(57)【要約】【課題】被記録媒体の性質に応じて液体吐出用のノズル５の開口面積を変更し、記録品質を維持又は向上させる。【解決手段】一方向に配列した複数のチャンバー２と、複数のチャンバー２のそれぞれを独立に駆動する複数のアクチュエータ３とを備えるアクチュエータ基板９と、開口面積の異なる複数のノズル５ア、５ｂ、５ｃがチャンバー２に対応して形成されたノズルプレート４と、複数のノズル５ａ、５ｂ、５ｃの内のいずれか一のノズルを選択し、この選択されたノズルから液体を外部に吐出可能とする選択手段６と、を備える。【選択図】図１
2012051351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に配列した複数のチャンバーと、前記複数のチャンバーのそれぞれを独立に駆動する複数のアクチュエータとを備えるアクチュエータ基板と、
開口面積の異なる複数のノズルが単独の前記チャンバーに対応して形成されたノズルプレートと、
前記複数のノズルの内のいずれか一のノズルを選択し、前記選択されたノズルから外部に液体を吐出する選択手段と、を備える液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記ノズルプレートは、前記開口面積の異なる複数のノズルが前記チャンバーに連通する態様で前記アクチュエータ基板に接合し、
前記選択手段は、
前記チャンバーに対応する貫通孔を有し、前記ノズルプレートの表面に摺動可能に設置された遮蔽板と、
前記遮蔽板に係合し、前記遮蔽板を前記アクチュエータ基板に対して相対的に移動可能であり、前記開口面積の異なる複数のノズルの内のいずれか一のノズルを外部に露出させる移動手段と、を有する請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記遮蔽板は、前記ノズルプレートの表面を摺動する摺動面がゴム系の高分子材料から成る請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記遮蔽板は前記一方向に長い長尺形状を有し、
前記移動手段は、前記遮蔽板の両短辺に係合し、前記遮蔽板を前記アクチュエータ基板に対して前記一方向に交差する他方向に相対的に移動させる請求項２又は３に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記移動手段は、
前記遮蔽板に固定されたガイドフォルダーと、
前記アクチュエータ基板に固定され、前記ガイドフォルダーを摺動可能にガイドするガイドシャフトと、
前記アクチュエータ基板に固定される支持部材と、
前記支持部材に進退可能に装着され、前記ガイドフォルダーに当接して前記遮蔽板を位置決する送り部材と、
前記アクチュエータ基板に固定され、前記ガイドフォルダーを前記送り部材の方向に付勢する付勢部材と、を備える請求項２〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記アクチュエータ基板を複数有し、前記ノズルプレートは前記複数のアクチュエータ基板のそれぞれに対応し、
前記選択手段は、前記複数のアクチュエータ基板が備える複数のチャンバーに亘って、前記複数のノズルの内のいずれか一のノズルを一括して選択する請求項２又は３に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記移動手段は、
前記複数のアクチュエータ基板に対して相対的に固定されるガイドフォルダーと、
前記遮蔽板に係合する支持部材と、
前記支持部材に進退可能に装着され、前記ガイドフォルダーに当接して前記遮蔽板の位置決する送り部材と、を備える請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項８】
一つのチャンバーに対応する前記複数のノズルは、開口面積が互いに異なる第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）ノズルから成り、
前記一つのチャンバーに対応する第ｍ（ｍは１〜ｎの整数）ノズルは他のチャンバーに対応する第ｍノズルとともに前記一方向に第ｍノズル列を構成し、
前記遮蔽板の貫通孔は前記一方向に細長く又は前記一方向に配列し、
前記移動手段は前記遮蔽板の貫通孔を介して前記第１〜第ｎノズル列の内のいずれか一のノズル列を外部に露出させる請求項２〜７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項９】
前記第１ノズル〜第ｎノズルの順に開口面積が大きい請求項８に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
前記ノズルプレートは、前記アクチュエータ基板に対して相対的に移動可能に設置され、
前記選択手段は、前記ノズルプレートに係合し、前記アクチュエータ基板に対して前記ノズルプレートを相対的に移動させて、前記開口面積の異なる複数のノズルの内のいずれか一のノズルから液体を外部に吐出する請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１１】
前記選択手段は、前記チャンバーに連通する貫通孔を有し、前記アクチュエータ基板に接合する遮蔽板を更に備え、
前記ノズルプレートは前記遮蔽板の外表面に摺動可能に設置されている請求項１０に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１２】
前記請求項１〜１１のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを搭載したキャリッジユニットと、
前記キャリッジユニットを往復移動させる移動機構と、
前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、
前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備える液体噴射装置。
【請求項１３】
前記キャリッジユニットには、前記選択手段を構成する遮蔽板が固定され、前記液体噴射ヘッドを構成するアクチュエータ基板が移動可能に設置されている請求項１２に記載の液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルから液体を吐出して被記録媒体に画像や文字、あるいは薄膜材料を形成する液体噴射ヘッド及びこれを用いた液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、記録紙等にインク滴を吐出し、文字、図形を描画する、あるいは素子基板の表面に液体材料を吐出して機能性薄膜のパターンを形成するインクジェット方式の液体噴射ヘッドが利用されている。この方式は、インクや液体材料を液体タンクから液体噴射ヘッドに供給し、液体噴射ヘッドに形成した微小空間にこのインクを充填し、駆動信号に応じて微小空間内の液体を瞬間的に加圧してこの微小空間に連通するノズルから液滴を吐出させる。
【０００３】
この種のインクジェットヘッドとして、例えば特許文献１にはインク吐出量が異なる複数のノズルを搭載したインクジェット記録ヘッドが記載されている。図６は（特許文献１の図４）ノズルチップに設置された吐出ノズルの構成を表している。ノズルチップは、インク吐出量の異なる大ノズル１０２、中ノズル１０３、小ノズル１０４が走査方向に直交する方向Ｂに配列してノズル群Ｋ、Ｃ１、Ｍ１・・・Ｃ２を構成している。各ノズル群Ｋ、Ｃ１、Ｍ１・・・Ｃ２は例えば黒、シアン、マゼンタ等の各色のインクを吐出する。そして各ノズル群を構成する大ノズルは、濃度の高い画像領域を印刷する際に主体的に使用し、小ノズルは、濃度の薄い画像領域を印刷する際に主体的に使用し、中ノズルは、濃淡の中間調画質を向上させる際に使用する。この３種類を組み合わせて記録することで、濃度の高い画像を記録するときでも記録速度を低下させることなく、また、中間調からハイライト部まで諧調が滑らかで粒状感の少ない画質で記録することができる、というものである。
【０００４】
また、同色系のノズル群、例えばノズル群Ｃ１とＣ２、或いはノズル群Ｍ１とＭ２との間では、大ノズルを走査方向に直交する方向に半ピッチずらし、また、中ノズル及び小ノズルも同様にピッチをずらして配列している。これにより、エリアファクタが同じとなり、また、ドット干渉による記録画像のムラを防止することができる、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−４６９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、インクジェットヘッドによる記録方式は、ノズルから吐出された液滴が被記録媒体に着弾したときの液滴の広がりや濃度が、被記録媒体の種類やインクの種類によって異なり、記録品質が劣悪となる場合があった。そこで、ノズルから吐出する液滴量を駆動信号によって調節しようとしても、吐出の際の振動が変化し、不要なサテライトが発生する等の課題があり、制御が難しかった。そのため、被記録媒体の種類に応じて液体吐出ヘッドを最適なヘッドに交換する等の対策が必要となり、作業が煩雑となった。また、上記特許文献１に記載の大ノズル、中ノズル、小ノズルはインク吐出量が固定されているので、被記録媒体の種類に応じて吐出量を調整することができない。また、仮に被記録媒体の種類ごとに複数ノズルから一つのノズルを選択して使用することを想定すると、一つのノズルには一つのチャンネルが対応するので記録密度が低下してしまう、という課題があった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被記録媒体の性質に応じて液滴吐出量を変更して吐出することを可能とする液体噴射ヘッドやこれを用いた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】
【０００８】
本発明による液体噴射ヘッドは、一方向に配列した複数のチャンバーと、前記複数のチャンバーのそれぞれを独立に駆動する複数のアクチュエータとを備えるアクチュエータ基板と、開口面積の異なる複数のノズルが単独の前記チャンバーに対応して形成されたノズルプレートと、前記複数のノズルの内のいずれか一のノズルを選択し、前記選択されたノズルから外部に液体を吐出する選択手段と、を備える。
【０００９】
また、前記ノズルプレートは、前記開口面積の異なる複数のノズルが前記チャンバーに連通する態様で前記アクチュエータ基板に接合し、前記選択手段は、前記チャンバーに対応する貫通孔を有し、前記ノズルプレートの表面に摺動可能に設置された遮蔽板と、前記遮蔽板に係合し、前記遮蔽板を前記アクチュエータ基板に対して相対的に移動可能であり、前記開口面積の異なる複数のノズルの内のいずれか一のノズルを外部に露出させる移動手段と、を有することとした。
【００１０】
また、前記遮蔽板は、前記ノズルプレートの表面を摺動する摺動面がゴム系の高分子材料から成るようにした。
【００１１】
また、前記遮蔽板は前記一方向に長い長尺形状を有し、前記移動手段は、前記遮蔽板の両短辺に係合し、前記遮蔽板を前記アクチュエータ基板に対して前記一方向に交差する他方向に相対的に移動させるようにした。
【００１２】
また、前記移動手段は、前記遮蔽板に固定されたガイドフォルダーと、前記アクチュエータ基板に固定され、前記ガイドフォルダーを摺動可能にガイドするガイドシャフトと、前記アクチュエータ基板に固定される支持部材と、前記支持部材に進退可能に装着され、前記ガイドフォルダーに当接して前記遮蔽板を位置決する送り部材と、前記アクチュエータ基板に固定され、前記ガイドフォルダーを前記送り部材の方向に付勢する付勢部材と、を備えることとした。
【００１３】
また、前記アクチュエータ基板を複数有し、前記ノズルプレートは前記複数のアクチュエータ基板のそれぞれに対応し、前記選択手段は、前記複数のアクチュエータ基板が備える複数のチャンバーに亘って、前記複数のノズルの内のいずれか一のノズルを一括して選択するようにした。
【００１４】
また、前記移動手段は、前記複数のアクチュエータ基板に対して相対的に固定されるガイドフォルダーと、前記遮蔽板に係合する支持部材と、前記支持部材に進退可能に装着され、前記ガイドフォルダーに当接して前記遮蔽板の位置決する送り部材と、を備えるようにした。
【００１５】
また、一つのチャンバーに対応する前記複数のノズルは、開口面積が互いに異なる第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）ノズルから成り、前記一つのチャンバーに対応する第ｍ（ｍは１〜ｎの整数）ノズルは他のチャンバーに対応する第ｍノズルとともに前記一方向に第ｍノズル列を構成し、前記遮蔽板の貫通孔は前記一方向に細長く又は前記一方向に配列し、前記移動手段は前記遮蔽板の貫通孔を介して前記第１〜第ｎノズル列の内のいずれか一のノズル列を外部に露出させるようにした。
【００１６】
また、前記第１ノズル〜第ｎノズルの順に開口面積が大きいこととした。
【００１７】
また、前記ノズルプレートは、前記アクチュエータ基板に対して相対的に移動可能に設置され、前記選択手段は、前記ノズルプレートに係合し、前記アクチュエータ基板に対して前記ノズルプレートを相対的に移動させて、前記開口面積の異なる複数のノズルの内のいずれか一のノズルから液体を外部に吐出するようにした。
【００１８】
また、前記選択手段は、前記チャンバーに連通する貫通孔を有し、前記アクチュエータ基板に接合する遮蔽板を更に備え、前記ノズルプレートは前記遮蔽板の外表面に摺動可能に設置されることとした。
【００１９】
本発明による液体噴射装置は、前記請求項１〜１１のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを搭載したキャリッジユニットと、前記キャリッジユニットを往復移動させる移動機構と、前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備えることとした。
【００２０】
また、前記キャリッジユニットには、前記選択手段を構成する遮蔽板が固定され、前記液体噴射ヘッドを構成するアクチュエータ基板が移動可能に設置されるようにした。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の液体噴射ヘッドは、一方向に配列した複数のチャンバーと、複数のチャンバーのそれぞれを独立に駆動する複数のアクチュエータとを備えるアクチュエータ基板と、開口面積の異なる複数のノズルが単独のチャンバーに対応して形成されたノズルプレートと、複数のノズルの内のいずれか一のノズルを選択し、この選択されたノズルから外部に液体を吐出する選択手段と、を備える。これにより、被記録媒体の種類に応じてノズルを選択して高品質の記録を行うことを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の基本構成を表す模式図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な部分分解斜視図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な部分斜視図である。
【図４】本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な斜視図である。
【図５】本発明の第三実施形態に係る液体噴射装置の模式的な斜視図である。
【図６】従来公知のインクジェット記録ヘッドの吐出ノズルの構成を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は本発明の基本的な構成を表す模式図である。本発明の液体噴射ヘッド１は、図１の紙面に垂直方向（Ｘ方向）に複数配列するチャンバー２と、複数のチャンバー２のそれぞれを独立に駆動するアクチュエータ３とを備えるアクチュエータ基板９と、開口面積の異なる複数のノズル５ａ、５ｂ、５ｃが単独のチャンバー２に対応して形成されたノズルプレート４と、開口面積の異なる複数のノズル５ａ、５ｂ、５ｃの内のいずれか一のノズル５を選択し、この選択されたノズル５から液体を吐出させることを可能とする選択手段６を備えている。
【００２４】
この液体噴射ヘッド１は次のように動作する。まず、チャンバー２にインク等の液体を充填する。そして、各チャンバー２に対応して設置したアクチュエータ３により各チャンバー２を独立に駆動してチャンバー２の液体内圧を瞬間的に高くする、或いは一度低くしてから高くする。これにより、ノズル５ｂから液滴を吐出して遮蔽板６ａの下部（−Ｙ方向）に設置した図示しない被記録媒体に液体を記録する。この場合に、被記録媒体の性質に応じて選択手段６により複数のノズル５ａ、５ｂ、５ｃの内のいずれか一のノズル５を選択し、吐出する液滴量を変化させることができる。例えばノズル５から吐出した液体が染み込みやすい被記録媒体のときは開口面積の小さなノズル５ａを選択し、液体が染み込み難い被記録媒体のときは開口面積の大きなノズル５ｃを選択する。これにより、被記録媒体の性質に応じて液体の吐出量を調整することが可能となり、高記録品質を維持することができる。
【００２５】
図１に示すように、ノズルプレート４はアクチュエータ基板９の端面に接合している。選択手段６は、ノズルプレート４の外表面に摺動可能に設置した遮蔽板６ａと、遮蔽板６ａに形成した貫通孔６ｃと、遮蔽板６ａに係合し、この遮蔽板６ａをノズルプレート４に対して複数のノズル５ａ、５ｂ、５ｃの並び方向（Ｚ方向）に相対的に移動させる移動手段６ｂから構成した。移動手段６ｂは遮蔽板６ａを移動させて、ノズルプレート４に形成した複数のノズル５ａ、５ｂ、５ｃの内のいずれか一のノズル５を選択することができる。そして、選択されたノズル５と貫通孔６ｃとが連通してノズル５から外部に液体を吐出させる。この構成により、ノズルプレート４の３つのノズル５ａ、５ｂ、５ｃは単独のチャンバー２に常に連通するので液体が常に充填され、乾燥することが無い。そのため、移動手段６ｂにより遮蔽板６ａを移動して他のノズル５を選択する場合に、選択されたノズル５は直ちに使用することができる。
【００２６】
また、上記のようにノズルプレート４に対して遮蔽板６ａを移動させていずれか一のノズル５を選択することに代えて、ノズルプレート４をアクチュエータ基板９に対して移動可能に設置し、移動手段６ｂをノズルプレート４に係合させることができる。これにより、移動手段６ｂによりノズルプレート４を移動させて、開口面積の異なる複数のノズル５ａ、５ｂ、５ｃの内のいずれか一のノズル５を選択し、貫通孔６ｃと連通する選択されたノズル５から液体を外部に吐出させることができる。
【００２７】
この場合に、貫通孔６ｃを有する遮蔽板６ａをアクチュエータ基板９に固定し、ノズルプレート４をアクチュエータ基板９又は遮蔽板６ａに対して摺動可能に設置することができる。ノズルプレート４と移動手段６ｂを係合し、ノズルプレート４を移動手段６ｂにより移動させて、いずれか一のノズルを、貫通孔６ｃを介して外部に露出させるように構成してもよい。また、アクチュエータ基板９のチャンバー２が開口する開口端に遮蔽板６ａを固定し、遮蔽板６ａの外表面にノズルプレート４を摺動可能に設置し、このノズルプレート４に移動手段６ｂを係合し、ノズルプレート４を移動手段６ｂにより移動させて、いずれか一のノズルを、貫通孔６ｃを介してチャンバー２に連通するように構成することができる。
【００２８】
また、アクチュエータ基板９にノズルプレート４を固定し、移動手段６ｂとアクチュエータ基板９を係合し、遮蔽板６ａに対してアクチュエータ基板９を移動させてノズルプレート４の複数のノズル５ａ、５ｂ、５ｃの内のいずれか一のノズルを、貫通孔６ｃを介して外部に露出させるようにしてもよい。また、アクチュエータ基板９に遮蔽板６ａを固定し、移動手段６ｂとノズルプレート４を係合し、ノズルプレート４に対してアクチュエータ基板９を移動させてノズルプレート４の複数のノズル５ａ、５ｂ、５ｃの内のいずれか一のノズルを、貫通孔６ｃを介してチャンバー２に連通させるようにしてもよい。
【００２９】
また、例えばＺ方向に複数のアクチュエータ基板９を設置し、各ノズルプレート４はこの複数のアクチュエータ基板９に対応させて設置することができる。この場合、選択手段６は複数のアクチュエータ基板９に跨って延在させ、複数のアクチュエータ基板９が備える複数のチャンバーに亘って、開口面積の異なる複数のノズルの内のいずれか一のノズルを一括して選択するように構成することができる。これにより、多数のアクチュエータ基板を使用する高密度、高速記録用の液体噴射ヘッドを構成した場合でも、被記録媒体の性質や使用する液体に応じてノズルの開口面積を一括して選択することが可能となり、高記録品質を維持することができる。
【００３０】
また、一つのチャンバー２に対応するノズルを第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）ノズルの互いに開口面積が異なるｎ個のノズルとすることができる。そして、一つのチャンバー２に対応する第ｍ（ｍは１〜ｎの整数）ノズルは他のチャンバー２に対応する第ｍノズルとともに図１において紙面垂直方向（Ｘ方向）に第ｍノズル列を構成する。遮蔽板６ａの貫通孔６ｃは紙面垂直方向に細長いスリット状の形状を有する、又は、遮蔽板６ａに貫通孔６ｃを各チャンバー２に対応して複数形成し、この複数の貫通孔６ｃを紙面垂直方向に配列させる。移動手段６ｂは、第１〜第ｎノズル列の内のいずれか一のノズル列を、貫通孔６ｃを介して選択的に外部に露出させる。この構成により、多数のチャンバーに対応するノズルを被記録媒体の性質に合わせて一括して変更することができる。
【００３１】
ここで、アクチュエータ３はチャンバー２内の液体に瞬間的に圧力変動を誘起できるものであればよい。即ち、チャンバー内に液体を充填し、熱によって液体内に気泡を発生させ、この気泡発生に伴う圧力変動によりノズルから液体を吐出させるサーマル方式の液体噴射ヘッドであってもよいし、チャンバー２の壁に圧電体を設置し、圧電体の電歪効果を利用してチャンバー２内の容積を変化させ、この容積変化に伴う圧力変動によりノズルから液体を吐出させる圧電体方式の液体噴射ヘッドであってもよい。また、圧電体方式の内、圧電体材料の屈曲モード、伸縮モード、或いはシェアモードのいずれのモードを使用するものであってもよい。
【００３２】
なお、複数のノズルは、開口面積の大きさの順に並べることができる。そして、その中央部に設置する中心ノズルは基本となる解像度に設定しておく。これにより、基本解像度からずれたときにノズルを短時間で変更することができる。また、最も使用頻度の高い被記録媒体に記録するときのノズルをその中央部に設置し、使用頻度が低くなるに従って対応するノズルを外側に順に設置してもよい。これにより、移動手段６ｂにより遮蔽板６ａ等を移動する移動距離が少なく、ノズルの変更時間を短縮することができる。以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。
【００３３】
（第一実施形態）
図２は、本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド１の模式的な部分分解斜視図である。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。液体噴射ヘッド１は、表面に並列する複数の溝２２をＸ方向に並べて形成したアクチュエータ基板９と、複数の溝２２の開口端を覆ってアクチュエータ基板９の表面に接合したカバープレート１９を備えている。溝２２とカバープレート１９により囲まれる空間がチャンバー２を構成している。カバープレート１９は、各溝２２に連通し各溝２２に液体を供給するための液体供給口２０を有している。液体噴射ヘッド１は、更に、アクチュエータ基板９の前方端ＦＥに接合するノズルプレート４と、ノズルプレート４の外表面に摺動可能に設置した遮蔽板６ａと、遮蔽板６ａに係合し遮蔽板６ａをＺ方向に移動可能に構成した移動手段６ｂを備えている。
【００３４】
アクチュエータ基板９の表面に形成した複数の溝２２は圧電体から成る側壁により区画されている。圧電体側壁は垂直方向（Ｚ方向）に予め分極処理が施されている。側壁の両面の上半分に駆動電極２１を形成し、アクチュエータ３を構成している。つまり、駆動電極２１に駆動信号を与えて側壁の厚さ方向に電界を印加する。すると、側壁は厚み滑り応力により変形する。この側壁の変形によりチャンバー２内の液体の圧力が変動し、ノズル５から液体が吐出される。即ち、本実施形態は、圧電方式のシェアモードを利用した液体噴射ヘッド１である。
【００３５】
ノズルプレート４は、複数のチャンバー２のそれぞれに対応する開口面積の異なる３つのノズル５ａ、５ｂ、５ｃを備えている。３つのノズル５ａ、５ｂ、５ｃはチャンバー２が配列するＸ方向に直交するＺ方向に開口面積が次第に大きくなる順に配列している。遮蔽板６ａは、３つのノズル５ａ、５ｂ、５ｃの内のいずれか一のノズルを選択的に外部に露出させる貫通孔６ｃを備えている。貫通孔６ｃはＸ方向に細長いスリット状の形状を有し、各チャンバー２に対応して形成した３つのノズルの内のいずれか一つのノズルを外部に対して同時に露出させることができる。移動手段６ｂは遮蔽板６ａに係合し、遮蔽板６ａをＺ方向に移動させる。この構成により、被記録媒体の性質に応じて最小の開口面積を有するノズル５ａを露出させるか、中間の開口面積を有するノズル５ｂを露出させるか、或いは最大の開口面積を有するノズル５ｃを露出させるかを設定することができるので、被記録媒体を変えても記録品質を維持向上させることができる。
【００３６】
本第一実施形態の液体噴射ヘッド１は次のように駆動する。まず、液体供給口２０にインク等の液体を供給し、これに連通する各チャンバー２に液体を充填する。次に、駆動電極２１に駆動信号を与えてアクチュエータ３を駆動する。これにより溝２２を区画する隔壁が厚みすべり変形してチャンバー２の容積が変化し液体に圧力変動が伝搬する。その結果、選択手段６により選択されたいずれか一のノズル５から液滴が吐出される。被記録媒体の性質が変化する場合は、開口面積の異なるノズルを選択して吐出液滴の容量を調節することができる。
【００３７】
なお、本第一実施形態においては３サイクル駆動のアクチュエータ基板９の例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば並列配置したチャンバー２の一つ置きに液体を充填して１サイクル駆動を行うものであってもよい。また、１つのチャンネルに３つのノズルを設けたが、更に多数のノズルを設けることができる。この場合に、最も使用頻度の高い被記録媒体用のノズルをＺ方向並びの中心に設置し、使用頻度が低下するに従って中央部から周辺部に対応するノズルを設置することができる。また、Ｚ方向のノズル配列を開口面積の大きさの順に設置し、特に使用頻度の高い被記録媒体がＺ方向の並びの中心部に設置することが好ましい。また、移動手段６ｂは電気的に又は手動で駆動するいずれの方式であってもよい。また、本発明は、隣接する溝２２の間の側壁にアクチュエータ３を構成する方式に限定されず、溝２２の開口端側に圧電体から成るアクチュエータを設置して、圧電体の屈曲モードや伸縮モードを利用して駆動するものであってもよい。
【００３８】
（第二実施形態）
図３は、本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１の模式的な部分斜視図であり、液体噴射ヘッド１をノズル５側から見た状態である。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付した。
【００３９】
液体噴射ヘッド１は、アクチュエータ基板、カバープレート及びアクチュエータ基板の下端面に接合したノズルプレートからなるヘッド部材７と、ノズルプレートをアクチュエータ基板９の下端部に固定するノズルキャップ１０と、ノズルプレート４に形成した複数のノズル５ａ、５ｂ、５ｃの内のいずれか一のノズル５を選択し、この選択したノズル５から液体を外部に吐出可能とする選択手段を備えている。ここで、ヘッド部材７の内部構造は図２に示す第一実施形態と同様である。また、ノズルプレートに形成したノズル５は、３つのノズル５ａ、５ｂ、５ｃが一つのチャンバーに対応しＺ方向に配列している。更に、各チャンバーに対応するノズル５ａはＸ方向に第１ノズル列Ｒ１を、ノズル５ｂは第２ノズル列Ｒ２を、ノズル５ｃは第３ノズル列Ｒ３をそれぞれ構成する。
【００４０】
選択手段は、スリット状の貫通孔６ｃを備えノズルプレートの外表面に摺動可能に設置した遮蔽板６ａと、この遮蔽板６ａを保持する枠体１２と、枠体１２に固定され枠体１２を介して遮蔽板６ａに係合するガイドフォルダー１１と、ノズルキャップ１０の側面に設置した支持部材としてのナット部材１４及び保持部材１５ａと、ガイドフォルダー１１の側面に当接し、ガイドフォルダー１１をＺ方向に付勢する付勢部材１３と、ナット部材１４に装着され、一端につまみ１６が固定され、他端がガイドフォルダー１１の側面に当接する送り部材としての送りネジ１８と、ノズルキャップ１０に固定された二つの保持部材１５ｂにより保持され、ガイドフォルダー１１を摺動可能にガイドするガイドシャフト１７を備えている。この構成のうち、ガイドフォルダー１１、ナット部材１４、保持部材１５ａ、付勢部材１３、ナット部材１４に挿入され、つまみ１６を備える送りネジ１８、２つの保持部材１５ｂ及びガイドシャフト１７が移動手段６ｂを構成する。移動手段６ｂは長尺形状を有するノズルキャップ１０の一方の短辺側と図示しない他方の短辺側の２か所に設置した。
【００４１】
つまみ１６を回転させるとガイドフォルダー１１がＺ方向に進退し、ノズルプレートに形成した第１〜第３ノズル列Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のいずれかのノズル列を外部に露出させることができる。従って、比較的簡単な構成により、被記録媒体の性質や吐出する液体の種類に応じてノズルの開口面積を一括変更することができる。なお、支持部材としてのナット部材１４や送り部材としての送りネジ１８はマイクロメータのスピンドル送り機構を使用することができる。後に説明するが、隣接するノズルまで送る送り幅は、例えば０．１ｍｍ〜０．２ｍｍである。
【００４２】
次に本第二実施形態における液体噴射ヘッド１の構成部材について説明する。なお、ヘッド部材７を構成するアクチュエータ基板９、カバープレート１９及びノズルプレート４は第一実施形態と同様なので、図２を参照して説明する。アクチュエータ基板９としてチタン酸ジルコン酸鉛から成る圧電材料を使用し、その表面に多数の溝２２を形成してチャンバー２を構成した。チャンバー２を構成する溝２２は、幅を７０μｍ〜８０μｍ、深さを３６０μｍ〜５００μｍとした。溝２２と溝２２の間の側壁に駆動電極２１を形成してシェアモード型のアクチュエータ３を構成した。側壁は溝２２の幅とほぼ同様の厚さとした。アクチュエータ基板９の端面に接合したノズルプレート４は、短手方向（Ｚ方向）の幅が約１．５ｃｍであり、長手方向（Ｘ方向）の長さが約９ｃｍであり、厚さが約５０μｍのポリイミド膜を使用した。
【００４３】
第１ノズル列Ｒ１に含まれるノズル５ａの外側の開口部直径は２１μｍ、内側の開口部直径は２７〜２８μｍ、第２ノズル列Ｒ２に含まれるノズル５ｂの外側の開口部直径は２５μｍ、内側の開口部直径は３２〜３３μｍ、第３ノズル列Ｒ３に含まれるノズル５ｃの外側の開口部直径は３０μｍ、内側の開口部直径は３７〜３８μｍの大きさとした。ノズル５ａの中心とノズル５ｂの中心との間の距離及びノズル５ｂの中心とノズル５ｃの中心との間隔は０．１ｍｍ〜０．２ｍｍとした。遮蔽板６ａは厚さ約０．１ｍｍのゴム系樹脂の高分子材料を使用した。ゴム系樹脂として例えばポリアセタール樹脂を使用すれば、ノズルプレート４に対して密着性が高くしかもキズが付き難く、またノズルプレート４に対する摺動性が優れている。遮蔽板６ａは使用する液体の種類に応じてナイロン系樹脂やシリコン系樹脂を使用することができる。例えば、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタラート、ビニロン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステルなどを使用することができる。遮蔽板６ａの中央部に形成した貫通孔６ｃは幅を０．１ｍｍ〜０．２ｍｍとした。遮蔽板６ａを固定する枠体１２は、厚さが２ｍｍ〜３ｍｍ、外径がノズルプレート４とほぼ同じであり、プラスチック材料又は金属材料を使用した。
【００４４】
なお、移動手段６ｂは上記実施形態に限定されず、送りネジ１８をモータ等のアクチュエータを使用して電気的に駆動してもよい。また、枠体１２及び遮蔽板６ａをノズルキャップ１０或いはヘッド部材７に対して移動させたが、この移動方式に限定されず、例えば枠体１２や遮蔽板６ａを固定し、ヘッド部材７を移動させてもよい。
【００４５】
（第三実施形態）
図４は、本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド１の模式的な斜視図である。なお、以下の説明において液体噴射ヘッド１はキャリッジユニット３８を除いた構成をいう。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
【００４６】
図４に示すように、キャリッジユニット３８の上面にはＺ方向（副走査方向）に並んだ６台のヘッド部材７−１〜７−６が載設されている。各ヘッド部材７−１〜７−６は、液体供給管３３から流入する液体の内部圧力変動を緩和させるための圧力緩衝器２５と、図示しないアクチュエータ基板と、回路基板等が設置される側壁板２６を備えている。キャリッジユニット３８の下部（Ｙ方向）には選択手段が設置されている。選択手段は、枠体１２と、その内側に装着した遮蔽板６ａと、この遮蔽板６ａを移動させる移動手段６ｂを備えている。遮蔽板６ａの上面は、各ヘッド部材７−１〜７−６のノズルプレート４−１〜４−６に摺動可能に当接している。各ノズルプレート４−１〜４−６は、各アクチュエータ基板の各チャンネルに対応して図示しない開口面積の異なる３つのノズルを備えている。遮蔽板６ａは、各ヘッド部材７−１〜７−６を構成するアクチュエータ基板の各チャンバーに対応する貫通孔６ｃ−１〜６ｃ−６を備えている。
【００４７】
移動手段６ｂは、一対の保持部材１５と、ガイドフォルダー１１と、支持部材としてのナット部材１４と、ナット部材１４に装着された送り部材としての送りネジ１８を備えている。保持部材１５は、キャリッジユニット３８に固定され、枠体１２を副走査方向（Ｚ方向）に移動可能に支持している。ガイドフォルダー１１は、枠体１２の手前側の側面とこれに対向する反対側の側面（図示しない。）を挟むようにキャリッジユニット３８の下面に固定されている。ナット部材１４は、枠体１２の手前側の側面とこれに対向する反対側（図示しない。）の側面に設置されている。送りネジ１８はナット部材１４に進退可能に装着され、一端に回転用のつまみ１６が取り付けられ、他端はガイドフォルダー１１に当接する。なお、枠体１２には図示しない付勢部材により送りネジ１８が進む方向、即ちＺ方向に付勢されている。つまみ１６を回転させることにより、遮蔽板６ａをＺ方向に進退させて遮蔽板６ａを位置決めすることができる。即ち、貫通孔６ｃ−１〜６ｃ−６をＺ方向に移動させて、複数のアクチュエータ基板９に形成した複数のチャンバーに亘って、開口面積が異なる複数のノズルの内のいずれか一のノズルを一括して選択することができる。その結果、被記録媒体の性質や液体の種類に応じて液体の吐出量を簡単に一括調整することができ、高記録品質を維持することができる。
【００４８】
なお、６個のヘッド部材７−１〜７−６は液体供給管３３からそれぞれ異なる液体を流入し、異なる液体を吐出する。例えば６種類の色のインクを吐出することができる。或いは、同じ液体を吐出して記録密度や記録速度を向上させるように構成することができる。また、上記実施形態では、各ヘッド部材７−１〜７−６をキャリッジユニット３８に固定し、遮蔽板６ａを移動させて開口面積の異なるいずれか一のノズルを選択したが、これに代えて、遮蔽板６ａをキャリッジユニット３８に固定し、ヘッド部材７−１〜７−６を移動させて開口面積の異なるいずれか一のノズルを一括して選択するようにしてもよい。この場合は、一対の保持部材１５が各ヘッド部材７−１〜７−６をＺ方向に移動可能に支持し、送りネジ１８を枠体１２に固定し、ガイドフォルダー１１をヘッド部材７−１〜７−６に固定すればよい。また、移動手段は上記実施形態に限定されず、モータ等により駆動する構成であってもよい。
【００４９】
（第四実施形態）
図５は本発明の第四実施形態に係る液体噴射装置３０の模式的な斜視図である。本第四実施形態は、第三実施形態の液体噴射ヘッド１を用いて液体噴射装置３０を構成した。
【００５０】
液体噴射装置３０は、本発明の液体噴射ヘッド１を設置するキャリッジユニット３８と、キャリッジユニット３８を往復移動させる移動機構４３と、液体噴射ヘッド１に液体を供給する液体供給管３３、３３’と、液体供給管３３、３３’に液体を供給する液体タンク３１、３１’を備えている。液体噴射ヘッド１は、アクチュエータ基板、圧力緩衝器、選択手段等を備えている。液体噴射ヘッド１は、第三実施形態で説明したとおり、選択手段を操作して開口面積の異なるノズルに一括して変更することができる。これにより、被記録媒体の性質に応じて液体の吐出量を調整することが可能となり、被記録媒体が変わる、或いは使用する液体が変化しても高記録品質を維持することができる。
【００５１】
具体的に説明する。液体噴射装置３０は、紙等の被記録媒体３４を主走査方向に搬送する一対の搬送手段４１、４２を備えている。一対の搬送手段４１、４２は、副走査方向に延び、ローラ面を接触しながら回転するグリッドローラとピンチローラを備えている。図示しないモータによりグリッドローラとピンチローラを軸周りに移転させてローラ間に挟み込んだ被記録媒体３４を主走査方向に搬送する。
【００５２】
移動機構４３は、主走査方向に直交する副走査方向に延び、キャリッジユニット３８を摺動可能に保持する一対のガイドレール３６、３７と、キャリッジユニット３８を連結し副走査方向に往復移動させる無端ベルト３９と、この無端ベルト３９を図示しないプーリを介して周回させるモータ４０を備えている。
【００５３】
ヘッド部材７、７’は、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等の異なる色の液滴を吐出する。ポンプ３２、３２’は、異なる色の液体を貯留する液体タンク３１、３１’から、液体供給管３３、３３’を介してヘッド部材７、７’に供給する。各ヘッド部材７、７’は駆動信号に応じて各色の液滴を吐出する。各ヘッド部材７、７’から液体を吐出させるタイミング、キャリッジユニット３８を駆動するモータ４０の回転及び被記録媒体３４の搬送速度を制御することにより、被記録媒体３４上に任意のパターンを記録することできる。
【００５４】
このように、被記録媒体３４の性質に応じて開口面積の異なるノズルを一貫つ変更できるので、被記録媒体が変わっても記録品質を維持、向上させた液体吐出装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１  液体噴射ヘッド
２  チャンバー
３  アクチュエータ
４  ノズルプレート
５  ノズル
６  選択手段
７  ヘッド部材
９  アクチュエータ基板
１０  ノズルキャップ
１１  ガイドフォルダー
１２  枠体
１３  付勢部材
１４  ナット部材
１５  保持部材
１６  つまみ
１７  ガイドシャフト
１８  送りネジ
１９  カバープレート
２０  液体供給口
２１  駆動電極
３０  液体噴射装置
【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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