JP6459414B2 - 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 - Google Patents

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Description

本発明は、インク等の液体を噴射する技術に関する。
複数のノズルから印刷用紙等の媒体に液体を噴射する液体噴射技術では、複数のノズルが形成された噴射面に残留した液体が媒体に付着し得るという問題がある。以上の問題を解決するために、例えば特許文献1には、複数のノズルが形成された吐出ヘッドからみて媒体の搬送方向の上流側と下流側とに可動片部を設置した液滴吐出装置が開示されている。可動片部は、噴射面に対して媒体側に突出する。以上の構成では、浮上がり等に起因して噴射面に接近した媒体は可動片部に接触するから、噴射面に対する媒体の接触(ひいては噴射面に残留した液体の付着)を防止することが可能である。
特開2009−160786号公報
しかし、特許文献1の技術では、吐出ヘッドの上流側および下流側に可動片部が設置されるから、上流側の可動片部と下流側の可動片部の間において噴射面に対する媒体の接触を有効に抑制できないという問題がある。噴射面に対して可動片部を充分に高く形成すれば、噴射面に対する媒体の接触を抑制することも可能ではあるが、可動片部の高さを確保するには媒体と噴射面との間隔(いわゆるプラテンギャップ)を拡大する必要がある。そして、媒体と噴射面との間隔が大きいほど、媒体の表面にノズルからの液体が着弾する位置の誤差が顕在化するという問題がある。以上の事情を考慮して、本発明は、複数のノズルが設置された噴射面に対する媒体の接触を有効に防止することを目的とする。
[態様1]
以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様(態様1)に係る液体噴射ヘッドは、複数のノズルから液体を噴射する液体噴射部と、液体噴射部が固定される第1面と第1面とは反対側の第2面とを含み、複数のノズルを露出させる開口部が形成された固定板と、固定板に設置されて第2面から突出する突起部とを具備する。態様1では、第2面から突出する突起部が固定板に設置されるから、液体噴射部の複数のノズルや固定板の第2面に媒体が接触する可能性(ひいては開口部の内側等に存在する液体が媒体に付着する可能性)を低減することが可能である。また、液体噴射部が固定される固定板に突起部が設置されるから、固定板とは別体の要素に突起部を形成する構成と比較して固定板の開口部と突起部との距離が短縮される。したがって、開口部の内側等に存在する液体が媒体に付着する可能性を低減できるという前述の効果は格別に顕著である。他方、固定板の開口部と突起部との距離が短縮されるということは、開口部の内側に存在する液体の付着を防止するために必要な突起部の高さが低減されることを意味する。したがって、媒体と固定板との間に必要な間隔が縮小され、結果的に媒体の表面における液体の着弾位置の誤差が低減されるという利点もある。
[態様2]
態様1の好適例(態様2)に係る液体噴射ヘッドは、第1面に固定される複数の液体噴射部を具備し、固定板には、複数の液体噴射部に対応する複数の開口部が形成される。態様2では、固定板の第1面に複数の液体噴射部が固定されるから、1個の液体噴射部のみが設置された構成と比較して、液体が噴射される範囲を拡張することが可能である。
[態様3]
態様2の好適例(態様3)において、突起部は、複数の開口部の間に設置される。態様3では、複数の開口部の間に突起部が設置されるから、例えば複数の開口部を包囲するように突起部を形成した構成と比較して突起部と各開口部との距離を縮小する(ひいては開口部の内側等に存在する液体が媒体に付着する可能性を有効に低減する)ことが可能である。また、複数の開口部の各々に付着した液体が媒体に付着する可能性を1個の突起部で低減できるという利点もある。
[態様4]
態様2または態様3の好適例(態様4)において、突起部は、複数の開口部が配列する第1方向に交差する第2方向に沿う長尺状に設置される。態様4では、複数の開口部が配列する第1方向に交差する第2方向に沿う長尺状に突起部が設置されるから、第2方向の広範囲にわたり第2面に対する媒体の接触を防止できるという利点がある。
[態様5]
態様4の好適例(態様5)において、第2方向に直交する方向における突起部と開口部との間隔は、当該突起部の端部と比較して中央部のほうが小さい。態様5では、突起部の端部と比較して中央部のほうが突起部と開口部との間隔が小さいから、突起部の中央部に近い位置ほど媒体の変形が増加する構成のもとでも、固定板の第2面に対する媒体の接触を防止することが可能である。
[態様6]
態様1から態様5の何れかの好適例(態様6)において、突起部の高さは、当該突起部の端部と比較して中央部のほうが高い。態様6では、突起部の端部と比較して中央部のほうが突起部の高さが高いから、態様5と同様に、固定板の第2面に対する媒体の接触を有効に防止できるという利点がある。
[態様7]
態様1から態様5の何れかの好適例(態様7)において、前記突起部の高さは、当該突起部の全長のうち90%以上の区間で一定である。態様7では、突起部の高さが全長の90%以上の区間で一定であるから、態様6と比較して第2面と媒体との間隔を縮小することが可能である。なお、突起部の高さについて「一定」とは、製造誤差の範囲内で実質的に一定であることを意味する。
[態様8]
態様4から態様7の何れかの好適例(態様8)に係る液体噴射ヘッドは、第1突起部と第2突起部とを含む複数の突起部を具備し、第1突起部と前記第2突起部とは、第2方向において相互に部分的に重複する。態様8では、第2方向において相互に部分的に重複するように第1突起部と第2突起部とが設置される(突起部の全長が抑制される)から、突起部の設置に起因した固定板の変形を抑制できるという利点がある。他方、第1突起部と第2突起部とは部分的に重複するから、固定板の第2面に対する媒体の接触は有効に防止される。
[態様9]
態様1から態様8の何れかの好適例(態様9)において、突起部は、固定板に対する絞り加工で当該固定板と一体に形成される。態様9では、固定板に対する絞り加工で突起部が固定板と一体に形成されるから、液体噴射ヘッドの部品点数の削減や製造固定の簡素化が実現される。
[態様10]
態様1から態様8の何れかの好適例(態様10)において、突起部は、固定板とは別体に形成されて当該固定板に固定される。態様10では、固定板とは別体の突起部が固定板に固定されるから、例えば態様9と比較して固定板の変形(絞り加工に起因した平坦性の低下)を抑制できるという利点がある。
[態様11]
態様10の好適例(態様11)において、突起部は、固定板の第1面に接合される接合部に設置され、当該固定板の貫通孔を介して第2面側に突出する。態様11では、突起部が設置された接合部が固定板の第1面に接合されるから、例えば突起部を固定板の第2面に接合する構成(例えば後述の態様12)と比較して、突起部を固定板に接合するための接着剤が第2面に付着する可能性を低減できるという利点がある。
[態様12]
態様10の好適例(態様12)において、突起部は、固定板の第2面に接合される。態様12では、固定板の第2面に突起部が接合されるから、例えば前述の態様11と比較して突起部の機械的な強度を確保し易い(例えば媒体の衝突に起因した突起部の脱落等を防止できる)という利点がある。
[態様13]
態様1から態様12の何れかの好適例(態様13)において、固定板は、第1面に対して曲折された周縁部を含み、突起部は、周縁部と開口部との間の領域には形成されない。態様13では、固定板の周縁部と開口部との間の領域には突起部が形成されないから、周縁部の曲折に起因して開口部および突起部の各々の位置や相互間の位置関係に誤差が発生する可能性を低減できるという利点がある。
[態様14]
態様1から態様13の何れかの好適例(態様14)において、液体噴射部のうち固定板に接合される部材は平面視で突起部に重ならない。したがって、固定板の絞り加工で突起部を固定板と一体に形成する構成(態様9)では、液体噴射部と固定板の第1面とが密着する領域の面積を充分に確保することで液体噴射部を固定板に強固に固定することが可能である。また、突起部が設置された接合部を固定板の第1面に接合する構成(態様11)では、接合部と液体噴射部との干渉を容易に防止できるという利点がある。
[態様15]
態様1から態様14の何れかの好適例(態様15)において、固定板における開口部の内側には親水性の充填材が形成され、突起部の表面は撥水処理されている。態様15では、固定板の開口部の内側に充填材が形成されるから、開口部の内側の空間に対する液体の進入および滞留を抑制できるという利点がある。他方、充填材は親水性である一方で突起部の表面は撥水処理されているから、突起部の表面に対する液体の付着は有効に防止される。
[態様16]
態様1から態様15の何れかの好適例(態様16)において、突起部のうち長手方向の端面の第2面に対する角度は、第2面に対する突起部の側面の角度よりも小さい。態様16では、突起部のうち長手方向の端面の角度が側面の角度よりも小さいから、例えば突起部の端面が第2面に対して急峻である構成と比較して、第2面と端面とが交差する角部に媒体の先端が係止する可能性(ひいては媒体が変形する可能性)を低減することが可能である。
[態様17]
態様1から態様16の何れかの好適例(態様17)において、固定板の第2面は、複数のノズルを密閉する封止体に当接する環状の封止領域を包含し、突起部は、第2面のうち封止領域以外の領域に形成される。態様17では、封止体に当接する環状の封止領域以外の領域に突起部が形成されるから、封止領域L内に突起部を形成する構成と比較して封止体を固定板の第2面に密着させて各ノズルを充分に密閉できるという利点がある。
[態様18]
態様17の好適例(態様18)において、突起部は、封止領域の内周縁の内側に形成される。態様18では、封止領域の内周縁の内側(すなわち、環状の封止領域で包囲された領域)に突起部が形成されるから、固定板の開口部と突起部との間隔が縮小されるという利点がある。
[態様19]
態様1から態様16の好適例(態様19)において、固定板の第2面は、複数のノズルを密閉する封止体に当接する環状の封止領域を包含し、突起部の少なくとも一部は、第2面のうち当該封止領域に重なる。態様19では、突起部の少なくとも一部が封止領域に重なるように第2面の広範囲にわたり突起部が形成されるから、固定板の第2面に媒体が接触する可能性を低減できるという前述の効果は格別に顕著である。
[態様20]
本発明の好適な態様(態様20)に係る液体噴射装置は、第1方向に直交する方向に媒体を搬送する搬送機構と、態様1から態様19の何れかの液体噴射ヘッドとを具備し、液体噴射ヘッドの突起部は、第1方向に交差する第2方向に沿って設置される。液体噴射装置の好例は、印刷用紙等の媒体にインクを噴射する印刷装置であるが、本発明に係る液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。
本発明の第1実施形態に係る印刷装置の構成図である。 媒体の搬送に着目した印刷装置の構成図である。 液体噴射ユニットのうち媒体との対向面の平面図である。 液体噴射ヘッドの分解斜視図である。 液体噴射部のうち1個のノズルに対応する部分の断面図である。 固定板の構成図(六面図)である。 固定板と液体噴射部との関係の説明図(図6のVII-VII線の断面図)である。 突起部の拡大図である。 封止機構(キャップ)と液体噴射ヘッドとの関係の説明図である。 第2実施形態における固定板と液体噴射部との関係の説明図である。 第2実施形態の突起部の斜視図である。 第2実施形態の変形例における固定板と液体噴射部との関係の説明図である。 第3実施形態における固定板の第2面の平面図である。 第3実施形態の変形例における固定板の第2面の平面図である。 第3実施形態の変形例における固定板の第2面の平面図である。 第4実施形態における固定板の第2面の平面図である。 変形例に係る突起部の平面形状の説明図である。 変形例に係る突起部の断面形状の説明図である。 変形例における固定板の第2面の平面図である。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係るインクジェット方式の印刷装置10の部分的な構成図である。第1実施形態の印刷装置10は、液体の例示であるインクを印刷用紙等の媒体(噴射対象)12に噴射する液体噴射装置であり、制御装置22と搬送機構24と液体噴射ユニット26とを具備する。印刷装置10には、インクを貯留する液体容器(カートリッジ)14が装着される。
制御装置22は、印刷装置10の各要素を統括的に制御する。搬送機構24は、制御装置22による制御のもとで媒体12をY方向に搬送する。図2は、媒体12の搬送に着目した印刷装置10の構成図である。図1および図2に例示される通り、搬送機構24は、第1ローラー242と第2ローラー244とを包含する。第1ローラー242は、第2ローラー244からみてY方向の負側(媒体12の搬送方向の上流側)に配置されて媒体12を第2ローラー244側に搬送し、第2ローラー244は、第1ローラー242から供給される媒体12をY方向の正側に搬送する。ただし、搬送機構24の構造は以上の例示に限定されない。
図2に破線で図示される通り、第1ローラー242と第2ローラー244との間で媒体12は液体噴射ユニット26側に変形(例えばカール)し得る。例えば媒体12を順次に反転させて両面にインクを噴射する場合(両面印刷)を想定すると、片面のみにインクが噴射された状態で媒体12の変形は特に顕在化する。片面が印刷された状態で充分にインクを乾燥させれば媒体12の変形は抑制され得るが、例えば多数の媒体12を短時間で印刷する高速印刷の実行時には充分な乾燥時間を確保することが実際には困難であり、液体噴射ユニット26側に変形した状態の媒体12を搬送機構24で搬送する必要がある。
図1の液体噴射ユニット26は、液体容器14から供給されるインクを制御装置22による制御のもとで媒体12に噴射する。第1実施形態の液体噴射ユニット26は、Y方向に直交するX方向(第1方向)に長尺なラインヘッドである。図3は、液体噴射ユニット26のうち媒体12との対向面(以下「噴射面」という)の平面図である。図3に例示される通り、液体噴射ユニット26の噴射面には複数のノズル(噴射孔)Nが設置される。噴射面がX-Y平面に平行な状態で所定の間隔をあけて媒体12に対向するように液体噴射ユニット26は配置される。搬送機構24による媒体12の搬送に並行して液体噴射ユニット26が媒体12にインクを噴射することで媒体12の表面に所望の画像が形成される。なお、X-Y平面(例えば変形のない媒体12の表面に平行な平面)に垂直な方向を以下ではZ方向と表記する。液体噴射ユニット26によるインクの噴射方向(例えば鉛直方向の下向き)がZ方向に相当する。また、液体噴射ユニット26の噴射面のうち複数のノズルNが分布する領域Rの短手方向がY方向に相当し、領域Rの長手方向がX方向に相当する。図2の破線で例示したように変形した媒体12を搬送する場面では、媒体12が液体噴射ユニット26の噴射面に接触し得る。
図3に例示される通り、第1実施形態の液体噴射ユニット26は、複数(第1実施形態では6個)の液体噴射ヘッド30を具備する。各液体噴射ヘッド30は、液体容器14から供給されるインクを複数のノズルNから噴射する。図3に例示される通り、複数の液体噴射ヘッド30は、X方向に沿って配列された状態で液体噴射ユニット26の筐体(図示略)に固定される。
図4は、液体噴射ユニット26を構成する任意の1個の液体噴射ヘッド30の分解斜視図である。図4に例示される通り、第1実施形態の液体噴射ヘッド30は、複数(第1実施形態では6個)の液体噴射部32と支持体34と流路構造体36と固定板38とを具備する。支持体34は、複数の液体噴射部32を収容および支持する筐体であり、例えば樹脂材料の射出成形や金属材料のダイキャスト成形で形成される。流路構造体36は、液体容器14から供給されるインクを複数の液体噴射部32に分配するための流路が形成された構造体であり、例えば流路の開閉または圧力を制御するための弁構造や、流路内のインクに混入した気泡や異物を捕集するためのフィルターを包含する。なお、支持体34と流路構造体36とを一体に形成することも可能である。
各液体噴射部32は、複数のノズルNからインクを噴射するヘッドチップである。図3に例示される通り、各液体噴射部32の複数のノズルNは、X方向に交差するW方向に沿って2列に配列される。図3に例示される通り、第1実施形態のW方向は、X-Y平面内でX方向およびY方向に対して所定の角度(例えば30°以上かつ60°以下の範囲内の角度)で傾斜する方向である。第1実施形態では、図3に例示される通り、X方向におけるピッチ(具体的には各ノズルNの中心間の距離)PXがY方向におけるピッチPYよりも狭くなるように複数のノズルNの位置が選定される(PX<PY)。以上の例示の通り、第1実施形態では、媒体12が搬送されるY方向に対して傾斜したW方向に複数のノズルNが配列されるから、例えば複数のノズルNをX方向に沿って配列した構成と比較して、媒体12のX方向における実質的な解像度(ドット密度)を高めることが可能である。
図5は、各液体噴射部32のうち任意の1個のノズルNに対応する部分の断面図(W方向に直交する断面)である。図5に例示される通り、第1実施形態の液体噴射部32は、流路基板41の一方側(Z方向の負側)に圧力室基板42と振動板43と筐体44と封止板45とが配置され、他方側にノズル板46とコンプライアンス部47とが配置された積層構造体である。液体噴射部32の各要素は、概略的にはW方向に長尺な略平板状の部材であり、例えば接着剤で相互に固定される。なお、図5では、液体噴射部32のうち1個のノズルNに対応する部分を便宜的に図示したが、実際にはW方向に平行な対称軸に関して線対称に図5の構造が形成される。
図5のノズル板46は、複数のノズルNが形成された基板である。第1実施形態のノズル板46は、図4からも把握される通りW方向に長尺な平板材であり、例えばシリコンの単結晶基板で形成される。具体的には、図3に例示される通り、W方向に沿って2列に配列する複数のノズルNが各液体噴射部32のノズル板46に形成される。
図5の流路基板41は、インクの流路を構成する平板材である。第1実施形態の流路基板41には、開口部412と供給流路414と連通流路416とが形成される。供給流路414および連通流路416はノズルN毎に形成された貫通孔であり、開口部412は複数のノズルNにわたり連続する貫通孔である。筐体44に形成された収容部(凹部)442と流路基板41の開口部412とを相互に連通させた空間は、液体容器14から筐体44の導入流路443を介して供給されるインクを貯留する貯留室(リザーバー)SRとして機能する。
図5のコンプライアンス部47は、貯留室SR内のインクの圧力変動を抑制するための要素であり、弾性膜472と支持板474とを具備する。弾性膜472は、フィルム状に形成された可撓性の部材であり、貯留室SRの壁面(具体的には底面)を構成する。支持板474は、ステンレス鋼等の高剛性の材料で形成された平板材であり、流路基板41の開口部412が弾性膜472で閉塞されるように弾性膜472を流路基板41の表面に支持する。支持板474のうち弾性膜472を挟んで貯留室SRに重なる領域には開口部476が形成される。支持板474の開口部476の内側の空間(以下「ダンパー室」という)SDで弾性膜472が貯留室SR内のインクの圧力に応じて変形することで貯留室SR内の圧力変動が抑制(吸収)される。すなわち、ダンパー室SDは、貯留室SR内の圧力変動が吸収されるように弾性膜472を変形させるための空間として機能する。
図5の圧力室基板42にはノズルN毎に開口部422が形成される。振動板43は、弾性的に振動可能な平板材であり、圧力室基板42のうち流路基板41とは反対側の表面に固定される。圧力室基板42の各開口部422の内側で振動板43と流路基板41とに挟まれた空間は、貯留室SRから供給流路414を介して供給されるインクが充填される圧力室(キャビティ)SCとして機能する。各圧力室SCは、流路基板41の連通流路416を介してノズルNに連通する。また、振動板43のうち圧力室基板42とは反対側の表面には圧電素子432がノズルN毎に形成される。各圧電素子432は、相互に対向する電極層の間に圧電体層を介在させた駆動素子である。複数の圧電素子432は封止板45で封止される。
以上に例示した構造の複数の液体噴射部32が図4の固定板38に固定される。図6は、固定板38の構成図(六面図)である。図4および図6に例示される通り、第1実施形態の固定板38は、支持部382と複数の周縁部384とを包含する。支持部382は、相互に反対側に位置する第1面Q1と第2面Q2とを含む平板状の部分である。図6に例示される通り、第1実施形態の支持部382は、W方向に延在する一対の縁辺とX方向に延在する一対の縁辺とで画定される矩形状(具体的には平行四辺形状)に成形される。支持部382の第1面Q1はZ方向の負側の表面であり、第2面Q2はZ方向の正側(媒体12側)の表面である。支持部382の第2面Q2は撥水加工されている。他方、各周縁部384は、支持部382の各縁辺に連続し、支持部382の第1面Q1または第2面Q2に対して略直交するようにZ方向の負側に曲折された部分である。例えばステンレス鋼等の高剛性の材料で所定の形状に成形された平板材を曲折することで支持部382と複数の周縁部384とが一体に構成される。
図7は、固定板38(支持部382)と各液体噴射部32との関係の説明図であり、図6におけるVII-VII線の断面図に相当する。図4および図7に例示される通り、液体噴射ヘッド30の複数の液体噴射部32は、例えば接着剤を利用して固定板38の支持部382の第1面Q1に固定される。以上のように支持部382の第1面Q1に複数の液体噴射部32が固定された状態で、固定板38の各周縁部384が例えば接着剤を利用して支持体34に固定される。以上に例示した構造の複数の液体噴射ヘッド30が、図3に例示される通り、固定板38の第2面Q2をZ方向の正側に向けた状態でX方向に配列される。以上の説明から理解される通り、複数の液体噴射ヘッド30の第2面Q2で構成される平面が噴射面に相当する。
図6および図7に例示される通り、第1実施形態の支持部382には、液体噴射ヘッド30の相異なる液体噴射部32に対応する複数(6個)の開口部52が形成される。複数の開口部52は、相互に所定の間隔をあけてX方向に配列する。各開口部52は、平面視(Z方向に垂直な方向からみて)でW方向に沿って延在する長尺状の貫通孔である。図3に例示される通り、各液体噴射部32のノズル板46が1個の開口部52の内側に位置する状態で各液体噴射部32は支持部382の第1面Q1に固定される。以上の説明から理解される通り、固定板38の各開口部52は、各液体噴射部32の複数のノズルNを露出させるための貫通孔である。図7に例示される通り、開口部52の内側の空間(具体的には開口部52の内周面とノズル板46の外周面との隙間)には、例えば樹脂材料で形成された充填材54が充填される。したがって、充填材54を形成しない構成と比較して、開口部52の内側の空間に大量のインクが進入および滞留する可能性を低減できるという利点がある。他方、親水性の樹脂材料で充填材54を形成した構成では、各ノズルNから噴射されたインクが充填材54の表面に付着し易いという事情がある。
図7に例示される通り、第1実施形態では、コンプライアンス部47の支持板474のうち弾性膜472とは反対側の表面が固定板38の第1面Q1に例えば接着剤で固定される。すなわち、支持板474の開口部476が固定板38の第1面Q1で閉塞される。支持板474の開口部476の内側で弾性膜472と第1面Q1との間に挟まれた空間が、弾性膜472を振動させるためのダンパー室SDとして機能する。
図6および図7に例示される通り、固定板38の支持部382には複数の突起部60が設置される。各突起部60は、固定板38の第2面Q2からZ方向の正側(媒体12側)に突出する。図3に例示される通り、第1実施形態の複数の突起部60は、噴射面のうち複数のノズルNが分布する領域Rの内側に設置される。具体的には、各突起部60は、X方向に相互に隣合う各開口部52の間の領域に形成され、各開口部52と同様にW方向に沿って延在する。すなわち、各突起部60は、W方向の寸法が、X-Y平面内でW方向に直交する方向の寸法を上回る長尺状(直線状)に形成される。W方向における突起部60の寸法(全長)はW方向における開口部52の寸法と同等である。図6から理解される通り、固定板38の支持部382のうち各周縁部384(支持部382の各縁辺)と開口部52との間の領域には突起部60は形成されない。したがって、周縁部384の曲折に起因して開口部52および突起部60の各々の位置や相互間の位置関係に誤差が発生する可能性を低減することが可能である。また、周縁部384と開口部52との間に突起部60が形成された構成と比較して周縁部384の曲折が容易であるという利点もある。
第1実施形態の各突起部60は、固定板38と一体に形成される。具体的には、固定板38に対する絞り加工で各突起部60が形成される。図8は、任意の1個の突起部60の拡大図である。図8に例示される通り、突起部60は、W方向(すなわち突起部60の長手方向)の両端側に位置する端面62と両端間に位置する側面64とを含む立体的な構造体である。突起部60のうち各側面64が交差する頂上部は曲面状に成形される。図8には、W方向に平行な断面とW方向に垂直な断面とが併記されている。各断面図から理解される通り、第2面Q2に対する突起部60の端面62の角度θaは、第2面Q2に対する突起部60の側面64の角度θbよりも小さい。すなわち、突起部60の各端面62は側面64と比較してなだらかな傾斜面である。
図8に例示される通り、第2面Q2に対する突起部60の高さHは、W方向の全長のうち端面62以外の区間で実質的に一定である。具体的には、突起部60のW方向の全長のうち90%以上の区間にわたり高さHは所定値に維持される。図8に例示される通り、突起部60の高さHは固定板38(支持部382)の板厚Tを上回る(H>T)。具体的には、固定板38の板厚Tが0.08mm程度であるのに対し、突起部60の高さHは0.4mm〜0.6mm程度である。また、前述の通り、固定板38の第2面Q2は撥水加工されるから、第2面Q2に形成される各突起部60の表面(各端面62および各側面64)にも撥水性が付与される。したがって、突起部60の表面にインクが残留する可能性を低減できるという利点がある。
図7に例示される通り、平面視で各突起部60に重ならない位置に各液体噴射部32は設置される。具体的には、液体噴射部32のうち固定板38の第1面Q1に接合される支持板474は第2面Q2側の各突起部60には平面視で重ならない。また、各突起部60のダンパー室SDは平面視で各突起部60に重ならない。各突起部60のダンパー室SDが平面視で各突起部60に重なる構成では、突起部60の内側の空間にダンパー室SDが連通し、ダンパー室SDの特性(容積や圧力)に誤差が発生する可能性がある。第1実施形態では各突起部60が平面視でダンパー室SDに重ならないから、各ダンパー室SDの特性を均一化することが可能である。
第1実施形態の印刷装置10は図9の封止機構(キャップ)28を具備する。図9には、固定板38の第2面Q2とIX-IX線の断面図とが併記されている。図9の断面図から理解される通り、第1実施形態の封止機構28は、複数のノズルNの清掃等の保守動作の実行時に固定板38の第2面Q2(噴射面)に接触して各ノズルNを密閉する複数の封止体282を具備する。第1実施形態では、1個の液体噴射ヘッド30に対して2個の封止体282を使用する場合を想定する。各封止体282は、基礎部284と封止部286とが一体に形成された弾性体であり、例えば樹脂材料の射出成形で形成される。
基礎部284は平板状の部分であり、封止部286は、基礎部284の周縁から突出する環状(具体的には矩形枠状)の部分である。封止部286のうち基礎部284とは反対側の頂上面が固定板38の第2面Q2に当接することで各ノズルNが密閉される。図9に例示される通り、固定板38の複数の突起部60は、第2面Q2のうち封止体282に接触する環状の領域(以下「封止領域」という)L以外の領域に形成され、平面視で封止領域Lには重ならない。具体的には、第2面Q2のうち平面視で封止領域Lの内周縁の内側の領域(封止領域Lで包囲された領域)に複数の突起部60が形成される。以上の通り、第1実施形態では、固定板38の第2面Q2のうち封止領域Lには突起部60が形成されないから、封止領域L内に突起部60を形成した構成と比較して、封止体282(封止部286)を第2面Q2に密着させて各ノズルNを充分に密閉できるという利点がある。
以上の説明から理解される通り、第1実施形態では、固定板38の第2面Q2からZ方向の正側(媒体12側)に突出する突起部60が形成されるから、例えば図2に破線で図示されるように第1ローラー242と第2ローラー244との間で液体噴射ユニット26側に変形(例えばカール)した媒体12は、固定板38の第2面Q2に到達するまでに突起部60に接触する。したがって、固定板38の開口部52の近傍(特に充填材54)の表面に残留したインクが媒体12に付着する可能性を低減することが可能である。
ところで、突起部60が開口部52に近いほど、開口部52の内側に残留したインクは媒体12に付着し難い。第1実施形態では、液体噴射部32が固定される固定板38に突起部60が形成されるから、固定板38とは別体の要素に突起部60を形成する構成と比較して固定板38の開口部52と突起部60との距離が短縮される。したがって、開口部52の内側に残留したインクが媒体12に付着する可能性を低減できるという前述の効果は格別に顕著である。他方、固定板38の開口部52と突起部60との距離が短縮されるということは、開口部52の内側に残留したインクが媒体12に付着することを防止するために必要な突起部60の高さHが低減されることを意味する。したがって、媒体12と固定板38との間に必要な間隔(いわゆるプラテンギャップ)が縮小され、結果的に媒体12の表面におけるインクの着弾位置の誤差が低減されるという利点もある。
また、前述の通り、第1実施形態の固定板38は、ノズル板46以外の部材(具体的には流路基板41およびコンプライアンス部47)を介してノズル板46に固定される。すなわち、固定板38とノズル板46とは双方とも流路基板41の一方側(Z方向の正側)に配置される。したがって、例えば固定板38をノズル板46の表面に直接に接合する構成と比較して、媒体12とノズル板46との間の間隔が縮小され、結果的に媒体12の表面におけるインクの着弾位置の誤差が低減されるという利点もある。また、複数の液体噴射部32が共通の固定板38に固定されるから、例えば各液体噴射部32が個別の部材に固定される構成と比較して、各液体噴射部32の相互間の位置関係を高精度に調整できるという利点がある。
第1実施形態では、突起部60の高さHが固定板38(支持部382)の板厚Tを上回る(H>T)から、例えば突起部60の高さHが固定板38の板厚Tを下回る構成と比較して、固定板38の第2面Q2に対する媒体12の接触を有効に防止できるという利点がある。更に、開口部52の内周面とノズル板46の外周面との隙間(両者間の空間の容積)を小さくし、当該隙間に充填される充填材54の表面に対するインクの付着を低減することが可能である。
第1実施形態において、第2面Q2のうち平面視で封止領域Lの内周縁の内側の領域に複数の突起部60を形成した構成は、固定板38の開口部52と突起部60との距離を短縮することに寄与する。したがって、例えば固定板38の周縁部384に連続するように突起部60を形成した構成と比較して、開口部52の内側に残留したインクが媒体12に付着する可能性を低減することが可能である。
なお、突起部60の端面62の角度θaが急峻(例えば直角に近い)な構成では、端面62と第2面Q2とで構成される角部に媒体12の先端が係止して媒体12にシワ等の変形が発生する可能性がある。第1実施形態では、端面62の角度θaが側面64の角度θbよりも小さい角度に抑制されるから、媒体12の先端が端面62に係止する可能性(ひいては媒体12の変形の可能性)を低減できるという利点がある。
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態を以下に説明する。なお、以下に例示する各形態において作用や機能が第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10は、第2実施形態における固定板38と各液体噴射部32との関係の説明図であり、第1実施形態の図7に対応する。第1実施形態では突起部60が固定板38と一体に形成された構成を例示したが、第2実施形態では、図10に例示される通り、固定板38とは別体に形成された突起部60が固定板38に固定される。
図11は、第2実施形態の突起部60の斜視図である。なお、図10と図11とでは突起部60の上下が反転している。図11に例示される通り、第2実施形態の突起部60は、例えば樹脂材料の射出成形で長尺状の接合部68と一体に形成されて当該接合部68の表面682から突出する。突起部60の形状や寸法は第1実施形態と同様である。
他方、図10に例示される通り、第2実施形態の固定板38には、W方向に沿って延在する貫通孔56が突起部60毎に形成される。貫通孔56の横幅は、突起部60の横幅を上回るとともに接合部68の横幅を下回る寸法である。図10に例示される通り、接合部68は固定板38の第1面Q1に固定される。具体的には、接合部68が平面視で液体噴射部32に重ならないように、接合部68のうち突起部60が形成された表面682が第1面Q1に例えば接着剤で固定される。接合部68の表面682が第1面Q1に固定された状態で、突起部60は貫通孔56を介して第2面Q2側に突出する。
以上に説明した通り、第2実施形態においても、固定板38の第2面Q2からZ方向の正側(媒体12側)に突出する突起部60が形成されるから、第1実施形態と同様の効果が実現される。なお、固定板38に対する絞り加工で突起部60を形成する第1実施形態では、突起部60の形成時に発生する応力に起因して固定板38が変形し得るものの、第2実施形態では、固定板38とは別体の突起部60が固定板38に固定される(したがって固定板38の絞り加工は不要である)から、第1実施形態と比較して固定板38の平坦性を維持し易く、平坦性の高い固定板38の製造が容易であるという利点がある。他方、第1実施形態では、突起部60が固定板38と一体に形成されるから、液体噴射ヘッド30の部品点数の削減や製造工程の簡素化(別体の突起部60を固定板38に接着する工程の省略)が実現される。
なお、第2実施形態では、突起部60が設置された接合部68を固定板38の第1面Q1に接合した構成を例示したが、図12に例示される通り、固定板38とは別体に形成された突起部60を固定板38の第2面Q2に接合した構成でも、第2実施形態と同様の効果が実現される。また、図12の構成では、突起部60を接着するための面積を充分に確保できるから、第2実施形態と比較して突起部60の機械的な強度を確保し易い(媒体12の衝突による突起部60の脱落等を防止できる)という利点がある。他方、第2実施形態では、突起部60が設置された接合部68が固定板38の第1面Q1に接合されるから、図12の構成と比較して、突起部60の設置に利用される接着剤が第2面Q2の面上にはみ出し難い(ひいては接着剤の付着でノズルNが閉塞される可能性を低減できる)という利点がある。
<第3実施形態>
図13は、第3実施形態における固定板38の第2面Q2の平面図である。第1実施形態および第2実施形態では、W方向の略全体にわたり横幅が一定に維持された直線状の突起部60を例示した。第3実施形態では、図13に例示される通り、W方向の位置に応じて突起部60の横幅が変化する。具体的には、各突起部60は、W方向の両端部から中央部に近付くほど横幅が増加する形状に形成される。他方、各開口部52は、第1実施形態と同様にW方向に長尺な矩形状に形成される。したがって、第3実施形態では、W方向に直交する方向における突起部60と開口部52との間隔Dは、突起部60の端部と比較して中央部のほうが小さい。すなわち、突起部60と開口部52との間隔Dは突起部60の中央部において最小となる。
前述の通り、突起部60が開口部52に近いほど開口部52の内側に残留したインクは媒体12に付着し難いという傾向がある。したがって、第3実施形態において、開口部52の内側に残留したインクが媒体12に付着することを防止するという突起部60の作用は、突起部60と開口部52との間隔Dが前述の関係にある以上、突起部60の両端部と比較して中央部のほうが大きい。なお、第3実施形態の突起部60の形成には、第1実施形態と同様に固定板38と一体に形成する方法や、第2実施形態と同様に固定板38とは別体に形成して固定板38に固定する方法が採用され得る。
第3実施形態においても第1実施形態と同様の効果が実現される。ところで、噴射面のうちW方向の中央部の近傍の地点では、媒体12を保持する第1ローラー242および第2ローラー244に対して遠い(すなわち媒体12の変形を抑制する作用が相対的に小さい)から、媒体12の変形が発生し易いという傾向がある。第3実施形態では、突起部60の中央部における突起部60と開口部52との間隔Dが両端部での間隔Dを上回るから、突起部60の中央部で特に発生し易い媒体12の変形を効果的に抑制できるという利点がある。
<第3実施形態の変形例>
図13では、突起部60のうち中央部における横幅を両端部と比較して大きくした構成を例示したが、W方向に直交する方向における突起部60と開口部52との間隔Dを突起部60におけるW方向の中央側ほど小さくするための構成は、以上の例示に限定されない。例えば、図14に例示される通り、W方向の位置に応じて開口部52の横幅(W方向に直交する方向における寸法)を変化させた構成も採用され得る。具体的には、各開口部52は、W方向の両端部から中央部に近付くほど横幅が増加する平面形状に形成される。図14の構成でも、突起部60と開口部52との間隔Dは突起部60の中央側ほど小さくなるから、第3実施形態と同様の効果が実現される。
また、第3実施形態では、突起部60が開口部52に近いほど開口部52の内側のインクが媒体12に付着し難いという傾向を想定したが、同様に、第2面Q2に対する突起部60の高さHが高いほど開口部52の内側のインクが媒体12に付着し難いという傾向もある。後者の傾向を前提とすると、例えば図15に例示される通り、突起部60の両端部と比較して中央部のほうが高さHが高くなるように各突起部60を形成することも可能である。図15の構成でも第3実施形態と同様の効果が実現される。
<第4実施形態>
図16は、第4実施形態における固定板38の第2面Q2の平面図である。図16に例示される通り、第4実施形態の固定板38に形成された複数の突起部60は、複数の第1突起部60Aと複数の第2突起部60Bとを包含する。複数の第1突起部60Aは、相互に間隔をあけてX方向に配列するとともに各々がW方向に延在する。同様に、複数の第2突起部60Bは、相互に間隔をあけてX方向に配列するとともに各々がW方向に延在する。第1突起部60Aと第2突起部60BとはX方向に沿って交互に配列する。
図16に例示される通り、第4実施形態の固定板38の第2面Q2(領域R)を、Y方向に第1領域R1と第2領域R2と第3領域R3とに便宜的に区分する。第1領域R1は第2領域R2からみてY方向の正側に位置し、第3領域R3は第2領域R2からみてY方向の負側に位置する。第1突起部60Aは、第1領域R1と第2領域R2とにわたりW方向に延在し、第3領域R3には形成されない。他方、第2突起部60Bは、第2領域R2と第3領域R3とにわたりW方向に延在し、第1領域R1には形成されない。以上の説明から理解される通り、第4実施形態では、第1突起部60Aと第2突起部60Bとは、媒体12が搬送されるY方向における位置が相違するとともに、Y方向において相互に部分的に(すなわち第2領域R2内で限定的に)重複する。なお、各突起部60の形成には、第1実施形態と同様に固定板38と一体に形成する方法や、第2実施形態と同様に固定板38とは別体に形成して固定板38に固定する方法が採用され得る。
第4実施形態においても第1実施形態と同様の効果が実現される。また、第4実施形態では、突起部60が第2面Q2の全域にわたりW方向に延在する構成と比較して突起部60が短縮されるから、突起部60の形成に起因した固定板38の変形(特に突起部60を絞り加工で形成する場合の変形)を抑制できるという利点がある。なお、第1突起部60Aと第2突起部60BとがY方向に沿って重複しない構成(例えば第1突起部60Aおよび第2突起部60Bの何れも第2領域R2には形成されない構成)では、図16の第2領域R2で媒体12が固定板38の第2面Q2に接触するから、開口部52の内側に残留したインクが媒体12に付着する可能性がある。第4実施形態では、第1突起部60Aと第2突起部60BとがY方向において相互に部分的に重複するから、各突起部60の長さを短縮した構成にも関わらず、第2面Q2に対する媒体12の接触を有効に防止できるという利点がある。
<変形例>
以上に例示した形態は多様に変形され得る。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。
(1)突起部60の平面形状(Z方向からみた突起部60の外形)は前述の各形態の例示には限定されない。例えば図17に例示した平面形状の突起部60を固定板38に形成することも可能である。例A1の突起部60は平面形状が矩形状(長方形状)であり、例A2の突起部60は平面形状が弓形状(半月状)である。例A2の構成では、第2面Q2に接触するワイパー(図示略)をW方向に垂直な方向(図17の左方向)に移動させて第2面Q2のインクを払拭する場合に、ワイパーで押圧されたインクが、図17に破線の矢印で図示されるように突起部60の側面に沿ってX方向の正側および負側に移動する。したがって、第2面Q2のインクの残留(ふき残し)が低減されるという利点がある。前掲の図13の例示のように中央部の横幅が両端部を上回る平面形状の突起部60を形成した構成でも同様の効果が実現される。また、図17の例A3のように、中央部の横幅が両端部を下回る平面形状の突起部60を固定板38に形成することも可能である。また、複数の突起部60をW方向に沿って配列した構成も採用され得る。
(2)突起部60の断面形状(W方向に垂直な断面内における突起部60の表面の形状)は前述の各形態の例示に限定されない。例えば図18に例示した断面形状の突起部60を固定板38に形成することも可能である。例B1の突起部60は断面形状が矩形状(長方形状)であり、例B2の突起部60は断面形状が弓形状である。なお、突起部60の断面形状は線対称な形状に限定されない。例えば、図18の例B3のように、第2面Q2に垂直な側面64Aと第2面Q2に傾斜する側面64Bとで構成される三角形状の断面形状の突起部60を固定板38に形成することも可能である。なお、前述の実施形態や図18の例B2および例B3のように突起部60が第2面Q2に対する傾斜面を包含する構成では、例えば図18の例B1の構成と比較して、第2面Q2に付着したインクをワイパーにより効果的に払拭できるという利点がある。
(3)前述の各形態では、固定板38の第2面Q2のうち封止機構28の各封止体282に接触する封止領域L以外の領域に突起部60を形成したが、図19に例示される通り、突起部60の少なくとも一部が平面視で封止領域Lに重なる構成も採用され得る。図19では、1個の固定板38に形成された6個の突起部60のうちX方向の両端部に位置する各突起部60が、封止領域LのうちW方向に沿って延在する領域に平面視で重なる構成が例示されている。突起部60が封止領域Lに重なる構成では、封止領域Lの形状やサイズに制約されずに固定板38に多数の突起部60を形成することが可能である。したがって、封止領域L以外の領域に突起部60を形成する構成と比較して、噴射面に対する媒体12の接触を有効に防止できるという利点がある。
(4)前述の各形態では、各液体噴射部32におけるコンプライアンス部47の支持板474を固定板38の第1面Q1に固定したが、液体噴射部32のうち固定板38に接合される部材は支持板474に限定されない。例えば、液体噴射部32のうち固定板38との対向面以外の場所にコンプライアンス部47を設置した構成やコンプライアンス部47を省略した構成では、流路基板41のうちZ方向の正側の表面を固定板38の第1面Q1に例えば接着剤で固定することも可能である。
(5)前述の各形態では、複数の液体噴射ヘッド30を媒体12の全幅にわたり配列したラインヘッドを例示したが、液体噴射ヘッド30を搭載したキャリッジをX方向に沿って反復的に往復させるシリアルヘッドにも本発明は適用される。また、液体噴射部32がインクを噴射する方式は、圧電素子を利用した前述の方式(ピエゾ方式)に限定されない。例えば、加熱により圧力室内に気泡を発生させて圧力室内の圧力を変化させる発熱素子を利用した方式(サーマル方式)の液体噴射ヘッドにも本発明は適用され得る。
(6)以上の各形態で例示した印刷装置10は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、本発明の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、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。
10……印刷装置(液体噴射装置)、12……媒体、14……液体容器、22……制御装置、24……搬送機構、242……第1ローラー、244……第2ローラー、26……液体噴射ユニット、28……封止機構、282……封止体、30……液体噴射ヘッド、32……液体噴射部、34……支持体、36……流路構造体、38……固定板、382……支持部、384……周縁部、41……流路基板、42……圧力室基板、43……振動板、44……筐体、45……封止板、46……ノズル板、47……コンプライアンス部、472……弾性膜、474……支持板、52……開口部、54……充填材、56……貫通孔、60……突起部、62……端面、64……側面、68……接合部、Q1……第1面、Q2……第2面、N……ノズル、SR……貯留室、SC……圧力室、SD……ダンパー室。

Claims (17)

  1. 複数のノズルから液体を噴射する複数の液体噴射部と、
    前記複数の液体噴射部が固定される第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを含み、前記複数のノズルを露出させる複数の開口部が前記複数の液体噴射部にそれぞれ対応して形成された固定板と、
    前記固定板における前記複数の開口部の間に、前記複数の開口部が配列する第1方向に交差する第2方向に沿う長尺状に設置されて前記第2面から突出する突起部とを具備し、
    前記突起部の中央部における幅は、当該突起部の端部における幅よりも広く、前記第2方向に直交する方向における前記突起部と前記開口部との間隔は、当該突起部の端部と比較して中央部のほうが小さい
    液体噴射ヘッド。
  2. 複数のノズルから液体を噴射する複数の液体噴射部と、
    前記複数の液体噴射部が固定される第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを含み、前記複数のノズルを露出させる複数の開口部が前記複数の液体噴射部にそれぞれ対応して形成された固定板と、
    前記固定板における前記複数の開口部の間に、前記複数の開口部が配列する第1方向に交差する第2方向に沿う長尺状に設置されて前記第2面から突出する突起部とを具備し、
    前記開口部の中央部における幅は、当該開口部の端部における幅よりも広く、前記第2方向に直交する方向における前記突起部と前記開口部との間隔は、当該突起部の端部と比較して中央部のほうが小さい
    液体噴射ヘッド。
  3. 前記突起部の高さは、当該突起部の端部と比較して中央部のほうが高い
    請求項1または請求項2の液体噴射ヘッド。
  4. 前記突起部の高さは、当該突起部の全長のうち90%以上の区間で一定である
    請求項1または請求項2の液体噴射ヘッド。
  5. 前記突起部は、前記固定板の第1面に接合される接合部に設置され、当該固定板の貫通孔を介して前記第2面側に突出する
    請求項1から請求項4の何れかの液体噴射ヘッド。
  6. 前記突起部は、前記固定板とは別体に形成されて当該固定板の前記第2面に接合される
    請求項1から請求項4の何れかの液体噴射ヘッド。
  7. 複数のノズルから液体を噴射する複数の液体噴射部と、
    前記複数の液体噴射部が固定される第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを含み、前記複数のノズルを露出させる複数の開口部が前記複数の液体噴射部にそれぞれ対応して形成された固定板と、
    前記固定板における前記複数の開口部の間に、前記複数の開口部が配列する第1方向に交差する第2方向に沿う長尺状に設置されて前記第2面から突出する複数の突起部とを具備し、
    前記複数の突起部は、前記第2方向における前記開口部の長さよりも短い、第1突起部および第2突起部を含み、
    前記第1突起部は、第1部分と、当該第1部分から前記第2方向における第1側に延在する第部分とを含み、
    前記第2突起部は、第部分と、当該第部分から前記第2方向における前記第1側とは反対側の第2側に延在する第部分とを含み、
    前記第1部分と前記第部分とは、前記第2方向において相互に重複し
    前記第2部分と前記第2突起部とは、前記第2方向において相互に重複せず、前記第4部分と前記第1突起部とは、前記第2方向において相互に重複しない
    液体噴射ヘッド。
  8. 前記第2方向は、前記第1方向に対して傾斜し、
    前記第1部分と前記第3部分とは、前記第1方向において相互に重複しない
    請求項7の液体噴射ヘッド。
  9. 前記複数の突起部は、前記固定板と一体に形成される
    請求項7または請求項8の液体噴射ヘッド。
  10. 前記固定板は、前記第1面に対して曲折された周縁部を含み、
    前記突起部は、前記周縁部と前記開口部との間の領域には形成されない
    請求項1から請求項9の何れかの液体噴射ヘッド。
  11. 前記液体噴射部のうち前記固定板に接合される部材は平面視で前記突起部に重ならない
    請求項1から請求項10の何れかの液体噴射ヘッド。
  12. 前記固定板における前記開口部の内側には親水性の充填材が形成され、
    前記突起部の表面は撥水処理されている
    請求項1から請求項11の何れかの液体噴射ヘッド。
  13. 前記突起部のうち長手方向の端面の前記第2面に対する角度は、前記第2面に対する前記突起部の側面の角度よりも小さい
    請求項1から請求項12の何れかの液体噴射ヘッド。
  14. 前記固定板の前記第2面は、前記複数のノズルを密閉する封止体に当接する環状の封止領域を包含し、
    前記突起部は、前記第2面のうち前記封止領域以外の領域に形成される
    請求項1から請求項13の何れかの液体噴射ヘッド。
  15. 前記突起部は、前記封止領域の内周縁の内側に形成される
    請求項14の液体噴射ヘッド。
  16. 前記固定板の前記第2面は、前記複数のノズルを密閉する封止体に当接する環状の封止領域を包含し、
    前記突起部の少なくとも一部は、前記第2面のうち当該封止領域に重なる
    請求項1から請求項13の何れかの液体噴射ヘッド。
  17. 請求項1から請求項16の何れかの液体噴射ヘッドと、
    前記第1方向に直交する方向に媒体を搬送する搬送機構とを具備し、
    前記液体噴射ヘッドの突起部は、前記第1方向に交差する第2方向に沿って設置される
    液体噴射装置。
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