JP2010188547A - 液滴吐出ヘッドならびにそれを備えた液滴吐出装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】共通液室の圧力変動を低減しつつヘッド幅を狭くすることが可能な液滴吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】複数のノズル１０と、ノズル１０に連通する圧力１１室と、圧力室１１に連通する共通液室２２と、圧力室１１の１面を変形させてノズル１０から液滴を吐出させる駆動手段６を備え、共通液室２２は略直方体に形成され、その共通液室内の圧力変動を抑えるためのダンパー１８，１９が、少なくとも共通液室２２の２平面にそれぞれ設置されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばインクジェット記録ヘッドなどの液滴吐出ヘッドに係り、特にヘッド内の圧力変動を抑制するダンパーを狭幅なヘッド内に配置した液滴吐出ヘッドならびにそれを備えた液滴吐出装置、画像形成装置に関するものである。

液滴吐出ヘッドについて、以下、インクジェット記録ヘッドを例にとって説明する。インクジェット記録ヘッドは、ノズルからインクを吐出して、記録媒体上に任意の画像を印刷することができ、家庭からオフィスまで幅広い分野で画像形成装置に内蔵されている。また多様な液体を吐出することができることから、近年は工業用途にも用いられ、例えば液晶表示装置の製造などにも用いられている。

近年、インクジェット記録ヘッドを複数配置して１パスで印刷するラインプリンタなどが実用化されている。ラインプリンタはインクジェット記録ヘッドを多数配置するため、インクジェット記録ヘッドの小型化・狭幅化が要求される。特に印刷方向に対してノズル列を直交して配置する場合、ヘッド間隔が広がるとプリンタが大型化し、また印刷ドット位置がずれるなど好ましくない。

インクジェット記録ヘッドとしては、例えばノズルに連通する圧力室を例えば圧電素子などの駆動手段により変形させて、圧力室内の容積を変化させてインク滴を吐出するものがある（例えば特許文献１：特開２００５-１２５６３１号公報参照）。

このインクジェット記録ヘッドは、圧力室を複数配置した流路形成基板と、その流路形成基板の1側面をなす振動板と、ノズルを配置したノズル板と、それらを固定するフレーム部材と、前記圧力室内の容積を変化させる圧電素子などの駆動手段などを備えている。インクはフレーム部材に形成される共通液室から個々のノズル毎に、インク流路、圧力室を経由してノズルから吐出される。

このようなインクジェット記録ヘッドでは、複数のノズルを駆動すると個々の圧力室の振動等が共通液室に伝播し、不要な圧力変動を生じる。この共通液室の圧力変動は個々の圧力室に伝播されて印刷画像への影響が懸念される。

このような圧力変動を抑えるために共通液室にダンパーを設け、更にダンパーの厚さを部分的に不均一にすることでダンパーの共振による吐出性能への影響を下げることが示されている。

またこのようなインクジェット記録ヘッドにおいて、狭幅化のポイントの一つとして挙げられるのはダンパーである。その理由は圧力室やインク流路は噴射性能から決まるものであり、簡単に変更することはできない。

その他のダンパーの構成・配置について、特許文献２（特表２００３−５１５４７５号公報）には、共通液室の上面にダンパーを設けたり、共通液室内に風船のようなサックを入れることが記載されている。

特許文献３（特開２００７−１４５０１４号公報）には、２列のノズル列の中央にそれぞれの列の共通液室を設けて、それぞれにダンパーを配置することが記載されている。

特許文献４（特許第３９０４０３３号公報）には、ダンパーをノズル板に対してアクチュエーターユニットの反対側に設けることが記載されている。

特許文献５（特開２００７−１１２００１号公報）には、共通液室につながる個別流路内に、小さいダンパーと大きいダンパーを複数設置した構成が記載されている。

特許文献６（特開特開２００６−２６４０６５号公報）には、２箇所にダンパーが設けられ、そのうち1箇所には一方のダンパーで吸収しきれない圧力変動を、他方のダンパーを圧電素子で制御して変動を打ち消す方法が記載されている。

これらの提案にはダンパーの配置と性能について言及されているが、前述のヘッド狭幅化に対する工夫について言及されていない。
前記特許文献１ではダンパーの厚さを部分的に変える方法が示されているが、ダンパーの製作が困難である。また、共振を避けるために複数のダンパーを配置することで、結果的にダンパーエリアが増大する。
特許文献２には共通液室のいずれかの面にダンパーを設けることが示されているが、具体例として1箇所しか示されておらず、また具体的な設置方法が記載されていない。

特許文献３では２列の中央にダンパーが設置されているが、ダンパーの性能によってヘッド幅を広げなければならないという課題が残る。

特許文献４ではアクチュエーターユニットの上面に配置することができるので面積は広くとれるが、アクチュエーターユニットは薄膜ＰＺＴであり、縦振動モードを用いたＰＺＴにおいてはこのような配置は不可能である。
特許文献５では複数の大きさを有するダンパーを設けることにより個々の圧力変動を低減することが可能であるが、共通液室に関しては示されていない。
特許文献６では同一平面上に２つのダンパーを設けているため、必然的にヘッド幅は広がることになる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、共通液室の圧力変動を低減しつつヘッド幅を狭くすることが可能な液滴吐出ヘッドならびにそれを備えた液滴吐出装置、画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、複数のノズルと、そのノズルに夫々連通する圧力室と、各圧力室に連通する共通液室と、その共通液室に接続する液供給口と、前記圧力室の１面を変形させて前記ノズルから液滴を吐出させる駆動手段を備える液滴吐出ヘッドにおいて、
前記共通液室は略直方体に形成され、その共通液室内の圧力変動を抑えるためのダンパーが、少なくとも前記共通液室の２平面にそれぞれ設置されていることを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記ダンパーは前記共通液室の直交する２平面にそれぞれ設置されていることを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は前記第１または第２の手段において、前記ダンパーは前記共通液室の対向する２平面にそれぞれ設置されていることを特徴とするものである。

本発明の第４の手段は前記第１ないし第３の手段において、前記ダンパーは弾性薄板に所定の間隔をおいて複数設けられていることを特徴とするものである。

本発明の第５の手段は前記第４の手段において、前記駆動手段を挿入するハウジングの角部付近に前記共通液室が設けられ、そのハウジングには前記共通液室と連通するダンパー窓が形成され、前記ダンパーを有する部材を前記ハウジングの角部に沿って折り曲げて、前記ダンパー窓をそれぞれ前記ダンパーで覆うことを特徴とするものである。

本発明の第６の手段は前記第５の手段において、前記ダンパーを有する部材の前記ハウジングの角部と対応する位置に易折り曲げ部が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の第７の手段は前記第６の手段において、前記易折り曲げ部がミシン目であることを特徴とするものである。

本発明の第８の手段は前記第５ないし第７の手段において、前記ダンパーを有する部材が前記圧力室の１面を構成する振動板を有するダイアフラムプレートであって、前記振動板とダイアフラムプレートの端部との間に前記ノズル配列方向に延びる細長いダンパーが設けられていることを特徴とするものである。

本発明の第９の手段は前記第１の手段において、前記共通液室の少なくとも２平面にそれぞれ設置されるダンパーの厚さが異なることを特徴とするものである。

本発明の第１０の手段は前記第１または第９の手段において、前記共通液室の少なくとも２平面にそれぞれ設置されるダンパーの材質が異なることを特徴とするものである。

本発明の第１１の手段は前記第１、第９、第１０の手段において、前記駆動手段を挿入するハウジングに前記共通液室が設けられ、そのハウジングには前記共通液室と連通するダンパー窓が形成され、そのダンパー窓の少なくとも１つを覆うダンパーが前記ハウジングにインサート成形されていることを特徴とするものである。

本発明の第１２の手段は前記第１の手段において、前記ダンパーの少なくとも１つはヒータで構成され、このヒータに通電することにより前記共通液室内の液体が加熱されることを特徴とするものである。

本発明の第１３の手段は前記第１２の手段において、前記ヒータは導電パターンをフイルムで両側から挟んだフィルム状のヒータであることを特徴とするものである。

本発明の第１４の手段は、複数のノズルが直線上に配置されたノズル列と、前記各ノズルに夫々連通する圧力室と、各圧力室に連通する共通液室と、その共通液室に接続する液供給口と、前記圧力室の１面を変形させて前記ノズルから液滴を吐出させる駆動手段と、前記共通液室の圧力変動を抑えるために共通液室に設置されたダンパーを備える液滴吐出ヘッドにおいて、
前記ダンパーは、前記ノズル列と平行に延びた細長いダンパーと、前記ノズル列と直交する方向に延びて、かつノズル列の列方向外側と対応する位置に配置される前記細長いダンパーよりも幅広いダンパーとを有し、
前記共通液室は、前記細長いダンパーと対応する細長い共通液室と、前記幅広いダンパーと対応する幅広い共通液室とが連通して形成されていることを特徴とするものである。

本発明の第１５の手段は前記第１４の手段において、前記細長いダンパーの両端部に前記幅広いダンパーが平行に設けられ、前記細長い共通液室の両端部に幅広い共通液室が平行に形成されていることを特徴とするものである。

本発明の第１６の手段は前記第１５の手段において、前記細長いダンパーの両端部に長さの短い幅広のダンパーとその短い幅広のダンパーよりも長い幅広のダンパーをそれぞれ平行に設けた平面形状が略コ字形の２つのダンパーを、前記ノズル列の配列方向に若干ずらしてかみ合うように設けて、
前記ノズル列側に前記短い幅広のダンパーを、その短い幅広のダンパーの外側に長い幅広のダンパーを配置することを特徴とするものである。

本発明の第１７の手段は、吐出する液体を貯留する液体タンクと、液滴吐出ヘッドと、前記液体タンクに貯留されている液体を前記液滴吐出ヘッドに供給する液体供給手段とを備え、前記液滴吐出ヘッドから吐出した液滴を被着媒体上に着弾する液滴吐出装置において、
前記液滴吐出ヘッドが前記第１ないし第１６の手段の液滴吐出ヘッドであることを特徴とするものである。

本発明の第１８の手段は画像形成装置において、前記液体が画像形成用インクであって、前記被着媒体が記録媒体で、前記第１７の手段の液滴吐出装置を備えたことを特徴とするものである。

本発明は前述のような構成になっており、共通液室の圧力変動を低減しつつヘッド幅を狭くすることが可能な液滴吐出ヘッドならびにそれを備えた液滴吐出装置、画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施例１に係るインクジェット記録ヘッドの断面図である。 そのインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。 （ａ），（ｂ）本発明の実施例１に係るインクジェット記録ヘッドの組立工程を示す図である。 本発明の実施例２に係るインクジェット記録ヘッドの断面図である。 本発明の実施例３に係るインクジェット記録ヘッドの断面図である。 本発明の実施例４に係るインクジェット記録ヘッドの断面図である。 そのインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。 本発明の実施例５に係るインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。 そのインクジェット記録ヘッド内でのインクの流れを示す図である。 本発明の実施例６に係るインクジェット記録ヘッドに使用するダイアフレームプレートの平面図である。 本発明の実施例に係るインクジェット記録ヘッドを搭載した画像形成装置の斜視図である。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施例１に係るインクジェット記録ヘッドの断面図、図２はそのインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である（但し一部の部品は、形状を明確にするため平面図で表している。他の分解斜視図においても同様である）。

インクジェット記録ヘッドは、多数のノズル１０が１列あるいは複数列にわたって形成されたオリフィスプレート１と、圧力室１１と流体抵抗となるリストリクタ１２を有するチャンバープレート２と、圧力室１１の１側面をなす振動板１６を有するダイアフラムプレート３と、それら３枚のプレート１，２，３をまとめて保持するハウジング５と、振動板１６を駆動するアクチュエーター６とから主に構成されている。

図示しないインクタンクから供給されたインクは、ハウジング５内のインク供給路２１を通って共通液室２２に一旦溜められる。そこから個別ノズル毎の流路に分岐し、ダイアフラムプレート３のインク導入孔１７を通って、チャンバープレート２の個別マニホールド１３→リストリクタ１２→圧力室１１を経由してノズル１０に至る。前記アクチュエーター６で振動板１６を変位させることにより、圧力室１１内の容積を変化させてノズル１０から瞬間的にインクを吐出する。

リストリクタ１２はインクの供給と圧力室１１からのインクの逆流を防ぐ役割を有し、個別マニホールド１３は隣接ノズルからのインク導入の影響を減らすためのものである。本実施例ではノズル１０は２列形成されており、それぞれの列に連通するように各流路が設けられている。よって列毎にインクを変えることも同じインクにすることも可能である。

次に各部品について主に図２を用いて説明する。
オリフィスプレート１は、ステンレス板をプレス加工することにより多数のノズル１０を精度高く形成する。他にもポリイミド樹脂のレーザー加工、シリコン（Ｓｉ）のドライエッチング、ニッケル電鋳などにより成形することも可能である。ノズル１０は図示されない基準部を基準に製作される。

チャンバープレート２は、ステンレス板をプレス加工することにより圧力室１１、リストリクタ１２、個別マニホールド１３を同時に成形する。ここではパンチ形状を瓢箪状に形成しており、図２に示すようにくびれた部分がリストリクタ１２となり、中央（内側）に近い側が圧力室１１、外側にあるのが個別マニホールド１３である。他にもシリコン（Ｓｉ）のウェットエッチング、ニッケル電鋳などにより成形することも可能である。これも図示されない基準部を基準に製作される。

チャンバープレート２の個別マニホールド１３の列とチャンバープレート２の外側端部の間に、細長い凹状のダンパー逃げ部１４が設けられる。これはハーフエッチングで形成され、ダイアフラムプレート３に設けられた第１ダンパー１８の動きを抑制しないためのものである。

ダイアフラムプレート３は、ポリイミドとステンレスの積層板をエッチングによってステンレスを部分的に除去して形成される。またニッケル電鋳、ステンレス板のハーフエッチングなどで形成することも可能である。ポリイミド層が圧力室１１を形成する1つの壁となり、残ったステンレス部がその周囲を補強する構造になっている。

ダイアフラムプレート３には島状の凸部１５と、振動板１６と、インク導入孔１７と、第１ダンパー１８と、第２ダンパー１９と、ミシン目２０が、それぞれ所定の位置に形成される。振動板１６は圧力室１１の一側面を構成し、薄く柔らかい。凸部１５は振動板１６を効率的に加圧するためのものである。凸部１５はステンレス部で振動板１６はポリイミド層で構成されている。これも図示されない基準部を基準に製作される。インク導入孔１７はチャンバープレート２の個別マニホールド１３と重なる位置に配置され、ハウジング５から導入したインクを個別マニホールド１３に流す役割がある。

第１ダンパー１８は共通液室２２の圧力変動を抑えるためのもので、インク導入孔１７の外側で、かつチャンバープレート２のダンパー逃げ部１４と位置が一致するように配置されている。接合位置ズレがあっても第１ダンパー１８の変形領域が制限されることがないように、ダンパー逃げ部１４は第１ダンパー１８よりも広くなっている。

図２に示すように、ダイアフラムプレート３はオリフィスプレート１とチャンバープレート２よりも幅Ｗ（ノズル１０の列方向と直交する方向の寸法）が広くなっており、はみだした部分に第２ダンパー１９が設けられている。第２ダンパー１９は前記第１ダンパー１８と同様にノズル１０の列方向に延びており、両者の間にはミシン目２０が形成されている。

オリフィスプレート１、チャンバープレート２、ダイアフラムプレート３はそれぞれの基準部にピン孔を設け、そのピン孔に基準ピンを挿通して相互に位置決めした状態で接合されて流路基板４を形成する。接合は接着剤によるもので、ここではチャンバープレート２の両面に接着剤を塗布した状態で行なわれる。

ハウジング５はステンレスの機械加工で成形されるが、樹脂の射出成形した物も用いることもできる。ハウジング５には図１に示すよう、２つの共通液室２２と、それぞれの共通液室２２に繋がるインク供給路２１が２個（合計４個）と、アクチュエーター６を挿入するアクチュエーター挿入口２３が設けられている。共通液室２２のダイアフラムプレート３と接する側は開口となっている。共通液室２２は略立方形をしており、それのアクチュエーター挿入口２３とは反対側の側面には第２ダンパー１９で塞がれるダンパー窓２４が形成されている。図２に示すように共通液室２２の下側開放口（図２において手前側の開放居口）とダンパー窓２４の開放口は、ハウジング５の角部２８を間にして近接して形成され、共通液室２２の下側開放口を形成した面と、ダンパー窓２４の開放口を形成した面は直交している。インク供給路２１はそれぞれ供給側と排出側に分かれており、インク供給路２１の径が小さい方が排出側となる。

流路基板４とハウジング５は図示しない接合装置を用いて光学アライメントで接合されて一体となる。この接合には接着剤が使用される。

流路基板４とハウジング５を接合した状態では図３（ａ）に示すように、ダイアフラムプレート３の両側にある第２ダンパー１９はハウジング５の両側より突出している。流路基板４とハウジング５を接合した後、突出している第２ダンパー１９をハウジング５のダンパー窓２４に合わせて折り曲げ、ハウジング５の側面と第２ダンパー１９を接着剤２９で接合する。図３（ｂ）は接合状態を示している。

図３（ａ）に示すようにダイアフラムプレート３の両側にある第２ダンパー１９をハウジング５の側面に沿って折り曲げる際、第１ダンパー１８と第２ダンパー１９の間に形成されているミシン目２０（図２参照）が前記ハウジング５の角部２８に当たるようになっており、第２ダンパー１９の折り曲げが容易である。本実施例では第２ダンパー１９の折り曲げを容易にするためミシン目２０を設けたが、ミシン目２０の変わりに直線状の浅い溝を形成して易折り曲げ部とすることもできる。

アクチュエーター６は、圧電素子２５とバックプレート２６とＦＰＣ２７からなる。圧電素子２５は積層構造を有して電気信号を受けると伸縮変位するもので、ノズル数に応じた数が配置され、材質としてここでは縦振動モードのＰＺＴを用いる。バックプレート２６は圧電素子２５の変位を受けるもので、材質としてここではＳＵＳ４３０を用いる。ＦＰＣ２７は圧電素子２５に電気信号を印加するもので、ノズル数に応じた個別配線パターンと共通電極パターンからなる。

アクチュエーター６は、流路基板４とハウジング５の接合体のアクチュエーター挿入口２３から挿入されて、図示しない位置決め装置で位置決めされ、圧電素子２５の端部とダイアフラムプレート３の凸部１５が弾性を有する接着剤４０で接合される。図１に示すように、アクチュエーター６の外周は、ハウジング５の挿入口２３の内周面とは接していない。

このように構成されたインクジェット記録ヘッドは、圧電素子２５に電気信号が印加されると収縮し、振動板１６を介して圧力室１１の容積を膨張させて、インクを共通液室２２−個別マニホールド１３−リストリクタ１２から圧力室１１に引き込み、その後圧電素子２５を伸張し、圧力室１１の容積を収縮させてノズル１０からインクと吐出させる。

このようなインクジェット記録ヘッドにおいて、インクの引き込みによって共通液室２２を介して隣接ノズルに圧力変動が伝播する可能性がある。特にノズル数が増えた場合、共通液室２２から引き込むインク量が増大するため、圧力変動が大きくなる。例えば、全ノズルを噴射した後に数ノズルから吐出すると、共通液室２２の圧力変動が個別ノズルに影響して吐出異常（不吐出、曲がり）などを発生し、画像形成に悪影響を及ぼす可能性がある。

そのためこのインクジェット記録ヘッドは共通液室２２内にダンパーを設けているので、共通液室２２内の圧力変動がダンパーにより吸収される。これにより個別ノズルへの圧力変動の影響を抑えることができる。

しかし吐出量やノズル数により圧力変動が大きくなるため、ダンパーは予想される圧力変動に応じて大きくするか、コンプライアンスを下げて吸収できる圧力変動を大きくする必要がある。コンプライアンスは下記の数式によって表せる。

Ｃ∝（Ｌ・Ｗ5）／（Ｅ・ｔ3）
式中の、Ｃはコンプライアンス、Ｌはダンパー長さ、Ｗはダンパー幅、Ｅはダンパーのヤング率、ｔはダンパーの厚さを表し、ダンパー長さＬとダンパー幅ＷはＬ＞Ｗの関係にある。

この式から明らかなように、コンプライアンスＣはダンパー幅Ｗの５乗、ダンパーの厚さｔの３乗で効いてくることが分かる。ダンパーのヤング率Ｅは材質によって決まるのでほぼ固定である。ダンパーの厚みは薄すぎるとピンホールなどの問題が発生するので、極端に薄くはできない。ダンパーの幅はヘッド幅に影響する。

本実施例のインクジェット記録ヘッドはダンパーのコンプライアンスを大きくするため、ダンパーを略立方体をしている共通液室２２の２箇所設けて、その２つのダンパー（第１ダンパー１８と第２ダンパー１９）の合計で圧力変動を低減する。

また本実施例では第１ダンパー１８と第２ダンパー１９を同一部材で作製しているので、第２ダンパー１９を別部材で製作する必要がなく、また組立が容易となる。さらにミシン目２０（易折り曲げ部）に合わせて折るだけなので、位置決めも容易かつ正確である。

なお第１ダンパー１８と第２ダンパー１９の２つのダンパーを別部材としても問題はなく、この場合、一方のダンパー（例えば第２ダンパー１９）の厚みをさらに薄くすることができる。振動板１６とダンパーが同一部材の場合、ダンパーの厚みは吐出性能から来る振動板１６の制約を受けるが、別部材とした場合、厚みはそれぞれ別にすることができるので、可能な限り薄くすることができる。

以上のようなインクジェット記録ヘッドは、ヘッド幅を広げることなくダンパーを広げることができ、ノズル数が増えても圧力変動を吸収して吐出性能を安定にすることができる。

図４は、本発明の実施例２に係るインクジェット記録ヘッドの断面図である。本実施例では、第２ダンパー１９の外側に第３ダンパー３０を連設して、第１ダンパー１８と第２ダンパー１９の間ならびに第２ダンパー１９と第３ダンパー３０の間に、それぞれミシン目などの易折り曲げ部（図示せず）が形成されている。

ハウジング５は、共通液室２２を有するハウジング半体５ａと、インク供給路２１を有するハウジング半体５ｂとに分割され、前記ハウジング半体５ａの側面に側面ダンパー窓２４ａが、上面に上面ダンパー窓２４ｂが、それぞれ平行に形成されている。そして略立方形をした共通液室２２の下面に第１ダンパー１８を、共通液室２２の側面に第２ダンパー１９を、共通液室２２の上面に第３ダンパー３０を配置して接着固定することにより、共通液室２２の３つの面をダンパー１８，１９，３０で覆っている。このようにしてダンパー１８，１９，３０を取り付けたハウジング半体５ａとハウジング半体５ｂを接着固定して、ハウジング半体５を構成する。

図４に示すように本実施例２では、第１ダンパー１８と第３ダンパー３０が共通液室２２を挟んで対向している。

図５は、本発明の実施例３に係るインクジェット記録ヘッドの断面図である。本実施例では、第２ダンパー１９は第１ダンパー１８とは別部材で構成されて、ハウジング５の側面にインサート成形されている。第２ダンパー１９として金属薄板を使用することもできるが、本実施例ではインサート成形によりポリイミドなどの樹脂フィルムからなる第２ダンパー１９を一体に成形している。このように第２ダンパー１９をハウジング５と一体成形すれば、ハウジング５と第２ダンパー１９の接合工程が不要で、組立易くなる。

図６は本発明の実施例４に係るインクジェット記録ヘッドの断面図、図７はそのインクジェット記録ヘッドの分解斜視図（但し、アクチュエーター６を省略している）である。本実施例では共通液室２２の上面に第２ダンパー１９を兼ねた薄板状のヒーター３１が配置されており、このヒーター３１は後述するハウジング半体５ａとハウジング半体５ｂの間に挟持・固定されている。

ヒーター３１は、フィルム型でポリイミドフィルムの間に銅線がパターニングされている。ヒーター３１には、インク供給路を逃がすためのインク供給路逃げ穴３６と、アクチュエーターを逃がすためのアクチュエーター逃げ穴３７が、それぞれハウジング５と合うように形成されている。ヒーター３１に給電する入力端子３８は、ハウジング５の側面から取り出される。

ハウジング５は実施例１のハウジング５を共通液室２２の天井部分から半分に分割したもので、流路基板４と接合する共通液室２２を形成する貫通孔を有するハウジング半体５ａと、インク供給路２１とハウジングダンパ逃げ部３９を有するハウジング半体５ｂに分けられる。形状として完全に共通液室２２の天井部分から分割しなくても良く、天井部分を薄くした状態で分割しても良い。このような形態であれば、ヒーター３１がインクに触れることがなくなるので耐インク性が向上する。

組立方法としては、流路基板４の構成までは実施例１と同様である。ハウジング半体５ａを流路基板４に接合後、ヒーター３１を接合し、その後ヒーター３１の上にハウジング半体５ｂを接合する。またはハウジング半体５ａとヒーター３１とハウジング半体５ｂの３者を接合してから、それに流路基板４を接合しても良い。

本実施例ではハウジング半体５ａとハウジング半体５ｂの間にヒーター３１を配置したが、ハウジング５の側面にダンパー窓２４を形成し、そのダンパー窓２４を第２ダンパー兼用の薄板状ヒーター３１覆うことも可能である。

本実施例では、ダンパー面積の確保とヘッド加熱を同時に実現できる。ヒーター３１が共通液室２２の壁面となることからインクを直接加熱することが可能となり、効率的なヘッド加熱が実現できる。温度分布を均一化するため、ヒーター３１の配線に疎密をつけて中央部と端部の加熱割合を変えることが望ましい。導電パターンが少ないほどヒーター３１の剛性が低下するので、コンプライアンスとしては導電パターンが疎な方が良い。

図６に示すように本実施例４では、第２ダンパーを兼ねたヒーター３１と第１ダンパー１８が共通液室２２を挟んで対向している。

図８は本発明の実施例５に係るインクジェット記録ヘッドの分解斜視図、図９はそのインクジェット記録ヘッド内でのインクの流れを示す図である。

本実施例では、ダイアフラムプレート３の四辺に沿って、ノズル列と平行に延びた細長い細長ダンパー３４と、ノズル列に対して直交する方向に延びた広幅ダンパー３５とが、それぞれ設けられ、各ダンパー３４、３５は同一平面上に形成されている。従って図９に示すように、ノズル１０列の両側に広幅ダンパー３５が配置された形になっている。

図８に示すように、前記ダイアフラムプレート３の各ダンパー３４、３５に対応して、チャンバープレート２の四辺にはダンパー逃げ部１４が、またハウジング５の四辺には共通液室２２が、それぞれ形成されている。

図９で矢印に示すように、広幅ダンパー３５側の一端に連結されたインク供給路２１ａからインクが入り、共通液室２２に充填されながら細長ダンパー３４を経由して、個別マニホールド１３、リストリクタ１２ならびに圧力室１１を通ってノズル１０に至る。インクの充填時は、細長ダンパー３４の先にあるインク供給路２１ｂからインクが排出される。

本実施例ではノズル１０列の両端に幅が充分に取れるダンパー（広幅ダンパー３５）を設けたので、ヘッド幅を犠牲にせずダンパーのコンプライアンスを確保することができる。また、ノズル列の端にダンパーを設けるので、２列対向型のヘッドがレイアウト的に無駄がなく望ましい。

図１０は、本発明の実施例６に係るインクジェット記録ヘッドにおけるダイアフラムプレート３の平面図である。

同図に示すようにダイアフラムプレート３上に、ノズル列と平行に延びた細長ダンパー３４と、その細長ダンパー３４の一方の端部側に設けられてノズル列と直交する方向に延びた広幅ダンパー３５ａと、細長ダンパー３４の他方の端部に設けられてノズル１０列と直交する方向に延びた広幅ダンパー３５ｂとを有する平面形状がほぼコ字形のダンパーを、ノズル列方向に若干ずらして２つ互いにかみ合うように設けている。

このときダイアフラムプレート３の両側端部には、広幅ダンパー３５ａと広幅ダンパー３５ｂが平行に並んで設けられ、長さの短い（ダンパー面積の小さい）広幅ダンパー３５ａが内側、長さの長い（ダンパー面積の大きい）広幅ダンパー３５ｂが外側になるように、それぞれ設けられている。このような配置は、対向列の干渉を考慮したものである。

なお、図示していないが、ダイアフラムプレート３の各ダンパー３４、３５に対応して、チャンバープレート２の四辺にはダンパー逃げ部１４が、またハウジング５の四辺には共通液室２２が、それぞれ形成されている。

本実施例により、ダンパー面積がより広くなり圧力変動をより抑えやすくなり、またはヘッド幅の狭幅化が行なうことができる。ヘッドの長さが広がるのでノズル数が多いヘッドが望ましい。特にノズル列長が１００ｍｍ以上のヘッドにおいて、千鳥にヘッドを配列しても両端にはデッドスペースがかなり残るので効果的である。

図１１は、前記実施例に係るインクジェット記録ヘッドを搭載した画像形成装置の斜視図である。

インクジェット記録ヘッド５０は、図示していないタイミングベルトに連結された駆動モータの正逆転によりフレームから延びたガイド軸１０６，１０７上を往復移動しながら、搬送ローラ１０８によって搬送される記録媒体１００上にインク滴を吐出して文字や図形などの画像を印刷する。

インクジェット記録ヘッド５０へのインクの供給は、メインインクタンク１０３から供給チューブ１０４を経由してサブインクタンク１０１へ送られる。さらに供給チューブ１０４を経由して、インクジェット記録ヘッド５０へ供給される。ヘッド保全部１０２は、印刷をしていない時にインクジェット記録ヘッド５０のノズルからのインクの乾燥や異物の付着を防止するためにキャップ１０５、或いは図示していないが、ノズル面に付着したインクなどを除去するためのワイパーブレードなどが設けられている。前記キャップ１０５は、サブインクタンク１０１からインクジェット記録ヘッド５０内にインクを充填するときやインクジェット記録ヘッド５０内に停滞した気泡などを除去する目的で実施されるパージ動作をするときの吸引キャップとしても利用される。

インクジェット記録ヘッド５０の各ノズルにはシアン、マゼンタ、イエロー、黒のインクが個別に供給されて吐出され、記録媒体１００上で各色のインクを重ね合わせてカラー画像を形成することができる。

この実施例において本発明に係る液滴吐出装置は、吐出する液体を貯留するメインインクタンク１０３ならびにサブインクタンク１０１などの液体タンクと、インクジェット記録ヘッド５０からなる液滴吐出ヘッドと、前記液体タンクに貯留されている液体を前記液滴吐出ヘッドに供給する供給チューブ１０４などの液体供給手段を備えている。

本発明の請求毎の効果を示せば下記の通りである。
請求項１ないし３に記載の発明によれば、ヘッド幅を広げることなく共通液室のダンパー面積が確保することが可能となり、圧力変動を抑えることができる。

請求項４ないし７に記載の発明によれば、複数のダンパーを同一の部材で形成されているので、コストダウンが図れ、組立が容易である。

請求項９に記載の発明によれば、異なるダンパーを配置することで、ダンパー間の共振による振幅を抑えることができる。

請求項１０に記載の発明によれば、夫々の剛性を変えることが可能となり、ダンパー間の共振による振幅を抑えることができる。

請求項１１に記載の発明によれば、ダンパーを接合する必要がなく、組立が容易である。

請求項１２に記載の発明によれば、ヘッド幅を広げることなく共通液室の圧力変動を抑えつつ液体の加熱ができるので、ヘッド配列のレイアウトの自由度が増し、異常吐出を防ぎ、さらには液体の加熱により高粘度液体の吐出も可能となる。

請求項１４ないし１６に記載の発明によれば、ノズル列よりも外側に広幅なダンパーがあるので、ヘッド幅を広げなくてもダンパー面積を広く確保できる。

請求項１７ならびに１８に記載の発明によれば、小型の液滴吐出装置ならびに画像形成装置を提供することができる。

前記実施例ではインクジェット記録ヘッドについて説明したが、本発明は例えば液晶ディスプレー用カラーフィルターの製造に用いられる色材液、あるいは有機ＥＬディスプレー用電極膜の製造に用いられる電極液材などの特殊な液体を吐出する液滴吐出ヘッドにも適用可能である。

１：オリフィスプレート、２：チャンバープレート、３：ダイアフラムプレート、４：流路基板、５：ハウジング、５ａ、５ｂ：ハウジング半体、６：アクチュエーター、１０：ノズル、１１：圧力室、１２：リストリクタ、１３：個別マニホールド、１４：ダンパー逃げ部、１５：凸部、１６：振動板、１７：インク導入孔、１８：第１ダンパー、１９：第２ダンパー、２０：ミシン目、２１：インク供給路、２２：共通液室、２３：アクチュエーター挿入口、２４：ダンパー窓、２４ａ：側面ダンパー窓、２４ｂ：上面ダンパー窓、２５：圧電素子、２６：バックプレート、２７：ＦＰＣ、２８：角部、２９：接着剤、３０：第３ダンパー、３１：ヒーター、３２ａ、３２ｂ：ハウジング半体、３４：細長ダンパー、３５ａ、３５ｂ：幅広ダンパー、３６：インク供給路逃げ穴、３７：アクチュエータ逃げ穴、３８：入力端子、３９：ハウジングダンパ逃げ部、４０：接着剤、５０：インクジェット記録ヘッド、１００：記録媒体、１０１：サブインクタンク、１０２：ヘッド保全部、１０３：メインインクタンク、１０４：供給チューブ、１０５：キャップ、１０６、１０７：ガイド軸、１０８：搬送ローラ。

特開２００５-１２５６３１号公報 特表２００３−５１５４７５号公報 特開２００７−１４５０１４号公報 特許第３９０４０３３号公報 特開２００７−１１２００１号公報 特開２００６−２６４０６５号公報

Claims (18)

1. 複数のノズルと、そのノズルに夫々連通する圧力室と、各圧力室に連通する共通液室と、その共通液室に接続する液供給口と、前記圧力室の１面を変形させて前記ノズルから液滴を吐出させる駆動手段を備える液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記共通液室は略直方体に形成され、その共通液室内の圧力変動を抑えるためのダンパーが、少なくとも前記共通液室の２平面にそれぞれ設置されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ダンパーは前記共通液室の直交する２平面にそれぞれ設置されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
3. 請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ダンパーは前記共通液室の対向する２平面にそれぞれ設置されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ダンパーは弾性薄板に所定の間隔をおいて複数設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
5. 請求項４に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記駆動手段を挿入するハウジングの角部付近に前記共通液室が設けられ、そのハウジングには前記共通液室と連通するダンパー窓が形成され、前記ダンパーを有する部材を前記ハウジングの角部に沿って折り曲げて、前記ダンパー窓をそれぞれ前記ダンパーで覆うことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
6. 請求項５に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ダンパーを有する部材の前記ハウジングの角部と対応する位置に易折り曲げ部が設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
7. 請求項６に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記易折り曲げ部がミシン目であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
8. 請求項５ないし７のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ダンパーを有する部材が前記圧力室の１面を構成する振動板を有するダイアフラムプレートであって、前記振動板とダイアフラムプレートの端部との間に前記ノズル配列方向に延びる細長いダンパーが設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
9. 請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記共通液室の少なくとも２平面にそれぞれ設置されるダンパーの厚さが異なることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
10. 請求項１または９に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記共通液室の少なくとも２平面にそれぞれ設置されるダンパーの材質が異なることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
11. 請求項１、９、１０のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記駆動手段を挿入するハウジングに前記共通液室が設けられ、そのハウジングには前記共通液室と連通するダンパー窓が形成され、そのダンパー窓の少なくとも１つを覆うダンパーが前記ハウジングにインサート成形されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
12. 請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ダンパーの少なくとも１つはヒータで構成され、このヒータに通電することにより前記共通液室内の液体が加熱されることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
13. 請求項１２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ヒータは導電パターンをフイルムで両側から挟んだフィルム状のヒータであることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
14. 複数のノズルが直線上に配置されたノズル列と、前記各ノズルに夫々連通する圧力室と、各圧力室に連通する共通液室と、その共通液室に接続する液供給口と、前記圧力室の１面を変形させて前記ノズルから液滴を吐出させる駆動手段と、前記共通液室の圧力変動を抑えるために共通液室に設置されたダンパーを備える液滴吐出ヘッドにおいて、
    前記ダンパーは、前記ノズル列と平行に延びた細長いダンパーと、前記ノズル列と直交する方向に延びて、かつノズル列の列方向外側と対応する位置に配置される前記細長いダンパーよりも幅広いダンパーとを有し、
    前記共通液室は、前記細長いダンパーと対応する細長い共通液室と、前記幅広いダンパーと対応する幅広い共通液室とが連通して形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
15. 請求項１４に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記細長いダンパーの両端部に前記幅広いダンパーが平行に設けられ、前記細長い共通液室の両端部に幅広い共通液室が平行に形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
16. 請求項１５に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記細長いダンパーの両端部に長さの短い幅広のダンパーとその短い幅広のダンパーよりも長い幅広のダンパーをそれぞれ平行に設けた平面形状が略コ字形の２つのダンパーを、前記ノズル列の配列方向に若干ずらしてかみ合うように設けて、
    前記ノズル列側に前記短い幅広のダンパーを、その短い幅広のダンパーの外側に長い幅広のダンパーを配置することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
17. 吐出する液体を貯留する液体タンクと、液滴吐出ヘッドと、前記液体タンクに貯留されている液体を前記液滴吐出ヘッドに供給する液体供給手段とを備え、前記液滴吐出ヘッドから吐出した液滴を被着媒体上に着弾する液滴吐出装置において、
    前記液滴吐出ヘッドが請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液滴吐出装置。
18. 前記液体が画像形成用インクであって、前記被着媒体が記録媒体で、請求項１７に記載の液滴吐出装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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