JP2010194948A - Liquid ejection head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクチュエータ及びアクチュエータに駆動信号を供給する駆動回路ユニットが設けられた液体吐出ヘッドに関する。 The present invention relates to an actuator and a liquid discharge head provided with a drive circuit unit that supplies a drive signal to the actuator.
吐出口から液体を吐出させるためのアクチュエータと、そのアクチュエータを駆動する駆動回路ユニットを有するヘッドにおいて、特許文献1のように、駆動回路であるドライバICからの発熱をインク供給ユニットに伝達させてドライバICを冷却するものがある。 In a head having an actuator for ejecting liquid from an ejection port and a drive circuit unit for driving the actuator, the driver generates heat from a driver IC, which is a drive circuit, to the ink supply unit as disclosed in Patent Document 1. Some cool ICs.
上記の文献によると、ドライバICからの発熱量に応じてヘッドの温度が上下する。一方、ヘッドから吐出される液体(インク)の特性が温度に応じて変化することがあるため、液体の吐出特性がヘッドの温度に応じて変化するおそれがある。 According to the above literature, the head temperature rises and falls according to the amount of heat generated from the driver IC. On the other hand, since the characteristics of the liquid (ink) ejected from the head may change depending on the temperature, the liquid ejection characteristics may change according to the temperature of the head.
本発明の目的は、駆動回路ユニット等から発熱しても吐出特性が適切な状態に維持されやすい液体吐出ヘッドを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a liquid discharge head in which discharge characteristics are easily maintained in an appropriate state even when heat is generated from a drive circuit unit or the like.
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口、及び、前記吐出口に液体を供給する液体流路が形成された流路体と、前記吐出口から液体を吐出させる吐出エネルギーを前記液体流路内の液体に付与するアクチュエータと、前記流路体と当接した第1の位置と前記流路体から離隔した第2の位置との間で変位可能な、前記アクチュエータに駆動信号を供給する駆動回路ユニットと、前記流路体の温度に応じて前記駆動回路ユニットを前記第1及び第2の位置の間で変位させる変位手段とを備えている The liquid discharge head according to the present invention includes a discharge port that discharges a liquid, a flow channel body in which a liquid flow channel that supplies liquid to the discharge port is formed, and discharge energy that discharges liquid from the discharge port. A drive signal is supplied to the actuator that is displaceable between an actuator that is applied to the liquid in the flow path, and a first position that is in contact with the flow path body and a second position that is separated from the flow path body. And a displacement means for displacing the drive circuit unit between the first and second positions according to the temperature of the flow path body.
本発明の液体吐出ヘッドによると、流路体の温度に応じて駆動回路ユニットが流路体に当接したり、流路体から離隔したりするため、流路体の温度が低いときには駆動回路ユニットからの発熱によって流路体の温度を上昇させたり、流路体の温度が高くなってきたら駆動回路ユニットを流路体から離隔したりする制御が可能になる。これにより、ヘッドから吐出される液体の吐出特性を適切な状態に維持しやすくなる。 According to the liquid discharge head of the present invention, the drive circuit unit comes into contact with or is separated from the flow path body according to the temperature of the flow path body. Therefore, when the temperature of the flow path body is low, the drive circuit unit It is possible to control the temperature of the flow path body to be increased by the heat generated from, or to separate the drive circuit unit from the flow path body when the temperature of the flow path body becomes higher. Thereby, it becomes easy to maintain the discharge characteristics of the liquid discharged from the head in an appropriate state.
また、本発明においては、前記変位手段が、前記流路体の温度に応じて変位する変位部材と、前記変位部材が変位するのに連動して前記駆動回路ユニットの位置を前記第1の位置と前記第2の位置との間で切り替える連動機構とを有していることが好ましい。これによると、流路体の温度に応じて変位する変位部材により、簡易な構成で駆動回路ユニットの位置を切り替えることができる。 In the present invention, the displacement means may be a displacement member that is displaced according to the temperature of the flow path body, and the position of the drive circuit unit in association with the displacement of the displacement member is the first position. And an interlocking mechanism that switches between the second position and the second position. According to this, the position of the drive circuit unit can be switched with a simple configuration by the displacement member that is displaced according to the temperature of the flow path body.
また、本発明においては、前記連動機構が、前記駆動回路ユニットを支持する支持部材を有しており、前記変位部材が、前記駆動回路ユニットを前記第1の位置から前記第2の位置へと変位させるように前記支持部材を押圧して変位させることが好ましい。これによると、変位部材からの作用が駆動回路ユニットに直接働かず、支持部材を介して駆動回路ユニットに働くため、駆動回路ユニットを変位部材の作用から保護することができる。 In the present invention, the interlock mechanism includes a support member that supports the drive circuit unit, and the displacement member moves the drive circuit unit from the first position to the second position. It is preferable that the supporting member is pressed and displaced so as to be displaced. According to this, since the action from the displacement member does not act directly on the drive circuit unit but acts on the drive circuit unit via the support member, the drive circuit unit can be protected from the action of the displacement member.
また、本発明においては、前記支持部材が可撓性の部分を有し、前記駆動回路ユニットが前記流路体に当接した際に前記流路体から受ける抗力に応じて撓むように構成されていることが好ましい。これによると、駆動回路ユニットが流路体と当接した際に流路体から抗力を受けても、それに応じて支持部材が撓むので、駆動回路ユニットや流路体に過度の負荷がかかるのが回避される。 Further, in the present invention, the support member has a flexible portion, and is configured to bend according to a drag force received from the flow path body when the drive circuit unit comes into contact with the flow path body. Preferably it is. According to this, even if the driving circuit unit receives a drag force from the flow path body when contacting the flow path body, the support member bends accordingly, so that an excessive load is applied to the drive circuit unit and the flow path body. Is avoided.
また、本発明においては、前記支持部材が、前記流路体に沿って一方向に延びる板部材であり、前記一方向に直交する方向に関して幅が狭い部分を有し、当該幅が狭い部分が前記抗力に応じて撓む前記可撓性の部分であることが好ましい。これによると、支持部材が撓みやすい部分を有しているため、駆動回路ユニットや流路体に過度の負荷がかかるのがより確実に回避される。 In the present invention, the support member is a plate member extending in one direction along the flow path body, and has a narrow portion with respect to a direction orthogonal to the one direction, and the narrow portion is It is preferable that the flexible portion bends according to the drag. According to this, since the support member has a portion that is easily bent, it is more reliably avoided that an excessive load is applied to the drive circuit unit and the flow path body.
また、本発明においては、前記幅が狭い部分が、前記流路体から離隔する方向又は近づく方向に湾曲していることが好ましい。これによると、支持部材の幅が狭い部分が湾曲しているため、より撓みやすい。 Moreover, in this invention, it is preferable that the said narrow part is curving in the direction away from the said flow path body, or the approaching direction. According to this, since the part with a narrow width | variety of a support member is curving, it is easier to bend.
また、本発明においては、前記支持部材は、前記流路体と対向する面に開口する凹部であって、前記凹部の底部が他の部位に比べて薄肉の前記可撓性の部分を有し、前記凹部の底面が前記変位部材によって押圧されるように前記変位手段を挟んで前記流路体に積層されていることが好ましい。これによると、凹部内に変位手段の少なくとも一部が配置された状態となるのでヘッドの高さを抑制できるため、ヘッドの小型化に寄与する。 Further, in the present invention, the support member is a recess that opens to a surface facing the flow path body, and the bottom of the recess has the flexible portion that is thinner than other portions. It is preferable that the flow path body is laminated with the displacement means sandwiched so that the bottom surface of the recess is pressed by the displacement member. According to this, since at least a part of the displacement means is disposed in the recess, the height of the head can be suppressed, which contributes to the miniaturization of the head.
また、本発明においては、前記駆動回路ユニットが、当該駆動回路ユニットに接続された信号線を有する柔軟基板を介して前記支持部材に固定されていることが好ましい。これによると、駆動回路ユニットが柔軟基板を介して支持部材に固定されているため、支持部材から過度な負荷がかかるのが抑制される。 In the present invention, it is preferable that the drive circuit unit is fixed to the support member via a flexible substrate having a signal line connected to the drive circuit unit. According to this, since the drive circuit unit is fixed to the support member via the flexible substrate, it is possible to suppress an excessive load from being applied to the support member.
また、本発明においては、前記支持部材が、複数の前記駆動回路ユニットを支持しており、当該複数の駆動回路ユニットが前記流路体から互いにほぼ同じ距離だけ離隔するように変位することが好ましい。これによると、複数の駆動回路ユニットが流路体からほぼ同じ距離で離隔するため、各駆動回路ユニットから同程度の発熱がある場合には、流路体への熱伝達のむらを防止できる。 In the present invention, it is preferable that the support member supports a plurality of the drive circuit units, and the plurality of drive circuit units are displaced so as to be separated from the flow path body by substantially the same distance. . According to this, since the plurality of drive circuit units are separated from the flow path body at substantially the same distance, uneven heat transfer to the flow path body can be prevented when there is a similar amount of heat generated from each drive circuit unit.
また、本発明においては、前記変位手段が、前記流路体と熱的に結合された、前記流路体の温度が上がると膨張する膨張剤を有し、前記膨張剤が、膨張する際に前記変位部材を押圧して変位させることが好ましい。これによると、膨張剤の膨張を利用して変位部材を変位させるため、変位手段が簡易な構成で実現する。 Further, in the present invention, the displacement means includes an expansion agent that is thermally coupled to the flow path body and expands when the temperature of the flow path body increases, and the expansion agent is expanded. It is preferable to press and displace the displacement member. According to this, since the displacement member is displaced using the expansion of the expansion agent, the displacement means is realized with a simple configuration.
また、本発明においては、前記駆動回路ユニットが弾性材料からなる熱伝導性の熱伝達部材を有し、前記第1の位置においては前記熱伝達部材が前記流路体と当接することが好ましい。これによると、熱伝達部材が流路体に当接するため、駆動回路ユニットの回路本体や流路体に過度の負荷がかかるのが抑制される。 In the present invention, it is preferable that the drive circuit unit has a heat conductive heat transfer member made of an elastic material, and the heat transfer member abuts on the flow path body in the first position. According to this, since the heat transfer member abuts on the flow path body, an excessive load is suppressed from being applied to the circuit body and the flow path body of the drive circuit unit.
また、本発明においては、前記支持部材が、前記熱伝達部材に比べて熱伝導率の低い樹脂製の断熱材で構成されていることが好ましい。これによると、駆動回路ユニットからの熱が支持部材を通じて逃げにくいため、駆動回路ユニットからの熱を流路体の温度を上昇させるのに有効に利用できる。 Moreover, in this invention, it is preferable that the said supporting member is comprised with the resin heat insulating material with a low heat conductivity compared with the said heat transfer member. According to this, since heat from the drive circuit unit is difficult to escape through the support member, the heat from the drive circuit unit can be effectively used to raise the temperature of the flow path body.
本発明の液体吐出ヘッドによると、流路体の温度に応じて駆動回路ユニットが流路体に当接したり、流路体から離隔したりするため、流路体の温度が低いときには駆動回路ユニットからの発熱によって流路体の温度を上昇させたり、流路体の温度が高くなってきたら駆動回路ユニットを流路体から離隔したりする制御が可能になる。これにより、ヘッドから吐出される液体の吐出特性の変化を抑制することが可能となる。 According to the liquid discharge head of the present invention, the drive circuit unit comes into contact with or is separated from the flow path body according to the temperature of the flow path body. Therefore, when the temperature of the flow path body is low, the drive circuit unit It is possible to control the temperature of the flow path body to be increased by the heat generated from, or to separate the drive circuit unit from the flow path body when the temperature of the flow path body becomes higher. As a result, it is possible to suppress changes in the ejection characteristics of the liquid ejected from the head.
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態に係るインクジェットヘッドを含むインクジェットプリンタの内部構成を示す縦断面図である。図1に示すように、インクジェットプリンタ101は直方体形状の筐体101aを有している。筐体101a内には、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのインクをそれぞれ吐出する4つのインクジェットヘッド1(以下、ヘッド1とする)、及び、搬送機構16が配置されている。また、筐体101aの天板内面には、ヘッド1や搬送機構16等の動作を制御する制御部100が取り付けられている。搬送機構16の下方には、筐体101aに対して着脱可能な給紙ユニット101bが配置されている。給紙ユニット101bの下方には、筐体101aに対して着脱可能なインクタンクユニット101cが配置されている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an internal configuration of an ink jet printer including an ink jet head according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
インクジェットプリンタ101の内部には、図1に示す太矢印に沿って用紙搬送経路が形成されており、用紙Pが給紙ユニット101bから排紙部15に向けて搬送される。
給紙ユニット101bは、給紙トレイ11と、給紙ローラ12とを有している。給紙トレイ11は、上方に向かって開口した箱形状を有しており、複数枚の用紙Pが積層された状態で収納される。給紙ローラ12は、給紙トレイ11の最も上方にある用紙Pを送り出す。
送り出された用紙Pは、ガイド13a、13bによりガイドされ且つ送りローラ対14によって挟持されつつ搬送機構16へと送られる。
A paper transport path is formed along the thick arrow shown in FIG. 1 inside the
The
The fed paper P is guided to the
搬送機構16は、2つのベルトローラ6、7と、搬送ベルト8と、テンションローラ10と、プラテン18とを有している。搬送ベルト8は、両ローラ6、7の間に架け渡されるように巻回されたエンドレスのベルトである。テンションローラ10は、搬送ベルト8の下側ループにおいて、その内周面に接触しつつ下方に付勢されており、搬送ベルト8にテンションを付加している。プラテン18は、搬送ベルト8によって囲まれた領域内に配置され、ヘッド1と対向する位置において、搬送ベルト8が下方に撓まないように搬送ベルト8を支持している。ベルトローラ7は、駆動ローラであって、その軸に搬送モータ19から駆動力が与えられることで、図1中時計回りに回転する。ベルトローラ6は、従動ローラであって、ベルトローラ7の回転により搬送ベルト8が走行することによって、図1中時計回りに回転する。なお、搬送モータ19の駆動力は、複数のギアを介してベルトローラ7に伝達される。
The
搬送ベルト8の外周面8aは、シリコーン処理が施されることによって粘着性を有している。ベルトローラ6と対向する位置には、ニップローラ4が配置されている。ニップローラ4は、給紙ユニット101bから送り出された用紙Pを搬送ベルト8の外周面8aに押さえ付ける。外周面8aに押さえ付けられた用紙Pは、その粘着力によって外周面8a上に保持されながら用紙搬送方向(図1中右方であって副走査方向)へと搬送される。
The outer
ベルトローラ7と対向する位置には、剥離プレート5が設けられている。剥離プレート5は、用紙Pを外周面8aから剥離する。剥離された用紙Pは、ガイド29a、29bによりガイドされ、且つ二組の送りローラ対28によって挟持されつつ搬送される。そして用紙Pは、筐体101aの上部に形成された排出口22から、筐体101a(天板)の上面に設けられた排紙凹部(排紙部)15へと排出される。
A peeling
4つのヘッド1は、互いに異なる色のインク(マゼンタ、イエロー、シアン、ブラック)を吐出する。これら4つのヘッド1は、主走査方向に長尺な略直方体形状を有している。また、4つのヘッド1は、用紙Pの搬送方向Aに沿って並べて固定されている。つまり、このプリンタ101はライン式のプリンタであり、搬送方向Aと主走査方向とは互いに直交する関係にある。
The four heads 1 eject inks of different colors (magenta, yellow, cyan, black). These four heads 1 have a substantially rectangular parallelepiped shape elongated in the main scanning direction. Further, the four heads 1 are fixed side by side along the conveyance direction A of the paper P. That is, the
ヘッド1の底面は、インクを吐出する複数の吐出口108(図5参照)が形成された吐出面2aとなっている。搬送される用紙Pが4つのヘッド1のすぐ下方を通過する際に、用紙Pの上面に向けて吐出口108から各色のインクが順に吐出される。これにより、用紙Pの上面、すなわち、印刷面に所望のカラー画像が形成される。
The bottom surface of the head 1 is an
各ヘッド1は、インクタンクユニット101c内のインクタンク17と接続されている。4つのインクタンク17には互いに異なる色のインクが貯留されている。各インクタンク17からは、チューブを介してヘッド1にインクが供給される。
Each head 1 is connected to an
図2(a)は、ヘッド1の長手方向である主走査方向に沿った縦断面図である。図2(b)は、図2(a)とは別の状態のときのヘッド1の縦断面図である。図3は、上リザーバ71を取り外した状態のヘッド1の平面図である。図2(a)及び図2(b)に示すように、ヘッド1は、流路ユニット9と、流路ユニット9の上面に積層されており流路ユニット9にインクを供給する上リザーバ71及び下リザーバ72とを有している。上リザーバ71は下リザーバ72の上方に配置されている。本実施形態では、下リザーバ72及び流路ユニット9が本発明の流路体に相当する。
FIG. 2A is a longitudinal sectional view along the main scanning direction which is the longitudinal direction of the head 1. FIG. 2B is a longitudinal sectional view of the head 1 in a state different from that in FIG. FIG. 3 is a plan view of the head 1 with the
上リザーバ71は、概略的に直方体の形状を有する樹脂製の部材であり、インクを貯留するインク貯留室と、インク貯留室に連通するインク流路とが内部に形成されている。上リザーバ71の上面にはインク供給口71bが形成されており、インク供給口71bはインクチューブ17aを介してインクタンク17に接続されている。インクタンク17からのインクはインク供給口71bを通じて上リザーバ71内に流れ込み、インク流路を通じてインク貯留室に供給される。上リザーバ71の下部には鉛直下方へと突出する2つの突出部71aが形成されている。これらの突出部71a内には上記のインク貯留室と連通するインク流路がそれぞれ形成されている。突出部71aの下端は下リザーバ72の上面に接合されている。上リザーバ71の下面において2つの突出部71aの間には凹部71cが形成されている。
The
下リザーバ72は概略的に直方体の形状を有する金属製の部材であり、例えば、金属平板の積層体から構成されていてもよい。下リザーバ72の上面及び下面は水平に沿っている。下リザーバ72の内部にはインク流路が形成されている。このインク流路は、下リザーバ72の上面において上リザーバ71の突出部71aとの接合部に開口しており、突出部71a内のインク流路と連通している。上リザーバ71のインク貯留室からのインクは、突出部71a内のインク流路を通じて下リザーバ72内のインク流路へと供給される。
The
下リザーバ72の下部には流路ユニット9の上面との接合部が形成されており、下リザーバ72内のインク流路はこの接合部に開口し、流路ユニット9側のインク流路と連通している。下リザーバ72の下面と流路ユニット9の上面との間には、上記の接合部を避けるように隙間Δsが形成されている。この隙間は下リザーバ72の側面まで達しており、この隙間内には、後述のアクチュエータユニット21が配置されている。
A junction with the upper surface of the
上リザーバ71の下面と下リザーバ72の上面との間には、4つのドライバIC52とこれらのドライバIC52を支持する支持板40(支持部材)とが配置されている。各ドライバIC52は、平型の柔軟基板であるCOF(Chip On Film)50上に実装されている。図2において左から1つ目及び3つ目のCOF50の一端は、上リザーバ71の副走査方向に関して一方の側面(図2手前側の側面)に沿ってドライバIC52から上方へと引き出され、制御部100と接続されている。図2において左から2つ目及び4つ目のCOF50の一端は、上リザーバ71の副走査方向に関して他方の側面(図2奥側の側面)に沿ってドライバIC52から上方へと引き出され、制御部100と接続されている。また、これらのCOF50の他端は、ドライバIC52から下リザーバ72の側面に沿って下方へと引き出され、隙間Δsに挿入されている。そして、隙間Δs内において後述のアクチュエータユニット21と接続されている。COF50には信号線が配設されており、この信号線を通じて制御部100、ドライバIC52及びアクチュエータユニット21間で信号が伝達される。
Between the lower surface of the
COF50において、ドライバIC52と接続された表面(下面)とは反対側の表面(上面)であってドライバIC52と対向した領域は、支持板40に固定されている。つまり、ドライバIC52はCOF50を介して支持板40に固定されている。ドライバIC52において、COF50との接続面(上面)とは反対側の表面(下面)には、平板状の弾性部材53(熱伝達部材)が貼り付けられている。弾性部材53は、放熱用のシリコン材料などの熱伝導率が比較的高い弾性材料から構成されている。なお、本実施形態において、ドライバIC52及び弾性部材53は、本発明の駆動回路ユニットを構成している。ドライバIC52が作動すると、ドライバIC52内の電子回路等から発熱する。このため、図2(a)のように弾性部材53が下リザーバ72の上面に当接した状態においては、ドライバIC52からの熱が弾性部材53を介して下リザーバ72に伝達され、下リザーバ72の温度が上昇する。
In the
支持板40は、可撓性の材料からなるほぼ平板状の部材であり、弾性部材53より熱伝導率の低い樹脂製の断熱材で構成されている。支持板40には、図3に示すように、平面視において「コ」字型の貫通孔40bが複数形成されている。貫通孔40bは、「コ」の字の開口が互いに副走査方向に関して対向するように2つずつ対で形成されている。この対が、ドライバIC52の数と同じ4つ、主走査方向に並んで配置されている。これらの対のそれぞれにおいて、貫通孔40b同士の間には、矩形の平面形状を有する矩形部40dが配置されている。各矩形部40dは下リザーバ72の上面からの距離が等しくなるように配置されている。COF50は、この矩形部40dの下面にそれぞれ固定されている。
The
矩形部40dは、支持板40の貫通孔40bより外側の部分と連結部40aを通じて連結されている。連結部40aは、矩形部40dを主走査方向に関して挟む位置に矩形部40dごとに2つずつ形成され、副走査方向に関して支持板40の中央に配置されている。連結部40aは、図2に示すように上方に向かって湾曲した山型の形状を有している。連結部40aは、貫通孔40bに挟まれて支持板40において副走査方向に関する幅が狭い箇所となっており、支持板40の他の箇所と比べて撓みやすい。また、上方に向かって折れ曲がっているため、図2(a)のB方向やC方向に撓みやすい。このように、連結部40aは、支持板40において特に撓みやすい部分として構成されている。なお、連結部40aが下リザーバ72に向かって湾曲した山型に形成されてもよい。
The
支持板40の主走査方向に関して中央付近には、上方に向かって「コ」字型に突出するように折り曲げられた折り曲げ部40eが形成されている。折り曲げ部40eは、上リザーバ71の下面に形成された凹部71cのちょうど下方に配置されている。また、支持板40において、折り曲げ部40eを主走査方向に関して挟む位置には2つの貫通孔40cが形成されている。上リザーバ71の突出部71aは貫通孔40cを鉛直方向に貫通するように配置されている。
Near the center of the
折り曲げ部40eの下方にはサーモスタット60が配置されている。サーモスタット60の内部には円筒形状を有する空洞60aが形成されており、空洞60aに沿って変位可能な円筒状の変位部材61が挿入されている。変位部材61の上端は、空洞60aの上方において折り曲げ部40eの下面に固定されている。空洞60a内において変位部材61より下方には常温(20℃)で固形の膨張剤が充填されている。この膨張剤としては、例えばパラフィンワックスなどが用いられてもよい。サーモスタット60の下部には温度検知部62が設けられている。この温度検知部62は、下リザーバ72の上面に固定されており、空洞60a内の膨張剤と下リザーバ72の上面とを熱的に結合している。温度検知部62が所定の温度になると膨張剤が液体になって膨張し、変位部材61を押圧して鉛直上方へと押し出すようになっている。
A
以上の構成により、サーモスタット60は、下リザーバ72の温度に応じて支持板40を変位させる。下リザーバ72が常温のときには、サーモスタット60内の膨張剤が固体に維持され、変位部材61が図2(a)のように位置している。このとき、弾性部材53は、下リザーバ72の上面に当接している。このときのドライバIC52及び弾性部材53の位置が、本発明の第1の位置に相当する。
With the above configuration, the
第1の位置においては、ドライバIC52からの熱が弾性部材53を通じて下リザーバ72に伝達される。これにより、下リザーバ72の温度が上昇して膨張剤の融点を超えると、サーモスタット60内の膨張剤が融解し、変位部材61が上方へと押し出される。変位部材61が上方へと移動すると、支持板40が変位部材61に押圧されて鉛直上方へと上昇し、図2(b)のように弾性部材53が下リザーバ72の上面から離隔する。
In the first position, heat from the
ここで、支持板40の貫通孔40cには鉛直方向に延びる突出部70aが貫通しているので、支持板40は突出部70aに沿って、水平状態を保ちつつ鉛直方向に移動する。したがって、4つの弾性部材53は、下リザーバ72の上面との距離が互いに等しい状態を維持しつつ移動する。このように弾性部材53が下リザーバ72から離隔したときのドライバIC52及び弾性部材53の位置が、本発明の第2の位置に相当する。弾性部材53が第2の位置を取ると、ドライバIC52からの熱が下リザーバ72に伝達されにくくなる。
Here, since the protruding portion 70a extending in the vertical direction passes through the through
なお、サーモスタット60が作動し始める作動点は膨張剤の融点や膨張率に依存する。このため、膨張剤として使用する材料の種類や合成方法を変えて融点や膨張率を調整することにより、サーモスタット60の作動点となる温度を適宜設定可能である。
The operating point at which the
一方、ドライバIC52及び弾性部材53が第2の位置にあるときに、下リザーバ72の温度が低下して膨張剤が収縮すると、支持板40やドライバIC52等の重みも加わって変位部材61が下降する。さらに、温度が凝固点(例えば、ほぼ融点とほぼ等しい温度)を下回ると、膨張剤が固体化する。これにより、弾性部材53が下リザーバ72の上面に当接し、再び第1の位置を取る。
On the other hand, when the
ここで、弾性部材53が設けられておらず、ドライバIC52が直接下リザーバ72に当接する場合には、ドライバIC52に過度な衝撃や押圧力が加わるおそれがあるが、弾性部材53を設けることによりドライバIC52に過度な衝撃や押圧力が加わることが回避される。また、支持板40は、上記の通り連結部40aが撓みやすく構成されている。このため、弾性部材53が下リザーバ72の上面に当接した際の衝撃や押圧力を吸収できる。
Here, when the
特に、ドライバIC52と下リザーバ72との距離に寸法公差が生じている場合には、弾性部材53のみではその寸法公差を吸収するのに十分ではないことも考えられる。このような場合にも、弾性部材53が下リザーバ72の上面から受ける上向きの抗力に応じて連結部40aが撓むことにより、寸法公差を吸収する。これにより、下リザーバ72やドライバIC52に加わる負荷を抑制することができると共に、弾性部材53の下面と下リザーバ72の上面との密着を確保することができる。
In particular, when there is a dimensional tolerance in the distance between the
以上のように、本実施形態では、支持板40が変位部材61に連動することでドライバIC52や弾性部材53を変位させており、本発明の連動機構を構成している。しかし、これに限らず、変位部材61に連動してドライバIC52等を移動させる機構であればどのような構成であってもよい。
As described above, in the present embodiment, the
以下、ヘッド1の下部に設けられたヘッド本体33について説明する。図4はヘッド本体33の平面図である。図5は、図4において隣り合う2つのアクチュエータユニット21に跨る部分の拡大図である。図6は、図5に示すVI−VI線に沿った流路ユニット9の部分断面図である。また、図7(a)及び図7(b)は、図6中に一点鎖線で示した領域の拡大断面図及び個別電極の平面図である。なお、図5において、図面を分かりやすくするために、破線で描くべきアパーチャ112を実線で描いている。
Hereinafter, the head
ヘッド本体33は、図4に示すように、流路ユニット9、及び、流路ユニット9の上面9aに固定された4つのアクチュエータユニット21を含んでいる。図5に示すように、流路ユニット9は、上面9aに形成された空孔である圧力室110等を含むインク流路が内部に形成されている。アクチュエータユニット21は台形の平面形状を有している。アクチュエータユニット21は、各圧力室110に対応した複数のアクチュエータを含んでおり、圧力室110内のインクに選択的に吐出エネルギーを付与する機能を有する。
As shown in FIG. 4, the
流路ユニット9は、下リザーバ72とほぼ同じ平面形状を有する直方体形状となっている。流路ユニット9の上面9aには、下リザーバ72側のインク流路の開口に対応して、計10個のインク供給口105bが開口している。流路ユニット9の内部には、図4及び図5に示すように、インク供給口105bに連通するマニホールド流路105及びマニホールド流路105から分岐した副マニホールド流路105aが形成されている。マニホールド流路105は、平面視でアクチュエータユニット21の台形の斜辺に沿って延びている。アクチュエータユニット21の下方には4本の副マニホールド流路105aが主走査方向に沿って延びている。これら4本の副マニホールド流路105aは、アクチュエータユニット21の一方の斜辺側においてマニホールド流路105から分岐し、主走査方向に沿って延び、他方の斜辺側において別のマニホールド流路105と合流している。流路ユニット9の下面には、図5及び図6に示すように、多数の吐出口108がマトリクス状に配置された吐出面2aが形成されている。
The
圧力室110は流路ユニット9の長手方向(主走査方向)に沿って配列されており、これによって複数の圧力室110からなる複数の圧力室列が流路ユニット9の上面9a上に形成されている。各圧力室列に含まれる圧力室110の数は、後述のアクチュエータユニット21の外形形状(台形形状)に対応して、その長辺側(下底側)から短辺側(上底側)に向かって次第に少なくなるように配置されている。吐出口108も、これと同様に配置されている。ただし、吐出口108が配列して作る複数の吐出口列は、平面視で、いずれも副マニホールド流路105aに対して、これを避けると共に平行に配置されている。
The
流路ユニット9は、図6に示すように、9枚のステンレス鋼からなる金属製のプレート122〜130から構成されている。これらプレート122〜130を互いに位置合わせしつつ積層することによって、流路ユニット9内に、マニホールド流路105から副マニホールド流路105a、そして副マニホールド流路105aの出口から圧力室110を経て吐出口108に至る多数の個別インク流路132が形成される。
As shown in FIG. 6, the
流路ユニット9におけるインクの流れについて説明する。図4〜図6に示すように、下リザーバ72からインク供給口105bを介して流路ユニット9内に供給されたインクは、マニホールド流路105から副マニホールド流路105aに分岐される。副マニホールド流路105a内のインクは、各個別インク流路132に流れ込み、絞りとして機能するアパーチャ112及び圧力室110を介して吐出口108に至る。
The ink flow in the
次に、アクチュエータユニット21について説明する。図4に示すように、4つのアクチュエータユニット21は、それぞれ台形の平面形状を有しており、インク供給口105bを避けるよう千鳥状に配置されている。さらに、各アクチュエータユニット21の平行対向辺は流路ユニット9の長手方向に沿っており、隣接するアクチュエータユニット21の斜辺同士は流路ユニット9の幅方向(副走査方向)に関して互いにオーバーラップしている。
Next, the
図7(a)に示すように、アクチュエータユニット21は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系のセラミックス材料からなる3枚の圧電シート141〜143から構成されている。各圧電シート141〜143は、いずれも複数の圧力室110に跨る形状とサイズを有した一枚のシートからなっている。最下層の圧電シート143の下面が流路ユニット9に固定される固定面となっている。また、最上層の圧電シート141の上面は、COF50が接合される接合面となっている。この接合面における圧力室110に対向する位置には、個別電極135が形成されている。最上層の圧電シート141とその下側の圧電シート142との間にはシート全面に形成された共通電極134が介在している。個別電極135は、図7(b)に示すように、圧力室110と相似な略菱形の平面形状を有する。略菱形の個別電極135における鋭角部の一方は圧力室110の外に延出され、その先端には上面から突出した個別バンプ136が設けられている。なお、圧電シート141の上面には、個別電極用の個別バンプ136とは別に、共通電極134と接続した共通電極用の個別バンプも形成されている。上面(接合面)において、COF50が各バンプと接合されている。
As shown in FIG. 7A, the
共通電極134は、すべての圧力室110に対応する領域において等しくグランド電位が付与されている。一方、個別電極135は、COF50を介してドライバIC52の各出力端子と電気的に接続されており、ドライバIC52からの駆動信号が選択的に供給されるようになっている。
The
圧電シート141はその厚み方向に分極されている。個別電極135を共通電極134と異なる電位にして圧電シート141に対してその分極方向に電界を印加すると、個別電極135に対応した電界印加部分が圧電効果により歪む活性部としてそれぞれ働く。つまり、アクチュエータユニット21には、圧力室110の数に対応した複数のアクチュエータが作り込まれており、個別電極135と圧力室110とで挟まれた各部分が個別のアクチュエータとして働く。さらに、アクチュエータユニット21は、圧力室110から離れた上側1枚の圧電シート141を活性部が含まれる層とし、且つ圧力室110に近い下側2枚の圧電シート142、143を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプのアクチュエータである。ここで、駆動電極135に駆動信号が供給されると、電界印加部分において、圧電シート141〜143全体が圧力室110側へ凸になるように変形(ユニモルフ変形)する。このとき、圧力室110内のインクには、吐出エネルギーが与えられることになる。
The
図8は、プリンタ101の制御系を示すブロック図である。図8に示すように、制御部100はCOF50を通じてドライバIC52へと印刷指令を送信する。ドライバIC52は、制御部100からの印刷指令に基づいて駆動信号を生成し、COF50を通じてアクチュエータユニット21の個別電極35へと供給する。この駆動信号は、アクチュエータユニット21を上記のようにユニモルフ変形させる電圧信号である。個別電極35に駆動信号が供給されると、アクチュエータユニット21の変形によって圧力室110内のインクに吐出エネルギーが付与され、吐出口108からインクが吐出される。制御部100がドライバIC52に送信する印刷指令は、吐出口108からのインクによって印刷用紙P上に所望の画像が形成されるように調整されている。
FIG. 8 is a block diagram illustrating a control system of the
以上説明した本実施形態によると、ドライバIC52及び弾性部材53が図2(a)のように下リザーバ72に当接している状態では、ドライバIC52からの熱が下リザーバ72に伝達され、下リザーバ72の温度が上昇する。これにより、ドライバIC52からの熱を効率よく放出できると共に、下リザーバ72内のインク温度を上昇させ、インクの粘度を適切な値まで低下させることができる。一方で、下リザーバ72の温度が高くなってくると、サーモスタット60が作動し、図2(b)のように弾性部材53を下リザーバ72から離隔させる。これにより、下リザーバ72の温度が上昇しすぎるのを抑制できるため、インク粘度が適切な値に維持されやすい。このように、本実施形態によると、インク粘度を適切な値に維持しやすくなり、インクの吐出特性が適切な状態からずれるのを抑制できる。
According to the present embodiment described above, when the
また、サーモスタット60が支持板40を介してドライバIC52を変位させるため、サーモスタット60からの作用が直接これらに働く場合と比べてドライバIC52を保護することができる。また、弾性部材53や連結部40aの採用により、弾性部材53と下リザーバ72との距離の寸法公差を吸収し、複数の弾性部材53を均一且つ低荷重で下リザーバ72に密着させることができる。さらに、ドライバIC52がCOF50を介して支持板40に固定されているため、より確実にドライバIC52を保護することができる。
Further, since the
また、支持板40が上昇する際、各弾性部材53が互いに等距離で下リザーバ72から離隔するため、各ドライバIC52からの発熱が互いに同程度である場合には、下リザーバ72への熱伝達にむらが生じるのを抑制することができる。
When the
また、支持板40には折り曲げ部40eが設けられており、折り曲げ部40eの下面に凹部が形成されている。そして、サーモスタット60の上部がこの凹部内に配置されている。このように、支持板40にサーモスタット60の配置領域となる凹部を設けることで、サーモスタット60を配置するスペースが確保され、ヘッド1がいたずらに大型化するのが抑制されている。さらに、上リザーバ71の下面であって折り曲げ部40eの上方の位置には凹部71cが形成されている。これにより、支持板40が上昇した際の折り曲げ部40eのスペースが確保されている。
The
また、支持板40が弾性部材53より熱伝導率の低い材料からなることにより、弾性部材53が下リザーバ72に当接した状態において、ドライバIC52からの熱が支持板40には伝達されにくく、多くの熱が弾性部材53を通じて下リザーバ72に伝達する。このように、支持板40が弾性部材53より熱伝導率の低い材料からなることにより、ドライバIC52からの熱を下リザーバ72の温度上昇に有効に利用できる。
Further, since the
以下、本実施形態の変形例について説明する。図9(a)は本実施形態の第1の変形例に係るヘッド102の一部断面を含む正面図であり、図9(b)は第2の変形例に係るヘッド202の図2に対応する縦断面図である。
Hereinafter, modifications of the present embodiment will be described. FIG. 9A is a front view including a partial cross section of the
第1の変形例では、上述の実施形態の支持板40の代わりに、支持部材140が採用されている。支持部材140は、支持板40に比べて厚みのある部材であり、弾性部材53より熱伝導率が低い樹脂材料から構成されている。支持部材140には、他の部分より厚みが小さい薄肉部140aが設けられており、薄肉部140aの下面には凹部140bが形成されている。そして、サーモスタット60が薄肉部140aの下方に配置され、変位部材61が凹部140bに接合されている。一方、ドライバIC52及び弾性部材53は、支持部材140において薄肉部140a以外の部分の下面にCOF50を介して固定されている。図9(a)は、弾性部材53が下リザーバ72の上面に当接した状態を示している。
In the first modification, a
第1の変形例によると、上述の実施形態と同様、ドライバIC52からの熱が下リザーバ72に伝達され、下リザーバ72の温度が高くなってくると、サーモスタット60が作動し、変位部材61が支持部材140を介して弾性部材53を上昇させる。これにより、下リザーバ72が過度に高温になるのを抑制できる。そして、下リザーバ72の温度が低下してくると、支持部材140の重みによって変位部材61が下降し、再び図9(a)の状態に戻る。
According to the first modification, as in the above-described embodiment, heat from the
また、第1の変形例によると、凹部140b内にサーモスタット60の上部が配置されているので、サーモスタット60のスペースが確保され、ヘッド102全体の大型化が抑制されている。さらに、薄肉部140aは、支持部材140の他の部分より幅が狭く撓みやすい箇所である。このため、上述の実施形態と同様、弾性部材53が下リザーバ72に当接した際に弾性部材53及び下リザーバ72間の寸法公差を吸収できる。
Further, according to the first modification, since the upper portion of the
次に、第2の実施例では、上述の実施形態に加えて、ばねなどからなる付勢部材203が設けられている。付勢部材203は、上リザーバ71の下面と支持板40の折り曲げ部40eの上面との間に配置されており、折り曲げ部40eを下方へと付勢している。上述の実施形態では、膨張剤として使用する材料の種類や合成方法を調整することにより、サーモスタット60の作動点となる温度を設定している。これに対して、第2の実施例によると、膨張剤の融点は膨張剤に印加される圧力に応じて変化するため、付勢部材203による付勢力の大きさや方向を適宜調整することで、サーモスタット60の作動点となる温度を調整することができる。例えば、動作点をより高温にしたいときには、付勢部材203による下向きの付勢力を大きくすればよい。また、動作点をより低温にしたいときには、付勢部材203による下向きの付勢力を小さくしたり、付勢力を上向きにしたりすればよい。
Next, in the second example, an urging
また、支持板40やドライバIC52等の重量が十分でないときには、下リザーバ72の温度が低下した場合に変位部材61がうまく下降しないおそれもある。しかし、第2の実施例によると、付勢部材203によって支持板40を下方に付勢することで、下リザーバ72の温度が低下した場合により確実に変位部材61を下降させることができる。なお、温度低下時において変位部材61を確実に下降させるという観点から、付勢部材203の配設は、他の実施例でも適用可能であり、本実施形態と同様の効果が得られる。
Further, when the weight of the
<その他の変形例>
以上は、本発明の好適な実施形態についての説明であるが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、課題を解決するための手段に記載された範囲の限りにおいて様々な変更が可能なものである。
<Other variations>
The above is a description of a preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope described in the means for solving the problems. It is possible.
上述の実施形態では、膨張剤の材料の種類や付勢力の調整によりサーモスタット60の作動点となる温度を調整している。しかし、この他にも、空洞60aの形状を調整することで作動点を調整してもよい。例えば、空洞60aの下部をより細く形成することにより、変位部材61から膨張剤に印加される圧力を大きくすることで、膨張剤の融点を上げることなどが考えられる。
In the above-described embodiment, the temperature that is the operating point of the
また、上述の実施形態では、下リザーバ72の温度に応じて作動するサーモスタット60を使用している。しかし、下リザーバ72の温度を検出する温度センサを設け、温度センサの検出結果に基づいて支持板40を上昇させたり下降させたりする制御が可能な駆動手段を設けてもよい。例えば、作動させると駆動部が支持板40を持ち上げるソレノイドをサーモスタット60の代わりに配置し、温度センサの検出結果に基づいてソレノイドの動作を制御する構成を設けるなどである。この場合、ソレノイドの駆動部が本発明の変位部材に相当する。ソレノイドが支持板40を介さず、直接ドライバIC52や弾性部材53に作用してもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態は、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドに本発明を適用した一例であるが、本発明を適用可能な対象はこのようなインクジェットヘッドに限られない。例えば、導電ペーストを吐出して基板上に微細な配線パターンを形成したり、あるいは、有機発光体を基板に吐出して高精細ディスプレイを形成したり、さらには、光学樹脂を基板に吐出して光導波路等の微小電子デバイスを形成するための、液滴吐出ヘッドに適用することができる。 Moreover, although the above-mentioned embodiment is an example which applied this invention to the inkjet head which discharges an ink from a nozzle, the object which can apply this invention is not restricted to such an inkjet head. For example, a conductive paste is discharged to form a fine wiring pattern on the substrate, an organic light emitter is discharged to the substrate to form a high-definition display, or an optical resin is discharged to the substrate. The present invention can be applied to a droplet discharge head for forming a microelectronic device such as an optical waveguide.
また、本実施形態では、アクチュエータとして圧電方式のものを用いていたが、静電方式や抵抗加熱による方式のものにも適用可能である。 In this embodiment, the actuator is a piezoelectric type, but it can also be applied to an electrostatic type or a resistance heating type.
1 インクジェットヘッド
9 流路ユニット
21 アクチュエータユニット
40 支持板
52 ドライバIC
53 弾性部材
60 サーモスタット
61 変位部材
71 上リザーバ
71 上リザーバ
72 下リザーバ
72 下リザーバ
100 制御部
102 ヘッド
140 支持部材
202 ヘッド
1
53
Claims (12)
前記吐出口から液体を吐出させる吐出エネルギーを前記液体流路内の液体に付与するアクチュエータと、
前記流路体と当接した第1の位置と前記流路体から離隔した第2の位置との間で変位可能な、前記アクチュエータに駆動信号を供給する駆動回路ユニットと、
前記流路体の温度に応じて前記駆動回路ユニットを前記第1及び第2の位置の間で変位させる変位手段とを備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。 A discharge port that discharges the liquid, and a flow path body in which a liquid flow path that supplies the liquid to the discharge port is formed;
An actuator for applying discharge energy for discharging liquid from the discharge port to the liquid in the liquid channel;
A drive circuit unit for supplying a drive signal to the actuator, displaceable between a first position in contact with the flow path body and a second position spaced from the flow path body;
A liquid discharge head comprising: a displacement unit that displaces the drive circuit unit between the first and second positions in accordance with the temperature of the flow path body.
前記流路体の温度に応じて変位する変位部材と、
前記変位部材が変位するのに連動して前記駆動回路ユニットの位置を前記第1の位置と前記第2の位置との間で切り替える連動機構とを有していることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。 The displacement means comprises:
A displacement member that is displaced according to the temperature of the flow path body;
2. An interlocking mechanism that switches a position of the drive circuit unit between the first position and the second position in conjunction with the displacement of the displacement member. The liquid discharge head described in 1.
前記変位部材が、前記駆動回路ユニットを前記第1の位置から前記第2の位置へと変位させるように前記支持部材を押圧して変位させることを特徴とする請求項2に記載の液体吐出ヘッド。 The interlocking mechanism has a support member for supporting the drive circuit unit;
The liquid discharge head according to claim 2, wherein the displacement member presses and displaces the support member so as to displace the drive circuit unit from the first position to the second position. .
前記流路体と対向する面に開口する凹部であって、前記凹部の底部が他の部位に比べて薄肉の前記可撓性の部分を有し、前記凹部の底面が前記変位部材によって押圧されるように前記変位手段を挟んで前記流路体に積層されていることを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。 The support member is
A recess opening on a surface facing the flow path body, the bottom of the recess having the flexible portion that is thinner than other portions, and the bottom surface of the recess is pressed by the displacement member The liquid discharge head according to claim 4, wherein the liquid discharge head is stacked on the flow path body with the displacement means interposed therebetween.
前記膨張剤が、膨張する際に前記変位部材を押圧して変位させることを特徴とする請求項2〜9のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。 The displacement means is thermally coupled to the flow path body and has an expansion agent that expands as the temperature of the flow path body increases;
The liquid discharge head according to claim 2, wherein the expansion agent presses and displaces the displacement member when the expansion agent expands.
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JP2009044238A JP2010194948A (en) | 2009-02-26 | 2009-02-26 | Liquid ejection head |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014198409A (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-23 | ブラザー工業株式会社 | Liquid discharge device |
-
2009
- 2009-02-26 JP JP2009044238A patent/JP2010194948A/en active Pending
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