JP2016060107A - 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ホルダーの膨張・収縮によるホルダーと固定板との接合部位やヘッド本体と固定板との接合部位に作用する熱荷重によるストレスの影響を除去し、ノズルプレートの変形を未然に防止し得る液体噴射ヘッドを提供する。【解決手段】圧電素子の駆動によりインクを噴射させる記録ヘッド本体１と、記録ヘッド本体１を保持するホルダー３８と、記録ヘッド本体１およびホルダー３８のノズルプレート２０側の端面が固定されている固定板３９とを有する記録ヘッドユニットIIであって、固定板３９は、ホルダー３８および記録ヘッド本体１が固定されていない固定板の一部の所定領域Ｃに横断面形状が山形に成形されて固定板３９の面方向に交差する方向に自由に移動し得る自由部位を有する傾斜面３９Ａを有し、かつ自由部位の基端がホルダー３８に固定される固定部位３９Ｆを固定板３９が有しており、固定板３９が前記面方向に作用する力により同方向に伸縮する。【選択図】図１
Description
本発明は液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関し、特に熱膨張率が異なる複数部品を接合面を介して接合した積層構造物である場合に適用して有用なものである。
液体噴射装置として、記録媒体を紙送り方向へ送りながら記録データに従ってインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドともいう）からインク（液体）を噴射して印刷を行うインクジェット式記録装置（以下、記録装置ともいう）が知られている。記録ヘッドは、圧電素子の変位により圧力発生室に充填されたインクを加圧してノズルプレートに形成されたノズルを介して外部に噴射させる。
従来技術に係るこの種の記録ヘッドには、ノズルを介してインクを噴射する部分であるインクジェット式記録ヘッド本体の複数個を、樹脂で形成されたホルダーに保持させたものがある。かかる記録ヘッドでは、前記液体噴射ヘッド本体および前記ホルダーが、それぞれのノズルプレート側の端面を介して固定板に接着・固定されている。ここで、固定板はＳＵＳ板で形成されている。
この結果、当該記録ヘッドの駆動に伴い圧電素子を含む駆動部で発生する熱により固定板との接合部位に剥離を生起することがある。さらに詳言すると、ヘッド本体で発生した熱は、ホルダーに伝達される。樹脂製のホルダーは体積が大きい上にＳＵＳ製の固定板よりも熱膨張係数が大きいので、前記熱により大きく変形する。かかるホルダーのより大きな変形により、固定板との接合部位に大きなストレスを発生する。かかるストレスは固定板から固定板とヘッド本体との接合部位を介してヘッド本体に伝達される。この結果、ホルダーと固定板との接合部位やヘッド本体と固定板との接合部位に剥離を生起する場合がある。また、前記接合部位を介して作用するストレスによりノズルプレートの変形を招来する場合もある。ノズルプレートが変形した場合には、ノズルから噴射されるインクによる印字品質の劣化を招く。
なお、上述の如き問題は、インクを噴射するインクジェット式記録装置だけではなく、他の液体を噴射する液体噴射装置においても同様に存在する。
上述の如き記録ヘッドにおいて熱膨張による変形を防止することを目的とした公知技術として次の特許文献１〜特許文献３に開示するものが知られている。特許文献１（特開２０１４−４６９２号公報)は、アクチュエーター基板の熱膨張を吸収する溝を有する部材をノズル基板との間に設けるものであるが、中空のジャバラ構造を開示するものではない。特許文献２（特開２００５−２２５１４７号公報）は、基板同士の接着面において、一方の基板に溝を設けて、熱膨張による反りに追従させることにより接着層剥離を防止するものであるが、熱膨張による変形を吸収するものではない。特許文献３（特開２００８−２６５１９１号公報)は、ヘッドとヘッド支持部材間に熱膨張を吸収する自由運動可能なジャバラ部を設けるものである。しかしながら、ジャバラの両端部に固定されている部材に生起される熱荷重による変形を吸収するものではない。
本発明は、上記従来技術に鑑み、ホルダーの膨張・収縮によるホルダーと固定板との接合部位やヘッド本体と固定板との接合部位に作用する熱荷重によるストレスの影響を除去し、ノズルプレートの変形を未然に防止し得る液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成する本発明の態様は、駆動素子の駆動により、圧力発生室内に充填されている液体に圧力変化を生じさせ、ノズルプレートに形成したノズルを介して前記液体を噴射させる液体噴射ヘッド本体と、前記液体噴射ヘッド本体を保持するホルダーと、前記液体噴射ヘッド本体および前記ホルダーの前記ノズルプレート側の端面が固定されている固定板とを有する液体噴射ヘッドであって、前記固定板は、前記ホルダーおよび前記噴射ヘッド本体が固定されていない前記固定板の一部の所定領域に横断面形状が山形または曲面状に成形されて前記固定板の面方向に交差する方向に自由に移動し得る自由部位を有する傾斜面を有し、かつ前記自由部位の基端が前記ホルダーに固定される固定部位を有しており、前記固定板が前記面方向に作用する力により同方向に伸縮するように構成した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、ホルダーが膨張・収縮することにより発生する熱荷重は、固定板の面方向に作用するストレスを発生し、ホルダーと固定板との接合部位および液体噴射ヘッド本体と固定板との接合部位にせん断力として作用する。一方、本態様によれば、固定板の所定領域に、横断面形状が山形または曲面状に成形されている傾斜面を有しているので、固定板の面方向に作用する前記ストレスが前記傾斜面の、前記固定板の面方向に関する伸縮より吸収される。このように、傾斜面が固定板の面に沿うストレスを吸収するように伸縮する結果、ホルダーの熱変形に吸収される。この結果、ホルダーと固定板との接合部位や噴射ヘッド本体と固定板との接合部位に作用するストレスの影響を除去し、ノズルプレートの変形も未然に防止し得る。
また、固定板において前記傾斜面を挟んで噴射ヘッド本体側から伝達される熱による固定板の膨張・収縮は、前記固定板の面に交差する方向への前記傾斜面の移動により吸収される結果、ノズルプレートのノズル周辺部へのストレスの影響も有効に防止し得る。
ここで、前記傾斜面は、前記固定板の面から前記ホルダー側に向けて凹設または前記ホルダーの反対側に凸設されているのが望ましい。また、前記傾斜面は、前記固定部位を間に配置して前記固定板の面方向に複数個の面を蛇腹状に連続させたものであることが望ましい。ホルダーの熱膨張による固定板の熱膨張による伸びの量に応じて適切に固定板の伸び量を調整し得るからである。さらに、前記傾斜面は、一部に開口するスリットを有するとともに、前記スリットの開口には、吸引部材の開口部が臨んで、前記スリットの開口に負圧を作用させて前記吸引部材の中空空間を吸引するように構成するのが望ましい。スリットに作用する負圧を利用してクリーニング等により集積されたインク滓等のごみを吸引部材中に収集することができるからである。ここで、前記スリットは、前記固定板の所定領域のうち最も液体噴射ヘッド本体側の傾斜面に前記液体噴射ヘッド本体側に向けて開口されているのが望ましい。液体噴射ヘッド本体側からブレード等に押されて集積されるごみを良好にスリット近傍に収集することができるからである。さらに、前記吸引部材は、弾性部材で形成されるとともに、前記開口部を２個有し、各開口部が２個のスリットの開口にそれぞれ臨むよう、前記傾斜面の傾斜方向の下部と上部との間に跨って前記傾斜面の裏面に配設されるのが望ましい。前記下部から上部方向の傾斜面の熱膨張による伸びを抑制することができるからである。
本発明の他の態様は、上記液体噴射ヘッドを搭載した液体噴射装置にある。
本態様によれば、駆動に伴い熱荷重が発生しても、この熱荷重が良好に吸収され、熱荷重のノズル部位に対する影響を除去することができるので、印字等の品質を高く保持することができる。
本態様によれば、駆動に伴い熱荷重が発生しても、この熱荷重が良好に吸収され、熱荷重のノズル部位に対する影響を除去することができるので、印字等の品質を高く保持することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドユニット（以下、単に記録ヘッドユニットともいう）を模式的に示す図で、図１は図２のＡ−Ａ′線断面図、図２は図１を図中下方（ノズルプレート側）から見て示す平面図である。両図に示すように、記録ヘッドユニットIIは、複数個（本例では２個）の記録ヘッド本体１と、空間３８Ａ内に記録ヘッド本体１を収納して記録ヘッド本体１の全体を覆合している樹脂製のホルダー３８と、記録ヘッド本体１およびホルダー３８が接着固定されているＳＵＳで形成された固定板３９とを有している。
ここで、各記録ヘッド本体１は、ノズル２１を介してノズルプレート２０の面に対する法線方向にインクを噴射する。また、本形態におけるホルダー３８は、同様の形状の空間３８Ａを３個有する。３個の空間３８Ａのうちの２個には記録ヘッド本体１が収納されており、残りの１個は空き空間となっている。空間３８Ａの一つを空き空間とすることは必須ではない。本形態では、この空き空間部分に対応する固定板３９の所定領域Ｃに固定板３９からなる傾斜面３９Ａが形成されている。所定領域Ｃでは、ホルダー３８および記録ヘッド本体１が固定板３９に固定されていない。すなわち、固定板３９は、所定領域Ｃ以外の場所でホルダー３８および記録ヘッド本体１に固定されている。かかる固定は記録ヘッド本体１およびホルダー３８のノズルプレート２０側の端面を介して行われている。
このように本形態における傾斜面３９Ａは、固定板３９の一部の所定領域Ｃに、横断面形状が山形に成形されて固定板３９の面方向に交差する方向に自由に移動し得る自由部位である。また、固定板３９は、空間３８Ａを跨いで固定される部位としての所定領域Ｃ以外の領域に配置されるホルダー３８に固定される固定部位３９Ｆを有する。すなわち、固定板３９は、自由部位の基端となる部位が前記ホルダー３８に固定される固定部位３９Ｆを有する。
傾斜面３９Ａは本形態の場合、固定板３９の所定領域Ｃを固定板３９の短手方向である第２の方向Ｙ（固定板３９の長手方向である第１の方向Ｘに直交する方向）に伸びる折曲線３９Ａ１に沿って平面を折曲することにより形成されている。すなわち、２個の平面３９Ａ２，３９Ａ３が一体的に連続されて山形に屈曲された傾斜面形状となっている。本形態の場合は、記録ヘッド本体１と反対側（空き空間である空間３８Ａと反対側）に凸となっている。これは空き空間である空間３８Ａに向かって凸となっていても構わない。ただ、本形態の如く、記録ヘッド本体１と反対側に凸となっている場合には、後に説明する第３の実施例（図５参照）のように構成することができ、この場合にはワイピング（図７に基づき後に詳述する）により集めたインク滓を回収する構造とすることができる。
なお、傾斜面３９Ａは、固定板３９の長手方向である第１の方向Ｘに沿う断面が半円形の曲面状に形成されていても良い。
固定板３９はその強度を保持するため、長方形の４辺からそれぞれ立ち上がる２個の立上部３９Ｂおよび２個の立上部３９Ｃを有するが、第１の方向Ｘである第１の方向に沿う立上部３９Ｃにおいて所定領域Ｃに対応する部分は切欠部３９Ｄとして立上部３９Ｃが一部切り欠かれて存在しない。このことにより固定板３９の面方向に沿う傾斜面３９Ａの変位が容易に行われるよう構成している。
かかる本形態によれば、ホルダー３８が膨張・収縮することにより発生する熱荷重は、固定板３９の面方向に作用するストレスを発生し、ホルダー３８と固定板３９との接合部位および記録ヘッド本体１と固定板３９との接合部位にせん断力として作用する。
ここで、本形態では、固定板３９の所定領域Ｃに、傾斜面３９Ａを有しているので、固定板３９の面方向に作用するストレスにより傾斜面３９で形成された固定板３９の前記ストレス方向（本例の場合には図２における第１の方向）の寸法が伸縮することで熱荷重によるストレスを吸収する。この結果、記録ヘッド本体１に対する熱荷重の作用を抑制することができ、印字部分であるノズルプレート２０およびノズル２１に対する熱荷重の影響を可及的に低減することができる。
また、固定板３９において傾斜面３９Ａを挟んで記録ヘッド本体１側から伝達される熱による固定板１の膨張・収縮は、固定板３９の面に交差する方向への傾斜面３９Ａの移動により吸収される結果、ノズルプレート２０のノズル２１の周辺部へのストレスの影響も有効に防止し得る。この結果、印字品質も良好なものとすることができる。さらに詳言すると、図３に図１の一部を抽出・拡大して示すように、記録ヘッド本体１の発熱により固定板３９に作用するその面方向の力Ｆ１は傾斜面３９Ａ部分でこの傾斜面３９Ａを上下方向に変位させる力Ｆ２に変換され、その分傾斜面３９Ａを挟んで記録ヘッド本体１の反対側に伝達される力Ｆ３が小さくなる。したがって、このことによっても固定板３９に作用する熱荷重を低減することができる。
図４は、傾斜面の第１の実施例（ａ）および第２の実施例（ｂ）をこの部分を抽出して模式的に示す横断面図である。図４（ａ）は４個の傾斜面３９Ａを連続させ、蛇腹状に繋いで成形して屈曲傾斜面を形成した場合であり、図４（ｂ）は断面が半円形の４個の曲面１３９Ａを連続させて繋いで蛇腹上に成形した曲面で傾斜面を形成した場合である。このように本形態における傾斜面は、固定板３９の一部の所定領域Ｃに、横断面形状が山形または曲面状に成形されて固定板３９の面方向に交差する方向に自由に移動し得る部位を有するものであれば、山形または曲面からなる傾斜面が少なくとも一個あれば、その数に特別な制限はない。また、本形態において、傾斜面３９Ａ，１３９Ａは固定板３９の第１の方向（図２参照）に関して伸縮するように所定領域Ｃに配設したが、これに限るものではない。第２の方向Ｙであっても構わない。ただ、ホルダー３８等の熱膨張によりより大きく変位する第１の方向に関する伸縮を吸収するように構成するのがより効果的である。また、所定領域Ｃの数および場所も特に制限はない。必要に応じ、例えば、固定板３９の第１の方向に関する両端部に配設しても良いし、他の態様で配設することもできる。
図５は傾斜面の第３の実施例をこの部分を抽出して示す模式図である。図５（ａ）に示すように、本例の傾斜面３９Ｅは、基本的には図１および図２に示す傾斜面３９Ａと同様の構造であり、固定板３９の所定領域Ｃを折曲線３９Ａ１に沿って平面を折曲することにより形成された２個の平面３９Ａ２，３９Ａ３が一体的に連続されて山形に屈曲された傾斜面形状となっているが、一方の平面３９Ａ３には第２の方向Ｙに伸びるスリット３９Ｅ１，３９Ｅ２が幅方向（傾斜面に沿う方向）に関する２箇所に形成してある。スリット３９Ｅ１，３９Ｅ２の開口には吸引部材３７の開口部３７Ａ，３７Ｂが臨んでいる。すなわち、図５（ｂ）に示すように、吸引部材３７は横断面形状がＣ字状に成形されて両端の開口部３７Ａ，３７Ｂをスリット３９Ｅ１，３９Ｅ２に臨ませて平面３９Ａ３にその裏面側から固定してある。ここで、吸引部材３７は、図５（ｃ）に示すように、両端が開口部３７Ａ，３７Ｂとなっている矩形の中空部材であり、その中央部には吸引開口３７Ｃが設けてある。吸引部材３７は、負圧を作用する吸引手段（図示しない）に連通しており、スリット３９Ｅ１，３９Ｅ２の開口に負圧を作用させて吸引部材３７の中空空間を吸引するように構成されている。
ここで、吸引部材３７は弾性部材で形成するのが望ましい。吸引部材３７が可撓性を有する弾性部材である場合は、２個のスリット３９Ｅ１，３９Ｅ２の開口にそれぞれ臨むよう、傾斜面３９Ａの傾斜方向の下部と上部との間に跨って傾斜面３９Ａの裏面に配設することで、前記下部から上部方向に向かう傾斜面３９Ａの熱膨張による伸びを抑制することができる。なお、吸引部材３７の形状ないし構造は、図５に示すものに限定する必要はない。傾斜面３９Ａに設けられたスリット３９Ｅ１，３９Ｅ２の数や位置に合わせて負圧を作用させることができればチューブ状のものでも構わない。スリット３９Ｅ１，３９Ｅ２の数も２個である必要はない。
また、スリット３９Ｅ１，３９Ｅ２は、その数や傾斜面における位置に特別な制限はないが、本形態の場合は、固定板３９の所定領域Ｃのうち最も記録ヘッド本体１側の平面３９Ａ３に設けるのが最適である。図７に基づき後に詳述するが、ワイピング用のブレード部２０１がインク滓等のゴミを収集しながら、図１中の右側から第１の方向Ｘに沿って所定領域Ｃの傾斜面３９Ａに近接するからである。かかる構造によりゴミをスリット３９Ｅ１，３９Ｅ２に作用する負圧で良好に吸収し得る。
ここで、図１および図２に記載する記録ヘッド本体の一例について図６に基づき説明する。なお、図６は図１に示す記録ヘッド本体を抽出・拡大したものである。
図６に示すように、本形態における記録ヘッド本体１は、駆動部１１、ケース部材４０等の複数の部材を備え、これら複数の部材が接着剤等によって接合されている。本形態では、駆動部１１は、流路形成基板１０と、連通板１５と、ノズルプレート２０と、保護基板３０と、コンプライアンス基板４５と、を具備する。
駆動部１１を構成する流路形成基板１０は、ステンレス鋼やＮｉなどの金属、ＺｒＯ２あるいはＡｌ２Ｏ３を代表とするセラミック材料、ガラスセラミック材料、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ３のような酸化物などを用いることができる。本形態では、流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなる。この流路形成基板１０には、一方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された圧力発生室１２がインクを吐出する複数のノズル２１が並設される第２の方向Ｙに沿って並設されている。また、流路形成基板１０には、圧力発生室１２が第２の方向Ｙに並設された列が複数列、本形態では、２列設けられている。
流路形成基板１０の一方面側には、連通板１５が接合されている。また、連通板１５には、各圧力発生室１２に連通する複数のノズル２１が穿設されたノズルプレート２０が接合されている。
連通板１５には、圧力発生室１２とノズル２１とを連通するノズル連通路１６が設けられている。連通板１５は、流路形成基板１０よりも大きな面積を有し、ノズルプレート２０は流路形成基板１０よりも小さい面積を有する。このようにノズルプレート２０の面積を比較的小さくすることでコストの削減を図ることができる。なお、本形態では、ノズルプレート２０のノズル２１が開口されて、インク滴が吐出される面を液体噴射面２０ａと称する。
また、連通板１５には、マニホールド１００の一部を構成する第１マニホールド部１７と、第２マニホールド部１８とが設けられている。
第１マニホールド部１７は、連通板１５を厚さ方向（連通板１５と流路形成基板１０との積層方向）に貫通して設けられている。
また、第２マニホールド部１８は、連通板１５を厚さ方向に貫通することなく、連通板１５のノズルプレート２０側に開口して設けられている。
さらに、連通板１５には、圧力発生室１２の第１の方向Ｘの一端部に連通する供給連通路１９が、各圧力発生室１２毎に独立して設けられている。この供給連通路１９は、第２マニホールド部１８と圧力発生室１２とを連通する。
このような連通板１５としては、ステンレスやＮｉなどの金属、またはジルコニウムなどのセラミックなどを用いることができる。なお、連通板１５は、流路形成基板１０と線膨張係数が同等の材料が好ましい。すなわち、連通板１５として流路形成基板１０と線膨張係数が大きく異なる材料を用いた場合、加熱や冷却されることで、流路形成基板１０と連通板１５との線膨張係数の違いにより反りが生じてしまう。本形態では、連通板１５として流路形成基板１０と同じ材料、すなわち、シリコン単結晶基板を用いることで、熱による反りや熱によるクラック、剥離等の発生を抑制することができる。
また、ノズルプレート２０には、各圧力発生室１２とノズル連通路１６を介して連通するノズル２１が形成されている。すなわち、ノズル２１は、同じ種類の液体（インク）を噴射するものが第１の方向Ｘに並設され、この第１の方向Ｘに並設されたノズル２１の列が第１の方向Ｘに２列形成されている。
このようなノズルプレート２０としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属、ポリイミド樹脂のような有機物、又はシリコン単結晶基板等を用いることができる。なお、ノズルプレート２０としてシリコン単結晶基板を用いることで、ノズルプレート２０と連通板１５との線膨張係数を同等として、加熱や冷却されることによる反りや熱によるクラック、剥離等の発生を抑制することができる。
なお、このようなノズルプレート２０は、上述のようにできるだけ小さい面積で形成した方がコストを低減することができるため、本形態では、液体噴射面２０ａは、ノズル２１の並設方向である第２の方向Ｙに沿って長辺が設けられた長方形状を有する。
一方、流路形成基板１０の連通板１５とは反対面側には、振動板５０が形成されている。本形態では、振動板５０として、流路形成基板１０側に設けられた酸化シリコンからなる弾性膜５１と、弾性膜５１上に設けられた酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５２と、を設けるようにした。なお、圧力発生室１２等の液体流路は、流路形成基板１０を一方面側（ノズルプレート２０が接合された面側）から異方性エッチングすることにより形成されており、圧力発生室１２等の液体流路の他方面は、弾性膜５１によって画成されている。
また、振動板５０の絶縁体膜５２上には、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とが、本形態では、成膜及びリソグラフィー法によって積層形成されて圧電アクチュエーター３００を構成している。また、流路形成基板１０の圧電アクチュエーター３００側の面には、流路形成基板１０と略同じ大きさを有する保護基板３０が接合されている。保護基板３０は、圧電アクチュエーター３００を保護するための空間である保持部３１を有する。また、保護基板３０には、厚さ方向（流路形成基板１０と保護基板３０との積層方向）に貫通する貫通孔３２が設けられている。リード電極９０の第２電極８０に接続された一端部とは反対側の他端部は、この貫通孔３２内に露出するように延設され、リード電極９０と駆動ＩＣ等の駆動回路１２０を実装した配線基板１２１とが、貫通孔３２内で電気的に接続されている。
また、このような構成の駆動部１１には、複数の圧力発生室１２に連通するマニホールド１００を駆動部１１と共に画成するケース部材４０が固定されている。ケース部材４０は、平面視において上述した連通板１５と略同一形状を有し、保護基板３０に接合されると共に、上述した連通板１５にも接合されている。具体的には、ケース部材４０は、保護基板３０側に流路形成基板１０及び保護基板３０が収容される深さの凹部４１を有する。また、流路形成基板１０及び保護基板３０の外周部では、ケース部材４０に第３マニホールド部４２が画成されている。そして、連通板１５に設けられた第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８と、第３マニホールド部４２と、によって本形態のマニホールド１００が構成されている。
なお、ケース部材４０の材料としては、例えば、樹脂や金属等を用いることができる。ちなみに、ケース部材４０として、樹脂材料を成形することにより、低コストで量産することができる。
また、連通板１５の第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８が開口する面には、コンプライアンス基板４５が設けられている。このコンプライアンス基板４５が、第１マニホールド部１７と第２マニホールド部１８の液体噴射面２０ａ側の開口を封止している。
このようなコンプライアンス基板４５は、本形態では、封止膜４６と、固定基板４７と、を具備する。封止膜４６は、可撓性を有する薄膜（例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）等により形成された厚さが２０μｍ以下の薄膜）からなり、固定基板４７は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属等の硬質の材料で形成される。この固定基板４７のマニホールド１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４８となっているため、マニホールド１００の一方面は可撓性を有する封止膜４６のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部４９となっている。
なお、ケース部材４０には、マニホールド１００に連通して各マニホールド１００にインクを供給するための導入路４４が設けられている。また、ケース部材４０には、保護基板３０の貫通孔３２に連通して配線基板１２１が挿通される接続口４３が設けられている。
このような構成の記録ヘッド本体１では、インクを噴射する際に、インクカートリッジ２から導入路４４を介してインクを取り込み、マニホールド１００からノズル２１に至るまで流路内部をインクで満たす。その後、駆動回路１２０からの信号に従い、圧力発生室１２に対応する各圧電アクチュエーター３００に電圧を印加することにより、圧電アクチュエーター３００と共に振動板５０をたわみ変形させる。これにより、圧力発生室１２内の圧力が高まり所定のノズル２１からインク滴が噴射される。なお、本形態のインクジェット式記録ヘッドＩＩでは、接続口４３からノズル２１までを液体流路と称する。すなわち、液体流路は、接続口４３、マニホールド１００、供給連通路１９、圧力発生室１２、ノズル連通路１６及びノズル２１で構成されている。
また、駆動部１１の液体噴射面２０ａ側には、本形態の保護部材であるカバーヘッドとして固定板３９が設けられている。固定板３９は、コンプライアンス基板４５の連通板１５とは反対面側に接合されており、コンプライアンス部４９の流路（マニホールド１００）とは反対側の空間を封止する。なお、固定板３９には、ノズル２１を含む液体噴射面を露出する開口部である露出開口部１３１が設けられている。本形態では、露出開口部１３１は、ノズルプレート２０を露出する大きさ、つまり、コンプライアンス基板４５と同じ開口を有する。
このような固定板３９は、本形態では、インク（液体）の吐出方向において、ノズルプレート２０の液体噴射面２０ａよりも記録シートＳ側に突出して設けられている。このように、固定板３９を液体噴射面２０ａよりも記録シートＳ側に突出させることで、記録シートＳがノズルプレート２０に接触し難くなり、記録シートＳがノズルプレート２０に接触することによるノズルプレート２０の変形及び剥離等の発生を抑制することができる。
かかる記録ヘッド本体１の複数個が一体となった記録ヘッドユニットIIを搭載する記録装置Ｉを図７に示す。同図に示すように、当該記録装置Ｉは、第１の方向Ｘが記録ヘッドユニットIIと一体的に移動するキャリッジ３の移動方向である主走査方向となるように構成してある。また、当該記録装置Ｉには、詳しくは後述するワイピング手段２００が設けられており、ワイピング手段２００は、記録ヘッドユニットIIを構成する各記録ヘッド本体１の液体噴射面２０ａを第１の方向Ｘに沿う記録ヘッドユニットIIの移動により払拭する。すなわち、第１の方向Ｘがワイピング手段２００の払拭方向となっている。
かかる記録装置Ｉにおけるワイピング手段２００は、本形態では、ゴムやエラストマー等の弾性材料で形成された板状部材からなるブレード部２０１と、ブレード部２０１が固定されたベース部２０２と、を具備する。ベース部２０２は、記録シートＳにインクを着弾させる領域の外側の領域、つまり非印刷領域に、液体噴射面２０ａに相対向する位置に配置されている。このベース部２０２は、例えば、インク滴の吐出方向に移動可能に設けられていてもよい。ブレード部２０１は、先端が自由端となるように、基端部がベース部２０２に固定されている。また、ブレード部２０１は、面方向が第２の方向Ｙとなるように、その自由端となる先端が液体噴射面２０ａに向かって突出するように配置されている。また、本形態のブレード部２０１は、一方面が凹状となるように第２の方向Ｙの直線に対して湾曲した状態で配置されている。
このようなブレード部２０１は、第２の方向Ｙの長さが、ノズルプレート２０に設けられたノズル２１の列の第２の方向Ｙの長さよりも長くなるように設けられている。また、本形態では、ブレード部２０１の第２の方向Ｙの長さは、固定板３９の第２の方向Ｙの長さよりも長くなっている。これにより、ブレード部２０１は、固定板３９の表面と液体噴射面２０ａとの全面に亘って払拭することができる。すなわち、このようなワイピング手段２００は、ブレード部２０１が記録ヘッドIIを構成する記録ヘッド本体１に対して相対的に第１の方向Ｘに移動することにより、ブレード部２０１の先端が液体噴射面２０ａを払拭して、液体噴射面２０ａをワイピングする。
ここで、ブレード部２０１（ワイピング手段２００）と記録ヘッドユニット」IIとの相対的な移動は、キャリッジ３を主走査方向（第１の方向Ｘ）に移動することで行われる。もちろん、ワイピング手段２００とインクジェット式記録ヘッドIIとの相対的な移動は、キャリッジ３の移動に限定されず、ワイピング手段２００を主走査方向（第１の方向Ｘ）に移動する移動手段等を設け、記録ヘッドユニットIIを搭載したキャリッジ３を停止した状態で、ワイピング手段２００を移動させるようにしてもよい。また、ワイピング手段２００は、インクジェット式記録ヘッドＩＩに対して相対的に副走査方向に移動して、ブレード部２０１が液体噴射面２０ａを第２の方向Ｙに払拭するようにしてもよい。
このようなワイピング手段２００のブレード部２０１は、固定板３９の表面を払拭した後、ノズルプレート２０の液体噴射面２０ａを払拭する。すなわち、記録ヘッドユニットIIをワイピング手段２００に対して第１の方向Ｘに相対的に移動させることで、ブレード部２０１の先端が固定板３９の表面（液体噴射面２０ａ側）を払拭する。これにより、固定板３９の表面に付着したインク（液体）や毛羽、埃、紙粉等がワイピングされる。そして、記録ヘッドユニットIIをワイピング手段２００に対して第１の方向Ｘにさらに相対的に移動させると、ブレード部２０１の先端は、固定板３９のノズルプレート側の端部から離れ、ノズルプレート２０のノズル２１と、ノズルプレート２０の払拭方向（本形態では第１の方向Ｘ）とは反対側の端部との間の液体噴射面２０ａの所定領域に着地する。
かくしてキャリッジ３の第１の方向Ｘへの移動に伴い順次各記録ヘッド本体１のノズルプレート２０が払拭されて固定板３９の裏面に当接する。かかる状態でキャリッジ３の移動により、固定板３９の裏面が払拭され、最後に所定領域Ｃ（図１参照；以下同じ）の傾斜面３９Ａ（図１および図５参照；以下同じ）に当接される。傾斜面３９Ａに当接された状態でブレード部２０１で集積されたインク滓等のごみは、傾斜面３９Ａのスリット３９Ｅ１、３９Ｅ２に作用する負圧で吸引部材３７に回収されて廃棄される。したがって、本形態では、スリット３９Ｅ１、３９Ｅ２を有する傾斜面３９Ａが記録ヘッド本体１に最も近接した位置に位置するような配置となっている。
かくして本形態にかかる記録装置によれば、液体噴射面２０ａの払拭のみならず、払拭により集積されたごみを良好に廃棄することができる。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド本体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本体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本体としては、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。
Ｉ インクジェット式記録装置（記録装置）、 II インクジェット式記録ヘッド（記録ヘッド）、 １０ インクジェット式記録ヘッド本体（ヘッド本体）、 １２ 圧力発生室、 ２１ ノズル、 ３７ 吸引部材、 ３８ ホルダー、 ３９ 固定板、 ３９Ａ 傾斜面、 ３９Ｅ１，３９Ｅ２ スリット
Claims (7)
- 駆動素子の駆動により、圧力発生室内に充填されている液体に圧力変化を生じさせ、ノズルプレートに形成したノズルを介して前記液体を噴射させる液体噴射ヘッド本体と、前記液体噴射ヘッド本体を保持するホルダーと、前記液体噴射ヘッド本体および前記ホルダーの前記ノズルプレート側の端面が固定されている固定板とを有する液体噴射ヘッドであって、
前記固定板は、前記ホルダーおよび前記噴射ヘッド本体が固定されていない前記固定板の一部の所定領域に横断面形状が山形または曲面状に成形されて前記固定板の面方向に交差する方向に自由に移動し得る自由部位を有する傾斜面を有し、かつ前記自由部位の基端が前記ホルダーに固定される固定部位を有しており、前記固定板が前記面方向に作用する力により同方向に伸縮するように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記傾斜面は、前記固定板の面から前記ホルダー側に向けて凹設または前記ホルダーの反対側に凸設されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項１または請求項２に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記傾斜面は、前記固定部位を間に配置して前記固定板の面方向に複数個の面を蛇腹状に連続させたものであることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記傾斜面は、一部に開口するスリットを有するとともに、前記スリットの開口には、吸引部材の開口部が臨んで、前記スリットの開口に負圧を作用させて前記吸引部材の中空空間を吸引するように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項４に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記スリットは、前記固定板の所定領域のうち最も液体噴射ヘッド本体側の傾斜面に前記液体噴射ヘッド本体側に向けて開口されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項４または請求項５に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記吸引部材は、弾性部材で形成されるとともに、前記開口部を２個有し、各開口部が２個のスリットの開口にそれぞれ臨むよう、前記傾斜面の傾斜方向の下部と上部との間に跨って前記傾斜面の裏面に配設されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項１〜請求項６に記載する液体噴射ヘッドの何れか一つを搭載していることを特徴とする液体噴射装置。
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| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
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