JP4245855B2 - インクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズル開口からインク滴を吐出して印刷を行うインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置に関し、特に、例えば、水性インク等の気泡の浸透性の悪いインクが適用されるインクジェットヘッド及びインクジェット式記
録装置に関する。
【従来の技術】
従来より、インクを吐出する複数のノズルを有するインクジェットヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録するインクジェット式記録装置が知られている。かかるインクジェット式記録装置では、インクジェットヘッドのノズルが被記録媒体に対向するようにヘッドホルダに設けられ、このヘッドホルダはキャリッジに搭載され被記録媒体の搬送方向とは直交する方向に走査されるようになっている。
【０００２】
このようなインクジェットヘッドの一例の分解斜視図を図１４に示す。図１４に示すように、圧電セラミックプレート１２１には、複数の溝１２２が並設され、各溝１２２は、側壁１２３で分離されている。各溝１２２の長手方向一端部は圧電セラミックプレート１２１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面までは延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各溝１２２内の両側壁１２３の開口側表面には、長手方向に亘って、駆動電圧印加用の電極１２４が形成されている。
【０００３】
また、圧電セラミックプレート１２１の溝１２２の開口側には、各溝１２２の浅くなった端部と連通する共通インク室１２５を画成するインク室プレート１２６が接合されている。
【０００４】
さらに、このインク室プレート１２６上には、共通インク室１２５の一方面を封止すると共に、共通インク室１２５にインクを供給するインク供給路に連通する連通孔１２７を有する流路基板１２８が固定されている。
【０００５】
このような流路基板には、共通インク室１２５内にインクを供給するインク溜り１２９が設けられている。
【０００６】
また、圧電セラミックプレート１２１とインク室プレート１２６との接合体の溝１２２が開口している端面には、ノズルプレート１３０が接合されており、ノズルプレート１３０の各溝１２２に対向する位置にはノズル開口１３１が形成されている。
【０００７】
このように構成されるインクジェットヘッドでは、連通孔１２７から各溝１２２内にインクを充填し、所定の溝１２２の両側の側壁１２３に電極１２４を介して所定の駆動電界を作用させると、側壁１２３が変形して所定の溝１２２内の容積が変化し、これにより、溝１２２内のインクがノズル開口１３１から吐出する。
【０００８】
このようなインクジェットヘッドでは、例えば、ゴミ等がインク内に存在するため、インクの吐出不良が発生するという問題がある。このため、一般的に、連通孔１２７の共通インク室１２５側端部に、網目状のフィルタ１３２が設けられ、このフィルタ１３２によってインク内のゴミ等が共通インク室１２５内に侵入するのを防止している。また、このようなフィルタ１３２は、溝１２２内に背圧を印加する役割も有する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のインクジェットヘッドのインク溜りには、インクが流れ難い領域がある。例えば、インク溜り内の角部等の領域には、インク溜りに供給されたインクが流れ難く、その領域に気泡が留まってしまう。このような領域に気泡が留まることでインク溜り内の容積が変化し、インク室へのインクの供給不足が発生してしまうという問題がある。特に、例えば、水性インク等の気泡の浸透性の悪いインクを用いると、気泡の残留が顕著に現れる。
【００１０】
また、このようなインク溜りの内部に残留した気泡は、ノズル開口側からの吸引する、いわゆるクリーニング動作を行うことにより除去することは一般的であるが、このクリーニング動作によっても、インクが流れ難い領域から気泡を完全に除去することは難しいという問題がある。
【００１１】
このようにインクの流れ難い領域から気泡を除去できないインクジェットヘッドは、印字時に、残った気泡がフィルタを通過し、インクと共に吐出されて印字不良となるため、廃棄処分となってしまい歩留りが悪いという問題もある。
【００１２】
さらに、インクのドロップサイズが大きい場合やノズル開口の数が多い場合、すなわち、単位時間に吐出するインク量が多い場合には、特に、インク溜り内に存在する気泡の残留量が大きくなるため、インク流路面積が実質的に狭くなってしまい、インク室内へのインクの供給不足が漸大してしまうという問題がある。
【００１３】
なお、インク溜り内の流路を狭く絞ることでインクの流速を加速させて、インク溜り内の気泡を残留させないようにすることも考えられるが、これでは、フィルタの寸法が実質的に小さくなり、共通インク室への供給不足の原因となってしまうという問題もある。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑み、インク内に存在する気泡の残留を防止し且つ比較的容易に気泡を除去できるインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ノズル開口に連通する複数の溝と、当該溝のそれぞれにインクを供給するインク室と、インクが貯留されたインク貯留手段と前記インク室とを連通する流路の当該インク室との連通部であるインク溜りとを有するインクジェットヘッドにおいて、前記インク溜りが、当該インク室側に向かって漸大するテーパ部を有することを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００１６】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記インク溜りが、前記インク室との境界近傍にフィルタを具備することを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００１７】
本発明の第３の態様は、第１の態様において、前記インク溜りが、前記テーパ部の途中にフィルタを具備することを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００１８】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記インク溜りが、前記インク貯留手段から当該インク溜りへ連通する流路との連通部となる連通孔を有し、前記テーパ部が前記連通孔から前記インク室に向かって漸大していることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００１９】
本発明の第５の態様は、第１又は２の態様において、前記インク溜りが、前記インク貯留手段から当該インク溜りへ連通する流路との連通部となる連通孔を複数有し、これら複数の連通孔から前記テーパ部が前記インク室に向かって漸大していることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２０】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記連通孔からの前記インク溜りへのインクの流入方向と当該インク溜りから前記インク室への流出方向とが略直交していることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２１】
本発明の第７の態様は、第６の態様において、前記連通孔からのインクの流入が鉛直方向下方に向かっており、前記インク溜りの前記インク室との境界部の鉛直方向下部には流路を狭く絞る絞り部が設けられていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【００２２】
本発明の第８の態様は、第７の態様において、前記絞り部は前記インク室側ほど流路を漸小させるテーパ形状を有することを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２３】
本発明の第９の態様は、ノズル開口に連通する複数の溝と、当該溝のそれぞれにインクを供給するインク室と、インクが貯留されたインク貯留手段と前記インク室とを連通する流路の当該インク室との連通部であるインク溜りとを有するインクジェットヘッドにおいて、前記インク溜りが、当該インク室側に向かって前記流路を狭く絞る絞り部を有することを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２４】
本発明の第１０の態様は、第９の態様において、前記絞り部は前記インク室側ほど流路を漸小させるテーパ形状を有することを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２５】
本発明の第１１の態様は、第９又は１０の態様において、前記インク溜りが、前記インク室との境界近傍にフィルタを具備することを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２６】
本発明の第１２の態様は、第９〜１１の何れかの態様において、前記インク溜りが、前記インク貯留手段から当該インク溜りへ連通する流路との連通部となる連通孔を有し、前記絞り部が前記連通孔から前記インク室に向かって流路を漸小させていることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２７】
本発明の第１３の態様は、第９〜１１の何れかの態様において、前記インク溜りが、前記インク貯留手段から当該インク溜りへ連通する流路との連通部となる連通孔を複数有し、これら複数の連通孔から前記絞り部が前記インク室に向かって流路を漸小させていることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２８】
本発明の第１４の態様は、第９〜１３の何れかの態様において、前記連通孔からの前記インク溜りへのインクの流入方向と当該インク溜りから前記インク室への流出方向とが略直交していることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２９】
本発明の第１５の態様は、第１〜１４の何れかの態様のインクジェットヘッドを具備することを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００３０】
かかる本発明では、インク溜りにインク室側に向かって漸大するテーパ部、及び、インク室側に向かって流路を狭く絞る絞り部の少なくとも一方を設けることにより、インク溜り内にインク内に存在する気泡が残留することを防止して、インクの供給不足を改善することができる。また、ノズル開口側から比較的容易に気泡を除去することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００３２】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るインクジェットヘッドの斜視図である。図２は、ヘッドチップの分解斜視図及び斜視断面図である。また、図３は、インクジェットヘッドの要部断面図である。
【００３３】
図示するように、本実施形態のインクジェットヘッド１０は、ヘッドチップ２０と、この一方面側に設けられる流路基板３０と、ヘッドチップ２０を駆動するための駆動回路等が搭載された配線基板４０と、ヘッドチップ２０内の圧力変化を緩和させるエアーダンパ５０とを有し、これらの各部材は、それぞれベースプレート６０に固定されている。
【００３４】
ヘッドチップ２０を構成する圧電セラミックプレート２１には、ノズル開口に連通する複数の溝２２が並設され、各溝２２は、側壁２３で隔離されている。各溝２２の長手方向の一端部は圧電セラミックプレート２１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面まで延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各溝２２の幅方向両側の側壁２３には、溝２２の開口側に長手方向に亘って駆動電圧印加用の電極２４が形成されている。
【００３５】
圧電セラミックプレート２１に形成される各溝２２は、例えば、円盤状のダイスカッターにより形成され、深さが徐々に浅くなった部分は、ダイスカッターの形状により形成されてしまう。また、各溝２２内に形成される電極２４は、例えば、公知の斜め方向からの蒸着により形成される。
【００３６】
また、圧電セラミックプレート２１の溝２２の開口側には、インク室プレート２５が接合されている。インク室プレート２５には、貫通して形成された共通インク室２６が並設された溝２２全体に亘って設けられている。
【００３７】
なお、インク室プレート２５は、セラミックプレート、金属プレートなどで形成することができるが、圧電セラミックプレート２１との接合後の変形を考えると、熱膨張率の近似したセラミックプレートを用いることが好ましい。
【００３８】
また、圧電セラミックプレート２１とインク室プレート２５との接合体の溝２２が開口している端面には、ノズルプレート２７が接合されており、ノズルプレート２７の各溝２２に対向する位置にはノズル開口２８が形成されている。
【００３９】
本実施形態では、ノズルプレート２７は、圧電セラミックプレート２１とインク室プレート２５との接合体の溝２２が開口している端面の面積よりも大きくなっている。このノズルプレート２７は、ポリイミドフィルムなどに、例えば、エキシマレーザ装置を用いてノズル開口２８を形成したものである。また、図示しないが、ノズルプレート２７の被印刷物に対向する面には、インクの付着等を防止するための撥水性を有する撥水膜が設けられている。
【００４０】
なお、本実施形態では、圧電セラミックプレート２１とインク室プレート２５との接合体の溝２２が開口している端面の周囲には、ノズル支持プレート２９が配置されている。このノズル支持プレート２９は、その一方面がノズルプレート２７に接合されると共に、圧電セラミックプレート２１とインク室プレート２５との接合体に接合されている。
【００４１】
また、インク室プレート２５の一方面には、例えば、Ｏリング等を介して流路基板３０が接合され、共通インク室２６の一方面は、この流路基板３０によって封止されている。
【００４２】
ここで、流路基板について図３及び図４を参照しながら詳細に説明する。なお、図４は、本発明の実施形態１に係る流路基板の概略図であって、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が平面図である。
【００４３】
図３及び図４に示すように、流路基板３０には、インク溜り３１を有する流路本体３２と、流路本体３２の長手方向両側及び略中央部のそれぞれに、後述するエアーダンパ５０と共通インク室２６とを連通して流路の一部を構成する円筒形状の連通部３３とが設けられている。このような連通部３３のそれぞれには、その軸方向に貫通してインク供給路３４が設けられている。
【００４４】
インク溜り３１は、各インク供給路３４とインク室プレート２５の共通インク室２６との間に設けられている。すなわち、インク溜り３１は、各インク供給路３４からインクが供給され、その供給されたインクを共通インク室２６へ供給する流路の一部を構成している。
【００４５】
また、インク溜り３１には、各インク供給路３４と連通する連通孔３５がそれぞれ設けられている。
【００４６】
このようなインク溜り３１の内部には、インク内に存在する、例えば、ゴミ等を除去するフィルタ３６が設けられている。このため、本実施形態では、インク溜り３１がフィルタ３６で仕切られることにより、各連通孔３５側に第１の貯留部３１ａが形成され、共通インク室２６側に第２の貯留部３１ｂが形成されている。
【００４７】
また、第１の貯留部３１ａには、各連通孔３５から共通インク室２６側に向かってインクの流路を漸大させるテーパ部３７がそれぞれ設けられている。これら各テーパ部３７は、本実施形態では、連通孔３５からフィルタ３６に達する手前の領域までそれぞれ設けられ、フィルタ３６の手前でそれぞれが合流するようになっている。
【００４８】
一方、第２の貯留部３１ｂの共通インク室２６との境界部の鉛直方向下部には、フィルタ３６を通過したインクの流路を狭く絞る絞り部３８が設けられている。このような絞り部３８は、フィルタ３６から共通インク室２６側に向かってインクの流路を漸小させるテーパ形状を有している。
【００４９】
このようなインク溜り３１内でのインクは、本実施形態では、各連通孔３５からの第１の貯留部３１ａへの流入方向と、第２の貯留部３１ｂから共通インク室２６への流出方向とが略直交している。すなわち、エアーダンパ５０から供給されるインクは、各連通孔３５からの第１の貯留部３１ａへのインクの流入方向が鉛直方向下部に向かっており、フィルタ３６を通過した後、絞り部３８のテーパ形状に沿って第１の貯留部３１ａへのインクの流入方向に略直交する方向に向かって共通インク室２６へ流れるような流路を形成している。
【００５０】
このように、インク溜り３１内では、第１の貯留部３１ａにテーパ部３７を設けることにより、第１の貯留部３１ａにインクが流れ難い領域を無くすことができる。すなわち、第１の貯留部３１ａの隅々まで、エアーダンパ５０から供給されたインクを行き届かせることができる。
【００５１】
また、このようなテーパ部３７は、フィルタ３６までの流路が漸大しているため、第１の貯留部３１ａ内のインクが流れ難い領域にも、確実にインクを行き届かせることができる。
【００５２】
さらに、第２の貯留部３１ｂに絞り部３８を設けることにより、フィルタ３６を通過したインクの共通インク室２６までの流路を絞ってインクの流速を加速させ、第２の貯留部３１ｂ内にインクが流れ難い領域を無くすことができる。すなわち、この絞り部３８を設けた部分は、インクの流入側から最も遠い第２の貯留部３１ｂの角部であるため、第２の貯留部３１ｂでインクが流れ難い領域である。そこで、本実施形態では、このようなインクが流れ難い領域に絞り部３８を設けることで角部をテーパ形状とし、フィルタ３６を通過したインクを共通インク室２６まで良好に供給することができる。逆に、流入側から最も近く流速が速い所に流れが絞られ且つこれが鉛直方向上部にあるので、この部分に気泡が集まるため除去し易くすることができる。すなわち、図３に示すように、絞り部３８は鉛直下側から上側へ傾斜する斜面であり、気泡は流路内のインクの流れと斜面に従って、斜面の上方に集められる。また、気泡は鉛直上方に集められるとともに、絞り部３８によって流路内の流速は加速しているため、集められた気泡を除去することができる。
【００５３】
このように、本実施形態では、インク内に存在する気泡のインク溜り３１内への残留を防止できるため、例えば、インクの初期充填時やクリーニング動作時等にノズル開口２８側からインクを吸引することよって、インク溜り３１内に気泡を残留させずに吸引できる。
【００５４】
また、本実施形態によれば、インク溜り３１内にテーパ部３７及び絞り部３８を設けることにより、各連通孔３５からインク溜り３１に供給されたインクを共通インク室２６に向かって良好に供給することができる。これにより、インク溜り３１内に、インクが流れ難い領域を無くすことができ、インク溜り３１の内部にインク内に存在する気泡の残留を良好に防止することができる。特に、本実施形態によれば、浸透性の悪い水系インク等を用いたインクジェットヘッドに適用されて優れた効果を発揮する。
【００５５】
なお、本実施形態では、第２の貯留部３１ｂに絞り部３８を設けることにより、フィルタ３６の所望の寸法を確保して、インク溜り３１内のインクの流速を加速させることができる。従って、インクの供給不足を防止することができる。
【００５６】
ここで、上述した流路基板３０のインク溜り３１内にインクを供給するエアーダンパ５０について図５及び図６を参照しながら説明する。なお、図５は、本発明の実施形態１に係るエアーダンパの面方向の断面図である。また、図６は、図５のＡ−Ａ′断面図である。
【００５７】
図示するように、エアーダンパ５０は、インクが貯留されるインク貯留部５１を有するダンパ本体５２と、ダンパ本体５２のインクジェットヘッド１０の走査方向とは直交する方向の片側の端面に設けられてインク貯留部５１を封止するフィルム状体５３と、インク貯留部５１内に保持されて薄板形状を有するダンパプレート５４とを具備する。
【００５８】
ダンパ本体５２には、ベースプレート６０とは反対側の面に凹部５５が設けられている。この凹部５５の開口をフィルム状体５３によって封止することでインク貯留部５１が画成されている。
【００５９】
また、ダンパ本体５２には、インク貯留部５１内にインクを充填する充填路５６が設けられ、この充填路５６には、インクタンク（図示しない）に接続されたゴムやプラスチック等のフレキシブルチューブからなるインク供給管１００がジョイント部材５７を介して接続されている。
【００６０】
さらに、ダンパ本体５２には、本実施形態では、上述した流路基板３０の各連通部３３にインク連通管１０１を介して接続されて、インク貯留部５１内からインクを供給する供給路５８が設けられた供給管５９がそれぞれ設けられている。
【００６１】
また、インク貯留部５１と供給路５８との境界部分には、フィルタＡが設けられており、このフィルタＡで微少なゴミ等が除去され、他端に接続されたインク連通管１０１を介して流路基板３０の各連通部３３にインクが供給されるようになっている。
【００６２】
このようなダンパ本体５２の厚さ方向両側の面には、インク貯留部５１を封止するフィルム状体５３が接合されている。
【００６３】
このフィルム状体５３の材料としては、弾性変形に許容した薄膜部材、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のエステル系樹脂やナイロン系樹脂を用いることができる。なお、フィルム状体５３の材料及び厚さは、インクジェットヘッド１０に用いられるインクの粘度、インクジェットヘッド１０の走査方向の加速度及び減速度、或いは、等速度等によって適宜決定すればよい。本実施形態では、フィルム状体７０に厚さが３０μｍのＰＥＴを用いた。
【００６４】
また、フィルム状体５３は、ダンパ本体５２のインク貯留部５１が開口する縁部に隙間無く接合されており、内部の気体及びインクが漏れないようになっている。このフィルム状体５３をダンパ本体５２に接合する方法は、特に限定されないが、本実施形態では、熱溶着を用いた。
【００６５】
このようなインク貯留部５１内には、例えば、ステンレス鋼等の板状部材からなるダンパプレート５４が設けられている。このダンパプレート５４は、凹部５５の低壁と所定のクリアランスを形成するようにダンパ本体５２に保持されている。
【００６６】
また、ダンパプレート５４は、フィルム状体５３の面に対して広範囲となるように図中上下方向に突出した複数の突起部５４ａを有する。これにより、フィルム状体５３が凹部５５の底壁に接触することを防止することができ、インク貯留部５１内のインクの充填量を一定に維持することができる。
【００６７】
なお、このようなインク貯留部５１には、インクタンクからのインクが、インク供給管１００、ジョイント部材５７及び充填路５６を順々に通って充填されるようになっている。
【００６８】
なお、上述したエアーダンパ５０は、ヘッドチップ２０の共通インク室２６及び溝２２内のインクの圧力調整を行うものである。具体的には、インクジェットヘッド１０が主走査方向に移動した際に、ヘッドチップ２０内の圧力が変化し、ノズル開口２８にインクの表面張力によって形成されたメニスカスが破壊されてしまう虞がある。そこで、このヘッドチップ２０内の圧力変化をエアーダンパ５０によって調整することにより、安定したメニスカスを保持してインクを吐出できるようにするものである。
【００６９】
また、エアーダンパ５０は、その内部に所定量のインクと空気等の気体とを貯留することで、インク供給管１００内の気泡が共通インク室２６に侵入するのを防止する気泡貯留にも寄与している。
【００７０】
ここで、上述したインクジェットヘッドを搭載したシリアル型のインクジェット式記録装置について説明する。なお、図７は、インクジェット式記録装置の概略斜視図である。
【００７１】
図７に示すように、色毎に設けられた複数のインクジェットヘッド１０と、このインクジェットヘッド１０が主走査方向に複数並設されて搭載されたキャリッジ１１０と、フレキシブルチューブからなるインク供給管１００を介してインクを供給するインクカートリッジ１１１とを具備し、キャリッジ１１０は、一対のガイドレール１１２ａ、１１２ｂ上に軸方向に移動自在に搭載されている。また、ガイドレール１１２ａ、１１２ｂの一端側には駆動モータ１１３が設けられており、この駆動モータ１１３による駆動力が、当該駆動モータ１１３に連結されたプーリ１１４ａと、ガイドレール１１２ａ、１１２ｂの他端側に設けられたプーリ１１４ｂとの間に掛け渡されたタイミングベルト１１５に沿って移動されるようになっている。
【００７２】
また、キャリッジ１１０の搬送方向と直交する方向の両端部側には、ガイドレール１１２ａ、１１２ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ１１６、１１７が設けられている。これらの搬送ローラ１１６、１１７は、キャリッジ１１０の下方に当該キャリッジ１１０の搬送方向とは直交する方向に被記録媒体Ｓを搬送するものである。
【００７３】
そして、これら搬送ローラ１１６、１１７によって被記録媒体Ｓを送りつつキャリッジ１１０をその送り方向とは直交方向に走査することにより、インクジェットヘッド１０によって被記録媒体Ｓ上に文字及び画像等が記録される。
【００７４】
このキャリッジ１１０の移動によりインクジェットヘッド１０のヘッドチップ２０内のインクの圧力が変動するが、インクジェットヘッド１０にエアーダンパ６０を設けることによって圧力調整を容易に行うことができ、良好なインクの吐出を実行することができる。
【００７５】
なお、本実施形態のインクジェットヘッド１０は、単色のインクを吐出するものであり、本実施形態では、黒色（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色に対応して４つ並設されてキャリッジ１１０に搭載されている。
【００７６】
また、インクカートリッジ１１１は、各インクジェットヘッド１０に対応して各色毎に４つ設けられている。このようなインクカートリッジ１１１は、キャリッジ１１０の主走査方向の移動や、被記録媒体Ｓの移動の邪魔にならない位置で、且つインクジェットヘッド１０内に負圧を与えるように、インクジェットヘッド１０のノズル開口よりも所定量低い位置に設けられている。
【００７７】
なお、上述したインクジェット式記録装置には、図示しないが、ノズル開口２８からインクを吸引するいわゆるクリーニング動作に用いられる吸引手段が設けられている。そして、このような吸引手段によって、ノズル開口２８側から共通インク室２６及び溝２２内のインクを所定のタイミングで吸引することにより、共通インク室２６及び溝２２のインク内に存在する気泡を確実に除去することができ、良好な印刷品質を常に保持することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、４色のインクカートリッジ１１１を搭載したインクジェット式記録装置を例示して説明したが、これに限定されず、５〜８色のインクカートリッジを搭載したインクジェット式記録装置であってもよい。
【００７９】
（実施形態２）
図８は、本発明の実施形態２に係る流路基板の概略図であって、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が平面図、（ｃ）が（ｂ）のＢ−Ｂ′断面図である。
【００８０】
図示するように、本実施形態では、流路基板３０Ａは、インク溜り３１Ａを有する流路本体３２Ａと、流路本体３２Ａのインク溜り３１Ａを封止する封止基板７０と、封止基板７０の略中央部に接合され且つインク溜り３１Ａ内にインクを供給するインク供給路３４Ａを有する連通部３３Ａとから構成されている。
【００８１】
流路本体３２Ａには、その長手方向両側に亘って幅広に設けられ且つインク溜りに連通する連通孔３５Ａが設けられている。
【００８２】
また、封止基板７０は、連通孔３５Ａの略中央部に連通する貫通孔７１を有し、インク溜り３１Ａとの境界部分には、上述した実施形態１と同様のフィルタ３６Ａが設けられている。なお、このような封止基板７０は、流路本体３２Ａの連通孔３５Ａと連通する部分以外の開口を封止した状態で接合されている。
【００８３】
さらに、インク溜り３６Ａには、連通孔３５Ａ側から共通インク室側に亘ってインクの流路を絞る絞り部３８Ａが設けられている。
【００８４】
このようなインク溜り３１Ａ内でのインクは、連通孔３５Ａからインク溜３１Ａりへのインクの流入方向が鉛直方向下部に向かっており、フィルタ３６Ａを通過した後、絞り部３８Ａのテーパ形状に沿ってインク溜り３１Ａへのインクの流入方向に略直交する方向に向かって共通インク室へ流れるような流路を形成している。
【００８５】
このように、インク溜り３１Ａ内にテーパ部を設けなくても、インク溜り３１Ａ内に設けられた絞り部３８Ａによって、連通孔３５Ａを介して供給されたインクの流速を加速させることができる。これにより、インク溜り３１Ａの内部に気泡が残留することを防止できる。従って、連通孔３５Ａからインク溜り３１Ａに供給されたインクを共通インク室に向かって良好に供給することができる。
【００８６】
勿論、本実施形態でも、上述した実施形態１と同様に、インク溜り３１Ａ内にテーパ部を設ければ、より効果的に気泡の残留を防止することができることは言うまでもない。
【００８７】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１について説明したが、本発明のインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置はこのような構成に限定されるものではない。なお、図９〜図１３は、本発明の他の実施形態に係る流路基板の変形例を示す概略図である。
【００８８】
例えば、上述した実施形態１では、インク供給路３４を有する連通部３３が３箇所に設けられ且つこれら各連通部３３に対応してテーパ部３７が設けられた流路基板３０を例示して説明したが、これに限定されず、図９に示すような連通部３３Ｂが１箇所に設けられ且つテーパ部３７Ｂが設けられた流路基板３０Ｂであってもよい。また、図１０に示すような連通部３３Ｃが２箇所に設けられ且つテーパ部３７Ｃが設けられた流路基板３０Ｃであってもよい。勿論、図示しないが、連通部が４箇所以上設けられた流路基板でもよく、インク溜り内に絞り部を設けるようにしてもよい。
【００８９】
また、上述した実施形態１では、インク溜り３１を二分割する位置、すなわち、テーパ部３７と絞り部３８との境界部分にフィルタ３６を設けた流路基板３０を例示したが、これに限定されず、図１１に示すように、インク溜り３１Ｄのテーパ部３７Ｄの途中にフィルタ３６Ｄが設けられた流路基板３０Ｄであってもよい。勿論、図１２に示すように、インク溜り３１Ｅのテーパ部３７Ｅが開口する部分にフィルタ３６Ｅが設けられた流路基板３０Ｅであってもよい。
【００９０】
なお、図示しないが、各テーパ部の途中にフィルタをそれぞれ設けるようにしてもよく、この場合には、フィルタから共通インク室側に絞り部を設けるようにしてもよい。
【００９１】
さらに、上述した実施形態１又は２では、流路基板３０，３０Ａの少なくとも中央部に連通部３３を設けるようにしたが、これに限定されず、図１３に示すように、流路基板３０Ｆの長手方向片側に連通部３３Ｆを設けるようにしてもよい。
【００９２】
さらには、上述した実施形態１又は２では、インク溜り３１，３１Ａ内に絞り部３８，３８Ａを別部材で形成したが、これに限定されず、流路本体と絞り部とを一体的に形成してもよい。
【００９３】
何れにしても、本発明は、インク溜りにインク室側に向かって漸大するテーパ部、及びインク室側に向かって流路を狭く絞る絞り部の少なくとも一方を設ければよい。
【００９４】
また、フィルタを設ける位置は、エアーダンパから共通インク室までの流路に設ければよい。勿論、テーパ部や絞り部がある位置に設けてもよい。このようなフィルタの厚さや大きさ、種類等も必要に応じて適宜調整すればよい。
【００９５】
さらに、本発明は、浸透性の悪いインク、すなわち、気泡が発生し易いインクに対して優れた効果を発揮するが、勿論、その他の種類のインクに対しても適用できる。
【００９６】
なお、本発明は、インク吐出量が多量な大型のインクジェットヘッドに特に効果的であるが、勿論、小型のインクジェットヘッドにも適用することができる。
【００９７】
また、本実施形態では、シリアル型のインクジェット式記録装置を例示したがこれに限定されず、例えば、インクジェットヘッドを固定するいわゆるライン型と呼ばれるインクジェット式記録装置にも適用できる。この場合には、インクタンク等から直接インクを供給するため、エアーダンパ等がない。このようなライン型のインクジェット式記録装置に搭載しても、上述した実施形態１及び２と同様の効果を得ることができる。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、インク溜りにインク室側に向かって漸大するテーパ部、及びインク室側に向かって流路を狭く絞る絞り部の少なくとも一方を設けるようにしたため、インク溜りやインク室内にインク内に存在する気泡が残留することを防止できる。また、クリーニング動作によりノズル開口側から比較的容易に気泡を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るヘッドチップの分解斜視図及び斜視断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの要部断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る流路基板の概略図であって、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が平面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係るエアーダンパの面方向の断面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る図５のＡ−Ａ′断面図である。
【図７】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る流路基板の概略図であって、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が平面図であり、（ｃ）が（ｂ）のＢ−Ｂ′断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る流路基板の概略図であって、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が平面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る流路基板の概略図であって、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が平面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る流路基板の概略図であって、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る流路基板の概略図であって、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る流路基板の流路基板の概略図であって、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が断面図である。
【図１４】従来技術に係るインクジェットヘッドの概要を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１０ インクジェットヘッド
２０ ヘッドチップ
３０ 流路基板
３１ インク溜り
３２ 流路本体
３３ 連通部
３４ インク供給路
３５ 連通孔
３６ フィルタ
３７ テーパ部
３８ 絞り部
４０ 配線基板
５０ エアーダンパ
６０ ベースプレート
７０ 封止基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズル開口からインク滴を吐出して印刷を行うインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置に関し、特に、例えば、水性インク等の気泡の浸透性の悪いインクが適用されるインクジェットヘッド及びインクジェット式記
録装置に関する。
【従来の技術】
従来より、インクを吐出する複数のノズルを有するインクジェットヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録するインクジェット式記録装置が知られている。かかるインクジェット式記録装置では、インクジェットヘッドのノズルが被記録媒体に対向するようにヘッドホルダに設けられ、このヘッドホルダはキャリッジに搭載され被記録媒体の搬送方向とは直交する方向に走査されるようになっている。
【０００２】
このようなインクジェットヘッドの一例の分解斜視図を図１４に示す。図１４に示すように、圧電セラミックプレート１２１には、複数の溝１２２が並設され、各溝１２２は、側壁１２３で分離されている。各溝１２２の長手方向一端部は圧電セラミックプレート１２１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面までは延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各溝１２２内の両側壁１２３の開口側表面には、長手方向に亘って、駆動電圧印加用の電極１２４が形成されている。
【０００３】
また、圧電セラミックプレート１２１の溝１２２の開口側には、各溝１２２の浅くなった端部と連通する共通インク室１２５を画成するインク室プレート１２６が接合されている。
【０００４】
さらに、このインク室プレート１２６上には、共通インク室１２５の一方面を封止すると共に、共通インク室１２５にインクを供給するインク供給路に連通する連通孔１２７を有する流路基板１２８が固定されている。
【０００５】
このような流路基板には、共通インク室１２５内にインクを供給するインク溜り１２９が設けられている。
【０００６】
また、圧電セラミックプレート１２１とインク室プレート１２６との接合体の溝１２２が開口している端面には、ノズルプレート１３０が接合されており、ノズルプレート１３０の各溝１２２に対向する位置にはノズル開口１３１が形成されている。
【０００７】
このように構成されるインクジェットヘッドでは、連通孔１２７から各溝１２２内にインクを充填し、所定の溝１２２の両側の側壁１２３に電極１２４を介して所定の駆動電界を作用させると、側壁１２３が変形して所定の溝１２２内の容積が変化し、これにより、溝１２２内のインクがノズル開口１３１から吐出する。
【０００８】
このようなインクジェットヘッドでは、例えば、ゴミ等がインク内に存在するため、インクの吐出不良が発生するという問題がある。このため、一般的に、連通孔１２７の共通インク室１２５側端部に、網目状のフィルタ１３２が設けられ、このフィルタ１３２によってインク内のゴミ等が共通インク室１２５内に侵入するのを防止している。また、このようなフィルタ１３２は、溝１２２内に背圧を印加する役割も有する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のインクジェットヘッドのインク溜りには、インクが流れ難い領域がある。例えば、インク溜り内の角部等の領域には、インク溜りに供給されたインクが流れ難く、その領域に気泡が留まってしまう。このような領域に気泡が留まることでインク溜り内の容積が変化し、インク室へのインクの供給不足が発生してしまうという問題がある。特に、例えば、水性インク等の気泡の浸透性の悪いインクを用いると、気泡の残留が顕著に現れる。
【００１０】
また、このようなインク溜りの内部に残留した気泡は、ノズル開口側からの吸引する、いわゆるクリーニング動作を行うことにより除去することは一般的であるが、このクリーニング動作によっても、インクが流れ難い領域から気泡を完全に除去することは難しいという問題がある。
【００１１】
このようにインクの流れ難い領域から気泡を除去できないインクジェットヘッドは、印字時に、残った気泡がフィルタを通過し、インクと共に吐出されて印字不良となるため、廃棄処分となってしまい歩留りが悪いという問題もある。
【００１２】
さらに、インクのドロップサイズが大きい場合やノズル開口の数が多い場合、すなわち、単位時間に吐出するインク量が多い場合には、特に、インク溜り内に存在する気泡の残留量が大きくなるため、インク流路面積が実質的に狭くなってしまい、インク室内へのインクの供給不足が漸大してしまうという問題がある。
【００１３】
なお、インク溜り内の流路を狭く絞ることでインクの流速を加速させて、インク溜り内の気泡を残留させないようにすることも考えられるが、これでは、フィルタの寸法が実質的に小さくなり、共通インク室への供給不足の原因となってしまうという問題もある。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑み、インク内に存在する気泡の残留を防止し且つ比較的容易に気泡を除去できるインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ノズル開口に連通する複数の溝と、当該溝のそれぞれにインクを供給するインク室と、インクが貯留されたインク貯留手段と前記インク室とを連通する流路の当該インク室との連通部であるインク溜りとを有するインクジェットヘッドにおいて、前記インク溜りが、当該インク室側に向かって漸大するテーパ部を有することを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００１６】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記インク溜りが、前記インク室との境界近傍にフィルタを具備することを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００１７】
本発明の第３の態様は、第１の態様において、前記インク溜りが、前記テーパ部の途中にフィルタを具備することを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００１８】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記インク溜りが、前記インク貯留手段から当該インク溜りへ連通する流路との連通部となる連通孔を有し、前記テーパ部が前記連通孔から前記インク室に向かって漸大していることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００１９】
本発明の第５の態様は、第１又は２の態様において、前記インク溜りが、前記インク貯留手段から当該インク溜りへ連通する流路との連通部となる連通孔を複数有し、これら複数の連通孔から前記テーパ部が前記インク室に向かって漸大していることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２０】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記連通孔からの前記インク溜りへのインクの流入方向と当該インク溜りから前記インク室への流出方向とが略直交していることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２１】
本発明の第７の態様は、第６の態様において、前記連通孔からのインクの流入が鉛直方向下方に向かっており、前記インク溜りの前記インク室との境界部の鉛直方向下部には流路を狭く絞る絞り部が設けられていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【００２２】
本発明の第８の態様は、第７の態様において、前記絞り部は前記インク室側ほど流路を漸小させるテーパ形状を有することを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２３】
本発明の第９の態様は、ノズル開口に連通する複数の溝と、当該溝のそれぞれにインクを供給するインク室と、インクが貯留されたインク貯留手段と前記インク室とを連通する流路の当該インク室との連通部であるインク溜りとを有するインクジェットヘッドにおいて、前記インク溜りが、当該インク室側に向かって前記流路を狭く絞る絞り部を有することを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２４】
本発明の第１０の態様は、第９の態様において、前記絞り部は前記インク室側ほど流路を漸小させるテーパ形状を有することを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２５】
本発明の第１１の態様は、第９又は１０の態様において、前記インク溜りが、前記インク室との境界近傍にフィルタを具備することを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２６】
本発明の第１２の態様は、第９〜１１の何れかの態様において、前記インク溜りが、前記インク貯留手段から当該インク溜りへ連通する流路との連通部となる連通孔を有し、前記絞り部が前記連通孔から前記インク室に向かって流路を漸小させていることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２７】
本発明の第１３の態様は、第９〜１１の何れかの態様において、前記インク溜りが、前記インク貯留手段から当該インク溜りへ連通する流路との連通部となる連通孔を複数有し、これら複数の連通孔から前記絞り部が前記インク室に向かって流路を漸小させていることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２８】
本発明の第１４の態様は、第９〜１３の何れかの態様において、前記連通孔からの前記インク溜りへのインクの流入方向と当該インク溜りから前記インク室への流出方向とが略直交していることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２９】
本発明の第１５の態様は、第１〜１４の何れかの態様のインクジェットヘッドを具備することを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００３０】
かかる本発明では、インク溜りにインク室側に向かって漸大するテーパ部、及び、インク室側に向かって流路を狭く絞る絞り部の少なくとも一方を設けることにより、インク溜り内にインク内に存在する気泡が残留することを防止して、インクの供給不足を改善することができる。また、ノズル開口側から比較的容易に気泡を除去することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００３２】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るインクジェットヘッドの斜視図である。図２は、ヘッドチップの分解斜視図及び斜視断面図である。また、図３は、インクジェットヘッドの要部断面図である。
【００３３】
図示するように、本実施形態のインクジェットヘッド１０は、ヘッドチップ２０と、この一方面側に設けられる流路基板３０と、ヘッドチップ２０を駆動するための駆動回路等が搭載された配線基板４０と、ヘッドチップ２０内の圧力変化を緩和させるエアーダンパ５０とを有し、これらの各部材は、それぞれベースプレート６０に固定されている。
【００３４】
ヘッドチップ２０を構成する圧電セラミックプレート２１には、ノズル開口に連通する複数の溝２２が並設され、各溝２２は、側壁２３で隔離されている。各溝２２の長手方向の一端部は圧電セラミックプレート２１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面まで延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各溝２２の幅方向両側の側壁２３には、溝２２の開口側に長手方向に亘って駆動電圧印加用の電極２４が形成されている。
【００３５】
圧電セラミックプレート２１に形成される各溝２２は、例えば、円盤状のダイスカッターにより形成され、深さが徐々に浅くなった部分は、ダイスカッターの形状により形成されてしまう。また、各溝２２内に形成される電極２４は、例えば、公知の斜め方向からの蒸着により形成される。
【００３６】
また、圧電セラミックプレート２１の溝２２の開口側には、インク室プレート２５が接合されている。インク室プレート２５には、貫通して形成された共通インク室２６が並設された溝２２全体に亘って設けられている。
【００３７】
なお、インク室プレート２５は、セラミックプレート、金属プレートなどで形成することができるが、圧電セラミックプレート２１との接合後の変形を考えると、熱膨張率の近似したセラミックプレートを用いることが好ましい。
【００３８】
また、圧電セラミックプレート２１とインク室プレート２５との接合体の溝２２が開口している端面には、ノズルプレート２７が接合されており、ノズルプレート２７の各溝２２に対向する位置にはノズル開口２８が形成されている。
【００３９】
本実施形態では、ノズルプレート２７は、圧電セラミックプレート２１とインク室プレート２５との接合体の溝２２が開口している端面の面積よりも大きくなっている。このノズルプレート２７は、ポリイミドフィルムなどに、例えば、エキシマレーザ装置を用いてノズル開口２８を形成したものである。また、図示しないが、ノズルプレート２７の被印刷物に対向する面には、インクの付着等を防止するための撥水性を有する撥水膜が設けられている。
【００４０】
なお、本実施形態では、圧電セラミックプレート２１とインク室プレート２５との接合体の溝２２が開口している端面の周囲には、ノズル支持プレート２９が配置されている。このノズル支持プレート２９は、その一方面がノズルプレート２７に接合されると共に、圧電セラミックプレート２１とインク室プレート２５との接合体に接合されている。
【００４１】
また、インク室プレート２５の一方面には、例えば、Ｏリング等を介して流路基板３０が接合され、共通インク室２６の一方面は、この流路基板３０によって封止されている。
【００４２】
ここで、流路基板について図３及び図４を参照しながら詳細に説明する。なお、図４は、本発明の実施形態１に係る流路基板の概略図であって、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が平面図である。
【００４３】
図３及び図４に示すように、流路基板３０には、インク溜り３１を有する流路本体３２と、流路本体３２の長手方向両側及び略中央部のそれぞれに、後述するエアーダンパ５０と共通インク室２６とを連通して流路の一部を構成する円筒形状の連通部３３とが設けられている。このような連通部３３のそれぞれには、その軸方向に貫通してインク供給路３４が設けられている。
【００４４】
インク溜り３１は、各インク供給路３４とインク室プレート２５の共通インク室２６との間に設けられている。すなわち、インク溜り３１は、各インク供給路３４からインクが供給され、その供給されたインクを共通インク室２６へ供給する流路の一部を構成している。
【００４５】
また、インク溜り３１には、各インク供給路３４と連通する連通孔３５がそれぞれ設けられている。
【００４６】
このようなインク溜り３１の内部には、インク内に存在する、例えば、ゴミ等を除去するフィルタ３６が設けられている。このため、本実施形態では、インク溜り３１がフィルタ３６で仕切られることにより、各連通孔３５側に第１の貯留部３１ａが形成され、共通インク室２６側に第２の貯留部３１ｂが形成されている。
【００４７】
また、第１の貯留部３１ａには、各連通孔３５から共通インク室２６側に向かってインクの流路を漸大させるテーパ部３７がそれぞれ設けられている。これら各テーパ部３７は、本実施形態では、連通孔３５からフィルタ３６に達する手前の領域までそれぞれ設けられ、フィルタ３６の手前でそれぞれが合流するようになっている。
【００４８】
一方、第２の貯留部３１ｂの共通インク室２６との境界部の鉛直方向下部には、フィルタ３６を通過したインクの流路を狭く絞る絞り部３８が設けられている。このような絞り部３８は、フィルタ３６から共通インク室２６側に向かってインクの流路を漸小させるテーパ形状を有している。
【００４９】
このようなインク溜り３１内でのインクは、本実施形態では、各連通孔３５からの第１の貯留部３１ａへの流入方向と、第２の貯留部３１ｂから共通インク室２６への流出方向とが略直交している。すなわち、エアーダンパ５０から供給されるインクは、各連通孔３５からの第１の貯留部３１ａへのインクの流入方向が鉛直方向下部に向かっており、フィルタ３６を通過した後、絞り部３８のテーパ形状に沿って第１の貯留部３１ａへのインクの流入方向に略直交する方向に向かって共通インク室２６へ流れるような流路を形成している。
【００５０】
このように、インク溜り３１内では、第１の貯留部３１ａにテーパ部３７を設けることにより、第１の貯留部３１ａにインクが流れ難い領域を無くすことができる。すなわち、第１の貯留部３１ａの隅々まで、エアーダンパ５０から供給されたインクを行き届かせることができる。
【００５１】
また、このようなテーパ部３７は、フィルタ３６までの流路が漸大しているため、第１の貯留部３１ａ内のインクが流れ難い領域にも、確実にインクを行き届かせることができる。
【００５２】
さらに、第２の貯留部３１ｂに絞り部３８を設けることにより、フィルタ３６を通過したインクの共通インク室２６までの流路を絞ってインクの流速を加速させ、第２の貯留部３１ｂ内にインクが流れ難い領域を無くすことができる。すなわち、この絞り部３８を設けた部分は、インクの流入側から最も遠い第２の貯留部３１ｂの角部であるため、第２の貯留部３１ｂでインクが流れ難い領域である。そこで、本実施形態では、このようなインクが流れ難い領域に絞り部３８を設けることで角部をテーパ形状とし、フィルタ３６を通過したインクを共通インク室２６まで良好に供給することができる。逆に、流入側から最も近く流速が速い所に流れが絞られ且つこれが鉛直方向上部にあるので、この部分に気泡が集まるため除去し易くすることができる。すなわち、図３に示すように、絞り部３８は鉛直下側から上側へ傾斜する斜面であり、気泡は流路内のインクの流れと斜面に従って、斜面の上方に集められる。また、気泡は鉛直上方に集められるとともに、絞り部３８によって流路内の流速は加速しているため、集められた気泡を除去することができる。
【００５３】
このように、本実施形態では、インク内に存在する気泡のインク溜り３１内への残留を防止できるため、例えば、インクの初期充填時やクリーニング動作時等にノズル開口２８側からインクを吸引することよって、インク溜り３１内に気泡を残留させずに吸引できる。
【００５４】
また、本実施形態によれば、インク溜り３１内にテーパ部３７及び絞り部３８を設けることにより、各連通孔３５からインク溜り３１に供給されたインクを共通インク室２６に向かって良好に供給することができる。これにより、インク溜り３１内に、インクが流れ難い領域を無くすことができ、インク溜り３１の内部にインク内に存在する気泡の残留を良好に防止することができる。特に、本実施形態によれば、浸透性の悪い水系インク等を用いたインクジェットヘッドに適用されて優れた効果を発揮する。
【００５５】
なお、本実施形態では、第２の貯留部３１ｂに絞り部３８を設けることにより、フィルタ３６の所望の寸法を確保して、インク溜り３１内のインクの流速を加速させることができる。従って、インクの供給不足を防止することができる。
【００５６】
ここで、上述した流路基板３０のインク溜り３１内にインクを供給するエアーダンパ５０について図５及び図６を参照しながら説明する。なお、図５は、本発明の実施形態１に係るエアーダンパの面方向の断面図である。また、図６は、図５のＡ−Ａ′断面図である。
【００５７】
図示するように、エアーダンパ５０は、インクが貯留されるインク貯留部５１を有するダンパ本体５２と、ダンパ本体５２のインクジェットヘッド１０の走査方向とは直交する方向の片側の端面に設けられてインク貯留部５１を封止するフィルム状体５３と、インク貯留部５１内に保持されて薄板形状を有するダンパプレート５４とを具備する。
【００５８】
ダンパ本体５２には、ベースプレート６０とは反対側の面に凹部５５が設けられている。この凹部５５の開口をフィルム状体５３によって封止することでインク貯留部５１が画成されている。
【００５９】
また、ダンパ本体５２には、インク貯留部５１内にインクを充填する充填路５６が設けられ、この充填路５６には、インクタンク（図示しない）に接続されたゴムやプラスチック等のフレキシブルチューブからなるインク供給管１００がジョイント部材５７を介して接続されている。
【００６０】
さらに、ダンパ本体５２には、本実施形態では、上述した流路基板３０の各連通部３３にインク連通管１０１を介して接続されて、インク貯留部５１内からインクを供給する供給路５８が設けられた供給管５９がそれぞれ設けられている。
【００６１】
また、インク貯留部５１と供給路５８との境界部分には、フィルタＡが設けられており、このフィルタＡで微少なゴミ等が除去され、他端に接続されたインク連通管１０１を介して流路基板３０の各連通部３３にインクが供給されるようになっている。
【００６２】
このようなダンパ本体５２の厚さ方向両側の面には、インク貯留部５１を封止するフィルム状体５３が接合されている。
【００６３】
このフィルム状体５３の材料としては、弾性変形に許容した薄膜部材、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のエステル系樹脂やナイロン系樹脂を用いることができる。なお、フィルム状体５３の材料及び厚さは、インクジェットヘッド１０に用いられるインクの粘度、インクジェットヘッド１０の走査方向の加速度及び減速度、或いは、等速度等によって適宜決定すればよい。本実施形態では、フィルム状体７０に厚さが３０μｍのＰＥＴを用いた。
【００６４】
また、フィルム状体５３は、ダンパ本体５２のインク貯留部５１が開口する縁部に隙間無く接合されており、内部の気体及びインクが漏れないようになっている。このフィルム状体５３をダンパ本体５２に接合する方法は、特に限定されないが、本実施形態では、熱溶着を用いた。
【００６５】
このようなインク貯留部５１内には、例えば、ステンレス鋼等の板状部材からなるダンパプレート５４が設けられている。このダンパプレート５４は、凹部５５の低壁と所定のクリアランスを形成するようにダンパ本体５２に保持されている。
【００６６】
また、ダンパプレート５４は、フィルム状体５３の面に対して広範囲となるように図中上下方向に突出した複数の突起部５４ａを有する。これにより、フィルム状体５３が凹部５５の底壁に接触することを防止することができ、インク貯留部５１内のインクの充填量を一定に維持することができる。
【００６７】
なお、このようなインク貯留部５１には、インクタンクからのインクが、インク供給管１００、ジョイント部材５７及び充填路５６を順々に通って充填されるようになっている。
【００６８】
なお、上述したエアーダンパ５０は、ヘッドチップ２０の共通インク室２６及び溝２２内のインクの圧力調整を行うものである。具体的には、インクジェットヘッド１０が主走査方向に移動した際に、ヘッドチップ２０内の圧力が変化し、ノズル開口２８にインクの表面張力によって形成されたメニスカスが破壊されてしまう虞がある。そこで、このヘッドチップ２０内の圧力変化をエアーダンパ５０によって調整することにより、安定したメニスカスを保持してインクを吐出できるようにするものである。
【００６９】
また、エアーダンパ５０は、その内部に所定量のインクと空気等の気体とを貯留することで、インク供給管１００内の気泡が共通インク室２６に侵入するのを防止する気泡貯留にも寄与している。
【００７０】
ここで、上述したインクジェットヘッドを搭載したシリアル型のインクジェット式記録装置について説明する。なお、図７は、インクジェット式記録装置の概略斜視図である。
【００７１】
図７に示すように、色毎に設けられた複数のインクジェットヘッド１０と、このインクジェットヘッド１０が主走査方向に複数並設されて搭載されたキャリッジ１１０と、フレキシブルチューブからなるインク供給管１００を介してインクを供給するインクカートリッジ１１１とを具備し、キャリッジ１１０は、一対のガイドレール１１２ａ、１１２ｂ上に軸方向に移動自在に搭載されている。また、ガイドレール１１２ａ、１１２ｂの一端側には駆動モータ１１３が設けられており、この駆動モータ１１３による駆動力が、当該駆動モータ１１３に連結されたプーリ１１４ａと、ガイドレール１１２ａ、１１２ｂの他端側に設けられたプーリ１１４ｂとの間に掛け渡されたタイミングベルト１１５に沿って移動されるようになっている。
【００７２】
また、キャリッジ１１０の搬送方向と直交する方向の両端部側には、ガイドレール１１２ａ、１１２ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ１１６、１１７が設けられている。これらの搬送ローラ１１６、１１７は、キャリッジ１１０の下方に当該キャリッジ１１０の搬送方向とは直交する方向に被記録媒体Ｓを搬送するものである。
【００７３】
そして、これら搬送ローラ１１６、１１７によって被記録媒体Ｓを送りつつキャリッジ１１０をその送り方向とは直交方向に走査することにより、インクジェットヘッド１０によって被記録媒体Ｓ上に文字及び画像等が記録される。
【００７４】
このキャリッジ１１０の移動によりインクジェットヘッド１０のヘッドチップ２０内のインクの圧力が変動するが、インクジェットヘッド１０にエアーダンパ６０を設けることによって圧力調整を容易に行うことができ、良好なインクの吐出を実行することができる。
【００７５】
なお、本実施形態のインクジェットヘッド１０は、単色のインクを吐出するものであり、本実施形態では、黒色（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色に対応して４つ並設されてキャリッジ１１０に搭載されている。
【００７６】
また、インクカートリッジ１１１は、各インクジェットヘッド１０に対応して各色毎に４つ設けられている。このようなインクカートリッジ１１１は、キャリッジ１１０の主走査方向の移動や、被記録媒体Ｓの移動の邪魔にならない位置で、且つインクジェットヘッド１０内に負圧を与えるように、インクジェットヘッド１０のノズル開口よりも所定量低い位置に設けられている。
【００７７】
なお、上述したインクジェット式記録装置には、図示しないが、ノズル開口２８からインクを吸引するいわゆるクリーニング動作に用いられる吸引手段が設けられている。そして、このような吸引手段によって、ノズル開口２８側から共通インク室２６及び溝２２内のインクを所定のタイミングで吸引することにより、共通インク室２６及び溝２２のインク内に存在する気泡を確実に除去することができ、良好な印刷品質を常に保持することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、４色のインクカートリッジ１１１を搭載したインクジェット式記録装置を例示して説明したが、これに限定されず、５〜８色のインクカートリッジを搭載したインクジェット式記録装置であってもよい。
【００７９】
（実施形態２）
図８は、本発明の実施形態２に係る流路基板の概略図であって、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が平面図、（ｃ）が（ｂ）のＢ−Ｂ′断面図である。
【００８０】
図示するように、本実施形態では、流路基板３０Ａは、インク溜り３１Ａを有する流路本体３２Ａと、流路本体３２Ａのインク溜り３１Ａを封止する封止基板７０と、封止基板７０の略中央部に接合され且つインク溜り３１Ａ内にインクを供給するインク供給路３４Ａを有する連通部３３Ａとから構成されている。
【００８１】
流路本体３２Ａには、その長手方向両側に亘って幅広に設けられ且つインク溜りに連通する連通孔３５Ａが設けられている。
【００８２】
また、封止基板７０は、連通孔３５Ａの略中央部に連通する貫通孔７１を有し、インク溜り３１Ａとの境界部分には、上述した実施形態１と同様のフィルタ３６Ａが設けられている。なお、このような封止基板７０は、流路本体３２Ａの連通孔３５Ａと連通する部分以外の開口を封止した状態で接合されている。
【００８３】
さらに、インク溜り３６Ａには、連通孔３５Ａ側から共通インク室側に亘ってインクの流路を絞る絞り部３８Ａが設けられている。
【００８４】
このようなインク溜り３１Ａ内でのインクは、連通孔３５Ａからインク溜３１Ａりへのインクの流入方向が鉛直方向下部に向かっており、フィルタ３６Ａを通過した後、絞り部３８Ａのテーパ形状に沿ってインク溜り３１Ａへのインクの流入方向に略直交する方向に向かって共通インク室へ流れるような流路を形成している。
【００８５】
このように、インク溜り３１Ａ内にテーパ部を設けなくても、インク溜り３１Ａ内に設けられた絞り部３８Ａによって、連通孔３５Ａを介して供給されたインクの流速を加速させることができる。これにより、インク溜り３１Ａの内部に気泡が残留することを防止できる。従って、連通孔３５Ａからインク溜り３１Ａに供給されたインクを共通インク室に向かって良好に供給することができる。
【００８６】
勿論、本実施形態でも、上述した実施形態１と同様に、インク溜り３１Ａ内にテーパ部を設ければ、より効果的に気泡の残留を防止することができることは言うまでもない。
【００８７】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１について説明したが、本発明のインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置はこのような構成に限定されるものではない。なお、図９〜図１３は、本発明の他の実施形態に係る流路基板の変形例を示す概略図である。
【００８８】
例えば、上述した実施形態１では、インク供給路３４を有する連通部３３が３箇所に設けられ且つこれら各連通部３３に対応してテーパ部３７が設けられた流路基板３０を例示して説明したが、これに限定されず、図９に示すような連通部３３Ｂが１箇所に設けられ且つテーパ部３７Ｂが設けられた流路基板３０Ｂであってもよい。また、図１０に示すような連通部３３Ｃが２箇所に設けられ且つテーパ部３７Ｃが設けられた流路基板３０Ｃであってもよい。勿論、図示しないが、連通部が４箇所以上設けられた流路基板でもよく、インク溜り内に絞り部を設けるようにしてもよい。
【００８９】
また、上述した実施形態１では、インク溜り３１を二分割する位置、すなわち、テーパ部３７と絞り部３８との境界部分にフィルタ３６を設けた流路基板３０を例示したが、これに限定されず、図１１に示すように、インク溜り３１Ｄのテーパ部３７Ｄの途中にフィルタ３６Ｄが設けられた流路基板３０Ｄであってもよい。勿論、図１２に示すように、インク溜り３１Ｅのテーパ部３７Ｅが開口する部分にフィルタ３６Ｅが設けられた流路基板３０Ｅであってもよい。
【００９０】
なお、図示しないが、各テーパ部の途中にフィルタをそれぞれ設けるようにしてもよく、この場合には、フィルタから共通インク室側に絞り部を設けるようにしてもよい。
【００９１】
さらに、上述した実施形態１又は２では、流路基板３０，３０Ａの少なくとも中央部に連通部３３を設けるようにしたが、これに限定されず、図１３に示すように、流路基板３０Ｆの長手方向片側に連通部３３Ｆを設けるようにしてもよい。
【００９２】
さらには、上述した実施形態１又は２では、インク溜り３１，３１Ａ内に絞り部３８，３８Ａを別部材で形成したが、これに限定されず、流路本体と絞り部とを一体的に形成してもよい。
【００９３】
何れにしても、本発明は、インク溜りにインク室側に向かって漸大するテーパ部、及びインク室側に向かって流路を狭く絞る絞り部の少なくとも一方を設ければよい。
【００９４】
また、フィルタを設ける位置は、エアーダンパから共通インク室までの流路に設ければよい。勿論、テーパ部や絞り部がある位置に設けてもよい。このようなフィルタの厚さや大きさ、種類等も必要に応じて適宜調整すればよい。
【００９５】
さらに、本発明は、浸透性の悪いインク、すなわち、気泡が発生し易いインクに対して優れた効果を発揮するが、勿論、その他の種類のインクに対しても適用できる。
【００９６】
なお、本発明は、インク吐出量が多量な大型のインクジェットヘッドに特に効果的であるが、勿論、小型のインクジェットヘッドにも適用することができる。
【００９７】
また、本実施形態では、シリアル型のインクジェット式記録装置を例示したがこれに限定されず、例えば、インクジェットヘッドを固定するいわゆるライン型と呼ばれるインクジェット式記録装置にも適用できる。この場合には、インクタンク等から直接インクを供給するため、エアーダンパ等がない。このようなライン型のインクジェット式記録装置に搭載しても、上述した実施形態１及び２と同様の効果を得ることができる。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、インク溜りにインク室側に向かって漸大するテーパ部、及びインク室側に向かって流路を狭く絞る絞り部の少なくとも一方を設けるようにしたため、インク溜りやインク室内にインク内に存在する気泡が残留することを防止できる。また、クリーニング動作によりノズル開口側から比較的容易に気泡を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るヘッドチップの分解斜視図及び斜視断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの要部断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る流路基板の概略図であって、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が平面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係るエアーダンパの面方向の断面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る図５のＡ−Ａ′断面図である。
【図７】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る流路基板の概略図であって、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が平面図であり、（ｃ）が（ｂ）のＢ−Ｂ′断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る流路基板の概略図であって、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が平面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る流路基板の概略図であって、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が平面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る流路基板の概略図であって、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る流路基板の概略図であって、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る流路基板の流路基板の概略図であって、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が断面図である。
【図１４】従来技術に係るインクジェットヘッドの概要を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１０ インクジェットヘッド
２０ ヘッドチップ
３０ 流路基板
３１ インク溜り
３２ 流路本体
３３ 連通部
３４ インク供給路
３５ 連通孔
３６ フィルタ
３７ テーパ部
３８ 絞り部
４０ 配線基板
５０ エアーダンパ
６０ ベースプレート
７０ 封止基板
Claims (6)
- ノズル開口に連通する複数の溝と、当該溝のそれぞれにインクを供給するインク室と、前記インクが貯留されたインク貯留手段と、前記インク貯留手段と前記インク室とを連通する流路の当該インク室との連通部であるインク溜りとを有するインクジェットヘッドにおいて、
前記インク貯留手段から当該インク溜りへ連通する連通孔を介して、前記インク貯留手段は前記インク溜りに鉛直上方から前記インクを供給し、
前記インク溜りは前記インク貯留手段からの前記インク流入方向に略直行する方向に流路を形成し、前記インク溜りの流路には前記インク室に向かう方向に、鉛直下方から上方に向けて傾斜する斜面部を有することを特徴とするインクジェットヘッド。 - 請求項１において、前記インク溜りが、前記インク室との境界近傍にフィルタを具備することを特徴とするインクジェットヘッド。
- 請求項１または請求項２において、前記連通孔から前記インク室に向かって、前記斜面部が形成される鉛直方向と直交する水平方向に流路幅が漸大する末広がり形状部を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
- 請求項１から請求項３の何れかにおいて、前記末広がり形状部の途中にフィルタを具備することを特徴とするインクジェットヘッド。
- 請求項１から請求項４の何れかにおいて、前記連通孔を複数有し、前記複数の連通孔から前記斜面部が前記インク室に向かって形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
- 請求項１から請求項５の何れかのインクジェットヘッドを具備することを特徴とするインクジェット式記録装置。
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