WO2023191006A1 - 液体吐出ヘッドおよび記録装置 - Google Patents
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Definitions
- the disclosed embodiments relate to a liquid ejection head and a recording device.
- Inkjet printers and inkjet plotters that use an inkjet recording method are known as printing devices.
- Such an inkjet printing apparatus is equipped with a liquid ejection head for ejecting liquid.
- liquid from a reservoir is introduced into a pressure chamber, a pressurizing section is operated, and the liquid in the pressure chamber is ejected from an ejection hole.
- a liquid ejection head includes a flow path member, a pressure unit, a heat equalizing member, a reservoir, and a thermally conductive resin.
- the flow path member has a discharge hole for discharging liquid and a pressure chamber connected to the discharge hole.
- the pressurizing section pressurizes the pressure chamber.
- the heat equalizing member is located above the pressure section.
- the reservoir is located above the flow path member and stores liquid to be supplied to the flow path member.
- a thermally conductive resin is located between the heat equalizing member and the reservoir.
- FIG. 1 is a front view schematically showing the front of a printer according to an embodiment.
- FIG. 2 is a plan view schematically showing a schematic plane of the printer according to the embodiment.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of the liquid ejection head according to the first embodiment.
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a schematic flow path configuration of the liquid ejection head according to the first embodiment.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of a liquid ejection head according to the second embodiment.
- FIG. 6 is a sectional view showing an example of a schematic configuration of a liquid ejection head according to a third embodiment.
- FIG. 7 is a plan view showing an example of a schematic configuration of a liquid ejection head according to the fourth embodiment.
- FIG. 8 is a plan view showing an example of a schematic configuration of a liquid ejection head according to the fifth embodiment.
- the temperature of the nozzle surface where the ejection hole is located may vary due to heat transmitted from the pressurized part that is the heat source, and there is room for improvement in ejection performance, especially during high-speed driving. .
- each embodiment can be combined as appropriate within the range that does not conflict with the processing contents. Further, in each of the embodiments below, the same parts are given the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted.
- FIG. 1 is a front view schematically showing the front of a printer according to an embodiment.
- FIG. 2 is a plan view schematically showing a schematic plane of the printer according to the embodiment.
- the printer according to the embodiment is, for example, a color inkjet printer.
- the printer 1 includes a paper feed roller 2, a guide roller 3, a coating machine 4, a head case 5, a plurality of transport rollers 6, a plurality of frames 7, and a plurality of liquid ejection heads. 8, a conveyance roller 9, a dryer 10, a conveyance roller 11, a sensor section 12, and a collection roller 13.
- the conveyance roller 6 is an example of a conveyance section.
- the printer 1 has a control section 14 that controls each section of the printer 1.
- the control unit 14 includes a paper feed roller 2, a guide roller 3, a coating machine 4, a head case 5, a plurality of transport rollers 6, a plurality of frames 7, a plurality of liquid ejection heads 8, a transport roller 9, a dryer 10, and a transport roller. 11. Controls the operation of the sensor section 12 and collection roller 13.
- the printer 1 records images and characters on the printing paper P by causing droplets to land on the printing paper P.
- Print paper P is an example of a recording medium.
- the printing paper P is wound around the paper feed roller 2 before use.
- the printer 1 transports printing paper P from a paper feed roller 2 through a guide roller 3 and a coater 4 into a head case 5 .
- the coating machine 4 uniformly applies the coating agent to the printing paper P. Thereby, since the printing paper P can be surface-treated, the printing quality of the printer 1 can be improved.
- the head case 5 accommodates a plurality of transport rollers 6, a plurality of frames 7, and a plurality of liquid ejection heads 8. Inside the head case 5, a space is formed that is isolated from the outside except for a portion where the printing paper P enters and exits and is connected to the outside.
- control unit 14 In the internal space of the head case 5, at least one of control factors such as temperature, humidity, and atmospheric pressure is controlled by the control unit 14 as necessary.
- the conveyance roller 6 conveys the printing paper P to the vicinity of the liquid ejection head 8 inside the head case 5 .
- the frame 7 is a rectangular flat plate, and is located close to above the printing paper P conveyed by the conveyance roller 6. Further, as shown in FIG. 2, the frame 7 is positioned such that its longitudinal direction is orthogonal to the conveyance direction of the printing paper P. Inside the head case 5, a plurality of (for example, four) frames 7 are positioned at predetermined intervals along the conveyance direction of the printing paper P.
- a liquid for example, ink
- the liquid ejection head 8 ejects liquid supplied from a liquid tank.
- the control unit 14 controls the liquid ejection head 8 based on data such as images and characters, and causes the liquid to be ejected toward the printing paper P.
- the distance between the liquid ejection head 8 and the printing paper P is, for example, about 0.5 to 20 mm.
- the liquid ejection head 8 is fixed to the frame 7.
- the liquid ejection head 8 is positioned such that its longitudinal direction is perpendicular to the conveyance direction of the printing paper P.
- the printer 1 according to the present embodiment is a so-called line printer in which the liquid ejection head 8 is fixed inside the printer 1.
- the printer 1 according to this embodiment is not limited to a line printer, and may be a so-called serial printer.
- a serial printer is a printer that alternately records by moving the liquid ejection head 8 back and forth in a direction intersecting the conveying direction of the printing paper P, for example, in a direction substantially perpendicular to the conveyance direction, and transporting the printing paper P. This is a printer that uses the same method.
- a plurality of (for example, five) liquid ejection heads 8 are fixed to one frame 7.
- FIG. 2 an example is shown in which three liquid ejection heads 8 are located in the front and two liquid ejection heads 8 are located in the rear in the transport direction of the printing paper P.
- the liquid ejection heads 8 are positioned so that their centers do not overlap.
- a plurality of liquid ejection heads 8 located on one frame 7 constitute a head group 8A.
- the four head groups 8A are located along the conveyance direction of the printing paper P. Inks of four colors are supplied to the liquid ejection heads 8 belonging to the same head group 8A. Thereby, the printer 1 can perform printing with four color inks using the four head groups 8A.
- the colors of ink ejected from each liquid ejection head 8 are, for example, magenta (M), yellow (Y), cyan (C), and black (K).
- the control unit 14 can print a color image on the printing paper P by controlling each liquid ejection head 8 to eject ink of a plurality of colors onto the printing paper P.
- a coating agent may be ejected onto the printing paper P from the liquid ejection head 8.
- the number of liquid ejection heads 8 included in one head group 8A and the number of head groups 8A mounted on the printer 1 can be changed as appropriate depending on the object to be printed and printing conditions. For example, if a printable range is to be printed with one liquid ejection head 8, the number of liquid ejection heads 8 mounted on the printer 1 may be one.
- the printing paper P that has been printed inside the head case 5 is transported to the outside of the head case 5 by transport rollers 9 and passes through the inside of the dryer 10.
- the dryer 10 dries the printed printing paper P.
- the printing paper P dried in the dryer 10 is transported by a transport roller 11 and collected by a collection roller 13.
- the printer 1 by drying the printing paper P in the dryer 10, it is possible to suppress adhesion of the printing paper P wound up overlappingly to each other and to prevent undried liquid from rubbing on the collection roller 13. can.
- the sensor section 12 is composed of a position sensor, a speed sensor, a temperature sensor, etc.
- the control section 14 can determine the status of each section of the printer 1 based on information from the sensor section 12 and control each section of the printer 1 .
- the printing target in the printer 1 is not limited to the printing paper P, and rolls of cloth etc. You can also use it as the printing paper P, and rolls of cloth etc.
- the printer 1 may place it on a conveyor belt and convey it. By using the conveyor belt, the printer 1 can print on sheets of paper, cut cloth, wood, tiles, and the like.
- the printer 1 may print a wiring pattern of an electronic device or the like by discharging a liquid containing conductive particles from the liquid discharging head 8. Further, the printer 1 may produce a chemical agent by ejecting a predetermined amount of a liquid chemical agent or a liquid containing a chemical agent from the liquid ejecting head 8 toward a reaction container or the like.
- the printer 1 may include a cleaning section that cleans the liquid ejection head 8.
- the cleaning section cleans the liquid ejection head 8 by, for example, wiping processing or capping processing.
- the wiping process is a process in which liquid adhering to the liquid ejection head 8 is removed by, for example, wiping the surface of the area where the liquid is ejected with a flexible wiper.
- the capping process is performed as follows, for example. First, a cap is placed to cover the surface of the area from which liquid is to be discharged (this is called capping). As a result, a substantially sealed space is formed between the surface of the portion where the liquid is ejected and the cap. Next, the liquid is repeatedly discharged in such a sealed space. As a result, it is possible to remove liquid or foreign matter that is clogged in the discharge hole 21 (see FIG. 3) and has a higher viscosity than the standard state.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of the liquid ejection head according to the first embodiment.
- FIG. 3 shows a three-dimensional orthogonal coordinate system including a Z axis whose positive direction is vertically upward.
- the direction in which the ejection holes 21 are located in the liquid ejection head 8, that is, the negative Z-axis direction side will be referred to as "lower” or “downward", and the positive Z-axis direction will be referred to as "downward”.
- ⁇ upper'' or ⁇ upper'' the direction in which the ejection holes 21 are located in the liquid ejection head 8
- ⁇ upper'' or ⁇ upper''
- the liquid ejection head 8 includes a flow path member 20, a diaphragm 30, and a reservoir 40.
- the liquid ejection head 8 is long in the X-axis direction (hereinafter referred to as the longitudinal direction) and has a rectangular parallelepiped shape.
- the flow path member 20 includes a discharge hole 21 and a pressure chamber 22.
- the ejection holes 21 are located on the bottom surface 23 side of the liquid ejection head 8 facing the printing paper P (see FIG. 1).
- the discharge hole 21 discharges the liquid stored inside the liquid discharge head 8 to the outside.
- the material of the channel member 20 may be, for example, stainless steel or a heat-resistant resin material.
- the pressure chamber 22 is located above the discharge hole 21.
- the pressure chamber 22 is connected to the discharge hole 21. Liquid is supplied into the pressure chamber 22 from a reservoir 40 .
- the diaphragm 30 is located above the pressure chamber 22.
- the diaphragm 30 applies pressure to the inside of the pressure chamber 22 .
- the reservoir 40 is located above the diaphragm 30.
- the reservoir 40 is located above the channel member 20 and stores liquid to be supplied to the channel member 20.
- the material of the reservoir 40 may be, for example, stainless steel or a heat-resistant resin material.
- the reservoir 40 has a space 41 located between it and the diaphragm 30.
- the space 41 accommodates a pressurizing section 42 , a flexible substrate 43 , a bonding material 44 , a heat equalizing member 45 , and a thermally conductive resin 46 .
- the pressurizing unit 42 pressurizes the pressure chamber 22.
- the pressure section 42 includes a piezoelectric element that is displaced by energization.
- the pressure unit 42 vibrates the diaphragm 30 by displacing the piezoelectric element according to the drive signal.
- the internal pressure of the pressure chamber 22 changes due to the vibration of the diaphragm 30, and the liquid contained in the pressure chamber 22 is discharged from the discharge hole 21.
- the pressurizing part 42 is long in the X-axis direction (hereinafter referred to as the longitudinal direction) and has a flat plate shape.
- the flexible substrate 43 is located above the pressurizing part 42.
- the flexible substrate 43 is a flexible wiring board, and transmits a drive signal sent from the outside to the pressurizing section 42 .
- One end of the flexible substrate 43 is electrically connected to the piezoelectric element of the pressurizing section 42, and the other end is pulled out upward from the end on the positive direction side and/or the negative direction side of the Y-axis, and is unloaded. It is electrically connected to the illustrated wiring board.
- the bonding material 44 bonds the flexible substrate 43 and the heat equalizing member 45.
- the bonding material 44 may be, for example, an adhesive or a double-sided tape with adhesive applied to both sides of a base material.
- the adhesive material may be, for example, an adhesive made of acrylic resin.
- the heat equalizing member 45 is located above the pressurizing section 42.
- the heat equalizing member 45 is bonded to the flexible substrate 43 via a bonding material 44 .
- the heat equalizing member 45 receives heat transferred from the pressure section 42 via the flexible substrate 43 and the bonding material 44, and causes the pressure section 42 to radiate heat.
- the heat equalizing member 45 and the pressure section 42 are long in the X-axis direction (hereinafter referred to as the longitudinal direction), have a flat plate shape, and have a length equal to or longer than the pressure section 42 .
- the heat equalizing member 45 may be a plate-shaped member made of metal, for example.
- the material of the heat equalizing member 45 may be, for example, copper or aluminum.
- the thermally conductive resin 46 is located above the heat equalizing member 45. Thermal conductive resin 46 is located between heat equalizing member 45 and reservoir 40 . Thermal conductive resin 46 transfers the heat transferred from heat equalizing member 45 to reservoir 40 .
- the thermally conductive resin 46 may be a resin material having a higher thermal conductivity than the bonding material 44, such as an adhesive containing an acrylic resin.
- the material of the thermally conductive resin 46 may be, for example, sheet-like, paste-like, or grease-like.
- the thermally conductive resin 46 may be, for example, a material whose properties change before and after the liquid ejection head 8 is assembled.
- the thermally conductive resin 46 may be TIM (Thermal Interface Material).
- the TIM may be, for example, a thermal grease, a thermal pad, a phase change material, a thermal putty.
- the thermal conductivity is measured, for example, by a steady method or an unsteady method. Examples of unsteady methods include the laser flash method and the hot disk method. Further, for example, the measurement may be performed using a measurement method standardized in JIS A1412-1:2016.
- the heat generated in the pressure section 42 which is a heat generation source, is transmitted through the pressure section 42, the flexible substrate 43, the bonding material 44, the heat equalizing member 45, and the thermally conductive resin 46 housed in the space 41. is transmitted to reservoir 40.
- the heat generated in the pressurizing part 42 can be diffused by the heat equalizing member 45 and the reservoir 40, and the temperature distribution of the bottom surface 23 where the discharge hole 21 is located can be reduced. Therefore, variations in the ejection characteristics of the liquid supplied to the flow path member 20 via the reservoir 40 can be reduced, so that the ejection performance of the liquid ejection head 8 can be improved.
- the thermally conductive resin 46 can be positioned to fill the gap between the heat equalizing member 45 and the reservoir 40. This increases the contact area between the heat equalizing member 45 and the thermally conductive resin 46 and between the reservoir 40 and the thermally conductive resin 46, allowing the heat equalizing member 45 and the reservoir 40 to come into contact without using the thermally conductive resin 46. Heat dissipation is improved compared to the case where Therefore, the ejection performance of the liquid ejection head 8 can be improved. Further, the thermally conductive resin 46 is provided only in the gap between the heat equalizing member 45 and the reservoir 40, and does not fill the space 41. As a result, the stress generated by filling the thermally conductive resin 46 is less likely to be applied to the pressurizing part 42, and the displacement of the pressurizing part 42 is less likely to be inhibited.
- the thermally conductive resin 46 may be positioned so as to overlap the entire surface of the heat equalizing member 45 in a plan view. This increases the contact area between the heat equalizing member 45 and the thermally conductive resin 46, and improves heat dissipation compared to the case where the heat equalizing member 45 is positioned so as to partially overlap with the heat equalizing member 45 in plan view. Therefore, the ejection performance of the liquid ejection head 8 can be further improved.
- the thermally conductive resin 46 may be thicker than the bonding material 44.
- the thermally conductive resin 46 which has a higher thermal conductivity than the bonding material 44, thicker, the heat generated in the pressurizing part 42 can be easily diffused, and the temperature distribution on the bottom surface 23 where the discharge hole 21 is located can be reduced. . Therefore, the ejection performance of the liquid ejection head 8 can be improved.
- the thickness of the thermally conductive resin 46 can be, for example, 50 to 350 ⁇ m.
- the thickness of the bonding material 44 can be, for example, 30 to 100 ⁇ m.
- the thickness of the heat equalizing member 45 can be, for example, 450 to 750 ⁇ m.
- the heat equalizing member 45 may have higher thermal conductivity than the flow path member 20 and/or the reservoir 40. Thereby, the heat generated in the pressurizing section 42 is easily transmitted to the heat equalizing member 45, and the ejection performance of the liquid ejection head 8 can be improved.
- the heat equalizing member 45 may be formed from a copper plate, and the flow path member 20 and/or the reservoir 40 may be formed from a SUS plate.
- the heat equalizing member 45 may have higher thermal conductivity than the thermally conductive resin 46. Further, the heat equalizing member 45 may be thicker than the thermally conductive resin 46. As a result, the heat generated in the pressurizing part 42 is easily transmitted to the heat equalizing member 45, and the temperature variation on the bottom surface 23 where the discharge holes 21 are located can be reduced, so that the discharge performance of the liquid discharge head 8 can be improved. can.
- the heat equalizing member 45 may be formed from a copper plate, and the thermally conductive resin 46 may be formed from a thermally conductive acrylic adhesive sheet.
- the heat equalizing member 45 is located apart from the flow path member 20. Therefore, the heat transferred to the heat equalizing member 45 is not radiated to the flow path member 20. Therefore, the heat transferred to the heat equalizing member 45 is directly transferred to the flow path member 20, and it is possible to reduce variations in the temperature of the bottom surface 23 where the ejection holes 21 are located, thereby improving the ejection performance of the liquid ejection head 8. I can do it.
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a schematic flow path configuration of the liquid ejection head according to the first embodiment. Note that FIG. 4 schematically shows only the common flow path with a large flow rate, and the individual flow paths corresponding to each discharge hole 21 are omitted. Further, in FIG. 4, some of the members shown in FIG. 3, such as the diaphragm 30, are omitted.
- the liquid ejection head 8 has channels 401 to 412, respectively.
- Channels 401 to 406 are supply channels that supply liquid from the reservoir 40 to the channel member 20.
- the flow path 401 is a flow path that supplies liquid to the inside of the reservoir 40, and in the example shown in FIG. 4, it is located at the end on the negative side of the X-axis.
- Channels 402 and 403 are located above space 41 and are branch channels that distribute the liquid flowing through channel 401.
- the flow paths 402 and 403 are connected to flow paths 404 and 405 located on the sides of the space 41.
- the flow paths 404 and 405 then merge at a flow path 406 located above the space 41.
- the liquid flowing through the channel 406 is discharged to the outside from the discharge hole 21 (see FIG. 3).
- the channels 407 to 412 are recovery channels that recover the liquid from the channel member 20 to the reservoir 40.
- the flow path 407 is connected to the flow path 406 via the pressure chamber 22 (see FIG. 3). A portion of the liquid flowing through the flow path 406 that remains without being discharged to the outside from the discharge hole 21 (see FIG. 3) flows into the flow path 407 .
- Channels 408 and 409 are branch channels that are located on the sides of space 41 and distribute the liquid flowing through channel 407.
- the channels 408 and 409 are connected to channels 410 and 411 located above the space 41.
- the channels 410 and 411 meet at a channel 412 extending upward from the channels 410 and 411, and the liquid flowing through the channel 412 is collected from the end on the positive side of the X-axis.
- the liquid collected from the flow path 412 may be supplied to the flow path 401 through a filter (not shown), for example.
- the liquid ejection head 8 has a circulation flow path for supplying and recovering the liquid, and the liquid remaining without being ejected from the ejection holes 21 (see FIG. 3) can be reused.
- the channels 402 and 403, which are supply channels may be located, for example, between the thermally conductive resin 46 and the channels 410, 411, which are recovery channels. Thereby, the temperature of the liquid flowing through the supply channel and the temperature of the liquid flowing through the recovery channel can be brought close to each other, and the discharge performance can be stabilized.
- channels 404 and 405, which are supply channels may be located, for example, between the heat equalizing member 45 and the channels 408, 409, which are recovery channels. Thereby, the temperature of the liquid flowing through the supply channel and the temperature of the liquid flowing through the recovery channel can be brought close to each other, and the discharge performance can be stabilized.
- the liquid flowing through the liquid ejection head 8 is supplied from the center in the longitudinal direction, flows toward both ends in the longitudinal direction, and then flows again toward the center in the longitudinal direction, and a part of the flowing liquid is ejected. be done.
- the liquid that is not ejected from the liquid ejection head 8 flows toward both ends in the longitudinal direction, and then flows toward the center in the longitudinal direction, and the liquid is recovered from the center in the longitudinal direction. In this way, efficient heat exchange can be performed by the liquid flowing along the longitudinal direction and the heat equalizing member 45 long in the longitudinal direction being adjacent to each other multiple times.
- liquid flowing through the liquid ejection head 8 is supplied from the longitudinal center, thereby cooling the longitudinal center of the pressurizing section 42, which tends to become hot.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of a liquid ejection head according to the second embodiment.
- the liquid ejection head 8 shown in FIG. 5 differs from the liquid ejection head 8 according to the first embodiment in that the heat equalizing member 45 has leg portions 45a.
- the leg portion 45a is located between the pressurizing portion 42, the flexible substrate 43, the bonding material 44, and the space 41.
- the leg portion 45a is joined to the channel member 20 via a joining material 47.
- the heat equalizing member 45 Since the heat equalizing member 45 has the leg portions 45a, the heat equalizing member 45 can be made larger than the pressure member 42 in plan view. As a result, heat dissipation is further improved, and the ejection performance of the liquid ejection head 8 can be further improved.
- the bonding material 47 may be, for example, an adhesive or a double-sided tape with adhesive applied to both sides of the base material.
- the adhesive material may be, for example, an adhesive made of acrylic resin.
- the bonding material 47 may be the same as the bonding material 44 or may be different.
- the bonding material 47 may have a lower thermal conductivity than the thermally conductive resin 46. This makes it difficult for the heat transferred to the heat equalizing member 45 to be radiated to the flow path member 20 side, so that variations in temperature of the bottom surface 23 where the discharge holes 21 are located can be reduced. Therefore, the ejection performance of the liquid ejection head 8 can be improved.
- FIG. 6 is a sectional view showing an example of a schematic configuration of a liquid ejection head according to a third embodiment.
- the liquid ejection head 8 shown in FIG. 6 differs from the liquid ejection head 8 according to the second embodiment in that it includes a thermally conductive resin 48 instead of the bonding material 47.
- the thermally conductive resin 48 may be a resin material having a higher thermal conductivity than the bonding material 44, such as an adhesive containing an acrylic resin.
- the thermally conductive resin 48 may be TIM.
- the material of the thermally conductive resin 48 may be the same as the material of the thermally conductive resin 46, or may be different.
- the heat equalizing member 45 is joined to the flow path member 20 via the thermally conductive resin 48 which is a resin material having thermal conductivity, when it is joined to the flow path member 20 via the bonding material 47. Misalignment is less likely to occur compared to Thereby, the durability of the liquid ejection head 8 is improved.
- the thermally conductive resin 48 may be thicker than the thermally conductive resin 46.
- the thickness of the thermally conductive resin 46 can be, for example, 50 to 350 ⁇ m.
- the thickness of the thermally conductive resin 48 can be, for example, 30 to 100 ⁇ m.
- FIG. 7 is a plan view showing an example of a schematic configuration of a liquid ejection head according to the fourth embodiment.
- FIG. 8 is a plan view showing an example of a schematic configuration of a liquid ejection head according to the fifth embodiment. 7 and 8 are viewed from above in the positive Z-axis direction along the ejection direction of the liquid ejected from the liquid ejection head 8. In FIGS.
- the liquid ejection head 8 includes a heat equalizing member 45, a thermally conductive resin 46, and a reservoir 40.
- a heat equalizing member 45 for easy understanding, components other than the heat equalizing member 45, the thermally conductive resin 46, and the reservoir 40 are not shown in FIGS. 7 and 8. Further, in FIGS. 7 and 8, the outline of the liquid ejection head 8 and the reservoir 40 are shown by two-dot chain lines.
- the thermally conductive resin 46 is located between the heat equalizing member 45 and the reservoir 40. As shown in FIGS. 7 and 8, the thermally conductive resin 46 is located in a region where the heat equalizing member 45 and the reservoir 40 overlap in plan view, and the thermally conductive resin 46 is narrower than this region. It may be located within the range. This improves, for example, the efficiency of the assembly work of the liquid ejection head 8. For example, when a sheet material (sheet material) is used as the thermally conductive resin 46, a separator attached to the sheet material is likely to peel off. Further, when a paste-like or grease-like material is used as the thermally conductive resin 46, for example, the amount applied onto the heat equalizing member 45 can be easily adjusted.
- the thermally conductive resin 46 may have a smaller area than the heat equalizing member 45 in plan view. This improves, for example, the efficiency of the assembly work of the liquid ejection head 8.
- a sheet material sheet material
- a separator attached to the sheet material is likely to peel off.
- a paste-like or grease-like material is used as the thermally conductive resin 46, for example, the amount applied onto the heat equalizing member 45 can be easily adjusted.
- the area of the thermally conductive resin 46 when viewed in plan as shown in FIGS. 7 and 8 can be, for example, 50% to 90% of the area of the heat equalizing member 45.
- thermally conductive resin 46 is in the form of a sheet, as shown in FIG.
- the thermally conductive resin 46 is located up to both ends of the heat-equalizing member 45, and the thermally conductive resin 46 does not need to be located at both ends of the heat equalizing member 45 in the longitudinal direction (X-axis direction).
- the temperature of the nozzle surface (bottom surface 23 of the liquid ejection head 8, see FIG. 3, etc.) tends to be higher at the center of the liquid ejection head 8 in the longitudinal direction (X-axis direction) than at the ends.
- the temperature of the nozzle surface tends to be higher at the center of the liquid ejection head 8 in the longitudinal direction (X-axis direction) than at the ends.
- the thermally conductive resin 46 when the material 461 of the thermally conductive resin 46 is in the form of paste or grease, the thermally conductive resin 46 is positioned so as not to protrude from the heat equalizing member 45 in plan view. It's okay. Thereby, for example, it is possible to prevent the material 461 and/or the thermally conductive resin 46 from protruding outside the heat equalizing member 45 and staining other parts of the liquid ejection head 8. Furthermore, by bringing the material 461 of the heat conductive resin 46 into close contact with the heat equalizing member 45 and the reservoir 40, for example, the heat equalizing member 45 and the reservoir 40 can be brought into contact with the heat conductive resin 46 more reliably. , heat dissipation is improved. Note that the shapes of the material 461 and the thermally conductive resin 46 shown in FIG. 8 are merely examples, and are not limited thereto.
- the flexible substrate 43 is positioned above the pressure section 42, but the flexible substrate 43 may be positioned below the pressure section 42.
- the explanation has been made as having the bonding material 44 for bonding the flexible substrate 43 and the reservoir 40; however, the flexible substrate 43 and the reservoir 40 are may be brought into contact. Further, instead of the bonding material 44, a thermally conductive resin 46 or a thermally conductive resin 48 may be used.
- the liquid ejection head 8 includes the flow path member 20, the pressurizing section 42, the heat equalizing member 45, the reservoir 40, and the thermally conductive resin 46.
- the flow path member 20 has a discharge hole 21 for discharging liquid, and a pressure chamber 22 connected to the discharge hole 21.
- the pressurizing section 42 pressurizes the pressure chamber 22 .
- the heat equalizing member 45 is located above the pressurizing section 42 .
- the reservoir 40 is located above the channel member 20 and stores liquid to be supplied to the channel member 20.
- Thermal conductive resin 46 is located between heat equalizing member 45 and reservoir 40 .
- Printer 8 Liquid ejection head 20 Channel member 21 Ejection hole 22 Pressure chamber 30 Vibration plate 40 Reservoir 42 Pressure section 43 Flexible substrate 44 Bonding material 45 Heat equalizing member 46 Thermal conductive resin
Landscapes
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Abstract
液体吐出ヘッド(8)は、流路部材(20)と、加圧部(42)と、均熱部材(45)と、リザーバ(40)と、熱伝導性樹脂(46)とを備える。流路部材(20)は、液体を吐出する吐出孔(21)と、吐出孔(21)に繋がる圧力室(22)とを有する。加圧部(42)は、圧力室(22)を加圧する。均熱部材(45)は、加圧部(42)の上方に位置する。リザーバ(40)は、流路部材(22)の上方に位置し、流路部材(22)に供給する液体を貯留する。熱伝導性樹脂(46)は、均熱部材(45)とリザーバ(40)との間に位置する。
Description
開示の実施形態は、液体吐出ヘッドおよび記録装置に関する。
印刷装置として、インクジェット記録方式を利用したインクジェットプリンタやインクジェットプロッタが知られている。このようなインクジェット方式の印刷装置には、液体を吐出させるための液体吐出ヘッドが搭載されている。
かかる液体吐出ヘッドは、例えばリザーバの液体を圧力室に導入し、加圧部を動作させて圧力室内の液体を吐出孔から吐出する技術が提案されている。
実施形態の一態様による液体吐出ヘッドは、流路部材と、加圧部と、均熱部材と、リザーバと、熱伝導性樹脂とを備える。流路部材は、液体を吐出する吐出孔と、前記吐出孔に繋がる圧力室とを有する。加圧部は、前記圧力室を加圧する。均熱部材は、前記加圧部の上方に位置する。リザーバは、前記流路部材の上方に位置し、前記流路部材に供給する液体を貯留する。熱伝導性樹脂は、前記均熱部材と前記リザーバとの間に位置する。
上述の液体吐出ヘッドでは、例えば、発熱源である加圧部から伝わる熱により吐出孔が位置するノズル面の温度にばらつきが生じる場合があり、特に高速駆動時における吐出性能に改善の余地がある。
そこで、吐出性能を向上させることができる液体吐出ヘッドおよび記録装置の提供が期待されている。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する液体吐出ヘッドおよび記録装置の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態により本開示が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
また、以下に示す実施形態では、「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」といった表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密に「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」であることを要しない。すなわち、上記した各表現は、たとえば製造精度、設置精度などのずれを許容するものとする。
また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
[実施形態]
<プリンタの構成>
まず、図1および図2を参照して実施形態に係る記録装置の一例であるプリンタの概要について説明する。図1は、実施形態に係るプリンタの概略的な正面を模式的に示す正面図である。図2は、実施形態に係るプリンタの概略的な平面を模式的に示す平面図である。実施形態に係るプリンタは、たとえば、カラーインクジェットプリンタである。
<プリンタの構成>
まず、図1および図2を参照して実施形態に係る記録装置の一例であるプリンタの概要について説明する。図1は、実施形態に係るプリンタの概略的な正面を模式的に示す正面図である。図2は、実施形態に係るプリンタの概略的な平面を模式的に示す平面図である。実施形態に係るプリンタは、たとえば、カラーインクジェットプリンタである。
図1に示すように、プリンタ1は、給紙ローラ2と、ガイドローラ3と、塗布機4と、ヘッドケース5と、複数の搬送ローラ6と、複数のフレーム7と、複数の液体吐出ヘッド8と、搬送ローラ9と、乾燥機10と、搬送ローラ11と、センサ部12と、回収ローラ13とを備える。搬送ローラ6は、搬送部の一例である。
さらに、プリンタ1は、プリンタ1の各部を制御する制御部14を有している。制御部14は、給紙ローラ2、ガイドローラ3、塗布機4、ヘッドケース5、複数の搬送ローラ6、複数のフレーム7、複数の液体吐出ヘッド8、搬送ローラ9、乾燥機10、搬送ローラ11、センサ部12および回収ローラ13の動作を制御する。
プリンタ1は、印刷用紙Pに液滴を着弾させることにより、印刷用紙Pに画像や文字の記録を行う。印刷用紙Pは、記録媒体の一例である。印刷用紙Pは、使用前において給紙ローラ2に巻かれた状態になっている。プリンタ1は、印刷用紙Pを、給紙ローラ2からガイドローラ3および塗布機4を介してヘッドケース5の内部に搬送する。
塗布機4は、コーティング剤を印刷用紙Pに一様に塗布する。これにより、印刷用紙Pに表面処理を施すことができることから、プリンタ1の印刷品質を向上させることができる。
ヘッドケース5は、複数の搬送ローラ6と、複数のフレーム7と、複数の液体吐出ヘッド8とを収容する。ヘッドケース5の内部には、印刷用紙Pが出入りする部分などの一部において外部と繋がっている他は、外部と隔離された空間が形成されている。
ヘッドケース5の内部空間は、必要に応じて、温度、湿度、および気圧などの制御因子のうち、少なくとも1つが制御部14によって制御される。搬送ローラ6は、ヘッドケース5の内部で印刷用紙Pを液体吐出ヘッド8の近傍に搬送する。
フレーム7は、矩形状の平板であり、搬送ローラ6で搬送される印刷用紙Pの上方に近接して位置している。また、図2に示すように、フレーム7は、長手方向が印刷用紙Pの搬送方向に直交するように位置している。そして、ヘッドケース5の内部には、複数(たとえば、4つ)のフレーム7が、印刷用紙Pの搬送方向に沿って所定の間隔で位置している。
液体吐出ヘッド8には、図示しない液体タンクから液体、たとえば、インクが供給される。液体吐出ヘッド8は、液体タンクから供給される液体を吐出する。
制御部14は、画像や文字などのデータに基づいて液体吐出ヘッド8を制御し、印刷用紙Pに向けて液体を吐出させる。液体吐出ヘッド8と印刷用紙Pとの間の距離は、たとえば、0.5~20mm程度である。
液体吐出ヘッド8は、フレーム7に固定されている。液体吐出ヘッド8は、長手方向が印刷用紙Pの搬送方向に直交するように位置している。
すなわち、本実施形態に係るプリンタ1は、プリンタ1の内部に液体吐出ヘッド8が固定されている、いわゆるラインプリンタである。なお、本実施形態に係るプリンタ1は、ラインプリンタに限られず、いわゆるシリアルプリンタであってもよい。
シリアルプリンタとは、液体吐出ヘッド8を、印刷用紙Pの搬送方向に交差する方向、たとえば、略直交する方向に往復させるなどして移動させながら記録する動作と、印刷用紙Pの搬送とを交互に行う方式のプリンタである。
図2に示すように、1つのフレーム7に複数(たとえば、5つ)の液体吐出ヘッド8が固定されている。図2では、印刷用紙Pの搬送方向の前方に3つ、後方に2つの液体吐出ヘッド8が位置している例を示しており、印刷用紙Pの搬送方向において、それぞれの液体吐出ヘッド8の中心が重ならないように液体吐出ヘッド8が位置している。
そして、1つのフレーム7に位置する複数の液体吐出ヘッド8によって、ヘッド群8Aが構成されている。4つのヘッド群8Aは、印刷用紙Pの搬送方向に沿って位置している。同じヘッド群8Aに属する液体吐出ヘッド8には、4色のインクが供給される。これにより、プリンタ1は、4つのヘッド群8Aを用いて4色のインクによる印刷を行うことができる。
各液体吐出ヘッド8から吐出されるインクの色は、たとえば、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、シアン(C)およびブラック(K)である。制御部14は、各液体吐出ヘッド8を制御して複数色のインクを印刷用紙Pに吐出することにより、印刷用紙Pにカラー画像を印刷することができる。
なお、印刷用紙Pの表面処理をするために、液体吐出ヘッド8からコーティング剤を印刷用紙Pに吐出してもよい。
また、1つのヘッド群8Aに含まれる液体吐出ヘッド8の個数や、プリンタ1に搭載されているヘッド群8Aの個数は、印刷する対象や印刷条件に応じて適宜変更可能である。たとえば、1つの液体吐出ヘッド8で印刷可能な範囲を印刷するのであれば、プリンタ1に搭載されている液体吐出ヘッド8の個数は1つでもよい。
ヘッドケース5の内部で印刷処理された印刷用紙Pは、搬送ローラ9によってヘッドケース5の外部に搬送され、乾燥機10の内部を通る。乾燥機10は、印刷処理された印刷用紙Pを乾燥する。乾燥機10で乾燥された印刷用紙Pは、搬送ローラ11で搬送されて、回収ローラ13で回収される。
プリンタ1では、乾燥機10で印刷用紙Pを乾燥することにより、回収ローラ13において、重なって巻き取られる印刷用紙P同士が接着したり、未乾燥の液体が擦れたりすることを抑制することができる。
センサ部12は、位置センサや速度センサ、温度センサなどにより構成されている。制御部14は、センサ部12からの情報に基づいて、プリンタ1の各部における状態を判断し、プリンタ1の各部を制御することができる。
ここまで説明したプリンタ1では、印刷対象(すなわち、記録媒体)として印刷用紙Pを用いた場合について示したが、プリンタ1における印刷対象は印刷用紙Pに限られず、ロール状の布などを印刷対象としてもよい。
また、プリンタ1は、印刷用紙Pを直接搬送する代わりに、搬送ベルト上に載せて搬送するものであってもよい。搬送ベルトを用いることで、プリンタ1は、枚葉紙や裁断された布、木材、タイルなどを印刷対象とすることができる。
また、プリンタ1は、液体吐出ヘッド8から導電性の粒子を含む液体を吐出するようにして、電子機器の配線パターンなどを印刷してもよい。また、プリンタ1は、液体吐出ヘッド8から反応容器などに向けて所定量の液体の化学薬剤や化学薬剤を含んだ液体を吐出させて、化学薬品を作製してもよい。
また、プリンタ1は、液体吐出ヘッド8をクリーニングするクリーニング部を備えていてもよい。クリーニング部は、たとえば、ワイピング処理やキャッピング処理によって液体吐出ヘッド8の洗浄を行う。
ワイピング処理とは、たとえば、柔軟性のあるワイパーで、液体が吐出される部位の面を払拭することで、液体吐出ヘッド8に付着していた液体を取り除く処理である。
また、キャッピング処理は、たとえば、次のように実施する。まず、液体を吐出される部位の面を覆うようにキャップを被せる(これをキャッピングという)。これにより、液体を吐出される部位の面とキャップとの間に、略密閉された空間が形成される。次に、このような密閉された空間で液体の吐出を繰り返す。これにより、吐出孔21(図3参照)に詰まっていた、標準状態よりも粘度が高い液体や異物などを取り除くことができる。
<液体吐出ヘッドの構成>
[第1の実施形態]
次に、図3を参照して第1の実施形態に係る液体吐出ヘッド8の構成について説明する。図3は、第1の実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略的な構成の一例を示す断面図である。
[第1の実施形態]
次に、図3を参照して第1の実施形態に係る液体吐出ヘッド8の構成について説明する。図3は、第1の実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略的な構成の一例を示す断面図である。
なお、説明を分かりやすくするために、図3には、鉛直上向きを正方向とするZ軸を含む3次元の直交座標系を図示している。また、以下の説明では、便宜的に、液体吐出ヘッド8において吐出孔21が位置する方向、すなわち、Z軸負方向側を「下」または「下方」と呼称し、Z軸正方向側を「上」または「上方」と呼称する場合がある。
図3に示すように、液体吐出ヘッド8は、流路部材20と、振動板30と、リザーバ40とを備える。液体吐出ヘッド8は、X軸方向(以下、長手方向と称する)に長く、直方体形状である。
流路部材20は、吐出孔21と圧力室22とを備える。吐出孔21は、印刷用紙P(図1参照)と対向する液体吐出ヘッド8の底面23側に位置している。吐出孔21は、液体吐出ヘッド8の内部に貯留された液体を外部へ吐出させる。
流路部材20の材料は、例えば、ステンレス鋼であってもよく、耐熱性を有する樹脂材料であってもよい。
圧力室22は、吐出孔21の上方に位置している。圧力室22は、吐出孔21に繋がっている。圧力室22の内部には、リザーバ40から液体が供給される。
振動板30は、圧力室22の上方に位置している。振動板30は、圧力室22の内部に圧力を付与する。
リザーバ40は、振動板30の上に位置している。リザーバ40は、流路部材20の上方に位置しており、流路部材20に供給する液体を貯留する。
リザーバ40の材料は、例えば、ステンレス鋼であってもよく、耐熱性を有する樹脂材料であってもよい。
リザーバ40は、振動板30との間に位置する空間41を有している。空間41には、加圧部42と、フレキシブル基板43と、接合材44と、均熱部材45と、熱伝導性樹脂46とが収容されている。
加圧部42は、圧力室22を加圧する。加圧部42は、通電により変位する圧電素子を有している。加圧部42は、駆動信号に応じて圧電素子を変位させることにより振動板30を振動させる。振動板30の振動により圧力室22の内部圧力が変化し、圧力室22に収容された液体が吐出孔21から吐出される。加圧部42は、X軸方向(以下、長手方向と称する)に長く、平板状である。
フレキシブル基板43は、加圧部42の上に位置している。フレキシブル基板43は、可撓性を有する配線基板であり、外部から送られた駆動信号を加圧部42に伝達する。フレキシブル基板43は、一端が加圧部42の圧電素子と電気的に接続されており、他端部は、Y軸の正方向側および/または負方向側の端部から上方に引き出され、不図示の配線基板と電気的に接続されている。
接合材44は、フレキシブル基板43と均熱部材45とを接合する。接合材44は、例えば、接着材であってもよく、基材の両面に接着材が付与された両面テープであってもよい。かかる接着材の材料は、例えば、アクリル系樹脂からなる粘着剤であってもよい。
均熱部材45は、加圧部42の上方に位置している。均熱部材45は、接合材44を介してフレキシブル基板43に接合されている。均熱部材45は、フレキシブル基板43および接合材44を介して加圧部42から伝達された熱を受け取り、加圧部42を放熱させる。均熱部材45および加圧部42は、X軸方向(以下、長手方向と称する)に長く、平板状であり、加圧部42と同等以上の長さである。
均熱部材45は、例えば、金属製の板状部材であってもよい。かかる均熱部材45の材料は、例えば、銅またはアルミニウムであってもよい。
熱伝導性樹脂46は、均熱部材45の上方に位置している。熱伝導性樹脂46は、均熱部材45とリザーバ40との間に位置する。熱伝導性樹脂46は、均熱部材45から伝達された熱をリザーバ40へ受け渡す。
熱伝導性樹脂46は、接合材44よりも高い熱伝導率を有する樹脂材料、例えばアクリル系樹脂を有する粘着剤であってもよい。熱伝導性樹脂46の材料は、例えば、シート状であってもよく、ペースト状またはグリス状であってもよい。熱伝導性樹脂46は、例えば、液体吐出ヘッド8の組み立て作業の前後で性状が変化する材料であってもよい。熱伝導性樹脂46は、TIM(Thermal Interface Material)であってもよい。TIMは、例えば、サーマルグリース、サーマルパッド、相変化材料、サーマルパテであってもよい。なお、熱伝導率は、例えば、定常法あるいは非定常法によって測定する。非定常法としては、レーザーフラッシュ法、あるいはホットディスク法が例示される。また、例えば、JIS A1412-1:2016にて規格された測定方法によって測定してもよい。
このように、発熱源である加圧部42で発生した熱は、空間41に収容された加圧部42、フレキシブル基板43、接合材44、均熱部材45および熱伝導性樹脂46を介してリザーバ40に伝達される。これにより、加圧部42で生じた熱を、均熱部材45およびリザーバ40によって拡散することができ、吐出孔21が位置する底面23の温度分布を低減できる。このため、リザーバ40を介して流路部材20に供給される液体の吐出特性のばらつきを低減できることから、液体吐出ヘッド8の吐出性能を向上させることができる。
熱伝導性樹脂46は、均熱部材45とリザーバ40との隙間を埋めるように位置させることができる。これにより、均熱部材45と熱伝導性樹脂46、リザーバ40と熱伝導性樹脂46との接触面積が大きくなり、熱伝導性樹脂46を介さずに均熱部材45とリザーバ40とを接触させた場合と比較して放熱性が高まる。このため、液体吐出ヘッド8の吐出性能を向上させることができる。また、熱伝導性樹脂46は、均熱部材45とリザーバ40との隙間にのみ設けられており、空間41を充填していない。これにより、熱伝導性樹脂46の充填によって生じる応力が加圧部42に加わりにくくなり、加圧部42の変位を阻害しにくい。
また、熱伝導性樹脂46は、平面視で均熱部材45の全面と重なるように位置させてもよい。これにより、均熱部材45と熱伝導性樹脂46の接触面積が大きくなり、平面視で均熱部材45の一部と重なるように位置させた場合と比較して放熱性が高まる。このため、液体吐出ヘッド8の吐出性能をさらに向上させることができる。
また、熱伝導性樹脂46は、接合材44よりも厚くてもよい。接合材44よりも熱伝導率が高い熱伝導性樹脂46を厚くすることで、加圧部42で生じた熱の拡散が生じやすくなり、吐出孔21が位置する底面23の温度分布を低減できる。このため、液体吐出ヘッド8の吐出性能を向上させることができる。熱伝導性樹脂46の厚みは、例えば、50~350μmとすることができる。接合材44の厚みは、例えば、30~100μmとすることができる。均熱部材45の厚みは、例えば、450~750μmとすることができる。
なお、均熱部材45は、流路部材20および/またはリザーバ40よりも熱伝導率が高くてもよい。これにより、加圧部42で発生した熱が均熱部材45に伝わりやすくなり、液体吐出ヘッド8の吐出性能を向上させることができる。上記の構成となるようには、例えば、均熱部材45を銅板により形成し、流路部材20および/またはリザーバ40をSUS板により形成すればよい。
また、均熱部材45は、熱伝導性樹脂46よりも熱伝導率が高くてもよい。また、均熱部材45は、熱伝導性樹脂46よりも厚くてもよい。これにより、加圧部42で発生した熱が均熱部材45に伝わりやすくなり、吐出孔21が位置する底面23における温度のばらつきを低減できることから、液体吐出ヘッド8の吐出性能を向上させることができる。上記の構成となるようには、例えば、均熱部材45を銅板により形成し、熱伝導性樹脂46を熱伝導性アクリル系の接着シートにより形成すればよい。
また、均熱部材45は、流路部材20から離れて位置している。このため、均熱部材45に伝達された熱は、流路部材20には放熱されない。このため、均熱部材45に伝達された熱が流路部材20に直接伝達され、吐出孔21が位置する底面23の温度のばらつきを低減できることから、液体吐出ヘッド8の吐出性能を向上させることができる。
次に、図4を参照して本実施形態に係る液体吐出ヘッド8の流路構成の一例について説明する。図4は、第1の実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略的な流路構成の一例を示す断面図である。なお、図4では、流量の多い共通流路のみを模式的に示しており、各吐出孔21に対応する個別流路については省略している。また、図4では、例えば振動板30など、図3で示した部材の一部を省略している。
図4に示すように、液体吐出ヘッド8は、流路401~流路412をそれぞれ有している。流路401~流路406は、リザーバ40から流路部材20に液体を供給する供給流路である。
流路401は、リザーバ40の内部に液体を供給する流路であり、図4に示す例では、X軸負方向側の端部に位置している。流路402,403は、空間41の上方に位置しており、流路401を流れる液体を分配する分岐流路である。流路402,403は、空間41の側面に位置する流路404,405に接続されている。そして、流路404,405は、空間41の上方に位置する流路406で合流する。流路406を流れる液体は、吐出孔21(図3参照)から外部へ吐出される。
一方、流路407~流路412は、流路部材20からリザーバ40に液体を回収する回収流路である。
流路407は、圧力室22(図3参照)を介して流路406に接続されている。流路407には、流路406を流れる液体のうち、吐出孔21(図3参照)から外部へ吐出されずに残った一部の液体が流入する。流路408,409は、空間41の側面に位置しており、流路407を流れる液体を分配する分岐流路である。流路408,409は、空間41の上方に位置する流路410,411に接続されている。そして、流路410,411は、流路410,411から上方に延びる流路412で合流し、流路412を流れる液体は、X軸正方向側の端部から回収される。流路412から回収された液体は、例えば、図示しないフィルタを通じて流路401に供給されてもよい。これにより、液体吐出ヘッド8は、液体を供給および回収させる循環流路を有することとなり、吐出孔21(図3参照)から吐出されずに残った液体を再利用することができる。
また、供給流路である流路402,403は、例えば、熱伝導性樹脂46と回収流路である流路410,411との間に位置してもよい。これにより、供給流路を流れる液体の温度と、回収流路を流れる液体の温度を近づけることができ、吐出性能を安定させることができる。
また、供給流路である流路404,405は、例えば、均熱部材45と回収流路である流路408,409との間に位置してもよい。これにより、供給流路を流れる液体の温度と、回収流路を流れる液体の温度を近づけることができ、吐出性能を安定させることができる。
液体吐出ヘッド8を流れる液体は、長手方向の中央部から液体が供給され、長手方向の両端部に向けて流れたのち、再び長手方向の中央部に向けて流れ、流れる液体の一部が吐出される。液体吐出ヘッド8から吐出されなかった液体は、長手方向の両端部に向けて流れたのち、長手方向の中央部に向けて流れ、長手方向の中央部から液体が回収される。このように、複数回にわたって、長手方向に沿って流れる液体と、長手方向に長い均熱部材45が隣り合うことにより、効率の良い熱交換を行うことができる。
また、液体吐出ヘッド8を流れる液体は、長手方向の中央部から液体が供給されることにより、高温になりやすい加圧部42の長手方向における中央部を冷却することができる。
[第2の実施形態]
図5は、第2の実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略的な構成の一例を示す断面図である。図5に示す液体吐出ヘッド8は、均熱部材45が脚部45aを有している点で第1の実施形態に係る液体吐出ヘッド8と相違する。脚部45aは、加圧部42、フレキシブル基板43および接合材44と空間41との間に位置している。脚部45aは、接合材47を介して流路部材20に接合されている。
図5は、第2の実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略的な構成の一例を示す断面図である。図5に示す液体吐出ヘッド8は、均熱部材45が脚部45aを有している点で第1の実施形態に係る液体吐出ヘッド8と相違する。脚部45aは、加圧部42、フレキシブル基板43および接合材44と空間41との間に位置している。脚部45aは、接合材47を介して流路部材20に接合されている。
均熱部材45が脚部45aを有することにより、平面視した均熱部材45を、加圧部42よりも大きくすることができる。これにより、放熱性がさらに高まり、液体吐出ヘッド8の吐出性能をさらに向上させることができる。
接合材47は、例えば、接着材であってもよく、基材の両面に接着材が付与された両面テープであってもよい。かかる接着材の材料は、例えば、アクリル系樹脂からなる粘着剤であってもよい。接合材47は、接合材44と同じであってもよく、異なってもよい。
接合材47は、熱伝導性樹脂46よりも熱伝導率が低くてもよい。これにより、均熱部材45に伝達された熱が、流路部材20側に放熱にくくなることから、吐出孔21が位置する底面23の温度のばらつきを低減できる。このため、液体吐出ヘッド8の吐出性能を向上させることができる。
[第3の実施形態]
図6は、第3の実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略的な構成の一例を示す断面図である。図6に示す液体吐出ヘッド8は、接合材47に代えて熱伝導性樹脂48を有している点で第2の実施形態に係る液体吐出ヘッド8と相違する。
図6は、第3の実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略的な構成の一例を示す断面図である。図6に示す液体吐出ヘッド8は、接合材47に代えて熱伝導性樹脂48を有している点で第2の実施形態に係る液体吐出ヘッド8と相違する。
熱伝導性樹脂48は、接合材44よりも高い熱伝導率を有する樹脂材料、例えばアクリル系樹脂を有する粘着剤であってもよい。熱伝導性樹脂48は、TIMであってもよい。熱伝導性樹脂48の材料は、熱伝導性樹脂46の材料と同じであってもよく、異なってもよい。
均熱部材45は、熱伝導性を有する樹脂材料である熱伝導性樹脂48を介して流路部材20と接合されていることから、接合材47を介して流路部材20と接合させた場合と比較して位置ずれが生じにくくなる。これにより、液体吐出ヘッド8は、耐久性が向上する。
また、熱伝導性樹脂48は、熱伝導性樹脂46よりも厚くてもよい。流路部材20に接する熱伝導性樹脂48を熱伝導性樹脂46よりも厚くすることで、加圧部42で生じた熱が熱伝導性樹脂48を介して流路部材20に伝わりにくくなり、吐出孔21が位置する底面23の温度分布を低減できる。このため、液体吐出ヘッド8の吐出性能を向上させることができる。熱伝導性樹脂46の厚みは、例えば、50~350μmとすることができる。熱伝導性樹脂48の厚みは、例えば、30~100μmとすることができる。
[第4、第5の実施形態]
図7は、第4の実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略的な構成の一例を示す平面図である。図8は、第5の実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略的な構成の一例を示す平面図である。図7、図8では、液体吐出ヘッド8から吐出される液体の吐出方向に沿うZ軸正方向側から平面視している。
図7は、第4の実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略的な構成の一例を示す平面図である。図8は、第5の実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略的な構成の一例を示す平面図である。図7、図8では、液体吐出ヘッド8から吐出される液体の吐出方向に沿うZ軸正方向側から平面視している。
図7、図8に示すように、液体吐出ヘッド8は、均熱部材45と、熱伝導性樹脂46と、リザーバ40とを備える。理解を容易にするために、図7、図8では、均熱部材45、熱伝導性樹脂46およびリザーバ40以外の部材については図示を省略している。また、図7、図8では、液体吐出ヘッド8の輪郭およびリザーバ40を二点鎖線で示している。
熱伝導性樹脂46は、均熱部材45とリザーバ40との間に位置している。図7、図8に示すように、熱伝導性樹脂46は、平面視で、均熱部材45とリザーバ40とが重なる領域に位置しており、熱伝導性樹脂46は、この領域よりも狭い範囲に位置していてもよい。これにより、例えば、液体吐出ヘッド8の組み立て作業の効率が向上する。例えば、熱伝導性樹脂46としてシート状の材料(シート材)を使用する場合、シート材に付属するセパレータが剥離しやすくなる。また、熱伝導性樹脂46としてペースト状またはグリス状の材料を使用する場合、例えば、均熱部材45上への塗布量が調整しやすくなる。
また、図7、図8に示すように、熱伝導性樹脂46は、平面視で、均熱部材45よりも面積が小さくてもよい。これにより、例えば、液体吐出ヘッド8の組み立て作業の効率が向上する。例えば、熱伝導性樹脂46としてシート状の材料(シート材)を使用する場合、シート材に付属するセパレータが剥離しやすくなる。また、熱伝導性樹脂46としてペースト状またはグリス状の材料を使用する場合、例えば、均熱部材45上への塗布量が調整しやすくなる。ここで、図7、図8に示すように平面視したときの熱伝導性樹脂46の面積は、例えば、均熱部材45の面積の50%~90%とすることができる。
また、熱伝導性樹脂46がシート状である場合、図7に示すように、平面視で均熱部材45とリザーバ40とが重なる領域において、均熱部材45の短手方向(Y軸方向)の両端まで熱伝導性樹脂46が位置し、均熱部材45の長手方向(X軸方向)の両端には熱伝導性樹脂46が位置しなくてもよい。
例えば、ノズル面(液体吐出ヘッド8の底面23、図3等参照)の温度は、液体吐出ヘッド8の長手方向(X軸方向)の中央部の方が、端部よりも高い傾向にある。このとき、液体吐出ヘッド8の長手方向(X軸方向)の中央部を、端部よりも積極的に放熱させることにより、例えば、ノズル面の全体にわたり温度の均熱化を図ることができる。
また、図8に示すように、熱伝導性樹脂46の材料461がペースト状またはグリス状である場合、平面視で、均熱部材45からはみ出さないように熱伝導性樹脂46が位置していてもよい。これにより、例えば、材料461および/または熱伝導性樹脂46が均熱部材45の外側にはみ出し、液体吐出ヘッド8の他の部分を汚損させる不具合を生じにくくすることができる。また、均熱部材45およびリザーバ40に、熱伝導性樹脂46の材料461を密着させることにより、例えば、均熱部材45およびリザーバ40と熱伝導性樹脂46とをより確実に接触させることができ、放熱性が向上する。なお、図8に示す材料461および熱伝導性樹脂46の形状は一例であり、これに限られない。
[その他の実施形態]
上述した各実施形態では、加圧部42の上にフレキシブル基板43が位置するとして説明したが、加圧部42の下にフレキシブル基板43を位置させてもよい。
上述した各実施形態では、加圧部42の上にフレキシブル基板43が位置するとして説明したが、加圧部42の下にフレキシブル基板43を位置させてもよい。
また、上述した第2および第3の実施形態では、フレキシブル基板43とリザーバ40とを接合する接合材44を有するとして説明したが、接合材44を有さずに、フレキシブル基板43とリザーバ40とを接触させてもよい。また、接合材44に代えて、熱伝導性樹脂46または熱伝導性樹脂48を有してもよい。
以上のように、実施形態に係る液体吐出ヘッド8は、流路部材20と、加圧部42と、均熱部材45と、リザーバ40と、熱伝導性樹脂46とを備える。流路部材20は、液体を吐出する吐出孔21と、吐出孔21に繋がる圧力室22とを有する。加圧部42は、圧力室22を加圧する。均熱部材45は、加圧部42の上方に位置する。リザーバ40は、流路部材20の上方に位置し、流路部材20に供給する液体を貯留する。熱伝導性樹脂46は、均熱部材45とリザーバ40との間に位置する。これにより、実施形態に係る液体吐出ヘッド8によれば、吐出性能を向上させることができる。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細及び代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
1 プリンタ
8 液体吐出ヘッド
20 流路部材
21 吐出孔
22 圧力室
30 振動板
40 リザーバ
42 加圧部
43 フレキシブル基板
44 接合材
45 均熱部材
46 熱伝導性樹脂
8 液体吐出ヘッド
20 流路部材
21 吐出孔
22 圧力室
30 振動板
40 リザーバ
42 加圧部
43 フレキシブル基板
44 接合材
45 均熱部材
46 熱伝導性樹脂
Claims (14)
- 液体を吐出する吐出孔と、前記吐出孔に繋がる圧力室とを有する流路部材と、
前記圧力室を加圧する加圧部と、
前記加圧部の上方に位置する均熱部材と、
前記流路部材の上方に位置し、前記流路部材に供給する液体を貯留するリザーバと、
前記均熱部材と前記リザーバとの間に位置する熱伝導性樹脂と
を備える液体吐出ヘッド。 - 前記均熱部材は、前記流路部材および/または前記リザーバよりも熱伝導率が高い、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記均熱部材は、前記熱伝導性樹脂よりも熱伝導率が高く、
前記均熱部材は、前記熱伝導性樹脂よりも厚い、請求項2に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記均熱部材は、前記流路部材から離れて位置している、請求項1~3のいずれか1つに記載の液体吐出ヘッド。
- 前記均熱部材は、前記熱伝導性樹脂よりも熱伝導率が低い接合材を介して前記流路部材と接合されている、請求項1~4のいずれか1つに記載の液体吐出ヘッド。
- 前記熱伝導性樹脂は、前記接合材よりも厚い、請求項5に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記均熱部材は、熱伝導性を有する樹脂材料を介して前記流路部材と接合されている、請求項1~4のいずれか1つに記載の液体吐出ヘッド。
- 前記リザーバから前記流路部材に液体を供給する供給流路と、
前記流路部材から前記リザーバに液体を回収する回収流路と
を備え、
前記供給流路は、前記熱伝導性樹脂と前記回収流路との間に位置している、請求項1~7のいずれか1つに記載の液体吐出ヘッド。 - 前記供給流路は、前記均熱部材と前記回収流路との間に位置している、請求項8に記載の液体吐出ヘッド。
- 均熱部材と、
液体を貯留するリザーバと、
前記均熱部材と前記リザーバとの間に位置する熱伝導性樹脂と
を備え、
前記熱伝導性樹脂は、前記液体の吐出方向に沿う平面視で前記均熱部材と前記リザーバとが重なる領域において、該領域よりも狭い範囲に位置している、液体吐出ヘッド。 - 前記平面視で、前記熱伝導性樹脂は、前記均熱部材よりも面積が小さい、請求項10に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記熱伝導性樹脂の材料が、シート状であり、
前記領域において、前記均熱部材の短手方向の両端まで前記熱伝導性樹脂が位置し、前記均熱部材の長手方向の両端には前記熱伝導性樹脂が位置しない、請求項10または11に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記熱伝導性樹脂の材料が、ペースト状またはグリス状であり、
前記平面視で、前記均熱部材からはみ出さないように前記熱伝導性樹脂が位置している、請求項10または11に記載の液体吐出ヘッド。 - 請求項1~13のいずれか1つに記載の液体吐出ヘッドを備える記録装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022057163 | 2022-03-30 | ||
JP2022-057163 | 2022-03-30 |
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---|---|
WO2023191006A1 true WO2023191006A1 (ja) | 2023-10-05 |
Family
ID=88202287
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2023/013423 WO2023191006A1 (ja) | 2022-03-30 | 2023-03-30 | 液体吐出ヘッドおよび記録装置 |
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---|---|
WO (1) | WO2023191006A1 (ja) |
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-
2023
- 2023-03-30 WO PCT/JP2023/013423 patent/WO2023191006A1/ja unknown
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