JP2007008123A - 液滴吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルを２次元マトリクス状に高密度配置したライン型の液滴吐出ヘッドにおいて、ヘッド温度のムラを低減して吐出を安定させる。
【解決手段】液滴を吐出する複数の吐出口が２次元状に配列された液滴吐出ヘッドであって、前記吐出口と連通する圧力室の近傍に、該液滴吐出ヘッド長手方向に沿って配置された複数のヒートパイプを備え、前記複数のヒートパイプ間の溶媒の流れ方向を各ヒートパイプ毎に混在させたことを特徴とする液滴吐出ヘッドを提供することにより前記課題を解決する。
【選択図】図９

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド及び画像形成装置に係り、特に、液滴を吐出するノズルを多数マトリクス状に高密度に配置するとともに、被吐出媒体の幅をカバーするフルライン型の液滴吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。

従来より、画像形成装置として、多数のノズル（吐出口）を配列させたインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）を有し、このインクジェットヘッドと被記録媒体（被吐出媒体）を相対的に移動させながら、ノズルから被記録媒体に向けてインク（液滴）を吐出することにより、被記録媒体上に画像を記録するインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）が知られている。

このようなインクジェットプリンタにおけるインクの吐出方法として、例えば圧電方式が知られている。これは、インクタンクからインク供給路を介して圧力室にインクを供給し、画像データに応じた電気信号を圧電素子に付与して圧電素子を駆動することにより、圧力室の一部を構成する振動板を変形させて、圧力室の容積を減少させ、圧力室内のインクをノズルから液滴として吐出するものである。

上述したようにインクジェットプリンタにおいては、インクジェットヘッドと被記録媒体とを相対移動させて、ノズルから被記録媒体に向けてインクを吐出しているが、記録の効率化、高速化のために、インクジェットヘッドを被記録媒体のページ幅をカバーするように長尺化して、１回の走査で被記録媒体への記録が完了するようにしたフルライン型のインクジェットヘッドが提案されている。

しかし、このようなライン型ヘッドにおいては、部分的に駆動することにより、ヘッドの場所によって温度ムラが発生し、これにより記録された画像に濃度ムラが生じるという問題があった。そこで、従来このような温度ムラを解消するための様々な工夫が提案されていた。

例えば、ノズルが１列に配列されたライン型ヘッドに対して、熱交換が可能な熱媒体用の液が封入された熱伝達部材、いわゆるヒートパイプを併設してヘッドの温度を均等化して制御するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。

また、例えば、熱を利用してインクを吐出させて被記録材に画像を形成する記録ヘッドに対して、該記録ヘッドの一方の側面に接触して、ヒートパイプを配置し、温度検出手段の温度検出値に基づいてヒートパイプを制御して記録中の記録ヘッド全体を均一な温度に調整するようにしたもの、特にノズルが１列に配列された２本のヘッドの間にヒートパイプを設けるようにした記録ヘッドが知られている（例えば、特許文献２等参照）。
特開平３−８６５５３号公報 特開平３−１７５０５０号公報

しかしながら、近年、インクジェット記録装置においても、写真並みの高画質が高速で記録されることが望まれており、多数のノズルを２次元マトリクス状に高密度配置したフルライン型インクジェットヘッドが用いられるようになってきている。これに対して単に従来のようなヒートパイプを適用しようとすると以下説明するような問題がある。

例えば、図１８に示すように、被記録媒体（記録紙）９００上に、初め記録紙９００の前半の中央の領域Ａは黒ベタで印字し、その両側の領域Ｂ、Ｂ’は印字しないで、その後、記録紙９００の後半の幅いっぱいの領域Ｃには薄いグレーのベタ画像を印字する場合を考える。

図１８で、記録紙９００は、下から上方向へ搬送され、記録紙９００の搬送方向と直交する方向（図の横方向）がヘッドの長手方向である。

いまヘッドは記録紙９００のページ幅のフルライン型ヘッドであり、領域Ａの黒ベタの部分を印字する場合には、ヘッドのうちこの部分に対応する圧電素子のみが駆動され、この部分の各ノズルはフルデューティに近い周波数で吐出している。一方、その両側の領域
Ｂ、Ｂ’に対応する部分の圧電素子は駆動されず、この部分のすべてのノズルからは吐出はされない。

従って、領域Ａに対応するヘッドの部分は高周波吐出のため圧電素子の発熱により温度が上昇する一方、その両側の領域Ｂ、Ｂ’に対応するヘッドの部分では吐出がないため温度上昇はない。

また、図２０にヘッドとヒートパイプの概略断面図を示す。上のような状況において、図２０に示すように、ヘッド９１０の長手方向に沿って設置されたヒートパイプ９２０内に矢印Ｅで示すように、図１８に示す領域Ｂ’から領域Ａ、領域Ｂへ向かうように、一方向から溶媒を流すようにする。

また、このとき領域Ａの黒ベタの印字が終わって領域Ｃのグレーベタの印字に入ってすぐの、図１８中に一点鎖線Ｄで示す部分を印字しているときのヘッドの温度分布を図１９に示す。

ヒートパイプ９２０内に、領域Ｂ’から領域Ｂに向かって溶媒を流すと、図１９に示すように、領域Ａに対応する発熱領域で溶媒流れの下流で熱が蓄積して温度が上昇し、発熱のない領域Ｂに対応する部分で徐々に温度が下がるような温度分布となる。

図２１に、このときヘッド９１０を多数のノズル９１２が２次元マトリクス状に配列されたノズル面側から見た温度分布を、温度が高い部分を黒で、温度が低い部分を白で表したコンター図で示す。図２１に示すように、ヘッド９１０は、領域Ａに対応する部分と領域Ｂに対応する部分の境界部分で最も温度が高くなっている。

また、一方図２２にインクの温度と粘度との関係を示すように、温度が上昇するとインク粘度は低下する。図２２に示す例では、温度が２２℃から３８℃まで上昇すると粘度は１０ｃＰ低下している。粘度が低下するとインクの吐出が容易となり、吐出量が増加する。そのため、温度に依存してインクの吐出が変化する。

従って、例えば図１９あるいは図２１に示すように、ヘッド９１０の場所によって温度が異なるような温度分布が存在している状態で、領域Ｃの部分のように薄いグレーベタのような濃度が一定の画像を印字すると、図２３に示すように、ヘッド９１０の温度が高い部分では濃度が濃く印字され、温度が低い部分では濃度が薄く印字され、記録画像に温度に依存したムラが発生してしまうという問題がある。

このようなヘッドの温度ムラによる濃度ムラの発生は、特にノズルを２次元マトリクス状に高密度に配置したフルライン型ヘッドにおいては、発熱源である圧電素子が密集しているため、温度ムラがより発生し易く、問題の発生が顕著となる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ノズルを２次元マトリクス状に高密度配置したライン型の液滴吐出ヘッドにおいて、ヘッド温度のムラを低減して吐出を安定させた液滴吐出ヘッド及び画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液滴を吐出する複数の吐出口が２次元状に配列された液滴吐出ヘッドであって、前記吐出口と連通する圧力室の近傍に、該液滴吐出ヘッド長手方向に沿って配置された複数のヒートパイプを備え、前記複数のヒートパイプ間の溶媒の流れ方向を各ヒートパイプ毎に混在させたことを特徴とする液滴吐出ヘッドを提供する。

これによれば、圧電素子が２次元マトリクス状に高密度に配置されるヘッドにおいても、ヘッド温度を略均一に保つことができる。

また、請求項２に示すように、前記ヒートパイプを前記圧力室と前記吐出口の間に配置したことを特徴とする。

これによれば、吐出特性に対する温度依存性が大きい吐出口部の液体温度を略一定に保つことができる。

また、請求項３に示すように、前記圧力室が前記吐出口と連通する側とは反対側の前記圧力室の外側に圧電素子が形成された前記圧力室の壁面に関し、前記圧力室とは反対側に前記圧力室に前記液滴となる液体を供給する供給流路が形成され、前記ヒートパイプが前記圧力室と前記供給流路との間に配置されたことを特徴とする。

これによれば、発熱源である圧電素子の近くにヒートパイプを配置することで温度上昇をより低減することができる。

また、請求項４に示すように、前記ヒートパイプを前記圧力室と前記吐出口の間に配置するとともに、前記圧力室が前記吐出口と連通する側とは反対側の前記圧力室の外側に圧電素子が形成された前記圧力室の壁面に関し、前記圧力室とは反対側に形成された前記圧力室に前記液滴となる液体を供給する供給流路と前記圧力室との間に前記ヒートパイプを配置したことを特徴とする。

これによれば、吐出口部の液体温度を略一定に保つことができるとともに、ヘッド温度の上昇をより低減することができる。

また、請求項５に示すように、請求項１〜４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドであって、さらに、前記圧力室の近傍に温度センサを配置したことを特徴とする。

これによれば、温度センサの検出結果に基いてより適切な温度制御が可能となる。

同様に、前記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置を提供する。

これにより、ヘッド温度のムラを低減して吐出を安定させることができ、高画質の画像を得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、圧電素子が２次元マトリクス状に高密度に配置されるヘッドにおいても、ヘッド温度を略均一に保つことができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る液滴吐出ヘッド及び画像形成装置について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを有する画像形成装置としてのインクジェット記録装置の第１実施形態の概略を示す全体構成図である。

図１に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の印字ヘッド（液滴吐出ヘッド）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６とを備えている。

図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面（フラット面）をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（図示省略）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（図示省略）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。

図２に示すように、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。

記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

なお、ここで主走査方向及び副走査方向とは、次に言うような意味で用いている。すなわち、記録紙の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時、（１）全ノズルを同時に駆動するか、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動するか、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動するか、等のいずれかのノズルの駆動が行われ、用紙の幅方向（記録紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字をするようなノズルの駆動を主走査と定義する。そして、この主走査によって記録される１ライン（帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向という。

一方、上述したフルラインヘッドと記録紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。そして、副走査を行う方向を副走査方向という。結局、記録紙の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。

また本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。

図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。

印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。

多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（図示省略）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。

また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。

次に、印字ヘッド（液滴吐出ヘッド）のノズル（液滴吐出口）の配置について説明する。インク色毎に設けられている各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを表すものとし、図３に印字ヘッド５０の平面透視図を示す。

図３に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、インクを液滴として吐出するノズル５１、インクを吐出する際インクに圧力を付与する圧力室５２、図３では図示を省略した共通流路から圧力室５２にインクを供給するインク供給口５３を含んで構成される圧力室ユニット５４が千鳥状の２次元マトリクス状に配列され、ノズル５１の高密度化が図られている。

このような印字ヘッド５０上のノズル配置のサイズは特に限定されるものではないが、一例として、ノズル５１を横４８行（２１ｍｍ）、縦６００列（３０５ｍｍ）に配列することにより２４００ｎｐｉを達成する。

図３に示す例においては、各圧力室５２を上方から見た場合に、その平面形状は略正方形状をしているが、圧力室５２の平面形状はこのような正方形に限定されるものではない。圧力室５２には、図３に示すように、その対角線の一方の端にノズル５１が形成され、他方の端にインク供給口５３が設けられている。

また、図４は他の印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。図４に示すように、複数の短尺ヘッド５０’を２次元の千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、これらの複数の短尺ヘッド５０’全体で印字媒体の全幅に対応する長さとなるようにして１つの長尺のフルラインヘッドを構成するようにしてもよい。

図５はインクジェット記録装置１０におけるインク供給系の構成を示した概要図である。インクタンク６０は印字ヘッド５０にインクを供給するための基タンクであり、図１で説明したインク貯蔵／装填部１４に設置される。インクタンク６０の形態には、インク残量が少なくなった場合に、補充口（図示省略）からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を替える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じて吐出制御を行うことが好ましい。なお、図５のインクタンク６０は、先に記載した図１のインク貯蔵／装填部１４と等価のものである。

図５に示したように、インクタンク６０と印字ヘッド５０を繋ぐ管路の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ６２が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは印字ヘッド５０のノズル径と同等若しくはノズル径以下（一般的には、２０μｍ程度）とすることが好ましい。

なお、図５には示さないが、印字ヘッド５０の近傍又は印字ヘッド５０と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。

また、インクジェット記録装置１０には、ノズルの乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ６４と、ノズル面５０Ａの清掃手段としてのクリーニングブレード６６とが設けられている。

これらキャップ６４及びクリーニングブレード６６を含むメンテナンスユニットは、図示を省略した移動機構によって印字ヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から印字ヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。

キャップ６４は、図示しない昇降機構によって印字ヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。昇降機構は、電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ６４を所定の上昇位置まで上昇させ、印字ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面５０Ａのノズル領域をキャップ６４で覆うようになっている。

クリーニングブレード６６は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示を省略したブレード移動機構により印字ヘッド５０のインク吐出面（ノズル面５０Ａ）に摺動可能である。ノズル面５０Ａにインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード６６をノズル面５０Ａに摺動させることでノズル面５０Ａを拭き取り、ノズル面５０Ａを清浄化するようになっている。

印字中又は待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、そのノズル５１近傍のインク粘度が上昇した場合、粘度が上昇して劣化したインクを排出すべく、キャップ６４に向かって予備吐出が行われる。

また、印字ヘッド５０内のインク（圧力室５２内のインク）に気泡が混入した場合、印字ヘッド５０にキャップ６４を当て、吸引ポンプ６７で圧力室５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク６８へ送液する。この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも行われ、粘度が上昇して固化した劣化インクが吸い出され除去される。

すなわち、印字ヘッド５０は、ある時間以上吐出しない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してノズル近傍のインクの粘度が高くなってしまい、吐出駆動用の圧力発生手段（図示省略、後述）が動作してもノズル５１からインクが吐出しなくなる。したがって、この様な状態になる手前で（圧力発生手段の動作によってインク吐出が可能な粘度の範囲内で）、インク受けに向かって圧力発生手段を動作させ、粘度が上昇したノズル近傍のインクを吐出させる「予備吐出」が行われる。また、ノズル面５０Ａの清掃手段として設けられているクリーニングブレード６６等のワイパーによってノズル面５０Ａの汚れを清掃した後に、このワイパー摺擦動作によってノズル５１内に異物が混入するのを防止するためにも予備吐出が行われる。なお、予備吐出は、「空吐出」、「パージ」、「唾吐き」などと呼ばれる場合もある。

また、ノズル５１や圧力室５２内に気泡が混入したり、ノズル５１内のインクの粘度上昇があるレベルを超えたりすると、上記予備吐出ではインクを吐出できなくなるため、上述したような吸引動作を行う。

すなわち、ノズル５１や圧力室５２のインク内に気泡が混入した場合、或いはノズル５１内のインク粘度があるレベル以上に上昇した場合には、圧力発生手段を動作させてもノズル５１からインクを吐出できなくなる。このような場合、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａに、キャップ６４を当てて圧力室５２内の気泡が混入したインク又は増粘インクをポンプ６７で吸引する動作が行われる。

ただし、上記の吸引動作は、圧力室５２内のインク全体に対して行われるためインク消費量が大きい。したがって、粘度上昇が少ない場合はなるべく予備吐出を行うことが好ましい。なお、図５で説明したキャップ６４は、吸引手段として機能するとともに、予備吐出のインク受けとしても機能し得る。

また、好ましくは、キャップ６４の内側が仕切壁によってノズル列に対応した複数のエリアに分割されており、これら仕切られた各エリアをセレクタ等によって選択的に吸引できる構成とする。

図６はインクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（図示省略）を搭載してもよい。ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ７４に記憶される。画像メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなどの磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、画像メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒータ８９を制御する制御信号を生成する。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示に従ってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがって後乾燥部４２等のヒータ８９を駆動するドライバである。なお、後述するように本実施形態においては、印字ヘッド５０の温度が略均一になるようにして安定した吐出を確保するために、印字ヘッド５０にヒートパイプを設けるようにしているが、ヒータドライバ７８は、このヒートパイプの発熱手段をも駆動する。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、画像メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号（印字データ）をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ８４を介して印字ヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。なお、図６において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられる印字データに基づいて各色の印字ヘッド５０の圧力発生手段を駆動する。ヘッドドライバ８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

印字検出部２４は、図１で説明したように、ラインセンサー（図示省略）を含むブロックであり、記録紙１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供するものである。

プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいて印字ヘッド５０に対する各種補正を行うようになっている。

本実施形態では、このような印字ヘッドの高密度化を実現するために、まず、例えば図３に示したように、圧力室５２（ノズル５１）を２次元マトリクス状に配置してノズル５１の高密度化（例えば２４００ｎｐｉ）を図っている。また、圧力室５２にインクを供給する共通液室を振動板の上側に配置し、インクのリフィル性を重視するためこの共通液室から直接圧力室５２へインクを供給するようにして流路抵抗となるような配管をなくしてインク供給系を高集積化するようにしている。さらに、圧力室５２を変形する圧力発生手段の電極（個別電極）に駆動信号を供給する電気配線を各個別電極から垂直に立ち上げて共通液室中を貫通するようにして上部のフレキシブルケーブル等の配線へと接続するようにしている。

図７に、このような高密度化された印字ヘッド５０の一部を、簡単化して斜視透視図で示す。

図７に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０においては、ノズル５１とインク供給口５３を有する圧力室５２の上側に、圧力室５２の上面を形成する振動板５６が配置され、圧力室５２の外側の振動板５６上の各圧力室５２に対応する部分に上下を電極で挟んだピエゾ等の圧電体で構成される圧力発生手段としての圧電素子５８（圧電アクチュエータ）が配置され、圧電素子５８はその上面に個別電極５７を有している。

そして、この個別電極５７の端面から外側へ電極接続部としての電極パッド５９が引き出されて形成され、電極パッド５９上に電気配線９０が圧電素子５８（圧力発生手段）を含む面に略垂直に立ち上がって形成されている。この圧電素子５８を含む面に対して略垂直に立ち上がった電気配線９０の上には多層のフレキシブルケーブル９２が配置され、前述したヘッドドライバ８４からこれらの配線を介して駆動信号が圧電素子５８の個別電極５７に供給されるようになっている。

また、振動板５６とフレキシブルケーブル９２との間の柱状の電気配線９０が立ち並んだ空間は、ここから各インク供給口５３を介して各圧力室５２にインクを供給するための共通液室５５となっている。このように、本実施形態の印字ヘッド５０は、振動板５６に関して圧力室５２とは反対側（圧力室５２側から見て振動板５６の背面側）に共通液室５５が形成される背面供給流路構造となっている。

なお、ここに示した共通液室５５は、図３に示した全ての圧力室５２にインクを供給するように、圧力室５２が形成された全領域に渡って形成される１つの大きな空間となっているが、共通液室５５は、このように一つの空間として形成されるものには限定されず、いくつかの領域に分かれて複数に形成されていてもよい。

各圧力室５２毎に個別電極５７から引き出されて設けられた電極パッド５９上に垂直に柱のように立ち上がった電気配線９０は、フレキシブルケーブル９２を下から支え、共通液室５５となる空間を形成している。この柱のように立ち上がった電気配線９０は、その形状からエレキ柱とも呼ぶこととする。逆に言うと、電気配線９０（エレキ柱）は、共通液室５５を貫通するように形成されている。

なお、ここに示した電気配線９０は、各圧電素子５８（の個別電極５７）に対して１つずつ形成され、一対一に対応しているが、配線数（エレキ柱の数）を削減するために、いくつかの圧電素子５８に対する配線をまとめて１つの電気配線９０とするように複数の圧電素子５８に対して１つの電気配線９０が対応するようにしてもよい。さらに、個別電極５７ばかりでなく、共通電極（振動板５６）に対する配線もこの電気配線９０として形成するようにしてもよい。

図７に示すようにノズル５１が底面に形成され、ノズル５１と対角をなす角部の上面側にインク供給口５３が設けられている。インク供給口５３は振動板５６を貫いており、その上の共通液室５５と圧力室５２はインク供給口５３を介して真っ直ぐに連通している。これにより、共通液室５５と圧力室５２を流体的に直接繋ぐことが出来る。

振動板５６は、各圧力室５２に共通のものとし１枚のプレートで形成されている。そして、振動板５６の各圧力室５２に対応する部分に、圧力室５２を変形させるための圧電素子５８が配置されている。圧電素子５８に電圧を印加して駆動するための電極（共通電極と個別電極）が圧電素子５８を挟むようにその上下面に形成されている。

振動板５６を例えばＳＵＳ等の導電性の薄膜で形成して、振動板５６が共通電極を兼ねるようにしてもよい。このとき、圧電素子５８の上面には個々の圧電素子５８を個別に駆動するための個別電極５７が形成される。

上述したように、この個別電極５７から電極パッド５９を引き出して形成し、電極パッド５９の上に垂直に立ち上がり共通液室５５を貫通する電気配線９０（エレキ柱）が形成される。

柱状の電気配線９０の上には多層のフレキシブルケーブル９２が形成されており、電気配線９０が柱となって多層フレキシブルケーブル９２を支え、振動板５６を床、多層フレキシブルケーブル９２を天井として、共通液室５５としての空間が振動板５６に関して圧力室５２の反対側に確保されるようになっている。また、図示は省略したが、各電気配線９０からそれぞれ個別の配線に接続されて個々の個別電極５７に駆動信号が供給され、各圧電素子５８が駆動されるようになっている。

また、図７では図示を省略したが、共通液室５５はインクで満たされるため、共通電極としての振動板５６、個別電極５７、電気配線９０及び多層フレキシブルケーブル９２のインクと接触する面はそれぞれ絶縁性の保護膜で覆われている。

なお、上述したような印字ヘッド５０の各サイズは、特に限定されるものではないが、一例を示すと、圧力室５２は平面形状が３００μｍ×３００μｍの略正方形（インク流れのよどみ点を排除する目的で角は面取りされている。）で、高さが１５０μｍ、振動板５６及び圧電素子５８はそれぞれ厚さが１０μｍ、電気配線９０（エレキ柱）は電極パッド５９との接続部の直径が１００μｍ、高さは５００μｍ等のように形成される。

図８に、このような圧力室５２の一部を、拡大した平面透視図で示す。前述したように、各圧力室５２は略正方形状であり、その対角線の両隅にノズル５１及びインク供給口５３が形成され、ノズル５１側に電極パッド５９を引き出して、その上に電気配線（エレキ柱）９０が形成されている。

図８中の一点鎖線、９Ａ−９Ａ’線に沿った断面図を図９（ａ）に示す。

図９（ａ）に示すように、第１実施形態の印字ヘッド５０は、複数の薄膜等が積層されて形成されている。まず、ノズル５１が形成されたノズルプレート９４の上に、圧力室５２、インク供給口５３及び圧力室５２とノズル５１を結ぶノズル流路５１ａ等が形成された流路プレート９６が積層される。図９（ａ）では流路プレート９６は、１枚のプレートのように表されているが、実際は、流路プレート９６はさらに複数のプレートが積層されて形成されるようにしてもよい。

流路プレート９６の上には、圧力室５２の天面を形成する振動板５６が積層される。振動板５６は個別電極５７とともに後述する圧電素子５８を駆動するための共通電極をも兼ねていることが好ましい。また、振動板５６には圧力室５２のインク供給口５３に対応する開口部が設けられ、これにより圧力室５２と振動板５６の上側に形成される共通液室５５とが直接連通する。なお、共通液室５５から圧力室５２へインクを供給するインク供給口５３の一部に、径を細くしたインク逆流防止用の絞り５３ａが設けられている。

振動板５６（共通電極）上の圧力室５２上面の略全面に対応する部分に圧電体５８ａが形成され、圧電体５８ａの上面には個別電極５７が形成される。このようにしてその上下を共通電極（振動板５６）と個別電極５７で挟まれた圧電体５８ａは、共通電極５６と個別電極５７によって電圧が印加されると変形して圧力室５２の体積を減少させ、ノズル５１からインクを吐出させる圧電素子５８（圧電アクチュエータ）を構成する。

また、振動板５６（共通電極）、圧電体５８ａ及び個別電極５７からなる圧電素子５８の上部に、この圧電素子５８の駆動を阻害しないように、また圧電素子５８を保護するための空隙５８ｂが設けられている。この空隙５８ｂは、圧電体５８ａ及びその上に形成される個別電極５７を完全に覆うように各圧電素子５８毎に筐体５８ｃを設けることによって形成される。また、この筐体５８ｃの表面には、絶縁・保護膜９８が形成される。なお、絶縁・保護膜９８のみでこの筐体５８ｃを形成するようにしてもよい。

個別電極５７のノズル５１側端部は、外側へ引き出され電極接続部としての電極パッド５９が形成される。そして、この電極パッド５９の上に垂直に柱状の電気配線９０（エレキ柱）が共通液室５５を貫通するように形成される。

電気配線９０の上部には、多層フレキシブルケーブル９２が形成され、多層フレキシブルケーブル９２に形成される図示を省略した各配線が各電気配線９０に電極パッド９０ａで接続し、各圧電素子５８を駆動するための駆動信号がそれぞれの電気配線９０を通じて供給されるようになっている。

また、振動板５６と多層フレキシブルケーブル９２との間の柱状の電気配線９０（エレキ柱）が林立する空間は圧力室５２に供給するためのインクをプールする共通液室５５となっており、ここにはインクが充満するため、電気配線９０やフレキシブルケーブル９２等のインクに接する表面部分にも絶縁・保護膜９８が形成される。

このように、本実施形態においては、従来、振動板に関して圧力室と同じ側にあった共通液室を、振動板の上側に持って行き、圧力室とは反対側に配置する背面供給流路構造としたため、従来必要であった共通液室から圧力室にインクを導くための配管等が不要となり、また共通液室のサイズを大きくすることができるためインクを確実に供給することができ、ノズルの高密度化を達成することができるとともに、高密度化した場合においても高周波での駆動が可能となる。

また、各圧電素子の個別電極への配線を個別電極の電極パッドから垂直に立ち上げ共通液室を貫通するようにしたため、駆動信号を各圧電素子に供給するための配線を高密度化することが可能となった。

また、共通液室を振動板の上側に配置して、共通液室と圧力室とを真っ直ぐなインク供給口で繋ぐようにしたため、共通液室と圧力室とを流体的に直接繋ぐことができ、さらに共通液室を振動板の上側に配置したため、圧力室５２からノズル５１までのノズル流路５１ａの長さを従来よりも短くすることができ、高密度化した場合であっても、高粘度インク（例えば、２０ｃｐ〜５０ｃｐ程度）の吐出が可能であり、また吐出後の迅速なリフィルが可能な流路構造とすることができる。

また、本実施形態の印字ヘッド５０においては、さらに、本発明のポイントである印字ヘッド５０の温度を均等化するためのヒートパイプが設けられている。

図９（ａ）に示すように、ヒートパイプ１１０は、その内部に溶媒１０２を流すように形成されたヒートパイププレート１００によって構成され、ノズルプレート９４と流路プレート９６との間に配置されている。

前述したように、インクの粘度は温度に依存して大きく変化する。すなわち、吐出特性に対する温度依存が大きい要素はノズル部のインク温度である。従って、本例のように、ヒートパイプ１１０を吐出特性に最も影響を与えるノズル５１と圧力５２の間に配置することにより、ノズル５１部のインク温度を略一定に保つことが可能となる。

図９（ｂ）は、図９（ａ）中の一点鎖線９Ｂ−９Ｂ’線に沿った印字ヘッド５０の断面の一部を示すものである。

図９（ｂ）においては、図の左右方向（横方向）がヘッド長手方向である。図９（ｂ）に示すように、ヒートパイプ１１０を形成するヒートパイププレート１００は、ノズル流路５１ａの側壁１００ａを形成するとともに、ヘッド長手方向（主走査方向）に並ぶ各ノズル列の間に隔壁１００ｂを形成する。これにより、ヒートパイプ１１０は、主走査方向に並ぶ各ノズル列に沿って平行なヒートパイプ１１０ａ、１１０ｂ・・・によって構成される。

そして各ヒートパイプ１１０ａ、１１０ｂの内部には熱を伝達するための溶媒１０２が流れている。このとき、隣り合ったヒートパイプ１１０ａ、１１０ｂで溶媒１０２の流れの方向が異なるようにする。これにより、圧電素子５８が高密度に配置されるマトリクスヘッドにおいてもヘッド温度を略均一に保つことが可能となる。

なお、溶媒１０２としては、特に限定はされないが、例えば水が好適に例示される。また溶媒１０２の循環方法については後述する。

図１０に、図９（ｂ）よりもさらに広い範囲でヒートパイプ１１０の構成を示す。図１０に示すように、本実施形態のヒートパイプ１１０は、ヘッド長手方向（主走査方向）に平行な各ノズル列に対応するヒートパイプ１１０ａ、１１０ｂ・・・の列で構成され、それぞれの溶媒の流れる方向が異なるようになっている。

また、特に図１０は、図１８に示すような記録紙の上側は中央部に黒ベタを印字し、下側は全体にグレーベタを印字するような画像を印字する場合の温度分布をコンター図として示している。例えば、ヒートパイプ１１０ｂは、溶媒が右から左へ流れるようになっているため、中央の黒ベタ部に対応する部分よりも左側の温度が高くなっている。また、ヒートパイプ１１０ａは、溶媒が左から右へ流れるようになっているため、中央の黒ベタ部よりも右側の温度が高くなっている。

図１１に、各ヒートパイプ１１０ａ、１１０ｂの温度分布を示す。破線のグラフＡは、ヒートパイプ１１０ａの温度分布を表し、破線のグラフＢは、ヒートパイプ１１０ｂの温度分布を表している。また、実線のグラフＣは、これら２つのヒートパイプ１１０ａ、１１０ｂの温度分布を合成した温度分布を表している。この合成された温度分布が示すように、複数のヒートパイプ１１０ａ、１１０ｂの温度分布を合成することにより、ヘッド温度が均一化される傾向にある。実際には、さらにたくさんのヒートパイプの温度分布が合成されるため、より一層均一化されるようになる。

その結果、このようなヒートパイプ１１０で温度調整された印字ヘッド５０によって、図１８のような画像を、印字すると図１２に示すように、グレーベタの部分においてあまりムラの目立たない画像を得ることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る印字ヘッド（液滴吐出ヘッド）について説明する。

図１３（ａ）に、本実施形態の印字ヘッドの断面図を示す。図１３（ａ）は、第１実施形態における図９（ａ）と同様の断面図である。図１３（ａ）に示すように、本実施形態の印字ヘッド１５０も前述した第１実施形態の印字ヘッド５０と同様に、複数の薄膜等が積層されて形成されている。ノズル１５１が形成されたノズルプレート１９４の上に、圧力室１５２、インク供給口１５３及び圧力室１５２とノズル１５１を結ぶノズル流路１５１ａ等が形成された流路プレート１９６が積層される。

流路プレート１９６の上には、圧力室１５２の天面を形成する振動板１５６が積層される。振動板１５６には、圧力室１５２のインク供給口１５３に対応する開口部が設けられ、これにより圧力室１５２と振動板１５６の上側に形成される共通液室１５５とが直接連通する。

振動板１５６の上側には、圧力室１５２に対応する部分に圧電体１５８ａが形成され、圧電体１５８ａの上面には個別電極１５７が形成される。また、振動板１５６は共通電極を兼ねており、共通電極（振動板１５６）と個別電極１５７で挟まれた圧電体１５８ａは、圧電素子１５８を構成する。

また、圧電素子１５８の上部には、圧電素子１５８の駆動を阻害しないように、空隙１５８ｂが設けられている。空隙１５８ｂは、圧電体１５８ａ及びその上に形成される個別電極１５７を完全に覆うように各圧電素子１５８毎に筐体１５８ｃを設けることによって形成される。筐体１５８ｃの表面には、絶縁・保護膜１９８が形成される。

個別電極１５７のノズル側端部は、外側へ引き出されて電極接続部としての電極パッド１５９が形成され、電極パッド１５９の上に垂直に柱状の電気配線１９０（エレキ柱）が共通液室１５５を貫通するように形成される。

電気配線１９０の上部には、多層フレキシブルケーブル１９２が形成され、多層フレキシブルケーブル１９２に形成される各配線（図示省略）が各電気配線１９０に電極パッド１９０ａで接続し、各圧電素子１５８を駆動するための駆動信号がそれぞれの電気配線１９０を通じて供給されるようになっている。

また、振動板１５６と多層フレキシブルケーブル１９２との間の柱状の電気配線１９０が林立する空間は圧力室１５２に供給するインクをプールする共通液室１５５となっており、ここにはインクが充満するため、インクと接触する部分には絶縁・保護膜１９８が形成される。

また、本実施形態の印字ヘッド１５０においては、印字ヘッド１５０の温度を均等化するためのヒートパイプが、振動板１５６に関し圧力室１５２とは反対側に、圧電素子１５８の駆動を確保するための空隙１５８ｂを形成するための筐体１５８ｃと一部重複するようにして形成されている。

図１３（ｂ）に、図１３（ａ）中の一点鎖線、１３Ｂ−１３Ｂ’線に沿った断面図を示す。図１３（ｂ）において、矢印で示したように図の左右方向（横方向）がヘッド長手方向（主走査方向）である。

図１３（ｂ）に示すように、ヒートパイプ２１０を構成するヒートパイププレート２００は、電気配線１９０の周囲に形成された部分２００ａと、各空隙１５８ｂを形成するとともに主走査方向に平行に並んだ電気配線１９０の列に対応し、主走査方向に平行に溶媒２０２を流す各ヒートパイプ２１０ａ、２１０ｂを分離する隔壁となる部分２００ｂとから形成されている。また、主走査方向に平行な各ヒートパイプ２１０ａ、２１０ｂの隔壁となる部分２００ｂは、溶媒２０２を電気配線１９０の周囲に流すために、空隙１５８ｂの電気配線１９０側の隅部１５８ｄが斜めに空隙１５８ｂを削り取るように形成されている。また、隔壁となる部分２００ｂには、インク供給口１５３に対応する穴２００ｃが形成されている。

このように、各ヒートパイプ２１０ａ、２１０ｂは、主走査方向に平行に溶媒２０２を流すように形成され、かつ圧電素子１５８の空隙１５８ｂを形成する筐体１５８ｃと一体的に形成される。

また、前述した第１実施形態と同様に、隣接したヒートパイプ２１０ａ、２１０ｂの中を流れる溶媒２０２は互いに流れの向きが異なっている。

本実施形態においては、ヒートパイプ２１０を振動板１５６に関して圧力室１５２とは反対側に配置したため、発熱源である圧電素子１５８の近くにヒートパイプ２１０が配置されることとなり、よく駆動される圧電素子１５８の温度上昇をより低減することができ、印字ヘッド１５０の温度を均一化することができる。

次に、本発明の第３実施形態に係る印字ヘッド（液滴吐出ヘッド）について説明する。

図１４に、本実施形態の印字ヘッドの断面図を示す。図１４は、第１実施形態における図９（ａ）と同様の断面図である。

図１４に示すように、本実施形態の印字ヘッド２５０も前述した第１実施形態の印字ヘッド５０と同様に、複数の薄膜等が積層されて形成されている。ノズル２５１が形成されたノズルプレート２９４の上に、圧力室２５２、インク供給口２５３及び圧力室２５２とノズル２５１を結ぶノズル流路２５１ａ等が形成された流路プレート２９６が積層される。

流路プレート２９６の上には、圧力室２５２の天面を形成する振動板２５６が積層される。振動板２５６には、圧力室２５２のインク供給口２５３に対応する開口部が設けられ、これにより圧力室２５２と振動板２５６の上側に形成される共通液室２５５とが直接するする連通する。なお、共通流路２５５から圧力室２５２へインクを供給するインク供給口２５３の一部に、径を細くしたインク逆流防止用の絞り２５３ａが設けられている。

振動板２５６の上側には、圧力室２５２に対応する部分に圧電体２５８ａが形成され、圧電体２５８ａの上面には個別電極２５７が形成される。また、振動板２５６は共通電極を兼ねており、共通電極（振動板２５６）と個別電極２５７で挟まれた圧電体２５８ａは、圧電素子２５８を構成する。

また、圧電素子２５８の上部には、圧電素子２５８の駆動を阻害しないように、空隙２５８ｂが設けられている。空隙２５８ｂは、圧電体２５８ａ及びその上に形成される個別電極２５７を完全に覆うように各圧電素子２５８毎に筐体２５８ｃを設けることによって形成される。筐体２５８ｃの表面には、絶縁・保護膜２９８が形成される。

個別電極２５７のノズル側端部は、外側へ引き出されて電極接続部としての電極パッド２５９が形成され、電極パッド２５９の上に垂直に柱状の電気配線２９０（エレキ柱）が共通液室２５５を貫通するように形成される。

電気配線２９０の上部には、多層フレキシブルケーブル２９２が形成され、多層フレキシブルケーブル２９２に形成される各配線（図示省略）が各電気配線２９０に電極パッド２９０ａで接続し、各圧電素子２５８を駆動するための駆動信号がそれぞれの電気配線２９０を通じて供給されるようになっている。

また、振動板２５６と多層フレキシブルケーブル２９２との間の柱状の電気配線２９０が林立する空間は圧力室２５２に供給するインクをプールする共通液室２５５となっており、ここにはインクが充満するため、インクと接触する部分には絶縁・保護膜２９８が形成される。

また、本実施形態も前述した第１実施形態と同様に、その内部に溶媒３０２を流すように形成されたヒートパイププレート３００によって構成されたヒートパイプ３１０が、ノズルプレート２９４と流路プレート２９６との間に配置されている。

さらに、本実施形態においては、ヒートパイプ３１０と圧力室２５２との間の流路プレート２９６の中に温度センサ３２０が配設されている。

また、図１５に、ノズル２５１が形成された面（ノズル面）側から見たときのノズル列３３０、ヒートパイプ３１０、温度センサ３２０との関係を模式図で示す。図１５において、左右方向が主走査方向（ヘッド長手方向）であり、また白と黒の矢印Ｆが溶媒３０２の流れ方向を示している。この矢印Ｆが示すように、主走査方向の各ヒートパイプ３１０の溶媒流れ方向は隣と互いに異なっている。

また、図１６に、ヒートパイプ３１０及び温度センサ３２０をノズル面から見たときの詳細図を示す。図１６に示すように、温度センサ３２０は、破線で示したように、複数の圧力室２５２（図１６では図示省略、各ノズル流路２５１ａに対応している）にまたがって、主走査方向に平行に配置されている。温度センサ３２０による温度検出結果によっては、ほとんど吐出のないノズル２５１に対応する圧電素子２５８を、吐出しない程度に動作させて印字ヘッド２５０の温度を調整することが好ましい。

このように、温度センサ３２０を主走査方向（図の左右方向）に平行に配置することで、温度ムラと２次元マトリクス状に配列されたノズル列３３０に依存するムラ（マトリクスの折り返しムラ）の周期が一致しないので、温度ムラと折り返しムラが強調されず高画質を達成することができる。

また、図１７に、ヒートパイプの溶媒循環系統図を模式的に示す。

図１７示すように、印字ヘッド５０（１５０、２５０）のヒートパイプ１１０（２１０、３２０）に溶媒１０２（２０２、３０２）を供給し、循環させる溶媒循環系は、溶媒タンク３４０、ポンプ３５０及び冷却フィン、ファン、加熱ヒータ等を含む溶媒温度コントローラ部３６０によって構成される。なお、前述したように、図１７では図示を省略するが、印字ヘッド５０の長手方向（主走査方向）に平行に配列された各ヒートパイプ１１０は、隣り合ったもの毎に交互に溶媒１０２の流れの向きが逆になっているため、溶媒タンク３４０、ポンプ３５０及び溶媒温度コントローラ部３６０からなる溶媒循環系が、印字ヘッド５０に対して、その左右両側にそれぞれ一つずつ配置されている。

溶媒循環系は、ポンプ３５０で溶媒タンク３４０の溶媒１０２を汲み上げて、溶媒温度コントローラ部３６０を通過させた後、印字ヘッド５０に供給するようになっている。図に示すように、印字ヘッド５０の長尺端の両側に溶媒注入口を設けることで、溶媒流れ方向を変えるようにしている。

このように、ヒートパイプを印字ヘッドの長手方向に平行に複数設け、隣り合ったヒートパイプで溶媒流れ方向が互いに逆向きとなるようにしたため、圧電素子が２次元マトリクス状に高密度配置されたフルライン型の印字ヘッドにおいて、ヘッド温度を略均一に保つことが可能となる。

以上、本発明の液滴吐出ヘッド及び画像形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

例えば、上で説明した各実施形態をそれぞれ単独で実施するのではなく、そのいくつかを適宜組み合わせて実施するようにしてもよい。

本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。 図１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。 印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。 印字ヘッドの他の例を示す平面図である。 本実施形態のインクジェット記録装置におけるインク供給系の構成を示した概要図である。 本実施形態のインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図である。 本実施形態の印字ヘッドの一部を拡大して示す斜視透視図である。 圧力室の一部を拡大して示す平面透視図である。 （ａ）は、図８中の９Ａ−９Ａ’線に沿った断面図であり、（ｂ）は、図９（ａ）中の９Ｂ−９Ｂ’線に沿った断面図である。 ヒートパイプをノズル面側から見た模式図である。 各ヒートパイプの温度分布及びその合成を示す線図である。 本実施形態の印字ヘッドによる印字結果を示す説明図である。 （ａ）は、本発明の第２実施形態の印字ヘッドを示す図９（ａ）と同様の断面図であり、（ｂ）は、図１３（ａ）中の１３Ｂ−１３Ｂ’線に沿った断面図である。 本発明の第３実施形態の印字ヘッドを示す図９（ａ）と同様の断面図である。 第３実施形態のヒートパイプ、温度センサの配置を示す模式図である。 第３実施形態のヒートパイプ、温度センサをノズル面側から見た詳細図である。 ヒートパイプの溶媒循環系を示す概要図である。 印字画像の例を示す説明図である。 ヘッドの温度分布の例を示す線図である。 ヒートパイプ中の溶媒の流れ方向を示す説明図である。 ヘッドの温度分布の例を示すコンター図である。 インク粘度と温度の関係を示す線図である。 従来の印字ヘッドの問題点を示す画像例を表す説明図である。

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１４…インク貯蔵／装填部、１６…記録紙、１８…給紙部、２０…デカール処理部、２２…吸着ベルト搬送部、２４…印字検出部、２６…排紙部、２８…カッター、３０…加熱ドラム、３１、３２…ローラー、３３…ベルト、３４…吸着チャンバー、３５…ファン、３６…ベルト清掃部、４０…加熱ファン、４２…後乾燥部、４４…加熱・加圧部、４５…加圧ローラー、４８…カッター、５０、
１５０、２５０…印字ヘッド、５０Ａ…ノズル面、５１…ノズル、５１ａ…ノズル流路、５２…圧力室、５３…インク供給口、５４…圧力室ユニット、５５…共通液室、５６…振動板（共通電極）、５７…個別電極、５８ａ…圧電体、５８…圧電素子、５９…電極パッド、６０…インクタンク、６２…フィルタ、６４…キャップ、６６…クリーニングブレード、６７…吸引ポンプ、６８…回収タンク、７０…通信インターフェース、７２…システムコントローラ、７４…画像メモリ、７６…モータドライバ、７８…ヒータドライバ、８０…プリント制御部、８２…画像バッファメモリ、８４…ヘッドドライバ、８６…ホストコンピュータ、８８…モータ、８９…ヒータ、９０…電気配線（エレキ柱）、９２…多層フレキシブルケーブル、９４…ノズルプレート、９６…流路プレート、９８…絶縁・保護膜、１００、２００、３００…ヒートパイププレート、１０２、２０２、３０２…溶媒、１１０、２１０、３１０…ヒートパイプ、３２０…温度センサ、３３０…ノズル列、３４０…溶媒タンク、３５０…ポンプ、３６０…溶媒温度コントローラ部

Claims (6)

1. 液滴を吐出する複数の吐出口が２次元状に配列された液滴吐出ヘッドであって、
   前記吐出口と連通する圧力室の近傍に、該液滴吐出ヘッド長手方向に沿って配置された複数のヒートパイプを備え、
   前記複数のヒートパイプ間の溶媒の流れ方向を各ヒートパイプ毎に混在させたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記ヒートパイプを前記圧力室と前記吐出口の間に配置したことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記圧力室が前記吐出口と連通する側とは反対側の前記圧力室の外側に圧電素子が形成された前記圧力室の壁面に関し、前記圧力室とは反対側に前記圧力室に前記液滴となる液体を供給する供給流路が形成され、
   前記ヒートパイプが前記圧力室と前記供給流路との間に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記ヒートパイプを前記圧力室と前記吐出口の間に配置するとともに、前記圧力室が前記吐出口と連通する側とは反対側の前記圧力室の外側に圧電素子が形成された前記圧力室の壁面に関し、前記圧力室とは反対側に形成された前記圧力室に前記液滴となる液体を供給する供給流路と前記圧力室との間に前記ヒートパイプを配置したことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドであって、さらに、前記圧力室の近傍に温度センサを配置したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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