流体噴射ヘッド及び流体噴射装置
【課題】ノズル基板を保護でき、且つ、流体を効率よく加熱して噴射できる流体噴射ヘッド及びそれを備えた流体噴射装置を提供する。
【解決手段】インクを噴射するノズル開口２３が形成されたノズル基板２２と、インクを加熱するヒーター３０とを備える記録ヘッド４であって、ノズル基板２２と接触して設けられ、ノズル基板２２を保護する所定の機能を有するヘッドカバー４０を有し、ヒーター３０は、ヘッドカバー４０及びノズル基板２２を介してインクを加熱するという構成を採用する。
【解決手段】インクを噴射するノズル開口２３が形成されたノズル基板２２と、インクを加熱するヒーター３０とを備える記録ヘッド４であって、ノズル基板２２と接触して設けられ、ノズル基板２２を保護する所定の機能を有するヘッドカバー４０を有し、ヒーター３０は、ヘッドカバー４０及びノズル基板２２を介してインクを加熱するという構成を採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を加熱して噴射する流体噴射ヘッド及び流体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高粘度の流体を安定して噴射させるために、流体を加熱して粘度を低下させる加熱装置を備える流体噴射ヘッドが知られている。
このような流体噴射ヘッドを備える装置として、特許文献１には、流路板上に伝熱部材を介して加熱するヒーターを有し、該伝熱部材がノズルプレート（ノズル基板）上にも延長して設けられた記録ヘッドを備えるインクジェット記録装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６６７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、流体噴射ヘッドでは、噴射によりノズル基板に付着してしまったインク等（流体）を、ゴム製のワイプ部材等で定期的にクリーニングする処理を行っているが、ワイピングされるワイプ部材とノズル基板の縁部とが衝突すると、ワイプ部材の劣化を早めることとなるため、ノズル基板の縁部を被覆する等の物理的保護が必要となる場合がある。また、ノズル基板は、例えば、流体噴射対象である記録紙が静電気を帯びてしまっていた場合に、その静電気の影響を受けると、流体噴射ヘッド内部に設けられた駆動ＩＣ等の電子部品の静電破壊等を発生させる虞があるため、電気的保護が必要となる場合がある。
【０００５】
本発明は、上記課題点を考慮してなされたもので、ノズル基板を保護でき、且つ、流体を効率よく加熱して噴射できる流体噴射ヘッド及びそれを備えた流体噴射装置を提供することを目的としている。また、別の目的は、ノズル基板を電気的に保護できる流体噴射ヘッド及びそれを備えた流体噴射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明は、流体を噴射するノズル開口が形成されたノズル基板と、上記流体を加熱する加熱装置とを備える流体噴射ヘッドであって、上記ノズル基板と接触して設けられ、上記ノズル基板を保護する所定の機能を有する保護部材を有し、上記加熱装置は、上記保護部材及び上記ノズル基板を介して上記流体を加熱するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、ノズル基板と接触して保護する保護部材を熱伝導媒体としても活用し、加熱装置により発生する熱を、流体と直接的に接するノズル基板に伝熱させることで流体を加熱することができる。
【０００７】
また、本発明においては、上記ノズル開口が複数設けられ、上記ノズル開口毎に形成された流体流路のそれぞれが接続される流体貯溜室を有し、上記ノズル基板は、上記流体貯溜室の一部を形成しているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、各ノズル開口のそれぞれに分岐する前段階の流体貯溜室に貯溜される流体を、ノズル基板を介して一括的に加熱することができる。したがって、流体貯溜室から各流体流路に流体が分岐した後の温度のバラツキが生じ難く、それに伴って流体の粘度も一定に調節することができ、流体の噴射特性も向上させることができる。
【０００８】
また、本発明においては、上記保護部材を覆う断熱部材を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、断熱部材で保護部材を保温することで熱損失を低減させることができ、加熱の効率化を図ることができる。
【０００９】
また、本発明においては、上記保護部材は、上記ノズル基板を電気的に接地させるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、ノズル基板の電位を接地電位にすることができ、駆動ＩＣ等の電子部品の静電破壊等の虞を解消することができる。
【００１０】
また、本発明においては、上記ノズル基板には、複数の上記ノズル開口で形成されるノズル列が複数列形成されており、上記保護部材は、上記ノズル列が形成されているノズル面を覆い、且つ、上記ノズル列の各列に沿うように形成された開口部を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、ノズル面の被覆面積を大きくできるため、ノズル基板をより衝撃等から保護できると共に、ノズル基板の全面に偏り無く加熱装置の熱を伝熱することができる。
【００１１】
また、本発明においては、上記流体の温度を検出する温度検出装置と、上記温度検出装置の検出結果に基づいて、上記加熱装置の駆動を制御する制御装置とを有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、流体の温度を所望の温度にすることができるため、流体の粘度を精度良く調節し、所望の粘度で流体を噴射させることができる。
【００１２】
また、本発明においては、上記温度検出装置は、上記保護部材の温度に基づいて、上記流体の温度を検出するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、流体に直接触れることなく、外部から流体の温度を検出することができる。
【００１３】
また、本発明においては、上記加熱装置の発熱部は、上記ノズル基板を支持するケース部材と上記保護部材との間に挟持されており、上記ケース部材と上記保護部材との間を液密にして上記発熱部をシールするシール部材を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、発熱部を液密にシールすることができるため、ノズル基板がワイプ部材によりワイピングされた際に、ノズル基板と保護部材との接触部位から毛細管現象により流体が染みあがり、ケース部材と上記保護部材との間に挟持された発熱部まで到達して温度上昇を阻害することを防止することができる。
【００１４】
また、本発明においては、上記加熱装置の発熱部は、上記ノズル基板を支持するケース部材と上記保護部材との間に挟持されており、上記ケース部材から離間する方向の上記保護部材の開きを当接して係止する係止部材を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、保護部材の広がりを防止できるため、保護部材と発熱部とが密に接触でき、また、保護部材の位置決めもされ組立が容易になる。
【００１５】
また、本発明においては、上記係止部材は、上記保護部材を覆う断熱部材に設けられているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、一つの部材で保護部材を保温し、且つ、保護部材の広がりを防止できる。このため、部品点数の増加を抑制できる。
【００１６】
また、本発明においては、流体噴射ヘッドから所定の対象物に向けて流体を噴射する流体噴射装置であって、上記流体噴射ヘッドとして、上記に記載の流体噴射ヘッドを備える流体噴射装置を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、ノズル基板を保護でき、且つ、流体を効率よく加熱して噴射できる流体噴射ヘッドを備えた流体噴射装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態における流体噴射装置の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態における記録ヘッドを示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態における記録ヘッドを示す分解図である。
【図４】本発明の実施の形態における記録ヘッドを示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態における記録ヘッドを示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態における記録ヘッドを示す分解図である。
【図７】本発明の第２実施形態におけるヒーターとヘッドカバーと断熱板との組合せの状態を示す斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態における記録ヘッドを示す部分断面図である。
【図９】本発明の別実施形態における記録ヘッドを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の流体噴射ヘッド及び流体噴射装置を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る流体噴射装置の一例を示す斜視図である。
本実施形態に係る流体噴射装置は、インク等の流体を噴射する流体噴射装置である。流体噴射装置の一例として、記録ヘッドの噴射口から記録媒体にインクを噴射して、その記録媒体に対する記録を実行するインクジェット式記録装置を用いて説明する。
尚、以下の説明では、そのインクジェット式記録装置の一例として、記録媒体である記録紙（対象物）にインクの滴を吐出（噴射）して、その記録紙に対する記録を実行するインクジェットプリンターについて説明する。
【００２０】
図１に示すように、インクジェットプリンター１は、インクにより記録紙に対する記録を実行する記録ユニット２と、記録紙を搬送する記録紙搬送機構３とを備えている。
記録ユニット２は、インクを噴射する記録ヘッド（流体噴射ヘッド）４と、記録ヘッド４を支持しながら移動可能なキャリッジ５と、記録ヘッド４及びキャリッジ５と対向する位置に配置され、インクが噴射される記録紙を支持するプラテン６とを含む。
【００２１】
インクジェットプリンター１は、キャリッジ５を移動するモータ等を含むキャリッジ駆動装置７と、キャリッジ５の移動を案内するキャリッジガイド部材とを備えている。
キャリッジ５は、キャリッジガイド部材に案内されながら、キャリッジ駆動装置７によって、主走査方向に移動する。記録紙は、記録紙搬送機構３により、記録ユニット２に対して、主走査方向と交差する副走査方向に移動する。
【００２２】
また、インクジェットプリンター１は、記録紙を収容する給紙カセット９を備えている。
給紙カセット９は、インクジェットプリンター１の本体の背面側に、着脱可能に設けられている。給紙カセット９は、積層された複数の記録紙を収容可能に設けられている。
【００２３】
記録紙搬送機構３は、給紙カセット９の記録紙を搬出するための給紙ローラと、給紙ローラを駆動するモータ等を含む給紙ローラ駆動装置１０と、記録紙の移動を案内する記録紙ガイド部材１１と、給紙ローラに対して搬送方向の下流側に配置されている搬送ローラと、搬送ローラを駆動する搬送ローラ駆動装置と、記録ユニット２に対して搬送方向の下流側に配置されている排出ローラとを有している。
【００２４】
給紙ローラは、給紙カセット９に積層されている複数の記録紙のうち、最も上側に配置されている記録紙をピックアップし、給紙カセット９より搬出可能に構成されている。給紙カセット９の記録紙は、記録紙ガイド部材１１に案内されながら、給紙ローラ駆動装置１０によって駆動する給紙ローラによって、搬送ローラに送られる。搬送ローラに送られた記録紙は、搬送ローラ駆動装置によって駆動する搬送ローラにより、搬送方向の下流側に配置された記録ユニット２に搬送される。
【００２５】
記録ユニット２のプラテン６は、記録ヘッド４及びキャリッジ５と対向する位置に配置され、記録紙の下面を支持する。記録ヘッド４及びキャリッジ５は、プラテン６の上方に配置されている。記録紙搬送機構３は、記録ユニット２による記録動作と連動して、記録紙を副走査方向に搬送する。記録ユニット２で記録された記録紙は、排出ローラを含む記録紙搬送機構３によって、インクジェットプリンター１の正面側から排出される。
【００２６】
また、インクジェットプリンター１は、インクカートリッジのインクをキャリッジ５の記録ヘッド４に供給するインク供給チューブ１２を備えている。インクカートリッジのインクは、インク供給針を介してインク供給路に供給され、そのインク供給路より、インク供給チューブ１２を介して、キャリッジ５の記録ヘッド４に供給される。
また、インクジェットプリンター１は、記録ヘッド４をメンテナンス可能なメンテナンス装置１３を備えている。
【００２７】
メンテナンス装置１３は、キャッピング装置１４及びワイピング装置１５を含む。ワイピング装置１５は、記録ヘッド４と対向可能なワイプ部材４４を備えている。ワイピング装置１５は、ワイプ部材４４を用いて、残留したインク等、記録ヘッド４の噴射面（ノズル面）１７（後述）に付着している異物を拭き取ったり、払ったりすることができる。
メンテナンス装置１３は、キャリッジ５及び記録ヘッド４のホームポジションに配置されている。ホームポジションは、キャリッジ５の移動領域内であって、記録ユニット２による記録動作が実行される記録領域の外側の端部領域に設定されている。
電源が切断されている間、あるいは長時間に亘って記録動作が実行されない場合、キャリッジ５及び記録ヘッド４は、ホームポジションに配置される。また、記録ヘッド４には温度計が接続され、記録ヘッド４の温度を計測可能に構成されている。
【００２８】
次に、本実施形態における記録ヘッド４の構成について、図２〜図４を参照して説明する。
図２は、本実施形態に係る記録ヘッド４を示す斜視図である。図３は、記録ヘッド４の分解図である。図４は、記録ヘッド４の断面図である。
記録ヘッド４は、図３に示すように、ヘッド本体２０と、ヒーター（加熱装置）３０と、ヘッドカバー（保護部材）４０と、断熱板（断熱部材）５０とが順に重なって形成されている。
【００２９】
ヘッド本体２０は、ケース部材２１と、ノズル基板２２とで形成される。ノズル基板２２は、インクを噴射するノズル開口２３が、複数のノズル列２４を成すように所定のピッチで複数個形成されている噴射面１７を有する構成となっている。また、本実施形態のノズル基板２２は、例えばステンレス鋼等の金属で形成された熱伝導性を有する板状の部材である。一方のケース部材２１は、例えば合成樹脂等から形成され、内部に所望のインク収納空間を形成する箱状の部材である。
【００３０】
ヘッド本体２０は、図４に示すように、インク供給路と連通するインク取入口２５と、インク取入口２５から取り入れたインクを貯溜する共通インク室（流体貯溜室）２６と、共通インク室２６から各ノズル開口２３毎に分岐して設けられた個別インク室（流体流路）２７と、各個別インク室２７毎に設けられた圧電素子２８とを有する構成となっている。
共通インク室２６は、インクを個別インク室２７を介して各ノズル開口２３毎に分岐する前段階で一括的に貯溜するものであり、ケース部材２１が形成する凹部にノズル基板２２が蓋をする形で接合されることにより、所望のインク収納空間を形成する構成となっている。すなわち、本実施形態の共通インク室２６の一面（一部）は、熱伝導性を有するノズル基板２２で構成されることとなる。
【００３１】
個別インク室２７は、各ノズル開口２３に対応するようにそれぞれ設けられる。それら個別インク室２７は、共通インク室２６とそれぞれが接続され、共通インク室２６からインクの供給を受ける構成となっている。なお、ノズル基板２２は、個別インク室２７に、個別インク室２７を形成するキャビテイ基板を介して熱を伝える構成を取っている。
圧電素子２８は、所定の駆動周波数を有する電気信号により駆動することで個別インク室２７の内部容量を変化させて個別インク室２７に満たされたインクの液圧を制御することによって、ノズル開口２３からインクを吐出させる構成となっている。
【００３２】
ヘッドカバー４０は、図２及び図３に示すように、本実施形態では、ノズル基板２２と同様に、例えば、ステンレス鋼等の熱伝導性及び導電性を有する金属板で成型されており、ノズル基板２２の噴射面１７の縁部を被覆すると共に、ノズル開口２３を露出させる構成となっている。そして、ヘッドカバー４０の一部が、図４に示すように、ノズル基板２２と縁部にて接触するように取り付けられる。
このようなヘッドカバー４０は、ヘッド本体２０のフランジ部２０ａに複数のネジ部材で取り付けられ、フランジ部２０ａを介してインクジェットプリンター１本体に電通する不図示のアースラインに電気的に接続される。これにより、ヘッドカバー４０が接地電位に調整される構成となっている。
【００３３】
ヒーター３０は、図３に示すように、ヘッド本体２０の側面に沿って成型されており、ヘッド本体２０とヘッドカバー４０との間においてそれらに挟持され、互いにそれぞれと接触して設けられる。ヒーター３０は、本実施形態では、例えば電熱性を有する部材から構成され、端部３１、３２がインクジェットプリンター１本体に電気的に接続され給電を受け発熱する構成となっている。
このようなヒーター３０は、ヘッド本体２０の外部に設置されヘッドカバー４０及びノズル基板２２を介してヘッド本体２０の内部のインクを加熱することにより、ヘッド本体２０内部に設置する場合と比べて、設置空間の制限を受けずに所望の発熱量や発熱面積を確保できる構成となっている。
断熱板５０は、ヘッドカバー４０の側面を覆うように成型された矩形の枠体形状を有しており、ヘッドカバー４０から外気への熱放射を抑制し、保温効果を高める構成となっている。このような断熱板５０は、ヘッドカバー４０に沿うように嵌め込まれる。
【００３４】
続いて、上記構成の記録ヘッド４のインクを加熱して噴射する動作について説明する。
先ず、ヒーター３０は、端部３１、３２により電通され、インクの粘度を調整する所望の温度で発熱することとなる。例えば、高粘度インクがＵＶインクである場合、４０℃〜５０℃で発熱するのが好ましい。なお、ヒーター３０で発生した熱は、図４に示すように、ヒーター３０と接触するヘッドカバー４０に伝熱される。
【００３５】
ヘッドカバー４０は、ヒーター３０から伝熱された熱を、接触するノズル基板２２に伝熱させる。ここで、断熱板５０は、ヘッドカバー４０から外気への伝熱を遮断し、ヘッドカバー４０を保温することとなる。
なお、ヘッドカバー４０は、ノズル基板２２の縁部を、図１に示すワイピング装置１５によるワイプ部材４４との衝撃から保護するだけでなく、ノズル基板２２の噴射面１７と接触することにより、ノズル基板２２とインクジェットプリンター１本体のアースラインとを電気的に接続し、ノズル基板２２の電位を接地電位に調整する。したがって、記録紙が発生する静電気が、ノズル基板２２を通じて駆動回路等を破壊する静電破壊や、圧電素子２８の電気信号に重畳する誤作動等の不具合を防止できる。
【００３６】
ノズル基板２２は、ヘッドカバー４０から伝熱された熱を、ノズル開口２３、共通インク室２６や個別インク室２７等のヘッド本体２０内に貯溜された各インクに伝熱する。ここで、ノズル基板２２は、共通インク室２６の一面を形成しているため、直接、共通インク室２６内に貯留されたインクに、ヒーター３０の熱を伝熱することができる。また、共通インク室２６の熱が伝わる面積は、個別インク室２７の熱が伝わる面積より大きいため、インクを一括的に加熱することができる。したがって、圧電素子２８の駆動周波数が変動した場合や、複数のノズル開口２３から選択的にインクを噴射させる場合等、個別インク室２７を流通するインクの流速が変化しても、分岐する前段階で予めインクを一定に加熱することにより、分岐後、各個別インク室２７でのインクの温度のバラツキが生じ難く、安定してインクを噴射することができる。
【００３７】
そして、共通インク室２６にて一定温度に加熱され、粘度を一定に調整されたインクは、各個別インク室２７に供給された後、個別インク室２７に設けられた圧電素子２８の駆動によりノズル開口２３から噴射され、記録紙に付着することとなる。
【００３８】
したがって、上述した本実施形態によれば、インクを噴射するノズル開口２３が形成されたノズル基板２２と、インクを加熱するヒーター３０とを備える記録ヘッド４であって、ノズル基板２２と接触して設けられ、ノズル基板２２を保護する所定の機能を有するヘッドカバー４０を有し、ヒーター３０は、ヘッドカバー４０及びノズル基板２２を介してインクを加熱するという構成を採用することによって、ノズル基板２２と接触して外的要因から保護するヘッドカバー４０を熱伝導媒体としても活用し、ヒーター３０により発生する熱を、インクと直接的に接するノズル基板２２に伝熱させることでインクを効率よく加熱することができる。
したがって、本実施形態では、ノズル基板２２を保護でき、且つ、インクを効率よく加熱して噴射できる記録ヘッド４及びそれを備えたインクジェットプリンター１を提供することができる。
【００３９】
また、本実施形態においては、ノズル開口２３が複数設けられ、ノズル開口２３毎に形成された個別インク室２７のそれぞれが接続される共通インク室２６を有し、ノズル基板２２は、共通インク室２６の一面を形成しているという構成を採用することによって、各ノズル開口２３のそれぞれに分岐する前段階のインクを、ノズル基板２２を介して一括的に加熱することが容易にできる。したがって、共通インク室２６から各個別インク室２７にインクが分岐した後の温度のバラツキが生じ難く、インクの粘度も一定に調節することができ、インクの噴射特性も向上させることができる。
【００４０】
また、本実施形態においては、ヘッドカバー４０を覆う断熱板５０を有するという構成を採用することによって、ヘッドカバー４０からの熱損失を低減させることができ、加熱の効率化を図ることができる。
【００４１】
また、本実施形態においては、ヘッドカバー４０は、ノズル基板２２を電気的に接地させるという構成を採用することによって、伝熱の機能と共に、ノズル基板の電位を接地電位にすることができ、駆動ＩＣ等の電子部品の静電破壊等の懸念を解消することができる。
【００４２】
また、本実施形態においては、記録ヘッド４を備えるインクジェットプリンター１を採用することによって、ノズル基板２２を保護でき、且つ、インクを効率よく加熱して噴射できるインクジェットプリンター１が得られる。
【００４３】
（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態について図５〜図８を参照して説明する。なお、以下の説明では、上記第１実施形態と構成を同じくする部材には同一の符号を付し、その説明は割愛する。
図５は、第２実施形態に係る記録ヘッド４を示す斜視図である。図６は、記録ヘッド４の分解図である。図７は、ヒーター３０とヘッドカバー４０と断熱板５０との組合せの状態を示す斜視図である。図８は、ノズル列２４と直交する方向の記録ヘッド４の部分断面図である。
【００４４】
第２実施形態と第１実施形態との主な相違点は、（１）ケース部材２１とヘッドカバー４０との間に挟持されたヒーター（発熱部）３０をシール部材６０で液密にシールした点（図８参照）と、（２）ヘッドカバー４０のケース部材２１から離間する方向の開きを当接して係止する係止爪（係止部材）５１を設けた点（図５〜図７参照）である。
【００４５】
図８に示すように、ヒーター３０の詳細な内部構成は、給電を受けて発熱する電熱層３５と、電熱層３５を挟み込む一対の絶縁層３６とを有する。本実施形態の電熱層３５は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）から構成され、絶縁層３６は、例えば、ポリイミド等の樹脂材からなる。このヒーター３０は、ノズル基板２２を支持するケース部材２１とヘッドカバー４０との間に挟持されている。
【００４６】
先ず、相違点（１）の構成及び作用について説明する。
第１実施形態では、ノズル基板２２がワイプ部材４４によりワイピングされた際に、ノズル基板２２とヘッドカバー４０との接触部位から毛細管現象によりインクが染みあがり、ケース部材２１とヘッドカバー４０との間に挟持されたヒーター３０まで到達して温度上昇が阻害される場合がある。具体的には、絶縁層３６の貼り合わせた端面からインクがヒーター３０内部に浸入してショートを引き起こす、あるいは、ヒーター３０とケース部材２１の間に温度センサを設けた構成において、インクがヒーター３０とケース部材２１の間に浸入してヒーター３０の浮きを生じさせ、局所的に温度が高くなる等の現象により測定温度が変化して（ズレて）温度制御を困難にする、等の不具合が生じる場合がある。
【００４７】
第２実施形態では、上記不具合を解消すべく、ケース部材２１とヘッドカバー４０との間を液密にしてヒーター３０をシールするシール部材６０を設けている。このシール部材６０は、図８に示すように、ケース部材２１とヘッドカバー４０との間であって、絶縁層３６の貼り合わせた端面に対応する位置に設けられる。本実施形態のシール部材６０は、耐液性を有するシリコン接着剤を上記位置にモールドしたものである。なお、シール部材６０には、ゴムパッキンのような弾性を有し液密にシールできる部材を採用してもよい。
【００４８】
この構成によれば、ノズル基板２２がワイプ部材４４によりワイピングされた際に、ノズル基板２２とヘッドカバー４０との接触部位から毛細管現象により染みあがったインクは、シール部材６０が液密にヒーター３０をシールしているため、ヒーター３０に到達する前で（上流側において）その侵入が止まることとなる（図８に示す矢印参照）。このため、ヒーター３０による加熱が阻害されることなく、インクの円滑な温度上昇が可能となる。なお、これと比べて軽度であるがヘッドカバー４０の外表面を伝って浸入するインクは、ヒーター３０に至る前のヘッドカバー４０と断熱板５０との間に同様にシール部材６０´を設けることで対策が可能である。
【００４９】
次に、相違点（２）の構成及び作用について説明する。
上述したように、ヘッドカバー４０は、ステンレス鋼等の金属材から構成されているためバネ性を有し、ある程度の変形に耐え得る。しかし、ケース部材２１とヘッドカバー４０との間でヒーター３０を挟持するように組み立てた場合、ヘッドカバー４０がヒーター３０によりケース部材２１から離間する方向に広げられてしまう不具合がある。その結果、ケース部材２１とヘッドカバー４０との間でヒーター３０を密に挟持できずに熱伝導性が低下する。また、図６に示すように、第２実施形態では、ヘッドカバー４０のノズル基板２２に対する位置決め手段として、フランジ部２０ａにピン２０ａ１を設け、ヘッドカバー４０にピン２０ａ１が挿入されるピン挿入孔４２を設けているが、ピン２０ａ１がピン挿入孔４２にスムーズに挿入できない、等の不具合が生じる場合がある。
【００５０】
第２実施形態では、上記不具合を解消すべく、ケース部材２１から離間する方向のヘッドカバー４０の開きを当接して係止する係止爪５１を断熱板５０に設けている。この係止爪５１は、ヒーター３０の端部３１、３２を避けた位置に対となって設けられ、且つ、ケース部材２１及びヘッドカバー４０をその短辺方向で挟む位置にそれぞれ設けられる。この係止爪５１は、フランジ部２０ａと当接するヘッドカバー４０の端部を引掛けることで、ヘッドカバー４０の広がりを抑制する。
【００５１】
この構成によれば、ヘッドカバー４０の広がりを防止できるため、ヘッドカバー４０とヒーター３０とが密に接触でき、伝熱効率が向上する。また、図７に示すように、予め、断熱板５０とヘッドカバー４０とを係止爪５１を介して組合せて位置決めした状態で、ヘッド本体２０に取り付けることができるため、ピン２０ａ１がピン挿入孔４２にスムーズに挿入され組立を容易に行える。また、本実施形態では、断熱板５０にもピン２０ａ１が挿入するピン挿入孔５２が形成されているため、断熱板５０の位置決めもなされる。
なお、本実施形態では、係止爪５１を断熱板５０に一体成形している。この構成によれば、一つの部材でヘッドカバー４０を保温でき、且つ、ヘッドカバー４０の広がりを防止できる。このため、部品点数の増加を抑制できる。なお、この断熱板５０は、ヘッドカバー４０より硬質の材料からなることが、ヘッドカバー４０の広がりを防止する観点から好ましい。
【００５２】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５３】
例えば、上記実施形態において、ヘッドカバー４０は、ノズル基板２２の噴射面１７の縁部を被覆する形状であると説明したが、本発明は、図９に示す別実施形態のヘッドカバー４０のような形状であっても良い。別実施形態におけるヘッドカバー４０は、ノズル列２４が形成されている噴射面１７を覆い、且つ、ノズル列２４の各列に沿うように形成された開口部４１を有する。
このような構成を採用することによって、別実施形態のヘッドカバー４０は、本実施形態と比べてノズル基板２２の噴射面１７の被覆面積を大きくできる。したがって、別実施形態では、ノズル基板２２をより衝撃等から保護できると共に、ノズル基板２２の全面に偏り無くヒーター３０の熱を伝熱することができる。したがって、記録ヘッド４から安定して高粘度インクを噴射することができる効果がある。
【００５４】
また、例えば、インクの温度の調節を精度よく行い、所望の粘度でインクを噴射させるため、インクの温度を検出する温度検出装置と、温度検出装置の検出結果に基づいて、ヒーター３０の駆動を制御する制御装置とを有するという構成を採用しても良い。この場合、温度検出装置は、ヘッド本体２０内の共通インク室２６や個別インク室２７等のインク収容空間内に配置することが好ましい。
なお、ヘッド本体２０内の設置空間の制約を受ける場合は、温度検出装置は、ヒーター３０の熱を伝熱するヘッドカバー４０の温度に基づいて、インクの温度を検出するという構成であっても良い。この場合、例えば、制御装置に、実験によりヘッドカバー４０の温度とインクの温度との対応値を測定し、その測定結果をテーブルデータとして予め記憶させておき、温度検出装置がヘッドカバー４０の温度を検出した検出結果とテーブルデータとを対比することでインクの温度を検出するといった手段を用いてもよい。
また、温度検出装置として温度計を搭載する構成を記載したが、熱電対、サーミスタ等の温度検出素子を用いても良い。
【００５５】
また、例えば、上記実施形態において、ヒーター３０は、電熱性を有する部材であると説明したが、本発明は、上記構成に限定されるものではない。例えば、ヒーター３０は、水や空気等の熱媒体を流通させることでインクを加熱させる構成のものを採用しても良い。
【００５６】
また、例えば、ヒーター３０は、それのみでインクを加熱する用い方に限定されるものではなく、例えば、共通インク室２６よりも上流側でインクを加熱する第２加熱装置と協働して、インクを加熱する構成であってもよい。
【００５７】
尚、上述の実施形態においては、流体噴射装置がインクジェットプリンター１である場合を例にして説明したが、インクジェットプリンターに限られず、複写機及びファクシミリ等の装置であってもよい。
【００５８】
また、上述の実施形態においては、流体噴射装置が、インク等の流体（液状体）を噴射する流体噴射装置である場合を例にして説明したが、本発明の流体噴射装置は、インク以外の他の流体を噴射したり吐出したりする流体噴射装置に適用することができる。流体噴射装置が噴射可能な流体は、流体、機能材料の粒子が分散又は溶解されている液状体、ジェル状の流状体、流体として流して噴射できる固体、及び粉体（トナー等）を含む。
【００５９】
また、上述の実施形態において、流体噴射装置から噴射される流体（液状体）としては、インクのみならず、特定の用途に対応する流体を適用可能である。流体噴射装置に、その特定の用途に対応する流体を噴射可能な噴射ヘッドを設け、その噴射ヘッドから特定の用途に対応する流体を噴射して、その流体を所定の物体に付着させることによって、所定のデバイスを製造可能である。例えば、本発明の流体噴射装置（液状体噴射装置）は、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ、及び面発光ディスプレイ（ＦＥＤ）の製造等に用いられる電極材、色材等の材料を所定の分散媒（溶媒）に分散（溶解）した流体（液状体）を噴射する流体噴射装置に適用可能である。
【００６０】
また、流体噴射装置としては、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する流体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる流体を噴射する流体噴射装置であってもよい。
さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する流体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する流体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する流体噴射装置、ジェルを噴射する流状体噴射装置、トナーなどの粉体を例とする固体を噴射するトナージェット式記録装置であってもよい。そして、これらのうちいずれか一種の流体噴射装置に本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１…インクジェットプリンター（流体噴射装置）、４…記録ヘッド（流体噴射ヘッド）、１７…噴射面（ノズル面）、２１…ケース部材、２２…ノズル基板、２３…ノズル開口、２４…ノズル列、２６…共通インク室（流体貯溜室）、２７…個別インク室（流体流路）、３０…ヒーター（加熱装置、発熱部）、４０…ヘッドカバー（保護部材）、４１…開口部、５０…断熱板（断熱部材）、５１…係止爪（係止部材）、６０…シール部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を加熱して噴射する流体噴射ヘッド及び流体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高粘度の流体を安定して噴射させるために、流体を加熱して粘度を低下させる加熱装置を備える流体噴射ヘッドが知られている。
このような流体噴射ヘッドを備える装置として、特許文献１には、流路板上に伝熱部材を介して加熱するヒーターを有し、該伝熱部材がノズルプレート（ノズル基板）上にも延長して設けられた記録ヘッドを備えるインクジェット記録装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６６７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、流体噴射ヘッドでは、噴射によりノズル基板に付着してしまったインク等（流体）を、ゴム製のワイプ部材等で定期的にクリーニングする処理を行っているが、ワイピングされるワイプ部材とノズル基板の縁部とが衝突すると、ワイプ部材の劣化を早めることとなるため、ノズル基板の縁部を被覆する等の物理的保護が必要となる場合がある。また、ノズル基板は、例えば、流体噴射対象である記録紙が静電気を帯びてしまっていた場合に、その静電気の影響を受けると、流体噴射ヘッド内部に設けられた駆動ＩＣ等の電子部品の静電破壊等を発生させる虞があるため、電気的保護が必要となる場合がある。
【０００５】
本発明は、上記課題点を考慮してなされたもので、ノズル基板を保護でき、且つ、流体を効率よく加熱して噴射できる流体噴射ヘッド及びそれを備えた流体噴射装置を提供することを目的としている。また、別の目的は、ノズル基板を電気的に保護できる流体噴射ヘッド及びそれを備えた流体噴射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明は、流体を噴射するノズル開口が形成されたノズル基板と、上記流体を加熱する加熱装置とを備える流体噴射ヘッドであって、上記ノズル基板と接触して設けられ、上記ノズル基板を保護する所定の機能を有する保護部材を有し、上記加熱装置は、上記保護部材及び上記ノズル基板を介して上記流体を加熱するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、ノズル基板と接触して保護する保護部材を熱伝導媒体としても活用し、加熱装置により発生する熱を、流体と直接的に接するノズル基板に伝熱させることで流体を加熱することができる。
【０００７】
また、本発明においては、上記ノズル開口が複数設けられ、上記ノズル開口毎に形成された流体流路のそれぞれが接続される流体貯溜室を有し、上記ノズル基板は、上記流体貯溜室の一部を形成しているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、各ノズル開口のそれぞれに分岐する前段階の流体貯溜室に貯溜される流体を、ノズル基板を介して一括的に加熱することができる。したがって、流体貯溜室から各流体流路に流体が分岐した後の温度のバラツキが生じ難く、それに伴って流体の粘度も一定に調節することができ、流体の噴射特性も向上させることができる。
【０００８】
また、本発明においては、上記保護部材を覆う断熱部材を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、断熱部材で保護部材を保温することで熱損失を低減させることができ、加熱の効率化を図ることができる。
【０００９】
また、本発明においては、上記保護部材は、上記ノズル基板を電気的に接地させるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、ノズル基板の電位を接地電位にすることができ、駆動ＩＣ等の電子部品の静電破壊等の虞を解消することができる。
【００１０】
また、本発明においては、上記ノズル基板には、複数の上記ノズル開口で形成されるノズル列が複数列形成されており、上記保護部材は、上記ノズル列が形成されているノズル面を覆い、且つ、上記ノズル列の各列に沿うように形成された開口部を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、ノズル面の被覆面積を大きくできるため、ノズル基板をより衝撃等から保護できると共に、ノズル基板の全面に偏り無く加熱装置の熱を伝熱することができる。
【００１１】
また、本発明においては、上記流体の温度を検出する温度検出装置と、上記温度検出装置の検出結果に基づいて、上記加熱装置の駆動を制御する制御装置とを有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、流体の温度を所望の温度にすることができるため、流体の粘度を精度良く調節し、所望の粘度で流体を噴射させることができる。
【００１２】
また、本発明においては、上記温度検出装置は、上記保護部材の温度に基づいて、上記流体の温度を検出するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、流体に直接触れることなく、外部から流体の温度を検出することができる。
【００１３】
また、本発明においては、上記加熱装置の発熱部は、上記ノズル基板を支持するケース部材と上記保護部材との間に挟持されており、上記ケース部材と上記保護部材との間を液密にして上記発熱部をシールするシール部材を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、発熱部を液密にシールすることができるため、ノズル基板がワイプ部材によりワイピングされた際に、ノズル基板と保護部材との接触部位から毛細管現象により流体が染みあがり、ケース部材と上記保護部材との間に挟持された発熱部まで到達して温度上昇を阻害することを防止することができる。
【００１４】
また、本発明においては、上記加熱装置の発熱部は、上記ノズル基板を支持するケース部材と上記保護部材との間に挟持されており、上記ケース部材から離間する方向の上記保護部材の開きを当接して係止する係止部材を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、保護部材の広がりを防止できるため、保護部材と発熱部とが密に接触でき、また、保護部材の位置決めもされ組立が容易になる。
【００１５】
また、本発明においては、上記係止部材は、上記保護部材を覆う断熱部材に設けられているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、一つの部材で保護部材を保温し、且つ、保護部材の広がりを防止できる。このため、部品点数の増加を抑制できる。
【００１６】
また、本発明においては、流体噴射ヘッドから所定の対象物に向けて流体を噴射する流体噴射装置であって、上記流体噴射ヘッドとして、上記に記載の流体噴射ヘッドを備える流体噴射装置を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、ノズル基板を保護でき、且つ、流体を効率よく加熱して噴射できる流体噴射ヘッドを備えた流体噴射装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態における流体噴射装置の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態における記録ヘッドを示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態における記録ヘッドを示す分解図である。
【図４】本発明の実施の形態における記録ヘッドを示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態における記録ヘッドを示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態における記録ヘッドを示す分解図である。
【図７】本発明の第２実施形態におけるヒーターとヘッドカバーと断熱板との組合せの状態を示す斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態における記録ヘッドを示す部分断面図である。
【図９】本発明の別実施形態における記録ヘッドを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の流体噴射ヘッド及び流体噴射装置を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る流体噴射装置の一例を示す斜視図である。
本実施形態に係る流体噴射装置は、インク等の流体を噴射する流体噴射装置である。流体噴射装置の一例として、記録ヘッドの噴射口から記録媒体にインクを噴射して、その記録媒体に対する記録を実行するインクジェット式記録装置を用いて説明する。
尚、以下の説明では、そのインクジェット式記録装置の一例として、記録媒体である記録紙（対象物）にインクの滴を吐出（噴射）して、その記録紙に対する記録を実行するインクジェットプリンターについて説明する。
【００２０】
図１に示すように、インクジェットプリンター１は、インクにより記録紙に対する記録を実行する記録ユニット２と、記録紙を搬送する記録紙搬送機構３とを備えている。
記録ユニット２は、インクを噴射する記録ヘッド（流体噴射ヘッド）４と、記録ヘッド４を支持しながら移動可能なキャリッジ５と、記録ヘッド４及びキャリッジ５と対向する位置に配置され、インクが噴射される記録紙を支持するプラテン６とを含む。
【００２１】
インクジェットプリンター１は、キャリッジ５を移動するモータ等を含むキャリッジ駆動装置７と、キャリッジ５の移動を案内するキャリッジガイド部材とを備えている。
キャリッジ５は、キャリッジガイド部材に案内されながら、キャリッジ駆動装置７によって、主走査方向に移動する。記録紙は、記録紙搬送機構３により、記録ユニット２に対して、主走査方向と交差する副走査方向に移動する。
【００２２】
また、インクジェットプリンター１は、記録紙を収容する給紙カセット９を備えている。
給紙カセット９は、インクジェットプリンター１の本体の背面側に、着脱可能に設けられている。給紙カセット９は、積層された複数の記録紙を収容可能に設けられている。
【００２３】
記録紙搬送機構３は、給紙カセット９の記録紙を搬出するための給紙ローラと、給紙ローラを駆動するモータ等を含む給紙ローラ駆動装置１０と、記録紙の移動を案内する記録紙ガイド部材１１と、給紙ローラに対して搬送方向の下流側に配置されている搬送ローラと、搬送ローラを駆動する搬送ローラ駆動装置と、記録ユニット２に対して搬送方向の下流側に配置されている排出ローラとを有している。
【００２４】
給紙ローラは、給紙カセット９に積層されている複数の記録紙のうち、最も上側に配置されている記録紙をピックアップし、給紙カセット９より搬出可能に構成されている。給紙カセット９の記録紙は、記録紙ガイド部材１１に案内されながら、給紙ローラ駆動装置１０によって駆動する給紙ローラによって、搬送ローラに送られる。搬送ローラに送られた記録紙は、搬送ローラ駆動装置によって駆動する搬送ローラにより、搬送方向の下流側に配置された記録ユニット２に搬送される。
【００２５】
記録ユニット２のプラテン６は、記録ヘッド４及びキャリッジ５と対向する位置に配置され、記録紙の下面を支持する。記録ヘッド４及びキャリッジ５は、プラテン６の上方に配置されている。記録紙搬送機構３は、記録ユニット２による記録動作と連動して、記録紙を副走査方向に搬送する。記録ユニット２で記録された記録紙は、排出ローラを含む記録紙搬送機構３によって、インクジェットプリンター１の正面側から排出される。
【００２６】
また、インクジェットプリンター１は、インクカートリッジのインクをキャリッジ５の記録ヘッド４に供給するインク供給チューブ１２を備えている。インクカートリッジのインクは、インク供給針を介してインク供給路に供給され、そのインク供給路より、インク供給チューブ１２を介して、キャリッジ５の記録ヘッド４に供給される。
また、インクジェットプリンター１は、記録ヘッド４をメンテナンス可能なメンテナンス装置１３を備えている。
【００２７】
メンテナンス装置１３は、キャッピング装置１４及びワイピング装置１５を含む。ワイピング装置１５は、記録ヘッド４と対向可能なワイプ部材４４を備えている。ワイピング装置１５は、ワイプ部材４４を用いて、残留したインク等、記録ヘッド４の噴射面（ノズル面）１７（後述）に付着している異物を拭き取ったり、払ったりすることができる。
メンテナンス装置１３は、キャリッジ５及び記録ヘッド４のホームポジションに配置されている。ホームポジションは、キャリッジ５の移動領域内であって、記録ユニット２による記録動作が実行される記録領域の外側の端部領域に設定されている。
電源が切断されている間、あるいは長時間に亘って記録動作が実行されない場合、キャリッジ５及び記録ヘッド４は、ホームポジションに配置される。また、記録ヘッド４には温度計が接続され、記録ヘッド４の温度を計測可能に構成されている。
【００２８】
次に、本実施形態における記録ヘッド４の構成について、図２〜図４を参照して説明する。
図２は、本実施形態に係る記録ヘッド４を示す斜視図である。図３は、記録ヘッド４の分解図である。図４は、記録ヘッド４の断面図である。
記録ヘッド４は、図３に示すように、ヘッド本体２０と、ヒーター（加熱装置）３０と、ヘッドカバー（保護部材）４０と、断熱板（断熱部材）５０とが順に重なって形成されている。
【００２９】
ヘッド本体２０は、ケース部材２１と、ノズル基板２２とで形成される。ノズル基板２２は、インクを噴射するノズル開口２３が、複数のノズル列２４を成すように所定のピッチで複数個形成されている噴射面１７を有する構成となっている。また、本実施形態のノズル基板２２は、例えばステンレス鋼等の金属で形成された熱伝導性を有する板状の部材である。一方のケース部材２１は、例えば合成樹脂等から形成され、内部に所望のインク収納空間を形成する箱状の部材である。
【００３０】
ヘッド本体２０は、図４に示すように、インク供給路と連通するインク取入口２５と、インク取入口２５から取り入れたインクを貯溜する共通インク室（流体貯溜室）２６と、共通インク室２６から各ノズル開口２３毎に分岐して設けられた個別インク室（流体流路）２７と、各個別インク室２７毎に設けられた圧電素子２８とを有する構成となっている。
共通インク室２６は、インクを個別インク室２７を介して各ノズル開口２３毎に分岐する前段階で一括的に貯溜するものであり、ケース部材２１が形成する凹部にノズル基板２２が蓋をする形で接合されることにより、所望のインク収納空間を形成する構成となっている。すなわち、本実施形態の共通インク室２６の一面（一部）は、熱伝導性を有するノズル基板２２で構成されることとなる。
【００３１】
個別インク室２７は、各ノズル開口２３に対応するようにそれぞれ設けられる。それら個別インク室２７は、共通インク室２６とそれぞれが接続され、共通インク室２６からインクの供給を受ける構成となっている。なお、ノズル基板２２は、個別インク室２７に、個別インク室２７を形成するキャビテイ基板を介して熱を伝える構成を取っている。
圧電素子２８は、所定の駆動周波数を有する電気信号により駆動することで個別インク室２７の内部容量を変化させて個別インク室２７に満たされたインクの液圧を制御することによって、ノズル開口２３からインクを吐出させる構成となっている。
【００３２】
ヘッドカバー４０は、図２及び図３に示すように、本実施形態では、ノズル基板２２と同様に、例えば、ステンレス鋼等の熱伝導性及び導電性を有する金属板で成型されており、ノズル基板２２の噴射面１７の縁部を被覆すると共に、ノズル開口２３を露出させる構成となっている。そして、ヘッドカバー４０の一部が、図４に示すように、ノズル基板２２と縁部にて接触するように取り付けられる。
このようなヘッドカバー４０は、ヘッド本体２０のフランジ部２０ａに複数のネジ部材で取り付けられ、フランジ部２０ａを介してインクジェットプリンター１本体に電通する不図示のアースラインに電気的に接続される。これにより、ヘッドカバー４０が接地電位に調整される構成となっている。
【００３３】
ヒーター３０は、図３に示すように、ヘッド本体２０の側面に沿って成型されており、ヘッド本体２０とヘッドカバー４０との間においてそれらに挟持され、互いにそれぞれと接触して設けられる。ヒーター３０は、本実施形態では、例えば電熱性を有する部材から構成され、端部３１、３２がインクジェットプリンター１本体に電気的に接続され給電を受け発熱する構成となっている。
このようなヒーター３０は、ヘッド本体２０の外部に設置されヘッドカバー４０及びノズル基板２２を介してヘッド本体２０の内部のインクを加熱することにより、ヘッド本体２０内部に設置する場合と比べて、設置空間の制限を受けずに所望の発熱量や発熱面積を確保できる構成となっている。
断熱板５０は、ヘッドカバー４０の側面を覆うように成型された矩形の枠体形状を有しており、ヘッドカバー４０から外気への熱放射を抑制し、保温効果を高める構成となっている。このような断熱板５０は、ヘッドカバー４０に沿うように嵌め込まれる。
【００３４】
続いて、上記構成の記録ヘッド４のインクを加熱して噴射する動作について説明する。
先ず、ヒーター３０は、端部３１、３２により電通され、インクの粘度を調整する所望の温度で発熱することとなる。例えば、高粘度インクがＵＶインクである場合、４０℃〜５０℃で発熱するのが好ましい。なお、ヒーター３０で発生した熱は、図４に示すように、ヒーター３０と接触するヘッドカバー４０に伝熱される。
【００３５】
ヘッドカバー４０は、ヒーター３０から伝熱された熱を、接触するノズル基板２２に伝熱させる。ここで、断熱板５０は、ヘッドカバー４０から外気への伝熱を遮断し、ヘッドカバー４０を保温することとなる。
なお、ヘッドカバー４０は、ノズル基板２２の縁部を、図１に示すワイピング装置１５によるワイプ部材４４との衝撃から保護するだけでなく、ノズル基板２２の噴射面１７と接触することにより、ノズル基板２２とインクジェットプリンター１本体のアースラインとを電気的に接続し、ノズル基板２２の電位を接地電位に調整する。したがって、記録紙が発生する静電気が、ノズル基板２２を通じて駆動回路等を破壊する静電破壊や、圧電素子２８の電気信号に重畳する誤作動等の不具合を防止できる。
【００３６】
ノズル基板２２は、ヘッドカバー４０から伝熱された熱を、ノズル開口２３、共通インク室２６や個別インク室２７等のヘッド本体２０内に貯溜された各インクに伝熱する。ここで、ノズル基板２２は、共通インク室２６の一面を形成しているため、直接、共通インク室２６内に貯留されたインクに、ヒーター３０の熱を伝熱することができる。また、共通インク室２６の熱が伝わる面積は、個別インク室２７の熱が伝わる面積より大きいため、インクを一括的に加熱することができる。したがって、圧電素子２８の駆動周波数が変動した場合や、複数のノズル開口２３から選択的にインクを噴射させる場合等、個別インク室２７を流通するインクの流速が変化しても、分岐する前段階で予めインクを一定に加熱することにより、分岐後、各個別インク室２７でのインクの温度のバラツキが生じ難く、安定してインクを噴射することができる。
【００３７】
そして、共通インク室２６にて一定温度に加熱され、粘度を一定に調整されたインクは、各個別インク室２７に供給された後、個別インク室２７に設けられた圧電素子２８の駆動によりノズル開口２３から噴射され、記録紙に付着することとなる。
【００３８】
したがって、上述した本実施形態によれば、インクを噴射するノズル開口２３が形成されたノズル基板２２と、インクを加熱するヒーター３０とを備える記録ヘッド４であって、ノズル基板２２と接触して設けられ、ノズル基板２２を保護する所定の機能を有するヘッドカバー４０を有し、ヒーター３０は、ヘッドカバー４０及びノズル基板２２を介してインクを加熱するという構成を採用することによって、ノズル基板２２と接触して外的要因から保護するヘッドカバー４０を熱伝導媒体としても活用し、ヒーター３０により発生する熱を、インクと直接的に接するノズル基板２２に伝熱させることでインクを効率よく加熱することができる。
したがって、本実施形態では、ノズル基板２２を保護でき、且つ、インクを効率よく加熱して噴射できる記録ヘッド４及びそれを備えたインクジェットプリンター１を提供することができる。
【００３９】
また、本実施形態においては、ノズル開口２３が複数設けられ、ノズル開口２３毎に形成された個別インク室２７のそれぞれが接続される共通インク室２６を有し、ノズル基板２２は、共通インク室２６の一面を形成しているという構成を採用することによって、各ノズル開口２３のそれぞれに分岐する前段階のインクを、ノズル基板２２を介して一括的に加熱することが容易にできる。したがって、共通インク室２６から各個別インク室２７にインクが分岐した後の温度のバラツキが生じ難く、インクの粘度も一定に調節することができ、インクの噴射特性も向上させることができる。
【００４０】
また、本実施形態においては、ヘッドカバー４０を覆う断熱板５０を有するという構成を採用することによって、ヘッドカバー４０からの熱損失を低減させることができ、加熱の効率化を図ることができる。
【００４１】
また、本実施形態においては、ヘッドカバー４０は、ノズル基板２２を電気的に接地させるという構成を採用することによって、伝熱の機能と共に、ノズル基板の電位を接地電位にすることができ、駆動ＩＣ等の電子部品の静電破壊等の懸念を解消することができる。
【００４２】
また、本実施形態においては、記録ヘッド４を備えるインクジェットプリンター１を採用することによって、ノズル基板２２を保護でき、且つ、インクを効率よく加熱して噴射できるインクジェットプリンター１が得られる。
【００４３】
（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態について図５〜図８を参照して説明する。なお、以下の説明では、上記第１実施形態と構成を同じくする部材には同一の符号を付し、その説明は割愛する。
図５は、第２実施形態に係る記録ヘッド４を示す斜視図である。図６は、記録ヘッド４の分解図である。図７は、ヒーター３０とヘッドカバー４０と断熱板５０との組合せの状態を示す斜視図である。図８は、ノズル列２４と直交する方向の記録ヘッド４の部分断面図である。
【００４４】
第２実施形態と第１実施形態との主な相違点は、（１）ケース部材２１とヘッドカバー４０との間に挟持されたヒーター（発熱部）３０をシール部材６０で液密にシールした点（図８参照）と、（２）ヘッドカバー４０のケース部材２１から離間する方向の開きを当接して係止する係止爪（係止部材）５１を設けた点（図５〜図７参照）である。
【００４５】
図８に示すように、ヒーター３０の詳細な内部構成は、給電を受けて発熱する電熱層３５と、電熱層３５を挟み込む一対の絶縁層３６とを有する。本実施形態の電熱層３５は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）から構成され、絶縁層３６は、例えば、ポリイミド等の樹脂材からなる。このヒーター３０は、ノズル基板２２を支持するケース部材２１とヘッドカバー４０との間に挟持されている。
【００４６】
先ず、相違点（１）の構成及び作用について説明する。
第１実施形態では、ノズル基板２２がワイプ部材４４によりワイピングされた際に、ノズル基板２２とヘッドカバー４０との接触部位から毛細管現象によりインクが染みあがり、ケース部材２１とヘッドカバー４０との間に挟持されたヒーター３０まで到達して温度上昇が阻害される場合がある。具体的には、絶縁層３６の貼り合わせた端面からインクがヒーター３０内部に浸入してショートを引き起こす、あるいは、ヒーター３０とケース部材２１の間に温度センサを設けた構成において、インクがヒーター３０とケース部材２１の間に浸入してヒーター３０の浮きを生じさせ、局所的に温度が高くなる等の現象により測定温度が変化して（ズレて）温度制御を困難にする、等の不具合が生じる場合がある。
【００４７】
第２実施形態では、上記不具合を解消すべく、ケース部材２１とヘッドカバー４０との間を液密にしてヒーター３０をシールするシール部材６０を設けている。このシール部材６０は、図８に示すように、ケース部材２１とヘッドカバー４０との間であって、絶縁層３６の貼り合わせた端面に対応する位置に設けられる。本実施形態のシール部材６０は、耐液性を有するシリコン接着剤を上記位置にモールドしたものである。なお、シール部材６０には、ゴムパッキンのような弾性を有し液密にシールできる部材を採用してもよい。
【００４８】
この構成によれば、ノズル基板２２がワイプ部材４４によりワイピングされた際に、ノズル基板２２とヘッドカバー４０との接触部位から毛細管現象により染みあがったインクは、シール部材６０が液密にヒーター３０をシールしているため、ヒーター３０に到達する前で（上流側において）その侵入が止まることとなる（図８に示す矢印参照）。このため、ヒーター３０による加熱が阻害されることなく、インクの円滑な温度上昇が可能となる。なお、これと比べて軽度であるがヘッドカバー４０の外表面を伝って浸入するインクは、ヒーター３０に至る前のヘッドカバー４０と断熱板５０との間に同様にシール部材６０´を設けることで対策が可能である。
【００４９】
次に、相違点（２）の構成及び作用について説明する。
上述したように、ヘッドカバー４０は、ステンレス鋼等の金属材から構成されているためバネ性を有し、ある程度の変形に耐え得る。しかし、ケース部材２１とヘッドカバー４０との間でヒーター３０を挟持するように組み立てた場合、ヘッドカバー４０がヒーター３０によりケース部材２１から離間する方向に広げられてしまう不具合がある。その結果、ケース部材２１とヘッドカバー４０との間でヒーター３０を密に挟持できずに熱伝導性が低下する。また、図６に示すように、第２実施形態では、ヘッドカバー４０のノズル基板２２に対する位置決め手段として、フランジ部２０ａにピン２０ａ１を設け、ヘッドカバー４０にピン２０ａ１が挿入されるピン挿入孔４２を設けているが、ピン２０ａ１がピン挿入孔４２にスムーズに挿入できない、等の不具合が生じる場合がある。
【００５０】
第２実施形態では、上記不具合を解消すべく、ケース部材２１から離間する方向のヘッドカバー４０の開きを当接して係止する係止爪５１を断熱板５０に設けている。この係止爪５１は、ヒーター３０の端部３１、３２を避けた位置に対となって設けられ、且つ、ケース部材２１及びヘッドカバー４０をその短辺方向で挟む位置にそれぞれ設けられる。この係止爪５１は、フランジ部２０ａと当接するヘッドカバー４０の端部を引掛けることで、ヘッドカバー４０の広がりを抑制する。
【００５１】
この構成によれば、ヘッドカバー４０の広がりを防止できるため、ヘッドカバー４０とヒーター３０とが密に接触でき、伝熱効率が向上する。また、図７に示すように、予め、断熱板５０とヘッドカバー４０とを係止爪５１を介して組合せて位置決めした状態で、ヘッド本体２０に取り付けることができるため、ピン２０ａ１がピン挿入孔４２にスムーズに挿入され組立を容易に行える。また、本実施形態では、断熱板５０にもピン２０ａ１が挿入するピン挿入孔５２が形成されているため、断熱板５０の位置決めもなされる。
なお、本実施形態では、係止爪５１を断熱板５０に一体成形している。この構成によれば、一つの部材でヘッドカバー４０を保温でき、且つ、ヘッドカバー４０の広がりを防止できる。このため、部品点数の増加を抑制できる。なお、この断熱板５０は、ヘッドカバー４０より硬質の材料からなることが、ヘッドカバー４０の広がりを防止する観点から好ましい。
【００５２】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５３】
例えば、上記実施形態において、ヘッドカバー４０は、ノズル基板２２の噴射面１７の縁部を被覆する形状であると説明したが、本発明は、図９に示す別実施形態のヘッドカバー４０のような形状であっても良い。別実施形態におけるヘッドカバー４０は、ノズル列２４が形成されている噴射面１７を覆い、且つ、ノズル列２４の各列に沿うように形成された開口部４１を有する。
このような構成を採用することによって、別実施形態のヘッドカバー４０は、本実施形態と比べてノズル基板２２の噴射面１７の被覆面積を大きくできる。したがって、別実施形態では、ノズル基板２２をより衝撃等から保護できると共に、ノズル基板２２の全面に偏り無くヒーター３０の熱を伝熱することができる。したがって、記録ヘッド４から安定して高粘度インクを噴射することができる効果がある。
【００５４】
また、例えば、インクの温度の調節を精度よく行い、所望の粘度でインクを噴射させるため、インクの温度を検出する温度検出装置と、温度検出装置の検出結果に基づいて、ヒーター３０の駆動を制御する制御装置とを有するという構成を採用しても良い。この場合、温度検出装置は、ヘッド本体２０内の共通インク室２６や個別インク室２７等のインク収容空間内に配置することが好ましい。
なお、ヘッド本体２０内の設置空間の制約を受ける場合は、温度検出装置は、ヒーター３０の熱を伝熱するヘッドカバー４０の温度に基づいて、インクの温度を検出するという構成であっても良い。この場合、例えば、制御装置に、実験によりヘッドカバー４０の温度とインクの温度との対応値を測定し、その測定結果をテーブルデータとして予め記憶させておき、温度検出装置がヘッドカバー４０の温度を検出した検出結果とテーブルデータとを対比することでインクの温度を検出するといった手段を用いてもよい。
また、温度検出装置として温度計を搭載する構成を記載したが、熱電対、サーミスタ等の温度検出素子を用いても良い。
【００５５】
また、例えば、上記実施形態において、ヒーター３０は、電熱性を有する部材であると説明したが、本発明は、上記構成に限定されるものではない。例えば、ヒーター３０は、水や空気等の熱媒体を流通させることでインクを加熱させる構成のものを採用しても良い。
【００５６】
また、例えば、ヒーター３０は、それのみでインクを加熱する用い方に限定されるものではなく、例えば、共通インク室２６よりも上流側でインクを加熱する第２加熱装置と協働して、インクを加熱する構成であってもよい。
【００５７】
尚、上述の実施形態においては、流体噴射装置がインクジェットプリンター１である場合を例にして説明したが、インクジェットプリンターに限られず、複写機及びファクシミリ等の装置であってもよい。
【００５８】
また、上述の実施形態においては、流体噴射装置が、インク等の流体（液状体）を噴射する流体噴射装置である場合を例にして説明したが、本発明の流体噴射装置は、インク以外の他の流体を噴射したり吐出したりする流体噴射装置に適用することができる。流体噴射装置が噴射可能な流体は、流体、機能材料の粒子が分散又は溶解されている液状体、ジェル状の流状体、流体として流して噴射できる固体、及び粉体（トナー等）を含む。
【００５９】
また、上述の実施形態において、流体噴射装置から噴射される流体（液状体）としては、インクのみならず、特定の用途に対応する流体を適用可能である。流体噴射装置に、その特定の用途に対応する流体を噴射可能な噴射ヘッドを設け、その噴射ヘッドから特定の用途に対応する流体を噴射して、その流体を所定の物体に付着させることによって、所定のデバイスを製造可能である。例えば、本発明の流体噴射装置（液状体噴射装置）は、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ、及び面発光ディスプレイ（ＦＥＤ）の製造等に用いられる電極材、色材等の材料を所定の分散媒（溶媒）に分散（溶解）した流体（液状体）を噴射する流体噴射装置に適用可能である。
【００６０】
また、流体噴射装置としては、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する流体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる流体を噴射する流体噴射装置であってもよい。
さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する流体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する流体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する流体噴射装置、ジェルを噴射する流状体噴射装置、トナーなどの粉体を例とする固体を噴射するトナージェット式記録装置であってもよい。そして、これらのうちいずれか一種の流体噴射装置に本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１…インクジェットプリンター（流体噴射装置）、４…記録ヘッド（流体噴射ヘッド）、１７…噴射面（ノズル面）、２１…ケース部材、２２…ノズル基板、２３…ノズル開口、２４…ノズル列、２６…共通インク室（流体貯溜室）、２７…個別インク室（流体流路）、３０…ヒーター（加熱装置、発熱部）、４０…ヘッドカバー（保護部材）、４１…開口部、５０…断熱板（断熱部材）、５１…係止爪（係止部材）、６０…シール部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を噴射するノズル開口が形成されたノズル基板と、前記流体を加熱する加熱装置とを備える流体噴射ヘッドであって、
前記ノズル基板と接触して設けられ、前記ノズル基板を保護する所定の機能を有する保護部材を有し、
前記加熱装置は、前記保護部材及び前記ノズル基板を介して前記流体を加熱すること特徴とする流体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記ノズル開口が複数設けられ、前記ノズル開口毎に形成された流体流路のそれぞれが接続される流体貯溜室を有し、
前記ノズル基板は、前記流体貯溜室の一部を形成していることを特徴とする請求項１に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記保護部材を覆う断熱部材を有することを特徴とする請求項１または２に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記保護部材は、前記ノズル基板を電気的に接地させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記ノズル基板には、複数の前記ノズル開口で形成されるノズル列が複数列形成されており、
前記保護部材は、前記ノズル列が形成されているノズル面を覆い、且つ、前記ノズル列の各列に沿うように形成された開口部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記流体の温度を検出する温度検出装置と、
前記温度検出装置の検出結果に基づいて、前記加熱装置の駆動を制御する制御装置とを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記温度検出装置は、前記保護部材の温度に基づいて、前記流体の温度を検出することを特徴とする請求項６に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項８】
前記加熱装置の発熱部は、前記ノズル基板を支持するケース部材と前記保護部材との間に挟持されており、
前記ケース部材と前記保護部材との間を液密にして前記発熱部をシールするシール部材を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項９】
前記加熱装置の発熱部は、前記ノズル基板を支持するケース部材と前記保護部材との間に挟持されており、
前記ケース部材から離間する方向の前記保護部材の開きを当接して係止する係止部材を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項１０】
前記係止部材は、前記保護部材を覆う断熱部材に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項１１】
流体噴射ヘッドから所定の対象物に向けて流体を噴射する流体噴射装置であって、
前記流体噴射ヘッドとして、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の流体噴射ヘッドを備えることを特徴とする流体噴射装置。
【請求項１】
流体を噴射するノズル開口が形成されたノズル基板と、前記流体を加熱する加熱装置とを備える流体噴射ヘッドであって、
前記ノズル基板と接触して設けられ、前記ノズル基板を保護する所定の機能を有する保護部材を有し、
前記加熱装置は、前記保護部材及び前記ノズル基板を介して前記流体を加熱すること特徴とする流体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記ノズル開口が複数設けられ、前記ノズル開口毎に形成された流体流路のそれぞれが接続される流体貯溜室を有し、
前記ノズル基板は、前記流体貯溜室の一部を形成していることを特徴とする請求項１に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記保護部材を覆う断熱部材を有することを特徴とする請求項１または２に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記保護部材は、前記ノズル基板を電気的に接地させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記ノズル基板には、複数の前記ノズル開口で形成されるノズル列が複数列形成されており、
前記保護部材は、前記ノズル列が形成されているノズル面を覆い、且つ、前記ノズル列の各列に沿うように形成された開口部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記流体の温度を検出する温度検出装置と、
前記温度検出装置の検出結果に基づいて、前記加熱装置の駆動を制御する制御装置とを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記温度検出装置は、前記保護部材の温度に基づいて、前記流体の温度を検出することを特徴とする請求項６に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項８】
前記加熱装置の発熱部は、前記ノズル基板を支持するケース部材と前記保護部材との間に挟持されており、
前記ケース部材と前記保護部材との間を液密にして前記発熱部をシールするシール部材を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項９】
前記加熱装置の発熱部は、前記ノズル基板を支持するケース部材と前記保護部材との間に挟持されており、
前記ケース部材から離間する方向の前記保護部材の開きを当接して係止する係止部材を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項１０】
前記係止部材は、前記保護部材を覆う断熱部材に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項１１】
流体噴射ヘッドから所定の対象物に向けて流体を噴射する流体噴射装置であって、
前記流体噴射ヘッドとして、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の流体噴射ヘッドを備えることを特徴とする流体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２６２５４３（Ｐ２００９−２６２５４３Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６５７１５（Ｐ２００９−６５７１５）
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【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２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【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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