JP2021091215A - 液体噴射装置及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体供給路を冷却することなく、液体噴射ヘッドの制御基板を冷却することが可能な液体噴射装置を提供する。【解決手段】液体噴射装置５０において、液体噴射ヘッド５１は、液体噴射部５１１と、制御基板５１３と、ヘッド筐体５１４と、を含む。液体噴射部５１１は、インクを用紙上に噴射する。制御基板５１３は、液体噴射部５１１の動作を制御する。ヘッド筐体５１４は、制御基板５１３を覆って内部に収容する。液体供給路５２は、インクを液体噴射ヘッド５１に供給する。本体筐体５４は、液体噴射ヘッド５１の液体噴射部５１１を除く部分を覆って内部に収容する。ファンは、本体筐体５４とヘッド筐体５１４との間に空気を流通させる。液体供給路５２は、液体噴射ヘッド５１の近傍において本体筐体５４の外部から内部に挿入されて液体噴射ヘッド５１に接続される。【選択図】図８

Description

本発明は、液体噴射装置及びインクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録装置に搭載される液体噴射装置は、用紙等の記録媒体上にインク（液体）を噴射する液体噴射ヘッドを有する。液体噴射ヘッドは、液体の噴射に係る動作を制御する制御基板を含むことがある。そして、液体噴射ヘッドにおいて所定の性能を得るために、制御基板の冷却が必要とされる。

例えば、特許文献１で開示された従来のインクジェット装置は、ヘッドを駆動する駆動回路を有する回路基板と、回路基板で発生した熱を放熱する放熱板と、放熱板を冷却可能な空気流を生成するファンと、備える。これにより、駆動回路で発生した熱を、放熱板を介して放熱することができる。さらに、ファンによって放熱板を冷却することができ、回路基板の冷却効果を向上させることが可能である。

特開２０１６−１９８９２６号公報

しかしながら、インク（液体）に関して言えば、温度低下によって粘度が上昇し、供給路において圧力損失が大きくなる。これにより、インクの噴射量が低下する虞があった。すなわち、制御基板の冷却が必要であるが、インクの供給路も同時に冷却してしまうと、インクの噴射量が低下するという課題があった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、液体供給路を冷却することなく、液体噴射ヘッドの制御基板を冷却することが可能な液体噴射装置及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の液体噴射装置は、液体噴射ヘッドと、液体供給路と、本体筐体と、ファンと、を備える。液体噴射ヘッドは、液体噴射部と、制御基板と、ヘッド筐体と、を含む。液体噴射部は、液体を記録媒体上に噴射する。制御基板は、液体噴射部の動作を制御する。ヘッド筐体は、制御基板を覆って内部に収容する。液体供給路は、液体を液体噴射ヘッドに供給する。本体筐体は、液体噴射ヘッドの液体噴射部を除く部分を覆って内部に収容する。ファンは、本体筐体とヘッド筐体との間に空気を流通させる。液体供給路は、液体噴射ヘッドの近傍において本体筐体の外部から内部に挿入されて液体噴射ヘッドに接続される。

本発明の構成によれば、液体供給路は、液体噴射ヘッドとの接続箇所の近傍を除き、大部分が本体筐体の外部に配置される。これにより、液体供給路を、ファンの動作によって生じる空気流に、できるだけ触れないようにすることができる。したがって、液体供給路を冷却することなく、液体噴射ヘッドの制御基板を冷却することが可能である。

本発明の実施形態のインクジェット記録装置の概略構成を示す断面図である。 図１のインクジェット記録装置の記録部の平面図である。 図１のインクジェット記録装置の記録部の周辺を示す概略構成図である。 図３の記録部の液体噴射装置を上方から見た斜視図である。 図３の記録部の液体噴射装置を下方から見た斜視図である。 図４の液体噴射装置の斜視図であって、上蓋を取り外した状態を示す図である。 図４の液体噴射装置の斜視図であって、本体筐体を取り外した状態を示す図である。 図７の液体噴射装置の液体噴射ヘッドを用紙搬送方向から見た垂直断面図である。

以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。なお、本発明は以下の内容に限定されるものではない。

図１は、実施形態のインクジェット記録装置１の概略構成を示す断面図である。図２は、図１のインクジェット記録装置１の記録部５の平面図である。図３は、図１のインクジェット記録装置１の記録部５の周辺を示す概略構成図である。インクジェット記録装置１は、例えばインクジェット記録式のプリンターである。インクジェット記録装置１は、図１、図２及び図３に示すように、用紙供給部３、用紙搬送部４、記録部５、乾燥部６及び全体制御部７を備える。

用紙供給部３は、複数枚の用紙（記録媒体）Ｐを収容し、記録時に用紙Ｐを１枚ずつ分離して送り出す。用紙搬送部４は、用紙供給部３から送り出された用紙Ｐを記録部５及び乾燥部６へと搬送し、さらに記録、乾燥後の用紙Ｐを用紙排出部２１に排出する。両面記録が行われる場合、用紙搬送部４は、第１面の記録、乾燥後の用紙Ｐを分岐部４３によって反転搬送部４４に振り分け、さらに搬送方向を切り替えて表裏を反転させた用紙Ｐを再度、記録部５及び乾燥部６へと搬送する。

用紙搬送部４は、第１ベルト搬送部４１及び第２ベルト搬送部４２を有する。第１ベルト搬送部４１及び第２ベルト搬送部４２は、無端状のベルトの上面に用紙Ｐを吸着保持して搬送する。

記録部５は、第１ベルト搬送部４１の上面に吸着保持されて搬送される用紙Ｐに対向し、所定の間隔を設けて第１ベルト搬送部４１の上方に配置される。記録部５は、ライン型インクジェット方式の液体噴射ヘッド５１を備えた液体噴射装置５０を有する。図２に示すように、液体噴射装置５０は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色それぞれに対応した液体噴射装置５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｙを含む。同様に、液体噴射ヘッド５１は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色それぞれに対応した液体噴射ヘッド５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｍ、５１Ｙを含む。

液体噴射ヘッド５１は、図３に示すように、その底部に液体噴射部５１１を有する。液体噴射部５１１は、用紙幅方向Ｄｗに沿って配置され、用紙Ｐ上の記録領域の全域にわたってインク（液体）を噴射することができる。記録部５は、第１ベルト搬送部４１によって搬送される用紙Ｐに向かって４色の液体噴射ヘッド５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｍ、５１Ｙから順次インクを噴射し、フルカラー画像またはモノクロ画像を用紙Ｐに記録する。

乾燥部６は、記録部５の用紙搬送方向の下流側に配置され、第２ベルト搬送部４２が設けられる。記録部５でインク画像が記録された用紙Ｐは、乾燥部６において第２ベルト搬送部４２に吸着保持されて搬送される間に、インクが乾燥される。

全体制御部７は、不図示のＣＰＵ、記憶部、その他の不図示の電子回路及び電子部品を含む。ＣＰＵは、記憶部に記憶された制御用のプログラムやデータに基づき、インクジェット記録装置１に設けられた各構成要素の動作を制御してインクジェット記録装置１の機能に係る処理を行う。用紙供給部３、用紙搬送部４、記録部５及び乾燥部６それぞれは、全体制御部７から個別に指令を受け、連動して用紙Ｐへの記録を行う。記憶部は、例えば不図示のプログラムＲＯＭ（Read Only Memory）、データＲＯＭなどといった不揮発性の記憶装置と、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性の記憶装置との組み合わせで構成される。

続いて、インクジェット記録装置１の液体噴射装置５０の構成について、図２及び図３に加えて図４、図５、図６、図７及び図８を用いて説明する。図４は、図３の記録部５の液体噴射装置５０を上方から見た斜視図である。図５は、図３の記録部５の液体噴射装置５０を下方から見た斜視図である。図６は、図４の液体噴射装置５０の斜視図であって、上蓋５４２を取り外した状態を示す図である。図７は、図４の液体噴射装置５０の斜視図であって、本体筐体５４を取り外した状態を示す図である。図８は、図７の液体噴射装置５０の液体噴射ヘッド５１を用紙搬送方向Ｄｃから見た垂直断面図である。図８における白抜き矢印は、インク（液体）の流通方向を示す。

なお、４色の液体噴射装置５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｙは、同一形状、同一構成であるので、代表として１つを用いて説明するとともに、各色を表す識別記号の記載を省略する。

液体噴射装置５０は、液体噴射ヘッド５１、液体供給路５２、クリーニング液供給路５３、本体筐体５４及びファン５５を備える。

液体噴射ヘッド５１は、図２、図６及び図７に示すように、本体筐体５４に対し、複数（例えば３つ）が設けられる。３つの液体噴射ヘッド５１は、例えば用紙搬送方向Ｄｃと直交する用紙幅方向Ｄｗに沿って千鳥状に配列される。

液体噴射ヘッド５１は、図５及び図８に示すように、液体噴射部５１１、共通通路５１２、制御基板５１３及びヘッド筐体５１４を有する。

液体噴射部５１１は、液体噴射ヘッド５１の下部に配置される。液体噴射部５１１の下面は、複数のインク吐出ノズル５１１１が開口するインク吐出面５１１ａである。インク吐出面５１１ａは、第１ベルト搬送部４１の上面に吸着保持されて搬送される用紙Ｐに面して対向し、当該用紙Ｐの表面と平行である。液体噴射部５１１は、インク（液体）を、第１ベルト搬送部４１の上面に吸着保持されて搬送される用紙Ｐ上に噴射する。

液体噴射部５１１は、複数のインク吐出ノズル５１１１と、インク吐出ノズル５１１１の駆動素子（不図示）と、を備える。複数のインク吐出ノズル５１１１は、インク吐出面５１１ａにおいて用紙幅方向Ｄｗに沿って並べて配置され、記録領域の全域にわたってインクを吐出（噴射）することができる。

共通通路５１２は、液体噴射部５１１の上方に配置される。共通通路５１２は、液体噴射部５１１の下面と平行に延びるインク通路である。共通通路５１２のインク流通方向両端それぞれは、２つの液体供給路５２に接続され、インクが流入する。共通通路５１２は、インク吐出ノズル５１１１のインク流通方向上流端に接続され、インク吐出ノズル５１１１にインクを供給する。

制御基板５１３は、共通通路５１２の上方に配置される。制御基板５１３は、液体噴射部５１１の動作を制御する。詳細に言えば、制御基板５１３は、液体噴射部５１１の駆動素子を制御し、インク吐出ノズル５１１１からのインクの吐出動作を制御する。制御基板５１３は、インクの吐出動作に係る制御指令を全体制御部７から受信する。

ヘッド筐体５１４は、例えば直方体の箱形状であって、共通通路５１２及び制御基板５１３を覆って内部に収容する。液体噴射部５１１は、ヘッド筐体５１４の下部に配置される。液体噴射部５１１は、ヘッド筐体５１４の下面において外部に露出する。

液体供給路５２は、そのインク流通方向下流端が、共通通路５１２に接続される。１つの液体噴射ヘッド５１に設けられる１つの共通通路５１２に対し、２つの液体供給路５２が接続される。一方の液体供給路５２は、共通通路５１２の用紙幅方向Ｄｗの一端側に接続され、他方の液体供給路５２は、共通通路５１２の用紙幅方向Ｄｗの他端側に接続される。液体供給路５２のインク流通方向上流端は、インクタンク（不図示）に接続される。液体供給路５２は、例えばチューブと、複数のチューブを連結する連結部材と、を含む。液体供給路５２は、インク（液体）を液体噴射ヘッド５１に供給する。

クリーニング液供給路５３は、そのクリーニング液流通方向下流端が、クリーニング液供給部（不図示）に接続される。クリーニング液供給部は、液体噴射部５１１の用紙幅方向Ｄｗの一端部側に設けられる。クリーニング液供給部は、インク吐出面５１１ａに対して用紙幅方向Ｄｗに隣接するクリーニング液供給面と、クリーニング液供給面において開口する複数のクリーニング液供給口と、を備える。クリーニング液供給口は、クリーニング液供給面にクリーニング液を供給する。クリーニング液は、ワイパー（不図示）によってインク吐出面５１１ａに運ばれ、インク吐出面５１１ａのクリーニングに利用される。

クリーニング液供給路５３のクリーニング液流通方向上流端は、クリーニング液タンク（不図示）に接続される。クリーニング液供給路５３は、例えばチューブと、複数のチューブを連結する連結部材と、を含む。クリーニング液供給路５３は、クリーニング液を液体噴射ヘッド５１のクリーニング液供給部に供給する。

本体筐体５４は、用紙幅方向Ｄｗに沿って延びる、用紙幅方向Ｄｗから見た断面が矩形の管形状である。本体筐体５４の下面は、第１ベルト搬送部４１の上面に吸着保持されて搬送される用紙Ｐに面して対向し、当該用紙Ｐの表面と平行である。

本体筐体５４は、上端部及び用紙幅方向Ｄｗの両端部が開口する樋形状部材５４１と、樋形状部材５４１の上端部開口をふさぐ上蓋５４２と、を含む。また、本体筐体５４は、用紙幅方向Ｄｗの一端部に配置された吸気口５４３と、用紙幅方向Ｄｗの他端部に配置された排気口５４４と、を有する。

本体筐体５４は、３つの液体噴射ヘッド５１を内部に収納し、保持する。なお、３つの液体噴射ヘッド５１の液体噴射部５１１それぞれは、本体筐体５４の下面において外部に露出する。すなわち詳細に言えば、本体筐体５４は、液体噴射ヘッド５１の液体噴射部５１１を除く部分を覆って内部に収容する。

ファン５５は、本体筐体５４の吸気口５４３に配置される。ファン５５は、例えば２つが、用紙搬送方向Ｄｃに沿って並置される。ファン５５は、本体筐体５４の外部の空気を吸い込み、本体筐体５４の内部へと送り込む。さらに、ファン５５は、本体筐体５４とヘッド筐体５１４との間に空気を流通させる。これにより、ヘッド筐体５１４を介し、液体噴射ヘッド５１の制御基板５１３を冷却することが可能である。

本体筐体５４の上蓋５４２は、平板形状で構成され、複数の貫通孔５４２１を有する。貫通孔５４２１は、上蓋５４２を上下方向に貫通する。貫通孔５４２１は、本体筐体５４の内部に収容された液体噴射ヘッド５１の近傍に配置される。

液体供給路５２及びクリーニング液供給路５３は、本体筐体５４の外部から貫通孔５４２１を通して本体筐体５４の内部に挿入され、液体噴射ヘッド５１に接続される。すなわち、液体供給路５２は、液体噴射ヘッド５１の近傍において本体筐体５４の外部から内部に挿入され、液体噴射ヘッド５１に接続される。

上記の構成によれば、液体供給路５２は、液体噴射ヘッド５１との接続箇所の近傍を除き、大部分が本体筐体５４の外部に配置される。これにより、液体供給路５２を、ファン５５の動作によって生じる空気流に、できるだけ触れないようにすることができる。したがって、液体供給路５２を冷却することなく、液体噴射ヘッド５１の制御基板５１３を冷却することが可能である。すなわち、インクの温度管理を適正に行うことができ、高品質な記録を実現することが可能である。

本体筐体５４内に配置される液体供給路５２の長さが短くなるように、液体供給路５２は、本体筐体５４内の空気流通方向である用紙幅方向Ｄｗに対して直交する方向にある、本体筐体５４の外壁から本体筐体５４の外部に引き出される。本実施形態では、液体供給路５２は、そのような外壁の一つである上蓋５４２から引き出されている。液体供給路５２を上蓋５４２から引き出す場合に、液体供給路５２と液体噴射ヘッド５１との接続箇所に対して真上（用紙幅方向Ｄｗと用紙搬送方向Ｄｃとのそれぞれに直交する方向）に貫通孔５４２１を配置する。液体供給路５２と液体噴射ヘッド５１との接続箇所と貫通孔５４２１とを結ぶ直線上に液体供給路５２を配置すれば、本体筐体５４内に配置される液体供給路５２の長さは最短になる。

液体供給路５２が、本体筐体５４の、ある外壁から引き出されている場合において、その外壁から、液体供給路５２を引き出すために必要となる、前述のような最短の本体筐体５４内の液体供給路５２の長さをＬとする。液体供給路５２は、液体噴射ヘッド５１の近傍において本体筐体５４の外部から内部に挿入されているため、本体筐体５４内の液体供給路５２の長さは、前述のＬの１．５倍以下となっている。本体筐体５４内の液体供給路５２の長さは、前述のＬの１．３倍以下であっても良く、１．１倍以下であっても良い。

また、本体筐体５４内の液体供給路５２の長さは、液体供給路５２が液体噴射ヘッド５１に対して液体を供給する経路の長さの５分の１以下であっても良く、１０分の１以下であっても良い。ここで言う液体供給路５２の経路の長さは、具体的には、対象として考えている本体筐体５４内の液体供給路５２と液体噴射ヘッド５１との接続箇所から、液体供給路５２のインク流通方向上流端のインクタンクとの接続箇所までの長さのことである。

制御基板５１３は、図８に示すように、ヘッド筐体５１４の内面に隣接して配置される。この構成によれば、制御基板５１３の熱は、ヘッド筐体５１４に伝達され、ヘッド筐体５１４の外部に放熱され易くなる。したがって、ヘッド筐体５１４を介して制御基板５１３を冷却する効果を高めることが可能になる。

図４、図５及び図６に示すように、吸気口５４３は、本体筐体５４の、用紙幅方向Ｄｗの一端部に配置される。排気口５４４は、吸気口５４３の反対側である本体筐体５４の、用紙幅方向Ｄｗの他端部に吸気口５４３と対向して配置される。本体筐体５４は、前述のように、用紙幅方向Ｄｗに沿って延びる管形状である。これにより、ファン５５の動作による空気流通経路は、本体筐体５４内において吸気口５４３から排気口５４４まで直線状に延びる。

この構成によれば、ファン５５の動作によって生じる空気流を、本体筐体５４内において円滑に流通させることができる。したがって、冷気が制御基板５１３に絶えず当たるようにすることができ、制御基板５１３を効果的に冷却することが可能である。

さらに、ファン５５の動作による空気流通経路は、図４、図５及び図６に示すように、液体噴射ヘッド５１によってインクが噴射される用紙Ｐの搬送方向Ｄｃに対して直交する用紙幅方向Ｄｗに延びる。この構成によれば、空気流通経路が占有する領域をできるだけ小さくして、空気を円滑に流通させることができる。これにより、液体噴射装置５０の小型化を図ることが可能である。

また、図４及び図６に示すように、吸気口５４３は、本体筐体５４の、用紙幅方向Ｄｗの一端部（図４及び図６の右下方）であって、用紙Ｐとの対向領域に対して用紙幅方向Ｄｗの外側に配置される。排気口５４４は、本体筐体５４の、用紙幅方向Ｄｗの他端部（図４及び図６の左上方）であって、用紙Ｐとの対向領域に対して用紙幅方向Ｄｗの外側に配置される。すなわち、吸気口５４３及び排気口５４４は、本体筐体５４の、用紙Ｐとの対向領域に対して用紙幅方向Ｄｗの外側に配置される。

この構成によれば、ファン５５の動作によって生じる空気流が、インク吐出ノズル５１１１からのインクの吐出に対して影響を及ぼさないようにすることができる。これにより、インクの着弾の位置ずれを抑制することができ、高品質な記録を実現することが可能である。

また、液体噴射ヘッド５１は、図８に示すように、ヒーター５１５を備える。ヒーター５１５は、液体噴射部５１１の近傍に配置される。詳細に言えば、ヒーター５１５は、液体噴射部５１１の上方の、共通通路５１２の上方に隣接して配置される。ヒーター５１５は、液体噴射部５１１を加熱する。

この構成によれば、ファン５５の動作によって生じる空気流で、インク吐出ノズル５１１１の温度が低下し過ぎないようにすることができる。すなわち、インク吐出ノズル５１１１の温度管理を適正に行うことができ、インク粘度の上がり過ぎ、下がり過ぎを抑制することが可能である。これにより、液体噴射装置５０は、用紙Ｐに対して好適にインクを吐出（噴射）することができ、高品質な記録を実現することが可能である。

また、上記実施形態によれば、インクジェット記録装置１は、上記構成の液体噴射装置５０を用いて用紙Ｐ上にインクを噴射して画像を記録する。これにより、インクジェット記録装置１において、インクが流通する液体供給路５２を冷却することなく、液体噴射ヘッド５１の制御基板５１３を冷却することが可能である。したがって、インクジェット記録装置１において、インクの温度管理を適正に行うことができ、高品質な記録を実現することが可能である。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は、液体噴射装置及びインクジェット記録装置において利用可能である。

１ インクジェット記録装置
５ 記録部
５０、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｙ 液体噴射装置
５１、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｍ、５１Ｙ 液体噴射ヘッド
５２ 液体供給路
５４ 本体筐体
５５ ファン
５１１ 液体噴射部
５１２ 共通通路
５１３ 制御基板
５１４ ヘッド筐体
５１５ ヒーター
５４３ 吸気口
５４４ 排気口
５１１１ インク吐出ノズル

Claims (7)

1. 液体を記録媒体上に噴射する液体噴射部と、前記液体噴射部の動作を制御する制御基板と、前記制御基板を覆って内部に収容するヘッド筐体と、を有する液体噴射ヘッドと、
   前記液体を前記液体噴射ヘッドに供給する液体供給路と、
   前記液体噴射ヘッドの前記液体噴射部を除く部分を覆って内部に収容する本体筐体と、
   前記本体筐体と前記ヘッド筐体との間に空気を流通させるファンと、
   を備え、
   前記液体供給路は、前記液体噴射ヘッドの近傍において前記本体筐体の外部から内部に挿入されて前記液体噴射ヘッドに接続されることを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記制御基板は、前記ヘッド筐体の内面に隣接して配置されることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記液体噴射ヘッドは、前記液体噴射部の近傍に配置されて前記液体噴射部を加熱するヒーターを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 前記本体筐体は、
   前記本体筐体の一端部に配置された吸気口と、
   前記吸気口の反対側である前記本体筐体の他端部に前記吸気口と対向して配置された排気口と、
   を備え、
   前記ファンの動作による空気流通経路が、前記本体筐体内において前記吸気口から前記排気口まで直線状に延びることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の液体噴射装置。
5. 前記空気流通経路は、前記液体噴射ヘッドによって液体が噴射される前記記録媒体の搬送方向に対して直交する幅方向に延びることを特徴とする請求項４に記載の液体噴射装置。
6. 前記吸気口及び前記排気口は、前記本体筐体の、前記記録媒体との対向領域に対して前記幅方向の外側に配置されることを特徴とする請求項５に記載の液体噴射装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の液体噴射装置を用いて前記記録媒体上にインクを噴射して画像を記録するインクジェット記録装置。

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