(57)【要約】      （修正有）【課題】個別液室へのインク供給を不足させず、かつ各チャンネル間での相互干渉をインク供給室内で緩和するインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】ノズル７１と、圧力室１と、振動板５と、駆動手段と、共通液室８１を備え、複数の供給孔５４が配置されていることを特徴とする液滴吐出ヘッドであって、インク供給室３を有し、インク供給室３は、連通する各圧力室１と一対で個別に区分けされ、インク供給室３間は、インク供給室３一つに連通する液体供給孔群の流体抵抗よりも大きい流体抵抗を持つ補助インク供給路４で、異なる圧力室１と連通したインク供給室３間が連通し、補助インク供給路４は、異なるノズル列を持つ圧力室１と連通したインク供給室３間を連通させている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルと、ノズルが連通する圧力室と、圧力室の少なくとも一部の壁面を形成する振動板と、この振動板を介して前記圧力室内の液体を加圧するための駆動手段と、複数の前記圧力室に液体を供給するための共通液室を備え、前記圧力室と前記共通液室とは前記振動板が形成された振動板部材の異なる面に形成されるとともに前記振動板部材に形成された液体供給孔によって連通し、前記液体供給孔には前記ノズルよりも小さい開口面積を有する複数の供給孔が配置されていることを特徴とする液滴吐出ヘッドであって、
前記振動板に対して前記圧力室と同一面側に、前記共通液室と前記液体供給孔で連通し、前記圧力室とも流体抵抗部を通じて連通したインク供給室を有し、
該インク供給室は、連通する各圧力室と一対で個別に区分けされ、
前記インク供給室間は、該インク供給室一つに連通する液体供給孔群の流体抵抗よりも大きい流体抵抗を持つ補助インク供給路で、異なる圧力室と連通したインク供給室間が連通し、
前記補助インク供給路は、異なるノズル列を持つ圧力室と連通したインク供給室間を連通させていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記異なるノズル列は第１のノズル列と第２のノズル列とし、前記第１のノズル列を持つ圧力室で吐出を行う波形で前記振動板が駆動するとき、前記第２のノズル列は不吐出波形で微駆動を行う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。
【請求項３】
前記第２のノズル列で行う不吐出波形は、前記第１のノズル列のノズルを持つ前記圧力室の駆動波形に合わせて可変に制御することを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドおよび画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プリンタとファックスと複写機との複合機等の画像形成装置として、例えば、インクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
インクジェット記録装置は、記録ヘッドから被記録媒体（用紙、記録媒体、記録紙などとも称される。）に記録液の液滴を吐出して画像形成（記録、印字、印刷、印写も同義で使用する。）を行うものであり、高精細な画像を高速で記録することができ、ランニングコストが安く、騒音が少なく、しかも、多色のインクを使用してカラー画像を記録するのが容易であるなどの利点を有している。
【０００４】
このようなインクジェット記録装置において用いるインクジェットヘッドとして、一般的に、液滴であるインク滴を吐出するノズル毎に独立した圧力室に連通しており、この圧力室内部で圧力を発生させ、内部のインクをノズルから吐出する。そして、各々の圧力室にはインク供給路を介して共通液室が連通しており、外部のインク供給孔から共通液室に供給されたインクを各々の圧力室へ分配するようにしている。
【０００５】
また、従来、インクジェットヘッドの流路内にはインク内に存在する気泡、異物の侵入を防ぐためにフィルターを介在させる技術が知られている。その中でも振動板部材の一部にフィルター機能を持たせる特許文献１〜３の技術が公知である。ノズル板，流路版，振動板とは別に、フィルターを別部材で用いると、位置精度を合わせて組立を行わなければ供給孔を塞いでしまうため、歩留まりが悪く、またコスト高に成りがちである。
【０００６】
また、供給孔からノズル孔までの流路間に異物が有ると、異物が吐出不良の原因となるため、歩留まりを鑑みると、フィルターとノズル間の流路は短く、最低限の点数の部材で構成されることが望ましい。こうした理由から、振動板部材の一部にフィルター機能を持たせることが試みられている。
【０００７】
特許文献１では、振動板の一部にフィルター機能を持たせていることが開示されている。振動板の供給口から先で流路が分岐し、インク供給室は圧力室に対して1対1と成っている。
【０００８】
また、特許文献２では、振動板の一部にフィルター機能を持たせていることが開示されている。振動板の供給口から先は大部屋の共通の液室で、インク供給室は圧力室に対して多対1と成っている。
【０００９】
また、特許文献３では、振動板の一部にフィルター機能を持たせていることが開示されている。振動板の供給口から先は大部屋の共通の液室で、インク供給室は圧力室に対して多対1と成っている。振動板と液室をハーフエッチングで一体型に形成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、フィルター機能を振動板の一部に持たせると、いくつかの課題を生じる。例えば、特許文献１のように、インク供給室を各圧力室に連通した個別の流路として、供給孔から先を各ノズルに対応した個別の流路とした場合、個別の流路一つ当たりに対しても設けられる供給孔は少数と成ってしまうため、僅かな供給孔の目詰まりで、個別の流路へのインク供給が不足するという問題があった。
【００１１】
これに対して、特許文献２と特許文献３では、インク供給室２０３を仕切りの無い共通の流路として、各ノズルに対応した圧力室２０１には、インク供給室２０４から分岐させている。図６は、流路板２０４の概略図である。このように、供給孔が多少目詰まりしても、インクがインク供給室で共通している構造とすればインクの供給不足には成り難い。
【００１２】
しかし、インク供給室２０５を仕切りの無い共通の流路とした場合、流路板２０６が一般的に薄く、大きな容積を持つ共通の液室にできないため、隣接するチャンネル間で十分なダンパー効果を持たない。図７は、流路板２０６の概略図である。このためチャンネル間で相互干渉が生じ易く、インク吐出が困難となってしまうという問題があった。
【００１３】
本発明は、前記課題を解決するためのものであり、その目的とするところは、個別液室へのインク供給を不足させず、かつ各チャンネル間での相互干渉をインク供給室内で緩和するインクジェットヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有する。
【００１５】
本発明に係るインクジェットヘッドは、液滴を吐出するノズルと、ノズルが連通する圧力室と、圧力室の少なくとも一部の壁面を形成する振動板と、この振動板を介して前記圧力室内の液体を加圧するための駆動手段と、複数の前記圧力室に液体を供給するための共通液室を備え、前記圧力室と前記共通液室とは前記振動板が形成された振動板部材の異なる面に形成されるとともに前記振動板部材に形成された液体供給孔によって連通し、前記液体供給孔には前記ノズルよりも小さい開口面積を有する複数の供給孔が配置されていることを特徴とする液滴吐出ヘッドであって、前記振動板に対して前記圧力室と同一面側に、前記共通液室と前記液体供給孔で連通し、前記圧力室とも流体抵抗部を通じて連通したインク供給室を有し、該インク供給室は、連通する各圧力室と一対で個別に区分けされ、前記インク供給室間は、該インク供給室一つに連通する液体供給孔群の流体抵抗よりも大きい流体抵抗を持つ補助インク供給路で、異なる圧力室と連通したインク供給室間が連通し、前記補助インク供給路は、異なるノズル列を持つ圧力室と連通したインク供給室間を連通させていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、個別液室へのインク供給を不足させず、かつ各チャンネル間での相互干渉をインク供給室内で緩和することができるインクジェットヘッドとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係るインクジェットヘッドの流路板の構造を示す図である。
【図２】本実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板の構造を示す図である。
【図３】本実施形態に係るインクジェットヘッドの断面図である。
【図４】本実施形態に係るインクジェットヘッドを搭載した画像記録装置の側面図である。
【図５】本実施形態に係るインクジェットヘッドを搭載した画像記録装置の上面図である。
【図６】従来のインクジェットヘッドの流路板の構造を示す図である。
【図７】従来のインクジェットヘッドの流路板の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本実施形態について図面により詳細に説明する。
【００１９】
図１〜３により、本実施形態に係るインクジェットヘッドの説明をする。図１は流路板６の構造、図２は振動板５の構造を示す図である。図３は、本実施形態に係るインクジェットヘッドの断面図である。
【００２０】
図１に示すように、流路板６は、補助インク供給路４を通じて異なるノズル列を持つ圧力室１と連通し、千鳥配置に隣接するインク供給室３間でインクを共有した構造である。圧力室１とインク供給室３との間は、流体抵抗部２である。
【００２１】
図２と図３に示すように、振動板５は圧力室１の上側に凸部５１と箔肉部、流体抵抗部２の上側に厚肉部５３、インク供給室３の上側に供給孔５４と箔肉部５５を有している。振動板５の凸部５１には、アクチュエータ９が設けられている。
【００２２】
このため、振動板５の一部に設けた供給孔５４が多少目詰まりしても、補助インク供給路４を介して隣接するインク供給室３からインク供給を受けられるため、インク不足を生じ難い。
【００２３】
また、この補助インク供給路４は、圧力室１にインクを供給する流体抵抗部２よりもさらに高い流体抵抗を持つ細い流路とすることで、吐出に伴う逆流の影響の大半を供給孔５４を通じて共通液室８１側に逃がし、共通液室８１のダンパー効果で、相互干渉を仕切りの無い構造と比べておさえている。共通液室８１は、液室フレームで囲まれている。
【００２４】
補助インク供給路４のインク供給力は、インク供給孔群の中で供給孔５４が詰った分を補う程度あれば十分であり、わずかでよい。補助インク供給路４の流体抵抗をインク供給孔群よりも十分大きくすることで、圧力室１から発せられる振動波は大半がインク供給孔群から共通液室８１へと抜け、チャンネル間の相互干渉の影響は小さいものになる。
【００２５】
インク供給孔群と補助インク供給路４の流体抵抗の比における望ましいバランスは、インク供給孔の数と口径、即ち流束により決まる。おおよそインク供給孔群の流体抵抗を１とすると、補助インク供給路４の流体抵抗は約２〜１００が望ましいが、本実施形態はこれに寄らない。
【００２６】
補助インク供給路４は、１枚の流路板６に貫通孔で造る構成としても良い。プレス加工等で簡便に作成できることから低コストで部品作成が可能である。また、流路板６はハーフエッチングで形成しても良い。
【００２７】
液室を上記のように貫通口で形成すると、本実施形態の機能を満たすような構造では液室の隔壁が片末端となり、部材として精度を出すこと、歩留まり良く組立を行うことが難しくなる。補助インク供給路４をハーフエッチングで形成して液室の隔壁が両末端とすることで、精度良く、組立歩留まり良くヘッドを形成できる。
【００２８】
さらに、補助インク供給路４は、千鳥配置で隣接した異なるノズル列がノズル板７に形成された圧力室１にインクを供給するインク供給室３間を繋いだ構造としてもよい。各々のインク供給室３が連通する圧力室１で同時に吐出が行われない。
【００２９】
同ノズル列のノズル孔７１を持つ圧力室１に連通したインク供給室３は、連通した流路の間にダンパー効果を持つ、共通液室８１、あるいは同時には吐出しない異なるノズル列のノズル孔７１を持つ圧力室１に連通したインク供給室３があり、直接吐出駆動の影響を及ぼしあわず、吐出駆動の影響を緩和する領域を介して流路がつながっているため公知の構造と比べ相互干渉しにくい。
【００３０】
さらに、非吐出時に振動板５を微駆動させる制御をすることで、補助インク供給路４を介して吐出に伴う圧力波を交互に緩和しあい、相互干渉の影響を低減させることができる。図１に示すように、異なる列のインク供給室３を補助インク供給路４で交互につないだ場合、同列のインク供給室３の間に異なる列のインク供給室３を挟む構成である。
【００３１】
この異なる列のノズル孔７１を千鳥に配置したものとすれば、第１列が吐出する時、第２列は吐出させない。第２列のActから代わりに微駆動波形などで吐出せずにインク供給室３に相互干渉を和らげる緩衝波を圧力室１から送ることができる。
補助インク供給路４を伝わる振動波は、連通したインク供給室３で緩衝波を受けてやわらげられ、同列のインク供給室３には影響を及ぼし難くすることができる。
【００３２】
したがって個別液室へのインク供給を不足させず、かつ各チャンネル間での相互干渉をインク供給室３内で、駆動していない列側の微駆動波形による相殺効果により、大きく緩和することができる。
【００３３】
さらには、ノズルＡと、ノズルＡが有るノズル列と異なるノズル列にあるノズルＢ、ノズルＣが有って、ノズルＡ，Ｂ，Ｃはそれぞれ圧力室Ａ，Ｂ，Ｃにあって、圧力室Ａ，Ｂ，Ｃは流体抵抗部２を介してそれぞれインク供給室Ａ，Ｂ，Ｃと連通していて、インク共通室Ａは補助インク供給路４を介してインク供給室Ｂ，Ｃと連通しているとしたとき、圧力室Ａの振動板５で行う微駆動は、圧力室Ｂ，Ｃで行う波形に合わせ制御しても良い。
【００３４】
例えば、ノズルＢ，Ｃで吐出するノズルＢは吐出してＣはしない。ノズルＢ，Ｃ共に吐出しないといった駆動の組みあわせの状況，さらにはノズルＢ，Ｃの各圧力室で行う大滴，中滴，小滴といった異なる大きさの滴を吐出する波形の駆動の組みあわせで圧力室Ａで行う最適な微駆動波形は異なる。また、ノズルＢ，Ｃも同ノズル列の吐出タイミングで吐出しない場合には不吐出波形で駆動してもよい。
【００３５】
本実施形態によれば、個別液室へのインク供給を不足させず、かつ各チャンネル間での相互干渉を吐出状況に合わせて緩和することができる。
【００３６】
次に、本実施形態に係るインクジェットヘッドを備えた画像形成装置について図４及び図５を参照して説明する。なお、図４は同画像形成装置の機構部の全体構成を説明する構成図、図５は同装置の要部平面説明図である。
【００３７】
この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１０１とステー１０２とでキャリッジ１０３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ１０４に取り付けたプーリ１０６ａと他方側に配置したプーリ１０６ｂとの間にタイミングベルト１０５にキャリッジ１０３を取り付けて、主走査モータ１０４でタイミングベルト１０５を介してキャリッジ１０３をキャリッジ主走査方向に移動走査する。
【００３８】
このキャリッジ１０３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係るインクジェットヘッドである４個のインクジェットヘッドからなる記録ヘッド１０７を複数の吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００３９】
また、キャリッジ１０３には、記録ヘッド１０７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１０８を搭載している。このサブタンク１０８には図示しないインク供給チューブを介してメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。
【００４０】
一方、給紙カセット１１０などの用紙積載部（圧板）１１１上に積載した用紙１１２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１１１から用紙１１２を１枚づつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）１１３及び給紙コロ１１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１１４を備え、この分離パッド１１４は給紙コロ１１３側に付勢されている。
【００４１】
そして、この給紙部から給紙された用紙１１２を記録ヘッド１０７の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１２１と、給紙部からガイド１１５を介して送られる用紙１１２を搬送ベルト１２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ１２２と、略鉛直上方に送られる用紙１１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１２１上に倣わせるための搬送ガイド１２３と、押さえ部材１２４で搬送ベルト１２１側に付勢された先端加圧コロ１２５とを備えている。また、搬送ベルト１２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１２６を備えている。
【００４２】
ここで、搬送ベルト１２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１２７とテンションローラ１２８との間に掛け渡されて、副走査モータ１３１からタイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ１２７が回転されることで、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。
【００４３】
この搬送ベルト１２１は、抵抗制御を行っていない純粋な厚さ４０μｍ程度の樹脂材、例えばＥＴＦＥピュア材で形成した用紙吸着面となる表層２１ａと、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）とを有している。
【００４４】
帯電ローラ１２６は、搬送ベルト１２１の表層に接触し、搬送ベルト２１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。また、搬送ローラ１２７はアースローラの役目も担っており、搬送ベルト１２１の中抵抗層（裏層）と接触配置され接地している。
【００４５】
また、搬送ベルト２１の裏側には、記録ヘッド１０７による印写領域に対応してガイド部材１３６を配置している。このガイド部材１３６は、上面が搬送ベルト１２１を支持する２つのローラ（搬送ローラ１２７とテンションローラ１２８）の接線よりも記録ヘッド１０７側に突出している。これにより、搬送ベルト１２１は印写領域ではガイド部材１３６の上面にて押し上げられてガイドされる。
【００４６】
さらに、記録ヘッド１０７で記録された用紙１１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１２１から用紙１１２を分離するための分離部と、排紙ローラ１４２及び排紙コロ１４３と、排紙される用紙１１２をストックする排紙トレイ１４４とを備えている。また、背部には両面給紙ユニット１５１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット１５１は搬送ベルト１２１の逆方向回転で戻される用紙１１２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙する。
【００４７】
このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙１１２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１１２はガイド１１５で案内され、搬送ベルト１２１とカウンタローラ１２２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド１２３で案内されて先端加圧コロ１２５で搬送ベルト１２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００４８】
このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ１２６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト１２１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト１２１上に用紙１１２が給送されることで、用紙１１２が搬送ベルト１２１に静電的に吸着され、搬送ベルト１２１の周回移動によって用紙１１２が副走査方向に搬送される。
【００４９】
そこで、キャリッジ１０３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１０７を駆動することにより、停止している用紙１１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１１２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１１２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１２を排紙トレイ１４４に排紙する。
【００５０】
このように、インクジェットヘッドを搭載した画像記録装置は、ヘッドコストが小さく、ノズル詰まりしにくく長寿命である。
【００５１】
なお、ここではインクジェット記録装置としての画像形成装置について説明しているが、これに限るものではない。インク等の液体の付与が行われる被記録媒体としては、各種の紙やＯＨＰシート、コンパクトディスクや装飾板等に用いられるプラスチック材、布帛、アルミニウムや銅等の金属材、牛皮、豚皮、人工皮革等の皮革材、木、合板等の木材、竹材、タイル等のセラミックス材、スポンジ等の三次元構造体等を用いることができる。
【００５２】
また、画像形成装置には、各種の紙やＯＨＰシート等に対して記録を行うプリンタ装置、コンパクトディスク等のプラスチック材に記録を行うプラスチック用記録装置、金属板に記録を行う金属用記録装置、皮革に記録を行う皮革用記録装置、木材に記録を行う木材用記録装置、セラミックス材に記録を行うセラミックス用記録装置、スポンジ等の三次元網状構造体に対して記録を行う記録装置、または布帛に記録を行う捺染装置等をも含むものである。
【符号の説明】
【００５３】
１    加圧室
２    流体抵抗部
３    インク供給室
４    補助インク供給路
５    振動板
６    流路板
７    ノズル板
８    液室フレーム
９    アクチュエータ
５４    供給孔
７１    ノズル孔
８１    共通液室
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５４】
【特許文献１】特許第４６３４１０６号公報
【特許文献２】特開平６−２５５１０１号公報
【特許文献３】特許第４３９４９７３号公報
【図１】
2014058093.tif 000003
【図２】
2014058093.tif 000004
【図３】
2014058093.tif 000005
【図４】
2014058093.tif 000006
【図５】
2014058093.tif 000007
【図６】
2014058093.tif 000008
【図７】
2014058093.tif 000009