JP7366586B2 - 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関する。

各種の液体吐出装置に用いられる液体吐出ヘッドとして、複数の圧力室を有し、駆動素子を駆動して圧力室の容積を変形させ、圧力室内の液体をノズルから吐出する技術が知られている。具体例として、液体吐出ヘッドは、複数の圧力室の一次側及び二次側にそれぞれ共通室を有する液体吐出部を有する。そして、液体吐出部を流れる液体は、複数の圧力室の一次側にある共通室に流入し、複数の圧力室を通過し、複数の圧力室の二次側にある共通室を通って液体吐出部の二次側へと排出される。そして、圧力室の容積が増減することで、圧力室内の液体がノズルから液滴として吐出される。

このような液体吐出部内の液体の温度は、複数の圧力室の一次側の共通室に液体を供給する位置から最も遠い位置において高くなり、液体吐出部内における液体に温度差が生じる。そこで、液体吐出部内の液体の均熱化が求められている。

特開２０１５－１５０７４０号公報

本発明が解決しようとする課題は、液体吐出部内の液体の均熱化することができる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供することである。

一実施形態に係る液体吐出ヘッドは、液体吐出部と、流入管部と、流出管部と、冷却装置と、を備える。液体吐出部は、第１共通室、前記第１共通室に接続された複数の圧力室を構成するアクチュエータ、及び、前記複数の圧力室に接続された第２共通室を含む。流入管部は、前記第１共通室に液体を供給する。流出管部は、前記第２共通室から液体を排出する。冷却装置は、冷却板と冷却液が通過する冷却流路とを含む。前記アクチュエータの長手方向に沿った方向をＸ方向、前記圧力室を介して前記第１共通室及び前記第２共通室が対向する方向をＹ方向、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に直交する方向をＺ方向としたときに、前記複数の圧力室は、前記Ｚ方向における前記アクチュエータの一端に、前記Ｘ方向に沿って並んで設けられる。前記冷却流路は、前記冷却板に設けられる第１冷却流路、及び、前記アクチュエータに設けられる第２冷却流路を含む。前記第２冷却流路は、前記Ｘ方向における前記流入管部側よりも、前記Ｘ方向における前記流入管部側から最も遠い前記圧力室側が、前記Ｚ方向において前記圧力室に近い位置に設けられる。

第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成を模式的に示す斜視図。 同液体吐出ヘッドに用いられるヘッド装置の構成を示す斜視図。 同ヘッド装置の構成を示す側面図。 同ヘッド装置の要部構成を示す斜視図。 同ヘッド装置の要部構成を示す側面図。 同ヘッド装置に用いられる液体吐出部の構成を示す分解斜視図。 同液体吐出部の構成を示す断面図。 同液体吐出部のアクチュエータ及びカバープレートの構成を示す斜視図。 同アクチュエータの構成を示す斜視図。 同液体吐出ヘッドが用いられる液体吐出装置の構成を模式的に示す説明図。 同ヘッド装置の液体吐出部における液体の温度分布の一例を示す説明図。 他の実施形態に係る液体吐出ヘッドのヘッド装置の構成を模式的に示す側面図。

以下、第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド１について、図１乃至図１１を用いて説明する。

図１は、第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド１の構成を模式的に示す斜視図である。図２乃至図５は、ヘッド装置５の構成の全体及び要部を示しており、図２及び図４が斜視図であり、図３及び図５が側面図である。図６及び図７は、ヘッド装置５の液体吐出部１０の構成を示す分解斜視図及び断面図である。図８は、液体吐出部１０のアクチュエータ２１及びカバープレート２２の構成を示す斜視図であり、図９は、アクチュエータ２１の構成を示す斜視図である。図１０は、液体吐出ヘッド１が用いられる液体吐出装置１００の構成を模式的に示す説明図である。図１１は、液体吐出部１０内を流れる温度分布の一例を示す説明図である。

なお、図中、Ｘ、Ｙ、Ｚは互いに直交する３方向を示し、アクチュエータ２１の長手方向に沿った方向をＸ方向、アクチュエータ２１の溝２１ａの長手方向に沿った方向をＹ方向、アクチュエータ２１及びノズルプレート２４の対向方向に沿った方向をＺ方向として、以下説明する。また、各図において、説明の便宜上、適宜構成を拡大、縮小又は省略して示す。

図１に示すように、液体吐出ヘッド１は、例えば、外郭ケース４と、外郭ケース４に収容される複数のヘッド装置５と、を備えている。

例えば、液体吐出ヘッド１は、図１０に示すインクジェット記録装置などの液体吐出装置１００に設けられる。液体吐出ヘッド１は、液体吐出装置１００に設けられた液体収容部としての供給タンク１３２を含む循環装置２に接続され、供給タンク１３２との間でインクを循環させる循環型のヘッドである。

図２乃至図６に示すように、ヘッド装置５は、液体吐出部１０と、ベースプレート１１と、回路基板１２と、冷却装置１３と、を備えている。例えば、ヘッド装置５は、液体吐出部１０、ベースプレート１１、回路基板１２及び冷却装置１３が一体に組み立てられる。ヘッド装置５は、例えばシェアモードシェアウォール方式のヘッドである。例えば、複数のヘッド装置５は、隣り合うヘッド装置５と積層して配置される。ヘッド装置５は、液体吐出ヘッド１として構成され、液体吐出装置１００に設けられたときに、例えば液体吐出部１０の後述するノズル２４ａが重力方向で下方に向く姿勢で配置される。

図２乃至図６に示すように、液体吐出部１０は、アクチュエータ２１と、アクチュエータ２１の両主面を覆う一対のカバープレート２２と、アクチュエータ２１及びカバープレート２２の両主面を覆う一対の流路カバー２３と、ノズルプレート２４と、を備える。なお、図２及び図３においては、ノズルプレート２４を省略して示す。

アクチュエータ２１は、一方向に長い板状に形成される。アクチュエータ２１は、例えば一対の圧電部材が積層された積層圧電体で板状に構成されている。圧電部材として例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が用いられる。一対の圧電部材は分極されている。

図４乃至図９に示すように、アクチュエータ２１のノズルプレート２４に対向する端部は、複数の溝２１ａと、複数の壁状の駆動素子部２１ｂと、電極２１ｃと、を有する。アクチュエータ２１の端部は、アクチュエータ２１の長手方向で複数の溝２１ａ及び駆動素子部２１ｂが交互に並んで配される櫛歯状に構成される。即ち、アクチュエータ２１のノズルプレート２４側の端面に複数の駆動素子部２１ｂが形成され、この複数の駆動素子部２１ｂがＸ方向に離間して隣接することで、隣接する駆動素子部２１ｂの間にそれぞれ溝２１ａが構成される。

図７に示すように、電極２１ｃは、各溝２１ａの内壁に形成される。例えば、各電極２１ｃは、アクチュエータ２１上の駆動素子部２１ｂまで配線されている。各電極２１ｃは、例えば、複数の回路基板１２の後述するフレキシブル配線基板４２を介してドライバＩＣ４３に電気的に接続されている。

また、図９に示すように、アクチュエータ２１は、冷却装置１３の後述する第２冷却流路５２ｂを構成する流路用溝２１ｄを有する。

一対のカバープレート２２は、アクチュエータ２１の長手方向と直交する方向、且つ、アクチュエータ２１及びノズルプレート２４の対向方向に直交する方向におけるアクチュエータ２１の主面を覆う。即ち、一対のカバープレート２２は、Ｙ方向におけるアクチュエータ２１の主面を覆う。

図４乃至図８に示すように、カバープレート２２は、アクチュエータ２１と対向する方向におけるアクチュエータ２１に設けられた溝２１ａと同じ形状に形成された切欠２２ａを複数有する。一対のカバープレート２２のうち一方は、溝２１ａ内のＹ方向に沿った液体の流れ方向における一次側のアクチュエータ２１の主面に設けられる第１カバープレート２２Ａを形成し、他方は溝２１ａ内のＹ方向に沿った液体の流れ方向における二次側のアクチュエータ２１の主面に設けられる第２カバープレート２２Ｂを形成する。

複数の切欠２２ａは、アクチュエータ２１に設けられた複数の溝２１ａと、溝２１ａの並び方向で一つ置きに対向する。即ち、カバープレート２２は、複数の溝２１ａのうち、一つ置きの複数の溝２１ａのＹ方向の開口を切欠２２ａにより開放するとともに、一つ置きの他の複数の溝２１ａのＹ方向の開口を切欠２２ａが設けられていない領域により閉塞する。

換言すると、図５及び図７、図８に示すように、アクチュエータ２１及びカバープレート２２は、溝２１ａのＹ方向の両端の開口が一対のカバープレート２２によって閉塞された複数の空気室Ｃ１と、一対のカバープレート２２の切欠２２ａによって溝２１ａのＹ方向の両端の開口が開放する複数の圧力室Ｃ２と、を構成する。そして、これら空気室Ｃ１及び圧力室Ｃ２は、交互にＸ方向に沿って並列に配置される。

図２乃至及び図６に示すように、流路カバー２３は、板状に形成される。一対の流路カバー２３は、Ｙ方向におけるアクチュエータ２１及びカバープレート２２の外面を覆う。

一対の流路カバー２３のうち一方は、溝２１ａ内のＹ方向に沿った液体の流れ方向における一次側のアクチュエータ２１の主面及びカバープレート２２を覆う第１流路カバー２３Ａを形成する。一対の流路カバー２３のうち一方は、溝２１ａ内のＹ方向に沿った液体の流れ方向における二次側のアクチュエータ２１の主面及びカバープレート２２を覆う第２流路カバー２３Ｂを形成する。

図４及び図５に示すように、第１流路カバー２３Ａは、アクチュエータ２１を覆う第１カバープレート２２Ａとの間に、圧力室Ｃ２に連通する第１共通室Ｃ３を形成する。第１共通室Ｃ３は、Ｘ方向に延び、全ての圧力室Ｃ２と流体的に接続される。第１共通室Ｃ３は、ベースプレート１１の後述する流入管部３１に連通する。第１共通室Ｃ３は、流入管部３１及び複数の圧力室Ｃ２を連通する流入路を構成する。

具体例として、第１共通室Ｃ３は、長手方向の両端部において、ベースプレート１１に設けられた一対の流入管部３１に連通する。また、第１共通室Ｃ３は、複数の圧力室Ｃ２の一次側に配置され、複数の圧力室Ｃ２に、一対の流入管部３１から流入した液体を供給する。

図４及び図５に示すように、第２流路カバー２３Ｂは、アクチュエータ２１を覆う第２カバープレート２２Ｂとの間に、圧力室Ｃ２に連通する第２共通室Ｃ４を形成する。第２共通室Ｃ４は、Ｘ方向に延び、全ての圧力室Ｃ２と流体的に接続される。第２共通室Ｃ４は、ベースプレート１１の後述する流出管部３２に連通する。第２共通室Ｃ４は、複数の圧力室Ｃ２及び流出管部３２を連通する流出路を構成する。

具体例として、第２共通室Ｃ４は、長手方向の両端部において、ベースプレート１１に設けられた一対の流出管部３２に連通する。また、第２共通室Ｃ４は、複数の圧力室Ｃ２の二次側に配置され、複数の圧力室Ｃ２から流出した液体を一対の流出管部３２へ排出する。

図４乃至図９に示すように、ノズルプレート２４は、一方向に長い板状に構成される。ノズルプレート２４は、例えば、圧力室Ｃ２に対向して、Ｘ方向に並列配置される複数のノズル２４ａを有する。ノズルプレート２４は、ノズル２４ａが複数配列されて構成されるノズル列を、一列または複数列備える。各ノズル２４ａは、ノズルプレート２４の両主面間を貫通する貫通孔である。

図２乃至図６に示すように、ベースプレート１１は、樹脂やアルミ合金などの材料で板状に構成されている。ベースプレート１１は、液体吐出部１０、回路基板１２及び冷却装置１３を保持する。

本実施形態において、ベースプレート１１は、例えば、一対の第１ベースパーツ１１ａと、一対の第２ベースパーツ１１ｂと、一つの第３ベースパーツ１１ｃと、一つのベースパーツ１１ｄと、を備える。ベースプレート１１は、ベースパーツ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが連結されることで構成される。

ベースプレート１１の一方の主面には、回路基板１２が設けられる。また、ベースプレート１１の回路基板１２が設けられる領域には、冷却装置１３が設けられる。具体例として、ベースプレート１１は、一部がＸ方向に離間して設けられ、この離間する領域に冷却装置１３の後述する冷却板５１が設けられる。

また、図２及び図３に示すように、ベースプレート１１は、液体吐出部１０の一次側に接続される流入管部３１と、液体吐出部１０の二次側に接続される流出管部３２と、を備える。具体例として、流入管部３１及び流出管部３２は、それぞれ一対設けられる。流入管部３１及び流出管部３２は、隣接して設けられる。

本実施形態においては、ベースプレート１１のＸ方向で両端側にそれぞれ、一つの流入管部３１及び一つの流出管部３２が設けられ、そして、一対の流出管部３２が一対の流入管部３１よりも冷却装置１３の冷却板５１側に配置される。

図２及び図３に示すように、流入管部３１は、ベースパーツ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを連結する方向、換言すると、Ｚ方向にベースパーツ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを貫通する孔で構成される１本の流入流路３１ａと、第１ベースパーツ１１ａに設けられる第１供給管３１ｂと、を有する。

流入流路３１ａは、例えば、液体の流れ方向に直交する流路断面の形状が円形であり、流路断面積が一定に構成されている。流入流路３１ａは、一次側が第１供給管３１ｂに接続され、二次側が液体吐出部１０に形成される第１共通室Ｃ３に連通する。第１供給管３１ｂは、例えば、循環装置２の接続流路１３３を介して供給タンク１３２に接続される。

図２及び図３に示すように、流出管部３２は、Ｚ方向にベースパーツ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを貫通する孔で構成される流出流路３２ａと、第１ベースパーツ１１ａに設けられる第１排出管３２ｂと、を有する。

流出流路３２ａは、例えば、液体の流れ方向に直交する流路断面の形状が円形であり、流路断面積が一定に構成されている。流出流路３２ａは、一つの孔により構成されていても、複数の孔により構成される複数の流路により形成されていても良い。流出流路３２ａは、二次側が第１排出管３２ｂに接続され、一次側が液体吐出部１０に形成される第２共通室Ｃ４に連通する。第１排出管３２ｂは、例えば、循環装置２の接続流路１３３を介して供給タンク１３２に接続される。

図３乃至図５に示すように、回路基板１２は、制御基板４１と、制御基板４１に設けられた複数のフレキシブル配線基板４２と、フレキシブル配線基板４２のそれぞれに設けられたドライバＩＣ４３と、を備える。制御基板４１は、例えば、矩形の板状である。制御基板４１は、ベースプレート１１の一方の主面であって、且つ、冷却装置１３の冷却板５１が設けられる領域に配置される。

フレキシブル配線基板４２は、Ｘ方向に複数が並列に配置される。フレキシブル配線基板４２は、一端が制御基板４１に、他端側がアクチュエータ２１の複数の電極２１ｃに接続される。ドライバＩＣ４３は、フレキシブル配線基板４２のＹ方向でベースプレート１１と対向する側の主面に実装される。ドライバＩＣ４３は、例えば、高い熱伝導性を有するグリスやシート等を介して冷却装置１３の冷却板５１に接して配置される。ドライバＩＣ４３は、フレキシブル配線基板４２を介して、制御基板４１上の配線及び電極２１ｃに電気的に接続される。

図２乃至図５に示すように、冷却装置１３は、冷却板５１と、冷却流路５２と、冷却流路５２の一次側の端部に設けられた第２供給管５３と、冷却流路５２の二次側の端部に設けられた第２排出管５４と、冷却液供給回路５５と、を備える。冷却装置１３は、例えば、冷却液として水を用いて冷却板５１と接する部材、本実施形態においては、制御基板４１の実装品、ドライバＩＣ４３、及び、液体吐出部１０の一部を冷却する。

冷却板５１は、例えば、アルミニウム材料等の熱伝導性に優れた金属材料で形成される。冷却板５１は、例えば、矩形状に形成される。冷却板５１は、少なくともドライバＩＣ４３と接触する。例えば、冷却板５１は、ベースプレート１１に配置されたときに、制御基板４１に実装された発熱する電子部品及びドライバＩＣ４３と対向する形状に形成され、当該電子部品及びドライバＩＣ４３と接触する。

冷却流路５２は、例えば、冷却板５１及び液体吐出部１０に設けられる。また、例えば、冷却板５１に設けた冷却流路５２の一部及び液体吐出部１０に設けられた冷却流路５２の一部を連続するために、冷却流路５２の他の一部は、ベースプレート１１に設けられている。

図３に示すように、冷却流路５２は、例えば、冷却板５１に設けられる孔により形成される第１冷却流路５２ａと、アクチュエータ２１の流入管部３１から最も遠い圧力室Ｃ２に近接する位置を含む領域に設けられた第２冷却流路５２ｂと、第１冷却流路５２ａ及び第２冷却流路５２ｂを連続する第３冷却流路５２ｃと、を含む。

第１冷却流路５２ａは、例えば、一次側及び二次側の端部が、冷却板５１がベースプレート１１に配置された姿勢で、冷却板５１のＹ方向で液体吐出部１０と対向する端部とは反対側の端部であって、且つ、Ｘ方向における両端側に配置される。第１冷却流路５２ａは、一端から一方の流出管部３２に隣接する位置を通って冷却板５１の液体吐出部１０と隣接する端部側に向かってＺ方向に延びるとともに、冷却板５１の液体吐出部１０と対向する端部側からＸ方向に延びる。また、第１冷却流路５２ａは、冷却板５１の液体吐出部１０と対向する端部のＸ方向で中央側において冷却板５１の中央側を通って、さらに冷却板５１の液体吐出部１０と対向する端部側へと戻りＸ方向に延びる。さらに、第１冷却流路５２ａは、冷却板５１のＸ方向で端部側から他方の流出管部３２に隣接する位置を通って他端に向かってＺ方向に延びる。

図３及び図９に示すように、第２冷却流路５２ｂは、一次側及び二次側の端部が、冷却板５１の第１冷却流路５２ａと第３冷却流路５２ｃを介して流体的に接続される。第２冷却流路５２ｂは、アクチュエータ２１の流入管部３１から離れた位置の一部に少なくとも設けられる。第２冷却流路５２ｂの一部は、アクチュエータ２１の流入管部３１から最も離れた圧力室Ｃ２に近接して配置される。

具体的に説明すると、ヘッド装置５の電極２１ｃに駆動電圧を印加し、駆動素子部２１ｂを駆動させると駆動素子部２１ｂ及び電極２１ｃが発熱し、圧力室Ｃ２を通過する液体が加熱される。このため、液体吐出部１０内の液体の温度は、流入管部３１から遠くなるほど高くなる。

具体例を説明すると、本実施形態のヘッド装置５によれば、一対の流入管部３１が第１共通室Ｃ３の長手方向で両端部に設けられる。このため、図１１に示すように、液体吐出部１０内の液体の温度は、液体吐出部１０の長手方向で両端が低温となり、そして、中央が高温となる。また、液体吐出部１０内の液体の温度は、液体吐出部１０の短手方向で第１共通室Ｃ３側が低温となり、そして、圧力室Ｃ２で加熱され、第２共通室Ｃ４側が高温となる。

よって、本実施形態に係るヘッド装置５において、液体吐出部１０内の液体の温度は、第２共通室Ｃ４の長手方向で中央が最も温度が高くなる。

このため、図３、図８及び図９に示すように、第２冷却流路５２ｂは、例えば、アクチュエータ２１のＹ方向で第２流路カバー２３Ｂと対向する主面に設けられる流路用溝２１ｄ及び流路用溝２１ｄを覆う第２カバープレート２２Ｂにより形成される。加えて、第２冷却流路５２ｂは、例えば、第２冷却流路５２ｂの一対の流入管部３１から最も遠い圧力室Ｃ２及び一対の流入管部３１から最も遠い圧力室Ｃ２に隣接するいくつかの圧力室Ｃ２と対向する部位が、第２冷却流路５２ｂの他の部位よりも最も圧力室Ｃ２と近接する。

具体例として、図９に示すように、第２冷却流路５２ｂを構成するアクチュエータ２１の流路用溝２１ｄは、Ｚ方向に沿う複数の第１溝２１ｄ１及びＸ方向に沿う複数の第２溝２１ｄ２及び一つの第３溝２１ｄ３により形成される。複数の第２溝２１ｄ２と一つの第３溝２１ｄ３とは、アクチュエータ２１の冷却板５１と対向する端部からＺ方向の距離が異なる二つの位置に設けられる。第３溝２１ｄ３は、アクチュエータ２１の冷却板５１と対向する端部からＺ方向で第２溝２１ｄ２よりも遠い位置に設けられる。第３溝２１ｄ３は、アクチュエータ２１の中央部の少なくとも一対の流入管部３１から最も遠い圧力室Ｃ２を含むいくつかの圧力室Ｃ２と対向する範囲に設けられる。

図３に示すように、第３冷却流路５２ｃは、第２冷却流路５２ｂの一次側及び二次側にそれぞれ設けられる。一対の第３冷却流路５２ｃは、第１冷却流路５２ａ及び第２冷却流路５２ｂを流体的に接続する。例えば、一対の第３冷却流路５２ｃは、ベースプレート１１の第３ベースパーツ１１ｃ及び第４ベースパーツ１１ｄに形成された孔により構成される。なお、冷却流路５２の形状や配置は、適宜設定される。

第２供給管５３及び第２排出管５４は、基部５１ａに固定され、第１冷却流路５２ａの一端及び他端に接続される。第２供給管５３及び第２排出管５４は、例えば、冷却液供給回路５５に接続される。冷却液供給回路５５は、例えば、冷却液を供給する配管やチューブ等の流路及びポンプを有する。

次に、液体吐出ヘッド１を有する液体吐出装置１００について、図１０を用いて説明する。図１０に示すように、液体吐出装置１００は、筐体１１１と、媒体供給部１１２と、画像形成部１１３と、媒体排出部１１４と、支持装置である搬送装置１１５と、制御部１１６と、を備える。

液体吐出装置１００は、例えば、インクジェットプリンタである。液体吐出装置１００は、媒体供給部１１２から画像形成部１１３を通って媒体排出部１１４に至る所定の搬送路Ａ１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を搬送する。そして、液体吐出装置１００は、液体としてインクを吐出することで、搬送した用紙Ｐに画像形成処理を行う。

媒体供給部１１２は複数の給紙カセット１１２ａを備える。媒体排出部１１４は、排紙トレイ１１４ａを備える。画像形成部１１３は、用紙を支持する支持部１１７と、支持部１１７の上方に対向配置された複数のヘッドユニット１３０と、を備える。

支持部１１７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１１８と、搬送ベルト１１８を裏側から支持する支持プレート１１９と、搬送ベルト１１８の裏側に備えられた複数のベルトローラ１２０と、を備える。

ヘッドユニット１３０は、複数の液体吐出ヘッドである液体吐出ヘッド１と、循環装置２と、を備える。循環装置２は、例えば、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１３２と、液体吐出ヘッド１と供給タンク１３２とを接続する接続流路１３３と、循環部である循環ポンプ１３４と、を備える。ヘッドユニット１３０は、液体を循環させる循環型のヘッドユニットである。

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色のインクを液体として吐出する液体吐出ヘッド１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｂと、これらの各色のインクをそれぞれ収容する供給タンク１３２として、供給タンク１３２Ｃ，１３２Ｍ，１３２Ｙ，１３２Ｂと、を備える。供給タンク１３２は接続流路１３３によって液体吐出ヘッド１に接続される。接続流路１３３は、液体吐出ヘッド１の流入管部３１に接続される供給流路１３３ａと、液体吐出ヘッド１の流出管部３２に接続される回収流路１３３ｂと、を備える。

また、供給タンク１３２には、図示しないポンプなどの負圧制御装置が連結されている。そして、液体吐出ヘッド１と供給タンク１３２との水頭値に対応して、負圧制御装置により供給タンク１３２内を負圧制御することで、液体吐出ヘッド１の各ノズル２４ａに供給された液体は所定形状のメニスカスに形成される。

循環ポンプ１３４は、例えば圧電ポンプで構成される送液ポンプである。循環ポンプ１３４は、供給流路１３３ａに設けられている。循環ポンプ１３４は、配線により制御部１１６に接続され、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１６ａの制御によって制御可能に構成されている。循環ポンプ１３４は、液体吐出ヘッド１と供給タンク１３２を含む循環流路で液体を循環させる。

搬送装置１１５は、媒体供給部１１２の給紙カセット１１２ａから画像形成部１１３を通って媒体排出部１１４の排紙トレイ１１４ａに至る搬送路Ａ１に沿って、用紙Ｐを搬送する。搬送装置１１５は、搬送路Ａ１に沿って配置される複数のガイドプレート対１２１ａ～１２１ｈと、複数の搬送用ローラ１２２ａ～１２２ｈと、を備えている。搬送装置１１５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。

制御部１１６は、プロセッサの一例としてのＣＰＵ（中央制御装置）１１６ａと、各種のプログラムなどを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、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）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。

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１００によれば、循環装置２の循環ポンプ１３４が駆動されることで、液体は、供給タンク１３２及び接続流路１３３から、流入管部３１及び第１共通室Ｃ３を通って複数の圧力室Ｃ２へ至る。

ノズル２４ａから液体を吐出する場合には、制御部１１６は、ドライバＩＣ４３を制御し、駆動素子部２１ｂに駆動電圧を印加して、ノズル２４ａから液体を吐出する。具体例として、ドライバＩＣ４３は、駆動電圧をアクチュエータ２１の複数の溝２１ａに設けられた電極２１ｃに印加する。このとき、ドライバＩＣ４３は、駆動する圧力室Ｃ２内の電極２１ｃと、両隣の空気室Ｃ１の電極２１ｃに電位差を与える。すると、図７の一つの駆動素子部２１ｂに示すように、アクチュエータ２１を構成する一対の圧電材料が互いに逆向きに変形し、駆動素子部２１ｂが屈曲変形する。ドライバＩＣ４３は、異なる方向の屈曲変形を交互に繰り返すことで、圧力室Ｃ２の容積を増減し、圧力室Ｃ２に対向するノズル２４ａから液体を液滴として吐出する。

また、ノズル２４ａから吐出されなかった液体は、圧力室Ｃ２から第２共通室Ｃ４、流出管部３２及び接続流路１３３を通って供給タンク１３２に回収される。このように、液体吐出ヘッド１に供給される液体は、循環装置２及び液体吐出ヘッド１内を循環する。

なお、電極２１ｃに駆動電圧を印加し、駆動素子部２１ｂを駆動させると、駆動素子部２１ｂ及び電極２１ｃが発熱することから、圧力室Ｃ２を通過する液体が加熱される。しかしながら、本実施形態の液体吐出ヘッド１は、冷却装置１３の冷却液が流れる冷却流路５２の一部として液体吐出部１０のアクチュエータ２１を流れる第２冷却流路５２ｂを備える構成とした。

このため、冷却装置１３は、冷却液を第２冷却流路５２ｂに通過させることで、アクチュエータ２１及び第２カバープレート２２Ｂを冷却する。これにより、液体吐出ヘッド１は、一対の流入管部３１から最も遠い位置を含む領域及び当該領域にある圧力室Ｃ２及び第２共通室Ｃ４内の液体を冷却できる。

よって、複数の圧力室Ｃ２のうち流入管部３１から遠い位置にある一部の圧力室Ｃ２内のノズルプレート２４の表面である吐出面の液体が冷却されることになり、複数の吐出面における液体温度の最大値と最小値の差を低減できる。このように、液体吐出ヘッド１は、複数の圧力室Ｃ２の吐出面の液体の均熱化及び液体の温度の低減が可能となる。結果、液体吐出ヘッド１は、複数の圧力室Ｃ２における吐出面の液体（インク）の温度のばらつきによる粘度差を抑制し、印字の高精細性が低下することを防止できる。

また、液体吐出部１０内で高温となる液体を冷却装置１３で冷却することから、液体吐出ヘッド１を循環装置２に接続し、液体を循環させる液体吐出装置１００においては、供給タンク１３２に戻る液体の温度を低減できる。このため、循環装置２によって液体を循環させた場合であっても、液体の温度が上昇することを抑制できる。加えて、冷却装置１３は、制御基板４１の電装品やドライバＩＣ４３を冷却板５１によって冷却することもできる。

上述したように一実施形態に係る液体吐出ヘッド１及び液体吐出装置１００によれば、液体吐出部１０内の液体の均熱化することができる。具体的に説明すると、冷却装置１３の冷却流路５２は、液体吐出部１０内の流入管部３１から最も遠い圧力室Ｃ２及びこの圧力室Ｃ２に近いいくつかの圧力室Ｃ２に近接する部位に冷却液を通過させる第３溝２１ｄ３を有する。よって、冷却装置１３は、液体吐出部１０内において液体の温度が比較的高くなる液体吐出部１０の流入管部３１から最も遠い位置を含む領域を冷却できる。これにより、複数の吐出面において比較的温度が高くなる液体が冷却される。よって、液体吐出ヘッド１及び液体吐出装置１００は、複数の圧力室Ｃ２の吐出面の液体の温度を均熱化可能、且つ、液体の温度を低減可能となる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

上述した例では、液体吐出ヘッド１のヘッド装置５は、一対の流入管部３１及び一対の流出管部３２を有する構成を説明したがこれに限定されない。例えば、図１２に示す他の実施形態に係る液体吐出ヘッド１のヘッド装置５Ａように、一つの流入管部３１及び一つの流出管部３２を有する構成としてもよい。このような構成のヘッド装置５Ａとする場合には、第２流路カバー２３Ｂの流入管部３１から最も遠い端部側において液体の温度が高くなることから、冷却装置１３の第２冷却流路５２ｂを一つの流入管部３１から最も遠い、アクチュエータ２１のＸ方向で流入管部３１とは反対側の端部側の一部の圧力室Ｃ２に近づける構成とすればよい。また、一つの流入管部３１及び一つの流出管部３２を隣接して配置するのではなく、液体吐出部１０の長手方向で一方の端部に一つの流入管部３１を、他方の端部に一つの流出管部３２を設ける構成としてもよい。

また、上述した例では、第２冷却流路５２ｂをアクチュエータ２１に設けられた流路用溝２１ｄ及び第２カバープレート２２Ｂにより構成する例を説明したがこれに限定されない。例えば、第２流路カバー２３Ｂに第２冷却流路５２ｂを設ける構成としてもよい。

また、例えば、上述した例では、液体吐出ヘッド１は、複数のヘッド装置５を有する構成としたがこれに限定されず、液体吐出ヘッド１は、ヘッド装置５を一つだけ備える構成であってもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、液体の均熱化が可能な液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供できる。

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。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明と同等の記載を付記する。
［１］ 第１共通室、前記第１共通室に接続された複数の圧力室を構成するアクチュエータ、及び、前記複数の圧力室に接続された第２共通室を含む液体吐出部と、
前記第１共通室に液体を供給する流入管部と、
前記第２共通室から前記液体を排出する流出管部と、
冷却板、並びに、前記液体吐出部の前記流入管部に最も遠い前記圧力室に近接する部位及び前記冷却板に設けられ、冷却液が通過する冷却流路を含む冷却装置と、
を備える液体吐出ヘッド。
［２］ 前記液体吐出部の前記流入管部に最も遠い前記圧力室に近接する部位は、前記アクチュエータの前記流入管部に最も遠い前記圧力室に近接する位置を含む一部である、［１］に記載の液体吐出ヘッド。
［３］ 前記アクチュエータに設けられる前記冷却流路は、前記アクチュエータの前記第２共通室側に設けられる溝である、［１］又は［２］に記載の液体吐出ヘッド。
［４］ 前記アクチュエータの前記第２共通室側に設けられた前記溝を覆うカバープレートと、
前記アクチュエータ及び前記カバープレートを覆い、前記第２共通室を形成する流路カバーと、
を備える［３］に記載の液体吐出ヘッド。
［５］ 前記冷却板は、前記アクチュエータを駆動するドライバＩＣと接触する［１］乃至［４］のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
［６］ 前記液体吐出部、前記流入管部、前記流出管部及び前記冷却装置が一体に組み立てられたヘッド装置を複数有する［１］乃至［５］のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
［７］ 第１共通室、前記第１共通室に接続された複数の圧力室を構成するアクチュエータ、及び、前記複数の圧力室に接続された第２共通室を含む液体吐出部と、前記第１共通室に液体を供給する流入管部と、前記第２共通室から液体を排出する流出管部と、冷却板、並びに、前記液体吐出部の前記流入管部に最も遠い前記圧力室に近接する部位及び前記冷却板に設けられ、冷却液が通過する冷却流路を含む冷却装置と、を具備する液体吐出ヘッドと、
前記液体を吐出する対象物を支持する支持装置と、
を備える液体吐出装置。

１…液体吐出ヘッド、２…循環装置、４…外郭ケース、５…ヘッド装置、１０…液体吐出部、１１…ベースプレート、１１ａ…第１ベースパーツ、１１ｂ…第２ベースパーツ、１１ｃ…第３ベースパーツ、１１ｄ…第４ベースパーツ、１２…回路基板、１３…冷却装置、２１…アクチュエータ、２１ａ…溝、２１ｂ…駆動素子部、２１ｃ…電極、２１ｄ…流路用溝、２１ｄ１…第１溝、２１ｄ２…第２溝、２１ｄ３…第３溝、２２…カバープレート、２２Ａ…第１カバープレート、２２Ｂ…第２カバープレート、２２ａ…切欠、２３…流路カバー、２３Ａ…第１流路カバー、２３Ｂ…第２流路カバー、２４…ノズルプレート、２４ａ…ノズル、３１…流入管部、３１ａ…流入流路、３１ｂ…第１供給管、３２…流出管部、３２ａ…流出流路、３２ｂ…第１排出管、４１…制御基板、４２…フレキシブル配線基板、５１…冷却板、５１ａ…基部、５２…冷却流路、５２ａ…第１冷却流路、５２ｂ…第２冷却流路、５２ｃ…第３冷却流路、５３…第２供給管、５４…第２排出管、５５…冷却液供給回路、１００…液体吐出装置、１１１…筐体、１１２…媒体供給部、１１２ａ…給紙カセット、１１３…画像形成部、１１４…媒体排出部、１１４ａ…排紙トレイ、１１５…搬送装置、１１６…制御部、１１７…支持部、１１８…搬送ベルト、１１９…支持プレート、１２０…ベルトローラ、１３０…ヘッドユニット、１３２…供給タンク、１３３…接続流路、１３３ａ…供給流路、１３３ｂ…回収流路、１３４…循環ポンプ、Ｃ１…空気室、Ｃ２…圧力室、Ｃ３…第１共通室、Ｃ４…第２共通室、Ｐ…用紙。

Claims (6)

1. 第１共通室、前記第１共通室に接続された複数の圧力室を構成するアクチュエータ、及び、前記複数の圧力室に接続された第２共通室を含む液体吐出部と、
   前記第１共通室に液体を供給する流入管部と、
   前記第２共通室から前記液体を排出する流出管部と、
   冷却板と冷却液が通過する冷却流路とを含む冷却装置と、
   を備え、
   前記アクチュエータの長手方向に沿った方向をＸ方向、前記圧力室を介して前記第１共通室及び前記第２共通室が対向する方向をＹ方向、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に直交する方向をＺ方向としたときに、
   前記複数の圧力室は、前記Ｚ方向における前記アクチュエータの一端に、前記Ｘ方向に沿って並んで設けられ、
   前記冷却流路は、前記冷却板に設けられる第１冷却流路、及び、前記アクチュエータに設けられる第２冷却流路を含み、
   前記第２冷却流路は、前記Ｘ方向における前記流入管部側よりも、前記Ｘ方向における前記流入管部側から最も遠い前記圧力室側が、前記Ｚ方向において前記圧力室に近い位置に設けられる、液体吐出ヘッド。
2. 前記第２冷却流路は、前記第１冷却流路に流体的に接続され、前記アクチュエータの前記第２共通室側に設けられる溝である、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記アクチュエータの前記第２共通室側に設けられた前記溝を覆うカバープレートと、
   前記アクチュエータ及び前記カバープレートを覆い、前記第２共通室を形成する流路カバーと、
   を備える請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記冷却板は、前記アクチュエータを駆動するドライバＩＣと接触する請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記液体吐出部、前記流入管部、前記流出管部及び前記冷却装置が一体に組み立てられたヘッド装置を複数有する請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 第１共通室、前記第１共通室に接続された複数の圧力室を構成するアクチュエータ、及び、前記複数の圧力室に接続された第２共通室を含む液体吐出部と、前記第１共通室に液体を供給する流入管部と、前記第２共通室から液体を排出する流出管部と、冷却板と冷却液が通過する冷却流路とを含む冷却装置と、を具備する液体吐出ヘッドと、
   前記液体を吐出する対象物を支持する支持装置と、
   を備え、
   前記アクチュエータの長手方向に沿った方向をＸ方向、前記圧力室を介して前記第１共通室及び前記第２共通室が対向する方向をＹ方向、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に直交する方向をＺ方向としたときに、
   前記複数の圧力室は、前記Ｚ方向における前記アクチュエータの一端に、前記Ｘ方向に沿って並んで設けられ、
   前記冷却流路は、前記冷却板に設けられる第１冷却流路、及び、前記アクチュエータに設けられる第２冷却流路を含み、
   前記第２冷却流路は、前記Ｘ方向における前記流入管部側よりも、前記Ｘ方向における前記流入管部側から最も遠い前記圧力室側が、前記Ｚ方向において前記圧力室に近い位置に設けられる、液体吐出装置。