JP6710991B2 - インクジェットヘッドおよびインクジェット装置 - Google Patents

Description

本発明は、被印刷面にインクを吐出するインクジェットヘッドおよび当該インクジェットヘッドを用いたインクジェット装置に関する。

インクジェット装置は、インクジェットヘッドからインクを吐出することにより、被印刷面に印字や描画を行う装置である。インクジェット装置に搭載されるインクジェットヘッドは、インクを充填するための圧力室と、圧力室にインクを導くための流路と、圧力室に繋がるノズルと、圧力室に充填されたインクに圧力を付与するアクチュエータとを備える。アクチュエータを駆動して圧力室内の圧力を高めることにより、圧力室に充填されたインクがノズルから吐出される。

特開２００５−２４４１７４号公報

一般に、インクジェットヘッドでは、ノズルの径が数１０μｍ程度に設定される。このため、ノズル径よりも大きな不純物がインク中に混入すると、不純物がノズルに詰まり、ノズルからインクが円滑に吐出されないことが起こり得る。

かかる課題に鑑み、本発明は、インクに混入した不純物によってノズルが詰まることを抑制することが可能なインクジェットヘッドおよびインクジェット装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、インクジェットヘッドに関する。第１の態様に係るインクジェットヘッドは、インクが充填される圧力室と、前記圧力室よりも下方に位置し、前記圧力室にインクを供給するためのメイン流路と、前記圧力室に充填されたインクの圧力を変化させるアクチュエータと、前記アクチュエータが駆動されることにより前記圧力室に充填された前記インクを吐出するノズルと、前記圧力室と前記メイン流路とを連結する連絡流路と、前記連絡流路の入口の全領域に配置され、前記インクに含まれた前記ノズルの径よりも大きい不純物を除去するためのフィルタと、を備え、前記連絡流路の入口及び出口は、一部が前記圧力室に重なり、他の部分は圧力室に重ならないように配置されている。

本態様に係るインクジェットヘッドによれば、インクに含まれた前記ノズルの径よりも大きい不純物が、ノズルに至る前にフィルタによって除去される。よって、もともとインクに混入していた不純物またはインクジェットヘッドの製造上混入した不純物によってノズルが詰まることを抑制することができる。

本発明の第２の態様は、インクジェット装置に関する。第２の態様に係るインクジェット装置は、第１の態様に係るインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給部と、を備える。

第２の態様に係るインクジェット装置よれば、第１の態様のインクジェットヘッドが用いられるため、インクに混入した不純物によってノズルが詰まることを抑制でき、ノズルから所定量のインクを円滑に吐出させることができる。このため、インクジェット装置の性能を高めることができる。

以上のとおり、本発明に係るインクジェットヘッドおよびインクジェット装置によれば、インクに混入した不純物によってノズルが詰まることを抑制することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１（ａ）は実施の形態に係るインクジェットヘッドの構成を示す図、図１（ｂ）は実施の形態に係るアクチュエータと構造体とを組み合わせた構成を模式的に示す図である。 図２（ａ）は実施の形態に係るアクチュエータと構造体の一部を拡大した図、図２（ｂ）は、メイン流路と圧力室の部分を模式的に示す図である。図２（ｃ）は、構造体におけるノズルの配列を模式的に示す図である。 図３は、実施の形態に係る圧力室付近の構成を示す部分斜視図である。 図４（ａ）は、実施の形態に係る圧力室付近の構成および不純物の流れを模式的に示す断面図、図４（ｂ）は、比較例に係る圧力室付近の構成および不純物の流れを模式的に示す断面図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、比較例に係る圧力室と連絡流路との重なりを模式的に示す図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施の形態に係る圧力室と連絡流路との重なりを模式的に示す図である。 図７は、実施の形態に係るインクジェット装置の構成を示すブロック図である。 図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、変更例に係る圧力室と連絡流路との重なりを模式的に示す図である。 図９（ａ）、（ｂ）は、他の変更例に係る連絡流路の構成を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。便宜上、各図には、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｚ軸方向がインクジェットヘッド１の高さ方向であり、Ｚ軸正方向が下方向である。また、Ｘ軸方向がインクジェットヘッド１の厚み方向で、Ｙ軸方向がインクジェットヘッド１の幅方向である。インクジェットヘッド１は、Ｚ軸正方向（下方向）にインクを吐出する。なお、Ｘ軸方向が請求項６に記載の「第１の方向」に相当し、Ｙ軸方向が請求項６に記載の「第２の方向」に相当する。

図１（ａ）は、実施の形態に係るインクジェットヘッド１の構成を示す図であり、図１（ｂ）は、実施の形態に係るアクチュエータ３０と構造体４０とを組み合わせた構成を模式的に示す図である。

図１（ａ）に示すように、インクジェットヘッド１は、収納ボックス１０と、ヘッドベース２０とを備える。収納ボックス１０は、ヘッドベース２０に対して着脱可能となっている。

収納ボックス１０は、下面が開放された矩形の箱体からなっている。収納ボックス１０の上面には内部に繋がる切欠き１０ａが設けられ、この切欠き１０ａを介して回路基板１１が収納ボックス１０に収納されている。回路基板１１にはアクチュエータ３０を駆動するための駆動回路が実装されている。切欠き１０ａのＹ軸正側とＹ軸負側に、それぞれ、円形の穴部１０ｂが設けられている。穴部１０ｂは、インク供給用のチューブ（図示せず）を収納ボックス１０の内部へと導くためのものである。

ヘッドベース２０は、上下に貫通する矩形の開口２０ａを中央に有する枠体からなっている。開口２０ａの下端に、図１（ｂ）に示すアクチュエータ３０と構造体４０が設置される。アクチュエータ３０は、開口２０ａ内において回路基板１１とＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）によって電気的に接続される。

図１（ｂ）に示すように、アクチュエータ３０は、長方形の輪郭を有する板体からなっている。アクチュエータ３０は、構造体４０の上面に重ねられる。構造体４０は、長方形の輪郭を有する板体からなっている。また、構造体４０には、Ｘ軸方向に並ぶ４つのメイン流路５１が形成されている。

アクチュエータ３０のＹ軸正側の端部とＹ軸負側の端部には、それぞれ、４つのインク供給口３０ａがＸ軸方向に並んで形成されている。Ｙ軸方向に並ぶ２つのインク供給口３０ａはそれぞれ、一つの独立したメイン流路５１に繋がっている。

図２（ａ）は、図１（ｂ）の構成のＹ軸正側の端部を拡大した図である。

アクチュエータ３０の裏面には溝が形成されている。アクチュエータ３０が構造体４０に重ねられることにより、アクチュエータ３０裏面の溝と構造体４０の上面との間に、圧力室５２が形成される。圧力室５２は、構造体４０に形成された連絡流路５３（図２（ｂ）参照）を介してメイン流路５１に繋がっている。

なお、アクチュエータ３０上面のＸ軸負側の端部とＸ軸正側の端部には、それぞれ、回路基板１１のＦＰＣを接続するための端子群（図示せず）が設けられている。この端子群は、アクチュエータ３０の圧電体層３４（図２（ｂ）参照）に電圧（駆動信号）を印加するためのものである。

上記のようにメイン流路５１は、端部がインク供給口３０ａに繋がっている。メイン流路５１に沿って多数の圧力室５２が配置され、各圧力室５２が各連絡流路５３（図２（ｂ）参照）によってメイン流路５１に繋がっている。

図１（ｂ）に戻り、８つのインク供給口３０ａには、それぞれ、個別に管（図示せず）が嵌められ、各管にインク供給用のチューブ（図示せず）からインクが供給される。管は、開口２０ａ内に配された支持部材によって支持され、管にインクを供給するチューブが穴部１０ｂを介して外部に引き出される。インク供給用のチューブと管を介してインクがインク供給口３０ａに供給される。これにより、メイン流路５１および連絡流路５３を通ってインクが圧力室５２に供給される。

Ｙ軸方向に並ぶ２つのインク供給口３０ａには同じ色のインクが供給され、Ｘ軸方向に並ぶ４つのインク供給口３０ａには互いに異なる色のインクが供給される。したがって、図１（ｂ）の構成では、４色のインクがアクチュエータ３０に供給される。これにより、Ｙ軸方向に並ぶ圧力室５２には同じ色のインクが充填され、Ｘ軸方向に並ぶ圧力室５２には互いに異なる色のインクが充填される。ヘッドベース２０の開口２０ａの下端には、アクチュエータ３０と構造体４０の組み合わせが設置される。したがって、４色のインクがヘッドベース２０の下面から吐出される。

図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ軸正側（右側）の圧力室５２付近を、圧力室５２のＹ軸方向の中央位置において、Ｘ−Ｚ平面に平行な面で切断した断面を模式的に示す断面図である。

メイン流路５１に流入されたインク６０は、連絡流路５３を通って圧力室５２に充填される。構造体４０は、メイン流路５１および連絡流路５３、５４を有する上部材４０ａと、ノズル４１を有する下部材４０ｂからなっている。下部材４０ｂには、圧力室５２からＺ軸正方向に延びる連絡流路５４の部分に、ノズル４１となる略円形の孔が形成されている。ノズル４１は、Ｚ軸正方向に向かうに従って次第に径が小さくなっており、出口付近で径が均一になっている。

アクチュエータ３０は、圧力室層３１の上部に、振動板層３２、絶縁層３３、圧電体層３４および電極層３５が積層されて構成されている。振動板層３２、絶縁層３３、圧電体層３４および電極層３５は、スパッタ法等の真空製膜技術により形成される。これらの層が塗布等の他の製膜技術により形成されてもよい。圧力室層３１は、めっき工法等の厚膜形成技術もしくは金属板のエッチィング工法により形成される。圧力室層３１の下面に上部材４０ａが装着されることにより、圧力室５２が形成される。振動板層３２は、導電性の金属材料から構成され、圧電体層３４の下部電極（共通電極）を兼ねている。絶縁層３３は、圧電体層３４に対して振動板層３２を絶縁する。すなわち、絶縁層３３は、圧電機能領域Ｒ１以外の圧電体層３４への電圧印加を遮蔽する。

圧電体層３４は、たとえば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成される。圧電体層３４の膜厚は数μｍ程度である。電極層３５は、導電性材料により形成される。電極層３５は、たとえば、貴金属を含むチタンから形成される。電極層３５の膜厚は０．２μｍ程度である。

電極層３５に電圧が印加されることにより圧電機能領域Ｒ１において圧電体層３４がＺ軸方向に変形し、これに伴い、振動板層３２が変形する。圧電機能領域Ｒ１において振動板層３２が下方に変形すると、圧力室５２の容積が減少し、圧力室５２に充填されたインク６０の圧力が高まる。これにより、ノズル４１からインク６０の液滴６１が吐出される。

圧力室層３１、振動板層３２、絶縁層３３、圧電体層３４および電極層３５は、それぞれ、必ずしも単層でなくともよく、複数の層によって形成されてもよい。また、各層の間に、さらに他の層が配置されてもよい。

図２（ｃ）は、構造体４０におけるノズル４１の配列を模式的に示す図である。

図２（ｃ）に示すように、構造体４０には、複数のノズル４１が一列に並ぶように配置されている。構造体４０には、４つのノズル４１の列Ｌ１〜Ｌ４が配置されている。たとえば、列Ｌ１〜Ｌ４に、それぞれ、２００個のノズル４１が一定間隔で設けられている。各列のノズル４１の数はこれに限られるものではない。

図３は、圧力室５２付近の構成の断面を示す部分斜視図である。

図３に示すように、構造体４０の上部材４０ａは、板状体４１１、４１２と、７つの板状体４１３と、板状体４１４とを積み重ねることにより構成されている。板状体４１１〜４１４は、それぞれ、所定の厚みを有し、また、平面視において構造体４０と同じ輪郭を有している。７つの板状体４１３は、同じ構造である。下から１番目と２番目の板状体４１３の間には、薄いダンパー４１５が挟まれている。ダンパー４１５は、アクチュエータ３０が駆動され、振動板層３２が下方向（Ｚ軸正方向）に変位した際に連絡流路５３からメイン流路５１に付与される圧力波を吸収するためのものである。

板状体４１１、４１２には、それぞれ、連絡流路５４を形成するための長孔４１１ａ、４１２ａが形成されている。長孔４１１ａ、４１２ａは、Ｘ軸方向が長手方向である。平面視において、長孔４１１ａ、４１２ａは、それぞれ、Ｘ軸方向に長い長円形の輪郭を有する。より詳しくは、長孔４１１ａは、互いに向き合う２つの半円弧の端をそれぞれ直線で繋いだ輪郭を有する。長孔４１２ａは、長孔４１１ａと同様の２つの半円弧をそれぞれ長孔４１１ａよりも短い直線で繋いだ輪郭を有する。

７つの板状体４１３には、連絡流路５４を形成するための孔４１３ａが形成されている。孔４１３ａは、略円形である。板状体４１４およびダンパー４１５にも、それぞれ、連絡流路５４を形成するための孔４１４ａ、４１５ａが形成されている。孔４１４ａ、４１５ａの径は、孔４１３ａの径と略同じである。７つの孔４１３ａは、互いに中心が一致している。また、孔４１４ａ、４１５ａの中心は、孔４１３ａの中心と一致している。ノズル４１の中心は、孔４１３ａ、４１４ａ、４１５ａの中心に一致している。

長孔４１２ａの中心は、Ｙ軸方向において孔４１３ａの中心と一致し、Ｘ軸方向において孔４１３ａの中心からＸ軸負方向にずれている。また、長孔４１１ａの中心は、Ｙ軸方向において長孔４１２ａの中心と一致し、Ｘ軸方向において長孔４１２ａの中心からＸ軸負方向にずれている。平面視において、長孔４１１ａ、４１２ａのＸ軸正側の端縁は、孔４１３ａのＸ軸正側の端縁と一致している。

板状体４１２、４１３には、それぞれ、メイン流路５１に対応する領域に開口４１２ｂ、４１３ｂが形成されている。開口４１２ｂは、開口４１３ｂに比べて、Ｘ軸方向の幅が狭くなっている。平面視において、開口４１２ｂのＸ軸正側の端縁は、開口４１３ｂのＸ軸正側の端縁と一致している。メイン流路５１は、ダンパー４１５で仕切られている。

板状体４１１には、連絡流路５３に対応する領域に開口４１１ｂが形成されている。この開口４１１ｂの底、すなわち、連絡流路５３の入口にフィルタ４１１ｃが形成されている。フィルタ４１１ｃには、数μｍ程度の径の孔Ｈ１が多数設けられている。フィルタ４１１ｃに設けられた孔Ｈ１の径は、ノズル４１の出口の径よりもやや小さい。たとえば、ノズル４１の出口の径は２０μｍであり、フィルタ４１１ｃの孔Ｈ１の径は１５μｍである。平面視において、開口４１１ｂは、Ｘ軸方向に長い六角形の輪郭を有する。この他、開口４１１ｂは、Ｘ軸方向に長い長円形の輪郭、たとえば、互いに向き合う２つの半円弧の端をそれぞれ直線で繋いだ輪郭を有してもよい。

上述した長孔４１１ａ、孔４１２ａおよび開口４１１ｂについては、大きな円形状にしてもよいが、ノズル４１のピッチを狭くできなくなり、高密度印刷の阻害となるため、上記のように、長孔形状にすることが好ましい。

開口４１１ｂは、Ｘ軸正側が圧力室５２に重なり、Ｘ軸負側は圧力室５２に重ならないように、Ｘ軸方向において圧力室５２からずれされて配置されている。また、フィルタ４１１ｃは、連絡流路５３の入口の全領域に配置されている。これにより、フィルタ４１１ｃのＸ軸負側の部分と圧力室層３１の下面との間に隙間が生じ、この隙間もインクの流路となっている。

開口４１１ｂのＸ軸負側では、メイン流路５１からフィルタ４１１ｃを通り抜けたインクが、フィルタ４１１ｃと圧力室層３１の下面との間の隙間を通って、開口４１１ｂのＸ軸正側から圧力室５２へと進入する。アクチュエータ３０が駆動されて圧力室５２の圧力が高められると、圧力室５２に充填されたインクが長孔４１１ａ、４１２ａおよび孔４１３ａ、４１４ａ、４１５ａにより構成される連絡流路５４を通ってノズル４１から吐出される。

図３に示すように、本実施の形態では、複数の板状体４１１、４１２、４１３、４１４を積み重ねることにより構造体４０の上部材４０ａが構成され、上部材４０ａの下面に下部材４０ｂが接着、もしくは熱拡散工法を用いて接合される。また、上部材４０ａが圧力室層３１の下面に接着されて、上部材４０ａと下部材４０ｂとからなる構造体４０がアクチュエータ３０に装着される。すなわち、連絡流路５４を有する構造体４０をアクチュエータ３０に接着することにより圧力室５２と連絡流路５４とが接続される。このとき同時に、圧力室５２と連絡流路５３とが接続される。

ところで、インクジェットヘッドでは、構造体４０のメイン流路５１に付着した微細なゴミや構造体４０の欠片等の不純物が、メイン流路５１を流れるインクに混入することが起こり得る。また、もともとインクに不純物が含まれていることもある。このような場合、不純物の大きさがノズル４１の出口の径よりも大きいと、ノズル４１へと到達した不純物によってノズル４１が詰まり、ノズル４１からインクが円滑に吐出されないことが起こり得る。

これに対し、本実施の形態では、連絡流路５３の入口にフィルタ４１１ｃが設けられているため、メイン流路５１を流れるインクにノズル４１の径より大きな不純物が混入したとしても、この不純物によってノズル４１が詰まることが防止される。以下、フィルタ４１１ｃの効果について説明する。

図４（ａ）は、実施の形態に係る圧力室５２付近の構成および不純物の流れを模式的に示す断面図であり、図４（ｂ）は、比較例に係る圧力室５２付近の構成および不純物の流れを模式的に示す断面図である。図４（ａ）、（ｂ）には、圧力室５２のＹ軸方向の幅の中央位置において、アクチュエータ３０および構造体４０をＸＺ平面に平行な平面で切断した断面が示されている。

図４（ｂ）に示す比較例では、最上段の板状体４１１’と２段目の板状体４１２’の構成が、図４（ａ）に示す実施の形態の構成と相違している。すなわち、比較例では、板状体４１３に形成された孔４１３ａと同径の円形の孔４１１ａ’、４１２ａ’が、それぞれ、最上段および２段目の板状体４１１’、４１２’に設けられ、これらの孔４１１ａ’、４１２ａ’の中心が、孔４１３ａの中心に一致している。これにより、連絡流路５４が構成されている。また、比較例では、連絡流路５３を構成する円形の孔４１１ｂ’、４１２ｂ’が、それぞれ、最上段および２段目の板状体４１１’、４１２’に設けられている。ここで、孔４１２ｂ’の径は、孔４１１ｂ’の径よりも小さく設定されている。

比較例の構成では、メイン流路５１を流れるインクに不純物６２が混入すると、この不純物６２が、孔４１１ｂ’、４１２ｂ’からなる連絡流路５３を通って圧力室５２に進入し、その後、連絡流路５４を通ってノズル４１へと到達する。これにより、ノズル４１が不純物６２で塞がれ、ノズル４１からインクが吐出されないことが起こり得る。

これに対し、本実施の形態では、図４（ａ）に示すように、連絡流路５３の入口に、多数の円形の孔Ｈ１を有するフィルタ４１１ｃが、入口の全領域に亘って設けられている。また、フィルタ４１１ｃに設けられた孔Ｈ１の径は、ノズル４１の出口の径よりも小さく設定されている。このため、ノズル４１の出口の径よりも大きい不純物６２が、メイン流路５１を流れるインクに混入したとしても、不純物６２は、フィルタ４１１ｃで止められて、圧力室５２に進入することがない。このため、不純物６２によりノズル４１が詰まることが防がれる。

なお、フィルタ４１１ｃの孔Ｈ１の径よりも小さい不純物６２は、フィルタ４１１ｃを通り抜けて、ノズル４１へと到達する。しかし、この不純物６２は、ノズル４１の出口の径より小さいので、ノズル４１からインクが吐出される際に、インクに含まれて外部に排出される。

このように、本実施の形態によれば、不純物６２でノズル４１が詰まることが確実に防止される。

なお、本実施の形態では、圧力室５２側から１つ目の板状体４１１とその下の板状体４１２に長孔４１１ａ、４１２ａが形成され、その他の板状体４１３、４１４の孔４１３ａ、４１４ａよりもＸ軸方向に広くなっている。これにより、構造体４０をアクチュエータ３０に接着する際に構造体４０とアクチュエータ３０との間に多少の位置ずれが生じても、圧力室５２に重なる連絡流路５４の面積が顕著に小さくなることを抑制できる。

同様に、連絡流路５３に構成された開口４１１ｂについても、Ｘ軸方向に長い長孔形状を有している。このため、構造体４０をアクチュエータ３０に接着する際に構造体４０とアクチュエータ３０との間に多少の位置ずれが生じても、圧力室５２に重なる連絡流路５３の面積が顕著に小さくなることを抑制できる。

図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、比較例に係る圧力室５２と連絡流路５３、５４との重なりを模式的に示す図である。図５（ａ）、（ｂ）には、圧力室５２をＺ軸正側から透視した状態が示されている。便宜上、図５（ａ）、（ｂ）には、３つの圧力室５２と連絡流路５３、５４との重なりが示されている。

図５（ａ）に示すように、比較例の構成では、構造体４０がアクチュエータ３０に位置ずれなく接着された場合、圧力室５２に重なる連絡流路５４の面積Ｓ１が適正に確保され、また、圧力室５２に重なる連絡流路５３の面積Ｓ２が適正に確保される。

しかしながら、比較例の構成では、図５（ｂ）に示すように、構造体４０をアクチュエータ３０に接着する際に構造体４０とアクチュエータ３０との間にＹ軸方向の位置ずれが生じると、圧力室５２に重なる連絡流路５４の面積Ｓ３が正規の面積Ｓ１から減少し、また、圧力室５２に重なる連絡流路５３の面積Ｓ４が正規の面積Ｓ２から減少する。このため、連絡流路５３から圧力室５２にインクが流れにくくなり、また、圧力室５２から連絡流路５４にインクが流れにくくなる。

図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施の形態に係る圧力室５２と連絡流路５３、５４との重なりを模式的に示す図である。図５（ａ）、（ｂ）と同様、図６（ａ）、（ｂ）には、圧力室５２をＺ軸正側から透視した状態が示されており、また、３つの圧力室５２と連絡流路５４の入口との重なりが示されている。図６（ａ）、（ｂ）の連絡流路５４側は、連絡流路５４を構成する孔４１３ａと圧力室５２とが重なった領域が破線で囲まれており、連絡流路５４を構成する長孔４１１ａと圧力室５２とが重なった領域にハッチングが付されている。

実施の形態の構成では、構造体４０がアクチュエータ３０に位置ずれなく接着された場合、図６（ａ）に示すように、圧力室５２に重なる連絡流路５４の面積が広く確保される。ここで、図３に示すノズル４１へと続く孔４１３ａ、４１４ａ、４１５ａが圧力室５２に重なる面積Ｓ１は、図５（ａ）に示す比較例の面積Ｓ１と同じである。しかし、上記のように、実施の形態では、圧力室５２側から１番目と２番目の長孔４１１ａ、４１２ａが孔４１３ａに比べてＸ軸方向に広げられているため、長孔４１１ａが圧力室５２に重なる面積Ｓ５は、図５（ａ）に示す比較例の面積Ｓ１よりも広くなる。また、実施の形態では、開口４１１ｂがＸ軸方向に広げられているため、開口４１１ｂが圧力室５２に重なる面積Ｓ６は、図５（ａ）に示す比較例の面積Ｓ２よりも広くなる。

このため、実施の形態の構成では、図６（ｂ）に示すように、構造体４０をアクチュエータ３０に接着する際に構造体４０とアクチュエータ３０との間にＹ軸方向の位置ずれが生じた場合は、連絡流路５４の本流部分が圧力室５２に重なる面積Ｓ３が正規の面積Ｓ１から減少するものの、連絡流路５４（長孔４１１ａ）が圧力室５２に重なる面積、すなわち、長孔４１１ａが圧力室５２に重なる面積Ｓ７が広く確保され、また、連絡流路５３（開口４１１ｂ）が圧力室５２に重なる面積Ｓ８が広く確保される。このため、連絡流路５３から圧力室５２へと円滑にインクが導かれ、また、圧力室５２から連絡流路５４へと円滑にインクが導かれる。よって、このような位置ずれが生じた場合にも、ノズル４１から所定量のインクを円滑に吐出させることができる。

上記は、圧力室５２がＹ方向にずれることを想定した説明を行ったが、前述と直交する方向のＸ方向に位置ズレした際にも同様の効果が得られる。

図７は、実施の形態に係るインクジェット装置の構成を示すブロック図である。

インクジェット装置は、上記構成を備えたインクジェットヘッド１の他、インク供給部２と、コントローラ３と、インタフェース４とを備える。

インク供給部２は、インクジェットヘッド１にインクを供給するための上述のチューブと、チューブに接続されたインクタンクと、インクタンクからチューブにインクを供給するためのポンプとを備える。コントローラ３は、ＣＰＵとメモリを備え、メモリに保持されたプログラムに従ってインクジェットヘッド１およびインク供給部２を制御する。インタフェース４は、印刷すべき文字および図形等の描画情報の入力を受け付けて、当該描画情報をコントローラ３に出力する。

コントローラ３は、入力された描画情報に従ってインクジェットヘッド１を制御し、被印刷面に印字や描画を行う。こうして、印刷画像に対応するノズル４１からインクが被印刷面に吐出され、被印刷面に印字や描画が行われる。

＜実施形態の効果＞
以上、本実施の形態によれば、以下の効果が奏される。

図４（ａ）を参照して説明したとおり、ノズル４１の径よりも大きい不純物６２がインクに含まれた場合、この不純物６２は、ノズル４１に至る前にフィルタ４１１ｃによって除去される。よって、もともとインクに混入していた不純物６２やヘット製造上混入した不純物６２によってノズル４１が詰まることを抑制することができる。

図３に示すように、フィルタ４１１ｃは、ノズル４１の径より小さい径の多数の孔Ｈ１を有する構成であるため、ノズル４１の径より大きい不純物６２を確実にブロックできる。

なお、インクに不純物６２が含まれると、この不純物６２がフィルタ４１１ｃの下面に付着することが起こり得る。しかしながら、本実施の形態によれば、ノズル４１からインクを吐出する際にアクチュエータ３０によって付与される圧力によって、圧力室５２内のインクの一部が、連絡流路５３からメイン流路５１へと逆流する。このインクの流れによって、フィルタ４１１ｃ下面に付着した不純物６２が、フィルタ４１１ｃから剥離される。これにより、不純物６２によってフィルタ４１１ｃに目詰まりが生じることが抑止され、メイン流路５１から圧力室５２へのインクの流れが確保される。

また、本実施の形態では、圧力室５２からメイン流路５１へと逆流するインクの流れに対してフィルタ４１１ｃが抵抗となるため、圧力室５２内の圧力が連絡流路５３を介してメイン流路５１へと逃げにくくなる。このため、図３および図４（ａ）に示すように連絡流路５３の断面積を広げても、圧力室５２内の圧力をノズル４１に適正に付与できる。したがって、連絡流路５３の面積を広げてフィルタ４１１ｃの面積を広げることにより、ノズル４１に付与される圧力を適正に維持しつつ、メイン流路５１から圧力室５２へとインクを円滑に供給することができる。

また、本実施の形態では、アクチュエータ３０を駆動した際に圧力室５２からメイン流路５１へと向かう圧力波が、フィルタ４１１ｃで緩衝される。このため、この圧力波がダンパー４１５で跳ね返されて、再び圧力室５２に進入することを、より効果的に抑止できる。このため、圧力波による圧力室５２の不所望な圧力変動を防ぐことができ、これにより、アクチュエータ３０によるインクの吐出動作を、より精度良く行うことができる。

図３および図４（ａ）に示すように、連絡流路５３は、Ｘ軸正側が圧力室５２に重なり、Ｘ軸負側は圧力室５２に重ならないように、Ｘ軸方向に圧力室５２からずれされて配置され、また、フィルタ４１１ｃは、連絡流路５３入口の全領域に配置されている。これにより、フィルタ４１１ｃのＸ軸負側の部分と圧力室層３１の下面との間に隙間を生じさせることができ、この隙間を介して、フィルタ４１１ｃから圧力室５２へとインクを導くことができる。また、フィルタ４１１ｃの面積を大きき確保してフィルタ４１１ｃを通過するインクの流量を高めながら、圧力室５２に重なる連絡流路５３の面積を抑えて圧力室５２内の圧力が連絡流路５３からメイン流路５１へと逃げることを抑制することができる。これにより、メイン流路５１から圧力室５２にインクを円滑に導くことと、圧力室５２に付与された圧力によりインクを適正に吐出させることの両方を同時に実現できる。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、圧力室５２および連絡流路５３は、何れも、Ｘ軸方向（第１の方向）の幅がＸ軸方向（第１の方向）に直交するＹ軸方向（第２の方向）の幅よりも広くなっており、連絡流路５３は、Ｘ軸方向（第１の方向）において圧力室５２からずらされて配置されている。これにより、図６（ｂ）に示すように、構造体４０をアクチュエータ３０に接着する際に構造体４０とアクチュエータ３０との間にＹ軸方向の位置ずれが生じたとしても、連絡流路５３（開口４１１ｂ）が圧力室５２に重なる面積Ｓ８が広く確保され、また、Ｘ軸方向の位置ずれが生じた場合も、連絡流路５３（開口４１１ｂ）が圧力室５２に重なる面積が広く確保される。このため、連絡流路５３から圧力室５２へと円滑にインクが導かれ、また、圧力室５２から連絡流路５４へと円滑にインクが導かれる。よって、このような位置ずれが生じた場合にも、ノズル４１から所定量のインクを円滑に吐出させることができる。

＜変更例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何らの制限を受けるものではない。

たとえば、上記実施の形態では、連絡流路５３の幅をＸ軸方向（第１の方向）に広げたが、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、連絡流路５３（開口４１１ｂ）の幅をＹ軸方向（第２の方向）に広げてもよい。

この変更例によっても、構造体４０とアクチュエータ３０の位置ずれに伴って、図８（ｂ）に示すように、連絡流路５３と圧力室５２との間にＹ軸方向の位置ずれが生じた場合に、連絡流路５３が圧力室５２に重なる面積が小さくなることを抑制できる。よって、このような位置ずれに対して、上記実施の形態と同様、インクの流れを確保できるとの効果が奏され得る。

しかしながら、この変更例では、開口４１１ｂの広がり方向がＹ軸方向であるため、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、隣り合う開口４１１ｂ間の隙間がかなり狭くなる。このため、構造体４０とアクチュエータ３０との間にＹ軸方向の位置ずれが生じると、図８（ｂ）に示すように、圧力室５２が隣の連絡流路５３にかなり接近し、圧力室５２と隣の連絡流路５３とが連通しやすくなる。

これに対し、上記実施の形態では、開口４１１ｂの広がり方向がＸ軸方向（第１の方向）であるため、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、隣り合う開口４１１ｂ間の隙間を広く確保できる。このため、構造体４０とアクチュエータ３０との間にＹ軸方向の多少の位置ずれが生じても、圧力室５２と隣の連絡流路５３とが連通することがない。よって、圧力室５２内に充填されたインクを適正に吐出させることができる。この理由から、開口４１１ｂの広がりは、上記実施の形態のようにＸ軸方向（第１の方向）であることが好ましい。

また、上記実施の形態では、フィルタ４１１ｃが連絡流路５３の入口に設けられたが、フィルタ４１１ｃが、ノズル４１と連絡流路５３の入口付近との間の他の位置に設けられてもよい。たとえば、図９（ａ）に示すように、フィルタ４１１ｄが、連絡流路５４の入口に設けられてもよく、連絡流路５４のその他の位置に設けられてもよい。

ただし、図４（ａ）の変更例では、フィルタ４１１ｄが、圧力室５２からノズル４１へと向かうインクの流れに対して抵抗となるため、圧力室５２内のインクをノズル４１へと円滑に導くためには、フィルタ４１１ｄの面積をかなり広げる必要がある。また、この構成では、不純物６２がフィルタ４１１ｄの上面に付着するため、アクチュエータ３０駆動時に生じるインクの流れによって不純物６２をフィルタ４１１ｄから剥離させる作用が上記実施の形態に比べて低くなり、このため、フィルタ４１１ｄ上面に不純物６２が堆積しやすくなる。これらの理由から、フィルタ４１１ｄは、上記実施の形態のように連絡流路５３の方に設けることが好ましい。

また、上記実施の形態では、連絡流路５３を構成する板状体４１１にフィルタ４１１ｃが設けられたが、連絡流路５３を構成する部材とは別の部材にフィルタ４１１ｃを設けてフィルタ４１１ｃを流路に配置してもよい。たとえば、フィルタ４１１ｃを形成した部材をメイン流路５１側から設置して連絡流路５３の入口付近にフィルタ４１１ｃが配置されてもよい。この場合、フィルタ４１１ｃは、連絡流路５３の入口に嵌まり込んでもよく、あるいは、連絡流路５３の入口を覆うようにして連絡流路５３の入口からややメイン流路５１側に変位した位置に配置されてもよい。

この他、連絡流路５３の配置位置は、上記実施の形態に示した位置に限られるものではなく、たとえば、図９（ｂ）に示すように、連絡流路５３のＸ軸方向の全範囲が圧力室５２に重なるように、連絡流路５３が配置されてもよい。また、連絡流路５３におけるフィルタ４１１ｄのＺ軸方向の配置位置も上記実施の形態に示した位置に限られるものではなく、たとえば、図９（ｂ）に示すよう、連絡流路５３の入口からＺ軸負側に変位した位置にフィルタ４１１ｃが設けられてもよく、あるいは、連絡流路５３の出口にフィルタ４１１ｃが設けられてもよい。

ただし、図４（ａ）のように、開口４１１ｂとフィルタ４１１ｃを配置すれば、上記のように、フィルタ４１１ｃの面積を大きき確保してフィルタ４１１ｃを通過するインクの流量を高めながら、圧力室５２に重なる連絡流路５３の面積を抑えて圧力室５２内の圧力が連絡流路５３からメイン流路５１へと逃げることを抑制できるとの効果が奏される。よって、この効果から、開口４１１ｂとフィルタ４１１ｃは、図４（ａ）のように配置することが好ましい。

また、上記実施の形態では、複数の板状体４１１、４１２、４１３、４１４を重ねることにより、構造体４０の上部材４０ａが構成されたが、構造体４０の構成方法は、これに限定されるものではない。たとえば、図３に示す７つの板状体４１３のうち上側６つの板状体４１３が１つの部材により一体形成されてもよい。

この他、インクジェットヘッド１やアクチュエータ３０の構成、および、メイン流路５１、圧力室５２、連絡流路５３の形状や構成も、上記実施の形態のものに限定されるものではない。また、上記実施の形態では、一つのメイン流路に対してＹ軸方向に並ぶ２つのインク供給口３０ａからインクが供給されたが、一つのメイン流路に対して一つのインク供給口３０ａが設けられてもよい。

本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

１ … インクジェットヘッド
２ … インク供給部
３０ … アクチュエータ
４１ … ノズル
５３ … 連絡流路
４１１ｂ … 開口
４１１ｃ、４１１ｄ … フィルタ
Ｈ１ … 孔

Claims (4)

1. インクが充填される圧力室と、
   前記圧力室よりも下方に位置し、前記圧力室にインクを供給するためのメイン流路と、
   前記圧力室に充填されたインクの圧力を変化させるアクチュエータと、
   前記アクチュエータが駆動されることにより前記圧力室に充填された前記インクを吐出するノズルと、
   前記圧力室と前記メイン流路とを連結する連絡流路と、
   前記連絡流路の入口の全領域に配置され、前記インクに含まれた前記ノズルの径よりも大きい不純物を除去するためのフィルタと、を備え、
   前記連絡流路の入口及び出口は、一部が前記圧力室に重なり、他の部分は圧力室に重ならないように配置されている、
   ことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 請求項１に記載のインクジェットヘッドにおいて、
   前記フィルタは、前記ノズルの径より小さい径の多数の孔を有する、
   ことを特徴とするインクジェットヘッド。
3. 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、
   前記圧力室および前記連絡流路は、何れも、第１の方向の幅が前記第１の方向に直交する第２の方向の幅よりも広くなっており、
   前記連絡流路は、前記第１の方向において前記圧力室からずれされて配置されている、
   ことを特徴とするインクジェットヘッド。
4. 請求項１ないし３の何れか一項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インクを供給するインク供給部と、を備える
   ことを特徴とするインクジェット装置。

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