液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置
【課題】それぞれのノズルごとにヒーターを高密度に形成でき、それぞれのノズル開口から液体を吐出させる吐出駆動タイミングに応じて、ノズル開口に対応するヒーターの加熱タイミングをそれぞれ制御する手段を構築できる液体噴射ヘッドの提供。
【解決手段】複数のノズル開口１３からなるノズル列が形成されたノズルプレート１４と、ノズルプレート１４と接し、複数のノズル開口１３のそれぞれに連通路としてのノズル連通孔２４を介して連通する複数の圧力発生室１１が、ノズル列方向に形成された流路形成基板１２と、ノズルプレート１４と接し、複数の圧力発生室１１と対向する位置であって液体が流れる流路外に設けられ、複数の圧力発生室１１内の液体としてのインクを加熱する少なくとも一つの加熱体部としてのヒーター６０と、を備え、ヒーター６０は、ノズル列方向に亘って形成されている。
【解決手段】複数のノズル開口１３からなるノズル列が形成されたノズルプレート１４と、ノズルプレート１４と接し、複数のノズル開口１３のそれぞれに連通路としてのノズル連通孔２４を介して連通する複数の圧力発生室１１が、ノズル列方向に形成された流路形成基板１２と、ノズルプレート１４と接し、複数の圧力発生室１１と対向する位置であって液体が流れる流路外に設けられ、複数の圧力発生室１１内の液体としてのインクを加熱する少なくとも一つの加熱体部としてのヒーター６０と、を備え、ヒーター６０は、ノズル列方向に亘って形成されている。
【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するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの一例として、例えば圧力発生素子及び圧力発生室が設けられたアクチュエーターユニットを備え、圧力発生室に連通してノズルプレートに設けられたノズル開口からインクなどの液体を吐出する液体噴射ヘッドがある。このような液体噴射ヘッドを用いて、高粘度の液体を噴射しようとすると、圧力発生素子に高い電圧を供給して圧力発生素子の駆動力を高める必要がある。そこで、特許文献１では、ノズル開口ごとに液体の粘度を低減させる加熱手段としてのヒーターを備え、ノズル開口から液体を吐出させる吐出駆動タイミングに応じてヒーターによる加熱タイミングを制御するノズル加熱制御手段を備えた液体噴射装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０４１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
たとえば、高解像度の画像を形成するためにノズルプレートに形成されるノズル開口の個数を多くすることが行われる。しかしながら、ノズルプレートに形成されるノズル開口の個数を多くすると、ノズルプレートにはノズル開口を高密度に形成しなくてはならない。そのため、特許文献１のように、それぞれのノズル開口ごとにヒーターを高密度に形成することは容易ではないという課題がある。また、それぞれのノズル開口から液体を吐出させる吐出駆動タイミングに応じて、ノズル開口に対応するヒーターの加熱タイミングをそれぞれ制御する手段を構築するのは容易ではないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］複数のノズル開口からなるノズル列が形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートと接し、前記複数のノズル開口のそれぞれに連通路を介して連通する複数の圧力発生室が、前記ノズル列方向に形成された流路形成基板と、前記ノズルプレートと接し、前記複数の圧力発生室と対向する位置であって液体が流れる流路外に設けられ、前記複数の圧力発生室内の液体を加熱する少なくとも一つの加熱体部と、を備え、前記加熱体部は、前記ノズル列方向に亘って形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【０００７】
この構成によれば、ノズルプレートと接し、圧力発生室と対向する位置であって液体が流れる流路外に設けられ、圧力発生室内の液体を加熱する少なくとも一つの加熱体部を備える。これにより、加熱体部から発生した熱がノズルプレートを伝導してノズル開口を流れる液体の温度を上げるとともに、圧力発生室内を流れる液体の温度を上げることができる。そのため、高粘度の液体を低粘度化させてからノズル開口から吐出させることが可能となる。また、少なくとも一つの加熱体部が、ノズル列方向に亘って形成されている。そのため、加熱体部によって、液体噴射ヘッドに形成された複数のノズル開口を通過する液体と、複数の圧力発生室内を流れる液体の温度を上げることができる。従って、少なくとも一つの加熱体部を液体噴射ヘッドに形成すればよいので、加熱体部を容易に形成することが可能となる。
【０００８】
［適用例２］前記圧力発生室と前記加熱体部とが対向する方向と直交する方向において、前記流路形成基板と前記加熱体部との間には空洞が設けられたことを特徴とする上記液体噴射ヘッド。
【０００９】
この構成によれば、空洞によって、圧力発生室と加熱体部とが対向する方向と直交する方向への熱伝導性が低下する。これにより、加熱体部で発生し、圧力発生室と加熱体部とが対向する方向に伝導する熱量が増えるので、圧力発生室内の液体の温度をさらに上げることができる。
【００１０】
［適用例３］前記圧力発生室と前記加熱体部とが対向する方向において、前記流路形成基板より高い熱伝導性を有し、前記圧力発生室の一部の壁面を形成し、前記加熱体部と接する熱伝導性プレートを備えたことを特徴とする上記液体噴射ヘッド。
【００１１】
この構成によれば、熱伝導性プレートによって加熱体部と圧力発生室との熱伝導性が向上する。これにより、加熱体部から発生した熱が熱伝導性プレートを伝導して圧力発生室内の液体の温度をさらに上げることができる。
【００１２】
［適用例４］前記圧力発生室よりも上流側には前記圧力発生室に連通する液体供給口をさらに備え、前記ノズル開口から液体が吐出されているとき、前記ノズル開口を通過する液体の粘度は、前記液体供給口を通過する液体の粘度より低いことを特徴とする上記液体噴射ヘッド。
【００１３】
この構成によれば、圧力発生室内の液体が吐出されようとする際に、圧力発生室の上流側に流れようとする液体と圧力発生室の下流側に流れようとする液体とが存在する。圧力発生室の下流側の液体は圧力発生室の上流側に流れようとする液体よりも低粘度になっているため、圧力発生室内の液体は、圧力発生室の上流側よりも圧力発生室の下流側にあるノズル開口側に流れようとする。そのため、圧力発生室の液体をノズル開口から吐出することが容易となる。
【００１４】
［適用例５］上記液体噴射ヘッドと、前記加熱体部に通電し、前記加熱体部を発熱させる通電回路部と、温度センサーを有し、前記圧力発生室内の液体の温度を検出する液体温度検出部と、前記液体温度検出部によって検出された前記温度に基づいて、前記通電回路部を制御し、前記加熱体部の発熱量を制御する加熱制御部と、を備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【００１５】
この構成によれば、液体噴射ヘッドに形成された複数の圧力発生室内の液体の温度の範囲を調整することができる。そのため、複数の圧力発生室内の液体の粘度の範囲を調整し、ノズル開口から高粘度の液体を噴射させることが容易となる。従って、加熱体部を加熱するための制御手段を容易に構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】インクジェット式プリンターの概略斜視図。
【図２】液体噴射ヘッドの断面図。
【図３】液体噴射ヘッドの部分断面図。
【図４】ノズルプレートに備えられたヒーターの部分斜視図。
【図５】インクジェット式プリンターの電気的な概略構成を示すブロック図。
【図６】第２実施形態における液体噴射ヘッドの断面図。
【図７】第３実施形態における液体噴射ヘッドの断面図。
【図８】第４実施形態における液体噴射ヘッドの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態の液体噴射装置の一例としてのインクジェット式プリンター（以下「プリンター」という）１の概略斜視図である。プリンター１のキャリッジ９は、キャリッジモーター６により駆動されるタイミングベルト３によって、ガイド軸２に案内されて主走査方向Ｄ１に往復移動されるように構成されている。
【００１８】
プリンター１には、一定間隔のスリットが主走査方向Ｄ１に亘って描かれたリニアスケール４と、キャリッジ９に固定された光学系センサー（不図示）からなるリニアエンコーダーが備えられる。光学系センサーによって、スリットを検出し、主走査方向Ｄ１の位置を検出することができる。
【００１９】
紙送りモーター７によって駆動される紙送りローラー（不図示）と回転自由な従動ローラー（不図示）に挟まれながら、記録媒体としての記録用紙Ｐが副走査方向Ｄ２に搬送される。
【００２０】
図２は、インクジェット式液体噴射ヘッド（以下「液体噴射ヘッド」という）１０の断面図である。図１のキャリッジ９の記録用紙Ｐに対向する側には、図２の液体噴射ヘッド１０が搭載され、キャリッジ９の図面上側には、液体噴射ヘッド１０に液体としてのインクを供給するブラックインクカートリッジ５ａ及びカラーインクカートリッジ５ｂが着脱可能に装填されている。
【００２１】
ブラックインクカートリッジ５ａ及びカラーインクカートリッジ５ｂには、例えば、紫外線硬化型インクのような高粘度の液体であるインクが充填される。主走査方向Ｄ１に往復移動する液体噴射ヘッド１０とプラテン８の間を、副走査方向Ｄ２に通過する記録用紙Ｐに、液体噴射ヘッド１０からインクが液体噴射方向Ｄ３に吐出され、文字や画像が形成される構成となっている。
【００２２】
図２に示すように、液体噴射ヘッド１０は、圧力発生室１１を有する流路形成基板１２と、圧力発生室１１に連通するノズル開口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とを有する。
【００２３】
ノズルプレート１４には、図１の副走査方向Ｄ２に複数のノズル開口１３からなるノズル列が形成されている。流路形成基板１２には、一方面側の表層部分に、隔壁によって区画された複数の圧力発生室１１が、各ノズルに対応してノズル列方向に並んで設けられている。
【００２４】
各圧力発生室１１の列の外側には、ケースヘッド２０外部のインク供給手段としてのブラックインクカートリッジ５ａ及びカラーインクカートリッジ５ｂに連通するインク導入口２１を介してインクが供給されて、複数の圧力発生室１１に対して共通の液体室となるリザーバー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、リザーバー２２と各圧力発生室１１とは、インク供給口２３を介して連通され、各圧力発生室１１には、インク供給手段からインク導入口２１及びリザーバー２２を介してインクが供給される。もちろん、リザーバー２２は流路形成基板１２に形成されている必要は無く、たとえば、ケースヘッド２０にリザーバー２２を設けて、振動板１５に後述のインク供給口２３を設けて、リザーバー２２と圧力発生室１１を液体的に連通させても良い。
【００２５】
インク供給口２３（液体供給口の一種）は、圧力発生室１１毎に形成されている。また、インク供給口２３は、圧力発生室１１よりも狭い断面積で形成されているため、リザーバー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のリザーバー２２とは反対の端部側には、流路形成基板１２を貫通して、圧力発生室１１毎にノズル連通孔２４が形成されている。
【００２６】
このように、本実施形態では、リザーバー２２からインク供給口２３を介して流路形成基板１２の面方向にインクを流すことにより各圧力発生室１１にインクを充填するように構成してある。すなわち、流路形成基板１２には圧力発生室１１、リザーバー２２、インク供給口２３、ノズル連通孔２４が設けられている。
【００２７】
このような流路形成基板１２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。もちろん、流路形成基板１２の材料としては、シリコン単結晶基板以外にステンレスなどの金属材料や感光性樹脂などの樹脂材料を用いても良い。
【００２８】
流路形成基板１２の一方面側にはノズルプレート１４が接着剤５０を介して接着され、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。一方、流路形成基板１２の他方面側には振動板１５が接合されている。各圧力発生室１１はこの振動板１５によって画成されている。
【００２９】
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に接着剤５１を介して接合されている。
【００３０】
また、振動板１５の各圧力発生室１１に対向する領域内には島部２７が設けられ、島部２７には圧電素子１７の先端部が当接する。圧電素子１７の先端部は、接着剤２８によって島部２７に接合されている。
【００３１】
また、振動板１５のリザーバー２２に対向する領域には、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２５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。尚、コンプライアンス部２９は、リザーバー２２内の圧力変化が生じた時に、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、リザーバー２２内の圧力を常に一定に保持する役割を果たす。さらに、振動板１５にはインク導入口２１とリザーバー２２とが液体的に連通するように開口３０が設けられている。
【００３２】
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。
【００３３】
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の基端部側が固定基板３５に固着されている。本実施形態では、これら圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）と固定基板３５とで圧電素子ユニット１８が構成されている。そして、圧電素子１７の基端部近傍には、固定基板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３６を有する回路基板３７が接続されている。
【００３４】
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１５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、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が固定された固定基板３５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の収容部１９内には、段差部３８が設けられており、固定基板３５は、このケースヘッド２０の段差部３８に接着剤３９によって接合されている。
【００３５】
さらにケースヘッド２０上には、回路基板３７の各配線３６がそれぞれ接続される複数の導電パッド４０が設けられた配線基板４１が固定されており、ケースヘッド２０の収容部１９は、この配線基板４１によって実質的に塞がれている。配線基板４１には、ケースヘッド２０の収容部１９に対向する領域にスリット状の開口部４２が形成されており、回路基板３７はこの配線基板４１の開口部４２から収容部１９の外側に引き出されている。
【００３６】
また、圧電素子ユニット１８を構成する回路基板３７は、例えば、本実施形態では、圧電素子１７を駆動するための駆動ＩＣ（不図示）が搭載されたチップオンフィルム（ＣＯＦ）からなる。そして、回路基板３７の各配線３６は、その基端部側では、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３６は配線基板４１の各導電パッド４０に接合されている。具体的には、配線基板４１の開口部４２から収容部１９の外側に引き出された回路基板３７の先端部が配線基板４１の表面に沿って折り曲げられた状態で、各配線３６は配線基板４１の各導電パッド４０に接合されている。
【００３７】
図３は、液体噴射ヘッド１０の部分断面図である。図２、図３に示すように、流路形成基板１２の液体流路とならない領域であって、圧力発生室１１の列に対向する位置に、加熱体部として、例えばフィルムヒーターなどのヒーター６０が備えられる。ヒーター６０の振動板１５側の面は、接着剤６１を介して流路形成基板１２と接続され、また、ヒーター６０のノズルプレート１４側の面は、接着剤５０を介してノズルプレート１４と接続される。また、図３に示すように、ヒーター６０は、流路形成基板１２の圧力発生室１１と対向する領域には形成されているが、インク供給口２３に対向する領域には及んで形成されていない。これは後述するが、インク供給口２３を通過する液体を、ノズル開口１３を通過する液体よりも高粘度にさせておく必要があるからである。
【００３８】
図４は、ノズルプレート１４に備えられたヒーター６０の部分斜視図で、圧力発生室１１側から見た図である。図４に示すように、ヒーター６０は、ノズル開口１３が並んで形成されたノズル列方向Ｄ４に亘って形成されている。
【００３９】
図５は、プリンター１の電気的な概略構成を示すブロック図である。プリンター１は、プリンターコントローラー７０、プリントエンジン１００を含んで概略構成されている。
【００４０】
プリンターコントローラー７０は、ホストコンピューター２００等の外部装置との間でデータの授受を行う外部インターフェース（外部Ｉ／Ｆ）７１と、各種データ等を記憶するＲＡＭ７２と、各種データ処理のための制御ルーチン等を記憶したＲＯＭ７５と、各部の制御を行う制御部７３と、クロック信号ＣＫを発生する発振回路７４と、ヘッド駆動回路部１０１へ供給する駆動信号ＣＯＭを発生する駆動信号発生回路７６と、ドットパターンデータや駆動信号等をヘッド駆動回路部１０１に出力するための内部インターフェース（内部Ｉ／Ｆ）７７とを備えている。
【００４１】
ＲＡＭ７２は、受信バッファー、中間バッファー、出力バッファー及びワークメモリー（不図示）として利用されるものである。受信バッファーには、ホストコンピューター２００からの印刷データが一時的に記憶され、中間バッファーには中間コードデータが記憶され、出力バッファーにはドットパターンデータが展開される。
【００４２】
制御部７３は、各部の制御を行うほか、ホストコンピューター２００から外部Ｉ／Ｆ７１を通じて印刷データを受信し、印刷データを中間コードデータに変換し、中間コードデータをドットパターンデータに変換する。
【００４３】
制御部７３は、このドットパターンデータを内部Ｉ／Ｆ７７を通じてヘッド駆動回路部１０１に出力する。このドットパターンデータは、階調データをデコード（翻訳）することにより得られる印字データによって構成されている。
【００４４】
制御部７３は、発振回路７４からのクロック信号ＣＫに基づいてヘッド駆動回路部１０１に対してラッチ信号やチャンネル信号等を供給する。これらのラッチ信号ＬＡＴやチャンネル信号ＣＨに含まれるラッチパルスやチャンネルパルスは、駆動信号を構成する各パルスの供給タイミングを規定する。
【００４５】
駆動信号発生回路７６は、制御部７３によって制御され、圧電素子１７を駆動するための駆動信号を発生する。駆動信号発生回路７６は、ノズル開口１３（図２参照）からインクをインク滴（液滴の一種）として吐出させて記録用紙Ｐ上にドットを形成させるための吐出駆動パルスや、ノズル開口１３に露出したインクの自由表面、即ち、メニスカスを微振動させてインクを攪拌するための微振動パルス等を一吐出周期内に含む駆動信号ＣＯＭを発生するように構成されている。
【００４６】
次に、プリントエンジン１００の構成について説明する。プリントエンジン１００は、キャリッジモーター６とキャリッジモーター６を駆動するための駆動回路部１０７、紙送りモーター７と紙送りモーター７を駆動するための駆動回路部１０８と、リニアエンコーダー１１０、リニアエンコーダー１１０から出力されたエンコーダーパルスをカウントするための計数回路部１０９、液体噴射ヘッド１０に備えられた圧電素子１７を駆動するためのヘッド駆動回路部１０１、液体噴射ヘッド１０の圧力発生室１１を加熱するための圧力発生室加熱部１１４、圧力発生室１１内のインクの温度を検出するための液体温度検出部１１１とから構成されている。
【００４７】
制御部７３は、エンコーダーパルスがカウントされた値を計数回路部１０９から取得し、キャリッジ９（液体噴射ヘッド１０）の主走査方向Ｄ１における走査位置を認識できる。
【００４８】
ヘッド駆動回路部１０１は、シフトレジスター（ＳＲ）１０２、ラッチ１０３、デコーダー１０４、レベルシフター（ＬＳ）１０５、スイッチ１０６を備えている。プリンターコントローラー７０から出力されたドットパターンデータＳＩは、発振回路７４からのクロック信号ＣＫに同期して、シフトレジスター１０２にシリアル伝送される。ドットパターンデータＳＩは、２ビットのデータであり、例えば、非記録（微振動）、小ドット、中ドット、大ドットからなる４階調の記録階調（吐出階調）を表す階調情報によって構成されている。具体的には、非記録は階調情報「００」、小ドットは階調情報「０１」、中ドットが階調情報「１０」、大ドットが階調情報「１１」と表される。
【００４９】
シフトレジスター１０２には、ラッチ１０３が電気的に接続されており、プリンターコントローラー７０からのラッチ信号（ＬＡＴ）がラッチ１０３に入力されると、シフトレジスター１０２のドットパターンデータをラッチする。このラッチ１０３にラッチされたドットパターンデータは、デコーダー１０４に入力される。デコーダー１０４は、２ビットのドットパターンデータを翻訳してパルス選択データを生成する。このパルス選択データは、駆動信号ＣＯＭを構成する各パルスに各ビットを夫々対応させることで構成されている。そして、各ビットの内容、例えば、「０」，「１」に応じて圧電素子１７に対する吐出駆動パルスの供給又は非供給が選択される。
【００５０】
デコーダー１０４は、ラッチ信号（ＬＡＴ）又はチャンネル信号（ＣＨ）の受信を契機にパルス選択データをレベルシフター１０５に出力する。この場合、パルス選択データは、上位ビットから順にレベルシフター１０５に入力される。このレベルシフター１０５は、電圧増幅器として機能し、パルス選択データが「１」の場合、スイッチ１０６を駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の電圧に昇圧された電気信号を出力する。レベルシフター１０５で昇圧された「１」のパルス選択データは、スイッチ１０６に供給される。スイッチ１０６の入力側には、駆動信号発生回路７６からの駆動信号ＣＯＭが供給されており、スイッチ１０６の出力側には、圧電素子１７が接続されている。
【００５１】
パルス選択データは、スイッチ１０６の作動、つまり、駆動信号中の駆動パルスの圧電素子１７への供給を制御する。例えば、スイッチ１０６に入力されるパルス選択データが「１」である期間中は、スイッチ１０６が接続状態になって、対応する吐出駆動パルスが圧電素子１７に供給され、この吐出駆動パルスの波形に倣って圧電素子１７の電位レベルが変化する。一方、パルス選択データが「０」である期間中は、レベルシフター１０５からはスイッチ１０６を作動させるための電気信号が出力されない。このため、スイッチ１０６は切断状態となり、圧電素子１７へは吐出駆動パルスが供給されない。
【００５２】
このような動作を行うデコーダー１０４、レベルシフター１０５、スイッチ１０６、制御部７３、及び駆動信号発生回路７６は、吐出制御手段として機能し、ドットパターンデータＳＩに基づき、駆動信号の中から吐出駆動パルスを選択して圧電素子１７に印加（供給）する。その結果、吐出駆動パルスの電圧変化に応じて圧電素子１７が伸張又は収縮し、この圧電素子１７の伸縮に伴って圧力発生室１１（図２参照）が膨張又は収縮することにより、ドットパターンデータＳＩを構成する階調情報に応じた量のインク滴がノズルから吐出される。
【００５３】
圧力発生室加熱部１１４は、液体噴射ヘッド１０に備えられた加熱体部としてのヒーター６０と、ヒーター６０に通電し、ヒーター６０を発熱させる通電回路部１１５とから構成される。
【００５４】
液体温度検出部１１１は、温度センサー１１３としてのサーミスター（不図示）とサーミスターから出力された信号を検出する検出回路部１１２とから構成される。サーミスターは、図３の圧力発生室１１の近傍である、例えばノズルプレート１４または流路形成基板１２に備えられ、ノズルプレート１４または流路形成基板１２を介して圧力発生室１１内のインクの温度を検出する。ノズル開口１３から吐出されるインクの粘度は、吐出しやすい一定の粘度にする必要がある。ノズル開口１３のメニスカスを利用して吐出する液体のスピードや量を制御するためには、低粘度化しすぎるのも良くない。しかしながら、圧力発生室１１内に流れてくる液体の粘度は使用環境や噴射頻度によって一定ではない。また、粘度と温度とは相関がある。
【００５５】
そのため、加熱制御部７８は、温度センサー１１３と検出回路部１１２とからなる液体温度検出部１１１によって圧力発生室１１内の温度を検出することで、圧力発生室１１内の粘度を把握し、通電回路部１１５から出力される通電量を制御し、ヒーター６０から発熱される発熱量を制御する。
【００５６】
加熱制御部７８は、ＲＯＭ７５に記憶された制御プログラムから構成され、制御部７３がＲＯＭ７５から制御プログラムを読み出して、ＲＡＭ７２で実行することによって機能する。
【００５７】
以上、本実施形態におけるプリンター１に備えられた液体噴射ヘッド１０は、複数のノズル開口１３からなるノズル列が形成されたノズルプレート１４と、ノズルプレート１４と接し、複数のノズル開口１３のそれぞれに連通路としてのノズル連通孔２４を介して連通する複数の圧力発生室１１が、ノズル列方向Ｄ４に形成された流路形成基板１２と、ノズルプレート１４と接し、複数の圧力発生室１１と対向する位置に設けられ、複数の圧力発生室１１内の液体としてのインクを加熱する少なくとも一つの加熱体部としてのヒーター６０と、を備え、ヒーター６０は、ノズル列方向Ｄ４に亘って形成されている。
【００５８】
この構成によれば、ヒーター６０から発生した熱がノズルプレート１４を伝導してノズル開口１３を流れるインクの温度を上げるとともに、圧力発生室１１内を流れるインクの温度を上げることができる。そのため、高粘度の液体であるインクをノズル開口１３から吐出させることが可能となる。また、少なくとも一つのヒーター６０が、ノズル列方向Ｄ４に亘って形成されている。そのため、ヒーター６０によって、液体噴射ヘッド１０に形成された複数のノズル開口１３を通過するインクと、複数の圧力発生室１１内を流れるインクの温度を上げることができる。従って、少なくとも一つのヒーター６０を液体噴射ヘッド１０に形成すればよいので、ヒーター６０を容易に形成することが可能となる。
【００５９】
また、圧力発生室１１よりも上流側には圧力発生室１１に連通する液体供給口としてのインク供給口２３を備える。インク供給口２３がノズルプレート１４に対向する位置には、ヒーター６０は備えられていない。このため、ノズルプレート１４に対向する位置にヒーター６０が備えられた圧力発生室１１内を流れ、ノズル開口１３を通過するインクの温度は、インク供給口２３内を通過するインクの温度より高い。従って、ノズル開口１３からインクが吐出されているとき、ノズル開口１３を通過するインクの粘度は、インク供給口２３を通過するインクの粘度より低いことになる。
【００６０】
この構成によれば、圧力発生素子となる圧電素子１７が駆動した結果、圧力発生室１１内の圧力が発生した際に、圧力発生室１１内のインクは、圧力発生室１１の上流側よりも相対的に圧力発生室１１の下流側にあるノズル開口１３側に流れようとするので、圧力発生室１１内のインクをノズル開口１３から吐出することが容易となる。
【００６１】
また、本実施形態で説明したプリンター１は、液体噴射ヘッド１０と、加熱体部としてのヒーター６０に通電し、ヒーター６０を発熱させる通電回路部１１５と、温度センサー１１３としてのサーミスターを有し、圧力発生室１１内の液体の温度を検出する液体温度検出部１１１と、液体温度検出部１１１によって検出された温度に基づいて、通電回路部１１５を制御し、ヒーター６０の発熱量を制御する加熱制御部７８と、を備える。
【００６２】
この構成によれば、液体噴射ヘッド１０に形成された複数の圧力発生室１１内のインクの温度の範囲を調整することができる。そのため、複数の圧力発生室１１内のインクの粘度の範囲を調整し、ノズル開口１３から高粘度のインクを噴射させることが容易となる。従って、ヒーター６０を加熱するための制御手段を容易に構築することができる。
【００６３】
（第２実施形態）
第２実施形態では、流路形成基板１２とヒーター６０との間に空洞を設けた液体噴射ヘッドについて説明する。図６は、第２実施形態における液体噴射ヘッド１０ａの断面図である。
【００６４】
図６の液体噴射ヘッド１０ａには、液体噴射方向Ｄ３と交わる方向において、ヒーター６０のリザーバー２２側に空洞６２を設け、ヒーター６０のノズル連通孔２４側に空洞６３が設けられている。空洞６２，６３により、ヒーター６０からの熱が、液体噴射方向Ｄ３と交わる方向に伝わることが抑制される。すなわち、ヒーター６０と流路形成基板１２において、液体噴射方向Ｄ３と交わる方向における熱伝導性は、液体噴射方向Ｄ３における熱伝導性より低くすることができる。
【００６５】
従って、ヒーター６０で発生した熱量のうち、液体噴射方向Ｄ３に伝わる熱量の割合が増えるので、圧力発生室１１内のインクの温度がさらに上がる。
【００６６】
本実施形態におけるその他の構成は、第１実施形態で説明した構成と同じである。
【００６７】
（第３実施形態）
第２実施形態では、液体噴射方向Ｄ３と交わる方向において、ヒーター６０の両側に空洞を設けたが、第３実施形態では、ヒーター６０の片側に空洞を設けた液体噴射ヘッドについて説明する。図７は、第３実施形態における液体噴射ヘッド１０ｂの断面図である。
【００６８】
図７に示すように、液体噴射方向Ｄ３と交わる方向において、ヒーター６０のリザーバー２２側に空洞６２を設け、ヒーター６０のノズル連通孔２４側には空洞を設けない。
【００６９】
これにより、ヒーター６０からノズル連通孔２４側への熱伝導性は、ヒーター６０からリザーバー２２側への熱伝導性より高い。これにより、ノズル連通孔２４内を流れるインクの温度は、リザーバー２２内を流れるインクの温度より高くなる。
【００７０】
これにより、ノズル開口１３からインクが吐出されているとき、ノズル開口１３を通過するインクの粘度は、リザーバー２２内を通過するインクの粘度より低い。従って、圧力発生室１１内のインクが、圧力発生室１１の上流側に位置するリザーバー２２側よりも圧力発生室１１の下流側にあるノズル開口１３側に流れようとするので、インクをノズル開口１３から吐出することが容易となる。
【００７１】
本実施形態におけるその他の構成は、第１実施形態で説明した構成と同じである。
【００７２】
（第４実施形態）
第４実施形態では、圧力発生室１１のヒーター６０側に、熱伝導性プレートを備えた液体噴射ヘッドについて説明する。図８は、第４実施形態における液体噴射ヘッド１０ｃの断面図である。
【００７３】
図８の液体噴射ヘッド１０ｃの圧力発生室１１のヒーター６０側に、熱伝導性プレート６４を備える。熱伝導性プレート６４は、流路形成基板１２を形成するシリコンより熱伝導性が高く、例えば、ステンレスやニッケルなどの部材によって形成され、圧力発生室１１におけるヒーター６０側の一部の壁面を構成する。
【００７４】
これにより、熱伝導性プレート６４によってヒーター６０と圧力発生室１１との熱伝導性が向上する。これにより、ヒーター６０から発生した熱が熱伝導性プレート６４を伝導して圧力発生室１１内を流れるインクの温度をさらに上げることができる。
【００７５】
本実施形態では、図７を用いて説明したように、ヒーター６０のリザーバー２２側に空洞６２を有し、ヒーター６０からの熱伝導性を低くしている。
【００７６】
本実施形態におけるその他の構成は、第１実施形態で説明した構成と同じである。
【００７７】
第１実施形態から第４実施形態においては、液体噴射ヘッド１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃには一つのヒーター６０を備えたが、長手方向がノズル列方向Ｄ４の複数のヒーターを備えてもよい。
【００７８】
また、第１実施形態から第４実施形態においては、記録用紙Ｐが搬送する副走査方向Ｄ２のノズル列が形成された液体噴射ヘッドを備えたプリンターについて説明したが、主走査方向Ｄ１にノズル列が形成された液体噴射ヘッドを備えたプリンターにも適用する。
【００７９】
また、第１実施形態から第４実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例として、記録用紙Ｐに画像を形成するインクジェット式液体噴射ヘッドについて説明したが、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ー）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にも適用する。
【符号の説明】
【００８０】
１…インクジェット式プリンター、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…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、２４…ノズル連通孔、６０…ヒーター、６２，６３…空洞、６４…熱伝導性プレート、７８…加熱制御部、１１１…液体温度検出部、１１５…通電回路部、Ｄ４…ノズル列方向。
【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するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの一例として、例えば圧力発生素子及び圧力発生室が設けられたアクチュエーターユニットを備え、圧力発生室に連通してノズルプレートに設けられたノズル開口からインクなどの液体を吐出する液体噴射ヘッドがある。このような液体噴射ヘッドを用いて、高粘度の液体を噴射しようとすると、圧力発生素子に高い電圧を供給して圧力発生素子の駆動力を高める必要がある。そこで、特許文献１では、ノズル開口ごとに液体の粘度を低減させる加熱手段としてのヒーターを備え、ノズル開口から液体を吐出させる吐出駆動タイミングに応じてヒーターによる加熱タイミングを制御するノズル加熱制御手段を備えた液体噴射装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０４１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
たとえば、高解像度の画像を形成するためにノズルプレートに形成されるノズル開口の個数を多くすることが行われる。しかしながら、ノズルプレートに形成されるノズル開口の個数を多くすると、ノズルプレートにはノズル開口を高密度に形成しなくてはならない。そのため、特許文献１のように、それぞれのノズル開口ごとにヒーターを高密度に形成することは容易ではないという課題がある。また、それぞれのノズル開口から液体を吐出させる吐出駆動タイミングに応じて、ノズル開口に対応するヒーターの加熱タイミングをそれぞれ制御する手段を構築するのは容易ではないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］複数のノズル開口からなるノズル列が形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートと接し、前記複数のノズル開口のそれぞれに連通路を介して連通する複数の圧力発生室が、前記ノズル列方向に形成された流路形成基板と、前記ノズルプレートと接し、前記複数の圧力発生室と対向する位置であって液体が流れる流路外に設けられ、前記複数の圧力発生室内の液体を加熱する少なくとも一つの加熱体部と、を備え、前記加熱体部は、前記ノズル列方向に亘って形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【０００７】
この構成によれば、ノズルプレートと接し、圧力発生室と対向する位置であって液体が流れる流路外に設けられ、圧力発生室内の液体を加熱する少なくとも一つの加熱体部を備える。これにより、加熱体部から発生した熱がノズルプレートを伝導してノズル開口を流れる液体の温度を上げるとともに、圧力発生室内を流れる液体の温度を上げることができる。そのため、高粘度の液体を低粘度化させてからノズル開口から吐出させることが可能となる。また、少なくとも一つの加熱体部が、ノズル列方向に亘って形成されている。そのため、加熱体部によって、液体噴射ヘッドに形成された複数のノズル開口を通過する液体と、複数の圧力発生室内を流れる液体の温度を上げることができる。従って、少なくとも一つの加熱体部を液体噴射ヘッドに形成すればよいので、加熱体部を容易に形成することが可能となる。
【０００８】
［適用例２］前記圧力発生室と前記加熱体部とが対向する方向と直交する方向において、前記流路形成基板と前記加熱体部との間には空洞が設けられたことを特徴とする上記液体噴射ヘッド。
【０００９】
この構成によれば、空洞によって、圧力発生室と加熱体部とが対向する方向と直交する方向への熱伝導性が低下する。これにより、加熱体部で発生し、圧力発生室と加熱体部とが対向する方向に伝導する熱量が増えるので、圧力発生室内の液体の温度をさらに上げることができる。
【００１０】
［適用例３］前記圧力発生室と前記加熱体部とが対向する方向において、前記流路形成基板より高い熱伝導性を有し、前記圧力発生室の一部の壁面を形成し、前記加熱体部と接する熱伝導性プレートを備えたことを特徴とする上記液体噴射ヘッド。
【００１１】
この構成によれば、熱伝導性プレートによって加熱体部と圧力発生室との熱伝導性が向上する。これにより、加熱体部から発生した熱が熱伝導性プレートを伝導して圧力発生室内の液体の温度をさらに上げることができる。
【００１２】
［適用例４］前記圧力発生室よりも上流側には前記圧力発生室に連通する液体供給口をさらに備え、前記ノズル開口から液体が吐出されているとき、前記ノズル開口を通過する液体の粘度は、前記液体供給口を通過する液体の粘度より低いことを特徴とする上記液体噴射ヘッド。
【００１３】
この構成によれば、圧力発生室内の液体が吐出されようとする際に、圧力発生室の上流側に流れようとする液体と圧力発生室の下流側に流れようとする液体とが存在する。圧力発生室の下流側の液体は圧力発生室の上流側に流れようとする液体よりも低粘度になっているため、圧力発生室内の液体は、圧力発生室の上流側よりも圧力発生室の下流側にあるノズル開口側に流れようとする。そのため、圧力発生室の液体をノズル開口から吐出することが容易となる。
【００１４】
［適用例５］上記液体噴射ヘッドと、前記加熱体部に通電し、前記加熱体部を発熱させる通電回路部と、温度センサーを有し、前記圧力発生室内の液体の温度を検出する液体温度検出部と、前記液体温度検出部によって検出された前記温度に基づいて、前記通電回路部を制御し、前記加熱体部の発熱量を制御する加熱制御部と、を備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【００１５】
この構成によれば、液体噴射ヘッドに形成された複数の圧力発生室内の液体の温度の範囲を調整することができる。そのため、複数の圧力発生室内の液体の粘度の範囲を調整し、ノズル開口から高粘度の液体を噴射させることが容易となる。従って、加熱体部を加熱するための制御手段を容易に構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】インクジェット式プリンターの概略斜視図。
【図２】液体噴射ヘッドの断面図。
【図３】液体噴射ヘッドの部分断面図。
【図４】ノズルプレートに備えられたヒーターの部分斜視図。
【図５】インクジェット式プリンターの電気的な概略構成を示すブロック図。
【図６】第２実施形態における液体噴射ヘッドの断面図。
【図７】第３実施形態における液体噴射ヘッドの断面図。
【図８】第４実施形態における液体噴射ヘッドの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態の液体噴射装置の一例としてのインクジェット式プリンター（以下「プリンター」という）１の概略斜視図である。プリンター１のキャリッジ９は、キャリッジモーター６により駆動されるタイミングベルト３によって、ガイド軸２に案内されて主走査方向Ｄ１に往復移動されるように構成されている。
【００１８】
プリンター１には、一定間隔のスリットが主走査方向Ｄ１に亘って描かれたリニアスケール４と、キャリッジ９に固定された光学系センサー（不図示）からなるリニアエンコーダーが備えられる。光学系センサーによって、スリットを検出し、主走査方向Ｄ１の位置を検出することができる。
【００１９】
紙送りモーター７によって駆動される紙送りローラー（不図示）と回転自由な従動ローラー（不図示）に挟まれながら、記録媒体としての記録用紙Ｐが副走査方向Ｄ２に搬送される。
【００２０】
図２は、インクジェット式液体噴射ヘッド（以下「液体噴射ヘッド」という）１０の断面図である。図１のキャリッジ９の記録用紙Ｐに対向する側には、図２の液体噴射ヘッド１０が搭載され、キャリッジ９の図面上側には、液体噴射ヘッド１０に液体としてのインクを供給するブラックインクカートリッジ５ａ及びカラーインクカートリッジ５ｂが着脱可能に装填されている。
【００２１】
ブラックインクカートリッジ５ａ及びカラーインクカートリッジ５ｂには、例えば、紫外線硬化型インクのような高粘度の液体であるインクが充填される。主走査方向Ｄ１に往復移動する液体噴射ヘッド１０とプラテン８の間を、副走査方向Ｄ２に通過する記録用紙Ｐに、液体噴射ヘッド１０からインクが液体噴射方向Ｄ３に吐出され、文字や画像が形成される構成となっている。
【００２２】
図２に示すように、液体噴射ヘッド１０は、圧力発生室１１を有する流路形成基板１２と、圧力発生室１１に連通するノズル開口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とを有する。
【００２３】
ノズルプレート１４には、図１の副走査方向Ｄ２に複数のノズル開口１３からなるノズル列が形成されている。流路形成基板１２には、一方面側の表層部分に、隔壁によって区画された複数の圧力発生室１１が、各ノズルに対応してノズル列方向に並んで設けられている。
【００２４】
各圧力発生室１１の列の外側には、ケースヘッド２０外部のインク供給手段としてのブラックインクカートリッジ５ａ及びカラーインクカートリッジ５ｂに連通するインク導入口２１を介してインクが供給されて、複数の圧力発生室１１に対して共通の液体室となるリザーバー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、リザーバー２２と各圧力発生室１１とは、インク供給口２３を介して連通され、各圧力発生室１１には、インク供給手段からインク導入口２１及びリザーバー２２を介してインクが供給される。もちろん、リザーバー２２は流路形成基板１２に形成されている必要は無く、たとえば、ケースヘッド２０にリザーバー２２を設けて、振動板１５に後述のインク供給口２３を設けて、リザーバー２２と圧力発生室１１を液体的に連通させても良い。
【００２５】
インク供給口２３（液体供給口の一種）は、圧力発生室１１毎に形成されている。また、インク供給口２３は、圧力発生室１１よりも狭い断面積で形成されているため、リザーバー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のリザーバー２２とは反対の端部側には、流路形成基板１２を貫通して、圧力発生室１１毎にノズル連通孔２４が形成されている。
【００２６】
このように、本実施形態では、リザーバー２２からインク供給口２３を介して流路形成基板１２の面方向にインクを流すことにより各圧力発生室１１にインクを充填するように構成してある。すなわち、流路形成基板１２には圧力発生室１１、リザーバー２２、インク供給口２３、ノズル連通孔２４が設けられている。
【００２７】
このような流路形成基板１２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。もちろん、流路形成基板１２の材料としては、シリコン単結晶基板以外にステンレスなどの金属材料や感光性樹脂などの樹脂材料を用いても良い。
【００２８】
流路形成基板１２の一方面側にはノズルプレート１４が接着剤５０を介して接着され、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。一方、流路形成基板１２の他方面側には振動板１５が接合されている。各圧力発生室１１はこの振動板１５によって画成されている。
【００２９】
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に接着剤５１を介して接合されている。
【００３０】
また、振動板１５の各圧力発生室１１に対向する領域内には島部２７が設けられ、島部２７には圧電素子１７の先端部が当接する。圧電素子１７の先端部は、接着剤２８によって島部２７に接合されている。
【００３１】
また、振動板１５のリザーバー２２に対向する領域には、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２５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。尚、コンプライアンス部２９は、リザーバー２２内の圧力変化が生じた時に、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、リザーバー２２内の圧力を常に一定に保持する役割を果たす。さらに、振動板１５にはインク導入口２１とリザーバー２２とが液体的に連通するように開口３０が設けられている。
【００３２】
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。
【００３３】
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の基端部側が固定基板３５に固着されている。本実施形態では、これら圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）と固定基板３５とで圧電素子ユニット１８が構成されている。そして、圧電素子１７の基端部近傍には、固定基板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３６を有する回路基板３７が接続されている。
【００３４】
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１５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、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が固定された固定基板３５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の収容部１９内には、段差部３８が設けられており、固定基板３５は、このケースヘッド２０の段差部３８に接着剤３９によって接合されている。
【００３５】
さらにケースヘッド２０上には、回路基板３７の各配線３６がそれぞれ接続される複数の導電パッド４０が設けられた配線基板４１が固定されており、ケースヘッド２０の収容部１９は、この配線基板４１によって実質的に塞がれている。配線基板４１には、ケースヘッド２０の収容部１９に対向する領域にスリット状の開口部４２が形成されており、回路基板３７はこの配線基板４１の開口部４２から収容部１９の外側に引き出されている。
【００３６】
また、圧電素子ユニット１８を構成する回路基板３７は、例えば、本実施形態では、圧電素子１７を駆動するための駆動ＩＣ（不図示）が搭載されたチップオンフィルム（ＣＯＦ）からなる。そして、回路基板３７の各配線３６は、その基端部側では、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３６は配線基板４１の各導電パッド４０に接合されている。具体的には、配線基板４１の開口部４２から収容部１９の外側に引き出された回路基板３７の先端部が配線基板４１の表面に沿って折り曲げられた状態で、各配線３６は配線基板４１の各導電パッド４０に接合されている。
【００３７】
図３は、液体噴射ヘッド１０の部分断面図である。図２、図３に示すように、流路形成基板１２の液体流路とならない領域であって、圧力発生室１１の列に対向する位置に、加熱体部として、例えばフィルムヒーターなどのヒーター６０が備えられる。ヒーター６０の振動板１５側の面は、接着剤６１を介して流路形成基板１２と接続され、また、ヒーター６０のノズルプレート１４側の面は、接着剤５０を介してノズルプレート１４と接続される。また、図３に示すように、ヒーター６０は、流路形成基板１２の圧力発生室１１と対向する領域には形成されているが、インク供給口２３に対向する領域には及んで形成されていない。これは後述するが、インク供給口２３を通過する液体を、ノズル開口１３を通過する液体よりも高粘度にさせておく必要があるからである。
【００３８】
図４は、ノズルプレート１４に備えられたヒーター６０の部分斜視図で、圧力発生室１１側から見た図である。図４に示すように、ヒーター６０は、ノズル開口１３が並んで形成されたノズル列方向Ｄ４に亘って形成されている。
【００３９】
図５は、プリンター１の電気的な概略構成を示すブロック図である。プリンター１は、プリンターコントローラー７０、プリントエンジン１００を含んで概略構成されている。
【００４０】
プリンターコントローラー７０は、ホストコンピューター２００等の外部装置との間でデータの授受を行う外部インターフェース（外部Ｉ／Ｆ）７１と、各種データ等を記憶するＲＡＭ７２と、各種データ処理のための制御ルーチン等を記憶したＲＯＭ７５と、各部の制御を行う制御部７３と、クロック信号ＣＫを発生する発振回路７４と、ヘッド駆動回路部１０１へ供給する駆動信号ＣＯＭを発生する駆動信号発生回路７６と、ドットパターンデータや駆動信号等をヘッド駆動回路部１０１に出力するための内部インターフェース（内部Ｉ／Ｆ）７７とを備えている。
【００４１】
ＲＡＭ７２は、受信バッファー、中間バッファー、出力バッファー及びワークメモリー（不図示）として利用されるものである。受信バッファーには、ホストコンピューター２００からの印刷データが一時的に記憶され、中間バッファーには中間コードデータが記憶され、出力バッファーにはドットパターンデータが展開される。
【００４２】
制御部７３は、各部の制御を行うほか、ホストコンピューター２００から外部Ｉ／Ｆ７１を通じて印刷データを受信し、印刷データを中間コードデータに変換し、中間コードデータをドットパターンデータに変換する。
【００４３】
制御部７３は、このドットパターンデータを内部Ｉ／Ｆ７７を通じてヘッド駆動回路部１０１に出力する。このドットパターンデータは、階調データをデコード（翻訳）することにより得られる印字データによって構成されている。
【００４４】
制御部７３は、発振回路７４からのクロック信号ＣＫに基づいてヘッド駆動回路部１０１に対してラッチ信号やチャンネル信号等を供給する。これらのラッチ信号ＬＡＴやチャンネル信号ＣＨに含まれるラッチパルスやチャンネルパルスは、駆動信号を構成する各パルスの供給タイミングを規定する。
【００４５】
駆動信号発生回路７６は、制御部７３によって制御され、圧電素子１７を駆動するための駆動信号を発生する。駆動信号発生回路７６は、ノズル開口１３（図２参照）からインクをインク滴（液滴の一種）として吐出させて記録用紙Ｐ上にドットを形成させるための吐出駆動パルスや、ノズル開口１３に露出したインクの自由表面、即ち、メニスカスを微振動させてインクを攪拌するための微振動パルス等を一吐出周期内に含む駆動信号ＣＯＭを発生するように構成されている。
【００４６】
次に、プリントエンジン１００の構成について説明する。プリントエンジン１００は、キャリッジモーター６とキャリッジモーター６を駆動するための駆動回路部１０７、紙送りモーター７と紙送りモーター７を駆動するための駆動回路部１０８と、リニアエンコーダー１１０、リニアエンコーダー１１０から出力されたエンコーダーパルスをカウントするための計数回路部１０９、液体噴射ヘッド１０に備えられた圧電素子１７を駆動するためのヘッド駆動回路部１０１、液体噴射ヘッド１０の圧力発生室１１を加熱するための圧力発生室加熱部１１４、圧力発生室１１内のインクの温度を検出するための液体温度検出部１１１とから構成されている。
【００４７】
制御部７３は、エンコーダーパルスがカウントされた値を計数回路部１０９から取得し、キャリッジ９（液体噴射ヘッド１０）の主走査方向Ｄ１における走査位置を認識できる。
【００４８】
ヘッド駆動回路部１０１は、シフトレジスター（ＳＲ）１０２、ラッチ１０３、デコーダー１０４、レベルシフター（ＬＳ）１０５、スイッチ１０６を備えている。プリンターコントローラー７０から出力されたドットパターンデータＳＩは、発振回路７４からのクロック信号ＣＫに同期して、シフトレジスター１０２にシリアル伝送される。ドットパターンデータＳＩは、２ビットのデータであり、例えば、非記録（微振動）、小ドット、中ドット、大ドットからなる４階調の記録階調（吐出階調）を表す階調情報によって構成されている。具体的には、非記録は階調情報「００」、小ドットは階調情報「０１」、中ドットが階調情報「１０」、大ドットが階調情報「１１」と表される。
【００４９】
シフトレジスター１０２には、ラッチ１０３が電気的に接続されており、プリンターコントローラー７０からのラッチ信号（ＬＡＴ）がラッチ１０３に入力されると、シフトレジスター１０２のドットパターンデータをラッチする。このラッチ１０３にラッチされたドットパターンデータは、デコーダー１０４に入力される。デコーダー１０４は、２ビットのドットパターンデータを翻訳してパルス選択データを生成する。このパルス選択データは、駆動信号ＣＯＭを構成する各パルスに各ビットを夫々対応させることで構成されている。そして、各ビットの内容、例えば、「０」，「１」に応じて圧電素子１７に対する吐出駆動パルスの供給又は非供給が選択される。
【００５０】
デコーダー１０４は、ラッチ信号（ＬＡＴ）又はチャンネル信号（ＣＨ）の受信を契機にパルス選択データをレベルシフター１０５に出力する。この場合、パルス選択データは、上位ビットから順にレベルシフター１０５に入力される。このレベルシフター１０５は、電圧増幅器として機能し、パルス選択データが「１」の場合、スイッチ１０６を駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の電圧に昇圧された電気信号を出力する。レベルシフター１０５で昇圧された「１」のパルス選択データは、スイッチ１０６に供給される。スイッチ１０６の入力側には、駆動信号発生回路７６からの駆動信号ＣＯＭが供給されており、スイッチ１０６の出力側には、圧電素子１７が接続されている。
【００５１】
パルス選択データは、スイッチ１０６の作動、つまり、駆動信号中の駆動パルスの圧電素子１７への供給を制御する。例えば、スイッチ１０６に入力されるパルス選択データが「１」である期間中は、スイッチ１０６が接続状態になって、対応する吐出駆動パルスが圧電素子１７に供給され、この吐出駆動パルスの波形に倣って圧電素子１７の電位レベルが変化する。一方、パルス選択データが「０」である期間中は、レベルシフター１０５からはスイッチ１０６を作動させるための電気信号が出力されない。このため、スイッチ１０６は切断状態となり、圧電素子１７へは吐出駆動パルスが供給されない。
【００５２】
このような動作を行うデコーダー１０４、レベルシフター１０５、スイッチ１０６、制御部７３、及び駆動信号発生回路７６は、吐出制御手段として機能し、ドットパターンデータＳＩに基づき、駆動信号の中から吐出駆動パルスを選択して圧電素子１７に印加（供給）する。その結果、吐出駆動パルスの電圧変化に応じて圧電素子１７が伸張又は収縮し、この圧電素子１７の伸縮に伴って圧力発生室１１（図２参照）が膨張又は収縮することにより、ドットパターンデータＳＩを構成する階調情報に応じた量のインク滴がノズルから吐出される。
【００５３】
圧力発生室加熱部１１４は、液体噴射ヘッド１０に備えられた加熱体部としてのヒーター６０と、ヒーター６０に通電し、ヒーター６０を発熱させる通電回路部１１５とから構成される。
【００５４】
液体温度検出部１１１は、温度センサー１１３としてのサーミスター（不図示）とサーミスターから出力された信号を検出する検出回路部１１２とから構成される。サーミスターは、図３の圧力発生室１１の近傍である、例えばノズルプレート１４または流路形成基板１２に備えられ、ノズルプレート１４または流路形成基板１２を介して圧力発生室１１内のインクの温度を検出する。ノズル開口１３から吐出されるインクの粘度は、吐出しやすい一定の粘度にする必要がある。ノズル開口１３のメニスカスを利用して吐出する液体のスピードや量を制御するためには、低粘度化しすぎるのも良くない。しかしながら、圧力発生室１１内に流れてくる液体の粘度は使用環境や噴射頻度によって一定ではない。また、粘度と温度とは相関がある。
【００５５】
そのため、加熱制御部７８は、温度センサー１１３と検出回路部１１２とからなる液体温度検出部１１１によって圧力発生室１１内の温度を検出することで、圧力発生室１１内の粘度を把握し、通電回路部１１５から出力される通電量を制御し、ヒーター６０から発熱される発熱量を制御する。
【００５６】
加熱制御部７８は、ＲＯＭ７５に記憶された制御プログラムから構成され、制御部７３がＲＯＭ７５から制御プログラムを読み出して、ＲＡＭ７２で実行することによって機能する。
【００５７】
以上、本実施形態におけるプリンター１に備えられた液体噴射ヘッド１０は、複数のノズル開口１３からなるノズル列が形成されたノズルプレート１４と、ノズルプレート１４と接し、複数のノズル開口１３のそれぞれに連通路としてのノズル連通孔２４を介して連通する複数の圧力発生室１１が、ノズル列方向Ｄ４に形成された流路形成基板１２と、ノズルプレート１４と接し、複数の圧力発生室１１と対向する位置に設けられ、複数の圧力発生室１１内の液体としてのインクを加熱する少なくとも一つの加熱体部としてのヒーター６０と、を備え、ヒーター６０は、ノズル列方向Ｄ４に亘って形成されている。
【００５８】
この構成によれば、ヒーター６０から発生した熱がノズルプレート１４を伝導してノズル開口１３を流れるインクの温度を上げるとともに、圧力発生室１１内を流れるインクの温度を上げることができる。そのため、高粘度の液体であるインクをノズル開口１３から吐出させることが可能となる。また、少なくとも一つのヒーター６０が、ノズル列方向Ｄ４に亘って形成されている。そのため、ヒーター６０によって、液体噴射ヘッド１０に形成された複数のノズル開口１３を通過するインクと、複数の圧力発生室１１内を流れるインクの温度を上げることができる。従って、少なくとも一つのヒーター６０を液体噴射ヘッド１０に形成すればよいので、ヒーター６０を容易に形成することが可能となる。
【００５９】
また、圧力発生室１１よりも上流側には圧力発生室１１に連通する液体供給口としてのインク供給口２３を備える。インク供給口２３がノズルプレート１４に対向する位置には、ヒーター６０は備えられていない。このため、ノズルプレート１４に対向する位置にヒーター６０が備えられた圧力発生室１１内を流れ、ノズル開口１３を通過するインクの温度は、インク供給口２３内を通過するインクの温度より高い。従って、ノズル開口１３からインクが吐出されているとき、ノズル開口１３を通過するインクの粘度は、インク供給口２３を通過するインクの粘度より低いことになる。
【００６０】
この構成によれば、圧力発生素子となる圧電素子１７が駆動した結果、圧力発生室１１内の圧力が発生した際に、圧力発生室１１内のインクは、圧力発生室１１の上流側よりも相対的に圧力発生室１１の下流側にあるノズル開口１３側に流れようとするので、圧力発生室１１内のインクをノズル開口１３から吐出することが容易となる。
【００６１】
また、本実施形態で説明したプリンター１は、液体噴射ヘッド１０と、加熱体部としてのヒーター６０に通電し、ヒーター６０を発熱させる通電回路部１１５と、温度センサー１１３としてのサーミスターを有し、圧力発生室１１内の液体の温度を検出する液体温度検出部１１１と、液体温度検出部１１１によって検出された温度に基づいて、通電回路部１１５を制御し、ヒーター６０の発熱量を制御する加熱制御部７８と、を備える。
【００６２】
この構成によれば、液体噴射ヘッド１０に形成された複数の圧力発生室１１内のインクの温度の範囲を調整することができる。そのため、複数の圧力発生室１１内のインクの粘度の範囲を調整し、ノズル開口１３から高粘度のインクを噴射させることが容易となる。従って、ヒーター６０を加熱するための制御手段を容易に構築することができる。
【００６３】
（第２実施形態）
第２実施形態では、流路形成基板１２とヒーター６０との間に空洞を設けた液体噴射ヘッドについて説明する。図６は、第２実施形態における液体噴射ヘッド１０ａの断面図である。
【００６４】
図６の液体噴射ヘッド１０ａには、液体噴射方向Ｄ３と交わる方向において、ヒーター６０のリザーバー２２側に空洞６２を設け、ヒーター６０のノズル連通孔２４側に空洞６３が設けられている。空洞６２，６３により、ヒーター６０からの熱が、液体噴射方向Ｄ３と交わる方向に伝わることが抑制される。すなわち、ヒーター６０と流路形成基板１２において、液体噴射方向Ｄ３と交わる方向における熱伝導性は、液体噴射方向Ｄ３における熱伝導性より低くすることができる。
【００６５】
従って、ヒーター６０で発生した熱量のうち、液体噴射方向Ｄ３に伝わる熱量の割合が増えるので、圧力発生室１１内のインクの温度がさらに上がる。
【００６６】
本実施形態におけるその他の構成は、第１実施形態で説明した構成と同じである。
【００６７】
（第３実施形態）
第２実施形態では、液体噴射方向Ｄ３と交わる方向において、ヒーター６０の両側に空洞を設けたが、第３実施形態では、ヒーター６０の片側に空洞を設けた液体噴射ヘッドについて説明する。図７は、第３実施形態における液体噴射ヘッド１０ｂの断面図である。
【００６８】
図７に示すように、液体噴射方向Ｄ３と交わる方向において、ヒーター６０のリザーバー２２側に空洞６２を設け、ヒーター６０のノズル連通孔２４側には空洞を設けない。
【００６９】
これにより、ヒーター６０からノズル連通孔２４側への熱伝導性は、ヒーター６０からリザーバー２２側への熱伝導性より高い。これにより、ノズル連通孔２４内を流れるインクの温度は、リザーバー２２内を流れるインクの温度より高くなる。
【００７０】
これにより、ノズル開口１３からインクが吐出されているとき、ノズル開口１３を通過するインクの粘度は、リザーバー２２内を通過するインクの粘度より低い。従って、圧力発生室１１内のインクが、圧力発生室１１の上流側に位置するリザーバー２２側よりも圧力発生室１１の下流側にあるノズル開口１３側に流れようとするので、インクをノズル開口１３から吐出することが容易となる。
【００７１】
本実施形態におけるその他の構成は、第１実施形態で説明した構成と同じである。
【００７２】
（第４実施形態）
第４実施形態では、圧力発生室１１のヒーター６０側に、熱伝導性プレートを備えた液体噴射ヘッドについて説明する。図８は、第４実施形態における液体噴射ヘッド１０ｃの断面図である。
【００７３】
図８の液体噴射ヘッド１０ｃの圧力発生室１１のヒーター６０側に、熱伝導性プレート６４を備える。熱伝導性プレート６４は、流路形成基板１２を形成するシリコンより熱伝導性が高く、例えば、ステンレスやニッケルなどの部材によって形成され、圧力発生室１１におけるヒーター６０側の一部の壁面を構成する。
【００７４】
これにより、熱伝導性プレート６４によってヒーター６０と圧力発生室１１との熱伝導性が向上する。これにより、ヒーター６０から発生した熱が熱伝導性プレート６４を伝導して圧力発生室１１内を流れるインクの温度をさらに上げることができる。
【００７５】
本実施形態では、図７を用いて説明したように、ヒーター６０のリザーバー２２側に空洞６２を有し、ヒーター６０からの熱伝導性を低くしている。
【００７６】
本実施形態におけるその他の構成は、第１実施形態で説明した構成と同じである。
【００７７】
第１実施形態から第４実施形態においては、液体噴射ヘッド１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃには一つのヒーター６０を備えたが、長手方向がノズル列方向Ｄ４の複数のヒーターを備えてもよい。
【００７８】
また、第１実施形態から第４実施形態においては、記録用紙Ｐが搬送する副走査方向Ｄ２のノズル列が形成された液体噴射ヘッドを備えたプリンターについて説明したが、主走査方向Ｄ１にノズル列が形成された液体噴射ヘッドを備えたプリンターにも適用する。
【００７９】
また、第１実施形態から第４実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例として、記録用紙Ｐに画像を形成するインクジェット式液体噴射ヘッドについて説明したが、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ー）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にも適用する。
【符号の説明】
【００８０】
１…インクジェット式プリンター、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…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、２４…ノズル連通孔、６０…ヒーター、６２，６３…空洞、６４…熱伝導性プレート、７８…加熱制御部、１１１…液体温度検出部、１１５…通電回路部、Ｄ４…ノズル列方向。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズル開口からなるノズル列が形成されたノズルプレートと、
前記ノズルプレートと接し、前記複数のノズル開口のそれぞれに連通路を介して連通する複数の圧力発生室が、前記ノズル列方向に形成された流路形成基板と、
前記ノズルプレートと接し、前記複数の圧力発生室と対向する位置であって液体が流れる流路外に設けられ、前記複数の圧力発生室内の液体を加熱する少なくとも一つの加熱体部と、を備え、
前記加熱体部は、前記ノズル列方向に亘って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２】
請求項１に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記圧力発生室と前記加熱体部とが対向する方向と直交する方向において、前記流路形成基板と前記加熱体部との間には空洞が設けられたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記圧力発生室と前記加熱体部とが対向する方向において、前記流路形成基板より高い熱伝導性を有し、前記圧力発生室の一部の壁面を形成し、前記加熱体部と接する熱伝導性プレートを備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記圧力発生室よりも上流側には前記圧力発生室に連通する液体供給口をさらに備え、
前記ノズル開口から液体が吐出されているとき、前記ノズル開口を通過する液体の粘度は、前記液体供給口を通過する液体の粘度より低いことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドと、
前記加熱体部に通電し、前記加熱体部を発熱させる通電回路部と、
温度センサーを有し、前記圧力発生室内の液体の温度を検出する液体温度検出部と、
前記液体温度検出部によって検出された前記温度に基づいて、前記通電回路部を制御し、前記加熱体部の発熱量を制御する加熱制御部と、を備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１】
複数のノズル開口からなるノズル列が形成されたノズルプレートと、
前記ノズルプレートと接し、前記複数のノズル開口のそれぞれに連通路を介して連通する複数の圧力発生室が、前記ノズル列方向に形成された流路形成基板と、
前記ノズルプレートと接し、前記複数の圧力発生室と対向する位置であって液体が流れる流路外に設けられ、前記複数の圧力発生室内の液体を加熱する少なくとも一つの加熱体部と、を備え、
前記加熱体部は、前記ノズル列方向に亘って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２】
請求項１に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記圧力発生室と前記加熱体部とが対向する方向と直交する方向において、前記流路形成基板と前記加熱体部との間には空洞が設けられたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記圧力発生室と前記加熱体部とが対向する方向において、前記流路形成基板より高い熱伝導性を有し、前記圧力発生室の一部の壁面を形成し、前記加熱体部と接する熱伝導性プレートを備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記圧力発生室よりも上流側には前記圧力発生室に連通する液体供給口をさらに備え、
前記ノズル開口から液体が吐出されているとき、前記ノズル開口を通過する液体の粘度は、前記液体供給口を通過する液体の粘度より低いことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドと、
前記加熱体部に通電し、前記加熱体部を発熱させる通電回路部と、
温度センサーを有し、前記圧力発生室内の液体の温度を検出する液体温度検出部と、
前記液体温度検出部によって検出された前記温度に基づいて、前記通電回路部を制御し、前記加熱体部の発熱量を制御する加熱制御部と、を備えた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６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１３６４６０（Ｐ２０１１−１３６４６０Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９７０５７（Ｐ２００９−２９７０５７）
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【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２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【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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