JP2021138025A - Liquid discharge head and liquid discharge device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a liquid discharge head and a liquid discharge device.
各種の液体吐出装置に用いられる液体吐出ヘッドとして、複数の圧力室を有し、駆動素子を駆動して圧力室の容積を変形させ、圧力室内の液体をノズルから吐出する技術が知られている。具体例として、液体吐出ヘッドは、複数の圧力室の一次側及び二次側にそれぞれ共通室を有する液体吐出部を有する。液体吐出部を流れる液体は、複数の圧力室の一次側にある共通室に流入し、複数の圧力室を通過し、複数の圧力室の二次側にある共通室を通って液体吐出部の二次側へと排出される。そして、圧力室の容積が増減することで、圧力室内の液体がノズルから液滴として吐出される。 As a liquid discharge head used in various liquid discharge devices, a technique is known in which a plurality of pressure chambers are provided, a driving element is driven to deform the volume of the pressure chamber, and the liquid in the pressure chamber is discharged from a nozzle. .. As a specific example, the liquid discharge head has a liquid discharge portion having a common chamber on each of the primary side and the secondary side of a plurality of pressure chambers. The liquid flowing through the liquid discharge section flows into the common chamber on the primary side of the plurality of pressure chambers, passes through the plurality of pressure chambers, and passes through the common chamber on the secondary side of the plurality of pressure chambers. It is discharged to the secondary side. Then, as the volume of the pressure chamber increases or decreases, the liquid in the pressure chamber is discharged as droplets from the nozzle.
液体吐出ヘッドは、複数の圧力室の一次側及び二次側にそれぞれ設けられた共通室に接続され、液体を循環する循環装置に接続される。 The liquid discharge head is connected to a common chamber provided on each of the primary side and the secondary side of the plurality of pressure chambers, and is connected to a circulation device that circulates the liquid.
本発明が解決しようとする課題は、液体の温度上昇を抑制できる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a liquid discharge head and a liquid discharge device capable of suppressing a temperature rise of a liquid.
一実施形態に係る液体吐出ヘッドは、液体吐出部と、流入管部と、流出管部と、冷却装置と、を備える。液体吐出部は、第1共通室、前記第1共通室に接続された複数の圧力室を構成するアクチュエータ、及び、前記複数の圧力室に接続された第2共通室を含む。流入管部は、前記第1共通室に液体を供給する。流出管部は、前記第2共通室から前記液体を排出する。冷却装置は、前記流出管部に熱的に接続する冷却板、及び、前記冷却板に設けられ、冷却水が通過する冷却流路を含む。 The liquid discharge head according to one embodiment includes a liquid discharge portion, an inflow pipe portion, an outflow pipe portion, and a cooling device. The liquid discharge unit includes a first common chamber, actuators constituting a plurality of pressure chambers connected to the first common chamber, and a second common chamber connected to the plurality of pressure chambers. The inflow pipe portion supplies the liquid to the first common chamber. The outflow pipe portion discharges the liquid from the second common chamber. The cooling device includes a cooling plate that is thermally connected to the outflow pipe portion, and a cooling flow path that is provided on the cooling plate and through which cooling water passes.
以下、第1の実施形態に係る液体吐出ヘッド1及び液体吐出装置100について、図1乃至図9を用いて説明する。
Hereinafter, the
図1は、第1の実施形態に係る液体吐出ヘッド1の構成を模式的に示す斜視図である。図2及び図3は、液体吐出ヘッド1に用いられる複数のヘッド装置5の構成を模式的に示す図である。また、図2が側面図であり、図3が平面図である。また、図2及び図3において、複数のヘッド装置5のうち一部を省略し、3つのヘッド装置5を配置した例を示す。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of the
図4は、ヘッド装置5の構成を示す側面図である。図5及び図6は、ヘッド装置5の要部構成として、液体吐出部10、回路基板12の一部、冷却装置13の一部及び流出管部15の構成を示す図である。また、図5が斜視断面図であり、図6が断面図である。
FIG. 4 is a side view showing the configuration of the
図7は、ヘッド装置5に用いられる液体吐出部10の構成を示す断面図である。図8は、ヘッド装置5に用いられる冷却装置13の構成を模式的に示す側面図である。図9は、液体吐出ヘッド1が用いられる液体吐出装置100の構成を模式的に示す説明図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the
なお、図中、X、Y、Zは互いに直交する3方向を示す。X方向は、アクチュエータ21の長手方向に沿った方向であり、換言するとアクチュエータ21に設けられる圧力室Dを構成する複数の溝211の並び方向である。Y方向は、アクチュエータ21の溝211の長手方向に沿った方向である。Z方向は、アクチュエータ21及びノズルプレート24の対向方向に沿った方向であり、換言すると、ノズルプレート24のノズル241からのインクの吐出方向に沿った方向である。以下、X、Y、Z方向を用いて説明する。
In the figure, X, Y, and Z indicate three directions orthogonal to each other. The X direction is a direction along the longitudinal direction of the
また、各図において、説明の便宜上、適宜構成を拡大、縮小又は省略して示す。また、各図において、液体の流れを実線の矢印で示し、冷却水の流れを破線の矢印で示す。 Further, in each figure, for convenience of explanation, the configuration is shown enlarged, reduced or omitted as appropriate. Further, in each figure, the flow of the liquid is indicated by a solid arrow, and the flow of the cooling water is indicated by a broken line arrow.
図1及び図2に示すように、液体吐出ヘッド1は、例えば、外郭ケース4と、外郭ケース4に収容される複数のヘッド装置5と、を備えている。なお、図2においては、外郭ケース4及びヘッド装置5の一部を省略して示す。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
例えば、液体吐出ヘッド1は、図9に示すインクジェット記録装置などの液体吐出装置100に設けられる。液体吐出ヘッド1は、液体吐出装置100に設けられた液体収容部としての供給タンク132を含む循環装置2に接続され、供給タンク132との間でインクを循環させる循環型のヘッドである。
For example, the
図2乃至図6に示すように、ヘッド装置5は、液体吐出部10と、回路基板(基板)12と、冷却装置13と、流入管部14と、流出管部15と、を備えている。なお、図2のヘッド装置5は、流入管部14及び流出管部15を省略して示す。
As shown in FIGS. 2 to 6, the
例えば、ヘッド装置5は、液体吐出部10、回路基板12、冷却装置13、流入管部14及び流出管部15が一体に組み立てられる。なお、ヘッド装置5は、液体吐出部10、回路基板12、冷却装置13、流入管部14及び流出管部15をベースプレート等によって一体に保持する構成であってもよい。
For example, in the
ヘッド装置5は、例えばシェアモードシェアウォール方式のヘッドである。例えば、図1及び図2に示すように、複数のヘッド装置5は、隣り合うヘッド装置5と積層して配置される。なお、ヘッド装置5の数は、適宜設定される。ヘッド装置5は、液体吐出ヘッド1として構成され、液体吐出装置100に設けられたときに、例えば、液体吐出部10の後述するノズル24aが重力方向で下方に向く姿勢で配置される。
The
図5乃至図7に示すように、液体吐出部10は、アクチュエータ21と、アクチュエータ21の両主面を覆う一対のカバープレート22と、アクチュエータ21及びカバープレート22の両主面を覆う一対の流路カバー23と、ノズルプレート24と、を備える。
As shown in FIGS. 5 to 7, the
アクチュエータ21は、一方向に長い板状に形成される。アクチュエータ21は、例えば一対の圧電部材が積層された積層圧電体で板状に構成されている。圧電部材として例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)が用いられる。一対の圧電部材は分極されている。
The
図5乃至図7に示すように、アクチュエータ21のノズルプレート24に対向する端部は、複数の溝211と、複数の壁状の駆動素子部212と、電極213と、を有する。アクチュエータ21の端部は、X方向であるアクチュエータ21の長手方向で複数の溝211及び駆動素子部212が交互に並んで配される櫛歯状に構成される。即ち、アクチュエータ21のノズルプレート24側の端面に複数の駆動素子部212が形成され、この複数の駆動素子部212がX方向に離間して隣接することで、隣接する駆動素子部212の間にそれぞれ溝211が構成される。
As shown in FIGS. 5 to 7, the end portion of the
図7に示すように、電極213は、各溝211の内壁に形成される。例えば、各電極213は、アクチュエータ21上の駆動素子部212まで配線されている。各電極213は、例えば、回路基板12の後述するフレキシブル配線基板42を介してドライバIC43に電気的に接続されている。
As shown in FIG. 7, the
一対のカバープレート22は、アクチュエータ21の長手方向と直交する方向、且つ、アクチュエータ21及びノズルプレート24の対向方向に直交する方向におけるアクチュエータ21の主面を覆う。即ち、一対のカバープレート22は、Y方向におけるアクチュエータ21の主面を覆う。
The pair of
図5乃至図7に示すように、カバープレート22は、Y方向において対向するアクチュエータ21に設けられた溝211と同じ形状に形成された切欠221を複数有する。一対のカバープレート22のうち一方は、溝211内のY方向に沿った液体の流れ方向における一次側のアクチュエータ21の主面に設けられる第1カバープレートを形成し、他方は溝211内のY方向に沿った液体の流れ方向における二次側のアクチュエータ21の主面に設けられる第2カバープレートを形成する。
As shown in FIGS. 5 to 7, the
複数の切欠221は、アクチュエータ21に設けられた複数の溝211と、溝211の並び方向で一つ置きに対向する。即ち、カバープレート22は、複数の溝211のうち、一つ置きの複数の溝211のY方向の開口を切欠221により開放するとともに、一つ置きの他の複数の溝211のY方向の開口を切欠221が設けられていない領域により閉塞する。
The plurality of
換言すると、図7に示すように、アクチュエータ21及びカバープレート22は、溝211のY方向の両端の開口が一対のカバープレート22によって閉塞された複数の空気室Cと、一対のカバープレート22の切欠221によって溝211のY方向の両端の開口が開放する複数の圧力室Dと、を構成する。そして、これら空気室C及び圧力室Dは、交互にX方向に沿って並列に配置される。
In other words, as shown in FIG. 7, the
図5及び図6に示すように、流路カバー23は、板状に形成される。例えば、流路カバー23は、アクチュエータ21及びカバープレート22と対向する面の一部が窪む。一対の流路カバー23は、Y方向におけるアクチュエータ21及びカバープレート22の外面を覆う。
As shown in FIGS. 5 and 6, the flow path cover 23 is formed in a plate shape. For example, the flow path cover 23 has a part of the surface facing the
一対の流路カバー23のうち一方は、溝211内のY方向に沿った液体の流れ方向における一次側のアクチュエータ21の主面及びカバープレート22を覆う第1流路カバーを形成する。一対の流路カバー23のうち他方は、溝211内のY方向に沿った液体の流れ方向における二次側のアクチュエータ21の主面及びカバープレート22を覆う第2流路カバーを形成する。
One of the pair of flow path covers 23 forms a first flow path cover that covers the main surface of the
図5及び図6に示すように、一次側のアクチュエータ21の主面及びカバープレート22を覆う流路カバー23(第1流路カバー23)は、アクチュエータ21のY方向で一次側を覆うカバープレート22(第1カバープレート22)との間に、圧力室Dに連通する第1共通室Eを形成する。第1共通室Eは、X方向に延び、全ての圧力室Dと流体的に接続される。第1共通室Eは、流入管部14に連通する。第1共通室Eは、流入管部14及び複数の圧力室Dを連通する流入路を構成する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the flow path cover 23 (first flow path cover 23) that covers the main surface of the
具体例として、第1共通室Eは、長手方向の両端部において、流入管部14に連通する。また、第1共通室Eは、複数の圧力室Dの一次側に配置され、複数の圧力室Dに、流入管部14から流入した液体を供給する。
As a specific example, the first common chamber E communicates with the
図5及び図6に示すように、二次側のアクチュエータ21の主面及びカバープレート22を覆う流路カバー23(第2流路カバー23)は、アクチュエータ21のY方向で二次側を覆うカバープレート22(第2カバープレート22)との間に、圧力室Dに連通する第2共通室Fを形成する。第2共通室Fは、X方向に延び、全ての圧力室Dと流体的に接続される。第2共通室Fは、流出管部15に連通する。第2共通室Fは、複数の圧力室D及び流出管部15を連通する流出路を構成する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the flow path cover 23 (second flow path cover 23) that covers the main surface of the
具体例として、第2共通室Fは、長手方向の両端部において、流出管部15に連通する。また、第2共通室Fは、複数の圧力室Dの二次側に配置され、複数の圧力室Dから流出した液体を一対の流出管部15へ排出する。
As a specific example, the second common chamber F communicates with the
図5に示すように、ノズルプレート24は、一方向に長い板状に構成される。図5乃至図7に示すように、ノズルプレート24は、例えば、圧力室Dに対向して、X方向に並列配置される複数のノズル241を有する。ノズルプレート24は、ノズル241が複数配列されて構成されるノズル列を、一列または複数列備える。各ノズル241は、ノズルプレート24の両主面間を貫通する貫通孔である。
As shown in FIG. 5, the
図2乃至図6に示すように、回路基板12は、制御基板41と、制御基板41に設けられたフレキシブル配線基板42と、フレキシブル配線基板42に設けられたドライバIC43と、を備える。制御基板41は、例えば、矩形の板状である。制御基板41は、X方向において、流入管部14及び流出管部15の間に配置される。制御基板41は、例えば、ドライバIC43を駆動制御する基板である。
As shown in FIGS. 2 to 6, the
フレキシブル配線基板42は、単数又は複数設けられる。本実施形態においては、フレキシブル配線基板42は単数設けられる例を示す。なお、フレキシブル配線基板42が複数設けられる場合においては、複数のフレキシブル配線基板42は、X方向に並列に配置される。フレキシブル配線基板42は、Z方向で一端が制御基板41に、他端側がアクチュエータ21の複数の電極213に接続される。
A single or a plurality of
ドライバIC43は、フレキシブル配線基板42のY方向で冷却装置13の冷却板51と対向する側の主面に実装される。ドライバIC43は、例えば、高い熱伝導性を有するグリスやシート等を介して冷却装置13の冷却板51に接して配置される。ドライバIC43は、フレキシブル配線基板42を介して、制御基板41上の配線及び電極213に電気的に接続される。
The
図4及び図8に示すように、冷却装置13は、冷却板51と、冷却流路52と、冷却液供給回路55と、を備える。冷却装置13は、例えば、冷却液としての冷却水を用いて冷却板51と接する部材を冷却する。本実施形態においては、冷却装置13は、制御基板41の実装品、ドライバIC43、液体吐出部10の一部及び流出管部15を冷却する。
As shown in FIGS. 4 and 8, the
冷却板51は、熱伝導性に優れた金属材料、具体例として、ステンレス材料やアルミニウム材料により形成される。冷却板51は、冷却する構成品と熱的に接続される。例えば、冷却板51は、少なくとも、隣り合うヘッド装置5の液体吐出部10に流体的に接続される流出管部15に接触するか、又は、流出管部15と一体に形成される。
The cooling
具体例として、冷却板51は、制御基板41の一部、ドライバIC43及び液体吐出部10の一部と熱的に接続するとともに、流出管部15の外面の一部と接触するか、又は、流出管部15の一部と一体に形成される。本実施形態において、冷却板51は、一方の主面が制御基板41の発熱する実装品及び各ドライバIC43と接触し、他方の主面が隣り合うヘッド装置5のフレキシブル配線基板42と接触する。また、本実施形態において、冷却板51は、液体吐出部10のアクチュエータ21及び第2流路カバー23のZ方向で一方の外面の少なくとも一部に接触する。なお、冷却板51は、図6中、アクチュエータ21の外面のうちY方向で一部に接触する例を説明するが、アクチュエータ21の外面のうちY方向で全領域に接触する構成でもよい。また本実施形態において、冷却板51は、X方向で一方の外面が流出管部15の外面と接触する。冷却板51は、内部に冷却流路52が形成され、冷却流路52が存する領域の外面が各ドライバIC43及び流出管部15と接触する。
As a specific example, the cooling
冷却板51の主面の形状は、制御基板41に実装された発熱する電子部品及びドライバIC43と対向できる形状に形成される。図4に示すように、冷却板51の主面形状は、E字形状の例を示すが、例えば、矩形状であってもよく、また、他の形状であってもよい。
The shape of the main surface of the cooling
図4乃至図6に示すように、冷却板51の液体吐出部10と対向する外面は、平面状に形成され、液体吐出部10のアクチュエータ21及び第2流路カバー23の外面のうち、ノズルプレート24とはZ方向で反対側の外面と接触する。また、図3乃至図5に示すように、冷却板51の流出管部15と対向する外面の一部は、平面状に形成され、流出管部15の外面と接触する。例えば、冷却板51は、熱伝導率が高いシート、グリス、接着剤等を介して流出管部15と接触する。さらに、冷却板51の流入管部14と対向する外面は、流入管部14と離間する。
As shown in FIGS. 4 to 6, the outer surface of the cooling
冷却流路52は、冷却板51内に設けられた孔により形成される。例えば、図3及び図4に示すように、冷却板51が他の構成と一体に組み立てられた姿勢で、一次側の開口521及び二次側の開口522は、冷却板51の液体吐出部10と対向する外面とはZ方向で反対側の外面に配置される。また、冷却流路52の一次側が、冷却板51のX方向における一方側に配置され、冷却流路52の二次側が、冷却板51のX方向における多方側に配置される。より具体的には、冷却流路52の一次側は、冷却板51のX方向において、流出管部15と対向する外面側に配置される。換言すると、冷却板51は、冷却流路52の一次側が存する外面の一部が、流出管部15と接触する。
The
具体例を説明すると、冷却流路52は、冷却板51のZ方向で一方の外面のX方向で両端側に、冷却流路52の一次側の開口521及び二次側の開口522が形成される。また、例えば、一次側の開口521は、冷却流路52のX方向で流出管部15側に設けられる。また、冷却流路52は、冷却板51のZ方向で一方の外面に形成された一次側の開口521から、冷却板51のZ方向で一方の外面から他方の外面側に向かってZ方向に延びる。また、冷却流路52は、冷却板51の液体吐出部10に隣接する位置であって、且つ、ドライバIC43上を通る位置において、X方向の一方側から他方側に延びる。さらに、冷却流路52は、冷却板51のX方向他方側から冷却板51のZ方向で一方の外面に形成された二次側の開口522に向かってZ方向に延びる。なお、冷却流路52の形状や配置は、ドライバIC43の配置や、ドライバIC43と液体吐出部10との距離、及び、流出管部15の位置等によって適宜設定される。
To explain a specific example, the
冷却流路52の一次側の開口521及び二次側の開口522は、例えば、配管、チューブ、継手等を介して、冷却液供給回路55に接続される。冷却液供給回路55は、例えば、冷却液を供給する配管やチューブ等の流路及びポンプを有する。冷却液供給回路55は、ポンプによって冷却流路52に、一次側の開口521から冷却水を供給し、冷却流路52を通過した二次側の開口522から冷却水を回収する。
The
図3及び図4に示すように、流入管部14は、例えば、矩形筒状に形成され、内部に液体が流れる流入流路141を形成する。流入管部14は、液体吐出部10に固定される。流入流路141は、例えば、液体の流れ方向に直交する流路断面の形状が円形であり、流路断面積が一定に構成される。流入流路141は、一次側が循環装置2に接続され、二次側が液体吐出部10の第1共通室Eに接続される。流入管部14は、例えば、熱伝導性に優れた金属材料、より具体的な例として、ステンレス材料やアルミニウム材料により形成される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図3乃至図5に示すように、流出管部15は、例えば、矩形筒状に形成され、内部に液体が流れる流出流路151を形成する。流出管部15は、液体吐出部10に固定される。流出流路151は、例えば、液体の流れ方向に直交する流路断面の形状が円形であり、流路断面積が一定に構成される。流出流路151は、一次側が液体吐出部10の第2共通室Fに接続され、二次側が循環装置2に接続される。流出管部15は、例えば、熱伝導性に優れた金属材料、より具体的な例として、ステンレス材料やアルミニウム材料により形成される。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
このような流入管部14及び流出管部15は、例えば、液体吐出部10にそれぞれ一つ設けられる。また、流入管部14は、液体吐出部10のX方向で一端側に、流出管部15は液体吐出部10のX方向で他端側に設けられる。
One such
次に、液体吐出ヘッド1を有する液体吐出装置100について、図9を用いて説明する。図9に示すように、液体吐出装置100は、筐体111と、媒体供給部112と、画像形成部113と、媒体排出部114と、支持装置である搬送装置115と、制御部116と、を備える。
Next, the
液体吐出装置100は、例えば、インクジェットプリンタである。液体吐出装置100は、媒体供給部112から画像形成部113を通って媒体排出部114に至る所定の搬送路Aに沿って、吐出対象物である記録媒体として例えば用紙Pを搬送する。そして、液体吐出装置100は、液体としてインクを吐出することで、搬送した用紙Pに画像形成処理を行う。
The
媒体供給部112は複数の給紙カセット1121を備える。媒体排出部114は、排紙トレイ1141を備える。画像形成部113は、用紙を支持する支持部117と、支持部117の上方に対向配置された複数のヘッドユニット130と、を備える。
The
支持部117は、画像形成を行う所定領域にループ状に備えられる搬送ベルト118と、搬送ベルト118を裏側から支持する支持プレート119と、搬送ベルト118の裏側に備えられた複数のベルトローラ120と、を備える。
The
ヘッドユニット130は、複数の液体吐出ヘッド1と、各液体吐出ヘッド1に接続された循環装置2と、を備える。循環装置2は、例えば、各液体吐出ヘッド1上にそれぞれ搭載された液体タンクとしての複数の供給タンク132と、液体吐出ヘッド1と供給タンク132とを接続する接続流路133と、循環部である循環ポンプ134と、を備える。ヘッドユニット130は、液体を循環させる循環型のヘッドユニットである。
The
本実施形態において、液体吐出ヘッド1は、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの4色のインクを液体として吐出する4つが設けられる。また、供給タンク132は、これらの各色のインクをそれぞれ収容する4つが設けられる。供給タンク132は接続流路133によって液体吐出ヘッド1に接続される。接続流路133は、液体吐出ヘッド1の流入管部14に接続される供給流路1331と、液体吐出ヘッド1の流出管部15に接続される回収流路1332と、を備える。
In the present embodiment, the
また、供給タンク132には、図示しないポンプなどの負圧制御装置が連結されている。そして、液体吐出ヘッド1と供給タンク132との水頭値に対応して、負圧制御装置により供給タンク132内を負圧制御することで、液体吐出ヘッド1の各ノズル241に供給された液体は所定形状のメニスカスに形成される。
Further, a negative pressure control device such as a pump (not shown) is connected to the
循環ポンプ134は、例えば圧電ポンプで構成される送液ポンプである。循環ポンプ134は、供給流路1331に設けられている。循環ポンプ134は、配線により制御部116に接続され、CPU(Central Processing Unit)116aの制御によって制御可能に構成されている。循環ポンプ134は、液体吐出ヘッド1と供給タンク132を含む循環流路で液体を循環させる。
The
搬送装置115は、媒体供給部112の給紙カセット1121から画像形成部113を通って媒体排出部114の排紙トレイ114aに至る搬送路Aに沿って、用紙Pを搬送する。搬送装置115は、搬送路Aに沿って配置される複数のガイドプレート対1211〜1218と、複数の搬送用ローラ1221〜1228と、を備えている。搬送装置115は、用紙Pを液体吐出ヘッド1に相対移動可能に支持する。
The
制御部116は、プロセッサの一例としてのCPU(中央制御装置)1161と、各種のプログラムなどを記憶するROM(Read Only Memory)と、各種の可変データや画像データなどを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、外部からのデータの入力及び外部へのデータの出力をするインターフェイス部と、を備える。
The
このように構成された液体吐出ヘッド1及び液体吐出装置100によれば、循環装置2の循環ポンプ134が駆動されることで、液体は、供給タンク132及び接続流路133から、流入管部14及び第1共通室Eを通って複数の圧力室Dへ至る。
According to the
ノズル241から液体を吐出する場合には、制御部116は、ドライバIC43を制御し、駆動素子部212に駆動電圧を印加して、ノズル241から液体を吐出する。具体例として、ドライバIC43は、駆動電圧をアクチュエータ21の複数の溝211に設けられた電極213に印加する。このとき、ドライバIC43は、駆動する圧力室D内の電極213と、両隣の空気室Cの電極213に電位差を与える。すると、図7の一つの駆動素子部212に示すように、アクチュエータ21を構成する一対の圧電材料が互いに逆向きに変形し、駆動素子部212が屈曲変形する。ドライバIC43は、異なる方向の屈曲変形を交互に繰り返すことで、圧力室Dの容積を増減し、圧力室Dに対向するノズル241から液体を液滴として吐出する。
When the liquid is discharged from the
また、ノズル241から吐出されなかった液体は、圧力室Dから第2共通室F、流出管部15及び接続流路133を通って供給タンク132に回収される。このように、液体吐出ヘッド1に供給される液体は、循環装置2及び液体吐出ヘッド1内を循環する。
Further, the liquid not discharged from the
なお、電極213に駆動電圧を印加し、駆動素子部212を駆動させると、駆動素子部212及び電極213が発熱することから、圧力室Dを通過する液体が加熱される。しかしながら、本実施形態の液体吐出ヘッド1は、冷却装置13の冷却板51の外面の一部が流出管部15に接触する構成とした。このため、圧力室Dを通過することで加熱された液体が流出管部15を通過するときに、冷却板51によって熱交換されることで、流出管部15を通過する液体が冷却される。
When a driving voltage is applied to the
よって、循環装置2によって、液体吐出ヘッド1のヘッド装置5を通過した液体が回収され、そして、再度ヘッド装置5に液体が供給されるときに、液体の温度が上昇する事を抑制できる。
Therefore, the
このように、液体吐出ヘッド1は、冷却装置13によって流出管部15を通過する液体を冷却することで、循環装置2によって循環する液体を適正な温度に保持できる。液体吐出ヘッド1は、循環装置2で循環される液体の温度上昇を抑制できる。よって、液体吐出ヘッド1及び液体吐出装置100は、液体の温度が上昇することによる、液体の粘度の変化を抑制し、印字の高精細性が低下することを防止できる。
In this way, the
特に、液体吐出装置100は、循環装置2を用いて液体を循環する構成である。流出管部15から回収した液体の温度が高温であると、循環装置2を通過するときに液体の温度が低下したとしても、液体の温度が高い。このため、流入管部14へ再び供給する液体の温度が高くなる。よって、循環装置2とヘッド装置5との間で繰り返し液体を循環させ続けると、液体の温度はヘッド装置5を通過するごとに高くなる。しかしながら、本実施形態の液体吐出ヘッド1は、冷却装置13で流出管部15を通過する液体を冷却することで、液体の温度の上昇を抑制できる。
In particular, the
より具体的に説明すると、例えば、流入管部14から流入する液体の温度、及び、流出管部15から流出する液体の温度は、好適な液体の粘度に基づき好適な温度が設定されている。例えば、流入管部14から流入する温度は、40℃一定が設定される。また、例えば、流出管部15から流出する液体の温度は、上限値として50℃に設定される。そして、冷却装置13によって、液体をこれらの設定温度とすべく、流出管部15の冷却が行われる。これにより、循環装置2により液体を循環させる液体吐出装置100の構成において、液体吐出ヘッド1は、所望の温度の液体を循環させることが可能となる。
More specifically, for example, the temperature of the liquid flowing in from the
また、冷却装置13は、冷却板51を液体吐出部10に接触させて、液体吐出部10を冷却する構成である。よって、液体吐出部10内で高温となる液体を冷却装置13で冷却することも可能となる。また、冷却装置13は、液体吐出部10内の液体を冷却し、さらに、液体吐出部10から流出管部15へ流出した液体を冷却できることから、高い冷却性能を確保できる。
Further, the
また、冷却装置13は、冷却板51に制御基板41に実装された発熱する電子部品及びドライバIC43と接触することで、これら電子部品及びドライバIC43の冷却ができる。加えて、冷却装置13は、冷却板51に形成された冷却流路52を、ドライバIC43上を通る配置とすることで、発熱するドライバIC43を効率よく冷却することができる。
Further, the
さらに、冷却装置13は、冷却流路52の一次側が存する領域の外面の一部を流出管部15の外面に接触させる構成である。この構成により、流出管部15の内部を流れる液体を冷却する冷却水は、ドライバIC43と熱交換をする前の低温の冷却水となる。よって、冷却装置13は、流出管部15を流れる液体の冷却を効率良く行うことができる。
Further, the
上述したように一実施形態に係る液体吐出ヘッド1及び液体吐出装置100によれば、液体の温度上昇を抑制できる。
As described above, according to the
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。以下、他の実施形態について例示するが、上述した実施形態と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。 The present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and at the implementation stage, the components can be modified and embodied within a range that does not deviate from the gist thereof. Hereinafter, other embodiments will be illustrated, but the same configurations as those of the above-described embodiments will be designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
例えば、上述した例では、液体吐出ヘッド1の冷却装置13は、冷却板51の冷却流路52の一次側が存する外面が流出管部15の外面に接触する構成を説明したがこれに限定されない。例えば、冷却流路52を流れる冷却水の温度が流出管部15を流れる液体を冷却可能な温度であれば、冷却装置13は、冷却板51の冷却流路52の二次側が存する外面が流出管部15に接触する構成であってもよい。
For example, in the above-described example, the
また、上述した例では、液体吐出ヘッド1の冷却装置13は、冷却板51が流入管部14と離間する例を説明したがこれに限定されない。図10に示す第2の実施形態に係る液体吐出ヘッド1のヘッド装置5のように、冷却板51は、流出管部15に加えて、流入管部14と接触する構成であってもよい。このような冷却板51は、冷却流路52の一次側が存する外面の一部が流出管部15に接触し、そして、冷却流路52の二次側が存する外面の一部が流入管部14に接触する。
Further, in the above-described example, the
このようなヘッド装置5は、冷却流路52二次側を流れる冷却水の温度が、流入管部14を流れる液体の温度よりも低い温度に設定される場合に、流入管部14を冷却できる。このため、冷却流路52を流れる冷却水の温度が、流入管部14を流れる液体の設定の温度、例えば40℃よりも低く、且つ、流入管部14を流れる温度が設定の温度よりも高くなる虞がある場合に、第2の実施形態の液体吐出ヘッド1のヘッド装置5の構成とすることがより好ましい。このような第2の実施形態に係る液体吐出ヘッド1によれば、流出管部15を通る液体に加えて、流入管部14を通り、液体吐出部10に供給する液体も冷却装置13で冷却することが可能となる。
Such a
また、上述した例では、液体吐出ヘッド1の冷却装置13は、冷却板51が流出管部15と接触する構成を説明したがこれに限定されない。図11に示す第3の実施形態に係る液体吐出ヘッド1のヘッド装置5のように、冷却板51及び流出管部15は、一体に形成されていてもよい。例えば、このような構成の冷却板51及び流出管部15は、冷却板51の例えば冷却流路52の一次側が存する部位が流出管部15に隣接する構成であってもよい。
Further, in the above-described example, the
このような流出管部15が一体に形成された冷却板51は、例えば、金属材料を切削等の加工することで、その一部に流出管部15を成形する。また、ヘッド装置5は、冷却板51を液体吐出部10に接続するときに、流出管部15を第2共通室Fに流体的に接続すればよい。このような構成とすることで、第3の実施形態に係る液体吐出ヘッド1のヘッド装置5は、冷却板51と流出管部15が一体であることから、冷却板51及び流出管部15内を流れる液体の熱交換を効率的に行うことができる。よって、冷却装置13は、流出管部15を通過する液体の冷却性能を向上できる。また、ヘッド装置5は、冷却板51及び流出管部15が一体であることから部品点数を低減することが可能となる。なお、第2の実施形態のように、冷却板51によって流入管部14を流れる液体を冷却する構成においては、冷却板51、流出管部15及び流入管部14も一体に成形する構成であってもよい。
The cooling
また、上述した例では、液体吐出ヘッド1は、複数のヘッド装置5を有する構成を説明したが、例えば、図12に示す第4の実施形態に係る液体吐出ヘッド1のように、複数のヘッド装置5の流出管部15が一体に形成されたマニホールドとしてもよい。図12は、第4の実施形態に係る液体吐出ヘッド1のヘッド装置5の構成を模式的に示す平面図である。第4の実施形態に係る液体吐出ヘッド1は、流出管部15を除く複数のヘッド装置5と、複数の流出管部15の集合である一つ多岐管部材16と、を備える。そして、液体吐出ヘッド1は、一つの多岐管部材16を複数のヘッド装置5に接続し、この一つの多岐管部材16に複数のヘッド装置5の冷却装置13の冷却板51をそれぞれ接触させる。このような構成とすることで、液体吐出ヘッド1は、上述した各実施形態の液体吐出ヘッド1の効果に加え、複数の流出管部15の機能を一つの部品(多岐管部材16)で奏することから、液体吐出ヘッド1の部品数を低減することができる。また、一つの多岐管部材16に複数の冷却板51が接触することから、冷却板51による流出管部15の冷却のばらつきが抑制され、液体吐出ヘッド1の複数のヘッド装置5における液体の温度のばらつきが抑制される。なお、複数の流入管部14を一体に形成し、多岐管部材としてもよい。
Further, in the above-described example, the configuration in which the
また、上述した例では、液体吐出ヘッド1は、液体吐出部10のX方向である複数の溝211の並び方向で一方側に一つの流入管部14を設け、他方側に一つの流出管部15を設ける構成を説明したがこれに限定されない。例えば、図13に示す第5の実施形態に係る液体吐出ヘッド1のヘッド装置105のように、一対の流入管部14及び一対の流出管部15を有する構成としてもよい。このような構成のヘッド装置105とする場合には、一対の流出管部15を一対の流入管部14のX方向で内側に配置し、冷却装置13の冷却板51に一対の流出管部15を接触させる構成とすればよい。また、冷却板51及び一対の流出管部15を一体に形成する場合には、冷却板51のX方向で両端に流出管部15を一体に成形すればよい。また、冷却流路52は、冷却板51のX方向で両側に一次側の流路を配置し、冷却板51の中央側にて合流させるとともに、冷却板51のX方向で中央側に二次側の流路を配置する構成とすればよい。このような第5の実施形態に係る液体吐出ヘッド1に用いられるヘッド装置105は、上述した各実施形態のヘッド装置5と同様の効果を奏する。
Further, in the above-described example, the
また、上述した例では、液体吐出ヘッド1は、液体吐出部10のX方向である複数の溝211の並び方向で一方側に一つの流入管部14を設け、他方側に一つの流出管部15を設ける構成を説明したがこれに限定されない。例えば、図14及び図15に示す第6の実施形態に係る液体吐出ヘッド1のヘッド装置205のように、一つの流入管部14及び一つの流出管部15をX方向で隣接して配置するか、又は、一体に設ける構成としてもよい。なお、図14及び図15に示すように、本実施形態においては、フレキシブル配線基板42を複数、図中においては二つ設ける例を示す。また、図14及び図15に示すように、本実施形態の冷却板51は矩形状の例を示す。
Further, in the above-described example, the
このような構成のヘッド装置205とする場合には、冷却装置13の冷却板51に隣接して流出管部15を配置し、冷却板51を流出管部15に接触させるか、又は、冷却板51と流出管部15を一体に成形する。また、流入管部14及び流出管部15は、接触する構成であっても、離間する構成であってもよい。このような第6の実施形態に係る液体吐出ヘッド1に用いられるヘッド装置205は、上述した各実施形態のヘッド装置5、105と同様の効果を奏する。
In the case of the
また、これら第5の実施形態に係る液体吐出ヘッド1及び第6の実施形態に係る液体吐出ヘッド1がヘッド装置105、205を複数用いる場合においては、複数の流出管部15に替えて上述した複数の流出管部15の集合である一つ多岐管部材16を用いる構成としてもよい。また、第5の実施形態に係る液体吐出ヘッド1及び第6の実施形態に係る液体吐出ヘッド1は、冷却流路52を流れる冷却水の温度が流出管部15を流れる液体を冷却可能な温度であれば、冷却板51の冷却流路52の二次側が存する部位が流出管部15に接触又は一体に成形される構成であってもよい。このような構成の場合、冷却板51の冷却流路52の冷却水の流れ方向を逆とすればよい。
Further, when the
また、例えば、上述した例では、液体吐出ヘッド1は、複数のヘッド装置5を有する構成としたがこれに限定されず、液体吐出ヘッド1は、ヘッド装置5を一つだけ備える構成であってもよい。
Further, for example, in the above-described example, the
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、液体の温度上昇を抑制できる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供できる。 According to at least one embodiment described above, it is possible to provide a liquid discharge head and a liquid discharge device capable of suppressing a temperature rise of the liquid.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1…液体吐出ヘッド、2…循環装置、4…外郭ケース、5、105、205…ヘッド装置、10…液体吐出部、12…回路基板(基板)、13…冷却装置、14…流入管部、141…流入流路、15…流出管部、151…流出流路、16…多岐管部材、21…アクチュエータ、211…溝、212…駆動素子部、213…電極、22…カバープレート、221…切欠、23…流路カバー、24…ノズルプレート、241…ノズル、41…制御基板、42…フレキシブル配線基板、43…ドライバIC、51…冷却板、52…冷却流路、521…開口、522…開口、55…冷却液供給回路、100…液体吐出装置、111…筐体、112…媒体供給部、113…画像形成部、114…媒体排出部、114a…排紙トレイ、115…搬送装置、116…制御部、117…支持部、118…搬送ベルト、119…支持プレート、120…ベルトローラ、130…ヘッドユニット、132…供給タンク、133…接続流路、134…循環ポンプ、1121…給紙カセット、1141…排紙トレイ、1211〜1218…ガイドプレート対、1221〜1228…搬送用ローラ、1331…供給流路、1332…回収流路、A…搬送路、C…空気室、D…圧力室、E…第1共通室、F…第2共通室、P…用紙。 1 ... Liquid discharge head, 2 ... Circulation device, 4 ... Outer case, 5, 105, 205 ... Head device, 10 ... Liquid discharge part, 12 ... Circuit board (board), 13 ... Cooling device, 14 ... Inflow pipe part, 141 ... Inflow flow path, 15 ... Outflow tube section, 151 ... Outflow channel, 16 ... Multi-purpose tube member, 21 ... Actuator, 211 ... Groove, 212 ... Drive element section, 213 ... Electrode, 22 ... Cover plate, 221 ... Notch , 23 ... Flow path cover, 24 ... Nozzle plate, 241 ... Nozzle, 41 ... Control board, 42 ... Flexible wiring board, 43 ... Driver IC, 51 ... Cooling plate, 52 ... Cooling flow path, 521 ... Opening, 522 ... Opening , 55 ... Coolant supply circuit, 100 ... Liquid discharge device, 111 ... Housing, 112 ... Medium supply unit, 113 ... Image forming unit, 114 ... Medium discharge unit, 114a ... Paper discharge tray, 115 ... Conveyor device, 116 ... Control unit, 117 ... Support unit, 118 ... Conveyance belt, 119 ... Support plate, 120 ... Belt roller, 130 ... Head unit, 132 ... Supply tank, 133 ... Connection flow path, 134 ... Circulation pump, 1121 ... Paper feed cassette, 1141 ... Paper discharge tray, 1211-1218 ... Guide plate pair, 1221-1228 ... Transfer roller, 1331 ... Supply flow path, 1332 ... Recovery flow path, A ... Transport path, C ... Air chamber, D ... Pressure chamber, E ... 1st common room, F ... 2nd common room, P ... paper.
Claims (5)
前記第1共通室に液体を供給する流入管部と、
前記第2共通室から前記液体を排出する流出管部と、
前記流出管部に熱的に接続する冷却板、及び、前記冷却板に設けられ、冷却水が通過する冷却流路を含む冷却装置と、
を備える液体吐出ヘッド。 A first common chamber, an actuator constituting a plurality of pressure chambers connected to the first common chamber, and a liquid discharge unit including a second common chamber connected to the plurality of pressure chambers.
The inflow pipe section that supplies the liquid to the first common chamber and
The outflow pipe portion that discharges the liquid from the second common chamber and
A cooling plate that is thermally connected to the outflow pipe portion, and a cooling device that is provided on the cooling plate and includes a cooling flow path through which cooling water passes.
Liquid discharge head.
前記冷却板の前記冷却流路の一次側が存する部位が前記流出管部に隣接する、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。 The outflow pipe portion and the cooling plate are integrally formed.
The liquid discharge head according to claim 1, wherein a portion of the cooling plate where the primary side of the cooling flow path exists is adjacent to the outflow pipe portion.
前記流出管部は、前記複数の圧力室の並び方向で、前記液体吐出部の他方側に設けられる、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。 The inflow pipe portion is provided on one side of the liquid discharge portion in the arrangement direction of the plurality of pressure chambers.
The liquid discharge head according to any one of claims 1 to 3, wherein the outflow pipe portion is provided on the other side of the liquid discharge portion in the arrangement direction of the plurality of pressure chambers.
前記流入管部及び前記流出管部に接続され、前記液体吐出部に前記液体を供給する循環装置と、
前記液体を吐出する対象物を支持する支持装置と、
を備える液体吐出装置。 A liquid discharge unit including a first common chamber, an actuator constituting a plurality of pressure chambers connected to the first common chamber, and a second common chamber connected to the plurality of pressure chambers, and a liquid in the first common chamber. A cooling stream provided on the inflow pipe portion to be supplied, the outflow pipe portion for discharging the liquid from the second common chamber, the cooling plate thermally connected to the outflow pipe portion, and the cooling plate through which the cooling water passes. A liquid discharge head equipped with a cooling device including a path,
A circulation device connected to the inflow pipe portion and the outflow pipe portion and supplying the liquid to the liquid discharge portion.
A support device that supports the object that discharges the liquid, and
A liquid discharge device equipped with.
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