(57)【要約】【課題】液滴吐出ヘッドに蓄えられている液体を、無駄に消費することなく、その乾燥や増粘等の性状の変化を効果的に抑制する。【解決手段】ノズル５と圧力室２１とを接続する連通路２２の内部には、ノズル５の開口径よりも大きい磁性部材７が移動可能に設けられるとともに、磁性部材７を保持する部位として保持部２２ａが設けられていて、キャビティ部２の外側に取り付けられた磁界発生手段６は、磁性部材７を移動させて連通路２２の内部の液体を攪拌する状態と、磁性部材７の移動を阻止して保持部２２ａに磁性部材７を保持する状態とに切り替え可能に設けられている。【選択図】図５
2009083356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルと、前記液滴となる液体が吐出圧力を受ける圧力室と、前記圧力室と前記ノズルとを連通する連通路とを少なくとも備えたキャビティ部を有する液滴吐出ヘッドにおいて、
前記連通路の流路径は前記ノズルの開口径よりも大きく、前記連通路の内部には、前記ノズルの開口径よりも大きい磁性部材が移動可能に設けられるとともに、前記磁性部材を保持する部位として保持部が設けられていて、
前記キャビティ部の外側に取り付けられた磁界発生手段は、前記磁性部材を移動させて前記連通路の内部の液体を攪拌する状態と、前記磁性部材の移動を阻止して前記保持部に前記磁性部材を保持する状態とに切り替え可能に設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記圧力室の液体に吐出圧力を与えるエネルギー素子と前記キャビティ部とが備えられていて、前記エネルギー素子と前記キャビティ部とは、吐出対象物に対して移動しながら液滴を吐出し、
前記磁界発生手段は、前記エネルギー素子及び前記キャビティ部と一体的に移動することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記ノズルは複数設けられ、前記圧力室、前記連通路、及び前記磁性部材は各ノズル毎に設けられていて、
前記磁界発生手段は、すべての磁性部材を一斉に制御することを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記磁界発生手段は、前記ノズルから液滴を吐出させるときに、前記磁性部材を前記保持部に保持させ、前記ノズルから液滴を吐出させないときに、前記磁性部材によって前記連通路の内部の液体を攪拌させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記磁界発生手段は電磁石であり、前記磁性部材を前記保持部に保持させるときには励磁され、前記磁性部材によって前記連通路の内部の液体を攪拌させるときに励磁と消磁が繰り返されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記保持部は、前記連通路の内壁に前記磁性部材を格納できる大きさで凹設されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記連通路の内部には、前記磁性部材が前記ノズルを閉塞する位置に移動することを規制する第１規制体が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
前記連通路の内部には、前記磁性部材が前記圧力室に移動することを規制する第２規制体が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
前記第１規制体または前記第２規制体は、前記磁性部材よりも小さい孔を多数有するフィルタ体であることを特徴とする請求項７または８に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記エネルギー素子と前記キャビティ部とが第１の方向に沿って積層されることで、前記エネルギー素子は前記圧力室の一側の壁を構成し、前記磁界発生手段は、前記エネルギー素子の前記キャビティ部と反対側に前記第１の方向に沿って積層固定されていて、
前記圧力室では、前記第１の方向に実質的に直交する第２の方向に沿って液体が流動する一方、前記圧力室の流動方向の下流側に接続された前記連通路では、前記液体が前記第１の方向に向きを変えて流動し、
前記圧力室の流動方向の下流側の端部近傍には、前記エネルギー素子に近い側に前記第２規制体として設けた突起部によって、前記圧力室の流路断面の最狭部が前記磁性部材よりも小さくなるように形成されていて、
前記連通路には、前記圧力室から液体が流れ込む部位よりもさらに前記エネルギー素子に近い部位に、前記エネルギー素子側に引き寄せられた前記磁性部材を保持するように保持部が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記キャビティ部は、前記ノズル、圧力室および連通路となる貫通孔が穿設された複数のプレートを広幅面同士が対向するように積層して形成されており、
少なくとも前記エネルギー素子と隣接するプレートには、前記突起部を含む前記圧力室の一部と前記連通路の前記保持部とが形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の液滴吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出ヘッドであるインクジェット式の記録ヘッドでは、従来から、インク供給源から供給されたインクが共通インク室から各圧力室に分配され、連通路を介してノズルに至るようにインク流路が形成されたキャビティ部と、このキャビティ部に積層されるアクチュエータ（エネルギー素子）とを備えた構成が知られている（特許文献１等）。この構成では、アクチュエータから各圧力室に選択的に吐出圧力を与えることで、その圧力室に対応するノズルからインクを吐出するようにしている。
【０００３】
ところで、記録ヘッドにおいて吐出動作を行わない状態が長時間続くと、インク流路の内部をインクが流動しない（停滞する）ため、特にノズル開口付近でインクが増粘したり乾燥したり、また、吐出する液体の種類によっては沈殿等も生じる。その結果、次に、ノズルからインク（液体）を吐出させるときに、目詰まりや吐出曲がり等の吐出不良を引き起こす要因となっていた。
【特許文献１】特開２００７−１２５８０７号公報（図３及び図４参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような液滴吐出ヘッドでは、吐出曲がり等の吐出不良を防止するためのメンテナンス（クリーニング）として、キャップ体でノズルの開口面を覆って増粘インクを強制的に吸引して除去するなどの回復動作（パージング）を行ったり、ワイパー部材を用いてノズル開口面に付着した乾燥インク等を拭き取ったりしていた。
【０００５】
しかしながら、前述したメンテナンスを頻繁に行っていると、強制的に排出させるインク、換言すると記録動作に用いずに廃棄するインクの使用量が増えるため、インクの無駄な消費が多くなるという点が問題であった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解消するものであり、液滴吐出ヘッドに蓄えられている液体を、無駄に消費することなく、その乾燥や増粘等の性状の変化を効果的に抑制することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明における液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、前記液滴となる液体が吐出圧力を受ける圧力室と、前記圧力室と前記ノズルとを連通する連通路とを少なくとも備えたキャビティ部を有する液滴吐出ヘッドにおいて、前記連通路の流路径は前記ノズルの開口径よりも大きく、前記連通路の内部には、前記ノズルの開口径よりも大きい磁性部材が移動可能に設けられるとともに、前記磁性部材を保持する部位として保持部が設けられていて、前記キャビティ部の外側に取り付けられた磁界発生手段は、前記磁性部材を移動させて前記連通路の内部の液体を攪拌する状態と、前記磁性部材の移動を阻止して前記保持部に前記磁性部材を保持する状態とに切り替え可能に設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧力室の液体に吐出圧力を与えるエネルギー素子と前記キャビティ部とが備えられていて、前記エネルギー素子と前記キャビティ部とは、吐出対象物に対して移動しながら液滴を吐出し、前記磁界発生手段は、前記エネルギー素子及び前記キャビティ部と一体的に移動することを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ノズルは複数設けられ、前記圧力室、前記連通路、及び前記磁性部材は各ノズル毎に設けられていて、前記磁界発生手段は、すべての磁性部材を一斉に制御することを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記磁界発生手段は、前記ノズルから液滴を吐出させるときに、前記磁性部材を前記保持部に保持させ、前記ノズルから液滴を吐出させないときに、前記磁性部材によって前記連通路の内部の液体を攪拌させることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記磁界発生手段は電磁石であり、前記磁性部材を前記保持部に保持させるときには励磁され、前記磁性部材によって前記連通路の内部の液体を攪拌させるときに励磁と消磁が繰り返されることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記保持部は、前記連通路の内壁に前記磁性部材を格納できる大きさで凹設されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記連通路の内部には、前記磁性部材が前記ノズルを閉塞する位置に移動することを規制する第１規制体が設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記連通路の内部には、前記磁性部材が前記圧力室に移動することを規制する第２規制体が設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記第１規制体または前記第２規制体は、前記磁性部材よりも小さい孔を多数有するフィルタ体であることを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記エネルギー素子と前記キャビティ部とが第１の方向に沿って積層されることで、前記エネルギー素子は前記圧力室の一側の壁を構成し、前記磁界発生手段は、前記エネルギー素子の前記キャビティ部と反対側に前記第１の方向に沿って積層固定されていて、前記圧力室では、前記第１の方向に実質的に直交する第２の方向に沿って液体が流動する一方、前記圧力室の流動方向の下流側に接続された前記連通路では、前記第１の方向に沿って液体が流動し、前記圧力室の流動方向の下流側の端部近傍には、前記エネルギー素子に近い側に前記第２規制体として設けた突起部によって、前記圧力室の流路断面の最狭部が前記磁性部材よりも小さくなるように形成されていて、前記連通路には、前記圧力室から液体が流れ込む部位よりもさらに前記エネルギー素子に近い部位に、前記エネルギー素子側に引き寄せられた前記磁性部材を保持するように保持部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
また、請求項１１に記載の発明によれば、請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記キャビティ部は、前記ノズル、圧力室および連通路となる貫通孔が穿設された複数のプレートを広幅面同士が対向するように積層して形成されており、少なくとも前記エネルギー素子と隣接するプレートには、前記突起部を含む前記圧力室の一部と前記連通路の前記保持部とが形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、連通路の内部に、ノズルの開口径よりも大きい磁性部材が移動可能に設けられ、キャビティ部の外側に取り付けられた磁界発生手段が、磁性部材を移動させて連通路の内部の液体を攪拌する状態と、磁性部材の移動を阻止して保持部に磁性部材を保持する状態とに切り替え可能に設けられている。従って、必要に応じて、磁界発生手段を切り替えて、連通路の内部の液体を攪拌できるため、液体における増粘や沈殿等の性状の変化を抑制できる。
【００１９】
また、磁性部材が配置された連通路は、吐出圧力を受ける圧力室よりも下流側でノズルに極めて近い位置である。つまり、ノズルに極めて近い位置で液体を攪拌し、性状の変化を抑制しているから、ノズルからの吐出に確実に効果を奏する。
【００２０】
さらに、連通路には磁性部材の保持部を設けているから、液体を攪拌する必要がないときには、保持部に磁性部材を保持させて、磁性部材が液体の流れを妨げることを防止できる。
【００２１】
請求項２に記載の発明によれば、磁界発生部材は、エネルギー素子及びキャビティ部と一体的に移動する。従って、磁界発生部材が、エネルギー素子及びキャビティ部と離れた部位に固定されている場合に比べて、必要に応じていつでも磁界発生部材が磁性部材を動作させて、液体を攪拌することができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明によれば、複数のノズル毎に対応して設けられている連通路にそれぞれ磁性部材が配置されているから、全てのノズルに供給される液体を確実に攪拌してその性状の変化を抑制できる。
【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、ノズルから液滴を吐出させるときには、磁性部材が保持部に保持されるから、ノズルからの液体の吐出時に、磁性部材が液体の流れを妨げることを抑制できる。
【００２４】
請求項５に記載の発明によれば、磁界発生手段は電磁石であるから、励磁、消磁を切り替えることによって、磁性部材を容易に動作させることができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明によれば、保持部は連通路の内壁に凹設されているから、保持部に磁性部材を格納しているときには、磁性部材が液体の流れを妨げることを確実に防止できる。
【００２６】
請求項７に記載の発明によれば、磁性部材がノズルを閉塞する位置に移動することを規制する第１規制体が設けられているから、磁性部材がノズルを塞いだり、磁性部材が衝突することでノズルの形状が変形したりする心配がない。
【００２７】
請求項８に記載の発明によれば、磁性部材が圧力室に移動することを規制する第１規制体が設けられているから、磁性部材が圧力室に移動することを防止でき、圧力室における圧力波の形成を妨げる心配がない。
【００２８】
請求項９に記載の発明によれば、第１規制体または第２規制体は、フィルタ体であるから、液体の流れを妨げることなく、磁性部材の移動を規制することができる。
【００２９】
請求項１０に記載の発明によれば、エネルギー素子とキャビティ部とが積層され、磁界発生手段は、エネルギー素子におけるキャビティ部と反対側に積層固定されている。従って、磁界発生手段の取り付けが容易であり、全体としてコンパクトに構成し易い。
【００３０】
請求項１１に記載の発明によれば、キャビティ部は、複数のプレートで構成されているから、圧力室の流動方向の下流側の端部近傍に第２規制体を設けたり、連通路における圧力室から液体が流れ込む部位よりもさらにエネルギー素子に近い部位に保持部を設けたりする構造を積層するだけで容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に、本発明の基本的な実施形態を、図面に基づいて説明する。図１は本発明の液滴吐出ヘッドであるインクジェット式の記録ヘッド１が適用された記録装置１００の概略平面図である。この記録装置１００は、単独のプリンタ装置に適用しても、あるいは、ファクシミリ機能やコピー機能等の複数の機能を備えた多機能装置のプリンタ機能（記録部）に適用してもよい。
【００３２】
記録装置１００には、図１に示すように、記録ヘッド１がキャリッジ１０２に搭載され、記録ヘッド１の下面に対向してプラテン１０４が設けられている。キャリッジ１０２には、プラテン１０４に対向するようにノズル５（図３〜図５参照）を下向きに露出させて記録ヘッド１が取り付けられている。第１ガイド部材１０５及び第２ガイド部材１０６は、キャリッジ１０２の主走査方向（Ｙ軸方向）に延びた部材であり、キャリッジ１０２がこれらに跨った状態で取り付けられている。なお、説明では、記録ヘッド１のノズル５が開口された側を下面（下側）とし、その反対側を上面（上側）とする。
【００３３】
記録媒体である用紙は、キャリッジ１０２の主走査方向（Ｙ軸方向）に直交する副走査方向（Ｘ軸方向）に沿って搬送される。キャリッジ１０２は、キャリッジ（ＣＲ）モータ１０８に連結された駆動プーリ１０９と、従動プーリ１１０とに掛け渡されたタイミングベルト１１１によってガイド部材１０５、１０６上をＹ軸方向に沿って往復移動する。キャリッジ１０２（記録ヘッド１）のＹ軸方向（主走査方向）の位置とその方向の移動速度を検知するために公知の光学式リニアエンコーダ（図示せず）が備えられ、その構成部品であるテープスケール（図示せず）がＹ軸方向（主走査方向）に沿って配置されている。光学式リニアエンコーダで検出された記録ヘッド１のＹ軸方向（主走査方向）の位置に基づいて、後述するインクの攪拌動作の制御も行われる。
【００３４】
本体フレーム１１２内には、図１に示すように、交換式のインクカートリッジ１１３の収納部１１４が設けられており、インク色の数に応じたインクカートリッジ１１３（ここではブラックインク用、シアンインク用、マゼンタインク用、イエローインク用の４つ）が収納されている。各インクカートリッジ１１３のインクは、可撓性を有するインク供給管（樹脂製のチューブ）１１５を介して、それぞれ独立してキャリッジ１０２の記録ヘッド１に供給される。
【００３５】
図１に示すように、記録装置１００の本体フレーム１１２内で、用紙のＹ軸方向の幅（記録領域）よりも外側における一方の側（図１の左側）には、インク受け部１１６が設けられ、他方の側（図１の右側）にはメンテナンスユニット１１７が設けられている。記録ヘッド１は、インク受け部１１６と対向する位置（フラッシング位置）にて、記録開始前や記録動作中にノズルの目詰まり防止のためのインク吐出（フラッシング）を行う。
【００３６】
メンテナンスユニット１１７は、キャリッジ２の待機位置（ホームポジション）に対応して設けられており、記録ヘッド１に対する回復動作（パージング）を行う。メンテナンスユニット１１７には、記録領域に近い側から順に、ノズル５の開口面を払拭するワイパー状の払拭部材１２０と、吸引ポンプ１１８（図１参照）に接続されたキャップ体１１９とが並設されている。キャップ体１１９と払拭部材１２０とは、いずれも昇降手段（図示せず）によって、キャリッジ１０２の移動方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（上下方向）に沿って、ノズル５の開口面に接触する位置と離隔する位置との間で変位できるように設けられている。
【００３７】
メンテナンス位置（待機位置）における、記録ヘッド１に対する回復動作（クリーニング）は、記録動作の開始前や記録動作中等に定期的に行ったり、あるいは、使用者が所望のタイミングで（非定期に）ボタン操作等で指令したりすることによって実行される。また、記録ヘッド１は、記録動作を所定時間以上行わないときや電源オフのときにも、メンテナンス位置に移動し、そこで待機（休止）する。待機中は、ノズル５の開口面がキャップ体１１９で覆われて、インクの乾燥が防止される。
【００３８】
次に、記録ヘッド１について説明する。記録ヘッド１は、複数のノズル５（図３〜図５参照）を外部に開口させ内部にインク流路を有するキャビティ部２と、キャビティ部２の内部のインクに吐出圧力を与える圧電式のアクチュエータ３（エネルギー素子）と、このアクチュエータ３に駆動信号を出力するフレキシブル配線材４とが、第１の方向（上下方向）に沿って積層配置される構造を有している。また、フレキシブル配線材４におけるアクチュエータ３の反対側の面には、磁界発生手段６が配置されている。
【００３９】
磁界発生手段６は、筐体の内部に電磁石であるコイル（図示せず）が形成されて、その電磁石に電力を供給するための導線６ａは、フレキシブル配線材４と平行状に延びて、本体の電源に接続されていて、図示しない本体側の制御手段により、この磁界発生手段６を励磁、消磁することで、後述する磁性部材７を制御する（上下動させる）ことができる。なお、磁界発生手段６の筐体を、熱伝導性に優れた素材で形成することにより、フレキシブル配線材４やアクチュエータ３の熱を放熱する効果も奏することができる。磁界発生手段６は、フレキシブル配線材４上に積層されているが、この部位に限定するものではない。磁界発生手段６は、キャビティ部２の磁性部材７をそのインク攪拌方向に攪拌できる部位にあって、記録ヘッド１とともにキャリッジ１０２上に搭載され、主走査方向（Ｙ軸方向）に一体に移動することができるような構成であればよい。また、導線６ａは、フレキシブル配線材４から分岐するように配線されていてもよい。
【００４０】
キャビティ部２は、図３に示すように、ノズルプレート１１、スペーサプレート１２、ダンパープレート１３、２枚のマニホールドプレート１４ａ、１４ｂ、サプライプレート１５、ベースプレート１６、第１キャビティプレート１７、及び第２キャビティ部プレート１８の合計９枚の薄い平板を、その各広幅面同士が対向するように積層し接合した構造となっている。
【００４１】
実施形態では、各プレート１１〜１８は、４０〜１５０μｍ程度の厚さを有し、ノズルプレート１１はポリイミド等の合成樹脂製で、その他のプレート１２〜１７は４２％ニッケル合金鋼板製である。ノズルプレート１１には、微小径（２０μｍ程度）のインク吐出用のノズル５が微小間隔で多数個穿設されており、ノズル５は、Ｘ方向に沿って延びる列状に配置され、５列設けられている。
【００４２】
アクチュエータ３からの吐出圧力を受ける圧力室２１は、第１及び第２キャビティプレート１７、１８に渡って形成されており、ノズルプレート１１の各ノズル５は、圧力室２１にそれぞれ個別に連通路２２を介して連通している。そのため、ノズルプレート１１と第１キャビティプレート１７との間に介挿されたスペーサプレート１２、ダンパープレート１３、マニホールドプレート１４ａ、１４ｂ、サプライプレート１５、ベースプレート１６には、それぞれ連通路２２を構成する（一部となる）連通穴２３が穿設されている（図３参照）。この実施形態では、連通路２２は鉛直方向に沿って上下に延びており、連通路２２の内部には、磁性部材７が移動可能に配置されている。
【００４３】
各連通路２２の内部にそれぞれ配置された磁性部材７は球形を呈し（図４及び図５参照）、その直径はノズル５の開口径（開口面積）よりも大きく且つ連通路２２の流路径（流路断面積）よりも小さく設定されている。本実施形態の場合、ノズルの開口径が２０μｍ、連通路２２の流路径が１５０μｍとなっている。
【００４４】
また、圧力室２１と連通路２２が直接接続しているため、圧力室２１側へ磁性部材７が移動しないように、後述するように第２規制体２０ａを形成して圧力室２１と連通路２２の流路径（流路断面積）を小さくしている（最狭部）。そのため、磁性部材７は、第２規制体２０ａによって、流路径の小さくなった圧力室２１の部分（図４ではキャビティプレート１７の厚み）より大きい径となるように設定している。本実施形態では圧力室の流路径（図４では、第１および第２キャビティプレート１７、１８の厚みの合計）が５０μｍとなっている。
【００４５】
本体側に設けられた制御手段により、磁界発生手段６の励磁と消磁とを制御されていて、磁界発生手段６を励磁すると、磁性部材７は、磁界発生手段６が配置されている上方に引き寄せられ、磁界発生手段６を消磁すると、重力によって下方（ノズル５に近い側）に落下する。つまり、磁界発生手段６の励磁、消磁を切り替えることによって、磁性部材７は、インクが乾燥しやすく増粘インクが溜りやすいノズル５の開口近傍まで連通路２２の内部を容易に上下動し、インクを攪拌する。
【００４６】
なお、制御手段により、連通路２２の長さやインクの種類などによって、磁性部材７が上下動するスピードや間隔を適宜変更することもできる。
【００４７】
また、図４及び図５に示すように、スペーサプレート１２とダンパープレート１３のそれぞれの連通穴２３の間には、多数の微細な孔が形成されたフィルタ状の第１規制体１９が介挿されていてもよい。磁性部材７は、第１規制体１９を設けるとノズル５の位置まで到達できないが、第１規制体１９と保持部２２ａとの間を上下動するだけでも、インクを攪拌する効果は十分得られる。第１規制体１９が設置されることにより、磁性部材７がノズル５の入り口側に衝突してこれを変形させたり、ノズル５を閉塞したりする心配がない。
【００４８】
この第１規制体１９は、全体としてスペーサプレート１２とダンパープレート１３と同じ平面視形状のフィルタ体として形成されていて、これらの２つのプレート間に全面に渡って介挿されているが、１または複数の連通孔２３に対応するように分割して介挿させてもよい。第１規制体１９をスペーサプレート１２とダンパープレート１３との間となる連通路２２の位置に設けたが、この位置に必ずしも限定するものではなく、他のプレート同士の間に設けてもよい。
【００４９】
複数の圧力室２１は、ノズル５の配列に対応して５列に配列されている。各圧力室２１は、第１及び第２キャビティプレート１７、１８にそれぞれ穿設された第１穴部２１ａと第２穴部２１ｂとを上下に積層し、さらにアクチュエータ３を積層することで穴部が覆われて圧力室２１となり、図３〜図５に示すように、実質的に平面視細長形状でその長手方向がＹ軸方向に沿うように形成されている。圧力室２１では、Ｙ軸方向（請求項の第２の方向に相当、この実施形態では水平方向）に沿ってインクが流動する。
【００５０】
下側の第１キャビティプレート１７には、図５に示すようにＹ軸方向の長さ寸法がＬ１の第１穴部２１ａが穿設されている。上側の第２キャビティプレート１８には、Ｙ軸方向の長さ寸法が第１穴部２１ａの長さ寸法Ｌ１より短いＬ２の第２穴部２１ｂが穿設されていて、また、第２穴部２１ｂのＹ軸方向の連通路２３と接続する側の端部と間隔をあけて（この間隔部分が後述する第２規制体２０となる）、後述する保持部２２ａとなる穴部が穿設されている。これら第１穴部２１ａ、２１ｂのＸ軸方向の長さ寸法（幅寸法）は同じである。そして、下側の第１キャビティプレート１７の板厚は、上側の第２キャビティプレート１８の板厚よりも薄く、磁性部材７の直径よりも小さくなるように設定されている。
【００５１】
また、第１及び第２穴部２１ａ、２１ｂは、連通路２３に接続する側と反対側となる一方の端部の上下位置を合わせて重なっており、この一方の端部が、ベースプレート１６に穿設された接続穴２４と、サプライプレート１５に形成された接続流路２５とを介して共通インク室２６に連通している。下側の第１穴部２１ａの他方の端部は、前述した連通路２２の上方に重なってこれに接続している。
【００５２】
すなわち、第１及び第２穴部２１ａ、２１ｂの連通路２３側となる他方の端部では、第２穴部２１ｂのＹ軸方向の長さが短い分、圧力室２１に上方から下方に向かって突出する部位（第２規制体２０となる）が形成される。従って、圧力室２１は、第１穴部２１ａのみで構成された流路径が狭い部位を通ってから連通路２２に繋がっている。第１キャビティプレート１７の板厚は、磁性部材７の直径よりも小さいため、連通路２２に繋がる第１穴部２１ａの部分は、磁性部材７が通過することができない。
【００５３】
つまり、第２キャビティプレート１８の第２穴部２１ｂに隣接して設けた第２規制体２０によって、圧力室２１における流路径（流路断面積）が部分的に小さくなり、磁性部材７の圧力室２１への流入を規制しているのである。その結果、記録装置１００全体が傾いたり衝撃を受けたりして、磁性部材７が誤って圧力室２１側に流入しようとしても、第２規制体２０によって圧力室２１の流路径が小さくなっているため、これを阻止できる。
【００５４】
なお、第２規制体２０を省略する場合もある。また、圧力室２１の流路径を狭くするように第２規制体２０を設けずに、フィルタ状の第２規制体を、圧力室２１と連通路２２との間に介在させてもよい。
【００５５】
保持部２２ａは、第２キャビティプレート１８における第２規制体２０を挟んで第２穴部２１ｂのＹ軸方向に隣接する部位に穴部として穿設されていて、磁性部材７を収容可能な大きさを有している。この穴部は、キャビティ部２にアクチュエータ３が積層されることで連通路２２の上部に下向きに開口して設けられていて、磁界発生手段６によって上方に引き寄せられた磁性部材７が格納することができる保持部２２ａとなる。保持部２２ａは連通路２２の一部として設けられているが、厳密には、圧力室２１の他方の端部（第１穴部２１ｂ）を介在させて連通路２２と連通（連続）している。つまり、保持部２２ａは、圧力室２１から連通路２２にインクが流れ込む部位よりも、上方に位置していて連通路２２に流れ込むインクを阻害しない位置に設けられている。なお、保持部２２ａとなる穴部は、連通路２２の下向きに開口する凹部としてハーフエッチング等で形成されていてもよい。
【００５６】
２枚のマニホールドプレート１４ａ、１４ｂには、Ｘ軸方向に沿って長い５つの（共通インク室２６になるべき）溝状の穴部が板厚を貫通して略平行状に形成されており、２枚のマニホールドプレート１４ａ、１４ｂを積層し、且つその上面をサプライプレート１５にて覆い、下面をダンパープレート１３にて覆うことにより、合計５つの共通インク室（マニホールド室）２６が形成される。
【００５７】
マニホールプレート１４ａの下面に隣接するダンパープレート１３の下面側には、各共通インク室２６と位置及び形状を一致させ且つ共通インク室２６と隔絶されたダンパ室２８が凹み形成されている。このダンパープレート１３は、ダンパ室２８上部の薄い板状の天井部（ダンパ壁）が弾性により自由に振動することで、圧力室２１から共通インク室２６に伝播した圧力変動を吸収減衰させ、圧力変動が他の圧力室２１へ伝播するクロストークを抑制する。
【００５８】
第２キャビティプレート１８のＹ軸方向に平行な一方の辺寄りには、インク供給源からのインクを導入するためのインク供給口２９が４つ穿設されており、また、第２キャビティプレート１７、ベースプレート１６とサプライプレート１５にも、各インク供給口２９と上下位置を対応させてそれぞれ４つの接続口３０が穿設されている。４つのインク供給口２９には、インク中の異物を除去するためのフィルタ体３１（図２参照）が接着剤等で一括して貼着されている。
【００５９】
この実施形態では、図３における左側の１つのインク供給口２９から、同じく左側の２つの共通インク室２６、２６にブラックインクが分岐して流入するようにし、ブラックインクを吐出するノズル列を２列に設定している。これは、ブラックインクがその他のカラーインクに比べて使用頻度が高いことを考慮したものであり、他の３つのインク供給口２９には、シアン、イエロー、マゼンタの各インクがそれぞれ単独に供給され、それぞれノズル列が１列ずつ設けられている。
【００６０】
このように、キャビティ部２には、インクが、インク供給口２９から接続口３０を経て共通インク室２６に流入し、接続流路２５及び接続穴２４を経由して圧力室２１に至り、さらに連通路２２を経てノズル５に至るインク流路が形成されている。
【００６１】
なお、上述の実施形態では、第１および第２キャビティプレート１７、１８が積層されることで圧力室２１が構成され、また、第２キャビティプレート１８には保持部２２ａ、第２規制体２０が形成されているが、これらの構成を１枚のキャビティプレートで構成するようにしてもよい。その場合、１枚のキャビティプレートの厚み方向の一部（第２規制体２０となる）を残すようにハーフエッチングした状態で、長さ寸法Ｌ１の穴部を形成する。これにより、上述した第１穴部２１ａ、２１ｂ、および、第２規制体２０、保持部２２ａと同等の形状を、１枚のキャビティプレートに容易に形成させることができ、生産性にも優れている。
【００６２】
アクチュエータ３は、全ての圧力室２１にわたる大きさを有する扁平形状で、特開２００５−３２２８５０号公報等に開示された公知のものと同様に、扁平な方向と直交する方向に積層される複数のセラミックス層４１（例えばＰＺＴ）を備えている（図４参照）。セラミックス層４１の上下を圧力室２１毎に設けた個別電極４２と複数の圧力室２１に共通なコモン電極４３とで挟んで、活性部（駆動部）を形成している。活性部は選択的に圧力室２１内のインクに吐出圧力を与えることができる。
【００６３】
また、個別電極４２およびコモン電極４３は、特開２００３-８０７０９号公報等に開示された公知のものと同様に、スルーホールにてアクチュータ３の最上面の外部電極４４（図２及び図３参照、図４では図示を省略している）と電気的に接続が行なわれている。そして、外部電極４４とフレキシブルフラット配線材４の電極パターン（図示せず）とが接合接着されている。
【００６４】
このように構成された記録ヘッド１の基本的な動作について、図６のフローチャートを用いて説明する。この記録ヘッド１では、基本的にインク滴を吐出する吐出指令が出されていないとき（Ｓ０１でＮｏ）には、常に磁界発生手段６の励磁、消磁を繰り返し（Ｓ０４）、連通路２２内のインクを攪拌するようにしている。
【００６５】
磁界発生手段６が励磁されているときには、磁性部材７は上方に引き寄せられ、連通路２２の上部に下向きに開口して形成されている保持部２２ａに速やかに格納される（図４参照）。一方、磁界発生手段６が消磁されると、重力に従って磁性部材７が落下しノズル５に近づくが、連通路２２の下寄りの位置に第１規制体１９が設けられているから、磁性部材７は第１規制体１９に接触して停止する（図５参照）。そして、再び、磁界発生手段６を励磁すると、磁性部材７は上方に引き寄せられて保持部２２ａに格納される。つまり、磁界発生手段６の励磁、消磁を繰り返すことにより、連通路２２の内部を磁性部材７が上下動し常にインクを攪拌するので、ノズル５近傍のインクが増粘したりする性状の変化を抑制できる。
【００６６】
磁性部材７の上下動に際して、その下方への落下は第１規制体１９で規制されるから、磁性部材７がノズル５の入り口側に衝突してこれを変形させたり、ノズル５を閉塞したりする心配がない。また、圧力室２１の下流側の端部には、第２規制体２０が設けられていて、流路径が狭くなっているので、記録装置１００が傾いたり衝撃を受けたりしても、誤って圧力室２１に磁性部材７が流れ込む心配もない。
【００６７】
一方、記録ヘッド１に対してインク滴を吐出する指令が出されたとき（Ｓ０１でＹｅｓ）には、磁界発生手段６を励磁して、磁性部材７を保持部２２ａに格納する。保持部２２ａは、圧力室２１から連通路２２に流れ込むインクを阻害しないように、流入部位の上方位置に設けられているから、保持部２２ａに磁性部材７が格納されると、磁性部材７がインクの流れを妨げる心配がない。そして、吐出動作が終了すれば、再び磁界発生手段６が励磁、消磁を繰り返し（Ｓ０４）、連通路２２内のインクを攪拌するようにしている。
【００６８】
なお、上述した吐出指令とは、用紙に記録のためにインクを吐出する記録指令に加えて、インク受け部１１６の設けられた位置でのフラッシング吐出のための指令や、メンテナンスユニット１１７で回復動作のために吸引手段によりノズル５から強制的にインクを吐出（排出）させるための指令も含んでいる。言い換えれば、ノズル５から何らかの目的でインクを吐出または排出させるときを除いて、常に磁界発生手段６の励磁、消磁によるインクの攪拌を行い、インクの増粘等を防止しているのである。
【００６９】
次に、図６に示す基本的な動作をさらに応用した場合について、図７のフローチャートを用いて説明する。図７のフローチャートでは、前述した光学式リニアエンコーダ（図示せず）によって検出した記録ヘッド１のＹ軸方向の位置情報を利用して、磁界発生手段６によるインクの攪拌をより細かく制御している。
【００７０】
まず、記録ヘッド１が待機位置（メンテナンスユニット１１７の位置）にあって、記録動作をしていない待機中の場合（Ｓ１１でＹｅｓ）には、常に、磁界発生手段６の励磁、消磁を繰り返し（Ｓ１２）、連通路２２の内部のインクを攪拌している。用紙に対する記録指令が出されると（Ｓ１３でＹｅｓ）、記録動作に先立って記録ヘッド１がフラッシング吐出を行うか否かを判定する（Ｓ１４）。
【００７１】
記録前フラッシングをする場合、または、前回の吐出を行ってからの経過時間が所定時間以上の場合には、フラッシング吐出を行うようにしている（定期フラッシング）。フラッシング吐出を行う場合（Ｓ１４でＹｅｓ）には、吐出の妨げとならないために、磁界発生手段６を励磁して、磁性部材７を保持部２２ａに格納する（Ｓ１５）。フラッシング吐出の動作が終了したら（Ｓ１６）、再び、磁界発生手段６の励磁、消磁を繰り返し、インクの攪拌を行う（Ｓ１７）。
【００７２】
次いで、記録動作のために、記録領域に向けて記録ヘッド１（キャリッジ１０２）が移動を開始して加速される（Ｓ１８）。磁界発生手段６の励磁、消磁は、記録ヘッド１（キャリッジ１０２）が、吐出を開始する直前のあらかじめ定められた位置（第１の閾値と記載する）に到達する（Ｓ１９でＹｅｓ）まで繰り返す。第１の閾値に記録ヘッド１が達すると、磁界発生手段６を励磁し（Ｓ２０）、磁性部材７を保持部２２ａに格納した状態で、記録ヘッド１が用紙に対する吐出（記録）を行う（Ｓ２１）。
【００７３】
記録ヘッド１が用紙に対する１回分の走査（Ｙ軸方向の片道走査）の吐出が終了する第２の閾値に到達すると（Ｓ２２でＹｅｓ）、磁界発生手段６の励磁、消磁によるインクの攪拌を開始し（Ｓ２３）ながら、記録ヘッド１（キャリッジ１０２）は減速する（Ｓ２４）。用紙に対してさらに吐出すべきデータがある場合（Ｓ２５でＮｏ）には、キャリッジ１０２のスタート位置に戻って、Ｓ１８〜Ｓ２４を繰り返す。なお、キャリッジ１０２の走査のスタート位置は、片道印字の場合には記録領域の一方（フラッシング吐出を行う側）の外側位置であるが、往復印字の場合には、反転するので記録領域の両方の外側位置が交互にスタート位置となる。
【００７４】
一方、用紙に対してさらに吐出すべきデータがなく、記録動作を終了する場合（Ｓ２５でＹｅｓ）には、再び待機位置に戻るとともに、磁界発生手段６の励磁、消磁を継続して行い、待機中もインクの攪拌を続ける。
【００７５】
図７のフローチャートでは、詳細に記載していないが、記録ヘッド１は、Ｓ１８〜Ｓ２５で用紙に対して吐出を繰り返している途中にも、適切なタイミングでフラッシング吐出を行うことがある（定期フラッシング）。この場合も、Ｓ１４からＳ１７と同様にして磁界手段６を制御する。
【００７６】
また、前述した、第１の閾値は、キャリッジ１０２の移動する方向から見て手前側となる用紙の端縁に設定しているが、用紙の内側には端縁に沿って余白領域が設けられているから、用紙の内側における実際の記録位置（余白領域を通り過ぎた位置）を第１の閾値に設定してもよい。但し、厳密には、磁界発生手段６が励磁されて磁性部材７が保持部２２ａに格納するまでに多少時間を要するため、この時間分を考慮して、磁性部材７の保持部２２ａへの格納が終了した時点で第１の閾値に達するように制御されている。
【００７７】
なお、上記実施形態では、磁界発生手段６をアクチュエータ３におけるキャビティ部２の反対側の面に積層したが、磁界発生手段６の位置はこれに限定するものではない。例えば、磁界発生手段６をキャビティ部２の側面（ノズル開口面に交差する面）に固定してもよく、その場合には、保持部２２ａの位置を磁界発生手段６に応じて連通路２２の側壁に設けるなど適宜変更することが望ましい。
【００７８】
また、記録ヘッド１の仕様によっては、必ずしも連通路２２が鉛直方向の上下に沿って延びておらず、重力を磁性部材７の移動に利用できない場合もある。このような場合には、キャリッジ１０２に対して互いに離隔した複数箇所（例えば２箇所）に磁界発生手段６を配置して、これらの励磁を交互に切り替えることで、連通路２２の内部で磁性部材７を移動させてもよい。
【００７９】
さらに、上記液滴吐出ヘッドでは、インクをノズルから吐出するキャビティ部にエネルギー発生素子としての圧電アクチュエータを積層されてなるインクジェット式の記録ヘッドに適用しているが、この構成に限らず、キャビティ部のノズルに連通する連通路に保持部を備え、連通路内の磁性部材が移動可能または格納可能に、エネルギー発生素子および磁界発生手段を適宜備えた液滴吐出ヘッドの構成であれば適用することができる。また、本実施形態ではインク受け部が用紙のＹ軸方向の幅よりも外側における一方の側において設置され、フラッシングが行われるが、フラッシング位置はこの位置に限定されるものではなく、その他の位置でフラッシングが行われても本実施形態を適用することができる。
【００８０】
なお、これらの液滴吐出ヘッドは、インクジェット式の記録ヘッドに限定するものではなく、その他の液体を吐出するヘッドであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の液滴吐出ヘッドが適用された記録装置の概略平面図である。
【図２】液滴吐出ヘッドである記録ヘッドの斜視図である。
【図３】キャビティ部の分解斜視図である。
【図４】記録ヘッドをＹ軸方向に沿って切断した断面図である。
【図５】キャビティ部の要部拡大断面図である。
【図６】記録ヘッドの基本的な動作のフローチャートである。
【図７】記録ヘッドの応用的な動作のフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１        記録ヘッド
２        キャビティ部
３        アクチュエータ
４        フレキシブル配線材
５        ノズル
６        磁界発生手段
７        磁性部材
１９      第１規制体
２０      第２規制体
２１      圧力室
２２      連通路
２２ａ    保持部
２６      共通インク室
１００    記録装置
１０２    キャリッジ
１１６    インク受け部
１１７    メンテナンスユニット
【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】
2009083356.tif 000008
【図７】
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