JP2018103558A - 液体噴射ヘッド、及び、液体噴射記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】噴射孔から噴射された直後できる液柱を適切に切除してサテライト滴の発生を抑制でき、しかも、噴射孔部分のメンテナンスの容易化も図ることができる液体噴射ヘッド、及び、液体噴射記録装置を提供する。【解決手段】液体噴射ヘッドは、駆動アクチュエータ４８と、噴射孔プレートと、流路操作アクチュエータ４９と、を備えている。駆動アクチュエータ４８は、内部に収容されている液体に圧力変動を付与する。噴射孔プレートは、駆動アクチュエータ４８の下流側に配置され、駆動アクチュエータ４８から流出した液体を噴射孔７６から外部に噴射する。流路操作アクチュエータ４９は、駆動アクチュエータ４８と噴射孔プレートの間に配置され、駆動アクチュエータ４８と噴射孔７６を連通させる連通部を有し、連通部の周縁部の少なくとも一部を変動操作可能な構成とされている。【選択図】図８

Description

本発明は、液体噴射ヘッド、及び、液体噴射記録装置に関するものである。

被記録媒体（例えば、記録紙等）に液滴状のインク（液体）を吐出して、被記録媒体に情報（例えば、画像や文字等）を記録する装置として、インクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタがある。

上述のインクジェットヘッドは、ポンプから送出されたインクに液圧変動を付与する駆動アクチュエータを備えたアクチュエータブロックと、そのアクチュエータブロックに接合され、駆動アクチュエータに連通する噴射孔を有するノズルプレート（噴射孔プレート）と、を有している。インクジェットヘッドでは、駆動アクチュエータによる圧力変動の付与によってインクが噴射孔を通して外部に噴射される。

この種のインクジェットヘッドの場合、噴射孔から噴射されたインクは、柱状形状のインク柱（液柱）となった後に表面張力によって所定体積のインク液滴となり、被記録媒体上に着弾する。ところが、使用するインクの粘度やインクの噴射速度によっては、噴射孔から噴射された際にできるインク柱が長くなり、インク柱の一部が主滴から分離してサテライト滴となって周囲に飛散することがある。この場合、サテライト滴がノズルプレートや被記録媒体に着液し、ノズルプレートの汚れや印刷画質の低下の原因となり易い。

これに対処するインクジェットヘッドとして、ノズルプレートの噴射孔の外側に噴射方向と直交する方向から気体を噴射してインク柱を切除するようにしたもの（例えば、特許文献１参照）や、ノズルプレートの噴射孔の外側に音波付与装置を配置して、音波によってインク柱を切除するようにしたもの（例えば、特許文献２参照）等が案出されている。

特許第５０４７９５８号公報

しかしながら、上述したインクジェットヘッドにおいては、インク液柱を切除するための機構が噴射孔の外側に配置されているため、噴射孔自体がインクジェットヘッドの端面から窪んだ位置に位置され、適正な印刷品質を確保するための噴射孔部分のメンテナンスが難しくなる。

そこで本発明は、噴射孔から噴射された直後にできる液柱を適切に切除してサテライト滴の発生を抑制でき、しかも、噴射孔部分のメンテナンスの容易化も図ることができる液体噴射ヘッド、及び、液体噴射記録装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決するために本発明の一態様に係る液体噴射ヘッドでは、内部に収容されている液体に圧力変動を付与する駆動アクチュエータと、前記駆動アクチュエータの下流側に配置され、前記駆動アクチュエータから流出した液体を噴射孔から外部に噴射する噴射孔プレートと、前記駆動アクチュエータと前記噴射孔プレートの間に配置され、前記駆動アクチュエータと前記噴射孔を連通させる連通部を有し、前記連通部の周縁部の少なくとも一部を変動操作可能に構成された流路操作アクチュエータと、を備えている。

この構成によれば、駆動アクチュエータによって液体に液圧変動が付与されると、液体が流路操作アクチュエータの連通部を通過して噴射孔プレートの噴射孔に送出される。この後、流路操作アクチュエータが駆動されると、連通部の周縁部が変動操作される。このとき、噴射孔から噴射される液体が噴射孔内の液体との間で長い液柱を形成する前に連通部の周縁部が変動することにより、噴射された液体の液柱の後部が切除される。この結果、噴射された液体がサテライト滴を形成するのを抑制される。
なお、液体が流路操作アクチュエータの連通部を通過して噴射孔プレートの噴射孔に送出されるときに、連通部の周縁部の一部を適切な方向に変動させることにより、噴射孔プレートの噴射孔から噴射される液体の噴射方向を所望方向に変更することができる。
また、上記の構成によれば、噴射孔プレートの噴射孔よりも内側に流路操作アクチュエータが配置されているため、メンテナンス時に噴射孔の外側周縁部をブレード等によって容易に、かつ確実に払拭することができる。したがって、噴射孔の内側に適切なメニスカスを形成することができる。

前記流路操作アクチュエータは、前記連通部の周縁部を、前記連通部の前記噴射孔に向かう軸線方向と略直交する方向に変動操作可能に構成されるようにしても良い。
この場合、流路操作アクチュエータの作動によって連通部の周縁部が軸線方向と略直交する方向に変動すると、噴射孔から液体が噴射されて液柱が形成されようとしているときに、例えば、連通部の内径が絞られることにより、液柱の後部が連通部の動きによって切除される。

前記流路操作アクチュエータは、前記連通部の周縁部を、前記連通部の前記噴射孔に向かう軸線方向に沿う方向に変動操作可能に構成されるようにしても良い。
この場合、流路操作アクチュエータの作動によって連通部の周縁部が軸線方向に沿う方向に変動すると、噴射孔から液体が噴射されて液柱が形成されようとしているときに、例えば、連通部の周縁部が液体の噴射方向と相反する方向に移動することにより、液柱の後部が連通部の動きによって切除される。

前記噴射孔プレートは、前記噴射孔の周縁部が前記連通部の周縁部の変動に追従するように、前記操作アクチュエータに接合されるようにしても良い。
この場合、流路操作アクチュエータの作動によって連通部の周縁部が変動すると、その変動に追従して噴射孔の周縁部も同様に変動する。このため、噴射孔から噴射された液体が液柱を形成しようとする早い段階で、噴射孔の周縁部の変動によって液柱の後部が切除される。

前記駆動アクチュエータと前記流路操作アクチュエータの駆動を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記駆動アクチュエータの駆動によって前記噴射孔プレートの前記噴射孔から液体が膨出するタイミングで、前記流路操作アクチュエータを駆動するようにしても良い。
この場合、液体の噴射時に、噴射孔プレートの噴射孔から液体が膨出するタイミングで、流路操作アクチュエータによって連通部の周縁部が変動するため、噴射孔から噴射された液体が液柱を形成しようとする早い段階で液柱の後部が適切に切除されることになる。

前記流路操作アクチュエータは、板状の圧電材料の表裏両側に相反する電極が接合されて構成されているとともに、前記連通部が前記圧電材料を板厚方向に貫通して形成されるようにしても良い。
この場合、流路操作アクチュエータが薄肉に構成されるため、駆動アクチュエータと噴射孔プレートの間に流路操作アクチュエータをコンパクトに配置することが可能になる。したがって、この構成を採用することにより、液体噴射ヘッドの小型化を図ることができる。

本発明の一態様に係る液体噴射記録装置は、上記いずれかの態様の液体噴射ヘッドを備えている。
この態様の液体噴射記録装置によれば、上記いずれかの態様の液体噴射ヘッドを備えているため、被記録媒体に対して液体を品質良く噴射することができるとともに、メンテナンスも容易になる。

本発明の一態様によれば、噴射孔から噴射された直後にできる液柱を適切に切除してサテライト滴の発生を抑制でき、しかも、噴射孔部分のメンテナンスの容易化も図ることができる。

一実施形態に係る液体噴射記録装置（インクジェットプリンタ）の概略構成図である。 一実施形態に係る液体噴射ヘッド（インクジェットヘッド）の斜視図である。 一実施形態に係る液体噴射ヘッド（インクジェットヘッド）に搭載されるヘッドチップの断面図である。 一実施形態に係る液体噴射ヘッド（インクジェットヘッド）のヘッドチップの部分断面斜視図である。 一実施形態に係る液体噴射ヘッド（インクジェットヘッド）の図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 一実施形態に係る液体噴射ヘッド（インクジェットヘッド）の変形例の図５と同様の断面図である。 一実施形態に係る液体噴射ヘッド（インクジェットヘッド）の駆動アクチュエータと流路操作アクチュエータの駆動電圧パルスの出力タイミングを示す図である。 一実施形態に係る液体噴射ヘッド（インクジェットヘッド）によるインク噴射の様子を（Ａ）〜（Ｄ）で順示した図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面に対応するイメージ図である。 一実施形態に係る液体噴射ヘッド（インクジェットヘッド）の別の変形例の図５と同様の断面図である。 一実施形態に係る液体噴射ヘッド（インクジェットヘッド）のさらに別の変形例の図５と同様の断面図である。 他の実施形態に係る液体噴射ヘッド（インクジェットヘッド）に搭載されるヘッドチップの断面図である。 他の実施形態に係る液体噴射ヘッド（インクジェットヘッド）に搭載されるヘッドチップの図１１のＸＩＩ−ＸＩＩに沿う断面図である。 他の実施形態に係る液体噴射ヘッド（インクジェットヘッド）の変形例の図１２と同様の断面図である。 他の実施形態に係る液体噴射ヘッド（インクジェットヘッド）の別の変形例の図１２と同様の断面図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、インク（液体）を利用して被記録媒体に記録を行う流体噴射記録装置であるインクジェットプリンタ１（以下、単にプリンタという）を例に挙げて説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

［プリンタ］
図１は、実施形態に係るプリンタ１の概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態のプリンタ１は、一対の搬送機構２，３、走査機構４、液体噴射ヘッドとしてのインクジェットヘッド５、インク供給機構６等が筐体８内に搭載されて構成されている。
なお、以下の説明では、必要に応じてＸ，Ｙ，Ｚの直交座標系を用いて説明する。この場合、Ｘ方向は被記録媒体Ｐ（例えば、紙等）の搬送方向に一致している。Ｙ方向は走査機構４の走査方向に一致している。Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向である。以下の説明では、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のうち、図中矢印方向をプラス（＋）方向とし、矢印とは反対の方向をマイナス（−）方向として説明する。

搬送機構２，３は、被記録媒体ＰをＸ方向に搬送する。具体的に、搬送機構２は、Ｙ方向に延設されたグリットローラ１１と、グリットローラ１１に平行に延設されたピンチローラ１２と、グリットローラ１１を軸回転させるモータ等の駆動機構（不図示）と、を備えている。搬送機構３は、Ｙ方向に延設されたグリットローラ１３と、グリットローラ１３に平行に延設されたピンチローラ１４と、グリットローラ１３を軸回転させる駆動機構（不図示）と、を備えている。

走査機構４は、インクジェットヘッド５をＹ方向に往復走査させる。具体的には、走査機構４は、Ｙ方向に延設された一対のガイドレール２１，２２と、一対のガイドレール２１，２２に移動可能に支持されたキャリッジ２３と、キャリッジ２３をＹ方向に移動させる駆動機構２４と、を備えている。

駆動機構２４は、Ｘ方向におけるガイドレール２１，２２の間に配設されている。駆動機構２４は、Ｙ方向に間隔をあけて配設された一対のプーリ２５，２６と、一対のプーリ２５，２６間に巻回された無端ベルト２７と、一方のプーリ２５を回転駆動させる駆動モータ２８と、を備えている。

キャリッジ２３は、無端ベルト２７に連結されている。キャリッジ２３には、複数のインクジェットヘッド５がＹ方向に並んだ状態で搭載されている。
各インクジェットヘッド５は、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等の異なる色のインクをそれぞれ吐出可能に構成されている。

インク供給機構６は、インクが収容されるインクタンク３０と、インクタンク３０とインクジェットヘッド５とを接続するインク配管１６と、を備えている。
インクタンク３０は、筐体８内において、インクジェットヘッド５（キャリッジ２３）とは別に設けられている。インクタンク３０は、筐体８内において、Ｘ方向に複数並んで設けられている。各インクタンク３０内には、上述したインクジェットヘッド５に対応して、異なる色のインクがそれぞれ収容されている。
インク配管１６は、例えば可撓性を有するフレキシブルホースである。インク配管１６は、インクジェットヘッド５に追従可能とされている。

［インクジェットヘッド］
図２は、インクジェットヘッド５の斜視図である。
図２に示すように、インクジェットヘッド５は、キャリッジ２３に固定される固定プレート３１と、固定プレート３１上に固定されたヘッドチップ３２と、図示しないインク供給用のポンプを介してインク供給機構６から供給されるインクをヘッドチップ３２に供給するインク供給部３３と、ヘッドチップ３２に駆動電圧を印加する制御部３４と、を備えている。

固定プレート３１には、ベースプレート３５がＺ方向に起立した状態で固定されている。
インク供給部３３は、固定プレート３１に固定された流路部材３６と、ベースプレート３５に固定された圧力緩衝器３７と、流路部材３６と圧力緩衝器３７の間を接続するインク連結管３８と、を主に備えている。

圧力緩衝器３７には、図１に示したインク配管１６が接続されている。圧力緩衝器３７は、インク配管１６を介してインクが供給されると、インクを内部に一旦貯留する。また、圧力緩衝器３７は、貯留したインクをインク連結管３８及び流路部材３６を介してヘッドチップ３２に供給する。

制御部３４は、ベースプレート３５に固定されたＩＣ基板４１を有し、ＩＣ基板４１に制御回路４２が搭載されている。制御回路４２は、ヘッドチップ３２を駆動するための集積回路等を有している。制御回路４２は、図示しない配線パターンがプリントされたフレキシブルプリント基板４４を介してヘッドチップ３２に電気的に接続されている。

［ヘッドチップ］
図３は、ヘッドチップ３２の斜視図である。
ヘッドチップ３２は、後述する吐出チャネル５５における延在方向（Ｚ方向）の端部からインクを吐出する、いわゆるエッジシュートタイプのものである。具体的には、ヘッドチップ３２は、駆動アクチュエータ４８を構成する第１アクチュエータプレート５１と、第１アクチュエータプレート５１の表面を覆うカバープレート５２と、流路操作アクチュエータ４９を構成する第２アクチュエータプレート６０と、第１アクチュエータプレート５１、カバープレート５２、及び、第２アクチュエータプレート６０を支持する支持プレート５３と、噴射孔７６を有するノズルプレート（噴射孔プレート）５４と、を備えている。
以下の説明では、Ｙ方向のうち、カバープレート５２側を表側とし、第１アクチュエータプレート５１側を裏側として説明する。また、Ｚ方向のうち、ノズルプレート５４側を下方とし、ノズルプレート５４とは反対側を上方として説明する。

図４は、ヘッドチップ３２の一部（第１アクチュエータプレート５１）の部分断面斜視図である。
第１アクチュエータプレート５１は、分極方向が厚さ方向（Ｙ方向）に沿って一方向に設定された、いわゆるモノポール基板である。なお、第１アクチュエータプレート５１は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等からなる圧電セラミックスが好適に用いられている。なお、第１アクチュエータプレート５１は、分極方向がＺ方向で異なる２枚の圧電基板を積層して形成しても構わない（いわゆる、シェブロンタイプ）。

第１アクチュエータプレート５１の表面には、複数のチャネル５５，５６がＸ方向に間隔をあけて並設されている。各チャネル５５，５６は、それぞれＺ方向に沿って直線状に形成されている。したがって、各チャネル５５，５６は、第１アクチュエータプレート５１からなる駆動壁５７によってそれぞれＸ方向に仕切られている。

上述した複数のチャネル５５，５６は、インクが充填される吐出チャネル５５、及びインクが充填されない非吐出チャネル５６である。吐出チャネル５５及び非吐出チャネル５６は、Ｘ方向に交互に並んで配置されている。なお、吐出チャネル５５と非吐出チャネル５６の内面（駆動壁５７）には、蒸着等により駆動用の電極４７が形成されている。電極４７は、上述したフレキシブルプリント基板４４を介して駆動電圧が印加されることで、圧電滑り効果により駆動壁５７を変形させる。

カバープレート５２は、Ｙ方向から見た平面視で矩形状に形成されている。カバープレート５２は、第１アクチュエータプレート５１の上端部を露出させた状態で、第１アクチュエータプレート５１の表面に接合されている。カバープレート５２は、第１アクチュエータプレート５１の各吐出チャネル５５に連通する複数のインク導入溝６２を有している。なお、各吐出チャネル５５に隣接する非吐出チャネル５６には、インク導入溝６２が連通していない。

第１アクチュエータプレート５１の吐出チャネル５５は、制御部３４による制御によって駆動壁５７を間に挟む電極４７間に矩形状の電圧が印加されると、相互に対向する駆動壁５７が変形することによって容積を増減変化させる。このとき、吐出チャネル５５は、所定量のインクの充填と押し出しを行う。第１アクチュエータプレート５１の各吐出チャネル５５と電極４７とは、駆動電圧に応じて液体（インク）に変動圧力を付与する駆動アクチュエータ４８の主要部を構成している。なお、各吐出チャネル５５は、制御部３４からの駆動信号を受けて個別に作動制御される。

第２アクチュエータプレート６０は、例えば、分極方向が厚さ方向に沿って一方向に設定された、薄肉のモノポール基板によって構成されている。第２アクチュエータプレート６０は、厚さ方向がＺ方向を向くようにして、第１アクチュエータプレート５１の各吐出チャネル５５の−Ｚ方向側に配置されている。第２アクチュエータプレート６０は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等からなる圧電セラミックスが好適に用いられている。

ノズルプレート５４は、厚さ方向がＺ方向を向くようにして第２アクチュエータプレート６０の−Ｚ方向側に配置されている。第２アクチュエータプレート６０は、第１アクチュエータプレート５１の吐出チャネル５５と、ノズルプレート５４の対応する噴射孔７６とを連通させる連通部である連通孔６４を有している。連通孔６４は、第２アクチュエータプレート６０を厚み方向に貫通して形成されている。

図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
本実施形態の場合、第２アクチュエータプレート６０は、図５に示すようにＺ方向から見て略円形状に形成されている、連通孔６４は、第２アクチュエータプレート６０の略中心位置に円形状に形成されている。ただし、第２アクチュエータプレート６０の形状はこの形状に限るものでなく、図６に示す変形例のように、Ｚ方向から見て方形状やその他の形状であっても良い。

ここで、第２アクチュエータプレート６０のうちのノズルプレート５４側を表側、第１アクチュエータプレート５１側を裏側と呼ぶものとすると、第２アクチュエータプレート６０の裏側と表側の各面には、駆動用の電極６５，６６が蒸着等によって接合されている。これらの駆動用の電極６５，６６には、制御部３４による制御によりパルス状の駆動電圧が入力される。第２アクチュエータプレート６０は、電極６５，６６に一方向の電圧が入力されると、連通孔６４の外側の周縁部が厚み方向に潰れ変形するとともに、連通孔６４の内側の周縁部の一部が連通孔６４の中心方向に膨出変形する。各第２アクチュエータプレート６０と電極６５，６６とは、駆動電圧によって連通孔６４の周縁部を変動操作する流路操作アクチュエータ４９の主要部を構成している。流路操作アクチュエータ４９は、各吐出チャネル５５毎に個別に設けられている。

また、第２アクチュエータプレート６０と第１アクチュエータプレート５１の間には、両者の間を電気的に絶縁するためのセラミックス等の絶縁プレート６７が配置されている。流路操作アクチュエータ４９の製造に際しては、例えば、絶縁プレート６７の表面側に電極６５、第２アクチュエータプレート６０（圧電セラミックス）、電極６６を順次蒸着によって形成し、その後に、ブラスト加工等によってこれらに連通孔６４を含む貫通孔を形成するようにしても良い。

また、各流路操作アクチュエータ４９と一体化された絶縁プレート６７は、第１アクチュエータプレート５１の−Ｚ方向の端面に接合されている。
支持プレート５３は、第１アクチュエータプレート５１とカバープレート５２の外周部が嵌合固定されるとともに、−Ｚ方向の端面にノズルプレート５４が取り付けられている。

ノズルプレート５４には、第１アクチュエータプレート５１の各吐出チャネル５５に対応するように複数の噴射孔７６が形成されている。各噴射孔７６は、第２アクチュエータプレート６０の連通孔６４を介して第１アクチュエータプレート５１の対応する吐出チャネル５５に連通している。また、ノズルプレート５４は、少なくとも各噴射孔７６の外周縁部が第２アクチュエータプレート６０の対応する連通孔６４の外周縁部に接合されている。

［プリンタの動作方法］
次に、上述したプリンタ１を利用して、被記録媒体Ｐに情報を記録する方法について説明する。
図１に示すように、プリンタ１を作動させると、搬送機構２，３のグリットローラ１１，１３が回転することで、これらグリットローラ１１，１３及びピンチローラ１２，１４間を被記録媒体ＰがＸ方向に搬送される。また、これと同時に駆動モータ２８がプーリ２６を回転させて無端ベルト２７を走行させる。これにより、キャリッジ２３がガイドレール２１，２２にガイドされながらＹ方向に往復移動する。

この間に、各インクジェットヘッド５において、ヘッドチップ３２の所定の駆動アクチュエータ４８（吐出チャネル５５）の電極４７に駆動電圧を印加する。これにより、駆動壁５７に厚みすべり変形を生じさせ、吐出チャネル５５内に充填されたインクに圧力波を発生させる。この圧力波により、吐出チャネル５５の内圧が高まり、インクが流路操作アクチュエータ４９の連通孔６４とノズルプレート５４の噴射孔７６を通過して外部に噴射される。そして、インクが被記録媒体Ｐ上に着弾すると、各種情報が被記録媒体Ｐ上に記録される。

ここで、各インクジェットヘッド５では、駆動アクチュエータ４８に対する駆動電圧の印加によって噴射孔７６からのインクの噴射が開始されると、その直後に流路操作アクチュエータ４９に対する駆動電圧の印加が開始され、それによって噴射孔７６から噴射されるインクの後部にできるインク柱（液柱）が切除される。

図７は、駆動アクチュエータ４８と流路操作アクチュエータ４９の駆動電圧パルスの出力タイミングを示した図である。図７において、ＴＩは、駆動電圧が立ち上がって駆動アクチュエータ４８の吐出チャネル５５が容積の拡大を開始する（インクの充填が開始する）時間であり、Ｔ２は、駆動電圧が降下して駆動アクチュエータ４８の吐出チャネル５５が容積の縮小を開始する（インクの押し出しを開始する）時間である。また、Ｔ３は、流路操作アクチュエータ４９が駆動を開始する時間である。
図７に示すように、本実施形態に係るインクジェットヘッド５では、駆動アクチュエータ４８の吐出チャネル５５が容積を縮小してインクの押し出しが開始された後に、微小時間の経過後に流路操作アクチュエータ４９が駆動を開始する。流路操作アクチュエータ４９の駆動開始は、駆動アクチュエータ４８の駆動によってノズルプレート５４の噴射孔７６からインクが膨出し始めたタイミングで、制御部３４による制御に基づいて実行されるようになっている。

なお、本実施形態においては、ＴＩのタイミングで吐出チャネル５５の容積を拡大し、Ｔ２のタイミングで吐出チャネル５５の容積を初期状態に戻してインクの押し出しを行っているが、ＴＩのタイミングで吐出チャネル５５の容積を縮小させてインクの押し出しを開始し、Ｔ２のタイミングで吐出チャネル５５の容積を初期状態に戻すようにしても良い。この場合、流路操作アクチュエータ４９が駆動を開始する時間は、図７中のＴ３ａのようになる。

図８は、インクジェットヘッド５によるインク噴射の様子を（Ａ）〜（Ｄ）で順示した図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面に対応するイメージ図である。
以下、図７，図８を参照しつつ、流路操作アクチュエータ４９によるインク柱Ｉａの切除の詳細について説明する。

図７中のＴ１のタイミングでは、図８（Ａ）に示すように駆動アクチュエータ４８の吐出チャネル５５の容積が拡大され、吐出チャネル５５にインクが充填される。
図７中のＴ２のタイミングでは、図８（Ｂ）に示すように駆動アクチュエータ４８の吐出チャネル５５の容積が初期状態に戻され、このとき吐出チャネル５５内のインクが流路操作アクチュエータ４９の連通孔６４を通ってノズルプレート５４の噴射孔７６に送出される。

図７中のＴ３のタイミングでは、インクの液滴Ｉが噴射孔７６の外側に膨出し、液滴Ｉの後部にインク柱Ｉａができ始める。このとき、図８（Ｃ）に示すように流路操作アクチュエータ４９の駆動が開始され、例えば、流路操作アクチュエータ４９の第２アクチュエータプレート６０の一部が連通孔６４の中心方向に膨出変形しつつ、第２アクチュエータプレート６０の連通孔６４の周縁部が厚み方向（Ｚ方向）に圧縮変形する。つまり、第２アクチュエータプレート６０の連通孔６４の周縁部は、連通孔６４の軸線方向と略直交する方向と、連通孔６４の軸線方向に沿う方向とに変動する。また、第２アクチュエータプレート６０に接合されたノズルプレート５４の噴射孔７６の周縁部は、連通孔６４の周縁部に追従して変動する。
この結果、図８（Ｃ）に示すようにインク滴Ｉの後部のインク柱Ｉａが速い段階で第２アクチュエータプレート６０によって切除される。この後、図８（Ｄ）に示すように、流路操作アクチュエータ４９の駆動が解除される。

以上のように、本実施形態に係るインクジェットヘッド５においては、駆動アクチュエータ４８とノズルプレート５４の間に流路操作アクチュエータ４９が配置され、駆動アクチュエータ４８と噴射孔７６を連通させる連通孔６４の周縁部が流路操作アクチュエータ４９によって変動操作可能とされている。このため、駆動アクチュエータ４８によってインクに液圧変動が付与された後に、連通孔６４の周縁部が流路操作アクチュエータ４９によって変動操作されることにより、噴射孔７６から噴射されるインクが噴射孔７６内のインクとの間で長いインク柱Ｉａを形成する前に、インク柱Ｉａの後部を流路操作アクチュエータ４９によって切除することができる。したがって、噴射孔７６から噴射されたインクがサテライト滴を形成するのを抑制し、サテライト滴の飛散によってノズルプレート５４が汚れたり、被記録媒体Ｐの印刷品質が低下したりするのを未然に防止することができる。

また、本実施形態に係るインクジェットヘッド５は、ノズルプレート５４の噴射孔７６よりも内側に流路操作アクチュエータ４９が配置されているため、メンテナンス時に噴射孔７６の外側周縁部をブレード等によって容易に、かつ確実に払拭することができる。したがって、本実施形態に係るインクジェットヘッド５を採用した場合には、ブレード等によるメンテナンスによって噴射孔７６内に適切なメニスカスを形成することができる。
よって、本実施形態に係るインクジェットヘッド５を採用することにより、噴射孔７６から噴射された直後にできるインク柱を適切に切除して、サテライト滴の発生を抑制することができ、しかも、噴射孔７６部分のメンテナンスの容易化も図ることができる。

また、本実施形態に係るインクジェットヘッド５においては、流路操作アクチュエータ４９が、連通孔６４の内側の周縁部を連通孔６４の軸線方向と略直交する方向に変動操作可能に構成されている。このため、噴射孔７６からインクが噴射されてインク柱Ｉａが形成されようとしているときに、流路操作アクチュエータ４９によって連通孔６４の内径が絞られることで、インク柱Ｉａの後部を連通孔６４の動きによって切除することができる。

また、本実施形態に係るインクジェットヘッド５では、流路操作アクチュエータ４９が、連通孔６４の外側の周縁部を連通孔６４の軸線方向に沿う方向に変動操作可能に構成されている。このため、噴射孔７６からインクが噴射されてインク柱Ｉａが形成されようとしているときに、流路操作アクチュエータ４９によって連通孔６４の周縁部をインクの噴射方向と相反する方向に変位させることで、インク柱Ｉａの後部を連通孔６４の動きによって切除することができる。

特に、本実施形態においては、噴射孔７６からインクが噴射されてインク柱Ｉａが形成されようとしているときに、流路操作アクチュエータ４９によって連通孔６４の周縁部を連通孔６４の軸線方向に沿う方向と軸線方向と略直交する方向とに変動させることができるため、インク柱Ｉａの後部をより確実に切除することができる。

さらに、本実施形態に係るインクジェットヘッド５においては、噴射孔７６の周縁部が連通孔６４の周縁部の変動に追従するように、ノズルプレート５４が流路操作アクチュエータ４９に接合されている。このため、流路操作アクチュエータ４９の駆動によって連通孔６４の周縁部が変動すると、その変動に追従してノズルプレート５４の噴射孔７６の周縁部も同様に変動する。したがって、本実施形態に係るインクジェットヘッド５を採用した場合には、噴射孔７６から噴射されたインクがインク柱Ｉａを形成しようとする早い段階で、ノズルプレート５４の噴射孔７６の周縁部の変動によってインク柱Ｉａの後部を確実に切除することができる。

また、本実施形態に係るインクジェットヘッド５においては、駆動アクチュエータ４８の駆動によってノズルプレート５４の噴射孔７６からインクが膨出するタイミングで、流路操作アクチュエータ４９が制御部３４によって駆動制御されるため、噴射孔７６から噴射されたインクがインク柱Ｉａを形成しようとする早い段階で、インク柱Ｉａの後部を適切に切除することができる。

また、本実施形態では、流路操作アクチュエータ４９が、板状の圧電材料からなる第２アクチュエータプレート６０の表裏両面に電極６６，６５が接合され、連通孔６４が第２アクチュエータプレート６０を板厚方向に貫通するように第２アクチュエータプレート６０に形成されている。このため、流路操作アクチュエータ４９を薄肉に構成することできる。したがって、この構成を採用した場合には、駆動アクチュエータ４８とノズルプレート５４の間に流路操作アクチュエータ４９をコンパクトに配置でき、インクジェットヘッド５の小型化を図ることができる。

また、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１は、上記のインクジェットヘッド５を備えているため、被記録媒体Ｐに対してインクを品質良く噴射して印刷することができるとともに、インクジェットヘッド５周りのメンテナンスを容易に行うことができる。

図９は、上記実施形態の別の変形例の図５と同様の断面図である。
上記の実施形態においては、第２アクチュエータプレート６０に直接連通孔６４が形成されていたが、図９に示すように、第２アクチュエータ６０をＺ方向から見て円環状に形成するとともに、第２アクチュエータプレート６０の内周部にＳｉＯ₂やパリレン等の絶縁性の保護膜６８を配置し、その保護膜６８に連通孔６４を形成するようにしても良い。この場合、第２アクチュエータプレート６０のＺ方向から見た形状は、図９に示すような円形状の環形形状であっても、図１０に示すような方形状の環状形状であっても良い。

ここで、上記の実施形態においては、各流路操作アクチュエータ４９の連通孔６４の周縁部の全域を同タイミングで一様に変動させるようにしているが、各流路操作アクチュエータの連通孔の周縁部の一部を部分的に変動させられるようにしても良い。

図１１は、他の実施形態に係るインクジェットヘッド１０５のヘッドチップ１３２を図３と同様に切断して示した断面図であり、図１２は、ヘッドチップ１３２の図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。以下、図１１，図１２に示すヘッドチップ１３２について説明するが、以下の説明において、上記の実施形態と共通部分には同一符号を説明し、重複する説明を省略する。
他の実施形態のヘッドチップ１３２は、第１アクチュエータプレート５１の−Ｚ方向端部に、第１アクチュエータプレート５１の吐出チャネル５５に連通する開口６７ａを有する絶縁プレート６７が取り付けられている。そして、絶縁プレート６７の−Ｚ方向端面には、方形状の４つのアクチュエータブロック１４９Ａ，１４９Ｂ，１４９Ｃ，１４９Ｄから成る流路操作アクチュエータ１４９が取り付けられている。４つのアクチュエータブロック１４９Ａ，１４９Ｂ，１４９Ｃ，１４９Ｄは、絶縁プレート６７の開口６７ａの中心部を中心として９０°ずつずれた位置に配置されている。また、４つのアクチュエータブロック１４９Ａ，１４９Ｂ，１４９Ｃ，１４９ＤのＸ−Ｙ平面に沿う周域は、ＳｉＯ₂やパリレン等の絶縁性の保護膜６８によって覆われている。保護膜６８の４つのアクチュエータブロック１４９Ａ，１４９Ｂ，１４９Ｃ，１４９Ｄの中心となる位置には、駆動アクチュエータ４８と噴射孔７６を連通させる流路操作アクチュエータ１４９の連通孔１６４（連通部）が形成されている。

流路操作アクチュエータ１４９の４つのアクチュエータブロック１４９Ａ，１４９Ｂ，１４９Ｃ，１４９Ｄの−Ｚ方向端面には、噴射孔７６を有するノズルプレート５４が接合されている。

本実施形態に係るヘッドチップ１３２（インクジェットヘッド１０５）は、駆動アクチュエータ４８の駆動を開始した直後に、流路操作アクチュエータ１４９の全アクチュエータブロック１４９Ａ，１４９Ｂ，１４９Ｃ，１４９Ｄを同時に駆動して、連通孔１６４の周縁部のほぼ全域を同様に変動させ、それによって上記の実施形態と同様にインク柱の後部を切除することができる。

また、本実施形態に係るヘッドチップ１３２（インクジェットヘッド１０５）は、これとは別に、図７に示すように、駆動アクチュエータ４８の駆動を開始した直後に、任意のアクチュエータブロック（例えば、１４９Ａ）を駆動して連通孔１６４の周縁部の一部のみを変動させ、それによって噴射孔７６から噴射されるインクの噴射方向を変更することもできる。すなわち、本実施形態に係るヘッドチップ１３２（インクジェットヘッド１０５）では、任意のアンチュエータブロック（例えば、１４９Ａ）を駆動して連通孔１６４の周縁部の一部のみを変動させると、ノズルプレート５４の噴射孔７６の周縁部がそれに追従して傾斜し、その結果、噴射孔７６からのインクの噴射方向が変更されることになる。

図１３は、本実施形態の変形例の図１２と同様の断面図である。上記の実施形態においては、方形状の４つのアクチュエータブロック１４９Ａ，１４９Ｂ，１４９Ｃ，１４９Ｄによって流路操作アクチュエータ１４９が構成されているが、図１４に示す流路操作アクチュエータ２４９のように、略扇形状の複数（例えば、３つ）のアクチュエータブロック２４９Ａ，２４９Ｂ，２４９Ｃを円環状に配置し、これらのアクチュエータブロック２４９Ａ，２４９Ｂ，２４９Ｃの周域を保護膜６８によって覆い、保護膜６８に連通孔２６４を形成するようにしても良い。
また、隣接するアクチュエータブロック２４９Ａ，２４９Ｂ，２４９Ｃの間の隙間が狭い場合には、図１４に示すように保護膜を無くしてアクチュエータブロック２４９Ａ，２４９Ｂ，２４９Ｃの内周面によって連通孔２６４を構成することも可能である。

なお、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態においては、駆動電圧に応じてインクに液圧変動を付与する駆動アクチュエータ４８が、吐出チャネル５５の延在方向の端部からインクを吐出する、いわゆるエッジシュートタイプのアクチュエータによって構成されているが、駆動アクチュエータは、このタイプに限るものではない。駆動アクチュエータは、例えば、圧力室の上部に振動板を配置し、その振動板を圧電素子によって振動させるようにしたものであっても良い。さらに、駆動アクチュエータは、熱を使って液滴を噴射させるタイプであっても良い。

１…インクジェットプリンタ（流体噴射記録装置）
５，１０５…インクジェットヘッド（流体噴射ヘッド）
３４…制御部
４８…駆動アクチュエータ
４９，１４９，２４９…流路操作アクチュエータ
５４…ノズルプレート（噴射孔プレート）
６０…第２アクチュエータプレート（圧電材料）
６４，１６４，２６４…連通孔（連通部）
６５，６６…電極
７６…噴射孔

Claims (7)

1. 内部に収容されている液体に圧力変動を付与する駆動アクチュエータと、
   前記駆動アクチュエータの下流側に配置され、前記駆動アクチュエータから流出した液体を噴射孔から外部に噴射する噴射孔プレートと、
   前記駆動アクチュエータと前記噴射孔プレートの間に配置され、前記駆動アクチュエータと前記噴射孔を連通させる連通部を有し、前記連通部の周縁部の少なくとも一部を変動操作可能に構成された流路操作アクチュエータと、を備えていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記流路操作アクチュエータは、前記連通部の周縁部を、前記連通部の前記噴射孔に向かう軸線方向と略直交する方向に変動操作可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記流路操作アクチュエータは、前記連通部の周縁部を、前記連通部の前記噴射孔に向かう軸線方向に沿う方向に変動操作可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記噴射孔プレートは、前記噴射孔の周縁部が前記連通部の周縁部の変動に追従するように、前記流路操作アクチュエータに接合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記駆動アクチュエータと前記流路操作アクチュエータの駆動を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記駆動アクチュエータの駆動によって前記噴射孔プレートの前記噴射孔から液体が膨出するタイミングで、前記流路操作アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッド。
6. 前記流路操作アクチュエータは、板状の圧電材料の表裏両側に相反する電極が接合されて構成されているとともに、前記連通部が前記圧電材料を板厚方向に貫通して形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッド。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッドを備えていることを特徴とする液体噴射記録装置。

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