JP2009045883A - 液体移送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体流路内の液体の温度変動を抑え、安定して液体を移送することが可能な液体移送装置を提供すること。
【解決手段】インク移送ヘッド１は、インク流路１１が形成されたヘッド本体１０と、インク流路１１の内面に配置された移送電極２１と、インク流路１１の内面に移送電極２１を覆うように配置され、移送電極２１の電位に応じてその表面の濡れ角が変化する絶縁層２３と、インク流路１１内のインクを加熱する発熱体２５とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、導電性を有する液体を移送する液体移送装置に関する。

従来から、記録用紙等の被記録媒体に画像等を記録する形式のプリンタには、インク流路内のインクに圧力を付与してノズルへインクを移送し、さらに、ノズルから被記録媒体に向けてインクを噴射するインクジェット方式の記録ヘッドが広く採用されている。しかし、このようなインクジェット方式の記録ヘッドにおいては、インクの移送圧力及び噴射圧力を発生させるための流路構造やアクチュエータの構造が特殊で複雑なものとなり、そのために、複数のノズルを高密度に配置して記録ヘッドの小型化を図るにも限界があった。

そこで、本願発明者は、従来のインクジェット方式の記録ヘッドよりも簡単な構成で、インク等の液体を移送することが可能な装置として、エレクトロウェッティング現象を利用して導電性を有する液体を移送する、液体移送装置を提案している（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の液体移送装置は、複数の液体流路が形成された基材と、各液体流路の途中部に配置された個別電極（第１、第２個別電極）と、個別電極を覆う絶縁層とを有する。個別電極に駆動電位が付与されていない状態では、液体と個別電極との間の電位差が小さく、個別電極を覆う絶縁層の表面に対する液体の濡れ角が高くなっており、液体はこの絶縁層の表面には移動できない状態となっている。この状態から、個別電極に駆動電位が付与されて、絶縁層の下側の個別電極と上側の液体との間に所定の電位差が生じると、絶縁層の表面に対する液体の濡れ角が低下し（エレクトロウェッティング現象）、個別電極を覆う絶縁層の表面に液体が移動できるようになる。この構成によれば、液体流路を複雑な構造にすることなく、個別電極（第１、第２個別電極）の電位を切り換えるだけで、複数の液体流路のそれぞれにおいて、独立して液体の移送を行うことが可能である。

特開２００６−３５６４０号公報

しかし、前述した液体移送装置において、環境温度の変動や外部から与えられる熱により、液体流路内の液体の温度が変動すると、液体の粘度や表面張力が変動する。このように、液体の粘度や表面張力が変動すると、個別電極に駆動電位が付与されたときの絶縁層表面における濡れ角の低下度合や液体流路内の液体の流動抵抗などが変動してしまうため、液体移送が不安定になる虞がある。

本発明の目的は、液体流路内の液体の温度変動を抑え、安定して液体を移送することが可能な液体移送装置を提供することである。

第１の発明の液体移送装置は、導電性を有する液体が流れる液体流路が形成された、流路形成体と、前記液体流路の内面に配置された移送電極と、前記液体流路の内面に前記移送電極を覆うように配置され、前記移送電極と前記液体との間の電位差に応じてその表面の濡れ角が変化する絶縁層と、前記液体流路内の前記液体を加熱する加熱手段とを備えていることを特徴とするものである。

この構成によれば、加熱手段により液体流路内の液体を加熱することで、液体の温度を安定させることができる。これにより、液体の粘度や表面張力の変動を抑制し、エレクトロウェッティングによる液体移送を安定させることができる。

第２の発明の液体移送装置は、前記第１の発明において、前記加熱手段は、通電により発熱する発熱体であることを特徴とするものである。この構成によれば、発熱体からなる簡単な構成の加熱手段で、液体を加熱することができる。

第３の発明の液体移送装置は、前記第２の発明において、前記発熱体は、前記液体流路の内面のうちの、少なくとも前記移送電極が配置されている面に設けられ、前記移送電極を覆う前記絶縁層が、前記発熱体をも覆っていることを特徴とするものである。この構成によれば、導電性材料からなる発熱体が、移送電極と共通の絶縁層で覆われていることから、この発熱体を、導電性を有する液体と絶縁するための構成が簡単になる。

第４の発明の液体移送装置は、前記第３の発明において、前記液体流路は、共通液室とこの共通液室から分岐する複数の個別流路とを有し、前記複数の個別流路の内面に複数の前記移送電極がそれぞれ配置されていることを特徴とするものである。この構成によれば、複数の移送電極の電位をそれぞれ変更することによって、共通液室から分岐した複数の個別流路において、独立して液体を移送させることができる。

第５の発明の液体移送装置は、前記第４の発明において、前記発熱体が、前記複数の個別流路にわたって設けられていることを特徴とするものである。この構成によれば、１つの発熱体に通電することにより、複数の個別流路内の液体を一度に加熱できる。

第６の発明の液体移送装置は、前記第４又は第５の発明において、前記発熱体が、前記個別流路の内面の、前記移送電極よりも流動方向上流側の位置に設けられていることを特徴とするものである。この構成によれば、個別流路内において、移送電極上に移動する直前の液体が加熱されるため、電極を覆う絶縁層表面における液体移送をさらに安定させることができる。

第７の発明の液体移送装置は、前記第６の発明において、前記発熱体が、前記個別流路の内面の、前記移送電極よりも流動方向下流側の位置にも設けられていることを特徴とするものである。この構成によれば、移送電極の上流側と下流側でそれぞれ液体が加熱されることにより、個別流路内の液体の温度がさらに安定するため、移送電極を覆う絶縁層表面における液体移送を一層安定させることができる。

第８の発明の液体移送装置は、前記第４〜第７の何れかの発明において、前記発熱体が、前記共通液室の内面に設けられていることを特徴とするものである。この構成によれば、複数の個別流路に分岐する前の共通液室内において液体が加熱されることから、複数の個別流路間における液体温度のばらつきが抑制される。

第９の発明の液体移送装置は、前記第４〜第８の何れかの発明において、前記複数の移送電極の電位を変化させて、これら移送電極を覆う前記絶縁層の表面に対する前記液体の濡れ角を変化させることにより、前記複数の個別流路内において前記液体をそれぞれ流動させる駆動手段を備え、さらに、前記駆動手段は、前記発熱体に通電して、この発熱体により前記液体流路内の液体を加熱することを特徴とするものである。

この構成によれば、液体移送のための移送電極への電位付与と、液体加熱のための発熱体への通電を、１つの駆動手段で行うことができる。

第１０の発明の液体移送装置は、前記第９の発明において、前記複数の移送電極にそれぞれ接続された複数の第１接点部と、前記発熱体に接続された第２接点部が、前記流路形成体の端部まで引き出されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、移送電極への電位付与を行うための第１接点部と、発熱体への通電を行うための第２接点部が、それぞれ流路形成体の端部まで引き出されているため、これらの接点部と駆動手段とを、フレキシブル基板等を用いて接続することが容易になる。

第１１の発明の液体移送装置は、前記第９の発明において、前記流路形成体の一端部に、前記複数の個別流路にそれぞれ連なる複数の液体吐出口が設けられており、前記流路形成体の、前記複数の液体吐出口と反対側の端部に、前記複数の第１接点部と前記第２接点部が引き出されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、流路形成体の、複数の個別流路とそれぞれ連なる複数の液体吐出口とは反対側の端部に、第１、第２接点部が引き出されているため、個別流路（液体吐出口）の数が多い場合でも、これら接点部の引き出し（即ち、移送電極に接続された配線や発熱体の引き回し）が容易になる。

第１２の発明の液体移送装置は、前記第１〜第１１の何れかの発明において、前記液体流路内の液体の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段により検出された液体温度に基づいて前記加熱手段を制御する温度制御手段と備えていることを特徴とするものである。このように、温度制御手段が、温度検出手段で検出された温度に基づいて加熱手段を制御することにより、液体の温度を確実に安定させることができる。

第１３の発明の液体移送装置は、前記第１２の発明において、前記液体流路内の前記液体が溶融状態のハンダであり、前記温度制御手段は、前記ハンダの温度がその溶融温度以上となるように、前記加熱手段を制御することを特徴とするものである。この構成によれば、ハンダの温度をその溶融温度以上に保つことができるため、流路内でハンダが固化してしまうのを防止できる。

本発明によれば、加熱手段により液体流路内の液体を加熱することで、液体の温度を安定させることができる。これにより、液体の粘度や表面張力の変動を抑制し、エレクトロウェッティングによる液体移送を安定させることができる。

本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態について図１〜図７を参照して説明する。本実施形態は、記録用紙にインクを移送して付着させるインク吐出ヘッドを有し、記録用紙に所望の画像等を記録するプリンタに本発明を適用した一例である。

図１は、本実施形態のプリンタ１００を概略的に示す斜視図である。図１に示すように、プリンタ１００は、それぞれが吐出口１５ａを備えた複数の個別流路１５を含むインク吐出ヘッド１（液体移送装置）と、このインク吐出ヘッド１にチューブ４を介して接続されたインクタンク２と、インク吐出ヘッド１による吐出口１５ａへのインクの移送動作を制御する制御装置３（図２参照）とを備えている。そして、プリンタ１００は、インク吐出ヘッド１の前端面に設けられた複数の吐出口１５ａから、それらの前方に位置する記録用紙Ｐ（図７参照）に向けてそれぞれインクを吐出させて、記録用紙Ｐに所望の画像等を記録する。尚、図１における前後左右の方向を前後左右と定義して以下説明する。

次に、インク吐出ヘッド１について説明する。図２はインク吐出ヘッド１の一部分の水平断面図、図３は図２のIII−III線断面図である。図２、図３に示すように、インク吐出ヘッド１は、導電性を有するインクが流れるインク流路１１が形成されたヘッド本体１０と、インク流路１１の内面に配置された複数の移送電極２１と、インク流路１１の内面に移送電極２１を覆うように配置された絶縁層２３とを有する。そして、このインク吐出ヘッド１は、移送電極２１の電位を変化させたときに、この移送電極２１を覆う絶縁層２３の表面に対するインクの濡れ角が変化する現象（エレクトロウェッティング現象）を利用して、インク流路１１内においてインクを吐出口１５ａまで移送させ、吐出口１５ａから記録用紙に向けて液滴を吐出するように構成されている。

図１に示すように、ヘッド本体１０（流路形成体）は、左右に長い矩形の平面形状をそれぞれ有し、相対向した状態で接合された略平板状の２枚の流路形成部材３０，３１を主要構成として備えている。これら２枚の流路形成部材３０，３１は、それぞれ、ポリイミド等の合成樹脂材料、ガラス材料、表面に酸化膜が形成されたシリコン等からなり、少なくとも、後述する電極１７，２１、配線１７ａ，２１ａ、及び、発熱体２５（図２参照）が形成される面や、インクが接触する面において絶縁性を有する。

図４は、上側の流路形成部材３０の水平断面図、図５は、下側の流路形成部材３１の上面図である。図２、図４に示すように、上側の流路形成部材３０の裏面側（下面側）には、その後端部において長手方向（左右方向）に延びる壁部３０ａと、その前端部において短手方向（前後方向）に延びる複数の隔壁部３０ｂとが形成されている。そして、下側の流路形成部材３１の平坦な上面に、上側の流路形成部材３０の下面が接合されることで、上下２枚の流路形成部材３０，３１の間には、壁部３０ａと複数の隔壁部３０ｂによって区画されたインク流路１１が形成される。

より具体的には、インク流路１１は、流路形成部材３０，３１の長手方向に延びる共通インク室１４（共通液室）と、複数の隔壁部３０ｂによって互いに隔てられるとともに、共通インク室１４から分岐してそれぞれ前方へ延びる複数の個別流路１５とを有する。図２においては、ヘッド本体１０に設けられた複数の個別流路１５のうちの、３つの個別流路１５が示されている。尚、このインク吐出ヘッド１に供給されてインク流路１１を流れるインクとしては、水を主成分とし、染料と溶剤を添加した水系染料インク、又は、顔料と溶剤を添加した水系顔料インクなどの、導電性を有するインクが用いられる。

また、図１、図２に示すように、上側の流路形成部材３０の短手方向（前後方向）長さは、下側の流路形成部材３１よりも短く、両者が接合されたときに、下側の流路形成部材３１の後端部が後方へ張り出してその上面は露出している。そして、この張出部３１ａの露出した上面には、後述する移送電極２１に接続された配線２１ａや発熱体２５の端部が引き出されるようになっている。

共通インク室１４は、２枚の流路形成部材３０，３１の後側部分の内部において左右方向に延びるように形成されている。また、共通インク室１４は、インクタンク２（図１参照）とチューブ４を介して接続されている。そして、インクタンク２からインク吐出ヘッド１に供給されたインクは、共通インク室１４を介して複数の個別流路１５にそれぞれ供給される。尚、インクタンク２はインク吐出ヘッド１内の個別流路１５よりも若干高い位置に配置されており、個別流路１５内のインクには、吐出口１５ａへ向かう流れを生じさせるように、インクタンク２のヘッド圧が常に作用している。

図２、図３に示すように、共通インク室１４の底面（下側の流路形成部材３１の後側部分上面）には、その長手方向である左右方向に延びる共通電極１７が形成されており、共通インク室１４内のインクは共通電極１７と直接接触する。また、共通電極１７には後方へ延びる配線１７ａが接続され、さらに、この配線１７ａの端部の接点部１７ｂは、流路形成部材３１の張出部３１ａの露出した上面まで引き出されている。そして、この接点部１７ｂは、フレキシブル基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）などの配線部材（図示省略）を介して、ドライバＩＣ２０（駆動手段）に接続され、ドライバＩＣ２０によって共通電極１７は、常にグランド電位（基準電位）に保持される。従って、この共通電極１７と接触する共通インク室１４内のインクの電位は、常にグランド電位に保持されることになる。

複数の個別流路１５は、上側の流路形成部材３０に形成された複数の隔壁部３０ｂにより互いに隔てられ、それぞれ前後方向に沿って平行に延びている。各個別流路１５には、前方へ開口した吐出口１５ａ（液体吐出口）が、その流路先端に連なって設けられている。図１、図２に示すように、複数の吐出口１５ａは、ヘッド本体１０の前面において左右方向に一列に配置されている。

図２、図５に示すように、複数の個別流路１５の吐出口１５ａ近傍部の底面（下側の流路形成部材３１の上面）には、複数の矩形状の移送電極２１がそれぞれ形成されている。各移送電極２１には配線２１ａが接続されている。この配線２１ａは、移送電極２１から左右何れかの方向に引き出され、さらに、個別流路１５よりも左右方向外側の領域（隔壁部３０ｂが接合される領域）において後方へ延在している。尚、一部の配線２１ａは、共通インク室１４を横切って後方へ延びている。さらに、配線２１ａの端部に設けられた接点部２１ｂ（第１接点部）は、流路形成部材３１の後端部に設けられた張出部３１ａの上面まで引き出されている。尚、後述するように、移送電極２１の表面には絶縁層２３が設けられているが、図２、図３に示すように、この絶縁層２３は、移送電極２１から引き出された配線２１ａをも覆っている。これにより、配線２１ａは、インク流路１１内を流れる導電性を有するインク、及び、共通インク室１４内の共通電極１７と絶縁されている。

さらに、複数の移送電極２１から張出部３１ａまで引き出された複数の接点部２１ｂは、フレキシブル基板などの配線部材（図示省略）を介して、ドライバＩＣ２０（駆動手段）に接続されている。そして、制御装置３からの指令に基づいて、ドライバＩＣ２０から、接点部２１ｂ及び配線２１ａを介して、移送電極２１に対して、グランド電位と、このグランド電位とは異なる所定の駆動電位の、何れか一方の電位が選択的に付与されるようになっている。

尚、以上説明した、移送電極２１、配線２１ａ、接点部２１ｂ、及び、共通電極１７、配線１７ａ、接点部１７ｂは、スクリーン印刷法、蒸着法、スパッタ法等を用いて、下側の流路形成部材３１の上面に形成することが可能である。

図２、図３に示すように、個別流路１５の、移送電極２１が配置されている吐出口１５ａ近傍部の底面には、絶縁層２３が移送電極２１を完全に覆うように設けられている。この絶縁層２３は、例えば、スピンコート等により、フッ素系樹脂で、移送電極２１を含む流路形成部材３１の上面をコーティングするなどして形成することができる。また、先ほど少し触れたように、この絶縁層２３は、移送電極２１から引き出された配線２１ａをも覆っている。そのため、配線２１ａに、インク流路１１内を流れる導電性を有するインクが付着するのが確実に防止される。また、共通インク室１４内において移送電極２１の配線２１ａと共通電極１７とを重ね合わせることができる。従って、配線２１ａを、共通電極１７を避けるように引き回す必要がなく、共通インク室１４を横切るように後方へ真っ直ぐ引き出すことができ、配線２１ａの引き回しが容易になる。

ここで、ドライバＩＣ２０により移送電極２１の電位がグランド電位に保持され、この移送電極２１と、共通電極１７によってグランド電位となっているインクとの間に電位差がない状態では、絶縁層２３の表面の撥液性は、個別流路１５の底面を構成する流路形成部材３０，３１の表面よりも高くなっている。言い換えれば、絶縁層２３の表面に対するインクの濡れ角θは、個別流路１５の内面の、絶縁層２３が形成されていない領域における濡れ角よりも大きくなっている。そのため、この状態では、絶縁層２３の表面にインクが移動することができない。

一方、ドライバＩＣ２０により、移送電極２１に、グランド電位とは異なる電位である所定の駆動電位が付与されて、個別流路１５内のインクと移送電極２１との間に電位差が生じると、この電位差に起因して、インクと絶縁層２３との間の界面エネルギーが変化し、それに伴って絶縁層２３の表面の濡れ角が変化する。

図６は、インクと移送電極２１の間の電位差Ｖと、移送電極２１を覆う絶縁層２３の表面の濡れ角θとの関係を示す図である。この図６に示すように、インクと移送電極２１との間の電位差Ｖが大きくなるほど、絶縁層２３の表面に対するインクの濡れ角θが小さくなることがわかる（エレクトロウェッティング現象）。そして、個別流路１５内において、インクと電極２１の間の電位差Ｖが、図６に示す限界電位差Ｖａ以上になったときには、絶縁層２３の表面の濡れ角θが所定の限界濡れ角θａ以下まで低下して、インクが、絶縁層２３の、駆動電位が付与された移送電極２１を覆う領域に移動できるようになる。

このドライバＩＣ２０により移送電極２１の電位が切り換えられることによって行われる一連のインク移送動作を、図７を参照して説明する。尚、この図７において、“＋”は、移送電極２１に駆動電位（例えば、＋３０Ｖ）が付与されている状態を示し、“ＧＮＤ”は、移送電極２１にグランド電位が付与されている状態を示す。

まず、図７（ａ）に示すように、ドライバＩＣ２０により移送電極２１の電位がグランド電位に保持されている状態では、絶縁層２３の、移送電極２１を覆う領域に対するインクの濡れ角θは限界濡れ角θａよりも大きい状態となっており、インクＩはこの領域に移動することができない。そのため、絶縁層２３の上流端の位置にインクＩのメニスカスが形成され、インクＩは吐出口１５ａから吐出されない状態（待機状態）となる。

次に、図７（ｂ）に示すように、ドライバＩＣ２０により、移送電極２１の電位がグランド電位から駆動電位に切り換えられると、移送電極２１を覆っている絶縁層２３に対するインクＩの濡れ角θが限界濡れ角θａ以下まで低下し、上流側から絶縁層２３の表面へインクＩのメニスカスが移動しはじめる。さらに、図７（ｃ）に示すように、上流から移動してきたインクＩは、背圧（インクタンク２のヘッド圧）の作用により吐出口１５ａに到達し、さらに、吐出口１５ａから押し出されて記録用紙Ｐに付着する。

その後、図７（ｄ）に示すように、ドライバＩＣ２０により、移送電極２１の電位が駆動電位がグランド電位に切り換えられると、移送電極２１を覆っている絶縁層２３に対するインクＩの濡れ角θが再び限界濡れ角θａより大きくなり、インクＩが絶縁層２３の表面に存在できなくなる。すると、インクＩのメニスカスは後退し、図７（ａ）に示す待機状態に戻る。

ところで、絶縁層２３の移送電極２１を覆う領域にインクが移動し始めるときの限界濡れ角θａは、個別流路１５内のインクに作用しているインクタンク２のヘッド圧や、個別流路１５の流路形状によって変わるが、それだけではなく、さらに、インクの表面張力やインクの粘度の影響も受ける。

しかし、環境温度の変動や外部から与えられる熱により、インク流路１１内のインクの温度が変動すると、それに応じて、インクの表面張力が変動する。従って、インクの温度変動によって、濡れ角が変動してしまうことになる。そのため、例えば、表面張力の変動によって濡れ角が想定されている値よりも高くなってしまうと、その想定されている値に応じた駆動電位が移送電極２１に付与されたときに濡れ角が限界濡れ角θａを下回ることができず、その個別流路１５でインクが流れなくなるという問題が生じる。また、粘度が変動することによって、インクの絶縁層２３上での移動速度や液体流路内でのインクの流動抵抗が変化し、吐出口１５ａに到達するタイミングが変わってしまうという問題も生じ得る。このように、インクの温度変動によって、エレクトロウェッティング現象を利用したインクの移送が不安定になる虞がある。

そこで、本実施形態のインク吐出ヘッド１には、インク流路１１内のインクの温度を安定させるために、インクを加熱する発熱体２５（加熱手段）が設けられている。図２、図３、図５に示すように、１本の長尺な発熱体２５が、移送電極２１が配置されている個別流路１５の底面（下側の流路形成部材３１の上面）に引き回されており、インクの流動方向に関して、移送電極２１よりも上流側の位置と下流側の位置の両方に発熱体２５の一部分がそれぞれ配置されている。さらに、１本の発熱体２５が複数の個別流路１５（図２では３つの個別流路１５）にわたって設けられている。

この発熱体２５の両端部はそれぞれ後方へ延在しており、これら両端部にそれぞれ設けられた２つの接点部２５ｂ（第２接点部）は、流路形成部材３１の後端部に設けられた張出部３１ａの上面まで引き出されている。さらに、２つの接点部２５ｂは、フレキシブル基板などの配線部材（図示省略）を介して、ドライバＩＣ２０（駆動手段）に接続されている。そして、ドライバＩＣ２０によって、２つの接点部２５ｂ間に電圧が印加されることにより発熱体２５への通電がなされると、その通電により電気抵抗体である発熱体２５が発熱し、個別流路１５内のインクが加熱されるようになっている。

尚、このような発熱体２５に使用される、通電によって発熱する発熱材料としては、グラファイト、カーボン、ＰＧ／ＰＢＮ（高純度カーボン／パイロリティックボロンナイトライド）、窒化アルミニウム又はタングステン等を採用することができる。そして、これらの発熱材料を、エアロゾルデポジション法、スパッタ法、蒸着法又はゾルゲル法などの成膜法を用いて、流路形成部材３１の上面に直接付着させることにより、発熱体２５を形成することができる。

また、発熱体２５は、移送電極２１と同じく、個別流路１５の底面に形成されている。そして、図２、図３に示すように、前述した移送電極２１を覆う絶縁層２３がこの発熱体２５をも覆うように、個別流路１５の底面に設けられることにより、発熱体２５と導電性を有するインクとが絶縁されている。これにより、発熱体２５への通電によってインクの電位が変動することはなく、漏電も生じない。また、導電性材料である発熱体２５が、移送電極２１と共通の絶縁層２３で覆われていることから、この発熱体２５をインクと絶縁するための構成が簡単になる。つまり、流路形成部材３１の上面に、移送電極２１（及び配線２１ａ）と発熱体２５とをそれぞれ形成し、これらを共通の絶縁層２３で覆うことによって、移送電極２１の絶縁と発熱体２５の絶縁とを同時に行うことができる。

また、発熱体２５が、移送電極２１よりも流動方向上流側に配置されていることにより、各個別流路１５内において、移送電極２１上に移動する直前のインクが加熱されるため、移送電極２１を覆う絶縁層２３表面におけるインクの移送をより安定させることができる。但し、移送電極２１の上流側に発熱体２５が配置されていると、移送電極２１に駆動電位が付与されて、その電極２１を覆う領域において絶縁層２３表面の濡れ角が局所的に低下しても、その手前に、発熱体２５を覆う絶縁層２３からなる高撥液性領域が存在するために、上流側のインクが、絶縁層２３の撥液性が低下した領域まで到達しにくい。そこで、本実施形態では、移送電極２１の上流側においては、発熱体２５が、個別流路１５の流路幅方向に関する一部領域（流路幅のほぼ半分を占める片側領域）にのみ配置されており、移送電極２１上で絶縁層２３の撥液性が低下したときに、個別流路１５の上流側からその領域へインクが容易に移動できるように構成されている。

さらに、発熱体２５が、移送電極２１よりも流動方向上流側に設けられていることに加えて、移送電極２１よりも流動方向下流側にも設けられていることから、移送電極２１の上流側と下流側でそれぞれ同時にインクが加熱されることになり、個別流路１５内のインクの温度がさらに安定する。

また、発熱体２５が複数の個別流路１５にわたって設けられていることから、１つの発熱体２５で複数の個別流路１５のインクをそれぞれ加熱することができ、インクを加熱するための構成が簡単になる。

さらに、移送電極２１に駆動電位を付与するドライバＩＣ２０が、発熱体２５の２つの接点部２５ｂ間に電圧を印加することで、発熱体２５への通電も行うことができるようになっている。つまり、１つのドライバＩＣ２０により、移送電極２１への電位付与と発熱体２５への通電の両方を行うことができるため、電気的な構成が簡単になる。

尚、図２、図５に示すように、下側の流路形成部材３１の張出部３１ａの上面には、インク流路１１内のインクの温度を検出するサーミスタ２７が設けられている。このサーミスタ２７は、フレキシブル基板などの配線部材（図示省略）を介して、制御装置３に接続されている。

以上説明したように、移送電極２１の接点部２１ｂ、共通電極１７の接点部１７ｂ、発熱体２５の接点部２５ｂ、及び、サーミスタ２７（の接点部２７ｂ）が、全て、ヘッド本体１０の流路形成部材３１の後端部（張出部３１ａ）に設けられている。そのため、フレキシブル基板等を用いて、これらの接点部をドライバＩＣ２０や制御装置３に接続することが容易になる。さらに、これらの接点部は、ヘッド本体１０の複数の吐出口１５ａと反対側の端部に設けられている。そのため、ヘッド本体１０に設けられる個別流路１５及び吐出口１５ａの数が多く、ヘッド本体１０の前端部においてこれらを高密度に配置することが要求される場合でも、これとは関係なしにヘッド本体１０の後端部へ接点部を引き出すことが可能になり、移送電極２１の配線２１ａや発熱体２５の引き回しが容易になる。

次に、制御装置３の構成について簡単に説明しておく。図２に示される制御装置３は、中央処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、プリンタ１００の全体動作を制御する為の各種プログラムやデータ等が格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵで処理されるデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えている。そして、この制御装置３は、ＰＣ等からの外部入力データに基づいてインク吐出ヘッド１の所望の吐出口１５ａからインクを吐出させるように、移送電極２１に電位を付与するドライバＩＣ２０を制御したり、あるいは、記録用紙Ｐの搬送を行う紙送り機構（図示省略）を制御したりするなど、プリンタ１００の各種動作を制御するように構成されている。

さらに、この制御装置３（温度制御手段）には、サーミスタ２７からの温度検出信号が入力される。そして、制御装置３は、このサーミスタ２７で検出されたインクの温度に基づいて、インクの温度がある範囲内に収まるように発熱体２５（具体的には、ドライバＩＣ２０による発熱体２５への通電）を制御する。これにより、インクの温度を確実に安定させることができる。

以上説明したように、本実施形態のインク吐出ヘッド１は、インク流路１１内のインクを加熱する発熱体２５を有するため、インクの温度を安定させることができる。従って、インクの温度変動に起因する粘度や表面張力の変動を抑制し、エレクトロウェッティングによるインクの移送を安定させることができる。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］前記実施形態においては、ドライバＩＣ２０と接続される発熱体２５の両端の接点部は、移送電極２１の接点部２１ｂと同様に、流路形成部材３１の上面において引き出されている（図２参照）。しかし、図８、図９に示すように、発熱体２５の、各移送電極２１に対応する部分の両端が、流路形成部材３１に貫通状に設けられたスルーホール４０，４１を介して流路形成部材３１の裏面（下面）まで引き出されてもよい。

２］前記実施形態においては、個別流路１５の底面の、移送電極２１よりも流動方向上流側と下流側の両方に、発熱体２５が設けられていたが、発熱体２５が設けられる位置はこの形態に限られない。

例えば、移送電極２１の上流側と下流側の発熱体の一方を省略することができる。但し、発熱体が移送電極２１の上流側に設けられている方が、移送電極２１上に移動する直前のインクを加熱できるため、インクの移送を安定させる効果は大きい。この観点からは、上流側と下流側の発熱体の一方を省略するなら、図１０に示すように、流動方向下流側の発熱体が省略されて、上流側にのみ発熱体２５が設けられている形態が好ましい。尚、図１０では、発熱体２５がスルーホール４０，４１を介して、流路形成部材３１の裏面に引き出された例が示されているが、前記実施形態と同様に、移送電極２１の上流側に設けられた発熱体２５が、流路形成部材３１の上面において後方へ引き出されてもよい。

また、図１１に示すように、共通インク室の底面にも発熱体２５（図１１における延在部２５ａ）が設けられていてもよい。この場合には、複数の個別流路１５に分岐する前の共通インク室１４内においてインクが加熱されることから、複数の個別流路１５間におけるインク温度のばらつきが抑制される。尚、図１１においては、共通インク室１４と個別流路１５の双方の底面に発熱体２５が設けられているが、上流側の共通インク室１４にのみ発熱体２５が設けられ、個別流路１５においては発熱体が省略されてもよい。

また、インク流路１１（共通インク室１４や個別流路１５）の底面（移送電極２１が配置された面）に発熱体２５が設けられる必要は必ずしもない。例えば、図１２に示すように、発熱体２５が、インク流路１１（この図では個別流路１５）の天井面に設けられてもよい。尚、この場合には、移送電極２１と発熱体２５とが異なる面に配置されていることから、発熱体２５は、移送電極２１を覆う絶縁層２３とは別の絶縁層４３によって覆われる。また、インク流路１１の側面に発熱体２５が設けられてもよい。

さらに、発熱体２５が、ヘッド本体１０（流路形成部材３０，３１）の外面に設けられ、その熱が、ヘッド本体１０の外面から内面へ伝わることによって、ヘッド本体１０内部のインク流路１１を流れるインクが加熱されるように構成されてもよい。

３］前記実施形態は、流路形成部材３０，３１が、少なくとも、電極１７，２１、配線１７ａ，２１ａ、及び、発熱体２５が形成される面や、インクが接触する面において絶縁性を有するように構成されていたが、電極１７，２１、配線１７ａ，２１ａ、及び、発熱体２５が形成される面においては絶縁性が必要とされるものの、それ以外の部分（少なくともインクが接触する部分）においては導電性を有するように構成してもよい。
この構成によれば、インクの電位をグランド電位にすることができるので、共通電極１７を省略し構成を簡素化することができる。

４］前記実施形態は、導電性を有するインクを吐出口１５ａまで移送して、記録用紙Ｐに向けてインクを吐出するプリンタに本発明を適用した一例であるが、本発明の適用対象は、このようなプリンタに限られるものではない。

例えば、錫（Ｓｎ）や鉛（Ｐｂ）、あるいは、亜鉛（Ｚｎ）等の合金からなり、溶融状態（液状）のハンダを吐出口１５ａへ移送して基板に付着させる装置に、本発明を適用することが可能である。このように、液体移送装置が、溶融ハンダを移送する装置である場合には、発熱体２５を、エレクトロウェッティングによる溶融ハンダの移送を安定させるという目的の他、ハンダの温度をその溶融温度（例えば、２００℃程度）以上に保持する目的にも使用できる。即ち、サーミスタ２７（前記実施形態の図２参照）等の温度検出手段により検出された温度に基づいて、制御装置３が、ハンダの温度がその溶融温度以上となるように、発熱体２５（発熱体２５に通電するドライバＩＣ２０）を制御することで、流路内でハンダが固化してしまうのを確実に防止することができる。

尚、液体移送装置で移送される液体が溶融ハンダである場合には、ハンダが流路内で固化するのを一層確実に防止するためには、先の図１１に示す形態のように、共通液室（前記実施形態における共通インク室１４に相当）の内面と、この共通液室から分岐する複数の個別流路１５の内面に、それぞれ、発熱体２５が設けられていることが好ましい。

その他、金属ナノ粒子を分散した導電性液体を基板に転写して配線パターンを形成する装置、ＤＮＡを分散した溶液を用いてＤＮＡチップを製造する装置、有機化合物などのＥＬ発光材料を分散した溶液を用いてディスプレイパネルを製造する装置、カラーフィルタ用顔料が分散された液体を用いて液晶ディスプレイ用のカラーフィルタを製造する装置などにも本発明を適用することができる。

また、本発明の液体移送装置に用いられる液体は、液体自体が導電性のものである場合に限られず、絶縁性の液体に導電性の添加剤が分散されることによって、導電性の液体と同様の導電性を備えるものであってもよい。

本発明の実施形態に係るプリンタの概略構成を示す斜視図である。 インク吐出ヘッドの一部分の水平断面図である。 図２のIII−III線断面図である。 上側の流路形成部材の水平断面図である。 下側の流路形成部材の上面図（絶縁層を除いた状態）である。 インクと移送電極の間の電位差Ｖと、移送電極を覆う絶縁層の表面の濡れ角θとの関係を示す図である。 インク移送動作の説明図であり、（ａ）は待機状態、（ｂ）は移送開始時の状態、（ｃ）はインク排出時の状態、（ｄ）は排出終了時の状態をそれぞれ示す。 変更形態に係るインク吐出ヘッドの水平断面図である。 図８のIX-IX線断面図である。 別の変更形態に係るインク吐出ヘッドの水平断面図である。 さらに別の変更形態に係るインク吐出ヘッドの水平断面図である。 さらに別の変更形態に係るインク吐出ヘッドの図３相当の縦断面図である。

符号の説明

１ インク吐出ヘッド（液体移送装置）
３ 制御装置
１０ ヘッド本体（流路形成体）
１１ インク流路
１４ 共通インク室
１５ 個別流路
１５ａ 吐出口
２０ ドライバＩＣ
２１ 移送電極
２１ｂ 接点部（第１接点部）
２３ 絶縁層
２５ 発熱体
２５ｂ 接点部（第２接点部）
２７ サーミスタ

Claims (13)

1. 導電性を有する液体が流れる液体流路が形成された、流路形成体と、
   前記液体流路の内面に配置された移送電極と、
   前記液体流路の内面に前記移送電極を覆うように配置され、前記移送電極と前記液体との間の電位差に応じてその表面の濡れ角が変化する絶縁層と、
   前記液体流路内の前記液体を加熱する加熱手段と、
   を備えていることを特徴とする液体移送装置。
2. 前記加熱手段は、通電により発熱する発熱体であることを特徴とする請求項１に記載の液体移送装置。
3. 前記発熱体は、前記液体流路の内面のうちの、少なくとも前記移送電極が配置されている面に設けられ、
   前記移送電極を覆う前記絶縁層が、前記発熱体をも覆っていることを特徴とする請求項２に記載の液体移送装置。
4. 前記液体流路は、共通液室とこの共通液室から分岐する複数の個別流路とを有し、
   前記複数の個別流路の内面に複数の前記移送電極がそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項３に記載の液体移送装置。
5. 前記発熱体が、前記複数の個別流路にわたって設けられていることを特徴とする請求項４に記載の液体移送装置。
6. 前記発熱体が、前記個別流路の内面の、前記移送電極よりも流動方向上流側の位置に設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載の液体移送装置。
7. 前記発熱体が、前記個別流路の内面の、前記移送電極よりも流動方向下流側の位置にも設けられていることを特徴とする請求項６に記載の液体移送装置。
8. 前記発熱体が、前記共通液室の内面に設けられていることを特徴とする請求項４〜７の何れかに記載の液体移送装置。
9. 前記複数の移送電極の電位を変化させて、これら移送電極を覆う前記絶縁層の表面に対する前記液体の濡れ角を変化させることにより、前記複数の個別流路内において前記液体をそれぞれ流動させる駆動手段を備え、
   さらに、前記駆動手段は、前記発熱体に通電して、この発熱体により前記液体流路内の液体を加熱することを特徴とする請求項４〜８の何れかに記載の液体移送装置。
10. 前記複数の移送電極にそれぞれ接続された複数の第１接点部と、前記発熱体に接続された第２接点部が、前記流路形成体の端部まで引き出されていることを特徴とする請求項９に記載の液体移送装置。
11. 前記流路形成体の一端部に、前記複数の個別流路にそれぞれ連なる複数の液体吐出口が設けられており、
    前記流路形成体の、前記複数の液体吐出口と反対側の端部に、前記複数の第１接点部と前記第２接点部が引き出されていることを特徴とする請求項９に記載の液体移送装置。
12. 前記液体流路内の液体の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段により検出された液体温度に基づいて前記加熱手段を制御する温度制御手段と備えていることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の液体移送装置。
13. 前記液体流路内の前記液体が溶融状態のハンダであり、
    前記温度制御手段は、前記ハンダの温度がその溶融温度以上となるように、前記加熱手段を制御することを特徴とする請求項１２に記載の液体移送装置。

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