(57)【要約】【課題】  アクチュエータにおける熱分布を均一にす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】  インクジェット記録装置のキャリッジに取り付けられ、インクが供給されてノズル穴からインクを吐出するインクジェットヘッド１は、板状のベース部１８と、ベース部１８の一端に設けられ、長手方向両端部がキャリッジに固定される固定部１９とを有する支持体１１と、複数の溝状のインク室を有し、ベース部１８の一方の面に取り付けられてインクを吐出する駆動力を発生させるアクチュエータ１２と、複数のノズル穴を有する板状に形成され、アクチュエータ１２と一体に接合されるノズルプレートとを備え、支持体１１のベース部１８は、アクチュエータ１２が取り付けられる面が、アクチュエータ１２の、インク室と直交する方向の両端から所定の長さの断熱領域Ｒ１において、アクチュエータ１２と非接触の状態となるように形成されている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット記録装置のキャリッジに取り付けられ、インクが供給されてノズル穴から前記インクを吐出するインクジェットヘッドであって、
板状のベース部と、前記ベース部の一端に設けられ、長手方向両端部が前記キャリッジに固定される固定部とを有する支持体と、
複数の溝状のインク室を有し、前記ベース部の一方の面に取り付けられて前記インクを吐出する駆動力を発生させるアクチュエータと、
複数の前記ノズル穴を有する板状に形成され、前記アクチュエータと一体に接合されるノズルプレートと、
を備え、
前記支持体の前記ベース部は、前記アクチュエータが取り付けられる面が、前記アクチュエータの、前記インク室と直交する方向の両端から所定の長さの断熱領域において、前記アクチュエータと非接触の状態となるように形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記支持体の前記ベース部は、前記アクチュエータの、前記インク室と直交する方向の両端に近づくにしたがって、前記アクチュエータとの距離が広がるようにテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記支持体の前記ベース部は、前記アクチュエータが取り付けられる面に複数の切欠きを有し、各々の前記切欠きの、前記インク室と直交する方向における寸法は、前記断熱領域に近づくに従って、より大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記アクチュエータは、前記断熱領域において、周囲の少なくとも一部に断熱材が取り付けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドを備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置に搭載される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。
【背景技術】
【０００２】
一般に、インクジェット記録装置においては、インクジェットヘッドが複数搭載されたキャリッジが用紙等に対向しながら往復運動し、インクジェットヘッドのノズルからインクの液滴が吐出されることによって印刷が行われる。
【０００３】
インクを吐出するための機構は様々存在するが、中でも複数の溝状のインク室と圧電素子を備えるアクチュエータによって当該インク室の壁面を駆動して、インク室からインクをノズル穴に移動させて吐出する方式がよく知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００７−２２３２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の方式でアクチュエータを動作させてインクを吐出する駆動力を発生させると、アクチュエータは駆動することによって発熱する。通常、アクチュエータは、インクジェットヘッドを支持する支持体の平面部に接着剤等で固定されている。そして、アクチュエータの長手方向両端付近に位置する支持体の一部がキャリッジに取り付けられてヘッドがキャリッジに固定されている。
【０００５】
通常キャリッジは金属で形成されているため、キャリッジに対する上述の取り付け部位に近いアクチュエータの両端部分からは、当該取り付け部位を通ってキャリッジに熱が伝達して放熱される。この結果、アクチュエータの長手方向両端部分は温度が低下しやすく、当該取り付け部位から離れた長手方向中央部との間に温度差が発生する。
【０００６】
インクの粘度は温度によって変化するため、上記温度差が発生すると、アクチュエータ内部におけるインクの粘度は各インク室間で不均一になり、インクの吐出速度にばらつきが生じてインクの着弾位置のずれが発生するという問題がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、アクチュエータで発生する熱を均一に放出して、アクチュエータにおける熱分布を均一にすることができるインクジェットヘッド及びインクジェット記録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】
【０００８】
本発明の第１の態様は、インクジェット記録装置のキャリッジに取り付けられ、インクが供給されてノズル穴から前記インクを吐出するインクジェットヘッドであって、板状のベース部と、前記ベース部の一端に設けられ、長手方向両端部が前記キャリッジに固定される固定部とを有する支持体と、複数の溝状のインク室を有し、前記ベース部の一方の面に取り付けられて前記インクを吐出する駆動力を発生させるアクチュエータと、複数の前記ノズル穴を有する板状に形成され、前記アクチュエータと一体に接合されるノズルプレートとを備え、前記支持体の前記ベース部は、前記アクチュエータが取り付けられる面が、前記アクチュエータの、前記インク室と直交する方向の両端から所定の長さの断熱領域において、前記アクチュエータと非接触の状態となるように形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のインクジェットヘッドによれば、アクチュエータのインク室と直交する方向の両端を含む断熱領域において、アクチュエータと支持体のベース部とが非接触であるため、当該両端から固定部が取り付けられたキャリッジに熱が伝達しにくく、アクチュエータで発生した熱が均一に放出され、アクチュエータの各インク室の温度がより均一となる。
【００１０】
前記支持体の前記ベース部は、前記アクチュエータの、前記インク室と直交する方向の両端に近づくにしたがって、前記アクチュエータとの距離が広がるようにテーパ状に形成されてもよい。この場合、アクチュエータで発生した熱がより均一にベース部に放出され、各インク室の温度の均一性をより高めることができる。
【００１１】
前記支持体の前記ベース部は、前記アクチュエータが取り付けられる面に複数の切欠きを有し、各々の前記切欠きの、前記インク室と直交する方向における寸法は、前記断熱領域に近づくに従って、より大きくなるように設定されてもよい。この場合、アクチュエータとベース部との接触面積が、断熱領域に近づくにしたがって減少し、アクチュエータの熱がベース部に伝達されにくくなる。したがって、キャリッジに固定される固定部の両端までの距離によって、各インク室に温度ムラが発生することを抑制することができる。
【００１２】
前記アクチュエータは、前記断熱領域において、周囲の少なくとも一部に断熱材が取り付けられてもよい。この場合、断熱領域における断熱性をより安定させることができる。
【００１３】
本発明の第２の態様であるインクジェット記録装置は、本発明のインクジェットヘッドを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置によれば、アクチュエータで発生する熱を均一に放出して、アクチュエータにおける熱分布を均一にすることができるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態のインクジェットヘッド（以下、単に「ヘッド」と称する。）及びインクジェット記録装置について、図１から図６を参照して説明する。
図１は本実施形態のヘッド１を備えるインクジェット記録装置２の構成を示す図である。インクジェット記録装置２は、印字幅が１００インチ以上の、いわゆるワイドフォーマットの記録装置であって、印字作業を行うヘッドユニット３と、ヘッドユニット３にインクを供給するインク供給部４と、ヘッドユニット３のメンテナンスを行うキャッピング部５と、ヘッドユニット３のクリーニングを行うワイピング部６と、ヘッドユニット３の移動を行うヘッドユニット搬送部７と、印字が行われる用紙を搬送する用紙搬送部８と、各機構を支持する脚部９とを備えて構成されている。
【００１６】
ヘッドユニット３は、複数のヘッド１と、ヘッド１が取付けられたキャリッジ１０とから構成されている。各々のヘッド１は、それぞれ１色のインクに対応している。本実施形態のヘッドユニット３は６色インク対応であり、６つのヘッド１がキャリッジ１０に取り付けられているが、ヘッドユニット３に取り付けられるヘッドの数には特に制限はなく、複数のヘッド１が１色に割り当てられてもよい。
【００１７】
図２はヘッド１を示す斜視図であり、図３はヘッド１を分解して示す図である。図２及び図３に示すように、ヘッド１は、全体の構造を支持する支持体１１と、支持体１１に取り付けられてインクを吐出する駆動力を発生させるアクチュエータ１２と、アクチュエータ１２の吐出を制御する制御部としてのＩＣ（集積回路）１３等が搭載された回路基板１４と、アクチュエータ１２にインクを供給するインク貯留部１５と、インクが吐出されるノズル穴が複数形成されたノズルプレート１６と、アクチュエータ１２及びノズルプレート１６を支持するノズルキャップ１７とを備えて構成されている。
なお、図３においては、インク貯留部１５を除いて示している。
【００１８】
支持体１１は、板状のベース部１８と、ベース部１８の一端に取り付けられ、ベース部１８と略直角をなす固定部１９とから構成されている。
ベース部１８及び固定部１９は、アルミ等の金属をダイキャスト成型して形成されている。ベース部１８には、アクチュエータ１２、回路基板１４等が取り付けられている。
【００１９】
固定部１９は略Ｕ字状に形成されており、ベース部１８と反対側の面にノズルキャップ１７が取り付けられる。また、固定部１９の長手方向両端には、ヘッド１をキャリッジ１０に取り付けるためのネジ孔１９Ａが設けられている。
【００２０】
アクチュエータ１２は複数の溝状のインク室２０及び図示しない圧電素子を有する公知の構成のものである。複数のインク室２０は、インク室２０の幅方向に整列して設けられており、圧電素子に電圧が印加されることによって、回路基板１４上のＩＣ１３の制御に基づいて各インク室２０の壁が駆動して駆動力が発生し、インク室２０内のインクが吐出される。
【００２１】
回路基板１４は、ネジ等によってベース部１８に取り付けられている。回路基板１４は、フレキシブル基板１４Ａによってアクチュエータ１２と接続されており、上述のようにアクチュエータ１２の動作を制御する。
【００２２】
図４は支持体１１及びアクチュエータ１２を固定部１９側から見た図である。ベース部１８上には、アクチュエータ１２の下面が接着剤等によって固定されている。アクチュエータ１２の長手方向（すなわち、インク室２０の長手方向と直交する方向）の一方の端部１２Ａは、インク室２０の位置決めのために、固定部１９に当接されている。
【００２３】
図４に示すように、ベース部１８の上面とアクチュエータ１２の下面とは、アクチュエータ１２の長手方向中央を含む一定範囲の領域においては接触している。しかし、アクチュエータ１２の長手方向両端から所定の長さ、例えば１０ミリメートル（ｍｍ）の断熱領域Ｒ１では、ベース部１８の上面とアクチュエータ１２の下面とが両端に向かうにしたがって徐々に離間するように、ベース部１８の少なくとも一部がテーパ状に加工されている。この形状によって、ベース部１８とアクチュエータ１２とが断熱領域Ｒ１において非接触の状態となっており、アクチュエータ１２の周囲に空気層Ａが形成されている。両端におけるベース部１８とアクチュエータとの離間距離は、例えば１ｍｍに設定されている。
【００２４】
アクチュエータ１２とベース部１８とを離間させる断熱領域Ｒ１の長さは任意に設定することができるが、後述するアクチュエータ１２の発熱時の熱の流れを良好にするために、インク室２０の溝形状の幅方向に複数整列したインク室２０のうち、両端のインク室２０Ａが断熱領域Ｒ１にかからないようにＲ１の長さが設定されるのが好ましい。また、断熱領域Ｒ１の長さは、左右で異なる長さに設定されてもよい。例えば、固定部１９に当接された端部１２Ａ側の断熱領域をより長く設定して、固定部１９への熱伝導を抑制するように構成してもよい。
【００２５】
インク貯留部１５はインク供給部４と接続されている。インク供給部４から供給されたインクは、一旦インク貯留部１５に貯留されて圧力を調整されてから、アクチュエータ１２のインク室２０を覆うように取り付けられた流路部材３６を通ってアクチュエータ１２に供給される。
【００２６】
ノズルプレート１６は、ノズル穴がアクチュエータ１２の各インク室の吐出口と連通するように、接着剤等によってアクチュエータ１２に一体に接合される。ノズルキャップ１７は、アクチュエータ１２が挿通可能な貫通孔を有し、挿通されたアクチュエータ１２を支持すると共に、ノズルプレート１６のうちアクチュエータ１２と接合されていない部位と一体に接合されてノズルプレート１６を支持する。
【００２７】
上記の各機構を備えて構成されたヘッド１は、図５に示すように、キャリッジ１０の下面、すなわち用紙搬送部８に対向する面に形成されたヘッド設置用の孔１０Ａにノズルキャップ１７が挿通され、ノズルプレート１６が露出するように設置される。そして、固定部１９のネジ孔１９Ａにネジが挿入されてキャリッジ１０とヘッド１とが一体に固定される。このとき、アクチュエータ１２の各インク室は、図５における上下方向が長手方向となっている。
【００２８】
図１に戻って、インク供給部４は、交換可能なインクカートリッジ２１と複数のインクチューブ２２とから構成されている。インクカートリッジ２１には、６色のインクが充填されており、それぞれがインクチューブ２２を介して対応するヘッド１のインク貯留部１５に供給される。
【００２９】
キャッピング部５は、各々のヘッド１に着脱自在に密着してノズルプレート１６を密封する複数のキャップ２３と、ヘッド１のノズル内から気泡やインクを吸引するための吸引ポンプ２４とを備えている。
キャップ２３は、ノズルから吸引したインクの受け皿となるほか、インクジェット記録装置２が使用されないときにヘッド１に密着してノズルプレート１６の乾燥を防ぐ。
吸引ポンプ２４は、ノズル内部から古いインクや微小な気泡等を吸引することによってヘッドユニット３のメンテナンスを行い、ノズルのメニスカスを整えてヘッドユニット３による印字を安定させる。吸引ポンプ２４によって吸引されたインク等は、下方に設けられた廃液ボトル２５に貯留される。
さらに、吸引ポンプ２４はヘッド１にインクを充填する際のポンプとしても使用される。この充填方法を吸引充填方法と呼ぶ。また本実施形態では、上記の吸引充填方法を用いて説明するが、充填方法には他に加圧充填方法と呼ばれる方法がある。この場合は、インクチューブ２２の途中に図示しないポンプを設け、インクチューブ２２内のインクを加圧することによってヘッド１にインクを充填する。
【００３０】
ヘッドユニット搬送部７は公知の構成からなり、モータ等の移動機構２６によってヘッドユニット３をキャリッジレール２７に沿って移動させる。
【００３１】
用紙搬送部８は、用紙を送るピンチローラー及びグリッドローラー等からなるローラー部２８、ローラー部２８を回転させるモータ等の回転機構２９、及び用紙を支持するプラテン３０を備えており、ヘッドユニット搬送部７と同様、公知の構成となっている。
【００３２】
上記のように構成されたインクジェット記録装置２の印字作業時の動作について、以下に説明する。
ユーザが用紙搬送部８に印字する用紙をセットし、印刷を開始すると、インク供給部４からキャリッジ１０に搭載された各々のヘッド１のインク貯留部１５にインクが供給される。インク貯留部１５に貯留されたインクは、圧力を調整されて、アクチュエータ１２の各インク室２０に供給される。
【００３３】
アクチュエータ１２の圧電素子は、回路基板１４上のＩＣ１３の制御を受けながら、印字すべき内容に基づいた印字信号によって駆動する。その結果アクチュエータ１２の各インク室２０の壁面が駆動してインク室２０内のインクがノズルプレート１６に向かって移動し、ノズル穴から用紙に向かって吐出される。
用紙搬送部８において、セットされた用紙が間欠的に送られ、ヘッドユニット搬送部７によって、ヘッドユニット３がキャリッジレール２７に沿って上述のようにインクを吐出することによって、用紙に所望の文書や画像が印刷される。
【００３４】
アクチュエータ１２からインクが吐出されるときに、各インク室２０の壁面が圧電素子によって駆動するのに伴ってアクチュエータ１２が発熱する。発生した熱は、アクチュエータ１２の下面と接触した支持体１１のベース部１８の上面からベース部１８に伝達される。そして、ネジ孔１９Ａが設けられた固定部１９の長手方向両端からキャリッジ１０へと逃げることによって、発生した熱の放熱が行われる。
【００３５】
しかしながら、アクチュエータ１２の長手方向両端を含む断熱領域Ｒ１においては、上述のように、アクチュエータ１２とベース部１８とは非接触であり、両者の間に空気層Ａが形成されている。そのため、アクチュエータ１２の長手方向両端から直接ベース部１９に熱が伝達することがなく、アクチュエータ１２からベース部１８への熱伝達は、図６に矢印で示すように、もっぱら両端の断熱領域Ｒ１にはさまれた部分で行われ、各インク室２０からほぼ均等に熱が支持体１１に逃げていく。これによって、各々のインク室２０間に温度差が生じることが抑制される。
なお、アクチュエータ１２の一方の端部１２Ａは固定部１９に突き当てられているが、最も固定部１９に近いインク室２０Ａの下面はベース部１８と接触しているので、発生した熱のほとんどはベース部１８から逃げるため、インク室２０の熱分布にはほとんど影響を及ぼさない。
【００３６】
本実施形態のヘッド１によれば、アクチュエータ１２の長手方向両端を含む断熱領域Ｒ１が、接着される支持体１１のベース部１８に対して非接触となっているので、両端付近のインク室２０で発生した熱が直接固定部１９の両端に伝達しにくく、下方のベース部１８から固定部１９を通ってキャリッジ１０に放熱されることになる。したがって、複数並んだインク室の両端付近と中央部とで温度差が発生しにくく、各インク室の温度が均一に保持されるので、各インク室内のインク粘度も均一に保たれ、インクジェット記録装置２の印刷精度を高水準に保つことができる。
【００３７】
また、断熱領域Ｒ１におけるアクチュエータ１２とベース部１８との離間距離がアクチュエータ１２の長手方向中央に向かうにしたがって短くなるようにベース部１８の上面がテーパ状に加工されているので、アクチュエータ１２からの熱の逃げ方がより均一になる。したがって、アクチュエータ１２における温度差をより小さくして、さらに各インク室２０の温度を均一にすることができる。
【００３８】
本実施形態では、ベース部１８がテーパ状に加工されている例を説明したが、図７に示す変形例のように、ベース部１８Ａが領域Ｒ１においてテーパ形状を有さず、アクチュエータ１２と非接触になる形状にベース部１８Ａの上面を加工するだけでも一定の効果を得ることができる。
【００３９】
また、固定部１９と接触したアクチュエータ１２の端部１２Ａからの熱伝達をより確実に防ぐために、必要に応じて、アクチュエータ１２が位置決めのために当接された固定部１９の壁面に切り欠き１９Ｂを設けることによって、インク室の位置決めを可能にしつつ、アクチュエータ１２と固定部１９との接触面積をより小さくするようにしてもよい。
【００４０】
続いて、本発明の第２実施形態について、図８を参照して説明する。本実施形態のヘッド３１と上述のヘッド１との異なるところは、支持体のベース部の形状である。
なお、上述のヘッド１と共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００４１】
図８は、ヘッド３１の支持体３２及びアクチュエータ１２を固定部３４側からみた図である。アクチュエータ１２の下面が接触するベース部３３の上面には、複数の切欠きが設けられている。
各々の切欠きのアクチュエータ１２の長手方向における寸法は、図８に示すように、アクチュエータの中央付近で最も小さく、インク室２０の列の両端に近づくにつれて徐々に大きくなるように設定されている。すなわち、断熱領域Ｒ１に近づくほど、アクチュエータ１２とベース部３３との接触面積が小さくなるように設定されている。
また、本実施形態のベース部３３は、断熱領域Ｒ１においてテーパ形状を有さないように加工されている。
【００４２】
本実施形態のヘッド３１によれば、アクチュエータ１２と接触するベース部３３の上面に複数の切欠きが設けられ、当該切欠きによって、インク室２０の列の両端に近づくにつれてアクチュエータ１２とベース部３３との接触面積が小さくなるように設定されている。したがって、接触面積の大きいインク室２０の列の中央付近では、アクチュエータ１２で発生した熱がベース部３３に伝わりやすく、列の両端付近では、中央付近に比べ、熱がベース部３３に伝わりにくい。その結果、各インク室２０からの放熱が、キャリッジ１０に取り付けられた固定部３４の両端までの距離の違いによる影響を受けにくくなり、各インク室の温度をさらに均一にすることができる。
【００４３】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００４４】
例えば、上述した各実施形態においては、断熱領域Ｒ１において、アクチュエータ１２の周囲に空気層Ａが確保されている例を説明したが、本発明はこれには限定されない。
一例を示すと、図９に示す変形例のように、断熱領域Ｒ１において、アクチュエータ１２の両端とベース部１８Ａとの間に断熱材３５が配置されてもよい。このようにすると、断熱材３５によって断熱領域Ｒ１の断熱性が安定するとともに、アクチュエータ１２の両端が断熱材３５によって支持されるので、支えのないアクチュエータ１２の両端の変形等を防ぐことができる。
【００４５】
このとき、断熱材３５の材質は特には限定されず、公知の各種の断熱材を適宜選択して使用することができる。また、断熱材３５の配置位置も特には限定されない。したがって、上記のアクチュエータ支持効果を考慮しなければ、例えば、アクチュエータ１２の上側にのみ設けられてもよい。さらに、断熱領域Ｒ１において、アクチュエータ１２の下面とベース部１８Ａとの間全体に断熱材を敷き詰めたり、アクチュエータ１２の周囲すべてに断熱材を配置したりすることによって、上述の空気層Ａの一部又は全部を断熱材に置換した構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態のインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置を示す図である。
【図２】同インクジェットヘッドを示す斜視図である。
【図３】同インクジェットヘッドを分解して示す図である。
【図４】同インクジェットヘッドの支持体及びアクチュエータを、同支持体の固定部側から見た図である。
【図５】同インクジェットヘッドのキャリッジへの取り付け状態を示す図である。
【図６】同インクジェットヘッドにおいて、アクチュエータで発生した熱の流れを示す図である。
【図７】同実施形態の変形例のインクジェットヘッドの支持体及びアクチュエータを示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態のインクジェットヘッドの支持体及びアクチュエータを、同支持体の固定部側から見た図である。
【図９】本発明の変形例のインクジェットヘッドの支持体及びアクチュエータを、同支持体の固定部側から見た図である。
【符号の説明】
【００４７】
１、３１  インクジェットヘッド
２  インクジェット記録装置
１０  キャリッジ
１１、３２  支持体
１２  アクチュエータ
１６  ノズルプレート
１８、１８Ａ、３３  ベース部
１９、３４  固定部
２０、２０Ａ  インク室
３５  断熱材
Ｒ１  断熱領域
【図１】
2009190188.tif 000003
【図２】
2009190188.tif 000004
【図３】
2009190188.tif 000005
【図４】
2009190188.tif 000006
【図５】
2009190188.tif 000007
【図６】
2009190188.tif 000008
【図７】
2009190188.tif 000009
【図８】
2009190188.tif 000010
【図９】
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