(57)【要約】【課題】ベースに形成した流路に温度調節した液体を流してインクジェットヘッド本体やインクの温度を適温に維持する場合に、インクジェットヘッド本体と流路内を流れる液体との間での熱伝導を効率良く行う。【解決手段】ベース３と、インク滴が吐出する複数のノズルが形成されてベース３に接着固定されたインクジェットヘッド本体４と、ベース３に形成されて温度調節された液体を流すための流路１９とを有し、ベース３が、インクジェットヘッド本体４が接着固定された側が高熱伝導性の材料で形成され、その反対側が前記高熱伝導性の材料より低熱伝導性の材料で形成されている。これにより、温度調節された流体が流路１９内を流れるとき、流路１９内を流れる液体とインクジェットヘッド本体４との間での熱伝導が効率良く行われる。【選択図】    図１
2004338150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
インク滴が吐出する複数のノズルが形成されて前記ベースに接着固定されたインクジェットヘッド本体と、
前記ベースに形成されて温度調節された液体を流すための流路と、を有し、
前記ベースは、前記インクジェットヘッド本体が接着固定された側が高熱伝導性の材料で形成され、その反対側が前記高熱伝導性の材料より低熱伝導性の材料で形成されているインクジェットヘッド。
【請求項２】
ベースと、
インク滴が吐出する複数のノズルが形成されて前記ベースに接着固定されたインクジェットヘッド本体と、
前記ベースに形成されて温度調節された液体を流すための流路と、を有し、
前記インクジェットヘッド本体が圧電部材により形成され、
前記ベースは、高熱伝導性で低熱膨張性のセラミックスで形成されているインクジェットヘッド。
【請求項３】
ベースと、
インク滴が吐出する複数のノズルが形成されて前記ベースに接着固定されたインクジェットヘッド本体と、
前記ベースに形成されて温度調節された液体を流すための流路と、を有し、
前記インクジェットヘッド本体が圧電部材により形成され、
前記ベースは、前記インクジェットヘッド本体が接着固定された側が高熱伝導性で低熱膨張性のセラミックスで形成され、その反対側が低熱伝導性で低熱膨張性のセラミックスで形成されているインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記ベースは、高熱伝導性で低熱膨張性のセラミックスで形成された板状部材と、低熱伝導性で低熱膨張性のセラミックスで形成されて前記板状部材を貼り合わせることにより前記流路が形成される溝部が形成された溝付部材とを貼り合わせて形成されている請求項３記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一記載のインクジェットヘッドと、
前記流路内を流れる液体の温度を調節する温度調節部と、
液体を前記温度調節部と前記流路との間で循環させるポンプと、を有するインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットヘッドのノズルからインク滴を吐出し、吐出したインク滴を記録媒体に付着させることにより画像を形成するインクジェット記録装置では、高品質の画像形成を行うためには、インクジェットヘッドやインクジェットヘッド内のインクの温度を適温に維持することが必要である。
【０００３】
これは、インクジェットヘッド内のインクの温度が変化するとそれに伴ってインクの粘度が変化し、インク滴の吐出量が変化して画像が濃度むらを生じるためである。例えば、インクの温度が上昇すると、それに伴ってインクの粘度が低下してインク滴が大きくなり、画像濃度が高くなる。一方、インクの温度が低下すると、それに伴ってインクの粘度が上昇してインク滴が小さくなり、画像濃度が低くなる。
【０００４】
このような点から、インクジェットヘッドに液体が流れる流路部材を設け、この流路部材内に液体を流すことによりインクジェットヘッドやインクの温度を適温に維持するようにした発明が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
流路部材を流れる液体によりインクジェットヘッドやインクジェットヘッド内のインクの温度を適温に維持するためには、インクジェットヘッドと流路部材内の液体との間での熱伝導を良好に行わせる必要がある。インクジェットヘッドと流路部材内の液体との間での熱伝導を良好に行わせるためには、インクジェットヘッドと流路部材とを接着固定し、両者の間に空気層が存在しないようにすることが必要である。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−７７５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に開示された発明では、アルミニウムの管（流路部材の一部）の中に温度調節された液体を流し、この管に固定されたアルミニウムの板（流路部材の一部）を印字ヘッド（本発明におけるインクジェットヘッドに相当する）にベースプレートを介して接触させている。
【０００８】
アルミニウムの管は周囲の全方向に対して熱伝導性が高く、管内を流れる液体からの放熱は菅の周囲に対して略均等に行われ、又は、管内を流れる液体への吸熱は管の周囲から略均等に行われる。このため、インクジェットヘッドと管内を流れる液体との間での熱伝導が効率良く行われているとは言えず、液体を温度調節するための消費電力の無駄が多くなっている。
【０００９】
また、インクジェットヘッドと流路部材内の液体との間の熱伝導性を高めるために両者を接着固定した場合には、インクジェットヘッドと流路部材との熱膨張係数の差により流路部材とインクジェットヘッドとが反りを生じ、インクジェットヘッドに形成されている複数のノズルの配列状態が湾曲状態となる。特に、インクジェットヘッドが熱膨張係数の小さい圧電部材を用いている場合には反りが著しくなる。ノズルの配列状態が湾曲状態となったインクジェットヘッドで画像形成を行うと、直線ラインとなるべき部分が湾曲ラインとなって画像形成が行われ、形成される画像の品質が低下する。
【００１０】
本発明の目的は、ベースに形成した流路に温度を調節した液体を流してインクジェットヘッドやインクジェットヘッド内のインクの温度を適温に維持する場合に、インクジェットヘッドと流路内を流れる液体との間での熱伝導を効率良く行うことである。
【００１１】
本発明の目的は、ベースに形成した流路に温度を調節した液体を流してインクジェットヘッドやインクジェットヘッド内のインクの温度を適温に維持する場合に、ベースにインクジェットヘッドを接着固定した場合でもインクジェットヘッドの反りを抑えることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インク滴が吐出する複数のノズルが形成されたインクジェットヘッド本体が接着固定されたベースに温度調節された液体を流すための流路が形成され、前記ベースは、前記インクジェットヘッド本体が接着固定された側が高熱伝導性の材料で形成され、その反対側が前記高熱伝導性の材料より低熱伝導性の材料で形成されている。
【００１３】
したがって、温度調節された流体がベースに形成された流路内を流れるとき、流路内を流れる液体とインクジェットヘッド本体との間での熱伝導が効率良く行われる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はインクジェット記録装置の概略図、図２はインクジェットヘッドを示す斜視図、図３はヘッドベースを示す分解斜視図である。
【００１５】
このインクジェット記録装置１には装置ベース２が設けられ、この装置ベース２上にはインクジェットヘッド３ａが固定されている。このインクジェットヘッド３ａは、ベースであるヘッドベース３にインクジェットヘッド本体４が接着固定されることにより形成されている。
【００１６】
インクジェットヘッド本体４は、圧電部材に溝加工を施すことにより形成された複数の圧力室（図示せず）、各圧力室を仕切る圧電部材の側壁（図示せず）、各圧力室の先端側開放部を閉止するように接着固定されたノズルプレート５、各圧力室に対応するようにノズルプレート５に形成された複数のノズル６、各圧力室にインクを供給するためのインク供給口７、圧電部材の側壁に形成されて電圧が印加をされる電極（図示せず）等により構成されている。
【００１７】
電極は、ケーブル８を介してヘッドコントローラ９に接続され、ヘッドコントローラ９は、入力された画像データに応じて選択した圧力室の両側の側壁に形成されている電極へ通電する。選択した圧力室の両側の側壁に形成されている電極への通電が行われると、その圧力室の両側の側壁が圧力室の容積を一旦増加させてその後に縮小するように変形し、圧力室内のインクがノズル６からインク滴となって吐出される。
【００１８】
インク供給口７には、ポンプ１０とフィルタ１１とを介してインクタンク１２が接続されている。圧力室内のインクの残量を検出するセンサ（図示せず）の検出結果に応じてポンプ１０が駆動され、インクタンク１２内のインクが圧力室内へ供給される。
【００１９】
インクジェットヘッド本体４のノズル６に対向する位置には、ノズル６から吐出されたインク滴が付着することにより画像形成が行われる記録紙１３が配置されている。記録紙１３の一端は回転自在な巻取ローラ１４に巻付けられており、巻取ローラ１４には紙搬送モータ１５が連結されている。紙搬送モータ１５の駆動により巻取ローラ１４が回転し、記録紙１３がノズル６に対向する位置を搬送されて巻取ローラ１４に巻取られる。記録紙１３がノズル６に対向する位置を搬送されているとき、ノズル６からインク滴が吐出されることにより記録紙１３上に必要な画像形成が行われる。
【００２０】
ヘッドベース３は、図３に示すように、平板状に形成された板状部材１６と溝付部材１７とにより形成され、これらの板状部材１６と溝付部材１７とは接着固定されている。溝付部材１７の板厚“ａ”は板状部材１６の板厚“ｂ”より大きく形成され、溝付部材１７には略コの字型に溝部１８が形成されている。溝付部材１７と板状部材１６とを接着固定したとき、溝部１８の開口面が板状部材１６により覆われることによりヘッドベース３内に流路１９が形成される。
【００２１】
板状部材１６は、高熱伝導性で低熱膨張性の特性を有するセラミックス、例えば、窒化アルミ、炭化珪素等で形成されている。一方、溝付部材１７は、低熱伝導性で低熱膨張性の特性を有するセラミックス、例えば、ムライト、コージェライト、アルミナ等で形成されている。これらの高熱伝導性で低熱膨張性の特性を有するセラミックスと、低熱伝導性で低熱膨張性の特性を有するセラミックスとを比較すると、後者は前者に比べて、安価であり、加工が容易である。また、これらの低熱膨張性のセラミックスの熱膨張係数は、インクジェットヘッド本体４を構成する圧電部材の熱膨張係数と近似した値を有する。
【００２２】
ヘッドベース３の板状部材１６には、後述する液体が流路１９内へ流入する流入口２０と、液体が流路１９外へ流出する流出口２１とが形成されている。これらの流入口２０と流出口２１とには、内部の液体の温度を設定温度となるように調節する温度調節部である恒温水槽２２との間にパイプ２３が接続されている。
パイプ２３の途中には、液体を恒温水槽２２と流路１９との間で循環させるポンプ２４が設けられている。恒温水槽２２としては、冷媒を用いた冷却部、ヒーターなどを用いた加熱部とを備え、必要に応じてその切替、温度設定を行えるものが挙げられる。
【００２３】
このような構成において、恒温水槽２２に電力が供給されることにより恒温水槽２２内の液体が設定温度に調節され、ポンプ２４が駆動されることにより恒温水槽２２内の液体がパイプ２３内を通って恒温水槽２２と流路１９との間で循環する。
【００２４】
設定温度（例えば、４０℃）に温度調節された液体が流路１９内を流れると、その液体の熱がインクジェットヘッド本体４に伝導され、インクジェットヘッド本体４やインクジェットヘッド本体４内のインクが温められ、寒冷時やインクジェット記録装置１の始動時においても、インクの温度を設定温度に上昇させることができる。このため、インクが低温状態であって粘度が高いためにインク滴が小さくなり、形成される画像の濃度が薄くなるということを防止でき、画像濃度が安定した高品質の画像形成を行える。
【００２５】
ここで、ヘッドベース３は、インクジェットヘッド本体４が接着固定されている側である板状部材１６が、高熱伝導性の特性を有するセラミックスで形成されており、その反対側の溝付部材１７が、低熱伝導性の特性を有するセラミックスで形成されているので、流路１９内を流れる液体の熱のうち、板状部材１６を介してインクジェットヘッド本体４側へ伝導される割合が多くなり、溝付部材１７側へ伝導されてインクジェットヘッド本体４以外の方向へ逃げる割合が少なくなる。このため、流路１９内を流れる液体からインクジェットヘッド本体４への熱伝導が効率良く行われ、液体の温度を調節するために恒温水槽２２で消費された電力がインクジェットヘッド本体４やインクジェットヘッド本体４内のインクを適温に維持するために有効に用いられ、恒温水槽２２での消費電力を低減することができる。
【００２６】
また、ヘッドベース３を形成する板状部材１６と溝付部材１７とが共に、圧電部材の熱膨張係数と近似した値の熱膨張係数を有する低熱膨張性のセラミックスで形成されているため、板状部材１６に圧電部材で形成したインクジェットヘッド本体４を接着固定しても、温度変化に伴い熱膨張係数の差によってヘッドベース３とインクジェットヘッド本体４とが反りを生ずるということが抑制される。このため、反りの発生によってインクジェットヘッド本体４の複数のノズル６の配列状態が湾曲状態になるということが起こらず、ノズル６の配列状態が湾曲状態となるために直線ラインとなるべき部分が湾曲ラインとなって形成される画像の品質が低下するということが防止される。
【００２７】
低熱伝導性で低熱膨張性の特性を有するセラミックスで形成されている溝付部材１７は、高熱伝導性で低熱膨張性の特性を有するセラミックスで形成されている板状部材１６に比べ、安価であり、加工が容易である。そして、ヘッドベース３は、高価な材料により形成されている板状部材１６の質量が安価な材料である溝付部材１７に比べて少なく、また、溝部１８は加工が容易である溝付部材１７に形成されているので、安価で加工が容易なヘッドベース３を提供することができる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、インクジェットヘッド本体４を熱膨張係数が小さい圧電部材で形成したので、低熱膨張性の特性を有するセラミックスを用いてヘッドベース３を形成した場合を例に挙げて説明したが、インクを加熱することによりインク中に気泡を発生させ、その体積膨張の圧力でインク滴を吐出させる方式のインクジェットヘッドを用いた場合には、ヘッドベースを低熱膨張性の特性を有しない材料で形成することも可能である。但しこの場合にも、ヘッドベースに恒温水槽２２で温度調節された流体が流れる流路を形成し、そのヘッドベースをインクジェットヘッドが接着固定される側を高熱伝導性の材料で形成し、その反対側を低熱伝導性の材料で形成することが必要である。
【００２９】
また、本実施の形態では、ヘッドベース３を、高熱伝導性で低熱膨張性の特性を有するセラミックスで形成した板状部材１６と、低熱伝導性で低熱膨張性の特性を有するセラミックスで形成した溝付部材１７とを接着固定したものを例に挙げて説明したが、ヘッドベースの全体を、高熱伝導性で低熱膨張性の特性を有するセラミックスで形成してもよい。この場合には、このヘッドベース内に形成された流路を流れる液体の熱はインクジェットヘッド本体４のみならず他の方向へも伝導しやすくなるので、流路内を流れる液体とインクジェットヘッド本体４との間での熱伝導の効率は低下する。しかし、圧電部材で形成したインクジェットヘッド本体４をヘッドベースに接着固定した場合でも、インクジェットヘッド本体４の反りを抑えることができる。
【００３０】
また、本実施の形態では、流路１９内を流れる流体の熱をインクジェットヘッド本体４に伝導してインクジェットヘッド本体４やインクジェットヘッド本体４内のインクの温度を上昇させる場合を例に挙げて説明したが、恒温水槽２２での設定温度を変更すること等により、流路１９内を流れる流体によってインクジェットヘッド本体４側からの吸熱し、インクジェットヘッド本体４やインクジェットヘッド本体４内のインクの温度上昇を抑制することができる。この場合においても、ヘッドベース３におけるインクジェットヘッド本体４が接着固定されている側である板状部材１６を高熱伝導性の部材で形成しその反対側を低熱伝導性の部材で形成することが好ましい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、温度調節された液体がベースに形成された流路内を流れるとき、流路内を流れる液体とインクジェットヘッド本体との間での熱伝導を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のインクジェット記録装置の概略図である。
【図２】インクジェットヘッドを示す斜視図である。
【図３】ヘッドベースを示す分解斜視図である。
【符号の説明】
３      ベース
３ａ    インクジェットヘッド
４      インクジェットヘッド本体
６      ノズル
１６      板状部材
１７      溝付部材
１８      溝部
１９      流路
２２      温度調節部
２４      ポンプ
【図１】
2004338150.tif 000003
【図２】
2004338150.tif 000004
【図３】
2004338150.tif 000005