JP2014156065A - 液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 小型化可能な液体噴射ヘッドユニット及びこれを用いた液体噴射装置を提供する。
【解決手段】 液体噴射ヘッドユニットIは、複数のノズルから構成される第1のノズル群と、複数の別のノズルから構成される第2のノズル群と、圧力を加えることで第1のノズル群のノズルからそれぞれ液体を噴射する第1圧力発生室からなる第1圧力発生室群が形成された第1流路形成基板と、圧力を加えることで第2のノズル群のノズルからそれぞれ液体を噴射する第2圧力発生室からなる第2圧力発生室群が形成された第2流路形成基板と、第1圧力発生室群に液体を供給する第1の液体供給路、前記第2圧力発生室群に個別に液体を供給する第2の液体供給路を有する供給基板とを備える。
【選択図】図4
【解決手段】 液体噴射ヘッドユニットIは、複数のノズルから構成される第1のノズル群と、複数の別のノズルから構成される第2のノズル群と、圧力を加えることで第1のノズル群のノズルからそれぞれ液体を噴射する第1圧力発生室からなる第1圧力発生室群が形成された第1流路形成基板と、圧力を加えることで第2のノズル群のノズルからそれぞれ液体を噴射する第2圧力発生室からなる第2圧力発生室群が形成された第2流路形成基板と、第1圧力発生室群に液体を供給する第1の液体供給路、前記第2圧力発生室群に個別に液体を供給する第2の液体供給路を有する供給基板とを備える。
【選択図】図4
Description
本発明は液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置に関する。
従来、液体噴射装置では、複数の液体噴射ヘッドを複数組み合わせて所定方向に配置してノズル列を長尺化したヘッドユニットを構成することが知られている(例えば、特許文献1参照)。この液体噴射装置では、一平面上において所定の配列方向に沿って千鳥状に配列された4つの液体噴射ヘッドが、それぞれヘッド支持部材に支持されている。
また、液体噴射装置では、複数の液体噴射ヘッド本体をアライメント(位置合わせ)して、ヘッド支持部材に支持する。このため、液体噴射ヘッド同士をある程度離間してアライメントしやすいように構成されている。
ここで、液体噴射ヘッド同士をアライメントすることから、液体噴射ヘッド同士をある程度離間して設けなければならず、液体噴射ヘッドユニット自体が大型化してしまうという問題がある。
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドユニットだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、小型化可能な液体噴射ヘッドユニット及びこれを用いた液体噴射装置を提供しようとするものである。
本発明の液体噴射ヘッドユニットは、複数のノズルから構成される第1のノズル群と、複数の別のノズルから構成される第2のノズル群と、圧力を加えることで第1のノズル群のノズルから液体を噴射する第1圧力発生室から構成される第1圧力発生室群が形成された第1流路形成基板と、圧力を加えることで第2のノズル群のノズルから液体を噴射する第2圧力発生室から構成される第2圧力発生室群が形成された前記第1流路形成基板と異なる第2流路形成基板と、前記第1圧力発生室群に液体を供給する第1の液体供給路、及び前記第2圧力発生室群に個別に液体を供給する第2の液体供給路を有し、前記第1流路形成基板及び前記第2流路形成基板の前記ノズル側に積層される供給基板とを備えることを特徴とする。
本発明では、供給基板に対して第1及び第2の流路形成基板が設けられていることから、ヘッド本体を支持部材に対して固定するよりもヘッドユニットを小型化することができる。なお、ここでいう積層とは、流路形成基板に対し直接供給基板が積層されることだけでなく接着剤層などの別の層が含まれていることも含まれる。
本発明では、供給基板に対して第1及び第2の流路形成基板が設けられていることから、ヘッド本体を支持部材に対して固定するよりもヘッドユニットを小型化することができる。なお、ここでいう積層とは、流路形成基板に対し直接供給基板が積層されることだけでなく接着剤層などの別の層が含まれていることも含まれる。
前記供給基板の前記流路形成基板と同一面側には、前記液体供給路に連通する開口が設けられ、前記同一面側には、該開口を介して前記液体供給路に臨む凹部が形成されたケース部材が設けられていることが好ましい。このように構成されていることで、さらにヘッドユニットを小型化することができる。
各ノズル群は、ノズルが一つの方向に並設されたノズル列を複数備え、前記ケース部材には、前記ノズル列に対応して凹部が形成されると共に、各ノズル列に対応して設けられていることが好ましい。このようにケース部材が各凹部、ノズル列に対して個別に設けられていることで、他のノズル列に対応する凹部からの熱影響が少ない。
本発明の好ましい実施形態としては、少なくとも前記第1流路形成基板は、一対のケース部材間に位置するように前記供給基板に設けられると共に、前記供給基板の前記第1流路形成基板に対向する位置に前記ノズル群が形成されたノズルプレートが設けられ、かつ、前記供給基板には、前記ケース部材の凹部と前記圧力発生室とを接続する前記液体供給路と、前記圧力発生室と前記ノズルプレートのノズルとを接続する別の液体流路とが設けられていることが挙げられる。
本発明の液体噴射装置は、前記いずれかに記載の液体噴射ヘッドユニットを備えることを特徴とする。本実施形態では、前記いずれかに記載の小型化を実現できる液体噴射ヘッドユニットを有することで、印字特性に優れる。
(実施形態1)
(液体噴射装置)
図1は、本発明の実施形態1に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の概略斜視図である。本発明のインクジェット式記録装置IIは、図1に示すように、インク滴を吐出す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モジュール(以下、ヘッドモジュールとも言う)1がキャリッジ2に固定されている。
(液体噴射装置)
図1は、本発明の実施形態1に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の概略斜視図である。本発明のインクジェット式記録装置IIは、図1に示すように、インク滴を吐出す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モジュール(以下、ヘッドモジュールとも言う)1がキャリッジ2に固定されている。
このヘッドモジュール1には、インクが貯留された液体貯留手段の一例であるインクカートリッジ3がそれぞれ着脱可能に固定されている。本実施形態では、インクカートリッジ3は、ブラック(B)、ライトブラック(LB)、シアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)等の複数の異なる色毎に設けられている。
ヘッドモジュール1が搭載されたキャリッジ2は、装置本体4に取り付けられたキャリッジ軸5に軸方向移動可能に設けられている。そして、駆動モーター6の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト7を介してキャリッジ2に伝達されることで、キャリッジ2はキャリッジ軸5に沿って移動される。一方、装置本体4にはキャリッジ軸5に沿ってプラテン8が設けられており、図示しない給紙装置等により給紙された紙等の被記録媒体Sがプラテン8上を搬送されるようになっている。
(液体噴射ヘッド)
かかるヘッドモジュール1について、図2を用いて説明する。
図2に示すように、ヘッドモジュール1のケース200には、インクカートリッジ3(図1参照)が取り付けられるカートリッジ取付面201が設けられている。ケース200の内部には、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(ヘッドユニット)Iが設けられている。
かかるヘッドモジュール1について、図2を用いて説明する。
図2に示すように、ヘッドモジュール1のケース200には、インクカートリッジ3(図1参照)が取り付けられるカートリッジ取付面201が設けられている。ケース200の内部には、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(ヘッドユニット)Iが設けられている。
図示しないが、カートリッジ取付面201にはインクカートリッジからインクが供給されるためのインク供給部が設けられる。インク供給部としては、例えば針状のものでインクカートリッジの図示しないインク供給口に挿入されるものが挙げられる。なお、インク供給部としてはこれに限定されず、例えばインクカートリッジのインク供給口に当接するものであってもよい。
ケース200内部にはインク供給流路が形成されており、インクカートリッジからのインクは、インク供給部を介してインク供給流路に供給される。インク供給流路に供給されたインクは、以下詳細に説明するヘッドユニットIの導入路44に流入する。
ケース200のカートリッジ取付面201とは逆側の面には固定板130が設けられている。この固定板130には、開口131が設けられており、この開口131からヘッドユニットIのノズルプレート(詳細は後述する)が露出する。このノズルプレートに形成されたノズル開口からインクが吐出される。
インクジェット式記録ヘッドユニットについて図2〜4を用いて説明する。なお、図3、図4では、図2に示すヘッドユニットの一部のみを用いて説明する。
図示するように、ヘッドユニットIは、ヘッドユニット本体11、ケース部材40等の複数の部材を備え、これら複数の部材が接着剤等によって接合されている。本実施形態では、ヘッドユニット本体11は、複数の流路形成基板10と、一つの連通板(供給基板)15と、複数のノズルプレート20と、複数の圧電アクチュエーター300と、複数の保護基板30と、複数のコンプライアンス基板45と、を具備する。即ち、ヘッドユニット本体11において一つの連通板15は複数の流路形成基板10及びノズルプレート20に対して共通の部材であるといえる。
ヘッドユニット本体11を構成する流路形成基板10は、本実施形態では4つ設けられている。流路形成基板10は、本実施形態ではシリコン単結晶基板からなる。この流路形成基板10には、複数の圧力発生室12が同じ色のインクを吐出する複数のノズル開口21が並設される方向(X方向)に沿って並設されている。また、流路形成基板10には、圧力発生室12が圧力発生室12の並設方向に並設されてなる列が複数列、本実施形態では、2列設けられている。一つの流路形成基板10に形成されている複数の圧力発生室からなる群を圧力発生室群とする。
また、各流路形成基板10の一方面側(後述する振動板50とは反対側)は、連通板15に接合されている。即ち、複数の流路形成基板10が一つの連通板15に接合(積層)されている。また、連通板15には、各圧力発生室12に連通する複数のノズル開口21が穿設されたノズルプレート20が複数接合されている。連通板15には、圧力発生室12とノズル開口21とを繋ぐノズル連通路(別の液体流路)16が設けられている。連通板15は、流路形成基板10よりも大きな面積を有し、ノズルプレート20は流路形成基板10よりも小さい面積を有する。このようにノズルプレート20の面積を比較的小さくすることでコストの削減を図ることができる。なお、本実施形態では、ノズルプレート20のノズル開口21が開口して、インク滴が吐出される面を液体噴射面20aと称する。
また、連通板15には、マニホールド100の一部を構成する第1マニホールド部17と、第2マニホールド部18とが設けられている。
第1マニホールド部17は、連通板15を厚さ方向(連通板15と流路形成基板10との積層方向)に貫通して設けられている。
また、第2マニホールド部18は、連通板15を厚さ方向に貫通することなく、連通板15の液体噴射面20a側に開口して設けられている。
さらに、連通板15には、圧力発生室12の第2の方向Yの一端部に連通するインク供給路(液体供給路)19が、各圧力発生室12毎に独立して設けられている。このインク供給路19は、第2マニホールド部18と圧力発生室12とを連通する。
このような連通板15としては、流路形成基板10と線膨張係数が同等の材料が好ましい。つまり、連通板15として流路形成基板10と線膨張係数が大きく異なる材料を用いた場合、加熱や冷却されることで、流路形成基板10と連通板15との線膨張係数の違いにより反りが生じてしまう。本実施形態では、連通板15として流路形成基板10と同じ材料、すなわち、シリコン単結晶基板を用いることで、熱による反りを抑制することができる。
また、ノズルプレート20は、シリコン単結晶基板で形成されている。これにより、ノズルプレート20と連通板15との線膨張係数を同等として、加熱や冷却されることによる反りの発生を抑制することができる。
ノズルプレート20には、ノズル開口21が第1の方向Xに並設された列が、第2の方向Yに複数列、本実施形態では、2列形成されている。このノズル開口21が第1の方向Xに並設されてなる列をノズル列301とする。そして、一つのノズルプレート20に設けられたノズル開口21からなる群をノズル群302とする。例えば、本実施形態では二つの互いに隣接するノズル列301から各ノズル群302が構成され、ヘッドユニット本体11としては4つのノズルプレート20及び4つのノズル群302を有している。
各ノズル開口21は、ドライエッチングによって形成され、内径が一定な円筒部(ストレート部)と、噴射側からインク流路側に向けて内径が次第に拡大するテーパー部と、からノズル開口21が構成されている。なお、ノズル開口21の形状はこれに限定されず、例えば内径が一定であってもよい。
一方、流路形成基板10の他方面側(連通板15とは反対面側)には、振動板50が形成されている。本実施形態に係る振動板50は、流路形成基板10上に形成された弾性膜51と、弾性膜51上に形成された絶縁体膜52とで構成されている。なお、圧力発生室12は、流路形成基板10を一方面から異方性エッチングにより形成されており、圧力発生室12の他方面は、振動板(弾性膜51)で構成されている。
振動板50上には、本実施形態の圧力発生手段として、第1電極60と圧電体層70と第2電極80とからなる圧電アクチュエーター300が設けられている。ここで、圧電アクチュエーター300は、第1電極60、圧電体層70及び第2電極80を含む部分をいう。一般的には、圧電アクチュエーター300の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層70を各圧力発生室12毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層70から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、第1電極60を圧電アクチュエーター300の共通電極とし、第2電極80を圧電アクチュエーター300の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。なお、上述した例では、振動板50が弾性膜51及び絶縁体膜52で構成されたものを例示したが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、振動板50として弾性膜51及び絶縁体膜52の何れか一方を設けたものであってもよく、また、振動板50として弾性膜51及び絶縁体膜52を設けずに、第1電極60のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電アクチュエーター300自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。ただし、流路形成基板10上に直接第1電極60を設ける場合には、第1電極60とインクとが導通しないように第1電極60を絶縁性の保護膜で保護する必要がある。
圧電体層70は、第1電極60上に形成される分極構造を有する酸化物の圧電材料からなり、例えば、一般式ABO3で示されるペロブスカイト型酸化物からなることができ、
Aは、鉛を含み、Bは、ジルコニウムおよびチタンのうちの少なくとも一方を含むことができる。前記Bは、例えば、さらに、ニオブを含むことができる。具体的には、圧電体層70としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3:PZT)、シ
リコンを含むニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti,Nb)O3:PZTN
S)などを用いることができる。
Aは、鉛を含み、Bは、ジルコニウムおよびチタンのうちの少なくとも一方を含むことができる。前記Bは、例えば、さらに、ニオブを含むことができる。具体的には、圧電体層70としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3:PZT)、シ
リコンを含むニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti,Nb)O3:PZTN
S)などを用いることができる。
また、圧電体層70は、鉛を含まない非鉛系圧電材料、例えば、鉄酸ビスマスや鉄酸マンガン酸ビスマスと、チタン酸バリウムやチタン酸ビスマスカリウムとを含むペロブスカイト構造を有する複合酸化物などとしてもよい。
また、第2電極80には、リード電極90の一端がそれぞれ接続されている。リード電極90の他端には、駆動回路120が設けられた配線基板121、例えば、COF等が接続されている。
流路形成基板10の圧電アクチュエーター300側の面には、流路形成基板10と略同じ大きさを有する保護基板30が接合されている。保護基板30は、圧電アクチュエーター300を保護するための空間である保持部31を有する。また、保護基板30には貫通孔32が設けられている。リード電極90の他端側は、この貫通孔32内に露出するように延設され、リード電極90と配線基板121とが貫通孔32内で電気的に接続されている。
また、このような構成のヘッドユニット本体11には、複数の圧力発生室12に連通するマニホールド100をヘッドユニット本体11と共に画成するケース部材40が固定されている。ケース部材40は、平面視において矩形状であり、連通板15に固定されている。ケース部材40は、凹部41を有し、この凹部41の開口は、第1マニホールド部17の開口と連通する。即ち、凹部41内が第3マニホールド部42を構成する。そして、連通板15に設けられた第1マニホールド部17及び第2マニホールド部18と、ケース部材40と流路形成基板10とによって画成された第3マニホールド部42とによって本実施形態のマニホールド100が構成されている。
かかるケース部材40は、本実施形態ではノズル列301毎に対応して設けられている。例えば、ヘッドユニットIは8列のノズル列301を有し、これに対応して8個のケース部材40を有している。即ち、各ケース部材40は、ノズル列毎に構成されており、ケース部材40同士は連続していない。また、一つのマニホールド100は各ノズル列301に対応して設けられているので、各ケース部材40はマニホールド100毎に構成されているともいえる。
なお、ケース部材40の材料としては、例えば、樹脂や金属等を用いることができる。また、保護基板30の材料は、保護基板30が接着される流路形成基板10と線膨張係数が同等の材料が好ましく、本実施形態では、シリコン単結晶基板を用いた。
また、連通板15の第1マニホールド部17及び第2マニホールド部18が開口する液体噴射面20a側の面には、コンプライアンス基板45が設けられている。このコンプライアンス基板45が、第1マニホールド部17と第2マニホールド部18の液体噴射面20a側の開口を封止している。
このようなコンプライアンス基板45は、本実施形態では、封止膜46と、固定基板47と、を具備する。封止膜46は、可撓性を有する薄膜(例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)やステンレス鋼(SUS)等により形成された厚さが20μm以下の薄膜)からなり、固定基板47は、ステンレス鋼(SUS)等の金属等の硬質の材料で形成される。この固定基板47のマニホールド100に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部48となっているため、マニホールド100の一方面は可撓性を有する封止膜46のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部となっている。
なお、各ケース部材40には、マニホールド100に連通して各マニホールド100にインクを供給するための導入路44がそれぞれ設けられている。また、ケース部材40には、保護基板30の貫通孔32に連通して配線基板121が挿通される接続口43が設けられている。
このような構成のインクジェット式記録ヘッドユニットIでは、インクを噴射する際に、カートリッジ等のインク貯留手段から導入路44を介してインクを取り込み、マニホールド100からノズル開口21に至るまで流路内部をインクで満たす。その後、駆動回路120からの信号に従い、圧力発生室12に対応する各圧電アクチュエーター300に電圧を印加することにより、圧電アクチュエーター300と共に弾性膜51及び絶縁体膜52をたわみ変形させる。これにより、圧力発生室12内の圧力が高まり所定のノズル開口21からインク滴が噴射される。
本実施形態では、ヘッドユニットIは、流路形成基板10及びノズルプレート20を複数有するが、連通板15は一つだけ有している。即ち、連通板15は複数のノズル群302及び複数の圧力発生室群に対して共通である。このように連通板15を共通とすることで、本実施形態では、ヘッドユニットIをノズル列301の並設方向において小型化することができる。
即ち、複数のヘッド本体を有するヘッドユニットIを形成する場合に、ヘッド本体自体を固定部材にアライメントして固定するとなると、アライメント時にヘッド本体を動かすためにヘッド本体間にある程度隙間が必要である。従って、ヘッド本体を離して固定するのでヘッド本体を密接して設けることができずヘッドユニットが大型化してしまっていた。これに対し、本実施形態では、連通板15が共通していることから、連通板15を中心に流路形成基板10やノズルプレート20等をアライメントして固定すればよく、各流路形成基板間やノズルプレート間に隙間を設けなくてよい。従って、ヘッド本体自体を固定部材にアライメントするよりもヘッドユニットIを小型化することができるのである。
そして、この場合のヘッドユニットIでは、各ケース部材40がノズル列301毎に、即ちマニホールド100毎に構成されていることで、他のノズル列301に対応するマニホールド100内のインクによる熱影響が少なく、印字特性が安定する。つまり、一列のノズル列301からのインクの吐出が多いと、この一列のノズル列301に対応するマニホールド100でのインクの温度が高くなる。この場合にケース部材40が複数のマニホールド100に対して共通に設けられていると、熱がケース部材40を介して別のマニホールド100にも伝わってこのマニホールド100内のインクの温度も高くなってしまい、インクの吐出特性が変化して印字特性が変化することが考えられる。これに対し、本実施形態では、各マニホールド100に対応して個別にケース部材40が設けられていることから、熱影響が少なく、吐出特性の変化を抑制することができ、印字品質の変化を抑制できる。
さらにまた、ヘッドユニットIでは、流路形成基板10自体を小型化している。つまり、本実施形態では流路形成基板10が例えば連通板15と同様の大きさで形成されるよりも流路形成基板10を小さく形成している。これにより、高価な流路形成基板10をより安価に形成することができ、コストダウンとすることができ、また、製品の歩留まりを向上させる。
本実施形態では、ケース部材40を各ノズル列301(即ちマニホールド100)に対応して個別に設けたが、ケース部材40を連続させ、凹部41をノズル列に対応して個別に設けてもよい。この場合には、上述したような他のマニホールドからの熱影響の抑制を図ることはできないが、ケースを複数設ける必要がなく、また、製造コストを抑制できる。
また、本実施形態においてさらにノズルを高密度化させるためには、各ノズル群302において一方のノズル列301を他方のノズル列301に対して、ノズル開口21の並設方向に、ノズル間の距離の半分だけずらして設けることが考えられる。この場合には、同色のインクを吐出するノズル列に対応するケース部材40同士を共通とし、さらに同色のノズル列に対応する凹部41同士も共通とすればよい。この場合には、共通した一つのケース部材に対して一つの導入路44が設けられていればよいので、本実施形態よりもインク導入手段が簡易となり、この点において好ましい。なお、上述のようにケース部材40を個別にすることで熱影響が少なく、吐出特性の変化を抑制することができるという点において、本実施形態のようにケース部材40を個別にすることが好ましい。
本実施形態では、連通板15は全てのノズル列に共通して設けたが、これに限定されない。例えば、二つのノズル群に共通して連通板15を設け、このような連通板15を二枚設けることで本実施形態と同一の4つのノズル群を有する構成とすることも可能である。ただし、本実施形態のように4つのノズル群に対応して一つの連通板15を設ける方がヘッドユニットの小型化を実現することができ、好ましい。
(実施形態2)
本実施形態では、いわゆるライン型のインクジェット式記録装置(以下ライン型記録装置とする)に用いられるヘッドユニットについて説明する。
本実施形態では、いわゆるライン型のインクジェット式記録装置(以下ライン型記録装置とする)に用いられるヘッドユニットについて説明する。
本実施形態におけるヘッドユニットIAは、実施形態1とは異なり、ライン型のインクジェット式記録装置(以下ライン型記録装置とする)IIAに用いられるものである。即ち、実施形態1で示したインクジェット式記録装置IIでは、ヘッドモジュール1がキャリッジ2に搭載されて主走査方向に移動するものであったが、本実施形態で説明するライン型記録装置IIAでは、ヘッドモジュール1Aが固定されて、紙等の被記録媒体Sを主走査方向に移動させるだけで印刷を行う。
かかるライン型記録装置は、例えば図6に示すものである。
図6に示すように、本実施形態のライン型記録装置IIAは、ヘッドモジュール1Aが固定されて、被噴射媒体である紙などの被記録媒体Sを搬送することで印刷を行う、所謂ライン式記録装置である。
図6に示すように、本実施形態のライン型記録装置IIAは、ヘッドモジュール1Aが固定されて、被噴射媒体である紙などの被記録媒体Sを搬送することで印刷を行う、所謂ライン式記録装置である。
具体的には、ライン型記録装置IIAは、装置本体4Aと、装置本体4Aに固定されたヘッドモジュール1Aと、被記録媒体である被記録媒体Sを搬送する搬送手段9Aと、被記録媒体Sのヘッドモジュール1Aに相対向する印刷面とは反対の裏面側を支持するプラテン8Aとを具備する。
ヘッドモジュール1Aは、ケース200Aを有し、このケース200A内にヘッドユニットが設けられる。ヘッドモジュール1Aは、ヘッドユニットのノズル開口の並設方向が被記録媒体Sの搬送方向と交差する方向となるように、装置本体4Aに固定されている。
搬送手段9Aは、ヘッドモジュール1Aに対して被記録媒体Sの搬送方向の両側に設けられた第1の搬送手段95Aと、第2の搬送手段96Aとを具備する。
第1の搬送手段95Aは、駆動ローラー95aと、従動ローラー95bと、これら駆動ローラー95a及び従動ローラー95bに巻回された搬送ベルト95cとで構成されている。また、第2の搬送手段96Aは、第1の搬送手段95Aと同様に駆動ローラー96a、従動ローラー96b及び搬送ベルト96cで構成されている。
これらの第1の搬送手段95A及び第2の搬送手段96Aのそれぞれの駆動ローラー95a、96aには、図示しない駆動モーター等の駆動手段が接続されており、駆動手段の駆動力によって搬送ベルト95c、96cが回転駆動することで、被記録媒体Sをヘッドモジュール1Aの上流及び下流側で搬送する。
なお、本実施形態では、駆動ローラー95a、96a、従動ローラー95b、96b及び搬送ベルト95c、96cで構成される第1の搬送手段95A及び第2の搬送手段96Aを例示したが、被記録媒体Sを搬送ベルト95c、96c上に保持させる保持手段をさらに設けてもよい。保持手段としては、例えば、被記録媒体Sの外周面を帯電させる帯電手段を設け、この帯電手段によって帯電した被記録媒体Sを誘電分極の作用により搬送ベルト95c、96c上に吸着させるようにしてもよい。また、保持手段として、搬送ベルト95c、96c上に押えローラーを設け、押えローラーと搬送ベルト95c、96cとの間で被記録媒体Sを挟持させるようにしてもよい。
プラテン8Aは、第1の搬送手段95Aと第2の搬送手段96Aとの間に、ヘッドモジュール1Aに相対向して設けられた断面が矩形状を有する金属又は樹脂等からなる。プラテン8Aは、第1の搬送手段95A及び第2の搬送手段96Aによって搬送された被記録媒体Sを、ヘッドモジュール1Aに相対向する位置で支持する。
なお、プラテン8Aには、搬送された被記録媒体Sをプラテン8A上で吸着する吸着手段が設けられていてもよい。吸着手段としては、例えば、被記録媒体Sを吸引することで吸引吸着するものや、静電気力で被記録媒体Sを静電吸着するもの等が挙げられる。
また、ヘッドモジュール1Aには、図示していないが、インクが貯留されたインクタンクやインクカートリッジなどのインク貯留手段がインクを供給可能に接続されている。インク貯留手段は、例えば、ヘッドモジュール1A上に保持されていても、また、装置本体4A内のヘッドモジュール1Aとは異なる位置に保持されてチューブ等を介して接続されていてもよい。さらに、ヘッドモジュール1Aの各ヘッドユニットには、図示しない外部配線が接続されている。
このようなライン型記録装置IIAでは、搬送手段9Aによって被記録媒体Sが搬送され、ヘッドモジュール1Aによってプラテン8A上で支持された被記録媒体Sに印刷が実行される。印刷された被記録媒体Sは、搬送手段9Aによって搬送される。
かかるヘッドモジュール1Aは、ケース200A内に図7に示すヘッドユニットIAを有し、ケース200Aの液体噴射面側に固定板130Aが設けられている。ヘッドユニットIAについて、図7、8を用いて説明する。なお、以下実施形態1と同一の構成要素については説明を省略する。
図示するように、ヘッドユニットIAは、4つのノズルプレート20A、即ち4つのノズル群302Aを有している。これらのノズル群302Aは、二つのノズル群302Aが、ノズル列301Aに沿って列を形成している。そして、他方のノズル群302Aによるノズル群列は、一方のノズル群302Aによるノズル列よりも、ノズルの並設方向(X方向)に沿ってずれている。即ち、ヘッドユニットIAではノズル群302Aが千鳥状配置となるように設けられている。
かつ、これらのノズル群302Aにおいて、また、ヘッドユニットIA上において、一方のノズル群302Aのノズル列の端部と、他方のノズル群302Aのノズル列の端部とは、ノズル開口21Aの並設方向において一部が重複するように配置されている。これにより、ヘッドユニットIA上における全てのヘッドモジュール1Aのノズル列を連続させて、全体として最大印刷幅を形成するノズル列ユニットを構成している。
かかるヘッドユニットIAにおいても、図8に示すように、一つの連通板15A(図7参照)を有し、この一つの連通板15Aに対して複数(本実施形態では4つ)の流路形成基板10A及びノズルプレート20Aが設けられている。即ち、複数の流路形成基板10A及びノズルプレート20Aに対し、共通の連通板15Aが設けられている。
また、ケース部材40Aは、それぞれノズル列301Aに対応して個別に設けられている。
このように、ヘッドユニットIAは、一つの連通板15Aを有し、一つの連通板15Aに対して複数の流路形成基板10Aが設けられている。即ち、本実施形態においても、複数の流路形成基板10Aに対し、一つの連通板15Aが設けられている。
このように一つの連通板15A並びに複数の流路形成基板10A及び複数のノズルプレート20AよりヘッドユニットIAが構成されていることで、本実施形態におけるヘッドユニットIAにおいても、ノズルの並設方向とは直交する方向(Y方向)においてヘッドユニットIAが小型化することができる。
そして、本実施形態においても、ヘッドユニットIAではケース部材40Aがノズル列毎に個別に設けられているので、各ノズル列に対応するインクが他のマニホールドからの熱の影響を受けにくい。
(実施形態3)
本実施形態は、実施形態2に記載したヘッドユニットIAにおいて、さらにケース部材40Bを共通としたものである。
本実施形態は、実施形態2に記載したヘッドユニットIAにおいて、さらにケース部材40Bを共通としたものである。
図9、10に示すように、本実施形態にかかるヘッドユニットIBでは、ノズル列のうち、連通板15Bにおいて外側に存在する二つの第2のノズル列301Bに対し、共通のケース部材40Bが設けられている。また、連通板15Bにおいて内側に存在する4つの第1のノズル列301Cに対し共通のケース部材40Cが設けられている。即ち、ヘッドユニットIBは、二つのケース部材40Bと、一つのケース部材40Cとを備える。このように、本実施形態では、異なるノズル群に亘ってケース部材40B、40Cが設けられている。
本実施形態では、かかるケース部材40B、40Cの中はそれぞれマニホールド100B、100Cを複数のノズル列に亘って共通としている。即ち、本実施形態では各マニホールドに導入されるインクが同色であるので、ケース部材40B、40C内には、それぞれ一つのマニホールド100B、100Cが構成されている。このような各ケース部材40B、40Cには、それぞれ導入路44が一つずつ設けられている。
このように一つの連通板15B並びに複数の流路形成基板10B及び複数のノズルプレート20BよりヘッドユニットIBが構成されていることで、本実施形態におけるヘッドユニットIBにおいても、ノズルの並設方向とは直交する方向(Y方向)においてヘッドユニットIAを小型化することができる。
そして、本実施形態においては、マニホールド100B、100C及びケース部材40B、40Cが複数のノズル列に亘って共通していることで、各ケース部材40B、40Cに対してそれぞれ一つの導入路44が設けられている。これにより、インクの導入手段が簡素なものとなり、構成が容易となる。
これらのケース部材40B、40Cにおいては、凹部、即ちマニホールド100B、100Cを形成している凹部自体がそれぞれ個別に設けられていれば、インクは別色であってもよい。なお、同色であっても各マニホールドをノズル列毎に個別に設けても良い。さらにまた、これらのケース部材40B、40C間を、ケース部材40B、40Cのそれぞれ長手方向の端部で連続させて一つのケース部材とすることも可能である。
(他の実施形態)
本発明は上述した実施形態に限定されない。
上述した実施形態1では、ヘッドユニットIでは、流路形成基板10は、ケース部材40間に位置するように連通板15に設けられると共に、連通板15の流路形成基板10に対向する位置にノズル群302が形成されたノズルプレート20が設けられ、かつ、連通板15には、ケース部材40の凹部41と圧力発生室12とを接続するインク供給路19と、圧力発生室12とノズルプレート20のノズル開口とを接続するノズル連通路16とが設けられているが、これに限定されない。一つの連通板15に対して、少なくとも二以上の流路形成基板10が設けられていればよい。
本発明は上述した実施形態に限定されない。
上述した実施形態1では、ヘッドユニットIでは、流路形成基板10は、ケース部材40間に位置するように連通板15に設けられると共に、連通板15の流路形成基板10に対向する位置にノズル群302が形成されたノズルプレート20が設けられ、かつ、連通板15には、ケース部材40の凹部41と圧力発生室12とを接続するインク供給路19と、圧力発生室12とノズルプレート20のノズル開口とを接続するノズル連通路16とが設けられているが、これに限定されない。一つの連通板15に対して、少なくとも二以上の流路形成基板10が設けられていればよい。
また、上述した実施形態ではコンプライアンス基板45をそれぞれノズル群302毎に別体としているが、これに限定されない。各ノズル群302に亘って共通としてもよい。
また、上述した例では、インクジェット式記録装置IIは、液体貯留手段であるインクカートリッジがキャリッジに搭載された構成であるが、特にこれに限定されず、例えば、インクタンク等の液体貯留手段を装置本体4に固定して、液体貯留手段とインクジェット式記録ヘッドユニットIとをチューブ等の供給管を介して接続してもよい。このような場合であっても、供給管の接続が外れた場合を液体貯留手段が外れた場合とみなして同様の排出動作を行う。また、液体貯留手段がインクジェット式記録装置IIに搭載されていなくてもよい。
なお、上記各実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを、また液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドや液体噴射装置にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレイ、FED(電界放出ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられ、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。
I インクジェット式記録ヘッドユニット(液体噴射ヘッドユニット)、 II インクジェット式記録装置(液体噴射装置)、 1 ヘッドモジュール、 2 キャリッジ、 3 インクカートリッジ、 4 装置本体、 5 キャリッジ軸、 6 駆動モーター、 7 タイミングベルト、 8 プラテン、 12 圧力発生室、 15 連通板、 20 ノズルプレート、 20a 液体噴射面、 21 ノズル開口、 30 保護基板、 40 ケース部材、 43 接続口、 44 導入路、 45 コンプライアンス基板、 100 マニホールド、 130 固定板、 131 開口、 300 圧電アクチュエーター(圧力発生手段)、 301 ノズル列、 302 ノズル群
Claims (5)
- 複数のノズルから構成される第1のノズル群と、
複数の別のノズルから構成される第2のノズル群と、
圧力を加えることで第1のノズル群のノズルから液体を噴射する第1圧力発生室から構成される第1圧力発生室群が形成された第1流路形成基板と、
圧力を加えることで第2のノズル群のノズルから液体を噴射する第2圧力発生室から構成される第2圧力発生室群が形成された、前記第1流路形成基板とは異なる第2流路形成基板と、
前記第1圧力発生室群に液体を供給する第1の液体供給路、及び前記第2圧力発生室群に個別に液体を供給する第2の液体供給路を有し、前記第1流路形成基板及び前記第2流路形成基板の前記ノズル側に積層される供給基板とを備えることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。 - 前記供給基板の前記流路形成基板と同一面側には、前記液体供給路に連通する開口が設けられ、前記同一面側には、該開口を介して前記液体供給路に臨む凹部が形成されたケース部材が設けられていることを特徴とする請求項1記載の液体噴射ヘッドユニット。
- 各ノズル群は、ノズルが一つの方向に並設されたノズル列を複数備え、
前記ケース部材には、前記ノズル列に対応して凹部が形成されると共に、各ノズル列に対応して設けられていることを特徴とする請求項2に記載の液体噴射ヘッドユニット。 - 少なくとも前記第1流路形成基板は、一対のケース部材間に位置するように前記供給基板に設けられると共に、
前記供給基板の前記第1流路形成基板に対向する位置に前記ノズル群が形成されたノズルプレートが設けられ、
かつ、前記供給基板には、前記ケース部材の凹部と前記圧力発生室とを接続する前記液体供給路と、前記圧力発生室と前記ノズルプレートのノズルとを接続する別の液体流路とが設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドユニット。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドユニットを備えることを特徴とする液体噴射装置。
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