JP2004114315A

JP2004114315A - 液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ及びインクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2004114315A
Application number: JP2002276621A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Hashimoto; 橋本　憲一郎
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】共通液室に圧力を吸収するダンパー機構を設けるためにヘッドの組み立て工程が複雑で、ヘッド自体も大きくなる。
【解決手段】流路基板１と樹脂部材からなるノズル板４とを重ねて接合し、複数のノズル５が連通する吐出室６、吐出室６に流体抵抗部７を介して連通する共通液室８を形成して、共通液室８の壁面をノズル板４で形成し、共通液室容積を各吐出室容積の２０倍以下になるように形成した。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は液滴吐出ヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００１−２７７５２４号公報
【特許文献２】特開２００２−０１９１０９号公報
【０００３】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置或いは画像形成装置として用いるインクジェット記録装置において使用する液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドとしては、一般に、外部からインクを共通液室に供給し、共通液室から各吐出室（液室、流路、加圧液室、加圧室、個別液室ともいう）に供給して、この吐出室内にインクにエネルギー発生手段（圧力発生手段）によってエネルギーを加えることにより、ノズルからインク滴を吐出する。
【０００４】
このようなインクジェットヘッドにあっては、吐出室内で与えられてエネルギーは、共通液室に圧力波として伝わり、その圧力波は共通液室を介して周辺の吐出室に影響を与え、特に、複数のノズルから同時にインク滴を吐出させる場合に、各吐出室からの圧力波が共通液室で干渉を起こし、インク滴吐出の不安定あるいは吐出不良を引き起こすことがある。
【０００５】
そこで、従来のインクジェットヘッドにおいては、
【特許文献１】や
【特許文献２】に開示されているように、共通液室に弾性変形する弾性変形部を有する板状部材を設けてダンパー機構を構成し、共通液室内の圧力波を減衰させるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のインクジェットヘッドのように、共通液室に圧力を吸収するダンパー機構を設けると、ヘッドの組み立て工程が複雑で長くなり、ヘッド自体も大きくなってしまうという課題がある。
【０００７】
また、共通液室にダンパー機能を設けない場合は、共通液室の容積を大きくして、圧力波を減衰させるという方法があるが、共通液室に取られる体積によってヘッドが大きくなってしまい、また、共通液室の容積を大きくすると、巻き込んだ気泡を排出しづらくなるという問題も生じる。気泡を排出しづらいので、回復動作の機構も大型になり、回復のために使用するインクの量も多くなってしまうという課題も生じる。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、吐出不良がなく、気泡排出も容易に行える液滴吐出ヘッド、ヘッド一体型のインクカートリッジ、及びこれらの液滴吐出ヘッド又はインクカートリッジを搭載し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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、共通液室の容積が、この共通液室に通じる各吐出室の容積の２０倍以下であり、かつ共通液室の壁面を構成するノズル板が樹脂部材である構成としたものである。
【００１０】
ここで、ノズル板の少なくとも共通液室の壁となっている部分が、ヤング率をＥ〔Ｎ／ｍ^３〕、厚さをｈ〔ｍ〕としたとき、０．００００１〔Ｎ〕≦Ｅｈ^３≦０．０００６〔Ｎ〕を満たすことが好ましい。また、ノズル板の厚さが１０μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましい。さらに、ノズル板のヤング率が２Ｅ１０〔Ｎ／ｍ^３〕以下であることが好ましい。
【００１１】
本発明に係るインクカートリッジは、本発明に係る液滴吐出ヘッドとこのヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したものである。
【００１２】
本発明に係るインクジェット記録装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッド又はインクカートリッジを備えているものである。
【００１３】
【実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。先ず、本発明に係る液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドの第１実施形態について図１乃至図５を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの分解斜視説明図、図２は同ヘッドのノズル板を透過状態で示す平面説明図、図３は同ヘッドの振動板長手方向に沿う模式的断面説明図、図４は同ヘッドの振動板短手方向に沿う模式的断面説明図である。
【００１４】
このインクジェットヘッドは、第１基板である流路基板１と、この流路基板１の下側に設けた第２基板である電極基板３と、流路基板１の上側に設けた第三基板であるノズル板４とを重ねて接合した積層構造体であり、これらにより、複数のノズル５が連通する吐出室６、吐出室６に流体抵抗部７を介して連通する共通液室８などを形成している。
【００１５】
流路基板１には、吐出室６及びこの吐出室６の底部となる壁面を形成する振動板１０、各吐出室６を隔てる隔壁１１を形成する凹部、共通液室８を形成する凹部などを形成している。また、共通液室８はその容積が各吐出室６の容積の２０倍以下になるように形成している。
【００１６】
この流路基板１は、（１１０）面方位の単結晶シリコン基板（シリコンウエハ）に振動板となる厚み（深さ）に高濃度不純物であるボロンを拡散し、この高濃度ボロンドープ層をエッチングストップ層として異方性エッチングを行うことにより、吐出室６となる凹部等を形成するときに所望の厚さの振動板１０を得たものである。なお、高濃度Ｐ型不純物としては、ボロンの他、ガリウム、アルミニウム等も用いることができる。
【００１７】
また、振動板１０を形成する方法としては、Ｐ型基板に振動板となるＮ型層、あるいはＮ型基板に振動板となるＰ型層を形成し電気化学エッチングによりエッチングを停止して振動板を形成する方法、ＳＯＩ基板を用いて酸化膜層でエッチングを停止する方法、あるいは時間を制御してエッチングを終了する方法などでもよい。
【００１８】
電極基板３には、凹部１４を形成して、この凹部１４の底面に振動板１０に所定のギャップ１６を置いて対向する電極１５を形成し、この電極１５と振動板１０によって、振動板１０を静電力で変形させて吐出室６の内容積を変化させるアクチュエータ部を構成している。この電極基板３の接合によってギャップを構成すると共に、各振動板１０に対応する各々の位置に電極１５が配置される。
【００１９】
また、この電極基板３には、共通液室８に外部からインクを供給するための貫通穴であるインク供給口９が設けられている。そして、流路基板１の共通液室８にはインク供給口９に対応する部分に貫通穴９ａが形成されている。
【００２０】
この電極基板３の電極１５上には振動板１０との接触によって電極１５が破損するのを防止するため、例えば０．１μｍ厚のＳｉＯ_２などの絶縁層１７を成膜している。なお、電極１５を電極基板３の端部付近まで延設して外部駆動回路と接続手段を介して接続するための電極パッド部１５ａを形成している。
【００２１】
この電極基板３は、ガラス基板、又は表面に熱酸化膜３ａを形成した単結晶シリコン基板上に、ＨＦ水溶液などでエッチングにより凹部１４を形成し、この凹部１４に窒化チタンなどの高耐熱性を有する電極材料をスパッタ、ＣＶＤ、蒸着などの成膜技術で所望の厚さに成膜し、その後、フォトレジストを形成してエッチングすることにより、凹部１４にのみ電極１５を形成したものである。この電極基板３と流路基板１とは陽極接合、直接接合などのプロセスで接合している。
【００２２】
ここで、電極１５は、シリコン基板にエッチングで形成した深さ０．４μｍの凹部１４内に窒化チタンを０．１μｍの厚さにスパッタし形成し、その上にＳｉＯ_２スパッタ膜を０．１μｍ厚みで絶縁層１７として形成している。したがって、このヘッドにおいては、電極基板３と流路基板１とを接合した後のエアギャップ１６の長さ（振動板１０と絶縁層１７表面との間隔）は、０．２μｍとなっている。
【００２３】
また、ノズル板４にはノズル５、液体抵抗部７となる溝を形成し、吐出面には撥水処理を施している。このノズル板４はポリイミドなどの樹脂部材で形成し、流路基板１に接着剤にて接合している。このノズル板４は共通液室８の壁面を構成している。
【００２４】
このヘッドにおいては、振動板１０を共通電極に接続し、電極パッド１５ａに、例えばリード線をボンディングして、図示しないドライバが接続され、インクジェットヘッドが駆動可能となる。
【００２５】
また、インク供給口９にインク供給管を接着して接続することにより、共通液室８、吐出室６等は、インクタンク（不図示）からインク供給口９を通して供給されたインクが充填されることが可能となる。なお、使用されるインクは、水、アルコール、トルエン等の主溶媒にエチレングリコール等の界面活性剤と、染料または顔料とを溶解または分散させることにより調製される。さらに、インクジェットヘッドにヒーター等を付設すれば、ホットメルトインクも使用できる。
【００２６】
そこで、電極１５に対して、ドライバにより、例えば、正の電圧パルスを印加して電極１５の表面が正の電位に帯電すると、対応する振動板１０の下面は負の電位に帯電する。したがって、振動板１０は静電気力によって吸引されて個別電極１５との間隔が狭まる方向へ撓む。このとき、振動板１０が撓むことにより、インクが共通液室８から流体抵抗７を経由して吐出室６に供給される。
【００２７】
次に、電極１５へ印加している電圧パルスをオフにし、蓄えられている電荷を放電すると、振動板１０は元の位置に復元する。この復元動作によって、吐出室６の内圧が急激に上昇して、ノズル５からインク液滴が記録紙（不図示）に向けて吐出される。
【００２８】
そこで、このようなヘッドにおける共通液室構成とノズル板との関係について図５以降をも参照して説明する。
まず、ノズル板４として厚さ３０μｍのＳＵＳ板を用いて、流路基板１及び電極基板３の構成を図５及び図６に示すように変更した（なお、対応する部分には図１ないし図４と同一の符号を付している。）上で、インクを供給するためのフレーム部材２０を共通液室８に接続し、共通液室８の大きさを変えてインク吐出実験を行った。
【００２９】
ここで、吐出室６は１５０ｄｐｉの密度で１２８ビット配列した。初めに配列の中心のビットを駆動し徐々に両側に駆動ビット数を増やしていき、最終的に１２８全ビットを駆動したときの吐出不良の生じたビット数を評価した。なお、駆動周波数は１６ｋＨｚでおこなった。
【００３０】
この評価結果を図７に示している。共通液室／吐出室容積比は共通液室容積とその共通液室に通じる吐出室の容積の総和の比である。吐出室とは圧力発生手段の面積の上方にある液の体積とし、図６においてドットで塗りつぶした部分の容積である。
【００３１】
この図７に示す結果によれば、共通液室容積が吐出室容積の２０倍を超えると、吐出不良が生じないことがわかる。２０倍以下では共通液室で圧力波が干渉しそれが各吐出室に影響を与えており、２０倍を超えると共通液室で圧力波が減衰し吐出不良を起こさなくなる。
【００３２】
次に、ノズル板４を厚さ３０μｍのポリイミドのノズル板に変えて同様の実験を行った。なお、ノズル５はレーザー加工により形成した。このときの結果を図８に示している。
【００３３】
この図８に示すように、ノズル板４をポリイミドにしたことにより、著しく吐出不良が低減できる。これは、共通液室８の壁の一つが剛性の小さなポリイミドのノズル板４となっているので、その部分が共通液室８内の圧力波を減衰させるダンパーとして働くことによって、吐出不良が減少したものと考えられる。
【００３４】
このように、ノズル板に剛性の小さな部材を用いて共通液室の壁とすることによって、共通液室の容積が小さくても、吐出不良が起こらないようにすることができる。
【００３５】
そこで、前述した図１ないし図４に示すインクジェットヘッドにおいてノズル板４にポリイミドを用いることで、図８と同様の結果が得られ、共通液室８が小さくても、つまり、共通液室容積が吐出室容積の２０倍以下である場合においても、吐出不良が生じないヘッドを得ることができた。よって、共通液室に特別にダンパー機構を設けることなく、共通液室の圧力波を減衰させ、吐出不良を防止することができる。
【００３６】
ここで、このときノズル板のヤング率をＥ〔Ｎ／ｍ^３〕、厚さをｈ〔ｍ〕としたとき、
０．００００１〔Ｎ〕≦Ｅｈ^３≦０．０００６〔Ｎ〕
の関係を満たすことが好ましい。
【００３７】
Ｅｈ^３が０．００００１（Ｎ）未満では、吐出室６の一つの壁を構成するノズル板４の剛性が小さく吐出エネルギーが吸収され、吐出効率が低下する、また、０．０００６（Ｎ）を越えると、ノズル板４の剛性が大きくなり、ダンパー効果が十分に得られない。
【００３８】
また、ノズル板４の厚さは微小なノズルを開けることから、４０μｍ以下が好ましく、ピンホールなどの不良なく、歩留まり良く製造するには１０μｍ以上が好ましい。その条件下で、ヤング率は２０ＧＰａ（２Ｅ１０〔Ｎ／ｍ^３〕）以下であることが好ましい。
【００３９】
なお、上記実施形態では、ノズル板にポリイミドを用いたが、その他にポリアミド、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＴなどの樹脂を用いることができる。
【００４０】
次に、第２実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。なお、図９は同実施形態に係るヘッドの分解斜視説明図、図１０は同ヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図である。
【００４１】
このインクジェットヘッドは、流路板２１と、流路板２１の下側に設けた振動板２２と、流路板２１の上側に設けたポリイミドなどの樹脂部材からなるノズル板２４とを積層接合して、レーザー加工により形成した複数のノズル２５がノズル連通路２６ａを介して連通する吐出室２６、吐出室２６に流体抵抗部２７を介して連通する共通液室８などを形成している。
【００４２】
このヘッドでは、吐出室容積は振動板２２上に位置する部分でドットで塗りつぶした領域（図１０参照）となる。また、共通液室２８はその容積が各吐出室２６の容積の２０倍以下になるように形成している。
【００４３】
そして、振動板２２の外面にはセラミックス基板などのベース基板３１上に接合した圧電素子３２の一端部を接合している。
【００４４】
また、振動板２２の外周部でベース基板３１の外周側にはフレーム部材３３を接合し、このフレーム部材３３に外部から共通液室２８にインクを供給するインク供給穴２９を形成し、振動板２２にはインク供給穴２９に対応するインク供給口２９ａを形成している。
【００４５】
なお、流路板２１は（１１０）面方位のシリコン基板を用い、ＫＯＨ、ＴＭＡＨなどのアルカリ液による異方性エッチングによって、吐出室２６を形成している。また、ＩＣＰとアルカリ液による異方性エッチングの併用により貫通口であるノズル連通路２６ａ及び共通液室２８を形成する貫通部を形成している。ノズル板２４を接合することにより共通液室２８の上面が密閉され、樹脂部材によるノズル板２４が共通液室２８の１つの壁面を構成する。また、振動板２２は電鋳によって作製したニッケル板を用いた。
【００４６】
このヘッドにおいては、圧電素子３２にドライバＩＣを接続し、電圧を印加することにより、圧電素子３２が変位し振動板２２を変形させる。それによって、吐出室２６内のインクにエネルギーを与えノズル連通路２６ａを介してノズル２５からインク滴を吐出する。
【００４７】
本実施形態においても、共通液室２８の壁を形成するノズル板２４がダンパーとして作用し、共通液室内の圧力波を減衰させ、吐出不良を防止することができる。
【００４８】
次に、第３実施形態について図１１を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図である。
このヘッドでは、流路板２１の上面にも溝部を形成することによって流路３６を構成し、流路板２２の両面でインクが流れるようにした。吐出室容積は振動板２２上に位置する部分でドットで塗りつぶした領域となる。なお、その他の構成は第２実施形態と同様である。
【００４９】
このヘッドでは、インクの流量を大きくすることによって高周波数駆動が可能となり、また共通液室のインク淀み部分がないので気泡の排出性がより向上する。
【００５０】
次に、第４実施形態について図１２及び図１３を参照して説明する。なお、図１２は同実施形態に係るヘッドの分解斜視説明図、図１３は同ヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図である。
このヘッドの吐出原理は前記第１実施形態のヘッドと同様である。このヘッドは、流路板４１と、静電アクチュエータ基板４２と、ポリイミドなどの樹脂部材からなるノズル板４４とを重ねて接合した積層構造体であり、これらにより、複数のノズル４５がノズル連通路４６ａを介して連通する吐出室４６、吐出室４６に流体抵抗部４７を介して連通する共通液室４８、ノズル板４４側の流路５６などを形成している。
【００５１】
このヘッドでは、吐出室容積は後述する振動板上に位置する部分でドットで塗りつぶした領域となり、また、共通液室２８はその容積が各吐出室２６の容積の２０倍以下になるように形成している。
【００５２】
静電アクチュエータ基板４２は、ベース基板５１に形成した絶縁膜５１ａ上に、ポリシリコンからなる振動板５２、振動板５２に所定のギャップ５３を置いて対向するポリシリコンからなる電極５４を形成し、振動板５２を静電力で変位させて吐出室４６の内容積を変化させるアクチュエータ部を構成している。なお、ギャップ５３は、振動板５０と電極５４の間の犠牲層をエッチング除去することにより形成している。
【００５３】
そして、この静電アクチュエータ基板４２には共通液室４８に外部からインクを供給するための貫通穴であるインク供給口４９を形成している。
【００５４】
なお、電極５４上と振動板５２のどちらか一方あるいは両方には電極５４と振動板５２との接触によってショートするのを防止するため、例えば０．１μｍ厚のＳｉＯ_２などの絶縁層（図示せず）を成膜している。また、電極５４をベース基板５１の端部付近まで延設して外部駆動回路と接続手段を介して接続するための電極パッド部５４ａをアルミで形成している。
【００５５】
この静電アクチュエータ基板４２は、振動板５０と電極５４の間のギャップ５３を犠牲層のエッチングにより形成している。電極５４をベース基板５１の端部付近まで延設して外部駆動回路と接続手段を介して接続するための電極パッド部５４ａをアルミで形成している。
【００５６】
本実施形態においても、共通液室４８の壁を形成するノズル板４４がダンパーとして作用し、共通液室内の圧力波を減衰させ、吐出不良を防止することができる。
【００５７】
なお、上記各実施形態においては、基板上面に設けたノズル孔からインク液滴を吐出させるサイドシュータタイプとしたが、インク液滴を基板の端部に設けたノズル孔から吐出させるエッジシュータタイプとすることもできる。
【００５８】
次に、本発明に係るインクカートリッジについて図１４を参照して説明する。このインクカートリッジ２００は、ノズル孔２０１等を有する上記各実施形態のいずれかのインクジェットヘッド２０２と、このインクジェットヘッド２０２に対してインクを供給するインクタンク２０３とを一体化したものである。
【００５９】
このように本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドとインクタンクとを一体化することにより、特別なダンパー機構を設けることもなく、共通液室の容量を大きく必要もなく、吐出不良を防止できるヘッドを一体化できるので、小型、低コスト化を図れ、また、信頼性が向上する。
【００６０】
次に、本発明に係るインクジェット記録装置の一例について図１５及び図１６を参照して説明する。なお、図１５は同記録装置の斜視説明図、図１６は同記録装置の機構部の側面説明図である。
【００６１】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体２１１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した本発明に係るインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部２１２等を収納し、装置本体２１１の下方部には前方側から多数枚の用紙２１３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）２１４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙２１３を手差しで給紙するための手差しトレイ２１５を開倒することができ、給紙カセット２１４或いは手差しトレイ２１５から給送される用紙２１３を取り込み、印字機構部２１２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ２１６に排紙する。
【００６２】
印字機構部２１２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド２２１と従ガイドロッド２２２とでキャリッジ２２３を主走査方向（図１６で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ２２３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液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドからなるヘッド２２４を複数のインク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。またキャリッジ２２３にはヘッド２２４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ２２５を交換可能に装着している。なお、上述した本発明に係るインクカートリッジを搭載するようにすることもできる。
【００６３】
インクカートリッジ２２５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。
【００６４】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド２２４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。
【００６５】
ここで、キャリッジ２２３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド２２１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド２２２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ２２３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ２２７で回転駆動される駆動プーリ２２８と従動プーリ２２９との間にタイミングベルト２３０を張装し、このタイミングベルト２３０をキャリッジ２２３に固定しており、主走査モーター２２７の正逆回転によりキャリッジ２２３が往復駆動される。
【００６６】
一方、給紙カセット２１４にセットした用紙２１３をヘッド２２４の下方側に搬送するために、給紙カセット２１４から用紙２１３を分離給装する給紙ローラ２３１及びフリクションパッド２３２と、用紙２１３を案内するガイド部材２３３と、給紙された用紙２１３を反転させて搬送する搬送ローラ２３４と、この搬送ローラ２３４の周面に押し付けられる搬送コロ２３５及び搬送ローラ２３４からの用紙２１３の送り出し角度を規定する先端コロ２３６とを設けている。搬送ローラ２３４は副走査モータ２３７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００６７】
そして、キャリッジ２２３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ２３４から送り出された用紙２１３を記録ヘッド２２４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材２３９を設けている。この印写受け部材２３９の用紙搬送方向下流側には、用紙２１３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ２４１、拍車２４２を設け、さらに用紙２１３を排紙トレイ２１６に送り出す排紙ローラ２４３及び拍車２４４と、排紙経路を形成するガイド部材２４５，２４６とを配設している。
【００６８】
記録時には、キャリッジ２２３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２２４を駆動することにより、停止している用紙２１３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙２１３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙２１３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙２１３を排紙する。
【００６９】
また、キャリッジ２２３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド２２４の吐出不良を回復するための回復装置２４７を配置している。回復装置２４７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ２２３は印字待機中にはこの回復装置２４７側に移動されてキャッピング手段でヘッド２２４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００７０】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド２２４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００７１】
このように、このインクジェット記録装置においては本発明に係るインクジェットヘッド（又はインクカートリッジ）を搭載しているので、吐出不良がなく、信頼性が高く、長期にわたり、安定したインク滴吐出特性が得られて、高画質記録を行うことができる。また、ヘッドを小型軽量とすることができるので、キャリッジ動作を高速で行うことができ印字速度が速く、キャリッジ駆動のためのモータなども小型化できるので、低コスト、小型のインクジェット記録装置が実現可能である。
【００７２】
なお、上記実施形態においては、本発明に係る液滴吐出ヘッドをインクジェットヘッドに適用したが、インク以外の液体の滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する液滴吐出ヘッド、遺伝子分析試料を吐出する液滴吐出ヘッドなどにも適用することできる。また、上記各実施形態においては静電型、あるいは、圧電素子を用いるヘッドで説明したが、前述したようなサーマル型ヘッドにも同様に適用できる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、共通液室の容積が、この共通液室に通じる各吐出室の容積の２０倍以下であり、かつ共通液室の壁面を構成するノズル板が樹脂部材である構成としたので、簡単な構成で、吐出不良を防止でき、安定した滴吐出を行うことができる。
【００７４】
本発明に係るインクカートリッジによれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドとこのヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したので、簡単な構成で、吐出不良を防止でき、安定した滴吐出を行うことができるヘッド一体化カートリッジが得られ、小型、低コスト化を図れる。
【００７５】
本発明に係るインクジェット記録装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッド又はインクカートリッジを備えているので、安定した滴吐出を行うことができ、高画質記録を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドとしてインクジェットヘッドの分解斜視説明図、
【図２】同ヘッドのノズル板を透過状態で示す平面説明図
【図３】同ヘッドの液室長手方向に沿う模式的断面説明図
【図４】同ヘッドの液室短手方向に沿う模式的断面説明図
【図５】共通液室／吐出室容積比と吐出不良の関係の評価に用いたヘッド構成を説明するための分解斜視図
【図６】同ヘッド構成の断面説明図
【図７】ノズル板が金属部材である場合の共通液室／吐出室容積比と吐出不良の関係を説明するための説明図
【図８】ノズル板が樹脂部材である場合の共通液室／吐出室容積比と吐出不良の関係を説明するための説明図
【図９】本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドとしてインクジェットヘッドの分解斜視説明図、
【図１０】同ヘッドの断面説明図
【図１１】本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドとしてインクジェットヘッドの断面説明図
【図１２】本発明の第４実施形態に係る液滴吐出ヘッドとしてインクジェットヘッドの分解斜視説明図、
【図１３】同ヘッドの断面説明図
【図１４】本発明に係るインクカートリッジの斜視説明図
【図１５】本発明に係るインクジェット記録装置の機構部の概要を説明する斜視説明図
【図１６】同記録装置の側断面説明図
【符号の説明】
１…流路基板、３…電極基板、４…ノズル板、５…ノズル、６…吐出室７…流体抵抗部、８…共通液室、１０…振動板、１５…電極、９…インク供給口。

Claims

液滴を吐出するノズルと、ノズルが連通する吐出室と、各吐出室に連通する共通液室と、前記吐出室内の液体を加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備え、前記共通液室の壁面の一部が前記ノズルを形成するノズル板で構成されている液滴吐出ヘッドにおいて、前記共通液室の容積が、この共通液室に通じる各吐出室の容積の２０倍以下であり、かつ前記ノズル板が樹脂部材であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ノズル板の少なくとも前記共通液室の壁となっている部分が、ヤング率をＥ〔Ｎ／ｍ^３〕、厚さをｈ〔ｍ〕としたとき、０．００００１〔Ｎ〕≦Ｅｈ^３≦０．０００６〔Ｎ〕を満たすことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ノズル板の厚さが１０μｍ以上４０μｍ以下であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項１ないし３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ノズル板のヤング率が２Ｅ１０〔Ｎ／ｍ^３〕以下であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
インク滴を吐出するインクジェットヘッドとこのインクジェットヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したインクカートリッジにおいて、前記インクジェットヘッドが請求項１ないし４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とするインクカートリッジ。
インク滴を吐出して画像を記録するインクジェット記録装置において、前記請求項１ないし４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド又は請求項５に記載のインクカートリッジを備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。