JPWO2018116561A1 - インクジェットヘッドおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

内部に貯留したインクに対して圧力の印加が自在な圧力室と、インクを吐出するための吐出開口を有し前記圧力室に連通して設けられたインク吐出用のノズルと、前記圧力室に対する前記ノズルの連通箇所に近接して接続された複数のインク排出流路とを備え、前記複数のインク排出流路は、前記ノズルの吐出開口に対して非対称に設けられているインクジェットヘッドである。

Description

本発明は、インクジェットヘッドおよびインクジェットヘッドを備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置の一つとして、インクジェットヘッドに設けられた複数のノズルから、圧力室内に貯留したインクを射出して記録媒体に画像を形成するものが知られている。このような画像形成装置では、インクジェットヘッド内に発生した気泡や混入した異物等によって、ノズルが詰まり、射出不良等の問題が生じる場合がある。また、インクの種類によっては、長時間使用しないままにしておくと、インク粒子の沈降等によってノズル付近のインク粘度が高まり、安定したインクの射出性能が得難い場合がある。

そこで、ノズルに接続される下降部に二本の再循環通路を接続させることで、ノズル付近の気泡や混入物を除去する構成が知られている。このような構成のインクジェットヘッドにおいては、二本の再循環通路をノズルの中心を通る軸の周りに対称に配置することができるとしている（下記特許文献１参照）。

特許第５３８５９７５号公報

しかしながら、上述した特許文献１の構成では、ノズルの出口付近においてのインクの流速が十分ではないため、そのノズルが長時間使用されない場合においてのノズルの出口付近でのインクの滞留による乾燥を防止する効果が低かった。

そこで本発明は、ノズルの出口付近においてインクの滞留を防止する効果が高く、これによりインクの射出性能を長期的に維持することが可能なインクジェットヘッド、およびこのインクジェットヘッドを有する画像形成装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明は、内部に貯留したインクに対して圧力の印加が自在な圧力室と、インクを吐出するための吐出開口を有し前記圧力室に連通して設けられたインク吐出用のノズルと、前記圧力室に対する前記ノズルの連通箇所に近接して接続された複数のインク排出流路とを備え、前記複数のインク排出流路は、前記ノズルの吐出開口に対して非対称に設けられているインクジェットヘッドである。また本発明は、前記インクジェットヘッドと、前記インク排出流路の下流側と前記圧力室との間に配置され前記圧力室から前記ノズルに供給されたインクを前記圧力室に循環させるインク循環経路とを備えた画像形成装置でもある。

以上説明したように本発明によれば、ノズルの吐出開口付近においてインクの滞留を防止する効果が高く、これによりインクの射出性能を長期的に維持することが可能なインクジェットヘッド、およびこのインクジェットヘッドを有する画像形成装置を得ることが可能である。

実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 実施形態に係る画像形成装置に設けられたヘッドユニットの底面図である。 実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図である。 実施形態に係るインクジェットヘッドの要部の分解斜視図である。 実施形態に係るインクジェットヘッドのさらに要部の分解斜視図である。 実施形態に係るインクジェットヘッドの要部を模式化した断面図である。 実施形態に係るノズル基板の平面図である。 実施形態に係るノズル基板の断面図である。 実施形態に係るノズル基板の変形例１の平面図である。 実施形態に係るノズル基板の変形例２の平面図である。 実施形態に係るノズル基板の変形例３の平面図である。 他の実施形態に係るインクジェットヘットに設けられたヘッドチップの要部断面図である。

≪実施形態に係る画像形成装置≫
図１は、実施形態に係るインクジェット方式の画像形成装置の概略を示す構成図である。この図に示す画像形成装置２００は、給紙部２１０と、画像記録部２２０と、排紙部２３０とを備える。このような画像形成装置２００は、給紙部２１０に格納された記録媒体Ｍを画像記録部２２０に搬送し、画像記録部２２０で記録媒体Ｍに画像を形成し、画像が形成された記録媒体Ｍを排紙部２３０に搬送する構成であり、画像記録部２２０が実施形態において特徴的なインクジェットヘッドを有する。以下、給紙部２１０、画像記録部２２０、および排紙部２３０の構成を説明する。

＜給紙部２１０＞
このうち給紙部２１０は、記録媒体Ｍを格納する給紙トレー２１１と、給紙トレー２１１から画像記録部２２０に記録媒体Ｍを搬送して供給する媒体供給部２１２とを有する。媒体供給部２１２は、内側が２本のローラーにより支持された輪状のベルトを備え、このベルト上に記録媒体Ｍを載置した状態でローラーを回転させることで記録媒体Ｍを給紙トレー２１１から画像記録部２２０へ搬送する。

＜画像記録部２２０＞
また画像記録部２２０は、搬送ドラム２２１と、受け渡しユニット２２２と、加熱部２２３と、インクジェットヘッドを備えたヘッドユニット２２４と、定着部２２５と、デリバリー部２２６等を有する。これらの構成は次の通りである。

［搬送ドラム２２１］
このうち搬送ドラム２２１は、円柱面をなしており、その外周面が記録媒体Ｍを載置する搬送面となっている。搬送ドラム２２１は、その搬送面上に記録媒体Ｍを保持した状態で図１中の矢印の向きに回転することによって、記録媒体Ｍを搬送面に沿って搬送する。また、搬送ドラム２２１は、爪部及び吸気部（図示省略）を備え、爪部により記録媒体Ｍの端部を押さえ、かつ吸気部により記録媒体Ｍを搬送面に吸い寄せることで、搬送面上に記録媒体Ｍを保持している。

［受け渡しユニット２２２］
受け渡しユニット２２２は、スイングアーム部２２２ａと受け渡しドラム２２２ｂとを備え、給紙部２１０の媒体供給部２１２と搬送ドラム２２１との間の位置に設けられている。この受け渡しユニット２２２は、媒体供給部２１２から搬送された記録媒体Ｍの一端をスイングアーム部２２２ａで保持して取り上げ、受け渡しドラム２２２ｂを介して搬送ドラム２２１に引き渡す。

［加熱部２２３］
加熱部２２３は、受け渡しドラム２２２ｂの配置位置とヘッドユニット２２４の配置位置との間に設けられ、搬送ドラム２２１により搬送される記録媒体Ｍが所定の温度範囲内の温度となるように当該記録媒体Ｍを加熱する。加熱部２２３は、例えば、赤外線ヒーター等を有し、制御部（図示省略）から供給される制御信号に基づいて赤外線ヒーターに通電してヒーターを発熱させる。

［ヘッドユニット２２４］
ヘッドユニット２２４は、画像データに基づいて、記録媒体Ｍが保持された搬送ドラム２２１の回転に応じた適切なタイミングで記録媒体Ｍに対してインクを射出して画像を形成する。ヘッドユニット２２４は、インク射出面が搬送ドラム２２１に対向して所定の距離を置いて配置される。本実施形態の画像形成装置２００では、例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のインクにそれぞれ対応する４つのヘッドユニット２２４が、記録媒体Ｍの搬送方向上流側からＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色の順に所定の間隔で並ぶように配列されている。

図２は、実施形態に係る画像形成装置に設けられたヘッドユニット２２４の底面図であり、図１のヘッドユニット２２４を搬送ドラム２２１側から見た図である。図２に示すように、ヘッドユニット２２４は、搬送ドラム２２１側に向かう底面２２４ａに沿って、複数のインクジェットヘッド１００を配列したものである。図示した例では、一対のインクジェットヘッド１００を１組とし、複数組（ここでは８組）のインクジェットヘッド１００の組が、２列の千鳥状に配置された構成となっている。

インクジェットヘッド１００の構成は、以降に詳細に説明するが、ヘッドユニット２２４の底面２２４ａには、インクジェットヘッド１００のノズルの吐出開口１００ａが配置される。このようなヘッドユニット２２４は、画像の記録時には、搬送ドラム２２１の回転軸に対して所定の位置に固定した状態で用いられる。すなわち、この画像形成装置２００は、ラインヘッドを用いた１パス描画方式の画像記録を行う画像形成装置２００である。

またこのヘッドユニット２２４には、インクジェットヘッド１００に接続されたインク循環経路が外付けされており、この循環経路によってインクジェットヘッド１００に供給されたインクが循環される構成となっている。このようなインク循環経路の構成は、以降に説明する。

［定着部２２５］
再び図１に戻り、定着部２２５は、搬送ドラム２２１の幅方向（円柱形状の高さ方向）に亘って配置された発光部を有し、搬送ドラム２２１に載置された記録媒体Ｍに対して当該発光部から紫外線等のエネルギー線を照射して記録媒体Ｍ上に射出されたインクを硬化させて定着させる。定着部２２５の発光部は、搬送方向についてヘッドユニット２２４の配置位置の下流側、かつデリバリー部２２６の受け渡しドラム２２６ａの配置位置の上流側において、搬送面と対向して配置される。

［デリバリー部２２６］
デリバリー部２２６は、内側が２本のローラーにより支持された輪状のベルトを有するベルトループ２２６ｂと、記録媒体Ｍを搬送ドラム２２１からベルトループ２２６ｂに受け渡す円筒状の受け渡しドラム２２６ａとを有している。このデリバリー部２２６は、受け渡しドラム２２６ａにより搬送ドラム２２１からベルトループ２２６ｂ上に受け渡された記録媒体Ｍを、ベルトループ２２６ｂにより搬送して排紙部２３０に送出する。

＜排紙部２３０＞
排紙部２３０は、デリバリー部２２６により画像記録部２２０から送り出された記録媒体Ｍが載置される板状の排紙トレー２３１を有する。

≪実施形態に係るインクジェットヘッド≫
次に上述した画像形成装置２００のヘッドユニット２２４に設けられた実施形態に係るインクジェットヘッド１００の構成を説明する。

図３は、実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図である。この図に示すように、インクジェットヘッド１００は、筐体１０１と、筐体１０１と嵌合するカバー部材１０２とを備え、これらの内部に主要な構成要素が収容されている。このうちカバー部材１０２には、以降に説明するインクジェットヘッド１００に備えられたインクの供給ポートなどが接続されるジョイント部材１０３が取り付けられている。またカバー部材１０２には、このインクジェットヘッド１００を、先に説明したヘッドユニット２２４および装置本体に取り付けるための複数の取付孔１０４が設けられている。

図４は、実施形態に係るインクジェットヘッドの要部の分解斜視図であり、図３に示した筐体１０１およびカバー部材１０２の内部に収容される構成部材を分解した斜視図である。この図に示すように、インクジェットヘッド１００は、ヘッドチップ１、配線基板２、フレキシブル基板３、駆動回路基板４、マニホールド５、フィルタＦ、およびキャップ受板７を備えている。これらは次のように構成されている。

＜ヘッドチップ１＞
図５は、実施形態に係るインクジェットヘッドのさらに要部の分解斜視図であり、図４のさらに一部の構成要素を別の角度から見た斜視図である。図６は、実施形態に係るインクジェットヘッドの要部を模式化した断面図である。これらの図５および図６に示すように、ヘッドチップ１は、圧力室基板１１とノズル基板１２とを積層したものであって、図２に示したヘッドユニット２２４の底面２２４ａ側に向かって圧力室基板１１とノズル基板１２とをこの順に設けた構成である。ノズル基板１２は、ヘッドユニット２２４の底面２２４ａの一部を構成している。以下、これらの図に基づいて、圧力室基板１１とノズル基板１２の構成の詳細を、この順に説明する。

［圧力室基板１１］
圧力室基板１１は、長尺の基板部材であって、ノズル基板１２側に向かって基板部材を厚み方向に貫通する複数の圧力室１１ａと循環室１１ｂとを備えている。また圧力室基板１１は、ノズル基板１２に向かう面に、複数条の共通排出流路１１ｃを備えている。

−圧力室１１ａ−
このうち圧力室１１ａは、インクを貯留するためのチャネルとして設けられた空間部分であり、内部に貯留したインクに対して圧力の印加が自在な空間である。このような圧力室１１ａは、それぞれが略矩形の開口形状を有し、ノズル基板１２に向かって圧力室基板１１を厚み方向に貫通した状態で設けられている。複数の圧力室１１ａ（ここでは説明のため８室）は、略矩形の開口形状の短辺方向に配列された４室を１列として２列に配列され、１列目の圧力室１１ａ間に２列目の圧力室１１ａが配置されるように、互い違いに２列に設けられている。

また各圧力室１１ａは、圧力室１１ａの列方向に対向して配置された２つの圧電素子からなる駆動壁を備えている。このような圧力室１１ａの列方向の内壁、すなわち略矩形の開口形状の長辺方向の内壁には、隣接する圧力室１１ａ間の隔壁部分を駆動壁として駆動するための駆動電極１４が、少なくとも隔壁部分を挟むように対向して配置されている。これにより、駆動電極１４に電圧が印加されると、隣接する圧力室１１ａ間の隔壁部分が駆動壁としてシェアモード型の変位を繰り返すことにより、圧力室１１ａ内のインクに圧力が加えられる構成となっている。

なお、圧力室１１ａは、開口形状が略矩形であることとしたが、開口形状は略矩形の内角がＲ状であることが好ましく、内壁の入隅が曲面で構成されていて、４方向の側壁と底面とによって構成される角部がＲ状となっていることが好ましい。これにより、圧力室１１ａの内部においてインクの流速が遅くなる角部を消滅させ、圧力室１１ａの内部においてのインクの流速を均一化してインク粒子の沈降やインク粘度の高まりを防止することができる。

−循環室１１ｂ−
循環室１１ｂは、インクジェットヘッド１００の外部にインクを排出するための流路として設けられた空間部分であり、ノズル基板１２に向かって圧力室基板１１を厚み方向に貫通した状態で設けられている。このような循環室１１ｂは、図示したように複数（ここでは３室）設けられていてもよいし、２室であっても１室であってもよい。ただし、各循環室１１ｂの容積は、各圧力室１１ａの容積よりも大きいことが好ましく、これによってインクの排出効率を高めることができる。

−共通排出流路１１ｃ−
共通排出流路１１ｃは、圧力室基板１１においてノズル基板１２側に向く面に形成された溝状部分であり、以降に説明するように、各圧力室１１ａに対して個別に接続されたインク排出流路と循環室１１ｂとを連通する状態で設けられている。このような共通排出流路１１ｃは、２列に配列された圧力室１１ａに沿って各圧力室１１ａの両側に配設されている。これにより、圧力室基板１１のノズル基板１２側に向く面は、３本の共通排出流路１１ｃが平行に配設され、２本の共通排出流路１１ｃの中間位置に圧力室１１ａの列が１列配置された状態となる。また、圧力室基板１１のノズル基板１２側に向く面において、各圧力室１１ａと共通排出流路１１ｃとの間隔は一定となっていてよい。

このような共通排出流路１１ｃは、次に説明するノズル基板１２よりも厚みを有する圧力室基板１１に対して形成されたことにより、ある程度の容積を確保できる。このため、循環室１１ｂからのインクの排出量を相当量に確保してインク流路における気泡等を効果的に循環室１１ｂから排出することができる。

［ノズル基板１２］
図７は、実施形態に係るノズル基板１２の平面図であり、ノズル基板１２を圧力室基板１１側から見た平面図である。なお、先の図６は、図７のＡ−Ａ断面に相当している。また図８は、実施形態に係るノズル基板１２を有するヘッドチップ１の断面図であり、図７のＢ−Ｂ断面に相当している。これらの図７〜図８および、先の図５〜図６に示すように、ノズル基板１２は、長尺の薄板状の基板部材であって、圧力室基板１１に向かって薄板状の厚み方向に貫通する複数のノズル１２ａを備えている。またノズル基板１２は、圧力室基板１１に向かう面に、インク排出流路１２ｂを備えている。さらにノズル基板１２は、圧力室基板１１に向かう面において、先に説明した圧力室１１ａ、循環室１１ｂ、および共通排出流路１１ｃの底部を構成する溝部分を備えている。すなわち、圧力室１１ａ、循環室１１ｂ、および共通排出流路１１ｃは、圧力室基板１１とノズル基板１２とにわたって形成されている。

−ノズル１２ａ−
ノズル１２ａは、圧力室１１ａ内のインクを、図１に示した搬送ドラム２２１側に吐出するための孔部であり、圧力室１１ａの底面においてノズル基板１２を貫通して穿設されていて、圧力室１１ａに連通して設けられている。このノズル１２ａは、例えば、圧力室基板１１側から、ヘッドユニット２２４の底面２２４ａ側に向かって開口径が小さくなるように、側壁がテーパ形状に成形されている。テーパ形状は、全周にわたって同じ角度であってよく、ノズル１２ａの開口の中心軸は、ノズル基板１２の厚み方向と一致している。そして、ヘッドユニット２２４の底面２２４ａに位置するノズル１２ａの吐出開口１００ａは、ノズル１２ａの先端であって開口径が最も小さく絞られている。

このようなノズル１２ａは、圧力室１１ａの底面において２つの駆動壁の中間に位置している。これにより、ノズル１２ａの吐出開口１００ａからのインクの吐出方向をノズル基板２３の基板面に垂直な方法とすることができる。またノズル１２ａは、圧力室１１ａの中央部から外れた位置で、圧力室１１ａを挟んで配置された２本の共通排出流路１１ｃの何れか一方側に近い位置に設けられている。

−インク排出流路１２ｂ−
インク排出流路１２ｂは、各圧力室１１ａと共通排出流路１１ｃとの間に配設され、これらを連通させて圧力室１１ａから共通排出流路１１ｃにインクを排出するための流路として設けられている。このようなインク排出流路１２ｂは、各圧力室１１ａに対するノズル１２ａの連通箇所に近接して接続され、１つの圧力室１１ａについて複数設けられている。ここでは、各圧力室１１ａに対し、２つのインク排出流路１２ｂが、共通排出流路１１ｃ側においてノズル１２ａを挟んで対向して配設されている。２つのインク排出流路１２ｂは、流路の開口径が同一であり、また例えば圧力室１１ａから共通排出流路１１ｃまでの間の部分において同じ長さであってよい。

また２つのインク排出流路１２ｂは、圧力室１１ａの底面に近接する圧力室１１ａの側壁、すなわちノズル基板１２に形成された圧力室１１ａの底部を構成する溝部分の壁部に、ノズル１２ａを挟んで対向する状態で設けられている。この状態において、ノズル１２ａは、圧力室１１ａの中央部から外れた位置で、圧力室１１ａを挟んで配置された２本の共通排出流路１１ｃの何れか一方側に近い位置に設けられている。したがって、２つのインク排出流路１２ｂは、ノズル１２ａに対して非対称に設けられた状態となっている。ここでは、ノズル１２ａおよびノズルの吐出開口１００ａに対し、２つインク排出流路１２ｂが異なる距離を保って配置された構成となっている。

以上のようなノズル基板１２において、インク排出流路１２ｂ、および圧力室１１ａ、循環室１１ｂ、および共通排出流路１１ｃの底部が形成されている部分は、薄板状の基板部材の板厚がさらに薄くなっている。このため、この部分は、圧力によりわずかに弾性変形して流路の容積を変更可能であり、ダンパーとして機能する。

また以上のようなノズル基板１２は、例えば、ポリイミド材料のプレートに対してレーザー加工によってノズル１２ａや循環室１１ｂを形成したり、シリコン材料のプレートに対してエッチング加工によってノズル１２ａや循環室１１ｂを形成することによって得られる。

＜配線基板２＞
図４および図５に示すように、配線基板２は、ヘッドチップ１の上部であって、ヘッドチップ１における圧力室基板１１側に貼り合わせた状態で設けられている。この配線基板２は、ヘッドチップ１よりも一回り大きな平面矩形形状の基板部材によって構成されたもので、ヘッドチップ１に貼り合わせられた状態でヘッドチップ１の全周にわたってヘッドチップ１からはみ出す大きさである。このような配線基板２は、中央に１つの開口部２ａを備えている。また配線基板２は、ヘッドチップ１の圧力室基板１１側に向かう面に配線２１を備えている。

開口部２ａは、圧力室基板１１に設けられた複数の圧力室１１ａおよび複数の循環室１１ｂを覆う大きさである。

配線２１は、圧力室１１ａの内壁に設けられた駆動電極１４の引き出し配線となるもので、一端側が各圧力室１１ａの駆動電極１４に接続され、他端側が配線基板２の端縁にまで引き出されている。したがって配線基板２には、圧力室１１ａと同数の配線２１が、それぞれ絶縁性を保った状態で設けられている。ここでは図示したように、配線２１は、圧力室１１ａから配線基板２の両側長辺に向かって４本ずつ、合計で８本の配線２１が設けられた状態となる。

＜フレキシブル基板３＞
フレキシブル基板３は、配線基板２と、次に説明する駆動回路基板４との間に設けられたもので、配線基板２に設けられた配線２１を駆動回路基板４に引き出すためのものである。図５に示すように、フレキシブル基板３は、その一主面側に、複数本の配線３１が設けられたものであり、これらの配線３１を配線基板２に設けられた配線２１と１対１で対応させて接続させる状態で、配線基板２に対して貼り合わせられている。

＜駆動回路基板４＞
図４に示すように、駆動回路基板４は、ヘッドチップ１の各圧力室１１ａに設けた駆動電極１４を制御するための制御チップ４１が搭載されたものである。このような駆動回路基板４は、フレキシブル基板３の配線３１および配線基板２の配線２１を介して、各圧力室１１ａに設けた駆動電極１４に信号を印加し、圧力室１１ａ内のインクに加える圧力を制御する。

＜マニホールド５＞
図４および図６に示すマニホールド５は、インクの流路を構成するものであって、配線基板２を介して、ヘッドチップ１の圧力室基板１１側に取り付けられた本体５１を備えている。本体５１で覆われた配線基板２に向かう側には、インク貯留室５２およびインク循環室５３の、２つの空間部が設けられる。またマニホールド５は、インク貯留室５２内にフィルタＦを備えている。さらにマニホールド５は、本体５１に対して、インクの供給ポート５４ａ、インクの循環ポート５４ｂ、および２つの気泡除去ポート５４ｃ，５４ｄが設けられている。

［本体５１］
本体５１は、ヘッドチップ１と逆側において、配線基板２の開口部２ａを覆う状態で、配線基板２の外縁部に接着により固定された状態で設けられている。この本体５１は、圧力室１１ａを覆って設けられたインク貯留室５２と、インク貯留室５２とは独立して循環室１１ｂを覆って設けられたインク循環室５３とに区画されている。

［インク貯留室５２］
インク貯留室５２は、全ての圧力室１１ａと連通する空間部である。このようなインク貯留室５２の内部空間は、ヘッドチップ１に対する所定の高さ位置にフィルタＦが設けられている。インク貯留室５２内に設けられたフィルタＦは、インク貯留室５２内を、圧力室１１ａ側とその逆側とに区切るように、インク貯留室５２内の高さ位置に設けられている。これにより、インク貯留室５２内は、フィルタＦによって圧力室１１ａと隔てられた第１液室５２ａと、圧力室１１ａ側の第２液室５２ｂとに区切られた状態となっている。

［インク循環室５３］
インク循環室５３は、循環室１１ｂと連通する空間部である。このインク循環室５３は、インク貯留室５２に対して独立していれば、各循環室１１ｂに対して個別に連通する空間部であってもよいし、全ての循環室１１ｂと連通する空間部であってもよい。

［供給ポート５４ａ］
供給ポート５４ａは、インク貯留室５２の第１液室５２ａに連通されたインクの供給管であり、インク貯留室５２へのインクの導入に用いられる。この供給ポート５４ａには、以降に説明するインク循環経路８が接続される。

［循環ポート５４ｂ］
循環ポート５４ｂは、インク循環室５３に連通されたインクの排出管であり、ヘッドチップ１の循環室１１ｂから排出されたインクをインクジェットヘッド１００の外部へ排出するために用いられる。この循環ポート５４ｂには、以降に説明するインク循環経路８が接続される。

［気泡除去ポート５４ｃ，５４ｄ］
気泡除去ポート５４ｃ，５４ｄは、インク貯留室５２の第１液室５２ａと第２液室５２ｂの上端部にそれぞれ連通されており、第１液室５２ａ内および第２液室５２ｂ内の気泡を除去するために用いられる。

以上のように構成されたマニホールド５は、フィルタＦを除いて樹脂により成形されてなる部材である。

＜キャップ受板７＞
図４および図６に示したキャップ受板７は、その略中央部にノズル用開口部７１が形成されており、ヘッドチップ１のノズル基板１２がノズル用開口部７１を介して露出するようにして設けられている。このキャップ受板７は、図２に示したヘッドユニット２２４の底面２２４ａの一部を構成する。

＜インク循環経路８＞
ここで、インクジェットヘッド１００に供給するインクを循環させるためのインク循環経路８の構成を説明する。インク循環経路８は、図１に示した画像形成装置２００を構成するものであり、インクジェットヘッド１００の外部に設けられたものである。このようなインク循環経路８は、インクジェットヘッド１００における供給ポート５４ａと循環ポート５４ｂとの間に設けられ、次のように構成されている。

すなわちインク循環経路８は、供給ポート５４ａに接続された供給用サブタンク８１を備えている。供給用サブタンク８１は、マニホールド５のインク貯留室５２に供給するためのインクが充填されたものであり、インク流路８２を介して供給ポート５４ａに接続されている。この供給用サブタンク８１は、供給用サブタンク８１に供給するためのインクが充填されたメインタンク８３に対して、インク流路８４を介して接続されている。そして、インク流路８４に設けられたポンプ８４ｐによって加えられた圧力によって、メインタンク８３から供給用サブタンク８１にインクが供給される構成となっている。

またインク循環経路８は、循環ポート５４ｂに接続された循環用サブタンク８５を備えている。循環用サブタンク８５は、マニホールド５のインク循環室５３から排出されたインクが充填されたものであり、インク流路８６を介して循環ポート５４ｂに接続されている。なお、循環用サブタンク８５は、インクジェットヘッド１００の外部において、例えばノズル１２ａの吐出開口１００ａよりも所定量の低い位置に設けられていることとする。また、循環用サブタンク８５は、インク流路８７を介して供給用サブタンク８１と接続されている。そして、インク流路８７に設けられたポンプ８７ｐによって加えられた圧力によって、循環用サブタンク８５から供給用サブタンク８１にインクが戻される構成となっている。

＜実施形態の効果＞
以上、本実施形態のインクジェットヘッド１００は、図７および図８を用いて説明したように、圧力室１１ａの側壁の対向する位置に設けた２つのインク排出流路１２ｂの一方に近接してノズル１２ａが設けられており、これにより２つのインク排出流路１２ｂは、ノズル１２ａの吐出開口１００ａに対して非対称に配置された構成となっている。このように非対称な構成としたことにより、ノズル１２ａおよびノズル１２ａの吐出開口１００ａにおいて、インクの循環速度が確保され易く、インクの滞留を防止することができる。したがって、ノズル１２ａが長時間使用されない場合においてのノズル１２ａの吐出開口１００ａでのインクの乾燥を防止する効果が高い。この結果、ノズル１２ａの吐出開口１００ａからのインクの射出性能を長期的に維持することが可能である。またノズル１２ａの吐出開口１００ａでのインクの沈降を防止する効果も得られるため、これによってもインクの射出性能の長期的な維持が可能である。

≪実施形態に係るノズル基板の変形例１≫
図９は、実施形態に係るノズル基板の変形例１の平面図である。この図に示すノズル基板１２−１が、先に説明した実施形態に係るノズル基板１２と異なるところは、ノズル１２ａ−１の配置位置および形状にあり、他の構成は先に説明した実施形態のノズル基板１２と同様である。

すなわちノズル基板１２-１に設けたノズル１２ａ−１は、圧力室１１ａの底面において圧力室１１ａの中央部に位置しており、１対の駆動電極１４の中間位置であって、圧力室１１ａの壁部に対向して接続された２つのインク排出流路１２ｂから等しい距離に配置されている。

またノズル１２ａ−１は、吐出開口１００ａに向かって開口径が小さくなるように側壁がテーパ形状に成形されていて、ヘッドユニット２２４の底面２２４ａに位置するノズル１２ａ−１の吐出開口１００ａは、ノズル１２ａ−１の先端であって開口径が最も小さく絞られていることは、先の実施形態と同様である。ただし、ノズル１２ａ−１の開口の中心軸は、ノズル基板１２−１の厚み方向に対してずれた角度であって、ノズル１２ａ−１の吐出開口１００ａの開口中心は、圧力室１１ａを挟んで配置された２本の共通排出流路１１ｃの何れか一方側に近い位置にずれている。

このような構成のノズル基板１２−１を備えたインクジェットヘッドであっても、ノズル１２ａ−１の吐出開口１００ａが、圧力室１１ａの側壁の対向する位置に設けた２つのインク排出流路１２ｂの一方に近接して設けられた構成であることにより、２つのインク排出流路１２ｂは、ノズル１２ａ−１の吐出開口１００ａに対して非対称に配置された構成となっている。したがって、ノズル１２ａ−１の吐出開口１００ａにおいて、インクの循環速度が確保され易くインクの滞留を防止することができる。この結果、ノズル１２ａ−１が長時間使用されない場合においてのノズル１２ａ−１の吐出開口１００ａでのインクの乾燥を防止する効果が高く、ノズル１２ａ−１の吐出開口１００ａからのインクの射出性能を長期的に維持することが可能である。またノズル１２ａ−１の吐出開口１００ａでのインクの沈降を防止する効果も得られるため、これによってもインクの射出性能の長期的な維持が可能である。

≪実施形態に係るノズル基板の変形例２≫
図１０は、実施形態に係るノズル基板の変形例２の平面図である。この図に示すノズル基板１２−２が、先に説明した実施形態に係るノズル基板１２と異なるところは、ノズル１２ａ−２の配置位置、および２つのインク排出流路１２ｂ−２，１２ｂ−２’の開口径にある。他の構成は先に説明した実施形態のノズル基板１２と同様である。

すなわち、ノズル基板１２−２に設けたノズル１２ａ-２は、圧力室１１ａの底面において圧力室１１ａの中央部に位置しており、１対の駆動電極１４の中間位置であって、圧力室１１ａの壁部に対向して接続された２つのインク排出流路１２ｂ−２，１２ｂ−２’から等しい距離に配置されている。またノズル１２ａ−２は、吐出開口１００ａに向かって開口径が小さくなるように側壁がテーパ形状に成形されており、ノズル１２ａ−２の開口の中心軸は、ノズル基板１２−２の厚み方向に一致していることは、上述した実施形態と同様である。

そして２つのインク排出流路１２ｂ−２，１２ｂ−２’は、共通排出流路１１ｃ側においてノズル１２ａ−２を挟んで配設されていることは、上述した実施形態と同様である。ただし、２つのインク排出流路１２ｂ−２，１２ｂ−２’は、流路の開口径が異なっているところが特徴的である。図示した例においては、インク排出流路１２ｂ−２と、これよりも流路の開口径が小さいインク排出流路１２ｂ−２’とが、ノズル１２ａ−２を挟んで配設されている。

このような構成のノズル基板１２−２を備えたインクジェットヘッドであっても、底面の中央にノズル１２ａ−２を設けた圧力室１１ａに対して、流路の開口径の異なる２つのインク排出流路１２ｂ−２，１２ｂ−２’が対向して配置されている。これにより、２つのインク排出流路１２ｂ−２，１２ｂ−２’は、ノズル１２ａ−２の吐出開口１００ａに対して非対称に配置された構成となっている。したがって、ノズル１２ａ−２の吐出開口１００ａにおいて、インクの循環速度が確保され易くインクの滞留を防止することができる。この結果、ノズル１２ａ−２が長時間使用されない場合においてのノズル１２ａ−２の吐出開口１００ａでのインクの乾燥を防止する効果が高く、ノズル１２ａ−２の吐出開口１００ａからのインクの射出性能を長期的に維持することが可能である。またノズル１２ａ−２の吐出開口１００ａでのインクの沈降を防止する効果も得られるため、これによってもインクの射出性能の長期的な維持が可能である。

≪実施形態に係るノズル基板の変形例３≫
図１１は、実施形態に係るノズル基板の変形例３の平面図である。この図に示すノズル基板１２−３が、先に説明した実施形態に係るノズル基板１２と異なるところは、ノズル１２ａ−３の配置位置、およびインク排出流路１２ｂ−３の配置状態にある。他の構成は先に説明した実施形態のノズル基板１２と同様である。

すなわち、ノズル基板１２−３に設けたノズル１２ａ-３は、圧力室１１ａの底面において圧力室１１ａの中央部に位置しており、１対の駆動電極１４の中間位置に配置されている。またノズル１２ａ−３は、吐出開口１００ａに向かって開口径が小さくなるように側壁がテーパ形状に成形されており、ノズル１２ａ−３の開口の中心軸は、ノズル基板１２−３の厚み方向に一致していることは、上述した実施形態と同様である。

そして、圧力室１１ａの側壁には、異なる本数のインク排出流路１２ｂ−３が対向して接続されている。ここでは一例として、１本のインク排出流路１２ｂ−３と、２本のインク排出流路１２ｂ−３とが、圧力室１１ａの側壁において対向して配置されていることとする。

そして１本のインク排出流路１２ｂ−３と、２本のインク排出流路１２ｂ−３とは、共通排出流路１１ｃ側においてノズル１２ａ−３を挟んで配設されていることは、上述した実施形態と同様である。これらの３つのインク排出流路１２ｂ−３は、流路の開口径が同じであって良い。

このような構成のノズル基板１２−３を備えたインクジェットヘッドであっても、底面の中央にノズル１２ａ−３を設けた圧力室１１ａに対して、異なる本数のインク排出流路１２ｂ−３が対向して配置されている。これにより、インク排出流路１２ｂ−３は、ノズル１２ａ−３の吐出開口１００ａに対して非対称に配置された構成となっている。したがって、ノズル１２ａ−３の吐出開口１００ａにおいて、インクの循環速度が確保され易くインクの滞留を防止することができる。この結果、ノズル１２ａ−３が長時間使用されない場合においてのノズル１２ａ−３の吐出開口１００ａでのインクの乾燥を防止する効果が高く、ノズル１２ａ−３の吐出開口１００ａからのインクの射出性能を長期的に維持することが可能である。またノズル１２ａ−３の吐出開口１００ａでのインクの沈降を防止する効果も得られるため、これによってもインクの射出性能の長期的な維持が可能である。

≪他の実施形態に係るインクジェットヘッド≫
図１２は、他の実施形態に係るインクジェットヘットに設けられたヘッドチップの要部断面図である。図１２に示すヘッドチップ１’が、上述した実施形態のインクジェットヘッドに設けられたヘッドチップと異なるところは、インク供給路５２’に接続された圧力室１１ａ’と、ノズル１２ａ’との間に、インク供給路１３が設けられているところにある。そして、複数のインク排出流路１２ｂ’（ここでは２つ）は、インク供給路１３の先端から２方向に向かって延設されている。また、ノズル１２ａ’は、インク供給路１３の先端とずれた位置において、２方向に延設されたインク排出流路１２ｂ’のうちの何れかの１つの壁部に穿設されている。

ノズル１２ａ’は、吐出開口１００ａに向かって開口径が小さくなるように側壁がテーパ形状に成形されており、ノズル１２ａ’の開口の中心軸は、ノズル基板１２’の厚み方向に一致していることは、上述した実施形態と同様である。

このような構成のヘッドチップ１’を備えたインクジェットヘッドであっても、２つのインク排出流路１２ｂ’は、ノズル１２ａ’の吐出開口１００ａに対して非対称に配置された構成となっている。したがって、ノズル１２ａ’の吐出開口１００ａにおいて、インクの循環速度が確保され易くインクの滞留を防止することができる。したがって、ノズル１２ａ’が長時間使用されない場合においてのノズル１２ａ’の吐出開口１００ａでのインクの乾燥を防止する効果が高く、ノズル１２ａ’の吐出開口１００ａからのインクの射出性能を長期的に維持することが可能である。またノズル１２ａ’の吐出開口１００ａでのインクの沈降を防止する効果も得られるため、これによってもインクの射出性能の長期的な維持が可能である。

８…循環経路
１１ａ，１１ａ’…圧力室
１２ａ，１２ａ−１，１２ａ−２，１２ａ−３，１２ａ’…ノズル
１００ａ…ノズルの吐出開口
１２ｂ，１２ｂ−２，１２ｂ−２’，１２ｂ−３，１２ｂ’…インク排出流路
１３…インク供給路
１００…インクジェットヘッド
１００ａ…吐出開口
２００…画像形成装置

Claims (10)

1. 内部に貯留したインクに対して圧力の印加が自在な圧力室と、
   インクを吐出するための吐出開口を有し前記圧力室に連通して設けられたインク吐出用のノズルと、
   前記圧力室に対する前記ノズルの連通箇所に近接して接続された複数のインク排出流路とを備え、
   前記複数のインク排出流路は、前記ノズルの吐出開口に対して非対称に設けられている
   インクジェットヘッド。
2. 前記ノズルは、前記圧力室の底面に穿設され、
   前記複数のインク排出流路は、前記圧力室の底面に近接する当該圧力室の側壁に対向して接続されている
   請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記ノズルは、少なくとも前記吐出開口が前記圧力室の底面において前記複数のインク排出流路のうちの何れかに近接して配置された
   請求項２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記ノズルは、前記圧力室の底面において前記複数のインク排出流路のうちの何れかに近接して配置された
   請求項２または３に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記ノズルは、前記圧力室の底面の中央に穿設され、
   前記圧力室の底面に近接する当該圧力室の側壁には、流路の開口径の異なる前記インク排出流路が対向して接続された
   請求項２に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記ノズルは、前記圧力室の底面の中央に穿設され、
   前記圧力室の底面に近接する当該圧力室の側壁には、異なる本数の前記インク排出流路が対向して接続された
   請求項２に記載のインクジェットヘッド。
7. 前記圧力室は、対向して配置された２つの圧電素子からなる駆動壁を備え、
   前記ノズルは、前記圧力室の底面において前記２つの駆動壁の中間に配置された
   請求項１〜６のうちの何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
8. 前記圧力室は、内壁の入隅が曲面で構成されている
   請求項１〜７のうちの何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
9. 前記圧力室と前記ノズルとの間に配置されたインク供給路を備え、
   前記複数のインク排出流路は、前記インク供給路の先端から２方向に向かって延設され、
   前記ノズルは、前記インク供給路の先端とずれた位置において、前記複数のインク排出流路のうちの何れかの１つの壁部に穿設された
   請求項１に記載のインクジェットヘッド。
10. 請求項１〜９のうちの何れか１項に記載のインクジェットヘッドと、
    前記インク排出流路の下流側と前記圧力室との間に配置され前記圧力室から前記ノズルに供給されたインクを前記圧力室に循環させるインク循環経路とを備えた
    画像形成装置。

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