JP2022178379A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】スイッチング素子を含む駆動回路を備える記録ヘッドにおいて、駆動回路の温度上昇を十分に冷却できない虞がある。【解決手段】複数の駆動素子231のうちノズル218から液体を噴射するための駆動信号を供給する駆動素子231を選択するスイッチング素子を含む第1駆動回路241Aと、第1駆動回路241Aを収容する空間である第1収容部251Aを画定するケース250と、第1収容部251Aに連通し気体を第1収容部251Aへ供給するための第1気体供給路32Aと、を備える、構成とする。【選択図】図3
Description
本発明は、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
本発明は、ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
液滴を噴射する液体噴射ヘッドの代表例であるインクジェット式記録ヘッド(以下、単に記録ヘッドともいう)としては、例えば、圧力室が形成された流路基板と、流路基板の一方面側に設けられる圧電アクチュエーター等の駆動素子を具備し、この駆動素子の変位によって圧力室内に圧力を付与することで、ノズルからインク滴を噴射するものがある(例えば、特許文献1参照)。
複数の駆動素子は、駆動ICに代表される駆動回路を介して選択的に電力が供給されることで適宜駆動される。例えば、駆動回路は、スイッチング素子を含んで構成され、このスイッチング素子によって駆動信号を供給する駆動素子を選択する。
ここで、記録ヘッドがスイッチング素子を含む駆動回路を備えている場合、駆動素子の駆動の際、駆動回路の発熱等によって記録ヘッドの温度が上昇することがある。そして、この温度上昇に起因して記録ヘッドの故障が発生する虞がある。特に、比較的ノズル数が多い大型の記録ヘッドでは駆動回路の発熱量が大きく記録ヘッドの温度が上昇し易く、それに伴い記録ヘッド内のインクの温度が上昇し、粘度が低下する。インクの粘度が低下すると噴射特性に影響を与えるため、印刷品質が劣化する虞が有る。また、印刷動作中に駆動回路が発熱することによって駆動回路が所定の温度に達すると、駆動回路が熱によって故障してしまうのを防止するため、駆動回路が所定の温度以下となるまで駆動回路の動作を停止させる必要が有り、印刷動作に関するスループットは低下してしまう。
このような問題を解消するために、記録ヘッドや駆動回路を冷却することで、記録ヘッドの温度上昇を抑制するようにしたものがある。例えば、ダクトによってインクジェットヘッドに向かって空気を送ることで、インクジェットヘッドの本体や、インクジェットヘッドに付設されている回路基板の温度上昇を防ぐようにしたものがある(特許文献2参照)。
駆動回路が、例えば、記録ヘッドの表面に付設されている場合、特許文献2に記載の構成であっても、記録ヘッドや駆動回路の温度上昇を防ぐことはできると考えらえる。しかしながら、駆動回路が記録ヘッド内の空間に収容されている場合、記録ヘッドに向かって空気を送るだけでは、駆動回路を十分に冷却することができない虞がある。
なお、上記のような問題は、あらゆる構成のインクジェット式記録ヘッドで起こり得るものであり、またインクを噴射するインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
上記課題を解決する本発明の一つの態様は、複数の駆動素子のうちノズルから液体を噴射するための駆動信号を供給する駆動素子を選択するスイッチング素子を含む第1駆動回路と、前記第1駆動回路を収容する空間である第1収容部を画定するケースと、前記第1収容部に連通し送気機構によって送出される気体を前記第1収容部へ供給する第1気体供給路と、を備える、ことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
また本発明の他の態様は、上記の液体噴射ヘッドと、前記第1気体供給路に接続されて前記第1気体供給路に気体を送出する送気機構と、を備える、ことを特徴とする液体噴射装置にある。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本発明の一態様についての説明であり、本発明の構成は、発明の範囲内で任意に変更可能である。
なお各図において同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また各図においてX、Y、Zは、互いに直交する3つの空間軸を表している。本明細書では、これらの軸に沿った方向をX方向、Y方向及びZ方向とし、各図の矢印が向かう方向を正(+)方向、矢印の反対方向を負(-)方向として説明する。Z方向は鉛直方向を示し、+Z方向は鉛直下向き、-Z方向は鉛直上向きを示す。さらに、正方向及び負方向を限定しない3つのX、Y、Zの空間軸については、X軸、Y軸、Z軸として説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置を模式的に示す図である。
図1は、本発明に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置を模式的に示す図である。
本発明に係るインクジェット式記録装置(以下、単に「記録装置」ともいう)は、液体の一種であるインクをインク滴として印刷用紙等の媒体に噴射・着弾させて、当該媒体に形成されるドットの配列により画像等の印刷を行う印刷装置である。なお、媒体としては、記録用紙の他、樹脂フィルムや布等の任意の材質を用いることができる。
図1に示すように、記録装置1は、液体容器2と、制御ユニット3と、搬送機構4と、移動機構5と、液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッド(以下、単に「記録ヘッド」ともいう)10を複数備えるヘッドユニット100と、を具備する。なおヘッドユニット100は、必ずしも複数個の記録ヘッド10を備えていなくてもよく、1つの記録ヘッド10を備えるものであってもよい。
液体容器2は、記録ヘッド10から噴射される複数種類(例えば、複数色)のインクを個別に貯留する。液体容器2としては、例えば、記録装置1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、インクを補充可能なインクタンクなどが挙げられる。なお液体容器2には、例えば、色や成分等が異なる複数種類のインクが貯留されている。
制御ユニット3は、例えば、CPU(Central Processing Unit)またはFPGA(Field Programmable Gate Array)等の制御装置と、半導体メモリー等の記憶装置と、を備えている。制御ユニット3は、記憶装置に記憶されたプログラムを制御装置が実行することで記録装置1の各要素、すなわち、搬送機構4、移動機構5、記録ヘッド10等を統括的に制御する。
搬送機構4は、制御ユニット3によって制御されて媒体SをY軸方向に搬送するものであり、搬送ローラー4aを有する。すなわち搬送機構4は、搬送ローラー4aが回転することで媒体SをY軸方向に搬送する。なお媒体Sを搬送する搬送機構4は、搬送ローラー4aを備えるものに限られず、例えば、ベルトやドラムによって媒体Sを搬送するものであってもよい。
移動機構5は、制御ユニット3によって制御されて複数の記録ヘッド10を含むヘッドユニット100をX軸方向に往復移動させる。なお移動機構5によってヘッドユニット100が往復移動するX軸方向は、媒体Sが搬送されるY軸方向に交差する方向である。
具体的には、本実施形態の移動機構5は、搬送体6と搬送ベルト7とを具備する。搬送体6は、ヘッドユニット100が収容される略箱形の構造体、いわゆるキャリッジであり、搬送ベルト7に固定されている。搬送ベルト7は、X軸方向に沿って架設された無端ベルトである。そして、制御ユニット3による制御のもと搬送ベルト7が回転することで、ヘッドユニット100が搬送体6と共にX軸方向に沿って往復移動する。なお搬送体6は、ヘッドユニット100と共に液体容器2を搭載する構成であってもよい。
ヘッドユニット100が備える各記録ヘッド10は、液体容器2から供給されるインクを複数のノズルから媒体Sに噴射する。そして記録装置1では、移動機構5による媒体Sの搬送と、搬送体6の反復的な往復とに並行して複数の各記録ヘッド10が媒体Sにインクを噴射することで、媒体Sの表面に所望の画像が形成される。
また詳しくは後述するが、記録装置1は、各記録ヘッド10内に冷却用の気体を供給するための送気機構50を備えている。
次に、ヘッドユニット100が備える記録ヘッド10の構成について説明する。
図2は、記録ヘッド10の概略構成を示す分解斜視図である。図3は、記録ヘッド10の概略構成を示す上面図である。なお図3においては配線部材239A,239B及びホルダー240の図示を省略している。図4は、記録ヘッド10の概略構成を示す断面図であり、図3のA-A′線に対応する。図5及び図6は、記録ヘッド10の概略構成を示す拡大断面図であり、図5は図3のA-A′線に対応し、図6は図3のB-B′線に対応する。図7は、記録ヘッド10の概略構成を示す断面図であり、図3のC-C′線に対応する。図8及び図9は、供給路部材30を構成する第1部材300及び接続ユニット320の側面図である。
これら図2~図9に示すように、記録ヘッド10は、液体の一例であるインクを噴射可能なヘッド本体20と、ヘッド本体20に固定される供給路部材30と、を具備する。
ヘッド本体20は、流路ユニット210と、複数の圧電アクチュエーター231を有するアクチュエーターユニット230と、このアクチュエーターユニット230を内部に収容可能なケース250と、を具備する。
流路ユニット210には、図5及び図6に示すように、液体であるインクが供給される流路が形成される。流路ユニット210は、流路形成基板211、振動板212及びノズルプレート213を具備する。これら流路形成基板211、振動板212及びノズルプレート213は、Z軸方向に積層されている。
流路形成基板211は、例えば、シリコン単結晶基板等からなり、複数の圧力室214が形成されている。本実施形態では、流路形成基板211には、複数の圧力室214がY軸方向に配置されて構成された圧力室列が、X軸方向にずれて2列に配置されている。すなわち流路形成基板211には、X軸方向にずれて2つの圧力室214が配置されていると共に、Y軸方向に沿って複数の圧力室214が配置されている。
なお各圧力室列を構成する複数の圧力室214は、X軸方向の位置が同じ位置となるように、Y軸方向に沿った直線上に配置されている。Y軸方向で互いに隣り合う圧力室214は、隔壁215によって区画されている。なお圧力室214の配置は特に限定されるものではない。
また本実施形態の圧力室214は、X軸方向の長さがY軸方向の長さよりも長い、例えば、長方形に形成されている。もちろん、Z軸方向に見た平面視における圧力室214の形状は、特に限定されず、平行四辺形状、多角形状、円形状、オーバル形状等であってもよい。ここでいうオーバル形状とは、長方形状を基本として長手方向の両端部を半円状とした形状をいい、角丸長方形状、楕円形状、卵形状などが含まれるものとする。
また流路形成基板211には、各圧力室214のX軸方向の一端部側に、各圧力室214にインクを供給するためのマニホールド216と、各圧力室214とマニホールド216とを連通する個別流路217とが設けられている。本実施形態では、マニホールド216は、圧力室214の列毎に独立して設けられている。すなわち流路形成基板211には、圧力室214の各列に対応する第1マニホールド216A及び第2マニホールド216Bが設けられている。
そして、このような流路形成基板211の一方面側には振動板212が設けられ、他方面側にはノズルプレート213が設けられている。すなわち流路形成基板211の圧力室214が開口する-Z方向側の面は、振動板212で封止され、流路形成基板211の+Z方向側の面はノズルプレート213によって塞がれている。ノズルプレート213には、各圧力室214に対応する複数のノズル218が穿設されている。ノズル218と圧力室214とは、流路形成基板211をZ軸方向に貫通して設けられたノズル連通孔219を介して連通している。
振動板212は、例えば、樹脂フィルム等の弾性材料からなる弾性膜220と、この弾性膜220を支持する、例えば、金属材料等からなる支持板221との複合板で形成されており、弾性膜220が流路形成基板211に接合されている。弾性膜220の樹脂フィルムの材料としては、例えばポリフェニレンサルファイド(PPS)などを採用できる。支持板221の金属材料等としては、ステンレス鋼(SUS)などを採用できる。
振動板212の各圧力室214に対向する領域内には、後述する圧電アクチュエーター231の先端部が当接する島部222が形成されている。振動板212の各圧力室214の周縁部に対向する領域に他の領域よりも厚さの薄い薄肉部223が形成され、その結果、薄肉部223の内側にそれぞれ島部222が形成されている。本実施形態では、支持板221を部分的にエッチングによって除去することによって薄肉部223が形成されており、即ち、薄肉部223は、振動板212の圧力室214に対向する部分のうち弾性膜220のみで構成される領域である。
また振動板212の各マニホールド216、つまり第1マニホールド216A及び第2マニホールド216Bに対向する領域には、薄肉部223と同様に、支持板221がエッチングにより除去されて実質的に弾性膜220のみで構成されるコンプライアンス部224が設けられている。各マニホールド216内に圧力変化が生じた際に、このコンプライアンス部224を構成する弾性膜220が変形することによってその圧力変化を吸収し、各マニホールド216内の圧力を常に一定に保持する役割を果たす。
ヘッド本体20は、図2等に示すように、各圧力室214に対応する複数の圧電アクチュエーター231を有するアクチュエーターユニット230を備えている。本実施形態では、圧力室214が、流路形成基板211に2列に設けられているため、ヘッド本体20は、アクチュエーターユニット230として、各列に対応する第1アクチュエーターユニット230A及び第2アクチュエーターユニット230Bを備えている。
第1アクチュエーターユニット230Aは、複数の圧電アクチュエーター231Aが一体的に形成される圧電アクチュエーター形成部材232Aと、この圧電アクチュエーター形成部材232Aが固定される固定板233Aと、を備えている。同様に、第2アクチュエーターユニット230Bは、複数の圧電アクチュエーター231Bが一体的に形成される圧電アクチュエーター形成部材232Bと、この圧電アクチュエーター形成部材232Bが固定される固定板233Bと、を備えている。
固定板233Aおよび固定板233Bのそれぞれは、Y軸方向に沿って長尺な板状の部材であり、熱伝導率が10.0W/m・K以上の材料、例えば金属材料で構成されている。本実施形態の固定板233Aは、ステンレス鋼で構成されているが、アルミニウムやチタンなどで構成されていても構わない。固定板233Bは、固定板233Aと同様の材料で構成されていればよい。以下の説明では、固定板233Aと固定板233Bとを区別しない場合、単に固定板233と呼称する場合がある。
なお第1アクチュエーターユニット230A及び第2アクチュエーターユニット230Bは、同様の構造であるため、ここでは第1アクチュエーターユニット230Aについて説明し、第2アクチュエーターユニット230Bの説明は省略する。
図5及び図6に示すように、圧電アクチュエーター231Aは、圧電アクチュエーター形成部材232Aに複数一体的に形成されている。すなわち圧電アクチュエーター形成部材232Aには、X軸方向に沿って配置された複数の圧電アクチュエーター231Aが一体的に形成されている。
この圧電アクチュエーター形成部材232Aは、圧電体234と、圧電アクチュエーター231Aの2つの極を構成する内部電極である個別内部電極235及び共通内部電極236とが、交互に積層されて形成されている。個別内部電極235は、隣接する圧電アクチュエーター231Aと電気的に独立する個別電極を構成する。共通内部電極236は、隣接する圧電アクチュエーター231Aと電気的に共通する共通電極を構成する。
そして、各圧電アクチュエーター形成部材232Aの+Z方向の端部側には、例えば、ワイヤーソー等によって複数のスリット237が形成されている。圧電アクチュエーター形成部材232Aは、+Z方向の端部側に形成されたこれら複数のスリット237によって櫛歯状に切り分けられている。複数のスリット237によって切り分けられた圧電アクチュエーター形成部材232Aの各部位が、「駆動素子」の一例である圧電アクチュエーター231Aとして機能する。つまり圧電アクチュエーター形成部材232Aには、複数の圧電アクチュエーター231AがY軸方向に沿って並設されている。
また圧電アクチュエーター形成部材232Aは、-Z方向側の端部付近において固定板233Aに固定されている。すなわち圧電アクチュエーター形成部材232Aは、複数の圧電アクチュエーター231Aが形成された+Z方向の端部が自由端となるように固定板233Aに接合されている。このため、圧電アクチュエーター231Aを構成する個別内部電極235と共通内部電極236との間に電圧を印加すると、各圧電アクチュエーター231Aは、固定板233Aに接合されていない先端部側の領域が振動することになる。
そして、このような構成の第1アクチュエーターユニット230Aには、図2等に示すように、例えば、FPC(Flexible Printed Circuits)等からなる配線部材238Aが接続されている。配線部材238Aは、第1アクチュエーターユニット230Aの各圧電アクチュエーター231Aに接続されている。また配線部材238Aには、FPC等からなる配線部材239Aが接続されている。この配線部材239Aを介して配線部材238Aに印刷信号等が入力される。なお配線部材239Aは、ケース250に固定されたホルダー240によって保持されている。そして、図7等に示すように、配線部材239Aの-Z方向側の端部にはコネクター242Aが設けられている。このコネクター242Aが記録ヘッド10の外部に設けられた、FFC(Flexible Flat Cable)などからなる外部の信号ケーブルと電気的に接続されることで、記録ヘッド10が制御ユニット3からの印刷信号等を受信することができる。
この配線部材238Aには、駆動IC等である第1駆動回路241Aが搭載されている。つまり、本実施形態では、配線部材238Aと第1駆動回路241Aとは、COF(Chip On Film)を構成している。第1駆動回路241Aは、配線部材239Aを介して印刷信号が入力された際、所定の圧電アクチュエーター231Aに対して駆動信号を供給する。この第1駆動回路241Aは、各圧電アクチュエーター231Aに対応する複数のスイッチング素子を含んで構成されており、配線部材239Aを介して印刷信号が入力された際、これらスイッチング素子によって所定の圧電アクチュエーター231Aに対して選択的に電圧を印加する。即ち、第1駆動回路241Aは、印刷信号が入力された際に、複数の圧電アクチュエーター231Aを選択的に駆動させる。
第1アクチュエーターユニット230Aと同様、第2アクチュエーターユニット230Bには、第2駆動回路241Bが搭載された配線部材238Bが接続され、配線部材238Bには配線部材239Bが接続されている。配線部材238Bと第2駆動回路241BとはCOFを構成している。
図7等に示すように、配線部材239Bは、配線部材239Aと同様に、-Z方向の端部にコネクター242Bを有する。なお、配線部材239Aのコネクター242Aと配線部材239Bのコネクター242Bとは、別々に独立して設けられてもよいし、共通のコネクターであってもよい。そして第2駆動回路241Bは、各圧電アクチュエーター231Bに対応する複数のスイッチング素子を含んで構成され、配線部材239Bを介して印刷信号が入力された際、これらスイッチング素子によって所定の圧電アクチュエーター231Bに対して選択的に電圧を印加する。
第1駆動回路241Aは、Y軸に沿って長尺な形状であり、-X方向を向く面で固定板233Aに接触している。第1駆動回路241Aと固定板233Aとは、熱伝導グリスや接着剤、粘着剤などを介して固定されていてもよい。第1駆動回路241Aと同様、第2駆動回路241Bは、Y軸に沿って長尺な形状であり、+X方向を向く面で固定板233Bに接触している。第2駆動回路241Bと固定板233Bとは、熱伝導グリスや接着剤、粘着剤などを介して固定されていてもよい。
これらのアクチュエーターユニット230が収容されるケース250は、流路ユニット210の-Z方向側に設けられる。つまりケース250は、流路形成基板211に接合された振動板212上に接合されている。
このケース250は、アクチュエーターユニット230を収容する空間である収容部251を画定する。上述のようにヘッド本体20は、第1アクチュエーターユニット230A及び第2アクチュエーターユニット230Bを備えている。このため、ケース250には、第1駆動回路241Aを含む第1アクチュエーターユニット230Aが収容される空間である第1収容部251Aと、第2駆動回路241Bを含む第2アクチュエーターユニット230Bが収容される空間である第2収容部251Bとが設けられている。これら第1収容部251A及び第2収容部251Bは、ケース250をZ軸方向に貫通して設けられ、X軸方向において隔壁252を介して並設されている。
第1収容部251Aに収容された第1アクチュエーターユニット230A及び第2収容部251Bに収容された第2アクチュエーターユニット230Bは、それぞれ所定位置に位置決めされた状態でケース250に固定されている。
また、このケース250には、インクタンク等である液体容器2内のインクを各マニホールド216に供給するための2つの液体導入路253が形成されている。流路形成基板211には第1マニホールド216A及び第2マニホールド216Bが設けられているため、ケース250には、液体導入路253として、第1マニホールド216Aにインクを供給するための第1液体導入路253Aと、第2マニホールド216Bにインクを供給するための第2液体導入路253Bとが設けられている。
これら第1液体導入路253A及び第2液体導入路253Bは、ケース250をZ軸方向に貫通して設けられ、その一端側が第1マニホールド216A及び第2マニホールド216Bに連通している。また第1液体導入路253Aは、Y軸方向においてはケース250の略中央部に配置され、X軸方向においては第1収容部251Aよりも-X方向側に配置されている。一方、第2液体導入路253Bは、Y軸方向においてはケース250の略中央部に配置され、X軸方向においては第2収容部251Bよりも+X方向側に配置されている。
このような構成のヘッド本体20には、以下に説明する供給路部材30を介して液体容器2からインクが供給される。すなわちヘッド本体20には、液体容器2から供給路部材30を介して第1液体導入路253A及び第2液体導入路253Bにインクが導入される。導入されたインクは、第1液体導入路253A及び第2液体導入路253Bからノズル218に至るまで充填される。そして記録ヘッド10は、このようにヘッド本体20内にインクが充填された状態で、圧電アクチュエーター231A,231Bを選択的に駆動させることで、圧力室214の容積を変化させて所定のノズル218からインク滴を噴射する。
供給路部材30は、ケース250の-Z方向側に設けられる部材であり、図4等に示すように、液体容器2のインクをケース250の第1液体導入路253Aに供給するための第1液体供給路31Aを備える。また供給路部材30は、液体容器2のインクをケース250の第2液体導入路253Bに供給するための第2液体供給路31Bを備える。
さらに、供給路部材30は、図7等に示すように、第1収容部251Aに連通して気体を第1収容部251Aに供給するための第1気体供給路32Aと、第1収容部251Aに連通して第1収容部251A内の気体を外部に排出するための第1気体排出路33Aと、を備える。また供給路部材30は、第2収容部251Bに連通して気体を第2収容部251Bに供給するための第2気体供給路32Bと、第2収容部251Bに連通して第2収容部251B内の気体を外部に排出するための第2気体排出路33Bと、を備える。
より具体的には、本実施形態に係る供給路部材30は、第1部材300及び第2部材310と、接続ユニット320とを備える。
第1部材300には、詳しくは後述するが、第1液体供給路31A及び第2液体供給路31Bの一部、第1気体供給路32A及び第2気体供給路32Bの一部、及び第1気体排出路33A及び第2気体排出路33Bの一部が形成される。
第2部材310は、図3の上面図において、第1収容部251A及び第1気体排出路33Aと第1収容部251Aとが連通する連通部分と、第2収容部251B及び第2気体排出路33Bと第2収容部251Bとが連通する連通部分と、を囲むように第1部材300とケース250との間に設けられる。この第2部材310は、ケース250の-Z方向側の面に固定されており、第1部材300を支持すると共に、第1気体供給路32A及び第2気体供給路32Bを介して第1収容部251A及び第2収容部251Bに供給される気体の外部への流出を規制する役割を果たす。
接続ユニット320は、第1部材300の-Z方向側に装着されて、第1液体供給路31A及び第2液体供給路31Bの一部と、第1気体供給路32A及び第2気体供給路32Bの一部と、第1気体排出路33A及び第2気体排出路33Bの一部とが形成される。
第1部材300は、より詳しくは、-Z方向側の面に、接続ユニット320を装着する装着部301が設けられる本体部302を備える。
ここで、接続ユニット320は、アクチュエーターユニット230毎に設けられる。本実施形態では、供給路部材30は、第1アクチュエーターユニット230Aに対応する第1接続ユニット320Aと、第2アクチュエーターユニット230Bに対応する第2接続ユニット320Bと、を備える。このため、第1部材300の本体部302には、第1接続ユニット320Aが装着される第1装着部301Aと、第2接続ユニット320Bが装着される第2装着部301Bとが設けられている。
第1装着部301Aは、本体部302の-Z方向を向く面から+Z方向に凹んだ凹部形状を有しており、第1接続ユニット320Aの一部が当該凹部に嵌まることで第1接続ユニット320Aと第1装着部301Aとが位置決めされている。第2装着部301Bは、本体部302の-Z方向を向く面から+Z方向に凹んだ凹部形状を有しており、第2接続ユニット320Bの一部が当該凹部に嵌まることで第2接続ユニット320Bと第2装着部301Bとが位置決めされている。
第1接続ユニット320Aは、図3及び図8に示すように、第1液体供給路31Aの一部を構成する中空の第1インク供給針321Aと、第1気体供給路32Aの入口部分を構成する第1気体導入部322Aが形成された第1筒状部323Aと、第1気体排出路33Aの一部を構成する孔である第1気体排出部324Aが形成された第2筒状部323Bと、を備え、これら第1インク供給針321A、第1筒状部323A及び第2筒状部323Bが、Y軸方向に並設されて一体化されている。これらの並び方向は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、+Y方向側から-Y方向側へ向かって、第1気体導入部322Aが形成された第1筒状部323A、第1インク供給針321A、第1気体排出部324Aが形成された第2筒状部323Bの順で配置されている。
一方、第2接続ユニット320Bは、図3及び図9に示すように、第2液体供給路31Bの一部を構成する中空の第2インク供給針321Bと、第2気体供給路32Bの一部を構成する第2気体導入部322Bが形成された第3筒状部323Cと、第2気体排出路33Bの一部を構成する第2気体排出部324Bが形成された第4筒状部323Dと、を備え、これらがY軸方向に並設されて一体化されている。これらの並び方向は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、第1接続ユニット320Aにおける並び方向とは逆に、-Y方向側から+Y方向側へ向かって、第2気体導入部322Bが形成された第3筒状部323C、第2インク供給針321B、第2気体排出部324Bが形成された第4筒状部323Dの順で配置されている。
そして、このような構成の第1接続ユニット320Aが第1部材300の本体部302に設けられた第1装着部301Aに装着され、第2接続ユニット320Bが本体部302に設けられた第2装着部301Bに装着される。
その結果、供給路部材30には、X軸方向において、第1気体導入部322Aと第2気体排出部324Bとが並設され、第1気体排出部324Aと第2気体導入部322Bとが並設されている(図3参照)。
なお本体部302の第1装着部301Aと第2装着部301Bとの間には、配線部材239A,239Bを保持したホルダー240が挿通される挿通孔303がZ軸方向に貫通して設けられる。この挿通孔303は、少なくともホルダー240及び配線部材239A,239Bを挿通可能な大きさで設けられていればよいが、本実施形態では、コネクター242Aおよび242Bを挿通可能な大きさで設けられている。
また図示は省略するが、第1部材300と第1インク供給針321A及び第2インク供給針321Bとの間にはフィルターが設けられている。フィルターは、液体であるインク中に含まれる異物や気泡を除去するためのものであり、複数の微細孔が設けられたものである。このようなフィルターとしては、例えば、金属や樹脂等の繊維を細かく織る又は編むことで複数の微細孔が形成されたシート状のものや、金属や樹脂等の板状部材に複数の微細孔を貫通させたものなどを用いることができる。またフィルターは、不織布等を用いてもよく、その材料は特に限定されるものではない。
このように第1接続ユニット320A及び第2接続ユニット320Bが装着される第1部材300は、さらに、本体部302から+Z方向側に突出する複数の突出部304を備えている。
第1部材300は、図4、図7~図9に示すように、本体部302から突出する突出部304として、第1液体供給路31Aの一部が形成される第1突出部304Aと、第2液体供給路31Bの一部が形成される第2突出部304Bと、第1気体供給路32Aの一部が形成される第3突出部304Cと、第2気体供給路32Bの一部が形成される第4突出部304Dと、第1気体排出路33Aの一部が形成される第5突出部304Eと、第2気体排出路33Bの一部が形成される第6突出部304Fと、を備えている。そして第1部材300は、これら複数の突出部304がケース250に当接した状態で第2部材310を介してケース250に固定されている。
第1突出部304Aの第1液体供給路31Aとケース250の第1液体導入路253Aとを液密に接続するため、第1突出部304Aとケース250との間に、不図示のエラストマーなどからなる弾性のシール部材を介在させてもよい。これは、第2突出部304Bについても同様である。
なお、各突出部304は、本実施形態では、それぞれ独立して本体部302から突出しているが、必ずしも独立していなくてもよい。すなわち、各突出部304は、隣接するもの同士が一体的に形成されていてよい。また、第3突出部304Cと、第4突出部304Dと、第5突出部304Eと、第6突出部304Fとは、ケース250に当接しないでケース250との間に隙間を空けるようにして配置されていてもよい。
第1突出部304Aには、図4、図8に示すように、外部から液体であるインクが供給される第1液体供給路31Aを構成する第1貫通孔305Aがその軸方向に貫通して設けられている。つまり、第1突出部304Aは、本体部302から円筒状に突出して設けられている。第1貫通孔305Aは、ケース250に形成された第1液体導入路253Aに接続されている。この第1貫通孔305Aは、第1突出部304Aと共に本体部302を貫通して設けられて第1装着部301Aに開口している。そして、第1貫通孔305Aの第1装着部301A側は、第1装着部301Aに装着された第1インク供給針321Aに接続される。
なお、第1インク供給針321Aは、X軸方向において、第1液体導入路253Aよりも-X方向側に配置されている。このため、第1突出部304Aは、その先端側がX軸方向において供給路部材30の中央側に近づくように傾斜して設けられている。
第2突出部304Bには、図4、図9等に示すように、液体であるインクが供給される第2液体供給路31Bを構成する第2貫通孔305Bがその軸方向に貫通して設けられている。つまり、第2突出部304Bは、本体部302から円筒状に突出して設けられている。この第2貫通孔305Bは、ケース250に形成された第2液体導入路253Bに接続されている。また、第2貫通孔305Bは、第2突出部304Bと共に本体部302を貫通して設けられて第2装着部301Bに開口している。そして、第2貫通孔305Bの第2装着部301B側は、第2装着部301Bに装着された第2インク供給針321Bに接続される。
なお、第2インク供給針321Bは、X軸方向において、第2液体導入路253Bよりも+X方向側に配置されている。このため、第2突出部304Bは、その先端側がX軸方向において供給路部材30の中央側に近づくように傾斜して設けられている。
第3突出部304Cは、図7、図8等に示すように、気体を第1収容部251Aに供給する第1気体供給路32Aを構成する孔である第1供給連通部306Aがその軸方向に貫通して設けられている。つまり、第3突出部304Cは、本体部302から円筒状に突出して設けられている。そして、第1供給連通部306Aは、ケース250に形成された第1収容部251Aに接続されている。また、第1供給連通部306Aは、第3突出部304Cと共に本体部302を貫通して設けられて第1装着部301Aに開口している。第1供給連通部306Aの第1装着部301A側は、第1筒状部323Aに形成された第1気体導入部322Aに接続される。
なお、第1気体導入部322Aが形成された第1筒状部323Aは、X軸方向において、第1収容部251Aよりも-X方向側に配置されている。このため、第1供給連通部306Aが形成された第3突出部304Cは、第1気体導入部322Aが形成された第1筒状部323Aの延在方向であるZ軸方向に対して傾斜して設けられている。本実施形態では、第3突出部304Cは、その先端側がX軸方向において供給路部材30の中央側に近づくように傾斜して設けられている。
また、本実施形態では、第3突出部304Cは、図3の上面図において、第1突出部304A等と略平行してX軸方向に延設されており、第1供給連通部306Aは、Y軸方向において、第1収容部251Aの+Y方向側の端部付近に接続されている。
第4突出部304Dは、第1収容部251A内の気体を外部に排出する第1気体排出路33Aを構成する孔である第1排出連通部307Aがその軸方向に貫通して設けられている。つまり、第4突出部304Dは、本体部302から円筒状に突出して設けられている。そして、第1排出連通部307Aは、ケース250に形成された第1収容部251Aに接続されている。また、第1排出連通部307Aは、第4突出部304Dと共に本体部302を貫通して設けられて第1装着部301Aに開口している。第1排出連通部307Aの第1装着部301A側は、第2筒状部323Bに形成された第1気体排出部324Aに接続される。
なお、第1気体排出部324Aが形成された第2筒状部323Bは、X軸方向において、第1収容部251Aよりも-X方向側に配置されている。このため、第1排出連通部307Aが形成された第4突出部304Dは、第1気体排出部324Aが形成された第2筒状部323Bの延在方向であるZ軸方向に対して傾斜して設けられている。本実施形態では、第4突出部304Dは、その先端側がX軸方向において供給路部材30の中央側に近づくように傾斜して設けられている。
また、本実施形態では、第4突出部304Dは、図3の上面図において、第1突出部304A等と略平行してX軸方向に延設されており、第1排出連通部307Aは、Y軸方向において第1収容部251Aの-Y方向側の端部付近に接続されている。
第5突出部304Eは、図7、図9に示すように、気体を第2収容部251Bに供給する第2気体供給路32Bを構成する孔である第2供給連通部306Bがその軸方向に貫通して設けられている。つまり、第5突出部304Eは、本体部302から円筒状に突出して設けられている。そして、第2供給連通部306Bは、ケース250に形成された第2収容部251Bに接続されている。また第2供給連通部306Bは、第5突出部304Eと共に本体部302を貫通して設けられて第2装着部301Bに開口している。第2供給連通部306Bの第2装着部301B側は、第3筒状部323Cに形成された第2気体導入部322Bに接続される。
なお、第2気体導入部322Bが形成された第3筒状部323Cは、X軸方向において、第2収容部251Bよりも+X方向側に配置されている。このため、第2供給連通部306Bが形成された第5突出部304Eは、第2気体導入部322Bが形成された第3筒状部323Cの延在方向であるZ軸方向に対して傾斜して設けられている。本実施形態では、第5突出部304Eは、その先端側がX軸方向において供給路部材30の中央側に近づくように傾斜して設けられている。
また、本実施形態では、第5突出部304Eは、図3の上面図において、第2突出部304B等と略平行してX軸方向に延設されており、第2供給連通部306Bは、Y軸方向において、第2収容部251Bの-Y方向側の端部付近に接続されている。
第6突出部304Fは、第2収容部251B内の気体を外部に排出する第2気体排出路33Bを構成する孔である第2排出連通部307Bがその軸方向に貫通して設けられている。つまり、第6突出部304Fは、本体部302から円筒状に突出して設けられている。そして、第2排出連通部307Bは、ケース250に形成された第2収容部251Bに接続されている。また第2排出連通部307Bは、第6突出部304Fと共に本体部302を貫通して設けられて第2装着部301Bに開口している。第2排出連通部307Bの第2装着部301B側は、第4筒状部323Dに形成された第2気体排出部324Bに接続される。
なお、第2気体排出部324Bが形成された第4筒状部323Dは、X軸方向において、第2収容部251Bよりも+X方向側に配置されている。このため、第2排出連通部307Bが形成された第6突出部304Fは、第2気体排出部324Bが形成された第4筒状部323Dの延在方向であるZ軸方向に対して傾斜して設けられている。本実施形態では、第6突出部304Fは、第5突出部304Eと同様に、その先端側がX軸方向において供給路部材30の中央側に近づくように傾斜して設けられている。
また、本実施形態では、第6突出部304Fは、図3の上面図において、第2突出部304B等と略平行してX軸方向に延設されており、第2排出連通部307Bは、Y軸方向において第2収容部251Bの+Y方向側の端部付近に接続されている。
このような構成の供給路部材30において、第1インク供給針321A及び第2インク供給針321Bには、図示は省略するが、例えば、供給チューブ等を介して液体容器2に接続されている。そして液体容器2のインクが供給チューブを介して第1インク供給針321A及び第2インク供給針321Bに供給されるようになっている。これら第1インク供給針321A及び第2インク供給針321Bと液体容器2との間には、インク圧を調整する調整機構が設けられていてもよい。
また、第1筒状部323Aに形成された第1気体導入部322A及び第3筒状部323Cに形成された第2気体導入部322Bには、記録装置1が備える送気機構50が接続されている。すなわち送気機構50は、供給路部材30の第1気体供給路32A及び第2気体供給路32Bに接続され、これら第1気体供給路32A及び第2気体供給路32Bに冷却用の気体を送出する。
本実施形態では、送気機構50は、気体を貯留する気体貯留部51を備えている。第1気体導入部322A及び第2気体導入部322Bは、送気チューブ52によってこの気体貯留部51に接続されている。言い換えれば、気体貯留部51から延設された送気チューブ52は、第1筒状部323A及び第3筒状部323Cにそれぞれ接続されている。
図示は省略するが、気体貯留部51は、内部に貯留されている気体の温度を調整するための温調装置を備えている。温調装置は、例えば、気体貯留部51内の気体の温度を検出する温度センサーと、気体貯留部51内の温度を冷却する冷却機構と、温度センサーが検出した温度に基づいて、気体貯留部51内の気体の温度が所望の温度になるように冷却機構を駆動させる制御装置と、を備える。そして、送気機構50は、気体貯留部51にて所定温度に調整した冷却用の気体を、送気チューブ52を介して第1気体導入部322A及び第2気体導入部322Bに供給するように構成されている。なお、当該制御装置は、制御ユニット3とは別々でもよいし、共用であってもよい。また、温調装置は、気体貯留部51ではなく、気体貯留部51から記録ヘッド10の間の任意の位置に設けられていてもよい。更に、記録装置1は、必ずしも温調装置を設けていなくてもよい。
また気体貯留部51と第1気体導入部322A及び第2気体導入部322Bとは、送気チューブ52によって気密に接続されている。これにより、送気機構50は、気体貯留部51内に貯留されている気体を第1気体導入部322A及び第2気体導入部322Bに良好に送気することができる。
本実施形態に係る送気機構50は、送気チューブ52の途中に送気ポンプ53を備え、この送気ポンプ53によって気体貯留部51内の気体を第1気体導入部322A及び第2気体導入部322Bに送出する。送気機構50によって送出する気体の種類は、特に限定されないが、例えば、空気、窒素やアルゴン等の不活性ガスを用いることが好ましく、特に、水蒸気量が4g/m3以下である乾燥気体を用いることが好ましい。なお、乾燥気体の水蒸気量は、3g/m3以下であることがより好ましく、1g/m3以下であれば更に好ましい。
ところで、送気チューブ52と第1筒状部323A及び第3筒状部323Cとの接続方法は特に限定されないが、例えば、次のように接続することができる。図10~図12は、送気チューブ52と第1筒状部323Aとの接続方法を説明する拡大断面図である。
まずは図10に示すように、送気チューブ52として、外径が第1気体導入部322Aの内径よりも若干細く、外径が第1筒状部323Aと本体部302との間に配置されたOリング56の内径よりも若干太いものを採用する。更に、送気チューブ52の先端、換言すれば送気チューブ52の少なくともOリング56に挿入される部分には剛性を有する材料を採用する。すなわち、第1気体導入部322A内に挿入した送気チューブ52の先端部をこのOリング56に圧入する。これにより、送気チューブ52と第1気体導入部322Aとを気密に接続し、送気チューブ52をOリング56によって保持することができる。
また、送気チューブ52の外径が第1気体導入部322Aの内径よりも若干細く、送気チューブ52の先端が可撓性を有する材料である場合、図11に示すように、Z軸方向において、第1筒状部323Aの一部に、第1気体導入部322Aの内径が送気チューブ52の外径よりも若干細い小径部325を設けるようにしてもよい。この小径部325に送気チューブ52を圧入してはめ込むことで、送気チューブ52と第1気体導入部322Aとを気密に接続することができる。
また、その場合、小径部325の内径は、第1部材300側ほど狭くなるように形成されていることが好ましい。すなわち、小径部325の内面が、いわゆるテーパー状に形成されていることが好ましい。これにより、送気チューブ52を小径部325に挿入し易くなる。
また、図12に示すように、送気チューブ52として、内径が第1筒状部323Aの外径よりも若干細いものを採用し、第1筒状部323Aの外周部に送気チューブ52を装着するようにしてもよい。すなわち、第1筒状部323Aが送気チューブ52に対して圧入されるようにしてもよい。このような構成としても、送気チューブ52と第1気体導入部322Aとを気密に接続することができる。
また、気体貯留部51は、排気チューブ54によって第1気体排出部324A及び第2気体排出部324Bに接続されている。気体貯留部51と第1気体排出部324A及び第2気体排出部324Bとは、排気チューブ54によって気密に接続されている。これにより、送気機構50は、第1気体排出部324A及び第2気体排出部324Bから排出される気体を、排気チューブ54を介して気体貯留部51内に送り込む。
本実施形態に係る送気機構50は、排気チューブ54の途中に排気ポンプ55を備え、この排気ポンプ55によって第1気体排出部324A及び第2気体排出部324Bから排出される気体を気体貯留部51内に送り込む。
なお、排気チューブ54と第2筒状部323B及び第4筒状部323Dとの接続方法は特に限定されず、上述した送気チューブ52と同様に接続すればよい。
そして、本実施形態に係る記録装置1では、このような送気機構50によって、所定のタイミングで記録ヘッド10内に冷却用の気体を強制的に循環させる。すなわち、送気機構50によって、図3中に矢印で示すように、冷却用の気体を、気体供給路32を介して収容部251内に供給し、さらに気体排出路33から収容部251内の気体を外部に排出させる。
これにより、各収容部251の内部に気流が発生し、それに伴い、収容部251内に収容されている各アクチュエーターユニット230が冷却される。また、冷却用の気体が気体供給路32から収容部251にダイレクトに供給されることで、アクチュエーターユニット230がより効果的に冷却される。したがって、記録ヘッド10の温度上昇を抑制することができ、温度上昇によってインクの粘度が低下することで噴射特性が変化し、印刷品質が劣化してしまうのを抑制することができる。
ここで、各アクチュエーターユニット230は、駆動回路241(241A,241B)における温度上昇が起こり易く、この駆動回路241が収容部251内、つまり記録ヘッド10の内部に収容されている構成では、記録ヘッド10の温度上昇が特に起こり易い。
しかしながら、上記構成により収容部251内に冷却用の気体を強制的に循環させることで、駆動回路241の温度上昇を効果的に抑制することができる。したがって、駆動回路241の発熱等による記録ヘッド10の温度上昇を抑制することができる。これにより、印刷動作に関するスループットの低減を抑制することができる。
また、本実施形態では、気体供給路32及び気体排出路33と収容部251とが連通する連通部分が、供給路部材30を構成する第2部材310によって囲まれている。このため、気体供給路32を介して収容部251に供給される気体の外部への流出が規制され、収容部251に冷却用の気体をより効率的に供給することができる。したがって、駆動回路241を含むアクチュエーターユニット230をより確実に冷却することができる。
さらに、第2部材310によって収容部251内への、記録ヘッド10から噴射されたインクから発生して記録装置1内を浮遊するインクミストの侵入を抑制することができる。また、収容部251内に供給された冷却用の気体が記録ヘッド10の外部に漏れ出すことによる記録装置1内の温度変化を抑制できる。その結果、この温度変化による印刷動作への悪影響を抑制することができる。
ちなみに、第2部材310とケース250との間は、密封されていてもよいが、若干の隙間、例えば、0.3mm程度の隙間が形成されていてもよい。このような隙間が存在していることで、収容部251内の過度の圧力上昇を抑制することができる。一方で、この程度の隙間であれば、収容部251内の気体が記録ヘッド10の外部に漏れだす量は限定的であり、記録装置1内の温度変化も十分に小さく抑えられる。また、収容部251内の圧力が正圧であれば、第2部材310とケース250との間に若干の隙間が形成されていてもインクミスト侵入は抑制できる。
また、本実施形態に係る送気機構50は、冷却用の気体を循環させている。すなわち、気体貯留部51に貯留されている気体を送気チューブ52及び気体供給路32を介して収容部251内に収容した後、収容部251内の気体を気体排出路33及び排気チューブ54を介して気体貯留部51に回収し、回収した気体を再び収容部251に供給している。したがって、冷却用の気体に対するインクミストや記録ヘッド10の外部に存在する異物(例えば、紙粉等の塵芥である。)の混入を抑制することができる。つまり、異物やインクミストが混入していない気体を収容部251に供給することができる。よって、これら異物やインクミストによる記録ヘッド10の故障を抑制することができる。
特に、送気チューブ52と気体導入部322とが気密に接続され、また排気チューブ54と気体排出部324とが気密に接続されていることで、冷却用の気体に対するインクミストや外部の異物の混入をより確実に抑制することができる。また、排気チューブ54と気体排出部324とが気密に接続されているため、収容部251内に供給された気体が、記録ヘッド10の外部且つ記録装置1の内部の空間、具体的には記録ヘッド10が記録動作を行う空間に排出されるのを低減できる。そのため、記録ヘッド10の外部の空間に排出された気体に起因する、ノズル218から噴射された液体の飛翔曲がりや、記録装置1の内部の当該空間の温度に変化を抑制することができる。
なお、排気チューブ54は、必ずしも設けられていなくてもよく、収容部251内の気体は、気体排出路33を介して記録ヘッド10の外部に排出されるようにしてもよい。さらには、気体貯留部51は、必ずしも設けられていなくてもよい。ただし、その場合には、インクミストの浮遊が極力少ない領域、例えば記録装置1の不図示の筐体の外部の空間から送気チューブ52を延設して気体導入部322に接続することが好ましい。
また、本実施形態では、第1接続ユニット320Aには、第1気体導入部322Aと、第1インク供給針321Aと、第1気体排出部324Aとが、+Y側からこの順で配置されている。また第2接続ユニット320Bには、第2気体導入部322Bと、第2インク供給針321Bと、第2気体排出部324Bとが、-Y側からこの順で配置されている。つまり、各気体導入部322及び気体排出部324とインク供給針321とは、固定板233を挟んで駆動回路241とは反対側に、駆動回路241の長手方向で固定板233の表面に沿って並設されている。
本実施形態では、第1気体導入部322A、第1インク供給針321A及び第1気体排出部324Aと、第1駆動回路241Aとの間には固定板233Aが設けられているが、固定板233Aは金属材料で構成されるとともに第1駆動回路241Aと接触しているため、第1駆動回路241Aの熱は固定板233Aに熱伝導しやすい。同様に第2気体導入部322B、第2インク供給針321B及び第2気体排出部324Bと、第2駆動回路241Bとの間には固定板233Bが設けられているが、固定板233Bは金属材料で構成されるとともに第2駆動回路241Bと接触しているため、第2駆動回路241Bの熱は固定板233Bに熱伝導しやすい。
したがって、収容部251内に駆動回路241の長手方向で固定板233の表面に沿う気体の流れを発生させることで、固定板233を介して各駆動回路241を効率よく冷却することができる。また、気体導入部322及び気体排出部324とインク供給針321とが、このように並設されていることで、スペースを有効活用でき、記録ヘッド10のX軸方向における大型化を抑制できる。
また、上述のように、第1気体導入部322Aが形成された第1筒状部323A、第1インク供給針321A及び第1気体排出部324Aが形成された第2筒状部323Bが、+Y方向側から-Y方向側へこの順で配置されている。一方、第2気体導入部322Bが形成された第3筒状部323C、第2インク供給針321B及び第2気体排出部324Bが形成された第4筒状部323Dは、-Y方向側から+Y方向側へこの順で配置されている。そして、第1気体導入部322A及び第1気体排出部324Aが接続される第1収容部251Aと、第2気体導入部322B及び第2気体排出部324Bが接続される第2収容部251Bを画定する振動板212は、これら第1収容部251A及び第2収容部251Bに共通している。
このようにY軸方向の一方側に第1気体導入部322Aが配置され、Y軸方向の他方側に第2気体導入部322Bが配置されていることで、これら第1気体導入部322A及び第2気体導入部322Bから収容部251に気体が供給される際、その風圧による振動板212の応力集中を抑制できる。その結果、振動板212がケース250から剥離するのを抑制できる。また、噴射特性のばらつきも低減することができる。
ところで、ヘッドユニット100は、このような記録ヘッド10が複数個並設されて構成されている。ヘッドユニット100において、これら複数の記録ヘッド10の配置は特に限定されないが、次のように配置されていることが好ましい。
各記録ヘッド10では、上述のようにY軸方向の一方側に第1気体導入部322A及び第2気体排出部324Bが配置され、Y軸方向の他方側に第1気体排出部324Aと第2気体導入部322Bとが並設されている。
そこで、ヘッドユニット100においては、図13に示すように、隣り合う各記録ヘッド10の第1気体導入部322Aと第2気体導入部322Bとが近接し、第1気体排出部324Aと第2気体排出部324Bとが近接するように、各記録ヘッド10が、いわゆる千鳥状に配置されていることが好ましい。
第1気体導入部322A及び第2気体導入部322Bには、それぞれ接手60によって送気チューブ52が接続される。同様に、第1気体排出部324A及び第2気体排出部324Bには、それぞれ接手61によって排気チューブ54が接続される。
第1気体導入部322A及び第2気体導入部322Bが隣り合うことで近接して配置されているため、それぞれに接続される接手60,61同士を近接して配置することができる。したがって、これら第1気体導入部322A及び第2気体導入部322Bに接続される送気チューブ52を接手60に近い部分まで共通化することができる。同様に、第1気体排出部324A及び第2気体排出部324Bが隣り合うことで近接して配置されているためで、排気チューブ54を接手61に近い部分まで共通化することができる。
したがって、送気チューブ52及び排気チューブ54の使用量を減らして低コスト化を図ることができる。また、送気チューブ52及び排気チューブ54の配設も容易となり、送気チューブ52及び排気チューブ54の様々なレイアウトも可能となる。
なお、図13においては、近接して配置された第1気体導入部322A及び第2気体導入部322Bに接続される送気チューブ52、近接して配置された第1気体排出部324A及び第2気体排出部324Bに接続される排気チューブ54だけを図示しているが、送気チューブ52は、全ての第1気体導入部322A及び第2気体導入部322Bにそれぞれ接続され、排気チューブ54は、全ての第1気体排出部324A及び第2気体排出部324Bにそれぞれ接続される。
(実施形態2)
図14は、実施形態2に係る記録ヘッド10の上面図であり、図15は、図14のD-D′線に対応する断面図である。なお図14においては、配線部材239及びホルダー240の図示を省略している。また図中において実施形態1と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
図14は、実施形態2に係る記録ヘッド10の上面図であり、図15は、図14のD-D′線に対応する断面図である。なお図14においては、配線部材239及びホルダー240の図示を省略している。また図中において実施形態1と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態は、固定板233A及び固定板233Bと、第1気体排出路33A及び第2気体排出路33Bの変形例であり、それ以外の構成は実施形態1と同様である。
上述のように実施形態1に係る固定板233Aは、第1駆動回路241Aと接触し、固定板233Bは、第2駆動回路241Bと接触している(図3、4、5、7等参照)。
これに対し、本実施形態に係る固定板233Aは、図14及び図15に示すように、第1駆動回路241Aに接触しておらず、固定板233Bは、第2駆動回路241Bに接触していない。本実施形態では、各固定板233の-Z方向側の端部の位置が駆動回路241よりも+Z方向に位置する。すなわち、第1駆動回路241Aの-Y方向を向く面は、第1収容部251A内に臨み、第2駆動回路241Bの+Y方向を向く面は、第2収容部251B内に臨む。
また、上述のように実施形態1に係る第1部材300は、第1排出連通部307Aが形成された第4突出部304Dと、第2排出連通部307Bが形成された第6突出部304Fと、を備えている(図3等参照)。
これに対し、本実施形態に係る第1部材300Aには、図14及び図15に示すように、第4突出部304D及び第6突出部304Fが設けられておらず、第1排出連通部307A及び第2排出連通部307Bは、第1部材300Aの本体部302のみをZ軸方向に貫通して設けられている。
このような構成でも、図14の矢印に示すように、第1駆動回路241Aの長手方向でその表面に沿う気体の流れを発生させることができるため、効率良く第1駆動回路241Aを冷却することができる。また、第2駆動回路241Bの長手方向でその表面に沿う気体の流れを発生させることができるため、効率良く第2駆動回路241Bを冷却することができる。
また、本実施形態においても、第1収容部251A内の気体は、第1排出連通部307Aと第1気体排出部324Aとを含む第1気体排出路33A及び排気チューブ54を介して気体貯留部51に回収される。同様に、第2収容部251B内の気体は、第2排出連通部307Bと第2気体排出部324Bとを含む第2気体排出路33B及び排気チューブ54を介して気体貯留部51に回収される。
ただし、第1部材300Aには、第4突出部304D及び第6突出部304Fが設けられておらず、第1収容部251Aと第1排出連通部307Aとの間、第2収容部251Bと第2排出連通部307Bとの間には空間330が存在する。
したがって、第1収容部251A内の気体は、この空間330に排出された後、第1排出連通部307Aと第1気体排出部324Aとを含む第1気体排出路33A及び排気チューブ54を介して気体貯留部51に回収される。同様に、第2収容部251B内の気体は、この空間330に排出された後、第2排出連通部307Bと第2気体排出部324Bとを含む第2気体排出路33B及び排気チューブ54を介して気体貯留部51に回収される。
また、第4突出部304Dが設けられていないため、図14の一点鎖線で示された矢印のように、第1供給連通部306Aの第1収容部251A側の開口から空間330を通じて第1排出連通部307Aへ向かう気体の流れも発生している。この気体の流れによって、第1液体供給路31Aを構成する第1貫通孔305A内のインクを冷却することができ、インクの粘度の低下をより抑制することができる。また、第6突出部304Fが設けられていないため、図14の一点鎖線で示された矢印のように、第2供給連通部306Bの第2収容部251B側の開口から空間330を通じて第2排出連通部307Bへ向かう気体の流れも発生している。この気体の流れによって、第2液体供給路31Bを構成する第2貫通孔305B内のインクを冷却することができ、インクの粘度の低下をより抑制することができる。
なお、第2部材310は、ケース250と第1部材300との間に、その周りを囲むように設けられており、第1収容部251Aと第1排出連通部307Aとの間、第2収容部251Bと第2排出連通部307Bとの間に形成された空間330は、第2部材310によって実質的に塞がれている。したがって、この空間330は、第1気体排出路33A及び第2気体排出路33Bの一部を構成するとも言える。
(実施形態3)
図16は、実施形態3に係る記録ヘッド10の上面図である。なお図中において上述の実施形態と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
図16は、実施形態3に係る記録ヘッド10の上面図である。なお図中において上述の実施形態と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態に係る第1部材300Bは、第1供給連通部306Aが形成された第3突出部304C及び第2供給連通部306Bが形成された第5突出部304Eが、実施形態1と同様に、Y軸方向においてその先端部が供給路部材30の中央側に近づくように傾斜して設けられている。さらに、第1部材300Bの第3突出部304C及び第5突出部304Eは、図16に示すように、X軸方向においてもその先端部が供給路部材30の中央側、つまり液体供給路31側に近づくように傾斜して設けられている。
そして、第1駆動回路241Aは、第3突出部304Cに形成された第1供給連通部306Aの延長線上に配置されている。同様に、第2駆動回路241Bは、第5突出部304Eに形成された第2供給連通部306Bの延長線上に配置されている。
このような構成により、冷却用の気体を第1収容部251A及び第2収容部251Bに供給する際、冷却用の気体が第1駆動回路241A及び第2駆動回路241B付近に送り込まれるため、これら第1駆動回路241A及び第2駆動回路241Bの温度上昇をより確実に抑制することができる。なお、実施形態1と同様に駆動回路241と固定板233とが接触している場合、つまり、供給連通部306と駆動回路241との間に固定板233が介在する場合であっても、固定板233が10.0W/m・K以上の材料であれば、駆動回路241の熱は固定板233へ容易に熱伝導されるため、同様に効果を奏する。
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
例えば、上述の実施形態では、気体供給路32を構成する供給連通部306及び気体排出路33を構成する排出連通部307が、供給路部材30に、Z軸方向に対して傾斜して設けられた構成を例示したが(図4参照)、これら供給連通部306及び排出連通部307は、必ずしもZ軸方向に対して傾斜していなくてもよく、例えば、図17に示すように、Z軸方向に平行する方向及びZ軸方向に対して直交する方向に延設されていてもよい。
図17に示す例では、供給路部材30Aは、Z軸方向に積層されて第1板状部材341、第2板状部材342及び第3板状部材343と、第1板状部材341上に装着される接続ユニット320と、を備えている。なお図17において、供給路部材30A以外の構成は、実施形態1と同様であり、第1接続ユニット320A及び第2接続ユニット320Bは、第1板状部材341上に搭載されている。
そして、例えば、第1供給連通部306Aは、第1気体導入部322Aに対応して設けられて第1板状部材341及び第2板状部材342をZ軸方向に貫通する第1供給貫通部351と、第1収容部251Aに対応して設けられて第3板状部材343をZ軸方向に貫通する第2供給貫通部352と、第3板状部材343の第2板状部材342側の面に設けられて第1供給貫通部351と第2供給貫通部352とを繋ぐ供給溝部353と、で構成されている。
また、例えば、第2排出連通部307Bは、第2気体排出部324Bに対応して設けられて第1板状部材341及び第2板状部材342をZ軸方向に貫通する第1排気貫通部361と、第2収容部251Bに対応して設けられて第3板状部材343をZ軸方向に貫通する第2排気貫通部362と、第3板状部材343の第2板状部材342側の面に設けられて第1排気貫通部361と第2排気貫通部362とを繋ぐ排気溝部363と、で構成されている。
勿論、供給路部材30Aをこのような構成とした場合でも、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
また、上述した実施形態では、供給路部材30に第1気体排出路33A及び第2気体排出路33Bが形成された構成を例示したが、供給路部材30に第1気体排出路33A及び第2気体排出路33Bが形成されていない構成であってもよい。この場合、例えば、第1部材300と第2部材310の間の隙間、ケース250と第2部材310の間の隙間、及び、挿通孔303のうち少なくとも1つから、気体供給路32から収容部251に供給された冷却用の気体を記録ヘッド10の外部へ排出する構成にしてもよい。このような構成であっても、記録ヘッド10の内部に収容された駆動回路241を冷却することができる。
また、上述した実施形態では、圧力室に圧力変化を生じさせる駆動素子として、圧電体と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電アクチュエーターを用いて説明したが、記録ヘッドがその内部に駆動回路を収容する構成であれば、駆動素子は、特に限定されるものではない。駆動素子は、例えば、電極及び圧電材料を成膜及びリソグラフィー法により積層形成した薄膜型、グリーンシートを添付する等の方法により形成される圧膜型などの撓み振動型の圧電アクチュエーターを用いることができる。また、駆動素子として、各圧力室に対応して設けられた発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズルから液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズルから液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用することもできる。
また、上述した実施形態では、インクジェット式記録装置として、記録ヘッドがキャリッジに搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、インクジェット式記録装置は、この構成に限定されるものではない。インクジェット式記録装置は、例えば、記録ヘッドが固定されて、紙等の記録シートを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、いわゆるライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
なお、上述の実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを、また液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドや液体噴射装置にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレイ、FED(電界放出ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。また本発明は、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。
1…記録装置、2…液体容器、3…制御ユニット、4…搬送機構、4a…搬送ローラー、5…移動機構、6…搬送体、7…搬送ベルト、10…記録ヘッド、20…ヘッド本体、30,30A…供給路部材、31…液体供給路、32…気体供給路、33…気体排出路、50…送気機構、51…気体貯留部、52…送気チューブ、53…送気ポンプ、54…排気チューブ、55…排気ポンプ、56…Oリング、60,61…接手、100…ヘッドユニット、210…流路ユニット、211…流路形成基板、212…振動板、213…ノズルプレート、214…圧力室、215…隔壁、216…マニホールド、217…個別流路、218…ノズル、219…ノズル連通孔、220…弾性膜、221…支持板、222…島部、223…薄肉部、224…コンプライアンス部、230…アクチュエーターユニット、231…圧電アクチュエーター、232…圧電アクチュエーター形成部材、233…固定板、234…圧電体、235…個別内部電極、236…共通内部電極、237…スリット、238…配線部材、239…配線部材、240…ホルダー、241…駆動回路、250…ケース、251…収容部、252…隔壁、253…液体導入路、300…第1部材、301…装着部、302…本体部、303…挿通孔、304…突出部、305…貫通孔、306…供給連通部、307…排出連通部、310…第2部材、320…接続ユニット、321…インク供給針、322…気体導入部、323…筒状部、324…気体排出部、325…小径部、330…空間、341…第1板状部材、342…第2板状部材、343…第3板状部材、351…第1供給貫通部、352…第2供給貫通部、353…供給溝部、361…第1排気貫通部、362…第2排気貫通部、363…排気溝部、S…媒体
Claims (12)
- 複数の駆動素子のうちノズルから液体を噴射するための駆動信号を供給する駆動素子を選択するスイッチング素子を含む第1駆動回路と、
前記第1駆動回路を収容する空間である第1収容部を画定するケースと、
前記第1収容部に連通し気体を前記第1収容部へ供給するための第1気体供給路と、
を備える、
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 前記第1収容部に連通し、前記第1収容部内の気体を外部に排出するための第1気体排出路を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の液体噴射ヘッド。 - 外部から液体が供給される第1液体供給路を備え、
前記第1気体供給路、前記第1液体供給路及び前記第1気体排出路は、前記第1駆動回路の長手方向に沿ってこの順に配置される、
ことを特徴とする請求項2に記載の液体噴射ヘッド。 - 複数の駆動素子のうちノズルから液体を噴射するための駆動信号を供給する駆動素子を選択するスイッチング素子を含む第2駆動回路を備え、
前記ケースは、前記第1収容部とは隔壁を介して配置されて前記第2駆動回路を収容する空間である第2収容部を画定し、
前記第2収容部に連通し、外部からの気体を前記第2収容部へ供給するための第2気体供給路と、
前記第2収容部に連通し、前記第2収容部内の気体を外部に排出するための第2気体排出路と、
外部から液体が供給される第2液体供給路と、
を備え、
前記第2気体供給路、前記第2液体供給路及び前記第2気体排出路が配置される方向は、前記第1気体供給路、前記第1液体供給路及び前記第1気体排出路が配置される方向とは逆方向である、
ことを特徴とする請求項3に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記第1収容部及び前記第2収容部を画定し、前記第1収容部及び前記第2収容部に共通する振動板を備える、
ことを特徴とする請求項4の液体噴射ヘッド。 - 前記ケースに固定されて前記第1気体供給路の少なくとも一部が形成される第1部材と、
前記第1収容部及び前記第1気体供給路と前記第1収容部とを連通させる連通部分を囲むように前記第1部材と前記ケースとの間に配置される第2部材と、
を備える、
ことを特徴とする請求項1~5の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記第1気体供給路は、外部から気体が導入される入口部分を構成する第1気体導入部と、前記第1気体導入部と前記第1収容部とを繋ぐ第1供給連通部と、を有し、
前記第1供給連通部は、前記第1気体導入部の延在方向に対して傾斜して設けられ、
前記第1駆動回路は、前記第1供給連通部の延長線上に配置されている、
ことを特徴とする請求項1~6の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。 - 請求項1~7の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドと、
前記第1気体供給路に接続されて前記第1気体供給路に気体を送出する送気機構と、を備える、
ことを特徴とする液体噴射装置。 - 前記送気機構は、前記第1気体供給路へ送出する気体を貯留する気体貯留部を有する、
ことを特徴とする請求項8に記載の液体噴射装置。 - 前記気体貯留部と前記第1気体供給路とは、気密に接続されている、
ことを特徴とする請求項9に記載の液体噴射装置。 - 前記液体噴射ヘッドは、前記第1収容部に連通し、前記第1収容部内の気体を外部に排出するための第1気体排出路を備え、
前記送気機構は、前記第1気体供給路と共に前記第1気体排出路に接続され、
前記気体貯留部は、前記第1気体供給路へ送出する気体および前記第1収容部から前記第1気体排出路を介して排出された気体を貯留する
ことを特徴とする請求項9又は10に記載の液体噴射装置。 - 前記第1気体排出路と前記気体貯留部とは、気密に接続されている、
ことを特徴とする請求項11に記載の液体噴射装置。
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