(57)【要約】【課題】インク顔料等の沈殿によるインクの吐出不良の発生を低減させ、印字効率を向上させることができるインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】本実施形態のインクジェットは、インクを吐出する複数のノズルと、上記ノズルにそれぞれ連通すると共に一端からインクが供給され、他端からインクが回収され一方向に配列する複数の圧力室と、上記圧力室の一端側に上記圧力室の配列方向に沿って所定の間隔で設けられ、上記圧力室にインクを供給する複数のインク供給口と、上記圧力室の他端側に上記圧力室の配列方向に沿って所定の間隔で設けられ、上記圧力室からインクを回収する複数のインク回収口を備え、上記インク供給口から上記圧力室を介して上記インク回収口へ流れるインクの流量が、上記圧力室の配列方向の両端部に比べて中央部が少ないことを特徴とする。【選択図】図１
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【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、
前記ノズルにそれぞれ連通すると共に一端からインクが供給され、他端からインクが回収され一方向に配列する複数の圧力室と、
前記圧力室の一端側に前記圧力室の配列方向に沿って所定の間隔で設けられ、前記圧力室にインクを供給する複数のインク供給口と、
前記圧力室の他端側に前記圧力室の配列方向に沿って所定の間隔で設けられ、前記圧力室からインクを回収する複数のインク回収口とを備え、
前記インク供給口から前記圧力室を介して前記インク回収口へ流れるインクの流量が、前記圧力室の配列方向の中央部に比べて両端部が大きいことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記インク供給口および前記インク回収口の開口面積は、前記中央部に比べて前記両端部域が大きい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】
前記インク供給口および前記インク回収口の開口面積は、前記中央部から前記両端部に従って大きくな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４】
前記インク供給口および前記インク回収口の数は、前記中央部に比べて前記両端部が多い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５】
前記インク供給口および前記インク回収口は、前記中央部から前記両端部に従って設置される間隔が短い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６】
請求項１から請求項５の何れか一項に記載のインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、インクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像等のデータを出力する装置として、インクジェット方式を採用したインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置には、微小なインク滴を、例えば用紙等の記録媒体に吐出するインクジェットヘッドが用いられる。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドとして、例えばインクジェットヘッド圧力室を介してインクを循環するタイプのものが知られている。このタイプのインクジェットヘッドは、基板の一端に設けられた複数のインク供給口と、基板の他端に設けられた複数のインク回収口と、インク供給口とインク回収口との間に設けられる複数のノズルと、ノズルの近傍に設けられノズルからインク滴として吐出される圧電素子と、圧電素子を駆動するドライバＩＣと、ドライバＩＣと圧電素子とを接続する配線とを備えている。
【０００４】
このようなインクジェットヘッドでは、インク供給口から供給されたインクは、複数の圧力室および圧力室中央に設けられたノズルに供給され、圧力室の圧電素子の駆動によりノズルからインク滴として吐出される。ノズルで使用（吐出）されなかったインクは、インク回収口において回収される。回収されたインクは、再度インク供給口からインクジェットヘッド内へ供給される。
【０００５】
このように、使用するインクを循環させることで、インクジェットヘッド内でノズルの気泡やインク塊の詰まりを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１７２７８０号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】特開２０１２−６１７６８号公報（特許請求の範囲）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、例えばメタリックインクで使用しているアルミ顔料のような、鱗片状の比較的大きな顔料を用いるインクでは、インク循環停止後、再稼働させるような場合、インクジェットヘッドの両端部のノズルで不吐出が発生しやすい。これは、インクが一所に留まることでインク中の顔料成分等が沈殿し、ノズルを塞いでしまうことに起因している。このような場合、インク循環を長く行うことで解消するが、再稼働までに時間がかかるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、インク循環停止後の再稼働の際に発生する可能性のある、インク顔料等の沈殿によるインクの吐出不良の発生を低減させ、印字効率を向上させることができるインクジェットヘッドおよびこれを用いたインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施形態に係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、上記ノズルにそれぞれ連通すると共に一端からインクが供給され、他端からインクが回収され一方向に配列する複数の圧力室と、上記圧力室の一端側に上記圧力室の配列方向に沿って所定の間隔で設けられ、上記圧力室にインクを供給する複数のインク供給口と、上記圧力室の他端側に上記圧力室の配列方向に沿って所定の間隔で設けられ、上記圧力室からインクを回収する複数のインク回収口を備え、上記インク供給口から上記圧力室を介して上記インク回収口へ流れるインクの流量が、上記圧力室の配列方向の両端部に比べて中央部が少ないことを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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２】本実施形態に係るインクジェットヘッドを下方から見た第１層基板の概略構成図である。
【図３】本実施形態に係るインクジェットヘッドを下方から見た第２層基板の概略構成図である。
【図４】本実施形態に係るインクジェットヘッドの下方から見た第３層および第４層の概略構成図である。
【図５】図４においてノズルプレートを外した状態を示す図である。
【図６】図４のインクジェットヘッドのＢ−Ｂ’断面における概略構成図である。
【図７】図１のインクジェットヘッドにインクを供給するインク供給装置の概略構成図である。
【図８】他の実施形態にかかるインクジェットヘッドの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係るインクジェットヘッドの断面図を示し、図２、３は、本実施形態に係るインクジェットヘッドを下方から見た第１層基板、第２層基板の概略構成図を示し、図４は、本実施形態に係るインクジェットヘッドの下方から見た第３層および第４層の概略構成図を示し、図５は、図４においてノズルプレートを外した状態を示す図であり、図６は、図４のインクジェットヘッドのＢ−Ｂ’断面における概略構成図を示し、図７は、図１のインクジェットヘッドにインクを供給するインク供給装置の概略構成図を示し、図８は、他の実施形態にかかるインクジェットヘッドの概略構成図を示す。なお、図１は、図２から図４のＡ−Ａ’断面に対応している。
【００１２】
図１に示すように、インクジェットヘッド１は、上方から順に第１層基板１０１、第２層基板１０２、第３層基板１０３および第４層基板１０４を備え、ノズルプレート１０５は、第３層基板１０３と第４層基板１０４の間に取り付けられる。
【００１３】
第１層基板１０１は、図１及び図２に示すように、第１層基板１０１中央部域に後述するインク供給装置からインクを供給するインク供給口１０１ａと、インクジェットヘッド１からのインクを回収するインク回収口１０１ｂを有する。インク供給口１０１ａ及びインク回収口１０１ｂは、それぞれインク供給管１０６及びインク回収管１０７に接続され、インク供給装置と接続している。また、第１層基板１０１の中央部域には、インク供給口１０１ａから第２層基板１０２にインクを搬送するインク供給路１０１ｃ、第２層基板１０２からのインクをインク回収口１０１ｂへ搬送するインク回収路１０１ｄを有している。
【００１４】
第２層基板１０２は、図３に示すように、第１層基板１０１のインク供給路１０１ｃ、インク回収路１０１ｄの端部に対応する位置にインク供給口１０２ａおよびインク回収口１０２ｂ、１０２ｃを有し、これらインク供給口１０２ａおよびインク回収口１０２ｂ、１０２ｃからそれぞれ第２層基板１０２の長手方向へ延びるインク供給路１０２ｄおよびインク回収路１０２ｅ、インク回収路１０２ｆを有する。なお、インク供給路１０２ｄ、インク回収路１０２ｅ、１０２ｆの形態については、図１に示すように、上部がインク供給口１０２ａ、インク回収口１０２ｂおよび１０２ｃから長手方向両端にかけて略平行な形態となっているが、これに限定されない。インク供給口１０２ａ、インク回収口１０２ｂおよび１０２ｃから長手方向両端側に従って下方に傾斜した形態としてもよい。
【００１５】
第３層基板１０３は、図４及び図５に示すように、第２層基板１０２のインク供給路１０２ｄ、インク回収路１０２e、１０２ｆに対応する位置、即ち、第３層基板１０３の長手方向に延びるインク供給路２ａおよびインク回収路２ｂ、２ｃを有する。インク供給路２ａおよびインク回収路２ｂ、２ｃには、それぞれ第２層基板１０２のインク供給路１０２ｄおよびインク回収路１０２e、１０２ｆに通じる複数のインク供給口３ａおよびインク回収口３ｂ、３ｃを所定の間隔で有している。
【００１６】
第３層基板１０３に設けられるインク供給口３ａおよびインク回収口３ｂ、３ｃの数は、特に制限されないが、本実施形態ではインク供給口３ａの数とインク回収口３ｂ、３ｃの総数は同数とし、また、本実施形態ではインク供給路１つに対してインク回収路２つの形態であるため、インク回収路１０２e、１０２ｆに通じるインク回収口３ｂ、３ｃは、それぞれインク供給路１０２ｄに通じるインク供給口３ａの数の半数となる。
インク供給口３ａとインク回収口３ｂ、３ｃの開口面積は、インク供給路２ａ、インク回収路２ｂ、２ｃの長手方向の中央部の領域に比べ両端部の領域が大きい。
【００１７】
ノズルプレート１０５は、第３層基板１０３の外縁に取り付けられた枠部材４、圧電素子５を介して第３層基板１０３に取り付けられる。ノズルプレート１０５は、方形のポリイミド製のフィルムで形成され、複数のノズル１０５ａからなる一対のノズル列１０５ｂを有している。
【００１８】
圧電素子５は、図４及び図５に示すように、枠部材４の内側にあり、且つ、インク供給口３ａおよびインク回収口３ｂ、３ｃの間に一対、ノズルプレート１０５のノズル列１０５ｂに沿って延設される。圧電素子５は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）により形成されている。圧電素子５は、その表面が溝状に切削形成された複数の圧力室６を備える。  圧電素子５は、図６に示すように、側面に傾斜面５ａを有し、その断面が台形状に形成されている。圧力室６は、ノズル１０５ａと対向して配置される。即ち、圧電素子５に形成された複数の圧力室６は、ノズル１０５ａにそれぞれ連通すると共に一端がインク供給路と、他端がインク回収路とそれぞれ連通し、一方向に配列している。圧電素子５は、圧電素子５を駆動させるためのヘッド駆動用ＩＣ７と接続している。
【００１９】
各圧力室６内の側面及び圧力室６内の底面には電極が形成されており、ヘッド駆動用ＩＣ７から送信される駆動信号により電極にて電界が発生し、圧力室６の室内を内側に変形させることで圧力室６内の体積を縮小させ、ノズル１０５ａからインク滴を吐出させる。
【００２０】
インク供給路２ａは、図６に示すように、第３層基板１０３、ノズルプレート１０５及び一対の圧電素子５に囲まれた空間である。インクは、第３基板１０３上に設けられた複数のインク供給口３ａから強制的に各圧力室６に供給される。インク供給口３ａは、圧力室６の配列に沿って所定の間隔をあけて配列される。インク供給口３ａの開口面積は、圧力室６の配列方向の中央部から両端部に従って大きくなっている（図中、矢印Ｓ）。言い換えると、インク供給口３ａの開口面積は、第３層基板１０３の中央部から両端部に従って大きくなっている。これにより、第３層基板１０３の両端部域に設けた供給口３aからは中央部域に比べて多くのインクが供給される。
【００２１】
インク回収路２ｂ、２ｃは、図６に示すように、第３層基板１０３、枠部材４、ノズルプレート１０５及び圧電素子５に囲まれた空間である。インクは、各圧力室６から第３層基板１０３上に設けられた複数のインク回収口３ｂ、３ｃに回収される。インク回収口３ｂ、３ｃは、圧力室６の配列に沿って所定の間隔をあけて配列される。インク回収口３ｂ、３ｃの開口面積は、圧力室６の配列方向の中央部から両端部に従って大きくなっている（図中、矢印Ｓ）。言い換えると、インク回収口３ｂ、３ｃの開口面積は、第３層基板１０３の中央部域より両端部域が大きくなっている。これにより、第３層基板１０３の両端部域に設けた回収口３ｂ、３ｃからは中央部域に比べて多くのインクが回収される。
【００２２】
一般的には、第２層基板１０２において、第１層基板１０１に通じるインク供給口１０２ａおよびインク回収口１０２ｂ、１０２ｃは長手方向中央部にあるため、構造上、中央部近傍の圧力室内を通過するインク流量に比べて両端部近傍の圧力室６を通過するインク流量は小さく、インクが供給口１０２ａから両端部域の圧力室６を通過してインク回収口１０２ｂ、１０２ｃに回収される時間は、中央部域に比べ遅くなる。このようなインク流量の不均衡は、インク循環停止後に再稼働するような場合、インクの不吐出は、インク流量の少ない両端部のノズルで発生しやすくなる。特に比重の重い顔料等を使用するインクにおいては、さらに不吐出の頻度は上がる。
【００２３】
これに対し、本実施形態では、従来、開口面積が同じであった第３層基板１０３のインク供給口３ａおよびインク回収口３ｂ、３ｃを、圧力室６の配列方向中央部域に比べて両端部域を大きくすることにより、両端部域のインクの流量を大きくし、インク循環停止後の再稼働の際にインクジェットヘッドの両端部域の圧力室内に堆積し易くなっているインク顔料を、迅速に、確実に回収し、インク不吐出による印字画像の劣化を防ぐことができる。  インク顔料径の大きいインクとしては、例えばアルミ顔料を用いたメタリックインク、銅、銀、金等の比重の重い金属を原料とした金属インク、酸化チタンを顔料として用いた白インク、セラミックインク等をあげることができる。
【００２４】
本実施形態のインクジェットヘッド１は、インク供給装置２０によって、インクが供給され、また回収される。インク供給装置２０は、図７に示すように、メインインクタンク２１と、供給側インクタンク２２と、回収側インクタンク２３と、供給側圧力調整ポンプ２４と、輸送ポンプ２５と、回収側圧力調整ポンプ２６と、メインインクタンク輸送ポンプ２７とインク供給管１０６と、インク回収管１０７と、メインインクタンク供給弁２８とを備える。
【００２５】
メインインクタンク２１は、供給側インクタンク２２とチューブ３０で接続され、インクジェットヘッド１のインクの消費に伴い、メインインクタンク輸送ポンプ２７によって、供給側インクタンク２２にインクを供給する。メインインクタンク２１から供給側インクタンク２２へインクを供給する場合、メインインクタンク供給弁２８は開放される。
【００２６】
供給側インクタンク２２は、インク供給管１０６とチューブ３１で接続され、インク供給管１０６を介してインクジェットヘッド１にインクを供給する。回収側インクタンク２３は、インク回収管１０７とチューブ３２で接続され、インク回収管１０７を介してインクジェットヘッド１から回収されたインクを一時的に貯蔵する。
【００２７】
供給側圧力調整ポンプ２４および回収側圧力調整ポンプ２６は、それぞれ供給側インクタンク２２の圧力および回収側インクタンク２３の圧力を調整する。輸送ポンプ２５は、供給側インクタンク２２と回収側インクタンク２３を接続するチューブ３３に設けられており、回収側インクタンク２３に貯蔵されたインクを供給側インクタンク２２に還流させる。
【００２８】
インク供給装置２０は、インクジェットヘッド１、供給側インクタンク２２、回収側インクタンク２３、および輸送ポンプ２５の経路でインクを循環させる。
【００２９】
他の実施形態として、図８に示すように、開口面積の等しいインク供給口３ａ及びインク回収口３ｂ、３ｃをインク供給路２ａおよびインク回収路２ｂ、２ｃの中央部の領域に比べて両端部の領域に高密度に配置する。言い換えると、インク供給口３ａとインク回収口３ｂ、３ｃの設置される間隔を中央部の領域に比べて両端部の領域で短くする（図中、両矢印Ｔ１〜Ｔ４）。このような構成とすることで、インク供給口３ａから圧力室６を介してインク回収口３ｂ、３ｃへ流れるインクの流量を中央部の領域に比べ両端部の領域で多くすることができる。この実施形態に中央部域と両端部域とでインク供給口およびインク回収口の開口面積を変える本実施形態の構成を加えることで、さらに中央部域と両端部域のインクの流量に差をつけることが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１…インクジェットヘッド；  ３ａ…インク供給口；  ３ｂ、３ｃ…インク回収口；
６…圧力室；  １０３…第３層基板；  １０５…ノズルプレート；  １０５ａ…ノズ
【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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