本發(fā)明涉及流路構(gòu)件、液體噴出頭以及記錄裝置。
背景技術(shù):
以往,作為液體噴出頭,例如已知有使用下述流路構(gòu)件的液體噴出頭,該流路構(gòu)件具備:噴出液體的多個噴出元件;針對每個噴出元件設置的第一獨立流路;針對每個噴出元件設置的第二獨立流路;從第一方向的一方側(cè)朝向另一方側(cè)延伸并與第一獨立流路共同連通的第一共用流路;用于連通第一共用流路與外部的第一開口;從第一方向的一方側(cè)朝向另一方側(cè)延伸并與第二獨立流路共同連通的第二共用流路;以及用于連通第二共用流路與外部的第二開口(例如參照專利文獻1的圖12)。而且,利用噴出元件將液體保持成彎液面,基于從外部輸送來的信號,驅(qū)動液體噴出頭進行打印。
在先技術(shù)文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2012-250503號公報
技術(shù)實現(xiàn)要素:
發(fā)明要解決的課題
然而,在專利文獻1所記載的液體噴出頭中,施加于各噴出元件的壓力分布的范圍變大,有時無法保持液體的彎液面。
本發(fā)明的一實施方式的流路構(gòu)件具備:多個噴出元件,它們噴出液體;多個第一獨立流路,它們針對每個所述噴出元件而設置;多個第二獨立流路,它們針對每個所述噴出元件而設置;第一共用流路,其從第一方向的一方側(cè)向另一方側(cè)延伸,并與多個所述第一獨立流路共同連通;第一開口,其連通所述第一共用流路與外部;第二共用流路,其從所述第一方向的所述一方側(cè)向所述另一方側(cè)延伸,并與多個所述第二獨立流路共同連通;以及第二開口,其連通所述第二共用流路與外部。另外,所述第一開口設置在所述第一共用流路的所述第一方向的所述一方側(cè)。另外,所述第二開口設置在所述第二共用流路的所述第一方向的所述一方側(cè)。
本發(fā)明的一實施方式的液體噴出頭具備:上述記載的流路構(gòu)件;以及加壓部,其配置在所述流路構(gòu)件上,并對所述噴出元件進行加壓。
本發(fā)明的一實施方式的記錄裝置具備:所述液體噴出頭;輸送部,其相對于所述液體噴出頭輸送記錄介質(zhì);以及控制部,其控制所述液體噴出頭。
發(fā)明效果
能夠減小向各噴出元件施加的壓力分布的范圍,能夠保持液體的彎液面。
附圖說明
圖1表示包含第一實施方式的液體噴出頭的記錄裝置,(a)是側(cè)視圖,(b)是俯視圖。
圖2是圖1所示的液體噴出頭的分解立體圖。
圖3表示圖2所示的頭主體,(a)是分解立體圖,(b)是剖視圖。
圖4是放大圖2所示的液體噴出頭的一部分的俯視圖。
圖5(a)是放大表示圖4所示的噴出元件的放大俯視圖,圖5(b)是圖5(a)所示的I-I線剖視圖。
圖6是放大表示圖2所示的噴出元件的立體圖。
圖7(a)是表示以往的液體噴出頭的一部分流路的概略結(jié)構(gòu)的概略圖,圖7(b)是圖7(a)所示的流路的等價電路圖。
圖8(a)是表示第一實施方式的液體噴出頭的一部分流路的概略結(jié)構(gòu)的概略圖,圖8(b)是圖8(a)所示的流路的等價電路圖。
圖9(a)是表示向圖7所示的液體噴出頭的各噴出元件施加的壓力的分布的圖,圖9(b)是表示向圖8所示的液體噴出頭的各噴出元件施加的壓力的分布的圖。
圖10(a)是放大表示第二實施方式的液體噴出頭的俯視圖,圖10(b)是剖視立體圖。
圖11表示第三實施方式的液體噴出頭,(a)是俯視圖,(b)是剖視圖。
圖12是放大表示圖11所示的液體噴出頭的一部分的俯視圖。
圖13是表示第四實施方式的液體噴出頭的剖視圖。
具體實施方式
<第一實施方式>
使用圖1來說明包括第一實施方式的液體噴出頭2的彩色噴墨打印機1(以下稱作打印機1)。
打印機1通過從輸送輥74a向輸送輥74b輸送記錄介質(zhì)P,使記錄介質(zhì)P相對于液體噴出頭2相對地移動??刂撇?6基于圖像、文字的數(shù)據(jù)來控制液體噴出頭2,使其朝向記錄介質(zhì)P噴出液體,使液滴噴射到記錄介質(zhì)P,從而在記錄介質(zhì)P上進行印刷。
在本實施方式中,液體噴出頭2相對于打印機1固定,打印機1成為所謂的行式打印機。作為記錄裝置的其它實施方式,舉出所謂的串行打印機。
在打印機1中,以與記錄介質(zhì)P大體平行的方式固定有平板狀的頭搭載框架70。在頭搭載框架70上設有20個孔(未圖示),20個液體噴出頭2搭載于各個孔。五個液體噴出頭2構(gòu)成一個頭組72,打印機1具有四個頭組72。
如圖1(b)所示,液體噴出頭2呈細長的長條形狀。在一個頭組72內(nèi),三個液體噴出頭2沿著與記錄介質(zhì)P的輸送方向交叉的方向排列,其它兩個液體噴出頭2在沿著輸送方向錯開的位置處,分別逐一地排列在三個液體噴出頭2之間。相鄰的液體噴出頭2配置為,由各液體噴出頭2能夠印刷的范圍在記錄介質(zhì)P的寬度方向上相連,或者端部重復,從而能夠?qū)崿F(xiàn)在記錄介質(zhì)P的寬度方向上沒有間隙的印刷。
四個頭組72沿著記錄介質(zhì)P的輸送方向進行配置。在各液體噴出頭2中,被從未圖示的液體罐供給墨。在屬于一個頭組72的液體噴出頭2中被供給相同顏色的墨,利用四個頭組印刷四種顏色的墨。從各頭組72噴出的墨的顏色例如為品紅色(M)、黃色(Y)、青色(C)以及黑色(K)。
需要說明的是,關(guān)于搭載于打印機1的液體噴出頭2的個數(shù),若要印刷單色且在能夠由一個液體噴出頭2印刷的范圍內(nèi)進行印刷,則也可以為一個。頭組72所含的液體噴出頭2的個數(shù)、或者頭組72的個數(shù)能夠根據(jù)印刷的對象、印刷條件來適當變更。例如,也可以為了進行更多顏色的印刷而增加頭組72的個數(shù)。另外,通過配置多個以同色印刷的頭組72且沿輸送方向交替地印刷,能夠加快印刷速度、即輸送速度。另外,也可以準備多個以同色印刷的頭組72,沿與輸送方向交叉的方向錯開配置,從而提高記錄介質(zhì)P的寬度方向上的分辨率。
另外,除了印刷帶顏色的墨以外,為了進行記錄介質(zhì)P的表面處理,也可以印刷涂敷劑等液體。
打印機1對記錄介質(zhì)P進行印刷。記錄介質(zhì)P處于卷繞于輸送輥74a的狀態(tài),在穿過兩個輸送輥74c之間以后,穿過搭載于頭搭載框架70的液體噴出頭2的下側(cè)。之后穿過兩個輸送輥74d之間,最終被輸送輥74b回收。
作為記錄介質(zhì)P,除了印刷紙張以外也可以是布等。另外,在打印機1中,也可以設為替代記錄介質(zhì)P而是對輸送帶進行輸送的形態(tài),記錄介質(zhì)除了卷狀的材料以外,也可以是置于輸送帶上的單張紙、裁斷后的布、木材或者瓷磚等。另外,也可以從液體噴出頭2噴出包含導電性的顆粒的液體,從而印刷電子儀器的布線圖案等。此外,也可以從液體噴出頭2朝向反應容器等噴出規(guī)定量的液體的化學藥劑、或包括化學藥劑的液體,并使其反應等而制作化學藥品。
另外,也可以在打印機1上安裝位置傳感器、速度傳感器、溫度傳感器等,控制部76根據(jù)由來自各傳感器的信息知曉的打印機1各部分的狀態(tài)來控制打印機1的各部分。特別是,若從液體噴出頭2噴出的液體的噴出特性(噴出量、噴出速度等)受到外部的影響,則也可以根據(jù)液體噴出頭2的溫度或液體罐的液體的溫度、液體罐的液體向液體噴出頭2施加的壓力,改變使液體噴出頭2噴出液體的驅(qū)動信號。
接下來,使用圖2~9來說明第一實施方式的液體噴出頭2。在本實施方式中,將流路構(gòu)件設為第一流路構(gòu)件4、將儲液器設為第二流路構(gòu)件6、將第三共用流路設為第一綜合流路22、將第四共用流路設為第二綜合流路26、將加壓部設為位移元件48進行說明。需要說明的是,在圖4、5中為了便于理解附圖,將處于其它構(gòu)件的下方且應由虛線描繪的流路等由實線描繪。
需要說明的是,在附圖中,圖示了第一方向D1、第二方向D2、第三方向D3。第一方向D1是第一共用流路20以及第二共用流路24延伸的方向,第一共用流路20以及第二共用流路24從第一方向D1的一方側(cè)D1a朝向另一方側(cè)D1b延伸。第二方向D2是第一綜合流路22以及第二綜合流路26延伸的方向,第一綜合流路22以及第二綜合流路26從第二方向D2的一方側(cè)D2a朝向另一方側(cè)D2b延伸。第三方向D3是與第二方向D2正交的方向,具有一方側(cè)D3a與另一方側(cè)D3b。
如圖2所示,液體噴出頭2具備頭主體2a。液體噴出頭2還具備殼體50、散熱板52、布線基板54、按壓構(gòu)件56、彈性構(gòu)件58、信號傳遞構(gòu)件60以及驅(qū)動器IC62。需要說明的是,殼體50、散熱板52、布線基板54、按壓構(gòu)件56、彈性構(gòu)件58、信號傳遞構(gòu)件60以及驅(qū)動器IC62并非必須具備。
在液體噴出頭2中,從頭主體2a伸出信號傳遞構(gòu)件60,信號傳遞構(gòu)件60與布線基板54電連接。在信號傳遞構(gòu)件60上設有控制液體噴出頭2的驅(qū)動的驅(qū)動器IC62。驅(qū)動器IC62隔著彈性構(gòu)件58被按壓構(gòu)件56向散熱板52按壓。需要說明的是,省略了支承布線基板54的支承構(gòu)件的圖示。
散熱板52能夠由金屬或者合金形成,是為了使驅(qū)動器IC62的熱量向外部散熱而設置的。散熱板52通過螺釘或者粘合劑與殼體50接合。
殼體50載置在頭主體2a上,利用殼體50與散熱板52來覆蓋構(gòu)成液體噴出頭2的各構(gòu)件。殼體50具備開口50a、50b、50c以及隔熱部50d。開口50a設于殼體50的與第三方向D3對置的側(cè)面,在開口50a中配置散熱板52。開口50b朝向下方開口,將布線基板54以及按壓構(gòu)件56經(jīng)由開口50b配置于殼體50的內(nèi)部。開口50c朝向上方開口,用于收容設于布線基板54的連接器(未圖示)。
隔熱部50d設為從第二方向D2的一方側(cè)D2a向另一方側(cè)D2b延伸,并配置在散熱板52與頭主體2a之間。由此,能夠降低散熱板52所釋放的熱量向頭主體2a導熱的可能性。殼體50能夠由金屬、合金或者樹脂形成。
如圖3(a)所示,頭主體2a形成沿第二方向D2較長的平板形狀,具有第一流路構(gòu)件4、第二流路構(gòu)件6以及壓電致動器基板40。頭主體2a在第一流路構(gòu)件4上設有壓電致動器基板40與第二流路構(gòu)件6。壓電致動器基板40載置于圖3(a)所示的第一流路構(gòu)件4上的虛線的區(qū)域。壓電致動器基板40是為了對設于第一流路構(gòu)件4的多個加壓室10(參照圖5(b))進行加壓而設置的,并具有多個位移元件48(參照圖5(b))。
第一流路構(gòu)件4在內(nèi)部形成有流路,將從第二流路構(gòu)件6供給來的液體導入至噴出孔8。第一流路構(gòu)件4的一方的主表面形成加壓室面4-1,在加壓室面4-1上形成有開口20a、24a。開口20a沿著第二方向D2排列,并配置在加壓室面4-1的第一方向D1上的一方側(cè)D1a。開口24a沿著第二方向D2排列,并配置在加壓室面4-1的第一方向D1上的一方側(cè)D1a。
第二流路構(gòu)件6在內(nèi)部形成有流路,將從液體罐供給來的液體導入至第一流路構(gòu)件4。第二流路構(gòu)件6設在第一流路構(gòu)件4的加壓室面4-1的外周部上,在壓電致動器基板40的載置區(qū)域的外側(cè)借助粘合劑(未圖示)與第一流路構(gòu)件4接合。
如圖3所示,第二流路構(gòu)件6具有貫通孔6a、開口6b、6c、第一綜合流路22以及第二綜合流路26。貫通孔6a形成為沿第二方向D2延伸,并配置在比壓電致動器基板40的載置區(qū)域靠外側(cè)的位置。信號傳遞構(gòu)件60穿過貫通孔6a。
開口6b設于第二流路構(gòu)件6的上表面,并配置在第二流路構(gòu)件6的第二方向D2上的一方側(cè)D2a。開口6b從液體罐向第二流路構(gòu)件6供給液體。開口6c設于第二流路構(gòu)件6的上表面,并配置在第二流路構(gòu)件6的另一方側(cè)D2b。
第一綜合流路22形成為沿第二方向D2延伸,并具有第一連接流路22a。第一連接流路22a連接開口6b與開口20a,并經(jīng)由第一綜合流路22向第一流路構(gòu)件4供給液體。
第二綜合流路26形成為沿第二方向D2延伸,并具有第二連接流路26a。第二連接流路26a連接開口6c與開口24a,并經(jīng)由第二綜合流路26從第一流路構(gòu)件4回收液體。需要說明的是,第二流路構(gòu)件6并非必須設置。
如圖5(b)所示,第一流路構(gòu)件4通過層疊多片板4a~4g來形成,并具有加壓室面4-1與噴出孔面4-2。在加壓室面4-1上載置有壓電致動器基板40,從在噴出孔面4-2上開口的噴出孔8噴出液體。多片板4a~4g能夠由金屬、合金或者樹脂形成。需要說明的是,第一流路構(gòu)件4也可以不層疊多片板4a~4g而是由樹脂一體形成。
第一流路構(gòu)件4形成有多個第一共用流路20、多個第一開口20a、多個第二共用流路24、多個第二開口24a、多個噴出元件15、多個第一獨立流路12、以及多個第二獨立流路14,在加壓室面4-1上形成有開口20a、24a。
第一共用流路20設置為從第一方向D1的一方側(cè)D1a向另一方側(cè)D1b延伸,且以與在第一方向D1的一方側(cè)D1a設置的開口20a連通的方式形成。另外,第一共用流路20沿第二方向D2排列有多個。
第二共用流路24設置為從第一方向D1的一方側(cè)D1a向另一方側(cè)D1b延伸,且以與在第一方向D1的一方側(cè)D1a設置的開口24a連通的方式形成。另外,第二共用流路24沿第二方向D2排列有多個,配置在沿第二方向D2相鄰的第一共用流路20彼此之間。因此,第一共用流路20以及第二共用流路24彼此沿第一方向D1延伸,并且沿第二方向D2并排配置。
如圖4、6所示,噴出元件15具有噴出孔8與加壓室10,第一獨立流路12以及第二獨立流路14與加壓室10連接。噴出元件15設在相鄰的第一共用流路20與第二共用流路24之間,在第一流路構(gòu)件4的平面方向上形成為矩陣狀。噴出元件15具有噴出元件列15a與噴出元件行15b。噴出元件列15a沿第一方向D1排列,噴出元件行15b沿第二方向D2排列。另外,與噴出元件列15a同樣,加壓室列10c與噴出孔列8a也沿第一方向D1排列。另外,與噴出元件行15b同樣,加壓室行10d與噴出孔行8b也沿第二方向D2排列。
第一方向D1與第二方向D2所成的角度從直角偏移。因此,屬于沿第一方向D1配置的噴出孔列8a的噴出孔8彼此與其從直角偏移的量相應地沿第二方向D2錯開配置。噴出孔列8a沿第二方向D2并排配置,因此屬于不同的噴出孔列8a的噴出孔8與之相應地沿第二方向D2錯開配置。綜上所述,第一流路構(gòu)件4的噴出孔8沿第二方向D2以恒定間隔并排配置。由此,能夠以利用由噴出的液體形成的像素填滿規(guī)定的范圍的方式進行印刷。
在圖4中,當將噴出孔8向與第二方向D2正交的第三方向D3投影時,在假想直線R的范圍內(nèi)投影32個噴出孔8,各噴出孔8在假想直線R內(nèi)以360dpi的間隔排列。由此,若向與假想直線R正交的方向輸送記錄介質(zhì)P并進行印刷,則能夠以360dpi的分辨率進行印刷。
在液體噴出頭2中,從第一獨立流路12向加壓室10供給液體,第二獨立流路14從加壓室10回收液體。
加壓室10具有加壓室主體10a與局部流路10b。加壓室主體10a在俯視觀察下呈圓形,從加壓室主體10a的中心朝向下方延伸出局部流路10b。加壓室主體10a構(gòu)成為,通過從設在加壓室主體10a上的位移元件48(參照圖5)接受壓力,從而向加壓室10中的液體施加壓力。
加壓室主體10a為圓柱形狀,平面形狀呈圓形。通過使其平面形狀呈圓形,能夠增大位移量以及由位移產(chǎn)生的加壓室10的體積變化。
局部流路10b為直徑比加壓室主體10a小的圓柱形狀,平面形狀呈圓形。在從加壓室面4-1觀察時,局部流路10b配置在加壓室主體10a的內(nèi)側(cè)。局部流路10b將加壓室主體10a與噴出孔8連接起來。
需要說明的是,局部流路10b也可以是朝向噴出孔8側(cè)而剖面積變小的圓錐形狀或者圓錐臺形狀。由此,能夠提高第一共用流路20以及第二共用流路24的流路阻力,能夠減小壓力損失之差。
加壓室10沿著第一共用流路20的兩側(cè)配置,構(gòu)成單側(cè)各一列、合計兩列的加壓室列10c。第一共用流路20與在其兩側(cè)排列的加壓室10經(jīng)由第一獨立流路12進行連接。
另外,加壓室10沿著第二共用流路24的兩側(cè)配置,構(gòu)成單側(cè)各一列、合計兩列的加壓室列10c。第二共用流路24與在其兩側(cè)排列的加壓室10經(jīng)由第二獨立流路14進行連接。
第一獨立流路12將第一共用流路20與加壓室主體10a連接起來。第一獨立流路12從第一共用流路20的上表面朝向上方延伸,之后與加壓室主體10a的下表面進行連接。
第二獨立流路14將第二共用流路24與局部流路10b連接起來。第二獨立流路14從第二共用流路24的下表面沿第二方向D2延伸并沿第一方向D1延伸,之后與局部流路10b的側(cè)面10b進行連接。
對液體噴出頭的液體的循環(huán)進行說明。從設于外部的液體罐經(jīng)由開口6b向第二流路構(gòu)件6供給液體。供給至開口6b的液體向第一綜合流路22供給,并經(jīng)由開口20a向第一流路構(gòu)件4供給液體。經(jīng)由開口20a供給至第一共用流路20的液體經(jīng)由第一獨立流路12流入加壓室主體10a,并向局部流路10b供給,一部分液體從噴出孔8被噴出。然后,剩余的液體從局部流路10b經(jīng)由第二獨立流路14向第二共用流路24回收,并經(jīng)由開口24a從第一流路構(gòu)件4向第二流路構(gòu)件6回收。經(jīng)由開口24a回收到第二流路構(gòu)件6的液體在第二綜合流路26中流動,經(jīng)由開口6c向外部回收。
在第一流路構(gòu)件4的上表面,接合有包括位移元件48在內(nèi)的壓電致動器基板40,配置為各位移元件48位于各加壓室10上。壓電致動器基板40占有與由加壓室10形成的加壓室組大致相同的形狀的區(qū)域。另外,各加壓室10的開口通過在第一流路構(gòu)件4的加壓室面4-1上接合壓電致動器基板40而被堵塞。
壓電致動器基板40具有由作為壓電體的兩片壓電陶瓷層40a、40b構(gòu)成的層疊構(gòu)造。這些壓電陶瓷層40a、40b分別具有20μm左右的厚度。壓電陶瓷層40a、40b中的任一層均以跨越多個加壓室10的方式延伸。
這些壓電陶瓷層40a、40b例如由具有強介電性的鋯鈦酸鉛(PZT)系、NaNbO3系、BaTiO3系、(BiNa)NbO3系、BiNaNb5O15系等陶瓷材料構(gòu)成。需要說明的是,壓電陶瓷層40b作為振動板而動作,且不一定必須是壓電體,取而代之,也可以使用并非壓電體的其它陶瓷層、金屬板。
在壓電致動器基板40上形成有共用電極42、獨立電極44以及連接電極46。共用電極42在面方向的大致整面范圍內(nèi)形成于壓電陶瓷層40a與壓電陶瓷層40b之間的區(qū)域。而且,獨立電極44配置在壓電致動器基板40的上表面中的與加壓室10對置的位置。
壓電陶瓷層40a的被獨立電極44與共用電極42夾持的部分在厚度方向上被極化,成為當向獨立電極44施加電壓時位移的單晶片構(gòu)造的位移元件48。因此,壓電致動器基板40具有多個位移元件48。
共用電極42能夠由Ag-Pd系等金屬材料形成,共用電極42的厚度能夠設為2μm左右。共用電極42在壓電陶瓷層40a上具有共用電極用表面電極(未圖示),共用電極用表面電極經(jīng)由貫穿壓電陶瓷層40a形成的通孔而與共用電極42相連并接地,保持為接地電位。
獨立電極44由Au系等金屬材料形成,并具有獨立電極主體44a與伸出電極44b。如圖5(a)所示,獨立電極主體44a在俯視觀察下形成為大致圓形,并形成為比加壓室主體10a小。伸出電極44b從獨立電極主體44a伸出,在伸出的伸出電極44b上形成有連接電極46。
連接電極46例如由包含玻璃漿料的銀-鈀構(gòu)成,厚度為15μm左右且形成為凸狀。連接電極46與設于信號傳遞構(gòu)件60的電極電接合。
接著,對液體的噴出動作進行說明。利用在來自控制部76的控制下經(jīng)由驅(qū)動器IC62等向獨立電極44供給的驅(qū)動信號,使位移元件48位移。作為驅(qū)動方法,能夠使用所謂的吸入噴射驅(qū)動。
圖7(a)表示以往的液體噴出頭102的一部分流路的概略結(jié)構(gòu),(b)是圖7(a)所示的流路的等價電路圖。圖8(a)表示本實施方式的液體噴出頭2的一部分流路的概略結(jié)構(gòu),圖8(b)是圖8(a)所示的流路的等價電路圖。圖9針對每個噴出元件15而示出本實施方式的液體噴出頭2中的圖8(a)所示的流路與以往的液體噴出頭102中的圖7(a)所示的流路中的、向噴出元件15施加的壓力。需要說明的是,圖7、8中的箭頭表示液體的流動。
在圖7、8中,R1是第一共用流路的流路阻力。R2是第一獨立流路的流路阻力。R3是第二獨立流路的流路阻力。R4是第二共用流路的流路阻力。需要說明的是,R1并非第一共用流路整體的流路阻力,而是位于相鄰的第一獨立流路12之間的第一共用流路的流路阻力。R4也同樣地并非第二共用流路整體的流路阻力,而是位于相鄰的第二獨立流路之間的第二共用流路的流路阻力。另外,在本實施方式中,第一共用流路的流路阻力R1和對應于該R1的第二共用流路的流路阻力R4大致相等。需要說明的是,第一共用流路的流路阻力R1和對應于該R1的第二共用流路的流路阻力R4也可以不相等。
另外,在圖7、8中,將多個噴出元件15從第一方向D1的一方側(cè)D1a依次稱作噴出元件15a、噴出元件15b、噴出元件15c…噴出元件15n-2、噴出元件15n-1、15n進行說明。另外,圖7(b)、8(b)所示的壓力Pin表示各噴出元件15的入口側(cè)的壓力,壓力Pout表示各噴出元件15的出口側(cè)的壓力。圖9是將向各噴出元件15施加的壓力Pin以及壓力Pout曲線化而成的圖。
在液體噴出頭沒有噴出液體的情況下,在噴出孔8中,液體需要形成有彎液面。若噴出孔8的內(nèi)側(cè)的壓力(以下稱作“噴出孔8的壓力”)幾乎為0(零),則液體在其表面張力的作用下,在噴出孔8形成彎液面。由于存在液體的表面張力,因此即使噴出孔8的壓力略微偏向正壓、或者略微偏向負壓,也可以在噴出孔8保持彎液面。但是,當正壓變得過大時,液體從噴出孔8溢出,沿噴出孔面4-2擴散。另一方面,當負壓變得過大上,外部的氣體從噴出孔8侵入。無論哪種情況,當成為那樣的狀態(tài)時,噴出元件15中的壓力的傳播都與通常不同,因此噴出元件15的噴出特性發(fā)生變動,由此無法進行噴出。因此,各噴出孔8的壓力需要落入0(零)附近的規(guī)定壓力的范圍內(nèi)。
噴出孔8的壓力成為壓力Pin與壓力Pout之間的壓力。具體來說,雖然由于R2以及R3的流路阻力的值而產(chǎn)生差,但噴出孔8的壓力大體上成為壓力Pin與壓力Pout之間的中央的壓力、即壓力Pin與壓力Pout的平均值。圖9所示的彎液面保持區(qū)域是壓力Pin與壓力Pout的平均值成為0(零)附近的規(guī)定壓力的范圍內(nèi)的區(qū)域。若壓力Pin以及壓力Pout落入該彎液面保持區(qū)域,則噴出孔8的壓力落入能夠保持彎液面的范圍。
以往的液體噴出頭102中,第一開口120a以及第二開口124a的配置與液體噴出頭2不同。第一開口120a設于第一方向D1的一方側(cè)D1a,第二開口124a設于第一方向D1的另一方側(cè)D1b。因此,液體沿圖7(a)的箭頭所示的朝向流動。
因此,根據(jù)噴出元件15與第一共用流路120連接的連接位置,向噴出元件15施加的壓力Pin的值不同。具體來說,位于第一方向D1的另一方側(cè)D1b的噴出元件15n的壓力PinN受到在第一共用流路20中流動的液體的壓力損失的影響,與位于第一方向D1的一方側(cè)D1a的噴出元件15a的壓力Pin1相比減小。即,隨著從第一方向D1中的一方側(cè)D1a朝向另一方側(cè)D1b,向噴出元件15施加的壓力Pin漸漸地減小。
與上述相同,根據(jù)噴出元件15與第二共用流路124連接的連接位置,向噴出元件15施加的壓力Pout的值也不同。具體來說,位于第一方向D1的另一方側(cè)D1b的噴出元件15n的壓力PoutN受到在第二共用流路124中流動的液體的壓力損失的影響,與位于第一方向D1的一方側(cè)D1a的噴出元件15a的壓力Pout1相比減小。即,隨著從第一方向D1中的一方側(cè)D1a朝向另一方側(cè)D1b,向噴出元件15施加的壓力Pout漸漸地減小。
其結(jié)果是,在配置于第一方向D1上的最靠一方側(cè)D1a的位置的噴出元件15a中,壓力Pin1以及壓力Pout1這兩者增大,噴出孔8的壓力也增大。這是圖9(a)所示的向噴出元件15施加的壓力之中、位于圖表的最右上的部分。另外,在配置于第一方向D1的最靠另一方側(cè)D1b的位置的噴出元件15n中,壓力PinN以及壓力PoutN這兩者減小,噴出孔8的壓力也減小。這是圖9(a)所示的向噴出元件15施加的壓力之中、位于圖表的最左下的部分。
壓力Pin1~N以及壓力Pout1~N的關(guān)系如上述那樣,因此向從噴出元件15a至噴出元件15n的噴出元件15施加的壓力如圖9(a)所示以從圖表的右上朝向左下的方式分布。該分布成為橫切彎液面保持區(qū)域那樣的分布,因此向各噴出元件15施加的壓力分布的范圍增大,無法落入彎液面保持區(qū)域內(nèi),有可能無法保持各噴出元件15的彎液面。
圖8所示的液體噴出頭2中,第一開口20a設于第一方向D1的一方側(cè)D1a,第二開口24a設于第一方向D1的一方側(cè)D1a。因此,液體沿圖8(a)的箭頭所示的朝向流動。
因此,根據(jù)噴出元件15與第一共用流路20連接的連接位置,向噴出元件15施加的壓力Pin的值不同。具體來說,位于第一方向D1的另一方側(cè)D1b的噴出元件15n的壓力PinN受到在第一共用流路20中流動的液體的壓力損失的影響,與位于第一方向D1的一方側(cè)D1a的噴出元件15a的壓力Pin1相比減小。即,隨著從第一方向D1上的一方側(cè)D1a朝向另一方側(cè)D1b,向噴出元件15施加的壓力Pin漸漸地減小。
與上述相同,根據(jù)噴出元件15與第二共用流路24連接的連接位置,向噴出元件15施加的壓力Pout的值也不同。具體來說,受到在第二共用流路24中流動的液體的壓力損失的影響,位于第一方向D1的一方側(cè)D1a的噴出元件15a的壓力Pout1與位于第一方向D1的另一方側(cè)D1b的噴出元件15n的壓力PoutN相比減小。即,隨著從第一方向D1上的另一方側(cè)D1b朝向一方側(cè)D1a,向噴出元件15施加的壓力Pout漸漸地減小。
其結(jié)果是,在配置于第一方向D1上的最靠一方側(cè)D1a的位置的噴出元件15a中,壓力Pin1較大,壓力Pout較小。這是圖9(b)所示的向噴出元件15施加的壓力之中、位于圖表的最右下的部分。另外,在配置于第一方向D1的最靠另一方側(cè)D1b的位置的噴出元件15n中,壓力Pin較小,壓力Pout較大。這是圖9(b)所示的向噴出元件15施加的壓力之中、位于圖表的最左上的部分。
而且,由于壓力Pin1~N以及壓力Pout1~N的關(guān)系如上述那樣,因此向從噴出元件15a至噴出元件15n的噴出元件15施加的壓力如圖9(b)所示以從圖表的右下朝向左上的方式分布。該分布成為沿著彎液面保持區(qū)域的分布,因此能夠使向噴出元件15施加的壓力的分布落入彎液面保持區(qū)域內(nèi)。
以上,在以往的液體噴出頭102的結(jié)構(gòu)中,向噴出元件15施加的壓力如圖9(a)那樣從圖表的右上向左下排列。即,向噴出元件15施加的壓力以橫切彎液面保持區(qū)域的方式排列,因此難以使向噴出元件15施加的壓力落入彎液面保持區(qū)域。與此相對,在本實施方式的液體噴出頭2的結(jié)構(gòu)中,向噴出元件15施加的壓力如圖9(b)那樣從圖表的右下向左上排列。即,向噴出元件15施加的壓力沿著彎液面保持區(qū)域排列,因此能夠使向噴出元件15施加的壓力落入彎液面保持區(qū)域。
在第一獨立流路12的流路阻力R2與第二獨立流路14的流路阻力R3大致相等的情況下,彎液面保持區(qū)域在圖表中成為包括壓力Pin=0、壓力Pout=0在內(nèi)的、向右下傾斜45度的區(qū)域。通過使第一獨立流路12的流路阻力R2為第二獨立流路14的流路阻力R3的0.5~2倍,彎液面保持區(qū)域在圖表中成為向右下傾斜30~60度的區(qū)域,由此彎液面保持區(qū)域與向噴出元件15施加的壓力的分布具有相同程度的傾斜。由此,能夠提高向噴出元件15施加的壓力的分布落入彎液面保持區(qū)域的可能性。
另外,第一開口20a與第二開口24a沿第二方向D2交替設置。因此,第一共用流路20與第二共用流路24沿第二方向D2交替配置。其結(jié)果是,能夠在一個第一共用流路20上連接兩列噴出孔列8a,并且能夠在一個第二共用流路24上連接兩列噴出孔列8a。因此,能夠以提高面積利用率的方式配置第一共用流路20與第二共用流路24。
需要說明的是,關(guān)于各流路的流路阻力R1~R4,例如能夠例示的關(guān)系。這樣,通過使第一共用流路20以及第二共用流路24的流路阻力小于第一獨立流路12以及第二獨立流路14的流路阻力,能夠減小由壓力損失產(chǎn)生的各壓力Pin的壓力之差以及各壓力Pout之差,能夠減小向各噴出元件15施加的壓力的分布范圍。
另外,示出了第一方向D1與第二方向D2沒有正交的例子,但不限于此。第一方向D1與第二方向D2也可以正交。在該情況下,第一方向D1與第三方向D3成為相同的方向。
<第二實施方式>
使用圖10來說明液體噴出頭202。需要說明的是,對于相同的構(gòu)件標注相同的附圖標記,并省略說明。液體噴出頭202中,第一流路構(gòu)件204以及第二流路構(gòu)件206的結(jié)構(gòu)與液體噴出頭2不同。
第一流路構(gòu)件204具有第一共用流路220、第一開口220a、第二共用流路224、第二開口224a、噴出元件15、第一獨立流路12、以及第二獨立流路14。
第一開口220a以及第二開口224a沿第二方向D2設置有多個,并沿第二方向D2交替設置。而且,多個第一開口220a與多個第二開口224a沿第一方向D1錯開設置。
第二流路構(gòu)件206在內(nèi)部具有第一綜合流路222與第二綜合流路226。第二綜合流路226設置在多個第一開口220a上,且沿第二方向D2形成得較長。第二綜合流路226設置在多個第二開口224a上,且沿第二方向D2形成得較長。第一綜合流路222以及第二綜合流路226沿第二方向D2并排配置。
第一綜合流路222具有與第一開口220a連接的第一連接流路222a。第一連接流路222a從第一綜合流路222朝向下方延伸。第二綜合流路226具有與第二開口224a連接的第二連接流路226a。第二連接流路226a從第二綜合流路226朝向下方延伸。
這樣,通過將第一開口220a與第二開口224a沿第一方向D1錯開配置,能夠并排配置第一綜合流路222與第二綜合流路226。由此,通過將第一連接流路222a以及第二連接流路226a向下方延伸,能夠容易連接第一流路構(gòu)件204與第二流路構(gòu)件206。
另外,通過使第一綜合流路222與第二綜合流路226在第一方向D1上相鄰,能夠使在第一綜合流路222中流動的液體與在第二綜合流路226中流動的液體之間進行熱交換,能夠向各噴出元件15供給均勻溫度的液體。
另外,如圖10(a)所示,優(yōu)選的是,在俯視觀察下,第一開口220a和最靠近第一開口220a配置的第一獨立流路12之間的距離La(以下稱作“距離La”)、與第二開口224a和最靠近第二開口224a配置的第二獨立流路14之間的距離Lb(以下稱作“距離Lb”)相等。
通過使距離La與距離Lb相等,能夠使第一共用流路220與第二共用流路224的流路阻力接近,能夠減小各噴出元件15所產(chǎn)生的壓力分布的范圍。另外,容易將向各噴出元件15施加的壓力Pin與壓力Pout控制為絕對值相同且正負相反的值,容易使向各噴出元件15施加的壓力接近0(零)。
需要說明的是,在本說明書中,距離La與距離Lb相等包含實質(zhì)上相等這樣的情況,并且也包含制造誤差范圍為±5%的概念。
<第三實施方式>
使用圖11、12來說明液體噴出頭302。需要說明的是,在圖11(a)中,為了便于理解而由虛線表示第二流路構(gòu)件306的第一綜合流路322以及第二綜合流路326與壓電致動器基板340。
液體噴出頭302具有第一流路構(gòu)件304、第二流路構(gòu)件306、以及壓電致動器基板340。在第一流路構(gòu)件304上設有第二流路構(gòu)件306與壓電致動器基板340。
第一流路構(gòu)件304在內(nèi)部形成有各種流路,并具有多個噴出單元319。噴出單元319沿第一方向D1并排配置。噴出單元319具有第一噴出部317與第二噴出部318。
第一噴出部317具有第一共用流路320、第一開口320a、第二共用流路324、第二開口324a、噴出元件15、第一獨立流路(未圖示)以及第二獨立流路(未圖示)。
第二噴出部318具有第一共用流路320、第一開口320a、第二共用流路324、第二開口324a、噴出元件15、第一獨立流路(未圖示)以及第二獨立流路(未圖示)。
第一噴出部317以及第二噴出部318沿第一方向D1并排配置,第一噴出部317的第一開口320a設于第一方向D1的一方側(cè)D1a,第一噴出部317的第二開口324a設于第一方向D1的一方側(cè)D1a。第二噴出部318的第一開口320a設于第一方向D1的另一方側(cè)D1b,第二噴出部318的第二開口324a設于第一方向D1的另一方側(cè)D1b。
第二流路構(gòu)件306具有主體306a、減振板306b、蓋板306c。蓋板306c設置在減振板306b上。減振板306b中,通過半蝕刻形成有第一減振室332a,并設置在主體306a上。由此,形成有第一減振部330a。
第二流路構(gòu)件306具有多個第一綜合流路322與多個第二綜合流路326。第一綜合流路322以及第二綜合流路326在第二方向D2上形成得較長。第一綜合流路322以及第二綜合流路326并排設置,一對第一綜合流路322以及第二綜合流路326沿第一方向D1設置有多個。
第一綜合流路322具有寬度比第二綜合流路326寬的第一液室327,第一液室327通過第一連接流路322a而與第一開口320a連接。第二綜合流路326配置在第一液室327的下方。在第一液室327上設有第一減振室332a,構(gòu)成第一液室327的上表面形成得較薄,且設置有與第一液室327對置的第一減振部330a。因此,第一液室327以及第一減振部330a能夠緩和在第一綜合流路322中產(chǎn)生的壓力變動。
液體噴出頭302具有第一噴出部317以及第二噴出部318,第一噴出部317以及第二噴出部318沿第一方向D1并排配置。由此,無需減少噴出元件15的數(shù)量就能夠縮短構(gòu)成第一噴出部317的第一共用流路320以及第二共用流路324與構(gòu)成第二噴出部318的第一共用流路320以及第二共用流路324在第一方向D1上的長度。其結(jié)果是,能夠使各噴出元件15中的第一共用流路320以及第二共用流路324的壓力損失降低,能夠減小向噴出元件15施加的壓力的分布范圍。
另外,液體噴出頭302具備多個噴出單元319,多個噴出單元319沿第一方向D1并排配置。由此,無需減少噴出元件15的數(shù)量就能夠進一步縮短構(gòu)成第一噴出部317的第一共用流路320以及第二共用流路324與構(gòu)成第二噴出部318的第一共用流路320以及第二共用流路324在第一方向D1上的長度。其結(jié)果是,能夠進一步減小向噴出元件15施加的壓力的分布范圍。
另外,液體噴出頭302中,第一綜合流路322向第一共用流路320供給液體,第二綜合流路326從第二共用流路324回收液體。由此,液體噴出頭302能夠使液體循環(huán),能夠降低顏料等在液體噴出頭302的內(nèi)部沉降的可能性。
另外,液體噴出頭302中,第二綜合流路326配置在第一綜合流路322與噴出元件15之間。因此,使第二開口324a與第二共用流路324的第一方向D1的另一方側(cè)D1b的側(cè)面之間的距離接近。其結(jié)果是,能夠抑制第二共用流路324的流路阻力增大。
第一綜合流路326具有第一液室327,與第一液室327對置的第一減振部330a設于第二流路構(gòu)件306。由此,能夠緩和第一綜合流路322所產(chǎn)生的壓力變動。特別是,第一減振部330a形成于構(gòu)成流量較多的第一綜合流路326的第一液室327,因此能夠有效地緩和液體噴出頭302的壓力變動。
另外,第一開口320a設置在比第二開口324a靠第一方向D1的一方側(cè)D1a的位置。由此,能夠有效地利用第二流路構(gòu)件306的上端部的空間,能夠在第一綜合流路322中設置第一液室327。
另外,優(yōu)選的是,在俯視觀察下,第二開口324a與最靠近第二開口324a配置的第一獨立流路(未圖示)之間的距離比第一開口320a與最靠近第一開口320a配置的第二獨立流路(未圖示)之間的距離短。由此,能夠使第二開口320a與第二共用流路324的第一方向D1的另一方側(cè)D1b的側(cè)面之間的距離接近。其結(jié)果是,能夠抑制第二共用流路324的流路阻力增大。
需要說明的是,第二綜合流路326配置在第一綜合流路322與噴出元件15之間是指,第二綜合流路326的第一方向D1的一方側(cè)D1a的側(cè)面位于第一綜合流路322的第一方向D1的一方側(cè)D1a的側(cè)面與噴出元件15之間。
另外,第一流路構(gòu)件304也可以不具備多個噴出單元319。即,也可以具備第一噴出部317與第二噴出部318各一個。在該情況下,也能夠降低各噴出元件15中的第一共用流路320以及第二共用流路324的壓力損失,能夠減小向噴出元件15施加的壓力的分布范圍。
<第四實施方式>
使用圖13來說明液體噴出頭402。液體噴出頭402的第一綜合流路422以及第二綜合流路426與液體噴出頭302不同。
第二流路構(gòu)件406具有主體406a、減振板406b以及蓋板406c。蓋板406c設置在減振板406b上。減振板406b設置在主體406a上。由此,形成有第二減振室432a與第二減振部430b。
第二流路構(gòu)件406具有多個第一綜合流路422與多個第二綜合流路426。第二綜合流路426具有寬度比第一綜合流路422寬的第二液室429,第二液室429通過第二連接流路426a而與第二開口424a連接。
第一綜合流路422配置在第二液室429的下方。構(gòu)成第二液室429的上表面形成得較薄,且設置有與第二液室429對置的第二減振部430b。因此,第二液室429以及第二減振部430b能夠緩和第二綜合流路426所產(chǎn)生的壓力變動。
另外,液體噴出頭402中,第一綜合流路422配置在第二綜合流路426與噴出元件15之間。因此,能夠使第一開口420a與第一共用流路420的第一方向D1的另一方側(cè)D1b的側(cè)面之間的距離接近。其結(jié)果是,能夠抑制第一共用流路420的流路阻力增大。
第二綜合流路426具有第二液室429,與第二液室429對置的第二減振部430b設于第二流路構(gòu)件406。由此,能夠緩和第二綜合流路426所產(chǎn)生的壓力變動。
以上,說明了第一實施方式~第四實施方式,但本發(fā)明不限于上述實施方式,在不脫離其主旨的范圍內(nèi)能夠進行各種變更。例如,示出了使用作為第一實施方式的液體噴出頭2的打印機1,但不限于此,也可以將其它實施方式的液體噴出頭2用于打印機1。另外,也可以適當組合多個實施方式。
另外,作為加壓部,示出了通過壓電致動器的壓電變形對加壓室10進行加壓的例子,但不限于此。例如,也可以設為下述的加壓部,其中,針對每個加壓室10設置發(fā)熱部,利用發(fā)熱部的熱量來加熱加壓室10的內(nèi)部的液體,利用液體的熱膨脹進行加壓。
另外,示出了從外部向第一綜合流路22供給液體、并從第二綜合流路26向外部回收液體的例子,但不限于此。也可以從外部向第二綜合流路26供給液體,并從第一綜合流路22向外部回收液體。另外,示出了具有循環(huán)構(gòu)造的液體噴出頭2,但也可以不具有循環(huán)構(gòu)造。
附圖標記說明:
1…彩色噴墨打印機;
2…液體噴出頭;
2a…頭主體;
4…第一流路構(gòu)件;
6…第二流路構(gòu)件;
8…噴出孔;
10…加壓室;
12…第一獨立流路;
14…第二獨立流路;
15…噴出元件;
17…第一噴出部;
18…第二噴出部;
19…噴出單元;
20…第一共用流路;
20a…第一開口;
22…第一綜合流路;
24…第二共用流路;
24a…第二開口;
26…第二綜合流路;
40…壓電致動器基板;
40a、40b…壓電陶瓷層;
48…位移元件(加壓部);
50…殼體;
76…控制部;
P…印刷紙張;
D1…第一方向;
D1a…第一方向的一方側(cè);
D1b…第一方向的另一方側(cè);
D2…第二方向;
D2a…第二方向的一方側(cè);
D2b…第二方向的另一方側(cè);
D3…第三方向;
D3a…第三方向的一方側(cè);
D3b…第三方向的另一方側(cè)。