JP2011005757A - ヘッドユニット - Google Patents

Abstract

【課題】効果的にヘッドユニットの熱変形を抑制する。
【解決手段】矩形状の枠体７０と、枠体７０の底部に配設され、インク滴を吐出するノズル７６０，…が配列された記録ヘッド７６，…と、枠体７０に配設され、ノズル７６０，…からインク滴を吐出させるための電装機器と、を備えるヘッドユニット７において、枠体７０の側板７１，７１の側柱部７１ａには、当該側柱部７１ａの立設方向に延在するリブ７１１ａが形成されているとともに、冷媒を流通させる流路７１３が形成され、リブ７１１ａは、流路７１３の流路壁を構成している。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヘッドユニットに関する。

従来、インクジェットヘッドから記録媒体へインク滴を吐出させて所望の画像を記録するインクジェット記録装置として、インクジェットヘッドが搭載されたヘッドユニットを所定の方向へ走査させつつ画像記録を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ヘッドユニットには、インクジェットヘッドの複数のノズルからインク滴を吐出させるためのアクチュエータや、その駆動基板などの電装機器が搭載されている。これらの電装機器は画像記録時に発熱するため、ヘッドユニットのフレームを熱変形させてインク滴の吐出精度を低下させ、ひいては画像の品質を低下させてしまう。

このような熱変形を抑制する方法として、単純にヘッドユニットのフレームを高剛性化した場合、ヘッドユニットの重量が増加してハンドリングを困難にしたり走査速度を低下させたりしてしまう。また、電装機器を空冷した場合には、その冷却空気によってヘッドユニットが揺動し、インク滴の吐出精度を低下させてしまう。

そのため、ヘッドユニットの過度の重量増加や吐出精度の低下を伴うことなく、効果的に熱変形を抑制することのできる技術が求められていた。

特開２００８−２２５２４８号公報

本発明の課題は、効果的に熱変形を抑制することのできるヘッドユニットを提供することである。

前記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
矩形状の枠体と、
前記枠体の底部に配設され、インク滴を吐出する複数のノズルが配列された少なくとも１つのインクジェットヘッドと、
前記枠体に配設され、前記複数のノズルからインク滴を吐出させるための電装機器と、
を備えるヘッドユニットにおいて、
前記枠体の側柱には、当該側柱の立設方向に延在するリブが形成されているとともに、冷媒を流通させる流路が形成され、
前記リブは、前記流路の流路壁を構成していることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のヘッドユニットであって、
前記複数のノズルは、前記枠体の左右方向に配列され、
前記リブは、前記枠体の左右方向に沿って当該枠体の外方へ向けて立設されていることを特徴とする。

本発明によれば、枠体の側柱には、当該側柱の立設方向に延在するリブが形成されているとともに、冷媒を流通させる流路が形成され、リブは流路の流路壁を構成しているので、リブによって側柱の剛性が高められるとともに、このリブが流路壁をなす流路に冷媒を流すことによって側柱が冷却される。これにより、リブの形状を流路形成に必要な最小限の高さ及び厚さとしてヘッドユニットの重量増加を抑えつつ側柱を高剛性化するとともに、水冷とすることで冷却空気によるヘッドユニットの揺動を生じさせることなく電装機器の発熱を取り除くことができる。したがって、ヘッドユニットの過度の重量増加や吐出精度の低下を伴うことなく、効果的に熱変形を抑制することができる。

インクジェット記録装置の斜視図である。 ヘッドユニットを前面側の上方から見た斜視図である。 ヘッドユニットの側板の部分断面図である。 ヘッドユニットを後面側の下方から見た斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。

図１は、本発明に係るヘッドユニット７を備えるインクジェット記録装置１の斜視図である。
この図に示すように、インクジェット記録装置１は、底板２と、底板２上に配設された支持台３とを備えている。このインクジェット記録装置１は、記録媒体へインク滴を吐出させて所望の画像を記録するものである。

底板２には、図示しない記録媒体を非記録面側から支持するプラテン２１と、後述する記録ヘッド７６，…のメンテナンスを行うメンテナンス部２２とが、図中の矢印Ｙの方向（以下、副走査方向Ｙという）に並設されている。このうち、プラテン２１は、図示しないプラテン移動機構により、副走査方向Ｙと直交する矢印Ｘの方向（以下、主走査方向Ｘという）及び副走査方向Ｙの２方向へ移動可能となっている他、ＸＹ平面（水平面）内での回転が可能となっている。

支持台３は、プラテン２１及びメンテナンス部２２を跨いで副走査方向Ｙへ延在するよう配設された門形の支持台であり、本実施形態においては石材で形成されている。また、支持台３には、キャリッジ５が副走査方向Ｙへ移動可能なようにガントリー構造に支持されている。

キャリッジ５は、略筐体状のキャリッジ本体５１と、キャリッジ本体５１から主走査方向Ｘへ突設された突設部５２とから構成されている。突設部５２は、図示しないヘッド昇降機構を介してキャリッジ本体５１に支持されており、このヘッド昇降機構によりキャリッジ本体５１に対して上下方向Ｚへ移動可能となっている。また、突設部５２の先端には、ヘッドユニット７が吊設されている。

図２は、ヘッドユニット７の斜視図である。
この図に示すように、ヘッドユニット７は、略矩形状の枠体７０を備えている。枠体７０は、主に、２枚の側板７１，７１と、天板７２と、底板をなすヘッドプレート７３とから構成されている。

このうち、側板７１，７１は、ヘッドユニット７の副走査方向Ｙの両端にあって当該ヘッドユニット７を支えるものである。側板７１は、天板７２及びヘッドプレート７３と固定された側板本体７１１と、側板本体７１１の側部に取り付けられる蓋板７１２とから構成されている。これら側板本体７１１及び蓋板７１２は、主に軽量化のために、外縁を残して上下２箇所を大きく除去されており、その結果、前後２本の側柱部７１ａ，７１ａを上下端と中段の３本の梁部７１ｂ〜７１ｄで連結させた形状となっている。

側板７１のうち、側板本体７１１には、側面全面に亘りその縁に沿ってリブ７１１ａが形成されている。よく詳しくは、側板本体７１１の側柱部７１ａには、当該側柱部７１ａの立設方向、つまり上下方向Ｚに延在するリブ７１１ａがその縁に沿って形成され、梁部７１ｂ〜７１ｄには、当該梁部７１ｂ〜７１ｄの延在方向、つまり主走査方向Ｘに延在するリブ７１１ａがその縁に沿って形成されている。このリブ７１１ａは、枠体７０の左右方向、つまり副走査方向Ｙに沿って枠体７０の外方へ向けて立設されている。また、このリブ７１１ａは、側板本体７１１の側柱部７１ａ，７１ａにおける、下端の梁部７１ｃと中段の梁部７１ｄとの各上端の位置にも、主走査方向Ｘへ延在するよう形成されている。

側板７１のうち、蓋板７１２は、側板本体７１１のリブ７１１ａの頂面に全面に亘って固定されている。これにより、側板本体７１１と蓋板７１２との間には、側柱部７１ａ及び梁部７１ｂ〜７１ｄの全面に亘って、図３に示すような流路７１３が形成されている。このとき、リブ７１１ａは、流路７１３の流路壁を構成している。また、蓋板７１２には、図２に示すように、中段の梁部７１ｄよりも少し上方の各側柱部７１ａ，７１ａに孔部７１２ａが形成され、下端の梁部７１ｃよりも少し上方の各側柱部７１ａ，７１ａに孔部７１２ｂが形成され、下端の梁部７１ｃの両端に孔部７１２ｃが形成されている。

また、側板７１，７１の中程の高さには基板取付板７４が設けられており、この基板取付板７４上には、基板ボックス７５が固定されている。基板ボックス７５内には、後述のノズル７６０，…からのインク滴の吐出を制御するための図示しない駆動基板や、ノズル７６０，…へインクを流通させるための図示しない電磁弁及びインクタンクの他、側板７１，７１の流路７１３へ冷媒を流通させるための図示しない冷媒ポンプが収納されている。冷媒ポンプは、図示しない冷媒チューブを介して、側板７１，７１の蓋板７１２の孔部７１２ａ〜７１２ｃと連通されている。

天板７２は、その上面に設けられたヘッド回転機構７２１を介してキャリッジ５の突設部５２に回転自在に吊り下げられている。このヘッド回転機構７２１により、ヘッドユニット７は、突設部５２に対してＸ−Ｙ平面内で回転可能となっている。

図４は、ヘッドユニット７を後面側（図１の奥側）の下方から見た斜視図である。
ヘッドプレート７３の下面には、列毎に副走査方向Ｙへ配列された複数の記録ヘッド７６，…が、千鳥配置となるよう主走査方向Ｘへ２列設けられている。

記録ヘッド７６，…は、本発明に係るインクジェットヘッドであり、当該記録ヘッド７６，…には、インク滴を吐出する複数のノズル７６０，…が枠体７０の左右方向、つまり副走査方向Ｙへ配列されている。また、記録ヘッド７６，…は、基板ボックス７５内の駆動基板と接続されるとともに、電磁弁を介してインクタンクと連通されている。ノズル７６０，…には、電圧の印加により変形する圧電素子（図示せず）が付設されており、当該ノズル７６０，…は、この圧電素子に駆動基板からの駆動電圧が印加されるとインク滴を吐出するように構成されている。より詳しくは、ノズル７６０，…は、圧電素子に駆動電圧が印加されると、当該圧電素子が変形して当該ノズル７６０，…内部の図示しないインク流路を圧縮し、吐出口からインクをインク滴として吐出するようになっている。なお、圧電素子材料としては、公知の材料を用いることができるが、特に、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が好ましい。

また、ヘッドユニット７の後面側（図４の手前側）には、下方を撮影可能な２台のカメラ７７，７７が配設されている。この２台のカメラ７７，７７は、インク滴の吐出位置を確認して調整するためのものであり、それぞれ微調整用及び粗調整用とされて互いに望遠倍率が異なっている。

以上の構成を具備するヘッドユニット７では、画像記録時において、ノズル７６０，…からインク滴を吐出させるための圧電素子や駆動基板、電磁弁といった電装機器が、通電により発熱する。この発熱は、枠体７０を熱変形させ、ノズル７６０，…からのインク滴の吐出精度を低下させる要因となり得る。特に、側板７１，７１の側柱部７１ａの熱変形、なかでも、記録ヘッド７６，…やノズル７６０，…の配列方向と直交する主走査方向Ｘへの熱変形が問題となる。これは、副走査方向Ｙへの変形については、ノズル７６０，…を駆動する圧電素子によって吸収できる場合があるためである。

このような枠体７０の熱変形に対し、ヘッドユニット７では、画像記録時において、冷媒ポンプから冷媒チューブを通じて側板７１，７１の流路７１３に空気や水等の冷媒を流通させる。より詳しくは、孔部７１２ａ，７１２ａを介して上側の側柱部７１ａ，７１ａと上端の梁部７１ｂとからなる流路７１３へ冷媒を流し、孔部７１２ｂ，７１２ｂを介して下側の側柱部７１ａ，７１ａと中段の梁部７１ｄとからなる流路７１３へ冷媒を流し、孔部７１２ｃ，７１２ｃを介して下端の梁部７１ｃからなる流路７１３へ冷媒を流す。これにより、側板７１，７１を冷却させて、その熱変形、特に側柱部７１ａの熱変形を抑制し、インク滴の吐出精度の低下を防止することができる。同時に、流路７１３の流路壁を構成するリブ７１１ａにより側柱部７１ａの剛性を高め、当該側柱部７１ａの変形を一層抑制し、インク滴の吐出精度の低下をより確実に防止することができる。

以上のように、ヘッドユニット７によれば、枠体７０の側板本体７１１の側柱部７１ａには、当該側柱部７１ａの立設方向に延在するリブ７１１ａが形成されているとともに、冷媒を流通させる流路７１３が形成され、リブ７１１ａは流路７１３の流路壁を構成しているので、リブ７１１ａによって側柱部７１ａの剛性が高められるとともに、このリブ７１１ａが流路壁をなす流路７１３に冷媒を流すことによって側柱部７１ａが冷却される。これにより、リブ７１１ａの形状を流路形成に必要な最小限の高さ及び厚さとしてヘッドユニット７の重量増加を抑えつつ側柱部７１ａを高剛性化するとともに、水冷とすることで冷却空気によるヘッドユニット７の揺動を生じさせることなく電装機器の発熱を取り除くことができる。したがって、ヘッドユニット７の過度の重量増加や吐出精度の低下を伴うことなく、効果的に熱変形を抑制することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。

例えば、上記実施形態においては、ヘッドユニット７に複数の記録ヘッド７６，…が搭載されているものとしたが、少なくとも１つの記録ヘッド７６が搭載されていればよい。但し、上述した枠体７０の熱変形に伴う吐出精度の低下は、副走査方向Ｙへ長尺に形成されたヘッドユニットにおいて、当該ヘッドユニットを捻るような変形を生じた場合に、より大きなものとなるため、本実施形態におけるヘッドユニット７での熱変形の抑制効果は、複数の記録ヘッド７６，…が搭載されたヘッドユニット７において特に顕著に作用する。

また、枠体７０を熱変形させる発熱源として、ヘッドユニット７に搭載された圧電素子や駆動基板，電磁弁を挙げたが、これらに加え、カメラ７７，７７も発熱源となり得る。更に、キャリッジ５の突設部５２内に設けられたヘッド回転機構７２１用の駆動モータも、当該ヘッド回転機構７２１を通じてヘッドユニット７へその発熱が伝わるため、同様に、枠体７０を熱変形させる発熱源となり得る。

また、ヘッドユニット７は熱変形を効果的に抑制するものとして記載したが、リブ７１１ａによって側板７１，７１が高剛性化されるとともに、側板７１，７１の冷却によって温度上昇に伴う当該側板７１，７１の強度低下が防止されるため、外力による変形や経時変形といった熱変形以外の変形についても効果があることは勿論である。

７ ヘッドユニット
７０ 枠体
７１ 側板
７１ａ 側柱部（側柱）
７６ 記録ヘッド（インクジェットヘッド）
７１１ａ リブ
７１３ 流路
７６０ ノズル
Ｚ 上下方向（側柱の立設方向）

Claims (2)

1. 矩形状の枠体と、
   前記枠体の底部に配設され、インク滴を吐出する複数のノズルが配列された少なくとも１つのインクジェットヘッドと、
   前記枠体に配設され、前記複数のノズルからインク滴を吐出させるための電装機器と、
   を備えるヘッドユニットにおいて、
   前記枠体の側柱には、当該側柱の立設方向に延在するリブが形成されているとともに、冷媒を流通させる流路が形成され、
   前記リブは、前記流路の流路壁を構成していることを特徴とするヘッドユニット。
2. 前記複数のノズルは、前記枠体の左右方向に配列され、
   前記リブは、前記枠体の左右方向に沿って当該枠体の外方へ向けて立設されていることを特徴とする請求項１に記載のヘッドユニット。

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