(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク供給口を介してリザーバからインクの供給を受け、加圧手段により加圧されてインク滴をノズル開口から吐出する圧力発生室を複数備え、前記リザーバの一方の面にインク滴吐出後の圧力吸収用の弾性変形領域が設けられた流路ユニットを備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記リザーバが略矩形状の開口として形成され、外部からインクの供給を受けるインク導入口から離れた端部領域が前記インク供給口よりも外側に延長され、前記端部領域が前記弾性変形領域側に開口する凹部として形成されているインクジェット式記録ヘッド。
【請求項２】
前記凹部にインクを前記インク供給口側にガイドする斜めの壁が形成されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項３】
前記リザーバが貫通孔として形成され、また前記凹部がハーフエッチングにより形成されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズル開口とリザーバに連通する圧力発生室のインクを圧力発生手段により加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式記録ヘッドは、リザーバ、ノズル開口に連通する圧力発生室、及びインク供給口が形成された流路基板を蓋体により封止して、圧力発生室を発熱素子や、圧力発生室の一部を変形させることができるように設けられた圧電振動子等の圧力発生手段により加圧し、ノズル開口からインク滴を吐出させるように構成されている。
しかしながら、加圧手段により一つの圧力発生室を加圧してインク滴を吐出させると、一部のインクが各インク供給口からリザーバに逆流し、他の圧力発生室のインク供給口の圧力を変動させ、結果としてクロストークを発生させたり、またインク滴の吐出性能を影響を与える。
このため、リザーバに逆流したインクによる圧力変動を吸収するため、この圧力変動により変位可能な弾性変形領域をリザーバ全体に形成して弾性領域で吸収させる構造が採られている。
【０００３】
一方、高速印字を実現するために１列のノズル開口の数が多くなると、リザーバの端部領域に停滞した気泡の排除が困難になるため、図１０に示したように圧力発生室Ａにインクを供給するリザーバＢの端部領域Ｃを先細り形状に構成し、ノズル開口に負圧を作用させてインクの強制排出時の端部領域でのインク流速を高め、もって気泡の排除性を高めることが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リザーバＢの端部領域Ｃを封止する弾性板の変形領域が狭くなるため、端部領域Ｃにおけるコンプライアンスを十分に確保することができず、クロストークが発生しやすくなるという不都合がある。
本発明は、このような事情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リザーバの端部領域に残留した気泡によるインク滴の吐出不良を防止しつつ、端部領域でのコンプライアンスを確保してクロストークを防止することができる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、インク供給口を介してリザーバからインクの供給を受け、加圧手段により加圧されてインク滴をノズル開口から吐出する圧力発生室を複数備え、前記リザーバの一方の面にインク滴吐出後の圧力吸収用の弾性変形領域が設けられた流路ユニットを備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記リザーバが略矩形状の開口として形成され、外部からインクの供給を受けるインク導入口から離れた端部領域が前記インク供給口よりも外側に延長され、前記端部領域が前記弾性変形領域側に開口する凹部として形成されている。
【０００６】
【作用】
リザーバの端部に停滞しやすい気泡を、インク供給口から離れた端部領域に留めさせて印刷時に圧力発生室に流入するのを防止し、また最外側のインク供給口よりも外側に充分なコンプライアンスを付与してクロストークを防止できる。
また、端部領域が弾性変形領域側に開口する凹部として形成されて断面積が小さくなっているため、端部領域に停滞している気泡をインク供給口側に移動させて容易に排出することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
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は、本発明の一実施例を示すものであって、圧力発生手段を構成する軸方向に伸縮する圧電振動子１は、その先端を流路ユニット２を構成する弾性板３に当接した状態でヘッドホルダ４に固定されている。この流路ユニット２は、弾性板３と、流路形成基板５と、ノズル開口６を備えたノズルプレート７とを積層して構成されている。
【０００８】
流路形成基板５は、貫通孔として形成されるリザーバ８と、圧電振動子１側とノズルプレート７側に形成された凹部からなる第１、第２圧力発生室９、１０と、第１圧力発生室９に連通する凹部として形成された第１インク供給口１１と、第２圧力発生室１０に連通する第２インク供給口１２と、ノズル開口６に対向する位置に貫通孔からなるノズル連通孔１３を形成して構成されている。
【０００９】
弾性板３は、高分子等の耐インク性を備えた弾性変形可能なフィルム３ａと、金属などの剛性の高い材料３ｂとの積層体を、エッチング等により圧電振動子１の変位を伝達するアイランド部１４、アイランド部１４の変位により圧力発生室９の容積を変化させるダイヤフラム部１５、及びリザーバ８の圧力変動を吸収するコンプライアンス付与部１６を形成して構成されている。
【００１０】
図２は、上述の流路形成基板５の一実施例を示すものであって、リザーバ３は、全ての圧力発生室９、１０に対してほぼ同一の幅となるように略長方形に形成され、各リザーバ３の中央部に外部からのインクが流入するインク導入口１７が形成されている。
【００１１】
また、端部の圧力発生室９’、１０’は、リザーバ８、８の端部から一定の距離Ｌ、例えば圧力発生室９、１０の幅の数倍内側に位置するように形成されている。
【００１２】
このような流路形成基板３は、シリコン単結晶基板を用いた場合には、（１１０）面を貫通孔や凹部に対応して異方性フルエッチングしたり、異方性ハーフエッチングすることにより製造でき、また、硝子、金属等のエッチング可能な他の材料を用いた場合には、それぞれの材料に適したエッチン法により貫通孔を形成すべき領域に対してはフルエッチングし、また凹部を形成すべき領域に対してはハーフエッチングを施すことにより簡単に製造できる。
【００１３】
この実施例において、圧電振動子１が収縮して第１圧力発生室９、９’が膨張すると、リザーバ８のインクが第１インク供給口１１、１１’から第１圧力発生室９、９’に、また第２インク供給口１２、１２’から第２圧力発生室１０、１０’に流れ込む。
【００１４】
この際、リザーバの端部に残留している気泡Ｂ，、Ｂ、端部の圧力発生室９’、１０’のインク供給口１１’、１２’から離れているため、インク滴吐出程度の流速Ｆ１では圧力発生室９’、１０’に流れ込むことができず、インク滴の吐出に支障を及ぼすことはない。
【００１５】
圧力発生室９、９’へのインクの充填が終了した段階で、圧電振動子１が伸長して弾性板３がノズルプレート側に押圧されると、第１圧力発生室９、９’のインクの一部がノズル連通孔１３を介して第２圧力発生室１０、１０’にインクが流れ込み、ノズル開口６からインク滴として吐出し、またインク供給口１１、１１’及びインク供給口１２、１２’からリザーバ３にインクの一部が逆流する。
【００１６】
インク供給口１１、１１’、１２、１２’からリザーバ８に逆流したインクは、自身の圧力によりリザーバ８を封止している弾性板３を弾性変形させて速やかに圧力が低下する。そして、本実施例においてはリザーバ８が矩形状に形成され、かつ端部に位置するインク供給口１１’、１２’よりも外側にまで弾性板３が存在するから、端部領域においても弾性板３の変形領域が十分に確保されていて、端部のインク供給口１１’、１２’から流れ込んだインクも容易に吸収され、端部領域におけるクロストークが防止される。
【００１７】
ところで、長時間の印刷や、またインクカートリッジの交換によりリザーバ８に気泡が侵入した場合には、記録ヘッドをキャッピング手段により封止して吸引ポンプの負圧をノズル開口６に作用させてインクを強制的に排出させると、速いインクの流れＦ２によって気泡Ｂ、Ｂがインク供給口１１’に流れ込み外部に排出される。
【００１８】
このようにリザーバ８の端部領域に停滞している気泡を容易に排除するためには、図４、５に示したようにインク供給口が形成されていないリザーバ８の端部領域に斜めの壁８ａ、８ｂを形成して先細り形状とするのが望ましい。
【００１９】
この実施例によれば、外部から負圧を作用させて強制的にインクを排出させる際に、リザーバ８の端部領域が絞られているから、この領域のインク流速が上昇して気泡をインク供給口側１１’、１２’に引寄て圧力発生室９、１０から簡単に排出することができる。もとより、端部の圧力発生室９’、１０’よりも外側にまでリザーバ８が延長されているから、端部領域のコンプライアンスを充分に確保できて、クロストークの発生を防止することができる。
【００２０】
なお、図６に示したように先細り部８ｃを可及的に滑らかに形成すると、角部でのインクの淀みを少なくして気泡の排出性を、より一層高めることができる。
【００２１】
図７は本発明の他の実施例を示すものであって、リザーバ８の端部領域には、少なくと弾性板のコンプライアンスを低下させることがない程度のギャップを確保できる段差８ｄを持つようにハーフエッチング等により凹部８ｅが形成されている。
【００２２】
この実施例によれば、インク滴の吐出後にインク供給口１１からインクが逆流すると、インク供給口よりもさらに外側にまで張り出して形成されている弾性板３が凹部８ｅとの間で弾性変形してリザーバ８の圧力変動を確実に吸収する。
【００２３】
一方、外部から負圧を作用させて強制的にインクを排出させると、リザーバ８の端部領域の断面積が凹部８ｅにより縮小されていてインクの流速が高く、ここに停滞している気泡は凹部８ｅの壁８ｆに案内されながらインク供給口１１’に移動して圧力発生室９’に吸引されて外部に排出される。
【００２４】
この壁８ｆは、好ましくは図８に示したようにインク供給口１１、１１’と対向するリザーバの壁側から端部側に斜めの壁８ｆ’として形成すると、外部から負圧を作用させて強制的にインクを排出させた場合に、インク供給口から離れた壁側に位置する気泡が、斜めの壁８ｆ’にガイドされてインク供給口１１’に移動して圧力発生室に吸引されて容易に外部に排出される。
【００２５】
なお、上述の実施例においては、インク導入口１７をリザーバ８の中央領域に配置したものについて説明したが、図９に示したようにインク導入口２１をリザーバ８の一端側に配置したものにあっては、イン導入口１７とは反対側の端部にだけリザーバを延長して形成すればよい。
【００２６】
また、上述の実施例においては、圧力発生手段として縦振動モードの圧電振動子を使用した記録ヘッドに例を採って説明したが、リザーバから複数の圧力発生室にインクを供給するとともに、ノズル開口に負圧を作用させてリザーバ内の気泡を排除する形式の記録ヘッドであれば、たわみモードの圧電振動子や、また圧力発生室内のインクを気化させて圧力を発生する加熱素子等を加圧手段として使用したインクジェット式記録ヘッドに適用できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施例を示す断面図である。
【図２】同上インクジェット式記録ヘッドの流路形成基板の一実施例を示す上面図である。
【図３】同上流路形成基板のリザーバの端部領域を拡大して示す上面図である。
【図４】流路形成基板の他の実施例を示す上面図である。
【図５】流路形成基板の他の実施例を示す上面図である。
【図６】流路形成基板の他の実施例を示す上面図である。
【図７】流路形成基板の他の実施例を、リザーバ端部領域におけるインク供給口近傍を拡大して示す斜視図である。
【図８】流路形成基板の他の実施例を、リザーバ端部領域におけるインク供給口近傍を拡大して示す斜視図である。
【図９】流路形成基板の他の実施例を示す上面図である。
【図１０】従来のインクジェット式記録ヘッドを構成している流路形成基板の一例を示す上面図である。
【符号の説明】
１  圧電振動子
２  流路ユニット
３  弾性板
５  流路形成基板
６  ノズル開口
７  ノズルプレート
８  リザーバ
９  第１圧力発生室
１０  第２圧力発生室
１１  第１インク供給口
１２  第２インク供給口
１３  ノズル連通孔
１６  ダイヤフラム部
１７  インク導入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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