JP2022121982A - サーマルヘッドカートリッジ及び液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】共通液体流路に熱が溜まることを抑制できるサーマルヘッドカートリッジ及び液体吐出装置を提供すること。【解決手段】カートリッジは、ケースと、構造部材と、ノズルプレートと、共通液体流路と、を有する。構造部材は、前記ケース内に設けられ、前記ケースの形状を維持する。ノズルプレートは、前記ケースに設けられ、液体を噴射する。共通液体流路は、前記ケース及び前記構造部材に形成され、前記ノズルプレートと連続する。共通液体流路は、前記ケースにおける幅よりも前記構造部材における幅が広い。【選択図】 図４

Description

本発明の実施形態は、サーマルヘッドカートリッジ及び液体吐出装置に関する。

従前から、液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置が知られている。また、サーマル式の液体吐出ヘッドであるサーマルヘッドカートリッジが知られている。

このような液体吐出ヘッドに用いるインクとして、熱により変色したり消色したりする可逆熱変色性組成物を用いてカプセル化したインクも知られている。

このような液体吐出ヘッドは、ノズルへと液体を供給する共通液体流路を有する。しかしながら、液体吐出ヘッドの形状を維持するための構造部材が共通液体流路に設けられるため、共通液体流路のインクに熱が溜まるという問題がある。例えば、共通液体流路内において、インクの温度が上昇すると、インク中に加熱消色型の可逆熱変色性組成物を含む場合に、サーマルヘッドカートリッジの使用に際し、熱によるインクの消色を引き起こす虞がある。

特開平7-137298号公報 特開2006-193674号公報 特開2013-146969号公報

本発明が解決しようとする課題は、共通液体流路に熱が溜まることを抑制できるサーマルヘッドカートリッジ及び液体吐出装置を提供することである。

実施形態のカートリッジは、ケースと、構造部材と、ノズルプレートと、共通液体流路と、を有する。構造部材は、前記ケース内に設けられ、前記ケースの形状を維持する。ノズルプレートは、前記ケースに設けられ、液体を噴射する。共通液体流路は、前記ケース及び前記構造部材に形成され、前記ノズルプレートと連続する。共通液体流路は、前記ケースにおける幅よりも前記構造部材における幅が広い。

実施形態に係るサーマルヘッドカートリッジの構成を模式的に示す斜視図。 実施形態に係るサーマルヘッドカートリッジの構成を模式的に示す断面図。 実施形態に係るサーマルヘッドカートリッジのケースの要部構成を模式的に示す平面図。 実施形態に係るケースの要部構成を模式的に示す斜視図。 実施形態に係るサーマルヘッドカートリッジのノズルプレートの構成を模式的に示す断面図。 実施形態に係るノズルプレートの構成を、図５中ＶＩ－ＶＩ線断面で示す断面図。 実施形態に係るサーマルヘッドカートリッジを用いた液体吐出装置の例を模式的に示す斜視図。

以下に、実施形態に係るサーマルヘッドカートリッジ１及び液体吐出装置２について、図１乃至図７を参照して説明する。図１は、実施形態に係るサーマルヘッドカートリッジ１の構成を模式的に示す斜視図である。図２は、サーマルヘッドカートリッジ１の構成を模式的に示す断面図である。図３は、サーマルヘッドカートリッジ１のケース１１の要部構成として、第２ケース１１２内の構成を示す平面図であり、図４は、第２ケース１１２内の構成を模式的に示す斜視図である。図５及び図６は、サーマルヘッドカートリッジ１に用いられるノズルプレート１６の構成を模式的に示す断面図であり、図６は、図５中ＶＩ－ＶＩ線断面で示す。なお、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示す。

サーマルヘッドカートリッジ１は、例えば、図７に示す記録装置などの液体吐出装置２に設けられる液体吐出ヘッドである。本実施形態において、液体は、例えば、インクである。即ち、サーマルヘッドカートリッジ１は、ヒータにより圧力室内のインクを加熱して気泡を発生させてインクを噴射するサーマル式のインクジェットヘッドである。

本実施形態において、液体としてのインクは、例えば、熱により変色する可逆熱変色性組成物を含む熱変色インクである。ここで、熱変色インクとは、熱により異なる色に変わる変色インクだけでなく、熱で色が消える消色インク、熱で色が生じる発色インクを含む。消色とは特定の色から透明の色に変化させる場合も含む。

熱変色インクは、例えば、熱変色性組成物としての呈色性有機化合物と、電子受容性化合物と、呈色反応の生起温度を決める反応媒体と、を含む。熱変色インクは、このような熱変色性組成物をマイクロカプセルに内包した可逆熱変色性マイクロカプセル顔料である。

図１及び図２に示すように、サーマルヘッドカートリッジ１は、ケース１１と、蓋１２と、貯蔵体１３と、フィルタ１４と、回路基板１５と、ノズルプレート１６と、を備える。サーマルヘッドカートリッジ１は、例えば、蓋１２が上側に、ノズルプレート１６が下側に配置された姿勢で用いられる。

ケース１１は、貯蔵体１３及びフィルタ１４を収容する第１ケース１１１と、第２ケース１１２と、フィルタ保持台１１３と、単数又は複数の構造部材１１４と、を備える。ケース１１は、例えば、第２ケース１１２内に、共通インク流路（共通液体流路）１１５を形成する。ケース１１は、例えば、樹脂材料により成形される。

第１ケース１１１は、一方向に長く形成される有底の矩形箱状に構成され、上部が開口する。例えば、第１ケース１１１は、矩形筒状に形成される二対の側壁１１１１と、二対の側壁１１１１の一端に形成される底壁１１１２と、を有する。二対の側壁１１１１の他端により形成される第１ケース１１１の上部開口は、蓋１２により閉塞される。第１ケース１１１は、内部に貯蔵体１３を収容する。第１ケース１１１の長手方向で一端側の底部に第２ケース１１２が一体に形成される。

第２ケース１１２は、第１ケース１１１の底壁１１１２に設けられ、第１ケース１１１内と連続する空間を構成する。例えば、第２ケース１１２は、二対の側壁１１２１と、二対の側壁１１２１の一端に形成される下壁１１２２と、を有する。二対の側壁１１２１は、第１ケース１１１の底壁１１１２に一体に形成される。下壁１１２２は、ノズルプレート１６が設けられるスリット１１２３を有する。スリット１１２３は、例えば、下壁１１２２に形成された一方向に長い矩形状の開口である。なお、隣り合う３つの側壁１１２１は、第１ケース１１１の隣り合う３つの側壁１１１１と一体の側壁を構成する。

フィルタ保持台１１３は、筒状、具体例として矩形筒状に形成される。フィルタ保持台１１３は、例えば、第２ケース１１２内に設けられ、下壁１１２２に一体に形成される。フィルタ保持台１１３は、下壁１１２２とは反対側の端部（上端）にフィルタ１４を保持する。フィルタ保持台１１３は、下壁１１２２に形成されたスリット１１２３の周囲に配置される。

構造部材１１４は、ケース１１の一部を補強する補強部材である。構造部材１１４は、ケース１１に求められる強度、ケース１１の材料、ケース１１の形状等によって、その数が適宜設定される。本実施形態においては、構造部材１１４が３つ設けられる例を図２及び図３に示す。

構造部材１１４は、例えば、第２ケース１１２及びフィルタ保持台１１３に渡って設けられる。構造部材１１４は、第２ケース１１２及びフィルタ保持台１１３の強度を補強することで、第２ケース１１２及びフィルタ保持台１１３の形状を維持する。

例えば第２ケース１１２及びフィルタ保持台１１３が第１ケース１１１の長手方向と同方向に長く形成され、構造部材１１４は、第２ケース１１２及びフィルタ保持台１１３の長手方向に直交する短手方向に沿って延びる。構造部材１１４は、第２ケース１１２のフィルタ保持台１１３内の下壁１１２２に形成されるスリット１１２３と対向する部位に、切欠部１１４１を有する。切欠部１１４１は、構造部材１１４のスリット１１２３と対向する部位に形成された開口である。構造部材１１４の延設方向における切欠部１１４１の幅は、例えば、スリット１１２３の幅よりも大きい。切欠部１１４１は、例えば、Ｕ字状、矩形状、ドーム状等の形状である。

ここで、短手方向は、下壁１１２２の面方向に沿った方向であって、且つ、第２ケース１１２及びフィルタ保持台１１３の長手方向に直交する方向である。また、短手方向は、スリット１１２３の長手方向に直交する方向であり、構造部材１１４の延設方向である。

該短手方向における、スリット１１２３の幅をＷ１とし、切欠部１１４１の幅Ｗ２とする。スリット１１２３の幅Ｗ１は、切欠部１１４１の幅Ｗ２よりも小さい。

共通インク流路１１５は、フィルタ保持台１１３内の空間であって、且つ、第２ケース１１２の下壁１１２２のスリット１１２３及び構造部材１１４の切欠部１１４１により形成される。共通インク流路１１５は、フィルタ１４からノズルプレート１６までのインクの流路を構成する。具体的には、共通インク流路１１５は、スリット１１２３がノズルプレート１６と連続する。

スリット１１２３の幅Ｗ１が切欠部１１４１の幅Ｗ２及びフィルタ保持台１１３の短手方向の幅よりも小さい。よって、共通インク流路１１５は、第２ケース１１２の下壁１１２２における幅Ｗ１よりも、構造部材１１４における幅Ｗ２が広い。

蓋１２は、ケース１１の開口を閉塞する。蓋１２は、例えば、接着剤や溶着等によって、ケース１１に一体に固定される。

貯蔵体１３は、液体を貯蔵する。例えば、貯蔵体１３は、液体を貯留できるスポンジ等の海綿体である。なお、貯蔵体１３は、液体を貯留するタンクであってもよい。また、貯蔵体１３をタンクとする場合には、第１ケース１１１が貯蔵体１３を構成してもよい。

フィルタ１４は、フィルタ保持台１１３に保持される。フィルタ１４は、貯蔵体１３及び第２ケース１１２のフィルタ保持台１１３の間に設けられる。フィルタ１４は、貯蔵体１３で貯蔵した液体をフィルタ保持台１１３内の共通インク流路１１５に供給する。

回路基板１５は、例えば、フレキシブル基板である。回路基板１５は、例えば、第１ケース１１１及び第２ケース１１２の一の側壁１１１１、１１２１、及び、第２ケース１１２の下壁１１２２に渡って設けられる。例えば、回路基板１５は、配線パターンや端子部１５１が実装される。また、回路基板１５は、パターン配線に接続されるノズルプレート１６が実装される。

図４に示すように、ノズルプレート１６は、例えば、第２ケース１１２の下面に設けられる。ノズルプレート１６は、第２ケース１１２のスリット１１２３に対向して配置される。ノズルプレート１６は、共通インク流路１１５に接続される。図５及び図６に示すように、ノズルプレート１６は、例えば、複数のノズル孔１６１と、複数のヒータ１６２と、複数の柱１６３と、を備える。また、ノズルプレート１６は、ノズル孔１６１及びヒータ１６２の間に形成される複数の圧力室１６４を有する。ノズルプレート１６は、第２ケース１１２のスリット１１２３に対向して設けられ、共通インク流路１１５と流体的に接続される。

ノズル孔１６１は、液体を噴射する孔である。ノズル孔１６１は、例えば、第２ケース１１２の下壁１１２２に形成されたスリット１１２３に沿って複数配置される。例えば、ノズルプレート１６は、複数のノズル孔１６１によって形成されるノズル列が２列設けられる。

ヒータ１６２は、複数のノズル孔１６１に対向してそれぞれ設けられる。ヒータ１６２は、ノズル孔１６１との間の圧力室１６４に存するインクを加熱して気泡を生じさせる。ヒータ１６２は、生じさせた気泡によってインクをノズル孔１６１から噴射させる。

柱１６３は、ノズル孔１６１及びヒータ１６２間の複数の圧力室１６４にそれぞれ対向して設けられる。柱１６３は、ノズル孔１６１及びヒータ１６２の間の圧力室１６４の気泡を除去する。例えば、柱１６３は、ノズル孔１６１及びヒータ１６２の間の圧力室１６４に対向して、それぞれ設けられる。

例えば、ノズルプレート１６の短手方向において配置されるヒータ１６２間の最大幅Ｗ３は、切欠部１１４１の幅Ｗ２より小さい。より好ましくは、短手方向において並ぶ圧力室１６４の短手方向における側面間の幅Ｗ４は、切欠部１１４１の幅Ｗ２より小さい。

次に、このようなサーマルヘッドカートリッジ１が用いられる液体吐出装置２の例を、図７を用いて説明する。液体吐出装置２は、複数のサーマルヘッドカートリッジ１と、ヘッド支持機構２１と、媒体支持機構２２と、制御部２３と、を備える。

複数のサーマルヘッドカートリッジ１は、例えば、複数の異なるインクを吐出する。複数のサーマルヘッドカートリッジ１は、例えば、熱変色インク、及び、複数の色のインク、例えばシアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ブラックインク、ホワイトインク等を、それぞれ吐出する。なお、サーマルヘッドカートリッジ１に使用するインクの特性及び色は限定されない。各色のインクに変えて、透明光沢インクであってもよく、また、全てのサーマルヘッドカートリッジ１において熱や紫外線を照射したときに変色、発色及び消色するインク等を吐出する構成であってもよい。また、複数のサーマルヘッドカートリッジ１は、例えば、それぞれ使用するインクが異なるが、同じ構成である。

ヘッド支持機構２１は、サーマルヘッドカートリッジ１を移動可能に支持する。例えば、ヘッド支持機構２１は、複数のサーマルヘッドカートリッジ１を所定の方向に並列に配置する支持部材２１１と、支持部材２１１を移動させる案内部材２１２と、を有する。

支持部材２１１は、例えば、案内部材２１２によって一方向に往復移動する。案内部材２１２は、支持部材２１１を搬送し、往復移動させるレール、ガイドバー、ベルト等である。また、ヘッド支持機構２１は、支持部材２１１を搬送するためのモータ等の駆動源を有する。

媒体支持機構２２は、記録媒体Ｓを移動可能に支持する。例えば、媒体支持機構２２は、プラテンローラ２２１、ベルト及びプラテンローラ２２１を駆動するモータ等を適宜有し、記録媒体Ｓとしての紙葉類を支持するとともに、所定の搬送経路に沿って移動させる。

制御部２３は、例えば、プロセッサ２３１と、各要素を駆動する駆動回路２３２と、各種データを記憶する記憶部２３３と、外部通信用の通信インターフェース２３４と、を備える。

プロセッサ２３１は、制御部２３の中枢部分に相当する。プロセッサ２３１は、オペレーティングシステムやアプリケーションプログラムに従って、液体吐出装置２の各種の機能を実現するべく、各部を制御する。

プロセッサ２３１は、サーマルヘッドカートリッジ１に設けられた回路基板１５が接続される。例えば、プロセッサ２３１は、回路基板１５を介してノズルプレート１６に設けられたヒータ１６２の動作を制御することで、インクをノズル孔１６１から吐出する機能を有する。

駆動回路２３２は、例えば、プロセッサ２３１の指令によって、画像データに基づいて対応するヒータ１６２に印加する駆動電圧を生成する。

記憶部２３３は、例えばプログラムメモリやＲＡＭを備える。記憶部２３３には、アプリケーションプログラムや各種の設定値が記憶されている。記憶部２３３には、例えば、画像データ等のデータ、ヒータ１６２に印加する電圧値等の各種設定値等が記憶される。

通信インターフェース２３４は、例えばユーザの入力指令や外部端末からの指令、データ及びプログラム等の各種情報を受信する。

本実施形態に係る液体吐出装置２のプロセッサ２３１は、例えば外部から印刷開始の指令を検知すると、印字動作として、各構成を制御する。具体例として、プロセッサ２３１は、記憶部２３３に記憶された画像データに基づいて、媒体支持機構２２を制御して記録媒体Ｓを搬送する。また、プロセッサ２３１は、記録媒体Ｓに対してヘッド支持機構２１を往復移動させて、図７中の矢印で示すように、サーマルヘッドカートリッジ１をインクの吐出位置に搬送する。そして、プロセッサ２３１は、ヒータ１６２を制御して記録媒体Ｓに任意のノズル孔１６１からインクを吐出する。プロセッサ２３１は、このような制御によって、記録媒体Ｓに画像を形成する。

本実施形態に係る液体吐出装置２及びサーマルヘッドカートリッジ１によれば、第２ケース１１２及びフィルタ保持台１１３を補強する構造部材１１４は、第２ケース１１２のスリット１１２３と対向する部位に切欠部１１４１を有する。そして、切欠部１１４１の幅Ｗ２は、スリット１１２３の幅Ｗ１よりも大きい幅とする。これにより、スリット１１２３は、構造部材１１４と対向する部位においても、フィルタ保持台１１３内の空間に開放される。このため、スリット１１２３が構造部材１１４によって閉塞されて熱が籠もることを抑制し、共通インク流路１１５に熱が溜まることを抑制できる。

また、好ましくは、短手方向に並ぶヒータ１６２の最大幅Ｗ３、より好ましくは短手方向における圧力室１６４の側面間の幅Ｗ４よりも、切欠部１１４１の幅Ｗ２を大きい幅とする。これにより、熱源となりうるヒータ１６２や圧力室１６４よりも切欠部１１４１の幅が大きくなることで、サーマルヘッドカートリッジ１は、共通インク流路１１５に熱が留まることをさらに抑制できる。

即ち、構造部材１１４の切欠部１１４１の空間幅をノズルプレート１６の熱源近傍の空間幅よりも大きくすることで、ノズルプレート１６に連通するスリット１１２３に熱が籠もることを防止できる。

液体吐出装置２及びサーマルヘッドカートリッジ１は、液体としての熱変色インクを用いた場合に、共通インク流路１１５内において熱により熱変色インクの変色、消色及び発色を引き起こすことを防止できる。

以上説明した実施形態のサーマルヘッドカートリッジ１及び液体吐出装置２によれば、スリット１１２３と対向する構造部材１１４に切欠部１１４１を有することで、共通インク流路１１５に熱が溜まることを抑制できる。

以上、実施形態の例を説明したが、これに限定されない。例えば、上述した例では、液体吐出装置２の一例として、複数のサーマルヘッドカートリッジ１を有する構成を説明したがこれに限定されない。例えば、サーマルヘッドカートリッジ１は、モバイルプリンタやハンディプリンタに用いられる構成としてもよい。また、サーマルヘッドカートリッジ１は、単体でプリンタに用いられる構成でもよい。

また、上述した例では、サーマルヘッドカートリッジ１に用いる液体の例として、熱によって変色、消色、発色する熱変色性を有する材料（組成物）を含む熱変色インクの例を説明したがこれに限定されず、例えば、紫外線等の光によって変色、消色、発色するインクを用いる構成であってもよく、また、変色しないインクを用いるもできる。また、液体はインクに限定されず、例えば、薬液等であってもよい。なお、サーマルヘッドカートリッジ１は、共通液体流路に熱が溜まることを抑制できる構成であることから、熱により変化や劣化する等、熱により影響が生じる液体を用いることが好適である。しかしながら、サーマルヘッドカートリッジ１は、熱により影響を受けない液体に用いることが可能であることは勿論である。

また、上述した例では、ケース１１は、各構成を樹脂材料により一体に成形する例を説明したがこれに限定されない。例えば、ケース１１は、第２ケース１１２、フィルタ保持台１１３及び構造部材１１４を一体に成形し、第２ケース１１２及び第１ケース１１１を別体に成形する構成でもよい。このような第１ケース１１１及び第２ケース１１２は、成形後に接着や溶着によって一体に組み立てる構成とすればよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、共通液体流路に熱が溜まることを抑制できるサーマルヘッドカートリッジ及び液体吐出装置を提供できる。

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。

１…サーマルヘッドカートリッジ、２…液体吐出装置、１１…ケース、１２…蓋、１３…貯蔵体、１４…フィルタ、１５…回路基板、１６…ノズルプレート、２１…ヘッド支持機構、２２…媒体支持機構、２３…制御部、１１１…第１ケース、１１２…第２ケース、１１３…フィルタ保持台、１１４…構造部材、１１５…共通インク流路（共通液体流路）、１５１…端子部、１６１…ノズル孔、１６２…ヒータ、１６３…柱、１６４…圧力室、２１１…支持部材、２１２…案内部材、２２１…プラテンローラ、２３１…プロセッサ、２３２…駆動回路、２３３…記憶部、２３４…通信インターフェース、１１１１…側壁、１１１２…底壁、１１２１…側壁、１１２２…下壁、１１２３…スリット、１１４１…切欠部、Ｓ…記録媒体。

Claims (5)

1. ケースと、
   前記ケース内に設けられ、前記ケースの形状を維持する構造部材と、
   前記ケースに設けられ、液体を噴射するノズルプレートと、
   前記ケース及び前記構造部材に形成され、前記ノズルプレートと連続する、前記ケースにおける幅よりも前記構造部材における幅が広い共通液体流路と、
   を備えるサーマルヘッドカートリッジ。
2. 前記構造部材は複数設けられる、請求項１に記載のサーマルヘッドカートリッジ。
3. 前記液体を収容し、前記ケースが接続される貯蔵体と、
   前記貯蔵体及び前記ケースの間に設けられるフィルタと、
   前記貯蔵体内に設けられ、前記共通液体流路の周囲を覆うとともに、前記フィルタを保持するフィルタ保持台と、
   を備える、請求項１又は請求項２に記載のサーマルヘッドカートリッジ。
4. 前記液体は熱により変色又は消色するインクである、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のサーマルヘッドカートリッジ。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のサーマルヘッドカートリッジと、
   前記液体を吐出する記録媒体を支持する支持機構と、
   を備える液体吐出装置。

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