(57)【要約】【課題】  ノズル間でのクロストークを防止する絞り部をインク中の異物を除去するフィルタと兼用し、且つ組み立てが容易なインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】  インクを吐出する複数のノズル２３と、ノズル毎に対応して設けられる複数の圧力室２４と、複数の圧力室２４にインクを分配するための共通インク室２５と、共通インク室２５と圧力室２４とを接続する接続流路２８とを有するとともに複数のプレートを積層して形成されるキャビティユニット２０を、備えたインクジェットヘッド１において、全面にわたって多数のフィルタ孔を有するシート状のフィルタ体３４を、接続流路２８に複数のフィルタ孔を対向させてその接続流路２８を有するプレートに貼着し、フィルタ体３４を、共通インク室２５から接続流路２８を経て圧力室２４に至る流路中で最も大きな流路抵抗となる絞り部として兼用する。【選択図】  図３
2006305767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する複数のノズルと、ノズル毎に対応して設けられる複数の圧力室と、複数の圧力室にインクを分配するための共通インク室と、前記共通インク室と前記圧力室とを接続する接続流路とを有するとともに複数のプレートを積層して形成されるキャビティユニットを、備えたインクジェットヘッドにおいて、
全面にわたって多数のフィルタ孔を有するシート状のフィルタ体を、前記接続流路に複数のフィルタ孔を対向させてその接続流路を有するプレートに貼着し、
前記フィルタ体を、前記共通インク室から前記接続流路を経て前記圧力室に至る流路中で最も大きな流路抵抗となる絞り部として兼用することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記キャビティユニットは、前記圧力室を有するキャビティプレートと、前記共通インク室を有するマニホールドプレートと、両プレート間に介在され前記接続流路を有するスペーサプレートとを少なくとも備え、
前記フィルタ体は、前記スペーサプレートにおける前記マニホールドプレートに対面する面にて、前記マニホールドプレートに設けられた共通インク室の内部に位置するように貼着され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。
【請求項３】
前記圧力室は１または複数の列状に設けられ、前記共通インク室は前記圧力室の列に沿って長い形状に１または複数設けられ、
前記フィルタ体は、同一の共通インク室に接続する複数の接続流路の各開口を一括して覆うように貼着されることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
個々の前記圧力室に対応する前記各フィルタ体は、インクの対する抵抗値が前記ノズルの抵抗値に対して１〜４倍であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【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に関し、特に、共通インク室から複数の圧力室にインクを分配する構造を備えたインクジェットヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のインクジェットヘッドとして、特許文献１等には、前面側に複数個のノズルを、背面側に各ノズルに連通する圧力室をそれぞれ備え、かつインク供給源からのインクを共通インク室を介して各圧力室に分配するようにキャビティユニットを構成し、このキャビティユニットの背面側に圧電アクチュエータを積層して接合する構造が記載されている。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドでは、圧電アクチュエータから選択的に圧力室に吐出圧力が与えられて、対応するノズルからインク滴が吐出される。この構成では、吐出圧力の後退成分が共通インク室を介して他の圧力室に伝播する所謂クロストークにより、所望のノズル以外のノズルから不正な吐出を生じることがあった。
【０００４】
従って、特許文献１では、吐出の安定化を図るために、共通インク室と圧力室とを接続する接続流路に、流路抵抗を大きくした絞り部を設け、共通インク室に戻るインク量を制限している。具体的には、圧力室が設けられたプレートに、圧力室の他端に連続して絞り部を凹設し、この絞り部の断面積をその両端部の断面積よりも小さくなるよう形成している。
【０００５】
特許文献１の構造では、流路抵抗の大きさのばらつきをなくすために、絞り部の断面積を厳密に規定して形成する必要がある。絞り部の加工方法として、プレートが金属製の場合には、ウエットエッチング加工やプレス加工等が採用されていたが、ウエットエッチング加工では、加工精度にバラツキを生じ易く、プレス加工では、バリ処理等の後処理が必要であった。また、絞り部の形状の加工精度を向上させるために、プレートをシリコン基板にすることも考えられるが、シリコン基板自体が高価であるうえに破損しやすいという問題があった。
【０００６】
そこで、本出願人は、特許文献２に記載のように、共通インク室と圧力室との間に、フィルタ孔を有するプレートを介挿し、これをクロストークを防止する絞り部として用いる構造を開発した。このフィルタ孔を有するプレートは電鋳製であるため、プレートに凹設されていた従来の絞り部に比べて安定した精度で加工することができる。また、この絞り部はインク中の異物を除去するフィルタとしても利用されるため、キャビティユニットのインク供給口の外面に貼り付けていたフィルタ体を省略することができる。
【特許文献１】特開２００４−２２３８８０号（図６及び段落００２３参照）
【特許文献２】特開２００２−３５５９６２号（図１及び図５参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２では、前記フィルタ孔をインクの流路に対応した位置にのみ設け、フィルタ孔を有するプレートを他のプレートの間に介挿する構造にしているので、フィルタ孔を有するプレートと他のプレートとの位置合わせが必要であり、この位置合わせには、各プレートの外周や外周近傍に設けた位置合わせマーク等が利用される。ところが、当該プレートは、微細なフィルタ孔（１５μｍ程度）を電鋳法で形成したものであるから、プレートの厚みを厚くするのにも限界があり、５〜２０μｍ厚のものを使用していた。そのため、前述した位置合わせを行なうためには、フィルタ孔を有するプレートは薄膜でありながら、他のプレートと同様の大きな面積が必要となり、組立工程での、フィルタ孔を有するプレートのハンドリングが容易ではなく、この点において、工程の改善が望まれていた。
【０００８】
本発明は、上記課題を解消するものであり、ノズル間でのクロストークを防止する絞り部をインク中の異物を除去するフィルタと兼用し、且つ組み立てが容易なインクジェットヘッドの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明におけるインクジェットヘッドは、インクを吐出する複数のノズルと、ノズル毎に対応して設けられる複数の圧力室と、複数の圧力室にインクを分配するための共通インク室と、前記共通インク室と前記圧力室とを接続する接続流路とを有するとともに複数のプレートを積層して形成されるキャビティユニットを、備えたインクジェットヘッドにおいて、全面にわたって多数のフィルタ孔を有するシート状のフィルタ体を、前記接続流路に複数のフィルタ孔を対向させてその接続流路を有するプレートに貼着し、前記フィルタ体を、前記共通インク室から前記接続流路を経て前記圧力室に至る流路中で最も大きな流路抵抗となる絞り部として兼用することを特徴とするものである。
【００１０】
また、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において、前記キャビティユニットは、前記圧力室を有するキャビティプレートと、前記共通インク室を有するマニホールドプレートと、両プレート間に介在され前記接続流路を有するスペーサプレートとを少なくとも備え、前記フィルタ体は、前記スペーサプレートにおける前記マニホールドプレートに対面する面にて、前記マニホールドプレートに設けられた共通インク室の内部に位置するように貼着されることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記圧力室は１または複数の列状に設けられ、前記共通インク室は前記圧力室の列に沿って長い形状に１または複数設けられ、前記フィルタ体は、同一の共通インク室に接続する複数の接続流路の各開口を一括して覆うように貼着されることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、個々の前記圧力室に対応する前記各フィルタ体は、インクに対する抵抗値が前記ノズルの抵抗値に対して１〜４倍であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、接続流路に貼着したフィルタ体に、共通インク室から圧力室に供給されるインク中の異物をろ過するフィルタとしての機能と、圧力室から共通インク室に戻るインクの戻り量を少なくする絞り部としての機能との両方をもたせている。そして、特にフィルタ体として、全面にわたって多数のフィルタ孔を有するシート状のフィルタ体を用い、接続流路にフィルタ孔を対向させて接続流路を有するプレートに貼着しているので、フィルタ体が多少位置ずれしてもフィルタ性能を損なうことがなく、フィルタ体をその他のプレートと厳密に位置合わせする必要がない。換言すれば、フィルタ体をその他のプレートと同様の大きな面積にする必要がないので、薄膜であるフィルタ体のハンドリングが容易になる。そして、シート状のフィルタは市販品が普及しており、市販されている標準品はフィルタの開口率も厳しく制御されているから、フィルタ機能及び絞り部の機能を安定して得ることができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明によれば、フィルタ体は薄膜であるが、共通インク室の内部に位置するように貼着されているので、キャビティユニットが完成した段階以降は、外部に露出しない状態となる。従って、フィルタ体は、キャビティユニットの外面に貼着されている場合に比べて、後工程で破損や変形が生じる心配がない。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明によれば、複数の接続流路の各開口を一括して貼着されるので、フィルタ体の接着（組立）作業を簡略化することができる。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明によれば、フィルタの前記ノズルに対する抵抗比が１〜４倍であることから、インク吐出を安定して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の基本的な実施形態について図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態のインクジェットヘッドの斜視図、図２はインクジェットヘッドの分解斜視図、図３（ａ）はジョイント部材を取り付けた状態での図１のIIIa−IIIa線矢視断面図、図３（ｂ）は図１のIIIb−IIIb線矢視断面図、図４は圧力室の上方から見た模式的な平面図である。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態による圧電式のインクジェットヘッド１におけるキャビティユニット２０、圧電アクチュエータ２１、及びフレキシブルフラットケーブル２２の斜視図であり、金属板製の複数枚のプレートからなるキャビティユニット２０にプレート型の圧電アクチュエータ２１が接合され、このプレート型の圧電アクチュエータ２１の上面に外部機器との接続のためのフレキシブルフラットケーブル２２が重ね接合されている。そして、キャビティユニット２０の下面側に開口されたノズル２３から、下向きにインクが吐出するものとする（図３（ｂ）参照）。
【００１９】
前記キャビティユニット２０は、図２に示すように、ノズルプレート３１、ベースプレート３２、マニホールドプレート３３、スペーサプレート３５、及びキャビティプレート３６の合計５枚の薄い板をそれぞれ接着剤にて重ね接合した構造となっている。
【００２０】
実施形態では、各プレート３１〜３６は５０〜１５０μｍ程度の厚さを有し、ノズルプレート３１はポリイミド等の合成樹脂製で、その他のプレート３２〜３６は４２％ニッケル合金鋼板製である。前記ノズルプレート３１には、微小径（約２５μｍ程度）のインク吐出用のノズル２３が微小間隔で多数個穿設されている。このノズル２３は、当該ノズルプレート３１における長辺方向（Ｘ方向）と平行な２列に配列されている。
【００２１】
また、前記キャビティプレート３６には、図２、図３（ｂ）及び図４に示すように、複数の圧力室２４がキャビティプレート３６の長辺（前記Ｘ方向）と平行な２列に配列されている。実施形態では、前記各圧力室２４は、平面視細長形状に形成され、その長手方向がキャビティプレート３６の短辺方向（Ｙ方向）に沿うようにして穿設され、長手方向の一端部がノズル２３と連通し、他端部が後述する共通インク室２５と連通する。
【００２２】
各圧力室２４における先端部は、スペーサプレート３５、マニホールドプレート３３、及びベースプレート３２に穿設されている微小径の連通孔２６を介して、ノズルプレート３１における前記各ノズル２３に連通している。
【００２３】
マニホールドプレート３３には、その長辺方向（Ｘ方向）に沿って長い２つの共通インク室２５が前記ノズル２３（圧力室２４）の各列に沿って延びるように板厚さを貫通して形成されている。すなわち、図２及び図３に示すように、マニホールドプレート３３の上面をスペーサプレート３５にて覆い、下面をベースプレート３２にて覆うことにより、合計２つの共通インク室（マニホールド室）２５が密閉状に形成される。各共通インク室２５は、図４に示すように、各プレートの積層方向から平面視したときに、前記圧力室２４の一部と重なって圧力室２４の列方向（ノズル２３の列方向）に沿って長く延びている。
【００２４】
そして、図２に示すように、キャビティプレート３６の一方の短辺側の端部には２箇所のインク供給口３０が穿設されている。インク供給源（図示せず）からのインクが、これらインク供給口３０に取り付けられたジョイント部材４１を介して、キャビティユニット２０内に供給される。このインク供給口３０と共通インク室２５の一端部とは、キャビティプレート３６の下面に隣接するスペーサプレート３５に穿設されたインク供給路４２で接続されている。
【００２５】
また、スペーサプレート３５には、各圧力室２４の他端部に接続する接続流路２８が貫通加工されている。そして、この接続流路２８のマニホールドプレート３３に対面する面には、全面にわたって多数のフィルタ孔を有するシート状のフィルタ体３４が、接続流路２８に複数のフィルタ孔を対向させて貼着されている。このフィルタ体３４は、共通インク室２５から接続流路２８に流入するインクをろ過する機能を有しているが、インクの通過に対して抵抗となるので、共通インク室２５から接続流路２８を経て圧力室２４に至る流路中で最も大きな流路抵抗となる絞り部としても機能する。
【００２６】
フィルタ体３４は、同一の共通インク室２５に接続する複数の接続流路２８の各開口を一括して覆う面積を有しており、スペーサプレート３５におけるマニホールドプレート３３に対面する面に貼着された状態では、共通インク室２５の内部に位置している。
【００２７】
フィルタ体３４としては、市販のメンブレンフィルタ、例えば、金属製あるいは樹脂製の細線を編んだもの、あるいは多数の空孔を有する樹脂フィルムを適用し、フィルタの孔径は、ノズルの孔径（この実施形態では２５μｍ程度）よりも小さいものが、さらに好ましくは１μｍ以下のものが選択される。
【００２８】
このように構成されたキャビティユニット２０では、インク供給口３０から供給されたインクは、インク供給路４２を介して共通インク室２５に供給され、フィルタ体３４を通過した後に、各接続流路２８を介して圧力室２４に分配され、各圧力室２４から前記連通孔２６を通って、対応するノズル２３に至るという構成になっている。
【００２９】
一方、前記圧電アクチュエータ２１は、特開平４−３４１８５３号公報等に開示された公知のものと同様に、図３（ｂ）に示すように１枚の厚さが３０μｍ程度の複数枚の圧電シート５１〜５３を積層した構造で、各圧電シートのうち下から所定数の偶数段目の圧電シート５２の上面（広幅面）には、前記キャビティユニット２０における各圧力室２４に対応した箇所ごとに細幅の個別電極５４が長辺方向（Ｘ方向）に沿って列状に形成されている。下から所定数の奇数段目の圧電シート５１の上面（広幅面）には、複数個の圧力室２４に対して共通のコモン電極５５が形成されており、最上段のシートの上面には、表面電極５６（図１参照）として、積層方向に対応する前記個別電極の各々に対して電気的に接続される表面電極と、前記コモン電極に対して電気的に接続される表面電極とが設けられている。
【００３０】
公知のように個別電極５４とコモン電極５５との間に高電圧を印加することで、両電極間に位置する圧電シートの部分が分極され、活性部として形成される。
【００３１】
上記構成では、キャビティユニット２０の共通インク室２５の内側で、接続流路２８の開口を覆うようにフィルタ体３４が貼着され、このフィルタ体３４がインク中の異物を除供する機能と、圧力室２４から共通インク室２５に伝わる圧力変動を抑制する機能とを兼用している。例えば、フィルタ体３４のフィルタの孔径を接続流路２８の孔径（１００μｍ〜２００μｍ）に対して１／１００以下とし、フィルタ孔を接続流路２８に対して多数個対向させることで、従来は、高い加工精度が必要であった絞り部の形成も不要となる。
【００３２】
また、各圧力室２４に対応するフィルタ体３４は、インクに対する抵抗値をノズル２３の同抵抗値に対して１〜４倍に設定することで、アクチュエータ２０の駆動によって各圧力室２４内のインクに与えられた圧力が、ノズル側へ有効に作用し、安定したインク吐出を行なうことができる。特にフィルタ体３４として、市販のメンブレンフィルタを適用するから、市販のメンブレンフィルタの標準品はフィルタ孔の開口率（目開き）が厳しく制御されており、フィルタ機能の面でもまた絞り部の機能の面でも安定した性能を確保することができる。また、標準品を使用するとコストも安価に抑えることができるという効果を奏する。
【００３３】
また、このフィルタ体３４は、プレート間に介挿するのではなく、スペーサプレート３５の一面に貼着するようにしているから、接続流路３４の開口を覆う程度の小さい面積（共通インク室２５の内側に納まる程度の面積）があればよい。そのため、薄膜であるフィルタ体３４のハンドリングが容易となる効果を奏する。さらに、フィルタ体３４は、全面にわたってフィルタ孔が形成されているから、貼着時に多少の位置ずれがあっても、フィルタ性能を損なうことがないので、組立工程も簡略化できる。
【００３４】
さらに、フィルタ体３４が、共通インク室２５の内側に貼着されているから、キャビティユニット２０の完成以降は、フィルタ体３４が外部に露出しないので、後工程で破損（破れや変形）を生じる虞がない。そして、フィルタ体がインク供給口３０の外側に貼着されている従来の形態に比べて、インク供給口３０の周囲にフィルタ体３４の貼着用の領域を確保する必要がないので、インク供給口３０の周囲の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態のインクジェットヘッドの斜視図である。
【図２】インクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図３】（ａ）はジョイント部材を取り付けた状態での図１のIIIa−IIIa線矢視断面図、（ｂ）は図１のIIIb−IIIb線矢視断面図である。
【図４】圧力室の上方から見た模式的な平面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１        インクジェットヘッド
２０      キャビティユニット
２１      圧電アクチュエータ
２２      フレキシブルフラットケーブル
２３      ノズル
２４      圧力室
２５      共通インク室
２８      接続流路
３０      インク供給口
３１      ノズルプレート
３２      ベースプレート
３３      マニホールドプレート
３４      フィルタ体
３５      スペーサプレート
３６      キャビティプレート
【図１】
2006305767.tif 000003
【図２】
2006305767.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006305767.tif 000006