JP2022113266A - 液体噴射ヘッド、及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流路を流れる液体の温度を精度よく検出する液体噴射ヘッド、及び液体噴射装置を提供する。【解決手段】液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズルと、ノズルに連通する流路が形成され、流路を画定する内壁面６０及び内壁面６０に対して流路とは反対側の外壁面７０を有する流路部材と、外壁面７０の一部に配置され、流路内の液体の温度を検出する温度センサー２０と、を備える。流路は、流路が延在する方向に沿う第１方向Ｙに直交する第２方向Ｚに幅が狭い狭窄領域５５を含み、温度センサー２０は、外壁面７０のうち狭窄領域５５を形成する部分に配置されている。【選択図】図６

Description

本発明は、液体噴射ヘッド、及び液体噴射装置に関する。

インク等の液体を噴射する液体噴射ヘッドの内部には、液体が流れる流路が形成されている。液体噴射ヘッドは、流路内の液体の温度を検出する温度センサーを備える。特許文献１では、流路が画定された基板に、流路に連通する開口が設けられている。この開口を封止する金属板上に温度検出素子が配置されている。

特開２０２０－１４２３７９号公報

流路の内壁面に接する領域では液体の流速が低下するので、内壁面近傍の液体の温度は、内壁面から離れた流路中央を流れる液体の温度よりも低下しやすい。そのため、内壁面とは反対側の外壁面から流路内の液体の温度を検出する場合、液体の温度検出精度が低下するおそれがあった。

本発明の一態様に係る液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズルと、ノズルに連通する流路が形成され、流路を画定する内壁面及び内壁面に対して流路とは反対側の外壁面を有する流路部材と、外壁面の一部に配置され、流路内の液体の温度を検出する温度センサーと、を備える。流路は、流路が延在する方向に沿う第１方向に直交する第２方向に幅が狭い狭窄領域を含む。温度センサーは、外壁面のうち狭窄領域を形成する部分に配置されている。

本発明の一態様に係る液体噴射装置は、上記の液体噴射ヘッドと、液体噴射ヘッドに供給される液体を貯留する液体貯留部と、を備える。

第１実施形態に係る液体噴射装置の構成を示す概略図である。 液体噴射ヘッドを示す分解斜視図である。 液体噴射ヘッドの底面図である。 液体噴射装置のインクの流路を示す概略図である。 温度センサー及び配線を示す平面図である。 温度センサー及び突出部を示す断面図であり、インクの流動方向に沿う断面を示す図である。 温度センサー及び突出部を示す断面図であり、インクの流動方向と直交する断面を示す図である。 Ｚ軸方向に見た突出部を示す断面図である。 流路構造体の内部に形成された流路の一例を示す斜視図である。 第２実施形態に係る液体噴射ヘッドの温度センサー及び狭窄領域を示す断面図である。 第３実施形態に係る液体噴射装置の構成を示す概略図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。ただし、各図において、各部の寸法及び縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、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、これらの形態に限られるものではない。

以下の説明において、互いに交差する３方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向として説明する場合がある。Ｘ軸方向は、互いに反対の方向であるＸ１方向及びＸ２方向を含む。Ｘ軸方向は、第３方向の一例である。Ｙ軸方向は、互いに反対の方向であるＹ１方向及びＹ２方向を含む。Ｙ軸方向は、第１方向の一例である。Ｚ軸方向は、互いに反対の方向であるＺ１方向及びＺ２方向を含む。Ｚ１方向は、下向きの方向であり、Ｚ２方向は、上向きの方向である。Ｚ１方向は、重力方向である。Ｚ軸方向は、第２方向の一例である。また、本明細書において、「上」及び「下」を用いる。「上」及び「下」は、液体噴射装置１の通常の使用状態における「上」及び「下」に対応する。

Ｚ軸方向は、上下方向に沿う方向である。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は、典型的には互いに直交するが、これに限定されない。Ｚ軸方向は、上下方向に沿う方向でなくてもよい。

図１は、第１実施形態に係る液体噴射装置１の構成例を示す概略図である。液体噴射装置１は、「液体」の一例であるインクを液滴として媒体ＰＡに噴射するインクジェット方式の印刷装置である。液体噴射装置１は、シリアル型の印刷装置である。液体噴射装置１は、複数の液体噴射ヘッド１０を備える。液体噴射ヘッド１０は、媒体ＰＡの幅方向に移動しながら媒体ＰＡに向けてインクを噴射する。媒体ＰＡは、典型的には印刷用紙である。なお、媒体ＰＡは、印刷用紙に限定されず、例えば、樹脂フィルムまたは布帛等の任意の材質の印刷対象でもよい。

図１に示すように、液体噴射装置１は、インクを貯留する液体容器２を備える。液体容器２の具体的な態様としては、例えば、液体噴射装置１に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、および、インクを補充可能なインクタンクが挙げられる。なお、液体容器２に貯留されるインクの種類は任意である。液体容器２は、液体貯留部の一例である。

液体容器２は、第１液体容器２ａと第２液体容器２ｂとを含む。第１液体容器２ａには、第１インクが貯留される。第２液体容器２ｂには、第１インクと異なる種類の第２インクが貯留される。例えば、第１インクおよび第２インクは、互いに異なる色のインクである。なお、第１インクと第２インクとが同じ種類のインクであってもよい。

液体噴射装置１は、制御ユニット３、媒体搬送機構４、キャリッジ５、及びキャリッジ搬送機構６を有する。制御ユニット３は、液体噴射装置１の各要素の動作を制御する。制御ユニット３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の処理回路と、半導体メモリー等の記憶回路とを含む。当該記憶回路には、各種プログラムおよび各種データが記憶される。当該処理回路は、当該プログラムを実行するとともに当該データを適宜使用することにより各種制御を実現する。

媒体搬送機構４は、制御ユニット３によって制御され、媒体ＰＡを搬送方向ＤＭに搬送する。媒体搬送機構４は、媒体ＰＡを搬送する搬送ローラーと、当該搬送ローラーを回転させるモーターと、を含む。なお、媒体搬送機構４は、搬送ローラーを用いる構成に限定されず、例えば、媒体Ｐを外周面に静電力等により吸着させた状態で搬送するドラム又は無端ベルトを用いる構成でもよい。

キャリッジ５は、複数の液体噴射ヘッド１０を搭載する。キャリッジ搬送機構６は、制御ユニット３によって制御され、キャリッジ５を媒体ＰＡの幅方向に往復させる。キャリッジ搬送機構６は、例えば、媒体ＰＡの幅方向に離間する複数のローラーに掛け渡された無端ベルトを含んでもよい。なお、液体容器２は、キャリッジ５に搭載されて、複数の液体噴射ヘッド１０と共に搬送される構成でもよい。

図２は、液体噴射ヘッド１０を示す分解斜視図である。図３は、液体噴射ヘッド１０の底面図である。液体噴射ヘッド１０は、ノズルＮが設けられた複数のヘッドチップ１１、ヘッドチップ１１を保持するホルダー１２、インクの流路を形成する流路構造体１３、流路構造体１３の上部に配置された中継基板１４、及び中継基板１４に設けられたコネクター１５を備える。

図３に示されるように、複数のヘッドチップ１１は、液体噴射ヘッド１０の底部に配置されている。複数のヘッドチップ１１は、ホルダー１２によって保持されている。ヘッドチップ１１には、液体を噴射する複数のノズルＮが設けられている。ノズルＮは、所定の方向に並べられてノズル列１６を構成する。ノズル列１６は、インクの種類に対応して複数設けられている。

図２に示されるように、流路構造体１３は、ホルダー１２の上に配置されている。流路構造体１３には、インクが流れる流路が形成されている。流路構造体１３は、複数の流路基板１７を備える。複数の流路基板１７は、その板厚方向に積層されている。流路基板１７には、例えば、溝及び開口が形成されている。これらの溝及び開口によって流路が形成されている。

液体噴射装置１では、インクを循環するインク循環方式が採用されている。流路構造体１３には、流路構造体１３の内部にインクを導入するためのインク供給口１８、及び、流路構造体１３からインクを排出するためのインク排出口１９が設けられている。

また、流路構造体１３の上部には、温度センサー２０が配置されている。詳しくは後述する。

中継基板１４は、流路構造体１３の上部を覆っている。中継基板１４には、複数の電気配線が設けられている。ヘッドチップ１１及び温度センサー２０は、中継基板１４に設けられた電気配線と電気的に接続されている。

コネクター１５は、中継基板１４から上方に張り出している。コネクター１５は、液体噴射ヘッド１０の外部の電気部品と電気的に接続される。ヘッドチップ１１及び温度センサー２０は、コネクター１５を経由して、制御ユニット３と電気的に接続される。

図４は、液体噴射装置１のインクの流路３０を示す概略図である。図４は、１種類のインクが流れる流路３０が示されている。インクの流路３０は、インクの種類ごとにそれぞれ設けられる。流路３０には、液体容器２、ポンプ３１、ヒーター３２、フィルター３３、及び共通液室３４が接続されている。流路３０は、供給流路３５及び回収流路３６を有する。供給流路３５は、液体容器２から共通液室３４へインクを供給する流路である。回収流路３６は、共通液室３４から液体容器２へインクを回収する流路である。

ポンプ３１は、液体容器２の下流に接続され、液体容器２に貯留されているインクを移送する。ヒーター３２は、ポンプ３１の下流に接続され、インクを所定の温度に加熱する。なお、ヒーター３２は、液体容器２に貯留されるインクを加熱する構成にしてもよい。インクの温度を調整することにより、インクの粘性を調整することができる。これらの液体容器２、ポンプ３１、及びヒーター３２は、液体噴射ヘッド１０の外部に配置されている。液体容器２、ポンプ３１、及びヒーター３２は、例えばキャリッジ５に搭載されていてもよい。液体容器２、ポンプ３１、及びヒーター３２は、供給流路３５に接続されている。

インクは、供給流路３５を流れ、インク供給口１８を通り、流路構造体１３の内部の流路に導入される。流路構造体１３の内部の流路は、複数に分岐されて、複数のヘッドチップ１１に接続されている。ヘッドチップ１１には、共通液室３４が設けられている。ヘッドチップ１１に導入されたインクは、共通液室３４に貯留される。共通液室３４に貯留されたインクのうち一部は、ノズルＮから噴射される。

フィルター３３は、流路構造体１３の内部の流路において、共通液室３４の上流に設けられている。フィルター３３を通過したインクは、共通液室３４に供給される。フィルター３３は、インクに混入する異物及び気泡を除去する。

共通液室３４に貯留されたインクのうち、ノズルＮから噴射されなかったインクは、液体容器２に回収される。共通液室３４から排出されたインクは、流路構造体１３の内部の流路を流れ、インク排出口１９を通り、流路構造体１３の外部に配置される。インク排出口１９から排出されたインクは、回収流路３６を流れて、液体容器２に回収される。このようにインクは、循環される。

ヘッドチップ１１は、共通液室３４、圧力室３７、圧電アクチュエーター３８、及びノズルＮを有する。共通液室３４には、複数の圧力室３７が接続されている。複数の圧力室３７に対して、それぞれ圧電アクチュエーター３８、及びノズルＮが設けられている。圧力室３７は、共通液室３４とノズルＮとを連通する。共通液室３４内のインクは、圧力室３７に流入する。

圧電アクチュエーター３８は、制御ユニット３と電気的に接続されている。圧電アクチュエーター３８は、制御ユニット３によって制御されて駆動される。圧電アクチュエーター３８は、圧力室３７の壁面を変形させて、圧力室３７内の容積を変化させる。これにより、圧電アクチュエーター３８は、圧力室３７内のインクをノズルＮから噴射する。なお、液体噴射ヘッド１０は、圧電アクチュエーター３８に代えて、発熱素子等のその他の駆動素子を備える構成でもよい。

温度センサー２０は、流路構造体１３の内部の流路３５ｂを流れるインクの温度を検出する。温度センサー２０は、インク供給口１８の下流の流路３５ｂ内のインクを検出する。なお、温度センサー２０は、フィルター３３の下流の流路３５ｂ内のインクの温度を検出してもよい。温度センサー２０は、インク供給口１８の上流の流路３５ａ内のインクの温度を検出してもよい。また、温度センサー２０は、共通液室３４の下流の流路３６ａ，３６ｂ内のインクの温度を検出してもよい。

温度センサー２０は、図２に示されるように、流路構造体１３の上部に配置されている。温度センサー２０は、最も上側に配置された流路基板１７上に配置されている。図５は、温度センサー２０及び配線２１を示す平面図である。温度センサー２０は、フレキシブル基板２２に形成された配線２１と電気的に接続されている。また、配線２１には、コンデンサーなどの電子部品２４が電気的に接続されている。フレキシブル基板２２は、コネクター１５に接続されている。温度センサー２０は、制御ユニット３と電気的に接続されている。温度センサー２０は、フレキシブル基板２２上に設けられた接続端子２３を介して配線２１を電気的に接続されている。

図６は、温度センサー２０及び突出部８０を示す断面図であり、インクの流動方向に沿う断面を示す図である。図７は、温度センサー２０及び突出部８０を示す断面図であり、インクの流動方向と直交する断面を示す図である。図８は、Ｚ軸方向に見た突出部８０を示す断面図である。図６～図８には、インクの流動方向を示す矢印が図示されている。図６～図８では、インクは、概ねＹ１方向に流れる。

図６及び図７に示されるように、温度センサー２０は、流路構造体１３の流路５１内のインクの温度を検出する。流路構造体１３は、前述したように複数の流路基板１７を有する。複数の流路基板１７は、流路基板１７Ａ，１７Ｂを含む。流路基板１７Ａは、流路基板１７Ｂに積層されている。流路基板１７Ａ，１７Ｂの板厚方向は、Ｚ軸方向に沿う。流路基板１７Ａは、流路基板１７ＢのＺ２方向に配置されている。流路基板１７Ａは、第１流路基板の一例であり、流路基板１７Ｂは、第２流路基板の一例である。流路５１は、例えば、供給流路３５ｂの一部である。

流路構造体１３は、流路５１を画定する内面６０、及び内面６０に対して流路５１とは反対側の外面７０を有する。内面６０は、内壁面の一例であり、外面７０は、外壁面の一例である。外面７０は、流路構造体１３のうち、流路５１を構成しない外側の面である。

内面６０は、内面６１，６２を含む。内面６１，６２は、Ｚ軸方向に離間する。Ｚ軸方向において、内面６１，６２間の領域は、流路５１を構成する。内面６０は、図７及び図８に示されるように、内面６３，６３を含む。内面６３，６３は、Ｘ軸方向に離間する。Ｘ軸方向において、内面６３，６３間の領域は、流路５１を構成する。内面６１，６３は、流路基板１７Ａに形成されている。内面６２は、流路基板１７Ｂに形成されている。流路基板１７は例えば樹脂によって構成されている。

流路基板１７Ａには、図６に示されるように、Ｚ軸方向に貫通する開口５２が形成されている。開口５２は、流路５１に連通する。開口５２は流路５１から上向きに形成されている。流路構造体１３は、開口５２を覆う封止部５０を備える。封止部５０は、上記のフレキシブル基板２２と、封止板５３，５４とを含む。これらのフレキシブル基板２２及び封止板５３，５４の板厚方向は、Ｚ軸方向に沿う。

封止板５３は、Ｚ軸方向において開口５２に最も近い位置に配置されている。封止板５３は、上方から開口５２を覆う。封止板５４は、封止板５３のＺ２方向に配置されている。フレキシブル基板２２は、封止板５４のＺ２方向に配置されている。封止板５４は、フレキシブル基板２２を補強する補強板として機能する。

封止板５３，５４の材質として、金属又はセラミックスを使用することができる。熱伝導率の高い、金属又はセラミックスを使用することが好ましい。金属としては、例えばステンレス鋼やアルミニウムを用いることができる。封止部５０に含まれる封止板５３，５４の数量は、２枚に限定されず、１枚でもよく、３枚以上の複数でもよい。封止部５０は、フレキシブル基板２２を含まなくてもよい。フレキシブル基板２２及び封止板５３，５４は、例えば熱伝導性が高い接着剤によって互いに接着されていてもよい。

封止部５０は、Ｚ軸方向に互いに離間する内面５０ａ及び外面５０ｂを含む。内面５０ａは、封止部５０のうち最もＺ１方向に位置する封止板５３のＺ１方向の面である。内面５０ａは、流路５１を画定する内面６０に含まれる。外面５０ｂは、封止部５０のうち最もＺ２方向に位置するフレキシブル基板２２のＺ２方向の面である。外面５０ｂは、外面７０に含まれる。温度センサー２０は、封止部５０の面５０ｂに設置されている。温度センサー２０は、例えば熱伝導性が高い接着剤によって、封止部５０に接着されていてもよい。封止部５０がフレキシブル基板２２を含まない場合には、温度センサー２０は、封止板５４に設置されていてもよい。この場合、温度センサー２０は、温度センサー２０の近傍に存在するフレキシブル基板２２に電気的に接続される。

流路構造体１３は、内面６２から温度センサー２０に向かって流路５１内に突出する突出部８０を有する。突出部８０は、開口５２のＺ１方向に位置する。突出部８０は、斜面８１，頂面８２，及び斜面８３を含む。斜面８１は、第１斜面の一例である。斜面８１は、Ｙ軸方向において、温度センサー２０より上流に配置された面を含む。斜面８１のうち大部分は、温度センサー２０の上流に配置されている。斜面８１の一部は、Ｚ軸方向に見て、温度センサー２０に重なるように配置されていてもよい。

斜面８１は、Ｘ軸方向に見て内面６２に対して傾斜している。斜面８１の内面６２に対する傾斜角度θは例えば４５度である。斜面８１の傾斜角度θは例えば５０度以下でもよい。内面６２は、基準面の一例であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿う面である。

斜面８１の位置Ｐ１は、斜面８１のうち最も上流の位置である。斜面８１の位置Ｐ２は、斜面８１のうち最も下流の位置である。位置Ｐ２は、Ｚ軸方向において、位置Ｐ１よりも温度センサー２０に近い位置に配置されている。位置Ｐ１は、第１斜面の第１位置の一例である。位置Ｐ２は、第１斜面の第２位置の一例である。斜面８１は、下流側の位置Ｐ２が上流側の位置Ｐ１よりも、Ｚ軸方向において温度センサー２０に近い位置となるように傾斜している。

頂面８２は、Ｘ軸方向に見て、Ｙ軸方向に沿う面である。頂面８２は斜面８１の下流に配置されている。突出部８０のうち、頂面８２は温度センサー２０に最も近い面である。頂面８２は、Ｘ軸方向に見て、直線的に形成されていてもよく、湾曲していてもよい。頂面８２は、Ｚ軸方向に見て、温度センサー２０と重なるように配置されている。

斜面８３は、頂面８２の下流に配置されている。斜面８３は、Ｙ軸方向において、温度センサー２０より下流に配置された面を含む。斜面８３のうち大部分は、温度センサー２０の下流に配置されている。斜面８３の一部は、Ｚ軸方向に見て、温度センサー２０に重なるように配置されていてもよい。斜面８３は、Ｘ軸方向に見て内面６２に対して傾斜している。斜面８３の内面６２に対する傾斜角度は例えば４５度となっている。斜面８３の内面６２に対する傾斜角度は５０度以下でもよい。斜面８３は、斜面８１と同じ傾斜角度でもよく、異なる傾斜角度でもよい。

斜面８３の位置Ｐ３は、斜面８３のうち最も上流の位置である。斜面８３の位置Ｐ４は、斜面８３のうち最も下流の位置である。位置Ｐ３は、Ｚ軸方向において、位置Ｐ４よりも温度センサー２０に近い位置に配置されている。斜面８３は、下流側の位置Ｐ４が上流側の位置Ｐ３よりも、Ｚ軸方向において温度センサー２０から遠い位置となるように傾斜している。

流路５１は、Ｚ軸方向に幅が狭い狭窄領域５５を含む。狭窄領域５５は、Ｚ軸方向において、突出部８０の頂面８２と封止部５０の内面５０ａとの間の領域を含む。狭窄領域５５の幅Ｗ１は、流路５１の幅Ｗ２よりも狭い。幅Ｗ１は、Ｚ軸方向における頂面８２と内面５０ａとの間の距離である。幅Ｗ２は、Ｚ軸方向における内面６１と内面６２との間の距離である。

温度センサー２０は、狭窄領域５５を形成する部分に配置されている。狭窄領域５５を形成する部分とは、インクの流動方向と交差するＺ軸方向に見て、外面７０のうち狭窄領域５５と重なる部分を含む。狭窄領域５５を形成する部分は、封止部５０の外面５０ｂのうち、Ｚ軸方向に見て、頂面８２と重なる位置を含む。ここでいう「インクの流動方向」は、Ｙ軸方向であり、Ｘ軸方向に見て、頂面８２に沿う方向である。また、インクの流動方向は、流路基板１７の積層方向と直交する方向でもよい。また、「インクの流動方向」とは、外面７０に対して温度センサー２０が積層される方向に沿うＺ軸方向に見て、温度センサー２０が検出する流路であり狭窄領域５５を含む流路５１が延在する方向でもよい。

突出部８０の高さＨ１は、例えば流路５１の幅Ｗ２の５０％の長さに相当する。突出部８０の高さＨ１は、Ｚ軸方向における内面６２と頂面８２との間の距離である。突出部８０の高さＨ１は、流路５１の幅Ｗ２の３０％以上、７０％未満でもよい。突出部８０の高さＨ１は、流路５１の幅Ｗ２の４５％以上、５５％以下でもよい。また、幅Ｗ１は、幅Ｗ２の５０％以上、９５％未満でもよい。

斜面８１に沿って延長した仮想面Ｆ１は、Ｘ軸方向に見て、温度センサー２０に重複する。仮想面Ｆ１の内面６２に対する傾斜角度は、斜面８１と同じ傾斜角度θである。

流路基板１７Ａは、Ｙ軸方向において温度センサー２０よりも上流に配置された斜面５６、及びＹ軸方向において温度センサー２０よりも下流に配置された斜面５７を含む。斜面５６は、第２斜面の一例である。斜面５６は、斜面８１に対して斜面８１の法線方向Ｕ１に離間する。

斜面５６の位置Ｐ５は、斜面５６のうち最も上流の位置である。斜面５６の位置Ｐ６は、斜面５６のうち最も下流の位置である。位置Ｐ６は、Ｚ軸方向において、位置Ｐ５よりも温度センサー２０に近い位置に配置されている。位置Ｐ５は、第２斜面の第１位置の一例である。位置Ｐ５は、第２斜面の第２位置の一例である。斜面５６は、下流側の位置Ｐ６が上流側の位置Ｐ５よりも、Ｚ軸方向において温度センサー２０に近い位置となるように傾斜している。

斜面５７の位置Ｐ７は、斜面５７のうち最も上流の位置である。斜面５７の位置Ｐ８は、斜面５７のうち最も下流の位置である。位置Ｐ７は、Ｚ軸方向において、位置Ｐ８よりも温度センサー２０に近い位置に配置されている。斜面５７は、下流側の位置Ｐ８が上流側の位置Ｐ７よりも、Ｚ軸方向において温度センサー２０から遠い位置となるように傾斜している。

斜面５６は、開口５２のＹ２方向に配置され、斜面５７は、開口５２のＹ１方向に配置されている。開口５２は、Ｙ軸方向に長尺である。開口５２のＹ軸方向に沿う長さＷ３は、開口５２のＸ軸方向に沿う長さＷ４より長い。Ｙ軸方向に長尺とは、Ｙ軸方向に沿う長さＷ３が、Ｘ軸方向に沿う長さＷ４よりも長いことをいう。長さＷ３は、Ｙ軸方向において、位置Ｐ６と位置Ｐ７との間の長さである。長さＷ４は、Ｘ軸方向において、内面５２ａと内面５２ｂとの間の長さである。内面５２ａ，内面５２ｂは、開口５２を画定し、互いにＸ軸方向に離間し、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に沿う面である。

Ｙ軸方向における開口５２の長さＷ３は、Ｙ軸方向における突出部８０の長さＷ５よりも長い。長さＷ５は、Ｙ軸方向において、位置Ｐ１と位置Ｐ４との間の長さである。

図７及び図８に示されるように、Ｘ軸方向において、突出部８０の両側にも流路５１が形成されている。突出部８０は、Ｘ軸方向に離間する側面８４，８４を有する。側面８４は、Ｘ軸方向において、内面６３と互いに向かい合っている。内面６３と側面８４との間の領域も流路５１に含まれる。

図７に示されるように、Ｙ軸方向に直交する断面において、頂面８２よりも温度センサー２０に近い方の流路の断面積Ｓ１は、頂面８２よりも温度センサー２０から遠い方の流路５１の断面積Ｓ２，Ｓ３の合計よりも大きい。図７では、温度センサー２０および頂面８２を通過するように切断した流路５１のＹ軸に直交する断面を示している。図７では、頂面８２に沿ってＸ軸方向に延在する仮想線Ｌ１が２点鎖線で示されている。断面積Ｓ１は、流路５１の断面のうち、仮想線Ｌ１よりＺ２方向に位置する領域である。断面積Ｓ２は、流路５１の断面のうち、仮想線Ｌ１よりＺ１方向に位置する領域であり、突出部８０のＸ１方向に位置する領域である。断面積Ｓ３は、流路５１の断面のうち、仮想線Ｌ１よりＺ１方向に位置する領域であり、突出部８０のＸ２方向の領域である。断面積Ｓ１は、断面積Ｓ２，Ｓ３の合計よりも大きい。

また、突出部８０のＸ軸方向に沿う幅Ｗ６は、温度センサー２０のＸ軸方向に沿う幅Ｗ７よりも大きい。突出部８０のＸ軸方向に沿う幅Ｗ６は、流路５１のＸ軸方向に沿う幅Ｗ８より小さい。流路５１のＸ軸方向に沿う幅Ｗ８は、Ｘ軸方向における内面６３，６３間の長さである。流路基板１７Ａに形成された内面６３，６３間の距離に対して、流路基板１７Ｂに形成された突出部８０の幅Ｗ６は狭い。これにより、流路基板１７Ａ，１７Ｂを積層する際に、突出部８０が内面６３，６３間に配置できないという不具合が防止される。

このような液体噴射装置１では、封止部５０の外面５０ｂに配置された温度センサー２０によって、流路５１内を流れるインクの温度を検出する。温度センサー２０によって検出されたインクの温度に関する情報は、制御ユニット３に入力される。制御ユニット３は、流路５１内を流れるインクの温度に基づいて、インクの粘性を算出してもよい。制御ユニット３は、インクの粘性に応じて、圧電アクチュエーター３８を制御して、インクの噴射量を調整したり、ヒーター３２を制御することで液体噴射ヘッド１０へ供給するインクの温度を調整したりできる。

液体噴射装置１によれば、内面６２からＺ２方向に温度センサー２０に向かって突出する突出部８０が設けられているので、流路５１内を流れるインクの流れを、Ｚ軸方向において、温度センサー２０に寄せることができる。流路５１の内部を流れるインクの温度は、インクの流動方向と直交する断面において、中心に近い方が、中心から遠い方よりも高い。液体噴射装置１では、流路５１の断面において、中心付近の流れを温度センサー２０に近い方に寄せることができるので、温度センサー２０によるインクの温度の検出精度を向上させることができる。

液体噴射装置１では、突出部８０の上流に斜面８１が設けられているので、インクの圧力損失の増大を抑制しつつ、インクの流れを温度センサー２０の方へ寄せやすい。また、液体噴射装置１では、突出部８０の下流に斜面８３が設けられているので、インクの圧力損失の増大を抑制しつつ、インク流れを温度センサー２０の方からＺ１方向に戻すことができる。

液体噴射装置１では、突出部８０のＺ２方向に開口５２が形成され、開口５２はＹ軸方向に長尺である。Ｙ軸方向における開口５２の長さが、長い方が短い場合と比較して、インクの流れを温度センサー２０の方へ寄せやすい。Ｙ軸方向における開口５２の長さが短いと、温度センサー２０に近い位置におけるＹ軸方向に沿う流れが短くなってしまい、インクの流れを温度センサー２０に近づけにくい。Ｙ軸方向における開口５２の長さＷ３が長いと、封止部５０の内面５０ａと接するインクの流れを長くすることができる。これにより、インクの流れを温度センサー２０に近づけ、温度センサー２０によるインクの温度の検出精度を向上させることができる。

液体噴射装置１では、Ｘ軸方向に見て、突出部８０の斜面８１に沿って延長した仮想面Ｆ１は、温度センサー２０に重複する。このような斜面８１を有するので、斜面８１に沿って流れたインクは、温度センサー２０に近い位置に寄せられる。そのため、温度センサー２０によるインクの温度の検出精度を向上させることができる。

液体噴射装置１では、内面６２に対する斜面８１の傾斜角度θが４５度となっている。これにより、突出部８０の上流における圧損を抑制しつつ、インクの流れを温度センサー２０に近づけることができる。

液体噴射装置１では、Ｙ軸方向において、温度センサー２０よりも上流に配置され、斜面８１に対して、斜面８１の法線方向Ｕ１に離間する斜面５６が形成されている。これにより、斜面５６に沿ってインクが流れるので、温度センサー２０の上流における圧損を抑制しつつ、インクを温度センサー２０に近い位置に寄せやすい。そのため、温度センサー２０によるインクの温度の検出精度を向上させることができる。

液体噴射装置１では、開口５２を封止する封止部５０の外面５０ｂに温度センサー２０が設置されている。Ｚ軸方向に積層されたフレキシブル基板２２及び封止板５３，５４を有する封止部５０の合計の厚さは、流路基板１７Ａと比較して薄い。このような薄い封止部５０に温度センサー２０を設置することで、温度センサー２０を流路５１内のインクに接近させることができる。

流路５１が延在するＹ軸方向と交差するＺ軸方向に開口５２を設けると、インクの流れによどみが生じるおそれがある。開口５２によどみができると温度センサー２０によるインクの温度の検出精度が低下するおそれがある。しかしながら、液体噴射装置１では、開口５２のＺ１方向に突出部８０が設けられているので、インクの流れを開口５２に近い位置に寄せることができる。これにより、開口５２内におけるインクの流れを増大させることができ、開口５２におけるインクの流れのよどみを抑制できる。その結果、温度センサー２０によるインクの温度の検出精度を向上させることができる。

液体噴射装置１では、流路基板１７が樹脂によって構成されているので、流路構造体１３の製造コストの低減を図り、液体噴射ヘッド１０の軽量化を図ることができる。流路基板１７を樹脂で構成すると、流路基板１７の板厚が厚くなるが、流路基板１７に開口５２を設け、この開口５２を厚さが薄い封止部５０によって封止することで、流路５１から温度センサー２０までの熱抵抗を低下させることができる。更に、封止部５０のうち少なくとも一部に金属又はセラミックスから構成された封止板５３，５４を含むようにすることで、流路５１から温度センサー２０までの熱抵抗を更に低下させることができる。

液体噴射装置１では、Ｙ軸方向における開口５２の長さＷ３は、Ｙ軸方向における突出部８０の長さＷ５よりも長い。これにより、突出部８０の近傍において、流路５１における抵抗の増大を抑制しつつ、インクを開口５２内に寄せやすい。

液体噴射装置１では、Ｚ軸方向において、開口５２とは反対側に突出部８０が形成されている。開口５２が上方にあると気泡が滞留しやすくなるが、開口５２の下方に突出部８０が形成されているので、開口５２内に流入するインクの流れを増加させて、開口５２内における気泡の滞留を抑制できる。開口５２内に流入するインクの流れによって、気泡が流されるので、開口５２内に気泡が滞留することが抑制される。

液体噴射装置１では、Ｙ軸方向に直交する断面において、頂面８２よりも温度センサー２０に近い方の流路５１の断面積Ｓ１は、頂面８２よりも温度センサー２０から遠い方の流路５１の断面積Ｓ２，Ｓ３よりも大きい。これにより、温度センサー２０に近い方の流路の抵抗を、温度センサー２０から遠い方の流路の抵抗よりも小さくできる。そのため、温度センサー２０に近い方にインクが流れやすく、温度センサー２０の近くを流れるインクの流量を増加させることができる。その結果、開口５２内の気泡の滞留を抑制すると共に、温度センサー２０によるインクの温度の検出精度を向上させることができる。

図９は、流路構造体１３の内部に形成された流路５１の一例を示す斜視図である。図９では、流路構造体１３の内部に形成された流路３５ｂ，３６ｂ，５１の形状を示す。流路構造体１３は、複数の流路基板１７を備える。図９では、流路構造体１３及び流路基板１７を図示していない。流路基板１７に設けられた溝、貫通孔、及びこれらに接する面等によって、流路３５ｂ，３６ｂ，５１が形成されている。流路３５ｂは、流路構造体１３内の供給流路３５ｂであり、インク供給口１８と共通液室３４とを連通する。流路３６ｂは、流路構造体１３内の回収流路３６ｂであり、共通液室３４とインク排出口１９とを連通する。流路５１は、温度センサー２０近傍の流路であり、例えば、供給流路３５ｂに含まれる。供給流路３５ｂには、フィルター３３が設けられている。

流路５１に連通する開口５２上に、温度センサー２０が配置される。なお、図９では、開口５２を封止する封止部５０の図示が省略されている。開口５２の下方には、前述したように突出部８０が形成されている。液体噴射装置１では、このような流路５１に対して、温度センサー２０を設置して、流路５１内を流れるインクの温度を検出することができる。

図９では、インクの種類ごとに、それぞれ流路３５ｂ，３６ｂが設けられている。温度センサー２０は、流路構造体１３において、１つのみ設けられていてもよく、インクの種類に応じて、複数の温度センサー２０が設けられていてもよい。

次に、図１０を参照して、第２実施形態に係る液体噴射ヘッド１０Ｂの温度センサー２０の配置について説明する。図１０は、第２実施形態に係る液体噴射ヘッド１０Ｂの温度センサー２０及び狭窄領域５５Ｂを示す断面図である。液体噴射ヘッド１０Ｂでは、温度センサー２０の設置面が、Ｚ軸方向において、流路５１Ｂを画定する内面６１よりも下方に配置されている。

液体噴射ヘッド１０Ｂの流路基板１７Ａの外壁面には、Ｚ１方向に流路５１Ｂ内に向かって凹む凹部２５が形成されている。この凹部２５は、Ｚ１方向に、流路５１Ｂ内に凹んでいる。凹部２５の底部には、流路５１Ｂに連通する開口５２が形成されている。開口５２は、封止部５０によって覆われている。

封止部５０の内面５０ａ及び外面５０ｂは、Ｚ軸方向において、内面６１よりもＺ１方向に配置されている。温度センサー２０が配置される設置面である外面５０ｂは、Ｚ軸方向において、突出部８０の頂面８２に近い位置に配置される。

このような第２実施形態に係る液体噴射ヘッド１０Ｂにおいても、第１実施形態の液体噴射ヘッド１０と同様の作用効果を奏する。液体噴射ヘッド１０Ｂでは、凹部２５が形成され、温度センサー２０が突出部８０に近い位置に配置されるので、流路５１Ｂの断面において、インクの流れの中心に近い位置に温度センサー２０が配置される。そのため、温度センサー２０によるインクの温度の検出精度を向上させることができる。なお、本実施形態では、内面６２から突出する突出部８０が設けられていなくてもよい。

次に、図１１を参照して、第３実施形態に係る液体噴射装置１Ｂについて説明する。図１１は、第３実施形態に係る液体噴射装置１Ｂの構成を示す概略図である。液体噴射装置１Ｂは、ラインヘッド方式の印刷装置である。液体噴射装置１Ｂは、複数の液体噴射ヘッド１０Ｂを備える。複数の液体噴射ヘッド１０Ｂは所定の方向に並べられてラインヘッド９０を構成する。複数の液体噴射ヘッド１０Ｂは、例えば、媒体ＰＡの幅方向に沿って並ぶ。

液体容器２に貯留されたインクは循環機構７を介して、液体噴射ヘッド１０Ｂに供給される。循環機構７は、液体噴射ヘッド１０Ｂにインクを供給するとともに、液体噴射ヘッド１０Ｂから排出されるインクを回収する。循環機構７は、回収されたインクを再度、液体噴射ヘッド１０Ｂに供給する。循環機構７は、液体噴射ヘッド１０Ｂにインクを供給するための流路、液体噴射ヘッド１０から排出されたインクを回収するための流路、回収されたインクを貯留するためのサブタンク、及びインクを移送するためのポンプ等を含む。

液体噴射ヘッド１０Ｂは、前述した第１実施形態の液体噴射ヘッド１０と同様に、インクが流れる流路が形成された流路構造体を備える。流路構造体は、複数の流路基板を備え、この流路基板に形成された溝、孔、及び面等によって流路が形成される。液体噴射ヘッド１０Ｂは、流路内のインクの温度を検出する温度センサー２０を備える。流路基板には、流路内に突出する突出部が形成されている。流路を挟んで突出部に対向する位置には、温度センサー２０が配置されている。

このような第３実施形態の液体噴射装置１Ｂにおいても、上記の液体噴射装置１と同様の作用効果を奏する。液体噴射ヘッド１０Ｂの構成は、液体噴射ヘッド１０と同じでもよく、異なっていてもよい。

次に、第１変形例に係る液体噴射ヘッド１０について説明する。第１変形例に係る液体噴射ヘッド１０が、上記の実施形態の液体噴射ヘッド１０と違う点は、フィルター３３の上流に、開口５２が設けられ、この開口５２に対応する位置に温度センサー２０が設置されている点である。開口５２は、前述の実施形態と同様に封止部５０によって覆われ、この封止部５０の外面５０ｂに温度センサー２０が設置されている。

このような第１変形例に係る液体噴射ヘッド１０においても、上記の液体噴射ヘッド１０と同様の作用効果を奏する。第１変形例に係る液体噴射ヘッド１０では、フィルター３３の下流の流路に対して温度センサー２０が設置されているので、温度センサー２０は、ノズルＮにより近い位置のインクの温度を検出できる。換言すれば、温度センサー２０は、圧電アクチュエーター３８に近い位置でのインクの温度を検出できる。また、突出部８０によって、流路５１に対して重力方向とは反対方向に設けられた開口５２に気泡が滞留しにくい構成となっている。これらにより、フィルター３３よりも下流に開口５２に滞留、成長した気泡によるノズルＮからの吐出の影響を抑制するとともに、圧電アクチュエーター３８に近い位置でのインクの温度に応じて、圧電アクチュエーター３８制御でき、高精度な印刷を実現できる。

次に、第２変形例に係る液体噴射ヘッド１０について説明する。第２変形例に係る液体噴射ヘッド１０が、上記の実施形態の液体噴射ヘッド１０と違う点は、流路構造体１３の入口ポートに温度センサー２０が設けられている点である。入口ポートは、例えばインク供給口１８である。流路構造体１３の入口ポートは、例えば筒体であり、この入口ポートにチューブが接続される。チューブ内を流れるインクは、入口ポートを通り、流路構造体１３の内部の流路に流入する。

第２変形例では、この入口ポートを構成する筒体の外面に温度センサー２０が設置されている。このような第２変形例に係る液体噴射ヘッド１０においても、温度センサー２０に向かって流路内に突出する突出部が設けられている。このような第２変形例に係る液体噴射ヘッド１０においても、上記の液体噴射装置１と同様の作用効果を奏する。

なお、前述した実施形態は、本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更、付加が可能である。

上記の実施形態では、Ｚ軸方向に流路の幅が狭い狭窄領域５５について例示しているが、流路の幅が狭くなる方向は、Ｚ軸方向に限定されず、インクの流動方向と交差するその他の方向に幅が狭い狭窄領域でもよい。温度センサー２０近傍のインクの流動方向は、Ｙ軸方向に限定されず、Ｚ軸方向でもよく、Ｘ軸方向でもよい。例えば、インクの流動方向がＺ軸方向である場合に、流路のＸ１方向に突出部を設け、流路のＸ２方向に温度センサー２０が配置されていてもよい。

上記の実施形態では、流路５１に対してＺ２方向に温度センサー２０が配置される場合について例示しているが、温度センサー２０が配置される方向は、Ｚ２方向に限定されず、Ｚ１方向でもよく、Ｘ１方向及びＸ２方向でもよく、その他の方向でもよい。同様に、突出部８０が突出する方向は、Ｚ２方向に限定されず、その他の方向に突出していてもよい。突出部８０は、インクの流れを温度センサー２０に近い位置に寄せることができればよい。

また、上記の実施形態では、封止板５３を用いて流路の外側から開口５２を覆っているが、流路の内側から開口５２を覆うように封止板を配置してもよい。また、流路に連通する開口が形成されていない構成でもよい。例えば、流路に接する流路基板１７の部分の板厚を薄くして、この部分に温度センサー２０を設置してもよい。

また、上記の実施形態では、図６及び図７に示されるように、基板１７Ａ，１８Ｂによって流路５１が形成されているが、流路５１は、１枚の流路基板１７によって形成されてもよく、３枚以上の流路基板１７によって形成されていてもよい。例えば、基板１７Ａと基板１７Ｂとの間に、第３の流路基板１７が配置されていてもよい。基板１７Ａの内面６１、第３の流路基板１７に形成され板厚方向に貫通する開口部、基板１７Ｂの内面６２によって、流路５１が形成されていてもよい。また、流路５１は、流路基板１７Ａの内面６１と、流路基板１７Ｂの溝によって構成されていてもよい。

また、インクが流れるパイプの外面に温度センサー２０が設置されていてもよく、パイプ同士を接続する部分に封止部を設け、この封止部の外面に温度センサー２０を設置してもよい。

前述の形態で例示した液体噴射装置は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を吐出する液体噴射装置は、液晶表示パネル等の表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を吐出する液体噴射装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。また、生体に関する有機物の溶液を吐出する液体噴射装置は、例えばバイオチップを製造する製造装置として利用される。

１，１Ｂ…液体噴射装置、２…液体容器（液体貯留部）、１０，１０Ｂ…液体噴射ヘッド、１３…流路構造体（流路部材）、１７…流路基板、１７Ａ…流路基板（第１流路基板）、２０…温度センサー、２２…フレキシブル基板、２５…凹部、３３…フィルター，５０…封止部、５０ａ…内面（内壁面）、５０ｂ…外面（外壁面），５１，５１Ｂ…流路、５２…開口，５３，５４…封止板、５５，５５Ｂ…狭窄領域、５６…斜面（第２斜面），６０，６１…内面（内壁面）、６２…内面（基準面），７０…外面（外壁面）、８０…突出部、８１…斜面（第１斜面）、８２…頂面，Ｆ１…仮想面、Ｎ…ノズル、Ｐ１…位置（第１斜面の第１位置），Ｐ２…位置（第１斜面の第２位置），Ｐ５…位置（第２斜面の第１位置），Ｐ６…位置（第２斜面の第２位置），Ｕ１…法線方向（第１斜面の法線方向）、Ｗ３…開口の長さ，Ｗ６…突出部の長さ、Ｘ…Ｘ軸方向（第３方向），Ｙ…Ｙ軸方向（第１方向）、Ｚ…Ｚ軸方向（第２方向），Ｚ１…Ｚ１方向（重力方向），θ…傾斜角度。

Claims (14)

1. 液体を噴射するノズルと、
   前記ノズルに連通する流路が形成され、前記流路を画定する内壁面及び前記内壁面に対して前記流路とは反対側の外壁面を有する流路部材と、
   前記外壁面の一部に配置され、前記流路内の液体の温度を検出する温度センサーと、
   を備え、
   前記流路は、前記流路が延在する方向に沿う第１方向に直交する第２方向に幅が狭い狭窄領域を含み、
   前記温度センサーは、前記外壁面のうち前記狭窄領域を形成する部分に配置されている、液体噴射ヘッド。
2. 前記流路部材は、前記流路を介して前記温度センサーとは反対側の前記内壁面を画定し、前記温度センサーに向かって前記流路内に突出する突出部を有する、請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記突出部は、前記第１方向において前記温度センサーよりも上流に配置された第１斜面を含み、
   前記第１斜面の第１位置よりも下流に配置された前記第１斜面の第２位置は、前記第２方向に関して、前記第１位置よりも前記温度センサーに近い、請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向に見て、前記第１斜面に沿って延長した仮想面は、前記温度センサーに重複する、請求項３に記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向に沿う基準面に対する前記第１斜面の傾斜角度は、５０度以下である、請求項３又は４に記載の液体噴射ヘッド。
6. 前記流路部材は、前記第１方向において前記温度センサーよりも上流に配置され、前記第１斜面に対して前記第１斜面の法線方向に離間する第２斜面を有し、
   前記第２斜面の第１位置よりも下流に配置された前記第２斜面の第２位置は、前記第２方向に関して、前記第２斜面の前記第１位置よりも前記温度センサーに近い、請求項３～５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
7. 前記流路部材は、
   前記内壁面の一部を画定し、前記流路に連通する開口が形成された第１流路基板と、
   前記内壁面の一部を画定し、前記開口と対向する部分に前記突出部が形成された第２流路基板と、
   前記第１流路基板の板厚よりも薄く、前記流路の外側から前記開口を覆う封止部と、
   を備え、
   前記温度センサーは、前記封止部の前記流路とは反対側の面に配置されている、請求項２～６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
8. 前記開口は、前記第１方向に長尺である、請求項７に記載の液体噴射ヘッド。
9. 前記第１方向（Ｙ）における前記開口の長さは、前記第１方向における前記突出部の長さよりも長い、請求項７又は８に記載の液体噴射ヘッド。
10. 前記第２方向は、重力方向に沿う方向であり、
    前記開口は、前記流路に対して重力方向とは反対側に配置されている、請求項７～９のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
11. 前記流路には、液体が通過するフィルターが設けられ、
    前記開口は前記フィルターより下流に配置されている、請求項１０に記載の液体噴射ヘッド。
12. 前記突出部は、前記第２方向に最も前記温度センサーに近い位置に配置された頂面を有し、
    前記第１方向と直交する断面において、前記頂面よりも前記温度センサーに近い方の前記流路の断面積は、前記頂面よりも前記温度センサーから遠い方の前記流路の断面積よりも大きい請求項２～１１のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
13. 前記流路部材の前記外壁面は、前記第２方向に前記流路内に向かって凹む凹部を有し、
    前記凹部内に前記温度センサーが配置されている、請求項１～１２の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
14. 請求項１～１３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドと、
    前記液体噴射ヘッドに供給される液体を貯留する液体貯留部と、
    を備える液体噴射装置。

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