JP5013042B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

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１２（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１２（ｃ）の平面図においてＷ）が大きく、深さ（図１２（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１２（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、圧力室２４の天井面に停滞してしまう。その結果、アクチュエータにより圧力室２４内のインクに付与した圧力が気泡に吸収されてしまい、ノズルから吐出するための圧力が不足し吐出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１２（ｃ）に示すように圧力室２４の幅Ｗが連通孔２８の直径Ｌ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を押し出すことができない。このため、気泡Ａの球形状を扁平形状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排出や、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。

前記課題を解決するために、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は、前記連通孔の中心軸線方向の厚さがそれと略直角方向の幅よりも小さい扁平に形成され、前記連通孔における前記圧力室の一端に開口する端部は、前記中心軸線と略直角方向の寸法の１つを前記圧力室の深さとほぼ等しくなるように形成されており、前記連通孔は、前記圧力室の一端に開口する端部に比し、それよりも前記連通孔が形成されるプレートの板厚方向の上流側において、断面積が大きい形状であることを特徴とするものである。

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、前記連通孔を形成するプレートは、前記積層方向に重ねられた複数のプレートからなり、その複数のプレートのうち少なくとも前記圧力室側のプレートに、前記中心軸線と略直角方向の寸法が前記圧力室の深さとほぼ等しい大きさの前記連通孔が形成されていることを特徴とするものである。

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、前記圧力室の一端における断面の縦横比は０．４以下であることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項乃至３のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記連通孔を形成するプレートは、前記圧力室を形成するプレートよりも前記積層方向において厚い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、圧力室の一端に開口する連通孔の端部は、連通孔の中心軸線と略直角方向の寸法の１つを圧力室の深さとほぼ等しくなるように形成されているから、連通孔から圧力室に流入する気泡は、圧力室の深さ寸法とほぼ等しいかそれよりも小さい寸法を有しており、すみやかに圧力室に入り込むことができる。その結果、気泡が圧力室の一端において停滞することを少なくし、パージ処理において比較的小さな圧力をインクに付与することで気泡をインクとともにさらに下流側に流して外部へ排出することが可能となる。
また、請求項１に記載の発明によれば、前記連通孔は、前記圧力室の一端に開口する端部に比し、それよりも前記連通孔が形成されるプレートの板厚方向の上流側において、断面積が大きい形状であり、換言すれば、連通孔はインクの前進する方向に沿ってその端面積が小さくなっているから、連通孔を通るインクは連通孔の前記端部にて最も流速が高められ、気泡の排出が促進される。

請求項２に記載の発明によれば、連通孔を形成するプレートを複数のプレートで構成しているから、キャビティユニット全体としての剛性を高めることができる。しかもプレートにその板厚よりも小さい直径の孔を穿設することは困難であるため、板厚の厚いプレートに、圧力室の深さとほぼ等しい程度の小さい直径の連通孔を形成することは困難であるが、前述したように、連通孔を形成するプレートを複数にすることにより少なくとも圧力室側のプレートに圧力室の深さとほぼ等しい寸法を有する連通孔を形成することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、圧力室の一端における断面が、その縦横比が０．４以下となる扁平性の高いものであり、アクチュエータの動作による圧力室の容積変化率を大きくすることができる。さらに圧力室の一端に開口する連通孔の端部の寸法に、圧力室の断面の短手側の寸法と略等しい寸法を設けているから、気泡を停滞させることなく圧力室側に押し流すことが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、アクチュエータの動作による圧力室の容積変化率を大きくするため、圧力室を形成するプレートは薄くなり、また圧力室は開口面積が大きいため、圧力室を形成するプレートは剛性が低くなりがちであるが、連通孔を形成するプレートを圧力室を形成するプレートよりも積層方向に厚くすることにより、積層方向全体としての剛性を高めることが可能となる。

以下に、本発明の第１実施形態を、図１〜図５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（２０μｍ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、図３及び図４に示すように、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、深さ寸法Ｄと、この深さ方向と略直角な方向で且つインクの流れにも略直角な方向に幅寸法Ｗを有している。圧力室２４の深さ寸法Ｄは、後述する連通孔２８の中心軸線Ｏ方向と平行な方向の厚さであり、前述したように圧力室２４は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、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。そのため圧力室２４の断面はインクの流れに略直角な方向に長い扁平形状に形成されており（図５（ｃ）参照）、詳細には、縦横比（Ｄ／Ｗ）が０.４以下（好ましくはほぼ０．２）の扁平性の高い形状になっている。

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が圧力室２４毎に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（図２及び図３参照）。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であることが好ましいが、その厚さよりも小さい直径の連通孔２８を穿設することは困難である。

この第１実施形態では、ベースプレート３５を２枚のベースプレート３５ａ、３５ｂ（キャビティプレート３６に近い側から順に符号３５ａ、３５ｂと付す）を積層する構成とし、ベースプレート３５ａ、３５ｂの１枚当たりの板厚を薄くして、これら２枚を合わせた板厚が厚く（ほぼ１００μｍ〜１５０μｍ）なるようにしてベースプレート３５全体の剛性を確保している。連通孔２８は、２枚のベースプレート３５ａ、３５ｂにそれぞれ穿設された孔（個別には順に連通孔２８ａ、２８ｂと付す）を、インクの流れる方向に重ねて構成されている（図４及び図５（ａ）参照）。

連通孔２８ａ、２８ｂは、いずれも円柱形状（積層方向からの平面視で円形状）を有し、中心軸線Ｏに対して同心円状で且つインクの前進する方向に沿って段階的に断面積(内径)が小さくなるように配置されており、連通孔２８ｂの断面積は、連通孔２８ａの断面積の１.５倍以上になっている。すなわち、連通孔２８ａの内径Ｌａと、連通孔２８ｂの内径Ｌｂとは、Ｌａ＜Ｌｂの関係となっており、圧力室２４の一端２４ａに開口する連通孔２８の端部２８ｄは、連通孔２８ａの内径Ｌａを直径とする円形であって（図５（ｄ）参照）、この寸法Ｌａが圧力室２４の深さ寸法Ｄとほぼ等しくなっている（Ｌａ≒Ｄ）。

２枚のベースプレート３５ａ、３５ｂを合わせた厚み寸法は、キャビティプレート３６の厚み寸法Ｔ１よりも厚いが、そのうち特にベースプレート３５ａは、圧力室２４の深さＤと同程度の内径の小さい連通孔２８ａを穿設するため、キャビティプレート３６の厚み寸法Ｔ１とほぼ同じかそれよりも小さい厚み寸法を有し、薄いプレートになっている。

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。なお、絞り部を有する接続流路２９に代えて連通孔２８で所定の流路抵抗が得られるならば、単純な円柱形状の連通孔２８のみで構成してもよい。

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の一端部に供給され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。

このように構成されたインクジェットヘッド１では、前述のように圧力室２４に流れ込むインクは、連通孔２８を上昇して圧電アクチュエータ２１に当たって略直角に向きを変え、圧力室２４の一端２４ａから圧力室２４の他端２４ｂに向けて流れる。仮に、「発明が解決しようとする課題」の項で説明したように、連通孔２８全体が、圧力室２４の深さＤよりも、十分に大きい内径を有する円柱形に形成されている場合には、連通孔２８内で深さＤよりも大きく成長した気泡は、パージ処理の圧力によっても圧力室２４の扁平な形状に沿うように変形しにくいので、気泡排出に長時間を要してインクを無駄に吐出させたりすることになる。

しかしながら、第１実施形態では、インクの流れに略直角な断面のうち、圧力室２４の一端２４ａの断面は深さ寸法Ｄが幅寸法Ｗよりも小さい扁平形状であるが、この圧力室２４の一端２４ａに接続する連通孔２８は、その内径が、圧力室２４に近づくにつれて段階的に小径となるように形成され、且つ圧力室２４の一端２４ａに接続する端部２８ｄが、圧力室２４の深さ寸法Ｄと略等しい内径Ｌａに形成されている。従って、連通孔２８の内側に大きく成長した気泡が停滞していても、この気泡は、パージ処理時のインクの圧力によって圧力室２４側に押されて、連通孔２８の内形状に応じて、インクの流れに略直角な断面積が小さくなるように細長い形状に変形する。そして、連通孔２８の端部２８ｄでは、気泡は、圧力室２４の深さ寸法Ｄと略等しい寸法Ｌａを有するようになる。これにより、大きな気泡であっても、圧力室２４に流入する際に、圧力室２４に流入し易い形状に既に変形しているので、インクとともに下流側に押し流されて外部へ排出することが可能となるのである。

また、連通孔２８では、その内径がインクの流れる方向に沿って小さくなっていることにより、徐々にインクの流速が高められ、端部２８ｄでは最も流速が高まるから、この流速の高さも圧力室２４側への気泡の流入を促進させる効果を奏する。

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。

このように、第１実施形態では、連通孔２８から圧力室２４にかかる屈曲部分に、大きな気泡が停滞していても、パージ処理を行うことで、簡単に、即ち短時間で排出できるので、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。

第１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の直径Ｌ(図１２（ｃ）参照)も大きくならざるを得ない。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に板厚Ｔ１が薄くなり、圧力室２４でのインクの流れに直角な断面は、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。

しかしながら、第１実施形態では、ベースプレート３５を複数枚のプレートで構成し、複数のプレート全体でキャビティユニットの剛性を確保しているので、ベースプレート１枚当たりの板厚は薄くすることができる。薄い板厚のベースプレート３５には、小さい内径の孔を穿設できるので、厚い板厚のプレートでは困難であった小さい内径Ｌａ（Ｌａ≒Ｄ）の連通孔２８ａをベースプレート３５ａに形成して、圧力室２４の一端２４ａに開口するように配置し、連通孔２８から圧力室２４に急激な断面の変化が生じないように構成することができるのである。

なお、圧力室２４の他端２４ｂから貫通路２６にインクが流れる際にも、インクは略直角に曲がる構造となっているが、この屈曲部分ではインクが流れるに従って、インクの流れに直交する断面の扁平性が低減し且つ面積も増すことになるので、気泡は速やかに下流に流れることができる。

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、圧電式に限定するものではなく、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。

本発明は、上記第１実施形態だけでなく、様々な形態に応用させることができる。以下に、他の実施形態について図面を用いて説明する。第１実施形態と同じ構成には同一符号を付して詳細な説明を省略する。

第２実施形態の連通孔２８は、図６に示すように、第１実施形態と同様の、内径Ｌａを有する連通孔２８ａとこの連通孔２８ａより大きな内径を有する連通孔２８ｂとが連続的に構成された連通孔２８を、１枚のベースプレート３５に形成した形態である。連通孔２８ａは、ベースプレート３５の板厚に対して、圧力室２４の深さＤとほぼ同じかそれよりも小さい深さ寸法を有し、連通孔２８ｂは、ベースプレート３５の板厚のその残りの深さ寸法をそれぞれ有しており、ベースプレート３５の表裏面からそれぞれ加工することで形成することができる。

また、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す第３実施形態の連通孔２８のように、２枚のベースプレート３５ａ、３５ｂにいずれも内径Ｌａを有する連通孔２８ａ、２８ｂを穿設して積層方向に重ねた形態でもよい。ベースプレート全体の厚さが内径Ｌａに対して２倍を超える場合は、３枚以上のベースプレートを積層することもあり得る。

第４実施形態の連通孔２８は、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、ベースプレート３５に形成した連通孔２８の一部をキャビティプレート３６で覆い、連通孔２８の残りの部分が、圧力室２４の一端２４ａに開口する端部２８ｄとした形態であり、端部２８ｄの開口面積における短手方向の長さ寸法Ｌａが圧力室２４の深さ寸法Ｄとほぼ等しくなるように、キャビティプレート３５で連通孔２８を覆っている。これにより、ベースプレート３５の板厚が厚く、連通孔２８の内径が圧力室の深さ寸法Ｄよりも大きくても、端部２８ｄにおける圧力室２４への開口端が、短手方向の長さ寸法Ｌａが圧力室２４の深さ寸法Ｄとほぼ等しい扁平形状となり、連通孔から圧力室の一端への扁平率の差が小さくなって、気泡が圧力室の一端において停滞することが少なくなって圧力室を経て外部へ排出されやすい。また、球形の気泡に対して連通孔が長孔形状であるから、気泡が連通孔に停滞しようとしても、インク流路を確保することができる。

第５実施形態の連通孔２８は、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、ベースプレート３５に平面視楕円形状に形成された形態であり、楕円形状の、圧力室２４のインクの流れ方向と平行な方向の寸法Ｌａが圧力室の厚さＤと略等しく、Ｌａと略直角な方向の寸法がＬａよりも大きくなるようにしている。このように、圧力室２４の一端２４ａに開口する連通孔２８の端部２８ｄは、必ずしも円形でなくてもよく、中心軸線と略直角方向の寸法の１つが、圧力室２４の深さ寸法Ｄと略等しければ第４実施形態と同様の効果を奏する。

第６実施形態の連通孔２８は、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、ベースプレート３５を圧力室２４の長手方向において分割した２枚のベースプレート３５ａ、３５ｂで構成し、ベースプレート３５ａ、３５ｂの広幅面に直交する側面同士を対向させてサプライプレート３４上に並設している。そして、ベースプレート３５ａ、３５ｂの前記側面にそれぞれ形成した切欠部２８ａ、２８ｂを突き合わせて連通孔２８を形成している。連通孔２８は、プレートの側面に形成された切欠部の組み合わせであるから、プレートの板厚を貫通する孔部として形成するよりも、開口面積を小さくして形成し易いという効果を奏する。この場合、連通孔２８は、平面視において円形状、長円形状のいずれにも形成することができる。

また、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示す第７実施形態の連通孔２８のように、ベースプレート３５に、圧力室２４の一端２４ａ側の開口が内径Ｌａを有し且つ小径側となるテーパ形状の連通孔２８に穿設した形態でもよい。

さらに、図１１（ｂ）に示すように、圧力室２４の一端２４ａの幅を、その下流側の圧力室の部分の幅Ｗよりも小さく、連通孔２８の開口端の大きさに近い寸法にするようにしてもよい。このようにすることにより、連通孔２８から圧力室２４の一端２４ａへ流れるインクの速い流れを、その幅の狭い一端２４ａでも比較的速い流れとして維持し、気泡をより効果的に下流側へ押し流すことができる。この圧力室２４の一端２４ａの形状は、前述の他の実施形態にも適用できる。

本発明は、上記実施形態に限定するものではなく、これらを変形したり組み合わせたりした形態が可能であることは言うまでもない。

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）は第１実施形態の連通孔を示す縦断面図、（ｂ）は圧力室側から見た連通孔の平面図である。 第２実施形態の連通孔を示す縦断面図である。 （ａ）は第３実施形態の連通孔を示す縦断面図、（ｂ）は圧力室側から見た連通孔の平面図である。 （ａ）は第４実施形態の連通孔を示す縦断面図、（ｂ）は圧力室側から見た連通孔の平面図である。 （ａ）は第５実施形態の連通孔を示す縦断面図、（ｂ）は圧力室側から見た連通孔の平面図である。 （ａ）は第６実施形態の連通孔を示す縦断面図、（ｂ）は圧力室側から見た連通孔の平面図である。 （ａ）は第７実施形態の連通孔を示す縦断面図、（ｂ）は圧力室側から見た連通孔の平面図である。 （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（２８ａ、２８ｂ、２８ｄ） 連通孔
２８ｄ 端部
２９ 接続流路
３０ ノズルプレート
３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ） ベースプレート
３６ キャビティプレート

Claims (4)

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は、前記連通孔の中心軸線方向の深さがそれと略直角方向の幅よりも小さい扁平に形成され、
   前記連通孔における前記圧力室の一端に開口する端部は、前記中心軸線と略直角方向の寸法の１つを前記圧力室の深さとほぼ等しくなるように形成されており、
   前記連通孔は、前記圧力室の一端に開口する端部に比し、それよりも前記連通孔が形成されるプレートの板厚方向の上流側において、断面積が大きい形状であることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記連通孔を形成するプレートは、前記積層方向に重ねられた複数のプレートからなり、その複数のプレートのうち少なくとも前記圧力室側のプレートに、前記中心軸線と略直角方向の寸法が前記圧力室の深さとほぼ等しい大きさの前記連通孔が形成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. 前記圧力室の一端における断面の縦横比は０．４以下であ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. 前記連通孔を形成するプレートは、前記圧力室を形成するプレートよりも前記積層方向において厚いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

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