JP2020023094A - 液体吐出ヘッド及び記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体吐出ヘッドの駆動状況によっては、液体吐出ヘッドの内部で生じた熱等により保護部材が変形し、液体吐出ヘッドの撓みを招いてしまう場合があった。本発明は上記課題を鑑み、静電気、ミスト、及び物理的接触等から電気配線基板を保護しつつ、撓みを抑制することができる液体吐出ヘッドを提供することである。【解決手段】 液体吐出ヘッドは、液体を吐出するための記録素子基板１０と、液体を前記記録素子基板に供給するための流路部材６０と、記録素子基板１０に電力を供給するための電気配線基板と、電気配線基板を覆うように記録素子基板１０に間接的に固定された保護部材１３２を有する。そして、流路部材６０から記録素子基板１０を見たときの方向を下とした場合、保護部材１３２は、流路部材の上端４より上、且つその上端４と保護部材の上端５とをつなぐ線分の中点６より下の位置に、第１の曲げ部７を有することを特徴とする。【選択図】 図１１

Description

本発明は、液体吐出ヘッド及び当該液体吐出ヘッドを有する記録装置に関する。

液体吐出ヘッドに搭載されている電気配線基板に、例えば、静電気や所謂インクのミストなどの付着、あるいは電気配線基板と外部との物理的な接触が生じると、記録品位に影響を及ぼす場合がある。したがって、電気配線基板を様々な外的因子から保護する必要がある。特許文献１には、電気配線基板が板状のシールド部材で覆われている構成が開示されており、これによれば、静電気が電気配線基板に及ぼす影響を抑制することができるとしている。

特開２０１１−２４０５１９号公報

しかしながら、特に、所謂ページワイド型の液体吐出ヘッドの駆動状況によっては、液体吐出ヘッドの内部で生じた熱や環境温度の変化により板状の保護部材が変形し、液体吐出ヘッドの撓みを招いてしまう場合があった。

本発明は上記課題を鑑み、静電気、ミスト、及び物理的接触等から電気配線基板を保護しつつ、撓みを抑制することができる液体吐出ヘッドを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、液体を吐出するための吐出口を備える記録素子基板と、前記記録素子基板を支持し、前記液体を前記記録素子基板に供給するための流路部材と、前記流路部材の、液体吐出ヘッドの長手方向に延在する側面に載置され、前記記録素子基板に電力を供給するための電気配線基板と、前記電気配線基板を覆うように前記記録素子基板に間接的に固定された板状の保護部材と、を有する液体吐出ヘッドにおいて、前記流路部材から前記記録素子基板を見たときの方向を下とした場合、前記保護部材は、前記流路部材の上端より上、且つ該上端と前記保護部材の上端とをつなぐ線分の中点より下の位置に、前記液体吐出ヘッドの短手方向に屈曲する曲げ部を有することを特徴とする。

本発明によれば、静電気、ミスト、及び物理的接触等から電気配線基板を保護しつつ、液体吐出ヘッドの撓みを抑制することができる。

記録装置の概略図を示す図。 記録装置の循環系の模式図を示す図。 液体吐出ヘッドの斜視図を示す図。 液体吐出ヘッドの分解図を示す図。 流路部材の概略図を示す図。 吐出モジュールの斜視図を示す図。 記録素子基板の概略図を示す図。 記録素子基板の拡大図を示す図。 ２つの隣り合う記録素子基板の拡大図を示す図。 電気接続の概略図を示す図。 液体吐出ヘッドの断面図を示す図。 保護部材の形状を示す図。 シミュレーションによる保護部材の撓み量を示す図。 保護部材の変形例を示す図。 補強部を設けた液体吐出ヘッドの概略図を示す図。 保護部材および補強部材の変形例を示す図。 保護部材と液体吐出ユニット支持部との接続を示す図。 固定部材の概略図を示す図。 他の実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略図を示す図。

以下、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドについて、図面を参照しながら説明する。ただし、以下の記載は本発明の範囲を限定するものではない。一例として、本実施形態では液体吐出ヘッドとして発熱素子により気泡を発生させて液体を吐出するサーマル方式が採用されているが、ピエゾ方式およびその他の各種液体吐出方式が採用された液体吐出ヘッドにも本発明を適用することができる。また、本実施形態の液体吐出ヘッドは被記録媒体の幅に対応した長さを有する、所謂ページワイド型ヘッドで説明するが、被記録媒体に対してスキャンを行いながら記録を行う、所謂シリアル型の液体吐出ヘッドにも本発明を適用できる。シリアル型の液体吐出ヘッドとしては、例えばブラックインク用、およびカラーインク用記録素子基板を各１つずつ搭載する構成があげられる。しかしながら、これに限らず、数個の記録素子基板を吐出口列方向に吐出口をオーバーラップさせるよう配置した、被記録媒体の幅よりも短いヘッドを作成し、それを被記録媒体に対してスキャンさせる形態のものであっても良い。

また、本実施形態の液体吐出ヘッドは、インク等の液体を記録装置の本体に格納されているタンクと液体吐出ヘッド間で循環させる形態の記録装置に搭載されているが、本発明はこれに限らず、その他の形態であっても良い。例えば、液体吐出ヘッドの上流側と下流側にそれぞれ２つのタンクを設け、一方のタンクから他方のタンクへインク流すことで、液体吐出ヘッドの内部でのみインクを流動させる形態であっても良い。更には液体吐出ヘッド内のインクを循環させずに、吐出に必要なインクだけがタンクから供給される構成であっても良い。

（第１の実施形態の説明）
（記録装置）
本発明の液体吐出ヘッドを搭載して液体を吐出する装置、特にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置１０００（以下、記録装置と称す）について、図１を参照しながら説明する。図１は、記録装置１０００の概略図を示す。記録装置１０００は、被記録媒体２を搬送する搬送部１と、被記録媒体２の搬送方向と略直交して配置されるページワイド型の液体吐出ヘッド３とを備える。ＣＭＹＫのインクごとに対応した単色用の液体吐出ヘッド３を４つ並列に配置させることで、被記録媒体２へフルカラー印刷を行う。本実施形態においては、１色あたりに使用できる吐出口列数は２０列である（図７（ａ）参照）。

このため、記録データを複数の吐出口列に適宜振り分けて記録を行うことで、非常に高速な記録が可能となる。更に、不吐になる吐出口があったとしても、その吐出口に対して被記録媒体２の搬送方向に対応する位置にある、他列の吐出口から補間的に吐出を行うことで信頼性が向上し、商業印刷などに好適に使用できる。各液体吐出ヘッド３に対して、記録装置１０００の供給系、バッファタンク１００３及びメインタンク１００６（図２）が接続される。また、それぞれの液体吐出ヘッド３には、液体吐出ヘッド３へ電力及び吐出制御信号を伝送するための電気制御部が電気的に接続される。

（循環系）
記録装置１０００の循環系について、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態の記録装置１０００に適用される循環経路を示す模式図である。負圧制御ユニット２３０を構成する２つの圧力調整機構が共に、負圧制御ユニット２３０よりも上流側の圧力を、所望の設定圧を中心として一定範囲内の変動で制御する機構（所謂「背圧レギュレーター」と同作用の機構部品）である。第２循環ポンプ１００４が負圧制御ユニット２３０の下流側を減圧する負圧源として作用する。また、第１循環ポンプ（高圧側）１００１及び第１循環ポンプ（低圧側）１００２が液体吐出ヘッド上流側に配置され、負圧制御ユニット２３０が液体吐出ヘッド下流側に配置されている。

負圧制御ユニット２３０は、液体吐出ヘッドにより記録を行う際の吐出量の変化によって生じる流量の変動があっても、自身の上流側（即ち液体吐出ユニット３００側）の圧力変動を、予め設定された圧力を中心として一定範囲内に安定にするように作動する。図２に示すように、第２循環ポンプ１００４によって、液体供給ユニット２２０を介して負圧制御ユニット２３０の下流側を加圧することが好ましい。このようにすると液体吐出ヘッド３に対するバッファタンク１００３の水頭圧の影響を抑制できるので、液体吐出装置１０００におけるバッファタンク１００３のレイアウトの選択幅を広げることができる。第２循環ポンプ１００４の代わりに、例えば負圧制御ユニット２３０に対して所定の水頭差をもって配置された水頭タンクであっても適用可能である。

図２に示したように負圧制御ユニット２３０は、それぞれが互いに異なる制御圧が設定された２つの圧力調整機構を備えている。２つの負圧調整機構の内、高圧設定側（図２でＨと記載）、低圧側（図２でＬと記載）はそれぞれ、液体供給ユニット２２０内を経由して、液体吐出ユニット３００内の共通供給経路２１１、および共通回収流路２１２に接続されている。２つの負圧調整機構により共通供給流路２１１の圧力を共通回収流路２１２の圧力より相対的に高くすることで、共通供給流路２１１から個別流路２１３及び各記録素子基板１０の内部流路を介して共通回収流路２１２へと流れるインク流れが発生する。

（液体吐出ヘッド）
液体吐出ヘッド３の構成について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は本実施形態に係る液体吐出ヘッド３の斜視図である。なお、図３（ｂ）においては、記録素子基板１０を省略し、後述する第１流路部材５０が見える図としている。液体吐出ヘッド３は、液体吐出ヘッド３の長手方向に直線上に配列される３６個の記録素子基板１０を備えたインクジェット式のページワイド型記録ヘッドである。液体吐出ヘッド３は、プレート状の電気配線基板９０を介して電気的に接続された信号入力端子９１と電力供給端子９２を備える。信号入力端子９１及び電力供給端子９２は記録装置１０００（図１）の制御部と電気的に接続され、それぞれ、吐出駆動信号及び吐出に必要な電力を記録素子基板１０に供給する。電気配線基板９０内の電気回路によって配線を集約することで、信号出力端子９１及び電力供給端子９２の数を素子基板１０の数に比べて少なくできる。これにより、記録装置１０００に対して液体吐出ヘッド３を組み付けるとき又は液体吐出ヘッド３の交換時に取り外しが必要な電気接続部数が少なくて済む。

電気配線基板９０を挟むように液体吐出ヘッド３の両側面に板状の保護部材１３２が設置されている。これにより、電気配線基板を静電気や所謂インクのミスト等の外部からのダメージから保護することができる。また、保護部材１３２を第２流路部材６０等に接合させることで、記録液体が保護部材と流路部材の隙間から這い上がることを防止し、耐液性の低いフレキシブル配線基板４０を記録液体から保護する役目も担っている。保護部材１３２の材質としては樹脂や金属など、幅広く材質を選択することができる。しかしながら、保護部材１３２として導電性を有する金属を用いる場合には、静電気等の電気的なノイズからも電気配線部材９０を保護することもでき、より好適な実施形態である。

図４は液体吐出ヘッド３の分解図であり、液体吐出ヘッド３を構成する各部品またはユニットがその機能毎に分割されて表示されている。液体吐出ユニット３００に含まれる第２流路部材６０によって液体吐出ヘッド３の剛性を担保している。液体吐出ユニット支持部８１は第２流路部材６０の両側にそれぞれ１つずつ接続されており、記録装置１０００のキャリッジと機械的に結合されて、液体吐出ヘッド３の位置決めを行う。負圧制御ユニット２３０を備える液体供給ユニット２２０と、電気配線基板支持部８２に結合された電気配線基板９０は、液体吐出ユニット支持部８１と結合している。２つの液体供給ユニット２２０内にはそれぞれフィルタ（不図示）が内蔵されている。

また、図４に示すように、液体吐出ヘッド３の長手方向の両端部にそれぞれ、高圧側と低圧側の負圧制御ユニット２３０を設置する。その場合には、液体吐出ヘッド３の長手方向に延在する共通供給流路２１１（図２）と共通回収流路２１２（図２）における液体の流れが互いに対向する。このようにすることで、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２の間で熱交換が促進され、２つの共通流路内における温度差が低減される。しがたって、各記録素子基板１０同士には温度差が生じにくく、温度差による記録ムラが生じにくくなるという利点がある。

次に、液体吐出ユニット３００の流路部材２１０の詳細について説明する。図４に示すように、流路部材２１０は、第１流路部材５０及び第２流路部材６０を積層したものであり、液体供給ユニット２２０から供給された液体を各吐出モジュール２００（図６）へと分配する。吐出モジュールについては詳しくは後述する。また、流路部材２１０は、吐出モジュール２００から環流する液体を液体供給ユニット２２０へと戻すための流路部材としても機能する。流路部材２１０の第２流路部材６０は、内部に共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２が形成された流路部材であるとともに、液体吐出ヘッド３の剛性を主に担うという機能を有する。このため、第２流路部材６０の材質としては、液体に対する十分な耐食性と高い機械強度を有するものが好ましい。具体的にはＳＵＳやＴｉ、アルミナなどを好ましく用いることができる。また、第１流路部材５０、第２流路部材６０ともにそれぞれ２以上の部材を積層して構成されていてもよい。

（流路部材）
図５に示した流路部材２１０について、図５を参照しながら説明する。図５（ａ）は第１流路部材５０の、吐出モジュール２００が載置される側の面を示し、図５（ｂ）はその裏面である、第２流路部材６０と当接される側の面を示した図である。図５（ｃ）は第２流路部材６０の、第１流路部材５０と当接される側の面を示し、図５（ｄ）は第２流路部材６０の厚み方向中央部の断面を示し、図５（ｅ）は第２流路部材６０の、液体供給ユニット２２０と当接する側の面を示す図である。

第１流路部材５０は、各吐出モジュール２００毎に対応した複数の部材を隣接して配列したものである。このように分割した構造を用い、複数の吐出モジュール２００を配列させることで、液体吐出ヘッドの長さに対応することができ、例えばＢ２サイズおよびそれ以上の長さに対応した比較的大型の液体吐出ヘッドに特に好適である。図５（ａ）に示すように、第１流路部材５０の連通口５１は吐出モジュール２００と流体的に連通し、図５（ｂ）に示すように、第１流路部材５０の個別連通口５３は第２流路部材６０の連通口６１と流体的に連通する。第２流路部材６０の共通流路溝７１は、その一方が図６に示す共通供給流路２１１であり、他方が共通回収流路２１２であり、夫々、液体吐出ヘッド３長手方向に沿って、一端側から他端側に液体が供給される。共通供給流路２１１と共通回収流路２１２の液体の長手方向は互いに反対方向である。

（吐出モジュール）
吐出モジュール２００について、図６を参照しながら説明する。図６（ａ）は、１つの吐出モジュール２００の斜視図を、図６（ｂ）はその分解図をそれぞれ示す。記録素子基板１０の複数の吐出口列方向に沿った両辺部（記録素子基板１０の各長辺部）に複数の端子１６がそれぞれ配置され、それに電気接続されるフレキシブル配線基板４０も、１つの記録素子基板１０に対して２つ配置される。これは記録素子基板１０に設けられる吐出口列数が２０列あり、それに伴って配線数が多くなっているためである。また、記録素子基板１０は開口３１を有する支持部材３０に支持されている。

（記録素子基板の構造）
記録素子基板１０について、図７乃至図９を参照しながら説明する。図７（ａ）は記録素子基板１０の吐出口１３が配される側の面の概略図、図７（ｂ）はその反対側の面の概略図をそれぞれ示す。図７（ｂ）に示すように、共通供給流路２１１（図２）および共通回収流路２１２（図２）と連通する液体供給路１８および液体回収路１９がそれぞれ記録素子基板１０に形成されている。これにより、記録素子基板１０と記録装置１０００との間で液体を循環させる経路が成り立つ。

図８は、図７（ｂ）に示す素子基板１０の拡大図である。図８に示すように、吐出口１３から液体を吐出するために必要なエネルギーを液体に付与するエネルギー発生素子が、各吐出口１３に対応した位置にそれぞれ設けられている。エネルギー発生素子１５は、例えば、液体を加熱するためのヒータである。液体を加熱することにより液体中に気泡を発生させ、その発泡圧力により液体が吐出される。

隔壁２２により、エネルギー発生素子１５を内部に備える圧力室２３が区画されている。エネルギー発生素子１５は記録素子基板１０に設けられる電気配線（不図示）によって、図７（ａ）の端子１６と電気的に接続されている。液体は供給口１７ａから圧力室２３内を通り、回収口１７ｂへと流れる。このようにすることにより、吐出口付近で蒸発し、粘度が大きくなった液体を下流に流すことができ、圧力室２３内の液体の粘度上昇を抑制することができる。

（記録素子基板の配置）
隣り合う２つの記録素子基板１０の隣接部について、図９を参照しながら説明する。図９は、隣り合う２つの記録素子基板の隣接部を部分的に拡大して示す概略図である。図７に示すように、本実施形態では略平行四辺形の記録素子基板１０を用いている。また、図９に示すように、紙面右側の記録素子基板１０を紙面左側の記録素子基板１０よりも被記録媒体の搬送方向Ａの下流側に配置している。記録素子基板１０をこのように配置することで、方向Ａから見て、紙面右側の吐出口列１４ｄと紙面左側の吐出口列１４ｄは、少なくとも１つの吐出口１３が重なるように配置される。図９では、Ｄ線上の２つの吐出口が互いに重なる関係にある。このような配置によって、仮に記録素子基板１０の位置が所定位置から多少ずれた場合でも、重なる吐出口の駆動制御によって、記録画像の黒スジや白抜けを目立たなくするようにすることができる。

複数の記録素子基板１０を直線状（インライン）に配置した場合だけではなく、千鳥状に配置した場合においても、記録素子基板１０同士のつなぎ部における黒スジや白抜けを抑制することが出来る。なお、本実施形態では記録素子基板１０の主平面は平行四辺形であるが、本発明はこれに限るものではなく、例えば長方形、台形、その他形状の記録素子基板を用いた場合でも好ましく適用することができる。

（電気接続の構成）
図１０は、記録素子基板１０とフレキシブル配線基板４０と電気配線基板９０との接続構成を説明するための図であり、説明のためにフレキシブル配線基板４０の曲がりを伸ばした状態の図である。複数の記録素子基板１０に複数のフレキシブル配線基板４０が電気接続されており、さらにそれら複数のフレキシブル配線基板４０に複数の電気配線基板９０が電気接続されている。各基板の数は図に示す個数（４つ）に限られるものではない。それぞれの電気配線基板９０は１つまたは複数のフレキシブル配線基板４０と接続している。このように電気接続することで、エネルギー発生素子１５の駆動に必要な電源と駆動信号を電気配線基板９０から記録素子基板１０に送っている。

（保護部材の曲げ部）
本発明の特徴部である保護部材１３２の形状について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、図３におけるＡ―Ａ´断面を示す概略図である。図１１に示すように、第１の領域Ｃ（第２流路部材６０の上端（破線４）より上、且つその上端４と保護部材１３２の上端（破線５）とをつなぐ線分の中点（破線６）より下）内において、保護部材１３２はヘッドの短手方向ｘに屈曲する曲げ部７を有している。このように第２流路部材近傍に第１の曲げ部７を設けることで、保護部材１３２の熱膨張による変形、特に紙間方向Ｚの変形を曲げ部にて低減し、第２流路部材６０の紙間方向Ｚの変形を抑制することができる。第１の曲げ部７の、吐出口が配される吐出口面と直交する面とのなす角は、例えば９０度以下である。

次に、保護部材１３２の第１の曲げ部７による効果について、図１２及び図１４を参照しながら説明する。図１２（ａ）は保護部材１３２に第１の曲げ部７がない場合の液体吐出ヘッド３を示す概略図である。図１２（ｂ）は保護部材１３２の上部（第２の領域Ｄ）に第１の曲げ部７を、図１２（ｃ）は保護部材１３２の下部（第１の領域Ｃ）に第１の曲げ部７を有する場合の液体吐出ヘッド３を示す概略図である。

これらの保護部材１３２を第２流路部材６０に接合し、初期状態である２５℃の液体吐出ヘッド全体を６０℃にまで温めた場合における第２流路部材６０の変形の様子を図１３に示す。なお、図１３は、シミュレーション結果であり、第１流路部材は樹脂、第２流路部材はアルミナ、保護部材はステンレス（ＳＵＳ３０４）としている。これは、説明のために単純化したモデルであり、本実施形態の構成はこのシミュレーションモデル以外の部材を含んでいてもよい。図１３中の紙面右側の図は、側面（紙面左側の図に記載の方向Ｅ）から第２流路部材６０を見たときの、紙間方向Ｚにおける第２流路部材６０の撓み量を示している。

図１３（ａ）は図１２（ａ）に示した保護部材１３２におけるシミュレーション結果を示す図である。図１３（ｂ）は図１２（ｂ）に示した保護部材１３２におけるシミュレーション結果、図１３（ｃ）は図１２（ｃ）に示した保護部材１３２におけるシミュレーション結果である。図１３のシミュレーション結果に示すように、下部に第１の曲げ部７がある場合の構成（図１３（ｃ））が最も撓みが小さいという結果になっている。

その理由として、以下のことが考えられる。まず、図１３に示すように、曲げ部なしの場合（ａ）は、保護部材１３２が液体吐出ヘッド３の短手方向ｘにはほとんど変形していないのに対し、曲げ部ありの場合（（ｂ）（ｃ））は、保護部材１３２が短手方向ｘにも変形している。すなわち、保護部材１３２の熱膨張による変形が第１の曲げ部７によって短手方向に促進され、その分、紙間方向の変形量が抑制されたと考えられる。保護部材１３２の接続箇所は第２流路部材６０であるため、接続箇所である第２流路部材６０により近い位置に第１の曲げ部７が設けられている（ｃ）の場合が、最も紙間方向の撓みが抑制される。

このように保護部材１３２に第１の曲げ部７を設けることで、液体吐出ヘッド３の紙間方向（Ｚ方向）の変形（撓み）を抑制することができる。より好ましくは、記録素子基板１０側を下側、第２流路部材６０側を上側としたとき、第２流路部材６０の上端４より上側、かつ、第２流路部材６０の上端４と保護部材１３２の上端５との中点６より下側に、保護部材１３２が第１の曲げ部７を有する形態である。

本実施形態のその他の好適な保護部材１３２の変形例は図１４に示すとおりである。上記説明においては、液体吐出ヘッド３の内側に屈曲する第１の曲げ部７を有する形態を示していたが、図１４に示すように、液体吐出ヘッド３の外側に屈曲する第１の曲げ部７であってもよい。また、例えば図１４では、液体吐出ヘッド３の長手方向にわたって第１の曲げ部７が連続的に設けられているが、必ずしも連続的でなくてもよい。長手方向の少なくとも一部に第１の曲げ部７が設けられている形態や、長手方向に断続して第１の曲げ部７が設けられている形態、或いは第１の曲げ部７の形状が長手方向に渡って変化するような形態であってもよい。

また、図１１のように、保護部材１３２は、詳しくは後述する補強部１３３側に第２の曲げ部１２を有する形態でもよい。すなわち、保護部材１３２の中点６より上側の領域に第２の曲げ部１２を設ける。補強部１３３は剛性が高く熱変形によるヘッドたわみへの影響も大きいため、第２の曲げ部１２を設けることにより、この補強部の熱変形を短手方向Ｘに逃すことができる。

（保護部材の補強部）
保護部材１３２に設ける補強部１３３について、図１５を参照しながら説明する。図１５は補強部１３３を設けた場合の液体吐出ヘッド３を示す概略図である。保護部材１３２は薄い方が液体吐出ヘッドの変形（撓み）を起こしにくいため、保護部材１３２は薄い程、液体吐出ヘッドの変形を抑制するという観点では望ましい。一方で、あまりに薄い場合には、必要な保護部材１３２の剛性が得られず、保護部材１３２の変形・破損による問題が生じ得る。

そこで、図１５に示すように、保護部材１３２の本体の板厚を薄くし、流路部材との接合領域２０から離れた部分に、板厚の厚い補強部１３３を設ける。このような構成にすることにより、保護部材１３２の本体部が薄くても一定以上の剛性を確保でき、電気配線基板９０の保護を達成することができる。保護部材１３２の本体の厚みは１ｍｍ以下が望ましく、０．３ｍｍ以下であればより好ましい。補強部の厚みは２ｍｍである。補強部１３３を液体吐出ユニット支持部８１にネジ止め等により固定し、保護部材１３２を固定する。

補強部１３３を設ける位置は、記録素子基板１０側から、第２流路部材６０、第１の曲げ部７、補強部１３３の順としても、第２流路部材６０、補強部、第１の曲げ部７の順としても、どちらでも良い。しかしながら、好ましくは、図１５に示すように、保護部材１３２の上端付近に設けることが好ましい。保護部材１３２と第２流路部材６０との接合部２０からより離れた箇所に補強部１３３を設けることで、補強部１３３が熱変形を起こして紙間方向に変形したとしても第１の曲げ部７により撓みを低減できるからである。

次に、補強部材１３３の形状について、図１１及び図１６を参照しながら説明する。補強部１３３の形状は、保護部材１３２と同じように、図１１のように短手方向Ｘに屈曲する曲げ部１１を有する方が望ましい。曲げ部１１を設けることにより、補強部１３３の熱による変形を短手方向Ｘに促進し、紙間方向Ｚへの変形を抑制することができる。次に、保護部材１３２及び補強部材１３３の変形例を図１６（ａ）〜（ｄ）に示す。なお、本発明に係る保護部材１３２及び補強部材１３３の形状はこれに限られることはない。熱による膨張・収縮を短手方向Ｘに促し、紙間方向Ｚへの撓みを抑制できる形態であればよい。

（保護部材の固定）
保護部材１３２と液体吐出ユニット支持部８１との接続について、図１７を参照しながら説明する。図１７（ａ）は保護部材１３２と液体吐出ユニット支持部８１との接続を段付きネジにより行う際の概略図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）に示すＢ−Ｂ´断面を示す概略図である。図１７に示すように、液体吐出ユニット支持部８１への固定には、液体吐出ヘッドの長手方向Ｙに保護部材１３２が移動できるよう、段付きネジ等を使用することが望ましい。図１７（ｂ）に示すように、ネジ‐部材間に隙間が設けられていることで、長手方向Ｙに相対移動可能である。液体吐出ユニット支持部８１と保護部材１３２が完全固定されてしまうと、ヘッドとは異なる線膨張係数を有する保護部材１３２が温度変化により収縮・膨張した際に液体吐出ユニット支持部８１を介してヘッドを大きく変形させてしまうおそれがある。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について、図３（ｂ）、図１８及び表１を参照しながら説明する。第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。本実施形態の特徴部は、固定部材１３０が液体吐出ヘッド３に設けられていることである。図１８（ａ）は固定部材１３０の斜視図である。図１８（ｂ）は、吐出モジュール２００及び吐出モジュールに接合された固定部材１３０を吐出口面の裏面側から見た際の概略図である。固定部材１３０は図３（ｂ）に示すように、流路部材６０の記録素子基板１０を支持する面側に取り付けられる。

固定部材１３０は液体の吐出の妨げにならないよう、中央部に開口がある。固定部材１３０は、少なくとも第１流路部材５０に接合剤等で直接固定、または第１流路部材５０に接合等されているフレキシブル基板に接合等することで間接的に第１流路部材と固定されている。更に好ましくは、保護部材１３２―固定部材１３０間に吐出液体が侵入するとフレキシブル配線基板４０に損傷を与えることがあるため、保護部材１３２に固定部材１３０を接合する。

次に、固定部材１３０の影響、保護部材―流路部材間の接合の有無の影響について、表１を参照しながら説明する。

表１は、前述のシミュレーション（図１３）に固定部材１３０を追加し、保護部材１３２の接合箇所を（条件１）第２流路部材の側面と固定部材の側面、（条件２）固定部材の側面、の２つの場合においてシミュレーションを行った際の撓み量を示すものである。なお、図１３と同様に、２５℃の液体吐出ヘッドを６０℃に変化させたときの紙間方向Ｚにおけるヘッドの撓み量である。また、保護部材の形状は、第２の実施形態でヘッドのたわみ抑制に効果のあった、第２流路基板側に曲げ部を設けたものでシミュレーションしている。固定部材１３０の材質は保護部材１３２と同様にステンレス（ＳＵＳ３０４）、第１流路部材５０は樹脂、第２流路部材６０はアルミナである。

結果は表１に示すように、固定部材なしの場合に比べて、固定部材１３０を設けることで、ヘッドの撓みは条件１、条件２いずれの場合であっても低減している。これは第２流路部材６０に対して相対的に線膨張係数の大きい保護部材１３２及び固定部材１３０を第２流路部材の上下に配置しているためである。つまり、ヘッドの温度を上げた場合、保護部材１３２はヘッドを被記録媒体の方向とは逆方向に撓ませ、固定部材１３０はヘッドを被記録媒体の方向に撓ませることで、互いの作用が相殺しあっているため、ヘッドの紙間方向の変形が抑制される。また、上記の場合は保護部材１３２（ＳＵＳ３０４）、固定部材１３０（ＳＵＳ３０４）が共に第２流路部材６０（アルミナ）より線膨張係数の大きい材質である。しかしながらこれに限られず、保護部材及び固定部材各々の線膨張係数が第２流路部材の線膨張係数より小さい材質を用いても良い。変形方向の違いによる撓み量の相殺効果が得られるためである。当然、上記の関係性さえ満たせば保護部材１３２及び固定部材１３０は異なる材質であっても良いし、これらが金属以外の材質であっても良い。

更に表１から分かるように、保護部材１３２を固定部材１３０のみに接合した方が、より撓み量を低減することができる。保護部材１３２を直接第２流路部材６０に接合せず、固定部材１３０を介すことにより、保護部材１３２による、ヘッドを記録媒体方向と逆方向に飛び出させる（記録媒体側に凹む）作用が間接的となり、結果として変形が低減できているためと考えられる。

（その他の実施形態）
第１の実施形態、第２の実施形態では保護部材１３２が液体吐出ヘッドの両側にあったが、図１９のように保護部材１３２が片側のみに配置されていてもよい。保護部材１３２が片側にしかない場合であっても、第１の実施形態、第２の実施形態と同様に、紙間方向のヘッドたわみを低減することができる。

なお、図１９の構成は保護部材１３２が流路部材には直接固定されておらず、ヘッドカバー１３４に固定されている。このヘッドカバー１３４は流路部材に固定されており、保護部材１３２は間接的に流路部材に固定されていることになる。このような場合にあっても、ヘッドの撓みを低減する効果は得られる。

本発明は、紙間方向のヘッドのたわみの抑制が目的であり、所謂ページワイド型の液体吐出ヘッドにおいてより効果が期待される。ページワイド型の液体吐出ヘッドとして、例えば、長手方向の一端側に位置する記録素子基板から他端側に位置する記録素子基板までの距離が２９７ｍｍ以上や７２８ｍｍ以上のヘッドである。また、本発明は記録素子基板の内部で吐出液体を温め温度管理する構成のヘッド（温調ヘッド）にも適用可能である。また、予め加熱された中間転写体の画像形成面に吐出された液体による中間画像を一時的に保持し、その画像形成面上の中間画像を被記録媒体に接触させることで被記録媒体に転写することができる記録装置にも適用することできる。ヘッド内、または記録装置内でそのような熱源があった場合には特に熱膨張によるヘッド変形が顕著となるためである。

１０ 記録素子基板
２１０ 流路部材
９０ 電気配線基板
１３２ 保護部材
７ 曲げ部

Claims (22)

1. 液体を吐出するための吐出口を備える記録素子基板と、
   前記記録素子基板を支持し、前記液体を前記記録素子基板に供給するための流路部材と、
   液体吐出ヘッドの長手方向に延在するように前記流路部材に載置され、前記記録素子基板に電力を供給するための電気配線基板と、
   前記電気配線基板を覆うように前記流路部材に直接又は間接的に固定された板状の保護部材と、
   を有する液体吐出ヘッドにおいて、
   前記流路部材から前記記録素子基板を見たときの方向を下とした場合、前記保護部材は、前記流路部材の上端より上、且つ該上端と前記保護部材の上端とをつなぐ線分の中点より下の位置に、前記液体吐出ヘッドの短手方向に屈曲する第１の曲げ部を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記保護部材の前記中点より上部の位置に、前記液体吐出ヘッドの短手方向に屈曲する第２の曲げ部を有することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記保護部材の上部に、該保護部材よりも剛性が大きい補強部が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記補強部は、前記液体吐出ヘッドの前記短手方向に屈曲する曲げ部を有することを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記第１の曲げ部又は前記第２の曲げ部のうち、少なくとも前記第１の曲げ部は、前記長手方向に連続して設けられていることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記第１の曲げ部又は前記第２の曲げ部のうち、少なくとも前記第１の曲げ部は、前記長手方向に断続して設けられていることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記第１の曲げ部又は前記第２の曲げ部のうち、少なくとも前記第１の曲げ部は、前記保護部材の前記長手方向の一端から他端に渡って設けられていることを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記第１の曲げ部又は前記第２の曲げ部のうち、少なくとも前記第１の曲げ部は、前記保護部材の前記長手方向の少なくとも一部の領域に設けられていることを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記第１の曲げ部及び第２の曲げ部は、前記液体吐出ヘッドの内側又は外側に向かって屈曲していることを特徴とする請求項２乃至請求項８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記保護部材は、前記流路部材と接合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記流路部材の前記記録素子基板を支持する面側に配される固定部材をさらに有し、該固定部材と前記保護部材とが固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記保護部材及び前記固定部材各々の線膨張係数は、前記流路部材の線膨張係数よりも共に大きい又は小さいことを特徴とする請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記流路部材の前記長手方向における両端に固定され、前記液体吐出ヘッドの外部と接続するための支持部材をさらに有し、
    前記保護部材又は前記補強部と前記支持部材とは、前記長手方向に相対移動可能に固定されていることを特徴とする請求項３乃至請求項１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
14. 前記保護部材が導電性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
15. 前記記録素子基板は、前記液体を加熱し吐出するためのヒータを有することを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
16. 複数の前記記録素子基板が配列されるページワイド型の液体吐出ヘッドであることを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
17. 前記複数の記録素子基板が液体吐出ヘッドの長手方向に千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項１６に記載の液体吐出ヘッド。
18. 前記複数の記録素子基板が液体吐出ヘッドの長手方向に直線状に配置されていることを特徴とする請求項１６に記載の液体吐出ヘッド。
19. 前記長手方向において一端側に位置する前記記録素子基板から他端側に位置する前記記録素子基板までの距離が２９７ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の液体吐出ヘッド。
20. 前記長手方向において一端側に位置する前記記録素子基板から他端側に位置する前記記録素子基板までの距離が７２８ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の液体吐出ヘッド。
21. 前記記録素子基板は、液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、当該エネルギー発生素子を内部に備える圧力室を有し、
    前記圧力室の内部の液体が外部との間で循環されることを特徴とする請求項１乃至請求項２０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
22. 請求項１乃至請求項２１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを有する記録装置において、
    前記液体吐出ヘッドから吐出される液体による中間画像を画像形成面において一時的に保持する中間転写体をさらに有し、
    前記中間転写体の前記画像形成面上の前記中間画像を記録媒体に接触させ、前記中間画像を前記記録媒体に転写することを特徴とする記録装置。