JP2008201023A - ヘッドチップ、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 塵埃や気泡を除去して吐出不良をなくすこと。
【解決手段】 インクＷが充填される複数の溝部３０ｃが形成されたアクチュエータプレート３０と、溝部の長手方向に直交する方向でアクチュエータプレートを貫通するように形成されたインク吐出孔３０ｄと、駆動電圧が印加されたときに充填されたインクをインク吐出孔から吐出させる電極パターン３４と、アクチュエータプレートに接合され、インク吐出孔に対向する位置にノズル孔３１ａが形成されたノズルプレート３１と、アクチュエータプレートに接合されたインク室プレート３２と、複数の溝部の一端側に連通するようにインク室プレートに形成され、インクを溝部に供給するインク供給口３２ａと、複数の溝部の他端側に連通するようにインク室プレートに形成され、溝部内に充填されたインクを排出するインク排出口３２ｂとを備えているヘッドチップ１０を提供する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ノズルよりインク滴を吐出して、被記録媒体に画像や文字を記録するインクジェット方式の記録装置に搭載されるヘッドチップ、該ヘッドチップを有するインクジェットヘッド及び該インクジェットヘッドを有するインクジェット記録装置に関するものである。

現在、記録紙等の被記録媒体にインク滴を吐出して画像や文字等の記録を行うインクジェット方式の記録装置が数多く提供されている。例えば、プリンタやファックス等である。この記録装置は、インクタンクからインク供給管を介してインクジェットヘッドにインクを供給し、該インクジェットヘッドのノズルからインク滴を被記録媒体に吐出することで記録を行っている。

一般的にこのインクジェットヘッドは、図１０に示すように、アクチュエータプレート５１、インク室プレート５２及びノズルプレート５３で構成されるヘッドチップ５０を備えている。アクチュエータプレート５１には、側壁でそれぞれ区切られた複数の溝部５１ａが形成されている。これら複数の溝部５１ａは、アクチュエータプレート５１の一端側の端面まで延設されているが、他端側の端面までは延設されておらす、途中で深さが浅くなっている。また、各溝部５１ａの両側壁には、長手方向に沿って電圧が印加される電極５４が形成されている。この電極５４としては、例えば、ＰＺＴ等の圧電素子である。

インク室プレート５２は、アクチュエータプレート５１に対して重ね合わされるプレートであって、複数の溝部５１ａを遮蔽している。この際、インク室プレート５２にはインク室となる凹部５２ａが形成されており、複数の溝部５１ａに連通するようになっている。また、インク室プレート５２には、凹部５２ａに連通するように貫通孔５２ｂが形成されている。この貫通孔５２ｂは、インク供給口となるものであり、この貫通孔５２ｂ及び凹部５２ａを介して各溝部５１ａ内にインクＷを供給できるようになっている。
上記ノズルプレート５３は、アクチュエータプレート５１の一端側の端面に接合されるもので、各溝部５１ａに対向する位置にノズル孔５３ａが形成されている。

このように構成されたヘッドチップ５０を有するインクジェットヘッドにより、インク滴を吐出させる場合には、まず、貫通孔５２ｂ及び凹部５２ａを介して、複数の溝部５１ａ内にインクＷを充填しておく。そして、所望する溝部５１ａ内の両側壁に形成された電極５４に駆動電圧を印加する。すると、圧電厚み滑り効果により側壁が変形する。これにより、溝部５１ａ内の容積が減少して圧力が増加するのでノズル孔５３ａから液滴状のインクＷ、即ちインク滴を吐出させることができる。

なお、上述したヘッドチップ５０は、溝部５１ａの長手方向（図１０に示す矢印Ｘ方向）と同じ方向にインク滴を吐出するものであり、エッジシュータ式と一般的に呼ばれている。また、これとは異なり、溝部５１ａの長手方向に対して直交する方向にインク滴を吐出するサイドシューター式と呼ばれるヘッドチップも知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２２５４６４号公報

しかしながら、従来のヘッドチップでは以下の課題がまだ残されていた。
始めに、インクジェットヘッドにおいて良好な画質を得るためには、ノズルで適正なメニスカスが得られていることが重要である。通常、ノズルに負の圧力が働くように、インクタンクとノズルとの間の水頭差（水圧）が調整されている。仮に、水頭差が正方向に大きくなってしまうと、メニスカスがなくなり、インク垂れ等の不具合が生じてしまう。そのため、上述したようにノズルに負の圧力が働くように水頭差が調整されている。

ところが、インクジェットヘッドを使用している最中に、ノズルに紙粉等の塵埃が付着してメニスカスが壊れてしまったり、水頭差が負の方向に大きくなりすぎてメニスカスが壊れたりする場合があった。これにより、ノズルから塵埃や気泡が溝部内に入り込んでしまい、インクの吐出が妨げられてしまうことがあった。また、ノズル側からではなく、各溝部内に供給されるインク内に塵埃が含まれている場合もあり、この場合であってもインクの吐出が妨げられてしまうことがあった。その結果、印字ムラ等が生じて印字品質が低下してしまっていた。また、場合によってはインクジェットヘッドを交換する必要があった。

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、塵埃や気泡を除去して吐出不良をなくすことができるヘッドチップ、該ヘッドチップを有するインクジェットヘッド及び該インクジェットヘッドを有するインクジェット記録装置を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係るヘッドチップは、インクが充填される複数の溝部が一面側にそれぞれ区画された状態で一方向に並ぶように形成され、他面側が被記録媒体に対向するように配されたアクチュエータプレートと、前記溝部の長手方向に直交する方向で前記アクチュエータプレートを貫通するように形成され、他面側に開口を有するインク吐出孔と、前記溝部の側壁にそれぞれ形成され、駆動電圧が印加されたときに側壁を変形させることで溝部内の圧力を高め、充填された前記インクを前記インク吐出孔から外部に吐出させる圧電素子と、前記アクチュエータプレートの他面側に接合され、前記インク吐出孔に対向する位置に所定サイズのノズル孔が形成されたノズルプレートと、前記アクチュエータプレートの一面側に接合され、前記複数の溝部を封止するインク室プレートと、前記複数の溝部の一端側に連通するように前記インク室プレートに形成され、前記インクを溝部に供給するインク供給口と、前記複数の溝部の他端側に連通するように前記インク室プレートに形成され、溝部内に充填されたインクを排出するインク排出口と、を備えていることを特徴とするものである。

この発明に係るヘッドチップにおいては、インク室プレートに形成されたインク供給口を介して複数の溝部内に一端側からインクを供給することができ、これら複数の溝部内にインクを充填することができる。また、充填されたインクは、溝部の他端側に連通されたインク排出口を介して外部に排出されるようにもなっている。
ここで、インクを被記録媒体に吐出して文字や画像等を記録する場合には、圧電素子に駆動電圧を印加する。すると、圧電素子の圧電厚み滑り効果により、溝部の側壁が変形する。これにより、溝部内の容積が減少して圧力が高まり、充填されたインクがインク吐出孔から外部に吐出する。
この際、アクチュエータプレートの他面側にはノズルプレートが接合されているので、インク吐出孔から吐出されたインクは、所定サイズのノズル孔を通過した後、外部に吐出される。しかもノズル孔を通過する際に、インクは液滴状、即ちインク滴となって吐出される。その結果、被記録媒体に文字や画像等を記録することができる。

ところで、被記録媒体への記録を行っている間に、仮にノズル孔を介して外部から紙粉等の塵埃や気泡が溝部内に入り込んだとしても、上述したように充填されているインクをインク排出口から外部に排出することができるので、入り込んだ塵埃や気泡をインクと共に流動させた後、適宜溝部内から除去することができる。また、外部から入り込んだ場合だけでなく、供給されたインク内に塵埃等が仮に含まれていた場合であっても、この塵埃を溝部内から排出して除去することができる。
従って、従来のように、塵埃や気泡の影響を受けて吐出が妨げられてしまうことがない。よって、吐出不良をなくすことができ、印字品質の向上化を図ることができる。また、吐出不良をなくすことができるので、余計なメンテナンスをなくすことができると共に、ランニングコストを低減することができる。

なお、溝部の長手方向に直交する方向にインク滴を吐出するサイドシューター式であるので、インクを溝部内でインク排出口に向けて流動させたとしても、この流動によってインクが吐出されてしまうことがない。

また、本発明に係るヘッドチップは、上記本発明のヘッドチップにおいて、前記インク供給口と前記インク排出口とが、前記インク吐出孔を間に挟むように形成されていることを特徴とするものである。

この発明に係るヘッドチップにおいては、インクを溝部内で流動させる際に、インクは必ずインク吐出孔を通過した後にインク排出口に向かう。そのため、ノズル孔から溝部内に塵埃や気泡が入り込んできたとしても、これら塵埃や気泡を確実にインク排出口から排出させて除去することができる。従って、吐出不良をより確実になくすことができる。

また、本発明に係るヘッドチップは、上記本発明のヘッドチップにおいて、前記インク吐出孔及び前記ノズル孔が、前記溝部の長手方向に沿って複数形成されていることを特徴とするものである。

この発明に係るヘッドチップにおいては、インク吐出孔及びノズル孔が複数形成されているので、１つの溝部から一度に複数のインク滴を吐出することができる。従って、より多彩な記録を行うことができる。
また、上述したように、塵埃や気泡を溝部内から除去できるので、ノズル孔が複数形成されていたとしても吐出不良を確実になくすことができる。

また、本発明に係るインクジェットヘッドは、上記本発明のいずれかのヘッドチップと、前記インク室プレートに接合され、前記インク供給口に連通される供給継手と前記インク排出口に連通させる排出継手とを有するプレートカバーと、前記供給継手及び前記排出継手にそれぞれ一端側が接続され、内部を前記インクが流動する供給チューブ及び排出チューブと、前記インクが予め封入されると共に前記供給チューブの他端側が接続され、前記ノズル孔が所定の負圧となる水頭差を利用して、封入されているインクを供給チューブに供給するインクタンクと、前記圧電素子に前記駆動電圧を印加して前記インクを吐出させる制御手段と、前記インクを吐出させている際に、前記供給チューブ内のインクを強制的に前記溝部内に供給すると共に供給された分のインクを前記排出チューブに排出させて、溝部内でインクを流動させるインク流動手段と、を備えていることを特徴とするものである。

この発明に係るインクジェットヘッドにおいては、インク室プレートに供給継手及び排出継手を有するプレートカバーが接合されていると共に、これら供給継手及び排出継手に供給チューブと排出チューブとがそれぞれ接続されている。このうち供給チューブは、インクタンクにも接続されている。しかもインクタンクは、ノズル孔に所定の負圧がかかるようにノズル孔に対して高さ調整されている。つまり、水頭差が調整されている。この水頭差によって、インクタンク内に封入されているインクが供給チューブ及び供給継手を介して溝部に供給されている。また、ノズル孔は所定の負圧になっているので、メニスカスによってインク漏れが防止されている。

そして、制御手段により圧電素子に駆動電圧を印加することで、上述したようにインク滴をノズル孔から吐出して記録を行うことができる。しかも、ノズル孔が負圧になってメニスカスが保たれているので、インク漏れ等もなく記録を行うことができる。
また、インクを吐出して記録を行っている際に、インク流動手段が供給チューブ内のインクを強制的に溝部内に供給している。また、この供給の分だけ増えたインクは、排出継手を介して排出チューブに流れて溝部内から流れていく。このように、インク流動手段によって、強制的にインクを溝部内で流動させることができる。従って、上述したようにヘッドチップを利用して、塵埃や気泡を溝部内から除去することができる。

上述したように、吐出不良がなく印字品質が向上したヘッドチップを備えているので、インクジェットヘッド自体の高品質化を図ることができる。また、インクを強制的に流動できるので、水分の蒸発等によるインクの増粘を防ぐことができる。この点においても、吐出不良をなくすことができる。

また、本発明に係るインクジェットヘッドは、上記本発明のインクジェットヘッドにおいて、前記排出チューブの他端側が、前記インクタンクに接続されていることを特徴とするものである。

この発明に係るインクジェットヘッドにおいては、供給チューブだけでなく、排出チューブも他端側がインクタンクに接続されている。そのため、溝部内から強制的に流動させたインクを、再度インクタンク内に戻すことができる。従って、インクを無駄にせずに有効利用することができ、ランニングコストをさらに低減することができる。

また、本発明に係るインクジェットヘッドは、上記本発明のインクジェットヘッドにおいて、前記ヘッドチップが、前記被記録媒体上を移動可能とされ、前記インク流動手段が、前記供給チューブに介在され、前記ヘッドチップの移動によって生じる慣性力により、供給チューブ内の前記インクを一旦吸引して溜め込んだ後、再度供給チューブ内に送り込むダンパと、該ダンパと前記インクタンクとの間で前記供給チューブに介在され、インクタンクからダンパに向かう一方向のみに前記インクが流動するように流動方向を規制する第１の規制部材と、前記排出チューブに介在され、プレートカバーから前記インクタンクに向かう一方向のみに前記インクが流動するように流動方向を規制する第２の規制部材と、を備えていることを特徴とするものである。

この発明に係るインクジェットヘッドにおいては、ヘッドチップが被記録媒体上を適宜移動しながら、インク滴を吐出して被記録媒体に記録を行う。この際、ヘッドチップに接合されているプレートカバーや、供給チューブ及び排出チューブの一部も同時に移動している。そのため、供給チューブに介在されているダンパもヘッドチップの移動に伴って移動する。この際ダンパは、ヘッドチップの移動によって生じる慣性力により内部の圧力が変動して、供給チューブ内のインクを一旦吸引して溜め込んだ後、再度供給チューブ内に送り込む。これにより、インクは強制的に流動された状態となる。

ここで、ダンパとインクタンクとの間の供給チューブには、第１の規制部材が介在されているので、ダンパの作動によって再度供給チューブに送り込まれたインクは、インクタンク側には逆流しないようになっている。そのため、溜め込んだインクをすべて溝部に向けて強制的に流すことができるようになっている。一方、排出チューブには第２の規制部材が介在されているので、ダンパ内にインクを溜め込む際に、インクが溝部内を逆流しないようになっている。つまり、第１の規制部材を通過したインクのみをダンパ内に溜め込むことができるようになっている。

このように、ダンパ、第１の規制部材及び第２の規制部材によって、インクを溝部内で一方向にのみ強制的に流動させることができ、塵埃や気泡を確実に除去することができる。しかも、ヘッドチップの移動に伴う慣性力を利用してインクを流動させることができるので、記録を開始したと同時にインクを流動させることができる。従って、吐出不良をより確実に防止することができる。また、ポンプ等を用いずに容易にインク流動手段を構成できるので、構成の簡略化を図ることができると共に、低コスト化を図ることができる。

また、本発明に係るインクジェット記録装置は、上記本発明のインクジェットヘッドと、前記被記録媒体を予め決められた方向に搬送する搬送手段と、前記被記録媒体の搬送方向に直交する方向に前記ヘッドチップを往復移動させる移動手段と、を備えていることを特徴とするものである。

この発明に係るインクジェット記録装置においては、記録を行う際に、搬送手段が被記録媒体を予め決められた方向に搬送しながら、移動手段が被記録媒体の搬送方向に直交する方向にヘッドチップを往復移動させる。これにより、被記録媒体の所望する範囲に対して正確に記録を行うことができる。
特に、吐出不良がなく高品質なインクジェットヘッドを有しているので、インクジェット記録装置自体の高品質化を図ることができる。

本発明に係るヘッドチップによれば、溝部内に塵埃や気泡が入り込んだとしても、これら塵埃や気泡を溝部内から除去することができ、吐出不良をなくすことができる。その結果、印字品質の向上化を図ることができる。
また、本発明に係るインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置によれば、上述したヘッドチップを備えているので、吐出不良をなくすことができ、高品質化を図ることができる。

以下、本発明に係るヘッドチップ、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置の一実施形態を、図１から図９を参照して説明する。なお、本実施形態では、インクジェット記録装置の一例として、インクジェットプリンタを例に挙げて説明する。
本実施形態のインクジェットプリンタ１は、図１に示すように、それぞれ異なる色のインクＷを吐出する複数のインクジェットヘッド２と、記録紙Ｐを予め決められた搬送方向Ｌ１に搬送する搬送手段３と、この搬送方向に直交する直交方向Ｌ２に、インクジェットヘッド２の後述するヘッドチップ１０を往復移動させる移動手段４とを備えている。

つまり、インクジェットプリンタ１は、記録紙Ｐを搬送方向Ｌ１に搬送しながら、該搬送方向Ｌ１に直交する直交方向Ｌ２にヘッドチップ１０を移動させて、記録紙Ｐに文字や画像を記録するシャトルタイプのプリンタである。なお、本実施形態では、４つのインクジェットヘッド２を備え、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローのインクＷを吐出する場合を例にしている。なお、これら４つのインクジェットヘッド２は、同一構成とされている。

インクジェットヘッド２は、図１及び図２に示すように、ヘッドチップ１０と、プレートカバー１１と、供給チューブ１２と、排出チューブ１３と、インクタンク１４と、制御手段１５と、インク流動手段１６とを備えている。また、ヘッドチップ１０は、ケース１７内に組み込まれた状態で図１に示すように、キャリッジ部１８に搭載されている。
このキャリッジ部１８は、直交方向Ｌ２に沿って配された状態で基台２０に固定された一対のガイドレール２１上に移動自在に固定されていると共に、一対のプーリ２２に巻回された搬送ベルト２３に連結されている。この一対のプーリ２２のうち、一方のプーリ２２は基台２０に固定された駆動モータ２４からの回転駆動力を受けて回転するようになっている。これにより、キャリッジ部１８は、直交方向Ｌ２に向けて往復移動できるようになっている。即ち、これら一対のガイドレール２１、一対のプーリ２２、搬送ベルト２３及び駆動モータ２４は、上記移動手段４を構成している。

また、基台２０には、一対のガイドレール２１と同じ直交方向Ｌ２に沿って一対の搬送ローラ２５が２組設けられている。これら一対の搬送ローラ２５は、図示しないモータによって記録紙Ｐを間に挟んだ状態で互いに逆方向に回転するようになっている。これにより、記録紙Ｐは、搬送方向Ｌ１に搬送されるようになっている。即ち、これら一対の搬送ローラ２５は、上記搬送手段３を構成している。

上記ヘッドチップ１０は、図３から図５に示すように、アクチュエータプレート３０と、ノズルプレート３１と、インク室プレート３２とが接合されたものである。
アクチュエータプレート３０は、圧電セラミック材料等から形成されたプレートであり、図２に示すように、他面３０ａ側が記録紙Ｐに対向するようにケース１７内に設けられている。また、アクチュエータプレート３０の一面３０ｂ側には、図３から図５に示すように、インクＷが充填される複数の溝部３０ｃがそれぞれ区画された状態で一方向（図４に示す矢印Ｌ３方向）に並ぶように形成されている。

本実施形態の溝部３０ｃは、アクチュエータプレート３０の一方の端面に露出するように形成されていると共に、他方の端面に向かうにしたがって徐々に深さが浅くなっている。また、アクチュエータプレート３０の一方の端面には、エンドプレート３３が図示しない接着剤により接合されており、露出した複数の溝部３０ｃを遮蔽している。
なお、溝部３０ｃは、アクチュエータプレート３０の一方の端面に露出しないように形成されていても構わない。

また、複数の溝部３０ｃの底面には、該溝部３０ｃの長手方向（図４に示す矢印Ｌ４方向）に直交する方向でアクチュエータプレート３０を貫通するようにインク吐出孔３０ｄが形成されている。つまり、このインク吐出孔３０ｄは、アクチュエータプレート３０の他面３０ａ側に開口が空くように形成されている。
また、複数の溝部３０ｃの側壁には、駆動電圧が印加されたときに、側壁を圧電厚み滑り効果により変形させることで溝部３０ｃ内の圧力を高め、溝部３０ｃ内に充填されたインクＷをインク吐出孔３０ｄから外部に吐出させる電極パターン（圧電素子）３４が形成されている。この電極パターン３４は、溝部３０ｃの深さが浅くなる一端側において電気的に１つに合流した状態となっている。

上記ノズルプレート３１は、ポリイミドフィルム等からなる薄いプレートであり、図３及び図５に示すように、アクチュエータプレート３０の他面３０ａ側に図示しない接着剤により接合されている。このノズルプレート３１には、インク吐出孔３０ｄに対向する位置に所定サイズのノズル孔３１ａが形成されている。このノズル孔３１ａは、図５に示すように、メニスカスを発生させるように例えば、断面テーパ状に形成されている。なお、ノズルプレート３１の表面、即ち記録紙Ｐ側の面には、インクＷの付着等を防止するために撥水性を有する図示しない撥水膜がコーティングされている。

上記インク室プレート３２は、図３から図５に示すように、アクチュエータプレート３０の一面３０ｂ側に図示しない接着剤により接合されており、複数の溝部３０ｃを封止している。この際、インク室プレート３２は、溝部３０ｃの深さが浅くなる一端側で電気的に１つになった電極パターン３４の一部を露出させた状態で接合されている。
また、インク室プレート３２には、複数の溝部３０ｃの一端側（深さが浅くなった側）に連通するインク供給口３２ａと、複数の溝部３０ｃの他端側に連通するインク排出口３２ｂとが、インク吐出孔３０ｄを間に挟むように間隔を空けて形成されている。これにより複数の溝部３０ｃは、一端側及び他端側を除く領域がインク室プレート３２によって封止された状態となっている。そして、インク供給口３２ａを介して溝部３０ｃ内にインクＷが供給されるようになっていると共に、インク排出口３２ｂを介して外部に排出されるようになっている。なお、上記エンドプレート３３は、アクチュエータプレート３０だけでなく、インク室プレート３２の一方の端面にも接合された状態となっている。

上記プレートカバー１１は、図３及び図５に示すように、インク室プレート３２のインク供給口３２ａ及びインク排出口３２ｂにそれぞれ連通する供給継手１１ａ及び排出継手１１ｂを有しており、図示しない接着剤によりインク室プレート３２に接合されている。また、プレートカバー１１には、供給継手１１ａを介して流れてきたインクＷを濾過するフィルタ３５が取り付けられている。このフィルタ３５は、微細な開口が複数開いたメッシュ状のものであり、インクＷに含まれてしまった所定サイズ以上の異物を除去している。なお、このプレートカバー１１と上述したヘッドチップ１０とで、ヘッドチップユニット３６を構成している。

上記供給チューブ１２及び排出チューブ１３は、内部をインクＷが流動するチューブである。供給チューブ１２は、一端側が後述するダンパ４５を介してプレートカバー１１の供給継手１１ａに接続されていると共に、他端側が図２に示すようにインクタンク１４に接続されている。また、排出チューブ１３は、一端側が図５に示すようにプレートカバー１１の排出継手１１ｂに接続されていると共に、他端側が図２に示すようにインクタンク１４に接続されている。
なお、供給チューブ１２及び排出チューブ１３は、キャリッジ部１８によるヘッドチップ１０の移動に影響を与えないように、軟質な材料で形成された可撓性を有する長尺なチューブとされている。

インクタンク１４は、図１に示すように、内部に予め所定量のインクＷが封入されており、基台２０に並設されている。この際インクタンク１４は、ノズル孔３１ａに所定の負圧がかかるように、ノズル孔３１ａに対して高さ調整されている。具体的には、図２に示すようにケース１７の底面に対して、インクタンク１４の底面が距離Ｈ（例えば、数十ｃｍ）だけ下方に位置するように高さ調整されている。つまり、水頭差が調整されている。この水頭差によって、インクタンク１４内に封入されているインクＷが供給チューブ１２を及び供給継手１１ａを介して溝部３０ｃ内に供給されるようになっている。しかも、ノズル孔３１ａが所定の負圧になっているので、メニスカスによってインクＷ漏れが防止された状態となっている。

ヘッドチップ１０が収容されているケース１７内には、図２及び図３に示すように、ヘッドチップ１０を駆動するための集積回路等の駆動回路４０が搭載されたＩＣ基板４１が設けられている。そして、この駆動回路４０と複数の溝部３０ｃの一端側に引き出された電極パターン３４とは、複数の引き出し電極４２が形成されたフレキシブル基板４３を介して接続されている。なお、フレキシブル基板４３に形成された引き出し電極４２は、図４に示すように、深さが浅くなった各溝部３０ｃに嵌まり込む形で電極パターン３４に接続されるようになっている。そして駆動回路４０は、引き出し電極４２を介して電極パターン３４に駆動電圧を印加することで、インクＷを吐出させている。即ち、ＩＣ基板４１及びフレキシブル基板４３は、上記制御手段１５を構成している。

上記インク流動手段１６は、インクＷを吐出させている間に、供給チューブ１２内のインクＷを強制的に溝部３０ｃ内に供給すると共に供給された分のインクＷを排出チューブ１３に排出させて、溝部３０ｃ内でインクＷを流動させるものである。具体的に説明すると、本実施形態のインク流動手段１６は、図２及び図３に示すように、ダンパ４５と、逆止弁（第１の規制部材）４６と、逆止弁（第２の規制部材）４７とから構成されている。

ダンパ４５は、供給チューブ１２に介在されて、ヘッドチップ１０の移動によって生じる慣性力により供給チューブ１２内のインクＷを一旦吸引して溜め込んだ後、再度供給チューブ１２内に送り込むものである。
具体的にこのダンパ４５は、図６に示すように、片面側が開口したダンパケース４５ａと、ダンパケース４５ａの開口を塞ぐダンパフィルム４５ｂとから構成されている。ダンパケース４５ａは、平面視略矩形状に形成されており、供給チューブ１２に接続される継手４５ｃと、プレートカバー１１の供給継手１１ａに接続される継手４５ｄとが略対角関係となるように設けられている。そして、ダンパケース４５ａは、通常時では図６に示す点線のように、一方の継手４５ｃから他方の継手４５ｄに向かってインクＷが流れるようになっている。

また、ダンパケース４５ａには、一方の継手４５ｃを介して内部に流れてきたインクＷの流れを一旦整えるために内壁４５ｅが形成されている。また、ダンパケース４５ａの側面には、内壁４５ｅを通過したインクＷが通過する開口部４５ｆが形成されており、この開口部４５ｆを通過したインクＷが他方の継手４５ｄからプレートカバー１１に流れるようになっている。

ダンパフィルム４５ｂは、ダンパケース４５ａの外枠に固着されており、図２に示すように、ヘッドチップ１０の移動に伴う慣性力を受けて、膨らんだり凹んだりするようになっている。これにより、ダンパ４５内部の圧力が変動して、上述したように２つの継手４５ｃ、４５ｄからダンパ４５の内部にインクＷが吸引されたり、２つの継手４５ｃ、４５ｄからインクＷを送り出したりすることができるようになっている。

上記逆止弁４６は、図２及び図３に示すように、ダンパ４５とインクタンク１４との間で供給チューブ１２に介在され、インクタンク１４からダンパ４５に向かう一方向のみに可動する弁４６ａを内部に有しており、この方向だけにインクＷが流動するように流動方向を規制している。また、上記逆止弁４７は、プレートカバー１１からインクタンク１４に向かう一方向のみに可動する弁４７ａを内部に有しており、この方向だけにインクＷが流動するように流動方向を規制している。これら両逆止弁４６、４７及び上記ダンパ４５は、共にケース１７内に配されている。

次に、上述したように構成されたインクジェットプリンタ１を利用して記録紙Ｐに文字や図形等を記録する場合について以下に説明する。
なお、初期状態として、４つのインクタンク１４にはそれぞれブラック、シアン、マゼンタ及びイエローのインクＷが封入されているものとする。また、水頭差によって、インクタンク１４内のインクＷが供給チューブ１２、ダンパ４５、複数の溝部３０ｃ及び排出チューブ１３に亘って既に充填されているものとする。また、ノズル孔３１ａには、メニスカスによってインクＷが保持された状態となっている。

このような初期状態のもと、インクジェットプリンタ１を作動させると、一対の搬送ローラ２５が回転して記録紙Ｐを搬送方向Ｌ１に向けて搬送する。また、これと同時に駆動モータ２４がプーリ２２を回転させて搬送ベルト２３を動かす。これにより、キャリッジ部１８が一対のガイドレール２１でガイドされながら直交方向Ｌ２に往復移動する。そしてこの間に、各インクジェットヘッド２のヘッドチップ１０より４色のインク滴Ｗ１を記録紙Ｐに吐出させることで、文字や画像等の記録を行うことができる。特に、シャトル方式であるので、記録紙Ｐの所望する範囲に対して正確に記録を行うことができる。

ここで、各インクジェットヘッド２の動きについて、以下に詳細に説明する。
キャリッジ部１８によってヘッドチップ１０が往復移動すると、ＩＣ基板４１の駆動回路４０は、引き出し電極４２を介して所望する電極パターン３４に駆動電圧を印加する。例えば、図７に示すように、所望する溝部３０ｃの側壁に形成されている電極パターン３４に正の駆動電圧を印加すると共に、隣接する溝部３０ｃの側壁に形成された電極パターン３４を接地させる。すると、電極パターン３４の圧電厚み滑り効果により、溝部３０ｃの側壁が変形する。これにより、溝部３０ｃ内の容積が減少して圧力が高まり、充填されたインクＷがインク吐出孔３０ｄから外部に吐出する。この際、インク吐出孔３０ｄから吐出されたインクＷは、所定サイズのノズル孔３１ａを通過した後、外部に吐出される。しかもノズル孔３１ａを通過する際に、インクＷは液滴状、即ちインク滴Ｗ１となって吐出する。その結果、上述したように、記録紙Ｐに文字や画像等を記録することができる。また、ノズル孔３１ａが負圧になってメニスカスが保たれているので、インクＷ漏れ等もなく記録を行うことができる。

ところでキャリッジ部１８の移動に伴って、ヘッドチップ１０と同じケース１７内に設けられているプレートカバー１１、供給チューブ１２、排出チューブ１３、ダンパ４５や両逆止弁４６、４７も同時に移動する。この際ダンパ４５は、ヘッドチップ１０の移動によって生じる慣性力により内部の圧力が変動する。即ち、ダンパフィルム４５ｂが慣性力を受けて、図８に示すように膨らんだり、図９に示すように凹んだりするので、圧力が変動する。

そして、図８に示すようにダンパフィルム４５ｂが膨らんだ時には、供給チューブ１２内のインクＷを一旦内部に吸引して溜め込む。この際、排出チューブ１３には逆止弁４６が介在されているので、ダンパ４５内にインクＷを溜め込む際にインクＷが溝部３０ｃ内を逆流しないようになっている。これにより、図８に示すように、逆止弁４６を通過して一方の継手４５ｃ側から流れてくるインクＷのみをダンパ４５内に溜め込むことができる。

続いて、図９に示すようにダンパフィルム４５ｂが凹むと、ダンパ４５は溜め込んだインクＷを外部に送り出す。この際、ダンパ４５とインクタンク１４との間の供給チューブ１２には逆止弁４７が介在されているので、インクＷがインクタンク１４側には逆流しないようになっている。そのためダンパ４５は、図９に示すように、溜め込んだインクＷを他方の継手４５ｄを介してプレートカバー１１に流し、強制的に溝部３０ｃに向けて送り込むことができる。
このように、インク流動手段１６は、供給チューブ１２内のインクＷを強制的に溝部３０ｃ内に供給して、インクＷを流動させることができる。しかも、インク供給口３２ａからインク排出口３２ｂに向かう一方向のみにインクＷを流動させることができる。

そのため、記録紙Ｐへの記録を行っている間に、何らかの理由でノズル孔３１ａのメニスカスがなくなって、該ノズル孔３１ａから紙粉等の塵埃や気泡が溝部３０ｃ内に入り込んだとしても、これら塵埃や気泡をインクＷと共に排出チューブ１３に排出して、溝部３０ｃ内から除去することができる。また、ノズル孔３１ａを介して入り込んだ場合だけでなく、供給されたインクＷ内に塵埃が仮に含まれていて、しかもフィルタ３５を通過してきた場合であっても、この塵埃をやはり溝部３０ｃ内から除去することができる。

従って、本実施形態のヘッドチップ１０によれば、従来のように塵埃や気泡の影響を受けて吐出が妨げられてしまうことがない。よって、吐出不良をなくすことができ、印字品質の向上化を図ることができる。また、吐出不良をなくすことができるので、余計なメンテナンスをなくすことができると共に、ランニングコストを低減することができる。
しかも、本実施形態では、インク供給口３２ａとインク排出口３２ｂとがインク吐出孔３０ｄを間に挟むように形成されているので、インクＷは必ずインク吐出孔３０ｄを通過した後にインク排出口３２ｂに向かう。そのため、インク吐出孔３０ｄから入り込んだ塵埃や気泡を確実にインク排出口３２ｂから排出して除去することができる。従って、吐出不良をより確実になくすことができる。

なお、本実施形態のヘッドチップ１０は、溝部３０ｃの長手方向Ｌ３に直交する方向にインク滴Ｗ１を吐出するサイドシューター式であるので、インクＷを溝部３０ｃ内で強制的に流動させたとしても、この流動によってインクＷが吐出されてしまうことがない。

また、本実施形態のインクジェットヘッド２によれば、上述したように吐出不良がなく印字品質が向上したヘッドチップ１０を備えているので、インクジェットヘッド２自体の高品質化を図ることができる。また、インク流動手段１６によりインクＷを強制的に流動できるので、水分の蒸発等によるインクＷの増粘を防ぐことができる。この点においても、吐出不良をなくすことができる。

また、インク流動手段１６は、ヘッドチップ１０の移動に伴う慣性力を利用してインクＷを流動させるので、記録紙Ｐへの記録を開始したと同時にインクＷを流動させることができる。従って、吐出不良を確実に防止することができる。また、ポンプ等を用いずに容易にインク流動手段１６を構成できるので、構成の簡略化を図ることができると共に、低コスト化を図ることができる。
また、排出チューブ１３がインクタンク１４に接続されているので、強制的に流動させたインクＷを、再度インクタンク１４内に戻すことができる。従って、インクＷを無駄にすることなく再利用することができ、ランニングコストをさらに低減することができる。

また、本実施形態のインクジェットプリンタ１によれば、吐出不良がなく高品質なインクジェットヘッド２を有しているので、プリンタ自体の高品質化を図ることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、インクジェット記録装置の一例として、インクジェットプリンタ１を例に挙げて説明したが、プリンタに限られるものではない。例えば、ファックスやオンデマンド印刷機等であっても構わない。

また、上記実施形態では、ダンパ４５、両逆止弁４６、４７によりインク流動手段１６を構成したが、ダンパ４５ではなくポンプ等を用いてインクＷを強制的に流動させても構わない。但し、ダンパ４５を利用することで、ポンプ特有の脈動の影響を受けずに円滑にインクＷを流動できるので、より好ましい。
また、上記実施形態では、排出チューブ１３をインクタンク１４に接続したが、インクタンク１４ではなく排出したインクＷを回収する別個のタンク等に接続しても構わない。但し、インクタンク１４に接続することで、インクＷを再利用できるのでより好ましい。

また、上記実施形態では、各溝部３０ｃの底面にインク吐出孔３０ｄを１つだけ形成した場合を例にしたが、溝部３０ｃの長手方向に沿って複数のインク吐出孔３０ｄを形成しても構わない。また、この場合には、インク吐出孔３０ｄの数に合わせてノズルプレート３１にノズル孔３１ａを形成すれば良い。
このように構成することで、１つの溝部３０ｃから一度に複数のインク滴Ｗ１を吐出することができる。従って、より多彩な記録を行うことができる。また、このようにノズル孔３１ａが複数形成されていたとしても、塵埃や気泡を除去できるので吐出不良をなくすことができる。

本発明に係るインクジェット記録装置の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示すインクジェット記録装置を構成するインクジェットヘッドの構成図である。 図２に示すインクジェットヘッドの分解斜視図である。 図３に示すインクジェットヘッドを構成するヘッドチップの分解斜視図である。 図２に示すヘッドチップ周辺の断面図である。 図２に示すダンパの斜視図である。 図４に示す断面矢視Ａ−Ａ図であって、圧電素子に駆動電圧を印加してノズル孔からインク滴を吐出している状態を示す図である。 慣性力によりダンパフィルムが膨らんだ状態を示すダンパの斜視図である。 慣性力によりダンパフィルムが凹んだ状態を示すダンパの斜視図である。 従来のエッジシュータ式のヘッドチップの一例を示す分解斜視図である。

符号の説明

Ｐ 記録紙（被記録媒体）
Ｗ インク
１ インクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）
２ インクジェットヘッド
３ 搬送手段
４ 移動手段
１０ ヘッドチップ
１１ プレートカバー
１１ａ プレートカバーの供給継手
１１ｂ プレートカバーの排出継手
１２ 供給チューブ
１３ 排出チューブ
１４ インクタンク
１５ 制御手段
１６ インク流動手段
３０ アクチュエータプレート
３１ ノズルプレート
３１ａ ノズル孔
３２ インク室プレート
３２ａ インク供給口
３２ｂ インク排出口
３０ｃ 溝部
３０ｄ インク吐出孔
３４ 電極パターン（圧電素子）
４５ ダンパ
４６ 逆止弁（第１の規制手段）
４７ 逆止弁（第２の規制手段）

Claims (7)

1. インクが充填される複数の溝部が一面側にそれぞれ区画された状態で一方向に並ぶように形成され、他面側が被記録媒体に対向するように配されたアクチュエータプレートと、
   前記溝部の長手方向に直交する方向で前記アクチュエータプレートを貫通するように形成され、他面側に開口を有するインク吐出孔と、
   前記溝部の側壁にそれぞれ形成され、駆動電圧が印加されたときに側壁を変形させることで溝部内の圧力を高め、充填された前記インクを前記インク吐出孔から外部に吐出させる圧電素子と、
   前記アクチュエータプレートの他面側に接合され、前記インク吐出孔に対向する位置に所定サイズのノズル孔が形成されたノズルプレートと、
   前記アクチュエータプレートの一面側に接合され、前記複数の溝部を封止するインク室プレートと、
   前記複数の溝部の一端側に連通するように前記インク室プレートに形成され、前記インクを溝部に供給するインク供給口と、
   前記複数の溝部の他端側に連通するように前記インク室プレートに形成され、溝部内に充填されたインクを排出するインク排出口と、を備えていることを特徴とするヘッドチップ。
2. 請求項１に記載のヘッドチップにおいて、
   前記インク供給口と前記インク排出口とは、前記インク吐出孔を間に挟むように形成されていることを特徴とするヘッドチップ。
3. 請求項１又は２に記載のヘッドチップにおいて、
   前記インク吐出孔及び前記ノズル孔は、前記溝部の長手方向に沿って複数形成されていることを特徴とするヘッドチップ。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のヘッドチップと、
   前記インク室プレートに接合され、前記インク供給口に連通される供給継手と前記インク排出口に連通させる排出継手とを有するプレートカバーと、
   前記供給継手及び前記排出継手にそれぞれ一端側が接続され、内部を前記インクが流動する供給チューブ及び排出チューブと、
   前記インクが予め封入されると共に前記供給チューブの他端側が接続され、前記ノズル孔が所定の負圧となる水頭差を利用して、封入されているインクを供給チューブに供給するインクタンクと、
   前記圧電素子に前記駆動電圧を印加して前記インクを吐出させる制御手段と、
   前記インクを吐出させている際に、前記供給チューブ内のインクを強制的に前記溝部内に供給すると共に供給された分のインクを前記排出チューブに排出させて、溝部内でインクを流動させるインク流動手段と、を備えていることを特徴とするインクジェットヘッド。
5. 請求項４に記載のインクジェットヘッドにおいて、
   前記排出チューブの他端側は、前記インクタンクに接続されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
6. 請求項４又は５に記載されたインクジェットヘッドにおいて、
   前記ヘッドチップは、前記被記録媒体上を移動可能とされ、
   前記インク流動手段は、
   前記供給チューブに介在され、前記ヘッドチップの移動によって生じる慣性力により、供給チューブ内の前記インクを一旦吸引して溜め込んだ後、再度供給チューブ内に送り込むダンパと、
   該ダンパと前記インクタンクとの間で前記供給チューブに介在され、インクタンクからダンパに向かう一方向のみに前記インクが流動するように流動方向を規制する第１の規制部材と、
   前記排出チューブに介在され、プレートカバーから前記インクタンクに向かう一方向のみに前記インクが流動するように流動方向を規制する第２の規制部材と、を備えていることを特徴とするインクジェットヘッド。
7. 請求項６に記載のインクジェットヘッドと、
   前記被記録媒体を予め決められた方向に搬送する搬送手段と、
   前記被記録媒体の搬送方向に直交する方向に前記ヘッドチップを往復移動させる移動手段と、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。

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