(57)【要約】      （修正有）【課題】圧電素子が十分に保護され、さらには、記録画像にスジが発生するのを抑制することができるインクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】インクジェットヘッド３１は、有機絶縁材料により形成され、複数の圧電素子７０および電極板８０を被覆し、少なくとも圧電素子と接する第一保護層１０１と、第一保護層に用いられる有機絶縁材料とは異なる組成の有機絶縁材料により形成され、第一保護層に積層される第二保護層１０２と、を少なくとも有し、第一保護層を形成する有機絶縁材料および第二保護層を形成する有機絶縁材料が、有機絶縁材料を厚さ１００μｍのフィルムとした場合の透湿度が２００ｇ／ｍ２・２４ｈ以下であり、さらにその少なくとも一方が、有機絶縁材料を厚さ１００μｍのフィルムとした場合の透湿度が１５０ｇ／ｍ２・２４ｈ以下であり、第一保護層に比べ、第二保護層のヤング率が大きいものである。【選択図】図３
2017094520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電材料により形成され、インクを吐出する複数のノズルと、インクタンクから供給された前記インクが流れる本流部と前記本流部から分岐し前記複数のノズルのそれぞれにつながり前記本流部から流入した前記インクが流れる複数の支流部とを含む内部流路と、を含む流路部と、
前記複数の支流部のそれぞれに電気的に接続される複数の圧電素子と、
前記流路部の側となる第一平面とは反対側の第二平面に前記複数の圧電素子が電気的に接続された状態で設けられ、ヘッド駆動部から出力される駆動電圧が所定の周期で印加され、前記スイッチが閉結されたタイミングで印加された前記駆動電圧に応じた前記圧電素子の変形に伴い、変形する前記圧電素子に接する部分が変形するシート状の電極板と、
有機絶縁材料により形成され、前記複数の圧電素子および前記電極板を被覆し、少なくとも前記圧電素子と接する第一保護層と、
前記第一保護層に用いられる有機絶縁材料とは異なる組成の有機絶縁材料により形成され、前記第一保護層に積層される第二保護層と、を少なくとも有し、
前記第一保護層を形成する有機絶縁材料および前記第二保護層を形成する有機絶縁材料が、ＪＩＳ  Ｚ  ０２０８に準じ測定した、有機絶縁材料を厚さ１００μｍのフィルムとした場合の透湿度が２００ｇ／ｍ２・２４ｈ以下であり、さらにその少なくとも一方が、ＪＩＳ  Ｚ  ０２０８に準じ測定した、有機絶縁材料を厚さ１００μｍのフィルムとした場合の透湿度が１５０ｇ／ｍ２・２４ｈ以下であり、
前記第一保護層に比べ、前記第二保護層のヤング率が大きいことを特徴とする、インクジェットヘッド。
【請求項２】
前記第一保護層の厚みが、３μｍ〜２０μｍであることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記第二保護層の厚みが、１０μｍ以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェットヘッドが搭載されていることを特徴とする、インクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体にインクを吐出して画像形成をおこなうインクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、記録媒体への画像形成方法として、インクジェットヘッドからインクを記録媒体へ吐出して、所望の画像を形成する方法が知られている。
【０００３】
インクジェットヘッドは、例えば特許文献１に記載されるように、インクを吐出するノズルと、該ノズルにインクを供給するための圧力室を有し、該圧力室を構成する隔壁の一部に圧電素子が配設された構造となっており、圧電素子にパルス電圧が加わることにより、圧力室に充填されているインクがノズルを介して前方に吐出される仕組みとなっている。
【０００４】
ここで、圧電素子は湿気等の外部環境に起因して破壊されやすいという問題がある。そのため、特にインクとして水系インクを使用する場合、インクジェットヘッドからインクを吐出する際に発生する飛散ミストや、湿度等の外部環境から、圧電素子を保護する必要がある。
【０００５】
圧電素子を保護する方法としては、絶縁材料を用いて被覆する方法が提案されている。
例えば特許文献２には、圧電素子が、無機材料からなり前記圧電素子側に形成される第１層と、該第１層とは異なる材料からなり当該第１層上に形成される第２層とを少なくとも有する絶縁膜によって覆われていることを特徴とする液体噴射ヘッドが開示されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示されるような、無機材料からなる絶縁膜を形成する場合には、絶縁膜形成に大掛かりな設備と多くの作業工程が必要となり、プロセスコストが大きくなるという問題があった。
【０００７】
また、無機材料からなる絶縁膜を形成する場合、絶縁膜形成のために１００℃近い温度によって加熱する工程が必要となるため、インクジェットヘッドの製造に用いられる接着剤や部材の耐熱性についても考慮する必要があった。
【０００８】
一方、有機材料からなる絶縁膜を用いる場合は、上述したような問題は解消されるものの、無機材料からなる絶縁膜と比較すると湿度や水分の透過防止性に劣るため、圧電素子を十分に保護することができず圧電素子が破壊される可能性が高いものであった。
【０００９】
また、他の課題として、従来のインクジェットヘッドを用いて記録をおこなった場合、記録画像にスジが発生するという問題があった。スジの発生は画像品位に関わるものであり、改善が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−０１８３９０号公報
【特許文献２】特開２００５−１４４８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであって、圧電素子が十分に保護され、さらには、記録画像にスジが発生するのを抑制することができるインクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明にかかるインクジェットヘッドは、下記特徴を有するものである。
（１）導電材料により形成され、インクを吐出する複数のノズルと、インクタンクから供給された前記インクが流れる本流部と前記本流部から分岐し前記複数のノズルのそれぞれにつながり前記本流部から流入した前記インクが流れる複数の支流部とを含む内部流路と、を含む流路部と、
前記複数の支流部のそれぞれに電気的に接続される複数の圧電素子と、
前記流路部の側となる第一平面とは反対側の第二平面に前記複数の圧電素子が電気的に接続された状態で設けられ、ヘッド駆動部から出力される駆動電圧が所定の周期で印加され、前記スイッチが閉結されたタイミングで印加された前記駆動電圧に応じた前記圧電素子の変形に伴い、変形する前記圧電素子に接する部分が変形するシート状の電極板と、
有機絶縁材料により形成され、前記複数の圧電素子および前記電極板を被覆し、少なくとも前記圧電素子と接する第一保護層と、
前記第一保護層に用いられる有機絶縁材料とは異なる組成の有機絶縁材料により形成され、前記第一保護層に積層される第二保護層と、を少なくとも有し、
前記第一保護層を形成する有機絶縁材料および前記第二保護層を形成する有機絶縁材料が、ＪＩＳ  Ｚ  ０２０８に準じ測定した、有機絶縁材料を厚さ１００μｍのフィルムとした場合の透湿度が２００ｇ／ｍ２・２４ｈ以下であり、さらにその少なくとも一方が、ＪＩＳ  Ｚ  ０２０８に準じ測定した、有機絶縁材料を厚さ１００μｍのフィルムとした場合の透湿度が１５０ｇ／ｍ２・２４ｈ以下であり、
前記第一保護層に比べ、前記第二保護層のヤング率が大きいことを特徴とする。
（２）前記第一保護層の厚みが、３μｍ〜２０μｍであることが好ましい。
（３）前記第二保護層の厚みが、１０μｍ以上であることが好ましい。
また、本発明にかかるインクジェット記録装置は、前記（１）〜（３）のいずれかに記載のインクジェットヘッドが搭載されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、圧電素子が十分に保護され、かつ記録画像にスジが発生するのを抑制することのできるインクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】インクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】インクジェットヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図３】図２に示すＤ−Ｅ−Ｆ−Ｇ線断面図である。
【図４】インクジェットヘッドの吐出面を示す図３のＺ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための実施形態について、図面を用いて説明する。本発明は、以下に記載の構成に限定されるものではなく、同一の技術的思想において種々の構成を採用することができる。例えば、以下に示す構成の一部は、省略しまたは他の構成等に置換してもよく、他の構成を含むようにしてもよい。
【００１６】
＜インクジェット記録装置＞
インクジェット記録装置１０について、図１を参照して説明する。インクジェット記録装置１０では、記録媒体１４が搬送され、記録媒体１４の記録面１５に画像が記録される。インクジェット記録装置１０では、各種の記録媒体１４を対象として画像が記録される。記録媒体１４としては、例えば、布帛又は建築用資材が挙げられる。本実施形態では、記録媒体１４が長尺状の布帛である場合を例に説明する。画像の記録に用いられるインク色は、ブラック、マゼンタ、イエロー及びシアンの４色とする。インク色は、これら以外の色であってもよい。インク色数は、３色以下又は５色以上としてもよい。図１で搬送方向の下流側に図示された記録媒体１４の部分に付した網点模様は、記録媒体１４に記録された画像に対応する。
【００１７】
インクジェット記録装置１０は、図１に示すように、搬送部２０と、記録部３０と、移動部４０と、メインタンク５０Ｋ，５０Ｍ，５０Ｙ，５０Ｃと、供給流路５１Ｋ，５１Ｍ，５１Ｙ，５１Ｃと、制御装置１２０を備える。
【００１８】
搬送部２０は、記録媒体１４を、記録媒体１４の長手方向に沿って搬送する。搬送部２０によって搬送される記録媒体１４は、記録部３０を通過する。本実施形態では、搬送部２０によって記録媒体１４が搬送される方向を「搬送方向」という。搬送方向は、記録媒体１４の短手方向に直交する。記録媒体１４の短手方向は、記録媒体１４の幅方向である。記録媒体１４の短手方向は、主走査方向に一致する。主走査方向は、後述するように記録部３０が移動部４０によって往復移動される方向である。搬送方向及びこれと反対方向は、前述した主走査方向に対して「副走査方向」と称されることもある。本実施形態では、搬送方向及びこれと反対方向のそれぞれに直交する方向を「主走査方向」という。搬送方向及びこれと反対方向を「副走査方向」という。
【００１９】
記録部３０は、インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃと、キャリッジ３４を備える。インクジェットヘッド３１Ｋは、ブラックインクを吐出し、ブラックインクにより画像を記録するインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド３１Ｋには、ブラックインクを吐出するノズル３２が複数形成される。インクジェットヘッド３１Ｍは、マゼンタインクを吐出し、マゼンタインクにより画像を記録するインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド３１Ｍには、マゼンタインクを吐出するノズル３２が複数形成される。インクジェットヘッド３１Ｙは、イエローインクを吐出し、イエローインクにより画像を記録するインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド３１Ｙには、イエローインクを吐出するノズル３２が複数形成される。インクジェットヘッド３１Ｃは、シアンインクを吐出し、シアンインクにより画像を記録するインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド３１Ｃには、シアンインクを吐出するノズル３２が複数形成される。
【００２０】
インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃは、同様の構成を有する。本実施形態では、インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃを区別せず、又は、これらを総称する場合、「インクジェットヘッド３１」という。各色用のインクジェットヘッド３１は、副走査方向、又は、副走査方向及び主走査方向に配列された一群のヘッドユニットにより形成するようにしてもよい。例えば、インクジェットヘッド３１は、副走査方向に複数個のヘッドユニットを配列して１列のユニット列とし、このユニット列を主走査方向に２列設けた構成としてもよい。この場合、第一ユニット列と第二ユニット列は、副走査方向に所定量だけずれた状態で主走査方向に隣り合って設けられる。
【００２１】
キャリッジ３４には、インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃが所定の位置に位置決めされた状態でそれぞれ搭載される。インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃは、図１に示すように、主走査方向に隣り合った状態でキャリッジ３４に搭載される。各色用のインクジェットヘッド３１の配列順序は、図１とは異なる順序としてもよい。これらの配列順序は、諸条件を考慮して適宜決定される。
【００２２】
移動部４０は、記録部３０を主走査方向に往復移動させる。移動部４０は、図１に示すように、２個のプーリ４１，４２と、タイミングベルト４３と、モータ４４を含む。２個のプーリ４１，４２は、搬送部２０を基準として、主走査方向の両側にそれぞれ設けられる。プーリ４１には、モータ４４が連結される。プーリ４２は、回転自在に支持される。プーリ４１は、モータ４４の回転に伴い回転する。タイミングベルト４３は、張力が作用した状態でプーリ４１，４２に架け渡される。タイミングベルト４３には、キャリッジ３４に固定された支持部４６を介して記録部３０が取り付けられる。
【００２３】
メインタンク５０Ｋは、ブラックインクを貯留する。供給流路５１Ｋは、メインタンク５０Ｋとインクジェットヘッド３１Ｋを繋ぐ。ブラックインクは、メインタンク５０Ｋから流出し、供給流路５１Ｋを流れて、インクジェットヘッド３１Ｋに供給される。メインタンク５０Ｍは、マゼンタインクを貯留する。供給流路５１Ｍは、メインタンク５０Ｍとインクジェットヘッド３１Ｍを繋ぐ。マゼンタインクは、メインタンク５０Ｍから流出し、供給流路５１Ｍを流れて、インクジェットヘッド３１Ｍに供給される。
【００２４】
メインタンク５０Ｙは、イエローインクを貯留する。供給流路５１Ｙは、メインタンク５０Ｙとインクジェットヘッド３１Ｙを繋ぐ。イエローインクは、メインタンク５０Ｙから流出し、供給流路５１Ｙを流れて、インクジェットヘッド３１Ｙに供給される。メインタンク５０Ｃは、シアンインクを貯留する。供給流路５１Ｃは、メインタンク５０Ｃとインクジェットヘッド３１Ｃを繋ぐ。シアンインクは、メインタンク５０Ｃから流出し、供給流路５１Ｃを流れて、インクジェットヘッド３１Ｃに供給される。
【００２５】
図１では、供給流路５１Ｋ，５１Ｍ，５１Ｙ，５１Ｃは、簡略化された状態で図示されている。供給流路５１Ｋ，５１Ｍ，５１Ｙ，５１Ｃは、記録部３０の主走査方向への往復移動に対応可能な状態で設けられる。本実施形態では、メインタンク５０Ｋ，５０Ｍ，５０Ｙ，５０Ｃを区別せず、又は、これらを総称する場合、「メインタンク５０」という。供給流路５１Ｋ，５１Ｍ，５１Ｙ，５１Ｃを区別せず、又は、これらを総称する場合、「供給流路５１」という。
【００２６】
インクジェット記録装置１０は、上述した各部の他、不図示のポンプを備える。ポンプは、インク色数に対応して４台設けられる。４台のポンプは、供給流路５１Ｋ，５１Ｍ，５１Ｙ，５１Ｃにそれぞれ設けられる。メインタンク５０Ｋ，５０Ｍ，５０Ｙ，５０Ｃに貯留された各色のインクは、各色用のポンプによってインクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃに供給される。
【００２７】
制御装置１２０は、制御部１２２と、ヘッド駆動部１２４と、スイッチ部１２６を備える。図１では、制御部１２２とヘッド駆動部１２４とスイッチ部１２６は、制御装置１２０としてまとまった状態で図示されている。但し、制御装置１２０に含まれるこれら各部は、例えば、制御ボックスのような単一の筐体内に設けられなくてもよい。例えば、スイッチ部１２６は、インクジェットヘッド３１に近い位置に設けられるようにしてもよい。
【００２８】
制御部１２２は、例えば、ＣＰＵと、記憶部と、ＲＡＭを含む。ＣＰＵは、演算処理を実行し、インクジェット記録装置１０で実行される各種の処理を制御する。記憶部は、例えば、不揮発性のメモリ及び／又はハードディスクによって構成される。記憶部には、インクジェット記録装置１０で実行される各種の処理のプログラムが記憶される。例えば、画像の記録に関するプログラムが記憶される。ＲＡＭは、ＣＰＵが記憶部に記憶されたプログラムを実行する際の作業領域となる。ＲＡＭには、処理の実行途中に所定のデータが記憶される。
【００２９】
ヘッド駆動部１２４は、後述するインクジェットヘッド３１が備える電極板８０に電気的に接続されたヘッド駆動回路である。図１では、ヘッド駆動部１２４と電極板８０を接続する配線の図示は、省略されている。ヘッド駆動部１２４は、所定の電圧値の駆動電圧（駆動信号）を所定の周期で出力する。ヘッド駆動部１２４から出力された駆動電圧は、電極板８０に印加される。なお、駆動電圧（駆動信号）は、所定の電圧値の電気パルス信号である。
【００３０】
スイッチ部１２６は、後述するインクジェットヘッド３１が備える複数の圧電素子７０のそれぞれに電気的に接続されたスイッチ回路である。図１では、スイッチ部１２６と複数の圧電素子７０をそれぞれ接続する配線の図示は、省略されている。スイッチ部１２６は、複数の圧電素子７０の全部又は一部に対応したスイッチを含む。例えば、１個のインクジェットヘッド３１に５０個の圧電素子７０が設けられていたとする。１個のスイッチ部１２６に２５個のスイッチが含まれていたとする。この場合、スイッチ部１２６は、１個のインクジェットヘッド３１に対して合計２個設けられる。
【００３１】
インクジェット記録装置１０での画像の記録は、次のようにして開始される。即ち、画像の記録は、画像の記録の開始指令が制御装置１２０に入力され、制御部１２２がこれを取得したタイミングで開始される。画像の記録を開始させた制御部１２２は、移動部４０と搬送部２０を制御する。これに伴い、移動部４０と搬送部２０は、次のように動作する。即ち、移動部４０において、プーリ４１に連結されたモータ４４が時計回りと反時計回りに往復して回転する。モータ４４の回転に伴い、プーリ４１が左右両側に往復して回転する。図１でプーリ４１の内側に示す「弧状の矢印」は、プーリ４１の回転方向を示す。モータ４４が所定の方向に回転することでプーリ４１が左回転すると、タイミングベルト４３も左回転する。プーリ４２は、左回転するタイミングベルト４３に従動して回転する。これに伴い、記録部３０は、主走査方向の第二側から第一側に移動する。記録部３０が主走査方向の第一側の移動端に到達すると、モータ４４の回転方向は反転し、プーリ４１は、右回転する。プーリ４１が右回転すると、タイミングベルト４３も右回転する。プーリ４２は、右回転するタイミングベルト４３に従動して回転する。これに伴い、記録部３０は、主走査方向の第一側から第二側に移動する。記録部３０が主走査方向の第二側の移動端に到達すると、モータ４４の回転方向は再度反転し、プーリ４１は、再度左回転する。
【００３２】
搬送部２０は、上述した記録部３０の主走査方向への往復移動に対応して、記録媒体１４を搬送方向に搬送する。即ち、搬送部２０による記録媒体１４の搬送は、記録部３０の主走査方向への往復移動に応じて間欠的におこなわれる。各色のインクは、記録部３０が主走査方向に移動している所定のタイミングで、インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃにそれぞれ形成されたノズル３２から、記録媒体１４に向けて吐出される。インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃの各ノズル３２から吐出された各色のインクは、記録媒体１４の記録面１５に着弾する。着弾した各色のインクにより記録媒体１４の記録面１５に画像が記録される。記録媒体１４の記録面１５は、記録媒体１４が記録部３０を通過する際、各色用のインクジェットヘッド３１の吐出面３５と対向する面である。吐出面３５は、後述する図４に示すように、各色用のインクジェットヘッド３１でノズル３２が形成された面である。ノズル３２からのインクの吐出に関する説明は後述する。
【００３３】
移動部４０は、画像の記録が終了するまで動作する。従って、記録部３０の主走査方向への往復移動は、画像の記録が終了するまで繰り返される。搬送部２０は、例えば、画像の記録が終了した後、所定のタイミングで停止する。搬送部２０の停止に伴い、搬送方向への記録媒体１４の搬送も終了する。
【００３４】
＜インクジェットヘッド＞
インクジェットヘッド３１について、図２〜図４を参照して説明する。インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃは、上述した通り、同様の構成を有する。従って、以下では、インク色を区別することなく説明する。図３において、ハッチングは、断面された部分を示す。図４において、破線は、図２に示す状態のインクジェットヘッド３１で鉛直方向の上側に設けられる各部のかくれた形状を示すかくれ線である。
【００３５】
インクジェットヘッド３１は、図２及び図３に示すように、流路部６０と、複数の圧電素子７０と、電極板８０と、を備える。複数の圧電素子７０は、電極板８０の第二平面８２の側で、電極板８０と電気的に接続された状態で設けられる。電極板８０の第二平面８２は、電極板８０の第一平面８１とは反対側となる電極板８０の面である。電極板８０の第一平面８１は、流路部６０の側となる電極板８０の面である。本実施形態では、電極板８０の第一平面８１は、図２及び図３に示す完成状態のインクジェットヘッド３１において、鉛直方向の下側となる。電極板８０の第二平面８２は、図２及び図３に示す完成状態のインクジェットヘッド３１において、鉛直方向の上側となる。
【００３６】
インクジェットヘッド３１は、複数の圧電素子７０に接し複数の圧電素子７０および電極板８０を被覆する第一保護層１０１と、第一保護層１０１に積層される第二保護層１０２を有する。
【００３７】
第一保護層１０１および第二保護層１０２は、いずれも有機絶縁材料により形成されている。ただし、第一保護層１０１に用いられる有機絶縁材料と、第二保護層１０２に用いられる有機絶縁材料は、組成の異なるものを用いる必要がある。
【００３８】
前記第一保護層を形成する有機絶縁材料および前記第二保護層を形成する有機絶縁材料は、ＪＩＳ  Ｚ  ０２０８に準じ測定した、有機絶縁材料を厚さ１００μｍのフィルムとした場合の透湿度が２００ｇ／ｍ２・２４ｈ以下であり、さらにその少なくとも一方が、ＪＩＳ  Ｚ  ０２０８に準じ測定した、有機絶縁材料を厚さ１００μｍのフィルムとした場合の透湿度が１５０ｇ／ｍ２・２４ｈ以下である必要がある。
これにより、インクジェットヘッドからインクを吐出する際に発生する飛散ミストや、ノズル付近のインクが乾燥するのを防止するためにヘッド周囲を高湿度環境にする等の外部環境によって、圧電素子が破壊されるのを、長期にわたって防止もしくは抑制することが可能となる。なお、上述した効果は、水系インクを使用する場合において特に有用である。
【００３９】
第二保護層１０２は、第一保護層１０１に比べヤング率が大きい必要がある。第二保護層１０２のヤング率が第一保護層１０１に比べて大きく設定されることにより、第二保護層が耐摩耗性を有し、長期にわたり保護層としての機能を発揮することが可能となる。一方、第一保護層１０１は第二保護層１０２に比べヤング率が小さく柔らかいため、圧電素子７０を駆動した際の残留振動を緩和することが可能となり、記録画像に発生するスジを抑制する効果を発揮する。
【００４０】
第一保護層１０１は、３μｍ〜２０μｍの厚みを有することが好ましく、５μｍ〜１５μｍであることがさらに好ましい。３μｍ以上とすることにより、圧電素子７０を駆動した際の残留振動を緩和することができる。また、２０μｍ以下とすることにより、圧電素子７０の変位量低下を抑制することができる。
【００４１】
第二保護層１０２は、１０μｍ以上の厚みを有することが好ましく、１５μｍ以上であることがさらに好ましい。第二保護層１０２の厚みを１０μｍ以上とすることにより耐摩耗性をさらに向上させることができ、長期にわたり保護層としての機能を発揮することが可能となる。上限としては特に限定するものではないが、圧電素子７０の変位量への影響を考慮し、１００μｍ以下であることが好ましい。
【００４２】
第一保護層、第二保護層にそれぞれに用いられる有機絶縁材料は、いずれも耐溶剤性を有するものであることが好ましい。これにより、溶剤成分を含んだ浮遊ミストや水分等が付着した場合であっても、圧電素子を保護することができ、圧電素子の破壊を防止することができる。
【００４３】
また、前記有機絶縁材料は、インクジェットヘッドに使用される部材や接着剤への影響を考慮し、低温硬化可能な樹脂を選定することが好ましい。
【００４４】
前記有機絶縁材料としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、オレフィン系樹脂などがあげられるが、条件を満たすものであればこれ以外でもよい。
【００４５】
第一保護層１０１および第二保護層１０２の形成方法としては、特に限定するものではなく、公知の方法から適宜選定することができる。形成方法の具体例としては、ハケ塗り、ディップコート、スプレー、転写などがあげられる。なかでも、複雑かつ入り組んだ構造体に対しても層形成が可能であり、均一な厚みの層を形成できるという点で、ディップコートが好ましい。
【００４６】
本発明にかかるインクジェットヘッドは、図３に図示した第一保護層１０１および第二保護層１０２以外にも、同様の保護層を有していてもよい。その場合は、第一保護層１０１と第二保護層１０２との間、もしくは第二保護層上に形成されていることが好ましい。
第一保護層１０１および第二保護層１０２を含む保護層の合計厚みは、１３μｍ〜１２０μｍであることが好ましく、２０μｍ〜８０μｍであることがさらに好ましい。上記範囲とすることにより、圧電素子７０の破損を防止または抑制することができるとともに、圧電素子７０の変位量低下を抑制することができる。
【００４７】
流路部６０は、図２〜図４に示すように、供給口６１と、複数のノズル３２と、内部流路６３を含む。流路部６０は、導電材料により形成される。供給口６１は、供給流路５１と接続される。供給流路５１を流れたインクは、供給口６１を通過してインクジェットヘッド３１に供給される。
【００４８】
複数のノズル３２は、例えば、図４に示すような状態で吐出面３５に形成される。即ち、図４に示す例では、複数のノズル３２は、その半数を副走査方向に配列して１列のノズル列とし、このノズル列を主走査方向に２列設けた状態で配置される。この場合、第一ノズル列ＬＡと第二ノズル列ＬＢは、副走査方向に所定量だけずれた状態で主走査方向に隣り合って設けられる。第一ノズル列ＬＡは、主走査方向の第一側に配列された第一ノズル３２Ａによるノズル列である。第二ノズル列ＬＢは、主走査方向の第二側に配列された第二ノズル３２Ｂによるノズル列である。換言すれば、複数のノズル３２は、千鳥状に配置される。図４で符号「ＬＡ」が付された一点鎖線は、第一ノズル列ＬＡに対応する直線である。図４で符号「ＬＢ」が付された一点鎖線は、第二ノズル列ＬＢに対応する直線である。本実施形態は、図４に示す複数のノズル３２の配置に基づき説明する。但し、図４に示す複数のノズル３２の配置は例示である。従って、複数のノズル３２の配置は、図４とは異なる配置であってもよい。本実施形態において、ノズル３２は、第一ノズル３２Ａ及び第二ノズル３２Ｂを区別せず、これらを総称するものである。
【００４９】
内部流路６３は、供給口６１から流入したインクを複数のノズル３２のそれぞれに流す流路である。従って、内部流路６３は、供給口６１と複数のノズル３２のそれぞれを繋ぐ。内部流路６３は、図３に示すように、本流部６５と、複数の支流部６７を含む。本流部６５は、供給口６１から連続した流路である。本流部６５は、副走査方向に延在する第一ノズル列ＬＡと第二ノズル列ＬＢに対応した状態で形成される。即ち、本流部６５は、第一ノズル列ＬＡ及び第二ノズル列ＬＢと同じく副走査方向に延在した状態で形成される。供給口６１から流入したインクは、本流部６５を副走査方向に流れる。複数の支流部６７は、本流部６５から分岐した流路である。複数の支流部６７は、複数のノズル３２にそれぞれ繋がる。本流部６５から流入したインクは、各支流部６７を流れて各ノズル３２に到達する。ノズル３２の流路面積は、支流部６７の流路面積より小さくされる。ノズル３２の流路面積は、鉛直方向に垂直な平面で切断したノズル３２の面積である。本実施形態において、ノズル３２の流路面積との比較対象となる支流部６７の流路面積は、ノズル３２へと繋がる鉛直方向に延在した支流部６７の部分を、鉛直方向に垂直な平面で切断した支流部６７の面積である。
【００５０】
流路部６０において、内部流路６３の一部は、その内壁がなく開口した状態となる。開口状態となる内部流路６３の部分は、図３に示す範囲Ｈ及び範囲Ｊの各部分である。本実施形態では、開口状態となる内部流路６３の部分は、鉛直方向の上側となる流路部６０の面に設けられる。内部流路６３の範囲Ｈの部分は、主走査方向の中心部分に設けられる本流部６５から、主走査方向の第一側に延在する支流部６７の部分である。内部流路６３の範囲Ｊの部分は、主走査方向の中心部分に設けられる本流部６５から、主走査方向の第二側に延在する支流部６７の部分である。内部流路６３の範囲Ｈの部分の一部と内部流路６３の範囲Ｊの部分の一部は、図２及び図３に示す完成状態のインクジェットヘッド３１において、複数の圧電素子７０のそれぞれと向かい合う。
【００５１】
流路部６０は、例えば、本体部と、ノズルプレートを突き合わせて形成するようにしてもよい。本体部には、供給口６１と内部流路６３が形成される。本体部の全部又は一部は、例えば、内部流路６３となる貫通穴が形成された薄平板を積層して形成するようにしてもよい。例えば、支流部６７の一部が形成される本体部の一部を、支流部６７となる貫通穴が形成された薄平板を積層して形成するようにしてもよい。この場合、支流部６７の一部は、各薄平板に形成された貫通穴により形成される。ノズルプレートには、複数のノズル３２が形成される。ノズルプレートは、２０μｍ〜１ｍｍ程度の板厚の薄平板により形成される。
【００５２】
複数の圧電素子７０は、複数の支流部６７のそれぞれに対応して設けられる。本実施形態では、第一ノズル列ＬＡと第二ノズル列ＬＢは、副走査方向にずれた状態で主走査方向に並べて配置される。従って、複数の圧電素子７０は、鉛直方向の上側となる流路部６０の面の上方で、第一ノズル列ＬＡと第二ノズル列ＬＢに対応させて主走査方向の両側に設けられる。主走査方向の第一側に設けられる圧電素子７０を「第一圧電素子７０Ａ」という。主走査方向の第二側に設けられる圧電素子７０を「第二圧電素子７０Ｂ」という。本実施形態において、圧電素子７０は、第一圧電素子７０Ａ及び第二圧電素子７０Ｂを区別せず、これらを総称するものである。第一圧電素子７０Ａ及び第二圧電素子７０Ｂの各個数は、圧電素子７０全体の半数ずつである。
【００５３】
複数の第一圧電素子７０Ａは、第一ノズル列ＬＡを形成する複数の第一ノズル３２Ａにそれぞれ繋がる各支流部６７に対応して主走査方向の第一側で副走査方向に並んだ状態で設けられる。複数の第二圧電素子７０Ｂは、第二ノズル列ＬＢを形成する複数の第二ノズル３２Ｂにそれぞれ繋がる各支流部６７に対応して設けられる。複数の圧電素子７０は、スイッチ部１２６に電気的に接続される。詳細には、複数の圧電素子７０は、スイッチ部１２６に含まれる複数のスイッチにそれぞれ電気的に接続される。圧電素子７０は、対応する支流部６７が繋がるノズル３２からインクを吐出させる駆動素子である。圧電素子７０は、ピエゾ素子と称されることもある。圧電素子７０を介したインクの吐出については後述する。
【００５４】
電極板８０は、導電材料により形成された所定の厚みの薄平板である。例えば、電極板８０は、金属材料により形成された薄平板である。電極板８０の板厚は、数十μｍ〜数百μｍ程度である。例えば、電極板８０の板厚は、５０μｍ〜２００μｍ程度である。電極板８０は、第一平面８１及び第二平面８２を貫通する穴又は溝等を有さない長方形状の薄平板である。電極板８０は、圧電素子７０の変形に伴い、変形する圧電素子７０に接する部分が変形する。この変形は、弾性変形である。従って、圧電素子７０が元の状態に戻ると、変形した電極板８０の部分も元に戻る。本実施形態では、第一ノズル列ＬＡと第二ノズル列ＬＢは、副走査方向にずれた状態で主走査方向に並べて配置される。従って、電極板８０は、主走査方向の両側に１枚ずつ設けられる。主走査方向の第一側に設けられる電極板８０を「第一電極板８０Ａ」という。主走査方向の第二側に設けられる電極板８０を「第二電極板８０Ｂ」という。本実施形態において、電極板８０は、第一電極板８０Ａ及び第二電極板８０Ｂを区別せず、これらを総称するものである。
【００５５】
第一電極板８０Ａの第二平面８２には、複数の第一圧電素子７０Ａが副走査方向に並んだ状態で電気的に接続されて設けられる。第一電極板８０Ａの第二平面８２における複数の第一圧電素子７０Ａの副走査方向の間隔は、第一ノズル列ＬＡを形成する第一ノズル３２Ａの副走査方向の間隔に一致する。第一圧電素子７０Ａは、図３に示すように、第一電極板８０Ａを挟んで、第一ノズル３２Ａに繋がる支流部６７と主走査方向に向かい合った状態となる。第一電極板８０Ａは、上述した通り、ヘッド駆動部１２４と電気的に接続される。第一電極板８０Ａには、ヘッド駆動部１２４から出力された駆動電圧が所定の周期で印加される。
【００５６】
第二電極板８０Ｂの第二平面８２には、複数の第二圧電素子７０Ｂが副走査方向に並んだ状態で電気的に接続されて設けられる。第二電極板８０Ｂの第二平面８２における複数の第二圧電素子７０Ｂの副走査方向の間隔は、第二ノズル列ＬＢを形成する第二ノズル３２Ｂの副走査方向の間隔に一致する。第二圧電素子７０Ｂは、図３に示すように、第二電極板８０Ｂを挟んで、第二ノズル３２Ｂに繋がる支流部６７と主走査方向に向かい合った状態となる。第二電極板８０Ｂは、上述した通り、ヘッド駆動部１２４と電気的に接続される。第二電極板８０Ｂには、ヘッド駆動部１２４から出力された駆動電圧が所定の周期で印加される。
【００５７】
＜インクの吐出＞
ノズル３２からのインクの吐出について、説明する。上述したように、画像の記録を開始させた制御部１２２は、ヘッド駆動部１２４からの駆動電圧の出力を制御する。この制御に応じて、ヘッド駆動部１２４では、駆動電圧の出力が開始される。出力された駆動電圧は、上述した通り、電極板８０に所定の周期で印加される。また、画像の記録を開始させた制御部１２２は、制御部１２２に含まれる記憶部に記憶された画像データに従い吐出信号を生成する。画像データは、記録媒体１４に記録される画像に対応したデータである。画像データは、所定のアプリケーションプログラムを用いて生成される。画像データは、制御装置１２０に接続された外部装置から入力されるようにしてもよい。生成された吐出信号は、スイッチ部１２６に入力される。吐出信号は、所定の電圧値の電気パルス信号である。スイッチ部１２６では、入力された吐出信号に応じて、内蔵されたスイッチのうち、所定のスイッチが閉結される。
【００５８】
スイッチ部１２６に内蔵された所定のスイッチが閉結されたタイミングで電極板８０に駆動電圧が印加されると、電極板８０上の複数の圧電素子７０のうち、閉結されたスイッチに接続された圧電素子７０に駆動電圧が印加される。駆動電圧が印加された圧電素子７０の変形に伴い、この変形する圧電素子７０に接する電極板８０の部分が変形する。この電極板８０の部分の変形に伴い、この電極板８０の部分が内壁の一部を形成する支流部６７の容積が縮小する。支流部６７の容積の縮小に伴う圧力が、縮小した支流部６７内のインクに作用する。これに伴い、この支流部６７に繋がるノズル３２からインクが吐出される。
【００５９】
圧電素子７０は、この圧電素子７０が接続されたスイッチ部１２６に内蔵されたスイッチの閉結と、所定の周期の駆動電圧の印加が一致する度に、繰り返して変形する。スイッチの閉結は、電気パルス信号である吐出信号の入力に伴いおこなわれる。圧電素子７０の変形が繰り返されると、この繰り返し変形する圧電素子７０に対応した電極板８０の部分も繰り返して変形する。これに伴い、所定の圧電素子７０に対応した支流部６７に繋がるノズル３２からインクが繰り返して吐出される。スイッチ部１２６を介して圧電素子７０に駆動電圧を印加させる構成は、制御構成をシンプルにすることができる。その結果、インクジェット記録装置１０のコストダウンを図ることができる。
【実施例】
【００６０】
本発明にかかるインクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置について、実施例をあげてさらに詳細に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
本実施例に用いた有機絶縁材料の構成を表１に示す。
【００６１】
［実施例１］
表２に記載の有機絶縁材料を、第一保護層を形成する有機絶縁材料、第二保護層を形成する有機絶縁材料の順で、ディップコートを用いて、表２に記載の厚みとなるようインクジェットヘッドの圧電素子上に塗布し、実施例１のインクジェットヘッドを得た。
【００６２】
［実施例２〜６、比較例１〜３］
実施例２〜６、および比較例１〜３についても、実施例１と同様にして、表２に記載の有機絶縁材料の組み合わせおよび厚みに基づくインクジェットヘッドを得た。
【００６３】
得られた各インクジェットヘッドを使用し、下記評価を実施した。その結果を表２に示す。
【００６４】
［評価１：記録画像におけるスジの抑制］
ブランクとして、保護層を形成していないインクジェットヘッドを用いて無地柄の印刷をおこなった。
次いで、得られたインクジェットヘッドを用いて、ブランクと同様に無地柄の印刷をおこなった。
印刷結果をブランクと比較し、スジの改善がみられたか否かを、下記評価基準に基づき評価した。なお、△以上を合格とした。
◎：ブランクで確認されたスジが、目視で確認されない
○：ブランクで確認されたスジが、目視でほとんど確認されない
△：スジがわずかに確認されるが、品位として許容できる範囲である
×：品位として許容できないスジが発生している／ブランクと変わらない品位である
【００６５】
［評価２：保護性］
得られたインクジェットヘッドを純水に７２０時間浸漬させた後、高湿環境下（３０℃、９０％ＲＨ）にて圧電素子への通電をおこなった。
また、得られたインクジェットヘッドを強アルカリ水溶液（水酸化ナトリウム、濃度２％）に７２０時間浸漬させた後、高湿環境下（３０℃、９０％ＲＨ）にて圧電素子への通電をおこなった。
ついで、各通電試験結果を、下記評価基準に基づき評価した。結果を表２に示す。
○：圧電素子が破壊されていない
×：圧電素子が破壊されている
【００６６】
［評価３：保護性（耐摩耗試験後）］
得られたインクジェットヘッドの保護層部分をワイピングクロス（コットン織布）で１０００回ワイピングした。
ワイピング後のインクジェットヘッドに対し、評価２と同様の試験および評価をおこなった。結果を表２に示す。
【００６７】
【表１】
2017094520.tif 000003
【００６８】
【表２】
2017094520.tif 000004
【００６９】
実施例１〜６のインクジェットヘッドは、保護性に優れるとともに、スジ抑制効果も奏するものであった。
一方、比較例１のインクジェットヘッドは、保護性には優れるものの、スジ抑制効果が十分に得られないものであった。また、比較例２および３のインクジェットヘッドは、スジ抑制効果を奏するものの、保護性については不十分なものであった。
【符号の説明】
【００７０】
１０  インクジェット記録装置、  １４  記録媒体、  １５  記録面、  ２０  搬送部  ３０  記録部、  ３１，３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃ  インクジェットヘッド
３２  ノズル、  第一ノズル３２Ａ、  第二ノズル３２Ｂ、  ３４  キャリッジ
３５  吐出面、  ４０  移動部、  ４１，４２  プーリ、  ４３  タイミングベルト
４４  モータ、  ４６  支持部
５０，５０Ｋ，５０Ｍ，５０Ｙ，５０Ｃ  メインタンク
５１，５１Ｋ，５１Ｍ，５１Ｙ，５１Ｃ  供給流路
６０  流路部、  ６１  供給口、  ６３  内部流路、  ６５  本流部、  ６７  支流部
７０  圧電素子、７０Ａ  第一圧電素子、  ７０Ｂ  第二圧電素子、  ８０  電極板
８０Ａ  第一電極板、  ８０Ｂ  第二電極板、  ８１  第一平面、  ８２  第二平面
１０１  第一保護層、１０２  第二保護層
１２０  制御装置、１２２  制御部、  １２４  ヘッド駆動部、１２６  スイッチ部
Ｈ，Ｊ  範囲、  ＬＡ  第一ノズル列、  ＬＢ  第二ノズル列、  Ｗ  幅
Ｘ８，Ｘ９，Ｙ８，Ｙ９  寸法
【図１】
2017094520.tif 000005
【図２】
2017094520.tif 000006
【図３】
2017094520.tif 000007
【図４】
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