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