TW201026512A - Discharging apparatus - Google Patents

Description

201026512 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明，係有關於將吐出液（墨水）吐出並進行印刷 之液滴吐出裝置。 【先前技術】 在從噴嘴而將液滴吐出並進行印刷之噴墨吐出裝置中 Ο ，通常，係經由專用流路來將印刷頭與墨水槽作連結，並 經由此流路而將被儲存在墨水槽內之墨水供給至印刷頭處 0 被作了供給之墨水，係經由以被設置在印刷頭內之壓 力產生裝置（例如，在隨選（on demand )型之噴墨頭中 ，係爲加熱器或是壓電元件等之致動器）所產生之壓力波 來作爲墨水滴而被從噴嘴孔推出。 此時，爲了從噴嘴孔來將墨水滴良好的吐出，係有必 β 要將印刷頭並未動作時之噴嘴孔部分的墨水半月形（墨水 之表面狀態）安定地作保持。爲了對半月形作維持，係必 須要對於墨水而賦予和當墨水滴經由重力而自然落下時的 力相對抗之力。 但是，在上述之隨選型印刷頭中，雖然係具備有將液 滴射出的機構，但是，係完全不具備有使墨水不會在印刷 頭未動作時而通過印刷頭並漏出的機構。故而’係利用有 施加不會使墨水漏出之壓力（背壓）的方法。 然而，在噴墨吐出裝置中所需要之背壓的最小控制範 -5- 201026512 圍，係成爲約l〇mmH20以下左右，並且，其與外部氛圍 的壓力間之差係爲極小。因此，在使用有先前技術之真空 幫浦等的系統中，對於此壓力區域以良好精確度來作調節 一事，係爲困難。 作爲提供背壓之先前技術的其中一例，係存在有多數 之在墨水槽內而設置網眼狀之多孔質體的例子（參考下述 專利文獻1〜4 )。 此些，係爲將當墨水被吸入至多孔質體中時之經由多 孔質體之細孔所產生的毛細管力作爲背壓，而利用在墨水 之保持中者，並能夠經由細孔尺寸、材質、形狀等來對毛 細管力作控制。但是，在此方法中，背壓控制精確度係爲 低，又，由於墨水係多量係而被含有在多孔質體中，因此 ，會有墨水之成分被吸著在多孔質體中之問題。 作爲提供背壓之其他的方法，係亦存在有並未利用上 述一般之多孔質體的例子（參考下述專利文獻5)。此方 法，係爲在被儲存之墨水的氣液界面部分處設置可升降之 可動蓋，並藉由此蓋之部分而使負壓產生而將墨水直接作 保持者。在此，於此方法中，係爲了保持負壓，而另外需 要將可動蓋推上之彈簧機構，而會有成爲裝置構成上的限 制之虞。 〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕 〔專利文獻1〕日本專利第2683187號公報 〔專利文獻2〕日本專利第3163864號公報 201026512 〔專利文獻3〕日本專利第3513979號公報 〔專利文獻4〕日本特開2007-62189號公報 〔專利文獻5〕日本特開2006-123562號公報 【發明內容】 〔發明所欲解決之課題〕 本發明’係爲用以解決上述課題而進行者，其目的， ® 係在於提供一種能夠對於墨水槽內之背壓而以良好精確度 來作控制之技術。 〔用以解決課題之手段〕 爲了解決上述課題，本發明，係爲一種吐出裝置，係 具備有吐出頭、和墨水槽、和閥裝置，若是將前述閥裝置 開啓，則前述吐出頭係被連接於前述墨水槽處，若是將前 述閥裝置關閉，則前述吐出頭係從前述墨水槽而被遮斷， ® 該吐出裝置，其特徵爲，係被構成爲：在前述墨水槽內， 係被配置有具備多孔質體之吸引構件，在前述墨水槽內， 於蓄液有墨水之蓄液狀態下，前述吸引構件之至少一部份 係與前述墨水槽之內壁面相接觸，並藉由靜止摩擦力而被 固定在前述墨水槽處，且藉由毛細管力，而使前述墨水上 升至前述多孔質體之途中處。 本發明，係爲一種吐出裝置，其中，在前述吐出頭處 ，係於較前述墨水槽而更下方之位置處，而被設置有吐出 口，在開啓了前述閥裝置時，前述墨水槽內之前述墨水， 201026512 係通過前述閥裝置而朝向前述吐出頭移動，前述多孔質體 內之前述墨水所上升了的高度’係成爲較將前述閥裝置關 閉了的狀態爲更小，並產生將前述墨水拉上至上方之吸引 力，而成爲不會使前述墨水從前述吐出口而漏出。 本發明，係爲一種吐出裝置，其中，當前述墨水槽內 之前述墨水的量爲一定時，前述吸引構件係藉由前述靜止 摩擦力而靜止，而若是前述墨水槽內之前述墨水的量減少 了一定量以上，則前述吸引力係成爲較前述靜止摩擦力更 大，而前述吸引構件係朝向下方移動。 本發明，係爲一種吐出裝置，其中，在前述墨水槽中 ，係被設置有將前述墨水槽之內部空間與前述吐出口所露 出之外部氛圍相連接之外部連接口。 〔發明效果〕 能夠將墨水槽內之背壓，以最小控制壓力範圍 1 mmH20來作控制。由於背壓係被以良好精確度而作控制 〇 ，因此，從吐出口處之墨水漏出係被防止，且半月形亦爲 安定。由於半月形係爲安定，因此，從吐出口所吐出之液 滴吐出量或是命中位置精確度等之液滴吐出狀態亦係安定 。由於與多孔質體相接觸之墨水量係爲少，因此，墨水成 分係不容易變質。 【實施方式】 圖1(a) 、 ( b )，係爲印刷裝置的側面圖和平面圖 -8- 201026512 。印刷裝置1’係具備有台7、和被配置在台7上之可動 腕8 〇 在台7之側方，係被延伸設置有軌道37，可動腕8, 係經由未圖示之移動手段而沿著軌道37之延伸設置方向 作往返移動。在圖1 (a)中，軌道37、和可動腕8、和用 以將可動腕8乘載於軌道37上之裝置，係被省略。 在可動腕8處，係被設置有1個或是複數之吐出裝置 ® 2。吐出裝置2’係分別具備有吐出頭3。在吐出頭3處， 係被設置有未圖示之吐出口，在可動腕8之底面處，各吐 出頭3之吐出口係分別露出。 從台7表面起直到吐出頭3之底面爲止的高度，係被 設爲較身爲處理對象物之基板6的厚度爲更大，吐出頭3 ，係不會與被配置在台7上之基板6相接觸的而與可動腕 8 —同地在台7上移動。 各吐出裝置2，係具備有吐出單元20，吐出頭3，係 ® 被連結於吐出單元20處。被連接於1個的吐出單元20之 吐出頭3的數量，係可爲1個，亦可爲複數，但是，在此 實施例中，印刷裝置1係具備有複數（於此係爲4個）之 吐出單元20，在各吐出單元20處，係分別被連接有複數 個（於此係爲2個）的吐出頭3。又，在印刷裝置1處， 係可被設置有複數之吐出單元20,亦可只設置1個。 各吐出單元20，係爲相同之構造，在圖2之吐出裝置 之模式性剖面圖中，若是代替複數之吐出單元20，而對於 1個的吐出單元20作展示並作說明，則吐出單元20，係 -9 - 201026512 具備有墨水槽1 1。 在墨水槽11之頂面處，係被設置有外部連接口 47， 在底面處’則係分別被設置有導入口 45與導出口 46。在 外部連接口 47、和導入口 45、以及導出口 46處，係分別 被設置有配管等之流路9、12、13的其中一端。 被連接於外部連接口 47處之流路13的另外一端，係 被連接於吐出裝置2之外部氛圍（於此，係爲大氣氛圍） ，並如同後述一般’至少在將墨水蓄液至墨水槽11中時 _ ’和從吐出頭3而將墨水吐出時，墨水槽11之內部空間 係被與外部氛圍相連接。 在吐出裝置2之外部，係被設置有主槽4。 被連接於導入口 45處之流路9的另外一端，係被連 接於主槽4’被連接於導出口 46之流路12的另外一端， 係被連接於吐出頭3，在此些之流路9、12的途中，係被 設置有活栓（閥裝置）17、18。 在主槽4內，係被蓄液有墨水，若是將主槽4與導入 G 口 45之間之活栓1 7設爲開狀態，則墨水槽丨丨係被與主 槽4相連接，主槽內之墨水係通過流路9與活栓17以及 導入口 45而被導入至墨水槽11內。相反的，若是將活栓 1 7設爲閉狀態，則墨水之導入係停止。圖2之符號21， 係代表被導入至墨水槽11內部並被蓄液之墨水。 又，若是將吐出口 3與導出口 46之間的活栓18設爲 開狀態，則墨水槽11內之墨水21，係通過導出口 46與活 栓18以及流路12而被供給至吐出頭3處，而若是將該活 -10- 201026512 栓18設爲閉狀態，則墨水槽11係從吐出頭3而被遮斷， 墨水2 1之供給係停止。 在墨水槽11之內部，係被配置有吸引構件15。吸引 構件15，係具備有被成形爲柱狀之多孔質體10、和將多 孔質體1 〇之側面作覆蓋之環狀的密封構件1 6，密封構件 16，係被固定在多孔質體10處。 多孔質體10之兩底面係露出，在露出了的兩底面之 ® 中，其中一方係朝上，另外一方係朝下。導入口 45，由於 係被設置在墨水槽11之底面處，因此，若是墨水21從主 槽4而被供給至墨水槽11中，並在墨水槽11中而被作蓄 液，則多孔質體10之包含有底面之下部，係與墨水21相 接觸。 多孔質體10，例如，係藉由海綿狀之樹脂、纖維狀之 金屬、被形成有細孔之陶瓷等的燒結體、或是不織布等所 構成，而將對於墨水21之濕濡性提高（接觸角0 <45°) ❷ 吸引構件1 5與墨水槽1 1之內部的空間，係爲柱狀， 由水平面所致之剖面形狀，係爲相同之形狀，吸引構件1 5 係被設爲較墨水槽11之內部空間而爲些許小，在吸引構 件1 5之側面與墨水槽1 1內壁面之間，係被形成有空隙1 9 〇 又，吸引構件1 5之側面（於此，係爲密封構件1 6 ) 與墨水槽1〗內壁面，亦係將對於墨水21之濕濡性提高’ 吸引構件1 5之側面與墨水槽1 1內壁面之間的空隙1 9 ’係 -11 - 201026512 被設爲能夠藉由毛細管力來使墨水21上升一般之狹窄程 度。故而，被蓄液在墨水槽11內之墨水21，係能夠在多 孔質體10之內部、和吸引構件15與墨水槽11內壁面之 間的空隙19處，藉由毛細管力而被吸上。 毛細管力所致之墨水21的上升高度（將墨水21之中 之藉由毛細管力而上升了的部分除外時之距離液面Η的高 度，水頂差h)，係可由毛細管力之理論式（1)而計算出 來。 馨 理論式（1) : h=2Tcos0 / pgr 上述理論式（1)中，h係爲水頂差（m) ，T係爲墨 水之表面張力（N/m) ，0係爲墨水之相對於多孔質體 10的接觸角，P係爲墨水密度（kg/ m3 )，g係爲重力加 速度（m/s2) ，r係爲毛細管之半徑（m)。 圖2之符號h，係代表多孔質體10內之水頂差，同 @ 圖之符號h2，係代表空隙1 9之水頂差。 吸引構件1 5之側面的一部份，係與墨水槽1 1之內壁 面相接觸，多孔質體10，係藉由靜止摩擦力而被固定在墨 水槽1 1處。吸引構件1 5之長度（多孔質體1 0兩底面間 之距離），係被設爲較從墨水槽11之底面起直到天花板 面爲止的高度爲更短。在水頂差lM、h2到達了藉由上述理 論式（1 )所求取出之理論値後，亦繼續墨水2 1之供給， 而若是墨水21之壓力超過了靜止摩擦力與吸引構件15之 -12- 201026512 重量的合計，則吸引構件1 5係被推上。 吸引構件15，係被墨水槽11之內壁面所包圍，吸引 構件15，係被支持在墨水槽11之內壁面處，下端係被朝 向下方，並在與墨水2 1相接觸的狀態下而上升。多孔質 體10之下端，係與墨水槽11之底面相分離，墨水21，係 被蓄液在多孔質體10之下端與墨水槽11之底面間的蓄液 空間4 1中。 ® 若是在蓄液空間41處被蓄液了特定量之墨水21，則 在多孔質體10之上端到達墨水槽11之頂面處，並與其接 觸之前，將活栓17從開狀態而設爲閉狀態，並將主槽4 從墨水槽11而遮斷，而停止從主槽4而對於墨水槽11之 墨水的供給。吸引構件15，係停止上升，並藉由靜止摩擦 力而被固定在墨水槽11處。 如上述一般，由於多孔質體10之下端全部，係密著 於墨水21，並且，吸引構件與墨水槽11內壁面之間的空 ® 隙19，係被設爲能夠使毛細管力作用一般之狹窄程度，因 此，係對於蓄液空間4 1之墨水2 1液面Η全體而藉由毛細 管力來施加上升之力。 多孔質體1 〇之長度，係以使從液面Η起直到多孔質 體10上端爲止之高度成爲較水頂差lM、h2之理論値更大 的方式而被作設定，在多孔質體10上端處，墨水21係不 會到達，並維持在乾燥的狀態下。故而，在蓄液空間41 之墨水2 1處，係恆常地作用有最大之毛細管力。 在將墨水21吐出時，係將活栓17設爲閉狀態，並將 -13- 201026512 墨水槽1 1從主槽4而遮斷，並將活栓1 8設爲開狀態，而 將墨水槽11連接於吐出頭3處。圖3，係爲吐出頭3之部 分擴大剖面圖，吐出頭3，係具備有墨水室31、和被連接 於墨水室31處之吐出口 36，將吐出頭3連接於墨水槽11 處之流路12’在吐出頭3內係被連接於墨水室31處。從 墨水槽1 1而被供給至吐出頭3處之墨水，係被供給至墨 水室31處，並經由吐出口 36而露出於吐出頭3之外部的 氛圍中。 0 吐出口 36，係位置在較墨水槽11而更下方，並被連 接於與外部連接口 47所連接之氛圍相同之氛圍（大氣） 中。墨水槽11內之液面Η，係位在較露出於吐出口 36內 之墨水21的表面更上方處，由於在墨水21內係並不包含 有氣泡。因此，墨水室3 1、和蓄液空間41、以及多孔質 體10內之墨水21，係藉由較液面而更下方之墨水21的重 量，而被朝下方拉下，而水頂差tU、h2係較理論値而更加 減少。 ⑩ 多孔質體10與密封構件16以及墨水槽U之內壁面 ，係以使當將墨水槽11連接於吐出頭3處時而水頂差hi 、h2不會成爲0的方式，來將對於墨水21之濕濡性設定 爲較高，而若是墨水21的下降之力與上升之力相平衡， 則水頂差hi、h2之減少係停止。故而，在墨水21處，係 被施加有水頂差h、h2之理論値與實際値間的差距之份量 的朝向上方而作拉上之力。 另外，在水頂差h、h2減少的期間中，當墨水21有 -14- 201026512 從吐出口 36而漏出之虞的情況時，係先將吐出裝置2配 置在基板6之外側的退避場所處，再設爲頭連接狀態。若 是水頂差、h2之減少停止，而墨水2 1成爲不會從吐出 口 36而漏出，則將吐出裝置2配置在基板6上。 在墨水室31處，係被設置有加熱器或是壓電元件等 之致動器35，若是對於致動器35通電並使其升溫或是變 形，而對墨水室31內之墨水21施加推壓力，則墨水21 Φ 係從吐出口 36而被吐出，並命中至基板6處。 導出口 46，係位置在較多孔質體10之下端爲更下方 (於此，係爲墨水槽11之底面），若是墨水21從吐出口 36而被吐出，而墨水室31之液量降低，則墨水21係從墨 水槽11而被補充至墨水室31處。 此時，由於墨水係並不會從主槽4而被補充至墨水槽 11中，因此，蓄液空間41之墨水21的液面Η係下降， 在藉由毛細管力而被吸引至多孔質體10中之墨水21處， ® 係作用有使其一起作下降之力。 若是液面下降，則欲將墨水21作保持之毛細管力係 變大，若是毛細管力超過吸引構件1 5與墨水槽1 1間之靜 止摩擦力，則吸引構件1 5係朝向下方移動。故而，就算 是墨水並未被補充，吸引構件15亦係朝向下方而移動， 吸引構件15係被維持在使下端與墨水21液面Η作了接觸 之狀態。 若是液面Η降低，則與吐出口 36內之吐出液21的表 面間之差係變小，將墨水21朝向下方而拉扯之力係減少 -15- 201026512 。另一方面，水頂差h,、h2係增加，毛細管力所致之上升 力係減少，而墨水21下降之力與上升之力係彼此平衡。 故而，吐出口 36內之墨水21的表面（半月形）高度係不 會變化。 當吸引構件15下降的情況時，在多孔質體1〇之下端 到達導出口 46或是導入口 45處之前，將活栓18設爲閉 狀態並將吐出頭3從墨水槽11而遮斷’並將活栓17設爲 開狀態而將墨水從主槽4來補充至墨水槽11處。導入口 參 45，由於係位置在多孔質體10之下方，因此，多孔質體 10之至少上端，係不會被墨水21所浸濕’並被維持在乾 燥了的狀態下。 導入口 45，若是位在較多孔質體1〇之上端爲更下方 ，則係亦可位置在較多孔質體1〇之下端爲更上方，但是 ，當多孔質體10之側面被密封構件16所覆蓋的情況時， 由於密封構件1 6與墨水槽1 1內壁面間之空隙係爲狹窄，

因此，若是使導入口 4 5與密封構件1 6相對面’則墨水2 1 Q 之導入係不會被正常的進行。因此’較理想，係使導入口 45位置在較多孔質體10之下端爲更下方。 以上，雖係針對藉由密封構件1 6而將多孔質體1 0側 面作了覆蓋的情況而作了說明’但是’本發明係並不被限 定於此，而亦可使多孔質體1 〇之側面露出。但是’當吸 引構件1 5作升降時，若是多孔質體1 〇之側面爲露出，則 會有由於摩擦而使多孔質體10破損之虞，因此’較理想 ，係藉由密封構件1 6來對多孔質體1 〇之側面作保護。 -16- 201026512 在本發明中所使用之多孔質體1 ο，係具備有海綿狀之 構造，並爲細孔在隨機之方向上作通連而成爲網眼狀之構 造者。其材質，雖並未特別限定，但是，係必須要具備有 不會溶解在墨水中且就算是與墨水21接觸亦不會產生化 學變化等之耐性。例如，係可使用聚烯烴樹脂等之有機樹 脂素材。 若是對於多孔質體1 〇之條件的其中一例作敘述，則 Φ 當墨水槽1 1內徑（半徑）係爲1 〇mm，儲存墨水體積係爲 15ml時，平均氣孔徑（半徑）係爲63 μιη，平均氣孔率係 爲4 4.8%，構件之高度係爲10mm。 另外，當以上述之其中一例作爲基準，而將墨水槽11 之剖面積變更成了 η倍的情況時，係只要將平均氣孔率設 爲1/η倍即可。又，同樣的，當將儲存墨水體積變更成 了 η倍的情況時，係只要將平均氣孔率設爲η倍即可。另 外，多孔質體1〇之條件，係可由上述之毛細管力的理論 ®式（1 )而計算出來。 多孔質體10之材質，係並不被限定於樹脂，只要是 對於墨水21而具備有耐性者，則亦可使用SUS(不鏽鋼 )等之金屬。於此情況，雖會有墨水21之相對於多孔質 體1 〇的接觸角成爲與上述條件相異的情況，但是，於該 情況，係可經由對於多孔質體10施加表面處理，而使其 發揮與上述條件相同之效果。 在本發明中所使用之墨水2 1，係並未特別作限定，除 了被添加有顏料、染料等之著色劑的著色墨水21之外， -17- 201026512 亦可使用將配向膜用之材料、樹脂材料、彩色濾光片材_ 、間隔物粒子等作了分散或是溶解者。 密封構件16,只要是不會溶解在墨水21中、或就算 是與墨水2 1接觸亦不會產生化學變化者，則並不被特別 限定，但是，具體而言，係可使用矽膠樹脂、氟素樹脂、 聚烯烴樹脂等之耐溶劑性樹脂。 以上，雖係針對將吸引構件15藉由靜止摩擦力來固 定在墨水槽1 1處的情況而作了說明，但是，本發明係並 @ 不被限定於此。亦可使吸引構件15之側面全體密著在墨 水槽11之側面處，或是藉由固定構件或接著劑等來將吸 引構件15機械性的固定在墨水槽11處。於此情況，由於 就算是液面Η作上升下降，吸引構件15亦不會作升降， 因此，係從主槽4而逐漸補充適量的墨水21。 【圖式簡單說明】 〔圖1〕 （ a )印刷裝置的側面圖；（b )印刷裝置的 ® 平面圖。 〔圖2〕對本發明之吐出裝置的其中一例作展示之剖 面圖。 〔圖3〕對吐出頭的其中一例作展示之剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 :印刷裝置 2 :吐出裝置 -18- 201026512 3 :吐出頭 1 〇 :多孔質體 1 1 :墨水槽 15 :吸引構件 1 8 :閥裝置（活栓） 20 :吐出單元 2 1:墨水 ⑩ 3 6 :吐出口

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Claims (1)

1. 201026512 七、申請專利範圍： 1· 一種吐出裝置’係具備有吐出頭、和墨水槽、和 閥裝置’若是將前述閥裝置開啓，則前述吐出頭係被連接 於前述墨水槽處，若是將前述閥裝置關閉，則前述吐出頭 係從前述墨水槽而被遮斷， 該吐出裝置’其特徵爲，係被構成爲： 在前述墨水槽內’係被配置有具備多孔質體之吸引構 件’ 赢 在前述墨水槽內’於蓄液有墨水之蓄液狀態下，前述 吸引構件之至少一部份係與前述墨水槽之內壁面相接觸， 並藉由靜止摩擦力而被固定在前述墨水槽處，且藉由毛細 管力，而使前述墨水上升至前述多孔質體之途中處。 2. 如申請專利範圍第1項所記載之吐出裝置，其中 在前述吐出頭處，係於較前述墨水槽而更下方之位置 處，而被設置有吐出口， @ 在開啓了前述閥裝置時，前述墨水槽內之前述墨水， 係通過前述閥裝置而朝向前述吐出頭移動’ 前述多孔質體內之前述墨水所上升了的高度，係成爲 較將前述閥裝置關閉了的狀態爲更小’並產生將前述墨水 拉上至上方之吸引力，而成爲不會使前述墨水從前述吐出 口而漏出。 3. 如申請專利範圍第2項所記載之吐出裝置，其中 -20- 201026512 當前述墨水槽內之前述墨水的量爲一定時，前 構件係藉由前述靜止摩擦力而靜止， 若是前述墨水槽內之前述墨水的量減少了一定 ，則前述吸引力係成爲較前述靜止摩擦力更大，而 引構件係朝向下方移動。 4.如申請專利範圍第1項乃至第3項中之任 記載之吐出裝置，其中，在前述墨水槽中，係被設 φ 前述墨水槽之內部空間與前述吐出口所露出之外部 連接之外部連接口。 述吸引 量以上 前述吸 一項所 置有將 氛圍相

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