JP2018103395A - 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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Abstract
【課題】複数のチャネルごとのインク温度が均一化され、良好な画像記録を行うことができるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置の提供。【解決手段】隔壁12により形成された複数のチャネル13を有し、チャネル13が配列されたチャネル列を2列以上有するヘッドチップ1と、チャネル13にインクが供給される側の反対側に位置し、チャネル13に連通しチャネル13内のインクを外方に吐出する複数のノズル11aが形成されたノズルプレート11と、チャネル13にインクが供給される側に配置され、ヘッドチップ1に給電するための配線が形成される配線基板2と、少なくとも1つの熱伝導部材15とを備え、熱伝導部材15はチャネル列間に配置され、配線基板2及びノズルプレート11の少なくとも一方と、熱伝導部材15は、チャネル列の全長に亘ってヘッドチップ1に接合されており、隔壁12よりも熱伝導率が高い。【選択図】図3
Description
本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関し、詳しくは、複数のチャネルごとのインク温度が均一化され、良好な画像記録を行うことができるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
従来、インクジェットヘッドの複数のノズルからインクの液滴を吐出して、記録媒体上に画像形成を行うインクジェット記録装置(インクジェットプリンタ)が提案されている。インクジェットヘッドにおいては、ノズルが連通した複数のチャネル(圧力室)からなるチャネル列を複数列並列させ、これらチャネル列におけるチャネルの配列方向に直交する方向に走査することにより、画素密度を向上させている。
インクジェットヘッドにおいては、チャネル内に圧力を加えるアクチュエータ(圧電素子)の自己発熱や、アクチュエータを駆動する駆動IC(Integrated Circuit)の発熱などにより、チャネル内のインクが加熱される。インク温度が上昇すると、インクの粘度が低下して吐出速度が速くなり、着弾位置が狙った位置からずれて画質を大幅に低下させる原因となる。
そこで、本件出願人は、アクチュエータのカバープレートや、カバー基板を、熱伝導率の高いAlN−BN(窒化アルミニウム−窒化ボロン)やAlN(窒化アルミニウム)により形成することを提案している(特許文献1、2、3)。このインクジェットヘッドにおいては、カバープレートやカバー基板の熱伝導性が高いことにより、アクチュエータの発熱が良好に外部に放熱される。
また、チャネルの両側をなす非圧電性材料基板をAlN(窒化アルミニウム)により形成することを提案している(特許文献4)。このインクジェットヘッドにおいても、非圧電性材料基板の熱伝導性が高いことにより、アクチュエータの発熱が良好に外部に放熱される。
インクジェットヘッドにおいては、アクチュエータの自己発熱や駆動ICの発熱に加えて、ヘッド内のインクの流れなどにより、チャネルごとの温度が不均一になることがある。チャネルごとの温度が不均一になると、チャネルごとのインク粘度が不均一になるので、ノズルから吐出される液滴量、液滴速度が不均一となり、記録画像の画質が劣化してしまう。
なお、高粘度のインクを用いるインクジェットヘッドにおいては、インクヒータによりインクを加熱し、インク粘度を吐出に適した粘度に調整することがある。このようにインクを加熱するインクヒータを備えた場合においても、アクチュエータ(圧電素子)の自己発熱等により、チャネルごとの温度が不均一になることは解消されない虞がある。
そこで、本発明は、複数のチャネルごとのインク温度が均一化され、良好な画像記録を行うことができるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することを課題とする。
本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
1.
隔壁により形成された複数のチャネルを有し、該チャネルが配列されたチャネル列を2列以上有するヘッドチップと、
前記ヘッドチップの前記チャネルにインクが供給される側の反対側に位置し、前記チャネルに連通し該チャネル内のインクを外方に吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートと、
前記ヘッドチップの前記チャネルにインクが供給される側に配置され、該ヘッドチップに給電するための配線が形成される配線基板と、
少なくとも1つの熱伝導部材とを備え、
前記熱伝導部材は、前記チャネル列間に配置され、
前記配線基板及び前記ノズルプレートの少なくとも一方と、前記熱伝導部材は、前記チャネル列の全長に亘って前記ヘッドチップに接合されており、前記隔壁よりも熱伝導率が高いことを特徴とするインクジェットヘッド。
2.
前記チャネルは、電圧の印加によって変位する圧電材料からなる隔壁により形成され、該隔壁の変位により体積変化を生ずることを特徴とする前記1記載のインクジェットヘッド。
3.
前記ヘッドチップは、櫛歯状に形成された前記隔壁を有する複数のアクチュエータ部材から構成されており、
前記チャネルは、前記櫛歯状に形成された隔壁の先端面と前記熱伝導部材の側面とが接合され、又は、一のアクチュエータ部材の前記櫛歯状に形成された隔壁の先端面と他のアクチュエータ部材の平坦な側面とが接合されて形成されていることを特徴とする前記2記載のインクジェットヘッド。
4.
前記ヘッドチップは、前記チャネル列を3列以上有し、
前記アクチュエータ部材は、櫛歯状の隔壁が形成された側を、前記熱伝導部材の側に向けていることを特徴とする前記3記載のインクジェットヘッド。
5.
前記熱伝導部材を複数備えていることを特徴とする前記1〜4の何れかに記載のインクジェットヘッド。
6.
前記チャネルに供給されるインクを貯留し、前記チャネルへインクを供給する共通インク室と、
前記共通インク室内のインクを加熱するインクヒータとを備えていることを特徴とする前記1〜5の何れかに記載のインクジェットヘッド。
7.
前記ヘッドチップの周囲を覆う筐体を備え、
前記筐体は、前記ヘッドチップの隔壁よりも熱伝導率が高いことを特徴とする前記1〜6の何れかに記載のインクジェットヘッド。
8.
前記1〜7の何れかに記載の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。
9.
前記7記載のインクジェットヘッドと、
前記筐体を支持するヘッド支持部材とを備え、
前記ヘッド支持部材は、前記ヘッドチップの隔壁よりも熱伝導率が高いことを特徴とするインクジェット記録装置。
隔壁により形成された複数のチャネルを有し、該チャネルが配列されたチャネル列を2列以上有するヘッドチップと、
前記ヘッドチップの前記チャネルにインクが供給される側の反対側に位置し、前記チャネルに連通し該チャネル内のインクを外方に吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートと、
前記ヘッドチップの前記チャネルにインクが供給される側に配置され、該ヘッドチップに給電するための配線が形成される配線基板と、
少なくとも1つの熱伝導部材とを備え、
前記熱伝導部材は、前記チャネル列間に配置され、
前記配線基板及び前記ノズルプレートの少なくとも一方と、前記熱伝導部材は、前記チャネル列の全長に亘って前記ヘッドチップに接合されており、前記隔壁よりも熱伝導率が高いことを特徴とするインクジェットヘッド。
2.
前記チャネルは、電圧の印加によって変位する圧電材料からなる隔壁により形成され、該隔壁の変位により体積変化を生ずることを特徴とする前記1記載のインクジェットヘッド。
3.
前記ヘッドチップは、櫛歯状に形成された前記隔壁を有する複数のアクチュエータ部材から構成されており、
前記チャネルは、前記櫛歯状に形成された隔壁の先端面と前記熱伝導部材の側面とが接合され、又は、一のアクチュエータ部材の前記櫛歯状に形成された隔壁の先端面と他のアクチュエータ部材の平坦な側面とが接合されて形成されていることを特徴とする前記2記載のインクジェットヘッド。
4.
前記ヘッドチップは、前記チャネル列を3列以上有し、
前記アクチュエータ部材は、櫛歯状の隔壁が形成された側を、前記熱伝導部材の側に向けていることを特徴とする前記3記載のインクジェットヘッド。
5.
前記熱伝導部材を複数備えていることを特徴とする前記1〜4の何れかに記載のインクジェットヘッド。
6.
前記チャネルに供給されるインクを貯留し、前記チャネルへインクを供給する共通インク室と、
前記共通インク室内のインクを加熱するインクヒータとを備えていることを特徴とする前記1〜5の何れかに記載のインクジェットヘッド。
7.
前記ヘッドチップの周囲を覆う筐体を備え、
前記筐体は、前記ヘッドチップの隔壁よりも熱伝導率が高いことを特徴とする前記1〜6の何れかに記載のインクジェットヘッド。
8.
前記1〜7の何れかに記載の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。
9.
前記7記載のインクジェットヘッドと、
前記筐体を支持するヘッド支持部材とを備え、
前記ヘッド支持部材は、前記ヘッドチップの隔壁よりも熱伝導率が高いことを特徴とするインクジェット記録装置。
本発明によれば、複数のチャネルごとのインク温度が均一化され、良好な画像記録を行うことができるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
〔インクジェットヘッドの構成〕
図1は、本発明に係るインクジェットヘッド100を示す斜視図(a)及び底面図(b)である。
図2は、インクジェットヘッド100を示す分解斜視図である。図2においては、カバー部材9の図示を省略している。
図3は、図2に示すヘッドチップ及び配線基板を模式的に示す分解斜視図である。図3においては、ヘッドチップ1が2個のアクチュエータ部材1a、1aからなり、ノズル列の数(列数)が2列である場合を示している。
図1は、本発明に係るインクジェットヘッド100を示す斜視図(a)及び底面図(b)である。
図2は、インクジェットヘッド100を示す分解斜視図である。図2においては、カバー部材9の図示を省略している。
図3は、図2に示すヘッドチップ及び配線基板を模式的に示す分解斜視図である。図3においては、ヘッドチップ1が2個のアクチュエータ部材1a、1aからなり、ノズル列の数(列数)が2列である場合を示している。
本明細書において、インクジェットヘッド100のノズル11a(図3参照)からのインク吐出方向を「下方」とし、複数のノズル11aの並び方向を「ノズル列方向」又は「チャネル列方向」といい、「ノズル列方向」に直交する水平方向を「側方」という。「上方」及び「下方」は、「鉛直方向上側」及び「鉛直方向下側」を意味する。ただし、本発明のインクジェットヘッド100の使用状態は、インク吐出面を鉛直方向下側に向ける状態に限定されず、傾けて使用してもよい。
本実施形態のインクジェットヘッド100は、後述するインクジェット記録装置(インクジェットプリンタ)に搭載されるものである。インクジェットヘッド100は、図2及び図3に示すように、ノズル11aが連通した複数のチャネル13を有するヘッドチップ1を有している。ヘッドチップ1のチャネル13には、マニホールド5から、インクが導入される。マニホールド5は、筐体6の内側に収納されている。この筐体6は、ヘッドチップ1の周囲を覆っている。マニホールド5内には、インクを貯留し、チャネル13へインクを供給する共通インク室が形成されている。筐体6は、底面が開口されており、キャップ受板7が取り付けられることにより底面開口を塞がれている。筐体6には、図1に示すように、カバー部材9が取り付けられている。
マニホールド5は、図2に示すように、合成樹脂材料等によって、下面部に開口部51aを有する横長の箱型に形成されている。このマニホールド5は、開口部51aを、下面部に接着された配線基板2によって塞がれている。マニホールド5の内部空間は、インクジェット記録装置においてインクタンクから供給されるインクが貯留される共通インク室51となっている。
マニホールド5には、インク供給管5a及びインク回収管5bが設けられている。インク供給管5a及びインク回収管5bには、それぞれ接続部7a、7bが取り付けられる。
また、インクジェットヘッド100は、ヘッドチップ1に給電するための配線パターンが形成された配線基板2を有している。配線基板2は、ヘッドチップ1のマニホールド5(共通インク室)側に配置されている。配線基板2は、例えばガラス基板である。配線基板2には、フレキシブル基板3を介して駆動回路基板4が接続されている。
〔ヘッドチップ及び配線基板〕
先ず、ヘッドチップ1及び配線基板2について、図3、図4及び図5を参照して説明する。
先ず、ヘッドチップ1及び配線基板2について、図3、図4及び図5を参照して説明する。
図4は、図2に示すヘッドチップを模式的に示す平面図である。
図5は、図1に示すインクジェットヘッドに備わるヘッドチップ、配線基板、フレキシブル基板及び駆動回路基板を示す斜視図(a)及びヘッドチップを(a)と異なる方向から視た斜視図(b)である。
図5は、図1に示すインクジェットヘッドに備わるヘッドチップ、配線基板、フレキシブル基板及び駆動回路基板を示す斜視図(a)及びヘッドチップを(a)と異なる方向から視た斜視図(b)である。
ヘッドチップ1は、図3、図4及び図5(a)、(b)に示すように、チャネル列方向に長尺な略四角柱状の部材であり、このヘッドチップ1の下面には、インクの吐出口となる複数のノズル11aが開設されたノズルプレート11が配設されている。ノズル11aは、チャネル13を外部(下方)に連通させる透孔である。ノズル11aは、チャネル13内から外部(下方)に吐出されるインクの流路となる。
ノズルプレート11は、シリコン材料、ポリイミド樹脂材料又はその他の有機物材料、ステンレス、ニッケル又はその他の金属材料により形成することが好ましい。価格の点(安価であること)では、ステンレス、ポリイミド樹脂材料が優れており、加工の容易性では、ステンレス、ポリイミド樹脂材料が優れており、加工精度では、シリコン材料が優れており、化学的安定性では、ポリイミド樹脂材料が優れている。
ヘッドチップ1は、電圧の印加によって変位する圧電材料からなる複数のアクチュエータ部材1aから構成されている。アクチュエータ部材1aには、複数の隔壁12により形成された複数のチャネル(圧力室)13及び複数のダミーチャネル(擬似圧力室)14が形成されている。隔壁12は、上下及び側方に開放された櫛歯状に形成されている。これら隔壁12同士の間がチャネル13又はダミーチャネル14となる。チャネル13及びダミーチャネル14は、互いに平行とされ、一方向(チャネル列方向)に配列されてチャネル列を構成している。なお、アクチュエータ部材1aは、圧電材料からなる複数の隔壁12のみからなるものとし、これら隔壁12が平板状の支持部材に並べて接合されたものとしてもよい(図14参照)。
図3及び図4に示すように、アクチュエータ部材1aの側面に沿って、平板状の熱伝導部材15が配置されている。熱伝導部材15は、櫛歯状に形成された隔壁12の先端面に突き合わされており、チャネル13及びダミーチャネル14を、ヘッドチップ1の上面部から下面部に至る透孔としている。熱伝導部材15は、熱伝導率の高い材料、例えば、窒化アルミニウム(AlN)や炭化硅素(SiC)などの材料により形成されている。
ただし、チャネル13及びダミーチャネル14は、櫛歯状の隔壁12及び熱伝導部材15により形成されるものではなく、アクチュエータ部材1aに透孔として形成されたものでもよい。
本実施形態においては、熱伝導部材15は、2個のアクチュエータ部材1a、1aに挟まれて、すなわち、2列のチャネル列間に配置され、チャネル13及びダミーチャネル14を構成している。2個のアクチュエータ部材1a、1aの隔壁12のなす櫛歯形状は、互いに対向する中央側に向けて開放されており、この中央側に熱伝導部材15が配置されている。
なお、ヘッドチップ1を構成する複数のアクチュエータ部材1aは、個々に分離されたものではなく、一体的に連設されたものとしてもよい。この場合には、2列のチャネル列間に、熱伝導部材15が配置されるための空隙部を設け、熱伝導部材15をこの空隙部内に配置する。後述する他の実施形態においても同様である。
チャネル13は、略矩形状の開口横断面を有し、上下方向を長手方向として形成されている。チャネル13は、入口(上端)から出口(下端)に亘る長手方向(上下方向)で大きさ及び形状がほぼ変わらないストレートタイプである。各チャネル列の各チャネル13及び各ダミーチャネル14は、隔壁12を櫛歯状に形成する場合には、それぞれ圧電素子基板の表面からダイシングブレードによって所定深さとなるストレート状の溝を研削加工し、その上面を配線基板2によって覆うことによって形成されている。このため、上面に開口している各チャネル13及びダミーチャネル14の開口部は四角形状となっている。
配線基板2には、ヘッドチップ1のチャネル13に対応する位置のみに、該配線基板2の背面側に接合されるマニホールド5内に貯留されたインクを各チャネル13に供給するための開口部22がそれぞれ個別に開設されている。チャネル13は、チャネル13に対応して配線基板2に開設された開口部22を介して、上端がマニホールド5内(共通インク室)に連通している。チャネル13は、開口部22を介して、上端よりマニホールド5内からインクが供給されて充填される。チャネル13の下端は、ノズル11aを介して外方(下方)に連通している。開口部22はチャネル13の開口部110と同様に四角形状であり、ヘッドチップ1と対向する表面側は、該開口部110と同程度の開口面積を有している。一方、配線基板2におけるダミーチャネル14に対応する部位には開口部が形成されていない。ダミーチャネル14は、上面1b側の開口部を配線基板2により閉蓋され、下端をノズルプレート11により閉蓋されて、密閉された空気室となっている。
図6は、図2に示すヘッドチップ及び配線基板を概念的に示す分解斜視図である。
図6に示すように、ヘッドチップ1には、配線基板2が接着されている。配線基板2は、ヘッドチップ1の上面の面積よりも大きな面積を有しており、ヘッドチップ1の上面に接着された状態で、チャネル列方向と直交する方向に配置される両端部が該ヘッドチップ1よりもはみ出して、側方(図6中の上下方向)に大きく張り出すようになっている。
配線基板2の材質は、例えばガラス、セラミックス、シリコン、プラスチック等の適宜の材料を用いることができるが、熱伝導率が高いシリコン製とすることが好ましい。配線基板2は、開口部22をブラスト加工することによって高精度に形成することができる。
図7は、図2に示すヘッドチップ及び配線基板を示す断面図である。
図7に示すように、各チャネル13及び各ダミーチャネル14の内部に臨む隔壁12の表面には、該隔壁12をせん断変形させるための電圧印加用の駆動電極16が、スパッタ、蒸着又は無電解めっき等によって密着形成されている。そして、ヘッドチップ1の上面1bには、各チャネル13及びダミーチャネル14の開口部110を介して駆動電極16と導通する接続電極17が、スパッタ、蒸着又は無電解めっき等によって、各チャネル13及びダミーチャネル14毎に個別に形成されている。また、ヘッドチップ1には、必要に応じて絶縁被膜(ポリパラキシレン等)が形成されている。
接続電極17のパターンはチャネル13とダミーチャネル14とで異なっている。本実施形態では、チャネル13の接続電極17は、チャネル13の開口部110の一辺から引き出されるように形成されているのに対し、ダミーチャネル14の接続電極17は、ダミーチャネル14の開口部110の周囲を取り囲むように形成されている。各接続電極17は、ヘッドチップ1の上面1bに対して同時に形成されており、同一の厚みを有するものとなっている。
配線基板2のヘッドチップ1との接合面となる表面には、ヘッドチップ1の上面に配列されている各接続電極17に1対1に対応するように、配線電極18がスパッタ、蒸着又は無電解めっき等によって形成されている。各配線電極18の一端は、ヘッドチップ1と配線基板2とが接着された状態で、それぞれ対応するチャネル13及びダミーチャネル14の開口部110の近傍に達していると共に、他端は、図6に示すように、ヘッドチップ1の側方へ張り出した配線基板2の各端部に向けてそれぞれ延びている。なお、配線基板2には、必要に応じてショート防止の絶縁被膜(SiO2等)が形成されている。
配線電極18の他端はチャネル列毎に両端部に振り分けられている。すなわち、一方のチャネル列に対応する配線電極18の他端は図6中上側の側縁部に向けて延びており、他方のチャネル列に対応する配線電極18の他端は図6中下側の側縁部に向けて延びている。
配線基板2の各側縁部には、それぞれフレキシブル基板3、3の配線パターンが接合され、駆動回路基板との間を電気的に接続している。これにより、駆動回路基板からの駆動信号(駆動電圧)が、フレキシブル基板3、3、配線基板2の配線電極18、ヘッドチップ1の接続電極を介して、各チャネル13及びダミーチャネル14内の駆動電極に印加され、隔壁12がせん断変形するようになっている。
図7に示すように、ヘッドチップ1と配線基板2とは、接着剤19を介して接合されている。接着剤塗布後にヘッドチップ1と配線基板2とを位置決めして貼り合せることによって、ヘッドチップ1の各接続電極17と配線基板2の各配線電極18とが1対1に対応して電気的に接続される。このとき使用される接着剤19は導電性接着剤であり、接着剤中には導電性粒子が分散されている。
なお、駆動電極16の表面にパリレン膜等の保護膜を被覆形成する場合は、このようにヘッドチップ1と配線基板2とを接合した後、ノズルプレートを接合する前に施工することができる。保護膜を形成する必要がない場合は、ノズルプレートを接合後のヘッドチップ1に、配線基板2を接合するようにしてもよい。
ダミーチャネル14の接続電極17は、開口部110を取り囲むように形成されているのに対し、配線電極18は、この接続電極17の一部と重なり合うだけであるため、接続電極17の周囲の大部分は配線電極18と重なり合っておらず、配線基板2の表面に対面している。
ヘッドチップ1と配線基板2とを接合した状態では、両者間に僅かに間隙が形成されている。この間隙は、ヘッドチップ1の上面1bに形成されている接続電極17と、配線基板2に形成されている配線電極18の一端とが重なり合うことによって、ヘッドチップ1の上面1bと配線基板2の表面との間に形成されるものである。このため、間隙の寸法は、接続電極17の厚みと配線電極18の厚みとを足し合わせた寸法に相当する。
接着剤19はこの間隙に十分な量で存在している。ヘッドチップ1と配線基板2とが貼り合された後で加圧前の接着剤19は、この間隙内を毛細管力によって流動し、その一部が配線基板2の表面を伝ってダミーチャネル14の開口部110に至り、該ダミーチャネル14内にも流れ込む。その結果、ダミーチャネル14の開口部110には、接着剤19による接着剤フィレットが形成されている。このダミーチャネル14の開口部110の周縁に形成される接着剤フィレットは、ダミーチャネル14の開口部110を閉塞してしまうことなく、その開口部110の四隅にそれぞれ独立して存在している。
接着剤19には導電性粒子が含有されている。導電性粒子としては、AuやNi等の金属粒子そのものの他、合成樹脂粒子の表面にAuやNi等の金属膜をメッキしたもの等があり、本発明ではいずれを用いることもできる。なお、粒子径は平均粒子径であり、等体積球相当径によって規定される。
チャネル13の両壁部をなす隔壁12がせん断変形することにより、チャネル13の容積変動(膨張又は収縮)が生じる。チャネル13の容積変動(膨張又は収縮)により、チャネル13内のインクに圧力が付与され、このインクがノズル11aを介して吐出される。このヘッドチップ1において、インクの吐出量を調整する場合には、チャネル13の上下方向の長さ(高さ)を調整することにより行う。
なお、ノズルプレート11をシリコン材料により形成する場合において、シリコン材料は硬質材料であるが、チャネル13の付近を薄く作成すれば、隔壁12の駆動による隣接するチャネル13へのクロストークを防止することができる。
隔壁12,12は、一つのチャネル13あたり2枚(一対)が設けられており、チャネル13それぞれの両壁部をなしている。一のチャネル13の壁部を構成する隔壁12と、隣接するチャネル13の壁部を構成する隔壁12との間には空隙があり、この空隙がダミーチャネル14である。したがって、チャネル13は、独立して駆動(膨張又は収縮)することができる。
ダミーチャネル14は、少なくともチャネル13を挟んで両隣に位置し、隣接するチャネル13の容積変動に伴って容積変動を生ずる。本実施形態においては、チャネル13とダミーチャネル14とが1つずつ交互に配列されることにより、ダミーチャネル14がチャネル13を挟んで両隣に位置する状態になっている。
なお、このインクジェットヘッド100は、ダミーチャネル14を設けずに、隣接するチャネル13,13が1枚の隔壁12を共用するように構成してもよい。この場合には、チャネル13が独立して駆動(膨張又は収縮)することはできないので、いわゆる3サイクル駆動を行う。
このインクジェットヘッド100のヘッドチップ1は、2列以上のチャネル列を有している。チャネル列の数は、2列に限定されず、3列以上としてもよい。チャネル列の数を増やすことにより、インクチャネル13間のピッチを狭めることなく、記録媒体上に形成するドット間のピッチを狭めることができる。
ヘッドチップ1の上面1bに配設された配線基板2は、図2、図3及び図5に示すように、チャネル列方向に長尺な略矩形板状に形成されている。配線基板2のチャネル列方向及び側方方向の幅は、ヘッドチップ1に対してそれぞれ大きく形成されている。配線基板2は、複数の開口部22を有し、これら開口部22を介してチャネル13の上端をマニホールド5内(共通インク室)に連通させている。開口部22は、チャネル13に対応して、チャネル列方向に配列されて形成されている。配線基板2の外縁部には、マニホールド5の下端部が接着により取り付け固定されている。
なお、ダミーチャネル14を設けない場合には、配線基板2の開口部22は、全てのチャネル13をマニホールド5側に臨ませるように形成された1個の開口部としてよい。
配線基板2の両側縁部には、駆動回路基板4、4に接続された2枚のフレキシブル基板3、3が接続されている。フレキシブル基板3は、駆動回路基板4と電気的に接続される複数の配線を有し、この配線と配線基板2の配線パターンとがそれぞれ電気的に接続されている。これにより、駆動回路基板4からの信号が、フレキシブル基板3を介してヘッドチップ1のチャネル13内の駆動電極16に印加される。
このインクジェットヘッド100においては、熱伝導部材15と、配線基板2及びノズルプレート11の少なくとも一方は、チャネル列の全長に亘ってヘッドチップ1に接着剤等を介して接合されている。
そして、これら配線基板2(絶縁被膜及び配線パターンを含まない基板材料)及びノズルプレート11の少なくとも一方と、熱伝導部材15は、ヘッドチップ1の隔壁12(駆動電極16及び絶縁被膜を含まない)よりも熱伝導率が高い。熱伝導部材15、配線基板2及びノズルプレート11の全てがヘッドチップ1の隔壁12よりも熱伝導率が高いことがより好ましい。なお、本明細書において、「熱伝導率が高い」とは、「熱伝導率が高い材料により形成されている」ことを意味する。
例えば、ヘッドチップ1の隔壁12を構成する圧電材料であるPZTの熱伝導率は、約1〔W/m・K〕(室温において。以下同じ。)である。これに対し、熱伝導部材15の材料として好ましい窒化アルミニウム(AlN)の熱伝導率は、約150〔W/m・K〕である。その他の材料として、炭化珪素(SiC)の熱伝導率は、約200〔W/m・K〕、アルミニウム(Al)の熱伝導率は、236〔W/m・K〕、シリコン(Si)の熱伝導率は、168〔W/m・K〕である。シリコン(Si)は、ノズルプレート11の材料としても好ましい。
この実施形態において配線基板2の基板材料として好ましいシリコン(Si)の熱伝導率は168〔W/m・K〕であり、窒化アルミニウム(AlN)の熱伝導率は約150〔W/m・K〕であるので、配線基板2の基板材料の熱伝導率は、ヘッドチップ1の隔壁12の熱伝導率よりも高い。配線基板2の基板材料は、炭化珪素(SiC)、アルミニウム(Al)等、その他の熱伝導率の高い材料を用いることも好ましい。
図8は、図2に示したヘッドチップにおける温度分布を示すグラフである。
図8に示すように、熱伝導部材15と、配線基板2及びノズルプレート11の少なくとも一方の熱伝導率(B)が、ヘッドチップ1の隔壁12の熱伝導率(A)よりも高い(B>A)ことにより、ヘッドチップ1のチャネル列方向についての温度分布が平坦化され、チャネル13ごとのインク温度が均一化される。
熱伝導部材15を用いず、また、配線基板2及びノズルプレート11の熱伝導率がヘッドチップ1の隔壁12の熱伝導率以下である場合(B≦A)には、ヘッドチップ1において発する熱は、ヘッドチップ1のチャネル列方向中央部分に滞留し、中央部分が端部分より高温となる。これは、ヘッドチップ1の熱は、チャネル列方向の両端部分においてはヘッドチップ1に接合されているヘッド支持部材(キャリッジ)等に伝導して外部に逃げるが、中央部分においては直接の逃げ場がなく、ヘッドチップ1内を両端まで伝導してヘッド支持部材等に伝導するしか放熱の経路がないからである。あるいは、ヘッドチップ1の両端側から駆動回路等の熱が回り込んだ場合や、ヘッドチップ1の取付け部分からの熱の流入がある場合には、端部分が中央部分より高温となる。
これに対し、ヘッドチップ1の隔壁12よりも熱伝導率が高い熱伝導部材15と、配線基板2及びノズルプレート11の少なくとも一方をヘッドチップ1に接合させた場合には、ヘッドチップ1の隔壁12の熱は、チャネル列方向の全長に亘って熱伝導部材15と配線基板2及びノズルプレート11の少なくとも一方に伝導して、外部に逃げる。熱伝導部材15と配線基板2及びノズルプレート11の少なくとも一方は、熱伝導率が高く、温度分布が生じ難いため、これらに接しているヘッドチップ1内の温度分布も平坦化され、チャネル13ごとのインク温度が均一化される。
熱伝導部材15及びノズルプレート11をヘッドチップ1に接合させた場合には、ノズルプレート11は、チャネル13の一部をなし、チャネル13内のインクに接触するので、ノズルプレート11の熱伝導率を高くすることにより、チャネル13ごとのインク温度の均一化を良好に達成することができる。
また、熱伝導部材15及び配線基板2をヘッドチップ1に接合させた場合には、配線基板2の熱伝導率を高くすることにより、この配線基板2上の配線抵抗に起因する発熱による温度分布をも平坦化できるという効果がある。
また、本実施形態においては、アクチュエータ部材1aの隔壁12が側方に開放された櫛歯状に形成され、チャネル13は隔壁12の先端面及び熱伝導部材15の側面が接合されて形成されており、チャネル13内のインクと熱伝導部材15とが接触するので、ヘッドチップ1内の温度分布を確実に平坦化し、チャネル13ごとのインク温度を均一化することができる。
なお、このインクジェットヘッド100においては、熱伝導部材15、ノズルプレート11及び配線基板2の全てがヘッドチップ1に接合され、熱伝導率が高いことが望ましい。ただし、熱伝導部材15及びノズルプレート11の熱伝導率の高くし、ヘッドチップ1に接合させることにより、チャネル13ごとのインク温度の均一化が達成できる場合には、配線基板2をヘッドチップ1に接合させなくともよい。また、熱伝導部材15及び配線基板2の熱伝導率を高くし、ヘッドチップ1に接合させることにより、チャネル13ごとのインク温度の均一化が達成できる場合には、ノズルプレート11の熱伝導率を高くしなくともよい。
上述したように、このインクジェットヘッド100においては、チャネル13ごとのインク温度が均一化されることにより、良好な画像記録を行うことができる。
〔他の実施形態〕
図9は、本発明に係るインクジェットヘッドの他の実施形態におけるヘッドチップを模式的に示す平面図である。
図9は、本発明に係るインクジェットヘッドの他の実施形態におけるヘッドチップを模式的に示す平面図である。
本発明のインクジェットヘッド100のヘッドチップ1は、図9に示すように、3個以上のアクチュエータ部材1aから構成し、3列以上のチャネル列を有するものとしてもよい。図9に示す実施形態においては、ヘッドチップ1は、4個のアクチュエータ部材1a、1a、1a、1aから構成され、4列のチャネル列を有している。一側側の2個のアクチュエータ部材1a、1aは、アクチュエータ部材1a同士が接合され、これらの一方のアクチュエータ部材1aの櫛歯状に形成された隔壁12の先端面及び他のアクチュエータ部材1aの平坦な側面が接合されて、チャネル13及びダミーチャネル14を構成している。他側側の2個のアクチュエータ部材1a、1aも、アクチュエータ部材1a同士が接合され、これらの一方のアクチュエータ部材1aの櫛歯状に形成された隔壁12の先端面及び他のアクチュエータ部材1aの平坦な側面が接合されて、チャネル13及びダミーチャネル14を構成している。一側側の2個のアクチュエータ部材1a、1a及び他側側の2個のアクチュエータ部材1a、1aに挟まれて熱伝導部材15が配置されている。中央側の2個のアクチュエータ部材1a、1aの櫛歯状に形成された隔壁12の先端面及び熱伝導部材15の側面(両面)が接合されて、チャネル13及びダミーチャネル14が構成されている。この実施形態においても、熱伝導部材15は、2列のチャネル列間に配置されている。
このインクジェットヘッド100において、チャネル列を3列以上とした場合には、チャネル列ごとのインク温度を均一化することができる。つまり、チャネル列を3列以上とした場合には、熱伝導部材15を用いず、また、配線基板2及びノズルプレート11の熱伝導率がヘッドチップ1の隔壁12の熱伝導率以下である場合には、中央側のチャネル列に、ヘッドチップ1において発する熱が滞留し易いが、これを均一化することができる。チャネル列ごとのインク温度が均一化されることにより、チャネル13ごとのインク温度をも均一化することができる。
また、アクチュエータ部材1a、1a、1a、1aは、櫛歯状の隔壁12が形成された側を、熱伝導部材15の側に向けている。隔壁12が形成された側が熱伝導部材15側に向いていることにより、チャネル13内のインクと熱伝導部材15との距離が近くなるので、ヘッドチップ1内の温度分布を平坦化し、チャネル13ごとのインク温度を均一化することができる。
このインクジェットヘッド100においては、アクチュエータ部材1aの数に対して熱伝導部材15の枚数が少ないが、熱伝導部材15の熱伝導率を高くすることにより、ヘッドチップ1内の温度分布を平坦化することができる。また、熱伝導部材15の枚数が少ないことにより、ヘッドチップ1回りの装置構成を小型化することができる。
なお、このインクジェットヘッド100のヘッドチップ1は、5個以上のアクチュエータ部材1aから構成し、チャネル列を5列以上有するものとしてもよい。
図10は、本発明に係るインクジェットヘッドのさらに他の実施形態におけるヘッドチップを模式的に示す平面図である。
本発明のインクジェットヘッド100のヘッドチップ1には、図10に示すように、熱伝導部材15を複数設けてもよい。図10に示す実施形態においては、ヘッドチップ1は、4個のアクチュエータ部材1a、1a、1a、1aから構成され、3枚の熱伝導部材15、15、15が配置されている。一側側のアクチュエータ部材1aは、櫛歯状に形成された隔壁12の先端面が一側側の熱伝導部材15の側面に接合されて、チャネル13及びダミーチャネル14を構成している。他側側のアクチュエータ部材1aも、櫛歯状に形成された隔壁12の先端面が他側側の熱伝導部材15の側面に接合されて、チャネル13及びダミーチャネル14を構成している。一側側の熱伝導部材15及び他側側の熱伝導部材15に挟まれて、中央側の2個のアクチュエータ部材1a、1a及び中央側の熱伝導部材15が配置されている。中央側の熱伝導部材15は、中央側の2個のアクチュエータ部材1a、1aに挟まれて配置されている。中央側の2個のアクチュエータ部材1a、1aの櫛歯状に形成された隔壁12の先端面及び中央側の熱伝導部材15の側面(両面)が接合されて、チャネル13及びダミーチャネル14が構成されている。この実施形態においても、熱伝導部材15は、2列のチャネル列間に配置されている。
本実施形態においては、全てのアクチュエータ部材1aが熱伝導部材15に接合されているため、チャネル13ごとのインク温度を均一化することができる。また、本実施形態においても、アクチュエータ部材1a、1a、1a、1aは、櫛歯状の隔壁12が形成された側を、熱伝導部材15の側に向けている。隔壁12が形成された側が熱伝導部材15側に向いていることにより、チャネル13内のインクと熱伝導部材15とが接触するので、ヘッドチップ1内の温度分布を確実に平坦化し、チャネル13ごとのインク温度を均一化することができる。
このインクジェットヘッド100においては、熱伝導部材15の枚数が多いことにより、ヘッドチップ1内の温度分布を確実に平坦化することができる。
図11は、本発明に係るインクジェットヘッドのさらに他の実施形態におけるヘッドチップを模式的に示す平面図である。
本発明のインクジェットヘッド100は、図11に示すように、熱伝導部材15を複数備える場合において、熱伝導部材15を、ヘッドチップ1の外側の側面部に沿う位置に配置して構成してもよい。図11に示す実施形態においては、ヘッドチップ1は、2個のアクチュエータ部材1a、1aから構成され、3枚の熱伝導部材15、15、15が配置されている。一側側のアクチュエータ部材1aは、櫛歯状に形成された隔壁12の先端面が中央側の熱伝導部材15の一側面に接合されて、チャネル13及びダミーチャネル14を構成している。他側側のアクチュエータ部材1aも、櫛歯状に形成された隔壁12の先端面が中央側の熱伝導部材15の他側面に接合されて、チャネル13及びダミーチャネル14を構成している。一側側のアクチュエータ部材1aの平坦な側面部には、一側側の熱伝導部材15の側面が接合されている。他側側のアクチュエータ部材1aの平坦な側面部には、他側側の熱伝導部材15の側面が接合されている。この実施形態においては、熱伝導部材15の少なくとも1枚は、2列のチャネル列間に配置されている。
本実施形態においても、全てのアクチュエータ部材1aが熱伝導部材15に接合されているため、チャネル13ごとのインク温度を均一化することができる。また、本実施形態においても、アクチュエータ部材1a、1aは、櫛歯状の隔壁12が形成された側を、熱伝導部材15の側に向けている。隔壁12が形成された側が熱伝導部材15側に向いていることにより、チャネル13内のインクと熱伝導部材15とが接触するので、ヘッドチップ1内の温度分布を確実に平坦化し、チャネル13ごとのインク温度を均一化することができる。
このインクジェットヘッド100においては、熱伝導部材15の枚数が多いことにより、ヘッドチップ1内の温度分布を確実に平坦化することができる。
図12は、本発明に係るインクジェットヘッドのさらに他の実施形態におけるヘッドチップを模式的に示す平面図である。
本発明のインクジェットヘッド100のヘッドチップ1は、図12に示すように、4個のアクチュエータ部材1a、1a、1a、1aから構成し、3枚の熱伝導部材15、15、15を配置する場合において、熱伝導部材15、15、15を中央部及び両側部に配置してもよい。一側側の2個のアクチュエータ部材1a、1aは、アクチュエータ部材1a同士が接合され、これらの一方のアクチュエータ部材1aの櫛歯状に形成された隔壁12の先端面及び他のアクチュエータ部材1aの平坦な側面が接合されて、チャネル13及びダミーチャネル14を構成している。これらアクチュエータ部材1a、1の櫛歯状に形成された隔壁12は、一側方向に向いている。これらアクチュエータ部材1a、1aの一側側には、熱伝導部材15が配置され、一側側のアクチュエータ部材1aの櫛歯状に形成された隔壁12の先端面に接合されて、チャネル13及びダミーチャネル14が構成されている。他側側の2個のアクチュエータ部材1a、1も、アクチュエータ部材1a同士が接合され、これらの一方のアクチュエータ部材1aの櫛歯状に形成された隔壁12の先端面及び他のアクチュエータ部材1aの平坦な側面が接合されて、チャネル13及びダミーチャネル14を構成している。これらアクチュエータ部材1a、1aの櫛歯状に形成された隔壁12は、他側方向に向いている。これらアクチュエータ部材1a、1aの他側側には、熱伝導部材15が配置され、他側側のアクチュエータ部材1aの櫛歯状に形成された隔壁12の先端面に接合されて、チャネル13及びダミーチャネル14が構成されている。これら一側側の2個のアクチュエータ部材1a、1a及び他側側の2個のアクチュエータ部材1a、1aに挟まれて、中央部の熱伝導部材15が配置されている。この実施形態においても、熱伝導部材15の少なくとも1枚は、2列のチャネル列間に配置されている。
本実施形態においても、全てのアクチュエータ部材1aが熱伝導部材15に接合されているため、チャネル13ごとのインク温度を均一化することができる。また、本実施形態においても、アクチュエータ部材1a、1a、1a、1aは、櫛歯状の隔壁12が形成された側を、熱伝導部材15の側に向けている。隔壁12が形成された側が熱伝導部材15側に向いていることにより、チャネル13内のインクと熱伝導部材15との距離が近くなるので、ヘッドチップ1内の温度分布を平坦化し、チャネル13ごとのインク温度を均一化することができる。
このインクジェットヘッド100においては、熱伝導部材15の枚数が多いことにより、ヘッドチップ1内の温度分布を確実に平坦化することができる。
図13は、本発明に係るインクジェットヘッドのさらに他の実施形態におけるヘッドチップを模式的に示す平面図である。
本発明のインクジェットヘッド100のヘッドチップ1は、図13に示すように、3個のアクチュエータ部材1a、1a、1aから構成し、3枚の熱伝導部材15、15、15を配置してもよい。一側側の2個のアクチュエータ部材1a、1aは、それぞれの平坦な側面部同士を接合されている。これらの一方のアクチュエータ部材1aの櫛歯状に形成された隔壁12の先端面が、一側側の熱伝導部材15の側面が接合されて、チャネル13及びダミーチャネル14が構成されている。これらの他方のアクチュエータ部材1aの櫛歯状に形成された隔壁12の先端面が、中央の熱伝導部材15の一側面に接合されて、チャネル13及びダミーチャネル14が構成されている。中央の熱伝導部材15の他側面には、他側側のアクチュエータ部材1aの平坦な側面部が接合されている。この他側側のアクチュエータ部材1aの櫛歯状に形成された隔壁12の先端面が、他側側の熱伝導部材15の側面に接合されて、チャネル13及びダミーチャネル14が構成されている。この実施形態においても、熱伝導部材15の少なくとも1枚は、2列のチャネル列間に配置されている。
本実施形態においても、全てのアクチュエータ部材1aが熱伝導部材15に接合されているため、チャネル13ごとのインク温度を均一化することができる。また、本実施形態においても、アクチュエータ部材1a、1a、1aは、櫛歯状の隔壁12が形成された側を、熱伝導部材15の側に向けている。隔壁12が形成された側が熱伝導部材15側に向いていることにより、チャネル13内のインクと熱伝導部材15とが接触するので、ヘッドチップ1内の温度分布を確実に平坦化し、チャネル13ごとのインク温度を均一化することができる。
このインクジェットヘッド100においては、熱伝導部材15の枚数が多いことにより、ヘッドチップ1内の温度分布を確実に平坦化することができる。
また、本発明に係るインクジェットヘッド100は、共通インク室51内のインクを加熱する図示しないインクヒータを備えて構成してもよい。このインクヒータは、例えば通電されることにより発熱する発熱体であって、共通インク室51内のインクを所定の温度まで加熱する機能を有する。
このようなインクヒータにより加熱されたインクを使用する場合には、ヘッドチップ1内に温度分布が生じ易いが、本発明のインクジェットヘッド100においては、熱伝導部材15の少なくとも1つと、配線基板2及びノズルプレート11の少なくとも一方がヘッドチップ1の隔壁12よりも熱伝導率が高いことにより、ヘッドチップ1のチャネル列方向についての温度分布が平坦化され、チャネル13ごとのインク温度が均一化される。
さらに、本発明に係るインクジェットヘッド100においては、ヘッドチップ1の周囲を覆う筐体6を、ヘッドチップ1の隔壁12よりも熱伝導率を高くすることが好ましい。筐体6をなす材料としては、アルミニウムやステンレス等、熱伝導率が高く加工が容易な金属材料が好ましい。筐体6をこのような材料により形成することにより、ヘッドチップ1の隔壁12からの発熱を外部に良好に放熱し、ヘッドチップ1内の温度分布を平坦化することができる。
図14は、本発明に係るインクジェットヘッドのさらに他の実施形態におけるヘッドチップを模式的に示す平面図である。
本発明のインクジェットヘッド100のヘッドチップ1を構成するアクチュエータ部材1aは、図14に示すように、圧電材料からなる複数の隔壁12のみからなるものとし、これら隔壁12が平板状の熱伝導部材15に並べて接合されたものとしてもよい。この実施形態においては、隔壁12は、2枚が一対となって基端部が繋がったコ字状に形成されており、基端部が熱伝導部材15に接合されている。複数の隔壁12が並んで熱伝導部材15に接合されることにより、櫛歯形状を構成している。
一対の隔壁12,12は、チャネル13の両壁部をなしている。一のチャネル13の壁部を構成する隔壁12と、隣接するチャネル13の壁部を構成する隔壁12との間には空隙があり、この空隙がダミーチャネル14である。
このようなアクチュエータ部材1aは、前述した各実施形態においても用いることができる。
この実施形態においては、ヘッドチップ1は、2個のアクチュエータ部材1a、1aから構成され、3枚の熱伝導部材15、15、15が配置されている。一側側のアクチュエータ部材1aをなす複数の隔壁12は、一側側の熱伝導部材15の側面に接合されている。他側側のアクチュエータ部材1aをなす複数の隔壁12は、他側側の熱伝導部材15の側面に接合されている。一側側のアクチュエータ部材1aは、櫛歯形状をなす複数の隔壁12の先端面が中央側の熱伝導部材15の一側面に接合されて、チャネル13及びダミーチャネル14を構成している。他側側のアクチュエータ部材1aも、櫛歯形状をなす複数の隔壁12の先端面が中央側の熱伝導部材15の他側面に接合されて、チャネル13及びダミーチャネル14を構成している。この実施形態においても、熱伝導部材15の少なくとも1枚は、2列のチャネル列間に配置されている。
本実施形態においても、全てのアクチュエータ部材1aが熱伝導部材15に接合されているため、ヘッドチップ1内の温度分布を確実に平坦化し、チャネル13ごとのインク温度を均一化することができる。また、本実施形態においては、隔壁12の基端部が熱伝導部材15に接合されているので、チャネル13ごとのインク温度を均一化することができる。さらに、本実施形態においても、アクチュエータ部材1a、1aは、隔壁12が構成する櫛歯形状の先端側を、熱伝導部材15の側に向けている。隔壁12が構成する櫛歯形状の先端側が熱伝導部材15側に向いていることにより、チャネル13内のインクと熱伝導部材15とが接触するので、チャネル13ごとのインク温度を均一化することができる。
〔インクジェット記録装置の構成〕
図15は、本発明に係るインクジェット記録装置の構成を示す模式図である。
図15は、本発明に係るインクジェット記録装置の構成を示す模式図である。
本発明に係るインクジェット記録装置200は、図15に示すように、前述したインクジェットヘッド100と、駆動回路基板4を介してインクジェットヘッド100の駆動を制御する制御手段204とを備えて構成される。このインクジェット記録装置においては、ヘッドチップ1内の温度分布が平坦化されることにより、チャネル13ごとのインク温度が均一化され、良好な画像記録を行うことができる。
このインクジェット記録装置において、共通インク室51に連設されたインク供給管5aの上端側には、接続部7aが取付けられる。インク供給管5aは、共通インク室51内にインクを供給する流路となる。インク供給管5aは、配線基板2から遠い側(上側)において、共通インク室51に連通されている。
接続部7aは、インクジェット記録装置200側の接続部206aに着脱可能に接続される。インクジェット記録装置200側の接続部206aは、インク移送管202に連通している。これにより、インクジェットヘッド100は、インクジェット記録装置200からのインクの移送が可能となる。
また、共通インク室51に連設されたインク回収管5bの上端側には、接続部7bが取付けられる。インク回収管5bは、共通インク室51内からインクを回収する流路となる。インク回収管5bは、配線基板2から遠い側(上側)において、共通インク室51に連通されている。
接続部7bは、インクジェット記録装置200側の接続部206bに着脱可能に接続される。インクジェット記録装置200側の接続部206bは、インク返送管203に連通している。これにより、インクジェットヘッド100は、インクジェット記録装置200へのインクの返送が可能となる。
このようにして共通インク室51は、インク移送管202及びインク返送管203によって、インクを貯蔵するインクタンク201に連通される。インク移送管202の途中には、インクジェット記録装置200の制御部204によって駆動制御される移送ポンプ205が設けられている。この移送ポンプ205が駆動することにより、インクタンク201内のインクが、インク移送管202を介してインクジェットヘッド100に移送される。また、移送ポンプ205が駆動することにより、インクジェットヘッド100内のインクが、インク返送管203を介してインクタンク201に戻される。このインクジェット記録装置200において、移送ポンプ205は、インクタンク201内のインクのインクジェットヘッド100への移送及び共通インク室51に移送されたインクの回収を行っている。
インクタンク201は、格別限定されないが、タンクの底面に到達しない仕切り板201aによって、インク移送室201bとインク返送室201cとに仕切ることが好ましい。この場合、インク移送室201b内にインク移送管202の一端部を配置し、また、インク返送室201c内にインク返送管203の一端部を配置する。仕切り板201aは、インク返送室201cに返送されてきたインクに含まれる気泡が再度インク移送管202に流入しないように、インクを十分に脱気するために設けられる。気泡自体は浮力が高いので、気泡が仕切り板201aの下側を通過してインク移送室201bに流入することが制限される。このような態様は、インクを循環使用する場合に好ましい態様である。
図16は、本発明に係るインクジェット記録装置の要部の構成を示す斜視図である。
また、本発明に係るインクジェット記録装置は、図16に示すように、筐体6を支持するヘッド支持部材206を備えている。ヘッド支持部材206は、ヘッドチップ1の隔壁12よりも熱伝導率を高くすることが好ましい。ヘッド支持部材206をなす材料としては、アルミニウムやステンレス等、熱伝導率が高く加工が容易な金属材料が好ましい。ヘッド支持部材206をこのような材料により形成することにより、ヘッドチップ1の隔壁12からの発熱を外部に良好に放熱し、ヘッドチップ1内の温度分布を平坦化することができ、チャネル13ごとのインク温度を均一化し、良好な画像記録を行うことができる。
このインクジェット記録装置200は、図示しない搬送手段によって一定方向(副走査方向)に搬送される記録媒体上に、インクジェットヘッド100からインクを吐出してドットを形成して画像を記録する。いわゆるワンパス方式のインクジェット記録装置においては、インクジェットヘッド100は固定して配置され、記録媒体が搬送される過程で、ノズル11aから記録媒体に向けてインクを吐出し画像を記録する。また、いわゆるスキャン方式のインクジェット記録装置においては、インクジェットヘッド1は、ヘッド支持部材(キャリッジ)206に搭載され、このヘッド支持部材206が主走査方向に往復移動する過程で、ノズル11aから記録媒体に向けてインクを吐出し画像を記録する。
なお、図15及び図16では、1つのインクジェットヘッド1のみを示しているが、一般にインクジェット記録装置200には、例えばイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)等の各色インク用の複数のインクジェットヘッド1が搭載される。
本発明は、前述した各実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。上記各実施形態においては、ヘッドチップ1として、圧電材料からなる隔壁12とチャネル13とが交互に並設されており、隔壁12の駆動電極16に電圧を印加することにより隔壁12をせん断変形させてチャネル13内のインクをノズル11aから吐出させるものを例示したが、ヘッドチップ1の構成はこれに限られるものではない。
すなわち、所定方向に沿って並設され、かつ、並び方向に対する直交方向の上方及び下方に入口及び出口がそれぞれ設けられたチャネル13を有し、チャネル13に対して圧電素子の収縮により圧力を付与して、チャネル13の出口に連通するノズル11aからインクを吐出させる構成のものであれば如何なるヘッドチップであってもよい。
また、上記各実施形態にあっては、インク吐出方向が上下方向と略平行となるように構成されたインクジェットヘッド100を示したが、インク吐出方向は如何なる方向であっても良く、例えば、傾斜方向や水平方向となるように構成してもよい。
さらに、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。加えて、今回開示された各実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1:ヘッドチップ
1a:アクチュエータ部材
11:ノズルプレート
11a:ノズル
12:隔壁
13:チャネル
14:ダミーチャネル
15:熱伝導部材
2:配線基板
22:開口部
3:フレキシブル基板
4:駆動回路基板
5:マニホールド
5a:インク供給管
5b:インク回収管
51:共通インク室
51a:開口部
100:インクジェットヘッド
200:インクジェット記録装置
201:インクタンク
202:インク移送管
203:インク返送管
204:制御部
205:移送ポンプ
206:ヘッド支持部材
1a:アクチュエータ部材
11:ノズルプレート
11a:ノズル
12:隔壁
13:チャネル
14:ダミーチャネル
15:熱伝導部材
2:配線基板
22:開口部
3:フレキシブル基板
4:駆動回路基板
5:マニホールド
5a:インク供給管
5b:インク回収管
51:共通インク室
51a:開口部
100:インクジェットヘッド
200:インクジェット記録装置
201:インクタンク
202:インク移送管
203:インク返送管
204:制御部
205:移送ポンプ
206:ヘッド支持部材
Claims (9)
- 隔壁により形成された複数のチャネルを有し、該チャネルが配列されたチャネル列を2列以上有するヘッドチップと、
前記ヘッドチップの前記チャネルにインクが供給される側の反対側に位置し、前記チャネルに連通し該チャネル内のインクを外方に吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートと、
前記ヘッドチップの前記チャネルにインクが供給される側に配置され、該ヘッドチップに給電するための配線が形成される配線基板と、
少なくとも1つの熱伝導部材とを備え、
前記熱伝導部材は、前記チャネル列間に配置され、
前記配線基板及び前記ノズルプレートの少なくとも一方と、前記熱伝導部材は、前記チャネル列の全長に亘って前記ヘッドチップに接合されており、前記隔壁よりも熱伝導率が高いことを特徴とするインクジェットヘッド。 - 前記チャネルは、電圧の印加によって変位する圧電材料からなる隔壁により形成され、該隔壁の変位により体積変化を生ずることを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッド。
- 前記ヘッドチップは、櫛歯状に形成された前記隔壁を有する複数のアクチュエータ部材から構成されており、
前記チャネルは、前記櫛歯状に形成された隔壁の先端面と前記熱伝導部材の側面とが接合され、又は、一のアクチュエータ部材の前記櫛歯状に形成された隔壁の先端面と他のアクチュエータ部材の平坦な側面とが接合されて形成されていることを特徴とする請求項2記載のインクジェットヘッド。 - 前記ヘッドチップは、前記チャネル列を3列以上有し、
前記アクチュエータ部材は、櫛歯状の隔壁が形成された側を、前記熱伝導部材の側に向けていることを特徴とする請求項3記載のインクジェットヘッド。 - 前記熱伝導部材を複数備えていることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のインクジェットヘッド。
- 前記チャネルに供給されるインクを貯留し、前記チャネルへインクを供給する共通インク室と、
前記共通インク室内のインクを加熱するインクヒータとを備えていることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のインクジェットヘッド。 - 前記ヘッドチップの周囲を覆う筐体を備え、
前記筐体は、前記ヘッドチップの隔壁よりも熱伝導率が高いことを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のインクジェットヘッド。 - 請求項1〜7の何れかに記載の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。
- 請求項7記載のインクジェットヘッドと、
前記筐体を支持するヘッド支持部材とを備え、
前記ヘッド支持部材は、前記ヘッドチップの隔壁よりも熱伝導率が高いことを特徴とするインクジェット記録装置。
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