(57)【要約】      （修正有）【課題】記録液吐出時に発生する圧力波による圧力変動を吸収できるインクジェット記録ヘッドおよびこれを搭載するインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】圧電セラミックスプレートにノズル開口に連通し且つインクの充填されたチャンバを複数並設し、各チャンバの両側の側壁に電極が設けられ、各チャンバに連結し共通インク室が設置され、該インク流路内の容積を変化させることでその内部に充填されたインクをノズル開口から吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記チャンバとダンパーとの連結する空間に空気の溜まり場を設ける。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミックスプレートにノズル開口に連通し且つインクの充填されたチャンバを複数並設し、各チャンバの両側の側壁に電極が設けられ、各チャンバに連結し共通インク室が設置され、共通インク室に連結したインクを供給する貯蔵タンクと該チャンバの間にダンパーが設けられ、該インク流路内の容積を変化させることでその内部に充填されたインクをノズル開口から吐出するインクジェットヘッドにおいて、
前記チャンバとダンパーとの連結する空間に空気を保持する空間である空気溜まり場を設けることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
請求項１において、前記空気溜まり場を各チャンバに連結した共通インク室内に設置することを特徴とするインクジェットヘッド記録装置。
【請求項３】
請求項２において、前記空気溜まり場を共通インク室内に均一に設置することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項４】
請求項１において、前記空気溜まり場をダンパーと共通インク室とを結ぶ流路内に設置することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】
請求項４において、前記空気溜まり場を流路内に均一に設置することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項６】
請求項1において、前記空気溜まり場を前記ダンパーの流路内に設置することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項７】
請求項1において、前記空気溜まり場を前記チャンバ内に設置することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項８】
請求項７において、前記空気溜まり場を全ての前記チャンバ内に設置することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項９】
請求項1から８において、全ての前記空気溜まり場を同時に設置することを特徴とす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】
本発明は、インクジェットヘッドを有し、例えば、プリンタ、ファックスなどに適用される記録ユニット及びこれを用いたインクジェット記録装置に関し、特に、インク加圧室内で発生する圧力変動を吸収して安定したインク吐出特性が得られるインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクを吐出する複数のノズルを有するインクジェットヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録するインクジェット式記録装置が知られている。かかるインクジェット式記録装置では、インクジェットヘッドのノズルが被記録媒体に対向するようにヘッドホルダに設けられ、このヘッドホルダはキャリッジに搭載され被記録媒体の搬送方向とは直交する方向に走査されるようになっている。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドのヘッドチップの一例の分解概略を図１１に、また、要部断面を図１２に示す。
【０００４】
図１１及び図１２に示すように、圧電セラミックプレート１０１には、複数のチャンバ１０２が並設され、各チャンバ１０２は、側壁１０３で分離されている。各チャンバ１０２の長手方向一端部は圧電セラミックプレート１０１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面までは延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。このような各チャンバ１０２内の両側壁１０３の開口側表面には、長手方向に亘って、駆動電界印加用の電極１０５が形成されている。
【０００５】
また、圧電セラミックプレート１０１のチャンバ１０２の開口側には、カバープレート１０７が接着剤１０９を介して接合されている。このカバープレート１０７には、各チャンバ１０２の浅くなった他端部と連通する凹部となる共通インク室１１１と、この共通インク室１１１の底部からチャンバ１０２とは反対方向に貫通するインク供給口１１２とを有する。
【０００６】
さらに、圧電セラミックプレート１０１とカバープレート１０７との接合体のチャンバ１０２が開口している端面には、ノズルプレート１１５が接合されており、ノズルプレート１１５の各チャンバ１０２に対向する位置にはノズル開口１１７が形成されている。
【０００７】
なお、圧電セラミックプレート１０１のノズルプレート１１５とは反対側でカバープレート１０７とは反対側の面には、配線基板１２０が固着されている。配線基板１２０には、各電極１０５とボンディングワイヤ１２１等で接続された配線１２２が形成され、この配線１２２を介して電極１０５に駆動電圧を印加できるようになっている。
【０００８】
このように構成されるヘッドチップでは、インク供給口１１２から各チャンバ１０２内にインクを充填し、所定のチャンバ１０２の両側の側壁１０３に電極１０５を介して所定の駆動電界を作用させると、側壁１０３が撓み変形してチャンバ１０２内の容積が一時的に変化し、これにより、チャンバ１０２内のインクがノズル開口１１７から吐出する。
【０００９】
例えば、図１３に示すように、チャンバ１０２ａに対応するノズル開口１１７からインクを吐出する場合には、そのチャンバ１０２ａ内の電極１０５ａ、１０５ｂに正の駆動電圧を印加すると共にそれぞれに対向する電極１０５ｃ、１０５ｄを接地するようにする。これにより、側壁１０３ａ、１０３ｂにはチャンバ１０２ａに向かう方向の駆動電界が作用し、これが圧電セラミックプレート１０１の分極方向と直交すれば、圧電厚みすべり効果により側壁１０３ａ、１０３ｂがチャンバ１０２ａ方向に撓み変形し、チャンバ１０２ａ内の容積が減少してインクに対する圧力が増加し、ノズル開口１１７からインクが吐出する。
【特許文献１】特開２００４−１２２４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、近年、特にこのような構造のインクジェットヘッドは、印字速度の高速化が進み、駆動周波数と共にノズル数も増加する傾向がある。多ノズル化に伴い、供給インク量も増加し、インク液室内の圧力変動によるインク滴吐出特性への悪影響による吐出不具合の発生が問題しされている。
【００１１】
本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、記録液吐出時に発生する圧力波による圧力変動を吸収できるインクジェット記録ヘッドおよびこれを搭載するインクジェット記録装置を実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、上記問題を解決する本発明の第１の形態は、圧電セラミックスプレートにノズル開口に連通し且つインクの充填されたチャンバを複数並設し、各チャンバの両側の側壁に電極が設けられ、各チャンバに連結し共通インク室が設置され、共通インク室に連結したインクを供給する貯蔵タンクと該チャンバの間にダンパーが設けられ、該インク流路内の容積を変化させることでその内部に充填されたインクをノズル開口から吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記チャンバとダンパーとの連結する空気を保持する空間である空間に空気の溜まり場を設けるインクジェット記録装置にある。
【００１３】
これにより本発明では、記録液吐出時に発生する圧力波による圧力変動を溜まっている空気が吸収するため安定的な吐出を可能にすることができる。また、この優れた効果により多数ノズル同時駆動による高速印字を容易に達成することができる。
【００１４】
本発明の第２の形態は、前記空気溜まりを各チャンバに連結した共通インク室内に設置することにある。
【００１５】
これにより本発明では、記録液吐出時に発生する圧力波による圧力変動を圧力発生源により近い位置で吸収することができるためより効果的に安定吐出が可能となる。
【００１６】
本発明の第３の形態は、前記第２の形態の空気溜まりを共通インク室内に均一に設置することにある。
【００１７】
これにより本発明では、全てのノズルに対して均一な圧力抑制効果を得ることができるためより効果的に安定吐出が可能となる。また、これによりインク滴の吐出速度が全てのノズルにわたって一定となるため高印字品質が可能とする。
【００１８】
本発明の第４の形態は、前記空気溜まりをダンパーと共通インク室とを結ぶ流路内に設置することにある。
【００１９】
これにより本発明では、フィルターを挟んでノズルより上流側に前記空気溜まりがあるため吐出中に空気がノズルに流れ込み吐出不良を発生させることを防ぐことができる。このためより安定的な吐出がより可能になる。
【００２０】
本発明の第５の形態は、前記第４の形態の空気溜まりを流路内に均一に設置することにある。
【００２１】
これにより本発明では、均一なインクの流れを作ることができるためより効果的に安定吐出が可能となる。
【００２２】
本発明の第６の形態は、前記空気溜まりを前記ダンパーの流路内に設置することにある。
【００２３】
これにより本発明では、記録液吐出時に発生する圧力波による圧力変動を抑制することができると同時に上流部分で発生する圧力変動も吸収するこことができるためより優れた圧力抑制効果をもつことができる。
【００２４】
本発明の第７の形態は、前記空気溜まりを前記チャンバ内に設置することにある。
【００２５】
これにより本発明では、極めて圧力発生源に近い位置に前記空気溜まりがあるため優れた圧力抑制効果を得ることができる。
【００２６】
本発明の第８の形態は、前記第７形態の空気溜まりを全ての前記チャンバ内に設置することにある。
【００２７】
これにより本発明では、全てのチャンバで発生する圧力波による圧力変動を均一に抑えることができるため安定的な吐出が可能となる。また、ノズル毎の吐出速度も一定となるため極めて優れた印字品質を得ることができる。
【００２８】
本発明の第９の形態は、前記第1から第７の形態全ての空気黙りを同時に設置することにある。
【００２９】
これにより本発明では、全ての効果を同時に得ることができ特にすぐれた吐出特性を得ることができる。そのため、全てを同時に利用することが最も望ましい。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように本発明では、インク液室内の圧力変動を吸収・低減することで安定的吐出を可能にし、多数ノズル同時駆動による高速高品質印字を可能とするインクジェット記録装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態に基づく本発明を説明する。
【００３２】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略図である。図１に示すように、本実施形態のインクジェット式記録装置１０は、ヘッドが走査されるシリアル方式のインクジェット式記録装置であり、インクを吐出させるインクジェットヘッド２０が設けられたヘッドユニット１００を具備する。このヘッドユニット１００はキャリッジ１１上に固定されており、キャリッジ１１は一対のガイドレール１２ａ、１２ｂ上に軸方向に移動自在に搭載されている。
【００３３】
また、ガイドレール１２ａ、１２ｂの一端側には駆動モータ１３が設けられており、この駆動モータ１３による駆動力が、当該駆動モータ１３に連結されたプーリ１４ａと、ガイドレール１２ａ、１２ｂの他端側に設けられたプーリ１４ｂとの間に掛け渡されたタイミングベルト１５に沿って移動されるようになっている。
【００３４】
さらに、キャリッジ１１の搬送方向と直交する方向の両端部側には、ガイドレール１２ａ、１２ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ１６、１７が設けられている。これらの搬送ローラ１６、１７は、キャリッジ１１の下方に当該キャリッジ１１の搬送方向とは直交する方向に被記録媒体Ｓを搬送するものである。
【００３５】
そして、これら搬送ローラ１６、１７によって被記録媒体Ｓを送りつつキャリッジ１１をその送り方向とは直交方向に走査することにより、インクジェットヘッド２０によって被記録媒体Ｓ上に文字及び画像等が記録される。
【００３６】
ここで、インクを吐出させるインクジェットヘッドの一例について説明する。なお、図３は、ヘッドチップの分解斜視図であり、図４は、インクジェットヘッドの組立工程を示す概略斜視図である。
【００３７】
まず、ヘッドチップ２１について詳しく説明する。図３及び図４に示すように、ヘッドチップ２１を構成する圧電セラミックプレート２６には、ノズル開口２７に連通してインクを吐出させるチャンバ２８が複数並設され、各チャンバ２８は、側壁２９で分離されている。
【００３８】
各チャンバ２８の長手方向一端部は、圧電セラミックプレート２６の一端面まで延設されており、他端部は、他端面までは延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。なお、各チャンバ２８は、例えば、円盤状のダイスカッターにより形成され、深さが徐々に浅くなった部分は、ダイスカッターの形状を利用して形成される。
【００３９】
また、各チャンバ２８内の両側の側壁２８の開口側表面には、長手方向に亘って、チャンバ２８毎に独立した駆動信号が出力される一対の個別電極３０がそれぞれ形成されている。この一対の個別電極３０は、例えば、公知の斜め方向からの蒸着によって各チャンバ２８内の各側壁２９にそれぞれ形成される。
【００４０】
さらに、圧電セラミックプレート２６のチャンバ２８の開口側には、インク室プレート３１が接合されている。このインク室プレート３１には、各チャンバ２８の浅くなった他端部のみと連通する凹部となるインク室３２と、このインク室３２の底部からチャンバ２８とは反対方向に貫通するインク供給口３３とが設けられている。
【００４１】
なお、インク室プレート３１は、例えば、セラミックプレート、金属プレート等で形成することができるが、圧電セラミックプレート２６との接合後の変形等を考えると、熱膨張率の近似したセラミックプレートを用いるのが好ましい。
【００４２】
また、圧電セラミックプレート２６とインク室プレート３１の接合体とのチャンバ２８が開口している端面には、ノズルプレート３４が接合されている。このノズルプレート３４の各チャンバ２８に対向する位置にはノズル開口２７が形成されている。
【００４３】
さらに、ノズルプレート３４は、圧電セラミックプレート２６とインク室プレート３１との接合体のチャンバ２８が開口している端面の面積よりも大きくなっている。このノズルプレート３４は、ポリイミドフィルムなどに、例えば、エキシマレーザ装置を用いてノズル開口２７を形成したものである。また、図示しないが、ノズルプレート３４の被印刷物に対向する面には、インクの付着等を防止するために撥水性を有する撥水膜が設けられている。
【００４４】
なお、本実施形態では、圧電セラミックプレート２６とインク室プレート３１との接合体のチャンバ２８が開口している端部の周囲には、ノズル支持プレート３５が配置されている。このノズル支持プレート３５は、ノズルプレート３４の接合体端面の外側と接合されて、ノズルプレート３４を安定して保持するためのものである。
【００４５】
ここで、このようなヘッドチップ２１を具備するインクジェットヘッド２０について詳細に説明する。
【００４６】
図２及び図４に示すように、インクジェットヘッド２０は、ヘッドチップ２１を構成する圧電セラミックプレート２６のノズル開口２７側とは反対側の端部に、例えば、ボンディングワイヤ等を介して一対の個別電極３０に接続される図示しない配線パターンが形成されている。
【００４７】
また、圧電セラミックプレート２６とインク室プレート３１との接合体のノズル支持プレート３５の後端側には、圧電セラミックプレート２６側のアルミニウム製のベースプレート２２と、インク室プレート３１側のヘッドカバー２３とが組み付けられる。このヘッドカバー２３には、インク室プレート３１のインク供給口３３のそれぞれに連通するインク導入路３６が設けられている。
【００４８】
そして、ベースプレート２２及びヘッドカバー２３は、ベースプレート２２の係止孔２２ａにヘッドカバー２３の係止シャフト２３ａを係合することにより固定され、両者で圧電セラミックプレート２６とインク室プレート３１との接合体を挟持する。
【００４９】
また、図４（ａ）に示すように、圧電セラミックプレート２６の後端側に突出したベースプレート２２上には配線基板２５が固着されている。この配線基板２５上には、ヘッドチップ２１を駆動するための駆動ＩＣを有する駆動回路２４が搭載され、後述する駆動回路２４とフレキシブルケーブルとが異方性導電膜３７を介して接続される。これにより、図４（ｂ）のインクジェットヘッド２０が完成する。
【００５０】
次に本発明の空気の溜まり場について説明する。図５は、本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの側面図である。図６は、従来のインクジェットヘッドのＡ−Ａ断面図である。図７は、本発明のインクジェットヘッドのＡ−Ａ断面図である。図８は、ダンパー流路のＢ−Ｂ断面図である。図９は、流路のＣ-Ｃ断面図である。図１０は、チャンバーの拡大図である。
【００５１】
図７や図１０に示すように本発明のインクジェットヘッドには、共通インク室内（ア）に奥行き方向に均一に設けられた空間である空気の溜まり場（カ）がある。この空気溜り場はインクが充填されたときでも空気を保持することができることから、記録液吐出時に発生する圧力変動を図７（カ）に溜まった空気が均一に吸収するため安定的な吐出が可能となる。
【００５２】
また、本実施例では、図７や図９に示すように流路内（イ）にフィルター（オ）を挟んでノズルより上流側に空気の溜まり場（キ）を奥行き方向に均一に設けている。これにより上流の空気がノズル側に流れ込むことを防止しながら記録液吐出時に発生する圧力変動を抑制することができるため、安定した吐出を得ることができる。
【００５３】
また、本実施例では、図７や図８に示すようにダンパー流路内（ウ）に空気の溜まり場（ク）が奥行き方向に均一に設置されている。これにより記録液吐出時に発生する圧力変動とダンパーより上流側で発生する圧力変動を同時に抑えることができるためより安定的な記録液吐出を可能にすることができる。
【００５４】
また、本発明では、図７や図１０に示すようにチャンバー内（エ）の後部に空気の溜まり場（ケ）が全てのチャンバーに設置してある。これにより記録液吐出時に発生する圧力変動を圧力発生源から極めて近い位置で溜まり場の空気（ケ）が吸収するためより効率よく圧力変動を抑制することができ安定的な吐出特性を得ることができる。
【００５５】
以上の機構にすることで、本発明のインクジェットヘッドは、記録液吐出時に発生する圧力波による圧力変動を効率よく吸収することができる。したがって、極めて安定的な吐出が可能となり多ノズルで高い駆動周波数のインクジェットヘッドを供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの概略図１である。
【図３】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの構造概略図である。
【図４】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの概略図２である。
【図５】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの側面図である。
【図６】図５における従来のインクジェットヘッドのＡ−Ａ断面図である。
【図７】図５における本発明のインクジェットヘッドのＡ−Ａ断面図である。
【図８】図７におけるダンパー流路のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】図７における流路のＣ-Ｃ断面図である。
【図１０】図７における流路のチャンバーの拡大図である。
【図１１】従来技術に係るインクジェットヘッドのヘッドチップの概要を示す概略斜視図である。
【図１２】従来技術に係るインクジェットヘッドのヘッドチップの概要を示す断面図である。
【図１３】従来技術に係るインクジェットヘッドのヘッドチップの概要を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  インクジェット式記録装置
２０  インクジェットヘッド
２１  ヘッドチップ
２２  ベースプレート
２３  ヘッドカバー
２４  駆動回路
２５  配線基板
２６  圧電セラミックプレート
２７  ノズル開口
２８、２８ａ〜２８ｆ  チャンバ
２９、２９ａ〜２９ｅ  側壁
３０  一対の個別電極
３０Ａ  個別電極
３４  ノズルプレート
４０  タンクホルダ
５０  外部回路
５１  外部配線
６０ａ〜６０ｆ、６１、６２  駆動波形
１００  ヘッドユニット
ア  供給インク室
イ  流路
ウ  ダンパー流路
エ  チャンバー
オ  フィルター
カ〜ケ  本発明の空気の溜まり場
【図１】
2008188817.tif 000003
【図２】
2008188817.tif 000004
【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】
2008188817.tif 000012
【図１１】
2008188817.tif 000013
【図１２】
2008188817.tif 000014
【図１３】
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