(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルと、
前記ノズルが設けられ、内部に液体流路が形成されたチューブ状の液体流路部材と、
前記液体流路部材と一体化され、液滴吐出方向に凹となるように変形した後、液滴吐出方向に凸となるよう座屈反転変形し、前記液体流路内部の前記ノズル近傍の液体に吐出方向の慣性を与えることにより前記ノズルより液滴を吐出させる梁部材と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記梁部材の長手方向両端または一端を液滴吐出方向に回動自在に保持し、前記梁部材が液滴吐出方向に凹となるように前記梁部材の長手方向に圧縮し座屈反転変形させた後、前記梁部材の長手方向両端または一端を回転させて液滴吐出方向に凸となるように座屈反転変形させる保持部材を備えた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】
前記保持部材の一方または両方を液滴吐出方向に回動自在に支持し前記梁部材を回転させる回転エンコーダを備え、
前記保持部材は予め前記梁部材を長手方向に圧縮して曲げを付与した状態で前記回転エンコーダの回転中心あるいは回転中心よりオフセットした位置で支持することにより、前記回転エンコーダの回動が前記梁部材を液滴吐出方向に凹および凸とする動作の両方において前記梁部材を座屈反転変形させることを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記液体流路内の液体は背圧を付与されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記液体流路内の液体は背圧により前記液体流路内を常時圧送され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】
前記梁部材あるいは前記液体流路は、前記ノズルより溢れた液体を液滴吐出方向の反対側に排出する液体排出部を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記液体排出部より排出された液体を回収する液体回収手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液滴吐出ヘッドに関し、特に高粘度のインクを液滴として吐出する液滴吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出装置として知られている現在市販されている水性インクジェットプリンターは、概ね粘度５cps前後、高々１０cpsオーダの染料インクや顔料インクを採用している。媒体に着弾した際のインク滲み防止や、光学的な色濃度アップ、含水量低減による媒体の膨潤抑制／短時間乾燥、あるいは、そうした高品質インクをトータル設計するに当たり自由度が大きくとれる等の理由から、インク粘度を増加することによってプリント性能は向上できることが知られている。
【０００３】
反面、高粘度インクを吐出するには、高出力な圧力発生機構が必要であり、コストやヘッドサイズ増加等の弊害を招く。従来からイジェクターにヒーターを別途設け、吐出時のインク粘度を強制的に下げる技術は公知である（例えば、特許文献１参照）が、インクを加熱する上記の方法はインク劣化や流路のダメージを早める根本課題があり、また使用できるインクも熱による劣化のないものに制限される。
【０００４】
このほか、インク吐出する際の逆方向へのインク流を梁状の弁によって抑制し、より高粘度なインクを吐出する技術（例えば、特許文献２参照）が開示されている。
【０００５】
大変形が得られる座屈曲がりを利用し、圧力発生機構自体をパワーアップする方法として、発熱体層との熱膨張差で変形するダイヤフラム状アクチュエータを使用した技術（例えば、特許文献３参照）、また、同様の構成で片持ち梁状のアクチュエータを使用した技術（例えば、特許文献４参照）が開示されている。
【０００６】
例えば図１４に示すインクジェット記録ヘッド１００はインク室１０６中のインク１０１をアクチュエータ１０２を図１４（ａ）から図１４（ｂ）のように変形させることによって急激に加圧し、ノズル１０４からインク滴１０８として吐出させる。
【０００７】
しかしながら、上記の従来技術でも、粘度１０cpsを大きく上回る５０〜１００cpsのような高粘度インクを、常温において安定吐出することは極めて困難である。
【０００８】
本願発明者らは、梁に圧縮と回転運動を与え、座屈曲げ方向が反転する際の急峻な上下運動を利用して、ノズルから高粘度インク滴を所望の方向に慣性離脱させるインクジェット記録ヘッドを先に出願した（特許文献５〜８参照）。
本願発明者が検討を進めた結果、このヘッドでより高速/高周波に高粘度インク吐出させる方法として、インク流路に背圧（バックプレッシャー）を与え、かつノズルが吐出方向および逆方向に移動する際、流路の往復移動において両運動方向ともに梁の座屈反転運動を発生させる吐出方法を見い出した。
【０００９】
本発明は先願をさらに発展させ、例えば梁の両端を保持する保持部材と、これに圧縮と回転を与える回転エンコーダとを結合する際、エンコーダ回転中心からのオフセットをゼロ、または小として保持部材を支持するとともに梁に予め初期撓みを与えることで、１回のインク吐出毎に梁を吐出方向とその反対方向に座屈反転させる。
【００１０】
従来法では、高粘度インクの粘性で流路抵抗が大きくなるためリフィル（インクの再充填あるいはメニスカス復帰）が遅れ、高速高周波駆動で吐出不可能であるのに対し、本発明ではインク流路内をノズルに向かうインク慣性流が増加させることができ、さらに背圧付加の効果と合わせて従来法よりも短時間のリフィルが可能となる。
【００１１】
本発明の目的は、梁に圧縮と回転運動を与え、座屈曲げ方向が反転する際の急峻な上下運動を利用してノズルから高粘度の液滴（インク滴）を慣性離脱により高い駆動周波数で吐出させる液滴吐出ヘッドを提供することである。
【特許文献１】特開２００３−２２０７０２号公報  （図１、第４頁〜第６頁）
【特許文献２】特開平９−３２７９１８号公報      （図１、第８頁〜第９頁）
【特許文献３】特開２００３−１１８１１４号公報  （図３、第４頁〜第５頁）
【特許文献４】特開２００４−３４７１０号公報  （図１３、第６頁〜第８頁）
【特許文献５】特願２００４−３２２３４１号公報
【特許文献６】特願２００４−３２２３４２号公報
【特許文献７】特願２００４−３２２３４３号公報
【特許文献８】特願２００４−３２２３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記事実を考慮し、常温で高粘度液体を高い駆動周波数で吐出可能な液滴吐出ヘッド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】
【００１３】
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、  前記ノズルが設けられ、内部に液体流路が形成されたチューブ状の液体流路部材と、
前記液体流路部材と一体化され、液滴吐出方向に凹となるように変形した後、液滴吐出方向に凸となるよう座屈反転変形し、前記液体流路内部の前記ノズル近傍の液体に吐出方向の慣性を与えることにより前記ノズルより液滴を吐出させる梁部材と、
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成の発明では、ノズルが設けられ、内部に液体流路が形成されたチューブ状の液体流路部材が梁部材と一体化され、座屈変形し流路内部のインクにノズルへ向かう慣性流が生じることで、液体流路内のインクのリフィルがより早く行われ、インク滴の高速高周波吐出が可能となる。
【００１５】
請求項２に記載の液滴吐出ヘッドは、前記梁部材の長手方向両端または一端を液滴吐出方向に回動自在に保持し、前記梁部材が液滴吐出方向に凹となるように前記梁部材の長手方向に圧縮し座屈反転変形させた後、前記梁部材の長手方向両端または一端を回転させて液滴吐出方向に凸となるように座屈反転変形させる保持部材を備えたことを特徴とする。
【００１６】
上記構成の発明では、インク滴吐出過程の往復ともに座屈変形し流路内部のインクにノズルへ向かう慣性流が生じることで、インクのリフィルがより早く行われ、インク滴の高速高周波吐出が可能となる。
【００１７】
請求項３に記載の液滴吐出ヘッドは、前記保持部材の一方または両方を液滴吐出方向に回動自在に支持し前記梁部材を回転させる回転エンコーダを備え、前記保持部材は予め前記梁部材を長手方向に圧縮して曲げを付与した状態で前記回転エンコーダの回転中心あるいは回転中心よりオフセットした位置で支持することにより、前記回転エンコーダの回動が前記梁部材を液滴吐出方向に凹および凸とする動作の両方において前記梁部材を座屈反転変形させることを特徴とする。
【００１８】
上記構成の発明では、インク滴吐出過程の往復ともに座屈変形し流路内部のインクにノズルへ向かう慣性流が生じることで、インクのリフィルがより早く行われ、インク滴の高速高周波吐出が可能となる。
【００１９】
請求項４に記載の液滴吐出ヘッドは、前記液体流路内の液体は背圧を付与されたことを特徴とする。
【００２０】
上記構成の発明では、インク流路内のインクに背圧を付与したことにより短時間でリフィルすることができる。
【００２１】
請求項５に記載の液滴吐出ヘッドは、前記液体流路内の液体は背圧により前記液体流路内を常時圧送されることを特徴とする。
【００２２】
上記構成の発明では、インク流路内のインクに背圧を付与したことにより短時間でリフィルすることができ、ノズル上流側と下流側の圧差によって、メニスカスの凸量すなわち吐出後のリフィル速度を変えることができる。
【００２３】
請求項６に記載の液滴吐出ヘッドは、前記梁部材あるいは前記液体流路は、前記ノズルより溢れた液体を液滴吐出方向の反対側に排出する液体排出部を備えたことを特徴とする。
【００２４】
上記構成の発明では、オーバフローした余剰インクを吐出と反対側に排出することでインク圧送時でも正確な吐出を行うことができる。
【００２５】
請求項７に記載の液滴吐出ヘッドは、前記液体排出部より排出された液体を回収する液体回収手段を備えたことを特徴とする。
【００２６】
上記構成の発明では、吐出と反対方向への座屈反転に加え、ノズル側から裏面側に流れるエアーなどの吸引手段で吸引援用することにより、余剰インクを確実に排除できる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は上記構成としたので、常温で高粘度の液滴を高い駆動周波数で吐出可能な液滴吐出ヘッドとすることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
＜基本構成＞
図１（ｂ）には、本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドが示されている。
【００２９】
図１（ｂ）に示すように、インクジェット記録ヘッド１０は内部にインク流路１３を備え、長さ方向略中央または端部にノズル１６を備えたインク流路部材１２と、インク流路部材１２を支持する梁部材１４とが柱状に接合され、両端を保持部材１８が支持する構造となっている。
【００３０】
梁部材１４にはピエゾ素子３０が接合され、さらにピエゾ素子３０には個別電極３２が接合され梁部材１４、ピエゾ素子３０、個別電極３２でアクチュエータ３６を構成している。梁部材１４はピエゾ素子３０の共通電極を兼ねており、梁部材１４と個別電極３２とでピエゾ素子３０を挟む構造となっている。個別電極３２の一方の端には電極パッド３３が設けられ、配線にて図示しないスイッチングＩＣと接続されている。このスイッチングＩＣからの信号によりピエゾ素子３０は駆動され、梁部材１４を撓ませる／撓ませないの制御が行われる。
【００３１】
インク流路部材１２は、インク吐出方向（図中上）および逆方向に撓み可能であり、保持部材１８の内部に設けたインクプール２４から供給されインク流路１３を通ってノズル１６まで達したインクを慣性によって吐出方向にインク滴として吐出する。
【００３２】
図１（ｃ）には、本発明の第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドが示されている。
【００３３】
図１（ｃ）のノズル１６近辺を図１（ｄ）に拡大して示す。流路部材１２の端面はそのまま垂直あるいは図１（ｄ）のように角度をつけたテーパ上に切断された切り口として形成され、流路１３は端面でそのままノズル１６としてインク滴を吐出する。
【００３４】
ここで用いられるインクは前述のように、媒体に着弾した際のインク滲み防止や、光学的な色濃度アップ、含水量低減による媒体の膨潤抑制や短時間乾燥、あるいは、そうした高品質インクをトータル設計するに当たり自由度が大きくとれる等の理由から、インク粘度の極めて高い、具体的には粘度２０cpsを大きく上回るような、例えば５０〜１００cpsの高粘度インクである。
【００３５】
保持部材１８は回転エンコーダ２０に固定され、回転エンコーダ２０の回動に伴って両側から押圧され、あるいは曲げ方向に力が加えられインク吐出方向あるいは逆方向に梁部材１４と接合したインク流路部材１２を撓ませる。
＜遠心力によるリフィル＞
図２〜４には本発明の第１実施形態に係る高粘度インクのリフィルが示されている。
【００３６】
従来、通常の圧力波吐出すなわちピエゾ方式やサーマル方式などのインク吐出では図２のように圧力波によってノズル１６よりインク滴が吐出され（図２（ｂ）〜（ｃ））、インク滴２が自由表面粒子速により離脱した後は図２（ｄ）の図中白矢印のように表面張力によってインクのリフィルが行われていた。しかし高粘度のインクを用いれば表面張力ではリフィルが追い付かず、不吐出などの発生する恐れがある。
【００３７】
これに対して本発明では図３に示すように遠心力を利用することで高粘度のインクを用いながら従来法よりも短時間のリフィルが可能となる。
【００３８】
図３のグラフには梁部材１４の中央部の、インク吐出方向の動きが示されている。座屈反転直前の状態を時間０とすると、このときノズル１６近傍は図３（ａ）のようにインク滴吐出は始まっておらず、図３（ｅ）のように梁部材１４（流路部材１２）は吐出方向と反対側（図中下）に凸となっている。
【００３９】
ここから回転エンコーダ２０の回動に伴って梁部材１４の座屈反転が始まり、流路１３内のインクには遠心力による液流が発生し、メニスカスの凸化が起こる。このとき図３（ｆ）のように、流路１３内のインクのうちノズル１６近傍のインクにも遠心力が作用し、図３（ｆ）図中白矢印のような方向でノズル１６に向けてインクが押し出される。
【００４０】
図３（ｂ）→（ｃ）のように吐出方向への慣性でインク液柱が形成され、梁部材１４の座屈反転移動が吐出方向に凸となる最高点に達すると（図３（ｇ））、図３（ｄ）のように慣性離脱によるインク滴２の吐出が行われる。このとき流路１３内のインクもまた上記のように遠心力によるリフィルが行われ、高粘度のインクを用いていても吐出と同時にリフィルが行われるのでノズル１６近傍のインクが不足し不吐出が発生するなどの不具合を防ぐことができる。
【００４１】
さらに図３（ｇ）から初期状態に戻る際、すなわち吐出方向に凹となる時にも梁部材１４を座屈反転させることによってインク流路１３の端部からもノズル１６の近傍に遠心力でインクを送り出すことができる。これによってインク吐出動作を続けている限り、常にノズル１６近傍にはインクが不足することはなく、確実な吐出を行うことができる。
＜オフセット有無と座屈反転回数＞
図４および図５には本発明に係る梁部材の支持位置と座屈反転回数の関係が示されている。
【００４２】
図４に示すように、梁部材１４を支持する保持部材１８が回転エンコーダ２０の回転中心からオフセットした位置に保持されている場合、吐出動作１サイクルで座屈反転は１回となる。
【００４３】
すなわち、図４（ａ）の初期状態から図４（ｂ）でエンコーダ２０を吐出方向と逆に回転させることで梁部材１４に反吐出方向の初期撓み（図中下に凸）を発生させ、図４（ｃ）でエンコーダ２０を吐出方向に回転させることで梁部材１４の撓み（図中下に凸）を増加させる。
【００４４】
さらにエンコーダ２０を吐出方向に回転させ続けると梁部材１４は座屈反転を起こし、下に凸の撓みが吐出方向に反転し、図中上に凸となる。このときインク滴２が吐出される。
【００４５】
これに対して図５に示すように梁部材１４を支持する保持部材１８が回転エンコーダ２０の回転中心からオフセットしない位置に保持されている場合、吐出動作１サイクルで座屈反転を２回起こすことができる。
【００４６】
このとき図５（ａ）に示すように、回転エンコーダ２０がニュートラルの位置にあるとき、梁部材１４が真っ直ぐに伸びている場合は上下どちらに回転エンコーダ２０を回動させても座屈反転を起こさないため、予め図５（ｂ）に示すように両端から、つまり回転エンコーダ２０から梁部材１４を長さ方向に圧縮し、初期撓みを付加しておく必要がある。
【００４７】
すなわち図５（ｂ）のように例えば下凸となるよう初期撓みをもたせ、図５（ｃ）のように回転エンコーダ２０を回動させると下凸の撓み量が増大する。
【００４８】
更に回転エンコーダ２０を回動させると図５（ｄ）のように下凸から上凸に座屈反転が起こり、図示しないノズル１６よりインク滴２を吐出する。
【００４９】
この状態で梁部材１４は上方向に凸となっているので、回転エンコーダ２０を逆転させ、図５（ｅ）のように上凸の撓みを増加させることで下方向、すなわち吐出方向とは反対方向に座屈反転させることができる。つまり図５（ｆ）のように回転エンコーダ２０をさらに逆回転（吐出動作時とは逆の方向に回転）させることで梁部材１４は座屈反転を起こし、梁部材１４の長さ方向中央近傍に設けられた図示しないノズル１６に向けて流路１３内のインクに慣性流を発生させる。
【００５０】
これによりノズル１６から射出されたインク滴２のために消費されたノズル１６近傍にある流路１３内部のインクは速やかにリフィルされ、インク滴吐出間隔の短縮、すなわち吐出周波数の向上にともなう不吐出などの画像故障を防止することができる。
＜背圧付加と常時圧送＞
図６乃至図８には本発明に係るインクにかかる背圧とメニスカスとの関係が示されている。
【００５１】
図６に示すように、インク流路１３内部のインクに両側から正の背圧がかかりノズル１６近傍における両方向からの背圧Ｐ１とＰ２が略等しい場合、図６（ａ）のようにインク滴吐出直後においてメニスカス３は凹面となっていても、背圧Ｐ１およびＰ２によって流路１３の両側からインクが押され、図６（ｂ）のようにノズル１６からインクが押し出されメニスカス３は凸となる。
【００５２】
この状態でインク滴吐出が行われずに放置された場合、図６（ｃ）のようにメニスカス３は肥大し、さらに時間が経過すれば図６（ｄ）のようにノズル１６近傍にインクが溢れ出す結果となる。
【００５３】
これに対して図７のように流路１３の一方から他方へ向けてインクが圧送される場合、すなわち図７（ａ）のようにノズル１６に向けてインクを圧送する背圧Ｐ２により、図中右方向から左方向に向けてインクが圧送される場合を考える。このとき背圧Ｐ１とＰ２はＰ１≦Ｐ２の関係であるとすれば、インク滴吐出直後の図７（ａ）からメニスカス３は背圧Ｐ２によってノズル１６より突出するが、同時に背圧Ｐ１とＰ２との差によりインク流路１３内部のインクは背圧の低い側であるＰ１側（図中左側）に圧送される。これにょりメニスカス３は一定以上突出せず、図７（ｃ）のように一定高さを保ったまま推移するので、図６（ｃ）（ｄ）に示すようにメニスカス３がノズル１６より突出し、ノズル１６周囲にインクが溢れる事態を避けることができる。
【００５４】
さらに、背圧Ｐ１とＰ２の大小関係によってメニスカスの突出量を制御することもできる。図８（ａ）（ｂ）に示すように、背圧Ｐ１とＰ２の差によってメニスカス３の突出量が決定される。
【００５５】
すなわち、背圧Ｐ１とＰ２がＰ１≦Ｐ２であれば両者の差は少ないのでメニスカス３の突出量は少なく、Ｐ１≪Ｐ２であれば両者の差は大きいのでメニスカス３の突出量は大きくなる。つまりＰ２により、高圧でインクが圧送されていることになるためノズル１６から突出するメニスカスの高さも大きくなるためである。
【００５６】
従来の圧力波方式ヘッドではインクの供給路が必要なため、このような圧送供給方式は採用困難であった。本発明の構成ではインク滴を慣性で吐出しているのでノズル近傍に絞りが不要であり、特に有効な供給方式であると言える。
【００５７】
あるいは、インク流路部材１２の長さ方向中央ではなく端部にノズル１６が設けられていた場合、図８（ｃ）に示すようにノズル１６よりメニスカス３は隆起する一方であり、時間と共にノズル１６よりインクが溢れ出す。これはリフィルのための正の背圧Ｐに対してインクを押し戻す表面張力が弱いためであり、あふれ出たインクはノズル周辺に液だれとなって溜まるので、この構成においてメニスカス３を維持するには端部ノズル構造は望ましくない。
【００５８】
以上のことから、メニスカス３を定常的に凸状態に維持するためにはインク流路１３の中央にノズル１６を設け、両端から印加される背圧Ｐに大小をつけ、内部のインクを一方向に圧送供給する図７の構成が最も望ましいと言える。
＜背圧付加と座屈反転回数＞
図９乃至図１０には本発明の第２実施形態に係るインクにかかる背圧と座屈反転回数との関係が示されている。
【００５９】
図９に示すようにインク流路１３内部のインクに正の背圧Ｐがかかった状態で端面ノズル構造のインク流路部材１２を支持する梁部材１４が座屈反転することによりノズル１６よりインク滴を吐出する構成において、背圧Ｐの大小と座屈反転回数によりインクのリフィル状態とメニスカスの状態変化を図１０に示す。
【００６０】
例として１００ｃｐｓの高粘度インクを用い、内径８０μｍのチューブ状インク流路の端面に、４５度の角度でノズルを形成して２０Ｈｚにて駆動した場合、背圧Ｐが０であれば図１０（ｅ）のようにインクのリフィルが十分に行われず、吐出すべきインクがノズル１６近傍に存在しなくなるため、不吐出などの画像故障が発生してしまう。すなわち梁部材１４の座屈反転による吐出動作が図１０（ｅ−２）で行われてもノズル１６にインクがリフィルされていないため吐出されず、吐出動作が終了しても図１０（ｅ−３）のようにインク流路１３は空隙のままとなる。
【００６１】
これに対して背圧Ｐを僅かに（ここでは５ｍｍＨｇ）印加すると、図１０（ｄ）のようにインクのリフィルが行われるためインク滴２が吐出される。しかしリフィルが十分でないためインク滴２は滴径１０μｍ前後で容量が小さく、また吐出後のメニスカスも正しく復帰しない。すなわち図１０（ｄ−２）で梁部材１４の座屈反転による吐出動作でインク滴２が吐出されるが、この時点でインク流路１３中のインク量がリフィル不十分のため不足しており、インク滴２の大きさもインク流路やノズルの径に対して不足している。また吐出動作が終了しても図１０（ｄ−３）のようにインク流路１３はリフィル不足のためメニスカスも復帰しないので、吐出毎のインク滴径は安定しない。
【００６２】
さらに背圧Ｐを大きくする（ここでは１０ｍｍＨｇ）と、図１０（ｃ）のようにインク滴２は滴径２０〜３０μｍ前後と比較的大きくなるがリフィルが不足する。すなわち、図１０（ｃ−２）で梁部材１４の座屈反転による吐出動作でインク滴２が吐出されるが、この時点でインク流路１３中のインク量がリフィル不十分のため不足しており、インク滴２の大きさもまだ不足している。また吐出動作が終了しても図１０（ｃ−３）のようにインク流路１３はリフィル不足のためメニスカスも正しく復帰しないので、吐出毎のインク滴径は安定しない。
【００６３】
そこでこの背圧Ｐのまま、梁部材１４をインク吐出時に加えて復帰時にも座屈反転させる（図５参照）場合、インク滴２の大きさは滴径４０〜５０μｍと十分であり、かつ座屈反転動作によるリフィルで、吐出されたインクの補充は十分に行われるのでメニスカスも復帰する。すなわち、図１０（ｂ−２）で梁部材１４の座屈反転による吐出動作でインク滴２が吐出されるが、この時点でインク流路１３中のインク量はリフィル十分なので不足はなく、インク滴２の大きさもインク流路やノズルの径に対して不足はない。また吐出動作が終了すれば復帰時の座屈反転によりインクのリフィルが行われるので、図１０（ｂ−３）のようにインク流路１３は十分なインク量でリフィルが行われ、メニスカスも正しく復帰する。このため、吐出毎のインク滴径は安定する。
【００６４】
あるいは背圧Ｐをさらに大きくすることでリフィルを促進することもできる。背圧Ｐをさらに大きくする（ここでは２０ｍｍＨｇ）と、図１０（ａ）のようにインク滴２は滴径５０μｍ前後と大きくなりリフィルも十分となる。すなわち、図１０（ａ−２）で梁部材１４の座屈反転による吐出動作でインク滴２が吐出されるが、この時点でインク流路１３中のインク量は高い背圧Ｐのためリフィルは十分であり、インク滴２の大きさもインク流路やノズルの径に対して十分である。また吐出動作が終了したのち図１０（ａ−３）のようにインク流路１３もリフィルは背圧Ｐによってメニスカスも正しく復帰するので、吐出毎のインク滴径は安定する。
【００６５】
しかし、高い駆動周波数でもリフィルが追従するように背圧Ｐを高めていくと、それだけノズル１６から排出されるインクの量も多くなり、連続吐出時は問題なく作動していても、吐出が停止すると背圧Ｐによりノズル１６から排出されるインクがインク垂れを起こす危険がある。よって単純に背圧Ｐを高めるよりも座屈反転回数を増やす構成がインク垂れ防止の点で望ましい。
【００６６】
また、図１０（ｂ）に示すような座屈反転動作を１サイクルに複数回行う構成においても、必ずしも吐出１回、復帰１回という動作である必要はなく、例えば復帰→復帰→吐出で座屈反転３回といった１サイクルであってもよいことは言うまでもない。
＜インク回収＞
図１１乃至図１２には本発明の第３実施形態に係るインク回収方法が示されている。
【００６７】
図１１に示すように、インク流路１３内部のインクに背圧Ｐがかかった状態で端面ノズル構造のインク流路部材１２を支持する梁部材１４が座屈反転することによりノズル１６よりインク滴２を吐出する構成において、背圧Ｐによりノズル１６から溢れるインクの処理方法について示す。
【００６８】
図１１（ａ）のように梁部材１４上に設けられたインク流路部材１２の端部にノズル１６が開口しているとき、前述のように背圧Ｐによって連続吐出時は問題なく作動していても、吐出が停止すると背圧Ｐによりノズル１６から排出されるインクがインク垂れを起こす危険がある。
【００６９】
上記の場合、流路１３内のインクはノズル１６より溢れ出るので、図１１（ａ）のように排出部１７を設けることにより、インク滴吐出の際に妨げとならないように処理することができる。
【００７０】
図１１（ｂ）に示す側面図のようにノズル１６より溢れたインクは排出部１７から白矢印のように排出される構成とすれば、ノズル１６近傍に溢れたインクがインク滴吐出の妨げとなることはない。すなわち、梁部材１４（インク流路部材１２）が下方に座屈反転する際に、溢れたインクは排出部１７を通ってインク回収部１９に回収され、以後の工程に影響することを防ぐ。
【００７１】
この時の工程を図１２に示す。図１２（ａ）に示すように、背圧Ｐを印加されたインクがノズル１６よりオーバーフローを始め、図１２（ｂ）のように排出部１７よりインク垂れが発生する。このときインク滴吐出動作が開始され、梁部材１４は下方（インク吐出方向と逆方向）に座屈反転する。
【００７２】
これにより図１２（ｃ）のように、インク垂れはインク滴２Ｂとなって排出される。これによりノズル１６周辺にオーバーフローして溢れたインクは排除されるので、吐出されるインク滴２の形成に悪影響を与える恐れはない。
【００７３】
続いてインク滴吐出方向すなわち図中上方向に梁部材１４は座屈反転を起こす。このため図１２（ｄ）のようにインク流路１３中のインクはリフィルされて図１２（ｃ）で排出されたインクを補充し、メニスカスは正常に復帰する。
【００７４】
さらに図１２（ｅ）で吐出方向への座屈反転が終了すると、吐出方向へインク滴２が形成され、図１２（ｆ）で吐出が行われる。このときは座屈反転動作によりインクのリフィルが行われ、背圧Ｐによる圧送と併せてインク流路１３中のインクは不足なく補充される。
【００７５】
このとき、図１１（ｂ）に示したインク回収部１９はバキューム機構などで負圧を発生させ、溢れたインクが排出部１７から落ちる際に吸引するなど積極的に回収する機構としてもよく、あるいはより簡易にスポンジなどのインク吸収部材を底面に貼付してもよい。
【００７６】
しかし、インクに背圧Ｐを常時印加し、常時圧送する構成であった場合、ノズル１６よりオーバーフローしたインクは回収／再利用しなければインク消費が激しく、コスト／インク補充の手間の面でユーザーの負担となるので、溢れたインクはインク回収部１９にて回収した後、再度インク流路１３に送り、循環させる構成としてオーバーフローしたインクもまた再利用する方が望ましい。
【００７７】
また排出部１７の形状は図１１（ｃ）に示すように、ノズル形状ではなく幅方向の両サイドを削り、幅を細くした部分としてもよい。この場合は両サイドからインク回収部１９に向けてオーバーフローしたインクを排出することになる。
【００７８】
あるいは排出部１７を一個の穴でなく複数の穴で構成してもよく、またメッシュ状の部材を用いる等の構成でもよい。
【００７９】
図１３には本発明の第４実施形態に係るインク回収方法が示されている。
【００８０】
すなわち、図１３に示すように、インク流路部材１２の端部ではなく長さ方向略中央にノズル１６を設けた構成においても前述のインク回収部１９を適用することができる。
【００８１】
すなわち、図１３（ａ）のようにインク流路１３を吐出方向と逆側（図中下側）に設け、ノズル１６の設けられた吐出方向側を面一として凹凸を少なくすることでワイピングなどに有利な構造とすることができる。アクチュエータ３６を貫通するノズル１６を形成し、図１３（ｃ）に示すようにノズル面（表面）およびノズル内壁には保護膜２３を蒸着し、表面には更に撥水膜２１をスプレーコートなどで形成することで更にインク耐性を高めることができる。
【００８２】
このとき、排出部１７は図１３（ｂ）に示すように円形状の穴ではなくスリットスキャン加工等で形成の容易な矩形形状の穴としてもよい。また、排出部１７の位置は図１３（ｃ）のようにノズル１６の直下でなくとも、ノズル１６の近傍にあればよい。
＜その他＞
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００８３】
例えば、上記実施の形態では、アクチュエータはピエゾ素子３０と梁部材１４とからなっているが、ピエゾ素子３０のかわりに発熱抵抗体を利用し、熱膨張差で撓み変形するアクチュエータであっても良いし、静電力や磁力を利用したものであっても良い。或いは、その他の形態のアクチュエータであっても良い。
また、上記実施の形態では、ノズル１６とインク流路１３は、それぞれ別々の樹脂フィルムに形成して接着接合したが、これに限定されない。例えば、ノズル、インク供給路を一体に形成しても良い。或いは、さらに梁部材１４が一体の構造であっても良い。或いは、その他の形態であっても良い。
【００８４】
また、本明細書における液滴吐出ヘッドはインクジェット記録ヘッドを例にあげているが、必ずしもインクを用いた記録紙上への文字や画像の記録に限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また吐出される液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、液状の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりするなど、工業用的に用いられる液滴噴射装置全般に対して本発明を利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係るインクジェット記録ヘッドを示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る高粘度インクのリフィルを示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る高粘度インクのリフィルを示す図である。
【図４】本発明に係る梁部材の支持位置と座屈反転回数の関係を示す図である。
【図５】本発明に係る梁部材の支持位置と座屈反転回数の関係を示す図である。
【図６】本発明に係るインクにかかる背圧とメニスカスとの関係を示す図である。
【図７】本発明に係るインクにかかる背圧とメニスカスとの関係を示す図である。
【図８】本発明に係るインクにかかる背圧とメニスカスとの関係を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るインクにかかる背圧と座屈反転回数との関係を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るインクにかかる背圧と座屈反転回数との関係を示す図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係るインク回収方法を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係るインク回収方法を示す図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係るインク回収方法を示す図である。
【図１４】従来のインクジェット記録ヘッドを示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
２    インク滴
３    メニスカス
１０    インクジェット記録ヘッド
１２    インク流路部材
１３    インク流路
１４    梁部材
１６    ノズル
１８    保持部材
２０    回転エンコーダ
３０    ピエゾ素子
３２    個別電極
３６    アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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