JP3552024B2 - インクジェット式記録ヘッド - Google Patents
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Description
【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
Claims (3)
- 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。 - 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。
- 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。
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