JP2016022700A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度センサが液体に直接触れることがなく、かつ、液体の温度を高精度に検出することができる液体噴射ヘッドを提供する。
【解決手段】液体噴射ヘッド１は、吐出溝３が配列するアクチュエータ基板２と、アクチュエータ基板２に接続し、吐出溝３に連通する流路８を有する流路部材５と、流路部材５に接触する温度センサ１１と、を備え、温度センサ１１は、流路部材５の外表面ＯＳと流路８を構成する内表面ＩＳとが近接する領域の流路部材５の外表面ＯＳに接触する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被記録媒体に液滴を吐出して記録する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。

近年、記録紙等にインク滴を吐出して文字や図形を記録する、或いは素子基板の表面に液体材料を吐出して機能性薄膜を形成するインクジェット方式の液体噴射ヘッドが利用されている。この方式は、インクや液体材料などの液体を液体タンクから供給管を介して圧力室に導き、圧力室に充填される液体に圧力を印加して圧力室に連通するノズルから液体を吐出する。液体の吐出の際には、液体噴射ヘッドや被記録媒体を移動させて文字や図形を記録する、或いは所定形状の機能性薄膜や立体構造を形成する。

液体噴射ヘッドから液滴を吐出させる際には液体の温度管理を行うのが望ましい。液体は温度の高さに応じて粘性が変化し、吐出特性は粘性の大きさに応じて変化する。そのため、一定の吐出特性を得るために液体の温度を常に検出し、検出した温度に応じて駆動電圧を調整するのが望ましい。特許文献１では、液体噴射ヘッドの液体供給路に設置するエアーダンパの液体貯留部内に、液体加熱用のダンパープレートとともに温度検出用の温度センサを設置している。温度センサを液体貯留部内の液体に常に浸漬するので、液体の温度を正確に検出することができる。

特許文献２では、液体噴射ヘッドのヘッド内に構成される共通液室の内部に温度センサを設置している。液体噴射ヘッドは、複数の電気熱変換素子と各電気熱変換素子に電気的に接続する配線を有する基板と、各電気熱変換素子に対応する液流路と各液流路に連通する共通液室と各液流路に連通するオリフィスとを構成する樹脂層と、樹脂層の上部を覆う天板と、を備える。この電気熱変換素子を発熱させることにより、対応する液流路の液体を加熱気化し、連通するオリフィスから液滴を吐出する。温度センサは、基板の共通液室に面する表面に温度検出用の金属膜を堆積し、パターニングして形成する。従って、金属膜は液体と直接接触する。そのため、共通液室の液体の温度を正確に測定することができる。

特開２００２−３６１８６４号公報 特開Ｈ０７−３２３５７７号公報

特許文献１及び特許文献２に記載される温度センサは、いずれも吐出する液体に直接接触する。そのため、使用する液体によっては温度センサが腐食し、検出温度の信頼性が低下する場合がある。

本発明の液体噴射ヘッドは、吐出溝が配列するアクチュエータ基板と、前記アクチュエータ基板に接続し、前記吐出溝に連通する流路を有する流路部材と、前記流路部材に接触する温度センサと、を備え、前記温度センサは、前記流路部材の外表面と前記流路を構成する内表面とが近接する領域の前記流路部材の外表面に接触することとした。

また、前記流路部材は外表面に凹部を備え、前記温度センサは前記凹部の底面に接触することとした。

また、前記流路部材は、基材と、前記基材に設けた貫通孔を閉塞するダンパー膜を含み、前記温度センサは、前記ダンパー膜の外表面に接触することとした。

また、前記吐出溝は前記アクチュエータ基板の基準方向に配列し、前記流路は、前記基準方向に平行な第一の流路と第二の流路を含み、前記第一の流路が前記吐出溝の溝方向の一端に連通し、前記第二の流路が前記溝方向の他端に連通し、前記ダンパー膜は、前記第一の流路の一部を構成する第一のダンパー膜と、前記第二の流路の一部を構成する第二のダンパー膜と、を含むこととした。

また、前記第一の流路に液体が流入し、前記第二の流路から液体が流出し、前記温度センサは前記第一のダンパー膜に接触することとした。

また、前記流路部材は前記第一の流路に連通する接続部を備え、前記温度センサは前記第一のダンパー膜の前記接続部の側の外表面に接触することとした。

また、前記吐出溝は、前記基準方向に並列する第一の吐出溝と第二の吐出溝を含み、前記第二の流路は、前記第一の流路を挟んで並列する２つの流路を備えることとした。

また、前記温度センサと前記流路部材とが接触する接触部を封止する封止材を更に備えることとした。

また、前記温度センサは、温度を検出する検出端と前記検出端に接続する配線とを有し、前記検出端とともに前記配線が前記流路部材の外表面に接触することとした。

また、前記流路部材は熱伝シートを含み、前記温度センサは前記熱伝シートに接触することとした。

本発明の液体噴射装置は、上記の液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備えることとした。

本発明の液体噴射ヘッドは、吐出溝が配列するアクチュエータ基板と、アクチュエータ基板に接続し、吐出溝に連通する流路を有する流路部材と、流路部材に接触する温度センサと、を備え、温度センサは、流路部材の外表面と流路を構成する内表面とが近接する領域の流路部材の外表面に接触する。そのため、温度センサが液体に直接触れることがないので、液体により温度センサが腐食することがなく、かつ、流路を構成する流路部材の板厚の薄い領域の外表面に温度センサが接触するので、液体の温度を高精度に検出することができる。

本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。 本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な部分分解斜視図である。 本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な部分分解斜視図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。 本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッドの部分断面模式図である。 本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッドの部分断面模式図である。 本発明の第六実施形態に係る液体噴射ヘッドの部分断面模式図である。 本発明の第七実施形態に係る液体噴射装置の模式的な斜視図である。

（第一実施形態）
図１は本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド１の説明図である。図１（ａ）は液体噴射ヘッド１の部分斜視図であり、図１（ｂ）は液体噴射ヘッド１の上面模式図であり、図１（ｃ）は部分ＡＡの断面模式図である。

図１に示すように、液体噴射ヘッド１は、吐出溝３が基準方向Ｋに配列するアクチュエータ基板２と、アクチュエータ基板２の上面ＵＳに接続し、吐出溝３に連通する第一の流路８ａと第二の流路８ｂを有する流路部材５と、流路部材５に接触する温度センサ１１とを備える。温度センサ１１は、流路部材５の外表面ＯＳと第一の流路８ａを構成する内表面ＩＳとが近接する領域（即ち、流路部材５の外表面ＯＳと第一の流路８ａを構成する内表面ＩＳとの間の厚さが他の領域よりも相対的に薄い領域。以下同じ）の流路部材５の外表面ＯＳに接触する。具体的には、流路部材５は外表面ＯＳに凹部６を備え、温度センサ１１は凹部６の底面ＢＳに接触する。

温度センサ１１として、サーミスタや熱電対を使用することができる。流路部材５として例えばポリプロピレン等の合成樹脂を使用することができる。流路部材５の板厚は、例えば１ｍｍ〜３ｍｍであり、凹部６以外の外表面ＯＳと第一の流路８ａ及び第二の流路８ｂの内表面ＩＳとの間の厚さは、例えば０．５ｍｍ〜１ｍｍである。凹部６の底面ＢＳと第一の流路８ａの内表面ＩＳとの間の厚さは、例えば１００μｍ〜５００μｍである。底面ＢＳと内表面ＩＳとの間の厚さは、強度が許す限りできるだけ薄く形成することが望ましい。

このように、温度センサ１１を流路部材５の外表面ＯＳである凹部６の底面ＢＳに設けるので、温度センサ１１は液体に直接触れず、液体により腐食されない。また、外表面ＯＳである凹部６の底面ＢＳと第一の流路８ａの内表面ＩＳとの間は、他の領域よりも厚さが薄く、温度センサ１１をこの底面ＢＳに接触させるので、液体の温度を高精度に検出することができる。

より具体に説明する。液体噴射ヘッド１は、流路部材５と、アクチュエータ基板２と、ノズルプレート１５とが積層する積層構造を備える。流路部材５は、アクチュエータ基板２とは反対側の上面に液体を流入する接続部１７ａと液体を流出する接続部１７ｂを備え、アクチュエータ基板２の側の下面に第一の流路８ａと第二の流路８ｂを備える。第一の流路８ａと第二の流路８ｂは基準方向Ｋに細長く平行に配列する。第一の流路８ａは、流路部材５の一方の端部手前まで延在し、連絡路２３ａを介して接続部１７ａに連通する。第二の流路８ｂは、流路部材５の他方の端部手前まで延在し、Ｌ字状の連絡路２３ｂを介して接続部１７ｂに連通する。凹部６は、第一の流路８ａの基準方向Ｋにおけるほぼ中央に位置する。

アクチュエータ基板２は、圧電体からなり、流路部材５側の上面ＵＳから反対側の下面ＤＳに貫通し、基準方向Ｋに交差する溝方向Ｍに細長い吐出溝３を備える。なお、本実施形態では基準方向Ｋと溝方向Ｍは直交する。吐出溝３は、基準方向Ｋに多数配列し溝列ＭＲを成す。各吐出溝３は、溝方向Ｍの一方の端部（一端）において第一の流路８ａに連通し、他方の端部（他端）において第二の流路８ｂに連通する。ノズルプレート１５は、アクチュエータ基板２の下面ＤＳに接着される。ノズルプレート１５は複数の吐出溝３にそれぞれ連通する複数のノズル１６を備える。ノズル１６は、基準方向Ｋに多数配列しノズル列ＮＲを成す。

液体噴射ヘッド１は、次のように動作する。まず、接続部１７ａから第一の流路８ａに液体が供給される。液体は、流路８ａから複数の吐出溝３に流入し、複数の吐出溝３から第二の流路８ｂに流出する。液体は、第二の流路８ｂから接続部１７ｂに流出し、外部に排出される。つまり、液体は液体噴射ヘッド１の内部を循環する。吐出溝３を挟む２つの側壁は図示しない電極を備える。この電極に駆動電圧を供給すると２つの側壁が変形し、吐出溝３の容積が変化する。例えば、吐出溝３の容積を拡大させて第一及び第二の流路８ａ、８ｂから液体を引き込み、次に、吐出溝３の容積を縮小させてノズル１６から液滴を吐出させる。

温度センサ１１は、第一の流路８ａの基準方向Ｋにおけるほぼ中央に位置する。従って、第一の流路８ａの基準方向Ｋにおけるほぼ中央の位置の液体の温度を検出する。アクチュエータ基板２は駆動することにより加熱する。温度センサ１１は、第一の流路８ａの基準方向Ｋにおけるほぼ中央に位置するので、吐出溝３に流入する液体のほぼ平均的な温度を検出することができる。凹部６の位置を接続部１７ａの近く、又は、連絡路２３ａに設置し、温度センサ１１を凹部６の底面ＢＳに設置すれば、アクチュエータ基板２により加熱される前の液体の温度を検出することができる。凹部６を第二の流路８ｂの側に設置し、この凹部６の底面ＢＳに温度センサ１１を設置すれば、アクチュエータ基板２により加熱された液体の温度を検出することができる。凹部６の位置を第二の流路８ｂの基準方向Ｋにおけるほぼ中央の位置に設置し、この凹部６の底面ＢＳに温度センサ１１を設置すれば、吐出溝３から流出する液体の平均的な温度を検出することができる。凹部６を連絡路２３ｂの上部に設置し、この凹部６の底面ＢＳに温度センサ１１を設置すれば、接続部１７ｂから排出される直前の液体の温度を高精度に検出することができる。

なお、本実施形態において、流路部材５の外表面ＯＳに凹部６が形成され、この凹部６の底面ＢＳに温度センサ１１が接触する例であるが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、流路部材５の外表面ＯＳに凹部６が形成されず、流路部材５の外表面ＯＳと第一又は第二の流路８ａ、８ｂの内表面ＩＳとの間の厚さが相対的に薄い領域、即ち、外表面ＯＳと内表面ＩＳとが近接する領域に温度センサ１１が接触する構成であってもよい。また、本実施形態の液体噴射ヘッド１はサイドシュート型、つまり、アクチュエータ基板２の基板面（下面ＤＳ）に対して垂直方向に液滴を吐出させるが、本発明はこれに限定されず、アクチュエータ基板２の基板側面に対して垂直方向に液滴を吐出させるエッジシュート型であってもよい。

（第二実施形態）
図２は本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１の模式的な部分分解斜視図である。図３は本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１の説明図である。図３（ａ）は液体噴射ヘッド１の上面模式図であり、図２（ｂ）は部分ＢＢの断面模式図である。第一実施形態と異なる主な点は、流路部材５に流路８の一部を構成するダンパー膜１０を備える点、及び、流路部材５とアクチュエータ基板２の間にカバープレート１８を備える点である。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図２に示すように、液体噴射ヘッド１は、吐出溝３と非吐出溝４が基準方向Ｋに交互に配列して溝列ＭＲを成すアクチュエータ基板２と、アクチュエータ基板２の上面ＵＳに接続し、吐出溝３に連通する液室１９ａ、１９ｂを有するカバープレート１８と、カバープレート１８の上面に接続し、液室１９を介して吐出溝３に連通する流路８を有する流路部材５と、アクチュエータ基板２の下面ＤＳに接続し、吐出溝３に連通するノズル１６を有するノズルプレート１５と、流路部材５に接触する温度センサ１１と、を備える。

具体的に説明する。アクチュエータ基板２には吐出溝３と非吐出溝４が側壁ＷＡを介して基準方向Ｋに交互に配列する。吐出溝３はアクチュエータ基板２の上面ＵＳから下面ＤＳに貫通し、溝方向Ｍにおける端部は上面ＵＳから下面ＤＳにかけて溝方向Ｍに縮径する傾斜面をなす。非吐出溝４は、アクチュエータ基板２の上面ＵＳから下面ＤＳに貫通し、溝方向Ｍはアクチュエータ基板２の両端面ＥＳ１、ＥＳ２に開口し、開口部は下部にアクチュエータ基板２が残る浅底である。側壁ＷＡは、吐出溝３と非吐出溝４を分離し、両側面に駆動電極２２ａ、２２ｂを備える。アクチュエータ基板２は、端面ＥＳ１近傍の上面ＵＳに、吐出溝３の側の両駆動電極２２ａと電気的に接続するコモン端子２１ａと、コモン端子２１ａよりも端面ＥＳ１側の上面ＵＳに、吐出溝３を挟む２つの非吐出溝４の吐出溝３側の側面の両駆動電極２２ｂと電気的に接続するアクティブ端子２１ｂを備える。アクチュエータ基板２は圧電体材料、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）セラミックスを使用する。ＰＺＴセラミックスは、上面ＵＳ又は下面ＤＳの法線方向に分極処理が施されている。

カバープレート１８は、アクチュエータ基板２の上面ＵＳに、コモン端子２１ａとアクティブ端子２１ｂを露出させて接着剤を介して接続する。カバープレート１８は、溝方向Ｍの一方側に第一の液室１９ａと他方側に第二の液室１９ｂを備える。カバープレート１８は、第一の液室１９ａの底面からカバープレート１８の下面にかけて貫通するスリット２０ａ、及び、第二の液室１９ｂの底面からカバープレート１８の下面にかけて貫通するスリット２０ｂを備える。第一の液室１９ａはスリット２０ａを介して吐出溝３の一方側の端部（一端）に連通し、第二の液室１９ｂはスリット２０ｂを介して吐出溝３の他方側の端部（他端）に連通する。第一及び第二の液室１９ａ、１９ｂはいずれも非吐出溝４には連通しない。なお、カバープレート１８は合成樹脂からなる。

流路部材５は、図３に示すように、上面視で基準方向Ｋに長い長方形を有する。流路部材５は、基材７と、ダンパー膜１０と、２つの接続部１７ａ、１７ｂとを含む。基材７は基準方向Ｋに細長く平行な第一及び第二の貫通孔９ａ、９ｂを備える。ダンパー膜１０は、第一の貫通孔９ａの閉塞する第一のダンパー膜１０ａと第二の貫通孔９ｂを閉塞する第二のダンパー膜１０ｂを備える。接続部１７ａは、上面視で基材７の基準方向Ｋの一方側と溝方向Ｍの一方側の角部近傍に位置し、接続部１７ｂは、基材７の基準方向Ｋの他方側と溝方向Ｍの一方側の角部近傍に位置する。基材７は接着剤を介してカバープレート１８に接続する。第一のダンパー膜１０ａは第一の貫通孔９ａを凹部６ａと第一の流路８ａに分割し、第二のダンパー膜１０ｂは第二の貫通孔９ｂを凹部６ｂと第二の流路８ｂに分割する。

第一の貫通孔９ａは第一の液室１９ａに対応し、第二の貫通孔９ｂは第二の液室１９ｂに対応する。第一及び第二のダンパー膜１０ａ、１０ｂは、基材７の厚さよりも薄く、第一及び第二の貫通孔９ａ、９ｂの深さ（基材７の厚さ）の略１／２に位置する。第一及び第二のダンパー膜１０ａ、１０ｂの下部側に第一及び第二の流路８ａ、８ｂがそれぞれ構成され、第一及び第二のダンパー膜１０ａ、１０ｂの上部側に凹部６ａ、６ｂがそれぞれ構成される。従って、第一及び第二のダンパー膜１０ａ、１０ｂは、それぞれ第一及び第二の流路８ａ、８ｂの一部を構成する。また、第一の流路８ａと第二の流路８ｂは基準方向Ｋに平行に配列し、第一の流路８ａは第一の液室１９ａ及びスリット２０ａを介して吐出溝３の溝方向Ｍの一方側（一端）に連通し、第二の流路８ｂは第二の液室１９ｂ及びスリット２０ｂを介して吐出溝３の溝方向Ｍの他方側（他端）に連通する。

第一の流路８ａと第一の液室１９ａは連続する。同様に、第二の流路８ｂと第二の液室１９ｂは連続する。これにより、第一及び第二の液室１９ａ、１９ｂはそれぞれ第一及び第二の流路８ａ、８ｂとして機能し、基準方向Ｋの流路抵抗を低減させる。接続部１７ａと第一の流路８ａは基材７の下面に設ける連絡路２３ａを介して連通し、接続部１７ｂと第二の流路８ｂは、基材７の下面に設けるＬ字状の連絡路２３ｂを介して連通する。ダンパー膜１０は可撓性膜からなり１０〜５０μｍの厚さを有する。ダンパー膜１０として、例えば厚さが１５μｍのポリアミド膜を使用することができる。ダンパー膜１０は、流路８に充填される液体の圧力変動に伴って上方又は下方に変位して液体の圧力変動を緩和させる。

ノズルプレート１５は、アクチュエータ基板２の下面ＤＳに接着剤を介して接合される。ノズルプレート１５は複数のノズル１６を備え、各ノズル１６は各吐出溝３に連通する。ノズルプレート１５は、非吐出溝４が下方に開口する開口部を閉塞する。ノズルプレート１５は、例えばポリイミド膜を使用することができる。

温度センサ１１は、第一のダンパー膜１０ａの基準方向Ｋにおける略中央の外表面ＯＳに接触する。第一のダンパー膜１０ａの外表面ＯＳは、流路部材５の外表面ＯＳと第一の流路８ａを構成する内表面ＩＳとが近接する領域である。従って、温度センサ１１の直下を流れる液体の温度を高精度に検出することができる。また、温度センサ１１の接触点が第一の流路８ａの基準方向Ｋにおける略中央に位置するので、第一の流路８ａを流れる液体の平均的な温度を検出することができる。また、温度センサ１１は第一の流路８ａを流れる液体に直接接触することがないので、液体により腐食することがない。なお、温度センサ１１としてサーミスタや熱電対を使用することができる。

液体噴射ヘッド１は、次にように動作する。まず、接続部１７ａに液体を供給する。すると、液体は、第一の流路８ａ及び第一の液室１９ａに流入し、各スリット２０ａを介して各吐出溝３に充填される。更に、液体は、各吐出溝３からスリット２０ｂを介して第二の液室１９ｂ及び第二の流路８ｂに液体を流出させ、更に接続部１７ｂに液体を流出させて外部へ排出する。即ち、液体は各吐出溝３を循環する。そして、コモン端子２１ａとアクティブ端子２１ｂに駆動信号を供給すると、吐出溝３を挟む２つの側壁ＷＡが厚み滑り変形して吐出溝３の容積を変化させ、例えば、吐出溝３の容積を拡大させて第一及び第二の液室１９ａ、１９ｂから液体を引き込み、次に、吐出溝３の容積を縮小させてノズル１６から液滴を吐出させる。

なお、ダンパー膜１０は、貫通孔９の略１／２の深さに設けることが必須ではなく、基材７の上面近傍又は基材７の下面近傍に設置してもよい。ダンパー膜１０を基材７の上面近傍に設ける場合は、ダンパー膜１０が上方に可動可能な空間を確保する必要がある。また、ダンパー膜１０を基材７の下面近傍に設ける場合は、接続部１７ａから遠いほうの吐出溝３までの流路抵抗を低減させる必要がある。そのため、第一及び第二の流路８ａ、８ｂとして機能する第一及び第二の液室１９ａ、１９ｂの溝方向Ｍの流路断面を確保する必要がある。

また、温度センサ１１を第一のダンパー膜１０ａの接続部１７ａ側又は接続部１７ｂ側に設置することができる。接続部１７ａ側に設置すれば、アクチュエータ基板２に流入する液体の温度を検出することができる。また、温度センサ１１を第一のダンパー膜１０ａの基準方向Ｋに関して端部側に設置すれば、第一のダンパー膜１０ａの上下の可動幅が小さくなり、温度センサ１１の信頼性を向上させることができる。また、温度センサ１１を第二のダンパー膜１０ｂの外表面ＯＳに設置すれば、アクチュエータ基板２の駆動による発熱状態を検出することができる。また、本実施形態ではダンパー膜１０の上部に基材７の上面よりも窪む凹部６を形成するので、例えば流路部材５の上部に蓋体を設置してもダンパー膜１０の可動を確保することができる。

また、本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、一枚のダンパー膜１０を基材７に埋め込んで、第一のダンパー膜１０ａと第二のダンパー膜１０ｂとしているが、本発明はこれに限定されず、各第一及び第二のダンパー膜１０ａ、１０ｂを各第一及び第二の貫通孔９ａ、９ｂに分離して設置してもよい。また、本実施形態では吐出溝３と非吐出溝４が基準方向Ｋに交互に配列する構成であるが、これに代えて、アクチュエータ基板２の基準方向Ｋに吐出溝３のみ複数配列してもよい。この場合は、第一及び第二の液室１９ａ、１９ｂにスリット２０ａ、２０ｂを設ける必要がない。また、カバープレート１８を省いて流路部材５をアクチュエータ基板２に直接接続してもよい。

（第三実施形態）
図４は本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド１の模式的な部分分解斜視図である。図５は本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド１の説明図である。図５（ａ）は液体噴射ヘッド１の上面模式図である。図５（ｂ）は部分ＣＣの断面模式図である。第二実施形態と異なる点は、アクチュエータ基板２の基準方向Ｋに２つの溝列が並列し、流路部材５は第一の貫通孔９ａと第一の貫通孔９ａを挟む２つの第二の貫通孔９ｂを備える点である。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図４に示すように、液体噴射ヘッド１は、２つの溝列ＭＲ１、ＭＲ２が基準方向Ｋに並列するアクチュエータ基板２と、アクチュエータ基板２の上面ＵＳに接続するカバープレート１８と、カバープレート１８の上面に接続する流路部材５と、アクチュエータ基板２の下面ＤＳに接続し、２つの溝列ＭＲ１、ＭＲ２に対応する２つのノズル列ＮＲ１、ＮＲ２を有するノズルプレート１５と、流路部材５に接触する温度センサ１１と、を備える。なお、以下の説明において、第一及び第二のダンパー膜１０ａ、１０ｂ１、１０ｂ２を総称する場合は単にダンパー膜１０と記載し、第一及び第二の貫通孔９ａ、９ｂを総称するときは単に貫通孔９と記載し、第一及び第二の流路８ａ、８ｂ１、８ｂ２は単に流路８と記載し、第一及び第二の液室１９ａ１、１９ａ２、１９ｂ１、１９ｂ２を総称するときは単に液室１９と記載する。

具体的に説明する。アクチュエータ基板２は、第一の吐出溝３ａと第一の非吐出溝４ａが側壁ＷＡ１を介して基準方向Ｋに交互に配列する溝列ＭＲ１と、第二の吐出溝３ｂと第二の非吐出溝４ｂが側壁ＷＡ２を介して基準方向Ｋに交互に配列する溝列ＭＲ２とを備える。溝列ＭＲ１はアクチュエータ基板２の溝方向Ｍにおける一方側の略半分に位置し、溝列ＭＲ２はアクチュエータ基板２の溝方向Ｍの他方側の略半分に位置する。溝列ＭＲ１と溝列ＭＲ２は互いに平行に、かつ、基準方向Ｋに第一の吐出溝３ａ又は第二の吐出溝３ｂの形成ピッチの半ピッチずれて配置される。つまり、溝方向Ｍにおいて溝列ＭＲ１の第一の吐出溝３ａと溝列ＭＲ２の第二の非吐出溝４ｂが対向し、溝列ＭＲ１の第一の非吐出溝４ａと溝列ＭＲ２の第二の吐出溝３ｂが対向する。第一及び第二の吐出溝３ａ、３ｂはアクチュエータ基板２の上面ＵＳから下面ＤＳに貫通し、溝方向Ｍにおける端部は上面ＵＳから下面ＤＳにかけて溝方向Ｍに縮径する傾斜面をなす。第一及び第二の非吐出溝４ａ、４ｂは、アクチュエータ基板２の上面ＵＳから下面ＤＳに貫通する。第一の非吐出溝４ａの溝方向Ｍの一方側はアクチュエータ基板２の端面ＥＳ１に開口し、開口部は下部にアクチュエータ基板２が残る浅底であり、溝方向Ｍにおける他方側は隣接する第一の吐出溝３ａの端部と同様に上面ＵＳから下面ＤＳにかけて縮径して傾斜面をなす。第二の非吐出溝４ｂの溝方向Ｍの他方側はアクチュエータ基板２の端面ＥＳ２に開口し、開口部は下部にアクチュエータ基板２が残る浅底であり、溝方向Ｍの一方側は隣接する第二の吐出溝３ｂの端部と同様に上面ＵＳから下面ＤＳにかけて溝方向Ｍに縮径する傾斜面をなす。

側壁ＷＡ１は第一の吐出溝３ａと第一の非吐出溝４ａを分離し、両側面に駆動電極２２ａ１、２２ｂ１を備える。同様に、側壁ＷＡ２は第二の吐出溝３ｂと第二の非吐出溝４ｂを分離し、両側面には駆動電極２２ａ２、２２ｂ２を備える。アクチュエータ基板２は、一方側の端面ＥＳ１近傍の上面ＵＳに、第一の吐出溝３ａの側の両駆動電極２２ａ１と電気的に接続するコモン端子２１ａ１と、コモン端子２１ａ１よりも端面ＥＳ１側の上面ＵＳに、第一の吐出溝３ａを挟む２つの第一の非吐出溝４ａの第一の吐出溝３ａ側の側面の両駆動電極２２ｂ１と電気的に接続するアクティブ端子２１ｂ１を備える。アクチュエータ基板２は、他方側の端面ＥＳ２近傍の上面ＵＳにも上記と同様の電気的接続を有するコモン端子２１ａ２、アクティブ端子２１ｂ２を備える。つまり、溝列ＭＲ１と溝列ＭＲ２は、いずれか一方を吐出溝３の形成ピッチ又は非吐出溝４の形成ピッチの半ピッチ基準方向Ｋにずらせば、基材７の溝方向Ｍにおける中央線に関して対称な構造を有する。アクチュエータ基板２の材質等は第一又は第二実施形態と同様なので説明を省略する。

カバープレート１８は、アクチュエータ基板２の上面ＵＳに、コモン端子２１ａ１、２１ａ２及びアクティブ端子２１ｂ１、２１ｂ２が露出するようにして接着剤を介して接続する。カバープレート１８は、溝方向Ｍの一方側に第一の液室１９ａ１と第二の液室１９ｂ１を備え、溝方向Ｍの他方側に第一の液室１９ａ２と第二の液室１９ｂ２を備える。カバープレート１８は、第一の液室１９ａ１、１９ａ２の底面からカバープレート１８の下面にかけて貫通するスリット２０ａ１、２０ａ２と、第二の液室１９ｂ１、１９ｂ２の底面からカバープレート１８の下面にかけて貫通するスリット２０ｂ１、２０ｂ２を備える。第一の液室１９ａ１はスリット２０ａ１を介して第一の吐出溝３ａの他方側の端部に連通し、第二の液室１９ｂ１はスリット２０ｂ１を介して第一の吐出溝３ａの一方側の端部に連通する。第一の液室１９ａ２はスリット２０ａ２を介して第二の吐出溝３ｂの一方側の端部に連通し、第二の液室１９ｂ２はスリット２０ｂ２を介して第二の吐出溝３ｂの他方側の端部に連通する。液室１９は第一又は第二の非吐出溝４ａ、４ｂのいずれにも連通しない。

図５に示すように、流路部材５は、上面視で基準方向Ｋに長い長方形を有する。流路部材５は、基材７と、ダンパー膜１０と、２つの接続部１７ａ、１７ｂとを含む。基材７は基準方向Ｋに細長い第一の貫通孔９ａと、第一の貫通孔９ａを挟み、基準方向Ｋに細長い２つの第二の貫通孔９ｂ１、９ｂ２を備える。第一の貫通孔９ａは、基材７の溝方向Ｍにおける略中央に位置し、２つの第二の貫通孔９ｂ１、９ｂ２は、基材７の溝方向Ｍにおける両端側に位置する。第一の貫通孔９ａと第二の貫通孔９ｂ１、９ｂ２は基準方向Ｋに平行に配列する。ダンパー膜１０は、第一の貫通孔９ａ及び第二の貫通孔９ｂ１、９ｂ２をそれぞれ閉塞する第一のダンパー膜１０ａ及び第二のダンパー膜１０ｂ１、１０ｂ２を備える。接続部１７ａは、上面視で基材７の基準方向Ｋの一方側と溝方向Ｍの一方側の角部近傍に位置し、接続部１７ｂは、基材７の基準方向Ｋの他方側と溝方向Ｍの一方側の角部近傍に位置する。基材７は接着剤を介してカバープレート１８に接続する。第一のダンパー膜１０ａは第一の貫通孔９ａを凹部６ａと第一の流路８ａに分割する。第二のダンパー膜１０ｂ１は第二の貫通孔９ｂ１を凹部６ｂ１と第二の流路８ｂ１に分割する。第二のダンパー膜１０ｂ２は第二の貫通孔９ｂ２を凹部６ｂ２と第二の流路８ｂ２に分割する。

第一の貫通孔９ａはカバープレート１８の第一の液室１９ａ１、１９ａ２に、第二の貫通孔９ｂ１は第二の液室１９ｂ１に、第二の貫通孔９ｂ２は第二の液室１９ｂ２にそれぞれ対応する。第一及び第二のダンパー膜１０ａ、１０ｂ１、１０ｂ２は、基材７の厚さよりも薄く、各第一及び第二の貫通孔９ａ、９ｂ１、９ｂ２の深さ（基材７の厚さ）の略１／２に位置する。従って、第一及び第二のダンパー膜１０ａ、１０ｂ１、１０ｂ２は、それぞれ第一及び第二の流路８ａ、８ｂ１、８ｂ２の一部を構成する。また、第一の流路８ａと第二の流路８ｂ１、８ｂ２は基準方向Ｋに平行に配列する。第一の流路８ａは、第一の液室１９ａ１とスリット２０ａ１を介して第一の吐出溝３ａの溝方向Ｍの他方側（一端）に連通するとともに、第一の液室１９ａ２とスリット２０ａ２を介して第二の吐出溝３ｂの溝方向Ｍの一方側（他端）に連通する。第二の流路８ｂ１は第二の液室１９ｂ１及びスリット２０ｂ１を介して第一の吐出溝３ａの溝方向Ｍの一方側（一端）に連通する。第二の流路８ｂ２は第二の液室１９ｂ２及びスリット２０ｂ２を介して第二の吐出溝３ｂの溝方向Ｍの他方側（他端）に連通する。

第一の流路８ａと第一の液室１９ａ１、１９ａ２は連続する。同様に、第二の流路８ｂ１と第二の液室１９ｂ１は連続し、第二の流路８ｂ２と第二の液室１９ｂ２は連続する。これにより、第一の液室１９ａ１、１９ａ２は第一の流路８ａとして機能し、同様に、第二の液室１９ｂ１、１９ｂ２はそれぞれ第二の流路８ｂ１、８ｂ２として機能して基準方向Ｋの流路抵抗を低減させる。接続部１７ａと第一の流路８ａは、基材７の下面であり、基準方向Ｋの一方の端部側に設ける連絡路２３ａを介して連通する。接続部１７ｂと第二の流路８ｂ１は、基材７の基準方向Ｋの他方の端部側であり、溝方向Ｍの一方側の基材７の下面に設ける連絡路２３ｂ１を介して連通する。また、接続部１７ｂと第二の流路８ｂ２は、基材７の基準方向Ｋの他方の端部側であり、基材７の下面に設ける連絡路２３ｂ２を介して連通する。ダンパー膜１０の材質や厚さは第一又は第二実施形態と同様なので説明を省略する。なお、第一及び第二のダンパー膜１０ａ、１０ｂ１、１０ｂ２は一枚のシートを基材７に埋め込んで構成するが、これに代えて、ダンパー膜１０を各貫通孔９に分離して構成してもよい。

ノズルプレート１５は、アクチュエータ基板２の下面ＤＳに接着剤を介して接合される。ノズルプレート１５は溝列ＭＲ１、ＭＲ２にそれぞれ対応するノズル列ＮＲ１、ＮＲ２を備え、ノズル列ＮＲ１の各ノズル１６ａは各第一の吐出溝３ａに、ノズル列ＮＲ２の各ノズル１６ｂは各第二の吐出溝３ｂにそれぞれ連通する。ノズルプレート１５の材質等は第二実施形態と同様なので説明を省略する。液体噴射ヘッド１の動作は、第一又は第二実施形態と同様なので、説明を省略する。

温度センサ１１は、第一のダンパー膜１０ａの基準方向Ｋにおける略中央であり、第一のダンパー膜１０ａの外表面ＯＳに接触する。従って、温度センサ１１の直下を流れる液体の温度を高精度に検出することができる。また、温度センサ１１の接触点が第一の流路８ａの基準方向Ｋにおける略中央に位置するので、第一の流路８ａを流れる液体の平均的な温度を検出することができる。また、温度センサ１１は第一の流路８ａを流れる液体に直接接触することがないので、液体により腐食することがない。なお、温度センサ１１を第二のダンパー膜１０ｂ１や１０ｂ２の外表面ＯＳに接触させてもよいこと、また、第一のダンパー膜１０ａ、第二のダンパー膜１０ｂ１、１０ｂ２を、基材７の下面や上面に設置してもよいことは第二実施形態と同様である。液体噴射ヘッド１をこのように構成することにより、第二実施形態の液体噴射ヘッド１を溝方向Ｍに並べる場合より溝方向Ｍの大きさを縮小することができる。

（第四実施形態）
図６は、本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッド１の部分断面模式図である。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図６に示すように、液体噴射ヘッド１は、吐出溝３が配列するアクチュエータ基板２と、アクチュエータ基板２に接続し、吐出溝３に連通する流路８を有する流路部材５と、流路部材５に接触する温度センサ１１とを備える。温度センサ１１は、流路部材５の外表面ＯＳと流路８を構成する内表面ＩＳとが近接する領域の流路部材５の外表面ＯＳに接触する。液体噴射ヘッド１は、温度センサ１１と流路部材５とが接触する接触部ＳＰを封止する封止材１２を備える。接触部ＳＰを封止材１２により封止することにより、外気の温度の影響を受け難くして流路８の液体の温度を検出することができる。なお、温度センサ１１は温度を検出する検出端１１ａと検出端１１ａに接続する配線１１ｂを備え、接触部ＳＰは検出端１１ａが流路部材５の外表面ＯＳに接触する部分である。封止材１２として熱伝導シリコンペーストや接着剤等を使用することができる。なお、封止材１２は第一〜第三実施形態の温度センサ１１に適用することができる。

（第五実施形態）
図７は、本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッド１の部分断面模式図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図７に示すように、液体噴射ヘッド１は、吐出溝３が配列するアクチュエータ基板２と、アクチュエータ基板２に接続し、吐出溝３に連通する流路８を有する流路部材５と、流路部材５に接触する温度センサ１１を備える。温度センサ１１は、流路部材５の外表面ＯＳと流路８を構成する内表面ＩＳとが近接する領域の流路部材５の外表面ＯＳに接触する。温度センサ１１は、温度を検出する検出端１１ａと検出端１１ａに接続する配線１１ｂとを有し、検出端１１ａとともに配線１１ｂが流路部材の外表面に接触する。検出端１１ａは、例えばサーミスタ等の半導体素子や熱電対などの電気熱変換素子からなり、この検出端１１ａには金属からなる配線が接続する。そのため、配線１１ｂの温度が変化すると検出端１１ａの温度も影響を受ける。そこで、検出端１１ａと配線１１ｂを流路部材５の外表面ＯＳに接触すれば、流路８の液体の温度をより一層高精度に検出することができる。本実施形態の温度センサ１１を、第一〜第四実施形態に適用することができる。

（第六実施形態）
図８は、本発明の第六実施形態に係る液体噴射ヘッド１の部分断面模式図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図８に示すように、液体噴射ヘッド１は、吐出溝３が配列するアクチュエータ基板２と、アクチュエータ基板２に接続し、吐出溝３に連通する流路８を有する流路部材５と、流路部材５に接触する温度センサ１１とを備える。流路部材５は、熱伝シート２４と、その下部に位置するダンパー膜１０と、ダンパー膜１０を保持する図示しない基材７とを含む。温度センサ１１は、流路部材５の外表面ＯＳと流路８を構成する内表面ＩＳとが近接する領域の流路部材５の外表面ＯＳに接触する。流路部材５の外表面ＯＳと流路８の内表面ＩＳとの間の厚さが相対的に薄い領域の外表面ＯＳには熱伝シート２４が露出し、温度センサ１１はこの熱伝シート２４と接触する。そのため、流路８を流れる液体の温度が外表面ＯＳに反映され、流路８の液体の温度をより一層高精度に検出することができる。温度センサ１１は上記第４又は第五実施形態と同様に、温度を検出する検出端１１ａと検出端１１ａに接続する配線１１ｂを備える。熱伝シート２４として金属フィルムや金属箔を利用することができる。また、熱伝シート２４として、メッキ法、蒸着法、スパッタリング法等により流路部材５の外表面ＯＳに金属膜を形成してもよい。また、本実施形態の熱伝シート２４を、第一〜第五実施形態に適用することができる。

（第七実施形態）
図９は本発明の第七実施形態に係る液体噴射装置３０の模式的な斜視図である。液体噴射装置３０は、液体噴射ヘッド１、１’を往復移動させる移動機構４０と、液体噴射ヘッド１、１’に液体を供給し、液体噴射ヘッド１、１’から液体を排出する流路部３５、３５’と、流路部３５、３５’に連通する液体ポンプ３３、３３’及び液体タンク３４、３４’とを備えている。各液体噴射ヘッド１、１’はアクチュエータ基板２と、流路部材５と、温度センサ１１とを備える。液体ポンプ３３、３３’として、流路部３５、３５’に液体を供給する供給ポンプとそれ以外に液体を排出する排出ポンプのいずれかもしくは両方を設置し、液体を循環させる。また、図示しない圧力センサや流量センサを設置し、液体の流量を制御することもある。液体噴射ヘッド１、１’として、第一〜第六実施形態において説明した液体噴射ヘッド１を使用することができる。

液体噴射装置３０は、紙等の被記録媒体４４を主走査方向に搬送する一対の搬送手段４１、４２と、被記録媒体４４に液体を吐出する液体噴射ヘッド１、１’と、液体噴射ヘッド１、１’を載置するキャリッジユニット４３と、液体タンク３４、３４’に貯留した液体を流路部３５、３５’に押圧して供給する液体ポンプ３３、３３’と、液体噴射ヘッド１、１’を主走査方向と直交する副走査方向に走査する移動機構４０とを備えている。図示しない制御部は液体噴射ヘッド１、１’、移動機構４０、搬送手段４１、４２を制御して駆動する。

一対の搬送手段４１、４２は副走査方向に延び、ローラ面を接触しながら回転するグリッドローラとピンチローラを備えている。図示しないモータによりグリッドローラとピンチローラを軸周りに移転させてローラ間に挟み込んだ被記録媒体４４を主走査方向に搬送する。移動機構４０は、副走査方向に延びた一対のガイドレール３６、３７と、一対のガイドレール３６、３７に沿って摺動可能なキャリッジユニット４３と、キャリッジユニット４３を連結し副走査方向に移動させる無端ベルト３８と、この無端ベルト３８を図示しないプーリを介して周回させるモータ３９とを備えている。

キャリッジユニット４３は、複数の液体噴射ヘッド１、１’を載置し、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の液滴を吐出する。液体タンク３４、３４’は対応する色の液体を貯留し、液体ポンプ３３、３３’、流路部３５、３５’を介して液体噴射ヘッド１、１’に供給する。各液体噴射ヘッド１、１’は駆動信号に応じて各色の液滴を吐出する。液体噴射ヘッド１、１’から液体を吐出させるタイミング、キャリッジユニット４３を駆動するモータ３９の回転及び被記録媒体４４の搬送速度を制御することにより、被記録媒体４４上に任意のパターンを記録することできる。

なお、本実施形態は、移動機構４０がキャリッジユニット４３と被記録媒体４４を移動させて記録する液体噴射装置３０であるが、これに代えて、キャリッジユニットを固定し、移動機構が被記録媒体を２次元的に移動させて記録する液体噴射装置であってもよい。つまり、移動機構は液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させるものであればよい。

１ 液体噴射ヘッド
２ アクチュエータ基板
３ 吐出溝、３ａ 第一の吐出溝、３ｂ 第二の吐出溝
４ 非吐出溝、４ａ 第一の非吐出溝、４ｂ、４ｂ１、４ｂ２ 第二の非吐出溝
５ 流路部材
６、６ａ、６ｂ 凹部
７ 基材
８ 流路、８ａ 第一の流路、８ｂ、８ｂ１、８ｂ２ 第二の流路
９ 貫通孔、９ａ 第一の貫通孔、９ｂ、９ｂ１、９ｂ２第二の貫通孔
１０ ダンパー膜、１０ａ 第一のダンパー膜、１０ｂ、１０ｂ１、１０ｂ２ 第二のダンパー膜
１１ 温度センサ、１１ａ 検出端、１１ｂ 配線
１２ 封止材
１５ ノズルプレート、１６ ノズル
１７ａ、１７ｂ 接続部
１８ カバープレート
１９ 液室、１９ａ、１９ａ１、１９ａ２ 第一の液室
１９ｂ、１９ｂ１、１９ｂ２ 第二の液室
２０、２０ａ、２０ａ１、２０ａ２、２０ｂ、２０ｂ１、２０ｂ２ スリット
２１ａ、２１ａ１、２１ａ２ コモン端子
２１ｂ、２１ｂ１、２１ｂ２ アクティブ端子
２２ａ、２２ａ１、２２ａ２、２２ｂ、２２ｂ１、２２ｂ２ 駆動電極
２３ａ、２３ｂ 連絡路
２４ 熱伝シート
Ｍ 溝方向、Ｋ 基準方向、ＯＳ 外表面、ＩＳ 内表面、ＢＳ 底面、ＵＳ 上面
ＤＳ 下面、ＷＡ、ＷＡ１、ＷＡ２ 側壁、ＮＲ、ＮＲ１、ＮＲ２ ノズル列
ＭＲ、ＭＲ１、ＭＲ２ 溝列、ＥＳ１、ＥＳ２ 端面、ＳＰ 接触部

Claims (11)

1. 吐出溝が配列するアクチュエータ基板と、
   前記アクチュエータ基板に接続し、前記吐出溝に連通する流路を有する流路部材と、
   前記流路部材に接触する温度センサと、を備え、
   前記温度センサは、前記流路部材の外表面と前記流路を構成する内表面とが近接する領域の前記流路部材の外表面に接触する液体噴射ヘッド。
2. 前記流路部材は外表面に凹部を備え、前記温度センサは前記凹部の底面に接触する請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記流路部材は、基材と、前記基材に設けた貫通孔を閉塞するダンパー膜を含み、
   前記温度センサは、前記ダンパー膜の外表面に接触する請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記吐出溝は前記アクチュエータ基板の基準方向に配列し、
   前記流路は、前記基準方向に平行な第一の流路と第二の流路を含み、前記第一の流路が前記吐出溝の溝方向の一端に連通し、前記第二の流路が前記溝方向の他端に連通し、
   前記ダンパー膜は、前記第一の流路の一部を構成する第一のダンパー膜と、前記第二の流路の一部を構成する第二のダンパー膜と、を含む請求項３に記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記第一の流路に液体が流入し、前記第二の流路から液体が流出し、
   前記温度センサは前記第一のダンパー膜に接触する請求項４に記載の液体噴射ヘッド。
6. 前記流路部材は前記第一の流路に連通する接続部を備え、
   前記温度センサは前記第一のダンパー膜の前記接続部の側の外表面に接触する請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
7. 前記吐出溝は、前記基準方向に並列する第一の吐出溝と第二の吐出溝を含み、
   前記第二の流路は、前記第一の流路を挟んで並列する２つの流路を備える請求項４〜６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
8. 前記温度センサと前記流路部材とが接触する接触部を封止する封止材を更に備える請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
9. 前記温度センサは、温度を検出する検出端と前記検出端に接続する配線とを有し、前記検出端とともに前記配線が前記流路部材の外表面に接触する請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
10. 前記流路部材は熱伝シートを含み、前記温度センサは前記熱伝シートに接触する請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
11. 請求項１に記載の液体噴射ヘッドと、
    前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、
    前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、
    前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備える液体噴射装置。

Images