噴射頭、噴射單元、液體噴射裝置的制作方法
1.本公開的實施方式涉及液體噴射頭、噴射單元和液體噴射裝置。
背景技術：
2.作為噴射液體的噴射頭，存在這樣一種噴射頭，其在與噴嘴連通的液體室中供給加壓液體，并且驅動閥體來打開和關閉噴嘴，以從噴嘴噴射液體。
3.已知一種包括存儲室和噴射機構的液體噴射裝置。存儲室與噴射口連通并容納液體。噴射機構通過噴射口從存儲室噴射液體。噴射機構包括閥體和驅動單元。閥體在遠離噴射口的第一位置和閥體接觸噴射口的周緣部以關閉噴射口的第二位置之間往復移動。驅動單元包括施力部件和壓電元件，以向閥體施加使閥體往復移動的驅動力。驅動部使閥體從第一位置向第二位置移動，從而將存儲室內的液體向噴射口壓出并從噴射口噴射液體(參照專利文獻1)。
4.引文列表
5.專利文獻
6.[專利文獻1]日本特開2010-216858號公報
技術實現要素：
[0007]
技術問題
[0008]
然而，在ptl1中公開的構成中，當壓電元件發生異常時，存在著可能不能執行預期的液體噴射且圖像質量降低的問題。
[0009]
本公開是鑒于上述問題而做出的，且本公開的目的是即使在壓電元件中發生異常時也執行預期的液體噴射，且防止圖像質量的降低。
[0010]
解決問題的方案
[0011]
在本公開的一個方面中，提供了一種噴射頭，包括：噴嘴，被配置為噴射液體；閥體，被配置為打開和關閉噴嘴；壓電元件，被配置為驅動所述閥體，以及與所述壓電元件并行設置的第一施力單元。所述壓電元件被配置為當向所述壓電元件施加電壓時在打開所述噴嘴的方向上驅動所述閥體。所述第一施力單元被配置為在打開所述噴嘴的方向上施力所述閥體。
[0012]
本發明的效果
[0013]
根據本公開，即使在壓電元件中發生異常，也可以執行預期的液體噴射且可以防止圖像質量的降低。
附圖說明
[0014]
附圖旨在描述本發明的示例性實施方式，而不應被解釋為限制其范圍。除非明確指出，否則附圖不應被視為按比例繪制。另外，在所有附圖中，相同或相似的附圖標記表示相同或相似的部件。
[0015]
圖1所示是本公開的第一實施方式所涉及的噴射頭的外觀立體圖。
[0016]
圖2所示是沿圖1的截面s1的噴射頭的剖視圖。
[0017]
圖3所示是圖1的噴射頭的一個噴射模塊的剖視圖。
[0018]
圖4所示是圖3的噴射模塊的主要部分的放大剖視圖。
[0019]
圖5所示是圖3的噴射模塊的保持部件的放大圖。
[0020]
圖6所示是本公開的第二實施方式所涉及的噴射頭的噴射模塊的主要部分的放大剖視圖。
[0021]
圖7所示是本公開的第三實施方式所涉及的噴射頭的噴射模塊的主要部分的放大剖視圖。
[0022]
圖8所示是本公開的第四實施方式所涉及的噴射頭的噴射模塊的主要部分的放大剖視圖。
[0023]
圖9所示是本公開的第五實施方式所涉及的噴射頭的剖視圖。
[0024]
圖10所示是圖9的噴射頭的一個噴射模塊的剖視圖。
[0025]
圖11所示是本公開的第六實施方式所涉及的噴射模塊的保持部件的放大圖。
[0026]
圖12所示是本公開的第七實施方式所涉及的噴射模塊的保持部件的放大圖。
[0027]
圖13所示是本公開的第八實施方式所涉及的噴射模塊的保持部件的放大圖。
[0028]
圖14所示是本公開的第九實施方式所涉及的由液體噴射裝置來打印作為打印對象的飛機時的示圖。
[0029]
圖15所示是圖14的液體噴射裝置的立體圖。
[0030]
圖16所示是本公開的第十實施方式所涉及的液體噴射裝置的立體圖。
[0031]
圖17所示是圖16的液體噴射裝置的驅動單元的立體圖。
[0032]
圖18所示是本公開的第十一實施方式所涉及的液體噴射裝置的主要部分的俯視圖。
[0033]
圖19所示是圖18的液體噴射裝置的主要部分的側視圖。
[0034]
圖20所示是本公開的實施方式所涉及的噴射單元的主要部分的俯視圖。
[0035]
圖21所示是本公開的實施方式所涉及的噴射單元的前視圖。
具體實施方式
[0036]
下面，參照附圖說明本公開的示例性實施方式，其中，相同的附圖標記在若干視圖中指示相同或相應的部分。參照圖1～5說明本公開的第一實施方式。圖1所示是第一實施方式所涉及的噴射頭的外觀立體圖。圖2所示是沿圖1的截面s1的噴射頭的剖視圖。圖10所示是噴射頭的一個噴射模塊的剖視圖。圖4所示是圖3的噴射模塊的主要部分的放大剖視圖。圖5所示是圖3的噴射模塊的保持部件的放大圖。
[0037]
噴射頭1包括在殼體10中配置成一行或多行的多個噴射模塊100。被加壓的液體經由供給端口11從外部供給到每個噴射模塊100，并且未噴射的液體經由收集端口12收集到外部。殼體10設置有連接器2。
[0038]
噴射模塊100包括噴嘴板101、流路112、閥體113和壓電元件114。在噴嘴板101上形成有噴射液體的噴嘴111。流路112與噴嘴111連通，并且加壓液體被供應到流路112。閥體113具有針形狀并且打開和關閉噴嘴111。壓電元件114驅動閥體113。
[0039]
噴嘴板101和殼體10接合在一起。流路112是形成在殼體10中的多個噴射模塊100共用的流路。如上所述，通過供給端口11供給加壓液體，并且從收集端口12收集液體。
[0040]
彈性體113a設置在閥體113的前端部，并且當彈性體113a被壓靠在噴嘴板101上時切實地堵塞住噴嘴111。軸承部121設置在閥體113和殼體10之間，并在軸承部121和閥體113之間設置例如o型環等的密封部件122。
[0041]
壓電元件114被容納在殼體10的壓電元件容納空間123中。壓電元件114被保持在兼作第一施力單元的保持部件115的中央空間115a中。壓電元件114和閥體113經由保持部件115的前端部115b彼此同軸連結。
[0042]
保持部件115具有用于容納壓電元件114的中央空間115a。保持部件115的前端部115b側與閥體113連結，保持部件115的后端部115c側由安裝于殼體10的壓電元件固定軸124來固定。
[0043]
保持部件115包括作為第一施力單元的保持板彈簧116。保持板彈簧116在與壓電元件114的伸縮方向對應的長度方向的兩端具有能夠彈性變形的彈簧部116a、116b。彈簧部116a位于安裝閥體113的前端部115b側，彈簧部116b位于與安裝閥體113的前端部115b側為相反的后端部115c側。
[0044]
在保持板彈簧116的兩端上，從垂直于長邊方向的短邊方向交替地設置狹縫115d，以使得彈簧部116a具有曲柄形狀。因此，彈簧部116a和116b具有彈簧功能。在本實施方式中，彈簧部116a和116b的彈簧常數基本上相同(包括相同)。
[0045]
保持部件115的中央空間115a在閥體113的軸向上的長度比壓電元件114在閥體113的軸向上的長度短。因此，當壓電元件114被嵌入保持部件115的中央空間115a中時，保持板彈簧116的彈簧部116a和116b被拉伸。
[0046]
其結果是，當壓電元件114沿圖4中的箭頭a所示的方向收縮時，保持板彈簧116也沿圖4中的箭頭b所示的方向收縮。如此，就在閥體113上作用有在打開噴嘴111的方向上牽拉閥體113的施加力。
[0047]
這里，當通過電壓施加單元200施加電壓時，壓電元件114以d31模式動作，并且在打開噴嘴111的方向上驅動閥體113。換句話說，向壓電元件114施加電壓使得閥體113在打開噴嘴111的方向上被驅動。
[0048]
因此，當沒有電壓施加到壓電元件114時，閥體113關閉噴嘴111。如此，即使加壓液體被供應到流路112，液體也不從噴嘴111噴射。
[0049]
向壓電元件114施加電壓時，壓電元件114收縮并且經由保持部件115牽拉閥體113，使得閥體113與噴嘴111分離以打開噴嘴111。因此，供給到流路112的加壓液體從噴嘴111噴射。
[0050]
接著，說明本實施方式的作用效果。
[0051]
首先，作為比較例，對驅動閥體113的壓電元件以d33模式來動作的情況進行說明，該d33模式是在施加電壓時向關閉閥體113的方向延伸的模式。
[0052]
當壓電元件在d33模式下動作時，閥體113在施加電壓的狀態下被壓靠在噴嘴111上并堵塞住噴嘴。當噴射液體時，停止向壓電元件施加電壓或降低電壓以使閥體113在打開方向上移動以打開噴嘴111。
[0053]
壓電元件的d33模式具有高響應性和大位移量的優點，并且具有閥體113的打開和
關閉動作的高響應性，因此從噴嘴111噴射的液體的滴速和滴量中允許小變動。
[0054]
然而，當壓電元件中發生由于遷移等引起的功能劣化并且即使在施加電壓時也不能維持延伸狀態時，閥體113移動到開放位置并且噴嘴111被打開。因此，由于加壓液體被供應到流路112，液體就一直噴射。
[0055]
在本實施方式中，由于壓電元件114被配置為以d31模式動作，因此在沒有施加電壓時，閥體113被保持在閥體113堵塞住噴嘴111的位置處。
[0056]
當向壓電元件114施加電壓時，壓電元件114收縮，閥體113打開，液體就從噴嘴111噴射。
[0057]
因此，即使在壓電元件114中發生由于遷移等引起的功能劣化，閥體113也不會移動到噴嘴111被打開的位置，因此液體不會一直噴射。
[0058]
這里，當壓電元件114以d31模式動作時，響應性和位移量低于壓電元件以d33模式動作的情況。因此，閥體113的開關響應性降低，就可能增加噴射特性的變動。
[0059]
因此，在本實施方式中，壓電元件114由具有并行于壓電元件114的第一施力單元(在本實施方式中為保持板彈簧116)的保持部件115保持。換言之，與壓電元件114并行地設置在打開噴嘴111的方向上施力閥體113的第一施力單元。
[0060]
因此，向壓電元件114施加電壓以使壓電元件114收縮并在打開噴嘴111的方向上移動閥體113時，閥體113朝向打開位置的移動受到保持板彈簧116的收縮的輔助。
[0061]
因此，使閥體113移動的力增大，閥體113對噴嘴111的打開移動的響應性增強，并且噴射特性的變動減小。
[0062]
另一方面，當諸如螺旋彈簧的施力部件與壓電元件114串聯配置時，施力部件的移動獨立于壓電元件的移動。因此，存在的缺點是，當發生自由振動時，也產生在抑制壓電元件的移動的方向上的一些振動。
[0063]
在本實施方式中，壓電元件和第一施力單元并行配置。因此，依存于壓電元件的形狀產生彈簧力(施加力)，使得壓電元件的移動(位移)和施加力可以完全同步且得到輔助。
[0064]
接著，參照圖6說明本公開的第二實施方式。圖6所示是第二實施方式所涉及的噴射頭的噴射模塊的主要部分的放大剖視圖。
[0065]
在本實施方式中，在保持部件115的前端部115b和閥體113的軸部113b之間配置有作為第二施力單元的壓縮彈簧117。由于保持部件115被固定在后端部115c側，因此壓縮彈簧117的施加力作用在閥體113閥體113關閉噴嘴111的方向上。
[0066]
因此，停止向壓電元件114施加電壓并且閥體113在閥體113關閉噴嘴111的方向上移動時，就通過壓縮彈簧117的施加力來輔助閥體113朝向關閉位置(即，閥體113堵塞住噴嘴111的位置)的移動了。
[0067]
因此，使閥體113移動的力就增大，閥體113朝向關閉位置的移動的響應性增強，并且噴射特性的變動減小。
[0068]
接著，參照圖7說明本公開的第三實施方式。圖7所示是第三實施方式所涉及的噴射頭的噴射模塊的主要部分的放大剖視圖。
[0069]
在本實施方式中，設置位移板118來分隔殼體10的壓電元件容納空間123和軸承部121的與流路112側為相反一側上的空間125。位移板118設置在保持部件115和閥體113之間，隨著閥體113和保持部件115的移動可以位移。
[0070]
根據這種構成，即使供給到流路112的加壓液體由于密封部件122等的密封不良而通過閥體113和軸承部121之間的間隙泄漏到壓電元件114側，也防止加壓液體進入壓電元件容納空間123。
[0071]
因此，即使液體泄漏，這種構成也能夠防止泄漏的液體附著到壓電元件114上而導致壓電元件114的動作不良。
[0072]
接著，參照圖8說明本公開的第四實施方式。圖8所示是第四實施方式所涉及的噴射頭的噴射模塊的主要部分的放大剖視圖。
[0073]
在本實施方式中，多個噴射模塊100被配置成具有包括殼體10、框架部件20和基座部件21的共用殼體。殼體10和框架部件20經由位移板118聯接，并且基座部件21安裝在框架部件20的開口部。
[0074]
噴射模塊100包括噴嘴板101、流路112、閥體113和壓電元件134。在噴嘴板101上形成有噴射液體的噴嘴111。流路112向噴嘴111供給加壓液體。閥體113具有針形狀并且打開和關閉噴嘴111。壓電元件134驅動閥體113。
[0075]
噴嘴板101和殼體10接合在一起。流路112是形成在殼體10中的多個噴射模塊100共用的流路。
[0076]
彈性體113a設置在閥體113的前端部，并且當彈性體113a被壓靠在噴嘴板101上時切實地堵塞住噴嘴111。軸承部121設置在閥體113和殼體10之間，并在軸承部121和閥體113之間設置例如o型環等的密封部件122。
[0077]
壓電元件134被收容到設在框架部件20中的壓電元件容納空間123里。壓電元件134被保持在兼作第一施力單元的保持部件115的中央空間115a中。壓電元件134和閥體113經由保持部件115的前端部115b彼此同軸連結。
[0078]
保持部件115具有用于容納壓電元件134的中央空間115a。保持部件115的前端部115b側與閥體113連結。
[0079]
保持部件115包括作為第一施力單元的保持板彈簧116。與第一實施方式同樣地，保持板彈簧116在與壓電元件114的伸縮方向對應的長度方向的兩端具有能夠彈性變形的彈簧部116a、116b。
[0080]
保持部件115的中央空間115a在閥體113的軸向上的長度比壓電元件134在閥體113的軸向上的長度短。因此，當壓電元件134被嵌入保持部件115的中央空間115a中時，保持板彈簧116的彈簧部116a和116b被拉伸。
[0081]
其結果是，當壓電元件134收縮時，保持板彈簧116也收縮。如此，就在閥體113上作用有在打開噴嘴111的方向上牽拉閥體113的施加力。
[0082]
這里，當通過電壓施加單元201施加電壓時，壓電元件134以d33模式動作，并且在關閉噴嘴111的方向上驅動閥體113。換句話說，向壓電元件134施加電壓使得閥體113在關閉噴嘴111的方向上被驅動。
[0083]
因此，在本實施方式中，對壓電元件134施加電壓來使壓電元件134伸長，并且閥體113關閉噴嘴111。此時，即使加壓液體被供應到流路112時，液體也不從噴嘴111噴射。
[0084]
停止或降低對壓電元件134施加電壓時，壓電元件134收縮并且經由保持部件115牽拉閥體113，使得閥體113與噴嘴111分離以打開噴嘴111。因此，供給到流路112的加壓液體從噴嘴111噴射。
[0085]
在噴射模塊100中，壓電元件144經由保持部件115被配置在壓電元件134與基座部件21之間。壓電元件144使壓電元件134和閥體113向關閉噴嘴111的方向位移。
[0086]
如果由于遷移等在壓電元件134中發生功能劣化并且即使在施加電壓時也不能保持伸長狀態時，就從電壓施加單元202施加電壓到壓電元件144來伸長壓電元件144。
[0087]
其結果是，壓電元件134和閥體113經由保持部件115在壓電元件134和閥體113關閉噴嘴111的方向上移動。因此，噴嘴111被閥體113關閉，從而防止液體一直噴射。
[0088]
如上所述，在本實施方式中，壓電元件134在d33模式下動作以獲得高響應性和噴射特性并防止一直噴射狀態。
[0089]
使壓電元件134和閥體113在閥體113關閉噴嘴111的方向上位移的部件不限于壓電元件144。例如，可以使用諸如螺線管的致動器。
[0090]
此外，在本實施方式中，如在第一至第三實施方式中說明的，在正常動作狀態中，可以通過保持板彈簧116(第一施力單元)和壓縮彈簧117(第二施力單元)執行輔助。由此，能夠進一步提高響應性。壓電元件和第一施力單元并行配置。因此，依存于壓電元件的形狀產生彈簧力(施加力)，使得壓電元件的移動(位移)和施加力可以完全同步且得到輔助。
[0091]
接著，參照圖9和10對本公開的第五實施方式進行說明。圖9所示是第五實施方式所涉及的噴射頭的剖視圖。圖10所示是圖9的噴射頭的一個噴射模塊的剖視圖。
[0092]
本實施方式所涉及的噴射頭1包括在殼體102中配置成一行或多行的多個噴射模塊100和流路部件102。被加壓的液體經由供給端口11從外部供給到每個噴射模塊100，并且未噴射的液體經由收集端口12收集到外部。殼體10設置有連接器2。
[0093]
噴射模塊100包括噴嘴板101、流路部件102、閥體113和壓電元件114。在噴嘴板101上形成有噴射液體的噴嘴111。流路部件102形成向噴嘴111供給加壓液體的流路112。閥體113具有針形狀并且打開和關閉噴嘴111。壓電元件114驅動閥體113。
[0094]
噴嘴板101和流路部件102接合在一起。流路112是形成在流路部件102中的多個噴射模塊100共用的流路。如上所述，通過供給端口11供給加壓液體，并且從收集端口12收集液體。
[0095]
彈性體113a設置在閥體113的前端部，并且當彈性體113a被壓靠在噴嘴板101上時切實地堵塞住噴嘴111。
[0096]
作為引導閥體113的移動的引導部件的滑動軸承127設置在閥體113和殼體10之間。通過滑動軸承127來引導閥體113的移動，能夠抑制閥體113與噴嘴111之間的中心軸的偏移，能夠減少噴射彎曲。
[0097]
密封部件122設置在閥體113和流路部件102之間。
[0098]
壓電元件114被容納在殼體10的壓電元件容納空間123中。壓電元件114被保持在兼作第一施力單元的保持部件115的中央空間115a中。壓電元件114和閥體113經由保持部件115的前端部115b彼此同軸連結。
[0099]
保持部件115具有用于容納壓電元件114的中央空間115a。保持部件115的前端部115b側與閥體113連結，保持部件115的后端部115c側由安裝于殼體10的壓電元件固定軸124來固定。
[0100]
保持部件115包括作為第一施力單元的保持板彈簧116。在本實施方式中，保持板彈簧116僅在與壓電元件114的伸縮方向對應的長邊方向的一端部側(即，安裝有閥體113的
一側)具有能夠彈性變形的彈簧部116a。
[0101]
保持部件115的中央空間115a在閥體113的軸向上的長度比壓電元件114在閥體113的軸向上的長度短。因此，當壓電元件114被嵌入保持部件115的中央空間115a中時，保持板彈簧116的彈簧部116a被拉伸。
[0102]
其結果是，當壓電元件114收縮時，保持板彈簧116也收縮。如此，就在閥體113上作用有在牽拉閥體113的方向(換言之，使閥體113與噴嘴111分離的方向)上的施加力。
[0103]
這里，壓電元件114以d31模式動作，其中當電壓施加到壓電元件114時，壓電元件114在打開閥體113的方向上收縮。
[0104]
因此，當沒有電壓施加到壓電元件114時，閥體113關閉噴嘴111。如此，即使加壓液體被供應到流路112，液體也不從噴嘴111噴射。
[0105]
向壓電元件114施加電壓時，壓電元件114收縮并且經由保持部件115牽拉閥體113，使得閥體113與噴嘴111分離以打開噴嘴111。因此，供給到流路112的加壓液體從噴嘴111噴射。
[0106]
另外，在滑動軸承127與壓電元件114的前端部(保持部件115的前端部115b)之間配置有對閥體113與殼體10之間進行密封的o型環等的彈性部件128。另外，配置有例如o型環等的彈性部件129來對壓電元件固定軸124與殼體10之間進行密封。
[0107]
因此，容納壓電元件114的壓電元件容納空間123與外部空氣屏蔽，并且保護壓電元件114不受濕氣影響。
[0108]
接著，參照圖11說明本公開的第六實施方式。圖11所示是第六實施方式所涉及的噴射模塊的保持部件的放大圖。
[0109]
在本實施方式中，保持板彈簧116在保持板彈簧116的長邊方向的兩端部具有彈簧部116a和彈簧部116b。彈簧部116a和彈簧部116b的彈簧常數彼此不同。在此，將安裝有閥體113一側的彈簧部116a中的狹縫115d數量設定為6個(各3個)，將安裝有閥體113一側的相反側的彈簧部116b的狹縫115d數量設定為4個(各2個)。如此，彈簧部116a和彈簧部116b的彈簧常數變為不同。
[0110]
如上所述，由于設置在保持板彈簧116的兩個端部處的彈簧部116a和彈簧部116b之間的彈簧常數不同，所以可以使壓電元件114的位移速度在伸展側和收縮側不同。
[0111]
例如，通過增加閥體113側的彈簧數量來增加收縮速度，并且通過增加與閥體113側為相反側的彈簧數量來增加伸展速度。
[0112]
接著，參照圖12來說明本公開的第七實施方式。圖12所示是第七實施方式所涉及的噴射模塊的保持部件的放大圖。
[0113]
在本實施方式中，保持板彈簧116在保持板彈簧116的長邊方向的兩端部具有彈簧部116a和彈簧部116b，并在長邊方向的中央部具有彈簧部116c。彈簧部116c的構成與彈簧部116a、116b的構成相同。
[0114]
以這種方式，彈簧部116a、116b和116c設置在保持板彈簧116的兩個端部和中央部。如此，整個保持板彈簧116能夠位移，并且壓電元件114的位移力能夠無浪費地傳遞到閥體113。
[0115]
接著，參照圖13來說明本公開的第八實施方式。圖13所示是第八實施方式所涉及的噴射模塊的保持部件的放大圖。
[0116]
在本實施方式中，保持板彈簧116在保持板彈簧116的長邊方向的兩端部具有彈簧部116a和彈簧部116b。彈簧部116a和彈簧部116b的彈簧常數彼此不同。在此，安裝有閥體113一側的彈簧部116a的狹縫115d之間的間隔da比與安裝有閥體113一側為相反側的彈簧部116b的狹縫115d之間的間隔db寬。如此，彈簧部116a和彈簧部116b的彈簧常數變為不同。
[0117]
如上所述，由于設置在保持板彈簧116的兩個端部處的彈簧部116a和彈簧部116b之間的彈簧常數不同，所以可以使壓電元件114的位移速度在伸展側和收縮側不同。
[0118]
接著，參照圖14和15來說明本公開的第九實施方式。圖14所示是第九實施方式所涉及的由液體噴射裝置來打印作為打印對象的飛機時的示圖。圖15所示是液體噴射裝置的立體圖。
[0119]
液體噴射裝置500包括直線導軌504和多關節型機器人505。直線導軌504使搭載有包括噴射頭1的噴射單元501的作為移動體的滑架直線往復運動。多關節型機器人505將直線導軌504適當地移動到預定位置并將直線導軌504保持在該位置處。
[0120]
多關節型機器人505包括可以像人的手臂一樣通過多個關節自由地移動的機器人臂505a，并且可以自由地移動機器人臂102a的前端并將前端定位在準確的位置處。
[0121]
作為多關節型機器人505，例如，可以使用包括六個軸(換言之，六個關節)的六軸控制型工業機器人。根據六軸控制型多關節型機器人，通過預先向多關節型機器人教導關于動作的信息，就可以非常準確且快速地使直線導軌504位于面對打印對象700(在該示例中為飛機)的指定位置。機器人505不限于六個軸，可以使用具有諸如五個軸或七個軸的適當數量的軸的多關節型機器人。
[0122]
機器人505的機器人臂505a設置有分叉成兩個分支的叉形支撐部件524。垂直直線導軌523a安裝在支撐部件524的左分支524a的末端，垂直直線導軌523b安裝在右分支524b的末端，使得垂直直線導軌523a與垂直直線導軌523b彼此平行。
[0123]
可移動地保持噴射單元501的直線導軌504的兩端被支撐為架設兩個垂直直線導軌523a和523b。
[0124]
噴射單元501包括例如噴射黑、青、品紅、黃和白的不同顏的液體的多個噴射頭1，或者具有噴射這種不同顏的液體的多個噴嘴陣列的噴射頭1。從液體罐530將各種顏的液體加壓供給到噴射單元501的各噴射頭1或噴射頭1的各噴嘴列。
[0125]
在液體噴射裝置500中，直線導軌504通過機器人505被移動到與打印對象700的期望的打印區域面對的位置。液體噴射裝置500通過一邊驅動噴射頭1的各噴射模塊100的壓電元件114(或壓電元件134)，一邊根據打印數據沿著直線導軌504移動噴射單元501來執行打印。
[0126]
當一行的打印完成時，就驅動垂直直線導軌523a和523b將噴射單元501的噴射頭1從一行移動到下一行。
[0127]
通過重復該動作，可以在打印對象700的期望打印區域中執行打印。
[0128]
接著，參照圖16和17來說明本公開的第十實施方式。圖16所示是第十實施方式所涉及的液體噴射裝置的立體圖。圖17所示是液體噴射裝置的驅動單元的立體圖。
[0129]
本實施方式所涉及的液體噴射裝置500包括可移動框架單元802，其被安裝為面對例如車輛的引擎蓋等的具有曲面的打印對象700。在構成框架單元802的右框架部件811和左框架部件810上，以架設在右框架部件811和左框架部件810之間的方式安裝有可動單元
813?？蓜訂卧?13可以在垂直方向(即，圖16中箭頭y所示的方向)上升降。
[0130]
可動單元813設置有驅動單元803和噴射單元501。驅動單元803具有內置電機，并且能夠在可動單元813上沿水平方向(圖16中的箭頭x方向)往復移動。噴射單元501安裝在驅動單元803上，向打印對象700噴射液體。
[0131]
液體噴射裝置500還包括控制從噴射單元501噴射液體、驅動單元803的往復移動和可動單元813的升降的控制器805，以及向控制器805發出指令的諸如個人計算機(pc)的信息處理裝置806。信息處理裝置806連接到數據庫單元(db單元)807，其記錄和存儲打印對象700的諸如形狀和尺寸的信息。
[0132]
框架單元802包括由金屬柱狀體等形成的上框架部件808、下框架部件809、右框架部件811和左框架部件810。框架單元802還包括右腳部件812b和左腳部件812a，它們以直角且水平地安裝到下框架部件809的兩側，以便使框架單元802自行站立。
[0133]
架設在右框架部件811和左框架部件810之間的可動單元813的構成是在支撐驅動單元803的同時上下升降。
[0134]
打印對象700被配置為垂直于液體噴射方向(由圖16中的箭頭z指示)，換句話說，是面對由框架單元802的上框架部件808、下框架部件809、右框架部件811和左框架部件810形成的平面。
[0135]
在這種情況下，為了將打印對象700定位在要執行打印的預定位置處，例如，打印對象700的打印區域的背側可以通過安裝在多關節型手臂機器人的前端的夾頭來吸附和保持。使用多關節型手臂機器人使得打印對象700準確地位于打印位置并準確地改變打印對象700的的姿勢。
[0136]
如圖17所示，驅動單元803被配置為在可動單元813上沿水平方向(x方向)可以往返移動?？蓜訂卧?13包括導軌830、齒條831、直線引導件832、小齒輪單元833、電機834和旋轉編碼器835。導軌830在框架單元802的右框架部件811和左框架部件810之間水平地延伸。齒條831與導軌830平行地配置。直線引導件832外嵌在導軌830的一部分上，能夠一邊滑動一邊移動。小齒輪單元833與直線引導件832連結，并與齒條831嚙合。電機834設置有減速齒輪836并旋轉地驅動小齒輪單元833。旋轉編碼器835檢測打印點位置。
[0137]
通過驅動電機834(正轉或反轉)，使噴射單元501沿著可動單元813向右方向或左方向移動。驅動單元803的功能是作為噴射單元501在x方向上的驅動機構。在減速器836的殼體的兩側安裝有限位開關37a、37b。
[0138]
噴射單元501包括例如噴射黑、青、品紅、黃和白的不同顏的液體的多個噴射頭1，或者具有噴射這種不同顏的液體的多個噴嘴陣列的噴射頭1。從液體罐將各種顏的液體加壓供給到噴射單元501的各噴射頭1或噴射頭1的各噴嘴列。
[0139]
在液體噴射裝置500中，可動單元813在y方向上移動，噴射單元501在x方向上移動，以在打印對象700上打印期望的圖像。
[0140]
接著，參照圖18和19來說明本公開的第十一實施方式。圖18所示是第十一實施方式所涉及的液體噴射裝置的主要部分的俯視說明圖。圖19所示是圖18的液體噴射裝置的主要部分的側視圖。
[0141]
本實施方式所涉及的液體噴射裝置500是串行型打印裝置，并且滑架403通過主掃描移動機構493沿著主掃描方向往復移動。主掃描移動機構493包括例如引導件401、主掃描
電機405和同步帶408。引導件401架設在右側板491b和左側板491a之間，以可移動地保持滑架403。主掃描電機405經由架設在驅動帶輪406和從動帶輪407之間的同步帶408使滑架403在主掃描方向上往復移動。
[0142]
包括本公開的實施方式所涉及的噴射頭1的噴射單元501搭載在滑架403上。噴射單元501的噴射頭1噴射不同顏的液體，例如黃(y)、青(c)、品紅(m)和黑(k)。
[0143]
液體噴射裝置500還包括用于輸送片材410的輸送機構495。輸送機構495包括用作輸送手段的輸送帶412和驅動輸送帶412的副掃描電機416。
[0144]
輸送帶412吸引片材410并且將片材410輸送到面對噴射頭1的位置。輸送帶412是在輸送輥413和張緊輥414之間伸展的環形帶。片材410通過靜電力或空氣抽吸而被吸引到輸送帶412。
[0145]
當輸送輥413經由同步帶417和同步帶輪418被副掃描電機416旋轉驅動時，輸送帶412在副掃描方向上圓向移動。
[0146]
在滑架403的主掃描方向的一側，維護和恢復噴射頭1的維護機構420配置在輸送帶412的橫向側上。
[0147]
維護機構420包括例如蓋住噴射頭1的噴嘴面(即，形成有噴嘴的面)的罩蓋421和擦拭噴嘴面的擦拭部件310。
[0148]
主掃描移動機構493、維護機構420和輸送機構495安裝在包括側板491a和491b以及背板491c的殼體上。
[0149]
在具有上述構成的液體噴射裝置500中，片材410被供給并吸引到輸送帶412上，并且通過輸送帶412的周向移動而在副掃描方向上輸送。
[0150]
在主掃描方向上移動滑架403時，響應于圖像信號來驅動噴射頭1，以將液體噴射到未移動的片材410上，從而記錄圖像。
[0151]
接下來，參照圖20來說明噴射單元的另一示例。圖20所示是噴射單元的另一示例的主要部分的俯視圖。
[0152]
在上述打印裝置500的組件或部件中，圖20所示的噴射單元501包括殼體部分，該殼體部分包括側板491a和491b以及后板491c、主掃描移動機構493、滑架403和噴射頭1。
[0153]
注意，噴射單元可以具有這樣的構成，其中上述維護機構420進一步安裝到例如噴射單元491的側板501b。
[0154]
接下來，參照圖21來說明噴射單元的又一個示例。圖21所示是噴射單元的又一個示例的前視圖。
[0155]
圖20所示的噴射單元501具有安裝了流路組件444的噴射頭1，以及與流路組件444連接的管456。
[0156]
流路組件444配置在罩蓋442內部。用于與噴射頭1電連接的連接器443設置在流路組件444上。
[0157]
在本公開中，噴射的液體不限于特定液體，只要該液體具有從頭部(液體噴射頭部)噴射的粘度或表面張力即可。然而，優選地，液體的粘度在常溫和常壓下或通過加熱或冷卻不大于30mpa
·
s。液體的例子包括有溶液、懸浮液或乳液，例如包含諸如水和有機溶劑的溶劑、諸如染料和顏料的著劑、諸如可聚合化合物、樹脂和表面活性劑的功能性材料、諸如脫氧核糖核酸(dna)、氨基酸、蛋白質和鈣的生物相容性材料、或諸如天然著劑的可
食材料。這種溶液、懸浮液和乳液用于例如噴墨墨水、表面處理液、電子元件和發光元件的組件或電子電路的抗蝕圖案的形成液體、或三維造型用材料液。
[0158]
產生能量以噴射液體的能量源的示例包括有壓電致動器(層壓型壓電元件或薄膜壓電元件)、采用諸如熱電阻的熱電轉換元件的熱致動器、以及包括隔膜和對置電極的靜電致動器。
[0159]
噴射單元是包括噴射頭和功能部件或單元的一體化單元，并且是與液體噴射有關的部件的組裝件。噴射單元的示例包括噴射頭與噴頭罐、滑架、供給機構、維護機構、主掃描移動機構和液體循環設備中的至少一個的組合。
[0160]
在本文中，術語"組合"或"一體化"是指通過緊固、擰緊、粘結來將噴射頭和功能部件(或機構)相互固定，或者是噴射頭和功能部件中的一方相對于另一方被保持能夠移動。噴射頭、功能部件和機構也可以能夠拆卸地彼此安裝。
[0161]
例如，噴射頭和噴頭罐被一體化為噴射單元?？商鎿Q地，噴射頭可以通過管等與噴頭罐連結以一體地形成噴射單元。這里，包括過濾器的單元可以進一步被添加到噴射單元的噴頭罐和噴射頭之間的部位。
[0162]
噴射單元的示例還包括其中噴射頭和滑架被一體化的噴射單元。
[0163]
噴射單元的示例包括其中噴射頭可移動地保持在構成掃描移動機構的一部分的引導部件上，并且噴射頭和掃描移動機構被一體化的噴射單元。噴射單元的示例包括其中噴射頭、滑架和主掃描移動機構被一體化為單個單元的噴射單元。
[0164]
噴射單元的示例還包括這樣的噴射單元，其中噴射頭、滑架和維護機構以噴射頭搭載在滑架上并且維護機構的罩蓋固定在滑架上的方式被一體化。
[0165]
噴射單元的示例還包括這樣的噴射單元，其中，管與搭載有流路部件的噴頭罐或噴射頭連接，來將噴射頭和供給機構作為一個單元來一體化。通過該管，液體儲存源的液體被供給到噴射頭。
[0166]
主掃描移動機構可以僅是引導件。供應單元可以僅是管或僅是裝填單元。
[0167]
這里使用的術語"液體噴射裝置"還表示包括噴頭或驅動噴頭來噴射液體的噴射單元的裝置。液體噴射裝置可以是例如能夠將液體噴射到可粘附液體的材料上的裝置，或者朝向氣體或液體中噴射液體的裝置。
[0168]
液體噴射裝置可以包括與可粘附液體的材料的供給、輸送和排紙有關的手段，并且還包括預處理裝置和后處理裝置。
[0169]
液體噴射裝置可以是例如通過噴墨而在片材上形成圖像的圖像形成裝置，或者是將成型液體噴射到粉末材料形成為層的粉末層來形成三維物品的三維裝置。
[0170]
液體噴射裝置不限于噴射液體以可視化諸如字母或圖形的有意義的圖像的裝置。例如，液體噴射裝置可以是形成諸如無意義圖案之類的無意義圖像的裝置或者對三維圖像進行造型的裝置。
[0171]
上述術語"可粘附液體的材料"表示例如液體能夠至少暫時地附著于其上的材料或介質、液體能夠附著于其上且牢固粘附的材料或介質、或者液體能夠粘附且滲透其中的材料或介質。"可粘附液體的材料"的具體示例包括但不限于諸如紙片的記錄介質、記錄紙、記錄紙片、膜或布，諸如電子基板或壓電元件的電子組件，以及諸如層疊粉、器官模型或測試單元的介質。"可粘附液體的材料"包括任何粘附液體的材料，除非特別限定。
[0172]
作為可粘附液體的材料，包括即使是暫時能夠附著液體的任何材料，例如紙、絲線、纖維、布、皮革、金屬、塑料、玻璃、木材、陶瓷等。
[0173]
液體噴射裝置可以是使噴射頭和能夠粘附液體的材料相對移動的裝置。然而，液體噴射裝置不限于這種裝置。例如，液體噴射裝置可以是移動噴射頭的串行噴頭裝置或不移動噴射頭的線性噴頭裝置。
[0174]
液體噴射裝置的示例還包括將處理液噴射到片材上來將處理液涂敷到片材表面上以改造片材表面的處理液涂敷裝置，和其中將包含分散在溶液中的原材料的組成液通過噴嘴噴射以對原材料的細顆粒進行造粒的噴射造粒裝置。
[0175]
這里使用的術語"圖像形成"、"記錄"、"印刷"、"圖像印刷"和"造型"可以彼此同義地使用。
[0176]
在上述實施方式中，說明了本公開的示例，并且本公開的實施方式不限于上述實施方式的構成。具體地，在各個實施方式中示出的各個部分和組件的特定形狀和數值僅僅是本公開的實施方式的示例，并且本公開的技術范圍不限于此。本公開能夠在不脫離權利要求書所記載的技術思想的范圍內進行適當變更。
[0177]
本專利申請基于2020年3月23日在日本專利局提交的日本專利申請no.2020-050474和2020年10月9日在日本專利局提交的日本專利申請no.2020-171568并要求其優先權，這些專利申請中的每一個的全部公開內容通過引用并入本文。
[0178]
附圖標記列表
[0179]
1噴射頭
[0180]
10殼體
[0181]
20框架部件
[0182]
21基座部件
[0183]
100噴射模塊
[0184]
101噴嘴板
[0185]
102流路部件
[0186]
111噴嘴
[0187]
112液體室
[0188]
113閥體
[0189]
114壓電元件
[0190]
115保持部件
[0191]
116保持板彈簧(第一施力單元)
[0192]
117壓縮彈簧(第二施力單元)
[0193]
118位移板
[0194]
123壓電元件容納空間
[0195]
200、201、202電壓施加單元
[0196]
500液體噴射裝置
[0197]
501噴射單元
[0198]
700打印對象
技術特征：
1.一種噴射頭，包括：噴嘴，被配置為噴射液體；閥體，被配置為打開和關閉所述噴嘴；壓電元件，被配置為驅動所述閥體，以及第一施力單元，與所述壓電元件并行設置，其中，所述壓電元件被配置為當向所述壓電元件施加電壓時在打開所述噴嘴的方向上驅動所述閥體，并且所述第一施力單元被配置為在打開所述噴嘴的所述方向上施力所述閥體。2.根據權利要求1所述的噴射頭：還包括與所述壓電元件串行設置的第二施力單元，所述第二施力單元被配置為在關閉所述噴嘴的方向上施力所述閥體。3.根據權利要求1或2所述的噴射頭：還包括設置在所述壓電元件和所述閥體之間的位移板，所述位移板被配置為隨著所述壓電元件的位移而位移。4.一種噴射頭，包括:噴嘴，被配置為噴射液體；閥體，被配置為打開和關閉所述噴嘴；壓電元件，被配置為驅動所述閥體，以及被配置為使所述壓電元件和所述閥體在關閉所述噴嘴的方向上位移的單元，其中，所述壓電元件被配置為當施加有電壓時在關閉所述噴嘴的所述方向上驅動所述閥體。5.根據權利要求4所述的噴射頭：還包括與所述壓電元件并行設置的第一施力單元，所述第一施力單元被配置為在打開所述噴嘴的方向上施力所述閥體。6.根據權利要求4所述的噴射頭：還包括與所述壓電元件串行設置的第二施力單元，所述第二施力單元被配置為在關閉所述噴嘴的所述方向上施力所述閥體。7.根據權利要求1至6中任一項所述的噴射頭：還包括被配置為引導所述閥體的移動的引導部件。8.根據權利要求1至7中任一項所述的噴射頭，還包括：供給加壓液體的流路，所述流路與所述噴嘴連通，以及對所述壓電元件和所述流路之間進行分隔的位移板，其中，所述位移板被配置為隨著所述閥體的移動而位移。9.根據權利要求1、2、3和5中任一項所述的噴射頭：其中，所述第一施力單元包括至少在所述壓電元件的沿所述壓電元件延伸或收縮的方向的兩個端部處能夠彈性變形的彈簧部。10.根據權利要求9所述的噴射頭：其中，所述第一施力單元包括在所述壓電元件延伸或收縮的所述方向上的中央部能夠彈性變形的彈簧部。
11.根據權利要求9或10所述的噴射頭：其中，在所述壓電元件的沿所述壓電元件延伸或收縮的方向的兩個端部處的彈簧部具有不同的彈簧常數。12.一種噴射單元，其包括權利要求1至11中任一項所述的噴射頭。13.一種液體噴射裝置，其包括權利要求12所述的噴射單元。14.一種液體噴射裝置，其包括權利要求1至11中任一項所述的噴射頭。
技術總結
本發明涉及噴射頭、噴射單元、液體噴射裝置。噴射頭包括噴嘴、閥體、壓電元件和第一施力單元。噴嘴被配置為噴射液體。閥體被配置為打開和關閉噴嘴。壓電元件被配置為驅動所述閥體。第一施力單元與所述壓電元件并行設置。所述壓電元件被配置為當向所述壓電元件施加電壓時在打開所述噴嘴的方向上驅動所述閥體。所述第一施力單元被配置為在打開所述噴嘴的方向上施力所述閥體。向上施力所述閥體。向上施力所述閥體。
