液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置
【課題】、新たな構造や部材を必要とせず、ダミーノズルへの気泡の移動が効果的に促進される液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置を得ること。
【解決手段】クリーニング操作の際、マニホールド２４が減圧されると、薄膜部１３２がマニホールド２４の体積を減少させる方向に撓み、インク導入口２７からノズル列２００の端２０１および端２０２にかけて流路Ｂ１が形成される。流路Ｂ１が形成されることにより、気泡ＢＡ移動の通路が確保されるとともにインクの流速を早めることができる。したがって、圧力室２３およびノズル開口２１０への気泡ＢＡの移動が効率的に行なわれ、ノズル開口２１０から気泡ＢＡが効率的に排出され、排出時のインクの使用量の少ないインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
【解決手段】クリーニング操作の際、マニホールド２４が減圧されると、薄膜部１３２がマニホールド２４の体積を減少させる方向に撓み、インク導入口２７からノズル列２００の端２０１および端２０２にかけて流路Ｂ１が形成される。流路Ｂ１が形成されることにより、気泡ＢＡ移動の通路が確保されるとともにインクの流速を早めることができる。したがって、圧力室２３およびノズル開口２１０への気泡ＢＡの移動が効率的に行なわれ、ノズル開口２１０から気泡ＢＡが効率的に排出され、排出時のインクの使用量の少ないインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マニホールドから液体供給路を介して複数の圧力室へ液体を供給する液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関する。
【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室内の圧力変化を利用して、ノズル列を構成する複数のノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。
具体的には、ノズル開口に連通する圧力室に圧力発生手段である圧電素子を設け、圧電素子に電圧を印加して圧電素子を収縮または膨張させることで、圧力室内を減圧してインクを供給しまたは圧力室内を加圧してノズル開口からインク滴を吐出する。
インクは、インクカートリッジ等のインク供給手段に貯蔵されていて、インク導入路を通過してインク導入口からマニホールドに供給され、インク供給路を介して複数の圧力室へ供給される。
【０００３】
インク供給手段に貯蔵されたインクが消費されてインク供給手段が交換されると、インク供給手段の挿脱により、気泡がインク導入路からマニホールド内に侵入し、インクの吐出不良が生ずる。その場合、ノズル開口の形成されたノズルプレートをキャップ部材等で封止し、吸引ポンプの負圧をノズル開口に作用させて、インクとともに気泡を排出する動作、いわゆるクリーニング操作が行われる。
【０００４】
マニホールドとしてのリザーバーからインク供給路を介して圧力室にインクを供給するインクジェット式記録ヘッドにおいて、インク導入口からインク供給路としてのノズル供給口に向かう方向のリザーバーに段差を設け、気泡の排除性を低下させることなくリザーバーのコンプライアンスを向上したインクジェット式記録ヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、気泡の排除性に関しては、インク滴を水平に噴射する場合に、重力とは反対方向の上部にダミーノズルを設け、浮力によりダミーノズルに気泡を集め排出する構造が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１２１６９０号公報（５頁、図７）
【特許文献２】特開２００２−２７３８７０号公報（３頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
気泡の浮力を利用する構造では、気泡の移動が効率的に促進されにくく、ノズル開口から効率的に気泡が排出されにくい。したがって、気泡の排出のための液体の使用量が多くなり無駄が多い。また、気泡の排除性の低下を抑えるために、マニホールドであるリザーバーに段差を設けるには、その段差に気泡が留まる可能性が生じる上、新たな構造や部材を採用する必要があり、製造コストの低減が難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題のうち少なくとも一つを解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
液体を噴射する複数のノズル開口からなるノズル列と、前記ノズル開口にそれぞれに対応して連通する圧力室と、前記圧力室の圧力を変化させる圧力発生手段と、複数の前記圧力室に連通する共通の液室であるマニホールドと、前記マニホールドに液体を導入する液体導入口と、前記マニホールドの一部を構成し、撓むことによって、前記液体導入口から前記ノズル列の少なくとも一端に対応する前記圧力室にかけて前記マニホールド内に流路を形成する可撓部材とを備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【０００９】
この適用例によれば、クリーニング操作の際、マニホールドが減圧されると、可撓部材がマニホールドの体積を減少させる方向に撓み、液体導入口からノズル列の端に対応する圧力室にかけて流路が形成される。流路が形成されることにより、気泡移動の通路が確保されるとともに液体の流速が早まる。したがって、圧力室およびノズル開口への気泡の移動が効率的に行なわれ、ノズル開口から気泡が効率的に排出され、排出時の液体の使用量の少ない液体噴射ヘッドが得られる。
また、液体噴射時に圧力室から液体供給路を介してマニホールドに伝わる圧力変化を緩和するために用いる部材を可撓部材として併用できるので、新たな構造や部材の使用を抑え、製造コストを低減した液体噴射ヘッドが得られる。
【００１０】
［適用例２］
上記液体噴射ヘッドにおいて、前記可撓部材は、前記流路に沿った撓み量の小さい基部と、前記基部と比較して撓み量の大きい撓み部とを備えていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
この適用例では、可撓部材の撓み量の大きい撓み部が撓むことにより、流路に沿った撓み量の小さい基部に沿って、流路と流路でない部分との区画がされ、液体導入口からノズル列の少なくとも一端に対応する圧力室にかけてマニホールド内に流路が形成される。したがって、可撓部材によって流路の大部分が形成され、新たな構造や部材の使用をより抑えた液体噴射ヘッドが得られる。
【００１１】
［適用例３］
上記液体噴射ヘッドにおいて、前記流路の形成された前記ノズル列の端付近の前記圧力室に前記圧力発生手段が設けられていない、または前記ノズル列の端付近の前記圧力室に設けられた前記圧力発生手段が、前記ノズル列の端付近の前記圧力室とは異なる圧力室に設けられた前記圧力発生手段が駆動しているときに、駆動しないことを特徴とする液体噴射ヘッド。
この適用例では、両側を圧力室で挟まれた圧力室と比較して圧力変化の挙動が異なるノズル列の端付近の圧力室に圧力発生手段を設けないか、または設けられた圧力発生手段を駆動させないことにより、ノズル列内の液体の噴射特性が均一になる。
【００１２】
［適用例４］
上記液体噴射ヘッドと、前記ノズル開口の形成されたノズルプレートに密着するキャップ部材と、前記キャップ部材を介し、前記ノズル開口を吸引する吸引ポンプとを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【００１３】
この適用例によれば、吸引ポンプによりキャップ部材を介し、ノズル開口を吸引することにより、前述の効果を有する液体噴射装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態におけるインクジェット式記録装置を示す概略斜視図。
【図２】インクジェット式記録ヘッドの図３におけるＢ−Ｂ断面に相当する概略断面図。
【図３】インクジェット式記録ヘッドを図２のＡ−Ａ面から見た部分平面図。
【図４】インクジェット式記録ヘッドの概略部分拡大断面図。
【図５】インクジェット式記録ヘッドを図２のＡ−Ａ面から見た部分平面図。
【図６】第２実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの図７におけるＥ−Ｅ概略部分拡大断面図。
【図７】インクジェット式記録ヘッドを図６のＤ−Ｄ面から見た部分平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかる液体噴射装置の一例としてのインクジェット式記録装置１０００を示す概略斜視図である。インクジェット式記録装置１０００は、記録媒体である記録シートＳに液体としてのインクを吐出して記録を行う装置である。
図１において、インクジェット式記録装置１０００は、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド１を有する記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂを備えている。記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂには、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａおよび２Ｂが着脱可能に設けられている。
ここで、インクジェット式記録ヘッド１は、記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂの記録シートＳと対向する側に設けられており、図１においては図示されていない。
【００１６】
記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂ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。この記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物およびカラーインク組成物を吐出するものである。
【００１７】
そして、駆動モーター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１Ａおよび１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動する。
一方、装置本体４にはキャリッジ３に沿ってプラテン８が設けられている。このプラテン８は図示しない紙送りモーターの駆動力により回転できるようになっており、給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録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。
【００１８】
さらに、インクジェット式記録装置１０００には、カートリッジ２Ａおよび２Ｂからインクジェット式記録ヘッド１に向けてインクを強制的に吸引する、クリーニング操作のための吸引ポンプ１００が設けられている。
【００１９】
以下に、図２および図３を参照して、インクジェット式記録ヘッド１について詳細に説明する。
図２はインクジェット式記録ヘッド１の概略断面図を、図３は図２のＡ−Ａ面から見た部分平面図を示している。ここで、図２は図３のＢ−Ｂ断面に相当する概略断面図である。
【００２０】
図２において、インクジェット式記録ヘッド１は、アクチュエーターユニット１０と流路ユニット２０とケース３０とを備えている。流路ユニット２０とケース３０とは接合されている。
【００２１】
アクチュエーターユニット１０は、圧力発生手段としての圧電素子１１と第１のプレート１２とを備えている。
圧電素子１１は、流路ユニット２０に形成された圧力室２３に第１のプレート１２を挟んで対向するようにケース３０の収納室３１に挿入され、固定用基板３２に固定されている。
圧電素子１１は、図１に示した記録ヘッドユニット１Ａまたは１Ｂとフレキシブルケーブル９によって接続され、電圧が印加されると第１のプレート１２に向かって伸縮し、圧力室２３の容積を変化させる。
【００２２】
第１のプレート１２は、厚さが２〜１０μｍの弾性体膜１３と厚さが数十μｍのステンレス板１４との２層構造である。弾性体膜１３は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）やポリイミドなどの高分子膜を用いることができるが、可撓部材であれば高分子膜に限らない。例えば、ガラスファイバー、カーボンファイバー等と高分子との複合物や可撓性を有する無機物であってもよい。
第１のプレート１２の圧力室２３に対応する部分は、ステンレス板１４をエッチング加工して得られる圧電素子１１を当接固定するための島部１５と島部１５の形成されていない弾性体膜１３からなる薄膜部１３１とを備えている。
圧電素子１１の伸縮によって島部１５が変位して、弾性体膜１３からなる薄膜部１３１が変形し、圧力室２３の容積が変化する。
もちろん、ステンレス板１４の一部をエッチングなどで薄膜化して、その薄膜化した領域を薄膜部１３１として用いてもよい。
【００２３】
流路ユニット２０は、流路基板２２を間に挟んで、複数のノズル開口２１０を有する第２のプレートとしてのノズルプレート２１と第１のプレート１２とを両側に積層することにより構成されている。
図３において、複数のノズル開口２１０は、ドット形成密度に対応したピッチで形成され、ノズル列２００を構成している。
【００２４】
図２および図３において、流路基板２２には、ノズル開口２１０にそれぞれ連通して圧力室隔壁２６を隔てて列設された複数の圧力室２３と、各圧力室２３に供給するインクを貯蔵するマニホールド２４と、マニホールド２４とそれぞれの圧力室２３との間を連通するインク供給路２５などが隔壁部によって区画されることにより形成されている。
【００２５】
第１のプレート１２のマニホールド２４のインク供給路２５側に対応する大部分の領域は、ステンレス板１４をフォトエッチング加工で除去された弾性体膜１３のみからなる。これにより、マニホールド２４の一方の開口面を封止する可撓部材からなる薄膜部１３２として機能する。より具体的には、マニホールド２４には圧力室２３、インク供給路２５側の第１の壁面側と後述するインク導入口２７の第２の壁面側とが形成されており、マニホールド２４の一面を覆う第１のプレート１２の弾性体膜１３からなる薄膜部１３１は、第１の壁面側から第２の壁面側に向かう途中まで形成されている。
一方、第１のプレート１２のマニホールド２４のインク供給路２５側（第１の壁面側）とは反対側（第２の壁面側）の壁２４０に近い領域は、ステンレス板１４と弾性体膜１３とからなり、薄膜部１３１とは相対的に厚みが厚くなっている厚膜部１２１となっている。
また、マニホールド２４にインクを導入するインク導入口２７が、厚膜部１２１のノズル列２００の中心Ｃに相当する位置に形成されている。
【００２６】
本実施形態では、図３において、厚膜部１２１は、インク導入口２７から壁２４０に沿ってノズル列２００の端２０１および端２０２付近に相当するインク供給路２５にかけて形成されている。
【００２７】
流路基板２２にはシリコンウェハーを用い、マニホールド２４を異方性フルエッチングにより貫通孔として形成し、また圧力室２３やインク供給路２５を異方性ハーフエッチングにより凹部として形成することができる。圧力室２３の一端にインク供給路２５が接続され、このインク供給路２５とは反対側の端部近傍にノズル開口２１０が位置している。
【００２８】
なお、流路基板２２には、シリコンウェハーの他、エッチング可能でかつ耐食性を持つ金属やガラス等の部材を用いることができる。また、厚み方向に複数の層に分解し、各層の貫通孔に一致する貫通孔を形成したエッチングフィルムを積層することにより構成してもよい。
【００２９】
第１のプレート１２、流路基板２２およびノズルプレート２１を積層して流路ユニット２０を構成する場合には、流路基板２２を間に挟んで、ノズルプレート２１を流路基板２２の一方の面に接着するとともに、ステンレス板１４が外側に位置する状態で第１のプレート１２を流路基板２２の他方の面に接着する。この様にして流路基板２２を組み立てると、流路基板２２の各圧力室２３およびマニホールド２４の一方の開口面がそれぞれ薄膜部１３１，１３２により封止されるとともに、インク供給路２５の上面開口が弾性体膜１３で覆われ、また、各圧力室２３およびマニホールド２４の他方の開口面がノズルプレート２１によって区画される。
【００３０】
図２において、ケース３０には、流路ユニット２０を接合するケース３０の表面のうち、マニホールド２４の開口部に対応した部分に外部連通孔３３により大気に連通された凹部３４が形成されている。凹部３４によって、薄膜部１３２がケース３０に対して接触しないようにして流路ユニット２０がケース３０に固定されている。凹部３４は、薄膜部１３２が膨張側に撓んだ場合における移動空間として機能する空部である。
また、ケース３０には、図１に示したカートリッジ２Ａおよび２Ｂに連通するインク導入路３５が形成され、インク導入口２７と連通している。
【００３１】
インクジェット式記録ヘッド１は、図１に示したカートリッジ２Ａおよび２Ｂからマニホールド２４にインクを供給し、マニホールド２４から各圧力室２３内にインクを供給して、圧電素子１１の伸長により、島部１５を押圧して圧力室２３内を加圧し、この圧力によりノズル開口２１０からインク滴を吐出する。
【００３２】
ここで、圧電素子１１の伸長により、圧力室２３内の圧力を高めるとノズル開口２１０からインク滴が吐出するだけでなく、圧力室２３とマニホールド２４とを連通しているインク供給路２５からマニホールド２４側にもインク噴流が生じる。その結果、マニホールド２４内の圧力が変動し、隣接したノズルの圧力室２３に圧力の変動が伝播して吐出特性が変化してしまい、いわゆるクロストークが発生する。
【００３３】
図４に、マニホールド２４の一方の開口面を封止する薄膜部１３２の動きを表す概略部分拡大断面図を示した。
インク噴流によるマニホールド２４内の圧力変動は、薄膜部１３２が凹部３４に向かって変形して薄膜部１３２１となることにより吸収され、圧力変動による吐出特性の変化を緩和することによって隣接ノズル間のクロストークを防止するとともに、印字濃淡の発生を防止している。
【００３４】
また、カートリッジ２Ａおよび２Ｂに貯蔵されたインクが消費されて交換されると、カートリッジ２Ａおよび２Ｂの挿脱により気泡ＢＡがインク導入路３５からマニホールド２４内に侵入する。その場合、ノズルプレート２１のノズル開口２１０が形成された部分にキャップ部材３００を密着させ、図１に示した吸引ポンプ１００の負圧を作用させてクリーニング操作を行い、気泡ＢＡをノズル開口２１０から排出させる。キャップ部材３００は、吸引ポンプ１００とともにインクジェット式記録装置１０００に設けられている。
【００３５】
本実施形態では、少なくともノズル列２００の端２０１および端２０２付近のノズル開口２１０の周りにキャップ部材３００を密着させて、流路内のインクをノズル開口２１０から強制的に吸引するクリーニング操作を行なう。したがって、すべてのノズル開口２１０またはノズル列２００の端２０１および端２０２付近のノズル開口２１０を含んだ一部のノズル開口２１０の周りにキャップ部材３００を密着させて、クリーニング操作を行なってもよい。
キャップ部材３００は複数であってもよいし、一つのキャップ部材３００が、ノズル列２００の端２０１および端２０２付近のノズル開口２１０の周りに密着する構造を有していてもよい。
【００３６】
図４において、クリーニング操作を行うと、薄膜部１３２は、負圧によってマニホールド２４の体積を減少させる方向に向かって変形して薄膜部１３２２となる。ここで、薄膜部１３２が変形して薄膜部１３２２になることによって、マニホールド２４の薄膜部１３２２とノズルプレート２１との間で挟まれる空間は狭くなる。一方、薄膜部１３２２とマニホールド２４の壁２４０および厚膜部１２１との間には、薄膜部１３２がノズルプレート２１側に撓むことで、撓んだ薄膜部１３２と厚膜部１２１と壁２４０とノズルプレート２１で形成されるインクの流路Ｂ１が形成される。流路Ｂ１がマニホールド２４に明らかに形成されるには、薄膜部１３２２は撓めば撓むほどよい。
図５にクリーニング操作時におけるマニホールド２４における気泡ＢＡの動きを示す図２のＡ−Ａ面から見た概略平面図を示した。気泡ＢＡは端２０１および端２０２のインク供給路２５に向かって進む。
【００３７】
ここで、インクジェット式記録ヘッド１のノズル列２００を重力方向に向けた使用が予定されている場合は、気泡ＢＡに浮力が加わるので、重力方向とは反対に位置するインク供給路２５に気泡ＢＡは向かい易い。したがって、第１のプレート１２は、インク導入口２７から壁２４０に沿ってノズル列２００の端２０１または端２０２のうち重力方向とは反対に位置する端付近に相当するインク供給路２５のみにかけて形成されていてもよい。
【００３８】
気泡ＢＡの向かうノズル列２００の端２０１および端２０２に対応するインク供給路２５およびこれらに連通する圧力室２３、ノズル開口２１０はダミーの状態であってもよい。
ここで、ダミーの状態とは、図２に示した圧電素子１１が圧力室２３に当接固定されていないか、印字用に用いる圧力室、圧電素子が駆動している際に、電圧が印加されず駆動しない状態で、圧力室２３の圧力が変化しない状態をいう。
インクジェット式記録ヘッド１のノズル列２００を重力方向に向けた使用が予定されている場合は、ノズル列２００の端２０１または端２０２のうち重力方向とは反対に位置する端付近に相当するインク供給路２５およびこれらに連通する圧力室２３、ノズル開口２１０のみがダミーであってもよい。
【００３９】
本実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）クリーニング操作の際、マニホールド２４が減圧されると、薄膜部１３２がマニホールド２４の体積を減少させる方向に撓み、インク導入口２７からノズル列２００の端２０１および端２０２に対応するインク供給路２５にかけて流路Ｂ１が形成される。流路Ｂ１が形成されることにより、気泡ＢＡ移動の通路が確保されるとともにインクの流速を早めることができる。したがって、インク供給路２５、圧力室２３およびノズル開口２１０への気泡ＢＡの移動が効率的に行なわれ、ノズル開口２１０から気泡ＢＡが効率的に排出され、排出時のインクの使用量の少ないインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
加えて、ノズル列２００の端２０１および端２０２に対応するインク供給路２５に達した気泡ＢＡは、ノズル列２００の端２０１および端２０２付近の圧力室２３のみを介して排出すれば、排出時のインクの使用量のより少ないインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
また、インク吐出時に圧力室２３からインク供給路２５を介してマニホールド２４に伝わる圧力変化を緩和するために用いる部材を薄膜部１３２として併用できるので、新たな構造や部材の使用を抑え、製造コストを低減したインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
【００４０】
（２）両側を圧力室２３で挟まれた圧力室２３と比較して圧力変化の挙動が異なるノズル列２００の端２０１および端２０２付近の圧力室２３に圧電素子１１を設けないかまたは設けられた圧電素子１１を駆動させないことにより、ノズル列２００内のインクの吐出特性を均一にできる。
【００４１】
（３）吸引ポンプ１００によりキャップ部材３００を介し、ノズル開口２１０を吸引することにより、前述の効果を有するインクジェット式記録装置１０００を得ることができる。
【００４２】
（第２実施形態）
図６は本実施形態におけるインクジェット式記録ヘッド１の概略部分拡大断面図を、図７は図６のＤ−Ｄ面から見た部分平面図を示している。ここで、図６は図７のＥ−Ｅ概略部分拡大断面図である。第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付した。
【００４３】
本実施形態の第１実施形態と異なる点は、インク導入路３５、インク導入口２７の位置、マニホールド２４、マニホールド２４の一方の開口面を封止する第１のプレート１２の構成が主に異なる。その他の構成は第１実施形態の構成と同様である。
図６および図７において、本実施形態のインク導入路３５１は、平面視においてマニホールド２４１からずれた位置に形成され、インク導入口２７１は、マニホールド２４１の壁２４０に形成されている。
【００４４】
マニホールド２４１の一方の開口面は、薄い薄膜部１３２と厚い基部１３３を備えた第１のプレート１２となる弾性体膜１３によって封止されている。第１実施形態と異なる点は、第１実施形態の厚膜部１２１の部分が弾性体膜１３の基部１３３で置き換わっている点である。厚膜部１２１は、ケース３０に当接しているため厚膜部１２１はクリーニング操作時にノズルプレート２１側へ撓まないことに対して、当該実施形態の基部１３３は、厚膜部１２１と同様に薄膜部１３２よりも相対的に厚みが厚いものの、ケース３０に当接されていない点で異なる。そのため、基部１３３は、クリーニング操作の際に、ノズルプレート２１側へ撓むことになる。但し、基部１３３の撓む大きさは、薄膜部１３２が撓む大きさよりも小さい。
また、インク導入路３５１およびインク導入口２７１の位置が変更されたのに伴い、マニホールド２４１の基部１３３付近の凹部３４１の形状も異なっている。
【００４５】
第１実施形態と同様に、インク噴流によるマニホールド２４１内の圧力変動は、薄膜部１３２および基部１３３が凹部３４１に向かって変形して第１のプレートとしての弾性体膜１３２３となることにより吸収され、圧力変動による吐出特性の変化を緩和することによって隣接ノズル間のクロストークを防止するとともに、印字濃淡の発生を防止している。
【００４６】
また、クリーニング操作を行うと、薄膜部１３２および基部１３３は、負圧によってマニホールド２４１に向かって変形して弾性体膜１３２４となる。ここで、薄膜部１３２がより変形することによって、薄膜部１３２とマニホールド２４１の壁２４０および基部１３３との間には、インクの流路Ｂ２が形成される。流路Ｂ２がマニホールド２４１に明確に形成されるには、薄膜部１３２は撓めば撓むほどよい。
流路Ｂ２が形成されることにより、クリーニング操作によるインクの流れは流路Ｂ２で速くなり、気泡ＢＡは両端のインク供給路２５に向かって進む。
【００４７】
本実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて以下の効果がある。
（４）弾性体膜１３の撓み量の大きい薄膜部１３２が撓むことにより、流路Ｂ２に沿った撓み量の小さい基部１３３に沿って、流路Ｂ２と流路Ｂ２でない部分との区画がされ、インク導入口２７１からノズル列２００の端２０１または端２０２のうち少なくとも一端に対応するインク供給路２５にかけてマニホールド２４１内に流路Ｂ２を形成できる。したがって、弾性体膜１３によって流路Ｂ２の大部分が形成され、新たな構造や部材の使用をより抑えたインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
【００４８】
以上、実施形態を説明したが、基本的構成は上述したものに限定されるものではない。
例えば、実施形態におけるインクジェット式記録ヘッド１は、圧力発生手段として、圧電素子１１の伸縮振動を利用して圧力室２３の容積を変化させるものであるが、撓み振動を利用して圧力室２３の容積を変化させるものであってもよい。
また、圧力発生手段として、圧力室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーター等であってもよい。
また、実施形態では、１列のノズル開口しか示していないが１列に限らず２列以上であってもよい。
【００４９】
さらに、マニホールド２４，２４１の一方の面を封止する第１のプレートとしては、上述の実施形態には限定されず、たとえば、複数のプレートからなるように流路基板を積層した場合には、マニホールドが形成されたプレートの一方の面を封止する第１のプレートに圧力を吸収する薄膜部が設けられたものであれば良い。また、その他方の面には、第２のプレートとしてノズルプレート以外のプレートが形成されていてもよい。
【００５０】
なお、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１を挙げて説明したが、その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、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。
【符号の説明】
【００５１】
１…液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド、１１…圧力発生手段としての圧電素子、２３…圧力室、２４，２４１…マニホールド、２５…液体供給路としてのインク供給路、２７，２７１…液体導入口としてのインク導入口、１００…吸引ポンプ、１３２…可撓部材としての薄膜部、１３３…可撓部材としての基部、２００…ノズル列、２０１，２０２…端、２１０…ノズル開口、３００…キャップ部材、１０００…液体噴射装置としてのインクジェット式記録装置、Ｂ１，Ｂ２…流路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マニホールドから液体供給路を介して複数の圧力室へ液体を供給する液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関する。
【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室内の圧力変化を利用して、ノズル列を構成する複数のノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。
具体的には、ノズル開口に連通する圧力室に圧力発生手段である圧電素子を設け、圧電素子に電圧を印加して圧電素子を収縮または膨張させることで、圧力室内を減圧してインクを供給しまたは圧力室内を加圧してノズル開口からインク滴を吐出する。
インクは、インクカートリッジ等のインク供給手段に貯蔵されていて、インク導入路を通過してインク導入口からマニホールドに供給され、インク供給路を介して複数の圧力室へ供給される。
【０００３】
インク供給手段に貯蔵されたインクが消費されてインク供給手段が交換されると、インク供給手段の挿脱により、気泡がインク導入路からマニホールド内に侵入し、インクの吐出不良が生ずる。その場合、ノズル開口の形成されたノズルプレートをキャップ部材等で封止し、吸引ポンプの負圧をノズル開口に作用させて、インクとともに気泡を排出する動作、いわゆるクリーニング操作が行われる。
【０００４】
マニホールドとしてのリザーバーからインク供給路を介して圧力室にインクを供給するインクジェット式記録ヘッドにおいて、インク導入口からインク供給路としてのノズル供給口に向かう方向のリザーバーに段差を設け、気泡の排除性を低下させることなくリザーバーのコンプライアンスを向上したインクジェット式記録ヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、気泡の排除性に関しては、インク滴を水平に噴射する場合に、重力とは反対方向の上部にダミーノズルを設け、浮力によりダミーノズルに気泡を集め排出する構造が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１２１６９０号公報（５頁、図７）
【特許文献２】特開２００２−２７３８７０号公報（３頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
気泡の浮力を利用する構造では、気泡の移動が効率的に促進されにくく、ノズル開口から効率的に気泡が排出されにくい。したがって、気泡の排出のための液体の使用量が多くなり無駄が多い。また、気泡の排除性の低下を抑えるために、マニホールドであるリザーバーに段差を設けるには、その段差に気泡が留まる可能性が生じる上、新たな構造や部材を採用する必要があり、製造コストの低減が難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題のうち少なくとも一つを解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
液体を噴射する複数のノズル開口からなるノズル列と、前記ノズル開口にそれぞれに対応して連通する圧力室と、前記圧力室の圧力を変化させる圧力発生手段と、複数の前記圧力室に連通する共通の液室であるマニホールドと、前記マニホールドに液体を導入する液体導入口と、前記マニホールドの一部を構成し、撓むことによって、前記液体導入口から前記ノズル列の少なくとも一端に対応する前記圧力室にかけて前記マニホールド内に流路を形成する可撓部材とを備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【０００９】
この適用例によれば、クリーニング操作の際、マニホールドが減圧されると、可撓部材がマニホールドの体積を減少させる方向に撓み、液体導入口からノズル列の端に対応する圧力室にかけて流路が形成される。流路が形成されることにより、気泡移動の通路が確保されるとともに液体の流速が早まる。したがって、圧力室およびノズル開口への気泡の移動が効率的に行なわれ、ノズル開口から気泡が効率的に排出され、排出時の液体の使用量の少ない液体噴射ヘッドが得られる。
また、液体噴射時に圧力室から液体供給路を介してマニホールドに伝わる圧力変化を緩和するために用いる部材を可撓部材として併用できるので、新たな構造や部材の使用を抑え、製造コストを低減した液体噴射ヘッドが得られる。
【００１０】
［適用例２］
上記液体噴射ヘッドにおいて、前記可撓部材は、前記流路に沿った撓み量の小さい基部と、前記基部と比較して撓み量の大きい撓み部とを備えていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
この適用例では、可撓部材の撓み量の大きい撓み部が撓むことにより、流路に沿った撓み量の小さい基部に沿って、流路と流路でない部分との区画がされ、液体導入口からノズル列の少なくとも一端に対応する圧力室にかけてマニホールド内に流路が形成される。したがって、可撓部材によって流路の大部分が形成され、新たな構造や部材の使用をより抑えた液体噴射ヘッドが得られる。
【００１１】
［適用例３］
上記液体噴射ヘッドにおいて、前記流路の形成された前記ノズル列の端付近の前記圧力室に前記圧力発生手段が設けられていない、または前記ノズル列の端付近の前記圧力室に設けられた前記圧力発生手段が、前記ノズル列の端付近の前記圧力室とは異なる圧力室に設けられた前記圧力発生手段が駆動しているときに、駆動しないことを特徴とする液体噴射ヘッド。
この適用例では、両側を圧力室で挟まれた圧力室と比較して圧力変化の挙動が異なるノズル列の端付近の圧力室に圧力発生手段を設けないか、または設けられた圧力発生手段を駆動させないことにより、ノズル列内の液体の噴射特性が均一になる。
【００１２】
［適用例４］
上記液体噴射ヘッドと、前記ノズル開口の形成されたノズルプレートに密着するキャップ部材と、前記キャップ部材を介し、前記ノズル開口を吸引する吸引ポンプとを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【００１３】
この適用例によれば、吸引ポンプによりキャップ部材を介し、ノズル開口を吸引することにより、前述の効果を有する液体噴射装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態におけるインクジェット式記録装置を示す概略斜視図。
【図２】インクジェット式記録ヘッドの図３におけるＢ−Ｂ断面に相当する概略断面図。
【図３】インクジェット式記録ヘッドを図２のＡ−Ａ面から見た部分平面図。
【図４】インクジェット式記録ヘッドの概略部分拡大断面図。
【図５】インクジェット式記録ヘッドを図２のＡ−Ａ面から見た部分平面図。
【図６】第２実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの図７におけるＥ−Ｅ概略部分拡大断面図。
【図７】インクジェット式記録ヘッドを図６のＤ−Ｄ面から見た部分平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかる液体噴射装置の一例としてのインクジェット式記録装置１０００を示す概略斜視図である。インクジェット式記録装置１０００は、記録媒体である記録シートＳに液体としてのインクを吐出して記録を行う装置である。
図１において、インクジェット式記録装置１０００は、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド１を有する記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂを備えている。記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂには、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａおよび２Ｂが着脱可能に設けられている。
ここで、インクジェット式記録ヘッド１は、記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂの記録シートＳと対向する側に設けられており、図１においては図示されていない。
【００１６】
記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂ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。この記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物およびカラーインク組成物を吐出するものである。
【００１７】
そして、駆動モーター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１Ａおよび１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動する。
一方、装置本体４にはキャリッジ３に沿ってプラテン８が設けられている。このプラテン８は図示しない紙送りモーターの駆動力により回転できるようになっており、給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録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。
【００１８】
さらに、インクジェット式記録装置１０００には、カートリッジ２Ａおよび２Ｂからインクジェット式記録ヘッド１に向けてインクを強制的に吸引する、クリーニング操作のための吸引ポンプ１００が設けられている。
【００１９】
以下に、図２および図３を参照して、インクジェット式記録ヘッド１について詳細に説明する。
図２はインクジェット式記録ヘッド１の概略断面図を、図３は図２のＡ−Ａ面から見た部分平面図を示している。ここで、図２は図３のＢ−Ｂ断面に相当する概略断面図である。
【００２０】
図２において、インクジェット式記録ヘッド１は、アクチュエーターユニット１０と流路ユニット２０とケース３０とを備えている。流路ユニット２０とケース３０とは接合されている。
【００２１】
アクチュエーターユニット１０は、圧力発生手段としての圧電素子１１と第１のプレート１２とを備えている。
圧電素子１１は、流路ユニット２０に形成された圧力室２３に第１のプレート１２を挟んで対向するようにケース３０の収納室３１に挿入され、固定用基板３２に固定されている。
圧電素子１１は、図１に示した記録ヘッドユニット１Ａまたは１Ｂとフレキシブルケーブル９によって接続され、電圧が印加されると第１のプレート１２に向かって伸縮し、圧力室２３の容積を変化させる。
【００２２】
第１のプレート１２は、厚さが２〜１０μｍの弾性体膜１３と厚さが数十μｍのステンレス板１４との２層構造である。弾性体膜１３は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）やポリイミドなどの高分子膜を用いることができるが、可撓部材であれば高分子膜に限らない。例えば、ガラスファイバー、カーボンファイバー等と高分子との複合物や可撓性を有する無機物であってもよい。
第１のプレート１２の圧力室２３に対応する部分は、ステンレス板１４をエッチング加工して得られる圧電素子１１を当接固定するための島部１５と島部１５の形成されていない弾性体膜１３からなる薄膜部１３１とを備えている。
圧電素子１１の伸縮によって島部１５が変位して、弾性体膜１３からなる薄膜部１３１が変形し、圧力室２３の容積が変化する。
もちろん、ステンレス板１４の一部をエッチングなどで薄膜化して、その薄膜化した領域を薄膜部１３１として用いてもよい。
【００２３】
流路ユニット２０は、流路基板２２を間に挟んで、複数のノズル開口２１０を有する第２のプレートとしてのノズルプレート２１と第１のプレート１２とを両側に積層することにより構成されている。
図３において、複数のノズル開口２１０は、ドット形成密度に対応したピッチで形成され、ノズル列２００を構成している。
【００２４】
図２および図３において、流路基板２２には、ノズル開口２１０にそれぞれ連通して圧力室隔壁２６を隔てて列設された複数の圧力室２３と、各圧力室２３に供給するインクを貯蔵するマニホールド２４と、マニホールド２４とそれぞれの圧力室２３との間を連通するインク供給路２５などが隔壁部によって区画されることにより形成されている。
【００２５】
第１のプレート１２のマニホールド２４のインク供給路２５側に対応する大部分の領域は、ステンレス板１４をフォトエッチング加工で除去された弾性体膜１３のみからなる。これにより、マニホールド２４の一方の開口面を封止する可撓部材からなる薄膜部１３２として機能する。より具体的には、マニホールド２４には圧力室２３、インク供給路２５側の第１の壁面側と後述するインク導入口２７の第２の壁面側とが形成されており、マニホールド２４の一面を覆う第１のプレート１２の弾性体膜１３からなる薄膜部１３１は、第１の壁面側から第２の壁面側に向かう途中まで形成されている。
一方、第１のプレート１２のマニホールド２４のインク供給路２５側（第１の壁面側）とは反対側（第２の壁面側）の壁２４０に近い領域は、ステンレス板１４と弾性体膜１３とからなり、薄膜部１３１とは相対的に厚みが厚くなっている厚膜部１２１となっている。
また、マニホールド２４にインクを導入するインク導入口２７が、厚膜部１２１のノズル列２００の中心Ｃに相当する位置に形成されている。
【００２６】
本実施形態では、図３において、厚膜部１２１は、インク導入口２７から壁２４０に沿ってノズル列２００の端２０１および端２０２付近に相当するインク供給路２５にかけて形成されている。
【００２７】
流路基板２２にはシリコンウェハーを用い、マニホールド２４を異方性フルエッチングにより貫通孔として形成し、また圧力室２３やインク供給路２５を異方性ハーフエッチングにより凹部として形成することができる。圧力室２３の一端にインク供給路２５が接続され、このインク供給路２５とは反対側の端部近傍にノズル開口２１０が位置している。
【００２８】
なお、流路基板２２には、シリコンウェハーの他、エッチング可能でかつ耐食性を持つ金属やガラス等の部材を用いることができる。また、厚み方向に複数の層に分解し、各層の貫通孔に一致する貫通孔を形成したエッチングフィルムを積層することにより構成してもよい。
【００２９】
第１のプレート１２、流路基板２２およびノズルプレート２１を積層して流路ユニット２０を構成する場合には、流路基板２２を間に挟んで、ノズルプレート２１を流路基板２２の一方の面に接着するとともに、ステンレス板１４が外側に位置する状態で第１のプレート１２を流路基板２２の他方の面に接着する。この様にして流路基板２２を組み立てると、流路基板２２の各圧力室２３およびマニホールド２４の一方の開口面がそれぞれ薄膜部１３１，１３２により封止されるとともに、インク供給路２５の上面開口が弾性体膜１３で覆われ、また、各圧力室２３およびマニホールド２４の他方の開口面がノズルプレート２１によって区画される。
【００３０】
図２において、ケース３０には、流路ユニット２０を接合するケース３０の表面のうち、マニホールド２４の開口部に対応した部分に外部連通孔３３により大気に連通された凹部３４が形成されている。凹部３４によって、薄膜部１３２がケース３０に対して接触しないようにして流路ユニット２０がケース３０に固定されている。凹部３４は、薄膜部１３２が膨張側に撓んだ場合における移動空間として機能する空部である。
また、ケース３０には、図１に示したカートリッジ２Ａおよび２Ｂに連通するインク導入路３５が形成され、インク導入口２７と連通している。
【００３１】
インクジェット式記録ヘッド１は、図１に示したカートリッジ２Ａおよび２Ｂからマニホールド２４にインクを供給し、マニホールド２４から各圧力室２３内にインクを供給して、圧電素子１１の伸長により、島部１５を押圧して圧力室２３内を加圧し、この圧力によりノズル開口２１０からインク滴を吐出する。
【００３２】
ここで、圧電素子１１の伸長により、圧力室２３内の圧力を高めるとノズル開口２１０からインク滴が吐出するだけでなく、圧力室２３とマニホールド２４とを連通しているインク供給路２５からマニホールド２４側にもインク噴流が生じる。その結果、マニホールド２４内の圧力が変動し、隣接したノズルの圧力室２３に圧力の変動が伝播して吐出特性が変化してしまい、いわゆるクロストークが発生する。
【００３３】
図４に、マニホールド２４の一方の開口面を封止する薄膜部１３２の動きを表す概略部分拡大断面図を示した。
インク噴流によるマニホールド２４内の圧力変動は、薄膜部１３２が凹部３４に向かって変形して薄膜部１３２１となることにより吸収され、圧力変動による吐出特性の変化を緩和することによって隣接ノズル間のクロストークを防止するとともに、印字濃淡の発生を防止している。
【００３４】
また、カートリッジ２Ａおよび２Ｂに貯蔵されたインクが消費されて交換されると、カートリッジ２Ａおよび２Ｂの挿脱により気泡ＢＡがインク導入路３５からマニホールド２４内に侵入する。その場合、ノズルプレート２１のノズル開口２１０が形成された部分にキャップ部材３００を密着させ、図１に示した吸引ポンプ１００の負圧を作用させてクリーニング操作を行い、気泡ＢＡをノズル開口２１０から排出させる。キャップ部材３００は、吸引ポンプ１００とともにインクジェット式記録装置１０００に設けられている。
【００３５】
本実施形態では、少なくともノズル列２００の端２０１および端２０２付近のノズル開口２１０の周りにキャップ部材３００を密着させて、流路内のインクをノズル開口２１０から強制的に吸引するクリーニング操作を行なう。したがって、すべてのノズル開口２１０またはノズル列２００の端２０１および端２０２付近のノズル開口２１０を含んだ一部のノズル開口２１０の周りにキャップ部材３００を密着させて、クリーニング操作を行なってもよい。
キャップ部材３００は複数であってもよいし、一つのキャップ部材３００が、ノズル列２００の端２０１および端２０２付近のノズル開口２１０の周りに密着する構造を有していてもよい。
【００３６】
図４において、クリーニング操作を行うと、薄膜部１３２は、負圧によってマニホールド２４の体積を減少させる方向に向かって変形して薄膜部１３２２となる。ここで、薄膜部１３２が変形して薄膜部１３２２になることによって、マニホールド２４の薄膜部１３２２とノズルプレート２１との間で挟まれる空間は狭くなる。一方、薄膜部１３２２とマニホールド２４の壁２４０および厚膜部１２１との間には、薄膜部１３２がノズルプレート２１側に撓むことで、撓んだ薄膜部１３２と厚膜部１２１と壁２４０とノズルプレート２１で形成されるインクの流路Ｂ１が形成される。流路Ｂ１がマニホールド２４に明らかに形成されるには、薄膜部１３２２は撓めば撓むほどよい。
図５にクリーニング操作時におけるマニホールド２４における気泡ＢＡの動きを示す図２のＡ−Ａ面から見た概略平面図を示した。気泡ＢＡは端２０１および端２０２のインク供給路２５に向かって進む。
【００３７】
ここで、インクジェット式記録ヘッド１のノズル列２００を重力方向に向けた使用が予定されている場合は、気泡ＢＡに浮力が加わるので、重力方向とは反対に位置するインク供給路２５に気泡ＢＡは向かい易い。したがって、第１のプレート１２は、インク導入口２７から壁２４０に沿ってノズル列２００の端２０１または端２０２のうち重力方向とは反対に位置する端付近に相当するインク供給路２５のみにかけて形成されていてもよい。
【００３８】
気泡ＢＡの向かうノズル列２００の端２０１および端２０２に対応するインク供給路２５およびこれらに連通する圧力室２３、ノズル開口２１０はダミーの状態であってもよい。
ここで、ダミーの状態とは、図２に示した圧電素子１１が圧力室２３に当接固定されていないか、印字用に用いる圧力室、圧電素子が駆動している際に、電圧が印加されず駆動しない状態で、圧力室２３の圧力が変化しない状態をいう。
インクジェット式記録ヘッド１のノズル列２００を重力方向に向けた使用が予定されている場合は、ノズル列２００の端２０１または端２０２のうち重力方向とは反対に位置する端付近に相当するインク供給路２５およびこれらに連通する圧力室２３、ノズル開口２１０のみがダミーであってもよい。
【００３９】
本実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）クリーニング操作の際、マニホールド２４が減圧されると、薄膜部１３２がマニホールド２４の体積を減少させる方向に撓み、インク導入口２７からノズル列２００の端２０１および端２０２に対応するインク供給路２５にかけて流路Ｂ１が形成される。流路Ｂ１が形成されることにより、気泡ＢＡ移動の通路が確保されるとともにインクの流速を早めることができる。したがって、インク供給路２５、圧力室２３およびノズル開口２１０への気泡ＢＡの移動が効率的に行なわれ、ノズル開口２１０から気泡ＢＡが効率的に排出され、排出時のインクの使用量の少ないインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
加えて、ノズル列２００の端２０１および端２０２に対応するインク供給路２５に達した気泡ＢＡは、ノズル列２００の端２０１および端２０２付近の圧力室２３のみを介して排出すれば、排出時のインクの使用量のより少ないインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
また、インク吐出時に圧力室２３からインク供給路２５を介してマニホールド２４に伝わる圧力変化を緩和するために用いる部材を薄膜部１３２として併用できるので、新たな構造や部材の使用を抑え、製造コストを低減したインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
【００４０】
（２）両側を圧力室２３で挟まれた圧力室２３と比較して圧力変化の挙動が異なるノズル列２００の端２０１および端２０２付近の圧力室２３に圧電素子１１を設けないかまたは設けられた圧電素子１１を駆動させないことにより、ノズル列２００内のインクの吐出特性を均一にできる。
【００４１】
（３）吸引ポンプ１００によりキャップ部材３００を介し、ノズル開口２１０を吸引することにより、前述の効果を有するインクジェット式記録装置１０００を得ることができる。
【００４２】
（第２実施形態）
図６は本実施形態におけるインクジェット式記録ヘッド１の概略部分拡大断面図を、図７は図６のＤ−Ｄ面から見た部分平面図を示している。ここで、図６は図７のＥ−Ｅ概略部分拡大断面図である。第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付した。
【００４３】
本実施形態の第１実施形態と異なる点は、インク導入路３５、インク導入口２７の位置、マニホールド２４、マニホールド２４の一方の開口面を封止する第１のプレート１２の構成が主に異なる。その他の構成は第１実施形態の構成と同様である。
図６および図７において、本実施形態のインク導入路３５１は、平面視においてマニホールド２４１からずれた位置に形成され、インク導入口２７１は、マニホールド２４１の壁２４０に形成されている。
【００４４】
マニホールド２４１の一方の開口面は、薄い薄膜部１３２と厚い基部１３３を備えた第１のプレート１２となる弾性体膜１３によって封止されている。第１実施形態と異なる点は、第１実施形態の厚膜部１２１の部分が弾性体膜１３の基部１３３で置き換わっている点である。厚膜部１２１は、ケース３０に当接しているため厚膜部１２１はクリーニング操作時にノズルプレート２１側へ撓まないことに対して、当該実施形態の基部１３３は、厚膜部１２１と同様に薄膜部１３２よりも相対的に厚みが厚いものの、ケース３０に当接されていない点で異なる。そのため、基部１３３は、クリーニング操作の際に、ノズルプレート２１側へ撓むことになる。但し、基部１３３の撓む大きさは、薄膜部１３２が撓む大きさよりも小さい。
また、インク導入路３５１およびインク導入口２７１の位置が変更されたのに伴い、マニホールド２４１の基部１３３付近の凹部３４１の形状も異なっている。
【００４５】
第１実施形態と同様に、インク噴流によるマニホールド２４１内の圧力変動は、薄膜部１３２および基部１３３が凹部３４１に向かって変形して第１のプレートとしての弾性体膜１３２３となることにより吸収され、圧力変動による吐出特性の変化を緩和することによって隣接ノズル間のクロストークを防止するとともに、印字濃淡の発生を防止している。
【００４６】
また、クリーニング操作を行うと、薄膜部１３２および基部１３３は、負圧によってマニホールド２４１に向かって変形して弾性体膜１３２４となる。ここで、薄膜部１３２がより変形することによって、薄膜部１３２とマニホールド２４１の壁２４０および基部１３３との間には、インクの流路Ｂ２が形成される。流路Ｂ２がマニホールド２４１に明確に形成されるには、薄膜部１３２は撓めば撓むほどよい。
流路Ｂ２が形成されることにより、クリーニング操作によるインクの流れは流路Ｂ２で速くなり、気泡ＢＡは両端のインク供給路２５に向かって進む。
【００４７】
本実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて以下の効果がある。
（４）弾性体膜１３の撓み量の大きい薄膜部１３２が撓むことにより、流路Ｂ２に沿った撓み量の小さい基部１３３に沿って、流路Ｂ２と流路Ｂ２でない部分との区画がされ、インク導入口２７１からノズル列２００の端２０１または端２０２のうち少なくとも一端に対応するインク供給路２５にかけてマニホールド２４１内に流路Ｂ２を形成できる。したがって、弾性体膜１３によって流路Ｂ２の大部分が形成され、新たな構造や部材の使用をより抑えたインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
【００４８】
以上、実施形態を説明したが、基本的構成は上述したものに限定されるものではない。
例えば、実施形態におけるインクジェット式記録ヘッド１は、圧力発生手段として、圧電素子１１の伸縮振動を利用して圧力室２３の容積を変化させるものであるが、撓み振動を利用して圧力室２３の容積を変化させるものであってもよい。
また、圧力発生手段として、圧力室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーター等であってもよい。
また、実施形態では、１列のノズル開口しか示していないが１列に限らず２列以上であってもよい。
【００４９】
さらに、マニホールド２４，２４１の一方の面を封止する第１のプレートとしては、上述の実施形態には限定されず、たとえば、複数のプレートからなるように流路基板を積層した場合には、マニホールドが形成されたプレートの一方の面を封止する第１のプレートに圧力を吸収する薄膜部が設けられたものであれば良い。また、その他方の面には、第２のプレートとしてノズルプレート以外のプレートが形成されていてもよい。
【００５０】
なお、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１を挙げて説明したが、その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、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。
【符号の説明】
【００５１】
１…液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド、１１…圧力発生手段としての圧電素子、２３…圧力室、２４，２４１…マニホールド、２５…液体供給路としてのインク供給路、２７，２７１…液体導入口としてのインク導入口、１００…吸引ポンプ、１３２…可撓部材としての薄膜部、１３３…可撓部材としての基部、２００…ノズル列、２０１，２０２…端、２１０…ノズル開口、３００…キャップ部材、１０００…液体噴射装置としてのインクジェット式記録装置、Ｂ１，Ｂ２…流路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射する複数のノズル開口からなるノズル列と、
前記ノズル開口にそれぞれに対応して連通する圧力室と、
前記圧力室の圧力を変化させる圧力発生手段と、
複数の前記圧力室に連通する共通の液室であるマニホールドと、
前記マニホールドに液体を導入する液体導入口と、
前記マニホールドの一部を構成し、撓むことによって、前記液体導入口から前記ノズル列の少なくとも一端に対応する前記圧力室にかけて前記マニホールド内に流路を形成する可撓部材とを備えた
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記可撓部材は、前記流路に沿った撓み量の小さい基部と、
前記基部と比較して撓み量の大きい撓み部とを備えている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記流路の形成された前記ノズル列の端付近の前記圧力室に前記圧力発生手段が設けられていない、または前記ノズル列の端付近の前記圧力室に設けられた前記圧力発生手段が、前記ノズル列の端付近の前記圧力室とは異なる圧力室に設けられた前記圧力発生手段が駆動しているときに、駆動しない
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドと、
前記ノズル開口の形成されたノズルプレートに密着するキャップ部材と、
前記キャップ部材を介し、前記ノズル開口を吸引する吸引ポンプとを備えた
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１】
液体を噴射する複数のノズル開口からなるノズル列と、
前記ノズル開口にそれぞれに対応して連通する圧力室と、
前記圧力室の圧力を変化させる圧力発生手段と、
複数の前記圧力室に連通する共通の液室であるマニホールドと、
前記マニホールドに液体を導入する液体導入口と、
前記マニホールドの一部を構成し、撓むことによって、前記液体導入口から前記ノズル列の少なくとも一端に対応する前記圧力室にかけて前記マニホールド内に流路を形成する可撓部材とを備えた
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記可撓部材は、前記流路に沿った撓み量の小さい基部と、
前記基部と比較して撓み量の大きい撓み部とを備えている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記流路の形成された前記ノズル列の端付近の前記圧力室に前記圧力発生手段が設けられていない、または前記ノズル列の端付近の前記圧力室に設けられた前記圧力発生手段が、前記ノズル列の端付近の前記圧力室とは異なる圧力室に設けられた前記圧力発生手段が駆動しているときに、駆動しない
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドと、
前記ノズル開口の形成されたノズルプレートに密着するキャップ部材と、
前記キャップ部材を介し、前記ノズル開口を吸引する吸引ポンプとを備えた
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７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１８９５９９（Ｐ２０１１−１８９５９９Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５７１４１（Ｐ２０１０−５７１４１）
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【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９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【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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