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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022113539
(43)【公開日】2022-08-04
(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド及び液体吐出装置
(51)【国際特許分類】
   B41J 2/14 20060101AFI20220728BHJP
   B41J 2/17 20060101ALI20220728BHJP
   B41J 2/18 20060101ALI20220728BHJP
【FI】
B41J2/14 603
B41J2/14 303
B41J2/17
B41J2/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021009850
(22)【出願日】2021-01-25
(71)【出願人】
【識別番号】000003562
【氏名又は名称】東芝テック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100162570
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 早苗
(72)【発明者】
【氏名】飯島 知実
【テーマコード(参考)】
2C056
2C057
【Fターム(参考)】
2C056EA28
2C056EC30
2C056FA04
2C056FA10
2C056HA05
2C056HA15
2C056KB16
2C057AF21
2C057AG14
2C057AG45
2C057AG68
(57)【要約】
【課題】吐出する液体の温度制御が可能となる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供すること。
【解決手段】液体吐出ヘッドは、アクチュエータと、第1共通液室と、第2共通液室と、ノズルプレートと、ベースプレートと、マニフォールドと、を備える。アクチュエータは、複数の圧力室を有する。第1共通液室は、複数の圧力室の一次側に設けられる。第2共通液室は、複数の圧力室の二次側に設けられる。ノズルプレートは、圧力室と対向し、液体を吐出するノズルを複数有する。ベースプレートは、第1共通液室に液体を供給する供給孔及び第2共通液室から液体を排出する排出孔を有し、アクチュエータが設けられる。マニフォールドは、供給孔に液体を供給する液体供給流路排出孔からの前記液体を排出する液体排出流路、及び、温度制御を行う温調用液体が流れる温調用流路を有し、ベースプレートのアクチュエータが設けられる面と反対側の面に固定される。
【選択図】 図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の圧力室を有するアクチュエータと、
前記複数の圧力室の一次側に設けられる第1共通液室と、
前記複数の圧力室の二次側に設けられる第2共通液室と、
前記圧力室と対向し、液体を吐出するノズルを複数有するノズルプレートと、
前記第1共通液室に液体を供給する供給孔及び前記第2共通液室から液体を排出する排出孔を有し、前記アクチュエータが設けられるベースプレートと、
前記供給孔に前記液体を供給する液体供給流路、前記排出孔からの前記液体を排出する液体排出流路、及び、温度制御を行う温調用液体が流れる温調用流路を有し、前記ベースプレートの前記アクチュエータが設けられる面と反対側の面に固定されるマニフォールドと、
を備える液体吐出ヘッド。
【請求項2】
メンテナンス用圧力室を備え、
前記排出孔は、前記メンテナンス用圧力室の二次側に配置され、
前記ノズルプレートは、前記メンテナンス用圧力室に対向するパージ用の穴を有する、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項3】
前記温調用流路の一部は、前記マニフォールドの前記ベースプレート側に開口し、
前記ベースプレートは、開口する前記温調用流路の一部を覆う、請求項1又は請求項2に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項4】
前記マニフォールドの長手方向で一端側に設けられ、前記液体供給流路と接続する液体供給管と、
前記マニフォールドの長手方向で一端側に設けられ、前記液体排出流路と接続するとともに、前記マニフォールドの短手方向で前記液体供給管と隣接する液体排出管と、
前記マニフォールドの長手方向で両端側にそれぞれ設けられ、前記温調用流路の一次側及び二次側と接続する一対の温調用管と、を備え、
前記一対の温調用管の一方は、前記液体供給管及び前記液体排出管と前記長手方向で隣接する、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項5】
請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体を吐出する対象物を支持する支持装置と、
を備える液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
各種の液体吐出装置に用いられるインクジェットヘッド等の液体吐出ヘッドが知られている。液体吐出ヘッドは、例えば、圧電材料に形成された圧力室を駆動して圧力室のインク等の液体を吐出するアクチュエータを有する。液体吐出ヘッドは、アクチュエータを駆動することで、ノズルから液体を吐出する。
【0003】
近年、液体吐出装置は、印字率及び印字速度の増加傾向にある。このため、液体吐出ヘッドは、圧力室における発熱量が増加する傾向にある。圧力室の温度が上昇すると、インクの温度も上昇し、粘性や物性が変わり、印字に影響を及ぼす虞や、インクが劣化する虞もある。インクを循環する循環式の液体吐出ヘッドであれば、インクを冷却することも可能であるが、非循環式の液体吐出ヘッドの場合には、インクの冷却が難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2017-013514号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、吐出する液体の温度制御が可能となる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
実施形態の液体吐出ヘッドは、液体吐出ヘッドは、アクチュエータと、第1共通液室と、第2共通液室と、ノズルプレートと、ベースプレートと、マニフォールドと、を備える。アクチュエータは、複数の圧力室を有する。第1共通液室は、前記複数の圧力室の一次側に設けられる。第2共通液室は、前記複数の圧力室の二次側に設けられる。ノズルプレートは、前記圧力室と対向し、液体を吐出するノズルを複数有する。ベースプレートは、前記第1共通液室に液体を供給する供給孔及び前記第2共通液室から液体を排出する排出孔を有する。ベースプレートには、前記アクチュエータが設けられる。マニフォールドは、前記供給孔に前記液体を供給する液体供給流路、前記排出孔からの前記液体を排出する液体排出流路、及び、温度制御を行う温調用液体が流れる温調用流路を有する。マニフォールドは、前記ベースプレートの前記アクチュエータが設けられる面と反対側の面に固定される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図。
図2】実施形態に係る液体吐出ヘッドのヘッド本体及びマニフォールドユニットの構成を示す斜視図。
図3】実施形態に係るヘッド本体及びマニフォールドユニットの構成を示す断面図。
図4】実施形態に係るヘッド本体の構成を示す平面図。
図5】実施形態に係るマニフォールドユニットのマニフォールドの構成を示す斜視図。
図6】実施形態に係るマニフォールドの構成を示す斜視図。
図7】実施形態に係る液体吐出装置の構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下に、実施形態に係る液体吐出ヘッド1について、図1乃至図7を参照して説明する。図1は、実施形態に係る液体吐出ヘッド1の構成を示す斜視図である。図2は液体吐出ヘッド1のヘッド本体11及びマニフォールドユニット12の構成を示す斜視図、図3はヘッド本体11及びマニフォールドユニット12の構成を示す断面図である。図4は、ヘッド本体11の構成を示す平面図である。図5及び図6は、マニフォールドユニット12の構成を示す斜視図であり、図5及び図6は、異なる方向から示す図である。なお、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。
【0009】
液体吐出ヘッド1は、例えば、図7に示すインクジェット記録装置などの液体吐出装置2に設けられるインクジェットヘッドである。液体吐出ヘッド1は、液体吐出装置2に設けられた液体収容部としての供給タンク2132を含むヘッドユニット2130に設けられる。
【0010】
液体吐出ヘッド1は、供給タンク2132の液体としてのインクが供給される。なお、液体吐出ヘッド1は、インクを循環させる循環型のヘッドであってもよく、また、インクを循環させない非循環型のヘッドであってもよい。本実施形態において、液体吐出ヘッド1は、非循環型のヘッドの例を用いて説明する。また、液体吐出ヘッド1は、液体吐出装置2に設けられた温調装置2116に接続され、インクの温度制御を行う温調用液体(温調水)が供給される。
【0011】
図1乃至図3に示すように、液体吐出ヘッド1は、ヘッド本体11と、マニフォールドユニット12と、回路基板13と、を備える。また、液体吐出ヘッド1は、ヘッド本体11の一部、マニフォールドユニット12及び回路基板13を収容するカバーを有していても良い。
【0012】
図1乃至図4に示すように、ヘッド本体11は、液体を吐出する。ヘッド本体11は、ベースプレート111と、枠体112と、複数の第1圧力室1131及び複数の第2圧力室1132を有するアクチュエータ113と、ノズルプレート114と、を備える。
【0013】
ヘッド本体11は、アクチュエータ113の複数の第1圧力室1131の一次側と連通する第1共通液室116と、アクチュエータ113の複数の第1圧力室1131の二次側及び複数の第2圧力室1132の一次側と連通する第2共通液室117と、複数の第2圧力室1132の二次側と連通する第3共通液室118と、を有する。複数の第1圧力室1131の一次側とは、液体の流れる方向における複数の第1圧力室1131の上流側である。複数の第1圧力室1131の二次側とは、液体の流れる方向における複数の第1圧力室1131の下流側である。複数の第2圧力室1132の一次側とは、液体の流れる方向における複数の第2圧力室1132の上流側である。複数の第2圧力室1132の二次側とは、液体の流れる方向における複数の第2圧力室1132の下流側である。
【0014】
本実施形態の例においては、ヘッド本体11がアクチュエータ113を2つ有し、1つの第1共通液室116、2つの第2共通液室117及び2つの第3共通液室118を有する例を用いて説明する。
【0015】
ベースプレート111は、例えばセラミックス材料により方形板状に形成されている。ベースプレート111は、単数又は複数の供給孔1111と、単数又は複数の排出孔1112と、を有する。供給孔1111及び排出孔1112は、ベースプレート111の両主面間を貫通する貫通孔である。
【0016】
供給孔1111は、例えば、第1共通液室116と対向する位置に単数設けられる。供給孔1111は、例えば、第1共通液室116の長手方向に沿って一方向に長い長孔である。
【0017】
排出孔1112は、例えば、各第3共通液室118と対向する位置にそれぞれ一つ設けられる。また、例えば、排出孔1112は、複数の第2圧力室1132に隣接してベースプレート111に設けられる。
【0018】
枠体112は、ベースプレート111の一方の主面に接着剤等により固定される。枠体112は、ベースプレート111に設けられた供給孔1111、複数の排出孔1112、及び、アクチュエータ113を囲う。
【0019】
例えば、枠体112は、矩形枠状に形成されることで、枠体112の長手方向に沿って一方向に長い開口を形成する。枠体112の開口には、アクチュエータ113、供給孔1111及び2つの排出孔1112が配置される。
【0020】
アクチュエータ113は、一方向に長い板状に形成される。アクチュエータ113は、枠体112の開口内に配置され、ベースプレート111の主面に接着される。アクチュエータ113は、一方向に長い矩形板状の圧電材料を、互いの分極方向が逆向きとなるように対向して接着することで形成される。
【0021】
ここで、圧電材料は、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)である。アクチュエータ113は、長手方向の中央側に、長手方向に等間隔に配置された複数の第1圧力室1131と、長手方向の両端に、長手方向に等間隔に配置された複数の第2圧力室1132と、を有する。換言すると、アクチュエータ113は、ベースプレート111側とは反対の主面側に、アクチュエータ113の長手方向に複数の溝が形成され、この溝により第1圧力室1131及び第2圧力室1132が形成される。また、アクチュエータ113は、圧力室1131を駆動するための配線パターンが形成される。
【0022】
第1圧力室1131は、液体吐出ヘッド1による印字等の動作時に、インクをノズル1141から噴射させるための圧力室である。第2圧力室1132は、メンテナンス時に、インクをノズル1141から噴射させるためのメンテナンス用の圧力室である。
【0023】
ノズルプレート114は、板状に形成される。ノズルプレート114は、枠体112のベースプレート111とは反対側の主面に接着剤等により固定される。ノズルプレート114は、複数の第1圧力室1131及び複数の第2圧力室1132と対向する位置に形成された複数のノズル1141を有する。本実施形態において、ノズルプレート114は、複数のノズル1141が一方向に並ぶノズル列1142を二列有する。
【0024】
複数のノズル1141のうち、複数の第1圧力室1131と対向する複数のノズル1141は、液体吐出ヘッド1による印字等の動作時に、インクを噴射する穴である。複数のノズル1141のうち、複数の第2圧力室1132と対向する複数のノズル1141は、メンテナンス時に、インクを噴射してパージを行うパージ用の穴である。
【0025】
第1共通液室116は、一対のアクチュエータ113の両端部を除く中央側の間に形成され、供給孔1111から各アクチュエータ113の複数の第1圧力室1131の一次側へのインクの流路を構成する。
【0026】
第2共通液室117は、各アクチュエータ113と枠体112との間にそれぞれ形成される。第2共通液室117は、複数の第1圧力室1131の二次側から複数の第2圧力室1132の一次側へのインクの流路を形成する。
【0027】
第3共通液室118は、例えば、仕切り壁1181によって第1共通液室116と隔てられる。第3共通液室118は、一対のアクチュエータ113の両端部の間にそれぞれ形成され、各アクチュエータ113の複数の第2圧力室1132の二次側から排出孔1112へのインクの流路を形成する。
【0028】
図2及び図3に示すように、マニフォールドユニット12は、マニフォールド121と、天板122と、インク供給管123と、インク排出管124と、一対の温調用管である温調水供給管125及び温調水排出管126と、ベースブロック127と、を備える。なお、インク供給管(液体供給管)123、インク排出管(液体排出管)124、温調水供給管125及び温調水排出管126の数は適宜設定できる。
【0029】
本実施形態においては、マニフォールドユニット12は、インク供給管123、インク排出管124、温調水供給管125及び温調水排出管126を各1本有する構成の例を説明する。
【0030】
図5及び図6に示すように、マニフォールド121は、一方向に長い板状又はブロック状に形成される。マニフォールド121は、インク供給流路(液体供給流路)1211と、インク排出流路(液体排出流路)1212と、温調用流路1213と、を備える。マニフォールド121の一方の主面は、ベースプレート111の主面に固定される。また、マニフォールド121は、ベースプレート111が固定される主面とは反対の主面に、インク供給管123、インク排出管124、温調水供給管125及び温調水排出管126がベースブロック127を介して固定される。
【0031】
インク供給流路1211は、孔や溝によってマニフォールド121に形成される流路である。インク供給流路1211は、インク供給管123及びベースプレート111の供給孔1111を流体的に接続する。
【0032】
インク供給流路1211は、マニフォールド121のベースプレート111が固定される面に設けられる一方向に長いインク供給開口12111を有する。インク供給開口12111は、第1共通液室116に配置される供給孔1111が設けられた領域を覆う。
【0033】
具体例として、インク供給流路1211は、インク供給管123からインクが供給されるインク供給点から、マニフォールド121の長手方向に延びるとともに、マニフォールド121の長手方向の中央側で短手方向の中央側に延びる。また、インク供給流路1211は、マニフォールド121の長手方向及び短手方向の中央側において、第1共通液室116の長手方向(複数の第1圧力室1131の並び方向)に沿って延びるスリットを有する。そして、このスリットのマニフォールド121のベースプレート111側がインク供給開口12111を構成する。
【0034】
インク排出流路1212は、孔や溝によってマニフォールド121に形成される流路である。インク排出流路1212は、インク排出管124及びベースプレート111の排出孔1112を流体的に接続する。
【0035】
インク排出流路1212は、マニフォールド121のベースプレート111が固定される面に、インク排出開口12121を2つ有する。2つのインク排出開口12121は、2つの第3共通液室118にそれぞれ配置される排出孔1112が設けられた領域それぞれを覆う。そして、インク排出流路1212は、2つのインク排出開口12121がマニフォールド121のベースプレート111が固定される面と反対の面側において溝によって連通する。
【0036】
温調用流路1213は、孔や溝によってマニフォールド121に形成される流路である。温調用流路1213は、温調水供給管125及び温調水排出管126を流体的に接続する。
【0037】
温調用流路1213の両端は、マニフォールド121の一方の主面に設けられた温調水供給管125及び温調水排出管126と接続される開口である。また、温調用流路1213は、マニフォールド121に固定されるベースプレート111と熱交換が可能に形成される。
【0038】
即ち、温調用流路1213の一部は、マニフォールド121のベースプレート111が固定される面側に設けられるか、又は、マニフォールド121のベースプレート111が固定される面に形成された温調水用開口12131である。本実施形態において、温調用流路1213は、マニフォールド121のベースプレート111が固定される面に温調水用開口12131を一対有する構成を用いて説明する。また、温調用流路1213は、一対の温調水用開口12131の一次側及び二次側が、それぞれ、マニフォールド121のマニフォールド121のベースプレート111が固定される面と反対の面側において溝によって連通する。
【0039】
温調水用開口12131は、少なくとも、ベースプレート111の複数の圧力室1131、1132に対応する設けられる領域、又は、ベースプレート111の第2共通液室117に対応する領域に設けられる。これは、第1圧力室1131が駆動することで発熱し、第1圧力室1131の温度及び第1圧力室1131内及び第1圧力室1131の二次側(第2共通液室117)のインクの温度が上昇する。よって、複数の圧力室1131、1132のうち、少なくとも複数の第1圧力室1131か、又は第2共通液室117の温調が求められるためである。
【0040】
本実施形態において、温調水用開口12131は、ベースプレート111の各第2共通液室117に対応する領域に設けられる。具体例として、温調用流路1213は、温調水供給管125が接続される開口端から2本に分岐し、マニフォールド121のベースプレート111が固定される面において開口する2つの温調水用開口12131が設けられ、そして、2つの温調水用開口12131が合流して温調水排出管126が接続される開口端に連通する。
【0041】
即ち、マニフォールド121は、ベースプレート111が固定される主面側に2本に分流し、温調用流路1213の一部を構成する一対の温調水用開口12131を有する。そして、マニフォールド121及びベースプレート111が固定されることで、各温調水用開口12131を流れる温調水が、ベースプレート111の第2共通液室117に対応する領域と熱交換を行う。このように、温調水供給管125及び温調水排出管126を連通する、温調用流路1213が形成される。
【0042】
天板122は、マニフォールド121のベースプレート111が設けられる面とは反対の面に設けられる。天板122は、マニフォールド121を覆うことで、インク供給流路1211、インク排出流路1212及び温調用流路1213を封止する。また、天板122は、インク供給流路1211、インク排出流路1212、温調用流路1213の一次側及び二次側と対向する位置にそれぞれ開口1221を有する。これら開口1221は、各流路1211、1212、1213と、各管123、124、125、126を連通させる。
【0043】
インク供給管123は、ベースブロック127及び天板122の開口1221を介してインク供給流路1211に接続される。インク排出管124は、ベースブロック127及び天板122の開口1221を介してインク排出流路1212に接続される。温調水供給管125及び温調水排出管126は、それぞれベースブロック127及び天板122の開口1221を介して温調用流路1213の一次側及び二次側に接続される。
【0044】
本実施形態においては、マニフォールド121の長手方向で一端側に、インク供給管123、インク排出管124並びに温調水供給管125及び温調水排出管126の一方が配置される。また、マニフォールド121の長手方向で他端側に、温調水供給管125及び温調水排出管126の他方が配置される。本実施形態において、マニフォールド121の長手方向で一端側に温調水供給管125が設けられ、マニフォールド121の長手方向で他端側に温調水排出管126が設けられる例を説明する。
【0045】
例えば、インク供給管123及びインク排出管124は、マニフォールド121の短手方向に並んで配置される。また、例えば、温調水供給管125は、マニフォールド121の長手方向でインク供給管123及びインク排出管124に並んで配置される。また、例えば、温調水供給管125は、インク供給管123及びインク排出管124よりもマニフォールド121の長手方向で中央側に配置される。
【0046】
ベースブロック127は、例えば、2つ設けられる。一方のベースブロック127は、インク供給管123、インク排出管124及び温調水供給管125を支持する。また、他方のベースブロック127は、温調水排出管126を支持する。各ベースブロック127は、天板122に固定される。例えば、ベースブロック127は、流路を内部に有し、支持する管と天板122の開口1221を流体的に接続する。
【0047】
回路基板13は、一端がアクチュエータ113の配線パターンに連結される配線フィルム131と、配線フィルム131に搭載されたドライバIC132と、配線フィルム131の他端に実装されたプリント配線基板133と、を備える。
【0048】
回路基板13は、ドライバIC132により駆動電圧をアクチュエータ113の配線パターンに印加することでアクチュエータ113を駆動し、圧力室1131の容積を増減させて、ノズル1141から液滴を吐出させる。
【0049】
配線フィルム131は、例えば、複数設けられる。本実施形態においては、配線フィルム131は、1つのアクチュエータ113に2つ連結される。配線フィルム131は、例えば、ドライバIC132が実装されたCOF(Chip on Film)である。ドライバIC132は、配線フィルム131を介して圧力室1131に形成された配線パターンに電気的に接続される。プリント配線基板133は、各種電子部品やコネクタが搭載されたPWA(Printing Wiring Assembly)である。
【0050】
このように構成された液体吐出ヘッド1は、例えば図7に示される液体吐出装置2の例であるインクジェット記録装置に設けられる。以下、液体吐出装置2をインクジェット記録装置2として説明する。液体吐出ヘッド1は、インクジェット記録装置2に設けられた液体収容部としての供給タンク2132に接続される。液体吐出ヘッド1は、供給タンク2132との間でインクを循環させる循環型のヘッドか、又は、供給タンク2132からインクが供給され、そして、メンテナンス時にメンテナンス装置2117にインクを排出する非循環型のヘッドである。液体吐出ヘッド1は、例えばヘッド本体11のノズルプレート114のノズル1141が下方に向く姿勢で配置される。
【0051】
以下、液体吐出ヘッド1を有するインクジェット記録装置2について、図7を参照して説明する。インクジェット記録装置2は、筐体2111と、媒体供給部2112と、画像形成部2113と、媒体排出部2114と、支持装置である搬送装置2115と、温調装置2116と、メンテナンス装置2117と、制御部2118と、を備える。
【0052】
インクジェット記録装置2は、媒体供給部2112から画像形成部2113を通って媒体排出部2114に至る所定の搬送路2001に沿って、吐出対象物である記録媒体として例えば用紙Pを搬送しながらインク等の液体を吐出することで、用紙Pに画像形成処理を行うインクジェットプリンタである。
【0053】
媒体供給部2112は複数の給紙カセット21121を備える。画像形成部2113は、用紙を支持する支持部2120と、支持部2120の上方に対向配置された複数のヘッドユニット2130と、を備える。媒体排出部2114は、排紙トレイ21141を備える。
【0054】
支持部2120は、画像形成を行う所定領域にループ状に備えられる搬送ベルト21201と、搬送ベルト21201を裏側から支持する支持プレート21202と、搬送ベルト21201の裏側に備えられた複数のベルトローラ21203と、を備える。
【0055】
ヘッドユニット2130は、複数のインクジェットヘッドである液体吐出ヘッド1と、各液体吐出ヘッド1上にそれぞれ搭載された液体タンクとしての複数の供給タンク2132と、インクを供給するポンプ2134と、液体吐出ヘッド1と供給タンク2132とを接続する接続流路2135と、を備える。
【0056】
本実施形態において、液体吐出ヘッド1としてシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの4色の液体吐出ヘッド1と、これらの各色のインクをそれぞれ収容する4色の供給タンク2132を備える。供給タンク2132は接続流路2135によって液体吐出ヘッド1に接続される。
【0057】
ポンプ2134は、例えば圧電ポンプで構成される送液ポンプである。ポンプ2134は、制御部2118に接続され、制御部2118により駆動制御される。
【0058】
接続流路2135は、液体吐出ヘッド1のインク供給管123に接続される供給流路を備える。また、接続流路2135は、液体吐出ヘッド1のインク排出管124に接続される回収流路を備える。液体吐出ヘッド1が循環式の場合には、回収流路は、供給タンク2132に接続され、液体吐出ヘッド1が非循環式の場合には、回収回路は、メンテナンス装置2117に接続される。
【0059】
搬送装置2115は、媒体供給部2112の給紙カセット21121から画像形成部2113を通って媒体排出部2114の排紙トレイ21141に至る搬送路2001に沿って、用紙Pを搬送する。搬送装置2115は、搬送路2001に沿って配置される複数のガイドプレート対21211~21218と、複数の搬送用ローラ21221~21228と、を備えている。搬送装置2115は、用紙Pを液体吐出ヘッド1に相対移動可能に支持する。
【0060】
温調装置2116は、温調水タンク21161、温調水を供給する配管やチューブ等の温調用回路21162、温調水を供給するポンプ及び温調水の温度を調整する温調器等を有する。温調装置2116は、温調器で所定の温度に調整した温調水タンク21161の温調水を、ポンプの送水によって温調用回路21162を介して温調水供給管125に供給する。また、温調装置2116は、マニフォールド121を通って温調水排出管126から排出された水を、温調用回路21162を介して温調水タンク21161に回収する。なお、温調器は、例えば、ヒーターやクーラーである。
【0061】
メンテナンス装置2117は、例えば、メンテナンス時にノズルプレート114の外面に残存するインクを吸引し、回収する。また、液体吐出ヘッド1が非循環式である場合には、メンテナンス装置2117は、メンテナンス時に、第2圧力室1132と対向するノズル1141からヘッド本体11内のインクを回収する。このようなメンテナンス装置2117は、回収したインクを貯留するトレイやタンク等を有する。
【0062】
制御部2118は、プロセッサの一例としてのCPU21181と、各種のプログラムなどを記憶するROM(Read Only Memory)、各種の可変データや画像データなどを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)等のメモリと、外部からのデータの入力及び外部へのデータの出力をするインターフェイス部と、を備える。
【0063】
次に、このように構成された液体吐出ヘッド1の液体としてのインクの流れ及び温調用の温調水の流れについて説明する。先ず、液体としてのインクが、インク供給管123に供給されると、インクは、マニフォールド121の2つのインク供給流路1211を流れる。そして、インクは、インク供給流路1211のインク供給開口12111に対向するベースプレート111の供給孔1111から、第1共通液室116に移動する。
【0064】
第1共通液室116に移動したインクは、図4に矢印で示すように、複数の第1圧力室1131を通って第2共通液室117に移動する。なお、第1圧力室1131が駆動することで、駆動した第1圧力室1131のインクは、ノズル1141から吐出される。ノズル1141から吐出されなかったインクは第2共通液室117に移動する。
【0065】
本実施形態において、液体吐出ヘッド1は非循環式であるため、第2共通液室117のインクは、複数の第2圧力室1132を介して第3共通液室118に移動し、第3共通液室118に留まる。そして、メンテナンス等において、インク排出管124の二次側が開放されたときに、第2共通液室117のインクは、ベースプレート111の排出孔1112及びマニフォールド121のインク排出流路1212を通って、インク排出管124に移動する。また、メンテナンス等において、第2圧力室1132が駆動することで、第2圧力室1132のインクは、例えば、第2共通液室117や第3共通液室118に溜まったエアと一緒に吐出され、エア抜きが行われる。
【0066】
なお、液体吐出ヘッド1が循環式である場合には、第3共通液室118を有さず、第2共通液室117に排出孔1112が設けられる。そして、第2共通液室117のインクは、ベースプレート111の排出孔1112及びマニフォールド121のインク排出流路1212を通って、インク排出管124に移動する。
【0067】
また、温調水が温調水供給管125に供給されると、温調水は、マニフォールド121の温調用流路1213を流れ、温調水排出管126に移動する。なお、温調水は、温調水用開口12131において、ベースプレート111と接触し、ベースプレート111と熱交換を行い、ベースプレート111の温調として、例えば、ベースプレート111を冷却する。
【0068】
これにより、複数の圧力室1131、1132及び各圧力室1131、1132のインク、又は、第2共通液室117のインクが冷却される。なお、温調水は、インクを冷却するのではなく、加温する構成であってもよい。即ち、温調水は、ノズルからの吐出に適したインクの温度に調整できれば、冷却及び加温のいずれであってもよく、また、圧力室1131の駆動前においてはインクの加温がなされ、圧力室1131の駆動後においてはインクの冷却を行う構成でもよい。
【0069】
このように構成された液体吐出ヘッド1及び液体吐出装置2によれば、循環式及び非循環式のいずれであっても、インクの温度制御が可能となる。
【0070】
なお、本発明の実施形態は上述した構成に限定されない。例えば、上述した例では、ヘッド本体11は、非循環式の例を説明したが循環式でもよく、また、第3共通液室118を有さない構成としてもよい。
【0071】
また、例えば、上述した例では、1つの第1共通液室116から一対のアクチュエータ113にインクを供給する1系統のインクの流れの例を説明したがこれに限定されない。例えば、1つのアクチュエータ113に対して1つの第1共通液室116を設ける2系統のインクの流れを有する構成としてもよい。このような液体吐出ヘッド1は、例えば、インク供給管123及びインク排出管124をそれぞれ2本有し、温調水供給管125及び温調水排出管126をそれぞれ1本有し、マニフォールド121のインク供給流路1211及びインク排出流路1212を2つの流路を有する構成とすればよい。
【0072】
即ち、マニフォールドユニット12は、温調水の流路及びインクの流路を有し、インクをヘッド本体11に供給するとともに、ヘッド本体11の温調を行う流路を有する構成であれば、適宜設定できる。よって、マニフォールドユニット12は、ヘッド本体11の構成や、各共通液室116、117、118に応じて、インク供給流路1211、インク排出流路1212及び温調用流路1213、各管123、124、125、126の形状や構成を適宜設定できる。
【0073】
また、上記実施形態において、液体吐出ヘッド1及び液体吐出装置2は、液体としてのインクを吐出する記録装置に用いられる例を示したが、これに限られるものではない。即ち、液体吐出ヘッド1及び液体吐出装置2は、例えば3Dプリンタ、産業用の製造機械、医療用途にも用いることが可能であり、ヘッド本体11から吐出する液体の温度制御が可能となる。
【0074】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、温度制御が可能となる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供できる。
【0075】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0076】
1…液体吐出ヘッド、2…液体吐出装置(インクジェット記録装置)、11…ヘッド本体、12…マニフォールドユニット、13…回路基板、111…ベースプレート、112…枠体、113…アクチュエータ、114…ノズルプレート、116…第1共通液室(共通液室)、117…第2共通液室(共通液室)、118…第3共通液室(共通液室)、121…マニフォールド、122…天板、123…インク供給管(液体供給管)、124…インク排出管(液体排出管)、125…温調水供給管、126…温調水排出管、127…ベースブロック、131…配線フィルム、132…ドライバIC、133…プリント配線基板、1111…供給孔、1112…排出孔、1131…第1圧力室、1131…圧力室、1132…第2圧力室、1141…ノズル、1142…ノズル列、1181…壁、1211…インク供給流路(液体供給流路)、12111…インク供給開口、1212…インク排出流路(液体排出流路)、12121…インク排出開口、1213…温調用流路、12131…温調水用開口、1221…開口、2001…搬送路、2111…筐体、2112…媒体供給部、2113…画像形成部、2114…媒体排出部、2115…搬送装置、2116…温調装置、2117…メンテナンス装置、2118…制御部、2120…支持部、2130…ヘッドユニット、2132…供給タンク、2134…ポンプ、2135…接続流路、21121…給紙カセット、21141…排紙トレイ、21161…温調水タンク、21162…温調用回路、21201…搬送ベルト、21202…支持プレート、21203…ベルトローラ、21211~21218…ガイドプレート対、21221~21228…搬送用ローラ、P…用紙。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7