(57)【要約】【課題】インクの攪拌を確実に行うことで、常に一定の印字品質を保証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、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、ノズル開口１３から液体を噴射させる圧電素子１６と、液体流路内に設けられて、ノズル開口１３および液体流路内のインクを攪拌する攪拌手段１００と、を具備する。【選択図】図１
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【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、前記ノズル開口および前記液体流路内の液体を攪拌させる攪拌手段と、を具備する
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記攪拌手段は、攪拌制御手段によって制御されると共に、
前記攪拌制御手段は、前記ノズル開口から液体を噴射しないときに、前記攪拌手段によって前記ノズル開口および前記液体流路内の液体を攪拌する
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、前記液体流路の一部を画成する振動板を変位させるものであり、前記振動板は、前記ノズル開口に相対向し、前記圧力発生手段の駆動により振動しない領域まで延設され、
前記攪拌手段は、前記液体流路内で、前記ノズル開口に相対向する前記振動板の領域に設けられた攪拌部と、
該攪拌部が設けられた領域の前記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】
前記攪拌部は、円錐形状又は漏斗状であり、
それらの頂点が、前記ノズル開口に相対向する前記振動板の領域に接着されている
こと特徴とする請求項３記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記移動手段が、前記振動板の前記攪拌部が設けられた側とは反対側に設けられた攪拌部用圧力室と、該攪拌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、前記振動板の前記攪拌部が設けられた領域に設けられた磁性材料からなる吸着板と、前記振動板の前記攪拌部が設けられた側とは反対側に設けられ、前記吸着板と相対向する電磁石と、前記吸着板と前記電磁石の着脱を調整する調整手段と、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、液滴として噴射可能な液体噴射ヘッドを有する。
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。
【０００３】
ところで、液体噴射装置に用いられる液体として、原材料を微粒子化して溶媒に分散させたものが知られている。一般に、原材料を微粒子化して溶媒に分散させている液体では、経時的に、微粒子の凝集、沈降が発生する。特に、原材料の比重が溶媒の比重よりも大きい場合は、沈降が発生しやすくなる。
原材料の例として、顔料、高分子樹脂、金属、ガラスおよびこれらの酸化物、化合物などが挙げられる。これらの微粒子が凝集、沈降した液体を噴射すると、噴射結果に濃度ムラや歪み、色再現性の悪化、微粒子密度不均一等の品質の劣化が発生する。また、ノズル開口において、凝集、沈降した微粒子によって、目詰まりが発生する。
そこで、これらの問題に対処すべく、凝集、沈降した微粒子が圧力発生室などの流路内に残らないようにするために、定期的に流路内の液体を吸引して廃棄する方法や、液体を攪拌するようにした方法が提案されている。特許文献１においては、ノズル開口に連通する圧力発生室内のインクを引き込むことで、圧力発生室内の凝集、沈降したインクを攪拌させるものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３７０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のように圧力発生室を介してノズル開口付近のインクを引き込む方法では次の問題がある。すなわち、インクの流れが単調であるため、効率的な攪拌を行うことができず、ノズル開口付近および圧力発生室底部に沈降した微粒子に対して、十分に攪拌させることができない。
さらに、特許文献１に記載された方法では、攪拌のためにメニスカスが圧力発生室側に引き込まれるため、再度インクを吐出するまでに時間を必要とする。
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑み、濃度ムラや歪み、色再現性の悪化、微粒子密度不均一等の印刷品質の劣化を軽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。
【０００７】
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、前記ノズル開口および前記液体流路内の液体を攪拌させる攪拌手段と、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、圧力発生室内に液体を攪拌する機構を設けるため、圧力発生室内の液体を十分に攪拌できる。また、圧力発生室内に液体を攪拌する機構を設けるため、ノズル開口付近および圧力発生室底部に沈降した微粒子に対して、十分に攪拌させることができる。さらに、メニスカスが圧力発生室側に引き込まれずに、攪拌が行えるので、再度液体を噴射するまでの時間を短縮することができる。
【０００８】
ここで、前記攪拌手段は、攪拌制御手段によって制御されると共に、前記攪拌制御手段は、前記ノズル開口から液体を噴射しないときに、前記攪拌手段によって前記ノズル開口および前記液体流路内の液体を攪拌するように制御することが好ましい。
これによれば、噴射に使用していないノズル開口および圧力発生室内の液体を攪拌して、液体内の微粒子の凝集、沈降を抑制することができる。
【０００９】
また、前記圧力発生手段が、前記液体流路の一部を画成する振動板を変位させるものであり、前記振動板は、前記ノズル開口に相対向し、前記圧力発生手段の駆動により振動しない領域まで延設され、前記攪拌手段は、前記液体流路内で、前記ノズル開口に相対向する前記振動板の領域に設けられた攪拌部と、該攪拌部が設けられた領域の前記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、攪拌部の移動によってノズル開口および圧力発生室内の液体を確実に攪拌することができる。
【００１０】
また、前記攪拌部は、円錐形状又は漏斗状であり、それらの頂点が、前記ノズル開口に相対向する前記振動板の領域に接着されていること好ましい。
これによれば、液体攪拌時には、ノズル開口および圧力発生室内の液体に対流が生じて、ノズル開口および圧力発生室内の液体の攪拌を攪拌部によって確実に行うことができる。
【００１１】
また、前記移動手段が、前記振動板の前記攪拌部が設けられた側とは反対側に設けられた攪拌部用圧力室と、該攪拌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攪拌部用圧力室内の圧力を調整することで、攪拌部を確実に移動させることができる。
【００１２】
また、前記移動手段が、前記振動板の前記攪拌部が設けられた領域に設けられた磁性材料からなる吸着板と、前記振動板の前記攪拌部が設けられた側とは反対側に設けられ、前記吸着板と相対向する電磁石と、前記吸着板と前記電磁石の着脱を調整する調整手段と、を具備することが好ましい。
これによれば、電磁石によって攪拌部を確実に移動させることができる。
【００１３】
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、ノズル開口および圧力発生室内の液体の攪拌を確実に行うことで、常に一定の印字品質を保証した液体噴射ヘッドユニットを実現できる。
【００１４】
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、ノズル開口および圧力発生室内の液体の攪拌を確実に行うことで、常に一定の印字品質を保証した液体噴射装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの断面図。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図６】実施形態２に係る記録ヘッドの断面図。
【図７】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。
【図８】実施形態３に係る記録ヘッドの断面図。
【図９】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。
【図１０】実施形態４に係る記録ヘッドの断面図。
【図１１】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。
【図１２】実施形態５に係る記録ヘッドの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００１７】
（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１０（以下、記録ヘッド１０とも言う）の圧力発生室１１の長手方向の断面図であり、図１（ｂ）は、記録ヘッド１０の圧力発生室１１の短手方向の要部断面図であり、図２及び図３は、図１（ａ）の要部拡大断面図である。
【００１８】
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上に設けられる圧力発生手段としての圧電素子１６とを有する。
【００１９】
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１１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。
【００２０】
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１２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。
【００２１】
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。
【００２２】
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（ＣＯＦ）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。
【００２３】
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。
【００２４】
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（ＳＵＳ）からなる。
【００２５】
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、第１の薄肉部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３７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。
【００２６】
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３９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攪拌部用圧力室４０が設けられており、攪拌部用圧力室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が接続されている。このような攪拌部用圧力室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。
【００２７】
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、攪拌手段１００を構成する攪拌部１０１が設けられている。
攪拌部１０１は、例えば、円錐形状の金属や樹脂等の材料からなり、図２に示すように、振動板１５のノズル開口１３に相対向する第２の薄肉部３９に固定されている。また、図２において、攪拌部１０１は、各ノズル開口１３の中心にその底面が位置するように頂点部が振動板１５の弾性膜３３に固定されている。
尚、攪拌部１０１の形状はこれに限られず攪拌可能なものであれば形状を問わず、例えば後述するように漏斗状であっても差し支えない。
ただし、このような攪拌部１０１は、ノズル開口１３およびノズル開口連通路２２の大きさに合わせて形成する必要がある。すなわち、ノズル開口連通路２２の容量を十分に確保できる大きさであって、かつノズル開口１３を攪拌するのに適した大きさであることが必要とされる。
【００２８】
以下に、攪拌部１０１の製造方法について説明する。攪拌部１０１は例えばノズル開口１３を用いて形成することができる。すなわち、ノズル開口１３が漏斗状に形成されたものであれば、このノズル開口内に光硬化樹脂を充填し、この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、漏斗状の攪拌部１０１を形成することができる。そして、このように形成した攪拌部１０１をノズル開口１３から取り出して反転させた状態にしてから、弾性膜３３に漏斗状の攪拌部１０１の頂点（すなわち、ノズル開口１３の吐出面に対応した部分）を接着することにより、攪拌部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。
なお、ここではノズルプレート１４を利用した攪拌部１０１の形成方法を説明したが、これに限られず、円錐形状の攪拌部１０１を形成可能な部材を別途使用して、攪拌部１０１を形成しても差し支えない。
【００２９】
図１（ａ）において、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。
【００３０】
また、ヘッドケース３２には、攪拌手段１００の一部を構成する移動手段１１０が設けられている。移動手段１１０は、攪拌部１０１の設けられた第２の薄肉部３９を変形させて、攪拌部１０１を移動させて、攪拌部１０１によるノズル開口１３および圧力発生室１１内のインクの攪拌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攪拌部用圧力室４０と、攪拌部用圧力室４０内の圧力を調整する圧力調整手段１１１と、を具備する。
さらに、攪拌部用圧力室４０と圧力調整手段１１１とは、ヘッドケース３２の攪拌部用圧力室４０に連通する連通路４１と、連通路４１に接続された管部材１１２とを介して接続されている。圧力調整手段１１１は、攪拌部用圧力室４０を加圧するものであり、例えば、攪拌部用圧力室４０に気体を送風する送風ポンプ等からなる。
【００３１】
図２に示すように、このような移動手段１１０では、図１に示した圧力調整手段１１１が攪拌部用圧力室４０内に圧力を印加しない状態では、攪拌部１０１がノズル開口１３側に移動することなく、ノズル開口１３および圧力発生室１１内のインクの攪拌は行われない。
これに対して、図３に示すように、図１に示した圧力調整手段１１１が攪拌部用圧力室４０内に圧力を印加することで、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、攪拌部１０１がノズル開口１３側に近づく。この後に、図１に示した圧力調整手段１１１が攪拌部用圧力室４０内の圧力を開放することで、振動板１５の第２の薄肉部３９が元の形状に戻る。この一連の動作により、攪拌部１０１がノズル開口１３および圧力発生室１１内のインクに対流を生み、インクの攪拌を行うことができる。
【００３２】
すなわち、圧力調整手段１１１によって、攪拌部用圧力室４０内の圧力を調整することで、攪拌部１０１をノズル開口１３側に移動させることでノズル開口１３および圧力発生室１１のインクの攪拌ができる。
なお、本実施形態では、攪拌部用圧力室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および圧力発生室１１のインクの攪拌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、攪拌部用圧力室４０を、ノズル開口１３毎に独立して設けるようにすれば、ノズル開口１３および圧力発生室１１のインクの攪拌を独立して行うことができる。
【００３３】
また、２以上のノズル開口１３からなるノズル開口群毎に攪拌部用圧力室４０を設けることで、ノズル開口群毎にノズル開口１３および圧力発生室１１のインクの攪拌を行うことができる。
なお、攪拌部用圧力室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を攪拌部用圧力室４０毎に設けるか、各攪拌部用圧力室４０と圧力調整手段１１１との間にバルブを設け、バルブの開閉によって各攪拌部用圧力室４０の圧力調整を独立して行うようにすればよい。
【００３４】
このような記録ヘッド１０では、図２に示すように、攪拌部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。
【００３５】
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。
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。ここで、記録ヘッド１０は直接図示されていないが、ヘッドユニット１の後述する記録シートＳに対向する位置に配置されている。
【００３６】
ヘッドユニット１は、インク供給手段を構成するインクカートリッジ２Ａ，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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、図１〜図３に示したノズル開口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。
【００３９】
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。
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１３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。
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
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、記録ヘッド１０の制御構成を示すブロック図である。
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１３０と、記録ヘッド１０、攪拌手段１００及び吸引手段１３０の動作を制御する制御装置５０とを具備する。
【００４２】
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及び攪拌制御手段５４を有する。
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。
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。
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。
【００４３】
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１３０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。
【００４４】
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１３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１３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。
【００４５】
攪拌制御手段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、攪拌手段１００の移動手段１１０の圧力調整手段１１１の駆動を停止して、攪拌部用圧力室４０内を大気開放することで、攪拌部１０１をノズル開口１３側から離反させる（図２参照）。また、攪拌制御手段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、攪拌部用圧力室４０内に圧力の印加および開放を繰り返すことで、攪拌部１０１でノズル開口１３および圧力発生室１１のインクを攪拌する（図３参照）。
【００４６】
ちなみに、攪拌部１０１を動かす際には、圧力調整手段１１１を停止して攪拌部用圧力室４０を大気開放するだけではなく、攪拌部用圧力室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、攪拌部１０１の攪拌動作を短時間で且つ確実に行わせることができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態では、ノズル開口１３が連通するノズル開口連通路２２内を記録ヘッド１０に設けられた攪拌手段１００によって攪拌する。所望のタイミングでノズル開口１３および圧力発生室１１のインクの攪拌をすることで、非印刷時のノズル開口１３近傍のインクの凝集、沈降を抑制して、吐出結果に濃度ムラや歪み、色再現性の悪化、微粒子密度不均一等の品質の劣化を抑制することができる。
また、ノズル開口１３において、凝集、沈降した微粒子による目詰まりが発生することを抑制することができる。
さらに、従来のように、定期的にノズル開口１３および圧力発生室１１のインクをキャップ部材１３１によって吸引することにより、インクの凝集、沈降を抑制する方法と比較すると、無駄にするインクを少なくすることができる。
【００４８】
（実施形態２）
図６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７は、図６の要部を拡大した断面図である。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。
図６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１０Ａ（以下、記録ヘッド１０Ａとも言う）には、攪拌手段１００Ａとして、攪拌部１０１Ａと、移動手段１１０Ａと、を具備する。
【００４９】
攪拌部１０１Ａは、図７（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近傍まで届く大きさで設けられている。
図６において、移動手段１１０Ａは、攪拌部用圧力室４０と、圧力調整手段１１１Ａと、攪拌部用圧力室４０と圧力調整手段１１１Ａとを連通する連通路４１及び管部材１１２と、を具備する。
圧力調整手段１１１Ａは、攪拌部用圧力室４０の気体を吸引する、例えば、真空ポンプ等からなり、図７（ｂ）に示すように、圧力調整手段１１１Ａが攪拌部用圧力室４０内の気体を吸引することで、攪拌部用圧力室４０内を負圧にする。
【００５０】
このように、攪拌部用圧力室４０を負圧にすることで、第２の薄肉部３９を変形させて、攪拌部１０１Ａをノズル開口１３から離反させ、ノズル開口１３および圧力発生室１１を攪拌することができる。
【００５１】
（実施形態３）
図８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９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。
図８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１０Ｂ（以下、記録ヘッド１０Ｂとも言う）の攪拌手段１００Ｂは、攪拌部１０１Ａと、移動手段１１０Ｂと、を具備する。
【００５２】
移動手段１１０Ｂは、攪拌部用圧力室４０と、送風ポンプ等からなる圧力調整手段１１１と、連通路４１と、管部材１１２と、攪拌部用圧力室４０と外部とを連通する外部連通孔４２と、を具備する。
このような移動手段１１０Ｂでは、図９に示すように、圧力調整手段１１１によって攪拌部用圧力室４０内に気体を送風すると、攪拌部用圧力室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、攪拌部用圧力室４０内に引き込まれ、攪拌部１０１Ａがノズル開口１３側から離反される。また、圧力調整手段１１１による送風を停止することで、攪拌部１０１Ａはノズル開口１３側に近づく。
このように、送風の有無の切り替えを行うことで、攪拌部１０１Ａが動き、結果として、ノズル開口１３および圧力発生室１１を攪拌することができる。
【００５３】
（実施形態４）
図１０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１１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。
図１０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１０Ｃ（以下、記録ヘッド１０Ｃとも言う）には、攪拌手段１００Ｃが設けられ、攪拌手段１００Ｃは、攪拌部１０１Ａと、移動手段１１０Ｃと、を具備する。
【００５４】
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。
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。
また、電磁石１１４は、ヘッドケース３２の攪拌部用圧力室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。
【００５５】
そして、図１１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、攪拌部１０１Ａをノズル開口１３側から離反させる。また、電磁石１１４による吸着板１１３の吸着を解除することで、図１０に示すように、攪拌部１０１Ａはノズル開口１３側に近づく。
【００５６】
このように、電磁石１１４の吸着板１１３への吸着と解除の切り替えを行うことで、攪拌部１０１Ａが動き、結果として、ノズル開口１３および圧力発生室１１を攪拌することができる。
なお、記録ヘッド１０Ｃに上述した実施形態１の攪拌部１０１を設けた場合には、電磁石１１４の電磁力によって、吸着板１１３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。
【００５７】
（実施形態５）
図１２は、本発明の実施形態５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。
図１２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１０Ｄ（以下、記録ヘッド１０Ｄとも言う）においては、攪拌部１０１Ａの移動手段として、振動板１５の変形を用いる。
図１２に示すように、振動板１５の動きが攪拌部１０１Ａに伝わりやすい構造にする。
圧電素子１６に非吐出パルスを印加することで、振動板１５の変形が生じ、攪拌部１０１Ａも同期して動き、結果として、ノズル開口１３および圧力発生室１１を攪拌することができる。
【００５８】
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。
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い。例えば、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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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】
【００６３】
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、１３…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…攪拌制御手段、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ…攪拌手段、１０１，１０１Ａ…攪拌部、１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ…移動手段、１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ…圧力調整手段、１１３…吸着板、１１４…電磁石。
【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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