液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置
【課題】気流や乱流等に起因する飛翔液滴の着弾位置のずれを有効に防止し得る液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】液体が充填された圧力発生室１１に発生する圧力によりノズルプレート１４に設けられたノズル開口１３を介し、相対的に移動する記録シートＳに対して液滴を吐出するインクジェット式記録ヘッド１０であって、ノズルプレート１４は前記液滴の吐出と連動して形状が変形されるように構成するとともに、ノズルプレート１４で一方の開口部が閉塞されるとともに蓋部材５２で他方の開口部が閉塞されて空気が充填される空間を形成している空気室５１と、前記液滴の吐出方向に関するノズル開口１３の中心軸Ｌと同心の位置で前記蓋部材５２に形成されたノズル開口１３よりも大径のエアノズル開口５３とを有し、ノズルプレート１３の変形に連動して空気室５１の空気をエアノズル開口５３を介して前記液滴とともに吐出させるように構成した空気噴射機構５０とを有する。
【解決手段】液体が充填された圧力発生室１１に発生する圧力によりノズルプレート１４に設けられたノズル開口１３を介し、相対的に移動する記録シートＳに対して液滴を吐出するインクジェット式記録ヘッド１０であって、ノズルプレート１４は前記液滴の吐出と連動して形状が変形されるように構成するとともに、ノズルプレート１４で一方の開口部が閉塞されるとともに蓋部材５２で他方の開口部が閉塞されて空気が充填される空間を形成している空気室５１と、前記液滴の吐出方向に関するノズル開口１３の中心軸Ｌと同心の位置で前記蓋部材５２に形成されたノズル開口１３よりも大径のエアノズル開口５３とを有し、ノズルプレート１３の変形に連動して空気室５１の空気をエアノズル開口５３を介して前記液滴とともに吐出させるように構成した空気噴射機構５０とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置に関し、特に液滴を所定の経路に沿うように飛翔させる場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば圧電素子の変位による圧力を利用してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドが知られており、このインクジェット式記録ヘッドを搭載したインクジェットプリンターも液体噴射装置の一つとして知られている。
【０００３】
この種の液体噴射装置においては、記録物のより一層の高品位・高精細化が求められており、このためには液体噴射ヘッドの各ノズル開口から吐出される液滴の着弾精度の向上を図ることが肝要である。液滴の着弾精度の向上のためには、飛翔曲がりの抑制がしばしば課題となるが、飛翔曲りの要因の一つとして考えられるのは飛翔液滴が受ける気流の影響である。具体的には、液体噴射ヘッドあるいは記録媒体の移動により生じる空気流及び飛翔液滴の運動が近傍の空気を巻込むことで生じる空気流であり、それらが飛翔液滴の進行方向に対して直角方向の力をランダムに及ぼすような場合が考えられる。
【０００４】
そうした飛翔液滴への気流の影響を抑制する手段としては、ノズル開口毎の液滴のガイド気流を生成するものが提案されている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。ここで、特許文献１は、液滴軌道に沿って位置する気流チャネルを有し、逸れ出た液滴を制御する技術を開示するものである。特許文献２は、不均一の空気流パターンによって印刷時の液滴配置エラー（着弾曲がり・ズレ）を補償する技術を開示するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１９１４７４号公報
【特許文献２】特開２００９−３５０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２で提案されているような気流チャネルを設ける場合、その気流源および開閉弁の制御機構が必要であり、また複数ノズルに対して気流チャネルを形成することで構造が複雑化する。この結果、コストの高騰を招来するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、気流や乱流等に起因する飛翔液滴の着弾位置のずれを有効に防止し得る液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の態様は、液体が充填された圧力発生室に発生する圧力によりノズルプレートに設けられたノズル開口を介し、相対的に移動する被噴射媒体に対して液滴を吐出する液体噴射ヘッドであって、前記ノズルプレートは前記液滴の吐出と連動して形状が変形されるように構成するとともに、前記ノズルプレートで一方の開口部が閉塞されるとともに蓋部材で他方の開口部が閉塞されて空気が充填される空間を形成している空気室と、前記液滴の吐出方向に関する前記ノズル開口の中心軸と同心の位置で前記蓋部材に形成された前記ノズル開口よりも大径のエアノズル開口とを有し、前記ノズルプレートの変形に連動して前記空気室の空気を前記エアノズル開口を介して前記液滴とともに吐出させるように構成した空気噴射機構とを有することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
本態様によれば、ノズル開口からは液滴が吐出され、ノズル開口と同軸で且つ大径のエアノズル開口からは空気流が同時に吐出される。ここで、エアノズル開口から噴出される空気流は内径が液滴よりも大きなドーナツ状の渦輪となる。この結果、液滴は渦輪の内側を渦輪と同期して飛翔する。したがって、渦輪内の液滴はその飛翔中、渦輪に周囲を取り囲まれて外部の気流や乱流等から防護される。この結果、液滴は飛翔曲りを生起することなく所定の経路を正確に飛翔して所定位置に高精度で着弾する。かくして、高品位且つ高精細化が求められる用途の印刷に良好に適用することができる。
【０００９】
ここで、前記空気噴射機構の空気室には、変形したノズルプレートの変形を規制する規制部を形成するのが望ましい。この場合にはノズルプレートの変形が規制された状態で、圧力発生室内の液体に発生した圧力を良好に作用させることができるからである。特に、前記規制部は、前記エアノズル開口が底となるような擂り鉢形状の部材であることが望ましい。ノズルプレートの変形形状とほぼ等しい形状の規制部となり、最も効果的にノズルプレートの変形の規制を行うことができるからである。また、前記ノズル開口の周囲は剛体で形成されているのが望ましい。ノズルプレートが変形してもノズル開口及びその周囲は変形せず、所定の姿勢を維持することにより、規定された方向への液滴の吐出をより安定させて正確に行わせることができるからである。
【００１０】
本発明の他の態様は、上述の如き液体噴射ヘッドを２個以上備えたことを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
【００１１】
本発明の他の態様は、前記空気噴射機構が、前記圧力発生室及び前記ノズルプレートを備えたヘッド本体に位置合わせ治具を介して着脱可能に形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
本態様によれば、空気噴射機構をヘッド本体から取り外すことができるので、取り外した状態でヘッド本体のクリーニング等を良好に行うことができる。
【００１２】
本発明の他の態様は、上述の如き液体噴射ヘッドユニットを有することを特徴とする液体噴射装置にある。
本態様によれば、液滴の飛翔曲りを簡易且つ高精度に抑制して高品位且つ高精細化が求められる用途の印刷に資することができる。
【００１３】
本発明の他の態様は、上記液体噴射ヘッドユニットの各ヘッド本体から前記被噴射媒体に向けて前記液滴を吐出して所定の印刷を行う印刷エリアと、該印刷エリアから待避された前記液体噴射ヘッドユニットから前記空気噴射機構を取り外すとともに、前記空気噴射機構を取り外した前記ヘッド本体を前記ノズル開口を介して吸引するメンテナンスエリアとを有することを特徴とする液体噴射装置にある。
本態様によれば、印刷エリアで所定の印刷を行った後、液体噴射ヘッドユニットをメンテナンスエリアに待避させることができ、しかもメンテナンスエリアではヘッド本体から空気噴射機構を取り外すことができるので、取り外した状態でヘッド本体のクリーニング等を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図２】図１（ｂ）のＡ部分を抽出・拡大してその一例を示す拡大断面図である。
【図３】図１（ｂ）のＡ部分を抽出・拡大してその他の例を示す拡大断面図である。
【図４】ヘッド本体と空気噴射機構との着脱時の態様を概念的に示す説明図である。
【図５】実施形態に係るインクジェット式記録装置を概念的に示す説明図である。
【図６】実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、インクジェット式記録ヘッドの一例を示す断面図である。図示するように、インクジェット式記録ヘッド１０は、複数の圧力発生室１１を有する流路形成基板１２と、各圧力発生室１１に連通する複数のノズル開口１３が穿設されたノズルプレート１４と、流路形成基板１２のノズルプレート１４とは反対側の面に設けられる振動板１５とを具備する流路ユニット１６を有する。さらに、振動板１５上の各圧力発生室１１に対応する領域に設けられる圧電素子１７を有する圧電素子ユニット１８と、振動板１５上に固定されて圧電素子ユニット１８が収容される収容部１９を有するケースヘッド２０を有する。
【００１６】
流路形成基板１２には、その一方面側の表層部分に、圧力発生室１１が隔壁２１によって区画されてその幅方向で複数並設されている。例えば、本実施形態では、流路形成基板１２には、複数の圧力発生室１１が並設され、各圧力発生室１１の列の外側には、各圧力発生室１１にインクを供給するためのリザーバー２２が、流路形成基板１２を厚さ方向に貫通して設けられている。そして、各圧力発生室１１とリザーバー２２とは、インク供給路２３を介して連通している。インク供給路２３は、本実施形態では、圧力発生室１１よりも狭い幅で形成されており、リザーバー２２から圧力発生室１１に流入するインクの流路抵抗を一定に保持する役割を果たしている。さらに、圧力発生室１１のリザーバー２２とは反対の端部側には、流路形成基板１２を貫通するノズル連通孔２４が形成されている。このような流路形成基板１２は、本実施形態では、シリコン単結晶基板からなり、流路形成基板１２に設けられる上記圧力発生室１１等は、流路形成基板１２をエッチングすることによって形成されている。
【００１７】
この流路形成基板１２の一方面側にはノズル開口１３が穿設されたノズルプレート１４が接着剤や熱溶着フィルムを介して接着され、各ノズル開口１３は、流路形成基板１２に設けられたノズル連通孔２４を介して各圧力発生室１１と連通している。また、流路形成基板１２の他方面側、すなわち、圧力発生室１１の開口面側には振動板１５が接合されて、各圧力発生室１１はこの振動板１５によって封止されている。
【００１８】
この振動板１５は、例えば、樹脂フィルム等の弾性部材からなる弾性膜２５と、この弾性膜２５を支持する、例えば、金属材料等からなる支持板２６との複合板で形成されており、弾性膜２５側が流路形成基板１２に接合されている。例えば、本実施形態では、弾性膜２５は、厚さが数μｍ程度のＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルムからなり、支持板２６は、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼板（ＳＵＳ）からなる。また、振動板１５の各圧力発生室１１に対向する領域内には、圧電素子１７の先端部が当接する島部２７が設けられている。すなわち、振動板１５の各圧力発生室１１の周縁部に対向する領域に他の領域よりも厚さの薄い薄肉部２８が形成されて、この薄肉部２８の内側にそれぞれ島部２７が設けられている。また、本実施形態では、振動板１５のリザーバー２２に対向する領域に、薄肉部２８と同様に、支持板２６がエッチングにより除去されて実質的に弾性膜のみで構成されるコンプライアンス部２９が設けられている。なお、このコンプライアンス部２９は、リザーバー２２内の圧力変化が生じた時に、このコンプライアンス部２９の弾性膜２５が変形することによって圧力変化を吸収し、リザーバー２２内の圧力を常に一定に保持する役割を果たす。
【００１９】
そして、圧電素子ユニット１８を構成する各圧電素子１７は、その活性領域の先端が振動板１５の島部２７に当接されている。実際には、各圧電素子１７の先端面が接着剤３０によって島部２７に接合されている。
【００２０】
ここで、圧力発生室１１内にインク滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段である圧電素子１７は、本実施形態では、一つの圧電素子ユニット１８において一体的に形成されている。すなわち、圧電材料３１と電極形成材料３２，３３とを縦に交互にサンドイッチ状に挟んで積層した圧電素子形成部材３４を形成し、この圧電素子形成部材３４を各圧力発生室１１に対応して櫛歯状に切り分けることによって各圧電素子１７が形成されている。すなわち、本実施形態では、複数の圧電素子１７が一体的に形成されている。そして、この圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）の振動に寄与しない不活性領域、すなわち、圧電素子１７の基端部側が固定基板３５に固着されている。そして、圧電素子１７の基端部近傍には、固定基板３５とは反対側の面に、各圧電素子１７を駆動するための信号を供給する配線３６を有する回路基板３７が接続され、本実施形態では、これら圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）と固定基板３５と回路基板３７とで圧電素子ユニット１８が構成されている。
【００２１】
このような圧電素子ユニット１８は、圧電素子１７の先端部が上述したように振動板１５の島部２７に当接された状態で固定されている。例えば、本実施形態では、上述したように振動板１５上にケースヘッド２０が固定されており、圧電素子ユニット１８は、このケースヘッド２０の収容部１９内に収容されて、圧電素子１７が固定された固定基板３５が、圧電素子１７とは反対面側でケースヘッド２０に固定されている。具体的には、ケースヘッド２０の収容部１９内には、段差部３８が設けられており、固定基板３５は、このケースヘッド２０の段差部３８に接着剤３９によって接合されている。
【００２２】
さらにケースヘッド２０上には、回路基板３７の各配線３６がそれぞれ接続される複数の導電パッド４０が設けられた配線基板４１が固定されており、ケースヘッド２０の収容部１９は、この配線基板４１によって実質的に塞がれている。配線基板４１には、ケースヘッド２０の収容部１９に対向する領域にスリット状の開口部４２が形成されており、回路基板３７はこの配線基板４１の開口部４２から収容部１９の外側に引き出されている。
【００２３】
また、圧電素子ユニット１８を構成する回路基板３７は、例えば、本実施形態では、圧電素子１７を駆動するための駆動ＩＣ（図示なし）が搭載されたチップオンフィルム（ＣＯＦ）からなる。そして、回路基板３７の各配線３６は、その基端部側では、例えば、半田、異方性導電材等によって圧電素子１７を構成する電極形成材料３２，３３に接続されている。一方、先端部側では、各配線３６は配線基板４１の各導電パッド４０に接合されている。具体的には、配線基板４１の開口部４２から収容部１９の外側に引き出された回路基板３７の先端部が配線基板４１の表面に沿って折り曲げられた状態で、各配線３６は配線基板４１の各導電パッド４０に接合されている。
【００２４】
本実施形態におけるノズルプレート１４はノズル開口１３を介してのインク滴の吐出に際し、その吐出に連動してノズル連通孔２４に作用する吐出圧により図１の下方に突出するよう変形される。これはノズルプレート１４をＳＵＳ、Ｎｉ等の可撓性を有する金属材料を用いることで好適に形成することができる。ここで、ノズルプレート１４が変形してもノズル開口１３及びその周囲は変形せず、所定の姿勢を維持する（図１における水平方向を維持する）ことができるよう、ノズル開口１３の周囲は剛体で形成されているのが望ましい。一方、圧力発生室１１が形成されている流路形成基板１２は圧電素子１７の変位及びノズルプレート１４の撓み変形に対しては変形しない充分な剛性を有する部材からなる。
【００２５】
かかるノズルプレート１４の外側の面（圧力発生室１１とは反対側の面）には空気噴射機構５０が固着してある。空気噴射機構５０は空気室５１、エアノズル開口５３が穿設された蓋部材５２を有している。空気室５１は各圧力発生室１１及びノズル開口１３に対応させてそれぞれ一個ずつ設けてあり、ノズルプレート１４で一方の開口部が閉塞されるとともに蓋部材５２で他方の開口部が閉塞されて空気が充填される空間を形成している。エアノズル開口５３はノズルプレート１４の変形に連動して空気室５１の空気をインク滴とともに吐出させるためのものである。ここで、空気室５１の構造部材及び蓋部材５２はノズルプレート１４の撓み変形に対して空気室５１内の空気に作用する圧力に対しては変形しない充分な剛性を有する部材からなる。
【００２６】
図２は図１（ｂ）のＡ部分を抽出・拡大して示す拡大断面図である。同図（ａ）に示すように、エアノズル開口５３はノズル開口１３からのインク滴の吐出方向に関するノズル開口１３の中心軸Ｌと同心の位置で蓋部材５２に形成されており、ノズル開口１３の開口径Φ１よりも大径の開口径Φ２となっている。
【００２７】
ここで、図２（ｂ）に示すように、圧電素子１７の変形により圧力発生室１１に発生させた圧力によりノズル開口１３を介してインク滴５５を吐出させた場合、これに連動してノズルプレート１４も変形する結果、このノズルプレート１４の変形に連動して空気室５１の空気による空気流５４が生起される。この空気流５４はエアノズル開口５３を介して吐出されドーナツ状の渦輪５４Ａを形成する。ここで、エアノズル開口５３から噴出される空気流５４は内径がインク滴５５よりも大きなドーナツ状の渦輪５４Ａとなるように開口径Φ１、Φ２の関係が調整してある。この結果、図２（ｂ）のＢ部分を抽出・拡大した図２（ｃ）に示すように、インク滴５５は渦輪５４Ａの内側を渦輪５４Ａと同期して飛翔する。
【００２８】
かかるインクジェット式記録ヘッド１０では、インク滴５５を吐出する際に、圧電素子１７及び振動板１５の変形によって各圧力発生室１１の容積を変化させて所定のノズル開口１３からインク滴５５を吐出させる。具体的には、図示しないインクカートリッジからリザーバー２２にインクが供給されると、インク供給路２３を介して各圧力発生室１１にインクが分配される。実際には、圧電素子１７に電圧を印加することにより圧電素子１７を収縮させる。これにより、振動板１５が圧電素子１７と共に変形されて圧力発生室１１の容積が広げられ、圧力発生室１１内にインクが引き込まれる。ノズル開口１３に至るまで内部にインクが満たされた後、配線基板４１を介して供給される記録信号に従い、圧電素子１７の電極形成材料３２，３３に印加していた電圧を解除する。これにより、圧電素子１７が伸張されて元の状態に戻ると共に振動板１５も変位して元の状態に戻る。結果として圧力発生室１１の容積が収縮して圧力発生室１１内の圧力が高まりノズル開口１３からインク滴５５が吐出される。
【００２９】
同時に本実施形態では、ノズル開口１３と同軸で且つ大径のエアノズル開口５３から空気流５４が吐出される。ここで、エアノズル開口５３から吐出される空気流５４は吐出後、内径がインク滴５５よりも大きなドーナツ状の渦輪５４Ａとなってインク滴５５が渦輪５４Ａの内側を渦輪５４Ａと同期して飛翔する。したがって、渦輪５４Ａ内のインク滴５５はその飛翔中、渦輪５４Ａに周囲を取り囲まれて外部の気流や乱流等から防護される。この結果、インク滴５５は飛翔曲りを生起することなく所定の経路を正確に飛翔して所定位置に高精度で着弾する。
【００３０】
図３は図１（ｂ）のＡ部分を抽出・拡大してその他の例を示す拡大断面図である。同図に示すように、本例の空気噴射機構６０の空気室６１には、変形したノズルプレート１４の変形を規制する規制部６６が形成してある。かくして、図３（ａ）に示す通常時の状態から圧電素子１７の変形により圧力発生室１１に発生させた圧力によりノズル開口１３を介してインク滴５５を吐出させた場合、これに連動してノズルプレート１４も変形するが、本例の場合には、図３（ｂ）に示すように、変形したノズルプレート１４が規制部６６に当接することによりそれ以上の変形が規制される。
【００３１】
この結果、ノズルプレート１４の変形が規制された状態で、圧力発生室１１内に発生した圧力を良好にインクに作用させることができる。ここで、ノズルプレート１４の変形形状とほぼ等しい形状となるように規制部６６の形状は、図３（ｂ）に示すように、エアノズル開口５３が底となるような擂り鉢形状とするのが望ましい。
【００３２】
上記実施形態において、インクジェット式記録ヘッド１０を２個以上備えたインクジェット式記録ヘッドユニットを形成することも勿論可能である。さらに、空気噴射機構５０，６０が、圧力発生室１１及びノズルプレート１４を備えたヘッド本体に位置合わせ治具を介して着脱可能となるように形成することもできる。かかる分離構造とした場合には、空気噴射機構５０，６０をヘッド本体から取り外した状態でヘッド本体のクリーニング等を良好に行うことができる。
【００３３】
ヘッド本体に対する空気噴射機構５０，６０の着脱は、例えば図４に示すような態様で好適に実現し得る。すなわち、図４（ａ）に示すように、上面の端部にアライメントピン７１が突設された空気噴射機構５０，６０を下方からヘッド本体１０１の下面に当接させる。ここで、ヘッド本体１０１の端部にはアライメントピン７１に位置的に対応させてこのアライメントピン７１を挿入するための位置合わせ用のアライメント孔７２が形成されている。そこで、アライメントピン７１がアライメント孔７２に挿入されるように位置を調整しつつ空気噴射機構５０，６０がヘッド本体１０１に当接されるように空気噴射機構５０，６０を上昇させることにより両者を一体化させる。このようにヘッド本体１０１と空気噴射機構５０，６０を一体化させた後、図４（ｂ）に示すように、断面コ字状の固定治具７３をヘッド本体１０１と空気噴射機構５０，６０との両端部から嵌め込む。図４（ｃ）に示すように、固定治具７３を最後まで嵌め込んでインクジェット式記録ヘッドユニット１００として一体化を完成する。かかる状態で所定の印刷に供する。
【００３４】
図５は上述の如きインクジェット式記録ヘッドユニット１００を有するインクジェット式記録装置を概念的に示す説明図である。同図に示ように、当該インクジェット式記録装置は、印刷エリア１０２とメンテナンスエリア１０３との二つの領域を有している。印刷エリア１０２ではインクジェット式記録ヘッドユニット１００を図中に矢印で示す左右方向に移動させながら被噴射媒体である記録シートＳに向けてインク滴を吐出することにより所定の印刷を行う。ここで、記録シートＳは図中に矢印で示す左下に斜めに搬送しつつ所定の印刷が行われる。すなわち、記録シートＳはインクジェット式記録ヘッドユニット１００に対して相対的に移動するようになっており、かかる移動に伴いインクジェット式記録ヘッドユニット１００の下面と記録シートＳとの間の空間には気流や乱流が発生する状況となっている。
【００３５】
一方、メンテナンスエリア１０３では印刷エリア１０２から待避されたインクジェット式記録ヘッドユニット１００から空気噴射機構５０，６０を取り外すとともに、空気噴射機構５０，６０を取り外したヘッド本体１０１をノズル開口を介して吸引等を行う。すなわち、メンテナンスエリア１０３は印刷エリア１０２に隣接する着脱エリア１０３Ａと吸引エリア１０３Ｂとを有している。着脱エリア１０３Ａでは、印刷エリア１０２から搬入されたインクジェット式記録ヘッドユニット１００のヘッド本体１０１から図示しない着脱装置で空気噴射機構５０，６０を取り外すとともに、吸引エリア１０３Ｂにおいて所定の吸引清掃が終了したヘッド本体１０１に空気噴射機構５０，６０を装着する。一方、吸引エリア１０３Ｂではキャップ１０４を下方からヘッド本体１０１の下面に押し当て、かかる状態でキャップ１０４を介してヘッド本体１０１の内部に負圧を作用させることによりヘッド本体１０１の流路内等のインクに溶け込んでいる気泡を吸引排除するとともにノズル開口１３（図１参照）の目詰りを除去する。
【００３６】
このように、本実施形態によれば、印刷エリア１０２で所定の印刷を行った後、インクジェット式記録ヘッドユニット１００をメンテナンスエリア１０３に待避させることができ、しかもメンテナンスエリア１０３ではヘッド本体１０１から空気噴射機構５０，６０を取り外すことができるので、取り外した状態でヘッド本体１０１のクリーニング等を良好に行うことができる。
【００３７】
図６は上述の如き印刷エリア１０２とメンテナンスエリア１０３とを有するインクジェット式記録装置の概略斜視図である。同図に示すように、本実施形態に係るインクジェット式記録装置Ｉのインクジェット式記録ヘッド１０を有するインクジェット式記録ヘッドユニット１００Ａ及び１００Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１００Ａ及び１００Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。このインクジェット式記録ヘッドユニット１００Ａ及び１００Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００３８】
そして、印刷エリア１０２では、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１００Ａ及び１００Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の被噴射媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００３９】
また、キャリッジ３とともに搬入される記録ヘッドユニット１００Ａ，１００Ｂの所定のメンテナンスを行うメンテナンスエリア１０３には着脱エリア１０３Ａと吸引エリア１０３Ｂとが設けられている。
【００４０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等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ディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【００４１】
また、上記実施形態では圧電素子を用いてインク滴液滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド１０について説明したが、かかる圧力発生手段を圧電素子に限定する必要もない。例えば、バブルジェット方式でも構わない。
【符号の説明】
【００４２】
１０ インクジェット式記録ヘッド、 １１ 圧力発生室、 １２ 流路形成基板、 １３ ノズル開口、 １４ ノズルプレート、 １５ 振動板、 １６ 流路ユニット、 １７ 圧電素子、 １８ 圧電素子ユニット、 ２２ リザーバー、 ２３ インク供給路、 ２４ ノズル連通孔、 ５０，６０ 空気噴射機構、 ５１，６１ 空気室、 ５２ 蓋部材、 ５３ エアノズル開口、 ５４ 空気流、 ５５ インク滴、 ６６ 規制部、 ７１ アライメントピン、 ７２ アライメント孔、 １００ インクジェット式記録ヘッドユニット、 １０１ ヘッド本体、 １０２ 印刷エリア、１０３ メンテナンスエリア、 Ｓ 記録シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置に関し、特に液滴を所定の経路に沿うように飛翔させる場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば圧電素子の変位による圧力を利用してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドが知られており、このインクジェット式記録ヘッドを搭載したインクジェットプリンターも液体噴射装置の一つとして知られている。
【０００３】
この種の液体噴射装置においては、記録物のより一層の高品位・高精細化が求められており、このためには液体噴射ヘッドの各ノズル開口から吐出される液滴の着弾精度の向上を図ることが肝要である。液滴の着弾精度の向上のためには、飛翔曲がりの抑制がしばしば課題となるが、飛翔曲りの要因の一つとして考えられるのは飛翔液滴が受ける気流の影響である。具体的には、液体噴射ヘッドあるいは記録媒体の移動により生じる空気流及び飛翔液滴の運動が近傍の空気を巻込むことで生じる空気流であり、それらが飛翔液滴の進行方向に対して直角方向の力をランダムに及ぼすような場合が考えられる。
【０００４】
そうした飛翔液滴への気流の影響を抑制する手段としては、ノズル開口毎の液滴のガイド気流を生成するものが提案されている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。ここで、特許文献１は、液滴軌道に沿って位置する気流チャネルを有し、逸れ出た液滴を制御する技術を開示するものである。特許文献２は、不均一の空気流パターンによって印刷時の液滴配置エラー（着弾曲がり・ズレ）を補償する技術を開示するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１９１４７４号公報
【特許文献２】特開２００９−３５０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２で提案されているような気流チャネルを設ける場合、その気流源および開閉弁の制御機構が必要であり、また複数ノズルに対して気流チャネルを形成することで構造が複雑化する。この結果、コストの高騰を招来するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、気流や乱流等に起因する飛翔液滴の着弾位置のずれを有効に防止し得る液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の態様は、液体が充填された圧力発生室に発生する圧力によりノズルプレートに設けられたノズル開口を介し、相対的に移動する被噴射媒体に対して液滴を吐出する液体噴射ヘッドであって、前記ノズルプレートは前記液滴の吐出と連動して形状が変形されるように構成するとともに、前記ノズルプレートで一方の開口部が閉塞されるとともに蓋部材で他方の開口部が閉塞されて空気が充填される空間を形成している空気室と、前記液滴の吐出方向に関する前記ノズル開口の中心軸と同心の位置で前記蓋部材に形成された前記ノズル開口よりも大径のエアノズル開口とを有し、前記ノズルプレートの変形に連動して前記空気室の空気を前記エアノズル開口を介して前記液滴とともに吐出させるように構成した空気噴射機構とを有することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
本態様によれば、ノズル開口からは液滴が吐出され、ノズル開口と同軸で且つ大径のエアノズル開口からは空気流が同時に吐出される。ここで、エアノズル開口から噴出される空気流は内径が液滴よりも大きなドーナツ状の渦輪となる。この結果、液滴は渦輪の内側を渦輪と同期して飛翔する。したがって、渦輪内の液滴はその飛翔中、渦輪に周囲を取り囲まれて外部の気流や乱流等から防護される。この結果、液滴は飛翔曲りを生起することなく所定の経路を正確に飛翔して所定位置に高精度で着弾する。かくして、高品位且つ高精細化が求められる用途の印刷に良好に適用することができる。
【０００９】
ここで、前記空気噴射機構の空気室には、変形したノズルプレートの変形を規制する規制部を形成するのが望ましい。この場合にはノズルプレートの変形が規制された状態で、圧力発生室内の液体に発生した圧力を良好に作用させることができるからである。特に、前記規制部は、前記エアノズル開口が底となるような擂り鉢形状の部材であることが望ましい。ノズルプレートの変形形状とほぼ等しい形状の規制部となり、最も効果的にノズルプレートの変形の規制を行うことができるからである。また、前記ノズル開口の周囲は剛体で形成されているのが望ましい。ノズルプレートが変形してもノズル開口及びその周囲は変形せず、所定の姿勢を維持することにより、規定された方向への液滴の吐出をより安定させて正確に行わせることができるからである。
【００１０】
本発明の他の態様は、上述の如き液体噴射ヘッドを２個以上備えたことを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
【００１１】
本発明の他の態様は、前記空気噴射機構が、前記圧力発生室及び前記ノズルプレートを備えたヘッド本体に位置合わせ治具を介して着脱可能に形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
本態様によれば、空気噴射機構をヘッド本体から取り外すことができるので、取り外した状態でヘッド本体のクリーニング等を良好に行うことができる。
【００１２】
本発明の他の態様は、上述の如き液体噴射ヘッドユニットを有することを特徴とする液体噴射装置にある。
本態様によれば、液滴の飛翔曲りを簡易且つ高精度に抑制して高品位且つ高精細化が求められる用途の印刷に資することができる。
【００１３】
本発明の他の態様は、上記液体噴射ヘッドユニットの各ヘッド本体から前記被噴射媒体に向けて前記液滴を吐出して所定の印刷を行う印刷エリアと、該印刷エリアから待避された前記液体噴射ヘッドユニットから前記空気噴射機構を取り外すとともに、前記空気噴射機構を取り外した前記ヘッド本体を前記ノズル開口を介して吸引するメンテナンスエリアとを有することを特徴とする液体噴射装置にある。
本態様によれば、印刷エリアで所定の印刷を行った後、液体噴射ヘッドユニットをメンテナンスエリアに待避させることができ、しかもメンテナンスエリアではヘッド本体から空気噴射機構を取り外すことができるので、取り外した状態でヘッド本体のクリーニング等を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図２】図１（ｂ）のＡ部分を抽出・拡大してその一例を示す拡大断面図である。
【図３】図１（ｂ）のＡ部分を抽出・拡大してその他の例を示す拡大断面図である。
【図４】ヘッド本体と空気噴射機構との着脱時の態様を概念的に示す説明図である。
【図５】実施形態に係るインクジェット式記録装置を概念的に示す説明図である。
【図６】実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、インクジェット式記録ヘッドの一例を示す断面図である。図示するように、インクジェット式記録ヘッド１０は、複数の圧力発生室１１を有する流路形成基板１２と、各圧力発生室１１に連通する複数のノズル開口１３が穿設されたノズルプレート１４と、流路形成基板１２のノズルプレート１４とは反対側の面に設けられる振動板１５とを具備する流路ユニット１６を有する。さらに、振動板１５上の各圧力発生室１１に対応する領域に設けられる圧電素子１７を有する圧電素子ユニット１８と、振動板１５上に固定されて圧電素子ユニット１８が収容される収容部１９を有するケースヘッド２０を有する。
【００１６】
流路形成基板１２には、その一方面側の表層部分に、圧力発生室１１が隔壁２１によって区画されてその幅方向で複数並設されている。例えば、本実施形態では、流路形成基板１２には、複数の圧力発生室１１が並設され、各圧力発生室１１の列の外側には、各圧力発生室１１にインクを供給するためのリザーバー２２が、流路形成基板１２を厚さ方向に貫通して設けられている。そして、各圧力発生室１１とリザーバー２２とは、インク供給路２３を介して連通している。インク供給路２３は、本実施形態では、圧力発生室１１よりも狭い幅で形成されており、リザーバー２２から圧力発生室１１に流入するインクの流路抵抗を一定に保持する役割を果たしている。さらに、圧力発生室１１のリザーバー２２とは反対の端部側には、流路形成基板１２を貫通するノズル連通孔２４が形成されている。このような流路形成基板１２は、本実施形態では、シリコン単結晶基板からなり、流路形成基板１２に設けられる上記圧力発生室１１等は、流路形成基板１２をエッチングすることによって形成されている。
【００１７】
この流路形成基板１２の一方面側にはノズル開口１３が穿設されたノズルプレート１４が接着剤や熱溶着フィルムを介して接着され、各ノズル開口１３は、流路形成基板１２に設けられたノズル連通孔２４を介して各圧力発生室１１と連通している。また、流路形成基板１２の他方面側、すなわち、圧力発生室１１の開口面側には振動板１５が接合されて、各圧力発生室１１はこの振動板１５によって封止されている。
【００１８】
この振動板１５は、例えば、樹脂フィルム等の弾性部材からなる弾性膜２５と、この弾性膜２５を支持する、例えば、金属材料等からなる支持板２６との複合板で形成されており、弾性膜２５側が流路形成基板１２に接合されている。例えば、本実施形態では、弾性膜２５は、厚さが数μｍ程度のＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルムからなり、支持板２６は、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼板（ＳＵＳ）からなる。また、振動板１５の各圧力発生室１１に対向する領域内には、圧電素子１７の先端部が当接する島部２７が設けられている。すなわち、振動板１５の各圧力発生室１１の周縁部に対向する領域に他の領域よりも厚さの薄い薄肉部２８が形成されて、この薄肉部２８の内側にそれぞれ島部２７が設けられている。また、本実施形態では、振動板１５のリザーバー２２に対向する領域に、薄肉部２８と同様に、支持板２６がエッチングにより除去されて実質的に弾性膜のみで構成されるコンプライアンス部２９が設けられている。なお、このコンプライアンス部２９は、リザーバー２２内の圧力変化が生じた時に、このコンプライアンス部２９の弾性膜２５が変形することによって圧力変化を吸収し、リザーバー２２内の圧力を常に一定に保持する役割を果たす。
【００１９】
そして、圧電素子ユニット１８を構成する各圧電素子１７は、その活性領域の先端が振動板１５の島部２７に当接されている。実際には、各圧電素子１７の先端面が接着剤３０によって島部２７に接合されている。
【００２０】
ここで、圧力発生室１１内にインク滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段である圧電素子１７は、本実施形態では、一つの圧電素子ユニット１８において一体的に形成されている。すなわち、圧電材料３１と電極形成材料３２，３３とを縦に交互にサンドイッチ状に挟んで積層した圧電素子形成部材３４を形成し、この圧電素子形成部材３４を各圧力発生室１１に対応して櫛歯状に切り分けることによって各圧電素子１７が形成されている。すなわち、本実施形態では、複数の圧電素子１７が一体的に形成されている。そして、この圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）の振動に寄与しない不活性領域、すなわち、圧電素子１７の基端部側が固定基板３５に固着されている。そして、圧電素子１７の基端部近傍には、固定基板３５とは反対側の面に、各圧電素子１７を駆動するための信号を供給する配線３６を有する回路基板３７が接続され、本実施形態では、これら圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）と固定基板３５と回路基板３７とで圧電素子ユニット１８が構成されている。
【００２１】
このような圧電素子ユニット１８は、圧電素子１７の先端部が上述したように振動板１５の島部２７に当接された状態で固定されている。例えば、本実施形態では、上述したように振動板１５上にケースヘッド２０が固定されており、圧電素子ユニット１８は、このケースヘッド２０の収容部１９内に収容されて、圧電素子１７が固定された固定基板３５が、圧電素子１７とは反対面側でケースヘッド２０に固定されている。具体的には、ケースヘッド２０の収容部１９内には、段差部３８が設けられており、固定基板３５は、このケースヘッド２０の段差部３８に接着剤３９によって接合されている。
【００２２】
さらにケースヘッド２０上には、回路基板３７の各配線３６がそれぞれ接続される複数の導電パッド４０が設けられた配線基板４１が固定されており、ケースヘッド２０の収容部１９は、この配線基板４１によって実質的に塞がれている。配線基板４１には、ケースヘッド２０の収容部１９に対向する領域にスリット状の開口部４２が形成されており、回路基板３７はこの配線基板４１の開口部４２から収容部１９の外側に引き出されている。
【００２３】
また、圧電素子ユニット１８を構成する回路基板３７は、例えば、本実施形態では、圧電素子１７を駆動するための駆動ＩＣ（図示なし）が搭載されたチップオンフィルム（ＣＯＦ）からなる。そして、回路基板３７の各配線３６は、その基端部側では、例えば、半田、異方性導電材等によって圧電素子１７を構成する電極形成材料３２，３３に接続されている。一方、先端部側では、各配線３６は配線基板４１の各導電パッド４０に接合されている。具体的には、配線基板４１の開口部４２から収容部１９の外側に引き出された回路基板３７の先端部が配線基板４１の表面に沿って折り曲げられた状態で、各配線３６は配線基板４１の各導電パッド４０に接合されている。
【００２４】
本実施形態におけるノズルプレート１４はノズル開口１３を介してのインク滴の吐出に際し、その吐出に連動してノズル連通孔２４に作用する吐出圧により図１の下方に突出するよう変形される。これはノズルプレート１４をＳＵＳ、Ｎｉ等の可撓性を有する金属材料を用いることで好適に形成することができる。ここで、ノズルプレート１４が変形してもノズル開口１３及びその周囲は変形せず、所定の姿勢を維持する（図１における水平方向を維持する）ことができるよう、ノズル開口１３の周囲は剛体で形成されているのが望ましい。一方、圧力発生室１１が形成されている流路形成基板１２は圧電素子１７の変位及びノズルプレート１４の撓み変形に対しては変形しない充分な剛性を有する部材からなる。
【００２５】
かかるノズルプレート１４の外側の面（圧力発生室１１とは反対側の面）には空気噴射機構５０が固着してある。空気噴射機構５０は空気室５１、エアノズル開口５３が穿設された蓋部材５２を有している。空気室５１は各圧力発生室１１及びノズル開口１３に対応させてそれぞれ一個ずつ設けてあり、ノズルプレート１４で一方の開口部が閉塞されるとともに蓋部材５２で他方の開口部が閉塞されて空気が充填される空間を形成している。エアノズル開口５３はノズルプレート１４の変形に連動して空気室５１の空気をインク滴とともに吐出させるためのものである。ここで、空気室５１の構造部材及び蓋部材５２はノズルプレート１４の撓み変形に対して空気室５１内の空気に作用する圧力に対しては変形しない充分な剛性を有する部材からなる。
【００２６】
図２は図１（ｂ）のＡ部分を抽出・拡大して示す拡大断面図である。同図（ａ）に示すように、エアノズル開口５３はノズル開口１３からのインク滴の吐出方向に関するノズル開口１３の中心軸Ｌと同心の位置で蓋部材５２に形成されており、ノズル開口１３の開口径Φ１よりも大径の開口径Φ２となっている。
【００２７】
ここで、図２（ｂ）に示すように、圧電素子１７の変形により圧力発生室１１に発生させた圧力によりノズル開口１３を介してインク滴５５を吐出させた場合、これに連動してノズルプレート１４も変形する結果、このノズルプレート１４の変形に連動して空気室５１の空気による空気流５４が生起される。この空気流５４はエアノズル開口５３を介して吐出されドーナツ状の渦輪５４Ａを形成する。ここで、エアノズル開口５３から噴出される空気流５４は内径がインク滴５５よりも大きなドーナツ状の渦輪５４Ａとなるように開口径Φ１、Φ２の関係が調整してある。この結果、図２（ｂ）のＢ部分を抽出・拡大した図２（ｃ）に示すように、インク滴５５は渦輪５４Ａの内側を渦輪５４Ａと同期して飛翔する。
【００２８】
かかるインクジェット式記録ヘッド１０では、インク滴５５を吐出する際に、圧電素子１７及び振動板１５の変形によって各圧力発生室１１の容積を変化させて所定のノズル開口１３からインク滴５５を吐出させる。具体的には、図示しないインクカートリッジからリザーバー２２にインクが供給されると、インク供給路２３を介して各圧力発生室１１にインクが分配される。実際には、圧電素子１７に電圧を印加することにより圧電素子１７を収縮させる。これにより、振動板１５が圧電素子１７と共に変形されて圧力発生室１１の容積が広げられ、圧力発生室１１内にインクが引き込まれる。ノズル開口１３に至るまで内部にインクが満たされた後、配線基板４１を介して供給される記録信号に従い、圧電素子１７の電極形成材料３２，３３に印加していた電圧を解除する。これにより、圧電素子１７が伸張されて元の状態に戻ると共に振動板１５も変位して元の状態に戻る。結果として圧力発生室１１の容積が収縮して圧力発生室１１内の圧力が高まりノズル開口１３からインク滴５５が吐出される。
【００２９】
同時に本実施形態では、ノズル開口１３と同軸で且つ大径のエアノズル開口５３から空気流５４が吐出される。ここで、エアノズル開口５３から吐出される空気流５４は吐出後、内径がインク滴５５よりも大きなドーナツ状の渦輪５４Ａとなってインク滴５５が渦輪５４Ａの内側を渦輪５４Ａと同期して飛翔する。したがって、渦輪５４Ａ内のインク滴５５はその飛翔中、渦輪５４Ａに周囲を取り囲まれて外部の気流や乱流等から防護される。この結果、インク滴５５は飛翔曲りを生起することなく所定の経路を正確に飛翔して所定位置に高精度で着弾する。
【００３０】
図３は図１（ｂ）のＡ部分を抽出・拡大してその他の例を示す拡大断面図である。同図に示すように、本例の空気噴射機構６０の空気室６１には、変形したノズルプレート１４の変形を規制する規制部６６が形成してある。かくして、図３（ａ）に示す通常時の状態から圧電素子１７の変形により圧力発生室１１に発生させた圧力によりノズル開口１３を介してインク滴５５を吐出させた場合、これに連動してノズルプレート１４も変形するが、本例の場合には、図３（ｂ）に示すように、変形したノズルプレート１４が規制部６６に当接することによりそれ以上の変形が規制される。
【００３１】
この結果、ノズルプレート１４の変形が規制された状態で、圧力発生室１１内に発生した圧力を良好にインクに作用させることができる。ここで、ノズルプレート１４の変形形状とほぼ等しい形状となるように規制部６６の形状は、図３（ｂ）に示すように、エアノズル開口５３が底となるような擂り鉢形状とするのが望ましい。
【００３２】
上記実施形態において、インクジェット式記録ヘッド１０を２個以上備えたインクジェット式記録ヘッドユニットを形成することも勿論可能である。さらに、空気噴射機構５０，６０が、圧力発生室１１及びノズルプレート１４を備えたヘッド本体に位置合わせ治具を介して着脱可能となるように形成することもできる。かかる分離構造とした場合には、空気噴射機構５０，６０をヘッド本体から取り外した状態でヘッド本体のクリーニング等を良好に行うことができる。
【００３３】
ヘッド本体に対する空気噴射機構５０，６０の着脱は、例えば図４に示すような態様で好適に実現し得る。すなわち、図４（ａ）に示すように、上面の端部にアライメントピン７１が突設された空気噴射機構５０，６０を下方からヘッド本体１０１の下面に当接させる。ここで、ヘッド本体１０１の端部にはアライメントピン７１に位置的に対応させてこのアライメントピン７１を挿入するための位置合わせ用のアライメント孔７２が形成されている。そこで、アライメントピン７１がアライメント孔７２に挿入されるように位置を調整しつつ空気噴射機構５０，６０がヘッド本体１０１に当接されるように空気噴射機構５０，６０を上昇させることにより両者を一体化させる。このようにヘッド本体１０１と空気噴射機構５０，６０を一体化させた後、図４（ｂ）に示すように、断面コ字状の固定治具７３をヘッド本体１０１と空気噴射機構５０，６０との両端部から嵌め込む。図４（ｃ）に示すように、固定治具７３を最後まで嵌め込んでインクジェット式記録ヘッドユニット１００として一体化を完成する。かかる状態で所定の印刷に供する。
【００３４】
図５は上述の如きインクジェット式記録ヘッドユニット１００を有するインクジェット式記録装置を概念的に示す説明図である。同図に示ように、当該インクジェット式記録装置は、印刷エリア１０２とメンテナンスエリア１０３との二つの領域を有している。印刷エリア１０２ではインクジェット式記録ヘッドユニット１００を図中に矢印で示す左右方向に移動させながら被噴射媒体である記録シートＳに向けてインク滴を吐出することにより所定の印刷を行う。ここで、記録シートＳは図中に矢印で示す左下に斜めに搬送しつつ所定の印刷が行われる。すなわち、記録シートＳはインクジェット式記録ヘッドユニット１００に対して相対的に移動するようになっており、かかる移動に伴いインクジェット式記録ヘッドユニット１００の下面と記録シートＳとの間の空間には気流や乱流が発生する状況となっている。
【００３５】
一方、メンテナンスエリア１０３では印刷エリア１０２から待避されたインクジェット式記録ヘッドユニット１００から空気噴射機構５０，６０を取り外すとともに、空気噴射機構５０，６０を取り外したヘッド本体１０１をノズル開口を介して吸引等を行う。すなわち、メンテナンスエリア１０３は印刷エリア１０２に隣接する着脱エリア１０３Ａと吸引エリア１０３Ｂとを有している。着脱エリア１０３Ａでは、印刷エリア１０２から搬入されたインクジェット式記録ヘッドユニット１００のヘッド本体１０１から図示しない着脱装置で空気噴射機構５０，６０を取り外すとともに、吸引エリア１０３Ｂにおいて所定の吸引清掃が終了したヘッド本体１０１に空気噴射機構５０，６０を装着する。一方、吸引エリア１０３Ｂではキャップ１０４を下方からヘッド本体１０１の下面に押し当て、かかる状態でキャップ１０４を介してヘッド本体１０１の内部に負圧を作用させることによりヘッド本体１０１の流路内等のインクに溶け込んでいる気泡を吸引排除するとともにノズル開口１３（図１参照）の目詰りを除去する。
【００３６】
このように、本実施形態によれば、印刷エリア１０２で所定の印刷を行った後、インクジェット式記録ヘッドユニット１００をメンテナンスエリア１０３に待避させることができ、しかもメンテナンスエリア１０３ではヘッド本体１０１から空気噴射機構５０，６０を取り外すことができるので、取り外した状態でヘッド本体１０１のクリーニング等を良好に行うことができる。
【００３７】
図６は上述の如き印刷エリア１０２とメンテナンスエリア１０３とを有するインクジェット式記録装置の概略斜視図である。同図に示すように、本実施形態に係るインクジェット式記録装置Ｉのインクジェット式記録ヘッド１０を有するインクジェット式記録ヘッドユニット１００Ａ及び１００Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１００Ａ及び１００Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。このインクジェット式記録ヘッドユニット１００Ａ及び１００Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００３８】
そして、印刷エリア１０２では、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１００Ａ及び１００Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の被噴射媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００３９】
また、キャリッジ３とともに搬入される記録ヘッドユニット１００Ａ，１００Ｂの所定のメンテナンスを行うメンテナンスエリア１０３には着脱エリア１０３Ａと吸引エリア１０３Ｂとが設けられている。
【００４０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等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ディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【００４１】
また、上記実施形態では圧電素子を用いてインク滴液滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド１０について説明したが、かかる圧力発生手段を圧電素子に限定する必要もない。例えば、バブルジェット方式でも構わない。
【符号の説明】
【００４２】
１０ インクジェット式記録ヘッド、 １１ 圧力発生室、 １２ 流路形成基板、 １３ ノズル開口、 １４ ノズルプレート、 １５ 振動板、 １６ 流路ユニット、 １７ 圧電素子、 １８ 圧電素子ユニット、 ２２ リザーバー、 ２３ インク供給路、 ２４ ノズル連通孔、 ５０，６０ 空気噴射機構、 ５１，６１ 空気室、 ５２ 蓋部材、 ５３ エアノズル開口、 ５４ 空気流、 ５５ インク滴、 ６６ 規制部、 ７１ アライメントピン、 ７２ アライメント孔、 １００ インクジェット式記録ヘッドユニット、 １０１ ヘッド本体、 １０２ 印刷エリア、１０３ メンテナンスエリア、 Ｓ 記録シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が充填された圧力発生室に発生する圧力によりノズルプレートに設けられたノズル開口を介し、相対的に移動する被噴射媒体に対して液滴を吐出する液体噴射ヘッドであって、
前記ノズルプレートは前記液滴の吐出と連動して形状が変形されるように構成するとともに、
前記ノズルプレートで一方の開口部が閉塞されるとともに蓋部材で他方の開口部が閉塞されて空気が充填される空間を形成している空気室と、前記液滴の吐出方向に関する前記ノズル開口の中心軸と同心の位置で前記蓋部材に形成された前記ノズル開口よりも大径のエアノズル開口とを有し、前記ノズルプレートの変形に連動して前記空気室の空気を前記エアノズル開口を介して前記液滴とともに吐出させるように構成した空気噴射機構とを有することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記空気噴射機構の空気室には、変形したノズルプレートの変形を規制する規制部を有することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記規制部は、前記エアノズル開口が底となるような擂り鉢形状の部材であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記ノズル開口の周囲は剛体で形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載する液体噴射ヘッドを２個以上備えたことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項６】
請求項５に記載する液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記空気噴射機構が、前記圧力発生室及び前記ノズルプレートを備えたヘッド本体に位置合わせ治具を介して着脱可能に形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載する液体噴射ヘッドユニットを有することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項８】
請求項６に記載する液体噴射ヘッドユニットの各ヘッド本体から前記被噴射媒体に向けて前記液滴を吐出して所定の印刷を行う印刷エリアと、
該印刷エリアから待避された前記液体噴射ヘッドユニットから前記空気噴射機構を取り外すとともに、前記空気噴射機構を取り外した前記ヘッド本体を前記ノズル開口を介して吸引するメンテナンスエリアとを有することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１】
液体が充填された圧力発生室に発生する圧力によりノズルプレートに設けられたノズル開口を介し、相対的に移動する被噴射媒体に対して液滴を吐出する液体噴射ヘッドであって、
前記ノズルプレートは前記液滴の吐出と連動して形状が変形されるように構成するとともに、
前記ノズルプレートで一方の開口部が閉塞されるとともに蓋部材で他方の開口部が閉塞されて空気が充填される空間を形成している空気室と、前記液滴の吐出方向に関する前記ノズル開口の中心軸と同心の位置で前記蓋部材に形成された前記ノズル開口よりも大径のエアノズル開口とを有し、前記ノズルプレートの変形に連動して前記空気室の空気を前記エアノズル開口を介して前記液滴とともに吐出させるように構成した空気噴射機構とを有することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記空気噴射機構の空気室には、変形したノズルプレートの変形を規制する規制部を有することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記規制部は、前記エアノズル開口が底となるような擂り鉢形状の部材であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記ノズル開口の周囲は剛体で形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載する液体噴射ヘッドを２個以上備えたことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項６】
請求項５に記載する液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記空気噴射機構が、前記圧力発生室及び前記ノズルプレートを備えたヘッド本体に位置合わせ治具を介して着脱可能に形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載する液体噴射ヘッドユニットを有することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項８】
請求項６に記載する液体噴射ヘッドユニットの各ヘッド本体から前記被噴射媒体に向けて前記液滴を吐出して所定の印刷を行う印刷エリアと、
該印刷エリアから待避された前記液体噴射ヘッドユニットから前記空気噴射機構を取り外すとともに、前記空気噴射機構を取り外した前記ヘッド本体を前記ノズル開口を介して吸引するメンテナンスエリアとを有することを特徴とする液体噴射装置。
【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２０１１−２０１０９０（Ｐ２０１１−２０１０９０Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６９００３（Ｐ２０１０−６９００３）
【出願日】平成２２年３月２４日（２０１０．３．２４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．バブルジェット
【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２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２４日（２０１０．３．２４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．バブルジェット
【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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