液体喷出装置的制作方法

本发明涉及一种液体喷出装置。

背景技术：

在专利文献1中，公开了一种液体喷出装置，其具备多组喷出液滴的喷嘴、和与喷嘴连通的压力室，且多个喷嘴被排列为一列，并且多个压力室也被排列为一列。

在专利文献1的液体喷出装置中，由于压力室被排列为一列，因此根据压力室的容积而决定了邻接的喷嘴间的间距，关于提高喷嘴的密度的情况，则并未予以考虑。因此，期望有一种提高喷嘴的密度的技术。

专利文献1：日本特开2007-320042号公报

技术实现要素：

本发明为用于解决上述的课题的至少一部分而完成的发明，并能够作为以下的方式来实现。

(1)根据本发明的一个方式，提供了一种液体喷出装置。该液体喷出装置具备多组压力室和容积变更部，所述压力室与用于喷出液体的喷嘴连通，并且具备供所述液体流入的流入孔，所述容积变更部通过对所述压力室的容积进行变更而对所述压力室内进行加压，从而从所述喷嘴喷出所述液体，所述液体喷出装置还具备截断部，所述截断部在多个所述流入孔处将连通截断，多个所述容积变更部排列在设置间隔而被排列的多个列上，在沿着所述列的方向上，多个所述容积变更部以相互偏离的方式被配置，在通过所述截断部而截断了所述流入孔的状态下，通过所述容积变更部而使所述液体从所述喷嘴喷出。根据这种方式的液体喷出装置，由于通过使容积变更部被相互偏离配置，从而能够提高容积变更部的每单位面积的密度，因此能够提高喷嘴的密度。另外，根据这种方式的液体喷出装置，能够将由容积变更部实现的向压力室内施加的压力有效地传递至液体上。

(2)在上述方式的液体喷出装置中，也可以采用如下方式，即，多个所述喷嘴被配置为一列。根据这种液体喷出装置，从喷嘴被喷出的液体的位置的控制变得容易。

(3)在上述方式的液体喷出装置中，也可以采用如下方式，即，所述截断部具备多个分割截断部，所述多个分割截断部能够独立地移动，并且分别能够截断一个以上的所述流入孔。根据这种方式的液体喷出装置，由于能够针对每个分割截断部来进行控制，因此能够进行灵活的控制。

(4)在上述方式的液体喷出装置中，也可以采用如下方式，即，在所述压力室和所述喷嘴的各组中，通过所述截断部而使所述流入孔被截断的状态下的所述压力室和所述喷嘴的容积之和相等。根据这种方式的液体喷出装置，能够抑制从喷嘴喷出的液体量的每个喷嘴的偏差。

(5)在上述方式的液体喷出装置中，也可以采用如下方式，即，在所述压力室和所述喷嘴的各组中，从所述流入孔至所述喷嘴为止的流道阻力相等。根据这种方式的液体喷出装置，能够抑制每个喷嘴的至喷出为止的时间或喷出量的差异。

本发明除了作为上述的液体喷出装置的方式以外，还能够通过各种方式来实现。例如，能够通过由液体喷出装置执行的液体喷出方法、或用于对液体喷出装置进行控制的计算机程序、记录有该计算机程序的非临时性的有形的记录介质等的方式来实现。

附图说明

图1为表示本发明的第一实施方式中的液体喷出装置的概要结构的说明图。

图2为表示头部的概要结构的说明图。

图3为从重力方向下侧观察喷嘴的概要图。

图4为表示压力室与供给流道之间的连通被截断的状态的说明图。

图5为从图2中的iv的方向进行观察时的剖视图。

图6为从图2中的v的方向进行观察时的剖视图。

图7为表示液体喷出方法的处理内容的时序图。

图8为表示第二实施方式中的头部的概要结构的说明图。

图9为从图8中的viii的方向进行观察时的剖视图。

图10为从图8中的ix的方向进行观察时的剖视图。

图11为从图8中的x的方向进行观察时的剖视图。

图12为第二实施方式中的头部的剖视图。

图13为从重力方向下侧观察喷嘴的概要图。

图14为表示第三实施方式中的头部的概要结构的说明图。

图15为从图14中的xiv的方向进行观察时的剖视图。

图16为从图14中的xv的方向进行观察时的剖视图。

图17为从图14中的xvi的方向进行观察时的剖视图。

图18为从重力方向下侧观察喷嘴的概要图。

具体实施方式

a.第一实施方式：

a1.液体喷出装置的结构：

图1为表示本发明的第一实施方式中的液体喷出装置100的概要结构的说明图。液体喷出装置100具备：罐10、加压泵20、供给流道30、头部200和控制部40。在本实施方式中，液体喷出装置100为喷出包含溶质和溶剂的液体的装置。

罐10内收纳有液体。作为液体，例如能够例示出具有预定的粘度的油墨。作为预定的粘度，能够例示出，在室温(25℃)下，50mpa·s以上且40,000mpa·s以下。罐10内的液体通过加压泵20而穿过供给流道30从而被供给至头部200。加压泵20例如对液体施加10kpa到10mpa的压力。被供给至头部200的液体通过头部200而被喷出。头部200的动作通过控制部40而被控制。

控制部40被构成为具备cpu与存储器的计算机，并且通过执行被存储于存储器中的控制程序，从而实现各种处理。控制程序也可以被记录在非临时性的有形的各种记录介质上。

图2为表示头部200的概要结构的说明图。头部200具备：喷嘴211、压力室210、容积变更部220、截断部230和致动器240。头部200具备多组喷嘴211、压力室210和容积变更部220。在本实施方式中，具备7组喷嘴211、压力室210和容积变更部220。

压力室210为被供给有液体的腔室。压力室210与用于向外部喷出液体的喷嘴211连通。

图3为从重力方向下侧观察喷嘴211的概要图。在本实施方式中，在从重力方向下侧进行观察时，喷嘴211被配置为一列。

如图2所示，压力室210具备使液体流入压力室210的流入孔212，并且从供给流道30经由流入孔212而向压力室210供给有液体。在本实施方式中，多个流入孔212被配置为一列。此外，流入孔212的上端与压力室210的上端相接。通过采用这种方式，从而能够可靠地将液体供给至压力室210的上端，并且通过成为在压力室210之中距喷嘴211最远的位置，从而能够抑制从喷嘴211侵入的气泡到达至流入孔212的情况。

截断部230为，具备能够与压力室210的流入孔212连通的连通孔235并截断流入孔212的部件。在本实施方式中，截断部230为，与致动器240相接，并且通过致动器240而能够相对于压力室210进行滑动移动的部件。在本实施方式中，致动器240具备压入机构242(纸面右侧)和弹簧244(纸面左侧)，截断部230相对于压力室210而在纸面左右方向上进行滑动移动。压入机构242通过控制部40而被驱动。

图2表示压力室210与供给流道30之间连通的状态，图4表示压力室210与供给流道30之间的连通被截断的状态。另外，所谓“连通”，是表示“以流体能够流通的方式而连接”。

在图2中，通过控制部40对压入机构242进行控制，从而使压入机构242收缩，由此使弹簧244伸展，并且使截断部230相对于压力室210的流入孔212而向纸面右侧移动。由此，在从压力室210侧进行观察时，截断部230的连通孔235成为与压力室210的流入孔212重叠的位置。因此，压力室210与供给流道30之间被连通。

在图4中，通过控制部40对压入机构242进行控制，从而使压入机构242朝向截断部230伸展，由此使弹簧244收缩，并且使截断部230相对于压力室210的流入孔212而向纸面左侧移动。由此，在从压力室210侧进行观察时，截断部230的连通孔235成为不与压力室210的流入孔212重叠的位置。因此，在流入孔212处，液体的连通被截断，从而压力室210与供给流道30之间的连通被截断。在本实施方式中，在通过截断部230而将流入孔212的连通截断的状态下，控制部40使液体从喷嘴211喷出。

如图2所示，压力室210的一个壁面由容积变更部220构成。容积变更部220为，通过使压力室210的容积变化而对压力室210内进行加压，从而使液体从喷嘴211喷出的部件。在本实施方式中，容积变更部220具备振动板和压电致动器。容积变更部220通过控制部40而被驱动，控制部40通过对容积变更部220的压电致动器进行控制，从而使振动板朝向压力室210的内部进行位移，由此使压力室210的容积减小，并使压力室210内的压力升高。而且，当压力室210内的压力超过喷嘴211内的液体的弯液面耐压时，液体从喷嘴211被喷出。

在本实施方式中，容积变更部220被设置有7个。容积变更部220在同一平面上被设置为交错状。也就是说，容积变更部220排列于隔开间隔而被排列的多个列上，并且在沿着列的方向上，容积变更部220被相互偏离配置。在本实施方式中，容积变更部220在沿着纸面左右方向而延伸的两个列上排列。将纸面上侧的列称为第一列，将纸面下侧的列称为第二列。在本实施方式中，容积变更部220在第一列上被设置有4个，在第二列上被设置有3个。此外，多个容积变更部220被配置在与喷嘴列的方向和从喷嘴211喷出液体的液体喷出方向平行的平面上。容积变更部220的多个列的各列的方向均与喷嘴列的方向平行。

图5为从图2中的iv的方向进行观察时的剖视图，且表示与第一列的容积变更部220相对应的压力室210。另外，图2为从图5中的ii的方向进行观察时的剖视图。在重力方向(纸面上下方向)上，第一列的容积变更部220被配置在压力室210的与流入孔212重叠的位置上。从抑制液体的泄漏的观点出发，在构成压力室210的一个壁面的容积变更部220与构成压力室210的其他壁面的部件之间，设置有密封部件215。

图6为从图2中的v的方向进行观察时的剖视图，图6为表示与第二列的容积变更部220相对应的压力室210。另外，图2为从图6中的ii的方向进行观察时的剖视图。在重力方向上，第二列的容积变更部220被配置在不与压力室210的流入孔212重叠的位置上，第二列的容积变更部220被配置在与压力室210的流入孔212相比靠重力方向下侧处。在本实施方式中，在压力室210和喷嘴211的各组中，通过截断部230而截断了流入孔212的状态下的压力室210与喷嘴211的容积之和相等。

如上文说明的那样，在第一实施方式的液体喷出装置100中，如图2所示，容积变更部220被排列在设置间隔而排列的多个列上，且在沿着列的方向上，容积变更部220被相互偏离配置。因此，能够使容积变更部220的间距pp大于喷嘴211的间距np。其结果为，能够提高喷嘴211的密度。

此外，根据第一实施方式，由于容积变更部220被排列在设置间隔而排列的多个列上，且在沿着列的方向上，容积变更部220被相互偏离配置，因此能够使用与容积变更部220被并列排列的情况相比较大的容积变更部220。也就是说，根据第一实施方式，能够采用较大的压电致动器。其结果为，由于能够增大容积变更部220向压力室210施加的力，因此能够从喷嘴211喷出较高粘度的液体。

此外，在第一实施方式的液体喷出装置100中，多个喷嘴211被配置为一列。通过采用这样的方式，从而使从喷嘴211喷出的液体的位置的控制变得容易。

此外，在本实施方式中，在压力室210和喷嘴211的各组中，通过截断部230而使流入孔212被截断的状态下的压力室210与喷嘴211的容积之和相等。通过采用这样的方式，从而能够抑制从喷嘴211被喷出的液体量的每个喷嘴211的偏差。特别是，在使用了室温(25℃)下为200mpa·s以上的液体的情况、即液体的粘度较高的情况下，由惯性引起的液体的变动相对较小，并且粘性阻力相对较大。其结果为，压力室210内的容积变更量具有近似于保持原样从喷嘴211喷出的喷出量的趋势。因此，在液体的粘度较高的情况下，通过将利用截断部230而截断流入孔212的状态下的、压力室210与喷嘴211的容积之和设为相等，从而能够更加有效地抑制从喷嘴211被喷出的液体量的每个喷嘴211的偏差。

此外，在第一实施方式的液体喷出装置100中，多个流入孔212被配置为一列。通过采用这样的方式，从而能够减小截断部230的上下方向上的宽度。

此外，在第一实施方式的液体喷出装置100中，在通过截断部230而截断了流入孔212的连通的状态下，通过容积变更部220而使液体从喷嘴211喷出。通过采用这种方式，从而能够将容积变更部220向压力室210施加的压力有效地传递到液体上。

在第一实施方式中，由于第一列的容积变更部220和第二列的容积变更部220的位置在重力方向上不同，因此从容积变更部220至喷嘴211为止的距离不同。因此，即使第一列的容积变更部220和第二列的容积变更部220在相同的定时下将相同的量的力施加于压力室210上，液体从喷嘴211被喷射的定时或从喷嘴211被喷射的液体的量也不同。因此，在本实施方式中，以如下方式，通过对由第一列的容积变更部220和第二列的容积变更部220向压力室210施加的力的量和定时进行调节，从而对喷射量和喷射定时进行调节。

a2.液体喷出方法：

图7为表示通过控制部40而被执行的液体喷出方法的处理内容的时序图。图7的横轴表示经过时间，纵轴表示压力室210的容积的变化。在图7中，示出了喷出一滴液体时的喷出控制处理。因此，在连续地喷出液体的情况下，通过控制部40而连续反复地实施喷出控制处理。

首先，在图7所示的时间t1至时间t3内，首先，控制部40对第一列的容积变更部220进行控制，通过使所对应的压力室210的容积急剧减小，从而使液体从喷嘴211喷出。之后，控制部40实施通过第一列的容积变更部220而使所对应的压力室210内的容积变得稍大的处理。通过采用这种方式，从而能够使从喷嘴211喷出的液滴与滞留于喷嘴211内的液体分离。

此外，控制部40在时间t1之后的时间t2至时间t3之后的时间t4内，对第二列的容积变更部220进行控制。具体而言，控制部40首先对第二列的容积变更部220进行控制，通过使所对应的压力室210的容积急剧减小，从而使液体从喷嘴211喷出。之后，控制部40实施通过第二列的容积变更部220而使所对应的压力室210内的容积变得稍大的处理。另外，虽然在第一实施方式中，控制部40对同列的容积变更部220实施了相同的控制，但也可以实施针对每个容积变更部220而不同的控制。

在此，如图6所示，在喷出一滴液体时的喷出控制处理期间，与第一列的容积变更部220相对应的压力室210的容积变化量v1大于与第二列的容积变更部220相对应的压力室210的容积变化量v2。

一般而言，从容积变更部220至喷嘴211为止的距离越大，则容积变更部220向压力室210施加的能量、即到达喷嘴211为止的能量越小。在本实施方式中，通过使与第一列的容积变更部220相对应的压力室210的容积变化量v1大于与第二列的容积变更部220相对应的压力室210的容积变化量v2，从而能够抑制与第一列的容积变更部220相对应的喷嘴211和与第二列的容积变更部220相对应的喷嘴211之间的到达喷嘴211为止的能量之差。

此外，通过控制部40而被实施的、第一列的容积变更部220的液体喷出控制，是在第二列的容积变更部220的液体喷出控制之前开始的。通过采用这种方式，从而能够抑制与第一列的容积变更部220相对应的喷嘴211和与第二列的容积变更部220相对应的喷嘴211之间的液体的喷出定时的偏差。

b.第二实施方式：

图8为表示第二实施方式中的头部200b的概要结构的说明图。第二实施方式中的头部200b具备12组喷嘴211、压力室210和容积变更部220。在第二实施方式中，容积变更部220排列在沿着纸面左右方向而延伸的三列上。容积变更部220彼此位于同一平面上，且以不与相邻的容积变更部220重叠的方式被配置。另外，在图8中，省略了使截断部230工作的致动器240的图示。

图9、图10以及图11均为表示压力室210附近的剖视图。图9为从图8中的viii的方向进行观察时的剖视图，且表示与第一列的容积变更部220相对应的压力室210。在重力方向上，第一列的容积变更部220被配置在与压力室210的流入孔212重叠的位置上。图10为从图8中的ix的方向进行观察时的剖视图，且表示与第二列的容积变更部220相对应的压力室210。第二列的容积变更部220被配置在与压力室210的流入孔212相比靠重力方向下侧处。图11为从图8中的x的方向进行观察时的剖视图，且表示与第三列的容积变更部220相对应的压力室210。第三列的容积变更部220被配置在与图9所示的第二列的容积变更部220相比靠重力方向下侧处。另外，图8为从图9、图10、图11中的vii的方向进行观察时的剖视图。

图12为第二实施方式中的头部200b的剖视图。图12表示从与沿着容积变更部220排列而成的列的方向和重力方向中的任意一个方向交叉的方向进行观察时的截面。在第二实施方式中，容积变更部220沿着重力方向而纵向排列为3列，并且沿着纸面左右方向而横向排列为3列。而且，从共同的供给流道30向任意一个压力室210供给有液体。

图13为从图12中的xii的方向进行观察时的图，且为从重力方向下侧观察喷嘴211的概要图。另外，图12为从图13中的xi的方向进行观察时的剖视图。如图13所示，分别与在图12中沿着重力方向而纵向排列的容积变更部220相对应的喷嘴211沿着纸面上下方向而以隔开间距np的方式排列。此外，如图13所示，与在图12中沿着纸面左右方向而横向排列的容积变更部220相对应的各个喷嘴211沿着纸面左右方向而排列。这些喷嘴211在图13的纸面上下方向上以隔开间距hnp的方式排列。在本实施方式中，间距hnp为间距np的三分之一。

根据第二实施方式的头部200b，与第一实施方式的头部200相比，排列有容积变更部220的列的数量较多。因此，与第一实施方式相比，能够进一步减小喷嘴211的间距np。另外，虽然容积变更部220在第一实施方式中排列为2列，在第二实施方式中排列为3列，但也可以排列为4列以上。

此外，在第一实施方式以及第二实施方式中，压力室210和容积变更部220在水平方向上排列配置。其结果为，如图12所示，能够在重力方向(纸面上下方向)上排列多个容积变更部220，并且也能够在水平方向(纸面左右方向)上排列多个容积变更部220。其结果为，能够提高喷嘴211的密度。

c.第三实施方式：

图14为表示第三实施方式中的头部200c的概要结构的说明图。第一实施方式中的头部200在水平方向上排列有容积变更部220和压力室210，相对于此，第三实施方式中的头部200c在重力方向上排列有容积变更部220和压力室210。在第三实施方式中，具备10组喷嘴211、压力室210和容积变更部220。在第三实施方式中，容积变更部220排列在沿着纸面左右方向而延伸的6列上。

在第三实施方式中，作为截断部230，而具备多个分割截断部232，所述多个分割截断部232能够独立地移动、且分别能够截断一个以上的流入孔212。在本实施方式中，具备两个分割截断部232。分割截断部232在纸面左右方向的两端处各设置有一个，并分别截断5个流入孔212。由于控制部40能够针对每个分割截断部232而进行控制，因此能够进行灵活的控制。

图15、图16以及图17均为表示压力室210附近的剖视图。图15为从图14中的xiv的方向进行观察时的剖视图，图16为从图14中的xv的方向进行观察时的剖视图，图17为从图14中的xvi的方向进行观察时的剖视图。图14为从图15、图16、图17中的xiii的方向进行观察时的剖视图。

图18为从重力方向下侧观察喷嘴211的概要图。如图13所示，分别与在图12中沿着重力方向(纸面上下方向)而纵向排列的容积变更部220对应的喷嘴211沿着纸面上下方向而以隔开间距np的方式排列。此外，如图13所示，与在图12中沿着水平方向(纸面左右方向)而横向排列的容积变更部220相对应的各个喷嘴211沿着纸面左右方向而排列。这些喷嘴211在图13的纸面上下方向上以隔开间距hnp的方式排列。

在第三实施方式中，由于容积变更部220也排列在设置间隔而排列的多个列上，且在沿着该列的方向上，多个容积变更部被相互偏离配置，因此也能够提高喷嘴211的密度。

d.其他实施方式：

在上述的实施方式中，在压力室210和喷嘴211的各组中，在通过截断部230而使流入孔212被截断的状态下的压力室210与喷嘴211的容积之和相等。但是，本发明并未被限定于此。例如，也可以在压力室210和喷嘴211的各组中，使从流入孔212至喷嘴211为止的流道阻力相等。通过采用这种方式，从而能够抑制每个喷嘴211的喷出速度或喷出量的差异。流道阻力例如能够通过以下的方法进行计算。

在流道成为四棱柱状的部分中，当将流道流通的方向的长度设为l，将流道的截面中的长边侧的长度设为w、短边侧的长度设为h，将粘性系数设为η时，流道阻力r可通过以下的式(1)来表示。

r＝12ηl/wh³(1)

此外，在流道成为圆柱状的部分中，当将流道流通的方向的长度设为l，将流道的半径设为r，将粘性系数设为η时，流道阻力r可通过以下的式(2)来表示。

r＝8ηl/πl⁴(2)

也可以代替上述的实施方式中的压电致动器，而使用螺线管或磁致伸缩元件等各种致动器。此外，为了放大伸长的量，致动器也可以具备放大位移机构。

虽然在上述的实施方式中，压力室210与供给流道30连接，但也可以具备从压力室210将液体排出的排出流道、和将从排出流道被排出的液体再次供给至供给流道的循环流道。通过采用这样的方式，从而能够有效地利用液体。

虽然在上述的实施方式中，具备截断部230，但也可以不具备截断部230。

本发明并不限定于喷出油墨的液体喷出装置中，也可以应用于喷出油墨以外的其他液体的任意的液体喷出装置中。例如，本发明可以应用于如下的各种的液体喷出装置中。

(1)传真装置等的图像记录装置。

(2)在液晶显示器等的图像显示装置用的滤光器的制造中所使用的颜色材料喷出装置。

(3)在有机el(electroluminescence：电致发光)显示器、或面发光显示器(fieldemissiondisplay、fed)等的电极形成中所使用的电极材料喷出装置。

(4)在生物芯片制造中所使用的喷出包含生物体有机物的液体的液体喷出装置。

(5)作为精密移液管的样品喷出装置。

(6)润滑油的喷出装置。

(7)树脂液的喷出装置。

(8)向钟表或照相机等精密设备精确地喷射润滑油的液体喷出装置。

(9)为了形成在光通信元件等中所使用的微小半球透镜(光学透镜)等，而将紫外线固化树脂等的透明树脂液喷射在基板上的液体喷出装置。

(10)为了对基板等进行蚀刻而喷射酸性或碱性的蚀刻液的液体喷出装置。

(11)具备喷出其他的任意的微小量的液滴的液体喷出头的液体喷出装置。

另外，“液滴”是指，从液体喷射装置被喷出的液体的状态，也包括粒状、泪状、丝状后拉出尾状物的液滴的状态。此外，这里所说的“液体”只需为液体喷出装置能够消耗的材料即可。例如，“液体”只要是物质处于液相时的状态的材料即可，粘性较高或较低的液体状态的材料、以及溶胶、凝胶水、其它无机溶剂、有机溶剂、溶液、液状树脂、如液状金属(金属融液)这样的液体状态的材料也被包含在“液体”中。此外，不仅作为物质的一种状态的液体，就连在溶剂中溶解、分散或混合有由颜料或金属粒子等的固体物构成的功能材料的粒子的液体等也被包含在“液体”中。作为液体的代表性的示例，可以举出油墨或液晶等。在此，油墨是指，包括一般的水溶性油墨、油性油墨以及胶状油墨、热熔性油墨等的各种液体组成物在内的物质。

本发明并未被限定于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够通过各种结构来实现。例如，为了解决上述课题的一部分或全部，或者，为了实现上述效果的一部分或全部，与记载于发明内容一栏的各方式中的技术特征相对应的实施方式的技术特征能够适当地进行替换或组合。此外，只要该技术特征在本说明书中并未作为必要的特征而被说明，则可以适当地删除。

符号说明

10…罐；20…加压泵；30…供给流道；40…控制部；100…液体喷出装置；200、200b、200c…头部；210…压力室；211…喷嘴；212…流入孔；215…密封部件；220…容积变更部；230…截断部；232…分割截断部；235…连通孔；240…致动器；242…压入机构；244…弹簧；hnp…间距；np…间距；pp…间距。