(57)【要約】【課題】駆動回路ユニット等から発熱しても吐出特性が適切な状態に維持されやすい。【解決手段】ドライバＩＣ５２が弾性部材５３を介して下リザーバ７２に当接しているので、ドライバＩＣ５２からの熱が弾性部材５３を介して下リザーバ７２に伝達される（図２（ａ））。これによって、下リザーバ７２内のインクの温度が適切な吐出特性になるように上昇する。一方、下リザーバ７２が高温になると、サーモスタット６０が作動し、支持板４０を押し上げる。これにより、弾性部材５３が下リザーバ７２から離隔し、ドライバＩＣ５２からの熱が下リザーバ７２に伝達されにくくなる（図２（ｂ））。したがって、下リザーバ７２内のインクの温度が上昇しすぎない。【選択図】図２
2010194948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する吐出口、及び、前記吐出口に液体を供給する液体流路が形成された流路体と、
前記吐出口から液体を吐出させる吐出エネルギーを前記液体流路内の液体に付与するアクチュエータと、
前記流路体と当接した第１の位置と前記流路体から離隔した第２の位置との間で変位可能な、前記アクチュエータに駆動信号を供給する駆動回路ユニットと、
前記流路体の温度に応じて前記駆動回路ユニットを前記第１及び第２の位置の間で変位させる変位手段とを備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記変位手段が、
前記流路体の温度に応じて変位する変位部材と、
前記変位部材が変位するのに連動して前記駆動回路ユニットの位置を前記第１の位置と前記第２の位置との間で切り替える連動機構と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】
前記連動機構が、前記駆動回路ユニットを支持する支持部材を有しており、
前記変位部材が、前記駆動回路ユニットを前記第１の位置から前記第２の位置へと変位させるように前記支持部材を押圧して変位させ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】
前記支持部材が可撓性の部分を有し、前記駆動回路ユニットが前記流路体に当接した際に前記流路体から受ける抗力に応じて撓むように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記支持部材が、前記流路体に沿って一方向に延びる板部材であり、前記一方向に直交する方向に関して幅が狭い部分を有し、当該幅が狭い部分が前記抗力に応じて撓む前記可撓性の部分であ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】
前記幅が狭い部分が、前記流路体から離隔する方向又は近づく方向に湾曲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。
【請求項７】
前記支持部材は、
前記流路体と対向する面に開口する凹部であって、前記凹部の底部が他の部位に比べて薄肉の前記可撓性の部分を有し、前記凹部の底面が前記変位部材によって押圧されるように前記変位手段を挟んで前記流路体に積層され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】
前記駆動回路ユニットが、当該駆動回路ユニットに接続された信号線を有する柔軟基板を介して前記支持部材に固定されてい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】
前記支持部材が、複数の前記駆動回路ユニットを支持しており、当該複数の駆動回路ユニットが前記流路体から互いにほぼ同じ距離だけ離隔するように変位す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１０】
前記変位手段が、前記流路体と熱的に結合された、前記流路体の温度が上がると膨張する膨張剤を有し、
前記膨張剤が、膨張する際に前記変位部材を押圧して変位させることを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記駆動回路ユニットが弾性材料からなる熱伝導性の熱伝達部材を有し、前記第１の位置においては前記熱伝達部材が前記流路体と当接することを特徴とする請求項３〜１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記支持部材が、前記熱伝達部材に比べて熱伝導率の低い樹脂製の断熱材で構成されていることを特徴とする請求項１１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、アクチュエータ及びアクチュエータに駆動信号を供給する駆動回路ユニットが設けられた液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
吐出口から液体を吐出させるためのアクチュエータと、そのアクチュエータを駆動する駆動回路ユニットを有するヘッドにおいて、特許文献１のように、駆動回路であるドライバＩＣからの発熱をインク供給ユニットに伝達させてドライバＩＣを冷却するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の文献によると、ドライバＩＣからの発熱量に応じてヘッドの温度が上下する。一方、ヘッドから吐出される液体（インク）の特性が温度に応じて変化することがあるため、液体の吐出特性がヘッドの温度に応じて変化するおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、駆動回路ユニット等から発熱しても吐出特性が適切な状態に維持されやすい液体吐出ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口、及び、前記吐出口に液体を供給する液体流路が形成された流路体と、前記吐出口から液体を吐出させる吐出エネルギーを前記液体流路内の液体に付与するアクチュエータと、前記流路体と当接した第１の位置と前記流路体から離隔した第２の位置との間で変位可能な、前記アクチュエータに駆動信号を供給する駆動回路ユニットと、前記流路体の温度に応じて前記駆動回路ユニットを前記第１及び第２の位置の間で変位させる変位手段とを備えている
【０００７】
本発明の液体吐出ヘッドによると、流路体の温度に応じて駆動回路ユニットが流路体に当接したり、流路体から離隔したりするため、流路体の温度が低いときには駆動回路ユニットからの発熱によって流路体の温度を上昇させたり、流路体の温度が高くなってきたら駆動回路ユニットを流路体から離隔したりする制御が可能になる。これにより、ヘッドから吐出される液体の吐出特性を適切な状態に維持しやすくなる。
【０００８】
また、本発明においては、前記変位手段が、前記流路体の温度に応じて変位する変位部材と、前記変位部材が変位するのに連動して前記駆動回路ユニットの位置を前記第１の位置と前記第２の位置との間で切り替える連動機構とを有していることが好ましい。これによると、流路体の温度に応じて変位する変位部材により、簡易な構成で駆動回路ユニットの位置を切り替えることができる。
【０００９】
また、本発明においては、前記連動機構が、前記駆動回路ユニットを支持する支持部材を有しており、前記変位部材が、前記駆動回路ユニットを前記第１の位置から前記第２の位置へと変位させるように前記支持部材を押圧して変位させることが好ましい。これによると、変位部材からの作用が駆動回路ユニットに直接働かず、支持部材を介して駆動回路ユニットに働くため、駆動回路ユニットを変位部材の作用から保護することができる。
【００１０】
また、本発明においては、前記支持部材が可撓性の部分を有し、前記駆動回路ユニットが前記流路体に当接した際に前記流路体から受ける抗力に応じて撓むように構成されていることが好ましい。これによると、駆動回路ユニットが流路体と当接した際に流路体から抗力を受けても、それに応じて支持部材が撓むので、駆動回路ユニットや流路体に過度の負荷がかかるのが回避される。
【００１１】
また、本発明においては、前記支持部材が、前記流路体に沿って一方向に延びる板部材であり、前記一方向に直交する方向に関して幅が狭い部分を有し、当該幅が狭い部分が前記抗力に応じて撓む前記可撓性の部分であることが好ましい。これによると、支持部材が撓みやすい部分を有しているため、駆動回路ユニットや流路体に過度の負荷がかかるのがより確実に回避される。
【００１２】
また、本発明においては、前記幅が狭い部分が、前記流路体から離隔する方向又は近づく方向に湾曲していることが好ましい。これによると、支持部材の幅が狭い部分が湾曲しているため、より撓みやすい。
【００１３】
また、本発明においては、前記支持部材は、前記流路体と対向する面に開口する凹部であって、前記凹部の底部が他の部位に比べて薄肉の前記可撓性の部分を有し、前記凹部の底面が前記変位部材によって押圧されるように前記変位手段を挟んで前記流路体に積層されていることが好ましい。これによると、凹部内に変位手段の少なくとも一部が配置された状態となるのでヘッドの高さを抑制できるため、ヘッドの小型化に寄与する。
【００１４】
また、本発明においては、前記駆動回路ユニットが、当該駆動回路ユニットに接続された信号線を有する柔軟基板を介して前記支持部材に固定されていることが好ましい。これによると、駆動回路ユニットが柔軟基板を介して支持部材に固定されているため、支持部材から過度な負荷がかかるのが抑制される。
【００１５】
また、本発明においては、前記支持部材が、複数の前記駆動回路ユニットを支持しており、当該複数の駆動回路ユニットが前記流路体から互いにほぼ同じ距離だけ離隔するように変位することが好ましい。これによると、複数の駆動回路ユニットが流路体からほぼ同じ距離で離隔するため、各駆動回路ユニットから同程度の発熱がある場合には、流路体への熱伝達のむらを防止できる。
【００１６】
また、本発明においては、前記変位手段が、前記流路体と熱的に結合された、前記流路体の温度が上がると膨張する膨張剤を有し、前記膨張剤が、膨張する際に前記変位部材を押圧して変位させることが好ましい。これによると、膨張剤の膨張を利用して変位部材を変位させるため、変位手段が簡易な構成で実現する。
【００１７】
また、本発明においては、前記駆動回路ユニットが弾性材料からなる熱伝導性の熱伝達部材を有し、前記第１の位置においては前記熱伝達部材が前記流路体と当接することが好ましい。これによると、熱伝達部材が流路体に当接するため、駆動回路ユニットの回路本体や流路体に過度の負荷がかかるのが抑制される。
【００１８】
また、本発明においては、前記支持部材が、前記熱伝達部材に比べて熱伝導率の低い樹脂製の断熱材で構成されていることが好ましい。これによると、駆動回路ユニットからの熱が支持部材を通じて逃げにくいため、駆動回路ユニットからの熱を流路体の温度を上昇させるのに有効に利用できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の液体吐出ヘッドによると、流路体の温度に応じて駆動回路ユニットが流路体に当接したり、流路体から離隔したりするため、流路体の温度が低いときには駆動回路ユニットからの発熱によって流路体の温度を上昇させたり、流路体の温度が高くなってきたら駆動回路ユニットを流路体から離隔したりする制御が可能になる。これにより、ヘッドから吐出される液体の吐出特性の変化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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２（ａ）及び図２（ｂ）は、ヘッドの長手方向である主走査方向に沿った縦断面図である。
【図３】上リザーバを取り外した状態のヘッドの平面図である。
【図４】図２のヘッド本体の平面図である。
【図５】図３において隣り合う２つのアクチュエータユニット２１に跨る部分の拡大図である。
【図６】図４に示すＶＩ−ＶＩ線に沿った流路ユニットの断面図である。
【図７】図７（ａ）は図６中に一点鎖線で示した領域の拡大断面図である。図７（ｂ）は個別電極の平面図である。
【図８】図１のインクジェットプリンタの制御系を示すブロック図である。
【図９】本実施形態の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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（以下、ヘッド１とする）、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、ヘッド１や搬送機構１６等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。
【００２３】
インクジェットプリンタ１０１の内部には、図１に示す太矢印に沿って用紙搬送経路が形成されており、用紙Ｐが給紙ユニット１０１ｂから排紙部１５に向けて搬送される。
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が積層された状態で収納される。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。
【００２４】
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、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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２２から、筐体１０１ａ（天板）の上面に設けられた排紙凹部（排紙部）１５へと排出される。
【００２７】
４つのヘッド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り、搬送方向Ａと主走査方向とは互いに直交する関係にある。
【００２８】
ヘッド１の底面は、インクを吐出する複数の吐出口１０８（図５参照）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。
【００２９】
各ヘッド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、チューブを介してヘッド１にインクが供給される。
【００３０】
図２（ａ）は、ヘッド１の長手方向である主走査方向に沿った縦断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）とは別の状態のときのヘッド１の縦断面図である。図３は、上リザーバ７１を取り外した状態のヘッド１の平面図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ヘッド１は、流路ユニット９と、流路ユニット９の上面に積層されており流路ユニット９にインクを供給する上リザーバ７１及び下リザーバ７２とを有している。上リザーバ７１は下リザーバ７２の上方に配置されている。本実施形態では、下リザーバ７２及び流路ユニット９が本発明の流路体に相当する。
【００３１】
上リザーバ７１は、概略的に直方体の形状を有する樹脂製の部材であり、インクを貯留するインク貯留室と、インク貯留室に連通するインク流路とが内部に形成されている。上リザーバ７１の上面にはインク供給口７１ｂが形成されており、インク供給口７１ｂはインクチューブ１７ａを介してインクタンク１７に接続されている。インクタンク１７からのインクはインク供給口７１ｂを通じて上リザーバ７１内に流れ込み、インク流路を通じてインク貯留室に供給される。上リザーバ７１の下部には鉛直下方へと突出する２つの突出部７１ａが形成されている。これらの突出部７１ａ内には上記のインク貯留室と連通するインク流路がそれぞれ形成されている。突出部７１ａの下端は下リザーバ７２の上面に接合されている。上リザーバ７１の下面において２つの突出部７１ａの間には凹部７１ｃが形成されている。
【００３２】
下リザーバ７２は概略的に直方体の形状を有する金属製の部材であり、例えば、金属平板の積層体から構成されていてもよい。下リザーバ７２の上面及び下面は水平に沿っている。下リザーバ７２の内部にはインク流路が形成されている。このインク流路は、下リザーバ７２の上面において上リザーバ７１の突出部７１ａとの接合部に開口しており、突出部７１ａ内のインク流路と連通している。上リザーバ７１のインク貯留室からのインクは、突出部７１ａ内のインク流路を通じて下リザーバ７２内のインク流路へと供給される。
【００３３】
下リザーバ７２の下部には流路ユニット９の上面との接合部が形成されており、下リザーバ７２内のインク流路はこの接合部に開口し、流路ユニット９側のインク流路と連通している。下リザーバ７２の下面と流路ユニット９の上面との間には、上記の接合部を避けるように隙間Δｓが形成されている。この隙間は下リザーバ７２の側面まで達しており、この隙間内には、後述のアクチュエータユニット２１が配置されている。
【００３４】
上リザーバ７１の下面と下リザーバ７２の上面との間には、４つのドライバＩＣ５２とこれらのドライバＩＣ５２を支持する支持板４０（支持部材）とが配置されている。各ドライバＩＣ５２は、平型の柔軟基板であるＣＯＦ（Chip On Film）５０上に実装されている。図２において左から１つ目及び３つ目のＣＯＦ５０の一端は、上リザーバ７１の副走査方向に関して一方の側面（図２手前側の側面）に沿ってドライバＩＣ５２から上方へと引き出され、制御部１００と接続されている。図２において左から２つ目及び４つ目のＣＯＦ５０の一端は、上リザーバ７１の副走査方向に関して他方の側面（図２奥側の側面）に沿ってドライバＩＣ５２から上方へと引き出され、制御部１００と接続されている。また、これらのＣＯＦ５０の他端は、ドライバＩＣ５２から下リザーバ７２の側面に沿って下方へと引き出され、隙間Δｓに挿入されている。そして、隙間Δｓ内において後述のアクチュエータユニット２１と接続されている。ＣＯＦ５０には信号線が配設されており、この信号線を通じて制御部１００、ドライバＩＣ５２及びアクチュエータユニット２１間で信号が伝達される。
【００３５】
ＣＯＦ５０において、ドライバＩＣ５２と接続された表面（下面）とは反対側の表面（上面）であってドライバＩＣ５２と対向した領域は、支持板４０に固定されている。つまり、ドライバＩＣ５２はＣＯＦ５０を介して支持板４０に固定されている。ドライバＩＣ５２において、ＣＯＦ５０との接続面（上面）とは反対側の表面（下面）には、平板状の弾性部材５３（熱伝達部材）が貼り付けられている。弾性部材５３は、放熱用のシリコン材料などの熱伝導率が比較的高い弾性材料から構成されている。なお、本実施形態において、ドライバＩＣ５２及び弾性部材５３は、本発明の駆動回路ユニットを構成している。ドライバＩＣ５２が作動すると、ドライバＩＣ５２内の電子回路等から発熱する。このため、図２（ａ）のように弾性部材５３が下リザーバ７２の上面に当接した状態においては、ドライバＩＣ５２からの熱が弾性部材５３を介して下リザーバ７２に伝達され、下リザーバ７２の温度が上昇する。
【００３６】
支持板４０は、可撓性の材料からなるほぼ平板状の部材であり、弾性部材５３より熱伝導率の低い樹脂製の断熱材で構成されている。支持板４０には、図３に示すように、平面視において「コ」字型の貫通孔４０ｂが複数形成されている。貫通孔４０ｂは、「コ」の字の開口が互いに副走査方向に関して対向するように２つずつ対で形成されている。この対が、ドライバＩＣ５２の数と同じ４つ、主走査方向に並んで配置されている。これらの対のそれぞれにおいて、貫通孔４０ｂ同士の間には、矩形の平面形状を有する矩形部４０ｄが配置されている。各矩形部４０ｄは下リザーバ７２の上面からの距離が等しくなるように配置されている。ＣＯＦ５０は、この矩形部４０ｄの下面にそれぞれ固定されている。
【００３７】
矩形部４０ｄは、支持板４０の貫通孔４０ｂより外側の部分と連結部４０ａを通じて連結されている。連結部４０ａは、矩形部４０ｄを主走査方向に関して挟む位置に矩形部４０ｄごとに２つずつ形成され、副走査方向に関して支持板４０の中央に配置されている。連結部４０ａは、図２に示すように上方に向かって湾曲した山型の形状を有している。連結部４０ａは、貫通孔４０ｂに挟まれて支持板４０において副走査方向に関する幅が狭い箇所となっており、支持板４０の他の箇所と比べて撓みやすい。また、上方に向かって折れ曲がっているため、図２（ａ）のＢ方向やＣ方向に撓みやすい。このように、連結部４０ａは、支持板４０において特に撓みやすい部分として構成されている。なお、連結部４０ａが下リザーバ７２に向かって湾曲した山型に形成されてもよい。
【００３８】
支持板４０の主走査方向に関して中央付近には、上方に向かって「コ」字型に突出するように折り曲げられた折り曲げ部４０ｅが形成されている。折り曲げ部４０ｅは、上リザーバ７１の下面に形成された凹部７１ｃのちょうど下方に配置されている。また、支持板４０において、折り曲げ部４０ｅを主走査方向に関して挟む位置には２つの貫通孔４０ｃが形成されている。上リザーバ７１の突出部７１ａは貫通孔４０ｃを鉛直方向に貫通するように配置されている。
【００３９】
折り曲げ部４０ｅの下方にはサーモスタット６０が配置されている。サーモスタット６０の内部には円筒形状を有する空洞６０ａが形成されており、空洞６０ａに沿って変位可能な円筒状の変位部材６１が挿入されている。変位部材６１の上端は、空洞６０ａの上方において折り曲げ部４０ｅの下面に固定されている。空洞６０ａ内において変位部材６１より下方には常温（２０℃）で固形の膨張剤が充填されている。この膨張剤としては、例えばパラフィンワックスなどが用いられてもよい。サーモスタット６０の下部には温度検知部６２が設けられている。この温度検知部６２は、下リザーバ７２の上面に固定されており、空洞６０ａ内の膨張剤と下リザーバ７２の上面とを熱的に結合している。温度検知部６２が所定の温度になると膨張剤が液体になって膨張し、変位部材６１を押圧して鉛直上方へと押し出すようになっている。
【００４０】
以上の構成により、サーモスタット６０は、下リザーバ７２の温度に応じて支持板４０を変位させる。下リザーバ７２が常温のときには、サーモスタット６０内の膨張剤が固体に維持され、変位部材６１が図２（ａ）のように位置している。このとき、弾性部材５３は、下リザーバ７２の上面に当接している。このときのドライバＩＣ５２及び弾性部材５３の位置が、本発明の第１の位置に相当する。
【００４１】
第１の位置においては、ドライバＩＣ５２からの熱が弾性部材５３を通じて下リザーバ７２に伝達される。これにより、下リザーバ７２の温度が上昇して膨張剤の融点を超えると、サーモスタット６０内の膨張剤が融解し、変位部材６１が上方へと押し出される。変位部材６１が上方へと移動すると、支持板４０が変位部材６１に押圧されて鉛直上方へと上昇し、図２（ｂ）のように弾性部材５３が下リザーバ７２の上面から離隔する。
【００４２】
ここで、支持板４０の貫通孔４０ｃには鉛直方向に延びる突出部７０ａが貫通しているので、支持板４０は突出部７０ａに沿って、水平状態を保ちつつ鉛直方向に移動する。したがって、４つの弾性部材５３は、下リザーバ７２の上面との距離が互いに等しい状態を維持しつつ移動する。このように弾性部材５３が下リザーバ７２から離隔したときのドライバＩＣ５２及び弾性部材５３の位置が、本発明の第２の位置に相当する。弾性部材５３が第２の位置を取ると、ドライバＩＣ５２からの熱が下リザーバ７２に伝達されにくくなる。
【００４３】
なお、サーモスタット６０が作動し始める作動点は膨張剤の融点や膨張率に依存する。このため、膨張剤として使用する材料の種類や合成方法を変えて融点や膨張率を調整することにより、サーモスタット６０の作動点となる温度を適宜設定可能である。
【００４４】
一方、ドライバＩＣ５２及び弾性部材５３が第２の位置にあるときに、下リザーバ７２の温度が低下して膨張剤が収縮すると、支持板４０やドライバＩＣ５２等の重みも加わって変位部材６１が下降する。さらに、温度が凝固点（例えば、ほぼ融点とほぼ等しい温度）を下回ると、膨張剤が固体化する。これにより、弾性部材５３が下リザーバ７２の上面に当接し、再び第１の位置を取る。
【００４５】
ここで、弾性部材５３が設けられておらず、ドライバＩＣ５２が直接下リザーバ７２に当接する場合には、ドライバＩＣ５２に過度な衝撃や押圧力が加わるおそれがあるが、弾性部材５３を設けることによりドライバＩＣ５２に過度な衝撃や押圧力が加わることが回避される。また、支持板４０は、上記の通り連結部４０ａが撓みやすく構成されている。このため、弾性部材５３が下リザーバ７２の上面に当接した際の衝撃や押圧力を吸収できる。
【００４６】
特に、ドライバＩＣ５２と下リザーバ７２との距離に寸法公差が生じている場合には、弾性部材５３のみではその寸法公差を吸収するのに十分ではないことも考えられる。このような場合にも、弾性部材５３が下リザーバ７２の上面から受ける上向きの抗力に応じて連結部４０ａが撓むことにより、寸法公差を吸収する。これにより、下リザーバ７２やドライバＩＣ５２に加わる負荷を抑制することができると共に、弾性部材５３の下面と下リザーバ７２の上面との密着を確保することができる。
【００４７】
以上のように、本実施形態では、支持板４０が変位部材６１に連動することでドライバＩＣ５２や弾性部材５３を変位させており、本発明の連動機構を構成している。しかし、これに限らず、変位部材６１に連動してドライバＩＣ５２等を移動させる機構であればどのような構成であってもよい。
【００４８】
以下、ヘッド１の下部に設けられたヘッド本体３３について説明する。図４はヘッド本体３３の平面図である。図５は、図４において隣り合う２つのアクチュエータユニット２１に跨る部分の拡大図である。図６は、図５に示すＶＩ−ＶＩ線に沿った流路ユニット９の部分断面図である。また、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、図６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５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１１２を実線で描いている。
【００４９】
ヘッド本体３３は、図４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、上面９ａに形成された空孔である圧力室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は台形の平面形状を有している。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。
【００５０】
流路ユニット９は、下リザーバ７２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、下リザーバ７２側のインク流路の開口に対応して、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４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。マニホールド流路１０５は、平面視でアクチュエータユニット２１の台形の斜辺に沿って延びている。アクチュエータユニット２１の下方には４本の副マニホールド流路１０５ａが主走査方向に沿って延びている。これら４本の副マニホールド流路１０５ａは、アクチュエータユニット２１の一方の斜辺側においてマニホールド流路１０５から分岐し、主走査方向に沿って延び、他方の斜辺側において別のマニホールド流路１０５と合流している。流路ユニット９の下面には、図５及び図６に示すように、多数の吐出口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。
【００５１】
圧力室１１０は流路ユニット９の長手方向（主走査方向）に沿って配列されており、これによって複数の圧力室１１０からなる複数の圧力室列が流路ユニット９の上面９ａ上に形成されている。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。吐出口１０８も、これと同様に配置されている。ただし、吐出口１０８が配列して作る複数の吐出口列は、平面視で、いずれも副マニホールド流路１０５ａに対して、これを避けると共に平行に配置されている。
【００５２】
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を経て吐出口１０８に至る多数の個別インク流路１３２が形成される。
【００５３】
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４〜図６に示すように、下リザーバ７２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を介して吐出口１０８に至る。
【００５４】
次に、アクチュエータユニット２１について説明する。図４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。
【００５５】
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。各圧電シート１４１〜１４３は、いずれも複数の圧力室１１０に跨る形状とサイズを有した一枚のシートからなっている。最下層の圧電シート１４３の下面が流路ユニット９に固定される固定面となっている。また、最上層の圧電シート１４１の上面は、ＣＯＦ５０が接合される接合面となっている。この接合面における圧力室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。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、その先端には上面から突出した個別バンプ１３６が設けられている。なお、圧電シート１４１の上面には、個別電極用の個別バンプ１３６とは別に、共通電極１３４と接続した共通電極用の個別バンプも形成されている。上面（接合面）において、ＣＯＦ５０が各バンプと接合されている。
【００５６】
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。
【００５７】
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、個別電極１３５に対応した電界印加部分が圧電効果により歪む活性部としてそれぞれ働く。つまり、アクチュエータユニット２１には、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おり、個別電極１３５と圧力室１１０とで挟まれた各部分が個別のアクチュエータとして働く。さらに、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。ここで、駆動電極１３５に駆動信号が供給されると、電界印加部分において、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。このとき、圧力室１１０内のインクには、吐出エネルギーが与えられることになる。
【００５８】
図８は、プリンタ１０１の制御系を示すブロック図である。図８に示すように、制御部１００はＣＯＦ５０を通じてドライバＩＣ５２へと印刷指令を送信する。ドライバＩＣ５２は、制御部１００からの印刷指令に基づいて駆動信号を生成し、ＣＯＦ５０を通じてアクチュエータユニット２１の個別電極３５へと供給する。この駆動信号は、アクチュエータユニット２１を上記のようにユニモルフ変形させる電圧信号である。個別電極３５に駆動信号が供給されると、アクチュエータユニット２１の変形によって圧力室１１０内のインクに吐出エネルギーが付与され、吐出口１０８からインクが吐出される。制御部１００がドライバＩＣ５２に送信する印刷指令は、吐出口１０８からのインクによって印刷用紙Ｐ上に所望の画像が形成されるように調整されている。
【００５９】
以上説明した本実施形態によると、ドライバＩＣ５２及び弾性部材５３が図２（ａ）のように下リザーバ７２に当接している状態では、ドライバＩＣ５２からの熱が下リザーバ７２に伝達され、下リザーバ７２の温度が上昇する。これにより、ドライバＩＣ５２からの熱を効率よく放出できると共に、下リザーバ７２内のインク温度を上昇させ、インクの粘度を適切な値まで低下させることができる。一方で、下リザーバ７２の温度が高くなってくると、サーモスタット６０が作動し、図２（ｂ）のように弾性部材５３を下リザーバ７２から離隔させる。これにより、下リザーバ７２の温度が上昇しすぎるのを抑制できるため、インク粘度が適切な値に維持されやすい。このように、本実施形態によると、インク粘度を適切な値に維持しやすくなり、インクの吐出特性が適切な状態からずれるのを抑制できる。
【００６０】
また、サーモスタット６０が支持板４０を介してドライバＩＣ５２を変位させるため、サーモスタット６０からの作用が直接これらに働く場合と比べてドライバＩＣ５２を保護することができる。また、弾性部材５３や連結部４０ａの採用により、弾性部材５３と下リザーバ７２との距離の寸法公差を吸収し、複数の弾性部材５３を均一且つ低荷重で下リザーバ７２に密着させることができる。さらに、ドライバＩＣ５２がＣＯＦ５０を介して支持板４０に固定されているため、より確実にドライバＩＣ５２を保護することができる。
【００６１】
また、支持板４０が上昇する際、各弾性部材５３が互いに等距離で下リザーバ７２から離隔するため、各ドライバＩＣ５２からの発熱が互いに同程度である場合には、下リザーバ７２への熱伝達にむらが生じるのを抑制することができる。
【００６２】
また、支持板４０には折り曲げ部４０ｅが設けられており、折り曲げ部４０ｅの下面に凹部が形成されている。そして、サーモスタット６０の上部がこの凹部内に配置されている。このように、支持板４０にサーモスタット６０の配置領域となる凹部を設けることで、サーモスタット６０を配置するスペースが確保され、ヘッド１がいたずらに大型化するのが抑制されている。さらに、上リザーバ７１の下面であって折り曲げ部４０ｅの上方の位置には凹部７１ｃが形成されている。これにより、支持板４０が上昇した際の折り曲げ部４０ｅのスペースが確保されている。
【００６３】
また、支持板４０が弾性部材５３より熱伝導率の低い材料からなることにより、弾性部材５３が下リザーバ７２に当接した状態において、ドライバＩＣ５２からの熱が支持板４０には伝達されにくく、多くの熱が弾性部材５３を通じて下リザーバ７２に伝達する。このように、支持板４０が弾性部材５３より熱伝導率の低い材料からなることにより、ドライバＩＣ５２からの熱を下リザーバ７２の温度上昇に有効に利用できる。
【００６４】
以下、本実施形態の変形例について説明する。図９（ａ）は本実施形態の第１の変形例に係るヘッド１０２の一部断面を含む正面図であり、図９（ｂ）は第２の変形例に係るヘッド２０２の図２に対応する縦断面図である。
【００６５】
第１の変形例では、上述の実施形態の支持板４０の代わりに、支持部材１４０が採用されている。支持部材１４０は、支持板４０に比べて厚みのある部材であり、弾性部材５３より熱伝導率が低い樹脂材料から構成されている。支持部材１４０には、他の部分より厚みが小さい薄肉部１４０ａが設けられており、薄肉部１４０ａの下面には凹部１４０ｂが形成されている。そして、サーモスタット６０が薄肉部１４０ａの下方に配置され、変位部材６１が凹部１４０ｂに接合されている。一方、ドライバＩＣ５２及び弾性部材５３は、支持部材１４０において薄肉部１４０ａ以外の部分の下面にＣＯＦ５０を介して固定されている。図９（ａ）は、弾性部材５３が下リザーバ７２の上面に当接した状態を示している。
【００６６】
第１の変形例によると、上述の実施形態と同様、ドライバＩＣ５２からの熱が下リザーバ７２に伝達され、下リザーバ７２の温度が高くなってくると、サーモスタット６０が作動し、変位部材６１が支持部材１４０を介して弾性部材５３を上昇させる。これにより、下リザーバ７２が過度に高温になるのを抑制できる。そして、下リザーバ７２の温度が低下してくると、支持部材１４０の重みによって変位部材６１が下降し、再び図９（ａ）の状態に戻る。
【００６７】
また、第１の変形例によると、凹部１４０ｂ内にサーモスタット６０の上部が配置されているので、サーモスタット６０のスペースが確保され、ヘッド１０２全体の大型化が抑制されている。さらに、薄肉部１４０ａは、支持部材１４０の他の部分より幅が狭く撓みやすい箇所である。このため、上述の実施形態と同様、弾性部材５３が下リザーバ７２に当接した際に弾性部材５３及び下リザーバ７２間の寸法公差を吸収できる。
【００６８】
次に、第２の実施例では、上述の実施形態に加えて、ばねなどからなる付勢部材２０３が設けられている。付勢部材２０３は、上リザーバ７１の下面と支持板４０の折り曲げ部４０ｅの上面との間に配置されており、折り曲げ部４０ｅを下方へと付勢している。上述の実施形態では、膨張剤として使用する材料の種類や合成方法を調整することにより、サーモスタット６０の作動点となる温度を設定している。これに対して、第２の実施例によると、膨張剤の融点は膨張剤に印加される圧力に応じて変化するため、付勢部材２０３による付勢力の大きさや方向を適宜調整することで、サーモスタット６０の作動点となる温度を調整することができる。例えば、動作点をより高温にしたいときには、付勢部材２０３による下向きの付勢力を大きくすればよい。また、動作点をより低温にしたいときには、付勢部材２０３による下向きの付勢力を小さくしたり、付勢力を上向きにしたりすればよい。
【００６９】
また、支持板４０やドライバＩＣ５２等の重量が十分でないときには、下リザーバ７２の温度が低下した場合に変位部材６１がうまく下降しないおそれもある。しかし、第２の実施例によると、付勢部材２０３によって支持板４０を下方に付勢することで、下リザーバ７２の温度が低下した場合により確実に変位部材６１を下降させることができる。なお、温度低下時において変位部材６１を確実に下降させるという観点から、付勢部材２０３の配設は、他の実施例でも適用可能であり、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００７０】
＜その他の変形例＞
以上は、本発明の好適な実施形態についての説明であるが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、課題を解決するための手段に記載された範囲の限りにおいて様々な変更が可能なものである。
【００７１】
上述の実施形態では、膨張剤の材料の種類や付勢力の調整によりサーモスタット６０の作動点となる温度を調整している。しかし、この他にも、空洞６０ａの形状を調整することで作動点を調整してもよい。例えば、空洞６０ａの下部をより細く形成することにより、変位部材６１から膨張剤に印加される圧力を大きくすることで、膨張剤の融点を上げることなどが考えられる。
【００７２】
また、上述の実施形態では、下リザーバ７２の温度に応じて作動するサーモスタット６０を使用している。しかし、下リザーバ７２の温度を検出する温度センサを設け、温度センサの検出結果に基づいて支持板４０を上昇させたり下降させたりする制御が可能な駆動手段を設けてもよい。例えば、作動させると駆動部が支持板４０を持ち上げるソレノイドをサーモスタット６０の代わりに配置し、温度センサの検出結果に基づいてソレノイドの動作を制御する構成を設けるなどである。この場合、ソレノイドの駆動部が本発明の変位部材に相当する。ソレノイドが支持板４０を介さず、直接ドライバＩＣ５２や弾性部材５３に作用してもよい。
【００７３】
また、上述の実施形態は、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドに本発明を適用した一例であるが、本発明を適用可能な対象はこのようなインクジェットヘッドに限られない。例えば、導電ペーストを吐出して基板上に微細な配線パターンを形成したり、あるいは、有機発光体を基板に吐出して高精細ディスプレイを形成したり、さらには、光学樹脂を基板に吐出して光導波路等の微小電子デバイスを形成するための、液滴吐出ヘッドに適用することができる。
【００７４】
また、本実施形態では、アクチュエータとして圧電方式のものを用いていたが、静電方式や抵抗加熱による方式のものにも適用可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１        インクジェットヘッド
９        流路ユニット
２１      アクチュエータユニット
４０      支持板
５２      ドライバＩＣ
５３      弾性部材
６０      サーモスタット
６１      変位部材
７１      上リザーバ
７１      上リザーバ
７２      下リザーバ
７２      下リザーバ
１００    制御部
１０２    ヘッド
１４０    支持部材
２０２    ヘッド
【図１】
2010194948.tif 000003
【図２】
2010194948.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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