特開 2024-129533 液体吐出ヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024129533

(43)【公開日】2024-09-27

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20240919BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 603

B41J2/14 605

B41J2/14 307

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023038816

(22)【出願日】2023-03-13

(71)【出願人】

【識別番号】324006865

【氏名又は名称】理想テクノロジーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 哲哉

【テーマコード（参考）】

2C057

【Ｆターム（参考）】

2C057AG45

2C057AG68

2C057BA14

(57)【要約】

【課題】冷却性能を向上できる液体吐出ヘッドを提供すること。
【解決手段】実施形態にかかる液体吐出ヘッドは、マニフォールドを備える。マニフォールドは、供給路を有する。供給路は、第１流路と、第２流路と、を有する。第１流路は複数のノズルを有するノズル列に連通する圧力室に連通するとともに長手方向が前記ノズル列に沿って配置される。第２流路は、前記第１流路に接続されるとともに前記第１流路の長手方向に沿って並列に配置される。
【選択図】 図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のノズルを有するノズル列に連通する圧力室に連通するとともに長手方向が前記ノズル列に沿って配置される第１流路と、前記第１流路に接続されるとともに前記第１流路の長手方向に沿って並列に配置される第２流路と、を有する供給路を有する、マニフォールドを備える、液体吐出ヘッド。

【請求項2】

前記第２流路から前記第１流路に液体が供給される合流位置は、前記ノズル列における吐出対象のノズルが配される有効領域において、前記ノズル列の長手方向の両端１０％の範囲を除く中央領域に配置される、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項3】

複数の前記圧力室を構成するアクチュエータを備え、
前記供給路は、前記アクチュエータの、前記ノズルとは反対側の領域を通って配置され、
前記第２流路が前記第１流路に合流する合流位置は、前記ノズル列の方向において、前記第２流路に液体が供給される供給位置とは反対側に配置される、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項4】

複数の前記圧力室を構成する前記アクチュエータと、前記マニフォールドと、を有するヘッド本体を一対備え、
一対の前記ヘッド本体は、前記供給路の方向が前記長手方向において互いに逆向きに配列される、請求項３に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項5】

複数の前記圧力室と、複数の圧力室の間に形成される複数の空気室とを、一方向に交互に有するアクチュエータを備え、
前記マニフォールドは前記アクチュエータの一方側に配置され、
前記アクチュエータの他方側に配置されるとともに、前記圧力室に連通するノズルを有するノズルプレートを備える、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、液体吐出ヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

近年インクジェットプリンタにおいては生産性の高い高速印字の需要が高まっており、使用される液体吐出ヘッドにおいても高周波でインクを吐出し追従させる必要がある。このため、吐出部のアクチュエータ周辺の駆動発熱量が増加する傾向にある。そこで、発熱部の近傍に冷却用流路を設けて冷却性能を向上する技術が提案されている。液体吐出ヘッドにおいて、冷却構造が複雑かつ大型になると、サイズアップやコストアップといった課題が生じる。

【0003】

また、例えば所定の方向に沿ってインクの供給路が設けられる液体吐出ヘッドにおいては、インクの供給側から排出側に向かってアクチュエータの熱量を運ぶことになるため、部位によって温度が異なる。このような温度差は印字性能を低下させる原因となり得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－１１７９１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は冷却性能を向上できる液体吐出ヘッドを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態にかかる液体吐出ヘッドは、マニフォールドを備える。マニフォールドは、供給路を有する。供給路は、第１流路と、第２流路と、を有する。第１流路は複数のノズルを有するノズル列に連通する圧力室に連通するとともに長手方向が前記ノズル列に沿って配置される。第２流路は、前記第１流路に接続されるとともに前記第１流路の長手方向に沿って並列に配置される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図。

【図2】第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す下面図。

【図3】第１の実施形態に係るヘッド本体の構成を一部断面で示す斜視図。

【図4】第１の実施形態に係るマニフォールドユニットの構成を示す斜視図。

【図5】同マニフォールドユニットの構成を一部断面で示す斜視図。

【図6】同マニフォールドユニットの断面図。

【図7】同マニフォールドユニットの第１マニフォールドの斜視図。

【図8】同マニフォールドユニットにおける流路の構成を示す説明図。

【図9】第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの温度分布を示すグラフ。

【図10】比較例にかかる液体吐出ヘッドの温度分布を示すグラフ。

【図11】実施形態に係る液体吐出装置の構成を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド１及び液体吐出ヘッド１を用いた液体吐出装置２について、図１乃至図１１を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド１の構成を示す斜視図である。図２は、液体吐出ヘッド１の構成を示す下面図である。図３は、ヘッド本体の構成を一部断面で示す斜視図である。図４は、マニフォールドユニット１２の構成を示す斜視図、図５はマニフォールドユニット１２を一部切欠して断面を示す斜視図、図６は同断面図である。図５は、液体吐出ヘッド１のマニフォールドの構成を示す斜視図であり、図６はヘッド本体のインク流路を示す説明図である。図７は、第１マニフォールド１２１４の斜視図であり、図８は第１マニフォールド１２１４の構成及び供給路１２１１の説明図である。図９は液体吐出ヘッド１の温度分布を示すグラフであり、図１０は比較例にかかる液体吐出ヘッドの温度分布を示すグラフである。図１１は、液体吐出装置２を示す説明図である。図中Ｘ、Ｙ、Ｚは互いに直交する３方向をそれぞれ示す。なお、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。

【0009】

液体吐出ヘッド１は、例えば、図１１に示すインクジェット記録装置などの液体吐出装置２に設けられるシェアモードのインクジェットヘッドである。液体吐出ヘッド１は例えば圧力室１１３１と空気室１１３２とを交互に備える独立駆動構造である。液体吐出ヘッド１は、液体吐出装置２に設けられた液体収容部としての供給タンク２１３２を含むヘッドユニット２１３０に設けられる。

【0010】

液体吐出ヘッド１は、供給タンク２１３２に貯留された液体としてのインクが供給される。なお、液体吐出ヘッド１は、インクを循環させない非循環式のヘッドであってもよく、また、インクを循環させる循環式のヘッドであってもよい。本実施形態において、液体吐出ヘッド１は、非循環式のヘッドの例を用いて説明する。また、液体吐出ヘッド１は、液体吐出装置２に設けられた冷却装置２１１６に接続され、発熱部及びインクの温度制御を行う冷却用液体（冷却水）が供給される。液体吐出ヘッド１は、冷却装置２１１６とともに、水冷循環構造を構成する。

【0011】

図１乃至図８に示すように、液体吐出ヘッド１は、ヘッド本体１１と、マニフォールドユニット１２と、カバー１５と、を備える。例えば、液体吐出ヘッド１は、アクチュエータ１１３を一対有するヘッド本体１１を二組有する、サイドシュータタイプの４列一体構造ヘッドである。

【0012】

ヘッド本体１１は、液体を吐出する。ヘッド本体１１は、基板１１１と、枠体１１２と、複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２を有するアクチュエータ１１３と、ノズルプレート１１４と、を備える。

【0013】

ヘッド本体１１は、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１と連通する共通液室１１６を有する。複数の圧力室１１３１の一次側とは、液体の流れる方向における複数の圧力室１１３１の上流側である。複数の圧力室１１３１の二次側とは、液体の流れる方向における複数の圧力室１１３１の下流側である。

【0014】

また、ヘッド本体１１は、基板１１１及びアクチュエータ１１３に形成される電極膜で構成される電極部を有する。具体的には、ヘッド本体１１は、電極部として、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１をそれぞれ駆動する複数の個別電極と、複数の圧力室１１３１を同時に駆動する単数又は複数の共通電極と、を有する。

【0015】

本実施形態の例においては、ヘッド本体１１がアクチュエータ１１３を２つ有し、共通液室１１６は、１つの第１共通液室１１６１、及び、２つの第２共通液室１１６２を有する例を用いて説明する。共通液室１１６は、例えば、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１の一次側の開口（圧力室１１３１の入口）と連通する第１共通液室１１６１と、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１の二次側の開口（圧力室１１３１の出口）と連通する第２共通液室１１６２と、を有する。

【0016】

基板１１１は、例えばアルミナなどのセラミックス材料により矩形板状に形成される。基板１１１は、例えば、一方向（Ｘ方向）に長い矩形状に形成される。基板１１１の一方側の主面であり研磨面を構成する表面１１５には、電極膜が形成される。基板１１１の表面１１５には、基板１１１の短手方向（Ｙ方向）に並んで一対のアクチュエータ１１３が設けられる。基板１１１は、液体が通る開口である単数の供給口１１１１と、を有する。供給口１１１１は、基板１１１の両主面間を貫通する貫通孔である。

【0017】

なお、基板１１１の裏面はマニフォールド１２１に対向し、マニフォールド１２１の対向面に形成され冷却水が流れる第１冷却流路１２１３を形成する溝を覆う。すなわち基板１１１は、マニフォールド１２１とともに第１冷却流路１２１３を形成する。

【0018】

供給口１１１１は、インクを第１共通液室１１６１に供給する入口である。供給口１１１１は、基板１１１の短手方向の中央に形成される貫通孔である。供給口１１１１は、基板１１１の長手方向に沿って延びる。換言すると、供給口１１１１は、例えば、アクチュエータ１１３の長手方向及び第１共通液室１１６１の長手方向に沿って一方向に長い長孔である。供給口１１１１は、一対のアクチュエータ１１３の間に設けられ、第１共通液室１１６１と対向する位置に開口する。

【0019】

供給口１１１１の内壁面には、共通電極１１９の一部が形成される。

【0020】

基板１１１上にはアクチュエータ１１３及び枠体１１２が設けられる。基板１１１における枠体１１２の内側はインクが配される接液領域となり、枠体１１２の外側は各種電子部品が接続可能な実装領域となる。

【0021】

枠体１１２は、基板１１１の一方の主面に接着剤等により固定される。枠体１１２は、基板１１１に設けられた供給口１１１１、及び、アクチュエータ１１３を囲う。

【0022】

例えば、枠体１１２は、矩形枠状に形成されることで、枠体１１２の長手方向に沿って一方向に長い開口を形成する。枠体１１２は表面の一部が凹む段構造を有していてもよい。枠体１１２の開口には、一対のアクチュエータ１１３、及び供給口１１１１が配置される。枠体１１２は、ノズルプレート１１４と基板１１１との間においてアクチュエータ１１３の周りを囲み、内部に液体を保持可能に構成される。

【0023】

一対のアクチュエータ１１３は、基板１１１の表面１１５に接着される。一対のアクチュエータ１１３は供給口１１１１を挟んで二列に並んで基板１１１に設けられる。アクチュエータ１１３は、一方向に長い板状に形成される。アクチュエータ１１３は、枠体１１２の開口内に配置され、基板１１１の表面１１５に接着される。

【0024】

アクチュエータ１１３は、長手方向の中央側に、長手方向に等間隔に配置された複数の圧力室１１３１と、長手方向に等間隔に配置されるとともに、隣り合う圧力室１１３１の間に配置された空気室１１３２と、を有する。換言すると、アクチュエータ１１３には、長手方向に沿って、複数の圧力室１１３１及び空気室１１３２が交互に配置される。複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２は並び方向と交差する方向、例えばアクチュエータ１１３の短手方向に、延出する。

【0025】

アクチュエータ１１３の基板１１１とは反対側の面である頂面部は、ノズルプレート１１４に接着される。アクチュエータ１１３は、長手方向に等間隔に並んで配置され、長手方向に直交する方向に沿う複数の溝が形成される。複数の溝は、複数の圧力室１１３１と、複数の空気室１１３２と、を形成する。換言すると、アクチュエータ１１３は、長手方向に等間隔に並んで配置された、間に溝を形成する壁を構成する駆動素子である複数の圧電体１１３３を有する。複数の圧電体１１３３は、隣り合う圧電体１１３３の間に複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２を形成し、駆動電圧が印加することで、圧力室１１３１の容積を変化させる。

【0026】

アクチュエータ１１３は、例えば、短手方向の幅が、頂部側から基板１１１側に向かって漸次大きくなる。アクチュエータ１１３の長手方向に直交する方向（短手方向）に沿った断面の断面形状は、台形状に形成される。即ち、アクチュエータ１１３は、短手方向の側面部に傾斜する傾斜面１１３４を有する。側面部（傾斜面１１３４）は、第１共通液室１１６１及び第２共通液室１１６２に対向配置される。傾斜面１１３４には、所定のパターンにて電極膜が形成される。

【0027】

具体例として、アクチュエータ１１３は、一方向に長い矩形板状の二枚の圧電材料を、互いの分極方向が逆向きとなるように対向して接着した積層圧電部材により形成される。ここで、圧電材料は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）である。アクチュエータ１１３は、例えば熱硬化性を有するエポキシ系接着剤によって基板１１１の表面１１５に接着される。そして、アクチュエータ１１３は、例えば、切削加工等によって、傾斜面１１３４を構成する。また、併せて、基板１１１及びアクチュエータ１１３は、例えば、研磨加工によって、表面１１５が研磨され、研磨面が形成される。また、アクチュエータ１１３は、例えば、切削加工複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２を形成する複数の溝が形成され、隣り合う溝の間を区切る側壁である圧電体（駆動素子）１１３３が形成される。

【0028】

また、アクチュエータ１１３には、個別電極や共通電極を構成する電極膜が所定のパターンにて形成される。

【0029】

圧力室１１３１は、液体吐出ヘッド１による印字等の動作時に、変形することで、インクをノズル１１４１から噴射させる。圧力室１１３１は、入口が第１共通液室１１６１に開口し、出口が第２共通液室１１６２に開口する。圧力室１１３１は、入口からインクが流入し、出口からインクが流出する。なお、圧力室１１３１は、入口及び出口として説明した両開口からインクが流入する構成であってもよい。圧力室１１３１を構成する溝内には、個別電極がそれぞれ形成される。

【0030】

空気室１１３２は、入口側及び出口側が、感光性樹脂等により形成された防液壁によって塞がれることで、第１共通液室１１６１及び第２共通液室１１６２と隔てられる。空気室１１３２の防液壁は、空気室１１３２を形成する溝内において電極上に、紫外線硬化樹脂を注した後、露光マスク等を用いて、露光する領域、例えば、溝の入口側及び出口側である両端部に紫外線を照射することで形成される。このような防液壁は、空気室１１３２へのインクの侵入を防止する。また、空気室１１３２は、ノズルプレート１１４によって塞がれ、ノズル１１４１が配置されない。よって、空気室１１３２には、インクが流入しない。

【0031】

ノズルプレート１１４は、板状に形成される。ノズルプレート１１４は、枠体１１２の基板１１１とは反対側の主面に接着剤等により固定される。ノズルプレート１１４は、複数の圧力室１１３１と対向する位置に形成された複数のノズル１１４１を有する。本実施形態において、ノズルプレート１１４は、複数のノズル１１４１が一方向に並ぶノズル列１１４２を二列有する。

【0032】

第１共通液室１１６１は、一対のアクチュエータ１１３の両端部を除く中央側の間に形成され、供給口１１１１から各アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１の一次側の開口（入口）へのインクの流路を構成する。第１共通液室１１６１は、アクチュエータ１１３の長手方向に沿って延びる。第１共通液室１１６１はインクの流路の一部を構成する。

【0033】

第２共通液室１１６２は、各アクチュエータ１１３と枠体１１２との間にそれぞれ形成される。第２共通液室１１６２は、複数の圧力室１１３１の二次側の開口（出口）からのインクの流路を形成する。第２共通液室１１６２は、アクチュエータ１１３の長手方向に沿って延びる。第２共通液室１１６２は、インクの流路の一部を構成する。

【0034】

複数の個別電極は、圧電体である複数の圧電体１１３３に個別に駆動電圧を印加する。複数の個別電極は、各圧力室１１３１を個別に変形させる。個別電極は、基板１１１に形成された配線パターン及びアクチュエータ１１３に形成された配線パターンにより形成される。

【0035】

共通電極は、複数の圧電体１１３３の全てに同じ駆動電圧を印加する。共通電極は、複数の圧力室１１３１を同時に変形させる。共通電極は、基板１１１に形成された配線パターン及びアクチュエータ１１３に形成された配線パターンにより形成される。

【0036】

アクチュエータ１１３の個別電極または共通電極は、カバー１５内に配置されるとともにドライバＩＣを搭載した回路基板に接続される。例えば回路基板は、ドライバＩＣにより駆動電圧をアクチュエータ１１３の配線パターンに印加することでアクチュエータ１１３を駆動し、圧力室１１３１の容積を増減させて、ノズル１１４１から液滴を吐出させる。

【0037】

図３乃至図８に示すように、マニフォールドユニット１２は、マニフォールド１２１と、天板１２２と、インク供給管１２３と、インク排出管１２４と、冷却水供給管１２５と、冷却水排出管１２６と、を備える。なお、インク供給管１２３、インク排出管１２４、冷却水供給管１２５及び冷却水排出管１２６の数は適宜設定できる。

【0038】

マニフォールド１２１は、板状又はブロック状に形成される。マニフォールド１２１は、基板１１１の供給口１１１１と連続するとともに液体供給流路を形成する供給路１２１１と、基板１１１の排出口に連続するとともに液体排出路を形成する排出路１２１２と、冷却用の流体の流路を形成する第１冷却流路１２１３と、を備える。なお、マニフォールド１２１は、一対のヘッド本体１１に接続されることから、一対の供給路１２１１及び一対の排出路１２１２を有する。

【0039】

マニフォールド１２１の一方の主面は、基板１１１の主面に固定される。また、マニフォールド１２１は、基板１１１が固定される主面とは反対の主面に、天板１２２が設けられる。また、マニフォールド１２１には、インク供給管１２３、インク排出管１２４、第１冷却水供給管１２５及び第１冷却水排出管１２６が、天板１２２を介して固定される。

【0040】

マニフォールド１２１は、例えば、第１マニフォールド１２１４と、第２マニフォールド１２１５と、を備える。マニフォールド１２１は、第１マニフォールド１２１４及び第２マニフォールド１２１５が一体に組み立てられることで形成され、供給路１２１１、排出路１２１２及び第１冷却流路１２１３を形成する。

【0041】

第１マニフォールド１２１４は、矩形板状に形成される。第１マニフォールド１２１４は、例えば、一対の供給路１２１１の一部、一対の排出路１２１２の一部、及び第１冷却流路１２１３の一部を構成する溝及び開口が形成される。供給路１２１１及び排出路１２１２の一部を構成する溝及び開口は、供給路１２１１及び排出路１２１２の形状や、他の流体流路の形状に基づいて、配置や大きさ等が適宜設定される。

【0042】

第１マニフォールド１２１４は、供給路１２１１を構成する開口や溝として、直線状に延びるメインスリット１２１４１と、メインスリット１２１４１の側方からメインスリット１２１４１に合流するサブスリット１２１４２と、を有する。

【0043】

メインスリット１２１４１は、マニフォールドを積層方向に貫通するスリット溝であり、基板１１１の供給口１１１１に連続するとともに、他方側が第２マニフォールド１２１５の拡張スリット１２１５１に重ねて配置される。

【0044】

サブスリット１２１４２は、第１マニフォールド１２１４の第２マニフォールド１２１５に対向する対向面の一部が凹む溝であり、メインスリット１２１４１の側部に平行して長手方向に直線状に延びる直線部１２１４３と、直線部１２１４３から屈曲してメインスリット１２１４１の中途部に連続する連結部１２１４４と、を有する。サブスリット１２１４２の直線部１２１４３の一方の端部はインク供給管１２３に接続される。

【0045】

また、第１マニフォールド１２１４において、冷却流路１２１３の一部を形成する開口や溝として、一対の冷却溝１２１４５や一対の開口１２１４６が形成される。例えば冷却溝１２１４５は基板１１１側に開口する溝であり、メインスリット１２１４１の両側部にそれぞれ形成され、ノズル列１１４２方向に延びる。冷却開口１２１４６は第１マニフォールド１２１４を厚さ方向に貫通するスリットであり冷却溝１２１４５の端部と第２マニフォールド１２１５の冷却孔１２１５４とを連続する。

【0046】

なお、第１マニフォールド１２１４において、部分的にスリットの一部を覆う補強壁が設けられていてもよい。

【0047】

第２マニフォールド１２１５は、矩形板状に形成される。第２マニフォールド１２１５は、例えば、一対の供給路１２１１の一部、一対の排出路１２１２の一部及び第１冷却流路１２１３の一部を構成する溝及び開口が形成される。供給路１２１１及び排出路１２１２の一部を構成する溝及び開口は、供給路１２１１及び排出路１２１２の形状や、他の流体流路の形状に基づいて、配置や大きさ等が適宜設定される。

【0048】

第２マニフォールド１２１５は、供給路１２１１を構成する開口や溝として、直線状に延びる拡張スリット１２１５１を有する。拡張スリット１２１５１はメインスリット１２１４１上に重なる位置に配置されメインスリット１２１４１よりも幅が大きい貫通溝である。拡張スリット１２１５１はメインスリット１２１４１に連通する。具体的には、拡張スリット１２１５１は、メインスリット１２１４１に対して、サブスリット１２１４２と反対側の側方、すなわち一対のアクチュエータが向かい合う中央側に向けて、所定幅拡張する。なお、第２マニフォールド１２１５の開口部の天井部にはダンパー１２７が設けられ、供給路１２１１の天井部はダンパー１２７によって覆われる。なお、説明のため、第２マニフォールド１２１５の内部に形成される孔や溝の一部は、図８の流路形状として、その位置及び形状を示している。

【0049】

また、第２マニフォールド１２１５には、図８に流路形状を示すように、拡張スリットの一端側に連通し、排出路１２１２の一部を形成する、排出孔１２１５３が形成される。

【0050】

また、第２マニフォールド１２１５は、図８に流路形状を示すように、第１冷却流路１２１３の一部を形成する冷却孔１２１５４を長手方向の両端にそれぞれ有する。一方の冷却孔１２１５４は、一対のヘッド本体１１の一対の第１マニフォールド１２１４にそれぞれ形成される一対の冷却溝１２１４５の端部と、冷却水供給管１２５と、に連通し、第１冷却流路１２１３の一部を形成する。他方の冷却孔１２１５４は、一対のヘッド本体１１の一対の第１マニフォールド１２１４の一対の冷却溝１２１４５の端部と、冷却水排出管１２６に連通し、冷却流路１２１３を形成する。

【0051】

これらの第１マニフォールド１２１４と、第２マニフォールド１２１５の開口、溝、孔によって、マニフォールド１２１に供給路１２１１、排出路１２１２、及び第１冷却流路１２１３が形成される。

【0052】

供給路１２１１は、インク供給管１２３及び基板１１１の供給口１１１１を流体的に接続する。供給路１２１１は、インク供給管１２３及び供給口１１１１の間の液体の流路である。供給路１２１１は、第１マニフォールド１２１４に形成されたメインスリット１２１４１及びサブスリット１２１４２と、第２マニフォールド１２１５に形成される拡張スリット１２１５１とにより所定形状に形成される。

【0053】

供給路１２１１は、発熱部を通る位置に配置される。具体的には、アクチュエータ１１３の側部を通って配置される。

【0054】

供給路１２１１は、圧力室１１３１に連通するとともに長手方向がノズル列に沿って配置されるメイン流路部１２１６（第１流路）と、メイン流路部１２１６に接続されるとともにメイン流路部１２１６の長手方向に沿って並列に配置されるサブ流路部１２１７（第２流路）と、を有する。

【0055】

メイン流路部１２１６は、アクチュエータ１１３の長手方向に沿って延びる方体状の液室であり、供給口１１１１に連通する。メイン流路部１２１６は例えばアクチュエータ１１３の側部を通って配置される。

【0056】

サブ流路部１２１７は、メイン流路部１２１６の側部に沿って延びるとともに、所定箇所で屈曲してメイン流路部１２１６の合流位置ＰＢ（合流部）に至る流路を形成する。サブ流路部１２１７は、供給管１２３に接続される。すなわち供給管１２３からの液体はサブ流路部１２１７を通ってメイン流路部１２１６に供給される。

【0057】

このような供給路１２１１において、液体は、供給管１２３が接続される端部である供給位置ＰＡから、サブ流路部１２１７の合流位置ＰＢを回り、メイン流路部１２１６に流れ込む。そして、メイン流路部１２１６において、液体は、合流位置ＰＢから、両端位置ＰＣ，ＰＤに向けて供給される。

【0058】

なお、サブ流路部１２１７がメイン流路部１２１６に合流する合流位置ＰＢは、長手方向において、有効領域ＲＡの両端１０％を除く中央領域ＲＢに設けられる。例えば有効領域ＲＡは、ノズル列１１４２における吐出対象のノズル１１４が配置される領域、あるいは駆動対象の圧力室１１３１が配置される領域とする。すなわち第１方向においてサブ流路部１２１７はメイン流路部１２１６よりも短い範囲に設定される。

【0059】

また、サブ流路部１２１７がメイン流路部１２１６に接続される合流位置ＰＢは、ノズル列方向の長手方向において、中央よりも、供給位置ＰＡとは反対側の領域に配置される。すなわち、液体は、供給位置ＰＡがある一端側から、長手方向中央を超えて他端側の合流位置ＰＢを回って、メイン流路部１２１６及び供給口１１１１を経て共通液室１１６１に供給され、共通液室１１６１から各圧力室１１３１へ供給される。

【0060】

例えば、本実施形態において、一対のヘッド本体１１が、同じ部材を用いて、互い違いに、組付けられている。そして、一対のヘッド本体１１は、供給路１２１１の方向が長手方向において互いに逆向きに配列される。つまり、一対のヘッド本体１１において、供給位置ＰＡは互いに長手方向中心に対して反対側に配置されるとともに、合流位置ＰＢは互いに長手方向中心に対して反対側に配置される。すなわち、一方のヘッド本体１１においては、一端側の供給位置ＰＡから、他端側の中央領域ＲＢにある合流位置ＰＢを通り、もう一方のヘッド本体１１においては、反対に、他端側の供給位置ＰＡから、一端側の中央領域ＲＢにある合流位置ＰＢを通って、液体がメイン流路部１２１６に流れこむことになる。

【0061】

排出路１２１２は、孔や溝によってマニフォールド１２１に形成される流路である。排出路１２１２は、例えば、インク排出管１２４に流体的に接続される。

【0062】

第１冷却流路１２１３は、孔や溝によってマニフォールド１２１に形成される流路である。例えば第１冷却流路１２１３は、マニフォールド１２１の基板１１１の裏面に対向する主面に形成される溝１２１４５を有し、当該溝１２１４５の開口が基板１１１によって覆われることで所定の流路が形成される。第１冷却流路１２１３は、第１冷却水供給管１２５及び第１冷却水排出管１２６を流体的に接続し、液体吐出部であるヘッド本体１１を冷却する。

【0063】

一例として第１冷却流路１２１３は、各アクチュエータ１１３に対して１つずつ、形成される。例えば、第１冷却流路１２１３は、基板１１１において、供給口１１１１が形成される中央側とは反対側の外側の側部に、それぞれ形成され、アクチュエータ１１３の長手方向に沿って延びる。第１冷却流路１２１３は、冷却水供給管１２５及び冷却水排出管１２６を流体的に接続する。

【0064】

第１冷却流路１２１３の一次側及び二次側の両端は、マニフォールド１２１の一方の主面に設けられた第１冷却水供給管１２５及び第１冷却水排出管１２６にそれぞれ接続される。第１冷却流路１２１３は、マニフォールド１２１に固定される基板１１１と熱交換が可能に形成される。

【0065】

天板１２２は、マニフォールド１２１の基板１１１が設けられる面とは反対の面に設けられる。天板１２２は、インク供給管１２３、インク排出管１２４、第１冷却水供給管１２５及び第１冷却水排出管１２６をマニフォールド１２１の供給路１２１１、排出路１２１２及び第１冷却流路１２１３と連通させる開口を有する。

【0066】

例えば、天板１２２は、２つの板状部材により形成される。一方の板状部材にインク供給管１２３及びインク排出管１２４の一方、並びに、第１冷却水供給管１２５及び第１冷却水排出管１２６の一方が設けられる。また、他方の板状部材にインク供給管１２３及びインク排出管１２４の他方、並びに、第１冷却水供給管１２５及び第１冷却水排出管１２６の他方が設けられる。

【0067】

インク供給管１２３は、供給路１２１１に接続される。インク排出管１２４は、排出路１２１２に接続される。本実施形態において液体吐出ヘッド１は、ヘッド本体１１を一対備えることから、インク供給管１２３及びインク排出管１２４は、それぞれ一対設けられる。第１冷却水供給管１２５及び第１冷却水排出管１２６は、第１冷却流路１２１３の一次側及び二次側に接続される。

【0068】

ダンパー１２７は、弾性変形可能な薄膜状又はシート状に形成される。図６に示すように、ダンパー１２７は、第２マニフォールド１２１５に形成された供給路１２１１の天井部を覆う。ダンパー１２７は、供給路１２１１の圧力変動に応じて弾性変形する。ダンパー１２７は、一方の面が供給路１２１１と対向する。

【0069】

具体例として、ダンパー１２７は、ポリイミド製フィルムにより形成される。ダンパー１２７は、一方向（第１方向Ｘ）に長い供給路１２１１の天井部の開口の長手方向（第１方向Ｘ）と同方向に長い、矩形状に形成される。

【0070】

カバー１５は、例えば、一対のヘッド本体１１の側面、及びマニフォールドユニット１２を覆う外郭体１５１と、一対のヘッド本体１１のノズルプレート１１４側の一部を覆うマスクプレートと、を備える。

【0071】

また、外郭体１５１は、例えば、マニフォールドユニット１２のうちインク供給管１２３、インク排出管１２４、冷却水供給管１２５及び冷却水排出管１２６を、外部に露出させる。

【0072】

マスクプレートは、一対のヘッド本体１１のうち、複数のノズル１１４１及びノズルプレート１１４の複数のノズル１１４１の周囲を除く部位を覆う。

【0073】

このように構成された液体吐出ヘッド１は、ヘッド本体１１に、各圧電体１１３３に駆動電圧をそれぞれ個別に印加できる複数の個別電極１１８、及び、全ての圧電体１１３３に駆動電圧を印加できる共通電極１１９を有する。

【0074】

このため、液体吐出ヘッド１は、複数の圧力室１１３１を選択的に、個別に、又は、共通して駆動することができる。そして、圧力室１１３１が駆動すると、圧力室１１３１がシェアモード変形し、圧力室１１３１内に供給されたインクが加圧される。よって、液体吐出ヘッド１は、加圧されたインクを、圧力室１１３１に対向するノズル１１４１から選択的に吐出することができる。

【0075】

また、共通電極１１９は、基板１１１のアクチュエータ１１３の表面１１５、アクチュエータ１１３の傾斜面１１３４及び空気室１１３２内面に加えて、基板１１１に形成された供給口１１１１の内周面にも形成される。

【0076】

液体吐出ヘッド１は、マニフォールドユニット１２によって、液体吐出部であるヘッド本体１１を冷却する。第２冷却水供給管１３３から供給された冷却水は、第１冷却流路１２１３を通り、第２冷却水排出管１３４から排出される。そして、第１冷却流路１２１３を流れる冷却水がヘッド本体１１を冷却する。

【0077】

以下、液体吐出ヘッド１を有する液体吐出装置２について、図１１を参照して説明する。液体吐出装置２は、筐体２１１１と、媒体供給部２１１２と、画像形成部２１１３と、媒体排出部２１１４と、支持装置である搬送装置２１１５と、メンテナンス装置２１１７と、制御部２１１８と、を備える。また、液体吐出装置２は、液体吐出ヘッド１に供給するインクの温度を調整する冷却装置を備えている。

【0078】

液体吐出装置２は、媒体供給部２１１２から画像形成部２１１３を通って媒体排出部２１１４に至る所定の搬送路２００１に沿って、吐出対象物である記録媒体として例えば用紙Ｐを搬送しながらインク等の液体を吐出することで、用紙Ｐに画像形成処理を行うインクジェットプリンタである。

【0079】

媒体供給部２１１２は複数の給紙カセット２１１２１を備える。画像形成部２１１３は、用紙を支持する支持部２１２０と、支持部２１２０の上方に対向配置された複数のヘッドユニット２１３０と、を備える。媒体排出部２１１４は、排紙トレイ２１１４１を備える。

【0080】

支持部２１２０は、画像形成を行う所定領域にループ状に備えられる搬送ベルト２１２０１と、搬送ベルト２１２０１を裏側から支持する支持プレート２１２０２と、搬送ベルト２１２０１の裏側に備えられた複数のベルトローラ２１２０３と、を備える。

【0081】

ヘッドユニット２１３０は、複数のインクジェットヘッドである液体吐出ヘッド１と、各液体吐出ヘッド１上にそれぞれ搭載された液体タンクとしての複数の供給タンク２１３２と、インクを供給するポンプ２１３４と、液体吐出ヘッド１と供給タンク２１３２とを接続する接続流路２１３５と、を備える。

【0082】

本実施形態において、液体吐出ヘッド１としてシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色の液体吐出ヘッド１と、これらの各色のインクをそれぞれ収容する４色の供給タンク２１３２を備える。供給タンク２１３２は接続流路２１３５によって液体吐出ヘッド１に接続される。

【0083】

ポンプ２１３４は、例えば圧電ポンプで構成される送液ポンプである。ポンプ２１３４は、制御部２１１８に接続され、制御部２１１８により駆動制御される。

【0084】

接続流路２１３５は、液体吐出ヘッド１のインク供給管１２３に接続される供給流路を備える。また、接続流路２１３５は、液体吐出ヘッド１のインク排出管１２４に接続される回収流路を備える。例えば、液体吐出ヘッド１が非循環式の場合には、回収回路は、メンテナンス装置２１１７に接続され、液体吐出ヘッド１が循環式の場合には、回収流路は、供給タンク２１３２に接続される。

【0085】

搬送装置２１１５は、媒体供給部２１１２の給紙カセット２１１２１から画像形成部２１１３を通って媒体排出部２１１４の排紙トレイ２１１４１に至る搬送路２００１に沿って、用紙Ｐを搬送する。搬送装置２１１５は、搬送路２００１に沿って配置される複数のガイドプレート対２１２１１～２１２１８と、複数の搬送用ローラ２１２２１～２１２２８と、を備えている。搬送装置２１１５は、用紙Ｐを液体吐出ヘッド１に相対移動可能に支持する。

【0086】

冷却装置２１１６は、冷却水タンク２１１６１、冷却水を供給する配管やチューブ等の冷却用回路２１１６２、冷却水を供給するポンプ及び冷却水の温度を調整する冷却器等を有する。冷却装置２１１６は、冷却器で所定の温度に調整した冷却水タンク２１１６１の冷却水を、ポンプの送水によって冷却用回路２１１６２を介して第２冷却水供給管１３３に供給する。また、冷却装置２１１６は、第１冷却流路１２１３及び第２冷却流路１３１２を通って第２冷却水排出管１３４から排出された水を、冷却用回路２１１６２を介して冷却水タンク２１１６１に回収する。なお、冷却器は、例えば、クーラーである。

【0087】

メンテナンス装置２１１７は、例えば、メンテナンス時にノズルプレート１１４の外面に残存するインクを吸引し、回収する。また、液体吐出ヘッド１が非循環式である場合には、メンテナンス装置２１１７は、メンテナンス時に、ヘッド本体１１内のインクを回収する。このようなメンテナンス装置２１１７は、回収したインクを貯留するトレイやタンク等を有する。

【0088】

制御部２１１８は、プロセッサの一例としてのＣＰＵ２１１８１と、各種のプログラムなどを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、各種の可変データや画像データなどを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリと、外部からのデータの入力及び外部へのデータの出力をするインターフェイス部と、を備える。

【0089】

このように構成された液体吐出ヘッド１及び液体吐出装置２によれば、アクチュエータ１１３などの発熱部領域を通過する流路を複数本設けることにより、冷却効果を向上できる。本実施形態においてマニフォールド１２１の供給路１２１１はアクチュエータ１１３が配置される領域である発熱部領域を通る配置であり、アクチュエータ１１３の駆動発熱部近傍の熱を迅速に移動させることができる。また、メイン流路部１２１６とサブ流路部１２１７の合流位置ＰＢを中央領域ＲＢに設けることにより、冷却効果をより向上させることができる。そして、サブ流路部１２１７の供給位置ＰＡと合流位置ＰＢが、メイン流路部１２１６に対して、一端側と他端側にそれぞれ配置される構成とすることで、液体を吐出した際に、列方向で温度差が生じることを抑制でき、印字品質を良好に保つことができる。

【0090】

また、本実施形態において、一対のヘッド本体１１は、流路が逆向きとなるように、組付けられており、一方のヘッド本体１１では、一端側から、他端側の領域にある合流位置を通って、もう一方のヘッド本体１１では、反対に、他端側から、一端側の領域にある合流位置を通って、液体がメイン流路部１２１６に流れこむことになる。図９は本実施形態にかかる液体吐出ヘッド１の熱分布を示すグラフであり、図１０は、比較例として、サブ流路部を備えない液体吐出ヘッドの熱分布を示すグラフである。図９、図１０は４列のノズル列１１４２のＹ方向の一方の端部の列１１４２１と、他方の端部の列１１４２２の２列について、長手方向の等間隔の１０箇所で、それぞれ温度を測定した結果を示す。

【0091】

例えば比較例にかかる液体吐出ヘッドは、一対のアクチュエータの中央を通る一本の供給路を有する。図９及び図１０において、横軸はノズル列方向の位置を示し、縦軸は一対のヘッド本体のアクチュエータ１１３の温度分布を示す。図９及び図１０によれば、本実施形態にかかる液体吐出ヘッド１のようにサブ流路部１２１７を形成することで、アクチュエータ１１３の部位による熱分布を均一化し、部位ごとの温度を小さくすることができる。このため、温度管理がしやすく、バランスのよい印字性能が得られる。

【0092】

すなわち、図１０に示す比較例の構成では、インクの供給側から排出側に向かって熱を運ぶことになり、高温側と低温側の熱バランスがクロスする関係となっている。この状態で液体を吐出すると、複数列の印字精度は均一にならず印字不良の原因となり得る。

【0093】

これに対して図９に示す本実施形態の構成では、マニフォールド１２の供給路１２１１は発熱部領域を通る配置であり、アクチュエータ１１３の駆動発熱部近傍の熱を迅速に移動させることができる。

【0094】

合流位置ＰＢがメイン流路部１２１６の端部である場合、圧力損失が大きくなり抵抗が大きくなり、吐出バランスが均一にならない。また、合流位置ＰＢがメイン流路部１２１６の中央であると、冷却効果が低くなる。これに対して、合流位置ＰＢを、有効領域ＲＡの両端１０％を除く中央領域ＲＢのうち、中心よりも供給位置ＰＡとは反対側の位置に配置したことで、流体抵抗を抑えるとともに、適度な流路長さを確保することができる。したがって、常温あるいは比較的低温で供給されるインクに対して、マニフォールドに備えている冷却様流路の範囲でインクを適正温度に温めることができる。したがって、安定したインク吐出を実現できる配置となる。

【0095】

また、上記実施形態において、幅広の拡張スリット１２１５１を形成することで、共通液室の容量を確保できる。

【0096】

なお、本発明の実施形態は上述した構成に限定されない。

【0097】

例えば上述した例において、一対のアクチュエータ１１３の間に長孔である供給口１１１１が配置さる例を示したが、これに限られるものではなく、供給口１１１１の形状、数、及び配置は適宜設定可能である。また、基板１１１の所定箇所に排出口が設けられていてもよい。
例えば、上述した例では、メイン流路に対して、供給孔の反対側の側部に並列に流れるサブ流路を１つずつ有する例を示したが、これに限られるものではない。例えば１つのメイン流路に対して両側部に、一対のサブ流路が配置される構成としてもよい。また、一対のサブ流路は、例えば供給位置と合流位置がノズル列方向において逆側に配置される。

【0098】

上述した例では、マニフォールド１２が二つの第１マニフォールド１２１４及び第２マニフォールド１２１５によって構成される例を示したが、これに限られるものではなく、１つの部材で構成されていてもよい。また、メイン流路部１２１６について第２マニフォールド１２１５の流路の幅が拡張する例としたがこれに限られるものではなく、同じ幅であってもよい。

【0099】

例えば、上述した例では、液体吐出ヘッド１は、一対のヘッド本体１１を設ける構成を説明したがこれに限定されず、一つのヘッド本体１１を有する構成としてもよい。また、ヘッド本体１１は、一対のアクチュエータ１１３を設ける構成を説明したが、これに限定されない。例えば、ヘッド本体１１は、一つのアクチュエータ１１３を有する構成としてもよい。

【0100】

また、上述した例では、液体吐出ヘッド１は、非循環式の例を説明したが循環式でもよい。

【0101】

また、上記実施形態においては、一例として、圧力室１１３１の一方側が供給側であり、他方側が排出側であり、インクが圧力室１１３１の一方側から流入して他方側から流出するインクジェットヘッドを例示したがこれに限られるものではない。例えば圧力室１１３１の両側の共通液室が供給側であって、両側からインクが流入する構成であってもよい。また供給側と排出側が逆であってもよく、あるいは切り替え可能に構成されていてもよい。

【0102】

また、上記実施形態においては、サイドシュータタイプのインクジェットヘッドを例示したが、これに限られるものではなく、エンドシュータタイプであってもよい。

【0103】

また、例えば、吐出する液体は印字用のインクに限られるものではなく、例えばプリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出する装置等であってもよい。

【0104】

また、上記実施形態において、インクジェットヘッドは、インクジェットプリンタ等の液体吐出装置に用いられる例を示したが、これに限られるものではなく、例えば３Ｄプリンタ、産業用の製造機械、医療用途にも用いることが可能であり、小型軽量化及び低コスト化が可能である。

【0105】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、基板の端面に共通電極が形成されているため、高い印字品質を確保できる。

【0106】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0107】

１…液体吐出ヘッド、２…液体吐出装置、１１…ヘッド本体、１２…マニフォールドユニット、１５…カバー、１１１…基板、１１２…枠体、１１３…アクチュエータ、１１４…ノズルプレート、１１５…表面、１１６…共通液室、１１８…個別電極、１１９…共通電極、１２１…マニフォールド、１２２…天板、１２３…インク供給管、１２４…インク排出管、１２５…冷却水供給管、１２６…冷却水排出管、１２７…ダンパー、１３３…冷却水供給管、１３４…冷却水排出管、１４２…ノズル列、１４３…プリント配線基板、１５１…外郭体、１１１１…供給口、１１３１…圧力室、１１３２…空気室、１１３３…圧電体、１１３４…傾斜面、１１４１…ノズル、１１４２…ノズル列、１１６１…第１共通液室、１１６２…第２共通液室、１２１１…供給路、１２１２…排出路、１２１３…第１冷却流路、１２１４…第１マニフォールド、１２１５…第２マニフォールド、１２１６…メイン流路部、１２１７…サブ流路部、１３１２…第２冷却流路、１３１４…開口、２００１…搬送路、２１１１…筐体、２１１２…媒体供給部、２１１３…画像形成部、２１１４…媒体排出部、２１１５…搬送装置、２１１６…冷却装置、２１１７…メンテナンス装置、２１１８…制御部、２１２０…支持部、２１３０…ヘッドユニット、２１３２…供給タンク、２１３４…ポンプ、２１３５…接続流路、１２１４１…メインスリット、１２１４２…サブスリット、１２１４３…直線部、１２１４４…連結部、１２１４５…冷却溝、１２１４６…開口、１２１５１…拡張スリット、１２１５３…排出孔、１２１５４…冷却孔、２１１２１…給紙カセット、２１１４１…排紙トレイ、２１１６１…冷却水タンク、２１１６２…冷却用回路、２１１８１…ＣＰＵ、２１２０１…搬送ベルト、２１２０２…支持プレート、２１２０３…ベルトローラ、２１２１１～２１２１８…ガイドプレート対、２１２２１～２１２２８…搬送用ローラ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】