronic components such as electronic substrates and piezoelectric elements; powder layers (powder layers); organ models; and media such as inspection cells. Yes, unless otherwise specified, includes everything to which a liquid adheres.
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。 The material of the above-mentioned "thing to which the liquid can be attached" may be paper, thread, fiber, cloth, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, etc. as long as the liquid can be attached even temporarily.
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。 In addition, the “device that discharges liquid” includes a device in which a liquid discharge head and a device to which liquid can be attached relatively move, but is not limited thereto. Specific examples include a serial device that moves the liquid ejection head, a line device that does not move the liquid ejection head, and the like.
また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。 In addition, as the "device for discharging liquid", in addition, a processing liquid coating apparatus for discharging a processing liquid to the paper to apply the processing liquid to the surface of the paper for the purpose of modifying the surface of the paper, 2. Description of the Related Art There is an injection granulating apparatus in which a composition liquid in which a raw material is dispersed in a solution is sprayed through a nozzle to granulate fine particles of the raw material.
なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。 Note that, in the terms of the present application, image formation, recording, printing, printing, printing, modeling, and the like are all synonyms.
1 ノズル板
4 ノズル
2 流路板
3 振動板部材
6 圧力室
10 共通流路
11 圧電アクチュエータ
20 共通流路部材
30 振動領域
30a 凸部
30c 厚肉部
50 共通流路
100 液体吐出ヘッド
403 キャリッジ
440 液体吐出ユニット
500 印刷装置(液体を吐出する装置)
550 ヘッドユニット
600 液体循環装置
DESCRIPTION OF
550
Claims (7)
前記振動領域は、薄肉部と、凸部と、を含み、
前記圧力室の長手方向において、前記振動領域を形成している前記薄肉部は、前記圧力室に対する前記液体の供給側の長さをLi、前記液体の供給側と反対側の長さをLnとするとき、Ln>Li、の関係にある
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 A diaphragm member having a displaceable vibration region forming a wall surface of a pressure chamber communicating with a nozzle for discharging a liquid,
The vibration region includes a thin portion and a convex portion,
In the longitudinal direction of the pressure chamber, the thin portion forming the vibration region has a length Li on the supply side of the liquid with respect to the pressure chamber, and a length Ln on the side opposite to the supply side of the liquid with respect to the pressure chamber. A liquid discharge head, wherein Ln> Li.
ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。 The liquid ejection head according to claim 1, wherein the nozzle is arranged on a side opposite to a side on which the liquid is supplied.
前記薄肉部と前記厚肉部との境界は前記圧力室内に位置している
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッド。 A thick portion thicker than the thin portion is arranged around the thin portion forming the vibration region,
The liquid ejection head according to claim 1, wherein a boundary between the thin portion and the thick portion is located in the pressure chamber.
前記薄肉部と前記厚肉部との境界は前記圧力室外に位置している
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッド。 A thick portion thicker than the thin portion is arranged around the thin portion forming the vibration region,
The liquid ejection head according to claim 1, wherein a boundary between the thin portion and the thick portion is located outside the pressure chamber.
ことを特徴とする請求項5に記載の液体吐出ユニット。 A head tank for storing liquid to be supplied to the liquid discharge head, a carriage on which the liquid discharge head is mounted, a supply mechanism for supplying liquid to the liquid discharge head, a maintenance and recovery mechanism for maintaining and recovering the liquid discharge head, and the liquid The liquid discharging unit according to claim 5, wherein at least one of a main scanning moving mechanism for moving the discharging head in the main scanning direction and the liquid discharging head are integrated.
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