JP6708014B2 - インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明はインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関し、詳しくは、圧力室からインクを吐出させる圧電素子や、この圧電素子に給電するための配線基板から発せられる熱を良好に放熱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記録装置に関する。

一般的なプリンタ（インクジェット記録装置）において用いられるインクジェットヘッドとして、シアーモード（エッジ（エンド）シュータ、サイドシュータ）型、ベンドモード型など各種のインクジェットヘッドが提案されている。

これら各種のインクジェットヘッドにおいては、圧力室（インクチャネル）に注入されたインクをインク貯留室（共通インク室）に戻すインク循環機構を備えたインクジェットヘッドが提案されている。インク循環機構を設ける目的は、圧力室内の気泡の除去、インクの沈降防止、初期導入時のインク廃棄量の低減、デキャップの防止などである。

そして、特許文献１〜３には、図１５に示すように、圧力室２２３を挟む両隣に擬似圧力室（ダミーチャネル）２２５，２２５を備えたインクジェットヘッドが記載されている。このインクジェットヘッドにおいては、一つの圧力室２２３あたり２枚の圧電素子（駆動壁）２２４，２２４が設けられており、圧電素子２２４，２２４は、各圧力室２２３それぞれの両壁部をなしている。一の圧力室２２３を構成する圧電素子２２４と、隣接する圧力室２２３を構成する圧電素子２２４との間には空隙があり、この空隙が擬似圧力室２２５である。したがって、各圧力室２２３は独立して駆動（膨張又は収縮）することができる。

特開２０１５−１７１８０１号公報 特開２０１５−１７１８０３号公報 特開２０１５−１７１８０５号公報

ところで、上述したインクジェットヘッド、特に、シアーモード型インクジェットヘッドにおいては、図１５に示すように、圧力室２２３からインクを吐出させる圧電素子２２４や、この圧電素子２２４に給電するための配線基板２０３からの発熱が問題となる。これら圧電素子２２４や配線基板２０３が発した熱が放熱されないまま蓄熱されると、圧電素子２２４や配線基板２０３の温度が上昇してしまい、圧電素子２２４の正常な動作が阻害される虞がある。また、圧電素子２２４と吐出ノズル２２２とが接近しているため、圧電素子２２４が発した熱により吐出ノズル２２２内のインクの粘度が低下してしまい、正常な吐出動作が阻害される虞がある。

上述した各種のインクジェットヘッドのいずれにおいても、インク循環を行っても、圧電素子や配線基板が発した熱を十分に放熱することはできない。また、上述した特許文献に記載されたインクジェットヘッドにおいて、擬似圧力室（ダミーチャネル）２２５は、圧電素子２２４や配線基板２０３が発した熱の放熱には寄与しない。

そこで、本発明は、圧力室からインクを吐出させる圧電素子や、この圧電素子に給電するための配線基板から発せられる熱を良好に放熱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記録装置を提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

本発明の一側面を反映したインクジェットヘッドは、
インク貯留室と、
前記インク貯留室に注入孔を介して連通し、電圧の印加によって容積変動を生ずる少なくとも１つの圧力室と、
前記圧力室に連通し、該圧力室内のインクを外部に吐出させる吐出ノズルと、
前記圧力室を挟む両隣の位置を含む位置に形成され、外圧により容積変動が可能な擬似圧力室と、
前記擬似圧力室に連通し、該擬似圧力室内に流体を供給する供給路とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の一側面を反映したインクジェット記録装置は、
前記インクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドに移送されるインクが貯蔵されるインクタンクと、
前記インクタンク内のインクを前記インクジェットヘッドに移送するインク移送部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、圧力室からインクを吐出させる圧電素子や、この圧電素子に給電するための配線基板から発せられる熱を良好に放熱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記録装置を提供することができる。

本発明に係るインクジェット記録装置の一例を示す要部概略構成図 本発明に係るインクジェットヘッドにおけるインクの流路を示す流路図 図１に示すインクジェットヘッドのアクチュエータ部材の斜視図 図１に示すインクジェットヘッドのアクチュエータ部材の分解斜視図 図１に示すインクジェットヘッドのアクチュエータ部材の拡大断面図 図１に示すインクジェットヘッドの導入路の他の例を示す拡大断面図 図１に示すインクジェットヘッドの導入路のさらに他の例を示す拡大断面図 図１に示すインクジェットヘッドの導入路のさらに他の例を示す拡大断面図 図１に示すインクジェットヘッドの導入路のさらに他の例を示す拡大断面図 図１に示すインクジェットヘッドの個別連通路の他の例を示す拡大断面図 図１に示すインクジェットヘッドの個別連通路のさらに他の例を示す拡大断面図 図１に示すインクジェットヘッドのアクチュエータ部材の他の例を示す拡大断面図 図１に示すインクジェットヘッドのアクチュエータ部材のさらに他の例を示す拡大断面図 インク回収管を一部切欠した状態を示す流量調整部材の一例を示す斜視図 従来のインクジェットヘッドのアクチュエータ部材の拡大断面図

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

〔インクジェット記録装置〕
図１は、本発明に係るインクジェット記録装置の一例を示す要部概略構成図であり、インクジェットヘッドを一部断面で示している。

インクジェット記録装置１００は、図示しない搬送手段によって一定方向（副走査方向）に搬送される記録媒体上に、インクジェットヘッド１から流体であるインクを吐出して画像を記録する。いわゆるワンパス方式のインクジェット記録装置においては、インクジェットヘッド１は固定して配置され、記録媒体が搬送される過程で、吐出ノズルから記録媒体に向けてインクを吐出する。また、いわゆるスキャン方式のインクジェット記録装置においては、インクジェットヘッド１は、図示しないキャリッジに搭載され、該キャリッジが副走査方向に直交する主走査方向に沿って移動する過程で、吐出ノズルから記録媒体に向けてインクを吐出する。本実施形態に示すインクジェット記録装置１００では、水平方向に走査を行い、吐出ノズルからのインク吐出方向が鉛直方向下向きとなるようにインクジェットヘッド１が設置されている。

図１では、１つのインクジェットヘッド１のみを示しているが、一般にインクジェット記録装置１００には、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、Ｋ（ブラック）等の各色インク用の複数のインクジェットヘッド１が搭載される。本実施形態に示すインクジェット記録装置１００においては、インクを貯蔵するインクタンク１０１とインクジェットヘッド１のインク貯留室４１とが、インク移送管１０２及びインク返送管１０３によって連通されている。

インク移送管１０２の途中には、インクジェット記録装置１００の制御部１０４によって駆動制御される移送ポンプ１０５が設けられている。この移送ポンプ１０５が駆動することにより、インクタンク１０１内のインクが、インク移送管１０２を介してインクジェットヘッド１に移送される。また、移送ポンプ１０５が駆動することにより、インクジェットヘッド１内のインクが、インク返送管１０３を介してインクタンク１０１に戻される。このインクジェット記録装置１００において、インク移送管１０２、制御部１０４及び移送ポンプ１０５は、インクタンク１０１内のインクをインクジェットヘッド１に移送するインク移送部を構成している。

インクタンク１０１は、格別限定されないが、タンクの底面に到達しない仕切り板１０１ａによって、インク移送室１０１ｂとインク返送室１０１ｃとに仕切ることが好ましい。この場合、インク移送室１０１ｂ内にインク移送管１０２の一端部を配置し、また、インク返送室１０１ｃ内にインク返送管１０３の一端部を配置する。仕切り板１０１ａは、インク返送室１０１ｃに返送されてきたインクに含まれる気泡が再度インク移送管１０２に流入しないように、インクを十分に脱気するために設けられる。気泡自体は浮力が高いので、気泡が仕切り板１０１ａの下側を通過してインク移送室１０１ｂに流入することが制限される。このような態様は、インクを循環使用する場合に好ましい態様である。

〔インクジェットヘッド〕
次に、図１に示した本発明に係るインクジェットヘッド１の具体的構成について説明する。

本発明は、例えばシアーモード（エッジ（エンド）シュータ、サイドシュータ）型、ベンドモード型、いわゆるＭＥＭＳ型など各種のインクジェットヘッドに適用することができ、すなわち、本発明に係るインクジェットヘッドは、これら各種のインクジェットヘッドとして構成することができる。

本実施形態に示すインクジェットヘッド１は、シアーモードヘッドとして構成したものである。このインクジェットヘッド１は、インク吐出面１Ｓが鉛直方向下側に向くように設置されて使用される。なお、本明細書において、「上」及び「下」は、「鉛直方向上側」及び「鉛直方向下側」を意味し、図１に示す使用状態の側面図における上側及び下側に対応する。

インクジェットヘッド１は、図１に示すように、インク貯留室４１を構成するインクマニホールド４と、このインクマニホールド４に接着された配線基板３と、配線基板３を挟んでインクマニホールド４の反対側の面（下面）に接着されたアクチュエータ部材２とを有して構成されている。

配線基板３は、例えばガラス基板である。インクマニホールド４は、合成樹脂等によって、下面に開口部４ａを有する横長の箱型に形成されている。このインクマニホールド４は、下面に接着された配線基板３によって、開口部４ａを塞がれている。インクマニホールド４の内部空間は、インクタンク１０１から供給されるインクが貯留されるインク貯留室４１となる。

アクチュエータ部材２には、複数の圧力室（インクチャネル）２３及び複数の擬似圧力室（ダミーチャネル）２５が形成されている。圧力室２３は、注入孔３１ａを介してインク貯留室４１に連通しており、配線基板３を介して電圧を印加すると容積変動を生ずる。擬似圧力室２５は、圧力室２３を挟んで両隣に位置し、圧力室２３の容積変動により容積変動を生ずる。

図２は、このインクジェットヘッドにおけるインクの流路を示す流路図である。

インク貯留室４１には、図１及び図２に示すように、このインク貯留室４１内にインクを供給する流路をなすインク供給管５ａが連設されている。このインク供給管５ａは、圧力室（インクチャネル）２３から遠い側（上側）において、インク貯留室４１に連通されている。このインク供給管５ａの上端側には、接続部７ａが設けられている。この接続部７ａは、インクジェット記録装置１００側の接続部１０６ａに着脱可能に接続される。インクジェット記録装置１００側の接続部１０６ａは、インク移送管１０２に連通している。これにより、インクジェットヘッド１は、インクジェット記録装置１００からのインクの移送が可能となる。

また、インク貯留室４１には、このインク貯留室４１内からインクを回収する流路をなすインク回収管５ｂが連設されている。このインク回収管５ｂは、圧力室２３から遠い側（上側）において、インク貯留室４１に連通されている。このインク回収管５ｂの上端側には、接続部７ｂが設けられている。この接続部７ｂは、インクジェット記録装置１００側の接続部１０６ｂに着脱可能に接続される。インクジェット記録装置１００側の接続部１０６ｂは、インク返送管１０３に連通している。これにより、インクジェットヘッド１は、インクジェット記録装置１００へのインクの返送が可能となる。

このインクジェットヘッド１において、インク供給管５ａから、インク回収管５ｂの途中の後述するバッファ空間部６に至る流路が、主流路Ｆ１となる。

インク供給管５ａとインク回収管５ｂとは、インク貯留室４１の長手方向の両端部に離して配置することが好ましい。本実施形態におけるインク供給管５ａは、インクマニホールド４の上面における図１中の左側の端部に配置され、また、インク回収管５ｂは、インクマニホールド４の上面における図１中の右側の端部に配置されている。これにより、インク供給管５ａからインク貯留室４１に供給されたインクを、インク回収管５ｂに向けて、インク貯留室４１内の全体に亘って流すことができる。従って、インク貯留室４１内にインクが滞留する部位が形成されにくく、インク中の気泡をより効率良く排除することができる。

インクマニホールド４内には、インク貯留室４１に隣接して、インク排出室４１２が設けられている。このインク排出室４１２は、インク貯留室４１に対しては、隔壁４５によって分離されている。この隔壁４５は、インクマニホールド４に一体的に形成することができる。

図３は、図１に示すインクジェットヘッドのアクチュエータ部材の斜視図である。

図４は、図１に示すインクジェットヘッドのアクチュエータ部材の分解斜視図である。

図５は、図１に示すインクジェットヘッドのアクチュエータ部材の拡大断面図である。

前述したように、アクチュエータ部材２には、図３〜図５に示すように、複数の圧力室２３及び複数の擬似圧力室２５が形成されている。圧力室２３は、一対の圧電素子（駆動壁）２４，２４により構成されている。圧電素子２４，２４は、一つの圧力室２３あたり２枚（一対）が設けられており、各圧力室２３それぞれの両壁部をなしている。一の圧力室２３を構成する圧電素子２４と、隣接する圧力室２３を構成する圧電素子２４との間には空隙があり、この空隙が擬似圧力室２５である。したがって、各圧力室２３は独立して駆動（膨張又は収縮）することができる。そして、配線基板３には、各圧電素子２４に給電するための図示しない配線が形成されている。

各圧力室２３は、配線基板３に形成された注入孔３１ａを介してインク貯留室４１に連通している。インク貯留室４１内の流体であるインクは、注入孔３１ａを介して、各圧力室２３に注入される。各圧力室２３は、圧電素子２４への電圧の印加によって容積変動を生ずる。また、アクチュエータ部材２において、配線基板３の反対側の面（下面）には、各圧力室２３に対応された複数の吐出ノズル２２が設けられたノズルプレート２１が接着されている。吐出ノズル２２は、圧力室２３を外部（下方）に連通させている。ノズルプレート２１の下面部がインク吐出面１Ｓとなる。各圧力室２３内のインクは、圧電素子２４の作用によって吐出圧力を付与され、吐出ノズル２２を通って外部（下方）の記録媒体に向けて吐出される。

圧力室２３内のインクに吐出圧力を付与するための具体的な手段は問わず、公知の種々の手段を採用することができる。本実施形態では、図５に示すように、隣り合う圧力室２３，２３は、圧電素子２４及び疑似圧力室２５によって隔てられている。圧電素子２４は、圧力室２３内に臨む面に形成された図示しない駆動電極に、例えば制御部１０４から配線基板３に形成された図示しない配線を経て所定電圧の駆動電圧が印加されることによって、せん断変形する。圧力室２３の両側の圧電素子２４、２４がせん断変形することにより、圧力室２３内は膨張又は収縮する。これにより、圧力室２３内のインクに圧力が付与され、吐出ノズル２２を通ってインクが吐出される。

アクチュエータ部材２に形成される圧力室２３は、その数は特に問わない。本実施形態に示すアクチュエータ部材２は、複数の圧力室２３が、アクチュエータ部材２の長手方向である図３乃至図５中Ｘ方向に沿う複数列に配列されている。

そして、圧力室２３と擬似圧力室２５とは、図４及び図５に示すように、導入路２６によって連通されている。この導入路２６は、圧力室２４内のインクを擬似圧力室２５に導く。本実施形態において、導入路２６は、ノズルプレート２１の上面に各圧力室２３に対応して形成され隣接する擬似圧力室２５に達する溝であり、このノズルプレート２１がアクチュエータ部材２に取付けられることにより、流路を構成している。

なお、導入路２６は、各圧力室２３から両隣の２つの擬似圧力室２５、２５に達するように形成してもよい。

また、図４及び図５に示すように、各擬似圧力室２５の側方に位置して、個別連通路４２２が形成されている。これら個別連通路４２２は、アクチュエータ部材２に形成されている。これら個別連通路４２２は、共通流路４２１に連通して合流している。この共通流路４２１は、アクチュエータ部材２の側面に、圧力室２３の配列方向（Ｘ方向）に刻設された溝であり、アクチュエータ部材２の側面に閉蓋部材２７が取付けられることにより、流路を構成している。この共通流路４２１の端部は、アクチュエータ部材２に形成された排出チャネル４２４に連通されている。この排出チャネル４２４は、アクチュエータ部材２の長手方向一端側に形成され、インク排出室４１２の下方に位置している。このようにして、注入孔３１ａから導入路２６を経て擬似圧力室２５までの空間は、排出チャネル４２４に連通されている。

注入孔３１ａから圧力室２３に注入されたインクの一部は、図４及び図５に示すように、導入路２６を経て擬似圧力室２５に至り、さらに、個別連通路４２２を経て、共通流路４２１に至る。そして、共通流路４２１に至ったインクは、排出チャネル４２４を経て、配線基板３に形成された排出孔３１ｂを通って、インク排出室４１２に至る。

このインクジェットヘッド１においては、アクチュエータ部材２に設けられた個別連通路４２２及び共通流路４２１がヘッド内のインク流路となり、このインク流路を流れるインクを介して、発熱源である配線基板３及びアクチュエータ部材２が発する熱を放熱することができる。そのため、圧電素子２４と吐出ノズル２２とが接近していても、圧電素子２４が発する熱による吐出ノズル２２内のインクの粘度低下がなく、正常な吐出動作を確保することができる。

なお、このインクジェットヘッド１においては、各圧力室２３内から各擬似圧力室２５、各個別連通路４２２及び共通流路４２１を経てインク排出室４１２に至る流路が形成されていることを考慮して、この条件において吐出ノズル２２からのメニスカスブレイクが生じないように、移送ポンプ１０５が与える圧力等の条件が決定される。

そして、図１及び図２に示すように、インク排出室４１２には、このインク排出室４１２内からインクを排出する流路をなすインク排出管５ｃが連設されている。このインク排出管５ｃの上端側は、インク回収管５ｂに合流している。インク回収管５ｂとインク排出管５ｃとは、合流箱６１に接続されることによって合流している。

合流箱６１は、合成樹脂材料や金属材料から一体的に構成されており、内部にバッファ空間部６が形成されている。合流箱６１の外面には、バッファ空間部６に至る第１乃至第３の開口部４８ａ，４８ｂ，４８ｃが形成されている。第１の開口部４８ａからバッファ空間部６を経て第３の開口部４８ｃに至る流路は、インク回収管５ｂの中途部に介在されている。実装状態としては、インク回収管５ｂを中途部において上流側及び下流側に分け、上流側を第１の開口部４８ａに接続させ、下流側を第３の開口部４８ｃに接続させることになる。そして、第２の開口部４８ｂには、インク排出管５ｃを接続させる。

このインクジェットヘッド１において、導入路２６から、個別連通路４２２、共通流路４２１、排出チャネル４２４、排出孔３１ｂ、インク排出室４１２及びインク排出管５ｃを経て、バッファ空間部６に至る流路が、排出路４２３となる。この排出路４２３は、圧力室２３に連通し、この圧力室２３内のインクを排出させ、バッファ空間部６においてインク回収管５ｂに合流させる流路である。そして、各注入孔３１ａを経て、排出路４２３（導入路２６からバッファ空間部６への入口）までが、副流路Ｆ２となる。

本実施形態に示すインクジェットヘッド１は、インク回収管５ｂ及びインク排出管５ｃが合流箱６１によって合流されているため、インクジェット記録装置１００側の配管等との接続部位は、インク供給管５ａ（接続部７ａ）及びインク回収管５ｂ（接続部７ｂ）の２箇所のみで済む。従って、本実施形態に示すインクジェットヘッド１は、循環機構を備えた一般的なインクジェット記録装置のインクジェットヘッドとの互換性があり、接続部位の数が増加せず、接続作業が煩雑化することがない。

ところで、排出路４２３は各圧力室２３に対応した導入路２６及び各擬似圧力室２５に対応した個別連通路４２２の全てを通過する流路として構成されているため、圧力室２３の高密度化に伴い、排出路４２３全体の流路抵抗は大きくなっている。従って、インク排出管５ｃをインク回収管５ｂに合流させても、インク供給管５ａからインク回収管５ｂを経る主流路Ｆ１の流量が多く、各注入孔３１ａから排出路４２３に至る副流路Ｆ２の流量が少ないために、これらが円滑に合流しないことが考えられる。このインクジェットヘッド１においては、主流路Ｆ１と副流路Ｆ２との合流（インク排出管５ｃとインク回収管５ｂとの合流）を、バッファ空間部６において行うことにより、これら主流路Ｆ１及び副流路Ｆ２の流量が異なっても、円滑に合流させることができる。

上述のようなインクジェットヘッド１及びこれを備えたインクジェット記録装置１００によれば、インク供給管５ａからインクを供給するだけで、発熱源である配線基板３及びアクチュエータ部材２が発する熱を放熱することができる。また、インク貯留室４１内の残留気泡を主流路Ｆ１を経てインク回収管５ｂから排出させるのみならず、吐出ノズル２２から引き込まれた圧力室２３近傍の気泡をも、副流路Ｆ２を経てインク排出管５ｃから迅速に排出させることができる。よって、インクマニホールド４内の全体（インク貯留室４１内及び圧力室２３の近傍）の放熱及び残留気泡除去を効率的に行うことができる。また、沈降し易い粒子や顔料等が含まれているインクを使用する場合でも、画像記録中の各個別連通路４２２及び共通流路４２１における粒子や顔料等の沈降を効果的に抑制して、インクの濃度偏差を抑制することができる。

〔導入路の他の実施形態〕
図６は、図１に示すインクジェットヘッドの導入路の他の例を示す拡大断面図である。図１と同一符号の部位は同一機能の部位であるため、これらの説明は上記説明を援用し、ここでは省略する。

このインクジェットヘッド１において、導入路２６は、図６に示すように、アクチュエータ部材２とノズルプレート２１との間に板状のスペーサ部材として流路プレート３３を介在させ、この流路プレート３３の上面に形成した溝によって構成してもよい。この場合には、アクチュエータ部材２の下面に流路プレート３３が接着されることにより、導入路２６が構成される。ノズルプレート２１は、この流路プレート３３の下面に接着される。流路プレート３３には、各吐出ノズル２２に対応した透孔が穿設されている。

流路プレート３３の材料としては、ガラス、シリコン、ステンレス、ポリイミド樹脂等を好ましく挙げることができる。価格の点（安価であること）では、ガラス、ステンレス、ポリイミドが優れており、加工の容易性では、ステンレス、ポリイミドが優れており、加工精度では、シリコンが優れており、化学的安定性では、ガラス、ポリイミドが優れている。

なお、この場合において、後述するように、個別連通路４２２及び共通流路４２１を圧力室２３及び擬似圧力室２５の下方に設ける態様では、これら個別連通路４２２及び共通流路４２１は、流路プレート３３の上面に形成した溝によって構成することができる。この場合には、アクチュエータ部材２の下面に流路プレート３３が接着されることにより、個別連通路４２２及び共通流路４２１が構成される。

図７は、図１に示すインクジェットヘッドの導入路のさらに他の例を示す拡大断面図である。図１と同一符号の部位は同一機能の部位であるため、これらの説明は上記説明を援用し、ここでは省略する。

このインクジェットヘッド１において、導入路２６は、図７に示すように、各圧力室２３に対応して圧電素子２４に設けてもよい。この導入路２６は、各圧力室２３に対応してアクチュエータ部材２の上面に形成された溝であり、アクチュエータ部材２上に配線基板３が重ねられることにより、流路を構成している。この導入路２６も、圧力室２４内のインクを擬似圧力室２５に導くことができる。

なお、導入路２６は、各圧力室２３の両隣の２つの擬似圧力室２５、２５との間の圧電素子２４のそれぞれに形成してもよい。

図８は、図１に示すインクジェットヘッドの導入路のさらに他の例を示す拡大断面図である。図１と同一符号の部位は同一機能の部位であるため、これらの説明は上記説明を援用し、ここでは省略する。

このインクジェットヘッド１において、導入路２６は、図８に示すように、各圧力室２３に対応して配線基板３に設けてもよい。この導入路２６は、各圧力室２３に対応して配線基板３の下面に形成された溝であり、アクチュエータ部材２上に配線基板３が重ねられることにより、流路を構成している。この導入路２６は、注入孔３１ａから圧力室２４に注入されたインクの一部を擬似圧力室２５に導くことができる。

なお、導入路２６は、各圧力室２３から両隣の２つの擬似圧力室２５、２５に達するように形成してもよい。

図９は、図１に示すインクジェットヘッドの導入路のさらに他の例を示す拡大断面図である。図１と同一符号の部位は同一機能の部位であるため、これらの説明は上記説明を援用し、ここでは省略する。

このインクジェットヘッド１において、導入路２６は、図９に示すように、各擬似圧力室２５に対応して配線基板３に設けた透孔としてもよい。この場合には、インク貯留室４１内のインクは、圧力室２３へ注入される経路とは別に、導入路２６を経て直接擬似圧力室２５に導入される。

なお、この場合には、各圧力室２３は、各擬似圧力室２５と同様に、個別連通路４２５を介して共通流路４２１に連通させ、圧力室２３内のインクがインク排出室４１２に排出されるようにすることが好ましい。

〔個別連通路及び共通流路の他の実施形態〕
図１０は、図１に示すインクジェットヘッドの個別連通路の他の例を示す拡大断面図である。図１と同一符号の部位は同一機能の部位であるため、これらの説明は上記説明を援用し、ここでは省略する。

このインクジェットヘッド１において、個別連通路４２２及び共通流路４２１は、図１０に示すように、配線基板３の下面に形成した溝によって構成してもよい。この場合には、アクチュエータ部材２上に配線基板３が重ねられることにより、個別連通路４２２及び共通流路４２１が構成される。

この場合にも、各擬似圧力室２５内のインクは、個別連通路４２２を経て、共通流路４２１に至って合流し、排出チャネル４２４及び排出孔３１ｂを経て、インク排出室４１２に至る。

図１１は、図１に示すインクジェットヘッドの個別連通路のさらに他の例を示す拡大断面図である。図１と同一符号の部位は同一機能の部位であるため、これらの説明は上記説明を援用し、ここでは省略する。

このインクジェットヘッド１において、個別連通路４２２及び共通流路４２１は、図１１に示すように、ノズルプレート２１の上面に形成した溝によって構成してもよい。この場合には、アクチュエータ部材２の下面にノズルプレート２１が接着されることにより、個別連通路４２２及び共通流路４２１が構成される。

この場合にも、各擬似圧力室２５内のインクは、個別連通路４２２を経て、共通流路４２１に至って合流し、排出チャネル４２４及び排出孔３１ｂを経て、インク排出室４１２に至る。

また、このインクジェットヘッド１においては、前述したように、個別連通路４２２及び共通流路４２１は、図６に示すように、アクチュエータ部材２とノズルプレート２１との間に流路プレート３３を介在させ、この流路プレート３３の上面に形成した溝によって構成してもよい。この場合には、アクチュエータ部材２の下面に流路プレート３３が接着されることにより、個別連通路４２２及び共通流路４２１が構成される。ノズルプレート２１は、この流路プレート３３の下面に接着される。

なお、前述した導入路２６の各実施形態と、個別連通路４２２及び共通流路４２１の各実施形態とは、任意に組合せてインクジェットヘッド１を構成することが可能である。

〔アクチュエータ部材の他の実施形態〕
図１２は、図１に示すインクジェットヘッドのアクチュエータ部材の他の例を示す拡大断面図である。図１と同一符号の部位は同一機能の部位であるため、これらの説明は上記説明を援用し、ここでは省略する。

このインクジェットヘッド１において、擬似圧力室２５のうちの少なくとも一つは、図１２に示すように、流体が流入しない閉塞された空間をなす空気室３４としてもよい。すなわち、アクチュエータ部材２において、前述した擬似圧力室２５のうちの少なくとも一つは、導入路２６及び共通流路４２１に連通されない空気室３４とすることができる。この実施形態において、空気室３４は、各圧力室２３及び各擬似圧力室２５の間に、圧力室２３の数と同数が設けられている。すなわち、「擬似圧力室２５−空気室３４−圧力室２３」を一単位としてこれが繰り返される配列となっている。

空気室３４と圧力室２３との間は、圧電素子２４によって隔てられている。空気室３４と擬似圧力室２５との間を隔てる壁面３５は、変形させる必要がないので圧電素子２４である必要はない。ただし、この壁面３５は、圧電素子２４と同一の材料により圧電素子２４と一体的に形成しておき、電圧を印加しないようにすればよい。

この空気室３４は、上方を配線基板３により閉蓋され、下方をノズルプレート２１により閉蓋されている。この空気室３４は、導入路２６にも共通流路４２１にも連通されていないので、閉鎖された空間である。

なお、空気室３４は、圧力室２３の数の２倍の数を、各圧力室２３及び各擬似圧力室２５の間に設けてもよい。すなわち、「擬似圧力室２５−空気室３４−圧力室２３−空気室３４」を一単位としてこれを繰り返す配列としてもよい。

このように空気室３４を設けることにより、前述した各実施形態に比較して、解像度は劣るが各圧力室２３の駆動によるクロストークを減少させることができ、圧力室２３の駆動効率を高くすることができる。

このように空気室３４を設けた場合についても、導入路２６、個別連通路４２２及び共通流路４２１については、前述した導入路２６の各実施形態と、個別連通路４２２及び共通流路４２１の各実施形態とを任意に組合せて適用し、インクジェットヘッド１を構成することが可能である。

〔アクチュエータ部材のさらに他の実施形態〕
図１３は、図１に示すインクジェットヘッドのアクチュエータ部材のさらに他の例を示す拡大断面図である。図１と同一符号の部位は同一機能の部位であるため、これらの説明は上記説明を援用し、ここでは省略する。

このインクジェットヘッド１において、アクチュエータ部材２は、図１３に示すように、擬似圧力室２５にインクではない流体（液体又は気体）が供給されるように構成してもよい。この流体は、熱媒体（冷媒又は加温媒体）であることが好ましい。

すなわち、擬似圧力室２５には、共通供給路２９及び個別供給路３０からなる供給路２８を介して、インクではない流体が供給される。各擬似圧力室２５には、個別供給路３０が連通している。各個別供給路３０は、共通供給路２９に連通しており、共通供給路２９から分岐したものである。これら共通供給路２９及び個別供給路３０は、前述した個別連通路４２２及び共通流路４２１と同様の構造となっている。

また、擬似圧力室２５からは、個別連通路３３及び共通流路３２を介して、インクではない流体が排出される。各擬似圧力室２５には、個別連通路３３が連通している。各個別連通路３３は、共通流路３２に連通し、合流している。これら共通供給路３２及び個別供給路３３は、前述した個別連通路４２２及び共通流路４２１と同様の構造となっている。

擬似圧力室２５に供給されるインクではない流体は、インクとは別の図示しない循環機構により、擬似圧力室２５に供給され、擬似圧力室２５から排出される。すなわち、インクではない流体は、図示しない流体タンクからポンプにより共通供給路２９及び個別供給路３０を経て、擬似圧力室２５に供給される。擬似圧力室２５に供給されたインクではない流体は、ポンプによる供給圧力によって、個別連通路３３から排出され共通流路３２を経て流体タンクに戻される。

なお、擬似圧力室２５に連通する個別供給路３０及び共通供給路２９と、個別連通路３３及び共通流路３２とには、インクではない流体について、前述した個別連通路４２２及び共通流路４２１の各実施形態における構造を任意に組合せて適用することが可能である。

圧力室２３内のインクは、前述した個別連通路４２２及び共通流路４２１を介して排出される。この実施形態においては、各圧力室２３には、個別連通路４２２が連通している。各個別連通路４２２は、共通流路４２１に連通し、合流している。これら個別連通路４２２及び共通流路４２１は、前述した各実施形態における個別連通路４２２及び共通流路４２１と同様の構造となっている。すなわち、圧力室２３には、インクについて、前述した個別連通路４２２及び共通流路４２１の各実施形態を適用することが可能である。

このインクジェットヘッド１においては、アクチュエータ部材２に設けられた共通供給路２９、個別供給路３０、個別連通路３３及び共通流路３２がヘッド内の流体流路となり、この流体流路を流れる流体を介して、発熱源である配線基板３及びアクチュエータ部材２が発する熱を放熱することができる。また、必要に応じて、流体流路を流れる流体を介して、配線基板３及びアクチュエータ部材２を加温することもできる。

〔圧力損失調整手段〕
このインクジェットヘッド１には、主流路Ｆ１の流路抵抗と副流路Ｆ２の流路抵抗との相対関係を調整する圧力損失調整手段を設けてもよい。

この圧力損失調整手段は、主流路Ｆ１と副流路Ｆ２との流路抵抗の差に相当する圧力損失ΔＰを、主流路Ｆ１に付与する。または、圧力損失調整手段は、副流路Ｆ２の流路抵抗を減らして、主流路Ｆ１の流路抵抗に相当するものにする。

副流路Ｆ２の流路抵抗は、全ての注入孔３１ａ、全ての個別連通路４２２及び共通流路４２１を含む排出路４２３全体における流路径、流路長、屈曲部の数、流速などによって決まる流路抵抗である。これら個別連通路４２２及び共通流路４２１は、流路径が極めて細いうえに流路長が長いので、大きな流路抵抗を生じさせている。

このインクジェットヘッド１においては、圧力損失調整手段により、主流路Ｆ１の流路抵抗と、副流路Ｆ２の流路抵抗とを均衡させることにより、インク供給管５ａ内のインク圧力Ｐ０によって、容易に主流路Ｆ１及び副流路Ｆ２の両方に均等にインクを流すことができる。

圧力損失調整手段の一例を図１４に示す。図１４は、圧力損失調整手段の一例が設けられたインク回収管５ｂを一部破断した状態を示す斜視図である。

圧力損失調整手段としては、例えば、図１４に示すように、インク回収管５ｂの流路断面積を部分的に狭める流量調整部材９を用いることができる。この流量調整部材９は、インク回収管５ｂ内に保持され、インク回収管５ｂの内径を部分的に狭くする部材である。本実施形態の流量調整部材９は、インク回収管５ｂの内壁に沿う円筒部９５と、この円筒部９５の一端部を閉蓋する円盤部９６とを有して一体的に構成されている。円盤部９６の中央部には、流路孔９４が形成されている。この流量調整部材９が配置された部位におけるインク回収管５ｂの流路は、この流路孔９４のみとなる。従って、流量調整部材９は、この流路孔９４によってインク回収管５ｂの流路断面積を部分的に狭め、インク回収管５ｂ内を流れるインクの圧力を損失させる。

流量調整部材９の材質は特に限定されないが、インクの非浸透性、インク回収管５ｂへの挿入し易さ及びインクに対する耐腐食性に優れるステンレス等の金属、セラミックス、合成樹脂が挙げられる。

なお、流量調整部材９の流路孔９４内の流路長を短くすることにより、流路孔９４内に気泡が入ったときの流路抵抗の変動を抑え、流速のばらつきを抑えることができる。図１２に示した流量調整部材９の流路孔９４内の流路長は、例えば０．５ｍｍ程度である。流路孔９４内の流路長を０．５ｍｍ程度にすることにより、気泡による流路抵抗の変動を抑えることができる。

この流量調整部材９によって付与される圧力損失ΔＰは、主流路Ｆ１と副流路Ｆ２との流路抵抗の差に相当する圧力損失ΔＰであり、流路孔９４の内径によって調整される。この圧力損失ΔＰにより、主流路Ｆ１の流路抵抗と、副流路Ｆ２の流路抵抗とが均衡される。すなわち、インク供給管５ａ内のインク圧力Ｐ０は、主流路Ｆ１のバッファ空間部６の直前において圧力Ｐ１に減圧され、副流路Ｆ２のバッファ空間部６の直前における圧力Ｐ２にほぼ等しいものとなる。また、インク供給管５ａ内のインク圧力Ｐ０は、移送ポンプ１０５が与える圧力にほぼ等しい。副流路Ｆ２の圧力Ｐ２は、吐出ノズル２２からのメニスカスブレイクが生じないように、メニスカスブレイクが生じる圧力Ｐｘより小さく設定される。

なお、以下の場合に限定されないことは言うまでもないが、例えば、Ｐ０＝−２ｋＰａとした場合に、Ｐ２＝−１２ｋＰａとなるように合流後の減圧を実施し、Ｐ１＝−１２ｋＰａとなるような圧力損失ΔＰ（流路構成によるが、例えば１０ｋＰａ）を与えることにより、主流路Ｆ１の流路抵抗と副流路Ｆ２の流路抵抗とが均衡し、主流路Ｆ１及び副流路Ｆ２の両方に均等にインクを流しつつ循環をさせることができる。すなわち、〔Ｐ１＝（Ｐ０−ΔＰ）＝Ｐ２＜Ｐｘ〕となる。この結果、インク供給管５ａ内のインク圧力Ｐ０によって、主流路Ｆ１及び副流路Ｆ２の両方に均等にインクを流すことができる。ここで、主流路Ｆ１の流路抵抗と副流路Ｆ２の流路抵抗とが均衡するとは、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２とがほぼ等しい（±１０％）ことを示す。

なお、インク圧力Ｐ０は、インク供給管５ａにＴ字分岐を設け、分岐させた先においてマノメータにより測定することができる。圧力Ｐ１は、インク回収管５ｂ（流量調整部材９より下流、バッファ空間部６より上流）にＴ字分岐を設け、分岐させた先においてマノメータにより測定することができる。圧力Ｐ２は、インク排出管５ｃ（バッファ空間部６より上流）にＴ字分岐を設け、分岐させた先においてマノメータにより測定することができる。

流量調整部材９の流路孔９４の具体的な内径は、個別連通路４２２及び共通流路４２１などの圧力損失要素による圧力損失を考慮して、インク回収管５ｂの圧力損失が所望の圧力損失となるように適宜調整される。流量調整部材９の流路孔９４の内径を調整すれば、主流路Ｆ１及び副流路Ｆ２の両方に均等にインクを流すことができる。これにより、インク貯留室４１内（主流路Ｆ１）と、各圧力室２３内、個別連通路４２２及び共通流路４２１内（副流路Ｆ２）とに、迅速にインクを貯留させることができるため、特にインクの初期導入の際に好ましい。

なお、流量調整部材９の流路孔９４の内径を調整することにより、インク回収管５ｂから回収されるインク流量（主流路Ｆ１）と、各個別連通路４２２及び共通流路４２１を経てインク排出管５ｃから排出されるインク流量（副流路Ｆ２）とを異ならせることもできる。例えば、流量調整部材９の流路抵抗を高くして、インク回収管５ｂから回収されるインク流量（主流路Ｆ１）よりも、各個別連通路４２２及び共通流路４２１を経てインク排出管５ｃから排出されるインク流量（副流路Ｆ２）の方を多くする（副流路Ｆ２の流速を上げる）ことにより、圧力室２３回りに付着した取り除きにくい気泡もより容易に除去することができる。また、逆に、流量調整部材９の流路抵抗を低くして、副流路Ｆ２よりも主流路Ｆ１の方の流量を多くする（主流路Ｆ１の流速を上げる）こともできる。この場合には、主流路Ｆ１内の特に天井面や角部に付着した気泡を容易に除去することができる。また、この場合には、インクマニホールド４内に圧力室２２の上方に位置するダンパー部材（ＭＦ（Manifold）ダンパー部材）を設けた場合にも、このダンパー部材回りに残留し易い気泡を容易に除去することができる。

この流量調整部材９は、合流箱６１内に設けてもよい。流量調整部材９を予め合流箱６１内に保持させておけば、この合流箱６１をインク回収管５ｂに介在接続させるだけで、インク回収管５ｂに所望の圧力損失を付与することができる。また、流量調整部材９を変更、交換したいときには、合流箱６１ごと交換することができ、迅速、容易な交換を行うことができる。さらに、流量調整部材９の近傍に夾雑物が付着して汚損してしまった場合等にも、合流箱６１を交換することにより、迅速、容易に清冽な状態とすることができる。

インク排出管５ｃには、図１及び図２に示すように、逆止弁８を設けてもよい。この逆止弁８は、インク排出室４１２からバッファ空間部６に向けたインクの流出を許容し、その逆方向のインクの流れを阻止するように機能する。例えば、インク中に含まれる夾雑物によって各個別連通路４２２及び共通流路４２１が目詰まりし、副流路Ｆ２の圧力Ｐ２が下がると、インク貯留室４１内の主流路Ｆ１の圧力Ｐ１との間に圧力差が生じる。この場合に、インク回収管５ｂから回収されたインクが、バッファ空間部６を経てインク排出管５ｃに逆流する虞がある。インク排出管５ｃに逆止弁８を設けることにより、インクの逆流によって各個別連通路４２２及び共通流路４２１に気泡や夾雑物が戻ることを防止することができる。

なお、この逆止弁８も圧力損失要素の一つであるため、逆止弁のクラッキング圧力（開弁圧）は低いほうがよく、吐出ノズル２２からのメニスカスブレイクが生じる圧力Ｐｘ（例えば５ｋＰａ程度）よりも低いことが必要である。また、吐出ノズル２２からのメニスカスブレイクを確実に防止するには、移送ポンプ１０５による加圧をせずに、インク返送管１０３に（インク回収管５ｂと排出路４２３とのバッファ空間部６よりも下流側に）吸引ポンプを設け、この吸引ポンプが生じさせる負圧のみによりインクを循環させるようにしてもよい。

前述のように、インク供給管内のインク圧力をＰ０（図２参照）、主流路Ｆ１の圧力をＰ１、副流路Ｆ２の圧力をＰ２、副流路Ｆ２における圧力損失をΔＰ、吐出ノズル２２からのメニスカスブレイクが生じる圧力をＰｘとすると、〔Ｐ１＝（Ｐ０−ΔＰ）＝Ｐ２＜Ｐｘ〕である。ここで、排出チャネル４２４からインク排出室４１２に流入する流れＦ３の圧力をＰ３とすると、〔Ｐ３＜Ｐ２＝Ｐ１＝（Ｐ０−ΔＰ）＜Ｐｘ〕となっている必要がある。流れＦ３の圧力Ｐ３が、副流路Ｆ２の圧力Ｐ２よりも大きいと、配線基板３に設けられた排出孔３１ｂから圧力室２３側にインクが逆流する虞があるからである。

なお、以上説明した実施形態のインクジェット記録装置１００においては、インクジェットヘッド１とインクタンク１０１との間でインクを循環させているが、本発明はこれに限定されない。図示しないが、インク回収管５ｂ及びインク排出管５ｃから流出したインクを、インクタンク１０１に戻さずに、廃インクタンクに排出させるように構成してもよい。また、配線基板３及びアクチュエータ部材２を冷却又は加温するためのインクではない流体も、インクジェットヘッド１と流体タンクとの間で循環させているが、これに限定されず、擬似圧力室２５から排出した流体を、流体タンクに戻さずに、廃流体タンクに排出させるように構成してもよい。

１：インクジェットヘッド
２：アクチュエータ部材
２１：ノズルプレート
２２：吐出ノズル
２３：圧力室
２４：圧電素子
２５：擬似圧力室
２６：導入路
２７：閉蓋部材
２８：供給路
２９：共通供給路
３０：個別供給路
３：配線基板
３１ａ：注入孔
３１ｂ：排出孔
３２：共通流路
３３：個別連通路
３４：空気室
３５：壁面
４：インクマニホールド
４１：インク貯留室
４１２：インク排出室
４２１：共通流路
４２２：個別連通路
４２３：排出路
４２４：排出チャネル
４５：隔壁
５ａ：インク供給管
５ｂ：インク回収管
５ｃ：インク排出管
６：バッファ空間部
６１：合流箱
８：逆止弁
９：流量調整部材
Ｆ１：主流路
Ｆ２：副流路
１００：インクジェット記録装置
１０１：インクタンク
１０２：インク移送管
１０３：インク返送管
１０４：制御部
１０５：移送ポンプ

Claims (6)

1. インク貯留室と、
   前記インク貯留室に注入孔を介して連通し、電圧の印加によって容積変動を生ずる少なくとも１つの圧力室と、
   前記注入孔が形成された配線基板と、
   前記圧力室に連通し、該圧力室内のインクを外部に吐出させる吐出ノズルと、
   前記吐出ノズルが形成されたノズルプレートと、
   前記圧力室を挟む両隣の位置を含む位置に形成され、外圧により容積変動が可能な擬似圧力室と、
   前記圧力室及び前記擬似圧力室が形成され、前記配線基板に設けられた配線を介して給電されて前記圧力室の容積を変動させるアクチュエータ部材と、
   前記擬似圧力室に連通し、該擬似圧力室内に流体を供給する供給路と、
   前記各擬似圧力室のそれぞれに連通した複数の個別連通路及びこれら個別連通路が連通した共通流路からなり、前記擬似圧力室内の流体を排出させる排出路とを備え、
   前記個別連通路は、前記配線基板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。
2. 前記供給路は、共通供給路及びこの共通供給路から分岐して前記擬似圧力室に連通した個別供給路からなることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
3. 前記流体が熱媒体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ヘッド。
4. 前記流体が前記インクであって、
   前記供給路は、前記圧力室と前記擬似圧力室とを連通させ、該圧力室内のインクを該擬似圧力室内に導く導入路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ヘッド。
5. 前記擬似圧力室のうちの少なくとも一つは、流体が流入しない閉塞された空間をなす空気室となっていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のインクジェットヘッド。
6. 請求項１〜５の何れかに記載のインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドに移送されるインクが貯蔵されるインクタンクと、
   前記インクタンク内のインクを前記インクジェットヘッドに移送するインク移送部とを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。

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