液体喷出头以及液体喷出装置

技术领域

本发明的实施方式涉及液体喷出头以及液体喷出装置。

背景技术

已知一种用于各种液体喷出装置的喷墨头等液体喷出头。液体喷出头例如具有致动器，该致动器驱动由压电材料形成的压力室而喷出压力室中的墨水等液体。液体喷出头通过驱动致动器而从喷嘴喷出液体。

近年来，液体喷出装置有打印率以及打印速度增加的趋势。因此，液体喷出头有压力室的发热量增加的趋势。若压力室的温度上升，则墨水的温度也会上升，粘性、物理特性发生改变，有可能对打印带来影响，导致墨水劣化。若是使墨水循环的循环式的液体喷出头，还能够冷却墨水，但在非循环式的液体喷出头中，不易冷却墨水。

专利文献1：日本特开2017-013514号公报

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供能够对喷出的液体进行温度控制的液体喷出头以及液体喷出装置。

本发明的一实施方式的液体喷出头具备致动器、第一共用液室、第二共用液室、喷嘴板、基板、歧管。致动器具有多个压力室。第一共用液室设置于上述多个压力室的初级侧。第二共用液室设置于上述多个压力室的次级侧。喷嘴板与上述压力室对置，并具有多个喷出液体的喷嘴。基板具有对上述第一共用液室供给液体的供给孔以及从上述第二共用液室排出液体的排出孔。上述致动器设置于基板。歧管具有：对上述供给孔供给上述液体的液体供给流路、从上述排出孔排出上述液体的液体排出流路以及供调温用液体流动的调温用流路，该调温用液体用于控制温度。歧管在上述基板的与设置有上述致动器的面相反一侧的面固定。

本发明的另一实施方式涉及一种液体喷出装置，其具备上述液体喷出头；和支承装置，对喷出所述液体的对象物进行支承。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的液体喷出头的结构的立体图。

图2是表示实施方式所涉及的液体喷出头的头主体以及歧管单元的结构的立体图。

图3是表示实施方式所涉及的头主体以及歧管单元的结构的剖视图。

图4是表示实施方式所涉及的头主体的结构的俯视图。

图5是表示实施方式所涉及的歧管单元的歧管的结构的立体图。

图6是表示实施方式所涉及的歧管的结构的立体图。

图7是表示实施方式所涉及的液体喷出装置的结构的说明图。

附图标记说明

1…液体喷出头；2…液体喷出装置(喷墨记录装置)；11…头主体；12…歧管单元；13…电路基板；111…基板；112…框体；113…致动器；114…喷嘴板；116…第一共用液室(共用液室)；117…第二共用液室(共用液室)；118…第三共用液室(共用液室)；121…歧管；122…顶板；123…墨水供给管(液体供给管)；124…墨水排出管(液体排出管)；125…调温水供给管；126…调温水排出管；127…基块；131…布线膜；132…驱动器IC；133…印刷布线基板；1111…供给孔；1112…排出孔；1131…第一压力室；1131…压力室；1132…第二压力室；1141…喷嘴；1142…喷嘴列；1181…壁；1211…墨水供给流路(液体供给流路)；12111…墨水供给开口；1212…墨水排出流路(液体排出流路)；12121…墨水排出开口；1213…调温用流路；12131…调温水用开口；1221…开口；2001…输送路径；2111…壳体；2112…介质供给部；2113…图像形成部；2114…介质排出部；2115…输送装置；2116…调温装置；2117…维护装置；2118…控制部；2120…支承部；2130…头单元；2132…供给罐；2134…泵；2135…连接流路；21121…供纸盒；21141…排纸托盘；21161…调温水罐；21162…调温用回路；21201…输送带；21202…支承板；21203…带辊；21211～21218…引导板对；21221～21228…输送用辊；P…纸张。

具体实施方式

下面参照图1～图7对实施方式所涉及的液体喷出头1进行说明。图1是表示实施方式所涉及的液体喷出头1的结构的立体图。图2是表示液体喷出头1的头主体11以及歧管单元12的结构的立体图，图3是表示头主体11以及歧管单元12的结构的剖视图。图4是表示头主体11的结构的俯视图。图5以及图6是表示歧管单元12的结构的立体图，图5以及图6是从不同方向示出歧管单元12的结构的图。此外，为便于说明，各图中将结构适当地放大、缩小或者省略而示出。

液体喷出头1例如是在图7所示的喷墨记录装置等液体喷出装置2设置的喷墨头。液体喷出头1设置于头单元2130，该头单元2130包括作为设置于液体喷出装置2的液体容纳部的供给罐2132的。

液体喷出头1供给作为供给罐2132的液体的墨水。此外，液体喷出头1可以是使墨水循环的循环型的喷出头，还可以是不使墨水循环的非循环型的喷出头。在本实施方式中，使用非循环型的喷出头的例子对液体喷出头1进行说明。另外，液体喷出头1与设置于液体喷出装置2的调温装置2116连接，并供给用于对墨水进行温度控制的调温用液体(调温水)。

如图1～图3所示，液体喷出头1具备头主体11、歧管单元12和电路基板13。另外，液体喷出头1也可以具有容纳头主体11的一部分、歧管单元12以及电路基板13的罩。

如图1～图4所示，头主体11喷出液体。头主体11具备：基板111、框体112、具有多个第一压力室1131以及多个第二压力室1132的致动器113、喷嘴板114。

头主体11具有：第一共用液室116，其与致动器113的多个第一压力室1131的初级侧连通；第二共用液室117，其与致动器113的多个第一压力室1131的次级侧以及多个第二压力室1132的初级侧连通；以及第三共用液室118，其与多个第二压力室1132的次级侧连通。多个第一压力室1131的初级侧是液体流动的方向上的多个第一压力室1131的上游侧。多个第一压力室1131的次级侧是液体流动的方向上的多个第一压力室1131的下游侧。多个第二压力室1132的初级侧是液体流动的方向上的多个第二压力室1132的上游侧。多个第二压力室1132的次级侧是液体流动的方向上的多个第二压力室1132的下游侧。

在本实施方式的例子中，使用头主体11具有两个致动器113、具有一个第一共用液室116、两个第二共用液室117以及两个第三共用液室118的例子进行说明。

基板111例如通过陶瓷材料形成为方形板状。基板111具有一个或者多个供给孔1111、一个或者多个排出孔1112。供给孔1111以及排出孔1112是贯通基板111的两主面之间的贯通孔。

供给孔1111例如在与第一共用液室116对置的位置设置有一个。供给孔1111例如是沿着第一共用液室116的长边方向在一个方向上较长的长孔。

排出孔1112例如在与各第三共用液室118对置的位置分别设置有一个。另外，排出孔1112例如与多个第二压力室1132相邻地设置于基板111。

框体112通过粘合剂等而固定于基板111的一个主面。框体112包围设置于基板111的供给孔1111、多个排出孔1112以及致动器113。

例如，框体112形成为矩形框状，从而形成沿着框体112的长边方向在一个方向上较长的开口。在框体112的开口配置有致动器113、供给孔1111以及两个排出孔1112。

致动器113形成为在一个方向上较长的板状。致动器113配置于框体112的开口内，并粘合于基板111的主面。致动器113通过将在一个方向上较长的矩形板状的压电材料以彼此的极化方向为反向的方式对置并粘合而形成。

此处，压电材料例如为PZT(锆钛酸铅)。致动器113具有：在长边方向的中央侧沿长边方向以等间隔配置的多个第一压力室1131；和在长边方向的两端沿长边方向以等间隔配置的多个第二压力室1132。换言之，致动器113在与基板111侧相反的主面侧沿致动器113的长边方向形成有多个槽，并通过该槽形成有第一压力室1131以及第二压力室1132。另外，致动器113形成有用于驱动压力室1131的布线图案。

第一压力室1131是在由液体喷出头1进行打印等动作时用于使墨水从喷嘴1141喷射的压力室。第二压力室1132是在进行维护时用于使墨水从喷嘴1141喷射的维护用的压力室。

喷嘴板114形成为板状。喷嘴板114通过粘合剂等而固定于框体112的与基板111相反一侧的主面。喷嘴板114具有多个喷嘴1141，该多个喷嘴1141在与多个第一压力室1131以及多个第二压力室1132对置的位置形成。在本实施方式中，喷嘴板114具有两列喷嘴列1142，该喷嘴列1142通过多个喷嘴1141在一个方向上排列而成。

多个喷嘴1141中的与多个第一压力室1131对置的多个喷嘴1141是在由液体喷出头1进行打印等动作时喷射墨水的孔。多个喷嘴1141中的与多个第二压力室1132对置的多个喷嘴1141是在进行维护时喷射墨水而进行清洗的清洗用的孔。

第一共用液室116在一对致动器113的除去两端部的中央侧之间形成，并构成墨水从供给孔1111向各致动器113的多个第一压力室1131的初级侧的流路。

第二共用液室117分别形成于各致动器113与框体112之间。第二共用液室117形成墨水从多个第一压力室1131的次级侧向多个第二压力室1132的初级侧的流路。

第三共用液室118例如通过分隔壁1181与第一共用液室116隔开。第三共用液室118分别形成于一对致动器113的两端部之间，形成墨水从各致动器113的多个第二压力室1132的次级侧向排出孔1112的流路。

如图2以及图3所示，歧管单元12具备歧管121、顶板122、墨水供给管123、墨水排出管124、作为一对调温用管的调温水供给管125以及调温水排出管126、基块127。此外，能够适当地设定墨水供给管(液体供给管)123、墨水排出管(液体排出管)124、调温水供给管125以及调温水排出管126的数量。

在本实施方式中，对歧管单元12将墨水供给管123、墨水排出管124、调温水供给管125以及调温水排出管126分别具有一个的结构的例子进行说明。

如图5以及图6所示，歧管121形成为在一个方向上较长的板状或者块状。歧管121具备墨水供给流路(液体供给流路)1211、墨水排出流路(液体排出流路)1212、调温用流路1213。歧管121的一个主面固定于基板111的主面。另外，在歧管121的与固定有基板111的主面相反的主面经由基块127而固定有墨水供给管123、墨水排出管124、调温水供给管125以及调温水排出管126。

墨水供给流路1211是通过孔、槽而形成于歧管121的流路。墨水供给流路1211将墨水供给管123以及基板111的供给孔1111流体连接。

墨水供给流路1211具有：在歧管121的固定有基板111的面设置的在一个方向上较长的墨水供给开口12111。墨水供给开口12111对设置有配置于第一共用液室116的供给孔1111的区域进行覆盖。

作为具体示例，墨水供给流路1211由从墨水供给管123供给墨水的墨水供给点沿歧管121的长边方向延伸，并且在歧管121的长边方向的中央侧沿短边方向的中央侧延伸。另外，墨水供给流路1211在歧管121的长边方向以及短边方向的中央侧具有沿着第一共用液室116的长边方向(多个第一压力室1131的排列方向)延伸的狭缝。而且，该狭缝的歧管121的基板111侧构成墨水供给开口12111。

墨水排出流路1212是通过孔、槽而形成于歧管121的流路。墨水排出流路1212将墨水排出管124以及基板111的排出孔1112流体连接。

墨水排出流路1212在歧管121的固定有基板111的面具有两个墨水排出开口12121。两个墨水排出开口12121分别对设置有分别配置于两个第三共用液室118的排出孔1112的区域进行覆盖。而且，墨水排出流路1212的两个墨水排出开口12121在歧管121的与固定有基板111的面相反的面侧通过槽而连通。

调温用流路1213是通过孔、槽而形成于歧管121的流路。调温用流路1213将调温水供给管125以及调温水排出管126流体连接。

调温用流路1213的两端是与在歧管121的一个主面设置的调温水供给管125以及调温水排出管126连接的开口。另外，调温用流路1213形成为能够与固定于歧管121的基板111进行热交换。

即，调温用流路1213的一部分是设置于歧管121的固定有基板111的面侧的或者是在歧管121的固定有基板111的面形成的调温水用开口12131。在本实施方式中，使用调温用流路1213在歧管121的固定有基板111的面具有一对调温水用开口12131的结构进行说明。另外，调温用流路1213的一对调温水用开口12131的初级侧以及次级侧分别在歧管121的与固定有基板111的面相反的面侧通过槽而连通。

调温水用开口12131至少设置在基板111的与多个压力室1131、1132(尤其是多个压力室1131)对应的区域或者基板111的与第二共用液室117对应的区域。这是由于第一压力室1131因驱动而发热，第一压力室1131的温度以及第一压力室1131内以及第一压力室1131的次级侧(第二共用液室117)的墨水的温度上升。因此，需要实现多个压力室1131、1132中的至少多个第一压力室1131或者第二共用液室117的调温。

在本实施方式中，调温水用开口12131设置在基板111的与各第二共用液室117对应的区域。作为具体示例，调温用流路1213从连接有调温水供给管125的开口端分支为两条，并且设置有在歧管121的固定有基板111的面开口的两个调温水用开口12131，而且，两个调温水用开口12131合流而与连接有调温水排出管126的开口端连通。

即，歧管121在固定有基板111的主面侧分流为两条，并具有构成调温用流路1213的一部分的一对调温水用开口12131。而且，通过将歧管121以及基板111固定，在各调温水用开口12131流动的调温水在基板111的与第二共用液室117对应的区域进行热交换。这样，形成有将调温水供给管125以及调温水排出管126连通的调温用流路1213。

顶板122在歧管121的与设置有基板111的面相反的面设置。顶板122通过覆盖歧管121而对墨水供给流路1211、墨水排出流路1212以及调温用流路1213进行密封。另外，顶板122在与墨水供给流路1211、墨水排出流路1212、调温用流路1213的初级侧以及次级侧对置的位置分别具有开口1221。这些开口1221使各流路1211、1212、1213与各管123、124、125、126连通。

墨水供给管123经由基块127以及顶板122的开口1221而与墨水供给流路1211连接。墨水排出管124经由基块127以及顶板122的开口1221而与墨水排出流路1212连接。调温水供给管125以及调温水排出管126分别经由基块127以及顶板122的开口1221而与调温用流路1213的初级侧以及次级侧连接。

在本实施方式中，在歧管121的长边方向上一端侧配置有调温水供给管125及调温水排出管126中的一方、墨水供给管123和墨水排出管124。另外，在歧管121的长边方向上另一端侧配置有调温水供给管125以及调温水排出管126中的另一方。在本实施方式中，对如下例子进行说明：在歧管121的长边方向上一端侧设置有调温水供给管125，在歧管121的长边方向另一端侧设置有调温水排出管126。

例如，墨水供给管123以及墨水排出管124沿歧管121的短边方向排列配置。另外，调温水供给管125例如在歧管121的长边方向上与墨水供给管123以及墨水排出管124排列配置。另外，调温水供给管125例如在歧管121的长边方向上比墨水供给管123以及墨水排出管124靠中央侧配置。

基块127例如设置有两个。一个基块127对墨水供给管123、墨水排出管124以及调温水供给管125进行支承。另外，另一个基块127对调温水排出管126进行支承。各基块127固定于顶板122。例如，基块127在内部具有流路，并将所支承的管与顶板122的开口1221流体连接。

电路基板13具备：布线膜131，其一端与致动器113的布线图案连结；驱动器IC132，其搭载于布线膜131；以及印刷布线基板133，其安装于布线膜131的另一端。

电路基板13通过利用驱动器IC132将驱动电压施加于致动器113的布线图案而驱动致动器113，使压力室1131的容积增减，以使液滴从喷嘴1141喷出。

布线膜131例如设置有多个。在本实施方式中，两个布线膜131连结于一个致动器113。布线膜131例如是安装有驱动器IC132的COF(Chip on Film，薄膜覆晶)。驱动器IC132经由布线膜131而与形成于压力室1131的布线图案电连接。印刷布线基板133是搭载有各种电子部件、连接器的PWA(Printing Wiring Assembly，印刷线路组件)。

这样构成的液体喷出头1设置于例如图7所示的液体喷出装置2的一个示例的喷墨记录装置。下面，将液体喷出装置2作为喷墨记录装置2进行说明。液体喷出头1与作为设置于喷墨记录装置2的液体容纳部的供给罐2132连接。液体喷出头1是使墨水在与供给罐2132之间循环的循环型的喷出头或者从供给罐2132供给墨水而且在维护时对维护装置2117排出墨水的非循环型的喷出头。液体喷出头1例如以头主体11的喷嘴板114的喷嘴1141朝向下方的姿态配置。

下面，参照图7对具有液体喷出头1的喷墨记录装置2进行说明。喷墨记录装置2具备壳体2111、介质供给部2112、图像形成部2113、介质排出部2114、作为支承装置的输送装置2115、调温装置2116、维护装置2117、控制部2118。

喷墨记录装置2是通过沿着从介质供给部2112经过图像形成部2113到达介质排出部2114的预定的输送路径2001一边输送作为排出对象物亦即记录介质的例如纸张P一边喷出墨水等液体从而在纸张P上进行图像形成处理的喷墨打印机。

介质供给部2112具备多个供纸盒21121。图像形成部2113具备：支承纸张的支承部2120、与支承部2120的上方对置配置的多个头单元2130。介质排出部2114具备排纸托盘21141。

支承部2120具备：输送带21201，其以环状设置于进行图像形成的预定区域；支承板21202，其从背侧支承输送带21201；以及多个带辊21203，其设置于输送带21201的背侧。

头单元2130具备：作为多个喷墨头的液体喷出头1、分别搭载在各液体喷出头1上的作为液体罐的多个供给罐2132、供给墨水的泵2134、将液体喷出头1与供给罐2132连接的连接流路2135。

在本实施方式中，作为液体喷出头1，具备青色、品红色、黄色、黑色这四种颜色的液体喷出头1和分别容纳这些各种颜色的墨水的四种颜色的供给罐2132。供给罐2132通过连接流路2135而与液体喷出头1连接。

泵2134例如是由压电泵构成的送液泵。泵2134与控制部2118连接，并且被控制部2118驱动控制。

连接流路2135具备与液体喷出头1的墨水供给管123连接的供给流路。另外，连接流路2135具备与液体喷出头1的墨水排出管124连接的回收流路。在液体喷出头1为循环式时，回收流路与供给罐2132连接，在液体喷出头1为非循环式时，回收流路与维护装置2117连接。

输送装置2115沿着从介质供给部2112的供纸盒21121经过图像形成部2113到达介质排出部2114的排纸托盘21141的输送路径2001输送纸张P。输送装置2115具备：沿着输送路径2001配置的多个引导板对21211～21218、多个输送用辊21221～21228。输送装置2115将纸张P支承为能够相对于液体喷出头1移动。

调温装置2116具有：调温水罐21161、供给调温水的配管、软管等调温用回路21162、供给调温水的泵以及调整调温水的温度的调温器等。调温装置2116通过泵的送水经由调温用回路21162将由调温器调整为预定温度的调温水罐21161的调温水供给至调温水供给管125。另外，调温装置2116经由调温用回路21162将经过歧管121从调温水排出管126排出的水供给至调温水罐21161而被回收。此外，调温器例如是加热器或冷却器。

维护装置2117例如在维护时吸引并回收残留于喷嘴板114的外表面的墨水。另外，在液体喷出头1为非循环式时，维护装置2117在维护时从与第二压力室1132对置的喷嘴1141回收头主体11内的墨水。这样的维护装置2117具有存积已回收的墨水的托盘、罐等。

控制部2118具备：作为处理器的一个例子的CPU21181、存储各种程序等的ROM(Read Only Memory，只读存储器)、暂时存储各种可变数据和/或图像数据等的RAM(RandomAccess Memory，随机读取存储器)等存储器、进行数据从外部的输入以及数据向外部的输出的接口部。

接下来，对作为这样构成的液体喷出头1的液体的墨水的流动以及调温用的调温水的流动进行说明。首先，若将作为液体的墨水向墨水供给管123供给，则墨水在歧管121的两个墨水供给流路1211中流动。然后，墨水从与墨水供给流路1211的墨水供给开口12111对置的基板111的供给孔1111移动至第一共用液室116。

移动至第一共用液室116后的墨水如图4中箭头所示，经过多个第一压力室1131移动至第二共用液室117。此外，通过第一压力室1131的驱动，将驱动的第一压力室1131的墨水从喷嘴1141喷出。没有从喷嘴1141喷出的墨水移动至第二共用液室117。

在本实施方式中，液体喷出头1为非循环式，因此，第二共用液室117的墨水经由多个第二压力室1132移动至第三共用液室118，并存留于第三共用液室118。而且，在维护等中，墨水排出管124的次级侧敞开时，第二共用液室117的墨水经过基板111的排出孔1112以及歧管121的墨水排出流路1212而移动至墨水排出管124。另外，在维护等中，通过第二压力室1132的驱动，第二压力室1132的墨水例如与存留于第二共用液室117、第三共用液室118的空气一同喷出，从而进行空气脱气。

此外，在液体喷出头1为循环式时，不具有第三共用液室118，在第二共用液室117设置有排出孔1112。而且，第二共用液室117的墨水经过基板111的排出孔1112以及歧管121的墨水排出流路1212而移动至墨水排出管124。

另外，若将调温水供给至调温水供给管125，则调温水在歧管121的调温用流路1213中流动，并移动至调温水排出管126。此外，调温水在调温水用开口12131中与基板111接触并与基板111进行热交换，作为基板111的调温，例如冷却基板111。

由此，将多个压力室1131、1132以及各压力室1131、1132的墨水或者第二共用液室117的墨水冷却。此外，调温水也可以不是冷却墨水的水而是加热墨水的水。即，若能够将调温水调整为适于从喷嘴喷出的墨水的温度，则可以是冷却以及加热中的任一种，另外也可以构成为，在压力室1131驱动前进行墨水的加热并在压力室1131驱动后进行墨水的冷却。

根据这样构成的液体喷出头1以及液体喷出装置2，无论为循环式以及非循环式的哪一种，均能够对墨水进行温度控制。

此外，本发明的实施方式不限定于上述结构。例如，在上述例子中，说明了头主体11为非循环式的例子，但也可以是循环式，另外也可以是不具有第三共用液室118的结构。

另外，例如在上述的例子中，说明了从一个第一共用液室116向一对致动器113供给墨水的1个系统的墨水的流动的例子，但不限定于此。例如，也可以构成为，具有对于一个致动器113设置一个第一共用液室116的2个系统的墨水的流动。这样的液体喷出头1例如构成为将墨水供给管123以及墨水排出管124分别具有两个，将调温水供给管125以及调温水排出管126分别具有一个，并且具有歧管121的墨水供给流路1211以及墨水排出流路1212这两个流路即可。

即，歧管单元12若构成为具有调温水的流路以及墨水的流路并具有将墨水供给至头主体11并且进行头主体11的调温的流路，则能够适当地设定。因此，歧管单元12根据头主体11的结构、各共用液室116、117、118，能够适当地设定墨水供给流路1211、墨水排出流路1212以及调温用流路1213、各管123、124、125、126的形状及结构。

另外，在上述实施方式中，示出液体喷出头1以及液体喷出装置2用于喷出作为液体的墨水的记录装置的例子，但不限定于此。即，液体喷出头1以及液体喷出装置2例如也能够用于3D打印机、工业用的制造机械、医疗用途，能够对从头主体11喷出的液体进行温度控制。

根据以上说明的至少一个实施方式，能够提供可实现温度控制的液体喷出头以及液体喷出装置。

虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式只是作为示例而提出的，并非旨在限定本发明范围。这些实施方式能够以其他各种方式进行实施，能够在不脱离发明的宗旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形被包括在发明的范围和宗旨中，同样地被包括在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。