特許 7532789 液体吐出ヘッド及び液体を吐出する装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-05

(45)【発行日】2024-08-14

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド及び液体を吐出する装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/01 20060101AFI20240806BHJP

【ＦＩ】

B41J2/01 301

B41J2/01 307

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020019640

(22)【出願日】2020-02-07

(65)【公開番号】P2021123064

(43)【公開日】2021-08-30

【審査請求日】2022-12-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100090527

【弁理士】

【氏名又は名称】舘野 千惠子

(72)【発明者】

【氏名】宮▲崎▼ 剛史

【審査官】小宮山 文男

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１８１８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４７３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０１３５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０４５９０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を吐出するヘッド部材と、前記ヘッド部材を保持する保持部材とを有する液体吐出ヘッドであって、
前記ヘッド部材に電気信号を印加する電気信号印加部材を備えるプリント基板と、前記プリント基板に接触する冷却部材とを有し、
前記保持部材は、冷媒を流すことが可能な第１の流路を有し、
前記第１の流路は、前記ヘッド部材を囲むように形成され、前記冷媒の流入口と流出口を有し、
前記冷却部材は、前記保持部材と接触する接触部を有し、
前記液体吐出ヘッドは、前記ヘッド部材に前記液体を供給するための流路が形成された供給部材を有し、
前記供給部材は、前記液体を流すことが可能な第２の流路と、前記冷媒を流すことが可能な第３の流路とを有し、
前記第３の流路は、前記第１の流路に連通することを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項2】

液体を吐出するヘッド部材と、前記ヘッド部材を保持する保持部材とを有する液体吐出ヘッドであって、
前記ヘッド部材に電気信号を印加する電気信号印加部材を備えるプリント基板と、前記プリント基板に接触する冷却部材とを有し、
前記保持部材は、冷媒を流すことが可能な第１の流路を有し、
前記第１の流路は、前記ヘッド部材を囲むように形成され、前記冷媒の流入口と流出口を有し、
前記冷却部材は、前記保持部材と接触する接触部を有し、
前記保持部材及び前記冷却部材は金属材料からなり、前記保持部材と前記冷却部材は拡散接合または接着接合により接合されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項3】

液体を吐出する複数のヘッド部材と、前記ヘッド部材を保持する保持部材とを有する液体吐出ヘッドであって、
前記ヘッド部材に電気信号を印加する電気信号印加部材を備えるプリント基板と、前記プリント基板に接触する冷却部材とを有し、
前記保持部材は、冷媒を流すことが可能な第１の流路を有し、
前記第１の流路は、前記ヘッド部材を囲むように形成され、前記冷媒の流入口と流出口を有し、
前記冷却部材は、前記保持部材と接触する接触部を有し、
前記第１の流路は、前記ヘッド部材の１つ又は複数を囲むように形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項4】

前記ヘッド部材に前記液体を供給するための流路が形成された供給部材を有し、
前記供給部材は、前記液体を流すことが可能な第２の流路と、前記冷媒を流すことが可能な第３の流路とを有し、
前記第３の流路は、前記第１の流路に連通することを特徴とする請求項２または３に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項5】

前記保持部材は、金属材料からなることを特徴とする請求項１または３に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項6】

前記保持部材及び前記冷却部材は金属材料からなり、前記保持部材と前記冷却部材は拡散接合または接着接合により接合されていることを特徴とする請求項１または３に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項7】

前記ヘッド部材を複数有し、
前記第１の流路は、前記ヘッド部材の１つ又は複数を囲むように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項8】

前記液体が吐出される記録媒体の搬送方向と垂直な方向に前記ヘッド部材が複数並べられたラインヘッドとしたことを特徴とする請求項３または７に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項9】

請求項１～８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えることを特徴とする液体を吐出する装置。

【請求項10】

前記冷媒を循環させることを特徴とする請求項９に記載の液体を吐出する装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体吐出ヘッド及び液体を吐出する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液体吐出装置として、例えばインク等の液体を吐出するヘッド部材を備えた液体吐出ヘッドが知られている。

【0003】

液体吐出ヘッドにおいて、高速印刷を実現するためには長尺化したラインヘッドとすることがよいと考えられており、多色化に対してはノズル列を多列にすることがよいと考えられている。一方で、ラインヘッドや多列を１つのヘッド部材で構成する場合、ヘッド生産性からコストが高くなるため、ヘッド部材を複数用いることが提案されている。

【0004】

高速印刷を行う際、速い駆動によりヘッド部材が加熱されやすくなる。ヘッドが熱を受けると印字性能に変化があり、それが多数のヘッドを有するラインヘッドの場合ではヘッド間でばらつきが生じることによる画質変化が起こる。

【0005】

特許文献１では、冷却媒体用流路が支持板とその外側に配置された冷却媒体用流路形成部材とによって形成される空間を含むように形成されるので、支持板における記録素子基板に近い位置に冷却媒体を流通させる試みを行っている。特許文献１では、温度上昇し易い記録素子基板を効率的に冷却することができるとしている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、ヘッドの外周にしか流路が配置できないため、支持体中央部は冷却できず、良好な放熱効率が得られない。また、ヘッド全体の温度分布を小さくすることができず、高画質化にはいまだ不十分である。

【0007】

そこで本発明は、ヘッド部材間で温度のばらつきが生じることを抑制し、良好な画像品質が得られる液体吐出ヘッド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】

上記課題を解決するために、本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するヘッド部材と、前記ヘッド部材を保持する保持部材とを有する液体吐出ヘッドであって、前記ヘッド部材に電気信号を印加する電気信号印加部材を備えるプリント基板と、前記プリント基板に接触する冷却部材とを有し、前記保持部材は、冷媒を流すことが可能な第１の流路を有し、前記第１の流路は、前記ヘッド部材を囲むように形成され、前記冷媒の流入口と流出口を有し、前記冷却部材は、前記保持部材と接触する接触部を有し、前記液体吐出ヘッドは、前記ヘッド部材に前記液体を供給するための流路が形成された供給部材を有し、前記供給部材は、前記液体を流すことが可能な第２の流路と、前記冷媒を流すことが可能な第３の流路とを有し、前記第３の流路は、前記第１の流路に連通することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ヘッド部材間で温度のばらつきが生じることを抑制し、良好な画像品質が得られる液体吐出ヘッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】液体吐出ヘッドの一例における上面斜視図（Ａ）及び上面平面図（Ｂ）である。

【図2】液体吐出ヘッドの一例における下面斜視図（Ａ）及び下面平面図（Ｂ）である。

【図3】カバーの一例における上面斜視図（Ａ）及び上面平面図（Ｂ）である。

【図4】ノズルカバーの一例における上面斜視図（Ａ）及び上面平面図（Ｂ）である。

【図5】カバー及びノズルカバーを外した場合の一例における上面斜視図（Ａ）及び下面斜視図（Ｂ）である。

【図6】ＰＣＢの一例における上面斜視図（Ａ）及び側面平面図（Ｂ）である。

【図7】マニホールドの一例における上面斜視図（Ａ）及び下面平面図（Ｂ）である。

【図8】カバー、ノズルカバー、ＰＣＢ及びマニホールドを外した場合の一例における上面斜視図（Ａ）及び上面平面図（Ｂ）である。

【図9】ヘッド部材の一例における上面斜視図（Ａ）、上面平面図（Ｂ）及び下面平面図（Ｃ）である。

【図10】ヘッド部材の一例における上面斜視図（Ａ）及び断面模式図（Ｂ）である。

【図11】ヘッド部材の一例における部材１～４の上面平面図（Ａ１）～（Ｄ１）及び下面平面図（Ａ２）～（Ｄ２）である。

【図12】ベースの一例における上面斜視図（Ａ）及び上面平面図（Ｂ）である。

【図13】ベース上側の一例における上面斜視図（Ａ）及びベース下側の一例における上面斜視図（Ｂ）である。

【図14】ベース上側の一例における上面平面図（Ａ）及び下面平面図（Ｂ）である。

【図15】ベース下側の一例における上面平面図（Ａ）及び下面平面図（Ｂ）である。

【図16】マニホールドの一例における部材（１）～（４）の上面平面図（Ａ１）～（Ｄ１）及び下面平面図（Ａ２）～（Ｄ２）である。

【図17】液体を吐出する装置の一例における概略図である。

【図18】ヘッドユニットの一例における概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に係る液体吐出ヘッド及び液体を吐出する装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

【0012】

本実施形態の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するヘッド部材と、前記ヘッド部材を保持する保持部材とを有する液体吐出ヘッドであって、前記保持部材は、冷媒を流すことが可能な第１の流路を有し、前記第１の流路は、前記ヘッド部材を囲むように形成され、前記冷媒の流入口と流出口を有することを特徴とする。

【0013】

本実施形態によれば、ヘッド部材間で温度のばらつきが生じることを抑制することができ、良好な画像品質を得ることができる。本実施形態の液体吐出ヘッド及び液体を吐出する装置は、インク等の液体を吐出する他、液体レジストを液滴として吐出してもよいし、ＤＮＡの試料を液滴として吐出してもよい。

【0014】

図１は、本実施形態の液体吐出ヘッドにおける上面斜視図（Ａ）及び上面平面図（Ｂ）の概略図である。本実施形態の液体吐出ヘッドは、複数の部材からなり、ヘッドモジュールなどとも称することがある。なお、本実施形態の液体吐出ヘッドは複数のヘッド部材を有しているが、これに限られるものではなく、１つであってもよい。

【0015】

図１に示されるように、本実施形態の液体吐出ヘッドは、カバー４０とノズルカバー５０を有している。また、本実施形態の液体吐出ヘッドは、冷媒流入口４１ａ、冷媒流出口４２ａ、第１の液体流入口４３、第２の液体流入口４４を有しており、更に電気接続部６４、物理接続部４８を有している。

【0016】

図２は、本実施形態の液体吐出ヘッドにおける下面斜視図（Ａ）及び下面平面図（Ｂ）の概略図である。ノズルカバー５０には開口が形成されており、ヘッド部材１０のノズル面１１が開口されている。ノズル面１１に形成されたノズル１４から液体が記録媒体に吐出される。

【0017】

本例では、８個のヘッド部材１０を用いており、８個のノズル面１１が図示されているが、これに限られるものではない。ノズル面１１の数は適宜変更することが可能である。また、ノズル面１１の配置は、図示されるものに限られず、適宜変更することができる。

【0018】

図３は、本実施形態におけるカバーの上面斜視図（Ａ）及び上面平面図（Ｂ）の概略図である。カバー４０は、開口４７ａ～４７ｅを有している。開口４７ａ～４７ｅは、それぞれ冷媒流入口４１ａ、冷媒流出口４２ａ、第１の液体流入口４３、第２の液体流入口４４、電気接続部６４に対応している。特に制限されるものではないが、カバー４０は、耐薬品性、加工性、強度などからステンレス製とすることが好ましい。

【0019】

図４は、本実施形態におけるノズルカバーの上面斜視図（Ａ）及び上面平面図（Ｂ）の概略図である。図４（Ａ）に示される例では、厚みを有していないように図示されているが、これに限られるものではなく、形状は適宜変更することができる。

【0020】

ノズルカバー５０は、液体吐出ヘッドのノズル面側に配置される。ノズルカバー５０は、例えば接着接合によりカバー４０等と接合させることができ、液体吐出ヘッド内部へのインクの浸入を防止することができる。ノズルカバー５０は、耐薬品性、加工性、強度などからステンレス製とすることが好ましい。

【0021】

ノズルカバー５０は、ヘッド部材１０に対応するように開口５１を有している。ここでは、例として８個としている。例えば、厚み０．１５ｍｍの圧延材を用い、フォトリソプロセスとウェットエッチングにより貫通開口部を加工することができる。

【0022】

図５は、本実施形態の液体吐出ヘッドにおけるカバー４０及びノズルカバー５０を外した場合の上面斜視図（Ａ）及び下面斜視図（Ｂ）の概略図である。図５には、保持部材としてのベース３０、ヘッド部材１０ａ、１０ｂ、供給部材としてのマニホールド２０、ＰＣＢ（printed circuit board）６２等が図示されている。

【0023】

ベース３０はヘッド部材１０を保持するものであり、ベースプレートなどと称してもよい。本実施形態では、８個のヘッド部材１０を保持している。保持の方法は、特に制限されるものではなく、例えば、接着、カシメ、ねじ等の固定などが挙げられる。本実施形態では、例としてねじ固定としている。

【0024】

ベース３０としては、線膨張係数が低い材料を用いることが好ましい。例えば、鉄にニッケルを添加した４２ａｌｌｏｙや、インバー材、コバルトを添加したコバールなどが例として挙げられる。本実施形態ではインバーを用いる。この場合、ヘッド部材が発熱してベース３０の温度が上昇しても、膨張量が少ないために所望のノズル位置からノズルが動きにくくなる。これにより、高画質化を図ることができる。

【0025】

図６は、本実施形態におけるＰＣＢ６２の上面斜視図（Ａ）及び側面平面図（Ｂ）の概略図である。ＰＣＢ６２は、例えばエレキコネクタ６３、電気接続部６４を有している。図示される例では、エレキコネクタ６３を１６箇所備えているが、これに限られるものではない。ＰＣＢ６２は、電気接続部６４を介して電気信号を受け取り、ヘッド部材に電気信号を供給する。受け取った電気信号に基づいて、ヘッド部材１０等が制御される。

【0026】

本実施形態では、例えばヘッド部材のＦＰＣが電気接続されるＰＣＢ６２をマニホールド２０に固定し、カバー４０を接着固定する。この場合、高速印刷や多色化を実現する液体吐出ヘッドにおいて、ヘッドサイズが大きくならず、部品点数も抑えることができ、高画質化を両立することができる。

【0027】

図７は、本実施形態におけるマニホールド２０の上面斜視図（Ａ）及び下面平面図（Ｂ）の概略図である。ここでは、例として、マニホールド２０が４つの部材（１）２１、部材（２）２２、部材（３）２３、部材（４）２４を有する構成を示している。マニホールド２０は、ヘッド部材に液体を供給するための流路が形成された供給部材である。詳細は後述するが、マニホールド２０を用いることにより、装置に使用される部品数を抑えることができ、装置が大型化することを防止できる。

【0028】

また、図７（Ａ）には、冷媒流入口４１ａ、冷媒流出口４２ａが図示されており、図７（Ｂ）には、冷媒流入口４１ｂ、冷媒流出口４２ｂが図示されている。冷媒流入口４１ａからマニホールド２０に流入した冷媒は、マニホールド２０を通り、冷媒流入口４１ｂから流出する。ここで、冷媒流入口４１ｂからは冷媒が流出しているが、流出した冷媒は、ベース３０に形成された冷媒流入口４１ｂから流入するため、「流入口」と記載している。また、ベース３０から流出した冷媒は、マニホールド２０に形成された冷媒流出口４２ｂからマニホールド２０に流入し、冷媒流出口４２ａから流出する。

【0029】

図８は、本実施形態におけるカバー４０、ノズルカバー５０、ＰＣＢ６２及びマニホールド２０を外した場合の一例における上面斜視図（Ａ）及び上面平面図（Ｂ）の概略図である。

【0030】

図示される例では、ベース３０にヘッド部材１０ａ、１０ｂが保持されており、ここでは８個のヘッド部材が保持されている。ヘッド部材１０ａとヘッド部材１０ｂが並べて配置されており、ヘッド部材１０ａとヘッド部材１０ｂは、例えば異なる色の液体（例えばインク）を吐出する。なお、ヘッド部材１０と表記した場合、ヘッド部材１０ａとヘッド部材１０ｂを区別せずに説明するものである。

【0031】

また、図８（Ｂ）の矢印ａに示される方向を記録媒体の搬送方向としたとき、記録媒体の搬送方向と垂直な方向にヘッド部材１０を複数並べて、ラインヘッドとしてもよい。この場合、ラインプリント方式とすることができ、ヘッドを走査させる必要がなく、走査させるための部材を減らすことができる。なお、ヘッド部材１０の配置は本例に限られるものではなく、記録媒体の搬送方向と垂直な方向において、一直線上にヘッド部材１０を配置してもよいし、一直線上に一つのヘッド部材１０を配置するようにしてもよい。

【0032】

また、本実施形態においては、ヘッド部材どうし（例えばヘッド部材１０ａとヘッド部材１０ｂ）を隣接させてもよい。

【0033】

ヘッド部材１０ａ、１０ｂは、例えばねじ３１ａを用いてベース３０に固定してもよい。また、ねじ用の穴には、めねじを用いてもよい。

【0034】

図９は、本実施形態におけるヘッド部材１０ａの上面斜視図（Ａ）、上面平面図（Ｂ）及び下面平面図（Ｃ）の概略図である。なお、ここでは、ヘッド部材１０ａを説明しているが、その他のヘッド部材、例えばヘッド部材１０ｂについても同様である。

【0035】

図９では、プリント基板としてのＦＰＣ（Flexible printed circuits）６５、冷却部材としてのヒートシンク１５、第１の液体供給口１２ａ、第２の液体供給口１３ａ等が図示されている。

【0036】

ＦＰＣ６５は、液体を吐出するための圧力を発生させる圧力素子に電気信号を印加するＩＣ６６（電気信号印加部材）を有している。ＩＣ６６は例えば駆動回路を有している。

【0037】

ＦＰＣ６５にはＩＣ６６が実装され、圧電素子を駆動させる信号が送られる。圧電素子の駆動によりＩＣ６６が発熱し、ＩＣ６６を実装したＦＰＣ６５の温度が上昇するため、これらを放熱させる仕組みを有していることが好ましい。本実施形態では、ＦＰＣ６５に接触する冷却部材としてのヒートシンク１５を有している。ヒートシンク１５を用いることにより、ヘッド部材１０ａに生じた熱を効率的に放熱することができる。

【0038】

ヒートシンク１５は、ＦＰＣ６５と接触することに加え、ベース３０と接触する接触部３８ａを有している。ヒートシンク１５は、ＦＰＣ６５やベース３０に接触するとしているが、直接接触する場合に限られず、熱を移動させることができれば、その他の部材を介していてもよい。例えば、熱伝導グリスや熱伝導テープ等を用いてもよい。

【0039】

ヒートシンク１５としては、例えばアルミで形成することができる。板金や切削、ダイカストなど様々な加工方法が可能である。

【0040】

本実施形態におけるヘッド部材は、第１の液体供給口１２ａ、１３ａ及び第２の液体供給口１２ｂ、１３ｂを有している（図８も参照）。第１の液体供給口１２ａ、１３ａは、ヘッド部材１０ａが吐出する液体を供給するために用いられ、第２の液体供給口１２ｂ、１３ｂは、ヘッド部材１０ｂが吐出する液体を供給するために用いられる。また、供給口の数や配置等は、適宜変更することができる。

【0041】

図９（Ｃ）に示されるように、ノズル面１１にはノズル１４が形成されている。ノズル１４から液体が記録媒体に対して吐出される。図では、ノズル１４の図示を省略している箇所がある。ノズル１４の数や配置、ノズル列の数や配置等は適宜変更することができる。

【0042】

図１０は、本実施形態におけるヘッド部材１０ａの上面斜視図（Ａ）及び断面模式図（Ｂ）の概略図である。図９（Ａ）と図１０（Ａ）は同じ図であるが、説明のしやすさの観点から図１０に掲載している。

【0043】

図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）に示されるヘッド部材１０ａの断面模式図であり、ここでは、ヒートシンク１５、共通液室部材１６、個別液室基板１７、ノズルプレート１８を模式的に示している。各部材の厚みや形状等については、図示されるものに限られず、適宜変更することが可能である。以下、各部材の詳細例について説明する。

【0044】

図１１は、本実施形態におけるヘッド部材の部材１～４の上面平面図（Ａ１）～（Ｄ１）及び下面平面図（Ａ２）～（Ｄ２）である。部材１～部材４は、それぞれヒートシンク１５、共通液室部材１６、個別液室基板１７、ノズルプレート１８である。

【0045】

（Ａ１）及び（Ａ２）について、ヒートシンク１５としては、上述の構成とすることができる。ここでは、図１１（Ａ２）に示されるように、ベース３０との接触部３８ａを有している。ヒートシンク１５とベース３０は、例えば金属材料を用いることができ、ヒートシンク１５とベース３０は、例えば拡散接合、接着接合等により接合させることができる。本実施形態では拡散接合により接合させており、この場合、熱の授受がしやすくなり、効率よく熱を逃がすことができる。

【0046】

（Ｂ１）及び（Ｂ２）について、共通液室部材１６は、第１の液体供給口１２ａ及び第２の液体供給口１３ａを有している。供給された液体は、共通液室上側１６ａに供給される。共通液室部材１６は、例えばエポキシからなる樹脂製とすることができる。この他にも、ＳＵＳ、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）など各種の金属や樹脂材料を用いることができる。

【0047】

図１０にも図示されるように、共通液室部材１６の長手方向端部側につば部が設けられており、つば部の箇所でベース３０に固定することができる。つば部には穴３１ｃが形成されており、穴３１ｃ及びねじ３１ａを用いることによりヘッド部材１０ａをベース３０に固定することができる。穴３１ｃは円形としているが、これに限られるものではない。また、めねじを用いてもよい。

【0048】

共通液室部材１６には、ヒートシンク収納部１６ｂが形成されており、ヒートシンク１５がヒートシンク収納部１６ｂに収納される。ヒートシンク収納部１６ｂの大きさ、形状等は適宜変更することができる。

【0049】

（Ｃ１）及び（Ｃ２）について、個別液室基板１７は、共通液室下側１７ａと個別液室１７ｂ等を有している。図１１（Ｂ２）と図１１（Ｃ１）のように、共通液室を上側と下側とで分けて図示しているが、これに限られるものではなく、１つの部材に共通液室を形成してもよい。また、共通液室部材１６と個別液室基板１７とを一つの部材としてもよい。

【0050】

本実施形態における個別液室基板１７は、ノズルに連通する個別液室１７ｂが形成されている。個別液室基板１７は、加工性や物性から任意の材料を用いることができ、例えばシリコン基板を用いることができる。液室の加工は、例えばドライエッチング法を用いることができる。

【0051】

ここでは図示を省略しているが、個別液室１７ｂの上部には、振動板が形成され、振動板上には下部電極、圧電体、上部電極が積層された圧電素子が形成される。振動板はシリコンや窒化物、酸化物、炭化物等の剛性の高い材料とすることが好ましい。
下部電極、上部電極は金属、合金、導電性化合物が上げられ、例えばＰｔ、Ｉｒ、Ｉｒ酸化物、Ｐｄ、Ｐｄ酸化物等が安定性の高い材料として挙げられる。
圧電体材料は圧電性を示す強誘電体材料を用いることができる。例としては、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムが一般的に用いられる。圧電体の成膜方法は任意の手法を用いることができる。例えばスパッタリング法、ゾルゲル法が挙げられる。上記の圧電体と電極から構成される圧電素子は個別液室上部に形成される。

【0052】

個別液室基板１７には個別液室１７ｂに連通する流体抵抗部を形成してもよい。流体抵抗部は共通液室から個別液室１７ｂにインクを供給する機能を有する。同時に、圧電素子を駆動させた際の個別液室１７ｂに発生する圧力によってインクが逆流することを防止しつつノズルから液体を吐出することができる。

【0053】

ノズル１４に連通する個別流路として、個別液室、流体抵抗部、インク供給口を形成してもよい。流体抵抗部は振動板が開口するインク供給口を通じて共通液室に連通する。

【0054】

個別液室１７ｂは隔壁により区画されており、それぞれに対応する圧電素子が形成される。また、圧電素子を駆動する電気信号を送る配線と、配線に外部とつながる電気接点も形成され、ＦＰＣ６５を実装して外部に引き出される。

【0055】

上記では、個別液室基板１７が共通液室下側１７ａを有しているとしたが、これに限られるものではなく、例えば、共通液室下側１７ａを有する保持基板を設けてもよい。保持基板は、例えば、個別液室１７ｂに連通する共通液室下側１７ａと、圧電素子駆動部に対応した凹み部とを有する。この場合、個別液室基板１７は、個別液室１７ｂを有する部分と、共通液室下側１７ａを有する保持基板とから構成される。保持基板は、シリコンウエハプロセスで形成される個別液室基板を研磨等で薄肉化及びダイシング等でチップ化する際に保持する機能も付与できる。

【0056】

（Ｄ１）及び（Ｄ２）について、ノズルプレート１８は、ノズル面１１を有し、ノズル面１１にはノズル１４が形成されている。ノズルプレート１８は、例えばシリコン製とすることができるが、これに限られるものではなく、必要な剛性や加工性から任意の材料を用いることができる。例えば、ＳＵＳ、ニッケル等の金属または合金やシリコン、セラミックス等の無機材料、ポリイミド等の樹脂材料等を挙げることができる。

【0057】

ノズル１４の加工方法は材料の特性と要求される精度、加工性に応じて任意のものを選ぶことができ、例えば電鋳めっき法、エッチング法、プレス加工法、レーザ加工法等、フォトリソグラフィ法等が挙げられる。ノズルの開口径、配列数、配列密度等は、ヘッドに要求される仕様に合わせて最適な組み合わせを設定することができる。

【0058】

図１２は、本実施形態におけるベース３０の上面斜視図（Ａ）及び上面平面図（Ｂ）の概略図である。本実施形態におけるベース３０は、冷媒流入口４１ｂ、冷媒流出口４２ｂを有し、ヘッド部材１０を収納するための開口３２、穴３１ｂを有している。穴３１ｂは、例えばめねじを有していてもよい。

【0059】

冷媒流入口４１ｂ、冷媒流出口４２ｂ、開口３２の形状、配置等は適宜変更することができる。上述のように、１つの開口３２には、ヘッド部材１０ａ及びヘッド部材１０ｂが収納される。

【0060】

本実施形態において、ベース３０は例えば複数の部材で構成してもよい。例えば、ベース３０を上側の部材と下側の部材により構成してもよい。以下、一例について図１３～図１５を用いて説明する。

【0061】

図１３は、本実施形態におけるベース上側３５の上面斜視図（Ａ）及びベース下側３６の上面斜視図（Ｂ）の概略図である。図１４は、ベース上側３５の上面平面図（Ａ）及び下面平面図（Ｂ）の概略図である。図１５は、ベース下側３６の上面平面図（Ａ）及び下面平面図（Ｂ）である。

【0062】

ベース上側３５及びベース下側３６は、上述のベース３０で挙げられる材料を用いることができる。ベース上側３５とベース下側３６は、例えば接着接合、拡散接合などを用いて一体化することができる。本実施形態においては、拡散接合を用いる。

【0063】

ベース上側３５には、冷媒流入口４１ｂ、冷媒流出口４２ｂ、ヘッド部材１０が収納される開口３２、穴３１ｂ、冷却流路３４ａが形成されている。穴３１ｂは、例えばめねじを有していてもよい。

【0064】

ベース下側３６には、ヘッド部材１０が収納される開口３２、冷却流路３４ｂが形成されている。

【0065】

本実施形態においては、ベース上側３５及びベース下側３６に冷却流路３４が形成されている。ベース上側３５には、図１４（Ｂ）に示されるように、冷却流路３４ａが形成されており、ベース下側３６には、図１３（Ｂ）及び図１５（Ａ）に示されるように、冷却流路３４ｂが形成されている。すなわち、本実施形態においては、ベース上側３５の下面と、ベース下側３６の上面において冷却流路３４が視認できる。

【0066】

また、冷却流路３４は本発明における第１の流路に相当し、冷却流路３４ａ又は冷却流路３４ｂを第１の流路と称してもよいし、冷却流路３４ａ及び冷却流路３４ｂをあわせたものを第１の流路と称してもよい。

【0067】

なお、冷却流路３４と表記した場合は、ベース上側３５の冷却流路３４ａとベース下側３６の冷却流路３４ｂとを区別せず説明するものである。また、冷却流路３４と表記した場合、ベース上側３５の冷却流路３４ａとベース下側３６の冷却流路３４ｂが一体化して形成する流路について説明することもある。また、マニホールド２０が有する冷却流路と区別するため、ベース３０における冷却流路を第１の冷却流路３４としているが、ここでは、冷却流路３４として説明する。

【0068】

図示されるように、冷却流路３４は、開口３２を囲むように形成されている。上述したように、開口３２にはヘッド部材１０が収納されるため、冷却流路３４はヘッド部材１０を囲むように形成されていることになる。

【0069】

本実施形態における例では、１つの開口３２に２つのヘッド部材（ヘッド部材１０ａ及びヘッド部材１０ｂ）が収納されるため、冷却流路３４は２つのヘッド部材を囲むように形成されている。本実施形態ではこれに限られるものではなく、冷却流路３４を適宜変更することが可能であり、１つのヘッド部材を囲むように形成してもよいし、２つよりも多い数のヘッド部材を囲むように形成してもよい。

【0070】

冷却流路３４には冷媒（冷却用媒体などとも称する）を流すことができる。冷却流路３４を冷媒が流れることにより、温度が上昇したヘッド部材の温度を下げることができ、複数のヘッド部材間での温度を一定にすることができる。これにより、ヘッド部材間の温度のばらつきを抑制することができ、高品質の画像を得ることができる。

【0071】

冷却流路３４は、厳密にヘッド部材を囲む必要はなく、ヘッド部材の周囲の一部に冷却流路３４が形成されていない領域があってもよい。図１３～図１５に示されるように、一部隙間があってもよく、図示される例はヘッド部材を囲むように形成されている例である。また、冷却流路３４とヘッド部材との距離は、特に制限されるものではなく、適宜変更することができる。

【0072】

冷却流路３４は、冷媒の流入口と流出口を有しており、流入口と流出口はベース３０の外部と連通させることができる。流入口と流出口を有することにより、例えば循環機構を用いて冷却流路３４中の冷媒を循環させることができる。冷媒を循環させることにより、効率よくヘッド部材を冷却することができ、ヘッド部材間の温度のばらつきを抑制しやすくなる。

【0073】

本実施形態における冷媒の流入口と流出口の例として、冷媒流入口４１ｂと冷媒流出口４２ｂが図示されている。流入口及び流出口の数や配置等は、適宜変更することができる。図示されるように、例えば冷媒流入口４１ｂから流入した冷媒は、冷却流路３４を流れ、冷媒流出口４２ｂから流出する。

【0074】

冷媒としては、公知のものを用いることができる。例えば、水、または水にエチレングリコールやプロピレングリコールを混ぜた液体等が挙げられる。

【0075】

従来技術において、高速印刷を行うためには、高い周波数で駆動する必要があり、この場合、駆動回路ＩＣの発熱量が増えるが、ヘッド部材間の温度分布が大きくなるため、インク粘度分布がついてしまい、結果としてヘッド部材間の吐出特性ばらつきが発生する。これにより、画像品質が低下してしまう。駆動回路ＩＣの熱を放熱するためには、専用の放熱機構を追加すればよいが、部品点数が増加し、ヘッドサイズの大型化にもつながってしまう。

【0076】

本実施形態によれば、ヘッド部材間で温度のばらつきが生じることを抑制することができ、ヘッド部材間で画質変化のばらつきを抑え、良好な画像品質を得ることができる。更に、高速印刷や多色化を実現する液体吐出ヘッドとした場合にも、液体吐出ヘッドのサイズが大きくなることを抑制し、部品点数が増加することを防止できるとともに、高画質化を両立することができる。

【0077】

図１６は、本実施形態におけるマニホールド２０の部材（１）２１～（４）２４の上面平面図（Ａ１）～（Ｄ１）及び下面平面図（Ａ２）～（Ｄ２）である。なお、図１６（Ｃ１）、（Ｃ２）、（Ｄ１）、（Ｄ２）では、符号２８側のインク流路の符号を省略している。

【0078】

本実施形態において、マニホールド２０は、ヘッド部材１０に液体を供給するための流路が形成されており、供給部材として用いられる。マニホールド２０は、液体を流すことが可能な第２の流路を有しており、第２の流路として第１のインク流路２５と第２のインク流路２６が図示されている。

【0079】

また、マニホールド２０は、冷媒を流すことが可能な第３の流路を有し、第３の流路として第２の冷却流路２７、第３の冷却流路２８が図示されている。なお、第１の冷却流路３４は、ベース３０に形成される冷却流路であり、第１の流路に相当する。

【0080】

図示されるように、第１のインクは、部材（１）の第１の液体流入口４３から供給され、部材（２）、部材（３）及び部材（４）に形成された第１のインク流路２５を流れる。図１６（Ｄ２）に示されるように、第１のインクは、部材（４）に形成された第１の液体供給口１２ａ及び第１の液体供給口１３ａから流出する。次いで、第１のインクは、図８等に示される、ヘッド部材１０ａに形成された第１の液体供給口１２ａ及び第１の液体供給口１３ａを通り、ヘッド部材１０ａに供給される。

【0081】

第２のインクについても第１のインクと同様に、部材（１）の第２の液体流入口４４から供給され、第２のインク流路２６を流れ、第２の液体供給口１２ｂ及び第２の液体供給口１３ｂを通り、ヘッド部材１０ｂに供給される。

【0082】

本例では、ヘッド部材１０ａに供給されるインク（液体）を第１のインクとし、ヘッド部材１０ｂに供給されるインクを第２のインクとしている。上述のように、第１のインクと第２のインクは、例えば色材が異なるインクとすることができる。

【0083】

本実施形態において、第３の流路は第１の流路に連通する。本実施形態における冷媒の流れの一例を説明する。冷媒は、マニホールド２０に形成された冷媒流入口４１ａ（図１、図５及び図７）からマニホールド２０に流入し、マニホールド２０に形成された第２の冷却流路２７を流れる（図１６）。次いで、冷媒は、ベース３０に形成された冷媒流入口４１ｂ（図８（Ｂ）及び図１２等）からベース３０に流入し、ベース３０に形成された第１の冷却流路３４を流れ、ヘッド部材１０を冷却する（図１３等）。

【0084】

次いで、冷媒は、ベース３０に形成された冷媒流出口４２ｂ（図８（Ｂ）及び図１２等）を通ってベース３０から流出し、マニホールド２０に流入する。次いで、冷媒は、第３の冷却流路２８を流れ（図１６）、冷媒流出口４２ａから流出する（図１、図５及び図７）。

【0085】

なお、本実施形態では、冷媒は冷媒流入口４１ａから流入し、冷媒流出口４２ａから流出しているものとして説明しているが、これに限られるものではなく、経路が逆であってもよいし、流入口や流出口が複数であってもよい。

【0086】

上述のように、本実施形態では、マニホールド２０は、ヘッド部材にインクを供給する流路と、ベース３０に冷却流体を供給及び回収する流路を有する。ここで示される例では、インクを２種類又は１種類使用できる構成とし、インク供給は２系統としている。これを実現させるために、図１６にあるような４つの部材で流路を形成している。冷却流路として、ベース３０に流す流路（第２の冷却流路２７）と、ベース３０から回収する流路（第３の冷却流路２８）を設けている。

【0087】

部材（１）乃至部材（４）は、例えば接着接合で一体化することができる。マニホールド２０は、ベース３０に対して例えば接着やねじにより固定することができ、マニホールド２０の各部材とベース３０及びヘッド部材は、接着剤で封止することができる。

【0088】

上記本実施形態によれば、吐出するインクを供給する手前のマニホールド２０内に、ベース３０を冷却する流路を形成することで部品点数を増やすことなく、または装置が大型化することなく、ヘッド部材を冷却することが可能になる。

【0089】

次に、本発明の液体を吐出する装置の一例について図１７及び図１８を参照して説明する。図１７は同装置の概略説明図、図１８は同装置のヘッドユニットの一例の平面説明図である。ここでは、本実施形態の液体吐出ヘッドを用いたヘッドユニットを例として説明する。

【0090】

この液体を吐出する装置である印刷装置５００は、連続体５１０を搬入する搬入手段５０１と、搬入手段５０１から搬入された連帳紙、シート材などの連続体５１０を印刷手段５０５に案内搬送する案内搬送手段５０３と、連続体５１０に対して液体を吐出して画像を形成する印刷を行う印刷手段５０５と、連続体５１０を乾燥する乾燥手段５０７と、連続体５１０を搬出する搬出手段５０９などを備えている。

【0091】

連続体５１０は搬入手段５０１の元巻きローラ５１１から送り出され、搬入手段５０１、案内搬送手段５０３、乾燥手段５０７、搬出手段５０９の各ローラによって案内、搬送されて、搬出手段５０９の巻取りローラ５９１にて巻き取られる。

【0092】

この連続体５１０は、印刷手段５０５において、搬送ガイド部材５５９上をヘッドユニット５５０及びヘッドユニット５５５に対向して搬送され、ヘッドユニット５５０から吐出される液体によって画像が形成され、ヘッドユニット５５５から吐出される処理液で後処理が行われる。

【0093】

ここで、ヘッドユニット５５０には、例えば、搬送方向上流側から、４色分のフルライン型ヘッドアレイ５５１Ａ、５５１Ｂ、５５１Ｃ、５５１Ｄ（以下、色の区別しないときは「ヘッドアレイ５５１」という。）が配置されている。

【0094】

各ヘッドアレイ５５１は、液体吐出手段であり、それぞれ、搬送される連続体５１０に対してブラックＫ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの液体を吐出する。なお、色の種類及び数はこれに限るものではない。

【0095】

本実施形態の液体を吐出する装置は、冷媒を循環させる構成とすることが好ましい。冷媒を循環させるには、例えば循環機構を用いて行う。これにより、効率よくヘッド部材間の温度を一定にすることができる。

【符号の説明】

【0096】

１０、１０ａ、１０ｂ ヘッド部材
１１ ノズル面
１２ａ、１３ａ 第１の液体供給口
１２ｂ、１３ｂ 第２の液体供給口
１４ ノズル
１５ ヒートシンク
１６ 共通液室部材
１６ａ 共通液室上側
１６ｂ ヒートシンク収納部
１７ 個別液室基板
１７ａ 共通液室下側
１７ｂ 個別液室
１８ ノズルプレート
２０ マニホールド
２１～２４ 部材（１）～部材（４）
２５ 第１のインク流路
２６ 第２のインク流路
２７ 第２の冷却流路
２８ 第３の冷却流路
３０ ベース
３１ａ ねじ
３１ｂ、３１ｃ 穴
３２ 開口
３４ 第１の冷却流路
３５ ベース上側
３６ ベース下側
３８ａ 接触部
４０ カバー
４１ａ、４１ｂ 冷媒流入口
４２ａ、４２ｂ 冷媒流出口
４３ 第１の液体流入口
４４ 第２の液体流入口
４８ 物理接続部
４７ａ～４７ｅ 開口
５０ ノズルカバー
５１ 開口
６２ ＰＣＢ
６４ 電気接続部
６５ ＦＰＣ
６６ ＩＣ

【先行技術文献】

【特許文献】

【0097】

【文献】特開２００９－１３２０９５号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】