JP2007111912A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】キャビティユニットの連通孔から圧力室に、インクが略直角に屈曲しながら流入するように構成されている場合であっても、この屈曲部分に溜まる気泡の除去を容易且つ確実に行う。
【解決手段】アクチュエータ２１で覆われる圧力室２４は連通孔２８と接続する一端２４ａからノズル２３と接続する他端２４ｂへ向けインクを流すように形成され、且つ連通孔２８は圧力室２４でのインクの流れ方向と略直角でかつアクチュエータ２１と対向する方向に開口形成されて、連通孔２８を経たインクが圧力室２４の一端にて流れる方向を略直角に屈曲させるように構成され、連通孔２８の内側には、圧力室２４の一端２４ａと連通孔２８との断面積の差を緩和するように流通断面規制体５０が配置されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、インクジェットヘッドに係り、特に、吐出圧力を受ける圧力室に連通孔を経てインクを供給するように構成されたキャビティユニットを有するインクジェットヘッドに関するものである。

近年のインクジェットヘッドでは小型化が進められており、本出願人も、例えば、特許文献1に開示しているように、インクジェットヘッドにおいてインク流通路を内部に有するキャビティユニットを薄い複数枚のプレートを積層して構成することで、ヘッド全体の薄型化を図っている。

キャビティユニットの複数枚のプレートとしては、複数のノズルが穿設されたプレート、各ノズル毎の圧力室が形成されたプレート、インク供給源から供給されたインクを一旦溜める共通インク室が形成されたプレート、共通インク室のインクを各圧力室に分配するための連通孔（特許文献１では連通路３８と記載）が形成されたプレート等が備えられている。そして、前記圧力室に充填されたインクに吐出圧力を与えるアクチュエータが、前記圧力室を覆うようにキャビティユニットに積層されている。

このような薄型のキャビティユニットでは、キャビティユニット全体の厚み寸法を有効に利用して、吐出に必要なインク流通路を確保するために、インク流通路をキャビティユニットの内部において、プレートの積層方向（厚み方向）に貫通させたり、各プレートの面方向と平行に延ばしたりして構成している。具体的には、アクチュエータからの吐出圧力を受ける圧力室を、アクチュエータと対向する背面側のプレートに、ノズルを前面側のプレートに、共通インク室を積層方向の中間のプレートに、それぞれ配置している。そして、インクは、共通インク室に供給されたのち、図８（ａ）に模式的に図示しているように、プレートの積層方向に沿って連通孔２８を進んで圧力室２４の一端２４ａに達し、この圧力室２４の一端２４ａで流れる方向を略直角に屈曲させて、アクチュエータ２１の面に沿って圧力室２４の他端２４ｂへ進み、再びこの他端２４ｂで、流れる方向を略直角に屈曲させて、キャビティユニットの前面側に設けたノズルに至るように構成されている。
特開２００５−４１０４７号公報（図４及び図５参照）

ところで、インクジェットヘッドでは、キャビティユニットの内部のインクに気泡が混入すると、インクの吐出不良を引き起こすため、キャビティユニットのノズル側からインクを吸引またはインク供給源側から押すなどしてインクを強制的に加圧して、インクとともに気泡を排出するメンテナンス（パージ処理）が行われる。

しかしながら、前述したように、インク流通路を略直角に屈曲させるように構成していると、この屈曲部分に気泡が停滞し、停滞した気泡は後から来た気泡と合体して大きな気泡に成長し易い。特に、圧力室は、インクに大きな吐出圧力を与えるためにはアクチュエータの動作に伴う断面積の変化率を大きくする必要があり、アクチュエータと対向する幅（図８（ｃ）の平面図においてＷ）が大きく、深さ（図８（ａ）において上下方向）が小さい扁平な断面形状であることが好ましい。また、連通孔が形成されるプレートは、キャビティユニット全体に剛性を与えるために、圧力室を形成するプレートよりも厚いプレートであることが好ましく、その厚さに対して小さい連通孔を穿設することが困難なので、連通孔はその厚さ程度の直径を有するものとなる。このため、図８（ｂ）に示すように、連通孔２８の内側にて大きく成長した気泡Ａは球形であるから、その気泡の直径よりも小さい深さの圧力室２４に入り込み難く、また鉛直上方に浮上するから、圧力室２４の天井面に停滞してしまう。その結果、圧力室２４側への流路の実質的な断面積が制限され、圧力室２４へのインク供給量が減少し、印字不良を生じることになる。

この気泡を除去するためには、インクに圧力をかけて連通孔２８から圧力室２４へ流れを生じさせるパージ処理を行う必要があるが、図８（ｃ）に示すように圧力室２４の幅Ｗが連通孔２８の直径２Ｒよりも十分に大きいため、パージ処理によるインクの流れは圧力室２４の幅方向に逃げてしまい、気泡Ａを押すことができない。このため、気泡Ａの球形状を圧力室の狭い内形状に沿うように変形させる程の大きな圧力をインクにかけてパージ処理を行わないと、気泡を確実に除去することができず、パージ処理に伴うインクの無駄な吐出や、パージ処理用のポンプの大型化も招来するという問題があった。

本発明は、上記問題を解消するものであり、キャビティユニットの連通孔から圧力室に、インクが略直角に屈曲しながら流入するように構成されているものにおいて、この屈曲部分に溜まる気泡の除去を容易且つ確実に行うことのできるインクジェットヘッドの提供を課題とするものである。

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インクジェットヘッドは、インクを吐出する複数のノズル毎に対応して設けられた圧力室と、複数の圧力室にインクを分配するための共通インク室と、この共通インク室と前記圧力室とを接続する連通孔とが形成されているキャビティユニットと、前記圧力室に充填されたインクに吐出圧力を与えるアクチュエータとを備え、前記圧力室は前記連通孔と接続する一端から前記ノズルと接続する他端へ向けインクを流すように形成され、且つ前記連通孔は前記圧力室の一端に対してその圧力室でのインクの流れ方向と略直角方向に開口形成されて、前記連通孔を経たインクが前記圧力室の一端にて流れる方向を略直角に屈曲させるように構成されているインクジェットヘッドであって、前記圧力室におけるインクの流れに略直角な断面のうち、前記圧力室の一端の断面が前記連通孔の中心軸線方向と略直角な断面よりも、断面積が小さく且つ前記中心軸線方向と略直角な方向に扁平に形成され、前記連通孔の内側には、前記圧力室の一端と前記連通孔との断面積の差を緩和するように流通断面規制体が配置されていることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記キャビティユニットは、前記圧力室を形成するプレート、前記連通孔を形成するプレート、前記共通インク室を形成するプレートを積層して形成され、前記アクチュエータは、前記圧力室を形成するプレートに、前記連通孔を形成するプレートとは反対側に積層されていることを特徴とするものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記流路断面規制体は、前記圧力室の一端における前記他端とは反対側の壁面と前記連通孔の同側の壁面とに連続して形成されていることを特徴とするものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１または２記載のインクジェットヘッドにおいて、前記圧力室の入口に対応する前記アクチュエータの部位には、前記流通断面規制体として、前記連通孔の内側に延びる突起物が、各連通孔毎に突設されていることを特徴とするものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項２に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記連通孔は前記圧力室の入口と対向する面に底面を有し、前記キャビティユニットにおけるプレートのうちの前記連通孔の底面を構成するプレートには、前記流通断面規制体として、前記連通孔の内側に延びる突起物が、各連通孔毎に突設されていることを特徴とするものである。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１または２に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記流通断面規制体として、前記連通孔の内側には、自由動可能な部材が挿入されていることを特徴とするものである。

また、請求項７に記載の発明は、請求項２に記載のインクジェットヘにおいて、前記キャビティユニットのプレート同士は接着剤により固定され、前記流通断面規制体は、プレート同士の界面から前記連通孔の内側に流出して硬化した接着剤であることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、連通孔の内側に、圧力室の一端と連通孔との断面積の差を緩和するように流通断面規制体を設けているから、インクの流れが停滞することが少なく、たとえこの近傍で気泡が成長しても、連通孔から圧力室へ気泡が流れ込みやすい。また、流通断面規制体を設けることによって、連通孔においてインクの通過する実質的な流通路が細くなるから、連通孔を通るときのインクの速度が、流通断面規制体を設けない場合に比べて高められ、上述の断面積差の緩和と相乗してパージ処理においてインクに対し比較的小さな加圧によって気泡をインクとともに確実に下流側に流し外部に排出することができる。

請求項２に記載の発明によれば、キャビティユニットは、それぞれにインク流通路が形成された複数のプレートが積層されているから、複雑で微細な形状のインク流通路を内部に有するキャビティユニットを容易に且つ薄型に構成することができる。

請求項３に記載の発明によれば、流路断面規制体が、圧力室の壁面とこれと同一側の連通孔の壁面とに連続して形成されている、すなわち、流路断面規制体がインク流通路の一方の壁面に沿って連続的に形成されているから、流路断面規制体によってインクが流れを乱されることなく滑らかに通過することができる。

請求項４に記載の発明によれば、流通断面規制体は、アクチュエータに、各連通孔毎に対応してあらかじめ突設されているので、アクチュエータとキャビティユニットとを、流通断面規制体を連通孔に挿入するようにして積層することにより、全ての連通孔に一括して流通断面規制体を配置することができ、連通孔毎に流通断面規制体を配置する組立工程が簡略化できる。

請求項５に記載の発明によれば、流通断面規制体は、連通孔の底面を形成するプレートに、各連通孔毎に対応してあらかじめ突設されているので、連通孔の底面を形成するプレートと連通孔を形成するプレートとを、流通断面規制体を連通孔に挿入するようにして積層することにより、全ての連通孔に一括して流通断面規制体を配置することができ、連通孔毎に流通断面規制体を配置する組立工程が簡略化できる。

請求項６に記載の発明によれば、流通断面規制体は、連通孔毎に自由動可能に挿入された部材であるから、連通孔における実質的なインク流通路を細くしてインクの速度を高める効果に加えて、連通孔に留まっている気泡に、流通断面規制体が衝突して、気泡を小さく分散させたり、連通孔の内面から引き離したりするので、気泡を圧力室側に流れ込み易くする効果も奏する。

請求項７に記載の発明によれば、接着剤の連通孔の内側へのはみ出しを利用して、流通断面規制体を形成しているから、各連通孔に個別に接着剤を注入する必要がなく、連通孔毎に流通断面規制体を配置する組立工程が簡略化できる。

以下に、本発明の基本的な実施形態を、図１〜図７を用いて説明する。

図１は、本発明の実施形態によるインクジェットヘッド１におけるキャビティユニット２０、圧電アクチュエータ２１、及びフレキシブルフラットケーブル２２の斜視図であり、複数枚のプレートからなるキャビティユニット２０にプレート型の圧電アクチュエータ２１が接合され、このプレート型の圧電アクチュエータ２１の上面に外部機器との接続のためのフレキシブルフラットケーブル２２が重ね接合されている。そして、キャビティユニット２０の下面側に開口されたノズル２３から、下向きにインクが吐出するものとする（図３参照）。

前記キャビティユニット２０は、図２に示すように、ノズルプレート３０、スペーサプレート３１、２枚のマニホールドプレート３３ａ、３３ｂ、サプライプレート３４、ベースプレート３５、及びキャビティプレート３６の合計７枚の薄い板をそれぞれ接着剤にて重ね接合した構造となっている。

実施形態では、各プレート３０〜３６は４０〜１５０μｍ程度の厚さを有し、ノズルプレート３０はポリイミド等の合成樹脂製で、その他のプレート３１〜３６は４２％ニッケル合金鋼板製である。前記ノズルプレート３０には、微小径（２５μｍ程度）のインク吐出用のノズル２３が微小間隔で多数個穿設されている。このノズル２３は、当該ノズルプレート３０における長辺方向（Ｘ方向）と平行な２列に配列されている。

また、前記キャビティプレート３６には、図２に示すように、複数の圧力室２４がキャビティプレート３６の長辺（前記Ｘ方向）と平行な２列に配列されている。実施形態では、前記各圧力室２４は、平面視細長形状でその長手方向がキャビティプレート３６の短辺方向（Ｙ方向）に沿うようにキャビティプレート３６の板厚を貫通して穿設されている。各圧力室２４の長手方向の一端２４ａには連通孔２８が接続され、この一端２４ａは連通孔２８及び接続流路２９を介して共通インク室２５と連通している。各圧力室２４の長手方向の他端２４ｂは、ベースプレート３５、サプライプレート３４と２枚のマニホールドプレート３３ａ、３３ｂ、及びスペーサプレート３１に穿設されている貫通路２６を介して、ノズルプレート３０における前記各ノズル２３に連通している。

圧力室２４は、図４に示すように、幅寸法Ｗ、深さ寸法Ｄを有しているが、前述したようにキャビティプレート３６の板厚を貫通して形成されているので、圧力室２４の深さ寸法Ｄは、キャビティプレート３６の厚み寸法Ｔ１と同じである。圧力室２４のインクの流れに直角な断面積Ｓ１は、前記幅寸法Ｗ、深さ寸法Ｄで決定される（図４及び図５（ａ）参照）。圧力室２４は、インクに大きな吐出圧力を与えるためにはアクチュエータの動作に伴う断面積の変化率を大きくする必要があり、Ｗ＞Ｄの関係に設定され、具体的には、幅寸法Ｗは、ほぼ２５０μｍ〜３００μｍ、深さ寸法Ｄは、ほぼ４０μｍ〜６０μｍである。

キャビティプレート３６の下面に隣接するベースプレート３５には、各圧力室２４の一端２４ａに接続する連通孔２８がそれぞれ穿設されており、連通孔２８では、アクチュエータ２１に向かうようにインクが流れる。ベースプレート３５は、キャビティユニット全体に剛性を与えるために、キャビティプレート３６よりも厚いプレート（厚み寸法Ｔ２）であることが好ましい。連通孔２８は、その厚さＴ２に対して小さいものを穿設することが困難なので、その厚さ程度の直径２Ｒを有するものとなる。具体的には、厚み寸法Ｔ２および直径２Ｒは、ともにほぼ１００μｍ〜１５０μｍである。連通孔２８は、図４に示すように、プレートの積層方向からの平面視で半径Ｒの円形状を呈し、インクの流れに略直角な、換言すると、連通孔２８の中心軸線Ｏと直角な連通孔２８の断面積Ｓ２は、前記圧力室の一端２４ａの断面積Ｓ１よりもかなり大きくなっている（Ｓ２＞＞Ｓ１、図５（ｂ）参照）。この連通孔２８の内側には、連通孔２８の断面積Ｓ２と圧力室２４の一端２４ａの断面積Ｓ１との差を緩和するように、流通断面規制体５０が配置されている。流通断面規制体５０の詳細については後述する。

ベースプレート３５の下面に隣接するサプライプレート３４には、共通インク室２５から前記各圧力室２４へインクを供給するための接続流路２９が設けられる。そして各接続流路２９には、共通インク室２５からインクが入る入口孔と、連通孔２８と対向する出口孔と、入口孔と出口孔との間にあって、接続流路２９中で最も大きな流路抵抗となるように断面積を小さくして形成された絞り部とが備えられている。接続流路２９の一端は共通インク室２５に、他端は連通孔２８を介して圧力室２４にそれぞれ連通している。この絞り部は、ノズル２３からインクを吐出させるために、圧力室２４が吐出圧力を受けたときに、共通インク室２５側へのインクの後退を防止し、効率よくインクをノズル２３側に前進させるために設けたものである。

２枚のマニホールドプレート３３ａ，３３ｂには、その長辺方向（Ｘ方向）に沿って長い２つの共通インク室２５が前記ノズル２３の各列に沿って延びるように板厚を貫通して形成されている。すなわち、図２及び図３に示すように、２枚のマニホールドプレート３３ａ、３３ｂを積層し、かつその上面をサプライプレート３４にて覆い、下面をスペーサプレート３１にて覆うことにより、合計２つの共通インク室（マニホールド室）２５が形成される。各共通インク室２５は、各プレートの積層方向から平面視したときに、前記圧力室２４の一部と重なって圧力室２４の列方向（ノズル２３の列方向）に沿って長く延びている。

また、図２に示すように、キャビティプレート３６、ベースプレート３５、及びサプライプレート３４の一方の短辺側の端部には、上下の位置を対応させて、それぞれ２つのインク供給口４０が穿設されている。インク供給源からのインクが、これらインク供給口４０から共通インク室２５の一端部に連通するようになっている。また、インク供給口４０には、フィルタ体４０ａが接着剤等で貼着されている。

キャビティユニット２０におけるインク流通路では、インクは、インク供給口４０から共通インク室２５に供給された後、図３に示すように、サプライプレート３４の接続流路２９及びベースプレート３５の連通孔２８を経由して各圧力室２４に分配供給される。そして、インクは各圧力室２４内から前記貫通路２６を通って、その圧力室２４に対応するノズル２３に至るという構成になっている。

一方、前記圧電アクチュエータ２１には、特開平４−３４１８５３号公報等に開示された公知のものと同様に、全ての圧力室２４にわたる大きさを有する扁平形状で且つその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と、この複数のセラミックス層の扁平な方向の面上に配置される複数の電極層とが備えられている。ここでは、セラミックス粉末、バインダ、溶剤を混合したものを１枚の厚さが３０μｍ程度になるように扁平に成形した圧電セラミックス素材のシート（グリーンシート）の複数枚のうち適数枚のシート面に導電性ペーストで電極層を印刷法等によって形成し、その複数枚のグリーンシートを積層して焼成することで、圧電アクチュエータ２１を形成している。これにより、各グリーンシートは、焼結体のセラミックス層となる。

電極層としては、圧力室２４毎に形成される個別電極の電極層と、複数の圧力室２４に跨って形成されるコモン電極の電極層とがセラミックス層の積層方向に対をなす駆動用電極の層と、最上面に配置されフレキシブルフラットケーブル２２と電気的に接続される表面電極４６の層とが設けられている（図１参照）。このように電極層が設けられた圧電アクチュエータ２１では、公知のように個別電極とコモン電極との間に高電圧を印加することで、両電極に挟まれたセラミックス層の部分が分極され、活性部として形成される。

このように形成された圧電アクチュエータ２１は、個別電極を圧力室２４に対応させて各圧力室２４を覆ってキャビティプレート３６上に固着される。個別電極とコモン電極との間に駆動電圧を選択的に印加することで、両電極に挟まれたセラミックス層の部分が変形して、圧力室２４に容積変化を生じさせる。その結果、圧力室内のインクに吐出圧力を与え、インクをノズル２３から吐出させる。

次に、流通断面規制体５０について説明する。この実施形態では、流通断面規制体５０として、図５（ａ）に示すように、圧力室２４の一端２４ａにおける、圧力室２４の他端２４ｂとは反対側（遠い側）の壁面と、この壁面と同じ側となる連通孔２８の壁面とに連続して形成されている。図５（ａ）に示す流通断面規制体５０は、圧力室２４と連通孔２８との上記壁面に沿うように流動体を流し込み、この流動体を硬化させた硬化物５１であり、硬化物５１として、耐インク性に優れた樹脂材料、接着剤や半田材料等が好適である。接着剤からなる硬化物５１を流通断面規制体５０として使用する場合には、上記のように流し込んで硬化させる方法や、キャブティユニット２０のプレート間の接着に利用する接着剤を、プレートの界面から圧力室２４と連通孔２８の内側にはみ出させて硬化させる方法等がある。後者の場合には、一般的にプレートの接着面には、接着剤が連通孔２８や圧力室２４などに流れ込まないように逃がし溝が設けられているが、前記連通孔２８が形成されたベースプレート３５とそれに隣接する各プレート３４，３６との間、あるいはキャビティプレート３６と圧電アクチュエータ２１との間の接着面における、前記連通孔２８及び圧力室２４の近傍の逃がし溝を、省略するかあるいは適切な量の接着剤が連通孔２８及び圧力室２４の内側に流入するように形成し、流入後に接着剤の硬化処理（加熱処理や紫外線照射等）をすることによって、硬化物５１を連通孔２８と圧力室２４とに連続して広がるように形成することができる。

流通断面規制体５０の形状や形成方法は、上記に限定するものではなく、様々な応用が可能であり、他例の一部を図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示す。

図５（ｂ）は、流通断面規制体５０として、連通孔２８の内側に自由動可能な挿入部材５２を配置したものである。挿入部材５２は、インクジェットヘッド１の走査移動やインクの流れにより、連通孔２８の内側において、自由に移動・回転可能である。挿入部材５２の形状は、移動したときに圧力室２４の一端２４ａや連通孔２８を閉塞しない形状であれば任意であり、図示した楕円形のボール形状だけでなく、球形、円柱形、円錐形、及びこれらを組み合わせたり変形させたりした形状でもよい。この挿入部材５２は、連通孔２８の断面積Ｓ２と圧力室２４の一端２４ａの断面積Ｓ１との差を緩和することに加えて、挿入部材５２が移動することによって気泡に衝突することで、気泡を細かく分散させてインクとともに流れ易くしたり気泡を壁面から剥がし易くしたりする効果も奏する。

図５（ｃ）は、流通断面規制体５０として、圧電アクチュエータ２１における前記圧力室２４の一端２４ａに対応する部位に、連通孔２８の内側に延びる突起物５３を、各連通孔２８毎に突設したものである。一方、図５（ｄ）は、流通断面規制体５０として、連通孔２８の底面、この実施形態では、サプライプレート３４の接続流路２９の内部（出口孔）が、連通孔２８の底面となっており、この底面に、連通孔２８の内側に延びる突起物５４を、各連通孔２８毎に突設したものである。

流通断面規制体５０として、図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示す突起物５３、５４の形状は、円柱形が好適であるが、連通孔２８の内側において、圧力室２４の一端２４ａや連通孔２８を閉塞しない形状であれば任意である。これらの突起物５３、５４は、あらかじめ圧電アクチュエータ２１やサプライプレート３４に各連通孔２８の位置に対応して設けられており、圧電アクチュエータ２１とキャビティユニット２０、あるいはサプライプレート３４とベースプレート３５とを組み立てることで、各連通孔２８の内側に一括して配置されるから、流通断面規制体５０を配設する工程を簡略化できるという効果を奏する。

本実施形態のように、キャビティユニット２０のプレートが金属製の場合には、インク流通路を構成するための凹所や貫通穴等は、ウエットエッチング法で加工されることが多い。ウエットエッチング法では、エッチングがプレートの板厚方向と同じ速度でプレートの面方向にも進行するから、板厚よりも小さい内径の凹所や貫通穴等の加工は極めて困難である。そのため、キャビティユニット２０全体の剛性を高めるために、連通孔２８が形成されているベースプレート３５の板厚Ｔ２を厚くすると、連通孔２８の半径Ｒ及び断面積Ｓ２も大きくならざるを得ない。換言すると、連通孔２８をあらかじめ断面積Ｓ２を小さくして形成することができない。一方、圧力室２４を有するキャビティティプレート３６は、アクチュエータの動作に伴う圧力室２４の断面積の変化率を大きくするため板厚Ｔ１が薄くなり、インクの流れに略直角な断面積は扁平な形状となる。従って、これらの理由から、連通孔２８から圧力室の一端２４ａにかけて、略直角に曲がりながら、断面積が小さく且つ扁平に形成されてしまうことになる。そのため、この連通孔２８において浮上したインク中の気泡は、圧力室２４の一端２４ａの天井面に停滞しやすく、後から来た気泡と合体して、図８(ｂ)（ｃ）に示すように、圧力室２４の深さＤよりも大きくなると、これを除去するのに、パージ処理の圧力を大きくし、多量のインクを排出する必要があった。

しかしながら、本発明では、連通孔２８の内側に流通断面規制体５０を設け、連通孔２８の断面積Ｓ２と、圧力室２４の一端２４ａの断面積Ｓ１との差を緩和し、実質的にインクが通る連通孔２８の断面積を小さくしているから、インクの流れが停滞することが少なく、たとえこの近傍で気泡が成長しても、連通孔から圧力室へ気泡が流れ込みやすい。また、図７に示すように、連通孔２８の内側では、中心軸線Ｏ方向と略直角な方向の断面において、インクが通過する空間が細くなっているので、インクの流速が速くなり、インク中に含まれる気泡Ａは上述の断面積差の緩和と相乗して下流に流され易くなる。仮に気泡が引っ掛かって大きく成長しても、中心軸線Ｏに沿う方向、すなわちインクの流れる方向に沿って細長く伸びるように成長するしかなく、断面積の小さい圧力室に入り込みやすい形状に成長する。加えて、パージ処理を施すとインク全体が加圧されて、連通孔２８を流れるインクの圧力も増すから、断面積の小さい圧力室２４の一端２４ａにさらに気泡が流れ込み易くなって、確実且つ簡単に外部に排出できるので、ノズルからの吐出不良を未然に防ぐことができる。また、気泡を簡単に、即ち短時間で排出できるので、パージ処理において気泡とともに吐出されるインク量を抑制でき、インクの無駄な消費を防止できる。さらに、パージ処理に用いるポンプの圧力も低減できるため、ポンプの能力を低くして部品コストの削減も可能となる。

上記実施形態では、インクジェットヘッドを、ノズル２３が下に向くように水平に配置し、連通孔２８から鉛直上方に気泡が浮上する場合について説明したが、ノズル２３が横向きあるいは上向きになるようにインクジェットヘッドを配置した場合でも、パージ処理によってインクが加圧されると、同様にインクや気泡は流れるので、同じ効果が得られる。

また、上記実施形態では、アクチュエータとして圧電式のものを例示したが、圧電式に限らず、静電気など他の駆動方式のものにも適用することができる。

本発明の実施形態のインクジェットヘッドの斜視図である。 インクジェットヘッドの分解斜視図である。 図１のIII −III 線矢視断面図である。 キャビティユニットの要部の分解斜視図である。 （ａ）は流通断面規制体を連通孔の内側に設けた状態の縦断面図、（ｂ）〜（ｄ）は他例の流通断面規制体例を連通孔の内側に設けた状態の縦断面図である。 図５（ａ）のＶＩ−ＶＩ線拡大断面図である。 図５（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視での気泡のある状態を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）及び（ｃ）は従来のキャビティユニットのインクの流れを示す模式図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
２０ キャビティユニット
２１ 圧電アクチュエータ
２２ フレキシブルフラットケーブル
２３ ノズル
２４ 圧力室
２４ａ 一端部
２４ｂ 他端部
２５ 共通インク室
２６ 貫通路
２８ 連通孔
２９ 接続流路
３０ ノズルプレート
３５ ベースプレート
３６ キャビティプレート
５０ 流通断面規制体
５１ 硬化物
５２ 挿入部材
５３ 突起物

Claims (7)

1. インクを吐出する複数のノズル毎に対応して設けられた圧力室と、複数の圧力室にインクを分配するための共通インク室と、この共通インク室と前記圧力室とを接続する連通孔とが形成されているキャビティユニットと、前記圧力室に充填されたインクに吐出圧力を与えるアクチュエータとを備え、
   前記圧力室は前記連通孔と接続する一端から前記ノズルと接続する他端へ向けインクを流すように形成され、且つ前記連通孔は前記圧力室の一端に対してその圧力室でのインクの流れ方向と略直角方向に開口形成されて、前記連通孔を経たインクが前記圧力室の一端にて流れる方向を略直角に屈曲させるように構成されているインクジェットヘッドであって、
   前記圧力室におけるインクの流れに略直角な断面のうち、前記圧力室の一端の断面が前記連通孔の中心軸線方向と略直角な断面よりも、断面積が小さく且つ前記中心軸線方向と略直角な方向に扁平に形成され、
   前記連通孔の内側には、前記圧力室の一端と前記連通孔との断面積の差を緩和するように流通断面規制体が配置されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記キャビティユニットは、前記圧力室を形成するプレート、前記連通孔を形成するプレート、前記共通インク室を形成するプレートを積層して形成され、前記アクチュエータは、前記圧力室を形成するプレートに、前記連通孔を形成するプレートとは反対側に積層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. 前記流路断面規制体は、前記圧力室の一端における前記他端とは反対側の壁面と前記連通孔の同側の壁面とに連続して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記圧力室の一端に対応する前記アクチュエータの部位には、前記流通断面規制体として、前記連通孔の内側に延びる突起物が、各連通孔毎に突設されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記連通孔は前記圧力室の一端と対向する面に底面を有し、前記キャビティユニットにおけるプレートのうちの前記連通孔の底面を構成するプレートには、前記流通断面規制体として、前記連通孔の内側に延びる突起物が、各連通孔毎に突設され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ヘッド。
6. 前記流通断面規制体として、前記連通孔の内側には、自由動可能な部材が挿入されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
7. 前記キャビティユニットのプレート同士は接着剤により固定され、前記流通断面規制体は、プレート同士の界面から前記連通孔の内側に流出して硬化した接着剤であることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド。
   
   
   

Images