CN110370805A - 液体喷出头及液体喷出装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供液体喷出头及液体喷出装置，即使驱动控制用IC的发热量增加，也能够提高冷却效率以实现温度的稳定化。一实施方式涉及的液体喷出头具备：头主体，具有多个喷出孔；供给部，向所述头主体供给液体；冷却单元，与所述头主体间隔一定距离而配置，所述冷却单元被供给通过所述头主体的液体，且形成有流路，在所述流路的内部流通液体；第一基板，配置在所述头主体和所述冷却单元之间，并安装有控制元件；第二基板，一端侧连接到所述头主体，另一端侧连接到所述第一基板，该第二基板搭载驱动所述头主体的驱动控制用元件；以及热传导部件，一端侧与所述冷却单元的内部接触，另一端侧热连接到所述驱动控制用元件。

Description

液体喷出头及液体喷出装置
技术领域
本发明的实施方式涉及一种液体喷出头及液体喷出装置。
背景技术
应用于打印机(液体喷出装置)的喷墨头(液体喷出头)具备包括用于喷出墨的压电元件的头以及用于驱动头的压电元件的驱动控制用IC。从防止墨、异物附着的观点考虑，一般安装有驱动控制用IC的基板、安装有电子部件的基板收纳于内盖。
通过以内盖为散热器来向外部释放从驱动控制用IC产生的热。因此，把作为散热器发挥功能的内盖做的越大，就越能够提高对从驱动控制用IC产生的热的散热效果。但是，近年，由于打印率和打印速度的提高，对驱动控制用IC的负荷不断增加，与此相伴发热量也持续增加。考虑到装置整体的大小，内盖的大型化已经到了极限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种液体喷出头及液体喷出装置，即使驱动控制用IC的发热量增加，其也能够提高冷却效率以实现温度的稳定化。
一实施方式涉及的液体喷出头具备：头主体，具有多个喷出孔；供给部，向所述头主体供给液体；冷却单元，与所述头主体间隔一定距离而配置，所述冷却单元被供给通过所述头主体的液体，且形成有流路，在所述流路的内部流通液体；第一基板，配置在所述头主体和所述冷却单元之间，并安装有控制元件；第二基板，一端侧连接到所述头主体，另一端侧连接到所述第一基板，该第二基板搭载驱动所述头主体的驱动控制用元件；以及热传导部件，一端侧与所述冷却单元的内部接触，另一端侧热连接到所述驱动控制用元件。
一实施方式涉及的液体喷出装置具备：上述液体喷出头；以及液体循环机构，使流向所述液体喷出头的液体循环，并进行回收及供给。
附图说明
图1是第一实施方式的喷墨头的立体图。
图2是同喷墨头的主视图。
图3是在图2中的III-III线处切断从箭头方向观察得到的同喷墨头的剖视图。
图4是示出组装在同喷墨头中的冷却单元的分解立体图。
图5是同喷墨头的主要部分的剖视图。
图6是示出同喷墨头的组装工序的立体图。
图7是示出同喷墨头的组装工序的立体图。
图8是示出同喷墨头的组装工序的立体图。
图9是示出同喷墨头的组装工序的立体图。
图10是示出同喷墨头的组装工序的立体图。
图11是第二实施方式的喷墨头的主视图。
图12是在图11中的VII-VII线处切断从箭头方向观察得到的剖视图。
图13是示出同喷墨头冷却机构的分解立体图。
图14是示出打印机的图。
附图标记说明
1…打印机(液体喷出装置)；10、10A…喷墨头(液体喷出头)；20…头主体；30…侧盖；31…主板；31a…散热片；31b…板簧；31c…凸部；32…侧板；32a…散热片；40…驱动单元；41…内板(热传导部件)；50…墨循环单元；51…连接部；52…墨供给管；53…墨排出管；60…基准板；61…板；62…开口孔；70…打印布线基板(第一基板)；71…基板主体；72…穴部；73…绝缘膜；74…通信端子；75…扁形电缆；80…布线膜(第二基板)；81…膜基体；90…喷出单元；91…头板(头主体)；92…歧管；100…冷却单元；110…壳体；111…内壁面；112…凹部；113…外壁面；114…冷却片；115…流路(槽)；120…顶盖；121…板；122…孔部；123…狭缝孔；124…冷却墨供给口；125…冷却墨排出口；130…冷却单元；140…壳体；141…内壁面；142…凹部；143…外壁面；144…冷却片；145…流路；146…冷却墨供给口；147…冷却墨排出口；148…插塞；150…顶盖；151…板；152…孔部；153…狭缝孔。
具体实施方式
以下参照附图对用于实施发明的方式进行说明。另外，在图中对相同或同等部分设置相同附图标记。此外，为了便于说明，在用于说明实施方式的各附图中存在适当变更各部比例尺以示出的情况。
(第一实施方式)
以下对本发明的实施方式涉及的打印机(液体喷出装置)1和喷墨头(液体喷出头)10进行说明。图1是喷墨头10的立体图，图2是喷墨头10的主视图，图3是在图2中的III-III线处切断从箭头方向观察得到的喷墨头10的剖视图，图4是示出组装在喷墨头10中的冷却单元100的分解立体图，图5是同喷墨头10的主要部分的剖视图，图6是示出喷墨头10的组装工序的立体图，图7是示出喷墨头10的组装工序的立体图，图8是示出喷墨头10的组装工序的立体图，图9是示出喷墨头10的组装工序的立体图，图10是示出喷墨头10的组装工序的立体图。
如图1所示喷墨头10是连接到墨管路的喷墨头。
喷墨头10具备头主体20和配置在该头主体20上部的冷却单元100。头主体20具备一对侧盖30。侧盖30例如由热传导系数比较高的铝材形成。
驱动单元40由侧盖30挟持着收纳在头主体20内。侧盖30包括板状主板31和一体形成在该主板31两侧的一对侧板32。主板31和侧板32具有散热片31a、32a。因此，主板31和侧板32具有散热器功能。在主板31的内侧面上形成有朝向内侧施力的板簧31b、凸部31c。也可以使用其他弹性体、如硅橡胶来代替板簧31b。
驱动单元40具备一对内板(热传导部件)41。这些内板41挟持着墨循环单元50和基准板60。使用螺丝来固定内板41和基准板60。
墨循环单元50具有四个筒状连接部51。连接部51连接到墨供给管52和墨排出管53。墨供给管52的另一端连接到墨循环结构15。墨排出管53的另一端连接到后述的冷却墨供给口124。
基准板60是用于固定、定位喷墨头10以将其安装到打印机主体的部件。基准板60具有板61。板61中形成有四个开口孔62。上述连接部51的外周嵌入并粘接固定到开口孔62。
打印布线基板(第一基板)70具备基板主体71。基板主体71中形成有穴部72。穴部72形成在后述的驱动控制用IC82的上方。基板主体71的外侧的面上粘贴有绝缘膜73。基板主体71通过绝缘膜73固定到内板41。绝缘膜73例如是石墨片。在基板主体71上安装有控制元件。在与控制部2之间的通信中使用图9所示的通信端子74，且扁形电缆75连接到该通信端子74。
如图5所示，在打印布线基板70的下方配置有布线膜(第二基板)80。布线膜80包括具有柔软性的膜基体81。在膜基体81上布设有与信号线连接的布线。此外，在膜基体81的内侧安装有驱动控制用IC(驱动控制用元件)82。驱动控制用IC82的与布线膜80相反的一侧的面隔着绝缘膜73连接到内板41。
在布线膜80的上端中连接着打印布线基板70，下端连接着后述的头板91。
在头主体20的下部设置有喷出单元90。在喷出单元90的最下端配置有头板(头主体)91。在头板91中形成有用于喷出墨的喷出孔(未图示)和压力室。驱动压力室的布线膜80的布线分别连接到各压力室。
驱动控制用IC82是一种以通过弹性体(板簧或硅橡胶等)相接的方式将其从主板31侧向内板41侧按压，并通过驱动控制用IC82将产生的热传递到内板41的构造。由于如果将板簧31b作为弹性体使用的话，则板簧31b抵接至驱动控制用IC82的附近，所以热也会通过板簧31b传递到主板31。
头板91在其上面与歧管92相接。歧管92具有与压力室连通以供给、排出墨的流路。连接墨供给管和墨排出管的连接部粘接至歧管92。
冷却单元100具备四边框状壳体110和堵塞其上面一侧的顶盖120。壳体110和顶盖120均由铝、镁、陶瓷等热传导性高的材料形成。
在壳体110的内壁面111中形成有凹部112。上述内板41的上端部与内壁面111接触。扁形电缆75位于凹部112。在壳体110的外壁面113中形成有冷却片114。在壳体110的内部形成有后述的墨所流通的流路(槽)115。流路115通过由后述的板121覆盖来构成流路。
顶盖120具有板状板121。在板121中形成有两组用于使墨供给管52和墨排出管53通过的孔部122。还形成有用于使扁形电缆75通过的狭缝孔123。而且形成有冷却墨供给口124和冷却墨排出口125，且冷却墨供给口124和冷却墨排出口125与流路115连接。冷却墨供给口124与墨排出管53的另一端连接，冷却墨排出口125的另一端与墨循环机构15连接。从冷却墨供给口124供给的墨通过流路115从冷却墨排出口125排出。
可以以如下方式组装这样构成的喷墨头10。即，如图6所示，在头板91中安装布线膜80。将打印布线基板70连接到布线膜80。将歧管92装到头板91。将连接部51装到歧管92。使连接部51穿过基准板60的开口孔62。
接下来，如图7所示将墨供给管52和墨排出管53装到连接部51。接下来，如图8所示将内板41固定到基准板60。接下来，如图9所示将打印布线基板70装到内板41。将扁形电缆75连接到打印布线基板70的通信端子74。
接下来，如图10所示，使内板41、墨供给管52以及墨排出管53和扁形电缆75通过冷却单元100的内壁面111侧。进一步使侧盖30之间彼此结合。这时，使侧盖30的凸部31c从穴部72顶到内板41并用螺丝紧固。此外，板簧31b将驱动控制用IC82按压到内板41。墨供给管52连接到墨循环机构15。墨排出管53连接到冷却墨供给口124。冷却墨排出口125的另一端连接到墨循环机构15(参照图14)。
如此组装得到的喷墨头10以如下方式进行印刷、冷却。即，一旦从外部输入了印刷命令，驱动控制用IC82就开始对头板91的压力室的控制，并向记录介质S喷出从墨供给管52供给的墨(参照图14)。这时，驱动控制用IC82发热。驱动控制用IC82的热传递到直接相接的内板41。传到内板41的热以图5中双点划线H所示的方式向上方扩散。内板41与侧盖30的凸部31c抵接，热传到侧盖30。由于内板41和侧盖30通过穴部72以最短距离接触，所以能够提高热传递效率。另外，在将板簧31b作为弹性体来使用的情况下，热也会通过板簧31b传递到主板31，热传导效率增高。
另外，内板41的上端连接到冷却单元100。借助墨排出管53将通过喷出单元90的墨导入到冷却单元100中，并对内板41进行冷却。另外，通过用温度传感器来检测在墨排出管53中流通的墨的温度来调整墨的流量，并保持温度恒定。即，即使驱动控制用IC82的发热量增加，仍然能够提高冷却效率以实现温度的稳定化。
以上述方式从驱动控制用IC82传到内板41的热在通过侧盖30风冷的同时，也通过冷却单元100来冷却。因此，能够获得高的散热效果。由此，能够以高精度保持喷出单元90相对于基准板60的相对位置，并且能够防止因驱动控制用IC82过热而导致的故障、伴随墨粘度上升而出现的印刷质量降低。
在本实施方式涉及的喷墨头10中，能够高效率地散发来自驱动控制用IC82的热。由此，变得能够提高打印速度。且变得能够高精度地定位喷出单元90。尤其是在设置多个喷墨头10来喷出墨的打印机中，能够抑制各喷墨头10相互之间的位置关系的变动。因此，变得能够提高印刷质量。另外，由于将用过的墨作为冷却墨以将其导入到冷却单元100中，并对内板41进行冷却，所以不需要再单独设置使冷却水循环的机构。所以，能够简化装置结构。
(第二实施方式)
接下来，使用图11～图13对第二实施方式涉及的喷墨头10A进行说明。图11是喷墨头10A的主视图，图12是在图11中的VII-VII线处切断从箭头方向观察得到的剖视图，图13是示出喷墨头10A的冷却单元130的分解立体图。另外，在这些图中，对与图1～图10相同的功能部分设置相同附图标记，并省略其详细说明。
冷却单元130具备四边框状壳体140和堵塞其上面一侧的顶盖150。壳体140和顶盖150均由铝、镁、陶瓷等热传导性高的材料形成。
在壳体140的内壁面141中形成有凹部142。上述内板41的上端部与内壁面141接触。扁形电缆75位于凹部142。在壳体140的外壁面143上形成有冷却片144。在壳体140的内部形成有墨所流通的流路145。流路145是三条不贯通的长穴，在其端部形成有冷却墨供给口146和冷却墨排出口147。墨供给管52连接到墨循环机构15。墨排出管53连接到冷却墨供给口146。冷却墨排出口147的另一端连接到墨循环机构15。另外，用插塞148以液密封的方式堵塞未连接导管等的孔。从冷却墨供给口146供给的墨通过流路145从冷却墨排出口147排出。
顶盖150具有板状板151。在板151中形成有两组用于使墨供给管52和墨排出管53通过的孔部152。还形成有用于使扁形电缆75通过的狭缝孔153。连接到流路115。
即使在本实施方式涉及的喷墨头10A中仍然能够获得与第一实施方式相同的效果。
图14所示的打印机(液体喷出装置)1具备多个喷墨头10、支承喷墨头10能够沿图中箭头方向移动的头支承机构11、支承记录介质S能够移动的介质支承机构12以及主控制装置13。
如图14所示，多个喷墨头10沿预定方向并列配置，并由头支承机构11支承。主控制装置13通过设置在头支承机构11的滑架11a使记录介质S沿箭头方向往返移动。喷墨头10以一体的方式具备使墨循环并对墨进行回收、供给的墨循环机构15。喷墨头10通过例如将墨作为液体从喷出单元90喷出来在相对配置的记录介质S上形成希望的图像。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式。例如，虽然在上述实施方式中将绝缘膜73设为了石墨片，但是只要是兼具绝缘性和热传递性的材料，也可以使用其他材料。虽然对喷墨头10具有两组墨供给管52和墨排出管53的情况进行了说明，但是也可以是具有一组墨供给管52和墨排出管53的情况，还可以具有三组以上的墨供给管52和墨排出管53。此外，墨供给管52和墨排出管53不需要成对。例如也可以将墨供给管52设为一条管路。
实施方式的打印机1是在记录介质S上形成墨的二维图像的喷墨打印机。但是，实施方式的打印机不限于此。实施方式的打印机例如也可以是3D打印机、工业制造机械或医疗机械等。在实施方式的打印机是3D打印机、工业制造机械或医疗机械等的情况下，实施方式的打印机例如通过从液体喷出头喷出用于凝固作为原材料的物质或者原材料的粘合物等来形成立体物。
实施方式的打印机1具备五个喷墨头10，各喷墨头10所使用的墨的颜色是青色、品红色、黄色、黑色或白色。但是，喷墨记录装置所具备的喷墨头10的数量不限于五个，也可以不是多个。此外，不限定各喷墨头10所使用的墨的颜色以及特性等。
此外，喷墨头10也可以喷出透明光泽墨、照射红外线或紫外线等时显现颜色的墨或其他特殊墨等。并且，喷墨头10也可以是能够喷出墨以外的液体的部件。另外，喷墨头10所喷出的液体也可以是悬浊液等的分散液。喷墨头10所喷出的墨以外的液体例如可以举出用于形成打印布线基板的布线图案的包含导电性粒子的液体、用于人工形成组织或脏器等的包含细胞等的液体、粘接剂等粘合物、蜡或液体状树脂等。
虽然说明了本发明的实施方式，但实施方式只是作为示例而提出的，并非旨在限定发明的范围。该新实施方式能够以其他各种方式进行实施，能够在不脱离发明的宗旨的范围内进行各种省略、替换、变更。该实施方式及其变形均包括在发明的范围和宗旨中，同样地也包括在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

Claims (10)

1.一种液体喷出头，其特征在于，具备：
头主体，具有多个喷出孔；
供给部，向所述头主体供给液体；
冷却单元，与所述头主体间隔一定距离而配置，所述冷却单元被供给通过所述头主体的液体，且形成有流路，在所述流路的内部流通液体；
第一基板，配置在所述头主体和所述冷却单元之间，并安装有控制元件；
第二基板，一端侧连接到所述头主体，另一端侧连接到所述第一基板，该第二基板搭载驱动所述头主体的驱动控制用元件；以及
热传导部件，一端侧与所述冷却单元的内部接触，另一端侧热连接到所述驱动控制用元件。
2.根据权利要求1所述的液体喷出头，其特征在于，
所述液体喷出头还具备弹性体，所述弹性体针对所述驱动控制用元件向所述热传导部件侧施力。
3.根据权利要求2所述的液体喷出头，其特征在于，
所述第一基板由相对于所述热传导部件配置在相反一侧的盖覆盖，
所述弹性体形成于盖的内壁。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的液体喷出头，其特征在于，
在所述冷却单元的所述流路的端部具有供给口和排水口。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的液体喷出头，其特征在于，
所述头主体具备侧盖。
6.根据权利要求4所述的液体喷出头，其特征在于，
所述头主体具备侧盖。
7.根据权利要求5所述的液体喷出头，其特征在于，
所述侧盖为一对。
8.根据权利要求6所述的液体喷出头，其特征在于，
所述侧盖为一对。
9.根据权利要求5所述的液体喷出头，其特征在于，
由铝材形成所述侧盖。
10.一种液体喷出装置，其特征在于，具备：
权利要求1至9中任一项所述的液体喷出头；以及
液体循环机构，使流向所述液体喷出头的液体循环，并进行回收及供给。
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