JP4905437B2 - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドに関する。

印刷用紙等の記録媒体にインク滴を吐出するインクジェットヘッドとしては、インクを貯留するリザーバが形成されたリザーバユニットと、リザーバからのインクが流入する共通インク室及び共通インク室の出口から圧力室を介してノズルに至る多数の個別インク流路が形成された流路ユニットと、流路ユニットに固定されつつ各圧力室の容積を変化させることにより圧力室のインクに吐出エネルギーを付加するアクチュエータとを有するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１４３１２６号公報（図１）

環境温度が低くなるに伴ってインクジェットヘッド内のインクの粘度が高くなる。インクの粘度が高くなると、ノズルから所望の体積のインク滴を吐出させるために、アクチュエータの駆動力を高くする必要がある。この場合、アクチュエータの駆動電圧が高くなることで、消費電力が大きくなってしまう。そこで、環境温度が低くなってもインクの粘度が高くならないように、インクジェットヘッド内のインクを温めることが考えられるが、上述のインクジェットヘッドにおいては、リザーバユニットと流路ユニットとの間にアクチュエータが配置された空隙が形成されているため、リザーバユニットを温めても、リザーバユニットの熱が流路ユニットに伝達されにくく、流路ユニット内のインクを効率よく温めることが難しい。一方、リザーバユニットと流路ユニットとを個別に温めるためには、ヒータを二つ用意する必要があるため、インクジェットヘッドのコストが高くなる。

本発明の目的は、温度特性を維持しつつ低コスト化及び省電力化を図ることができる液体吐出ヘッドを提供することにある。

本発明の液体吐出ヘッドは、液体を貯溜すると共に、貯溜した液体を流出口から流出させるリザーバが形成されたリザーバユニットと、前記リザーバユニットの前記流出口に接続された流入口、前記流入口から流入した液体が供給される共通液体室、及び、前記共通液体室の出口から圧力室を経てノズルに至る複数の個別液体流路が形成された流路ユニットと、前記リザーバユニットと前記流路ユニットとの間に形成された空隙と、前記空隙内において、前記流路ユニットに接合されており、複数の前記圧力室内の液体に吐出エネルギーを付与するアクチュエータユニットと、前記アクチュエータユニットを駆動するドライバＩＣが実装された、前記ドライバＩＣからの駆動信号を前記アクチュエータユニットに供給する平型柔軟ケーブルとを備えている。前記ドライバＩＣが前記リザーバユニットの外壁面と熱的に結合されており、少なくとも前記空隙内において、前記リザーバユニットの前記アクチュエータユニットと対向する面から前記アクチュエータユニットに至る領域に、空気より熱伝導率が高い熱伝導性樹脂が連続的に充填されている。

本発明によると、熱伝導性樹脂によって、リザーバユニットと流路ユニットとがアクチュエータユニットを介して効率よく熱的に結合されるため、ドライバＩＣからの熱が、リザーバユニットから熱伝導性樹脂及びアクチュエータユニットを介して流路ユニットまで効率よく伝達される。このため、別途ヒータを用意することなく、リザーバユニット及び流路ユニットの液体を効率よく温めることができ、環境温度が低い場合においてもアクチュエータユニットの駆動力を高くする必要がなくなる。これにより、温度特性を維持しつつ液体吐出ヘッドの省電力化及び低コスト化を図ることができる。

本発明においては、前記空隙内における前記リザーバユニットの前記アクチュエータユニットと対向する面から前記流路ユニットに至る領域に、前記熱伝導性樹脂が前記平型柔軟ケーブルを介して連続的に充填されていてもよい。

また、本発明においては、前記熱伝導性樹脂が前記空隙の全域に充填されていることが好ましい。これによると、ドライバＩＣからの熱が、リザーバユニットから熱伝導性樹脂を介して流路ユニットにさらに効率よく伝達される。

さらに、本発明においては、前記リザーバユニット及び前記ドライバＩＣを包囲すると共に、前記ドライバＩＣと熱的に結合された金属性の筐体をさらに備えていることが好ましい。これによると、ドライバＩＣが筐体に包囲されているため、ドライバＩＣからの熱が外部に放熱されることない。またドライバＩＣからの熱が、さらに筐体を介してリザーバユニットに伝達される。

このとき、前記筐体が、前記流路ユニットをさらに包囲していることが好ましい。これによると、リザーバユニットからの熱が流路ユニットに効率よく伝達される。

さらに、このとき、前記筐体が、前記ノズルが開口する吐出面の周縁に当接していることがより一層好ましい。これによると、吐出面を保護することができる。

このとき、前記熱伝導性樹脂は、前記吐出面の周縁と前記筐体との間に介在していることが好ましい。これによると、筐体と流路ユニットの吐出面付近とを確実に熱的に接合することができ、ノズル内の液体を効率よく温めることができる。

本発明においては、前記筐体と前記ドライバＩＣとの間に前記熱伝導性樹脂が充填されていることが好ましい。これによると、ドライバＩＣからの熱が、熱伝導性樹脂を介してリザーバユニットにさらに効率よく伝達される。

このとき、前記空隙を挟んで積層された前記リザーバユニット及び前記流路ユニットからなる積層体は、積層方向から見た平面視において、一方向を長手方向とする矩形形状を有しており、前記空隙内において、複数の前記アクチュエータユニットが前記リザーバユニットの前記長手方向に延びた中心線に沿って等間隔で配列し、前記空隙に充填された前記熱伝導性樹脂は、前記長手方向に沿って且つ前記中心線を挟んで交互に配置されるように前記積層体の側面に形成された複数の開口を介して前記筐体に接触しており、前記リザーバユニットの前記空隙と反対側の表面上において、前記アクチュエータユニットにそれぞれ対応した複数の前記ドライバＩＣが、前記中心線に沿って前記アクチュエータユニットと同じ等間隔で配列し、前記筐体と前記ドライバＩＣとの間に充填された前記熱伝導性樹脂は、前記複数のドライバＩＣに亘って互いを繋ぐように、前記中心線に沿って配設されていることが好ましい。これによると、空隙の開口、アクチュエータユニット及びドライバＩＣの配置に規則性があるため、ドライバＩＣからの熱がリザーバユニット及び流路ユニット全体に均一に伝達される。

このとき、前記熱伝導性樹脂は、少なくとも前記積層体の側面と前記筐体との間に介在していてもよい。これによると、ドライバＩＣからの熱がリザーバユニット及び流路ユニットに効率よく伝達される。

本発明においては、前記外壁面から前記空隙に至る貫通孔が形成されていることが好ましい。これによると、熱伝導性樹脂を空隙に効率よく充填することができる。

本発明によると、熱伝導性樹脂によって、リザーバユニットと流路ユニットとがアクチュエータユニットを介して効率よく熱的に結合されるため、ドライバＩＣからの熱が、リザーバユニットから熱伝導性樹脂及びアクチュエータユニットを介して流路ユニットまで効率よく伝達される。このため、別途ヒータを用意することなく、リザーバユニット及び流路ユニットの液体を効率よく温めることができ、環境温度が低い場合においてもアクチュエータユニットの駆動力を高くする必要がなくなる。これにより、温度特性を維持しつつ液体吐出ヘッドの省電力化及び低コスト化を図ることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の好適な形態のインクジェットプリンタの内部構成を示す断面図である。インクジェットプリンタ１０１は、図１に示すように、直方体形状の筐体１ａを有している。また、筐体１ａの上部には、排紙部３１が設けられている。さらに、筐体１ａ内は、上から順に３つの空間Ａ、Ｂ、Ｃに区分されている。空間Ａには、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのインクをそれぞれ吐出する４つのインクジェットヘッド１、及び、搬送ユニット２０が配置されている。空間Ｂ、Ｃはそれぞれ、筐体１ａに対して着脱可能な給紙ユニット１ｂ及びインクタンクユニット１ｃが配置される空間である。なお、本実施形態において、副走査方向とは搬送ユニット２０で用紙Ｐを搬送するときの搬送方向と平行な方向であり、主走査方向とは副走査方向に直交する方向であって水平面に沿った方向である。

インクジェットプリンタ１０１の内部には、給紙ユニット１ｂから排紙部３１に向けて、用紙Ｐが搬送される用紙搬送経路が形成されている（図１中太矢印）。給紙ユニット１ｂは、複数枚の用紙Ｐを収納することが可能な給紙トレイ２３と、給紙トレイ２３に取り付けられた給紙ローラ２５とを有している。給紙ローラ２５は、給紙トレイ２３に積層して収納された複数の用紙Ｐのうち、最も上方にある用紙Ｐを送り出す。給紙ローラ２５によって送り出された用紙Ｐは、ガイド２７ａ，２７ｂによりガイドされ且つ送りローラ対２６によって挟持されつつ搬送ユニット２０へと送られる。

搬送ユニット２０は、図１に示すように、２つのベルトローラ６，７と、両ローラ６，７間に架け渡されるように巻回されたエンドレスの搬送ベルト８と、テンションローラ１０とを有している。テンションローラ１０は、搬送ベルト８の下側ループにおいて、その内周面に接触しつつ下方に付勢されることで搬送ベルト８にテンションを付加している。ベルトローラ７は、駆動ローラであって、搬送モータＭから２つのギアを介して駆動力が与えられることで、図１中時計回りに回転する。ベルトローラ６は、従動ローラであって、ベルトローラ７の回転により搬送ベルト８が走行するのに伴って、図１中時計回りに回転する。

搬送ベルト８の外周面８ａにはシリコーン処理が施されており、粘着性を有している。用紙搬送経路上において搬送ベルト８を挟んでベルトローラ６と対向する位置には、ニップローラ４が配置されている。ニップローラ４は、給紙ユニット１ｂから送り出された用紙Ｐを搬送ベルト８の外周面８ａに押さえ付ける。外周面８ａに押さえ付けられた用紙Ｐは、その粘着力によって外周面８ａ上に保持されつつ、図１右方へと搬送される。

また、用紙搬送経路上において搬送ベルト８を挟んでベルトローラ７と対向する位置には、剥離プレート５が設けられている。剥離プレート５は、搬送ベルト８の外周面８ａに保持されている用紙Ｐを外周面８ａから剥離する。剥離プレート５によって外周面８ａから剥離された用紙Ｐは、ガイド２９ａ，２９ｂによりガイドされ且つ二組の送りローラ対２８によって挟持されつつ搬送され、筐体１ａ上部に形成された開口３０から排紙部３１へと排出される。

４つのインクジェットヘッド１は、それぞれ主走査方向に沿って延在し、副走査方向に並設されており、フレーム３を介して筐体１ａに支持されている。すなわち、インクジェットプリンタ１０１は、主走査方向に延びた吐出領域が形成されたライン式のカラーインクジェットプリンタである。各インクジェットヘッド１の下面は、インク滴が吐出される吐出面２ａとなっている。

搬送ベルト８のループ内には、４つのインクジェットヘッド１と対向するように、プラテン１９が配置されている。プラテン１９の上面は、搬送ベルト８の上側ループの内周面と接触しており、搬送ベルト８の内周側からこれを支持している。これにより、搬送ベルト８の上側ループの外周面８ａとインクジェットヘッド１の下面、即ち吐出面２ａとが対向しつつ平行になり、且つ、吐出面２ａと搬送ベルト８の外周面８ａとの間に僅かな隙間が形成されている。当該隙間は、用紙搬送経路の一部を構成している。搬送ベルト８の外周面８ａ上に保持されつつ搬送されてきた用紙Ｐが４つのヘッド１のすぐ下方を通過する際に、各ヘッド１から用紙Ｐの上面に向けて各色のインクが順に吐出され、用紙Ｐ上に所望のカラー画像が形成される。

インクジェットヘッド１はそれぞれ、空間Ｃに装着されたインクタンクユニット１ｃ内のインクタンク４９と接続されている。すなわち、４つのインクタンク４９にはそれぞれ対応するインクジェットヘッド１が吐出するインクが貯留されている。そして、各インクタンク４９からチューブ（図示せず）等を介してインクジェットヘッド１にインクが供給される。

次に、図２〜図４を参照しつつインクジェットヘッド１について詳細に説明する。図２は、インクジェットヘッド１の幅方向である副走査方向に沿った断面図である。図３は、図２に示すIII−III線に関するインクジェットヘッド１の断面図である。なお、図３においては、下筐体８２が省略されている。図４は、リザーバユニット７１の上面図である。

図２に示すように、インクジェットヘッド１は、リザーバユニット７１と、流路ユニット９とアクチュエータユニット２１とを含むヘッド本体２と、一端がアクチュエータユニット２１に接続されていると共にドライバＩＣ５２が実装されたＣＯＦ（Chip On Film：平型柔軟基板）５０と、ＣＯＦ５０の他端に接続された制御基板５４とを有している。さらに、インクジェットヘッド１は、リザーバユニット７１及び流路ユニット９を包囲する金属製の箱体を形成する上筐体８１及び下筐体８２と、上筐体８１の上方において制御基板５４を包囲するヘッドカバー５５とを有している。

リザーバユニット７１は、ヘッド本体２の上面に固定されていると共にヘッド本体２にインクを供給するものである。また、リザーバユニット７１は、プレート９１〜９４の４枚のプレートが互いに位置合わせされて積層されたものであり、その内部に、図示しないインク流入流路、インクリザーバ７２、及び、１０個のインク流出流路７３が互いに連通するように形成されている。なお、図２においては、１つのインク流出流路７３のみが表れている。インク流入流路はインクタンク４９からのインクが流入するものである。インクリザーバ７２はインク流入流路から流入したインクを一時的に貯溜するものである。インク流出流路７３は、流路ユニット９の上面に形成されたインク供給口１０５ｂ（図３参照）を介して流路ユニット９に連通している。インクタンク４９からのインクは、インク流入流路を介してインクリザーバ７２に流入し、インク流出流路７３を通過して、インク供給口１０５ｂから流路ユニット９に供給される。

また、図２〜図４に示すように、プレート９４の下面には、凹部９４ａが形成されている。凹部９４は、流路ユニット９の上面との間で空隙９０を形成している。つまり、空隙９０を挟んで積層されたリザーバユニット７１及び流路ユニット９が積層体を構成している。この積層体は、積層方向から見た平面視において、図３及び図４中上下方向を長手方向とする矩形形状を有している。空隙９０には、流路ユニット９の上面に固定された４つのアクチュエータユニット２１が、積層体に関する長手方向に延びた中心線（図中一点鎖線）に沿って千鳥状に且つ等間隔で配列されている。空隙９０は、リザーバユニット７１の長手方向に沿って且つ中心線を挟んで交互に配置されるように、積層体の側面に形成された４つの開口９０ａを有している。

また、空気より熱伝導率が高い熱伝導性樹脂８４が、空隙９０の全域に充填されている。これにより、熱伝導性樹脂８４は、凹部９４ａのアクチュエータユニット２１と対向する下面から、各アクチュエータユニット２１の上面（ＣＯＦ５０が介在している）、及び、流路ユニット９の上面における４つのアクチュエータユニット２１が配置されていない領域まで連続的に空隙９０に充填されている。また、空隙９０内の開口９０ａ近傍において、リザーバユニット７１の下面から流路ユニット９に至る領域に、熱伝導性樹脂８４がＣＯＦ５０を介して連続的に充填されている。さらに、空隙９０に充填された熱伝導性樹脂８４が、４つの開口９０ａを介して下筐体８２の内壁面に接触している。リザーバユニット７１には、上面から空隙９０に至る貫通孔７１ａが形成されており、熱伝導性樹脂８４は、貫通孔７１ａを介して空隙９０に充填される。

これにより、リザーバユニット７１の凹部９４ａのアクチュエータユニット２１と対向する下面と、流路ユニット９の上面とが、熱伝導性樹脂８４及びアクチュエータユニット２１を介して熱的に結合されている。なお、熱伝導性樹脂８４は、アクチュエータユニット２１よりも熱伝導率が高いため、リザーバユニット７１の熱が、凹部９４ａのアクチュエータユニット２１と対向する下面から、熱伝導性樹脂８４のみを介して、流路ユニット９の上面における４つのアクチュエータユニット２１が配置されていない領域に効率よく伝達される。また、熱伝導性樹脂８４が、４つのアクチュエータユニット２１を跨ぐように空隙９０内に充填されているため、流路ユニット９全体に均一に熱を伝導させることができる。

また、プレート９４の下面は、凸部（凹部９４ａ以外の部分）が流路ユニット９と接着されている。凸部内に形成されたインク流出流路７３を介して、リザーバ７２とインク供給口１０５ｂとが連通している。

ＣＯＦ５０は、その一方端部近傍がアクチュエータユニット２１（圧電シート１４１）の上面に接続されている。さらに、ＣＯＦ５０は、アクチュエータユニット２１の上面から水平方向に延在した後、上方に向かって略直角に湾曲するように折り曲げられ、上筐体８１及び下筐体８２の内壁面に形成された切欠き５３を通過してリザーバユニット７１の上方に引き出されている。また、ＣＯＦ５０は、リザーバユニット７１の上方において、図２中左方に延在した後に、上筐体８１に形成されたスリット８１ａから上筐体８１の上方に引き出されている。そして、上筐体８１の上方において、ＣＯＦ５０の他方端部がコネクタ５４ａを介して制御基板５４に接続されている。このとき、ＣＯＦ５０の途中部に実装されたドライバＩＣ５２が、リザーバユニット７１の上面（外壁面）に貼り付けられている。これにより、ドライバＩＣ５２とリザーバユニット７１とが、熱的に結合されている。

図４に示すように、リザーバユニット７１の上面（空隙９０と反対側の表面）において、アクチュエータユニット２１にそれぞれ対応した４つのドライバＩＣ５２が、中心線に沿ってアクチュエータユニット２１と同じ等間隔で配列されている。各ドライバＩＣ５２は、自身の長手方向が中心線の延在方向と一致するように配置されている。熱伝導性樹脂８３は、平面視において、４つのドライバＩＣ５２に亘って互いを繋ぐように、中心線に沿って延在している。上筐体８１は、リザーバユニット７１の上方において、ドライバＩＣ５２を包囲している。そして、上筐体８１とリザーバユニット７１とが形成する空隙において、ＣＯＦ５０と上筐体８１の内壁面との間に、空気よりも熱伝導性の高い熱伝導性樹脂８３が充填されており、ドライバＩＣ５２と上筐体８１とが熱的に結合されている。これにより、４つのドライバＩＣ５２から発生する熱を均一化して上筐体８１に伝達することができる。

また、リザーバユニット７１及び流路ユニット９を包囲する箱体の一部である下筐体８２の内壁面は、リザーバユニット７１及び流路ユニット９の各側面に当接している。これにより、リザーバユニット７１と流路ユニット９とが下筐体８２を介して熱的に結合されている。

制御基板５４は、上筐体８１の上方に配置されており、ＣＯＦ５０のドライバＩＣ５２を介してアクチュエータユニット２１の駆動を制御する。ドライバＩＣ５２は、アクチュエータユニット２１を駆動する駆動信号を生成するものである。

次に、図３、図５〜図７を参照しつつ、ヘッド本体２について説明する。図５は、ヘッド本体２における図３の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。なお、図５では説明の都合上、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１１０、アパーチャ１１２及びノズル１０８を実線で描いている。また、プレート９４の断面部分、及び、熱伝導性樹脂８４は省略している。図６は、図５に示すVI−VI線に沿った部分断面図である。図７（ａ）はアクチュエータユニット２１の拡大断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）においてアクチュエータユニット２１の表面に配置された個別電極を示す平面図である。

ヘッド本体２は、図３に示すように、流路ユニット９、及び、流路ユニット９の上面９ａに固定された４つのアクチュエータユニット２１を含んでいる。図５に示すように、流路ユニット９は、圧力室１１０等を含むインク流路が内部に形成されている。アクチュエータユニット２１は、各圧力室１１０に対応した複数のアクチュエータを含んでおり、圧力室１１０内のインクに選択的に吐出エネルギーを付与する機能を有する。

流路ユニット９は、リザーバユニット７１のプレート９４とほぼ同じ平面形状を有する直方体形状となっている。流路ユニット９の上面９ａには、リザーバユニット７１のインク流出流路７３（図２参照）に対応して、計１０個のインク供給口１０５ｂが開口している。流路ユニット９の内部には、図３及び図５に示すように、インク供給口１０５ｂに連通するマニホールド流路１０５及びマニホールド流路１０５から分岐した副マニホールド流路１０５ａが形成されている。流路ユニット９の下面には、図５及び図６に示すように、多数のノズル１０８がマトリクス状に配置された吐出面２ａが形成されている。圧力室１１０も流路ユニット９におけるアクチュエータユニット２１の固定面においてノズル１０８と同様マトリクス状に多数配列されている。

本実施形態では、等間隔に流路ユニット９の長手方向に並ぶ圧力室１１０の列が、幅方向に互いに平行に１６列配列されている。各圧力室列に含まれる圧力室１１０の数は、後述のアクチュエータユニット２１の外形形状（台形形状）に対応して、その長辺側（下底側）から短辺側（上底側）に向かって次第に少なくなるように配置されている。ノズル１０８も、これと同様の配置がされている。

流路ユニット９は、図６に示すように、９枚のステンレス鋼からなる金属製のプレート１２２〜１３０から構成されている。これらプレート１２２〜１３０を互いに位置合わせしつつ積層することによって、流路ユニット９内に、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａ、そして副マニホールド流路１０５ａの出口から圧力室１１０を経てノズル１０８に至る多数の個別インク流路１３２が形成される。上述したように、流路ユニット９の側面が、下筐体８２の内壁面に当接している。さらに、下筐体８２の下端が吐出面２ａの周縁から吐出面２ａ側に折れ曲がり、吐出面２ａのノズル１０８が開口していない領域と当接している（図２参照）。

流路ユニット９におけるインクの流れについて説明する。図３及び図５〜図６に示すように、リザーバユニット７１からインク供給口１０５ｂを介して流路ユニット９内に供給されたインクは、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａに分岐される。副マニホールド流路１０５ａ内のインクは、各個別インク流路１３２に流れ込み、絞りとして機能するアパーチャ１１２及び圧力室１１０を介してノズル１０８に至る。

次に、アクチュエータユニット２１について説明する。図３に示すように、４つのアクチュエータユニット２１は、それぞれ台形の平面形状を有しており、インク供給口１０５ｂを避けるよう千鳥状に配置されている。さらに、各アクチュエータユニット２１の平行対向辺は流路ユニット９の長手方向に沿っており、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士は流路ユニット９の幅方向（副走査方向）に関して互いにオーバーラップしている。

図７（ａ）に示すように、アクチュエータユニット２１は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる３枚の圧電シート１４１〜１４３から構成されている。また、最上層の圧電シート１４１の上面における圧力室１１０に対向する位置には、個別電極１３５が形成されている。最上層の圧電シート１４１とその下側の圧電シート１４２との間にはシート全面に形成された共通電極１３４が介在している。個別電極１３５は、図７（ｂ）に示すように、圧力室１１０と相似な略菱形の平面形状を有する。平面視で、個別電極１３５の大部分は、圧力室１１０の領域内にある。略菱形の個別電極１３５における鋭角部の一方は圧力室１１０の外に延出され、その先端には個別電極１３５と電気的に接続された個別バンプ１３６が設けられている。

共通電極１３４は、すべての圧力室１１０に対応する領域において等しくグランド電位が付与されている。一方、個別電極１３５は、ＣＯＦ５０を介してドライバＩＣ５２の各出力端子と電気的に接続されており、ドライバＩＣ５２からの駆動信号が選択的に供給されるようになっている。なお、共通電極１３４は、スルーホールを介して圧電シート１４１の上面に形成された共通電極用バンプと接続されている。さらに、共通電極用バンプは、ＣＯＦ５０を介して制御基板５４と接続されている。

ここで、アクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。圧電シート１４１はその厚み方向に分極されている。個別電極１３５を共通電極１３４と異なる電位にして圧電シート１４１に対してその分極方向に電界を印加すると、圧電シート１４１における電界印加部分が圧電効果により歪む活性部として働く。つまり、アクチュエータユニット２１には、個別電極１３５と圧力室１１０とで挟まれた部分が、個別のアクチュエータとして働き、圧力室１１０の数に対応した複数のアクチュエータが作り込まれている。例えば、分極方向と電界の印加方向とが同じであれば、活性部は分極方向に直交する方向（平面方向）に縮む。つまり、アクチュエータユニット２１は、圧力室１１０から離れた上側１枚の圧電シート１４１を活性部が含まれる層とし、且つ圧力室１１０に近い下側２枚の圧電シート１４２、１４３を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプのアクチュエータである。図７（ａ）に示すように、圧電シート１４１〜１４３は圧力室１１０を区画するプレート１２２の上面に固定されているため、圧電シート１４１における電界印加部分とその下方の圧電シート１４２、１４３との間で平面方向への歪みに差が生じると、圧電シート１４１〜１４３全体が圧力室１１０側へ凸になるように変形（ユニモルフ変形）する。これにより圧力室１１０内のインクに圧力（吐出エネルギー）が付与され、ノズル１０８からインク滴が吐出される。流路内のインク粘度が高くなるに伴って、アクチュエータユニットを変位させるために、個別電極１３５と共通電極１３４との間に印加する電圧を高くする必要がある。

なお、本実施形態においては、予め個別電極１３５に所定の電位を付与しておき、吐出要求があるごとに一旦個別電極１３５をグランド電位にした後、所定のタイミングで再び個別電極１３５に所定の電位を付与するような駆動信号をドライバＩＣ５２から出力させる。この場合、個別電極１３５がグランド電位となるタイミングで圧電シート１４１〜１４３が元の状態に戻り、圧力室１１０の容積は初期状態（予め電圧が印加された状態）と比較して増加し、副マニホールド流路１０５ａから個別インク流路１３２へとインクが吸い込まれる。その後、再び個別電極１３５に所定の電位が付与されたタイミングで圧電シート１４１〜１４３において活性領域と対向する部分が圧力室１１０側に凸となるように変形し、圧力室１１０の容積低下によりインクの圧力が上昇し、ノズル１０８からインクが吐出される。

以上のように、本実施形態によるインクジェットヘッド１によると、空隙９０の全域に充填された熱伝導性樹脂８４及びアクチュエータユニット２１を介して、リザーバユニット７１と流路ユニット９とが効率よく熱的に結合されるため、ドライバＩＣ５２からの熱が、リザーバユニット７１から熱伝導性樹脂８４及びアクチュエータユニット２１を介して流路ユニット９まで効率よく伝達される。これにより、別途ヒータを用意することなく、リザーバユニット７１及び流路ユニット９内のインクが効率よく温められ、環境温度が低い場合であってもアクチュエータユニット２１の駆動電圧を高くする必要がなくなる。このため、温度特性を維持しつつインクジェットヘッド１の省電力化及び低コスト化を図ることができる。

また、金属製の上筐体８１及び下筐体８２によって、リザーバユニット７１、流路ユニット９及びドライバＩＣ５２が包囲されていると共に、ドライバＩＣ５２が、熱伝導性樹脂８３を解して上筐体８１に熱的に結合されているため、ドライバＩＣ５２からの熱が外部に放熱されることなく、上筐体８１及び下筐体８２を介してリザーバユニット７１及び流路ユニット９に効率よく伝達される。

さらに、下筐体８２の下端が吐出面２ａの周縁から吐出面２ａ側に折れ曲がり、吐出面２ａのノズル１０８が開口していない領域と当接しているため、吐出面を保護することができる。

空隙９０の開口９０ａ、アクチュエータユニット２１及びドライバＩＣ５２が、積層体に関する中心線を基準とした規則性のある配置となっているため、ドライバＩＣ５２からの熱がリザーバユニット７１及び流路ユニット９全体に均一に伝達される。

リザーバユニット７１には、上面から空隙９０に至る貫通孔７１ａが形成されているため、熱伝導性樹脂を空隙９０に空間を残すことなく効率よく充填することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。上述の実施形態では、リザーバユニット７１及び流路ユニット９側面が、下筐体８２の内壁面に直接的に当接する構成となっているが、図８に示すように、リザーバユニット７１及び流路ユニット９側面が、熱伝導性樹脂１８５を介して間接的に、下筐体８２の内壁面に当接する構成となっていてもよい。これによると、リザーバユニット７１及び流路ユニット９側面に段差などが形成されている場合であっても、当該側面と下筐体８２の内壁面とを確実に熱的に接合することができる。また、熱伝導性樹脂が、吐出面２ａの周縁と下筐体８２との間に介在するため、下筐体８２と流路ユニット９の吐出面２ａ付近とを確実に熱的に接合することができる。これによりノズル１０８内のインクを効率よく温めることができる。

上述した実施形態においては、上筐体８１及び下筐体８２が、ドライバＩＣ５２、リザーバユニット７１及び流路ユニット９を包囲する構成であるが、金属製の筐体が、ドライバＩＣ５２及びリザーバユニット７１のみを包囲する構成であってもよい。

また、上述した実施形態においては、下筐体８２が吐出面２ａの周縁に当接する構成であるが、下筐体８２が吐出面２ａに当接しない構成であってもよい。

さらに、上述した実施形態においては、リザーバユニット７１に、貫通孔７１ａが形成されているが、貫通孔７１ａが形成されていなくてもよい。この場合であっても、空隙９０の開口９０ａから熱伝導性樹脂を充填することができる。

また、上述した実施形態においては、アクチュエータユニット２１がユニモルフタイプのアクチュエータであるが、アクチュエータの構成は任意のものであってよい。例えば、アクチュエータユニットが縦振動を利用する積層型のアクチュエータであってもよい。

また、上述の実施形態では、ドライバＩＣ５２は、リザーバユニット７１の上面に配列されているが、上筐体８１の内壁面上に配列されていてもよい。このとき、熱伝導性樹脂は、上筐体８１とリザーバユニット７１とが形成する空隙において、ＣＯＦ５０とリザーバユニット７１の上面との間に充填されているとよい。これによって、ドライバＩＣ５２からの熱が、上筐体８１に直接伝わると共に、熱伝導性樹脂を介してリザーバユニット７１にも全体的に伝わることになる。

本発明による記録ヘッドは、ライン式に限定されず、ヘッドが往復移動するシリアル式の記録ヘッドや、インク以外の液体を吐出する記録ヘッドにも適用可能である。さらに、プリンタに限定されず、ファクシミリやコピー機などにも適用可能である。

本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタの断面図である。 図１に示すインクジェットヘッドの幅方向に沿った断面図である。 図２に示すIII-III線に関する断面図である。 図２に示すリザーバユニットの平面図である。 図３に示す一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図５に示すVI−VI線断面図である。 図５に示すアクチュエータユニットを説明するための図である。 変形例を説明するための図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
２ ヘッド本体
２ａ 吐出面
９ 流路ユニット
９ａ 上面
１９ プラテン
２１ アクチュエータユニット
５２ ドライバＩＣ
５４ 制御基板
５４ａ コネクタ
５５ ヘッドカバー
７１ リザーバユニット
７１ａ 貫通孔
７２ インクリザーバ
７３ インク流出流路
８１ 上筐体
８１ａ スリット
８２ 下筐体
８３、８４ 熱伝導性樹脂
９０ 空隙
９０ａ 開口
９４ａ 凹部
１０１ インクジェットプリンタ
１０８ ノズル
１１０ 圧力室
１３２ 個別インク流路

Claims (11)

1. 液体を貯溜すると共に、貯溜した液体を流出口から流出させるリザーバが形成されたリザーバユニットと、
   前記リザーバユニットの前記流出口に接続された流入口、前記流入口から流入した液体が供給される共通液体室、及び、前記共通液体室の出口から圧力室を経てノズルに至る複数の個別液体流路が形成された流路ユニットと、
   前記リザーバユニットと前記流路ユニットとの間に形成された空隙と、前記空隙内において、前記流路ユニットに接合されており、複数の前記圧力室内の液体に吐出エネルギーを付与するアクチュエータユニットと、
   前記アクチュエータユニットを駆動するドライバＩＣが実装された、前記ドライバＩＣからの駆動信号を前記アクチュエータユニットに供給する平型柔軟ケーブルとを備えており、
   前記ドライバＩＣが前記リザーバユニットの外壁面と熱的に結合されており、
   少なくとも前記空隙内において、前記リザーバユニットの前記アクチュエータユニットと対向する面から前記アクチュエータユニットに至る領域に、空気より熱伝導率が高い熱伝導性樹脂が連続的に充填されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記空隙内における前記リザーバユニットの前記アクチュエータユニットと対向する面から前記流路ユニットに至る領域に、前記熱伝導性樹脂が前記平型柔軟ケーブルを介して連続的に充填されてい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. 前記熱伝導性樹脂が前記空隙の全域に充填されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記リザーバユニット及び前記ドライバＩＣを包囲すると共に、前記ドライバＩＣと熱的に結合された金属性の筐体をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記筐体が、前記流路ユニットをさらに包囲していることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記筐体が、前記ノズルが開口する吐出面の周縁に当接していることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記熱伝導性樹脂は、前記吐出面の周縁と前記筐体との間に介在していることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記筐体と前記ドライバＩＣとの間に前記熱伝導性樹脂が充填されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記空隙を挟んで積層された前記リザーバユニット及び前記流路ユニットからなる積層体は、積層方向から見た平面視において、一方向を長手方向とする矩形形状を有しており、
   前記空隙内において、複数の前記アクチュエータユニットが前記リザーバユニットの前記長手方向に延びた中心線に沿って等間隔で配列し、前記空隙に充填された前記熱伝導性樹脂は、前記長手方向に沿って且つ前記中心線を挟んで交互に配置されるように前記積層体の側面に形成された複数の開口を介して前記筐体に接触しており、
   前記リザーバユニットの前記空隙と反対側の表面上において、前記アクチュエータユニットにそれぞれ対応した複数の前記ドライバＩＣが、前記中心線に沿って前記アクチュエータユニットと同じ等間隔で配列し、
   前記筐体と前記ドライバＩＣとの間に充填された前記熱伝導性樹脂は、前記複数のドライバＩＣに亘って互いを繋ぐように、前記中心線に沿って配設されていることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記熱伝導性樹脂は、少なくとも前記積層体の側面と前記筐体との間に介在していることを特徴とする請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記リザーバユニットに、前記外壁面から前記空隙に至る貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

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