液体噴射ヘッド
【課題】液体流路からの放熱を防ぐと共に、ノズル近傍を効率的に加熱することで、噴射する液体の粘度を調節し、信頼性の高い液体噴射ヘッドを提供することにある。
【解決手段】ヘッドケース３２の側面に装着したヒーター３９と、該ヒーターに少なくとも一部が当接する側面部分３３ａと、該側面部分と連結して、ノズルプレート３４側に屈曲すると共に、ノズルプレートに対してヘッドケースとは反対側で対向する底面部分３３ｂと、により構成され、流路ユニット３８の周縁を覆うヘッドカバー３３と、を備え、底面部分は、ノズルプレートのノズル３７が露出するように窓部３３ｃを開口し、該窓部の開口縁の先端が、ノズルプレートに対して、リザーバー３４に対応する領域とノズルとの間に当接し、ノズルプレートと底面部分との間であって、リザーバーに対応する領域に空隙を形成した液体噴射ヘッド。
【解決手段】ヘッドケース３２の側面に装着したヒーター３９と、該ヒーターに少なくとも一部が当接する側面部分３３ａと、該側面部分と連結して、ノズルプレート３４側に屈曲すると共に、ノズルプレートに対してヘッドケースとは反対側で対向する底面部分３３ｂと、により構成され、流路ユニット３８の周縁を覆うヘッドカバー３３と、を備え、底面部分は、ノズルプレートのノズル３７が露出するように窓部３３ｃを開口し、該窓部の開口縁の先端が、ノズルプレートに対して、リザーバー３４に対応する領域とノズルとの間に当接し、ノズルプレートと底面部分との間であって、リザーバーに対応する領域に空隙を形成した液体噴射ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルに連通する圧力室に圧力変動を与えて、圧力室内の液体をノズルから噴射させるインクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることでノズルから液滴として噴射させる液体噴射ヘッドとしては、例えば、インクジェット式記録装置（以下、単にプリンターという）などの画像記録装置に用いられるインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）、液晶ディスプレイなど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（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）などの電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドなどがある。
【０００３】
例えば、上記の記録ヘッドでは、リザーバーから圧力室を経てノズルに至る一連の液体流路が形成された流路ユニットや圧力室の容積を変動可能な圧力発生素子を有するアクチュエーターユニットなどを樹脂製のヘッドケースに取り付けて構成されている。上記流路ユニットには、複数のノズルを開設した金属製のノズルプレートが接合されている。
【０００４】
このような記録ヘッドから噴射する液体には、液体の種類に応じて、例えば、常温でおよそ４ｍＰａ・ｓなどのように、噴射に適した粘度がある。液体の粘度は、温度と相関関係にあるために、温度が低いほど粘度が高くなり、温度が高いほど粘度が低くなる特性がある。そのため、各ノズルから噴射される液体の粘度を噴射に適した粘度に保持するために、液体を加熱するための加熱層を流路ユニット内のリザーバーの直下に備え、さらにその下に断熱層を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９６４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、加熱層はリザーバーの直下であるため、リザーバー内の液体に加えた熱がノズルに至る液体流路において放熱され、ノズルから噴射するまでの間に液体の温度が下がる虞があった。即ち、加熱層の設定温度とノズルにおける液体の温度とが乖離し、液体の粘度調整が適切に行えない可能性があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体流路からの放熱を防ぐと共に、ノズル近傍を効率的に加熱することで、噴射する液体の粘度を調節し、信頼性の高い液体噴射ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
複数のノズルを形成したノズルプレートと、前記ノズルに連通する圧力室と該圧力室に液体を供給するリザーバーとが形成された流路形成基板と、を積層した流路ユニットと、
前記リザーバーに液体を供給する共通液体流路が形成され、前記流路形成基板に対して前記ノズルプレートとは反対側に接合されたヘッドケースと、
該ヘッドケースの側面に装着したヒーターと、
該ヒーターに少なくとも一部が当接する側面部分と、該側面部分と連続して、前記ノズルプレート側に屈曲すると共に、ノズルプレートに対して前記ヘッドケースとは反対側で対向する底面部分と、により構成され、前記流路ユニットの周縁を覆うヘッドカバーと、を備え、
前記底面部分は、
前記ノズルプレートのノズルが露出するように窓部を開口し、
該窓部の開口縁の先端が、ノズルプレートに対して、前記リザーバーに対応する領域と前記ノズルとの間に当接し、
前記ノズルプレートと前記底面部分との間であって、前記リザーバーに対応する領域に空隙を形成したことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、ヘッドケースの側面に装着したヒーターと、該ヒーターに少なくとも一部が当接する側面部分と、該側面部分と連続して、ノズルプレート側に屈曲すると共に、ノズルプレートに対してヘッドケースとは反対側で対向する底面部分と、により構成され、流路ユニットの周縁を覆うヘッドカバーと、を備え、底面部分は、ノズルプレートのノズルが露出するように窓部を開口し、該窓部の開口縁の先端が、ノズルプレートに対して、リザーバーに対応する領域とノズルとの間に当接し、ノズルプレートと底面部分との間であって、リザーバーに対応する領域に空隙を形成したので、ヒーターによってケースの側面から共通液体流路を加熱することで液体流路内の液体を温めることに加え、ヒーターに当接したヘッドカバーを介してノズルプレートのノズル近傍を加熱することでノズル内の液体を温めることができる。また、リザーバーに対応する領域に空隙を形成したので、空隙を断熱層として機能させることで、リザーバー内の液体が放熱するのを防ぐことができる。これにより、液体噴射ヘッド内の液体を効率的に加熱することができ、噴射する液体の粘度をより適正に調節することができる。その結果、液体噴射ヘッドの信頼性を高めることができる。さらに、ヒーターおよび断熱機能を簡単な構造で実現可能としたので、容易に製造できる。
【００１０】
上記構成において、前記空隙内に断熱材を設けた構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、リザーバーに対応する領域に断熱材を設けたので、リザーバー内の液体が放熱するのを確実に防ぐことができる。
【００１１】
上記各構成において、前記空隙が前記窓部とは反対側で液体噴射ヘッド外の大気と連通することを防ぐ封止材を、前記ヘッドケースと前記ヘッドカバーの間に設けた構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、空隙と大気が連通することを防ぐため、リザーバーの熱が空隙を介して大気中に逃げることを防ぎ、リザーバー内の液体が放熱するのをより確実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】プリンターの構成を説明する断面図である。
【図２】ヘッドモジュールの構成を示す平面図である。
【図３】単位ヘッドの構成を説明する正面図である。
【図４】図３における領域Ａの拡大断面図である。
【図５】図４におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】ヒーターの構成を説明する平面図である。
【図７】第２の実施形態の図３における領域Ａの拡大断面図である。
【図８】第３の実施形態の図３における領域Ａの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。なお、本実施形態では、液体噴射装置の一形態である画像記録装置、詳しくは、ノズル開口群を等間隔で噴射対象物（又は記録媒体）となる記録紙の最大記録幅に相当する長さに配置した長尺な液体噴射ヘッド（以下、記録ヘッドという）を搭載したインクジェット式プリンター（以下、単にプリンターという）を例に挙げて説明する。
【００１４】
図１は本発明に係るプリンター１の概略構成を説明する断面図、図２はプリンター１におけるヘッドモジュール３の周囲の平面図である。本実施形態のプリンター１は、搬送ユニット７による記録紙４（噴射対象物の一種）の搬送方向（相対送り方向。以下、第一方向Ｘ）に直交する方向（以下、第二方向Ｙ）に複数の単位ヘッド１１を配列して構成される記録ヘッドとしてのヘッドモジュール３（本発明の液体噴射ヘッドの一種）と、記録紙４を積層状態で収納する給紙トレイ５ａ及び装置下部に設けられた下段給紙カセット５ｂからなる給紙部５と、これらの給紙部５ａ，５ｂから給紙された記録紙４をヘッドモジュール３の下方を通過させて排紙トレイ１０側に搬送する搬送ユニット７と、ヘッドモジュール３によって記録が行われ、搬送ユニット７側から排出された記録紙４を保持する排紙トレイ１０とを備え、ヘッドモジュール３を第一方向Ｘに走査することなく記録紙４の記録領域の全幅にテキストや画像等を記録できるように構成されている。
【００１５】
また、筐体２の内部には、各部の電気的な制御を行うプリンターコントローラー９が設けられている。このプリンターコントローラー９は駆動信号発生回路（図示せず）を有し、この駆動信号発生回路からの駆動信号を信号ケーブルを通じて各単位ヘッド１１に出力する。さらに、図示しないが、筐体２の内部にはインク（本発明における液体の一種）を貯留したインクカートリッジ（液体供給源）が配置される。そして、エアポンプ等によるインクカートリッジ内の加圧によって、カートリッジ内に貯留されているインクがインク供給チューブを通じてヘッドモジュール３の各単位ヘッド１１に供給（圧送）されるように構成されている。なお、記録紙４に対してヘッドモジュール３を第一方向Ｘに走査しながら記録を行う構成を採用することもできる。
【００１６】
上記給紙トレイ５ａは、上下方向に移動可能に構成されており、記録紙束の上面（最上部の記録紙４の上面）が常にピックアップローラー６と一定圧で当接するように筐体２に対する上下方向の位置が制御されている。そして、ヘッドモジュール３による記録動作の実行タイミングに応じて、記録紙束の最上部から記録紙４がピックアップローラー６により引き出され、分離ローラー１２と分離パッド１３とにより一枚毎に分離されて下流側へ給送される。記録紙４は、図示しない紙センサー間を通った後、上下一対のレジストローラー１４ａ，１４ｂのニップ部に突き当たる。なお、下段給紙カセット５ｂからの記録紙４は、複数の中間ローラー１５を経由してからレジストローラー１４ａ，１４ｂのニップ部に到達する。これにより、記録紙４の先端姿勢が揃い、記録紙４のスキューが補正される。その後、レジストローラー１４ａ，１４ｂは、規定のタイミングで記録紙４を互いにニップした状態で１枚ずつ搬送ユニット７側へと給送し、記録紙４が搬送ユニット７の搬送ベルト１７に到達してから所定のタイミングでニップ状態を解放する。
【００１７】
搬送ユニット７は、図示しない駆動モーターの駆動力によって回転される駆動ローラー１８と、駆動ローラー１８よりも上流側に配設された従動ローラー１９と、駆動ローラー１８及び従動ローラー１９の間に張設される無端状の搬送ベルト１７と、搬送ベルト１７に張力を付与するテンションローラー２０と、押えローラー２１とにより構成されている。テンションローラー２０は、駆動ローラー１８と、従動ローラー１９との間に配設されて搬送ベルト１７に内側から当接し、ばね等の付勢部材の付勢力により搬送ベルト１７に張力を付与している。また、押えローラー２１は、搬送ベルト１７を挟んで従動ローラー１９の直上に配設され、搬送ベルト上の記録紙４を搬送ベルト１７側に押し付けて、記録紙４の搬送ベルト１７に対する密着性を高める。
【００１８】
駆動ローラー１８は、ヘッドモジュール３の記録動作に同期して駆動されることで搬送ベルト１７を回転させ、記録紙４をヘッドモジュール３の下方を通過させて下流側へと搬送するように構成されている。また、搬送ベルト１７の回転量は、エンコーダーによって検出される。そして、このエンコーダーの検出信号は、エンコーダーパルスとしてプリンターコントローラー９に出力される。
【００１９】
記録紙４に対し一方の面のみに記録を行う場合は、一方の面の記録が終了した後、搬送ユニット７から排紙トレイ１０へと排紙される。一方、記録紙４の両面に記録を行う場合は、一方の面の記録が終了した後、搬送ユニット７の下流に配設されたフラッパー２２により、用紙反転経路Ｒ２へ搬送される。記録紙４が用紙反転経路のＵターン部Ｔまで到達した後、搬送方向を転換させ、記録紙４は再度レジストローラー１４ａ，１４ｂ、搬送ベルト１７へと順次送られて他方の面の記録が終了した後、搬送ユニット７から排紙トレイ１０へと排紙される。
【００２０】
ヘッドモジュール３は、図２に示すように、ヘッドホルダー２４に複数の単位ヘッド１１を第二方向Ｙに配設するように構成されている。そして、複数のヘッドモジュール３、本実施形態においては４つのヘッドモジュール３ａ〜３ｄが、ヘッド長手方向を第２方向Ｙに揃えた姿勢で第１方向Ｘに一定の配置間隔でモジュール取付枠２５に取り付けられている。
【００２１】
図３は、単位ヘッド１１の構成を説明する正面図であり、図４は、図３における破線で囲った領域Ａの断面図、図５は、図４におけるＢ−Ｂ線断面図である。本実施形態における単位ヘッド１１は、圧電振動子群２８、固定板２９、及び、フレキシブルケーブル３０等をユニット化した振動子ユニット３１と、この振動子ユニット３１を収納可能なヘッドケース３２と、リザーバー（共通液体室又はマニホールドとも言う。）３４から圧力室３６を通りノズル３７に至る一連のインク流路を形成する流路ユニット３８と、ヘッドケース３２の側面に配置されたヒーター３９と、流路ユニット３８の縁部と側面を被う状態でヘッドケース３２の先端側に取り付けられるヘッドカバー３３と、を備えて構成される。
【００２２】
まず、振動子ユニット３１について説明する。圧電振動子群２８を構成する圧電振動子４０（圧力発生素子の一種）は、縦方向に細長い櫛歯状に形成されており、数十μｍ程度の極めて細い幅に切り分けられている。そして、この圧電振動子４０は縦方向に伸縮可能な縦振動型の圧電振動子として構成されている。各圧電振動子４０は、固定端部を固定板２９上に接合することにより、自由端部を固定板２９の先端縁よりも外側に突出させて所謂片持ち梁の状態で固定されている。そして、各圧電振動子４０における自由端部の先端は、後述するように、それぞれ流路ユニット３８におけるダイヤフラム部５０を構成する島部５２に接合される。フレキシブルケーブル３０は、固定板２９とは反対側となる固定端部の側面で圧電振動子４０と電気的に接続されている。このフレキシブルケーブル３０の表面には、各圧電振動子４０の駆動等を制御するための制御用ＩＣ４１が実装されている。また、各圧電振動子４０を支持する固定板２９は、圧電振動子４０からの反力を受け止め得る剛性を備えた金属製の板材によって構成される。本実施形態では、厚さが１ｍｍ程度のステンレス鋼板によって作製されている。
【００２３】
ヘッドケース３２は、例えば、エポキシ系樹脂などの樹脂により作製された中空箱体状部材であり、その先端面（下面）には流路ユニット３８を固定し、ケース内部に形成された収容空部４２内には、アクチュエーターの一種である前記振動子ユニット３１を収容している。また、ヘッドケース３２の内部には、その高さ方向を貫通してケース流路４３（本発明における共通液体流路に相当）が形成されている。このケース流路４３は、インクカートリッジ側からのインクをリザーバー３４に供給するための流路である。
【００２４】
さらに、本実施形態のヘッドケース３２の内部、具体的には、収容空部４２を区画している区画壁の内部には、図３に示すように、区画壁の補強芯材として、金具４４がその長手方向の両端部を外側に露出させた状態でインサート成型されて固定されている。この金具４４は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）などの金属部材によって構成され、ヘッドケース３２の高さ方向に亘って配置されている。
【００２５】
次に、流路ユニット３８について説明する。流路ユニット３８は、ノズルプレート４５、流路形成基板４６、及び振動板４７から構成され、ノズルプレート４５とは反対側の振動板４７がヘッドケース３２に接合されている。本実施形態では、図４に示すように、流路ユニット３８はヘッドケース３２よりも小さく、ヘッドケース３２の外周縁よりも内側で接合されている。そして、この流路ユニット３８は、ノズルプレート４５を流路形成基板４６の一方の表面に、振動板４７をノズルプレート４５とは反対側となる流路形成基板４６の他方の表面にそれぞれ配置して積層し、接着等により一体化することで形成される。
【００２６】
ノズルプレート４５は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル３７を列状に開設したステンレス鋼製の薄いプレートである。本実施形態では、例えば、１８０個のノズル３７を列状に開設し、これらのノズル３７によってノズル列を構成している。そして、このノズル列を横並びに２列設けている。
【００２７】
流路形成基板４６は、リザーバー３４、インク供給口３５、及び圧力室３６からなる一連のインク流路を形成する板状部材である。具体的には、この流路形成基板４６は、各ノズル３７に対応させて圧力室３６となる空部を隔壁で区画した状態で複数並べて形成すると共に、インク供給口３５およびリザーバー３４となる空部を形成した板状の部材である。そして、本実施形態の流路形成基板４６は、シリコンウェハーをエッチング処理することで作製されている。上記の圧力室３６は、ノズル３７の列設方向（ノズル列方向）に対して直交する方向に細長い室として形成され、インク供給口３５は、圧力室３６とリザーバー３４との間を連通する流路幅の狭い狭窄部として形成されている。また、リザーバー３４は、インクカートリッジに貯留されたインクを各圧力室３６に供給するための室であり、インク供給口３５を通じて対応する各圧力室３６に連通している。
【００２８】
振動板４７は、ステンレス鋼等の金属製の支持板４８上にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂フィルム４９をラミネート加工した二重構造の複合板材であり、圧力室３６の一方の開口面を封止してこの圧力室３６の容積を変動させるためのダイヤフラム部５０を有すると共に、リザーバー３４の一方の開口面を封止するコンプライアンス部５１が形成された部材である。そして、ダイヤフラム部５０は、圧力室３６に対応した部分の支持板４８にエッチング加工を施し、当該部分を環状に除去して圧電振動子４０の自由端部の先端を接合するための島部５２を形成することで構成されている。この島部５２は、圧力室３６の平面形状と同様に、ノズル３７の列設方向と直交する方向に細長いブロック状であり、この島部５２の周りの樹脂フィルム４９が弾性体膜として機能する。また、コンプライアンス部５１として機能する部分、すなわちリザーバー３４に対応する部分は、このリザーバー３４の開口形状に倣って支持板４８がエッチング加工で除去されて樹脂フィルム４９のみとなっている。
【００２９】
そして、上記の島部５２には圧電振動子４０の先端面が接合されているので、この圧電振動子４０の自由端部を伸縮させることで圧力室３６の容積を変動させることができる。この容積変動に伴って圧力室３６内のインクに圧力変動が生じる。そして、ヘッドモジュール３を構成する各単位ヘッド１１は、この圧力変動を利用してノズル３７からインク滴を噴射（吐出）させる。
【００３０】
次に、ヒーター３９について説明する。ヒーター３９は、その一部が金具４４の露出面に重ねられて接触した状態でヘッドケース３２の外周面に貼付されることで、ヘッドケース３２の外周面を覆うように密着した状態で装着されている。また、図４に示すように、ヒーター３９の外側に位置する絶縁体５５の表面には、後述するヘッドカバー３３の一部が当接される。このように、ヒーター３９が、ヘッドケース３２の側面とヘッドカバー３３の間に両方に接触する状態で配置される。ここで、ヒーター３９は、図６に示すように、可撓性を有する帯状の絶縁体５５によってニクロム線などの電熱線５６を封止した、所謂フィルムヒーターである。電熱線５６は、その表面が絶縁体５５によって覆われており、絶縁体５５の幅内で等間隔に蛇行するように配置され、電流が流れることにより発熱する。
【００３１】
ヘッドカバー３３は、例えば金属製の薄板部材によって作製され、ヘッドケース３２の側面に対向する側面部分３３ａと、側面部分３３ａと連続して、ノズルプレート側に略９０度屈曲すると共に、ノズルプレート４５に対してヘッドケース３２とは反対側で対向する底面部分３３ｂと、により構成されており、流路ユニット３８の周縁を覆うように形成されている。このため、流路ユニット３８やヘッドケース３２の縁部は、ヘッドカバー３３の側面部分３３ａや底面部分３３ｂによって囲繞され、保護される。また、底面部分３３ｂは、ノズルプレート４５のノズル３７を露出するように窓部３３ｃが開口されている。この窓部３３ｃの開口縁の先端（底面部分３３ｂの内側先端部分）は、図４に示すように、リザーバー３４とインク供給口３５の境界付近に対応する位置からノズルプレート側へ斜めに屈曲して延び、ノズルプレート４５と接する位置でノズルプレート４５の底面と平行になるように再度屈曲して、ノズル３７と重ならない程度に当該ノズル３７に近い位置（本実施形態では、インク供給口３５と圧力室３６の境界付近に対応する位置）まで延びている。そして、図４、５に示すように、この窓部３３ｃの開口縁の先端がノズルプレート４５に対して、リザーバー３４に対応する領域とノズル３７との間に当接しているので、ノズルプレート４５と底面部分３３ｂとの間であって、リザーバー３４に対応する領域に空隙５８が形成される。この空隙５８が、断熱層として機能する。一方、側面部分３３ａは、ヘッドケース３２との間でヒーター３９を挟持しており、上述したように一部がヒーター３９の絶縁体５５に当接している。このため、ヒーター３９からの熱をヘッドカバー３３に伝導させることができる。なお、ヘッドカバー３３はグランドに接続することで、ノズルプレート４５の帯電を防止することができる。
【００３２】
次に、ヒーター３９に電流を流すことによる熱の伝導を説明する。まず、ヒーター３９の電熱線５６に電流を流すことによって、ヒーター３９が発熱する。そして、ヒーター３９の熱は、ヒーター３９と接触するヘッドケース３２の側面及びヘッドケース３２に埋設された金具４４に伝導する一方、ヘッドカバー３３の側面部分３３ｂのうちヒーター３９に当接した部分に伝導する。そして、ヘッドケース３２側に伝導した熱は、流路ユニット３８側にも伝導し、ケース流路４３、リザーバー３４、インク供給口３５、圧力室３６及びノズル３７（一連の液体流路）内のインクを加熱する。ここで、ノズルプレート４５と底面部分３３ｂとの間であって、リザーバー３４に対応する領域に空隙５８が形成されており、空隙５８内の空気を断熱層として機能させることができる。このため、他の液体流路と比して面積が広く、液体流路のうち放熱しやすいリザーバー３４からの放熱を防ぐことができる。また、ヘッドカバー３３がノズルプレート４５に対して、リザーバー３４に対応する領域とノズル３７との間に当接しているため、ヘッドカバー３３に伝導した熱が、ノズル３７近傍のノズルプレート４５および流路形成基板４６に伝導することにより、或いは、ヘッドカバー３３から雰囲気中に放熱された熱により、ノズル３７内のインクをより直接的に温めることができる。
【００３３】
このように、単位ヘッド１１内の液体流路の上流側と下流側との両方を効率良く加熱することができ、加えて、ノズルプレート４５と底面部分３３ｂとの間の空隙５８が断熱層として機能し、リザーバー３４からの放熱を防ぐことができるため、単位ヘッド１１内のインク、特に、ノズル３７近傍のインクを効率的に加熱することができる。例えば、ノズル３７内のインクの温度を４０度に設定する場合、ヒーター３９の温度は約４０〜４３度に設定すればよい。この様にすると、インクの粘度を噴射に適した粘度に調整することができ、圧電振動子４０の圧力変動によってノズル３７から吐出されるインクを、設計通りの量と速度で吐出させることができる。その結果、単位ヘッド１１（ヘッドモジュール３）の信頼性を高めることができる。また、ヒーター３９をヘッドケース３２の側面に装着し、ヘッドカバー３３を上記のように簡単な構造としたので、容易に製造が可能である。
【００３４】
ところで、本発明は、上記した第１の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。例えば、他の実施形態として、図７に第２の実施形態、図８に第３の実施形態を示す。
【００３５】
まず、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態と同様にノズルプレート４５と底面部分３３ｂとの間に空隙５８を設け、この空隙５８内に断熱材５９を設けてある。断熱材５９は、ノズルプレート４５に対して、リザーバー３４に対応する領域と略同じ領域を覆うシート状の部材であり、熱伝導率の低い部材（例えば、シリコーン（熱伝導率約０．１６Ｗ／ｍ・Ｋ）やエポキシ樹脂（熱伝導率約０．２１Ｗ／ｍ・Ｋ）等を主成分とするスポンジや接着剤等。）を用いることができる。この断熱材５９は、空隙５８の厚さと略同じであり、一方の面をノズルプレート４５に接着し、他方の面をヘッドカバー３３の底面部分３３ｂの内面に当接している。なお、その他の構成は、第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００３６】
このように、リザーバー３４に対応する領域に断熱材５９を設けると、リザーバー３４内のインクが放熱するのを確実に防ぐことができ、単位ヘッド１１内のインクをより効率的に加熱することができる。このため、インクの粘度を噴射に適した粘度に調整することができ、圧電振動子４０の圧力変動によってノズル３７から吐出されるインクを、設計通りの量と速度で吐出させることができるため、単位ヘッド１１（ヘッドモジュール３）の信頼性を高めることができる。
【００３７】
ここで、断熱材５９の厚さは、第２の実施形態に限定されるものではなく、空隙５８の厚さよりも薄くても良く、一方の面をノズルプレート４５に接着し、他方の面とヘッドカバー３３の間に空隙を形成することもできる。さらに、断熱材５９の大きさは、ノズルプレート４５に対して、リザーバー３４に対応する領域より小さいものでも良い。要は、空隙５８内であって、リザーバー３４に対応する領域の少なくとも一部に、断熱材５９が設けられていれば良い。
【００３８】
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、ノズルプレート４５と底面部分３３ｂとの間に空隙５８を設けてある点では、第１の実施形態と同じであるが、流路ユニット３８より外側であって、ヘッドケース３２とヘッドカバー３３の間に封止材６０を設けてある点で第１の実施形態と異なる。本実施形態では、流路ユニット３８より外側のヘッドケース３２の底面縁部と、ヘッドカバー３３の底面部分３３ｂとの間を封止材６０によって封止している。このため、空隙５８が窓部３３ｃとは反対側で単位ヘッド１１（ヘッドモジュール３）外の大気と連通することを防ぎ、空気を閉じ込めることで、空隙５８内の熱を閉じ込めることができる。なお、その他の構成は、第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。また、本実施形態の場合も第２の実施形態と同様に、空隙５８内に断熱材５９を設けることも可能である。
【００３９】
このように、空隙５８と大気が連通することを防ぎ、空隙５８内に空気を閉じ込めることで、リザーバー３４の熱が空隙５８を介して大気中に逃げることを防ぎ、リザーバー３４内のインクが放熱するのをより確実に防ぐことができる。このため、インクの粘度を噴射に適した粘度に調整することができ、圧電振動子４０の圧力変動によってノズル３７から吐出されるインクを、設計通りの量と速度で吐出させることができるため、単位ヘッド１１（ヘッドモジュール３）の信頼性を高めることができる。なお、上記の封止材６０は、ヘッドケース３２とヘッドカバー３３の間の領域であって、ヒーター３９よりも鉛直方向の上方（底面部分３３ｂとは反対側）に設けるようにしても良い。この構成によれば、間隙部５８からヒーター３９を含む部分までを封止することができるので、ヒーター３９からの熱が逃げることが防止される。したがって、ヘッド構成部品に対する加熱効率を向上させることが可能となる。
【００４０】
さらに、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、ヘッドケース３２内に金具４４をインサート成型する構成を例示したが、これに限られず、ヘッドケース３２全体を樹脂や金属で作製しても良い。ヘッドケース３２全体を金属で作製した場合には、ヘッドケース３２の伝熱効率を高めることができる。また、ヘッドカバー３３を金属製の薄板部材によって作製される構成を例示したが、これに限られず、ヘッドカバー３３を樹脂部材と金属部材との両方によって構成しても良い。即ち、ヘッドケース３２及びヘッドカバー３３の少なくとも一部を金属部材によって構成し、金属部材をヒーター３９に当接すると共に、ノズルプレート４５のリザーバー３４に対応する領域に断熱機能を備えたことで、ヒーター３９の熱を効率良く伝導させることができ、さらにリザーバー３４内の液体の放熱を防ぐことができる。
【００４１】
また、上記実施形態では、圧力発生手段として、所謂縦振動モードの圧電振動子４０を例示したが、これには限られない。例えば、所謂撓み振動モードの圧電振動子や発熱素子を用いる場合にも本発明を適用することが可能である。
【００４２】
そして、本発明は、プリンターに限らず、プロッター、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体噴射装置、例えば、ディスプレイ製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１…プリンター，３…ヘッドモジュール，３２…ヘッドケース，３３…ヘッドカバー，３３ａ…側面部分，３３ｂ…底面部分，３３ｃ…窓部，３４…リザーバー，３６…圧力室，３７…ノズル，３８…流路ユニット，３９…ヒーター，４３…ケース流路，４４…金具，４５…ノズルプレート，４６…流路形成基板，５５…絶縁体，５６…電熱線，５８…空隙，５９…断熱材，６０…封止材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルに連通する圧力室に圧力変動を与えて、圧力室内の液体をノズルから噴射させるインクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることでノズルから液滴として噴射させる液体噴射ヘッドとしては、例えば、インクジェット式記録装置（以下、単にプリンターという）などの画像記録装置に用いられるインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）、液晶ディスプレイなど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（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）などの電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドなどがある。
【０００３】
例えば、上記の記録ヘッドでは、リザーバーから圧力室を経てノズルに至る一連の液体流路が形成された流路ユニットや圧力室の容積を変動可能な圧力発生素子を有するアクチュエーターユニットなどを樹脂製のヘッドケースに取り付けて構成されている。上記流路ユニットには、複数のノズルを開設した金属製のノズルプレートが接合されている。
【０００４】
このような記録ヘッドから噴射する液体には、液体の種類に応じて、例えば、常温でおよそ４ｍＰａ・ｓなどのように、噴射に適した粘度がある。液体の粘度は、温度と相関関係にあるために、温度が低いほど粘度が高くなり、温度が高いほど粘度が低くなる特性がある。そのため、各ノズルから噴射される液体の粘度を噴射に適した粘度に保持するために、液体を加熱するための加熱層を流路ユニット内のリザーバーの直下に備え、さらにその下に断熱層を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９６４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、加熱層はリザーバーの直下であるため、リザーバー内の液体に加えた熱がノズルに至る液体流路において放熱され、ノズルから噴射するまでの間に液体の温度が下がる虞があった。即ち、加熱層の設定温度とノズルにおける液体の温度とが乖離し、液体の粘度調整が適切に行えない可能性があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体流路からの放熱を防ぐと共に、ノズル近傍を効率的に加熱することで、噴射する液体の粘度を調節し、信頼性の高い液体噴射ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
複数のノズルを形成したノズルプレートと、前記ノズルに連通する圧力室と該圧力室に液体を供給するリザーバーとが形成された流路形成基板と、を積層した流路ユニットと、
前記リザーバーに液体を供給する共通液体流路が形成され、前記流路形成基板に対して前記ノズルプレートとは反対側に接合されたヘッドケースと、
該ヘッドケースの側面に装着したヒーターと、
該ヒーターに少なくとも一部が当接する側面部分と、該側面部分と連続して、前記ノズルプレート側に屈曲すると共に、ノズルプレートに対して前記ヘッドケースとは反対側で対向する底面部分と、により構成され、前記流路ユニットの周縁を覆うヘッドカバーと、を備え、
前記底面部分は、
前記ノズルプレートのノズルが露出するように窓部を開口し、
該窓部の開口縁の先端が、ノズルプレートに対して、前記リザーバーに対応する領域と前記ノズルとの間に当接し、
前記ノズルプレートと前記底面部分との間であって、前記リザーバーに対応する領域に空隙を形成したことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、ヘッドケースの側面に装着したヒーターと、該ヒーターに少なくとも一部が当接する側面部分と、該側面部分と連続して、ノズルプレート側に屈曲すると共に、ノズルプレートに対してヘッドケースとは反対側で対向する底面部分と、により構成され、流路ユニットの周縁を覆うヘッドカバーと、を備え、底面部分は、ノズルプレートのノズルが露出するように窓部を開口し、該窓部の開口縁の先端が、ノズルプレートに対して、リザーバーに対応する領域とノズルとの間に当接し、ノズルプレートと底面部分との間であって、リザーバーに対応する領域に空隙を形成したので、ヒーターによってケースの側面から共通液体流路を加熱することで液体流路内の液体を温めることに加え、ヒーターに当接したヘッドカバーを介してノズルプレートのノズル近傍を加熱することでノズル内の液体を温めることができる。また、リザーバーに対応する領域に空隙を形成したので、空隙を断熱層として機能させることで、リザーバー内の液体が放熱するのを防ぐことができる。これにより、液体噴射ヘッド内の液体を効率的に加熱することができ、噴射する液体の粘度をより適正に調節することができる。その結果、液体噴射ヘッドの信頼性を高めることができる。さらに、ヒーターおよび断熱機能を簡単な構造で実現可能としたので、容易に製造できる。
【００１０】
上記構成において、前記空隙内に断熱材を設けた構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、リザーバーに対応する領域に断熱材を設けたので、リザーバー内の液体が放熱するのを確実に防ぐことができる。
【００１１】
上記各構成において、前記空隙が前記窓部とは反対側で液体噴射ヘッド外の大気と連通することを防ぐ封止材を、前記ヘッドケースと前記ヘッドカバーの間に設けた構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、空隙と大気が連通することを防ぐため、リザーバーの熱が空隙を介して大気中に逃げることを防ぎ、リザーバー内の液体が放熱するのをより確実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】プリンターの構成を説明する断面図である。
【図２】ヘッドモジュールの構成を示す平面図である。
【図３】単位ヘッドの構成を説明する正面図である。
【図４】図３における領域Ａの拡大断面図である。
【図５】図４におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】ヒーターの構成を説明する平面図である。
【図７】第２の実施形態の図３における領域Ａの拡大断面図である。
【図８】第３の実施形態の図３における領域Ａの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。なお、本実施形態では、液体噴射装置の一形態である画像記録装置、詳しくは、ノズル開口群を等間隔で噴射対象物（又は記録媒体）となる記録紙の最大記録幅に相当する長さに配置した長尺な液体噴射ヘッド（以下、記録ヘッドという）を搭載したインクジェット式プリンター（以下、単にプリンターという）を例に挙げて説明する。
【００１４】
図１は本発明に係るプリンター１の概略構成を説明する断面図、図２はプリンター１におけるヘッドモジュール３の周囲の平面図である。本実施形態のプリンター１は、搬送ユニット７による記録紙４（噴射対象物の一種）の搬送方向（相対送り方向。以下、第一方向Ｘ）に直交する方向（以下、第二方向Ｙ）に複数の単位ヘッド１１を配列して構成される記録ヘッドとしてのヘッドモジュール３（本発明の液体噴射ヘッドの一種）と、記録紙４を積層状態で収納する給紙トレイ５ａ及び装置下部に設けられた下段給紙カセット５ｂからなる給紙部５と、これらの給紙部５ａ，５ｂから給紙された記録紙４をヘッドモジュール３の下方を通過させて排紙トレイ１０側に搬送する搬送ユニット７と、ヘッドモジュール３によって記録が行われ、搬送ユニット７側から排出された記録紙４を保持する排紙トレイ１０とを備え、ヘッドモジュール３を第一方向Ｘに走査することなく記録紙４の記録領域の全幅にテキストや画像等を記録できるように構成されている。
【００１５】
また、筐体２の内部には、各部の電気的な制御を行うプリンターコントローラー９が設けられている。このプリンターコントローラー９は駆動信号発生回路（図示せず）を有し、この駆動信号発生回路からの駆動信号を信号ケーブルを通じて各単位ヘッド１１に出力する。さらに、図示しないが、筐体２の内部にはインク（本発明における液体の一種）を貯留したインクカートリッジ（液体供給源）が配置される。そして、エアポンプ等によるインクカートリッジ内の加圧によって、カートリッジ内に貯留されているインクがインク供給チューブを通じてヘッドモジュール３の各単位ヘッド１１に供給（圧送）されるように構成されている。なお、記録紙４に対してヘッドモジュール３を第一方向Ｘに走査しながら記録を行う構成を採用することもできる。
【００１６】
上記給紙トレイ５ａは、上下方向に移動可能に構成されており、記録紙束の上面（最上部の記録紙４の上面）が常にピックアップローラー６と一定圧で当接するように筐体２に対する上下方向の位置が制御されている。そして、ヘッドモジュール３による記録動作の実行タイミングに応じて、記録紙束の最上部から記録紙４がピックアップローラー６により引き出され、分離ローラー１２と分離パッド１３とにより一枚毎に分離されて下流側へ給送される。記録紙４は、図示しない紙センサー間を通った後、上下一対のレジストローラー１４ａ，１４ｂのニップ部に突き当たる。なお、下段給紙カセット５ｂからの記録紙４は、複数の中間ローラー１５を経由してからレジストローラー１４ａ，１４ｂのニップ部に到達する。これにより、記録紙４の先端姿勢が揃い、記録紙４のスキューが補正される。その後、レジストローラー１４ａ，１４ｂは、規定のタイミングで記録紙４を互いにニップした状態で１枚ずつ搬送ユニット７側へと給送し、記録紙４が搬送ユニット７の搬送ベルト１７に到達してから所定のタイミングでニップ状態を解放する。
【００１７】
搬送ユニット７は、図示しない駆動モーターの駆動力によって回転される駆動ローラー１８と、駆動ローラー１８よりも上流側に配設された従動ローラー１９と、駆動ローラー１８及び従動ローラー１９の間に張設される無端状の搬送ベルト１７と、搬送ベルト１７に張力を付与するテンションローラー２０と、押えローラー２１とにより構成されている。テンションローラー２０は、駆動ローラー１８と、従動ローラー１９との間に配設されて搬送ベルト１７に内側から当接し、ばね等の付勢部材の付勢力により搬送ベルト１７に張力を付与している。また、押えローラー２１は、搬送ベルト１７を挟んで従動ローラー１９の直上に配設され、搬送ベルト上の記録紙４を搬送ベルト１７側に押し付けて、記録紙４の搬送ベルト１７に対する密着性を高める。
【００１８】
駆動ローラー１８は、ヘッドモジュール３の記録動作に同期して駆動されることで搬送ベルト１７を回転させ、記録紙４をヘッドモジュール３の下方を通過させて下流側へと搬送するように構成されている。また、搬送ベルト１７の回転量は、エンコーダーによって検出される。そして、このエンコーダーの検出信号は、エンコーダーパルスとしてプリンターコントローラー９に出力される。
【００１９】
記録紙４に対し一方の面のみに記録を行う場合は、一方の面の記録が終了した後、搬送ユニット７から排紙トレイ１０へと排紙される。一方、記録紙４の両面に記録を行う場合は、一方の面の記録が終了した後、搬送ユニット７の下流に配設されたフラッパー２２により、用紙反転経路Ｒ２へ搬送される。記録紙４が用紙反転経路のＵターン部Ｔまで到達した後、搬送方向を転換させ、記録紙４は再度レジストローラー１４ａ，１４ｂ、搬送ベルト１７へと順次送られて他方の面の記録が終了した後、搬送ユニット７から排紙トレイ１０へと排紙される。
【００２０】
ヘッドモジュール３は、図２に示すように、ヘッドホルダー２４に複数の単位ヘッド１１を第二方向Ｙに配設するように構成されている。そして、複数のヘッドモジュール３、本実施形態においては４つのヘッドモジュール３ａ〜３ｄが、ヘッド長手方向を第２方向Ｙに揃えた姿勢で第１方向Ｘに一定の配置間隔でモジュール取付枠２５に取り付けられている。
【００２１】
図３は、単位ヘッド１１の構成を説明する正面図であり、図４は、図３における破線で囲った領域Ａの断面図、図５は、図４におけるＢ−Ｂ線断面図である。本実施形態における単位ヘッド１１は、圧電振動子群２８、固定板２９、及び、フレキシブルケーブル３０等をユニット化した振動子ユニット３１と、この振動子ユニット３１を収納可能なヘッドケース３２と、リザーバー（共通液体室又はマニホールドとも言う。）３４から圧力室３６を通りノズル３７に至る一連のインク流路を形成する流路ユニット３８と、ヘッドケース３２の側面に配置されたヒーター３９と、流路ユニット３８の縁部と側面を被う状態でヘッドケース３２の先端側に取り付けられるヘッドカバー３３と、を備えて構成される。
【００２２】
まず、振動子ユニット３１について説明する。圧電振動子群２８を構成する圧電振動子４０（圧力発生素子の一種）は、縦方向に細長い櫛歯状に形成されており、数十μｍ程度の極めて細い幅に切り分けられている。そして、この圧電振動子４０は縦方向に伸縮可能な縦振動型の圧電振動子として構成されている。各圧電振動子４０は、固定端部を固定板２９上に接合することにより、自由端部を固定板２９の先端縁よりも外側に突出させて所謂片持ち梁の状態で固定されている。そして、各圧電振動子４０における自由端部の先端は、後述するように、それぞれ流路ユニット３８におけるダイヤフラム部５０を構成する島部５２に接合される。フレキシブルケーブル３０は、固定板２９とは反対側となる固定端部の側面で圧電振動子４０と電気的に接続されている。このフレキシブルケーブル３０の表面には、各圧電振動子４０の駆動等を制御するための制御用ＩＣ４１が実装されている。また、各圧電振動子４０を支持する固定板２９は、圧電振動子４０からの反力を受け止め得る剛性を備えた金属製の板材によって構成される。本実施形態では、厚さが１ｍｍ程度のステンレス鋼板によって作製されている。
【００２３】
ヘッドケース３２は、例えば、エポキシ系樹脂などの樹脂により作製された中空箱体状部材であり、その先端面（下面）には流路ユニット３８を固定し、ケース内部に形成された収容空部４２内には、アクチュエーターの一種である前記振動子ユニット３１を収容している。また、ヘッドケース３２の内部には、その高さ方向を貫通してケース流路４３（本発明における共通液体流路に相当）が形成されている。このケース流路４３は、インクカートリッジ側からのインクをリザーバー３４に供給するための流路である。
【００２４】
さらに、本実施形態のヘッドケース３２の内部、具体的には、収容空部４２を区画している区画壁の内部には、図３に示すように、区画壁の補強芯材として、金具４４がその長手方向の両端部を外側に露出させた状態でインサート成型されて固定されている。この金具４４は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）などの金属部材によって構成され、ヘッドケース３２の高さ方向に亘って配置されている。
【００２５】
次に、流路ユニット３８について説明する。流路ユニット３８は、ノズルプレート４５、流路形成基板４６、及び振動板４７から構成され、ノズルプレート４５とは反対側の振動板４７がヘッドケース３２に接合されている。本実施形態では、図４に示すように、流路ユニット３８はヘッドケース３２よりも小さく、ヘッドケース３２の外周縁よりも内側で接合されている。そして、この流路ユニット３８は、ノズルプレート４５を流路形成基板４６の一方の表面に、振動板４７をノズルプレート４５とは反対側となる流路形成基板４６の他方の表面にそれぞれ配置して積層し、接着等により一体化することで形成される。
【００２６】
ノズルプレート４５は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル３７を列状に開設したステンレス鋼製の薄いプレートである。本実施形態では、例えば、１８０個のノズル３７を列状に開設し、これらのノズル３７によってノズル列を構成している。そして、このノズル列を横並びに２列設けている。
【００２７】
流路形成基板４６は、リザーバー３４、インク供給口３５、及び圧力室３６からなる一連のインク流路を形成する板状部材である。具体的には、この流路形成基板４６は、各ノズル３７に対応させて圧力室３６となる空部を隔壁で区画した状態で複数並べて形成すると共に、インク供給口３５およびリザーバー３４となる空部を形成した板状の部材である。そして、本実施形態の流路形成基板４６は、シリコンウェハーをエッチング処理することで作製されている。上記の圧力室３６は、ノズル３７の列設方向（ノズル列方向）に対して直交する方向に細長い室として形成され、インク供給口３５は、圧力室３６とリザーバー３４との間を連通する流路幅の狭い狭窄部として形成されている。また、リザーバー３４は、インクカートリッジに貯留されたインクを各圧力室３６に供給するための室であり、インク供給口３５を通じて対応する各圧力室３６に連通している。
【００２８】
振動板４７は、ステンレス鋼等の金属製の支持板４８上にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂フィルム４９をラミネート加工した二重構造の複合板材であり、圧力室３６の一方の開口面を封止してこの圧力室３６の容積を変動させるためのダイヤフラム部５０を有すると共に、リザーバー３４の一方の開口面を封止するコンプライアンス部５１が形成された部材である。そして、ダイヤフラム部５０は、圧力室３６に対応した部分の支持板４８にエッチング加工を施し、当該部分を環状に除去して圧電振動子４０の自由端部の先端を接合するための島部５２を形成することで構成されている。この島部５２は、圧力室３６の平面形状と同様に、ノズル３７の列設方向と直交する方向に細長いブロック状であり、この島部５２の周りの樹脂フィルム４９が弾性体膜として機能する。また、コンプライアンス部５１として機能する部分、すなわちリザーバー３４に対応する部分は、このリザーバー３４の開口形状に倣って支持板４８がエッチング加工で除去されて樹脂フィルム４９のみとなっている。
【００２９】
そして、上記の島部５２には圧電振動子４０の先端面が接合されているので、この圧電振動子４０の自由端部を伸縮させることで圧力室３６の容積を変動させることができる。この容積変動に伴って圧力室３６内のインクに圧力変動が生じる。そして、ヘッドモジュール３を構成する各単位ヘッド１１は、この圧力変動を利用してノズル３７からインク滴を噴射（吐出）させる。
【００３０】
次に、ヒーター３９について説明する。ヒーター３９は、その一部が金具４４の露出面に重ねられて接触した状態でヘッドケース３２の外周面に貼付されることで、ヘッドケース３２の外周面を覆うように密着した状態で装着されている。また、図４に示すように、ヒーター３９の外側に位置する絶縁体５５の表面には、後述するヘッドカバー３３の一部が当接される。このように、ヒーター３９が、ヘッドケース３２の側面とヘッドカバー３３の間に両方に接触する状態で配置される。ここで、ヒーター３９は、図６に示すように、可撓性を有する帯状の絶縁体５５によってニクロム線などの電熱線５６を封止した、所謂フィルムヒーターである。電熱線５６は、その表面が絶縁体５５によって覆われており、絶縁体５５の幅内で等間隔に蛇行するように配置され、電流が流れることにより発熱する。
【００３１】
ヘッドカバー３３は、例えば金属製の薄板部材によって作製され、ヘッドケース３２の側面に対向する側面部分３３ａと、側面部分３３ａと連続して、ノズルプレート側に略９０度屈曲すると共に、ノズルプレート４５に対してヘッドケース３２とは反対側で対向する底面部分３３ｂと、により構成されており、流路ユニット３８の周縁を覆うように形成されている。このため、流路ユニット３８やヘッドケース３２の縁部は、ヘッドカバー３３の側面部分３３ａや底面部分３３ｂによって囲繞され、保護される。また、底面部分３３ｂは、ノズルプレート４５のノズル３７を露出するように窓部３３ｃが開口されている。この窓部３３ｃの開口縁の先端（底面部分３３ｂの内側先端部分）は、図４に示すように、リザーバー３４とインク供給口３５の境界付近に対応する位置からノズルプレート側へ斜めに屈曲して延び、ノズルプレート４５と接する位置でノズルプレート４５の底面と平行になるように再度屈曲して、ノズル３７と重ならない程度に当該ノズル３７に近い位置（本実施形態では、インク供給口３５と圧力室３６の境界付近に対応する位置）まで延びている。そして、図４、５に示すように、この窓部３３ｃの開口縁の先端がノズルプレート４５に対して、リザーバー３４に対応する領域とノズル３７との間に当接しているので、ノズルプレート４５と底面部分３３ｂとの間であって、リザーバー３４に対応する領域に空隙５８が形成される。この空隙５８が、断熱層として機能する。一方、側面部分３３ａは、ヘッドケース３２との間でヒーター３９を挟持しており、上述したように一部がヒーター３９の絶縁体５５に当接している。このため、ヒーター３９からの熱をヘッドカバー３３に伝導させることができる。なお、ヘッドカバー３３はグランドに接続することで、ノズルプレート４５の帯電を防止することができる。
【００３２】
次に、ヒーター３９に電流を流すことによる熱の伝導を説明する。まず、ヒーター３９の電熱線５６に電流を流すことによって、ヒーター３９が発熱する。そして、ヒーター３９の熱は、ヒーター３９と接触するヘッドケース３２の側面及びヘッドケース３２に埋設された金具４４に伝導する一方、ヘッドカバー３３の側面部分３３ｂのうちヒーター３９に当接した部分に伝導する。そして、ヘッドケース３２側に伝導した熱は、流路ユニット３８側にも伝導し、ケース流路４３、リザーバー３４、インク供給口３５、圧力室３６及びノズル３７（一連の液体流路）内のインクを加熱する。ここで、ノズルプレート４５と底面部分３３ｂとの間であって、リザーバー３４に対応する領域に空隙５８が形成されており、空隙５８内の空気を断熱層として機能させることができる。このため、他の液体流路と比して面積が広く、液体流路のうち放熱しやすいリザーバー３４からの放熱を防ぐことができる。また、ヘッドカバー３３がノズルプレート４５に対して、リザーバー３４に対応する領域とノズル３７との間に当接しているため、ヘッドカバー３３に伝導した熱が、ノズル３７近傍のノズルプレート４５および流路形成基板４６に伝導することにより、或いは、ヘッドカバー３３から雰囲気中に放熱された熱により、ノズル３７内のインクをより直接的に温めることができる。
【００３３】
このように、単位ヘッド１１内の液体流路の上流側と下流側との両方を効率良く加熱することができ、加えて、ノズルプレート４５と底面部分３３ｂとの間の空隙５８が断熱層として機能し、リザーバー３４からの放熱を防ぐことができるため、単位ヘッド１１内のインク、特に、ノズル３７近傍のインクを効率的に加熱することができる。例えば、ノズル３７内のインクの温度を４０度に設定する場合、ヒーター３９の温度は約４０〜４３度に設定すればよい。この様にすると、インクの粘度を噴射に適した粘度に調整することができ、圧電振動子４０の圧力変動によってノズル３７から吐出されるインクを、設計通りの量と速度で吐出させることができる。その結果、単位ヘッド１１（ヘッドモジュール３）の信頼性を高めることができる。また、ヒーター３９をヘッドケース３２の側面に装着し、ヘッドカバー３３を上記のように簡単な構造としたので、容易に製造が可能である。
【００３４】
ところで、本発明は、上記した第１の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。例えば、他の実施形態として、図７に第２の実施形態、図８に第３の実施形態を示す。
【００３５】
まず、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態と同様にノズルプレート４５と底面部分３３ｂとの間に空隙５８を設け、この空隙５８内に断熱材５９を設けてある。断熱材５９は、ノズルプレート４５に対して、リザーバー３４に対応する領域と略同じ領域を覆うシート状の部材であり、熱伝導率の低い部材（例えば、シリコーン（熱伝導率約０．１６Ｗ／ｍ・Ｋ）やエポキシ樹脂（熱伝導率約０．２１Ｗ／ｍ・Ｋ）等を主成分とするスポンジや接着剤等。）を用いることができる。この断熱材５９は、空隙５８の厚さと略同じであり、一方の面をノズルプレート４５に接着し、他方の面をヘッドカバー３３の底面部分３３ｂの内面に当接している。なお、その他の構成は、第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００３６】
このように、リザーバー３４に対応する領域に断熱材５９を設けると、リザーバー３４内のインクが放熱するのを確実に防ぐことができ、単位ヘッド１１内のインクをより効率的に加熱することができる。このため、インクの粘度を噴射に適した粘度に調整することができ、圧電振動子４０の圧力変動によってノズル３７から吐出されるインクを、設計通りの量と速度で吐出させることができるため、単位ヘッド１１（ヘッドモジュール３）の信頼性を高めることができる。
【００３７】
ここで、断熱材５９の厚さは、第２の実施形態に限定されるものではなく、空隙５８の厚さよりも薄くても良く、一方の面をノズルプレート４５に接着し、他方の面とヘッドカバー３３の間に空隙を形成することもできる。さらに、断熱材５９の大きさは、ノズルプレート４５に対して、リザーバー３４に対応する領域より小さいものでも良い。要は、空隙５８内であって、リザーバー３４に対応する領域の少なくとも一部に、断熱材５９が設けられていれば良い。
【００３８】
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、ノズルプレート４５と底面部分３３ｂとの間に空隙５８を設けてある点では、第１の実施形態と同じであるが、流路ユニット３８より外側であって、ヘッドケース３２とヘッドカバー３３の間に封止材６０を設けてある点で第１の実施形態と異なる。本実施形態では、流路ユニット３８より外側のヘッドケース３２の底面縁部と、ヘッドカバー３３の底面部分３３ｂとの間を封止材６０によって封止している。このため、空隙５８が窓部３３ｃとは反対側で単位ヘッド１１（ヘッドモジュール３）外の大気と連通することを防ぎ、空気を閉じ込めることで、空隙５８内の熱を閉じ込めることができる。なお、その他の構成は、第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。また、本実施形態の場合も第２の実施形態と同様に、空隙５８内に断熱材５９を設けることも可能である。
【００３９】
このように、空隙５８と大気が連通することを防ぎ、空隙５８内に空気を閉じ込めることで、リザーバー３４の熱が空隙５８を介して大気中に逃げることを防ぎ、リザーバー３４内のインクが放熱するのをより確実に防ぐことができる。このため、インクの粘度を噴射に適した粘度に調整することができ、圧電振動子４０の圧力変動によってノズル３７から吐出されるインクを、設計通りの量と速度で吐出させることができるため、単位ヘッド１１（ヘッドモジュール３）の信頼性を高めることができる。なお、上記の封止材６０は、ヘッドケース３２とヘッドカバー３３の間の領域であって、ヒーター３９よりも鉛直方向の上方（底面部分３３ｂとは反対側）に設けるようにしても良い。この構成によれば、間隙部５８からヒーター３９を含む部分までを封止することができるので、ヒーター３９からの熱が逃げることが防止される。したがって、ヘッド構成部品に対する加熱効率を向上させることが可能となる。
【００４０】
さらに、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、ヘッドケース３２内に金具４４をインサート成型する構成を例示したが、これに限られず、ヘッドケース３２全体を樹脂や金属で作製しても良い。ヘッドケース３２全体を金属で作製した場合には、ヘッドケース３２の伝熱効率を高めることができる。また、ヘッドカバー３３を金属製の薄板部材によって作製される構成を例示したが、これに限られず、ヘッドカバー３３を樹脂部材と金属部材との両方によって構成しても良い。即ち、ヘッドケース３２及びヘッドカバー３３の少なくとも一部を金属部材によって構成し、金属部材をヒーター３９に当接すると共に、ノズルプレート４５のリザーバー３４に対応する領域に断熱機能を備えたことで、ヒーター３９の熱を効率良く伝導させることができ、さらにリザーバー３４内の液体の放熱を防ぐことができる。
【００４１】
また、上記実施形態では、圧力発生手段として、所謂縦振動モードの圧電振動子４０を例示したが、これには限られない。例えば、所謂撓み振動モードの圧電振動子や発熱素子を用いる場合にも本発明を適用することが可能である。
【００４２】
そして、本発明は、プリンターに限らず、プロッター、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体噴射装置、例えば、ディスプレイ製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１…プリンター，３…ヘッドモジュール，３２…ヘッドケース，３３…ヘッドカバー，３３ａ…側面部分，３３ｂ…底面部分，３３ｃ…窓部，３４…リザーバー，３６…圧力室，３７…ノズル，３８…流路ユニット，３９…ヒーター，４３…ケース流路，４４…金具，４５…ノズルプレート，４６…流路形成基板，５５…絶縁体，５６…電熱線，５８…空隙，５９…断熱材，６０…封止材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルを形成したノズルプレートと、前記ノズルに連通する圧力室と該圧力室に液体を供給するリザーバーとが形成された流路形成基板と、を積層した流路ユニットと、
前記リザーバーに液体を供給する共通液体流路が形成され、前記流路形成基板に対して前記ノズルプレートとは反対側に接合されたヘッドケースと、
該ヘッドケースの側面に装着したヒーターと、
該ヒーターに少なくとも一部が当接する側面部分と、該側面部分と連続して、前記ノズルプレート側に屈曲すると共に、ノズルプレートに対して前記ヘッドケースとは反対側で対向する底面部分と、により構成され、前記流路ユニットの周縁を覆うヘッドカバーと、を備え、
前記底面部分は、
前記ノズルプレートのノズルが露出するように窓部を開口し、
該窓部の開口縁の先端が、ノズルプレートに対して、前記リザーバーに対応する領域と前記ノズルとの間に当接し、
前記ノズルプレートと前記底面部分との間であって、前記リザーバーに対応する領域に空隙を形成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記空隙内に断熱材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記空隙が前記窓部とは反対側で液体噴射ヘッド外の大気と連通することを防ぐ封止材を、前記ヘッドケースと前記ヘッドカバーの間に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１】
複数のノズルを形成したノズルプレートと、前記ノズルに連通する圧力室と該圧力室に液体を供給するリザーバーとが形成された流路形成基板と、を積層した流路ユニットと、
前記リザーバーに液体を供給する共通液体流路が形成され、前記流路形成基板に対して前記ノズルプレートとは反対側に接合されたヘッドケースと、
該ヘッドケースの側面に装着したヒーターと、
該ヒーターに少なくとも一部が当接する側面部分と、該側面部分と連続して、前記ノズルプレート側に屈曲すると共に、ノズルプレートに対して前記ヘッドケースとは反対側で対向する底面部分と、により構成され、前記流路ユニットの周縁を覆うヘッドカバーと、を備え、
前記底面部分は、
前記ノズルプレートのノズルが露出するように窓部を開口し、
該窓部の開口縁の先端が、ノズルプレートに対して、前記リザーバーに対応する領域と前記ノズルとの間に当接し、
前記ノズルプレートと前記底面部分との間であって、前記リザーバーに対応する領域に空隙を形成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記空隙内に断熱材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記空隙が前記窓部とは反対側で液体噴射ヘッド外の大気と連通することを防ぐ封止材を、前記ヘッドケースと前記ヘッドカバーの間に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
【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２０１２−１１５６０（Ｐ２０１２−１１５６０Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４７２４８（Ｐ２０１０−１４７２４８）
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【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１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【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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