(57)【要約】【課題】ノズルプレートを本体部材に対して確実に保持でき、且つ小型化可能な液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を提供する。【解決手段】ノズルカバー１６０の保持片部１６４は、ノズルカバー１６０がヘッドケース１５４に装着された状態で、ノズル１４０を覆うことなくノズルプレート１１４の外縁部近傍からノズルプレート１１４に接触し、且つ、キャップ部材１１０によるキャッピング時には、キャップ部材１１０の上縁部１１０Ｅが接触するように、その形状が決められる。キャップ部材１１０の一部とノズルカバー１６０の一部とが重なっているため、液滴吐出ヘッド１１２を小型化できる。保持片部１６４とノズルプレート１１４との間は、パッキン１６６によって気密性が高く維持される。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴吐出装置に取付可能とされた本体部材と、
前記本体部材に固定され、液滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートと、
前記ノズルプレートを前記本体部材に対して保持する保持部材と、
を有する液滴吐出ヘッドであって、
前記ノズルをキャッピングするキャップ部材が前記ノズルの周囲において保持部材にノズルプレートの反対側から接触してキャッピングするように、保持部材が設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記保持部材が、前記本体部材との間に前記ノズルプレートを挟みこんで保持する保持片部、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記保持部材と前記本体部材とを相対的に接近する方向に向かって押圧する押圧部材、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記ノズルプレートと前記保持部材又は前記本体部材との間を密閉する密閉部材、
を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記密閉部材が、弾性を有する材料で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドのノズルの周囲の少なくとも一部において保持部材に接触してキャッピングするキャップ部材と、
を有することを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置に関し、さらに詳しくは、液滴を吐出して記録媒体上に文字や画像などを記録したり、基板上に微細パターンや薄膜の形成等を行うための液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像情報に応じてインク滴を記録媒体に吐出するインクジェット記録ヘッド等では、キャップ部材によってノズルをキャッピングするように構成されたものが多い。キャップ部材によるキャッピングによって、ノズルからのインクの不用意な蒸発を防止したり、ノズル内への異物の侵入を防止したりすることが可能となる。また、キャッピングした状態でノズル内を吸引して、異物や気泡を除去することも可能となる。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、吸引キャップをノズル開口部に当接して吸引キャップでノズルを覆うようにした構成が記載されている。
【０００４】
ところで、ノズルプレートは、インクジェット記録ヘッドをインクジェット記録装置に対して取り付けるための本体部材（たとえばヘッドケース）に、ノズルプレート周縁から、ノズルカバー等の保持部材によってガイドされて保持されることが多い。これに対し、キャップ部材はノズルプレート（ノズル面）へ直接的に密着してキャッピングするように構成されるのが一般的である。したがって、キャップ部材が密着する部分のさらに外側を保持部材によって保持する必要がある。たとえば、特許文献２では、図７に示すように、キャップ１６が密着する部分のさらに外側（図７では上側及び下側）において、保持部材１４がノズルプレート１２に接触している。
【０００５】
このように、従来のインクジェット記録ヘッドでは、ノズルプレートにキャップ部材が接触する領域と、保持部材によって保持される領域の双方が必要であり、ノズルプレートの大型化、さらにはインクジェット記録ヘッドの大型化を招いていた。なお、このような問題点は、インクジェット記録ヘッドに限らず、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに広く共通していた。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２３４１５１号公報
【特許文献２】
特開平７−３１４６９４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したような問題点を解決すべくなされたものであり、その目的は、ノズルプレートを本体部材に対して確実に保持でき、且つ小型化可能な液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、液滴吐出装置に取付可能とされた本体部材と、前記本体部材に固定され、液滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートを前記本体部材に対して保持する保持部材と、を有する液滴吐出ヘッドであって、前記ノズルをキャッピングするキャップ部材が前記ノズルの周囲において保持部材にノズルプレートの反対側から接触してキャッピングするように、保持部材が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
この液滴吐出ヘッドでは、ノズルプレートが保持部材によって本体部材に確実に保持される。
【００１０】
ノズルプレートのノズルがキャップ部材によってキャッピングされるときには、キャップ部材が、ノズルの周囲においてノズルプレートの反対側から保持部材に接触してキャッピングしており、キャップ部材は保持部材と部分的に重なっている。ノズルプレートに、キャップ部材が接触する領域を設ける必要がないので、ノズルプレートを小型化することが可能となり、液滴吐出ヘッドとしても、小型化可能となる。
【００１１】
保持部材としては、例えば、請求項２に記載のように、前記本体部材との間に前記ノズルプレートを挟みこんで保持する保持片部、を備えている構成とすることが可能である。本体部材と保持片部とでノズルプレートを挟みこむので、確実にノズルプレートを保持できる。なお、保持部材をこのような構成とした場合には、キャッピング時にキャップ部材が保持片部に接触してキャッピングする構成とすればよい。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記保持部材と前記本体部材とを相対的に接近する方向に向かって押圧する押圧部材、を有することを特徴とする。
【００１３】
これにより、保持部材を本体部材に対し強く押し付け、ノズルプレートを本体部材に対して強固に固定することが可能となる。なお、押圧部材は、保持部材と本体部材のいずれか一方もしくは双方に設けられていてもよいし、これらとは別体で設けられていてもよい。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記ノズルプレートと前記保持部材又は前記本体部材との間を密閉する密閉部材、を有することを特徴とする。
【００１５】
密閉部材によって、ノズルプレートと保持部材又は本体部材との間が密閉されるので、キャッピング時の密閉性をより高めることができる。密閉部材としては、請求項５に記載のように、弾性を有する材料で構成すると、弾性変形によって密閉部材がノズルプレート、保持部材又は本体部材に密着して高い密閉性が得られるので、好ましい。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドのノズルの周囲の少なくとも一部において保持部材に接触してキャッピングするキャップ部材と、を有することを特徴とする。
【００１７】
この液滴吐出装置では、キャップ部材によってノズルをキャッピングすることができる。液滴吐出装置を構成する液滴吐出ヘッドは、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドとされているので、ノズルプレートが保持部材によって本体部材に確実に保持される。また、この液滴吐出ヘッドは小型化可能であり、液滴吐出装置としても小型化を図ることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳しく説明する。
【００１９】
図１には、本発明の第１実施形態の液滴吐出ヘッド１１２の液滴吐出部１１２Ａが示されている、また、図２には、この液滴吐出ヘッド１１２を備えた液滴吐出装置１０２が示されている。本実施形態の液滴吐出ヘッド１１２はいわゆるインクジェット記録ヘッドとされており、この液滴吐出ヘッド１１２を備えた液滴吐出装置１０２は、インクジェット記録装置とされている。液滴吐出装置１０２は、記録媒体である記録用紙Ｐ上に、液滴吐出ヘッド１１２のノズル１４０から着色インクの液滴（インク滴）を吐出し、この液滴によるドットで画像を記録するために使用される。なお、図１では図示の便宜上、ノズル１４０が横方向を向くように液滴吐出部１２２Ａを示しているが、図２に示す液滴吐出装置１０２では、ノズル１４０が下方を向くように搭載される。もちろんこの向きは、記録用紙Ｐとの関係において決定されるものであり、図２に示す向きに限定されない。
【００２０】
図２に示すように、液滴吐出装置１０２は、液滴吐出ヘッド１１２が搭載されるキャリッジ１０４と、キャリッジ１０４を記録用紙Ｐの記録面に沿った所定の主走査方向方向に移動（主走査）させる主走査機構１０６、および、記録用紙Ｐを主走査方向と交差（好ましくは直交）する所定の副走査方向に搬送（副走査）させるための副走査機構１０８を含んで構成されている。なお、図面において主走査方向を矢印Ｍで、副走査方向を矢印Ｓでそれぞれ示す。
【００２１】
液滴吐出ヘッド１１２は、後述するノズル１４０が形成されたノズル面１１４Ｓが記録用紙Ｐと対向するようにキャリッジ１０４上に搭載されており、主走査機構１０６によって主走査方向に移動されながら記録用紙Ｐに対して液滴を吐出することにより、一定のバンド領域ＢＥに対して画像の記録を行う。主走査方向への１回の移動が終了すると、副走査機構１０８によって記録用紙Ｐが副走査方向に搬送され、再びキャリッジ１０４を主走査方向に移動させながら次のバンド領域を記録する。こうした動作を複数回繰り返すことにより、記録用紙Ｐの全面にわたって画像記録を行うことができる。
【００２２】
液滴吐出ヘッド１１２の主走査方向一端側は、液滴吐出ヘッド１１２のホームポジションとされており、ホームポジションにはキャップ部材１１０が配置されている。キャップ部材１１０は、上面側に凹部が設けられた直方体状に形成されており、図示しない昇降機構によって昇降するようになっている。液滴吐出ヘッド１１２がホームポジションに位置している状態でキャップ部材１１０が上昇してキャッピングする。
【００２３】
図３にも示すように、液滴吐出ヘッド１１２の液滴吐出部１１２Ａは、四角形の枠状に形成されたヘッドケース１５４を備えている。ヘッドケース１５４に設けられた取付フランジ部１５６の取付孔１５８に図示しない取付ネジが挿通され、ヘッドケース１５４がキャリッジ１０４に取り付けられる。
【００２４】
ヘッドケース１５４の枠内には、図示しないインクタンク（あるいはインクカートリッジ）や、画像情報に応じた駆動信号を液滴吐出ヘッド１１２本体から受ける制御回路など（いずれも図示省略）が配置されている。
【００２５】
ヘッドケース１５４の取付フランジ部１５６と反対側には、ノズルプレート１１４が配置されている。図４に示すように、ノズルプレート１１４は、ノズル孔プレート１１６、共通流路プレート１１８、供給路プレート１２０、圧力発生室プレート１２２、および振動板１２４の合計５枚のプレートを位置合わせして積層し、接着剤等の接合手段によって接合することにより形成されている。ノズルプレート１１４内には、これらのプレートによって、共通流路１３６、インク供給路１４６、圧力発生室１４２、インク排出路１４８、連通路１５０及びインク吐出口１５２が構成されている。また、圧力発生室１４２のそれぞれに対応して、圧電アクチュエータ１４４が設けられいる。図示しないインク供給孔から供給されたインクが共通流路１３６及びインク供給路１４６を経て圧力発生室１４２内に貯留された状態で、圧電アクチュエータ１４４に、画像情報に応じた駆動電圧波形が印加されると、圧電アクチュエータ１４４の振動板１１４Ｐが撓み変形し、圧力発生室１４２が膨張または圧縮される。これによって圧力発生室１４２に体積変化が生じると、圧力発生室１４２内に圧力波が発生する。この圧力波の作用によってノズル１４０（インク排出路１４８、連通路１５０およびインク吐出口１５２）のインクが運動し、インク吐出口１５２から外部へ排出されることにより液滴（インク滴）が形成される。
【００２６】
図１及び図３に示すように、ヘッドケース１５４には、ノズルカバー１６０が装着されている。ノズルカバー１６０は、ヘッドケース１５４の周囲に配置される枠部１６２と、枠部１６２から内側に延出され、ノズルプレート１１４のノズル面１１４Ｓに対向する保持片部１６４とで構成されている。保持片部１６４とノズルプレート１１４との間には、ゴムやエラストマー等の弾性材料で構成されたシート状のパッキン１６６が配置されている。したがって、保持片部１６４は、パッキン１６６を介してノズル面１１４Ｓ側からノズルプレート１１４を保持し、ヘッドケース１５４からの不用意な剥がれを防止している。
【００２７】
枠部１６２の内面からは、片持ち状の押圧片１６８が、ノズルプレート１１４に向かって斜めに延出されている。押圧片１６８の先端は、ヘッドケース１５４の係合部１５４Ｆに係合しており、押圧片１６８の矢印Ｒ方向の弾性によって、ノズルカバー１６０に矢印Ｐ１方向の力を作用させている。これにより、保持片部１６４がノズルプレート１１４に向かって押し付けられ、保持片部１６４とノズルプレート１１４との気密性が高くなっている。
【００２８】
保持片部１６４は、ノズルカバー１６０がヘッドケース１５４に装着された状態で、ノズル１４０を覆うことなくノズルプレート１１４の外縁部近傍（ノズル１４０の周囲）からノズルプレート１１４に接触し、且つ、キャップ部材１１０によるキャッピング時には、キャップ部材１１０の上縁部１１０Ｅが接触するように、その形状が決められている。また、パッキン１６６も、ノズル１４０を覆うことなくノズル１４０の周囲からノズルプレート１１４に接触し、且つ、ノズルカバー１６０の枠部１６２には接触しないように、その形状が決められている。
【００２９】
このような構成とされた本実施形態では、ノズルプレート１１４がノズルカバー１６０によって、ヘッドケース１５４に対して確実に保持され、ノズルプレート１１４の不用意な剥がれが防止される。
【００３０】
たとえば、液滴の非吐出時（液滴吐出装置１０２の非使用時）や、いわゆる液滴吐出ヘッド１１２のメンテナンス時等には、必要に応じて、ホームポジションにおいてキャップ部材１１０により液滴吐出ヘッド１１２のノズル１４０がキャッピングされる（図３参照）。このとき、ノズルカバー１６０の保持片部１６４に、キャップ部材１１０の上縁部１１０Ｅが接触してキャッピングおり、キャップ部材１１０の一部（上縁部１１０Ｅの近傍）とノズルカバー１６０の一部（保持片部１６４）とが重なっている。このため、液滴吐出ヘッド１１２を小型化できる（これに対し、たとえば、キャップ部材１１０の上縁部１１０Ｅがノズルプレート１１４に直接的に接触してキャッピングし、保持片部１６４がさらにキャップ部材１１０の外側に位置するように構成すると、保持片部１６４（ノズルカバー１６０）がキャップ部材１１０の外側に出っ張って配置されることとなるので、本実施形態よりも液滴吐出ヘッドが大型になる）。さらに、液滴吐出装置１０２としても小型化することができるので、低コストで構成することも可能となる。
【００３１】
また、本実施形態では、保持片部１６４とノズルプレート１１４との間にパッキン１６６が配置されており、これらの間の気密性が高く維持されている。しかも、ノズルカバー１６０に設けられた押圧片１６８の弾性力で、保持片部１６４がノズルプレート１１４に向かって押し付けらており、気密性がさらに高くなっている。したがって、キャッピング時の不用意なインクの蒸発をより確実に防止できる。
【００３２】
画像記録時には、キャップ部材１１０を降下させ、主走査機構１０６によって液滴吐出ヘッド１１２を主走査させつつ、インク吐出口１５２（ノズル１４０）からインク滴（液滴）を記録用紙Ｐに吐出し、さらに、１回の主走査が終了するごとに副走査機構１０８によって記録用紙Ｐを副走査させる。このとき、保持片部１６４及びパッキン１６６はインク吐出口１５２を覆うことなくインク吐出口１５２の周囲に配置されているので、画像記録に影響を及ぼすことはない。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明に好適な実施形態を示したものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。すなわち、本発明の主旨を逸脱することなく、種々の変形、改良、修正、簡略化などを、上記実施形態に加えてもよい。
【００３４】
上記説明では、本発明の密閉部材として、弾性材料で構成されたパッキン１６６を挙げたが、密閉部材の材料や部位はこれに限定されない。要するに、所定の弾性を発揮することにより、ノズルカバー１６０とノズルプレート１１４の間、若しくは、ノズルカバー１６０とヘッドケース１５４との間を密閉することができるものであればよい。たとえば、密閉部材として、パッキン１６６に代えて、ノズルカバー１６０とノズルプレート１１４との間に、いわゆる弾性接着剤（硬化状態でも弾性を有する接着剤）を設けてもよい。この構成では、弾性接着剤によってノズルカバー１６０とノズルプレート１１４とを接着してもよいが、必ずしも接着する必要はなく、弾性接着剤の弾性によってこれらの間を密閉できれば十分である。
【００３５】
また、密閉部材の位置としても、たとえば、図５に示すように、ヘッドケース１５４の外周（側面）に、ゴム等の弾性体で成形されたリング状のパッキン１７０を配置する構成が可能である。この構成を採用した液滴吐出ヘッドの液滴吐出部１７４Ａでは、パッキン１７０がヘッドケース１５４とノズルカバー１６０とに密着して、これらの間を密閉する。なお、このように、密着部材がヘッドケース１５４の周囲においてノズルカバー１６０に密着する構成では、押圧片１６８の弾性力によって枠部１６２が内側（矢印Ｐ２）方向に押圧されるようにすることが、密着性を高める観点からは好ましい。また、ヘッドケース１５４に、パッキン１７０を収容する溝１５４Ｄを設け、パッキン１７０の不用意な位置ズレや脱落を防止することが好ましい。パッキン１７０に代えて、上記の弾性接着剤を硬化状態で設けてもよい。
【００３６】
さらに、たとえば図６に示すように、ノズルカバー１６０の内面に弾性材料１７２をコーティングしてもよい。この液滴吐出ヘッドの液滴吐出部１７６Ａでは、弾性材料１７２によってノズルカバー１６０とノズルプレート１１４との間、及びノズルカバー１６０とヘッドケース１５４との間が密閉される。弾性材料１７２としては、ゴム、フェルト、スポンジ等を挙げることができる。
【００３７】
さらに、ヘッドケース１５４の外周とノズルカバー１６０との間を、接着剤で封止する構成でもよい。この構成では、一般的な接着剤を使用し、ヘッドケース１５４とノズルカバー１６０とを接着するように構成してもよい。もちろん、接着剤として上記の弾性接着剤を使用してもよい。
【００３８】
また、上記説明では、本発明の押圧部材として押圧片１６８を挙げたが、押圧部材もこれに限定されない。たとえば、ネジ等の締付部材、あるいはカシメ等の締付構造など、締付力を利用する構成や、クリップの弾性力を利用する構成等でもよい。
【００３９】
本発明の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の構成としても、上記実施形態では、圧力発生手段として圧電アクチュエータを用いるものを挙げたが、この他に、静電力や磁力を利用した電気機械変換素子や、沸騰現象を利用して圧力を発生させるための電気熱変換素子など、他の圧力発生手段を用いてもかまわない。また、圧電アクチュエータとしても、本実施形態で使用した単板型の圧電アクチュエータの他に、縦振動タイプの積層型圧電アクチュエータなど、別の形態のアクチュエータを用いてもかまわない。
【００４０】
また、ノズルプレート１１４としても、上記説明では複数のプレートの積層によって流路を形成しているが、プレートの構成、材質などは上記実施形態に限定されない。例えば、セラミックス、ガラス、樹脂、シリコンなどの材料を用いて、流路を一体成型してもよい。
【００４１】
また、上記実施形態では、記録用紙Ｐ上に着色インクの液滴（インク滴）を吐出して文字や画像などの記録を行うインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を例に挙げたが、本発明の液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置としては、このようなインクジェット記録、すなわち、記録用紙上への文字や画像の記録に用いられるものに限定されない。また、記録媒体は紙に限定されるわけではなく、吐出する液体も着色インクに限定されるわけではない。「記録媒体」としては、液滴吐出ヘッドによって液滴を吐出する対象物であればよく、同様に、「画像」あるいは「記録画像」としても、液滴が記録媒体上に付着されることで得られる記録媒体上のドットのパターンであれば、すべて含まれる。したがって、「記録媒体」には、記録用紙やＯＨＰシートなどが含まれるのはもちろんであるが、これら以外にも、たとえば基板、ガラス板などが含まれる。また、「画像」あるいは「記録画像」には、一般的な画像（文字、絵、写真など）のみならず、基板上の配線パターンや３次元物体、有機薄膜などが含まれる。例えば、高分子フィルムやガラス上に着色インクを吐出して行うディスプレイ用のカラーフィルターの作製、溶融状態のハンダを基板上に吐出して行う部品実装用のバンプの形成、有機ＥＬ溶液を基板上に吐出させて行うＥＬディスプレイパネルの形成、溶融状態のハンダを基板上に吐出して行う電気実装用のバンプの形成など、様々な工業的用途を対象とした液滴噴射装置一般に対して、本発明の液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置を適用することも可能である。
【００４２】
また、液滴吐出装置として、上記では液滴吐出ヘッドをキャリッジによって移動させながら液滴吐出を行う形態としたが、インク吐出口１５２を記録媒体の全幅にわたって配置したライン型の液滴吐出ヘッドを用い、このライン型ヘッドを固定して、記録媒体のみを搬送しながら記録を行う（この場合は主走査のみとなる）など、別の装置形態に本発明を適用することも可能である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、ノズルプレートを本体部材に対して確実に保持でき、且つ小型化可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の液滴吐出ヘッドを部分的に示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態の液滴吐出装置を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態の液滴吐出ヘッド及びキャップを部分的に示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の液滴吐出ヘッドに使用されるノズルプレートを示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態の液滴吐出ヘッドの別の例を部分的に示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態の液滴吐出ヘッドのさらに別の例を部分的に示す断面図である。
【図７】従来のインクジェット記録ヘッドとキャップとの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０２    液滴吐出装置
１１０    キャップ部材
１１２    液滴吐出ヘッド
１１４    ノズルプレート
１４０    ノズル
１５４    ヘッドケース（本体部材）
１６０    ノズルカバー（保持部材）
１６４    保持片部
１６６    パッキン（密閉部材）
１６８    押圧片（押圧部材）
１７０    パッキン（密閉部材）
１７２    弾性材料（密閉部材）
Ｐ    記録用紙
【図１】
2004284273.tif 000003
【図２】
2004284273.tif 000004
【図３】
2004284273.tif 000005
【図４】
2004284273.tif 000006
【図５】
2004284273.tif 000007
【図６】
2004284273.tif 000008
【図７】
2004284273.tif 000009