JP4593063B2 - インクジェット式記録装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、プリンタ、ファックスなどに適用されるインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクを吐出する複数のノズルを有するインクジェットヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録するインクジェット式記録装置が知られている。かかるインクジェット式記録装置では、インクジェットヘッドのノズルが被記録媒体に対向するようにヘッドホルダに設けられ、このヘッドホルダはキャリッジに搭載され被記録媒体の搬送方向とは直交する方向に走査されるようになっている。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドの一例の分解斜視図を図１１に示す。図１１に示すように、圧電セラミックプレート１１１には、複数の溝１１２が並設され、各溝１１２は、側壁１１３で分離されている。各溝１１２の長手方向一端部は圧電セラミックプレート１１１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面までは延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各溝１１２内の両側壁１１３の開口側表面には、長手方向に亘って、駆動電圧印加用の電極１１４が形成されている。
【０００４】
また、圧電セラミックプレート１１１の溝１１２の開口側には、各溝１１２の浅くなった端部と連通する共通インク室１１５を画成するインク室プレート１１６が接合されている。
【０００５】
さらに、このインク室プレート１１６上には、共通インク室１１５の一方面を封止すると共に、共通インク室１１５にインクを供給するインク供給路に連通する連通孔１１７を有する流路基板１１８が固定されている。
【０００６】
このような流路基板１１８には、共通インク室１１５に連通孔１１７からのインクを供給するインク流路の一部を構成するインク溜り１１９が設けられている。そして、このインク溜り１１９内には、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等で形成された網目状のフィルタ１２０が設けられている。
【０００７】
また、圧電セラミックプレート１１１とインク室プレート１１６との接合体の溝１１２が開口している端面には、ノズルプレート１２１が接合されており、ノズルプレート１２１の各溝１１２に対向する位置にはノズル開口１２２が形成されている。
【０００８】
このように構成されるインクジェットヘッドでは、連通孔１１７から各溝１１２内にインクを充填し、所定の溝１１２の両側の側壁１１３に電極１１４を介して所定の駆動電界を作用させると、側壁１１３が変形して所定の溝１１２内の容積が変化し、これにより、溝１１２内のインクがノズル開口１２２から吐出する。
【０００９】
また、このような構成のインクジェットヘッドが搭載されたインクジェット式記録装置では、例えば、起動時、印刷開始前等の所定のタイミングで、インクタンクからインクを供給して各溝内に新しいインクを充填する充填動作、あるいは各溝内のインクをノズル開口１２２から排出することによってノズル開口１２２の目詰まりを防止するための充填動作、いわゆるクリーニング動作を実行する必要がある。
【００１０】
このようなインク充填動作は、例えば、インクジェットヘッドのヘッドチップの先端をキャップ等で封止し、ポンプ等の吸引装置によりノズル開口１２２から各溝１１２内を吸引することによって行われる。これにより、インクタンク内のインクが各溝１１２内に充填されて溝１１２内のインクがノズル開口１２２から排出される。このようなインク充填動作では、インクと共に、ヘッド内部の空間、例えば、インク溜り１１９や共通インク室１１５、あるいは各溝１１２内に停滞している気泡もノズル開口１２２から排出される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のインクジェットヘッドでは、フィルタ前後の空間であるインク溜りを通過するインクの体積変化が比較的大きく、例えば、上述したインク充填動作時にインク溜り内でインク流速の低下を招いていた。
【００１２】
このようなインク溜り内でのインク流速が低下すると、インク充填動作時にヘッドの内部空間、すなわち、インク溜りや共通インク室、あるいは各溝内に発生した気泡をノズル開口側から効率よく排出できないため、インク充填動作後にヘッドの内部空間に気泡が残留してしまう。
【００１３】
そして、このようにヘッドの内部空間に残留した気泡は、ヘッドの振動系に悪影響を及ぼす原因となる。例えば、溝内に気泡が残留した場合には、インク吐出時の溝の内部圧力が気泡によって吸収されてしまうため、各溝内のインクに所定の圧力を加えられず、これが原因でインク吐出特性が低下するという問題がある。一方、共通インク室やインク溜り等のインク流路に気泡が残留した場合には、例えば、各溝へのインクの供給不足を招いてしまい、結果的にインク吐出特性が低下するという問題となる。
【００１４】
また、このような気泡は、インク充填動作の時々により発生位置が異なるため、インク吐出特性にバラツキが発生したり、各溝へのインク供給不足が発生したりと各問題が不定期で発生してしまう。このため、インク吐出特性が低下し、最終的には印字品質の低下を招いてしまうという問題がある。
【００１５】
さらに、ヘッドの内部空間に気泡が残留した状態でインク吐出を行うと、例えば、インクと共にノズル開口から気泡が排出され、印字不良を招いてしまうという問題もある。
【００１６】
なお、ヘッドに使用するインクの種類として、例えば、インクに対する気泡の浸透性が悪い水性インクを用いた場合や、単位時間内に吐出するインク量が多量である大型タイプのヘッドを用いた場合では、上述した各問題が著しく悪化してしまうという問題もある。
【００１７】
本発明は、このような事情に鑑み、インク吐出特性の低下やバラツキを防止すると共に印字不良を防止し、且つ印字品質を向上することができるインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置を提供することを課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ノズル開口に連通する複数の溝と、該溝のそれぞれに連通する共通なインク室となる共通インク室と、該共通インク室とインクが貯留されたインク貯留手段とを連通するインク流路の一部に配置したフィルタとを有するインクジェットヘッドにおいて、前記フィルタの前後のそれぞれに相対向して隔壁を設けることにより上流側及び下流側に薄板状の空間がそれぞれ画成され、その上流側の上流空間には、前記フィルタの前記溝の並設方向と直交する方向の一端側に当該溝の並設方向に亘って薄板状のインク導入路が連通すると共に、下流側の下流空間には、前記フィルタの他端側に前記溝の並設方向に亘って前記共通インク室にインクを供給する薄板状のインク供給路が連通し、且つ前記インク導入路の前記上流空間とは反対側には、前記インク貯留手段に一端側が連通した管状の連通路の他端側が連通しており、前記インク導入路、前記インク供給路、前記上流空間及び前記下流空間のそれぞれの前記薄板状の厚さ方向の寸法が前記連通路の内径より小さいことを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００１９】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記フィルタが鉛直方向に配置され、前記上流空間の鉛直方向下部側に前記インク導入路が連通すると共に前記下流空間の鉛直方向上部側に前記インク供給路が連通していることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２０】
本発明の第３の態様は、第１の態様において、前記フィルタが水平方向に配置され、前記上流空間が前記フィルタの鉛直方向下側に画成されると共に前記下流空間が前記フィルタの鉛直方向上側に画成されていることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２１】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記インク導入路、前記インク供給路、前記上流空間及び前記下流空間のそれぞれの前記薄板状の厚さ方向の寸法が実質的に同一であることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２２】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記インク導入路、前記インク供給路、前記上流空間及び前記下流空間のそれぞれの前記薄板状の厚さ方向の寸法が１．０ｍｍ以下であることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２３】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記インク供給路は、前記下流空間に連通したその一端側とは反対の他端側が鉛直方向下方に向かって所定量傾斜して前記共通インク室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にある。
【００２４】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様のインクジェットヘッドを具備することを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００２５】
かかる本発明では、フィルタ前後の上流空間と下流空間とでインクの体積変化を小さくしてインクの流速の低下を抑えることにより、ヘッドの内部空間内に残留する気泡を最小限に抑えることができる。これにより、インク吐出特性の低下やバラツキを防止すると共に印字不良を防止し、且つ印字品質を向上することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。
【００２７】
本実施形態のインクジェット式記録装置１０は、図１に示すように、色毎に設けられた複数のインクジェットヘッド２０と、このインクジェットヘッド２０が主走査方向に複数並設されて搭載されたキャリッジ１１と、フレキシブルチューブからなるインク供給管１０１を介してインクを供給するインク貯留手段の一部であるインクタンク１００とを具備し、キャリッジ１１は、一対のガイドレール１２ａ、１２ｂ上に軸方向に移動自在に搭載されている。また、ガイドレール１２ａ、１２ｂの一端側には駆動モータ１３が設けられており、この駆動モータ１３による駆動力が、当該駆動モータ１３に連結されたプーリ１４ａと、ガイドレール１２ａ、１２ｂの他端側に設けられたプーリ１４ｂとの間に掛け渡されたタイミングベルト１５に沿って移動されるようになっている。
【００２８】
また、キャリッジ１１の搬送方向と直交する方向の両端部側には、ガイドレール１２ａ，１２ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ１６，１７が設けられている。これらの搬送ローラ１６，１７は、キャリッジ１１の下方に当該キャリッジ１１の搬送方向とは直交する方向に被記録媒体Ｓを搬送するものである。
【００２９】
そして、これら搬送ローラ１６，１７によって被記録媒体Ｓを送りつつキャリッジ１１をその送り方向とは直交方向に走査することにより、インクジェットヘッド２０によって被記録媒体Ｓ上に文字及び画像等が記録される。
【００３０】
なお、各インクジェットヘッド２０は、単色のインクを吐出する大型タイプであり、例えば、本実施形態では、黒色（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色の水性インクに対応して４つ並設されてキャリッジ１１に搭載されている。
【００３１】
また、各色のインクが充填されている各インクタンク１００は、キャリッジ１１の主走査方向の移動や、被記録媒体Ｓの移動の邪魔にならない位置で、且つインクジェットヘッド２０内に負圧を与えるように、インクジェットヘッド２０のノズル開口よりも所定量低い位置に設けられている。
【００３２】
なお、このようなインクジェット式記録装置では、起動時、印刷開始前等の所定のタイミング、あるいは任意のタイミングで、インクジェットヘッド２０の溝内に新しいインクを充填する充填動作や、インクタンク１００からインクジェットヘッド２０の溝内にインクを充填することによって溝内に残留しているインク及びインクに混入している気泡をノズル開口から排出させるクリーニング動作が行われる。
【００３３】
ここで、図２〜図５を参照して、上述したインクジェット式記録装置に搭載されるインクジェットヘッド２０について説明する。なお、図２は、本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの斜視図であり、図３は、図２の平面図であり、図４は、ヘッドチップの概略斜視図であり、図５は、図３のＡ−Ａ′断面図である。
【００３４】
図示するように、本実施形態に係るインクジェットヘッド２０は、ヘッドチップ３０と、この一方面側に設けられる流路基板４０と、この流路基板４０に接続されたインク貯留手段の一部である負圧調整部６０と、ヘッドチップ３０を駆動するための駆動回路等が搭載された配線基板７０とを有し、これらの各部材は、それぞれベースプレート８０に固定されている。
【００３５】
ヘッドチップ３０を構成する圧電セラミックプレート３１には、ノズル開口３２に連通する複数の溝３３が並設され、各溝３３は、側壁３４で隔離されている。各溝３３の長手方向の一端部は圧電セラミックプレート３１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面まで延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各溝３３の幅方向両側の側壁３４には、溝３３の開口側に長手方向に亘って駆動電圧印加用の電極３５が形成されている。
【００３６】
なお、圧電セラミックプレート３１に形成される各溝３３は、例えば、円盤状のダイスカッターにより形成され、深さが徐々に浅くなった部分は、ダイスカッターの形状により形成される。また、各溝３３内に形成される電極３５は、例えば、公知の斜め方向からの蒸着により形成される。
【００３７】
このような溝３３の両側の側壁３４の開口側に設けられた電極３５には、フレキシブルプリンテッドサーキット（ＦＰＣ）等の外部配線９０の一端が接合され、外部配線９０の他端側は、配線基板７０上の図示しない駆動回路に接合されることで、電極３５は駆動回路に電気的に接続されている。
【００３８】
また、圧電セラミックプレート３１の溝３３の開口側には、インク室プレート３６が接合されている。このインク室プレート３６には、貫通して形成された共通インク室３７が並設された各溝３３の全体に亘って設けられている。
【００３９】
なお、インク室プレート３６は、セラミックプレート、金属プレートなどで形成することができるが、圧電セラミックプレート３１との接合後の変形を考えると、熱膨張率の近似したセラミックプレートを用いることが好ましい。
【００４０】
また、圧電セラミックプレート３１とインク室プレート３６との接合体の溝３３が開口している端面には、ノズルプレート３８が接合されており、ノズルプレート３８の各溝３３に対向する位置にはノズル開口３２が形成されている。
【００４１】
本実施形態では、ノズルプレート３８は、圧電セラミックプレート３１とインク室プレート３６との接合体の溝３３が開口している端面の面積よりも大きくなっている。このノズルプレート３８は、ポリイミドフィルムなどに、例えば、エキシマレーザ装置を用いてノズル開口３２を形成したものである。また、図示しないが、ノズルプレート３８の被印刷物に対向する面には、インクの付着等を防止するための撥水性を有する撥水膜が設けられている。
【００４２】
また、本実施形態では、圧電セラミックプレート３１とインク室プレート３６との接合体の溝３３が開口している端面側の外周面には、ノズル支持プレート３９が接合されている。なお、このノズル支持プレート３９は、ノズルプレート３８の接合体の端面の外側と接合されて、ノズルプレート３８を安定して保持するためのものである。
【００４３】
なお、このような構成のヘッドチップ３０は、圧電セラミックプレート３１のインク室プレート３６とは反対側の面がベースプレート８０に接合固定されている。
【００４４】
また、ヘッドチップ３０のインク室プレート３６の一方面には、例えば、Ｏリング等を介して流路基板４０が接合され、共通インク室３７の一方面は、この流路基板４０によって封止されている。
【００４５】
さらに、流路基板４０の上面には、ステンレス管等で形成されたインク連通管６１が接続される後述する連通部が設けられている。そして、この連通部に一端が接続されたインク連通管６１の他端側には、インクカートリッジ１００にインク供給管１０１を介して接続されて所定量のインクを一時的に貯留する負圧調整部６０が設けられている。
【００４６】
この負圧調整部６０は、ヘッドチップ３０の共通インク室３７及び溝３３内のインクの圧力調整を行うものである。詳しくは、インクジェットヘッド２０が主走査方向に移動した際に、ヘッドチップ３０内の圧力が変化し、ノズル開口３２にインクの表面張力によって形成されたメニスカスが破壊されてしまう虞があり、このヘッドチップ３０内の圧力変化を負圧調整部６０によって調整することで、安定したメニスカスを保持してインクを吐出できるようにするものである。また、負圧調整部６０は、その内部に所定量のインクを貯留することで、インク供給管１０１内の気泡がヘッドチップ３０に混入するのを防止する気泡貯留にも寄与している。
【００４７】
ここで、図５を参照して、このような負圧調整部６０がインク連通管６１を介して接続される流路基板４０について詳しく説明する。
【００４８】
図５に示すように、流路基板４０は、本実施形態では、ノズル開口３２の並設方向に亘って設けられたインク溜り４１を有する流路本体４２と、流路本体４２のノズル開口３２の並設方向の中央部に設けられた管状の連通部４３と、インク溜り４１内に配設されたフィルタ４４とを具備する。
【００４９】
流路本体４２の上面の中央部には、上述したインク連通管６１が連結される連通部４３がベースプレート８０に沿って突出して設けられている。また、この連通部４３には、管状の連通路４５が軸方向に貫通して設けられている。そして、連通路４５の一端側は、インク連通管６１を介して負圧調整部６０に連通し、他端側は後述するインク導入路に連通している。なお、このような連通路４５の内径は、例えば、本実施形態では、φ４．０ｍｍとした。
【００５０】
また、流路本体４２には、負圧調整部６０とヘッドチップ３０の共通インク室３７とを連通するインク流路の一部を構成するインク溜り４１が各溝３３の並設方向に亘って設けられている。すなわち、インク溜り４１は、各溝３３の並設方向に亘って設けられた隔壁４６ａ，４６ｂにより画成されている。
【００５１】
このような流路本体４２のインク溜り４１内には、各溝３３の並設方向に亘ってフィルタ４４が配置されている。このフィルタ４４は、例えば、本実施形態では、鉛直方向、すなわち、ベースプレート８０に沿って配置されている。このようなフィルタとしては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やプラスチック、樹脂材料等で形成された網目状のフィルタを挙げることができる。なお、このようなフィルタ４４は、インク吐出の際に各溝３３に背圧を発生させる作用もあり、インクとの接触面積をある程度確保する必要がある。
【００５２】
また、このようなフィルタ４４の前後には、フィルタ４４に相対向する隔壁４６ａ，４６ｂが各溝３３の並設方向に亘ってそれぞれ設けられている。これにより、本実施形態では、インク溜り４１内には、各隔壁４６ａ，４６ｂとフィルタ４４とによってインク流路の上流側及び下流側に薄板状の空間、すなわち、上流側の上流空間４７とその下流側の下流空間４８とが画成されている。
【００５３】
さらに、上流空間４７のフィルタ４４の各溝３３の並設方向と直交する方向の一端側、すなわち、フィルタ４４の長手方向一端側には、各溝３３の並設方向に亘って薄板状のインク導入路４９が連通している。このようなインク導入路４９は、例えば、本実施形態では、上流空間４７の鉛直方向下部側で連通している。
【００５４】
一方、下流空間４８のフィルタ４４の他端側、すなわち、フィルタ４４の長手方向他端側には、共通インク室３７にインクを供給する薄板状のインク供給路５０が各溝３３の並設方向に亘って連通している。このようなインク供給路５０は、例えば、本実施形態では、下流空間４８の鉛直方向上部側で連通している。
【００５５】
ここで、上述した上流空間４７、下流空間４８、インク導入路４９及びインク供給路５０のそれぞれの薄板状の厚さ方向の寸法ｘ（ｍｍ）は、連通路４５の内径ｙより小さい。すなわち、ｘ＜ｙの条件を満たしている。また、上流空間４７、下流空間４８、インク導入路４９及びインク供給路５０の厚さ方向の各寸法ｘと連通路４５の内径ｙとの関係は、ｘ≦１．０の条件を満たしていることが好ましく、より好ましい条件としては、各寸法ｘの全てを同一の寸法とすることである。本実施形態では、ｘ＝１．０（ｍｍ）とした。
【００５６】
このように、上流空間４７、下流空間４８、インク導入路４９及びインク供給路５０のそれぞれの薄板状の厚さ方向の寸法ｘを連通路４５の内径ｙより小さくすることで、例えば、初期充填等のインク充填動作時に、連通路４５から共通インク室３７に達するまでのインク流路でのインクの容積変化を実質的に小さく抑えることができる。
【００５７】
具体的には、連通路４５からインク導入路４９へインクが流入する際に、インク流路は拡張、すなわち、インク導入路４９の流路を薄板状としたので各溝３３の並設方向には広がるが、インク導入路４９の薄板状の厚さ方向の寸法ｘを連通路４５の内径ｙより小さくすることで、この方向にはインク流路が絞られる。これにより、連通路４５からインク導入路４９へインクが流入する際のインクの容積変化を小さく抑えることができる。
【００５８】
また、このようなインク導入路４９から上流空間４７へ流入すると、上流空間４７をフィルタ４４に沿って上方に流れる流路と、フィルタ４４を通過して下流空間４８内へ流れる流路とが形成される。そして、本実施形態では、インク導入路４９と上流空間４７とが各溝３３の並設方向に亘って連通し、且つ上流空間４７はインク導入路４９と同一の厚さの薄板状とし、さらに、下流空間４８も同一の厚さの薄板状としたので、インク流路の容積変化を実質的に小さく抑え、インクの流速の低下を抑えている。
【００５９】
したがって、インク充填動作時に、インク溜り４１や共通インク室３７、あるいは各溝３３内に発生した気泡を各ノズル開口３２から効率よく排出することができる。すなわち、インク充填動作後に、インク溜り４１や共通インク室３７、あるいは各溝３３内に残留する気泡を最小限に抑えることができる。
【００６０】
また、本実施形態では、フィルタ４４を鉛直方向に配置して薄板状の上流空間４７と下流空間４８とを画成し、その上流空間４７の鉛直方向下部でインク導入路４９を連通させると共に下流空間４８の鉛直方向上部でインク供給路５０を連通させ、気泡の流れに逆行しない流路構造としたので、インク充填動作時に、インク溜り４１や共通インク室３７、あるいは各溝３３内に気泡が残留することを効果的に防止することができる。
【００６１】
したがって、本実施形態のインクジェットヘッド２０では、ヘッドのインク流路内に気泡が残留することで発生するインク吐出特性の低下やバラツキを防止することができ、印刷品質を向上することができる。
【００６２】
また、インク溜り４１や共通インク室３７、あるいは各溝３３内に気泡が残留するのを防止できるため、インク吐出時に、例えば、インクと共にノズル開口３２から気泡が排出されることがなく、印字不良を防止することができる。
【００６３】
さらに、本実施形態では、上流空間４７、下流空間４８、インク導入路４９及びインク供給路５０の厚さ方向の各寸法ｘを同一とし、且つこれら各寸法ｘを１．０ｍｍとすることで、インクの容積変化が更に小さく抑えられる。したがって、気泡の残留をより効果的に防止することができ、印字品質を更に向上することができる。
【００６４】
なお、本実施形態のように、ヘッドに使用するインクの種類として、例えば、インクに対する気泡の浸透性が悪い水性インクを用いた場合や、単位時間内に吐出するインク量が多量の大型タイプのヘッドに本発明を適用すれば、インク充填動作後に気泡が残留するのを効果的に防止できる。
【００６５】
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係るインクジェットヘッドの要部拡大断面図である。
【００６６】
本実施形態では、図６に示すように、フィルタ４４Ａを水平方向に配置したインクジェットヘッド２０Ａの例である。なお、図６では、上述した実施形態１と同一部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００６７】
具体的には、本実施形態のインクジェットヘッド２０Ａは、フィルタ４４Ａがインク溜り４１Ａ内に水平方向に配置され、且つ上流空間４７Ａがフィルタ４４Ａの鉛直方向下方側に画成されると共に下流空間４８Ａがフィルタ４４Ａの鉛直方向上方に画成された流路基板４０Ａを具備している。そして、上流空間４７Ａには水平方向一端側でインク導入路４９Ａが連通し、下流空間４８Ａには水平方向他端側でインク供給路５０Ａが連通している。
【００６８】
このような流路構造を有する流路基板４０Ａとしても、上述した実施形態１と同様に、インク充填動作後に、インク溜り４１Ａや共通インク室３７、あるいは各溝３２内に残留する気泡を最小限に抑えることができ、気泡の残留により発生するインク吐出特性の低下やバラツキを防止すると共に印字不良を防止ことができる。したがって、印字品質を向上することができる。
【００６９】
（実施形態３）
図７は、本発明の実施形態３に係るインクジェットヘッドの要部拡大断面図である。
【００７０】
本実施形態では、図７に示すように、下流空間４８Ｂに連通したインク供給路５０Ｂの一端側とは反対の他端側を鉛直方向下方に向かって所定量傾斜して共通インク室３７に連通するようにしたインクジェットヘッド２０Ｂの例である。なお、図７では、上述した実施形態１と同一部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００７１】
このような流路構造を有する流路基板４０Ｂとしても、上述した実施形態の作用効果を得ることができ、また、インク充填動作後に、共通インク室３７の入り口付近に残留した僅かな気泡を溝３３から実質的に遠ざけることができる。
【００７２】
具体的には、インク供給路５０Ｂの他端側を鉛直方向下方に傾斜した流路構造とすることで、各溝３３や共通インク室３７の入り口付近に溜った気泡が下流空間４８Ｂ側へ移動するようにし、これにより、各溝３３から気泡を実質的に遠ざけることができる。したがって、気泡が各溝３３内に残留することを確実に防止できるため、ヘッドの振動系に与える悪影響を確実に防止することができる。
【００７３】
また、本実施形態では、インク充填動作の直後だけでなく、その後、例えば、ヘッドの駆動等で発生した気泡を各溝３３から遠ざけるという作用もある。これにより、安定したインク吐出特性を得ることができる。
【００７４】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１〜３について説明したが、本発明のインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置はこのような構成に限定されるものではない。なお、図８〜図１０は、本発明の他の実施形態に係るインクジェットヘッドの流路構造の変形例を示す図である。
【００７５】
例えば、上述した実施形態３では、フィルタ４４Ｂが鉛直方向に配置されたインクジェットヘッド２０Ｂを例示したが、これに限定されず、図８に示すように、フィルタ４４Ｃがインク溜り４１Ｃ内に水平方向に配置されたインクジェットヘッド２０Ｃとしてもよい。そして、このようなインクジェットヘッド２０Ｃの流路構造は、上流空間４７Ｃがフィルタ４４Ｃの鉛直方向下方側に画成されると共に下流空間４８Ｃがフィルタ４４Ｃの鉛直方向上方に画成され、上流空間４７Ｃには水平方向一端側でインク導入路４９Ｃが連通し、下流空間４８Ｃには水平方向他端側でインク供給路５０Ｃが連通している。また、このインク供給路５０Ｃは、上述した実施形態３と同様に、下流空間４８Ｃに連通した一端側とは反対の他端側を鉛直方向下方に向かって所定量傾斜して共通インク室３７に連通している。このような流路構造を有する流路基板４０Ｃとしても、上述した各実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
また、上述した実施形態２では、フィルタ４４Ａを水平方向に配置し、そのフィルタ４４Ａの鉛直方向下側を上流空間４７Ａとすると共に鉛直方向上側を下流空間４８Ａとした流路構造を有するインクジェットヘッド２０Ａを例示したが、インクの流速をある程度高めれば、図９に示すように、フィルタ４４Ｄの鉛直方向上側を上流空間４７Ｄとすると共に鉛直方向下側を下流空間４８Ｄとした流路基板４０Ｄを有するインクジェットヘッド２０Ｄとしてもよい。そして、上流空間４７Ｄにはインク導入路４９Ｄが連通し、下流空間４８Ｄにはインク供給路５０Ｄが連通している。
【００７７】
なお、このような流路構造、すなわち、気泡の移動に逆らう流路構造は、インクの流速を高めれば、上述した実施形態１及び３のインクジェットヘッド２０，２０Ｂにも適用できる。例えば、図１０に示すように、フィルタ４４Ｅの鉛直方向上側を上流空間４７Ｅとすると共に鉛直方向下側を下流空間４８Ｅとし、且つインク導入路４９Ｅが上流空間４７Ｅに連通すると共にインク供給路５０Ｅが下流空間４８Ｅに連通した一端側とは反対の他端側を鉛直方向下方に向かって所定量傾斜して共通インク室３７に連通するような流路基板４０Ｅを有するインクジェットヘッド２０Ｅとしてもよい。
【００７８】
さらに、上述した実施形態１〜３では、一つのヘッドで単色の印字をする大型タイプのインクジェットヘッドを例示したが、これに限定されず、一つのヘッドで複数色の印字が可能な小型タイプのインクジェットヘッドであってもよい。
【００７９】
なお、上述した実施形態１では、４色のインクカートリッジ１００を搭載したインクジェット式記録装置１０を例示して説明したが、４色以上、例えば、５〜８色のインクカートリッジを搭載したインクジェット式記録装置としてもよい。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、フィルタ前後の上流空間と下流空間とでインクの体積変化を小さくしてインクの流速の低下を抑えるようにしたので、ヘッドの内部空間内に残留する気泡を最小限に抑えることができる。これにより、インク吐出特性の低下やバラツキを防止すると共に印字不良を防止し、且つ印字品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの平面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの一部を構成するヘッドチップの概略斜視図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る図３に示すインクジェットヘッドのＡ−Ａ′断面である。
【図６】本発明の実施形態２に係るインクジェットヘッドの要部拡大断面図である。
【図７】本発明の実施形態３に係るインクジェットヘッドの要部拡大断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係るインクジェットヘッドの流路構造の変形例を示す図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係るインクジェットヘッドの流路構造の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るインクジェットヘッドの流路構造の変形例を示す図である。
【図１１】従来技術に係るインクジェットヘッドの一例を示す分解斜視断面図である。
【符号の説明】
１０ インクジェット式記録装置
２０ インクジェットヘッド
３０ ヘッドチップ
３１ 圧電セラミックプレート
３２ ノズル開口
３３ 溝
３４ 側壁
３５ 電極
３６ インク室プレート
３７ 共通インク室
３８ ノズルプレート
３９ ノズル支持プレート
４０ 流路基板
４１ インク溜り
４６ａ，４６ｂ 隔壁
４７ 上流空間
４８ 下流空間
４９ インク導入路
５０ インク供給路
６０ 負圧調整部
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、プリンタ、ファックスなどに適用されるインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクを吐出する複数のノズルを有するインクジェットヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録するインクジェット式記録装置が知られている。かかるインクジェット式記録装置では、インクジェットヘッドのノズルが被記録媒体に対向するようにヘッドホルダに設けられ、このヘッドホルダはキャリッジに搭載され被記録媒体の搬送方向とは直交する方向に走査されるようになっている。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドの一例の分解斜視図を図１１に示す。図１１に示すように、圧電セラミックプレート１１１には、複数の溝１１２が並設され、各溝１１２は、側壁１１３で分離されている。各溝１１２の長手方向一端部は圧電セラミックプレート１１１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面までは延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各溝１１２内の両側壁１１３の開口側表面には、長手方向に亘って、駆動電圧印加用の電極１１４が形成されている。
【０００４】
また、圧電セラミックプレート１１１の溝１１２の開口側には、各溝１１２の浅くなった端部と連通する共通インク室１１５を画成するインク室プレート１１６が接合されている。
【０００５】
さらに、このインク室プレート１１６上には、共通インク室１１５の一方面を封止すると共に、共通インク室１１５にインクを供給するインク供給路に連通する連通孔１１７を有する流路基板１１８が固定されている。
【０００６】
このような流路基板１１８には、共通インク室１１５に連通孔１１７からのインクを供給するインク流路の一部を構成するインク溜り１１９が設けられている。そして、このインク溜り１１９内には、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等で形成された網目状のフィルタ１２０が設けられている。
【０００７】
また、圧電セラミックプレート１１１とインク室プレート１１６との接合体の溝１１２が開口している端面には、ノズルプレート１２１が接合されており、ノズルプレート１２１の各溝１１２に対向する位置にはノズル開口１２２が形成されている。
【０００８】
このように構成されるインクジェットヘッドでは、連通孔１１７から各溝１１２内にインクを充填し、所定の溝１１２の両側の側壁１１３に電極１１４を介して所定の駆動電界を作用させると、側壁１１３が変形して所定の溝１１２内の容積が変化し、これにより、溝１１２内のインクがノズル開口１２２から吐出する。
【０００９】
また、このような構成のインクジェットヘッドが搭載されたインクジェット式記録装置では、例えば、起動時、印刷開始前等の所定のタイミングで、インクタンクからインクを供給して各溝内に新しいインクを充填する充填動作、あるいは各溝内のインクをノズル開口１２２から排出することによってノズル開口１２２の目詰まりを防止するための充填動作、いわゆるクリーニング動作を実行する必要がある。
【００１０】
このようなインク充填動作は、例えば、インクジェットヘッドのヘッドチップの先端をキャップ等で封止し、ポンプ等の吸引装置によりノズル開口１２２から各溝１１２内を吸引することによって行われる。これにより、インクタンク内のインクが各溝１１２内に充填されて溝１１２内のインクがノズル開口１２２から排出される。このようなインク充填動作では、インクと共に、ヘッド内部の空間、例えば、インク溜り１１９や共通インク室１１５、あるいは各溝１１２内に停滞している気泡もノズル開口１２２から排出される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のインクジェットヘッドでは、フィルタ前後の空間であるインク溜りを通過するインクの体積変化が比較的大きく、例えば、上述したインク充填動作時にインク溜り内でインク流速の低下を招いていた。
【００１２】
このようなインク溜り内でのインク流速が低下すると、インク充填動作時にヘッドの内部空間、すなわち、インク溜りや共通インク室、あるいは各溝内に発生した気泡をノズル開口側から効率よく排出できないため、インク充填動作後にヘッドの内部空間に気泡が残留してしまう。
【００１３】
そして、このようにヘッドの内部空間に残留した気泡は、ヘッドの振動系に悪影響を及ぼす原因となる。例えば、溝内に気泡が残留した場合には、インク吐出時の溝の内部圧力が気泡によって吸収されてしまうため、各溝内のインクに所定の圧力を加えられず、これが原因でインク吐出特性が低下するという問題がある。一方、共通インク室やインク溜り等のインク流路に気泡が残留した場合には、例えば、各溝へのインクの供給不足を招いてしまい、結果的にインク吐出特性が低下するという問題となる。
【００１４】
また、このような気泡は、インク充填動作の時々により発生位置が異なるため、インク吐出特性にバラツキが発生したり、各溝へのインク供給不足が発生したりと各問題が不定期で発生してしまう。このため、インク吐出特性が低下し、最終的には印字品質の低下を招いてしまうという問題がある。
【００１５】
さらに、ヘッドの内部空間に気泡が残留した状態でインク吐出を行うと、例えば、インクと共にノズル開口から気泡が排出され、印字不良を招いてしまうという問題もある。
【００１６】
なお、ヘッドに使用するインクの種類として、例えば、インクに対する気泡の浸透性が悪い水性インクを用いた場合や、単位時間内に吐出するインク量が多量である大型タイプのヘッドを用いた場合では、上述した各問題が著しく悪化してしまうという問題もある。
【００１７】
本発明は、このような事情に鑑み、インク吐出特性の低下やバラツキを防止すると共に印字不良を防止し、且つ印字品質を向上することができるインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置を提供することを課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ノズル開口に連通する複数の溝と、該溝のそれぞれに連通する共通なインク室となる共通インク室と、該共通インク室とインクが貯留されたインク貯留手段とを連通するインク流路の一部に配置したフィルタとを有するインクジェットヘッドにおいて、前記フィルタの前後のそれぞれに相対向して隔壁を設けることにより上流側及び下流側に薄板状の空間がそれぞれ画成され、その上流側の上流空間には、前記フィルタの前記溝の並設方向と直交する方向の一端側に当該溝の並設方向に亘って薄板状のインク導入路が連通すると共に、下流側の下流空間には、前記フィルタの他端側に前記溝の並設方向に亘って前記共通インク室にインクを供給する薄板状のインク供給路が連通し、且つ前記インク導入路の前記上流空間とは反対側には、前記インク貯留手段に一端側が連通した管状の連通路の他端側が連通しており、前記インク導入路、前記インク供給路、前記上流空間及び前記下流空間のそれぞれの前記薄板状の厚さ方向の寸法が前記連通路の内径より小さいことを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００１９】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記フィルタが鉛直方向に配置され、前記上流空間の鉛直方向下部側に前記インク導入路が連通すると共に前記下流空間の鉛直方向上部側に前記インク供給路が連通していることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２０】
本発明の第３の態様は、第１の態様において、前記フィルタが水平方向に配置され、前記上流空間が前記フィルタの鉛直方向下側に画成されると共に前記下流空間が前記フィルタの鉛直方向上側に画成されていることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２１】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記インク導入路、前記インク供給路、前記上流空間及び前記下流空間のそれぞれの前記薄板状の厚さ方向の寸法が実質的に同一であることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２２】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記インク導入路、前記インク供給路、前記上流空間及び前記下流空間のそれぞれの前記薄板状の厚さ方向の寸法が１．０ｍｍ以下であることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２３】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記インク供給路は、前記下流空間に連通したその一端側とは反対の他端側が鉛直方向下方に向かって所定量傾斜して前記共通インク室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にある。
【００２４】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様のインクジェットヘッドを具備することを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００２５】
かかる本発明では、フィルタ前後の上流空間と下流空間とでインクの体積変化を小さくしてインクの流速の低下を抑えることにより、ヘッドの内部空間内に残留する気泡を最小限に抑えることができる。これにより、インク吐出特性の低下やバラツキを防止すると共に印字不良を防止し、且つ印字品質を向上することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。
【００２７】
本実施形態のインクジェット式記録装置１０は、図１に示すように、色毎に設けられた複数のインクジェットヘッド２０と、このインクジェットヘッド２０が主走査方向に複数並設されて搭載されたキャリッジ１１と、フレキシブルチューブからなるインク供給管１０１を介してインクを供給するインク貯留手段の一部であるインクタンク１００とを具備し、キャリッジ１１は、一対のガイドレール１２ａ、１２ｂ上に軸方向に移動自在に搭載されている。また、ガイドレール１２ａ、１２ｂの一端側には駆動モータ１３が設けられており、この駆動モータ１３による駆動力が、当該駆動モータ１３に連結されたプーリ１４ａと、ガイドレール１２ａ、１２ｂの他端側に設けられたプーリ１４ｂとの間に掛け渡されたタイミングベルト１５に沿って移動されるようになっている。
【００２８】
また、キャリッジ１１の搬送方向と直交する方向の両端部側には、ガイドレール１２ａ，１２ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ１６，１７が設けられている。これらの搬送ローラ１６，１７は、キャリッジ１１の下方に当該キャリッジ１１の搬送方向とは直交する方向に被記録媒体Ｓを搬送するものである。
【００２９】
そして、これら搬送ローラ１６，１７によって被記録媒体Ｓを送りつつキャリッジ１１をその送り方向とは直交方向に走査することにより、インクジェットヘッド２０によって被記録媒体Ｓ上に文字及び画像等が記録される。
【００３０】
なお、各インクジェットヘッド２０は、単色のインクを吐出する大型タイプであり、例えば、本実施形態では、黒色（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色の水性インクに対応して４つ並設されてキャリッジ１１に搭載されている。
【００３１】
また、各色のインクが充填されている各インクタンク１００は、キャリッジ１１の主走査方向の移動や、被記録媒体Ｓの移動の邪魔にならない位置で、且つインクジェットヘッド２０内に負圧を与えるように、インクジェットヘッド２０のノズル開口よりも所定量低い位置に設けられている。
【００３２】
なお、このようなインクジェット式記録装置では、起動時、印刷開始前等の所定のタイミング、あるいは任意のタイミングで、インクジェットヘッド２０の溝内に新しいインクを充填する充填動作や、インクタンク１００からインクジェットヘッド２０の溝内にインクを充填することによって溝内に残留しているインク及びインクに混入している気泡をノズル開口から排出させるクリーニング動作が行われる。
【００３３】
ここで、図２〜図５を参照して、上述したインクジェット式記録装置に搭載されるインクジェットヘッド２０について説明する。なお、図２は、本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの斜視図であり、図３は、図２の平面図であり、図４は、ヘッドチップの概略斜視図であり、図５は、図３のＡ−Ａ′断面図である。
【００３４】
図示するように、本実施形態に係るインクジェットヘッド２０は、ヘッドチップ３０と、この一方面側に設けられる流路基板４０と、この流路基板４０に接続されたインク貯留手段の一部である負圧調整部６０と、ヘッドチップ３０を駆動するための駆動回路等が搭載された配線基板７０とを有し、これらの各部材は、それぞれベースプレート８０に固定されている。
【００３５】
ヘッドチップ３０を構成する圧電セラミックプレート３１には、ノズル開口３２に連通する複数の溝３３が並設され、各溝３３は、側壁３４で隔離されている。各溝３３の長手方向の一端部は圧電セラミックプレート３１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面まで延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各溝３３の幅方向両側の側壁３４には、溝３３の開口側に長手方向に亘って駆動電圧印加用の電極３５が形成されている。
【００３６】
なお、圧電セラミックプレート３１に形成される各溝３３は、例えば、円盤状のダイスカッターにより形成され、深さが徐々に浅くなった部分は、ダイスカッターの形状により形成される。また、各溝３３内に形成される電極３５は、例えば、公知の斜め方向からの蒸着により形成される。
【００３７】
このような溝３３の両側の側壁３４の開口側に設けられた電極３５には、フレキシブルプリンテッドサーキット（ＦＰＣ）等の外部配線９０の一端が接合され、外部配線９０の他端側は、配線基板７０上の図示しない駆動回路に接合されることで、電極３５は駆動回路に電気的に接続されている。
【００３８】
また、圧電セラミックプレート３１の溝３３の開口側には、インク室プレート３６が接合されている。このインク室プレート３６には、貫通して形成された共通インク室３７が並設された各溝３３の全体に亘って設けられている。
【００３９】
なお、インク室プレート３６は、セラミックプレート、金属プレートなどで形成することができるが、圧電セラミックプレート３１との接合後の変形を考えると、熱膨張率の近似したセラミックプレートを用いることが好ましい。
【００４０】
また、圧電セラミックプレート３１とインク室プレート３６との接合体の溝３３が開口している端面には、ノズルプレート３８が接合されており、ノズルプレート３８の各溝３３に対向する位置にはノズル開口３２が形成されている。
【００４１】
本実施形態では、ノズルプレート３８は、圧電セラミックプレート３１とインク室プレート３６との接合体の溝３３が開口している端面の面積よりも大きくなっている。このノズルプレート３８は、ポリイミドフィルムなどに、例えば、エキシマレーザ装置を用いてノズル開口３２を形成したものである。また、図示しないが、ノズルプレート３８の被印刷物に対向する面には、インクの付着等を防止するための撥水性を有する撥水膜が設けられている。
【００４２】
また、本実施形態では、圧電セラミックプレート３１とインク室プレート３６との接合体の溝３３が開口している端面側の外周面には、ノズル支持プレート３９が接合されている。なお、このノズル支持プレート３９は、ノズルプレート３８の接合体の端面の外側と接合されて、ノズルプレート３８を安定して保持するためのものである。
【００４３】
なお、このような構成のヘッドチップ３０は、圧電セラミックプレート３１のインク室プレート３６とは反対側の面がベースプレート８０に接合固定されている。
【００４４】
また、ヘッドチップ３０のインク室プレート３６の一方面には、例えば、Ｏリング等を介して流路基板４０が接合され、共通インク室３７の一方面は、この流路基板４０によって封止されている。
【００４５】
さらに、流路基板４０の上面には、ステンレス管等で形成されたインク連通管６１が接続される後述する連通部が設けられている。そして、この連通部に一端が接続されたインク連通管６１の他端側には、インクカートリッジ１００にインク供給管１０１を介して接続されて所定量のインクを一時的に貯留する負圧調整部６０が設けられている。
【００４６】
この負圧調整部６０は、ヘッドチップ３０の共通インク室３７及び溝３３内のインクの圧力調整を行うものである。詳しくは、インクジェットヘッド２０が主走査方向に移動した際に、ヘッドチップ３０内の圧力が変化し、ノズル開口３２にインクの表面張力によって形成されたメニスカスが破壊されてしまう虞があり、このヘッドチップ３０内の圧力変化を負圧調整部６０によって調整することで、安定したメニスカスを保持してインクを吐出できるようにするものである。また、負圧調整部６０は、その内部に所定量のインクを貯留することで、インク供給管１０１内の気泡がヘッドチップ３０に混入するのを防止する気泡貯留にも寄与している。
【００４７】
ここで、図５を参照して、このような負圧調整部６０がインク連通管６１を介して接続される流路基板４０について詳しく説明する。
【００４８】
図５に示すように、流路基板４０は、本実施形態では、ノズル開口３２の並設方向に亘って設けられたインク溜り４１を有する流路本体４２と、流路本体４２のノズル開口３２の並設方向の中央部に設けられた管状の連通部４３と、インク溜り４１内に配設されたフィルタ４４とを具備する。
【００４９】
流路本体４２の上面の中央部には、上述したインク連通管６１が連結される連通部４３がベースプレート８０に沿って突出して設けられている。また、この連通部４３には、管状の連通路４５が軸方向に貫通して設けられている。そして、連通路４５の一端側は、インク連通管６１を介して負圧調整部６０に連通し、他端側は後述するインク導入路に連通している。なお、このような連通路４５の内径は、例えば、本実施形態では、φ４．０ｍｍとした。
【００５０】
また、流路本体４２には、負圧調整部６０とヘッドチップ３０の共通インク室３７とを連通するインク流路の一部を構成するインク溜り４１が各溝３３の並設方向に亘って設けられている。すなわち、インク溜り４１は、各溝３３の並設方向に亘って設けられた隔壁４６ａ，４６ｂにより画成されている。
【００５１】
このような流路本体４２のインク溜り４１内には、各溝３３の並設方向に亘ってフィルタ４４が配置されている。このフィルタ４４は、例えば、本実施形態では、鉛直方向、すなわち、ベースプレート８０に沿って配置されている。このようなフィルタとしては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やプラスチック、樹脂材料等で形成された網目状のフィルタを挙げることができる。なお、このようなフィルタ４４は、インク吐出の際に各溝３３に背圧を発生させる作用もあり、インクとの接触面積をある程度確保する必要がある。
【００５２】
また、このようなフィルタ４４の前後には、フィルタ４４に相対向する隔壁４６ａ，４６ｂが各溝３３の並設方向に亘ってそれぞれ設けられている。これにより、本実施形態では、インク溜り４１内には、各隔壁４６ａ，４６ｂとフィルタ４４とによってインク流路の上流側及び下流側に薄板状の空間、すなわち、上流側の上流空間４７とその下流側の下流空間４８とが画成されている。
【００５３】
さらに、上流空間４７のフィルタ４４の各溝３３の並設方向と直交する方向の一端側、すなわち、フィルタ４４の長手方向一端側には、各溝３３の並設方向に亘って薄板状のインク導入路４９が連通している。このようなインク導入路４９は、例えば、本実施形態では、上流空間４７の鉛直方向下部側で連通している。
【００５４】
一方、下流空間４８のフィルタ４４の他端側、すなわち、フィルタ４４の長手方向他端側には、共通インク室３７にインクを供給する薄板状のインク供給路５０が各溝３３の並設方向に亘って連通している。このようなインク供給路５０は、例えば、本実施形態では、下流空間４８の鉛直方向上部側で連通している。
【００５５】
ここで、上述した上流空間４７、下流空間４８、インク導入路４９及びインク供給路５０のそれぞれの薄板状の厚さ方向の寸法ｘ（ｍｍ）は、連通路４５の内径ｙより小さい。すなわち、ｘ＜ｙの条件を満たしている。また、上流空間４７、下流空間４８、インク導入路４９及びインク供給路５０の厚さ方向の各寸法ｘと連通路４５の内径ｙとの関係は、ｘ≦１．０の条件を満たしていることが好ましく、より好ましい条件としては、各寸法ｘの全てを同一の寸法とすることである。本実施形態では、ｘ＝１．０（ｍｍ）とした。
【００５６】
このように、上流空間４７、下流空間４８、インク導入路４９及びインク供給路５０のそれぞれの薄板状の厚さ方向の寸法ｘを連通路４５の内径ｙより小さくすることで、例えば、初期充填等のインク充填動作時に、連通路４５から共通インク室３７に達するまでのインク流路でのインクの容積変化を実質的に小さく抑えることができる。
【００５７】
具体的には、連通路４５からインク導入路４９へインクが流入する際に、インク流路は拡張、すなわち、インク導入路４９の流路を薄板状としたので各溝３３の並設方向には広がるが、インク導入路４９の薄板状の厚さ方向の寸法ｘを連通路４５の内径ｙより小さくすることで、この方向にはインク流路が絞られる。これにより、連通路４５からインク導入路４９へインクが流入する際のインクの容積変化を小さく抑えることができる。
【００５８】
また、このようなインク導入路４９から上流空間４７へ流入すると、上流空間４７をフィルタ４４に沿って上方に流れる流路と、フィルタ４４を通過して下流空間４８内へ流れる流路とが形成される。そして、本実施形態では、インク導入路４９と上流空間４７とが各溝３３の並設方向に亘って連通し、且つ上流空間４７はインク導入路４９と同一の厚さの薄板状とし、さらに、下流空間４８も同一の厚さの薄板状としたので、インク流路の容積変化を実質的に小さく抑え、インクの流速の低下を抑えている。
【００５９】
したがって、インク充填動作時に、インク溜り４１や共通インク室３７、あるいは各溝３３内に発生した気泡を各ノズル開口３２から効率よく排出することができる。すなわち、インク充填動作後に、インク溜り４１や共通インク室３７、あるいは各溝３３内に残留する気泡を最小限に抑えることができる。
【００６０】
また、本実施形態では、フィルタ４４を鉛直方向に配置して薄板状の上流空間４７と下流空間４８とを画成し、その上流空間４７の鉛直方向下部でインク導入路４９を連通させると共に下流空間４８の鉛直方向上部でインク供給路５０を連通させ、気泡の流れに逆行しない流路構造としたので、インク充填動作時に、インク溜り４１や共通インク室３７、あるいは各溝３３内に気泡が残留することを効果的に防止することができる。
【００６１】
したがって、本実施形態のインクジェットヘッド２０では、ヘッドのインク流路内に気泡が残留することで発生するインク吐出特性の低下やバラツキを防止することができ、印刷品質を向上することができる。
【００６２】
また、インク溜り４１や共通インク室３７、あるいは各溝３３内に気泡が残留するのを防止できるため、インク吐出時に、例えば、インクと共にノズル開口３２から気泡が排出されることがなく、印字不良を防止することができる。
【００６３】
さらに、本実施形態では、上流空間４７、下流空間４８、インク導入路４９及びインク供給路５０の厚さ方向の各寸法ｘを同一とし、且つこれら各寸法ｘを１．０ｍｍとすることで、インクの容積変化が更に小さく抑えられる。したがって、気泡の残留をより効果的に防止することができ、印字品質を更に向上することができる。
【００６４】
なお、本実施形態のように、ヘッドに使用するインクの種類として、例えば、インクに対する気泡の浸透性が悪い水性インクを用いた場合や、単位時間内に吐出するインク量が多量の大型タイプのヘッドに本発明を適用すれば、インク充填動作後に気泡が残留するのを効果的に防止できる。
【００６５】
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係るインクジェットヘッドの要部拡大断面図である。
【００６６】
本実施形態では、図６に示すように、フィルタ４４Ａを水平方向に配置したインクジェットヘッド２０Ａの例である。なお、図６では、上述した実施形態１と同一部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００６７】
具体的には、本実施形態のインクジェットヘッド２０Ａは、フィルタ４４Ａがインク溜り４１Ａ内に水平方向に配置され、且つ上流空間４７Ａがフィルタ４４Ａの鉛直方向下方側に画成されると共に下流空間４８Ａがフィルタ４４Ａの鉛直方向上方に画成された流路基板４０Ａを具備している。そして、上流空間４７Ａには水平方向一端側でインク導入路４９Ａが連通し、下流空間４８Ａには水平方向他端側でインク供給路５０Ａが連通している。
【００６８】
このような流路構造を有する流路基板４０Ａとしても、上述した実施形態１と同様に、インク充填動作後に、インク溜り４１Ａや共通インク室３７、あるいは各溝３２内に残留する気泡を最小限に抑えることができ、気泡の残留により発生するインク吐出特性の低下やバラツキを防止すると共に印字不良を防止ことができる。したがって、印字品質を向上することができる。
【００６９】
（実施形態３）
図７は、本発明の実施形態３に係るインクジェットヘッドの要部拡大断面図である。
【００７０】
本実施形態では、図７に示すように、下流空間４８Ｂに連通したインク供給路５０Ｂの一端側とは反対の他端側を鉛直方向下方に向かって所定量傾斜して共通インク室３７に連通するようにしたインクジェットヘッド２０Ｂの例である。なお、図７では、上述した実施形態１と同一部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００７１】
このような流路構造を有する流路基板４０Ｂとしても、上述した実施形態の作用効果を得ることができ、また、インク充填動作後に、共通インク室３７の入り口付近に残留した僅かな気泡を溝３３から実質的に遠ざけることができる。
【００７２】
具体的には、インク供給路５０Ｂの他端側を鉛直方向下方に傾斜した流路構造とすることで、各溝３３や共通インク室３７の入り口付近に溜った気泡が下流空間４８Ｂ側へ移動するようにし、これにより、各溝３３から気泡を実質的に遠ざけることができる。したがって、気泡が各溝３３内に残留することを確実に防止できるため、ヘッドの振動系に与える悪影響を確実に防止することができる。
【００７３】
また、本実施形態では、インク充填動作の直後だけでなく、その後、例えば、ヘッドの駆動等で発生した気泡を各溝３３から遠ざけるという作用もある。これにより、安定したインク吐出特性を得ることができる。
【００７４】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１〜３について説明したが、本発明のインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置はこのような構成に限定されるものではない。なお、図８〜図１０は、本発明の他の実施形態に係るインクジェットヘッドの流路構造の変形例を示す図である。
【００７５】
例えば、上述した実施形態３では、フィルタ４４Ｂが鉛直方向に配置されたインクジェットヘッド２０Ｂを例示したが、これに限定されず、図８に示すように、フィルタ４４Ｃがインク溜り４１Ｃ内に水平方向に配置されたインクジェットヘッド２０Ｃとしてもよい。そして、このようなインクジェットヘッド２０Ｃの流路構造は、上流空間４７Ｃがフィルタ４４Ｃの鉛直方向下方側に画成されると共に下流空間４８Ｃがフィルタ４４Ｃの鉛直方向上方に画成され、上流空間４７Ｃには水平方向一端側でインク導入路４９Ｃが連通し、下流空間４８Ｃには水平方向他端側でインク供給路５０Ｃが連通している。また、このインク供給路５０Ｃは、上述した実施形態３と同様に、下流空間４８Ｃに連通した一端側とは反対の他端側を鉛直方向下方に向かって所定量傾斜して共通インク室３７に連通している。このような流路構造を有する流路基板４０Ｃとしても、上述した各実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
また、上述した実施形態２では、フィルタ４４Ａを水平方向に配置し、そのフィルタ４４Ａの鉛直方向下側を上流空間４７Ａとすると共に鉛直方向上側を下流空間４８Ａとした流路構造を有するインクジェットヘッド２０Ａを例示したが、インクの流速をある程度高めれば、図９に示すように、フィルタ４４Ｄの鉛直方向上側を上流空間４７Ｄとすると共に鉛直方向下側を下流空間４８Ｄとした流路基板４０Ｄを有するインクジェットヘッド２０Ｄとしてもよい。そして、上流空間４７Ｄにはインク導入路４９Ｄが連通し、下流空間４８Ｄにはインク供給路５０Ｄが連通している。
【００７７】
なお、このような流路構造、すなわち、気泡の移動に逆らう流路構造は、インクの流速を高めれば、上述した実施形態１及び３のインクジェットヘッド２０，２０Ｂにも適用できる。例えば、図１０に示すように、フィルタ４４Ｅの鉛直方向上側を上流空間４７Ｅとすると共に鉛直方向下側を下流空間４８Ｅとし、且つインク導入路４９Ｅが上流空間４７Ｅに連通すると共にインク供給路５０Ｅが下流空間４８Ｅに連通した一端側とは反対の他端側を鉛直方向下方に向かって所定量傾斜して共通インク室３７に連通するような流路基板４０Ｅを有するインクジェットヘッド２０Ｅとしてもよい。
【００７８】
さらに、上述した実施形態１〜３では、一つのヘッドで単色の印字をする大型タイプのインクジェットヘッドを例示したが、これに限定されず、一つのヘッドで複数色の印字が可能な小型タイプのインクジェットヘッドであってもよい。
【００７９】
なお、上述した実施形態１では、４色のインクカートリッジ１００を搭載したインクジェット式記録装置１０を例示して説明したが、４色以上、例えば、５〜８色のインクカートリッジを搭載したインクジェット式記録装置としてもよい。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、フィルタ前後の上流空間と下流空間とでインクの体積変化を小さくしてインクの流速の低下を抑えるようにしたので、ヘッドの内部空間内に残留する気泡を最小限に抑えることができる。これにより、インク吐出特性の低下やバラツキを防止すると共に印字不良を防止し、且つ印字品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの平面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの一部を構成するヘッドチップの概略斜視図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る図３に示すインクジェットヘッドのＡ−Ａ′断面である。
【図６】本発明の実施形態２に係るインクジェットヘッドの要部拡大断面図である。
【図７】本発明の実施形態３に係るインクジェットヘッドの要部拡大断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係るインクジェットヘッドの流路構造の変形例を示す図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係るインクジェットヘッドの流路構造の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るインクジェットヘッドの流路構造の変形例を示す図である。
【図１１】従来技術に係るインクジェットヘッドの一例を示す分解斜視断面図である。
【符号の説明】
１０ インクジェット式記録装置
２０ インクジェットヘッド
３０ ヘッドチップ
３１ 圧電セラミックプレート
３２ ノズル開口
３３ 溝
３４ 側壁
３５ 電極
３６ インク室プレート
３７ 共通インク室
３８ ノズルプレート
３９ ノズル支持プレート
４０ 流路基板
４１ インク溜り
４６ａ，４６ｂ 隔壁
４７ 上流空間
４８ 下流空間
４９ インク導入路
５０ インク供給路
６０ 負圧調整部
Claims (3)
- ノズル開口に連通する複数の溝と、該溝のそれぞれに連通する共通なインク室となる共通インク室と、該共通インク室とインクが貯留されたインク貯留手段とを連通するインク流路の一部に配置したフィルタとを有するインクジェットヘッドが搭載されたインクジェット式記録装置において、
前記インクジェットヘッドは、前記フィルタの前後のそれぞれに相対向して隔壁を設けることにより上流側及び下流側に薄板状の空間がそれぞれ画成され、その上流側の上流空間には、前記フィルタの前記溝の並設方向と直交する方向の一端側に当該溝の並設方向に亘って薄板状のインク導入路が連通すると共に、下流側の下流空間には、前記フィルタの他端側に前記溝の並設方向に亘って前記共通インク室にインクを供給する薄板状のインク供給路が連通し、且つ前記インク導入路の前記上流空間とは反対側には、前記インク貯留手段に一端側が連通した管状の連通路の他端側が連通しており、前記インク導入路、前記インク供給路、前記上流空間及び前記下流空間のそれぞれの前記薄板状の厚さ方向の寸法が前記連通路の内径より小さく形成され、前記フィルタが前記ノズル開口を有するノズルプレートに平行に配置され、前記上流空間が前記フィルタを基準にみて前記ノズルプレート側に画成されると共に前記下流空間が前記フィルタを基準にみて前記ノズルプレートと反対側に画成されており、前記インク供給路は、前記下流空間に連通したその一端側とは反対の他端側が前記ノズルプレート側に向かって所定量傾斜して前記共通インク室に連通しているとともに、前記共通インク室及び前記溝は前記ノズルプレートと直交する方向を長手方向とするものであり、
前記フィルタが水平方向になり、前記上流空間が前記フィルタの鉛直方向下側にあり、前記下流空間が前記フィルタの鉛直方向上側になるように、前記インクジェットヘッドが取り付けられていることを特徴とするインクジェット式記録装置。 - 前記インク導入路、前記インク供給路、前記上流空間及び前記下流空間のそれぞれの前記薄板状の厚さ方向の寸法が同一であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット式記録装置。
- 前記インク導入路、前記インク供給路、前記上流空間及び前記下流空間のそれぞれの前記薄板状の厚さ方向の寸法が１ ． ０ ｍ ｍ 以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット式記録装置。
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