ノズル遮蔽機構および液体吐出装置
【課題】ノズルの開口形状が円形であることを維持したまま、インクの特性の変動を防止可能なノズル遮蔽機構および液体吐出装置を提供すること。
【解決手段】ノズル開口５３１から液体を吐出させることが可能な液体吐出ヘッド５１と、開口部５４１を具備し、液体吐出ヘッド５１のうちノズル開口５３１側に取り付けられると共に、液体吐出ヘッド５１の温度変化に応じて伸縮することによってノズル開口５３１を遮蔽または出現させる遮蔽部材５４と、を具備している。
【解決手段】ノズル開口５３１から液体を吐出させることが可能な液体吐出ヘッド５１と、開口部５４１を具備し、液体吐出ヘッド５１のうちノズル開口５３１側に取り付けられると共に、液体吐出ヘッド５１の温度変化に応じて伸縮することによってノズル開口５３１を遮蔽または出現させる遮蔽部材５４と、を具備している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル遮蔽機構および液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式のプリンタにおいては、印刷ヘッドを主走査方向に移動させつつ、紙等の印刷媒体にインク滴を吐出させ、１走査分の紙送りを行って再び同じ動作を繰り返す、いわゆるシリアルタイプのプリンタが主流となっている。このタイプのプリンタでは、使用時の温度上昇等に伴い、インクの粘性等の特性が変動する場合がある。このような特性変動を防止するための試みの一つとしては、特許文献１および特許文献２に示すものがある。特許文献１には、ノズルに形状記憶合金等を取り付けて、ノズルの開口の大きさを、温度変化に合わせて変化させる、という技術内容について開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、ノズルの開口の大きさを変化させるものとして、ノズル径を、例えばピエゾ素子を用いて変化させる、という技術内容について開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−７３１５７号公報
【特許文献２】特開昭６１−２８３５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の特許文献１に開示されている技術内容によれば、形状記憶合金を用いる関係上、ノズルの開口を円形状にすることが非常に困難となっている。ここで、ノズルが円形状に設けられている場合、インク滴は、比較的安定した状態で飛行する。しかしながら、上述のようにノズルの開口が円形状ではない場合、インク滴の形状およびその飛行が不規則となる（安定しない）、という問題がある。
【０００６】
また、特許文献１に開示の構成では、形状記憶合金は立体的に動く状態となっている。この場合、特許文献１の第３図等に示されるように、形状記憶合金の板と、その取り付け部分との間に、当該形状記憶合金の立体的な変形を考慮した隙間が必要となっている。そのため、高さ方向に余分な隙間が必要となる。また、特許文献１に開示の構成では、ノズルの開口部分の遮蔽は、最も遮蔽している状態でも不完全となり勝ちである。
【０００７】
なお、特許文献２に開示の構成でも、ノズルの開口が円形状とはならず、インク滴の形状およびその飛行が不規則となる、という問題は解消しない。また、特許文献２に開示の構成は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック等のような複数のノズル列を一体的に有する印刷ヘッドには適用し難い、という問題もある。
【０００８】
本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、ノズルの開口形状が円形であることを維持したまま、インクの特性の変動を防止可能なノズル遮蔽機構および液体吐出装置を提供しよう、とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明は、ノズル開口から液体を吐出させることが可能な液体吐出ヘッドと、開口部を具備し、液体吐出ヘッドのうちノズル開口側に取り付けられると共に、液体吐出ヘッドの温度変化に応じて伸縮し、この伸縮によってノズル開口を遮蔽または出現させる遮蔽部材と、を具備するものである。
【００１０】
このように構成する場合、液体吐出ヘッドの温度を変化させると、ノズル開口を遮蔽または出現させることが可能となる。それにより、液体吐出ヘッドの不使用時には、ノズル開口が遮蔽される状態として、液体の特性に変動が生じるのを防止可能となる。また、液体吐出ヘッドの使用時には、ノズル開口が出現（開口）する状態とすることで、吐出対象物に対して液体を良好に付着させることが可能となる。また、上述のように、遮蔽部材によりノズル開口を遮蔽／出現させる構成を採用しているので、ノズル開口を封止するキャップが不要となり、その分だけ、本発明のノズル遮蔽機構が取り付けられる液体吐出装置の小型化を図ることが可能となる。
【００１１】
また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、液体吐出ヘッドは、複数のノズル開口が列状に配置されるノズル列を、液体貯留部の液種の分だけ有していて、ノズル列は、ノズル開口から吐出される液体が付着する吐出対象物の幅寸法と同等か、または当該幅寸法よりも大きい長さ寸法を有しているものである。
【００１２】
このように構成する場合、液体吐出ヘッドは、いわゆるラインヘッドとなり、長手方向における液体吐出ヘッドが、その長手方向に移動する必要がなくなる。そのため、吐出対象物に対して、必要な液体の吐出処理の速度を向上させることが可能となる。
【００１３】
さらに、他の発明は、上述の発明に加えて更に、液体吐出ヘッドは、ヘッド本体と、ノズルプレートを具備すると共に、ヘッド本体は、液体が導入される圧力発生室と、この圧力発生室を押圧して液体をノズル開口から吐出させるための圧電素子と、を具備し、ノズルプレートには、ノズル開口が形成されていると共に、このノズル開口は圧力発生室に連通する状態で取り付けられていて、遮蔽部材は、ノズルプレートよりも熱膨張係数が大きな材質から形成されているものである。
【００１４】
このように構成する場合、遮蔽部材は、ノズルプレートよりも熱膨張係数が大きい材質から形成されている。このため、遮蔽部材の方が、温度変化における伸縮が大きく、ノズル開口の遮蔽状態と出現状態とを、良好に切り替えることが可能となる。また、ノズル開口の出現状態においては、当該ノズル開口から吐出対象物に向けて、液体を良好に吐出させることが可能となる。
【００１５】
また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、遮蔽部材には、ノズル開口に連通可能な開口部が設けられていると共に、遮蔽部材は、液体吐出ヘッドの長手方向の中央であって短手方向のうちノズル開口と対向する側から離間する一端側においてノズルプレートに取付固定されていて、遮蔽部材には、液体吐出ヘッドの長手方向の両端側に当該遮蔽部材の長手方向における伸縮をガイドするガイド手段が設けられているものである。
【００１６】
このように構成する場合、遮蔽部材に温度変化が生じると、遮蔽部材の他端側が一端側に対して接離するように、当該遮蔽部材は伸縮する。ここで、遮蔽部材の短手方向における中央側がノズルプレートに取付固定されている場合と比較して、温度変化における伸縮時の長さ寸法を確保することが可能となり、ノズル開口の遮蔽状態と出現状態との間の切り替えを、良好に実現可能となる。また、ガイド手段が設けられることにより、遮蔽部材の長手方向における伸縮を良好に案内することが可能となる。
【００１７】
さらに、他の発明は、上述の発明に加えて更に、開口部は、ノズル開口から離間する液体の吐出側に向かうにつれて、幅広となるテーパ形状に設けられているものである。
【００１８】
このように構成する場合、遮蔽部材の温度変化により、当該遮蔽部材がノズル開口の付近を摺動すると、ノズル開口の付近に付着している紙粉等の塵埃を除去することが可能となる。
【００１９】
また、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、開口部は、ノズル列の列長さと同等またはそれ以上の長さ寸法を有する長孔形状に設けられているものである。
【００２０】
このように構成する場合、遮蔽部材に温度変化が生じて伸縮する場合でも、ノズル開口と開口部との間で長手方向における位置ずれが生じるのを防止することが可能となる。
【００２１】
また、他の発明は、上述の各発明に係るノズル遮蔽機構を用いると共に、液体吐出ヘッドの温度調整を行うための温度調整機構と、温度調整機構の作動を制御する制御手段と、を具備するものである。
【００２２】
このように構成する場合、温度調整機構により液体吐出ヘッドの温度調整が為されると共に、制御手段により温度調整機構の作動が制御されるので、この液体吐出ヘッドに取り付けられている遮蔽部材の伸縮具合を、コントロールすることが可能となる。そのため、ノズル開口の遮蔽状態／出現状態の切り替えを良好に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施の形態に係る、液体吐出装置としてのプリンタ１０について、図１から図５に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、下方側とは、プリンタ１０が設置される側を指し、上方側とは、設置される側から離間する側を指す。また、印刷媒体Ｐが供給される側を給紙側、印刷媒体Ｐが排出される側を排紙側として説明する。
【００２４】
＜プリンタ１０の概略構成＞
最初に、プリンタ１０の構成の概略について説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係るプリンタ１０の概略構成を示す概略図である。本実施の形態のプリンタ１０は、紙送り機構２０と、インク供給機構３０と、制御部４０と、ヘッド機構５０と、温度調整機構６０と、を具備している。
【００２５】
紙送り機構２０は、紙送りモータ（ＰＦモータ）２１と、この紙送りモータ２１からの駆動力が伝達される給紙ローラ２２等を具備している。また、インク供給機構３０は、カートリッジホルダ３１と、加圧ポンプ３２と、インク供給路３３と、インクカートリッジ３４（液体貯留部に対応）を具備している。カートリッジホルダ３１は、例えば不図示のシャーシに取り付けられていて、このカートリッジホルダ３１に着脱自在にインクカートリッジ３４が装着されている。そのため、本実施の形態のプリンタ１０は、いわゆるオフキャリッジタイプの構成となっている。
【００２６】
なお、インク（液体に対応）の供給に際しては、加圧ポンプ３２が作動し、インクカートリッジ３４の内部に空気を圧送して、インクパックを押し潰すことにより、インク供給路３３にインクを押し出すように構成されている。
【００２７】
また、制御部４０は、制御手段に対応し、不図示のＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、バス、タイマ、インターフェース等を有している。この制御部４０には、各種センサ（温度センサ６１を含む）からの信号が入力されると共に、このセンサからの信号に基づいて、制御部４０は、紙送りモータ２１等のモータ、加圧ポンプ３２、不図示の吸引ポンプ、および後述するラインヘッド５１、温度調整機構６０等の駆動を司る。
【００２８】
また、上述のメモリの中のデータ、およびプログラムがＣＰＵで実行され、制御部４０の各構成が協働することにより、種々の機能的な構成が実現される。なお、本実施の形態では、メモリには、ペルチエ素子６２の駆動を司るためのプログラムおよびデータが記憶されていて、そのプログラムおよびデータを読み出すことにより、ラインヘッド５１の温度が設定された温度範囲内に収まるように、ペルチエ素子６２に向けて制御部４０から制御指令を発し、当該ペルチエ素子６２の作動を制御している。
【００２９】
また、上述の制御部４０は、コネクタ４１を介してコンピュータ７０に接続されていて、通信を行う。それにより、プリンタ１０がコンピュータ７０側から印刷信号ＰＳを受け取ると、その印刷信号ＰＳに基づいて、プリンタ１０で印刷のための処理が開始される。
【００３０】
＜ヘッド機構５０の詳細＞
以下、本発明の要部である、ヘッド機構５０について、図２から図５に基づいて説明する。本発明のヘッド機構５０は、液体吐出ヘッドとしてのラインヘッド５１と、遮蔽部材としての遮蔽板５４と、を具備している。これらのうち、ラインヘッド５１は、ヘッド本体５２と、ノズルプレート５３とを具備している。ヘッド本体５２は、例えばシリコン基板等をエッチング処理等で適宜加工することにより形成される。このヘッド本体５２の内部には、圧力発生室５２１と、リザーバ５２２と、連通路５２３と、圧電素子５２４と、を具備している。
【００３１】
これらのうち、圧力発生室５２１は、ラインヘッド５１の長手方向に沿って多数設けられている。なお、隣り合う圧力発生室５２１との間には、不図示の隔壁が設けられている。この圧力発生室５２１は、各ノズル開口５３１ごとに１つずつ設けられている。なお、ノズル開口５３１は、各色のインクカートリッジ３４ごとに、列状となるように配置されており、この列状の配置により、ノズル列ＮＬが構成されている。
【００３２】
また、リザーバ５２２は、不図示のインク供給路に接続されており、圧力発生室５２１にインクが導入される前にインクが導入される部分である。また、リザーバ５２２と圧力発生室５２１との間には、圧力発生室５２１よりも幅狭で流路抵抗となる連通路５２３が設けられている。また、圧力発生室５２１の側壁の一方側には、圧電素子５２４が配置されている。この圧電素子５２４は、圧電体層５２４ａを具備すると共に、この圧電体層５２４ａを挟むように一対の電極膜５２４ｂ，５２４ｃを具備している。なお、この圧電素子５２４は、各圧力発生室５２１ごとに１つずつ設けられているため、隣り合う圧電素子５２４との間には、所定の間隔の隙間が設けられる状態となる。
【００３３】
また、ノズルプレート５３は、例えばＳＵＳ（Stainless Used Steel）を材質として形成されている。このノズルプレート５３は、圧力発生室５２１の下流側に、例えば接着剤や熱溶着フィルム等の接合手段を介して固着されている（図３参照）。このノズルプレート５３には、ノズル開口５３１が穿設されている。ノズルプレート５３がヘッド本体５２に取り付けられると、ノズル開口５３１は、各圧力発生室５２１と連通する。このとき、本実施の形態では、１つの圧力発生室５２１ごとに、１つのノズル開口５３１が連通するように設けられている。
【００３４】
なお、上述した例では、ノズルプレート５３の材質は、ＳＵＳとなっている。そのため、線膨張係数は、例えば１０〜２０［×１０-6／℃］となっている。更に詳しくは、例えばオーステナイト系のＳＵＳ３０４における線膨張係数は、０℃〜１００℃の範囲では、おおよそ１７．３、１００℃〜３１６℃の範囲では、おおよそ１７．８、３１６℃〜５３８℃の範囲では、おおよそ１８．４、５３８℃〜６４９℃の範囲では、おおよそ１８．７（いずれも［×１０-6／℃］を単位とする。）となっている。また、例えばフェライト系のＳＵＳ４３０における線膨張係数は、０℃〜１００℃の範囲では、おおよそ１０．４、１００℃〜３１６℃の範囲では、おおよそ１１．０、３１６℃〜５３８℃の範囲では、おおよそ１１．３、５３８℃〜６４９℃の範囲では、おおよそ１１．９、６４９℃〜８１６℃の範囲では、おおよそ１２．４（いずれも［×１０-6／℃］を単位とする。）となっている。さらに、例えばマルテンサイト系のＳＵＳ４１０における線膨張係数は、０℃〜１００℃の範囲では、おおよそ９．９、１００℃〜３１６℃の範囲では、おおよそ１０．１、３１６℃〜５３８℃の範囲では、おおよそ１１．５、５３８℃〜６４９℃の範囲では、おおよそ１１．７（いずれも［×１０-6／℃］を単位とする。）となっている。
【００３５】
ここで、ノズルプレート５３は、上述の例では、ＳＵＳを材質として用いている。しかしながら、このノズルプレート５３の材質は、ＳＵＳに限られるものではなく、後述する遮蔽板５４の線膨張係数と比較して十分に小さい値を有するものであれば、どのようなものを用いても良い。なお、ＳＵＳ以外の材質の例としては、線膨張係数が比較的小さい（例えば３００℃以下で、２．５〜４．５［×１０-6／℃］等）、例えばガラスセラミックス、シリコン単結晶等が挙げられる。
【００３６】
また、ノズルプレート５３のうち、ヘッド本体５２と反対側には、遮蔽板５４が取り付けられている。この遮蔽板５４は、上述のノズルプレート５３よりも線膨張係数が、はるかに大きな樹脂を材質として形成されている。また、ノズルプレート５３と遮蔽板５４の線膨張係数は、１０倍以上異なることが望ましい。
【００３７】
ここで、遮蔽板５４の材質である樹脂は、一般的には、上述のＳＵＳやガラスセラミックス、シリコン単結晶よりも、熱膨張係数がはるかに大きい。そのため、種々の樹脂材質を用いて遮蔽板５４を形成することが可能である。以下に、代表的な樹脂を列挙すると、ＡＢＳ樹脂を初めとするアクリル系樹脂、乳酸系を初めとする生分解性樹脂、フッ素系樹脂、フェノール系樹脂、各種のポリアミド系樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、中密度ポリエチレン等のようなポリエチレン系樹脂、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＰ（ポリプロピレン）、（ＰＶＣ）ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂、メラニン樹脂等がある。
【００３８】
図４は、遮蔽板５４の構成を示す平面図である。この図４に示すように、遮蔽板５４には、開口部５４１が設けられている。この開口部５４１は、プリンタ１０の使用時には、ノズル開口５３１と連通して、印刷媒体Ｐ（吐出対象物に対応）に向けてインク滴を吐出させる部分である。開口部５４１は、ラインヘッド５１と同程度の長手方向の寸法を有している。そのため、後述するように、遮蔽板５４が熱膨張する場合であっても、この開口部５４１がノズル開口５３１と連通しない状態を防ぐことが可能となっている。図４に示すように、開口部５４１の幅寸法は、ノズル開口５３１に対応する大きさＬ１を有すると共に、一定のマージンＬ２を有している。このマージンＬ２は、所定の温度範囲における遮蔽板５４の短手方向の寸法変化を考慮して設定されている。
【００３９】
ここで、図３に示すように、開口部５４１の側断面形状は、インク滴の吐出側（下方側）に向かうにつれて幅広となる、テーパ形状に設けられている。特に、この開口部５４１のテーパ角度は、温度変化による遮蔽板５４の摺動によって、ノズル開口５３１付近に付着する紙粉を良好に掻き取ることが可能な角度に設けられている。その好適な角度としては、図３に示す開口部５４１のノズルプレート５３側の周縁の鋭角部分が１５度〜７５度とする場合がある。なお、かかる掻き取り動作を実現するために、遮蔽板５４は、ノズルプレート５３に対して密着する状態に設けられている。
【００４０】
また、遮蔽板５４は、取付固定部５４２にて、ノズルプレート５３に取付固定されている。この取付固定部５４２は、例えば遮蔽板５４の長手方向の略中央部分であって、短手方向の一端側（図４では、短手方向のうちノズル開口５３１から離間する側）に設けられている。それにより、遮蔽板５４が熱膨張する際に、当該遮蔽板５４が短手方向において他端側に向かって伸長するように設けられている。
【００４１】
図４に示すように、遮蔽板５４の長手方向の両端側には、ガイド手段５４３が設けられている。このガイド手段５４３は、長孔５４３ａと、ガイドピン５４３ｂと、抜け止め５４３ｃと、を具備している。これらのうち、長孔５４３ａは、遮蔽板５４の長手方向の両端側において、当該遮蔽板５４を長尺状に貫通する部分である。この長孔５４３ａには、ガイドピン５４３ｂが挿通されている。ガイドピン５４３ｂは、遮蔽板５４が熱膨張していない状態（プリンタ１０の使用前で温度の低い状態）においては、長孔５４３ａのうち、取付固定部５４２側から離間する側に位置するように設けられている。しかしながら、遮蔽板５４が熱膨張する場合、ガイドピン５４３ｂは、取付固定部５４２側に位置するように、長孔５４３ａの長さ寸法が設定されている。
【００４２】
このガイドピン５４３ｂは、その一端側がノズルプレート５３に取り付けられている。また、ガイドピン５４３ｂの他端側には、長孔５４３ａを挿通した後に、長孔５４３ａの幅寸法よりも大きな直径を有する抜け止め５４３ｃが取り付けられている。
【００４３】
また、図１に示すように、ラインヘッド５１には、温度調整機構６０が取り付けられている。温度調整機構６０は、温度センサ６１と、温調手段としてのペルチエ素子６２と、を具備している。これらのうち、温度センサ６１は、ラインヘッド５１の温度を検出し、その検出結果を制御部４０に向けて出力する。また、ペルチエ素子６２は、熱電素子の一種である例えばペルチエ素子６２であり、制御部４０からの制御指令に応じて、導通させる電流の大きさおよび向きを制御可能となっている。そして、ラインヘッド５１の温度が、予め設定されている温度よりも低いことが、温度センサ６１により検出される場合、ペルチエ素子６２からラインヘッド５１に熱を与える向きの電流を、当該ペルチエ素子６２に導通させる。また、これとは逆に、ラインヘッド５１の温度が、予め設定されている温度よりも低いことが、温度センサ６１により検出される場合、ペルチエ素子６２によってラインヘッド５１の熱が奪われる向きの電流を、当該ペルチエ素子６２に導通させる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、予め設定されている温度としては、遮蔽板５４の熱膨張時に開口部５４１とノズル開口５３１とが連通する状態とする温度がある。しかしながら、この連通状態とする温度の他に、ノズル開口５３１の遮蔽状態を確実にするための温度を、予め設定されている温度としても良い。
【００４５】
＜ラインヘッド５１における温度変化の際の動作＞
以上のような構成を有するプリンタ１０のラインヘッド５１における、温度変化が生じる場合の動作について、以下に説明する。図２は、ラインヘッド５１のうち、特定のノズル列ＮＬに係る部分の温度変化の様子を示す断面図である。まず、プリンタ１０での印刷を開始する前の状態においては、圧電素子５２４の駆動のための電流を導通させていないため、ラインヘッド５１の温度は低い状態に設けられている。このとき、図２（Ａ）に示すように、ノズル開口５３１は、遮蔽板５４の開口部５４１とは連通しておらず、外部からは遮蔽された状態となっている。しかしながら、ペルチエ素子６２に電流を導通させ、ラインヘッド５１を加熱すると、ラインヘッド５１の温度が上昇する。すなわち、ヘッド本体５２、ノズルプレート５３に温度上昇が生じると共に、遮蔽板５４にも温度上昇が生じる。
【００４６】
すると、上述のように、遮蔽板５４の線膨張係数は、ノズルプレート５３の線膨張係数よりも大きいため、遮蔽板５４の方がノズルプレート５３よりも大きく伸長する。そのため、図２（Ｂ）に示すように、開口部５４１とノズル開口５３１とが連通する。この状態となると、圧力発生室５２１に導入されているインクを、印刷媒体Ｐに向けて吐出させることが可能となる。
【００４７】
なお、ペルチエ素子６２の作動により、設定された温度に到達したことが、温度センサ６１で検出されると、以後、その温度を維持するように、制御部４０でペルチエ素子６２の作動を制御する。かかる温度維持の動作においては、ラインヘッド５１の温度が設定された温度よりも高いときは、当該ラインヘッド５１を冷却する向きの電流をペルチエ素子６２に導通させる。また、ラインヘッド５１の温度が設定された温度よりも低いときは、当該ラインヘッド５１を加熱する向きの電流をペルチエ素子６２に導通させる。このとき、マージンＬ２の余裕の範囲内に、温度変化による遮蔽板５４の短手方向の寸法変化が収まっている場合には、ペルチエ素子６２の作動を停止させることが可能となっている。
【００４８】
また、プリンタ１０の使用停止状態では、電流導通の停止により、ラインヘッド５１の温度は、自然に冷却されていく。この自然冷却により、遮蔽板５４は取付固定部５４２に向かって収縮する。このとき、開口部５４１は、その収縮に際してノズル開口５３１に付着している紙粉等の塵埃を掻き取り、当該開口部５４１のテーパ形状に沿わせて、塵埃を排出する。
【００４９】
＜本発明を適用した場合における効果＞
以上のような構成のプリンタ１０によれば、ラインヘッド５１の温度を変化させると、ノズル開口５３１を遮蔽または出現させることが可能となる。それにより、ラインヘッド５１の不使用時には、ノズル開口５３１が遮蔽される状態として、インクの特性に変動が生じるのを防止可能となる。また、ラインヘッド５１の使用時には、ノズル開口５３１が出現（開口）する状態とすることで、印刷媒体Ｐに対してインク滴を良好に付着させることが可能となる。また、上述のように、遮蔽板５４によりノズル開口５３１を遮蔽／出現させる構成を採用しているので、ノズル開口５３１を封止するキャップが不要となり、その分だけ、プリンタ１０の小型化を図ることが可能となる。
【００５０】
また、本実施の形態では、長尺状のラインヘッド５１を用いているため、当該ラインヘッド５１を、その長手方向に移動させる必要がなくなる。そのため、印刷媒体Ｐに対して、必要なインク滴の吐出処理の速度を向上可能となる。すなわち、印刷速度を向上させることが可能となる。
【００５１】
さらに、遮蔽板５４は、ノズルプレート５３よりも熱膨張係数が大きい材質から形成されている。このため、遮蔽板５４の方が、温度変化における伸縮が大きく、ノズル開口５３１の遮蔽状態と出現状態とを、良好に切り替えることが可能となる。また、ノズル開口５３１の出現状態においては、当該ノズル開口５３１から印刷媒体Ｐに向けて、インクを良好に吐出させることが可能となる。
【００５２】
また、本実施の形態では、遮蔽板５４は、取付固定部５４２を介してノズルプレート５３に取り付けられている。このため、遮蔽板５４に温度変化が生じると、遮蔽板５４のうち、取付固定部５４２から離間する他端側が、取付固定部５４２に対して接離するように、当該遮蔽板５４は伸縮する。ここで、遮蔽板５４の短手方向における中央側がノズルプレート５３に取付固定されている場合と比較して、温度変化における伸縮時の長さ寸法を確保することが可能となり、ノズル開口５３１の遮蔽状態と出現状態との間の切り替えを、良好に実現可能となる。また、ガイド手段５４３が設けられることにより、遮蔽板５４の長手方向における伸縮を良好に案内することが可能となる。
【００５３】
さらに、本実施の形態では、開口部５４１は、インク滴の吐出側に向かうにつれて、幅広となるテーパ形状に設けられている。このため、遮蔽板５４の温度変化により、当該遮蔽板５４がノズル開口５３１の付近を摺動すると、ノズル開口５３１の付近に付着している紙粉等の塵埃を除去することが可能となる。
【００５４】
また、本実施の形態では、開口部５４１は、ノズル列ＮＬの列長さと同等またはそれ以上の長さ寸法を有する長孔形状に設けられている。このため、遮蔽板５４に温度変化が生じて伸縮する場合でも、ノズル開口５３１と開口部５４１との間で長手方向における位置ずれが生じるのを防止することが可能となる。
【００５５】
また、本実施の形態では、温度調整機構６０によりラインヘッド５１の温度調整が為されると共に、制御部４０により温度調整機構６０の作動が制御されるので、遮蔽板５４の伸縮具合を、コントロールすることが可能となる。そのため、ノズル開口５３１の遮蔽状態／出現状態の切り替えを良好に行うことが可能となる。
【００５６】
＜本発明の変形例＞
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。
【００５７】
上述の実施の形態では、遮蔽板５４の開口部５４１は、１つのノズル列ＮＬにつき、１つの長尺状の開口部５４１が設けられるように構成されている。しかしながら、開口部５４１は、かかる長尺状に限られるものではなく、各ノズル開口５３１に対応させて、１つずつ設けるようにしても良い。その例を、図６に示す。なお、図６に示されるものでは、開口部５４１Ａは、長孔形状に設けられているが、各ノズル開口５３１ごとに、独立した開口部５４１Ａが設けられている。また、この開口部５４１Ａは、熱膨張の際に、矢示Ａ方向に移動するように設けられている。
【００５８】
また、上述の実施の形態においては、液体吐出ヘッドとしては、紙送り方向と直交する方向に移動しない、ラインヘッド５１を具備するタイプとなっている。しかしながら、液体吐出ヘッドは、ラインヘッド５１に限られるものではなく、モータの駆動により紙送り方向と直交する方向に移動するタイプであっても良い。
【００５９】
また、上述の実施の形態では、温調手段としてペルチエ素子６２を用いる場合について説明している。しかしながら、温調手段は、ペルチエ素子６２に限られるものではなく、例えばヒートポンプ、ヒータ、チラー等のような他の温調手段を用いるようにしても良い。また、ペルチエ素子６２以外の熱電素子、熱電変換素子を用いるようにしても良い。
【００６０】
また、紙送り方向と直交する方向に移動しないラインヘッド５１としては、長尺状のものには限られず、比較的短い印刷ヘッドを、互い違いとなる状態（印刷ヘッドの紙送り方向と直交する方向における配置が、紙送り方向において交互に位置変化する状態）で配置するようにしても良い。
【００６１】
また、上述の実施の形態では、液体吐出装置として、プリンタ１０に関して説明している。しかしながら、液体吐出装置は、プリンタ１０には限られるものではなく、例えばコピー機能を備える複写機に本発明を適用しても良い。また、その他の液体吐出装置としては、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ等の製造に用いられる、液体を噴射する装置等がある。また、液体は、インク以外の液体であっても良く、たとえば液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイに用いられる液体を噴射する装置においては、色材、電極材が液体となる。また、液体は、脱気インクには限られず、気泡が所定だけ溶解しているインク（飽和しているインク等）を用いても良い。なお、飽和しているインクを用いる場合、加圧または冷却等の別途の作業が必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るプリンタの概略構成を示す図である。
【図２】ラインヘッドの構成の一部分を示す側断面図である。
【図３】ラインヘッドのノズル開口付近の構成を拡大して示す側断面図である。
【図４】遮蔽板の構成を示す平面図である。
【図５】ラインヘッドに対する遮蔽板の取り付け状態を示す平面図である。
【図６】遮蔽板の構成の変形例を示す部分的な平面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０…プリンタ、２０…紙送り機構、３０…インク供給機構、４０…制御部（制御手段に対応）、５０…ヘッド機構、５１…ラインヘッド（液体吐出ヘッドに対応）、５２…ヘッド本体、５２４…圧電素子、５３…ノズルプレート、５３１…ノズル開口、５４…遮蔽板（遮蔽部材に対応）、５４１…開口部、５４２…取付固定部、５４３…ガイド手段、６０…温度調整機構、６１…温度センサ、６２…ペルチエ素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル遮蔽機構および液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式のプリンタにおいては、印刷ヘッドを主走査方向に移動させつつ、紙等の印刷媒体にインク滴を吐出させ、１走査分の紙送りを行って再び同じ動作を繰り返す、いわゆるシリアルタイプのプリンタが主流となっている。このタイプのプリンタでは、使用時の温度上昇等に伴い、インクの粘性等の特性が変動する場合がある。このような特性変動を防止するための試みの一つとしては、特許文献１および特許文献２に示すものがある。特許文献１には、ノズルに形状記憶合金等を取り付けて、ノズルの開口の大きさを、温度変化に合わせて変化させる、という技術内容について開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、ノズルの開口の大きさを変化させるものとして、ノズル径を、例えばピエゾ素子を用いて変化させる、という技術内容について開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−７３１５７号公報
【特許文献２】特開昭６１−２８３５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の特許文献１に開示されている技術内容によれば、形状記憶合金を用いる関係上、ノズルの開口を円形状にすることが非常に困難となっている。ここで、ノズルが円形状に設けられている場合、インク滴は、比較的安定した状態で飛行する。しかしながら、上述のようにノズルの開口が円形状ではない場合、インク滴の形状およびその飛行が不規則となる（安定しない）、という問題がある。
【０００６】
また、特許文献１に開示の構成では、形状記憶合金は立体的に動く状態となっている。この場合、特許文献１の第３図等に示されるように、形状記憶合金の板と、その取り付け部分との間に、当該形状記憶合金の立体的な変形を考慮した隙間が必要となっている。そのため、高さ方向に余分な隙間が必要となる。また、特許文献１に開示の構成では、ノズルの開口部分の遮蔽は、最も遮蔽している状態でも不完全となり勝ちである。
【０００７】
なお、特許文献２に開示の構成でも、ノズルの開口が円形状とはならず、インク滴の形状およびその飛行が不規則となる、という問題は解消しない。また、特許文献２に開示の構成は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック等のような複数のノズル列を一体的に有する印刷ヘッドには適用し難い、という問題もある。
【０００８】
本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、ノズルの開口形状が円形であることを維持したまま、インクの特性の変動を防止可能なノズル遮蔽機構および液体吐出装置を提供しよう、とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明は、ノズル開口から液体を吐出させることが可能な液体吐出ヘッドと、開口部を具備し、液体吐出ヘッドのうちノズル開口側に取り付けられると共に、液体吐出ヘッドの温度変化に応じて伸縮し、この伸縮によってノズル開口を遮蔽または出現させる遮蔽部材と、を具備するものである。
【００１０】
このように構成する場合、液体吐出ヘッドの温度を変化させると、ノズル開口を遮蔽または出現させることが可能となる。それにより、液体吐出ヘッドの不使用時には、ノズル開口が遮蔽される状態として、液体の特性に変動が生じるのを防止可能となる。また、液体吐出ヘッドの使用時には、ノズル開口が出現（開口）する状態とすることで、吐出対象物に対して液体を良好に付着させることが可能となる。また、上述のように、遮蔽部材によりノズル開口を遮蔽／出現させる構成を採用しているので、ノズル開口を封止するキャップが不要となり、その分だけ、本発明のノズル遮蔽機構が取り付けられる液体吐出装置の小型化を図ることが可能となる。
【００１１】
また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、液体吐出ヘッドは、複数のノズル開口が列状に配置されるノズル列を、液体貯留部の液種の分だけ有していて、ノズル列は、ノズル開口から吐出される液体が付着する吐出対象物の幅寸法と同等か、または当該幅寸法よりも大きい長さ寸法を有しているものである。
【００１２】
このように構成する場合、液体吐出ヘッドは、いわゆるラインヘッドとなり、長手方向における液体吐出ヘッドが、その長手方向に移動する必要がなくなる。そのため、吐出対象物に対して、必要な液体の吐出処理の速度を向上させることが可能となる。
【００１３】
さらに、他の発明は、上述の発明に加えて更に、液体吐出ヘッドは、ヘッド本体と、ノズルプレートを具備すると共に、ヘッド本体は、液体が導入される圧力発生室と、この圧力発生室を押圧して液体をノズル開口から吐出させるための圧電素子と、を具備し、ノズルプレートには、ノズル開口が形成されていると共に、このノズル開口は圧力発生室に連通する状態で取り付けられていて、遮蔽部材は、ノズルプレートよりも熱膨張係数が大きな材質から形成されているものである。
【００１４】
このように構成する場合、遮蔽部材は、ノズルプレートよりも熱膨張係数が大きい材質から形成されている。このため、遮蔽部材の方が、温度変化における伸縮が大きく、ノズル開口の遮蔽状態と出現状態とを、良好に切り替えることが可能となる。また、ノズル開口の出現状態においては、当該ノズル開口から吐出対象物に向けて、液体を良好に吐出させることが可能となる。
【００１５】
また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、遮蔽部材には、ノズル開口に連通可能な開口部が設けられていると共に、遮蔽部材は、液体吐出ヘッドの長手方向の中央であって短手方向のうちノズル開口と対向する側から離間する一端側においてノズルプレートに取付固定されていて、遮蔽部材には、液体吐出ヘッドの長手方向の両端側に当該遮蔽部材の長手方向における伸縮をガイドするガイド手段が設けられているものである。
【００１６】
このように構成する場合、遮蔽部材に温度変化が生じると、遮蔽部材の他端側が一端側に対して接離するように、当該遮蔽部材は伸縮する。ここで、遮蔽部材の短手方向における中央側がノズルプレートに取付固定されている場合と比較して、温度変化における伸縮時の長さ寸法を確保することが可能となり、ノズル開口の遮蔽状態と出現状態との間の切り替えを、良好に実現可能となる。また、ガイド手段が設けられることにより、遮蔽部材の長手方向における伸縮を良好に案内することが可能となる。
【００１７】
さらに、他の発明は、上述の発明に加えて更に、開口部は、ノズル開口から離間する液体の吐出側に向かうにつれて、幅広となるテーパ形状に設けられているものである。
【００１８】
このように構成する場合、遮蔽部材の温度変化により、当該遮蔽部材がノズル開口の付近を摺動すると、ノズル開口の付近に付着している紙粉等の塵埃を除去することが可能となる。
【００１９】
また、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、開口部は、ノズル列の列長さと同等またはそれ以上の長さ寸法を有する長孔形状に設けられているものである。
【００２０】
このように構成する場合、遮蔽部材に温度変化が生じて伸縮する場合でも、ノズル開口と開口部との間で長手方向における位置ずれが生じるのを防止することが可能となる。
【００２１】
また、他の発明は、上述の各発明に係るノズル遮蔽機構を用いると共に、液体吐出ヘッドの温度調整を行うための温度調整機構と、温度調整機構の作動を制御する制御手段と、を具備するものである。
【００２２】
このように構成する場合、温度調整機構により液体吐出ヘッドの温度調整が為されると共に、制御手段により温度調整機構の作動が制御されるので、この液体吐出ヘッドに取り付けられている遮蔽部材の伸縮具合を、コントロールすることが可能となる。そのため、ノズル開口の遮蔽状態／出現状態の切り替えを良好に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施の形態に係る、液体吐出装置としてのプリンタ１０について、図１から図５に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、下方側とは、プリンタ１０が設置される側を指し、上方側とは、設置される側から離間する側を指す。また、印刷媒体Ｐが供給される側を給紙側、印刷媒体Ｐが排出される側を排紙側として説明する。
【００２４】
＜プリンタ１０の概略構成＞
最初に、プリンタ１０の構成の概略について説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係るプリンタ１０の概略構成を示す概略図である。本実施の形態のプリンタ１０は、紙送り機構２０と、インク供給機構３０と、制御部４０と、ヘッド機構５０と、温度調整機構６０と、を具備している。
【００２５】
紙送り機構２０は、紙送りモータ（ＰＦモータ）２１と、この紙送りモータ２１からの駆動力が伝達される給紙ローラ２２等を具備している。また、インク供給機構３０は、カートリッジホルダ３１と、加圧ポンプ３２と、インク供給路３３と、インクカートリッジ３４（液体貯留部に対応）を具備している。カートリッジホルダ３１は、例えば不図示のシャーシに取り付けられていて、このカートリッジホルダ３１に着脱自在にインクカートリッジ３４が装着されている。そのため、本実施の形態のプリンタ１０は、いわゆるオフキャリッジタイプの構成となっている。
【００２６】
なお、インク（液体に対応）の供給に際しては、加圧ポンプ３２が作動し、インクカートリッジ３４の内部に空気を圧送して、インクパックを押し潰すことにより、インク供給路３３にインクを押し出すように構成されている。
【００２７】
また、制御部４０は、制御手段に対応し、不図示のＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、バス、タイマ、インターフェース等を有している。この制御部４０には、各種センサ（温度センサ６１を含む）からの信号が入力されると共に、このセンサからの信号に基づいて、制御部４０は、紙送りモータ２１等のモータ、加圧ポンプ３２、不図示の吸引ポンプ、および後述するラインヘッド５１、温度調整機構６０等の駆動を司る。
【００２８】
また、上述のメモリの中のデータ、およびプログラムがＣＰＵで実行され、制御部４０の各構成が協働することにより、種々の機能的な構成が実現される。なお、本実施の形態では、メモリには、ペルチエ素子６２の駆動を司るためのプログラムおよびデータが記憶されていて、そのプログラムおよびデータを読み出すことにより、ラインヘッド５１の温度が設定された温度範囲内に収まるように、ペルチエ素子６２に向けて制御部４０から制御指令を発し、当該ペルチエ素子６２の作動を制御している。
【００２９】
また、上述の制御部４０は、コネクタ４１を介してコンピュータ７０に接続されていて、通信を行う。それにより、プリンタ１０がコンピュータ７０側から印刷信号ＰＳを受け取ると、その印刷信号ＰＳに基づいて、プリンタ１０で印刷のための処理が開始される。
【００３０】
＜ヘッド機構５０の詳細＞
以下、本発明の要部である、ヘッド機構５０について、図２から図５に基づいて説明する。本発明のヘッド機構５０は、液体吐出ヘッドとしてのラインヘッド５１と、遮蔽部材としての遮蔽板５４と、を具備している。これらのうち、ラインヘッド５１は、ヘッド本体５２と、ノズルプレート５３とを具備している。ヘッド本体５２は、例えばシリコン基板等をエッチング処理等で適宜加工することにより形成される。このヘッド本体５２の内部には、圧力発生室５２１と、リザーバ５２２と、連通路５２３と、圧電素子５２４と、を具備している。
【００３１】
これらのうち、圧力発生室５２１は、ラインヘッド５１の長手方向に沿って多数設けられている。なお、隣り合う圧力発生室５２１との間には、不図示の隔壁が設けられている。この圧力発生室５２１は、各ノズル開口５３１ごとに１つずつ設けられている。なお、ノズル開口５３１は、各色のインクカートリッジ３４ごとに、列状となるように配置されており、この列状の配置により、ノズル列ＮＬが構成されている。
【００３２】
また、リザーバ５２２は、不図示のインク供給路に接続されており、圧力発生室５２１にインクが導入される前にインクが導入される部分である。また、リザーバ５２２と圧力発生室５２１との間には、圧力発生室５２１よりも幅狭で流路抵抗となる連通路５２３が設けられている。また、圧力発生室５２１の側壁の一方側には、圧電素子５２４が配置されている。この圧電素子５２４は、圧電体層５２４ａを具備すると共に、この圧電体層５２４ａを挟むように一対の電極膜５２４ｂ，５２４ｃを具備している。なお、この圧電素子５２４は、各圧力発生室５２１ごとに１つずつ設けられているため、隣り合う圧電素子５２４との間には、所定の間隔の隙間が設けられる状態となる。
【００３３】
また、ノズルプレート５３は、例えばＳＵＳ（Stainless Used Steel）を材質として形成されている。このノズルプレート５３は、圧力発生室５２１の下流側に、例えば接着剤や熱溶着フィルム等の接合手段を介して固着されている（図３参照）。このノズルプレート５３には、ノズル開口５３１が穿設されている。ノズルプレート５３がヘッド本体５２に取り付けられると、ノズル開口５３１は、各圧力発生室５２１と連通する。このとき、本実施の形態では、１つの圧力発生室５２１ごとに、１つのノズル開口５３１が連通するように設けられている。
【００３４】
なお、上述した例では、ノズルプレート５３の材質は、ＳＵＳとなっている。そのため、線膨張係数は、例えば１０〜２０［×１０-6／℃］となっている。更に詳しくは、例えばオーステナイト系のＳＵＳ３０４における線膨張係数は、０℃〜１００℃の範囲では、おおよそ１７．３、１００℃〜３１６℃の範囲では、おおよそ１７．８、３１６℃〜５３８℃の範囲では、おおよそ１８．４、５３８℃〜６４９℃の範囲では、おおよそ１８．７（いずれも［×１０-6／℃］を単位とする。）となっている。また、例えばフェライト系のＳＵＳ４３０における線膨張係数は、０℃〜１００℃の範囲では、おおよそ１０．４、１００℃〜３１６℃の範囲では、おおよそ１１．０、３１６℃〜５３８℃の範囲では、おおよそ１１．３、５３８℃〜６４９℃の範囲では、おおよそ１１．９、６４９℃〜８１６℃の範囲では、おおよそ１２．４（いずれも［×１０-6／℃］を単位とする。）となっている。さらに、例えばマルテンサイト系のＳＵＳ４１０における線膨張係数は、０℃〜１００℃の範囲では、おおよそ９．９、１００℃〜３１６℃の範囲では、おおよそ１０．１、３１６℃〜５３８℃の範囲では、おおよそ１１．５、５３８℃〜６４９℃の範囲では、おおよそ１１．７（いずれも［×１０-6／℃］を単位とする。）となっている。
【００３５】
ここで、ノズルプレート５３は、上述の例では、ＳＵＳを材質として用いている。しかしながら、このノズルプレート５３の材質は、ＳＵＳに限られるものではなく、後述する遮蔽板５４の線膨張係数と比較して十分に小さい値を有するものであれば、どのようなものを用いても良い。なお、ＳＵＳ以外の材質の例としては、線膨張係数が比較的小さい（例えば３００℃以下で、２．５〜４．５［×１０-6／℃］等）、例えばガラスセラミックス、シリコン単結晶等が挙げられる。
【００３６】
また、ノズルプレート５３のうち、ヘッド本体５２と反対側には、遮蔽板５４が取り付けられている。この遮蔽板５４は、上述のノズルプレート５３よりも線膨張係数が、はるかに大きな樹脂を材質として形成されている。また、ノズルプレート５３と遮蔽板５４の線膨張係数は、１０倍以上異なることが望ましい。
【００３７】
ここで、遮蔽板５４の材質である樹脂は、一般的には、上述のＳＵＳやガラスセラミックス、シリコン単結晶よりも、熱膨張係数がはるかに大きい。そのため、種々の樹脂材質を用いて遮蔽板５４を形成することが可能である。以下に、代表的な樹脂を列挙すると、ＡＢＳ樹脂を初めとするアクリル系樹脂、乳酸系を初めとする生分解性樹脂、フッ素系樹脂、フェノール系樹脂、各種のポリアミド系樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、中密度ポリエチレン等のようなポリエチレン系樹脂、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＰ（ポリプロピレン）、（ＰＶＣ）ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂、メラニン樹脂等がある。
【００３８】
図４は、遮蔽板５４の構成を示す平面図である。この図４に示すように、遮蔽板５４には、開口部５４１が設けられている。この開口部５４１は、プリンタ１０の使用時には、ノズル開口５３１と連通して、印刷媒体Ｐ（吐出対象物に対応）に向けてインク滴を吐出させる部分である。開口部５４１は、ラインヘッド５１と同程度の長手方向の寸法を有している。そのため、後述するように、遮蔽板５４が熱膨張する場合であっても、この開口部５４１がノズル開口５３１と連通しない状態を防ぐことが可能となっている。図４に示すように、開口部５４１の幅寸法は、ノズル開口５３１に対応する大きさＬ１を有すると共に、一定のマージンＬ２を有している。このマージンＬ２は、所定の温度範囲における遮蔽板５４の短手方向の寸法変化を考慮して設定されている。
【００３９】
ここで、図３に示すように、開口部５４１の側断面形状は、インク滴の吐出側（下方側）に向かうにつれて幅広となる、テーパ形状に設けられている。特に、この開口部５４１のテーパ角度は、温度変化による遮蔽板５４の摺動によって、ノズル開口５３１付近に付着する紙粉を良好に掻き取ることが可能な角度に設けられている。その好適な角度としては、図３に示す開口部５４１のノズルプレート５３側の周縁の鋭角部分が１５度〜７５度とする場合がある。なお、かかる掻き取り動作を実現するために、遮蔽板５４は、ノズルプレート５３に対して密着する状態に設けられている。
【００４０】
また、遮蔽板５４は、取付固定部５４２にて、ノズルプレート５３に取付固定されている。この取付固定部５４２は、例えば遮蔽板５４の長手方向の略中央部分であって、短手方向の一端側（図４では、短手方向のうちノズル開口５３１から離間する側）に設けられている。それにより、遮蔽板５４が熱膨張する際に、当該遮蔽板５４が短手方向において他端側に向かって伸長するように設けられている。
【００４１】
図４に示すように、遮蔽板５４の長手方向の両端側には、ガイド手段５４３が設けられている。このガイド手段５４３は、長孔５４３ａと、ガイドピン５４３ｂと、抜け止め５４３ｃと、を具備している。これらのうち、長孔５４３ａは、遮蔽板５４の長手方向の両端側において、当該遮蔽板５４を長尺状に貫通する部分である。この長孔５４３ａには、ガイドピン５４３ｂが挿通されている。ガイドピン５４３ｂは、遮蔽板５４が熱膨張していない状態（プリンタ１０の使用前で温度の低い状態）においては、長孔５４３ａのうち、取付固定部５４２側から離間する側に位置するように設けられている。しかしながら、遮蔽板５４が熱膨張する場合、ガイドピン５４３ｂは、取付固定部５４２側に位置するように、長孔５４３ａの長さ寸法が設定されている。
【００４２】
このガイドピン５４３ｂは、その一端側がノズルプレート５３に取り付けられている。また、ガイドピン５４３ｂの他端側には、長孔５４３ａを挿通した後に、長孔５４３ａの幅寸法よりも大きな直径を有する抜け止め５４３ｃが取り付けられている。
【００４３】
また、図１に示すように、ラインヘッド５１には、温度調整機構６０が取り付けられている。温度調整機構６０は、温度センサ６１と、温調手段としてのペルチエ素子６２と、を具備している。これらのうち、温度センサ６１は、ラインヘッド５１の温度を検出し、その検出結果を制御部４０に向けて出力する。また、ペルチエ素子６２は、熱電素子の一種である例えばペルチエ素子６２であり、制御部４０からの制御指令に応じて、導通させる電流の大きさおよび向きを制御可能となっている。そして、ラインヘッド５１の温度が、予め設定されている温度よりも低いことが、温度センサ６１により検出される場合、ペルチエ素子６２からラインヘッド５１に熱を与える向きの電流を、当該ペルチエ素子６２に導通させる。また、これとは逆に、ラインヘッド５１の温度が、予め設定されている温度よりも低いことが、温度センサ６１により検出される場合、ペルチエ素子６２によってラインヘッド５１の熱が奪われる向きの電流を、当該ペルチエ素子６２に導通させる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、予め設定されている温度としては、遮蔽板５４の熱膨張時に開口部５４１とノズル開口５３１とが連通する状態とする温度がある。しかしながら、この連通状態とする温度の他に、ノズル開口５３１の遮蔽状態を確実にするための温度を、予め設定されている温度としても良い。
【００４５】
＜ラインヘッド５１における温度変化の際の動作＞
以上のような構成を有するプリンタ１０のラインヘッド５１における、温度変化が生じる場合の動作について、以下に説明する。図２は、ラインヘッド５１のうち、特定のノズル列ＮＬに係る部分の温度変化の様子を示す断面図である。まず、プリンタ１０での印刷を開始する前の状態においては、圧電素子５２４の駆動のための電流を導通させていないため、ラインヘッド５１の温度は低い状態に設けられている。このとき、図２（Ａ）に示すように、ノズル開口５３１は、遮蔽板５４の開口部５４１とは連通しておらず、外部からは遮蔽された状態となっている。しかしながら、ペルチエ素子６２に電流を導通させ、ラインヘッド５１を加熱すると、ラインヘッド５１の温度が上昇する。すなわち、ヘッド本体５２、ノズルプレート５３に温度上昇が生じると共に、遮蔽板５４にも温度上昇が生じる。
【００４６】
すると、上述のように、遮蔽板５４の線膨張係数は、ノズルプレート５３の線膨張係数よりも大きいため、遮蔽板５４の方がノズルプレート５３よりも大きく伸長する。そのため、図２（Ｂ）に示すように、開口部５４１とノズル開口５３１とが連通する。この状態となると、圧力発生室５２１に導入されているインクを、印刷媒体Ｐに向けて吐出させることが可能となる。
【００４７】
なお、ペルチエ素子６２の作動により、設定された温度に到達したことが、温度センサ６１で検出されると、以後、その温度を維持するように、制御部４０でペルチエ素子６２の作動を制御する。かかる温度維持の動作においては、ラインヘッド５１の温度が設定された温度よりも高いときは、当該ラインヘッド５１を冷却する向きの電流をペルチエ素子６２に導通させる。また、ラインヘッド５１の温度が設定された温度よりも低いときは、当該ラインヘッド５１を加熱する向きの電流をペルチエ素子６２に導通させる。このとき、マージンＬ２の余裕の範囲内に、温度変化による遮蔽板５４の短手方向の寸法変化が収まっている場合には、ペルチエ素子６２の作動を停止させることが可能となっている。
【００４８】
また、プリンタ１０の使用停止状態では、電流導通の停止により、ラインヘッド５１の温度は、自然に冷却されていく。この自然冷却により、遮蔽板５４は取付固定部５４２に向かって収縮する。このとき、開口部５４１は、その収縮に際してノズル開口５３１に付着している紙粉等の塵埃を掻き取り、当該開口部５４１のテーパ形状に沿わせて、塵埃を排出する。
【００４９】
＜本発明を適用した場合における効果＞
以上のような構成のプリンタ１０によれば、ラインヘッド５１の温度を変化させると、ノズル開口５３１を遮蔽または出現させることが可能となる。それにより、ラインヘッド５１の不使用時には、ノズル開口５３１が遮蔽される状態として、インクの特性に変動が生じるのを防止可能となる。また、ラインヘッド５１の使用時には、ノズル開口５３１が出現（開口）する状態とすることで、印刷媒体Ｐに対してインク滴を良好に付着させることが可能となる。また、上述のように、遮蔽板５４によりノズル開口５３１を遮蔽／出現させる構成を採用しているので、ノズル開口５３１を封止するキャップが不要となり、その分だけ、プリンタ１０の小型化を図ることが可能となる。
【００５０】
また、本実施の形態では、長尺状のラインヘッド５１を用いているため、当該ラインヘッド５１を、その長手方向に移動させる必要がなくなる。そのため、印刷媒体Ｐに対して、必要なインク滴の吐出処理の速度を向上可能となる。すなわち、印刷速度を向上させることが可能となる。
【００５１】
さらに、遮蔽板５４は、ノズルプレート５３よりも熱膨張係数が大きい材質から形成されている。このため、遮蔽板５４の方が、温度変化における伸縮が大きく、ノズル開口５３１の遮蔽状態と出現状態とを、良好に切り替えることが可能となる。また、ノズル開口５３１の出現状態においては、当該ノズル開口５３１から印刷媒体Ｐに向けて、インクを良好に吐出させることが可能となる。
【００５２】
また、本実施の形態では、遮蔽板５４は、取付固定部５４２を介してノズルプレート５３に取り付けられている。このため、遮蔽板５４に温度変化が生じると、遮蔽板５４のうち、取付固定部５４２から離間する他端側が、取付固定部５４２に対して接離するように、当該遮蔽板５４は伸縮する。ここで、遮蔽板５４の短手方向における中央側がノズルプレート５３に取付固定されている場合と比較して、温度変化における伸縮時の長さ寸法を確保することが可能となり、ノズル開口５３１の遮蔽状態と出現状態との間の切り替えを、良好に実現可能となる。また、ガイド手段５４３が設けられることにより、遮蔽板５４の長手方向における伸縮を良好に案内することが可能となる。
【００５３】
さらに、本実施の形態では、開口部５４１は、インク滴の吐出側に向かうにつれて、幅広となるテーパ形状に設けられている。このため、遮蔽板５４の温度変化により、当該遮蔽板５４がノズル開口５３１の付近を摺動すると、ノズル開口５３１の付近に付着している紙粉等の塵埃を除去することが可能となる。
【００５４】
また、本実施の形態では、開口部５４１は、ノズル列ＮＬの列長さと同等またはそれ以上の長さ寸法を有する長孔形状に設けられている。このため、遮蔽板５４に温度変化が生じて伸縮する場合でも、ノズル開口５３１と開口部５４１との間で長手方向における位置ずれが生じるのを防止することが可能となる。
【００５５】
また、本実施の形態では、温度調整機構６０によりラインヘッド５１の温度調整が為されると共に、制御部４０により温度調整機構６０の作動が制御されるので、遮蔽板５４の伸縮具合を、コントロールすることが可能となる。そのため、ノズル開口５３１の遮蔽状態／出現状態の切り替えを良好に行うことが可能となる。
【００５６】
＜本発明の変形例＞
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。
【００５７】
上述の実施の形態では、遮蔽板５４の開口部５４１は、１つのノズル列ＮＬにつき、１つの長尺状の開口部５４１が設けられるように構成されている。しかしながら、開口部５４１は、かかる長尺状に限られるものではなく、各ノズル開口５３１に対応させて、１つずつ設けるようにしても良い。その例を、図６に示す。なお、図６に示されるものでは、開口部５４１Ａは、長孔形状に設けられているが、各ノズル開口５３１ごとに、独立した開口部５４１Ａが設けられている。また、この開口部５４１Ａは、熱膨張の際に、矢示Ａ方向に移動するように設けられている。
【００５８】
また、上述の実施の形態においては、液体吐出ヘッドとしては、紙送り方向と直交する方向に移動しない、ラインヘッド５１を具備するタイプとなっている。しかしながら、液体吐出ヘッドは、ラインヘッド５１に限られるものではなく、モータの駆動により紙送り方向と直交する方向に移動するタイプであっても良い。
【００５９】
また、上述の実施の形態では、温調手段としてペルチエ素子６２を用いる場合について説明している。しかしながら、温調手段は、ペルチエ素子６２に限られるものではなく、例えばヒートポンプ、ヒータ、チラー等のような他の温調手段を用いるようにしても良い。また、ペルチエ素子６２以外の熱電素子、熱電変換素子を用いるようにしても良い。
【００６０】
また、紙送り方向と直交する方向に移動しないラインヘッド５１としては、長尺状のものには限られず、比較的短い印刷ヘッドを、互い違いとなる状態（印刷ヘッドの紙送り方向と直交する方向における配置が、紙送り方向において交互に位置変化する状態）で配置するようにしても良い。
【００６１】
また、上述の実施の形態では、液体吐出装置として、プリンタ１０に関して説明している。しかしながら、液体吐出装置は、プリンタ１０には限られるものではなく、例えばコピー機能を備える複写機に本発明を適用しても良い。また、その他の液体吐出装置としては、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ等の製造に用いられる、液体を噴射する装置等がある。また、液体は、インク以外の液体であっても良く、たとえば液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイに用いられる液体を噴射する装置においては、色材、電極材が液体となる。また、液体は、脱気インクには限られず、気泡が所定だけ溶解しているインク（飽和しているインク等）を用いても良い。なお、飽和しているインクを用いる場合、加圧または冷却等の別途の作業が必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るプリンタの概略構成を示す図である。
【図２】ラインヘッドの構成の一部分を示す側断面図である。
【図３】ラインヘッドのノズル開口付近の構成を拡大して示す側断面図である。
【図４】遮蔽板の構成を示す平面図である。
【図５】ラインヘッドに対する遮蔽板の取り付け状態を示す平面図である。
【図６】遮蔽板の構成の変形例を示す部分的な平面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０…プリンタ、２０…紙送り機構、３０…インク供給機構、４０…制御部（制御手段に対応）、５０…ヘッド機構、５１…ラインヘッド（液体吐出ヘッドに対応）、５２…ヘッド本体、５２４…圧電素子、５３…ノズルプレート、５３１…ノズル開口、５４…遮蔽板（遮蔽部材に対応）、５４１…開口部、５４２…取付固定部、５４３…ガイド手段、６０…温度調整機構、６１…温度センサ、６２…ペルチエ素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口から液体を吐出させることが可能な液体吐出ヘッドと、
開口部を具備し、上記液体吐出ヘッドのうち上記ノズル開口側に取り付けられると共に、上記液体吐出ヘッドの温度変化に応じて伸縮し、この伸縮によって上記ノズル開口を遮蔽または出現させる遮蔽部材と、
を具備することを特徴とするノズル遮蔽機構。
【請求項２】
前記液体吐出ヘッドは、複数の前記ノズル開口が列状に配置されるノズル列を、液体貯留部の液種の分だけ有していて、
上記ノズル列は、前記ノズル開口から吐出される液体が付着する吐出対象物の幅寸法と同等か、または当該幅寸法よりも大きい長さ寸法を有している、
ことを特徴とする請求項１記載のノズル遮蔽機構。
【請求項３】
前記液体吐出ヘッドは、ヘッド本体と、ノズルプレートを具備すると共に、
上記ヘッド本体は、液体が導入される圧力発生室と、この圧力発生室を押圧して上記液体を前記ノズル開口から吐出させるための圧電素子と、を具備し、
上記ノズルプレートには、前記ノズル開口が形成されていると共に、このノズル開口は上記圧力発生室に連通する状態で取り付けられていて、
前記遮蔽部材は、上記ノズルプレートよりも熱膨張係数が大きな材質から形成されていることを特徴とする請求項２記載のノズル遮蔽機構。
【請求項４】
前記遮蔽部材には、前記ノズル開口に連通可能な開口部が設けられていると共に、
前記遮蔽部材は、前記液体吐出ヘッドの長手方向の中央であって短手方向のうち前記ノズル開口と対向する側から離間する一端側において前記ノズルプレートに取付固定されていて、
前記遮蔽部材には、前記液体吐出ヘッドの長手方向の両端側に当該遮蔽部材の長手方向における伸縮をガイドするガイド手段が設けられている、
ことを特徴とする請求項３記載のノズル遮蔽機構。
【請求項５】
前記開口部は、前記ノズル開口から離間する前記液体の吐出側に向かうにつれて、幅広となるテーパ形状に設けられていることを特徴とする請求項４記載のノズル遮蔽機構。
【請求項６】
前記開口部は、前記ノズル列の列長さと同等またはそれ以上の長さ寸法を有する長孔形状に設けられていることを特徴とする請求項４または５記載のノズル遮蔽機構。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のノズル遮蔽機構を用いると共に、
前記液体吐出ヘッドの温度調整を行うための温度調整機構と、
前記温度調整機構の作動を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１】
ノズル開口から液体を吐出させることが可能な液体吐出ヘッドと、
開口部を具備し、上記液体吐出ヘッドのうち上記ノズル開口側に取り付けられると共に、上記液体吐出ヘッドの温度変化に応じて伸縮し、この伸縮によって上記ノズル開口を遮蔽または出現させる遮蔽部材と、
を具備することを特徴とするノズル遮蔽機構。
【請求項２】
前記液体吐出ヘッドは、複数の前記ノズル開口が列状に配置されるノズル列を、液体貯留部の液種の分だけ有していて、
上記ノズル列は、前記ノズル開口から吐出される液体が付着する吐出対象物の幅寸法と同等か、または当該幅寸法よりも大きい長さ寸法を有している、
ことを特徴とする請求項１記載のノズル遮蔽機構。
【請求項３】
前記液体吐出ヘッドは、ヘッド本体と、ノズルプレートを具備すると共に、
上記ヘッド本体は、液体が導入される圧力発生室と、この圧力発生室を押圧して上記液体を前記ノズル開口から吐出させるための圧電素子と、を具備し、
上記ノズルプレートには、前記ノズル開口が形成されていると共に、このノズル開口は上記圧力発生室に連通する状態で取り付けられていて、
前記遮蔽部材は、上記ノズルプレートよりも熱膨張係数が大きな材質から形成されていることを特徴とする請求項２記載のノズル遮蔽機構。
【請求項４】
前記遮蔽部材には、前記ノズル開口に連通可能な開口部が設けられていると共に、
前記遮蔽部材は、前記液体吐出ヘッドの長手方向の中央であって短手方向のうち前記ノズル開口と対向する側から離間する一端側において前記ノズルプレートに取付固定されていて、
前記遮蔽部材には、前記液体吐出ヘッドの長手方向の両端側に当該遮蔽部材の長手方向における伸縮をガイドするガイド手段が設けられている、
ことを特徴とする請求項３記載のノズル遮蔽機構。
【請求項５】
前記開口部は、前記ノズル開口から離間する前記液体の吐出側に向かうにつれて、幅広となるテーパ形状に設けられていることを特徴とする請求項４記載のノズル遮蔽機構。
【請求項６】
前記開口部は、前記ノズル列の列長さと同等またはそれ以上の長さ寸法を有する長孔形状に設けられていることを特徴とする請求項４または５記載のノズル遮蔽機構。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のノズル遮蔽機構を用いると共に、
前記液体吐出ヘッドの温度調整を行うための温度調整機構と、
前記温度調整機構の作動を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする液体吐出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−３０２６４３（Ｐ２００８−３０２６４３Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５３６４３（Ｐ２００７−１５３６４３）
【出願日】平成１９年６月１１日（２００７．６．１１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１１日（２００７．６．１１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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