JP7306002B2 - 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 - Google Patents
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Description
以下、図1乃至図7を参照しつつ、本実施形態に係る液体吐出装置100について説明する。
図1は、本実施形態に係る液体吐出装置100を例示する構成図である。本実施形態に係る液体吐出装置100は、液体の一例であるインクを媒体12に吐出するインクジェット方式の印刷装置である。媒体12は、典型的には印刷用紙であるが、樹脂フィルムまたは布帛等の任意の印刷対象が媒体12として利用され得る。
図1に例示される通り、液体吐出装置100は、インクを貯留する液体容器14を備える。液体容器14としては、例えば、液体吐出装置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、またはインクを補充可能なインクタンク等を採用することができる。液体容器14には、色彩が相違する複数種のインクが貯留される。
本実施形態において、搬送機構22は、制御装置20による制御のもとで、媒体12を+Y方向に搬送する。なお、以下では、+Y方向と、+Y方向とは反対の方向である-Y方向とを、Y軸方向と総称する。
移動機構24は、複数のヘッドユニット26を収容する収納ケース242と、収納ケース242が固定された無端ベルト244とを具備する。なお、液体容器14をヘッドユニット26とともに収納ケース242に収納することも可能である。
ヘッドユニット26は、搬送機構22による媒体12の搬送と、収納ケース242の往復動とに連動して、2M個のノズルNの一部又は全部からインクを吐出させて、当該吐出されたインクを媒体12の表面に着弾させることで、媒体12の表面に所望の画像を形成する。
以下、図3乃至図5を参照しつつ、ヘッドユニット26の概要を説明する。
なお、本実施形態において、流路基板32、圧力室基板34、及び、振動部36は「第1部材」の一例であり、リジット配線基板38は「第1基板」の一例であり、貯留室形成基板40は「第2部材」の一例であり、外装ケース80は「第3部材」の一例である。
各ノズルNは、ノズル板52に設けられた孔である。ノズル板52は、例えば、エッチング等の半導体製造技術を利用してシリコンの単結晶基板を加工することで製造される。但し、ノズル板52の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。
本実施形態では、一例として、列L1に属するM個のノズルN1のうち、-Y側からm番目のノズルN1と、列L2に属するM個のノズルN2のうち、-Y側からm番目のノズルN2との、Y軸方向の位置が略一致する場合を想定する。ここで、mは、1≦m≦Mを満たす自然数である。また、「略一致」とは、完全に一致する場合の他に、誤差を考慮すれば同一と看做せる場合を含む概念である。但し、2M個のノズルNは、列L1に属するM個のノズルN1のうち、-Y側からm番目のノズルN1と、列L2に属するM個のノズルN2のうち、-Y側からm番目のノズルN2との、Y軸方向の位置が相違するように配列されてもよい。
外装ケース80は、Y軸方向に長尺であり、XY平面に略平行に延在する板状の上蓋部820と、Y軸方向に長尺であり、YZ平面に略平行に延在する板状の側面部801と、Y軸方向に長尺であり、側面部801よりも+X側において、YZ平面に略平行に延在する板状の側面部802と、を有する。すなわち、外装ケース80は、上蓋部820の+Z側の面、側面部801の+X側の面、及び、側面部802の-X側の面からなる、凹部82を備える。以下では、上蓋部820よりも+Z側の空間のうち、側面部801よりも+X側で、且つ、側面部802よりも-X側の空間を、「凹部82の内側の空間」と称する。図4からも明らかなように、凹部82の内側の空間は、ノズル基板50及び外装ケース80の間の空間としても把握され得る。
なお、本実施形態において、側面部801は、「第1構造体」の一例であり、ノズル基板50の-Z側の表面に固定される。また、本実施形態において、側面部802は、「第2構造体」の一例であり、ノズル基板50の-Z側の表面に固定される。
また、外装ケース80は、凹部82の内側の空間のうち、上蓋部820の+Z側の面において、Y軸方向に長尺な、直方体形状の凸部810を備える。
流路基板32は、Y軸方向に長尺で、XY平面に略平行に延在する板状の部材であり、インクの流路が形成される。具体的には、流路基板32には、列L1に対応して設けられた流路RA1と、列L2に対応して設けられた流路RA2と、が形成される。流路RA1は、Y軸方向に沿う長尺状に形成された開口である。流路RA2は、流路RA1から見て+X方向に位置し、Y軸方向に沿う長尺状に形成された開口である。
また、流路基板32には、2M個のノズルNと1対1に対応するように、2M個の流路322と、2M個の流路324と、が形成される。図4に例示される通り、流路322及び流路324は、流路基板32を貫通するように形成された開口である。流路324は、当該流路324に対応するノズルNに連通する。
また、流路基板32の+Z側の面には、2つの流路326が形成される。2つの流路326のうち一方は、流路RA1と、列L1に属するM個のノズルN1に1対1に対応するM個の流路322と、を連結する流路である。また、2つの流路326のうち他方は、流路RA2と、列L2に属するM個のノズルN2に1対1に対応するM個の流路322と、を連結する流路である。
流路基板32は、例えば、半導体製造技術を利用してシリコンの単結晶基板を加工することで製造される。但し、流路基板32の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。
圧力室基板34は、Y軸方向に長尺な、XY平面に略平行に延在する板状の部材であり、2M個のノズルNと1対1に対応するように2M個の開口342が形成される。
圧力室基板34は、例えば、半導体製造技術を利用してシリコンの単結晶基板を加工することで製造される。但し、圧力室基板34の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。
図4に例示される通り、流路基板32の-Z側の面と振動部36の+Z側の面とは、開口342を介して向かい合うように配置される。開口342の内側の空間であって、流路基板32の-Z側の面と振動部36の+Z側の面との間に位置する空間は、当該空間に充填されたインクに圧力を付与するための「圧力室」として機能する。すなわち、本実施形態において、振動部36は、圧力室の壁面を構成する「振動板」の一例である。
ヘッドユニット26には、2M個のノズルNに1対1に対応するように、2M個の圧力室が設けられる。図4に例示される通り、ノズルN1に対応して設けられた圧力室は、流路322及び流路326を介して流路RA1に連通するとともに、流路324を介してノズルN1に連通する。また、ノズルN2に対応して設けられた圧力室は、流路322及び流路326を介して流路RA2に連通するとともに、流路324を介してノズルN2に連通する。
上述の通り、圧電素子37は、駆動信号Comの供給に応じて駆動されて変形する。振動部36は、圧電素子37の変形に連動して振動する。振動部36が振動すると、圧力室内の圧力が変動する。そして、圧力室内の圧力が変動することで、圧力室に充填されたインクが、流路324を経由して、ノズルNから吐出される。
なお、圧力室、流路324、ノズルN、振動部36、及び、圧電素子37は、圧力室に充填されたインクを吐出させるための「吐出部」として機能する。また、ヘッドユニット26に設けられた2M個の吐出部と、ノズル板52とを、「吐出ヘッド」と称する場合がある。
リジット配線基板38は、Y軸方向に長尺で、XY平面に略平行に延在する板状の部材であって、振動部36に形成された2M個の圧電素子37を保護するための部材である。
リジット配線基板38は、例えば、半導体製造技術を利用してシリコンの単結晶基板を加工することで製造される。但し、リジット配線基板38の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。
集積回路62に設けられたスイッチ回路は、制御信号SIによる制御のもとで、各圧電素子37に対して、駆動信号Comを供給するか否かを切り替える。なお、本実施形態では、駆動信号Comが、制御装置20において生成される場合を想定するが、駆動信号Comは、集積回路62において生成されてもよい。
図4及び図5に例示される通り、本実施形態において、集積回路62は、Z軸方向から平面視した場合、ヘッドユニット26に設けられた2M個の圧電素子37のうち、少なくとも一部の圧電素子37に重なる。
従って、本実施形態において、集積回路62から発せられる熱のうち、集積回路62から、凸部810及び上蓋部820を介して、ヘッドユニット26の外部へと放熱される熱量は、集積回路62から、リジット配線基板38、圧電素子37、及び、振動部36の一部または全部を介して、圧力室内に充填されているインクに伝達する熱量よりも大きくなる。すなわち、本実施形態では、ヘッドユニット26において、外装ケース80が設けられるため、例えば、外装ケース80が設けられない場合と比較して、集積回路62から発せられる熱に起因する、圧力室内に充填されているインクの温度の上昇の程度を低減させることが可能となる。
また、本実施形態では、上述のとおり、側面部801及び側面部802が、吸振体54に固定されている。このため、仮に、集積回路62から発せられた熱が、圧力室内に充填されているインクに伝達した場合であっても、当該圧力室内に充填されているインクに伝達した熱を、流路322及び流路326内のインクと、吸振体54と、側面部801または側面部802と、を介して、ヘッドユニット26の外部へと放熱させることが可能となる。すなわち、本実施形態では、外装ケース80が設けられるため、例えば、外装ケース80が設けられない場合と比較して、集積回路62から発せられる熱に起因する、圧力室内に充填されているインクの温度の上昇の程度を低減させることが可能となる。
貯留室形成基板40は、Y軸方向に長尺な部材である。貯留室形成基板40には、流路RA1を介してM個のノズルN1に対応するM個の圧力室に供給されるインクを貯留するための、Y軸方向に長尺な空間である貯留室RB1と、流路RA2を介してM個のノズルN2に対応するM個の圧力室に供給されるインクを貯留するための、Y軸方向に長尺な空間である貯留室RB2と、が設けられる。なお、貯留室RB1は、「第1貯留室」の一例であり、貯留室RB2は、「第2貯留室」の一例である。
また、貯留室形成基板40の+Z側の面には、凹部42が形成される。凹部42の内側の空間には、圧力室基板34と、振動部36と、複数の圧電素子37と、リジット配線基板38と、集積回路62と、が収納される。具体的には、図4から理解される通り、圧力室基板34と、振動部36と、複数の圧電素子37と、リジット配線基板38と、集積回路62とは、貯留室RB1と貯留室RB2との間の空間に設けられる。
リジット配線基板38の領域Eに接合されたフレキシブル配線基板64は、凹部42の内側を通過するようにY軸方向に延在する。図3から理解される通り、フレキシブル配線基板64のX軸方向の幅W1は、貯留室形成基板40のX軸方向の幅W2未満である。また、幅W2は、外装ケース80のX軸方向の幅W3未満である。
また、貯留室形成基板40には、Z軸方向に貯留室形成基板40を貫通する放熱用開口48が設けられる。そして、本実施形態において、外装ケース80の凸部810は、上蓋部820と、集積回路62の+Z側に塗布された熱伝導剤90との間の空間において、放熱用開口48の内側を通過するように設けられる。また、図4から理解される通り、凸部810の少なくとも一部は、貯留室RB1と貯留室RB2との間の空間に位置する。
また、液体容器14から導入口832に供給されたインクは、導入口432、及び、貯留室RB2を経由して、流路RA2に流入する。そして、流路RA2に流入したインクの一部は、流路326、及び、流路322を経由して、ノズルN2に対応する圧力室に供給される。ノズルN2に対応する圧力室に充填されたインクは、流路324を+Z方向に流動し、ノズルN2から吐出される。
以上において説明したように、本実施形態に係るヘッドユニット26は、外装ケース80を備えるため、吐出部におけるインクの温度が高温になる可能性を低く抑えることが可能となる。
以下、本実施形態に係るヘッドユニット26の利点を明確化するために、参考例に係る液体吐出装置の備えるヘッドモジュール260Wに設けられたヘッドユニット26Wについて説明する。
図6に示すように、ヘッドユニット26Wは、外装ケース80を備えない点と、貯留室形成基板40の代わりに貯留室形成基板40Wを備える点と、において、本実施形態に係るヘッドユニット26と相違する。貯留室形成基板40Wは、放熱用開口48を備えない点で、本実施形態に係るヘッドユニット26に設けられた貯留室形成基板40と相違する。
なお、図7において、ドットの付された領域Ar-1は、温度T0以上、温度T1未満の温度を有する領域であり、ドットの付された領域Ar-2は、温度T1以上、温度T2未満の温度を有する領域であり、ドットの付された領域Ar-3は、温度T2以上、温度T3未満の温度を有する領域であり、網掛けの付された領域Ar-4は、温度T3以上の温度を有する領域であり、ドットも網掛けも付されていない領域は、温度T0未満の温度を有する領域である。ここで、温度T0~T3の間には、ΔTを正の値としたときに、例えば、「T3=T2+ΔT」、「T2=T1+ΔT」、及び、「T1=T0+ΔT」という関係が成り立つこととする。
具体的には、図7の温度分布図MP-Wに示すように、ヘッドユニット26Wでは、ヘッドユニット26Wに設けられた2M個のノズルNのうち、ノズルN-Waが領域Ar-2に属し、ノズルN-Wbが領域Ar-3に属し、ノズルN-Wcが領域Ar-4に属する。すなわち、ヘッドユニット26Wでは、ヘッドユニット26Wの中央付近に位置するノズルN-Wcの温度が、ヘッドユニット26Wの端部に位置するノズルN-Waの温度よりも、「2*ΔT」程度、高くなる。よって、ヘッドユニット26Wでは、ノズルN-Wcに対応する圧力室に充填されたインクの温度が、ノズルN-Waに対応する圧力室に充填されたインクの温度よりも、高温になる。従って、ヘッドユニット26Wでは、ノズルN-Wcに対応する吐出部におけるインクの吐出特性と、ノズルN-Waに対応する吐出部におけるインクの吐出特性とが、相違する。このため、参考例に係る液体吐出装置では、集積回路62における発熱に起因して、当該液体吐出装置が形成する画像の画質が低下することになる。
具体的には、図7の温度分布図MPに示すように、ヘッドユニット26では、ヘッドユニット26に設けられた2M個のノズルNのうち、ノズルN-a、ノズルN-b、及び、ノズルN-cのいずれもが、領域Ar-1に属する。すなわち、ヘッドユニット26では、ヘッドユニット26の中央付近に位置するノズルN-cの温度と、ヘッドユニット26の端部に位置するノズルN-aの温度との温度差を、「ΔT」未満に抑えることができる。換言すれば、ヘッドユニット26では、ノズルN-cに対応する圧力室に充填されたインクの温度と、ノズルN-aに対応する圧力室に充填されたインクの温度との温度差を、ノズルN-Wcに対応する圧力室に充填されたインクの温度と、ノズルN-Waに対応する圧力室に充填されたインクの温度との温度差よりも、小さく抑えることができる。従って、ヘッドユニット26では、ノズルN-cに対応する吐出部におけるインクの吐出特性と、ノズルN-aに対応する吐出部におけるインクの吐出特性との相違の程度を、ノズルN-Wcに対応する吐出部におけるインクの吐出特性と、ノズルN-Waに対応する吐出部におけるインクの吐出特性との相違の程度よりも、小さく抑えることができる。このため、本実施形態に係る液体吐出装置100では、参考例に係る液体吐出装置と比較して、集積回路62における発熱に起因する、液体吐出装置100が形成する画像の画質の低下の程度を小さく抑えることが可能となる。
以上に例示した各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。
上述した実施形態において、ヘッドユニット26に設けられる外装ケース80は、凸部810を具備するが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。外装ケース80は、凸部810を具備せずに構成されていてもよい。
図8に示すように、ヘッドユニット26Aは、外装ケース80の代わりに、外装ケース80Aを備える点と、貯留室形成基板40の代わりに、貯留室形成基板40Wを備える点と、において、実施形態に係るヘッドユニット26と相違する。外装ケース80Aは、凸部810を具備しない点において、実施形態に係る外装ケース80と相違する。
図9の温度分布図MP-Aに示すように、ヘッドユニット26Aでは、ヘッドユニット26Aに設けられた2M個のノズルNのうち、ノズルN-Aa及びノズルN-Abが、領域Ar-1に属し、ノズルN-Acが、領域Ar-2に属する。すなわち、ヘッドユニット26Aでは、ヘッドユニット26Aの中央付近に位置するノズルN-Acの温度と、ヘッドユニット26Aの端部に位置するノズルN-Aaの温度との温度差を、「ΔT」程度に抑えることができる。換言すれば、ヘッドユニット26Aでは、ノズルN-Acに対応する圧力室に充填されたインクの温度と、ノズルN-Aaに対応する圧力室に充填されたインクの温度との温度差を、ノズルN-Wcに対応する圧力室に充填されたインクの温度と、ノズルN-Waに対応する圧力室に充填されたインクの温度との温度差よりも、小さく抑えることができる。従って、ヘッドユニット26Aでは、ノズルN-Acに対応する吐出部におけるインクの吐出特性と、ノズルN-Aaに対応する吐出部におけるインクの吐出特性との相違の程度を、ノズルN-Wcに対応する吐出部におけるインクの吐出特性と、ノズルN-Waに対応する吐出部におけるインクの吐出特性との相違の程度よりも、小さく抑えることができる。このため、本変形例に係る液体吐出装置では、参考例に係る液体吐出装置と比較して、集積回路62における発熱に起因する、液体吐出装置が形成する画像の画質の低下の程度を小さく抑えることが可能となる。
上述した実施形態において、ヘッドユニット26に設けられる外装ケース80は、凸部810と側面部801と側面部802を具備するが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。外装ケース80は、凸部810と側面部801と側面部802とを具備せずに構成されていてもよい。
図10に示すように、ヘッドユニット26Bは、外装ケース80の代わりに、外装ケース80Bを備える点と、貯留室形成基板40の代わりに、貯留室形成基板40Wを備える点と、において、実施形態に係るヘッドユニット26と相違する。外装ケース80Bは、凸部810と側面部801と側面部802とを具備しない点において、実施形態に係る外装ケース80と相違する。
図11の温度分布図MP-Bに示すように、ヘッドユニット26Bでは、ヘッドユニット26Bに設けられた2M個のノズルNのうち、ノズルN-Baが、領域Ar-1に属し、ノズルN-Bbが、領域Ar-2に属し、ノズルN-Bcが、領域Ar-3に属する。すなわち、ヘッドユニット26Bでは、ヘッドユニット26Wと比較して、各ノズルNの温度を低く抑えることができる。このため、本変形例に係る液体吐出装置では、参考例に係る液体吐出装置と比較して、集積回路62における発熱に起因する、液体吐出装置が形成する画像の画質の低下の程度を小さく抑えることが可能となる。
上述した実施形態では、液体吐出装置100に設けられたヘッドユニット26が、熱伝導剤90を備える場合を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。液体吐出装置100は、熱伝導剤90を備えずに構成されてもよい。
上述した実施形態及び変形例1乃至3では、ヘッドユニットを搭載した収納ケース242を往復させるシリアル方式の液体吐出装置を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。液体吐出装置は、複数のノズルNが媒体12の全幅にわたり分布するライン方式の液体吐出装置であってもよい。
上述した実施形態及び変形例1乃至4では、ヘッドユニット26、26A、及び、26Cとして、圧力室内から流路324に流出したインクが、当該圧力室に対応するノズルNから吐出される構成を例示したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。液体吐出装置は、圧力室内のインクの一部または全部を、当該圧力室に対応するノズルN以外の箇所から排出可能な構成を有するものであってもよい。
また、貯留室形成基板40Dは、Y軸方向に長尺な部材であり、1つの放熱用開口48の代わりに、列L1に対応する放熱用開口48、及び、列L2に対応する放熱用開口48の2つの放熱用開口48が設けられている点と、流路RCに連通し、Y軸方向に長尺な1個の流路RDが設けられている点と、流路RDに連通する導入口433が設けられている点と、において、実施形態に係る貯留室形成基板40と相違する。なお、流路RDは、「排出室」の一例である。
また、ヘッドユニット26Dに設けられた2つの圧力室基板34Dは、Y軸方向に長尺であり、M個のノズルN1に対応するM個の開口342が設けられた圧力室基板34Dと、Y軸方向に長尺であり、M個のノズルN2に対応するM個の開口342が設けられた圧力室基板34Dと、を含む。すなわち、各圧力室基板34Dは、ヘッドユニットに設けられた2M個の圧力室のうち、列L1または列L2の一方に対応するM個の圧力室のみが形成される点において、実施形態に係る圧力室基板34と相違する。
また、ヘッドユニット26Dに設けられた2つの振動部36Dは、Y軸方向に長尺であり、M個のノズルN1に対応するM個の開口342の壁面を構成する振動部36Dと、Y軸方向に長尺であり、M個のノズルN2に対応するM個の開口342の壁面を構成する振動部36Dと、を含む。すなわち、各振動部36Dは、ヘッドユニットに設けられた2M個の圧力室のうち、列L1または列L2の一方に対応するM個の圧力室のみの壁面を構成する点において、実施形態に係る振動部36と相違する。
また、ヘッドユニット26Dに設けられた2つのリジット配線基板38Dは、Y軸方向に長尺であり、M個のノズルN1に対応するM個の圧電素子37を保護するリジット配線基板38Dと、Y軸方向に長尺であり、M個のノズルN2に対応するM個の圧電素子37を保護するリジット配線基板38Dと、を含む。すなわち、リジット配線基板38Dは、ヘッドユニットに設けられた2M個の圧電素子37のうち、列L1または列L2の一方に対応するM個の圧電素子37のみを収容可能である点において、実施形態に係るリジット配線基板38と相違する。
また、ヘッドユニット26Dに設けられた2つの集積回路62Dは、M個のノズルN1に対応するM個の圧電素子37に対して駆動信号Comを供給する集積回路62Dと、M個のノズルN2に対応するM個の圧電素子37に対して駆動信号Comを供給する集積回路62Dと、を含む。すなわち、各集積回路62Dは、ヘッドユニットに設けられた2M個の圧電素子37のうち、列L1または列L2の一方に対応するM個の圧電素子37のみに対して駆動信号Comを供給可能である点において、実施形態に係る集積回路62と相違する。
また、外装ケース80Dは、Y軸方向に長尺な部材であり、1つの凸部810の代わりに、列L1に対応する凸部810、及び、列L2に対応する凸部810の2つの凸部810が設けられている点と、導入口433に連通する導入口833が設けられている点と、において、実施形態に係る外装ケース80と相違する。
このように、ヘッドユニット26Dでは、圧力室内部のインクを、ノズルNから吐出させるのに加えて、流路RX1または流路RX2を介して流路RC及び流路RDから、ヘッドユニット26Dの外部に排出することができる。このため、ヘッドユニット26Dでは、ヘッドユニットに対して流路RC及び流路RDが設けられない態様と比較して、圧力室におけるインクの循環を活発化させることが可能となり、これにより、圧力室内のインクの粘度変動の可能性を低減させることを可能となり、また、圧力室内のインクが高温化して吐出速度が上昇してしまう等の吐出特性が変動する可能性を低減させることが可能となる。
なお、ヘッドユニット26Dにおいて、導入口833からヘッドユニット26Dの外部に排出されたインクは、導入口831及び導入口832から再びヘッドユニット26に導入されてもよい。
また、圧力室基板34Eは、Y軸方向に長尺な部材であり、2M個の圧力室の代わりに、列L1に対応するM個の圧力室のみが形成される点において、実施形態に係る圧力室基板34と相違する。
また、ノズル板52Eは、Y軸方向に長尺な部材であり、2M個のノズルNの代わりに、列L1に対応するM個のノズルN1のみが形成されている点において、実施形態に係るノズル板52と相違する。
このように、ヘッドユニット26Eでは、圧力室内部のインクを、ノズルNから吐出させるのに加えて、流路RZ及び流路328を介して導入口832から、ヘッドユニット26Eの外部に排出することができる。このため、ヘッドユニット26Eでは、ヘッドユニットに対して流路RZ及び流路328が設けられない態様と比較して、圧力室におけるインクの循環を活発化させることが可能となり、これにより、圧力室内のインクの粘度の変動の可能性を低減させることを可能となり、また、圧力室内のインクが高温化して吐出速度が上昇してしまう等の吐出特性が変動する可能性を低減させることが可能となる。
なお、ヘッドユニット26Eにおいて、導入口832からヘッドユニット26Eの外部に排出されたインクは、導入口831から再びヘッドユニット26Eに導入されてもよい。
本変形例では、上述した実施形態及び変形例1乃至5における、振動部36または36Dと、リジット配線基板38または38Dとの間の封止空間382の詳細について説明する。
なお、本変形例においても、Y軸方向に並ぶM個のノズルNのうち、一のノズルNは、「第1ノズル」の一例であり、Y軸方向において一のノズルNと隣り合う他のノズルNは、「第2ノズル」の一例である。そして、本変形例において、第1ノズルに対応して設けられた圧力室は、「第1圧力室」の一例であり、第2ノズルに対応して設けられた圧力室は、「第2圧力室」の一例である。また、本実施形態において、第1ノズルに対応して設けられた圧電素子37は、「第1圧電素子」の一例であり、第2ノズルに対応して設けられた圧電素子37は、「第2圧電素子」の一例である。
図17に示す例は、一のノズルNに対応する圧電素子37と、当該一のノズルNとY軸方向に隣り合う他のノズルNに対応する圧電素子37との間に、壁KBが形成されている点において、図16に示す例と相違する。すなわち、図17に示す例では、封止空間382が、一のノズルNに対応する圧電素子37が設けられる一の空間3821と、他のノズルNに対応する圧電素子37が設けられる他の空間3821と、一の空間3821及び他の空間3821を区分する壁KBと、を備えることになる。より具体的には、壁KBは、一のノズルNに対応する圧電素子37を構成する電極372及び圧電体層373と、他のノズルNに対応する圧電素子37を構成する電極372及び圧電体層373との間において、一のノズルNに対応する圧電素子37、及び、他のノズルNに対応する圧電素子37に共通する電極371と、リジット配線基板38とを接続するように設けられる。
なお、第1圧力室及び第2圧力室を区分する壁341は、「第1隔壁」の一例である。また、第1ノズルに対応する圧電素子37が設けられる空間3821は、「第1空間」の一例であり、第2ノズルに対応する圧電素子37が設けられる空間3821は、「第2空間」の一例である。また、第1空間及び第2空間を区分する壁KBは、「第2隔壁」の一例である。
また、図17に示す例では、電極371に対して、グランド電位等の所定の基準電位が設定される場合を想定する。この場合、壁KBは、電極371と同一材料で形成されてもよい。
上述した図17に示す例では、電極371が、圧電体層373よりも+Z側に設けられ、電極372が、圧電体層373よりも-Z側に設けられるが、図18に示す例では、電極371が、圧電体層373よりも-Z側に設けられ、電極372が、圧電体層373よりも+Z側に設けられる。
図18に示す例においても、図17に示す例と同様に、壁KBは、一のノズルNに対応する圧電素子37と、他のノズルNに対応する圧電素子37との間において、一のノズルNに対応する圧電素子37、及び、他のノズルNに対応する圧電素子37に共通する電極371と、リジット配線基板38とを接続するように設けられる。
図19に示す例は、壁KBが、振動部36とリジット配線基板38とを接続するように設けられる点を除き、図17に示す例と同様である。すなわち、図19に示す例において、壁KBは、一のノズルNに対応する圧電素子37と、一のノズルNとY軸方向に隣り合う他のノズルNに対応する圧電素子37との間において、振動部36と、リジット配線基板38とを接続するように設けられる。
なお、図19に示す例では、壁KBは、リジット配線基板38と同一材料で形成されてもよいし、振動部36と同一材料で形成されてもよい。リジット配線基板38と壁KBは同一層でもよい。
本変形例では、上述した実施形態及び変形例1乃至6における、ヘッドモジュール260、260A、及び、260Bの詳細について説明する。
また、支持体71には、支持体71に固定されたヘッドユニット26が有する各ノズルNの+Z側に、開口Opが設けられている。より具体的には、例えば、支持体71には、支持体71のうち、+Z側から見て、ヘッドユニット26が有するノズル板52と重なる領域に、開口Opが設けられている。このため、ヘッドユニット26は、各ノズルNから吐出させたインクを、支持体71に妨げられることなく、媒体12に着弾させることができる。
本変形例では、平板部720のうち+Z側の表面には、各ヘッドユニット26の外装ケース80が、接着剤BDにより固定される。そして、平板部720及び接着剤BDには、インクを液体容器14から導入口831に供給するための貫通流路RK1と、インクを液体容器14から導入口832に供給するための貫通流路RK2とが設けられている。
一般的に、媒体12に画像を形成する印刷処理において、ブラックインクは、他の色のインクに比べて消費量が多い。このため、ブラックインクの温度変化または粘度変化の画質に対する影響は、他の色のインクの温度変化または粘度変化の画質に対する影響よりも大きい。
これに対して、本変形例では、ヘッドユニット26Kが、ヘッドモジュール260の端部に配置されるため、ヘッドユニット26Kが、ヘッドモジュール260の中央部に配置される態様と比較して、印刷処理における画質の低下の程度を小さく抑えることが可能となる。
また、図20では、図示省略したが、支持体71は、収納ケース242と接触していてもよい。この場合、収納ケース242は、金属材料により形成されていることが好ましい。具体的には、収納ケース242は、例えば、アルミニウムや銅等の、支持体71よりも熱伝導率が高い金属材料で形成されてもよい。そして、支持体71は、支持体71及び収納ケース242の間で所定の熱伝導率以上の効率で熱が伝導可能となるように、収納ケース242に接触していることが好ましい。
なお、図20では、収容体72が、複数の区画板723を備える場合を例示したが、本変形例はこのような態様に限定されるものではない。例えば、図21に示すように、収容体72は、区画板723を備えずに構成されてもよい。
上述した実施形態及び変形例1乃至7では、ノズル基板50が吸振体54を具備する構成を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。ノズル基板50は吸振体54を具備せずに構成されてもよい。
上述した実施形態及び変形例1乃至8では、圧力室の内部に圧力を付与する構成要素として、圧電素子37を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。圧力室の内部に圧力を付与する構成要素としては、例えば、加熱により圧力室の内部に気泡を発生させて圧力を変動させる発熱素子を採用してもよい。発熱素子は、駆動信号Comの供給により発熱体が発熱する構成要素である。以上の例示から理解される通り、圧力室の内部に圧力を付与する構成要素は、圧力室内の液体をノズルNから吐出させる要素、すなわち、圧力室の内部に圧力を付与する要素であればよく、動作方式や具体的な構成の如何は不問である。
上述した実施形態及び変形例1乃至9で例示した液体吐出装置は、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、本発明の液体吐出装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を吐出する液体吐出装置は、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、導電材料の溶液を吐出する液体吐出装置は、配線基板の配線及び電極を形成する製造装置として利用される。
Claims (20)
- 第1ヘッドユニット及び第2ヘッドユニットを含む複数のヘッドユニットを具備する液体吐出ヘッドであって、
前記複数のヘッドユニットの各々は、
ノズルから吐出する液体を収容するための圧力室が形成された第1部材と、
前記圧力室上に設けられ、駆動信号に応じて変位する圧電素子と、
前記第1部材上において、前記圧電素子を覆うように設けられた第1基板と、
前記第1基板上に設けられ、前記圧電素子に前記駆動信号を供給する集積回路と、
前記第1部材上に設けられ、前記液体を貯留する貯留室が形成された第2部材と、
前記第2部材上に設けられ、金属から形成された第3部材と、
を備え、
前記第1ヘッドユニット及び前記第2ヘッドユニットの間には、
金属から形成された壁部が設けられ、
前記第3部材は、
第1構造体と第2構造体とを有し、
前記圧電素子、前記集積回路、及び、前記第1基板は、
前記第1構造体と前記第2構造体との間に設けられる、
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 第1ヘッドユニット及び第2ヘッドユニットを含む複数のヘッドユニットを具備する液体吐出ヘッドであって、
前記複数のヘッドユニットの各々は、
ノズルから吐出する液体を収容するための圧力室が形成された第1部材と、
前記圧力室上に設けられ、駆動信号に応じて変位する圧電素子と、
前記第1部材上において、前記圧電素子を覆うように設けられた第1基板と、
前記第1基板上に設けられ、前記圧電素子に前記駆動信号を供給する集積回路と、
前記第1部材上に設けられ、前記液体を貯留する貯留室が形成された第2部材と、
前記第2部材上に設けられ、金属から形成された第3部材と、
を備え、
前記第1ヘッドユニット及び前記第2ヘッドユニットの間には、
金属から形成された壁部が設けられ、
前記第2部材には、
前記集積回路の熱を放熱するための放熱用開口が設けられ、
前記第3部材は、
前記放熱用開口に設けられた凸部と、
前記凸部から見て前記集積回路とは反対側に設けられた上蓋部と、を備える、
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 第1ヘッドユニット及び第2ヘッドユニットを含む複数のヘッドユニットを具備する液体吐出ヘッドであって、
前記複数のヘッドユニットの各々は、
ノズルから吐出する液体を収容するための圧力室が形成された第1部材と、
前記圧力室上に設けられ、駆動信号に応じて変位する圧電素子と、
前記第1部材上において、前記圧電素子を覆うように設けられた第1基板と、
前記第1基板上に設けられ、前記圧電素子に前記駆動信号を供給する集積回路と、
前記第1部材上に設けられ、前記液体を貯留する貯留室が形成された第2部材と、
前記第2部材上に設けられ、金属から形成された第3部材と、
を備え、
前記第1ヘッドユニット及び前記第2ヘッドユニットの間には、
金属から形成された壁部が設けられ、
前記壁部には、
前記貯留室に供給される液体を保管する保管部が設けられる、
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 前記第2部材は、
前記集積回路を囲むように設けられる、
ことを特徴とする、請求項1乃至3のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第3部材と前記集積回路との距離は、
前記集積回路と前記圧電素子との距離よりも短い、
ことを特徴とする、請求項1乃至4のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記ヘッドユニットには、
前記圧電素子と前記圧力室とを含む吐出部が、
1インチあたり400個以上の密度で、800個以上設けられている、
ことを特徴とする、請求項1乃至5のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第3部材の熱伝導率は、
前記液体の熱伝導率よりも高く、且つ、前記第1基板の熱伝導率よりも高い、
ことを特徴とする、請求項1乃至6のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第3部材は、
前記集積回路の熱が、
前記第3部材に対して、所定の熱伝導率以上の熱伝導率で伝達するように設けられている、
ことを特徴とする、請求項1乃至7のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記ヘッドユニットは、
前記ノズルが形成されたノズル基板を備え、
前記第3部材は、
前記ノズル基板の熱が、
前記第3部材に対して、所定の熱伝導率以上の熱伝導率で伝達するように設けられている、
ことを特徴とする、請求項1乃至8のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第2部材には、
前記液体を貯留する第1貯留室と、
前記液体を貯留する第2貯留室と、
が設けられ、
前記圧電素子、前記集積回路、及び、前記第1基板は、
前記第1貯留室及び前記第2貯留室の間に設けられる、
ことを特徴とする、請求項1乃至9のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記ヘッドユニットは、
前記ノズルが形成されたノズル板を備え、
前記ノズルからの液体の吐出方向において、
前記ノズル板から見て前記第1基板の反対側に設けられた支持体を備え、
前記支持体は、金属により形成される、
ことを特徴とする、請求項1乃至10のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記壁部は、前記支持体に接触する、
ことを特徴とする、請求項11に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記壁部を含む収容体を備え、
前記複数のヘッドユニットは、
前記支持体と、前記収容体との間に設けられ、
前記収容体には、
前記貯留室に供給される液体が通過する貫通流路が設けられる、
ことを特徴とする、請求項11または12に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記支持体は、
前記液体吐出ヘッドを収納し、金属から形成された収納ケースと接触する、
ことを特徴とする、請求項11乃至13のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第2部材には、
前記圧力室から排出された液体を貯留する排出室が設けられ、
前記第1部材には、
前記圧力室から排出された液体を前記排出室に流入させるための排出流路が設けられる、
ことを特徴とする、請求項1乃至14のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記複数のヘッドユニットは、
前記ノズルからの液体の吐出方向から見た場合に、第1端部及び第2端部の間に設けられ、
前記第1ヘッドユニットがノズルから吐出する液体は、
ブラックインクであり、
前記第1ヘッドユニットは、
前記複数のヘッドユニットの中で、前記第1端部に最も近い位置に設けられる、
ことを特徴とする、請求項1乃至15のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 第1ヘッドユニット及び第2ヘッドユニットを含む複数のヘッドユニットを具備する液体吐出ヘッドであって、
前記複数のヘッドユニットの各々は、
第1ノズルから吐出する液体を収容するための第1圧力室、
第2ノズルから吐出する液体を収容するための第2圧力室、並びに、
前記第1圧力室及び前記第2圧力室を区分する第1隔壁、が形成された第1部材と、
前記第1圧力室上に設けられ、駆動信号に応じて変位する第1圧電素子と、
前記第2圧力室上に設けられ、前記駆動信号に応じて変位する第2圧電素子と、
前記第1部材上において、前記第1圧電素子及び前記第2圧電素子を覆うように設けられた第1基板と、
前記第1基板上に設けられ、前記第1圧電素子及び前記第2圧電素子に前記駆動信号を供給する集積回路と、
前記第1部材上に設けられ、前記液体を貯留する貯留室が形成された第2部材と、
前記第2部材上に設けられ、金属から形成された第3部材と、
前記第1部材及び前記第1基板の間において、
前記第1圧電素子が設けられた第1空間、及び、
前記第2圧電素子が設けられた第2空間を区分する第2隔壁と、
を備え、
前記第1ヘッドユニット及び前記第2ヘッドユニットの間には、
金属から形成された壁部が設けられ、
前記第3部材は、
第1構造体と第2構造体とを有し、
前記第1圧電素子、前記第2圧電素子、前記集積回路、及び、前記第1基板は、
前記第1構造体と前記第2構造体との間に設けられる、
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 第1ヘッドユニット及び第2ヘッドユニットを含む複数のヘッドユニットを具備する液体吐出ヘッドであって、
前記複数のヘッドユニットの各々は、
第1ノズルから吐出する液体を収容するための第1圧力室、
第2ノズルから吐出する液体を収容するための第2圧力室、並びに、
前記第1圧力室及び前記第2圧力室を区分する第1隔壁、が形成された第1部材と、
前記第1圧力室上に設けられ、駆動信号に応じて変位する第1圧電素子と、
前記第2圧力室上に設けられ、前記駆動信号に応じて変位する第2圧電素子と、
前記第1部材上において、前記第1圧電素子及び前記第2圧電素子を覆うように設けられた第1基板と、
前記第1基板上に設けられ、前記第1圧電素子及び前記第2圧電素子に前記駆動信号を供給する集積回路と、
前記第1部材上に設けられ、前記液体を貯留する貯留室が形成された第2部材と、
前記第2部材上に設けられ、金属から形成された第3部材と、
前記第1部材及び前記第1基板の間において、
前記第1圧電素子が設けられた第1空間、及び、
前記第2圧電素子が設けられた第2空間を区分する第2隔壁と、
を備え、
前記第1ヘッドユニット及び前記第2ヘッドユニットの間には、
金属から形成された壁部が設けられ、
前記第2部材には、
前記集積回路の熱を放熱するための放熱用開口が設けられ、
前記第3部材は、
前記放熱用開口に設けられた凸部と、
前記凸部から見て前記集積回路とは反対側に設けられた上蓋部と、を備える、
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 第1ヘッドユニット及び第2ヘッドユニットを含む複数のヘッドユニットを具備する液体吐出ヘッドであって、
前記複数のヘッドユニットの各々は、
第1ノズルから吐出する液体を収容するための第1圧力室、
第2ノズルから吐出する液体を収容するための第2圧力室、並びに、
前記第1圧力室及び前記第2圧力室を区分する第1隔壁、が形成された第1部材と、
前記第1圧力室上に設けられ、駆動信号に応じて変位する第1圧電素子と、
前記第2圧力室上に設けられ、前記駆動信号に応じて変位する第2圧電素子と、
前記第1部材上において、前記第1圧電素子及び前記第2圧電素子を覆うように設けられた第1基板と、
前記第1基板上に設けられ、前記第1圧電素子及び前記第2圧電素子に前記駆動信号を供給する集積回路と、
前記第1部材上に設けられ、前記液体を貯留する貯留室が形成された第2部材と、
前記第2部材上に設けられ、金属から形成された第3部材と、
前記第1部材及び前記第1基板の間において、
前記第1圧電素子が設けられた第1空間、及び、
前記第2圧電素子が設けられた第2空間を区分する第2隔壁と、
を備え、
前記第1ヘッドユニット及び前記第2ヘッドユニットの間には、
金属から形成された壁部が設けられ、
前記壁部には、
前記貯留室に供給される液体を保管する保管部が設けられる、
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 請求項1乃至19のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドを収納する収納ケースと、
を備え、
前記収納ケースは、
前記収納ケースの外部の気体を前記収納ケースの内部に取り込むための吸気口と、
前記収納ケースの内部の気体を前記収納ケースの外部に排気するための排気口と、
を備える、
ことを特徴とする液体吐出装置。
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