JP4367049B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体にインクを吐出して印刷を行うインクジェットヘッドに関する。

インクジェットヘッドは、インクジェットプリンタ等において、インクタンクから供給されたインクを複数の圧力室に分配し、各圧力室に選択的にパルス状の圧力を付与することにより圧力室に対応するノズルからインクを吐出する。このようなインクジェットヘッドにおいては、安定した圧力室へのインクの供給を行うために、インクタンクから供給されたインクを貯溜し、貯溜したインクを直接複数の圧力室に供給するリザーバを設ける技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２９９２７５６号公報（図１）

画像の高解像度化や高速印字の要求に対応するために、圧力室が高密度に配置されたインクジェットヘッドにおいては、圧力室に至る流路経路が複雑になるため、リザーバから直接圧力室にインクを供給することが困難となる。そのため、リザーバから共通インク室を介して圧力室にインクを供給することが考えられる。

そこで、本発明は、リザーバから共通インク室を介して圧力室にインクを供給する構成で、インクを圧力室に円滑に供給することができるインクジェットヘッドを提供することを目的とする。

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ヘッドは、一方向に延在した共通インク室と、前記共通インク室の出口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と、前記流路ユニットの一表面に固定されていると共に、前記共通インク室よりも容積が大きく且つ前記一方向に延在したインクを貯溜するためのインクリザーバを含むリザーバユニットとを備えており、前記リザーバユニットは、外部からインクが供給されるインク流入口と、前記インク流入口を介して外部と前記インクリザーバとを連通させ、前記インク流入口に流入されたインクを前記インクリザーバに落し込むインク落込流路と、前記インクリザーバに形成され、前記インクリザーバ内のインクを前記共通インク室に向けて流出させる複数のインク流出口とを有し、前記インクリザーバの前記一方向に直交する方向に関する両端部近傍において、複数の前記インク流出口が前記一方向に沿って千鳥状に配列されており、複数の前記圧力室によってそれぞれ構成された複数の圧力室群が、前記一方向に沿って千鳥状に配列されており、複数の前記インク流出口が、平面視において前記一方向に関する両側から前記圧力室群を挟むようにそれぞれ配置されており、前記インク落込流路が、前記インクリザーバに面した落込口を有し、前記落込口は、前記一方向及び前記一方向に直交する方向におけるそれぞれの両側に、前記インク流出口が少なくとも１つ存在する位置に設けられている。

本発明によると、インクリザーバの一方向における端部に落込口が形成される場合と比較して、落込口に最も近いインク流出口と落込口との間の距離と、落込口から最も遠いインク流出口と落込口との間の距離との差が小さくなり、落込口から供給されたインクが、落込口に最も近いインク流出口から流出し共通インク室に到達したインクが、落込口から最も遠いインク流出口からインクリザーバに向けて逆流しようとする前に、落込口から最も遠いインク流出口に到達することになるため、インクリザーバ内にエアが滞溜しにくくなり、インクを圧力室に円滑に供給することができる。

本発明においては、落込口が、インクリザーバの一方向における中央に対向していることが好ましい。これによると、落込口に最も近いインク流出口と落込口との間の距離と、落込口から最も遠いインク流出口と落込口との間の距離との差をさらに小さくすることができるため、インクリザーバ内にエアがさらに滞溜しにくくなる。

本発明において、落込口は、一方向における両側に同数のインク流出口が存在する位置、又は、一方向における両側に存在するインク流出口の数の差が１である位置に設けられていることが好ましい。これによると、落込口からインクリザーバ内に配置された各インク流出口の距離の差を小さくすることができるため、インクリザーバ内にエアがさらに滞溜しにくくなる。

本発明においては、インクリザーバが一方向における両側に向かって先細りとなった形状を有しており、インクリザーバの先端にインク流出口が設けられていることが好ましい。これによると、インクリザーバの先端側に配置され、落込口から比較的離れて位置するインク流出口に向かうインクの流速を高くすることで、落込口から離れたインク流出口に対してもインクを早く到達させることができるため、インクリザーバ内にエアがさらに滞溜しにくくなる。

本発明においては、インクリザーバが、インクリザーバの一方向に関する中央に対して線対称又は点対称な形状を有しており、複数のインク流出口が、インクリザーバの一方向に関する中央に対して線対称又は点対称となるように設けられていることが好ましい。これによると、落込口からのインクの流れがインクリザーバの両方向または全方向に向けて均等に分配されて効率のよいインクの流れを形成することができるため、インクリザーバ内にエアがさらに滞溜しにくくなる。

本発明においては、インク流入口が、インクリザーバの一方向に関する中央に対して、落込口よりも外側に設けられていることが好ましい。これによると、落込口をインクリザーバの一方向に関する中央側に設けてエアの滞溜を防止するだけでなく、インク流入口を一方向に関する外側に設けることでリザーバユニット上の空間を有効に活用することができる。

本発明においては、インク落込流路に、インクを濾過するためのフィルタが配置されていることが好ましい。これによると、各インク供給口にフィルタを配置した場合と比較して、フィルタの面積を大きく取ることができるため、流路抵抗を低下させることができ、インクを圧力室に円滑に供給することができる。

本発明においては、インクリザーバが、一方向に延在する主流路と、主流路から分岐するとともにインク流出口が設けられ、且つ主流路よりも流路幅の狭い複数の傍流路とを備えており、傍流路は、一方向における中央から離れる方向に向けてインクを流出することが好ましい。これによると、インクリザーバが各インク流出口に向かうインクの流れに沿って形成されているため、インクリザーバ内における流路抵抗をさらに下げることができる。また、複数のインク流出口のうちの２つが、インクリザーバの一方向に関する各端部近傍に１つずつ配置されており、複数のインク流出口のうちの残りが、２つの単位で一方向に関して千鳥状にされていてもよい。さらに、このとき、リザーバユニットは、流路ユニットとの間で互いに離隔した離隔部分が形成されるように流路ユニットに向かって突出しているとともに流路ユニット側の面にインク流出口が形成されている突出部を有しており、流路ユニットのインクリザーバ側の面に、突出部のインク流出口に接続されることによって、共通インク室とインクリザーバとを連通させる複数の開口が形成されており、複数の圧力室内のインクに、ノズルからインク滴を吐出させるための吐出エネルギーを付与する台形平面を有する複数のアクチュータユニットが、離隔部分と対向するように流路ユニットのリザーバユニット側の面に接着されており、複数のアクチュエータユニットが、一方向に関して千鳥状に配置されていてもよい。さらに、インク流入口が、リザーバユニットの一方向に関する一方端部近傍に形成されており、落込口が、リザーバユニットの一方向に関する中央に形成されており、フィルタは、インク流入口から供給されたインクが落込口に向かって一方向に且つ水平に流れるように配置されていてもよい。

以下、本発明に係る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、本発明に係る実施の形態のインクジェットヘッドの外観斜視図である。図２は、図１のII−II線における断面図である。インクジェットヘッド１は、用紙に対してインクを吐出するための主走査方向に延在した矩形平面形状を有するヘッド本体７０と、ヘッド本体７０の上面に配置され且つヘッド本体７０に供給するインクを貯溜するためのインクリザーバ３ｃが形成されたリザーバユニット７１と、リザーバユニット７１の上方に配置され且つヘッド本体７０を制御するための制御装置７２と、インク飛沫からインクジェットヘッドを保護するための下部カバー５１ａと上部カバー５１ｂとを備えている。尚、図１においては、説明の都合上上部カバー５１ｂを省略している。

ヘッド本体７０は、インク流路が形成された流路ユニット４と、流路ユニット４の上面に接着された複数のアクチュエータユニット２１とを含んでいる。これら流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１は共に、複数の薄板を積層して互いに接着させた積層構造を有している。

リザーバユニット７１の下面においては、インク流出口３ｄが下方に飛び出しており、インク流出口３ｄの下面開口部においてのみリザーバユニット７１と流路ユニット４とが接触している。そのため、リザーバユニット７１のインク流出口３ｄ以外の領域は、ヘッド本体７０から離隔しており、この離隔部分にアクチュエータユニット２１が配されている。また、アクチュエータユニット２１の上面には、給電部材であるＦＰＣ５０が電気的に接続されている。ＦＰＣ５０はアクチュエータユニット２１の副走査方向両側からアクチュエータユニット２１の外部に引き出されている。

リザーバユニット７１は、図示しないインクタンクからインク流入口３ａに供給されるインクを、インク落込流路３ｂの落込口６３（図８及び図９参照）からインクリザーバ３ｃに流し込んで貯溜するとともに、貯溜したインクをリザーバユニット７１の副走査方向の両端部近傍に形成された複数のインク流出口３ｄから流路ユニット４に供給するものである。また、リザーバユニット７１の副走査方向の両端部には、アクチュエータユニット２１に接続されているＦＰＣ５０を引き出すための２つの引き出し部５３が、矩形状に切り欠かれるように形成されている。

制御装置７２は、インクジェットヘッド１の駆動を制御するためのものであり、メイン基板７２と、サブ基板８１と、ドライバＩＣ８０とを含んでいる。メイン基板７２は、主走査方向に延在する矩形形状を有するものであり、その平面がリザーバユニット７１の上面に対して垂直になるように、リザーバユニット７１上に固定されている。サブ基板８１は、メイン基板７２の平面に対して平行になるように配置されるとともにメイン基板７２と電気的に接続されている。ドライバＩＣ８０は、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ものであり、ヒートシンク８２を備えた状態でサブ基板８１に固定されている。サブ基板８１及びドライバＩＣ８０はリザーバユニット７１の引き出し部５３から引き出されたＦＰＣ５０と電気的に接続されている。ＦＰＣ５０は、サブ基板８１から出力された信号をドライバＩＣ８０に伝達し、ドライバＩＣ８０から出力された駆動信号をヘッド本体７０のアクチュエータユニット２１に伝達するように、両者と電気的に接続されている。

下部カバー５１ａは、略四角の筒状筐体であり、引き出し部５３から引き出されたＦＰＣ５０を外側から覆うようにヘッド本体７０上に配置されている。下部カバー５１ａの下側の開口部には切り込みが形成されており、この切り込みがリザーバユニット７１の上面端部、引き出し部５３の側壁及びヘッド本体７０の上面端部に係合される。また、下部カバー５１ａの上側の開口部には、側壁端部が内側に且つ水平方向に折り込まれた平面部が形成されている。上部カバー５１ｂは、アーチ形状の天井を有する角筐体であり、メイン基板７２の上部及びサブ基板８１を外側から覆うように、下部カバー５１ａの上側の開口部に形成された平面部上に配置されている。そして、下部カバー５１ａ及び上部カバー５１ｂが配置された状態においては、下部カバー５１ａ及び上部カバー５１ｂの副走査方向の幅が、ヘッド本体７０の副走査方向の幅内に収まるようになっている。

次に、ヘッド本体７０の構造について詳細に説明する。図３は、図１に示したヘッド本体７０の平面図である。図４は、図３の一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図である。図３及び図４に示すように、ヘッド本体７０は、圧力室群９を構成する多数の圧力室１０やノズル８が形成された流路ユニット４を有している。流路ユニット４の上面には、千鳥状になって２列に配列された複数の台形のアクチュエータユニット２１が接着されている。より詳細には、各アクチュエータユニット２１は、その平行対向辺（上辺及び下辺）が流路ユニット４の長手方向に沿うように配置されている。また、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士が、流路ユニット４の幅方向にオーバーラップしている。

アクチュエータユニット２１の接着領域に対向した流路ユニット４の下面は、インク吐出領域となっている。インク吐出領域の表面には、後述するように、多数のノズル８がマトリクス状に多数配列されている。尚、１つのノズル８に連通された圧力室１０もマトリクス状に配列されており、１つのアクチュエータユニット２１の接着領域に対向した流路ユニット４の下面に存在する複数の圧力室１０が、１つの圧力室群９を構成している。

また、図４に示すように、アクチュエータユニット２１に対向したインク吐出領域の表面には、多数のノズル８が配列されている。各ノズル８は、先細形状のノズルとなっており、平面形状が略菱形の圧力室１０、及びアパーチャ１２を介してマニホールド５の分岐流路である副マニホールド５ａと連通している。流路ユニット４の上面に設けられているマニホールド５の開口部５ｂは、リザーバユニット７１の下面に設けられているインク流出口３ｄと接合されており、リザーバユニット７１からインク流出口３ｄ及び開口部５ｂを介して流路ユニット４にインクが供給される。尚、圧力室１０はアクチュエータユニット２１の接着領域に対向した流路ユニット４内にマトリクス状に複数形成されている。尚、図４において、図面を分かりやすくするために、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（圧力室群９）、開口部５ｂ、アパーチャ１２を実線で描いている。

次に、ヘッド本体７０の断面構造について説明する。図５は、図４のV−V線における断面図である。図６はヘッド本体７０の部分分解斜視図である。図５から分かるように、ノズル８は、圧力室１０及びアパーチャ１２を介して副マニホールド５ａと連通している。このようにして、ヘッド本体７０には、副マニホールド５ａの出口からアパーチャ１２、圧力室１０を経てノズル８に至る個別インク流路３２が圧力室１０ごとに形成されている。

ヘッド本体７０は、図６からも分かるように、上から、アクチュエータユニット２１、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の合計１０枚のシート材が積層された積層構造を有している。これらのうち、アクチュエータユニット２１を除いた９枚の金属プレートから流路ユニット４が構成されている。

アクチュエータユニット２１は、後で詳述するように、４枚の圧電シート４１〜４４（図７参照）が積層され且つ電極が配されることによってそのうちの最上層だけが電界印加時に活性層となる部分を有する層（以下、単に「活性層を有する層」というように記する）とされ、残り３層が非活性層とされたものである。キャビティプレート２２は、圧力室１０に対応するほぼ菱形の開口が多数設けられた金属プレートである。ベースプレート２３は、キャビティプレート２２の１つの圧力室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からインクノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。アパーチャプレート２４は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、２つの孔とその間を結ぶハーフエッチング領域で形成されたアパーチャ１２のほかに圧力室１０からインクノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。サプライプレート２５は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、アパーチャ１２と副マニホールド５ａとの連絡孔及び圧力室１０からインクノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。マニホールドプレート２６、２７、２８は、積層時に互いに連結して副マニホールド５ａを構成する孔に加えて、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０からインクノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。カバープレート２９は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０からインクノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。ノズルプレート３０は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、ノズル８がそれぞれ設けられた金属プレートである。

これら９枚の金属プレートは、図５に示すような個別インク流路３２が形成されるように、互いに位置合わせして積層される。この個別インク流路３２は、副マニホールド５ａからまず上方へ向かい、アパーチャ１２において水平に延在し、それからさらに上方に向かい、圧力室１０において再び水平に延在し、それからしばらくアパーチャ１２から離れる方向に斜め下方に向かってから垂直下方にノズル８へと向かう。

次に、流路ユニット４における最上層のキャビティプレート２２に積層された、アクチュエータユニット２１の構成について説明する。図７（ａ）はアクチュエータユニット２１と圧力室１０との部分拡大断面図であり、図７（ｂ）はアクチュエータユニット２１の表面に接着された個別電極の形状を示す平面図である。

図７（ａ）に示すように、アクチュエータユニット２１は、それぞれ厚みが１５μｍ程度で同じになるように形成された４枚の圧電シート４１、４２、４３、４４を含んでいる。これら圧電シート４１〜４４は、ヘッド本体７０内の１つのインク吐出領域内に形成された多数の圧力室１０に跨って配置されるように連続した層状の平板（連続平板層）となっている。圧電シート４１〜４４が連続平板層として多数の圧力室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ようになる。圧電シート４１〜４４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ものである。

最上層の圧電シート４１上には、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。なお、圧電シート４２と圧電シート４３の間に、電極は配置されていない。これら個別電極３５及び共通電極３４は共に、例えばＡｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる。

個別電極３５は、略１μｍの厚みで、図７（ｂ）に示すように、図４に示した圧力室１０とほぼ相似である略菱形の平面形状を有している。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、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部３６が設けられている。ランド部３６は、例えばガラスフリットを含む金からなり、図７（ａ）に示すように、個別電極３５における延出部表面上に接着されている。また、ランド部３６は、ＦＰＣ５０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、すべての圧力室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。また、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に、各個別電極３５ごとに独立した別のリード線を含むＦＰＣ５０及びランド部３６を介してドライバＩＣ８０に接続されている（図１及び図２参照）。

次に、アクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。アクチュエータユニット２１における圧電シート４１の分極方向はその厚み方向である。つまり、アクチュエータユニット２１は、上側（つまり、圧力室１０とは離れた）１枚の圧電シート４１を活性層が存在する層とし且つ下側（つまり、圧力室１０に近い）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の構成となっている。従って、個別電極３５を正又は負の所定電位とすると、例えば電界と分極とが同方向であれば圧電シート４１中の電極に挟まれた電界印加部分が活性層として働き、圧電横効果により分極方向と直角方向に縮む。一方、圧電シート４２〜４４は、電界の影響を受けないため自発的には縮まないので、上層の圧電シート４１と下層の圧電シート４２〜４４との間で、分極方向と垂直な方向への歪みに差を生じることとなり、圧電シート４１〜４４全体が非活性側に凸となるように変形しようとする（ユニモルフ変形）。このとき、図７（ａ）に示したように、圧電シート４１〜４４の下面は圧力室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ので、結果的に圧電シート４１〜４４は圧力室側へ凸になるように変形する。このため、圧力室１０の容積が低下して、インクの圧力が上昇し、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は元の形状になって圧力室１０の容積が元の容積に戻るので、インクをマニホールド５側から吸い込む。

次に、リザーバユニット７１の構造について詳細に説明する。図８は、リザーバユニット７１における図１に示したVIII−VIII線の断面図である。図９は、リザーバユニット７１を構成する各プレートの平面図である。尚、図８においては、説明の都合上縦の縮尺を拡大した図を示している。

リザーバユニット７１は、図８に示すように、アッパープレート９１、フィルタプレート９２、リザーバプレート９３、及びアンダープレート９４が積層された積層構造を有している。

これら各プレートは、一方向（主走査方向）に延在した矩形状のプレートであり、幅方向（副走査方向）の形状が全て同じである。そして各プレートを互いに位置合わせして積層することにより、リザーバユニット７１内に、図８に示すような、インク落込流路３ｂ及びインクリザーバ３ｃが構成される。インク落込流路３ｂの上流側にはインク流入口３ａが、下流側にはインクリザーバ３ｃに面する落込口６３が設けられている。インクリザーバ３ｃの下流側には１０個のインク流出口３ｄが、リザーバユニット７１の幅方向の両側に、長手方向に沿って５つずつ設けられている。インク流入口３ａはリザーバユニット７１の上面端部に設けられており、落込口６３はインクリザーバ３ｃの中央に対向する位置に設けられている。このインクリザーバ３ｃの中央に対向する位置は、主走査方向の両側にそれぞれ５つのインク流出口３ｄが配置される位置である。

次に各プレートについて詳細に説明する。アッパープレート９１には、主走査方向における一端部近傍に円形の平面形状を有する孔４５が形成されている。孔４５の上面の開口部はインク流入口３ａを構成する。

フィルタプレート９２には、フィルタプレート９２の厚みの約１／３の深さを有する穴４６が形成されている。穴４６は、フィルタプレート９２の一端部の孔４５に対向する位置から、中央近傍の孔４９に対向する位置に至るまで形成されており、孔４５に対向する位置では孔４５の外形に沿うように、孔４９に対向する位置では孔４９の外形に沿うように形成されている。

穴４６の底面には、フィルタ４７が配置されている。フィルタ４７は孔４５に対向する位置を除く穴４６の平面形状を一回り小さくした平面形状を有している。さらに、穴４６の底面には、フィルタプレート９２の厚みの約１／３の深さを有する穴４８が形成されている。穴４８は、フィルタ４７の平面形状をさらに一回り小さくした平面形状を有している。つまり、穴４６の底面と穴４８とでフィルタ４７を下方から支える段部が形成され、この段上にフィルタ４７が配置されている。穴４８の底面には、円形の平面形状を有する孔４９が形成されている。孔４９は、フィルタプレート９２の中心に配置されている。孔４５、穴４６、４８及び孔４９によりインク落込流路３ｂが構成される。また、孔４９の下面の開口部は落込口６３を構成する。

リザーバプレート９３には、中央に孔６１が形成されている。孔６１はアンダープレート９４に形成された孔６２に対向する１０個の端部を有するものである。また、孔６１はインクリザーバ３ｃを構成するものである。

アンダープレート９４には、楕円形の平面形状を有する複数の孔６２が形成されている。孔６２は、アンダープレート９４の副走査方向の両端に、主走査方向に沿って５つずつ配置されている。また、孔６２は主走査方向の両端に形成された孔６２が１つ、それ以外の孔６２が２つの単位で千鳥状になるように、且つアンダープレート９４の中心点（主走査方向に関する中央）に対して点対称になるように配置されている。孔６２の下面の開口部はインク流出口３ｄを構成する。尚、図８においては、説明の都合上、波線で描くべきインク流出口３ｄを実線で描いている。

次に、リザーバユニット７１における各インク流路について説明する。インク落込流路３ｂは、図示しないインクタンクから供給されるインクをインクリザーバ３ｃに落し込むためのものであり、前述のように内部にフィルタ４７が配置されている。インク落込流路３ｂは上流側に設けられているインク流入口３ａを介して図示しないインクタンクと連通し、下流側に設けられている落込口６３を介してインクリザーバ３ｃと連通している。インク流入口３ａはリザーバユニット７１の主走査方向の一端部に形成されている。落込口６３はインクリザーバ３ｃにおける複数のインク流出口３ｄの中心に対向する位置に形成されている。

インクリザーバ３ｃは、インクを貯溜するとともに、貯溜したインクをマニホールド５に流し込むためのものであり、インク流出口３ｄを介してマニホールド５と連通している。インクリザーバ３ｃには、インクリザーバ３ｃの中心から主走査方向の両端部近傍に形成されている２つのインク流出口３ｄに向かって先細りになるように主流路６４が形成されるとともに、主流路６４からさらに分岐して他のインク流出口３ｄに向かって先細りになるように複数の傍流路６５が形成される。つまり、インクリザーバ３ｃの各端部にインク流出口３ｄが形成されている。本実施の形態では、インク流出口３ｄは、リザーバユニット７１の副走査方向の両端に、主走査方向に沿って５つずつ配置されている。また、インク流出口３ｄは、主走査方向の両端に形成されたものが１つ、それ以外のものが２つの単位で千鳥状になるように配置されている。また、インクリザーバ３ｃの平面形状及びインク流出口３ｄの位置は、落込口６３からインクを落し込まれる点となる主走査方向に関する中央に対して点対称となる。

アッパープレート９１、フィルタプレート９２、リザーバプレート９３、及びアンダープレート９４の副走査方向の両端には、主走査方向に隣り合う引き出し部５３の間に２つのインク流出口３ｄが配置されている。このとき、アクチュエータユニット２１に接続されているＦＰＣ５０が引き出される位置に対応して副走査方向の幅方向に矩形状に切り欠かれた引き出し部５３が千鳥状に形成されている。

次にリザーバユニット７１におけるインクの流れについて説明する。インクが図示しないインクタンクからリザーバユニット７１のインク流入口３ａを介してインク落込流路３ｂに供給される。インク落込流路３ｂに供給されたインクは水平方向に流れを形成しつつ、フィルタ４７に濾過される。フィルタ４７に濾過されたインクは落込口６３を介してインクリザーバ３ｃの中心を含む中央部に落し込まれる。インクリザーバ３ｃの中心を含む中央部に落し込まれたインクは、インクリザーバ３ｃの中心を含む中央部から主流路６４の主走査方向の両端に形成されているインク流出口３ｄに向かって矢印の方向に流れる。主流路６４を流れるインクの一部は主流路６４から分岐する複数の傍流路６５に沿って傍流路６５の端部に形成されている各インク流出口３ｄに向かって矢印の方向に流れる。インク流出口３ｄに到達したインクはインク流出口３ｄを介して流路ユニット４のマニホールド５に供給される。

上述したように、実施の形態によると、落込口６３が、インクリザーバ３ｃの中央に設けられ、図示しないインクタンクから供給されたインクが、インク流入口３ａを介して落込口６３からインクインクリザーバ３ｃの中央にインクを落し込まれる。これによると、落込口６３から各インク流出口３ｄまでの距離の差を小さくすることができるため、各インク流出口３ｄにインクが到達する前に他のインク流出口３ｄからマニホールド５に到達したインクが逆流してインク流出口３ｄに到達することが少なくなり、インクリザーバ３内にエアが滞溜しにくくなり、インクを圧力室１０に円滑に供給することができる。

また、落込口６３が、主走査方向におけるインクリザーバ３ｃの中央に配置されるように、且つ主走査方向における両側に同数のインク流出口３ｄが配置されるように形成されている。これによると、落込口６３から各インク流出口３ｄまでの距離の差を小さくすることができるため、インクリザーバ３ｃ内にエアがさらに滞溜しにくくなる。

さらに、インクリザーバ３ｃが主走査方向における両側に向かって先細りとなった形状を有しており、インクリザーバ３ｃの端部でインク流出口３ｄと連通している。これによると、インクリザーバ３ｃの先端側に配置された落込口６３から比較的離れて位置するインク流出口３ｄに向かうインクの流速を高くしてインク流出口３ｄに早くインクを到達させることができるため、インクリザーバ３ｃ内にエアがさらに滞溜しにくくなる。

また、インクリザーバ３ｃが、インクリザーバ３ｃの主走査方向に関する中央に対して点対称な形状を有しており、複数のインク流出口３ｄが、インクリザーバの主走査方向に関する中央に対して点対称となるように設けられている。これによると、落込口６３からのインクの流れがインクリザーバ３ｃの全方向に対して均等に分配され効率のよいインクの流れを形成することができるため、インクリザーバ３ｃ内にエアがさらに滞溜しにくくなる。

加えて、インク流入口３ａが、インクリザーバ３ｃの主走査方向に関する中央に対して、落込口６３よりも外側に設けられている。これによると、リザーバユニット３ｃ上の空間にメイン基板７２及びサブ基板８１を配置するなど有効に活用することができる。

さらに、インク落込流路３ｂに、インクを濾過するためのフィルタ４７が配置されている。これによると、各インク流出口３ｄにフィルタを配置した場合と比較して、インクフィルタ４７の面積を大きく取ることができるため、流路抵抗を低下させてインクを圧力室に円滑に供給することができる。

また、インクリザーバ３ｃが、主走査方向に延在する主流路６４と、主流路６４から分岐するとともにインク流出口３ｄに連通する主流路６４よりも流路幅の狭い複数の傍流路６５とを備えており、傍流路６５が、主走査方向における中央から離れる方向に向けてインクを流出している。これによると、インクリザーバ３ｃが各インク流出口３ｄに向かうインクの流れに沿って形成されているため、インクリザーバ３ｃ内における流路抵抗をさらに下げることができる。

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の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、実施の形態においては、落込口６３が、主走査方向における両側に同数のインク流出口３ｄが配置されるように形成されているが、このような構成に限定されるものではなく、落込口６３が、主走査方向における両側に少なくとも1つのインク流出口３ｄが配置されるように形成されていればよい。

さらに、実施の形態においては、インクリザーバ３ｃが、各端部に向かって先細りの形状を有しているが、このような構成に限定されるものではなく、先細り以外の形状を有していてもよい。

また、実施の形態においては、インク流出口３ｄがインクリザーバ３ｃの各端部において対向するように形成されているが、このような構成に限定されるものではなく、流出口３ｄがインクリザーバ３ｃの流路の途中と対向するように形成されていてもよい。

加えて、実施の形態においては、インクリザーバ３ｃが、インクリザーバ３ｃの主走査方向に関する中央に対して点対称な形状を有しており、複数のインク流出口３ｄが、インクリザーバの主走査方向に関する中央に対して点対称となるように設けられているが、このような構成に限定されるものではなく、インクリザーバ３ｃの形状やインク流出口３ｄの配置がインクリザーバ３ｃの主走査方向に関する中央に対して線対称であってもよいし、点対称や線対称でなくてもよい。

また、実施の形態においては、インク落込流路３ｂが、インクリザーバ３ｃの主走査方向に関する中央に対して、落込口６３よりも外側に設けられているが、このような構成に限定されるものではなく、インク流入口３ａはいずれの位置に設けてもよい。

さらに、実施の形態においては、インク落込流路３ｂにインクを濾過するためのフィルタ４７が配置されているが、このような構成に限定されるものではなく、他の場所にフィルタを配置してもよい。例えば、各インク流出口３ｄにフィルタを配置してもよい。

加えて、実施の形態においては、主走査方向に延在する主流路６４と、主流路６４から分岐するとともにインク流出口３ｄに連通する主流路６４よりも流路幅の狭い複数の傍流路６５とを備えているが、このような構成に限定されるものではなく、主流路と傍流路との流路幅は同じでもよいし、傍流路の流路幅の方が広くてもよい。

また、実施の形態においては、傍流路６５が、主走査方向における中央から離れる方向に向けてインクを流出するが、このような構成に限定されるものではなく、傍流路が主走査方向における中央に近づく方向に向けてインクを流出してもよい。

本発明に係る実施の形態によるインクジェットヘッドの斜視図である。 図１のII−II線に沿った断面図である。 図２に描かれたインクジェットヘッドに含まれるヘッド本体の平面図である。 図３内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図４のV−V線に沿った断面図である。 図４に描かれたヘッド本体の部分分解斜視図である。 図５に描かれたアクチュエータユニットの部分断面図及び平面図である。 図１のIIIV−IIIV線に沿った断面図である。 図８に描かれたリザーバユニットの分解図である。

１ インクジェットヘッド
３ａ インク流入口
３ｂ インク落込流路
３ｃ インクリザーバ
３ｄ インク流出口
４ 流路ユニット
８ ノズル
１０ 圧力室
１２ アパーチャ
２１ アクチュエータユニット
４１ アッパープレート
４２ フィルタプレート
４３ リザーバプレート
４４ アンダープレート
４５、４９、５０、５１ 孔
４６、４８ 穴
４７ フィルタ
６３ 落込口
７０ ヘッド本体
７１ リザーバユニット

Claims (12)

1. 一方向に延在した共通インク室と、前記共通インク室の出口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と、
   前記流路ユニットの一表面に固定されていると共に、前記共通インク室よりも容積が大きく且つ前記一方向に延在したインクを貯溜するためのインクリザーバを含むリザーバユニットとを備えており、
   前記リザーバユニットは、
   外部からインクが供給されるインク流入口と、
   前記インク流入口を介して外部と前記インクリザーバとを連通させ、前記インク流入口に流入されたインクを前記インクリザーバに落し込むインク落込流路と、
   前記インクリザーバに形成され、前記インクリザーバ内のインクを前記共通インク室に向けて流出させる複数のインク流出口とを有し、
   前記インクリザーバの前記一方向に直交する方向に関する両端部近傍において、複数の前記インク流出口が前記一方向に沿って千鳥状に配列されており、
   複数の前記圧力室によってそれぞれ構成された複数の圧力室群が、前記一方向に沿って千鳥状に配列されており、
   複数の前記インク流出口が、平面視において前記一方向に関する両側から前記圧力室群を挟むようにそれぞれ配置されており、
   前記インク落込流路が、前記インクリザーバに面した落込口を有し、前記落込口は、前記一方向及び前記一方向に直交する方向におけるそれぞれの両側に、前記インク流出口が少なくとも１つ存在する位置に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。
2. 前記落込口が、前記インクリザーバの前記一方向における中央に設けら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. 前記落込口は、前記一方向における両側に同数の前記インク流出口が存在する位置、又は、前記一方向における両側に存在する前記インク流出口の数の差が１である位置に対向していることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記インクリザーバが前記一方向における両側に向かって先細りとなった形状を有しており、前記インクリザーバの先端に前記インク流出口が設けら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ヘッド。
5. 前記インクリザーバが、前記インクリザーバの前記一方向に関する中央に対して線対称又は点対称な形状を有しており、複数の前記インク流出口が、前記インクリザーバの前記一方向に関する中央に対して線対称又は点対称となるように設けら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ヘッド。
6. 前記インク流入口が、前記インクリザーバの前記一方向に関する中央に対して、前記落込口よりも外側に設けられてい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ヘッド。
7. 前記インク落込流路に、インクを濾過するためのフィルタが配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
8. 前記インクリザーバが、前記一方向に延在する主流路と、前記主流路から分岐するとともに前記インク流出口が設けられ、且つ前記主流路よりも流路幅の狭い複数の傍流路とを備えており、
   前記傍流路は、前記一方向における中央から離れる方向に向けてインクを流出することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
9. 前記インクリザーバの前記各端部近傍において、同数の前記インク流出口が前記一方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
10. 前記複数のインク流出口のうちの２つが、前記インクリザーバの前記一方向に関する各端部近傍に１つずつ配置されており、前記複数のインク流出口のうちの残りが、２つの単位で前記一方向に関して千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
11. 前記リザーバユニットは、前記流路ユニットとの間で互いに離隔した離隔部分が形成されるように前記流路ユニットに向かって突出しているとともに前記流路ユニット側の面に前記インク流出口が形成されている突出部を有しており、
    前記流路ユニットの前記インクリザーバ側の面に、前記突出部の前記インク流出口に接続されることによって、前記共通インク室と前記インクリザーバとを連通させる複数の開口が形成されており、
    複数の前記圧力室内のインクに、前記ノズルからインク滴を吐出させるための吐出エネルギーを付与する台形平面を有する複数のアクチュータユニットが、前記離隔部分と対向するように前記流路ユニットの前記リザーバユニット側の面に接着されており、
    前記複数のアクチュエータユニットが、前記一方向に関して千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェットヘッド。
12. 前記インク流入口が、前記リザーバユニットの前記一方向に関する一方端部近傍に形成されており、
    前記落込口が、前記リザーバユニットの前記一方向に関する中央に形成されており、
    前記フィルタは、前記インク流入口から供給されたインクが前記落込口に向かって前記一方向に且つ水平に流れるように配置され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ヘッド。
    

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