液体噴射ヘッド
【課題】効率よく液体噴射ヘッド内の流路を加熱することができる液体噴射ヘッドを提供する。
【解決手段】列状に並んだ複数のノズル２３から構成されたノズル列２７を形成し、前記ノズルに連通する流路を備えた流路ユニット２４と、該流路ユニットの前記流路に液体を供給する共通液体流路２９を形成し、前記流路ユニットが接合されたヘッドケース１９と、該ヘッドケースの側面に装着され、発熱可能な一連の電熱線４６を複数折り返して備えたシート状のヒーター２５と、を備えた液体噴射ヘッドであって、前記共通液体流路に対向する箇所の近傍の領域に配設された電熱線が、当該領域以外に配設された電熱線より細い構成を採用する。
【解決手段】列状に並んだ複数のノズル２３から構成されたノズル列２７を形成し、前記ノズルに連通する流路を備えた流路ユニット２４と、該流路ユニットの前記流路に液体を供給する共通液体流路２９を形成し、前記流路ユニットが接合されたヘッドケース１９と、該ヘッドケースの側面に装着され、発熱可能な一連の電熱線４６を複数折り返して備えたシート状のヒーター２５と、を備えた液体噴射ヘッドであって、前記共通液体流路に対向する箇所の近傍の領域に配設された電熱線が、当該領域以外に配設された電熱線より細い構成を採用する。
【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ものがある。上記流路ユニットには、複数のノズルを開設した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、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り、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傾向がある。また、例えば、紫外線硬化型インク等のように常温で８ｍＰａ・ｓ以上の所謂高粘度領域の液体を噴射する用途に記録ヘッドが用いられる場合もある。そのため、環境温度に拘わらず各ノズルから噴射される液体の粘度を噴射に適した値に揃えるために、液体を加熱するためのヒーターを備えた記録ヘッドが知られている。このようなヒーターとしては、電熱線が途中で複数折り返されて波形状に配線された薄手のシート状のものが知られている。また、記録ヘッド内部のインクを均一に加熱するために、記録ヘッドの中央部に配設された電熱線の配線間隔を記録ヘッドの端部に配設された電熱線の配線間隔より広げて発熱量を変化させたヒーターが提案されている（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２００５−０８１５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のようなヒーターでは、記録ヘッドの流路以外の領域も均一に温めるため、必要以上にヒーターが発熱し、効率が悪い。特に、記録ヘッドが比較的大型なものは記録ヘッドの流路以外の領域も広くなるため、ヒーターの発熱量が多くなり、ひいては、ヒーターの消費電力が増大する。また、記録ヘッドの側面において、流路と対向する領域のみにヒーターを配置する場合、流路と対向しない領域から記録ヘッドの熱が放熱されるので、保温性が良くない。さらに、複数の流路に対応して複数のヒーターを装着する場合、製造が困難になる。
【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、効率よく記録ヘッド内の流路を加熱することができる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】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、複数のノズルから構成されたノズル列を形成し、前記ノズルに連通する流路を備えた流路ユニットと、
該流路ユニットの前記流路に液体を供給する共通液体流路を形成し、前記流路ユニットが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され、発熱可能な一連の電熱線を複数折り返して備えたシート状のヒーターと、を備えた液体噴射ヘッドであって、
前記共通液体流路に対向する箇所の近傍の領域に配設された電熱線が、当該領域以外に配設された電熱線より細いことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、共通液体流路に対向する箇所における電熱線の発熱量を増加させることができ、液体噴射ヘッド内のインクの流路である共通液体流路を積極的に加熱することができる。このため、効率よくインクを加熱することができ、ヒーターの消費電力を抑えることができる。また、共通液体流路に対向しない箇所にも電熱線を配置しているので、流路内のインクが液体噴射ヘッド外へ放熱することを防ぎ、保温性を高めることができる。さらに、電熱線が配設されない領域を減らすことができるため、ヒーターの剛性を高めることができ、ヒーターを液体噴射ヘッドへ装着するときの組み立て性を向上させることができる。加えて、共通液体流路を複数備えた液体噴射ヘッドの場合でも、それぞれの共通液体流路に対応して複数のヒーターを設ける必要が無いため、容易に製造をすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記ノズル列方向において両端部に配設された電熱線が、同方向の中央部に配設された電熱線より細いことが望ましい。
この構成によれば、ノズル列方向両端部における電熱線の発熱量を増加させることができ、放熱し易い液体噴射ヘッドの両端部を積極的に加熱することができる。このため、液体噴射ヘッド内のインクの温度ムラを抑えることができる。
【００１１】
さらに、折り返されて隣り合う電熱線同士の間隔をそれぞれ一定に揃えた構成を採用することが望ましい。
【００１２】
また、前記ヒーター面内の前記ノズル列に直交する方向において、前記流路ユニット側の端部に配設された電熱線が、前記流路ユニットとは反対側の端部に配設された電熱線より細いことが望ましい。
この構成によれば、流路ユニット側の端部における電熱線の発熱量を増加させることができ、放熱し易い流路ユニット側のインクを積極的に加熱することができる。このため、効率よくインクを加熱することができる。
【００１３】
さらに、前記ヒーターの膜厚方向において、前記電熱線の厚さが異なる構成を採用することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】プリンターの斜視図である。
【図２】液体噴射ヘッドの分解斜視図である。
【図３】液体噴射ヘッドの平面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】第１の実施形態におけるヒーターの側面図である。
【図６】第２の実施形態におけるヒーターの側面図である。
【図７】第３の実施形態におけるヒーターの側面図である。
【図８】第４の実施形態におけるヒーターの一部欠截斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付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。また、以下においては、液体噴射装置として、図１に示すインクジェット式記録装置１（以下、単にプリンターという）を例示する。
【００１６】
プリンター１は、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド２（以下、単に記録ヘッドという）が取り付けられると共に、記録ヘッド２およびインクカートリッジ４が取り付けられるキャリッジ５と、記録ヘッド２の下方に配設されたプラテン６と、記録ヘッド２が搭載されたキャリッジ５を記録紙７（ノズルから噴射された液体が着弾する着弾対象の一種）の紙幅方向に移動させるキャリッジ移動機構８と、紙幅方向に直交する方向である紙送り方向に記録紙７を搬送する紙送り機構９等を備えて概略構成されている。ここで、紙幅方向とは、主走査方向（記録ヘッド２の往復移動方向）であり、紙送り方向とは、副走査方向（即ち、記録ヘッド２の走査方向に直交する方向）である。
【００１７】
キャリッジ５は、主走査方向に架設されたガイドロッド１０に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構８の作動により、ガイドロッド１０に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ５の主走査方向の位置は、リニアエンコーダー１１によって検出され、検出信号が位置情報として制御部（図示せず）に送信される。これにより、制御部はこのリニアエンコーダー１１からの位置情報に基づいてキャリッジ５（記録ヘッド２）の走査位置を認識しながら、記録ヘッド２による記録動作（噴射動作）等を制御することができる。
【００１８】
記録ヘッド２は、キャリッジ５の下部（記録動作時の記録紙７側）に取り付けられている。インク（液体の一種）を貯留したインクカートリッジ４は、キャリッジに５に対して着脱可能に取り付けられている。また、記録ヘッド２は内部に液体の流路を有しており、この流路がインクカートリッジ４の内部と連通することで、インクカートリッジ４内のインクを記録ヘッド２内に導入できるように構成されている。
【００１９】
次に記録ヘッド２の構成について詳しく説明する。図２は記録ヘッド２の分解斜視図であり、図３は記録ヘッド２の平面図、図４は図３におけるＡ−Ａ線断面図である。本実施形態における記録ヘッド２は、圧電振動子群１４、固定板１５、及び、フレキシブルケーブル１６等をユニット化した振動子ユニット１７と、この振動子ユニット１７を収納可能なヘッドケース１９と、リザーバー（共通インク室）２１から圧力発生室２２を通りノズル２３に至る一連のインク流路を形成する流路ユニット２４と、ヘッドケース１９の側面に装着されたヒーター２５と、ヒーター２５の側面に装着されたサーミスター２６（温度センサーの一種）と、を備えて構成される。なお、本実施形態における記録ヘッド２は、振動子ユニット１７を２つ備えている。
【００２０】
ヘッドケース１９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の部材であり、その先端面（下面）には流路ユニット２４が接合されている。また、ヘッドケース１９の内部には収容空部２８が形成され、アクチュエーターの一種である前記振動子ユニット１７を収容している。本実施形態では、収容空部２８は、固定板１５が収容される固定板収容空部２８ａと圧電振動子群１４が収容される圧電振動子収容空部２８ｂから構成され、圧電振動子収容空部２８ｂ側を対向させて２つ設けられている（図３参照）。また、この２つの収容空部２８を挟んだ両側には、共通液体流路２９が片側に３本（合計６本）並んで形成されている。本実施形態では、片側の３本の共通液体流路２９をノズル列方向における記録ヘッド２の両側端部および中央部に形成している。この共通液体流路２９は、インクカートリッジ４側からのインクをリザーバー２１に供給するための流路であり、ヘッドケース１９の高さ方向を貫通して形成されている。そして、これらの共通液体流路２９に対向する側面には、後述するヒーター２５及びサーミスター２６が備えられている。
【００２１】
次に、振動子ユニット１７について説明する。圧電振動子群１４を構成する圧電振動子３０（圧力発生素子の一種）は、基材である圧電振動板３１を数十μｍ程度の極めて細い幅に切り分けることで、縦方向に細長い櫛歯状に形成されている。そして、この圧電振動子３０は縦方向に伸縮可能な縦振動型の圧電振動子３０として構成されている。各圧電振動子３０は、固定端部を固定板１５上に接合することにより、自由端部を固定板１５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３０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２４におけるダイヤフラム部３３を構成する島部３４に接合される。フレキシブルケーブル１６は、固定板１５とは反対側となる固定端部の側面で圧電振動子３０と電気的に接続されている。このフレキシブルケーブル１６の表面には、各圧電振動子３０の駆動等を制御するための制御用ＩＣ３５が実装されている。また、各圧電振動子３０を支持する固定板１５は、圧電振動子３０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ており、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。
【００２２】
次に、流路ユニット２４について説明する。流路ユニット２４は、ノズルプレート３７、流路形成基板３８、及び振動板３９から構成され、ノズルプレート３７とは反対側でヘッドケース１９に接合している。また流路ユニット２４は、ノズルプレート３７を流路形成基板３８の一方の表面に、振動板３９をノズルプレート３７とは反対側となる流路形成基板３８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。
【００２３】
ノズルプレート３７は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル２３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２３を列状に開設し、これらのノズル２３によってノズル列２７を構成している。また、本実施形態では、このノズル列２７を横並びに２列設けている。
【００２４】
流路形成基板３８は、リザーバー２１、インク供給口４０、及び圧力発生室２２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３８は、各ノズル２３に対応して連通する複数の圧力発生室２２となる空部を隔壁で区画した状態で複数並べて２列に形成すると共に、各圧力発生室２２に対応する複数のインク供給口４０およびリザーバー２１となる空部をそれぞれ２列に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３８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。上記の圧力発生室２２は、ノズル２３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４０は、圧力発生室２２とリザーバー２１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２１は、後述する振動板３９のインク導入口４１およびヘッドケース１９の共通液体流路２９を介して上部でインクカートリッジ４と連通すると共に、インク供給口４０を介して対応する各圧力発生室２２に連通している。このため、リザーバー２１はインクカートリッジ４に貯留されたインクを各圧力発生室２２に供給することができる。つまり、インク導入口４１、リザーバー２１、インク供給口４０および圧力発生室２２がノズル２３に連通する一連の流路（本発明における流路に相当）を形成する。
【００２５】
振動板３９は、ステンレス鋼等の金属製の支持板４２上にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂フィルム４３をラミネート加工した二重構造の複合板材であり、共通液体流路２９に連通するインク導入口４１を上下方向に貫通させている。本実施形態では、６本の共通液体流路２９に対応して６つのインク導入口４１を開口させており、１列のリザーバー２１に対して３つのインク導入口４１を連通させている。また、振動板３９は、圧力発生室２２の一方の開口面を封止してこの圧力発生室２２の容積を変動させるためのダイヤフラム部３３を有すると共に、リザーバー２１の一方の開口面を封止するコンプライアンス部４４が２列形成されている。そして、ダイヤフラム部３３は、圧力発生室２２に対応した部分の支持板４２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３０の自由端部の先端を接合するための島部３４を複数形成することで構成されている。この島部３４は、圧力発生室２２の平面形状と同様に、ノズル２３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３４の周りの樹脂フィルム４３が弾性体膜として機能する。また、コンプライアンス部４４として機能する部分、すなわちリザーバー２１に対応する部分は、このリザーバー２１の開口形状に倣って支持板４２がエッチング加工で除去されて樹脂フィルム４３のみとなっている。
【００２６】
そして、上記の島部３４には圧電振動子３０の先端面が接合されているので、この圧電振動子３０の自由端部を伸縮させることで圧力発生室２２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発生室２２内のインクに圧力変動が生じる。そして、記録ヘッド２は、この圧力変動を利用してノズル２３からインク滴を噴射（吐出）させる。
【００２７】
次に、ヒーター２５について図５を用いて説明する。本実施形態のヒーター２５は、発熱可能な一連の電熱線４６（ニッケル合金、ステンレス鋼等）をポリイミド樹脂等で挟み込んだシート状（フィルム状）のヒーター２５である。このヒーター２５は、ヘッドケース１９の共通液体流路２９が並設された側の側面（本実施形態では、図３における上側の一側面と、図３における下側の他側面）の全面を覆うように、熱伝導率の高い（例えば、１００（Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）以上の）接着剤等（シリコングリス等）を用いて装着されている。また、電熱線４６は、ヒーター２５の面内を蛇行して（複数折り返して）配設されると共に、ノズル列方向（図３又は図５における左右方向）においてヒーター２５の電熱線４６の太さを異ならせて配設されている。そして、共通液体流路２９に対向する箇所の近傍の領域に配設された電熱線４６が、当該領域以外に配設された電熱線４６より細くなっている。なお、図５では、ヒーター２５を記録ヘッド２に装着した場合における共通液体流路２９の位置を一点鎖線で図示している。
【００２８】
詳しくは、図５に示すように、電熱線４６は、ヒーター２５の上辺（インクカートリッジ４側の辺）において、一側端部に陽極側端部４６ａ、他側端部に陰極側端部４６ｂを有しており、陽極側端部４６ａ又は陰極側端部４６ｂから上辺に対して垂直方向（図５における上下方向）に沿って延伸し、下辺端部でヒーター２５の上辺側に向けてＵ字状に折り返されると、再び垂直方向に沿って延伸し、上辺端部でヒーター２５の下辺側に向けてＵ字状に折り返されている。このような延伸および折り返しを複数回繰り返すことで、電熱線４６は波形に蛇行して配線される。このため、垂直方向に沿って延伸された電熱線４６の各直線部分４６ｃは、お互いが平行に、ノズル列方向に沿って並んでいる。本実施形態の電熱線４６は、１０本の直線部分４６ｃから構成されている（図５参照）。そして、記録ヘッド２の両側端部および中央部に形成された共通液体流路２９に対応して、ヒーター面内における両側端部および中央部に配設された電熱線４６の直線部分４６ｃを残りの領域（当該両側端部および中央部以外の領域）に配設された電熱線４６の直線部分４６ｃより細くしている。加えて、ヒーター面内の両側端部に配設された直線部分４６ｃをヒーター面内の中央部に配設された直線部分４６ｃより細くしている。本実施形態では、直線部分４６ｃが１０本並列しており、ノズル列方向において、中央部に配設された３本の直線部分４６ｃを、両側端部に配設された５本（図５において左側端部２本、右側端部３本）の直線部分４６ｃより幅広に形成している。また、これらの中央部および両側端部の間にそれぞれ配設された直線部分４６ｃは、最も幅広に形成されており、本実施形態では、この直線部分４６ｃを、中央部と左側端部および右側端部との間に１本ずつ配設している（例えば、ノズル列方向において、中央部に配設された３本の直線部分４６ｃの線幅が０．５ｍｍ、両側端部に配設された５本の直線部分４６ｃの線幅が０．３ｍｍ、残りの直線部分４６ｃの線幅が２ｍｍ）。このように、共通液体流路２９に対向した箇所と直線部分４６ｃを平面上で重ねて配設しており、電熱線４６による熱が効率よく共通液体流路２９に伝わるように構成してある。なお、本実施形態の電熱線４６は、ヒーター２５の膜厚方向における厚さをヒーター面内で一様にしている（例えば、電熱線４６の厚さが０．０３ｍｍ）。また、電熱線４６の陽極側端部４６ａおよび陰極側端部４６ｂは、リード線等で温度制御部（図示せず）に電気的に接続されており、温度制御部によって陽極側端部４６ａから陰極側端部４６ｂに向けて電流を流すことができる。そして、この温度制御部からの電流量を調整することによってヒーター２５の発熱量が調整されている。
【００２９】
サーミスター２６は、ヒーター２５の温度を測定する温度センサーであり、ヒーター２５のヘッドケース１９に対する装着面とは反対側の表面に装着されている。本実施形態におけるサーミスター２６は、ヒーター２５の中央部に装着されている（図３、４参照）。詳しくは、サーミスター２６は、ヒーター２５と対抗する面に温度を計測するセンサー部を有しており、本実施形態では、直方体状のサーミスター２６の底面にセンサー部を形成している。そして、サーミスター２６は、熱伝導率の高い接着剤等を用いて底部（サーミスター２６のセンサー部）がヒーター２５に対向するように接着されている。なお、サーミスター２６のセンサー部以外の箇所には、リード線等（図示せず）が接続されており、このリード線等を介して温度制御部（図示せず）がサーミスター２６の温度情報を読み取っている。この温度情報に基づいて、温度制御部がヒーター２５（電熱線４６）の発熱量を調整し、ヒーター２５の発熱によって記録ヘッド２内のインクを所定の温度に温めることができる。
【００３０】
このように、本実施形態におけるヒーター２５は、共通液体流路２９に対向する箇所の近傍の領域に配設された電熱線４６が、当該領域以外に配設された電熱線４６より細くしたので、共通液体流路２９に対向する箇所における電熱線４６の発熱量を増加させることができ、記録ヘッド２内のインクの流路である共通液体流路２９を積極的に加熱することができる。このため、効率よくインクを加熱することができ、ヒーター２５の消費電力を抑えることができる。また、共通液体流路２９に対向しない箇所にも電熱線４６を配置しているので、流路内のインクが記録ヘッド２外へ放熱することを防ぎ、保温性を高めることができる。さらに、電熱線４６が配設されない領域を減らすことができるため、ヒーター２５の剛性を高めることができ、ヒーター２５を記録ヘッド２へ装着するときの組み立て性を向上させることができる。加えて、共通液体流路２９を複数備えた記録ヘッド２の場合でも、それぞれの共通液体流路２９に対応して複数のヒーター２５を設ける必要が無いため、容易に製造をすることができる。また、本実施形態では、ノズル列方向において両端部に配設された電熱線４６が、同方向の中央部に配設された電熱線４６より細い構成にしたので、ノズル列方向両端部における電熱線４６の発熱量を増加させることができ、放熱し易い記録ヘッド２の両端部を積極的に加熱することができる。このため、記録ヘッド２内のインクの温度ムラを抑えることができる。
【００３１】
ところで、ヒーター面内の発熱量を変える構成は、上記した第１の実施形態に限定されない。例えば、他の実施形態として、図６〜８に第２〜４の実施形態を示す。なお、図７では、ヒーター２５を記録ヘッド２に装着した場合における共通液体流路２９の位置を一点鎖線で図示している。また、図６、８についても、図示していないが、図５、７と同様の位置に共通液体流路２９が形成されている。
【００３２】
図６に示す第２の実施形態では、折り返されて隣り合う電熱線４６同士の間隔、即ち、電熱線同士の間の電熱線４６が形成されない部分のノズル列方向の幅をそれぞれ一定に揃えた点で、上記第１の実施形態と異なる。詳しくは、第１の実施形態と同様に、電熱線４６は、共通液体流路２９に対応して、ヒーター面内における両側端部および中央部に配設された直線部分４６ｃを残りの領域（当該両側端部および中央部以外の領域）に配設された直線部分４６ｃより細くしている。また、ヒーター面内の両側端部に配設された直線部分４６ｃをヒーター面内の中央部に配設された直線部分４６ｃより細くしている。これに加えて、各直線部分４６ｃのうち、隣り合う直線部分４６ｃ同士の間隔ｄ１は、一定に揃えられている（例えば、０．５ｍｍ間隔）。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。
【００３３】
このように、折り返されて隣り合う電熱線４６同士の間隔をそれぞれ一定に揃えたので、電熱線４６の間隔が密になることを防ぎ、ヒーター２５を容易に製造することができる。例えば、電熱線４６のパターンをウェットエッチングにより形成する場合、電熱線４６の直線部分４６ｃの間隔が狭すぎると、エッチング液が染み込み難くなり、電熱線４６の線幅が狙い通りに形成されない虞があったが、本実施形態ではこのような心配がない。また、共通液体流路２９に対向する箇所の近傍の領域に配設された電熱線４６が、当該領域以外に配設された電熱線４６より細くしたので、共通液体流路２９に対向する箇所における電熱線４６の発熱量を増加させることができ、記録ヘッド２内のインクの流路である共通液体流路２９を積極的に加熱することができる。このため、効率よくインクを加熱することができ、ヒーター２５の消費電力を抑えることができる。また、共通液体流路２９に対向しない箇所にも電熱線４６を配置しているので、流路内のインクが記録ヘッド２外へ放熱することを防ぎ、保温性を高めることができる。さらに、電熱線４６が配設されない領域を減らすことができるため、ヒーター２５の剛性を高めることができ、ヒーター２５を記録ヘッド２へ装着するときの組み立て性を向上させることができる。加えて、共通液体流路２９を複数備えた記録ヘッド２の場合でも、それぞれの共通液体流路２９に対応して複数のヒーター２５を設ける必要が無いため、容易に製造をすることができる。また、ノズル列方向において両端部に配設された電熱線４６が、同方向の中央部に配設された電熱線４６より細い構成にしたので、ノズル列方向両端部における電熱線４６の発熱量を増加させることができ、放熱し易い記録ヘッド２の両端部を積極的に加熱することができる。このため、記録ヘッド２内のインクの温度ムラを抑えることができる。
【００３４】
図７に示す第３の実施形態では、ヒーター面内において、ノズル列方向だけでなく、ノズル列２７に直交する方向にも、電熱線４６の線幅を変更している。つまり、ヒーター面内のノズル列２７に直交する方向において、流路ユニット２４側の端部に配設された電熱線４６が、流路ユニット２４とは反対側の端部に配設された電熱線４６より細くなっている。詳しくは、電熱線４６の直線部分４６ｃは、流路ユニット２４側（図７における下側）の端部から、流路ユニット２４とは反対側（図７における上側）の端部に向けて、線幅が徐々に広がる扇状に形成されている。このため、流路ユニット２４側の端部で線幅が最小になり、流路ユニット２４とは反対側の端部で線幅が最大になる。本実施形態では、ヒーター２５の両側端の直線部分４６ｃ（陽極側端部４６ａおよび陰極側端部４６ｂから垂直に延伸した直線部分４６ｃ）以外の直線部分４６ｃの線幅がノズル列２７に直交する方向に異なる構成を採用している。加えて、電熱線４６は、共通液体流路２９に対応して、ヒーター面内における両側端部および中央部に配設された直線部分４６ｃを残りの領域（当該両側端部および中央部以外の領域）に配設された直線部分４６ｃより細くしている。また、ヒーター面内の両側端部に配設された直線部分４６ｃをヒーター面内の中央部に配設された直線部分４６ｃより細くしている。具体的には、直線部分４６ｃが１０本並列しており、ノズル列方向において、中央部に配設された３本の直線部分４６ｃを、両側端部に配設された線幅を変更しない直線部分４６ｃを除いた３本（図７において左側端部1本、右側端部２本）の直線部分４６ｃより幅広に形成している。また、これらの中央部および両側端部の間にそれぞれ配設された直線部分４６ｃは、最も幅広に形成されており、本実施形態では、この直線部分４６ｃを、中央部と左側端部および右側端部との間に１本ずつ配設している（例えば、ノズル列方向において、両側端に配設された線幅を変更しない直線部分４６ｃの線幅が０．３ｍｍ、中央部に配設された３本の直線部分４６ｃの最大線幅が０．７ｍｍ、最小線幅が０．５ｍｍ、両側端部に配設された線幅を変更しない直線部分４６ｃを除いた３本の直線部分４６ｃの最大線幅が０．５ｍｍ、最小線幅が０．３ｍｍ、中央部と左側端部および右側端部との間に配設された直線部分４６ｃの最大線幅が２．０ｍｍ、最小線幅が１．５ｍｍ）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。
【００３５】
このように、ヒーター面内のノズル列２７に直交する方向において、流路ユニット２４側の端部に配設された電熱線４６が、流路ユニット２４とは反対側の端部に配設された電熱線４６より細いので、流路ユニット２４側の端部側の電熱線４６の発熱量を増加させることができ、放熱し易い流路ユニット２４側のインクを積極的に加熱することができる。このため、効率よくインクを加熱することができる。また、共通液体流路２９に対向する箇所の近傍の領域に配設された電熱線４６が、当該領域以外に配設された電熱線４６より細くしたので、共通液体流路２９に対向する箇所における電熱線４６の発熱量を増加させることができ、記録ヘッド２内のインクの流路である共通液体流路２９を積極的に加熱することができる。このため、効率よくインクを加熱することができ、ヒーター２５の消費電力を抑えることができる。また、共通液体流路２９に対向しない箇所にも電熱線４６を配置しているので、流路内のインクが記録ヘッド２外へ放熱することを防ぎ、保温性を高めることができる。さらに、電熱線４６が配設されない領域を減らすことができるため、ヒーター２５の剛性を高めることができ、ヒーター２５を記録ヘッド２へ装着するときの組み立て性を向上させることができる。加えて、共通液体流路２９を複数備えた記録ヘッド２の場合でも、それぞれの共通液体流路２９に対応して複数のヒーター２５を設ける必要が無いため、容易に製造をすることができる。また、ノズル列方向において両端部に配設された電熱線４６が、同方向の中央部に配設された電熱線４６より細い構成にしたので、ノズル列方向両端部における電熱線４６の発熱量を増加させることができ、放熱し易い記録ヘッド２の両端部を積極的に加熱することができる。このため、記録ヘッド２内のインクの温度ムラを抑えることができる。
【００３６】
また、上記した各実施形態では、電熱線４６の線幅を変えてヒーター面内の発熱量を調整したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図８に示す第４の実施形態では、ヒーター２５の膜厚方向において、電熱線４６の厚さを異ならせることで、ヒーター面内の発熱量を調整している。
【００３７】
第４の実施形態では、電熱線４６の直線部分４６ｃが１０本並列しており、ノズル列方向において、中央部（中央部に形成された共通液体流路２９に対向する箇所の近傍の領域）に配設された２本の直線部分４６ｃを、両側端部（両側端部に形成された共通液体流路２９に対向する箇所の近傍の領域）に配設された４本（図７において左側端部２本、右側端部２本）の直線部分４６ｃより厚膜に形成している。また、これらの中央部および両側端部の間にそれぞれ配設された４本の直線部分４６ｃは、最も厚膜に形成されており、本実施形態では、この直線部分４６ｃを、中央部と左側端部および右側端部との間に２本ずつ配設している（例えば、ノズル列方向において、中央部に配設された２本の直線部分４６ｃの膜厚が０．０４ｍｍ、両側端部に配設された４本の直線部分４６ｃの膜厚が０．０３ｍｍ、残りの直線部分４６ｃの膜厚が０．０８ｍｍ）。なお、電熱線４６の線幅は一定に揃えられており、並列する直線部分４６ｃのピッチも一定に揃えられている。また、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。
【００３８】
このように、共通液体流路２９に対向する箇所の近傍の領域に配設された電熱線４６が、当該領域以外に配設された電熱線４６より薄膜に構成されているので、共通液体流路２９に対向する箇所における電熱線４６の発熱量を増加させることができ、記録ヘッド２内のインクの流路である共通液体流路２９を積極的に加熱することができる。このため、効率よくインクを加熱することができ、ヒーター２５の消費電力を抑えることができる。また、共通液体流路２９に対向しない箇所にも電熱線４６を配置しているので、流路内のインクが記録ヘッド２外へ放熱することを防ぎ、保温性を高めることができる。さらに、電熱線４６が配設されない領域を減らすことができるため、ヒーター２５の剛性を高めることができ、ヒーター２５を記録ヘッド２へ装着するときの組み立て性を向上させることができる。加えて、共通液体流路２９を複数備えた記録ヘッド２の場合でも、それぞれの共通液体流路２９に対応して複数のヒーター２５を設ける必要が無いため、容易に製造をすることができる。また、ノズル列方向において両端部に配設された電熱線４６が、同方向の中央部に配設された電熱線４６より薄膜に構成にしたので、ノズル列方向両端部における電熱線４６の発熱量を増加させることができ、放熱し易い記録ヘッド２の両端部を積極的に加熱することができる。このため、記録ヘッド２内のインクの温度ムラを抑えることができる。
【００３９】
さらに、本発明は、上記第１〜第４実施形態の電熱線４６に限らず、各実施形態の全てもしくは一部の特徴を組み合わせた電熱線４６としてもよい。例えば、電熱線４６の線幅だけでなく厚さも同時に変更する構成でも良く、またヒーター面内のノズル列２７に直交する方向において、流路ユニット２４側の端部に配設された電熱線４６を、流路ユニット２４とは反対側の端部に配設された電熱線４６より薄膜に構成しても良い。要は、共通液体流路２９に対向する箇所の近傍の領域に配設された電熱線４６の線幅および厚さを変更することで電熱線４６の発熱量を増加し、共通液体流路２９を積極的に加熱できればよい。
【００４０】
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。さらに、上記実施形態では、サーミスターを例示したが、これには限られない。例えば、熱電対等の温度センサーを用いても良い。
【００４１】
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】
【００４２】
１…プリンター，２…記録ヘッド，４…インクカートリッジ，１７…振動子ユニット，１９…ヘッドケース，２４…流路ユニット，２５…ヒーター，２６…サーミスター，２９…共通液体流路，４６…電熱線
【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ものがある。上記流路ユニットには、複数のノズルを開設した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、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り、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傾向がある。また、例えば、紫外線硬化型インク等のように常温で８ｍＰａ・ｓ以上の所謂高粘度領域の液体を噴射する用途に記録ヘッドが用いられる場合もある。そのため、環境温度に拘わらず各ノズルから噴射される液体の粘度を噴射に適した値に揃えるために、液体を加熱するためのヒーターを備えた記録ヘッドが知られている。このようなヒーターとしては、電熱線が途中で複数折り返されて波形状に配線された薄手のシート状のものが知られている。また、記録ヘッド内部のインクを均一に加熱するために、記録ヘッドの中央部に配設された電熱線の配線間隔を記録ヘッドの端部に配設された電熱線の配線間隔より広げて発熱量を変化させたヒーターが提案されている（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２００５−０８１５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のようなヒーターでは、記録ヘッドの流路以外の領域も均一に温めるため、必要以上にヒーターが発熱し、効率が悪い。特に、記録ヘッドが比較的大型なものは記録ヘッドの流路以外の領域も広くなるため、ヒーターの発熱量が多くなり、ひいては、ヒーターの消費電力が増大する。また、記録ヘッドの側面において、流路と対向する領域のみにヒーターを配置する場合、流路と対向しない領域から記録ヘッドの熱が放熱されるので、保温性が良くない。さらに、複数の流路に対応して複数のヒーターを装着する場合、製造が困難になる。
【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、効率よく記録ヘッド内の流路を加熱することができる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】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、複数のノズルから構成されたノズル列を形成し、前記ノズルに連通する流路を備えた流路ユニットと、
該流路ユニットの前記流路に液体を供給する共通液体流路を形成し、前記流路ユニットが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され、発熱可能な一連の電熱線を複数折り返して備えたシート状のヒーターと、を備えた液体噴射ヘッドであって、
前記共通液体流路に対向する箇所の近傍の領域に配設された電熱線が、当該領域以外に配設された電熱線より細いことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、共通液体流路に対向する箇所における電熱線の発熱量を増加させることができ、液体噴射ヘッド内のインクの流路である共通液体流路を積極的に加熱することができる。このため、効率よくインクを加熱することができ、ヒーターの消費電力を抑えることができる。また、共通液体流路に対向しない箇所にも電熱線を配置しているので、流路内のインクが液体噴射ヘッド外へ放熱することを防ぎ、保温性を高めることができる。さらに、電熱線が配設されない領域を減らすことができるため、ヒーターの剛性を高めることができ、ヒーターを液体噴射ヘッドへ装着するときの組み立て性を向上させることができる。加えて、共通液体流路を複数備えた液体噴射ヘッドの場合でも、それぞれの共通液体流路に対応して複数のヒーターを設ける必要が無いため、容易に製造をすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記ノズル列方向において両端部に配設された電熱線が、同方向の中央部に配設された電熱線より細いことが望ましい。
この構成によれば、ノズル列方向両端部における電熱線の発熱量を増加させることができ、放熱し易い液体噴射ヘッドの両端部を積極的に加熱することができる。このため、液体噴射ヘッド内のインクの温度ムラを抑えることができる。
【００１１】
さらに、折り返されて隣り合う電熱線同士の間隔をそれぞれ一定に揃えた構成を採用することが望ましい。
【００１２】
また、前記ヒーター面内の前記ノズル列に直交する方向において、前記流路ユニット側の端部に配設された電熱線が、前記流路ユニットとは反対側の端部に配設された電熱線より細いことが望ましい。
この構成によれば、流路ユニット側の端部における電熱線の発熱量を増加させることができ、放熱し易い流路ユニット側のインクを積極的に加熱することができる。このため、効率よくインクを加熱することができる。
【００１３】
さらに、前記ヒーターの膜厚方向において、前記電熱線の厚さが異なる構成を採用することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】プリンターの斜視図である。
【図２】液体噴射ヘッドの分解斜視図である。
【図３】液体噴射ヘッドの平面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】第１の実施形態におけるヒーターの側面図である。
【図６】第２の実施形態におけるヒーターの側面図である。
【図７】第３の実施形態におけるヒーターの側面図である。
【図８】第４の実施形態におけるヒーターの一部欠截斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付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。また、以下においては、液体噴射装置として、図１に示すインクジェット式記録装置１（以下、単にプリンターという）を例示する。
【００１６】
プリンター１は、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド２（以下、単に記録ヘッドという）が取り付けられると共に、記録ヘッド２およびインクカートリッジ４が取り付けられるキャリッジ５と、記録ヘッド２の下方に配設されたプラテン６と、記録ヘッド２が搭載されたキャリッジ５を記録紙７（ノズルから噴射された液体が着弾する着弾対象の一種）の紙幅方向に移動させるキャリッジ移動機構８と、紙幅方向に直交する方向である紙送り方向に記録紙７を搬送する紙送り機構９等を備えて概略構成されている。ここで、紙幅方向とは、主走査方向（記録ヘッド２の往復移動方向）であり、紙送り方向とは、副走査方向（即ち、記録ヘッド２の走査方向に直交する方向）である。
【００１７】
キャリッジ５は、主走査方向に架設されたガイドロッド１０に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構８の作動により、ガイドロッド１０に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ５の主走査方向の位置は、リニアエンコーダー１１によって検出され、検出信号が位置情報として制御部（図示せず）に送信される。これにより、制御部はこのリニアエンコーダー１１からの位置情報に基づいてキャリッジ５（記録ヘッド２）の走査位置を認識しながら、記録ヘッド２による記録動作（噴射動作）等を制御することができる。
【００１８】
記録ヘッド２は、キャリッジ５の下部（記録動作時の記録紙７側）に取り付けられている。インク（液体の一種）を貯留したインクカートリッジ４は、キャリッジに５に対して着脱可能に取り付けられている。また、記録ヘッド２は内部に液体の流路を有しており、この流路がインクカートリッジ４の内部と連通することで、インクカートリッジ４内のインクを記録ヘッド２内に導入できるように構成されている。
【００１９】
次に記録ヘッド２の構成について詳しく説明する。図２は記録ヘッド２の分解斜視図であり、図３は記録ヘッド２の平面図、図４は図３におけるＡ−Ａ線断面図である。本実施形態における記録ヘッド２は、圧電振動子群１４、固定板１５、及び、フレキシブルケーブル１６等をユニット化した振動子ユニット１７と、この振動子ユニット１７を収納可能なヘッドケース１９と、リザーバー（共通インク室）２１から圧力発生室２２を通りノズル２３に至る一連のインク流路を形成する流路ユニット２４と、ヘッドケース１９の側面に装着されたヒーター２５と、ヒーター２５の側面に装着されたサーミスター２６（温度センサーの一種）と、を備えて構成される。なお、本実施形態における記録ヘッド２は、振動子ユニット１７を２つ備えている。
【００２０】
ヘッドケース１９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の部材であり、その先端面（下面）には流路ユニット２４が接合されている。また、ヘッドケース１９の内部には収容空部２８が形成され、アクチュエーターの一種である前記振動子ユニット１７を収容している。本実施形態では、収容空部２８は、固定板１５が収容される固定板収容空部２８ａと圧電振動子群１４が収容される圧電振動子収容空部２８ｂから構成され、圧電振動子収容空部２８ｂ側を対向させて２つ設けられている（図３参照）。また、この２つの収容空部２８を挟んだ両側には、共通液体流路２９が片側に３本（合計６本）並んで形成されている。本実施形態では、片側の３本の共通液体流路２９をノズル列方向における記録ヘッド２の両側端部および中央部に形成している。この共通液体流路２９は、インクカートリッジ４側からのインクをリザーバー２１に供給するための流路であり、ヘッドケース１９の高さ方向を貫通して形成されている。そして、これらの共通液体流路２９に対向する側面には、後述するヒーター２５及びサーミスター２６が備えられている。
【００２１】
次に、振動子ユニット１７について説明する。圧電振動子群１４を構成する圧電振動子３０（圧力発生素子の一種）は、基材である圧電振動板３１を数十μｍ程度の極めて細い幅に切り分けることで、縦方向に細長い櫛歯状に形成されている。そして、この圧電振動子３０は縦方向に伸縮可能な縦振動型の圧電振動子３０として構成されている。各圧電振動子３０は、固定端部を固定板１５上に接合することにより、自由端部を固定板１５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３０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２４におけるダイヤフラム部３３を構成する島部３４に接合される。フレキシブルケーブル１６は、固定板１５とは反対側となる固定端部の側面で圧電振動子３０と電気的に接続されている。このフレキシブルケーブル１６の表面には、各圧電振動子３０の駆動等を制御するための制御用ＩＣ３５が実装されている。また、各圧電振動子３０を支持する固定板１５は、圧電振動子３０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ており、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。
【００２２】
次に、流路ユニット２４について説明する。流路ユニット２４は、ノズルプレート３７、流路形成基板３８、及び振動板３９から構成され、ノズルプレート３７とは反対側でヘッドケース１９に接合している。また流路ユニット２４は、ノズルプレート３７を流路形成基板３８の一方の表面に、振動板３９をノズルプレート３７とは反対側となる流路形成基板３８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。
【００２３】
ノズルプレート３７は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル２３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２３を列状に開設し、これらのノズル２３によってノズル列２７を構成している。また、本実施形態では、このノズル列２７を横並びに２列設けている。
【００２４】
流路形成基板３８は、リザーバー２１、インク供給口４０、及び圧力発生室２２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３８は、各ノズル２３に対応して連通する複数の圧力発生室２２となる空部を隔壁で区画した状態で複数並べて２列に形成すると共に、各圧力発生室２２に対応する複数のインク供給口４０およびリザーバー２１となる空部をそれぞれ２列に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３８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。上記の圧力発生室２２は、ノズル２３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４０は、圧力発生室２２とリザーバー２１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２１は、後述する振動板３９のインク導入口４１およびヘッドケース１９の共通液体流路２９を介して上部でインクカートリッジ４と連通すると共に、インク供給口４０を介して対応する各圧力発生室２２に連通している。このため、リザーバー２１はインクカートリッジ４に貯留されたインクを各圧力発生室２２に供給することができる。つまり、インク導入口４１、リザーバー２１、インク供給口４０および圧力発生室２２がノズル２３に連通する一連の流路（本発明における流路に相当）を形成する。
【００２５】
振動板３９は、ステンレス鋼等の金属製の支持板４２上にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂フィルム４３をラミネート加工した二重構造の複合板材であり、共通液体流路２９に連通するインク導入口４１を上下方向に貫通させている。本実施形態では、６本の共通液体流路２９に対応して６つのインク導入口４１を開口させており、１列のリザーバー２１に対して３つのインク導入口４１を連通させている。また、振動板３９は、圧力発生室２２の一方の開口面を封止してこの圧力発生室２２の容積を変動させるためのダイヤフラム部３３を有すると共に、リザーバー２１の一方の開口面を封止するコンプライアンス部４４が２列形成されている。そして、ダイヤフラム部３３は、圧力発生室２２に対応した部分の支持板４２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３０の自由端部の先端を接合するための島部３４を複数形成することで構成されている。この島部３４は、圧力発生室２２の平面形状と同様に、ノズル２３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３４の周りの樹脂フィルム４３が弾性体膜として機能する。また、コンプライアンス部４４として機能する部分、すなわちリザーバー２１に対応する部分は、このリザーバー２１の開口形状に倣って支持板４２がエッチング加工で除去されて樹脂フィルム４３のみとなっている。
【００２６】
そして、上記の島部３４には圧電振動子３０の先端面が接合されているので、この圧電振動子３０の自由端部を伸縮させることで圧力発生室２２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発生室２２内のインクに圧力変動が生じる。そして、記録ヘッド２は、この圧力変動を利用してノズル２３からインク滴を噴射（吐出）させる。
【００２７】
次に、ヒーター２５について図５を用いて説明する。本実施形態のヒーター２５は、発熱可能な一連の電熱線４６（ニッケル合金、ステンレス鋼等）をポリイミド樹脂等で挟み込んだシート状（フィルム状）のヒーター２５である。このヒーター２５は、ヘッドケース１９の共通液体流路２９が並設された側の側面（本実施形態では、図３における上側の一側面と、図３における下側の他側面）の全面を覆うように、熱伝導率の高い（例えば、１００（Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）以上の）接着剤等（シリコングリス等）を用いて装着されている。また、電熱線４６は、ヒーター２５の面内を蛇行して（複数折り返して）配設されると共に、ノズル列方向（図３又は図５における左右方向）においてヒーター２５の電熱線４６の太さを異ならせて配設されている。そして、共通液体流路２９に対向する箇所の近傍の領域に配設された電熱線４６が、当該領域以外に配設された電熱線４６より細くなっている。なお、図５では、ヒーター２５を記録ヘッド２に装着した場合における共通液体流路２９の位置を一点鎖線で図示している。
【００２８】
詳しくは、図５に示すように、電熱線４６は、ヒーター２５の上辺（インクカートリッジ４側の辺）において、一側端部に陽極側端部４６ａ、他側端部に陰極側端部４６ｂを有しており、陽極側端部４６ａ又は陰極側端部４６ｂから上辺に対して垂直方向（図５における上下方向）に沿って延伸し、下辺端部でヒーター２５の上辺側に向けてＵ字状に折り返されると、再び垂直方向に沿って延伸し、上辺端部でヒーター２５の下辺側に向けてＵ字状に折り返されている。このような延伸および折り返しを複数回繰り返すことで、電熱線４６は波形に蛇行して配線される。このため、垂直方向に沿って延伸された電熱線４６の各直線部分４６ｃは、お互いが平行に、ノズル列方向に沿って並んでいる。本実施形態の電熱線４６は、１０本の直線部分４６ｃから構成されている（図５参照）。そして、記録ヘッド２の両側端部および中央部に形成された共通液体流路２９に対応して、ヒーター面内における両側端部および中央部に配設された電熱線４６の直線部分４６ｃを残りの領域（当該両側端部および中央部以外の領域）に配設された電熱線４６の直線部分４６ｃより細くしている。加えて、ヒーター面内の両側端部に配設された直線部分４６ｃをヒーター面内の中央部に配設された直線部分４６ｃより細くしている。本実施形態では、直線部分４６ｃが１０本並列しており、ノズル列方向において、中央部に配設された３本の直線部分４６ｃを、両側端部に配設された５本（図５において左側端部２本、右側端部３本）の直線部分４６ｃより幅広に形成している。また、これらの中央部および両側端部の間にそれぞれ配設された直線部分４６ｃは、最も幅広に形成されており、本実施形態では、この直線部分４６ｃを、中央部と左側端部および右側端部との間に１本ずつ配設している（例えば、ノズル列方向において、中央部に配設された３本の直線部分４６ｃの線幅が０．５ｍｍ、両側端部に配設された５本の直線部分４６ｃの線幅が０．３ｍｍ、残りの直線部分４６ｃの線幅が２ｍｍ）。このように、共通液体流路２９に対向した箇所と直線部分４６ｃを平面上で重ねて配設しており、電熱線４６による熱が効率よく共通液体流路２９に伝わるように構成してある。なお、本実施形態の電熱線４６は、ヒーター２５の膜厚方向における厚さをヒーター面内で一様にしている（例えば、電熱線４６の厚さが０．０３ｍｍ）。また、電熱線４６の陽極側端部４６ａおよび陰極側端部４６ｂは、リード線等で温度制御部（図示せず）に電気的に接続されており、温度制御部によって陽極側端部４６ａから陰極側端部４６ｂに向けて電流を流すことができる。そして、この温度制御部からの電流量を調整することによってヒーター２５の発熱量が調整されている。
【００２９】
サーミスター２６は、ヒーター２５の温度を測定する温度センサーであり、ヒーター２５のヘッドケース１９に対する装着面とは反対側の表面に装着されている。本実施形態におけるサーミスター２６は、ヒーター２５の中央部に装着されている（図３、４参照）。詳しくは、サーミスター２６は、ヒーター２５と対抗する面に温度を計測するセンサー部を有しており、本実施形態では、直方体状のサーミスター２６の底面にセンサー部を形成している。そして、サーミスター２６は、熱伝導率の高い接着剤等を用いて底部（サーミスター２６のセンサー部）がヒーター２５に対向するように接着されている。なお、サーミスター２６のセンサー部以外の箇所には、リード線等（図示せず）が接続されており、このリード線等を介して温度制御部（図示せず）がサーミスター２６の温度情報を読み取っている。この温度情報に基づいて、温度制御部がヒーター２５（電熱線４６）の発熱量を調整し、ヒーター２５の発熱によって記録ヘッド２内のインクを所定の温度に温めることができる。
【００３０】
このように、本実施形態におけるヒーター２５は、共通液体流路２９に対向する箇所の近傍の領域に配設された電熱線４６が、当該領域以外に配設された電熱線４６より細くしたので、共通液体流路２９に対向する箇所における電熱線４６の発熱量を増加させることができ、記録ヘッド２内のインクの流路である共通液体流路２９を積極的に加熱することができる。このため、効率よくインクを加熱することができ、ヒーター２５の消費電力を抑えることができる。また、共通液体流路２９に対向しない箇所にも電熱線４６を配置しているので、流路内のインクが記録ヘッド２外へ放熱することを防ぎ、保温性を高めることができる。さらに、電熱線４６が配設されない領域を減らすことができるため、ヒーター２５の剛性を高めることができ、ヒーター２５を記録ヘッド２へ装着するときの組み立て性を向上させることができる。加えて、共通液体流路２９を複数備えた記録ヘッド２の場合でも、それぞれの共通液体流路２９に対応して複数のヒーター２５を設ける必要が無いため、容易に製造をすることができる。また、本実施形態では、ノズル列方向において両端部に配設された電熱線４６が、同方向の中央部に配設された電熱線４６より細い構成にしたので、ノズル列方向両端部における電熱線４６の発熱量を増加させることができ、放熱し易い記録ヘッド２の両端部を積極的に加熱することができる。このため、記録ヘッド２内のインクの温度ムラを抑えることができる。
【００３１】
ところで、ヒーター面内の発熱量を変える構成は、上記した第１の実施形態に限定されない。例えば、他の実施形態として、図６〜８に第２〜４の実施形態を示す。なお、図７では、ヒーター２５を記録ヘッド２に装着した場合における共通液体流路２９の位置を一点鎖線で図示している。また、図６、８についても、図示していないが、図５、７と同様の位置に共通液体流路２９が形成されている。
【００３２】
図６に示す第２の実施形態では、折り返されて隣り合う電熱線４６同士の間隔、即ち、電熱線同士の間の電熱線４６が形成されない部分のノズル列方向の幅をそれぞれ一定に揃えた点で、上記第１の実施形態と異なる。詳しくは、第１の実施形態と同様に、電熱線４６は、共通液体流路２９に対応して、ヒーター面内における両側端部および中央部に配設された直線部分４６ｃを残りの領域（当該両側端部および中央部以外の領域）に配設された直線部分４６ｃより細くしている。また、ヒーター面内の両側端部に配設された直線部分４６ｃをヒーター面内の中央部に配設された直線部分４６ｃより細くしている。これに加えて、各直線部分４６ｃのうち、隣り合う直線部分４６ｃ同士の間隔ｄ１は、一定に揃えられている（例えば、０．５ｍｍ間隔）。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。
【００３３】
このように、折り返されて隣り合う電熱線４６同士の間隔をそれぞれ一定に揃えたので、電熱線４６の間隔が密になることを防ぎ、ヒーター２５を容易に製造することができる。例えば、電熱線４６のパターンをウェットエッチングにより形成する場合、電熱線４６の直線部分４６ｃの間隔が狭すぎると、エッチング液が染み込み難くなり、電熱線４６の線幅が狙い通りに形成されない虞があったが、本実施形態ではこのような心配がない。また、共通液体流路２９に対向する箇所の近傍の領域に配設された電熱線４６が、当該領域以外に配設された電熱線４６より細くしたので、共通液体流路２９に対向する箇所における電熱線４６の発熱量を増加させることができ、記録ヘッド２内のインクの流路である共通液体流路２９を積極的に加熱することができる。このため、効率よくインクを加熱することができ、ヒーター２５の消費電力を抑えることができる。また、共通液体流路２９に対向しない箇所にも電熱線４６を配置しているので、流路内のインクが記録ヘッド２外へ放熱することを防ぎ、保温性を高めることができる。さらに、電熱線４６が配設されない領域を減らすことができるため、ヒーター２５の剛性を高めることができ、ヒーター２５を記録ヘッド２へ装着するときの組み立て性を向上させることができる。加えて、共通液体流路２９を複数備えた記録ヘッド２の場合でも、それぞれの共通液体流路２９に対応して複数のヒーター２５を設ける必要が無いため、容易に製造をすることができる。また、ノズル列方向において両端部に配設された電熱線４６が、同方向の中央部に配設された電熱線４６より細い構成にしたので、ノズル列方向両端部における電熱線４６の発熱量を増加させることができ、放熱し易い記録ヘッド２の両端部を積極的に加熱することができる。このため、記録ヘッド２内のインクの温度ムラを抑えることができる。
【００３４】
図７に示す第３の実施形態では、ヒーター面内において、ノズル列方向だけでなく、ノズル列２７に直交する方向にも、電熱線４６の線幅を変更している。つまり、ヒーター面内のノズル列２７に直交する方向において、流路ユニット２４側の端部に配設された電熱線４６が、流路ユニット２４とは反対側の端部に配設された電熱線４６より細くなっている。詳しくは、電熱線４６の直線部分４６ｃは、流路ユニット２４側（図７における下側）の端部から、流路ユニット２４とは反対側（図７における上側）の端部に向けて、線幅が徐々に広がる扇状に形成されている。このため、流路ユニット２４側の端部で線幅が最小になり、流路ユニット２４とは反対側の端部で線幅が最大になる。本実施形態では、ヒーター２５の両側端の直線部分４６ｃ（陽極側端部４６ａおよび陰極側端部４６ｂから垂直に延伸した直線部分４６ｃ）以外の直線部分４６ｃの線幅がノズル列２７に直交する方向に異なる構成を採用している。加えて、電熱線４６は、共通液体流路２９に対応して、ヒーター面内における両側端部および中央部に配設された直線部分４６ｃを残りの領域（当該両側端部および中央部以外の領域）に配設された直線部分４６ｃより細くしている。また、ヒーター面内の両側端部に配設された直線部分４６ｃをヒーター面内の中央部に配設された直線部分４６ｃより細くしている。具体的には、直線部分４６ｃが１０本並列しており、ノズル列方向において、中央部に配設された３本の直線部分４６ｃを、両側端部に配設された線幅を変更しない直線部分４６ｃを除いた３本（図７において左側端部1本、右側端部２本）の直線部分４６ｃより幅広に形成している。また、これらの中央部および両側端部の間にそれぞれ配設された直線部分４６ｃは、最も幅広に形成されており、本実施形態では、この直線部分４６ｃを、中央部と左側端部および右側端部との間に１本ずつ配設している（例えば、ノズル列方向において、両側端に配設された線幅を変更しない直線部分４６ｃの線幅が０．３ｍｍ、中央部に配設された３本の直線部分４６ｃの最大線幅が０．７ｍｍ、最小線幅が０．５ｍｍ、両側端部に配設された線幅を変更しない直線部分４６ｃを除いた３本の直線部分４６ｃの最大線幅が０．５ｍｍ、最小線幅が０．３ｍｍ、中央部と左側端部および右側端部との間に配設された直線部分４６ｃの最大線幅が２．０ｍｍ、最小線幅が１．５ｍｍ）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。
【００３５】
このように、ヒーター面内のノズル列２７に直交する方向において、流路ユニット２４側の端部に配設された電熱線４６が、流路ユニット２４とは反対側の端部に配設された電熱線４６より細いので、流路ユニット２４側の端部側の電熱線４６の発熱量を増加させることができ、放熱し易い流路ユニット２４側のインクを積極的に加熱することができる。このため、効率よくインクを加熱することができる。また、共通液体流路２９に対向する箇所の近傍の領域に配設された電熱線４６が、当該領域以外に配設された電熱線４６より細くしたので、共通液体流路２９に対向する箇所における電熱線４６の発熱量を増加させることができ、記録ヘッド２内のインクの流路である共通液体流路２９を積極的に加熱することができる。このため、効率よくインクを加熱することができ、ヒーター２５の消費電力を抑えることができる。また、共通液体流路２９に対向しない箇所にも電熱線４６を配置しているので、流路内のインクが記録ヘッド２外へ放熱することを防ぎ、保温性を高めることができる。さらに、電熱線４６が配設されない領域を減らすことができるため、ヒーター２５の剛性を高めることができ、ヒーター２５を記録ヘッド２へ装着するときの組み立て性を向上させることができる。加えて、共通液体流路２９を複数備えた記録ヘッド２の場合でも、それぞれの共通液体流路２９に対応して複数のヒーター２５を設ける必要が無いため、容易に製造をすることができる。また、ノズル列方向において両端部に配設された電熱線４６が、同方向の中央部に配設された電熱線４６より細い構成にしたので、ノズル列方向両端部における電熱線４６の発熱量を増加させることができ、放熱し易い記録ヘッド２の両端部を積極的に加熱することができる。このため、記録ヘッド２内のインクの温度ムラを抑えることができる。
【００３６】
また、上記した各実施形態では、電熱線４６の線幅を変えてヒーター面内の発熱量を調整したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図８に示す第４の実施形態では、ヒーター２５の膜厚方向において、電熱線４６の厚さを異ならせることで、ヒーター面内の発熱量を調整している。
【００３７】
第４の実施形態では、電熱線４６の直線部分４６ｃが１０本並列しており、ノズル列方向において、中央部（中央部に形成された共通液体流路２９に対向する箇所の近傍の領域）に配設された２本の直線部分４６ｃを、両側端部（両側端部に形成された共通液体流路２９に対向する箇所の近傍の領域）に配設された４本（図７において左側端部２本、右側端部２本）の直線部分４６ｃより厚膜に形成している。また、これらの中央部および両側端部の間にそれぞれ配設された４本の直線部分４６ｃは、最も厚膜に形成されており、本実施形態では、この直線部分４６ｃを、中央部と左側端部および右側端部との間に２本ずつ配設している（例えば、ノズル列方向において、中央部に配設された２本の直線部分４６ｃの膜厚が０．０４ｍｍ、両側端部に配設された４本の直線部分４６ｃの膜厚が０．０３ｍｍ、残りの直線部分４６ｃの膜厚が０．０８ｍｍ）。なお、電熱線４６の線幅は一定に揃えられており、並列する直線部分４６ｃのピッチも一定に揃えられている。また、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。
【００３８】
このように、共通液体流路２９に対向する箇所の近傍の領域に配設された電熱線４６が、当該領域以外に配設された電熱線４６より薄膜に構成されているので、共通液体流路２９に対向する箇所における電熱線４６の発熱量を増加させることができ、記録ヘッド２内のインクの流路である共通液体流路２９を積極的に加熱することができる。このため、効率よくインクを加熱することができ、ヒーター２５の消費電力を抑えることができる。また、共通液体流路２９に対向しない箇所にも電熱線４６を配置しているので、流路内のインクが記録ヘッド２外へ放熱することを防ぎ、保温性を高めることができる。さらに、電熱線４６が配設されない領域を減らすことができるため、ヒーター２５の剛性を高めることができ、ヒーター２５を記録ヘッド２へ装着するときの組み立て性を向上させることができる。加えて、共通液体流路２９を複数備えた記録ヘッド２の場合でも、それぞれの共通液体流路２９に対応して複数のヒーター２５を設ける必要が無いため、容易に製造をすることができる。また、ノズル列方向において両端部に配設された電熱線４６が、同方向の中央部に配設された電熱線４６より薄膜に構成にしたので、ノズル列方向両端部における電熱線４６の発熱量を増加させることができ、放熱し易い記録ヘッド２の両端部を積極的に加熱することができる。このため、記録ヘッド２内のインクの温度ムラを抑えることができる。
【００３９】
さらに、本発明は、上記第１〜第４実施形態の電熱線４６に限らず、各実施形態の全てもしくは一部の特徴を組み合わせた電熱線４６としてもよい。例えば、電熱線４６の線幅だけでなく厚さも同時に変更する構成でも良く、またヒーター面内のノズル列２７に直交する方向において、流路ユニット２４側の端部に配設された電熱線４６を、流路ユニット２４とは反対側の端部に配設された電熱線４６より薄膜に構成しても良い。要は、共通液体流路２９に対向する箇所の近傍の領域に配設された電熱線４６の線幅および厚さを変更することで電熱線４６の発熱量を増加し、共通液体流路２９を積極的に加熱できればよい。
【００４０】
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。さらに、上記実施形態では、サーミスターを例示したが、これには限られない。例えば、熱電対等の温度センサーを用いても良い。
【００４１】
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】
【００４２】
１…プリンター，２…記録ヘッド，４…インクカートリッジ，１７…振動子ユニット，１９…ヘッドケース，２４…流路ユニット，２５…ヒーター，２６…サーミスター，２９…共通液体流路，４６…電熱線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルから構成されたノズル列を形成し、前記ノズルに連通する流路を備えた流路ユニットと、
該流路ユニットの前記流路に液体を供給する共通液体流路を形成し、前記流路ユニットが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され、発熱可能な一連の電熱線を複数折り返して備えたシート状のヒーターと、を備えた液体噴射ヘッドであって、
前記共通液体流路に対向する箇所の近傍の領域に配設された電熱線が、当該領域以外に配設された電熱線より細いことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記ノズル列方向において両端部に配設された電熱線が、同方向の中央部に配設された電熱線より細い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】
折り返されて隣り合う電熱線同士の間隔をそれぞれ一定に揃えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記ヒーター面内の前記ノズル列に直交する方向において、前記流路ユニット側の端部に配設された電熱線が、前記流路ユニットとは反対側の端部に配設された電熱線より細いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記ヒーターの膜厚方向において、前記電熱線の厚さが異なることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１】
複数のノズルから構成されたノズル列を形成し、前記ノズルに連通する流路を備えた流路ユニットと、
該流路ユニットの前記流路に液体を供給する共通液体流路を形成し、前記流路ユニットが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され、発熱可能な一連の電熱線を複数折り返して備えたシート状のヒーターと、を備えた液体噴射ヘッドであって、
前記共通液体流路に対向する箇所の近傍の領域に配設された電熱線が、当該領域以外に配設された電熱線より細いことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記ノズル列方向において両端部に配設された電熱線が、同方向の中央部に配設された電熱線より細い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】
折り返されて隣り合う電熱線同士の間隔をそれぞれ一定に揃えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記ヒーター面内の前記ノズル列に直交する方向において、前記流路ユニット側の端部に配設された電熱線が、前記流路ユニットとは反対側の端部に配設された電熱線より細いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記ヒーターの膜厚方向において、前記電熱線の厚さが異なることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項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２０１２−７１４４０（Ｐ２０１２−７１４４０Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１６５６６（Ｐ２０１０−２１６５６６）
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【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２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【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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