(57)【要約】【課題】  流路部材および供給路部材を備え、液体を良好に加温することができる液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】  液体噴射ヘッドは、第一方向に沿って配列された複数のノズル吐出口２５に液体を導く液体吐出流路４２が形成された流路部材１１と、液体吐出流路４２に液体を供給する供給路４１が形成された供給路部材１２と、液体を加温するヒータ３１と、を備える。流路部材１１は、供給路部材１２よりも熱伝導率が高い無機材料製であるとともに、供給路部材１２に固定された状態で、当該供給路部材１２から外部に突出する縁部１６を有する。ヒータ３１は少なくとも縁部１６に取り付けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一方向に沿って配列された複数のノズル吐出口に液体を導く液体吐出流路が形成された流路部材と、
前記液体吐出流路に液体を供給する供給路が形成された供給路部材と、
前記液体を加温するヒータと、
を備え、
前記流路部材は、前記供給路部材よりも熱伝導率が高い無機材料製であるとともに、前記供給路部材に固定された状態で、当該供給路部材から外部に突出する縁部を有し、
前記ヒータは、前記流路部材における前記縁部に取り付けられていることを特徴とする、
液体噴射ヘッド。
【請求項２】
さらに、前記供給路部材の前記側面にもヒータが取り付けられていることを特徴とする、
請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記流路部材の前記縁部に取り付けられる前記ヒータと、前記供給路部材に取り付けられる前記ヒータとは、それぞれの加熱部分が独立していることを特徴とする、
請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記ヒータの前記第一方向に直交する方向を幅方向としたときに、
前記供給路部材の側面に取り付けられる前記ヒータの幅方向の寸法は、前記流路部材の縁部に取り付けられる前記ヒータの幅方向の寸法よりも大きいことを特徴とする、
請求項２または３に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記供給路部材は、樹脂製の多層構造体であることを特徴とする、
請求項１〜４のいずれか１項に記載液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記ヒータは、前記第一方向に沿って延伸する形状を有し、
前記ヒータの長さは、前記ノズル吐出口の配列長さよりも長いことを特徴とする、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記流路部材および前記供給路部材を接着する接着剤は、前記供給路部材を構成する材料よりも熱伝導率が高い材料で構成されていることを特徴とする、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項８】
さらに複数の温度検出器を備え、
前記温度検出器は、前記供給路部材の側面のうち前記第一方向における中央部および両端部の３箇所に少なくとも設けられていることを特徴とする、
請求項６または７に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項９】
前記両端部の前記温度検出器の周囲には前記ヒータが位置していることを特徴とする、
請求項８に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
前記温度検出器は、前記供給路部材の前記側面における前記流路部材に近接する側に設けられていることを特徴とする、
請求項８または９に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１１】
前記ヒータは、前記供給路部材の前記側面における前記流路部材に近接する側に偏在するように連続的に取り付けられていることを特徴とする、
請求項２〜１０のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１２】
前記供給路部材を構成する材料の熱伝導率は、前記流路部材に設けられるダンパー部材を構成する材料の熱伝導率よりも高いことを特徴とする、
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１３】
前記供給路部材を構成する材料には、前記無機材料としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）が用いられることを特徴とする、
請求項１２に記載の液体噴射ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク等の液体を吐出する液体吐出装置が備える液体噴射ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インク等の液体を吐出する液体吐出装置として、例えば、インクジェット式プリンタが利用されている。液体吐出装置は、液体吐出ヘッドからインクを被記録シートなどの媒体に向けて吐出し、媒体に画像を形成することができる。このような液体吐出ヘッドとしては、例えば、特許文献１に開示された液体吐出ヘッド（液体噴出ヘッド）のように液体が流通する供給路部材を加熱するヒータを備えた構成がある。
【０００３】
特許文献１に開示された液体吐出ヘッドは、インクをノズル吐出口（ノズル）に導く液体吐出流路が形成された流路部材と、インクをこの液体吐出流路に供給する供給路が形成された供給路部材と、この供給路部材を加熱するヒータとを備えている。特許文献１に開示された液体吐出ヘッドでは、供給路部材（例えばケース基板１４）を成形しやすい合成樹脂で構成し、流路部材（例えば連通基板１６）をシリコン等の無機材料で構成し、これら供給路部材と流路部材とを熱硬化型接着剤を介して接合している。このため、特許文献１に開示された液体吐出ヘッドは、ヒータの熱によって供給路部材を膨張させることで熱硬化型接着剤が硬化した後の流路部材と供給路部材との収縮量の差に起因する残留応力を低減させることができる。
【０００４】
ところで、高粘度のインクをノズル吐出口から適切に効率よく吐出させるためには、インクの粘度が所望の大きさとなるように、室温よりもやや高い温度（例えば、約４０度）までインクを加温する必要がある。特許文献１に開示された液体吐出ヘッドは、ヒータにより供給路部材を加熱することでインクを加温することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−５１７６８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、特許文献１に開示された従来の液体吐出ヘッドでは、供給路部材は、合成樹脂製であるため流路部材に比較して熱伝導性が低いため、供給路部材に設けられるヒータからインクに熱が伝導しにくくなる。その結果、インクを効率的に加温することが困難になるという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、流路部材および供給路部材を備え、液体を良好に加温することができる液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る液体噴射ヘッドは、前記の課題を解決するために、第一方向に沿って配列された複数のノズル吐出口に液体を導く液体吐出流路が形成された流路部材と、前記液体吐出流路に液体を供給する供給路が形成された供給路部材と、前記液体を加温するヒータと、を備え、前記流路部材は、前記供給路部材よりも熱伝導率が高い無機材料製であるとともに、前記供給路部材に固定された状態で、当該供給路部材から外部に突出する縁部を有し、前記ヒータは、前記流路部材における前記縁部に取り付けられている構成である。
【０００９】
前記構成によれば、流路部材の外側方に突出する縁部にヒータを取り付けるため、供給路部材よりも熱伝導性の良好な流路部材にヒータを設けることができる。これにより、液体吐出流路に含まれる供給路（マニホールド）を効率的に加温することができるため、液体を良好に加熱することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、以上の構成により、流路部材および供給路部材を備え、液体を良好に加温することができる液体吐出ヘッドを提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の代表的な実施の形態に係る液体噴射ヘッドの構成の一例を示す模式的断面図である。
【図２】図１に示す液体噴射ヘッドを側面から見た構成を示す模式的側面図である。
【図３】（Ａ）は、図１に示す液体噴射ヘッドにおけるヒータの長さとノズル列の長さとを対比する模式的側面図であり、（Ｂ）は、図１に示す液体噴射ヘッドが備える供給路部材の側面における温度検出器（サーミスタ）の位置の一例を示す模式的側面図である。
【図４】（Ａ）および（Ｂ）は、図１に示す液体噴射ヘッドが備えるヒータの他の構成を示す模式的部分断面図であり、（Ｃ）は、図１に示す液体噴射ヘッドが備える供給路部材の側面におけるヒータの位置の一例を示す模式的側面図である。
【図５】図１に示す液体噴射ヘッドが備える供給路部材の他の構成を示す模式的部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の代表的な実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００１３】
［液体噴射ヘッドの構成例］
まず、本実施の形態に係る液体噴射ヘッドの代表的な構成例について、図１および図２を参照して具体的に説明する。図１に示すように、本実施の形態に係る液体噴射ヘッドは、流路部材１１、供給路部材１２、アクチュエータ基板１３、支持基板１４、ノズル基板１５、ダンパー部材２１、弾性膜２３、圧電素子２６、ヒータ３１、引出配線３４、駆動ＩＣ３５等を備えており、図２に示すように、サーミスタ２７等の温度検出器（温度センサ）等も備えている。
【００１４】
流路部材１１は長手方向を有する平板状であり、供給路部材１２に固定されている。流路部材１１の一方の面には、供給路部材１２との間に、アクチュエータ基板１３、支持基板１４等が固定されているとともに、流路部材１１の他方の下面には、ノズル基板１５、ダンパー部材２１等が固定されている。流路部材１１は、供給路部材１２に固定された状態で、当該供給路部材１２から外部に突出する縁部１６を有している。ヒータ３１は、この縁部１６と供給路部材１２の側面とに取り付けられている。
【００１５】
図１に示す液体噴射ヘッドの断面は、長手方向に直交する方向の断面である。長手方向を「縦方向」として長手方向に直交する方向を「横方向」とすると、図１は、液体噴射ヘッドの横方向の断面となる。したがって、図１の紙面方向に沿って液体噴射ヘッドは延伸する構造を有している。また、図１では、液体噴射ヘッドを構成する流路部材１１が「下」側に位置し供給路部材１２が「上」側に位置するように図示しているので、以下の説明では、液体噴射ヘッドの構造を説明する際に、この上下の位置関係を利用する。
【００１６】
したがって、図１に示す液体噴射ヘッドでは、流路部材１１の下面にノズル基板１５およびダンパー部材２１が取り付けられ、流路部材１１の上面に、供給路部材１２とともにアクチュエータ基板１３および支持基板１４が取り付けられていることになる。また、図１に示す液体噴射ヘッドは、横方向の断面において基本的に左右対称の構造を有している。それゆえ、以下の説明では、左右のうち一方の構造のみ説明して他方の説明は省略する。
【００１７】
なお、液体噴射ヘッドの位置関係を説明する上で、「長手方向」すなわち「縦方向」を基準方向と見なして「第一方向」と称することができる。また、「横方向」のうち左右方向を「第二方向」とし、上下方向を「第三方向」と規定することができる。図２では、第一方向を図中ｄ１の双方向矢印で示し、図１では、第二方向を図中ｄ２の双方向矢印で示し、図１および図２では、第三方向を図中ｄ３の双方向矢印で示している。以下では、方向を説明するときに、基本的には「長手方向」を用い、長手方向に直交する方向については、上下左右の区別をつける必要がない場合には「横方向」を用い、「横方向」のうち上下左右の区別をつける必要がある場合には「上下方向」または「左右方向」を用いる。
【００１８】
液体噴射ヘッドの下面にはノズル基板１５が位置しており、このノズル基板１５には、長手方向（図２の双方向矢印ｄ１）に沿って複数のノズル吐出口２５が配列している。本実施の形態では、ノズル基板１５に形成されるノズル吐出口２５の列（ノズル列）は２列であるが、特にこれに限定されない。ノズル列を構成するノズル吐出口２５の間隔（ピッチ）は特に限定されず、液体噴射ヘッドによる液体噴射（印刷）時に形成されるドットの密度に対応した間隔であればよい。
【００１９】
ノズル基板１５は、液体噴射ヘッドの下面において左右方向（図１の双方向矢印ｄ２）の中央に位置しており、左右方向の両縁にはダンパー部材２１がそれぞれ位置している。流路部材１１には、ノズル吐出口２５にインク（液体）を導く液体吐出流路４２となる開口部（または空間部）が形成されている。流路部材１１の下面において、液体吐出流路４２となる開口部を封止するように、ダンパー部材２１が取り付けられているため、これにより、液体吐出流路４２が構成される。
【００２０】
また、流路部材１１の上面には、左右方向の中央部にアクチュエータ基板１３が積層されている。アクチュエータ基板１３の上面には弾性膜２３が積層され、弾性膜２３の上面には支持基板１４が積層される。支持基板１４には、下面側に開口する凹部である素子空間部２４が形成されており、支持基板１４の下面に弾性膜２３が位置することにより素子空間部２４が閉止され、この素子空間部２４内に圧電素子２６が配置される。言い換えれば、支持基板１４には、圧電素子２６に対応する部位に当該圧電素子２６の駆動を阻害しない程度の大きさの凹部が形成され、この凹部が素子空間部２４を構成する。圧電素子２６は、弾性膜２３の上面に設けられるので、圧電素子２６は閉止された素子空間部２４の下側に位置する。
【００２１】
アクチュエータ基板１３において、素子空間部２４すなわち圧電素子２６の直下となる位置には、貫通孔である圧力室４３が形成される。圧力室４３の上面は弾性膜２３で閉止されており、圧力室４３の下面は流路部材１１の上面で閉止される。流路部材１１の液体吐出流路４２は圧力室４３に連通するように形成されている。また、流路部材１１にはノズル吐出口２５に連通する貫通孔であるノズル連通路４４（ディセンダ）も形成されており、このノズル連通路４４も圧力室４３に連通する。図１に示すように、圧力室４３の下面の左右方向の一方が液体吐出流路４２に連通し、左右方向の他方がノズル連通路４４に連通する。
【００２２】
アクチュエータ基板１３に形成される複数の圧力室４３は、ノズル基板１５に形成される複数のノズル吐出口２５に対応している。本実施の形態では、ノズル基板１５に形成されるノズル吐出口２５は、長手方向（図２の双方向矢印ｄ１）に沿って２条のノズル列を構成している。それゆえ、アクチュエータ基板１３に形成される複数の圧力室４３も、ノズル列に対応するように、長手方向に沿って２条の列を構成している。また、圧電素子２６は圧力室４３に対応するように弾性膜２３上に設けられるので、圧電素子２６も、ノズル列および圧力室４３に対応するように長手方向に沿って２条の列を構成している。
【００２３】
供給路部材１２は、図１に示すように、流路部材１１と、この流路部材１１の上面に位置するアクチュエータ基板１３および支持基板１４と、を覆うように配置される。供給路部材１２には、流路部材１１の液体吐出流路４２にインク（液体）を供給する供給路４１（マニホールド）が形成されている。この供給路４１は、図１に示す横方向の断面（横断面）では、上下方向に配置しており、下側で液体吐出流路４２に連通している。なお、この供給路４１は図示しないインクカートリッジ（またはインクタンク）に接続され、このインクカートリッジからインクが供給される。
【００２４】
供給路部材１２の横断面の中央部には、貫通部２２ａが形成されており、支持基板１４の横断面の中央部にも貫通部２２ｂが形成されている。供給路部材１２の貫通部２２ａおよび支持基板１４の貫通部２２ｂはいずれも長手方向に沿って延伸する形状を有している。これら貫通部２２ａおよび貫通部２２ｂにより貫通空間部２２が構成される。支持基板１４の貫通部２２ｂにより、アクチュエータ基板１３の上面の一部が露出している。
【００２５】
供給路部材１２は、貫通部２２ａにより支持基板１４の貫通部２２ｂが露出するように、流路部材１１、アクチュエータ基板１３および支持基板１４の一部を覆っている。それゆえ、貫通部２２ａおよび貫通部２２ｂからなる貫通空間部２２により、アクチュエータ基板１３の上面の一部が露出していることになる。
【００２６】
アクチュエータ基板１３の上面であって、支持基板１４の貫通部２２ｂ内には、それぞれの圧電素子２６から電極配線が延出しており、これら電極配線に引出配線３４が接続される。この引出配線３４には、圧電素子２６を駆動する駆動ＩＣ３５が設けられている。引出配線３４の少なくとも一部と駆動ＩＣ３５とは、貫通空間部２２に収容される。
【００２７】
後述するように、駆動ＩＣ３５により圧電素子２６が駆動されると、弾性膜２３を含む「振動板」（後述）が圧力室４３内に向かって湾曲する（凹む）。これにより、圧力室４３内のインク（液体）がノズル連通路４４を介してノズル吐出口２５から外部に噴射（吐出）する。したがって、流路部材１１、アクチュエータ基板１３、弾性膜２３、および圧電素子２６等によりアクチュエータユニットが形成される。
【００２８】
ヒータ３１は、インク（あるいは液体噴射ヘッドで噴射対象となる液体）を加温するために、少なくとも流路部材１１の縁部１６に設けられる。縁部１６は、前記の通り、供給路部材１２に固定された流路部材１１から外部に突出する部位であり、図１に示す例では、ヒータ３１は、縁部１６の上面に配置される縁部配置部３１ａと供給路部材１２の側面に配置される側面配置部３１ｂとを備えている。つまり、本実施の形態では、ヒータ３１は、流路部材１１（縁部１６）に設けられるとともに供給路部材１２にも設けられている。
【００２９】
なお、ここでいう「縁部１６が外部に突出する」とは、供給路部材１２と流路部材１１とが固定された状態で、供給路部材１２の側面よりも外側となるように流路部材１１の端部が突き出している（あるいは、板状の流路部材１１の広がり方向または主面方向に張り出している）状態を指すものとする。
【００３０】
図１に示す液体噴射ヘッドを側面から見れば、図２に示すように、ヒータ３１（縁部配置部３１ａおよび側面配置部３１ｂ）は、液体噴射ヘッドの長手方向（双方向矢印ｄ１）に沿って延伸する形状を有している。また、図２に示すように、供給路部材１２の側面には複数のサーミスタ２７（温度検出器）が設けられている。図２に示す例では、サーミスタ２７は供給路部材１２の側面の３箇所に取り付けられている。なお、図２では、流路部材１１の下面に取り付けられるダンパー部材２１およびノズル基板１５は説明の便宜上省略している。また、ヒータ３１およびサーミスタ２７（温度検出器）の取り付け位置（配置）等については後述する。
【００３１】
このような構成の液体噴射ヘッドでは、図示しないインクカートリッジから供給路部材１２の供給路４１（マニホールド）にインクが供給される。供給路４１は、流路部材１１の液体吐出流路４２に連通しており、液体吐出流路４２は、長手方向に配列する複数の圧力室４３に連通している。流路部材１１の複数のノズル連通路４４およびノズル基板１５の複数のノズル吐出口２５も、長手方向に配列しており、それぞれの圧力室４３には、流路部材１１のそれぞれのノズル連通路４４を介して、ノズル基板１５のそれぞれのノズル吐出口２５に連通している。それゆえ、供給路４１に供給されたインクは、液体吐出流路４２を介して圧力室４３に供給される。
【００３２】
それぞれの圧力室４３の上面には圧電素子２６が配置され、弾性膜２３を含む「振動板」が構成されているので、圧電素子２６の駆動により、圧力室４３のインクがノズル連通路４４からノズル吐出口２５に送出され、外部に噴射（吐出）される。このとき、ヒータ３１は、少なくとも縁部１６から流路部材１１を加熱するので、液体吐出流路４２またはノズル連通路４４内のインクが加温される。また、ヒータ３１は供給路部材１２にも設けられているので、供給路部材１２内の供給路４１（マニホールド）を加熱する。これにより、供給路４１内のインクも加温される。なお、ヒータ３１は、図示しない制御部により駆動制御される。制御部によるヒータ３１の駆動制御には、少なくともサーミスタ２７（温度検出器）で計測された温度が用いられる。
【００３３】
流路部材１１、供給路部材１２、アクチュエータ基板１３、支持基板１４、ノズル基板１５、ダンパー部材２１、弾性膜２３、圧電素子２６、サーミスタ２７、ヒータ３１等の具体的な構成は特に限定されず、液体噴射ヘッドで公知の構成を好適に用いることができる。
【００３４】
流路部材１１は、例えば、無機材料製の基板で構成されており、本実施の形態ではシリコン基板が用いられている。流路部材１１における液体吐出流路４２およびノズル連通路４４等は、公知の異方性エッチング、ハーフエッチング等により形成されていればよい。また、供給路部材１２は、例えば、公知の樹脂で構成されており、本実施の形態ではＡＢＳ樹脂製の部材が用いられる。あるいは、供給路部材１２は、樹脂製ではなく無機材料製であってもよい。代表的な無機材料としては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を挙げることができる。
【００３５】
ここで、本開示においては、流路部材１１は、供給路部材１２よりも熱伝導率が高い無機材料製である。例えば供給路部材１２が樹脂製であれば、流路部材１１は一般的な無機材料製（例えばシリコン製）であればよい。これは、通常、無機材料は樹脂に比較して熱伝導率が高いためである。より具体的には、例えば、供給路部材１２がＡＢＳ樹脂製であれば、樹脂の諸条件（共重合比、分子量、添加剤等）あるいは測定方法等にもよるが、ＡＢＳ樹脂の室温付近の熱伝導率は、０．１５〜０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ程度であることが知られている。これに対して、流路部材１１を構成する無機材料がシリコンであれば、単結晶または多結晶等の結晶構造、あるいは測定方法等にもよるが、シリコンの室温付近の熱伝導率は、１４０〜１６０Ｗ／ｍ・Ｋ程度であることが知られている。
【００３６】
一方、供給路部材１２が無機材料製であれば、流路部材１１としては供給路部材１２よりも熱伝導率が高い無機材料を適宜選択する必要がある。例えば供給路部材１２がアルミナ製であれば、流路部材１１はシリコン製であればよい。アルミナの具体的な種類あるいは測定方法等にもよるが、アルミナの室温付近の熱伝導率は２０〜４０Ｗ／ｍ・Ｋ程度であることが知られている。シリコンの熱伝導率は諸条件によるものの前記の通り１４０〜１６０Ｗ／ｍ・Ｋ程度であるので、アルミナ製の供給路部材１２の熱伝導率よりもシリコン製の流路部材１１の熱伝導率の方が高くなる。
【００３７】
また、本開示においては、供給路部材１２を構成する材料の熱伝導率は、ダンパー部材２１を構成する材料の熱伝導率よりも小さいことが好ましい。ダンパー部材２１は、一般的に、樹脂製フィルム（ダンパーフィルム）として構成されており、一例としてＰＰＳ樹脂製のもの等を挙げることができる。供給路部材１２が樹脂製であってもダンパー部材２１よりも熱伝導率が高い樹脂材料を選択することで、供給路部材１２の熱伝導率と流路部材１１の熱伝導率とを相対的に近くすることができる。これにより、流路部材１１と供給路部材１２との固定面において、線膨張係数の違いが大きくなることを有効に抑制することができる。これにより、これら部材の固定状態を良好に維持することができる。
【００３８】
なお、本開示においては、供給路部材１２を構成する材料にアルミナが用いられることにより、流路部材１１として一般的に用いられるシリコンとの熱伝導率の差を相対的に小さくすることができる（樹脂の場合であれば単純な数値比較で３桁程度の差が生じるが、アルミナであれば１桁程度の差となる）。これにより、流路部材１１と供給路部材１２との固定面において、線膨張係数の違いが大きくなることを有効に抑制することができる。これにより、これら部材の固定状態を良好に維持することができる。
【００３９】
アクチュエータ基板１３は、例えば、無機材料製の基板で構成されており、本実施の形態では、アクチュエータ基板１３としてシリコン基板が用いられている。アクチュエータ基板１３には、ノズル基板１５に形成される複数のノズル吐出口２５に対応するように、例えば異方性エッチング処理によって複数の圧力室４３が形成されている。
【００４０】
支持基板１４の素子空間部２４には圧電素子２６が内部に収容して保護されるため、支持基板１４は、圧電素子２６の保護基板ということもできる。支持基板１４を構成する具体的な材料は特に限定されず、例えば、ガラス、セラミックス材料、シリコン単結晶基板、金属等の無機材料であってもよいし、公知の樹脂等の有機材料であってもよい。ノズル基板１５は、例えばシリコン基板等の無機材料により構成されていればよい。ノズル基板１５における列状の複数のノズル吐出口２５（ノズル列）は、例えばドライエッチングにより形成することができる。
【００４１】
弾性膜２３は、弾性を有する材料で構成されていればよい。本実施の形態では、例えば、厚さが約１μｍの二酸化シリコンの膜として構成される。また、図１には図示しないが、弾性膜２３上には、絶縁性材料で構成される絶縁膜が形成される。この絶縁膜の材料としては、例えば、酸化ジルコニウムを挙げることができるが、特に限定されない。圧電素子２６は、弾性膜２３および絶縁膜上において圧力室４３に対応するように位置している。
【００４２】
圧電素子２６の具体的な構成は特に限定されないが、本実施の形態では、例えば、弾性膜２３および絶縁膜上に、下層電極膜、圧電体層および上層電極膜を順次積層して、圧力室４３に対応するように公知の方法でパターニングした構成を挙げることができる。上層電極膜および下層電極膜はいずれも公知の金属製であればよい。圧電体層は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の公知の圧電材料製であればよい。上層電極膜または下層電極膜の一方が共通電極として構成され、他方の電極膜が個別電極として構成される。また、弾性膜２３、絶縁膜、および下層電極膜が、圧電素子２６の駆動時に振動する「振動板」として機能する。
【００４３】
それぞれの圧電素子２６の個別電極（上層電極膜または下層電極膜）からは、図示しない電極配線が絶縁膜上にそれぞれ延出されており、これら電極配線に対してそれぞれ引出配線３４が接続される。引出配線３４の具体的な構成は特に限定されないが、本実施の形態では、公知のＣＯＦ（Chip On Film）を用いている。駆動ＩＣ３５の具体的な構成は特に限定されず、液体噴射ヘッドの分野で公知の集積回路または駆動素子等を好適に用いることができる。駆動ＩＣ３５は、それぞれの圧電素子２６における上層電極膜および下層電極膜の間に駆動信号（駆動電圧）を印加することにより、圧電素子２６を撓み変形させる。これにより、下層電極、絶縁膜および弾性膜２３を含む振動板を振動させることができる。
【００４４】
供給路部材１２の側面に取り付けられるサーミスタ２７の具体的な種類は特に限定されず、液体噴射ヘッドの分野で公知のものを好適に用いることができる。あるいは、サーミスタ２７に代えて、公知の温度検出器（例えば公知の熱電対等）を用いてもよい。少なくとも流路部材１１の縁部１６に設けられるヒータ３１の具体的な構成は特に限定されず、液体噴射ヘッドの分野で公知のものを好適に用いることができる。本実施の形態では、例えば、公知のシートヒータ（例えば銅線をポリイミドフィルムで挟持した構成のもの）あるいはセラミックヒータ等が用いられる。なお、ヒータ３１の具体的な構成例については後述する。制御部の具体的な構成も特に限定されず、例えば、マイクロコンピュータまたはマイクロコントローラのＣＰＵ、種々の記憶部等を備える公知の構成であればよい。
【００４５】
液体噴射ヘッドの製造方法は特に限定されず、流路部材１１、供給路部材１２、アクチュエータ基板１３、支持基板１４、ノズル基板１５、ダンパー部材２１、弾性膜２３、圧電素子２６、サーミスタ２７等の各部材を公知の方法で固定したり取り付けたりすることにより、液体噴射ヘッドを製造すればよい。各部材の固定または取付順序等は特に限定されないが、例えば、流路部材１１、ダンパー部材２１、ノズル基板１５等により流路ユニットを予め形成し、アクチュエータ基板１３、弾性膜２３、圧電素子２６、支持基板１４等によりアクチュエータユニットを予め形成し、これらユニットを固定することで液体噴射ヘッドを製造する方法を挙げることができる。
【００４６】
各部材の固定方法または取付方法、あるいは、ユニット同士の固定方法、ユニットと部材等との固定方法または取付方法等は特に限定されないが、一般的には、公知の接着剤を用いる方法を挙げることができる。部材によっては接着剤を用いない接合方法を用いてもよい。ここで、本開示においては、流路部材１１および供給路部材１２を接着剤により接着して固定する際には、この接着剤としては、供給路部材１２を構成する材料よりも熱伝導率が高い材料で構成されていることが好ましい。
【００４７】
供給路部材１２が樹脂製であれば、接着剤としては、供給路部材１２よりも熱伝導性の良好な材料で構成される接着剤を用いればよい。具体的には、例えば、供給路部材１２がＡＢＳ樹脂製であれば、接着剤はエポキシ系接着剤を好適に用いることができる。他の代表的な接着剤であるシリコーン系接着剤に比べて、エポキシ系接着剤はＡＢＳ樹脂よりも熱伝導性に優れている傾向にある。それゆえ、このような接着剤を用いることで、流路部材１１と供給路部材１２との固定面において、線膨張係数の違いが大きくなることを有効に抑制することができる。これにより、これら部材の固定状態を良好に維持することができる。
【００４８】
［ヒータの構成例］
次に、本開示に係る液体噴射ヘッドが備えるヒータ３１の代表的な一例について、サーミスタ２７等の温度検出器とともに、図１および図２に加えて図３（Ａ），（Ｂ）を参照して具体的に説明する。
【００４９】
図１および図２に示す例では、ヒータ３１は、縁部配置部３１ａおよび側面配置部３１ｂを備えており、縁部配置部３１ａは流路部材１１の縁部１６の上面に位置し、側面配置部３１ｂは供給路部材１２の側面に位置している。本開示では、少なくとも縁部１６にヒータ３１の一部が取り付けられている。縁部１６を含む流路部材１１は、前述したように供給路部材１２よりも熱伝導率が高い無機材料製であるため、ヒータ３１による熱を液体吐出流路４２内のインク（液体）に良好に伝達させることができる。
【００５０】
また、図１および図２に示す例では、縁部１６だけでなく供給路部材１２の側面にもヒータ３１の一部（側面配置部３１ｂ）が取り付けられている。これにより、流路部材１１とともに供給路部材１２にもヒータ３１が設けられるため、流路部材１１の液体吐出流路４２だけでなく、流路部材１１の供給路４１（マニホールド）を効率的に加熱することができる。それゆえ供給路４１および液体吐出流路４２内のインクをより良好に加温することができる。
【００５１】
ヒータ３１は、図２に示すように、液体噴射ヘッドの長手方向（第一方向）に延伸する形状（図２では略矩形状または略長方形状）を有している。ヒータ３１に関しては、長手方向（図２の双方向矢印ｄ１）に直交する方向を「横方向」（または左右方向、上下方向）等ではなく「幅方向」と称する。
【００５２】
図１に示すように、ヒータ３１のうち縁部配置部３１ａは縁部１６の上面に位置しているので、縁部配置部３１ａの幅方向は「横方向」のうち「左右方向」（図１の双方向矢印ｄ２）に沿っている。また、側面配置部３１ｂは供給路部材１２の側面に位置しているので、側面配置部３１ｂの幅方向は「横方向」のうち「上下方向」（図１の双方向矢印ｄ３）に沿っている。そして、側面配置部３１ｂの幅方向の寸法は、縁部配置部３１ａの幅方向の寸法よりも大きくなっている。
【００５３】
側面配置部３１ｂは、供給路部材１２の側面に取り付けられるために幅方向の寸法を大きくすることができる。供給路部材１２は、前記の通り、流路部材１１よりも熱伝導率が相対的に低いため、供給路部材１２内の供給路４１（マニホールド）を加熱し難い。それゆえ、側面配置部３１ｂでは、加熱領域をなるべく大きくすることにより、供給路４１（マニホールド）の良好な加熱を目指すことができる。
【００５４】
一方、縁部配置部３１ａは、流路部材１１の縁部１６に取り付けられるが、縁部配置部３１ａの幅方向の寸法を大きくしようとすると、縁部１６の突出量を大きくする必要があり、その結果、液体噴射ヘッドの大型化を招くことになる。また、流路部材１１は供給路部材１２よりも熱伝導率が相対的に高いため、加熱領域が小さくても液体吐出流路４２を良好に加熱することが可能となる。それゆえ、縁部配置部３１ａの幅方向の寸法は、側面配置部３１ｂの幅方向の寸法よりも小さいことが好ましい。
【００５５】
なお、縁部１６の突出量は特に限定されないが、液体噴射ヘッドの大型化を回避する観点では、液体噴射ヘッドの構成にもよるが数ｍｍ程度（例えば１〜２ｍｍの範囲内）であればよい。具体的には、例えば、流路部材１１の側面の高さ（あるいは流路部材１１の厚さ）が４００〜５００μｍ（０．４〜０．５ｍｍ）程度であれば、縁部１６の突出量（あるいは縁部１６の幅）は１０００〜１５００μｍ（１〜１．５ｍｍ）程度を挙げることができる。
【００５６】
流路部材１１は、供給路部材１２よりも熱伝導率が高い無機材料製（例えばシリコン基板）であるため、数ｍｍ程度の小さな突出量の部位（縁部１６）にヒータ３１の縁部配置部３１ａを配置してもインク等の液体を良好に加温することが可能になる。また、従来のように、単に供給路部材１２の側面にヒータを貼り付けるよりも、少なくとも縁部１６にヒータを貼り付けた方が、流路部材１１を加熱するための面積を大きくすることができるため、より効率的な加熱が可能になる。
【００５７】
ヒータ３１の長さ（長手方向の延伸長さ）は特に限定されないが、図３（Ａ）に示すように、ノズル吐出口２５の配列長さ（ノズル列の長さ）よりも長いことが好ましい。図３（Ａ）では、ヒータ３１の長さをＬｈとし、ノズル列の長さをＬｎとしているが、Ｌｈ＞Ｌｎであることが好ましい。このとき、ヒータ３１の両端は、ノズル列の両端よりも外側に位置している。このように、長尺状のヒータ３１の長さがノズル列よりも長ければ、ヒータ３１は、ノズル列の両端を超えるように流路部材１１、あるいは、流路部材１１および供給路部材１２に取り付けられる。これにより、ノズル列の両端のチャンネルにおける液体の温度低下を回避することができる。
【００５８】
本開示に係る液体噴射ヘッドでは、供給路部材１２の温度を計測するために、サーミスタ２７等の温度検出器を複数備えていることが好ましく、例えば、図２に示すように、３つのサーミスタ２７を備える構成を挙げることができる。これらサーミスタ２７は、供給路部材１２の側面に設けられているが、その位置は、当該供給路部材１２の側面のうち長手方向における中央部および両端部の３箇所であることが好ましい。
【００５９】
これにより、サーミスタ２７等の温度検出器がノズル列の中央部および両端部に設けられることになるので、ノズル列に沿って全体的に供給路部材１２の温度を計測し、制御部によるヒータ３１の駆動制御に利用することができる。そのため、ヒータ３１の長手方向における加熱温度のばらつきを有効に抑制することができる。なお、温度検出器は４箇所以上設けられてもよいことはいうまでもない。この場合、４個以上の温度検出器が両端部と中央部とにそれぞれ設けられるとともに、それぞれの温度検出器の間隔が略均等になるように配置すればよい。
【００６０】
ここで、両端部のサーミスタ２７がヒータ３１の外側に位置していると、ヒータ３１の存在しない部分の温度を計測することにより、制御部がヒータ３１を適切に制御できない可能性がある。それゆえ、図２または図３（Ａ）に示すように、両端部のサーミスタ２７周囲にはヒータ３１が位置していることが好ましい。これにより、サーミスタ２７等の温度検出器を囲むようにヒータ３１が配置することになるため、温度検出器の周辺における局所的な温度低下を回避することができる。これにより、長手方向における加熱温度のばらつきをより一層有効に抑制することができる。
【００６１】
なお、図２および図３（Ａ）では、長手方向の中央部に位置するサーミスタ２７も、周囲がヒータ３１に囲まれている。サーミスタ２７等の温度検出器をヒータ３１上に取り付ければ、加熱された供給路部材１２の温度を計測せずに、ヒータ３１からの発熱そのものを計測することになる。それゆえ、ヒータ３１には、サーミスタ２７の取り付け位置に対応するように、複数の穴部３１ｃを予め設けておき、この穴部３１ｃ内に露出する供給路部材１２の表面にサーミスタ２７を取り付ければよい。
【００６２】
サーミスタ２７、ヒータ３１および供給路部材１２の側面構造（マニホールド（供給路４１）を形成する供給路部材１２の側壁）の具体的な構成は特に限定されない。代表的な一例を挙げると、サーミスタ２７としては２×２ｍｍ2 程度の大きさのものを用いることができ、ヒータ３１としては長手方向が３０〜４０ｍｍ程度の長さのシートヒータを用いることができ、側壁としては少なくとも０．５ｍｍ程度の厚さの構成を用いることができる。ヒータ３１は一般的には熱伝導性接着剤で供給路部材１２の側壁に貼り付けられる。なお、側壁の厚さが薄すぎるとヒータ３１の接着代を十分に確保できずに熱のリークが生じる可能性があるので、この観点から、ヒータ３１の熱を十分に伝導できる側壁の厚さは０．５ｍｍ程度を挙げることができる。
【００６３】
また、供給路部材１２の側面におけるサーミスタ２７等の温度検出器の取り付け位置については特に限定されないが、図３（Ｂ）において黒く塗りつぶした位置で示すように、サーミスタ２７は、供給路部材１２の側面における流路部材１１に近接する側に設けられていることが好ましい。なお、図３（Ｂ）では、サーミスタ２７の取り付け位置を説明する便宜上、ヒータ３１のうち側面配置部３１ｂについては部分的な図示に留めている。
【００６４】
例えば、図３（Ｂ）において点線で示すように、流路部材１１に近接しない側の位置（流路部材１１から離れた位置、本実施の形態では上側の位置）にサーミスタ２７が位置していると、ノズル吐出口２５から離れた位置で供給路部材１２の温度を計測することになる。一方、サーミスタ２７を流路部材１１に近接する側の位置（本実施の形態では下側の位置）に偏在させれば、サーミスタ２７をノズル吐出口２５に近接する側に配置することができる。それゆえ、サーミスタ２７によりノズル吐出口２５付近の温度を計測することができ、この温度に基づいて制御部はヒータ３１を駆動制御することができる。これにより、加熱温度のばらつきをより一層有効に抑制することができる。
【００６５】
ここで、サーミスタ２７等の温度検出器を流路部材１１に近接させる（下側に偏在させる）基準は、図３（Ｂ）において二点鎖線で示すように、供給路部材１２の側面における上下方向の中間位置Ｌ０を基準とすればよい。すなわち、サーミスタ２７の取り付け位置は、中間位置Ｌ０よりも流路部材１１側（下側）に偏在させればよい。本開示では、液体噴射ヘッドの具体的な構成にもよるが、取り付け可能な位置で、かつ、流路部材１１にできるだけ近接させる位置にサーミスタ２７を設ければよいが、好ましくは、中間位置Ｌ０よりも流路部材１１側とすることで、よりノズル吐出口２５近傍の温度を計測することができる。
【００６６】
［変形例］
次に、本開示に係る液体噴射ヘッドの代表的な変形例について、図４（Ａ）〜（Ｃ）および図５を参照して具体的に説明する。
【００６７】
図１および図２に示すヒータ３１は、縁部１６の上面に配置される縁部配置部３１ａと、供給路部材１２の側面に配置される側面配置部３１ｂとを備えており、これら縁部配置部３１ａおよび側面配置部３１ｂはつながって一体的に（図１では断面方向がＬ字状となるように）構成されている。しかしながら、本開示で用いられるヒータの構成はこれに限定されない。例えば、本実施の形態では、ヒータ３１は、縁部配置部３１ａおよび側面配置部３１ｂの２つの加熱部位を備えているが、３つ以上の加熱部位を備える構成であってもよい。
【００６８】
あるいは、単独の加熱部位を有するヒータを複数用いてもよい。例えば、図４（Ａ）に示す例では、流路部材１１の縁部１６に取り付けられるヒータ３２と、供給路部材１２の側面に取り付けられるヒータ３３とを用いる構成を挙げることができる。あるいは、図示しないが、ヒータ３１を構成する縁部配置部３１ａおよび側面配置部３１ｂは、単一の加熱部位を構成しており、縁部１６と供給路部材１２の側面との間で折曲可能に構成されてもよい。
【００６９】
流路部材１１および供給路部材１２はそれぞれ別部材であるため線膨張係数が異なる。そこで、流路部材１１に設けられるヒータ３２と供給路部材１２に設けられるヒータ３３とが一体的ではなく、それぞれ分離されている構成であれば、線膨張係数の違いによるノズル面の反りを抑制することができる。そのため、吐出されるインク（液体）の着弾ばらつきを実質的に回避することができる。また、流路部材１１と供給路部材１２との固定面において、線膨張係数の違いによる応力が大きくなることを抑制することができる。そのため、流路部材１１と供給路部材１２との固定状態を良好に維持することができる。
【００７０】
また、本開示に係る液体噴射ヘッドでは、少なくとも縁部１６にヒータが取り付けられていればよいので、図４（Ｂ）に示すように、縁部１６のみにヒータ３２が設けられてもよい。あるいは図示しないが、縁部１６にヒータ３２が設けられ、供給路部材１２の側面には、複数の独立したヒータ（もしくは加熱部位）が設けられてもよい。縁部１６に比較して供給路部材１２の側面の面積は相対的に広いため、例えば供給路４１の詳細な構成に応じて、側面に複数のヒータまたは加熱部位を備えることで、供給路４１をより良好に加熱することができる。
【００７１】
図４（Ａ），（Ｂ）に示すヒータ３２およびヒータ３３は、いずれもヒータ３１と同様に、長手方向に沿って延伸する形状を有していればよいが、本開示はこれに限定されず、液体噴射ヘッドの長手方向に沿って延伸しない「短い」ヒータが用いられてもよい。例えば、長手方向に沿って複数の「短い」ヒータ３２を配列して縁部１６に取り付けてもよいし、長手方向に沿って複数の「短い」ヒータ３３を配列して供給路部材１２の側面に取り付けてもよい。
【００７２】
また、供給路部材１２の側面に独立したヒータ３３を取り付ける場合であっても、図４（Ｃ）において実線で示すように、ヒータ３３は、サーミスタ２７等の温度検出器と同様に、供給路部材１２の側面における流路部材１１に近接する側に偏在するように連続的に取り付けられていることが好ましい。例えば、図４（Ｃ）において点線で示すように、流路部材１１に近接しない側の位置（流路部材１１から離れた位置、本実施の形態では上側の位置）にヒータ３３が位置していると、ノズル吐出口２５から離れた位置で供給路部材１２を加熱することになる。
【００７３】
一方、ヒータ３３を流路部材１１に近接する側の位置（本実施の形態では下側の位置）に偏在させれば、ヒータ３３をノズル吐出口２５に近接する側に配置することができる。ヒータ３３は、ヒータ３１と同様に長手方向に沿って延伸する構成を有しているので、供給路部材１２の下側にヒータ３３を連続的に配置することができる。これにより、ノズル吐出口２５に近接する側を全体的に加熱することができるので、加熱温度のばらつきをより一層有効に抑制することができる。
【００７４】
ここで、ヒータ３３を流路部材１１に近接させる（下側に偏在させる）基準は、サーミスタ２７と同様に、図４（Ｃ）において二点鎖線で示すように、供給路部材１２の側面における上下方向の中間位置Ｌ０を基準とすればよい。すなわち、ヒータ３３の取り付け位置は、中間位置Ｌ０よりも流路部材１１側（下側）に偏在させればよい。ヒータ３１であれば、側面配置部３１ｂは縁部配置部３１ａに連続しているため、縁部配置部３１ａを縁部１６の上面に配置すれば、必然的に側面配置部３１ｂは流路部材１１側（下側）に位置することになるが、独立したヒータ３３を用いる場合には、好ましくは、中間位置Ｌ０よりも流路部材１１側とすることで、よりノズル吐出口２５近傍でインクを加温することができる。
【００７５】
前述した構成の液体噴射ヘッドでは、供給路部材１２は、相対的に熱伝導率が低い樹脂製または無機材料製であって単一の構造体として構成されているが、供給路部材１２の構成はこれに限定されない。例えば、図５に示すように、供給路部材１２は樹脂製の多層構造体であってもよい。
【００７６】
図５に示す例では、供給路部材１２は、下側（流路部材１１側）から第一層１２１、第二層１２２、および第三層１２３の三層構造を有しているが、多層構造体の供給路部材１２はこれに限定されず二層構造であってもよいし四層以上の多層構造であってもよい。このように、供給路部材１２が樹脂製の多層構造体であれば、供給路部材１２に生じる熱収縮の影響を低減することが可能となる。これにより、流路部材１１と供給路部材１２との固定状態を良好に維持することができる。
【００７７】
このように、本開示に係る液体噴射ヘッドは、第一方向に沿って配列された複数のノズル吐出口に液体を導く液体吐出流路が形成された流路部材と、液体吐出流路に液体を供給する供給路が形成された供給路部材と、液体を加温するヒータと、を備え、流路部材は、供給路部材よりも熱伝導率が高い無機材料製であるとともに、供給路部材に固定された状態で、当該供給路部材から外部に突出する縁部を有し、ヒータは、前記流路部材における前記縁部に取り付けられている構成である。
【００７８】
液体噴射ヘッドがこのような構成であれば、流路部材の外側方に突出する縁部にヒータを取り付けるため、供給路部材よりも熱伝導性の良好な流路部材にヒータを設けることができる。これにより、液体吐出流路に含まれるマニホールド（供給路）を効率的に加温することができるため、インク等の液体を良好に加熱することができる。
【００７９】
また、従来の液体噴射ヘッドでは、供給路部材のみにヒータが設けられているが、供給路部材に固定される流路部材は良好な熱伝導性を有している。そのため、供給路部材で液体が加温されても、流路部材からインクの熱が放散されてしまうおそれがあり、液体の良好な加温に影響が生じるおそれがあった。これに対して、本開示に係る液体噴射ヘッドであれば、流路部材の縁部に少なくともヒータが取り付けられるため、流路部材が供給路部材よりも熱伝導率が高い無機材料製であっても、流路部材そのものがヒータにより温められることになる。これにより、従来のように供給路部材で加温されたインクの熱が流路部材から放散されるおそれが有効に抑制され、インク等の液体を良好に加温することが可能になる。
【００８０】
なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、インク等の液体を吐出する液体吐出装置が備える液体噴射ヘッドの分野に広く好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００８２】
１１：流路部材
１２：供給路部材
１３：アクチュエータ基板
１４：支持基板
１５：ノズル基板
１６：縁部
２１：ダンパー部材
２２：貫通空間部
２２ａ：供給路部材の貫通部
２２ｂ：支持基板の貫通部
２３：弾性膜
２４：素子空間部
２５：ノズル吐出口
２６：圧電素子
２７：サーミスタ（温度検出器）
３１〜３３：ヒータ
３１ａ：縁部配置部
３１ｂ：側面配置部
３１ｃ：穴部
３４：引出配線
３５：駆動ＩＣ
４１：供給路（マニホールド）
４２：液体吐出流路
４３：圧力室
４４：ノズル連通路
１２１：第一層
１２２：第二層
１２３：第三層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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