JP2012011671A - インクヘッド及びこれを搭載したインクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】安価な構成で均一に効率よくインクヘッド内の発熱部を冷却することができるインクヘッドを提供する。
【解決手段】外壁と、インクが流入するインク流入口と、インクが流出するインク流出口と、インク流入口及びインク流出口に連通している複数のインクノズルと、を具備する複数のヘッド内インク経路を有するインクヘッドであって、これらヘッド内インク経路の各々は、インク流入口に連通している上流側インク室と、インク流出口に連通し、上流側インク室と隣り合う下流側インク室と、上流側インク室及び下流側インク室に連通し、少なくとも１つのインクノズルが設けられた複数のチャンネルとを有している。外壁及び隣り合うヘッド内インク経路は、少なくとも一部が、外壁、第１のヘッド内インク経路の下流側インク室、上流側インク室、第２のヘッド内インク経路の上流側インク室、下流側インク室、外壁の順に並設されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、インクヘッド及びこれを搭載したインクジェットプリンタに関する。

一般に、インクヘッドに形成された複数のノズルからインクを吐出することによって記録媒体に画像を記録するインクジェットプリンタが知られている。このようなインクジェットプリンタでは、圧電素子又は発熱素子等からなるアクチュエータを駆動させることにより、インクが吐出される。
アクチュエータの駆動は、アクチュエータ自体の発熱を伴っている。このようなアクチュエータなどの発熱部の発熱量は、インクジェットプリンタの画像記録の高速化やラインヘッドの採用によるノズル数の増大によって、増加傾向にある。

例えば、同じ種類のインクや２色など異なる種類のインクを１つのインクヘッドから吐出する場合において、このような発熱によるプリンタの高熱化を抑制することが望ましい。このために、例えば、特許文献１には、単一のインクヘッド内に複数のインク経路が設けられ、各インク経路中を流れるインクによって上述のような発熱部からの熱を伝搬させて、インクヘッドを冷却する装置が開示されている。

特許文献１の装置において、各インク経路は、ノズルに連通している複数の狭連通流路と、これら狭連通流路にインクを供給するとともに、ノズルの並び方向に沿ってインクが流れる主幹流路と、主幹流路の一端に設けられたインク供給ポートと、主幹流路の他端に設けられたインク排出ポートと、を有している。そして、ノズルの吐出駆動による熱を、各狭連通流路経由で主幹流路内に流れるインクに伝搬することにより、インクヘッドを冷却している。

また、特許文献１の装置では、２系統のインク経路を並列に設けるとともに、各々の主幹流路内のインクの流れる方向を逆にし、一方の主幹流路内を流れるインクに他方の主幹経路内を流れるインクの熱を伝搬（熱交換）することにより、インクヘッドを冷却している。

特開２００８−１９４９８９号公報

上述の特許文献１の装置では、各インク経路において、主幹流路の上流に位置する狭連通流路内でインク吐出により熱を受けたインクが主幹流路に戻るので、主幹流路の下流にいくほどインクが熱を持ち、インクの温度が上がってしまい、主幹流路の下流側に位置する発熱部の冷却効率が下がってしまう虞がある。

さらに、特許文献１の装置では、２系統のインク経路を、並列に、インクの流れる方向を逆に設けているが、一方のインク経路の主幹流路の下流側で熱を受けたインクから、他方のインク経路の主幹流路の上流側で熱を受けるため、他方側のインク経路では上流側においてすでにインクが暖められてしまい、他方側の主幹流路に位置する発熱部の冷却効率が下がってしまう虞がある。

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、安価な構成で均一に効率よくインクヘッド内の発熱部を冷却することができるインクヘッド及びこれを搭載したインクジェットプリンタを提供することを目的とする。

本発明による実施形態は、インクを流入する複数のインク流入口と、インクを流出する複数のインク流出口と、搬送される記録媒体の記録面にインクを吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルからインクを吐出するために前記ノズル近傍に設けられた複数のアクチュエータと、外壁と、を有し、前記記録媒体の記録面にインクを吐出して画像を記録するインクヘッドであって、少なくとも１つの前記インク流入口に連通する上流側インク室と、少なくとも１つの前記インク流出口に連通する下流側インク室と、少なくとも１つの前記ノズル及び少なくとも１つの前記アクチュエータが設けられ、前記上流側インク室と前記下流側インク室とに連通する複数のチャンネルと、を具備する複数のヘッド内インク経路を有し、前記複数のヘッド内インク経路は、隣り合う第１のヘッド内インク経路及び第２のヘッド内インク経路を少なくとも有し、前記外壁と、前記第１のヘッド内インク経路と、前記第２のヘッド内インク経路とは、少なくとも一部が、外壁、第１のヘッド内インク経路の下流側インク室、第１のヘッド内インク経路の上流側インク室、第２のヘッド内インク経路の上流側インク室、第２のヘッド内インク経路の下流側インク室、外壁、の順に並設されているとともに、前記並設されている部分において、前記第１のヘッド内インク経路と前記第２のヘッド内インク経路の各々の前記上流側インク室と前記下流側インク室とは、流路壁によって仕切られており、前記流路壁の少なくとも一部が、前記並設されている部分を構成している前記外壁よりも熱伝導率の低い部材で構成されているインクヘッド、及びこれを搭載したインクジェットプリンタである。

本発明によれば、安価な構成で均一に効率よくインクヘッド内の発熱部を冷却することができるインクヘッド及びこれを搭載したインクジェットプリンタを提供することができる。

図１は、インクジェットプリンタのインク経路の概略図である。 図２Ａは、第１の実施形態のインクヘッドの断面図である。 図２Ｂは、第１の実施形態のインクヘッドの断面斜視図である。 図３は、第１の実施形態のインクヘッドのヘッド内インク経路中の、図２Ａに示す断面Ａ−Ａにおけるインクの流れを示す図である。 図４は、第１の実施形態の第１の変形例のインクヘッドのヘッド内インク経路中の、図３と同様の断面におけるインクの流れを示す図である。 図５は、第２の実施形態のインクヘッドのヘッド内インク経路中の、図３と同様の断面におけるインクの流れを示す図である。 図６は、第２の実施形態の第１の変形例のインクヘッドのヘッド内インク経路中の、図３と同様の断面におけるインクの流れを示す図である。 図７は、第２の実施形態の第２の変形例のインクヘッドのヘッド内インク経路中の、図３と同様の断面におけるインクの流れを示す図である。 図８は、第３の実施形態のインクヘッドのヘッド内インク経路中の、図３と同様の断面におけるインクの流れを示す図である。 図９は、第３の実施形態の第１の変形例のインクヘッドのヘッド内インク経路中の、図３と同様の断面におけるインクの流れを示す図である。 図１０は、第３の実施形態の第２の変形例のインクヘッドのヘッド内インク経路中の、図３と同様の断面におけるインクの流れを示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面には、本発明の要旨に係わるインク経路の構成のみを示しているが、インクジェットプリンタ１は、記録媒体を供給する供給部、供給された記録媒体を搬送する搬送機構、画像記録された記録媒体を排出する排出部及びインク吐出制御を始めとしてプリンタ全体を制御する制御部等、通常のインクジェットプリンタが備える構成を有している。

また、以下の説明では、インクヘッド１００の直下における記録媒体５０の搬送方向をＸ軸方向、インクヘッド１００の直下を搬送される記録媒体５０の記録面と平行な面上においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに直交する方向をＺ軸方向と定義する。

［第１の実施形態］
図１は、インクジェットプリンタ１のインク経路を示す概略図である。
インクジェットプリンタ１は、記録媒体５０をインクヘッド１００のノズル面１０１ａの直下で搬送する搬送機構と、搬送された記録媒体５０に画像記録を行う画像記録部２を備えたインク経路とを有する。このインク経路は、インクヘッド１００を備えた画像記録部２と、インクヘッド１００よりも高い位置に設けられた第１のタンク３と、インクヘッド１００よりも低い位置に設けられた第２のタンク４と、を有している。これら構成部は、インク経路６〜８により接続され、インクが循環するインク循環経路５を構成している。より詳しくは、第１のタンク３と画像記録部２とは、第１のインク経路６により接続されており、画像記録部２と第２のタンク４とは、第２のインク経路７により接続されており、第２のタンク４と第１のタンク３とは、詳細は後述するポンプ２９、インク熱交換器３０を介して第３のインク経路８により接続されている。

インクヘッド１００は、詳細は後述するが、内部に複数のヘッド内インク経路１１３を有しており、１つのインクヘッド１００内の複数のヘッド内インク経路１１３の各々に第１のインク経路６及び第２のインク経路７が接続され、各々のヘッド内インク経路１１３がそれぞれインク循環経路を構成している。これにより、１つのインクヘッド１００に異なるインク、例えば、色の異なるインクを供給することができ、かくして、１つのインクヘッド１００のみで複数の色の画像記録を行うことが可能である。
なお、図１には、代表的に、１つのインク循環経路５のみが示されている。

本実施形態においては、１つのインクヘッド１００に異なる種類のインクを供給するために、１つのインクヘッド１００内の複数のヘッド内インク経路１１３の各々がそれぞれインク循環経路５を構成している。しかし、これに限らず、一組の第１のインク経路６及び第２のインク経路７に、１つのインクヘッド１００内の複数のヘッド内インク経路１１３の一部を並列に接続してもよく、また、例えば１つのインクヘッド１００に同一種類のインクを供給するために、一組の第１のインク経路６及び第２のインク経路７に、１つのインクヘッド１００内の複数のヘッド内インク経路１１３の全てを並列に接続し、１つのインクヘッド１００の複数のヘッド内インク経路１１３が１つのインク循環経路５を構成していてもよい。

第１のタンク３及び第２のタンク４には、タンク内に空気を流入させて大気開放するために、大気開放経路１０、１２の一端がそれぞれ接続されている。大気開放経路１０、１２の経路中には、大気開放弁９、１１がそれぞれ設けられており、また、大気開放経路１０、１２の他端は、オーバーフロー経路１３に接続されている。大気開放弁９は、電磁弁であり、電力遮断時に経路が閉じるノーマルクローズである。また、大気開放弁１１は、電磁弁であり、電力遮断時に経路が連通するノーマルオープンである。

オーバーフロー経路１３は、他の経路よりも断面積が大きく、図１に示されるように、第２のタンク４よりも低い位置に配置されており、高さ方向に傾斜して設けられている。オーバーフロー経路１３の高さ方向において最も低い側の下面は、廃液経路１４を介して廃液ボトル１５に接続されており、また、最も高い側の上面には、後述する大気開放経路１７の一端が接続されている。廃液ボトル１５は、インクジェットプリンタ１の最下部に配置されており、大気開放経路１６によって外部に開放されている。

このような構成により、インクジェットプリンタ１の電源オン（大気開放弁９が開いている）の状態でインクジェットプリンタ１に何らかの異常が発生した場合には、大気開放経路１０、オーバーフロー経路１３及び廃液経路１４を経由して、第１のタンク３から溢れ出るインクを廃液ボトル１５に導くことができる。また、インクジェットプリンタ１の電源オフ（大気開放弁１１が開いている）の状態でインクジェットプリンタ１に何らかの異常が発生した場合には、大気開放経路１２、オーバーフロー経路１３及び廃液経路１４を経由して、第２のタンク４から溢れ出るインクを廃液ボトル１５に導くことができる。

さらに、インクジェットプリンタ１は、オーバーフロー経路１３と空気フィルタ１８とを接続している大気開放経路１７と、空気フィルタ１８とインクボトル２０とを接続している大気開放経路１９と、インク補給弁２１を介してインクボトル２０と第１のタンク３とを接続しているインク補給経路２２と、を有している。

インクボトル２０は、第１のタンク３よりも高い位置に配置されている。インクボトル２０の上部には空気層があり、この空気層は、インクボトル２０内に空気を導入するための大気開放経路１９を介して大気と連通している。大気開放経路１９が接続された空気フィルタ１８は、例えば、約５μｍのメッシュサイズであり、外部空気に含まれる粉塵がインク経路に入ることを防止する。

第１のタンク３及び第２のタンク４内には、各タンク内の液面を検出するためのアクチュエータ２３、２４が、一端を支点に揺動自在にそれぞれ取り付けられている。揺動支点の他端側は、空気を抱いたフロート形状であり、このフロート形状部分にマグネットを備えている。各タンク３、４の外側には、マグネットに対向する位置にリードスイッチからなる液面センサ２５、２６がそれぞれ設けられている。各液面センサ２５、２６は、液面高さにより揺動するアクチュエータ２３、２４により各タンク内の液面高さを検出可能である。

第１のタンク３内の液面は、インクヘッド１００のノズル面１０１ａよりも高さ方向に高さＨ１だけ高く設定されている。また、第２のタンク４内の液面は、インクヘッド１００のノズル面１０１ａよりも高さ方向に高さＨ２だけ低く設定されている。

次に、インク循環経路５について詳しく説明する。
インク循環経路５は、画像記録部２と、インク帰還路と、により構成されている。インク帰還路は、第１のタンク３と、第２のタンク４と、ポンプ２９と、インク熱交換器３０と、を有しており、インク循環時において、画像記録部２のインクヘッド１００からのインクが、第２のインク経路７、第２のタンク４、第３のインク経路８、ポンプ２９、インク熱交換器３０、第１のタンク３、第１のインク経路６の順に流れて画像記録部２のインクヘッド１００へ帰還するように、画像記録部２のインクヘッド１００に接続されている。

ポンプ２９は、パルスモータで駆動されるダイヤフラム式ポンプであり、図示しない駆動基板に搭載されたパルスモータの回転速度制御によってインクの流量を可変制御する。
また、インク熱交換器３０は、アルミニウム、銅、ステンレス等の熱伝導率の高い材質でできており、内部をインクが流れる熱交換流路３１と、熱交換流路３１に密着して熱を授受するためのペルチェ素子３２と、ペルチェ素子３２の廃熱を外部へ放熱するためのファン３３と、により構成されている。

第３のインク経路８の吸入口は、第２のタンク４内のインクに浸漬されており、そこにはインクフィルタ２８が設けられている。第２のタンク４内のインクは、ポンプ２９が駆動されることによって、インクフィルタ２８を通って濾過された後、汲み上げられ、途中、インク熱交換器３０で熱の授受をして第１のタンク３へと送られる。

また、第２のタンク４の内部には、第２のタンク４内の空気層の圧力を測定するための圧力センサ２７が設けられている。第２のタンク４に接続された大気開放経路１２の大気開放弁１１を閉じた状態でポンプ２９を駆動させることにより、第２のタンク４の内部圧力は負圧になる。この負圧が所定の値になるように、ポンプ２９を上述のパルスモータの回転数で制御する。すなわち、ポンプ２９は、負圧を増やしたい場合には高速で、負圧を減らしたい場合には負圧を増やしたい場合と比較して低速で回転するように制御される。

次に、インク循環経路５におけるインク循環動作について説明する。
インクジェットプリンタ１の待機（停止）状態において、大気開放経路１２の大気開放弁１１は開いている。従って、第２のタンク４の内部は、オーバーフロー経路１３、大気開放経路１７、空気フィルタ１８と連通して大気開放されている。また、第１のタンク３は、大気開放弁９が閉じていることにより密閉されている。この状態では、第２のタンク４内のインクの液面がインクヘッド１００のノズル面１０１ａよりもＨ２だけ低いことにより、ノズル面１０１ａに設けられたノズル孔１０１ｂには負圧によるメニスカスが形成されて、ノズル孔１０１ｂからインクが垂れないようになっている。

記録媒体５０への記録を行う準備として、まず、大気開放弁９を開き、大気開放弁１１を閉じるとともに、ポンプ２９を駆動させる。この結果、第２のタンク４の内部は負圧となる。また、大気開放弁９を開いたことにより、第１のタンク３内のインク液面がノズル面１０１ａよりも高い位置にあることから、ノズル面１０１ａに正圧がかかる。しかし、上述のように、ポンプ２９が駆動されて、第２のタンク４の内部圧力を所定圧力にするように制御されるので、ノズル面１０１ａは速やかに所定の負圧に達する。

ポンプ２９をさらに駆動させることによって、第２のタンク４から第３のインク経路８を経由して第１のタンク３へとインクが戻される。つまり、インクがインク循環経路５内を循環する。この状態で、図示されない給紙部により記録媒体５０を搬送し、ベルト搬送ユニット上に達した記録媒体５０と対向したインクヘッド１００を駆動させることで、吐出されたインク滴が記録媒体５０上に画像記録される。

画像記録によりインクが消費されると、第１のタンク３の液面が下がり、液面センサ２５が液面の低下を検出する。この場合には、インク補給弁２１を開いて、インクボトル２０から第１のタンク３へインクを補給する。インクボトル２０から第１のタンク３へは、インクボトル２０と第１のタンク３との液面の高低差で自重により補給される。

次に、インクヘッド１００の内部構造について、図２Ａ並びに図２Ｂを参照して説明する。
図２Ａは、インクヘッド１００の断面図、図２Ｂは、インクヘッド１００の断面斜視図である。

インクヘッド１００は、記録媒体の記録面上における搬送方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に延びた複数のスリットが設けられたベース１０３を有している。このベース１０３の一方の面側には、複数のスリットが設けられた枠１０２が接着されており、さらに、この枠１０２のスリットのところで、ベース１０３の前記一方の面側に圧電素子（アクチュエータ）１０４が接着されている。そして、圧電素子１０４と枠１０２のスリットとを覆うように、ノズルプレート１０１が枠１０２に積層されて接着され、枠１０２のスリットがチャンネル１０４ａを形成している。また、ノズルプレート１０１には、チャンネル１０４ａの中央部のところに、インクを吐出するためのノズル孔１０１ｂが設けられている。

このインクヘッド１００には、図２Ｂに示すように、平行な複数のチャンネル１０４ａがＹ軸方向に形成されており、これに対応して複数のノズル孔１０１ｂもＹ軸方向に配列されている。枠１０２に設けられた複数のスリットは、例えば、ピッチが約１７０μｍであり、深さ約３５０μｍ程度の形状である。

ベース１０３の他方の面には、Ｚ軸方向に延びた流路壁１０９、中央壁１１０及び外壁１１２が接着されている。本実施形態では、流路壁１０９は、熱伝導率の低い材質により構成されている。また、外壁１１２は、アルミニウムのような、流路壁１０９よりも熱伝導率の高い材質により構成されている。この外壁１１２の外面には、図２Ａに示すように、凸凹形状の複数のフィン１１１を形成するのが好ましい。なお、図２Ｂにおいては、簡略的に示すため、前記フィンは省略している。

さらに、これら流路壁１０９、中央壁１１０及び外壁１１２のＺ軸方向上側に、天板１０６が接着されている。かくして、ベース１０３、天板１０６、流路壁１０９、外壁１１２及び中央壁１１０により形成された空間が、２つの流入側インク室１０５ａを規定している。また、ベース１０３、天板１０６、流路壁１０９及び外壁１１２により形成された空間が、２つの流出側インク室１０５ｂを規定している。これら流入側インク室１０５ａ及び流出側インク室１０５ｂは、複数のチャンネル１０４ａと連通している。

天板１０６には、２つの流入側インクポート１０７及び２つの流出側インクポート１０８が設けられている。これら流入側インクポート１０７は、流入側インク室１０５ａと連通している。また、これら流出側インクポート１０８は、流出側インク室１０５ｂと連通している。さらに、流入側インクポート１０７は、第１のインク経路６によって第１のタンク３に接続されている。また、流出側インクポート１０８は、第２のインク経路７によって第２のタンク４に接続されている。

このような構成により、インクヘッド１００内には、流入側インクポート１０７、流入側インク室１０５ａ、複数のチャンネル１０４ａ、流出側インク室１０５ｂ及び流出側インクポート１０８からなるヘッド内インク経路１１３が複数形成されている。本実施形態のインクヘッド１００は、図２Ａ並びに図２Ｂに示すように、中央壁１１０により仕切られ、互いに平行な２直線上に配列された２つのヘッド内インク経路１１３を有している。

つまり、本実施形態のインクヘッド１００において、２つの流入側インク室１０５ａは、中央壁１１０を介在して、離間された２つの流路壁１０９によりそれぞれ形成された空間であり、２つの流入側インク室１０５ａは中央壁１１０を介在して隣り合っている。そして、流路壁１０９と外壁１１２とにより形成された２つの空間、すなわちインクヘッド１００内において流入側インク室１０５ａよりも外側に形成された２つの空間が、流出側インク室１０５ｂである。
すなわち、隣り合うヘッド内インク経路１１３は、少なくとも一部が、記録媒体５０の搬送方向（Ｘ軸方向）において、外壁１１２、流出側インク室１０５ｂ、流路壁１０９、流入側インク室１０５ａ、中央壁１１０、流入側インク室１０５ａ、流路壁１０９、流出側インク室１０５ｂ、外壁１１２の順に並設されている、つまりＸ軸正方向に重なり合い並列に並んでいる。

次に、１つのヘッド内インク経路１１３におけるインクの流れについて説明する。なお、図２Ａ並びに図３には、このインクの流れを矢印Ｂで示している。
まず、第１のタンク３内のインクが、第１のインク経路６を経由して流入側インクポート１０７を通過し、上流側の流入側インク室１０５ａに供給されて、複数のチャンネル１０４ａへと流れる。そして、これらチャンネル１０４ａ内のインクの一部が、圧電素子１０４の駆動によりノズル孔１０１ｂから吐出され、記録媒体５０上に画像を記録する。ノズル孔１０１ｂから吐出されなかったインクは、これらチャンネル１０４ａから下流側の流出側インク室１０５ｂに集められる。そして、集められたインクが、流出側インクポート１０８を通過し、第２のインク経路７を経由して第２のタンク４内に流れる。さらに、第２のタンク４に流れたインクは、第３のインク経路８中のインク熱交換器３０により、所望の温度範囲内に冷却され、第１のタンク３を経由して再び流入側インクポート１０７に供給される。

次に、１つのヘッド内インク経路１１３におけるインクの流れについて、熱の観点から、図３を参照してさらに詳しく説明する。
図３は、図２Ａに示す断面Ａ−Ａの矢視図であり、本実施形態のインクヘッド１００内のヘッド内インク経路１１３中のインクの流れを、図２ＡにおけるＸ軸とＹ軸とを含む面上、つまり記録媒体５０の記録面と平行な面上で示している。

まず、インク熱交換器３０により所望の温度範囲に温度制御された後の、つまりインクヘッド１００からの熱を受けていないインクが、流入側インクポート１０７から供給され、流入側インク室１０５ａ内を、図３におけるＸ軸とＹ軸とを含む面上においてＹ軸の正方向に流れる。そして、流入側インク室１０５ａを通ったインクがチャンネル１０４ａを通過したとき、圧電素子１０４の駆動により発生した熱がインクに伝搬される。つまり、チャンネル１０４ａを通過したインクが、駆動により発熱した圧電素子１０４を冷却し、すなわち圧電素子１０４から熱を奪い、この熱を含むインクが流出側インク室１０５ｂに集められる。

そして、流出側インク室１０５ｂ内に集められたインクは、流出側インク室１０５ｂ内を、流入側インク室１０５ａ内をインクが流れる方向と同じ方向、つまり図３におけるＸ軸とＹ軸とを含む面上においてＹ軸の正方向に流れ、流出側インクポート１０８から排出される。

本実施形態では、上述のように、流出側インク室１０５ｂの一部を規定している流路壁１０９が、熱伝導率の低い材質でできている。従って、流出側インク室１０５ｂ内に集められたインクの熱が、複数のチャンネル１０４ａにインクを供給する流入側インク室１０５ａに伝搬されるのを防ぐことができる。

また、圧電素子１０４により発生した熱を含むインクは、ヘッド内インク経路１１３のインクの流れの上流側である流入側インク室１０５ａに戻らない。従って、複数のチャンネル１０４ａに供給されるインクの温度上昇を防ぐことができる。

さらに、１つのインクヘッド１００内の２つのヘッド内インク経路１１３において、インク吐出による圧電素子１０４の発熱を受け暖められたインクが流れる流出側インク室１０５ｂを、インクヘッド１００における外側に形成しているとともに、流出側インク室１０５ｂの一部を規定している外壁１１２を熱伝導率の高い部材で構成することにより、熱をインクヘッド１００の外部（外気）に放出（放熱）することができる。

また、上述のように、外壁１１２の外面に凸凹形状の複数のフィン１１１が設けられていることにより、これらフィン１１１がヒートシンクの役割を果たし、より高い放熱効果を得ることができる。

以上説明したように、本実施形態では、少なくとも圧電素子（アクチュエータ）１０４から発生した熱は、上流側インク室である流入側インク室１０５ａからチャンネル１０４ａに供給されるインクを媒体としてチャンネル１０４ａより下流側インク室である流出側インク室１０５ｂに運ばれた後、外壁１１２を通してインクヘッド１００の外部に放熱される。つまり、複数のチャンネル１０４ａに供給されるインクが暖められることを防止するとともに、圧電素子１０４から熱を受けたインクを放熱することができ、安価な構成で均一に効率よくインクヘッド内の発熱部を冷却することができる。

図３に示す本実施形態では、１つのインクヘッド１００内に２つのヘッド内インク経路１１３を設けているが、ヘッド内インク経路１１３の数はこれに限定されない。例えば、第１の変形例として図４に示すように、１つのインクヘッド１００内に複数のヘッド内インク経路１１３を、記録媒体５０の記録面と平行な面、つまり図４におけるＸ軸とＹ軸とを含む面上において記録媒体５０の搬送方向（Ｘ軸方向）に並ぶ２列の列上に配列してもよい。このような構成により、１つのインクヘッド１００のみでより多くの色のインクによる画像記録を行うことができる。なお、図４においては、複数のヘッド内インク経路１１３を、千鳥状（互い違い）に配列しているが、これに限らず、複数のヘッド内インク経路１１３を、隣り合わせに重なるように配列してもよい。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態について、図５乃至図７を参照して説明する。本実施形態の構成部材においても、上述した第１の実施形態と同等の部材には同じ参照符号を付して、その説明は省略する。

第２の実施形態では、各ヘッド内インク経路１１３における隣り合う流入側インク室１０５ａと流出側インク室１０５ｂとにおいて、記録媒体５０の記録面と平行な面、つまり図５乃至図７におけるＸ軸とＹ軸とを含む面上におけるインクの流れが互いに逆向きとなるように、流入側インクポート１０７と流出側インクポート１０８とを配置している。これにより、第１の実施形態よりもさらに均一に効率よくインクヘッド内の発熱部を冷却する。

図５は、第２の実施形態におけるインクヘッド１００内のヘッド内インク経路１１３中のインクの流れを示す図である。
各々のヘッド内インク経路１１３において、第１の実施形態では、流入側インクポート１０７をインクヘッド１００の一方の側（Ｙ軸の負方向側）に、流出側インクポート１０８を他方の側（Ｙ軸の正方向側）に設けたが、第２の実施形態では、流入側インクポート１０７、流出側インクポート１０８をともに片側（Ｙ軸の負方向側）に設けている。

本実施形態では、Ｘ軸とＹ軸とを含む平面上、つまり記録媒体５０の記録面と平行な面上での、各ヘッド内インク経路１１３における流入側インク室１０５ａ内のインクの流れと流出側インク室１０５ｂ内のインクの流れとが逆向きとなる。各々のヘッド内インク経路１１３の流入側インク室１０５ａ内のインクは、インク流路壁１０９を介して圧電素子１０４の熱により暖められるとともに、Ｘ軸とＹ軸とを含む平面上においてＹ軸の正方向側に流れるため、流入側インク室１０５ａ内のインクはＹ軸方向の正方向側に行くほど熱を有する。また、各々のヘッド内インク経路１１３の流出側インク室１０５ｂ内のインクは、圧電素子１０４の熱により暖められたインクが、Ｘ軸とＹ軸とを含む平面上においてＹ軸の負方向側に流れるため、流出側インク室１０５ｂ内のインクはＹ軸方向の負方向側に行くほど熱を有する。これにより、各々のヘッド内インク経路１１３における熱の分布を偏ることなく分散させることができる。かくして、インクヘッド１００内にこもった熱を効率よく排熱することができ、均一に効率よくインクヘッド内の発熱部を冷却することができる。

図６は、第２の実施形態の第１の変形例のインクヘッド１００内のヘッド内インク経路１１３中のインクの流れを示す図である。
本変形例では、各々のヘッド内インク経路において、Ｙ軸方向における、流入側インクポート１０７の位置を流入側インク室１０５ａの中央に、流出側インクポート１０８の位置を流出側インク室１０５ｂの中央に設けている。このように、各ヘッド内インク経路１１３におけるＸ軸とＹ軸とを含む平面上での流入側インク室１０５ａ内のインクの流れと流出側インク室１０５ｂ内のインクの流れとが逆向きになる構成であれば、流入側インクポート１０７、流出側インクポート１０８の位置は端部に限定されず、レイアウトに自由度を持たせることができる。

図７は、第２の実施形態の第２の変形例のインクヘッド１００内のヘッド内インク経路１１３中のインクの流れを示す図である。
本変形例では、各々のヘッド内インク経路において、流入側インクポート１０７を流入側インク室１０５ａの両端部に、流出側インクポート１０８を流出側インク室１０５ｂの両端部に、それぞれ２つずつ設けている。これにより、インクヘッド１００内へ供給するインクの流量を増やすことができる。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態について、図８乃至図１０を参照して説明する。本実施形態の構成部材においても、上述した第１の実施形態と同等の部材には同じ参照符号を付して、その説明は省略する。

第３の実施形態では、複数のヘッド内インク経路１１３において記録媒体５０の搬送方向（Ｘ軸方向）に並び並設された（重なり合う）流入側インク室１０５ａ内の、記録媒体５０の記録面と平行な面上における各々のインクの流れが互いに逆向きとなるとともに、複数のヘッド内インク経路１１３において圧電素子１０４から熱を受けたインクが集まる流出側インク室１０５ｂについて、Ｘ軸方向に並び並設された流出側インク室１０５ｂ内の、記録媒体５０の記録面と平行な面上における各々のインクの流れも互いに逆向きとなるように、各ヘッド内インク経路１１３における流入側インクポート１０７と流出側インクポート１０８とを配置している。また、隣り合う流入側インク室１０５ａを隔離している中央壁１１０を、流路壁１０９より熱伝導率の高い材質により構成している。

図８は、第３の実施形態におけるインクヘッド１００内のヘッド内インク経路１１３中のインクの流れを示す図である。
本実施形態では、記録媒体５０の記録面と平行な面上におけるインクの流れる方向が、複数のヘッド内インク経路１１３における、Ｘ軸方向に隣り合う２つの流入側インク室１０５ａのインクの流れが互いに逆向きになり、かつＸ軸方向に隣り合う２つの流出側インク室１０５ｂのインクの流れが互いに逆向きになるように、一方の流入側インク室１０５ａの流入側インクポート１０７をＹ軸の負方向側に、他方の流入側インク室１０５ａの流入側インクポート１０７をＹ軸の正方向側に設けるとともに、一方の流出側インク室１０５ｂの流出側インクポート１０８をＹ軸の負方向側に、他方の流出側インク室１０５ｂの流出側インクポート１０８をＹ軸の正方向側に設けている。さらに、隣り合う流入側インク室１０５ａを隔離している中央壁１１０が、熱伝導率の高い材質により構成されている。

このような構成により、複数のヘッド内インク経路１１３の隣り合う流出側インク室１０５ｂ内のインクの流れは逆向きとなり、インクヘッド１００内の熱分布を分散し一方の側に集中するのを防ぐことができるとともに、隣り合う流入側インク室１０５ａ内のインクの流れを逆向きとして、中央壁１１０を熱伝導率の高い材質により構成することにより、隣り合う流入側インク室１０５ａ間で中央壁１１０を介して熱交換が起こり、複数のチャンネル１０４ａにインクを供給する隣り合う流入側インク室１０５ａ内の熱分布を分散し一方の側に集中するのを防ぐことができる。従って、インクヘッド１００内にこもった熱を効率よく排熱することができ、均一に効率よくインクヘッド内の発熱部を冷却することができる。

図９は、第３の実施形態の第１の変形例のインクヘッド１００内のヘッド内インク経路１１３中のインクの流れを示す図である。
本変形例では、隣り合う２つのヘッド内インク経路１１３において、一方のヘッド内インク経路１１３の流入側インク室１０５ａでは、流入側インクポート１０７を流入側インク室１０５ａのＹ軸方向における中央に、他方のヘッド内インク経路１１３の流入側インク室１０５ａでは、流入側インクポート１０７を流入側インク室１０５ａのＹ軸方向における両端部に設けている。また、隣り合う２つのヘッド内インク経路１１３において、一方のヘッド内インク経路１１３の流出側インク室１０５ｂでは、流出側インクポート１０８を流出側インク室１０５ｂのＹ軸方向における中央に、他方のヘッド内インク経路１１３の流出側インク室１０５ｂでは、流出側インクポート１０８を流出側インク室１０５ｂのＹ軸方向における両端部に設けている。

このように、１つのヘッド内インク経路１１３におけるＹ軸とＹ軸とを含む平面上での流入側インク室１０５ａ内のインクの流れと流出側インク室１０５ｂ内のインクの流れとが互いに逆向きで、かつ隣り合う２つのヘッド内インク経路１１３におけるＸ軸とＹ軸とを含む平面上での流出側インク室１０５ｂ内のインクの流れが互いに逆向きになる構成であれば、流入側インクポート１０７、流出側インクポート１０８の位置は限定されず、レイアウトに自由度を持たせることができる。

図１０は、第３の実施形態の第１の変形例のインクヘッド１００内のヘッド内インク経路１１３中のインクの流れを示す図である。
本変形例では、図４に示す第１の実施形態の第１の変形例と同様に、１つのインクヘッド１００内に複数のヘッド内インク経路１１３を、記録媒体５０の記録面と平行な面上において記録媒体５０の搬送方向（Ｘ軸方向）に並ぶ２列の列上に配列している。このような構成により、１つのインクヘッド１００のみでより多くの色のインクによる画像記録を行うことができる。

以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、各ヘッド内インク経路において、インク吐出により暖められたインクが、インクノズルよりもインクの流れの上流側である流入側インク室に戻らないため、暖められたインクが発熱部に供給されるのを防ぐとともに、複数設けられたヘッド内インク経路において、インク吐出による発熱を受け暖められたインクが流れる流出側インク室がインクヘッドの外側に位置されていることにより、流出側インク室内のインクの熱をインクヘッドの外部に効率的に放熱することができる。つまり、安価な構成で均一に効率よくインクヘッド内の発熱部を冷却することができる。

以上、本発明の各実施形態及び変形例について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、さまざまな改良及び変更が可能である。

１…インクジェットプリンタ、２…画像記録部、３…第１のタンク、４…第２のタンク、５…インク循環経路、６…第１のインク経路、７…第２のインク経路、８…第３のインク経路、９…大気開放弁、１０…大気開放経路、１１…大気開放弁、１２…大気開放経路、１３…オーバーフロー経路、１４…廃液経路、１５…廃液ボトル、１６…大気開放経路、１７…大気開放経路、１８…空気フィルタ、１９…大気開放経路、２０…インクボトル、２１…インク補給弁、２２…インク補給経路、２３、２４…アクチュエータ、２５、２６…液面センサ、２７…センサ、２８…フィルタ、２９…ポンプ、３０…インク熱交換器、３１…熱交換流路、３２…ペルチェ素子、３３…ファン、５０…記録媒体、１００…インクヘッド、１０１…ノズルプレート、１０１ａ…ノズルプレート面、１０１ｂ…ノズル孔、１０２…枠、１０３…ベース、１０４…圧電素子、１０４ａ…チャンネル、１０５ａ…流入側インク室、１０５ｂ…流出側インク室、１０６…天板、１０７…流入側インクポート、１０８…流出側インクポート、１０９…流路壁、１１０…中央壁、１１１…フィン、１１２…外壁、１１３…ヘッド内インク経路。

Claims (8)

1. インクを流入する複数のインク流入口と、
   インクを流出する複数のインク流出口と、
   搬送される記録媒体の記録面にインクを吐出する複数のノズルと、
   前記複数のノズルからインクを吐出するために前記ノズル近傍に設けられた複数のアクチュエータと、
   外壁と、
   を有し、前記記録媒体の記録面にインクを吐出して画像を記録するインクヘッドであって、
   少なくとも１つの前記インク流入口に連通する上流側インク室と、
   少なくとも１つの前記インク流出口に連通する下流側インク室と、
   少なくとも１つの前記ノズル及び少なくとも１つの前記アクチュエータが設けられ、前記上流側インク室と前記下流側インク室とに連通する複数のチャンネルと、
   を具備する複数のヘッド内インク経路を有し、
   前記複数のヘッド内インク経路は、隣り合う第１のヘッド内インク経路及び第２のヘッド内インク経路を少なくとも有し、
   前記外壁と、前記第１のヘッド内インク経路と、前記第２のヘッド内インク経路とは、少なくとも一部が、外壁、第１のヘッド内インク経路の下流側インク室、第１のヘッド内インク経路の上流側インク室、第２のヘッド内インク経路の上流側インク室、第２のヘッド内インク経路の下流側インク室、外壁、の順に並設されているとともに、
   前記並設されている部分において、前記第１のヘッド内インク経路と前記第２のヘッド内インク経路の各々の前記上流側インク室と前記下流側インク室とは、流路壁によって仕切られており、前記流路壁の少なくとも一部が、前記並設されている部分を構成している前記外壁よりも熱伝導率の低い部材で構成されていることを特徴とするインクヘッド。
2. 前記並設されている部分の並ぶ方向は、前記記録媒体の搬送方向であることを特徴とする、請求項１に記載のインクヘッド。
3. 前記記録媒体の記録面と平行な面上で前記記録媒体の搬送方向に並ぶ２列の列上に、前記複数のヘッド内インク経路が配列されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のインクヘッド。
4. 前記並設されている部分において、前記第１のヘッド内インク経路の前記上流側インク室と前記第２のヘッド内インク経路の前記上流側インク室とは、中央壁によって仕切られており、前記中央壁の少なくとも一部が、前記流路壁を構成している前記熱伝導率の低い部材よりも熱伝導率の高い部材で構成されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１に記載のインクヘッド。
5. 前記並設されている部分における、前記第１のヘッド内インク経路及び前記第２のヘッド内インク経路の各々の前記上流側インク室と前記下流側インク室とのインクの流れる方向は、前記記録媒体の記録面と平行な面上におけるインクの流れる方向が互いに逆向きになるように、前記第１のヘッド内インク経路及び前記第２の前記ヘッド内インク経路の各々の前記インク流入口及び前記インク流出口が配置されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１に記載のインクヘッド。
6. 前記並設されている部分における、前記第１のヘッド内インク経路の前記下流側インク室と前記第２のヘッド内インク経路の前記下流側インク室とのインクの流れる方向は、前記記録媒体の記録面と平行な面上におけるインクの流れる方向が互いに逆向きになるように、前記第１のヘッド内インク経路及び前記第２のヘッド内インク経路の前記インク流出口が配置されていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１に記載のインクヘッド。
7. 前記並設されている部分における、前記第１のヘッド内インク経路の前記上流側インク室と前記第２のヘッド内インク経路の前記上流側インク室とのインクの流れる方向は、前記記録媒体の記録面と平行な面上におけるインクの流れる方向が互いに逆向きになるように、前記第１のヘッド内インク経路及び前記第２のヘッド内インク経路の前記インク流入口が配置されていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１に記載のインクヘッド。
8. 請求項１乃至７のいずれか１に記載のインクヘッドを有する記録部と、
   前記インクヘッドの前記インク流入口及び前記インク流出口に接続され、前記インクヘッドの前記ノズルより吐出されなかったインクを、前記インクヘッドの前記インク流出口より受け前記インク流入口に送るインク帰還路と、
   前記記録媒体を前記インクヘッドの前記ノズルの直下で搬送する搬送機構と、
   を具備することを特徴とする、インクジェットプリンタ。

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