(57)【要約】【課題】ノズル基板の剥がれを防止しつつ、ノズル面をクリーニングする際の拭き残しの発生を防止するインクジェットヘッドの構造を提供すること。【解決手段】本発明のインクジェットヘッド１１はノズル基板と、ノズル基板が接着されその複数のノズルと連通する複数のインク流路と、該インク流路にインクを供給する共通インク室を具備した流路形成基板を備えており、ノズル基板の表面積は流路形成基板の表面積よりも小さく、かつ流路形成基板の中心位置に対してノズル基板の中心位置がずれるように配置されており、ノズル基板の非接着領域の流路形成基板上に、ノズル基板の板厚よりも厚い保護部材が装着されている。【選択図】          図１
2005014505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク滴を吐出する複数のノズルを具備したノズル基板と、該ノズル基板が接着され前記複数のノズルと連通する複数のインク流路と、該インク流路にインクを供給する共通インク室を具備した流路形成基板を備えたインクジェットヘッドにおいて、前記ノズル基板の表面積は前記流路形成基板の表面積よりも小さく、かつ該流路形成基板の中心位置に対して前記ノズル基板の中心位置がずれるように配置されており、前記流路形成基板上の前記ノズル基板の非接着領域に、前記ノズル基板の板厚よりも厚い保護部材が装着されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記保護部材はノズル基板の外周辺の少なくとも三方を囲むように前記流路形成基板上に接合されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記ノズル基板の厚さをｔ１、前記保護部材の厚さをｔ２としたとき、ｔ２−ｔ１が０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１あるいは請求項２のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記保護部材の角部が曲面であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記保護部材は接着剤またはスポット溶接にて固定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のインクジェットヘッドが少なくとも一つ以上並べられている記録ユニットを備えた液滴吐出装置であって、それぞれのインクジェットヘッドの主走査方向に対向する側面は前記保護部材によって覆われていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項７】
請求項６記載の液滴吐出装置は前記記録ユニットを所定位置に保持した状態で印刷媒体の搬送を行う方式であって、前記記録ユニット保全動作は、印刷媒体の搬送方向上流側から下流側に向かってワイパーにより清掃を行う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、インクに圧力を加えてノズルよりインク滴を飛翔させ、印刷媒体にインク像を形成する液滴吐出装置のノズル基板の保護部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、圧電素子などの圧力発生手段により、圧力室の容積を変位させ、ノズルからインクを吐出させるインクジェットヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３に圧電素子を用いたインクジェットヘッドの例を示す。ノズル基板２には複数のノズル１が形成される。ノズル基板２はステンレスの精密プレス法、レーザ加工法あるいはニッケルの電鋳加工等により形成される。
【０００４】
流路形成基板３は一枚以上の薄板を接合して形成する。図３の例では、圧力室４が形成されたチャンバプレート５、及び共通インク通路１３と圧力室４とを連結して圧力室４へのインク流入を制御するリストリクタ６を形成したリストリクタプレート７とを位置決めして接合し、流路形成基板３を形成している。更に、圧電アクチュエータ１４の圧力を効率よく圧力室４に伝えるための振動板８と共通インク通路１３からリストリクタ６に流入するインク中のゴミ等を取り除くフィルタ部９を形成したダイアフラムプレート１０と共通インク通路１３を形成したハウジング１２を同じように位置決めして接合する。チャンバプレート５、リストリクタプレート７、ダイアフラムプレート１０はステンレス材のエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法で作られる。ハウジング１２はステンレス材の切削加工等で形成され、図示されないインクカートリッジからインクを共通インク通路１３まで導くインク導入パイプ１８が接合されている。
【０００５】
最後に、複数の圧電素子１５とそれを固定する支持基板１６からなる圧電アクチュエータ１４を位置決めして接合する。圧電アクチュエータ１４は複数の圧電素子１５からなり、各々の圧電素子１５は圧力室４の一つずつに対応するようになっている。更には、支持基板１６にはそれぞれの圧電素子１５に図示されない外部駆動回路から独立した電気信号を送るための個別電極１７が形成されている。外部駆動回路から選択的な電気信号が圧電素子１５に印加されることにより圧電素子１５は変形する。この変形が振動板８を介し圧力室の体積変化となり、満たされるインクの圧力変化となる。この圧力変化でインクはノズルより、インク滴として吐出する。
【０００６】
図４にこのようなインクジェットヘッド１１を複数並べた記録ユニット３２の例を示す。インクジェットヘッド１１はヘッドベース３０に平行に取り付けられている。インクジェットヘッド１１の数や取り付け位置を変更することで、柔軟に多色化や高解像度化に対応することが出来る。
【０００７】
インクジェットヘッドは複数のステンレスやニッケルなどの薄板を重ねて流路を形成している。従って、印刷媒体の浮き上がりや反り等により、ノズル基板２と印刷媒体とが接触し用紙ジャムとなった時に、ノズル基板２などの薄板が剥がれてしまう事があった。そこで、図５に示すように、ノズル基板２の保護としてノズル基板２上に保護部材１０１並びにヘッドキャップ１０２を配置するものが提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
あるいは、図６に示すようにインクジェットヘッドの外側面１１０に接合され、ノズル基板２を包囲してノズル基板２を保護する保護部材１１１の例が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
これら特許文献２ないし特許文献４に記載されている保護部材により、ノズル基板２および他の薄板は剥き出しになる事がなくなり、印刷媒体の搬送ジャム時にノズル基板が剥がれることが防止できる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１−１１５６３８号公報  （第２頁、図２）
【特許文献２】
特開平４−２３５０５４号公報  （第２頁、図２）
【特許文献３】
特開２０００−１９０５１３号公報  （第３頁、図２）
【特許文献４】
特開２０００−１４１６５２号公報  （第３頁、図２）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
印刷後の記録ユニット３２は印刷領域外に設けられた保全部に移動し、ノズル基板２の清掃が行われる。保全部ではインク拭き取り用のワイパーがノズル基板をこすることで、ノズル基板２上の不要なインクや異物が掻き取られ、ノズル基板２がきれいな状態に保たれる。しかしながら、従来の保護部材はノズル基板の全体あるいは主走査方向を覆っている。このため、保護部材の側面近傍のノズル基板上に拭き残しが発生しやすかった。
【００１０】
他方で、インクジェットヘッドを複数並べて、多色化や高解像度化する場合、実装密度の観点からインクジェットヘッドが並ぶ短手方向の幅は出来るだけ狭い方がよい。その結果、ノズルとインクジェットヘッド端部との間隔は最小限となる。そのため、拭き残しがノズルにかかり、インク滴曲がりや不吐出を発生させ、印刷品質を低下させる問題があった。
【００１１】
また、保護部材に十分な強度を持たせるためには、０．１ｍｍ程度の厚さが必要であり保護部材の厚み分だけ、インク滴を吐出するノズルと印刷媒体との距離が増え、インク滴の着地位置精度が低下する問題があった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した問題を解決するために、本発明の請求項１に記載の発明は、インク滴を吐出する複数のノズルを具備したノズル基板と、該ノズル基板が接着され前記複数のノズルと連通する複数のインク流路と、該インク流路にインクを供給する共通インク室を具備した流路形成基板を備えたインクジェットヘッドにおいて、前記ノズル基板の表面積は前記流路形成基板の表面積よりも小さく、かつ該流路形成基板の中心位置に対して前記ノズル基板の中心位置がずれるように配置されており、前記流路形成基板上の前記ノズル基板の非接着領域に、前記ノズル基板の板厚よりも厚い保護部材が装着されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、前記保護部材がノズル基板の外周辺の少なくとも三方を囲むように前記流路形成基板上に接合されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１あるいは請求項２のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、ノズル基板の厚さをｔ１、前記保護部材の厚さをｔ２としたとき、ｔ２−ｔ１が０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、保護部材の角部が曲面であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項５記載の発明は、請求項１ないし請求項４いずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、保護部材が接着剤またはスポット溶接にて固定されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項６記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のインクジェットヘッドが少なくとも一つ以上並べられている記録ユニットを備えた液滴吐出装置であって、それぞれのインクジェットヘッドの主走査方向に対向する側面が前記保護部材によって覆われていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項７載の発明は、請求項６記載の液滴吐出装置が前記記録ユニットを所定位置に保持した状態で印刷媒体の搬送を行う方式であって、前記記録ユニット保全動作は、印刷媒体の搬送方向上流側から下流側に向かってワイパーにより清掃を行うことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の例について、図を参考にしながら説明する。
図１は本発明のインクジェットヘッド１１の斜視図である。図２は図１のＡ−Ａでの断面図である。
【００２０】
ここで、ノズル基板２は長手方向が流路形成基板３より小さく、ハウジング１２上に装着されている流路形成基板３の片側の端部を基準として位置決めして接合されている。すなわち、ノズル基板２の表面積は流路形成基板の表面積よりも小さくなっている。更に、ノズル１はインクジェットヘッド１１の中心線に対して片側に偏って設けられている。ノズル基板２は１枚板でもよいし、２枚以上の薄板を接合して形成してもよい。また、ノズルの形状も開口部周辺が凹形にくぼんでいてもよいし、あるいは凸型にせり出していてもよい。
【００２１】
保護部材２０はノズル基板２の主走査方向（ノズル配列方向）と直交する一辺と並列になるよう流路形成基板３上に配置される。また、保護部材２０はＬ字型状となっており、流路形成基板３のノズル基板２が接着されていない領域とインクジェットヘッド１１の側面を覆うようになっている。すなわち、流路形成基板３の中心位置に対して前記ノズル基板２の中心位置がずれるように配置されており、更に、流路形成基板３の上のノズル基板２の非接着領域に、ノズル基板２の板厚よりも厚い保護部材２０が装着されていることとなる。
【００２２】
また、図２に示すように、ノズル基板２の厚さをｔ１、保護部材２０の厚さをｔ２としたとき、ｔ１＜ｔ２とすることが好ましい。ｔ１＞ｔ２である場合、ノズル基板２の側面が剥き出しとなり、印刷媒体と接触した場合にノズル基板２が剥がれる恐れがある。ｔ１＜ｔ２とすることで、印刷媒体搬送ジャムが発生しても、ノズル基板２の側面は印刷媒体と直接接触しにくくなり、剥がれを防止する効果が得られる。更に、ノズル基板２と印刷媒体とが直接接触しにくくなるため、印刷媒体搬送ジャム時にも、ノズル１が傷つきにくくなる効果も得られる。
【００２３】
また、ノズル基板２と保護部材２０との段差Ｌ（＝ｔ２−ｔ１）は０．０５ｍｍ以下であることが望ましい。ノズル基板２上に保護部材２０を設ける従来の構成の場合、０．１〜０．２ｍｍ程度の保護部材２０の厚み分が必要であった。本例では流路形跡板５上に保護部材を設けるため、ノズル２からの突出を抑えられる。突出量はノズル基板２と保護部材２０の板厚で容易に管理できる。通常ノズル１と印刷媒体との距離は１ｍｍ前後であり、０．０５ｍｍ以内の増加は着地位置精度にはほとんど影響ない。
【００２４】
保護部材２０の角部２０ｃは、曲面としてもよい。角部２０ｃが直角の場合、印刷媒体と接触した時に印刷媒体が角部２０ｃに引っかかりやすい。角部２０ｃを曲面とすることで、印刷媒体と接触しても印刷媒体搬送ジャムが発生しにくくなる効果が得られる。
【００２５】
図７に保護部材７０の第２の例を示す。本例においては、ノズル基板７２の長手方向及びその垂直方向の長さを夫々流路形成基板３よりも短くしている。保護部材２０は両端部をコの字状、その他の領域はＬ字型状とし、ノズル基板２の外周三方を囲むように流路形成基板３上に設けられている。すなわち、保護部材７０はその両端部において、ノズル基板７２の非接着領域側にあるインクジェットヘッド１１の側部７０ａから、ノズル基板７２の接着領域側にあるインクジェットヘッド１１の端部７０ｂまでを覆っている。ここで、保護部材７０が覆うハウジング１２側面はインクジェットヘッド１１の主走査方向となるようにする。インクジェットヘッド１１の主走査方向は、インクジェットヘッド１１を所定位置に保持した状態で印刷媒体の搬送を行う印刷方式であれば印刷媒体の搬送方向、インクジェットヘッド１１を移動させる印刷方式であればインクジェットヘッド１１の移動方向とする。本構成によれば、保護部材７０の端部７０ａ及び７０ｂがハウジング１２側面を覆うため、印刷媒体搬送ジャムが発生し、印刷媒体を引き抜く必要がある場合でも、インクジェットヘッド１１の側面と印刷媒体とが直接接触しにくくなり、インクジェットヘッド１１のノズル基板２等が剥がれにくくなる効果がある。
【００２６】
上述した第１の例の保護部材２０や第２の例の保護部材７０は、ステンレス材等のプレス加工で容易に形成できる。ステンレス材を使用することにより、厚みの精度管理も容易にできる。また、樹脂などを用いて型成型で形成してもよい。また、保護部材２０や保護部材７０の流路形成基板３との接合は接着剤によるものであってもよいし、レーザによるスポット溶接であってもよい。これら保護部材２０や保護部材７０の接合はノズル基板２を流路形成基板３に接合した後に行なえばよい。ノズル基板２をガイドとすることで、保護部材２０を容易に位置決めすることができる。
【００２７】
図８は保護部材７０をインクジェットヘッド１１へ接着材により接合する例を示す側面図である。加熱硬化型や２液硬化型などの接着剤５０に加えて、端部７０ａ、７０ｂを紫外線硬化性接着剤５１で仮固定をしてもよい。仮固定することで接着作業時間を短縮することができる。スポット溶接の場合、端部７０ａの隅にレーザでスポット溶接を施せばよい。
【００２８】
図９に複数のインクジェットヘッド１１を並べた斜視図を示す。本図では、４つのインクジェットヘッド１１が並んでいるが、さらに多くのインクジェットヘッド１１を並べても同様である。図９の構成においては、印刷媒体の搬送方向上流側が当該インクジェットに装着されている保護部材７０でノズル基板２が保護されるだけでなく、保護部材７０で保護されていない印刷媒体の下流側においても、隣接する下流側のインクジェットヘッド１１の保護部材７０により保護される。従って、インクジェットヘッド１１単体の場合よりもさらに、ノズル基板２が保護される効果がある。
【００２９】
図１０に本発明に係る液滴吐出装置の例を示す。
図１０に示す液滴吐出装置は、印刷幅分のインクジェットヘッド１１が複数並べられた記録ユニット３２を持つ。印刷領域上にインクジェットヘッド１１を固定し、インクを吐出しながら印刷媒体を搬送することで印刷を行なう、固定ヘッド印刷方式の液滴吐出装置である。
【００３０】
インクジェットヘッド１１が複数並べられている記録ユニット３２はインクジェットヘッド１１にインクを供給するインクカートリッジ３１を搭載し、ガイドシャフト３３に対して摺動自在に支持されると共に動力伝達部材３４に連結されており、駆動源３５によりガイドシャフト３３に沿って運動する。印刷時は、記録ユニット３２は印刷領域上で静止する。一方、印刷媒体３６はインクジェットヘッド１１のノズル基板２と対向し、記録ユニット３２の移動方向に直交する方向に搬送ロール３８によって搬送される。印刷媒体３６にはインクジェットヘッド１１のノズル１より記録信号に応じてインクが噴射され、画像が形成される。
【００３１】
非記録時には、記録ユニット３２は印刷領域外に設けられたパージキャップ３９の上方まで移動し、パージキャップ３９が図示していない動力源によりノズル基板２をキャッピングする。パージキャップ３９は保護部材２０の段差を吸収して密着できるよう、ゴムなどの弾性体であることが望ましい。また、パージキャップ３９の底面にはチューブ４０が連結されており、チューブ４０は吸引ポンプ４１を介してパージキャップ３９内に負圧を供給できる。よって、インクジェットヘッド１１内のインクを吸引し、吸引されたインクはチューブ４０の先端に設けられた排インク室４２へ排出される。
【００３２】
更に、本構成ではパージキャップ３９に隣接してワイパー４３を設けている。これにより、ノズル基板２の表面上に付着した不要なインクを拭き取ることができる。
【００３３】
図１１にインクジェットヘッド１１のワイパー４３による清掃のプロセスを示す部分断面図である。ワイパー４３はゴムなどの弾性体からなる。ワイパー４３は印刷媒体の搬送方向上流側から下流側に向かってＡＣモータやステッピングモータのなどの図示されない動力源でノズル基板２をこすることにより、ノズル基板２上に溜まったインクや異物を取り除くことができる。本発明の保護部材ではノズル基板２の一辺が何ら被覆されていないため、ノズル基板２上の異物は全てノズル基板２上から除去でき、ワイパー４３により拭き残しが一切無く清掃できる。
【００３４】
以上に記載した例においては、圧電素子の変位を用いたインクジェットヘッドについて記載しているが、本発明はサーマル方式など他の方式でノズルよりインク滴を吐出するインクジェットヘッドにも適用できる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は以上のような構成であるため、以下のような効果を有する。
コの字型にノズル基板を囲むため、ノズル基板等インクジェットヘッドを構成する薄板が剥がれることを防止することができる。かつ、ノズル近傍に保護部材が無いため、ワイプ時に拭き残し無く清掃できる効果がある。さらに、保護部材の厚さによるノズルと印刷媒体との距離の増加を最低限とすることができる。また、印刷媒体搬送方向を曲面としたため、印刷媒体とインクジェットヘッドが接触した場合でも、印刷媒体搬送ジャムが発生しにくくなる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェットヘッドの第１の例を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】インクジェットヘッドの主要部の構造説明斜視図である。
【図４】従来のインクジェットヘッドを並べた記録ユニットの斜視図である。
【図５】従来のインクジェットヘッドを示す断面図である。
【図６】従来のインクジェットヘッドを示す断面図である。
【図７】本発明のインクジェットヘッドの第２の例を示す斜視図である。。
【図８】図７の端部の拡大断面図である。
【図９】本発明のインクジェットヘッドを並べた記録ユニットの斜視図である。
【図１０】本発明の液滴吐出装置の一例を示す概略図である。
【図１１】ノズル基板の清掃プロセスを示す部分断面図である。
【符号の説明】
図において、１はノズル、２はノズル基板、３は流路形成基板、４は圧力室、５はチャンバプレート、６はリストリクタ、８は振動板、１０はダイアフラムプレート、１１はインクジェットヘッド、１２はハウジング、１４は圧電アクチュエータ、１５は圧電素子、１６は支持基板、２０は保護部材、３０はヘッドベース、３２は記録ユニット、３９はパージキャップ、４３はワイパー、５０は接着材、５１はＵＶ接着材を示す。
【図１】
2005014505.tif 000003
【図２】
2005014505.tif 000004
【図３】
2005014505.tif 000005
【図４】
2005014505.tif 000006
【図５】
2005014505.tif 000007
【図６】
2005014505.tif 000008
【図７】
2005014505.tif 000009
【図８】
2005014505.tif 000010
【図９】
2005014505.tif 000011
【図１０】
2005014505.tif 000012
【図１１】
2005014505.tif 000013