JP2022024739A - 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高コストにならずに、電気接続部にインクが接触することを抑制できる液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液体を吐出するヘッド本体部80と、前記ヘッド本体部の外側に設けられたカバー部材81と、前記カバー部材の上面に設けられた液体供給口83と、前記カバー部材の側面に設けられた電気接続部82と、を有し、前記カバー部材の上面において、前記電気接続部が設けられた側面側が当該側面側以外の部分よりも高くなっていることを特徴とする。例えば段差85を設ける。【選択図】図1
Description
本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置に関する。
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド(インクジェットヘッド)からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置が知られている。このような画像形成装置としては、例えばインクジェット記録装置が知られている。
液体吐出ヘッドにおいて、液体を吐出するヘッド本体部と、ヘッド本体部を保護するカバー部材とを有する構成が知られている。このような構成においては、コネクタ部などの配線部にインクが付着する問題の他、インクがカバー部材の内部に侵入する問題がある。
特許文献1では、ヘッド側と配線ケーブルを有するカバー部材側の間で着脱可能なコネクタ部を有するとともに、カバー部材側には放熱部材を貫通させて外気に触れさせることが開示されている。特許文献1では、配線コネクタをヘッド上部に設けるとともに、配線ケーブル、コネクタ部、カバー部材が一体となったものとヘッド本体部とを接続する。このため、不測の事態等によりインク滴がヘッドに垂れた場合でも、配線部がむき出しとなっている箇所にはインク滴が付着しないと考えられる。
また特許文献2では、液体を供給する入口ポートとコネクタを上面に配置したヘッド本体部に、コネクタに対応する開口部が設けられたカバー部材を取り付けることが開示されている。特許文献2によれば、フレーム部材とカバー部材との間から液体が内部に侵入することを抑制できるとしている。
しかしながら、特許文献1では、専用のカバー部材やコネクタ部が必要になるため、高コストになってしまう。また、カバー部材と配線ケーブルが一体として形成されるため、高コストになることに加え、任意の長さの配線ケーブルが使用できない。特許文献2では、コネクタがカバー部材の開口部から抜き出た構成になるため、インクがヘッドに垂れた場合等により、インクがコネクタ等に付着することが懸念される。コネクタ部等の電気接続部にインクが接触するとヘッドが故障する可能性がある。このため、高コストにならずに、電気接続部にインクが接触することを抑制できる技術が求められている。
そこで、本発明は、高コストにならずに、電気接続部にインクが接触することを抑制できる液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するヘッド本体部と、前記ヘッド本体部の外側に設けられたカバー部材と、前記カバー部材の上面に設けられた液体供給口と、前記カバー部材の側面に設けられた電気接続部と、を有し、前記カバー部材の上面において、前記電気接続部が設けられた側面側が当該側面側以外の部分よりも高くなっていることを特徴とする。
本発明によれば、高コストにならずに、電気接続部にインクが接触することを抑制できる液体吐出ヘッドを提供することができる。
以下、本発明に係る液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
(第1の実施形態)
本発明の液体吐出ヘッドは、本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するヘッド本体部と、前記ヘッド本体部の外側に設けられたカバー部材と、前記カバー部材の上面に設けられた液体供給口と、前記カバー部材の側面に設けられた電気接続部と、を有し、前記カバー部材の上面において、前記電気接続部が設けられた側面側が当該側面側以外の部分よりも高くなっていることを特徴とする。
本発明の液体吐出ヘッドは、本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するヘッド本体部と、前記ヘッド本体部の外側に設けられたカバー部材と、前記カバー部材の上面に設けられた液体供給口と、前記カバー部材の側面に設けられた電気接続部と、を有し、前記カバー部材の上面において、前記電気接続部が設けられた側面側が当該側面側以外の部分よりも高くなっていることを特徴とする。
まず、本発明に含まれない比較例について図9を用いて説明する。図9は、比較例の液体吐出ヘッドの斜視図である。ここでは、ヘッド本体部80、ヘッドカバー81、インク供給口83、電気接続部82が図示されている。インク供給口83はヘッドカバー81の上面に設けられており、電気接続部82はヘッドカバー81の側面に設けられている。
本例において、インク滴がヘッドカバーに垂れたとしても、インク滴は直接、電気接続部に付着しない。しかし、ヘッドカバー上面に垂れたインクが電気接続部側に流れてしまう可能性があり、電気接続部にインクが流れると故障につながれるおそれがある。
次に、本実施形態の液体吐出ヘッドを図1に示す。図1は、本実施形態の液体吐出ヘッドの斜視図である。図9と同様に、ヘッド本体部80、ヘッドカバー81、インク供給口83、電気接続部82が図示されている。
ヘッド本体部80はインク等の液体を吐出する。ヘッドカバー81はカバー部材の一例であり、ヘッド本体部80の外側に設けられている。インク供給口83は液体供給口の一例であり、ヘッドカバー81の上面に設けられている。インク供給口83の数や配置等は図示されるものに制限されない。電気接続部82はヘッドカバー81の側面に設けられている。電気接続部82をエレキ接続部などとも称することがある。
本実施形態において、図示されるように、ヘッドカバー81の上面において、電気接続部82が設けられた側面側に段差85が設けられている。すなわち、ヘッドカバー81の上面において、電気接続部82が設けられた側面側が当該側面側以外の部分よりも高くなっている。これにより、不測の事態等でインク滴がヘッドカバーの上面に垂れた場合でも、カバー側面側の電気接続部82に流れることを抑制でき、インク付着による故障の発生を抑えることができる。また本実施形態によれば、ヘッドカバーと配線ケーブルを一体として形成する必要がないため、コストが増大することを抑制でき、任意の長さの配線ケーブルが使用できないという事態を解消することができる。
本実施形態では、カバー側面側の電気接続部82にインクが流れることを抑制することを目的としており、このためには図示される段差85に限られない。例えばカバー側面側が高くなる傾斜などとしてもよい。このように高さが高くなる部分をせき止め部と称してもよい。段差85はせき止め部の一例であり、ヘッドカバー81の上面において、電気接続部82が設けられた側面側にせき止め部を設けることにより、インクが側面に流れることを抑制することができる。
本実施形態では、ヘッドカバー81の上面において、電気接続部82が設けられた側面側が当該側面側以外の部分よりも高くなっていると表現しているが、この構成は別の表現でも言い換え可能である。例えば、ヘッドカバー81の上面において、電気接続部82が設けられた側面側の一部が液体吐出方向と反対方向に突出していると表現してもよい。この他にも例えば、ヘッドカバー81の上面において、電気接続部82が設けられた側面側以外の部分が前記側面側よりも低くなっていると表現してもよい。
段差85の高さとしては、インクが流れることを抑制できればよく、適宜変更することができる。段差85は、例えばヘッドカバー81の上面における他の箇所よりも高くなっていればよい。他の箇所としては、適宜変更され、例えばインク供給口83が設けられている箇所、ヘッドカバー81の上面における中央の箇所等が挙げられる。また、本例ではヘッドカバー81の上面における、電気接続部82が設けられた側面側に段差85を設けている。段差85はヘッドカバー81の上面における端部に設けられていてもよいし、端部から距離をおいて設けられてもよい。
本実施形態において、インク供給口83は、ヘッドカバー81のうち電気接続部82が設けられた側面側以外の部分に設けられている。この場合、インク供給口83はヘッドカバー81の上面における、前記側面側よりも高さが低い箇所に設けられることになる。これにより、インク供給口83に挿しているチューブなどからインクが漏れたとしても、また例えば、インク供給口83のチューブ等の抜き差し時にインクが垂れたとしても、ヘッドカバー81の側面側の電気接続部82にインクが流れていきにくくなる。このため、ヘッドカバー81の電気接続部82側にインクが流れ出すことを抑制することができ、故障の発生を抑えることができる。
本実施形態において、電気接続部には、該電気接続部に接続部材を接続した後の状態における、該電気接続部の端子面を保護する保護部材が設けられていることが好ましい。端子面を保護することにより、ミストなどの浮遊インクが発生した場合や、万一電気接続部82側の側面にインクが垂れた場合でも、電気接続部82へのインク付着によるヘッド故障を防止することができる。
保護部材としては、適宜選択することができ、例えば弾性部材を用いることができる。例えば弾性部材により端子面を覆う構成とすることができる。
保護部材を用いた場合の構成例を図2に示す。図2は、本実施形態における開口部周辺の断面図であり、電気接続部82と接続部材91を接続した後の状態を図示するものである。図示されるように、電気接続部82の端子面82aが保護部材92により保護されている。保護部材92の形状、大きさ等は、図示されるものに限られず、適宜変更することができる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の液体吐出ヘッドの他の実施形態について説明する。上記実施形態と同様の事項については説明を省略する。また、上記実施形態における好ましい構成は、本実施形態においても適用することができる。
次に、本発明の液体吐出ヘッドの他の実施形態について説明する。上記実施形態と同様の事項については説明を省略する。また、上記実施形態における好ましい構成は、本実施形態においても適用することができる。
本実施形態では、ヘッドカバーの上面において、電気接続部が設けられた側面側とは異なる側面側に段差が設けられている。
本実施形態の液体吐出ヘッドの斜視図を図3に示す。図3は、本実施形態の一例を説明するものであり、図1と同様の斜視図である。ここで示される例では、ヘッドカバー81の上面において、電気接続部82が設けられた側面側とは異なる側面側に段差86が設けられている。これにより、ヘッドカバー81の上面に垂れたインクが流れていく方向を任意の向きに誘導することができ、電気接続部82にインクが付着することを抑制できる。
本実施形態の液体吐出ヘッドの斜視図を図3に示す。図3は、本実施形態の一例を説明するものであり、図1と同様の斜視図である。ここで示される例では、ヘッドカバー81の上面において、電気接続部82が設けられた側面側とは異なる側面側に段差86が設けられている。これにより、ヘッドカバー81の上面に垂れたインクが流れていく方向を任意の向きに誘導することができ、電気接続部82にインクが付着することを抑制できる。
本例では、電気接続部82が設けられた側面側と反対側に段差86を設けたが、他方の側面側であってもよいし、3方に段差を設けるようにしてもよい。ヘッドカバー81を上から見たときに、段差が例えばL字状となるようにしてもよいし、コの字状となるようにしてもよい。
なお、本実施形態では、ヘッドカバー81の側面側にインクが流れることを抑制する手段として段差を用いて説明しているが、上記実施形態におけるせき止め部としてもよい。
(第3の実施形態)
次に、本発明の液体吐出ヘッドの他の実施形態について説明する。上記実施形態と同様の事項については説明を省略する。また、上記実施形態における好ましい構成は、本実施形態においても適用することができる。
次に、本発明の液体吐出ヘッドの他の実施形態について説明する。上記実施形態と同様の事項については説明を省略する。また、上記実施形態における好ましい構成は、本実施形態においても適用することができる。
本実施形態では、ヘッドカバーの上面において、インク供給口の周辺全体に段差が設けられている。
本実施形態の液体吐出ヘッドの斜視図を図4に示す。図示されるように、ヘッドカバー81の上面において、ヘッドカバー81の側面側の全てに(4辺に)段差87が設けられている。これにより、ヘッドカバー81の上面にインクが垂れたとしても、インクがヘッドカバー81の上面に溜まるため、ヘッドカバー81の上面から側面に垂れることを抑制ことができる。
本実施形態の液体吐出ヘッドの斜視図を図4に示す。図示されるように、ヘッドカバー81の上面において、ヘッドカバー81の側面側の全てに(4辺に)段差87が設けられている。これにより、ヘッドカバー81の上面にインクが垂れたとしても、インクがヘッドカバー81の上面に溜まるため、ヘッドカバー81の上面から側面に垂れることを抑制ことができる。
なお、本実施形態では、ヘッドカバー81の側面側にインクが流れることを防止する手段として段差を用いて説明しているが、上記実施形態におけるせき止め部としてもよい。
(第4の実施形態)
次に、本発明の液体吐出ヘッドの他の実施形態について説明する。上記実施形態と同様の事項については説明を省略する。また、上記実施形態における好ましい構成は、本実施形態においても適用することができる。
次に、本発明の液体吐出ヘッドの他の実施形態について説明する。上記実施形態と同様の事項については説明を省略する。また、上記実施形態における好ましい構成は、本実施形態においても適用することができる。
本実施形態において、電気接続部は、ヘッドカバーの内側に位置し、ヘッドカバーは、電気接続部に接続部材を接続させるための開口部を有する。
本実施形態の液体吐出ヘッドの斜視図を図5に示す。図示されるように、ヘッドカバー81には開口部88が設けられている。開口部88を介して接続部材を電気接続部82に接続させる。電気接続部82がヘッドカバー81の内側に位置しているため、万一インクがヘッドカバー81の上面から側面側に垂れた場合でも、電気接続部82にインクが付着することを抑制することができる。
本実施形態の液体吐出ヘッドの斜視図を図5に示す。図示されるように、ヘッドカバー81には開口部88が設けられている。開口部88を介して接続部材を電気接続部82に接続させる。電気接続部82がヘッドカバー81の内側に位置しているため、万一インクがヘッドカバー81の上面から側面側に垂れた場合でも、電気接続部82にインクが付着することを抑制することができる。
なお、図5に示される例では段差85と段差86を設けているが、本実施形態はこれに限られるものではない。また、上記実施形態と同様に、段差をせき止め部としてもよい。
本実施形態では、開口部88の開口部分をふさぐために閉塞部材を用いることが好ましい。すなわち、本例では、開口部88を介して電気接続部82に接続部材を接続した後の状態における、開口部88の開口部分をふさぐ閉塞部材が設けられている。これにより、ミストなどの浮遊インクが発生した場合や、万一電気接続部82側の側面にインクが垂れた場合でも、電気接続部82へのインク付着によるヘッド故障を抑制することができる。
閉塞部材としては、適宜選択することができ、例えば弾性部材を用いることができ、また例えばガスケット等を用いることができる。
閉塞部材を用いた場合の構成例を図6に示す。図6は、本実施形態における開口部周辺の断面図であり、電気接続部82と接続部材91を接続した後の状態を図示するものである。図示されるように、開口部88の開口部分を閉塞部材93によりふさいでいる。閉塞部材93の形状、大きさ等は、図示されるものに限られず、適宜変更することができる。
閉塞部材を用いた場合の構成例について、図7を用いて詳細に説明する。図7(A)は、本実施形態における開口部周辺の断面図であり、電気接続部82と接続部材91を接続した後の状態を図示するものである。本例では、ヘッドカバー81には開口部が設けられており、ヘッドカバー81の内側に電気接続部82が位置し、電気接続部82は基板94に設けられている。
本例において、閉塞部材93としては、例えばゴム製のパッキンを用いることができる。また接続部材91としては、例えばFFC(Flexible Flat Cable)を用いることができる。
図7(A)に示すように接続するには、例えば閉塞部材93に接続部材91を通し、電気接続部82に接続部材91を差し込み、ヘッドカバー81の開口部に閉塞部材93をはめ込む。これにより、図示するように接続することができる。
図7(B)は図7(A)のa方向から見た場合の正面図(もしくは側面図)であり、接続部材91を接続する前の状態を示す図である。例えば、閉塞部材93には接続部材91を挿入するためのスリットが設けられており、接続部材91がスリットを介して電気接続部82に接続した後に、閉塞部材93をヘッドカバー81の開口部にはめこむ。
(第5の実施形態)
次に、本発明の液体吐出ヘッドの他の実施形態について説明する。上記実施形態と同様の事項については説明を省略する。また、上記実施形態における好ましい構成は、本実施形態においても適用することができる。
次に、本発明の液体吐出ヘッドの他の実施形態について説明する。上記実施形態と同様の事項については説明を省略する。また、上記実施形態における好ましい構成は、本実施形態においても適用することができる。
本実施形態の液体吐出ヘッドは、ヘッドカバーの上面に液体排出口が設けられた循環型のヘッドである。
本実施形態の液体吐出ヘッドの斜視図を図8に示す。図示されるように、ヘッドカバー81の上面にインク供給口83とインク排出口84が設けられている。インク排出口84は液体排出口の一例である。インク供給口83とインク排出口84の数や配置等は、図示されるものに制限されない。
本実施形態の液体吐出ヘッドの斜視図を図8に示す。図示されるように、ヘッドカバー81の上面にインク供給口83とインク排出口84が設けられている。インク排出口84は液体排出口の一例である。インク供給口83とインク排出口84の数や配置等は、図示されるものに制限されない。
このように、本発明の液体吐出ヘッドは、非循環型のヘッドだけでなく、循環型のヘッドとすることができ、循環型のヘッドにおいても上記実施形態と同様の効果を発揮することができる。循環型のヘッドは非循環型ヘッドに比べてインク供給系に高い圧力が加わるため、インク漏れのリスクが高くなるが、このようなヘッドにおいてもインクが垂れた場合に、電気接続部にインクが垂れるのを抑制でき、ヘッドの故障を抑制することができる。
なお、図8では、ヘッドカバーが開口部を有する場合の例を示しているが、これに限られず、開口部を有していないヘッドカバーであってもよい。また、ここで示される例では段差85と段差86を設けているが、本実施形態はこれに限られるものではない。また、上記実施形態と同様に、段差をせき止め部としてもよい。
(ヘッドの基本構成並びに液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置)
次に、本実施形態の液体吐出ヘッドの基本構成について説明する。図10は本実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向(圧力室長手方向)に沿う断面説明図であり、図11は同じくノズル配列方向に沿う断面説明図である。
次に、本実施形態の液体吐出ヘッドの基本構成について説明する。図10は本実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向(圧力室長手方向)に沿う断面説明図であり、図11は同じくノズル配列方向に沿う断面説明図である。
本実施形態の液体吐出ヘッド100は、ノズル板1と、個別流路部材である流路板2と、壁面部材としての振動板部材3とを積層接合している。そして、振動板部材3の振動領域(振動板)30を変位させる圧電アクチュエータ11と、ヘッドのフレーム部材を兼ねている共通流路部材20とを備えている。
ノズル板1は、液体を吐出する複数のノズル4を有している。
流路板2は、複数のノズル4に通じる複数の圧力室6と、各圧力室6にそれぞれ通じる個別流路である個別供給流路7と、1又は複数(本実施形態では1つ)の個別供給流路7に通じる液導入部となる中間供給流路8を形成している。
振動板部材3は、流路板2の圧力室6の壁面を形成する変位可能な複数の振動板(振動領域)30を有する。ここでは、振動板部材3は2層構造(限定されない)とし、流路板2側から薄肉部を形成する第1層3Aと、厚肉部を形成する第2層3Bで構成されている。
そして、薄肉部である第1層3Aで圧力室6に対応する部分に変形可能な振動領域30を形成している。振動領域30内には、第2層3Bで圧電アクチュエータ11と接合する厚肉部である凸部30aを形成している。
そして、振動板部材3の圧力室6とは反対側に、振動板部材3の振動領域30を変形させる駆動手段(アクチュエータ手段、圧力発生手段)としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ11を配置している。
この圧電アクチュエータ11は、ベース部材13上に接合した圧電部材にハーフカットダイシングによって溝加工をして、ノズル配列方向において、所要数の柱状の圧電素子12を所定の間隔で櫛歯状に形成している。そして、圧電素子12は、振動板部材3の振動
領域30に形成した厚肉部である凸部30aに接合している。
領域30に形成した厚肉部である凸部30aに接合している。
この圧電素子12は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極(端面電極)に接続され、外部電極にフレキシブル配線部材15が接続されている。
共通流路部材20は複数の圧力室6に通じる共通供給流路10を形成している。共通供給流路10は、振動板部材3に設けた開口部9を介して液導入部となる中間供給流路8に連通し、中間供給流路8を介して個別供給流路7に通じている。
この液体吐出ヘッド100においては、例えば圧電素子12に与える電圧を基準電位(中間電位)から下げることによって圧電素子12が収縮し、振動板部材3の振動領域30が引かれて圧力室6の容積が膨張することで、圧力室6内に液体が流入する。
その後、圧電素子12に印加する電圧を上げて圧電素子12を積層方向に伸長させ、振動板部材3の振動領域30をノズル4に向かう方向に変形させて圧力室6の容積を収縮させることにより、圧力室6内の液体が加圧され、ノズル4から液体が吐出される。
図12は、本実施形態における液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向(圧力室長手方向)に沿う断面説明図である。本実施形態の液体吐出ヘッド100は、循環型液体吐出ヘッドであり、ノズル板1と、流路板2と、壁面部材としての振動板部材3とを積層接合している。そして、振動板部材3の振動領域(振動板)30を変位させる圧電アクチュエータ11と、ヘッドのフレーム部材を兼ねている共通流路部材20とを備えている。
そして、流路板2は、複数のノズル4に各々ノズル連通路5を介して通じる複数の圧力室6と、複数の圧力室6に各々通じる複数の流体抵抗部を兼ねる個別供給流路7と、2以上の個別供給流路7に通じる1又は複数の液導入部となる中間供給流路8などを形成している。
個別供給流路7は、前記実施形態と同様に、個別供給流路7は、圧力室6よりも流体抵抗が高い2つの第1流路部7A及び第2流路部7Bと、第1流路部7Aと第2流路部7Bとの間に配置され、第1流路部7A及び第2流路部7Bよりも流体抵抗が低い第3流路部7Cとを含む。
なお、流路板2は、複数枚の板状部材2A~2Eを積層して構成しているが、これに限るものではない。
また、流路板2は、複数の圧力室6にノズル連通路5を介して各々通じる流路板2の面方向に沿う複数の個別回収流路57と、2以上の個別回収流路57に通じる1又は複数の液導出部となる中間回収流路58を形成している。
個別回収流路57は、圧力室6よりも流体抵抗が高い2つの第1流路部57A及び第2流路部57Bと、第1流路部57Aと第2流路部57Bとの間に配置され、第1流路部57A及び第2流路部57Bよりも流体抵抗が低い第3流路部57Cとを含む。個別回収流路57は、第2流路部57Bよりも循環方向において下流側となる流路部57Dは第3流路部57Cと同じ流路幅にしている。
共通流路部材20は、共通供給流路10と共通回収流路50とを形成している。なお、本実施形態においては、共通供給流路10は、ノズル配列方向において共通回収流路50と並ぶ流路部分10Aと、共通回収流路50と並ばない流路部分10Bとで構成している。
共通供給流路10は、振動板部材3に設けた開口部9を介して液導入部となる中間供給流路8に連通し、中間供給流路8を介して個別供給流路7に通じている。共通回収流路50は、振動板部材3に設けた開口部59を介して液導出部となる中間回収流路58に連通し、中間回収流路58を介して個別回収流路57に通じている。
また、共通供給流路10は例えばインク供給口83に通じ、共通回収流路50は例えばインク排出口84に通じている。
なお、その他の振動板部材3の層構成、圧電アクチュエータ11の構成などは、上記実施形態と同様である。
この液体吐出ヘッド100においても、上記実施形態と同様にして、圧電素子12を積層方向に伸長させ、振動板部材3の振動領域30をノズル4に向かう方向に変形させて圧力室6の容積を収縮させることにより、圧力室6内の液体が加圧され、ノズル4から液体が吐出される。
また、ノズル4から吐出されない液体はノズル4を通過して個別回収流路57から共通回収流路50に回収され、共通回収流路50から外部の循環経路を通じて共通供給流路10に再度供給される。また、ノズル4から液体吐出を行っていないときも、共通供給流路10から圧力室6を経て共通回収流路50に液体が循環し、外部の循環経路を通じて共通供給流路10に再度供給される。
本実施形態においても、簡単な構成で、液体吐出に伴う圧力変動を減衰して、共通供給流路10、共通回収流路50に対する伝搬を抑制することができる。
次に、本発明に係る液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置について説明する。
本発明の液体吐出ユニットは、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えている。また、本発明の液体吐出ユニットは、前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するヘッドタンク、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構の少なくともいずれか一つと前記液体吐出ヘッドとを一体化した構成が好ましい。
本発明の液体吐出ユニットは、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えている。また、本発明の液体吐出ユニットは、前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するヘッドタンク、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構の少なくともいずれか一つと前記液体吐出ヘッドとを一体化した構成が好ましい。
本発明に係る液体を吐出する装置は、本発明に係る液体吐出ヘッド、又は、本発明に係る液体吐出ユニットを備えている。
本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図13及び図14を参照して説明する。図13は同装置の概略説明図、図14は同装置のヘッドユニットの一例の平面説明図である。
この液体を吐出する装置である印刷装置500は、連続体510を搬入する搬入手段501と、搬入手段501から搬入された連帳紙、シート材などの連続体510を印刷手段505に案内搬送する案内搬送手段503と、連続体510に対して液体を吐出して画像を形成する印刷を行う印刷手段505と、連続体510を乾燥する乾燥手段507と、連続体510を搬出する搬出手段509などを備えている。
連続体510は搬入手段501の元巻きローラ511から送り出され、搬入手段501、案内搬送手段503、乾燥手段507、搬出手段509の各ローラによって案内、搬送されて、搬出手段509の巻取りローラ591にて巻き取られる。
この連続体510は、印刷手段505において、搬送ガイド部材559上をヘッドユニット550及びヘッドユニット555に対向して搬送され、ヘッドユニット550から吐出される液体によって画像が形成され、ヘッドユニット555から吐出される処理液で後処理が行われる。
ここで、ヘッドユニット550には、例えば、搬送方向上流側から、4色分のフルライン型ヘッドアレイ551A、551B、551C、551D(以下、色の区別しないときは「ヘッドアレイ551」という。)が配置されている。
各ヘッドアレイ551は、液体吐出手段であり、それぞれ、搬送される連続体510に対してブラックK,シアンC、マゼンタM、イエローYの液体を吐出する。なお、色の種類及び数はこれに限るものではない。
ヘッドアレイ551は、例えば、本発明に係る液体吐出ヘッド(これを、単に「ヘッド」ともいう。)100をベース部材552上に千鳥状に並べて配置したものであるが、これに限らない。
次に、液体循環装置の一例について図15を参照して説明する。図15は同循環装置のブロック説明図である。なお、ここでは1つのヘッドのみ図示しているが、複数のヘッドを配列する場合には、マニホールドなどを介して複数のヘッドの供給側、回収側にそれぞれ供給側液体経路、回収側液体経路を接続することになる。
液体循環装置600は、供給タンク601、回収タンク602、メインタンク603、第1送液ポンプ604、第2送液ポンプ605、コンプレッサ611、レギュレータ612、真空ポンプ621、レギュレータ622、供給側圧力センサ631、回収側圧力センサ632などで構成されている。
ここで、コンプレッサ611及び真空ポンプ621は、供給タンク601内の圧力と回収タンク602内の圧力とに差圧を生じさせる手段を構成している。
供給側圧力センサ631は、供給タンク601とヘッド100との間であって、ヘッド100の供給ポート71に繋がった供給側液体経路に接続されている。回収側圧力センサ632は、ヘッド100と回収タンク602との間であって、ヘッド100の回収ポート72に繋がった回収側液体経路に接続されている。
回収タンク602の一方は、第1送液ポンプ604を介して供給タンク601と接続されており、回収タンク602の他方は第2送液ポンプ605を介してメインタンク603と接続されている。
これにより、供給タンク601から供給ポート71を通ってヘッド100内に液体が流入し、回収ポート72から回収タンク602へ回収され、第1送液ポンプ604によって回収タンク602から供給タンク601へ液体が送られることによって、液体が循環する循環経路が構成される。
ここで、供給タンク601にはコンプレッサ611がつなげられており、供給側圧力センサ631で所定の正圧が検知されるように制御される。一方、回収タンク602には真空ポンプ621がつなげられており、回収側圧力センサ632で所定の負圧が検知されるよう制御される。
これにより、ヘッド100内を通って液体を循環させつつ、メニスカスの負圧を一定に保つことができる。
また、ヘッド100のノズル4から液体を吐出すると、供給タンク601及び回収タンク602内の液体量が減少していく。そのため、適宜、第2送液ポンプ605を用いて、メインタンク603から回収タンク602に液体を補充する。
なお、メインタンク603から回収タンク602への液体補充のタイミングは、回収タンク602内の液体の液面高さが所定高さよりも下がったときに液体補充を行うなど、回収タンク602内に設けた液面センサなどの検知結果によって制御することができる。
次に、本発明に係る液体を吐出する装置としての印刷装置の他の例について図16及び図17を参照して説明する。図16は同装置の要部平面説明図、図17は同装置の要部側面説明図である。
この印刷装置500は、シリアル型装置であり、主走査移動機構493によって、キャリッジ403は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構493は、ガイド部材401、主走査モータ405、タイミングベルト408等を含む。ガイド部材401は、左右の側板491A、491Bに架け渡されてキャリッジ403を移動可能に保持している。そして、主走査モータ405によって、駆動プーリ406と従動プーリ407間に架け渡したタイミングベルト408を介して、キャリッジ403は主走査方向に往復移動される。
このキャリッジ403には、本発明に係る液体吐出ヘッド100及びヘッドタンク441を一体にした液体吐出ユニット440を搭載している。液体吐出ユニット440の液体吐出ヘッド100は、例えば、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド100は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。
液体吐出ヘッド100は、前述した液体循環装置600と接続されて、所要の色の液体が循環供給される。
この印刷装置500は、用紙410を搬送するための搬送機構495を備えている。搬送機構495は、搬送手段である搬送ベルト412、搬送ベルト412を駆動するための副走査モータ416を含む。
搬送ベルト412は用紙410を吸着して液体吐出ヘッド100に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト412は、無端状ベルトであり、搬送ローラ413と、テンションローラ414との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。
そして、搬送ベルト412は、副走査モータ416によってタイミングベルト417及びタイミングプーリ418を介して搬送ローラ413が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
さらに、キャリッジ403の主走査方向の一方側には搬送ベルト412の側方に液体吐出ヘッド100の維持回復を行う維持回復機構420が配置されている。
維持回復機構420は、例えば液体吐出ヘッド100のノズル面(ノズルが形成された面)をキャッピングするキャップ部材421、ノズル面を払拭するワイパ部材422などで構成されている。
主走査移動機構493、維持回復機構420、搬送機構495は、側板491A,491B、背板491Cを含む筐体に取り付けられている。
このように構成したこの印刷装置500においては、用紙410が搬送ベルト412上に給紙されて吸着され、搬送ベルト412の周回移動によって用紙410が副走査方向に搬送される。
そこで、キャリッジ403を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド100を駆動することにより、停止している用紙410に液体を吐出して画像を形成する。
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの他の例について図18を参照して説明する。図18は同ユニットの要部平面説明図である。
この液体吐出ユニット440、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板491A、491B及び背板491Cで構成される筐体部分と、主走査移動機構493と、キャリッジ403と、液体吐出ヘッド100で構成されている。
なお、この液体吐出ユニット440の例えば側板491Bに、前述した維持回復機構420を更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図19を参照して説明する。図19は同ユニットの正面説明図である。
この液体吐出ユニット440は、流路部品444が取付けられた液体吐出ヘッド100と、流路部品444に接続されたチューブ456で構成されている。
なお、流路部品444はカバー442の内部に配置されている。流路部品444に代えてヘッドタンク441を含むこともできる。また、流路部品444の上部には液体吐出ヘッド100と電気的接続を行うコネクタ443が設けられている。
本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が30mPa・s以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、DNA、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、3次元造形用材料液等の用途で用いることができる。
液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ(積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子)、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。
「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構、液体循環装置の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。
例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。
また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。
「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を 気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物(三次元造形物)を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置(三次元造形装置)がある。
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層(粉末層)、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。
また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。
なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。
80 ヘッド本体部
81 ヘッドカバー
82 電気接続部
82a 端子面
83 インク供給口
84 インク排出口
85、86、87 段差
88 開口部
91 接続部材
92 保護部材
93 閉塞部材
94 基板
81 ヘッドカバー
82 電気接続部
82a 端子面
83 インク供給口
84 インク排出口
85、86、87 段差
88 開口部
91 接続部材
92 保護部材
93 閉塞部材
94 基板
Claims (12)
- 液体を吐出するヘッド本体部と、
前記ヘッド本体部の外側に設けられたカバー部材と、
前記カバー部材の上面に設けられた液体供給口と、
前記カバー部材の側面に設けられた電気接続部と、を有し、
前記カバー部材の上面において、前記電気接続部が設けられた側面側が当該側面側以外の部分よりも高くなっていることを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 前記カバー部材の上面において、前記電気接続部が設けられた側面側が高くなる段差を設け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。
- 前記液体供給口は、前記カバー部材のうち前記側面側以外の部分に設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記カバー部材の上面において、前記電気接続部が設けられた側面側とは異なる側面側に段差が設けられていることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
- 前記カバー部材の上面において、前記液体供給口の周辺全体に段差が設けられていることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
- 前記電気接続部には、該電気接続部に接続部材を接続した後の状態における、該電気接続部の端子面を保護する保護部材が設けられていることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
- 前記電気接続部は、前記カバー部材の内側に位置し、
前記カバー部材は、前記電気接続部に接続部材を接続させるための開口部を有することを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。 - 前記開口部を介して前記電気接続部に接続部材を接続した後の状態における、前記開口部の開口部分をふさぐ閉塞部材が設けられていることを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
- 前記カバー部材の上面に液体排出口が設けられた循環型のヘッドであることを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
- 請求項1~9のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする液体吐出ユニット。
- 前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するヘッドタンク、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構の少なくともいずれか一つと前記液体吐出ヘッドとを一体化したことを特徴とする請求項10に記載の液体吐出ユニット。
- 請求項1~9のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項10若しくは11に記載の液体吐出ユニットを備えていることを特徴とする液体を吐出する装置。
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