JP2001150667A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクの初期充填時にインク流路からカバー
プレートの共通インク室までの間に気泡が残留すること
がなく、又、アクチュエータプレートの各溝へのインク
充填のバラツキがなく、残留気泡やインク充填のバラツ
キに起因するドット抜け（印字抜け）等を防止すること
が可能なインクジェットヘッドの提供を課題とする。 【解決手段】 インク供給口２２の入り口に近接した広
いインク流路２４の出口近傍に段差２４ａを設け、この
段差２４ａを利用してフィルタ３０を装着している。さ
らに、前記インク流路２４の下端のフィルタ３０の上面
からインク流路の入り口の開口部３２の下端までのイン
ク供給空間２４の高さＨをフィルタ３０の流路抵抗即ち
フィルタ３０の目開きとフィルタの厚みｔに応じた適切
な高さとすることを解決手段とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、プリン
タ、ファックスなどに適用されるインクジェット式記録
装置に搭載されるインクジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、複数のノズルからインクを吐
出する記録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。この
ようなインクジェット式記録装置では、前記記録媒体に
対向する記録ヘッドはヘッドホルダに設けられ、ヘッド
ホルダはキャリッジに搭載されて記録媒体の搬送方向と
直交する方向に走査される。

【０００３】このような記録ヘッドの一例の分解斜視図
を図１に、又、要部側断面図を図２に、図２のＸ−Ｘ線
矢視要部正断面図を図３に示す。図１〜図３に示すよう
に、圧電セラミックからなるアクチュエータプレート１
１には、その幅方向に複数の溝１２が並んで設けられ、
各溝１２は、側壁１３で分離されている。各溝１２の長
手方向一端部はアクチュエータプレート１１の一端面ま
で延びており、他端部は、他端面まで延びておらず、深
さが徐々に浅くなっている。又、各溝１２の両側壁１
３，１３の開口側表面には、長手方向にわたって、駆動
電圧印加用の電極１５が形成されている。

【０００４】アクチュエータプレート１１の溝１２の開
口側には、カバープレート１７が接着剤１９を介して接
合されている。又、アクチュエータプレート１１の溝１
２の後端部の浅くなった部分とカバープレート１７との
間は封止剤２０により封止されている。カバープレート
１７には、前記の各溝１２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２１と、この共通インク室２
１の底部から溝１２とは反対方向に貫通するインク供給
口２２とを有する。前記インク供給口２２には、流路ブ
ロック２３のインク流路２４が連通・開口している。

【０００５】アクチュエータプレート１１とカバープレ
ート１７との接合体の溝１２が開口している端面には、
ノズルプレート２５が接着剤によって貼付け・接合され
ており、ノズルプレート２５の前記各溝１２に対向する
位置にはノズル開口２７が形成されている。又、図２に
示すように、ノズルプレート２５の背面には、アクチュ
エータプレート１１とカバープレート１７との接合体の
端部外周面と前記ノズルプレート２５の背面をカバーす
るようにノズルプレートカバー２８が接着剤により固定
されている。

【０００６】なお、アクチュエータプレート１１のノズ
ルプレート２５とは反対側でカバープレート１７とは反
対側の面には、配線基板３６が固着されている。配線基
板３６には、各電極１５とボンデングワイヤ３７もしく
はフレキシブル基板等で接続された配線３８が形成さ
れ、この配線３８を介して電極１５に駆動電圧を印加で
きるようになっている。

【０００７】前記のように構成される記録ヘッドでは、
インク流路２４からインク供給口２２、共通インク室２
１を介して各溝１２内にインクを充填し、所定の溝１２
の両側の側壁１３に電極１５を介して所定の駆動電圧を
作用させると、側壁１３が変形して所定の溝１２内の容
積が変化し、これにより、溝１２内のインクがノズル開
口２７から吐出される。

【０００８】例えば、要部正断面図である図４に示すよ
うに、溝１２ａに対応するノズル開口２７からインクを
吐出する場合には、その溝１２ａ内の電極１５ａ，１５
ｂに正の駆動電圧を印加するとともに、それぞれ対向す
る電極１５ｃ，１５ｄを接地するようにする。これによ
り、側壁１３ａ，１３ｂには溝１２ａ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からなるアクチ
ュエータプレート１１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１３ａ，１３ｂが溝１２方向に
反り変形し、溝１２内の容積が減少して圧力が増加し、
ノズル開口２７からインクが吐出される。

【０００９】なお、従来は、前記カバープレート１７の
インク供給口２２に連通・開口している流路ブロック２
３のインク流路２４内のインク内異物ろ過用のフィルタ
４０としては、インクジェットヘッドの正断面図である
図６に示すように、流路外部からインクを取り入れるイ
ンク流入口３１付近の狭い開口部３２に段差部３２ａを
設け、この段差部３２ａに比較的小面積のフィルタ４０
を装着していた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、インクジ
ェット式記録装置を最初に使用に供する時、記録ヘッ
ドの交換時、および、インクカートリッジの取換え時
等には、前記ノズルプレート２５の被印刷物と対抗する
側の表面に図示せぬ真空吸引装置の図示せぬ吸引ヘッド
を密着させ、真空吸引しながら図示せぬインクカートリ
ッジから図示せぬチューブを介して、前記インク流入口
３１から前記フィルタ４０でインクをろ過しつつ記録ヘ
ッドにインクを初期充填していた。

【００１１】しかしながら、上記のような構成の記録ヘ
ッドにおいては、インク流路２４内の形状はフィルタ４
０を通過後にカバープレート１７の略全幅にわたる共通
インク室２１の底部から溝１２とは反対方向に貫通する
インク供給口２２の略全幅にわたるように急激に広くな
る。このため、フィルタ４０を通過したインクは空気を
巻き込んだ状態であたかもシャワーのようにインク流路
２４内の広い断面積部分に散乱し、カバープレート１７
内及びアクチュエータプレート１１内にインクが流入し
ても、前記インク流路２４のフィルタ４０とカバープレ
ート１７の共通インク室２１までの間に気泡が残留して
しまう。このように残留した気泡は、アクチュエータプ
レート１１の溝１２の電極１５への電圧印加による溝１
２のポンプ作用を阻害するため、ノズルプレート２５の
ノズル開口２７からインクが吐出されなくてドット抜け
（印字抜け）が生じる。これは、アクチュエータプレー
ト１１の各溝１２へ供給するインクにバラツキが生じイ
ンクの充填不足を生じるためである。

【００１２】本発明は、前述の問題点に鑑みて、インク
の初期充填時にインク流路からカバープレートの共通イ
ンク室までの間に気泡が残留することがなく、残留気泡
に起因するドット抜け（印字抜け）等の印字不良の発生
を防止するとともに、アクチュエータプレートの各溝へ
均一にインクを充填することが可能なインクジェットヘ
ッドの提供を課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決した本発
明の第１の態様は、一方面及び一端面に開口する複数の
溝を形成した圧電セラミックからなるアクチュエータプ
レートと、このアクチュエータプレートの前記一方面に
接合されて前記溝の開口の一部を封止するとともに前記
溝に連通する共通インク室とこの共通インク室の底部か
ら前記溝とは反対方向に貫通するインク供給口が形成さ
れたカバープレートと、入側がインク流入口付近の狭い
開口部に連なり出側が前記インク供給口に連通する広い
インク流路を備えた流路ブロックと、前記アクチュエー
タプレートの前記一端面を封止するとともに前記溝のそ
れぞれに対応してノズル開口を有するノズルプレートを
具備し、前記溝内の側壁に設けられた電極に駆動電圧を
印加することにより当該溝内の容積を変化させてその内
部に充填されたインクを前記ノズル開口から吐出するイ
ンクジェットヘッドであって、前記インク供給口の入り
口に近接した前記の広いインク流路の出口近傍にフィル
タを装着するとともに、このフィルタの上面から前記イ
ンク流路の入り口開口部下端までのインク供給空間の高
さをフィルタの流路抵抗即ちフィルタの目開きとフィル
タの厚みに応じた所定の範囲にしたことを特徴とするイ
ンクジェットヘッドである。

【００１４】本発明の第２の態様は、前記第1の態様にお
いて、前記インク供給空間の高さを、前記フィルタの目
開きが２０μｍ以上の場合は、前記フィルタ厚みの１〜
２５倍に、前記フィルタの目開きが２０μｍ未満の場合
は、前記フィルタ厚みの１〜４０倍にしたことを特徴と
するインクジェットヘッドである。 （作用）前記のように構成すれば、流路ブロックのイン
ク流入口から流入したインクはインク流入口付近の狭い
開口部からフィルタの上流側の広いインク流路で、フィ
ルタの流路抵抗によってインク供給口に近似した平面形
状まで広がりその後フィルタを均一に通過する。そのた
めインク流入口付近の狭い開口部からこれに近接したフ
ィルタの一部を通過して短絡的に速い流れとなってイン
クが流れてしまうことがなく、他のインクはインク流入
口付近の狭い開口部から遠く、より流路抵抗の低い両サ
イド側へと広がっていく。この現象によって、広いイン
ク流路、言い換えれば広いインク供給空間全体にインク
が均一に充満し、インクの初期充填時のインク流路内の
気泡の残留を防止する。

【００１５】又、インク供給空間の高さをフィルタの流
路抵抗に応じた所定の範囲にしたことにより、フィルタ
の流路抵抗が大きい場合は、インク供給空間の高さの上
限を高くしても、インク供給空間内でインクが均一に充
満し、フィルタの流路抵抗が小さい場合は、インク供給
空間の高さの上限値を低くしないと、インク供給空間内
でインクが均一に充満しない。

【００１６】具体的には、前記フィルタの目開きが２０
μｍ以上である場合は、フィルタの流路抵抗が相対的に
小さいので、インク供給空間の高さの上限をフィルタ厚
みの２５倍までに制限しないと、インク供給空間におけ
るインクの均一な充満が得られない。又、前記フィルタ
の目開きが２０μｍ未満である場合は、フィルタの流路
抵抗が相対的に大きいので、インク供給空間の高さの上
限をフィルタ厚みの４０倍までに許容しても、インク供
給空間におけるインクの均一な充満が得られる。

【００１７】又、前記フィルタの目開きの如何にかかわ
らず、インク供給空間の高さをフィルタ厚みの１倍未満
とすると、前記インク流入口付近の狭い開口部からこれ
に近接したフィルタの一部を通過して短絡的に速い流れ
となってインクが流れてしまい、インク供給空間におけ
るインクの均一な充満が得られず、前記したようなイン
ク流路からアクチュエータプレートの共通インク室まで
の間に気泡が残留したり、アクチュエータプレートの各
溝への均一なインクの充填が得られなくなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を添付の図
面を参照しつつ以下に説明するが、本発明はこれに限ら
れるものではない。図１は本発明の一実施の形態の要部
分解斜視図、図２は同実施の形態の要部側断面図、図３
は図２のＸ−Ｘ線矢視要部正断面図、図４は本実施の形
態のインクジェットヘッドの駆動原理を説明するための
要部正断面図である。

【００１９】図１〜図４に示すインクジェットヘッドの
構成とその駆動原理は、同図を参照して前述した従来の
インクジェットヘッドの構成とその駆動原理と同じであ
るので、重複説明を省略する。図５は本発明の一実施の
形態を示す図２のＹ−Ｙ線矢視要部正断面図である。本
実施の形態は、図５に示すように、前記インク供給口２
２の入り口に近接した前記の広いインク流路２４の出口
近傍に段差２４ａを設け、この段差２４ａを利用してフ
ィルタ３０を装着している。なお、前記ノズルプレート
２５のノズル開口２７の内径を例えば２５μｍとしたと
きに、フィルタ３０の目開きはノズル開口の内径よりや
や小さな２０μｍ程度とする。

【００２０】本実施の形態においては、前記フィルタ３
０の目開きが２０μｍであるとして、前記インク流路２
４の下端のフィルタ３０の上面から前記インク流路２４
の入り口の開口部３２の下端までのインク供給空間２４
の高さＨをフィルタ厚みｔの２５倍とした。具体的には
フィルタ厚みｔ＝０．０４ｍｍに対し、インク供給空間
２４の高さＨ＝１．０ｍｍとした。

【００２１】前記のように構成したので、流路ブロック
２３のインク流入口３１から流入したインクはインク流
入口３１付近の狭い開口部３２からフィルタ３０の上流
側の広いインク流路２４即ちインク供給空間２４で、フ
ィルタ３０の流路抵抗によってインク供給口２２に近似
した平面形状の端部から端部まで均一に広がって充満
し、その後フィルタ３０を均一に通過する。そのためイ
ンク流入口３１付近の狭い開口部３２からこれに近接し
たフィルタ３０の一部を通過して短絡的に速い流れとな
ってインクが流れてしまうことがなく、他のインクはイ
ンク流入口３１付近の狭い開口部３２から遠く、より流
路抵抗の低い両サイド側へと広がっていく。この現象に
よって、広いインク流路２４、言い換えれば広いインク
供給空間２４全体にインクが均一に充満し、インクの初
期充填時のインク流路２４内の気泡の残留を防止する。

【００２２】又、広いインク流路２４、言い換えれば広
いインク供給空間２４全体に均一に充満したインクは、
フィルタ３０でろ過された後、略近似した平面形状のイ
ンク供給口２２に流れ込みその流れの断面積が急激に大
きくなるようなことがないので、図６に示した従来のイ
ンクジェットヘッドの場合のようにフィルタ３０を通過
したインクが空気を巻き込んであたかもシャワーのよう
に共通インク室２１に散乱することがなく、インクの初
期充填時の共通インク室２１内の気泡の残留が防止され
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るイン
クジェットヘッドは、インク供給口の入り口に近接した
前記の広いインク流路の出口近傍にフィルタを装着し、
さらには、前記インク流路の下端のフィルタ上面から前
記インク流路の入り口開口部下端までのインク供給空間
の高さをフィルタにおける流路抵抗換言すればフィルタ
の目開きとフィルタの厚みに応じた適切な範囲に設定し
ているので、従来のインクジェットヘッドの場合のよう
にフィルタを通過したインクが空気を巻き込んであたか
もシャワーのように広いインク流路あるいは共通インク
室に散乱することがなく、インクの初期充填時のインク
流路から共通インク室までの間の気泡の残留が防止され
とともにアクチュエータプレートの各溝に均一にインク
が充填される。その結果、ドット抜け（印字抜け）等が
なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットヘッドの一実施の形態
の要部分解斜視図である。

【図２】同実施の形態の要部側断面図である。

【図３】図２のＸ−Ｘ線矢視要部正断面図である。

【図４】本実施の形態のインクジェットヘッドの駆動原
理を説明するための要部正断面図である。

【図５】図２のＹ−Ｙ線矢視正断面図である。

【図６】従来のインクジェットヘッドの例を示す図２の
Ｙ−Ｙ線矢視正断面図である。

【符号の説明】

１１ アクチュエータプレート １２，１２ａ 溝 １３，１３ａ，１３ｂ 側壁 １５ 電極 １５ａ〜１５ｄ 電極 １７ カバープレート １９ 接着剤 ２１ 共通インク室 ２２ インク供給口 ２３ 流路ブロック ２４ インク流路（インク供給空間） ２４ａ 段差 ２５ ノズルプレート ２７ ノズル開口 ３０ フィルタ ３１ インク流入口 ３２ 開口部 ３２ａ 段差 ３６ 配線基板 ３７ ボンディングワイヤ ３８ 配線 ４０ フィルタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方面及び一端面に開口する複数の溝を
   形成した圧電セラミックからなるアクチュエータプレー
   トと、このアクチュエータプレートの前記一方面に接合
   されて前記溝の開口の一部を封止するとともに前記溝に
   連通する共通インク室及びこの共通インク室の底部から
   前記溝とは反対方向に貫通するインク供給口とが形成さ
   れたカバープレートと、入側がインク流入口付近の狭い
   開口部に連なり出側が前記インク供給口に連通する広い
   インク流路を備えた流路ブロックと、前記アクチュエー
   タプレートの前記一端面を封止するとともに前記溝のそ
   れぞれに対応してノズル開口を有するノズルプレートと
   を具備し、前記溝内の側壁に設けられた電極に駆動電圧
   を印加することにより当該溝内の容積を変化させてその
   内部に充填されたインクを前記ノズル開口から吐出する
   インクジェットヘッドであって、 前記インク供給口の入り口に近接した前記の広いインク
   流路の出口近傍にフィルタを装着するとともに、このフ
   ィルタの上面から前記インク流路の入り口開口部下端ま
   でのインク供給空間の高さをフィルタの流路抵抗即ちフ
   ィルタの目開きとフィルタの厚みに応じた所定の範囲に
   したことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 前記インク供給空間の高さを、前記フィ
   ルタの目開きが２０μｍ以上の場合は、前記フィルタ厚
   みの１〜２５倍に、前記フィルタの目開きが２０μｍ未
   満の場合は、前記フィルタ厚みの１〜４０倍にしたこと
   を特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。