JP4748833B2 - インクジェットヘッド及び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、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、例えば特開平９−２３４８６４号公報に開示されているように、微小なインク滴を吐出して紙等の記録媒体に付着し、当該記録媒体に画像等を形成するインクジェットヘッドは知られている。
【０００３】
図５に示すように、この種のインクジェットヘッドは、ノズル１０１が形成されたノズル板１０２と、インク流路形成部材１０３と、オリフィス板１０４と、圧力室形成部材１０６と、圧電アクチュエータ１１１とが順に積層されて形成されている。圧力室形成部材１０６の内部には圧力室１１２が区画形成され、インク流路形成部材１０３の内部には共通インク室１１３及び吐出流路１１４が形成されている。共通インク室１１３と圧力室１１２とは、オリフィス板１０４に設けられたオリフィス１０５を通じて連通し、当該オリフィス１０５を通って共通インク室１１３から圧力室１１２にインクが導入されるようになっている。吐出流路１１４は圧力室１１２とノズル１０１との間に形成され、圧電アクチュエータ１１１によって圧力室１１２に圧力が加えられると、圧力室１１２のインクは当該吐出流路１１４を通ってノズル１０１から吐出される。圧電アクチュエータ１１１は、振動板１０７、下部電極１０８、圧電体１０９及び上部電極１１０が順に積層されて形成されている。
【０００４】
上記インクジェットヘッドは、ノズル板１０２、インク流路形成部材１０３及びオリフィス板１０４を積層してなる下部ブロック１１６と、圧力室形成部材１０６及び圧電アクチュエータ１１１を積層してなる上部ブロック１１７とをそれぞれ製作した後、これら下部ブロック１１６と上部ブロック１１７とを接着剤１１５で貼り付けることによって製造されている。
【０００５】
インク滴を吐出する際には、圧電アクチュエータ１１１の上部電極１１０と下部電極１０８との間に電圧が印加され、圧電体１０９の伸縮に従って振動板１０７がたわみ変形を起こす。この振動板１０７の変形により、圧力室１１２内のインクは圧力を受け、ノズル１０１からインク滴が吐出される。そして、両電極１１０，１０８間の電圧が除去されると、振動板１０７は元の状態に戻り、オリフィス１０５を通じて共通インク室１１３から圧力室１１２にインクが補給される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、画像の高密度化等を図るために、ヘッドの微細化が進められている。しかし、ヘッドの各構成部材の寸法を単に小さくしただけでは、ヘッド内部のインクの流通状態が悪化し、インクの吐出性能は低下する。その主な原因は、以下のように考えられる。
【０００７】
すなわち、第一に、ヘッドの微細化が進むと、上部ブロック１１７と下部ブロック１１６との間の接着面も小さくなり、これらブロック１１６，１１７の接着は従来以上に難しくなる。接着面が小さいため、接着不良が生じやすくなるからである。このような接着不良が生じると、ヘッド内部においてインクの漏れが発生する。そのため、両ブロック１１６，１１７を確実に接着するためには、接着剤の量を多めにする必要がある。しかし、接着剤の量が多いと、接着剤は接着面からはみ出しやすくなる。そして、図５に示すように、はみ出した接着剤１１５はオリフィス１０５の一部を覆ったり、吐出流路１１４の内側に突出して、インクの円滑な流通を阻害する要因となる。はみ出した接着剤がオリフィス１０５にまでたどり着かないように、オリフィス１０５を圧力室１１２の区画壁１１９から十分離れた位置に設けることも考えられるが、そうすると、オリフィス１０５の裏側に大きな死水域１２０ができ、この死水域１２０に気泡がたまることによって、アクチュエータのたわみに伴って発生するインクを吐出させる圧力が気泡で吸収されてしまい、ノズルから吐出されるインクの吐出性能が不安定になってしまうおそれがある。このように、ヘッドが微細化されると、接着剤に起因するインクの流通状態の低下が問題となる。
【０００８】
第二に、インク流路形成部材１０３には共通インク室形成用開口１２１及び吐出流路形成用開口１２２がエッチングによって形成されているが、図６に誇張して示すように、それらはアスペクト比（開口深さｔに対する開口直径ｗの比＝ｗ／ｔ）が小さかったため、中央部が内側に突出するいびつな形になることが多かった。また、アスペクト比が小さいために両面からエッチングを行う必要があったが、エッチング加工前のマスクずれにより、表側と裏側との間にずれΔが生じることがあった。そのため、良好な形状のインク流路を形成することが困難であり、このこともインクの円滑な流通を阻害する要因となっていた。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ヘッド内部のインクの流通を円滑化し、インクの吐出性能を向上させることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、ノズルが形成されたノズル板と、上記ノズル板上に積層され、該ノズルに積層方向に連なる吐出流路とインクが充填される共通インク室とが形成されたインク流路形成部材と、上記インク流路形成部材上に積層され、上記共通インク室に臨むオリフィスと上記吐出流路に連なるインク流通口とが形成されたオリフィス板と、上記オリフィスを通じて上記共通インク室に連通すると共に上記吐出流路を通じて上記ノズルに連通する圧力室を区画形成する圧力室形成部材と、上記圧力室のインクに圧力を付与するアクチュエータとを備えたインクジェットヘッドであって、上記オリフィス板と上記圧力室形成部材との間には、上記オリフィスに連なり且つ該オリフィス板の上記圧力室側に段差部を形成するように該オリフィスよりも大きく開口したインク導入口と、該オリフィス板のインク流通口に連なるインク流通口とが形成され、該圧力室形成部材に接着剤によって接着されたスペーサが設けられていることとしたものである。
【００１１】
上記第１の発明では、オリフィス板と圧力室形成部材との間にスペーサが設けられているので、接着面とオリフィスとの間に、接着面からはみ出した接着剤がオリフィスにまで到達することを防止するために十分な距離を確保することができる。また、オリフィス板の圧力室側に段差部が形成されているので、接着面からはみ出した接着剤は当該段差部に保持されることになり、容易にオリフィスにはみ出すことはない。従って、共通インク室から圧力室に向かうインクの流通がはみ出した接着剤によって阻害されることはなく、圧力室へのインクの導入は円滑に行われる。また、オリフィスを従来よりも圧力室の区画壁の近傍に設けることが可能となり、オリフィスの裏側における気泡の滞留を抑制することも可能となる。
【００１２】
第２の発明は、上記第１の発明において、スペーサのインク流通口は、オリフィス板の圧力室側に段差部を形成するように該オリフィス板のインク流通口よりも大きく形成されていることとしたものである。
【００１３】
上記第２の発明では、吐出流路においても、接着面からはみ出した接着剤は段差部に保持されるので、インクの流通を阻害するように吐出流路の内部にはみ出すことはない。そのため、圧力室からノズルに向かうインクの流れが阻害されることはなく、インクの吐出は円滑に行われる。
【００１４】
第３の発明は、上記第１の発明において、接着剤の一部は段差部にはみ出し、オリフィスから圧力室に至るインクの流通路を徐々に拡大する流路拡大部を形成していることとしたものである。
【００１５】
上記第３の発明では、オリフィスの裏側に流路拡大部が形成されるので、死水域が生じることはない。そのため、オリフィスから圧力室に導入されるインクの流れは円滑化され、また、オリフィスの後方における気泡の滞留は防止される。
【００１６】
第４の発明は、上記第１〜第３の各発明において、インク流路形成部材は、共通インク室を区画形成する共通インク室形成用開口及び吐出流路を区画形成する吐出流路形成用開口が設けられた複数枚の流路形成板が積層されることによって形成されていることとしたものである。
【００１８】
上記第４の発明では、インク流路形成部材が複数の流路形成板によって形成されているので、インク流路形成部材を一枚の流路形成板で形成する場合に比べて、流路形成板の一枚当たりの厚みは薄くなる。そのため、流路形成板の共通インク室形成用開口及び吐出流路形成用開口のアスペクト比は、それぞれ大きくなる。従って、共通インク室形成用開口及び吐出流路形成用開口をエッチングにより形成する際に、それらの形状がいびつになることはない。また、流路形成板の両面からエッチングを行う必要がなくなり、表面と裏面の開口端同士のずれはなくなる。そのため、共通インク室及び吐出流路は、適正な形状に形成される。従って、共通インク室から圧力室へのインクの流通及び圧力室からノズルへのインクの流通は、それぞれ円滑に行われる。
【００１９】
第５の発明は、上記第４の発明において、流路形成板は、吐出流路の流路面積を圧力室側からノズル側に向かって減少させるように吐出流路形成用開口の開口面積が互いに異なっていることとしたものである。
【００２０】
上記第５の発明では、吐出流路はノズル側にいくほど流路面積が小さくなるので、インクは圧力室からノズルに向かってより一層円滑に流通することになる。また、流路形成板を積層する際に多少の横ずれ（積層方向と直交する方向のずれ）が生じたとしても、それらの吐出流路形成用開口の中心位置はずれるものの、吐出流路の全体の形状、すなわち圧力室からノズルに向かって流路面積が小さくなる形状は、維持される。そのため、流路形成板同士の多少の横ずれがあっても、インクの流通は阻害されることがない。
【００２１】
第６の発明は、上記第４及び第５の各発明において、流路形成板は、共通インク室の幅をオリフィス側に向かって減少させるように共通インク室形成用開口の開口面積が互いに異なっていることとしたものである。
【００２２】
上記第６の発明では、オリフィス側にいくほど共通インク室の幅が小さくなるので、共通インク室からオリフィスに向かう方向のインクの流路は、オリフィス側に向かって徐々に小さくなる。そのため、共通インク室から圧力室へのインクの導入は、より円滑に行われる。また、流路形成板同士は階段状に積層されるので、流路形成板同士の多少の横ずれがあったとしても、共通インク室に死水域を発生させるような逆段差は生じない。
【００２３】
第７の発明は、上記第４〜第６の各発明において、インク流路形成部材は、４枚以上の流路形成板によって形成されていることとしたものである。
【００２４】
上記第７の発明では、上記第４〜第６の各発明の効果を顕著に発揮するような好適な構成が得られる。
【００２５】
第８の発明は、上記第４〜第７の各発明において、流路形成板の吐出流路形成用開口は、円形に形成されていることとしたものである。
【００２６】
上記第８の発明では、吐出流路形成用開口が円形に形成されていることから、流路形成板の積層に際して吐出流路形成用開口の軸回りのずれが生じたとしても、開口同士がずれることはない。そのため、吐出流路の形状が損なわれることはなく、吐出流路におけるインクの流通が阻害されることはない。
【００２７】
第９の発明は、インクジェット式記録装置であって、上記第１〜第８の各発明に係るインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる移動手段とを備え、上記インクジェットヘッドから吐出したインク滴を上記記録媒体に付着させることにより該記録媒体に記録を行うこととしたものである。
【００２８】
上記第９の発明では、移動手段がインクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させることにより、インクジェットヘッドから吐出されたインク滴の記録媒体上の付着位置が適宜変更され、記録媒体上に所定の画像等が形成されることになる。インクジェットヘッド内部のインクの流通は良好であるので、インクの吐出性能に優れた記録装置が得られる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、第１の発明によれば、オリフィス板と圧力室形成部材との間に、オリフィスよりも大きなインク導入口が形成されたスペーサを設けることとしたので、接着面とオリフィスとの間、及び、接着面と吐出流路との間に、十分な距離を確保することができる。また、オリフィス板の裏側に形成した段差部において、接着面からはみ出した接着剤を保持することができる。従って、接着面から接着剤がはみ出したとしても、はみ出した接着剤によってオリフィスや吐出流路が損なわれることはないので、ヘッド内部のインクの流通を円滑化することができる。また、オリフィスを従来よりも圧力室の区画壁の近傍に設けることが可能となり、オリフィスの裏側における気泡の滞留を効果的に防止することができる。
【００３０】
第２の発明によれば、オリフィス板の裏側に段差部を形成するようにスペーサのインク流通口をオリフィス板のインク流通口よりも大きく形成することとしたので、吐出流路においても、接着面からはみ出した接着剤をオリフィス板の裏側の段差部に保持することができる。従って、接着剤がはみ出したとしても吐出流路を適正な形状に維持することができるので、インクの流通を円滑化することができる。
【００３１】
第３の発明によれば、はみ出した接着剤によってオリフィスの出口側に流路拡大部が形成されるので、オリフィスから圧力室に向かってインクを円滑に導入することができる。また、オリフィスの裏側に死水域が発生することを防止することができるので、気泡の滞留を防止することができる。
【００３２】
第４の発明によれば、インク流路形成部材を複数の流路形成板によって形成することとしたので、各流路形成板における共通インク室形成用開口及び吐出流路形成用開口のアスペクト比を大きくすることができ、これらの開口をエッチングで形成する場合であっても、良好な形状の開口にすることができる。従って、共通インク室及び吐出流路を整った形状に形成することができるので、インクの流通を円滑化することができる。
【００３３】
第５の発明によれば、吐出流路の流路面積が圧力室側からノズル側に向かって減少するので、圧力室からノズルに向かうインクの流通を円滑化することができる。また、流路形成板同士に多少の横ずれが生じた場合であっても、死水域を発生させるような逆段差は生じず、吐出流路の全体の形状を維持することができるので、インクの円滑な流通を阻害することはない。
【００３４】
第６の発明によれば、共通インク室を、オリフィス側に向かって流路面積が徐々に小さくなるように形成することができるので、共通インク室からオリフィスへのインクの流通を円滑化することができる。また、流路形成板同士に多少の横ずれがあったとしても、共通インク室の内部に死水域が発生することはないので、優れたインク供給能力を発揮させることができる。
【００３５】
第７の発明によれば、インク流路形成部材を４枚以上の流路形成板によって形成することとしたので、上記第４〜第６の各発明の効果を顕著に発揮させることができる。
【００３６】
第８の発明によれば、流路形成板の吐出流路形成用開口を円形に形成することとしたので、流路形成板同士に開口の軸回りのずれが生じたとしても、開口同士にずれが発生することを防止することができる。そのため、軸回りのずれがあった場合でも吐出流路を適正な形状に維持することができるので、吐出流路におけるインクの円滑な流通を損なうことはない。
【００３７】
第９の発明によれば、高性能のインクジェットヘッドを備えたインクジェット式記録装置を得ることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３９】
図１に示すように、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置は、インクジェットヘッド１を備え、このインクジェットヘッド１から吐出したインク滴を紙等の記録媒体４上に着弾させて画像等を形成するインクジェットプリンタ６である。インクジェットヘッド１は、図示しないキャリッジモータによりキャリッジ軸３に沿って搬送されるキャリッジ２に取り付けられており、キャリッジ２と共に主走査方向（図示のＸ方向）に往復移動するようになっている。なお、このキャリッジ２、キャリッジ軸３及び上記キャリッジモータにより、インクジェットヘッド１と記録媒体４とを相対移動させる移動手段が構成されている。記録媒体４は搬送ローラ５，５に挟まれており、この搬送ローラ５，５によって主走査方向と直交する副走査方向（図示のＹ方向）に搬送されるようになっている。
【００４０】
図２及び図３に示すように、インクジェットヘッド１には、インクが充填された共通インク室１１と、複数の圧力室１２，１２，…と、複数のノズル１３，１３，…と、共通インク室１１と各圧力室１２とを連通させるオリフィス１４と、各圧力室１２と各ノズル１３とを連通させる吐出流路１５とが形成され、更に、それぞれの圧力室１２のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ１６が設けられている。図２に示すように、圧力室１２は主走査方向に細長い形状に形成されている。圧力室１２の長手方向の一端側（図２における左側）にはオリフィス１４が設けられ、他端側（図２における右側）には吐出流路１５を介してノズル１３が設けられている。このような構成により、インクは共通インク室１１からオリフィス１４を通って圧力室１２の一端側に導入され、圧力室１２内を上記一端側から他端側に向かって流通した後、圧力室１２の他端側から吐出流路１５を経てノズル１３に至り、ノズル１３からインク滴として吐出されるようになっている。
【００４１】
図３に示すように、ノズル１３，１３，…は副走査方向に所定間隔毎に配列されている。同様に、圧力室１２，１２，…も副走査方向に所定間隔毎に配列されている。共通インク室１１は、副走査方向に並ぶ複数の圧力室１２，１２，…にインクを供給するために、副走査方向に細長い形状に形成され、圧力室１２，１２，…の下側においてこれら圧力室１２，１２，…と交差している。
【００４２】
図２に示すように、インクジェットヘッド１は、複数の構成部材を積層してなる積層構造を有しており、具体的には、ノズル１３が形成されたノズル板２１と、共通インク室１１及び吐出流路１５が形成されたインク流路形成部材２２と、オリフィス１４及びインク流通口１７が形成されたオリフィス板２３と、インク導入口１９及びインク流通口１８が形成されたスペーサ２４と、圧力室１２を区画形成する圧力室形成部材２６と、圧電アクチュエータ１６とが順に積層されることによって構成されている。
【００４３】
ノズル板２１のノズル１３は、テーパ部が設けられたいわゆるテーパノズルによって形成されている。インク流路形成部材２２は、ノズル板２１からオリフィス板２３側に向かって順に、第１流路形成板２２ａ、第２流路形成板２２ｂ、第３流路形成板２２ｃ、第４流路形成板２２ｄが積層されることによって形成されている。これら流路形成板２２ａ〜２２ｄには、共通インク室１１を区画形成するための共通インク室形成用開口３１ａ〜３１ｄ及び吐出流路を形成する吐出流路形成用開口３２ａ〜３２ｄがそれぞれ形成されている。
【００４４】
共通インク室形成用開口３１ａ〜３１ｄは、共通インク室１１の幅がオリフィス１４側に向かうにつれて徐々に小さくなるように、オリフィス１４側の開口の方が開口面積が小さくなるように形成されている。つまり、第１流路形成板２２ａの共通インク室形成用開口３１ａ、第２流路形成板２２ｂの共通インク室形成用開口３１ｂ、第３流路形成板２２ｃの共通インク室形成用開口３１ｃ、第４流路形成板２２ｄの共通インク室形成用開口３１ｄの順に、開口面積は小さくなっている。
【００４５】
図３に示すように、吐出流路形成用開口３２ａ〜３２ｄは、それぞれ円形の開口で形成され、圧力室１２側からノズル１３側に向かうにつれて開口面積が徐々に小さくなるように構成されている。つまり、第４流路形成板２２ｄの吐出流路形成用開口３２ｄ、第３流路形成板２２ｃの吐出流路形成用開口３２ｃ、第２流路形成板２２ｂの吐出流路形成用開口３２ｂ、第１流路形成板２２ａの吐出流路形成用開口３２ａの順に、開口面積は小さくなっている。
【００４６】
オリフィス板２３のオリフィス１４は、第４流路形成板２２ｄの共通インク室形成用開口３１ｄよりも小さく形成され、オリフィス板２３のインク流通口１７は、第４流路形成板２２ｄの吐出流路形成用開口３２ｄよりも大きく形成されている。なお、オリフィス板２３のオリフィス１４及びインク流通口１７も、それぞれ円形に形成されている。
【００４７】
スペーサ２４のインク導入口１９は、オリフィス１４の裏側に段差部３３を形成するように、オリフィス１４よりも大きく形成されている。スペーサ２４のインク流通口１８は、オリフィス板２３のインク流通口１７の裏側に段差部３４を形成するように、当該インク流通口１７よりも大きく形成されている。なお、これらインク導入口１９及びインク流通口１７も、円形に形成されている。
【００４８】
圧電アクチュエータ１６は、圧力室１２の区画壁の一部をなすように圧力室１２を覆う振動板２７と、圧電膜２８と、上部電極２９とが順に積層されることによって形成されている。なお、本実施形態では、振動板２７は電極材料（例えば、クロム等）によって形成され、上部電極２９と共に圧電膜２８に電圧を印加するための下部電極を兼用している。ただし、振動板２７と圧電膜２８との間に下部電極を別途設けるようにしてもよいことは勿論である。隣り合う圧電アクチュエータ１６，１６の上部電極２９，２９同士は分離されており、各上部電極２９は個別電極を、振動板２７は共通電極をそれぞれ形成している。
【００４９】
ノズル板２１、第１〜第４流路形成板２２ａ〜２２ｄ（インク流路形成部材２２）、オリフィス板２３及びスペーサ２４は、それぞれステンレスによって形成されており、互いに接合されて下部ブロック４１を構成している。一方、圧電アクチュエータ１６及び圧力室形成部材２６は、互いに接合されて上部ブロック４２を構成している。本インクジェットヘッド１は、これら下部ブロック４１と上部ブロック４２とを接着剤で接着することによって製造されている。そのため、下部ブロック４１のスペーサ２４と上部ブロック４２の圧力室形成部材２６との間には、接着剤からなる接着層２５が形成されている。
【００５０】
本インクジェットヘッド１は高密度なヘッドであり、下部ブロック４１と上部ブロック４２との接着部分の面積（接着面積）は小さい。そのため、接着剤の量が少ないと、両ブロック４１，４２は良好に接着されにくい。そこで、本実施形態では、両ブロック４１，４２の接着不良が生じないように、接着剤を多めに設けることとしている。その結果、両ブロック４１，４２の接着に際して、接着剤の一部が接着面からはみ出す場合がある。しかし、本実施形態では、接着層２５とオリフィス板２３との間にスペーサ２４が設けられているので、はみ出した接着剤は、オリフィス１４の内部やインク流通口１７の内部にまでは容易には到達しない。加えて、前述した通り、インク導入口１９はオリフィス１４よりも大きく、また、スペーサ２４のインク流通口１８はオリフィス板２３のインク流通口１７よりも大きいため、両ブロック４１，４２を重ね合わせる際に、オリフィス板２３のオリフィス１４の裏側及びインク流通口１７の裏側には、それぞれ段差部３３，３４が形成される。このため、接着面からはみ出した接着剤は、当該段差部３３，３４に受け止められる。従って、オリフィス１４やインク流通口１７に対する接着剤の流れ込みは、より効果的に抑制されることになる。
【００５１】
更に、本実施形態では、オリフィス板２３のオリフィス１４の裏側の段差部３３にはみ出した接着剤は、オリフィス１４から圧力室１２に至るインクの流通路を滑らかに拡大する流路拡大部２５ａを形成している。従って、上記段差部３３を形成したことにより、接着剤によるオリフィス１４の閉塞等を防止する効果だけでなく、オリフィス１４から圧力室１２へのインクの導入を円滑にする効果をも得ることができる。
【００５２】
インクジェットプリンタ６の記録動作の際には、インクジェットヘッド１は、キャリッジ２の移動に伴って、所定のノズル１３から所定のタイミングでインクを吐出しながら主走査方向に移動する（図１参照）。このような一走査分の記録が終了すると、搬送ローラ５は記録媒体４を副走査方向に所定距離だけ搬送する。そして、インクジェットヘッド１によって、次の一走査分の記録が行われる。このような動作を繰り返すことにより、記録媒体４に所定の画像が形成される。
【００５３】
インクジェットヘッド１からのインクの吐出は、次のようにして行われる。まず、圧電アクチュエータ１６に信号が入力されると、圧電アクチュエータ１６は圧力室１２内のインクを加圧するようにたわみ変形する。圧力室１２が加圧されると、圧力室１２に連続している吐出流路１５も加圧されるので、吐出流路１５のインクはノズル１３から押し出されるように吐出され、インク滴となって飛翔する。飛翔したインク滴は、記録媒体４上に着弾し、当該記録媒体４にインクドットを形成する。圧電アクチュエータ１６が初期状態に復帰すると、圧力室１２内は減圧される。そして、この圧力変化によって共通インク室１１から圧力室１２に向かってインクが流れ込み、圧力室１２へのインクの補給が行われる。
【００５４】
本実施形態では、オリフィス１４が接着剤によって閉塞されることがないので、オリフィス１４を従来よりも圧力室１２の区画壁３９側に近づけることができる。つまり、オリフィス１４を区画壁３９の近傍に配設することができる。そのため、オリフィス１４の裏側における死水域（図５の１２０参照）の発生を防止することができ、たとえインクの内部に気泡が混入している場合であっても、気泡の滞留を防止することができる。また、接着層２５からはみ出した接着剤がオリフィス１４の裏側に流路拡大部２５ａを形成するので、オリフィス１４から圧力室１２に向かうインクの流れは円滑化され、インク中に気泡が混じっていたとしても、気泡はインクと共に速やかに排出される。
【００５５】
以上のように、本実施形態によれば、ヘッドが微細化されているにもかかわらず、下部ブロック４１と上部ブロック４２とを良好に接着することができると共に、ヘッドの内部におけるインクの流通を円滑化することができる。
【００５６】
また、インク流路形成部材２２を複数枚の流路形成板２２ａ〜２２ｄを積層することにより構成しているので、一枚あたりの流路形成板の厚みを比較的薄くすることができる。そのため、共通インク室形成用開口３１ａ〜３１ｄ及び吐出流路形成用開口３２ａ〜３２ｄのアスペクト比を大きくすることができ、これらの開口３１ａ〜３２ｄ，３２ａ〜３２ｄをエッチングにより形成する場合、軸方向の形状変化の少ない良好な形状にすることができる。従って、共通インク室１１及び吐出流路１５を適正な形状に形成することができ、インクの流通を円滑化することができる。
【００５７】
また、流路形成板２２ａ〜２２ｄを接合する際に、それらが互いに横方向（積層方向に直交する方向であり、図示のＸ方向またはＹ方向。）に若干ずれたとしても、共通インク室形成用開口３１ａ〜３１ｄ及び吐出流路形成用開口３２ａ〜３２ｄはそれぞれ一方向（積層方向であり、図示のＺ方向）に段階的に開口面積が変化するように形成されているので、共通インク室１１及び吐出流路１５の全体的な形状、すなわち一方向に向かって流路面積が段階的に変化する形状は、損なわれることはない。従って、死水域を発生させるような逆段差が生じることはない。
【００５８】
また、吐出流路形成用開口３２ａ〜３２ｄは円形状に形成されているので、流路形成板２２ａ〜２２ｄを接合する際に、それらに軸回りのずれ（いわゆるθずれ）が生じたとしても、吐出流路１５の断面形状が損なわれることはない。例えば図４に模式的に示すように、第１流路形成板２２ａの長手方向Ｌａと第２流路形成板２２ｂの長手方向Ｌｂとが一致せず、両者が角度θだけずれているような場合であっても、吐出流路１５の断面形状は、両流路形成板２２ａ，２２ｂの長手方向Ｌａ，Ｌｂが一致する場合と同様に円形状に維持されることになる。
【００５９】
従って、本実施形態によれば、流路形成板２２ａ〜２２ｄ同士の位置合わせ精度を緩和することができるので、インク流路形成部材２２を複数枚の流路形成板２２ａ〜２２ｄで形成しているにも拘わらず、容易に製造することができる。
【００６０】
なお、上記実施形態のように流路形成板２２ａ〜２２ｄの共通インク室形成用開口３１ａ〜３１ｄ及び吐出流路形成用開口３２ａ〜３２ｄを、それぞれの開口面積が段階的に異なるように形成することが好ましいが、共通インク室形成用開口３１ａ〜３１ｄをそれぞれの開口面積が互いに等しくなるように形成することも可能であり、また、吐出流路形成用開口３２ａ〜３２ｄをそれぞれの開口面積が互いに等しくなるように形成することも可能である。そのような場合であっても、スペーサ２４を設けることにより、インクの流通を従来よりも円滑化することができ、高性能化を図ることが可能となる。
【００６１】
逆に、流路形成板２２ａ〜２２ｄの共通インク室形成用開口３１ａ〜３１ｄ及び吐出流路形成用開口３２ａ〜３２ｄをそれぞれの開口面積が段階的に異なるように形成しつつ、スペーサ２４を省略するようにしてもよい。このような場合であっても、共通インク室１１及び吐出流路１５の流路形状を整えることができるので、インクの流通を従来よりも円滑化することができ、高性能化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェットプリンタの概略構成図である。
【図２】インクジェットヘッドの断面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ断面図である。
【図４】流路形成板同士の軸ずれを説明するための模式図である。
【図５】従来のインクジェットヘッドの断面図である。
【図６】従来のインク流路形成部材の開口近傍の断面図である。
【符号の説明】
１ インクジェットヘッド
６ インクジェットプリンタ
１１ 共通インク室
１２ 圧力室
１３ ノズル
１４ オリフィス
１５ 吐出流路
１６ 圧電アクチュエータ
１７ オリフィス板のインク流通口
１８ スペーサのインク流通口
１９ インク導入口
２１ ノズル板
２２ インク流路形成部材
２２ａ 〜 ２２ｄ 流路形成板
２３ オリフィス板
２４ スペーサ
２５ 接着層
２６ 圧力室形成部材
２７ 振動板
２８ 圧電膜
２９ 上部電極
３１ａ 〜 ３１ｄ 共通インク室形成用開口
３２ａ 〜 ３２ｄ 吐出流路形成用開口
３３，３４ 段差部
３９ 区画壁
４１ 下部ブロック
４２ 上部ブロック
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、例えば特開平９−２３４８６４号公報に開示されているように、微小なインク滴を吐出して紙等の記録媒体に付着し、当該記録媒体に画像等を形成するインクジェットヘッドは知られている。
【０００３】
図５に示すように、この種のインクジェットヘッドは、ノズル１０１が形成されたノズル板１０２と、インク流路形成部材１０３と、オリフィス板１０４と、圧力室形成部材１０６と、圧電アクチュエータ１１１とが順に積層されて形成されている。圧力室形成部材１０６の内部には圧力室１１２が区画形成され、インク流路形成部材１０３の内部には共通インク室１１３及び吐出流路１１４が形成されている。共通インク室１１３と圧力室１１２とは、オリフィス板１０４に設けられたオリフィス１０５を通じて連通し、当該オリフィス１０５を通って共通インク室１１３から圧力室１１２にインクが導入されるようになっている。吐出流路１１４は圧力室１１２とノズル１０１との間に形成され、圧電アクチュエータ１１１によって圧力室１１２に圧力が加えられると、圧力室１１２のインクは当該吐出流路１１４を通ってノズル１０１から吐出される。圧電アクチュエータ１１１は、振動板１０７、下部電極１０８、圧電体１０９及び上部電極１１０が順に積層されて形成されている。
【０００４】
上記インクジェットヘッドは、ノズル板１０２、インク流路形成部材１０３及びオリフィス板１０４を積層してなる下部ブロック１１６と、圧力室形成部材１０６及び圧電アクチュエータ１１１を積層してなる上部ブロック１１７とをそれぞれ製作した後、これら下部ブロック１１６と上部ブロック１１７とを接着剤１１５で貼り付けることによって製造されている。
【０００５】
インク滴を吐出する際には、圧電アクチュエータ１１１の上部電極１１０と下部電極１０８との間に電圧が印加され、圧電体１０９の伸縮に従って振動板１０７がたわみ変形を起こす。この振動板１０７の変形により、圧力室１１２内のインクは圧力を受け、ノズル１０１からインク滴が吐出される。そして、両電極１１０，１０８間の電圧が除去されると、振動板１０７は元の状態に戻り、オリフィス１０５を通じて共通インク室１１３から圧力室１１２にインクが補給される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、画像の高密度化等を図るために、ヘッドの微細化が進められている。しかし、ヘッドの各構成部材の寸法を単に小さくしただけでは、ヘッド内部のインクの流通状態が悪化し、インクの吐出性能は低下する。その主な原因は、以下のように考えられる。
【０００７】
すなわち、第一に、ヘッドの微細化が進むと、上部ブロック１１７と下部ブロック１１６との間の接着面も小さくなり、これらブロック１１６，１１７の接着は従来以上に難しくなる。接着面が小さいため、接着不良が生じやすくなるからである。このような接着不良が生じると、ヘッド内部においてインクの漏れが発生する。そのため、両ブロック１１６，１１７を確実に接着するためには、接着剤の量を多めにする必要がある。しかし、接着剤の量が多いと、接着剤は接着面からはみ出しやすくなる。そして、図５に示すように、はみ出した接着剤１１５はオリフィス１０５の一部を覆ったり、吐出流路１１４の内側に突出して、インクの円滑な流通を阻害する要因となる。はみ出した接着剤がオリフィス１０５にまでたどり着かないように、オリフィス１０５を圧力室１１２の区画壁１１９から十分離れた位置に設けることも考えられるが、そうすると、オリフィス１０５の裏側に大きな死水域１２０ができ、この死水域１２０に気泡がたまることによって、アクチュエータのたわみに伴って発生するインクを吐出させる圧力が気泡で吸収されてしまい、ノズルから吐出されるインクの吐出性能が不安定になってしまうおそれがある。このように、ヘッドが微細化されると、接着剤に起因するインクの流通状態の低下が問題となる。
【０００８】
第二に、インク流路形成部材１０３には共通インク室形成用開口１２１及び吐出流路形成用開口１２２がエッチングによって形成されているが、図６に誇張して示すように、それらはアスペクト比（開口深さｔに対する開口直径ｗの比＝ｗ／ｔ）が小さかったため、中央部が内側に突出するいびつな形になることが多かった。また、アスペクト比が小さいために両面からエッチングを行う必要があったが、エッチング加工前のマスクずれにより、表側と裏側との間にずれΔが生じることがあった。そのため、良好な形状のインク流路を形成することが困難であり、このこともインクの円滑な流通を阻害する要因となっていた。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ヘッド内部のインクの流通を円滑化し、インクの吐出性能を向上させることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、ノズルが形成されたノズル板と、上記ノズル板上に積層され、該ノズルに積層方向に連なる吐出流路とインクが充填される共通インク室とが形成されたインク流路形成部材と、上記インク流路形成部材上に積層され、上記共通インク室に臨むオリフィスと上記吐出流路に連なるインク流通口とが形成されたオリフィス板と、上記オリフィスを通じて上記共通インク室に連通すると共に上記吐出流路を通じて上記ノズルに連通する圧力室を区画形成する圧力室形成部材と、上記圧力室のインクに圧力を付与するアクチュエータとを備えたインクジェットヘッドであって、上記オリフィス板と上記圧力室形成部材との間には、上記オリフィスに連なり且つ該オリフィス板の上記圧力室側に段差部を形成するように該オリフィスよりも大きく開口したインク導入口と、該オリフィス板のインク流通口に連なるインク流通口とが形成され、該圧力室形成部材に接着剤によって接着されたスペーサが設けられていることとしたものである。
【００１１】
上記第１の発明では、オリフィス板と圧力室形成部材との間にスペーサが設けられているので、接着面とオリフィスとの間に、接着面からはみ出した接着剤がオリフィスにまで到達することを防止するために十分な距離を確保することができる。また、オリフィス板の圧力室側に段差部が形成されているので、接着面からはみ出した接着剤は当該段差部に保持されることになり、容易にオリフィスにはみ出すことはない。従って、共通インク室から圧力室に向かうインクの流通がはみ出した接着剤によって阻害されることはなく、圧力室へのインクの導入は円滑に行われる。また、オリフィスを従来よりも圧力室の区画壁の近傍に設けることが可能となり、オリフィスの裏側における気泡の滞留を抑制することも可能となる。
【００１２】
第２の発明は、上記第１の発明において、スペーサのインク流通口は、オリフィス板の圧力室側に段差部を形成するように該オリフィス板のインク流通口よりも大きく形成されていることとしたものである。
【００１３】
上記第２の発明では、吐出流路においても、接着面からはみ出した接着剤は段差部に保持されるので、インクの流通を阻害するように吐出流路の内部にはみ出すことはない。そのため、圧力室からノズルに向かうインクの流れが阻害されることはなく、インクの吐出は円滑に行われる。
【００１４】
第３の発明は、上記第１の発明において、接着剤の一部は段差部にはみ出し、オリフィスから圧力室に至るインクの流通路を徐々に拡大する流路拡大部を形成していることとしたものである。
【００１５】
上記第３の発明では、オリフィスの裏側に流路拡大部が形成されるので、死水域が生じることはない。そのため、オリフィスから圧力室に導入されるインクの流れは円滑化され、また、オリフィスの後方における気泡の滞留は防止される。
【００１６】
第４の発明は、上記第１〜第３の各発明において、インク流路形成部材は、共通インク室を区画形成する共通インク室形成用開口及び吐出流路を区画形成する吐出流路形成用開口が設けられた複数枚の流路形成板が積層されることによって形成されていることとしたものである。
【００１８】
上記第４の発明では、インク流路形成部材が複数の流路形成板によって形成されているので、インク流路形成部材を一枚の流路形成板で形成する場合に比べて、流路形成板の一枚当たりの厚みは薄くなる。そのため、流路形成板の共通インク室形成用開口及び吐出流路形成用開口のアスペクト比は、それぞれ大きくなる。従って、共通インク室形成用開口及び吐出流路形成用開口をエッチングにより形成する際に、それらの形状がいびつになることはない。また、流路形成板の両面からエッチングを行う必要がなくなり、表面と裏面の開口端同士のずれはなくなる。そのため、共通インク室及び吐出流路は、適正な形状に形成される。従って、共通インク室から圧力室へのインクの流通及び圧力室からノズルへのインクの流通は、それぞれ円滑に行われる。
【００１９】
第５の発明は、上記第４の発明において、流路形成板は、吐出流路の流路面積を圧力室側からノズル側に向かって減少させるように吐出流路形成用開口の開口面積が互いに異なっていることとしたものである。
【００２０】
上記第５の発明では、吐出流路はノズル側にいくほど流路面積が小さくなるので、インクは圧力室からノズルに向かってより一層円滑に流通することになる。また、流路形成板を積層する際に多少の横ずれ（積層方向と直交する方向のずれ）が生じたとしても、それらの吐出流路形成用開口の中心位置はずれるものの、吐出流路の全体の形状、すなわち圧力室からノズルに向かって流路面積が小さくなる形状は、維持される。そのため、流路形成板同士の多少の横ずれがあっても、インクの流通は阻害されることがない。
【００２１】
第６の発明は、上記第４及び第５の各発明において、流路形成板は、共通インク室の幅をオリフィス側に向かって減少させるように共通インク室形成用開口の開口面積が互いに異なっていることとしたものである。
【００２２】
上記第６の発明では、オリフィス側にいくほど共通インク室の幅が小さくなるので、共通インク室からオリフィスに向かう方向のインクの流路は、オリフィス側に向かって徐々に小さくなる。そのため、共通インク室から圧力室へのインクの導入は、より円滑に行われる。また、流路形成板同士は階段状に積層されるので、流路形成板同士の多少の横ずれがあったとしても、共通インク室に死水域を発生させるような逆段差は生じない。
【００２３】
第７の発明は、上記第４〜第６の各発明において、インク流路形成部材は、４枚以上の流路形成板によって形成されていることとしたものである。
【００２４】
上記第７の発明では、上記第４〜第６の各発明の効果を顕著に発揮するような好適な構成が得られる。
【００２５】
第８の発明は、上記第４〜第７の各発明において、流路形成板の吐出流路形成用開口は、円形に形成されていることとしたものである。
【００２６】
上記第８の発明では、吐出流路形成用開口が円形に形成されていることから、流路形成板の積層に際して吐出流路形成用開口の軸回りのずれが生じたとしても、開口同士がずれることはない。そのため、吐出流路の形状が損なわれることはなく、吐出流路におけるインクの流通が阻害されることはない。
【００２７】
第９の発明は、インクジェット式記録装置であって、上記第１〜第８の各発明に係るインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる移動手段とを備え、上記インクジェットヘッドから吐出したインク滴を上記記録媒体に付着させることにより該記録媒体に記録を行うこととしたものである。
【００２８】
上記第９の発明では、移動手段がインクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させることにより、インクジェットヘッドから吐出されたインク滴の記録媒体上の付着位置が適宜変更され、記録媒体上に所定の画像等が形成されることになる。インクジェットヘッド内部のインクの流通は良好であるので、インクの吐出性能に優れた記録装置が得られる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、第１の発明によれば、オリフィス板と圧力室形成部材との間に、オリフィスよりも大きなインク導入口が形成されたスペーサを設けることとしたので、接着面とオリフィスとの間、及び、接着面と吐出流路との間に、十分な距離を確保することができる。また、オリフィス板の裏側に形成した段差部において、接着面からはみ出した接着剤を保持することができる。従って、接着面から接着剤がはみ出したとしても、はみ出した接着剤によってオリフィスや吐出流路が損なわれることはないので、ヘッド内部のインクの流通を円滑化することができる。また、オリフィスを従来よりも圧力室の区画壁の近傍に設けることが可能となり、オリフィスの裏側における気泡の滞留を効果的に防止することができる。
【００３０】
第２の発明によれば、オリフィス板の裏側に段差部を形成するようにスペーサのインク流通口をオリフィス板のインク流通口よりも大きく形成することとしたので、吐出流路においても、接着面からはみ出した接着剤をオリフィス板の裏側の段差部に保持することができる。従って、接着剤がはみ出したとしても吐出流路を適正な形状に維持することができるので、インクの流通を円滑化することができる。
【００３１】
第３の発明によれば、はみ出した接着剤によってオリフィスの出口側に流路拡大部が形成されるので、オリフィスから圧力室に向かってインクを円滑に導入することができる。また、オリフィスの裏側に死水域が発生することを防止することができるので、気泡の滞留を防止することができる。
【００３２】
第４の発明によれば、インク流路形成部材を複数の流路形成板によって形成することとしたので、各流路形成板における共通インク室形成用開口及び吐出流路形成用開口のアスペクト比を大きくすることができ、これらの開口をエッチングで形成する場合であっても、良好な形状の開口にすることができる。従って、共通インク室及び吐出流路を整った形状に形成することができるので、インクの流通を円滑化することができる。
【００３３】
第５の発明によれば、吐出流路の流路面積が圧力室側からノズル側に向かって減少するので、圧力室からノズルに向かうインクの流通を円滑化することができる。また、流路形成板同士に多少の横ずれが生じた場合であっても、死水域を発生させるような逆段差は生じず、吐出流路の全体の形状を維持することができるので、インクの円滑な流通を阻害することはない。
【００３４】
第６の発明によれば、共通インク室を、オリフィス側に向かって流路面積が徐々に小さくなるように形成することができるので、共通インク室からオリフィスへのインクの流通を円滑化することができる。また、流路形成板同士に多少の横ずれがあったとしても、共通インク室の内部に死水域が発生することはないので、優れたインク供給能力を発揮させることができる。
【００３５】
第７の発明によれば、インク流路形成部材を４枚以上の流路形成板によって形成することとしたので、上記第４〜第６の各発明の効果を顕著に発揮させることができる。
【００３６】
第８の発明によれば、流路形成板の吐出流路形成用開口を円形に形成することとしたので、流路形成板同士に開口の軸回りのずれが生じたとしても、開口同士にずれが発生することを防止することができる。そのため、軸回りのずれがあった場合でも吐出流路を適正な形状に維持することができるので、吐出流路におけるインクの円滑な流通を損なうことはない。
【００３７】
第９の発明によれば、高性能のインクジェットヘッドを備えたインクジェット式記録装置を得ることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３９】
図１に示すように、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置は、インクジェットヘッド１を備え、このインクジェットヘッド１から吐出したインク滴を紙等の記録媒体４上に着弾させて画像等を形成するインクジェットプリンタ６である。インクジェットヘッド１は、図示しないキャリッジモータによりキャリッジ軸３に沿って搬送されるキャリッジ２に取り付けられており、キャリッジ２と共に主走査方向（図示のＸ方向）に往復移動するようになっている。なお、このキャリッジ２、キャリッジ軸３及び上記キャリッジモータにより、インクジェットヘッド１と記録媒体４とを相対移動させる移動手段が構成されている。記録媒体４は搬送ローラ５，５に挟まれており、この搬送ローラ５，５によって主走査方向と直交する副走査方向（図示のＹ方向）に搬送されるようになっている。
【００４０】
図２及び図３に示すように、インクジェットヘッド１には、インクが充填された共通インク室１１と、複数の圧力室１２，１２，…と、複数のノズル１３，１３，…と、共通インク室１１と各圧力室１２とを連通させるオリフィス１４と、各圧力室１２と各ノズル１３とを連通させる吐出流路１５とが形成され、更に、それぞれの圧力室１２のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ１６が設けられている。図２に示すように、圧力室１２は主走査方向に細長い形状に形成されている。圧力室１２の長手方向の一端側（図２における左側）にはオリフィス１４が設けられ、他端側（図２における右側）には吐出流路１５を介してノズル１３が設けられている。このような構成により、インクは共通インク室１１からオリフィス１４を通って圧力室１２の一端側に導入され、圧力室１２内を上記一端側から他端側に向かって流通した後、圧力室１２の他端側から吐出流路１５を経てノズル１３に至り、ノズル１３からインク滴として吐出されるようになっている。
【００４１】
図３に示すように、ノズル１３，１３，…は副走査方向に所定間隔毎に配列されている。同様に、圧力室１２，１２，…も副走査方向に所定間隔毎に配列されている。共通インク室１１は、副走査方向に並ぶ複数の圧力室１２，１２，…にインクを供給するために、副走査方向に細長い形状に形成され、圧力室１２，１２，…の下側においてこれら圧力室１２，１２，…と交差している。
【００４２】
図２に示すように、インクジェットヘッド１は、複数の構成部材を積層してなる積層構造を有しており、具体的には、ノズル１３が形成されたノズル板２１と、共通インク室１１及び吐出流路１５が形成されたインク流路形成部材２２と、オリフィス１４及びインク流通口１７が形成されたオリフィス板２３と、インク導入口１９及びインク流通口１８が形成されたスペーサ２４と、圧力室１２を区画形成する圧力室形成部材２６と、圧電アクチュエータ１６とが順に積層されることによって構成されている。
【００４３】
ノズル板２１のノズル１３は、テーパ部が設けられたいわゆるテーパノズルによって形成されている。インク流路形成部材２２は、ノズル板２１からオリフィス板２３側に向かって順に、第１流路形成板２２ａ、第２流路形成板２２ｂ、第３流路形成板２２ｃ、第４流路形成板２２ｄが積層されることによって形成されている。これら流路形成板２２ａ〜２２ｄには、共通インク室１１を区画形成するための共通インク室形成用開口３１ａ〜３１ｄ及び吐出流路を形成する吐出流路形成用開口３２ａ〜３２ｄがそれぞれ形成されている。
【００４４】
共通インク室形成用開口３１ａ〜３１ｄは、共通インク室１１の幅がオリフィス１４側に向かうにつれて徐々に小さくなるように、オリフィス１４側の開口の方が開口面積が小さくなるように形成されている。つまり、第１流路形成板２２ａの共通インク室形成用開口３１ａ、第２流路形成板２２ｂの共通インク室形成用開口３１ｂ、第３流路形成板２２ｃの共通インク室形成用開口３１ｃ、第４流路形成板２２ｄの共通インク室形成用開口３１ｄの順に、開口面積は小さくなっている。
【００４５】
図３に示すように、吐出流路形成用開口３２ａ〜３２ｄは、それぞれ円形の開口で形成され、圧力室１２側からノズル１３側に向かうにつれて開口面積が徐々に小さくなるように構成されている。つまり、第４流路形成板２２ｄの吐出流路形成用開口３２ｄ、第３流路形成板２２ｃの吐出流路形成用開口３２ｃ、第２流路形成板２２ｂの吐出流路形成用開口３２ｂ、第１流路形成板２２ａの吐出流路形成用開口３２ａの順に、開口面積は小さくなっている。
【００４６】
オリフィス板２３のオリフィス１４は、第４流路形成板２２ｄの共通インク室形成用開口３１ｄよりも小さく形成され、オリフィス板２３のインク流通口１７は、第４流路形成板２２ｄの吐出流路形成用開口３２ｄよりも大きく形成されている。なお、オリフィス板２３のオリフィス１４及びインク流通口１７も、それぞれ円形に形成されている。
【００４７】
スペーサ２４のインク導入口１９は、オリフィス１４の裏側に段差部３３を形成するように、オリフィス１４よりも大きく形成されている。スペーサ２４のインク流通口１８は、オリフィス板２３のインク流通口１７の裏側に段差部３４を形成するように、当該インク流通口１７よりも大きく形成されている。なお、これらインク導入口１９及びインク流通口１７も、円形に形成されている。
【００４８】
圧電アクチュエータ１６は、圧力室１２の区画壁の一部をなすように圧力室１２を覆う振動板２７と、圧電膜２８と、上部電極２９とが順に積層されることによって形成されている。なお、本実施形態では、振動板２７は電極材料（例えば、クロム等）によって形成され、上部電極２９と共に圧電膜２８に電圧を印加するための下部電極を兼用している。ただし、振動板２７と圧電膜２８との間に下部電極を別途設けるようにしてもよいことは勿論である。隣り合う圧電アクチュエータ１６，１６の上部電極２９，２９同士は分離されており、各上部電極２９は個別電極を、振動板２７は共通電極をそれぞれ形成している。
【００４９】
ノズル板２１、第１〜第４流路形成板２２ａ〜２２ｄ（インク流路形成部材２２）、オリフィス板２３及びスペーサ２４は、それぞれステンレスによって形成されており、互いに接合されて下部ブロック４１を構成している。一方、圧電アクチュエータ１６及び圧力室形成部材２６は、互いに接合されて上部ブロック４２を構成している。本インクジェットヘッド１は、これら下部ブロック４１と上部ブロック４２とを接着剤で接着することによって製造されている。そのため、下部ブロック４１のスペーサ２４と上部ブロック４２の圧力室形成部材２６との間には、接着剤からなる接着層２５が形成されている。
【００５０】
本インクジェットヘッド１は高密度なヘッドであり、下部ブロック４１と上部ブロック４２との接着部分の面積（接着面積）は小さい。そのため、接着剤の量が少ないと、両ブロック４１，４２は良好に接着されにくい。そこで、本実施形態では、両ブロック４１，４２の接着不良が生じないように、接着剤を多めに設けることとしている。その結果、両ブロック４１，４２の接着に際して、接着剤の一部が接着面からはみ出す場合がある。しかし、本実施形態では、接着層２５とオリフィス板２３との間にスペーサ２４が設けられているので、はみ出した接着剤は、オリフィス１４の内部やインク流通口１７の内部にまでは容易には到達しない。加えて、前述した通り、インク導入口１９はオリフィス１４よりも大きく、また、スペーサ２４のインク流通口１８はオリフィス板２３のインク流通口１７よりも大きいため、両ブロック４１，４２を重ね合わせる際に、オリフィス板２３のオリフィス１４の裏側及びインク流通口１７の裏側には、それぞれ段差部３３，３４が形成される。このため、接着面からはみ出した接着剤は、当該段差部３３，３４に受け止められる。従って、オリフィス１４やインク流通口１７に対する接着剤の流れ込みは、より効果的に抑制されることになる。
【００５１】
更に、本実施形態では、オリフィス板２３のオリフィス１４の裏側の段差部３３にはみ出した接着剤は、オリフィス１４から圧力室１２に至るインクの流通路を滑らかに拡大する流路拡大部２５ａを形成している。従って、上記段差部３３を形成したことにより、接着剤によるオリフィス１４の閉塞等を防止する効果だけでなく、オリフィス１４から圧力室１２へのインクの導入を円滑にする効果をも得ることができる。
【００５２】
インクジェットプリンタ６の記録動作の際には、インクジェットヘッド１は、キャリッジ２の移動に伴って、所定のノズル１３から所定のタイミングでインクを吐出しながら主走査方向に移動する（図１参照）。このような一走査分の記録が終了すると、搬送ローラ５は記録媒体４を副走査方向に所定距離だけ搬送する。そして、インクジェットヘッド１によって、次の一走査分の記録が行われる。このような動作を繰り返すことにより、記録媒体４に所定の画像が形成される。
【００５３】
インクジェットヘッド１からのインクの吐出は、次のようにして行われる。まず、圧電アクチュエータ１６に信号が入力されると、圧電アクチュエータ１６は圧力室１２内のインクを加圧するようにたわみ変形する。圧力室１２が加圧されると、圧力室１２に連続している吐出流路１５も加圧されるので、吐出流路１５のインクはノズル１３から押し出されるように吐出され、インク滴となって飛翔する。飛翔したインク滴は、記録媒体４上に着弾し、当該記録媒体４にインクドットを形成する。圧電アクチュエータ１６が初期状態に復帰すると、圧力室１２内は減圧される。そして、この圧力変化によって共通インク室１１から圧力室１２に向かってインクが流れ込み、圧力室１２へのインクの補給が行われる。
【００５４】
本実施形態では、オリフィス１４が接着剤によって閉塞されることがないので、オリフィス１４を従来よりも圧力室１２の区画壁３９側に近づけることができる。つまり、オリフィス１４を区画壁３９の近傍に配設することができる。そのため、オリフィス１４の裏側における死水域（図５の１２０参照）の発生を防止することができ、たとえインクの内部に気泡が混入している場合であっても、気泡の滞留を防止することができる。また、接着層２５からはみ出した接着剤がオリフィス１４の裏側に流路拡大部２５ａを形成するので、オリフィス１４から圧力室１２に向かうインクの流れは円滑化され、インク中に気泡が混じっていたとしても、気泡はインクと共に速やかに排出される。
【００５５】
以上のように、本実施形態によれば、ヘッドが微細化されているにもかかわらず、下部ブロック４１と上部ブロック４２とを良好に接着することができると共に、ヘッドの内部におけるインクの流通を円滑化することができる。
【００５６】
また、インク流路形成部材２２を複数枚の流路形成板２２ａ〜２２ｄを積層することにより構成しているので、一枚あたりの流路形成板の厚みを比較的薄くすることができる。そのため、共通インク室形成用開口３１ａ〜３１ｄ及び吐出流路形成用開口３２ａ〜３２ｄのアスペクト比を大きくすることができ、これらの開口３１ａ〜３２ｄ，３２ａ〜３２ｄをエッチングにより形成する場合、軸方向の形状変化の少ない良好な形状にすることができる。従って、共通インク室１１及び吐出流路１５を適正な形状に形成することができ、インクの流通を円滑化することができる。
【００５７】
また、流路形成板２２ａ〜２２ｄを接合する際に、それらが互いに横方向（積層方向に直交する方向であり、図示のＸ方向またはＹ方向。）に若干ずれたとしても、共通インク室形成用開口３１ａ〜３１ｄ及び吐出流路形成用開口３２ａ〜３２ｄはそれぞれ一方向（積層方向であり、図示のＺ方向）に段階的に開口面積が変化するように形成されているので、共通インク室１１及び吐出流路１５の全体的な形状、すなわち一方向に向かって流路面積が段階的に変化する形状は、損なわれることはない。従って、死水域を発生させるような逆段差が生じることはない。
【００５８】
また、吐出流路形成用開口３２ａ〜３２ｄは円形状に形成されているので、流路形成板２２ａ〜２２ｄを接合する際に、それらに軸回りのずれ（いわゆるθずれ）が生じたとしても、吐出流路１５の断面形状が損なわれることはない。例えば図４に模式的に示すように、第１流路形成板２２ａの長手方向Ｌａと第２流路形成板２２ｂの長手方向Ｌｂとが一致せず、両者が角度θだけずれているような場合であっても、吐出流路１５の断面形状は、両流路形成板２２ａ，２２ｂの長手方向Ｌａ，Ｌｂが一致する場合と同様に円形状に維持されることになる。
【００５９】
従って、本実施形態によれば、流路形成板２２ａ〜２２ｄ同士の位置合わせ精度を緩和することができるので、インク流路形成部材２２を複数枚の流路形成板２２ａ〜２２ｄで形成しているにも拘わらず、容易に製造することができる。
【００６０】
なお、上記実施形態のように流路形成板２２ａ〜２２ｄの共通インク室形成用開口３１ａ〜３１ｄ及び吐出流路形成用開口３２ａ〜３２ｄを、それぞれの開口面積が段階的に異なるように形成することが好ましいが、共通インク室形成用開口３１ａ〜３１ｄをそれぞれの開口面積が互いに等しくなるように形成することも可能であり、また、吐出流路形成用開口３２ａ〜３２ｄをそれぞれの開口面積が互いに等しくなるように形成することも可能である。そのような場合であっても、スペーサ２４を設けることにより、インクの流通を従来よりも円滑化することができ、高性能化を図ることが可能となる。
【００６１】
逆に、流路形成板２２ａ〜２２ｄの共通インク室形成用開口３１ａ〜３１ｄ及び吐出流路形成用開口３２ａ〜３２ｄをそれぞれの開口面積が段階的に異なるように形成しつつ、スペーサ２４を省略するようにしてもよい。このような場合であっても、共通インク室１１及び吐出流路１５の流路形状を整えることができるので、インクの流通を従来よりも円滑化することができ、高性能化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェットプリンタの概略構成図である。
【図２】インクジェットヘッドの断面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ断面図である。
【図４】流路形成板同士の軸ずれを説明するための模式図である。
【図５】従来のインクジェットヘッドの断面図である。
【図６】従来のインク流路形成部材の開口近傍の断面図である。
【符号の説明】
１ インクジェットヘッド
６ インクジェットプリンタ
１１ 共通インク室
１２ 圧力室
１３ ノズル
１４ オリフィス
１５ 吐出流路
１６ 圧電アクチュエータ
１７ オリフィス板のインク流通口
１８ スペーサのインク流通口
１９ インク導入口
２１ ノズル板
２２ インク流路形成部材
２２ａ 〜 ２２ｄ 流路形成板
２３ オリフィス板
２４ スペーサ
２５ 接着層
２６ 圧力室形成部材
２７ 振動板
２８ 圧電膜
２９ 上部電極
３１ａ 〜 ３１ｄ 共通インク室形成用開口
３２ａ 〜 ３２ｄ 吐出流路形成用開口
３３，３４ 段差部
３９ 区画壁
４１ 下部ブロック
４２ 上部ブロック
Claims (9)
- ノズルが形成されたノズル板と、
上記ノズル板上に積層され、該ノズルに積層方向に連なる吐出流路とインクが充填される共通インク室とが形成されたインク流路形成部材と、
上記インク流路形成部材上に積層され、上記共通インク室に臨むオリフィスと上記吐出流路に連なるインク流通口とが形成されたオリフィス板と、
上記オリフィスを通じて上記共通インク室に連通すると共に上記吐出流路を通じて上記ノズルに連通する圧力室を区画形成する圧力室形成部材と、
上記圧力室のインクに圧力を付与するアクチュエータとを備えたインクジェットヘッドであって、
上記オリフィス板と上記圧力室形成部材との間には、上記オリフィスに連なり且つ該オリフィス板の上記圧力室側に段差部を形成するように該オリフィスよりも大きく開口したインク導入口と、該オリフィス板のインク流通口に連なるインク流通口とが形成され、該圧力室形成部材に接着剤によって接着されたスペーサが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。 - 請求項１に記載のインクジェットヘッドであって、
スペーサのインク流通口は、オリフィス板の圧力室側に段差部を形成するように該オリフィス板のインク流通口よりも大きく形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 請求項１に記載のインクジェットヘッドであって、
接着剤の一部は段差部にはみ出し、オリフィスから圧力室に至るインクの流通路を徐々に拡大する流路拡大部を形成していることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 請求項１〜３のいずれか一つに記載のインクジェットヘッドであって、
インク流路形成部材は、共通インク室を区画形成する共通インク室形成用開口及び吐出流路を区画形成する吐出流路形成用開口が設けられた複数枚の流路形成板が積層されることによって形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 請求項４に記載のインクジェットヘッドであって、
流路形成板は、吐出流路の流路面積を圧力室側からノズル側に向かって減少させるように吐出流路形成用開口の開口面積が互いに異なっていることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 請求項４または５のいずれか一つに記載のインクジェットヘッドであって、
流路形成板は、共通インク室の幅をオリフィス側に向かって減少させるように共通インク室形成用開口の開口面積が互いに異なっていることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 請求項４〜６のいずれか一つに記載のインクジェットヘッドであって、
インク流路形成部材は、４枚以上の流路形成板によって形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 請求項４〜７のいずれか一つに記載のインクジェットヘッドであって、
流路形成板の吐出流路形成用開口は、円形に形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 請求項１〜８のいずれか一つに記載のインクジェットヘッドと、
上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる移動手段とを備え、
上記インクジェットヘッドから吐出したインク滴を上記記録媒体に付着させることにより該記録媒体に記録を行うことを特徴とするインクジェット式記録装置。
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