(57)【要約】【課題】液体を効果的に暖める。【解決手段】フィルタ支持部材４１の下面と積層体３７に含まれるプレート４２の対向表面４２ｃとの間には、対向表面４２ｃと接触するように２つのヒータ３４、３５が挟まれて配置されている。積層体３７内の流路を流れるインクは、２つのヒータ３４、３５によって効果的に暖められ、アクチュエータユニット２１が固定された流路ユニット９に供給される。【選択図】図７
2010076176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が外部から供給される第１液体供給流路が形成された第１流路体と、
前記第１液体供給流路に接続された第２液体供給流路、及び、前記第２液体供給流路に接続された複数の流入流路が形成された第２流路体と、
前記複数の流入流路に接続された一又は複数の共通液体流路、及び、前記一又は複数の共通液体流路の出口から圧力室を経て吐出口に到る複数の個別液体流路が形成された第３流路体と、
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複数のエネルギー付与部材とを備えており、
前記第１流路体と前記第２流路体と前記第３流路体とが、前記複数の流入流路から前記一又は複数の共通液体流路への液体の流入方向に積層された積層体となっており、
前記第１流路体の一表面と前記一表面に対向した前記第２流路体の対向表面とに挟まれた一又は複数のヒータをさらに備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記第２液体供給流路が、前記対向表面に沿って延在する第１延在領域を有し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。
【請求項３】
前記第２液体供給流路が、前記第１延在領域よりも下流に、前記対向表面に沿って延在し且つ前記積層体の積層方向に沿って前記第１延在領域と重なり合った第２延在領域をさらに有していることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記対向表面に２つの前記ヒータが配置されており、
前記第２液体供給流路が、それぞれ異なる前記ヒータに対向する２つの前記第１延在領域を有していることを特徴とする請求項２又は３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第２流路体内において、前記２つの第１延在領域の下流領域同士が合流しており、さらに前記合流した位置よりも下流において前記複数の流入流路が前記第２液体供給流路に接続され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。
【請求項６】
前記２つの第１延在領域のうちの一方の前記第１延在領域の入口から前記合流した位置までの流路抵抗が、他方の前記第１延在領域の入口から前記合流した位置までの流路抵抗に等しいことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
各ヒータが、前記第２流路体の長手方向に細長い形状を有しており、
前記２つのヒータは、その長手方向が前記第２流路体の前記長手方向と一致するように、前記第２流路体の前記長手方向に沿って配列されており、
前記２つのヒータを結ぶ線分の中間点が前記第２流路体の中心と一致していることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記第２延在領域の入口から出口までの長さが、前記第１延在領域の入口から出口までの長さと同じであることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記第２流路体が、前記第１流路体よりも熱伝導率の高い材料からなり、前記一又は複数のヒータが前記第２流路体と接触していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記第１流路体と前記第２流路体との間には、間隙が設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドによって吐出されるインクなどの液体の粘度は、液体の温度によって変動する。通常、低温下で液体の粘度は高くなる。したがって、低温下においては、液体を圧力室内にリフィルする際の抵抗が大きくなるため、駆動周波数を十分に上げることができない。しかも、低温下においては、常温時と同じ吐出特性（吐出量及び吐出速度を含む）を得るためには、駆動電圧を上げて常温時よりも多くの吐出エネルギーを圧力室内の液体に付与しなければならない。しかし、その場合、ヘッド内の液体に吐出エネルギーを付与するアクチュエータの耐電圧及びアクチュエータを駆動するドライバＩＣの耐電圧を高める必要がある。このように、粘度の高い液体を吐出させるのは困難である。
【０００３】
そこで、特許文献１には、低温下においてインクの粘度を低下させるために、サブタンク、サブタンクとヘッドチップとを接続するインク供給管、及び、ヘッドチップに設けられた流路基板上にそれぞれ加熱装置を設けたインクジェット式記録装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２６４３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に係るインクジェット式記録装置には、上述したように３つの加熱装置が用いられている。しかしながら、特許文献１の記録装置は、ヘッドチップ外にも加熱装置が配置された複雑な構造を有している。また、特許文献１では、流路基板の上面に設けられた加熱装置であってもヘッドチップ内のインクを効果的に暖めることができず、そのためヘッド内のインク粘度を十分に低下させることができない。
【０００６】
本発明の目的は、流入してきた液体を効果的に暖めることができる液体吐出ヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液体吐出ヘッドは、液体が外部から供給される第１液体供給流路が形成された第１流路体と、前記第１液体供給流路に接続された第２液体供給流路、及び、前記第２液体供給流路に接続された複数の流入流路が形成された第２流路体と、前記複数の流入流路に接続された一又は複数の共通液体流路、及び、前記一又は複数の共通液体流路の出口から圧力室を経て吐出口に到る複数の個別液体流路が形成された第３流路体と、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複数のエネルギー付与部材とを備えている。前記第１流路体と前記第２流路体と前記第３流路体とが、前記複数の流入流路から前記一又は複数の共通液体流路への液体の流入方向に積層された積層体となっている。そして、この液体吐出ヘッドは、前記第１流路体の一表面と前記一表面に対向した前記第２流路体の対向表面とに挟まれた一又は複数のヒータをさらに備えている。
【０００８】
本発明によると、第１流路体の一表面と前記一表面に対向した第２流路体の対向表面とに挟まれた一又は複数のヒータによって、ヘッド内の液体を効果的に温めることができる。したがって、ヘッド内の液体粘度を十分に低下させることが可能となる。
【０００９】
前記第２液体供給流路が、前記対向表面に沿って延在する第１延在領域を有していることが好ましい。これによって、液体をより効果的に温めることができる。
【００１０】
前記第２液体供給流路が、前記第１延在領域よりも下流に、前記対向表面に沿って延在し且つ前記積層体の積層方向に沿って前記第１延在領域と重なり合った第２延在領域をさらに有していることが好ましい。これによって、第２延在領域において液体をさらに温めることができる。
【００１１】
前記対向表面に２つの前記ヒータが配置されており、前記第２液体供給流路が、それぞれ異なる前記ヒータに対向する２つの前記第１延在領域を有していることが好ましい。これによって、２つのヒータを用いてさらに効果的に液体を温めることができる。
【００１２】
前記第２流路体内において、前記２つの第１延在領域の下流領域同士が合流しており、さらに前記合流した位置よりも下流において前記複数の流入流路が前記第２液体供給流路に接続されていることが好ましい。これによって、複数の流入流路に流入する液体の温度ばらつきを低減させることができる。
【００１３】
前記２つの第１延在領域のうちの一方の前記第１延在領域の入口から前記合流した位置までの流路抵抗が、他方の前記第１延在領域の入口から前記合流した位置までの流路抵抗に等しいことが好ましい。これによって、２つの第１延在領域を通過する液量に差が無くなり、合流する液体の温度にも差が生じにくくなる。その結果、合流後の液体の温度が均一になりやすく、複数の流入流路に流入する液体の温度ばらつきをより低減させることができる。
【００１４】
各ヒータが、前記第２流路体の長手方向に細長い形状を有しており、前記２つのヒータは、その長手方向が前記第２流路体の前記長手方向と一致するように、前記第２流路体の前記長手方向に沿って配列されており、前記２つのヒータを結ぶ線分の中間点が前記第２流路体の中心と一致していることが好ましい。これによって、ヘッド内における温度ばらつきが小さくなるので、液体の温度ばらつきを低減させることができる。
【００１５】
前記第２延在領域の入口から出口までの長さが、前記第１延在領域の入口から出口までの長さと同じであることが好ましい。これによって、第２延在領域をできるだけ長くすることができる。
【００１６】
前記第２流路体が、前記第１流路体よりも熱伝導率の高い材料からなり、前記一又は複数のヒータが前記第２流路体と接触していることが好ましい。これによって、ヒータから液体への熱伝導を効率よく行うことができる。
【００１７】
前記第１流路体と前記第２流路体との間には、間隙が設けられていることが好ましい。これによって、ヒータの設置が容易となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、第１流路体の一表面と前記一表面に対向した第２流路体の対向表面とに挟まれた一又は複数のヒータによって、ヘッド内の液体を効果的に温めることができる。したがって、ヘッド内の液体粘度を十分に低下させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態に係るインクジェットヘッドを含むインクジェットプリンタの内部構成を示す縦断面図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１０１は直方体形状の筐体１０１ａを有している。筐体１０１ａ内には、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、搬送機構１６が配置されている。また、筐体１０１ａの天板内面には、インクジェットヘッド１及び搬送機構１６の動作を制御する制御部１００が取り付けられている。搬送機構１６の下方には、筐体１０１ａに対して着脱可能な給紙ユニット１０１ｂが配置されている。給紙ユニット１０１ｂの下方には、筐体１０１ａに対して着脱可能なインクタンクユニット１０１ｃが配置されている。
【００２１】
インクジェットプリンタ１０１の内部には、給紙ユニット１０１ｂから排紙部１５に向けて、図１に示す太矢印に沿って、用紙Ｐが搬送される用紙搬送経路が形成されている。給紙ユニット１０１ｂは、給紙トレイ１１と、給紙ローラ１２とを有している。給紙トレイ１１は、上方に向かって開口した箱形状を有しており、複数枚の用紙Ｐを積層された状態で収納する。給紙ローラ１２は、給紙トレイ１１の最も上方にある用紙Ｐを送り出す。送り出された用紙Ｐは、ガイド１３ａ、１３ｂによりガイドされ且つ送りローラ対１４によって挟持されつつ搬送機構１６へと送られる。
【００２２】
搬送機構１６は、２つのベルトローラ６、７と、搬送ベルト８と、テンションローラ１０と、プラテン１８とを有している。搬送ベルト８は、両ローラ６、７の間に架け渡されるように巻回されたエンドレスのベルトである。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ており、搬送ベルト８にテンションを付加している。プラテン１８は、搬送ベルト８によって囲まれた領域内に配置されている。また、プラテン１８は、インクジェットヘッド１と対向する位置において、搬送ベルト８が下方に撓まないように搬送ベルト８を支持している。ベルトローラ７は、駆動ローラであって、その軸に搬送モータ１９から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が走行することによって、図１中時計回りに回転する。なお、搬送モータ１９の駆動力は、複数のギアを介してベルトローラ７に伝達される。
【００２３】
搬送ベルト８の外周面８ａは、シリコーン処理が施されることによって粘着性を有している。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１０１ｂ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上に保持されながら用紙搬送方向（図１中右方であって副走査方向）へと搬送される。
【００２４】
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、用紙Ｐを外周面８ａから剥離する。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る。そして用紙Ｐは、筐体１０１ａの上部に形成された排出口３０から、筐体１０１ａの上面に設けられた排紙凹部（排紙部）１５へと排出される。
【００２５】
４つのインクジェットヘッド１は、互いに異なる色のインク（マゼンタ、イエロー、シアン、ブラック）を吐出する。これら４つのヘッド１は、主走査方向に長尺な略直方体形状を有している。また、４つのインクジェットヘッド１は、用紙Ｐの搬送方向Ａに沿って並べて固定されている。つまり、このプリンタ１０１はライン式のプリンタである。
【００２６】
インクジェットヘッド１の底面は、インクを吐出する複数の吐出口１０８（図９参照）が形成された吐出面２ａとなっている。搬送される用紙Ｐが４つのインクジェットヘッド１のすぐ下方を通過する際に、用紙Ｐの上面に向けて吐出口１０８から各色のインクが順に吐出される。これにより、用紙Ｐの上面、すなわち、印刷面に所望のカラー画像が形成される。
【００２７】
各インクジェットヘッド１は、インクタンクユニット１０１ｃ内のインクタンク１７と接続されている。４つのインクタンク１７には互いに異なる色のインクが貯留されている。各インクタンク１７からは、チューブ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。
【００２８】
図２は、ヘッド１の分解斜視図である。図２に示すように、ヘッド１は、基板３１と、第１及び第２流路体を含むリザーバユニット３２と、第３流路体である流路ユニット９を含むヘッド本体３３と、２つのシート状のヒータ３４、３５とを含んでいる。図３〜図５は、基板３１及び後述するＣＯＦ５１を除く、ヘッド１を構成する複数の部材の平面図である。図２〜図５に示すように、リザーバユニット３２は、６枚のプレート４２〜４７及び小プレート群４８の積層体３７の上面に、フィルタ支持部材４１が固定されたものである。小プレート群４８は、８個の小プレート４８ａと、２個の小プレート４８ｂとからなる。
【００２９】
第１流路体であるフィルタ支持部材４１について、その断面図である図６をさらに参照して説明する。インクタンク１７からインクが供給される第１液体供給流路が形成されたフィルタ支持部材４１は、樹脂で一体成形されたものである。フィルタ支持部材４１の上面７０ｆからは、２つの筒状突起７０ａ、７０ｂが上に向かって突出している。筒状突起７０ａの内部には鉛直に延びた流入孔７１が形成されている。筒状突起７０ａには、可撓性のチューブが取り付けられる。そして、インク供給源であるインクタンク１７からのインクが、チューブを介して流入孔７１からフィルタ支持部材４１内に導入される。
【００３０】
フィルタ支持部材４１内には、インク流入口が形成され且つ鉛直に延びた流入孔７１と、インク流出口が形成され且つ鉛直に延びた２つの流出孔７２ａ、７２ｂとを含む第１液体供給流路であるインク流路７３が形成されている。インク流路７３は、流入孔７１と流出孔７２との間に中間孔９３を有している。中間孔９３は、下方に向かって開口した、細長い矩形の開口部７４ａを有している。
【００３１】
フィルタ支持部材４１には、インクを濾過するための複数の微小な貫通孔が多数形成されたフィルタ７９が取り付けられている。フィルタ７９は、中間孔９３を、流入孔７１に連通し且つ開口部７４ａが形成された第１空間７４と、流出孔７２に連通した第２空間７５とに隔てている。第２空間７５においてフィルタ７９と対向していない非対向領域７６は、第２空間７５においてフィルタ７９と対向する領域よりもわずかに高い位置を水平に延在している。非対向領域７６からは、２つの流出孔７２ａ、７２ｂが鉛直下方に延びて、フィルタ支持部材４１の下面７０ｅに開口している。
【００３２】
第１空間７４は、細長い矩形形状を有している。開口部７４ａは、封止部材であるダンパフィルム７８によって封止されている。ダンパフィルム７８は、平面視において、開口部７４ａとほぼ同形状である。こうして、ダンパフィルム７８は、フィルタ支持部材４１と共にインク流路７３を画定している。第１空間７４の開口部７４ａを取り囲む外周側壁７４ｂは、その全周に亘って同じ高さまで下方に延びている。したがって、外周側壁７４ｂの先端に固定されたダンパフィルム７８は、水平に延在している。
【００３３】
第２空間７５は、下方に向かって開口した開口部７５ａを有している。開口部７５ａは、ダンパフィルム７８の中央よりもやや右側位置から右端までの部分と対向している。開口部７５ａは、流れの両方向に先細り形状を有している。フィルタ７９は、開口部７５ａの平面形状とほぼ相似形状を有し、開口部７５ａよりも一回り大きな平面形状を有している。フィルタ７９は、開口部７５ａを覆うように、第１空間７４内に固定されている。つまり、フィルタ７９は、開口部７４ａ及びダンパフィルム７８と対向するようにフィルタ支持部材４１に取り付けられている。
【００３４】
流入孔７１からのインクは、図６に示すように、第１空間７４内を左方から右方にほぼ水平に流れ、フィルタ７９と対向する領域からフィルタ７９に沿いつつ上方に流れる。そして、インクがフィルタ７９を介して第２空間７５に流入する。このとき、第１空間７４内のインク中に存在する異物はフィルタ７９によって捕捉され、異物が取り除かれたインクが第１空間７４から第２空間７５に流れる。そして、インクは第２空間７５の非対向領域７６を通った後、流出孔７２ａ、７２ｂを下方に向かって流れ、流出孔７２ａ、７２ｂからプレート４２へと流出する。
【００３５】
ダンパフィルム７８は、可撓性を有する樹脂フィルムから形成されている。ダンパフィルム７８とプレート４２の上面との間には、ダンパフィルム７８がインクの振動に応じて変位できるように、隙間が介在している。この構成により、インクの振動に応じてダンパフィルム７８が略鉛直方向に変位し、インクの振動を吸収して減衰させることができる。
【００３６】
フィルタ支持部材４１の上面７０ｆには、非対向領域７６と外部とを連通させる開口が形成されている。そして、この開口はフィルム７６ａによって封止されている。フィルム７６ａは、可撓性を有しており、インクの振動に応じて変位することでインクの振動を吸収し減衰させる。
【００３７】
また、フィルタ支持部材４１には、第１空間７４と筒状突起７０ｂ内の流出孔とを連結する排出流路が形成されている。排出流路は、非対向領域７６の下方をフィルタ支持部材４１の幅方向に延在し、さらに、非対向領域７６と同じ高さに上がってフィルタ支持部材４１の長手方向に延在し、再びフィルタ７９よりも低い高さまで降りた個所よりも下流において筒状突起７０ｂに連通している。非対向領域７６と同じ高さの領域７７は、フィルタ支持部材４１の上面７０ｆに形成された開口がフィルム７６ｂによって封止されることで画定されている。排出流路は、フィルタ７９よりも上流に滞留した気泡を排出するために用いられる。
【００３８】
プレート４２〜４７及び小プレート群４８の積層体３７は、第２流路体を構成している。この積層体３７内の各部材は、樹脂製のフィルタ支持部材４１よりも熱伝導率の高い金属製である。そして、各部材には、第２液体供給流路及び１８個の流入流路を構成する貫通孔（及び凹部）が形成されている。
【００３９】
詳細には、プレート４２には、流出孔７２ａ、７２ｂに対向した２つの貫通孔４２ａ、４２ｂが、プレート４２を厚み方向に貫通するようにプレート４２の中央付近に形成されている。２つの貫通孔４２ａ、４２ｂは、第１液体供給流路であるインク流路７３に接続されている。プレート４２の上面は、フィルタ支持部材４１の下面７０ｅと対向している。以下の説明において、プレート４２の上面を対向表面４２ｃと称する。
【００４０】
プレート４３には、プレート４３の中央付近から両端付近までそれぞれ延在した２つの貫通孔４３ａ、４３ｂが形成されている。各貫通孔４３ａ、４３ｂは、プレート４３の中央に近づくに連れて細くなったテーパー領域を有している。各貫通孔４３ａ、４３ｂは、テーパー領域の先端付近において、対応する貫通孔４２ａ、４２ｂと対向している。プレート４４には、その両端付近にそれぞれ貫通孔４４ａ、４４ｂが形成されている。各貫通孔４４ａ、４４ｂは、対応する貫通孔４３ａ、４３ｂの外側端付近と対向している。
【００４１】
プレート４５には、プレート４５の一端付近から他端付近まで延在した矩形で細長い貫通孔４５ａが形成されている。貫通孔４５ａは、その両端付近において、貫通孔４４ａ、４４ｂと対向している。プレート４６には、プレート４６の中央付近に貫通孔４６ａが形成されている。貫通孔４６ａは、貫通孔４５ａの幅よりもやや小さい直径を有する円形形状を有している。貫通孔４６ａは、貫通孔４５ａの中央付近と対向している。
【００４２】
プレート４７には、プレート４７の一端付近から他端付近まで延在した細長い凹部４７ａが形成されている。凹部４７ａは、その中央付近において、貫通孔４６ａと対向している。凹部４７ａは、プレート４７の上面をその厚みの半分程度までハーフエッチングすることによって形成されたものである。
【００４３】
さらに、プレート４７には、凹部４７ａ内においてプレート４７の上下面を連結させる１８個の貫通孔４７ｂが形成されている。１８個の貫通孔４７ｂは、凹部４７ａの外縁と連続した領域にあって、プレート４７の長手方向に沿って９個ずつ２列に配列されている。各列を構成する９個の貫通孔４７ｂは、最も外側にある１個を除いて、対となるもの同士が近接するように配置されている。また、１８個の貫通孔４７ｂは、プレート４７の中心に対して点対称に配置されている。
【００４４】
小プレート群４８のうち８個の小プレート４８ａには、互いに近接した２個の貫通孔４７ｂに対向する２個の貫通孔４９ａが形成されている。そして、８個の小プレート４８ａを挟むように配置された２個の小プレート４８ｂには、各列において前記最も外側にある貫通孔４７ｂに対向する１個の貫通孔４９ｂが形成されている。
【００４５】
本実施の形態において、プレート４２〜４７に形成された貫通孔４２ａ、４２ｂ；４３ａ、４３ｂ；４４ａ、４４ｂ；４５ａ；４６ａ及び凹部４７ａが互いに連通して第２液体供給流路を構築している。また、貫通孔４７ｂと貫通孔４９ａ、４９ｂとが互いに連通して、第２液体供給流路に接続された流入流路を構築している。各流入流路は、後述するインク供給口１０５ｂを介して流路ユニット９内のマニホールド流路１０５に接続されている。
【００４６】
２つのヒータ３４、３５は、プレート４２の対向表面４２ｃに接触するように固定されている。各ヒータ３４、３５の長さは、プレート４２〜４７の長さの半分以下である。２つのヒータ３４、３５は、リザーバユニット３２の長手方向に細長いほぼ矩形形状を有しており、その長手方向がリザーバユニット３２の長手方向と一致するように、リザーバユニット３２の長手方向に沿って対向表面４２ｃに配列されている。２つのヒータ３４、３５を結ぶ線分の中間点は、第２流路体であるプレート４２〜４７及び小プレート群４８の積層体３７の中心と一致している。これによって、ヘッド１内における温度ばらつきが小さくなるので、インクの温度ばらつきを低減させることができる。したがって、印字ムラを最小限に抑えることができる。
【００４７】
ヘッド本体３３は、流路ユニット９、並びに、流路ユニット９の上面に固定された１０個のフィルタ１０６及び８つのアクチュエータユニット２１を含んでいる。フィルタ１０６は、１０個の小プレート４８ａ、４８ｂごとに設けられており、１つ又は２つのインク供給口１０５ｂを被覆している。
【００４８】
アクチュエータユニット２１は、圧力室１１０（図９参照）内のインクに吐出エネルギーを付与する複数の圧電アクチュエータを含んでいる。各アクチュエータユニット２１の上面には、平型柔軟基板であるＣＯＦ５１が接合されている。ＣＯＦ５１には、アクチュエータユニット２１に供給される駆動信号を生成するドライバＩＣ５２が実装されている。ドライバＩＣ５２内には、温度センサが構築されている。フィルタ支持部材４１と第２流路体であるプレート４２〜４７及び小プレート群４８の積層体３７と流路ユニット９とは、１８個の流入流路からマニホールド流路１０５へのインクの流入方向に積層された積層体となっている。
【００４９】
基板３１には、複数の電子部品が配置されている。２つのヒータ３４、３５及びＣＯＦ５１は、基板３１に取り付けられたコネクタ３１ａを介して、基板３１上の複数の電子部品に接続されている。基板３１上の複数の電子部品は、図示しない配線を介して制御部１００に接続されている。２つのヒータ３４、３５の動作は、制御部１００によって制御される。本実施の形態では、図２及び図３に示すように、２つのヒータ３４、３５には、発熱抵抗体のヒータ部に加え、その温度を検出する温度センサ３４ａ、３５ａが実装されている。温度センサ３４ａ、３５ａは、熱電素子であるサーミスタによって構成されている。そして、温度センサ３４ａ、３５ａで検出した温度が所定温度よりも低い場合にだけ、２つのヒータ３４、３５に通電が行われる。
【００５０】
図７は、基板３１を除く、ヘッド１の長手方向に沿った模式的な断面図である。図７においては、流路が見やすくなるように、各部材の縦横比が大幅に変更されている。図７に示すように、プレート４２の対向表面４２ｃとフィルタ支持部材４１の下面との間には、間隙が形成されている。これによって、ヒータ３４、３５を設置することが容易となっている。そして、２つのヒータ３４、３５は、フィルタ支持部材４１の下面と接触することなく、その間隙内に位置するように対向表面４２ｃに固定されている。すなわち、ヒータ３４、３５は、リザーバユニット３２を構成する２つの部材の間、詳細にはプレート４２の対向表面４２ｃとフィルタ支持部材４１の下面との間に挟まれて配置されている。そのため、ヒータ３４、３５で発生した熱のうちヘッド１の外部に逃げる割合が少なくなって、プレート４２〜４７及び小プレート群４８の積層体３７がヒータ３４、３５からの熱によって効果的に暖められる。その結果、この積層体３７内を流れるインクを効果的に暖めることができる。
【００５１】
貫通孔４２ａ、４２ｂから貫通孔４３ａ、４３ｂに流れ落ちたインクは、貫通孔４３ａ、４３ｂ内をプレート４３の外側に向かってそれぞれ進行していく。２つの貫通孔４３ａ、４３ｂのそれぞれは、第２液体供給流路において、対向表面４２ｃに沿って延在する第１延在領域となっている。ヘッド１の積層方向に関して、貫通孔４３ａは、ヒータ３４と対向しており、貫通孔４３ｂは、ヒータ３５と対向している。このように、本実施の形態では、対向表面４２ｃに２つのヒータ３４、３５が配置されており、第２液体供給流路が、それぞれ異なるヒータ３４、３５に対向する２つの第１延在領域を有している。これによって、２つのヒータ３４、３５を用いてさらに効果的に液体を温めることができる。また、貫通孔４３ａ、４３ｂは積層方向に関して最もヒータ３４、３５に近い流路であるので、貫通孔４３ａ、４３ｂ内を流れるインクは、ヒータ３４、３５からの熱を吸収したプレート４２、４３、４４によってより効果的に暖められる。
【００５２】
そして、貫通孔４３ａ、４３ｂから貫通孔４４ａ、４４ｂを介して貫通孔４５ａに流れ落ちたインクは、貫通孔４５ａ内をプレート４５の内側に向かってそれぞれ進行していく。貫通孔４５ａは、第２液体供給流路において、対向表面４２ｃに沿って延在し且つヘッド１の積層方向に沿って第１延在領域である貫通孔４３ａ、４３ｂと重なり合った２つの第２延在領域（一方が貫通孔４５ａの右半分で、他方が貫通孔４５ａの左半分）を含んでいる。そして、２つの第２延在領域は、貫通孔４６ａの上流端において合流している。第２延在領域を流れるインクは、ヒータ３４、３５からの熱を吸収したプレート４４、４５、４６によってより効果的に暖められる。
【００５３】
本実施の形態においては、貫通孔４３ａの入口つまり上流端から合流位置（貫通孔４６ａの上流端）までの流路抵抗が、貫通孔４３ｂの入口つまり上流端から合流位置（貫通孔４６ａの上流端）までの流路抵抗に等しくなっている。そのため、２つの貫通孔４３ａ、４３ｂを通過するインク量に差が無くなり、合流するインクの温度にも差が生じにくくなる。その結果、合流後のインクの温度が均一になりやすく、１８個の流入流路に流入するインクの温度ばらつきをより低減させることができる。したがって、印字ムラを最小限に抑えることができる。
【００５４】
さらに、本実施の形態においては、貫通孔４５ａの長さが、貫通孔４３ａ、４３ｂの約２倍となっている。つまり、第２延在領域の入口（貫通孔４５ａの端部）から出口（貫通孔４５ａの中央）までの長さが、第１延在領域である貫通孔４３ａ、４３ｂの入口（貫通孔４３ａ、４３ｂの内側端）から出口（貫通孔４３ａ、４３ｂの外側端）までの長さと同じである。このように第２延在領域が非常に長くなっているため、ヒータ３４、３５によってよりインクを昇温させやすくなっている。
【００５５】
貫通孔４６ａの上流端において合流して１つとなったインク流は、貫通孔４６ａの下流端から凹部４７ａに流れ落ちる。そして、凹部４７ａ内を進行して、それぞれが貫通孔４７ｂ及び貫通孔４９ａ、４９ｂからなる１８個の流入流路を経て流路ユニット９へと流れ込む。このように、本実施の形態では、積層体３７内において、２つの貫通孔４３ａ、４３ｂの下流領域同士が合流しており、さらに合流位置よりも下流において１８個の流入流路が第２液体供給流路に接続されているので、１８個の流入流路に流入するインクの温度ばらつきを低減させることができる。
【００５６】
また、本実施の形態では、積層体３７がフィルタ支持部材４１よりも熱伝導率の高い材料からなると共に、２つのヒータ３４、３５がプレート４２の対向表面４２ｃに接触するように固定されている。そのため、ヒータ３４、３５からインクへの熱伝導を効率よく行うことができる。さらに、ヒータ３４、３５には温度センサ３４ａ、３５ａが一体に配置されており、ヒータ３４、３５の発熱によるプレート４２等の温度変化を時間的遅れが無く直接的に検出することができる。
【００５７】
次に、ヘッド本体３３について図８、図９、図１０（ａ）、図１０（ｂ）をさらに参照しつつ説明する。図８は、隣り合う２つのアクチュエータユニット２１に跨る部分の平面図である。図９は、図８に示すIX−IX線に沿った流路ユニット９の部分断面図である。また、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、図９中に一点鎖線で示した領域の拡大断面図及び個別電極の平面図である。なお、図８において、図面を分かりやすくするために、破線で描くべきアパーチャ１２を実線で描いている。
【００５８】
図８に示すように、流路ユニット９の上面には、平面形状がほぼ菱形の複数の圧力室１１０がマトリクス状に規則的に配列されている。アクチュエータユニット２１は、流路ユニット９に形成された複数の圧力室１１０に対向して設けられた複数の個別電極１３５（図１０（ａ）参照）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。
【００５９】
流路ユニット９の上面には、リザーバユニット３２の１８個の流入流路に対応して、計１８個のインク供給口１０５ｂが開口している。インク供給口１０５ｂはフィルタ１０５よりも目の細かいフィルタ１０６によって被覆されている。流路ユニット９の内部には、インク供給口１０５ｂを一端とする複数のマニホールド流路１０５、及び、マニホールド流路１０５から分岐した共通液体流路である複数の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の下面は、ノズルの開口である複数の吐出口１０８がマトリクス状に規則的に配列された吐出面２ａとなっている。
【００６０】
流路ユニット９は、図９に示すように、上から順に、キャビティプレート１２２、ベースプレート１２３、アパーチャプレート１２４、サプライプレート１２５、３枚のマニホールドプレート１２６、１２７、１２８、カバープレート１２９、及び、ノズルプレート１３０、という９枚の金属プレートから構成されている。これら９枚のプレート１２２〜１３０は、主走査方向に長尺な矩形平面形状を有する。
【００６１】
これら９枚のプレート１２２〜１３０が互いに位置合わせして積層されることによって、流路ユニット９内には、副マニホールド流路１０５ａの出口から圧力室１１０を介して吐出口１０８に至る複数の個別インク流路１３２が形成されている。リザーバユニット３２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に入り込む。副マニホールド流路１０５ａ内のインクは、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を介してノズルの吐出口１０８に至る。
【００６２】
アクチュエータユニット２１について説明する。図５に示すように、８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を避けるよう流路ユニット９の長手方向についてジグザグに配置されている。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の長手方向つまり主走査方向に関して互いにオーバーラップしている（図８参照）。
【００６３】
図１０（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枚の圧電層１４１〜１４３を含んでいる。最上層の圧電層１４１上における圧力室１１０に対向する領域には、個別電極１３５が形成されている。最上層の圧電層１４１とその下側の圧電層１４２との間にはその全面に共通電極１３４が介在している。個別電極１３５は、図１０（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。個別電極１３５における鋭角部の一方は圧力室１１０外にまで延出され、その先端には個別電極１３５と電気的に接続された円形のランド１３６が設けられている。なお、圧電層１４１の上面には、個別電極用のランド１３６のほかに、共通電極用のランドも形成されている。共通電極用のランドは、スルーホール内の導電体を介して共通電極と接続されている。
【００６４】
共通電極１３４には、ＣＯＦ５１によって、基準電位であるグランド電位が付与されている。一方、個別電極１３５は、各ランド１３６及びＣＯＦ５１の内部配線を介して、ドライバＩＣ５２に設けられた端子と電気的に接続されている。各個別電極１３５には、ドライバＩＣ５２から、それぞれ独立に、アクチュエータユニット２１を駆動する駆動信号が供給される。したがって、アクチュエータユニット２１において、個別電極１３５と圧力室１１０とで挟まれた部分が、それぞれ独立した個別のアクチュエータとして働くことになる。つまり、アクチュエータユニット２１には、圧力室１１０と同数のエネルギー付与部材である複数のアクチュエータが構築されていることになる。
【００６５】
ノズルからインク滴を吐出させるためのアクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。圧電層１４１はその厚み方向に分極されており、個別電極１３５を共通電極１３４と異なる電位にして圧電層１４１に対してその分極方向に電界を印加すると、圧電層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。この活性部は、電界と分極の方向とが同じときには、厚み方向に伸長し面方向に収縮する。このときの伸長及び収縮に伴う変位量は、厚み方向より面方向の方が大きい。アクチュエータユニット２１においては、圧力室１１０から最も離れた圧電層１４１が活性部を含む層であり、圧力室１１０に近い下側２枚の圧電層１４２、１４３が非活性層である。図１０（ａ）に示すように、圧電層１４３が圧力室１１０を区画するキャビティプレート１２２の上面に固定されているため、圧電層１４１における電界印加部分とその下方の圧電層１４２、１４３との間で平面方向への歪みに差が生じると、圧電層１４１〜１４３全体が圧力室１１０に向かって凸になるように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、圧力室１１０内に圧力波が発生する。そして、発生した圧力波が圧力室１１０からノズルの吐出口１０８まで伝播することによって吐出口１０８からインク滴が吐出される。
【００６６】
以上説明した本発明の実施の形態によると、プレート４２の対向表面４２ｃとフィルタ支持部材４１の下面との間に挟まれて配置されたヒータ３４、３５によって、積層体３７内を流れるインクを効果的に暖めることができる。したがって、ヘッド１内のインク粘度を十分に低下させることが可能となる。よって、低温下であっても、インクを圧力室１１０内にリフィルする際の抵抗が大きくなることがなく、駆動周波数を十分に上げることができる。しかも、低温下であっても、駆動電圧を上げなくとも、常温時と同じ吐出特性が得られるので、アクチュエータユニット２１の耐電圧及びアクチュエータユニット２１を駆動するドライバＩＣ５２の耐電圧を高める必要がなくなる。
【００６７】
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設計変更を上述の実施の形態に施すことが可能である。例えば、ヒータ３４、３５は、フィルタ支持部材４１の下面に配置されていてもよい。また、１つ又は３つ以上のヒータを用いてもよい。プレート４２、４３に貫通孔が１つだけ形成されていてもよいし、プレート４５に２つの貫通孔が形成されていてもよい。また、流路ユニット内に共通液体流路が１つだけ形成されていてもよい。ヘッド内の流路構成についても、上述した実施の形態に限定されることなく、様々な形態を採用することができる。さらには、エネルギー付与部材として、圧電体を用いるものに限らず、サーマル式のものを採用してもよい。
【００６８】
また、本発明は、上述した実施の形態のようなラインプリンタ用のヘッドだけではなく、シリアルプリンタ用のヘッドにも適用可能である。また、インク以外の液体を吐出するヘッドにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施の形態に係るインクジェットヘッドを含むインクジェットプリンタの内部構成を示す縦断面図である。
【図２】図１に描かれたインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図３】図１に描かれたインクジェットヘッドを構成する複数の部材の平面図である。
【図４】図１に描かれたインクジェットヘッドを構成する複数の部材の平面図である。
【図５】図１に描かれたインクジェットヘッドを構成する複数の部材の平面図である。
【図６】インクジェットヘッドに含まれるフィルタ支持部材の断面図である。
【図７】インクジェットヘッドの長手方向に沿った模式的な断面図である。
【図８】インクジェットヘッドに含まれる流路ユニットの部分拡大平面図である。
【図９】図８に示すIX−IX線に沿った断面図である。
【図１０】アクチュエータユニットの拡大断面図及び個別電極の平面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  インクジェットヘッド
９  流路ユニット（第３流路体）
２１  アクチュエータユニット
３１  基板
３２  リザーバユニット
３３  ヘッド本体
３４、３５  ヒータ
３７  積層体（第２流路体）
４１  フィルタ支持部材（第１流路体）
４２〜４７  プレート
４２ａ、４２ｂ  貫通孔
４２ｃ  対向表面
４３ａ、４３ｂ  貫通孔
４４ａ、４４ｂ  貫通孔
４５ａ  貫通孔
４６ａ  貫通孔
４７ａ  凹部
４７ｂ  貫通孔
４８  小プレート群
４９ａ、４９ｂ  貫通孔
５１  ＣＯＦ
５２  ドライバＩＣ
７３  インク流路（第１液体供給流路）
１０５  マニホールド流路（共通液体流路）
１０６  フィルタ
【図１】
2010076176.tif 000003
【図２】
2010076176.tif 000004
【図３】
2010076176.tif 000005
【図４】
2010076176.tif 000006
【図５】
2010076176.tif 000007
【図６】
2010076176.tif 000008
【図７】
2010076176.tif 000009
【図８】
2010076176.tif 000010
【図９】
2010076176.tif 000011
【図１０】
2010076176.tif 000012