JP2022177467A - 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】液体噴射ヘッドの液体をヒーターにより無駄なく効率的に加熱する。【解決手段】液体噴射ヘッドは、液体を噴射する複数のノズルを有する複数のヘッドチップと、複数のヘッドチップを保持するホルダーと、ホルダーの上に配置され、ホルダーを加熱する面状のヒーターと、を備え、ヒーターは、平面視で、ホルダーの外縁に沿う外周領域と、外周領域よりも内側に位置する中央領域と、を含み、外周領域の単位時間あたりの発熱量は、中央領域の単位時間あたりの発熱量よりも大きい。【選択図】図10
Description
本発明は、液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関する。
インクジェット方式のプリンターに代表される液体噴射装置には、一般に、インク等の液体を液滴として噴射する液体噴射ヘッドが設けられる。液体噴射ヘッドには、例えば、特許文献1に記載のインクジェットヘッドのように、液体を加熱するヒーターを設ける場合がある。
特許文献1には、ヒーターの単位時間あたりの発熱量の分布について開示がない。ここで、液体をヒーターにより無駄なく効率的に加熱することが望まれる。
以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る液体噴射ヘッドは、液体を噴射する複数のノズルを有する複数のヘッドチップと、前記複数のヘッドチップを保持するホルダーと、前記ホルダーの上に配置され、前記ホルダーを加熱する面状のヒーターと、を備え、前記ヒーターは、平面視で、前記ホルダーの外縁に沿う外周領域と、前記外周領域よりも内側に位置する中央領域と、を含み、前記外周領域の単位時間あたりの発熱量は、前記中央領域の単位時間あたりの発熱量よりも大きい。
本発明の好適な態様に係る液体噴射装置は、前述の態様の液体噴射ヘッドと、前記ヒーターの駆動を制御する制御部と、を備える。
以下、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法および縮尺は実際と適宜に異なり、理解を容易にするために模式的に示している部分もある。また、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。
以下の説明は、便宜上、互いに交差するX軸、Y軸およびZ軸を適宜に用いて行う。また、以下の説明では、X軸に沿う一方向がX1方向であり、X1方向と反対の方向がX2方向である。同様に、Y軸に沿って互いに反対の方向がY1方向およびY2方向である。また、Z軸に沿って互いに反対の方向がZ1方向およびZ2方向である。また、Z軸方向にみることを単に「平面視」という場合がある。なお、Y方向またはY2方向は、「第1方向」の一例である。X1方向またはX2方向は、「第2方向」の一例である。
ここで、典型的には、Z軸が鉛直な軸であり、Z2方向が鉛直方向での下方向に相当する。ただし、Z軸は、鉛直な軸でなくともよい。また、X軸、Y軸およびZ軸は、典型的には互いに直交するが、これに限定されず、例えば、80°以上100°以下の範囲内の角度で交差すればよい。
1.第1実施形態
1-1.液体噴射装置の概略構成
図1は、第1実施形態に係る液体噴射装置100の構成例を示す概略図である。液体噴射装置100は、「液体」の一例であるインクを液滴として媒体Mに噴射するインクジェット方式の印刷装置である。媒体Mは、典型的には印刷用紙である。なお、媒体Mは、印刷用紙に限定されず、例えば、樹脂フィルムまたは布帛等の任意の材質の印刷対象でもよい。
1-1.液体噴射装置の概略構成
図1は、第1実施形態に係る液体噴射装置100の構成例を示す概略図である。液体噴射装置100は、「液体」の一例であるインクを液滴として媒体Mに噴射するインクジェット方式の印刷装置である。媒体Mは、典型的には印刷用紙である。なお、媒体Mは、印刷用紙に限定されず、例えば、樹脂フィルムまたは布帛等の任意の材質の印刷対象でもよい。
図1に示すように、液体噴射装置100は、液体貯留部10と制御ユニット20と搬送機構30と移動機構40と液体噴射ヘッド50とを有する。
液体貯留部10は、インクを貯留する容器である。液体貯留部10の具体的な態様としては、例えば、液体噴射装置100に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、および、インクを補充可能なインクタンク等の容器が挙げられる。
図示しないが、液体貯留部10は、互いに種類の異なるインクを貯留する複数の容器を有する。当該複数の容器に貯留されるインクとしては、特に限定されないが、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、クリアインク、ホワイトインクおよび処理液等が挙げられ、これらのうちの2種以上の組み合わせが用いられる。なお、インクの組成は、特に限定されず、例えば、染料または顔料等の色材を水系溶媒に溶解させた水系インクでもよいし、色材を有機溶剤に溶解させた溶剤系インクでもよいし、紫外線硬化型インクでもよい。
本実施形態では、互いに異なる4種類のインクが用いられる構成が例示される。当該4種類のインクは、例えば、シアンインク、マゼンタインク、イエローインクおよびブラックインクのような互いに色の異なるインクである。
制御ユニット20は、液体噴射装置100の各要素の動作を制御する。例えば、制御ユニット20は、CPU(Central Processing Unit)またはFPGA(Field Programmable Gate Array)等の処理回路と半導体メモリー等の記憶回路とを含む。制御ユニット20は、駆動信号Dおよび制御信号Sを液体噴射ヘッド50に向けて出力する。駆動信号Dは、液体噴射ヘッド50の駆動素子を駆動する駆動パルスを含む信号である。制御信号Sは、当該駆動素子に駆動信号Dを供給するか否かを指定する信号である。また、制御ユニット20は、「制御部」の一例であり、後述のヒーター56の駆動を制御する。
搬送機構30は、制御ユニット20による制御のもとで、媒体MをY1方向である搬送方向DMに搬送する。移動機構40は、制御ユニット20による制御のもとで、液体噴射ヘッド50をX1方向とX2方向とに往復させる。図1に示す例では、移動機構40は、液体噴射ヘッド50を収容するキャリッジと称される略箱型の支持体41と、支持体41が固定される搬送ベルト42と、を有する。支持体41は、液体噴射ヘッド50を支持し、金属材料で構成される。なお、支持体41には、液体噴射ヘッド50のほかに、前述の液体貯留部10が搭載されてもよい。
液体噴射ヘッド50は、複数のヘッドチップ54を有しており、制御ユニット20による制御のもとで、液体貯留部10から供給されるインクを各ヘッドチップ54の複数のノズルのそれぞれから媒体Mに向けてZ2方向に噴射する。この噴射が搬送機構30による媒体Mの搬送と移動機構40による液体噴射ヘッド50の往復移動とに並行して行われることにより、媒体Mの表面にインクによる所定の画像が形成される。
なお、液体貯留部10は、循環機構を介して液体噴射ヘッド50に接続されてもよい。当該循環機構は、液体噴射ヘッド50にインクを供給するとともに、液体噴射ヘッド50から排出されるインクを液体噴射ヘッド50への再供給のために回収する機構である。当該循環機構の動作により、インクの粘度上昇を抑えたり、インク内の気泡の滞留を低減したりすることができる。
1-2.液体噴射ヘッドの取付状態
図2は、第1実施形態に係る液体噴射ヘッド50および支持体41の斜視図である。図2に示すように、液体噴射ヘッド50は、支持体41に支持される。支持体41は、液体噴射ヘッド50を支持する部材であり、前述のように、本実施形態では、略箱状のキャリッジである。支持体41の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、チタンまたはマグネシウム合金等の金属材料を用いることが好ましい。支持体41を金属材料で構成する場合、支持体41の剛性を高めやすいので、支持体41に対して液体噴射ヘッド50を安定的に支持することができる。また、この場合、支持体41が導電性を有するので、支持体41を介して液体噴射ヘッド50に基準電位を供給することができる。
図2は、第1実施形態に係る液体噴射ヘッド50および支持体41の斜視図である。図2に示すように、液体噴射ヘッド50は、支持体41に支持される。支持体41は、液体噴射ヘッド50を支持する部材であり、前述のように、本実施形態では、略箱状のキャリッジである。支持体41の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、チタンまたはマグネシウム合金等の金属材料を用いることが好ましい。支持体41を金属材料で構成する場合、支持体41の剛性を高めやすいので、支持体41に対して液体噴射ヘッド50を安定的に支持することができる。また、この場合、支持体41が導電性を有するので、支持体41を介して液体噴射ヘッド50に基準電位を供給することができる。
ここで、支持体41には、開口41aおよび複数のネジ孔41bが設けられる。本実施形態では、支持体41が板状の底部を有する略箱状をなしており、例えば、当該底部に開口41aおよび複数のネジ孔41bが設けられる。液体噴射ヘッド50は、開口41aに挿入された状態で、複数のネジ孔41bを用いたネジ留めにより支持体41に固定される。以上のように、液体噴射ヘッド50は、支持体41に対して取り付けられる。
図2に示す例では、支持体41に取り付けられる液体噴射ヘッド50の数が1個である。なお、支持体41に取り付けられる液体噴射ヘッド50の数は、2個以上でもよい。この場合、支持体41には、例えば、当該数に応じた数または形状の開口41aが適宜に設けられる。
1-3.液体噴射ヘッドの構成
図3は、第1実施形態に係る液体噴射ヘッド50の分解斜視図である。図4は、図2中のA-A線断面図である。図5は、図2中のB-B線断面図である。なお、図3から図5では、便宜上、液体噴射ヘッド50の各部が適宜に簡略的に示される。例えば、後述の外壁部5bと流路構造体51との間には隙間が設けられるが、図4および図5では、作図の便宜上、当該隙間の図示が省略される。また、図4および図5では、後述のヒーター56および伝熱部材57の図示が簡略化される。
図3は、第1実施形態に係る液体噴射ヘッド50の分解斜視図である。図4は、図2中のA-A線断面図である。図5は、図2中のB-B線断面図である。なお、図3から図5では、便宜上、液体噴射ヘッド50の各部が適宜に簡略的に示される。例えば、後述の外壁部5bと流路構造体51との間には隙間が設けられるが、図4および図5では、作図の便宜上、当該隙間の図示が省略される。また、図4および図5では、後述のヒーター56および伝熱部材57の図示が簡略化される。
図3に示すように、液体噴射ヘッド50は、流路構造体51と基板ユニット52とホルダー53と4個のヘッドチップ54_1~54_4と固定板55とヒーター56と伝熱部材57とカバー58と4個の押圧部材59_1~59_4と2個の放熱部材60_1、60_2とを有する。
カバー58、基板ユニット52、流路構造体51、伝熱部材57、ヒーター56、ホルダー53、4個のヘッドチップ54_1~54_4、固定板55は、この順にZ2方向に向かって並ぶように配置される。ここで、4個の押圧部材59_1~59_4および2個の放熱部材60_1、60_2は、ホルダー53のZ1方向を向く面上に配置される。以下、液体噴射ヘッド50の各部を順次説明する。
流路構造体51は、前述の液体貯留部10に貯留されたインクを4個のヘッドチップ54に供給するための流路が内部に設けられる構造体である。流路構造体51は、流路部材51aと8個の接続管51bとを有する。
流路部材51aには、図示しないが、4種類のインクの種類ごとに設けられる4つの供給流路と、4種類のインクの種類ごとに設けられる4つの排出流路と、が設けられる。当該4つの供給流路のそれぞれは、インクの供給を受ける1つの導入口と、インクを排出する2つの排出口と、を有する。当該4つの排出流路のそれぞれは、インクの供給を受ける2つの導入口と、インクを排出する1つの排出口と、を有する。各供給流路の導入口および各排出流路の排出口のそれぞれは、流路部材51aのZ1方向を向く面に設けられる。これに対し、各供給流路の排出口および各排出流路の導入口のそれぞれは、流路部材51aのZ2方向を向く面に設けられる。
また、流路部材51aには、複数の配線孔51cが設けられる。当該複数の配線孔51cのそれぞれは、ヘッドチップ54の後述の配線基板54iが基板ユニット52に向けて通される孔である。なお、流路部材51aの側面には、周方向での2箇所に切り欠いた部分が設けられる。当該部分による空間には、例えば、ヒーター56と基板ユニット52とを接続する図示しない配線等の部品が配置される。また、流路部材51aには、図示しない孔が設けられており、ホルダー53に対して当該孔を用いたネジ留めにより固定される。
流路部材51aは、図示しないが、複数の基板をZ軸に沿う方向に積層した積層体で構成される。当該複数の基板のそれぞれには、前述の供給流路および排出流路のための溝および孔が適宜に設けられる。当該複数の基板は、例えば、接着剤、ろう付け、溶接またはネジ留め等により互いに接合される。なお、当該複数の基板の間には、必要に応じて、ゴム材料等で構成されるシート状のシール部材が適宜に配置されてもよい。また、流路部材51aを構成する基板の数または厚さ等は、供給流路および排出流路の形状等の態様に応じて決められ、特に限定されず、任意である。
当該複数の基板のそれぞれの構成材料としては、熱伝導性の良好な材料を用いることが好ましく、例えば、室温(20℃)での熱伝導率が10.0W/m・K以上である、ステンレス鋼、チタンおよびマグネシウム合金等の金属材料、または、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、サファイア、アルミナ、窒化珪素、サーメットおよびイットリア等のセラミックス材料を用いることが好ましい。このような金属材料またはセラミックス材料を用いて流路部材51aを構成することにより、ヒーター56からの熱で流路部材51a内のインクを効率的に加熱することができる。
8個の接続管51bのそれぞれは、流路部材51aのZ1方向を向く面から突出する管体である。8個の接続管51bは、前述の4つの供給流路と4つの排出流路とに対応しており、対応する供給流路の導入口または排出流路の排出口に接続される。各接続管51bの構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼、チタンおよびマグネシウム合金等の金属材料、または、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、サファイア、アルミナ、窒化珪素、サーメットおよびイットリア等のセラミックス材料を用いることが好ましい。
以上の8個の接続管51bのうち、前述の4つの供給流路に対応する4個の接続管51bには、互いに異なる種類のインクの供給を受けるよう、前述の液体貯留部10に接続される。一方、8個の接続管51bのうち、前述の4つの排出流路に対応する4個の接続管51bは、液体噴射ヘッド50へのインクの初期充填時等の所定時にインクを排出するための排出容器または液体貯留部10と液体噴射ヘッド50との間に配置され液体を保持可能なサブタンク等に接続して用いられる。印刷時等の通常時には、前述の4つの排出流路に対応する4個の接続管51bは、キャップ等の封止体により塞がれる。なお、液体貯留部10が循環機構を介して液体噴射ヘッド50に接続される場合、4つの排出流路に対応する4個の接続管51bは、通常時に、当該循環機構のインク回収用の流路に接続される。
基板ユニット52は、液体噴射ヘッド50を制御ユニット20に電気的に接続するための実装部品を有するアセンブリーである。基板ユニット52は、回路基板52aとコネクター52bと支持板52cとを有する。
回路基板52aは、各ヘッドチップ54とコネクター52bとを電気的に接続するための配線を有するリジッド配線基板等のプリント配線基板である。回路基板52aは、支持板52cを介して流路構造体51上に配置されており、回路基板52aのZ1方向を向く面には、コネクター52bが設置される。
コネクター52bは、液体噴射ヘッド50と制御ユニット20とを電気的に接続するための接続部品である。支持板52cは、回路基板52aを流路構造体51に対して取り付けるための板状の部材である。支持板52cの一方の面には、回路基板52aが載置されており、回路基板52aは、支持板52cに対してネジ留め等により固定される。また、支持板52cの他方の面は、流路構造体51に接触しており、その状態で、流路構造体51には、支持板52cがネジ留め等により固定される。
ここで、支持板52cは、前述のように回路基板52aを支持する機能だけでなく、回路基板52aと流路構造体51との間の電気的な絶縁を確保したり、ヒーター56と回路基板52aとの間を断熱したりする機能をも有する。これらの機能を好適に発揮させる観点から、支持板52cの構成材料は、絶縁性および断熱性に優れる材料であることが好ましく、具体的には、例えば、ザイロン等の変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリプロピレン樹脂等の樹脂材料であることが好ましい。なお、ザイロンは、登録商標である。また、支持板52cの構成材料には、樹脂材料のほか、ガラス繊維等の繊維基材、またはアルミナ粒子等のフィラー等が含まれてもよい。
ホルダー53は、4個のヘッドチップ54を収容および支持する構造体である。ホルダー53の構成材料としては、熱伝導性の良好な材料を用いることが好ましく、例えば、室温(20℃)での熱伝導率が10.0W/m・K以上である、ステンレス鋼、チタンおよびマグネシウム合金等の金属材料、または、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、サファイア、アルミナ、窒化珪素、サーメットおよびイットリア等のセラミックス材料を用いることが好ましい。このような金属材料またはセラミックス材料を用いてホルダー53を構成することにより、ヒーター56からの熱を、ホルダー53を介して各ヘッドチップ54に効率的に伝達することができる。
ホルダー53は、略トレイ状をなす。また、ホルダー53は、平面視で長方形または略長方形をなす。ここで、「略長方形」とは、実質的に長方形といえる形状と長方形に類似した形状とを含む概念である。実質的に長方形といえる形状は、例えば、長方形の4つの角部をC面取りまたはR面取り等の面取りにより得られる形状である。長方形に類似した形状は、例えば、長方形に沿う4つの辺と当該4つの辺のそれぞれよりも短い4つの辺とを含む8角形のような形状である。
ホルダー53は、凹部53aと複数のインク孔53bと複数の配線孔53cと複数の凹部53dと複数のネジ孔53iと複数のネジ孔53kとを有する。凹部53aは、Z1方向に向けて開口しており、前述の流路部材51aとヒーター56と伝熱部材57との積層体が配置される空間である。当該複数のインク孔53bのそれぞれは、ヘッドチップ54と流路構造体51との間でインクを流通させる流路である。当該複数の配線孔53cのそれぞれは、ヘッドチップ54の配線基板54iが基板ユニット52に向けて通される孔である。当該複数の凹部53dのそれぞれは、Z2方向に向けて開口しており、ヘッドチップ54が配置される空間である。当該複数のネジ孔53iは、ホルダー53を支持体41に対してネジ留めするためのネジ孔である。当該複数のネジ孔53kは、ホルダー53に対してカバー58をネジ留めするためのネジ孔である。なお、ホルダー53の詳細については、後に図7から図9に基づいて説明する。
ヘッドチップ54_1~54_4のそれぞれは、図1に示すヘッドチップ54である。以下では、ヘッドチップ54_1~54_4を区別しない場合、これらのチップのそれぞれがヘッドチップ54と表記される。また、以下では、ヘッドチップ54_1~54_4に対応する構成要素の符号には、それぞれ、枝番号「_1」~「_4」が適宜に付される。
各ヘッドチップ54は、インクを噴射する。より具体的には、各ヘッドチップ54は、ノズル面FNを有する。図3では図示を省略するが、ノズル面FNには、第1インクを噴射する複数のノズルと、第1インクとは異なる種類の第2インクを噴射する複数のノズルと、が設けられる。ここで、第1インクおよび第2インクは、前述の4種類のインクのうちの2種のインクである。例えば、ヘッドチップ54_1およびヘッドチップ54_2のそれぞれには、第1インクおよび第2インクとして当該4種類のインクのうちの2種のインクが用いられる。そして、ヘッドチップ54_3およびヘッドチップ54_4のそれぞれには、当該4種類のインクのうちの残りの2種のインクが用いられる。各ヘッドチップ54には、配線基板54iが設けられる。なお、図3では、各ヘッドチップ54の構成が簡略化して図示される。ヘッドチップ54の構成については、後に図6に基づいて詳述する。
固定板55は、4個のヘッドチップ54とホルダー53とが固定された板状部材である。具体的には、固定板55は、ホルダー53との間に4個のヘッドチップ54を挟む状態で配置され、各ヘッドチップ54およびホルダー53が接着剤等により固定される。
固定板55には、4個のヘッドチップ54のノズル面FNを露出させる複数の開口部55aが設けられる。図3に示す例では、当該複数の開口部55aは、ヘッドチップ54ごとに個別に設けられる。固定板55は、例えば、ステンレス鋼、チタンおよびマグネシウム合金等の金属材料等で構成されており、ホルダー53から各ヘッドチップ54に熱を伝達する機能を有する。また、固定板55は導電性を有する。そのため、固定板55は、ホルダー53および支持体41を介して接地されており、媒体Mからの静電気等の影響を防ぐための静電シールドとしても機能する。なお、固定板55は、金属材料からなる複数の板状部材が積層されて構成されていてもよい。
なお、開口部55aは、2個以上のヘッドチップ54で共用される態様でもよい。ただし、開口部55aがヘッドチップ54ごとに個別に設けられる場合、固定板55と各ヘッドチップ54との接触面積を大きくしやすいので、ホルダー53から各ヘッドチップ54に熱を効率的に伝達することができる。
ヒーター56は、流路構造体51とホルダー53との間に配置される面状のヒーターである。ヒーター56は、例えば、薄膜状の基材と、絶縁性のフィルムと、当該基材と当該フィルムとの間に挟まれた発熱抵抗体と、を有するフィルムヒーターである。当該基材は、絶縁性の材料で構成され、例えば、ポリイミドまたはPET(ポリエチレンテレフタラート)等の樹脂材料で構成される。当該フィルムは、例えば、ポリイミドまたはPET(ポリエチレンテレフタラート)等の樹脂材料で構成される。当該発熱抵抗体は、当該基材上にパターニングされた電熱線であり、例えば、ステンレス鋼、銅またはニッケル合金等の金属材料で構成される。また、ヒーター56は、ガラス繊維入りシリコーンゴムの間に発熱抵抗体を挟んだシリコーンラバーヒーターまたはセラミックヒーター等の面状のヒーターでもよい。なお、当該発熱抵抗体は、後述の発熱抵抗体56c、56dである。
ヒーター56には、複数の孔56aと複数の孔56bとが設けられる。当該複数の孔56aのそれぞれは、ヘッドチップ54の配線基板54iと、ホルダー53に形成された流路管53lとが通される孔である。流路管53lの内部に形成されたインク孔53bは、ヘッドチップ54と流路構造体51との間でインクを流通させる流路の一部である。流路管53lは、例えば、ホルダー53のZ1方向を向く上面(後述する第1面F1)からZ1方向へ突出する。そして、流路管53lのZ1方向側の先端が流路構造体の51のZ2方向を向く下面に接着されることで、インク孔53bは流路構造体51の内部の流路と液密にシールされている。当該複数の孔56bのそれぞれは、ヒーター56をホルダー53に対してネジ留めするための孔である。
特に、ヒーター56は、ヘッドチップ54_1~54_4を均一に加熱するよう、平面視で単位時間あたりの発熱量の異なる複数の領域に区分される。なお、ヒーター56の構成については、後に図9から図12に基づいて詳述する。
伝熱部材57は、熱伝導性を有し、流路構造体51とヒーター56との間に配置される板状の部材である。伝熱部材57は、厚さ方向および面方向のそれぞれに熱を伝達する機能を有する。当該機能により、ヒーター56からの熱が伝熱部材57を介して流路構造体51に効率的に伝達される。ここで、伝熱部材57の面方向での伝熱により、ヒーター56の局所的な発熱ムラに起因する流路構造体51の加熱ムラが低減される。
伝熱部材57は、前述の機能を好適に発揮させる観点から、例えば、金属材料またはセラミックスのような熱伝導性の材料で構成される。当該金属材料としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、チタンおよびマグネシウム合金等が挙げられる。当該セラミックスとしては、例えば、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、サファイア、アルミナ、窒化珪素、サーメットおよびイットリア等が挙げられる。伝熱部材57は、流路構造体51またはホルダー53の構成材料よりも熱伝導率の高い材料であるのが好ましい。
伝熱部材57には、複数の孔57aと複数の配線孔57bと複数の孔57cとが設けられる。当該複数の孔57aのそれぞれは、前述の流路管53lが挿通される孔である。当該複数の配線孔57bのそれぞれは、ヘッドチップ54の配線基板54iが基板ユニット52に向けて通される孔である。当該複数の孔57cは、伝熱部材57をホルダー53に対してネジ留めするための孔である。本実施形態では、当該複数の孔57cのうちの2つの孔57cがヒーター56および伝熱部材57を共締めによりホルダー53に固定するのに用いられる。なお、伝熱部材57は、必要に応じて設けられればよく、省略されてもよい。
カバー58は、基板ユニット52を収容する箱状の部材である。カバー58は、例えば、前述の支持板52cと同様、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリプロピレン樹脂等の樹脂材料で構成される。
カバー58には、8個の貫通孔58aと開口部58bとが設けられる。当該8個の貫通孔58aは、流路構造体51の8個の接続管51bに対応しており、各貫通孔58aには、対応する接続管51bが挿入される。開口部58bには、カバー58の内側から外側に前述のコネクター52bが通される。
放熱部材60_1、60_2のそれぞれは、駆動回路54jからの熱をホルダー53に放熱するための熱伝導性の部材である。なお、以下では、2個の放熱部材60_1、60_2を区別しない場合、これらの部材のそれぞれが放熱部材60と表記される。
放熱部材60は、駆動回路54jと流路構造体51またはホルダー53とを熱的に接続する。なお、本明細書において、「熱的に接続」とは、次の条件a、bまたはcのいずれかを満たすことをいう。条件a:2つの部材が物理的に直接に接する。条件b:2つの部材が100μm以下の間隙を介して配置される。条件c:2つの部材が室温(20℃)で1.0W/m・K以上の熱伝導率の他の部材を介して物理的に接続される。なお、各条件における2つの部材間には、伝熱グリースおよび接着剤等が存在してもよい。この場合、接着剤は、熱伝導性を高める観点から、熱伝導性のフィラー等を含むことが好ましい。
放熱部材60は、例えば、金属材料、または炭化ケイ素、窒化アルミニウム、サファイア、アルミナ、窒化珪素、サーメットおよびイットリア等のセラミックスのような熱伝導性の材料で構成される。当該金属材料としては、例えば、金、銀、銅、ステンレス鋼、アルミニウム、チタンおよびマグネシウム合金等が挙げられる。放熱部材60は、流路構造体51またはホルダー53よりも熱伝導率が高い材料であるのが好ましい。このような熱伝導率の高い放熱部材60を用いることにより、駆動回路54jを効率的に放熱することができる。
図3に示す例では、放熱部材60は、U字状に屈曲した板状をなしており、部分60aと部分60bと部分60cとを有する。部分60aは、流路構造体51とホルダー53との間に配置されており、ホルダー53または流路構造体51に固定される。部分60bは、部分60aのX2方向での端からZ1方向に沿って延びており、駆動回路54jに接続される。部分60cは、部分60aのX1方向での端からZ1方向に沿って延びており、部分60bとは異なる駆動回路54jに接続される。本実施形態では、放熱部材60は、ホルダー53にネジ留めにより固定される。
押圧部材59_1~59_4のそれぞれは、放熱部材60との間で後述の駆動回路54jおよび配線基板54iを挟むよう配置され、駆動回路54jおよび配線基板54iを放熱部材60に向けて押圧する弾性部材である。なお、以下では、4個の押圧部材59_1~59_4を区別しない場合、これらの部材のそれぞれが押圧部材59と表記される。
押圧部材59は、断熱性に優れる材料で構成されていることが好ましく、駆動回路54jからの熱を押圧部材59よりも放熱部材60に伝達させやすくすることができる。
押圧部材59が断熱性に優れる材料で構成される場合、当該材料としては、弾性を有する材料であることが好ましく、具体的には、室温(20℃)での熱伝導率が1.0W/m・K未満であり、例えば、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリプロピレン樹脂等の樹脂材料が挙げられる。押圧部材59を樹脂材料で形成することにより、安価に押圧部材59を製造することができる。樹脂材料を構成材料として用いた押圧部材59は、例えば、射出成形等により得られる。なお、押圧部材59の構成材料には、押圧部材59の機械的強度の向上等の観点から、アルミナ等の無機フィラーが含まれてもよい。また、押圧部材59による駆動回路54j等への押圧状態を好適に維持する観点から、押圧部材59を構成する樹脂材料の軟化点は、ヒーター56の上限温度よりも高いことが好ましい。
押圧部材59は、放熱部材60から離れる方向にわずかに弾性変形した状態で配置される。この弾性変形による弾性力により押圧部材59が駆動回路54jを放熱部材60に向けて押圧する。図3に示す例では、押圧部材59は、L字状に屈曲した板状をなしており、ベース部59aと折曲部59bとを有する。ベース部59aは、流路構造体51とホルダー53との間に配置されており、ホルダー53または流路構造体51に固定される。折曲部59bは、ベース部59aからZ1方向に沿って延びており、駆動回路54jを押圧する。本実施形態では、押圧部材59は、ホルダー53にネジ留めにより固定される。
1-4.ヘッドチップの構成
図6は、ヘッドチップ54の一例を示す断面図である。図6に示すように、ヘッドチップ54は、Y軸に沿う方向に配列される複数のノズルNを有する。当該複数のノズルNは、X軸に沿う方向に互いに間隔をあけて並ぶ第1列L1と第2列L2とに区分される。第1列L1および第2列L2のそれぞれは、Y軸に沿う方向に直線状に配列される複数のノズルNの集合である。
図6は、ヘッドチップ54の一例を示す断面図である。図6に示すように、ヘッドチップ54は、Y軸に沿う方向に配列される複数のノズルNを有する。当該複数のノズルNは、X軸に沿う方向に互いに間隔をあけて並ぶ第1列L1と第2列L2とに区分される。第1列L1および第2列L2のそれぞれは、Y軸に沿う方向に直線状に配列される複数のノズルNの集合である。
ヘッドチップ54は、X軸に沿う方向で互いに略対称な構成である。ただし、第1列L1の複数のノズルNと第2列L2の複数のノズルNとのY軸に沿う方向での位置は、互いに一致してもよいし異なってもよい。図6では、第1列L1の複数のノズルNと第2列L2の複数のノズルNとのY軸に沿う方向での位置が互いに一致する構成が例示される。
図6に示すように、ヘッドチップ54は、流路基板54aと圧力室基板54bとノズル板54cと吸振体54dと振動板54eと複数の圧電素子54fと保護板54gとケース54hと配線基板54iと駆動回路54jとを有する。
流路基板54aおよび圧力室基板54bは、この順でZ1方向に積層されており、複数のノズルNにインクを供給するための流路を形成する。流路基板54aおよび圧力室基板54bからなる積層体よりもZ1方向に位置する領域には、振動板54eと複数の圧電素子54fと保護板54gとケース54hと配線基板54iと駆動回路54jとが設置される。他方、当該積層体よりもZ2方向に位置する領域には、ノズル板54cと吸振体54dとが設置される。ヘッドチップ54の各要素は、概略的にはY方向に長尺な板状部材であり、例えば接着剤により、互いに接合される。以下、ヘッドチップ54の各要素を順に説明する。
ノズル板54cは、第1列L1および第2列L2のそれぞれの複数のノズルNが設けられた板状部材である。複数のノズルNのそれぞれは、インクを通過させる貫通孔である。ここで、ノズル板54cのZ2方向を向く面がノズル面FNである。ノズル板54cは、例えば、ドライエッチングまたはウェットエッチング等の加工技術を用いる半導体製造技術によりシリコン単結晶基板を加工することにより製造される。ただし、ノズル板54cの製造には、他の公知の方法および材料が適宜に用いられてもよい。また、ノズルの断面形状は、典型的には円形状であるが、これに限定されず、例えば、多角形または楕円形等の非円形状であってもよい。
流路基板54aには、第1列L1および第2列L2のそれぞれについて、空間R1と複数の供給流路Raと複数の連通流路Naとが設けられる。空間R1は、Z軸に沿う方向でみた平面視で、Y軸に沿う方向に延びる長尺状の開口である。供給流路Raおよび連通流路Naのそれぞれは、ノズルNごとに形成された貫通孔である。各供給流路Raは、空間R1に連通する。
圧力室基板54bは、第1列L1および第2列L2のそれぞれについて、キャビティと称される複数の圧力室Cが設けられた板状部材である。複数の圧力室Cは、Y軸に沿う方向に配列される。各圧力室Cは、ノズルNごとに形成され、平面視でX軸に沿う方向に延びる長尺状の空間である。流路基板54aおよび圧力室基板54bそれぞれは、前述のノズル板54cと同様に、例えば、半導体製造技術によりシリコン単結晶基板を加工することにより製造される。ただし、流路基板54aおよび圧力室基板54bのそれぞれの製造には、他の公知の方法および材料が適宜に用いられてもよい。流路基板54aは、熱伝導率が10.0W/m・k以上である材料で構成されることが好ましく、シリコン単結晶基板の他にはステンレス鋼で形成されていてもよい。
圧力室Cは、流路基板54aと振動板54eとの間に位置する空間である。第1列L1および第2列L2のそれぞれについて、複数の圧力室CがY軸に沿う方向に配列される。また、圧力室Cは、連通流路Naおよび供給流路Raのそれぞれに連通する。したがって、圧力室Cは、連通流路Naを介してノズルNに連通し、かつ、供給流路Raを介して空間R1に連通する。
圧力室基板54bのZ1方向を向く面には、振動板54eが配置される。振動板54eは、弾性的に振動可能な板状部材である。振動板54eは、例えば、第1層と第2層とを有し、これらがこの順でZ1方向に積層される。第1層は、例えば、酸化シリコン(SiO2)で構成される弾性膜である。当該弾性膜は、例えば、シリコン単結晶基板の一方の面を熱酸化することにより形成される。第2層は、例えば、酸化ジルコニウム(ZrO2)で構成される絶縁膜である。当該絶縁膜は、例えば、スパッタ法によりジルコニウムの層を形成し、当該層を熱酸化することにより形成される。なお、振動板54eは、前述の第1層および第2層の積層による構成に限定されず、例えば、単層で構成されてもよいし、3層以上で構成されてもよい。
振動板54eのZ1方向を向く面には、第1列L1および第2列L2のそれぞれについて、互いにノズルNに対応する複数の圧電素子54fが駆動素子として配置される。各圧電素子54fは、駆動信号の供給により変形する受動素子である。各圧電素子54fは、平面視でX軸に沿う方向に延びる長尺状をなす。複数の圧電素子54fは、複数の圧力室Cに対応するようにY軸に沿う方向に配列される。圧電素子54fは、平面視で圧力室Cに重なる。
各圧電素子54fは、図示しないが、第1電極と圧電体層と第2電極とを有し、この順でこれらがZ1方向に積層される。第1電極および第2電極のうちの一方の電極は、圧電素子54fごとに互いに離間して配置される個別電極であり、当該一方の電極には、駆動信号が印加される。第1電極および第2電極のうちの他方の電極は、複数の圧電素子54fにわたり連続するようにY軸に沿う方向に延びる帯状の共通電極であり、当該他方の電極には、所定の基準電位が供給される。これらの電極の金属材料としては、例えば、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、金(Au)、銅(Cu)等の金属材料が挙げられ、これらのうち、1種を単独でまたは2種以上を合金または積層等の態様で組み合わせて用いることができる。圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3)等の圧電材料で構成されており、例えば、複数の圧電素子54fにわたり連続するようにY軸に沿う方向に延びる帯状をなす。ただし、圧電体層は、複数の圧電素子54fにわたり一体でもよい。この場合、圧電体層には、互いに隣り合う各圧力室Cの間隙に平面視で対応する領域に、当該圧電体層を貫通する貫通孔がX軸に沿う方向に延びて設けられる。以上の圧電素子54fの変形に連動して振動板54eが振動すると、圧力室C内の圧力が変動することで、インクがノズルNから吐出される。なお、駆動素子として、当該圧電素子54fに代えて、圧力室C内のインクを加熱する発熱素子を用いてもよい。
保護板54gは、振動板54eのZ1方向を向く面に設置される板状部材であり、複数の圧電素子54fを保護するとともに振動板54eの機械的な強度を補強する。ここで、保護板54gと振動板54eとの間には、複数の圧電素子54fが収容される。保護板54gは、例えば、樹脂材料で構成される。
ケース54hは、複数の圧力室Cに供給されるインクを貯留するためのケースである。ケース54hは、例えば、樹脂材料で構成される。ケース54hには、第1列L1および第2列L2のそれぞれについて、空間R2が設けられる。空間R2は、前述の空間R1に連通する空間であり、空間R1とともに、複数の圧力室Cに供給されるインクを貯留するリザーバーRとして機能する。ケース54hには、各リザーバーRにインクを供給するための導入口IOが設けられる。各リザーバーR内のインクは、各供給流路Raを介して圧力室Cに供給される。
吸振体54dは、コンプライアンス基板とも称され、リザーバーRの壁面を構成する可撓性の樹脂フィルムであり、リザーバーR内のインクの圧力変動を吸収する。なお、吸振体54dは、金属製の可撓性を有する薄板であってもよい。吸振体54dのZ1方向を向く面は、流路基板54aに接着剤等により接合される。一方、吸振体54dのZ2方向を向く面には、枠体54kが接着剤等により接合される。枠体54kは、吸振体54dの外周に沿う枠状の部材であり、前述の固定板55に接触する。ここで、枠体54kは、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、チタンおよびマグネシウム合金等の金属材料で構成される。このように枠体54kを金属材料で構成することにより、ヒーター56からの熱をホルダー53および固定板55を介してヘッドチップ54内のインクに好適に伝達することができる。
図6には、ヒーター56からヘッドチップ54への熱の伝達経路H1が破線矢印で模式的に示される。なお、伝達経路H1の一部には、比較的熱伝導率が低い材料である樹脂製の吸振体54dを含むが、吸振体54dは可撓性を有するためにフィルム状で形成されることで厚さが薄く、熱抵抗は非常に小さい。そのため、吸振体54dによって枠体54kから流路基板54aへの熱の伝導を阻害する影響は小さい。
配線基板54iは、振動板54eのZ1方向を向く面に実装されており、制御ユニット20とヘッドチップ54とを電気的に接続するための実装部品である。配線基板54iは、例えば、COF(Chip On Film)、FPC(Flexible Printed Circuit)またはFFC(Flexible Flat Cable)等の可撓性の配線基板である。本実施形態の配線基板54iには、各圧電素子54fに駆動電圧を供給するための駆動回路54jが実装される。駆動回路54jは、制御信号Sに基づいて、駆動信号Dに含まれる波形のうちの少なくとも一部を駆動パルスとして駆動素子へ供給するか否かを切り替えるスイッチング素子を含む回路である。
1-5.ホルダーの構成
図7は、第1実施形態におけるホルダー53のZ1方向にみた下面図である。図8は、第1実施形態におけるホルダー53のZ2方向にみた上面図である。前述のように略トレイ状をなすホルダー53は、図7および図8に示すように、底部5aと外壁部5bとフランジ部5cとを有する。
図7は、第1実施形態におけるホルダー53のZ1方向にみた下面図である。図8は、第1実施形態におけるホルダー53のZ2方向にみた上面図である。前述のように略トレイ状をなすホルダー53は、図7および図8に示すように、底部5aと外壁部5bとフランジ部5cとを有する。
底部5aは、Z軸に直交する方向に拡がる略板状をなしており、前述の凹部53aの底面を構成する。ここで、底部5aは、保持部5a1と、保持部5a1の外周を囲んで配置され、保持部5a1よりも厚さの薄い接続部5a2と、に区分される。
保持部5a1は、前述の4つの凹部53dを有し、4個のヘッドチップ54を保持する。ここで、各ヘッドチップ54は、各凹部53dの内壁面と前述の固定板55とにより囲まれる空間内に収容される。
図7中の二点鎖線で示すように、ヘッドチップ54_1、ヘッドチップ54_2、ヘッドチップ54_3およびヘッドチップ54_4は、平面視で、千鳥配置される。具体的には、ヘッドチップ54_1、ヘッドチップ54_2、ヘッドチップ54_3およびヘッドチップ54_4は、この順でX1方向に並ぶ。ただし、ヘッドチップ54_1およびヘッドチップ54_3は、ヘッドチップ54_2およびヘッドチップ54_4に対してY1方向にずれた位置に配置される。ここで、ヘッドチップ54_1およびヘッドチップ54_3は、Y軸に沿う方向での互いの位置を揃えるように、X軸に沿う方向に並んで配置される。同様に、ヘッドチップ54_2およびヘッドチップ54_4は、Y軸に沿う方向での互いの位置を揃えるように、X軸に沿う方向に並んで配置される。また、図8中の二点鎖線で示すように、ヒーター56は、Z軸に沿う方向にみて保持部5a1をほぼ包含するように配置される。
また、保持部5a1には、図7に示すように、4つの凹部53dのほか、2つの凹部53hが設けられる。各凹部53hは、いわゆる肉抜きのための凹部であり、4つの凹部53dの間に配置され、凹部53dと同程度の深さを有する。このような保持部5a1は、受熱部5a11と側壁部5a12と、を有する。
受熱部5a11は、Z軸に直交する方向に拡がる第1面F1および第2面F2を有する板状をなしており、凹部53dおよび凹部53hの底面を構成する。第1面F1は、Z1方向を向いており、ヒーター56からの熱を受ける受熱面である。第1面F1には、前述のヒーター56および伝熱部材57を介して流路構造体51が載置される。第1面F1には、4個の押圧部材59および2個の放熱部材60が設置される。また、第2面F2は、Z2方向を向いており、凹部53dおよび凹部53hの底面を構成する。
図7および図8に示す例では、受熱部5a11には、複数のインク孔53bおよび複数の配線孔53cが第1面F1および第2面F2のそれぞれに開口するように設けられる。また、受熱部5a11の第1面F1には、これらのほか、複数の孔53eと複数の孔53fと複数のネジ孔53gと複数の凹部53mと複数のネジ孔53nと複数の凹部53oと複数のネジ孔53pとが設けられる。
複数の孔53eは、ホルダー53に対するヘッドチップ54の位置決めに用いる孔であり、ヘッドチップ54に設けられる図示しない突起が挿入される。複数の孔53fは、流路構造体51、ヒーター56および伝熱部材57の位置決めに用いる位置決めピンが挿入されるための孔である。複数のネジ孔53gは、伝熱部材57のネジ留めに用いるネジ孔である。複数のネジ孔53gは、流路構造体51のネジ留めに用いるネジ孔である。
複数の凹部53mのそれぞれは、押圧部材59を設置するための窪みである。凹部53mには、押圧部材59のベース部59aが配置される。図8に示す例では、凹部53mは、Z2方向にみて配線孔53cと外壁部5bとの間に位置する。凹部53mの平面視形状は、ベース部59aに対応する形状である。このため、ホルダー53に対する押圧部材59の位置決め等を行うことができる。凹部53mの底面には、ネジ孔53nが設けられる。複数のネジ孔53nのそれぞれは、ホルダー53に対する押圧部材59のネジ留めに用いる雌ネジである。
複数の凹部53oのそれぞれは、放熱部材60を設置するための窪みである。凹部53oには、放熱部材60の部分60aが配置される。図8に示す例では、凹部53oは、Z2方向にみて、X1方向またはX2方向に並ぶ2個の配線孔53cの間に位置する。凹部53oの平面視形状は、部分60aに対応する形状である。このため、ホルダー53に対する放熱部材60の位置決め等を行うことができる。凹部53oの底面には、ネジ孔53pが設けられる。複数のネジ孔53pのそれぞれは、ホルダー53に対する押圧部材60のネジ留めに用いる雌ネジである。なお、凹部53oは、「駆動回路と熱的に接続される接続部」の一例であり、放熱部材60を介して駆動回路54jと熱的に接続される。
側壁部5a12は、受熱部5a11からZ2方向に突出しており、凹部53dおよび凹部53hの側面を構成する。側壁部5a12のZ2方向での端には、接続部5a2が接続される。ここで、Z軸に沿う方向にみて、側壁部5a12の形状は、受熱部5a11の形状から複数の凹部53dおよび複数の凹部53hの形状を除いた形状である。
接続部5a2は、Z軸に沿う方向にみて保持部5a1を囲んで配置される。接続部5a2は、側壁部5a12からZ軸に直交する方向に延びる板状をなしており、側壁部5a12と外壁部5bとを全周にわたり接続する。なお、接続部5a2は、欠損した部分を有する形状でもよいし、周方向に間隔を隔てて並ぶ複数の部分で構成されてもよい。
外壁部5bは、底部5aの周縁から全周にわたりZ1方向に延びる枠状をなしており、前述の凹部53aの側面を構成する。
フランジ部5cは、外壁部5bのZ1方向での端から外方に向けてZ軸に直交する方向に突出する板状をなす。このように、フランジ部5cの内周縁には、外壁部5bを介して底部5aの接続部5a2の外周縁が接続される。図7および図8に示す例では、フランジ部5cは、平面視で長方形または略長方形をなす。したがって、平面視でのホルダー53の外形は、長方形または略長方形である。フランジ部5cには、前述の複数のネジ孔53iおよび複数のネジ孔53kのほか、複数の孔53jが設けられる。複数の孔53jは、支持体41に設けられる図示しない突起が挿入されることにより、支持体41に対するホルダー53の位置決めに用いる孔である。
1-6.ヒーターの構成
図9は、第1実施形態におけるヒーター56の平面図である。図9では、Z2方向にみたヒーター56の形状が実線で示されるとともに、Z2方向にみた保持部5a1と複数のヘッドチップ54とのそれぞれの外形が二点鎖線で示される。
図9は、第1実施形態におけるヒーター56の平面図である。図9では、Z2方向にみたヒーター56の形状が実線で示されるとともに、Z2方向にみた保持部5a1と複数のヘッドチップ54とのそれぞれの外形が二点鎖線で示される。
図9に示すように、Z軸に沿う方向にみた平面視で、保持部5a1の外縁OE1は、ヘッドチップ54_1、54_2、54_3、54_4の配置に応じた形状をなす。すなわち、外縁OE1は、平面視で、長方形の4つの角のうちの対角となる1対の角およびその近傍部分を略長方形に切り欠いたような形状をなす。
同様に、Z軸に沿う方向にみた平面視で、ヒーター56の外縁OE2は、ヘッドチップ54_1、54_2、54_3、54_4の配置に応じた形状をなす。本実施形態では、外縁OE2は、概略的には、前述の保持部5a1の外縁OE1と同形状である。すなわち、外縁OE2は、外縁OE1に沿う形状であるといえる。
図10は、第1実施形態におけるヒーター56の発熱分布を説明するための図である。図10に示すように、ヒーター56は、外周領域RE1と中央領域RE2とを含む。なお、図10では、便宜上、外周領域RE1および中央領域RE2が互いに濃さの異なるグレースケールで示される。また、図10には、ヒーター56の有する発熱抵抗体のパターンが模式的に示される。
外周領域RE1は、平面視で前述のホルダー53の外縁OEに沿う領域である。図10に示す例では、外周領域RE1は、平面視で4個の孔56aの集合体を囲む枠状の領域である。ここで、外周領域RE1は、外縁OE2の外周に沿う形状をなしており、外縁OE2に沿って全周にわたり設けられる。なお、前述のように外縁OE2が概略的に外縁OE1と同形状であることから、外周領域RE1は、外縁OE1の外周に沿う形状であるともいえる。
外周領域RE1には、発熱抵抗体56cが設けられる。発熱抵抗体56cは、外周領域RE1の全周にわたり配置される。図10に示す例では、発熱抵抗体56cが蛇行しながら外周領域RE1の周方向に延びるミアンダ形状をなす。なお、発熱抵抗体56cの形状および配置は、外周領域RE1で略均一に発熱することができればよく、図10に示す例に限定されず、任意である。
発熱抵抗体56cは、前述の制御ユニット20による制御のもと、電力の供給を受けることにより発熱する。本実施形態では、制御ユニット20は、中央領域RE2に配置される温度センサー70の検出結果に基づいて、温度センサー70の検出温度が所定温度になるよう、発熱抵抗体56cへの電力の供給を制御する。温度センサー70は、例えば、サーミスターまたは熱電対である。なお、温度センサー70の配置は、図10に示す例に限定されず任意であり、例えば、ヘッドチップ54に設けられてもよいし、ホルダー53上に配置されてもよい。
中央領域RE2は、平面視で外周領域RE1よりも内側に位置する領域である。図10に示す例では、中央領域RE2は、互いに接続される2つの第1中央領域RE2a、RE2bで構成される。第1中央領域RE2aは、平面視で4個の孔56aのうち図10中の左側でX軸に沿う方向に並ぶ2個の孔56aの間に挟まれる略四角形状の領域である。第1中央領域RE2bは、平面視で4個の孔56aのうち図10中の右側でX軸に沿う方向に並ぶ他の2個の孔56aの間に挟まれる略四角形状の領域である。
中央領域RE2には、発熱抵抗体56dが設けられる。発熱抵抗体56dは、中央領域RE2の略全域にわたり配置される。図10に示す例では、発熱抵抗体56dが蛇行しながらY軸に沿う方向に延びるミアンダ形状をなす。なお、発熱抵抗体56dの形状および配置は、図10に示す例に限定されず、任意である。
本実施形態では、発熱抵抗体56dは、電力の供給を受けず通電しないため、発熱しない。このため、中央領域RE2の単位面積あたりの発熱量は、外周領域RE1の単位面積あたりの発熱量よりも大きい。この結果、中央領域RE2の単位時間あたりの発熱量は、外周領域RE1の単位時間あたりの発熱量よりも大きい。
ここで、発熱抵抗体56dは、前述の発熱抵抗体56cと電気的に接続されていない。また、発熱抵抗体56dは、通電による発熱はしないが、外周領域RE1からの熱を面方向に伝達する伝熱体として機能する。また、発熱抵抗体56dは、ホルダー53と伝熱部材57との間の距離を規定するスペーサーとしても機能する。このような発熱抵抗体56dの形状は、通電による発熱を考慮する必要がないので、前述のような伝熱体またはスペーサーとしての機能のみを考慮すればよい。
1-7.ヒーターからの熱の伝達経路
図11は、第1実施形態におけるヒーター56からの熱の伝達経路H2を説明するための図である。図12は、第1実施形態におけるヒーター56からの熱の伝達経路H3を説明するための図である。なお、図11および図12では、説明の便宜上、ホルダー53、ヘッドチップ54、固定板55およびヒーター56が模式的に示される。
図11は、第1実施形態におけるヒーター56からの熱の伝達経路H2を説明するための図である。図12は、第1実施形態におけるヒーター56からの熱の伝達経路H3を説明するための図である。なお、図11および図12では、説明の便宜上、ホルダー53、ヘッドチップ54、固定板55およびヒーター56が模式的に示される。
前述のように、ホルダー53は、平面視で長方形または略長方形をなしており、図11に示すように、ホルダー53の短手方向では、ホルダー53と支持体41とが接触しない。このため、ホルダー53の短手方向では、ヒーター56からの熱の一部は、図11中の破線で示す伝達経路H2に沿って、底部5aを介して外壁部5bに伝達され、外壁部5bで外部に放熱される。
また、図12に示すように、ホルダー53の長手方向では、ホルダー53と支持体41とが接触する。このため、ホルダー53の長手方向では、ヒーター56からの熱の一部は、前述の伝達経路H2で外壁部5bから外部に放熱されるだけでなく、図12中の破線で示す伝達経路H3に沿って、底部5aおよび外壁部5bを介してフランジ部5cに伝達され、フランジ部5cから支持体41に放熱される。
以上のように、ホルダー53の外周部はホルダー53の中央部に比べて放熱されやすい。そこで、前述のように、外周領域RE1の単位時間あたりの発熱量が中央領域RE2の単位時間あたりの発熱量よりも大きい。このため、ホルダー53の温度の均一化を図ることができる。
以上の液体噴射ヘッド50は、前述のように、複数のヘッドチップ54と、ホルダー53と、面状のヒーター56と、を備える。複数のヘッドチップ54のそれぞれは、「液体」の一例であるインクを噴射する複数のノズルNを有する。ホルダー53は、複数のヘッドチップ54を保持する。ヒーター56は、ホルダー53の上に配置され、ホルダー53を加熱する。
ここで、ヒーター56は、平面視で、ホルダー53の外縁に沿う外周領域RE1と、外周領域RE1よりも内側に位置する中央領域RE2と、を含む。そのうえで、外周領域RE1の単位時間あたりの発熱量は、中央領域RE2の単位時間あたりの発熱量よりも大きい。
以上の液体噴射ヘッド50では、外周領域RE1の単位時間あたりの発熱量が中央領域RE2の単位時間あたりの発熱量よりも大きいので、ホルダー53の外周部に単位時間あたりに供給する熱量を中央部に比べて多くすることができる。このため、ホルダー53の外周部が中央部に比べて放熱しやすくても、ホルダー53の外周部と中央部との温度差を低減することができる。この結果、複数のヘッドチップ54間の温度差を低減することができる。このように、液体噴射ヘッド50のインクをヒーター56により無駄なく効率的に加熱することができる。
これに対し、仮にヒーター56の単位時間あたりの発熱量が均一である場合、例えば、液体噴射ヘッド50の放熱しやすい部分のインクに対する加熱が不十分となってしまい、この結果、インクの吐出不良の可能性が高まってしまう。また、この場合、液体噴射ヘッド50の放熱し難い部分または加熱の必要のない部分が過熱してしまい、この結果、無駄に消費電力が増大してしまう。さらに、前述の放熱されやすい部分とされ難い部分との間で、液体噴射ヘッド50内に温度ムラが生じてしまうので、インクの吐出特性にも差が生じ、この結果、印刷品質の低下を招いてしまう。
なお、液体噴射ヘッド50の放熱し難い部分としては、例えば、平面視で液体噴射ヘッド50の中央部、液体噴射ヘッド50内の空洞部等が挙げられる。液体噴射ヘッド50の加熱の必要のない部分としては、例えば、排出流路のみが存在する部分、ヒーター56の一方の面のみに加熱対象が存在する部分等が挙げられる。
本実施形態では、前述のように、外周領域RE1の単位面積あたりの発熱量は、中央領域RE2の単位面積あたりの発熱量よりも大きい。このため、外周領域RE1および中央領域RE2の駆動を共通の制御系で制御しても、外周領域RE1の単位時間あたりの発熱量を中央領域RE2の単位時間あたりの発熱量よりも大きくすることができる。なお、本実施形態では、前述のように、中央領域RE2の発熱抵抗体56dが電力の供給を受けないので発熱しない。ここで、発熱抵抗体56dは、外周領域RE1からの熱を面方向に伝達する伝熱体として機能するとともに、ホルダー53と伝熱部材57との間の距離を規定するスペーサーとして機能する。
また、前述のように、液体噴射ヘッド50は、「駆動素子」の一例である圧電素子54fと、駆動回路54jと、を備える。圧電素子54fは、複数のノズルNのそれぞれからインクを噴射させるための素子である。駆動回路54jは、圧電素子54fに電気的に接続される。そのうえで、駆動回路54jは、平面視で外周領域RE1の内側に配置される。
このような構成では、駆動回路54jで発生した熱がホルダー53の中央部に供給されるので、仮にヒーター56の単位時間あたりの発熱量が均一であると、ホルダー53の中央部の温度が外周部に比べて極めて高くなりやすい。したがって、このような構成では、外周領域RE1の単位時間あたりの発熱量を中央領域RE2の単位時間あたりの発熱量よりも大きくすることは、特に有用である。
本実施形態では、前述のように、ホルダー53は、「接続部」の一例である凹部53oを有する。凹部53oは、駆動回路54jと熱的に接続され、平面視で中央領域RE2と重なる。このような構成では、駆動回路54jで発生した熱がホルダー53の中央部に供給されるので、仮にヒーター56の単位時間あたりの発熱量が均一であると、ホルダー53の中央部の温度が外周部に比べて極めて高くなりやすい。したがって、このような構成では、外周領域RE1の単位時間あたりの発熱量を中央領域RE2の単位時間あたりの発熱量よりも大きくすることは、特に有用である。
また、前述のように、ホルダー53は、液体噴射ヘッド50の外壁の一部を構成する。このような構成では、ホルダー53の外周部が放熱しやすいので、外周領域RE1の単位時間あたりの発熱量を中央領域RE2の単位時間あたりの発熱量よりも大きくすることは、特に有用である。
前述のように、外周領域RE1は、平面視で複数のヘッドチップ54の複数のノズルNを囲む。このため、複数のヘッドチップ54のそれぞれの複数のノズルN間の温度差を低減することができる。
2.第2実施形態
以下、本発明の第2実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用および機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
以下、本発明の第2実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用および機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
図13は、第2実施形態におけるヒーター56Aの発熱分布を説明するための図である。ヒーター56Aは、発熱抵抗体56c、56dに代えて発熱抵抗体56e、56fを有する以外は、前述の第1実施形態のヒーター56と同様である。
発熱抵抗体56e、56fは、図示しない電源に対して、電気的に直列に接続される以外は、発熱抵抗体56c、56dと同様である。ここで、発熱抵抗体56eは、外周領域RE1に設けられており、外周領域RE1と中央領域RE2との境界部を通じて、発熱抵抗体56fに電気的に接続される。発熱抵抗体56fは、中央領域RE2に設けられる。図13に示す例では、発熱抵抗体56fは、第1中央領域RE2aと第1中央領域RE2bとで分割される。なお、発熱抵抗体56fは、第1中央領域RE2aと第1中央領域RE2bとにわたり一体で構成されてもよい。
発熱抵抗体56fは、中央領域RE2の単位面積あたりの発熱量が外周領域RE1の単位面積あたりの発熱量よりも小さくなるよう構成される。つまり、外周領域RE1における単位面積当たりの発熱抵抗体56eの電気抵抗が、中央領域RE2における単位面積当たりの発熱抵抗体56eの電気抵抗よりも大きくなるよう構成される。具体的には、発熱抵抗体56eの断面積が発熱抵抗体56fの断面積よりも小さいことと、外周領域RE1における単位面積当たりの発熱抵抗体56eの長さが中央領域RE2における単位面積当たりの発熱抵抗体56fの長さよりも長いことと、発熱抵抗体56eを構成する材料の電気抵抗率が発熱抵抗体56fを構成する材料の電気抵抗率よりも高いことと、のうち少なくとも1つを満たすことで、外周領域RE1における単位面積当たりの発熱抵抗体56eの電気抵抗が、中央領域RE2における単位面積当たりの発熱抵抗体56fの電気抵抗よりも大きくなるように構成する。外周領域RE1における単位面積当たりの発熱抵抗体56eの長さを中央領域RE2における単位面積当たりの発熱抵抗体56fの長さよりも長くするには、例えば、発熱抵抗体56eの折り返されて隣り合う部分同士の間隔を、発熱抵抗体56fの折り返されて隣り合う部分同士の間隔よりも狭くするようにしてもよい。
例えば、発熱抵抗体56fの断面積を発熱抵抗体56eの断面積よりも大きくするには、発熱抵抗体56fの幅および厚さのうちの少なくとも一方を発熱抵抗体56eよりも大きくする必要があるが、発熱抵抗体56fのスペーサーとしての機能を好適に発揮させる観点から、発熱抵抗体56fの厚さを発熱抵抗体56eの厚さと等しくして、発熱抵抗体56fの幅を発熱抵抗体56eの幅よりも大きくすることが好ましい。
例えば、発熱抵抗体56fの断面積を発熱抵抗体56eの断面積よりも大きくするには、発熱抵抗体56fの幅および厚さのうちの少なくとも一方を発熱抵抗体56eよりも大きくする必要があるが、発熱抵抗体56fのスペーサーとしての機能を好適に発揮させる観点から、発熱抵抗体56fの厚さを発熱抵抗体56eの厚さと等しくして、発熱抵抗体56fの幅を発熱抵抗体56eの幅よりも大きくすることが好ましい。
以上の第2実施形態によっても、前述の第1実施形態と同様、液体噴射ヘッド50の液体をヒーター56Aにより無駄なく効率的に加熱することができる。なお、発熱抵抗体56e、56fは、図示しない電源に対して、電気的に並列に接続されてもよい。この場合、発熱抵抗体56e、56fは、図示しない電源に対して電気的に直列に接続した場合と逆の構成にすればよく、外周領域RE1における単位面積当たりの発熱抵抗体56eの電気抵抗が、中央領域RE2における単位面積当たりの発熱抵抗体56eの電気抵抗よりも小さくなるよう構成すればよい。
3.第3実施形態
以下、本発明の第3実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用および機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
以下、本発明の第3実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用および機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
図14は、第3実施形態におけるヒーター56Bの発熱分布を説明するための図である。ヒーター56Bは、発熱抵抗体56dに代えて発熱抵抗体56gを有する以外は、前述の第1実施形態のヒーター56と同様である。
発熱抵抗体56gは、通電により発熱する以外は、発熱抵抗体56dと同様である。ここで、発熱抵抗体56gは、中央領域RE2に設けられる。図13に示す例では、発熱抵抗体56fは、第1中央領域RE2aに設けられる部分と、第1中央領域RE2bに設けられる部分と、を有し、これらが電気的に直列に接続される。なお、発熱抵抗体56fは、第1中央領域RE2aと第1中央領域RE2bとで分割されてもよい。
発熱抵抗体56gは、前述の制御ユニット20による制御のもと、電力の供給を受けることにより発熱する。本実施形態では、制御ユニット20は、中央領域RE2に配置される温度センサー70bの検出結果に基づいて、温度センサー70bの検出温度が所定温度になるよう、発熱抵抗体56gへの電力の供給を制御する。また、制御ユニット20は、外周領域RE1に配置される温度センサー70aの検出結果に基づいて、温度センサー70aの検出温度が所定温度になるよう、発熱抵抗体56cへの電力の供給を制御する。
ここで、制御ユニット20は、外周領域RE1の単位時間あたりの発熱量が中央領域RE2の単位時間あたりの発熱量よりも大きくなるよう、発熱抵抗体56c、56gへの電力を制御する。以上の第3実施形態によっても、前述の第1実施形態と同様、液体噴射ヘッド50の液体をヒーター56Aにより無駄なく効率的に加熱することができる。
4.第4実施形態
以下、本発明の第4実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用および機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
以下、本発明の第4実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用および機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
図15は、第4実施形態におけるヒーター56Cの発熱分布を説明するための図である。ヒーター56Cは、平面視形状と単位時間あたりの発熱量の分布とのそれぞれが異なる以外は、前述の第1実施形態のヒーター56と同様である。
図15に示すように、ヒーター56Cは、平面視で略四角形をなす。ヒーター56Cにおいて、外周領域RE1は、第1外周領域RE1a、RE1bと第2外周領域RE1c、RE1dとを含む。
第1外周領域RE1a、RE1bは、外周領域RE1のうち、外縁OE2の2つの短辺に沿う部分である。第2外周領域RE1c、外周領域RE1のうち、外縁OE2の2つの長辺に沿う部分である。ここで、第1外周領域RE1a、RE1bのそれぞれの単位時間あたりの発熱量は、第2外周領域RE1c、RE1dのそれぞれの単位時間あたりの発熱量よりも大きい。なお、このような発熱量の関係は、例えば、前述の第2実施形態のように、発熱抵抗体の単位面積当たりの電気抵抗を調整することにより実現される。
また、ヒーター56Cにおいて、中央領域RE2は、第1中央領域RE2a、RE2bと第2中央領域RE2c、RE2dとを含む。第2中央領域RE2cは、第1中央領域RE2aと外周領域RE1との間の領域である。第2中央領域RE2dは、第1中央領域RE2bと外周領域RE1との間の領域である。ここで、第2中央領域RE2c、RE2dのそれぞれの単位時間あたりの発熱量は、第1中央領域RE2a、RE2bのそれぞれの単位時間あたりの発熱量よりも大きい。なお、このような発熱量の関係は、例えば、前述の第2実施形態のように、発熱抵抗体の単位面積当たりの電気抵抗を調整することにより実現される。
以上の第3実施形態によっても、前述の第1実施形態と同様、液体噴射ヘッド50の液体をヒーター56Aにより無駄なく効率的に加熱することができる。ここで、前述のように、液体噴射ヘッド50は、フランジ部5cを備える。フランジ部5cは、液体噴射ヘッド50を支持する支持体41に接触し、平面視でヒーター56Cに対して、「第1方向」の一例であるY1方向およびY2方向に突出する。本実施形態では、前述のように、外周領域RE1は、第1外周領域RE1a、RE1bと第2外周領域RE1c、RE1dとを含む。第1外周領域RE1a、RE1bは、平面視で中央領域RE2に対してY1方向またはY2方向に位置する。第2外周領域RE1c、RE1dは、平面視で中央領域RE2に対して、「第1方向に直交する第2方向」の一例であるX1方向またはX2方向に位置する。
そのうえで、第1外周領域RE1a、RE1bの単位時間あたりの発熱量は、第2外周領域RE1c、RE1dの単位面積あたりの発熱量よりも大きい。このため、ホルダー53のフランジ部5cに近い部分に単位時間あたりに供給する熱量を遠い部分に比べて多くすることができる。このため、ホルダー53のフランジ部5cに近い部分が遠い部分に比べて放熱しやすくても、ホルダー53を均一に加熱することができる。
ここで、前述のように、フランジ部5cは、ホルダー53の一部である。このため、フランジ部5cがホルダー53とは別体である構成に比べて、ホルダー53のフランジ部5cに近い部分が遠い部分に比べて放熱しやすい。
また、前述のように、中央領域RE2は、平面視で、複数のヘッドチップ54のうち互いに隣り合う2つのヘッドチップ54の間に配置される第1中央領域RE2a、RE2bと、第1中央領域RE2a、RE2bとは異なる第2中央領域RE2c、RE2dと、を含む。そのうえで、第2中央領域RE2c、RE2dの単位時間あたりの発熱量は、第1中央領域RE2a、RE2bの単位時間あたりの発熱量よりも大きい。このため、第2中央領域RE2c、RE2dの単位時間あたりの発熱量が第1中央領域RE2a、RE2bの単位時間あたりの発熱量以下である構成に比べて、ヘッドチップ54間の温度差を低減することができる。
5.変形例
以上に例示した形態は多様に変形され得る。前述の形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
以上に例示した形態は多様に変形され得る。前述の形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
5-1.変形例1
図16は、変形例1に係る液体噴射ヘッド50Dの模式図である。液体噴射ヘッド50Dは、ホルダー53およびヒーター56に代えてホルダー53Dおよびヒーター56Dを有する以外は、前述の第1実施形態の液体噴射ヘッド50と同様である。
図16は、変形例1に係る液体噴射ヘッド50Dの模式図である。液体噴射ヘッド50Dは、ホルダー53およびヒーター56に代えてホルダー53Dおよびヒーター56Dを有する以外は、前述の第1実施形態の液体噴射ヘッド50と同様である。
ホルダー53Dは、固定板55との間に空間5dが設けられる。空間5dは、空気で構成されるため、熱が伝わり難い。そこで、ヒーター56Dでは、平面視で空間5dに重なる位置に第1領域RE1よりも単位時間あたりの発熱量の小さい第2領域RE2および第3領域RE3が設けられる。ここで、第3領域RE3は、第1領域RE1よりもホルダー53Dの外周に近い位置にある。このように、第1領域RE1よりもホルダー53Dの外周に近い位置に第3領域RE3を設けてもよいし、第1領域RE1がヒーター56Dの最も外周に近い位置でなくともよい。
5-2.変形例2
図17は、変形例2に係る液体噴射ヘッド50Eの模式図である。液体噴射ヘッド50Eは、複数のヘッドチップ54のうちの一部に代えてヘッドチップ54Eを有するとともに、ホルダー53およびヒーター56に代えてホルダー53Dおよびヒーター56Eを有する以外は、前述の第1実施形態の液体噴射ヘッド50と同様である。
図17は、変形例2に係る液体噴射ヘッド50Eの模式図である。液体噴射ヘッド50Eは、複数のヘッドチップ54のうちの一部に代えてヘッドチップ54Eを有するとともに、ホルダー53およびヒーター56に代えてホルダー53Dおよびヒーター56Eを有する以外は、前述の第1実施形態の液体噴射ヘッド50と同様である。
ヘッドチップ54Eの熱容量は、ヘッドチップ54の熱容量よりも小さい。このため、ヘッドチップ54Eは、ヘッドチップ54よりも温まりやすい。すなわち、ヘッドチップ54は、ヘッドチップ54Eよりも温まり難い。そこで、ヒーター56Eでは、平面視でヘッドチップ54Eに重なる位置に第1領域RE1よりも単位時間あたりの発熱量の小さい第4領域RE4が設けられる。ここで、第4領域RE4の単位時間あたりの発熱量は、第2領域RE2および第3領域RE3のそれぞれの単位時間あたりの発熱量よりも大きい。
5-3.変形例3
図18は、変形例3に係る液体噴射ヘッド50Fの模式図である。液体噴射ヘッド50Fは、ホルダー53およびヒーター56に代えてホルダー53Fおよびヒーター56Fを有する以外は、前述の第1実施形態の液体噴射ヘッド50と同様である。ホルダー53Fは、空間5dを省略した以外は、前述のホルダー53Dと同様である。
図18は、変形例3に係る液体噴射ヘッド50Fの模式図である。液体噴射ヘッド50Fは、ホルダー53およびヒーター56に代えてホルダー53Fおよびヒーター56Fを有する以外は、前述の第1実施形態の液体噴射ヘッド50と同様である。ホルダー53Fは、空間5dを省略した以外は、前述のホルダー53Dと同様である。
変形例3では、固定板55の熱の放射率がノズル板54cの熱の放射率よりも高い。このため、ホルダー53Fおよびヘッドチップ54からなる集合体では、平面視で固定板55に重なる部分が放熱されやすい。そこで、ヒーター56Fでは、平面視で固定板55に重なる位置に第2領域RE2よりも単位時間あたりの発熱量の大きい第1領域RE1および第5領域RE5が設けられる。ここで、第5領域RE5は、第2領域RE2よりも内側に位置する。このように、第2領域RE2よりも内側に第5領域RE5を設けてもよいし、第2領域RE2がヒーター56Dの最も内側に位置しなくてもよい。また、第5領域RE5の単位時間あたりの発熱量は、第1領域RE1の単位時間あたりの発熱量と等しくてもよいし異なってもよい。
5-4.変形例4
前述の形態では、保持部5a1の平面視形状が4個のヘッドチップ54の配置に応じて長方形とは異なる形状である。保持部5a1の平面視形状は、前述の形態に限定されず、例えば、長方形または略長方形でもよい。
前述の形態では、保持部5a1の平面視形状が4個のヘッドチップ54の配置に応じて長方形とは異なる形状である。保持部5a1の平面視形状は、前述の形態に限定されず、例えば、長方形または略長方形でもよい。
5-5.変形例5
前述の形態では、ヒーター56の平面視形状が4個のヘッドチップ54の配置に応じて長方形とは異なる形状である。ヒーター56の平面視形状は、前述の形態に限定されず、例えば、長方形または略長方形でもよい。
前述の形態では、ヒーター56の平面視形状が4個のヘッドチップ54の配置に応じて長方形とは異なる形状である。ヒーター56の平面視形状は、前述の形態に限定されず、例えば、長方形または略長方形でもよい。
5-6.変形例6
前述の形態では、1個の伝熱部材57を用いる構成が例示されるが、当該構成に限定されず、例えば、伝熱部材57が省略されてもよい。
前述の形態では、1個の伝熱部材57を用いる構成が例示されるが、当該構成に限定されず、例えば、伝熱部材57が省略されてもよい。
5-7.変形例7
前述の形態では、液体噴射ヘッド50の有するヘッドチップ54の数が4個である構成が例示されるが、当該構成に限定されず、当該数は、2個、3個または5個以上でもよい。また、前述の形態では、複数のヘッドチップ54が、ヘッドチップ54の長手方向に沿って千鳥状に配置されていたが、当該構成に限定されず、複数のヘッドチップ54は、ヘッドチップ54の短手方向に沿って千鳥状に配置されてもよい。
前述の形態では、液体噴射ヘッド50の有するヘッドチップ54の数が4個である構成が例示されるが、当該構成に限定されず、当該数は、2個、3個または5個以上でもよい。また、前述の形態では、複数のヘッドチップ54が、ヘッドチップ54の長手方向に沿って千鳥状に配置されていたが、当該構成に限定されず、複数のヘッドチップ54は、ヘッドチップ54の短手方向に沿って千鳥状に配置されてもよい。
5-8.変形例8
前述の形態では、液体噴射ヘッド50を支持する支持体41を往復させるシリアル方式の液体噴射装置100が例示されるが、複数のノズルNが媒体Mの全幅にわたり分布するライン方式の液体吐出装置にも本発明を適用することが可能である。すなわち、液体噴射ヘッド50を支持する支持体は、シリアル方式のキャリッジに限定されず、ライン方式において液体噴射ヘッド50を支持する構造体でもよい。この場合、例えば、複数の液体噴射ヘッド50が媒体Mの幅方向に並んで配置され、当該複数の液体噴射ヘッド50が1つの支持体に一括して支持される。
前述の形態では、液体噴射ヘッド50を支持する支持体41を往復させるシリアル方式の液体噴射装置100が例示されるが、複数のノズルNが媒体Mの全幅にわたり分布するライン方式の液体吐出装置にも本発明を適用することが可能である。すなわち、液体噴射ヘッド50を支持する支持体は、シリアル方式のキャリッジに限定されず、ライン方式において液体噴射ヘッド50を支持する構造体でもよい。この場合、例えば、複数の液体噴射ヘッド50が媒体Mの幅方向に並んで配置され、当該複数の液体噴射ヘッド50が1つの支持体に一括して支持される。
5-9.変形例9
前述の形態で例示した液体噴射装置は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置およびコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示パネル等の表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を噴射する液体噴射装置は、配線基板の配線および電極を形成する製造装置として利用される。また、生体に関する有機物の溶液を噴射する液体噴射装置は、例えばバイオチップを製造する製造装置として利用される。
前述の形態で例示した液体噴射装置は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置およびコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示パネル等の表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を噴射する液体噴射装置は、配線基板の配線および電極を形成する製造装置として利用される。また、生体に関する有機物の溶液を噴射する液体噴射装置は、例えばバイオチップを製造する製造装置として利用される。
5a…底部、5a1…保持部、5a11…受熱部、5a12…側壁部、5a2…接続部、5b…外壁部、5c…フランジ部、10…液体貯留部、20…制御ユニット(制御部)、30…搬送機構、40…移動機構、41…支持体、41a…開口、41b…ネジ孔、42…搬送ベルト、50…液体噴射ヘッド、51…流路構造体、51a…流路部材、51b…接続管、51c…配線孔、52…基板ユニット、52a…回路基板、52b…コネクター、52c…支持板、53…ホルダー、53a…凹部、53b…インク孔、53c…配線孔、53d…凹部、53e…孔、53f…孔、53g…ネジ孔、53h…凹部、53i…ネジ孔、53j…孔、53k…ネジ孔、53l…流路管、53m…凹部、53n…ネジ孔、53o…凹部(接続部)、53p…ネジ孔、54…ヘッドチップ、54_1…ヘッドチップ、54_2…ヘッドチップ、54_3…ヘッドチップ、54_4…ヘッドチップ、54a…流路基板、54b…圧力室基板、54c…ノズル板、54d…吸振体、54e…振動板、54f…圧電素子、54g…保護板、54h…ケース、54i…配線基板、54j…駆動回路、54k…枠体、55…固定板、55a…開口部、56…ヒーター、56A…ヒーター、56B…ヒーター、56C…ヒーター、56a…孔、56b…孔、56c…発熱抵抗体、56d…発熱抵抗体、56e…発熱抵抗体、56f…発熱抵抗体、56g…発熱抵抗体、57…伝熱部材、57a…孔、57b…配線孔、57c…孔、58…カバー、58a…貫通孔、58b…開口部、59…押圧部材、59_1…押圧部材、59_2…押圧部材、59_3…押圧部材、59_4…押圧部材、59a…ベース部、59b…折曲部、60…放熱部材、60_1…放熱部材、60_2…放熱部材、60a…部分、60b…部分、60c…部分、70…温度センサー、70a…温度センサー、70b…温度センサー、100…液体噴射装置、C…圧力室、D…駆動信号、DM…搬送方向、F1…第1面、F2…第2面、FN…ノズル面、H1…伝達経路、H2…伝達経路、H3…伝達経路、IO…導入口、L1…第1列、L2…第2列、M…媒体、N…ノズル、Na…連通流路、OE…外縁、OE1…外縁、OE2…外縁、R…リザーバー、R1…空間、R2…空間、RE1…外周領域、RE1a…第1外周領域、RE1b…第1外周領域、RE1c…第2外周領域、RE1d…第2外周領域、RE2…中央領域、RE2a…第1中央領域、RE2b…第1中央領域、RE2c…第2中央領域、RE2d…第2中央領域、Ra…供給流路、S…制御信号。
Claims (12)
- 液体を噴射する複数のノズルを有する複数のヘッドチップと、
前記複数のヘッドチップを保持するホルダーと、
前記ホルダーの上に配置され、前記ホルダーを加熱する面状のヒーターと、を備え、
前記ヒーターは、平面視で、前記ホルダーの外縁に沿う外周領域と、前記外周領域よりも内側に位置する中央領域と、を含み、
前記外周領域の単位時間あたりの発熱量は、前記中央領域の単位時間あたりの発熱量よりも大きい、
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 前記外周領域の単位面積あたりの発熱量は、前記中央領域の単位面積あたりの発熱量よりも大きい、
請求項1に記載の液体噴射ヘッド。 - 液体噴射ヘッドを支持する支持体に接触し、平面視で前記ヒーターに対して第1方向に突出するフランジ部をさらに備え、
前記外周領域は、平面視で前記中央領域に対して前記第1方向に位置する第1外周領域と、平面視で前記中央領域に対して前記第1方向に直交する第2方向に位置する第2外周領域と、を含み、
前記第1外周領域の単位時間あたりの発熱量は、前記第2外周領域の単位面積あたりの発熱量よりも大きい、
請求項1または2に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記フランジ部は、前記ホルダーの一部である、
請求項3に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記複数のノズルのそれぞれから液体を噴射させるための駆動素子と、
前記駆動素子に電気的に接続される駆動回路と、をさらに備え、
前記駆動回路は、平面視で前記外周領域の内側に配置される、
請求項1から4のいずれか1項に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記ホルダーは、前記駆動回路と熱的に接続される接続部を有しており、
前記接続部は、平面視で前記中央領域と重なる、
請求項5に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記ホルダーは、液体噴射ヘッドの外壁の一部を構成する、
請求項1から6のいずれか1項に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記外周領域は、平面視で前記複数のヘッドチップの前記複数のノズルを囲む、
請求項1から7のいずれか1項に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記中央領域は、平面視で前記複数のヘッドチップのうち互いに隣り合う2つのヘッドチップの間に配置される第1中央領域と、平面視で前記第1中央領域とは異なる第2中央領域と、を含み、
前記第2中央領域の単位時間あたりの発熱量は、前記第1中央領域の単位時間あたりの発熱量よりも大きい、
請求項1から8のいずれか1項に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記ヒーターは、前記中央領域に設けられた発熱抵抗体と、前記外周領域に設けられた発熱抵抗体と、を有し、
前記中央領域に設けられた前記発熱抵抗体は、通電せず、
前記中央領域に設けられた前記発熱抵抗体の厚さと前記外周領域に設けられた前記発熱抵抗体の厚さとは、等しい、
請求項1から9のいずれか1項に記載の液体噴射ヘッド。 - 請求項1から10のいずれか1項に記載の液体噴射ヘッドと、
前記ヒーターの駆動を制御する制御部と、を備える、
ことを特徴とする液体噴射装置。 - 前記液体噴射ヘッドを支持し、金属材料で構成される支持体をさらに備える、
請求項11に記載の液体噴射装置。
Priority Applications (3)
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