(57)【要約】【課題】ノズル開口の開閉を確実に行うことができると共に、着弾位置ずれを抑制して、コストを低減した液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置を提供する。【解決手段】液体を噴射するノズル開口１３と、該ノズル開口１３に連通する液体流路内に圧力変化を生じさせて、前記ノズル開口１３から液体を噴射させる圧力発生手段１６と、前記液体流路内に設けられて、前記ノズル開口１３を前記液体流路内で開閉する開閉手段１００と、を具備する。【選択図】    図１
2011201225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するノズル開口と、
該ノズル開口に連通する液体流路内に圧力変化を生じさせて、前記ノズル開口から液体
を噴射させる圧力発生手段と、
前記液体流路内に設けられて、前記ノズル開口を前記液体流路内で開閉する開閉手段と
、を具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記開閉手段は、開閉制御手段によって制御されると共に、前記開閉制御手段は、前記
ノズル開口から液体を噴射するときは、前記開閉手段によって前記ノズル開口を開口し、
且つ前記ノズル開口から液体を噴射しないときは、前記開閉手段によって前記ノズル開口
を閉口するように制御することを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記圧力発生手段が、前記液体流路を画成する振動板を変位させるものであると共に、
前記開閉手段が、前記振動板が前記ノズル開口に相対向する領域まで延設されて前記圧力
発生手段の駆動により振動しない領域に設けられた開閉部と、該開閉部が設けられた領域
の振動板を変形させる移動手段と、を具備することを特徴とする請求項１又は２記載の液
体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記開閉部は、前記ノズル開口に向かって頂点が設けられた円錐形状を有することを特
徴とする請求項３記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記移動手段が、前記振動板の前記開閉部とは反対側に設けられた開閉部用圧力室と、
該開閉部用圧力室内の圧力を調整する圧力調整手段と、を具備することを特徴とする請求
項３又は４記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記移動手段が、前記開閉部が設けられた前記振動板上に設けられた磁性材料からなる
吸着板と、前記振動板の前記開閉部とは反対側に設けられた電磁石と、を具備することを
特徴とする請求項３又は４記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを複数具備することを特徴とする液
体噴射ヘッドユニット。
【請求項８】
請求項７記載の液体噴射ヘッドユニットを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項９】
請求項１〜６の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴
射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及
び液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド、
インクジェット式記録ヘッドユニット及びインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式プリンターやプロッター等のインクジェット式記録装置に代表される
液体噴射装置は、液体カートリッジや液体タンク等の液体貯留手段に貯留された液体を、
液滴として吐出可能な液体噴射ヘッドを有する。
【０００３】
ここで、液体噴射ヘッドとしては、ノズル開口に連通する圧力発生室と、圧力発生室に
圧力変化を生じさせてノズル開口から液滴を吐出させる圧力発生手段とを具備する。そし
て、液体噴射ヘッドに搭載される圧力発生手段としては、例えば、縦振動型の圧電素子、
撓み振動型の圧電素子、発熱素子及び静電気力を用いたものなどが挙げられる。
【０００４】
これらの液体噴射ヘッドでは、液体カートリッジ交換時や液体内に含まれる気泡が流路
内に残留し、ドット抜け等の印刷不良が発生する場合がある。そのため、液体噴射装置に
は、ノズル開口を介して流路内の液体を吸引する吸引装置が接続されたキャップ部材が設
けられている。
【０００５】
このキャップ部材によれば、液体噴射ヘッドの端面にキャッピングしてノズル開口から
流路内の液体を吸引する吸引動作を行うことで、流路内にインクを充填してドット抜け等
の印刷不良を防止することができる。また、印刷を行わない待機状態では、ノズル開口を
キャップ部材で覆いノズル開口近傍のインクの乾燥を抑制している。
【０００６】
しかしながら、液体噴射ヘッドが大型化（ノズル開口が多列化）するに伴い、全てのノ
ズル開口を覆うにはキャップ部材も大型化する必要があり、インクジェット式記録装置が
大型化してしまう。このことから、全てのノズル開口を覆わずに一部のノズル開口を覆う
小型のキャップ部材を設け、キャップ部材を移動させながら全てのノズル開口の吸引動作
を行う液体噴射装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
このような特許文献１の構成では、全てのノズル開口を同時にキャップ部材で覆うこと
ができないため、非印刷時のノズル開口近傍のインクの乾燥を抑制することができない。
【０００８】
このため、ノズル開口の流路内に塞栓部を設け、ノズル開口の設けられた吐出面を移動
させることで、ノズル開口の開閉を行うインクジェット式記録ヘッドが提案されている（
例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１２３７１号公報
【特許文献２】特開２００９−１２３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２のように、吐出面を移動する場合、吐出面を移動させるため
の蛇腹状の可動域が必要で、この可動域に付着したインクをゴムブレードでワイピングし
たり拭うのは困難で、吐出面のクリーニングを正常に行うのが困難であるという問題があ
る。また、蛇腹状の可動域にインクが付着して固化すると、吐出面が正常に移動すること
ができず、ノズル開口の開閉を行うことができなくなるという問題がある。
【００１１】
さらに、吐出面を移動させるため、常に同一の動作をするのが困難で、インク吐出方向
にばらつきが生じ、着弾位置ずれが生じ易いという問題がある。
【００１２】
また、蛇腹状の可動域は、繰り返し駆動による耐久性が必要となり、耐久性の高い材料
を用いることで、高コストになってしまうという問題がある。
【００１３】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体
を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑み、ノズル開口の開閉を確実に行うことができると共に、
着弾位置ずれを抑制して、コストを低減した液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及
び液体噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口と、該ノズル開口に連
通する液体流路内に圧力変化を生じさせて、前記ノズル開口から液体を噴射させる圧力発
生手段と、前記液体流路内に設けられて、前記ノズル開口を前記液体流路内で開閉する開
閉手段と、を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、吐出面を移動させることなく、液体流路の内部からノズル開口の開閉
を行うことで、吐出面のワイピングなどの清掃を容易に行うことができる。また、吐出面
を移動させることがないため、液体の飛翔方向のずれによる着弾位置ずれが生じるのを抑
制することができる。さらに、ノズル開口を所望のタイミングで閉口し、ノズル開口近傍
の液体の乾燥を抑制して、ドット抜け等の不良を抑制することができる。また、吐出面側
に吐出面を稼働させる蛇腹状の部材が不要となり、高コストな材料を使用しなくていいこ
とから、コストを低減することができる。
【００１６】
ここで、前記開閉手段は、開閉制御手段によって制御されると共に、前記開閉制御手段
は、前記ノズル開口から液体を噴射するときは、前記開閉手段によって前記ノズル開口を
開口し、且つ前記ノズル開口から液体を噴射しないときは、前記開閉手段によって前記ノ
ズル開口を閉口するように制御することが好ましい。これによれば、吐出に使用していな
いノズル開口を閉口して、ノズル開口近傍の液体の乾燥を抑制して、ドット抜け等の不良
を抑制することができる。
【００１７】
また、前記圧力発生手段が、前記液体流路を画成する振動板を変位させるものであると
共に、前記開閉手段が、前記振動板が前記ノズル開口に相対向する領域まで延設されて前
記圧力発生手段の駆動により振動しない領域に設けられた開閉部と、該開閉部が設けられ
た領域の振動板を変形させる移動手段と、を具備することが好ましい。これによれば、開
閉部の移動によってノズル開口を確実に開閉することができる。
【００１８】
また、前記開閉部は、前記ノズル開口に向かって頂点が設けられた円錐形状を有するこ
とが好ましい。これによれば、液体吐出時には、開閉部が邪魔にならず、ノズル開口の閉
口を開閉部によって確実に行うことができる。
【００１９】
また、前記移動手段が、前記振動板の前記開閉部とは反対側に設けられた開閉部用圧力
室と、該開閉部用圧力室内の圧力を調整する圧力調整手段と、を具備することが好ましい
。これによれば、圧力調整手段によって開閉部用圧力室内の圧力を調整することで、開閉
部を確実に移動させることができる。
【００２０】
また、前記移動手段が、前記開閉部が設けられた前記振動板上に設けられた磁性材料か
らなる吸着板と、前記振動板の前記開閉部とは反対側に設けられた電磁石と、を具備する
ことが好ましい。これによれば、電磁石によって開閉部を確実に移動させることができる
。
【００２１】
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを複数具備することを特徴と
する液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる態様では、ノズル開口の開閉を確実に行うことができると共に、着弾位置ずれを
抑制して、コストを低減した液体噴射ヘッドユニットを実現できる。
【００２２】
また、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドユニット又は液体噴射ヘッドを
具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、ノズル開口の開閉を確実に行うことができると共に、着弾位置ずれを
抑制して、コストを低減した液体噴射装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの動作を示す要部拡大断面図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの動作を示す要部拡大断面図である。
【図４】実施形態１に係る記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【図５】実施形態１に係る記録装置の制御構成を示すブロック図である。
【図６】実施形態１に係る記録ヘッドの変形例を示す要部拡大断面図である。
【図７】実施形態２に係る記録ヘッドの断面図である。
【図８】実施形態２に係る記録ヘッドの動作を示す要部拡大断面図である。
【図９】実施形態３に係る記録ヘッドの断面図である。
【図１０】実施形態３に係る記録ヘッドの動作を示す要部拡大断面図である。
【図１１】実施形態４に係る記録ヘッドの断面図である。
【図１２】実施形態４に係る記録ヘッドの動作を示す要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット
式記録ヘッドの圧力発生室の長手方向の断面図であり、図１（ｂ）は、インクジェット式
記録ヘッドの圧力発生室の短手方向の要部断面図であり、図２及び図３は、図１（ａ）の
要部を拡大した断面図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０は、複数の圧力発生
室１１が並設された流路形成基板１２と、各圧力発生室１１に連通する複数のノズル開口
１３が穿設されたノズルプレート１４と、流路形成基板１２のノズルプレート１４とは反
対側の面に設けられる振動板１５と、振動板１５上に設けられる圧電素子１６とを有する
。
【００２６】
流路形成基板１２には、図１（ｂ）に示すように、各圧力発生室１１が隔壁１７によっ
て区画されてその幅方向に複数並設されている。また、図１（ａ）に示すように、流路形
成基板１２の圧力発生室１１の長手方向一端側には、複数の圧力発生室１１に連通するマ
ニホールド１８が流路形成基板１２を貫通して設けられている。そして、各圧力発生室１
１とマニホールド１８とは、それぞれインク供給路１９を介して接続されている。このイ
ンク供給路１９は、本実施形態では、圧力発生室１１よりも狭い幅で形成されており、マ
ニホールド１８から圧力発生室１１に流入するインクの流路抵抗を一定に保持する役割を
果たしている。
【００２７】
また、圧力発生室１１は、本実施形態では、流路形成基板１２を貫通することなく形成
されており、圧力発生室１１のマニホールド１８とは反対の端部側には、流路形成基板１
２を貫通してノズル開口１３に連通するノズル開口連通路２２が形成されている。すなわ
ち、本実施形態では、記録ヘッド１０の内部には、マニホールド１８、インク供給路１９
、圧力発生室１１及びノズル開口連通路２２からなる液体流路が設けられている。
【００２８】
流路形成基板１２の一方面側にはノズルプレート１４が接合されている。そして上述の
ように各ノズル開口１３が流路形成基板１２に設けられたノズル開口連通路２２を介して
各圧力発生室１１と連通している。また、流路形成基板１２の他方面側、すなわち圧力発
生室１１の開口面側には振動板１５が接合され、圧力発生室１１及びマニホールド１８は
この振動板１５によって封止されている。そして、圧力発生室１１に対応する振動板１５
上には圧電素子１６が、その先端部を当接させた状態で固定されている。圧電素子１６は
、圧電体層２５と個別内部電極２６及び共通内部電極２７とが交互に積層され、圧電変形
に寄与しない不活性領域が固定基板２８に固着されている。また、圧電素子１６の不活性
領域には、駆動ＩＣ等の駆動回路２９が搭載された、例えば、チップオンフィルム（ＣＯ
Ｆ）からなる回路基板３０が接続されている。そして、回路基板３０の各配線は、その基
端部側では、例えば、半田、異方性導電材等によって圧電素子１６を構成する個別内部電
極２６及び共通内部電極２７に接続されている。
【００２９】
また、振動板１５上には、圧力発生室１１に圧力変化を生じさせる圧力発生手段である
圧電素子１６が固定基板２８に固定された状態で収容される収容部３１を有するヘッドケ
ース３２が固定されている。
【００３０】
また、圧電素子１６の先端が当接する振動板１５は、例えば、樹脂フィルム等の弾性部
材からなる弾性膜３３と、この弾性膜３３を支持する、例えば、金属材料等からなる支持
板３４との複合板で形成されており、弾性膜３３側が流路形成基板１２に接合されている
。例えば、本実施形態では、弾性膜３３は、厚さが数μｍのＰＰＳ（ポリフェニレンサル
ファイド）フィルムからなり、支持板３４は、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼板（Ｓ
ＵＳ）からなる。また、振動板１５の各圧力発生室１１に対向する領域内には、圧電素子
１６の先端部が当接する島部３５が設けられている。すなわち振動板１５の各圧力発生室
１１の周縁部に対向する領域に他の領域よりも厚さの薄い第１の薄肉部３６が形成されて
、この第１の薄肉部３６の内側にそれぞれ島部３５が設けられている。また、振動板１５
のマニホールド１８に対向する領域には、薄肉部３６と同様に、支持板３４が除去されて
実質的に弾性膜３３のみで構成されるコンプライアンス部３７が設けられている。ヘッド
ケース３２のコンプライアンス部３７に対向する部分には、コンプライアンス部３７の変
形を許容する空間である空間部３８が形成されている。なお、このコンプライアンス部３
７は、マニホールド１８内の圧力変化が生じた時に、このコンプライアンス部３７の弾性
膜３３が変形することによって圧力変化を吸収し、マニホールド１８内の圧力を常に一定
に保持する役割を果たす。
【００３１】
また、本実施形態では、振動板１５のノズル開口１３に相対向する領域にも、第１の薄
肉部３６と同様に、支持板３４が除去されて弾性膜３３のみで構成される第２の薄肉部３
９が設けられている。ヘッドケース３２の第２の薄肉部３９に対向する部分には、第２の
薄肉部３９の変形を許容する空間である開閉部用圧力室４０が設けられており、開閉部用
圧力室４０には、ヘッドケース３２に設けられた連通路４１を介して詳しくは後述する圧
力調整手段１１１を構成する圧力調整手段１１１が接続されている。このような開閉部用
圧力室４０は、本実施形態では、ノズル開口１３の並設方向に亘って連続した空間として
設けられている。
【００３２】
そして、振動板５５のノズル開口１３に相対向する領域に設けられた第２の薄肉部３９
には、開閉手段１００を構成する開閉部１０１が設けられている。
【００３３】
図２に示すように、開閉部１０１は、例えば、金属や樹脂等の材料からなり、振動板１
５のノズル開口１３に相対向する第２の薄肉部３９に固定された円錐形状を有する。開閉
部１０１は、各ノズル開口１３の中心にその先端が位置するように底面が振動板１５の弾
性膜３３に固定されている。このような開閉部１０１は、ノズル開口１３の配置に対応し
て設ける必要があるため、開閉部１０１は、例えば、ノズルプレート１４を用いて形成す
ることができる。開閉部１０１のノズルプレート１４を用いた形成方法としては、例えば
、ノズルプレート１４のノズル開口１３内に光硬化樹脂を充填し、光硬化樹脂にノズル開
口１３の斜め方向から光を照射することで、円錐形状の開閉部１０１を形成することがで
きる。このように形成した開閉部１０１をノズル開口１３から取り出す前に、シート状の
弾性膜３３に接着すれば、開閉部１０１をノズル開口１３と同じ間隔で弾性膜３３上に配
置することができる。
【００３４】
さらに、振動板１５上には、上述したように収容部３１を有するヘッドケース３２が固
定されており、ヘッドケース３２の収容部３１内に圧電素子１６が高精度に位置決めされ
て固定されている。
【００３５】
また、ヘッドケース３２には、開閉手段１００を構成する移動手段１１０が設けられて
いる。移動手段１１０は、開閉部１０１の設けられた第２の薄肉部３９を変形させて、開
閉部１０１を移動させて、開閉部１０１によるノズル開口１３の開閉を行わせるものであ
る。本実施形態では、移動手段１１０は、ヘッドケース３２の第２の薄肉部３９に相対向
する領域に設けられた開閉部用圧力室４０と、開閉部用圧力室４０内の圧力を調整する圧
力調整手段１１１と、を具備する。
【００３６】
さらに、移動手段１１０の開閉部用圧力室４０と圧力調整手段１１１とは、ヘッドケー
ス３２の開閉部用圧力室４０に連通する連通路４１と、連通路４１に接続された管部材１
１２とを介して接続されている。圧力調整手段１１１は、開閉部用圧力室４０を加圧する
ものであり、例えば、開閉部用圧力室４０に気体を送風する送風ポンプ等からなる。
【００３７】
このような移動手段１１０では、図２に示すように、圧力調整手段１１１（図１参照）
が開閉部用圧力室４０内に圧力を印加していない状態では、開閉部１０１がノズル開口１
３側に移動することなく、ノズル開口１３を開口する。
【００３８】
これに対して、図３に示すように、圧力調整手段１１１（図１参照）が開閉部用圧力室
４０内に圧力を印加すると、振動板１５の第２の薄肉部３９がノズル開口１３側に撓み変
形し、開閉部１０１によってノズル開口１３を閉口する。
【００３９】
すなわち、圧力調整手段１１１によって、開閉部用圧力室４０内の圧力を調整すること
で、開閉部１０１をノズル開口１３側に移動せずにノズル開口１３を開口することや、開
閉部１０１をノズル開口１３側に移動してノズル開口１３を閉口することができる。
【００４０】
このように移動手段１１０が開閉部１０１によって所望のタイミングでノズル開口１３
を閉口することで、非印刷時のノズル開口１３近傍のインクの乾燥を抑制して、インクの
乾燥による増粘によって、インク飛翔方向にばらつきが生じ、着弾位置ずれが生じるのを
抑制することができる。
【００４１】
また、液体流路であるノズル開口連通路２２内に設けた開閉部１０１によって、ノズル
開口１３の吐出面（ノズル開口１３が開口するインク滴が吐出される側の面）を移動する
ことなく、ノズル開口１３を開閉することができるため、インクジェット式記録ヘッド１
０の吐出面をブレード部材でワイピングして、吐出面に付着したインクを除去することが
できる。これにより、吐出面に付着したインクが固化して、ノズル開口１３の開閉を阻害
したり、インク滴の着弾位置がずれるのを抑制することができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、開閉部用圧力室４０をノズル開口１３の並設方向に亘って連続
した空間として設けることで、移動手段１１０が全てのノズル開口１３の開閉を同時に行
うようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、開閉部用圧力室４０を、ノズル開口１
３毎に独立して設けるようにすれば、各ノズル開口１３の開閉を独立して行うことができ
る。もちろん、２以上のノズル開口１３からなるノズル開口群毎に開閉部用圧力室４０を
設けることで、ノズル開口群毎にノズル開口１３の開閉を行うことができる。ちなみに、
開閉部用圧力室４０をノズル開口１３毎又はノズル開口群毎に設けた場合には、圧力調整
手段１１１を開閉部用圧力室４０毎に設けるか、各開閉部用圧力室４０と圧力調整手段１
１１との間にバルブを設け、バルブの開閉によって各開閉部用圧力室４０の圧力調整を独
立して行うようにすればよい。
【００４３】
このような記録ヘッド１０では、図２に示すように、開閉部１０１がノズル開口１３を
開口した状態で、インク滴が吐出される。具体的には、後述するカートリッジからマニホ
ールド１８にインクが供給されると、インク供給路１９を介して各圧力発生室１１にイン
クが分配される。実際には、圧電素子１６に電圧を印加することにより圧電素子１６を収
縮させる。これにより、振動板１５が圧電素子１６と共に変形されて圧力発生室１１の容
積が広げられ、圧力発生室１１内にインクが引き込まれる。そして、ノズル開口１３に至
るまで内部にインクを満たした後、回路基板３０を介して供給される記録信号に従い、圧
電素子１６の個別内部電極２６及び共通内部電極２７に印加していた電圧を解除する。こ
れにより、圧電素子１６が伸張されて元の状態に戻ると共に振動板１５も変位して元の状
態に戻る。結果として圧力発生室１１の容積が収縮して圧力発生室１１内の圧力が高まり
ノズル開口１３からインク滴が吐出される。
【００４４】
このような本実施形態の記録ヘッド１０は、カートリッジと連通するインク流路を具備
するインクジェット式記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置
に搭載される。図４は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００４５】
図４に示すように、インクジェット式記録装置Ｉは、複数の記録ヘッド１０を有するイ
ンクジェット式記録ヘッドユニット１（以下、ヘッドユニット１とも言う）を具備する。
ヘッドユニット１は、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に
設けられ、このヘッドユニット１を搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられ
たキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。このヘッドユニット１は、例えば
、ブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００４６】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を
介してキャリッジ３に伝達されることで、ヘッドユニット１を搭載したキャリッジ３はキ
ャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテ
ン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体で
ある記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００４７】
このようなインクジェット式記録装置Ｉでは、インクカートリッジ２Ａ、２Ｂの初期装
着時や交換時、印刷動作中のインクに含まれる気泡などにより、流路内に気泡が残留し、
この気泡が流路内（特に後述する圧力発生室）の圧力変動を吸収してしまうことからイン
ク滴の吐出が正常に行われず、ドット抜け等の印刷不良が発生する虞がある。そのため、
インクジェット式記録装置Ｉの非印刷領域には、ノズル開口１３から液体流路内のインク
と共に気泡を吸引する吸引手段１３０が設けられている。
【００４８】
吸引手段１３０は、記録ヘッド１０のノズル開口１３を覆うキャップ部材１３１と、こ
のキャップ部材１３１にチューブ１３２を介して接続された、例えば真空ポンプ等の吸引
装置１３３とで構成されている。
【００４９】
キャップ部材１３１は、記録ヘッド１０のインクが吐出される吐出面に相対向して設け
られている。このキャップ部材１３１は、複数のノズル開口の全てを覆う大きさではなく
、１個から複数個のノズル開口を選択的に覆う大きさで設けられている。本実施形態では
、キャップ部材１３１は、ヘッドユニット１の主走査方向の長さよりも短くして、キャリ
ッジ３をキャップ部材１３１に対して主走査方向に移動させることで、幅狭のキャップ部
材１３１によって、全てのノズル開口１３を順次キャッピングできるようにしている。こ
れにより、キャップ部材１３１として、全てのノズル開口１３を覆う大きさが不要となり
、インクジェット式記録装置Ｉの小型化を図ることができる。
【００５０】
このような構成の吸引手段１３０では、キャップ部材１３１を記録ヘッド１０の吐出面
に当接し、吸引装置１３３に吸引動作を行わせることでキャップ部材１３１の内部を負圧
として、ノズル開口１３から液体流路内のインクを気泡と共に吸引して吸引動作を行う。
そして、上述のように、吸引動作を行いながらキャリッジ３を主走査方向に移動させるこ
とで、吸引手段１３０によって全てのノズル開口１３の吸引動作を行うことができる。
【００５１】
また、非印刷領域には、記録ヘッド１０の吐出面をワイピングするゴム等で形成された
ブレード部材１４０が設けられている。ブレード部材１４０は、記録ヘッド１０の主走査
方向の移動によりノズルプレート１４の吐出面に弾性変形しながら摺接する高さで設けら
れており、記録ヘッド１０を主走査方向に移動することで、吐出面をブレード部材１４０
によってワイピングすることができる。
【００５２】
さらに、インクジェット式記録装置Ｉには、詳しくは後述するが、当該インクジェット
式記録装置Ｉの動作を制御する制御装置５０が設けられている。
【００５３】
ここで、このような記録ヘッド１０を制御する制御構成について説明する。なお、図５
は、インクジェット式記録ヘッドの制御構成を示すブロック図である。
【００５４】
図５に示すように、インクジェット式記録装置Ｉでは、実際に印刷を行う機構部となる
記録ヘッド１０と、記録ヘッド１０のノズル開口１３からインクを吸引する吸引手段１３
０と、記録ヘッド１０、開閉手段１００及び吸引手段１３０の動作を制御する制御装置５
０とを具備する。
【００５５】
制御装置５０は、印刷制御手段５１、印刷位置制御手段５２、吸引制御手段５３及び開
閉制御手段５４を有する。
【００５６】
印刷制御手段５１は、記録ヘッド１０の印刷動作を制御し、例えば、印刷信号の入力に
伴って記録ヘッド１０に設けられた駆動回路２９を介して圧電素子１６に駆動パルスを印
加して、記録ヘッド１０にインクを吐出させる。
【００５７】
印刷位置制御手段５２は、記録ヘッド１０の印刷時やクリーニング動作時（キャップ部
材１３１による吸引動作やブレード部材によるワイピング動作）の主走査方向及び副走査
方向の位置決めを行う。詳しくは、印刷位置制御手段５２は、駆動モーター６を駆動して
キャリッジ３を主走査方向に移動することで記録ヘッド１０の主走査方向の位置決めを行
い、図示しない紙送りモーターを駆動してプラテン８を回転し記録シートＳを副走査方向
に移動することで記録シートＳに対する記録ヘッド１０の副走査方向の位置決めを行って
いる。そして、印刷位置制御手段５２は、印刷時には記録ヘッド１０が搭載されたキャリ
ッジ３を主走査方向に移動させながら、記録シートＳを副走査方向に移動させる。また、
クリーニング動作時には、記録ヘッド１０が搭載されたキャリッジ３を非印刷領域に移動
することで、ブレード部材によるワイピングや、非印刷領域に設けられた吸引手段１３０
による吸引動作等を行わせる。
【００５８】
吸引制御手段５３は、吸引手段１３０の吸引動作を制御する。すなわち、吸引制御手段
５３は、所定のタイミングで吸引手段１３０の吸引装置１３３を動作させて、吸引手段１
３０による記録ヘッド１０のノズル開口１３近傍のインクを吸引する吸引動作を行わせる
。詳しくは、吸引制御手段５３は、印刷位置制御手段５２を介して記録ヘッド１０をキャ
ップ部材１３１に相対向する位置に移動し、記録ヘッド１０をキャップ部材１３１でキャ
ッピングさせて吸引装置１３３を駆動することで吸引動作を行わせる。
【００５９】
また、本実施形態では、キャップ部材１３１は、複数のノズル開口２１の全てを覆う大
きさではなく、１個から複数個のノズル開口１３を選択的に覆う大きさで設けられている
。したがって、吸引動作時には、キャップ部材１３１と記録ヘッド１０とをノズル開口１
３の並設された方向に相対的に移動させながら行う。記録ヘッド１０（キャリッジ３）を
主走査方向に移動することで、キャップ部材１３１に対して相対移動させる。このような
方法によれば、キャップ部材１３１のキャッピング面積を小さくすることができるため、
キャップ部材１３１を小型化することができ、インクジェット式記録装置Ｉを小型化する
ことができる。
【００６０】
開閉制御手段５４は、記録ヘッド１０からインクが吐出されるタイミング、すなわち、
印刷制御手段５１から印刷信号が出力されるタイミングに合わせて、開閉手段１００の圧
力調整手段１１１の駆動を停止して、開閉部用圧力室４０内を大気開放することで、開閉
部１０１をノズル開口１３から離反させて、ノズル開口１３を開口する（図２参照）。ま
た、開閉制御手段５４は、印刷が行われない時、すなわち、印刷制御手段５１から印刷信
号が出力されない時には、圧力調整手段１１１を駆動することで、開閉部用圧力室４０内
を加圧して、開閉部１０１でノズル開口１３を液体流路側から閉口する（図３参照）。
【００６１】
ちなみに、開閉部１０１によってノズル開口１３を開口する際には、圧力調整手段１１
１を停止して開閉部用圧力室４０を大気開放するだけではなく、開閉部用圧力室４０を負
圧とするように内部の気体を吸引するようにすれば、開閉部１０１によるノズル開口１３
の開口を短時間で且つ確実に行わせることができる。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態では、ノズル開口１３を記録ヘッド１０に設けられた
開閉手段１００によって開閉するようにしたため、キャップ部材１３１によってノズル開
口１３を覆わなくても、ノズル開口１３近傍のインクの乾燥を抑制して、乾燥したインク
による目詰まり等のインク吐出不良を抑制することができる。また、キャップ部材１３１
として、全てのノズル開口１３を覆わない小型のものを用いることができ、また、キャッ
プ部材１３１とは別に、全てのノズル開口１３を覆う保護キャップも不要となるため、イ
ンクジェット式記録装置Ｉを小型化することができる。
【００６３】
さらに、従来のようにキャップ部材１３１や保護キャップ等を用いることなく、記録ヘ
ッド１０に設けられた開閉手段１００によってノズル開口１３を開閉することができるた
め、インクを吐出させずにキャリッジ３を移動している際など所望のタイミングでノズル
開口１３を開閉することができる。ちなみに、キャップ部材１３１や保護キャップ等でノ
ズル開口１３を覆って閉口する場合、キャップ部材１３１や保護キャップは非印刷領域に
設けられているため、キャリッジ３を非印刷領域まで移動しなくてはならないが、本実施
形態の開閉手段１００によれば、キャリッジ３の移動中であっても、ノズル開口１３を閉
口することができるため、ノズル開口１３の保護を確実に行うことができると共にキャッ
プ部材１３１等に比べて、インクの乾燥をさらに効果的に抑制することができる。
【００６４】
なお、本実施形態では、インクを吐出しないときに開閉手段１００によってノズル開口
１３を閉口し、インクを吐出する際に開閉手段１００がノズル開口１３を開口するように
したが、この開閉手段１００によるノズル開口１３の開閉に連動させて、ノズル開口１３
のインクのメニスカスを圧力発生室１１側に引き込むようにしてもよい。このような例を
図６に示す。なお、図６は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの変
形例を示す要部を拡大した断面図である。
【００６５】
図６（ａ）に示すように、インクを吐出している状態、すなわち、開閉手段１００がノ
ズル開口１３を開口した状態では、インクのメニスカスＡは、ノズル開口１３の吐出面側
に存在している。
【００６６】
そして、開閉手段１００によってノズル開口１３を閉口する際には、圧電素子１６を駆
動させて、圧力発生室１１内の圧力を負圧にする。これにより、図６（ｂ）に示すように
、ノズル開口１３のインクのメニスカスＡが、圧力発生室１１側に後退する。このように
ノズル開口１３のインクのメニスカスＡを後退させた後に、図６（ｃ）に示すように、開
閉手段１００（開閉部１０１）によってノズル開口１３を閉口する。また、インクを吐出
する際には、開閉手段１００がノズル開口１３を開口した後、ノズル開口１３のインクの
メニスカスＡを図６（ａ）に示す位置まで戻してからインクの吐出を行わせればよい。
【００６７】
このように、開閉手段１００によってノズル開口１３を閉口する際に、ノズル開口１３
のインクのメニスカスＡを圧力発生室１１側に後退させることで、開閉部１０１がノズル
開口１３を閉口した際に、開閉部１０１とノズル開口１３との間に残留するインク量を低
減することができる。ちなみに、メニスカスＡを後退させずに、開閉部１０１によってノ
ズル開口１３を閉口すると、ノズル開口１３内のインクが開閉部１０１によって吐出面側
に押し出され、外部にさらされることで、乾燥・増粘が生じる虞がある。本実施形態では
、ノズル開口１３を閉口する際に、メニスカスＡを圧力発生室１１内に後退させることで
、開閉部１０１とノズル開口１３との間に残留して、外部にさらされるインクを低減し、
残留したインクの乾燥・増粘によって、インク吐出時にインクの着弾位置ずれ等が発生す
るのを低減することができる。
【００６８】
なお、このようなノズル開口１３のインクのメニスカスＡの移動は、開閉制御手段５４
が、印刷制御手段５１を制御して圧電素子１６を駆動させることで行うことができる。
【００６９】
（実施形態２）
図７は、本発明の実施形態２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
ヘッドの断面図であり、図８は、実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの動作を
示す要部拡大断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付
して重複する説明は省略する。
【００７０】
図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０Ａ（以下、記録ヘッド
１０Ａとも言う）には、開閉手段１００Ａとして、開閉部１０１Ａと、移動手段１１０Ａ
と、を具備する。
【００７１】
開閉部１０１Ａは、図８（ａ）に示すように、振動板１５（第２の薄肉部３９）が変形
していない状態では、ノズル開口１３を閉口する大きさで設けられている。
【００７２】
移動手段１１０Ａは、開閉部用圧力室４０と、圧力調整手段１１１Ａと、開閉部用圧力
室４０と圧力発生手段１１１Ａとを連通する連通路４１及び管部材１１２と、を具備する
。
【００７３】
圧力調整手段１１１Ａは、開閉部用圧力室４０の気体を吸引する、例えば、真空ポンプ
等からなり、図８（ｂ）に示すように、圧力調整手段１１１Ａが開閉部用圧力室４０内の
気体を吸引することで、開閉部用圧力室４０内を負圧にする。このように開閉部用圧力室
４０を負圧にすることで、第２の薄肉部３９を変形させて、開閉部１０１Ａをノズル開口
１３から離反させ、ノズル開口１３を開口することができる。
【００７４】
このような構成では、インクジェット式記録装置Ｉの電源が切断された状態であっても
、図８（ａ）に示すように、ノズル開口１３を開閉部１０１Ａによって閉口することがで
きるため、電源が切断された状態のノズル開口１３近傍のインクの乾燥を抑制することが
できる。
【００７５】
（実施形態３）
図９は、本発明の実施形態３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
ヘッドの断面図であり、図１０は、実施形態３に係るインクジェット式記録ヘッドの動作
を示す要部拡大断面図である。なお、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付
して重複する説明は省略する。
【００７６】
図９に示すように、本実施形態の記録ヘッド１０Ｂの開閉手段１００Ｂは、開閉部１０
１Ａと、移動手段１１０Ｂと、を具備する。
【００７７】
移動手段１１０Ｂは、開閉部用圧力室４０と、送風ポンプ等からなる圧力調整手段１１
１と、連通路４１と、管部材１１２と、開閉部用圧力室４０と外部とを連通する外部連通
孔４２と、を具備する。
【００７８】
このような移動手段１１０Ｂでは、図１０に示すように、圧力調整手段１１１によって
開閉部用圧力室４０内に気体を送風すると、開閉部用圧力室４０に送風された気体は、外
部連通孔４２を介して外部に排出される。このとき、第２の薄肉部３９は、ベルヌーイの
定理によって負圧となり、第２の薄肉部３９は、開閉部用圧力室４０内に引き込まれ、開
閉部１０１Ａがノズル開口１３から離反されてノズル開口１３が開口する。
【００７９】
また、ノズル開口１３を閉口する際には、圧力調整手段１１１による送風を停止するこ
とで、開閉部１０１はノズル開口１３を閉口する。
【００８０】
（実施形態４）
図１１は、本発明の実施形態４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
録ヘッドの断面図であり、図１２は、実施形態４のインクジェット式記録ヘッドの動作を
示す要部拡大断面図である。なお、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付し
て重複する説明は省略する。
【００８１】
図１１に示すように、実施形態の記録ヘッド１０Ｃには、開閉手段１００Ｃが設けられ
、開閉手段１００Ｃは、開閉部１０１Ａと、移動手段１１０Ｃと、を具備する。
【００８２】
移動手段１１０Ｃは、第２の薄肉部３９に設けられた磁性材料からなる吸着板１１３と
、吸着板１１３を電磁力で吸着する電磁石１１４と、を具備する。
【００８３】
吸着板１１３は、振動板１５の第２の薄肉部３９のヘッドケース３２側に設けられた鉄
等の磁性材料からなる。
【００８４】
また、電磁石１１４は、ヘッドケース３２の開閉部用圧力室４０Ａの吸着板１１３に相
対向する位置に、吸着板１１３と離反した位置に設けられたものである。
【００８５】
そして、図１２に示すように、電磁石１１４の電磁力によって吸着板１１３を吸着する
ことで、開閉部１０１Ａをノズル開口１３から離反して、ノズル開口１３を開口する。
【００８６】
また、インクを吐出しない時には、電磁石１１４による吸着板１１３の吸着を解除する
ことで、図１１に示すように、開閉部１０１Ａはノズル開口１３を閉口する。
【００８７】
すなわち、本実施形態では、開閉部１０１Ａを移動させる移動手段として、吸着板１１
３と電磁石１１４とを設けるようにしたものである。なお、記録ヘッド１０Ｃに上述した
実施形態１の開閉部１０１を設けた場合には、電磁石１１４の電磁力によって、吸着板１
１３が電磁石１１４と反発するように、吸着板１１３として永久磁石や電磁石等を設ける
ようにすればよい。
【００８８】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに
限定されるものではない。
【００８９】
また、上述した各実施形態では、流路（圧力発生室１１）に圧力変化を生じさせる圧力
発生手段として、圧電体層２５と個別内部電極２６及び共通内部電極２７と交互に積層さ
せて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子１６を例示したが、圧力発生手段は、特にこ
れに限定されるものではなく、圧電体層２５と個別内部電極２６及び共通内部電極２７と
を交互に積層させて積層方向の一端部を島部に当接させる横振動型の圧電素子を用いるよ
うにしてもよい。
【００９０】
また、圧力発生手段としては、例えば、下電極、圧電材料からなる圧電体層及び上電極
を成膜及びリソグラフィー法によって形成した薄膜型の圧電素子を用いてもよく、また、
グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電素子を使用することも
できる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発
熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間
に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出
させるものなども使用することができる。
【００９１】
また、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、複数の記録ヘッド１０を有するヘッ
ドユニット１がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特に
これに限定されず、例えば、記録ヘッド１０が固定されて、紙等の記録シートＳを副走査
方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することが
できる。
【００９２】
また、上述した例では、複数の記録ヘッド１０を有するヘッドユニット１をインクジェ
ット式記録装置Ｉに搭載するようにしたが、ヘッドユニット１には、それぞれ１つの記録
ヘッド１０が搭載されていてもよく、また、単数又は複数の記録ヘッド１０が直接インク
ジェット式記録装置Ｉに搭載されていてもよい。
【００９３】
なお、上述した実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記
録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド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
。
【符号の説明】
【００９４】
Ｉ  インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、  １  インクジェット式記録ヘッド
ユニット（液体噴射ヘッドユニット）、  １０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  インクジェッ
ト式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、  １１  圧力発生室、  １２  流路形成基板、  １
３  ノズル開口、  １６  圧電素子（圧力発生手段）、  ３０  回路基板、  ５０  制御
装置、  ５４  開閉制御手段、  １００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ  開閉手段、  
１０１、１０１Ａ  開閉部、  １１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ  移動手段、１１
１、１１１Ａ  圧力調整手段、  １１３  吸着板、  １１４  電磁石
【図１】
2011201225.tif 000003
【図２】
2011201225.tif 000004
【図３】
2011201225.tif 000005
【図４】
2011201225.tif 000006
【図５】
2011201225.tif 000007
【図６】
2011201225.tif 000008
【図７】
2011201225.tif 000009
【図８】
2011201225.tif 000010
【図９】
2011201225.tif 000011
【図１０】
2011201225.tif 000012
【図１１】
2011201225.tif 000013
【図１２】
2011201225.tif 000014