(57)【要約】【課題】寿命の長い駆動部に対し寿命の短い噴射部をノズルユニットとして離合自在に構成しても、音響整合性や位置決め精度の高い高周波音響液体ジェット記録装置を提供する。【解決手段】ノズルユニット６０の筐体４９と一体的なノズル補強部材６１の上アーム６１ｃ両側部に係合溝６１ｄが、筐体４９の短手方向側部に台形状の係合凸部６３が形成されている。駆動部３６上面には、ノズルユニット装着部６５が係合凸部６３と摺動自在な係合凹部６４を備えて位置決め手段を構成する。曲部７０ｂを係合溝６１ｄと係合可能に設けたノズルカバー７０がノズルユニット６０を覆うべく着脱自在に設けられてノズルユニット６０を保護する。ノズルカバー７０付きのノズルユニット６０を、プリンタ本体Ｐの挿入口に当てがい、取っ手６２を矢印Ｓ方向へ押し込むと、ノズルカバー７０はそのまま残りノズルユニット６０のみがプリンタ本体Ｐにセットされて位置決めされる。【選択図】      図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を出射する超音波出射部と、該超音波出射部の超音波出射を駆動制御する制御回路部とが一体に構成された駆動部と、
少なくとも、液体供給部から供給される所望の液体を保持する液体保持室と、該液体保持室の一面に複数の液滴噴射位置を有する噴射開口部を備え、前記駆動部と離合自在に構成されるノズルユニットと、
前記ノズルユニットと前記駆動部に互いに設けられた摺動係合部から成り、前記ノズルユニットを前記駆動部の超音波伝播下流側に合体させ前記駆動部に密着接合したとき、該駆動部からの超音波出射により前記噴射開口部の任意の噴射位置から前記液体の液滴を噴射させるべく前記ノズルユニットを前記駆動部に位置決めする位置決め手段と、
前記ノズルユニットを前記駆動部に密着接合させる前に前記ノズルユニットの少なくとも接合部を保護すべく前記ノズルユニットに着脱自在に設けられた保護カバーと、
を備えたことを特徴とする高周波音響液体ジェット記録装置。
【請求項２】
前記保護カバーは、前記ノズルユニットを前記駆動部へ接合すべく前記位置決め手段を介して挿入させた際に、装置本体と係合してその挿入を阻止されて前記ノズルユニットから脱着される、
ことを特徴とする請求項１に記載の高周波音響液体ジェット記録装置。
【請求項３】
前記摺動係合部は、前記ノズルユニットの挿入方向に先細りのテーパ形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の高周波音響液体ジェット記録装置。
【請求項４】
前記ノズルユニットと前記駆動部との密着接合部に介在させて超音波の伝播を整合させる液体整合層を備える、
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の高周波音響液体ジェット記録装置。
【請求項５】
前記ノズルユニットは、前記噴射開口部を開閉自在とする噴射開口部開閉機構と、該噴射開口部開閉機構を閉成位置へ移動させるべく付勢する付勢手段と、該付勢手段の付勢力に抗して前記噴射開口部開閉機構を開成位置へ移動させる駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の高周波音響液体ジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、寿命の長い駆動部と寿命の短い噴射部を離合自在に構成して、寿命の長い駆動部に対し寿命の短い噴射部を交換可能なノズルユニットにした高周波音響液体ジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット方式の画像記録装置（プリンタ）として、駆動部として発熱素子を用いるサーマル式インクジェットプリンタや、駆動部として圧電素子を用いるピエゾ式インクジェットプリンタが広く用いられてきた。
【０００３】
サーマル式インクジェットプリンタは、発熱素子による膜沸騰を利用し、発熱素子の発熱面に発生するバブルの発泡力が、記録ヘッドに内包されて発熱素子面に接触しているインクを押し上げ、記録ヘッドのノズル口にメニスカスを形成しているインク液面よりインク滴を外部の紙面に向けて噴射させて、紙面に所望の画像を記録するものである。
【０００４】
このサーマル式インクジェットプリンタの特徴は、バブルの膨張力が発熱素子面に接触するインク層に伝播させ得ることが必須条件である。すなわち、駆動部である発熱素子とインクは不可分な構成であることがわかる。
【０００５】
また、ピエゾ式インクジェットプリンタは、振動膜としてのダイアフラム層に強力に接着されたピエゾ振動子が振動し、その機械的振動押圧力を薄層のダイアフラム層を介してインク層に伝播させ、そのインク層を、ダイアフラム層に対向して形成されているノズル部より、インク滴として外部の紙面に向けて噴射させて、紙面に所望の画像を記録するものである。
【０００６】
このピエゾ式インクジェットプリンタの特徴も、その駆動素子であるピエゾ振動子はダイアフラム層と密着して接着されていなければならず、インク層もダイアフラム層に直接接していなければ、インク層にダイアフラム層の押圧力が伝達されないから、結果として、インク層と駆動部とは不可分に構成されていることがわかる。
【０００７】
一方、近年に至り、超音波をインク滴噴射の駆動力とするインクジェットプリンタが各種提案されている。例えば、個別の記録ドットごとのノズルやインク流路の隔壁を必要としないスリット型のインク噴射部を有する超音波音響ジェット方式のライン型インクジェットプリンタが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
この方式のインクジェットプリンタは、いわゆるノズルレスの方式であるため、記録ヘッドをシリアル型からラインヘッド化する上で大きな障害となっていた目詰まりの防止と復旧に対して有効であるとされている。
【０００９】
また、例えば、超音波音響の駆動力を、より効率よくインク中に放射できるように、圧電体基板とインク層との間に、インクの音響インピーダンスより大きい音響インピーダンスを有する整合層を設けた構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
また、同じくスリット型のインク噴射部を有するものでは、複数の圧電素子の超音波印加タイミングに時間差をつけ、あたかも音響レンズのように主走査方向の所望の位置で超音波を重ね合わせて収束させることによりインク面からインク滴を噴射させる方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１１】
この特許文献３の技術は、所望の解像度よりも低解像度なアレイ素子の重ね合わせ収束を利用して所望の解像度を得ることができるため、実装駆動素子数を従来のインクジェット方式のノズル数と同数の駆動素子よりも大幅に削減できるという利点を有している。
【特許文献１】ＵＳ４３０８５４７号公報
【特許文献２】特開平０５−０８４９０８号公報
【特許文献３】特開平１１−０９１０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、従来のサーマル式やピエゾ式のインクジェットプリンタでは、その記録ヘッドのインク滴を噴射する噴射部であるノズル部のノズル孔は、インクの固着による目詰まりが起こりやすい。
【００１３】
そして、このノズル部の寿命は、発熱素子又は圧電素子からなるヘッド駆動部やこのヘッド駆動部を駆動制御する回路からなる駆動部・制御回路部の寿命に較べると、格段に短い。
【００１４】
したがって、ノズル部のノズル孔にインクの固着などの回復不能な障害が発生した場合、出来れば駆動部・制御回路部からノズル部のみを切り離して廃棄し、新品と交換するのが経済的で好ましいと言える。
【００１５】
ところが、従来のインクジェットヘッドの構造は、インク供給部、ノズル部、インク滴駆動のための発熱素子部または圧電素子部、さらに各素子の駆動回路部が、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）製造技術を活用しても非常に難易度の高い製造法による一体構造であった。
【００１６】
そのため、ノズル部で、インクの固着などの障害が頻繁に発生してノズル部が使用不可となった場合、製造原価の高価な駆動部・制御回路部もノズル部と一体構造のため、障害のあるノズル部だけでなく、駆動部・制御回路部も含めた記録ヘッド全体を廃棄することになり、経済的な損失が大きく、大きな問題となっていた。
【００１７】
上記の一体構造を無視して、仮に、ノズル部だけをその一体構成部より分離させ、交換できるようにしようとすると、従来のサーマル式やピエゾ式のインクジェットプリンタの記録ヘッドの構成では、ノズル部と駆動部との間に在るインク層が空気中に露呈されることとなり、インクの気化凝着、汚染などが生じ、実際にはノズル部のみの交換は不可能な構成であった。
【００１８】
また、サーマル式やピエゾ式とは異なる方式の前述した特許文献１〜３に示される超音波音響方式によるインクジェットプリンタにおいても、上記のノズル部に代わるインク滴噴射部と駆動部・制御回路部とは一体構成であり、噴射部と駆動部・制御回路部とを切り離すことは全く考えられていない。
【００１９】
これは、インク滴の噴射部がスリットであることにも起因すると考えられる。しかし、噴射部がスリットであれば、目詰まりが全く起きないかといえば、スリットといえども副走査方向の開口幅は狭いので、やはり目詰まりは起きると考えなければならない。
【００２０】
いずれにしても、ノズル孔又はスリットを有するインク滴の噴射部（ノズル部も含む、以下同様）は、程度の差こそあれ、インクの固着などの回復不能な障害が発生すると考えられる。
【００２１】
そこで、障害発生やコストメリットを考慮して噴射部と駆動部・制御回路部とを切り離せればよいが、接合の際の位置決め精度など分離構造としてそれ相応の工夫が必要である。また、分離構造とした場合、接合面で音響インピーダンスの不整合が生じて超音波の伝播効率が落ちることが考えられる。したがって、上記位置決め精度の他、超音波の減衰の問題を考慮した整合層の適切な形成の必要性がある。
【００２２】
この噴射部の障害発生と記録ヘッド全体を廃棄・交換する問題は、インクジェットプリンタの記録ヘッドが、シリアル型からライン型へと大型化された場合、より大きな問題となり、結果的にインクジェットプリンタの記録ヘッドのライン型化における信頼性の確保が困難となるものであった。
【００２３】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、寿命の長い駆動部と寿命の短い噴射部を離合自在に構成して、寿命の長い駆動部に対し寿命の短い噴射部をノズルユニットとして交換可能にしても、位置決め精度や音響整合性の高い構造の高周波音響液体ジェット記録装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の高周波音響液体ジェット記録装置は、超音波を出射する超音波出射部と、該超音波出射部の超音波出射を駆動制御する制御回路部とが一体に構成された駆動部と、少なくとも、液体供給部から供給される所望の液体を保持する液体保持室と、該液体保持室の一面に複数の液滴噴射位置を有する噴射開口部を備え、上記駆動部と離合自在に構成されるノズルユニットと、上記ノズルユニットと上記駆動部に互いに設けられた摺動係合部から成り、上記ノズルユニットを上記駆動部の超音波伝播下流側に合体させ上記駆動部に密着接合したとき、該駆動部からの超音波出射により上記噴射開口部の任意の噴射位置から上記液体の液滴を噴射させるべく上記ノズルユニットを上記駆動部に位置決めする位置決め手段と、上記ノズルユニットを上記駆動部に密着接合させる前に上記ノズルユニットの少なくとも接合部を保護すべく上記ノズルユニットに着脱自在に設けられた保護カバーと、を備えて構成される。
【００２５】
上記保護カバーは、例えば上記ノズルユニットを上記駆動部へ接合すべく上記位置決め手段を介して挿入させた際に、装置本体と係合してその挿入を阻止されて上記ノズルユニットから脱着されるように構成される。
【００２６】
また、上記摺動係合部は、上記ノズルユニットの挿入方向に先細りのテーパ形状に形成されて構成される。
【００２７】
また、上記ノズルユニットと上記駆動部との密着接合部に介在させて超音波の伝播を整合させる液体整合層を備えることができる。この液体整合層としては、例えば、水系溶媒やグリセリン系溶媒を好適に使用できる。
【００２８】
また、上記ノズルユニットは、上記噴射開口部を開閉自在とする噴射開口部開閉機構と、該噴射開口部開閉機構を閉成位置へ移動させるべく付勢する付勢手段と、該付勢手段の付勢力に抗して上記噴射開口部開閉機構を開成位置へ移動させる駆動制御手段と、を備えて構成してもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、寿命の長い駆動部と寿命の短い噴射部を所定の位置決め手段を介して精度良く位置決めすると共に、噴射部を有するノズルユニットを駆動部を備えた本体へセットするまで、少なくともノズルユニットを保護する保護カバーを設けているので、ノズルユニットの側面を傷付けるようなことが無い。
【００３０】
また、ノズルユニットを本体に挿入する時、ノズルユニット保護カバーを位置決めガイドとすることでノズルユニットの挿入が簡単にでき、寿命の長い駆動部に対し寿命の短い噴射部をノズルユニットとして容易に交換可能となり、経時的な使用費用の廉価な高周波音響液体ジェット記録装置を提供することが可能となる。また、噴射部を開閉自在に構成すれば液体固着が一層防止されユニットの高寿命化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。先ず、本発明に係る高周波音響液体ジェット記録ヘッドの基本構造について説明する。
【００３２】
図１は、高周波音響液体ジェット記録装置のヘッド部の基本構造を示す断面図である。図１に示すように、記録ヘッド１は、圧電体基板２とノズル板３が、液室４を挟んで対向配置されている。
【００３３】
液室４には、外部から液体が供給される。液体は、通常のインクジェット装置用のインクでもよいが、本発明で以降説明される高周波音響液体ジェット記録装置は、文字用プリンタではなく、より広い分野の印刷を行うことを目的としている。
【００３４】
例えば薬剤袋、商品包装部材のバーコード等の印刷のほか、電極等の印刷も目的としており、このような電極等の印刷では、インクではなく粘度の高い液体が用いられることになる。
【００３５】
上記のノズル板３には、複数のノズル孔５が所定の方向に所定の間隔で形成されている。同図の例では、図の紙面奥行き方向に所定の間隔で一列に並んだノズル孔５の列が、二列形成されている状態を示している。
【００３６】
これに対して、圧電体基板２には、不図示の駆動回路に接続されている個別電極６と共通電極７が、圧電体基板２を表裏から挟んで配置されている。個別電極６は、ノズル孔５と同じ数だけノズル孔５に対向する位置に配置されている。共通電極７は、ノズル孔５の列に対向する位置に、図の紙面奥行き方向に延在して２本配置されている。
【００３７】
不図示の駆動回路からの制御のもとに、個別電極６に駆動電圧が印加されると、駆動電圧が印加された個別電極６に対応する部分の圧電体基板２が高周波振動し、超音波を射出して、液室４内の個別電極６とノズル孔５の間にある液層の上面を押圧し、ノズル孔５から液滴８として外部に噴射させる。
【００３８】
ところで、図１に示した基本構成では、従来型のインクジェットプリンタのヘッド部構成と同様に全てが一体型であるので、ノズル孔５が回復不能な目詰まりを起こしたからといって、噴射部を構成するノズル板３のみを交換することはできないが、以下に説明する本発明の高周波音響液体ジェット記録装置では、記録ヘッドの噴射部のみを交換することができる。
【００３９】
（実施形態１）
図２（ａ）〜（ｄ）は、実施形態１における高周波音響液体ジェット記録装置（以下、単に記録装置という）を示す図である。同図（ａ）は記録装置１０の上面図を示し、同図（ｂ）〜（ｄ）は同図（ａ）のＡ−Ａ´断面一部拡大矢視図を示している。
【００４０】
また、同図（ｂ）はノズルユニット１１の断面図を示し、同図（ｃ）は駆動部１２の断面図を示し、同図（ｄ）はノズルユニット１１と駆動部１２が不図示の位置決め手段を介して合体して一体となり、全体が稼動可能状態となった断面図を示している。
【００４１】
同図（ａ）〜（ｄ）に示すように、ノズルユニット１１は、複数のノズル孔１３を一列に形成されているノズル板１４、その下に形成されている液室１５、液室１５の底一面に配設された第１の音響整合層１６、その下の基材Ａ１７、その下面一面に配設された第２の音響整合層１８とで構成されている。
【００４２】
尚、上記のノズル板１４に一列に形成された複数のノズル孔１３は、これに限ることなく、ノズル孔１３の直径と同寸法幅の一直線のスリットであってもよい。
【００４３】
また、基材Ａ１７は、ノズルユニット１１の全体構成を支えて、その形状を保つための板部材であり、材質としては、例えばガラス、アルミニューム、合成樹脂、エボナイト等を用いることができる。
【００４４】
一方、駆動部１２は、基材Ｂ１９、その下面に配設された共通電極２１、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の薄層２２、その薄層２２の下面の上記ノズル孔１３の位置に対応する位置に配置された個別電極２３、及び個別電極２３を選択的に駆動する駆動制御部２４を備えている。
【００４５】
更に駆動部１２には、超高周波発生部２５が設けられている。上記の共通電極２１から引き出された配線は直接超高周波発生部２５に接続され、他方、個別電極２３から引き出された配線は、駆動制御部２４を介して超高周波発生部２５に接続されている。超高周波発生部２５は、上記の配線及び駆動制御部２４を介して、共通電極２１と個別電極２３間に超高周波電圧を供給する。
【００４６】
上記の基材Ｂ１９は、駆動部１２の全体構成を支えて、その形状を保つための板部材であり、材質としては、基材Ａ１７と同様に、例えばガラス、アルミニューム、合成樹脂、エボナイト等を用いることができる。
【００４７】
いずれにしても、基材Ｂ１９には、基材Ａ１７と同質（音響インピーダンスが同一）のものを用いるようにするのが、音響エネルギーの損失が無いので得策である。
【００４８】
これらノズルユニット１１と駆動部１２が合体して、同図（ｄ）に示すように、記録ヘッドとして一体となると、全体が稼動可能状態となる。
【００４９】
すなわち、同図（ｄ）に示すように、例えば、駆動制御部２４ｎの駆動スイッチが入って個別電極２３ｎが駆動されると、個別電極２３ｎの配置部分の圧電体であるＺｎＯの薄層２２が超音波を発生する。
【００５０】
発生した超音波は、基材Ｂ１９を伝播し、第２の音響整合層１８を通じて基材Ａ１７に入り込み、さらに第１の音響整合層１６を通じて液室１５内に伝播し、その音響放射圧により微小な液滴２６をノズル孔１３ｎより噴射させる。
【００５１】
このように、駆動部１２とノズルユニット１１を離合自在に構成したことによって、ノズルユニット１１のノズル孔１３に強固な目詰りが発生し、通常のノズルクリーニング機構でも目詰りが回復不可能な場合は、ノズルユニット１１の交換が可能な構成になっているので、高価で超寿命の駆動部を再利用することが可能となって経済性が向上する。
【００５２】
ここで薄層２２の超音波の透過率を調べるために、基材Ａ１７及び基材Ｂ１９の材質を種々に変えて、基材Ａ１７及び基材Ｂ１９の材質の違いによる超音波の透過率を計算すると、その計算結果のグラフは、特には図示しないが、音響整合層（第１の音響整合層１６及び第２の音響整合層１８）の厚さＬが超音波の波長λの半波長「λ×１／２」の整数倍であるとき、音響整合層の材質に係らず、基材Ａ１７から基材Ｂ１９へ超音波が無損失で透過することが判明する。
【００５３】
しかし、音響整合層の音響インピーダンスの値が基板Ａ及び基板Ｂの音響インピーダンスの値から離れるに従い、低損失で透過する音響整合層の厚さが小さくなるため、音響整合層の材質としては、出来るだけ基板Ａ及び基板Ｂの音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有する材料を選択する必要がある。
【００５４】
また、更に条件を変えて計算してみると、音響整合層の厚さが超音波の半波長の整数倍であるときだけでなく、音響整合層の厚さが超音波の１／４波長の奇数倍であるときも、超音波が無損失で透過していることが判明する。
【００５５】
この場合にも、音響整合層の厚さの誤差を補償するために、音響整合層の音響インピーダンスは「√（（基材１の音響インピーダンス）×（基材２の音響インピーダンス））」に近いものを選択するようにする。
【００５６】
また、本例では、音響整合層の材質、特に第２の音響整合層１８の材質には、緩やかな粘着性を持たせて、駆動部１２との合体接合を保持する機能も持たせるようにしているが、後述するように、液体整合層を用いることもできる。
【００５７】
尚、図２では１列のノズル孔１３（一直線のスリットでもよい）のみの、つまり単色用の記録ヘッドを示したが、図２の記録ヘッドを３個又は４個連設してフルカラーの記録ヘッドを作製することもできる。
【００５８】
図３（ａ），（ｂ）はフルカラー記録を行うためにノズルユニットに４色用４列のスリットをもつ記録ヘッドを示す図である。同図（ａ）はノズルユニット２７と駆動部２８が不図示の位置決め手段を介して合体して記録ヘッド２９として一体となった状態を示し、同図（ｂ）は、ノズルユニット２７と駆動部２８が分離した状態を示している。
【００５９】
この記録ヘッド２９は、フルカラーインクジェットプリンタの例を示しており、ノズルユニット２７において使用される液体は、４色のインクである。図３（ａ）に示すノズルユニット２７に設けられている４列のスリットは、例えば、図の左側から右側へ、イエローインク用スリット３１、マゼンタインク用スリット３２、シアンインク用スリット３３、及びブラックインク用スリット３４である。
【００６０】
それぞれの色用のスリットを有するノズルユニットの個々の構成は、図２に示した構成と同様であり、これに対する駆動部の構成も図２に示した構成と同様である。
【００６１】
このように、記録ヘッドがインクジェットプリンタに適用され、更に、フルカラーインクジェットプリンタに適用される場合においても、噴射部と駆動部は離合自在であり、寿命の長い駆動部に対して、寿命の短い噴射部をノズルユニットとして交換自在に構成することができる。
【００６２】
このような噴射部と駆動部の離合自在な構成は、本例において、超音波の透過・伝幡条件として、音響インビーダンス（音速・密度）を整合させることにより、超音波が液体・固体内をスムーズに伝播する特性を利用しているからである。
【００６３】
このようにインクジェットプリンタの構成において、記録ヘッドの噴射部と駆動部を分離型構成とすることにより、記録ヘッドの寿命を決定していたノズル部の、インク目詰まり障害の発生に対して、従来は高価な又は長寿命な駆動部も、ノズル部と一体構成のため廃棄・交換せざるを得なかった経済的に致命的な欠陥を、本方式により、障害のあるノズル部のみをノズルユニットとして分離・交換するだけで、記録ヘッドの再利用が可能となる。
【００６４】
特に、スリットでなくノズル孔を有する構成の高解像度の記録ヘッドや上記のような多色用の記録ヘッドになると、ノズル孔の数が非常に多くなり、それに応じて、ノズル孔の目詰りの確率も高くなる。
【００６５】
また、記録ヘッドの製作コストもそれに応じて高くなる。本発明のように、噴射部であるノズル部のみの交換が出来ることは、高価で超寿命の駆動部を再利用することが可能となるので経済的に非常に有利になる。
【００６６】
また、サーマル型やピエゾ型のインクジェットプリンタでは、ノズル内のインクとアクチュエータの連成系の固有振動数に同期（共振）させてインクを吐出するため、１ドットごとに（ノズル１個ごとに）インク室が必要である。
【００６７】
しかし、超音波の場合は指向性の鋭い高周波超音波を用いることにより、必ずしも１ドットごとにインク室を設ける必要はない。
【００６８】
複数ドットで１つのインク室を共用する、あるいは１つの記録ヘッドで１つのインク室であっても何ら支障はない。これにより、記録ヘッドの微細加工が緩和され、ノズル部が製造し易くなる。
【００６９】
（実施形態２）
上述した例は、ノズルユニットと駆動部が位置決め手段を介して離合自在である構成を示し、ノズルユニットと液体供給部との関係については説明しなかったが、ノズルユニットと液体供給部も、離合自在な構成とすることができる。これを、実施形態２として以下に説明する。
【００７０】
図４（ａ）は、実施形態２における記録装置の断面図、図４（ｂ）は、ノズル孔付き液体室を有するノズルユニットを駆動部から分離した図、図４（ｃ）は各部の構成がわかるように同図（ａ），（ｂ）を分解して示した斜視図である。
【００７１】
同図（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、本例の記録装置３５では、先ず、駆動部３６は、基材３７の上に個別電極３８を形成し、その上にＺｎＯなどから成る圧電体の薄層３９、さらにその上に共通電極４１を形成している。
【００７２】
そして、同図（ａ）に示すように、共通電極４１は配線で接地回路に接続され、個別電極３８は、駆動制御部４４を介して超高周波発生部４５に接続されている。
【００７３】
尚、上記の圧電体の薄層３９の材質は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）と限ることなく、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ）等であってもよい。
【００７４】
図４（ｃ）の破線で囲んで示す共通電極４１と個別電極３８が交差する位置で共通電極４１と個別電極３８で挟まれている圧電体の薄層３９の部分が、圧電活性部４６であり、ここから超音波が出射される。
【００７５】
また、上記の圧電体の薄層３９の両側には、高さ調整部材４２（同図（ｃ）には図示を省略）が配置され、この高さ調整部材４２と圧電体の薄層３９の上に音響整合剤層４３が設けられている。
【００７６】
一方、ノズルユニット４７は、ノズル孔４８の付いた筐体４９から成る液室５０を備え、液室５０の下部には底板５１を備えている。ノズル孔４８は、筐体４９の底板５１と液室５０を介して圧電活性部４６に対向する位置に形成されている。
【００７７】
図４（ｃ）に示すように、ノズル孔４８は、二列に形成されている。これらのノズル孔４８は、その間隔の１／２間隔を、他の列に対して列方向にずらして形成されている。これにより、主走査方向（図４（ｃ）の左斜め下から右斜め上方向）の解像度を２倍にすることができる。
【００７８】
この液室５０の中には、不図示の液タンクから導かれた液が充填される。液室５０は、図４（ｃ）では長手方向両端が開口している如くに示されているが、実際には、一方の端部は筐体４９の端部によって塞がれており、他方の端部に液タンクが離合自在に連結されるようになっている（後述する図６（ｃ）〜８（ａ）も参照）。
【００７９】
以上の構造において、圧電活性部４６で発生した超音波は、音響整合剤層４３、底板５１を伝播し、液室５０内に放射される。そして、液表面に到達した音響放射圧により、同図（ａ）に示すように、液表面からノズル孔４８を介して液滴５２を外部に飛翔させる。
【００８０】
ここで、音響整合剤層４３は、基材３７や、液室５０の底板５１の音響インピーダンスを考慮して、これらの音響インピーダンスと近い音響インピーダンスを有する材料が選択される。
【００８１】
また、上記の構造において、図４（ｂ）に示したように、音響整合剤層４３の部分で、ノズルユニット４７と駆動部３６が分離可能となる構造にする。
【００８２】
この場合、音響整合剤層４３の材質には緩やかな粘着性を持たせ、ノズルユニット４７との接合を保持する機能も持たせるようにする。また、後述するように、液体を用いるようにすると一層整合性が向上する。
【００８３】
このように、実施形態２においても、駆動部と噴射部を分離可能な構成にすることによって、強固な目詰まりが発生し、通常のノズルクリーニング機構でも回復不可能な場合はノズル孔付き液室からなるノズルユニット４７を交換可能な構成にする。
【００８４】
尚、音圧は音源の周波数に比例するが、音響放射圧は、周波数の２乗に比例することが知られている。また、音響波は高周波になるほど直進性が良いことが知られている。よって、より高い高周波の音響波を用いることにより、小さい音源からでも直進性の良い強力な音響放射圧を得ることができる。
【００８５】
したがって、従来例で用いられているような音響レンズを用いない本例の構成であっても、微小な液滴を液面から飛翔させることが可能となる。
【００８６】
ところで、一般に、接触する二種類の物質間で音響インピーダンスの値が桁違いに異なると、その接触界面で超音波は反射されてしまうことは、よく知られている。そして、空気はその音響インピーダンス値が桁違いに小さいことは周知である。
【００８７】
上記実施形態２において、図４（ａ），（ｂ）に示したように、音響整合剤層４３の部分で、ノズルユニット４７と駆動部３６が不図示の位置決め手段を介して分離可能となっている。そこで、ノズルユニット４７と駆動部３６との接合箇所で空気が入り込んで音響の伝播に不具合を生じさせることがある。この場合、上述したように音響整合剤層４３に液体を用いるようにすればノズルユニット４７と駆動部３６との密着接合がより好ましく得られるが、接合の仕方によっては気泡が入り込む恐れがある。
【００８８】
図５（ａ）、（ｂ）は、そのような不具合を解決する実施形態２の変形例である。なお、図５（ａ），（ｂ）においては、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）と同一の構成又は機能部分には図４（ａ），（ｂ），（ｃ）と同一の番号を付与して示している。
【００８９】
図５（ａ）に示す変形例において、液室５０の底板５１には、ノズル孔４８に対応する位置に、窓５１ａが形成されている。そして、図５（ｂ）に示すようにノズルユニット４７を駆動部３６に合体する際、空気を挟み込むことになるが、本変形例においては、窓５１ａが形成されているために、この窓５１ａが挟み込んだ空気の逃げ部となる。すなわち、ノズルユニット４７を駆動部３６に合体後、液室５０の中に不図示の液タンクから導かれた液が充填されると、図５（ｂ）に示すように窓５１ａには泡４０が形成されるが、ヘッド駆動時の最初のクリーニングモードにより、泡４０は気泡４０ａとなってノズル孔４８から消え失せる構成である。
【００９０】
（実施形態３）
ところで、上記実施形態１，２において、離合自在なノズルユニットと駆動部について詳細構成を示し、離合および位置決めのための具体的構成について詳細に説明しなかったが、ノズルユニットと駆動部の離合構成としては、例えばノズルユニットと駆動部とを接合面に沿って摺動させて離合自在な構成とすることができる。これを、実施形態３として以下に説明する。
【００９１】
図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は、実施形態３における記録装置を示し、同図（ａ）はノズルユニットとノズルカバーの関係を説明する断面図、同図（ｂ）は駆動部を示す断面図、同図（ｃ）は駆動部とノズルユニットを同時に示す断面図である。
【００９２】
また、図７（ａ）は図６（ａ）のノズルユニットとノズルカバーの斜視図、図７（ｂ）はノズルユニットを逆さまにして密着接合部を示す斜視図、図８（ａ）は図７（ａ）のノズルカバー付きのノズルユニットを駆動部にセットする時の状態を示す図、そして、図８（ｂ）は、ノズルユニットを駆動部にセットした際にノズルカバーが脱着される様子を説明する図である。
【００９３】
なお、上記実施形態２で説明した図４（ａ），（ｂ），（ｃ）と同一の構成又は機能部分には図４（ａ），（ｂ），（ｃ）と同一の番号を付与して示している。
【００９４】
図６〜８に示すように、本例のノズルユニット６０は、ノズルユニット６０の筐体４９を補強するために、筐体４９の両端から液滴噴射方向に立設した前後アーム６１ａ、６１ｂとこれらに連設する上アーム６１ｃとを有するノズル部補強部材６１が一体的に構成されている。また、上アーム６１ｃの両側部には、プリンタ本体Ｐ（図８ｂ参照）と係合する係合溝６１ｄが形成され、前アーム６１ａには取っ手６２が形成されている。
【００９５】
また、筐体４９の短手方向の側部には、図６（ｂ）に示す後述の係合凹部６４と係合される台形状の係合凸部６３が形成されている。さらに、係合凸部６３の下端には整合層パッキン６８が配設されている。
【００９６】
また、本実施形態においては、ノズルカバー７０がノズルユニット６０に着脱自在に設けられている。すなわち、ノズルカバー７０は、側面部７０ａの上部両側を内側に折り曲げた曲部７０ｂがノズルユニット６０の上記係合溝６１ｄと係合可能に構成され、係合時に底面部７０ｃがノズルユニット６０の上記整合層パッキン６８と当接する寸法関係で、ノズルユニット６０の筐体４９と前後アーム６１ａ、６１ｂ及び上アーム６１ｃの一部を覆うべく設けられている。
【００９７】
したがって、ノズルカバー７０は曲部７０ｂを介してノズルユニット６０に対して、図７（ａ）の矢印方向に摺動自在に装着され、ノズルユニット６０を保護する。そして、ノズルカバー７０を装着したままのノズルユニット６０を、図８（ａ），（ｂ）に示すようにプリンタ本体Ｐの挿入口に当てがい、取っ手６２を図８（ａ）の矢印Ｓ方向へ押し込むと、ノズルカバー７０はそのまま残りノズルユニット６０のみがプリンタ本体Ｐにセットされることになる。
【００９８】
なお、ノズルユニット６０の上アーム６１ｃの下方と筐体４９の上面との間の空間は、図８ｂに示すように、液適記録のための被記録媒体が矢印Ｈで示されるように搬送される搬送空間となる。
【００９９】
一方、図６（ｂ）に示すように、駆動部３６上面には、ノズルユニット６０の筐体４９を装着可能なノズルユニット装着部６５が形成され、このノズルユニット装着部６５の側部にはノズルユニットの係合凸部６３と摺動自在に係合する係合凹部６４が形成されている。すなわち、上記係合凸部６３と係合凹部６４とで位置決め手段を構成している。
【０１００】
また、図６（ｃ）に示すように、ノズルユニット装着部６５の奥部には、駆動部３６側の駆動部側液剤供給路６６と連結されてノズルユニット６０の液室５０と連通するノズルユニット側液剤供給路６７が配設されている。
【０１０１】
なお、これまでの説明では、ノズルユニット孔４８を１〜２列とし、ノズルユニットの液室５０を１つのものとして説明してきた。したがって、図６（ｃ）に示した駆動部側液剤供給路６６やノズルユニット側液剤供給路６７も１つの例で示している。しかし、高解像度のためにノズルユニット孔４８を３列以上に構成しても良く、その場合には、各液剤供給路や液室５０を複数構造にしても良いのは言うまでもない。
【０１０２】
このような実施形態３の記録装置において、ノズルユニット６０の係合凸部６３の幅と駆動部３６の係合凹部６４の幅は、ノズルユニット６０の挿入方向に対して先細りのテーパ形状に形成されている（図７（ａ）において、Ａ＞Ｂ）。これにより、ノズルユニット６０をノズルユニット装着部６５（駆動部３６）へ挿入合体させると、ガタのない状態でセット可能である。
【０１０３】
また、上記のような補強構造とノズルカバーにより、ノズルユニット６０の筐体４９のノズル部分が細くて薄い場合でもノズル部分に触れることがなくなり、破損することなく離合操作を行なえる。したがって、ユニット交換が容易に実施できる。
【０１０４】
なお、本実施の形態においても、図４（ｂ）に示したように、ノズルユニット６０と駆動部３６の分離部分には音響整合剤層４３を設けている。そして、本例では、グリセリン系溶媒のような液体整合剤を用いるようにする。この場合、液体整合剤としては、本体側のノズルユニット装着部６５（駆動部３６）のユニット接合部に予め供給するようにしても良いし、図７（ｂ）に示すようにノズルユニット６０側の底板５１上に供給しても良い。
【０１０５】
このようにしても、ノズルユニット６０は上述のとおりプリンタ本体Ｐにセットされるまではノズルカバー７０により保護され、ノズルカバー７０の底面部７０ｃがノズルユニット６０の整合層パッキン６８と当接して液体整合剤の漏れを防止できる。
【０１０６】
ところで、上記実施の形態３において、ノズルユニット６０の液室５０へ液剤を供給するために、不図示の液タンクから導かれた液が駆動部側液剤供給路６６やノズルユニット側液剤供給路６７を介して供給されるものとした。しかし、液剤供給はこのような形態以外にも実施可能である。
【０１０７】
図９は、そのような液剤供給の方法を説明する実施形態３の変形例（その１）である。なお、図９において、図６〜８と同一の構成又は機能部分には図６〜８と同一の番号を付与して示している。
【０１０８】
図９に示す変形例において、ノズルユニット６０は、後アーム６１ｂ内に液タンク６９を備えており、液剤供給路６９ａを介して液剤が液室５０へ供給される構成である。このように構成することにより、液剤の供給はノズルユニット６０の交換と同期され、プリンタ本体Ｐ側に液剤供給機構が不要となり管理が簡便になる。
【０１０９】
一方、図１０は、ノズルカバーの底面を改良した上記実施形態３の変形例（その２）である。なお、図１０においても、図６〜８と同一の構成又は機能部分には図６〜８と同一の番号を付与して示している。  
【０１１０】
図１０に示す変形例において、ノズルカバー７０の底面部７０ｃには２本の可動ローラ７１がカバー長手方向の略両端に配設されていて、円筒状の保護フィルム７２が掛け渡されている。また、底面部７０ｃの一端で、ノズルユニット６０のプリンタ本体Ｐへの挿入方向前端側には、液体整合剤を含む液体塗布ローラ７３が配設されている。
【０１１１】
このような構成のノズルカバー７０は図６〜８で説明したのと同様にノズルユニット６０へ装着される。なお、ノズルユニット６０の底板５１には粘着層を設けるようにして上記整合層パッキン６８を不要としている。このようにすることにより、保護フィルム７２がノズルユニット６０の筐体４９の底板５１上の粘着層と密着される。そして、ノズルカバー付きのノズルユニットを図８（ａ），（ｂ）に示したようにプリンタ本体Ｐの挿入口に当てがい、取っ手６２を押し込むと、ノズルカバー７０はそのまま残りノズルユニット６０のみがプリンタ本体Ｐにセットされる。
【０１１２】
この時、本変形例では、保護フィルム７２がノズルユニット６０を押し込む力により回転しつつノズルユニット６０の上記粘着層から剥がされていく。保護フィルム７２が剥がされたノズルユニット６０は次に液体塗布ローラ７３に接し、粘着層上に液体を塗布されながらプリンタ本体Ｐにセットされる。ノズルユニット６０の上記粘着層は一時的に粘着力を失いノズルユニット装着部６５を摺動し位置決めされる。
【０１１３】
このような変形例の構成によれば、ノズルユニット６０がプリンタ本体Ｐにセットされるまでは、液体整合層が液体塗布ローラ７３に保持されるので、整合層パッキン６８を不要にして液体の漏れを防止できる。
【０１１４】
（実施形態４）
ところで、上記実施形態２、３の説明において、ノズルユニットの構成として、ノズル孔４８（スリットも含む）の付いた筐体４９から成る液室５０の下部には底板５１を備え、ノズル孔４８は、筐体４９の底板５１と液室５０を介して、駆動部３６の圧電活性部４６に対向する位置に形成されているものと説明した。つまり、ノズル孔４８は常に開いている例で説明した。
【０１１５】
しかし、このノズル孔４８は空気と接触していることから液室５０内の液体の粘度上昇や異物付着が起こらないとは言えない。そして、ノズル孔４８は液滴噴射の際に開いてさえいれば良く、それ以外では閉じていたほうが都合が良い。
【０１１６】
そこで、例えばノズルユニットの液滴噴射部を開閉自在な構成とすることもできる。これを、実施形態４として以下に説明する。
【０１１７】
図１１は、実施形態４における開閉自在な液滴噴射部を示す図である。また、図１２（ａ），（ｂ）は、実施形態４における可動ノズル板の開閉を示す図である。なお、図１１，１２においても、上述の図６〜８と同一の構成又は機能部分には図６〜８と同一の番号を付与して示している。
【０１１８】
図１１，１２に示すように、本例の液滴噴射部７５は、ノズルユニット６０の筐体４９の上部を固定ノズル板７５ａと可動ノズル板７５ｂとから構成している。そして、可動ノズル板７５ｂが図１１、図１２（ａ）に示す位置へ移動することにより、固定ノズル板７５ａと可動ノズル板７５ｂとで形成されるスリットがノズル孔４８となる。
【０１１９】
可動ノズル板７５ｂは、例えばノズルユニット６０に設けられた不図示のバネによって図１１に示すようにｆｃの付勢力を受け、通常は図１２（ｂ）に示す閉成位置に移動されノズル孔４８を形成させない。
【０１２０】
一方、プリンタ本体Ｐのノズルユニット６０の挿入方向前端奥部には、例えば固定ノズル板７５ａと可動ノズル板７５ｂとの間に当接して入り込む先端が楔状の開成手段７６が配設されている。そこで、ノズルユニット６０を、図８（ａ），（ｂ）でも説明したように矢印Ｓ方向へ押し込むと、楔状の開成手段７６が固定ノズル板７５ａと可動ノズル板７５ｂとの間に割り込み、バネの付勢力ｆｃに抗してｆ０の力で可動ノズル板７５ｂを押し開きノズル孔４８を形成する。なお、ノズル孔４８を形成するに当たって、可動ノズル板７５ｂを移動させる距離は図１２に示す圧電活性部４６の幅ｄとなるように設定されている。
【０１２１】
なお、ノズルユニットの液滴噴射部を開閉制御するのを、上記のように楔状の開成手段７６を用いて行なう他に、例えば液滴噴射モードと非液滴噴射モードを用意し、ノズルユニット６０をプリンタ本体Ｐにセットした際に可動ノズル板７５ｂとソレノイド等の可動制御手段とを係合させ、液滴噴射を実施する間だけ可動ノズル板７５ｂを移動制御（図１１にて、ソレノイドの可動力ｆ０をｆ０＞ｆｃの力関係を満たすよう設定）する液滴噴射モードを備えるように構成しても良い。
【０１２２】
このような実施形態４の構成によれば、ノズルユニット６０をプリンタ本体Ｐにセットした場合のみ、或いは液滴噴射を実施する間だけノズル孔４８を形成するので、粘度上昇や異物付着を防止してユニットの寿命をより長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】高周波音響液体ジェット記録装置のヘッド部の基本構造を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は実施形態１における高周波音響液体ジェット記録装置を示す図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は実施形態１においてフルカラー記録を行うためにノズルユニットに４色用４列のスリットをもつ記録ヘッドを示す図である。
【図４】（ａ）は実施形態２における記録装置の断面図、（ｂ）はノズルユニットを駆動部から分離した図、（ｃ）は各部の構成がわかるように（ａ），（ｂ）を分解して示した斜視図である。
【図５】実施形態２の変形例を示し、（ａ）はノズルユニットを駆動部に合体する前、（ｂ）はノズルユニットを駆動部に合体した後の状態を示す図である。
【図６】実施形態３における高周波音響液体ジェット記録装置を示し、（ａ）はノズルユニットとノズルカバーの関係を説明する断面図、（ｂ）は駆動部を示す断面図、（ｃ）は駆動部とノズルユニットが連結されると、駆動部の不図示の液タンクからノズルユニットの端部に液が充填されることを説明する断面図である。
【図７】（ａ）は図６（ａ）のノズルユニットとノズルカバーの斜視図、（ｂ）はノズルユニットを逆さまにして密着接合部を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は図７（ａ）のノズルカバー付きのノズルユニットを駆動部にセットする時の状態を示す図、（ｂ）は、ノズルユニットを駆動部にセットした際にノズルカバーが脱着される様子を説明する図である。
【図９】実施形態３の変形例（その１）であり、液タンクをノズルユニット側に備える液剤供給方法を説明するノズルユニットの要部断面図である。
【図１０】実施形態３の変形例（その２）のノズルカバーを示す図である。
【図１１】実施形態４における開閉自在な液滴噴射部を示す図である。
【図１２】（ａ）は実施形態４における可動ノズル板が開いたときの状態を示す図、（ｂ）は可動ノズル板が閉じたときの状態を示す図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１      記録ヘッド
２      圧電体基板
３      ノズル板
４      液室
５      ノズル孔
６      個別電極
７      共通電極
８      液滴
１０    記録装置
１１    ノズルユニット
１２    駆動部
１３    ノズル孔
１４    ノズル板
１５    液室
１６    第１の音響整合層
１７    基材Ａ
１８    第２の音響整合層
１９    基材Ｂ
２１    共通電極
２２    薄層
２３    個別電極
２４    駆動制御部
２５    超高周波発生部
２６    液滴
２７    ノズルユニット
２８    駆動部
２９    記録ヘッド
３１    イエローインク用スリット
３２    マゼンタインク用スリット
３３    シアンインク用スリット
３４    ブラックインク用スリット
３５    記録装置
３６    駆動部
３７    基材
３８    個別電極
３９    圧電体の薄層
４０    泡
４０ａ  気泡
４１    共通電極
４２    高さ調整部材
４３    音響整合剤層
４４    駆動制御部
４５    超高周波発生部
４６    圧電活性部
４７    ノズルユニット
４８    ノズル孔
４９    筐体
５０    液室
５１    底板
５１ａ  窓
５２    液滴
６０    ノズルユニット
６１    ノズル部補強部材
６１ａ  前アーム
６１ｂ  後アーム
６１ｃ  上アーム
６１ｄ  係合溝
６２    取っ手
６３    係合凸部
６４    係合凹部
６５    ノズルユニット装着部
６６    駆動部側液剤供給路
６７    ノズルユニット側液剤供給路
６８    整合層パッキン
６９    液タンク
６９ａ  液剤供給路
７０    ノズルカバー
７０ａ  側面部
７０ｂ  曲部
７０ｃ  底面部
７１    可動ローラ
７２    保護フィルム
７３    液体塗布ローラ
７５    液滴噴射部
７５ａ  固定ノズル板
７５ｂ  可動ノズル板
７６    開成手段
Ｐ      プリンタ本体
【図１】
2009255333.tif 000003
【図２】
2009255333.tif 000004
【図３】
2009255333.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009255333.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009255333.tif 000009
【図８】
2009255333.tif 000010
【図９】
2009255333.tif 000011
【図１０】
2009255333.tif 000012
【図１１】
2009255333.tif 000013
【図１２】
2009255333.tif 000014