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液体喷出头以及液体喷出装置的制作方法

2021-09-07 21:01:00 来源:中国专利 TAG:喷出 液体 装置


1.本发明涉及一种液体喷出头以及液体喷出装置。


背景技术:

2.一直以来,提出有一种从多个喷嘴喷出油墨等液体的液体喷出头。在例如专利文献1中公开了一种如下的液体喷出头,所述液体喷出头通过利用压电元件来使压力室内的液体的压力发生变化,从而从被设置在与压力室连通的流道上的喷嘴喷出液体。该液体喷出头属于使液体循环的所谓的循环型。即,从与压力室连通的一方的流道取入液体,从另一方的流道将液体供给至设置有喷嘴的流道。
3.专利文献1:日本特开2019

147303号公报


技术实现要素:

4.本发明的目的在于,提供一种设置有能够独立地对惯性和流道阻力进行调节的供给口的液体喷出头。
5.为了解决以上的课题,本发明的优选的方式所涉及的液体喷出头为,具备压力室基板和连通板的液体喷出头,其中,所述压力室基板包括:第一压力室,其在第一方向上延伸,并对液体施加压力;第一供给流道,所述连通板包括:第一连通流道,其在与所述第一方向交叉的第二方向上延伸,并与所述第一供给流道连通;第二供给流道,其与所述第一供给流道和所述第一压力室连通。
附图说明
6.图1为表示第一实施方式所涉及的液体喷出装置的局部的结构例的示意图。
7.图2为表示液体喷出头内的流道结构的示意图。
8.图3为图2的a

a线的剖视图。
9.图4为对独立流道等的结构进行例示的剖视图。
10.图5为对独立流道等的结构进行例示的剖视图。
11.图6为表示第二实施方式所涉及的液体喷出头的结构例的剖视图。
12.图7为对独立流道等进行例示的剖视图。
13.图8为对独立流道等进行例示的剖视图。
具体实施方式
14.a:第一实施方式
15.在以下的说明中,设想了相互交叉的x轴、y轴以及z轴。x轴、y轴以及z轴在以后的说明中所例示的全部附图中均是通用的。如图1中所例示的那样,在从任意地点进行观察时,将沿着x轴的一个方向记载为x1方向,将与x1方向相反的方向记载为x2方向。x2方向相当于“第一方向”。同样地,将从任意地点起沿着y轴而彼此相反的方向记载为y1方向以及y2
方向。y2方向相当于“第三方向”。此外,将从任意地点起沿着z轴而彼此相反的方向记载为z1方向以及z2方向。z1方向相当于“第二方向”。进一步地,包括x轴与y轴在内的x

y平面相当于水平面。z轴为沿着铅直方向的轴线,且z2方向相当于铅直方向的下方向。
16.图1为,表示第一实施方式所涉及的液体喷出装置100的局部的结构例的示意图。液体喷出装置100为,对介质11喷出油墨等液体的液滴的喷墨式的印刷装置。介质11为,例如印刷纸张。介质11也可以为例如树脂薄膜或者布帛等任意材质的印刷对象。
17.在液体喷出装置100中,设置有液体容器12。液体容器12对油墨进行贮留。液体容器12也可以为,例如能够在液体喷出装置100上拆装的墨盒、由可挠性的薄膜所形成的袋状的油墨袋、或者能够补充油墨的油墨罐。另外,被贮留在液体容器12中的油墨的种类是任意的。
18.如图1所示那样,液体喷出装置100具有控制单元21、输送机构22、移动机构23、液体喷出头24。控制单元21例如包括cpu(central processing unit:中央处理单元)或者fpga(field programmable gate array:现场可编辑门阵列)等处理电路和半导体存储器等存储电路,并且对液体喷出头24的喷出动作等的液体喷出装置100的各个要素进行控制。控制单元21为,“控制部”的一个示例。
19.输送机构22基于控制单元21的控制而沿着y轴对介质11进行输送。移动机构23基于控制单元21的控制而使液体喷出头24沿着x轴而往返。移动机构23具有对液体喷出头24进行收纳的大致箱型的输送体231、和被固定有输送体231的无接头的输送带232。另外,在第一实施方式中,可采用将多个液体喷出头24搭载于输送体231上的结构、或者将液体容器12与液体喷出头24一起搭载于输送体231上的结构。
20.液体喷出头24基于控制单元21的控制,从而从多个喷嘴的每一个中向介质11喷出从液体容器12供给的油墨。液体喷出头24通过以与由输送机构22实施的介质11的输送以及输送体231的反复性的往返并行的方式向介质11喷出油墨,从而在介质11的表面上形成图像。
21.图2为,表示从z轴观察液体喷出头24时的液体喷出头24内的流道结构的示意图。如图2所示那样,在液体喷出头24的与介质11对置的表面上,形成有多个喷嘴n。多个喷嘴n沿着y轴而排列。多个喷嘴n分别向z轴方向喷出油墨。喷嘴n为,“喷嘴”的一个示例。
22.如图2所示那样,多个喷嘴n分别位于同一直线上,从而构成了喷嘴列l1。喷嘴列l1为,沿着y轴而在直线上排列的多个喷嘴n的各自的集合。此外,如图2所示那样,喷嘴n以间距θ而排列。间距θ为,y轴方向上的一个喷嘴n的中心与另一个喷嘴n的中心之间的距离。
23.如图2所示那样,在液体喷出头24中设置有独立流道列25。独立流道列25为,多个独立流道p的集合。多个独立流道p分别在x1方向上延伸,并与不同的喷嘴n相对应。多个独立流道p分别与喷嘴n相连通。此外,如图2所示那样,多个独立流道p分别在y轴方向上彼此邻接。将关于独立流道p的详细结构,将在后文中叙述。另外,前述的“邻接”的含义是指,在沿着特定的方向来观察任意要素a与要素b时,要素a的至少一部分与要素b的至少一部分彼此面对面的意思。无需要素a的全部与要素b的全部彼此面对面,只要要素a的至少一部分与要素b的至少一部分面对面,即可解释为“要素a与要素b邻接”。
24.如图2所示那样,独立流道p具有压力室ca1和压力室ca2。独立流道p内的压力室ca1以及压力室ca2在x1方向上延伸。在压力室ca1以及压力室ca2中,贮留有将从与独立流
道p连通的喷嘴n被喷出的油墨。当压力室ca1以及压力室ca2内的压力发生变化时,油墨从喷嘴n被喷出。压力室ca1为“第一压力室”的一个示例,压力室ca2为“第二压力室”的一个示例。另外,在以后的说明中,在无需对压力室ca1以及压力室ca2进行特别地区分的情况下,将仅记载为“压力室c”。
25.如图2所示那样,在液体喷出头24中设置有第一共同液室r1和第二共用液室r2。第一共同液室r1和第二共同液室r2分别以跨及多个喷嘴n所分布的整个范围的方式在y轴方向上延伸。在于z轴方向上进行观察的俯视观察时,独立流道列25和多个喷嘴n位于第一共同液室r1与第二共同液室r2之间。在以后的说明中,将在z轴方向上进行观察的俯视观察称为“俯视观察”。
26.多个独立流道p与第一共同液室r1共同连通。具体而言,各独立流道p的位于x2方向的端部e1与第一共同液室r1相连接。同样地,多个独立流道p与第二共同液室r2共同连通。具体而言,各独立流道p的位于x1方向的端部e2与第二共同液室r2相连接。在液体喷出头24中,各独立流道p使第一共同液室r1和第二共同液室r2彼此连通。由此,从第一共同液室r1被供给至各独立流道p中的油墨从喷嘴n被喷出。未被排出的油墨被排出至第二共同液室r2。
27.如图2所示那样,液体喷出头24具有循环机构26。循环机构26为,使从各独立流道p被排出至第二共同液室r2的油墨回流至第一共同液室r1中的机构。循环机构26具有第一供给泵261、第二供给泵262、贮留容器263、循环流道264、供给流道265。
28.第一供给泵261为,将被贮留在液体容器12中的油墨向贮留容器263进行供给的泵。贮留容器263为,暂时性地对从液体容器12供给的油墨进行贮留的副罐。
29.循环流道264为使第二共同液室r2与贮留容器263连通的流道,并且经由第二共同液室r2而从后述的第三连通流道ra3排出油墨。
30.在贮留容器263中,除了被第一供给泵261供给有被贮留在液体容器12中的油墨以外,还经由循环流道264而被供给有从各独立流道p被排出至第二共同液室r2的油墨。
31.第二供给泵262为,将被贮留在贮留容器263中的油墨送出的泵。从第二供给泵262被送出的油墨经由供给流道265而被供给至第一共同液室r1。供给流道265向后述的第一连通流道ra1供给油墨。
32.如图2所示那样,独立流道p具有喷嘴流道nf。喷嘴流道nf在x1方向上延伸,并且如该图所示那样,在于z轴方向上进行观察时位于压力室ca1与压力室ca2之间。喷嘴流道nf与压力室ca1和压力室ca2相连通,并设置有将从压力室ca1供给的油墨喷出的喷嘴n。
33.如图2所示那样,在第一实施方式的液体喷出头24中,与喷嘴列l1的不同的喷嘴n相对应的压力室ca1和压力室ca2沿着y轴方向而呈直线状排列。如图2所示那样,由多个压力室ca1构成的排列、和由多个压力室ca2构成的排列以在x轴方向上隔开规定的间隔的方式而并排设置。典型而言,y轴方向上的各压力室ca1的位置和y轴方向上的各压力室ca2的位置相同。
34.接下来,对液体喷出头24的详细结构进行叙述。图3为,图2的a

a线的剖视图。在图3中,示出了通过独立流道p的剖面。如图3所示那样,液体喷出头24具有流道结构体30、多个压电元件41、筐体部42、保护基板43、配线基板44。
35.流道结构体30为,被形成有具有第一共同液室r1、第二共同液室r2、多个独立流道
p、多个喷嘴n的流道的结构体。流道结构体30为,朝向z1方向而依次层叠有喷嘴基板31、连通板33、压力室基板34、振动板35的结构体。构成流道结构体30的这些要素例如可通过利用制造半导体的一般的加工方法来对硅的单晶基板进行加工从而被制造出来。
36.在喷嘴基板31上,形成有多个喷嘴n。多个喷嘴n分别为,使油墨穿过的圆筒状的贯穿孔。如图3所示那样,喷嘴基板31为,具有朝向z2方向的表面fa1和朝向z1方向的表面fa2的板状部件。连通板33为,具有朝向z2方向的表面fc1和朝向z1方向的表面fc2的板状部件。
37.构成流道结构体30的各个要素被形成为在y轴方向上呈长条的矩形形状,并且通过例如粘合剂而被相互接合在一起。例如,喷嘴基板31的表面fa2与连通板33的表面fc1接合,连通板33的表面fc2与压力室基板34的表面fd1接合。压力室基板34的表面fd2与振动板35的表面fe1接合。
38.在连通板33中,形成有空间o12和空间o22。空间o12以及空间o22分别为,在y轴方向上呈长条的开口。如图3所示那样,空间o12为,在x1方向上延伸、且对从供给流道265被送出的油墨进行贮留的贮液器。此外,如图3所示那样,空间o22为,在x1方向上延伸、且对从后述的第三连通流道ra3被供给的油墨进行贮留的贮液器。在连通板33的表面fc1上,设置有将空间o12封闭的吸振体361和将空间o22封闭的吸振体362。吸振体361以及吸振体362为,由弹性材料形成的层状部件。
39.筐体部42为,用于对油墨进行贮留的外壳。在连通板33的表面fc2上接合有筐体部42。在筐体部42中,形成有与空间o12连通的空间o13、和与空间o22连通的空间o23。空间o13以及空间o23分别为,在y轴方向上呈长条的空间。空间o12和空间o13通过相互连通从而构成了第一共同液室r1。同样地,空间o22和空间o23通过相互连通从而构成了第二共同液室r2。吸振体361构成了第一共同液室r1的壁面,并对第一共同液室r1内的油墨的压力变动进行吸收。吸振体362构成了第二共同液室r2的壁面,并对第二共同液室r2内的油墨的压力变动进行吸收。
40.在筐体部42上形成有供给口421和排出口422。供给口421为与第一共同液室r1连通的管路,并且与循环机构26的供给流道265连结。从第二供给泵262被送出至供给流道265的油墨经由供给口421而被供给至第一共同液室r1。另一方面,排出口422为与第二共同液室r2连通的管路,并且与循环机构26的循环流道264连结。第二共同液室r2内的油墨经由排出口422而被供给至循环流道264。
41.在压力室基板34中,设置有压力室ca1以及压力室ca2。各压力室c为,连通板33的表面fc2与振动板35的间隔。各压力室c在平面观察时被形成为沿着x轴的长条状,并且在x1方向上延伸。
42.振动板35为,能够进行弹性地振动的板状部件。振动板35例如由氧化硅(sio2)的第一层和氧化锆(zro2)的第二层的层叠而被构成。另外,也可以针对规定厚度的板状部件中的与压力室c相对应的区域而选择性地去除厚度方向上的一部分,从而将振动板35与压力室基板34一体形成。此外,也可以以单层的方式来形成振动板35。
43.在振动板35的表面fe2上,设置有与不同的压力室c相对应的多个压电元件41。与各压力室c相对应的压电元件41在平面观察时与压力室c重叠。具体而言,各压电元件41通过相互对置的第一电极以及第二电极、形成在两电极之间的压电体层的层叠而被构成。各压电元件41为,通过使压力室c内的油墨的压力发生变动从而使压力室c内的油墨从喷嘴n
被喷出的能量生成元件。压电元件41通过接收驱动信号而使自身变形,从而使振动板35进行振动。当振动板35进行振动时,压力室c发生膨胀以及伸缩。通过压力室c进行膨胀以及伸缩,从而从压力室c向油墨施加压力。由此,从喷嘴n喷出油墨。
44.保护基板43为被设置在振动板35的表面fe2上的板状部件,并且在对多个压电元件41进行保护的同时对振动板35的机械性强度进行加强。在保护基板43与振动板35之间收纳有多个压电元件41。此外,在振动板35的表面fe2上安装有配线基板44。配线基板44为,用于对控制单元21和液体喷出头24进行电连接的安装部件。优选利用例如fpc(flexible printed circuit:柔性电路板)或者ffc(flexible flat cable:柔性扁平电缆)等的具有可挠性的配线基板44。在配线基板44上安装有用于向各压电元件41供给驱动信号的驱动电路45。
45.接下来,对独立流道p的结构进行叙述。如图3所示那样,独立流道p具有第一连通流道ra1、第一供给流道rb1、第二供给流道rb2、压力室ca1、第二连通流道ra2、喷嘴流道nf、第四连通流道ra4、压力室ca2、第二排出流道rc2、第一排出流道rc1、第三连通流道ra3。独立流道p为这些元素被一体形成的流道,并且为前述的要素按照前述的顺序而被连结而成的流道。独立流道p为,从第一连通流道ra1起至喷嘴n为止的流道和从喷嘴n起至第三连通流道ra3为止的流道关于与y

z平面平行的对称面而以面对称的形式被形成的流道。
46.第一连通流道ra1为,被形成于连通板33中的空间。具体而言,如图3所示那样,第一连通流道ra1从构成第一共同液室r1的空间o12起沿着z轴而延伸至连通板33的表面fc2为止。第一连通流道ra1的与空间o12连结的端部为独立流道p的端部e1。第一连通流道ra1为,与第一供给流道rb1连通且将从第一共同液室r1被供给的油墨向第一供给流道rb1进行引导的流道。
47.如图3所示那样,第一供给流道rb1被设置在压力室基板34中。第一供给流道rb1为,连通板33的表面fc2与振动板35之间的空间。第一供给流道rb1为,与第一连通流道ra1和第二供给流道rb2连通且将从第一连通流道ra1被供给的油墨向第二供给流道rb2进行引导的流道。虽然第一供给流道rb1的沿着y轴方向而观察的截面形状如图3所示那样为梯形形状,但并不限于此,其形状为例如矩形形状或者半圆状等也没有问题。
48.如图3所示那样,第二供给流道rb2被设置在连通板33上。如该图所示那样,第二供给流道rb2为,在x1方向上延伸且朝向z1方向开口的梯形形状的凹部。第二供给流道rb2的z1方向上的一侧的壁由压力室基板34的壁面所构成,z1方向上的另一侧的壁由连通板33的壁面所构成。
49.第二供给流道rb2为,与第一供给流道rb1和压力室ca1连通且将从第一供给流道rb1被供给的油墨向压力室ca1进行引导的流道。虽然第二供给流道rb2的沿着y轴方向而观察的截面形状如图3所示那样为梯形形状,但并不限于此,其形状为例如矩形形状或者半圆状等也没有问题。
50.如图3所示那样,第二供给流道rb2的x1方向上的宽度w1大于第一供给流道rb1的x1方向上的宽度w2。进一步地,第二供给流道rb2的x1方向上的宽度w1小于压力室ca1的x1方向上的宽度w3。
51.如图3所示那样,第二连通流道ra2为,贯穿连通板33的空间。第二连通流道ra2为沿着z轴的流道。第二连通流道ra2在z1方向上延伸,并且与压力室ca1和喷嘴流道nf连通。
第二连通流道ra2为,将从压力室ca1被挤压出的油墨向喷嘴流道nf进行引导的流道。
52.喷嘴流道nf为,被设置在连通板33上且在x1方向上延伸的流道。喷嘴流道nf在于z轴方向上进行观察时位于压力室ca1与压力室ca2之间。喷嘴流道nf与第二连通流道ra2和第四连通流道ra4连通,并且设置有喷出从压力室ca1被供给的油墨的喷嘴n。
53.第三连通流道ra3为,被形成在连通板33中的空间。具体而言,如图3所示那样,第三连通流道ra3从构成第二共同液室r2的空间o22起沿着z轴而延伸至连通板33的表面fc2为止。第三连通流道ra3的与空间o22连结的端部为独立流道p的端部e2。第三连通流道ra3为,与第一排出流道rc1连通且将从第一排出流道rc1被供给的油墨向第二共同液室r2进行引导的流道。
54.如图3所示那样,第一排出流道rc1被设置在压力室基板34上。第一排出流道rc1为,连通板33的表面fc2与振动板35之间的空间。第一排出流道rc1为,与第三连通流道ra3和第二排出流道rc2连通,且将从第二排出流道rc2被供给的油墨向第三连通流道ra3进行引导的流道。虽然第一排出流道rc1的沿着y轴方向而观察的截面形状如图3所示那样为梯形形状,但并不限于此,其形状为例如矩形形状或者半圆状等也没有问题。
55.如图3所示那样,第二排出流道rc2被设置在连通板33上。如该图所示那样,第二排出流道rc2为,在x1方向上延伸且朝向z1方向开口的梯形形状的凹部。第二排出流道rc2的z1方向上的一侧的壁由压力室基板34的壁面所构成,z1方向上的另一侧的壁由连通板33的壁面所构成。
56.第二排出流道rc2与第一排出流道rc1和压力室ca2连通。第二排出流道rc2为,将未从喷嘴n被喷出的油墨从压力室ca2向第一排出流道rc1进行引导的流道。虽然第二排出流道rc2的沿着y轴方向而观察的截面形状如图3所示那样为梯形形状,但并不限于此,其形状为例如矩形形状或者半圆状等也没有问题。
57.如图3所示那样,第二排出流道rc2的x1方向上的宽度w1大于第一排出流道rc1的x1方向上的宽度w2。进一步地,第二排出流道rc2的x1方向上的宽度w1小于压力室ca2的x1方向上的宽度w3。
58.如图3所示那样,第四连通流道ra4为,贯穿连通板33的空间。第四连通流道ra4为沿着z轴的流道。第四连通流道ra4在z1方向上延伸,并且与压力室ca2和喷嘴流道nf连通。第四连通流道ra4为,将从喷嘴流道nf被供给的油墨向压力室ca2进行引导的流道。
59.在以上的结构中,液体喷出头24在液体喷出装置100的工作时,在使油墨循环的同时实施油墨的喷出。具体而言,将来自液体容器12的油墨经由供给流道265而供给至第一共同液室r1。之后,通过将包括驱动电路45等在内的驱动单元使压电元件41进行驱动的驱动信号输出至压力室ca1侧的压电元件41和压力室ca2侧的压电元件41上,从而使压力室ca1侧的压电元件41和压力室ca2侧的压电元件41被同时驱动。由此,被供给至第一共同液室r1的油墨从喷嘴n被喷出。此外,被供给至喷嘴流道nf的油墨中的未从喷嘴n被喷出的油墨经由第三连通流道ra3而被供给至第二共同液室r2。另外,前述的压力室ca1侧的压电元件41为“第一能量生成元件”的一个示例,压力室ca2侧的压电元件41为“第二能量生成元件”的一个示例。
60.第一实施方式的液体喷出头24通过在油墨喷出时使油墨循环,从而能够抑制喷嘴n的附近的油墨的增稠或成分的沉淀,进而防止油墨的喷出特性的恶化。由此,能够使油墨
的喷出特性统一为几乎固定,从而能够抑制喷出特性的偏差,进而提升油墨的喷出品质。另外,前述的“喷出特性”是指,例如油墨的喷出量或者喷出速度。
61.在下文中,对第一实施方式的特征部分进行详细地说明。另外,在以后的说明中,为了简单而对图3所示的液体喷出头24中的、从第一共同液室r1的中途起至即将到达喷嘴n之前的范围进行说明。虽然对于其它的范围、特别是与喷嘴n相比靠油墨的流动方向的下游侧并未进行特别说明,但只要没有特别记载,则成为和后述的与喷嘴n相比靠油墨的流动方向的上游侧相同的结构。
62.图4为,沿着z轴方向而对独立流道p进行观察时的俯视图。在图4中,示出了如下三个截面,即,在z轴方向上第一供给流道rb1和压力室ca1重叠的位置处的截面即d

d’截面、在z轴方向上第一连通流道ra1、第二连通流道ra2和第二供给流道rb2重叠的位置处的截面即e

e’截面、在z轴方向上第一共同液室r1和喷嘴流道nf重叠的位置处的剖面即f

f’截面。
63.图5为,沿着x轴方向而对独立流道p进行观察时的侧视图。在图5中,示出了如下三个截面,即,穿过第一供给流道rb1的截面即a

a’截面、在x轴方向上第一供给流道rb1与第二供给流道rb2重叠的位置处的截面即b

b’截面、穿过第二供给流道rb2的截面即c

c’截面。另外,在图5的c

c’截面中,省略了保护基板43的图示。
64.由图4可知,在第一实施方式的液体喷出头24中,第一共同液室r1、第一连通流道ra1、第二连通流道ra2、第一供给流道rb1、压力室ca1以及喷嘴流道nf的y2方向上的宽度成为宽度d2。另外,虽然在这里上述的各个部分一律记载为宽度d2,但也可以具有局部的部分不同的宽度。
65.另一方面,由图4可知,在第一实施方式的液体喷出头24中,第二供给流道rb2的y2方向上的宽度成为宽度d1。在此,宽度d1小于宽度d2。
66.此外,由图5可知,在第一实施方式的液体喷出头24中,被设置在压力室基板34中的第一供给流道rb1在z1方向上的宽度成为宽度h2。另外,虽然在图5中未进行图示,但是压力室ca1的z1方向上的宽度也同样成为宽度h2。在此,压力室基板34本身的z1方向上的宽度也成为宽度h2。即,第一供给流道rb1与压力室ca1以贯穿压力室基板34的方式而被设置。
67.另一方面,由图5可知,在第一方式的液体喷出头24中,被设置在连通板33上的第二供给流道rb2在z1方向上的宽度成为宽度h1。在此,宽度h1小于宽度h2。在此,连通板33本身的z1方向上的宽度成为宽度h3。宽度h3显著地大于宽度h1或宽度h2。也就是说,第二供给流道rb2未贯穿连通板33,而是以削去连通板33的表面的一部分的方式被形成的。
68.由上文可知,在第一实施方式的液体喷出头24中,第二供给流道rb2与其它部分相比,y1方向上的宽度和z1方向上的宽度都较小。因此,在形成第二供给流道rb2时,相比于其它部分而需要较高的加工精度。鉴于这一点,第一实施方式的液体喷出头24采用将第二供给流道rb2设置在连通板33上而不是设置在压力室基板34上的结构。
69.对采用上述结构的理由进行说明。另外,在以后的说明中,为了简单而仅对第二供给流道rb2进行说明。虽然未对第二排出流道rc2进行特别记载,但是由于第二排出流道rc2与第二供给流道rb2为相同结构,因此可获得与由后述的第二供给流道rb2所获得的作用效果相同的作用效果。
70.如上文所述,在第一实施方式中,第二供给流道rb2的y2方向上的宽度d1小于第一供给流道rb1、压力室ca1、第一连通流道ra1以及第二连通流道ra2的y2方向上的宽度d2。
71.在此,一般而言,液体喷出头的频率响应性取决于流道阻力和惯性这双方。如果考虑该频率响应性,则在向压力室供给液体的最接近部分的流道(以下,称之为供给口)中,要求分别独立地对流道阻力和惯性进行控制。也就是说,不希望流道阻力和惯性只能相同程度地进行变化。另外,惯性是指,在通过能量生成元件而对油墨施加压力时该压力与因压力而产生的油墨的加速度之比,并且与油墨的流动性相关。惯性越小,则油墨的流动性越大。另一方面,流道阻力为,在油墨流动时,自流道壁面等而对油墨起作用的阻力成分。
72.当将惯性设为m、油墨密度设为ρ、流道长度设为l、流道截面直径设为d时,惯性可由下述式(1)来表示。
73.m=ρl/πd2…
(1)
74.当将流道阻力设为r、油墨粘度设为η、流道长度设为l、流道截面直径设为d时,流道阻力可由下述式(2)来表示。
75.r=128ηl/πd4…
(2)
76.当参照式(1)及式(2)时,可知惯性m和流道阻力r都与流道长度l的一次方成正比。因此,虽然当例如增大流道长度l时,惯性m将变大,但是流道阻力r也会相同程度地变大。以此方式,在使流道长度l不同的情况下,将无法独立地对惯性m和流道阻力r进行控制。
77.另一方面,当参照式(1)以及式(2)时,可知惯性m与流道截面直径d的二次方成反比,并且流道阻力r与流道截面直径d的四次方成反比。也就是说,在使流道截面直径d不同的情况下,能够使惯性m和流道阻力r以彼此不同的程度进行变化。因此,通过使流道截面直径d不同,从而能够独立地对惯性m和流道阻力r进行控制。
78.另外,当欲在压力室基板34上形成流道时,压力室基板34将经过如下制造工序,即,在通过晶片研磨等而薄膜化之后,通过利用蚀刻而使基板贯穿从而设置压力室c的工序。由于在薄膜化之后,即便进行短时间的蚀刻也会使基板贯穿,因此压力室c的形成较为容易,但与此相比,形成与基板厚度相比而为较浅深度的槽则是极其困难的。因此,在压力室基板34上精度良好地形成流道截面直径d为所期望的直径的流道比较困难。
79.另一方面,当在连通板33上设置流道的情况下,由于连通板33并未经过上述薄膜化的工序,因此能够在具有某一程度的厚度的基板上进行蚀刻。因此,由于贯穿连通板33的可能性较低,因此与在压力室基板34上进行蚀刻相比而更容易形成流道,其结果为,能够高精度地设计流道截面直径d。
80.另外,在欲通过使第一连通流道ra1和第三连通流道ra3的流道截面直径不同来对惯性m和流道阻力r进行独立控制的情况下,存在以下这样的问题。第一连通流道ra1、第三连通流道ra3的流道长度为,从连通板33的z轴方向的宽度中减去第一共同液室r1、第二共同液室r2的x轴方向上延伸的部分的z轴方向的宽度而得到的距离。也就是说,第一连通流道ra1、第三连通流道ra3的流道长度成为,依赖于连通板33与第一共同液室r1、第二共同液室r2的固定值。如上文所述,由于惯性m、流道阻力r都与流道长度的一次方成正比,因此通过使流道长度成为固定值,从而即便使流道截面直径不同,也有可能无法将惯性m、流道阻力r分别设为所期望的值。也就是说,不希望利用连通板33的在厚度方向即z轴方向上延伸的部分来对惯性m和流道阻力r进行调节。此外,在压力室ca1、压力室ca2以及第一连通流道ra1、第三连通流道ra3之间,至少设置有第一供给流道rb1、第三供给流道rb3。因此,即使利用第一连通流道ra1、第三连通流道ra3而将惯性m、流道阻力r调节为所期望的值,由于在压
力室ca1、压力室ca2的压电元件被驱动时,与第一连通流道ra1、第三连通流道ra3相比而更靠近压力室ca1、压力室ca2的第一供给流道rb1、第三供给流道rb3也在某一程度上作为缓冲器而发挥功能,因此最终也还是会偏离所期望的值。也就是说,不希望利用离压力室ca1、压力室ca2较远的部分来对惯性m、流道阻力r进行调节。根据上述观点,在本实施方式中,不实施第一连通流道ra1与第三连通流道ra3的惯性m、流道阻力r的控制。
81.鉴于上述这点,在第一实施方式中,在压力室ca1以及压力室ca2的附近处,将与第一供给流道rb1、压力室ca1、第一连通流道ra1以及第二连通流道ra2相比而流道截面直径d较小的第二供给流道rb2设置在连通板33上。如果是连通板33,则能够如上文所述那样高精度地设计流道截面直径。因此,能够独立地将惯性和流道阻力调节为所期望的值。
82.b:第二实施方式
83.图6为,表示第二实施方式所涉及的液体喷出头240的结构例的剖视图。在前述的第一实施方式中,例示了油墨从第二共同液室r2向第一共同液室r1循环的结构。相对于此,在第二实施方式中,省略了使油墨循环的技术思想。即,在第二实施方式的液体喷出头240中,在省略了循环机构26这一点上与第一实施方式有所不同。另外,对与第一实施方式相同的结构标注相同的符号,并省略或简化其说明。
84.在第二实施方式的连通板33上,形成有多个独立流道p1。独立流道p1针对每个喷嘴n而被形成在连通板33上。如图6所示那样,独立流道p1具有第一连通流道rd1、第一供给流道re1、第二供给流道re2、压力室c、第二连通流道rd2。独立流道p1为,这些要素被一体形成的流道。多个独立流道p1分别为,关于与y

z平面平行的对称面而以面对称的形式被形成的流道。
85.第一连通流道rd1为,被形成在连通板33中的空间。具体而言,如图6所示那样,第一连通流道rd1从构成第一共同液室r1的空间o12起沿着z轴而延伸至连通板33的表面fc2。第一连通流道rd1的与空间o12连结的端部为独立流道p1的端部e3。第一连通流道rd1为,与第一供给流道re1连通且将从第一共同液室r1被供给的油墨向第一供给流道re1进行引导的流道。
86.如图6所示那样,第一供给流道re1被设置在压力室基板34上。第一供给流道re1为,连通板33的表面fc2与振动板35之间的空间。第一供给流道re1为,与第一连通流道rd1和第二供给流道re2连通且将从第一连通流道rd1被供给的油墨向第二供给流道re2进行引导的流道。虽然第一供给流道re1的沿着y轴方向而观察的截面形状如图6所示那样为梯形形状,但并不限于此,其形状为例如矩形形状或者半圆状等也没有问题。
87.如图6所示那样,第二供给流道re2被设置在连通板33上。如图6所示那样,第二供给流道re2为,在x1方向上延伸并朝向z1方向而开口的梯形形状的凹部。第二供给流道re2的z1方向上的一侧的壁由压力室基板34的壁面所构成,z1方向上的另一侧的壁由连通板33的壁面所构成。
88.如图6所示那样,第二供给流道re2的x1方向上的宽度w4大于第一供给流道re1的x1方向上的宽度w5。进一步地,第二供给流道re2的x1方向上的宽度w4小于压力室c的x1方向上的宽度w6。
89.如图6所示那样,第二连通流道rd2为贯穿连通板33的空间。第二连通流道rd2为沿着z轴的流道。第二连通流道rd2在z1方向上延伸,并且与压力室c和喷嘴n连通。第二连通流
道rd2为,将从压力室c被挤压出的油墨向喷嘴n进行引导的流道。该油墨从喷嘴n被喷出。
90.接下来,在下文中,对第二实施方式的特征部分进行详细地说明。另外,在以后的说明中,为了简单,在图6所示的液体喷出头240之中,主要对独立流道p1进行说明。
91.图7为,沿着z轴方向而对独立流道p1进行观察时的俯视图。在图7中,示出了如下三个截面,即,在z轴方向上第一供给流道re1与压力室c重叠的位置处的截面即j

j’截面、在z轴方向上第一连通流道rd1、第二连通流道rd2与第二供给流道re2重叠的位置处的截面即k

k’截面、在z轴方向上第一共同液室r1与第二连通流道rd2重叠的位置处的截面即l

l’截面。
92.图8为,沿着x轴方向而对独立流道p1进行观察时的侧视图。在图8中,示出了如下三个截面,即,穿过第一供给流道re1的截面即g

g’截面、在x轴方向上第一供给流道re1和第二供给流道re2重叠的位置处的截面即h

h’截面、穿过第二供给流道re2的截面即i

i’截面。另外,在图8的i

i’截面中,省略了保护基板43的图示。
93.由图7可知,在第二实施方式的液体喷出头240中,第一共同液室r1、第一连通流道rd1、第一供给流道re1、压力室c以及第二连通流道rd2的y2方向上的宽度成为宽度d4。另外,虽然在这里上述的各个部分一律记载为宽度d4,但也可以具有局部的部分不同的宽度。
94.另一方面,由图7可知,在第二实施方式的液体喷出头240中,第二供给流道re2的y2方向上的宽度成为宽度d3。在此,宽度d3小于宽度d4。
95.此外,由图8可知,在第二实施方式的液体喷出头240中,被设置在压力室基板34中的第一供给流道re1的z1方向上的宽度成为宽度h5。另外,虽然在图8中未进行图示,但是压力室c的z1方向上的宽度也同样成为宽度h5。在此,压力室基板34本身的z1方向上的宽度也成为宽度h5。即,第一供给流道re1与压力室c以贯穿压力室基板34的方式而被设置。
96.另一方面,由图8可知,在第二实施方式的液体喷出头240中,被设置在连通板33上的第二供给流道re2的z1方向上的宽度成为宽度h4。在此,宽度h4小于宽度h5。在此,连通板33本身的z1方向上的宽度成为宽度h3。宽度h3显著地大于宽度h4或宽度h5。也就是说,第二供给流道re2不贯穿连通板33,而是以削去连通板33的表面的一部分的方式被形成的。
97.由上文可知,在第二实施方式的液体喷出头240中,第二供给流道re2与其它部分相比,y1方向上的宽度和z1方向上的宽度都较小。因此,对于形成第二供给流道re2而言,需要与其它部分相比而较高的加工精度。鉴于这一点,第二实施方式的液体喷出头240与第一实施方式同样地采用如下结构,即,将第二供给流道re2设置在连通板33上,而不是设置在压力室基板34上的结构。由此,与第一实施方式同样地,能够高精度地设计第二供给流道re2的流道截面直径,从而能够独立地将供给口处的惯性和流道阻力调节为所期望的值。
98.c:变形例
99.虽然在上文中对本公开的实施方式进行了说明,但是本公开并未被限定于上述的实施方式,也可以添加各种各样的变更。在下文中,对可被赋予到前述方式中的具体的变形方式进行例示。也可以在不相互矛盾的范围内将从以下示例中任意选出的方式适当合并。
100.(1)使压力室c内的油墨的压力变化的能量生成元件并未被限定于前述方式中所例示的压电元件41。例如,也可以将通过加热而使压力室c的内部产生气泡从而使油墨的压力发生变动的发热元件作为能量生成元件来利用。
101.(2)虽然在前述的方式中,对使搭载了液体喷出头24、240的输送体231往复移动的
串行式的液体喷出装置100进行了例示,但是本发明也可适用于多个喷嘴n跨及介质11的整个宽度而分布的行式的液体喷出装置中。
102.d:补充
103.液体喷出装置100的结构并未被限定于图2至图8中所例示的结构,例如,也可以为在这些附图中所示出的结构以外的、使油墨循环的一般的液体喷出装置。另外,在前述方式中所例示的液体喷出装置100除了专用于印刷的设备之外,也可以被用于传真装置或复印机等各种设备中,本发明的用途并未被特别限定。当然,液体喷出装置的用途并未被限定于印刷。例如,喷出颜色材料的溶液的液体喷出装置可作为形成液晶显示面板等的显示装置的滤色器的制造装置而被利用。此外,喷出导电材料的溶液的液体喷出装置可作为形成配线基板的配线或电极的制造装置而被利用。此外,喷出与生物体相关的有机物的溶液的液体喷出装置可作为例如制造生物芯片的制造装置而被利用。
104.此外,本说明书所记载的效果归根结底仅为说明性或者例示性的内容,并非限定性的内容。也就是说,本发明在具有上述效果的同时、或者代替上述效果而能够实现对于本领域技术人员而言根据本说明书的记载而显而易见的其它效果。
105.虽然在上文中在参照附图的同时对本发明的优选的实施方式进行了详细地说明,但是本发明并未被限定于相关的示例。只要是具有本发明的技术领域的一般知识的人员,即可在技术方案所记载的技术思想范畴内想到各种变形例或者修正例,这是显而易见的,关于这些内容,显然应当被理解为,这些内容也属于本发明的技术范围内。
106.e:附注
107.从上文所例示的方式中,能够掌握例如以下的结构。
108.作为本公开的一个方式的方式1所涉及的液体喷出头为,具备压力室基板和连通板的液体喷出头,其中,所述压力室基板包括:第一压力室,其在第一方向上延伸,并对液体施加压力;第一供给流道,所述连通板包括:第一连通流道,其在与所述第一方向交叉的第二方向上延伸,并与所述第一供给流道连通;第二供给流道,其与所述第一供给流道和所述第一压力室连通。根据该方式,能够独立地将惯性和流道阻力调节为所期望的值。
109.根据作为方式1的具体例的方式2,所述第二供给流道的所述第二方向上的宽度小于所述第一供给流道的所述第二方向上的宽度。
110.根据作为方式1或者方式2的具体例的方式3,所述第二供给流道的所述第二方向上的宽度小于所述第一压力室的所述第二方向上的宽度。
111.根据作为方式1至方式3中的任意一个方式的具体例的方式4,与所述第一方向以及所述第二方向这双方交叉的第三方向上的所述第二供给流道的宽度小于所述第三方向上的所述第一供给流道的宽度。
112.根据作为方式1至方式4中的任意一个方式的具体例的方式5,与所述第一方向以及所述第二方向这双方交叉的第三方向上的所述第二供给流道的宽度小于所述第三方向上的所述第一压力室的宽度。
113.根据作为方式1至方式5中的任意一个方式的具体例的方式6,与所述第一方向以及所述第二方向这双方交叉的第三方向上的所述第二供给流道的宽度小于所述第三方向上的所述第一连通流道的宽度。
114.根据作为方式1至方式6中的任意一个方式的具体例的方式7,还具备喷嘴基板,在
所述喷嘴基板上设置有喷出液体的喷嘴,在所述连通板上设置有第二连通流道,所述第二连通流道在所述第二方向上延伸,并与所述第一压力室和所述喷嘴连通。
115.根据作为方式7的具体例的方式8,与所述第一方向以及所述第二方向这双方交叉的第三方向上的所述第二供给流道的宽度小于所述第三方向上的所述第二连通流道的宽度。
116.根据作为方式1至方式8中任意一个方式的具体例的方式9,所述第二供给流道的所述第一方向上的宽度大于所述第一供给流道的所述第一方向上的宽度。
117.根据作为方式1至方式9中任意一个方式的具体例的方式10,所述第二供给流道的所述第一方向上的宽度小于所述第一压力室的所述第一方向上的宽度。
118.根据作为方式1至方式10中任意一个方式的具体例的方式11,所述第二供给流道的所述第二方向上的一侧的壁由所述压力室基板的壁面所构成,且与所述第二方向相反方向上的另一侧的壁由所述连通板的壁面所构成。
119.根据作为方式1至方式11中任意一个方式的具体例的方式12,还具备贮液器,所述贮液器在所述第一方向上延伸,且与所述第一连通流道连通,并且对液体进行贮留。
120.根据作为方式1至方式12中任意一个方式的具体例的方式13,还具备:第二压力室,其在所述第一方向上延伸,并对液体施加压力;第一能量生成元件,其通过被施加有驱动电压,从而生成用于对所述第一压力室内的液体施加压力的能量;第二能量生成元件,其通过被施加有驱动电压,从而生成用于对所述第二压力室内的液体施加压力的能量。
121.作为本公开的一个方式的方式14所涉及的液体喷出装置具备:方式1至方式13中的任意一项所述的液体喷出头;控制部,其对所述液体喷出头的喷出动作进行控制。
122.符号说明
123.21

控制单元;24、240

液体喷出头;31

喷嘴基板;33

连通板;34

压力室基板;41

压电单元;100

液体喷出装置;c、ca1、ca2

压力室;n

喷嘴;ra1、rd1

第一连通流道;ra2、rd2

第二连通流道;ra3

第三连通流道;ra4

第四连通流道;rb1、re1

第一供给流道;rb2、re2

第二供给流道;rc1

第一排出流道;rc2

第二排出流道。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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