JP6256130B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

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本発明は、例えばプリンター等の液体吐出装置に関する。
プリンターヘッド(以下、ヘッドという。)を駆動する駆動制御部が、ヘッドと共にキャリッジに搭載されている構成のプリンターが知られている。以下、このような態様のプリンターにおいて、キャリッジとその搭載物を除く部分を「本体部」という。
上述した構成のプリンターでは、その本体部側からキャリッジ側へ印刷信号を伝送する必要があるため、本体部とキャリッジとは、屈曲性の高いフレキシブルフラットケーブル(以下、FFC(Flexible Flat Cable)という。)で連結されている。このFFCは、本体部の電源ユニットから、キャリッジの駆動制御部への電力供給にも用いられる。
ここでキャリッジは、例えば主走査方向に移動する部材であるため、その移動の際に、FFCが機構上の物理的障害となり易い。また、FFCを通じて印刷信号等の制御信号にノイズが乗り易い。これらの問題が存在するため、FFCを用いずに液体吐出装置を構成する技術が望まれている。
上述した事情から、特許文献1には、キャリッジを往復移動させるタイミングベルトを金属等の導電性物質で構成し、タイミングベルトとプーリーとを介してキャリッジの駆動制御部に電力供給を行う液体吐出装置が提案されている。また、この特許文献1に提案されている液体吐出装置では、制御信号については無線通信技術を用いてキャリッジに供給する。
特開2011−46118号公報
電力は電圧と電流との積で算出されるところ、電力を伝送するには、電力を発生する電力源から負荷に向かって電流を流し込む給電経路と、負荷から電力源へ戻りの電流が流れる放電経路とが必要となる。なお、プリンターにおいてヘッドからインクを吐出させるために圧電素子を用いる構成を採る場合、圧電素子は充電と放電とによって変位する素子であるので、ヘッドの駆動制御部への給電経路は、圧電素子への充電経路でもある。
上述した特許文献1で開示された液体吐出装置のタイミングベルトは、導電性物質で構成された一の導電体であるため、給電経路及び放電経路のいずれか一方の経路としてしか機能しない。従って、別途もう一つの導電経路を設ける必要がある。実際に、特許文献1には、キャリッジを支持するガイドレール等を導電経路として用いることが提案されている。
なお、特許文献1に開示されているような導電性物質で構成されたタイミングベルトを用いる場合、通電中のタイミングベルトにミスト化したインク等の異物が付着した場合、短絡による発熱等の危険性がある。また、タイミングベルトにおいて静電気放電(Electro Static Discharge;ESD)と称される放電現象に起因する静電気ノイズが生じた場合、キャリッジへ供給する電力に変動が生じ、電子回路たる駆動制御部の動作が影響を受けてしまう可能性がある。そして、これらの事象が生じる可能性は、低減されることが望ましい。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、FFCを用いずに本体部からキャリッジへ電力を供給可能な液体吐出装置を提供することを目的とする。
以上の課題を解決するために、本発明に係る液体吐出装置の一態様は、充電と放電とによって変位する圧電素子と、内部に液体が充填され、前記圧電素子の変位により、前記内部の圧力が増減されるキャビティと、前記キャビティに連通し、前記キャビティ内の圧力の増減により前記液体を液滴として吐出するノズルと、を備えるヘッドユニットと、前記ヘッドユニットが設置されたキャリッジと、前記圧電素子を充電するための電力を供給する電力源と、前記電力源が配置された回路基板と、第1プーリーと、第2プーリーと、前記第1プーリーと前記第2プーリーとに掛けられ、前記キャリッジが接続されたベルトと、を備え、前記ベルトは、前記回路基板から前記圧電素子に充電を行うための充電経路の一部と、前記圧電素子から前記回路基板に放電を行うための放電経路の一部と、を含み、前記第1プーリーは、前記ベルトが掛けられた外周面において、その幅方向における一方端部側から中央部側へ向かって、前記第1プーリーの回転軸との距離が変化する第1傾斜面と、前記幅方向における他方端部側から中央部側へ向かって、前記第1プーリーの回転軸との距離が変化する第2傾斜面と、を備え、前記第1傾斜面は、前記ベルトにおける前記充電経路に前記電力を伝達する第1部材を備え、前記第2傾斜面は、前記ベルトにおける前記放電経路に電気的に接続される第2部材を備える、ことを特徴とする。
この態様によれば、ベルトに充電経路と充電経路とを備えさせることができ、ベルトによる電力伝送が可能になる。従って、液体吐出装置において、例えばFFCを用いることなく、本体部側からキャリッジ側のヘッドユニットへ電力を供給することができる。また、ベルトが充電経路及び放電経路のいずれか1つの経路としてしか機能しない場合と比べて、より簡略な構成が実現する。
さらに、第1プーリーのうちベルトが掛けられる外周面は第1傾斜面と第2傾斜面とを含むため、ベルトが第1プーリーの厚み方向にずれようとした場合に、ベルトと第1プーリーとが係合するため、第1プーリーの厚み方向(外周面の幅方向)へのベルトの位置ずれが抑制される。従って、充電経路と放電経路との接触による短絡が抑制される。
本発明に係る液体吐出装置の他の態様は、上述した液体吐出装置の一態様において、前記第1プーリーは、前記第1部材及び前記第2部材の電気抵抗率よりも低い電気抵抗率の第3部材を備え、前記第3部材は、前記第1部材と前記第2部材との間に設けられている、ことを特徴とする。
この態様によれば、第1プーリーにおける充電経路を構成する第1部材と、放電経路を構成する第2部材との間に、それらより電気抵抗率が低い第3部材を配置することで、導電経路以外に電流が流れることを適切に阻止できる。
本発明に係る液体吐出装置の他の態様は、上述した液体吐出装置の一態様において、前記第1部材は、前記中央部との距離よりも、前記一方端部との距離の方が短く、前記第2部材は、前記中央部との距離よりも、前記他方端部との距離の方が短い、ことを特徴とする。
この態様によれば、充電経路と放電経路との間の距離が短くなりすぎないため、それらの接触による短絡が、より発生しにくくなる。
本発明に係る液体吐出装置の他の態様は、上述した液体吐出装置の一態様において、前記第1傾斜面は、前記一方端部側から前記中央部側へ向かって、前記第1プーリーの回転軸との距離が減少し、前記第2傾斜面は、他方端部側から前記中央部側へ向かって、前記第1プーリーの回転軸との距離が減少し、前記中央部において、前記第1傾斜面と前記回転軸との距離は、前記第2傾斜面と前記回転軸との距離と略一致する、ことを特徴とする。
この態様によれば、第1プーリーの外周面は断面略V字形状となるため、当該外周面に掛けられたベルトが、第1プーリーの外周面上で蛇行しにくくなる。
本発明に係る液体吐出装置の他の態様は、上述した液体吐出装置の一態様において、前記第1部材または前記第2部材は、前記第1プーリーの外周面に形成された溝部に設けられ、前記ベルトにおける前記充電経路または前記放電経路は、前記溝部に挿入される突出形状に形成されている、ことを特徴とする。
この態様によれば、突出形状に形成されたベルトの充電経路または放電経路が、第1プーリーの外周面に形成された溝部に挿入されるため、当該外周面に掛けられたベルトが、第1プーリーの外周面上で蛇行しにくくなる。
本発明に係る液体吐出装置の駆動方法の一態様は、充電と放電とによって変位する圧電素子と、内部に液体が充填され、前記圧電素子の変位により、前記内部の圧力が増減されるキャビティと、前記キャビティに連通し、前記キャビティ内の圧力の増減により前記液体を液滴として吐出するノズルと、を備えるヘッドユニットと、前記ヘッドユニットが設置されたキャリッジと、前記圧電素子を充電するための電力を供給する電力源と、前記電力源が配置された回路基板と、第1プーリーと、第2プーリーと、前記第1プーリーと前記第2プーリーとに掛けられると共に前記キャリッジが接続され、且つ、前記回路基板から前記圧電素子に充電を行う充電経路の少なくとも一部と、前記圧電素子から前記回路基板に放電を行う放電経路の少なくとも一部とを含むベルトと、前記第1プーリーのうち前記ベルトが掛けられた外周面に設けられ、該外周面の幅方向における一方端部側から中央部側へ向かって、前記第1プーリーの回転軸との距離が変化する第1傾斜面と、前記第1プーリーのうち前記外周面に設けられ、前記外周面の幅方向における他方端部側から中央部側へ向かって、前記第1プーリーの回転軸との距離が変化する第2傾斜面と、を備える液体吐出装置の駆動方法であって、前記第1プーリーの前記第1傾斜面に設けられた導電性を有する第1部材から、前記ベルトにおける前記充電経路に前記電力を供給して前記圧電素子に充電を行うと共に、前記ベルトにおける放電経路から、前記第2傾斜面に設けられた導電性を有する第2部材を介して前記圧電素子から前記回路基板に放電を行うステップと、前記充電と前記放電とによって変位する前記圧電素子によって、前記ノズルから前記液体を液滴として吐出させるステップと、を有することを特徴とする。
この態様によれば、ベルトに充電経路と充電経路とを備えさせることができ、ベルトによる電力伝送が可能になる。従って、液体吐出装置において、例えばFFCを用いることなく、本体部側からキャリッジ側のヘッドユニットへ電力を供給することができる。また、ベルトが充電経路及び放電経路のいずれか1つの経路としてしか機能しない場合と比べて、より簡略な構成が実現する。
さらに、第1プーリーのうちベルトが掛けられる外周面は第1傾斜面と第2傾斜面とを含むため、ベルトが第1プーリーの厚み方向にずれようとした場合に、ベルトと第1プーリーとが係合するため、第1プーリーの厚み方向(外周面の幅方向)へのベルトの位置ずれが抑制される。従って、充電経路と放電経路との接触による短絡が抑制される。
プリンターのシステム構成を示すブロック図。 プリンターの内部構成を示す斜視図。 図2に示すプリンターの側面断面図。 ヘッドにおけるノズルの配列を示す図。 ヘッドユニットが備えるヘッド駆動回路の説明図。 原駆動信号発生部の入出力関係を示す図。 原信号ODRV、印刷信号PRT(i)、及び、駆動信号DRV(i)の波形の一例を示す図。 本体部側(電源ユニット)からキャリッジ側(ヘッド駆動回路)への電力供給の一態様を示す模式図。 タイミングベルトの断面図。 第1プーリーを回転軸を含む平面で切断した断面の一部を示す図。 第2プーリーを回転軸を含む平面で切断した断面の一部を示す図。 変形例におけるタイミングベルトの断面図。 変形例における第1プーリーを回転軸を含む平面で切断した断面の一部を示す図。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。ただし、各図において、各部の寸法及び縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、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るものではない。
以下、本実施形態に係る液体吐出装置として、シリアル式のインクジェットプリンター(以下、プリンターという。)を例として説明する。
図1はプリンター1のシステム構成を示すブロック図である。図2はプリンター1の内部構成を示す斜視図である。図3は図2に示すプリンターの側面断面図である。
プリンター1は、筐体3と、電源ユニット5と、コントローラー10と、搬送ユニット20と、キャリッジ32と、ヘッドユニット40と、検出器群50とを有する。そして、プリンター1は、例えば、外部装置であるコンピューター110に接続して使用される。
すなわち、プリンター1は、コンピューター110から送信された印刷データを受信すると、コントローラー10によって各部を制御し、記録用紙(以下、用紙という。)Sに画像を形成する。その際、プリンター1内の状況は検出器群50により監視され、その検出結果に基づいて、コントローラー10が各部を制御する。
筐体3は、各構成部材を収容する箱体と、その内側に設けられた金属等の導電性材料から成るメカフレーム3aとを備える。
電源ユニット5は、筐体3に対して固設されている。この電源ユニット5は、電気コード等を介して家庭用ACコンセント等に接続され、これにより42V等のDC電源として機能し、各部に電力を供給する。電源ユニット5は、電力供給用の出力端子として42Vの正極端子と、メカフレーム3aを介して電気的に接地されたグランド端子と、を備える。
なお、電源ユニット5が備える出力端子は必ずしも正極端子でなくともよく、レベルが負極性電位となる電源信号を出力する負極端子であってもよい。つまり、電源ユニット5は、レベルが所定電位(例えば電源電位(VDD)レベル)となる第1電源信号と、レベルが所定電位とは異なる基準電位(例えばグランド(GND)レベル)となる第2電源信号とを出力する出力端子を備えていればよい。この電源ユニット5は、ヘッドユニット40のノズルから液体を吐出させる為の電力を供給する電力源として機能する。
本実施形態では、ヘッドユニット40のノズルから液体(インク滴)を吐出させるために圧電素子を用いるところ、圧電素子は充電と放電とによって変位する素子であるので、ヘッドユニット40(ヘッド駆動回路61)への給電経路は、圧電素子への充電経路でもある。
電力は電圧と電流との積(電力P[W]=電圧E[V]・電流I[A])で算出されるところ、電力を伝送するには、電力を発生する電力源から負荷に向かって電流を流し込む給電経路と、負荷から電力源へ戻りの電流が流れる放電経路とが必要となる。
すなわち、電源ユニット5は給電経路及び放電経路を介して負荷に電気的に接続され、電源ユニット5は給電経路及び放電経路に電源電圧を印加する。より具体的には、給電経路に第1電源信号を供給し、放電経路に第2電源信号を供給することによって、第1電源信号と第2電源信号の電位差として与えられる電源電圧を給電経路及び放電経路に印加する。
本実施形態において、「電力を供給」とは、給電経路及び放電経路に電源電圧を印加すること、給電経路及び放電経路の少なくとも一方に電源信号を供給することを含む概念である。
コントローラー10も、筐体3に対して固設されている。そして、コントローラー10は、インターフェース部11と、CPU12と、メモリー13と、ユニット制御回路14と、送信機17とを有する。インターフェース部11は、コンピューター110とプリンター1との間でデータの送受信を行う。CPU12は、プリンター1全体の制御を行う演算処理装置であり、ユニット制御回路14を介して各部を制御する。メモリー13は、CPU12のプログラムを格納する領域や作業領域等を確保する。送信機17は、後述する印刷信号PRT等の種々の信号を無線送信する。
搬送ユニット20は、用紙Sを印刷可能な位置に送り込むとともに、印刷時に搬送方向に所定の搬送量で用紙Sを搬送するものであり、図2及び図3に示すように給紙ローラー21と、搬送モーター22と、搬送ローラー23と、プラテン24と、排紙ローラー25と、を有する。給紙ローラー21は、印刷すべき用紙Sを搬送ローラー23の位置まで送る。
そして、搬送ローラー23の方へ送られた用紙Sの先端を、図1に示す検出器群50の一つである紙検出センサー51が検出すると、コントローラー10は搬送ローラー23を回転させ、用紙Sを印刷開始位置に位置決めする。
用紙Sが印刷開始位置に位置決めされたとき、ヘッド41の下面41aの少なくとも一部のノズルは、用紙Sと対向している。プラテン24は、ヘッド41の下面41aと対向可能な位置に設けられ、印刷中の用紙Sを下方から支持する。
キャリッジ32には、ヘッドユニット40と、受信機37とが設けられている。
キャリッジ32は、筐体3に固定されたガイドレール36によって支持されると共に案内され、図2に示す搬送方向と交差する方向(キャリッジ移動方向)に往復移動する。具体的には、キャリッジ32は、筐体3に設けられたキャリッジモーター33を動力源とし、タイミングベルト35の一部が固定され、該タイミングベルト35の送り出しによって移動する。
キャリッジ32の支持部として機能するガイドレール36は、例えば、キャリッジ32の移動方向を長手方向(軸方向)とする略柱状部材(軸体)である。ここでキャリッジ32には、その移動方向に貫通する貫通孔が形成されており、その貫通孔にガイドレール36は挿通される。キャリッジ32は、ガイドレール36によって支持されると共に案内され、図3に示すキャリッジ移動方向に往復移動する。
タイミングベルト35は、図2に示すように第1プーリー34aと第2プーリー34bとに掛けられ(掛け渡され)ており、それらを介してキャリッジモーター33の駆動力がタイミングベルト35に伝達されて送り出される。
ここでタイミングベルト35の一部はキャリッジ32に固定されているため、キャリッジモーター33によって第2プーリー34bが回転駆動されてタイミングベルト35が送り出されると、キャリッジ32がキャリッジ移動方向に移動する。すなわち、ヘッド41が用紙Sに対してキャリッジ移動方向に移動する。
なお、タイミングベルト35の詳細な構成は、図9を参照して後述する。
受信機37は、コントローラー10の送信機17から無線送信された信号を受信してヘッドユニット40のヘッド駆動回路61へ供給する。具体的には、受信機37が受信する信号は、例えば印刷信号PRTや原信号生成用パラメーター(後述)等の、ヘッドユニット40のヘッド41を駆動するための制御信号である。
ヘッドユニット40は、用紙(記録媒体)Sにインク滴を吐出するためのヘッド41と、ヘッド41のノズルNからインク滴を吐出すべくヘッド41を駆動するヘッド駆動回路61(図5参照)とを備え、キャリッジ32に搭載されている。
ヘッド41は、充電と放電とによって変位する圧電素子と、キャビティと、ノズルとを備える。キャビティは、内部に液体(インク)が充填され、圧電素子の変位により、内部の圧力が増減される。ノズルは、キャビティに連通しており、キャビティ内の圧力の増減により、キャビティ内部の液体(インク)を液滴として吐出する。
ヘッド41の下面41aには、ノズルNが複数設けられ、各ノズルNには、インクが入ったインク室と、インク室の容量を変化させてインク滴を吐出するための駆動素子として圧電素子とが設けられている。そして、ヘッド駆動回路61が、印刷信号PRT等に基づいて圧電素子を駆動することにより、インク滴が吐出される。
検出器群50には、リニア式エンコーダー52(図2参照)やロータリー式エンコーダー53(図3参照)等が含まれる。リニア式エンコーダー52は、キャリッジ32の位置を検出する。ロータリー式エンコーダー53は、搬送ローラー23の回転量を検出する。
このような構成のプリンター1では、キャリッジ移動方向に沿って移動するヘッド41からインク滴を断続的に吐出させ、用紙S上にドットを形成するドット形成動作と、用紙Sを搬送方向に搬送する搬送動作と、を交互に繰り返す。そうすることで、先のドット形成動作により形成されたドット列(ラスタライン)とは搬送方向の異なる位置にドット列が形成され、これにより用紙S上に画像が完成する。
なお、このプリンター1は双方向印刷を行うこともでき、つまり、キャリッジ移動方向の往路及び復路において用紙Sに向けてインク滴を吐出して画像を形成することも可能である。その場合には、往路と復路とのドット形成動作の間に、用紙Sの搬送動作が行われる。
図4は、ヘッド41におけるノズルの配列を示す図である。ヘッド41の下面41aには、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の色毎にそれぞれ複数(例えば180ヶ)のノズル♯1〜♯nを含むノズル列411が設けられている。ノズル列411に含まれるノズル♯1〜♯nは、用紙Sの搬送方向に沿って所定のノズルピッチP(例えば180dpi)で直線状に整列されている。また、それらノズル列411は、相互にキャリッジ移動方向に間隔を隔てて平行に配置されている。
図5は、ヘッドユニット40が備えるヘッド駆動回路61の説明図である。同図において二点鎖線で囲まれた部材が、ヘッド駆動回路61に含まれる部材である。このヘッド駆動回路61は、例えばヘッドユニット40の各部を駆動制御する回路基板61aであり、キャリッジ32内に配置され、原駆動信号発生部63と駆動信号整形部65とを備えている。なお、何れも例えば電気回路で構成される。
ヘッド駆動回路61は、各ノズル列411ごと、即ちブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)およびイエロ(Y)の各色のノズル列411ごとに設けられている。また、各ノズルごとにピエゾ素子の駆動が行われる。同図中において、各信号名の末尾に付された括弧内の数字は、当該信号が供給されるノズルの番号を示している。
各ノズルが備えるピエゾ素子は、その両端に設けられた電極間に所定時間幅の電圧が印加されると、電圧の印加時間に応じて伸張し、インクの流路の側壁を変形させる。これによって、インクの流路の体積がピエゾ素子の伸縮に応じて収縮し、この収縮分に相当するインク量が、インク滴となって各色の各ノズル♯1〜♯180から吐出される。
図5に示すように、第1プーリー34a、第2プーリー34b、及びタイミングベルト35は、キャリッジ32に搭載されたヘッド駆動回路61(図5参照)に給電するための給電系統としても機能する。これらの部材の詳細な構成等については後述する。
図6に示すように、原駆動信号発生部63には、原信号ODRVの波形形状等を規定する原信号生成用パラメーターが入力される。この原信号生成用パラメーターに基づいて、原駆動信号発生部63は、各ノズル#1〜#nに共通して用いられる原信号ODRVを生成する。ここでは、この原信号ODRVは、一画素分の期間内(キャリッジ32が一画素の間隔を横切る時間内)において、図7に示すように、第1パルスW1と第2パルスW2の2つのパルスを含む信号である。
他方、駆動信号整形部65には、図6に示すように、原駆動信号発生部63から原信号ODRVが入力されると共に、印刷データに基づいて印刷信号PRTが入力される。印刷信号PRTは、一画素に対して割り当てられている画素データに対応した信号である。つまり、印刷信号PRTは、印刷データに含まれる画素データに応じた信号である。
駆動信号整形部65は、各ノズル(i)に対応する印刷信号PRT(i)に基づいて、ノズル(i)毎に原信号ODRVを遮断したり通過させたりする。例えば、図7に示すように、印刷信号PRT(i)が2ビット信号で『00』の場合には、原信号ODRVの両パルスW1,W2を遮断し、また、印刷信号PRT(i)が同『01』の場合には、パルスW1のみを遮断してパルスW2は通過させ、印刷信号PRT(i)が同『10』の場合には、パルスW2のみを遮断してパルスW1は通過させ、印刷信号PRT(i)が同『11』の場合には、両パルスW1,W2を通過させる。
そして、駆動信号整形部65は、通過させたパルスを駆動信号DRV(i)として、各ノズル(i)のピエゾ素子に向けて出力する。各ノズル(i)のピエゾ素子は、駆動信号整形部65からの駆動信号DRV(i)に基づいて駆動してインク滴の吐出を行う。
以下、ヘッド駆動回路61への給電系統について説明する。ヘッド駆動回路61は例えば電気回路等によって構成され、供給された電力で作動する。
ヘッド駆動回路61の回路基板はキャリッジ32に設けられている。従来のプリンターでは本体部側の電源ユニットとキャリッジ側の回路基板とはFFCによって接続され、このFFCを介して電源ユニットから回路基板61aに電力が供給される。なお、従来のプリンターでは、FFCは、電力の他に制御信号等も本体部側(コントローラ)からキャリッジ側(ヘッド駆動回路)へ供給する。
一方、本実施形態に係るプリンター1は、以下説明する態様で本体部側(電源ユニット5)からキャリッジ32側(ヘッド駆動回路61)へ電力を供給することで、FFCを不用としている。
図8は、本体部側(電源ユニット5)からキャリッジ32側(ヘッド駆動回路61)への電力供給の一態様を示す模式図である。図9は、タイミングベルト35を厚さ方向に切断した断面を示す図である。図10は、第1プーリー34aを回転中心軸(以降、「回転軸」という。)を含む平面で切断した断面の一部(軸部材229を境にして一方側)を示す図である。
本実施形態に係るプリンター1では、キャリッジ32の移動に係る第1プーリー34a、第2プーリー34b、及びタイミングベルト35を、ヘッド駆動回路61への給電系統として併用する。
図2及び図8に示すように、一方のプーリー(本例では第1プーリー34a)は、キャリッジ32の往復移動経路の一端に設けられている。他方のプーリー(本例では第2プーリー34b)は、同往復移動経路の他端に設けられたキャリッジモーター33の軸部材229に同芯に固定されている。
なお、本例では説明の便宜上、第2プーリー34bをキャリッジモーター33の駆動回転軸33bに固定する構成としているが、第1プーリー34aをキャリッジモーター33の駆動回転軸33bに固定してもよい。また、第1プーリー34aと第2プーリー34bとの両方に対して各々キャリッジモーター33を設けて駆動回転軸33bを固定し、何れか一方のプーリーを駆動するように、キャリッジモーター33を適宜切り替えてもよい。
これら一対のプーリー34a,34bには無端のタイミングベルト35が掛け回されていると共に、タイミングベルト35の一部には、接続部を介してキャリッジ32が接続(固定)されている。この接続部は、例えばキャリッジ32側に固設された一対の把持部材であり、この把持部材がタイミングベルト35の一部を挟み込むことにより、タイミングベルト35とキャリッジ32とは相対移動不能に物理的に連結されている。よって、タイミングベルト35を介してキャリッジモーター33の駆動力がキャリッジ32に伝達され、これによりキャリッジ32が往復移動される。
タイミングベルト35は、いわゆる絶縁性材料(非導電性材料)から成ると共に、図9に示すように互いに離間して設けられた導電部位である給電部材101vと、放電部材101gとを備える。
ここで、タイミングベルト35の幅方向における略中央位置Cを境にして一方(図9において符号35−1が付された方)を「第1領域」と称し、他方(図9において符号35−2が付された方)を「第2領域」と称する。また、タイミングベルト35のうち第1プーリー34a及び第2プーリー34bと接触する側の面(図9において符号B1,B2が付された面)を「裏面」と称する。
タイミングベルト35の第1領域35−1においては、タイミングベルト35の厚みが、タイミングベルト35の幅方向における略中央位置Cから端部側へ向かって薄くなっていくように裏面B1が形成されている。同様に、タイミングベルト35の第2領域35−2においては、タイミングベルト35の厚みが、タイミングベルト35の幅方向における略中央位置Cから端部側へ向かって薄くなっていくように裏面B2が形成されている。
より詳細には図9に示すように、裏面B1,B2は、第1プーリー34a/第2プーリー34bの回転軸に係る軸方向adに対して、角度θだけ傾いた面として形成されている。
このようにタイミングベルト35の裏面B1,B2を傾斜面として形成することで、同様に傾斜面として形成された第1プーリー34a及び第2プーリー34bの外周面に対して、タイミングベルト35の裏面Bが適切に接触(望ましくは当接)可能になる。
そして、給電部材101vは、第1領域35−1における傾斜面たる裏面B1に、タイミングベルト35の長手方向に沿って設けられている。同様に、放電部材101gは、第2領域35−2における傾斜面たる裏面B2に、タイミングベルト35の長手方向に沿って設けられている。具体的には、給電部材101v及び放電部材101gは、例えばアルミニウムの蒸着等によって形成される。
本実施形態では、給電部材101vは、第1電源信号をヘッドユニット40に供給する給電経路(電源電位VDDの経路)の一部として用いられ、放電部材101gは、ヘッドユニット40からの放電経路(基準電位GNDの経路)の一部として用いられる。つまり、本実施形態においてタイミングベルト35は、二系統の電源信号の経路を備える。
すなわち、給電部材101vは、レベルが電源電位VDDとなる第1電源信号をヘッドユニット40に供給する経路の一部を構成する。また、放電部材101gは、レベルが基準電位GNDとなる第2電源信号をヘッドユニット40に供給する経路の一部を構成する。
ここでタイミングベルト35自体は、上述したように給電部材101v及び放電部材101gの何れよりも高い電気抵抗率(例えば絶縁性または非導電性)を有する材料から成る。
このようにタイミングベルト35自体は絶縁性または非導電性の材料で構成されているため、タイミングベルト35全体を導電性の材料で構成した場合に比べて安全性が大きく高まる。
また、タイミングベルト35には、第1プーリー34a及び第2プーリー34bの外周面に形成された歯状部199(動力伝達のための突部)と噛合する歯状部99(動力伝達のための溝部)が形成されている。なお、歯状部99もタイミングベルト35と同様に絶縁性または非導電性の材料で構成されている。
ここで、給電部材101vが露出している部分の表面積(以下、第1導電露出面積という。)、及び放電部材101gが露出している部分の表面積(以下、第2導電露出面積という。)は、それぞれ、タイミングベルト35が露出している部位の表面積(以下、非導電面積という。)よりも小さいことが好ましい。これにより、給電部材101v及び放電部材101gからの漏電や、それらへの異物付着等による短絡の危険性が更に低減される。さらには、第1導電露出面積と第2導電露出面積との和の面積が、非導電面積よりも小さいことが好ましい。
第1プーリー34aは、図10に示すように、その外周面の幅方向(すなわち第1プーリー34aの厚み方向)wにおける略中央位置Cを境として、一方側は給電経路が設けられた第1領域34a−1であり、他方側は放電経路が設けられた第2領域34a−2である。
第1領域34a−1において、タイミングベルト35が掛けられる外周面は、図10に示すように幅方向wにおける一方端部側から略中央位置C側へ向かって、回転軸arとの距離が減少する第1傾斜面s1を備える。この第1傾斜面s1は、回転軸arに対して角度θだけ傾いている。
そして、この第1傾斜面s1のうちタイミングベルト35の給電部材101vと接触する部位には、図10に示すように歯状部199が形成されずに第1導電部材201vが設けられている。
他方、第2領域34a−2において、タイミングベルト35が掛けられる外周面は、図10に示すように幅方向wにおける他方端部側から略中央位置C側へ向かって、回転軸arとの距離が減少する第2傾斜面s2を備える。この第2傾斜面s2は、回転軸arに対して角度θだけ傾いている。
そして、この第2傾斜面s2のうちタイミングベルト35の放電部材101gと接触する部位には、図10に示すように歯状部199が形成されずに第2導電部材201gが設けられている。
ここで、第1プーリー34aの厚み方向(外周面の幅方向w)において略中央位置Cを含む所定範囲の領域には、図10に示すように絶縁部材201iが設けられている。これにより、第1領域34a−1の第1導電部材201vと、第2領域34a−2の第2導電部材201gとが電気的に絶縁される。
換言すれば、第1導電部材201vと第2導電部材201gとの間には、それらよりも電気抵抗率の高い絶縁部材201iが設けられ、この絶縁部材201iによって第1導電部材201vと第2導電部材201gとが電気的に絶縁される。
上述の構成により、第1プーリー34aは、タイミングベルト35のうち給電部材101vとのみ導通する第1導電部材201vと、タイミングベルト35のうち放電部材101gとのみ導通する第2導電部材201gとを備える。
第2プーリー34bは、第1導電部材201vや第2導電部材201gよりも高い電気抵抗率を有する材料(例えば絶縁性を有する材料)から成り、図11に示すように第1プーリー34aと同様の形状を有する。すなわち、第2プーリー34bは、給電経路や放電経路として用いないため導電部材を備えないが、タイミングベルト35に対して好適に接触するように第1プーリー34aと同様の形状を採る。
ところで、タイミングベルト35は、上述したように給電部材101vと放電部材101gとから成る二系統の電源信号の供給経路を備える。従って、仮に、第1プーリー34aに対するタイミングベルト35の位置が、第1プーリー34aの厚み方向(外周面の幅方向w)にずれてしまうと、第1プーリー34aの第1導電部材201vに、タイミングベルト35の給電部材101vではなく放電部材101gが接触してしまい、給電経路と短絡経路とが短絡してしまう危険性がある。
しかしながら、本実施形態では、このような事情を鑑みて、タイミングベルト35の裏面B1,B2が、回転軸arに係る軸方向adに対して角度θを持つように形成されると共に、第1プーリー34aの外周面も、このようなタイミングベルト35の裏面B1,B2に対して好適に接触する(望ましくは当接する)ように断面略V字形状に形成されている。
これにより、タイミングベルト35が第1プーリー34aの厚み方向(外周面の幅方向w)にずれようとした場合に、タイミングベルト35の裏面B1/裏面B2と、第1プーリー34aの第1傾斜面s1/第2傾斜面s2とが、幅方向wにおいて係合するため、それらの面が水平面として形成された場合に比べて、タイミングベルト35の位置ずれが抑制される。従って、第1導電部材201vと放電部材101gとの接触、または、第2導電部材201gと給電部材101vとの接触による、給電経路と放電経路との短絡が抑制される。
上述したように、タイミングベルト35において給電部材101v及び放電部材101gを歯状部99とは別個に(互いに異なる領域に)設け、且つ、第1プーリー34aの第1導電部材201v及び第2導電部材201gを歯状部199とは別個に(互いに異なる領域に)設けることで、第1プーリー34aの歯状部199(突部)と、タイミングベルト35の歯状部99(溝部)との間の摩擦で生じるESDに係るノイズが、給電経路または放電経路を流れる電源信号に与える影響を低減させることができる。
ところで、第1プーリー34aの第1導電部材201vは、上述した電源ユニット5の正極端子と電気的に接続され、ヘッドユニット40への給電経路の一部として用いられる。具体的には、例えば第1プーリー34aのうち軸部材229から第1導電部材201vに至る部位は導電性を有する材料で構成され、この軸部材229を介して電源ユニット5から第1導電部材201vに第1電源信号が供給される。この第1導電部材201vには、上述したようにタイミングベルトの給電部材101vが接触し、第1導電部材201vから給電部材101vに第1電源信号(電力)が供給される。
また、図5に示すヘッド駆動回路61の回路基板61aの電力供給用端子62P(例えば正極端子)は、タイミングベルト35内の給電部材101vに接触するように、キャリッジ32とタイミングベルト35との接続部位まで延長され、タイミングベルト35の給電部材101vと電気的に接続される。これにより、電力供給用端子62Pには、給電部材101vから第1電源信号が供給される。
上述した構成によって、電源ユニット5から、第1プーリー34aの第1導電部材201vと、タイミングベルト35に設けられた給電部材101vとを介して、レベルが電源電位VDDとなる第1電源信号(電力)が電力供給用端子62Pに供給される。
他方、第1プーリー34aの第2導電部材201gは、上述した電源ユニット5のグランド端子と電気的に接続され、ヘッドユニット40からの放電経路の一部として用いられる。具体的には、例えば第1プーリー34aのうち軸部材229から第2導電部材201gに至る部位が導電性を有する材料で構成され、この軸部材229を介して電源ユニット5から第2導電部材201gに、レベルが基準電位GNDとなる第2電源信号が供給される。
なお、軸部材229を筐体3のメカフレーム3aと電気的に接続し、放電経路の一部を、第2導電部材201gと軸部材229とメカフレーム3aとを用いて構成してもよい。
ここで、図5に示すヘッド駆動回路61のグランド端子62Gは、タイミングベルト35内の放電部材101gに接触するように、キャリッジ32とタイミングベルト35との接続部位まで延長され、放電部材101gと電気的に接続される。
上述した構成によって、第1プーリー34aの第2導電部材201gと、タイミングベルト35の放電部材101gとを介して、第2電源信号がヘッド駆動回路61のグランド端子62Gに供給される。換言すれば、タイミングベルト35の放電部材101gと、第1プーリー34aの第2導電部材201gとによって、ヘッド駆動回路61からの放電経路の一部が構成される。
以上説明したように、本発明の一実施形態によれば、FFCを用いることなく、本体部側からキャリッジ32側へ電力を供給することができる。また、タイミングベルト35が給電経路(給電部材101v)と放電経路(放電部材101g)とを備えるため、タイミングベルト35のみで所望の電圧をキャリッジ32側へ伝送することができるため、簡略な構成が実現する。タイミングベルト35自体の材料は、高い電気抵抗率を有する部材(例えば非導電性の部材)であるため、インク等の液体が付着しても危険性はほぼ無い。
また、タイミングベルト35の裏面B1,B2が、回転軸arに係る軸方向adに対して角度θを持つ断面略V字形状に形成され、且つ、第1プーリー34a及び第2プーリー34bの外周面が、タイミングベルト35の裏面B1,B2に対して好適に接触する(望ましくは当接する)ように断面略V字形状に形成されている。
これにより、タイミングベルト35が第1プーリー34aの厚み方向にずれようとした場合に、タイミングベルト35の裏面B1/裏面B2と、第1プーリー34aの第1傾斜面s1/第2傾斜面s2とが係合するため、仮にそれらの面を水平面として形成した場合に比べて、第1プーリー34aの厚み方向(外周面の幅方向w)へのタイミングベルト35の位置ずれが抑制される。従って、給電経路と放電経路との接触(第1導電部材201vと放電部材101gとの接触、及び、第2導電部材201gと給電部材101vとの接触)による短絡が抑制される。
なお、第1プーリー34aにおいて、第1導電部材201vは、略中央位置Cとの距離よりも、第1領域34a−1の端部との距離の方が短くなる位置に設けられることが好ましく、第2導電部材201gは、略中央位置Cとの距離よりも、第2領域34a−2の端部との距離の方が短くなる位置に設けられることが好ましい。このように構成することで、給電経路と放電経路との接触による短絡が、より発生しにくくなる。
なお、キャリッジモーター33によって駆動回転する主動プーリーである第2プーリー34bを、充電経路及び放電経路の一部として利用しても勿論よい。
また、タイミングベルト35と、給電部材101vと、放電部材101gと、第1プーリー34aと、第1導電部材201vと、第2導電部材201gと、第2プーリー34bとは、互いに同極性に帯電する特性を有する材料で構成されていることが好ましい。これにより、それらが摩擦等によって帯電した場合であっても、互いに同極性に帯電しているため、ESDに係るノイズが低減され、タイミングベルト35へ供給される電力の安定性が向上する。なお、歯状部99,199は、充電経路及び放電経路とは絶縁されていることが好ましい。
なお、必要に応じて、図5に示す例のようにDC−DCコンバーター67を設け、これにより、電源ユニット5の電圧を、ヘッド駆動回路61が必要とする適宜な電圧(同図に示す例では3.3V)に変圧して給電しても良い。
《変形例》
以下、上述した一実施形態の変形例について説明する。説明の重複を避けるため、一実施形態との共通点については説明を省略し、相違点を説明する。この相違点は、タイミングベルト35の裏面B1,B2の形状と、第1プーリー34a及び第2プーリー34bの外周面の形状である。
図12に、変形例におけるタイミングベルト35の断面図を示す。同図に示すように、タイミングベルト35には、当該タイミングベルト35の厚み方向に突出する形状の給電部材103vが形成される。同様に、タイミングベルト35には、当該タイミングベルト35の厚み方向に突出する形状の放電部材103gが形成される。
図13に、変形例における第1プーリー34aを、その回転軸を含む平面で切断した断面の一部を示す。同図に示すように、第1プーリー34aの第1領域34a−1の外周面には、タイミングベルト35の給電部材103vが挿入される溝部dが形成され、この溝部dに挿入された給電部材103vの下面と接触するように第1導電部材201vが設けられている。同様に、第1プーリー34aの第2領域34a−2の外周面には、タイミングベルト35の放電部材103gが挿入される溝部dが形成され、この溝部dに挿入された放電部材103gの下面と接触するように第2導電部材201gが設けられている。
なお、第2プーリー34bについては、第1プーリー34aと同様の形状に構成することが好ましい。
本変形例に係るプリンターによれば、タイミングベルト35が第1プーリー34aの厚み方向へずれようとした場合に、タイミングベルト35の給電部材103v/放電部材103gと、第1プーリー34aの溝部dとが係合するため、第1プーリー34aの厚み方向(外周面の幅方向w)へのタイミングベルト35の位置ずれが、より確実に抑制される。
なお、上述の実施形態及び変形例は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
なお、上述の実施形態及び変形例では、印刷信号PRT等の制御信号をコントローラー10からキャリッジ32のヘッド駆動回路61へと無線送信する方法として、電波による方法を用いたが、無線送信可能であれば何等これに限るものではない。例えば、制御信号を光伝送しても良い。すなわち、レーザー照射部をコントローラー10側に設け、光電変換部を、キャリッジ32側に設け、レーザー照射部から光電変換部へと、制御信号をレーザー光として伝送しても良い。なお、この場合には、レーザ照射部のレーザー光は、キャリッジ移動方向と平行に照射される。これにより、キャリッジ32の往復移動経路の全範囲に亘って、レーザー照射部は光電変換部にレーザー光を照射することができる。
上述の実施形態及び変形例では、インクの吐出方式として、ピエゾ素子による圧電効果方式を例示したが、何等これに限るものではなく、例えば、インクを加熱し、そのインク中に生じる気泡によりインクをノズルから吐出するサーマルジェット方式でも良い。
1…プリンター、10…コントローラー、101g、103g…放電部材、101v、103v…給電部材、11…インターフェース部、110…コンピューター、13…メモリー、14…ユニット制御回路、17…送信機、199…歯状部、20…搬送ユニット、201v…第1導電部材、201g…第2導電部材、201i…絶縁部、21…給紙ローラー、22…搬送モーター、229…軸部材、23…搬送ローラー、24…プラテン、25…排紙ローラー、3…筐体、32…キャリッジ、33…キャリッジモーター、34a…第1プーリー、34b…第2プーリー、34a−1…第1領域、34a−2…第2領域、34b…第2プーリー、35…タイミングベルト、35−1…第1領域、35−2…第2領域、36…ガイドレール、37…受信機、3a…メカフレーム、40…ヘッドユニット、41…ヘッド、411…ノズル列、5…電源ユニット、50…検出器群、51…紙検出センサー、52…リニア式エンコーダー、53…ロータリー式エンコーダー、61…ヘッド駆動回路、61a…回路基板、62G…グランド端子、62P…電力供給用端子、63…原駆動信号発生部、65…駆動信号整形部、67…コンバーター、99,199…歯状部、B1,B2…裏面、C,C−2…略中央位置、s1…第1傾斜面、s2…第2傾斜面、d…溝部。

Claims (6)

  1. 充電と放電とによって変位する圧電素子と、
    内部に液体が充填され、前記圧電素子の変位により、前記内部の圧力が増減されるキャビティと、
    前記キャビティに連通し、前記キャビティ内の圧力の増減により前記液体を液滴として吐出するノズルと、を備えるヘッドユニットと、
    前記ヘッドユニットが設置されたキャリッジと、
    前記圧電素子を充電するための電力を供給する電力源と、
    前記電力源が配置された回路基板と、
    第1プーリーと、
    第2プーリーと、
    前記第1プーリーと前記第2プーリーとに掛けられ、前記キャリッジが接続されたベルトと、
    を備え、
    前記ベルトは、前記回路基板から前記圧電素子に充電を行うための充電経路の一部と、前記圧電素子から前記回路基板に放電を行うための放電経路の一部と、を含み、
    前記第1プーリーは、
    前記ベルトが掛けられた外周面において、その幅方向における一方端部側から中央部側へ向かって、前記第1プーリーの回転軸との距離が変化する第1傾斜面と、
    前記幅方向における他方端部側から中央部側へ向かって、前記第1プーリーの回転軸との距離が変化する第2傾斜面と、を備え、
    前記第1傾斜面は、前記ベルトにおける前記充電経路に前記電力を伝達する第1部材を備え、
    前記第2傾斜面は、前記ベルトにおける前記放電経路に電気的に接続される第2部材を備える、
    ことを特徴とする液体吐出装置。
  2. 前記第1プーリーは、前記第1部材及び前記第2部材の電気抵抗率よりも低い電気抵抗率の第3部材を備え、
    前記第3部材は、前記第1部材と前記第2部材との間に設けられている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。
  3. 前記第1部材は、前記中央部との距離よりも、前記一方端部との距離の方が短く、
    前記第2部材は、前記中央部との距離よりも、前記他方端部との距離の方が短い、
    ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液体吐出装置。
  4. 前記第1傾斜面は、前記一方端部側から前記中央部側へ向かって、前記第1プーリーの回転軸との距離が減少し、
    前記第2傾斜面は、他方端部側から前記中央部側へ向かって、前記第1プーリーの回転軸との距離が減少し、
    前記中央部において、前記第1傾斜面と前記回転軸との距離は、前記第2傾斜面と前記回転軸との距離と略一致する、
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちいずれか一項に記載の液体吐出装置。
  5. 前記第1部材または前記第2部材は、前記第1プーリーの外周面に形成された溝部に設けられ、
    前記ベルトにおける前記充電経路または前記放電経路は、前記溝部に挿入される突出形状に形成されている、
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちいずれか一項に記載の液体吐出装置。
  6. 充電と放電とによって変位する圧電素子と、
    内部に液体が充填され、前記圧電素子の変位により、前記内部の圧力が増減されるキャビティと、
    前記キャビティに連通し、前記キャビティ内の圧力の増減により前記液体を液滴として吐出するノズルと、を備えるヘッドユニットと、
    前記ヘッドユニットが設置されたキャリッジと、
    前記圧電素子を充電するための電力を供給する電力源と、
    前記電力源が配置された回路基板と、
    第1プーリーと、
    第2プーリーと、
    前記第1プーリーと前記第2プーリーとに掛けられると共に前記キャリッジが接続され、且つ、前記回路基板から前記圧電素子に充電を行う充電経路の少なくとも一部と、前記圧電素子から前記回路基板に放電を行う放電経路の少なくとも一部とを含むベルトと、
    前記第1プーリーのうち前記ベルトが掛けられた外周面に設けられ、該外周面の幅方向における一方端部側から中央部側へ向かって、前記第1プーリーの回転軸との距離が変化する第1傾斜面と、
    前記第1プーリーのうち前記外周面に設けられ、前記外周面の幅方向における他方端部側から中央部側へ向かって、前記第1プーリーの回転軸との距離が変化する第2傾斜面と、を備える液体吐出装置の駆動方法であって、
    前記第1プーリーの前記第1傾斜面に設けられた導電性を有する第1部材から、前記ベルトにおける前記充電経路に前記電力を供給して前記圧電素子に充電を行うと共に、前記ベルトにおける放電経路から、前記第2傾斜面に設けられた導電性を有する第2部材を介して前記圧電素子から前記回路基板に放電を行うステップと、
    前記充電と前記放電とによって変位する前記圧電素子によって、前記ノズルから前記液体を液滴として吐出させるステップと、
    を有することを特徴とする液体吐出装置の駆動方法。
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