JP7461173B2 - 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関する。

各種の液体吐出装置に用いられる液体吐出ヘッドとして、複数の圧力室を有し、駆動素子を駆動して圧力室の容積を変形させ、圧力室内の液体をノズルから吐出する技術が知られている。具体例として、液体吐出ヘッドは、複数の圧力室の一次側及び二次側にそれぞれ共通室を有する液体吐出部を有する。液体吐出部を流れる液体は、複数の圧力室の一次側にある共通室に流入し、複数の圧力室を通過し、複数の圧力室の二次側にある共通室を通って液体吐出部の二次側へと排出される。そして、圧力室の容積が増減することで、圧力室内の液体がノズルから液滴として吐出される。

液体吐出ヘッドは、複数の圧力室の一次側及び二次側にそれぞれ設けられた共通室に接続され、液体を循環する循環装置に接続される。

特開２０１５－１５０７４０号公報

本発明が解決しようとする課題は、液体の温度上昇を抑制できる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供することである。

一実施形態に係る液体吐出ヘッドは、液体吐出部と、流入管部と、流出管部と、冷却装置と、を備える。液体吐出部は、第１共通室、前記第１共通室に接続された複数の圧力室を構成するアクチュエータ、及び、前記複数の圧力室に接続された第２共通室を含む。流入管部は、前記第１共通室に液体を供給する。流出管部は、前記第２共通室から前記液体を排出する。冷却装置は、前記流出管部に熱的に接続する冷却板、及び、前記冷却板に設けられ、冷却水が通過する冷却流路を含む。前記流出管部及び前記冷却板は、一体に形成される。前記冷却板の前記冷却流路の一次側が存する部位が前記流出管部に隣接する。

第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成を模式的に示す斜視図。 同液体吐出ヘッドに用いられる複数のヘッド装置の構成を模式的に示す側面図。 同複数のヘッド装置の構成を模式的に示す平面図。 同ヘッド装置の構成を示す側面図。 同ヘッド装置の要部構成を示す斜視図。 同ヘッド装置の要部構成を示す側面図。 同ヘッド装置に用いられる液体吐出部の構成を示す断面図。 同ヘッド装置に用いられる冷却装置の構成を模式的に示す側面図。 同液体吐出ヘッドが用いられる液体吐出装置の構成を模式的に示す説明図。 第２の実施形態に係る液体吐出ヘッドのヘッド装置の構成を模式的に示す側面図。 第３の実施形態に係る液体吐出ヘッドのヘッド装置の構成を模式的に示す側面図。 第４の実施形態に係る液体吐出ヘッドのヘッド装置の構成を模式的に示す平面図。 第５の実施形態に係る液体吐出ヘッドのヘッド装置の構成を模式的に示す側面図。 第６の実施形態に係る液体吐出ヘッドのヘッド装置の構成を模式的に示す側面図。 同ヘッド装置の構成を模式的に示す平面図。

以下、第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド１及び液体吐出装置１００について、図１乃至図９を用いて説明する。

図１は、第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド１の構成を模式的に示す斜視図である。図２及び図３は、液体吐出ヘッド１に用いられる複数のヘッド装置５の構成を模式的に示す図である。また、図２が側面図であり、図３が平面図である。また、図２及び図３において、複数のヘッド装置５のうち一部を省略し、３つのヘッド装置５を配置した例を示す。

図４は、ヘッド装置５の構成を示す側面図である。図５及び図６は、ヘッド装置５の要部構成として、液体吐出部１０、回路基板１２の一部、冷却装置１３の一部及び流出管部１５の構成を示す図である。また、図５が斜視断面図であり、図６が断面図である。

図７は、ヘッド装置５に用いられる液体吐出部１０の構成を示す断面図である。図８は、ヘッド装置５に用いられる冷却装置１３の構成を模式的に示す側面図である。図９は、液体吐出ヘッド１が用いられる液体吐出装置１００の構成を模式的に示す説明図である。

なお、図中、Ｘ、Ｙ、Ｚは互いに直交する３方向を示す。Ｘ方向は、アクチュエータ２１の長手方向に沿った方向であり、換言するとアクチュエータ２１に設けられる圧力室Ｄを構成する複数の溝２１１の並び方向である。Ｙ方向は、アクチュエータ２１の溝２１１の長手方向に沿った方向である。Ｚ方向は、アクチュエータ２１及びノズルプレート２４の対向方向に沿った方向であり、換言すると、ノズルプレート２４のノズル２４１からのインクの吐出方向に沿った方向である。以下、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向を用いて説明する。

また、各図において、説明の便宜上、適宜構成を拡大、縮小又は省略して示す。また、各図において、液体の流れを実線の矢印で示し、冷却水の流れを破線の矢印で示す。

図１及び図２に示すように、液体吐出ヘッド１は、例えば、外郭ケース４と、外郭ケース４に収容される複数のヘッド装置５と、を備えている。なお、図２においては、外郭ケース４及びヘッド装置５の一部を省略して示す。

例えば、液体吐出ヘッド１は、図９に示すインクジェット記録装置などの液体吐出装置１００に設けられる。液体吐出ヘッド１は、液体吐出装置１００に設けられた液体収容部としての供給タンク１３２を含む循環装置２に接続され、供給タンク１３２との間でインクを循環させる循環型のヘッドである。

図２乃至図６に示すように、ヘッド装置５は、液体吐出部１０と、回路基板（基板）１２と、冷却装置１３と、流入管部１４と、流出管部１５と、を備えている。なお、図２のヘッド装置５は、流入管部１４及び流出管部１５を省略して示す。

例えば、ヘッド装置５は、液体吐出部１０、回路基板１２、冷却装置１３、流入管部１４及び流出管部１５が一体に組み立てられる。なお、ヘッド装置５は、液体吐出部１０、回路基板１２、冷却装置１３、流入管部１４及び流出管部１５をベースプレート等によって一体に保持する構成であってもよい。

ヘッド装置５は、例えばシェアモードシェアウォール方式のヘッドである。例えば、図１及び図２に示すように、複数のヘッド装置５は、隣り合うヘッド装置５と積層して配置される。なお、ヘッド装置５の数は、適宜設定される。ヘッド装置５は、液体吐出ヘッド１として構成され、液体吐出装置１００に設けられたときに、例えば、液体吐出部１０の後述するノズル２４ａが重力方向で下方に向く姿勢で配置される。

図５乃至図７に示すように、液体吐出部１０は、アクチュエータ２１と、アクチュエータ２１の両主面を覆う一対のカバープレート２２と、アクチュエータ２１及びカバープレート２２の両主面を覆う一対の流路カバー２３と、ノズルプレート２４と、を備える。

アクチュエータ２１は、一方向に長い板状に形成される。アクチュエータ２１は、例えば一対の圧電部材が積層された積層圧電体で板状に構成されている。圧電部材として例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が用いられる。一対の圧電部材は分極されている。

図５乃至図７に示すように、アクチュエータ２１のノズルプレート２４に対向する端部は、複数の溝２１１と、複数の壁状の駆動素子部２１２と、電極２１３と、を有する。アクチュエータ２１の端部は、Ｘ方向であるアクチュエータ２１の長手方向で複数の溝２１１及び駆動素子部２１２が交互に並んで配される櫛歯状に構成される。即ち、アクチュエータ２１のノズルプレート２４側の端面に複数の駆動素子部２１２が形成され、この複数の駆動素子部２１２がＸ方向に離間して隣接することで、隣接する駆動素子部２１２の間にそれぞれ溝２１１が構成される。

図７に示すように、電極２１３は、各溝２１１の内壁に形成される。例えば、各電極２１３は、アクチュエータ２１上の駆動素子部２１２まで配線されている。各電極２１３は、例えば、回路基板１２の後述するフレキシブル配線基板４２を介してドライバＩＣ４３に電気的に接続されている。

一対のカバープレート２２は、アクチュエータ２１の長手方向と直交する方向、且つ、アクチュエータ２１及びノズルプレート２４の対向方向に直交する方向におけるアクチュエータ２１の主面を覆う。即ち、一対のカバープレート２２は、Ｙ方向におけるアクチュエータ２１の主面を覆う。

図５乃至図７に示すように、カバープレート２２は、Ｙ方向において対向するアクチュエータ２１に設けられた溝２１１と同じ形状に形成された切欠２２１を複数有する。一対のカバープレート２２のうち一方は、溝２１１内のＹ方向に沿った液体の流れ方向における一次側のアクチュエータ２１の主面に設けられる第１カバープレートを形成し、他方は溝２１１内のＹ方向に沿った液体の流れ方向における二次側のアクチュエータ２１の主面に設けられる第２カバープレートを形成する。

複数の切欠２２１は、アクチュエータ２１に設けられた複数の溝２１１と、溝２１１の並び方向で一つ置きに対向する。即ち、カバープレート２２は、複数の溝２１１のうち、一つ置きの複数の溝２１１のＹ方向の開口を切欠２２１により開放するとともに、一つ置きの他の複数の溝２１１のＹ方向の開口を切欠２２１が設けられていない領域により閉塞する。

換言すると、図７に示すように、アクチュエータ２１及びカバープレート２２は、溝２１１のＹ方向の両端の開口が一対のカバープレート２２によって閉塞された複数の空気室Ｃと、一対のカバープレート２２の切欠２２１によって溝２１１のＹ方向の両端の開口が開放する複数の圧力室Ｄと、を構成する。そして、これら空気室Ｃ及び圧力室Ｄは、交互にＸ方向に沿って並列に配置される。

図５及び図６に示すように、流路カバー２３は、板状に形成される。例えば、流路カバー２３は、アクチュエータ２１及びカバープレート２２と対向する面の一部が窪む。一対の流路カバー２３は、Ｙ方向におけるアクチュエータ２１及びカバープレート２２の外面を覆う。

一対の流路カバー２３のうち一方は、溝２１１内のＹ方向に沿った液体の流れ方向における一次側のアクチュエータ２１の主面及びカバープレート２２を覆う第１流路カバーを形成する。一対の流路カバー２３のうち他方は、溝２１１内のＹ方向に沿った液体の流れ方向における二次側のアクチュエータ２１の主面及びカバープレート２２を覆う第２流路カバーを形成する。

図５及び図６に示すように、一次側のアクチュエータ２１の主面及びカバープレート２２を覆う流路カバー２３（第１流路カバー２３）は、アクチュエータ２１のＹ方向で一次側を覆うカバープレート２２（第１カバープレート２２）との間に、圧力室Ｄに連通する第１共通室Ｅを形成する。第１共通室Ｅは、Ｘ方向に延び、全ての圧力室Ｄと流体的に接続される。第１共通室Ｅは、流入管部１４に連通する。第１共通室Ｅは、流入管部１４及び複数の圧力室Ｄを連通する流入路を構成する。

具体例として、第１共通室Ｅは、長手方向の両端部において、流入管部１４に連通する。また、第１共通室Ｅは、複数の圧力室Ｄの一次側に配置され、複数の圧力室Ｄに、流入管部１４から流入した液体を供給する。

図５及び図６に示すように、二次側のアクチュエータ２１の主面及びカバープレート２２を覆う流路カバー２３（第２流路カバー２３）は、アクチュエータ２１のＹ方向で二次側を覆うカバープレート２２（第２カバープレート２２）との間に、圧力室Ｄに連通する第２共通室Ｆを形成する。第２共通室Ｆは、Ｘ方向に延び、全ての圧力室Ｄと流体的に接続される。第２共通室Ｆは、流出管部１５に連通する。第２共通室Ｆは、複数の圧力室Ｄ及び流出管部１５を連通する流出路を構成する。

具体例として、第２共通室Ｆは、長手方向の両端部において、流出管部１５に連通する。また、第２共通室Ｆは、複数の圧力室Ｄの二次側に配置され、複数の圧力室Ｄから流出した液体を一対の流出管部１５へ排出する。

図５に示すように、ノズルプレート２４は、一方向に長い板状に構成される。図５乃至図７に示すように、ノズルプレート２４は、例えば、圧力室Ｄに対向して、Ｘ方向に並列配置される複数のノズル２４１を有する。ノズルプレート２４は、ノズル２４１が複数配列されて構成されるノズル列を、一列または複数列備える。各ノズル２４１は、ノズルプレート２４の両主面間を貫通する貫通孔である。

図２乃至図６に示すように、回路基板１２は、制御基板４１と、制御基板４１に設けられたフレキシブル配線基板４２と、フレキシブル配線基板４２に設けられたドライバＩＣ４３と、を備える。制御基板４１は、例えば、矩形の板状である。制御基板４１は、Ｘ方向において、流入管部１４及び流出管部１５の間に配置される。制御基板４１は、例えば、ドライバＩＣ４３を駆動制御する基板である。

フレキシブル配線基板４２は、単数又は複数設けられる。本実施形態においては、フレキシブル配線基板４２は単数設けられる例を示す。なお、フレキシブル配線基板４２が複数設けられる場合においては、複数のフレキシブル配線基板４２は、Ｘ方向に並列に配置される。フレキシブル配線基板４２は、Ｚ方向で一端が制御基板４１に、他端側がアクチュエータ２１の複数の電極２１３に接続される。

ドライバＩＣ４３は、フレキシブル配線基板４２のＹ方向で冷却装置１３の冷却板５１と対向する側の主面に実装される。ドライバＩＣ４３は、例えば、高い熱伝導性を有するグリスやシート等を介して冷却装置１３の冷却板５１に接して配置される。ドライバＩＣ４３は、フレキシブル配線基板４２を介して、制御基板４１上の配線及び電極２１３に電気的に接続される。

図４及び図８に示すように、冷却装置１３は、冷却板５１と、冷却流路５２と、冷却液供給回路５５と、を備える。冷却装置１３は、例えば、冷却液としての冷却水を用いて冷却板５１と接する部材を冷却する。本実施形態においては、冷却装置１３は、制御基板４１の実装品、ドライバＩＣ４３、液体吐出部１０の一部及び流出管部１５を冷却する。

冷却板５１は、熱伝導性に優れた金属材料、具体例として、ステンレス材料やアルミニウム材料により形成される。冷却板５１は、冷却する構成品と熱的に接続される。例えば、冷却板５１は、少なくとも、隣り合うヘッド装置５の液体吐出部１０に流体的に接続される流出管部１５に接触するか、又は、流出管部１５と一体に形成される。

具体例として、冷却板５１は、制御基板４１の一部、ドライバＩＣ４３及び液体吐出部１０の一部と熱的に接続するとともに、流出管部１５の外面の一部と接触するか、又は、流出管部１５の一部と一体に形成される。本実施形態において、冷却板５１は、一方の主面が制御基板４１の発熱する実装品及び各ドライバＩＣ４３と接触し、他方の主面が隣り合うヘッド装置５のフレキシブル配線基板４２と接触する。また、本実施形態において、冷却板５１は、液体吐出部１０のアクチュエータ２１及び第２流路カバー２３のＺ方向で一方の外面の少なくとも一部に接触する。なお、冷却板５１は、図６中、アクチュエータ２１の外面のうちＹ方向で一部に接触する例を説明するが、アクチュエータ２１の外面のうちＹ方向で全領域に接触する構成でもよい。また本実施形態において、冷却板５１は、Ｘ方向で一方の外面が流出管部１５の外面と接触する。冷却板５１は、内部に冷却流路５２が形成され、冷却流路５２が存する領域の外面が各ドライバＩＣ４３及び流出管部１５と接触する。

冷却板５１の主面の形状は、制御基板４１に実装された発熱する電子部品及びドライバＩＣ４３と対向できる形状に形成される。図４に示すように、冷却板５１の主面形状は、Ｅ字形状の例を示すが、例えば、矩形状であってもよく、また、他の形状であってもよい。

図４乃至図６に示すように、冷却板５１の液体吐出部１０と対向する外面は、平面状に形成され、液体吐出部１０のアクチュエータ２１及び第２流路カバー２３の外面のうち、ノズルプレート２４とはＺ方向で反対側の外面と接触する。また、図３乃至図５に示すように、冷却板５１の流出管部１５と対向する外面の一部は、平面状に形成され、流出管部１５の外面と接触する。例えば、冷却板５１は、熱伝導率が高いシート、グリス、接着剤等を介して流出管部１５と接触する。さらに、冷却板５１の流入管部１４と対向する外面は、流入管部１４と離間する。

冷却流路５２は、冷却板５１内に設けられた孔により形成される。例えば、図３及び図４に示すように、冷却板５１が他の構成と一体に組み立てられた姿勢で、一次側の開口５２１及び二次側の開口５２２は、冷却板５１の液体吐出部１０と対向する外面とはＺ方向で反対側の外面に配置される。また、冷却流路５２の一次側が、冷却板５１のＸ方向における一方側に配置され、冷却流路５２の二次側が、冷却板５１のＸ方向における多方側に配置される。より具体的には、冷却流路５２の一次側は、冷却板５１のＸ方向において、流出管部１５と対向する外面側に配置される。換言すると、冷却板５１は、冷却流路５２の一次側が存する外面の一部が、流出管部１５と接触する。

具体例を説明すると、冷却流路５２は、冷却板５１のＺ方向で一方の外面のＸ方向で両端側に、冷却流路５２の一次側の開口５２１及び二次側の開口５２２が形成される。また、例えば、一次側の開口５２１は、冷却流路５２のＸ方向で流出管部１５側に設けられる。また、冷却流路５２は、冷却板５１のＺ方向で一方の外面に形成された一次側の開口５２１から、冷却板５１のＺ方向で一方の外面から他方の外面側に向かってＺ方向に延びる。また、冷却流路５２は、冷却板５１の液体吐出部１０に隣接する位置であって、且つ、ドライバＩＣ４３上を通る位置において、Ｘ方向の一方側から他方側に延びる。さらに、冷却流路５２は、冷却板５１のＸ方向他方側から冷却板５１のＺ方向で一方の外面に形成された二次側の開口５２２に向かってＺ方向に延びる。なお、冷却流路５２の形状や配置は、ドライバＩＣ４３の配置や、ドライバＩＣ４３と液体吐出部１０との距離、及び、流出管部１５の位置等によって適宜設定される。

冷却流路５２の一次側の開口５２１及び二次側の開口５２２は、例えば、配管、チューブ、継手等を介して、冷却液供給回路５５に接続される。冷却液供給回路５５は、例えば、冷却液を供給する配管やチューブ等の流路及びポンプを有する。冷却液供給回路５５は、ポンプによって冷却流路５２に、一次側の開口５２１から冷却水を供給し、冷却流路５２を通過した二次側の開口５２２から冷却水を回収する。

図３及び図４に示すように、流入管部１４は、例えば、矩形筒状に形成され、内部に液体が流れる流入流路１４１を形成する。流入管部１４は、液体吐出部１０に固定される。流入流路１４１は、例えば、液体の流れ方向に直交する流路断面の形状が円形であり、流路断面積が一定に構成される。流入流路１４１は、一次側が循環装置２に接続され、二次側が液体吐出部１０の第１共通室Ｅに接続される。流入管部１４は、例えば、熱伝導性に優れた金属材料、より具体的な例として、ステンレス材料やアルミニウム材料により形成される。

図３乃至図５に示すように、流出管部１５は、例えば、矩形筒状に形成され、内部に液体が流れる流出流路１５１を形成する。流出管部１５は、液体吐出部１０に固定される。流出流路１５１は、例えば、液体の流れ方向に直交する流路断面の形状が円形であり、流路断面積が一定に構成される。流出流路１５１は、一次側が液体吐出部１０の第２共通室Ｆに接続され、二次側が循環装置２に接続される。流出管部１５は、例えば、熱伝導性に優れた金属材料、より具体的な例として、ステンレス材料やアルミニウム材料により形成される。

このような流入管部１４及び流出管部１５は、例えば、液体吐出部１０にそれぞれ一つ設けられる。また、流入管部１４は、液体吐出部１０のＸ方向で一端側に、流出管部１５は液体吐出部１０のＸ方向で他端側に設けられる。

次に、液体吐出ヘッド１を有する液体吐出装置１００について、図９を用いて説明する。図９に示すように、液体吐出装置１００は、筐体１１１と、媒体供給部１１２と、画像形成部１１３と、媒体排出部１１４と、支持装置である搬送装置１１５と、制御部１１６と、を備える。

液体吐出装置１００は、例えば、インクジェットプリンタである。液体吐出装置１００は、媒体供給部１１２から画像形成部１１３を通って媒体排出部１１４に至る所定の搬送路Ａに沿って、吐出対象物である記録媒体として例えば用紙Ｐを搬送する。そして、液体吐出装置１００は、液体としてインクを吐出することで、搬送した用紙Ｐに画像形成処理を行う。

媒体供給部１１２は複数の給紙カセット１１２１を備える。媒体排出部１１４は、排紙トレイ１１４１を備える。画像形成部１１３は、用紙を支持する支持部１１７と、支持部１１７の上方に対向配置された複数のヘッドユニット１３０と、を備える。

支持部１１７は、画像形成を行う所定領域にループ状に備えられる搬送ベルト１１８と、搬送ベルト１１８を裏側から支持する支持プレート１１９と、搬送ベルト１１８の裏側に備えられた複数のベルトローラ１２０と、を備える。

ヘッドユニット１３０は、複数の液体吐出ヘッド１と、各液体吐出ヘッド１に接続された循環装置２と、を備える。循環装置２は、例えば、各液体吐出ヘッド１上にそれぞれ搭載された液体タンクとしての複数の供給タンク１３２と、液体吐出ヘッド１と供給タンク１３２とを接続する接続流路１３３と、循環部である循環ポンプ１３４と、を備える。ヘッドユニット１３０は、液体を循環させる循環型のヘッドユニットである。

本実施形態において、液体吐出ヘッド１は、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色のインクを液体として吐出する４つが設けられる。また、供給タンク１３２は、これらの各色のインクをそれぞれ収容する４つが設けられる。供給タンク１３２は接続流路１３３によって液体吐出ヘッド１に接続される。接続流路１３３は、液体吐出ヘッド１の流入管部１４に接続される供給流路１３３１と、液体吐出ヘッド１の流出管部１５に接続される回収流路１３３２と、を備える。

また、供給タンク１３２には、図示しないポンプなどの負圧制御装置が連結されている。そして、液体吐出ヘッド１と供給タンク１３２との水頭値に対応して、負圧制御装置により供給タンク１３２内を負圧制御することで、液体吐出ヘッド１の各ノズル２４１に供給された液体は所定形状のメニスカスに形成される。

循環ポンプ１３４は、例えば圧電ポンプで構成される送液ポンプである。循環ポンプ１３４は、供給流路１３３１に設けられている。循環ポンプ１３４は、配線により制御部１１６に接続され、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１６ａの制御によって制御可能に構成されている。循環ポンプ１３４は、液体吐出ヘッド１と供給タンク１３２を含む循環流路で液体を循環させる。

搬送装置１１５は、媒体供給部１１２の給紙カセット１１２１から画像形成部１１３を通って媒体排出部１１４の排紙トレイ１１４ａに至る搬送路Ａに沿って、用紙Ｐを搬送する。搬送装置１１５は、搬送路Ａに沿って配置される複数のガイドプレート対１２１１～１２１８と、複数の搬送用ローラ１２２１～１２２８と、を備えている。搬送装置１１５は、用紙Ｐを液体吐出ヘッド１に相対移動可能に支持する。

制御部１１６は、プロセッサの一例としてのＣＰＵ（中央制御装置）１１６１と、各種のプログラムなどを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、各種の可変データや画像データなどを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、外部からのデータの入力及び外部へのデータの出力をするインターフェイス部と、を備える。

このように構成された液体吐出ヘッド１及び液体吐出装置１００によれば、循環装置２の循環ポンプ１３４が駆動されることで、液体は、供給タンク１３２及び接続流路１３３から、流入管部１４及び第１共通室Ｅを通って複数の圧力室Ｄへ至る。

ノズル２４１から液体を吐出する場合には、制御部１１６は、ドライバＩＣ４３を制御し、駆動素子部２１２に駆動電圧を印加して、ノズル２４１から液体を吐出する。具体例として、ドライバＩＣ４３は、駆動電圧をアクチュエータ２１の複数の溝２１１に設けられた電極２１３に印加する。このとき、ドライバＩＣ４３は、駆動する圧力室Ｄ内の電極２１３と、両隣の空気室Ｃの電極２１３に電位差を与える。すると、図７の一つの駆動素子部２１２に示すように、アクチュエータ２１を構成する一対の圧電材料が互いに逆向きに変形し、駆動素子部２１２が屈曲変形する。ドライバＩＣ４３は、異なる方向の屈曲変形を交互に繰り返すことで、圧力室Ｄの容積を増減し、圧力室Ｄに対向するノズル２４１から液体を液滴として吐出する。

また、ノズル２４１から吐出されなかった液体は、圧力室Ｄから第２共通室Ｆ、流出管部１５及び接続流路１３３を通って供給タンク１３２に回収される。このように、液体吐出ヘッド１に供給される液体は、循環装置２及び液体吐出ヘッド１内を循環する。

なお、電極２１３に駆動電圧を印加し、駆動素子部２１２を駆動させると、駆動素子部２１２及び電極２１３が発熱することから、圧力室Ｄを通過する液体が加熱される。しかしながら、本実施形態の液体吐出ヘッド１は、冷却装置１３の冷却板５１の外面の一部が流出管部１５に接触する構成とした。このため、圧力室Ｄを通過することで加熱された液体が流出管部１５を通過するときに、冷却板５１によって熱交換されることで、流出管部１５を通過する液体が冷却される。

よって、循環装置２によって、液体吐出ヘッド１のヘッド装置５を通過した液体が回収され、そして、再度ヘッド装置５に液体が供給されるときに、液体の温度が上昇する事を抑制できる。

このように、液体吐出ヘッド１は、冷却装置１３によって流出管部１５を通過する液体を冷却することで、循環装置２によって循環する液体を適正な温度に保持できる。液体吐出ヘッド１は、循環装置２で循環される液体の温度上昇を抑制できる。よって、液体吐出ヘッド１及び液体吐出装置１００は、液体の温度が上昇することによる、液体の粘度の変化を抑制し、印字の高精細性が低下することを防止できる。

特に、液体吐出装置１００は、循環装置２を用いて液体を循環する構成である。流出管部１５から回収した液体の温度が高温であると、循環装置２を通過するときに液体の温度が低下したとしても、液体の温度が高い。このため、流入管部１４へ再び供給する液体の温度が高くなる。よって、循環装置２とヘッド装置５との間で繰り返し液体を循環させ続けると、液体の温度はヘッド装置５を通過するごとに高くなる。しかしながら、本実施形態の液体吐出ヘッド１は、冷却装置１３で流出管部１５を通過する液体を冷却することで、液体の温度の上昇を抑制できる。

より具体的に説明すると、例えば、流入管部１４から流入する液体の温度、及び、流出管部１５から流出する液体の温度は、好適な液体の粘度に基づき好適な温度が設定されている。例えば、流入管部１４から流入する温度は、４０℃一定が設定される。また、例えば、流出管部１５から流出する液体の温度は、上限値として５０℃に設定される。そして、冷却装置１３によって、液体をこれらの設定温度とすべく、流出管部１５の冷却が行われる。これにより、循環装置２により液体を循環させる液体吐出装置１００の構成において、液体吐出ヘッド１は、所望の温度の液体を循環させることが可能となる。

また、冷却装置１３は、冷却板５１を液体吐出部１０に接触させて、液体吐出部１０を冷却する構成である。よって、液体吐出部１０内で高温となる液体を冷却装置１３で冷却することも可能となる。また、冷却装置１３は、液体吐出部１０内の液体を冷却し、さらに、液体吐出部１０から流出管部１５へ流出した液体を冷却できることから、高い冷却性能を確保できる。

また、冷却装置１３は、冷却板５１に制御基板４１に実装された発熱する電子部品及びドライバＩＣ４３と接触することで、これら電子部品及びドライバＩＣ４３の冷却ができる。加えて、冷却装置１３は、冷却板５１に形成された冷却流路５２を、ドライバＩＣ４３上を通る配置とすることで、発熱するドライバＩＣ４３を効率よく冷却することができる。

さらに、冷却装置１３は、冷却流路５２の一次側が存する領域の外面の一部を流出管部１５の外面に接触させる構成である。この構成により、流出管部１５の内部を流れる液体を冷却する冷却水は、ドライバＩＣ４３と熱交換をする前の低温の冷却水となる。よって、冷却装置１３は、流出管部１５を流れる液体の冷却を効率良く行うことができる。

上述したように一実施形態に係る液体吐出ヘッド１及び液体吐出装置１００によれば、液体の温度上昇を抑制できる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。以下、他の実施形態について例示するが、上述した実施形態と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

例えば、上述した例では、液体吐出ヘッド１の冷却装置１３は、冷却板５１の冷却流路５２の一次側が存する外面が流出管部１５の外面に接触する構成を説明したがこれに限定されない。例えば、冷却流路５２を流れる冷却水の温度が流出管部１５を流れる液体を冷却可能な温度であれば、冷却装置１３は、冷却板５１の冷却流路５２の二次側が存する外面が流出管部１５に接触する構成であってもよい。

また、上述した例では、液体吐出ヘッド１の冷却装置１３は、冷却板５１が流入管部１４と離間する例を説明したがこれに限定されない。図１０に示す第２の実施形態に係る液体吐出ヘッド１のヘッド装置５のように、冷却板５１は、流出管部１５に加えて、流入管部１４と接触する構成であってもよい。このような冷却板５１は、冷却流路５２の一次側が存する外面の一部が流出管部１５に接触し、そして、冷却流路５２の二次側が存する外面の一部が流入管部１４に接触する。

このようなヘッド装置５は、冷却流路５２二次側を流れる冷却水の温度が、流入管部１４を流れる液体の温度よりも低い温度に設定される場合に、流入管部１４を冷却できる。このため、冷却流路５２を流れる冷却水の温度が、流入管部１４を流れる液体の設定の温度、例えば４０℃よりも低く、且つ、流入管部１４を流れる温度が設定の温度よりも高くなる虞がある場合に、第２の実施形態の液体吐出ヘッド１のヘッド装置５の構成とすることがより好ましい。このような第２の実施形態に係る液体吐出ヘッド１によれば、流出管部１５を通る液体に加えて、流入管部１４を通り、液体吐出部１０に供給する液体も冷却装置１３で冷却することが可能となる。

また、上述した例では、液体吐出ヘッド１の冷却装置１３は、冷却板５１が流出管部１５と接触する構成を説明したがこれに限定されない。図１１に示す第３の実施形態に係る液体吐出ヘッド１のヘッド装置５のように、冷却板５１及び流出管部１５は、一体に形成されていてもよい。例えば、このような構成の冷却板５１及び流出管部１５は、冷却板５１の例えば冷却流路５２の一次側が存する部位が流出管部１５に隣接する構成であってもよい。

このような流出管部１５が一体に形成された冷却板５１は、例えば、金属材料を切削等の加工することで、その一部に流出管部１５を成形する。また、ヘッド装置５は、冷却板５１を液体吐出部１０に接続するときに、流出管部１５を第２共通室Ｆに流体的に接続すればよい。このような構成とすることで、第３の実施形態に係る液体吐出ヘッド１のヘッド装置５は、冷却板５１と流出管部１５が一体であることから、冷却板５１及び流出管部１５内を流れる液体の熱交換を効率的に行うことができる。よって、冷却装置１３は、流出管部１５を通過する液体の冷却性能を向上できる。また、ヘッド装置５は、冷却板５１及び流出管部１５が一体であることから部品点数を低減することが可能となる。なお、第２の実施形態のように、冷却板５１によって流入管部１４を流れる液体を冷却する構成においては、冷却板５１、流出管部１５及び流入管部１４も一体に成形する構成であってもよい。

また、上述した例では、液体吐出ヘッド１は、複数のヘッド装置５を有する構成を説明したが、例えば、図１２に示す第４の実施形態に係る液体吐出ヘッド１のように、複数のヘッド装置５の流出管部１５が一体に形成されたマニホールドとしてもよい。図１２は、第４の実施形態に係る液体吐出ヘッド１のヘッド装置５の構成を模式的に示す平面図である。第４の実施形態に係る液体吐出ヘッド１は、流出管部１５を除く複数のヘッド装置５と、複数の流出管部１５の集合である一つ多岐管部材１６と、を備える。そして、液体吐出ヘッド１は、一つの多岐管部材１６を複数のヘッド装置５に接続し、この一つの多岐管部材１６に複数のヘッド装置５の冷却装置１３の冷却板５１をそれぞれ接触させる。このような構成とすることで、液体吐出ヘッド１は、上述した各実施形態の液体吐出ヘッド１の効果に加え、複数の流出管部１５の機能を一つの部品（多岐管部材１６）で奏することから、液体吐出ヘッド１の部品数を低減することができる。また、一つの多岐管部材１６に複数の冷却板５１が接触することから、冷却板５１による流出管部１５の冷却のばらつきが抑制され、液体吐出ヘッド１の複数のヘッド装置５における液体の温度のばらつきが抑制される。なお、複数の流入管部１４を一体に形成し、多岐管部材としてもよい。

また、上述した例では、液体吐出ヘッド１は、液体吐出部１０のＸ方向である複数の溝２１１の並び方向で一方側に一つの流入管部１４を設け、他方側に一つの流出管部１５を設ける構成を説明したがこれに限定されない。例えば、図１３に示す第５の実施形態に係る液体吐出ヘッド１のヘッド装置１０５のように、一対の流入管部１４及び一対の流出管部１５を有する構成としてもよい。このような構成のヘッド装置１０５とする場合には、一対の流出管部１５を一対の流入管部１４のＸ方向で内側に配置し、冷却装置１３の冷却板５１に一対の流出管部１５を接触させる構成とすればよい。また、冷却板５１及び一対の流出管部１５を一体に形成する場合には、冷却板５１のＸ方向で両端に流出管部１５を一体に成形すればよい。また、冷却流路５２は、冷却板５１のＸ方向で両側に一次側の流路を配置し、冷却板５１の中央側にて合流させるとともに、冷却板５１のＸ方向で中央側に二次側の流路を配置する構成とすればよい。このような第５の実施形態に係る液体吐出ヘッド１に用いられるヘッド装置１０５は、上述した各実施形態のヘッド装置５と同様の効果を奏する。

また、上述した例では、液体吐出ヘッド１は、液体吐出部１０のＸ方向である複数の溝２１１の並び方向で一方側に一つの流入管部１４を設け、他方側に一つの流出管部１５を設ける構成を説明したがこれに限定されない。例えば、図１４及び図１５に示す第６の実施形態に係る液体吐出ヘッド１のヘッド装置２０５のように、一つの流入管部１４及び一つの流出管部１５をＸ方向で隣接して配置するか、又は、一体に設ける構成としてもよい。なお、図１４及び図１５に示すように、本実施形態においては、フレキシブル配線基板４２を複数、図中においては二つ設ける例を示す。また、図１４及び図１５に示すように、本実施形態の冷却板５１は矩形状の例を示す。

このような構成のヘッド装置２０５とする場合には、冷却装置１３の冷却板５１に隣接して流出管部１５を配置し、冷却板５１を流出管部１５に接触させるか、又は、冷却板５１と流出管部１５を一体に成形する。また、流入管部１４及び流出管部１５は、接触する構成であっても、離間する構成であってもよい。このような第６の実施形態に係る液体吐出ヘッド１に用いられるヘッド装置２０５は、上述した各実施形態のヘッド装置５、１０５と同様の効果を奏する。

また、これら第５の実施形態に係る液体吐出ヘッド１及び第６の実施形態に係る液体吐出ヘッド１がヘッド装置１０５、２０５を複数用いる場合においては、複数の流出管部１５に替えて上述した複数の流出管部１５の集合である一つ多岐管部材１６を用いる構成としてもよい。また、第５の実施形態に係る液体吐出ヘッド１及び第６の実施形態に係る液体吐出ヘッド１は、冷却流路５２を流れる冷却水の温度が流出管部１５を流れる液体を冷却可能な温度であれば、冷却板５１の冷却流路５２の二次側が存する部位が流出管部１５に接触又は一体に成形される構成であってもよい。このような構成の場合、冷却板５１の冷却流路５２の冷却水の流れ方向を逆とすればよい。

また、例えば、上述した例では、液体吐出ヘッド１は、複数のヘッド装置５を有する構成としたがこれに限定されず、液体吐出ヘッド１は、ヘッド装置５を一つだけ備える構成であってもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、液体の温度上昇を抑制できる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明と同等の記載を付記する。
［１］ 第１共通室、前記第１共通室に接続された複数の圧力室を構成するアクチュエータ、及び、前記複数の圧力室に接続された第２共通室を含む液体吐出部と、
前記第１共通室に液体を供給する流入管部と、
前記第２共通室から前記液体を排出する流出管部と、
前記流出管部に熱的に接続する冷却板、及び、前記冷却板に設けられ、冷却水が通過する冷却流路を含む冷却装置と、
を備える液体吐出ヘッド。
［２］ 前記流出管部及び前記冷却板は、一体に形成され、
前記冷却板の前記冷却流路の一次側が存する部位が前記流出管部に隣接する、［１］に記載の液体吐出ヘッド。
［３］ 前記冷却板の前記冷却流路の一次側が配置される外面が、前記流出管部の外面に接触する、［１］に記載の液体吐出ヘッド。
［４］ 前記流入管部は、前記複数の圧力室の並び方向で、前記液体吐出部の一方側に設けられ、
前記流出管部は、前記複数の圧力室の並び方向で、前記液体吐出部の他方側に設けられる、［１］乃至［３］のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
［５］ 第１共通室、前記第１共通室に接続された複数の圧力室を構成するアクチュエータ及び前記複数の圧力室に接続された第２共通室を含む液体吐出部、前記第１共通室に液体を供給する流入管部、前記第２共通室から前記液体を排出する流出管部、並びに、前記流出管部に熱的に接続する冷却板及び前記冷却板に設けられ、冷却水が通過する冷却流路を含む冷却装置を具備する液体吐出ヘッドと、
前記流入管部及び前記流出管部に接続され、前記液体吐出部に前記液体を供給する循環装置と、
前記液体を吐出する対象物を支持する支持装置と、
を備える液体吐出装置。

１…液体吐出ヘッド、２…循環装置、４…外郭ケース、５、１０５、２０５…ヘッド装置、１０…液体吐出部、１２…回路基板（基板）、１３…冷却装置、１４…流入管部、１４１…流入流路、１５…流出管部、１５１…流出流路、１６…多岐管部材、２１…アクチュエータ、２１１…溝、２１２…駆動素子部、２１３…電極、２２…カバープレート、２２１…切欠、２３…流路カバー、２４…ノズルプレート、２４１…ノズル、４１…制御基板、４２…フレキシブル配線基板、４３…ドライバＩＣ、５１…冷却板、５２…冷却流路、５２１…開口、５２２…開口、５５…冷却液供給回路、１００…液体吐出装置、１１１…筐体、１１２…媒体供給部、１１３…画像形成部、１１４…媒体排出部、１１４ａ…排紙トレイ、１１５…搬送装置、１１６…制御部、１１７…支持部、１１８…搬送ベルト、１１９…支持プレート、１２０…ベルトローラ、１３０…ヘッドユニット、１３２…供給タンク、１３３…接続流路、１３４…循環ポンプ、１１２１…給紙カセット、１１４１…排紙トレイ、１２１１～１２１８…ガイドプレート対、１２２１～１２２８…搬送用ローラ、１３３１…供給流路、１３３２…回収流路、Ａ…搬送路、Ｃ…空気室、Ｄ…圧力室、Ｅ…第１共通室、Ｆ…第２共通室、Ｐ…用紙。

Claims (4)

1. 第１共通室、前記第１共通室に接続された複数の圧力室を構成するアクチュエータ、及び、前記複数の圧力室に接続された第２共通室を含む液体吐出部と、
   前記第１共通室に液体を供給する流入管部と、
   前記第２共通室から前記液体を排出する流出管部と、
   前記流出管部に熱的に接続する冷却板、及び、前記冷却板に設けられ、冷却水が通過する冷却流路を含む冷却装置と、
   を備え、
   前記流出管部及び前記冷却板は、一体に形成され、
   前記冷却板の前記冷却流路の一次側が存する部位が前記流出管部に隣接する、液体吐出ヘッド。
2. 前記冷却板の前記冷却流路の一次側が配置される外面が、前記流出管部の外面に接触する、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記流入管部は、前記複数の圧力室の並び方向で、前記液体吐出部の一方側に設けられ、
   前記流出管部は、前記複数の圧力室の並び方向で、前記液体吐出部の他方側に設けられる、請求項１又は請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドと、
   前記流入管部及び前記流出管部に接続され、前記液体吐出部に前記液体を供給する循環装置と、
   前記液体を吐出する対象物を支持する支持装置と、
   を備える液体吐出装置。