JP2010082900A - 液滴噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インクジェットヘッド6は、圧力室26を含み、複数枚のプレートが積層された流路ユニット10と、ノズル28からインクを噴射するための噴射エネルギーを付与する圧電アクチュエータ30(エネルギー付与手段)とを備え、流路ユニット10に含まれる流路構造体12には、循環路50が形成されている。循環路50は、プレート15及び16の各々に間隔をあけて形成された複数の溝を有し、溝の端部が、積層方向において連通して管状に形成されている。
【選択図】図3
Description
図1は、本実施の形態に係るプリンタ1の概略構成を示す斜視図である。なお、本明細書及び図面における上下、左右及び前後は、図1の矢印に示す上下方向、左右方向及び上下方向と左右方向とに直交する前後方向である。図1に示すように、プリンタ1は、本体フレーム2と、本体フレーム2に取り付けられ、左右方向に延在する搬送ローラ3とを備える。本体フレーム2は、左右方向に延在するガイド軸4を有し、キャリッジ5がガイド軸4に取り付けられている。また、インクジェットヘッド6がキャリッジ5の下面に取り付けられている。
次に、インクジェットヘッド6について図2〜図4を用いて詳細に説明する。図2は、インクジェットヘッド6の上面図、図3は、図2に示すインクジェットヘッド6のI−I線に従う断面図、図4は、図2に示すインクジェットヘッド6のII−II線に従う断面図である。
ところで、従来のインクジェットヘッドは、周囲環境や使用状況の変化により、その内部のインクの温度が不均一になる。インクの粘度は、インクの温度変化に伴って、大きく変化する。インクは、粘度が変化すると流路内での流れ方が変わってしまい、インクに噴射エネルギーを付与したとしても正常に流れない。その為、インクジェットヘッドは、インクの粘度が変わった状態では、ノズルからインク滴を噴射できなかったり、所望の噴射量を噴射できなかったりする。しかし、従来のインクジェットヘッドは、インクの温度を調整する温度調整ユニットを備えておらず、インクの温度変化によりインクの噴射性能を調整することができなかった。
次に、流路構造体10を構成する複数枚のプレートについて図5〜図8を参照して説明する。図5は、圧力室プレート14の上面図、図6は、キャビティプレート15の上面図、図7は、マニホールドプレート16の上面図、図8は、マニホールドプレート19の上面図である。
次に、本実施形態のインクジェットヘッド6の製造方法について説明する。特開2006−305948号公報に開示される製造方法と同様の製造方法により、圧力室26やアパーチャー孔25等が、圧力室プレート14、キャビティプレート15、マニホールドプレート16、19にそれぞれ形成される。製造時には、まず、マニホールド孔24a、24b、及び貫通孔27b、27cと、溝51〜溝55、及び溝61〜溝65とに対応するマスクパターンがマニホールドプレート16、19にそれぞれ形成される。次に、マスクパターンが形成されていない箇所がエッチングで除去されて、マニホールド24a、24b、貫通孔27b、27c、溝51〜溝55、及び溝61〜溝65がマニホールドプレート16、19にそれぞれ形成される。また、特開2006−305948号公報に開示される製造方法と同様の製造方法により、ノズル28がノズルプレート11に形成される。
インクの温度調整を速やかに行う為に、循環路が流路構造体内で極力大きな体積を有するように構成されるのが望ましい。循環路の体積を大きくする為に、流路構造体を構成するプレートは、全面の循環路が形成されており、循環路がプレートを貫通している。ここで、全面の循環路が形成されたキャビティプレート115及びマニホールドプレート116について、図9及び図10を参照して説明する。図9は、全面の循環路に該当する溝151が形成されたキャビティプレート115の上面図、図10は、全面の循環路に該当する溝161が形成されたマニホールドプレート116の上面図である。
次に、本実施形態のインクジェットヘッド6の印刷動作と、循環機構41の循環動作との関係について説明する。循環制御回路45は、ユーザーが、プリンタ1と接続される外部入力装置(PC等)を操作したり、プリンタ1に設けられた印刷スイッチを押したりして印刷指令を印刷制御回路に出力したときには、循環機構41を駆動して、印刷実行前にインクの温度の調整を行う。具体的には、循環制御回路45は、印刷指令を受けた後、温度センサ44が計測する温度を確認し、確認時点でのインクの温度と所望の温度とを比較する。確認時点でのインクの温度が所望の温度に対して低いと判断した場合には、循環制御回路45は、温度調整部44により循環用流体を加熱し、加熱された循環用流体を循環ポンプ42により循環路50に供給する。循環用流体を循環路50に供給している間、循環制御回路45は、インクジェットヘッド6内のインクの温度を確認する。インクの温度が所望の温度となったことを確認したときには、循環制御回路45は、循環ポンプ42を停止するとともに、温度調整部43も停止する。その後、循環制御回路45が印刷制御回路に温度調整終了の信号を入力すると、印刷制御回路は、インクジェットヘッド6を駆動して印刷動作を実行する。
循環用流体とインクとの間の熱の交換、及び循環用流体と外気との間の熱の交換について図11〜図13を参照して説明する。図11は、マニホールド24及び圧力室26の一部を含む溝51の周囲を拡大した図、図12は、マニホールド24及び圧力室26の一部を含む管路60aの周囲を拡大した図、図13は、マニホールド24及び圧力室26の一部を含む溝61の周囲を拡大した図である。
以上のように構成されたプリンタ1では、以下の作用効果を得ることができる。本実施形態では、循環路50がキャビティプレート15とマニホールドプレート16とに形成されている。キャビティプレート15は、循環路50の一部の溝51〜溝55を有し、マニホールドプレート16は循環路50の一部の溝61〜溝65を有している。溝51〜溝55は、間隔を空けてキャビティプレート15に形成されており、また、溝61〜溝65も、間隔を空けてマニホールドプレート16に形成されている。その為、キャビティプレート15及びマニホールドプレート16は、全面の循環路が形成されたキャビティプレート115やマニホールド116に比べて、例えば、製造時に持ち上げた際に自重によって上下方向に撓むのを抑えることができる。従って、循環路50を実装しているにも関わらず、上下方向への変形を考慮せずに製造をすることができるとともに、インクの温度調整をすることもできる。
本実施形態のインクジェットヘッド6と、本発明の対応について説明する。本実施形態のマニホールド24、アパーチャー孔25、圧力室26、及びディセンダ27は、本発明の「液体流路」の一例である。本実施形態の上下方向は、本発明の「積層方向」に相当する。また、本実施形態の圧電アクチュエータ30は、本発明の「エネルギー付与手段」の一例である。 本実施形態のキャビティプレート15及びマニホールドプレート16は、本発明の「循環用プレート」の一例である。また、本実施形態の温度調整ユニット40は、本発明の「供給手段」の一例である。本実施形態の溝51〜溝55及び溝61〜溝65は、本発明の「凹部」の一例である。
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
前記実施形態は、キャビティプレート15とマニホールドプレート16の2枚のプレートに循環路50が形成されていたが、図14に示す流路ユニット210のように、マニホールドプレート217が循環路250の一部を有し、キャビティプレート215とマニホールドプレート216とともに循環路250を構成するようにしてもよい。
また、前記実施形態では、溝51〜溝55、及び溝61〜溝65は、それぞれキャビティプレート15及びマニホールドプレート16を上下方向に貫通していたが、図15に示す流路ユニット310のように、キャビティプレート315は、上下方向に貫通しない凹状溝351、352を有しており、マニホールドプレート316は、凹状溝361、362を有している。
図16に示す流路ユニット410のように、循環路450は、プレート415〜プレート418の4枚により構成されている。プレート415の溝451とプレート417の溝471とは、前後方向において重なって配置され、管路490aを通じて連通する。また、溝451及び溝471は、プレート416の溝461とプレート418の溝481と管路490bによって繋がれている。溝461及び溝481と、溝452及び溝472とは、管路490cによって繋がれており、溝452及び溝472と、溝462及び溝482とは、管路490dを通じて連通している。また、溝462と溝482とは、管路490eを通じて連通している。
図17に示すように、インクジェットヘッド504は、圧力室526が搬送方向に複数配列されて圧力室列526a〜圧力室列526hを構成し、これら圧力室列526a〜圧力室列526hが左右方向に複数配列されている。圧力室列526bと圧力室列526cとの間には、循環路600が形成されている。
図18に示すように、インクジェットヘッド604では、循環路650が上下方向において圧力室626の下方に配置されるように構成されている。
6 インクジェットヘッド
10 流路ユニット
11 ノズルプレート
12 流路構造体
14、214、314、414 圧力室プレート
15、115、215、315、415 キャビティプレート
16、116、216、316、416 マニホールドプレート
19、219、419 マニホールドプレート
24、524、624 マニホールド
25 アパーチャー孔
26、526、626 圧力室
27 ディセンダ
28 ノズル
30 圧電アクチュエータ
40 温度調整ユニット
41、541 循環機構
50、250、350、450、550 循環路
51〜55 溝
61〜65 溝
46、546 供給口
47、547 排出口
217 マニホールドプレート
418 マニホールドプレート
449 連通路
526a〜526h 圧力室列
650 循環路
Claims (8)
- 圧力室を含む液体流路が形成され、所定の積層方向に複数枚のプレートが積層された流路構造体と、前記積層方向において前記流路構造体に積層し、前記圧力室と連通するノズルが形成されたノズルプレートとを有する流路ユニットと、
前記流路ユニットに設けられ、前記圧力室内の液体に前記ノズルから液滴を噴射するための噴射エネルギーを付与するエネルギー付与手段と、
前記流路構造体を構成する複数枚のプレートの中の少なくとも2枚の隣り合う循環用プレートの各々に形成された循環路と、
前記液体流路内の液体の温度を調整するために前記液体流路内の液体とは異なる循環用流体を前記循環路に供給する供給手段とを備え、
前記循環路は、前記循環用プレートの各々に間隔を空けて形成された複数の凹部を有し、1つの循環用プレートに形成された前記凹部の端部が、別の循環用プレートに形成された前記凹部の端部と、前記積層方向において連通して管状に形成されていることを特徴とする液滴噴射装置。 - 前記液体流路は、前記圧力室に供給する液体を貯留する液体貯留室を有しており、
前記液体貯留室は、前記積層方向及び前記循環路が延在する方向と直交する方向において前記圧力室の少なくとも一部と重なり、且つ前記積層方向において前記圧力室と前記ノズルとに挟まれて位置しており、
前記循環用プレートには、前記液体貯留室の少なくとも一部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液滴噴射装置。 - 前記循環用プレートには、前記圧力室の少なくとも一部が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の液滴噴射装置。
- 前記流路構造体は、前記循環路内に連通する供給口及び排出口を備え、さらに、前記循環路の延在する方向に前記圧力室が複数形成されるとともに、前記積層方向及び前記循環路の延在する方向と直交する方向において前記圧力室の両側に前記循環路を有しており、
前記圧力室の両側に配置された前記循環路は、前記直交方向において、前記供給口と前記排出口との間隔よりも大きい間隔で配置さ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滴噴射装置。 - 前記流路構造体は、前記循環路内に連通する供給口及び排出口を備え、さらに、前記圧力室が前記循環路の延在する方向に複数並んで圧力室列が形成されるとともに、この圧力室列が前記積層方向及び前記循環路の延在する方向と直交する方向に複数並んで配列されており、
前記循環路は、前記直交方向に並ぶ列間循環路を有しており、
前記列間循環路は、前記直交方向において、前記複数の圧力室列の間に配置されており、さらに、他の前記循環路を経由せずに前記供給口と直接繋がることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液滴噴射装置。 - 前記循環路は、前記積層方向及び前記循環路が延在する方向と直交する方向における前記循環用プレートの最外端部と前記圧力室との間の領域に配置されており、前記直交方向において、前記積層方向よりも長いことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液滴噴射装置。
- 前記流路構造体は、前記循環用プレートを少なくとも3枚有し、さらに、前記少なくとも3枚の循環用プレートの中の前記積層方向において両側が他の前記循環用プレートに挟まれた中間循環用プレートを備え、
前記中間循環用プレートの前記凹部の端部は、前記積層方向において隣り合う両側の前記循環用プレートにそれぞれ形成された前記凹部の端部と、前記積層方向においてそれぞれ連通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滴噴射装置。 - 前記凹部は、前記循環路が延在する方向において長さが等しく形成され、さらに、隣り合う2つの前記凹部の間隔も等しく配置されていることを特徴とする請求項7に記載の液滴噴射装置。
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