以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る液体噴射ヘッドユニットの一例であるインクジェット式記録ヘッドユニットの概略斜視図である。
図1に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドユニット1(以下、ヘッドユニットとも言う)は、複数のインクジェット式記録ヘッド10(以下、ヘッドとも言う)が載置されたプラットホーム20と、複数の幹流路30と、幹回路基板60と、第2の流路である接続流路70と、幹流路30と接続流路70との間に設けられて幹流路30と接続流路70とを選択的に切り替える切替部材80とを具備する。
ここで、本実施形態の液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッド10について詳細に説明する。なお、図2は、本発明の実施形態1に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略斜視図であり、図3は、インクジェット式記録ヘッドのノズル開口側の底面図である。
図2及び図3に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド10(以下、ヘッドとも言う)は、一端面にノズル開口11が設けられたヘッド本体12と、ヘッド本体12のノズル開口11とは反対側の面に固定された流路部材13とを具備する。
ヘッド本体12は、ノズル開口11が並設されたノズル列14を具備する。ノズル列14の数は、特に限定されず、例えば、1列であってもよく、2列以上の複数列であってもよい。本実施形態では、1つのヘッド本体12にノズル列14を2列設けるようにした。ここで、本実施形態では、ノズル列14においてノズル開口11が並設された方向を第1の方向とし、第1の方向に交差する方向を第2の方向としている。したがって、2列のノズル列14は、第2の方向に並設されている。
なお、ヘッド本体12の内部には、図示していないが、ノズル開口11に連通する流路の一部を構成する圧力発生室と、圧力発生室に圧力変化を生じさせてノズル開口からインクを吐出させる圧力発生手段とが設けられている。
圧力発生手段は、特に限定されないが、例えば、電気機械変換機能を呈する圧電材料を2つの電極で挟んだ圧電素子を用いたものや、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口11から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口11から液滴を吐出させるものなどを用いることができる。また、圧電素子としては、圧力発生室側から下電極、圧電材料及び上電極を積層して撓み変形させる撓み振動型の圧電素子や、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子などを用いることができる。
流路部材13は、ヘッド本体12のノズル開口11とは反対側の面に固定されて、外部からのインクをヘッド本体12に供給又はヘッド本体12から外部にインクを排出するものである。
流路部材13のヘッド本体12に固定された面とは反対側の面には、内部の流路が開口して外部の流路が接続される液体流路口15と、外部からの印刷信号等の電気信号が供給されるコネクター16とが設けられている。
本実施形態では、液体流路口15を2つ設け、これら2つの液体流路口15及びコネクター16をノズル列14におけるノズル開口11の並設方向である第1の方向に沿って配置するようにした。すなわち、本実施形態では、コネクター16をノズル列14の中央部(ヘッド10の中央部)に設け、液体流路口15をコネクター16の両側にそれぞれ1つ設けることで合計2つ設けるようにした。これにより、2つの液体流路口15及びコネクター16は、ノズル列14の長さの内側、すなわち、平面視(ノズル列14側又は液体流路口15側から平面視)した際にノズル列14に液体流路口15及びコネクター16が重なるように配置されている。
このような流路部材13に設けられた2つの液体流路口15は、少なくとも一方が、外部からヘッド10の内部の流路に液体を供給する液体供給口として機能する。すなわち、2つの液体流路口15の内、一方の液体流路口15が、液体供給口として機能し、他方の液体流路口15が、ヘッド10の内部の液体を外部に排出する液体排出口として機能してもよい。また、2つの液体流路口15の両方が、液体供給口として機能するようにしてもよい。例えば、2つの液体流路口15の両方を液体供給口として機能させる場合には、2つの液体流路口15がそれぞれ各ノズル列14に連通するようにヘッド10の内部の流路を構成してもよい。また、例えば、2つの液体流路口15をそれぞれ液体供給口と液体排出口として機能させる場合には、一方の液体供給口から2列のノズル列14の両方に液体を供給し、他方の液体排出口から2列のノズル列14の両方から液体を排出させるようにヘッド10の内部の流路を構成すればよい。
もちろん、液体流路口15の数や、ノズル列14の数などは上述したものに限定されず、また、液体流路口15を液体供給口又は液体排出口として機能させる分類も上述したものに限定されるものではない。
また、ヘッド10の第1の方向の両側面には、外側に突出するフランジ部17が設けられている。このフランジ部17が、プラットホーム20に固定される。
このようなヘッド10は、インクジェット式記録ヘッドユニット1(以下、ヘッドユニットとも言う)のプラットホーム20に搭載されている。
ここで、プラットホーム20について詳細に説明する。なお、図4は、本発明の実施形態1に係るインクジェット式記録ヘッドユニットのノズル開口側の底面図である。
図4に示すように、プラットホーム20は、各ヘッド10のノズル列14側が挿入される保持孔21が設けられた金属、樹脂等の板状部材からなる。プラットホーム20の保持孔21は、ヘッド10のノズル列14側の外周よりも若干大きく、且つフランジ部17よりも小さな開口で設けられており、ヘッド10は、図1にも示すように、ノズル列14側が保持孔21内に挿入された状態で、フランジ部17が保持孔21の周囲に固定されることでプラットホーム20に保持される。なお、ヘッド10と保持孔21との間の空隙によって、ヘッド10はプラットホーム20に対して第1の方向及び第2の方向に若干移動可能に設けられており、複数のヘッド10は、各ノズル列14が互いに位置決めされた状態でプラットホーム20に保持されている。
また、本実施形態では、ヘッド10のノズル列14におけるノズル開口11の並設方向である第1の方向に4つのヘッド10を配置することで、ヘッド群110を構成し、このヘッド群110を第2の方向に2つ並設するようにした。すなわち、ヘッド10は、第1の方向及び第2の方向に沿って複数配置されている。
具体的には、ヘッド10は、ノズル開口11が第1の方向のノズル列14を形成し、複数のヘッド10は、第1の方向に沿って千鳥状に配置されている。そして、第1の方向にノズル列14が連続するように配置された複数のヘッド10からなるヘッド群110が、第1の方向とは交差する方向である第2の方向に2つ並設されている。
ここでは、各ヘッド群110において、複数のヘッド10のノズル列14が第1の方向で連続するように配置されることで、1つのヘッド10のノズル列14で印刷を行う場合に比べて、広範囲な印刷を高速で行わせることができる。
なお、各ヘッド群110のノズル列14が、第1の方向に連続するとは、各ヘッド群110の第2の方向で互いに隣接するヘッド10において、一方のヘッド10のノズル列14の端部のノズル開口と、他方のヘッド10のノズル列14の端部のノズル開口11とが、第1の方向で同一位置となるように配置されていることを言う。
また、本実施形態では、上述のように、第1の方向に4つのヘッド10を千鳥状に配置したヘッド群110を第2の方向に2つ並設するようにしたため、ヘッドユニット1には、第1の方向に連続するノズル列14のグループが、4つ設けられていることになる。
そして、各ヘッド群110のヘッド10を上述のように千鳥状に配置することで、図4に示すように、各ヘッド群110を構成する各ヘッド10の液体流路口15及びコネクター16は、第2の方向で互いに隣接するヘッド10において第1の方向で異なる位置となるように配置される。すなわち、各ヘッド群110において第2の方向で互いに隣接するヘッド10は、一方のヘッド10の液体流路口15及びコネクター16が、他方のヘッド10の液体流路口15及びコネクター16とは第1の方向で異なる位置となるように配置される。これは、上述のように、本実施形態のヘッド10は、ノズル列14の長さ内に液体流路口15及びコネクター16が設けられているため、第2の方向で互いに隣接するヘッド10をそれぞれノズル列14の端部のノズル開口11が第1の方向で同一位置となるように配置することで、互いに隣接するヘッド10の一方のヘッド10の液体流路口15及びコネクター16は、他方のヘッド10の液体流路口15及びコネクター16とは第1の方向で異なる位置に配置される。すなわち、各ヘッド10の液体流路口15及びコネクター16は、複数のヘッド10の位置決めの基準となるノズル列14に対して、第2の方向に互いに隣接するヘッド10のそれぞれの液体流路口15及びコネクター16が互いに第1の方向で異なる位置となるように位置決めされて設けられている。
また、ヘッドユニット1には、幹流路30を有する幹流路部材31が設けられている。ここで、幹流路部材31について詳細に説明する。なお、図5は、インクジェット式記録ヘッドの一部の部品を除去した概略斜視図であり、図6は、接続流路と幹流路との接続状態を示す概略平面図である。
図5に示すように、プラットホーム20に載置されたヘッド10の上方、すなわち、プラットホーム20のノズル列14とは反対側の上方には、共通の幹流路30を有する幹流路部材31が、第1の方向に亘って連続して設けられている。また、幹流路30は、個別に設けられた枝流路40を有する枝流路部材41を介して複数のヘッド10の液体流路口15に接続されている。
具体的には、幹流路部材31は、金属又は樹脂等の管状部材からなり、内部に幹流路30が設けられている。この幹流路部材31は、第1の方向に沿って複数のヘッド10に相対向するように連続して設けられている。また、本実施形態では、幹流路部材31は、第2の方向に4つ並設されている。これら4つの幹流路部材31は、2つずつの幹流路部材31の幹流路30が各ヘッド群110に接続されている。また、幹流路部材31の第1の方向の一端部側には、詳しくは後述する切替部材80が着脱可能に設けられている。
枝流路部材41は、ゴムや樹脂等のフレキシブルチューブからなり、内部に枝流路40が設けられている。この枝流路部材41は、一端部が幹流路部材31に接続されており、他端部がヘッド10の液体流路口15に接続されることで、幹流路30と液体流路口15とを枝流路40によって連通させている。
この枝流路部材41は、液体流路口15毎に複数個設けられている。本実施形態では、プラットホーム20に2つの液体流路口15が設けられたヘッド10が8個載置されているため、合計16個の枝流路部材41(枝流路40)が設けられている。そして、1つの幹流路部材31には枝流路部材41が8個接続されている。なお、本実施形態では、フレキシブルチューブからなる枝流路部材41を用いることで、互いに位置決めされたヘッド10の液体流路口15に枝流路部材41を容易に接続することができる。ちなみに、枝流路部材41として、金属管などの弾性変形不可能な材料を用いた場合、ヘッドユニット1毎に複数のヘッド10の相対位置は各部品の寸法公差などにより全く同一になることがないため、ヘッド10と枝流路部材41とを接続するのが困難になる虞があるため好ましくない。
このような幹流路30は複数のヘッド10の共通の流路として機能し、枝流路40は、ヘッド10の液体流路口15毎に設けられた個別の流路として機能する。すなわち、幹流路30及び枝流路40は、上述したヘッド10の内部の流路に接続される外部の流路として機能する。また、本実施形態では、幹流路30及び枝流路40が、ヘッド10にインクを供給する第1流路となっている。すなわち、第1流路を有する第1流路部材とは、幹流路30を有する幹流路部材31及び枝流路40を有する枝流路部材41のことである。
なお、本実施形態では、上述した幹流路部材31は、図5に示すように、板状の幹流路保持部材50によって保持されている。
幹流路保持部材50は、板状部材からなり、表面に幹流路部材31の外径よりも幅広の溝部51が設けられている。溝部51は、第1の方向に連続するように第2の方向に2つ並設されており、この溝部51に幹流路30が設けられた幹流路部材31がそれぞれ挿入されて保持されている。また、溝部51には、第1の方向において液体流路口15と同じ位置で分岐する分岐溝部52が設けられており、この分岐溝部52に枝流路40が設けられた枝流路部材41の一部が挿入されて保持されている。ちなみに、2つの溝部51の間に設けられた分岐溝部52には、厚さ方向に貫通する貫通孔(図示なし)が設けられており、この貫通孔を介して枝流路部材41はヘッド10側(裏面側)に引き出されている。
また、幹流路保持部材50は、プラットホーム20に複数の脚部53を介して保持されている。脚部53は、ヘッド10のプラットホーム20からの高さよりも長く、脚部53によって保持された幹流路保持部材50と、ヘッド10との間には所定の空間が画成されている。このヘッド10と幹流路保持部材50との間の空間に、枝流路部材41が配設されている。また、ヘッド10と幹流路保持部材50との間の空間には、詳しくは後述する枝回路配線61も配設されている。
ここで、幹流路部材31の各幹流路30A〜30Dと、ヘッド10との接続について図6を参照して説明する。
ヘッド10には、上述のように2列のノズル列14と、2つの液体流路口15とが設けられており、本実施形態では、各液体流路口15が、各ノズル列14とそれぞれ連通されている。
そして、幹流路30Aは、一方のヘッド群110を構成するヘッド10の一方の液体流路口15(図6中下側)に接続されている。
また、幹流路30Bは、幹流路30Aが連通されたヘッド10の他方の液体流路口15(図6中上側)に接続されている。
これにより、一方のヘッド群110によって第1の方向に連続するノズル列14のそれぞれには、幹流路30A及び幹流路30Bからインクが供給される。
同様に、幹流路30Cは、他方のヘッド群110を構成するヘッド10の一方の液体流路口15(図6中上側)に接続され、幹流路30Dは、幹流路30Cが連通されたヘッド10の他方の液体流路口15(図6中下側)に接続されている。
これにより、各幹流路30A〜30Dは、複数のヘッド10によって第1の方向に連続するノズル列14の4つのグループにそれぞれ連通されており、本実施形態では、各幹流路30A〜30Dには、ヘッドユニット1の外部に設けられた貯留手段から異なる種類のインクが供給される。
また、各幹流路30A〜30Dには、液体が貯留された貯留手段100に連通された接続流路70が、切替部材80を介して接続されている。すなわち、本実施形態では、第1流路を構成する幹流路30にインクを供給する第2流路として、接続流路70が設けられている。そして、本実施形態では、接続流路70が内部に形成された金属又は樹脂等からなる管状部材である接続流路部材71が第2流路部材となる。
ここで、切替部材80について詳細に説明する。なお、図7は、切替部材の概略構成を示す斜視図である。
図7に示すように、切替部材80は、第1流路を構成する幹流路30と第2流路である接続流路70との接続関係を切り替えるものであり、各幹流路部材31の一端部側が固定されるベース81と、ベース81上に設けられたブッシュ82と、ブッシュ82上に設けられた継ぎ手83とからなる。
ベース81は、板状部材からなり、幹流路30A〜30Dが設けられた幹流路部材31の一端部が固定されている。
ブッシュ82は、ベース81上に設けられており、厚さ方向に貫通する切替流路84が設けられている。切替流路84は、各幹流路30A〜30Dに独立して連通するように、又は2つ以上の複数の幹流路30A〜30Dに共通して連通するように、その大きさ及び数が決められている。本実施形態では、切替流路84として、幹流路30A及び30Bに共通して連通する大きさを有する切替流路84aと、幹流路30C及び30Dに共通して連通する大きさを有する切替流路84bとの2つを設けるようにした。
継ぎ手83は、ブッシュ82上に設けられており、接続流路70が設けられている。この接続流路70は、ブッシュ82側で切替流路84に連通し、ブッシュ82とは反対側には、貯留手段に連通されたフレキシブルチューブなどの配管部材が接続される。したがって、本実施形態の継ぎ手83には、2つの切替流路84(84a、84b)に対応して、それぞれ接続流路70a、70bが合計2つが設けられている。
なお、本実施形態では、切替部材80の継ぎ手83に接続流路70を設けるようにしたが、もちろんこれに限定されず、切替部材80とは別部材に接続流路を設けるようにしてもよい。
このような切替部材80では、接続流路70aは、切替流路84aを介して2つの幹流路30A、30Bに共通して連通する。また、他方の接続流路70bは、切替流路84bを介して2つの幹流路30C、30Dに共通して連通する。すなわち、接続流路70aに連通された貯留手段からのインクは、切替流路84aを介して2つの幹流路30A、30Bに供給され、接続流路70bに連通された貯留手段からのインクは、切替流路84bを介して2つの幹流路30C、30Dに供給される。
したがって、幹流路30A及び30Bに連通する2つのノズル列14からは、同一のインクが吐出され、幹流路30C及び30Dに連通する2つのノズル列14からは、同一のインクが吐出される。すなわち、ヘッドユニット1の第1の方向に連続する複数のノズル列14で構成された4つのグループからは、2種類の異なるインクを吐出させることができる。
また、切替部材80の他の例を図8〜図11に示す。なお、図8〜図11は、切替部材の概略を示す分解斜視図である。
図8に示すように、切替部材80Aは、ベース81と、ブッシュ82Aと、継ぎ手83Aとを具備する。
ブッシュ82Aは、幹流路30A及び30Cに共通して連通する切替流路84cと、幹流路30B及び30Dに共通して連通する切替流路84dとからなる切替流路84Aを具備する。
継ぎ手83Aは、切替流路84cに連通する接続流路70cと、切替流路84dに連通する接続流路70dとからなる接続流路70Aを具備する。
このような切替部材80Aでは、接続流路70cは、切替流路84cを介して2つの幹流路30A、30Cに共通して連通する。また、他方の接続流路70dは、切替流路84dを介して2つの幹流路30B、30Dに共通して連通する。すなわち、接続流路70cに連通された貯留手段からのインクは、接続流路70cと切替流路84cとを介して2つの幹流路30A、30Cに供給され、接続流路70dに連通された貯留手段からのインクは、接続流路70dと切替流路84dとを介して2つの幹流路30B、30Dに供給される。
これにより、ヘッド10の構成や幹流路30A〜30D、枝流路40などの構成を変更することなく、図7とは異なる組み合わせで、ヘッドユニット1の第1の方向に連続する複数のノズル列14で構成された4つのグループからは、2種類の異なるインクを吐出させることができる。
また、図9に示すように、切替部材80Bは、ベース81と、ブッシュ82Bと、継ぎ手83Bとを具備する。
ブッシュ82Bは、第1のブッシュ85と、中間部材86と、第2のブッシュ87とで構成されている。また、ブッシュ82Bには、幹流路30A及び30Dに連通する切替流路84eと、幹流路30B及び30Cに連通する切替流路84fとの2つで構成された切替流路84Bが設けられている。
具体的には、ベース81側に設けられた第1のブッシュ85には、厚さ方向に貫通して幹流路30A及び30Dに共通して連通する第1の共通路85aと、厚さ方向に貫通して幹流路30B及び30Cのそれぞれに独立して連通する第1の独立路85bが設けられている。
また、中間部材86には、厚さ方向に貫通して第1のブッシュ85の第1の共通路85aに連通する第1の中間路86aと、厚さ方向に貫通して2つの第1の独立路85bにそれぞれ独立して連通する第2の中間路86bとが設けられている。
さらに、第2のブッシュ87には、厚さ方向に貫通して中間部材86の第1の中間路86aに連通する第2の独立路87aと、厚さ方向に貫通して中間部材86の2つの第2の中間路86bに共通して連通する第2の共通路87bとが設けられている。
これにより、第1のブッシュ85の第1の共通路85aと、中間部材86の第1の中間路86aと、第2のブッシュ87の第2の独立路87aとによって、2つの幹流路30A、30Dに共通して連通する切替流路84eが構成される。
また、第1のブッシュ85の第1の独立路85bと、中間部材86の2つの第2の中間路86bと、第2のブッシュ87の第2の共通路87bとによって、2つの幹流路30C、30Bに共通して連通する切替流路84fが構成される。
また、継ぎ手83Bには、ブッシュ82Bの切替流路84eに連通する接続流路70eと、切替流路84fに連通する接続流路70fとからなる接続流路70Bが設けられている。
そして、継ぎ手83Bの接続流路70eは、ブッシュ82Bの切替流路84eを介して2つの幹流路30A、30Dに共通して連通する。また、継ぎ手83Bの接続流路70fは、ブッシュ82Bの切替流路84fを介して2つの幹流路30B及び30Cに共通して連通する。
すなわち、接続流路70eに連通された貯留手段からのインクは、切替流路84eを介して2つの幹流路30A、30Dに供給され、接続流路70fに連通された貯留手段からのインクは、切替流路84fを介して2つの幹流路30B、30Cに供給される。
これにより、ヘッド10の構成や幹流路30A〜30D、枝流路40などの構成を変更することなく、図7及び図8とは異なる組み合わせで、ヘッドユニット1の第1の方向に連続する複数のノズル列14で構成された4つのグループからは、2種類の異なるインクを吐出させることができる。
さらに、図10に示すように、切替部材80Cは、ベース81と、ブッシュ82Cと、継ぎ手83Cとを具備する。
ブッシュ82Cには、各幹流路30A〜30Dのそれぞれに独立して連通する切替流路84g、84h、84i、84jからなる切替流路84Cが設けられている。
また、継ぎ手83Cには、各切替流路84g、84h、84i、84jに独立して連通する接続流路70g、70h、70i、70jからなる接続流路70Cが設けられている。
この切替部材80Cでは、各接続流路70g〜70jにそれぞれ異なるインクを貯留する4つの貯留手段を接続することで、各幹流路30A〜30Dに連通する4つのノズル列14から、異なるインクを吐出させることができる。すなわち、ヘッドユニット1の第1の方向に連続する複数のノズル列14で構成された4つのグループからは、ヘッド10や幹流路30A〜30D、枝流路40などの構成を変更することなく、4種類の異なるインクを吐出させることができる。
また、図11に示すように、切替部材80Dは、ベース81と、ブッシュ82Dと、継ぎ手83Dとを具備する。
ブッシュ82Dには、全ての幹流路30A〜30Dに共通して連通する切替流路84Dが設けられている。
また、継ぎ手83Dには、切替流路84Dに連通する接続流路70Dが1つ設けられている。
このような切替部材80Dでは、1つの接続流路70Dの1つの貯留手段を接続することで、各幹流路30A〜30Dに連通する4つのノズル列14から同一のインクを吐出させることができる。すなわち、ヘッドユニット1の第1の方向に連続する複数のノズル列14で構成された4つのグループからは、ヘッド10や幹流路30A〜30D、枝流路40などの構成を変更することなく、1種類のインクを吐出させることができる。
以上説明した切替部材80〜80Dによるインクの種類(同一のインクを吐出するノズル列14のグループの数)と、同一のインクを吐出する幹流路30A〜30Dの組み合わせとの関係を下記表1に示す。
上記説明及び表1に示すように、本実施形態のヘッドユニット1では、4つの幹流路30A〜30Dを設けたため、ノズル列14の4つのグループに吐出させるインクの種類に基づいて、幹流路30A〜30Dに切替部材80〜80Dの何れかを選択して接続することで、ヘッドユニット1から、1種類のインク、2種類のインク、4種類のインクを吐出させることが可能となる。
したがって、このようなヘッドユニット1をインクジェット式記録装置に搭載した際に、インクジェット式記録装置側に設けられた貯留手段の数に応じて、切替部材80〜80Dを選択して幹流路30A〜30Dに取り付けるようにすればよい。
一方、このような幹流路30のプラットホーム20とは反対側には、図1に示すように、表面に配線パターン(図示なし)等が形成された板状の幹回路基板60が設けられている。
幹回路基板60の第1の方向の一端部側には、外部配線90が接続され、幹回路基板60には外部配線90を介して外部から印刷信号や電源などの電気信号が供給される。なお、外部配線90は、幹流路30の貯留手段100(図6参照)が接続される接続流路70とは反対側の端部に接続されており、幹流路部材31とは互いに干渉しないようになっている。
また、幹回路基板60は、各ヘッド10のコネクター16にフレキシブルフラットケーブル(FFC)からなる枝回路配線61を介して電気的に接続されており、外部配線から供給された電気信号は、幹回路基板60と枝回路配線61を介して各ヘッド10に供給される。
ここで、枝回路配線61は、幹回路基板60に第2の方向の両端部側で第1の方向に沿って複数接続されている。幹回路基板60の第2の方向の一端部側に設けられた複数の枝回路配線61は、一方のヘッド群110の各ヘッド10に接続され、他端部側に設けられた複数の枝回路配線61は、他方のヘッド群110の各ヘッド10に接続されている。すなわち、幹回路基板60の第2の方向の両端部側には、各ヘッド群110を構成するヘッド10のコネクター16の位置と一致するように枝回路配線61が第1の方向に配置されており、枝回路配線61は、幹回路基板60の第2の方向の両側からヘッド10と幹流路保持部材50との間の空間が開口する側面側を介して裏面側に引き回されて、ヘッド10と接続されている。
このとき、図3及び図4に示すように、1つのヘッド群110において、コネクター16は、第1の方向で液体流路口15とは異なる位置となるように配置されているため、枝回路配線61は、枝流路部材41とは干渉することなく、ヘッド10と接続することができる。すなわち、1つのヘッド群110において、各液体流路口15及びコネクター16は、第2の方向から見た際に、互いに重なることなく、第1の方向に沿って可視可能に配置されているため、ヘッド10に接続される枝流路部材41及び枝回路配線61が互いに干渉することがない。したがって、枝回路配線61の複雑な引き回しを行うことなく、枝回路配線61を短い長さでヘッド10に容易に接続することができる。
このように、枝流路部材41及び枝回路配線61をヘッド10に接続し易く、また、配管及び配線構成を簡略化することができるため、ヘッドユニット1を小型化することができると共に、組み立て時に誤接続が生じるのを防止することができると共に組み立て時間を短縮してコストを低減することができる。
なお、幹回路基板60は、幹流路保持部材50よりも外側に配置された回路用脚部63を介してプラットホーム20に固定されている。この回路用脚部63は、幹流路部材31よりも高い位置となる長さで形成されており、幹流路部材31と幹回路基板60との間には所定の空間が画成されている。
以上説明したヘッドユニット1では、ヘッド10、プラットホーム20、幹流路30、幹回路基板60、接続流路70及び切替部材80(80A〜80D)が互いに固定されてモジュール化(複合部品化)されている。したがって、このようなモジュール化されたヘッドユニット1をインクジェット式記録装置に搭載して、インクカートリッジやインクタンクなどの貯留手段を接続流路70に接続すると共に、幹回路基板60に外部配線90を接続するだけで利用することができる。
すなわち、インクジェット式記録装置には、ヘッドユニット1のノズル列14から吐出させたいインクの種類に応じて、インクを貯留する貯留手段の数が決められているため、ヘッド10のノズル列14から吐出させたいインクに基づいて、接続流路70と幹流路30との接続状態が異なる切替部材80〜80Dの何れか1つを選択し、選択した切替部材80〜80Dを幹流路30に接続するように設けることで、ヘッドユニット1を製造することができる。すなわち、本実施形態の切替部材80〜80Dは、ヘッドユニット1に着脱可能に設けられて、交換可能な交換部材として機能する。このように、ヘッドユニット1は、切替部材80〜80Dの何れかを選択して取り付けるだけで、切替部材80〜80D以外の部品は、全て共通の部品を使用することができるため、ヘッド10のノズル列14から吐出させたいインクに合わせて切替部材80〜80D以外の部品を交換する必要がない。したがって、ヘッドユニット1のコストを低減することができる。
また、ヘッドユニット1は、切替部材80〜80Dを選択的に取り付けるだけなので、何れの切替部材80〜80Dを用いた場合であっても接続流路70の位置はほぼ同じ位置となる。したがって、例えば、ヘッドユニット1の接続流路70の位置などに合わせて、インクジェット式記録装置の貯留手段と接続流路とを接続する流路などの取り回しを変更する必要がなくなる。
さらに、ヘッドユニット1を出荷する際に、上述した切替部材80〜80Dの何れか1つを設けることなく、複数の切替部材80〜80Dを同時に添付して出荷することで、ヘッドユニット1を利用する利用者に切替部材80〜80Dを選択させることができる。すなわち、利用者は、ヘッドユニット1から吐出させたいインクの数や吐出させるインクの配置などの要望に合わせて、ヘッドユニット1を購入する必要がなく、ヘッドユニット1に切替部材80〜80Dを選択的に取り付けることによって要望を満たすことができる。
なお、本実施形態のヘッドユニット1は、第2の方向がインクジェット式記録装置に代表される液体噴射装置の記録用紙や基板等の被記録媒体を搬送する方向と一致するように装置本体に固定されることで、被記録媒体を第2の方向に搬送するだけで記録可能な所謂ライン式記録装置に適用することができる。
また、液体噴射装置は、ライン式記録装置に限定されるものではなく、例えば、ヘッドユニット1を被記録媒体の搬送方向とは直交する方向に移動可能に設けられたキャリッジ等の移動手段に搭載することで、ヘッドユニット1のヘッド群110によって形成された第1の方向に連続するノズル列14の長さよりも幅広の被記録媒体に印刷することができる。すなわち、ヘッドユニット1を、第1の方向が被記録媒体の搬送方向と一致するように配置し、ヘッドユニット1を第2の方向に移動させると共に、被記録媒体を第1の方向に移動させながら記録を行うことで、比較的大きな被記録媒体にも記録することができる。
もちろん、液体噴射装置に搭載するヘッドユニット1の数は、特に限定されず、液体噴射装置に複数個のヘッドユニット1を搭載するようにしてもよい。
(実施形態2)
図12は、本発明の実施形態2に係る切替部材の断面図である。なお、上述した実施形態1と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図12に示すように、本実施形態の切替部材180は、第1流路を構成する幹流路30が接続される部分と、第2流路を構成する接続流路70が接続される部分とに、ゴムやエラストマー等の弾性材料からなる弾性部材181が設けられている。
一方、幹流路30が設けられた幹流路部材31及び接続流路70が形成された接続流路部材71には、切替部材180に接続される先端部側に、先端が針状に接続部材190が設けられている。接続部材190は、中空形状を有し、先端部と基端部とが、それぞれ切替部材180の切替流路84と、幹流路30及び接続流路70とに連通するように貫通して設けられている。
このような接続部材190は、先端部を切替部材180の弾性部材181に挿入することで、幹流路30や接続流路70と切替流路84とを連通する。そして、切替部材180を交換する際には、接続部材190を弾性部材181から引き抜く。このとき、弾性部材181は、弾性材料で形成されているため、針状の接続部材190を引き抜くことで、弾性部材181は接続部材190が挿入されていた穴を弾性変形によって塞ぎ、切替部材180内のインクが外部に漏出するのを防止することができる。
このように、切替部材180の交換時に、幹流路部材31及び接続流路部材71を取り外した際に、切替流路84内のインクが外部に漏出するのを低減することで、ヘッド10、コネクター16及び枝回路配線61等にインクが付着するのを低減することができる。これにより、短絡等の電気的な不具合や、インク吐出不良などが発生するのを抑制することができる。
ちなみに、切替部材180の交換時には、接続流路70や幹流路30内のインクは、接続流路部材71や幹流路部材31の外側から圧力を印加して、接続流路70及び幹流路30を塞ぐことにより、外部に漏れ出るのを抑制することができる。
なお、このような切替部材180及び接続部材190は、上述した実施形態1の切替部材80〜80Dに適用することができるものである。
(実施形態3)
図13及び図14は、本発明の実施形態3に係る切替部材の要部断面図である。なお、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図13及び図14に示すように、本実施形態では、切替部材180Aの切替流路84内に弁部材200を設けるようにしたものである。
具体的には、切替部材180Aには、幹流路部材31及び接続流路部材71の先端部に設けられた接続部材190Aが挿入される挿入孔182が設けられている。挿入孔182は、接続部材190Aの外径よりも若干小さな内径を有する。そして、挿入孔182の周囲を弾性部材181Aで形成することで、図14に示すように、接続部材190Aが挿入孔182に挿入された際に、接続部材190Aと挿入孔182との間に隙間が発生するのを防止して、インクが外部に漏出するのを抑制している。
また、切替部材180Aの内部の挿入孔182が開口する領域には、弁部材200が設けられている。弁部材200は、第1流路部材を構成する幹流路部材31及び第2流路部材である接続流路部材71が接続される部分にそれぞれ設けられて、幹流路部材31及び接続流路部材71を接続することで開くように設けられたものである。
具体的には、弁部材200は、挿入孔182よりも大きな外径を有する蓋部材201と、蓋部材201を挿入孔182に向かって付勢する付勢手段202と、蓋部材201及び付勢手段202が内部に設けられた筒状の弁本体203とを具備する。
弁本体203は、一端が挿入孔182が設けられた切替部材180Aの内面に固定され、他端が塞がれた円筒形状を有する。また、弁本体203の側面には、切替流路84と弁本体203の内部とを連通する連通孔204が設けられている。この弁本体203内に蓋部材201と付勢手段202とが設けられている。
付勢手段202は、本実施形態では、コイルばねからなり、一端が弁本体203の挿入孔182とは反対側の端面に当接し、他端が蓋部材201に当接するように配置されており、付勢手段202は、蓋部材201を挿入孔182に向かって付勢する。これにより、図13に示すように、蓋部材201は、接続部材190Aが挿入孔182に挿入されていない状態では、付勢手段202の付勢力によって挿入孔182を所定の圧力で塞ぐ。
これに対して、図14に示すように、幹流路部材31及び接続流路部材71が接続された接続部材190Aを付勢手段202の付勢力に抗して挿入孔182に挿入すると、蓋部材201が挿入孔182とは反対側に向かって移動する。これにより、幹流路30や接続流路70と接続部材190Aの内部流路及び弁本体203の内部流路を介して切替流路84と連通することができる。
このように、切替部材180A内に弁部材200を設けることによっても、切替部材180Aの交換時に、幹流路部材31及び接続流路部材71を取り外した際に、切替部材180A内のインクが外部に漏出するのを抑制して、ヘッド10、コネクター16及び枝回路配線61等にインクが付着するのを低減することができる。これにより、短絡等の電気的な不具合や、インク吐出不良などが発生するのを抑制することができる。
ちなみに、切替部材180Aの交換時には、接続流路70や幹流路30内のインクは、接続流路部材71や幹流路部材31の外側から圧力を印加して、接続流路70及び幹流路30を塞ぐことにより、外部に漏れ出るのを抑制することができる。
なお、本実施形態の接続部材190Aは、上述した実施形態2の接続部材190よりもその外径が大きいものであるため、接続部材190Aを挿入孔182から引き抜いたとしても、挿入孔182が弾性部材181Aの弾性力によって塞がらないものであるが、上述した実施形態2と同様の接続部材190Aと、弾性部材181Aとを用いることで、さらに切替部材180A内のインクの漏出を抑制することができる。
もちろん、本実施形態の切替部材180A及び接続部材190Aは、上述した実施形態1の切替部材80〜80Dに適用することができるものである。
(実施形態4)
図15は、本発明の実施形態4に係る液体噴射ヘッドユニットの一例であるインクジェット式記録ヘッドユニットの概略構成を示す側面図である。なお、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図15に示すように、本実施形態の切替部材80は、上述した実施形態1と同様の部材からなる。また、切替部材80は、ヘッド10のノズル開口(ノズル開口が開口する液体噴射面11A)よりも鉛直方向上方に位置し、且つヘッド10の電気配線である枝回路配線61が接続される接続部であるコネクター16よりも鉛直方向下方に位置するように配置されている。
また、切替部材80にインクを供給する接続流路70には、貯留手段100が接続されている。本実施形態の貯留手段100は、接続流路70に接続されて、切替部材80よりも鉛直方向上方に配置された第1貯留手段101と、第1貯留手段101に供給流路102を有する供給流路部材103を介して接続されて、切替部材80よりも鉛直方向下方に配置された第2貯留手段105とを具備する。
第1貯留手段101に貯留されたインクは、サイフォンの原理を利用した接続流路70を介して切替部材80に供給される。なお、第1貯留手段101には、インクが貯留された内部を大気に開放する大気開放弁106と、第1貯留手段101と接続流路70とを接続又は切断するための切替弁107とが設けられている。
一方、第2貯留手段105は、インクを貯留すると共に、第1貯留手段101に供給流路102を介してインクを供給するものであり、供給流路部材103の途中に設けられたポンプ108によって、第2貯留手段105よりも鉛直方向上方に設けられた第1貯留手段101にインクを供給する。
このような構成では、第2貯留手段105からポンプ108によって供給流路102を介して第1貯留手段101にインクが供給され、第1貯留手段101に供給されたインクは、サイフォン管である接続流路70が設けられた接続流路部材71を介して切替部材80に供給される。
本実施形態のヘッド10は、幹流路30が枝流路40を介して接続される液体流路口15が、コネクター16と同じ高さとなるように設けられているが、第1貯留手段101が切替部材80よりも鉛直方向上方で、且つ液体流路口15よりも鉛直方向上方に設けられているため、第1貯留手段101からのインクはサイフォンの原理によって切替部材80を介してヘッド10の液体流路口15に供給される。
そして、切替部材80の交換時には、切替部材80から幹流路部材31や接続流路部材71を取り外しても、漏出したインクが、幹流路部材31の外周を伝ってヘッド10側、特にコネクター16に付着するのを低減できる。すなわち、切替部材80が、ヘッド10のコネクター16よりも鉛直方向上方に設けられていると、切替部材80を交換した際に外部に漏出したインクが直接滴下して、コネクター16に付着することや、外部に漏出したインクが幹流路部材31の外周を伝ってコネクター16に付着する虞がある。しかしながら、切替部材80をコネクター16よりも鉛直方向下方に配置することで、外部に漏出したインクが、コネクター16に付着するのを抑制して、付着したインクによる電気的な短絡などの不具合を抑制することができる。
なお、切替部材80から接続流路部材71を取り外す際には、切替弁107によって接続流路70を閉じることで、接続流路70からのインクの漏出も抑制できる。また、切替部材80から幹流路部材31を取り外しても、切替部材80はノズル開口(ノズル開口が開口する液体噴射面11A)よりも鉛直方向上方に位置しているため、ノズル開口からヘッド10の内部に気泡が侵入するのを抑制することができる。またこのとき、ノズル開口11におけるインクの表面張力によって、ノズル開口11からインクの漏出を抑制し、幹流路部材31から気泡が進入するのを抑制できる程度に、ノズル開口11と切替部材80との間の水頭差を抑えることが望ましい。
さらに、印刷時においては、ノズル開口11のメニスカスを一定に保持することが望ましい。ノズル開口11のメニスカスを一定に保持するためには、ヘッド10に自己封止弁を設け、ヘッド10内を一定範囲の圧力に保つ構成とすることで実現してもよいし、第1貯留手段101に圧力コントローラーを設け、ヘッド10内が一定範囲の圧力となるように圧力コントロールする構成とすることで実現してもよい。
また、このようなヘッドユニット1に用いる切替部材80として、上述した実施形態2及び3の切替部材180、180Aを用いることで、切替部材180、180Aの交換時にインクの漏出を抑制できると共に、インクが外部に漏出したとしても、漏出したインクがヘッド10のコネクター16等に付着するのを抑制することができ、さらに信頼性を向上することができる。
(他の実施形態)
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではなく、上述した各実施形態を組み合わせてもよいし、その他の変形を行ってもよい。
例えば、上述した実施形態では、幹流路30を4つ設けるようにしたが、幹流路30の数や1つの幹流路30に接続されるヘッド10の配置など、特に上述したものに限定されるものではない。すなわち、ヘッドユニット1には、幹流路を2つ以上設けるようにすれば、その数は特に限定されない。また、幹流路を第2の方向に並設されたヘッド10の液体流路口15に連通するように配置してもよく、幹流路を第1の方向及び第2の方向に並設されたヘッド10の液体流路口15に連通するように配置してもよい。
また、上述した実施形態では、接続流路70〜70Dにヘッド10を接続しないようにしたが、接続流路にヘッド10を直接接続するようにしてもよい。このような例を図15に示す。なお、図16は、接続流路及び幹流路の接続状態を示す概略平面図である。
図16に示すように、ヘッドユニット1Aには、4つの幹流路30Eと、4つの接続流路70Eとが設けられている。そして、貯留手段100に連通された接続流路70Eの途中には、枝流路40を介して複数のヘッド10の液体流路口15が接続されている。また、幹流路30Eには、枝流路40を介して複数のヘッド10の液体流路口15が接続されている。さらに、幹流路30Eと接続流路70Eとの間には、接続流路70Eと幹流路30Eとの連通状態を切り替える切替部材80Eが設けられている。
このような構成のヘッドユニット1Aでは、上述した切替部材80〜80Dと同様に、複数の切替部材80Eを複数用意し、ヘッド10のノズル列14から吐出するインクの種類に基づいて複数の切替部材80Eから選択して取り付けることで、ヘッド10のノズル列14から吐出させるインクの種類を容易に切り替えることができる。すなわち、1つの接続流路70Eを4つの幹流路30Eの何れか1つと接続することも、1つの接続流路70Eを2つの幹流路30Eと接続することもでき、また、2つの接続流路70Eを1つの幹流路30Eに接続することも、3つの接続流路70Eを1つの幹流路30Eに接続することもできる。もちろん、前述した形態以外にも接続流路70Eと幹流路30Eは、接続流路70Eの数:幹流路30Eの数=m:n(0<m≦4、0<n≦4)の条件を満たすように接続できる。そして、このように、切替部材80Eの上流側の接続流路70Eにヘッド10を接続して、切替部材80Eを実質的に幹流路30の途中に配置することで、図16に示すような構成のヘッドユニット1Aでは、第1の方向に並設されたノズル列14、本実施形態では、第1の方向に連続する複数のノズル列14で構成される1つのグループにおいて、第1の方向で吐出させるインクの種類を変更することができる。もちろん、上述した実施形態1の切替部材80〜80Dと、図16に示す切替部材80Eとを同時に設けるようにしてもよい。
さらに、上述した例では、ヘッドユニット1、1Aには、切替部材80〜80E、180、180Aが幹流路30に着脱可能となるように設けたが、特にこれに限定されず、例えば、複数の流路を切り替えることが可能な切替弁からなる切替部材をヘッドユニット1、1Aに設けるようにしてもよい。
また、上述した実施形態では、各ヘッド10にノズル列14を2列設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、各ヘッド10にノズル列14を1列設けてもよく、また3列以上設けてもよい。
さらに、上述した実施形態では、ヘッド群110を4つのヘッド10で構成するようにしたが、特にこれに限定されず、ヘッド群110は、2つ以上のヘッド10で構成すればよい。
また、上述した実施形態では、ヘッドユニット1に2つのヘッド群110を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、ヘッド群110は1つであってもよく、3つ以上であってもよい。
また、上述した実施形態では、液体流路口15及びコネクター16をヘッド10のノズル開口11とは反対側の面である後端面に設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、液体流路口15及びコネクター16の何れか一方又は両方をヘッド10の側面に設けるようにしてもよい。
さらに、例えば、上述した実施形態のように、1つのヘッド10、に2つの液体流路口15を設け、一方の液体流路口15をヘッド10、にインク(液体)を供給する液体供給口とし、他方の液体流路口15をヘッド10、からのインク(液体)を排出する液体排出口とする場合、例えば、図4に示すように、第1の方向で近接する複数のヘッド10の液体流路口15を、液体供給口又は液体排出口の何れか一方となるように設定してもよい。すなわち、液体供給口及び液体排出口を、それぞれ第1の方向で近接するように配設することで、外部の貯留手段から第1の方向で近接する複数のヘッド10への供給特性及び排出特性を均一化して、液体の吐出特性を揃えることができる。