JP2012061704A - 液滴吐出ヘッド、ヘッドカートリッジ、画像形成装置、及びマイクロポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバＩＣが冷却媒体に直接接することで、ドライバＩＣを効率良く冷却する。
【解決手段】液滴を吐出する複数のノズル孔を有するノズル板と、前記ノズル孔のそれぞれに対応して形成された圧力室及びアクチュエータが設けられた個別液室基板と、前記アクチュエータを駆動する駆動信号を出力するドライバＩＣと、前記圧力室に液滴を供給する供給口及び共通液室が設けられた共通液室基板とを備えた液滴吐出ヘッドであって、前記ドライバＩＣは、前記個別液室基板の中央直上に配置され、冷却媒体に直接接することにより冷却されることにより上記課題を解決する。
【選択図】図２

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド、ヘッドカートリッジ、画像形成装置、及びマイクロポンプに関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像形成装置（画像記録装置）として用いられるインクジェット記録装置は、記録時の騒音が極めて小さい、高速印字が可能、インクの自由度が高い、及び安価な普通紙を使用できる等の多くの利点を有する。また、インクジェット記録装置の中でも、記録が必要なときのみインク液滴を吐出するインク・オン・デマンド方式が、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないため、現在では主流となってきている。

このようなインクジェット記録装置は、インク液滴を吐出するノズルと、ノズルが連通する吐出室（加圧液室、圧力室、インク流路等とも称される。）と、吐出室内のインクを加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドを搭載している。液滴吐出ヘッドは、圧力発生手段により発生した圧力で吐出室内のインクを加圧することにより、ノズルからインク液滴を吐出させる。

液滴吐出ヘッドには、圧力発生手段として圧電素子等の電気機械変換素子を用いて、吐出室の壁面を形成している振動板を変形変位させてインク液滴を吐出させるピエゾ型や、吐出室内に配設した発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いてインクの膜沸騰でバブルを発生させ、インク液滴を吐出させるバブル型（サーマル型）等が知られている。また、ピエゾ型には、縦振動型、横振動（ベンドモード）型の他、剪断変形を利用したシェアモード型等がある。その中で、近年、半導体プロセスやマイクロマシニング技術の進歩により、パターニング加工技術が確立され、コストの安いＳｉ基板に吐出室及びピエゾ素子を直接形成するアクチュエータの構成が検討されている。

また、液滴吐出ヘッドの小型化を目的とする高集積化を実現するため、アクチュエータを振動する駆動信号を供給するドライバＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を、上述した吐出室やアクチュエータが形成された個別液室基板に直接搭載する液滴吐出ヘッドが検討されている。しかしながら、ドライバＩＣは、インク液滴を吐出させるアクチュエータを駆動させることで温度が上昇し、単位面積当たりの発熱量が大きくなるため、ドライバＩＣを冷却させる必要が生じる。

そこで、従来では、例えばヘッドの排出口と回収タンクを繋ぐ循環流路をドライバ基板に引き回すことで、ドライバ基板の循環流路が引き回された部分が冷却される方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、液体を吐出する吐出口と、液体を吐出口から吐出するために吐出エネルギーを発生させる記録素子とを有する記録素子基板を支持する支持板の周囲に当接するように冷却媒体用流路を形成して記録ヘッドを冷却させる方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、上述した特許文献１の手法では、循環流路がドライバＩＣの配設されたドライバ基板に引き回されるように構成されているが、循環流路はドライバＩＣの周囲に近接するように配設されているだけであるため、ドライバＩＣを効率良く冷却することができない。また、上述した特許文献２の手法は、ドライバＩＣを直接冷却するものではなく、支持板を冷却しているだけである。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、ドライバＩＣが冷却媒体に直接接することで、ドライバＩＣを効率良く冷却する液滴吐出ヘッド、ヘッドカートリッジ、画像形成装置、及びマイクロポンプを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、液滴を吐出する複数のノズル孔を有するノズル板と、前記ノズル孔のそれぞれに対応して形成された圧力室及びアクチュエータが設けられた個別液室基板と、前記アクチュエータを駆動する駆動信号を出力するドライバＩＣと、前記圧力室に液滴を供給する供給口及び共通液室が設けられた共通液室基板とを備えた液滴吐出ヘッドであって、前記ドライバＩＣは、前記個別液室基板の中央直上に配置され、冷却媒体に直接接することにより冷却されることを特徴とする。

また、本発明は、上述した液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクとを一体に備えたことを特徴とするヘッドカートリッジである。また、本発明は、上述した液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする画像形成装置である。

また、本発明は、上述した液滴吐出ヘッドを備え、前記振動板の変形によって前記液滴を輸送することを特徴とするマイクロポンプである。

本発明によれば、ドライバＩＣが冷却媒体に直接接することで、ドライバＩＣを効率良く冷却することを可能とする。

本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドを真上から見た図である。 図１の液滴吐出ヘッドのＡ−Ａ′に沿った断面図である。 図１の液滴吐出ヘッドのＢ−Ｂ′に沿った断面図である。 図１のＢ−Ｂ′に沿った断面における工程図である。 本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドのＡ−Ａ′に沿った断面図である。 本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドのフレームと共通液室基板の分解斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドのＡ−Ａ′に沿った断面図である。 本発明の第４実施形態に係るヘッドカートリッジの斜視図である。 本発明の第５実施形態に係るインクジェット記録装置の一例を示す斜視図である。 本発明の第５実施形態に係るインクジェット記録装置の一例を示す側面図である。 本発明の第６実施形態に係るマイクロポンプの断面図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

＜第１実施形態：液滴吐出ヘッド１＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドを真上から見た図である。なお、図１は、ノズル板、個別液室基板、ドライバＩＣの透視上面図である。また、図２は、図１の液滴吐出ヘッドのＡ−Ａ′に沿った断面図である。また、図３は、図１の液滴吐出ヘッドのＢ−Ｂ′に沿った断面図である。

ここで、図２、図３は、便宜上、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド１の形状や動作を明確に説明するために主な構成部分のみを示し、さらに図３では１つの圧力室のみ示している。また、図１〜図３に示す液滴吐出ヘッド１は、ノズル基板に設けたノズル孔からインク液滴を吐出するサイドシュータータイプのものであり、圧電型アクチュエータにより駆動される方式のものである。

図１〜図３に示す第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド１は、共通液室基板１０と、個別液室基板２０と、ノズル基板３０の３つの基板を有するように構成されている。個別液室基板２０の一方側には、共通液室基板１０が接合されており、個別液室基板２０の他方側にはノズル板３０が接合されている。

また、図１に示すように、個別液室基板２０のほぼ中央にあたる位置の個別液室基板２０の直上に、圧電型アクチュエータを駆動する信号を供給するドライバＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）４０が設けられている。また、図２に示すように、液滴吐出ヘッド１は、インク液、冷却媒体の供給口及び排出口を有するフレーム５０を有しており、フレーム５０は、共通液室基板１０に接合されている。

共通液室基板１０は、共通液室１１と、圧力室２２にインク液（記録液）を供給する貫通孔１２と、後述する圧電アクチュエータの動作領域を確保し、保護するための空間１３と、冷却媒体の流路となる冷却媒体流路１４とを有するように構成されている。

個別液室基板２０は、振動可能な振動板２１と、ノズル穴３１に対応して形成され、インク液を収容する圧力室２２と、振動板２１を介して圧力室２２と対向する側に形成され、振動板２１を振動させて圧力室２２のインク液に圧力を与える圧電アクチュエータ２３と、圧力室２２に連通する流体抵抗部２４と、各圧力室２２を仕切る隔壁２５とを有するように構成されている。

圧力室２２は、流体抵抗部２４を通じて、共通液室基板１０の貫通孔１２に連通しており、貫通孔１２からインクが供給される。また、図３に示すように、圧電アクチュエータ２３は、共通電極２６と、圧電体２７と、個別電極２８とによって形成されている。また、ノズル基板３０は、インク液滴を吐出する複数のノズル孔３１を有している。

なお、図１〜図３に示すように、圧力室２２は、細長い直方体の形状を有し、個別液室基板２０において、例えば主走査方向に沿って２列に配列され、副走査方向に沿って例えば３００ｄｐｉの解像度で複数列に配列されている。

第１実施形態では、図１に示すように、個別液室基板２０に配置されるドライバＩＣ４０の出力端子は、圧電アクチュエータ２３から引き出された個別電極２８の入力端子とバンプ接合されている。なお、個別液室基板２０には、圧電アクチュエータ２３を駆動するための電力を外部から取り入れる入力配線が形成されており、ドライバＩＣ４０の入力端子は、この入力配線からの電力を入力するための端子等とバンプ接合されている。

また、図２に示すように、共通液室基板１０には、上述したように個別液室基板２０のほぼ中央直上に、ドライバＩＣ４０が配置され、共通液室基板１０を真上から見ると、共通液室基板１０は、ドライバＩＣ４０が露出するように貫通加工されている。したがって、共通液室基板１０が、個別液室基板２０とフレーム５０とに接合されて形成される冷却媒体流路１４は、その内壁の一部が、ドライバＩＣ４０の表面の一部で構成される。

第１実施形態では、上述した構成を有することにより、ドライバＩＣ４０は、冷却媒体流路１４を循環する冷却媒体に直接接することにより熱交換で冷却される。これにより、高集積化により液滴吐出ヘッド１に発生する発熱を冷却して、ドライバＩＣ４０の電気的特性を安定化させることが可能となる。また、チップの小型化により印字速度を向上させることが可能となる。

なお、冷却媒体は、インク液滴と同じ液体を用いることができる。これにより、供給ポンプ、供給タンクを共通化して、低コスト化を図ることが可能となる。

＜液滴吐出ヘッド１の動作＞
次に、上述のように構成された液滴吐出ヘッド１の動作について説明する。インク液は、貫通孔１２から共通液室１１を経由して各圧力室２２に供給される。各圧力室２２が、インク液が満たされた状態で、ドライバＩＣ４０から個別電極２８に電圧パルスを印加する。

これにより、圧電体２７が振動板２１と平行方向に収縮を起こし、圧電アクチュエータ２３と密着している振動板２１全体が圧力室２２側に撓む。圧力室２２内の体積は減少し、圧力室２２内の圧力が急激に上昇して、圧力室２２に連通するノズル孔３１からインク液滴が吐出する。

電圧パルス印加後は、収縮した圧電体２７が元に戻ることにより、撓んだ振動板２１が元の位置に戻るため、圧力室２２内が共通液室１１内と比較して負圧となり、共通液室１１から流体抵抗部２４を介してインク液が圧力室２２に供給される。

このパルス電圧を連続的に印加することにより、ノズル孔３１から連続的にインク液を吐出することが可能となり、液滴吐出ヘッド１に対向して配置される用紙等の記録媒体に画像が形成される。

＜液滴吐出ヘッド１の製造方法＞
次に、図４を用いて、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法について説明する。図４は、図１のＢ−Ｂ′に沿った断面における工程図を示している。第１実施形態では、シリコン基板１１０に振動板材料及び圧電素子材料を成膜していくことでアクチュエータを作成していく。

図４（Ａ）に示すように、厚み約２５０〔μｍ〕の＜１００＞シリコン基板１１０の一方の表面上に、絶縁膜であるシリコン酸化物（ＳｉＯ_２）からなるシリコン酸化膜２１−１を約０．５〔μｍ〕と、振動板２１を形成する材料となる単結晶シリコン２１−２を約１．０〔μｍ〕を張り合わせたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いる。なお、シリコン基板１１０の反対側の面には、シリコン酸化物（ＳｉＯ_２）からなるシリコン酸化膜２９を形成する。

次に、ＳＯＩ基板の表面に、パイロ（Ｗｅｔ）酸化法により、シリコン酸化物（ＳｉＯ_２）からなる約０．６〔μｍ〕のシリコン酸化膜２１−３を形成することにより、振動板２１を形成する。

次に、図４（Ｂ）に示すように、圧電素子の共通電極２６となる白金（Ｐｔ）層をスパッタ法により約０．１〔μｍ〕成膜し、リソエッチ法によりパターニングする。更にスパッタ法により、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電材２７を約１．０〔μｍ〕成膜し、その上に個別電極２８となる白金（Ｐｔ）層をスパッタ法により約０．１〔μｍ〕成膜する。

次に、図４（Ｃ）に示すように、リソエッチ法により圧電材２７と個別電極２８となるを上述した層を同じマスクを用いてパターニングする。これにより、振動板２１の圧力室２２に対向する領域に圧電アクチュエータ２３が形成される。

次に、図４（Ｄ）に示すように、図４（Ａ）においてシリコン酸化膜２１−１と同時にシリコン基板１１０の反対側の面に形成されたシリコン酸化膜２９をリソエッチ法によりパターニングし、シリコン酸化膜２９のパターンをマスクに用いて、シリコン基板１１０をＩＣＰドライエッチングによりエッチングして、圧力室２２、流体抵抗部２４、及び共通液室１１の一部となる凹部を形成する。

次に、図４（Ｅ）に示すように、スルファミン酸浴で高速電鋳法により作製されたノズル基板３０を、個別液室基板２０の圧力室２２側に接着する。

次に、ドライバＩＣ４０の出力端子等を圧電アクチュエータ２３の個別電極２８から引き出された入力端子等にバンプ接合する。また、図４（Ｆ）に示すように、別途シリコン基板１１０を用いてリソエッチ法で、共通液室１１、空間１３、冷却媒体流路１４等となる凹部、開口部等を形成した共通液室基板１０を、個別液室基板２０の圧電素子が形成されている面に接着する。

上述したように、共通液室基板１０を形成する際に、例えば図２等に示すように、ドライバＩＣ４０に冷却媒体が直接接する冷却媒体流路１４となる凹部、開口部等を形成しておく。

なお、共通液室基板１０は、＜１１０＞シリコン基板１１０をＴＭＡＨ、ＫＯＨ等のアルカリエッチング液を用いたウェットエッチングにより加工したものでも良く、樹脂モールドやメタルインジェクションモールド等の成型部品でも良い。

最後に、図４（Ｇ）に示すように、インク液滴、冷却媒体の供給口及び排出口を備えたフレーム５０を接合する。これにより、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド１が完成する。

＜第２実施形態：液滴吐出ヘッド＞
次に、図５及び図６を用いて、本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドについて説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドのＡ−Ａ′に沿った断面図である。また、図６は、本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドのフレームと共通液室基板の分解斜視図である。

図５に示す第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドは、図２に示す第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド１と比較して、液滴吐出ヘッドの冷却媒体流路１５の形状が、液滴吐出ヘッド１の冷却媒体流路１４の形状と異なる。

すなわち、図５に示すように、液滴吐出ヘッドの冷却媒体流路１５は、ドライバＩＣ４０の上面（フレーム５０と対向する面）の一部の領域と、冷却媒体流路１５を構成する共通液室基板１０の側面（壁面）の一部の領域とが接合された構成となっている。具体的には、図５のＡに示すように、冷却媒体流路１５を構成する共通液室基板１０の側面が、ドライバＩＣ４０の上面に接触するように凸形状を有しており、個別液室基板２０に対向する凸形状の面が、ドライバＩＣ４０の上面に重なるように接合されている。

ここで、例えば、ドライバＩＣ４０の上面と冷却媒体流路１５を構成する共通液室基板１０の側面との接合部分には、冷却媒体接液性を有する接着剤を用いると良い。

このように、第２実施形態では、ドライバＩＣ４０をバンプ接合した後、ドライバＩＣ４０の上面部分を覗くように貫通加工された共通液室基板１０が、個別液室基板２０に接合され、共通液室基板１０にフレーム５０が接合される。これにより、冷却媒体流路１５が形成され、冷却媒体流路１５を流れる冷却媒体は、ドライバＩＣ４０に直接接触して熱交換を行うことが可能となるため、ドライバＩＣ４０の放熱効果を高めることが可能となる。

また、図６に示すように、共通液室基板１０と接合されるフレーム５０には、冷却媒体供給口５１−１と冷却媒体排出口５１−２とを有するように構成されている。したがって、フレーム５０を共通液室基板１０と接合することで、冷却媒体が循環する冷却媒体流路１５を形成することが可能となる。

また、フレーム５０には、インク液供給口５２−１〜５２−２とインク液排出口５２−３〜５２−４とを有するように構成されている。したがって、上述したように冷却媒体供給口５１−１と冷却媒体排出口５１−２を用いて形成される冷却媒体流路１５は、インク液の供給と排出が行われる共通液室１１と並列に流路を形成することが可能となる。

このように、共通液室１１と並列に冷却媒体流路１５を形成することで、例えば共通液室１１と直列に冷却媒体流路１５を形成するよりも、冷却媒体流路１５は、振動板２１の圧力変動やインク液の流量変動を受けにくくなる。これにより、冷却媒体流路１５には、吐出液体の消費にあまり影響を受けることなく、冷却に最適な流量を供給することが可能となる。

＜第３実施形態：液滴吐出ヘッド＞
次に、図７を用いて、本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドについて説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドのＡ−Ａ′に沿った断面図である。

図７に示す第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドは、第１実施形態及び第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドと比較すると、冷却媒体に直接接触するドライバＩＣ４０の表面が凹凸形状を有している。

すなわち、図７のＢに示すように、冷却媒体と直接接触するドライバＩＣ４０の表面に凹凸加工が施されている。したがって、液滴吐出ヘッドの冷却媒体流路１６を流れる冷却媒体とドライバＩＣ４０が直接接触する面積を増やすことが可能となる。

これにより、冷却媒体流路１６を流れる冷却媒体がドライバＩＣ４０に直接接触して熱交換を行うことにより、ドライバＩＣ４０の放熱効果を高めることが可能となる。なお、第３実施形態における凹凸形状については特に限定されず、冷却媒体とドライバＩＣ４０とが直接接触する面積が平面接触時と比較して増加するような形状であれば良い。

＜第４実施形態：ヘッドカートリッジ＞
次に、図８を用いて、上述した本発明の液滴吐出ヘッドが適用可能な第４実施形態に係るヘッドカートリッジ（液体カートリッジ：インクタンク一体型ヘッド）について説明する。図８は、本発明の第４実施形態に係るヘッドカートリッジの斜視図である。

第４実施形態は、上述した各実施形態のいずれかの液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したものである。

図８に示す第４実施形態に係るヘッドカートリッジ６０は、ノズル孔３１等を有する上述した各実施形態のいずれかの液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッド６１と、インクジェットヘッド６１にインクを供給するインクタンク６２とを一体化したものである。

すなわち、第４実施形態では、図８に示すヘッドカートリッジ６０に上述した各実施形態に示す液滴吐出ヘッドの何れかを用いる。

このように、上述した各実施形態による液滴吐出ヘッドを用いることで、ドライバＩＣ４０を効率良く冷却することが可能となるため、ドライバＩＣ４０の電気的特性を安定化させ、液滴吐出特性のバラツキを少なくして、信頼性を向上させ、高画質記録が可能なヘッドカートリッジ６０を得ることが可能となる。また、ヘッドカートリッジ６０は、インクジェットヘッド６１にインクタンク６２とを一体化したものであるため、製品の信頼性を確保しつつ、低コスト化を図ることが可能となる。

＜第５実施形態：インクジェット記録装置＞
次に、図９及び図１０を用いて、上述した本発明の液滴吐出ヘッドが適用可能な第５実施形態に係るインクジェット記録装置の一例について説明する。図９は、本発明の第５実施形態に係るインクジェット記録装置の一例を示す斜視図であり、図１０は、本発明の第５実施形態に係るインクジェット記録装置の一例を示す側面図である。

第５実施形態は、本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドを画像形成装置であるインクジェット記録装置に搭載したものである。

図９に示す第５実施形態に係るインクジェット記録装置７０は、記録装置本体７１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した本発明に係るインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部７２等を収納する。また、装置本体７１の下方部には、前方側から多数枚の用紙７３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでも良い。）７４を抜き差し自在に装着することができる。

また、インクジェット記録装置７０は、用紙７３を手差しで給紙するための手差しトレイ７５を開倒して、給紙カセット７４或いは手差しトレイ７５から給送される用紙７３を取り込み、印字機構部７２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ７６に排紙する。

印字機構部７２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド８１と従ガイドロッド８２とでキャリッジ８３を主走査方向に摺動自在に保持する。また、キャリッジ８３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク液滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドからなる記録ヘッド８４を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

また、キャリッジ８３には、記録ヘッド８４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ８５を交換可能に装着している。なお、本実施形態では、上述した本発明に係るヘッドカートリッジ（インクカートリッジ）を搭載する構成としても良い。

インクカートリッジ８５は、上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、記録ヘッドとして、ここでは各色の記録ヘッド８４を用いているが、各色のインク液滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでも良い。

ここで、キャリッジ８３は、後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド８１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド８２に摺動自在に載置している。キャリッジ８３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ８７で回転駆動される駆動プーリ８８と従動プーリ８９との間にタイミングベルト９０を張装し、タイミングベルト９０をキャリッジ８３に固定して、主走査モータ８７の正逆回転によりキャリッジ８３が往復駆動される。

一方、給紙カセット７４にセットした用紙７３を記録ヘッド８４の下方側に搬送するために、給紙カセット７４から用紙７３を分離給装する給紙ローラ９１及びフリクションパッド９２と、用紙７３を案内するガイド部材９３と、給紙された用紙７３を反転させて搬送する搬送ローラ９４と、搬送ローラ９４の周面に押し付けられる搬送コロ９５及び搬送ローラ９４からの用紙７３の送り出し角度を規定する先端コロ９６とを設けている。搬送ローラ９４は副走査モータ９７によってギヤ列を介して回転駆動される。

キャリッジ８３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ９４から送り出された用紙７３を記録ヘッド８４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材９９を設けている。

印写受け部材９９の用紙搬送方向下流側には、用紙７３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１０１、拍車１０２を設け、さらに用紙７３を排紙トレイ７６に送り出す排紙ローラ１０３、拍車１０４と、排紙経路を形成するガイド部材１０５、１０６とを配設している。

記録時には、キャリッジ８３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド８４を駆動することにより、停止している用紙７３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙７３を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号、又は、用紙７３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙７３を排紙する。

また、キャリッジ８３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド８４の吐出不良を回復するための回復装置１０７を配置している。回復装置１０７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。

キャリッジ８３は、印字待機中には回復装置１０７側に移動して、キャッピング手段で記録ヘッド８４をキャッピングし、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中等に記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。

吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド８４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクと共に気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等は、クリーニング手段により除去して、吐出不良を回復する。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（図示せず）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。

上述したように、第５実施形態では、インクジェット記録装置７０の記録ヘッド８４に、上述した各実施形態のいずれかの液滴吐出ヘッドを適用することで、ドライバＩＣ４０を効率良く冷却することが可能となる。これにより、ドライバＩＣ４０の電気的特性を安定化させ、液滴吐出特性のバラツキが少なく、高画質の画像を記録可能な画像形成装置を得ることが可能となる。

なお、上述した各実施形態の例として液滴吐出ヘッドを用いてきたが、本発明による圧電型アクチュエータは、光学走査ミラー、光学バルブ等の光学デバイスとして利用することができる。

＜第６実施形態：マイクロポンプ＞
次に、図１１を用いて、上述した本発明の構成を適用した第６実施形態に係るマイクロポンプ１２０について説明する。本発明の第６実施形態に係るマイクロポンプの断面図である。

図１１に示す第６実施形態に係るマイクロポンプ１２０は、圧力発生室と空隙部が、電極に挟まれた圧電素子を含む振動板１２１を挟んで対峙しており、この組み合わせが複数設けられている。なお、振動板１２１は、圧電材料を個別電極１２２と共通電極１２３とが挟み、絶縁膜に挟まれた積層構造となっている。また、流路１２４には流体が流れる構造となっている。

流路１２４内の流体は、圧電素子を含む振動板１２１が図中右側から順次駆動することによって、図１１の矢印方向へ流れが生じる。このように、マイクロポンプ１２０は、流体の輸送が可能となる。なお、第６実施形態では、振動板１２１を複数設けた例を示しているが、振動板１２１は、１つのみでも良い。

上述したように、第６実施形態の動作原理を簡単に説明したが、第１実施形態の構成、及び製造方法を第６実施形態に適用することで、大流量の液体を効率良く送液可能な駆動力（輸送力）の高いマイクロポンプ１２０を得ることが可能となる。

また、第６実施形態では、上述した各実施形態による液滴吐出ヘッド又はヘッドカートリッジを備えることで、ドライバＩＣ１２５を効率良く冷却することが可能となる。これにより、ドライバＩＣ１２５の電気的特性を安定化させ、液滴吐出特性のバラツキが少なく、信頼性を向上させ、低コスト化を図ると共に、高画質記録が可能なマイクロポンプ１２０を得ることが可能となる。なお、本発明の構成は、液体輸送デバイスにも応用可能である。

上述したように、本実施形態によれば、ドライバＩＣが冷却媒体に直接接することで、ドライバＩＣを効率良く冷却することが可能となる。

以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本
発明は上記実施例で説明したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能である。

１ 液滴吐出ヘッド
１０ 共通液室基板
１１ 共通液室
１２ 貫通孔
１３ 空間
１４〜１６ 冷却媒体流路
２０ 個別液室基板
２１ 振動板
２１−１，２１−３，２９ シリコン酸化膜
２１−２ 単結晶シリコン
２２ 圧力室
２３ 圧電アクチュエータ
２４ 流体抵抗部
２５ 隔壁
２６ 共通電極
２７ 圧電体
２８ 個別電極
３０ ノズル基板
３１ ノズル孔
４０ ドライバＩＣ
５０ フレーム
５１−１ 冷却媒体供給口
５１−２ 冷却媒体排出口
５２−１〜５２−２ インク液供給口
５２−３〜５２−４ インク液排出口
６０ ヘッドカートリッジ
６１ インクジェットヘッド
６２ インクタンク
７０ インクジェット記録装置
７１ 記録装置本体
７２ 印字機構部
７３ 用紙
７４ 給紙カセット
７５ 手差しトレイ
７６ 排紙トレイ
８１ 主ガイドロッド
８２ 従ガイドロッド
８３ キャリッジ
８４ 記録ヘッド
８５ インクカートリッジ
８７ 主走査モータ
８８ 駆動プーリ
８９ 従動プーリ
９０ タイミングベルト
９１ 給紙ローラ
９２ フリクションパッド
９３ ガイド部材
９４ 搬送ローラ
９５ 搬送コロ
９６ 先端コロ
９７ 副走査モータ
９９ 印写受け部材
１０１ 搬送コロ
１０２，１０４ 拍車
１０３ 排紙ローラ
１０５，１０６ ガイド部材
１０７ 回復装置
１１０ シリコン基板
１２０ マイクロポンプ
１２１ 振動板
１２２ 個別電極
１２３ 共通電極
１２４ 流路
１２５ ドライバＩＣ

特開２００９−２４１３１６号公報 特開２００９−１３２０９５号公報

Claims (8)

1. 液滴を吐出する複数のノズル孔を有するノズル板と、前記ノズル孔のそれぞれに対応して形成された圧力室及びアクチュエータが設けられた個別液室基板と、前記アクチュエータを駆動する駆動信号を出力するドライバＩＣと、前記圧力室に液滴を供給する供給口及び共通液室が設けられた共通液室基板とを備えた液滴吐出ヘッドであって、
   前記ドライバＩＣは、前記個別液室基板の中央直上に配置され、冷却媒体に直接接することにより冷却されることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記冷却媒体に直接接する前記ドライバＩＣの表面は凹凸形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記ドライバＩＣの出力端子は、前記アクチュエータから引き出された入力端子にバンプ接合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記冷却媒体に吐出液滴と同じ液体を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記共通液室と並列に、前記冷却媒体が流れる冷却媒体流路が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクとを一体に備えたことを特徴とするヘッドカートリッジ。
7. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドを備え、前記振動板の変形によって液体を輸送することを特徴とするマイクロポンプ。

Images