インクジェットヘッド及び印字装置
【課題】印字開始までの所要時間を短縮することが可能なインクジェットヘッド及び印字装置を提供する。
【解決手段】絶縁基板１１と、絶縁基板１１の一方の面上において第１方向Ｘに沿って所定の間隔をおいて並び第１方向Ｘに交差する第２方向Ｙに沿って延出した圧電部材１３と、圧電部材１３に接着されるとともにインク圧力室１４に連通するノズル穴２１を有するノズルプレート２０と、絶縁基板１１、隣り合う圧電部材１３、及び、ノズルプレート２０で囲まれたインク圧力室１４と、を備え、インク圧力室１４は、第２方向Ｙに直交する面内において、ノズルプレート２０側の第１幅Ｗ１が絶縁基板１１側の第２幅Ｗ２よりも広い断面形状を有する。
【解決手段】絶縁基板１１と、絶縁基板１１の一方の面上において第１方向Ｘに沿って所定の間隔をおいて並び第１方向Ｘに交差する第２方向Ｙに沿って延出した圧電部材１３と、圧電部材１３に接着されるとともにインク圧力室１４に連通するノズル穴２１を有するノズルプレート２０と、絶縁基板１１、隣り合う圧電部材１３、及び、ノズルプレート２０で囲まれたインク圧力室１４と、を備え、インク圧力室１４は、第２方向Ｙに直交する面内において、ノズルプレート２０側の第１幅Ｗ１が絶縁基板１１側の第２幅Ｗ２よりも広い断面形状を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インクジェットヘッド及び印字装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置では、インクジェットヘッドのインク圧力室内に供給されたインクを加圧することにより、そのインクをノズル穴からインク滴として吐出させ、インクジェットヘッドから一定の距離にある記録媒体にインク滴を付着させて画像を形成している。
【０００３】
カラー印刷タイプのインクジェット記録装置で用いられているインクとしては、一般にシアン（Ｃｙａｎ）、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）、及び、ブラック（Ｂｌａｃｋ）である場合が多い。近年、インクジェットシステムが産業用途、特に電子部品実装基板の印刷に応用されるようになり、使用するインクに白インクが用いられる場合もある。
【０００４】
白インクは、顔料として、例えば、酸化チタンを用いたものである。このような白インクは、通常のシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックなどの色インクに比べて、顔料の粒径が大きく、また、顔料の比重も大きい。また、この白インクにおいては、隠蔽率を高めようとするため、インク内に多くの顔料が混入されている。このため、インクが流れる経路内やインクジェットヘッドにおいて、インクがある程度の時間静置されると、顔料の沈降が起き、種々の不具合の原因となる。例えば、インクの濃度バランスが崩れ、濃度増加や顔料の凝集が発生し、インクジェットヘッドのノズルの目詰まりによる不吐出という問題を起こすおそれがある。
【０００５】
そこで、インクジェットヘッドを介してインクを循環する構造とし、インクタンク内でインクを攪拌することで、インクの経路内及びインクジェットヘッドにおける顔料の沈降を抑制する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２４６８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本実施形態の目的は、印字開始までの所要時間を短縮することが可能なインクジェットヘッド及びこのインクジェットを備えた印字装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態によれば、
絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の面上において第１方向に沿って所定の間隔をおいて並び第１方向に交差する第２方向に沿って延出した圧電部材と、前記圧電部材に接着されるとともに前記インク圧力室に連通するノズル穴を有するノズルプレートと、前記絶縁基板、隣り合う前記圧電部材、及び、前記ノズルプレートで囲まれたインク圧力室と、を備え、前記インク圧力室は、第２方向に直交する面内において、前記ノズルプレート側の第１幅が前記絶縁基板側の第２幅よりも広い断面形状を有することを特徴とするインクジェットヘッドが提供される。
【０００９】
本実施形態によれば、
絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の面上において第１方向に沿って所定の間隔をおいて並び第１方向に交差する第２方向に沿って延出した圧電部材と、前記圧電部材に接着されるとともに前記インク圧力室に連通するノズル穴を有するノズルプレートと、前記絶縁基板、隣り合う前記圧電部材、及び、前記ノズルプレートで囲まれたインク圧力室と、を備え、前記インク圧力室に供給されたインクを前記ノズル穴から吐出させ、記録媒体上に画像を形成するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドの前記インク圧力室を介してインクを循環させるインク循環機構と、とを備え、前記インクジェットヘッドの前記インク圧力室は、第２方向に直交する面内において、前記ノズルプレート側の第１幅が前記絶縁基板側の第２幅よりも広い断面形状を有することを特徴とする印字装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態におけるインクジェットヘッドの構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図２】図２は、本実施形態の印字装置であるインクジェット記録装置の構成例を概略的に示す図である。
【図３】図３は、本実施形態のインクジェットヘッドを構成する主要部及びノズルプレートを含む構造を概略的に示す断面図である。
【図４】図４は、第２方向に直交する面内でのインク圧力室の内面の輪郭を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１は、本実施形態におけるインクジェットヘッド２の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【００１３】
すなわち、インクジェットヘッド２は、主要部１０、ノズルプレート２０、マスクプレート３０、及び、ホルダ４０を備えている。このインクジェットヘッド２は、第１方向Ｘを長手方向とした概略直方体形状である。なお、以下の説明において、第１方向Ｘに概ね直交する方向を第２方向Ｙとし、Ｘ−Ｙ平面に直交する方向を第３方向Ｚとし、第３方向Ｚに沿った「上」とは記録媒体側（あるいは、重力方向）に相当し、第３方向Ｚに沿った「下」とは記録媒体から遠ざかる側（あるいは、反重力方向）に相当する。後述するノズル穴からインク滴が吐出される方向は、第３方向Ｚに沿った上向きの方向である。
【００１４】
主要部１０は、絶縁基板１１、枠体１２、圧電部材１３などを備えて構成されている。
【００１５】
絶縁基板１１は、例えば、アルミナなどのセラミックス製であり、第１方向Ｘに沿って延出した概略長方形の板状に形成されている。この絶縁基板１１は、ノズルプレート２０と対向する側に上面（一方の面）１１Ｔを有するとともに、ホルダ４０と対向する側に下面１１Ｂを有している。このような絶縁基板１１は、インク供給口１１ｉｎ及びインク排出口１１ｏｕｔを有している。これらのインク供給口１１ｉｎ及びインク排出口１１ｏｕｔは、上面１１Ｔから下面１１Ｂまで貫通している。
【００１６】
枠体１２は、例えば、金属製であり、矩形枠状に形成されている。この枠体１２は、絶縁基板１１の上面１１Ｔに配置されている。圧電部材１３は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）製であり、絶縁基板１１の上面１１Ｔにおいて枠体１２で囲まれた内側に配置されている。複数の圧電部材１３は、第１方向Ｘに沿って所定の間隔をおいて並んでいる。各圧電部材１３は、第１方向Ｘに交差する第２方向Ｙに沿って延出している。第１方向Ｘに沿って並んだ隣り合う一対の圧電部材１３の間には、第２方向Ｙに沿って延出したインク圧力室１４がスリット状あるいは溝状に形成される。
【００１７】
図示した例では、第１方向Ｘに沿って並んだ圧電部材１３の列が２列形成されている。複数のインク供給口１１ｉｎは、絶縁基板１１の略中央部、つまり、２列の圧電部材１３の間において第１方向Ｘに沿って並んでいる。複数のインク排出口１１ｏｕｔは、絶縁基板１１の周辺部、つまり、圧電部材１３と枠体１２との間において第１方向Ｘに沿って並んでいる。このような構成により、インク供給口１１ｉｎのそれぞれからインク圧力室１４に向けてインクが供給され、インク圧力室１４を通過したインクがインク排出口１１ｏｕｔのそれぞれから排出される。これらのインク供給口１１ｉｎ及びインク排出口１１ｏｕｔは、後述するように、インク循環経路に接続されている。
【００１８】
ノズルプレート２０は、例えば、ポリイミドなどの樹脂製、あるいは、ニッケル合金やステンレスなどの耐熱性を有する金属製であり、第１方向Ｘに沿って延出した概略長方形の平板状に形成されている。このノズルプレート２０は、第３方向Ｚに沿って主要部１０の上方に配置されている。このノズルプレート２０は、マスクプレート３０と対向する側に上面２０Ｔを有するとともに、主要部１０と対向する側に下面２０Ｂを有している。このノズルプレート２０の下面２０Ｂと、枠体１２及び圧電部材１３とは、図示しない接着剤により接着されている。
【００１９】
このようなノズルプレート２０は、ノズル穴２１を有している。各ノズル穴２１は、インク圧力室１４に対向して形成されており、インク圧力室１４に連通している。これらのノズル穴２１は、Ｘ−Ｙ平面内において円形であり、略同一径を有するように形成されている。
【００２０】
複数のノズル穴２１は、概略第１方向Ｘに沿って並んでおり、ノズル列２１１及び２１２を形成している。図示した例では、ノズルプレート２０には、２列のノズル列２１１及び２１２が形成されているが、ノズル列は１列であっても良いし３列以上であっても良い。なお、互いに隣接するノズル穴２１は、厳密には、第１方向Ｘに沿った同一直線上に形成されていない場合があるが、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２１】
マスクプレート３０は、例えば、金属製であり、ノズルプレート２０を囲む枠状に形成されている。このマスクプレート３０は、第３方向Ｚに沿って主要部１０の上方に配置されている。このマスクプレート３０は、ノズルプレート２０の外径と略同等の長方形状の開口部３０Ｈを有している。このマスクプレート３０と、枠体１２とは、図示しない接着剤により接着されている。
【００２２】
ホルダ４０は、第３方向Ｚに沿って主要部１０の下方に配置されている。このホルダ４０は、主要部１０と対向する側に上面４０Ｔを有している。このホルダ４０の上面４０Ｔと、絶縁基板１１の下面１１Ｂとは、図示しない接着剤により接着されている。また、このホルダ４０は、インク供給口１１ｉｎに向けてインクを導入するためのインク導入路４１、及び、インク排出口１１ｏｕｔから排出されたインクを回収するインク回収路４２を有している。インク導入路４１には、ホルダ４０にインクを導入するための導入用パイプ５１が接続されている。インク回収路４２には、ホルダ４０からインクを回収するための回収用パイプ５２が接続されている。
【００２３】
図２は、本実施形態の印字装置であるインクジェット記録装置１の構成例を概略的に示す図である。
【００２４】
すなわち、インクジェット記録装置１は、記録媒体に種々のインクを用いて印刷を行うものである。特に、ここでは、インクとして、酸化チタンを顔料として用いた白インクや、銅、銀、金などの金属を原料とした金属インクなどが適用可能である。記録媒体としては、用紙に限らず、電子部品実装基板などが適用可能である。
【００２５】
このインクジェット記録装置１は、図１に示した構成のインクジェットヘッド２、インク循環機構３、インク供給機構４などを備えて構成されている。
【００２６】
インク循環機構３は、インクジェットヘッド２のインク圧力室１４を介してインクを循環させるものであり、第１サブタンク３１０、第２サブタンク３２０、循環ポンプ３３０、三方弁３４０などを備えている。これらの間は、すべて配管によって接続されている。このインク循環機構３は、インクジェットヘッド２を介して図中の矢印で示すインクの流れ方向にインクを循環するインク循環経路を形成している。インクジェットヘッド２は、インク循環経路の途中に接続されている。
【００２７】
第１サブタンク３１０は、インクジェットヘッド２の上流側に位置している。この第１サブタンク３１０は、所定の圧力に制御されている。また、この第１サブタンク３１０は、配管を介してインクジェットヘッド２の導入用パイプ５１に接続されている。これにより、絶縁基板１１のインク供給口１１ｉｎとインク循環機構３とが接続される。
【００２８】
第２サブタンク３２０は、インクジェットヘッド２の下流側に位置している。この第２サブタンク３２０は、所定の圧力に制御されている。また、この第２サブタンク３２０は、配管を介してインクジェットヘッド２の回収用パイプ５２に接続されている。これにより、絶縁基板１１のインク排出口１１ｏｕｔとインク循環機構３とが接続される。
【００２９】
循環ポンプ３３０は、第２サブタンク３２０の下流側であって、第１サブタンク３１０の上流側に位置している。このような循環ポンプ３３０は、例えば、ダイヤフラム式ポンプによって構成されている。三方弁３４０は、循環ポンプ３３０の下流側であって、第１サブタンク３１０の上流側に位置している。この三方弁３４０は、インク供給機構４と接続されている。
【００３０】
このような構成のインク循環機構３においては、循環ポンプ３３０が駆動されるのに伴って、インク循環経路に沿ってインクが循環する。第１サブタンク３１０から導入されたインクは、インクジェットヘッド２に供給される。供給されたインクは、導入用パイプ５１を通り、ホルダ４０のインク導入路４１を介して絶縁基板１１のインク供給口１１ｉｎからインク圧力室１４に供給される。
【００３１】
インク圧力室１４に供給された一部のインクは、ノズルプレート２０のノズル穴２１から記録媒体Ｍに向けて吐出される。インク圧力室１４を通過したインクは、絶縁基板１１のインク排出口１１ｏｕｔから排出され、ホルダ４０のインク回収路４２を介して回収用パイプ５２を通り、インクジェットヘッド２から排出される。排出されたインクは、第２サブタンク３２０に回収される。第２サブタンク３２０に回収されたインクは、インク循環経路を循環して再び第１サブタンク３１０に供給される。
【００３２】
インク供給機構４は、インク循環機構３にインクを供給するものであり、メインタンク４１０、フィルタ４２０、メインポンプ４３０などを備えている。
【００３３】
メインタンク４１０は、インクを貯蔵している。フィルタ４２０は、メインタンク４１０とメインポンプ４３０との間に位置している。このフィルタ４２０は、インクに含まれる異物やインク凝固物などを除去する。メインポンプ４３０は、フィルタ４２０と三方弁３４０との間に位置している。このメインポンプ４３０は、例えば、ダイヤフラム式ポンプによって構成されている。
【００３４】
このような構成のインク供給機構４においては、インクジェットヘッド２からのインクの吐出に伴ってインク循環機構３におけるインク残量が所定値を下回ったのに基づいて、インク循環機構３に対してインクを補充する。すなわち、メインポンプ４３０が駆動され、メインタンク４１０からインクが吸い出される。吸い出されたインクは、フィルタ４２０を経て異物等が除去された後に三方弁３４０に供給され、インク循環機構３のインク循環経路内に導入される。
【００３５】
なお、インク循環機構３に含まれる第１サブタンク３１０及び第２サブタンク３２０と、インク供給機構４に含まれるメインタンク４１０とのそれぞれには、詳述しないが、マグネットスターラーなどの各種攪拌装置が備えられている。このような攪拌装置が適宜それぞれ駆動されることにより、それぞれのタンク内においてインクが適度に攪拌され、タンク内における顔料などの沈降を抑制している。
【００３６】
図３は、本実施形態のインクジェットヘッド２を構成する主要部１０及びノズルプレート２０を含む構造を概略的に示す断面図である。ここでは、第２方向Ｙに直交するＸ−Ｚ平面内での断面を図示している。
【００３７】
すなわち、圧電部材１３は、絶縁基板１１の上面１１Ｔにおいて、所定の間隔を置いて配置されている。詳細な説明は省略するが、この圧電部材１３は、例えば、分極方向が互いに逆向きの２つの圧電部材を第３方向Ｚに積層して形成されている。このような圧電部材１３は、絶縁基板１１に接する底面１３Ｂと、ノズルプレート２０に接する上面１３Ｔと、底面１３Ｂと上面１３Ｔとを繋ぐ側面１３Ｓと、を有している。また、この圧電部材１３は、インク圧力室１４を隔てて配置されている。
【００３８】
インク圧力室１４は、互いに隣接する２つの圧電部材１３の間に位置している。より具体的には、インク圧力室１４は、絶縁基板１１、隣り合う圧電部材１３、及び、ノズルプレート２０によって囲まれている。
【００３９】
電極１６は、圧電部材１３のそれぞれの側面１３Ｓに配置されている。つまり、各圧電部材１３は、２つの電極１６によって挟まれている。また、この電極１６は、隣接する圧電部材１３の間に位置する絶縁基板１１の上面１１Ｔにも配置されている。このような電極１６は、例えば、ニッケルメッキや銅メッキなどによって形成されている。
【００４０】
ノズルプレート２０は、圧電部材１３に接着されている。より具体的には、圧電部材１３の上面１３Ｔとノズルプレート２０の下面２０Ｂとが接着剤により接着されている。このノズルプレート２０に形成されたノズル穴２１は、インク圧力室１４に連通している。このノズル穴２１の中心は、隣接する圧電部材１３の間の略中間に位置している。
【００４１】
このような構成においては、圧電部材１３を挟むそれぞれの電極１６に逆極性の電圧が印加されることにより、圧電部材１３が変形し、インク圧力室１４の容積を変化させる（つまり、容積を拡張させたり、容積を収縮させたりする）。インク圧力室１４の容積変化に伴い、インク圧力室１４に導入されたインクがノズル穴２１から吐出される。
【００４２】
本実施形態においては、インク圧力室１４は、第２方向Ｙに直交する面内において、ノズルプレート２０の側の第１幅Ｗ１が絶縁基板１１の側の第２幅Ｗ２よりも広い断面形状を有している。図示した例では、インク圧力室１４の断面形状は、台形状である。このようなインク圧力室１４については、ノズルプレート２０の側は重力方向に位置し、絶縁基板１１の側は反重力方向に位置している。
【００４３】
圧電部材１３については、第２方向Ｙに直交する面内において、ノズルプレート２０に接する上面１３Ｔの第３幅Ｗ３は、絶縁基板１１に接する底面１３Ｂの第４幅Ｗ４よりも狭い台形状の断面形状を有している。
【００４４】
上述した形状のインク圧力室１４あるいは圧電部材１３は、例えば、以下のような製造方法によって形成可能である。
【００４５】
まず、絶縁基板１１の上面１１Ｔに、分極方向が互いに逆向きの２つの圧電部材を第３方向Ｚに積層する。続いて、圧電部材の積層体をブレードにより切削し、インク圧力室１４となる溝を形成する。このような切削工程は、例えば、１枚もしくは複数枚のブレードが取り付けられたスライサーまたはダイサーを利用して行われる。ブレードは、例えば、ダイヤモンドブレードである。
【００４６】
このブレードは、インク圧力室１４と概略同等の台形状の断面を有している。このようなブレードを略垂直に投入することにより、上述した形状の圧電部材１３及びインク圧力室１４が形成される。なお、ブレードを投入する際に、若干傾けて切削することにより、上述した形状の圧電部材１３及びインク圧力室１４を形成しても良い。
【００４７】
次に、インク圧力室１４におけるインクの流れについて説明する。
【００４８】
図４は、第２方向Ｙに直交する面内でのインク圧力室１４の内面１４Ｉの輪郭を概略的に示す図である。
【００４９】
なお、ここでは、インク圧力室１４の内面１４Ｉとは、絶縁基板１１の上面１１Ｔを覆う電極１６の表面、圧電部材１３の側面１３Ｓを覆う電極１６の表面、及び、インク圧力室１４に対向するノズルプレート２０の下面２０Ｂである。
【００５０】
インクのような粘性のある液体が、閉じられた管内を流れる場合、管の中心（管軸）と管の内壁近傍とでは流速が異なり、管軸から管の内壁に向かうにつれて液体の流速が次第に減少する。すなわち、管の内壁から最も離れている管の中心が最も流速が速く、管の内壁に最も近接した管内の周辺部が最も流速が遅いと言える。
【００５１】
図４の（ａ）で示したように、インク圧力室１４の内面１４Ｉの輪郭が長方形状である場合（比較例に相当）、インク圧力室１４を流れるインクの最も流速が速い位置は、内面１４Ｉから最も離れている位置つまりインク圧力室１４の中心となる位置であり、図中のＦ１で示した位置である。このような最も流速が早い位置は、重心と称される場合もある。
【００５２】
一方、図４の（ｂ）で示したように、インク圧力室１４の内面１４Ｉの輪郭が台形状である場合（本実施形態に相当）を考える。但し、このときの台形の高さは、図４の（ａ）で示した比較例における長辺の長さと同一とする。図示した台形の場合、上底の長さが下底の長さよりも短いため、インク圧力室１４を流れるインクの最も流速が速い位置は、図４の（ａ）で示した位置Ｆ１より若干下方つまり下底側になり、図中のＦ２で示した位置となる。
【００５３】
寸法の一例を示すと、図４の（ａ）で示した長方形においては、一対の短辺の長さが８０μｍであり、一対の長辺の長さが３００μｍである。また、図４の（ｂ）で示した台形においては、上底の長さが７２μｍであり、下底の長さが８８μｍであり、高さが３００μｍである。
【００５４】
本実施形態においては、下底がノズルプレート２０の下面２０Ｂに相当し、重力方向に位置しており、また、上底が絶縁基板１１の上面１１Ｔを覆う電極１６の表面に相当し、反重力方向に位置している。このような構成のインク圧力室１４を流れるインクの流速は、絶縁基板１１の側よりもノズルプレート２０に近接する側の方が速い。つまり、図４の（ｂ）で示した本実施形態の構成においては、図４の（ａ）で示した比較例の構成と比較して、よりノズルプレート２０に近接する位置にインクの流速が速い領域を形成することが可能となる。
【００５５】
なお、本実施形態においては、インク圧力室１４の内面１４Ｉの輪郭は、図４の（ｂ）に示したような台形状に限らず、図４の（ｃ）に示したように、上底と各辺との交差部が丸みを帯びているような形状であっても良く、このような形状であっても、インク圧力室１４を流れるインクの最も流速が速い位置Ｆ３は、図４の（ｂ）で示した例と同様に、図４の（ａ）で示した位置Ｆ１よりも下底側に位置する。
【００５６】
以上のことより、本実施形態においては、白インクのような顔料濃度及び顔料比重が比較的高いインクを適用した際、印字を長期停止した後に印字を再開する場合には、インク循環経路及びインクジェットヘッド２内に顔料が沈降していたとしても、インク循環機構３によりインク循環経路に沿ってインクを循環することによって、沈降していた顔料を押し流し、沈降を解消することが可能となるとともに、顔料濃度を均一にすることが可能となる。
【００５７】
また、インクジェットヘッド２において、インク圧力室１４は、その長手方向つまりインクの流れる方向に直交する面内において、重力方向に位置する辺（下底）の長さが反重力方向に位置する辺（上底）の長さよりも長い断面形状を有している。このため、インク圧力室１４を流れるインクの最も流速が速い位置は、重力方向に位置する辺側となる。つまり、インク圧力室１４において、たとえノズルプレート２０の下面２０Ｂ側でインクが沈降していたとしても、インクが循環する際に、インクの流速が最も速い領域がノズルプレート２０の近傍つまり沈降している顔料により近接する側に形成される。これにより、インク圧力室１４に沈降している顔料を除去することが可能となる。
【００５８】
また、沈降している顔料をインクの循環により除去する場合、比較例に比べてより短いインクの循環時間で、インク圧力室１４に沈降している顔料を除去することが可能となる。したがって、印字を開始するまでの所要時間（すなわち、印字開始指示に基づき、第１サブタンク３１０及び第２サブタンク３２０での攪拌動作を行い、循環ポンプ３３０を駆動してインク循環経路内でインクを循環させ、インクジェットヘッド２による印字を開始するまでの時間）を短縮することが可能となる。
【００５９】
また、本実施形態において、インク循環機構３に含まれる第１サブタンク３１０及び第２サブタンク３２０と、インク供給機構４に含まれるメインタンク４１０とのそれぞれには、攪拌装置が備えられている。このため、各タンク内での攪拌によって顔料の沈降が解消されるとともに、再分散され、インクの濃度バランスを改善することが可能となる。
【００６０】
また、本実施形態において、第２方向に直交する面内でのインク圧力室１４の断面形状について、台形状の断面形状を有するインク圧力室１４は、台形状の断面形状を有するブレードを用いて圧電部材を切削することにより、容易に形成することが可能である。
【００６１】
なお、ここでは、顔料を含むインクを適用した例について説明したが、上記の通り、銅、銀、金などの金属を原料とした金属インクなども適用可能であり、比較的比重の大きい顔料もしくは原料として、金属あるいは金属化合物を含む各種インクを適用した場合についても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態によれば、印字開始までの所要時間を短縮することが可能なインクジェットヘッド及びこのインクジェットを備えた印字装置を提供することができる。
【００６３】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
１…インクジェット記録装置
２…インクジェットヘッド
３…インク循環機構
４…インク供給機構
１０…主要部
１１…絶縁基板 １１Ｔ…上面 １１Ｂ…下面
１１ｉｎ…インク供給口 １１ｏｕｔ…インク排出口
１３…圧電部材 １３Ｂ…底面 １３Ｔ…上面 １３Ｓ…側面
１４…インク圧力室 １４Ｉ…内面
１６…電極
２０…ノズルプレート ２０Ｔ…上面 ２０Ｂ…下面
２１…ノズル穴
４０…ホルダ ４１…インク導入路 ４２…インク回収路
５１…導入用パイプ ５２…回収用パイプ
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インクジェットヘッド及び印字装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置では、インクジェットヘッドのインク圧力室内に供給されたインクを加圧することにより、そのインクをノズル穴からインク滴として吐出させ、インクジェットヘッドから一定の距離にある記録媒体にインク滴を付着させて画像を形成している。
【０００３】
カラー印刷タイプのインクジェット記録装置で用いられているインクとしては、一般にシアン（Ｃｙａｎ）、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）、及び、ブラック（Ｂｌａｃｋ）である場合が多い。近年、インクジェットシステムが産業用途、特に電子部品実装基板の印刷に応用されるようになり、使用するインクに白インクが用いられる場合もある。
【０００４】
白インクは、顔料として、例えば、酸化チタンを用いたものである。このような白インクは、通常のシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックなどの色インクに比べて、顔料の粒径が大きく、また、顔料の比重も大きい。また、この白インクにおいては、隠蔽率を高めようとするため、インク内に多くの顔料が混入されている。このため、インクが流れる経路内やインクジェットヘッドにおいて、インクがある程度の時間静置されると、顔料の沈降が起き、種々の不具合の原因となる。例えば、インクの濃度バランスが崩れ、濃度増加や顔料の凝集が発生し、インクジェットヘッドのノズルの目詰まりによる不吐出という問題を起こすおそれがある。
【０００５】
そこで、インクジェットヘッドを介してインクを循環する構造とし、インクタンク内でインクを攪拌することで、インクの経路内及びインクジェットヘッドにおける顔料の沈降を抑制する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２４６８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本実施形態の目的は、印字開始までの所要時間を短縮することが可能なインクジェットヘッド及びこのインクジェットを備えた印字装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態によれば、
絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の面上において第１方向に沿って所定の間隔をおいて並び第１方向に交差する第２方向に沿って延出した圧電部材と、前記圧電部材に接着されるとともに前記インク圧力室に連通するノズル穴を有するノズルプレートと、前記絶縁基板、隣り合う前記圧電部材、及び、前記ノズルプレートで囲まれたインク圧力室と、を備え、前記インク圧力室は、第２方向に直交する面内において、前記ノズルプレート側の第１幅が前記絶縁基板側の第２幅よりも広い断面形状を有することを特徴とするインクジェットヘッドが提供される。
【０００９】
本実施形態によれば、
絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の面上において第１方向に沿って所定の間隔をおいて並び第１方向に交差する第２方向に沿って延出した圧電部材と、前記圧電部材に接着されるとともに前記インク圧力室に連通するノズル穴を有するノズルプレートと、前記絶縁基板、隣り合う前記圧電部材、及び、前記ノズルプレートで囲まれたインク圧力室と、を備え、前記インク圧力室に供給されたインクを前記ノズル穴から吐出させ、記録媒体上に画像を形成するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドの前記インク圧力室を介してインクを循環させるインク循環機構と、とを備え、前記インクジェットヘッドの前記インク圧力室は、第２方向に直交する面内において、前記ノズルプレート側の第１幅が前記絶縁基板側の第２幅よりも広い断面形状を有することを特徴とする印字装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態におけるインクジェットヘッドの構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図２】図２は、本実施形態の印字装置であるインクジェット記録装置の構成例を概略的に示す図である。
【図３】図３は、本実施形態のインクジェットヘッドを構成する主要部及びノズルプレートを含む構造を概略的に示す断面図である。
【図４】図４は、第２方向に直交する面内でのインク圧力室の内面の輪郭を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１は、本実施形態におけるインクジェットヘッド２の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【００１３】
すなわち、インクジェットヘッド２は、主要部１０、ノズルプレート２０、マスクプレート３０、及び、ホルダ４０を備えている。このインクジェットヘッド２は、第１方向Ｘを長手方向とした概略直方体形状である。なお、以下の説明において、第１方向Ｘに概ね直交する方向を第２方向Ｙとし、Ｘ−Ｙ平面に直交する方向を第３方向Ｚとし、第３方向Ｚに沿った「上」とは記録媒体側（あるいは、重力方向）に相当し、第３方向Ｚに沿った「下」とは記録媒体から遠ざかる側（あるいは、反重力方向）に相当する。後述するノズル穴からインク滴が吐出される方向は、第３方向Ｚに沿った上向きの方向である。
【００１４】
主要部１０は、絶縁基板１１、枠体１２、圧電部材１３などを備えて構成されている。
【００１５】
絶縁基板１１は、例えば、アルミナなどのセラミックス製であり、第１方向Ｘに沿って延出した概略長方形の板状に形成されている。この絶縁基板１１は、ノズルプレート２０と対向する側に上面（一方の面）１１Ｔを有するとともに、ホルダ４０と対向する側に下面１１Ｂを有している。このような絶縁基板１１は、インク供給口１１ｉｎ及びインク排出口１１ｏｕｔを有している。これらのインク供給口１１ｉｎ及びインク排出口１１ｏｕｔは、上面１１Ｔから下面１１Ｂまで貫通している。
【００１６】
枠体１２は、例えば、金属製であり、矩形枠状に形成されている。この枠体１２は、絶縁基板１１の上面１１Ｔに配置されている。圧電部材１３は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）製であり、絶縁基板１１の上面１１Ｔにおいて枠体１２で囲まれた内側に配置されている。複数の圧電部材１３は、第１方向Ｘに沿って所定の間隔をおいて並んでいる。各圧電部材１３は、第１方向Ｘに交差する第２方向Ｙに沿って延出している。第１方向Ｘに沿って並んだ隣り合う一対の圧電部材１３の間には、第２方向Ｙに沿って延出したインク圧力室１４がスリット状あるいは溝状に形成される。
【００１７】
図示した例では、第１方向Ｘに沿って並んだ圧電部材１３の列が２列形成されている。複数のインク供給口１１ｉｎは、絶縁基板１１の略中央部、つまり、２列の圧電部材１３の間において第１方向Ｘに沿って並んでいる。複数のインク排出口１１ｏｕｔは、絶縁基板１１の周辺部、つまり、圧電部材１３と枠体１２との間において第１方向Ｘに沿って並んでいる。このような構成により、インク供給口１１ｉｎのそれぞれからインク圧力室１４に向けてインクが供給され、インク圧力室１４を通過したインクがインク排出口１１ｏｕｔのそれぞれから排出される。これらのインク供給口１１ｉｎ及びインク排出口１１ｏｕｔは、後述するように、インク循環経路に接続されている。
【００１８】
ノズルプレート２０は、例えば、ポリイミドなどの樹脂製、あるいは、ニッケル合金やステンレスなどの耐熱性を有する金属製であり、第１方向Ｘに沿って延出した概略長方形の平板状に形成されている。このノズルプレート２０は、第３方向Ｚに沿って主要部１０の上方に配置されている。このノズルプレート２０は、マスクプレート３０と対向する側に上面２０Ｔを有するとともに、主要部１０と対向する側に下面２０Ｂを有している。このノズルプレート２０の下面２０Ｂと、枠体１２及び圧電部材１３とは、図示しない接着剤により接着されている。
【００１９】
このようなノズルプレート２０は、ノズル穴２１を有している。各ノズル穴２１は、インク圧力室１４に対向して形成されており、インク圧力室１４に連通している。これらのノズル穴２１は、Ｘ−Ｙ平面内において円形であり、略同一径を有するように形成されている。
【００２０】
複数のノズル穴２１は、概略第１方向Ｘに沿って並んでおり、ノズル列２１１及び２１２を形成している。図示した例では、ノズルプレート２０には、２列のノズル列２１１及び２１２が形成されているが、ノズル列は１列であっても良いし３列以上であっても良い。なお、互いに隣接するノズル穴２１は、厳密には、第１方向Ｘに沿った同一直線上に形成されていない場合があるが、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２１】
マスクプレート３０は、例えば、金属製であり、ノズルプレート２０を囲む枠状に形成されている。このマスクプレート３０は、第３方向Ｚに沿って主要部１０の上方に配置されている。このマスクプレート３０は、ノズルプレート２０の外径と略同等の長方形状の開口部３０Ｈを有している。このマスクプレート３０と、枠体１２とは、図示しない接着剤により接着されている。
【００２２】
ホルダ４０は、第３方向Ｚに沿って主要部１０の下方に配置されている。このホルダ４０は、主要部１０と対向する側に上面４０Ｔを有している。このホルダ４０の上面４０Ｔと、絶縁基板１１の下面１１Ｂとは、図示しない接着剤により接着されている。また、このホルダ４０は、インク供給口１１ｉｎに向けてインクを導入するためのインク導入路４１、及び、インク排出口１１ｏｕｔから排出されたインクを回収するインク回収路４２を有している。インク導入路４１には、ホルダ４０にインクを導入するための導入用パイプ５１が接続されている。インク回収路４２には、ホルダ４０からインクを回収するための回収用パイプ５２が接続されている。
【００２３】
図２は、本実施形態の印字装置であるインクジェット記録装置１の構成例を概略的に示す図である。
【００２４】
すなわち、インクジェット記録装置１は、記録媒体に種々のインクを用いて印刷を行うものである。特に、ここでは、インクとして、酸化チタンを顔料として用いた白インクや、銅、銀、金などの金属を原料とした金属インクなどが適用可能である。記録媒体としては、用紙に限らず、電子部品実装基板などが適用可能である。
【００２５】
このインクジェット記録装置１は、図１に示した構成のインクジェットヘッド２、インク循環機構３、インク供給機構４などを備えて構成されている。
【００２６】
インク循環機構３は、インクジェットヘッド２のインク圧力室１４を介してインクを循環させるものであり、第１サブタンク３１０、第２サブタンク３２０、循環ポンプ３３０、三方弁３４０などを備えている。これらの間は、すべて配管によって接続されている。このインク循環機構３は、インクジェットヘッド２を介して図中の矢印で示すインクの流れ方向にインクを循環するインク循環経路を形成している。インクジェットヘッド２は、インク循環経路の途中に接続されている。
【００２７】
第１サブタンク３１０は、インクジェットヘッド２の上流側に位置している。この第１サブタンク３１０は、所定の圧力に制御されている。また、この第１サブタンク３１０は、配管を介してインクジェットヘッド２の導入用パイプ５１に接続されている。これにより、絶縁基板１１のインク供給口１１ｉｎとインク循環機構３とが接続される。
【００２８】
第２サブタンク３２０は、インクジェットヘッド２の下流側に位置している。この第２サブタンク３２０は、所定の圧力に制御されている。また、この第２サブタンク３２０は、配管を介してインクジェットヘッド２の回収用パイプ５２に接続されている。これにより、絶縁基板１１のインク排出口１１ｏｕｔとインク循環機構３とが接続される。
【００２９】
循環ポンプ３３０は、第２サブタンク３２０の下流側であって、第１サブタンク３１０の上流側に位置している。このような循環ポンプ３３０は、例えば、ダイヤフラム式ポンプによって構成されている。三方弁３４０は、循環ポンプ３３０の下流側であって、第１サブタンク３１０の上流側に位置している。この三方弁３４０は、インク供給機構４と接続されている。
【００３０】
このような構成のインク循環機構３においては、循環ポンプ３３０が駆動されるのに伴って、インク循環経路に沿ってインクが循環する。第１サブタンク３１０から導入されたインクは、インクジェットヘッド２に供給される。供給されたインクは、導入用パイプ５１を通り、ホルダ４０のインク導入路４１を介して絶縁基板１１のインク供給口１１ｉｎからインク圧力室１４に供給される。
【００３１】
インク圧力室１４に供給された一部のインクは、ノズルプレート２０のノズル穴２１から記録媒体Ｍに向けて吐出される。インク圧力室１４を通過したインクは、絶縁基板１１のインク排出口１１ｏｕｔから排出され、ホルダ４０のインク回収路４２を介して回収用パイプ５２を通り、インクジェットヘッド２から排出される。排出されたインクは、第２サブタンク３２０に回収される。第２サブタンク３２０に回収されたインクは、インク循環経路を循環して再び第１サブタンク３１０に供給される。
【００３２】
インク供給機構４は、インク循環機構３にインクを供給するものであり、メインタンク４１０、フィルタ４２０、メインポンプ４３０などを備えている。
【００３３】
メインタンク４１０は、インクを貯蔵している。フィルタ４２０は、メインタンク４１０とメインポンプ４３０との間に位置している。このフィルタ４２０は、インクに含まれる異物やインク凝固物などを除去する。メインポンプ４３０は、フィルタ４２０と三方弁３４０との間に位置している。このメインポンプ４３０は、例えば、ダイヤフラム式ポンプによって構成されている。
【００３４】
このような構成のインク供給機構４においては、インクジェットヘッド２からのインクの吐出に伴ってインク循環機構３におけるインク残量が所定値を下回ったのに基づいて、インク循環機構３に対してインクを補充する。すなわち、メインポンプ４３０が駆動され、メインタンク４１０からインクが吸い出される。吸い出されたインクは、フィルタ４２０を経て異物等が除去された後に三方弁３４０に供給され、インク循環機構３のインク循環経路内に導入される。
【００３５】
なお、インク循環機構３に含まれる第１サブタンク３１０及び第２サブタンク３２０と、インク供給機構４に含まれるメインタンク４１０とのそれぞれには、詳述しないが、マグネットスターラーなどの各種攪拌装置が備えられている。このような攪拌装置が適宜それぞれ駆動されることにより、それぞれのタンク内においてインクが適度に攪拌され、タンク内における顔料などの沈降を抑制している。
【００３６】
図３は、本実施形態のインクジェットヘッド２を構成する主要部１０及びノズルプレート２０を含む構造を概略的に示す断面図である。ここでは、第２方向Ｙに直交するＸ−Ｚ平面内での断面を図示している。
【００３７】
すなわち、圧電部材１３は、絶縁基板１１の上面１１Ｔにおいて、所定の間隔を置いて配置されている。詳細な説明は省略するが、この圧電部材１３は、例えば、分極方向が互いに逆向きの２つの圧電部材を第３方向Ｚに積層して形成されている。このような圧電部材１３は、絶縁基板１１に接する底面１３Ｂと、ノズルプレート２０に接する上面１３Ｔと、底面１３Ｂと上面１３Ｔとを繋ぐ側面１３Ｓと、を有している。また、この圧電部材１３は、インク圧力室１４を隔てて配置されている。
【００３８】
インク圧力室１４は、互いに隣接する２つの圧電部材１３の間に位置している。より具体的には、インク圧力室１４は、絶縁基板１１、隣り合う圧電部材１３、及び、ノズルプレート２０によって囲まれている。
【００３９】
電極１６は、圧電部材１３のそれぞれの側面１３Ｓに配置されている。つまり、各圧電部材１３は、２つの電極１６によって挟まれている。また、この電極１６は、隣接する圧電部材１３の間に位置する絶縁基板１１の上面１１Ｔにも配置されている。このような電極１６は、例えば、ニッケルメッキや銅メッキなどによって形成されている。
【００４０】
ノズルプレート２０は、圧電部材１３に接着されている。より具体的には、圧電部材１３の上面１３Ｔとノズルプレート２０の下面２０Ｂとが接着剤により接着されている。このノズルプレート２０に形成されたノズル穴２１は、インク圧力室１４に連通している。このノズル穴２１の中心は、隣接する圧電部材１３の間の略中間に位置している。
【００４１】
このような構成においては、圧電部材１３を挟むそれぞれの電極１６に逆極性の電圧が印加されることにより、圧電部材１３が変形し、インク圧力室１４の容積を変化させる（つまり、容積を拡張させたり、容積を収縮させたりする）。インク圧力室１４の容積変化に伴い、インク圧力室１４に導入されたインクがノズル穴２１から吐出される。
【００４２】
本実施形態においては、インク圧力室１４は、第２方向Ｙに直交する面内において、ノズルプレート２０の側の第１幅Ｗ１が絶縁基板１１の側の第２幅Ｗ２よりも広い断面形状を有している。図示した例では、インク圧力室１４の断面形状は、台形状である。このようなインク圧力室１４については、ノズルプレート２０の側は重力方向に位置し、絶縁基板１１の側は反重力方向に位置している。
【００４３】
圧電部材１３については、第２方向Ｙに直交する面内において、ノズルプレート２０に接する上面１３Ｔの第３幅Ｗ３は、絶縁基板１１に接する底面１３Ｂの第４幅Ｗ４よりも狭い台形状の断面形状を有している。
【００４４】
上述した形状のインク圧力室１４あるいは圧電部材１３は、例えば、以下のような製造方法によって形成可能である。
【００４５】
まず、絶縁基板１１の上面１１Ｔに、分極方向が互いに逆向きの２つの圧電部材を第３方向Ｚに積層する。続いて、圧電部材の積層体をブレードにより切削し、インク圧力室１４となる溝を形成する。このような切削工程は、例えば、１枚もしくは複数枚のブレードが取り付けられたスライサーまたはダイサーを利用して行われる。ブレードは、例えば、ダイヤモンドブレードである。
【００４６】
このブレードは、インク圧力室１４と概略同等の台形状の断面を有している。このようなブレードを略垂直に投入することにより、上述した形状の圧電部材１３及びインク圧力室１４が形成される。なお、ブレードを投入する際に、若干傾けて切削することにより、上述した形状の圧電部材１３及びインク圧力室１４を形成しても良い。
【００４７】
次に、インク圧力室１４におけるインクの流れについて説明する。
【００４８】
図４は、第２方向Ｙに直交する面内でのインク圧力室１４の内面１４Ｉの輪郭を概略的に示す図である。
【００４９】
なお、ここでは、インク圧力室１４の内面１４Ｉとは、絶縁基板１１の上面１１Ｔを覆う電極１６の表面、圧電部材１３の側面１３Ｓを覆う電極１６の表面、及び、インク圧力室１４に対向するノズルプレート２０の下面２０Ｂである。
【００５０】
インクのような粘性のある液体が、閉じられた管内を流れる場合、管の中心（管軸）と管の内壁近傍とでは流速が異なり、管軸から管の内壁に向かうにつれて液体の流速が次第に減少する。すなわち、管の内壁から最も離れている管の中心が最も流速が速く、管の内壁に最も近接した管内の周辺部が最も流速が遅いと言える。
【００５１】
図４の（ａ）で示したように、インク圧力室１４の内面１４Ｉの輪郭が長方形状である場合（比較例に相当）、インク圧力室１４を流れるインクの最も流速が速い位置は、内面１４Ｉから最も離れている位置つまりインク圧力室１４の中心となる位置であり、図中のＦ１で示した位置である。このような最も流速が早い位置は、重心と称される場合もある。
【００５２】
一方、図４の（ｂ）で示したように、インク圧力室１４の内面１４Ｉの輪郭が台形状である場合（本実施形態に相当）を考える。但し、このときの台形の高さは、図４の（ａ）で示した比較例における長辺の長さと同一とする。図示した台形の場合、上底の長さが下底の長さよりも短いため、インク圧力室１４を流れるインクの最も流速が速い位置は、図４の（ａ）で示した位置Ｆ１より若干下方つまり下底側になり、図中のＦ２で示した位置となる。
【００５３】
寸法の一例を示すと、図４の（ａ）で示した長方形においては、一対の短辺の長さが８０μｍであり、一対の長辺の長さが３００μｍである。また、図４の（ｂ）で示した台形においては、上底の長さが７２μｍであり、下底の長さが８８μｍであり、高さが３００μｍである。
【００５４】
本実施形態においては、下底がノズルプレート２０の下面２０Ｂに相当し、重力方向に位置しており、また、上底が絶縁基板１１の上面１１Ｔを覆う電極１６の表面に相当し、反重力方向に位置している。このような構成のインク圧力室１４を流れるインクの流速は、絶縁基板１１の側よりもノズルプレート２０に近接する側の方が速い。つまり、図４の（ｂ）で示した本実施形態の構成においては、図４の（ａ）で示した比較例の構成と比較して、よりノズルプレート２０に近接する位置にインクの流速が速い領域を形成することが可能となる。
【００５５】
なお、本実施形態においては、インク圧力室１４の内面１４Ｉの輪郭は、図４の（ｂ）に示したような台形状に限らず、図４の（ｃ）に示したように、上底と各辺との交差部が丸みを帯びているような形状であっても良く、このような形状であっても、インク圧力室１４を流れるインクの最も流速が速い位置Ｆ３は、図４の（ｂ）で示した例と同様に、図４の（ａ）で示した位置Ｆ１よりも下底側に位置する。
【００５６】
以上のことより、本実施形態においては、白インクのような顔料濃度及び顔料比重が比較的高いインクを適用した際、印字を長期停止した後に印字を再開する場合には、インク循環経路及びインクジェットヘッド２内に顔料が沈降していたとしても、インク循環機構３によりインク循環経路に沿ってインクを循環することによって、沈降していた顔料を押し流し、沈降を解消することが可能となるとともに、顔料濃度を均一にすることが可能となる。
【００５７】
また、インクジェットヘッド２において、インク圧力室１４は、その長手方向つまりインクの流れる方向に直交する面内において、重力方向に位置する辺（下底）の長さが反重力方向に位置する辺（上底）の長さよりも長い断面形状を有している。このため、インク圧力室１４を流れるインクの最も流速が速い位置は、重力方向に位置する辺側となる。つまり、インク圧力室１４において、たとえノズルプレート２０の下面２０Ｂ側でインクが沈降していたとしても、インクが循環する際に、インクの流速が最も速い領域がノズルプレート２０の近傍つまり沈降している顔料により近接する側に形成される。これにより、インク圧力室１４に沈降している顔料を除去することが可能となる。
【００５８】
また、沈降している顔料をインクの循環により除去する場合、比較例に比べてより短いインクの循環時間で、インク圧力室１４に沈降している顔料を除去することが可能となる。したがって、印字を開始するまでの所要時間（すなわち、印字開始指示に基づき、第１サブタンク３１０及び第２サブタンク３２０での攪拌動作を行い、循環ポンプ３３０を駆動してインク循環経路内でインクを循環させ、インクジェットヘッド２による印字を開始するまでの時間）を短縮することが可能となる。
【００５９】
また、本実施形態において、インク循環機構３に含まれる第１サブタンク３１０及び第２サブタンク３２０と、インク供給機構４に含まれるメインタンク４１０とのそれぞれには、攪拌装置が備えられている。このため、各タンク内での攪拌によって顔料の沈降が解消されるとともに、再分散され、インクの濃度バランスを改善することが可能となる。
【００６０】
また、本実施形態において、第２方向に直交する面内でのインク圧力室１４の断面形状について、台形状の断面形状を有するインク圧力室１４は、台形状の断面形状を有するブレードを用いて圧電部材を切削することにより、容易に形成することが可能である。
【００６１】
なお、ここでは、顔料を含むインクを適用した例について説明したが、上記の通り、銅、銀、金などの金属を原料とした金属インクなども適用可能であり、比較的比重の大きい顔料もしくは原料として、金属あるいは金属化合物を含む各種インクを適用した場合についても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態によれば、印字開始までの所要時間を短縮することが可能なインクジェットヘッド及びこのインクジェットを備えた印字装置を提供することができる。
【００６３】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
１…インクジェット記録装置
２…インクジェットヘッド
３…インク循環機構
４…インク供給機構
１０…主要部
１１…絶縁基板 １１Ｔ…上面 １１Ｂ…下面
１１ｉｎ…インク供給口 １１ｏｕｔ…インク排出口
１３…圧電部材 １３Ｂ…底面 １３Ｔ…上面 １３Ｓ…側面
１４…インク圧力室 １４Ｉ…内面
１６…電極
２０…ノズルプレート ２０Ｔ…上面 ２０Ｂ…下面
２１…ノズル穴
４０…ホルダ ４１…インク導入路 ４２…インク回収路
５１…導入用パイプ ５２…回収用パイプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板の一方の面上において第１方向に沿って所定の間隔をおいて並び第１方向に交差する第２方向に沿って延出した圧電部材と、
前記圧電部材に接着されるとともに前記インク圧力室に連通するノズル穴を有するノズルプレートと、
前記絶縁基板、隣り合う前記圧電部材、及び、前記ノズルプレートで囲まれたインク圧力室と、を備え、
前記インク圧力室は、第２方向に直交する面内において、前記ノズルプレート側の第１幅が前記絶縁基板側の第２幅よりも広い断面形状を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記インク圧力室の断面形状は、台形状である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。
【請求項３】
前記絶縁基板は、前記インク圧力室に向けてインクが供給されるインク供給口と、前記インク圧力室を通過したインクが排出されるインク排出口と、を有し、
前記インク供給口及び前記インク排出口のそれぞれは、インク循環経路に接続されたことを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記インクは、金属あるいは金属化合物を含むことを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記圧電部材は、前記絶縁基板に接する底面と、前記ノズルプレートに接する上面とを有し、第２方向に直交する面内において、前記上面の第３幅が前記底面の第４幅よりも狭い台形状の断面形状を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の面上において第１方向に沿って所定の間隔をおいて並び第１方向に交差する第２方向に沿って延出した圧電部材と、前記圧電部材に接着されるとともに前記インク圧力室に連通するノズル穴を有するノズルプレートと、前記絶縁基板、隣り合う前記圧電部材、及び、前記ノズルプレートで囲まれたインク圧力室と、を備え、前記インク圧力室に供給されたインクを前記ノズル穴から吐出させ、記録媒体上に画像を形成するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドの前記インク圧力室を介してインクを循環させるインク循環機構と、とを備え、
前記インクジェットヘッドの前記インク圧力室は、第２方向に直交する面内において、前記ノズルプレート側の第１幅が前記絶縁基板側の第２幅よりも広い断面形状を有することを特徴とする印字装置。
【請求項７】
前記インク圧力室の断面形状は、台形状であることを特徴とする請求項６に記載の印字装置。
【請求項８】
前記絶縁基板は、前記インク圧力室に向けてインクが供給されるインク供給口と、前記インク圧力室を通過したインクが排出されるインク排出口と、を有し、
前記インク供給口及び前記インク排出口のそれぞれは、前記インク循環機構に接続されたことを特徴とする請求項６または７に記載の印字装置。
【請求項９】
前記インクは、金属あるいは金属化合物を含むことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の印字装置。
【請求項１０】
前記圧電部材は、前記絶縁基板に接する底面と、前記ノズルプレートに接する上面とを有し、第２方向に直交する面内において、前記上面の第３幅が前記底面の第４幅よりも狭い台形状の断面形状を有することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の印字装置。
【請求項１１】
さらに、前記インク循環機構にインクを供給するインク供給機構を備えたことを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の印字装置。
【請求項１２】
前記インク供給機構に含まれるメインタンク、及び、前記インク循環機構に含まれるサブタンクのそれぞれに攪拌装置が備えられたことを特徴とする請求項１１に記載の印字装置。
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板の一方の面上において第１方向に沿って所定の間隔をおいて並び第１方向に交差する第２方向に沿って延出した圧電部材と、
前記圧電部材に接着されるとともに前記インク圧力室に連通するノズル穴を有するノズルプレートと、
前記絶縁基板、隣り合う前記圧電部材、及び、前記ノズルプレートで囲まれたインク圧力室と、を備え、
前記インク圧力室は、第２方向に直交する面内において、前記ノズルプレート側の第１幅が前記絶縁基板側の第２幅よりも広い断面形状を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記インク圧力室の断面形状は、台形状である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。
【請求項３】
前記絶縁基板は、前記インク圧力室に向けてインクが供給されるインク供給口と、前記インク圧力室を通過したインクが排出されるインク排出口と、を有し、
前記インク供給口及び前記インク排出口のそれぞれは、インク循環経路に接続されたことを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記インクは、金属あるいは金属化合物を含むことを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記圧電部材は、前記絶縁基板に接する底面と、前記ノズルプレートに接する上面とを有し、第２方向に直交する面内において、前記上面の第３幅が前記底面の第４幅よりも狭い台形状の断面形状を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の面上において第１方向に沿って所定の間隔をおいて並び第１方向に交差する第２方向に沿って延出した圧電部材と、前記圧電部材に接着されるとともに前記インク圧力室に連通するノズル穴を有するノズルプレートと、前記絶縁基板、隣り合う前記圧電部材、及び、前記ノズルプレートで囲まれたインク圧力室と、を備え、前記インク圧力室に供給されたインクを前記ノズル穴から吐出させ、記録媒体上に画像を形成するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドの前記インク圧力室を介してインクを循環させるインク循環機構と、とを備え、
前記インクジェットヘッドの前記インク圧力室は、第２方向に直交する面内において、前記ノズルプレート側の第１幅が前記絶縁基板側の第２幅よりも広い断面形状を有することを特徴とする印字装置。
【請求項７】
前記インク圧力室の断面形状は、台形状であることを特徴とする請求項６に記載の印字装置。
【請求項８】
前記絶縁基板は、前記インク圧力室に向けてインクが供給されるインク供給口と、前記インク圧力室を通過したインクが排出されるインク排出口と、を有し、
前記インク供給口及び前記インク排出口のそれぞれは、前記インク循環機構に接続されたことを特徴とする請求項６または７に記載の印字装置。
【請求項９】
前記インクは、金属あるいは金属化合物を含むことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の印字装置。
【請求項１０】
前記圧電部材は、前記絶縁基板に接する底面と、前記ノズルプレートに接する上面とを有し、第２方向に直交する面内において、前記上面の第３幅が前記底面の第４幅よりも狭い台形状の断面形状を有することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の印字装置。
【請求項１１】
さらに、前記インク循環機構にインクを供給するインク供給機構を備えたことを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の印字装置。
【請求項１２】
前記インク供給機構に含まれるメインタンク、及び、前記インク循環機構に含まれるサブタンクのそれぞれに攪拌装置が備えられたことを特徴とする請求項１１に記載の印字装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−９１４２０（Ｐ２０１２−９１４２０Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４１２８１（Ｐ２０１０−２４１２８１）
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
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