JP2009190190A - インクジェットヘッド、およびインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型で、かつコストパフォーマンスが優れていると共に、インクの回収時間を短縮化することができるインクジェットヘッド、およびインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】 複数のノズル孔を配列したノズルプレート３８と、複数の長溝がノズル孔のそれぞれに対応するように並設されている圧電アクチュエータとを備え、圧電アクチュエータを駆動させることで複数の長溝からノズル孔を介してインク滴を吐出させるインクジェットヘッド４であって、ノズルプレート３８の下部に、複数のノズル孔から漏れ出た排出インクを案内するインクガイド４３を設け、インクガイド４３の下方に、このインクガイド４３によって案内された排出インクを受け入れるインク受部１０を設け、インク受部１０に、このインク受部１０に排出された排出インクをインクタンク７へと導くためのインク回収管９を設けた。
【選択図】 図２

Description

この発明は、ノズルよりインク滴を吐出して被記録媒体に画像や文字を記録するインクジェットヘッド、およびインクジェット記録装置に関するものである。

従来から、インクを吐出して被記録媒体にインク滴を着弾させるインクジェット記録装置が利用されている。
これらインクジェット記録装置の中には、インクタンクなどからインク供給管を介し、インクジェットヘッドにインクを供給しているものがある。インクジェットヘッドとしては、複数のノズルを配列したノズルプレートと、インクが充填される複数の溝部が複数のノズルのそれぞれに対応するように並設されている圧電アクチュエータとを備えたものが知られている。圧電アクチュエータには、溝部の両側壁に電極部が設けられている。この電極部に駆動電圧を印加すると溝部の容積が変化し、これにより、溝部に充填されたインクがノズルを介して吐出される。

ところで、インクタンクからインクジェットヘッドにインクを供給する手段としては、加圧充填方式と吸引充填方式の２種類がある。これら加圧充填方式や吸引充填方式は、ポンプなどを用いてインクタンクから強制的にインクジェットヘッドの溝部にインクを充填する。このため、インク充填中においてはノズルプレートのノズルからインクが垂れ流し状態になる。

ここで、インク滴の吐出方向が下向き、つまり、ノズルプレートが水平に配置されているインクジェット記録装置にあっては、インクジェットヘッドをキャップなどのインク受部が配置されている場所に移動し、この場所でインクを充填するようになっている。この場合、インク充填後のノズルプレートをワイパなどで拭き取ることで、ノズル面の清掃を行うと共にメニスカスの形成を行う。
一方、インク滴の吐出方向が水平方向、つまり、ノズルプレートが鉛直方向に沿って配置されているインクジェット記録装置にあっては、ノズルから漏れ出たインクが自重で下部に向かって垂れていく。このため、ワイパなどを用いることなくメニスカスを形成することができるが、垂れ出たインクが周囲に飛散しないようにインクジェットヘッドの下方にインク吸収材を設けている。そして、このインク吸収材に、漏れ出たインクを導くべく、ノズルプレートからインク吸収材に至る間に、インク案内部材をインクジェットヘッドの壁面に沿って設けている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
特開平５−１１６３３８号公報 特開平３−２３６９６５号公報 特開平２−１０８５５２号公報

しかしながら、ノズルプレートを鉛直方向に沿って配置するインクジェット記録装置にあっては、ノズルプレートから漏れ出たインクを吸収するためのインク吸収材を設けるので、この分インクジェットヘッドの周囲のスペースが制約されてしまうという課題がある。
また、インク吸収材の大きさをある程度インクを吸収できる大きさに設定する必要があるので、インク吸収材の占有スペースが大きくなってしまうという課題がある。
さらに、ノズルプレートから漏れ出たインクをインク吸収材に導くインク案内部材がインクジェットヘッドの壁面に密接しているため、インクジェットヘッドの内部にインクが侵入し、これが原因でインクジェットヘッドが損傷してしまうおそれがあるという課題がある。

そして、インク吸収材としては、例えば、スポンジなど多孔質状のものが用いられるが、これが経年劣化してしまうので定期的にインク吸収材を交換するメンテナンスが必要になる。このため、コストパフォーマンスが悪くなるという課題がある。
また、例えば、インク吸収材に吸収されたインクをインクタンクに回収する際、インク吸収材を急激に吸引するとインクに気泡が多く発生してしまう。このインク回収は、インクの再利用のために実行するが、気泡が多く発生してしまったインクは吐出不良の原因となる可能性があるため、吐出する前の段階でインクに対して脱気動作などの作業を繰り返し実行しなくてはならない。このため、インクの再利用にコストがかかってしまったり、インクの回収に時間がかかったりしてしまうという課題がある。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小型で、かつコストパフォーマンスが優れていると共に、インクの回収時間を短縮化することができる信頼性の高いインクジェットヘッド、およびインクジェット記録装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、複数のノズルを配列したノズルプレートと、インクタンクから流路を介して供給されるインクを充填するための複数の溝部を有し、前記複数の溝部が前記ノズルのそれぞれに対応するように並設されている圧電アクチュエータとを備え、前記圧電アクチュエータを駆動させることで前記複数の溝部から前記ノズルを介してインク滴を吐出させるインクジェットヘッドであって、前記ノズルプレートの下部に、前記複数のノズルから漏れ出た排出インクを案内するインクガイドを設け、前記インクガイドの下方に、このインクガイドによって案内された前記排出インクを受け入れるインク受部を設け、前記インク受部に、このインク受部に排出された前記排出インクを前記インクタンクへと導くためのインク回収管を設けたことを特徴とする。
このように構成することで、ノズルプレートが鉛直方向に沿って配置されている場合であっても、従来のようにインク吸収材を設けることなく、インク受部に排出されたインクをインク回収管を介して速やかにインクタンクへと導くことができる。

請求項２に記載した発明は、前記インクガイドは、先端に向かうに従って徐々に先細りとなる先細り形状を有していることを特徴とする。
このように構成することで、インクガイドから排出される排出インクの排出箇所を狭いスペースに限定することができる。

請求項３に記載した発明は、前記インクガイドを前記ノズルプレートの下部からこのノズルプレートよりも内側であって斜め下方に向かって延出するように形成したことを特徴とする。
このように構成することで、ノズルプレートよりも前面にインク受部が配置されるのを回避することができるので、ノズルプレートと被記録媒体との間の距離を短く設定できる。
また、インクガイドが斜め下方に向かって延出しているので、インクジェットヘッドを構成する他の部品から離反した状態になっている。このため、ここを伝う排出インクがインクジェットヘッドの内部に侵入することを防止できる。

請求項４に記載した発明は、前記インク受部を前記インクガイド側の面を開放した箱状に形成し、前記インク受部の前記ノズルプレート側の開口縁に、内側に屈曲形成された返し部を設けたことを特徴とする。
このように構成することで、例えば、ノズルプレートを鉛直方向に沿って配置した状態でインクジェットヘッドにインクを充填した後、ノズルプレートの向きを変更して水平方向に配置させるような場合であっても返し部が設けられているので排出インクの飛散を防止できる。

請求項５に記載した発明は、前記インク受部の前記ノズルプレートとは反対側の面に、前記インク回収管の一端を接続したことを特徴とする。
このように構成することで、インクジェットヘッドの高さを低く設定することができる。

請求項６に記載した発明は、前記ノズルプレートのインク滴を吐出させる側の面に、この面を被覆するノズルガードを設け、前記ノズルガードの前記複数のノズルに対応する部位に開口部を形成すると共に、前記ノズルガードの下部に前記インクガイドを一体成形したことを特徴とする。
このように構成することで、ノズルプレートの損傷を防止することができると共に、インクガイドをノズルプレートの下部に容易に取付けることが可能になる。

請求項７に記載した発明は、前記ノズルガード、および前記インクガイドの両側に、前記排出インクの進路を規制する撥水膜を塗布したことを特徴とする。
このように構成することで、インクガイドを伝って排出インクがインクジェットヘッドを構成する他の部品に付着するのを防止できる。

請求項８に記載した発明は、請求項１〜請求項７の何れかに記載のインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドの前記圧電アクチュエータに前記インクを供給するためのインクタンクと、前記インクタンクに貯留されている前記インクを前記インクジェットヘッドへ送出するための送出ポンプと、前記インク受部に排出された前記排出インクを吸引するための吸引ポンプとを備えていることを特徴とするインクジェット記録装置とした。
このように構成することで、小型で、かつコストパフォーマンスが優れていると共に、インクの回収時間を短縮化することができるインクジェット記録装置を提供することが可能になる。

請求項１に記載した発明によれば、ノズルプレートが鉛直方向に沿って配置されている場合であっても、従来のようにインク吸収材を設けることなく、インク受部に排出されたインクをインク回収管を介して速やかにインクタンクへと導くことができる。このため、インク受部の大きさを大きく設定する必要がないので、インクジェットヘッドを小型化することができると共に、インクの回収時間を短縮化することができる。
また、従来のようにインク吸収材を設ける必要がなくなるので、インク吸収材を定期的に交換する必要もなく、コストパフォーマンスを向上させることができる。

請求項２に記載した発明によれば、インクガイドから排出される排出インクの排出箇所を狭いスペースに限定することができる。このため、さらにインク受部を小型化できると共に、効率よく排出インクの回収を行うことが可能になる。

請求項３に記載した発明によれば、ノズルプレートよりも前面にインク受部が配置されるのを回避することができるので、ノズルプレートと被記録媒体との間の距離を短く設定できる。このため、被記録媒体に記録される画質を向上させることが可能になる。
また、インクガイドが斜め下方に向かって延出しているので、インクジェットヘッドを構成する他の部品から離反した状態になっている。このため、ここを伝う排出インクがインクジェットヘッドの内部に侵入することを防止できる。よって、排出インクの浸入によるインクジェットヘッドの損傷を防止することが可能になり、信頼性の高いインクジェットヘッドを提供できる。

請求項４に記載した発明によれば、例えば、ノズルプレートを鉛直方向に沿って配置した状態でインクジェットヘッドにインクを充填した後、ノズルプレートの向きを変更して水平方向に配置させるような場合であっても返し部が設けられているので排出インクの飛散を防止できる。このため、インク滴の吐出方向が下向きのインクジェット記録装置であっても小型で、かつコストパフォーマンスが優れていると共に、インクの回収時間の短縮化を図ることができる。

請求項５に記載した発明によれば、インクジェットヘッドの高さを低く設定することができるので、設計の自由度を高めることが可能になる。

請求項６に記載した発明によれば、ノズルプレートの損傷を防止することができると共に、インクガイドをノズルプレートの下部に容易に取付けることが可能になる。このため、インクジェットヘッドの信頼性を高めることができると共に、組み立て性が向上して製造コストを低減することが可能になる。

請求項７に記載した発明によれば、インクガイドを伝って排出インクがインクジェットヘッドを構成する他の部品に付着するのを防止できる。このため、インクジェットヘッドの損傷を防止することが可能になる。

請求項８に記載した発明によれば、小型で、かつコストパフォーマンスが優れていると共に、インクの回収時間を短縮化することができるインクジェット記録装置を提供することが可能になる。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２に示すように、インクジェット記録装置１は所謂縦型のインクジェット記録装置であって、インクを水平方向に沿って吐出するインクジェットヘッド４を有する装置本体２と、被記録媒体として、例えば、ダンボール箱Ｄを搬送するベルトコンベア３とを備えている。
装置本体２は、直方体形状の筐体５を４つ有しており、これら筐体５内にそれぞれインクジェットヘッド４が内装されている。各筐体５は、ベルトコンベア３の幅方向両側にそれぞれインク吐出面を内側（ベルトコンベア３側）に向けた状態で２つずつ配設されている。ベルトコンベア３の幅方向両側にそれぞれ配置された２つの筐体５は上下方向に並設され、それぞれ支持部材６によって支持されている。

また、図２に示すように、インクジェット記録装置１には、インクジェットヘッド４にインクを供給するためのインクタンク（インクカートリッジ）７が設けられている。このインクタンク７には、フレキシブルチューブから成るインク供給管８の一端が接続されていると共に、フレキチューブから成るインク回収管９の一端が接続されている。

インク供給管８は、インクタンク７に貯留されているインクをインクジェットヘッド４に供給するための流路となるものであって、インク供給管８の他端が後述するインクジェットヘッド４の圧力緩和ユニット２０に接続されている。インク供給管８の流路の途中には、インクタンク７に貯留されているインクを初期充填する際に用いられる送出ポンプＰ１が設けられている。
一方、インク回収管９は、後述するインク受部１０のインクをインクタンク７に回収するための流路となるものであって、インク回収管９の他端がインク受部１０に接続されている。インク回収管９の流路の途中には、インク受部１０のインクを吸引するための吸引ポンプＰ２が設けられている。

図３〜図５に示すように、インクジェットヘッド４は、ヘッドチップ２６と、この一方面側に設けられるインク流路２１と、ヘッドチップ２６を駆動するための駆動回路等が搭載された駆動回路基板１４と、ヘッドチップ２６内の圧力変化を緩和させる圧力緩和ユニット２０とを有し、これらの各部材は、それぞれベース１３に固定されている。

ヘッドチップ２６は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）から成る圧電アクチュエータ３１を有している。圧電アクチュエータ３１には、ノズル孔１１に連通する複数の長溝３２が並設され、各長溝３２は側壁３３で隔離されている。
各長溝３２の長手方向の一端部は圧電アクチュエータ３１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面まで延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各長溝３２の幅方向両側の側壁３３には、長溝３２の開口側に長手方向に亘って駆動電圧印加用の電極３４及び電極３５が形成されている。

圧電アクチュエータ３１に形成される各長溝３２は、例えば、円盤状のダイスカッターにより形成され、深さが徐々に浅くなった部分は、ダイスカッターの形状により形成される。また、各長溝３２内に形成される電極３４及び電極３５は、例えば、公知の斜め方向からの蒸着により形成される。このような長溝３２の両側の側壁３３の開口側に設けられた電極３４及び電極３５には、フレキシブル基板１９の一端が接合されている。フレキシブル基板１９の他端側は、駆動回路基板１４上の図示しない駆動回路に接合されることで、電極３４及び電極３５は駆動回路に電気的に接続されている。さらに、圧電アクチュエータ３１の長溝３２の開口側には、インク室プレート３６が接合されている。

インク室プレート３６には開口部３７が形成され、この開口部３７は圧電アクチュエータ３１の全体の長溝３２にわたって延ばされている。すなわち、全ての長溝３２が開口部３７を介して外方に開放され、この開口部３７によって各長溝３２がそれぞれ連通した状態になっている。なお、インク室プレート３６は、セラミックプレート、金属プレートなどで形成することができるが、圧電アクチュエータ３１との接合後の変形を考えると、熱膨張率の近似したセラミックプレートを用いることが好ましい。

また、圧電アクチュエータ３１とインク室プレート３６との接合体の長溝３２が開口している端面には、ノズルプレート３８が接合されている。このノズルプレート３８は、鉛直方向に沿って配置されており、インク滴をダンボール箱Ｄに吐出するインク吐出面としての機能を有している。ノズルプレート３８には、圧電アクチュエータ３１に形成されている長溝３２の各１個おきに対向する位置にノズル孔１１が形成され、ノズル孔１１と長溝３２が連接されている。

ノズルプレート３８は、圧電アクチュエータ３１とインク室プレート３６との接合体の長溝３２が開口している端面の面積よりも大きく設定されている。このノズルプレート３８は、ポリイミドフィルムなどに、例えば、エキシマレーザ装置を用いてノズル孔１１を形成したものである。また、ノズルプレート３８のダンボール箱Ｄに対向する面、つまり、インク吐出面には、インクの付着等を防止するための撥水性を有する撥水膜（不図示）が設けられている。
なお、筐体５（図１参照）には、ノズルプレート３８に対応する部位に開口部１６が形成されており、この開口部を介してインク滴がダンボール箱Ｄに着弾されることになる。

さらに、圧電アクチュエータ３１とインク室プレート３６との接合体の各長溝３２が開口している端面側の外周面には、ノズルプレート３８を支持するヘッドキャップ１２が接合されている。このヘッドキャップ１２は、ノズルプレート３８の接合体端面の外側と接合されて、ノズルプレート３８を安定して保持するためのものである。
そして、インク室プレート３６上には、長溝３２のそれぞれにインクを供給するためのインク流路２１が固定されている。インク流路２１の中央部には、インク導入のためのインク導入口４１が形成されている。

インク導入口４１には印字中の圧力変動を吸収するための圧力緩和ユニット２０が接続されており、ここにインクタンク７から延びるインク供給管８の他端が接続されている（図２参照）。
これにより、例えば、インクの初期充填時などにあっては、インクタンク７に貯留されているインクが送出ポンプＰ１によって圧送され、インク供給管８内を通って圧力緩和ユニット２０に充填される。そして、圧力緩和ユニット２０に充填されたインクは、インク流路２１内に導入され、インク室プレート３６の開口部３７を介して長溝３２内に送り込まれる。すなわち、長溝３２はインクが充填されるインク室として機能する一方、インク室プレート３６は各長溝３２をそれぞれ連通させる共通インク室として機能する。

ここで、図２、図３、図５に示すように、ヘッドチップ２６のノズルプレート３８には、この表面（インク吐出面）を被覆するノズルガード４２が設けられている。このノズルガード４２は、ノズルプレート３８の損傷を防止するためのものであって、薄板で形成されている。なお、図２、図３、図５においては、ノズルガード４２やノズルプレート３８を認識可能な大きさとするため、ノズルガード４２の厚さを適宜変更している。
ノズルガード４２には、ノズル孔１１に対応する部位に開口部４５が形成されている。この開口部４５を形成することによって、ノズルプレート３８にノズルガード４２を取付けてもノズル孔１１が閉塞されないようになっている。

また、ノズルガード４２の下端には、インクガイド４３が一体成形されている。このインクガイド４３は、ノズル孔１１から不必要に漏れ出た排出インクを下方へと案内するためのものであって、先端に向かって徐々に先細りとなる先細り形状を有している。
インクガイド４３とノズルガード４２の表面には、両側の長手方向全体にインクの付着等を防止するための撥水性を有する撥水膜３９が塗布されている（図５参照）。

さらに、インクガイド４３は、ノズルガード４２の下端からインク吐出方向とは反対側の内側に曲折し、斜め下方に向かって延出する第一屈曲部４３ａと、この第一屈曲部４３ａからやや外側に向かって屈曲延出する第二屈曲部４３ｂとで構成され、２段階に折り曲げられた形状になっている。第二屈曲部４３ｂの先端、つまり、インクガイド４３の下方には、インク受部１０が設けられている。

このインク受部１０は、インクガイド４３から垂れ落ちる排出インクを受け入れるためのものであって、ベース１３や筐体５などに取付けられている。インク受部１０は耐インク性を有する樹脂などで形成されたものであって、インクガイド４３側の面を開口した箱状を有している。すなわち、インク受部１０は、底面１０ａと、この底面１０ａから立ち上がるように設けられた側壁１０ｂ、前端壁１０ｃ、および後端壁１０ｄとで構成されている。
インク受部１０のノズルプレート３８側に設けられている前端壁１０ｃには、開口縁に内側に曲折された返し部１５が設けられている。

ここで、インクガイド４３の第一屈曲部４３ａとインクジェットヘッド４のベース１３との間の角度θ１は３０°〜６０°程度であることが望ましい。また、第二屈曲部４３ｂとベース１３との間の角度θ２は３０°〜９０°程度であることが望ましい。このように各屈曲部４３ａ，４３ｂの角度を設定することで、インクガイド４３とインク受部１０の返し部１５との干渉を防止することができると共に、インクガイド４３上を伝う排出インクがインクジェットヘッド４のベース１３に付着するのを防止することができる。

一方、インク受部１０のノズルプレート３８とは反対側に設けられている後端壁１０ｄには、インク回収管９を連結するための連結部４０が設けられ、ここにインク回収管９の他端が接続されている。これによって、インク受部１０に排出された排出インクをインク回収管９を介してインクタンク７に回収することができる。インク受部１０の底面１０ａは、インクガイド４３から排出された排出インクをインク回収管９が接続されている後端壁１０ｄへと導くために排水勾配を有している。
なお、インク回収管９の排出口、つまり、インク回収管９の一端とインクタンク７との間に、インクタンク７への塵埃の侵入を防止するフィルタ４４が設けられている。

次に、インクジェット記録装置１の動作について説明する。
まず、インクタンク７に貯留されているインクをインクジェットヘッド４の長溝３２に初期充填するべく、送出ポンプＰ１を駆動させる。すると、インクジェットヘッド４の長溝３２にインクが加圧充填される。このとき、長溝３２内に不要な空気が残留しないように、十分にインクを長溝３２に流し込むため、ノズルプレート３８のノズル孔１１からインクが漏れてインクが垂れ流し状態になる。

この各ノズル孔１１から漏れ出た排出インクは、自重により下方へ向かって流れていく。そして、排出インクは、ノズルガード４２、インクガイド４３を介してインク受部１０へと排出される。このとき、ノズルガード４２、およびインクガイド４３の表面には、両側の長手方向全体に撥水膜３９が塗布されている（図５参照）ので、ベース１３などのインクジェットヘッド４の周囲に排出インクが付着することなく、インクが下方へと導かれる。また、インクガイド４３が先端に向かって徐々に先細りとなる先細り状に形成されているので、インクガイド４３を伝う排出インクが先端に向かうに従って徐々に１箇所に集まる。

インクガイド４３から排出された排出インクは、インク受部１０に溜まり、インク受部１０の底面１０ａの排水勾配によって後端壁１０ｄ側に向かって流れていく。後端壁１０ｄにインクが溜まり始めると吸引ポンプＰ２が駆動する。すると、インク受部１０に排出された排出インクが吸引され、インク回収管９を介してインクタンク７へ回収される。これにより、長溝３２へのインクの充填が完了する。
なお、インク受部１０には、従来のように多孔質状のインク吸収材などが設けられていないので、吸引ポンプＰ２による吸引力をある程度大きくしても気泡の発生を抑制することができる。

ここで、インクジェット記録装置１のようにインクを水平方向に沿って吐出させる所謂縦型のインクジェット記録装置にあっては、このまま印刷動作を開始するが、インクを下向きに吐出させる所謂横型のインクジェット記録装置にこの発明のインクジェットヘッド４を用いる場合にあっては、インクジェットヘッド４へのインクの充填が完了した後、ノズルプレート３８が下側に位置するようにインクジェットヘッド４の向きを変更する必要がある。すなわち、図２において、左側が鉛直下側となるようにインクジェットヘッド４（筐体５）の向きを変更する必要がある。このとき、インクタンクへ７へと回収されずにインク受部１０の後端壁１０ｄ側に残留しているインクが前端壁１０ｃ側へと流れていく。しかしながら、インク受部１０の前端壁１０ｃには、開口縁に返し部１５が設けられているため、排出インクがインク受部１０から漏れ出ることがない。

インクジェットヘッド４へのインクの充填が完了した後、ベルトコンベア３によってダンボール箱Ｄを搬送する（図１参照）。そして、搬送されるダンボール箱Ｄが装置本体２の筐体５の前を通過する際、つまり、ノズルプレート３８（ノズル孔１１）の前を通過する際、インクジェットヘッド４の圧電アクチュエータ３１を駆動させ、ノズル孔１１から吐出させたインク滴をダンボール箱Ｄに着弾させる。このように、ダンボール箱Ｄを移動させつつインクジェットヘッド４からインク滴を連続して吐出させることでダンボール箱Ｄの所望の位置に画像（文字）Ｉが印刷される。

ここで、図６、図７に基づいて、圧電アクチュエータ３１の動作、および、これを駆動させる電極３４，３５の駆動制御についてより詳しく説明する。
上述したようにこの発明のインクジェットヘッド４は、電極３４，３５を有するヘッドチップ２６と、ヘッドチップ２６とフレキシブル基板１９で接続されている駆動回路基板１４とを備えている。駆動回路基板１４はまたヘッド制御部５１と画像データ処理部５２とを有するインクジェットヘッド４に接続されている。そして、インクジェットヘッド４を備えるインクジェット記録装置１は、所定のインターフェースを介してパーソナルコンピュータ６０などに接続されている。

駆動回路基板１４は、電極３４，３５に印加する電圧をオン・オフ制御するためのスイッチング素子等からなる回路によって構成されている。そして、電圧のオン・オフ制御によって側壁３３を変形動作させ、つまり、側壁３３を図６（ｂ）の変形した状態から図６（ａ）の変形前の状態にすることによってインクを吐出させる。さらに、側壁３３を図６（ｂ）の状態で維持して圧電アクチュエータ３１を動作させない休止時間を設ける。ヘッド制御部５１は、駆動回路基板１４に対して電極印加電圧やスイッチング素子のオン・オフ制御等を行う制御信号を供給し、電極３４，３５に所定電圧の駆動パルスを印加することで、各ノズル孔１１における吐出開始や停止制御を行う。
なお、インクを吐出させた際、長溝３２は負圧になる。このため、側壁３３が図６（ａ）の状態と図６（ｂ）の状態とを繰り返し行う変形動作がインクを長溝３２へと供給するためのポンプとして機能する。したがって、初期充填時に用いられる送出ポンプＰ１は初期充填時のみに用いられ、印刷時の吐出動作時には稼動しない。

画像データ処理部５２は、パーソナルコンピュータ６０から入力された情報に基づいて各ノズル孔１１に対応した画像データを作成する。また画像データ処理部５２は、駆動回路基板１４に対して、作成した画像データに基づいてどのタイミングで各電極３４，３５に電圧を印加するかを設定する２値信号を出力することで、各電極３４，３５に印加する駆動パルスを複数回発生させて被記録媒体に到達するインク滴の容量を変化させる制御を行う。

例えば、階調制御を行わない場合には２値データ（０または１）からなる画像データに基づいて各ノズル孔１１に対応した電圧印加または停止を指示する信号を出力し、例えば４階調の階調制御を行う場合には４値データ（０、１、２、３）からなる画像データに基づいて、各ノズル孔１１に対応する４種類の吐出容積（０滴、１滴、２滴、３滴分）に対応する駆動パルスの発生回数を指示する信号を出力する。

したがって、上述の実施形態によれば、インクジェットヘッド４のノズルプレート３８の下端にインクガイド４３を設けると共に、インクガイド４３の下方にインク受部１０を配設しているので、インク充填時の排出インクを確実にインク受部１０に排出することができる。これに加え、インク受部１０にインク回収管９を接続しているので、吸引ポンプＰ２を駆動させれば排出インクをインクタンク７へ回収することができる。
このため、ノズルプレート３８が鉛直方向に沿って配置される所謂縦型のインクジェット記録装置であっても、従来のようにインク吸収材を設けることなく、インク受部１０に排出された排出インクをインク回収管９を介して速やかにインクタンク７へと導くことができる。よって、インク受部１０の大きさを大きく設定する必要がないので、インクジェットヘッド４を小型化することができると共に、インクの回収時間を短縮化することができる。

また、従来のようにインク吸収材を設ける必要がなくなるので、インク吸収材を定期的に交換する必要もなく、コストパフォーマンスを向上させることができる。
さらに、インクガイド４３が先端に向かって徐々に先細りとなるように形成されているので、インクガイド４３を伝う排出インクが先端に向かうに従って徐々に１箇所に集まる。このため、インクガイド４３から排出される排出インクの排出箇所を狭いスペースに限定することができるので、インク受部１０をさらに小型化できると共に、効率よく排出インクの回収を行うことが可能になる。

そして、インクガイド４３をノズルガード４２の下端からインク吐出方向とは反対側の内側に曲折して斜め下方に向かって延出するように設けているので、この分、インク受部１０を内側に配設することが可能になる。すなわち、インク受部１０の前端壁１０ｃがノズルプレート３８（ノズルガード４２）よりも前側に配置されることを防止できるので、ノズルプレート３８とダンボール箱Ｄとの間の距離を短く設定できる。このため、ダンボール箱Ｄに記録される画質を向上させることが可能になる。
また、インクガイド４３が斜め下方に向かって延出しているので、インクジェットヘッド４を構成する他の部品（例えば、ベース１３）から離反した状態になっている。このため、ここを伝う排出インクがインクジェットヘッド４の内部に侵入することを防止できる。よって、排出インクの浸入や付着によるインクジェットヘッド４の損傷を防止することが可能になり、信頼性の高いインクジェットヘッド４を提供できる。

さらに、インク受部１０の前端壁１０ｃには、開口縁に返し部１５が設けられているため、インクを下向きに吐出させる所謂横型インクジェット記録装置にインクジェットヘッド４を用いた場合であっても排出インクの飛散を防止することができる。このため、インクジェットヘッド４の用途が広がるので、さまざまなタイプのインクジェット記録装置の部品共有化を図ることができる。よって、製造コストを低減することが可能になる。

そして、インク受部１０の後端壁１０ｄに連結部４０を設け、ここにインク回収管９の他端を接続している。このため、インク受部１０の底面１０ａにインク回収管９を配索する場合よりもインクジェットヘッド４の高さを低く抑えることができる。このため、設計の自由度を高めることが可能になると共に、縦型のインクジェット記録装置１にあっては、ダンボール箱Ｄの底面により近い部分まで容易に印刷することが可能になる。

また、ノズルプレート３８に、この表面を被覆するノズルガード４２を設け、このノズルガード４２にインクガイド４３を一体成形している。このため、ノズルプレート３８の損傷を防止することができると共に、インクガイド４３をノズルプレート３８の下部に容易に取付けることが可能になる。このため、インクジェットヘッド４の信頼性を高めることができると共に、組み立て性が向上して製造コストを低減することが可能になる。

さらに、インクガイド４３とノズルガード４２にあっては、表面の両側部分に長手方向全体に渡って撥水膜３９が塗布されている。このため、インクガイド４３を伝って排出インクがインクジェットヘッド４の内部に侵入することを防止できる。このため、インクジェットヘッド４の損傷を防止することが可能になる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、インクジェット記録装置１は縦型のインクジェット記録装置であって、ノズルプレート３８が鉛直方向に沿って配置されている場合について説明した。しかしながら、縦型のインクジェット記録装置におけるノズルプレート３８の配置角度は、鉛直方向に限られるものではなく、斜めであってもよい。つまり、ノズルプレート３８を水平方向に配置されていないものを縦型のインクジェット記録装置としてよい。

さらに、上述の実施形態では、インクジェット記録装置１は装置本体２と、ベルトコンベア３とを備え、装置本体２に、インクジェットヘッド４が内装された４つの筐体５を設けた場合について説明した。しかしながら、筐体５の設置個数は４つに限られるものではなく、１つ以上であればよい。
そして、インクジェット記録装置１をキャリッジなどによってインクジェットヘッド４が移動するシリアル型のインクジェット記録装置としてもよい。

また、上述の実施形態では、インク受部１０とインクタンク７とをインク回収管９で連結し、このインク回収管９の流路の途中に吸引ポンプＰ２を設けた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、インクタンク７とは別にインク回収用のタンクなどのタンクを設け、ここにインク受部１０に排出された排出インクを回収するようにしてもよい。すなわち、排出インクをインクタンク７を介し、印刷時に再利用できる構造にしておけばよい。

さらに、上述の実施形態では、インク受部１０をインクガイド４３側の面を開口した箱状に形成した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、インクガイド４３から排出された排出インクを貯留可能な形状を有していればよい。
そして、インク受部１０の後端壁１０ｄにインク回収管９を接続した場合について説明したが、これに限られるものではなく、例えば、底面１０ａにインク回収管９を接続してもよい。この場合、底面１０ａは、インク回収管９の接続箇所に応じた排水勾配を有していればよい。

また、上述の実施形態では、インクガイド４３をノズルガード４２に一体形成した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、インクガイド４３単体をノズルプレート３８の下部に接着してもよい。この場合、ノズルプレート３８にノズルガード４２を設けなくてもよい。

さらに、上述の実施形態では、インクガイド４３を先端に向かうに従って徐々に先細りとなる先細り状に形成した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、排出インクが下方に確実に垂れ落ちる形状であればよい。
そして、インクジェットヘッド４の下方のスペースに余裕がある場合や、インクジェットヘッド４と被記録媒体であるダンボール箱Ｄとの間の距離をある程度長く設定できる場合などにあっては、インクガイド４３を内側に屈曲形成する必要もなく、ノズルプレート３８から鉛直下方に向かって延出してもよい。

そして、上述の実施形態では、インク受部１０に排出された排出インクをインク回収管９を介してインクタンク７に回収する場合について説明した、しかしながら、これに限られるものではなく、例えば、再利用を実行しない場合においては、このインクを廃棄してもよい。この場合、インク回収管９はインクタンク７に連通せず、図示しない廃棄容器に連通し、この廃棄容器にインクを廃棄する。
また、上述の実施形態では、ノズルプレート３８に、圧電アクチュエータ３１に形成されている長溝３２の各１個おきに対向する位置にノズル孔１１が形成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、各長溝３２のそれぞれに対向する位置にノズル孔１１を設けてもよい。

さらに、上述の実施形態では、インクガイド４３とノズルガード４２の表面に、両側の長手方向全体にインクの付着等を防止するための撥水性を有する撥水膜３９を塗布した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ノズルガード４２の表面に撥水膜３９を塗布しなくてもよい。
そして、上述の実施形態では、インクガイド４３がノズルガード４２の下端からインク吐出方向とは反対側の内側に曲折し、斜め下方に向かって延出する第一屈曲部４３ａと、この第一屈曲部４３ａからやや外側に向かって屈曲延出する第二屈曲部４３ｂとで構成され、２段階に折り曲げられている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、インクガイド４３に屈曲部を１つ設けるだけでもよい。
さらに、上述の実施形態では、特にインクを充填する際のインクの漏れについて記述したが、インク吐出時にインクガイド４３を伝うインクについても同様に回収し、再利用するようにしてもよい。

本発明の実施形態におけるインクジェット記録装置の斜視図である。 本発明の実施形態におけるインクジェット記録装置の概略構成図である。 本発明の実施形態におけるインクジェットヘッドの平面図である。 本発明の実施形態におけるインクジェットヘッドの縦断面図である。 本発明の実施形態におけるヘッドチップの分解斜視図である。 本発明の実施形態における圧電アクチュエータの動作を示し、（ａ）はインク吐出時の説明図、（ｂ）は停止時の説明図である。 本発明の実施形態におけるインクジェット記録装置のブロック図である。

符号の説明

１ インクジェット記録装置
２ 装置本体
４ インクジェットヘッド
７ インクタンク
８ インク供給管
９ インク回収管
１０ インク受部
１０ａ 底面
１０ｂ 側壁
１０ｃ 前端壁
１０ｄ 後端壁
１１ ノズル孔（ノズル）
２１ インク流路（流路）
３１ 圧電アクチュエータ
３２ 長溝（溝部）
３８ ノズルプレート
４２ ノズルガード
４３ インクガイド
４３ａ 第一屈曲部
４３ｂ 第二屈曲部
４５ 開口部
Ｐ１ 送出ポンプ
Ｐ２ 吸引ポンプ

Claims (8)

1. 複数のノズルを配列したノズルプレートと、
   インクタンクから流路を介して供給されるインクを充填するための複数の溝部を有し、前記複数の溝部が前記ノズルのそれぞれに対応するように並設されている圧電アクチュエータとを備え、
   前記圧電アクチュエータを駆動させることで前記複数の溝部から前記ノズルを介してインク滴を吐出させるインクジェットヘッドであって、
   前記ノズルプレートの下部に、前記複数のノズルから漏れ出た排出インクを案内するインクガイドを設け、
   前記インクガイドの下方に、このインクガイドによって案内された前記排出インクを受け入れるインク受部を設け、
   前記インク受部に、このインク受部に排出された前記排出インクを前記インクタンクへと導くためのインク回収管を設けたことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記インクガイドは、先端に向かうに従って徐々に先細りとなる先細り形状を有していることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記インクガイドを前記ノズルプレートの下部からこのノズルプレートよりも内側であって斜め下方に向かって延出するように形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記インク受部を前記インクガイド側の面を開放した箱状に形成し、
   前記インク受部の前記ノズルプレート側の開口縁に、内側に屈曲形成された返し部を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のインクジェットヘッド。
5. 前記インク受部の前記ノズルプレートとは反対側の面に、前記インク回収管の一端を接続したことを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記ノズルプレートのインク滴を吐出させる側の面に、この面を被覆するノズルガードを設け、
   前記ノズルガードの前記複数のノズルに対応する部位に開口部を形成すると共に、
   前記ノズルガードの下部に前記インクガイドを一体成形したことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載のインクジェットヘッド。
7. 前記ノズルガード、および前記インクガイドの両側に、前記排出インクの進路を規制する撥水膜を塗布したことを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッド。
8. 請求項１〜請求項７の何れかに記載のインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドの前記圧電アクチュエータに前記インクを供給するためのインクタンクと、
   前記インクタンクに貯留されている前記インクを前記インクジェットヘッドへ送出するための送出ポンプと、
   前記インク受部に排出された前記排出インクを吸引するための吸引ポンプとを備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。

Images