JP5760501B2 - インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
インクジェットヘッドは、複数の加圧液室、加圧液室内の内圧が高まった時にインク液を外部に吐出するノズル、複数の加圧液室にインク液を供給する共通流路、加圧液室に隣接するように設けられた圧電素子やヒータなどから成る駆動素子、さらに、駆動素子を動作させるための駆動ICから構成されている。
インクジェットヘッドにおいては、駆動ICからの駆動信号によって個々の駆動素子を動作させて加圧液室内の内圧を高めて各ノズルからインク液滴を吐出して記録媒体上に着弾させる。駆動ICは、インクジェットヘッドに駆動信号を出力する際に大きな電流が流れて発熱する。そのため、駆動ICとインク液との間には、断熱、又は放熱などの対策が必要となる。
例えば、特許文献1は、駆動ICの発熱を2個のヒートシンクで放熱するようにしたインクジェット記録装置に関するものであって、1つ目のヒートシンクが駆動ICの上面に接するように設置され、2つ目のヒートシンクが駆動ICの下面側に駆動ICが実装されたフレキシブル配線基板を介して接するように設置されている。
また、小型化、低コスト化のため、複数色用のノズル列を一体にまとめることも一般的に行われ、この場合、複数色分の駆動ICを1つに集約できれば、さらなる低コスト化が可能となる。
ところで、カラー印刷用のインクジェットヘッドを上記のように構成しようとすると以下の問題が発生する。
即ち、一般的なカラー印刷用のインクジェットヘッドでは、4色以上のインクに対応した各ヘッド部を集約して一体化しておくのが一般的であるため、駆動ICが設置される共通流路と、設置されない共通流路とに別れることとなる。
駆動ICをこのように設置すると、駆動ICの発熱によって駆動ICが設置された共通流路のインクの温度だけが上昇し、駆動ICが設置されていない共通流路のインクよりも粘度が低くなるため、各インク間で吐出特性にバラツキが生じる。このような不具合は特許文献1に係るインクジェット記録装置においても発生する。
駆動ICと共通流路形成部材との間に空隙を形成することで、熱源としての駆動ICから各共通流路内に伝達される熱を遮断、放熱することができ、各インクの粘度のバラツキを解消できる。
請求項3の発明は、前記空隙を、前記駆動ICと対面する前記共通流路形成部材の面に形成した溝部と、前記駆動ICとの間に形成したことを特徴とする。
請求項5の発明は、前記溝部の副走査方向の両端部が、主走査方向に対して斜めに形成されていることを特徴とする。
請求項6の発明は、前記溝付基板の副走査方向両端部に夫々前記空隙と連通する導風路を設けたことを特徴とする。
請求項7の発明は、前記溝部の副走査方向両端部に夫々前記空隙と連通する導風路を設けたことを特徴とする。
請求項8の発明に係るインクジェット記録装置は、請求項1乃至7の何れか一項に係るインクジェットヘッドを備えたことを特徴とする。
図1及び図2は本発明の第1の実施形態に係るインクジェットヘッドの縦断面図、及び要部外観斜視図である。
インクジェットヘッドは、イエローのヘッド部(液滴吐出手段)100Y、マゼンタのヘッド部(液滴吐出手段)100M、シアンのヘッド部(液滴吐出手段)100C、黒のヘッド部(液滴吐出手段)100Kの4色のヘッド部を主走査方向へ一列に配列し、且つ一体化した構成を備えている。
即ち、インクジェットヘッドを構成する各ヘッド部(各液滴吐出手段)100Y、100M、100C、100Kは、副走査方向(紙面と直交する方向)に配列された複数のノズル120を有したノズル板122と、ノズル板122の内側面(上面)に接続されて各ノズル120と連通した個別流路127を形成する個別流路板125と、個別流路内のインクを押圧してノズルから突出させるために該個別流路を間に挟んでノズル板と対向配置された振動板129と、振動板129の外側面(上面)に配置されて該振動板を変形させる電極131、135を備えたアクチュエータ部130と、アクチュエータ部130を内包した状態で振動板の外側に接続されるアクチュエータ部支持部材139と、個別流路127にインクを供給する共通流路116乃至119を形成する共通流路形成部材101乃至104と、電極に駆動信号を出力して振動板129を振動させる駆動IC105と、を備える。
更に、共通流路形成部材101乃至104のうちの少なくとも一つの共通流路形成部材が他の共通流路形成部材から離間配置されており、且つ駆動IC105が少なくとも一つの共通流路形成部材上に搭載されている。本例では、中央に位置する2つの共通流路形成部材102、103が隣接しており、他の2つの共通流路形成部材101、104は離間配置されている。駆動IC105は、近接配置された2つの共通流路形成部材102、103の上面に跨って配置されている。
更に、駆動ICと共通流路形成部材との間に駆動ICからの熱を遮断するための空隙141(142)を設けている。空隙を形成するための構造にはバリエーションがあり、夫々別個の実施形態として以下に説明する。
各ヘッド部(各液滴吐出手段)100Y、100M、100C、100Kは、インクが吐出されるノズル120を副走査方向に配列したノズル基板122、インクの逆流を防止するリストリクタ123とノズル毎に設けられた個別流路127が形成された個別流路板125、個別流路127内のインクを押し込んでノズル120から外部(下部)へ吐出させるための振動板129、インクを押し込むために振動板129を変形させる上部電極135とアクチュエータ膜133と下部電極131とから成るアクチュエータ部130、上部電極135と下部電極131とのショートを防止する絶縁層137、アクチュエータ部130を支持するアクチュエータ部支持部材139、各色のインクの共通流路116乃至119を形成する4つの共通流路形成部材101乃至104、各共通流路形成部材101乃至104により形成された共通流路116乃至119、アクチュエータ部130を駆動させる駆動IC105、隣接配置された2つの共通流路形成部材102、103上に跨って配置されて駆動IC105との間に空隙141を設けるための溝付基板106、駆動IC105からの駆動信号を各色のアクチュエータ部の上部電極135に夫々送るためのワイヤ143、を備えている。
各ヘッド部(各液滴吐出手段)100Y、100M、100C、100Kの構成は、駆動IC105や溝付基板106の有無を除けばほぼ同等である。
4つの共通流路116乃至119には、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒の4色のインクが充填されている。
駆動IC105は駆動信号を出力する際に発熱するため、直接共通流路形成部材102、103上に搭載されていると、共通流路形成部材102、103を介して共通流路117、118内のインクの温度を上昇させる。そのため、駆動IC105が搭載されていない共通流路形成部材101、104内のインクと粘度差が生じ、4色のインクの吐出特性にバラツキが発生する。このバラツキを防止するため、駆動IC105からの熱が共通流路形成部材102、103に伝わらないようにするために、共通流路形成部材102、103と駆動IC105との間に、下面に溝(凹所)を有した溝付基板106を設置して熱遮断用の空隙141を介在させた。溝付基板106の下面の溝と各共通流路形成部材102、103の上面との間で空隙141を形成することで、熱源としての駆動IC105から各共通流路内に伝達される熱を遮断できる。
空隙141は、真空の断熱層または、冷却風を内部に導入することができる風路である。即ち、空隙141は、内部を気密化することによって真空断熱層としてもよし、副走査方向両端部を開放した風路としてもよい。
また、溝付基板106の材質としては、銅やアルミニウムなど熱伝導率が高い材料が望ましい。
このインクジェットヘッドが図1のインクジェットヘッドと異なる点は、空隙を形成するための構成にある。
図3には、4つの共通流路形成部材101乃至104、2つの共通流路形成部材102、103の上面に夫々形成された段差状の凹所102a、103a、凹所102a、103aの一部(副走査方向中間部)を塞ぐように共通流路形成部材102、103の上面に跨って配置された駆動IC105が示されており、他の構成部分は図示を省略されている。凹所102a、103aは連通することによって、一つの溝部Gを形成している。
本実施形態では、第1の実施形態と同様に、2つの共通流路形成部材102、103の上面と駆動IC105の下面との間に空隙142を設けることで駆動IC105からの熱を遮断することができる。
この空隙142は風路となり、副走査方向へ冷却用の空気が通過することにより、駆動ICからの発熱を分散させる。
このインクジェットヘッドが図1のインクジェットヘッドと異なる点は、空隙を形成するための構成にある。
図4には、4つの共通流路形成部材101乃至104、隣接配置された2つの共通流路形成部材102、103の上面に跨って搭載された溝付基板107、溝付基板107上面に搭載された駆動IC105が示されており、他の構成部分は図示を省略されている。
本実施形態は、駆動IC105の発熱の影響による4色のインクの吐出特性のバラツキを防止するために、共通流路形成部材102、103の上面に、下面に溝(凹所)を備えた溝付基板107を搭載し、溝付基板を介して駆動IC105を固定することにより、共通流路形成部材102、103(共通流路117、118)と駆動IC105との間に熱遮断用(送風用)の空隙141を形成している。
溝付基板107が、図1の溝付基板106と異なる点は、溝付基板107のノズル列方向(副走査方向)の両端部が、矢印で示した主走査方向に対して斜めに形成されている構成にある。溝付基板107の両端部が主走査方向と平行な方向ではなく斜めに形成されていることで、印刷時にインクジェットヘッドが、矢印で示した主走査方向に往復移動したときに、溝付基板107の奥側、または手前側から空隙141内に空気が流入し、反対側から流出し易くなる。即ち、インクジェットヘッドが図面右側に移動した時には、空隙141の奥側の開口から空気が流入して手前側から流出する。逆に、インクジェットヘッドが図面左側に移動した時には、空隙141の手前側の開口から空気が流入して奥側から流出する。インクジェットヘッドの往復時におけるこの空気の流れによって駆動IC105の熱を常に放熱することができる。
このインクジェットヘッドが図1、図3のインクジェットヘッドと異なる点は、空隙を形成するための構成にある。
図5には、4つの共通流路形成部材101乃至104、中央の2つの共通流路形成部材102、103の上面に夫々形成された段差状の凹所102a、103a、凹所102a、103aの一部(中間部)を塞ぐように共通流路形成部材102、103の上面に跨って配置された駆動IC105が示されており、他の構成部分は図示を省略されている。
本実施形態では、第1の実施形態と同様に、2つの共通流路形成部材102、103の上面と駆動IC105の下面との間に空隙142を設けることで駆動IC105からの熱を放熱、遮断することができる。
このように各壁部102b、103bの副走査方向両端部が短くなっており、しかも主走査方向と平行ではなく斜めに切除された形状(空隙に空気を導入し易い形状)となっているため、印刷時にインクジェットヘッドが、矢印右方向に移動すると、副走査方向の奥側から手前側に向けて空隙142内に空気が流れる。また、矢印左方向に移動すると、手前側から奥側に空隙142を通って空気が流れる。この空気の流れによって、駆動IC105の熱を放熱し、熱伝達を遮断することができる。
図6には、4つの共通流路形成部材101乃至104、隣接した2つの共通流路形成部材102、103の上面に跨って搭載された溝付基板106、溝付基板106上面に搭載された駆動IC105、溝付基板106の副走査方向両端部に夫々連接された導風部材(導風路)110、111が示されており、他の構成部分は図示を省略されている。
本実施形態は、駆動IC105の発熱の影響による4色のインクの吐出特性のバラツキを防止するために、共通流路形成部材102、103の上面に、下面に溝を備えた溝付基板106を搭載し、溝付基板を介して駆動IC105を固定することにより、共通流路形成部材102、103(共通流路117、118)と駆動IC105との間に熱遮断用の空隙141を形成している。更に、空隙141の副走査方向両端開口部に夫々空隙141内に空気を取込むための導風部材110、111を突設している。各導風部材110、111の内部には、導風路となる貫通穴が形成されている。
即ち、本実施形態では、共通流路形成部材102、103と駆動IC105との間の空隙141に空気を取込む導風部材110、111が、溝付基板106の副走査方向両端部に連接されている。中空筒状の導風部材110、111の中空内部と空隙141の両端部が連通状態で接続されていることで、印刷時にインクジェットヘッドが矢印右方向に移動すると、奥側の導風部材110側から導風部材111側に空隙141を通って空気が流れる。また、矢印左方向に移動すると、手前側の導風部材111側から導風部材110側に空隙141を通って空気が流れる。この空気の流れによって、駆動IC105で生成された熱を放熱、遮断することができる。
図7には、4つの共通流路形成部材101乃至104、2つの共通流路形成部材102、103の上面に夫々形成された凹所102a、103a、凹所102a、103aの一部(中間部)を塞ぐように共通流路形成部材102、103の上面に跨って配置された駆動IC105、導風部材(導風路)112、113が示されており、他の構成部分は図示を省略されている。各導風部材112、113の内部には、導風路となる貫通穴が形成されている。
即ち、本実施形態では、共通流路形成部材102、103と駆動IC105との間の空隙142に空気を取込む導風部材112、113が、各共通流路形成部材102、103の両端部に連接されている。中空筒状の導風部材112、113の中空内部と空隙142の両端部が連通状態で接続されていることで、印刷時にインクジェットヘッドが矢印右方向に移動すると、奥側の導風部材112側から導風部材113側に空隙142を通って空気が流れる。また、矢印左方向に移動すると、手前側の導風部材113側から導風部材112側に空隙142を通って空気が流れる。この空気の流れによって、駆動IC105で生成された熱を放熱、遮断することができる。
なお、上記実施形態では2つの共通流路形成部材の上面に跨って駆動ICを搭載する構成例を示したが、駆動ICを一つの共通流路形成部材の上面に搭載する場合にも本発明を適用することができる。
Claims (8)
- 複数の液滴吐出手段を主走査方向へ配列した構造のインクジェットヘッドであって、
前記各液滴吐出手段は、副走査方向に配列された複数のノズルを有したノズル板と、該ノズル板の内側面に接続されて前記各ノズルと連通した個別流路を形成する個別流路板と、該個別流路内のインクを押圧して前記ノズルから突出させるために該個別流路を間に挟んで前記ノズル板と対向配置された振動板と、該振動板の外側面に配置されて該振動板を変形させる電極を備えたアクチュエータ部と、該アクチュエータ部を内包した状態で前記振動板の外側に接続されるアクチュエータ部支持部材と、前記個別流路にインクを供給する共通流路を形成する共通流路形成部材と、前記電極に駆動信号を出力して前記振動板を振動させる駆動ICと、を備え、
少なくとも一つの前記共通流路形成部材が他の前記共通流路形成部材から離間配置されており、前記駆動ICが少なくとも一つの前記共通流路形成部材上に搭載されており、
前記駆動ICと前記共通流路形成部材との間に、熱遮断用、或いは放熱用の空隙を設け、前記空隙が風路であることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 前記空隙を、前記駆動ICと前記共通流路形成部材との間に介在させた溝付基板によって形成したことを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッド。
- 前記空隙を、前記駆動ICと対面する前記共通流路形成部材の面に形成した溝部と、前記駆動ICとの間に形成したことを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッド。
- 前記溝付基板の副走査方向の両端部が、主走査方向に対して斜めに形成されていることを特徴とする請求項2に記載のインクジェットヘッド。
- 前記溝部の副走査方向の両端部が、主走査方向に対して斜めに形成されていることを特徴とする請求項3に記載のインクジェットヘッド。
- 前記溝付基板の副走査方向両端部に夫々前記空隙と連通する導風路を設けたことを特徴とする請求項2に記載のインクジェットヘッド。
- 前記溝部の副走査方向両端部に夫々前記空隙と連通する導風路を設けたことを特徴とする請求項3に記載のインクジェットヘッド。
- 請求項1乃至7の何れか一項に係るインクジェットヘッドを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
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