JP2003062997A - 液滴吐出ヘッド及びヘッド駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で共通液室側への液の逆流を防止
できない。 【解決手段】 加圧液室６と共通液室８との間の供給路
７に熱によって液体に状態変化を生じせしめる電気熱変
換体９を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液滴吐出ヘッド及びヘッ
ド駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プ
ロッタ等の画像記録装置（画像形成装置）として用いる
インクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズル
と、このノズルが連通する液室（インク流路、吐出室、
圧力室、加圧液室、流路等とも称される。）と、この液
室内のインクを加圧するための駆動手段（圧力発生手
段）とを備えた液滴吐出ヘッドとしてのインクジェット
ヘッドを搭載したものである。なお、液滴吐出ヘッドと
しては例えば液体レジストを液滴として吐出する液滴吐
出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出
ヘッドなどもあるが、以下ではインクジェットヘッドを
中心に説明する。

【０００３】従来のインクジェットヘッドとしては、圧
電素子を用いて液室の壁面を形成している振動板を変形
変位させることでインク滴を吐出させるピエゾ型のもの
（特公平２−５１７３４号公報）、液室内に配設した発
熱抵抗体を用いてインクの膜沸騰でバブルを発生させて
インク滴を吐出させるサーマル型のもの（特公昭６１−
５９９１１号公報)、液室の壁面を形成する振動板（又
はこれと一体の電極）と電極を用いて静電力で振動板を
変形変位させることでインク滴を吐出させる静電型のも
の（特開平５−５０６０１号公報)などがある。

【０００４】例えば、振動板を用いるヘッドは、図１２
に示すように、インク滴を吐出するノズル２０１と、こ
のノズル２０１が連通する液室２０２と、液室２０２に
インク供給路（連通部）２０３を介してインクを供給す
る共通液室２０４とを有し、液室２０２の壁面を形成す
る振動板２０５を圧電素子による機械的変位力或いは静
電力によって変形させることで、ノズル２０１からイン
ク滴を吐出させる。

【０００５】このように、インクジェットヘッドにあっ
ては、アクチュエータの種類を問わず、インク滴を噴射
させるには液室内の圧力を増加させる必要があるが、図
１２に示すように、液室２０２の内部圧力を増加（上
昇）させた場合、液室２０２に充填されているインク
は、ノズル２０１に向かう前方流２０６の流れだけでな
く、連通部２０３を通って共通液室２０４に向かって逆
流する後方流２０７の流れも生じる。

【０００６】振動板２０５の変位に伴う液室２０２の容
積変化がそのままインク滴体積とはならないので、所望
のインク滴体積を得ようとすれば、振動板２０５の変位
量を大きくせねばならず、アクチュエータに与える駆動
電圧などの投入エネルギーの損失を招いてしまう。ま
た、連通部２０３からの逆流分を見込んでも振動板２０
５の変位量を大きくしない場合でも、振動板２０５の変
位体積は大きくしなければならないので、振動板２０５
の変位する面積を大きくする必要があり、液室、ひいて
はヘッドそのものが大きくなり、装置の小型化を図れな
い。

【０００７】そこで、従来、例えば、特開平６−９５８
号公報に開示されているように、共通液室から加圧液室
への連通部を、共通液室から加圧液室方向に絞るように
形成することで、上述した共通液室方向への逆流を抑え
るようにしたヘッドが知られている。

【０００８】また、特開平１１−２３５８２７号公報、
特開平１１−２３５８２８号公報、特開平１１−２３５
８２９号公報、あるいは、特開２０００−６２１７７号
公報、特開２０００−６２１７９号公報、特開２０００
−６２１８０号公報、特開２０００−６２１８４号公
報、特開２０００−６２１８５号公報、特開２０００−
６２１８６号公報、特開２０００−６２１８７号公報、
特開２０００−６２１８８号公報などに記載されている
ように、加圧液室内部に発生させる気泡発生手段と可動
部材を設け、その気泡の発生に伴って可動部材が変位
し、加圧液室から共通液室への流れを遮断するようにし
たヘッドも知られている。これらは、加圧液室内部の圧
力上昇を得るために気泡を発生させ、生じた気泡が、気
泡発生手段の近傍に設けられた可動部材を変位させ、加
圧液室から共通液室への連通部をその可動部材で塞ぐこ
とで、上述した共通液室側への逆流を防ぐものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た前者の共通液室から加圧液室への連通部を共通液室か
ら加圧液室方向に絞るように形成するヘッドのように、
流路内に、流体抵抗が流れの向きによって異なる非線形
素子を用いることは、共通液室側への逆流を防止すると
いう面では有効ではあるが、逆流を完全に阻止すること
はできず、アクチュエータへの駆動エネルギー（電圧な
ど）の最小化ができないし、装置全体の小型化にも限界
がある。また、最適な非線形素子となるような設計が容
易ではないという課題もある。

【００１０】一方、加圧液室内部に発生させる気泡発生
手段と可動部材を設け、その気泡の発生に伴って可動部
材が変位し、加圧液室から共通液室への流れを遮断する
ヘッドにあっては、元来小型なヘッドを構成する微小な
加圧液室内部に、更に小さな可動部材を設けることは非
常に困難であり、ヘッド構造が複雑になり、多数の加圧
液室をばらつきなく形成するためには、製造工程が煩雑
になりかねず、コストも上昇するという課題がある。

【００１１】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、簡単な構成で加圧液室から共通液室側への液体
の逆流を抑制することができる小型化、低コスト化可能
な液滴吐出ヘッド及びこの液滴吐出ヘッドを駆動するた
めのヘッド駆動装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、加圧液室と共通液
室との間の液供給路に熱によって液体に状態変化を生じ
せしめる電気熱変換手段を設けたものである。

【００１３】ここで、液供給路の少なくとも一部に隘路
を形成し、この隘路に電気熱変換手段を設けることがこ
のましい。

【００１４】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、加圧液室
と共通液室との間の液供給路に隘路を形成し、この隘路
と共通液室との境界近傍に熱によって液体に状態変化を
生じせしめる電気熱変換手段を設けたものである。

【００１５】これらの本発明に係る液滴吐出ヘッドにお
いては、駆動手段として、加圧液室の壁面を形成する振
動板を変形させる圧電素子、又は加圧液室の壁面を形成
する振動板に対向する電極、若しくは加圧液室に設けた
熱によって液体に状態変化を生じせしめる電気熱変換体
を用いることができる。

【００１６】本発明に係るヘッド駆動装置は、本発明に
係る液滴吐出ヘッドを駆動するためのヘッド駆動装置で
あって、加圧液室内の圧力が増加するタイミングより前
に電気熱変換手段に駆動波形を印加するものである。

【００１７】本発明に係るヘッド駆動装置は、本発明に
係る液滴吐出ヘッドを駆動するためのヘッド駆動装置で
あって、加圧液室内の圧力が減少するタイミングより前
に電気熱変換手段に駆動波形を印加するものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。本発明の液滴吐出ヘッドの第
１実施形態に係るインクジェットヘッドについて図１を
参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの液室長手方
向に沿う概略断面説明図である。

【００１９】このインクジェットヘッドは、単結晶シリ
コン基板、ガラス基板などで形成した液室形成部材であ
る流路基板（液室基板）１と、この流路基板１の下面に
接合した振動板２とを有し、インク滴を吐出するノズル
４、ノズル４が連通するインク流路である加圧液室６、
加圧液室６に流体抵抗部となる連通部であるインク供給
路７を介してインクを供給する共通液室８を形成してい
る。

【００２０】そして、振動板２には、加圧液室６と共通
液室８との間の連通部であるインク供給路７に対応する
部分に、熱によって液体であるインクに状態変化を生じ
せしめる電気熱変換体９を配設している。ここで、イン
ク供給路７は上述したように流体抵抗部を兼ねるように
全体を加圧液室６の幅よりも狭い隘路に形成している。

【００２１】また、振動板２の面外側（液室６と反対面
側）に各加圧液室６に対応して駆動手段としての圧電素
子１２を接合し、圧電素子１２の他端部はベース基板１
４に接合して固定している。このベース基板１４と振動
板２との間にはスペーサ部材１５を介設している。ベー
ス基板１４としては、セラミックス基板、例えばチタン
酸バリウム、アルミナ、フォルステライトなどの絶縁性
の基板を用いている。

【００２２】ここで、流路基板１のノズル４、加圧液室
６となる凹部、インク供給路７となる溝部、共通液室８
となる凹部などは、例えばドライエッチング法、レーザ
ー加工法、サンドブラスト法、放電加工法による加工で
形成することができる。振動板２は、加圧液室６の壁面
を形成するものであり、例えばニッケルの金属プレート
から形成したものであるが、この他、樹脂部材或いは樹
脂部材と金属部材の積層部材などで形成することができ
る。

【００２３】圧電素子１２は例えば厚さ１０〜５０μｍ
／層のチタン酸ジルコン酸（ＰＺＴ）と厚さ数μｍ／層
の銀パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極とを交
互に積層したものである。なお、圧電素子１２の圧電方
向としてｄ３３方向の変位（ここでは積層方向と平行な
方向の変位）を用いて加圧液室６内インクを加圧する構
成とすることも、圧電素子１２の圧電方向としてｄ３１
方向の変位（ここでは積層方向と直交する方向の変位）
を用いて加圧液室６内インクを加圧する構成とすること
もできる。また、圧電素子１２は積層型圧電素子に限ら
れるものではない。

【００２４】このように構成したインクジェットヘッド
においては、圧電素子１２に対して選択的に２０〜５０
Ｖの駆動パルス電圧を印加することによって、パルス電
圧が印加された圧電素子１２が積層方向（ｄ３３方向を
用いる場合）に変位して振動板２を加圧液室６方向に変
形させ、加圧液室６の容積／体積変化によって加圧液室
６内のインクが加圧され、ノズル４からインク滴が吐出
（噴射）される。

【００２５】そして、インク滴の吐出に伴って加圧液室
６内の圧力が低下し、このときのインク流れの慣性によ
って加圧液室６内には若干の負圧が発生する。この状態
の下において、圧電素子１２への電圧の印加をオフ状態
にすることによって、振動板２が元の位置に戻って加圧
液室６が元の形状になるため、さらに負圧が発生する。
このとき、共通液室８、流体抵抗部であるインク供給路
７を経て加圧液室６内にインクが充填される。そこで、
ノズル３のインクメニスカス面の振動が減衰して安定し
た後、次のインク滴吐出のために圧電素子１２にパルス
電圧を印加しインク滴を吐出させる。

【００２６】なお、圧電素子１２の駆動方式としては、
上述したように、振動板２を加圧液室６方向に押して加
圧液室６の内容積を減少させインク滴を吐出させる押し
打ちのほか、振動板２を加圧液室６と反対側方向に引い
て加圧液室６の内容積を増加させた後、圧電素子１２へ
の駆動電圧をオフにして振動板２を復元させることで加
圧液室６の内容積を減少させインク滴を吐出させる引き
打ち、あるいは、これらの引き打ちと押し打ちの方式を
兼用した方式などを採ることができる。

【００２７】ここで、上述したように振動板２をアクチ
ュエータで変形させた場合の加圧液室６内部のインクの
流れは模式的に図２に示すようになる。すなわち、イン
クを満たした加圧液室６に対して、アクチュエータによ
って振動板２が変形することで変位体積２１が生じ、加
圧液室６の容積が減少して、加圧液室６内のインクの流
れは、ノズル４の方向への流れ（インクの前方流２２）
と、共通液室８への連通部７の方向への流れ（インクの
後方流２３）になる。

【００２８】つまり、定常的に考えると、アクチュエー
タの変位体積２１は、インク滴体積と、共通液室８への
逆流流量に分散される。このことは、共通液室８への逆
流がある場合には、アクチュエータの変位体積２１をあ
る程度大きくする必要があることを示すと共に、加圧液
室６の内部圧力の増加効率を低下させていることも示し
ている。

【００２９】したがって、上述した共通液室８側に向か
うインクの後方流２３を減少／防止すると、加圧液室６
の内部圧力が更に上昇し、インクの噴射効率が高まると
共に、アクチュエータによる変位体積２１を小さくする
ことができる。

【００３０】そこで、このインクジェットヘッドにおい
ては、加圧液室６と共通液室８との連通部７に、熱によ
ってインクに状態変化を生じせしめる電気熱変換体９を
設け、この電気熱変換体９に対して通電することによっ
て、図２に示すように、インクに状態変化を生ぜしめて
連通部７の部分に気泡１０を発生させる。これにより、
加圧液室６の内部に生じるインクの後方流２３（破線矢
印で示す流れ）が堰きとめられ、加圧液室６内部のイン
クの流れを、ほぼ、ノズル４の向きであるインクの前方
流２２とすることができる。

【００３１】このように、加圧液室６の内部圧力を更に
高めることができるので、効率の良い駆動を行うことが
でき、また、アクチュエータによる変位体積２１を有効
にインク滴に変換できるので、変位体積を小さくできる
ことになる。これは、アクチュエータの駆動電圧などを
小さくすることができることを示すと共に、アクチュエ
ータによる変位面積を小さくすることもできることか
ら、加圧液室６を小さくでき、インクジェットヘッド全
体を小型化することができることになる。

【００３２】また、アクチュエータとして圧電素子を用
いた場合、連通部のコンプライアンスを大きくすること
ができ、加圧液室内部の圧力波の制御性が向上すること
から、インク滴の形成をアクチュエータの駆動で容易に
行うことができる。

【００３３】なお、電気熱変換体９を設ける連通部（イ
ンク供給路）７は、共通液室８と加圧液室６とを連通し
ている部分であるが、上述したように隘路としてもよい
し、特に隘路としなくてもよい。ただし、隘路を設けな
い場合は、電気熱変換体で発生させる気泡を大きくする
必要がある。しかし、発生させた気泡で連通部を完全に
塞がなくても、インクの後方流の一部でも遮ることがで
きれば、上記の作用効果を得ることができる。

【００３４】次に、本発明の液滴吐出ヘッドの第２実施
形態に係るインクジェットヘッドについて図３を参照し
て説明する。なお、同図は同ヘッドの液室長手方向に沿
う概略断面説明図である。

【００３５】このインクジェットヘッドは、単結晶シリ
コン基板などで形成した液室形成部材である流路基板
（液室基板）３１と、この流路基板３１の下面に接合し
た振動板３２とを有し、インク滴を吐出するノズル３
４、ノズル３４が連通するインク流路である加圧液室３
６、加圧液室３６に流体抵抗部となる連通部であるイン
ク供給路３７を介してインクを供給する共通液室３８を
形成している。

【００３６】そして、振動板３２には、共通液室３８と
連通部であるインク供給路３７との境界近傍に対応する
部分に、熱によって液体であるインクに状態変化を生じ
せしめる電気熱変換体３９を配設している。ここで、イ
ンク供給路３７は上述したように流体抵抗部を兼ねるよ
うに全体を加圧液室３６の幅よりも狭い隘路に形成して
いる。

【００３７】また、振動板２の下側には電極基板４１を
接合し、この電極基板４１には酸化膜などの絶縁膜部分
に凹部４２を形成し、この凹部４２底面に振動板３２に
ギャップ４６を置いて対向する電極４５を設け、振動板
３２と電極４５によって振動板３２を静電力で変形させ
る駆動手段としての静電型アクチュエータを構成し、更
に電極４５表面には絶縁保護膜４７を成膜している。

【００３８】ここで、流路基板３１のノズル３４、加圧
液室３６となる凹部、インク供給路３７となる溝部、共
通液室３８となる凹部などは、例えばドライエッチング
法、レーザー加工法、サンドブラスト法、放電加工法に
よる加工で形成することができる。振動板３２は、加圧
液室３６の壁面を形成するものであり、例えばニッケル
の金属プレートから形成したものであるが、この他、金
属部材或いは樹脂部材と金属部材の積層部材などで形成
することができる。

【００３９】このように構成したインクジェットヘッド
においては、振動板３２を共通電極とし、電極４５を個
別電極として、ドライバＩＣ（駆動回路）から選択的に
振動板３２と電極４５との間に駆動電圧を印加すること
によって、振動板３２と電極４５との間に発生する静電
力によって振動板３２が電極４５側に変形変位し、この
状態から振動板３２と電極４５間の電荷を放電させる
（駆動電圧を０にする）ことによって振動板３２が復帰
変形して、液室３６の内容積（体積）／圧力が変化し、
ノズル３４からインク滴が吐出される。

【００４０】そして、このインクジェットヘッドにおい
て、共通液室３８との連通部３７との境界近傍に、熱に
よってインクに状態変化を生じせしめる電気熱変換体３
９を設け、この電気熱変換体３９に対して通電すること
によって、図４に示すように、インクに状態変化を生ぜ
しめて共通液室３８との連通部３７との境界近傍で気泡
４０を発生させる。

【００４１】この気泡４０の発生に伴って気泡４０の周
囲の圧力が高まると共に、インクの流れが生じる。イン
クの流速は、圧力が同じ場合には流路が狭い方が流速が
大きいので、連通部３７に大きなインクの新規流２４が
発生し、インクの後方流２３（破線矢印で示す流れ）を
抑えると共に、インクの前方流２２の流速が高くなり、
インク滴吐出速度を向上することができる。

【００４２】特に、静電型アクチュエータを用いた静電
型ヘッドの場合、加圧液室の壁面を形成する振動板のバ
ネ力が十分でない場合でも、連通部又は連通部と共通液
室との境界近傍で気泡を発生することにより、加圧液室
内部の圧力上昇を加増し、効率の良い滴噴射を行うこと
ができる。なお、第１実施形態において静電型アクチュ
エータを用いた場合も同様のことが云える。

【００４３】次に、本発明の液滴吐出ヘッドの第３実施
形態に係るインクジェットヘッドについて図５及び図６
を参照して説明する。図５は同ヘッドの分解斜視説明
図、図６は同ヘッドの流路形成基板の斜視説明図であ
る。

【００４４】このインクジェットヘッドは、流路形成部
材である第１基板６１と、この第１基板６１の下側に設
けた発熱体基板である第２基板６２とを備え、これらに
よりインク滴を吐出する複数のノズル６４、ノズル６４
が連通する液流路である加圧液室流路６６、加圧液室流
路６６にインクを供給する共通液室流路６８などを形成
し、インクは第１基板６１に形成したインク供給口７０
から供給されて、共通液室流路６８、加圧液室流路６６
を経て、ノズル６４より液滴として噴射される。

【００４５】第２基板６２には発熱抵抗体（電気熱変換
素子）７１と、この発熱抵抗体７１に電圧を印加するた
めの共通電極７２及び個別電極７３が形成されている。
また、加圧液室流路６６と共通液室流路６８とを連通す
る連通部６７（加圧液室流路６６の入口部分）に対応し
て電気熱変換体７９を付設している。なお、共通液室流
路６８と加圧液室流路６６の入口部分（連通部６７）と
の境界近傍に電気熱変換体７９を設けることもできる。

【００４６】このように構成したインクジェットヘッド
においては、個別電極７３に選択的に駆動電圧を印加す
ることによって発熱抵抗体７１が発熱して加圧液室流路
６６のインク中にバブルが発生して圧力変化が生起し、
このインク中の圧力変化によってノズル６４からインク
滴が吐出される。そして、前述した第１実施形態或いは
第２実施形態で説明したと同様に、電気熱変換体７９に
通電して気泡を発生させることで、同様な作用効果を得
ることができる。

【００４７】このようにアクチュエータもサーマルアク
チュエータ（電気熱変換体）とすることによって、アク
チュエータとしての電気熱変換体と連通部又はその近傍
の電気熱変換体とを同じプロセスで形成することができ
て、低コスト化を図れる。

【００４８】次に、本発明に係るヘッド駆動装置の実施
形態について図７を参照して説明する。なお、ここでは
第１実施形態のインクジェットヘッドを用いる場合を例
にする。このヘッド駆動装置は、記録装置全体の制御を
司る主制御部８１と、アクチュエータである各圧電素子
１２に駆動波形を印加するヘッド駆動回路８２と、電気
熱変換体９に発熱信号を印加する発熱駆動回路８３とを
備えている。

【００４９】そこで、このヘッド駆動装置によるアクチ
ュエータ駆動及び電気熱変換体の駆動タイミングの第１
例について図８を参照して説明する。ここでは、前述し
た押し打ち方式でヘッドを駆動するものとし、先ずタイ
ミングｔ１で同図（ｂ）に示すように電気熱変換体９に
対して発熱信号を印加して気泡１０を発生させた後、タ
イミングｔ２で同図（ａ）に示すようにインク滴を吐出
させるためにヘッド駆動回路８２から圧電素子（アクチ
ュエータ）１２に駆動波形（駆動パルス）を印加してい
る。すなわち、アクチュエータを駆動するタイミングｔ
２より前のタイミングｔ１で電気熱変換体９に対して発
熱信号を印加する。

【００５０】これにより、加圧液室６の内部圧力の増加
に先立って、電気熱変換体９によって気泡１０が発生
し、連通部（インク供給路）７に気泡１０が生じた後
に、加圧液室６が加圧されることになる。したがって、
電気熱変換体９で発生した気泡１０によって、加圧液室
６の内部圧力の増加に伴う共通液室８方向へのインクの
流れが抑えられ、噴射効率が向上する。

【００５１】次に、このヘッド駆動装置によるアクチュ
エータ駆動及び電気熱変換体の駆動タイミングの第２例
について図９を参照して説明する。ここでは、前述した
引き打ち方式でヘッドを駆動するものとし、タイミング
ｔ０で同図（ａ）に示すように加圧液室６の容積を増加
する（圧力を減少させる）駆動パスルを印加した後、タ
イミングｔ１で同図（ｂ）に示すように電気熱変換体９
に対して発熱信号を印加して気泡１０を発生させ、その
後、タイミングｔ２で同図（ａ）に示すようにインク滴
を吐出させるために圧電素子（アクチュエータ）１２に
駆動波形（駆動パルス）を印加している。

【００５２】これにより、加圧液室６の内部圧力が減少
した（容積が増加した）後に、電気熱変換体９によって
気泡１０が発生し、連通部（インク供給路）７に気泡１
０が生じた後に、加圧液室６が加圧される（容積が減少
する）ことになる。これによって、引き込み時の圧力低
下を抑制できるとともに、電気熱変換体９で発生した気
泡１０によって、加圧液室６の内部圧力の増加に伴う共
通液室８方向へのインクの流れが抑えられ、噴射効率が
向上する。

【００５３】すなわち、インク滴を噴射する際に、まず
加圧液室６の容積を増加するようにアクチュエータを駆
動して、その後に、加圧液室６の容積を減少させる、あ
るいは元の容積に戻すようにアクチュエータ（圧電素子
１２）を駆動させる場合には、加圧液室６の容積を増加
した時に内部圧力の減少が起こり、共通液室８から加圧
液室６側にインクの流れが生じる。このとき、電気熱変
換体９で気泡１０を連通部７に発生させると、加圧液室
６内部の圧力低下が進みすぎて、ノズル４のメニスカス
面が大きく引き込まれ、空気の流入を招いてしまうおそ
れがある。加圧液室６内部にそのような気泡が滞留した
場合には、所望の噴射特性が得られないばかりか、噴射
しなくなる可能性もある。

【００５４】そこで、加圧液室６内部の圧力を減少させ
るようなアクチュエータの駆動波形を印加するタイミン
グを、連通部７近傍に気泡１０を発生させるために電気
熱変換体９に発熱信号（駆動信号）を印加するタイミン
グよりも早くしている。

【００５５】更に、連通部７近傍に発生させた気泡１０
によって生ずる新たなインクの流れが加圧液室６側へ流
入することになり、その後にアクチュエータを加圧液室
６の内部圧力が増加するように駆動した場合に、内部圧
力を更に高め、噴射効率を向上することができる。

【００５６】なお、この引き打ち方式による駆動は圧電
素子を用いた場合及び静電型ヘッドのいずれにも適用す
ることができる。

【００５７】次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドである
インクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装
置の一例について図１０及び図１１を参照して説明す
る。なお、図１０は同記録装置の斜視説明図、図１１は
同記録装置の機構部の側面説明図である。

【００５８】このインクジェット記録装置は、記録装置
本体１１１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッ
ジ、キャリッジに搭載した本発明に係るインクジェット
ヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給
するインクカートリッジ等で構成される印字機構部１１
２等を収納し、装置本体１１１の下方部には前方側から
多数枚の用紙１１３を積載可能な給紙カセット（或いは
給紙トレイでもよい。）１１４を抜き差し自在に装着す
ることができ、また、用紙１１３を手差しで給紙するた
めの手差しトレイ１１５を開倒することができ、給紙カ
セット１１４或いは手差しトレイ１１５から給送される
用紙１１３を取り込み、印字機構部１１２によって所要
の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１
１６に排紙する。

【００５９】印字機構部１１２は、図示しない左右の側
板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１２１と
従ガイドロッド１２２とでキャリッジ１２３を主走査方
向（図１１で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、この
キャリッジ１２３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、
マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を
吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェ
ットヘッドからなるヘッド１２４を複数のインク吐出口
を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方
向を下方に向けて装着している。またキャリッジ１２３
にはヘッド１２４に各色のインクを供給するための各イ
ンクカートリッジ１２５を交換可能に装着している。

【００６０】インクカートリッジ１２５は上方に大気と
連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへイン
クを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多
孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジ
ェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持
している。

【００６１】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド１２４を用いているが、各色のインク滴を吐出する
ノズルを有する１個のヘッドでもよい。

【００６２】ここで、キャリッジ１２３は後方側（用紙
搬送方向下流側）を主ガイドロッド１２１に摺動自在に
嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッ
ド１２２に摺動自在に載置している。そして、このキャ
リッジ１２３を主走査方向に移動走査するため、主走査
モータ１２７で回転駆動される駆動プーリ１２８と従動
プーリ１２９との間にタイミングベルト１３０を張装
し、このタイミングベルト１３０をキャリッジ１２３に
固定しており、主走査モーター１２７の正逆回転により
キャリッジ１２３が往復駆動される。

【００６３】一方、給紙カセット１１４にセットした用
紙１１３をヘッド１２４の下方側に搬送するために、給
紙カセット１１４から用紙１１３を分離給装する給紙ロ
ーラ１３１及びフリクションパッド１３２と、用紙１１
３を案内するガイド部材１３３と、給紙された用紙１１
３を反転させて搬送する搬送ローラ１３４と、この搬送
ローラ１３４の周面に押し付けられる搬送コロ１３５及
び搬送ローラ１３４からの用紙１１３の送り出し角度を
規定する先端コロ１３６とを設けている。搬送ローラ１
３４は副走査モータ１３７によってギヤ列を介して回転
駆動される。

【００６４】そして、キャリッジ１２３の主走査方向の
移動範囲に対応して搬送ローラ１３４から送り出された
用紙１１３を記録ヘッド１２４の下方側で案内する用紙
ガイド部材である印写受け部材１３９を設けている。こ
の印写受け部材１３９の用紙搬送方向下流側には、用紙
１１３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送
コロ１４１、拍車１４２を設け、さらに用紙１１３を排
紙トレイ１１６に送り出す排紙ローラ１４３及び拍車１
４４と、排紙経路を形成するガイド部材１４５，１４６
とを配設している。

【００６５】記録時には、キャリッジ１２３を移動させ
ながら画像信号に応じて記録ヘッド１２４を駆動するこ
とにより、停止している用紙１１３にインクを吐出して
１行分を記録し、用紙１１３を所定量搬送後次の行の記
録を行う。記録終了信号または、用紙１１３の後端が記
録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を
終了させ用紙１１３を排紙する。この場合、ヘッド１２
４を構成する本発明に係るインクジェットヘッドはイン
ク滴噴射の制御性が向上し、特性変動が抑制されている
ので、安定して高い画像品質の画像を記録することがで
きる。

【００６６】また、キャリッジ１２３の移動方向右端側
の記録領域を外れた位置には、ヘッド１２４の吐出不良
を回復するための回復装置１４７を配置している。回復
装置１４７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手
段を有している。キャリッジ１２３は印字待機中にはこ
の回復装置１４７側に移動されてキャッピング手段でヘ
ッド１２４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に
保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。
また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出す
ることにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、
安定した吐出性能を維持する。

【００６７】吐出不良が発生した場合等には、キャッピ
ング手段でヘッド１２４の吐出口を密封し、チューブを
通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸
い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニ
ング手段により除去され吐出不良が回復される。また、
吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜
（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体
に吸収保持される。

【００６８】このように本発明に係る液滴吐出ヘッドで
あるインクジェットヘッドを搭載することによって、同
ヘッドは高効率の噴射特性を持ち、また、インク滴の制
御性が向上するため、所望のインク滴を形成しやすいこ
とから画質を大幅に改善でき、加えて、小型で、画像形
成を低消費エネルギーで行うことのできる記録装置を実
現することができる。

【００６９】なお、上記実施形態においては、液滴吐出
ヘッドとしてインクジェットヘッドに適用した例で説明
したが、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘッドと
して、例えば、液体レジストを液滴として吐出する液滴
吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐
出ヘッドなどの他の液滴吐出ヘッドにも適用できる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液滴
吐出ヘッドによれば、加圧液室と共通液室との間の液供
給路に熱によって液体に状態変化を生じせしめる電気熱
変換手段を設けたので、簡単な構成で、加圧液室の内部
圧力を効率的に上昇できて、安定した効率的な滴吐出を
行うことができ、また、ヘッドの小型化、低消費エネル
ギー化を図ることができる。

【００７１】ここで、液供給路の少なくとも一部に隘路
を形成し、この隘路に電気熱変換手段を設けることで、
小さい気泡で効率的に共通液室側への逆流を抑制でき
る。

【００７２】本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、加
圧液室と共通液室との間の液供給路に隘路を形成し、こ
の隘路と共通液室との境界近傍に熱によって液体に状態
変化を生じせしめる電気熱変換手段を設けたので、簡単
な構成で、加圧液室の内部圧力を効率的に上昇できて、
安定した効率的な滴吐出を行うことができ、また、滴速
度を増すことができ、更にヘッドの小型化、低消費エネ
ルギー化を図ることができる。

【００７３】これらの本発明に係る液滴吐出ヘッドにお
いては、駆動手段として、加圧液室の壁面を形成する振
動板を変形させる圧電素子を用いることで加圧液室のコ
ンプライアンスが大きくでき、加圧液室内部の圧力波の
制御性が向上して滴噴射特性の制御可能域が拡大して画
質を向上でき、また、加圧液室の壁面を形成する振動板
に対向する電極を用いることで振動板の変位を補うこと
ができ、若しくは加圧液室に設けた熱によって液体に状
態変化を生じせしめる電気熱変換体を用いることで構成
及びプロセスが一層簡単になる。

【００７４】本発明に係るヘッド駆動装置によれば、本
発明に係る液滴吐出ヘッドを駆動するためのヘッド駆動
装置であって、加圧液室内の圧力が増加するタイミング
より前に電気熱変換手段に駆動波形を印加するので、効
果的に共通液室側への液の逆流を抑制できる。

【００７５】本発明に係るヘッド駆動装置によれば、本
発明に係る液滴吐出ヘッドを駆動するためのヘッド駆動
装置であって、加圧液室内の圧力が減少するタイミング
より前に電気熱変換手段に駆動波形を印加するので、加
圧液室内部の過大な圧力低下を抑制でき、効果的に共通
液室側への液の逆流を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液滴吐出ヘッドの第１実施形態に係る
インクジェットヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図

【図２】同ヘッドの作用説明に供する説明図

【図３】本発明の液滴吐出ヘッドの第２実施形態に係る
インクジェットヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図

【図４】同ヘッドの作用説明に供する説明図

【図５】本発明の液滴吐出ヘッドの第３実施形態に係る
インクジェットヘッドの分解斜視説明図

【図６】同ヘッドの液室形成基板の斜視説明図

【図７】本発明に係るヘッド駆動装置の説明に供するブ
ロック図

【図８】同ヘッド駆動装置の駆動タイミングの第１例の
説明に供する説明図

【図９】同ヘッド駆動装置の駆動タイミングの第２例の
説明に供する説明図

【図１０】本発明に係るインクジェットを搭載したイン
クジェット記録装置の一例を示す斜視説明図

【図１１】同記録装置の機構部の側面説明図

【図１２】従来のインクジェットヘッドにおける加圧時
のインクの流れの説明に供する説明図

【符号の説明】

１…流路形成基板、２…振動板、４…ノズル、６…加圧
液室、７…インク供給路（連通部）、８…共通液室、９
…電気熱変換体、１２…圧電素子、１４…ベース基板、
３１…流路形成基板、３２…振動板、３４…ノズル、３
６…加圧液室、３７…インク供給路（連通部）、３８…
共通液室、３９…電気熱変換体、４５…電極、６１…第
１基板６１、６２…第２基板６２、６４…ノズル、６６
…加圧液室流路、６７…連通部、６８…共通液室流路、
７１…発熱抵抗体（電気熱変換素子）、７９…電気熱変
換体７９。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液滴を吐出するノズルと、このノズルが
   連通する加圧液室と、この加圧液室内の液体を加圧する
   圧力を発生するための駆動手段と、前記加圧液室に液供
   給路を介して液体を供給するための共通液室とを備えた
   液滴吐出ヘッドにおいて、前記加圧液室と共通液室との
   間の液供給路に熱によって液体に状態変化を生じせしめ
   る電気熱変換手段を設けたことを特徴とする液滴吐出ヘ
   ッド。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおい
   て、前記液供給路の少なくとも一部に隘路を形成し、こ
   の隘路に前記電気熱変換手段を設けたことを特徴とする
   液滴吐出ヘッド。
3. 【請求項３】 液滴を吐出するノズルと、このノズルが
   連通する加圧液室と、この加圧液室内の液体を加圧する
   圧力を発生するための駆動手段と、前記加圧液室に液供
   給路を介して液体を供給するための共通液室とを備えた
   液滴吐出ヘッドにおいて、前記加圧液室と共通液室との
   間の液供給路に隘路を形成し、この隘路と前記共通液室
   との境界近傍に熱によって液体に状態変化を生じせしめ
   る電気熱変換手段を設けたことを特徴とする液滴吐出ヘ
   ッド。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴
   吐出ヘッドにおいて、前記駆動手段が、前記加圧液室の
   壁面を形成する振動板を変形させる圧電素子、又は前記
   加圧液室の壁面を形成する振動板に対向する電極、若し
   くは前記加圧液室に設けた熱によって液体に状態変化を
   生じせしめる電気熱変換体であることを特徴とする液滴
   吐出ヘッド。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の液滴
   吐出ヘッドを駆動するヘッド駆動装置であって、前記加
   圧液室内の圧力が増加するタイミングより前に前記電気
   熱変換手段に駆動波形を印加することを特徴とするヘッ
   ド駆動装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至４のいずれかに記載の液滴
   吐出ヘッドを駆動するヘッド駆動装置であって、前記加
   圧液室内の圧力が減少するタイミングより前に前記電気
   熱変換手段に駆動波形を印加することを特徴とするヘッ
   ド駆動装置。