JP2006192787A - Liquid ejection head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液体吐出ヘッドに係り、特に、液体吐出ヘッドに備えられた駆動素子を駆動する駆動信号の配線構造に関する。 The present invention relates to a liquid discharge head, and more particularly, to a wiring structure of a drive signal for driving a drive element provided in the liquid discharge head.
近年、画像やドキュメント等のデータ出力装置としてインクジェット記録装置が普及している。インクジェット記録装置は印字ヘッドに備えられたノズルに対応したアクチュエータをデータに応じて駆動し、ノズルからインクを吐出させてメディア上にデータに応じた画像やドキュメントなどを形成する。 In recent years, ink jet recording apparatuses have become widespread as data output apparatuses for images and documents. The ink jet recording apparatus drives an actuator corresponding to a nozzle provided in a print head according to data, and ejects ink from the nozzle to form an image, a document, or the like according to the data on a medium.
インクジェット記録装置では、微細なドットを高密度に配置することで印字画像の高品質化を実現しており、ノズルの開口径を微細化し微少量のインク滴を吐出させてドットサイズの微細化が実現され、また、ノズルを２次元的に配置しノズルの密度を高密度化することでドット配置の高密度化が実現されている。 Inkjet recording devices achieve high-quality printed images by arranging fine dots at high density. The nozzle size is reduced, and a small amount of ink droplets are ejected to reduce the dot size. Further, the density of the dots is increased by arranging the nozzles two-dimensionally and increasing the density of the nozzles.
ここで、図１６及び図１７を用いて、従来技術に係る駆動素子（アクチュエータ）の配線構造について説明する。 Here, the wiring structure of the driving element (actuator) according to the prior art will be described with reference to FIGS.
図１６(a) は、印字ヘッド５０のアクチュエータ配設面５０Ａに２次元的に配列される列方向にｍ、行方向にｎのｍ×ｎ個のアクチュエータ５８に備えられる個別電極５７を示し、図１６(b) は、アクチュエータ５８に与える駆動信号を伝送するフレキシブル基板（ＦＰＣ）４００を示し、図１６(c) は、図１６(a) に示す印字ヘッド５０と図１６(b) に示すフレキシブル基板４００とを接合した状態における両者の立体構造を示す断面図（図１６(b) 中、ＸＶＩｃ−ＸＶＩｃ線に沿う断面図）である。
FIG. 16 (a) shows
ノズル（図１６中不図示、図３に符号５１として図示）を２次元的に配置させると、図１６(a) に示すように、ノズルを駆動するアクチュエータ５８及びアクチュエータ５８に備えられる個別電極５７も２次元的に配列される。また、図１６(b) に示すように、フレキシブル基板４００に備えられる電極４０２及び配線パターン４０４も２次元的に配列する必要がある。
When nozzles (not shown in FIG. 16 and shown as
しかしながら、ノズルの高密度化に伴うアクチュエータ５８の高密度化によって、印字ヘッド５０のアクチュエータ配設面５０Ａにアクチュエータ５８とアクチュエータ５８への配線とを配置することが困難になり、アクチュエータ５８への配線は図１６(b) に示すフレキシブル基板（ＦＰＣ）４００などの配線部材に配置される。
However, as the density of the
即ち、図１６(c) に示すように、各アクチュエータ５８への駆動信号を伝送する配線パターン４０４は、個別電極５７から電極４０２を介して一旦アクチュエータ５８が配列された平面に対して略垂直方向へ引き出され、更に、フレキシブル基板４００上にアクチュエータ５８が配列される平面と略平行方向に配設される。
That is, as shown in FIG. 16C, the
言い換えると、個別電極５７及び電極４０２は垂直 (方向）配線として機能し、配線パターン４０４は平行 (方向）配線として機能している。
In other words, the
このときの電極４０２の行方向（配線パターン４０４の配設方向と略直交する方向）の電極間距離Ｌと、電極４０２の列数ｍと、行方向の配線パターン４０４の配線間距離ｄと、の関係は、ｄ＜Ｌ／ｍを満たし、ノズル及びアクチュエータ５８の高密度配置によって配線パターン４０４は非常に高密度に配置する必要が生じてしまう。
At this time, the inter-electrode distance L in the row direction of the electrodes 402 (direction substantially orthogonal to the arrangement direction of the wiring pattern 404), the number m of columns of the
一方、ノズルの配置密度の高密度化を進めると、フレキシブル基板４００上の電極４０２及び配線パターン４０４を高密度に配置する必要があるが、フレキシブル基板４００の加工精度や許容電流の条件から配線パターン４０４の高密度化には限界がある。このような、フレキシブル基板４００の平面上における配線密度を上げることができない場合には、図１７(a) 、(b) に示すような多層構造のフレキシブル基板４００’を用いると平面上における配線密度を等価的に上げることが可能になる。
On the other hand, if the nozzle arrangement density is increased, it is necessary to arrange the
図１７(a) は、多層（３層）構造を有するフレキシブル基板４００’の電極配設面４００Ａ’の電極４０２及び配線パターン４０４の配置を示し、図１７(b) には、フレキシブル基板４００’と印字ヘッド５０とを接合した状態における両者の立体構造を示す断面図（図１７(a) 中、ＸＶＩｂ−ＸＶＩｂ線に沿う断面図）を示す。
FIG. 17A shows the arrangement of the
なお、図１７(a) 、(b) 中、図１６(b) 、(c) と同一または類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。 In FIGS. 17 (a) and 17 (b), the same or similar parts as those in FIGS. 16 (b) and 16 (c) are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
フレキシブル基板４００’は、図１７(b) に示すような３層構造を有しており、印字ヘッド５０のアクチュエータ配設面５０Ａに接合される最下面（電極配設面４００Ａ’）には電極４０２が備えられ、各電極４０２への配線パターン４０４は、第１〜第３の支持層４０６-1、４０６-2、４０６-3の電極４０２と反対側の第１〜第３の配線層４０８-1、４０８-2、４０８-3に形成される。また、各配線層４０８-1、４０８-2、４０８-3の配線パターン４０４はスルーホール４２０を介して電極４０２と導通するように接合される。即ち、多層構造を有するフレキシブル基板４００’を用いることで、配線パターン４０４は複数の層 (平面）に分配配置が可能になり、フレキシブル基板４００’における配線パターン４０４の高密度化が達成される。
The
特許文献１に記載されたインクジェットヘッドでは、チャンバに備えられる加圧板を配した面の平面形状は外接円直径と内接円直径との比が１以上２以下になる形状とし、該チャンバのレイアウトを碁盤目の格子状に配置することでノズルの高密度配置を実現している。 In the ink jet head described in Patent Document 1, the plane shape of the surface on which the pressure plate provided in the chamber is arranged is a shape in which the ratio of the circumscribed circle diameter to the inscribed circle diameter is 1 or more and 2 or less, and the layout of the chamber The nozzles are arranged in a grid pattern to achieve a high-density arrangement of nozzles.
また、特許文献２に記載されたインクジェットプリンタヘッドでは、略菱形のインク圧力室の一方の鋭角部にはインク供給口、他方の鋭角部にはノズル口が設けられ、該インク圧力室を２次元に配置する際に鋭角部を他の列の圧力室間に入り込ませて配置することで、キャビティプレートのサイズを大きくすることなく多数のインク圧力室を配置することが実現されている。
しかしながら、多層構造を有するフレキシブル基板４００’を用いて配線パターン４０４を多層化すると、配線パターン４０４の配線密度を向上させることは可能であるが、電極配設面４００Ａ’に設けられる電極４０２から各層（並行配線部）への垂直配線を行うことが必要になる。この垂直配線に用いられるスルーホール４２０が各層を貫通するために、スルーホール４２０の周囲には、図１７(a) に１点破線で示す配線禁止領域４２２が生じて並行配線部の配線許容密度が下がり、結果として更なる多層化が必要になる。
However, when the
また、各層に配線を施す工程と、各層を接合する工程と、は別種の製造プロセスによって形成されるために、各層の位置合わせの精度に応じてスルーホール４２０の周囲には上述した配線禁止領域４２２が必要になる。一般に、この配線禁止領域４２２はスルーホール４２０の直径に数倍程度になる。
In addition, since the step of wiring each layer and the step of bonding each layer are formed by different types of manufacturing processes, the above-described wiring prohibited region is formed around the through
更にフレキシブル基板４００’の多層化を進めると、各層の位置決めに高い精度が必要になり、フレキシブル基板４００’の製造難易度が上がってしまうことになる。
Further, when the number of layers of the
特許文献１に記載されたインクジェットヘッド及び特許文献２に記載されたインクジェットプリンタヘッドでは、アクチュエータへの配線を高密度化する技術については、特に開示されていない。 In the ink jet head described in Patent Document 1 and the ink jet printer head described in Patent Document 2, a technique for increasing the density of wiring to the actuator is not particularly disclosed.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、駆動素子が２次元的に高密度配置される液体吐出ヘッドに好適な配線構造を有する液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a liquid discharge head having a wiring structure suitable for a liquid discharge head in which drive elements are two-dimensionally arranged at high density.
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る液体吐出ヘッドは、２次元的に配列される複数の吐出孔と、前記複数の吐出孔のそれぞれと連通される複数の圧力室と、前記各圧力室を構成する面のうち少なくとも１つの面に設けられ、駆動信号が印加される電極を有し駆動信号に応じて該圧力室内の液体を加圧する複数の駆動素子と、前記複数の駆動素子へ与える前記駆動信号を伝送し前記複数の駆動素子が有する各電極のそれぞれと導通する複数の配線パターンが形成される配線基板と、を備え、前記配線基板は、前記電極の近傍から前記駆動素子が配設される駆動素子配設面に対して水平方向及び垂直方向とは異なる斜め方向に立ち上がるように配設されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid discharge head according to the invention described in claim 1 includes a plurality of discharge holes arranged two-dimensionally and a plurality of pressure chambers communicating with each of the plurality of discharge holes. A plurality of drive elements provided on at least one of the surfaces constituting each of the pressure chambers and having an electrode to which a drive signal is applied and pressurizing liquid in the pressure chamber according to the drive signal; A wiring board on which a plurality of wiring patterns that transmit the driving signals to be applied to a plurality of driving elements and are electrically connected to the respective electrodes of the plurality of driving elements are formed, and the wiring board is in the vicinity of the electrodes To the drive element arrangement surface on which the drive element is arranged, so as to rise in an oblique direction different from the horizontal direction and the vertical direction.
本発明によれば、各圧力室内の液体を加圧する駆動素子に駆動信号を与える配線パターンが形成される配線基板は、駆動素子配設面に対して水平方向及び垂直方向とは異なる斜め方向に立ち上がるように配設されるので、単純な構造によって駆動信号を伝送する配線を高密度の引き出しが可能になる。また、複数の液体吐出ヘッドを備える場合にも、配線基板が邪魔にならずに各液体吐出ヘッドを近接配置させることができるので、ヘッド周辺をコンパクトに構成することができる。 According to the present invention, the wiring board on which the wiring pattern for supplying a driving signal to the driving element that pressurizes the liquid in each pressure chamber is formed in an oblique direction different from the horizontal direction and the vertical direction with respect to the driving element arrangement surface. Since they are arranged so as to rise, it is possible to draw out a wiring for transmitting a drive signal with high density by a simple structure. Further, even when a plurality of liquid discharge heads are provided, the liquid discharge heads can be arranged close to each other without interfering with the wiring board, so that the periphery of the head can be made compact.
液体吐出ヘッドには、被吐出媒体の全幅に対応する長さにわたって吐出孔が並べられたフルライン型ヘッドや、被吐出媒体の全幅に対応する長さよりも短い長さにわたって吐出孔が並べられた短尺ヘッドを被吐出媒体の幅方向に走査させながら被吐出媒体上に記録液を吐出させるシリアル型ヘッド（シャトルスキャン型ヘッド）などがある。 In the liquid discharge head, a full line type head in which discharge holes are arranged over a length corresponding to the entire width of the discharge medium, or a discharge hole is arranged over a length shorter than the length corresponding to the full width of the discharge medium. There is a serial type head (shuttle scan type head) that discharges a recording liquid onto a target medium while scanning a short head in the width direction of the target medium.
また、フルライン型の吐出ヘッドには、被吐出媒体の全幅に対応する長さに満たない短尺の吐出孔列を有する短尺ヘッドを千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、被吐出媒体の全幅に対応する長さとしてもよい。 In addition, in a full-line type ejection head, short heads having short ejection hole arrays that are less than the length corresponding to the full width of the medium to be ejected are arranged in a staggered manner and connected to form the full width of the medium to be ejected. It may be a corresponding length.
駆動素子には、ＰＺＴやＰＶＤＦなどの圧電素子（圧電アクチュエータ）を用いるとよい。また、駆動素子には、圧力室内のインクを加熱して圧力室内にバブルを発生させるヒータを用いてもよい。 A piezoelectric element (piezoelectric actuator) such as PZT or PVDF may be used as the driving element. The driving element may be a heater that heats ink in the pressure chamber to generate bubbles in the pressure chamber.
駆動素子に圧電素子を用いる態様では、圧力室を構成する面に圧電素子の歪みに応じて変形する加圧板を備えてもよい。 In an aspect in which a piezoelectric element is used as the driving element, a pressure plate that deforms according to the distortion of the piezoelectric element may be provided on the surface constituting the pressure chamber.
圧電素子が有する電極は、圧電素子を駆動する駆動信号の基準電位となる各圧電素子に共通の共通電極と、各圧電素子に与えられる駆動信号が印加される圧電素子ごとに個別の個別電極と、を含んでいる。 The electrodes included in the piezoelectric element include a common electrode common to each piezoelectric element that serves as a reference potential of a driving signal for driving the piezoelectric element, and an individual electrode for each piezoelectric element to which the driving signal applied to each piezoelectric element is applied. , Including.
また、各駆動素子に設けられる電極は、各電極から引き出された電極（パッド）を含んでいてもよい。更に、駆動素子が有する各電極と配線基板が有する配線パターンとは、直接接合されて導通するように構成してもよいし、配線部材を介して両者の導通が取られるように構成してもよい。 Moreover, the electrode provided in each drive element may include the electrode (pad) extracted from each electrode. Furthermore, each electrode of the drive element and the wiring pattern of the wiring board may be configured to be directly joined to each other or may be configured to be connected to each other through a wiring member. Good.
請求項２記載の発明は、請求項１記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記配線基板は、１層以上の前記配線層及び該配線層を支持する１層以上の支持層を所定の順序で積層させる積層構造を有するとともに、前記配線層及び前記支持層に対して水平方向及び垂直方向とは異なる所定の角度をなす端面を有し、該端面は、前記各配線パターンが取り出される配線取出部を備えたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the liquid discharge head according to the first aspect, wherein the wiring board includes at least one wiring layer and at least one supporting layer that supports the wiring layer. It has a laminated structure that is laminated in order, and has an end face that forms a predetermined angle different from a horizontal direction and a vertical direction with respect to the wiring layer and the support layer, and the end face is a wiring from which each wiring pattern is taken out It is characterized by having an extraction part.
配線基板の端面は配線パターンが配設される配線層に対して斜め方向に所定の角度をなし、各配線パターンを取り出す配線取出部をこの端面に備えたので、配線パターンの取り出しが容易になり、また、配線部材の各層を貫通する垂直配線を省略でき配線基板の構造を簡素化することができる。更に、配線層から駆動素子への配線に配線基板（プリント基板）を用いることで、駆動素子への配線の製造プロセスを簡略化可能である。 Since the end face of the wiring board forms a predetermined angle in an oblique direction with respect to the wiring layer on which the wiring pattern is disposed, and the wiring extraction portion for taking out each wiring pattern is provided on this end face, the wiring pattern can be easily taken out. Moreover, the vertical wiring penetrating each layer of the wiring member can be omitted, and the structure of the wiring board can be simplified. Furthermore, by using a wiring board (printed circuit board) for wiring from the wiring layer to the driving element, the manufacturing process of the wiring to the driving element can be simplified.
プリント基板には、１層の配線層及び１層の支持層からなる片面プリント基板、２層の配線層が支持層にはさまれる構造を持つ両面プリント基板や、３層以上の配線層及び２層以上の支持層を持つ多層プリント基板を含んでいてもよい。 The printed circuit board includes a single-sided printed board composed of one wiring layer and a single supporting layer, a double-sided printed board having a structure in which the two wiring layers are sandwiched between the supporting layers, three or more wiring layers, and 2 A multilayer printed board having a support layer of one or more layers may be included.
また、支持層には、ポリイミドなどの樹脂を含んだ絶縁材料を用いてもよいし、金属などの導電性材料とセラミックなどの絶縁材料を積層させる構造を有していてもよい。 The support layer may be made of an insulating material containing a resin such as polyimide, or may have a structure in which a conductive material such as metal and an insulating material such as ceramic are stacked.
請求項３記載の発明は、請求項２記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記配線取出部は、前記電極と直接接合されることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the liquid discharge head according to the second aspect, wherein the wiring extraction portion is directly joined to the electrode.
配線取出部と個別電極との接合をより確実にするために、配線取出部或いは個別電極の何れか一方に凸部を設けるとよい。該凸部は個別電極に設けられる態様が好ましい。 In order to make the connection between the wiring extraction portion and the individual electrode more reliable, a convex portion may be provided on either the wiring extraction portion or the individual electrode. It is preferable that the convex portion is provided on the individual electrode.
請求項４記載の発明は、請求項２記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記駆動素子が有する電極から引き出される前記電極と導通する取出電極を備え、前記配線取出部は、前記取出電極と接合されることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the liquid ejection head according to the second aspect, further comprising: an extraction electrode that is electrically connected to the electrode that is extracted from an electrode of the driving element, wherein the wiring extraction portion includes the extraction electrode. It is characterized by being joined to.
駆動素子が有する電極から取り出された取出電極は、駆動素子が配設されている面に設けられていてもよいし、駆動素子が配設されている面と異なる面（駆動素子が配設されている部材と異なる部材）に設けられていてもよい。 The extraction electrode taken out from the electrode of the drive element may be provided on the surface on which the drive element is disposed, or a surface different from the surface on which the drive element is disposed (the drive element is disposed). It may be provided in a member different from the member being provided.
請求項５に記載の発明は、請求項２記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記配線基板は、前記配線取出部と導通し前記配線基板の外部に取り出される取出配線を有し、前記配線パターンは該取出配線を介して前記電極と導通する配線構造を有することを特徴とする。 The invention according to claim 5 relates to an aspect of the liquid discharge head according to claim 2, wherein the wiring board has an extraction wiring that is electrically connected to the wiring extraction portion and is taken out of the wiring board, The wiring pattern has a wiring structure that is electrically connected to the electrode through the extraction wiring.
各配線パターンを配線基板の外部に取り出す取出配線を備え、該取出配線を介して配線パターンと個別電極とを導通させるので、配線パターンと個別電極とを確実に導通させることができる。 An extraction wiring that takes out each wiring pattern to the outside of the wiring board is provided, and the wiring pattern and the individual electrode are brought into conduction through the extraction wiring, so that the wiring pattern and the individual electrode can be reliably conducted.
配線基板と液体吐出ヘッドとの接合の信頼性を向上させるために、配線部材と液体吐出ヘッドとの接合部分に保持部材を備え、配線基板を液体吐出ヘッドに保持するように構成する態様が好ましい。 In order to improve the reliability of bonding between the wiring board and the liquid discharge head, a mode in which a holding member is provided at the bonding portion between the wiring member and the liquid discharge head and the wiring board is held by the liquid discharge head is preferable. .
請求項６記載の発明は、請求項２乃至５のうち何れか１項に記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記配線基板は、前記支持層に前記圧力室へ液体を供給する液体流路を備えたことを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention relates to one aspect of the liquid ejection head according to any one of the second to fifth aspects, wherein the wiring board supplies a liquid flow to the pressure chamber to the pressure chamber. It is characterized by having a road.
配線基板に液体流路を備えることで、流路構造を簡素化することができ、液体吐出ヘッドをコンパクトに構成することができる。液体流路の数は配線パターンと同一であることが好ましい。 By providing the liquid substrate with the liquid channel, the channel structure can be simplified, and the liquid discharge head can be configured in a compact manner. The number of liquid flow paths is preferably the same as the wiring pattern.
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記配線基板は、前記駆動素子を駆動する駆動回路を備えたことを特徴とする。 A seventh aspect of the invention relates to an aspect of the liquid discharge head according to any one of the first to sixth aspects, wherein the wiring board includes a drive circuit that drives the drive element. And
駆動回路を搭載するスペースを節約でき、電装系の省スペース化、省配線化に寄与する。駆動素子の近隣に駆動回路が配設され、駆動信号の伝送路長が短くなるので、耐ノイズ性能の向上が見込まれる。 This saves space for mounting the drive circuit and contributes to space saving and wiring saving of the electrical system. Since a drive circuit is disposed in the vicinity of the drive element and the transmission path length of the drive signal is shortened, an improvement in noise resistance is expected.
駆動回路に代わり、又は、駆動回路とともに電源など他の電気回路やコネクタなど他のデバイスを搭載してもよい。 Instead of the drive circuit, or other devices such as a power supply and other electrical circuits and connectors may be mounted together with the drive circuit.
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記配線基板は、加熱手段及び冷却手段のうち少なくとも何れか一方を備えたことを特徴とする。 The invention according to an eighth aspect relates to an aspect of the liquid ejection head according to any one of the first to seventh aspects, wherein the wiring board includes at least one of a heating unit and a cooling unit. It is characterized by that.
配線基板に加熱手段や冷却手段を備えると、これらを搭載するスペースを省略でき、液体吐出ヘッドの小型化に寄与する。また、液体吐出ヘッド内の液体の温度調整が可能になり、吐出性能の安定化を実現可能である。 If the wiring board is provided with heating means and cooling means, a space for mounting these can be omitted, which contributes to downsizing of the liquid discharge head. In addition, the temperature of the liquid in the liquid discharge head can be adjusted, and the discharge performance can be stabilized.
加熱手段には液体吐出ヘッド内の液体を加熱して該液体の粘度を下げるものがあり、例えば、配線基板に駆動回路を備える態様では、該駆動回路を液体の加熱手段として用いてもよい。また、冷却手段には配線基板に駆動回路を備える場合の該駆動回路の冷却や、駆動素子の冷却、液体吐出ヘッド内の液体の冷却を行うものがある。 Some heating means lower the viscosity of the liquid by heating the liquid in the liquid discharge head. For example, in an aspect in which a drive circuit is provided on the wiring board, the drive circuit may be used as the liquid heating means. In addition, there are cooling means for cooling the drive circuit when the wiring board is provided with the drive circuit, cooling the drive element, and cooling the liquid in the liquid discharge head.
本発明によれば、２次元的に配列されるノズルに対応して２次元的に配列される駆動素子へ駆動信号を供給する配線が設けられる配線基板を、該駆動素子の個別電極の近傍から駆動素子配設面に対して水平方向と異なる斜め方向に配設するので、単純な構造で高密度に配線を取り出すことが可能になる。 According to the present invention, a wiring board provided with wiring for supplying a driving signal to a driving element arranged two-dimensionally corresponding to a nozzle arranged two-dimensionally is provided from the vicinity of the individual electrodes of the driving element. Since it is arranged in an oblique direction different from the horizontal direction with respect to the drive element arrangement surface, it is possible to take out the wiring with high density with a simple structure.
以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は本発明の実施形態に係る印字ヘッド（液体吐出ヘッド）を用いたインクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示したように、このインクジェット記録装置１０は、黒（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数の印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを有する印字部１２と、各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、被印字媒体たる記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のインク吐出面に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印画済みの記録紙１６（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。
[Overall configuration of inkjet recording apparatus]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ink jet recording apparatus using a print head (liquid discharge head) according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the
インク貯蔵／装填部１４は、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するインクタンクを有し、各タンクは所要の管路を介してヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
The ink storage /
図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
In FIG. 1, a magazine for rolled paper (continuous paper) is shown as an example of the
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコード或いは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される記録媒体の種類（メディア種）を自動的に判別し、メディア種に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。 When multiple types of recording paper are used, an information recording body such as a barcode or wireless tag that records paper type information is attached to the magazine, and the information on the information recording body is read by a predetermined reader. Thus, it is preferable to automatically determine the type of recording medium (media type) to be used and perform ink ejection control so as to realize appropriate ink ejection according to the media type.
給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
The
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター（第１のカッター）２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。
In the case of an apparatus configuration that uses roll paper, a cutter (first cutter) 28 is provided as shown in FIG. 1, and the roll paper is cut into a desired size by the
デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラ３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。
After the decurling process, the
ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラ３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面に対向する位置には吸着チャンバ３４が設けられており、この吸着チャンバ３４をファン３５で吸引して負圧にすることによって記録紙１６がベルト３３上に吸着保持される。
The
ベルト３３が巻かれているローラ３１、３２の少なくとも一方にモータ（図１中不図示、図６に符号８８として図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１上の時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は図１の左から右へと搬送される。
The power of a motor (not shown in FIG. 1 and shown as 88 in FIG. 6) is transmitted to at least one of the
縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、或いはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。
Since ink adheres to the
なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラが接触するので画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
Although a mode using a roller / nip conveyance mechanism instead of the suction
吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
A
印字部１２の各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、当該インクジェット記録装置１０が対象とする記録紙１６の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの記録媒体の少なくとも一辺を超える長さ（描画可能範囲の全幅）にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型の印字ヘッドとなっている（図２参照）。
Each of the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y of the
印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、記録紙１６の送り方向（記録紙搬送方向）に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色順に配置され、それぞれの印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙが記録紙１６の搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。
The print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y are black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) colors from the upstream side along the feeding direction of the recording paper 16 (recording paper conveyance direction). The print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y are fixedly installed so as to extend along a direction substantially orthogonal to the conveyance direction of the
吸着ベルト搬送部２２により記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。
A color image can be formed on the
このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型の印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを色別に設ける構成によれば、記録紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（即ち、１回の副走査で）、記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
As described above, according to the configuration in which the full-line type print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y having nozzle rows that cover the entire width of the paper are provided for each color, the
本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。 In this example, the configuration of KCMY standard colors (four colors) is illustrated, but the combination of ink colors and the number of colors is not limited to this embodiment, and light ink and dark ink may be added as necessary. Good. For example, it is possible to add a print head that discharges light ink such as light cyan and light magenta. Also, the arrangement order of the color heads is not particularly limited.
印字部１２の後段には後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
A
多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパーの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。 When printing on porous paper with dye-based ink, the weather resistance of the image is improved by preventing contact with ozone or other things that cause dye molecules to break by pressurizing the paper holes with pressure. There is an effect to.
後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
A heating /
こうして生成されたプリント物は排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排紙部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成される。
The printed matter generated in this manner is outputted from the
また、図１には示さないが、本画像の排紙部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。
Although not shown in FIG. 1, the
〔ヘッドの構造〕
次に、印字ヘッドの構造について説明する。色別の各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを示すものとする。
[Head structure]
Next, the structure of the print head will be described. Since the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y for each color have the same structure, hereinafter, the print head is indicated by
図３(a) は印字ヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図３(b) はその一部の拡大図である。また、図３(c) は印字ヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図、図４はインク室ユニットの立体的構成を示す断面図（図３(a) 中のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図）である。記録紙面上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、印字ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例の印字ヘッド５０は、図３(a) 〜(c) 及び図４に示したように、インク滴が吐出するノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数のインク室ユニット５３を千鳥でマトリックス状に配置させた構造を有し、これにより見かけ上のノズルピッチの高密度化を達成している。
FIG. 3 (a) is a plan perspective view showing an example of the structure of the
即ち、本実施形態における印字ヘッド５０は、図３(a) ，(b) に示すように、インクを吐出する複数のノズル５１が印字媒体（記録紙１６）送り方向と略直交する方向に印字媒体の全幅（印字可能幅）に対応する長さにわたって配列された１列以上のノズル列を有するフルラインヘッドである。
That is, the
また、図３(c) に示すように、短尺の２次元に配列された印字ヘッド５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、印字媒体の全幅に対応する長さとしてもよい。 Further, as shown in FIG. 3 (c), short two-dimensionally arranged print heads 50 'may be arranged in a staggered manner and connected to form a length corresponding to the entire width of the print medium.
各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部にノズル５１と供給絞り５４が設けられている。各圧力室５２は供給絞り５４を介して共通流路５５と連通されている。
The
圧力室５２の天面を構成している加圧板（振動板）５６には個別電極５７を備えたアクチュエータ５８（駆動素子）が接合されている。加圧板５６と兼用される共通電極と個別電極５７との間に駆動信号を印加することによってアクチュエータ５８が変形して圧力室５２の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル５１からインクが吐出される。インク吐出後、共通流路５５からインク供給絞り５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。なお、アクチュエータ５８にはピエゾ素子などの圧電体が好適に用いられる。もちろん、アクチュエータ５８に圧力室５２内のインクを加熱して、圧力室５２内にバブルを発生させるヒータも適用可能である。
An actuator 58 (drive element) having an
アクチュエータ５８を駆動する駆動信号は、ヘッドドライバ（駆動回路、図４中不図示、図６に符号８４として図示）からフレキシブル基板（図４中不図示、図７に符号１００として図示）に備えられる配線を介して、アクチュエータ５８の上面（加圧板５６の反対側の面）に備えられる個別電極５７へ供給される。
A drive signal for driving the
即ち、上述したフレキシブル基板には、印字ヘッド５０に備えられる一部又は全部のアクチュエータ５８に供給される駆動信号を伝送する配線が設けられている。なお、該フレキシブル基板及び印字ヘッド５０の配線構造の詳細は後述する。
That is, the flexible substrate described above is provided with a wiring for transmitting a drive signal supplied to a part or all of the
かかる構造を有するインク室ユニット５３は、印字ヘッドの長手方向である主走査方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜め方向に沿って一定の配列パターンで格子状に配列させた構造になっている。主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ×ｃｏｓθとなる。
The
即ち、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり２４００個（２４００ノズル／インチ、２４００ｄｐｉ）におよぶ高密度のノズルを実現することが可能になる。以下、説明の便宜上、主走査方向に沿って各ノズル５１が一定の間隔（ピッチＰ）で直線状に配列しているものとして説明する。
That is, in the main scanning direction, each
なお、本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されない。 In the implementation of the present invention, the nozzle arrangement structure is not limited to the illustrated example.
〔インク供給系の説明〕
次に、本インクジェット記録装置１０のインク供給系について説明する。
[Description of ink supply system]
Next, the ink supply system of the
図５には、本インクジェット記録装置１０に備えられるインク供給系の構成を示す。なお、図５に示すインク供給系は、図１で説明したインク貯蔵／装填部１４に相当する。
FIG. 5 shows a configuration of an ink supply system provided in the
図５に示すインク供給系には、インクを供給するための基タンクであるインク供給タンク６０が設置される。インク供給タンク６０の形態には、インク残量が少なくなった場合に、不図示の補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を変える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じた吐出制御を行うことが好ましい。
The ink supply system shown in FIG. 5 is provided with an
図５に示すように、インク供給タンク６０と印字ヘッド５０との中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ６２が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは、ノズル径と同等若しくはノズル径以下（一般的には、２０μｍ程度）とすることが好ましい。
As shown in FIG. 5, a
なお、図５には示さないが、印字ヘッド５０の近傍又は印字ヘッド５０と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、印字ヘッド５０の内圧変動を防止するダンパ効果及びリフィルを改善する機能を有する。
Although not shown in FIG. 5, a configuration in which a sub tank is provided in the vicinity of the
また、インクジェット記録装置１０には、ノズル５１の乾燥防止又はノズル５１近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ６４と、ノズル面の清掃手段としてのクリーニングブレード６６とが設けられている。
Further, the
これらキャップ６４及びクリーニングブレード６６を含むメンテナンスユニットは、不図示の移動機構によって印字ヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から印字ヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。
The maintenance unit including the
該キャップは、図示せぬ昇降機構によって印字ヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ６４を所定の上昇位置まで上昇させ、印字ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面をキャップ６４で覆う。
The cap is displaced up and down relatively with respect to the
印字中又は待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、ある時間以上インクが吐出されない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してインク粘度が高くなってしまう。このような状態になると、アクチュエータ５８が動作してもノズル５１からインクを吐出できなくなってしまう。
During printing or standby, if the frequency of use of a
このような状態になる前に（即ち、アクチュエータ５８の動作により吐出が可能な粘度の範囲内で）アクチュエータ５８を動作させ、その劣化インク（粘度が上昇したノズル近傍のインク）を排出すべくキャップ（インク受け）６４に向かって予備吐出（パージ、空吐出、つば吐き、ダミー吐出）が行われる。
Before such a state is reached (that is, within the range of the viscosity that can be discharged by the operation of the actuator 58), the
また、印字ヘッド５０内（圧力室５２内）のインクに気泡が混入した場合、アクチュエータ５８が動作してもノズルからインクを吐出させることができなくなる。このような場合には印字ヘッド５０に前記キャップを当て、吸引ポンプ６７で圧力室５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク６８へ送液する。
Further, when air bubbles are mixed in the ink in the print head 50 (in the pressure chamber 52), the ink cannot be ejected from the nozzle even if the
この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇（固化）した劣化インクの吸い出しが行われる。なお、吸引動作は圧力室５２内のインク全体に対して行われるので、インク消費量が大きくなる。したがって、インクの粘度上昇が小さい場合には予備吐出を行う態様が好ましい。
In this suction operation, the deteriorated ink with increased viscosity (solidified) is sucked out when the ink is initially loaded into the head or when the ink is used after being stopped for a long time. Since the suction operation is performed on the entire ink in the
クリーニングブレード６６は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示せぬブレード移動機構（ワイパー）により印字ヘッド５０のインク吐出面（ノズル面）に摺動可能である。ノズル面にインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード６６をノズル板に摺動させることでノズル面を拭き取り、ノズル面を清浄する。なお、該ブレード機構によりインク吐出面の汚れを清掃した際に、該ブレードによってノズル５１内に異物が混入することを防止するために予備吐出が行われる。
The
〔制御系の説明〕
図６はインクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。
[Explanation of control system]
FIG. 6 is a principal block diagram showing the system configuration of the
通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ７４に記憶される。
The
画像メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦記憶する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。
The
システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。即ち、システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、画像メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒータ８９を制御する制御信号を生成する。
The
モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってモータ８８を駆動するドライバである。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがって後乾燥部４２等のヒータ８９を駆動するドライバである。
The
プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、画像メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字データをヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、ヘッドドライバ８４を介して印字ヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。
The
プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。なお、図５において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。
The
ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられる印字データに基づいて駆動信号を生成し、この駆動信号によって各色のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの圧電素子を駆動する。ヘッドドライバ８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
The
印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース７０を介して外部から入力され、画像メモリ７４に蓄えられる。この段階では、ＲＧＢの画像データが画像メモリ７４に記憶される。
Image data to be printed is input from the outside via the
画像メモリ７４に蓄えられた画像データは、システムコントローラ７２を介してプリント制御部８０に送られ、該プリント制御部８０においてインク色ごとのドットデータに変換される。即ち、プリント制御部８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫＣＭＹの４色のドットデータに変換する処理を行う。プリント制御部８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ８２に蓄えられる。
The image data stored in the
プログラム格納部（不図示）には各種制御プログラムが格納されており、システムコントローラ７２の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。前記プログラム格納部はＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどの半導体メモリを用いてもよいし、磁気ディスクなどを用いてもよい。外部インターフェースを備え、メモリカードやＰＣカードを用いてもよい。もちろん、これらの記録媒体のうち、複数の記録媒体を備えてもよい。
Various control programs are stored in a program storage unit (not shown), and the control programs are read and executed in accordance with commands from the
なお、前記プログラム格納部は動作パラメータ等の記録手段（不図示）と兼用してもよい。 The program storage unit may also be used as a recording unit (not shown) for operating parameters.
印字検出部２４は、図１で説明したように、ラインセンサを含むブロックであり、記録紙１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供する。
As described with reference to FIG. 1, the
プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいて印字ヘッド５０に対する各種補正を行う。
The
なお、図１に示した例では、印字検出部２４が印字面側に設けられており、ラインセンサの近傍に配置された冷陰極管などの光源（不図示）によって印字面を照明し、その反射光をラインセンサで読み取る構成になっているが、本発明の実施に際しては他の構成でもよい。
In the example shown in FIG. 1, the
〔第１実施形態〕
次に、本発明の第１実施形態に係る印字ヘッド５０について詳説する。
[First Embodiment]
Next, the
図７は、印字ヘッド５０に接合されるフレキシブル基板１００の立体構造を示す断面図（図１７(b) と対比される図）である。なお、図の単純化のために、図７には３層構造を有するフレキシブル基板１００と、印字ヘッド５０に備えられる個別電極５７及びアクチュエータ５８のうち３列の個別電極５７及びアクチュエータ５８を図示する。また、図７では、図４に示すノズル５１、圧力室５２、供給絞り５４、共通流路５５等は省略する。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the three-dimensional structure of the
印字ヘッド５０のアクチュエータ配設面５０Ａには、２次元的に複数のアクチュエータ５８が備えられている。各アクチュエータ５８の上面には個別電極５７が備えられ、この個別電極５７はフレキシブル基板１００に備えられる配線パターン１０２と半田や導電性接着剤などを用いて接合されている。
A plurality of
一方、フレキシブル基板１００は、配線パターン１０２が設けられる配線層１０４と各配線層１０４を支持する支持層１０６とを具備し、配線層１０４と支持層１０６とを交互に積層した多層構造を有している。
On the other hand, the
ここで、フレキシブル基板とは、ポリイミドなどの樹脂シート上に金、銀、銅、プラチナなどの金属材料を用いて形成される配線が施された状態を示している。即ち、配線パターン１０２ (配線層１０４）には、厚みが数μm 程度の金属薄膜が用いられ、支持層１０６には厚みが十数μm から数十μm 程度のポリイミドなどの樹脂材料（絶縁材料）が用いられる。なお、支持層１０６を金属薄膜と絶縁被膜とから構成してもよい。
Here, the flexible substrate indicates a state in which a wiring formed using a metal material such as gold, silver, copper, or platinum is applied on a resin sheet such as polyimide. That is, a metal thin film with a thickness of about several μm is used for the wiring pattern 102 (wiring layer 104), and a resin material (insulating material) such as polyimide with a thickness of about several tens to several tens of μm for the
図７に示すフレキシブル基板１００は、印字ヘッド５０に接合される側の端部の端面１１０が配線層１０４及び支持層１０６に対して斜め方向にカットされる形状を有しており、フレキシブル基板１００に設けられる各配線パターン１０２は端面１１０から直接引き出され（即ち、配線パターン１０２の配線取出部を端面１１０に設け）、それぞれに対応する個別電極５７に接合される。配線パターン１０２と個別電極５７との接合を確実に行うために、個別電極５７或いは配線パターン１０２のうち何れか一方を接合面よりも若干突出させる凸形状にするとよい。形状の自由度を考慮すると、該凸部は個別電極５７に備えるとより好ましい。
A
即ち、フレキシブル基板１００の端面１１０は、配線層１０４及び支持層１０６と直交しない所定の角度αをなすように形成される。前記所定の角度αは、配線層１０４及び支持層１０６と水平な０度を超え、配線層１０４及び支持層１０６を直交する９０度未満の角度（０＜α＜９０）が適用される。
That is, the
上記の如く構成される印字ヘッド５０は、２次元的に配列されるアクチュエータ５８へ与える駆動信号が伝送される複数の配線パターン１０２を多層構造のフレキシブル基板１００に具備し、フレキシブル基板１００の斜め方向にカットされた端面１１０から直接各配線パターン１０２を引き出して各個別電極５７へ接合するように構成するので、フレキシブル基板１００の各層を貫通するように設けられる垂直配線（図１７(b) に示すスルーホール４２０）や、印字ヘッド５０と接合される面に設けられる電極（パッド）が不要になり、単純な配線構造により高密度に２次元的に配置される個別電極５７から配線の引き出しを行うことができる。
The
本例では、３層の配線層１０４を有するフレキシブル基板１００を示したが、個別電極５７の数に応じて４層以上の配線層１０４を有するフレキシブル基板１００を用いてもよいし、２層の配線層を有するフレキシブル基板１００を用いてもよい。なお、本例に示すフレキシブル基板１００は最上層１０６Ａ及び最下層１０６Ｂ（外側に接する層）に支持層１０６を設けたが、最上層１０６Ａ或いは最下層１０６Ｂのうち何れか一方の支持層１０６は省略可能である。最上層１０６Ａ或いは最下層１０６Ｂのうち何れか一方の支持層１０６を省略する場合には、最上層１０６Ａ或いは最下層１０６Ｂとなる導電層１０４にはレジストなどの保護膜が形成される。
In this example, the
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る印字ヘッド５０を説明する。
[Second Embodiment]
Next, a
図８は、本第２実施形態に係る印字ヘッド５０に接合されるフレキシブル基板１００の立体構造を示す断面図である。なお、図８中、図７と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a three-dimensional structure of the
図８に示す態様では、斜め方向にカットされたフレキシブル基板１００の端面１１０から各配線パターン１０２が１層ずつ別々に引き出され、引き出された配線 (取出配線）１０２Ａは印字ヘッド５０のアクチュエータ配設面５０Ａに設けられる個別電極５７と半田や導電性接着剤によって接合される。
In the embodiment shown in FIG. 8, each
また、フレキシブル基板１００を支持するために、印字ヘッド５０のアクチュエータ配設面５０Ａとフレキシブル基板１００との間にシリコンゴムやエポキシなどの保持部材（固定部材）１６０が充填される。保持部材１６０はフレキシブル基板１００が印字ヘッド５０へ確実に保持され、引出配線１０２Ａと個別電極５７との接合部分にメカ的なストレスを与えないように、所定の強度と柔軟性を有する非導電性材料が好ましい。
Further, in order to support the
図８に示す態様では、フレキシブル基板１００に形成される各配線パターン１０２が分離されるので各配線パターン１０２と個別電極５７とを容易に接合することができる。なお、引出配線１０２Ａの強度を確保するために、図７に示す態様よりも配線層１０４の厚みを大きくし、剛性の大きな材料を用いるとより好ましい。
In the aspect shown in FIG. 8, since each
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態に係る印字ヘッド５０を説明する。
[Third Embodiment]
Next, a
図９は、本第３実施形態に係る印字ヘッド５０に接合されるフレキシブル基板１００の立体構造を示す断面図である。なお、図９中、図７及び図８と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a three-dimensional structure of the
図９に示すフレキシブル基板１００には、支持層１０６に配線層１０４及び支持層１０６と略平行方向に沿ってインク供給路１８０が形成される。インク供給路１８０の一方の端部（フレキシブル基板１００の印字ヘッド５０と接合される端面１１０を有する端部）が印字ヘッド５０のアクチュエータ配設面５０Ａに設けられるインク供給口１８２と連通するように印字ヘッド５０とフレキシブル基板１００とは接合され、インク供給路１８０のもう一方の端部は図５に示すインク供給系に連通される。
In the
ここで、図１０に、フレキシブル基板１００の断面形状（図９中、Ｘ−Ｘ線に沿う断面図）を示す。 Here, FIG. 10 shows a cross-sectional shape of the flexible substrate 100 (a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 9).
図１０に示すように、インク供給路１８０が設けられる支持層１０６は２枚の薄板状部材（プレート）を積層する２層構造であり、一方のプレート１０６Ｃにインク供給路１８０となる凸部（溝部）が設けられ、該プレートの凸部形成面にもう一方のプレート１０６Ｄが積層される構造を有している。
As shown in FIG. 10, the
また、配線パターン１０２とインク供給路１８０とは、図１０における横方向の位置をずらして配置されているので、図９に示すフレキシブル基板１００内及びフレキシブル基板１００の端面１１０において、配線パターン１０２とインク供給路１８０との間に所定の距離が確保される。
Further, since the
図１１は、印字ヘッド５０及びフレキシブル基板１００を印字ヘッド５０のアクチュエータ配設面５０Ａ側から見た平面図である。なお、図１１には、印字ヘッド５０の一部を示し、また、フレキシブル基板１００の短手方向は主走査方向と略平行であり、フレキシブル基板１００の長手方向は副走査方向と略平行である。
FIG. 11 is a plan view of the
破線で図示する符号２００は印字ヘッド５０内に設けられるインク流路の本流であり、符号２０２は本流２００から分岐され各圧力室５２へインクを供給する支流（図４に示す共通流路５５）である。
図１１に示すフレキシブル基板１００は、６列のアクチュエータ５８に対応する数の配線パターン１０２及び６列の圧力室５２に対応するインク供給路１８０が設けられている。このような構成を有するフレキシブル基板１００を主走査方向に複数並べてもよいし、更に多数の配線パターン１０２及びインク供給路１８０を１つのフレキシブル基板１００に設けてもよい。
The
なお、図１１に示すインク供給路１８０は、圧力室５２の列に対して１対１で対応しているが、インク供給路１８０と圧力室５２に各列は、１対１でなくてもよく、複数の圧力室列に対して１つのインク供給路１８０が対応してもよい。
The
また、図１１に示す印字ヘッド５０を１つのヘッドモジュールとして、このヘッドモジュールを主走査方向に複数連結してフルライン型の印字ヘッドを形成してもよい。
Further, the
ここで、図１２に、従来技術に係る印字ヘッド５０及び印字ヘッド５０に接合されるフレキシブル基板１００を示す。
Here, FIG. 12 shows the
図１２に示すように、従来技術に係る印字ヘッド５０では、印字ヘッド５０の側面５０Ｂにインク供給系からのインクを印字ヘッド５０内へ供給する不図示のインク供給口（図９のインク供給口１８２に相当）が設けられ、該インク供給口は供給側の入口２０４を介して本流２００と連通されている。
As shown in FIG. 12, in the
図１１に示すように、インク供給路１８０をフレキシブル基板１００に設け、フレキシブル基板１００を経由してアクチュエータ配設面５０Ａから印字ヘッド５０内へインクを供給するように構成すると、印字ヘッド５０の側面５０Ｂに設けられるインク供給口及び図１２に示す供給側の入口２０４を設ける必要がなくなり、アクチュエータ５８が配設される領域の周囲の領域を小さくすることができ、特に多色ヘッド構成など、複数の印字ヘッドを備える場合にヘッドユニット全体をコンパクトに構成することができる。
As shown in FIG. 11, when the
図１３には、本第３実施形態に好適なインク室ユニット５３の一例を示す。図１３は、印字ヘッド５０に備えられるインク室ユニット５３の立体構造を示す断面図（図３(b) 中、IV−IV断面線に沿う断面図）である。なお、図１３中、図４と同一または類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 13 shows an example of an
図１３に示すインク室ユニット５３は、ノズル５１に吐出側流路５１Ａを介して連通される圧力室５２の天面を形成する加圧板５６には、圧力室５２と圧力室５２の加圧板５６と反対側に設けられる共通流路５５とを直接連通させる供給絞り５４が備えられ、加圧板５６をはさんでその両側に圧力室５２と共通流路５５とを備える構造を有している。
The
一方、加圧板５６の共通流路５５側にはアクチュエータ５８が設けられ、アクチュエータ５８の加圧板５６と反対側の面には個別電極５７が設けられている。なお、加圧板５６はアクチュエータ５８の共通電極と兼用される。
On the other hand, an
加圧板５６上のアクチュエータ５８が配設されないアクチュエータ非配設領域には、個別電極５７と導通するように引き出された電極（パッド）３００が形成され、この電極３００には、共通流路５５内を立ち上がる構造を有し、アクチュエータ５８に与える駆動信号が伝送される配線構造であるエレキ柱３０２が接合される。なお、電極３００はアクチュエータ５８上の活性領域（個別電極５７が配設されている領域）以外に設けられてもよい。
In the non-actuator area where the
エレキ柱３０２は該駆動信号を伝送する導電部３０４と、導電部３０４の外側に形成される保護膜３０６と、を含み、このエレキ柱３０２の両端部には電極３１０、３１２が形成される。
The
図１３に示す態様では、エレキ柱３０２の電極３１０（アクチュエータ側電極）は個別電極５７から引き出された電極３００と接合され、電極３１０の反対側の端部に形成される電極３１２（フレキシブル基板側電極、取出電極）は、図７等に図示したフレキシブル基板１００の端部１１０で、該フレキシブル基板１００に形成された配線パターン１０２と接合される。
In the embodiment shown in FIG. 13, the electrode 310 (actuator side electrode) of the
即ち、アクチュエータ５８へ与えられる駆動信号は、該駆動信号が生成される駆動回路から、フレキシブル基板１００の配線パターン１０２、エレキ柱３０２（電極３１２、導電部３０４、電極３１０）、個別電極５７から引き出された電極３００を介してアクチュエータ５８の個別電極５７へ伝送される。
That is, the drive signal given to the
なお、導電部３０４は、駆動信号の他に、圧力室５２に設けられるセンサから得られる検出信号を伝送してもよい。導電部３０４を複数の導電性部材から構成して駆動信号及び検出信号を伝送するように構成してもよいし、導電部３０４を１つの導電性部材から構成して、該共通の導電性部材によって駆動信号及び検出信号を伝送するように構成してもよい。
The
また、印字ヘッド５０のフレキシブル基板接合面（図７等にアクチュエータ配設面５０Ａに相当）５０Ａ’にはインク供給口１８２が設けられ、図９に示すように、フレキシブル基板１００のインク供給路１８０と連通される。
Further, an
図１３に示す構造を有する印字ヘッド５０と、図９に示すフレキシブル基板１００と、を組み合わせると、例えば、図５に示すインク供給タンク６０から印字ヘッド５０へのインク供給管（チューブ）省略することができるなど、インク供給系の構造を簡略化することが可能になり、印字ヘッド５０周辺の構造の簡素化及び省スペース化を実現することができる。
When the
また、本例に示すインク供給路１８０を利用して、印字ヘッド５０に備えられるアクチュエータ５８を冷却してもよい。
Further, the
更に、フレキシブル基板１００の表面に冷却素子や加熱素子を配置して、インク供給路１８０内に流れるインクの冷却、加熱を効果的に行うことができる。即ち、フレキシブル基板１００に温度調節部材を備え、フレキシブル基板１００内のインク供給路１８０を流れるインクの温度を調節し、好ましい温度のインクを印字ヘッド５０に供給することが可能になる。
Furthermore, a cooling element or a heating element can be arranged on the surface of the
〔応用例〕
図１４には、上述した第１〜第３実施形態の応用例を示す。
[Application example]
FIG. 14 shows an application example of the first to third embodiments described above.
図１４は、４つの印字ヘッド５０-1、５０-2、５０-3、５０-4から構成される印字ヘッド５０を印字ヘッド５０の短手方向から見た側面図である。
FIG. 14 is a side view of the
各印字ヘッド５０-1〜５０-4に接合されるフレキシブル基板１００には、アクチュエータ５８（図１４中不図示、図７等に図示）を駆動する駆動回路３６０（図６のヘッドドライバ８４の一部または全部）が搭載されており、この駆動回路３６０はトランジスタ（或いはＦＥＴ）などの素子及びその周辺回路がワンチップモジュール（ＩＣ）内に集積されている。
A
図１４に示すように、駆動回路３６０はフレキシブル基板１００の印字ヘッド５０と反対側の面に搭載され、また、印字ヘッド５０と離れた位置に搭載される。フレキシブル基板１００の印字ヘッド５０の近傍には、図７等に示す配線パターン１０２が密集して設けられており、駆動回路３６０は配線パターン１０２を避ける位置に配置される。
As shown in FIG. 14, the
図１５に示す従来技術に係る印字ヘッド５０では、フレキシブル基板１００の一方の面が印字ヘッド５０に接合され、もう一方の面に駆動回路３６０が搭載されており、フレキシブル基板１００は印字ヘッド５０のアクチュエータ配設面５０Ａと略平行に接合されている。
In the
例えば、多色の各色に対応するヘッドを備える場合など、複数のヘッドから印字ヘッド５０を構成する態様では、印字ヘッド５０をコンパクトにまとめるために各ヘッドを近接配置する必要があるが、図１５に示す態様では、印字ヘッド５０-1に接合されるフレキシブル基板１００は印字ヘッド５０-1の隣に配置される印字ヘッド５０-2側へ配置されるために、印字ヘッド５０-1と印字ヘッド５０-2との間隔を所定の距離以上にしなければならない。
For example, in the aspect in which the
印字ヘッド５０-1と印字ヘッド５０-2とを所定の距離以下の間隔で配置するには、例えば、フレキシブル基板１００を図１５における上方向に曲げた状態（図１５中、破線で示す状態）に保持しながら、フレキシブル基板１００を印字ヘッド５０-1に接合する必要がある。
In order to arrange the print head 50-1 and the print head 50-2 at an interval equal to or smaller than a predetermined distance, for example, a state in which the
多層構造を有するフレキシブル基板１００は柔軟性を有する材料を用いても曲がりにくく、小径で曲げることが困難である。また、フレキシブル基板１００を小径で曲げると、印字ヘッド５０とフレキシブル基板１００との接合部分や、フレキシブル基板１００の屈曲部分に曲げによる応力がかかり、印字ヘッド５０とフレキシブル基板１００との接合の信頼性低下やフレキシブル基板１００の信頼性低下が懸念される。
The
特に、フレキシブル基板１００に駆動回路３６０を搭載する場合には、印字ヘッド５０とフレキシブル基板１００との接合部分やフレキシブル基板１００の屈曲部分にかかる応力が大きくなり、フレキシブル基板１００を曲げた状態で保持するための工夫が必要になる。
In particular, when the
一方、図１４に示す、本発明に係る印字ヘッド５０では、各印字ヘッド５０に接合されるフレキシブル基板１００は、印字ヘッド５０のアクチュエータ配設面５０Ａと水平方向と所定の角度（０度を超え９０度未満の角度）をなす斜め方向に沿って配置されるので、フレキシブル基板１００を大きく曲げることなく、各印字ヘッド５０の近接配置や、フレキシブル基板１００への駆動回路３６０の配置が可能になり、印字ヘッド５０をコンパクトに構成することができる。
On the other hand, in the
本例では、フレキシブル基板１００に駆動回路３６０を搭載する態様を示したが、駆動回路３６０以外に、電源回路、制御回路などの電気回路（電子デバイス）や、コネクタなどの部材を搭載してもよい。また、上述したワンチップＩＣに代わり、駆動回路３６０を構成する電子部品（トランジスタ、抵抗器、コンデンサ等）をフレキシブル基板１００上に搭載してもよい。更に、上述した第３実施形態の加熱素子に、フレキシブル基板１００上に搭載される駆動回路３６０や他の電気回路を用いることもできる。
In this example, a mode in which the
上記第１〜第３実施形態では、本発明の一例として駆動素子であるアクチュエータ（圧電素子）へ与える駆動信号を伝送する配線構造を例示したが、駆動信号以外のセンサ類から得られる検出信号などの配線にも適用可能である。 In the first to third embodiments, the wiring structure for transmitting a drive signal to be supplied to an actuator (piezoelectric element) that is a drive element is illustrated as an example of the present invention. It can also be applied to other wiring.
また、本発明は該圧電素子を圧力センサとして用いる場合にも適用可能である。該圧電素子を駆動素子及び圧力検出素子として兼用し、共通の配線を用いて駆動信号及び検出信号を伝送してもよい。 The present invention is also applicable when the piezoelectric element is used as a pressure sensor. The piezoelectric element may be used as a drive element and a pressure detection element, and a drive signal and a detection signal may be transmitted using a common wiring.
本例では、ノズル５１からインクを吐出させて記録紙１６上に画像を形成するインクジェット記録装置を示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、吐出孔から水、薬液、処理液などの液体を吐出させる液体吐出装置に広く適用可能である。
In this example, an ink jet recording apparatus that forms an image on the
１０…インクジェット記録装置、１２Ｋ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｙ，５０…印字ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５７…個別電極、５８…アクチュエータ、８４，３６０…駆動回路、１００，１００’，４００，４００’…フレキシブル基板、１０２…配線パターン、１８０…インク供給路、３１２…電極
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数の吐出孔のそれぞれと連通される複数の圧力室と、
前記各圧力室を構成する面のうち少なくとも１つの面に設けられ、駆動信号が印加される電極を有し駆動信号に応じて該圧力室内の液体を加圧する複数の駆動素子と、
前記複数の駆動素子へ与える前記駆動信号を伝送し前記複数の駆動素子が有する各電極のそれぞれと導通する複数の配線パターンが形成される配線基板と、
を備え、
前記配線基板は、前記電極の近傍から前記駆動素子が配設される駆動素子配設面に対して水平方向及び垂直方向とは異なる斜め方向に立ち上がるように配設されることを特徴とする液体吐出ヘッド。 A plurality of discharge holes arranged two-dimensionally;
A plurality of pressure chambers communicating with each of the plurality of discharge holes;
A plurality of driving elements provided on at least one of the surfaces constituting each pressure chamber and having an electrode to which a driving signal is applied and pressurizing the liquid in the pressure chamber according to the driving signal;
A wiring board on which a plurality of wiring patterns that transmit the driving signals to be applied to the plurality of driving elements and are electrically connected to the electrodes of the plurality of driving elements are formed;
With
The wiring board is disposed so as to rise in an oblique direction different from a horizontal direction and a vertical direction with respect to a driving element arrangement surface on which the driving element is arranged from the vicinity of the electrode. Discharge head.
該端面は、前記各配線パターンが取り出される配線取出部を備えたことを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド。 The wiring board has a laminated structure in which one or more wiring layers and one or more supporting layers that support the wiring layer are laminated in a predetermined order, and the wiring substrate and the supporting layer are horizontally oriented. And an end face having a predetermined angle different from the vertical direction,
The liquid discharge head according to claim 1, wherein the end surface includes a wiring extraction portion from which the wiring patterns are extracted.
前記配線取出部は、前記取出電極と接合されることを特徴とする請求項２記載の液体吐出ヘッド。 An extraction electrode that is drawn from an electrode of the drive element and is electrically connected to the electrode;
The liquid ejection head according to claim 2, wherein the wiring extraction portion is joined to the extraction electrode.
前記配線パターンは該取出配線を介して前記電極と導通する配線構造を有することを特徴とする請求項２記載の液体吐出ヘッド。 The wiring board has an extraction wiring that is electrically connected to the wiring extraction portion and is taken out of the wiring board;
The liquid discharge head according to claim 2, wherein the wiring pattern has a wiring structure that is electrically connected to the electrode through the extraction wiring.
The liquid ejection head according to claim 1, wherein the wiring board includes at least one of a heating unit and a cooling unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005008142A JP2006192787A (en) | 2005-01-14 | 2005-01-14 | Liquid ejection head |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009274327A (en) * | 2008-05-14 | 2009-11-26 | Konica Minolta Ij Technologies Inc | Inkjet head |
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2005
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