液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置
【課題】駆動素子の放熱を効率よく行って、駆動素子の小型化及び低コスト化を図ると共に、駆動素子の耐久性を向上し、さらに液体の温度に対する影響を可及的に低減して液体噴射特性を向上させることができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】熱伝導部材３５を有する圧電素子ユニット１８と、該圧電素子ユニットが収容される収容部１９を有するケースヘッド２０と、前記圧電素子に接続されて当該圧電素子を駆動する駆動素子６０が実装されたフレキシブルプリント基板５０とを具備し、さらにペルチェ素子６１の吸熱面６１Ａを前記駆動素子に対向させるとともに、前記ペルチェ素子の発熱面６１Ｂの熱を端部が前記ケースヘッドの外部に臨んでいる放熱部材を介して放熱させるように前記ケースヘッドの前記収容部に配設した。
【解決手段】熱伝導部材３５を有する圧電素子ユニット１８と、該圧電素子ユニットが収容される収容部１９を有するケースヘッド２０と、前記圧電素子に接続されて当該圧電素子を駆動する駆動素子６０が実装されたフレキシブルプリント基板５０とを具備し、さらにペルチェ素子６１の吸熱面６１Ａを前記駆動素子に対向させるとともに、前記ペルチェ素子の発熱面６１Ｂの熱を端部が前記ケースヘッドの外部に臨んでいる放熱部材を介して放熱させるように前記ケースヘッドの前記収容部に配設した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関し、特に温度を調整することにより粘
度を調整した高粘度の液体を吐出液体として使用する場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、圧電素子の変位による圧力を利用してノズ
ル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。具体的には
、ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成板とその一方面側に設けられる
振動板とを有する流路ユニットと、流路ユニットに接着剤を介して接着されたノズル開口
を有するノズルプレートと、各圧力発生室に対応して設けられ支持基板に固定された圧電
素子（圧電振動子）と、この圧電素子を収容する収容室を有するケースヘッド（基台）と
を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、圧電素子を駆動するための駆動信号を供給する駆動素子は、フレキシブルプリン
ト基板に実装され、駆動素子からの駆動信号はフレキシブルプリント基板を介して圧電素
子に印加される。この駆動素子は通常ＩＣチップで形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７４７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、フレキシブルプリント基板に実装される駆動素子は、当該駆動素子自体
でしか放熱できないため、放熱能力が限られており、回路損失が放熱能力を超える場合に
は駆動素子が熱により破壊されてしまうという問題がある。反面、放熱性を確保するには
放熱面積が必要となるため、駆動素子の小型化を行うことができないという問題がある。
【０００６】
特に、特許文献１のようなケースヘッド内に駆動素子が設けられている場合、駆動素子
はケースヘッド内でしか放熱することができず、外気に放熱することができないため駆動
素子の温度が高くなってしまう。
【０００７】
さらに、高粘度のインクを使用する場合、近年、前記インクの粘度を適切な粘度に調整
して使用することが行われている。すなわち、一般に、インクはその温度が高温になれば
粘度が低下するという特性を有しているので、インクが所望の粘度になるよう常温に対す
るインクの温度を調整している。この場合、インクの粘度は環境温度の変化に敏感に反応
する。したがって、温度調整による粘度調整を行った後のインクに駆動素子が発生する熱
が吸収された場合には、粘度調整後のインクの粘度が変化する可能性もある。粘度が変化
した場合にはノズル開口からのインク滴の吐出特性が変化し、印刷品質に悪影響を与える
原因となる虞がある。
【０００８】
また、高粘度のインクを用いた場合、その分吐出負荷が大きくなるので、駆動素子にお
ける熱の発生量も増加する。したがって、高粘度インクの需要増大が考えられる最近の状
況においてはケースヘッド内で発生する駆動素子による熱の適切な処理は喫緊の課題とな
っている。
【０００９】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の他の
液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑み、駆動素子の放熱を効率よく行って、駆動素子の小型化
及び低コスト化を図ると共に、駆動素子の耐久性を向上し、さらに液体の温度に対する影
響を可及的に低減して液体噴射特性を向上させることができる液体噴射ヘッド及び液体噴
射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】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室
と、該圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電素子及び該圧電素子の基端部が固定される
熱伝導部材を有する圧電素子ユニットと、該圧電素子ユニットが収容される収容部を有す
るケースヘッドと、前記圧電素子に接続されて当該圧電素子を駆動する駆動素子が実装さ
れたフレキシブルプリント基板とを具備し、さらにペルチェ素子の吸熱面を前記駆動素子
に対向させるとともに、前記ペルチェ素子の発熱面の熱を端部が前記ケースヘッドの外部
に臨んでいる放熱部材を介して放熱させるように前記ケースヘッドの前記収容部に配設し
たことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
本態様によれば、駆動素子が発生する熱はペルチェ素子の吸熱面から吸収され発熱面を
介して放熱部材に伝熱させることができる。ここで、放熱部材は、ケースヘッドの外部に
臨んでいるので駆動素子が発生した熱は外部環境に放熱される。すなわち、本態様によれ
ば、従来はケースヘッドの収納部にこもってしまっていた駆動素子が発生する熱をケース
ヘッドの外部へ放熱することができる。この結果、駆動素子の近傍部分の局所的な昇温を
未然に防止することが可能になる。したがって、高粘度の液体の温度調整による粘度調整
を行った場合等でも液体温度を所定の調整温度に維持したまま吐出させることができ、印
刷品質等の向上に資することができる。
【００１２】
また、高負荷の高粘度液体を吐出させた場合でもケースヘッドの収容部内の温度を可及
的に抑制することができるので、その分ヘッドの小型化を図ることができる。コストの面
でも貢献し得る。
【００１３】
ここで、前記ペルチェ素子はその吸熱面が前記駆動素子の表面に当接されており、その
発熱面が直接または伝熱部材を介して前記熱伝導部材に当接されており、さらに前記熱伝
導部材の端部に前記放熱部材となるヒートシンクが当接されるように構成することができ
る。この場合には駆動素子の表面から直接熱を吸収し、これを伝熱部材を介してヒートシ
ンクにより外部に放熱させることができる。
【００１４】
また、前記ペルチェ素子で形成された前記熱伝導部材の表面である吸熱面が前記駆動素
子の表面に当接されており、その発熱面が前記放熱部材となるヒートシンクに当接されて
いても良い。ペルチェ素子は圧電素子ユニットの一部を形成する熱伝導部材としての機能
も有するので、その分部品点数を削減して構成を簡単にすることによりコストの低減に寄
与し得る。
【００１５】
さらに、前記熱伝導部材または前記熱伝導部材を兼ねるペルチェ素子とケースヘッドの
収容部の壁面との間に断熱層を形成するのが好ましい。かかる断熱層により駆動素子の熱
が当該液体噴射ヘッドのアクチュエーター部分等に影響を及ぼすのを防止することができ
るからである。
【００１６】
前記ペルチェ素子はその吸熱面が前記フレキシブルプリント基板を挟んで前記駆動素子
と対向されており、その発熱面が前記ケースヘッドの収納部の一つの壁面に当接されると
ともに、前記壁面内に収納された補強部材であり、端部が前記ケースヘッドを貫通して外
部に臨むインサート金具が前記放熱部材とされている。この場合には、ケースヘッドの剛
性向上のために壁面内に補強部材として収納されているインサート金具を放熱部材として
利用することができるので、部品点数の削減およびコストの低減に寄与し得る。
【００１７】
ここで、前記インサート金具の前記圧力発生室側の端部に断熱層が形成されているのが
好ましい。かかる断熱層により駆動素子の熱が当該液体噴射ヘッドのアクチュエーター部
分等に影響を及ぼすのを防止することができるからである。
【００１８】
さらに本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液
体噴射装置にある。
かかる態様では、高粘度の液体を吐出する場合でも、吐出の信頼性を向上させるととも
に、液体噴射装置のコストの低減にも寄与し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの断面図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る液体噴射ヘッドの断面図である。
【図３】本発明の実施形態３に係る液体噴射ヘッドの断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ′線断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録
ヘッドの断面図である。同図に示すように、インクジェット式記録ヘッド１０は、複数の
圧力発生室１１を有する流路形成基板１２と、各圧力発生室１１に連通する複数のノズル
開口１３が穿設されたノズルプレート１４と、流路形成基板１２のノズルプレート１４と
は反対側の面に設けられる振動板１５とを具備する流路ユニット１６を有する。さらに、
振動板１５上の各圧力発生室１１に対応する領域に設けられる圧電素子１７を有する圧電
素子ユニット１８と、振動板１５上に固定されて圧電素子ユニット１８が収容される収容
部１９を有するケースヘッド２０とを具備する。
【００２１】
流路形成基板１２には、その一方面側の表層部分に、圧力発生室１１が隔壁によって区
画されてその幅方向で複数並設されている。各圧力発生室１１の列の外側には、ケースヘ
ッド２０の液体導入路であるインク導入路２１を介してインクが供給されるマニホールド
２２が、流路形成基板１２を厚さ方向に貫通して設けられている。そして、マニホールド
２２と各圧力発生室１１とは、インク供給路２３を介して連通し、各圧力発生室１１には
、インク導入路２１、マニホールド２２及びインク供給路２３を介してインクが供給され
る。インク供給路２３は、本実施形態では、圧力発生室１１よりも狭い幅で形成されてお
り、マニホールド２２から圧力発生室１１に流入するインクの流路抵抗を一定に保持する
役割を果たしている。さらに、圧力発生室１１のマニホールド２２とは反対の端部側には
、流路形成基板１２を貫通するノズル連通孔２４が形成されている。すなわち、本実施形
態では、流路形成基板１２に液体流路として、圧力発生室１１、マニホールド２２、イン
ク供給路２３、ノズル連通孔２４が設けられている。このような流路形成基板１２は、本
実施形態では、シリコン単結晶基板からなり、流路形成基板１２に設けられる上記圧力発
生室１１等は、流路形成基板１２をエッチングすることによって形成されている。
【００２２】
この流路形成基板１２の一方面側にはノズル開口１３が穿設されたノズルプレート１４
が接合され、各ノズル開口１３は、流路形成基板１２に設けられたノズル連通孔２４を介
して各圧力発生室１１と連通している。
【００２３】
また、流路形成基板１２の他方面側、すなわち、圧力発生室１１の開口面側には振動板
１５が接合されて、各圧力発生室１１はこの振動板１５によって封止されている。
【００２４】
この振動板１５は、例えば樹脂フィルム等の弾性部材からなる弾性膜２５と、この弾性
膜２５を支持する例えば金属材料等からなる支持板２６との複合板で形成されており、弾
性膜２５側が流路形成基板１２に接合されている。本実施形態では、弾性膜２５は、厚さ
が数μｍ程度のＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルムからなり、支持板２６は
、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼板（ＳＵＳ）からなる。また、振動板１５の各圧力
発生室１１に対向する領域内には、圧電素子１７の先端部が当接する島部２７が設けられ
ている。この圧電素子１７の先端面は、接着剤によって島部２７に接合されている。すな
わち、振動板１５の各圧力発生室１１の周縁部に対向する領域に他の領域よりも厚さの薄
い薄肉部２８が形成されて、この薄肉部２８の内側にそれぞれ島部２７が設けられている
。また、本実施形態では、振動板１５のマニホールド２２に対向する領域に、薄肉部２８
と同様に、支持板２６がエッチングにより除去されて実質的に弾性膜のみで構成されるコ
ンプライアンス部２９が設けられている。なお、このコンプライアンス部２９は、マニホ
ールド２２内の圧力変化が生じた時に、このコンプライアンス部２９の弾性膜２５が変形
することによって圧力変化を吸収し、マニホールド２２内の圧力を常に一定に保持する役
割を果たす。
【００２５】
ここで、圧力発生室１１内にインク滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段で
ある圧電素子１７について説明する。本実施形態では、圧電素子１７は、一つの圧電素子
ユニット１８において一体的に形成されている。すなわち、圧電材料３１と電極形成材料
３２，３３とを縦に交互にサンドイッチ状に挟んで積層した圧電素子形成部材３４を形成
し、この圧電素子形成部材３４を各圧力発生室１１に対応して櫛歯状に切り分けることに
よって各圧電素子１７が形成されている。すなわち、本実施形態では、複数の圧電素子１
７が一体的に形成されている。そして、この圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）の振
動に寄与しない不活性領域、すなわち、圧電素子１７の基端部側が熱伝導部材３５に固着
され、圧電素子１７は熱伝導部材３５を介してケースヘッド２０に固定されている。そし
て、圧電素子１７の基端部近傍には、熱伝導部材３５とは反対側の面に、各圧電素子１７
を駆動するための信号を供給する配線層５１を有するフレキシブルプリント基板５０が接
続され、本実施形態では、これら圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）と熱伝導部材３
５とで圧電素子ユニット１８が構成されている。
【００２６】
このような圧電素子ユニット１８は、圧電素子１７の先端部が上述したように振動板１
５の島部２７に当接された状態で固定されている。例えば、本実施形態では、上述したよ
うに振動板１５上にケースヘッド２０が固定されており、圧電素子ユニット１８は、この
ケースヘッド２０の収容部１９内に収容されて、圧電素子１７が固定された熱伝導部材３
５が、圧電素子１７とは反対面側でケースヘッド２０に固定されている。具体的には、ケ
ースヘッド２０は、振動板１５上に接合されて島部２７に相対向する領域に収容部１９が
設けられている。そして、ケースヘッド２０の収容部１９のインク導入路２１側には、段
差部３８が設けられており、段差部３８で熱伝導部材３５の圧電素子１７と反対側の面の
位置が規制されている。かかる位置および状態で熱伝導部材３５はケースヘッド２０に接
合されている。さらに詳言すると、ケースヘッド２０と熱伝導部材３５とは、両者を接着
する接着剤からなる接着層７０を介して固定されている。本実施形態では、接着層７０と
して、固定用接着層と、熱伝導用接着層との２種類の接着剤を用いて接合されている。こ
こで、固定用接着層は、ケースヘッド２０と熱伝導部材３５との間や、熱伝導部材３５の
圧力発生室１１の並設方向両端面とケースヘッド２０との間に設けられている。この固定
用接着層は、主にケースヘッド２０と熱伝導部材３５とを位置決め固定させるものであり
、例えば、比較的硬化時間の短いエポキシ系接着剤を用いることができる。
【００２７】
また、熱伝導用接着層は、固定用接着層以外の領域に充填されるように設けられている
。このような熱伝導用接着層は、固定用接着層よりも熱伝導率の高い接着剤、例えば、シ
リコーン材料からなる電熱フィラーが混練された接着剤が挙げられる。
【００２８】
固定用接着層又は熱伝導用接着層のみで接着層７０を構成したとしても、熱伝導部材３
５の熱をケースヘッド２０に熱伝導させることはできる。しかし、熱伝導率の高い固定用
接着層だけで熱伝導部材３５とケースヘッド２０とを固着させると、圧電素子１７と島部
２７との位置ずれが生じ、圧電素子１７の変位を振動板１５に反映させることができない
。一般的に熱伝導率の高い接着剤は、熱伝導率の低い接着剤に比べて硬化時間が長いから
である。この結果、良好な変位特性及びインク吐出特性を得ることができない可能性が高
い。
【００２９】
逆に、熱伝導部材３５とケースヘッド２０とを硬化時間の比較的短い固定用接着層のみ
で固着すると、熱伝導部材３５に熱伝導可能に接続された駆動素子６０の熱をケースヘッ
ド２０に効率よく熱伝導させることができない。このため、駆動素子６０の所望の放熱性
能を得ることができない。
【００３０】
なお、熱伝導部材３５とケースヘッド２０とを接合する接着層７０は、原則として、ケ
ースヘッド２０と圧電素子ユニット１８とを位置決めするための領域の全てに亘って設け
るのが好ましい。これにより、ケースヘッド２０と熱伝導部材３５とを強固に固定するこ
とができると共に、熱伝導部材３５の熱をケースヘッド２０に効率よく伝導させることが
できる。
【００３１】
ケースヘッド２０の収容部１９内には、圧電素子１７に電気的に接続されて圧電素子１
７を駆動するための駆動素子が実装されたフレキシブルプリント基板５０が設けられてい
る。フレキシブルプリント基板５０は、フレキシブルプリンティングサーキット（ＦＰＣ
）や、テープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）などからなる。詳しくは、フレキシブルプリ
ント基板５０は、例えば、ポリイミド等のベースフィルム５２の表面に銅薄等で所定のパ
ターンの配線層５１を形成し、配線層５１の圧電素子１７と接続される端子部などの他の
配線と接続される領域以外の領域をレジスト等の絶縁材料５３で覆ったものである。
【００３２】
このような、フレキシブルプリント基板５０の配線層５１は、その基端部側で、例えば
、半田、異方性導電材等によって圧電素子１７を構成する電極形成材料３２，３３に接続
されている。一方、先端部側では、各配線層５１は詳しくは後述するケースヘッド２０上
に設けられた配線基板（図示せず）の導電パッドと電気的に接続されている。
【００３３】
さらにフレキシブルプリント基板５０の配線層５１には、圧電素子１７を駆動するため
の駆動素子６０が実装されている。ここで、駆動素子６０の実装面と反対側の面である表
面はペルチェ素子６１の吸熱面６１Ａに固着してあり、ペルチェ素子６１の発熱面６１Ｂ
は熱伝導部材３５の表面に固着してある。さらに熱伝導部材３５の一端面（図１中の上面
）には平板状の金属板であるヒートシンク４０の一端部が接続してある。ヒートシンク４
０の他端部（図１中の左端部）はケースヘッド２０の外部に臨んでいる。ここで、駆動素
子６０とペルチェ素子６１およびペルチェ素子６１と熱伝導部材３５とは熱伝導可能に接
続されている。すなわち、両者が互いに接着剤等を介して接合されている。もちろん、駆
動素子６０とペルチェ素子６１およびペルチェ素子６１と熱伝導部材３５とが互いに接触
していても、また接着剤等で接合されていても何れでも構わない。
【００３４】
かくして駆動素子６０で発生した熱は、ペルチェ素子６１の吸熱面６１Ａ、発熱面６１
Ｂ、熱伝導部材３５およびヒートシンク４０を介してケースヘッド２０の外部環境に運ば
れ、ここで放熱される。したがって、駆動素子６０の発熱による収容部１９の温度上昇は
可及的に抑制される。
【００３５】
さらに、本実施形態においては熱伝導部材３５とケースヘッド２０の収容部１９の壁面
１９Ａとの間に断熱層５５が形成してある。かかる断熱層５５は壁面１９Ａに形成した凹
部でも良いが、前記凹部に断熱部材を充填したものでも良い。前者の場合は空気層が断熱
層として機能する。このように、断熱層５５を形成することにより駆動素子６０の熱が当
該記録ヘッド１０のインク導入路２１や圧力発生室１１内のインク等に影響を及ぼすのを
防止することができる。
【００３６】
なお、駆動素子６０とペルチェ素子６１とを熱伝導可能に接触させる際には、例えば、
駆動素子６０をペルチェ素子６１側に向かって付勢するばねやゴム等の付勢手段や、クリ
ップなどの固定手段によって接触した状態が解除されないようにしてもよい。また、駆動
素子６０とペルチェ素子６１とを接着剤を介して接合する際には、接着剤として比較的熱
伝導率の高い材料を用いるのが好ましい。熱伝導率の高い接着剤としては、例えば、シリ
コーン材料からなる電熱フィラーが混練された接着剤等が挙げられる。なお、かかる接合
構造は、ペルチェ素子６１と熱伝導部材３５とを熱伝導可能に接触させる場合にもそのま
ま当てはまる。これにより、インクジェット式記録ヘッド１０がキャリッジに搭載されて
主走査方向に移動した際に、キャリッジの移動などにより駆動素子６０と熱伝導部材３５
との間に隙間が生じて放熱が抑制されるのを確実に防止することができる。
【００３７】
なお、駆動素子６０としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）などが挙げ
られる。また、駆動素子６０は、フレキシブルプリント基板５０の配線層５１に、例えば
、フリップ実装で搭載されている。なお、駆動素子６０のフレキシブルプリント基板５０
上への実装は、例えば、金（Ａｕ）−金（Ａｕ）接続、金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）接続など
の金属接続や、ＡＣＦ（異方性導電ペースト）、ＡＣＰ（異方性導電膜）、半田バンプ接
続などを用いることができる。
【００３８】
また、駆動素子６０が熱伝導可能に接続された熱伝導部材３５としては、比較的熱伝導
率が高い材料、すなわち、放熱性が高い材料が好ましく、アルミニウム、銅、鉄及びステ
ンレス鋼などが好適である。また、ケースヘッド２０も熱伝導率が高く放熱性の高い材料
を用いるのが好ましいが、金属材料を用いるとインクジェット式記録ヘッド１０が重くな
ってしまうと共に製造コストが高コストになってしまうため、樹脂材料で形成するのが好
ましい。
【００３９】
また、熱伝導部材３５は、上述のように圧電素子１７と一体的に設けられることで圧電
素子ユニット１８を構成し、圧電素子ユニット１８は一体化された状態でケースヘッド２
０に位置決め固定される。このとき、圧電素子ユニット１８の圧電素子１７の振動板１５
（島部２７）に対する位置合わせは、熱伝導部材３５の外周面とケースヘッド２０の収容
部１９の内面とによって行われる。これにより、脆性材料である圧電素子１７を直接把持
して位置合わせするのに比べて、圧電素子ユニット１８を位置合わせすることで容易に且
つ高精度に行うことができる。すなわち、熱伝導部材３５は、駆動素子６０の熱をケース
ヘッド２０に伝わらせると共に、圧電素子１７の保持及び位置決めを行う部材としても機
能する。
【００４０】
かかる本形態のインクジェット式記録ヘッド１０では、インク滴を吐出する際に、圧電
素子１７及び振動板１５の変形によって各圧力発生室１１の容積を変化させて所定のノズ
ル開口１３からインク滴を吐出させる。具体的には、図示しない液体貯留手段から液体導
入路であるインク導入路を介してマニホールド２２にインクが供給されると、インク供給
路２３を介して各圧力発生室１１にインクが分配される。そして、駆動素子６０からの駆
動信号によって所定の圧電素子１７に電圧を印加及び解除することによって、圧電素子１
７を収縮及び伸張させて圧力発生室１１に圧力変化を生じさせて、ノズル開口１３からイ
ンクを吐出させる。
【００４１】
ここで、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０では、駆動素子６０が発生する
熱をペルチェ素子６１、熱伝導部材３５およびヒートシンク４０を介して外部環境に放熱
するようになっている。すなわち、従来はケースヘッド２０の収容部１９にこもってしま
っていた駆動素子６０が発生する熱をケースヘッド２０の外部まで運んで放熱することが
できる。この結果、駆動素子６０の近傍部分の局所的な昇温を未然に防止することが可能
になる。したがって、高粘度のインクの温度調整による粘度調整を行った場合等でもイン
ク温度を所定の調整温度に維持したまま吐出させることができ、印刷品質等の向上に資す
ることができる。
【００４２】
また、高負荷の高粘度インクを吐出させた場合でもケースヘッド２０の収容部１９内の
温度を可及的に抑制することができるので、その分ヘッドの小型化を図ることができる。
【００４３】
ここで、前記ペルチェ素子はその吸熱面が前記駆動素子の表面に当接されており、その
発熱面が直接または伝熱部材を介して前記熱伝導部材に当接されており、さらに前記熱伝
導部材の端部に前記放熱部材となるヒートシンクが当接されるように構成することができ
る。この場合には駆動素子の表面から直接熱を吸収し、これを伝熱部材を介してヒートシ
ンクにより外部に放熱させることができる。
【００４４】
このように、駆動素子６０の発熱による温度上昇を抑制することができるため、駆動素
子６０に与える電流を大きくしてインク吐出特性を向上することができると共に、インク
の連続吐出性能を向上することができる。すなわち、駆動素子６０は、電流を大きくする
ことで発熱が大きくなると共に、連続吐出させることで放熱時間が短くなるため、駆動素
子６０を流れる電流やインクの連続吐出性能が制限されてしまう。しかしながら、ペルチ
ェ素子６１を利用して駆動素子６０の熱を外部に放熱することにより、駆動素子６０を流
れる電流を大きくすることができると共にインクの連続吐出を短い間隔で長時間行わせる
ことができる。
【００４５】
（実施形態２）
図２は、本発明の実施形態２に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録
ヘッドの断面図である。同図に示すように、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッ
ド１０は、ペルチェ素子６１で熱伝導部材３５（図１参照）の機能を代替させたものであ
る。そこで、図２中、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００４６】
図２に示すように、本実施形態におけるペルチェ素子６１は、圧電素子１７の基端部が
固着されケースヘッド２０の収容部１９の段差部３８で圧電素子１７と反対側の面の位置
が規制されている。かかる位置および状態でペルチェ素子６１はケースヘッド２０に接合
されており、その吸熱面６１Ａが駆動素子６０の表面に接着剤６２を介して接合されてお
り、その発熱面６１Ｂが放熱部材となるヒートシンク４１に当接されている。ここで、ヒ
ートシンク４１は金属板をＬ字状に折曲して形成してありＬ字の一方の面が発熱面６１Ｂ
に当接されるとともにＬ字の他方の面はケースヘッド２０の上面を経てケースヘッド２０
の外部に臨んでいる。
【００４７】
この結果、本実施形態でも駆動素子６０で発生した熱は、吸熱面６１Ａを介してペルチ
ェ素子６１に吸熱され、その後発熱面６１Ｂを介してヒートシンク４１によりケースヘッ
ド２０の外部へ放熱される。したがって、本形態でも実施形態１と同様に駆動素子６０の
発熱による収容部１９等、周囲環境の温度上昇を抑制することができる。
【００４８】
また、本形態ではペルチェ素子６１を熱伝導部材３５としても機能させているので、部
品点数の削減を図り、コストの低減に寄与させることができる。なお、本実施形態でも実
施形態１と同様の断熱層５５が形成されている。この断熱層５５も実施形態１のものと全
く同様の機能を有する。
【００４９】
（実施形態３）
図３は、本発明の実施形態３に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録
ヘッドの断面図、図４は図３のＡ−Ａ′線断面図である。両図に示すように、本実施形態
に係るインクジェット式記録ヘッド１０は、ペルチェ素子６１で吸熱したケースヘッドの
２０の外部に放熱する放熱部材を工夫した。そこで、図３および図４中、図１および図２
と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００５０】
図３に示すように本実施形態におけるペルチェ素子６１はその吸熱面６１Ａがフレキシ
ブルプリント基板５０を挟んで駆動素子６０と対向する位置に配設されている。すなわち
、フレキシブルプリント基板５０に対し駆動素子６０の反対側で接着剤６４を介してペル
チェ素子６１の吸熱面６１Ａがフレキシブルプリント基板５０に固着してある。したがっ
て、駆動素子６０が発生した熱はフレキシブルプリント基板５０を介してペルチェ素子６
１に吸熱される。一方、ペルチェ素子６１の発熱面６１Ｂはケースヘッド２０の収容部１
９の一つの壁面１９Ｂに当接されるとともに、壁面１９Ｂ内に収納された補強部材であり
、図４に示すように、端部がケースヘッド２０を貫通して外部に臨むインサート金具５４
で放熱部材が形成されている。
【００５１】
本形態によれば、駆動素子６０が発熱により発生した熱は、フレキシブルプリント基板
５０を介してペルチェ素子６１の吸熱面６１Ａに吸熱され、その発熱面６１Ｂを介して壁
面１９Ｂに伝熱される。壁面１９Ｂに伝熱された熱はインサート金具５４に伝熱されるの
で、このインサート金具５４を介して外部に放熱される。
【００５２】
ここで、本実施形態においては、インサート金具５４の圧力発生室１１側の端部に断熱
層５６が形成されている。かかる断熱層５６により駆動素子６０の熱が当該記録ヘッド１
０のインク導入路２１や圧力発生室１１のインク等に影響を及ぼすのを防止することがで
きる。すなわち、実施形態１，２の断熱層５５と同様の機能を持たせることができる。
【００５３】
本実施形態の場合には、上記作用・効果に加え、ケースヘッド２０の剛性向上のために
壁面１９Ｂ内に補強部材として収納されているインサート金具５４を放熱部材として利用
することができるので、部品点数の削減およびコストの低減に寄与し得るという新たな効
果を奏する。
【００５４】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定さ
れるものではない。例えば、断熱層５５，５６は必ずしも必要ではない。ただ、断熱層５
５，５６を設けることにより駆動素子６０の発熱の影響を効果的に抑制することができる
という効果は得られる。
【００５５】
また、上述した実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連
通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記
録装置に搭載される。図５は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である
。
【００５６】
図５に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び
１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、こ
の記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けら
れたキャリッジ軸５に軸方向移動可能に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及
び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するも
のとしている。
【００５７】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を
介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキ
ャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５
に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙
等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになって
いる。
【００５８】
なお、上述した実施形態１では、液体噴射ヘッドとしてインクジェット式記録ヘッドを
挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以
外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘ
ッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液
晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディ
スプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッ
ド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【符号の説明】
【００５９】
１０ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １１ 圧力発生室、 １２
流路形成基板、 １３ ノズル開口、 １４ ノズルプレート、 １５ 振動板、 １
６ 流路ユニット、 １７ 圧電素子、 １８ 圧電素子ユニット、 １９ 収容部、
２０ ケースヘッド、 ２１ インク導入路（液体導入路）、 ３５ 熱伝導部材、 ４
０，４１ ヒートシンク、 ５０ フレキシブルプリント基板、 ５４ インサート金具
、 ５５，５６ 断熱層、 ６０ 駆動素子、 ６１ ペルチェ素子、 ７０ 接着層
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関し、特に温度を調整することにより粘
度を調整した高粘度の液体を吐出液体として使用する場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、圧電素子の変位による圧力を利用してノズ
ル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。具体的には
、ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成板とその一方面側に設けられる
振動板とを有する流路ユニットと、流路ユニットに接着剤を介して接着されたノズル開口
を有するノズルプレートと、各圧力発生室に対応して設けられ支持基板に固定された圧電
素子（圧電振動子）と、この圧電素子を収容する収容室を有するケースヘッド（基台）と
を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、圧電素子を駆動するための駆動信号を供給する駆動素子は、フレキシブルプリン
ト基板に実装され、駆動素子からの駆動信号はフレキシブルプリント基板を介して圧電素
子に印加される。この駆動素子は通常ＩＣチップで形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７４７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、フレキシブルプリント基板に実装される駆動素子は、当該駆動素子自体
でしか放熱できないため、放熱能力が限られており、回路損失が放熱能力を超える場合に
は駆動素子が熱により破壊されてしまうという問題がある。反面、放熱性を確保するには
放熱面積が必要となるため、駆動素子の小型化を行うことができないという問題がある。
【０００６】
特に、特許文献１のようなケースヘッド内に駆動素子が設けられている場合、駆動素子
はケースヘッド内でしか放熱することができず、外気に放熱することができないため駆動
素子の温度が高くなってしまう。
【０００７】
さらに、高粘度のインクを使用する場合、近年、前記インクの粘度を適切な粘度に調整
して使用することが行われている。すなわち、一般に、インクはその温度が高温になれば
粘度が低下するという特性を有しているので、インクが所望の粘度になるよう常温に対す
るインクの温度を調整している。この場合、インクの粘度は環境温度の変化に敏感に反応
する。したがって、温度調整による粘度調整を行った後のインクに駆動素子が発生する熱
が吸収された場合には、粘度調整後のインクの粘度が変化する可能性もある。粘度が変化
した場合にはノズル開口からのインク滴の吐出特性が変化し、印刷品質に悪影響を与える
原因となる虞がある。
【０００８】
また、高粘度のインクを用いた場合、その分吐出負荷が大きくなるので、駆動素子にお
ける熱の発生量も増加する。したがって、高粘度インクの需要増大が考えられる最近の状
況においてはケースヘッド内で発生する駆動素子による熱の適切な処理は喫緊の課題とな
っている。
【０００９】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の他の
液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑み、駆動素子の放熱を効率よく行って、駆動素子の小型化
及び低コスト化を図ると共に、駆動素子の耐久性を向上し、さらに液体の温度に対する影
響を可及的に低減して液体噴射特性を向上させることができる液体噴射ヘッド及び液体噴
射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】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室
と、該圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電素子及び該圧電素子の基端部が固定される
熱伝導部材を有する圧電素子ユニットと、該圧電素子ユニットが収容される収容部を有す
るケースヘッドと、前記圧電素子に接続されて当該圧電素子を駆動する駆動素子が実装さ
れたフレキシブルプリント基板とを具備し、さらにペルチェ素子の吸熱面を前記駆動素子
に対向させるとともに、前記ペルチェ素子の発熱面の熱を端部が前記ケースヘッドの外部
に臨んでいる放熱部材を介して放熱させるように前記ケースヘッドの前記収容部に配設し
たことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
本態様によれば、駆動素子が発生する熱はペルチェ素子の吸熱面から吸収され発熱面を
介して放熱部材に伝熱させることができる。ここで、放熱部材は、ケースヘッドの外部に
臨んでいるので駆動素子が発生した熱は外部環境に放熱される。すなわち、本態様によれ
ば、従来はケースヘッドの収納部にこもってしまっていた駆動素子が発生する熱をケース
ヘッドの外部へ放熱することができる。この結果、駆動素子の近傍部分の局所的な昇温を
未然に防止することが可能になる。したがって、高粘度の液体の温度調整による粘度調整
を行った場合等でも液体温度を所定の調整温度に維持したまま吐出させることができ、印
刷品質等の向上に資することができる。
【００１２】
また、高負荷の高粘度液体を吐出させた場合でもケースヘッドの収容部内の温度を可及
的に抑制することができるので、その分ヘッドの小型化を図ることができる。コストの面
でも貢献し得る。
【００１３】
ここで、前記ペルチェ素子はその吸熱面が前記駆動素子の表面に当接されており、その
発熱面が直接または伝熱部材を介して前記熱伝導部材に当接されており、さらに前記熱伝
導部材の端部に前記放熱部材となるヒートシンクが当接されるように構成することができ
る。この場合には駆動素子の表面から直接熱を吸収し、これを伝熱部材を介してヒートシ
ンクにより外部に放熱させることができる。
【００１４】
また、前記ペルチェ素子で形成された前記熱伝導部材の表面である吸熱面が前記駆動素
子の表面に当接されており、その発熱面が前記放熱部材となるヒートシンクに当接されて
いても良い。ペルチェ素子は圧電素子ユニットの一部を形成する熱伝導部材としての機能
も有するので、その分部品点数を削減して構成を簡単にすることによりコストの低減に寄
与し得る。
【００１５】
さらに、前記熱伝導部材または前記熱伝導部材を兼ねるペルチェ素子とケースヘッドの
収容部の壁面との間に断熱層を形成するのが好ましい。かかる断熱層により駆動素子の熱
が当該液体噴射ヘッドのアクチュエーター部分等に影響を及ぼすのを防止することができ
るからである。
【００１６】
前記ペルチェ素子はその吸熱面が前記フレキシブルプリント基板を挟んで前記駆動素子
と対向されており、その発熱面が前記ケースヘッドの収納部の一つの壁面に当接されると
ともに、前記壁面内に収納された補強部材であり、端部が前記ケースヘッドを貫通して外
部に臨むインサート金具が前記放熱部材とされている。この場合には、ケースヘッドの剛
性向上のために壁面内に補強部材として収納されているインサート金具を放熱部材として
利用することができるので、部品点数の削減およびコストの低減に寄与し得る。
【００１７】
ここで、前記インサート金具の前記圧力発生室側の端部に断熱層が形成されているのが
好ましい。かかる断熱層により駆動素子の熱が当該液体噴射ヘッドのアクチュエーター部
分等に影響を及ぼすのを防止することができるからである。
【００１８】
さらに本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液
体噴射装置にある。
かかる態様では、高粘度の液体を吐出する場合でも、吐出の信頼性を向上させるととも
に、液体噴射装置のコストの低減にも寄与し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの断面図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る液体噴射ヘッドの断面図である。
【図３】本発明の実施形態３に係る液体噴射ヘッドの断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ′線断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録
ヘッドの断面図である。同図に示すように、インクジェット式記録ヘッド１０は、複数の
圧力発生室１１を有する流路形成基板１２と、各圧力発生室１１に連通する複数のノズル
開口１３が穿設されたノズルプレート１４と、流路形成基板１２のノズルプレート１４と
は反対側の面に設けられる振動板１５とを具備する流路ユニット１６を有する。さらに、
振動板１５上の各圧力発生室１１に対応する領域に設けられる圧電素子１７を有する圧電
素子ユニット１８と、振動板１５上に固定されて圧電素子ユニット１８が収容される収容
部１９を有するケースヘッド２０とを具備する。
【００２１】
流路形成基板１２には、その一方面側の表層部分に、圧力発生室１１が隔壁によって区
画されてその幅方向で複数並設されている。各圧力発生室１１の列の外側には、ケースヘ
ッド２０の液体導入路であるインク導入路２１を介してインクが供給されるマニホールド
２２が、流路形成基板１２を厚さ方向に貫通して設けられている。そして、マニホールド
２２と各圧力発生室１１とは、インク供給路２３を介して連通し、各圧力発生室１１には
、インク導入路２１、マニホールド２２及びインク供給路２３を介してインクが供給され
る。インク供給路２３は、本実施形態では、圧力発生室１１よりも狭い幅で形成されてお
り、マニホールド２２から圧力発生室１１に流入するインクの流路抵抗を一定に保持する
役割を果たしている。さらに、圧力発生室１１のマニホールド２２とは反対の端部側には
、流路形成基板１２を貫通するノズル連通孔２４が形成されている。すなわち、本実施形
態では、流路形成基板１２に液体流路として、圧力発生室１１、マニホールド２２、イン
ク供給路２３、ノズル連通孔２４が設けられている。このような流路形成基板１２は、本
実施形態では、シリコン単結晶基板からなり、流路形成基板１２に設けられる上記圧力発
生室１１等は、流路形成基板１２をエッチングすることによって形成されている。
【００２２】
この流路形成基板１２の一方面側にはノズル開口１３が穿設されたノズルプレート１４
が接合され、各ノズル開口１３は、流路形成基板１２に設けられたノズル連通孔２４を介
して各圧力発生室１１と連通している。
【００２３】
また、流路形成基板１２の他方面側、すなわち、圧力発生室１１の開口面側には振動板
１５が接合されて、各圧力発生室１１はこの振動板１５によって封止されている。
【００２４】
この振動板１５は、例えば樹脂フィルム等の弾性部材からなる弾性膜２５と、この弾性
膜２５を支持する例えば金属材料等からなる支持板２６との複合板で形成されており、弾
性膜２５側が流路形成基板１２に接合されている。本実施形態では、弾性膜２５は、厚さ
が数μｍ程度のＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルムからなり、支持板２６は
、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼板（ＳＵＳ）からなる。また、振動板１５の各圧力
発生室１１に対向する領域内には、圧電素子１７の先端部が当接する島部２７が設けられ
ている。この圧電素子１７の先端面は、接着剤によって島部２７に接合されている。すな
わち、振動板１５の各圧力発生室１１の周縁部に対向する領域に他の領域よりも厚さの薄
い薄肉部２８が形成されて、この薄肉部２８の内側にそれぞれ島部２７が設けられている
。また、本実施形態では、振動板１５のマニホールド２２に対向する領域に、薄肉部２８
と同様に、支持板２６がエッチングにより除去されて実質的に弾性膜のみで構成されるコ
ンプライアンス部２９が設けられている。なお、このコンプライアンス部２９は、マニホ
ールド２２内の圧力変化が生じた時に、このコンプライアンス部２９の弾性膜２５が変形
することによって圧力変化を吸収し、マニホールド２２内の圧力を常に一定に保持する役
割を果たす。
【００２５】
ここで、圧力発生室１１内にインク滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段で
ある圧電素子１７について説明する。本実施形態では、圧電素子１７は、一つの圧電素子
ユニット１８において一体的に形成されている。すなわち、圧電材料３１と電極形成材料
３２，３３とを縦に交互にサンドイッチ状に挟んで積層した圧電素子形成部材３４を形成
し、この圧電素子形成部材３４を各圧力発生室１１に対応して櫛歯状に切り分けることに
よって各圧電素子１７が形成されている。すなわち、本実施形態では、複数の圧電素子１
７が一体的に形成されている。そして、この圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）の振
動に寄与しない不活性領域、すなわち、圧電素子１７の基端部側が熱伝導部材３５に固着
され、圧電素子１７は熱伝導部材３５を介してケースヘッド２０に固定されている。そし
て、圧電素子１７の基端部近傍には、熱伝導部材３５とは反対側の面に、各圧電素子１７
を駆動するための信号を供給する配線層５１を有するフレキシブルプリント基板５０が接
続され、本実施形態では、これら圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）と熱伝導部材３
５とで圧電素子ユニット１８が構成されている。
【００２６】
このような圧電素子ユニット１８は、圧電素子１７の先端部が上述したように振動板１
５の島部２７に当接された状態で固定されている。例えば、本実施形態では、上述したよ
うに振動板１５上にケースヘッド２０が固定されており、圧電素子ユニット１８は、この
ケースヘッド２０の収容部１９内に収容されて、圧電素子１７が固定された熱伝導部材３
５が、圧電素子１７とは反対面側でケースヘッド２０に固定されている。具体的には、ケ
ースヘッド２０は、振動板１５上に接合されて島部２７に相対向する領域に収容部１９が
設けられている。そして、ケースヘッド２０の収容部１９のインク導入路２１側には、段
差部３８が設けられており、段差部３８で熱伝導部材３５の圧電素子１７と反対側の面の
位置が規制されている。かかる位置および状態で熱伝導部材３５はケースヘッド２０に接
合されている。さらに詳言すると、ケースヘッド２０と熱伝導部材３５とは、両者を接着
する接着剤からなる接着層７０を介して固定されている。本実施形態では、接着層７０と
して、固定用接着層と、熱伝導用接着層との２種類の接着剤を用いて接合されている。こ
こで、固定用接着層は、ケースヘッド２０と熱伝導部材３５との間や、熱伝導部材３５の
圧力発生室１１の並設方向両端面とケースヘッド２０との間に設けられている。この固定
用接着層は、主にケースヘッド２０と熱伝導部材３５とを位置決め固定させるものであり
、例えば、比較的硬化時間の短いエポキシ系接着剤を用いることができる。
【００２７】
また、熱伝導用接着層は、固定用接着層以外の領域に充填されるように設けられている
。このような熱伝導用接着層は、固定用接着層よりも熱伝導率の高い接着剤、例えば、シ
リコーン材料からなる電熱フィラーが混練された接着剤が挙げられる。
【００２８】
固定用接着層又は熱伝導用接着層のみで接着層７０を構成したとしても、熱伝導部材３
５の熱をケースヘッド２０に熱伝導させることはできる。しかし、熱伝導率の高い固定用
接着層だけで熱伝導部材３５とケースヘッド２０とを固着させると、圧電素子１７と島部
２７との位置ずれが生じ、圧電素子１７の変位を振動板１５に反映させることができない
。一般的に熱伝導率の高い接着剤は、熱伝導率の低い接着剤に比べて硬化時間が長いから
である。この結果、良好な変位特性及びインク吐出特性を得ることができない可能性が高
い。
【００２９】
逆に、熱伝導部材３５とケースヘッド２０とを硬化時間の比較的短い固定用接着層のみ
で固着すると、熱伝導部材３５に熱伝導可能に接続された駆動素子６０の熱をケースヘッ
ド２０に効率よく熱伝導させることができない。このため、駆動素子６０の所望の放熱性
能を得ることができない。
【００３０】
なお、熱伝導部材３５とケースヘッド２０とを接合する接着層７０は、原則として、ケ
ースヘッド２０と圧電素子ユニット１８とを位置決めするための領域の全てに亘って設け
るのが好ましい。これにより、ケースヘッド２０と熱伝導部材３５とを強固に固定するこ
とができると共に、熱伝導部材３５の熱をケースヘッド２０に効率よく伝導させることが
できる。
【００３１】
ケースヘッド２０の収容部１９内には、圧電素子１７に電気的に接続されて圧電素子１
７を駆動するための駆動素子が実装されたフレキシブルプリント基板５０が設けられてい
る。フレキシブルプリント基板５０は、フレキシブルプリンティングサーキット（ＦＰＣ
）や、テープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）などからなる。詳しくは、フレキシブルプリ
ント基板５０は、例えば、ポリイミド等のベースフィルム５２の表面に銅薄等で所定のパ
ターンの配線層５１を形成し、配線層５１の圧電素子１７と接続される端子部などの他の
配線と接続される領域以外の領域をレジスト等の絶縁材料５３で覆ったものである。
【００３２】
このような、フレキシブルプリント基板５０の配線層５１は、その基端部側で、例えば
、半田、異方性導電材等によって圧電素子１７を構成する電極形成材料３２，３３に接続
されている。一方、先端部側では、各配線層５１は詳しくは後述するケースヘッド２０上
に設けられた配線基板（図示せず）の導電パッドと電気的に接続されている。
【００３３】
さらにフレキシブルプリント基板５０の配線層５１には、圧電素子１７を駆動するため
の駆動素子６０が実装されている。ここで、駆動素子６０の実装面と反対側の面である表
面はペルチェ素子６１の吸熱面６１Ａに固着してあり、ペルチェ素子６１の発熱面６１Ｂ
は熱伝導部材３５の表面に固着してある。さらに熱伝導部材３５の一端面（図１中の上面
）には平板状の金属板であるヒートシンク４０の一端部が接続してある。ヒートシンク４
０の他端部（図１中の左端部）はケースヘッド２０の外部に臨んでいる。ここで、駆動素
子６０とペルチェ素子６１およびペルチェ素子６１と熱伝導部材３５とは熱伝導可能に接
続されている。すなわち、両者が互いに接着剤等を介して接合されている。もちろん、駆
動素子６０とペルチェ素子６１およびペルチェ素子６１と熱伝導部材３５とが互いに接触
していても、また接着剤等で接合されていても何れでも構わない。
【００３４】
かくして駆動素子６０で発生した熱は、ペルチェ素子６１の吸熱面６１Ａ、発熱面６１
Ｂ、熱伝導部材３５およびヒートシンク４０を介してケースヘッド２０の外部環境に運ば
れ、ここで放熱される。したがって、駆動素子６０の発熱による収容部１９の温度上昇は
可及的に抑制される。
【００３５】
さらに、本実施形態においては熱伝導部材３５とケースヘッド２０の収容部１９の壁面
１９Ａとの間に断熱層５５が形成してある。かかる断熱層５５は壁面１９Ａに形成した凹
部でも良いが、前記凹部に断熱部材を充填したものでも良い。前者の場合は空気層が断熱
層として機能する。このように、断熱層５５を形成することにより駆動素子６０の熱が当
該記録ヘッド１０のインク導入路２１や圧力発生室１１内のインク等に影響を及ぼすのを
防止することができる。
【００３６】
なお、駆動素子６０とペルチェ素子６１とを熱伝導可能に接触させる際には、例えば、
駆動素子６０をペルチェ素子６１側に向かって付勢するばねやゴム等の付勢手段や、クリ
ップなどの固定手段によって接触した状態が解除されないようにしてもよい。また、駆動
素子６０とペルチェ素子６１とを接着剤を介して接合する際には、接着剤として比較的熱
伝導率の高い材料を用いるのが好ましい。熱伝導率の高い接着剤としては、例えば、シリ
コーン材料からなる電熱フィラーが混練された接着剤等が挙げられる。なお、かかる接合
構造は、ペルチェ素子６１と熱伝導部材３５とを熱伝導可能に接触させる場合にもそのま
ま当てはまる。これにより、インクジェット式記録ヘッド１０がキャリッジに搭載されて
主走査方向に移動した際に、キャリッジの移動などにより駆動素子６０と熱伝導部材３５
との間に隙間が生じて放熱が抑制されるのを確実に防止することができる。
【００３７】
なお、駆動素子６０としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）などが挙げ
られる。また、駆動素子６０は、フレキシブルプリント基板５０の配線層５１に、例えば
、フリップ実装で搭載されている。なお、駆動素子６０のフレキシブルプリント基板５０
上への実装は、例えば、金（Ａｕ）−金（Ａｕ）接続、金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）接続など
の金属接続や、ＡＣＦ（異方性導電ペースト）、ＡＣＰ（異方性導電膜）、半田バンプ接
続などを用いることができる。
【００３８】
また、駆動素子６０が熱伝導可能に接続された熱伝導部材３５としては、比較的熱伝導
率が高い材料、すなわち、放熱性が高い材料が好ましく、アルミニウム、銅、鉄及びステ
ンレス鋼などが好適である。また、ケースヘッド２０も熱伝導率が高く放熱性の高い材料
を用いるのが好ましいが、金属材料を用いるとインクジェット式記録ヘッド１０が重くな
ってしまうと共に製造コストが高コストになってしまうため、樹脂材料で形成するのが好
ましい。
【００３９】
また、熱伝導部材３５は、上述のように圧電素子１７と一体的に設けられることで圧電
素子ユニット１８を構成し、圧電素子ユニット１８は一体化された状態でケースヘッド２
０に位置決め固定される。このとき、圧電素子ユニット１８の圧電素子１７の振動板１５
（島部２７）に対する位置合わせは、熱伝導部材３５の外周面とケースヘッド２０の収容
部１９の内面とによって行われる。これにより、脆性材料である圧電素子１７を直接把持
して位置合わせするのに比べて、圧電素子ユニット１８を位置合わせすることで容易に且
つ高精度に行うことができる。すなわち、熱伝導部材３５は、駆動素子６０の熱をケース
ヘッド２０に伝わらせると共に、圧電素子１７の保持及び位置決めを行う部材としても機
能する。
【００４０】
かかる本形態のインクジェット式記録ヘッド１０では、インク滴を吐出する際に、圧電
素子１７及び振動板１５の変形によって各圧力発生室１１の容積を変化させて所定のノズ
ル開口１３からインク滴を吐出させる。具体的には、図示しない液体貯留手段から液体導
入路であるインク導入路を介してマニホールド２２にインクが供給されると、インク供給
路２３を介して各圧力発生室１１にインクが分配される。そして、駆動素子６０からの駆
動信号によって所定の圧電素子１７に電圧を印加及び解除することによって、圧電素子１
７を収縮及び伸張させて圧力発生室１１に圧力変化を生じさせて、ノズル開口１３からイ
ンクを吐出させる。
【００４１】
ここで、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０では、駆動素子６０が発生する
熱をペルチェ素子６１、熱伝導部材３５およびヒートシンク４０を介して外部環境に放熱
するようになっている。すなわち、従来はケースヘッド２０の収容部１９にこもってしま
っていた駆動素子６０が発生する熱をケースヘッド２０の外部まで運んで放熱することが
できる。この結果、駆動素子６０の近傍部分の局所的な昇温を未然に防止することが可能
になる。したがって、高粘度のインクの温度調整による粘度調整を行った場合等でもイン
ク温度を所定の調整温度に維持したまま吐出させることができ、印刷品質等の向上に資す
ることができる。
【００４２】
また、高負荷の高粘度インクを吐出させた場合でもケースヘッド２０の収容部１９内の
温度を可及的に抑制することができるので、その分ヘッドの小型化を図ることができる。
【００４３】
ここで、前記ペルチェ素子はその吸熱面が前記駆動素子の表面に当接されており、その
発熱面が直接または伝熱部材を介して前記熱伝導部材に当接されており、さらに前記熱伝
導部材の端部に前記放熱部材となるヒートシンクが当接されるように構成することができ
る。この場合には駆動素子の表面から直接熱を吸収し、これを伝熱部材を介してヒートシ
ンクにより外部に放熱させることができる。
【００４４】
このように、駆動素子６０の発熱による温度上昇を抑制することができるため、駆動素
子６０に与える電流を大きくしてインク吐出特性を向上することができると共に、インク
の連続吐出性能を向上することができる。すなわち、駆動素子６０は、電流を大きくする
ことで発熱が大きくなると共に、連続吐出させることで放熱時間が短くなるため、駆動素
子６０を流れる電流やインクの連続吐出性能が制限されてしまう。しかしながら、ペルチ
ェ素子６１を利用して駆動素子６０の熱を外部に放熱することにより、駆動素子６０を流
れる電流を大きくすることができると共にインクの連続吐出を短い間隔で長時間行わせる
ことができる。
【００４５】
（実施形態２）
図２は、本発明の実施形態２に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録
ヘッドの断面図である。同図に示すように、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッ
ド１０は、ペルチェ素子６１で熱伝導部材３５（図１参照）の機能を代替させたものであ
る。そこで、図２中、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００４６】
図２に示すように、本実施形態におけるペルチェ素子６１は、圧電素子１７の基端部が
固着されケースヘッド２０の収容部１９の段差部３８で圧電素子１７と反対側の面の位置
が規制されている。かかる位置および状態でペルチェ素子６１はケースヘッド２０に接合
されており、その吸熱面６１Ａが駆動素子６０の表面に接着剤６２を介して接合されてお
り、その発熱面６１Ｂが放熱部材となるヒートシンク４１に当接されている。ここで、ヒ
ートシンク４１は金属板をＬ字状に折曲して形成してありＬ字の一方の面が発熱面６１Ｂ
に当接されるとともにＬ字の他方の面はケースヘッド２０の上面を経てケースヘッド２０
の外部に臨んでいる。
【００４７】
この結果、本実施形態でも駆動素子６０で発生した熱は、吸熱面６１Ａを介してペルチ
ェ素子６１に吸熱され、その後発熱面６１Ｂを介してヒートシンク４１によりケースヘッ
ド２０の外部へ放熱される。したがって、本形態でも実施形態１と同様に駆動素子６０の
発熱による収容部１９等、周囲環境の温度上昇を抑制することができる。
【００４８】
また、本形態ではペルチェ素子６１を熱伝導部材３５としても機能させているので、部
品点数の削減を図り、コストの低減に寄与させることができる。なお、本実施形態でも実
施形態１と同様の断熱層５５が形成されている。この断熱層５５も実施形態１のものと全
く同様の機能を有する。
【００４９】
（実施形態３）
図３は、本発明の実施形態３に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録
ヘッドの断面図、図４は図３のＡ−Ａ′線断面図である。両図に示すように、本実施形態
に係るインクジェット式記録ヘッド１０は、ペルチェ素子６１で吸熱したケースヘッドの
２０の外部に放熱する放熱部材を工夫した。そこで、図３および図４中、図１および図２
と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００５０】
図３に示すように本実施形態におけるペルチェ素子６１はその吸熱面６１Ａがフレキシ
ブルプリント基板５０を挟んで駆動素子６０と対向する位置に配設されている。すなわち
、フレキシブルプリント基板５０に対し駆動素子６０の反対側で接着剤６４を介してペル
チェ素子６１の吸熱面６１Ａがフレキシブルプリント基板５０に固着してある。したがっ
て、駆動素子６０が発生した熱はフレキシブルプリント基板５０を介してペルチェ素子６
１に吸熱される。一方、ペルチェ素子６１の発熱面６１Ｂはケースヘッド２０の収容部１
９の一つの壁面１９Ｂに当接されるとともに、壁面１９Ｂ内に収納された補強部材であり
、図４に示すように、端部がケースヘッド２０を貫通して外部に臨むインサート金具５４
で放熱部材が形成されている。
【００５１】
本形態によれば、駆動素子６０が発熱により発生した熱は、フレキシブルプリント基板
５０を介してペルチェ素子６１の吸熱面６１Ａに吸熱され、その発熱面６１Ｂを介して壁
面１９Ｂに伝熱される。壁面１９Ｂに伝熱された熱はインサート金具５４に伝熱されるの
で、このインサート金具５４を介して外部に放熱される。
【００５２】
ここで、本実施形態においては、インサート金具５４の圧力発生室１１側の端部に断熱
層５６が形成されている。かかる断熱層５６により駆動素子６０の熱が当該記録ヘッド１
０のインク導入路２１や圧力発生室１１のインク等に影響を及ぼすのを防止することがで
きる。すなわち、実施形態１，２の断熱層５５と同様の機能を持たせることができる。
【００５３】
本実施形態の場合には、上記作用・効果に加え、ケースヘッド２０の剛性向上のために
壁面１９Ｂ内に補強部材として収納されているインサート金具５４を放熱部材として利用
することができるので、部品点数の削減およびコストの低減に寄与し得るという新たな効
果を奏する。
【００５４】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定さ
れるものではない。例えば、断熱層５５，５６は必ずしも必要ではない。ただ、断熱層５
５，５６を設けることにより駆動素子６０の発熱の影響を効果的に抑制することができる
という効果は得られる。
【００５５】
また、上述した実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連
通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記
録装置に搭載される。図５は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である
。
【００５６】
図５に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び
１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、こ
の記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けら
れたキャリッジ軸５に軸方向移動可能に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及
び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するも
のとしている。
【００５７】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を
介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキ
ャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５
に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙
等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになって
いる。
【００５８】
なお、上述した実施形態１では、液体噴射ヘッドとしてインクジェット式記録ヘッドを
挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以
外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘ
ッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液
晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディ
スプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッ
ド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【符号の説明】
【００５９】
１０ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １１ 圧力発生室、 １２
流路形成基板、 １３ ノズル開口、 １４ ノズルプレート、 １５ 振動板、 １
６ 流路ユニット、 １７ 圧電素子、 １８ 圧電素子ユニット、 １９ 収容部、
２０ ケースヘッド、 ２１ インク導入路（液体導入路）、 ３５ 熱伝導部材、 ４
０，４１ ヒートシンク、 ５０ フレキシブルプリント基板、 ５４ インサート金具
、 ５５，５６ 断熱層、 ６０ 駆動素子、 ６１ ペルチェ素子、 ７０ 接着層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、
該圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電素子及び該圧電素子の基端部が固定される熱
伝導部材を有する圧電素子ユニットと、
該圧電素子ユニットが収容される収容部を有するケースヘッドと、
前記圧電素子に接続されて当該圧電素子を駆動する駆動素子が実装されたフレキシブル
プリント基板とを具備し、
さらにペルチェ素子の吸熱面を前記駆動素子に対向させるとともに、前記ペルチェ素子
の発熱面の熱を端部が前記ケースヘッドの外部に臨んでいる放熱部材を介して放熱させる
ように前記ケースヘッドの前記収容部に配設したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記ペルチェ素子はその吸熱面が前記駆動素子の表面に当接されており、その発熱面が
直接または伝熱部材を介して前記熱伝導部材に当接されており、さらに前記熱伝導部材の
端部に前記放熱部材となるヒートシンクが当接されていることを特徴とする液体噴射ヘッ
ド。
【請求項３】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記ペルチェ素子で形成された前記熱伝導部材の表面である吸熱面が前記駆動素子の表
面に当接されており、その発熱面が前記放熱部材となるヒートシンクに当接されているこ
とを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記熱伝導部材または前記熱伝導部材を兼ねるペルチェ素子とケースヘッドの収容部の
壁面との間に断熱層を形成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記ペルチェ素子はその吸熱面が前記フレキシブルプリント基板を挟んで前記駆動素子
と対向されており、その発熱面が前記ケースヘッドの収納部の一つの壁面に当接されると
ともに、前記壁面内に収納された補強部材であり、端部が前記ケースヘッドを貫通して外
部に臨むインサート金具が前記放熱部材とされていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記インサート金具の前記圧力発生室側の端部に断熱層が形成されていることを特徴と
する液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする
液体噴射装置。
【請求項１】
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、
該圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電素子及び該圧電素子の基端部が固定される熱
伝導部材を有する圧電素子ユニットと、
該圧電素子ユニットが収容される収容部を有するケースヘッドと、
前記圧電素子に接続されて当該圧電素子を駆動する駆動素子が実装されたフレキシブル
プリント基板とを具備し、
さらにペルチェ素子の吸熱面を前記駆動素子に対向させるとともに、前記ペルチェ素子
の発熱面の熱を端部が前記ケースヘッドの外部に臨んでいる放熱部材を介して放熱させる
ように前記ケースヘッドの前記収容部に配設したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記ペルチェ素子はその吸熱面が前記駆動素子の表面に当接されており、その発熱面が
直接または伝熱部材を介して前記熱伝導部材に当接されており、さらに前記熱伝導部材の
端部に前記放熱部材となるヒートシンクが当接されていることを特徴とする液体噴射ヘッ
ド。
【請求項３】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記ペルチェ素子で形成された前記熱伝導部材の表面である吸熱面が前記駆動素子の表
面に当接されており、その発熱面が前記放熱部材となるヒートシンクに当接されているこ
とを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記熱伝導部材または前記熱伝導部材を兼ねるペルチェ素子とケースヘッドの収容部の
壁面との間に断熱層を形成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記ペルチェ素子はその吸熱面が前記フレキシブルプリント基板を挟んで前記駆動素子
と対向されており、その発熱面が前記ケースヘッドの収納部の一つの壁面に当接されると
ともに、前記壁面内に収納された補強部材であり、端部が前記ケースヘッドを貫通して外
部に臨むインサート金具が前記放熱部材とされていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記インサート金具の前記圧力発生室側の端部に断熱層が形成されていることを特徴と
する液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする
液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１７９８２２（Ｐ２０１２−１７９８２２Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４４７８９（Ｐ２０１１−４４７８９）
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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