JP2012071498A - 液体噴射ヘッドユニット - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で記録ヘッドより上流側の流路内の温度をコントロールすることができる液体噴射ヘッドユニットを提供する。
【解決手段】ノズル３８に連通する流路を備えた流路ユニット３９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４２が形成され、前記流路ユニットが接合されたヘッドケース３５と、該ヘッドケースの前記流路ユニット接合側とは反対側に接合され、前記共通液体流路に液体を供給する上流側流路を備えた流路部材１４と、前記ヘッドケースの側面に装着されるヒーター１７と、を備えた液体噴射ヘッドユニット２であって、前記流路部材の側面は、前記上流側流路の少なくとも一部を構成する膜材２１を備え、当該膜材の少なくとも一部と一端側が対向すると共に、他端側が前記ヒーターに接合された金属板１９を備えた。
【選択図】図２

Description

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ユニットに関する。

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。

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。また、このような記録ヘッドに液体を供給する流路を構成する面の一部に可撓性を有するフィルム部材（膜材）を設けたプリンターが知られている（例えば、特許文献１参照）。このように、流路の一部をフィルム部材で構成することで、流路を全て樹脂や金属等の壁で構成する場合と比較して、流路部材の小型化が図れる。また、環境温度に拘わらず各ノズルから噴射する液体の粘度を噴射に適した値に調整する観点から、或いは、後述するクリーニング時における液体の流速を高める観点からヒーターによって液体を加熱する場合、フィルム部材にヒーターを設けることで、当該フィルム部材を通じて流路内の液体を効率良く加熱することができる。

特開２００７−１５４０９号公報

ところで、上記のようなプリンターにおいて、記録ヘッドよりも上流側の流路内の圧力を、通常の液体供給時よりも高めることで、記録ヘッドの流路内の増粘した液体や気泡等をノズルから強制的に排出する所謂加圧クリーニングを採用するものが開発されつつある。しかしながら、上記の記録ヘッドのように流路の一部がフィルム部材となっている構成では、加圧クリーニング時に流路内の圧力が上昇した際に、フィルム部材が流路部材の外側に膨出することで流路内の圧力損失が生じていた。このため、加圧クリーニングにおいて気泡排出性を十分に得ることが難しかった。
また、記録ヘッドにヒーターを設けると共に、当該記録ヘッドよりも上流側の流路、特に、上記のフィルム部材にヒーターを設けた場合は、非クリーニング時における液体を加熱しすぎる虞があるため、記録ヘッド側のヒーターと上流側流路のヒーターとで個別に温度制御を行う必要がある。このため、構成が複雑になる上にコストアップとなる問題があった。

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、流路内の気泡排出性を高めることができる液体噴射ヘッドユニットを提供することにある。

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、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が形成され、前記流路ユニットが接合されたヘッドケースと、
該ヘッドケースの前記流路ユニット接合側とは反対側に接合され、前記共通液体流路に液体を供給する上流側流路を備えた流路部材と、
前記ヘッドケースの側面に装着されるヒーターと、を備えた液体噴射ヘッドユニットであって、
前記流路部材の側面には、前記上流側流路の少なくとも一部を構成する膜材を備え、
当該膜材の少なくとも一部と一端側が対向すると共に、他端側が前記ヒーターに接合された金属板を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、流路部材の側面の膜材に一端側が対向すると共にヘッドケースに装着されたヒーターに他端が接合された金属板を備えているため、流路部材にヒーターを別途設けることなくヘッドケース側のヒーターの熱によって金属板を介して流路部材を加熱することができる。これにより、流路部材に直接ヒーターを設ける構成と比較して流路部材内の液体を加熱し過ぎることなく当該液体の粘度を低下させることができる。その結果、流路内のクリーニングを安定して行うことができる。また、液体噴射ヘッドユニットの上流側を加圧することにより当該液体噴射ヘッドユニット内の流路に存在する気泡等を強制的に排出するクリーニング時に、流路部材内の圧力の増加に伴って膜材が外部に膨出したとしても、当該膜材が金属板に当接することによって膜材の過度な膨出を抑えることができる。その結果、膜材の膨出による圧力損失が低減され、クリーニングにおける気泡等の排出効率が向上する。

上記構成において、前記金属板は、前記上流側流路内の圧力が相対的に低い第１の状態では前記膜材と離隔する一方、前記上流側流路内の圧力が前記第１の状態よりも上昇して前記膜材が外側に膨出した第２の状態では、当該膜材と接触する位置に設けられた構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、クリーニング時において上流側流路内の圧力が上昇した第２の状態では、金属板と膜材が接触するため、膜材の過度な膨出が抑制されると共に、上流側流路内の液体を積極的に温めることができ、液体の粘度がより低下するので、クリーニング時の流速をさらに高めることができる。一方、非クリーニング時において上流側流路内の圧力が下降した第１の状態では、金属板と膜材が離隔するため、上流側流路内の液体を必要以上に加熱されることが防止できる。

また、前記金属板は、その上端部に係合部を有し、該係合部を前記流路部材の上部に係合した状態で配設された構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、金属板をガタつきなく強固に固定することができ、膜材の膨出を確実に抑えることができる。その結果、膜材の膨出による圧力損失がより確実に低減される。

上記構成において、前記流路部材の上端部に、凹部状の係合受け部を有し、該係合受け部に前記係合部を係合することで、前記金属板が位置決めされた構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、金属板を取り付けるときの位置決めを簡単に行うことができる。

さらに、前記ヒーターに接続するヒーター用配線を備え、該ヒーター用配線は、前記係合部と前記流路部材の間に配線された構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、製造時においてヒーター用配線が係合部と流路部材の間に保持されるため、当該配線が製造の妨げになることを防止できる。また、配線の作業性が向上する。

プリンターの斜視図である。 液体噴射ヘッドユニットの斜視図である。 液体噴射ヘッドユニットの正面図である。 液体噴射ヘッドユニットの平面図である。 流路を示した液体噴射ヘッドユニットの正面図である。 図３におけるＡ−Ａ線の要部断面図である。 膜材が金属板に当接した状態の図３におけるＡ−Ａ線の要部断面図である。

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。

プリンター１は、液体噴射ヘッドユニットの一種であるインクジェット式記録ヘッドユニット２（以下、単に記録ヘッドユニットという）が取り付けられると共に、記録ヘッドユニット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、記録ヘッドユニット２の下方に配設されたプラテン６と、記録ヘッドユニット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（記録ヘッドユニット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、記録ヘッドユニット２の走査方向に直交する方向）である。

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（記録ヘッドユニット２）の走査位置を認識しながら、記録ヘッドユニット２による記録動作（噴射動作）等を制御することができる。

記録ヘッドユニット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。また、記録ヘッドユニット２が駆動していないときの待機位置（ホームポジション）において、記録ヘッドユニット２の下方にキャップ１２が備えられている。キャップ１２は記録ヘッドユニット２をクリーニングする際に記録ヘッドユニット２の下面に当接する部材である。さらに、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５に対して着脱可能に取り付けられている。本実施形態では、インクカートリッジ４と記録ヘッドユニット２との間にインクを貯留するサブタンク（図示せず）を有しており、このサブタンク内にインクカートリッジ４からのインクを一旦貯留できるように構成している。そして、このサブタンクと流路部材１４を連通させることで、サブタンク内のインクが記録ヘッドユニット２内に導入される。

次に、記録ヘッドユニット２の構成について詳しく説明する。図２は、記録ヘッドユニット２の斜視図、図３は、記録ヘッドユニット２の正面図、図４は、記録ヘッドユニット２の平面図である。また、図５は、流路を示した記録ヘッドユニット２の正面図、図６は、図３におけるＡ−Ａ線の要部断面図である。なお、図５では、記録ヘッドユニット２内の流路を点線で図示している。本実施形態における記録ヘッドユニット２は、回路ユニット１３と、該回路ユニット１３が装着される流路部材１４と、該流路部材１４の下部に接続部材１５を介して接続されるインクジェット式記録ヘッド１６（以下、単に記録ヘッドという）と、該記録ヘッド１６の側面に装着されるヒーター１７およびサーミスター１８と、記録ヘッド１６の下部を保護するヘッドカバー２０と、ヒーター１７の側面に接続される金属板１９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ユニット２は、主走査方向（後述するノズル列方向に直交する方向）の断面（図６参照）において左右対称であるため、以下ではそのうちの一側の構成について説明し、当該一側の構成とは対称な他側の構成の説明については省略する。

流路部材１４は、サブタンクとチューブ等（図示せず）を介して接続される箱体状の部材であり、後述する金属板１９と対向する側の側面に装着される膜材２１と、該膜材２１によって外部と区画される循環流路２４と、該循環流路２４の内部に装着されるフィルター２６と、該フィルター２６を挟んで循環流路２４と連通する複数（本実施形態では、４本。図５参照。）の連通路２７と、を備えている。

膜材２１は、フィルム状の樹脂等で形成された可撓性を有する部材である。この膜材２１は、熱溶着或いは超音波溶着により流路部材１４の側面に一体的に形成され、循環流路２４の開口部分を密封すると共に、循環流路２４の一部を構成する。本実施形態では、流路部材１４の金属板１９と対向する側の側面の全面を覆っている。

循環流路２４は、図５に示すように、インクがサブタンクを介して循環可能に構成された流路である。詳しくは、循環流路２４は、流路部材１４の上部（後述するサブタンク側流路接続部５１）に開口したインク導入口２２（図４参照）と、該インク導入口２２に連通し、流路部材１４のノズル列方向における一側端部を上下方向（流路部材１４の高さ方向）に延在する供給流路２４ａと、該供給流路２４ａの下端部と連通し、下辺が後述するリザーバー２９の長さと揃えられた幅広な流路であるフィルター装着部２４ｂと、該フィルター装着部２４ｂの上部と連通し、クランク状に形成される排出流路２４ｃと、該排出流路２４ｃの上流側と連通するインク導出口２３と、から構成される。なお、供給流路２４ａの上流側は、流路部材１４の上端部で内側（流路部材の前後方向（図４における上下方向であり、ノズル列に直交する方向、或いは、主走査方方向）の中央側）に折れ曲がってインク導入口２２が開口する位置まで形成されており、当該インク導入口２２と連通している（図４参照）。同様に、排出流路２４ｃの下流側は、流路部材１４の上端部で内側に折れ曲がってインク導出口２３が開口する位置まで形成されており、当該インク導出口２３と連通している。本実施形態では、インク導入口２２およびインク導出口２３は、それぞれチューブ等（いずれも図示せず）を介して、サブタンクと接続される。つまり、サブタンクからチューブ等を介してインク導入口２２、供給流路２４ａ、フィルター装着部２４ｂ、排出流路２４ｃ、インク導出口２３からチューブ等を介して再びサブタンクに至る一連の循環経路が構成されている。そして、この循環経路の途中にポンプ（図示せず）を装着しており、このポンプの圧力によってインクを押し出すことで、インクの循環を可能としている。

また、フィルター装着部２４ｂ内には、正面視においてフィルター装着部２４ｂと略同じ形状のフィルター２６が備えられている。このフィルター２６は、例えば、金属をメッシュ状に細かく編み込んで形成されており、循環流路２４側から連通路２７側へ送るインクを濾過することができる。

連通路２７は、一端がフィルター２６を介してフィルター装着部２４ｂと流路部材１４の内側で連通し、他端が後述する共通液体流路４２と連通する流路である。そして、記録動作時において、循環流路２４内のインクの一部は連通路２７を介して記録ヘッド１６側に送られる。なお、循環流路２４および連通路２７が本発明の上流側流路に相当する。

さらに、流路部材１４の上面には、図４に示すように、インク導入口２２またはインク導出口２３が開口したサブタンク側流路接続部５１と、後述する金属板１９の係合部１９ａが係合可能な係合受け部５２と、回路ユニットが装着される回路ユニット装着部５０と、が設けられている。サブタンク側流路接続部５１は、流路部材１４の上面における後述するノズル列方向の両側端部に位置し、上面側から下面側に窪んだ断面凹部状に形成されている。両側のサブタンク側流路接続部５１のうち一方（図４における左側のサブタンク側流路接続部５１）の底部にはインク導入口２２が開口している。また、他方（図４における右側のサブタンク側流路接続部５１）のサブタンク側流路接続部５１の底部にはインク導出口２３が開口している。これらの開口と前述したサブタンクに連通するチューブ等がサブタンク側流路接続部５１内で液密に接続される。また、流路部材１４の上面においてサブタンク側流路接続部５１より中央部側には、サブタンク側流路接続部５１と底面が連続する断面凹部状の係合受け部５２が形成されている。本実施形態の係合受け部５２は、流路部材の上面における前後方向の中央部分を下面側に窪ませることで、当該窪みの前後方向両側にそれぞれ形成された壁部により成る。金属板１９の係合部１９ａは、この壁部の縁に係合するように構成されている。この係合受け部５２は、流路部材１４の前面側上端部と後面側上端部とにそれぞれ２箇所ずつ、合計４箇所設けられている。さらに、ノズル列方向両側の係合受け部５２に挟まれた領域は、係合受け部５２の縁と高さを揃えられ、係合受け部５２の底部より一段高い回路ユニット装着部５０を構成している。流路部材１４の内部中央には、回路ユニット１３の一部およびフレキシブルケーブル３３の一部が収容される貫通口（図示せず）が高さ方向を貫通した状態で形成されている。そして、この貫通口の上端部に回路ユニット装着部５０が形成されている。

ここで、回路ユニット装着部５０に装着される回路ユニット１３は、制御基板４３、温度制御基板６０、コネクター６１等から構成される。制御基板４３は、下部にフレキシブルケーブル３３が接続されており、このフレキシブルケーブル３３を介して信号を送ることで後述する各圧電振動子を制御することができる。温度制御基板６０は、後述するヒーター１７の発熱を制御するための回路基板である。そして、温度制御基板６０の両端部には、ヒーター用配線コネクター６４を配置してヒーター用配線６３を接続している。また、制御基板４３および温度制御基板６０の上端部には、両基板に亘ってコネクター６１が形成されている。このコネクター６１には、プリンター１の制御部（図示せず）に一端が接続されたケーブル等（図示せず）の他端部が接続される。このため、制御部からの信号はケーブルおよび回路ユニットを介して、記録ヘッド１６またはヒーター１７に伝達する。なお、本実施形態では、回路ユニット１３を前後に２つ備えている。

次に記録ヘッド１６の構成について詳しく説明する。本実施形態における記録ヘッド１６は、圧電振動子３１（圧力発生素子の一種）、固定板３２、及び、フレキシブルケーブル３３をユニット化した振動子ユニット３４と、この振動子ユニット３４を収納可能なヘッドケース３５と、リザーバー２９（共通インク室）から圧力発生室３７を通りノズル３８に至る一連の流路を形成する流路ユニット３９と、を備えて構成される。

ヘッドケース３５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、上側に流路部材１４が接続部材１５を介して接合され、下側（流路部材１４の接合側とは反対側）に流路ユニット３９が接合されている。また、ヘッドケース３５の内部には、共通液体流路４２と収容空部４０が形成されている。共通液体流路４２は、上端側で接続部材１５の接続流路４１を介して流路部材１４の連通路２７と連通し、下端側で流路ユニット３９のリザーバー２９と連通している。本実施形態では、片側の側面側に４本の共通液体流路４２を形成している（図５参照）。なお、接続部材１５はエラストマー等で形成された可撓性を有するシール部材であり、共通液体流路４２および連通路２７は、この接続部材１５の接続流路４１によって液密状態で接続されている。また、収容空部４０は、共通液体流路４２より内側に形成されており、アクチュエーターの一種である振動子ユニット３４を収容している。

振動子ユニット３４は、圧電振動子３１、固定板３２、及び、フレキシブルケーブル３３から構成されている。詳しくは、圧電振動子３１は縦方向に細長な部材であり、基材である圧電振動板を数十μｍ程度の極めて細い幅の櫛歯状に切り分けることで、複数形成される。この圧電振動子３１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３１は、固定端部を固定板３２上に接合することにより、自由端部を固定板３２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３１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３９におけるダイヤフラム部４４を構成する島部４５に接合される。また、フレキシブルケーブル３３は、一端が固定板３２とは反対側となる固定端部の側面で圧電振動子３１と電気的に接続され、他端が流路部材１４内を貫通して回路ユニットの制御基板４３に接続されている。このフレキシブルケーブル３３の表面には、制御用ＩＣ４６が実装されている。この制御基板４３および制御用ＩＣ４６によって制御部からの信号を処理し、各圧電振動子３１の駆動等を制御している。さらに、各圧電振動子３１を支持する固定板３２は、圧電振動子３１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。

次に、流路ユニット３９について説明する。流路ユニット３９は、図６に示すように、ノズルプレート４７、流路形成基板４８、及び振動板４９から構成され、ノズルプレート４７とは反対側でヘッドケース３５に接合している。また流路ユニット３９は、ノズルプレート４７を流路形成基板４８の一方の表面に、振動板４９をノズルプレート４７とは反対側となる流路形成基板４８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。

ノズルプレート４７は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル３８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、一列１８０個のノズル３８を列状に開設し、これらのノズル３８によってノズル列を構成し、このノズル列を２本備えている。

流路形成基板４８は、リザーバー２９、インク供給口５３、及び圧力発生室３７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４８は、各ノズル３８に対応して連通する複数の圧力発生室３７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、各圧力発生室３７に対応する複数のインク供給口５３およびリザーバー２９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４８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３７は、ノズル３８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５３は、圧力発生室３７とリザーバー２９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２９は、共通液体流路４２、接続流路４１、連通路２７、循環流路２４を介して上部でサブタンクと連通すると共に、インク供給口５３を介して対応する各圧力発生室３７に連通している。このため、リザーバー２９はサブタンクに貯留されたインクを各圧力発生室３７に供給することができる。なお、リザーバー２９、インク供給口５３および圧力発生室３７からなる一連の流路が本発明における流路に相当する。

振動板４９は、ステンレス鋼等の金属製の支持板５５上にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂フィルム５６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４２の下端に対応する位置に上下方向に開口を貫通させて、共通液体流路４２とリザーバー２９を連通可能に構成している。また、振動板４９は、圧力発生室３７の一方の開口面を封止してこの圧力発生室３７の容積を変動させるためのダイヤフラム部４４を有すると共に、リザーバー２９の一方の開口面を封止するコンプライアンス部５７が形成されている。そして、ダイヤフラム部４４は、圧力発生室３７に対応した部分の支持板５５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３１の自由端部の先端を接合するための島部４５を複数形成することで構成されている。この島部４５は、圧力発生室３７の平面形状と同様に、ノズル３８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４５の周りの樹脂フィルム５６が弾性体膜として機能する。また、コンプライアンス部５７として機能する部分、すなわちリザーバー２９に対応する部分は、このリザーバー２９の開口形状に倣って支持板５５がエッチング加工で除去されて樹脂フィルム５６のみとなっている。

このように、上記島部４５には圧電振動子３１の先端面が接合されているので、圧電振動子３１の自由端部を伸縮させることで圧力発生室３７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３７内のインクに圧力変動が生じる。この圧力変動を利用することで、記録ヘッド１６はノズル３８からインク滴を噴射（吐出）させている。

そして、上記記録ヘッド１６の側面には、ヒーター１７およびサーミスター１８が装着されている。詳しくは、ヒーター１７は、複数の共通液体流路４２と対向してヘッドケース３５の側面の全面を覆うように、熱伝導率の高い（例えば、２（Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）以上の）接着剤等（熱伝導性シリコン接着剤あるいは熱伝導性エポキシ接着剤等）を用いて装着されている。また、ヒーター１７表面の中央部には、同様の接着剤等を用いてサーミスター１８を装着している。本実施形態のヒーター１７は、電熱線（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）に構成され、電熱線に電流を流すことによって発熱する。また、ヒーター１７のノズル列方向両端部の一部から斜め上部に突出した突状部に電熱線の両端部が配線されており、電熱線の両端部は配線固定部材６２に固定されたヒーター用配線６３の端部に接続されている。そして、配線固定部材６２は、図５に示すように、流路部材１４の左右両側において上下方向に流路部材１４の上端部まで延設しており、ヒーター用配線６３は配線固定部材６２内を通って配線されている。そして、配線固定部材６２から上側に出たヒーター用配線６３は、流路部材１４の上端部で回路ユニット側に向けて折れ曲がると共に、サブタンク側流路接続部５１および係合受け部５２の一側の縁に沿って配線され、温度制御基板６０と重なる位置で温度制御基板６０側に折れ曲がり、さらにその先が、ヒーター用配線コネクター６４の下方で上側に折れ曲がり、ヒーター用配線コネクター６４に接続されている。なお、ヒーター用配線６３は、係合受け部５２に係合した状態の金属板１９の係合部１９ａと係合受け部５２との間（後述する隙間）に通されて、保持されている。そして、このヒーター用配線６３を介して温度制御基板６０からの電流を電熱線に流すことができ、ヒーター１７が発熱する。このヒーター１７の発熱によって、ヘッドケース３５を介して共通液体流路４２内のインクを加熱することができる。なお、サーミスター１８は、ヒーター１７の温度を測定する温度センサーである。温度制御基板６０は、このサーミスター１８が読み取った温度情報に基づいて、記録ヘッド１６内のインクが所定の温度になるようにヒーター１７の発熱量を調節している。また、図２に示すように、ヒーター１７の外側の表面には後述する金属板１９の下部が接着固定されている。さらに、この金属板１９と干渉しない位置であって、ヒーター１７の外側の表面の下部にはヘッドカバー２０の一部（上端部）が当接している。

ヘッドカバー２０は、例えば金属製の薄板部材によって略額縁状に作製され、流路ユニット３９の側面および底部を保護する保護部材である。このヘッドカバー２０は、上述したように、上端部がヒーター１７に当接しており、該ヒーター１７側（ヘッドケース３５の側面側）からノズルプレート４７側に略９０度屈曲して、ノズルプレート４７の端部に固定されている。このため、ヒーター１７の熱がヘッドカバー２０を介してノズルプレート４７に伝えられ、ノズルプレート４７が加熱される。これにより、流路ユニット３９内のインクを温めることができる。なお、ヘッドカバー２０はグランドに接続することで、ノズルプレート４７の帯電を防止することができる。

金属板１９は、図２、図３等に示すように、記録ヘッド１６の幅と略同じ幅に形成された平板状の部材である。この金属板１９は、一端側がヒーター１７に接合される一方、他端側が流路部材１４の膜材２１の一部（主に循環流路２４を封止する面）と対向する状態で、記録ヘッド１６と流路部材１４とに亘って配設されている。また、金属板１９は、上流側流路内の圧力が相対的に低い第１の状態（後述）では膜材２１と離隔する一方、上流側流路内の圧力が第１の状態よりも上昇して膜材２１が外側に膨出した第２の状態（後述）では、当該膜材２１と接触する位置に設けられている。さらに、本実施形態では、金属板１９の下端部が、ヒーター１７の上下中央よりもやや下側に位置するように、熱伝導率の高い接着剤等を用いて固定されている。また、金属板１９の上端部は、流路部材１４の上端と略同じ高さに位置しているため、循環流路２４の大部分が金属板１９と対向する。そして、金属板１９の上端部における回路ユニットを挟んで左右対称の位置に係合部１９ａを合計２箇所形成している。この係合部１９ａは、金属板１９の上辺の一部から上部に向けて延在し、流路部材１４の上面（係合受け部５２の壁部の上端面）よりも僅かに上側に超えた位置で内側（流路部材１４側）に略直角に折れ曲り、係合受け部５２の壁部の内側の縁と接する位置で、係合受け部５２の壁部に沿って下側に略直角に折れ曲がっている。つまり、係合部１９ａは、係合受け部５２の壁部の断面形状に倣って鉤状に屈曲されている。このため、係合部１９ａの内側が係合受け部５２の壁部の内側に当接して係合することで、金属板１９が位置決めされる。そして、係合部１９ａが係合受け部５２に係合するため、金属板１９が外側（流路部材１４と反対側）に移動しないように、言い換えると、反らないようにすることができる。また、係合受け部５２の壁部の上端面と、当該係合受け部５２に係合した状態の係合部１９ａとの間に僅かな隙間が生じるようになっている。この隙間は、ヒーター用配線６３が配設可能な程度の大きさに形成されており、本実施形態では、ヒーター用配線６３の太さより僅かに広い隙間が形成されている。そして、この隙間にヒーター用配線６３を配設することで、ヒーター用配線６３が流路部材１４の上部に保持される。さらに、金属板１９における両側２つの係合部１９ａ，１９ａ間の間隔は、回路ユニット装着部５０の長さ（２つの係合受け部５２間の長さ）と揃えられている。このため、金属板１９は係合部１９ａ，１９ａ間に回路ユニット装着部５０を挟んで装着するため、左右方向（ノズル列方向）の位置決めが可能となる。なお、金属板１９のサーミスター１８と対向する位置には、サーミスター１８との干渉を避けるため、僅かに凹ませている。

次に、上記のように構成されたプリンター１のクリーニング動作について説明する。クリーニング動作は、記録ヘッドユニット２が長時間駆動されていない場合等に行われる。まず、記録ヘッドユニット２がホームポジションに位置した状態で、キャップ１２を記録ヘッド１６の下面（ノズル形成面）に対向させる。この状態で、循環経路２４の途中に設けたポンプを用いて加圧することで、循環流路２４内を正圧にし、インクを循環させる。このインクの循環によって、記録ヘッドユニット２内の塵や気泡等を記録ヘッドユニット２外に排出可能にしている。この時、循環流路２４の一部が膜材２１で構成されているため、流路部材１４の側面から外側に膨出して金属板１９に当接する（第２の状態、図７参照）。即ち、金属板１９は、膜材２１の過度な膨出を規制する。そして、膜材２１が金属板１９に接触することにより、ヒーター１７の熱が金属板１９を介して循環流路２４内に伝わり、循環流路２４内のインクの粘度を下げる。これにより、循環するインクの流速を高めることができ、塵や気泡等の排出性を向上させることができる。一方、プリンター１がクリーニング動作を行わない非クリーニング時（記録媒体等に対する記録動作を行っている時等）において、循環流路２４内は僅かに負圧に設定されているため、膜材２１の膨出が起きず、膜材２１と金属板１９とが離隔した状態となる（第１の状態）。その結果、金属板１９によって循環流路２４内のインクが加熱されすぎることを防ぐことができる。また、金属板１９と流路部材１４の間の空気層を暖めることで、循環流路２４内のインクを保温することができる。

なお、本実施形態では、金属板１９の接続部材１５と対向する位置において、中央部にスリット５８を開口している。これにより、熱が逃げやすく比較的温まりにくい金属板１９の両端部ではヘッドケース３５側から流路部材１４側への伝熱がされ易くなる一方、比較的温まりやすい金属板１９の中央部ではヘッドケース３５側から流路部材１４側へ伝熱が抑えられる。これにより、流路部材１４の温度のムラを抑制することができ、流路部材１４内のインクの温度をより均一にすることができる。

このように、本発明に係る記録ヘッドユニット２は、流路部材１４の側面の膜材２１に一端側が対向すると共にヘッドケース３５に装着されたヒーター１７に他端が接合された金属板１９を備えているため、ヒーター１７の熱を、金属板１９を介して流路部材１４に伝えることができ、この金属板１９の熱を利用して流路部材１４内のインクを加熱することができる。これにより、流路部材１４内のインクを加熱し過ぎることなく、保温性を高めることができる。その結果、流路部材１４内のインクの粘度の低下を防ぐことができ、クリーニング時に必要な流速を確保することができるので、流路内のクリーニングを安定して行うことができる。また、流路部材１４にヒーター１７を別途設ける必要が無く、製造コストを抑えることができる。さらに、記録ヘッドユニット２の上流側を加圧することによりクリーニングを行う際に流路部材１４内の圧力の増加に伴って膜材２１が外部に膨出したとしても、膜材２１が金属板１９に当接することによって膜材２１の過度な膨出を抑えることができる。その結果、膜材２１の膨出による圧力損失が低減され、クリーニングにおける気泡等の排出性が向上する。

また、本実施形態では、金属板１９の上端部に係合部１９ａを有し、該係合部１９ａを流路部材１４の上部に係合した状態で配設したので、金属板１９をガタつきなく強固に固定することができ、膜材２１の膨出を確実に抑えることができる。その結果、膜材２１の膨出による圧力損失がより確実に低減される。さらに、流路部材１４の上端部に、凹部状の係合受け部５２を有し、該係合受け部５２に係合部１９ａを係合することで、金属板１９を取り付けるときの位置決めを簡単に行うことができる。加えて、ヒーター用配線６３が係合部１９ａと流路部材１４の間に配線されているため、製造時においてヒーター用配線６３が係合部１９ａと流路部材１４の間に保持でき、製造の妨げになることを防止できる。また、配線の作業性が向上する。なお、これまでの説明は、図６に示す、記録ヘッドユニット２の一方の側面に沿って形成した循環流路２４について説明したが、本実施形態では、図６に示されていない他方の側面に沿って同様に循環流路を形成してある。そして、この図示しない循環流路に連通するインク導入口７０、インク導出口７１が図４に示されている。

ところで、本発明は、上記した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、膜材は流路部材の側面の一部（循環流路の一部）に装着する構成とすることもできる。また、少なくとも膜材の一部が金属板と対向していればよい。要は、流路部材の側面は循環流路の少なくとも一部を構成する膜材を備え、金属板一端側が当該膜材の少なくとも一部と対向すればよい。

また、上記実施形態では、複数の共通液体流路に対して、１つの循環する流路を例示したが、これには限られない。例えば、複数の共通液体流路のそれぞれに対応した循環する流路を備えることもできる。さらに、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。

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。

１…プリンター，２…記録ヘッドユニット，１３…回路ユニット，１４…流路部材，１６…記録ヘッド，１７…ヒーター，１９…金属板，１９ａ…係合部，２０…ヘッドカバー，２１…膜材，２４…循環流路，３５…ヘッドケース，３８…ノズル，３９…流路ユニット，４２…共通液体流路，５２…係合受け部，６３…ヒーター用配線

Claims (5)

1. 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が形成され、前記流路ユニットが接合されたヘッドケースと、
   該ヘッドケースの前記流路ユニット接合側とは反対側に接合され、前記共通液体流路に液体を供給する上流側流路を備えた流路部材と、
   前記ヘッドケースの側面に装着されるヒーターと、を備えた液体噴射ヘッドユニットであって、
   前記流路部材の側面には、前記上流側流路の少なくとも一部を構成する膜材を備え、
   当該膜材の少なくとも一部と一端側が対向すると共に、他端側が前記ヒーターに接合された金属板を備えたことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
2. 前記金属板は、前記上流側流路内の圧力が相対的に低い第１の状態では前記膜材と離隔する一方、前記上流側流路内の圧力が前記第１の状態よりも上昇して前記膜材が外側に膨出した第２の状態では、当該膜材と接触する位置に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッドユニット。
3. 前記金属板は、その上端部に係合部を有し、該係合部を前記流路部材の上部に係合した状態で配設され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ユニット。
4. 前記流路部材の上端部に、凹部状の係合受け部を有し、
   該係合受け部に前記係合部を係合することで、前記金属板が位置決めされたことを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッドユニット。
5. 前記ヒーターに接続するヒーター用配線を備え、
   該ヒーター用配線は、前記係合部と前記流路部材の間に配線されたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の液体噴射ヘッドユニット。

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