JP2006224318A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インクジェットヘッドを精度良く且つ確実に支持すると共に、フレームとインク吐出面との距離を短くする。
【解決手段】 リザーバユニット７０の一方の面に流路ユニットを含むヘッド本体１ａが固定されている。リザーバユニット７０に含まれるプレート７１、７３、ダンパシート７２及び最も厚いプレート７４からなる積層構造体７９は、長手方向の両端部がヘッド本体１ａの外側に突出しており、この突出した両端部の付近に貫通孔５５、５６が形成されている。積層構造体７９は、第４プレート７４におけるヘッド本体１ａに近い方の面及びヘッド本体１ａから遠い方の面の２つの面のうちヘッド本体１ａに近い方の面がヘッド本体１ａから遠い方の面よりもフレーム３の近くに位置するように貫通孔５５、５６を介してフレーム３に固定されている。これにより、インクジェットヘッド１は、フレーム３に支持されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、被記録媒体にインクを吐出するインクジェット記録装置に関する。

印刷用紙等の被記録媒体にノズルからインクを吐出するインクジェット記録装置が有するインクジェットヘッドとして、ノズルを含むインク流路が形成された流路ユニットと、この流路ユニットに供給されるインクを貯留するリザーバユニットと、流路ユニット内のインクに噴射エネルギーを付与するアクチュエータユニットとを備えているものがある（例えば、特許文献１参照）。このインクジェットヘッドにおいては、フレーム（部材）にリザーバユニット（リザーバ部材）の上面が固定されつつ、リザーバユニットの下面に流路ユニットの上面が固定されている。流路ユニットの下面にはノズルが開口しているインク吐出面が形成されている。

特開２００４−１１４４２３号公報（図１及び図２）

流路ユニットはその内部に微細な流路が多数密に作り込まれているので強度的に弱く、外力が加わることにより変形や破損が心配される。インクジェットヘッドをフレームに固定する場合には、強度的な弱さを有する流路ユニットを外力から保護するという観点から、フレーム面からの露出量となるフレームと流路ユニットとのインク吐出面に直交する方向の距離が短いことが好ましい。上述した技術によると、強度の高いリザーバユニットがフレームに固定されているので、インクジェットヘッドを確実に支持することができる。しかし、フレームに対しては、フレームと流路ユニットとに狭持されるようにリザーバユニットが配置されている、つまり、リザーバユニットの流路ユニットと反対側の面がフレームに固定される形態のため、流路ユニットのほぼ全体がフレーム面から突出した構成となっている。そのため、インクジェットヘッドは、使用中やメンテナンス時に、突出している分だけ不必要な外力を受けやすくなってしまう。

本発明の目的は、インクジェットヘッドを確実に支持すると共に、フレームと流路ユニットとのインク吐出面に直交する方向の距離を短くすることができるインク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及び発明の効果

本発明のインクジェット記録装置は、共通インク室と前記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含む流路ユニット、及び、前記流路ユニットが固定されていると共に前記共通インク室にインクを供給するリザーバユニットを含むインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドを支持するフレームとを備えている。前記インクジェットヘッドが被記録媒体の搬送方向に直交する方向に延在しており、前記リザーバユニットは、複数の板部材が積層された積層構造を有しており、前記リザーバユニットの平面視において、前記複数の板部材のうち最も大きい厚みを有する板部材である固定板の前記延在方向の両端部が、前記流路ユニットの外側に位置しており、前記固定板の両端部近傍が前記フレームと対向し且つ前記固定板における前記流路ユニットに近い方の面及び前記流路ユニットから遠い方の面の２つの面のうち前記近い方の面が前記遠い方の面よりも前記フレームの近くに位置するように、前記固定板の前記両端部近傍が前記フレームに固定されることによって、前記インクジェットヘッドが前記フレームに支持されている。

本発明によると、固定板の流路ユニットに近い方の面が遠い方の面よりもフレームの近くに位置するように、厚みのある固定板がフレームに固定されているため、インクジェットヘッドがフレームに確実に支持されると共に、フレームと流路ユニットとのノズルが開口しているインク吐出面に直交する方向の距離を短くすることができる。これにより、強度的な弱さを有する流路ユニットを、その変形や破損を起こすような外力から保護することができる。さらに、固定板の長手方向両端がフレームに固定されているため、インクジェットヘッドの傾き等の調整が容易となる。

本発明においては、前記固定板に、前記固定板をその厚み方向に貫通する貫通孔が形成されており、前記貫通孔に挿入された締結部材が前記フレームに達していることが好ましい。これによると、固定板を容易且つ強固にフレームに固定することができる。

また、本発明においては、前記締結部材が、その一方端部に前記貫通孔の内径よりも大きい外径を有する膨大部を備えており、前記膨大部が前記固定板と前記フレームとの固定面に関して前記固定板側に位置していることがより好ましい。これによると、膨大部が固定板側に位置するため、締結部材を固定板からフレームに向う方向に取り付けることができる。これにより、締結部材を用いたインクジェットヘッドの取り付けが容易になる。

さらに、本発明においては、前記流路ユニットの前記ノズルが開口するインク吐出面が、少なくとも前記フレームの前記固定板と対向している領域において、前記固定板から最も離れた面を含む前記フレームの平面より前記固定板から離れた位置に配置されていることが好ましい。これによると、インクジェットヘッドのインク吐出面と被記録媒体とのクリアランスの確保を妨げるものが流路ユニット近傍で、少なくともフレームの固定板と対向している領域ではなくなる。これにより、インク吐出面と被記録媒体との間で所定のクリアランスを確保しやすくなる。また、例えば、被記録媒体を搬送しながら印字を行う場合でも、この搬送の妨げとなるものがインク吐出面の周囲でなくなるので確実な印字ができる。

加えて、本発明においては、前記リザーバユニットが、前記共通インク室に供給するインクを貯溜するインクリザーバを含んでおり、前記固定板に、前記インクリザーバを画定する壁面の少なくとも一部が形成されていることが好ましい。これによると、インクリザーバの容積を容易に確保することができる。

また、本発明においては、前記固定板を含む複数の板部材が前記フレームに固定されており、前記フレームに固定された複数の板部材に流路を含む内部空間が形成されており、前記フレームに固定された複数の板部材において、その長手方向の中心を基準とした一方側領域に形成された一方内部空間の容積が、他方側領域に形成された他方内部空間と実質的に同じであることが好ましい。これによると、フレームに固定された固定板を含む板部材の強度が均一化するため、インクジェットヘッドが一層確実にフレームに支持される。

このとき、前記内部空間の厚みが均一になっており、前記一方内部空間の平面視の面積が、前記他方内部空間と実質的に同じであることがより好ましい。これによると、フレームに固定された固定板を含む板部材の強度が一層均一化する。

さらに、このとき、前記内部空間が、その平面視において略点対称になっていることがより一層好ましい。これによると、フレームに固定された固定板を含む板部材の強度がより一層均一化する。

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。

図１は、本発明の好適な実施の形態であるインクジェット記録装置の外観図である。図１に示すように、インクジェット記録装置１０１は、被記録媒体である印刷用紙を搬送するための搬送機構２と、搬送機構２によって搬送された印刷用紙にインク滴を吐出して印刷用紙上に画像を形成する４つのインクジェットヘッド１と、搬送機構２及び４つのインクジェットヘッド１を支持するフレーム３とを含んでいる。

搬送機構２は、図中左方（以下「給紙側」と称す）から給紙された印刷用紙が図中右方（以下「排紙側」と称す）に排出される印刷用紙の搬送経路を形成するように構成されており、２本のベルトローラ２ａ、２ｂと、搬送ベルト２ｃとを含んでいる。２本のベルトローラ２ａ、２ｂは、互いに平行に配置されるようにフレーム３に回転自在に支持されている。ベルトローラ２ａは図示しない搬送モータにより駆動される。搬送ベルト２ｃは２つのベルトローラ２ａ、２ｃに架け渡されたリング状のベルトである。ベルトローラ２ａが駆動されることにより、搬送ベルト２ｃが図中矢印の方向に駆動される。搬送ベルト２ｃの外周面すなわち搬送面にはシリコン処理が施されており、その搬送面の粘着力により印刷用紙を保持させながら、給紙側から排出側に向けて搬送できるようになっている（図中白抜き矢印参照）。

４つのインクジェットヘッド１は、搬送経路上において、その短手方向に沿って互いに隣接して配置されるようにフレーム３に支持されている。インクジェットヘッド１は、印刷用紙の搬送方向に直交する方向に搬送経路上を横切るように延在しているライン式のヘッドである。インクジェットヘッド１の搬送経路側の面、つまり、搬送される印刷用紙と対向する面がインク吐出面となっている。また、４つのインクジェットヘッド１は、各々がシアン、イエロー、マゼンタ、及びブラックの互いに異なるいずれかのインク滴を吐出するように構成されている。つまり、インクジェット記録装置１０１はカラー式のインクジェットプリンタである。

フレーム３は、搬送機構２の両側を搬送方向に沿って延在しつつ２本のベルトローラ２ａ、２ｂを回転自在に支持していると共に、その上面において４つのインクジェットヘッド１の長手方向両端部を支持している。なお、図１においては、フレーム３の一部のみが表れている。

次に、インクジェットヘッド１の詳細について、図２及び図３を参照しつつ説明する。図２は、図１に示す矢印II方向から観たインクジェットヘッド１の外観図である。図３は、図２に示す矢印III-III線に沿った断面図である。

図２及び図３に示すように、インクジェットヘッド１は、主走査方向に長尺な形状であって、下から順に、ヘッド本体１ａ、リザーバユニット７０、及び、ヘッド本体１ａの駆動を制御する制御部８０を有する。これらインクジェットヘッド１の構成要素について、上側から順に説明する。

制御部８０は、図２及び図３に示すように、メイン基板８２、メイン基板８２の両側に配置された２つのサブ基板８１、及び、各サブ基板８１におけるメイン基板８２に対向する側面に固定されたドライバＩＣ８３を有する。ドライバＩＣ８３は、ヘッド本体１ａに含まれるアクチュエータユニット２１を駆動するための信号を生成する。

メイン基板８２及びサブ基板８１は、共に主走査方向に長尺な矩形状の平面を有し、互いに平行に立設されている。メイン基板８２はリザーバユニット７０上面に固定されており、サブ基板８１はリザーバユニット７０から上方に離隔しつつメイン基板８２の両側に等距離離隔配置されている。メイン基板８２及び各サブ基板８１は互いに電気的に接続されている。各ドライバＩＣ８３におけるメイン基板８２に対向する面にはヒートシンク８４が固定されている。

給電部材であるＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）５０がヘッド下部から上方に引き出されている。ＦＰＣ５０は一端においてアクチュエータユニット２１と接続され、他端においてサブ基板８１と接続されている。ＦＰＣ５０はヒートシンク８４を介してドライバＩＣ８３とも接続されている。つまりＦＰＣ５０は、サブ基板８１及びドライバＩＣ８３と電気的に接続されており、サブ基板８１から出力された信号をドライバＩＣ８３に伝達し、ドライバＩＣ８３から出力された駆動信号をアクチュエータユニット２１に供給する。

インクジェットヘッド１にはさらに、制御部８０を覆う上カバー５１及びヘッド下部を覆う下カバー５２が設けられており、これらカバー５１，５２によって印刷時に飛翔したインクが制御部８０等に付着するのが防止される。なお、図２では制御部８０が見えるよう上カバー５１を省略している。

上カバー５１は、図３に示すように、アーチ形状の天井を有し、制御部８０を覆っている。下カバー５２は、上下に開口された略四角筒状で、メイン基板８２の下部を覆っている。下カバー５２で覆われた空間内において、ＦＰＣ５０はストレスがかからないように弛緩している。下カバー５２の上部には側壁上端から内側に突出した上壁５２ｂが形成されており、この上壁５２ｂにおける側壁との接続部上に上カバー５１の下端が配置されている。下カバー５２及び上カバー５１は共にヘッド本体１ａと略同じ幅を有する。

下カバー５２の両側壁（図２には一方の側壁のみ示されている）の下端には、その長手方向に沿って２つずつ、下方に向けて突出する突出部５２ａが形成されている。突出部５２ａは、後述するリザーバユニット７０の凹部５３内に収容されている。また突出部５２ａは、ＦＰＣ５０における凹部５３内に配置された部分を覆っている。つまり、突出部５２ａが凹部５３内に収容されたとき、両者間にはＦＰＣ５０を通すことができる隙間が形成されている。さらに、図２と図３とから分かるように、突出部５２ａ以外の側壁下端はリザーバユニット７０上面と接触し、突出部５２ａ先端は製造誤差吸収用の隙間を形成しつつヘッド本体１ａの流路ユニット４と対向している。

アクチュエータユニット２１に接続されたＦＰＣ５０の一端近傍は流路ユニット４の平面に沿って水平に延在している。そしてＦＰＣ５０はリザーバユニット７０の凹部５３内を通り、屈曲部を形成しつつ上方に引き出されている。

次に、図４及び図５をさらに参照しつつ、リザーバユニット７０について説明する。図４は、リザーバユニット７０及びヘッド本体１ａの主走査方向に沿った断面図である。図５は、リザーバユニットの分解平面図である。なお、図４では説明の都合上、鉛直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リザーバユニット７０内のインク流路をも適宜に示している。

リザーバユニット７０はインクを一時的に貯溜し且つヘッド本体１ａの流路ユニット４に供給するものである。リザーバユニット７０は、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）に示すように、主走査方向（図１参照）に長尺な矩形状の平面を有する７つのプレート７１、７３、７４、７５、７６、７７、７８と、１枚のダンパシート７２とが積層された積層構造を有している。これらのうち７つのプレート７１、７３〜７８は、ステンレス鋼等の金属プレートである。

最上層の第１プレート７１には、図４及び図５（ａ）に示すように、第１プレート７１の長手方向一端及び他端近傍における短手方向の中心に円孔５５ａ、５６ａがそれぞれ形成されている。また、円孔５５ａ、５６ａの長手方向中心側には円孔７１ａ、７１ｂがそれぞれ形成されている。これら円孔７１ａ、７１ｂは、第１プレート７１の幅方向中央から一方及び他方の幅方向端に向けて偏心した位置にある。第１プレート７１の下方面（ダンパシート７２側の面）には、第１プレート７１の長手方向に延在した楕円凹部７１ｃが形成されている。楕円凹部７１ｃは、第１プレート７１における長手方向中心と円孔５６ａとの間に位置している。さらに、楕円凹部７１ｃの底部中央に、円孔７１ｄが形成されている。

上から二番目のダンパシート７２は、可撓性薄膜材からなるものである。図４及び図５（ｂ）に示すように、ダンパシート７２には、第１プレート７１に形成された円孔５５ａ、５６ａに対応する円孔５５ｂ、５６ｂと、第１プレート７１に形成された円孔７１ａ、７１ｂに対応する円孔７２ａ、７２ｂとが形成されている。なお、可撓性薄膜材としては、インク中の圧力変動に対応して容易に撓むものであれば金属製、樹脂製等その材質を限定しない。本実施の形態では、もともとガスバリア性の良いＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂にさらにガスバリア膜を付与した樹脂製複合膜を用いている。これにより、可撓性薄膜材を介しての空気や水蒸気の透過が極めて抑制され、インク中の圧力変動に対する良好なダンパとしても機能する。

上から三番目の第３プレート７３には、図４及び図５（ｃ）に示すように、第１プレート７１に形成された円孔５５ａ、５６ａに対応する円孔５５ｃ、５６ｃと、第１プレート７１に形成された円孔７１ａ、７１ｂに対応する円孔７３ａ、７３ｂと、第１プレート７１に形成された楕円凹部７１ｃに対応する楕円孔７３ｃとがそれぞれ貫通して形成されている。

上から四番目の第４プレート７４（固定板）は、図４に示すように、７つのプレート７１、７３、７４、７５、７６、７７、７８の中で最も大きい厚みを有しており、最も高い強度を有している。また、図４及び図５（ｄ）に示すように、第４プレート７４には、第３プレート７３に形成された円孔５５ｃ、５６ｃに対応する円孔５５ｄ、５６ｄが形成されている。また、第１プレート７１に形成された円孔７１ａ、７１ｂに対応する領域から、それぞれ第４プレート７４の短手方向の中央に向かって斜めに延在した細長凹部７４ａ、７４ｂが形成されている。また、第４プレート７４には、細長凹部７４ａと連通しつつ、第４プレート７４の中央まで延在している楕円孔７４ｃが形成されている。楕円孔７４ｃの周縁部には互いの高さが異なる２つの段差面７４ｄ、７４ｅが形成されている。段差面７４ｄよりも下にある段差面７４ｅ上には、インク内の塵埃等を除去するフィルタ７４ｇが配置されている。さらに、第４プレート７４には、細長凹部７４ｂと連通しつつ、第４プレート７４の中央まで延在している楕円凹部７４ｆが形成されている。この凹状に形成された楕円凹部７４ｆは、第３プレート７３の楕円孔７３ｃとほぼ同じ外形形状とサイズを有して第３プレート７３側に開口している。なお、細長凹部７４ａ、７４ｂの底面と段差面７４ｄと楕円凹部７４ｆの底面とが同一平面上に形成されている。また、第４プレート７４の中央付近の側壁にはダンパ連通口７４ｈが形成されている。そして、楕円孔７４ｃと楕円凹部７４ｆとが、ダンパ連通口７４ｈを介して互いに連通している。ここで、細長凹部７４ａと、楕円孔７４ｃの段差面７４ｅよりプレート７３側とが上流側インクリザーバ６１ａを形成している。また、楕円凹部７４ｆと、細長凹部７４ｂとがダンパ室６２を形成している。

上から五番目にある第５プレート７５には、図４及び図５（ｅ）に示すように、その中央に円孔７５ａが形成されている。なお、第５プレート７５は、第４プレート７４の貫通孔７４ｃに円孔７５ａが連通するように下から積層されている。また、円孔７５ａは、貫通孔７４ｃの第４プレート７４中央側鋭角部と対向している。

上から六番目にある第６プレート７６には、図４及び図５（ｆ）に示すように、貫通孔７６ａが形成されている。貫通孔７６ａの平面形状は、主走査方向に沿って湾曲し且つ先細りになるよう延在していると共に、その中央に対して点対称である。貫通孔７６ａは、詳細には、主走査方向に延在する主流路７６ｂ及び主流路７６ｂから分岐し且つ主流路７６ｂより流路幅の狭い分岐流路７６ｃを含む。分岐流路７６ｃは同方向に延在するもの同士が２つで一対となっている。そして異なる方向に延在する２対の分岐流路７６ｃが、主流路７６ｂの長手方向に沿って互いに離隔しつつ、主流路７６ｂの幅方向各端から延出している。４対の分岐流路７６ｃは千鳥状に配置されている。そして、第４プレート７４の楕円孔７４ｃの段差面７４ｅよりプレート７５側と、第５プレート７５の円孔７５ａと、貫通孔７６ａとで下流側インクリザーバ６１ｂを形成している。

上から七番目にある第７プレート７７は、図４に示すように、他のプレートに比べて非常に薄い。また、図４及び図５（ｇ）に示すように、第７プレート７７には、第６プレート７６に形成された主流路７６ｂの長手方向両端及び各分岐流路７６ｃの先端部分に対応する位置に、楕円孔７７ａが計１０個形成されている。楕円孔７７ａは、第７プレート７７の幅方向両端近傍において長手方向に沿って５つずつ、詳細には、幅方向一端では長手方向一端側（図５（ｇ）左側）から順に１つ、２つ、２つ、幅方向他端では長手方向他端側（図５（ｇ）右側）から順に１つ、２つ、２つと、後述の切欠き５３ｆを避けるように離隔しつつ、千鳥状に配置されている。これら楕円孔７７ａは、プレート中央に対して点対称である。

最下層の第８プレート７８には、図４及び図５（ｈ）に示すように、第７プレート７７に形成された楕円孔７７ａに対応する楕円孔７８ａ、及び、第６プレート７６に形成された主流路７６ｂに対応する貫通孔７８ｂが形成されている。この貫通孔７８ｂは、第６プレート７６の主流路７６ｂとほぼ同じ外形形状とサイズを有している。各プレートの積層時には、第７プレート７７の一部がこの貫通孔７８ｂから露出することになる。第８プレート７８の下面においては、楕円孔７８ａの周縁部分（図中点線で囲んだ部分）が下方に突出するように形成されており、この突出部分のみが流路ユニット４上面に固定され、突出部分以外は流路ユニット４から離隔している（図３参照）。

これら７つのプレート７１、７３〜７８及び１枚のダンパシート７２は、図４に示すように位置合わせしつつ積層され且つ互いに固定されている。このとき、プレート７１、７３、７４及びダンパシート７２に形成された円孔５５ａ〜５５ｄ、５６ａ〜５６ｄによって、プレート７１、７３、７４及びダンパシート７２からなる積層構造体７９を積層方向に貫通する貫通孔５５、５６が構成される。本実施の形態では、平面視において、プレート７５、７６、７７、７８は、ヘッド本体１ａとほぼ同形状同サイズの外形を有している。また、プレート７１、７３、７４及びダンパシート７２は、長手方向の両端部がヘッド本体１ａの外側に突出している。この突出した両端部の一方（図４及び図５左側）に貫通孔５５が位置しており、他方に貫通孔５６が位置している。

図２に示すように、フレーム３の上面には、座グリ３ａが形成されている。インクジェットヘッド１は、座グリ３ａの底面と、第４プレート７４の底面の長手方向両端部とが当接（対向）するように配置されている。そして、第１プレート７１側から貫通孔５５、５６に挿入されたネジ１３がフレーム３に到達している。また、貫通孔５５、５６の内径より大きい外径を有するネジ１３の頭１３ａが第１プレート７１の上面に当接している。これにより、積層構造体７９がフレーム３に固定されている。このとき、第４プレート７４におけるヘッド本体１ａに近い方の面及びヘッド本体１ａから遠い方の面の２つの面のうちヘッド本体１ａに近い方の面がヘッド本体１ａから遠い方の面よりもフレーム３の近くに位置している。また、ヘッド本体１ａのインク吐出面が、フレーム３の第４プレート７４と対向している領域において、第４プレート７４から最も離れた面を含む平面より第４プレート７４から離れた位置に配置されている。つまり、フレーム３の下面よりもインク吐出面の方が少しばかり下方に位置しており、流路ユニット４の一部のみがフレーム３の下面から露出している。

また、図４及び図５に示すように、流路ユニット４より長手方向に長いプレート７１、７３、７４及びダンパシート７２で構成された積層構造体７９内には、インク流路の一部である上流側インクリザーバ６１ａやダンパ室６２等を含む内部空間が形成されている。この内部空間は、厚みが均一になっていると共に平面視において積層構造体７９の中心点を基準とする略点対称の配置と形状とを有している。また、積層構造体７９の長手方向の中心を基準とした一方側領域に形成された上流側インクリザーバ６１ａ及び積層構造体７９内における下流側インクリザーバ６１ｂの一部（一方内部空間）の合計容積が、他方側領域に形成されたダンパ室６２及び楕円凹部７１ｃ（他方内部空間）の合計容積と実質的に同じになっている。このため、積層構造体７９の強度が均一化している。上述のように、積層構造体７９は、一番高強度な第４プレート７４を含んでいるので、フレーム３に対して確実な固定ができるばかりでなく、ネジ１３による締め付けカによりインクジェットヘッド１全体が変形することもない。仮にあったとしても、積層構造体７９が左右の領域間で強度差がほとんどなく均一化しているので、その変形は容易に矯正することができる。

さらに、図５（ａ）〜（ｈ）に示すように、各プレート７１、７３〜７８の幅方向両端には、長手方向に沿って２つずつ計４つの矩形状の切欠き５３ａ〜５３ｇが千鳥状に形成されている。プレート７１、７３〜７８及びダンパシート７２が互いに上下に位置合わせされることにより、これら切欠き５３ａ〜５３ｇによって、リザーバユニット７０を積層方向に貫く凹部５３（図２参照）が構成される。リザーバユニット７０の幅は、凹部５３を除き、流路ユニット４の幅と略同じである。

次いで、インクが供給されたときにおけるリザーバユニット７０内でのインクの流れについて説明する。

図４に示すように、第１プレート７１上面における各円孔７１ａ、７１ｂの形成位置に、供給用ジョイント９１及び排出用ジョイント９２が固定されている。これらジョイント９１、９２は共に、外径が一回り大きな基端９１ｂ、９２ｂを有する円筒形部材であって、それぞれ基端９１ｂ、９２ｂの下面における円筒形空間９１ａ、９２ａの開口が第１プレート７１の各円孔７１ａ、７１ｂの開口と一致するように第１プレート７１上面に配置されている。ここでは供給用ジョイント９１を介して供給されたインクのリザーバユニット７０内での流れ（図４中黒塗り矢印で示す）について説明する。

図４中黒塗りの矢印で示すように、供給用ジョイント９１の円筒形空間９１ａを通って円孔７１ａに流入したインクは、円孔７２ａ及び円孔７３ａを介して上流側インクリザーバ６１ａに流入する。上流側インクリザーバ６１ａに流入したインクは、ダンパ連通口７４ｈを介してダンパ室６２に流入すると共に、フィルタ７４ｇを通過し、下流側インクリザーバ６１ｂに流入する。下流側インクリザーバ６１ｂにおいては、流入したインクが第５プレート７５の円孔７５ａにより第６プレート７６の主流路７６ｂの略中央に落とし込まれる。その後インクは、図５（ｆ）の矢印で示すように、主流路７６ｂの略中央からその長手方向両端に向かうと共に、各分岐流路７６ｃの先端に向かう。主流路７６ｂの長手方向両端及び各分岐流路７６ｃの先端に至ったインクは、楕円孔７７ａ、７８ａを介して流路ユニット４上面に開口した受容口５ｂ（図６参照）に流入する。なお、インクの初期導入時には、ダンパ室６２に流入したインクを排出用ジョイント９２から外部に排出することで、上流側インクリザーバ６１ａやダンパ室６２に存在する気泡を容易に排出することができる。つまり、フィルタ７４ｇより上流側の空間内を残留する気泡のない状態にインクで満たすことができる。

このように、上流側インクリザーバ６１ａ及び下流側インクリザーバ６１ｂにはインクが一時的に貯溜されることになる。また、第３プレート７３下面における円孔７３ａの開口が上流側インクリザーバ６１ａの"流入口"を構成し、円孔７１ａ、７２ａ、７３ａが"インク供給流路"を構成している。

次いで、逆パージ時において、排出用ジョイント９２を介して排出されるインクの流れ（図４中白抜き矢印で示す）について説明する。逆パージとは、ノズル８からインク又は洗浄液を加圧注入して通常の印刷動作時のインク流路とは逆方向の流路に沿って移動させた後インクジェットヘッド１から排出させることをいい、これによりインクジェットヘッド１内部の洗浄（即ち、インクジェットヘッド１内部に滞留している粉塵や気泡等の異物の除去）を行うことができる。

逆パージ時においては、洗浄液が受容口５ｂを介してリザーバユニット７０内に流入する。リザーバユニット７０内に流入した洗浄液は、楕円孔７８ａ、７７ａを介して下流側インクリザーバ６１ｂに至り、フィルタ７４ｇを通過して上流側インクリザーバ６１ａに流れ込む。上流側インクリザーバ６１ａに流れ込んだ洗浄液は、図中白抜きの矢印で示すように、ダンパ室６２及び円孔７３ｂ、７２ｂ、７１ｂを通って排出用ジョイント９２から排出される。このとき流路ユニット４及びリザーバユニット７０内に存在していたインクは洗浄液に押されるようにして洗浄液と共に排出される。このとき、フィルタ７４ｇに捕獲されていた異物も排出されるので、流路の清浄化と共にフィルタ性能が回復される。

ここで、図４に示すように、第３プレート７３は、ダンパ室６２を画定する流路壁となっており、その流路壁に形成された楕円孔７３ｃの開口がダンパシート７２により覆われている。また、ダンパシート７２の楕円孔７３ｃの開口を覆っている領域と第１プレート７１の楕円凹部７１ｃとが対向している。また、ダンパシート７２と楕円凹部７１ｃとで画定された空間は円孔７１ｄにより大気と連通している。つまり、ダンパシート７２がダンパ室６２内のインクと大気との間に介在している。このため、リザーバユニット７０内に満たされたインクに圧力変動が発生しても、ダンパシート７２が振動することにより圧力変動を減衰することができる。また、楕円凹部７１ｃの底部がダンパシート７２の楕円凹部７１ｃ側への過剰な変位を規制するため、ダンパシート７２の破損を防止することができる。なお、規制部材は、ダンパシート７２の変位を規制するばかりではなく、ダンパシート７２の破損に繋がるような外力の直接的印加を防いでいる。これにより、インクジェットヘッド１の取扱を容易にし、その長寿命化にも寄与している。

次に、図６〜図１０を参照しつつ、ヘッド本体１ａについて説明する。図６は、ヘッド本体１ａの平面図である。図７は、図６の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。なお、図７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１０及びアパーチャ１２を実線で描いている。図８は、図７に示すVIII-VIII線に沿った部分断面図である。図９は、ヘッド本体１ａの部分分解斜視図である。図１０（ａ）はアクチュエータユニット２１の拡大断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（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１ａは、図６に示すように、流路ユニット４、及び、流路ユニット４上面に固定された４つのアクチュエータユニット２１を含む。アクチュエータユニット２１は、流路ユニット４に形成された圧力室１０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４は、リザーバユニット７０と略同じ幅で、主走査方向に関する長さがリザーバユニット７０より若干短い、略直方体状の外形を有する。流路ユニット４の下面には、図７及び図８に示すように多数のノズル８がマトリクス状に配置されたインク吐出面が形成されている。圧力室１０も各インク吐出面においてノズル８と同様マトリクス状に多数配列されている。

流路ユニット４は、図９に示すように、上から順に、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャプレート２４、サプライプレート２５、マニホールドプレート２６、２７、２８、カバープレート２９、及び、ノズルプレート３０、という９枚の金属プレートから構成されている。これらプレート２２〜３０は、主走査方向（図２参照）に長尺な矩形状の平面を有する。

キャビティプレート２２には、受容口５ｂ（図６参照）に対応する貫通孔、及び、圧力室１０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２３には、各圧力室１０について圧力室１０とアパーチャ１２との連絡孔及び圧力室１０とノズル８との連絡孔が形成されていると共に、受容口５ｂとマニホールド流路５との連絡孔が形成されている。アパーチャプレート２４には、各圧力室１０についてアパーチャ１２に対応する貫通孔及び圧力室１０とノズル８との連絡孔が形成されていると共に、受容口５ｂとマニホールド流路５との連絡孔が形成されている。サプライプレート２５には、各圧力室１０についてアパーチャ１２と副マニホールド流路５ａとの連絡孔及び圧力室１０とノズル８との連絡孔が形成されていると共に、受容口５ｂとマニホールド流路５との連絡孔が形成されている。マニホールドプレート２６、２７、２８には、各圧力室１０について圧力室１０とノズル８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５及び副マニホールド流路５ａを構成する貫通孔が形成されている。カバープレート２９には、各圧力室１０について圧力室１０とノズル８との連絡孔が形成されている。ノズルプレート３０には、各圧力室１０についてノズル８に対応する孔が形成されている。

９枚のプレート２２〜３０は、図８に示すような個別インク流路３２が流路ユニット４内に形成されるように位置合わせしつつ積層され且つ互いに固定されている。

図６に示すように、流路ユニット４の上面におけるリザーバユニット７０の楕円孔７５ａ、７６ａ（図４（ｅ）、（ｆ）参照）に対応する位置には、計１０個の受容口５ｂが開口している。流路ユニット４の内部には、受容口５ｂに連通するマニホールド流路５及びマニホールド流路５から分岐した副マニホールド流路５ａが形成されており、各ノズル８に対してマニホールド流路５から副マニホールド流路５ａ、そして圧力室１０を経てノズル８に至る、図８に示すような個別インク流路３２が形成されている。リザーバユニット７０から受容口５ｂを介して流路ユニット４内に供給されたインクは、マニホールド流路５から副マニホールド流路５ａに分岐され、絞りとして機能するアパーチャ１２及び圧力室１０を介してノズル８に至る。

４つのアクチュエータユニット２１は、図６に示すように、それぞれ台形の平面形状を有しており、流路ユニット４上面に開口した受容口５ｂを避けるよう千鳥状に配置されている。上述したインク吐出面は、アクチュエータユニット２１の接着領域に対応する流路ユニット４下面の領域に対応する。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４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４の幅方向に関して互いにオーバーラップしている。４つのアクチュエータユニット２１はまた、流路ユニット４の幅方向の中心から互いに相反する側に等距離離隔するような相対位置関係を有する。

アクチュエータユニット２１は流路ユニット４上面におけるリザーバユニット７０下面と離隔しつつ対向する部分に固定されている（図３参照）。アクチュエータユニット２１は、リザーバユニット７０に接触していない。

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厚み略１５μｍの４枚の圧電シート４１、４２、４３、４４から構成されている（図１０（ａ）参照）。圧電シート４１〜４４は、互いに固定された状態で１つのインク吐出面内に形成された多数の圧力室１０に跨って配置されている。

最上層の圧電シート４１上における圧力室１０に対応する位置には、個別電極３５が形成されている。最上層の圧電シート４１とその下側の圧電シート４２との間にはシート全面に形成された略２μｍの厚みの共通電極３４が介在している。個別電極３５及び共通電極３４は共に例えばＡｇ−Ｐｄ系等の金属材料からなる。圧電シート４２、４３の間及び圧電シート４３、４４の間には電極が配置されていない。

個別電極３５は略１μｍの厚みを有し、図１０（ｂ）に示すように圧力室１０と相似な略菱形の平面形状を有する。略菱形の個別電極３５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３５と電気的に接続された略１６０μｍの径を有する円形のランド３６が設けられている。ランド３６は、例えばガラスフリットを含む金からなる。ランド３６は、図１０（ａ）に示すように、個別電極３５の延出部上であって、圧電シート４１〜４４の厚み方向に関してキャビティプレート２２における圧力室１０を画定する壁に対向する位置、即ち圧力室１０に重ならない位置に接着され、ＦＰＣ５０（図３参照）に設けられた接点と電気的に接合されている。

共通電極３４は図示しない領域において接地されている。これにより、共通電極３４は全ての圧力室１０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３５は、各圧力室１０に対応するものごとに電位を制御することができるよう、個別電極３５ごとに独立した別のリード線を含むＦＰＣ５０及びランド３６を介してドライバＩＣ８３に接続されている（図３参照）。

なお、圧電シート４１〜４４が上述のように多数の圧力室１０に跨って配置されることで、例えばスクリーン印刷技術を用いることにより圧電シート４１上に個別電極３５を高密度に配置することが可能となっている。そのため、個別電極３５に対応する位置に形成される圧力室１０をも高密度に配置することが可能となって、高解像度画像の印刷ができる。

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４１はその厚み方向に分極されており、個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にして圧電シート４１に対してその分極方向に電界を印加すると、圧電シート４１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。即ち、圧電シート４１はその厚み方向に伸長又は収縮し、圧電横効果により平面方向に収縮又は伸長しようとする。一方、残り３枚の圧電シート４２〜４４は、個別電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域をもたない非活性層であって、自発的に変形することができない。

つまりアクチュエータユニット２１は、圧力室１０から離れた上側１枚の圧電シート４１を活性部を含む層とし且つ圧力室１０に近い下側３枚の圧電シート４２〜４４を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプである。図１０（ａ）に示すように、圧電シート４１〜４４は圧力室１０を区画するキャビティプレート２２の上面に固定されているため、圧電シート４１における電界印加部分とその下方の圧電シート４２〜４４との間で分極方向への歪みに差が生じると、圧電シート４１〜４４全体が圧力室１０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１０の容積が低下することによって、圧力室１０内の圧力が上昇し、圧力室１０からノズル８へとインクが押し出され、ノズル８からインクが吐出される。

その後、個別電極３５を共通電極３４と同じ電位に戻すと、圧電シート４１〜４４は元の平坦な形状になって、圧力室１０の容積が元の容積に戻る。これに伴い、マニホールド流路５から圧力室１０へとインクが導入され、再び圧力室１０内にインクが貯溜される。

以上に述べたように、本実施形態に係るインクジェット記録装置１０１によると、第４プレート７４におけるヘッド本体１ａに近い方の面が遠い方の面よりもフレーム３の近くに位置するように、厚みのある第４プレート７４がフレーム３に固定されているため、インクジェットヘッド１がフレーム３に確実に支持されると共に、フレーム３とヘッド本体１ａとのインク吐出面に直交する方向の距離を短くすることができる。これにより、例えば、装置のメンテナンス時には、インクジェットヘッド１をフレーム３ごと搬送ベルト２ｃから離間させて各種の処置を施すことがあるが、このような場合でも、流路ユニット４がフレーム３からその一部のみが突出しているだけなので、流路ユニット４に対して直接的に外力が加わる機会が減ることになる。つまり、流路ユニット４はその内部に微細な流路が多数密に作り込まれているので強度的な弱さを有するが、その変形や破損を起こすような外力から保護することができる。さらに、積層構造体７９の長手方向両端がフレーム３に固定されているため、インクジェットヘッド１の傾き等の調整が容易となる。

また、プレート７１、７３、７４及びダンパシート７２の貫通孔５５、５６によって、インクジェットヘッド１を容易且つ強固にフレームに固定することができる。

さらに、ネジ１３をプレート７１側から貫通孔５５、５６に挿入するため、インクジェットヘッド１の取り付けが容易である。

加えて、ヘッド本体１ａのインク吐出面が、フレーム３の第４プレート７４と対向している領域において、第４プレート７４から最も離れた面を含むフレーム３の平面より第４プレート７４から離れた位置に配置されているため、図２に示すように、搬送ベルト２ｃにおける搬送方向に直交する方向の両端部近傍が、フレーム３の当該領域と対向している場合であっても、インク吐出面と搬送ベルト２ｃとのクリアランスの確保を妨げるものが流路ユニット４近傍で、少なくともフレーム３のインクジェットヘッド１と対向している領域ではなくなる。これにより、インク吐出面と印刷用紙との間で所定のクリアランスを確保しやすくなる。また、例えば、印刷用紙を搬送しながら印字を行う場合でも、この搬送の妨げとなるものがインク吐出面の周囲でなくなるので確実な印字ができる。

また、厚みのある第４プレート７４に上流側インクリザーバ６１ａ及び下流側インクリザーバ６１ｂの一部を形成しているため、これらインクリザーバの容積を容易に確保することができる。

さらに、積層構造体７９の強度が均一化しているため、インクジェットヘッド１が一層確実にフレーム３に支持される。

以上、本発明の好適な実施の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設計変更が可能なものである。例えば、上述の実施の形態では、プレート７１、７３、７４及びダンパシート７２から成る積層構造体７９が、貫通孔５５、５６に挿入されたネジ１３により、フレーム３に固定される構成であるが、積層構造体７９が、ネジ１３以外の締結部材で固定されてもよい。また、少なくともプレート７４がフレーム３に固定されていれば他のプレートはフレーム３に固定されていなくてもよい。

また、上述の実施の形態では、ヘッド本体１ａのインク吐出面が、フレーム３の第４プレート７４と対向している領域において、第４プレート７４から最も離れた面を含む平面より第４プレート７４から離れた位置に配置される構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、ヘッド本体１ａのインク吐出面が、当該平面上に配置されてもよい。

さらに、上述の実施の形態では、積層構造体７９の内部空間は、厚みが均一になっていると共に平面視において積層構造体７９の中心点を基準として略点対称の形状を有しているが、積層構造体７９の内部空間の厚みは、均一になっていなくてもよいし、平面視において略点対称となっていなくてもよい。また、積層構造体７９の長手方向の中心を基準とした一方側領域と他方側領域とで内部空間の容積が異なっていても良い。なお、これらの場合においても積層構造体７９の強度が均一化しているのが好ましい。

本発明に係るインクジェットヘッドは、プリンタに限定されず、インクジェット式のファクシミリやコピー機にも適用可能である。

本発明の好適な実施の形態に係るインクジェット記録装置の外観図である。 図１に示すインクジェットヘッドを示す斜視図である。 図２のIII-III線に沿ったインクジェットヘッドの断面図である。 図２に示すリザーバユニット及びヘッド本体の主走査方向に沿った断面図である。 図４に示すリザーバユニットの分解平面図である。 図２に示すヘッド本体の平面図である。 図６の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図７のVIII-VIII線に沿った部分断面図である。 図２に示すヘッド本体の部分分解斜視図である。 （ａ）は図８に示すアクチュエータユニットの拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）においてアクチュエータユニットの表面に配置された個別電極を示す平面図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
１ａ ヘッド本体
３ フレーム
３ａ 座グリ
４ 流路ユニット
８ ノズル
１３ ネジ
２１ アクチュエータユニット
５５ 貫通孔
５６ 貫通孔
６１ａ 上流側インクリザーバ
６１ｂ 下流側インクリザーバ
６２ ダンパ室
７０ リザーバユニット
７１ プレート
７９ 積層構造体
１０１ インクジェット記録装置

Claims (8)

1. 共通インク室と前記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含む流路ユニット、及び、前記流路ユニットが固定されていると共に前記共通インク室にインクを供給するリザーバユニットを含むインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドを支持するフレームとを備えており、
   前記インクジェットヘッドが被記録媒体の搬送方向に直交する方向に延在しており、
   前記リザーバユニットは、複数の板部材が積層された積層構造を有しており、
   前記リザーバユニットの平面視において、前記複数の板部材のうち最も大きい厚みを有する板部材である固定板の前記延在方向の両端部が、前記流路ユニットの外側に位置しており、
   前記固定板の両端部近傍が前記フレームと対向し且つ前記固定板における前記流路ユニットに近い方の面及び前記流路ユニットから遠い方の面の２つの面のうち前記近い方の面が前記遠い方の面よりも前記フレームの近くに位置するように、前記固定板の前記両端部近傍が前記フレームに固定されることによって、前記インクジェットヘッドが前記フレームに支持されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記固定板に、前記固定板をその厚み方向に貫通する貫通孔が形成されており、
   前記貫通孔に挿入された締結部材が前記フレームに達し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記録装置。
3. 前記締結部材が、その一方端部に前記貫通孔の内径よりも大きい外径を有する膨大部を備えており、
   前記膨大部が前記固定板と前記フレームとの固定面に関して前記固定板側に位置していることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記流路ユニットの前記ノズルが開口するインク吐出面が、少なくとも前記フレームの前記固定板と対向している領域において、前記固定板から最も離れた面を含む前記フレームの平面より前記固定板から離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記リザーバユニットが、前記共通インク室に供給するインクを貯溜するインクリザーバを含んでおり、
   前記固定板に、前記インクリザーバを画定する壁面の少なくとも一部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記固定板を含む複数の板部材が前記フレームに固定されており、
   前記フレームに固定された複数の板部材に流路を含む内部空間が形成されており、
   前記フレームに固定された複数の板部材において、その長手方向の中心を基準とした一方側領域に形成された一方内部空間の容積が、他方側領域に形成された他方内部空間と実質的に同じであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記内部空間の厚みが均一になっており、
   前記一方内部空間の平面視の面積が、前記他方内部空間と実質的に同じであることを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記内部空間が、その平面視において略点対称になっていることを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録装置。

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