JP2004122423A - 液体吐出ヘッドおよびそれを備えた記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸引手段によるキャッピング位置を確保しつつ液体吐出ユニットの小型化を図る。
【解決手段】液滴が吐出されるノズル孔１４が複数形成されたノズルプレート１３を備えた液体吐出ユニットと、ノズルプレート１３との間を封止手段２２で封止して液体吐出ユニットを支持する支持プレート２１と、ノズルプレート１３を包囲するようにして支持プレート２１上をキャッピングし、ノズル孔１４を負圧吸引する吸引手段とを有する液体吐出ヘッドとする。
【選択図】　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体吐出ヘッドおよびそれを備えた記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタなどの記録装置を構成するインク吐出ヘッド（液体吐出ヘッド）の一種であるインクジェットヘッドは、ノズル孔が形成されたノズルプレート、共通インク流路およびノズル孔に連通するインク流路孔が形成されたインク流路板、共通インク流路およびインク流路孔に連通する圧力室が形成された圧力室板、および圧力室の容積を変化させて圧力室内のインク液をノズル孔から吐出させるアクチュエータが順次積層された構造の液体吐出ユニットを有している。
【０００３】
そして、ノズル孔を負圧吸引し、吐出によりノズル孔やインク流路孔などに付着したインクを除去する吸引手段が設けられている。
【０００４】
ここで、従来のインク吐出ヘッドにおけるノズルプレートの構成を図１１および図１２に示す。
【０００５】
すなわち、従来のノズルプレートは、カラー印刷ができるインクジェットヘッドの場合、図１１に示すように各色毎に独立して設けられているか、図１２に示すように各色まとめて１枚になっていた。（例えば特許文献１を参照）
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−８４９１９号公報（図５）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示す技術では、吸引手段は、太線で示すキャッピング位置Ｐでノズルプレート１１３をキャッピングしてノズル孔１１３ａを負圧吸引するので、キャッピング位置Ｐを確保するためにノズルプレート１１３を含む液体吐出ユニットを大きく作成する必要がある。すると、アクチュエータを構成する圧電素子形成などの薄膜形成プロセスにおける取り数が減り、コストがアップしてしまう。
【０００８】
また、図１２に示す技術は図１１の技術における問題点を解決するために各色を１枚のノズルプレート１２３にまとめてキャッピング面積の縮小化を図るものであるが、１枚のノズルプレート１２３では多ピン化するほど歩留まりが悪化して、ここでもコストがアップしてしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、吸引手段によるキャッピング位置を確保しつつ液体吐出ユニットの小型化を図ることのできる液体吐出ヘッドおよびそれを備えた記録装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明の液体吐出ヘッドは、液滴が吐出されるノズル孔が複数形成されたノズルプレートを備えた液体吐出ユニットと、ノズルプレートとの間を封止手段で封止して液体吐出ユニットを支持する支持プレートと、ノズルプレートを包囲するようにして支持プレート上をキャッピングし、ノズル孔を負圧吸引する吸引手段とを有するものである。
【００１１】
これによれば、液体吐出ユニットを支持プレートに取り付けることにより支持プレート上でキャッピングを行うようにしているので、吸引手段によるキャッピング位置を確保しつつ液体吐出ユニットを小型化することが可能になる。
【００１２】
また、１枚のノズルプレートに圧電素子等を含んだ複数の液体吐出ユニットをまとめて組み立てる必要がないので、高速印字を行うためにノズル孔数が多くなった場合にも歩留まりが低下することがなく、低コスト化を実現することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、液滴が吐出されるノズル孔が複数形成されたノズルプレートを備えた液体吐出ユニットと、ノズルプレートとの間を封止手段で封止して液体吐出ユニットを支持する支持プレートと、ノズルプレートを包囲するようにして支持プレート上をキャッピングし、ノズル孔を負圧吸引する吸引手段とを有する液体吐出ヘッドであり、吸引手段によるキャッピング位置を確保しつつ液体吐出ユニットの小型化を図ることが可能になるという作用を有する。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、ノズルプレートは吐出される液滴の種類に対応して複数設けられ、相互に隣接してまたは支持プレートのブリッジ部をはさんで当該支持プレートに取り付けられている液体吐出ヘッドであり、吸引手段によるキャッピング位置を確保しつつ液体吐出ユニットの小型化を図ることが可能になるという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、吸引手段は、一部のノズルプレートを個別に、または全てのノズルプレートを一括して包囲する液体吐出ヘッドであり、吸引手段によるキャッピング位置を確保しつつ液体吐出ユニットの小型化を図ることが可能になるという作用を有する。
【００１６】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、ノズルプレート、支持プレートおよび封止手段の少なくとも何れか一つの表面は撥水処理されている液体吐出ヘッドであり、撥水処理により液滴が付着しにくくなり、目詰まりがより有効に防止されるという作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、封止手段は、ノズルプレートと支持プレートとの間に塗布された樹脂、またはノズルプレートと支持プレートとの間にはめ込まれた弾性部材である液体吐出ヘッドであり、吸引手段によるキャッピング位置を確保しつつ液体吐出ユニットの小型化を図ることが可能になるという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、ノズルプレートは支持プレートに対して同一面上または突出して取り付けられている液体吐出ヘッドであり、ブレードがノズルプレートの表面全域に接触してノズル孔に付着した液滴が完全に払拭されるようになるという作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドを備え、ノズル孔からインクを吐出して画像記録を行う記録装置であり、液体吐出ヘッドの小型化、高性能化による高速、高画質の印字を行うことが可能になるという作用を有する。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１０を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。
【００２１】
図１は本発明のインク吐出ヘッドを備えた記録装置の全体概略構成を示す斜視図、図２は図１の記録装置に装着された本発明の一実施の形態であるインク吐出ヘッドの液体吐出ユニットを示す断面図、図３は図２の液体吐出ユニットを構成するノズルプレートを示す平面図、図４は図３のＡ−Ａ線に沿った断面図、図５は図３のインク吐出ヘッドにおけるキャッピング位置の一例を示す説明図、図６は図３のインク吐出ヘッドにおけるキャッピング位置の他の一例を示す説明図、図７は図１の記録装置に装着された本発明の一実施の形態であるインク吐出ヘッドを構成するノズルプレートの他の一例をキャッピング位置とともに示す平面図、図８は図１の記録装置に装着された本発明の一実施の形態であるインク吐出ヘッドを構成するノズルプレートのさらに他の一例をキャッピング位置とともに示す平面図、図９は図１の記録装置に装着された本発明の一実施の形態であるインク吐出ヘッドにおける封止手段の他の一例を示す断面図、図１０はノズルプレートと支持プレートとの位置関係の違いにおけるブレードによる払拭状態の相違を示す説明図である。
【００２２】
図１に示すインクジェット式記録装置（記録装置）４０は、アクチュエータを構成する強誘電体素子の圧電効果を利用して記録を行う本発明の液体吐出ヘッドであるインクジェットヘッド（インク吐出ヘッド）４１を備え、インクタンク（図示せず）から供給されてインクジェットヘッド４１から吐出したインク滴（液滴）を紙等の記録媒体４２に着弾させて、記録媒体４２に記録を行うものである。インクジェットヘッド４１は、主走査方向Ｘに配置したキャリッジ軸４３に設けられたキャリッジ４４に搭載されていて、キャリッジ４４がキャリッジ軸４３に沿って往復動するのに応じて、主走査方向Ｘに往復動する。さらに、インクジェット式記録装置４０は、記録媒体４２をインクジェットヘッド４１の幅方向（すなわち、主走査方向Ｘ）と略垂直方向の副走査方向Ｙに移動させる複数個のローラ４５を備える。
【００２３】
図２に示すように、インクジェットヘッド４１は、インクが吐出されるノズル孔１４が複数形成されたノズルプレート１３と、ノズル孔１４に連通するインク流路孔１６および共通インク流路１１が形成されたインク流路板１７と、インク流路孔１６および共通インク流路１１に連通する圧力室７が形成された圧力室板１９と、圧力室７の容積を変化させて圧力室７内のインク液をノズル孔１４から吐出させるアクチュエータ１５とが順次積層して接合された構造を有する液体吐出ユニット１８を備えている。そして、共通インク流路１１はインク液供給方向に並ぶ圧力室７間で共用されており、また、アクチュエータ１５や圧力室７などは整列配置されている。
【００２４】
アクチュエータ１５は、圧力室７上に固定された振動板、振動板上に形成された共通電極、共通電極上に形成されたたとえばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電素子、圧電素子上に形成された個別電極（何れも図示せず）とからなる。そして、配線部材２０を介して個別電極と共通電極とに電圧が印加されると、圧力室７の容積を変化させる方向に圧電素子が変位し、この変位が振動板を介して圧力室７に作用すると、その変位量に応じたインク液がノズル孔１４から吐出されて記録媒体４２に着弾する。
【００２５】
このような液体吐出ユニット１８は、吐出されるインクの色（たとえば、イエロー・マゼンタ・シアン・ブラック）に対応して複数設けられ、図３および図４に示すように、支持プレート２１に支持されている。図示するように、それぞれのノズルプレート１３は支持プレート２１のブリッジ部２１ａをはさんで配置されており、ノズルプレート１３と支持プレート２１との間は、たとえばエポキシ樹脂やシリコン樹脂などの樹脂製の封止手段２２が塗布されて封止されている。
【００２６】
なお、本実施の形態においては、液体吐出ユニット１８は、４色のインクに対応して４つ設けられているが、モノトーン印刷用の記録装置にあっては１つのみが設けられる。また、カラー印刷用の記録装置の場合であっても、用いられるインクの色および種類は前述した４色に限定されるものではない。
【００２７】
そして、主走査方向Ｘに往復動するインクジェットヘッド４１のホームポジションにおいてノズル孔１４を負圧吸引する吸引手段（図示せず）は、図５に示すように、４つのノズルプレート１３を全てを一括して包囲するようにして支持プレート２１上をキャッピングする。符号Ｐは吸引手段によるキャッピング位置である。なお、吸引手段による負圧吸引により、インク吐出によりノズル孔１４やインク流路孔１６などに付着したインクが除去され、目詰まりによる吐出不良が未然に防止される。
【００２８】
なお、図６に示すように、吸引手段は、一部のノズルプレート（図示する場合には、一つひとつのノズルプレート）１３を個別に包囲するようにしてもよい。
【００２９】
このように、本実施の形態によれば、液体吐出ユニット１８を支持プレート２１に取り付けることにより支持プレート２１上でキャッピングを行うようにしているので、吸引手段によるキャッピング位置Ｐを確保しつつ液体吐出ユニット１８を小型化することができる。これにより、薄膜形成プロセスにおける取り数が増えて、低コスト化を実現することができる。
【００３０】
また、１枚のノズルプレートに圧電素子等を含んだ複数の液体吐出ユニット１８をまとめて組み立てる必要がなく、吐出されるインクの色別に組み立てたものをユニット化できるので、高速印字を行うためにノズル孔１４数が多くなった場合にも歩留まりが低下することがなく、低コスト化を実現することができる。
【００３１】
なお、支持プレート２１は、液体吐出ユニット１８を位置決めしてこれを固定できるように、剛性が高い方が望ましいが、剛性の低い支持プレート２１を別部材で補強して固定してもよい。
【００３２】
ここで、図７に示すように、支持プレート２１にブリッジ部２１ａを設けることなく、封止手段２２を介してノズルプレート１３が相互に隣接するようにして支持プレート２１に取り付けてもよい。この場合には、キャッピング位置Ｐは４つのノズルプレート１３を全てを一括して包囲する位置となる。
【００３３】
また、図８に示すように、一部のノズルプレート１３について、これらが相互に隣接するようにして支持プレート２１に取り付けてもよい。なお、図示する場合には、イエロー、マゼンタおよびシアンのインクが吐出されるノズルプレート１３が相互に隣接して取り付けられており、ブラックのインクが吐出されるノズルプレート１３はこれらとブリッジ部２１ａをはさんで取り付けられている。
【００３４】
ここで、封止手段２２には、前述した樹脂製以外にも、図９に示すように、たとえばＯリングやガスケットなどの弾性部材を用い、これをノズルプレート１３と支持プレート２１との間にはめ込んでもよい。
【００３５】
さらに、ノズルプレート１３、支持プレート２１および封止手段２２には、撥水性を有する材料、あるいは撥水材を塗布することにより、表面に撥水処理を施しておくのがよい。これは、撥水処理により液滴が付着しにくくなり、目詰まりがより有効に防止されるからである。なお、ノズルプレート１３、支持プレート２１および封止手段２２の全てに撥水処理が施されている必要はなく、これらの少なくとも何れか一つでよい。但し、ノズル孔１４から液滴が吐出されることから、ノズルプレート１３には撥水処理を行うことが望ましい。
【００３６】
インクジェットヘッド４１では、ブレード２３がノズルプレート１３の表面を接触移動することによりノズル孔１４に付着した液滴を定期的に払拭し、吐出性能（吐出方向や吐出速度）のバラツキを未然に防止している。よって、ノズルプレート１３は支持プレート２１に対して、図１０（ａ）に示すように同一面上に取り付けられるか、あるいは図１０（ｂ）に示すように、支持プレート２１から突出して取り付けられているのがよい。これは、図１０（ｃ）に示すように、ノズルプレート１３の表面が支持プレート２１の表面よりも低いと、ブレード２３がノズルプレート１３の表面全域には接触できなくなり、ノズル孔１４に付着した液滴が完全には払拭されなくなるのに対し、ノズルプレート１３が支持プレート２１と同一面上あるいは支持プレート２１から突出して取り付けられていれば、ブレード２３がノズルプレート１３の表面全域に接触してノズル孔１４に付着した液滴が完全に払拭されるようになるからである。
【００３７】
以上説明したインクジェットヘッド４１を備えた記録装置では、インク吐出ヘッド４１の小型化、高性能化による高速、高画質の印字を行うことが可能になる。
【００３８】
なお、以上の説明では、圧電アクチュエータを用いたインクジェットヘッドに本発明を適用した場合を説明したが、ヒータを用いたバブルタイプおよび静電タイプのインク吐出ヘッドに適用することもできる。
【００３９】
さらに、本発明は記録装置に用いられるインク吐出ヘッドに限定的に適用されるものではなく、ノズル孔から液体を吐出する種々の液体吐出ヘッドに用いることができる。この液体吐出ヘッドには、たとえば、ＤＮＡの検体液の吐出用、有機ＥＬの色素（Ｒ・Ｇ・Ｂ）を塗布するための吐出用、液晶ドライバの防湿コート材を塗布するための吐出用、複数種のにおいの成分を大気中に所定比率で拡散して所望の臭いを生成するための液体吐出用などが考えられる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、液体吐出ユニットを支持プレートに取り付けることにより支持プレート上でキャッピングを行うようにしているので、吸引手段によるキャッピング位置を確保しつつ液体吐出ユニットを小型化することができるという有効な効果が得られる。
【００４１】
これにより、薄膜形成プロセスにおける取り数が増えて、低コスト化を実現することができるという有効な効果が得られる。
【００４２】
また、本発明によれば、１枚のノズルプレートに圧電素子等を含んだ複数の液体吐出ユニットをまとめて組み立てる必要がないので、高速印字を行うためにノズル孔数が多くなった場合にも歩留まりが低下することがなく、低コスト化を実現することができるという有効な効果が得られる。
【００４３】
そして、このような液体吐出ヘッドを備えた記録装置によれば、液体吐出ヘッドの小型化、高性能化による高速、高画質の印字を行うことが可能になるという有効な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインク吐出ヘッドを備えた記録装置の全体概略構成を示す斜視図
【図２】図１の記録装置に装着された本発明の一実施の形態であるインク吐出ヘッドの液体吐出ユニットを示す断面図
【図３】図２の液体吐出ユニットを構成するノズルプレートを示す平面図
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った断面図
【図５】図３のインク吐出ヘッドにおけるキャッピング位置の一例を示す説明図
【図６】図３のインク吐出ヘッドにおけるキャッピング位置の他の一例を示す説明図
【図７】図１の記録装置に装着された本発明の一実施の形態であるインク吐出ヘッドを構成するノズルプレートの他の一例をキャッピング位置とともに示す平面図
【図８】図１の記録装置に装着された本発明の一実施の形態であるインク吐出ヘッドを構成するノズルプレートのさらに他の一例をキャッピング位置とともに示す平面図
【図９】図１の記録装置に装着された本発明の一実施の形態であるインク吐出ヘッドにおける封止手段の他の一例を示す断面図
【図１０】ノズルプレートと支持プレートとの位置関係の違いにおけるブレードによる払拭状態の相違を示す説明図
【図１１】従来のインク吐出ヘッドにおけるノズルプレートの構成の一例を示す平面図
【図１２】従来のインク吐出ヘッドにおけるノズルプレートの構成の他の一例を示す平面図
【符号の説明】
１３　ノズルプレート
１４　ノズル孔
１８　液体吐出ユニット
２１　支持プレート
２１ａ　ブリッジ部
２２　封止手段
４０　インクジェット式記録装置（記録装置）
４１　インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）
Ｐ　キャッピング位置

Claims (7)

1. 液滴が吐出されるノズル孔が複数形成されたノズルプレートを備えた液体吐出ユニットと、
   前記ノズルプレートとの間を封止手段で封止して前記液体吐出ユニットを支持する支持プレートと、
   前記ノズルプレートを包囲するようにして前記支持プレート上をキャッピングし、前記ノズル孔を負圧吸引する吸引手段とを有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記ノズルプレートは吐出される液滴の種類に対応して複数設けられ、相互に隣接してまたは前記支持プレートのブリッジ部をはさんで当該支持プレートに取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記吸引手段は、一部の前記ノズルプレートを個別に、または全ての前記ノズルプレートを一括して包囲することを特徴とする請求項２記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記ノズルプレート、前記支持プレートおよび前記封止手段の少なくとも何れか一つの表面は撥水処理されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記封止手段は、前記ノズルプレートと前記支持プレートとの間に塗布された樹脂、または前記ノズルプレートと前記支持プレートとの間にはめ込まれた弾性部材であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記ノズルプレートは前記支持プレートに対して同一面上または突出して取り付けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドを備え、前記ノズル孔からインクを吐出して画像記録を行うことを特徴とする記録装置。

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