JP4432925B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

Description

本発明は、インク滴を吐出して印刷を行うインクジェットヘッドに関する。

被記録媒体にインク滴を吐出することによって印刷を行うインクジェットプリンタが有するインクジェットヘッドとして、インクを貯溜するリザーバと、リザーバを介してインクが供給される共通インク室と、共通インク室から圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路とを有するものが知られている。このようなインクジェットヘッドにおいては、インク供給口に接続されたインク管を介してリザーバにインクが供給される。

インクジェットヘッドにインクを充填するときには、インクとともにインク管及びインクを送出するためのポンプ内に残留している空気がインク供給口を介してリザーバに流れ込むことがある。リザーバに流れ込んだ空気は微細なノズルを目詰まりさせる原因となる。ノズルが目詰まりするとインク滴の吐出性能が悪化する。そこで、インクとともにリザーバに流れ込んだ空気を外部に排出する排出流路を備えるインクジェットヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。このインクジェットヘッドは、長手方向の一方端部近傍にインクが供給される供給口が形成されており、他方端部近傍にインクが排出される排出口が形成されている。そして、インクジェットヘッド内においては、供給口から長手方向に延在するようにリザーバが形成されているとともに、リザーバの下流側から排出口まで延在するように排出流路が形成されている。これによると、排出口を開放した状態で供給口からインクを供給したとき、リザーバ内に滞留している空気がインクとともに排出流路及び排出口を介して外部に排出される。

特開２００５−１６９８３９号公報（図１０）

上述したインクジェットヘッドによると、供給口及び排出口がそれぞれインクジェットヘッドの長手方向に関する一方端近傍及び他方端近傍に位置しているため、供給口及び排出口にインク管を接続する作業が繁雑になる。また、供給口及び排出口に接続されたインク管の取り回しが複雑になる。さらに、リザーバ及び排出流路を含むインク流路が、インクジェットヘッドの長手方向のほぼ全域に亘って形成されることになるため、当該インク流路に関する設計上の制約が大きくなる。

そこで、本発明は、インク管を接続する作業が容易であるとともに接続されたインク管の取り回しが容易であって、インク流路に関する設計の自由度が高いインクジェットヘッドを提供することを目的とする。

本発明のインクジェットヘッドは、インク滴を吐出する複数のインク吐出口が形成されたインク吐出面を有する第１流路部材と、前記第１流路部材に向けてインクを流出する流出口、外部からインクが供給される供給口及び外部にインクを排出する排出口を有するインク流路が形成されている第２流路部材とを備えている。前記供給口及び前記排出口が、前記第２流路部材の長手方向に関する一方の端部近傍に配置されている。そして、前記インク流路が、前記供給口から前記長手方向に関する他方に向かって延在する第１延在部と、前記排出口から前記他方に向かって延在する第２延在部とを有しており、前記第１延在部と前記第２延在部とが、それぞれの前記他方の端部近傍において互いに連通している。

本発明によると、供給口及び排出口が、第２流路部材の長手方向に関する一方端部近傍に配置されているため、供給口及び排出口にインク管を接続する作業が容易なる。また、供給口及び排出口に接続されるインク管がインクジェットヘッドの一方側に集中するため、インク管の取り回しが容易になる。さらに、インク流路の他方端部に供給口及び排出口が配置されていないため、インク流路におけるに第２流路部材の長手方向の長さに関してインク流路の設計上の自由度が高くなる。

本発明においては、前記第１延在部及び前記第２延在部が、前記インク吐出面と平行な同一面上に配置されていることが好ましい。これによると、第２流路部材のインク吐出面と直交する方向に関する高さを低くすることができる。

また、本発明においては、前記第１延在部及び前記第２延在部が、前記インク吐出面と平行な面に接着された一枚の可撓性薄膜フィルムを介して大気と接していることが好ましい。これによると、安価な構成でインク流路にダンパ機能を持たせることができる。

さらに、本発明においては、前記第１延在部内にフィルタが配置されており、前記第１延在部における前記フィルタより下流側に前記流出口が形成され、且つ、前記フィルタより上流側で前記第１延在部と第２延在部とが互いに連通していることが好ましい。これによると、フィルタにより濾過されたインクが第１流路部材に流出するため、インク吐出口が目詰まりするのを防止することができる。一方、外部から流入した気泡は、通過しにくいフィルタを介さずに排出口から排出されるため、インクを外部に容易に排出することができる。

加えて、本発明においては、前記第１延在部が、前記他方の端部近傍において、前記第２延在部に向かって先細りになっているとともに、前記第１延在部の前記他方の端部から前記供給口に至る流路壁の少なくとも一部が前記第２延在部に共有されていてもよい。これによると、第１延在部が先細りになるとともにインクの流速が高くなるため、インクが第１延在部から第２延在部に流れ込みやすくなる。

また、本発明においては、前記排出口を開閉するバルブをさらに備えていてもよい。これによると、排出口からインクを排出する作業が容易になる。さらに、無駄な排出インク量を少なくすることができる。

このとき、前記バルブが、前記排出口を介して前記インク流路と連通するバルブ室と、前記排出口を閉塞する位置、及び、前記排出口を開放する位置のいずれかを選択的に取り得る弾性部材とを含んでおり、前記第２流路部材と前記バルブ室とが一体成型されていることが好ましい。これによると、バルブを安価に形成することができる。

加えて、本発明においては、前記インク流路が、前記第２流路部材における前記長手方向に関する中央部から前記一方側の端部の間にのみ形成されていてもよい。これによると、第２流路部材において、長手方向に関する中央から他方の端部の間に独立した他のインク流路を形成することができるため、簡単な設計変更により２色対応のインクジェットヘッドとすることができる。

本発明においては、前記第２流路部材に２つの前記インク流路が形成されており、１つの前記インク流路が前記中央部から前記一方の端部の間にのみ形成されているとともに、他の前記インク流路が前記中央部から前記他方の端部の間にのみ形成されていてもよい。これによると、各インク流路に関する供給口に同色のインクを供給することで１色対応とすることができるとともに、各インク流路に関する供給口に互いに異なる色のインクを供給することで２色対応とすることができる。

このとき、２つの前記インク流路が前記第２流路部材における長手方向の中心に関して点対称に形成されていることが好ましい。これによると、各インク流路におけるインクの流れが均一化するため、インク滴の吐出性能を安定させることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明に係る第１実施形態であるインクジェットヘッドの外観側面図である。図２は、図１に示すインクジェットヘッド１の長手方向（主走査方向）に沿った断面図である。なお、図２では説明の都合上、上下方向の縮尺を拡大し、且つ、同一線に沿った断面では通常描かれないインク流路をも適宜に示している。また、バルブ５０は省略している。図１及び図２に示すように、インクジェットヘッド１は、主走査方向に延在しており、下から順に、下面にインク吐出面（ノズル面）１０８ａが形成されたヘッド本体２と、インクを一時的に貯溜するリザーバユニット３と、リザーバユニット３に取り付けられたバルブ５０とを有している。

リザーバユニット３について、図３をさらに参照しつつ説明する。図３は、リザーバユニット３を構成する各部材の平面図である。なお、図３（ａ）は、流路部材１１の上方から見た平面図であり、図３（ｂ）は、流路部材１１の下方から見た平面図であり、図３（ｃ）〜図３（ｅ）は、プレート１２〜１４の上方から見た平面図である。図２及び図３に示すように、リザーバユニット３は、インクを一時的に貯溜するインク溜を有しているとともに、ヘッド本体２に含まれる流路ユニット（第１流路部材）９（図５〜図７参照）にインクを供給するものである。リザーバユニット３は、主走査方向に延在した流路部材（第２流路部材）１１と、主走査方向に延在した矩形状の平面を有する３枚のプレート１２〜１４とが積層された積層構造を有している。これらのうち３枚のプレート１２〜１４が、例えば、ステンレス鋼等の金属プレートとなっている。

流路部材１１は、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリプロピレン樹脂のような合成樹脂からなるものであり、図２、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、その内部に上部リザーバ３１（インク流路）が形成されている。また、流路部材１１上面における長手方向の一方（図中左方）端部近傍には、流入口（供給口）３１ａと、排出口３１ｃとが、短手方向に配列するように形成されている。さらに、流路部材１１下面における中央には流出口３１ｂが形成されている。

上部リザーバ３１は、流路部材１１の長手方向に関する中央部から当該長手方向に関する一方（図中左方）の端部の間にのみ形成されている。具体的には、上部リザーバ３１は、流入口３１ａから流路部材１１の長手方向に関する中央部付近まで延在している主流路（第１延在部）３５と、排出口３１ｃから流路部材１１の長手方向に関する中央部付近まで延在している排出流路（第２延在部）３６と、流路部材１１の長手方向に関する中央部近傍において主流路３５の上面から当該中央部まで延在した後、下方に向かって流出口３１ｂまで延在する流出流路３７とを含んでいる。そして、主流路３５及び排出流路３６が、インク吐出面１０８ａと平行な同一平面上に配置されている。主流路３５は、平面視において略平行四辺形状を有している。

主流路３５の厚み方向に関する略中央には平面視において略平行四辺形状を有するフィルタ３２が配置されている。このフィルタ３２によって、主流路３５が上流側と下流側とに分けられている。主流路３５の上流側においては、流入口３１ａの反対側（図中右側）の端部近傍（流路部材１１の長手方向に関する他方の端部近傍）で排出流路３６と互いに連通している。このとき、主流路３５における流入口３１ａの反対側の端部近傍が、排出流路３６との連通口に向かって先細りとなっている。排出流路３６は、主流路３５との間で流路壁を共有するように主流路３５に沿って直線状に延在している。一方、主流路３５の下流側においては、流路部材１１の長手方向に関する中央部近傍で、主流路３５及び排出流路３６が流出流路３７と互いに連通している。

図２及び図３（ｂ）に示すように、流路部材１１下面に溶着されたフィルム（可撓性薄膜フィルム）３３ａが、主流路３５及び排出流路３６の下面の流路壁となっている。言い換えれば、主流路３５及び排出流路３６が、一枚のフィルム３３ａを介して大気と接している。フィルム３３ａは、後述のプレート１２との間に僅かな隙間を介するように下面に溶着されている。例えば、この隙間は約０．５ｍｍであり、この間でフィルム３３ａは変位可能となっている。また、フィルム３３ａが可撓性を有しているため、主流路３５及び排出流路３６内において急激な圧力変動があったとき、フィルム３３ａがこの圧力変動を吸収するダンパとして機能する。さらに、図２及び図３（ａ）に示すように、流路部材１１上面に溶着されたフィルム３３ｂが、流出流路３７の上面の流路壁となっている。なお、このフィルム３３ａは、可撓性を有しつつ優れたガスバリア性を有する材質、例えば、シリカ膜（ＳｉＯｘ膜）やアルミ膜が蒸着されたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムから構成されており、インクジェットヘッド１の外側の気体がフィルム３３ａを介して上部リザーバ３１内にほとんど侵入することができないようになっている。フィルム３３ｂは、フィルム３３ａと同じ材質で構成されている。

また、流路部材１１の上面には、流入口３１ａに接続された供給側ジョイント部３０ａと排出口３１ｃに接続された排出側ジョイント部３０ｂとが形成されている。供給側ジョイント部３０ａはインクジェットヘッド１にインクを供給するためのインク管が接続されるものである。排出側ジョイント部３０ｂには、バルブ５０が接続されている（図１参照）。

図２及び図３（ｃ）に示すように、プレート１２〜１４のうち、最上層のプレート１２には、落込流路１２ａとなる貫通孔が平面視における中央に形成されている。落込流路１２ａは、流出口３１ｂを介して上部リザーバ３１と連通している。図２及び図３（ｅ）に示すように、最下層のプレート１４には、１０個の供給流路１４ａとなる貫通孔が形成されている。各供給流路１４ａは、ヘッド本体２の流路ユニット９に形成されたインク供給口１０１（後述：図５参照）にそれぞれ連通されている。供給流路１４ａとなる貫通孔の周辺には、接着剤を逃がすための溝が多数形成されている。図２及び図３（ｄ）に示すように、中間層のプレート１３には、インク溜としての分岐流路１３ａとなる穴が形成されている。分岐流路１３ａは、落込流路１２ａと各供給流路１４ａとに連通されている。これら落込流路１２ａ、分岐流路１３ａ及び供給流路１４ａにより下部リザーバ４１が形成されている。

次に、インクが供給されたときにおけるリザーバユニット３内でのインクの流れについて説明する。なお、図２中黒塗り矢印がリザーバユニット３内でのインクの流れを示している。

まず、通常印刷時においては、後述するようにバルブ５０により排出口３１ｃが閉鎖されている。そして、図２中黒塗り矢印で示すように、インク管からのインクが、供給側ジョイント部３０ａ及び流入口３１ａを介して上部リザーバ３１に流入する。上部リザーバ３１に流入したインクは、主流路３５の上流側からフィルタ３２を通過しつつ主流路３５の下流側に流れ込む。主流路３５の下流側においては、流入口３１ａの反対側の端部近傍が流出流路３７に向かって先細りとなっているため、流れ込んだインクが流速を高めつつ流出流路３７に流れ込む。流出流路３７に流れ込んだインクは、流出口３１ｂを介して下部リザーバ４１に流出する。下部リザーバ４１においては、上部リザーバ３１からのインクが、落込流路１２ａを介して分岐流路１３ａに流れ込む。分岐流路１３ａに流れ込んだインクが、各供給流路１４ａに到達し、インク供給口１０１を介して流路ユニット９（図５参照）に供給される。

一方、上部リザーバ３１内に滞留している空気を外部に排出するための排気作業時においては、後述するように、バルブ５０により排出口３１ｃが開放されている。このとき、供給側ジョイント部３０ａを介して流入口３１ａから上部リザーバ３１に流入したインクは、主流路３５の上流側に流れ込む。主流路３５の上流側においては、流入口３１ａの反対側の端部近傍が排出流路３６に向かって先細りとなっているため、インクが流速を高めつつ排出流路３６に流れ込む。排出流路３６に流れ込んだインクは、排出口３１ｃ、排出側ジョイント部３０ｂ及びバルブ５０を介して外部に排出される。このとき、流入口３１ａから流入したインク中に気泡が含まれていても、気泡はインクとともに容易に排出口３１ｃから排出されることになる。

次に、バルブ５０について、図４を参照しつつ説明する。図４は、バルブ５０の断面図である。バルブ５０は、排出口３１ｃを開閉するものであって、図４に示すように、バルブ本体５１と、バルブコマ５２とを有している。バルブ本体５１は、略直方体形状を有するバルブ室５６と、バルブ室５６の上面に接続された筒形状を有する支持壁５４と、バルブ室５６の下面に接続された筒形状を有するバルブ側ジョイント部５５とを有している。支持壁５４は、バルブコマ５２を上下方向に摺動自在に支持するものである。バルブコマ５２には、全周に亘って溝５７が形成されている。この溝５７には、封止部材としてのＯリング（不図示）が装着されており、Ｏリングによって、支持壁５４の摺動面（内壁面）とバルブコマ５２とが水密状態に配置されている。バルブ側ジョイント部５５は、リザーバユニット３の上面に形成された排出側ジョイント部３０ｂに接続されるものである。バルブ側ジョイント部５５が排出側ジョイント部３０ｂ内に挿入されることによって両者が接続される。このとき、バルブ側ジョイント部５５がリザーバユニット３の排出口３１ｃを介して上部リザーバ３１（フィルタ３２に関して上流側）と連通する。

バルブコマ５２は、一方向に延在した略円柱形状を有しており、その先端（図中下端）近傍に円筒状の封止部材６２が、その上端近傍に円盤状のつまみ６４が取り付けられている。封止部材６２は、ゴムなどの弾性部材である。また、封止部材６２は、軸に平行な側周面と、この側周面が対向するバルブ室５６の内壁面との間に僅かな隙間を有しており、インクがこの隙間を介して流通可能となっている。バルブコマ５２内には、その上端面に形成された開口６１ａから封止部材６２の上方の周壁に形成された開口６１ｂに至る内部流路６５が形成されている。開口６１ｂ及び封止部材６２がバルブ室５６内に位置できるように、バルブコマ５２が支持壁５４に支持されている。そして、バルブコマ５２の上端部にインクを排出するためのインク管が接続される。このとき、インク管が開口６１ａを介して内部流路６５と連通する。

次に、バルブ５０の動作について説明する。図４（ａ）に示すように、つまみ６４を操作してバルブコマ５２を下方に押し下げることによって、封止部材６２の下面がバルブ側ジョイント部５５を閉塞する。これにより、リザーバユニット３の排出口３１ｃが封止される。また、図４（ｂ）に示すように、つまみ６４を操作してバルブコマ５２を上方に押し上げることによって、封止部材６２がバルブ側ジョイント部５５を開放する。これにより、バルブコマ５２の内部流路６５、バルブ室５６及びバルブ側ジョイント部５５が連通し、リザーバユニット３の排出口３１ｃが開放される。このとき、排出口３１ｃから排出されたインクが、バルブ側ジョイント部５５、バルブ室５６及び内部流路６５を経由して外部に排出される（図中矢印参照）。

次に、図５〜図８を参照しつつ、ヘッド本体２について説明する。図５は、ヘッド本体２の平面図である。図６は、図５の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。なお、図６では説明の都合上、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１１０、アパーチャ１１２及びノズル１０８を実線で描いている。図７は、図６に示すVII−VII線に沿った部分断面図である。図８（ａ）はアクチュエータユニット２１の拡大断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）においてアクチュエータユニット２１の表面に配置された個別電極を示す平面図である。

ヘッド本体２は、図５に示すように、流路ユニット（第１流路部材）９、及び、流路ユニット９の上面９ａに固定された４つのアクチュエータユニット２１を含んでいる。図６に示すように、アクチュエータユニット２１は、圧力室１１０に対向して設けられた複数のアクチュエータを含んでおり、流路ユニット９に形成された圧力室１１０内のインクに選択的に吐出エネルギーを付与する機能を有する。

流路ユニット９は、リザーバユニット３のプレート１４とほぼ同じ平面形状を有する直方体形状となっている。流路ユニット９の上面９ａには、リザーバユニット３の供給流路１４ａ（図２参照）に対応して、計１０個のインク供給口１０１が開口している。流路ユニット９の内部には、インク供給口１０１に連通するマニホールド流路１０５及びマニホールド流路１０５から分岐した副マニホールド流路１０５ａが形成されている。流路ユニット９の下面には、図６及び図７に示すように多数のノズル１０８がマトリクス状に配置されたインク吐出面１０８ａが形成されている。圧力室１１０も流路ユニット９におけるアクチュエータユニット２１の固定面においてノズル１０８と同様マトリクス状に多数配列されている。

本実施形態では、等間隔に流路ユニット９の長手方向に並ぶ圧力室１１０の列が、短手方向に互いに平行に１６列配列されている。各圧力室列に含まれる圧力室１１０の数は、後述のアクチュエータユニット２１の外形形状（台形形状）に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。ノズル１０８も、これと同様の配置がされている。

流路ユニット９は、図７に示すように、上から順に、キャビティプレート１２２、ベースプレート１２３、アパーチャプレート１２４、サプライプレート１２５、マニホールドプレート１２６、１２７、１２８、カバープレート１２９、及び、ノズルプレート１３０、という９枚のステンレス鋼等の金属プレートから構成されている。これらプレート１２２〜１３０は、主走査方向に長尺な矩形状の平面を有する。

キャビティプレート１２２には、インク供給口１０１（図５参照）に対応する貫通孔、及び、圧力室１１０に対応する略菱形の貫通孔が多数形成されている。ベースプレート１２３には、各圧力室１１０について圧力室１１０とアパーチャ１１２との連絡孔及び圧力室１１０とノズル１０８との連絡孔が形成されていると共に、インク供給口１０１とマニホールド流路１０５との連絡孔（図示せず）が形成されている。アパーチャプレート１２４には、各圧力室１１０についてアパーチャ１１２となる貫通孔及び圧力室１１０とノズル１０８との連絡孔が形成されていると共に、インク供給口１０１とマニホールド流路１０５との連絡孔（図示せず）が形成されている。サプライプレート１２５には、各圧力室１１０についてアパーチャ１１２と副マニホールド流路１０５ａとの連絡孔及び圧力室１１０とノズル１０８との連絡孔が形成されていると共に、インク供給口１０１とマニホールド流路１０５との連絡孔（図示せず）が形成されている。マニホールドプレート１２６、１２７、１２８には、各圧力室１１０について圧力室１１０とノズル１０８との連絡孔、及び、積層時に互いに連結してマニホールド流路１０５及び副マニホールド流路１０５ａとなる貫通孔が形成されている。カバープレート１２９には、各圧力室１１０について圧力室１１０とノズル１０８との連絡孔が形成されている。ノズルプレート１３０には、各圧力室１１０についてノズル１０８に対応する孔が形成されている。

これらプレート１２２〜１３０を互いに位置合わせしつつ積層することによって、流路ユニット９内に、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａ、そして副マニホールド流路１０５ａの出口から圧力室１１０を経てノズル１０８に至る多数の個別インク流路１３２が形成される。

次に、流路ユニット９におけるインクの流れについて説明する。図５〜図７に示すように、リザーバユニット３からインク供給口１０１を介して流路ユニット９内に供給されたインクは、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａに分岐される。副マニホールド流路１０５ａ内のインクは、各個別インク流路１３２に流れ込み、絞りとして機能するアパーチャ１１２及び圧力室１１０を介してノズル１０８に至る。

アクチュエータユニット２１について説明する。図５に示すように、４つのアクチュエータユニット２１は、それぞれ台形の平面形状を有しており、インク供給口１０１を避けるよう千鳥状に配置されている。さらに、各アクチュエータユニット２１の平行対向辺は流路ユニット９の長手方向に沿っており、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士は流路ユニット９の幅方向（副走査方向）に関して互いにオーバーラップしている。

図８（ａ）に示すように、アクチュエータユニット２１は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる３枚の圧電シート１４１、１４２、１４３から構成されている。最上層の圧電シート１４１上における圧力室１１０に対向する位置には、個別電極１３５が形成されている。最上層の圧電シート１４１とその下側の圧電シート１４２との間にはシート全面に形成された共通電極１３４が介在している。個別電極１３５は、図８（ｂ）に示すように、圧力室１１０と相似な略菱形の平面形状を有する。略菱形の個別電極１３５における鋭角部の一方は延出され、その先端には個別電極１３５と電気的に接続された円形のランド１３６が設けられている。

共通電極１３４はすべての圧力室１１０に対応する領域において等しくグランド電位に保たれている。一方、個別電極１３５は、選択的に電位を制御することができるよう、各ランド１３６と図示しないドライバＩＣの各端子とが図示しないＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）を介して接続されている。つまり、アクチュエータユニット２１において、個別電極１３５と圧力室１１０とで挟まれた部分が、個別のアクチュエータとして働き、圧力室１１０の数に対応した複数のアクチュエータが作り込まれている。

ここで、アクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。圧電シート１４１はその厚み方向に分極されており、個別電極１３５を共通電極１３４と異なる電位にして圧電シート１４１に対してその分極方向に電界を印加すると、圧電シート１４１における電界印加部分が圧電効果により歪む活性部として働く。つまり、アクチュエータユニット２１は、圧力室１１０から離れた上側１枚の圧電シート１４１を、活性部を含む層とし且つ圧力室１１０に近い下側２枚の圧電シート１４２、１４３を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプである。図８（ａ）に示すように、圧電シート１４１〜１４３は圧力室１１０を区画するキャビティプレート１２２の上面に固定されているため、圧電シート１４１における電界印加部分とその下方の圧電シート１４２、１４３との間で平面方向への歪みに差が生じると、圧電シート１４１〜１４３全体が圧力室１１０側へ凸になるように変形（ユニモルフ変形）する。これにより圧力室１１０内のインクに圧力（吐出エネルギー）が付与され、ノズル１０８からインク滴が吐出される。

次に、上部リザーバ３１内に滞留している空気を排出する排出作業について説明する。上述のように、インクジェットヘッド１には、インク管が接続されている。これにより、供給側ジョイント部３０ａは、インク供給源としてのインクタンク（不図示）と連通されている。インク管の途中部には、ポンプ（不図示）が介挿されており、インクを強制的に送出できるようになっている。通常印刷時においては、ポンプは単に流路として働き、排出口３１ｃはバルブ５０によって閉塞されている。印刷に伴うインクの補給は、ノズル１０８に形成されるインクのメニスカスによって自然に行われる。

ここで、インクタンクを交換するときのように、インク管の脱着が行われると、インクの供給路中に気泡が入り込む虞がある。このようなときに、気泡を含むインクの排出作業が行われる。このとき、図示しない廃液タンクに接続されたインク管の他方端部をバルブ５０のバルブコマ５２に接続する（図４参照）。その後、バルブ５０を操作して排出口３１ｃを開放する。そして、図示しないポンプを駆動することによって、供給側ジョイント部３０ａに接続されているインク管にインクを強制的に供給する。これにより、インク管からのインクが、供給側ジョイント部３０ａ及び流入口３１ａを介して上部リザーバ３１に流れ込む。このとき、上部リザーバ３１においては、フィルタ３２の流路抵抗が大きいため、主流路３５の上流側からフィルタ３２を経由して流出流路３７に至る流れの流路抵抗が、主流路３５の上流側から排出流路３６に至る流れの流路抵抗よりも大きくなっている。これにより、排出口３１ｃが開放されているときには、上部リザーバ３１に流れ込んだインクのほとんどが主流路３５の上流側から排出流路３６に流れ込む。そして、排出流路３６に流れ込んだインクが排出口３１ｃから排出される。

このとき、インクとともにインク管中や上部リザーバ３１内に滞留している空気も排出される。排出口３１ｃから排出されたインク及び空気は、バルブ側ジョイント部５５、バルブ室５０及びバルブコマ５２に接続されたインク管を介して廃液タンクに容易に排出される。さらに、排出作業は比較的短時間で完了するので、流路抵抗の高いフィルタ３２を介して空気（気泡）を排出するときのように、大量に廃インクを発生することがない。そして、上部リザーバ３１内に滞留している空気が全て排出されたのを確認した後に、再びバルブ５０を操作して排出口３１ｃを封止し、バルブコマ５２に接続されたインク管を抜去する。

以上、説明した本実施形態によると、流入口３１ａ及び排出口３１ｃが、流路部材１１の長手方向に関する一方端部近傍に配置されているため、流入口３１ａに接続された供給側ジョイント部３０ａ及びバルブ５０のバルブコマ５２にインク管を接続する作業が容易となる。また、各インク管がインクジェットヘッド１の一方側に集中するため、インク管の取り回しが容易になる。さらに、上部リザーバ３１の他方端部に流入口及び排出口が配置されていないため、上部リザーバ３１における流路部材１１の長手方向の長さに関する設計上の自由度が高くなる。

また、主流路３５及び排出流路３６が、インク吐出面１０８ａと平行な同一平面上に配置されているため、流路部材１１のインク吐出面１０８ａと直交する方向に関する高さを低くすることができる。

さらに、主流路３５及び排出流路３６が、一枚のフィルム３３ａを介して大気と接しているため、安価な構成で主流路３５及び排出流路３６にダンパ機能を持たせることができる。

加えて、フィルタ３２の上流側で、主流路３５と排出流路３６とが互いに連通しており、フィルタ３２の下流側で、主流路３５と流出流路３７とが互いに連通しているため、フィルタ３２により濾過されたインクが流出口３１ｂを介して流路ユニット９に流出する。これにより、流路ユニット９におけるノズル１０８が目詰まりするのを防止することができる。また、フィルタ３２より上流側の流路中にある気泡や異物は、容易に短時間に排出され、無駄にインクを消費することがない。

また、主流路３５における流入口３１ａの反対側の端部近傍が、排出流路３６との連通口に向かって先細りとなっているため、主流路３５が先細りになるとともにインクの流速が高くなり、主流路３５から排出流路３６にインクが流れ込みやすくなる。

さらに、インクジェットヘッド１が、排出口３１ｃを開閉するバルブ５０を有しているため、排出口３１ｃからインクを排出する排出作業が容易になる。

加えて、上部リザーバ３１が、流路部材１１の長手方向に関する中央部から当該長手方向に関する一方の端部の間にのみ形成されているため、流路部材１１において、長手方向に関する中央部から他方の端部の間に独立した他の上部リザーバを形成することができる。これにより、簡単な設計変更により２色対応のインクジェットヘッドとすることができる。

次に、本実施形態に係る変形例について説明する。本実施形態においては、流路部材１１とバルブ本体５１とが別部材となる構成であるが、流路部材１１とバルブ本体５１とが一体成型される構成であってもよい。これにより、バルブ５０の低コスト化を図ることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係るインクジェットヘッドについて説明する。第１実施形態に係るインクジェットヘッド１は単色対応のものであるが、第２実施形態に係るインクジェットヘッドは２色対応が可能なものである。単色対応のインクジェットヘッド１と２色対応のインクジェットヘッドとでは実質的にリザーバユニットの構成のみが異なるため、以下、図９を参照しつつ２色対応のリザーバユニットについて説明する。なお、２色対応とする場合には、ノズルプレート１３０におけるノズル１０８の配置位置が若干異なることになるが、構成としては実質的に同じであるので説明を省略する。また、第１実施形態と実質的に同じ他の部材についても、同じ符号を付して説明を省略する。図９は、本発明の第２実施形態に係る２色対応のインクジェットヘッドが有するリザーバユニットを構成する各部材の平面図である。なお、図９（ａ）は、流路部材２１１の上方から見た平面図であり、図９（ｂ）は、流路部材２１１の下方から見た平面図であり、図９（ｃ）及び図９（ｄ）は、プレート２１２、２１３の上方から見た平面図である。

本実施形態のリザーバユニットは、主走査方向に延在した流路部材（第２流路部材）２１１と、主走査方向に延在した矩形状の平面を有する３枚のプレート２１２、２１３、１４とが積層された積層構造を有している（図２参照）。

図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、流路部材２１１は、その内部に２つの上部リザーバ２３１が形成されている。また、流路部材２１１上面における長手方向の各端部近傍には、流入口（供給口）３１ａと排出口３１ｃとが、短手方向に配列するように形成されている。さらに、流路部材２１１下面における中央部には２つの流出口３１ｂが短手方向に配列するように形成されている。なお、上部リザーバ２３１は、第１実施形態における上部リザーバ３１と比較して流出流路２３７の形状が若干異なっているが、両者は実質的に同じであるため、上部リザーバ２３１の詳細については説明を省略する。２つの上部リザーバ２３１は、平面視において、流路部材２１１の中心に関して点対称となっている。そして、一方の上部リザーバ２３１が、流路部材２１１の長手方向に関する中央部から当該長手方向に関する一方（左方）の端部の間にのみ形成されており、他方の上部リザーバ２３１が、流路部材２１１の長手方向に関する中央部から当該長手方向に関する他方（右方）の端部の間にのみ形成されている。

図９（ｃ）に示すように、プレート２１２、２１３、１４のうち、最上層のプレート２１２には、各流出口３１ｂを介して上部リザーバ３１と連通する２つの落込流路１２ａとなる２つの貫通孔が平面視における中央において短手方向に配列するように形成されている。最下層のプレート１４には、流路ユニット９に形成されたインク供給口１０１（図５参照）に連通する１０個の供給流路１４ａとなる貫通孔が形成されている（図２及び図３（ｅ）参照）。そして、図９（ｄ）に示すように、中間層のプレート２１３には、プレート２１２における短手方向の一方（図中上方）に配置された１つの落込流路１２ａとプレート１４における短手方向の一方に配置された５個の供給流路１４ａとを連通させる分岐流路２１３ａとなる穴と、短手方向の他方（図中下方）に配置された１つの落込流路１２ａと短手方向の他方に配置された５個の供給流路１４ａとを連通させる分岐流路２１３ｂとなる穴とが形成されている。そして、各落込流路１２ａ、これに対応する分岐流路２１３ａ及び供給流路１４ａにより、１つの上部リザーバ２３１に対応する１つの下部リザーバが形成されている（図２参照）。

以上、説明した本実施形態によると、各上部リザーバ２３１に関する流入口３１ａに同色のインクを供給することで１色対応とすることができるとともに、各上部リザーバ２３１に関する流入口３１ａに互いに異なる色のインクを供給することで２色対応とすることができる。

また、２つの上部リザーバ２３１が、平面視において、流路部材２１１の中心に関して点対称となっているため、各上部リザーバ２３１におけるインクの流れが均一化する。これにより、インク滴の吐出性能を安定させることができる。

なお、本実施の形態においては、一方の上部リザーバ２３１が、流路部材２１１の長手方向に関する中央部から当該長手方向に関する一方側の端部の間にのみ形成されており、他方の上部リザーバ２３１が、流路部材２１１の長手方向に関する中央部から当該長手方向に関する他方の端部の間にのみ形成されている構成となっているが、図１０に示すように、各上部リザーバ２３１Ａ同士が流路部材２１１Ａの端部から長手方向に関する中央部を越えて延在するように形成されていてもよい。このとき、各上部リザーバ２３１Ａ同士が、流路部材２１１Ａの中央部においてオーバーラップしているとともに流路壁を共有している。これによると、上部リザーバ２３１Ａの容量を大きくすることができる。これにより、上部リザーバ２３１Ａを画定するフィルムもより広い面積を持つようになるので、フィルムによるダンパ効果の向上が期待できる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述した第１及び第２実施形態においては、主流路３５と排出流路３６とがインク吐出面１０８ａと平行な同一面上に配置される構成となっているが、主流路と排出流路とが互いに異なる任意の平面上に配置される構成であってもよい。

また、上述した第１及び第２実施形態によると、主流路３５及び排出流路３６が、一枚のフィルム３３ａを介して大気と接する構成であるが、主流路３５及び排出流路３６が異なるフィルムを介して大気と接する構成であってもよいし、主流路３５及び排出流路３６のいずれか一方のみがフィルムを介して大気と接する構成であってもよいし、主流路３５及び排出流路３６がフィルムを介して大気と接しない構成であってもよい。

上述した第１及び第２実施形態によると、主流路３５が、平面視において略平行四辺形状を有する構成であるが、主流路は平面視において略楕円形状を有するなど任意の形状を有していてもよい。また、排出流路も同様に略楕円形状を有するなど任意の形状を有していてもよい。この場合、排出流路を、フィルムを介して大気と接触させることが好ましい。これによると、リザーバユニットにより大きなダンパ機能を持たせることができる。

上述した第１及び第２実施形態によると、インクジェットヘッド１が排出口３１ｃを開閉するバルブ５０を有する構成であるが、バルブ５０を有さず、他の方法で排出口３１ｃを開閉する構成であってもよい。

また、上述した第１実施形態においては、上部リザーバ３１が、流路部材１１の長手方向に関する中央部から当該長手方向に関する一方の端部の間にのみ形成される構成であるが、上部リザーバは任意の領域に形成されていてもよい。例えば、上部リザーバが流路部材の全域に形成されていてもよい。

上述した第２実施形態においては、２つの上部リザーバ２３１が、平面視において、流路部材２１１の中心に関して点対称となる構成であるが、各上部リザーバの形状は任意のものであってよい。例えば、２つの上部リザーバが、平面視において、流路部材の中心に関して線対称となる構成であってもよい。

上述の例では、インクタンクの交換時に排出作業を行うとしたが、通常の運転中でも、定期的に行ってもよい。これにより、フィルタ３２の表面に堆積してくる異物や気泡が排出されるので、フィルタ３２の濾過能力の維持・回復ができる。

本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの外観側面図である。 図１に示すインクジェットヘッドの長手方向に沿った断面図である。 図１に示すリザーバユニットを構成する各部材の平面図である。 図１に示すバルブの断面図である。 図２に示すヘッド本体の平面図である。 図５に示す一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図６に示すのVII−VII線断面図である。 図６に示すアクチュエータユニットの拡大図である。 本発明に係る第２実施形態のインクジェットヘッドが有するリザーバユニットを構成する各部材の平面図である。 図９に示す流路部材の変形例を示す図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
２ ヘッド本体
３ リザーバユニット
９ 流路ユニット（第１流路部材）
１１、２１１、２１１Ａ 流路部材（第２流路部材）
２１ アクチュエータユニット
３１、２３１、２３１Ａ 上部リザーバ（インク流路）
３１ａ 流入口（供給口）
３１ｂ 流出口
３１ｃ 排出口
３３ａ、３３ｂ フィルム（可撓性薄膜フィルム）
３５ 主流路（第１延在流路）
３６ 排出流路（第２延在流路）
３７、２３７ 流出流路
４１ 下部リザーバ
５０ バルブ
５６ バルブ室
６２ 封止部材
１０８ ノズル
１０８ａ インク吐出面

Claims (10)

1. インク滴を吐出する複数のインク吐出口が形成されたインク吐出面を有する第１流路部材と、
   前記第１流路部材に向けてインクを流出する流出口、外部からインクが供給される供給口及び外部にインクを排出する排出口を有するインク流路が形成されている第２流路部材とを備えており、
   前記供給口及び前記排出口が、前記第２流路部材の長手方向に関する一方の端部近傍に配置されており、
   前記インク流路が、前記供給口から前記長手方向に関する他方に向かって延在する第１延在部と、前記排出口から前記他方に向かって延在する第２延在部とを有しており、
   前記第１延在部と前記第２延在部とが、それぞれの前記他方の端部近傍において互いに連通していることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記第１延在部及び前記第２延在部が、前記インク吐出面と平行な同一面上に配置されてい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。
3. 前記第１延在部及び前記第２延在部が、前記インク吐出面と平行な面に接着された一枚の可撓性薄膜フィルムを介して大気と接していることを特徴とする請求項１又は２に記載にインクジェットヘッド。
4. 前記第１延在部内にフィルタが配置されており、
   前記第１延在部における前記フィルタより下流側に前記流出口が形成され、且つ、前記フィルタより上流側で前記第１延在部と第２延在部とが互いに連通していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
5. 前記第１延在部が、前記他方の端部近傍において、前記第２延在部に向かって先細りになっているとともに、前記第１延在部の前記他方の端部から前記供給口に至る流路壁の少なくとも一部が前記第２延在部に共有されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
6. 前記排出口を開閉するバルブをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
7. 前記バルブが、前記排出口を介して前記インク流路と連通するバルブ室と、前記排出口を閉塞する位置、及び、前記排出口を開放する位置のいずれかを選択的に取り得る弾性部材とを含んでおり、
   前記第２流路部材と前記バルブ室とが一体成型されていることを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッド。
8. 前記インク流路が、前記第２流路部材における前記長手方向に関する中央部から前記一方の端部の間にのみ形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
9. 前記第２流路部材に２つの前記インク流路が形成されており、
   １つの前記インク流路が前記中央部から前記一方側の端部の間にのみ形成されているとともに、他の前記インク流路が前記中央部から前記他方の端部の間にのみ形成されていることを特徴とする請求項８に記載のインクジェットヘッド。
10. ２つの前記インク流路が前記第２流路部材における長手方向の中心に関して点対称に形成されていることを特徴とする請求項９に記載のインクジェットヘッド。

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