JPH0858086A - 積層型インクジェット式記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 共通のインク室に侵入した気泡を排除しやす
くして、共通のインク室のサイズの拡大を図ってインク
滴吐出に十分なコンプライアンスを確保すること。 【構成】 流路制限孔１２を共通のインク室１９のノズ
ル開口側から離れた壁面１９ａ側に偏して形成し、その
上でさらに共通のインク室１９の終端部１９ｂにはダミ
ーの圧力発生室４’を設け、このダミーの圧力発生室
４’に連通させて共通のインク室１９の幅方向に複数の
流路制限孔１２’、１２’、１２’を形成する。壁面１
９ａ近傍のインクは付着粘性抵抗により壁面から離れた
方向からの或方向の定まった流れとなり、気泡はこの流
れに乗って流路制限孔１２から圧力発生室４に吸い込ま
れて外部に排出され、また共通のインク室１９の終端部
１９ｂ近傍では複数の流路制限１２’、１２’、１２’
が形成されているため、例えこの領域の幅を大きくして
も淀みが生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ノズル開口に連通する
圧力室の一部領域に圧電振動板の薄板を貼設し、この圧
電振動板により圧力室を圧縮してインク滴を発生させる
記録ヘッド、より詳細には圧電振動板、圧力室形成部
材、及び弾性板を一体に積層構成したインクジェット式
記録ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】圧力発生室を構成している弾性板の一部
領域に圧電振動板を貼着し、圧電振動板のたわみ変位に
より圧力室の容積を変化させてインク滴を発生させるイ
ンクジェット式記録ヘッドは、圧力発生室の広い面積を
変位させることが可能なため、インク滴を安定して発生
させることができるという特徴を備えている。このよう
な記録ヘッドは、図５（イ）に示したように表面に圧電
振動板３０を有して振動部材を形成する弾性板３１と、
圧力発生室３２を形成する圧力発生室形成部材３３と、
圧力発生室形成部材３３の他面を封止するとともに、圧
力発生室３２と流路制限孔３４を接続する連通孔３５と
圧力発生室３２とノズル開口４１とを接続する連通孔３
６とを有する蓋部材３７と、蓋部材３７により一方の面
が封止され、また流路制限孔３４を介して各圧力発生室
３２に連通する共通のインク室３８、及びノズル開口４
１と圧力発生室３２を接続する連通孔３９とを備えた共
通のインク室形成板４０と、共通のインク室形成板４０
の他面を封止するノズル開口４１を備えたノズルプレー
ト４２とをそれぞれ順番に積層して一体に構成されてい
る。

【０００３】このようなインクジェット式記録ヘッド
は、圧力発生室３２の圧縮時のインク圧の損失を可及的
に小さくするために、共通のインク室３８と圧力発生室
３２との間にほぼノズル開口程度の流路抵抗を有する流
路制限孔３４が設けられていて、これが圧力発生室３２
のほぼ中心線上に配置されている関係上、インクカート
リッジの交換や、また吐出能力を回復するために、ノズ
ルプレート４２にキャップを被せ、これを介して負圧を
作用させてノズル開口４１からインクを強制的に排出さ
せた場合に、共通のインク室３８のインクが流路制限孔
３４を介してノズル開口４１に吸引されるものの、その
量が極めて少ないため、同図（ロ）に示したように共通
のインク室全体を移動する大きな流れとはならず、特に
共通のインク室の終端部に侵入した気泡が停滞して排除
することができないという問題がある。このような問題
を解消するため、同図（ロ）に示すように共通のインク
室の終端部を先細りとなるように構成して、終端部での
インクの淀みを可及的に少なくする工夫がなされている
が、共通のインク室の面積が小さくなって、インク滴吐
出に十分な大きさのコンプライアンスが確保できないと
いう問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの問題
に鑑みてなされたものであって、その目的とするところ
は、共通のインク室、特に終端部の気泡を簡単に排除で
きて、共通のインク室に十分なコンプライアンスを付与
することができる新規な積層型インクジェット式記録ヘ
ッドを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、表面に圧電振動板を有して
振動部材を形成する弾性板、前記弾性板により一方の面
が封止されて圧力発生室を形成する圧力発生室形成部
材、該圧力発生室形成部材の他方を封止するとともに、
前記圧力発生室の両端部において連通する連通孔を備え
た蓋部材、前記圧力発生室へのインク供給路に流路抵抗
を付与する流路制限孔を有するとともに、前記圧力発生
室と連通する連通孔を備えた流路制限板、前記流路制限
孔を介して前記各圧力発生室に連通する共通のインク
室、及び前記圧力発生室に連通する連通孔とを備えた共
通のインク室形成板、前記共通のインク室形成板の他面
を封止するとともに前記各連通孔を介して前記圧力発生
室に接続するノズル開口を備えたノズルプレートとをそ
れぞれ順番に積層して一体に成形してなるインクジェッ
ト式記録ヘッドにおいて、前記流路制限孔が前記共通の
インク室の前記ノズル開口側から離れた壁面側に偏して
形成され、また前記共通のインク室の終端部にはダミー
の圧力発生室が形成されていて、前記ダミーの圧力発生
室に連通させて前記共通のインク室の幅方向に複数の流
路制限孔を形成するようにした。

【０００６】

【作用】強制的なインクの排出を実行すると、各圧力発
生室に連通する流路制限孔が共通のインク室の壁面に隣
接して設けられているため、壁面近傍のインクは付着粘
性抵抗により壁面から離れた方向、つまり一方に偏した
流れが生じる。この結果、共通のインク室内の気泡はこ
の流れに乗って流路制限孔から圧力発生室に吸い込ま
れ、ノズル開口から外部に排出される。また、共通のイ
ンク室の終端部は流路制限孔が複数形成されているた
め、終端部の淀みが少なくなり、したがって終端部の幅
を大きくして、共通のインク室にインク吐出に必要な十
分なコンプライアンスを確保することが可能となる。

【０００７】

【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図１、及び図２は本発明の一実施
例を示す分解斜視図と、１つの共通のインク室に接続す
る圧力発生室近傍の構造を示す断面図であって、図中符
号１は、圧電振動板駆動部で、厚さ１０μｍ程度のジル
コニアの薄板からなる弾性板２の表面に、後述する圧力
発生室４に対向するように駆動電極５を形成し、その上
にＰＺＴからなる圧電振動板３、３、３‥‥を固定して
構成されている。

【０００８】７は、スペーサで、圧力発生室４を形成す
るのに適した厚さ、例えば１５０μｍのジルコニア（Ｚ
ｒＯ2）などのセラミックス板に圧力発生室４、４、４
‥‥形状に一致した通孔６、６、６‥‥を一定ピッチで
穿設して構成されている。

【０００９】そして共通のインク室１９の終端部１９ｂ
に連通させて、図３に示したようにダミーの圧力発生
室、つまり特に印刷に関与せず、ただノズル開口からイ
ンクを強制的に排出するために使用するダミーの圧力発
生室４が形成されている。

【００１０】８は、圧力発生室４、及びダミーの圧力発
生室４’の他面を封止する蓋部材で、圧力発生室４、
４、４‥‥、及び４’の一端の壁面４ａ近傍で接続する
第１の連通孔１０、１０’と、圧力発生室４、４、４‥
‥、及び４’の他端で連通する第２の連通孔９、９’と
が形成されている。

【００１１】第１の連通孔１０、１０、１０‥‥は、図
３に示したようにその一端部が圧力発生室４、４、４‥
‥、４’の壁面４ａ、４ａ’の近傍で連通し、また他端
が圧力発生室４、４、４‥‥、４’よりも外側に突出し
ていて、圧力発生室４、４、４‥‥、４’よりも若干狭
く形成されており、また長さが一端に噴流として流れ込
んだ液を他端では層流として流出させることができる程
度、例えば圧力発生室４、４、４‥‥、４’の全長の１
／１０程度の長さに構成されている。

【００１２】これら３つの部材１、５、８は、それぞれ
ユニットとして構成され、後述する流路制限板１１に取
り付けられている。

【００１３】１１は、一方の面に上述した各ユニットが
所定の位置に接着剤で固定されるユニット固定板を兼ね
た流路制限板で、図３に示したように第１の連通孔１０
の端部に近く、かつ共通のインク室１９の壁面１９ａの
近傍には、ノズル開口２４とほぼ同等の流路抵抗を備
え、第１の連通孔１０側が拡開した流路制限孔１２が設
けられ、また第２の通孔９に対向する個所にはノズル開
口３１と接続する連通孔１３が、さらに図示しないイン
クタンクと接続して後述する共通のインク室２０にイン
クを供給するインク供給口１４が設けられている。

【００１４】そして、ダミーの圧力発生室４’に連通す
る第１の連通孔１０’には、図２（ロ）に示したように
圧力発生室４の流路制限孔１２に比較して全体の流路抵
抗が小さくなるように、かつ終端部１９ｂの幅方向に一
様に流れが生じるように複数の流路制限孔１２’、１
２’、１２’が共通のインク室１９の終端部１９ｂの幅
方向に設けられている。

【００１５】１５は、後述する共通インク室構成板１８
と流路制限板１１とを接合するための熱溶着フィルム
で、共通のインク室１９に一致する窓１６、及びノズル
開口２４、２４、２４‥‥と圧力発生室４、４、４‥‥
とを接続する連通孔１７、１７、１７‥‥とが穿設され
ている。

【００１６】１８は、前述の共通のインク室形成板で、
共通のインク室１９を形成するに適した厚み、例えば１
５０μｍのステンレス鋼などの耐蝕性を備えた板材に、
共通のインク室１９の形状に対応する略Ｖ字状に分岐し
た窓２０、２０、２０‥‥と、圧力発生室４、４、４‥
‥とノズル開口３１、３１、３１‥‥とを接続する連通
孔２１、２１、２１‥‥を穿設して構成されている。

【００１７】２３はノズルプレートで、圧力発生室４の
一側よりには各圧力発生室４、４、４‥‥に連通するノ
ズル開口２４、２４、２４‥‥と、ダミーの圧力発生室
４’に連通する複数のノズル開口２４’２４、２４’が
穿設されていて、連通孔９、１３、１７、２１、２６、
連通孔９’、１３’、１７’、２１’、２６’を介して
各圧力発生室４、４、４‥‥からのインクの供給を受け
るように、熱溶着フィルム等の接着層２５により共通の
インク室形成板１８に接着されている。

【００１８】なお図中符号２７は、圧電振動板３、３、
３‥‥の表面に形成される共通電極を、また２９は、各
電極と外部装置とを接続するフレキシブルケーブルをそ
れぞれ示す。

【００１９】この実施例において、圧電振動板３に駆動
信号が印加されると、弾性板２が圧力発生室４側を凸と
するようにたわんで、圧力発生室４を収縮させる。これ
により圧力発生室４のインクが通孔９、１３、１７、２
１を経由してノズル開口２４に至り、ここからインク滴
として吐出される。なお、ダミーの圧力発生室４’には
駆動信号が印加されないから、ノズル開口２４’からイ
ンクが吐出することはない。

【００２０】インク滴形成後に駆動信号が除去される
と、圧電振動板３が元の位置に復帰して、圧力発生室４
が膨張する。これによりインク滴の形成により消費され
た分のインクが共通のインク室１９から流路制限孔１２
を経由して圧力発生室４に流入する。以下、このような
繰り返しにより印字動作が実行される。

【００２１】一方、インク吐出性能が悪化した場合やイ
ンクタンクの交換した場合には、図４に示したようにキ
ャップ部材２８をノズルプレート２３に押し当てて、こ
れに負圧を供給してノズル開口２４、２４、２４‥‥、
２４’からインクを強制的に排出させて、ノズル開口２
４の目詰まりや、インクタンク交換時に共通のインク室
１９や圧力発生室４に侵入した気泡を排除する操作が行
なわれる。

【００２２】このような強制的なインクの排出を実行す
ると、各圧力発生室４、４、４‥‥に連通する流路制限
孔１２、１２、１２‥‥が共通のインク室１９の壁面１
９ａに隣接して設けられているため、壁面１９ａ近傍の
インクは付着粘性抵抗により壁面１９ａから離れた方向
から流れ込むことになる。

【００２３】これにより共通のインク室１９には一方に
偏した流れＦ１、Ｆ１、Ｆ１‥‥（図３（イ））が生じ
るから、共通のインク室１９に侵入した気泡はこの流れ
に乗って流路制限孔１２、１２、１２から圧力発生室
４、４、４‥‥に吸い込まれ、ノズル開口２４、２４、
２４から外部に排出される。

【００２４】また共通のインク室１９の終端部１９ｂで
は、これの幅方向に流路制限孔１２’、１２’、１２’
が形成されているため、この領域の幅が広いのにも拘ら
ず、淀みを生じることなくダミーの圧力発生室４’に流
れ込む（図３（ロ））。同時に共通のインク室１９の軸
方向に流れる大きな流れＦ２も生じる。、この結果、共
通のインク室１９の終端部１９ｂに停滞しやすい気泡が
ダミーの圧力発生室４’に吸い込まれてノズル開口２
４’、２４’、２４’から速やかに排出される。

【００２５】このように共通のインク室１９内には或特
定の方向、つまり終端部１９ｂと一方の壁面１９ａとに
向かう流れを合成した流れが生じることになり、共通の
インク室１９に侵入したあらゆる箇所の気泡は、この流
れにより流路制限孔１２、１２、１２‥‥、１２’、１
２’、１２’から圧力発生室４、４、４‥‥、及びダミ
ーの圧力発生室４’に流れ込み、ノズル開口２４、２
４、２４‥‥、２４’、２４’、２４’から外部に排出
されることになる。

【００２６】したがって、共通のインク室、特にその終
端部１９ｂを絞ることなく共通のインク室に侵入した気
泡の排除が可能となるから、共通のインク室に十分なコ
ンプライアンスを付与することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
表面に圧電振動板を有して振動部材を形成する弾性板、
弾性板により一方の面が封止されて圧力発生室を形成す
る圧力発生室形成部材、圧力発生室形成部材の他方を封
止するとともに、圧力発生室の両端部において連通する
第１、第２の連通孔を備えた蓋部材、圧力発生室へのイ
ンク供給路に流路抵抗を付与する流路制限孔を有すると
ともに、圧力発生室と連通する連通孔を備えた流路制限
板、流路制限孔を介して各圧力発生室に連通する共通の
インク室、及び圧力発生室に連通する連通孔とを備えた
共通のインク室形成板、共通のインク室形成板の他面を
封止するとともに各連通孔を介して圧力発生室に接続す
るノズル開口を備えたノズルプレートとをそれぞれ順番
に積層して一体に成形してなるインクジェット式記録ヘ
ッドにおいて、流路制限孔を共通のインク室のノズル開
口側から離れた壁面側に偏して形成するとともに、ダミ
ーの圧力発生室に連通させて前記共通のインク室の幅方
向に複数の流路制限孔を形成したので、強制的なインク
の排出を実行すると、共通のインク室内に一方に偏した
流れを生じさせ、また終端部では幅いっぱいに流れを生
じさせて共通のインク室内の気泡を速やかに排除するこ
とができ、したがって共通のインク室の拡大が可能とな
り、十分なコンプライアンスを確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す分解斜視図である。

【図２】図（イ）、（ロ）は、それぞれ本発明の一実施
例を圧力発生室及びダミーの圧力発生室の断面構造でも
って示す図である。

【図３】圧力発生室、及びダミーの圧力発生室と共通の
インク室との関係と、強制的にインクを排出したときの
インクの流れを示す図である。

【図４】同図（イ）、（ロ）は、それぞれ同上装置にお
いて、強制的にインクを排出した場合の圧力発生室、及
びダミーの圧力発生室のインクの流れを示す図である。

【図５】図（イ）、（ロ）は、それぞれ従来の積層型イ
ンクジェット式記録ヘッドの一例を示す断面図、及び強
制排出時における共通のインク室内でのインクの流れを
示す図である。

【符号の説明】

２ 弾性板 ３ 圧電振動板 ４ 圧力発生室 ４’ダミーの圧力発生室 ７ 圧力発生室形成部材 ８ 蓋部材 ９ 第２の連通孔 １０ 第１の連通孔 １１ 流路制限板 １２ 流路制限孔 １２’ ダミーの圧力発生室に連通する流路制限孔 １８ 共通のインク室形成板 １９ 共通のインク室 １９ａ 壁面 １９ｂ 終端部 ２３ ノズルプレート ２４ ノズル開口 ２４’ダミーの圧力発生室に連通するノズル開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 和彦 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 片倉 孝浩 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 酒井 真理 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に圧電振動板を有して振動部材を形
   成する弾性板、 前記弾性板により一方の面が封止されて圧力発生室を形
   成する圧力発生室形成部材、 該圧力発生室形成部材の他方を封止するとともに、前記
   圧力発生室の両端部において連通する連通孔を備えた蓋
   部材、 前記圧力発生室へのインク供給路に流路抵抗を付与する
   流路制限孔を有するとともに、前記圧力発生室と連通す
   る連通孔を備えた流路制限板、 前記流路制限孔を介して前記各圧力発生室に連通する共
   通のインク室、及び前記圧力発生室に連通する連通孔と
   を備えた共通のインク室形成板、 前記共通のインク室形成板の他面を封止するとともに前
   記各連通孔を介して前記圧力発生室に接続するノズル開
   口を備えたノズルプレート、 とをそれぞれ順番に積層して一体に成形してなるインク
   ジェット式記録ヘッドにおいて、 前記流路制限孔が前記共通のインク室の前記ノズル開口
   側から離れた壁面側に偏して形成され、また前記共通の
   インク室の終端部にはダミーの圧力発生室が形成されて
   いて、前記ダミーの圧力発生室に連通させて前記共通の
   インク室の幅方向に複数の流路制限孔が形成されている
   積層型インクジェット式記録ヘッド。
2. 【請求項２】 前記ダミーの圧力発生室に連通させて複
   数のノズル開口が形成されている請求項１の積層型イン
   クジェット式記録ヘッド。