JP5088509B2 - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータ及びアクチュエータに駆動信号を供給する駆動回路ユニットが設けられた液体吐出ヘッドに関する。

吐出口から液体を吐出させるためのアクチュエータと、そのアクチュエータを駆動する駆動回路ユニットを有するヘッドにおいて、回路からの放熱を特許文献１のように行うものがある。特許文献１では、複数のドライバＩＣからの発熱をヒートパイプから受熱ブロックへと放出している。また、受熱ブロックはインク供給路及びインク還流路に当接しており、ドライバＩＣからの発熱が受熱ブロックを通じてインク流路内のインクに伝達される。

特開２００７−１０３５号公報（図１３、図１４）

ヘッドから吐出される液体（インク）の吐出特性は温度に応じて変化する。そこで、インクを吐出に適した温度にするため、駆動回路ユニットからの発熱を利用してヘッドを加熱することが考えられる。これに関して、上記の文献によると、複数のドライバＩＣから受熱ブロックを通じてインク流路内のインクへと熱が伝達される。

しかし、上記の文献によると、一方向に沿って直線状に延びたチューブ状のインク流路の内部にインク流路が形成されている。これに対して、例えば流路体の内部で液体流路が平面に沿って分布している場合には、ドライバＩＣからの熱を液体流路内の液体に均等に伝達しにくい。

本発明の目的は、駆動回路ユニットからの発熱が液体流路に均等に伝達されやすい液体吐出ヘッドを提供することにある。

本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口、及び、前記吐出口に液体を供給する液体流路が形成された流路体と、前記吐出口から液体を吐出させる吐出エネルギーを前記液体流路内の液体に付与するアクチュエータと、前記アクチュエータに駆動信号を供給する複数の駆動回路ユニットと、前記複数の駆動回路ユニットと熱的に結合し前記流路体に当接する当接部材とを備えており、前記液体流路が、前記流路体の内部で一平面に沿って分布した分布領域を含んでおり、前記当接部材は、液体の流路が形成されていない前記一平面に沿った平板と、前記流路体に当接する前記当接部分であって、前記平板から前記流路体に向かって突出した１又は複数の突出部とを有し、前記１又は複数の突出部が、前記一平面に直交する方向から見て、前記分布領域と重なる範囲に分布している。

本発明の液体吐出ヘッドによると、当接部材において流路体との当接部分が、液体流路と重なる範囲に面に沿って分布している。このため、複数の駆動回路ユニットからの熱を、面に沿って分布した液体流路へと当接部材を介して均等に伝達しやすい。

また、突出部が流路体に当接するため、流路体の所望の位置に選択的に熱を伝達しやすい。

また、本発明においては、前記１又は複数の突出部の形成領域が、前記一平面に直交する方向から見て、前記分布領域と重なる範囲に分布していると共に、前記液体流路と重ならない位置には配置されていないことが好ましい。これによると、液体流路と重ならない位置には突出部が配置されていないため、流路体において液体流路が形成された範囲に適切に熱を伝達できる。

また、本発明においては、同一の形状及び大きさの前記突出部が複数設けられており、前記複数の突出部は、前記流路体を前記一平面に直交する方向から見て、単位面積当たりに存在する前記液体流路の容積が大きいほど、前記流路体に当接する前記突出部の単位面積当たりの数が大きいことが好ましい。これによると、液体流路が大きい位置ほど突出部が多く形成されているため、熱を多く伝達するべき位置に適切に突出部が配置される。また、本発明においては、前記突出部は、前記流路体を前記一平面に直交する方向から見て、前記液体流路と重なる大きさ及び形状を有していることが好ましい。これによると、突出部が液体流路と重なる大きさ及び形状となるため、駆動回路ユニットからの熱を適切に液体流路へと伝達できる。

また、本発明においては、前記当接部材が、前記一平面に交差する方向に前記平板から突出した突出板を有し、前記駆動回路ユニットが、前記突出板に当接していることが好ましい。これによると、当接部材において流路体との当接部分から離隔した位置に駆動回路ユニットを配置できる。

また、本発明においては、前記複数の駆動回路ユニットに対応する複数の前記突出板が設けられていることが好ましい。これによると、駆動回路ユニットごとに突出板が設けられているため、駆動回路ユニットからの熱を無駄に放熱させることなく、当接部材において流路体との当接部分へと導くことができる。また、本発明においては、前記複数の突出板は、前記当接部材の短手方向両端に、長手方向に沿って等間隔に千鳥状に配列していることが好ましい。これによると、複数の駆動回路ユニットからの熱を、突出版を介して均等に流路体へと伝達できる。

また、本発明においては、前記平板の端部に切り欠きが形成されており、前記平板の前記端部において前記切り欠きに隣接する部分が、前記一平面に交差する方向に向かって折れ曲がって前記突出板となっていることが好ましい。これによると、簡易に当接部材を形成できる。また、本発明においては、前記突出板は、隣接する２つの前記切り欠きに挟まれて形成されていることが好ましい。これによると、駆動回路ユニットの熱を拡散させることなく所望の方向に向かって適切に伝達できる。

また、本発明においては、前記流路体が、前記一平面に沿って延在する複数の平板部材が積層された積層体から構成されており、前記液体流路が、前記複数の平板部材の少なくともいずれかに前記一平面に沿って形成されていてもよい。また、本発明においては、前記当接部材の平板は、金属製の前記複数の平板部材の積層体である前記流路体と、前記流路体に連通する樹脂製の流路体とに挟まれていてもよい。

また、本発明においては、前記当接部材が、前記流路体に使用されている材料よりも熱伝導率の大きい材料から構成されていることが好ましい。これによると、駆動回路ユニットからの熱を流路体へと伝達しやすい。

本発明の液体吐出ヘッドによると、当接部材において流路体との当接部分が、液体流路と重なる範囲に面に沿って分布している。このため、複数の駆動回路ユニットからの熱を、面に沿って分布した液体流路へと当接部材を介して均等に伝達しやすい。

本発明の一実施の形態に係るインクジェットヘッドを含むインクジェットプリンタの内部構成を示す縦断面図である。 図１のインクジェットヘッドの分解斜視図である。 図１のインクジェットヘッドの主走査方向に直交する面に沿った縦断面図である。 図１のインクジェットヘッドの副走査方向に直交する面に沿った縦断面を含む、インク循環機構の模式図である。 図５（ａ）は図１のインクジェットヘッドに含まれる均熱板の底面図である。図５（ｂ）は均熱板の正面図である。図５（ｃ）はインクジェットヘッドに含まれる積層体において最も上方の金属プレートを取り除いた平面図である。 図２のヘッド本体の平面図である。 図６において隣り合う２つのアクチュエータユニット２１に跨る部分の拡大図である。 図４に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った流路ユニットの断面図である。 図９（ａ）は図８中に一点鎖線で示した領域の拡大断面図である。図９（ｂ）は個別電極の平面図である。 図１のインクジェットプリンタの制御系を示すブロック図である。 積層体の変形例を示す平面図である。 均熱板の変形例を示す斜視図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るインクジェットヘッドを含むインクジェットプリンタの内部構成を示す縦断面図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１０１は直方体形状の筐体１０１ａを有している。筐体１０１ａ内には、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのインクをそれぞれ吐出する４つのインクジェットヘッド１（以下、ヘッド１とする）、及び、搬送機構１６が配置されている。また、筐体１０１ａの天板内面には、ヘッド１や搬送機構１６等の動作を制御する制御部１００が取り付けられている。搬送機構１６の下方には、筐体１０１ａに対して着脱可能な給紙ユニット１０１ｂが配置されている。給紙ユニット１０１ｂの下方には、筐体１０１ａに対して着脱可能なインクタンクユニット１０１ｃが配置されている。

インクジェットプリンタ１０１の内部には、図１に示す太矢印に沿って用紙搬送経路が形成されており、用紙Ｐが給紙ユニット１０１ｂから排紙部１５に向けて搬送される。給紙ユニット１０１ｂは、給紙トレイ１１と、給紙ローラ１２とを有している。給紙トレイ１１は、上方に向かって開口した箱形状を有しており、複数枚の用紙Ｐが積層された状態で収納される。給紙ローラ１２は、給紙トレイ１１の最も上方にある用紙Ｐを送り出す。送り出された用紙Ｐは、ガイド１３ａ、１３ｂによりガイドされ且つ送りローラ対１４によって挟持されつつ搬送機構１６へと送られる。

搬送機構１６は、２つのベルトローラ６、７と、搬送ベルト８と、テンションローラ１０と、プラテン１８とを有している。搬送ベルト８は、両ローラ６、７の間に架け渡されるように巻回されたエンドレスのベルトである。テンションローラ１０は、搬送ベルト８の下側ループにおいて、その内周面に接触しつつ下方に付勢されており、搬送ベルト８にテンションを付加している。プラテン１８は、搬送ベルト８によって囲まれた領域内に配置され、ヘッド１と対向する位置において、搬送ベルト８が下方に撓まないように搬送ベルト８を支持している。ベルトローラ７は、駆動ローラであって、その軸に搬送モータ１９から駆動力が与えられることで、図１中時計回りに回転する。ベルトローラ６は、従動ローラであって、ベルトローラ７の回転により搬送ベルト８が走行することによって、図１中時計回りに回転する。なお、搬送モータ１９の駆動力は、複数のギアを介してベルトローラ７に伝達される。

搬送ベルト８の外周面８ａは、シリコーン処理（シリコン樹脂層の形成）が施されることによって粘着性を有している。ベルトローラ６と対向する位置には、ニップローラ４が配置されている。ニップローラ４は、給紙ユニット１０１ｂから送り出された用紙Ｐを搬送ベルト８の外周面８ａに押さえ付ける。外周面８ａに押さえ付けられた用紙Ｐは、その粘着力によって外周面８ａ上に保持されながら用紙搬送方向（図１中右方であって副走査方向）へと搬送される。

ベルトローラ７と対向する位置には、剥離プレート５が設けられている。剥離プレート５は、用紙Ｐを外周面８ａから剥離する。剥離された用紙Ｐは、ガイド２９ａ、２９ｂによりガイドされ、且つ二組の送りローラ対２８によって挟持されつつ搬送される。そして用紙Ｐは、筐体１０１ａの上部に形成された排出口２２から、筐体１０１ａ（天板）の上面に設けられた排紙凹部（排紙部）１５へと排出される。

４つのヘッド１は、互いに異なる色のインク（マゼンタ、イエロー、シアン、ブラック）を吐出する。これら４つのヘッド１は、主走査方向に長尺な略直方体形状を有している。また、４つのヘッド１は、用紙Ｐの搬送方向Ａに沿って並べて固定されている。つまり、このプリンタ１０１はライン式のプリンタであり、搬送方向Ａと主走査方向とは互いに直交する関係にある。

ヘッド１の底面は、インクを吐出する複数の吐出口１０８（図５参照）が形成された吐出面２ａとなっている。搬送される用紙Ｐが４つのヘッド１のすぐ下方を通過する際に、用紙Ｐの上面に向けて吐出口１０８から各色のインクが順に吐出される。これにより、用紙Ｐの上面、すなわち、印刷面に所望のカラー画像が形成される。

各ヘッド１は、インクタンクユニット１０１ｃ内のインクタンク１７と接続されている。４つのインクタンク１７には互いに異なる色のインクが貯留されている。各インクタンク１７からは、チューブ（図４参照）を介してヘッド１にインクが供給される。

図２は、ヘッド１の分解斜視図であり、図３は、ヘッド１の主走査方向に直交する面に沿った縦断面図である。図４は、ヘッド１の副走査方向に直交する面に沿った縦断面を含む、インク循環機構の模式図である。なお、図４においては基板８０の図示を省略している。

図２〜図４に示すように、ヘッド１は、インクを吐出する複数の吐出口１０８（図６参照）が形成されたヘッド本体３３と、ヘッド本体３３にインクを供給するリザーバユニット３０とを有している。リザーバユニット３０はヘッド本体３３上に積層され、リザーバユニット３０の上面にはインク供給口５１及びインク排出口５２が形成されている。本実施形態では、リザーバユニット３０とヘッド本体３３とで、本発明の流路体を構成している。

本実施形態には、ヘッド１へとインクを供給すると共に、ヘッド１の内外でインクを循環させるインク循環機構が接続されている。インク循環機構は、ヘッド１の内外でインクを循環させることによって、インク流路内に混入した空気を排出するためのものである。

このインク循環機構は、インクタンク１７からインクを吸引し、ヘッド１にインクを供給するポンプ２５と、インクから空気を分離するサブタンク２６とを含んでいる。さらに、インク循環機構は、ポンプ２５とインク供給口５１とを接続するインクチューブ２７ａ、インク排出口５２とサブタンク２６の流入口とを接続するインクチューブ２７ｂ、サブタンク２６の流出口とポンプ２５を接続するインクチューブ２７ｃを含んでいる。インクチューブ２７ｃには、開閉弁２４ａが介挿されており、循環を開始したり停止したりできる。また、サブタンク２６の上部には、開閉弁２４ｂが介挿された排気チューブ２７ｄが接続されており、サブタンク２６内の空気を大気に放出可能となっている。インクタンク１７とポンプ２５の間にも開閉弁２４ｃが介在している。ポンプ２５、開閉弁２４ａ〜２４ｃは制御部１００によって制御される。

リザーバユニット３０は、樹脂で一体成型されたフィルタユニット４１と、複数枚の金属プレート４２〜４５が積層された積層体４０とを有している。フィルタユニット４１と積層体４０とは、主走査方向に沿って形成された隙間１ａ及び１ｂを挟んで対向している。フィルタユニット４１内には、インク流路６１〜６７が形成されており、積層体４０内には、貫通孔４２ａ、４３ａ等からなるインク流路が形成されている。

フィルタユニット４１の下部には積層体４０に向かって突出する積層体４０との接続部４１ａが形成されており、接続部４１ａを介してフィルタユニット４１側のインク流路と積層体４０側のインク流路とが互いに接続されている。本実施の形態では、接続部４１ａは、フィルタユニット４１の主走査方向に関してほぼ中央部に設けられている。隙間１ａと隙間１ｂとは、この接続部４１ａを挟んで主走査方向に関して両側に配置され、互いにほぼ同じ長さを有している。接続部４１ａは、均熱板７０の中央部付近に形成された後述の貫通孔７０ａを上下方向に貫通しつつ積層体４０の上面に接合されている。

フィルタユニット４１内には、図４に示すように、インク供給口５１と上端で連通したインク流路６１が形成されている。インクチューブ２７ａからインクが供給されるとインク供給口５１を介してインク流路６１へとインクが流れ込む。インク流路６１は、フィルタユニット４１の図２中の左端部においてほぼ鉛直下方に延びている。インク流路６１の下端はインク流路６２の図２中左端に連通している。インク流路６２は、インク流路６１との連通位置から、隙間１ａに沿って接続部４１ａ付近まで延びている。インク流路６２は、フィルタユニット４１の下面に開口しており、その開口は、樹脂製の薄膜であるダンパフィルム５４によって封止されている。ダンパフィルム５４は、インクの振動に応じて変位することでインクの振動を吸収し減衰させる。

インク流路６３は、インク流路６２より上方においてインク流路６２に対向して配置されている。インク流路６２及び６３間には、インクを濾過するための複数の微小な貫通孔が多数形成されたフィルタ５３が設けられている。フィルタ５３を含み、フィルタ５３と上下に対向するインク流路６２及び６３の領域がフィルタ室を構成している。インク流路６２内のインクがフィルタ５３を通過してインク流路６３へと流入する際に、インクから異物が除去される。

インク流路６３は、主走査方向に沿って延びており、フィルタユニット４１の上面に開口している。インク流路６３の開口は樹脂製の薄膜であるダンパフィルム５６によって封止されている。ダンパフィルム５６は、インクの振動に対してダンパフィルム５４と同様に機能する。インク流路６３は、フィルタユニット４１の中央付近においてインク流路６４の上端と連通している。インク流路６４は、インク流路６３との連通位置からほぼ鉛直下方に向かって延び、接続部４１ａを通って積層体４０側のインク流路と連通している。

インク流路６５は、接続部４１ａ内にインク流路６４とは別の流路として形成されており、インク流路６４と異なる位置において積層体４０側のインク流路と連通している。インク流路６５は、接続部４１ａ内を上方に向かって延びており、接続部４１ａの基部付近においてインク流路６６と連通している。インク流路６６は、主走査方向に沿ってインク排出口５２の下方まで延びている。インク流路６６は、フィルタユニット４１の下面に開口しており、その開口は、樹脂製の薄膜であるダンパフィルム５５によって封止されている。ダンパフィルム５５は、インクの振動に対してダンパフィルム５４と同様に機能する。インク流路６６はインク排出口５２の下方においてインク流路６７と連通している。インク流路６７は、インク流路６６からインク排出口５２までほぼ鉛直上方に延びており、インク排出口５２と連通している。

次に、積層体４０の構成について説明する。積層体４０は、孔や凹部がそれぞれ形成された金属プレート４２〜４５を、孔や凹部が連通し合ってインク流路を形成するように積層したものである。いずれの金属プレートも水平に沿って延びた平板部材であり、水平な表面を有している。

金属プレート４２には、フィルタユニット４１側のインク流路６４と連通する貫通孔４２ａ、及び、インク流路６５と連通する貫通孔４２ｂが形成されている。貫通孔４２ａ及び４２ｂは、平面視でインク流路６４及び６５と重なる位置において、ほぼ積層体の積層方向にプレート４２を貫通している。

プレート４３には、貫通孔４３ａ及び４３ｂが形成されている。プレート４２を取り除いた積層体４０の平面図である図５（ｃ）に示すように、貫通孔４３ａは概略的に主走査方向に関して長尺な長方形の平面形状を有しており、右端部４３ｃが、プレート４３の中央付近に向かって先細りになっている。貫通孔４３ａは、右端部４３ｃの先端付近において貫通孔４２ａと連通している。また、貫通孔４３ｂも概略的に主走査方向に関して長尺な長方形の平面形状を有しており、左端部４３ｄがプレート４３の中央付近に向かって先細りになっている。貫通孔４３ｂは、左端部４３ｄの先端付近において貫通孔４２ｂと連通している。

プレート４４にはその下面に開口する凹部４４ａが形成されている。凹部４４ａは、主走査方向に長尺な長方形の平面形状を有しており、図５（ｃ）に破線で示されるように、平面視において、貫通孔４３ａ及び４３ｂが形成された領域を含んでいる。図４、図５（ｃ）に示すように、凹部４４ａの左端には貫通孔４４ｂが形成されている。貫通孔４４ｂは貫通孔４３ａの左端と連通している。また、凹部４４ａの右端には貫通孔４４ｃが形成されている。貫通孔４４ｃは貫通孔４３ｂの右端と連通している。凹部４４ａは、プレート４５により開口が塞がれており、これによって、貫通孔４４ｂと貫通孔４４ｃとを連通させるインク流路を構成する。

プレート４５には、凹部４４ａと連通する複数の貫通孔４５ａが形成されている。貫通孔４５ａは、主走査方向に関して互いに間隔を空けて配列されている。貫通孔４５ａは、後述のヘッド本体３３内のインク流路に連通している。また、プレート４５とヘッド本体３３の間には、副走査方向の一端から他端付近に向かって延びる隙間４５ｂが形成されている（図３参照）。ヘッド本体３３の上面において、隙間４５ｂに面した領域には、後述のアクチュエータユニット２１が貼り付けられている。この隙間４５ｂによって、ヘッド本体３３上には、アクチュエータユニット２１が積層されると共に、このアクチュエータユニット２１を挟んでリザーバユニット３０が積層されている。

このように積層体４０のプレート４２〜４５には複数の貫通孔や凹部が形成されており、これらが互いに連通することにより、貫通孔４２ａから貫通孔４３ａ、４４ｂ、凹部４４ａ、貫通孔４４ｃ及び４３ｂを経て貫通孔４２ｂに至るインク流路が形成されている。そして、リザーバユニット３０全体では、積層体４０側のインク流路とフィルタユニット４１側のインク流路とが連通することにより、インク供給口５１からインク流路６１〜６４、積層体４０側のインク流路、及び、インク流路６５〜６７を経てインク排出口５２に至る供給排出流路が形成されている。さらに、供給排出流路からは貫通孔４５ａからなる複数の分岐流路が分岐しており、これらの分岐流路がヘッド本体３３へと向かっている。

次に、インク循環機構の動作について説明する。ヘッド１へとインクを初めて導入する際には、開閉弁２４ａを閉じた状態にし、開閉弁２４ｂ、２４ｃを開いた状態にしてポンプ２５を駆動することで、供給排出流路内にインクを充填させる。その後、開閉弁２４ａを開いた状態にし、開閉弁２４ｂを閉じた状態にして、制御部１００によってポンプ２５を強めに駆動することで、貫通孔４５ａを介して、インクをヘッド本体３３へと流れ込ませる。これによって、ヘッド１内は、インクタンク１７からのインクで満たされることになる。

インクを循環させながらヘッド１へとインクを供給する際には、制御部１００は、開閉弁２４ａを開いた状態にし、開閉弁２４ｂを開いた状態にすると共に、開閉弁２４ｃも開けた状態にして、ポンプ２５を駆動する。これによって、インクタンク１７からのインクがインクチューブ２７ａ及びインク供給口５１を通じてヘッド１に供給される。これと同時に、インク排出口５２及びインクチューブ２７ｂを通じてヘッド１からのインクがサブタンク２６に流れ込む。サブタンク２６内では、空気がインクから分離して上方に移動し、排気チューブ２７ｄを介して大気に放出される。

この間、ヘッド１内では、図４の一点鎖線に示すように、インク供給口５１から流入したインクが、フィルタユニット４１及び積層体４０内に形成された供給排出流路を経てインク排出口５２に向かって流れる。所定の期間、この状態を持続すると、リザーバユニット３０内の供給排出流路がインクタンク１７からの新たなインクで充填される。このとき、貫通孔４５ａを通じてヘッド本体３３へのインクの流れ込みが生じない程度にポンプ２５を駆動することが好ましい。これにより、ヘッド本体３３側の吐出口１０８に形成されるメニスカスを破壊することが抑制される。

インク循環流を形成する際には、制御部１００は、開閉弁２４ａを開いた状態にし、開閉弁２４ｂを閉じた状態にすると共に、開閉弁２４ｃを閉じた状態にして、ポンプ２５を駆動する。これにより、サブタンク２６からのインクがインクチューブ２７ａ及びインク供給口５１を通じてヘッド１に供給される。そして、ヘッド１に流れ込んだインクは、リザーバユニット３０内の供給排出流路を経て、インク排出口５２及びインクチューブ２７ｂを通じてサブタンク２６に流れ込む。サブタンク２６内のインクは、インクチューブ２７ｃ、ポンプ２５及びインクチューブ２７ａを経て、再びヘッド１へと流れ込む。

ところで、インクをヘッド１から適切に吐出させるためには、インクの温度を適切な範囲に維持することが好ましい。本実施形態には、ヘッド１内のインクを適切な温度にするための加熱機構が設けられている。以下、インクの加熱機構について説明する。

フィルタユニット４１及び積層体４０の間には、図２及び図３に示すように、金属製の均熱板７０（当接部材）が水平に設置されている。均熱板７０は、インク流路が形成されておらず、フィルタユニット４１や積層体４０とは別の部材である。均熱板７０の材料は、積層体４０を構成する材料より熱伝導率の大きい材料、例えばアルミニウムからなる。均熱板７０は、図２、図５（ａ）に示すように、平面視において金属プレート４２とほぼ同じ大きさの長方形の概略形状を有している。均熱板７０の中央付近には、接続部４１ａが挿入される貫通孔７０ａが形成されている。図４に示すように、隙間１ａに均熱板７０のほぼ左半分が、隙間１ｂに均熱板７０のほぼ右半分が配置されている。

均熱板７０において副走査方向の両端には、上方に向かって突出した８枚の突出板７１が固定されている。これらのうち４枚の突出板７１は、均熱板７０の一端において主走査方向に沿って等間隔に配列され、残りの４枚は、均熱板７０の他端において主走査方向に沿って等間隔に配列されている。また、図５（ｂ）に示すように、正面視において８枚の突出板７１が互いに重なることなく、主走査方向に沿って等間隔に千鳥状に配列されている。各突出板７１は、均熱板７０となる平板部材の端部に切り欠き７０ｂを形成し、２つの切り欠き７０ｂに挟まれた部分を上方に折り曲げた構造を有している。切り欠き７０ｂに挟まれた領域は、突出部７２が形成された領域に接続されている。突出板７１は、副走査方向に直交する平面に沿った表面を有している。

均熱板７０の下面には、下方に向かって突出した複数の突出部７２が形成されている。突出部７２の下面は水平に沿っており、いずれも積層体４０の上面に密着している。なお、突出部７２は熱伝導性を有する接着剤を介して積層体４０に接合されていてもよいし、接着剤を介さずに積層体４０に直接当接していてもよい。これらの突出部７２は、ほぼ半数が図５（ａ）において均熱板７０の左半分に分布しており、残りの半数が右半分に分布している。

突出部７２は、均熱板７０の下方に配置された貫通孔４３ａ、４３ｂなどのインク流路の形成領域に応じて分布している。例えば、平面視の単位面積当たりで、積層体４０に形成されたインク流路の容積に応じて、突出部７２の配設数が変えられている。図５（ｃ）に示すように、平面視において貫通孔４３ａの形成領域には、均熱板７０の左半分に分布した突出部７２が重なっている。これらの突出部７２は、左方の領域Ｒ１においては単位面積当たりの数がほぼ均等になるようにマトリクス状に配列されている。一方、貫通孔４３ａの右端部４３ｃを含む領域Ｒ２においては、右端部４３ｃに近づくにつれて、単位面積当たりの数が減るように配置されている。

また、貫通孔４３ｂの形成領域には、均熱板７０の右半分に分布した突出部７２が重なっている。これらの突出部７２は、右方の領域Ｒ４においては単位面積当たりの数がほぼ均等になるようにマトリクス状に配列されている。一方、貫通孔４３ｂの左端部４３ｄを含む領域Ｒ３においては、左端部４３ｄに近づくにつれて、単位面積当たりの数が減るように配置されている。

なお、本実施形態においては、平面視において貫通孔４３ａや４３ｂなどのインク流路が形成されていない領域には突出部７２が配置されていない。

図３に示すように、各突出板７１の副走査方向に関して外側の表面には、ドライバＩＣ７３（駆動回路ユニット）が固定されている。つまり、ヘッド１には突出板７１と同じ数の８つのドライバＩＣ７３が設けられている。ドライバＩＣ７３は、後述のアクチュエータユニット２１へと駆動信号を供給する駆動回路を有している。ドライバＩＣ７３は、概略的に直方体の形状を有しており、平面に沿った一の表面が熱伝導性の接着剤を介して突出板７１に接合されている。なお、ドライバＩＣ７３が熱伝導性を有する弾性部材などのその他の部材を介して突出板７１に固定されてもよい。

ドライバＩＣ７３は、平型の柔軟基板であるＣＯＦ（Chip On Film）４８上に実装されている。ＣＯＦ４８は、ドライバＩＣ７３において突出板７１とは反対側に設けられた接続部に接続されている。ＣＯＦ４８の一端は、ドライバＩＣ７３から突出板７１及びフィルタユニット４１の側面に沿って上方へと引き出され、基板８０上に設置されたコネクタ８１に接続されている。また、ＣＯＦ４８の他端は、ドライバＩＣ７３から突出板７１及び積層体４０の側面に沿って下方へと引き出され、金属プレート４５とヘッド本体３３の間に形成された隙間４５ｂへと引き込まれて、アクチュエータユニット２１に接続されている。ＣＯＦ４８には信号線が配設されており、この信号線を通じて基板８０からドライバＩＣ７３へ、ドライバＩＣ７３からアクチュエータユニット２１へ信号が伝達される。

以上の構成により、ドライバＩＣ７３の電子回路等から熱が発生した際、その熱が突出板７１に伝達され、均熱板７０の水平部分を介して、突出部７２に当接した積層体４０へと伝達される。したがって、ドライバＩＣ７３からの発熱を利用して、積層体４０内のインクを加熱することができる。

本実施形態では一体の金属部材である均熱板７０に全てのドライバＩＣ７３が固定されており、均熱板７０の下面に沿って複数の突出部７２が分布して積層体４０に当接している。このため、ドライバＩＣ７３ごとに発熱にむらがあったとしても、均熱板７０内を熱が伝達されて各突出部７２に到達する過程で均等に熱が伝達されるので、突出部７２ごとにむらが生じることなく、積層体４０に均一に熱が伝達される。

また、下方へと突出した突出部７２が積層体４０の上面に当接する構成なので、積層体４０上面の所望の位置に選択的に熱を伝達しやすい。本実施形態では、積層体４０内に形成された貫通孔４３ａ及び４３ｂと平面視において重なる位置にのみ突出部７２が配置されているので、貫通孔４３ａ及び４３ｂ内のインクへと熱が直接伝わりやすい。

さらに、突出部７２の数は、貫通孔４３ａ及び４３ｂの形成領域に応じて調整されている。例えば、積層体４０において、平面視の単位面積当たりで、領域Ｒ１内に形成されたインク流路は領域Ｒ２内に形成されたインク流路より容積が大きい。また、領域Ｒ１内では、貫通孔４３の幅は一様である。したがって、領域Ｒ１内では領域Ｒ２よりインク流路が一様に大きく、内部に存在するインクが多くなるので、領域Ｒ２より多くの突出部７２が一様に配置されており、熱がより多く伝達されるように構成されている。一方、領域Ｒ２においてはインク流路が小さく、且つ、右端部４３ｃに近い位置ほど貫通孔４３の幅が先細りになっているため、内部のインクも少なくなる。これに伴い、右端部４３ｃに近づくほど突出部７２の数が減らされており、インク量に応じた大きさの熱が伝達されるように構成されている。

突出部７２の数は、積層体４０の平面視において単位面積を有する領域内に存在するインク流路の容積に応じてより厳密に決めてもよい。例えば、図５（ｃ）において、積層体４０を鉛直方向に貫通し且つ底面が単位面積を有する任意の柱状部分Ｔ１をとったとき、Ｔ１内に存在するインク流路の容積が大きいほど、Ｔ１に当接する単位面積当たりの突出部７２の数が大きくなるようにしてもよい。

以下、ヘッド１の下部に設けられたヘッド本体３３について説明する。図６はヘッド本体３３の平面図である。図７は、図６において隣り合う２つのアクチュエータユニット２１に跨る部分の拡大図である。図８は、図６に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った流路ユニット９の部分断面図である。また、図９（ａ）及び図９（ｂ）は、図８中に一点鎖線で示した領域の拡大断面図及び個別電極の平面図である。なお、図７において、図面を分かりやすくするために、破線で描くべきアパーチャ１１２を実線で描いている。

ヘッド本体３３は、図６に示すように、流路ユニット９、及び、流路ユニット９の上面９ａに固定された８つのアクチュエータユニット２１を含んでいる。図６に示すように、流路ユニット９は、上面９ａに形成された空孔である圧力室１１０等を含むインク流路が内部に形成されている。アクチュエータユニット２１は台形の平面形状を有している。アクチュエータユニット２１は、各圧力室１１０に対応した複数のアクチュエータを含んでおり、圧力室１１０内のインクに選択的に吐出エネルギーを付与する機能を有する。

流路ユニット９は、積層体４０とほぼ同じ平面形状を有する直方体形状となっている。流路ユニット９の上面９ａには、積層体４０（プレート４５）側のインク流路の開口に対応して、計１８個のインク供給口１０５ｂが開口している。流路ユニット９の内部には、インク供給口１０５ｂに連通するマニホールド流路１０５及びマニホールド流路１０５から分岐した副マニホールド流路１０５ａが形成されている。マニホールド流路１０５は、平面視でアクチュエータユニット２１の台形の斜辺に沿って延びている。アクチュエータユニット２１の下方には４本の副マニホールド流路１０５ａが主走査方向に沿って延びている。これら４本の副マニホールド流路１０５ａは、アクチュエータユニット２１の一方の斜辺側においてマニホールド流路１０５から分岐し、主走査方向に沿って延び、他方の斜辺側において別のマニホールド流路１０５と合流している。流路ユニット９の下面には、図７及び図８に示すように、多数の吐出口１０８がマトリクス状に配置された吐出面２ａが形成されている。

圧力室１１０は流路ユニット９の長手方向（主走査方向）に沿って配列されており、これによって複数の圧力室１１０からなる複数の圧力室列が流路ユニット９の上面９ａ上に形成されている。各圧力室列に含まれる圧力室１１０の数は、後述のアクチュエータユニット２１の外形形状（台形形状）に対応して、その長辺側（下底側）から短辺側（上底側）に向かって次第に少なくなるように配置されている。吐出口１０８も、これと同様に配置されている。ただし、吐出口１０８が配列して作る複数の吐出口列は、平面視で、いずれも副マニホールド流路１０５ａに対して、これを避けると共に平行に配置されている。

流路ユニット９は、図８に示すように、９枚のステンレス鋼からなる金属製のプレート１２２〜１３０から構成されている。これらプレート１２２〜１３０を互いに位置合わせしつつ積層することによって、流路ユニット９内に、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａ、そして副マニホールド流路１０５ａの出口から圧力室１１０を経て吐出口１０８に至る多数の個別インク流路１３２が形成される。

流路ユニット９におけるインクの流れについて説明する。図６〜図８に示すように、積層体４０からインク供給口１０５ｂを介して流路ユニット９内に供給されたインクは、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａに分岐される。副マニホールド流路１０５ａ内のインクは、各個別インク流路１３２に流れ込み、絞りとして機能するアパーチャ１１２及び圧力室１１０を介して吐出口１０８に至る。

次に、アクチュエータユニット２１について説明する。図６に示すように、８つのアクチュエータユニット２１は、それぞれ台形の平面形状を有しており、インク供給口１０５ｂを避けるよう千鳥状に配置されている。さらに、各アクチュエータユニット２１の平行対向辺は流路ユニット９の長手方向に沿っており、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士は流路ユニット９の幅方向（副走査方向）に関して互いにオーバーラップしている。

図９（ａ）に示すように、アクチュエータユニット２１は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる３枚の圧電シート１４１〜１４３から構成されている。各圧電シート１４１〜１４３は、いずれも複数の圧力室１１０に跨る形状とサイズを有した一枚のシートからなっている。最下層の圧電シート１４３の下面が流路ユニット９に固定される固定面となっている。また、最上層の圧電シート１４１の上面は、ＣＯＦ５０が接合される接合面となっている。この接合面における圧力室１１０に対向する位置には、個別電極１３５が形成されている。最上層の圧電シート１４１とその下側の圧電シート１４２との間にはシート全面に形成された共通電極１３４が介在している。個別電極１３５は、図９（ｂ）に示すように、圧力室１１０と相似な略菱形の平面形状を有する。平面視で、個別電極１３５の大部分は、圧力室１１０の領域内にある。略菱形の個別電極１３５における鋭角部の一方は圧力室１１０の外に延出され、その先端には個別電極１３５と電気的に接続されつつ圧電シート１４１の上面から突出した個別バンプ１３６が設けられている。なお、圧電シート１４１の上面には、共通電極用の個別バンプも形成されている。共通電極１３４は、圧電シート１４１に形成されたスルーホール内の導電体を介して上記の個別バンプと電気的に接続されている。

共通電極１３４は、すべての圧力室１１０に対応する領域において等しくグランド電位が付与されている。一方、個別電極１３５は、ＣＯＦ５０を介してドライバＩＣ７３の各出力端子と電気的に接続されており、ドライバＩＣ７３からの駆動信号が選択的に供給されるようになっている。

圧電シート１４１はその厚み方向に分極されている。個別電極１３５を共通電極１３４と異なる電位にして圧電シート１４１に対してその分極方向に電界を印加すると、個別電極１３５に対応した電界印加部分が圧電効果により歪む活性部としてそれぞれ働く。つまり、アクチュエータユニット２１には、圧力室１１０の数に対応した複数のアクチュエータが作り込まれており、個別電極１３５と圧力室１１０とで挟まれた各部分が個別のアクチュエータとして働く。例えば、分極方向と電界の印加方向とが同じであれば、活性部は分極方向と直交する方向（平面方向）に縮む。このように、アクチュエータユニット２１は、圧力室１１０から離れた上側１枚の圧電シート１４１を活性部が含まれる層とし、且つ圧力室１１０に近い下側２枚の圧電シート１４２、１４３を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプのアクチュエータである。なお、非活性層は、電界の印加に対して自発的に歪まない。図９（ａ）に示すように、圧電シート１４１〜１４３は圧力室１１０を区画するプレート１２２の上面に固定されているため、圧電シート１４１における電界印加部分とその下方の圧電シート１４２、１４３との間で平面方向への歪みに差が生じると、圧電シート１４１〜１４３全体が圧力室１１０側へ凸になるように変形（ユニモルフ変形）する。このとき、圧力室１１０内のインクには、吐出エネルギーが与えられることになる。

図１０は、プリンタ１０１の制御系を示すブロック図である。図１０に示すように、ヘッド１の基板８０には、制御部１００から印刷指令が入力される。基板８０は、制御部１００からの印刷指令に基づいてＣＯＦ４８を通じてドライバＩＣ７３へと印刷データを送信する。ドライバＩＣ７３は、基板８０からの印刷データに基づいて駆動信号を生成し、ＣＯＦ４８を通じてアクチュエータユニット２１の個別電極３５へと供給する。この駆動信号は、アクチュエータユニット２１を上記のようにユニモルフ変形させる電圧信号である。個別電極３５に駆動信号が供給されると、アクチュエータユニット２１の変形によって圧力室１１０内のインクに吐出エネルギーが付与され、吐出口１０８からインクが吐出される。制御部１００が基板８０に送信する印刷指令は、吐出口１０８からのインクによって印刷用紙Ｐ上に所望の画像が形成されるように調整されている。

以上説明した本実施形態によると、複数のドライバＩＣ７３からの熱を、均熱板７０を介して積層体４０へとむらなく伝達させることができる。

特に、本実施形態の積層体４０のように、内部のインク流路が平面に沿って広がっている場合には、ドライバＩＣ７３からの熱をインク流路内のインクへと均一に伝達させにくい。これに対して、本実施形態の均熱板７０の下面には、平面に沿って広がる貫通孔４３ａ及び４３ｂに平面視で重なるように複数の突出部７２が下面に沿って分布している。したがって、これらの突出部７２を介してドライバＩＣ７３からの熱をインク流路内のインクに均一に伝達させることができる。

また、本実施形態では、均熱板７０の水平部分から上方へと突出する突出板７１を設け、その突出板７１ごとにドライバＩＣ７３を固定している。これにより、ドライバＩＣ７３を積層体４０の当接部である突出部７２から離隔して配置しても、均熱板７０と積層体４０を均熱板７０を介して適切に熱的に結合することができる。また、各突出板７１を通じてドライバＩＣ７３からの熱を無駄なく突出部７２へと導くことができる。

また、突出板７１を挟むように２つの切り欠き７０ｂが形成されており、これらの切り欠き７０ｂに挟まれた領域が突出部７２の形成領域に接続されている。このため、ドライバＩＣ７３からの熱を拡散させることなく、突出板７１から突出部７２に向かって適切に伝達させることができる。

＜変形例＞
以上は、本発明の好適な実施形態についての説明であるが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、課題を解決するための手段に記載された範囲の限りにおいて様々な変更が可能なものである。

上述の実施形態では、積層体４０内に貫通孔４３ａや４３ｂが平面に沿って広がって延びている。しかし、本発明はこれに限られず、流路体の内部に流路が平面に沿って分布しているあらゆる場合に適用される。図１１は、内部にインク流路２０５が形成された流路体２４０の平面図である。インク流路２０５は、平行に配列された複数の直線状のインク流路から構成されており、これらの複数のインク流路が、積層方向への連通路を有するとしても、全体として平面的に分布している。このように、インク流路自体が平面に沿って広がっていなくても、複数のインク流路が形成されることにより、インク流路全体が平面に沿って分布している場合にも、インク流路内のインクに均一に熱を伝達させるのは困難である。したがって、このような構成においても、インク流路２０５の形成領域に重なる範囲に平面的に分布した複数の突出部１７２を有する均熱板を介して、ドライバＩＣ７３からの熱を流路体２４０に伝達させることにより、本発明を適用することができる。

また、上述の実施形態では、積層体４０側のインク流路の形状に応じて複数の突出部７２を分布させることにより、インク流路内のインクに均一に熱が伝達されるようにしている。しかし、図１２の均熱板２７０に示すように、積層体４０側のインク流路の形状に合わせた形状を有する突出部２７２を設けてもよい。突出部２７２は、平面視において、積層体４０側のインク流路である貫通孔４３ａにちょうど重なる大きさ及び形状を有している。この場合にも、突出部２７２と積層体４０との当接箇所が貫通孔４３ａと重なる範囲のみに分布することとなるため、ドライバＩＣ７３からの熱がインク流路内のインクに適切に伝達される。

なお、上述の実施形態では、均熱板７０に突出部７２を設けて積層体４０に当接させているが、突出部７２を設けず、均熱板の下面の平坦な表面を積層体４０に直接当接させてもよい。この場合、インク流路の分布状態に応じて熱が伝達されるように、均熱板７０と積層体４０の間に、この分布状態に対応したパターンでシリコングリス層や、熱伝導性シリコンシート等の熱伝導性の樹脂層を形成してもよい。

また、本実施形態では、アクチュエータとして圧電方式のものを用いていたが、静電方式や抵抗加熱による方式のものにも適用可能である。

１ インクジェットヘッド（ヘッド）
３０ リザーバユニット
３３ ヘッド本体
７０ 均熱板
７１ 突出板
７２ 突出部
７３ ドライバＩＣ
１００ 制御部
１０１ インクジェットプリンタ（プリンタ）

Claims (12)

1. 液体を吐出する吐出口、及び、前記吐出口に液体を供給する液体流路が形成された流路体と、
   前記吐出口から液体を吐出させる吐出エネルギーを前記液体流路内の液体に付与するアクチュエータと、
   前記アクチュエータに駆動信号を供給する複数の駆動回路ユニットと、
   前記複数の駆動回路ユニットと熱的に結合し前記流路体に当接する当接部材とを備えており、
   前記液体流路が、前記流路体の内部で一平面に沿って分布した分布領域を含んでおり、
   前記当接部材は、
   液体の流路が形成されていない前記一平面に沿った平板と、前記流路体に当接する当接部分であって、前記平板から前記流路体に向かって突出した１又は複数の突出部とを有し、前記１又は複数の突出部が、前記一平面に直交する方向から見て、前記分布領域と重なる範囲に分布していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 同一の形状及び大きさの前記突出部が複数設けられており、
   前記複数の突出部は、
   前記流路体を前記一平面に直交する方向から見て、単位面積当たりに存在する前記液体流路の容積が大きいほど、前記流路体に当接する前記突出部の単位面積当たりの数が大きい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１又は複数の突出部の形成領域が、前記一平面に直交する方向から見て、前記分布領域と重なる範囲に分布していると共に、前記液体流路と重ならない位置には配置されていないことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記突出部は、
   前記流路体を前記一平面に直交する方向から見て、前記液体流路と重なる大きさ及び形状を有し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。
5. 前記当接部材が、前記一平面に交差する方向に前記平板から突出した突出板を有し、
   前記駆動回路ユニットが、前記突出板に当接していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記複数の駆動回路ユニットに対応する複数の前記突出板が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記複数の突出板は、
   前記当接部材の短手方向両端に、長手方向に沿って等間隔に千鳥状に配列していることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記平板の端部に切り欠きが形成されており、
   前記平板の前記端部において前記切り欠きに隣接する部分が、前記一平面に交差する方向に向かって折れ曲がって前記突出板となっていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記突出板は、隣接する２つの前記切り欠きに挟まれて形成されていることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記流路体が、前記一平面に沿って延在する複数の平板部材が積層された積層体から構成されており、
    前記液体流路が、前記複数の平板部材の少なくともいずれかに前記一平面に沿って形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記当接部材の平板は、金属製の前記複数の平板部材の積層体である前記流路体と、前記流路体に連通する樹脂製の流路体とに挟まれていることを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記当接部材が、前記流路体に使用されている材料よりも熱伝導率の大きい材料から構成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

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