JP7483655B2 - 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、インク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドに関する。

特許文献１に記載の液体吐出装置は、ヘッドカバーを備えた液体吐出ヘッドを有する。液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口を有するノズルプレートを備えており、ヘッドカバーは、吐出口を露出させるための開口を備えている。ヘッドカバーは、ノズルプレートの外周部を覆うようにヘッドに固定される。記録紙等の記録媒体が、液体吐出ヘッドと対向する位置に搬送される。液体吐出ヘッドが、記録媒体に向かって液体を吐出する。

特開２０１６－２０３６４２号公報

しかしながら、上述した液体吐出ヘッドでは、ヘッドカバーで覆われたヘッド部分の側面が記録媒体の搬送方向と略直交している。このため、記録媒体の先端が湾曲（カール）していると、搬送時に、記録媒体の先端がヘッド部分の側面に接触して、ジャミング（紙詰まり）を生じる場合がある。

本発明の目的は、記録媒体の先端が湾曲していてもジャミングを生じ難くすることにある。

上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、液体を吐出する液体吐出部と、記録媒体の搬送方向に関し前記液体吐出部の上流に設けられ、前記液体吐出部に搬送される記録媒体の前端部をガイドするガイド部と、を有し、前記液体吐出部は、液体を吐出する吐出口を備えた記録素子基板と、前記記録素子基板を支持する支持部材と、を有し、前記ガイド部は、前記液体吐出部から離れるに従い前記記録媒体の搬送経路から離間するように傾斜した傾斜面を備え、前記記録媒体の搬送方向に関し前記支持部材の後端に設けられている液体吐出ヘッドであって、前記記録素子基板を露出させる開口を備え、前記支持部材に支持されたカバー部材と、前記記録素子基板と電気的に接続され、前記支持部材に支持された電気配線部材と、前記支持部材の前記後端側の側面と対向するように設けられた保護部材と、を有し、前記カバー部材の一部が前記ガイド部を構成し、前記電気配線部材は、前記支持部材と前記カバー部材および前記保護部材との間に位置することを特徴とする液体吐出ヘッドが提供される。

本発明によれば、記録媒体の先端が湾曲していてもジャミングを生じ難くすることができる。

本発明を適用可能な液体吐出装置の概略構成を模式的に示す斜視図である。 液体吐出ヘッドに液体を供給するための液体循環経路を示す模式図である。 本発明の一実施形態による液体吐出ヘッドの構成を示す模式図である。 カバー部材のガイド部の一例を示す模式図である。 比較例のカバー部材を示す模式図である。 保護部材とカバー部材の配置例を示す模式図である。 カバー部材の変形例を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の範囲をそれらに限定する趣旨のものではない。

図１は、本発明を適用可能な液体吐出装置の概略構成を模式的に示す斜視図である。液体吐出装置１０００は、記録媒体２を搬送する搬送部１と、インク等の液体を吐出する液体吐出ヘッド３とを備える。搬送部１は、記録媒体２を支持する支持面１ａを備え、記録媒体２を液体吐出ヘッド３に向けて搬送する。後述する図３中、矢印Ａが記録媒体２の搬送方向を示す。液体吐出装置１０００は、記録媒体２を搬送方向Ａに沿って搬送する搬送経路を備える。インクは、液体の一例である。
液体吐出ヘッド３は、記録媒体２の幅に対応した長さを有し、長手方向が記録媒体２の搬送方向Ａと略直交する方向を向く、所謂ライン型ヘッドである。例えば、搬送部１が複数の記録媒体２を連続的もしくは間欠的に搬送しながら、液体吐出ヘッド３が連続的に記録を行うことができる。記録媒体２には、カット紙（所定のサイズに切り揃えられた用紙）や連続したロール状の用紙を用いることができる。

図２は、液体吐出ヘッド３に液体を供給するための液体循環経路を示す模式図である。液体吐出ヘッド３は、液体供給ユニット２２０、負圧制御ユニット２３０および液体吐出ユニット３００を有する。液体供給ユニット２２０は、排出側および供給側にそれぞれ液体接続部１１１を備え、これら液体接続部１１１が循環ポンプ１００２、１００４を介してバッファタンク１００３に流体的に接続されている。バッファタンク１００３は、補助ポンプ１００５を介してメインタンク１００６に流体的に接続されている。液体供給ユニット２２０には、ヘッド内部への異物混入を防止するためのフィルター２２１が設けられている。

負圧制御ユニット２３０は、液体吐出ヘッド３内の圧力を制御するものであって、高圧側の流路（Ｈ）と低圧側の流路（Ｌ）を備える。高圧側の流路（Ｈ）と低圧側の流路（Ｌ）の負圧の調整が可能である。液体吐出ユニット３００は、液体を吐出する吐出口を備えた記録素子基板１０を有する。液体は、フィルター２２１を通過後、高圧側の流路（Ｈ）と低圧側の流路（Ｌ）に供給される。高圧側の流路（Ｈ）と低圧側の流路（Ｌ）は、各記録素子基板１０を通じて合流する。循環ポンプ１００２、１００４が動作すると、負圧制御ユニット２３０によって液体吐出ヘッド３内に差圧が生じ、液体吐出ヘッド３の全体が液体で満たされる。
なお、図２では、説明を簡略化するため、１色の液体が流れる循環経路のみを示しているが、複数の色の液体を用いる場合は、液体の色毎に循環経路が設けられる。例えば、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの４色の液体を用いる場合は、４色分の循環経路が設けられる。

図３は、本発明の一実施形態による液体吐出ヘッド３の構成を模式的に示す図である。図３（ａ）は、保護部材３０を外した状態の液体吐出ヘッド３を吐出側から見た場合の斜視図である。図３（ｂ）は、保護部材３０を外した状態の液体吐出ヘッド３を吐出側とは反対の方向から場合の斜視図である。図３（ｃ）は、保護部材３０を取り付けた状態の液体吐出ヘッド３の斜視図である。
図３（ａ）及び図３（ｃ）に示すように、液体吐出ヘッド３は、液体を吐出する液体吐出部３ａを有する。液体吐出部３ａは、液体を吐出する吐出口を備えた記録素子基板１０と、記録素子基板１０を支持する支持面５０ａを備えた支持部材５０と、を有する。支持面５０ａは支持部材５０の表面に対して凹んだ位置に設けられる（図４（ａ））。吐出口を露出させるための開口２０ａを備えたカバー部材２０が、支持部材５０に取り付けられている。ここでは、１５個の記録素子基板１０が直線上に配列されており、これら記録素子基板１０の吐出口がカバー部材２０の開口２０ａから露出している。なお、記録素子基板１０の数は適宜に変更可能である。

液体吐出ヘッド３は、電気配線部材であるフレキシブル配線基板４０、電気配線基板９０、信号入力端子９１及び電力供給端子９２をさらに有する。フレキシブル配線基板４０は、記録素子基板１０毎に設けられている。フレキシブル配線基板４０の両端部に端子が設けられており、一方の端部の端子が記録素子基板１０に電気的に接続され、他方の端部の端子が電気配線基板９０に電気的に接続されている。信号入力端子９１及び電力供給端子９２は、液体吐出装置１０００の制御部と電気的に接続されている。記録素子基板１０を駆動するための駆動信号及び駆動電力が、信号入力端子９１、電力供給端子９２、フレキシブル配線基板４０及び電気配線基板９０を介して記録素子基板１０に供給される。
例えば、電気配線基板９０内の電気回路によって配線を集約することで、信号入力端子９１及び電力供給端子９２の数を記録素子基板１０の数に比べて少なくすることができる。これにより、液体吐出装置１０００において、液体吐出ヘッド３を組み付ける時や液体吐出ヘッド３を交換する時に、取り外しが必要な電気接続部の数を削減することができる。

カバー部材２０は、フレキシブル配線基板４０の一部を覆う。記録素子基板１０及びフレキシブル配線基板４０を支持部材５０に取り付けた後、カバー部材２０を支持部材５０に取り付ける。保護部材３０は、フレキシブル配線基板４０の一部や電気配線基板９０を保護する。保護部材３０は、電気的なシールドの役割を果たすように、金属で構成することが好ましい。
図３（ｂ）に示すように、複数の液体接続部１１１が液体吐出ヘッド３の片側に設けられている。これら液体接続部１１１を介して、複数の色の液体が液体吐出ヘッド３に供給される。ここでは、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの４色の液体が用いられる。

カバー部材２０は、記録媒体２をガイドするガイド部２０ｂを備える。以下に、ガイド部２０ｂの構成を詳細に説明する。
図４は、カバー部材２０のガイド部２０ｂを説明するための模式図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）はいずれも、保護部材３０を取り付けた状態の、図３（ａ）のＡ－Ａ線における液体吐出ヘッド３の断面の構造を示す模式図である。図４（ａ）には、記録媒体２の先端がガイド部２０ｂに到達した状態が示されている。図４（ｂ）には、記録媒体２の先端がガイド部２０ｂを通過して支持面１ａと液体吐出ヘッド３との間の空間に到達した状態が示されている。

図４に示すように、支持部材５０の支持面５０ａは、搬送部１の支持面１ａと対向する。記録媒体２が液体吐出部３ａと支持面１ａとの間の空間に搬送され、記録素子基板１０が記録媒体２に向かって液体を吐出する。ガイド部２０ｂは、記録媒体２の搬送方向Ａに関し液体吐出部３ａの上流に位置する。ガイド部２０ｂは、液体吐出部３ａに搬送される記録媒体２の先端部をガイドする。具体的には、ガイド部２０ｂは、液体吐出部３ａから離れるに従い記録媒体２の搬送経路から離間するように傾斜した傾斜面２０ｃを備える。図４中、矢印Ｂが液体吐出部３ａから離れる方向を示し、矢印Ｃが搬送経路から離間する方向を示す。矢印Ｂは、記録媒体２の搬送方向Ａとは逆の方向である。矢印Ｃは、記録媒体２の搬送方向Ａと交差する方向（本実施形態では搬送方向Ａと略直交する方向）である。

図４（ａ）に示すように、記録媒体２の先端が湾曲している場合、記録媒体２を搬送すると、記録媒体２の先端がガイド部２０ｂの傾斜面２０ｃに接触する。傾斜面２０ｃは、記録媒体２の先端を支持面１ａと液体吐出ヘッド３との間の空間に誘導するように作用する。記録媒体２の先端は、傾斜面２０ｃを滑りながら移動し、図４（ｂ）に示すように、支持面１ａと液体吐出ヘッド３との間の空間に到達する。このように、記録媒体２の先端が湾曲している場合でも、ガイド部２０ｂは記録媒体２を支持面１ａと液体吐出ヘッド３との間の空間に誘導することができる。これにより、ジャミングを抑制することができる。

図５は、比較例としてのカバー部材２０－１を説明するための模式図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）はいずれも、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示した液体吐出ヘッド３の断面に対応する構造を示す。
図５に示すように、カバー部材２０－１は、ガイド部２０ｂに代えて、支持面１ａに略垂直な面を備えた端部２０－１ｃを有する。端部２０－１ｃは、記録媒体２の搬送方向Ａの上流側に位置する。図５（ａ）に示すように、先端が湾曲した記録媒体２を搬送すると、記録媒体２の先端が端部２０－１ｃの垂直な面に当接する。この場合、記録媒体２は支持面１ａと液体吐出ヘッド３との間の空間へは搬送されず、図５（ｂ）に示すように、ヘッド手前側で記録媒体２が変形し、ジャミングを生じる。ジャミングを生じると、記録媒体２を取り除く為に、印刷動作を停止する必要がある。また、記録媒体２の先端が端部２０－１ｃに当接した際の衝撃によって、液体吐出ヘッド３が損傷する可能性もある。

上述のように、本実施形態の液体吐出ヘッド３によれば、先端が湾曲した記録媒体２を支持面１ａと液体吐出ヘッド３との間の空間に誘導することができるので、ジャミングを抑制することができ、印刷動作を継続することができる。
加えて、記録媒体２の先端が傾斜面２０ｃを滑りながら移動することで、液体吐出ヘッド３への衝撃を緩和する。これにより、液体吐出ヘッド３が損傷することを抑制することができる。

本実施形態の液体吐出ヘッド３において、支持部材５０は、搬送方向Ａに関し後端側に側面５０ｂを有する。フレキシブル配線基板４０を支持する支持面５０ｄと側面５０ｂとが角部を形成し、この角部近傍に、ガイド部２０ｂが設けられている。具体的には、ガイド部２０は、記録媒体２の搬送方向Ａに関し支持部材５０の後端に設けられている。ガイド部２０は、液体吐出部３ａに向けて搬送される記録媒体２の前端部が支持面１ａから浮き上がった際に、記録媒体２の前端部が当接する当接部に、傾斜面２０ｃを備える。この構成によれば、傾斜面２０ｃ（当接部）は、記録媒体２の前端部が液体吐出部３ａと支持面１ａとの間の空間に確実に進入するように記録媒体２をガイドすることができる。

また、フレキシブル配線基板４０は、支持部材５０の支持面５０ｄから側面５０ｂに沿って配置されている。保護部材３０は、支持部材５０の側面５０ｂと対向するように設けられている。フレキシブル配線基板４０は、支持部材５０とカバー部材２０および保護部材３０との間に位置する。保護部材３０の搬送経路側の端部が、ガイド部２０ｂの傾斜面２０ｃの先端部と近接して配置されている。この構成によれば、記録素子基板１０が吐出した液体のうち、記録媒体２に付着せずに周囲に浮遊する微小な液滴が、フレキシブル配線基板４０等の電気部材に付着することを抑制することができる。なお、微小な液滴が電気部材に付着すると電気的な不具合を生じる可能性がある。

以下、保護部材３０とカバー部材２０とを互いに近接して配置した構造について具体的に説明する。
図６は、保護部材３０とカバー部材２０の配置例を示す模式図である。図６には、図４に示した液体吐出ヘッド３の断面に対応する構造が示されている。
図６（ａ）は第１の配置例を示す。第１の配置例では、保護部材３０の搬送経路側の端部３０ａとガイド部２０ｂの傾斜面２０ｃの先端部２０ｄが互いに対向する。保護部材３０の端部３０ａとガイド部２０ｂの先端部２０ｄの間隔が狭いほど、浮遊する微小な液滴の電気部材への付着を抑制する効果が増大する。

図６（ｂ）は第２の配置例を示す。第２の配置例では、保護部材３０の搬送経路側の端部３０ａとガイド部２０ｂの傾斜面２０ｃの先端部２０ｄが互いに重ねられている。この場合、第１の配置例と比較して、浮遊する微小な液滴が電気部材へ向かう経路を長くすることができるので、微小な液滴の電気部材への付着を抑制する効果をさらに増大することができる。
上記の場合、保護部材３０の端部３０ａが、ガイド部２０ｂの先端部２０ｄと支持部材５０の側面５０ｂとの間に位置することが好ましい。この場合、傾斜面２０ｃの近傍において、記録媒体２の誘導の妨げとなる部材がカバー部材２０よりも下流側に存在しない。よって、記録媒体２を支持面１ａと液体吐出部３ａとの間の空間に確実に誘導することができる。
また、保護部材３０の端部３０ａとガイド部２０ｂの先端部２０ｄが互いに密着しても良い。これにより、浮遊する微小な液滴の電気部材への付着をより効果的に抑制することができる。
上記の場合、保護部材３０の端部３０ａをガイド部２０ｂの先端部２０ｄに向けて付勢する付勢部材を設けても良い。図６（ｂ）中、矢印Ｄは、付勢部材の付勢方向を示す。付勢部材は、例えば、ばねやゴムなどの弾性部材で構成されても良い。例えば、ばね部材の一端が支持部材５０の側面５０ｂに接し、ばね部材の他端が保護部材３０の端部３０ａに接するように構成することで、保護部材３０の端部３０ａをガイド部２０ｂの先端部２０ｄに確実に密着させることができる。ただし、この場合、ばね部材は、フレキシブル配線基板４０を避けるように支持部材５０の側面５０ｂに取り付ける必要がある。

図６（ｃ）は第３の配置例を示す。第３の配置例では、保護部材３０の端部３０ａとガイド部２０ｂの先端部２０ｄとの隙間を封止する封止材６０を設けている。封止材６０を設けることで、浮遊する微小な液滴の電気部材への付着をより確実に抑制することができる。封止材６０として、樹脂（例えば、エポキシ樹脂）を用いても良い。

（変形例）
上述した本実施形態の液体吐出ヘッド３において、ジャミングを抑制するという観点から、カバー部材２０のガイド部２０ｂは、先端が湾曲した記録媒体２を支持面１ａと液体吐出部３ａとの間の空間に誘導できるのであれば、どのような構造であっても良い。
図７は、カバー部材２０の変形例を示す模式図である。ガイド部２０ｂは、記録媒体２の搬送経路の幅方向（図７中、矢印Ｄ）に所定の間隔で配置された複数のガイド２ｅを有する記録媒体２の搬送経路の幅方向Ｄは、カバー部材２０の長手方向と同じである。各ガイド２０ｅは、傾斜面２０ｃを備える。このようにガイド部２０ｂの傾斜部分を長手方向に複数に分割することで、記録媒体２の先端が傾斜面２０ｃに接触した際の摩擦抵抗を軽減することができ、その結果、ジャミングをより効果的に抑制することができる。なお、ガイド２０ｅの数や幅、ガイド２０ｅの間隔は、適宜に変更することができる。

以上説明した液体吐出ヘッド３において、カバー部材２０の材質として、板金等の金属や樹脂材料を用いることができる。カバー部材２０を樹脂で形成する場合は、多様な形状のカバー部材２０を構成することが可能である。したがって、上述したような傾斜面２０ｃを備えるカバー部材２０を形成しやすい。また、カバー部材２０を樹脂で構成する場合であっても、上述のようにカバー部材２０とは別の部材である保護部材３０を金属で構成することで、フレキシブル配線基板４０や電気配線基板９０に対するシールド効果を得ることができる。その際、効果的なシールド効果を得るために、フレキシブル配線基板４０のうちの保護部材３０で覆われる部分の面積が、フレキシブル配線基板４０のうちのカバー部材２０で覆われる部分の面積よりも大きいことが好ましい。
カバー部材２０を金属で形成する場合は、保護部材３０とともに電気的なシールドを構成することができる。これにより、例えば、フレキシブル配線基板４０や電気配線基板９０などの電磁放射ノイズを抑制するシールド効果を得ることができる。
また、傾斜面２０ｃは平面であっても、曲面であっても良い。
さらに、カバー部材２０の一部がガイド部２０ｂを構成しているが、これに限定されない。ガイド部２０ｂは、カバー部材２０とは別の部材で形成されてもよい。なお、カバー部材２０の一部がガイド部２０ｂを構成する場合、製造コストの削減が可能である。
また、液体吐出ヘッド３は、発熱素子により気泡を発生させて液体を吐出するサーマル方式のものであるが、これに限定されない。液体吐出ヘッド３は、ピエゾ方式やその他の各種液体吐出方式のものであってもよい。
タンクと液体吐出ヘッド３の間で液体を循環させるように構成されているが、これに限定されない。例えば、液体を循環せずに、液体吐出ヘッド３の上流側と下流側にそれぞれタンクを設け、一方のタンクから他方のタンクへ液体を流すように構成してもよい。

２ 記録媒体
３ａ 液体吐出部
１０ 記録素子基板
２０ｂ ガイド部
２０ｃ 傾斜面

Claims (14)

1. 液体を吐出する液体吐出部と、
   記録媒体の搬送方向に関し前記液体吐出部の上流に設けられ、前記液体吐出部に搬送される記録媒体の前端部をガイドするガイド部と、を有し、
   前記液体吐出部は、液体を吐出する吐出口を備えた記録素子基板と、前記記録素子基板を支持する支持部材と、を有し、
   前記ガイド部は、前記液体吐出部から離れるに従い前記記録媒体の搬送経路から離間するように傾斜した傾斜面を備え、前記記録媒体の搬送方向に関し前記支持部材の後端に設けられている液体吐出ヘッドであって、
   前記記録素子基板を露出させる開口を備え、前記支持部材に支持されたカバー部材と、
   前記記録素子基板と電気的に接続され、前記支持部材に支持された電気配線部材と、
   前記支持部材の前記後端側の側面と対向するように設けられた保護部材と、を有し、
   前記カバー部材の一部が前記ガイド部を構成し、
   前記電気配線部材は、前記支持部材と前記カバー部材および前記保護部材との間に位置することを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記保護部材の前記搬送経路側の端部が前記ガイド部の前記傾斜面の先端部と近接して配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記保護部材の前記搬送経路側の端部と前記ガイド部の前記傾斜面の先端部が互いに対向することを特徴とする、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記保護部材の前記搬送経路側の端部と前記ガイド部の前記傾斜面の先端部が互いに重なることを特徴とする、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記保護部材の前記搬送経路側の端部が、前記ガイド部の前記傾斜面の先端部と前記支持部材の前記側面との間に位置することを特徴とする、請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記保護部材の前記搬送経路側の端部と前記ガイド部の前記傾斜面の先端部が互いに密着していることを特徴とする、請求項４または５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記保護部材の前記搬送経路側の端部を前記ガイド部の前記傾斜面の先端部に向けて付勢する付勢部材を有することを特徴とする、請求項４乃至６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記保護部材の前記搬送経路側の端部と前記ガイド部の前記傾斜面の先端部との隙間を封止する封止材を有することを特徴とする、請求項２乃至５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記カバー部材が樹脂からなり、前記保護部材が金属からなることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記電気配線部材は、前記保護部材で覆われる部分の面積が、前記カバー部材で覆われる部分の面積よりも大きいことを特徴とする、請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記ガイド部は、前記記録媒体の搬送経路の幅方向に所定の間隔で配置された複数のガイドを備え、各ガイドが前記傾斜面を備えることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記傾斜面が平面であることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記傾斜面が曲面であることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
14. 請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドと、
    前記液体吐出ヘッドに向けて記録媒体を搬送する搬送部と、を有し、
    前記液体吐出ヘッドのガイド部が前記記録媒体の搬送方向の上流側に位置することを特徴とする液体吐出装置。

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