(57)【要約】【課題】従来よりも小型化を図ることができるインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】インクを収容する収容室と、前記収容室、又は前記収容室に連通する連通室の壁に設けられた複数のノズルと、電圧の印加に伴って前記収容室内のインクに圧力を加えてノズルからインク滴を吐出させる圧電素子と、圧電素子への電圧の印加を入切するための駆動ＩＣ２２１とを有するインクジェットヘッドにおいて、駆動ＩＣ２２１の表面に複数の凹凸を設けるとともに、前記表面を前記表面よりも熱伝導率の高い高熱伝導率物質からなる高熱伝導率部材２２５で被覆した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを収容する収容室と、前記収容室、又は前記収容室に連通する連通室の壁に設けられた複数のノズルと、電圧の印加に伴って前記収容室内のインクに圧力を加えてノズルからインク滴を吐出させる圧電手段と、前記圧電手段への電圧の印加を入切するための駆動ＩＣとを有するインクジェットヘッドにおいて、
前記駆動ＩＣの表面に複数の凹凸を設けるとともに、前記表面を前記表面よりも熱伝導率の高い高熱伝導率物質で被覆したことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
請求項１のインクジェットヘッドにおいて、
前記凹として、前記表面の長手方向と直交する方向に凹状の溝を設けたことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】
請求項２のインクジェットヘッドであって、
前記溝の底部がエッジのない湾曲した形状のものであることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】
請求項２のインクジェットヘッドであって、
前記溝の深さが前記溝の底面の幅よりも大きいことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかのインクジェットヘッドにおいて、
前記圧電手段として、電気機械変換素子からなるものを用いたことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れかのインクジェットヘッドにおいて、
前記圧電手段として、電気熱変換素子からなるものを用いたことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項７】
インクジェットヘッドによって吐出させたインク滴によって画像を形成する画像形成装置において、
前記インクジェットヘッドとして、請求項１乃至６の何れかのインクジェットヘッドを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動ＩＣによって電圧が印加される圧電素子によって収容室内のインクに圧力を加えてノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドや、これを用いて画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のインクジェットヘッドとしては、特許文献１に記載のものが知られている。このインクジェットヘッドは、駆動ＩＣとしてのドライバＩＣにより、圧電手段たる圧電シートに対するパルス状の駆動信号（電圧）の入切を制御する。電圧シートに駆動信号が入力されると、収容室としての圧力室に収容されているインクに圧力が付与されて、複数のノズルからインク滴が吐出される。
【０００３】
かかる構成において、ドライバＩＣが駆動に伴って発熱して高温になると、画像品質に影響を与えてしまうことがある。具体的には、ドライバＩＣの熱がその周囲に伝わって、ドライバＩＣに対して比較的近い位置にあるインクと、遠い位置にあるインクとに温度差を発生させると、複数のノズルからのインク吐出特性に差が生じる。これにより、画像品質を低下させてしまうのである。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載のインクジョットヘッドにおいては、ドライバＩＣの表面（半田付け面とは反対側の面）にＣ型鋼状の大きな放熱器を搭載し、これによってドライバＩＣを冷却することで、ドライバＩＣの温度上昇を抑えている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このインクジェットヘッドにおいては、大型の放熱器を設けることで、インクジェットヘッドの小型化を困難にしてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来よりも小型化を図ることができるインクジェットヘッドや、これを用いる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、インクを収容する収容室と、前記収容室、又は前記収容室に連通する連通室の壁に設けられた複数のノズルと、電圧の印加に伴って前記収容室内のインクに圧力を加えてノズルからインク滴を吐出させる圧電手段と、前記圧電手段への電圧の印加を入切するための駆動ＩＣとを有するインクジェットヘッドにおいて、前記駆動ＩＣの表面に複数の凹凸を設けるとともに、前記表面を前記表面よりも熱伝導率の高い高熱伝導率物質で被覆したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明においては、駆動ＩＣの表面に複数の凹凸を設けてその上を高熱伝導率物質で被覆したことで、従来のような大型の放熱器を設けることなく、駆動ＩＣを所望のレベルまで冷却することが可能である。よって、従来よりもインクジェットヘッドの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る画像形成装置を示す透視斜視図。
【図２】同画像形成装置を示す概略構成図。
【図３】同画像形成装置のインクジェットヘッドを示す断面図。
【図４】同インクジェットヘッドの駆動ＩＣを示す断面図。
【図５】変形例に係る画像形成装置のインクジェットヘッドの駆動ＩＣを示す断面図。
【図６】実施例に係る画像形成装置のインクジェットヘッドの駆動ＩＣを示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態について説明する。
図１は実施形態に係る画像形成装置１００を示す透視斜視図である。また、図２は、同画像形成装置１００を示す概略構成図である。画像形成装置１００は、装置本体の内部で主走査方向に移動可能なキャリッジ１０１と、キャリッジ１０１に搭載されたインクジェットヘッド１０２と、これにインクを供給するインクカートリッジ１０３とを具備する印字機構部１０４を有している。この画像形成装置の本体の下方部には、前方側から多数枚の用紙１０５を積載可能な給紙カセット１０６を抜き差し自在に装着することができる。また、用紙１０５を手差しで給紙するための手差しトレイ１０７を開倒することもできる。給紙カセット１０６、あるいは手差しトレイ１０７から送り出された用紙１０５は、印字機構部１０４との対向位置まで搬送されて画像が記録された後、後面側に装着された排紙トレイ１０８に排出される。
【００１１】
印字機構部１０４は、図示しない左右の側板に横架されたガイド部材である主ガイドロッド１０９と従ガイドロッド１１０とでキャリッジ１０１を主走査方向に摺動自在に保持している。このキャリッジ１０１にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘッド１０２が搭載されている。インクジェットヘッド１０２は、主走査方向に直交する方向に並ぶ複数のノズル（インク吐出口）を具備しており、それらノズルを鉛直方向下方に向ける姿勢でキャリッジ１０１に搭載されている。
【００１２】
キャリッジ１０１には、インクジェットヘッド１０２にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのインクをそれぞれ個別に供給するための４つのインクカートリッジ１０３が着脱可能に装着している。インクカートリッジ１０３の上部には、大気と連通する大気口が設けられている。また、インクカートリッジ１０３の下部には、インクジェットヘッド１０２にインクを供給するための供給口が設けられている。また、インクカートリッジ１０２の内部には、インクが充填された多孔質体が設けられている。多孔質体内のインクは、多孔質体の毛管力によってわずかに負圧になっている。
【００１３】
実施形態に係る画像形成装置では、インクジェットヘッド１０２として、各色のインクを１つのヘッドで吐出するものを用いているが、各色にそれぞれ個別に対応する複数のヘッドを用いてもよい。キャリッジ１０１は、後方側（用紙搬送方向下流側）が主ガイドロッド１０９によって摺動自在に嵌装され、且つ前方側（用紙搬送方向上流側）が従ガイドロッド１１０によって摺動自在に載置されている。このキャリッジ１０１を主走査方向に移動走査するために、主走査モータ１１１で回転駆動される駆動プーリ１１２と従動プーリ１１３との間にタイミングベルト１１４が張装されている。キャリッジ１０１に搭載されたこのタイミングベルト１０４が主走査モータ１１１の正逆回転によって無端移動することで、キャリッジ１０１が往復駆動される。
【００１４】
給紙カセット１０６にセットされた用紙１０５は、インクジェットヘッド１０２の下方に搬送される。そのために、給紙ローラ１１５、フリクションパッド１１６、ガイド部材１１７、搬送ローラ１１８、搬送コロ１１９、先端コロ１２０などが設けられている。給紙ローラ１１５やフリクションパッド１１６は、容姿１０５を給紙カセット１０６から送り出したり、１枚に分離したりするためのものである。また、ガイド部材１１７は、送り出された用紙１０５を給送先に向けて案内するためのものである。また、搬送ローラ１１８は、給送された用紙１０５を反転させて搬送するためのものである。また、搬送コロ１１０は、搬送ローラ１１８の周面に押し付けられるものである。また、先端コロ１２０は、搬送ローラ１１８からの用紙１０５の送り出し角度を規定するものである。
【００１５】
搬送ローラ１１８は、副走査モータ１２１によってギヤ列を介して回転駆動される。キャリッジ１０１の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１１８から送り出された用紙１０５は、印写受け部材１２２により、インクジェットヘッド１０２の下方側で案内される。この印写受け部材１２２の用紙搬送方向下流側には、用紙１０５を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１２３や拍車１２４が設けられている。さらに、用紙１０５を排紙トレイ１０８に送り出す排紙ローラ１２５及び拍車１２６や、排紙経路を形成するガイド部材１２７、１２８なども配設されている。
【００１６】
記録時には、キャリッジ１０１を移動させながら画像信号に応じてインクジェットヘッド１０２を駆動することにより、停止している用紙１０５にインクを吐出して１行分を記録し、用紙１０５を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙１０５の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙１０５を排紙する。
【００１７】
キャリッジ１０１の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、インクジェットヘッド１０２の吐出不良を回復するための回復装置１２９が配設あれている。回復装置１２９は、キャップ手段と吸引手段とクリーニング手段とを有している。キャリッジ１０１は、印字待機中にはこの回復装置１２９側に移動されてキャッピング手段によってインクジェットヘッド１０２をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによってインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００１８】
図３は、インクジェットヘッド１０２を示す断面図である。同図に示すインクジェットヘッド１０２は、Ｙ用のヘッド部２０１Ｙ、Ｍ用のヘッド部２０１Ｍ、Ｃ用のヘッド部２０１Ｃ、及びＫのヘッド部２０１Ｋを有している。また、インクが吐出されるノズル２０２が形成されたノズル基板２０３、インクの逆流を防止するリストリクタ２０４、ノズル毎に設けられた個別流路２０５が形成された個別流路板２０６なども有している。また、個別流路２０５のインクを押し込んでノズル２０２から吐出させるための振動板２０７、インクを押し込むために振動板２０７を変形させるためのＰＺＴ等からなる圧電素子２０９や共通電極２１０、これらを支持する支持部材２１２なども有している。また、個別電極２０８と共通電極２１０とのショートを防止するための絶縁層２１１、４つの共通流路形成部材２１３，２１４，２１５，２１６なども有している。また、共通流路形成部材２１３、２１４、２１５、２１６で形成された共通流路２１７、２１８、２１９、２２０、インクジェットヘッドを駆動させる駆動ＩＣ２２１なども有している。また、駆動ＩＣ２２１からの駆動信号を個別電極２０８に供給するための半田ボール２２２，２２３、駆動ＩＣ２２１の発熱による熱を放熱する放熱部材２２４、駆動ＩＣ２２１を封止する封止剤２２５なども有している。共通流路２１７，２１８，２１９，２２０には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのインクが充填されている。
【００１９】
駆動ＩＣ２２１は、インクジェットヘッドを駆動させるための駆動信号を出力する。このインクジェットヘッド１０２では、４色のインクの吐出制御を２個の駆動ＩＣ２２１で行っている。この駆動ＩＣ２２１は圧力発生部に駆動信号を出力する際に発熱する。このため、駆動ＩＣ２２１の発熱により駆動ＩＣ２２１自体が破壊するおそれがある。また、駆動ＩＣ２２１から発生する熱が個別液室内のインクに伝わると、インクの粘度を変化させて、各ノズルからのインク吐出特性にバラツキを発生させる。駆動ＩＣ２２１の破壊や、インク吐出特性の変動による画質のバラツキを防止するために、駆動ＩＣ２２１の発熱による熱を放熱する必要がある。
【００２０】
図４は、駆動ＩＣ２２１を示す断面図である。駆動ＩＣ２２１は、シリコン基板などから構成されている。扁平な形状の駆動ＩＣ２１１における両面のうち、一方の面は、共通電極２１０などに電気的に接続されるための図示しないパッドが設けられた固定面である。それら電極パッドが半田ボール２２２，２２３などによってはんだ付けされることで、駆動ＩＣ２２１が基板上に固定される。駆動ＩＣのもう一方の面は、外部に向けて露出する解放面であり、この解放面には凹凸が形成されている。この凹凸は、半田ボール２２２，２２３と接触する面の電極パッドが形成される前に、エッチングによって形成されたものである。
【００２１】
駆動ＩＣ２２１の固定面と、駆動ＩＣ２２１が固定されている基板面との間には、半田ボール２２２，２２３が介在していることで、空隙が形成されている。この空隙内には、封止剤２２６が充填されている。また、駆動ＩＣ２２１の解放面は、駆動ＩＣ２２１よりも熱伝導率の高い材料からなる高熱伝導部材２２５によって被覆されており、これにより、上述した凹凸が完全に覆い隠されている。
【００２２】
駆動ＩＣ２２１の解放面に凹凸が形成されていることで、凹凸が形成されていない場合に比べて、駆動ＩＣ２２１の発熱による熱の放熱面積を増加させて、放熱量を多くしている。駆動ＩＣ２２１から発せられる熱は、凹凸を覆っている高熱伝導率部材２２５を介して空気中に放熱される。これにより、駆動ＩＣ２２１を冷却するための放熱器を設けることなく、駆動ＩＣ２２１を放熱させることができるので、インクジェットヘッド１０２の小型化、低コスト化を実現することができる。
【００２３】
駆動ＩＣの解放面における複数の凹部は、解放面の長手方向と直交する方向に延在する溝になっている。
【００２４】
図５は、変形例に係る画像形成装置のインクジェットヘッドの駆動ＩＣ２２１を示す断面図である。この駆動ＩＣ２２１における解放面の凹部は、底部がエッジのない湾曲した形状（ディンプル形状）になっている。
【００２５】
図６は、実施形態に係る画像形成装置に、より特徴的な構成を付加した実施例に係る画像形成装置のインクジェットヘッドの駆動ＩＣ２２１を示す断面図である。駆動ＩＣ２２１の解放面に形成された凹部の高さＨは、幅Ｗよりも大きくなっている。このような寸法の大小関係にすることで、解放面に凹凸を設けない場合に比べて、解放面の表面積を２倍以上にして、駆動ＩＣ２２１の発熱による熱の放熱量を２倍以上にすることができる。
【００２６】
なお、これまで説明してきた実施形態、変形例、実施例において、圧電素子２０９としては、電気機械変換素子からなるものを用いてもよいし、電気熱変換素子からなるものを用いてもよい。
【００２７】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［態様Ａ］
インクを収容する収容室（例えば個別液室）と、前記収容室、又は前記収容室に連通する連通室の壁に設けられた複数のノズルと、電圧の印加に伴って前記収容室内のインクに圧力を加えてノズルからインク滴を吐出させる圧電手段（例えば圧電素子２０９）と、前記圧電手段への電圧の印加を入切するための駆動ＩＣ（例えば駆動ＩＣ２２１）とを有するインクジェットヘッドにおいて、前記駆動ＩＣの表面に複数の凹凸を設けるとともに、前記表面を前記表面よりも熱伝導率の高い高熱伝導率物質（例えば高熱伝送率部材２２５）で被覆したことを特徴とするものである。
【００２８】
［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、前記凹として、前記表面の長手方向と直交する方向に凹状の溝を設けたことを特徴とするものである。
【００２９】
［態様Ｃ］
態様Ｃは、態様Ｂであって、前記溝の底部がエッジのない湾曲した形状のものであることを特徴とするものである。
【００３０】
［態様Ｄ］
態様Ｄは、態様Ｂであって、前記溝の深さが前記溝の底面の幅よりも大きいことを特徴とするものである。
【００３１】
［態様Ｅ］
態様Ｅは、態様Ａ〜Ｄの何れかにおいて、前記圧電手段として、電気機械変換素子からなるものを用いたことを特徴とするものである。
【００３２】
［態様Ｆ］
態様Ｆは、態様Ａ〜Ｄの何れかにおいて、前記圧電手段として、電気熱変換素子からなるものを用いたことを特徴とするものである。
【００３３】
［態様Ｇ］
態様Ｇは、インクジェットヘッドによって吐出させたインク滴によって画像を形成する画像形成装置において、前記インクジェットヘッドとして、態様Ａ〜Ｆの何れかのインクジェットヘッドを用いたことを特徴とするものである。
【符号の説明】
【００３４】
１００：画像形成装置
１０２：インクジェットヘッド
２０９：圧電素子（圧電手段）
２２１：駆動ＩＣ
２２５：高熱伝導率部材（熱伝導率物質）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特許第４５３５１７５号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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