(57)【要約】      （修正有）【課題】アクチュエータ基板上に形成された配線からの熱を抑制すると共に、個別液室間のインクの温度ムラを抑制し、ノズル間のインクの吐出特性にバラツキが生じない、高信頼性で小型化が可能な液滴吐出装置を提供する。【解決手段】インクが吐出されるノズル１と、ノズル１が少なくとも一つ形成されたノズル板２と、隔壁により区画されてなる個別液室３を形成する流路板１０１と、ノズル１からインクを吐出させるための圧力発生手段１５が設けられた圧力発生基板１４とを備え、流路板１０１と圧力発生基板１４との間に高熱伝達部材２００が形成されている。【選択図】図２
2014177048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクが吐出されるノズルと、前記ノズルが少なくとも一つ形成されたノズル板と、隔壁により区画されてなる個別液室を形成する流路板と、前記ノズルから前記インクを吐出させるための圧力発生手段が設けられた圧力発生基板とを備え、
前記流路板と前記圧力発生基板との間に高熱伝達部材が形成されていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
インクが吐出されるノズルと、前記ノズルが少なくとも一つ形成されたノズル板と、隔壁により区画されてなる個別液室を形成する流路板と、前記ノズルから前記インクを吐出させるための圧力発生手段が設けられた圧力発生基板とを備え、
前記流路板の前記圧力発生基板に当接する面に溝が形成されており、
前記溝の中に高熱伝達部材が設けられていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項３】
前記ノズル板を保護するためのノズルカバーが設けられており、
前記高熱伝達部材の一部が前記ノズルカバーと当接していることを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記高熱伝達部材が前記ノズルカバーの面に沿って延在していることを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
前記高熱伝達部材の熱伝導率が、前記流路板の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項６】
前記高熱伝達部材と、前記ノズルカバーとの間に第２の高熱伝達部材が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出装置。
【請求項７】
前記第２の高熱伝達部材が高熱伝導率を有する可撓部材であることを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の液滴吐出装置が搭載された液滴吐出画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体へ液体を吐出させて記録を行う液滴吐出装置及び液滴吐出画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の一つとして、液滴吐出装置を搭載したキャリッジを主走査方向に往復移動させながら液滴吐出装置からインクの微小液滴を吐出し、記録媒体上に着弾させることにより画像パターンを形成する液滴吐出装置が知られている。
カラー印刷用の液滴吐出装置にあっては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各インクタンクから各色のインクを、インク供給孔を経由して、色毎の共通液室に供給し、各共通液室から各個別液室を経由してノズルに供給している。
【０００３】
最近では、記録が必要な時にのみインクの微小液滴を吐出するように構成されたオン・デマンド方式の液滴吐出装置が主流になっている。これに装備される液滴吐出装置には、個別液室内に設けた圧力発生源としての圧電素子の変位により個別液室内の圧力を高めてノズルからインクを吐出させる圧電式と、ヒータにより液室内のインク中に気泡を発生させることによりインクを吐出させるサーマル方式とに区別される。いずれの方式においても、液滴吐出装置を駆動させるための駆動ＩＣチップからの駆動信号で圧力発生源を駆動させ、吐出口からインク液滴を吐出させて記録媒体上に着弾させている。
【０００４】
近年、液滴吐出装置に対する小型化・低コスト化の要求が一段と増しており、この要求に対応するため駆動ＩＣチップを液滴吐出装置に内蔵させる種々の試みがなされている。その具体的な対策としては、駆動回路を液滴吐出装置の内部にフリップチップボンディングする構成が提案されている。
【０００５】
例えば、駆動回路アクチュエータ基板と、その上に積層された保持基板との間にフリップチップボンディングすることによって液滴吐出装置を小型化する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、かかる構成では、駆動回路に駆動信号を出力するために、外部配線からＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）、ボンディングワイヤー、駆動信号入力用パッド、アクチュエータ基板に形成された配線を介して電流を流す必要がある。
【０００６】
外部配線から駆動回路に電流が流れる際には、各電気配線と電気素子とから電気抵抗による熱が発生する。そのなかで、アクチュエータ基板に形成された配線で発生する熱は、アクチュエータ基板を介して、個別液室内のインクに伝達される。アクチュエータ基板に形成された配線からの熱により温度が上昇した個別液室内のインクは、ノズルを通じて外部に吐出される。これにより、アクチュエータ基板に形成された配線からの熱は外部に放散される。
【０００７】
ところで、駆動信号入力用パッドから電流は、駆動信号入力用パッドに近い位置にある配線から遠い位置にある配線の順に流れるため、駆動信号入力用パッドに近い配線では高い電流が流れることに対して、遠い位置にある配線では比較的に低い電流が流れる。したがって、アクチュエータ基板に形成された配線の位置により、配線からの発熱量も異なる。すなわち、駆動信号入力用パッドに近い配線では、遠い位置にある配線よりも発熱量が比較的に大きい。その結果、駆動信号入力用パッドに近い個別液室内のインクは、駆動信号入力用パッドから遠い位置にある個別液室内のインクよりも比較的に高温となる。
【０００８】
一方、個別液室から吐出されたインクは、インクタンクからインク供給孔と共通液室とを介して、個別液室に補充される。しかし、個別液室の列に沿って形成される共通液室は細長いため、共通液室から個別液室へインクを供給するときには、インクはインク供給孔に近い個別液室から遠い位置にある個別液室まで順次移動することになる。インクタンクからインク供給孔を通じて供給されるインクは常温のインクである。このため、インク供給孔に近い個別液室には温度が常温のままのインクが供給されることに対して、インク供給孔から遠い位置にある個別液室には、インク供給孔から流れるときに配線から発生する熱によって局所的に温度が上昇した比較的に高温のインクが供給される。
このような個別液室間におけるインクの温度ムラは、インクの粘度のムラを起こすため、吐出口間でインクの吐出特性にバラツキを生じる。
【０００９】
このような問題への対策として、個別液室形成部材に冷却流路を設けて個別液室内のインク温度を均一化する提案がされている。例えば、特許文献２に記載の液滴吐出装置では、個別液室が形成された流路板の最外端部と個別液室との間に循環路、循環路を流れる循環用流体、循環用流体を循環路に流すための循環ポンプと循環用流体を冷却するクーラーを備えて、個別液室内のインクの熱を循環用流体に排出することにより、個別液室間におけるインクの温度ムラを抑制する構成が提案されている。この構成では、個別液室内のインクからの熱が循環用流体に伝達されると、循環用流体は循環ポンプにより液滴吐出装置外に設けられているクーラーに送られるため、個別液室間のインク温度の均一化を速やかに行うことができる。
【００１０】
しかしながら、特許文献２に記載された構成では、流路板の最外端部と個別液室との間に循環路、循環用流体を流せるためのポンプと循環用流体を冷却するためのクーラーを設けなければならないため、液滴吐出装置の小型化には限界がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、以上の従来技術における問題を解決するためのものであり、アクチュエータ基板上に形成された配線からの熱を抑制すると共に、個別液室間のインクの温度ムラを抑制し、ノズル間のインクの吐出特性にバラツキが生じない、高信頼性で小型化が可能な液滴吐出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための本発明に係る液滴吐出装置は、インクが吐出されるノズルと、前記ノズルが少なくとも一つ形成されたノズル板と、隔壁により区画されてなる個別液室を形成する流路板と、前記ノズルから前記インクを吐出させるための圧力発生手段が設けられた圧力発生基板とを備え、前記流路板と前記圧力発生基板と間に高熱伝達部材が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、アクチュエータ基板上に形成された配線からの熱を抑制すると共に、個別液室間のインクの温度ムラを抑制し、ノズル間のインクの吐出特性にバラツキが生じない、高信頼性で小型化が可能な液滴吐出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る液滴吐出装置の第１の実施の形態における構成を示す概略斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【図４】本発明に係る液滴吐出装置の第２の実施の形態における構成を示す概略断面図であり、図１のＡ−Ａ’線に沿う断面である。
【図５】本発明に係る液滴吐出装置の第３の実施の形態における構成を示す概略断面図であり、図１のＢ−Ｂ’線に沿う断面である。
【図６】本発明に係る液滴吐出装置の第４の実施の形態における構成を示す概略断面図であり、図１のＢ−Ｂ’線に沿う断面である。
【図７】本発明に係る液滴吐出装置が搭載された液滴吐出画像形成装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る液滴吐出装置は、インクが吐出されるノズル１と、前記ノズル１が少なくとも一つ形成されたノズル板２と、隔壁により区画されてなる個別液室３を形成する流路板１０１と、前記ノズル１から前記インクを吐出させるための圧力発生手段１５が設けられた圧力発生基板１４とを備え、前記流路板１０１と前記圧力発生基板１４との間に高熱伝達部材２００が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
次に、本発明に係る液滴吐出装置について図面に基づきさらに詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１７】
図１は、本発明に係る液滴吐出装置の第１の実施の形態における構成を示す概略分離斜視図である。また、図２は図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【００１８】
図１、図２及び図３を参照すると、液滴吐出装置は、インクを吐出されるノズル１（１ｙ、１ｍ、１ｃ、１ｋ）が形成されたノズル板２と、ノズル毎に設けられた個別液室３ｙ、３ｍ、３ｃ、３ｋが形成された流路板１０１と、流路板１０１と同じ形状にパターニングされた高熱伝達部材としての高熱伝達基板２００と、個別液室３ｙ、３ｍ、３ｃ、３ｋ内のインクを押し込んでノズル１からインクを吐出させるための圧力発生手段としてのアクチュエータ１５ｙ、１５ｍ、１５ｃ、１５ｋと、アクチュエータ１５ｙ、１５ｍ、１５ｃ、１５ｋに吐出信号を出力する駆動回路１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄが形成されたアクチュエータ基板１４（圧力発生基板１４）と、駆動回路１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄを保護するための保持基板１０２と、共通液室形成基板１０３と、液体供給孔１０７ｙ、１０７ｍ、１０７ｃ、１０７ｋが形成されたマニホールド１０４と、ハウジング１０６が順に積層されている。さらに、ノズル板を保護するためノズルカバー１１３が設けられており、高熱伝達基板２００がＸ１方向とＸ２方向とに延在し、ノズルカバー１１３と当接している。また、外部配線から駆動回路１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄに駆動信号を送るため、ＦＰＣ１１１が保持基板１０２の端部に接着されており、ボンディングワイヤー１１２、駆動信号入力用パッド１１０がそれぞれ電気的に接続されている。また、インクと当接する各部品の表面には、インクによる腐食を防ぐため、アトミックレイヤーデポジションによる接液膜が形成されている。なお、添字ｙ、ｍ、ｃ、ｋはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応する。
【００１９】
駆動回路１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄから各アクチュエータ１５ｙ、１５ｍ、１５ｃ、１５ｋに駆動信号を送る際は、外部配線からＦＰＣ１１１、ボンディングワイヤー１１２、駆動信号入力用パッド１１０とアクチュエータ基板１４とに形成された配線を通して駆動電流が流れる。そのとき、配線から電気抵抗により熱が発生する。配線からの熱は、アクチュエータ基板１４を通して、高熱伝達基板２００に伝達される。高熱伝達基板２００に伝達された熱は、液体供給孔１０７ｙ、１０７ｍ、１０７ｃ、１０７ｋから供給される常温の液体により冷却される。
【００２０】
さらに、本実施の形態では高熱伝達基板２００がＸ１方向とＸ２方向とに延在しており、ノズルカバー１１３と当接しているため、Ｘ１方向とＸ２方向との両端部の配線からの発生する熱は、高熱伝達基板２００を通して、ノズルカバーに伝達され、外部に放散される。その結果、個別液室３ｙ、３ｍ、３ｃ、３ｋ内のインクの温度はおおむね一定に維持できる。
【００２１】
ここで、高熱伝達基板２００は、配線からの熱を効率よくノズルカバー１１３に伝達させるため、熱伝導率が高い金属性材料が好ましい。
また、高熱伝達部材としての高熱伝達基板２００の熱伝導率が、流路板１０１の熱伝導率よりも高いことが好ましい。
例えば、流路板１０１が熱伝導率１６８Ｗ／（ｍＫ）のシリコンにより形成された場合、高熱伝達基板２００の材料は、シリコンよりも熱伝導率が高い、銅（３９８Ｗ／（ｍＫ））、アルミニウム（２３６Ｗ／（ｍＫ））などが好ましい。
【００２２】
図４は、本発明に係る液滴吐出装置の第２の実施の形態における構成を示す概略断面図であり、図１のＡ−Ａ’線に沿う断面に相当する。
【００２３】
図４を参照すると、高熱伝達基板２００は流路板１０１の圧力発生基板であるアクチュエータ基板１４との対向面に形成された溝の内部に設けられている。
本実施の形態において、高熱伝達基板２００は流路板１０１に形成された溝の内部に設けられているため、インクと当接しない。したがって、配線からの熱をインクに伝達せず、速やかにノズルカバーに伝達できるため、第１の実施の形態よりも効率よく放熱させることができる利点がある。
【００２４】
図５は、本発明に係る液滴吐出装置の第３の実施の形態における構成を示す概略断面図であり、図１のＢ−Ｂ’線に沿う断面に相当する。
【００２５】
図５を参照すると、高熱伝達基板２００はノズルカバー１１３の面に沿ってＺ２方向に延在しており、かつノズルカバー１１３に当接されている。
本実施の形態において、高熱伝達基板２００はノズルカバー１１３のＺ２方向に沿って延在しているため、ノズルカバー１１３に当接する高熱伝達基板２００の面積が広くなる。したがって、第１の実施の形態よりも熱伝達効率が高くなる利点がある。
【００２６】
図６は、本発明に係る液滴吐出装置の第４の実施の形態における構成を示す概略断面図であり、図１のＢ−Ｂ’線に沿う短面に相当する。
【００２７】
図６を参照すると、高熱伝達基板２００とノズルカバー１１３との間に第２の高熱伝達部材２０１が設けられおり、高熱伝達基板２００からの熱は、第２の高熱伝達部材２０１に伝達される。また、第２の高熱伝達部材２０１からの熱はノズルカバー１１３を通して外部に放散される。
【００２８】
ここで、第２の高熱伝達部材２０１は凹字の形状をしているため、変形しやすくなる。したがって、高熱伝達基板２００と第２の高熱伝達部材との密着性が高くなる。その結果、第１の実施の形態よりも高熱伝達基板２００からの熱をノズルカバー１１３に効率よく伝達することができる利点がある。
【００２９】
第２の高熱伝達部材２０１は、高熱伝導率を有することが好ましい。なお、第２の高熱伝達部材２０１の熱伝導率が、高熱伝達基板２００の熱伝達率と同等、またはそれ以上に高いことが好ましい。
例えば、流路板１０１が熱伝導率１６８Ｗ／（ｍＫ）のシリコンにより形成されており、高熱伝達基板２００の材料が、シリコンよりも熱伝導率が高い、アルミニウム（２３６Ｗ／（ｍＫ））により形成された場合、第２の高熱伝達部材２０１の材料は、アルミニウム、またはアルミニウムよりも熱伝導率が高い銅(３９８Ｗ／（ｍＫ）)が好ましい。一方、高熱伝達基板２００の材料が銅により形成された場合、第２の高熱伝達部材２０１の材料は高熱伝達基板２００と熱伝導率が同一材料の銅が好ましい。
また、第２の高熱伝達部材２０１は、可撓部材であることが好ましい。
【００３０】
第２の高熱伝達部材２０１の形状について、本実施の形態では凹字の形状を用いて説明したが、高熱伝達基板２００とノズルカバー１１３との間の密着性を高める形状であれば、どんな形状でも構わない。
【００３１】
本実施の形態において、高熱伝達基板２００とノズルカバーとの間の密着性が高くなるため、熱伝導率が高くなる。したがって、第１の実施の形態よりも高熱伝達基板２００からの熱を効率よくノズルカバーに伝達できる利点がある。
【００３２】
図７は、液滴吐出画像形成装置３００内の要部の構成を示した概略斜視図である。液滴吐出画像形成装置３００には、装置本体３０１の内部に、印字機構部３０２などが収納されている。この印字機構部３０２は、操作方向に移動可能なキャリッジ３０３にインクカートリッジ３０４が搭載されており、インクカートリッジ３０４の下に本発明の液滴吐出装置が搭載されている。
【００３３】
なお、以上の実施の形態では、本発明が４色一体の形態をとる液滴吐出装置に適用される場合を説明したが、本発明は、１色以上、任意数の液滴吐出装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１ｙ、１ｍ、１ｃ、１ｋ：ノズル
２：ノズル板
３ｙ、３ｍ、３ｃ、３ｋ：個別液室
４ｙ、４ｍ、４ｃ、４ｋ：共通液室
１４：アクチュエータ基板
１５ｙ、１５ｍ、１５ｃ、１５ｋ：アクチュエータ
１０１：流路板
１０２：保持基板
１０３：共通液室形成基板
１０４：マニホールド
１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ：駆動回路
１０６：ハウジング
１０７ｙ、１０７ｍ、１０７ｃ、１０７ｋ：インク供給孔
１１０：駆動信号入力用パッド
１１２：ボンディングワイヤー
１１３：ノズルカバー
２００：高熱伝達基板
２０１：第２の高熱伝達部材
３００：液滴吐出画像形成装置
３０１：インクジェット記録装置本体
３０２：印字機構部
３０３：キャリッジ
３０４：インクカートリッジ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特開２０１１−１６７９０８号公報
【特許文献２】特許第５０４５６３０号公報
【図１】
2014177048.tif 000003
【図２】
2014177048.tif 000004
【図３】
2014177048.tif 000005
【図４】
2014177048.tif 000006
【図５】
2014177048.tif 000007
【図６】
2014177048.tif 000008
【図７】
2014177048.tif 000009