WO2017047534A1 - 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

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Abstract

本発明の課題は、小型で高解像度化が可能であり、インクの循環が可能な構造でありながら、安定的に且つ高周波数で液滴を吐出することができる、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である。本発明に係るインクジェットヘッド１は、インクを射出する複数のノズルＮと、複数のノズルＮのそれぞれに連通し、インクが充填された複数の圧力室２０２と、複数の圧力室２０２内のインクに圧力を加える複数の圧力発生部４０と、圧力室２０２の入口２０２ａからノズルＮの出口Ｎｂに至るインク流路から分岐して設けられ、複数の圧力室２０２内のインクを排出可能な循環流路２０６と、循環流路２０６に面して設けられ、圧力により弾性変形して循環流路の容積を変更可能な第１ダンパー２１２，第２ダンパー２２２を備えたことを特徴とする。

Description

インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置
　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する。
　従来、インクジェットヘッドに備えられた複数のノズルからインクの液滴を射出して記録媒体に画像を形成するインクジェット記録装置が知られている。
　このようなインクジェット記録装置では、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、インクジェットヘッドのヘッドチップにインクの循環流路を設けることによって、ヘッド内の気泡等をインクとともに当該循環流路に流すことができるインクジェット記録装置が知られている。
　例えば、特許文献１には、複数列に配列されたノズルと、各ノズルに連通する各圧力室（ポンプ室）のそれぞれに対してインクを共通に供給する共通供給流路（流体入口通路）と、各ノズル付近のインクを排出する循環流路が複数連通する共通循環流路（再循環チャンネル）を備えたインクジェットヘッドが開示されている。
特許第５５６３３３２号公報
　ところで、近年、インクジェットの小型化や画像の高解像度化のためノズルを高密度に配置することが求められている。しかしながら、特許文献１に記載したような、ヘッドチップに共通供給流路と共通循環流路を備えた構成では、ヘッドチップ内部に比較的大きな容積の共通循環流路及び共通供給流路（共通供給液室）が必要となるので、ヘッドチップが大型化し易く、ノズルを高密度に配置することが難しいという問題がある。
　また、ヘッドチップを小さくするために、単に循環流路を狭くすると、循環流路内の圧力変動が生じやすくなるという問題や、液滴吐出後において、インク循環流路側から圧力室へのインク供給が不足することがある。そのため、気泡等の除去を効率的に行うために循環流速を速くした場合や、供給力が不足した時に、ノズルのメニスカスがブレークし、インクがノズルから漏れてしまう等の恐れが生じる。
　本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、小型で高解像度化が可能であり、インクの循環が可能な構造でありながら、安定的に且つ高周波数で液滴を吐出することができる、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である。
　上記課題の解決のために、請求項１に記載の発明は、インクジェットヘッドであって、
　インクを射出する複数のノズルと、
　前記複数のノズルのそれぞれに連通し、インクが充填される複数の圧力室と、
　前記複数の圧力室の各々に対応して設けられ、圧力室内のインクに圧力を加える複数の圧力発生手段と、
　前記圧力室の入口から前記ノズルの出口に至るインク流路から分岐して設けられ、前記複数の圧力室内のインクを排出可能な循環流路と、
　前記循環流路に面して設けられ、圧力に応じて弾性変形して前記循環流路の容積を変更可能なダンパーを備えたことを特徴とする。
　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であって、
　前記循環流路は、前記インク流路のうち前記圧力室の出口側の端部から前記ノズルの出口に至る部分から分岐して設けられていることを特徴とする。
　請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドであって、
　前記インク流路は、前記ノズルと、前記圧力室とを連通する連通路を有し、
　前記循環流路は、前記連通路から分岐して設けられていることを特徴とする。
　請求項４に記載の発明は、請求項１～３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドであって、
　前記循環流路は、前記インク流路に連通する複数の個別循環流路と、前記複数の個別循環流路のうち少なくとも二つが連通する共通循環流路を有し、
　前記ダンパーは、前記共通循環流路に面して設けられていることを特徴とする。
　請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のインクジェットヘッドであって、
　前記ダンパーは、前記共通循環流路の上部及び下部の少なくとも一方に設けられ、前記共通循環流路の側とは反対側に、当該ダンパーに面して空気室を有していることを特徴とする。
　請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のインクジェットヘッドであって、
　前記空気室の容積は、前記共通循環流路の容積よりも小さいことを特徴とする。
　請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載のインクジェットヘッドであって、
　前記空気室は、大気に連通する大気連通部を有することを特徴とする。
　請求項８に記載の発明は、請求項４～７のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドであって、
　前記複数のノズルは、１又は複数の列で配列されており、
　前記ダンパーが設けられた領域は、前記複数のノズルが設けられた領域の前記複数のノズルの配列方向の端部のノズルの位置よりも、前記複数のノズルの配列方向に延出していることを特徴とする。
　請求項９に記載の発明は、請求項４～８のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドであって、
　前記複数のノズルは、複数列で配列されており、
　前記複数列の各列又は２列毎に、前記共通循環流路が設けられていることを特徴とする。
　請求項１０に記載の発明は、
　請求項１～９のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドと、
　前記インク流路から前記循環流路への循環流を発生させるための循環手段を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置である。
　本発明によれば、インクの循環が可能な流路を有するインクジェットヘッドにおいて、小型で高解像度化が可能であり、インクの循環が可能な構造でありながら、安定的で且つ高周波数で液滴を吐出することができる。
インクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図 インクジェットヘッドの上方からの斜視図 インクジェットヘッドの下方からの斜視図 ヘッドチップ内のアクチュエーター基板の上面の要部を示す平面図 ノズル基板の底面図 図３ＡのIV-IVの断面を示すインクジェットヘッドの断面図 インクジェットヘッドの断面の拡大図 インクの循環機構の構成を説明する模式図
　以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。但し、発明の範囲は図示例に限定されない。また、以下の説明において、同一の機能及び構成を有するものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。
　なお、以下の説明では、ラインヘッドを用いた記録媒体の搬送のみで描画を行う１パス描画方式での実施形態を例にして説明するが、適宜の描画方式に適用可能であり、例えば、スキャン方式やドラム方式を用いた描画方式を採用しても良い。
　また、以下の説明では、記録媒体Ｒの搬送方向を前後方向、記録媒体Ｒの搬送面において当該搬送方向に直交する方向を左右方向とし、前後方向及び左右方向に垂直な方向（インクの射出方向）を上下方向として説明する。
［インクジェット記録装置の概略］
　インクジェット記録装置１００は、プラテン１０１、搬送ローラー１０２、ラインヘッド１０３，１０４，１０５，１０６、及びインクの循環機構６等を備える（図１及び図６参照）。
　プラテン１０１は、上面に記録媒体Ｒを支持しており、搬送ローラー１０２が駆動されると、記録媒体Ｒを搬送方向（前後方向）に搬送する。
　ラインヘッド１０３，１０４，１０５，１０６は、記録媒体Ｒの搬送方向（前後方向）の上流側から下流側にかけて、搬送方向に直交する幅方向（左右方向）に並列して設けられている。そして、ラインヘッド１０３，１０４，１０５，１０６の内部には、後述するインクジェットヘッド１が少なくとも一つ設けられており、例えば、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），黒（Ｋ）のインクを記録媒体Ｒに向けて吐出する。
　なお、インクの循環機構６については、後述する（図６参照）。
［インクジェットヘッド］
　インクジェットヘッド１の構成について、図２～５に基づいて説明する。
　なお、図３Ａは、ヘッドチップ内部の圧電体４１と個別配線４１４の配置を説明するための、アクチュエーター基板２３の上面の要部を示す平面図である。また、図３Ｂは、ノズル基板２１の底面図である。また、図３Ａ及び図３Ｂでは、他層に形成される構成要素の一部を破線で示している。
　また、図４は、図３Ａ中に破線で示したIV-IV部分に平行な面について、インクジェットヘッド１の断面を表した図である。
　インクジェットヘッド１は、ヘッドチップ２、保持部３及び共通インク室５等を備える（図２Ａ及び図２Ｂ等）。
（ヘッドチップ）
　ヘッドチップ２は、内部に、下側から順にノズル基板２１、中間基板２２、アクチュエーター基板２３及び保護基板２４が積層一体化されることによって構成されている（図５参照）。
　ノズル基板２１は、例えば、ノズル層２１ａ、酸化膜層２１ｂ、ノズル支持層２１ｃの３層から構成されるＳＯＩ基板からなる。
　ノズル層２１ａは、インクの液滴を射出するためのノズルＮが形成された層であり、厚さ、例えば、１０～２０μｍのＳｉ基板からなる。ノズルＮは、例えば、左右方向に沿って、複数列（例えば、４列）に並んで設けられている（図２、図３Ｂ参照）。また、ノズル層２１ａの下面であるノズル面には、撥インク膜（図示省略）が形成されている。
　酸化膜層２１ｂは、例えば、厚さ０．３～１．０μｍのＳｉＯ２基板からなる。
　ノズル支持層２１ｃは、例えば、厚さ１００～３００μｍのＳｉ基板からなる。ノズル支持層２１ｃには、ノズルＮと連通しノズルＮよりも径の大きな大径部２１１と、大径部２１１から前後方向に分岐して設けられ、インクの循環に使用される個別循環流路２０４と、が形成されている。また、個別循環流路２０４の下面に面して、第１ダンパー２１２が形成されている。
　第１ダンパー２１２は、ノズル層２１ａの薄いＳｉ基板からなり、圧力に応じてわずかに弾性変形して個別循環流路２０４の容積を変更可能にする。例えば、インクの循環流速を速くすると、個別循環流路２０４内に加わった圧力が高まり、これにより第１ダンパー２１２が下方向に向かって弾性変形することで、インク流路の急激な圧力変動を防ぐことができる。また、第１ダンパー２１２が変形することにより、大径部２１１を経由して、液滴吐出後の圧力室２０２へ速やかにインクを供給できる。
　ノズル層２１ａ及びノズル支持層２１ｃは、それぞれＳｉ基板で構成されているため、ドライエッチングやウェットエッチングによって容易に加工することが可能である。また、酸化膜層２１ｂはエッチングレートが非常に低い層であるため、ノズル層２１ａとノズル支持層２１ｃをそれぞれ酸化膜層２１ｂに向かって加工した場合に、ノズル層２１ａ又はノズル支持層２１ｃに加工ムラがあっても、酸化膜層２１ｂで加工を制御することが可能である。
　ここで、個別循環流路２０４は、酸化膜層２１ｂに面した空隙部によって形成されているため、高精度に加工されて製造されている。なお、酸化膜層２１ｂに面した空隙部を形成した後に、バッファード・フッ酸（ＢＨＦ）等を用いたウェットエッチング処理で酸化膜層２１ｂを除去しても良い。
　中間基板２２は、例えば、厚さ１００～３００μｍのＳｉ基板からなり、中間基板２２には、連通孔２２１、共通循環流路２０５及び第２ダンパー２２２が設けられている。
　連通孔２２１は、中間基板２２を上下方向に貫通し大径部２１１に連通している。連通孔２２１と大径部２１１は、圧力室２０２とノズルＮを連通する連通路２０３となっており、インクの射出時にインク流路となる。
　なお、連通孔２２１は、インクが通過する経路の径を絞る形状とする等、インクの流路の形状を調整することによって、インクの射出においてインクに加えられる運動エネルギーを調整するように形成しても良い。
　共通循環流路２０５は、後述する実装部４（図５参照）の下部に位置する箇所に設けられており、ノズル支持層２１ｃに形成された複数の個別循環流路２０４が連通し、複数の個別循環流路２０４から流れてきたインクが合流する。また、以下の説明では、個別循環流路２０４と共通循環流路２０５をあわせて、循環流路２０６という。
　第２ダンパー２２２は、例えば、厚さ１～３０μｍからなるＳｉ基板からなり、共通循環流路２０５の上面に面して設けられ、第２ダンパー２２２の上面には空気室２２３が形成されている。第２ダンパー２２２は、共通循環流路２０５と空気室２２３との圧力差によって弾性変形して、共通循環流路２０５の容積を変更可能である。例えば、圧力室２０２に一度に圧力が加えられて共通循環流路２０５に一度にインクが流れた場合、共通循環流路２０５内の圧力が高まり、第２ダンパー２２２が上方向に向かって弾性変形することによって、インク流路の急激な圧力変動を防ぐことができる。
　そして、液滴吐出直後においては、上方向に弾性変形した第２ダンパー２２２が、速やかに下方向に弾性変形することで、吐出によりインクを失った圧力室２０２へ微小ながら速やかに一定量インク供給を可能とするので、途中の位置にあるノズルＮにおけるメニスカスブレイクを防ぐことができる。
　また、第２ダンパー２２２の設けられる領域は、図３Ｂに示すように、複数のノズルＮが設けられた領域Ａ１のノズルの配列方向（左右方向）において、右端のノズルＮｒ及び左端のノズルＮｌの位置よりも、それぞれノズルＮの配列方向（左右方向）に延出するように形成されている。
　なお、第２ダンパー２２２は、共通循環流路２０５の下面に面して設けてもよく、上面及び下面の両方に面して設けても良い。
　空気室２２３は、第２ダンパー２２２が弾性変形できる厚み（例えば、１～１００μｍ）を有して形成されている。また、空気室２２３の容積は、共通循環流路２０５の容積よりも小さくなるように形成されている。
　また、空気室２２３は、大気に連通する大気連通部２２４（図５参照）を有し、大気連通部２２４を蓋等で開け閉めできる構成となっている。これにより、空気室２２３の圧力を調整でき、第２ダンパー２２２が弾性変形する際の変形量を調整することができる。
　なお、空気室２２３は、必ずしも大気連通部２２４を有する必要はなく、ヘッドチップ２内部に密閉された空間としても良い。
　複数の圧力発生部４０（圧力発生手段）が配置される基板としてのアクチュエーター基板２３は、圧力室層２３ａ、振動層２３ｂから構成されており、ＳＯＩ基板によって形成されている。
　圧力室層２３ａは、例えば、１００～３００μｍ程度のＳｉ基板からなり、圧力室層２３ａには、圧力室２０２が形成されている。圧力室２０２は、中間基板２２の連通路２０３に連通しており、ノズルＮから射出されるインクが充填されている。
　振動層２３ｂは、例えば、２０～３０μｍ程度の薄い弾性変形可能なＳｉ基板であり、圧力室層２３ａの上面の一面に形成されている。振動層２３ｂの上面に設けられた圧電体４１の動作に応じて振動層が振動され、圧電体４１の下部に設けられた圧力室２０２内のインクに圧力が加えられる。また、振動層２３ｂの上面には、圧力発生部４０が設けられている。
　圧力発生手段としての圧力発生部４０は、下から順に、下部電極４１１、圧電体４１及び上部電極４１３等によって構成されており、電極間に外部から電圧が印加されると、圧電体４１が伸縮することによって、上下方向に変位が生じる。
　具体的には、振動層２３ｂの上面に、チタン（Ｔｉ）や白金（Ｐｔ）等の薄膜状の層を成膜して下部電極４１１が形成され、スパッタ法やゾルゲル法等でチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料の薄膜状の層を成膜して圧電体４１が形成され、クロム（Ｃｒ）や金（Ａｕ）等の薄膜状の層を成膜することによって上部電極４１３が形成されている。ここで、下部電極４１１と、上部電極４１３に接続する個別配線４１４との間には、ＳｉＯ２等の絶縁層４１２が形成されている。また、これらの層は、フォトリソグラフィーやエッチング等によりパターニングされ、支持層であるＳｉ基板をエッチングすることで形成される。
　このように、圧力発生部４０は、振動層２３ｂと一体的に形成されている。ここでいう「一体的に形成」とは、具体的には、振動層２３ｂの上面に、例えば、上述したような各電極及び圧電体の積層工程を有する半導体プロセスによって形成することであるが、これに限らず、層同士を接着する接着剤が使用されることなく形成されることを意味する。なお、上記圧力発生部４０は、例えば、特許第４９３５９６５号公報に記載される半導体プロセス等によって製造することができる。
　圧電体４１は、ノズル列に対応して複数列で配列されている（図３Ｂ参照）。また、当該複数列のうち一対の隣り合う列の向かい合う方向に、上部電極４１３から個別配線４１４が列状に引き出されており、個別配線４１４の端部と電装部材としてのフレキシブルプリント基板４２が、実装部４で電気的に接続されている。個別配線４１４とフレキシブルプリント基板４２は、例えば、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）を挟んで熱圧着することによって、各々に設けられた接続端子が電気的に接続されている。
　そして、フレキシブルプリント基板４２に接続された駆動ＩＣ４３から、フレキシブルプリント基板４２を通じて電気が供給されることで、圧電体４１を挟む電極間に電圧が印加される。
　個別配線４１４は、上述した圧力発生部４０を形成する半導体プロセスによって、アクチュエーター基板上と一体的に形成される。また、実装部４をアクチュエーター基板上に形成できるため、別途配線用の基板を設ける必要がなく、ヘッドチップ２の構成を簡略化することができる。
　保護基板２４は、例えば、４２アロイにより構成された基板であり、圧力発生部４０等を収容する空間部が形成されている。また、保護基板２４には、当該空間部とは独立して、上下方向に貫通する供給流路２０１が形成されており、共通供給液室５１と圧力室２０２とを連通している。
　次に、ヘッドチップ２内部のインクの循環経路について説明する。インクは、共通インク室５の共通供給液室５１から、各ノズルＮに対応して設けられた供給流路２０１にそれぞれ供給される。次に、インクは、圧力室２０２，・・・、連通路２０３，・・・に流れ、連通路２０３から分岐して個別循環流路２０４，・・・に流れる。次に、各個別循環流路２０４，・・・からのインクが共通循環流路２０５で合流してヘッドチップ２の左右方向の端部に向かって流れ、最終的に、共通インク室５の共通排出液室５２に排出される（図３～図５等参照）。
　なお、実装部４及び共通循環流路２０５を設けるスペースを確保する観点から、上述したように、実装部４及び共通循環流路２０５を、複数のノズル列のうち２列毎に設けることが望ましいが、各列毎に設ける構成としても良い。
　また、上述した説明では、循環流路２０６は、ノズルＮと圧力室２０２とを連通する連通路２０３から分岐して設けられた例を示したが、圧力室２０２の入口２０２ａからノズルＮの出口Ｎｂに至るインク流路から分岐して設けられていればよい。ここで、循環流路２０６は、当該インク流路のうち、圧力室２０２の出口２０２ｂ側の端部からノズルＮの出口Ｎｂに至る部分から分岐して設けられていることが好ましい。
　圧力室２０２の入口２０２ａ（インク入口）及び出口２０２ｂ（ノズルＮの入口Ｎａに連通するインク出口）、並びに、ノズルＮの入口Ｎａ（インク入口）及び出口Ｎｂ（インク出口）は、それぞれ図５に示している。
　また、循環流路２０６をノズルＮから分岐する場合は、ノズルＮが貫通孔として形成された基板をノズル形成基板としたとき、当該ノズル形成基板の圧力室２０２側の面に各ノズルＮに対応して形成され循環流路２０６となる溝を形成し、このノズル形成基板がノズルＮに連通する流路が形成された流路基板に接合されることにより、循環流路２０６を構成することが好ましい。
　ここで、共通循環流路２０５はノズル形成基板に形成しても良いし流路基板に形成しても良い。
　例えば、流路基板に形成する場合は、ノズル形成基板に各ノズルＮに対応して形成され一方側に隣接する共通循環流路２０５に達する溝（個別循環流路２０４）を形成し、このノズル形成基板が、共通循環流路２０５が形成された流路基板に接合されることにより、循環流路２０６を構成することが好ましい。
　例えば、図５の実施形態で、酸化膜層２１ｂやノズル支持層２１ｃをなくし、ノズル層２１ａを例えば厚さ１００～３００μｍのノズル形成基板とし、このノズル形成基板の中間基板２２側の面に各ノズルＮに連通して形成され他方側に隣接する共通循環流路２０５に達し、個別循環流路２０４となる溝を形成し、このノズル形成基板が中間基板２２（流路基板）に接合されることにより、個別循環流路２０４、共通循環流路２０５を形成できる。中間基板２２を設けない場合は、圧力室層２３ａを構成する圧力室基板に共通循環流路２０５、第２ダンパー２２２、空気室２２３を設け、ノズル形成基板が圧力室基板（流路基板）に接合されることにより、個別循環流路２０４、共通循環流路２０５を形成すればよい。
　また、循環流路２０６をノズルＮから分岐する場合は、ノズルＮの孔径がノズルＮの入口Ｎａ側から漸次減少するテーパー状とすることが好ましい。
　循環流路２０６を圧力室２０２の出口２０２ｂ側の端部から分岐する場合は、圧力室２０２が形成された圧力室基板のノズルＮ側の面に各圧力室２０２に対応して形成され循環流路２０６となる溝を形成し、この圧力室基板が圧力室２０２に連通する流路が形成された流路基板に接合されることにより、循環流路２０６を構成することが好ましい。
　共通循環流路２０５は圧力室基板に形成しても良いし流路基板に形成しても良い。
　流路基板に形成する場合は、圧力室基板に各圧力室２０２に対応して形成され一方側に隣接する共通循環流路２０５に達する溝（個別循環流路２０４）を形成し、この圧力室基板が、共通循環流路２０５が形成された流路基板に接合されることにより、循環流路２０６を構成することが好ましい。
　例えば、図５の実施形態で、酸化膜層２１ｂやノズル支持層２１ｃをなくし、中間基板２２の空気室２２３と共通循環流路２０５の上下の位置を入れ替えて共通循環流路２０５を上部に配置させ、圧力室層２３ａを構成する圧力室基板の中間基板２２側の面に各圧力室２０２に連通して形成され他方側に隣接する共通循環流路２０５に達し、個別循環流路２０４となる溝を形成し、この圧力室基板が中間基板２２（流路基板）に接合されることにより、個別循環流路２０４、共通循環流路２０５を形成できる。中間基板２２を設けない場合は、例えば、圧力室層２３ａを構成する圧力室基板に共通循環流路２０５、第２ダンパー２２２、空気室２２３を設け、圧力室基板がノズル層２１ａを構成するノズル形成基板（流路基板）に接合されることにより、個別循環流路２０４、共通循環流路２０５を形成すればよい。
（保持部）
　保持部３は、ヘッドチップ２の上面に接合されており、共通インク室５を支持している。保持部３をヘッドチップ２の上面に位置合わせして設けた後に、保持部３を目印として、共通インク室５を設けることができるため、高精度に共通インク室５をヘッドチップ２の上面に形成することができる。
　また、高精度に位置合わせを行う観点から、ヘッドチップ２と保持部３のそれぞれにアライメントマーク（図示省略）を設けて、接合することが望ましい。
（共通インク室）
　共通インク室５は、共通供給液室５１と、２つの共通排出液室５２を有しており（図２Ａ等参照）、それぞれのインク室には、例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）及び黒（Ｋ）のうち１色が充填されている。また、共通インク室５には、実装部４に接続されたフレキシブルプリント基板４２が、共通インク室５の外側に引き出せるように、実装部４の上部の部分には空間部を有している。
　共通供給液室５１は、圧力室２０２の上部、かつ共通インク室５の中央部に設けられており、下面において、ヘッドチップ２に設けられた供給流路２０１に連通している。また、共通供給液室５１には、上部に設けられたインク供給口５０１からインクが供給され、ヘッドチップ２に供給するインクが充填されている。
　共通排出液室５２は、共通インク室５の左右方向の端部側に２つ設けられており、ヘッドチップ内の共通循環流路と連通している。また、共通排出液室５２には、ヘッドチップ２の内部から排出されたインクが充填されており、当該インクは、上部に設けられたインク排出口５０２から排出される。
［インクの循環機構］
　インクの循環手段としてのインクの循環機構６は、メインタンク６１、供給用サブタンク６２及び循環用サブタンク６３等によって構成されている（図６）。
　供給用サブタンク６２は、共通インク室５の共通供給液室５１に供給するためのインクが充填されており、インク流路７２によってインク供給口５０１に接続されている。
　循環用サブタンク６３は、共通インク室５の共通排出液室５２から排出されたインクが充填されており、インク流路７３によってインク排出口５０２，５０２に接続されている。
　また、供給用サブタンク６２と循環用サブタンク６３は、ヘッドチップ２のノズル面（以下、「位置基準面」ともいう。）に対して、上下方向（重力方向）に異なる位置に設けられている。よって、位置基準面と供給用サブタンク６２の水頭差による圧力Ｐ１と、位置基準面と循環用サブタンク６３との水頭差による圧力Ｐ２が生じている。
　また、供給用サブタンク６２と循環用サブタンク６３は、インク流路７４で接続されている。そして、ポンプ８２によって加えられた圧力によって、循環用サブタンク６３から供給用サブタンク６２にインクを戻すことができる。
　メインタンク６１は、供給用サブタンク６２に供給するためのインクが充填されており、インク流路７１によって供給用サブタンク６２に接続されている。そして、ポンプ８１によって加えられた圧力によって、メインタンク６１から供給用サブタンク６２にインクを供給することができる。
　上述したような各サブタンク内のインク量の調整や、さらには、各サブタンクの上下方向（重力方向）の位置変更によって、圧力Ｐ１及び圧力Ｐ２を調整することができる。そして、圧力Ｐ１及び圧力Ｐ２の圧力差によって、適宜の循環流速で、ノズルＮの上部のインクを循環できる。これにより、ヘッドチップ２内に発生した気泡を除去し、ノズルの詰まりや、射出不良等を抑制することができる。
［本発明における技術的効果］
　以上、説明した通り、本発明のインクジェットヘッド１は、圧力室２０２の入口２０２ａからノズルＮの出口Ｎｂに至るインク流路から分岐して設けられ、圧力室２０２内のインクを排出可能な循環流路２０６と、循環流路２０６に面して設けられ、圧力に応じて弾性変形して循環流路２０６の容積を変更可能な第１ダンパー２１２，第２ダンパー２２２を備えている。
　本発明の構成では、循環流路２０６に第１ダンパー２１２，第２ダンパー２２２を設けることで、インク流路内の圧力変動を抑えることができる。これにより、インクジェットヘッド１を小型化することができる。また、流路内の圧力変動を抑えられることから、インクの循環が可能な構造でありながら、安定的に高周波数で液滴を吐出することができる。これにより、メニスカスブレイクの発生によるインク漏れも抑制できるという効果も得られる。
　また、本発明のインクジェットヘッド１は、循環流路２０６を、圧力室２０２の出口２０２ｂ側の端部からノズルＮの出口Ｎｂに至る部分から分岐して設けることによって、ノズルＮの近傍のインクを循環させることができる。
　また、本発明のインクジェットヘッド１は、ノズルＮと、圧力室２０２とを連通する連通路２０３を有し、循環流路２０６を、当該連通路２０３から分岐して設けることによって、ノズルＮの近傍のインクを循環させることができる。
　また、本発明のインクジェットヘッド１は、第２ダンパー２２２が、共通循環流路２０５に面して設けられている。これにより、第２ダンパー２２２をより広い領域に設けることができ、流路内の圧力変動を効果的に抑えることができる。
　また、本発明のインクジェットヘッド１は、第２ダンパー２２２が、共通循環流路２０５の上部又は下部の少なくとも一方に設けられ、共通循環流路２０５の側とは反対側に、当該第２ダンパー２２２に面して空気室２２３を有している。このような空気室２２３を設ける構成とすることで、ヘッドチップ２の内部にも第２ダンパー２２２を形成することができる。
　また、インクジェットヘッド１のノズル面側は、印画物と接触したり、記録装置のメンテナンス機構と接触することがあるため、インクジェットヘッド１の強度を高めるためにも、第２ダンパー２２２はノズル面の反対側である上部にある事が好ましい。
　また、本発明のインクジェットヘッド１は、空気室２２３の容積が、共通循環流路２０５の容積よりも小さくなっている。これにより、ヘッドチップ２内の限られたスペース内に空気室２２３を設け、共通循環流路２０５の容積をより大きくとることができる。
　また、本発明のインクジェットヘッド１は、空気室２２３が、大気に連通する大気連通部２２４を有している。これにより、空気室２２３内の圧力を調整することができ、第２ダンパー２２２が弾性変形する際の変形量の調整をすることができる。
　また、本発明のインクジェットヘッド１は、複数のノズルＮは、１又は複数の列で配列されており、共通循環流路２０５及び第２ダンパー２２２が設けられた領域は、複数のノズルＮが設けられた領域のノズルＮの配列方向の端部のノズルＮの位置よりも、ノズルＮの配列方向に延出している。これにより、ノズルＮの配列方向（左右方向）の端部のノズルＮの射出性能の低下を効果的に抑制することができる。
　また、本発明のインクジェットヘッド１は、ノズルＮが、複数列で配列されており、当該複数列の各列又は２列毎に、共通循環流路２０５が設けられている。これにより、ヘッドチップ２を小型化することができる。
［その他］
　本発明の今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した詳細な説明に限定されるものではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　例えば、第２ダンパー２２２は、厚さ１～３０μｍからなるＳｉ基板からなるとしたが、弾性変形することができれば、構成は適宜変更可能である。例えば、適宜の厚みを有するステンレス板や、弾性力のある樹脂部材によって形成しても良い。
　また、第１ダンパー２１２，第２ダンパー２２２は、循環流路２０６に面するように設ければよく、大きさや設ける面は、適宜変更可能である。なお、製造効率の観点から、循環流路２０６の上面又は下面に設けることが好ましいが、左面又は右面に対して設けることも可能である。
　また、個別循環流路２０４は、ノズルＮに近い位置の気泡や異物を除去する観点から、実施例で示したようにノズル基板２１に設けることが好ましいが、中間基板２２に設けても良い。
　また、共通インク室５は、共通供給液室５１と共通排出液室５２を、共通インク室５の内部で分離して設けたが、それぞれ独立したインク室として設けても良い。
　また、共通インク室５は、フレキシブルプリント基板４２を上に引き出すためのスペースを空けた形状としたが、形状は適宜変更可能である。
　また、インクの循環機構６として、水頭差によってインクの循環を制御する方法を説明したが、本発明のように循環流を発生できる構成であれば、当然適宜変更可能である。
　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利用することができる。
１　インクジェットヘッド
２０２　圧力室
２０２ａ　圧力室の入口
２０２ｂ　圧力室の出口
２０３　連通路
２０４　個別循環流路
２０５　共通循環流路
２０６　循環流路
２１２　第１ダンパー
２２２　第２ダンパー
２２４　大気連通部
２３　アクチュエーター基板
４　実装部
４０　圧力発生部（圧力発生手段）
４１　圧電体
４１４　個別配線
５１　共通供給液室
６　　インクの循環機構（インクの循環手段）
１００　インクジェット記録装置
Ｎ　ノズル
Ｎｂ　ノズルの出口

Claims (10)

  1. 　インクを射出する複数のノズルと、
    　前記複数のノズルのそれぞれに連通し、インクが充填される複数の圧力室と、
    　前記複数の圧力室の各々に対応して設けられ、圧力室内のインクに圧力を加える複数の圧力発生手段と、
    　前記圧力室の入口から前記ノズルの出口に至るインク流路から分岐して設けられ、前記複数の圧力室内のインクを排出可能な循環流路と、
    　前記循環流路に面して設けられ、圧力に応じて弾性変形して前記循環流路の容積を変更可能なダンパーを備えたことを特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 　前記循環流路は、前記インク流路のうち前記圧力室の出口側の端部から前記ノズルの出口に至る部分から分岐して設けら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. 　前記インク流路は、前記ノズルと、前記圧力室とを連通する連通路を有し、
    　前記循環流路は、前記連通路から分岐して設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
  4. 　前記循環流路は、前記インク流路に連通する複数の個別循環流路と、前記複数の個別循環流路のうち少なくとも二つが連通する共通循環流路を有し、
    　前記ダンパーは、前記共通循環流路に面して設けられていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
  5. 　前記ダンパーは、前記共通循環流路の上部及び下部の少なくとも一方に設けられ、前記共通循環流路の側とは反対側に、当該ダンパーに面して空気室を有していることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド。
  6. 　前記空気室の容積は、前記共通循環流路の容積よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッド。
  7. 　前記空気室は、大気に連通する大気連通部を有することを特徴とする請求項５又は６に記載のインクジェットヘッド。
  8. 　前記複数のノズルは、１又は複数の列で配列されており、
    　前記ダンパーが設けられた領域は、前記複数のノズルが設けられた領域の前記複数のノズルの配列方向の端部のノズルの位置よりも、前記複数のノズルの配列方向に延出していることを特徴とする請求項４～７のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
  9. 　前記複数のノズルは、複数列で配列されており、
    　前記複数列の各列又は２列毎に、前記共通循環流路が設けられていることを特徴とする請求項４～８のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
  10. 　請求項１～９のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドと、
    　前記インク流路から前記循環流路への循環流を発生させるための循環手段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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