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インクジェットヘッド、および、インクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタ - ブラザー工業株式会社
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発明の名称 インクジェットヘッド、および、インクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−8175(P2007−8175A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2006−287052(P2006−287052)
出願日 平成18年10月23日(2006.10.23)
代理人 【識別番号】100089196
【弁理士】
【氏名又は名称】梶 良之
発明者 廣田 淳 / 渡邉 英年 / 坂井田 惇夫
要約 課題
インク供給の円滑化を図ることができるようにする。

解決手段
インクジェットヘッドの流路ユニットには、平面内の配列方向A
特許請求の範囲
【請求項1】
インクを吐出する複数のノズルと、
前記ノズルに連通すると共に実質的に平行四辺形の平面形状を有する複数の圧力室が、第1の方向及び前記第1の方向と交差する第2の方向にそれぞれ等間隔で隣接配置されたことによって形成された複数の圧力室列と、
前記複数の圧力室のいずれかに連通すると共に前記複数の圧力室列に跨るように互いに平行に前記第1の方向に延在する第1及び第2の共通インク通路とを備えており、
複数の前記圧力室が前記第2の方向に並んで作る圧力室列が、
一方側の鋭角部において前記第1の共通インク通路、他方側の鋭角部において第1のノズルにそれぞれ連通する第1の圧力室と、
前記第1の圧力室の前記他方側に隣接し、前記一方側の鋭角部において前記第1の共通インク通路、前記他方側の鋭角部において第2のノズルにそれぞれ連通する第2の圧力室と、
前記第2の圧力室の前記他方側に隣接し、前記一方側の鋭角部において第3のノズル、前記他方側の鋭角部において前記第2の共通インク通路にそれぞれ連通する第3の圧力室と、
前記第3の圧力室の前記他方側に隣接し、前記一方側の鋭角部において第4のノズル、前記他方側の鋭角部において前記第2の共通インク通路にそれぞれ連通する第4の圧力室とを有し、
平面視において、前記第1のノズル、前記第2のノズル、前記第3のノズル、および前記第4のノズルが、前記第1の共通インク通路と前記第2の共通インク通路との間に配置されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項2】
前記複数の圧力室と前記共通インク通路とがアパーチャを介して接続されており、
前記アパーチャは、平面と直交する方向に関して前記圧力室と異なる高さで前記平面と実質的に平行に配置されてい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】
前記アパーチャが、平面視において、当該アパーチャが接続された圧力室が属する前記第1の方向に配列された圧力室列と隣接する圧力室列の圧力室に重なっていることを特徴とする請求項1又は2に記載のインクジェットヘッド。
【請求項4】
それぞれ複数の前記圧力室列を含み、前記第1の方向と直交する方向に関して、互いに離隔しつつ、オーバーラップするように配置された、第1の圧力室列群及び第2の圧力室列群を備え、
前記オーバーラップした部分における、前記第1の圧力室列群および前記第2の圧力室列群それぞれの前記圧力室列に含まれる圧力室の数が前記オーバーラップしていない部分よりも少なく、且つ、前記第1の圧力室列群および前記第2の圧力室列群における前記圧力室列に含まれる圧力室の合計が前記オーバーラップしていない部分における前記圧力室列に含まれる圧力室の数と等しいことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項5】
前記第1圧力室列群を構成する複数の圧力室列及び前記第2圧力室列群を構成する複数の圧力室列が、それぞれ、前記第3の方向から見て台形形状の領域内に収まっており、
前記第1圧力室列群と前記第2圧力室列群とが、前記第1の方向と直交する方向に関して、隣接する前記第1圧力室列群に対応する台形の斜辺と前記第2圧力室列群に対応する台形の斜辺とがオーバーラップするように前記第1方向に沿って交互に千鳥状に配列され、
前記第3の方向から見て、前記第1圧力室列群及び前記第2圧力室列群に対応する台形に重なる位置に、それぞれ、前記共通インク通路から供給されたインクを前記ノズルから吐出させるために前記圧力室内のインクに圧力を発生させる、台形形状のアクチュエータユニットが配置されていることを特徴とする請求項1〜4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】
インクを吐出する複数のノズルと、
前記ノズルに連通すると共に実質的に平行四辺形の平面形状を有する複数の圧力室が、第1の方向及び前記第1の方向と交差する第2の方向にそれぞれ等間隔で隣接配置されたことによって形成された複数の圧力室列と、
前記複数の圧力室のいずれかに連通すると共に前記複数の圧力室列に跨るように互いに平行に前記第1の方向に延在する共通インク通路とを備えており、
複数の前記圧力室が前記第2の方向に並んで作る前記圧力室列が、
一方側の鋭角部において第1のノズル、他方側の鋭角部において前記共通インク通路にそれぞれ連通する第1の圧力室と、
前記第1の圧力室の前記他方側に隣接し、前記一方側において第2のノズル、前記他方側において前記共通インク通路にそれぞれ連通する第2の圧力室と、
前記第2の圧力室の前記他方側に隣接し、前記一方側において前記共通インク通路、前記他方側において第3のノズルにそれぞれ連通する第3の圧力室と、
前記第3の圧力室の前記他方側に隣接し、前記一方側において前記共通インク通路、前記他方側において第4のノズルにそれぞれ連通する第4の圧力室を有し、
平面視において、前記共通インク通路が前記第2のノズルと前記第3のノズルとの間に配置されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項7】
平面視において1つの前記共通インク通路に重なる前記第2の圧力室と前記第3の圧力室とが、前記第1方向から見てオーバーラップしていることを特徴とする請求項6に記載のインクジェットヘッド。
【請求項8】
前記圧力室と前記共通インク通路とがアパーチャを介して接続されており、
前記アパーチャは、平面と直交する方向に関して前記圧力室と異なる高さに配置されていることを特徴とする請求項6又は7に記載のインクジェットヘッド。
【請求項9】
前記アパーチャが、平面視において、当該アパーチャに接続された前記圧力室が属する前記第1の方向に配列された圧力室列に隣接する圧力室列の圧力室に重なっていることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項10】
それぞれ複数の前記圧力室列を含み、前記共通インク通路の延在方向と直交する方向に関して、互いに離隔しつつ、オーバーラップするように配置された、第1の圧力室列群及び第2の圧力室列群を備え、
前記オーバーラップした部分における、前記第1の圧力室列群および前記第2の圧力室列群それぞれの前記圧力室列に含まれる圧力室の数が前記オーバーラップしていない部分よりも少なく、且つ、前記第1の圧力室列群および前記第2の圧力室列群における前記圧力室列に含まれる圧力室の合計が前記オーバーラップしていない部分における前記圧力室列に含まれる圧力室の数と等しいことを特徴とする請求項6〜9のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項11】
前記第1圧力室列群を構成する複数の圧力室列及び前記第2圧力室列群を構成する複数の圧力室列が、それぞれ、前記第3の方向から見て台形形状の領域内に収まっており、
前記第1圧力室列群と前記第2圧力室列群とが、前記第1の方向と直交する方向に関して、隣接する前記第1圧力室列群に対応する台形の斜辺と前記第2圧力室列群に対応する台形の斜辺とがオーバーラップするように前記第1方向に沿って交互に千鳥状に配列され、
前記第3の方向から見て、前記第1圧力室列群及び前記第2圧力室列群に対応する台形に重なる位置に、それぞれ、前記共通インク通路から供給されたインクを前記ノズルから吐出させるために前記圧力室内のインクに圧力を発生させる、台形形状のアクチュエータユニットが配置されていることを特徴とする請求項10に記載のインクジェットヘッド。
【請求項12】
前記圧力室列の配列方向が、前記第1の方向と鋭角をなす前記第2の方向であると共に、前記複数のノズルの前記第1の方向沿った直線上への射影線の隣接するもの同士が所定距離ずつ離隔していることを特徴とする請求項1又は6に記載のインクジェットヘッド。
【請求項13】
インクを吐出する複数のノズルと、
第1の方向に互いに平行に延在する複数の共通インク通路と、
一端を前記ノズルに他端を前記共通インク通路にそれぞれ連通すると共に角部にアールが施された実質的に平行四辺形の平面形状を有し、平面に沿って前記第1の方向を含む2次元に互いに隣接配置された複数の圧力室と、
前記共通インク通路から供給されたインクを前記ノズルから吐出させるために前記圧力室内のインクに圧力を発生させるアクチュエータユニットとを備えており、
前記複数の圧力室の配置に対応して区画された前記平面内の領域であって、前記圧力室と実質的に相似な平面形状を有した複数の平行四辺形領域が、
平面視で前記圧力室を1つずつ内包するとともに、互いに一斜辺を共有するよう前記第1の方向と鋭角をなす第2の方向に隣接配置されて、前記第2の方向に関して、一方側の鋭角部に第1のノズルを有する第1の平行四辺形領域と、前記第1の平行四辺形領域の前記一方側に隣接し且つ一方側の鋭角部に第2のノズルを有する第2の平行四辺形領域と、前記第2の平行四辺形領域の前記一方側に隣接し且つ前記他方側の鋭角部に第3のノズルを有する第3の平行四辺形領域と、前記第3の平行四辺形領域の一方側に隣接し且つ前記他方側の鋭角部に第4のノズルを有する第4の平行四辺形領域とからなる平行四辺形領域群を構成し、
前記共通インク通路が、平面視で前記第1の平行四辺形領域及び前記第4の平行四辺形領域の少なくともいずれか一方の領域と重なり、前記第1の平行四辺形領域に重なる場合には、前記第1の方向に延びた前記一方側の側壁が前記第1のノズルの前記他方側に近接し、前記第4の平行四辺形領域に重なる場合には、前記第1の方向に延びた前記他方側の側壁が前記第4のノズルの前記一方側に近接するように配置されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項14】
前記第1〜第4のノズルの前記第1の方向に沿った直線上への射影線は互いに重なることなく、且つ、前記第1のノズルにおける前記射影線と前記第3のノズルにおける前記射影線との間隔が、前記第2のノズルにおける前記射影線と前記第4のノズルにおける前記射影線との間隔に等しいことを特徴とする請求項13に記載のインクジェットヘッド。
【請求項15】
複数の前記平行四辺形領域が前記第1の方向に並んで平行四辺形領域の列を構成し、
前記複数の平行四辺形領域の列が前記第2の方向に沿って配列されており、
前記第1の方向において、前記第1の方向に隣接した2つの前記圧力室の離隔距離と同じ長さの幅を有し、前記アクチュエータユニットを横切るように前記第1の方向と直交する方向に延在した帯状領域内に、各平行四辺形領域の列に属するノズルが1つずつ存在しているとともに、当該ノズルの前記第1の方向に沿った直線上への射影線の隣接するもの同士が印刷時の解像度に対応した等間隔で離隔していることを特徴とする請求項13又は14に記載のインクジェットヘッド。
【請求項16】
請求項1〜15のいずれか一項に係るインクジェットヘッドを備えていることを特徴とするインクジェットプリンタ。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、記録媒体にインクを吐出して印刷を行うインクジェットヘッド、および、インクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタに関する。
【背景技術】
【0002】
インクジェットプリンタにおいて、インクジェットヘッドは、インクタンクから供給されたインクを複数の圧力室に分配する。そしてシート状の圧電セラミックからなるアクチュエータユニットなどによって圧力室に選択的にパルス状の圧力を付与して圧力波を発生させることにより、各圧力室に接続するノズルからインクを吐出する。このようなヘッドを用紙の幅方向に高速で往復移動させながら、印字作業が行われる。
【0003】
インクジェットヘッドにおける圧力室の配置については、ヘッドの長手方向に例えば1〜2列に配列する一次元的配置と、ヘッド表面に沿ったマトリクス状の二次元的配置とがある。近年要求されている印刷の高解像度化や高速化などを達成するには、圧力室を二次元的に配置するのがより効果的である。圧力室を表面に沿って二次元的に配置したインクジェットヘッドの一例としては、ヘッド表面と垂直な方向から見てノズルが圧力室の中央に配置されたものが知られている(特許文献1参照)。この場合、圧力室にパルス状の圧力が付与されると、圧力室内にはヘッド表面と垂直な方向に圧力波が伝播し、ヘッド表面と垂直な方向から見て圧力室の中央に配置されたノズルからインクが吐出される。
【0004】
【特許文献1】特表平10−508808号公報(第11頁、図3)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、ヘッド表面と垂直な方向から見てノズルが圧力室中央に配置されていると、マトリクス状に配置された圧力室に対してインクを供給する場合、インク供給用の共通インク通路の幅が隣接した圧力室に対応したノズルの間隔に制限される。これは、共通インク通路をヘッド表面と垂直な方向から見て圧力室中央のノズルと重ならないよう配置する必要があるためである。また、このとき印刷の高解像度化や高速化の要求に応じるためにノズルを高密度に配置すると、共通インク通路の幅が制限されることになる。そして共通インク通路の幅が制限されると、共通インク通路のインクに対する流路抵抗が大きくなり、最大のインク吐出サイクルに対応したインク供給の円滑化を図ることができない。
【0006】
そこで、本発明の目的は、インク供給の円滑化を図ることができるインクジェットヘッド、およびインクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明のインクジェットヘッドは、インクを吐出する複数のノズルと、ノズルに連通すると共に実質的に平行四辺形の平面形状を有する複数の圧力室が、第1の方向を含む平面内において等間隔でマトリクス状に隣接配置されたことによって形成された前記第1の方向延在する複数の圧力室列と、複数の圧力室のいずれかに連通すると共に複数の圧力室列に跨るように互いに平行に第1の方向に延在する第1及び第2の共通インク通路とを備えており、複数の圧力室が第2の方向に並んで作る圧力室列が、第2の方向に関して、一方側の鋭角部において第1の共通インク通路、他方側の鋭角部において第1のノズルにそれぞれ連通する第1の圧力室と、第1の圧力室の他方側に隣接し、一方側の鋭角部において第1の共通インク通路、他方側の鋭角部において第2のノズルにそれぞれ連通する第2の圧力室と、第2の圧力室の他方側に隣接し、一方側の鋭角部において第3のノズル、他方側の鋭角部において前記第2の共通インク通路にそれぞれ連通する第3の圧力室と、前記第3の圧力室の前記他方側において隣接し、前記一方側の鋭角部において第4のノズル、前記他方側の鋭角部において前記第2の共通インク通路にそれぞれ連通する第4の圧力室とを有し、平面視において、前記第1のノズル、前記第2のノズル、前記第3のノズル、および前記第4のノズルが、前記第1の共通インク通路と前記第2の共通インク通路との間に配置されている。
【0008】
上記構成によると、第1の圧力室及び第2の圧力室によってそれぞれ構成される圧力室列と、第3の圧力室及び第4の圧力室によってそれぞれ構成される圧力室列とに対して、それぞれ1つの共通インク通路を配置することにより、共通インク通路の数を少なくし、共通インク通路の幅を広くすることができるため、流路抵抗が小さくなってインクの供給が円滑に行われる。
【0009】
また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、前記複数の圧力室と前記共通インク通路とがアパーチャを介して接続されており、前記アパーチャは、平面と直交する方向に関して前記圧力室と異なる高さで前記平面と実質的に平行に配置されていてもよい。これによると、共通インク通路を圧力室列毎に設ける必要がなくなる。また、圧力室の高集積化が可能となり、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッドによる高解像度の画像形成が実現される。
【0010】
また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、前記アパーチャが、平面視において、当該アパーチャが接続された圧力室が属する前記第1の方向に配列された圧力室列と隣接する圧力室列の圧力室に重なっていてもよい。これによると、圧力室の高集積化が可能となり、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッドによる高解像度の画像形成が実現される。
【0011】
また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、それぞれ複数の前記圧力室列を含み、前記第1の方向と直交する方向に関して、互いに離隔しつつ、オーバーラップするように配置された、第1の圧力室列群及び第2の圧力室列群を備え、前記オーバーラップした部分における、前記第1の圧力室列群および前記第2の圧力室列群それぞれの前記圧力室列に含まれる圧力室の数が前記オーバーラップしていない部分よりも少なく、且つ、前記第1の圧力室列群および前記第2の圧力室列群における前記圧力室列に含まれる圧力室の合計が前記オーバーラップしていない部分における前記圧力室列に含まれる圧力室の数と等しくてもよい。これによると、流路ユニットの幅方向に沿って存在する圧力室同士が補完し合うことができ、高解像度印刷を実現しつつ、非常に幅の狭い小型のインクジェットヘッドとすることができる。
【0012】
また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、前記第1圧力室列群を構成する複数の圧力室列及び前記第2圧力室列群を構成する複数の圧力室列が、それぞれ、前記第3の方向から見て台形形状の領域内に収まっており、前記第1圧力室列群と前記第2圧力室列群とが、前記第1の方向と直交する方向に関して、隣接する前記第1圧力室列群に対応する台形の斜辺と前記第2圧力室列群に対応する台形の斜辺とがオーバーラップするように前記第1方向に沿って交互に千鳥状に配列され、前記第3の方向から見て、前記第1圧力室列群及び前記第2圧力室列群に対応する台形に重なる位置に、それぞれ、前記共通インク通路から供給されたインクを前記ノズルから吐出させるために前記圧力室内のインクに圧力を発生させる、台形形状のアクチュエータユニットが配置されていてもよい。これによると、流路ユニットの幅方向に沿って存在する圧力室同士が補完し合うことができ、高解像度印刷を実現しつつ、非常に幅の狭い小型のインクジェットヘッドとすることができる。
【0013】
本発明のインクジェットヘッドは、インクを吐出する複数のノズルと、前記ノズルに連通すると共に実質的に平行四辺形の平面形状を有する複数の圧力室が、第1の方向及び前記第1の方向と交差する第2の方向にそれぞれ等間隔で隣接配置されたことによって形成された複数の圧力室列と、前記複数の圧力室のいずれかに連通すると共に前記複数の圧力室列に跨るように互いに平行に前記第1の方向に延在する共通インク通路とを備えており、
複数の前記圧力室が前記第2の方向に並んで作る前記圧力室列が、一方側の鋭角部において第1のノズル、他方側の鋭角部において前記共通インク通路にそれぞれ連通する第1の圧力室と、前記第1の圧力室の前記他方側に隣接し、前記一方側において第2のノズル、前記他方側において前記共通インク通路にそれぞれ連通する第2の圧力室と、前記第2の圧力室の前記他方側に隣接し、前記一方側において前記共通インク通路、前記他方側において第3のノズルにそれぞれ連通する第3の圧力室と、前記第3の圧力室の前記他方側に隣接し、前記一方側において前記共通インク通路、前記他方側において第4のノズルにそれぞれ連通する第4の圧力室を有し、平面視において、前記共通インク通路が前記第2のノズルと前記第3のノズルとの間に配置されている。
【0014】
上記構成によると、共通インク通路の数を少なくし、共通インク通路の幅を広くすることができるため、流路抵抗が小さくなってインクの供給が円滑に行われる。
【0015】
また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、平面視において1つの前記共通インク通路に重なる前記第2の圧力室と前記第3の圧力室とが、前記第1方向から見てオーバーラップしていてもよい。
【0016】
また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、前記圧力室と前記共通インク通路とがアパーチャを介して接続されており、前記アパーチャは、平面と直交する方向に関して前記圧力室と異なる高さに配置されていてもよい。これによると、圧力室の高集積化が可能となり、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッドによる高解像度の画像形成が実現される。
【0017】
また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、前記アパーチャが、平面視において、当該アパーチャに接続された前記圧力室が属する前記第1の方向に配列された圧力室列に隣接する圧力室列の圧力室に重なっていてもよい。これによると、圧力室の高集積化が可能となり、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッドによる高解像度の画像形成が実現される。
【0018】
また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、それぞれ複数の前記圧力室列を含み、前記共通インク通路の延在方向と直交する方向に関して、互いに離隔しつつ、オーバーラップするように配置された、第1の圧力室列群及び第2の圧力室列群を備え、前記オーバーラップした部分における、前記第1の圧力室列群および前記第2の圧力室列群それぞれの前記圧力室列に含まれる圧力室の数が前記オーバーラップしていない部分よりも少なく、且つ、前記第1の圧力室列群および前記第2の圧力室列群における前記圧力室列に含まれる圧力室の合計が前記オーバーラップしていない部分における前記圧力室列に含まれる圧力室の数と等しくてもよい。これによると、流路ユニットの幅方向に沿って存在する圧力室同士が補完し合うことができ、高解像度印刷を実現しつつ、非常に幅の狭い小型のインクジェットヘッドとすることができる。
【0019】
また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、前記第1圧力室列群を構成する複数の圧力室列及び前記第2圧力室列群を構成する複数の圧力室列が、それぞれ、前記第3の方向から見て台形形状の領域内に収まっており、前記第1圧力室列群と前記第2圧力室列群とが、前記第1の方向と直交する方向に関して、隣接する前記第1圧力室列群に対応する台形の斜辺と前記第2圧力室列群に対応する台形の斜辺とがオーバーラップするように前記第1方向に沿って交互に千鳥状に配列され、前記第3の方向から見て、前記第1圧力室列群及び前記第2圧力室列群に対応する台形に重なる位置に、それぞれ、前記共通インク通路から供給されたインクを前記ノズルから吐出させるために前記圧力室内のインクに圧力を発生させる、台形形状のアクチュエータユニットが配置されていてもよい。これによると、流路ユニットの幅方向に沿って存在する圧力室同士が補完し合うことができ、高解像度印刷を実現しつつ、非常に幅の狭い小型のインクジェットヘッドとすることができる。
【0020】
また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、前記圧力室列の配列方向が、前記第1の方向と鋭角をなす前記第2の方向であると共に、前記複数のノズルの前記第1の方向沿った直線上への射影線の隣接するもの同士が所定距離ずつ離隔していてもよい。これによると、全体として一定の解像度で第1の方向に延びる直線を描くことが可能となる。
【0021】
本発明のインクジェットヘッドは、インクを吐出する複数のノズルと、第1の方向に互いに平行に延在する複数の共通インク通路と、一端を前記ノズルに他端を前記共通インク通路にそれぞれ連通すると共に角部にアールが施された実質的に平行四辺形の平面形状を有し、平面に沿って前記第1の方向を含む2次元に互いに隣接配置された複数の圧力室と、前記共通インク通路から供給されたインクを前記ノズルから吐出させるために前記圧力室内のインクに圧力を発生させるアクチュエータユニットとを備えており、前記複数の圧力室の配置に対応して区画された前記平面内の領域であって、前記圧力室と実質的に相似な平面形状を有した複数の平行四辺形領域が、平面視で前記圧力室を1つずつ内包するとともに、互いに一斜辺を共有するよう前記第1の方向と鋭角をなす第2の方向に隣接配置されて、前記第2の方向に関して、一方側の鋭角部に第1のノズルを有する第1の平行四辺形領域と、前記第1の平行四辺形領域の前記一方側に隣接し且つ一方側の鋭角部に第2のノズルを有する第2の平行四辺形領域と、前記第2の平行四辺形領域の前記一方側に隣接し且つ前記他方側の鋭角部に第3のノズルを有する第3の平行四辺形領域と、前記第3の平行四辺形領域の一方側に隣接し且つ前記他方側の鋭角部に第4のノズルを有する第4の平行四辺形領域とからなる平行四辺形領域群を構成し、前記共通インク通路が、平面視で前記第1の平行四辺形領域及び前記第4の平行四辺形領域の少なくともいずれか一方の領域と重なり、前記第1の平行四辺形領域に重なる場合には、前記第1の方向に延びた前記一方側の側壁が前記第1のノズルの前記他方側に近接し、前記第4の平行四辺形領域に重なる場合には、前記第1の方向に延びた前記他方側の側壁が前記第4のノズルの前記一方側に近接するように配置されている。
【0022】
上記構成によると、共通インク通路の数を少なくし、共通インク通路の幅を広くすることができるため、流路抵抗が小さくなってインクの供給が円滑に行われる。
【0023】
また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、前記第1〜第4のノズルの前記第1の方向に沿った直線上への射影線は互いに重なることなく、且つ、前記第1のノズルにおける前記射影線と前記第3のノズルにおける前記射影線との間隔が、前記第2のノズルにおける前記射影線と前記第4のノズルにおける前記射影線との間隔に等しくてもよい。これによると、全体として一定の解像度で第1の方向に延びる直線を描くことが可能となる。
【0024】
また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、複数の前記平行四辺形領域が前記第1の方向に並んで平行四辺形領域の列を構成し、前記複数の平行四辺形領域の列が前記第2の方向に沿って配列されており、前記第1の方向において、前記第1の方向に隣接した2つの前記圧力室の離隔距離と同じ長さの幅を有し、前記アクチュエータユニットを横切るように前記第1の方向と直交する方向に延在した帯状領域内に、各平行四辺形領域の列に属するノズルが1つずつ存在しているとともに、当該ノズルの前記第1の方向に沿った直線上への射影線の隣接するもの同士が印刷時の解像度に対応した等間隔で離隔していてもよい。これによると、全体として一定の解像度で第1の方向に延びる直線を描くことが可能となる。
【0025】
本発明のインクジェットプリンタは、請求項1〜15のいずれか一項に係るインクジェットヘッドを備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【0026】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0027】
図1は、本発明の一実施の形態によるインクジェットヘッドを含むインクジェットプリンタの概略図である。図1に示すインクジェットプリンタ101は、4つのインクジェットヘッド1を有するカラーインクジェットプリンタである。このプリンタ101には、図中左方に給紙部111が、図中右方に排紙部112が、それぞれ構成されている。
【0028】
プリンタ1内部には、給紙部111から排紙部112に向かって用紙が搬送される用紙搬送経路が形成されている。給紙部111のすぐ下流側には、画像記録媒体たる用紙を挟持搬送する一対の送りローラ105a、105bが配置されている。一対の送りローラ105a、105bによって用紙は図中左方から右方へ送られる。用紙搬送経路の中間部には、二つのベルトローラ106、107と、両ローラ106、107間に架け渡されるように巻回されたエンドレスの搬送ベルト108とが配置されている。搬送ベルト108の外周面すなわち搬送面にはシリコーン処理が施されており、一対の送りローラ105a、105bによって搬送されてくる用紙を、搬送ベルト108の搬送面にその粘着力により保持させながら、一方のベルトローラ106の図中時計回り(矢印104の方向)への回転駆動によって下流側(右方)に向けて搬送できるようになっている。
【0029】
用紙のベルトローラ106に対する挿入及び排出位置には、押さえ部材109a、109bがそれぞれ配置されている。押さえ部材109a,109bは、搬送ベルト108上の用紙が搬送面から浮かないように、搬送ベルト108の搬送面に用紙を押し付けて搬送面上に確実に粘着させるためのものである。
【0030】
用紙搬送経路に沿って搬送ベルト108のすぐ下流側には、剥離機構110が設けられている。剥離機構110は、搬送ベルト108の搬送面に粘着されている用紙を搬送面から剥離して、右方の排紙部112へ向けて送るように構成されている。
【0031】
4つのインクジェットヘッド1は、その下端にヘッド本体1a(後述するように、圧力室を含むインク流路が形成された流路ユニットと、圧力室内のインクに圧力を与えるアクチュエータユニットとが貼り合わされたものである)を有している。ヘッド本体1aは、それぞれが矩形断面を有しており、その長手方向が用紙搬送方向に垂直な方向(図1の紙面垂直方向)となるように互いに近接配置されている。つまり、このプリンタ101は、ライン式プリンタである。4つのヘッド本体1aの各底面は用紙搬送経路に対向しており、これら底面には微小径を有する多数のインク吐出口が形成されたノズルが設けられている。4つのヘッド本体1aのそれぞれからは、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックのインクが吐出される。
【0032】
ヘッド本体1aは、その下面と搬送ベルト108の搬送面との間に少量の隙間が形成されるように配置されており、この隙間部分に用紙搬送経路が形成されている。この構成で、搬送ベルト108上を搬送される用紙が4つのヘッド本体1aのすぐ下方側を順に通過する際、この用紙の上面すなわち印刷面に向けてノズルから各色のインクが噴射されることで、用紙上に所望のカラー画像を形成できるようになっている。
【0033】
インクジェットプリンタ101は、インクジェットヘッド1に対するメンテナンスを自動的に行うためのメンテナンスユニット117を有している。このメンテナンスユニット117には、4つのヘッド本体1aの下面を覆うための4つのキャップ116や、図示せぬパージ機構などが設けられている。
【0034】
メンテナンスユニット117は、インクジェットプリンタ101で印刷が行われているときには、給紙部111の直下方の位置(退避位置)に位置している。そして、印刷終了後に所定の条件が満たされたとき(例えば、印刷動作が行われない状態が所定の時間だけ継続したときや、プリンタ101の電源OFF操作がされたとき)は、4つのヘッド本体1aの直ぐ下方の位置に移動して、この位置(キャップ位置)にて、キャップ116によってヘッド本体1aの下面をそれぞれ覆い、ヘッド本体1aのノズル部分のインクの乾燥を防止するようになっている。
【0035】
ベルトローラ106、107や搬送ベルト108は、シャーシ113によって支持されている。シャーシ113は、その下方に配置された円筒部材115上に載置されている。円筒部材115は、その中心から外れた位置に取り付けられた軸114を中心として回転可能となっている。そのため、軸114の回転に伴って円筒部材115の上端高さが変化すると、それに合わせてシャーシ113が昇降する。メンテナンスユニット117を退避位置からキャップ位置に移動させる際には、予め円筒部材115を適宜の角度回転させてシャーシ113、搬送ベルト108及びベルトローラ106、107を図1に示す位置から適宜の距離だけ下降させ、メンテナンスユニット117の移動のためのスペースを確保しておく必要がある。
【0036】
搬送ベルト108によって囲まれた領域内には、インクジェットヘッド1と対向する位置、つまり上側にある搬送ベルト108の下面と接触することによって内周側からこれを支持するほぼ直方体形状(搬送ベルト108と同程度の幅を有している)のガイド121が配置されている。
【0037】
次に、本実施の形態によるインクジェットヘッド1の構造について、より詳細に説明する。図2は、インクジェットヘッド1の斜視図である。図3は、図2のII−II線に沿った断面図である。図2及び図3に示すように、本実施の形態によるインクジェットヘッド1は、一方向(主走査方向)に延在した矩形平面形状を有するヘッド本体1aと、ヘッド本体1aを支持するための基部131とを有している。基部131は、ヘッド本体1aのほかに、個別電極35a、35b(図6及び図10参照)などに駆動信号を供給するドライバIC132および基板133を支持している。
【0038】
基部131は、図2に示すように、ヘッド本体1aの上面と部分的に接着されることでヘッド本体1aを支持するベースブロック138と、ベースブロック138の上面と接着されることでベースブロック138を保持するホルダ139とから構成されている。ベースブロック138は、ヘッド本体1aの長尺方向長さとほぼ同じ長さを有する略直方体形状の部材である。ステンレスなどの金属材料からなるベースブロック138は、ホルダ139を補強する軽量の構造体としての機能を有している。ホルダ139は、ヘッド本体1a側に配置されるホルダ本体141と、ホルダ本体141からヘッド本体1aとは反対側に延在した一対のホルダ支持部142とから構成されている。一対のホルダ支持部142は、いずれも平板状の部材であって、ホルダ本体141の長尺方向に沿って所定の間隔を隔てて互いに平行に設けられている。
【0039】
ホルダ本体141の副走査方向(主走査方向と直交する方向)両端部には、下方に突出した一対のスカート部141aが設けられている。ここで、一対のスカート部141aは、いずれもホルダ本体141の長尺方向全幅にわたって形成されているため、ホルダ本体141の下面には、一対のスカート部141aによって略直方体形状の溝部141bが形成されている。この溝部141b内に、ベースブロック138が収納されている。ベースブロック138の上面と、ホルダ本体141の溝部141bの底面とは、接着剤によって接着されている。ベースブロック138の厚さは、ホルダ本体141の溝部141bの深さよりも若干大きいため、ベースブロック138の下端部は、スカート部141aよりも下方に飛び出している。
【0040】
ベースブロック138の内部には、ヘッド本体1aに供給されるインクの流路として、その長尺方向に延在する略直方体形状の空隙(中空領域)であるインク溜まり3が形成されている。ベースブロック138の下面145には、インク溜まり3に連通した開口3b(図4参照)が形成されている。なお、インク溜まり3は、プリンタ本体内の図示しないメインインクタンク(インク供給源)に、図示しない供給チューブにより接続されている。そのため、インク溜まり3には、メインインクタンクから適宜インクが補充されるようになっている。
【0041】
ベースブロック138の下面145は、開口3bの近傍において周囲よりも下方に飛び出している。そして、ベースブロック138は、下面145の開口3b近傍部分145aにおいてのみヘッド本体1aの流路ユニット4(図3参照)と接触している。そのため、ベースブロック138の下面145の開口3b近傍部分145a以外の領域は、ヘッド本体1aから離隔しており、この離隔部分にアクチュエータユニット21が配されている。
【0042】
ホルダ139のホルダ支持部142の外側面には、スポンジなどの弾性部材137を介してドライバIC132が固定されている。ドライバIC132の外側面には、ヒートシンク134が密着配置されている。ヒートシンク134は、略直方体形状の部材であって、ドライバIC132で発生する熱を効率的に散逸させる。ドライバIC132には、給電部材であるフレキシブルプリント配線板(FPC:Flexible Printed Circuit)136が接続されている。ドライバIC132に接続されたFPC136は、基板133及びヘッド本体1aとハンダ付けによって電気的に接合されている。ドライバIC132およびヒートシンク134の上方であって、FPC136の外側には、基板133が配置されている。ヒートシンク134の上面と基板133との間、および、ヒートシンク134の下面とFPC136との間は、それぞれシール部材149で接着されている。
【0043】
ホルダ本体141のスカート部141aの下面と流路ユニット4の上面との間には、FPC136を挟むようにシール部材150が配置されている。つまりFPC136は、流路ユニット4およびホルダ本体141に対してシール部材150によって固定されている。これにより、ヘッド本体1aが長尺化した場合の撓みの防止、アクチュエータユニット21とFPC136との接続部への応力印可の防止およびFPC136の確実な保持が可能となる。
【0044】
図2に示すように、インクジェットヘッド1の主走査方向に沿った下方角部近傍には、インクジェットヘッド1の側壁に沿って6つの凸設部30aが均等に離隔配置されている。これらシート状部材は、ヘッド本体1aの最下層にあるノズルプレート30(図7参照)の副走査方向両端部に設けられた部分である。つまり、ノズルプレート30は、凸設部30aとそれ以外の部分との境界線に沿って約90度折り曲げられている。凸設部30aは、プリンタ101において印刷に用いられる各種サイズの用紙の両端部付近に対応する位置に設けられている。ノズルプレート30の折り曲げ部分は直角ではなく丸みを帯びた形状となっているため、ヘッド1と近接する方向に搬送されてきた用紙の先端部がヘッド1の側面と接触することで生じる用紙の詰まりすなわちジャミングが起こりにくくなっている。
【0045】
図4は、ヘッド本体1aの模式的な平面図である。図4において、ベースブロック138内に形成されたインク溜まり3が仮想的に破線で描かれている。図4に示すように、ヘッド本体1aは、一方向(主走査方向)に延在した矩形平面形状をしている。ヘッド本体1aは、後述する多数の圧力室10やノズル先端のインク吐出口8(共に図5、図6、図7参照)が形成された流路ユニット4を有しており、その上面には、千鳥状になって2列に配列された複数の台形のアクチュエータユニット21が接着されている。各アクチュエータユニット21は、その平行対向辺(上辺及び下辺)が流路ユニット4の長手方向に沿うように配置されている。そして、隣接するアクチュエータユニット21の斜辺同士が、流路ユニット4の幅方向にオーバーラップしている。
【0046】
アクチュエータユニット21の接着領域と対応した流路ユニット4の下面は、インク吐出領域となっている。インク吐出領域の表面には、後述するように、多数のインク吐出口8がマトリクス状に配列されている。また、流路ユニット4の上方に配置されたベースブロック138内には、その長手方向に沿ってインク溜まり3が形成されている。インク溜まり3は、その一端に設けられた開口3aを介してインクタンク(図示せず)に連通しており、常にインクで満たされている。インク溜まり3には、その延在方向に沿って開口3bが2つずつ対になって、アクチュエータユニット21が設けられていない領域に対応して千鳥状に設けられている。
【0047】
図5は、図4内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図4及び図5に示すように、インク溜まり3は、開口3bを介してその下層にある流路ユニット4内のマニホールド5と連通している。開口3bには、インク内に含有される塵埃などを捕獲するためのフィルタ(図示せず)が設けられている。マニホールド5は、その先端部が2つに分岐して副マニホールド5aとなっている。1つのアクチュエータユニット21の下部には、当該アクチュエータユニット21に対してインクジェットヘッド1の長手方向両隣にある2つの開口3bからそれぞれ2つの副マニホールド5aが進入してきている。つまり、1つのアクチュエータユニット21の下部には、合計で4つの副マニホールド5aがインクジェットヘッド1の長手方向に沿って延在している。副マニホールド5aは共通インク通路として機能し、その各々はインク溜まり3から供給されたインクで満たされている。
【0048】
図6は、図5に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図5及び図6は、流路ユニット4における多数の圧力室10がマトリクス状に配置された平面を、垂直方向から見た状態を示している。流路ユニット4の構成要素である圧力室10、アパーチャ12、ノズル8、副マニホールドなどは、後述するように、図5及び図6の紙面に垂直方向においてそれぞれ異なる高さに配置されている(図7参照)。
【0049】
複数の圧力室10は、ノズル(図5及び図6にはノズルの先端に形成されたインク吐出口8が示されている)に接続されると共に、図5に示す台形のインク吐出領域の表面に沿って、配列方向A(第1の方向)および配列方向B(図6に描かれた菱形領域10xの紙面上下方向に沿った斜辺の方向、第2の方向)の2方向に、マトリクス状に配置されている。圧力室10は、上記2方向にマトリクス状に配置された菱形領域10x内にそれぞれ収まり且つ角部にアールが施された略菱形の平面形状(長さ900μm、幅350μm)を有している。複数の菱形領域10xは互いに重なり合うことなく各辺を共有するようにマトリクス状に隣接配置されている。各菱形領域10x内の圧力室10は、対応する菱形領域10xと中心を共通にして配置されているので、互いに離隔している。各圧力室10は、図7にも示すように、一端をノズルに接続すると共に、他端を共通インク通路としての副マニホールド5aに連通している。
【0050】
なお、図6には、平面視において圧力室10と重なり合い、圧力室10と相似で一回り小さい平面形状を有する個別電極35a,35bが描かれている。
【0051】
マトリクス状に配置された複数の圧力室10は、図6に示す配列方向A(第1の方向)に沿って、複数の圧力室列を形成している。圧力室列としては、図6の紙面に対して垂直な方向(第3の方向)から見て、圧力室10に接続されたノズルの配置によって、第1の圧力室列11aおよび第2の圧力室列11bに分けられる。第1の圧力室列11aを構成する圧力室10aは、紙面に対して垂直な方向(第3の方向)から見て、配列方向Aと交差する菱形領域10xの長い方の対角線方向(第2の方向)に関して、接続されたノズルおよびその先端に形成されたインク吐出口8が紙面上側に偏在している。つまり、図6に示すように、本実施の形態における第1の圧力室列11aを構成する圧力室10aでは、インク吐出口8がそれぞれ対応する菱形領域10xの上端部に配置されている。一方、第2の圧力室列11bを構成する圧力室10bは、上記第2の方向に関して、接続されたノズルおよびその先端に形成されたインク吐出口8が紙面下側に偏在している。つまり、図6に示すように、本実施の形態における第2の圧力室列11bを構成する圧力室10bでは、インク吐出口8がそれぞれ対応する菱形領域10xの下端部に配置されている。そしてこれら第1および第2の圧力室列11a,11bは、2列ずつ交互に配列されている。なお、図6に示す配列方向A(第1の方向)は、インクジェットヘッド1の長手方向、配列方向Bはインクジェットヘッド1の幅方向からやや傾いた菱形の領域10xの一斜辺方向と対応するものである。
【0052】
共通インク通路として機能する副マニホールド5aは、配列方向Aに沿って延在し、且つ副マニホールド5aの両側に配置された複数の圧力室10と連通している。副マニホールド5aは、図6の紙面に対して垂直な方向(第3の方向)から見て、ノズルおよびその先端のインク吐出口8が副マニホールド5aを挟んで外側を向くように互いに隣接した第1の圧力室列11aと第2の圧力室列11bとを含み、ノズルおよびその先端のインク吐出口8とは重ならないように延在している。なお、副マニホールド5aは、その幅が広くなるように、ノズルおよびインク吐出口8と重ならない範囲で互いに隣接した第1および第2の圧力室列11a,11bの大部分を含むのが好ましい。つまり、連通する各圧力室10にインクを円滑に供給するために、副マニホールド5aの幅限界を圧力室10のインク吐出口8が接続された一端近傍までとするのが好ましい。これにより、副マニホールド5aの上記第3の方向の厚さ(深さ)が決められている場合でも、副マニホールド5aのインクに対する流路抵抗を小さくすることができる。
【0053】
図7は、図4に描かれたヘッド本体1aの部分断面図である。各インク吐出口8は、図7からもわかるように、先細形状のノズルの先端に形成されている。また、圧力室10と副マニホールド5aとの間には、アパーチャ12が、圧力室10と同様に流路ユニット4の表面と実質的に平行に延在している。このアパーチャ12は、インクの流れを制限することで適当な流路抵抗を付与してインク吐出の安定化を図るためのものである。各インク吐出口8は、圧力室10(長さ900μm、幅350μm)及びアパーチャ12を介して副マニホールド5aと連通している。このようにして、インクジェットヘッド1には、インクタンクからインク溜まり3、マニホールド5、副マニホールド5a、アパーチャ12及び圧力室10を経てインク吐出口8に至るインク流路32が形成されている。
【0054】
例えば、図7に示す圧力室10が図6に示した第1の圧力室列11aを構成するものであるとすると、副マニホールド5aの紙面右側には、第2の圧力室列11bを構成する圧力室10に接続されたノズルが配置されることになる。
【0055】
図6の紙面に対して垂直な方向(第3の方向)から見て、1つの圧力室10に連通したアパーチャ12は、当該圧力室に隣接する圧力室10に重なるように配置されている。このようなことが可能なことの一因は、アパーチャ12を紙面に対して垂直な方向(第3の方向)に関して圧力室10よりも副マニホールド5a側に設け、圧力室10とアパーチャ12とを異なる高さとしたことにある。即ち、図7にも示すように、圧力室10、アパーチャ12、及び副マニホールド5aはそれぞれ、積層されたシート部材により形成され、上記第3の方向から見ると、互いに重なりを持つように配置されている。
【0056】
なお、図5および図6においては、図面を分かりやすくするために、アクチュエータユニット21の下方にあって破線で描くべき圧力室10およびアパーチャ12などを実線で描いている。
【0057】
アクチュエータユニット21により圧力室10にパルス状の圧力が付与されて圧力波が発生すると、当該圧力室10内には菱形領域10xの長い方の対角線方向に沿って、インク吐出に寄与する圧力波が伝播する。圧力波の伝播方向が表面に垂直の場合は、圧力室10の平面形状を円形や正多角形など原点に対称な形状とするのが一般的である。しかし本実施の形態のように、圧力室10内における流路ユニット4の表面に沿った特定の方向に伝播する圧力波をインク吐出のために利用する場合、圧力波の伝播時間長さ(AL長:Acoustic Length)を長くすることで、インクの吐出量や吐出周期を制御しやすくするため、圧力室10の平面形状を圧力波の伝播方向に細長にするのが好ましい。
【0058】
圧力室10は、図5及び図6に描かれた平面内において、インクジェットヘッド1の長手方向(配列方向A)と、インクジェットヘッド1の幅方向からやや傾いた方向(配列方向B)との2方向にインク吐出領域内で配列されている。配列方向Aと配列方向Bは、直角よりもやや小さい角度θをなしている。インク吐出口8は、配列方向Aには50dpiで配列されている。一方で、圧力室10は、配列方向Bには1つのアクチュエータユニット21に対応するインク吐出領域内に12個が含まれるように配列いる。これにより、インクジェットヘッド1の全幅内で、配列方向Aに隣接する2つのインク吐出口8間の距離だけ離隔した範囲には、12個のインク吐出口8が存在するようになっている。なお、各インク吐出領域の配列方向Aについての両端部(アクチュエータユニット21の斜辺に相当する)では、インクジェットヘッド1の幅方向に対向する別のアクチュエータユニット21に対応するインク吐出領域と相補関係となることで上記条件を満たしている。そのため、本実施の形態によるインクジェットヘッド1では、配列方向A及び配列方向Bに配列された多数のインク吐出口8から、インクジェットヘッド1の幅方向への用紙に対する相対的な移動に伴って順次インク滴を吐出させることで、主走査方向に600dpiで印刷を行うことが可能になっている。
【0059】
次に、図8を参照して、流路ユニット4の構造をより詳細に説明する。図8に示すように、圧力室10は、配列方向Aに所定の間隔である50dpiで列状に配列されている。このような圧力室10の列は、配列方向Bには12列配列されて、全体として圧力室10は1つのアクチュエータユニット21に対応したインク吐出領域内において2次元配列をしている。
【0060】
圧力室10には、ノズルが図8中上側の鋭角部に接続されている圧力室10aと、下側の鋭角部に接続されている圧力室10bとの2種類がある。複数の圧力室10a及び複数の圧力室10bは、共に配列方向Aに配列されて圧力室列11a、11bをそれぞれ形成している。図8に示すように、1つのアクチュエータユニット21に対応したインク吐出領域内においては、図8中下側から順に2列の圧力室列11aが配列され、その上側に隣接して2列の圧力室列11bが配列されている。このような2列の圧力室列11aと2列の圧力室列11bとの合わせて4列の圧力室列を1組とした圧力室列の組が、1つのアクチュエータユニット21に対応したインク吐出領域内において、下側から3回繰り返して配列されている。各圧力室列11a、11b中の各圧力室の上側鋭角部を結ぶ直線は、この圧力室列に上側から隣接する圧力室列中の各圧力室の下側斜辺と交差している。
【0061】
上述のように、図8の紙面に対して垂直な方向から見て、圧力室10に接続されたノズルの配置位置が異なる第1の圧力室列11aと第2の圧力室列11bとを2列ずつ隣接して配列することにより、全体として圧力室10は規則正しく整列している。一方、ノズルは、これら4列の圧力室列を1組とした圧力室列の組の中において中央領域に集まって配列されることになる。これにより、上述のように、4列の圧力室列を1組として、下側から3回繰り返して圧力室列の組を配置した場合、圧力室列の組と組との境界近傍領域、すなわち、このような4列の圧力室列からなる組の両側には、ノズルが存在しない領域が形成される。そして、そこに各圧力室10にインクを供給するための幅の広い副マニホールド5aが延設されている。本案施の形態では、1つのアクチュエータユニット21に対応したインク吐出領域内において、図中下側に1本、一番下側の圧力室列の組と二番目の圧力室列の組との間に1本、一番上側の圧力室列の組の両側に2本、合わせて4本の幅の広い副マニホールド5aが配列方向Aに延設されている。
【0062】
図8に示すように、インクを吐出するインク吐出口8に連通するノズルは、配列方向Aには、この方向に規則正しく並ぶ圧力室10に対応して、50dpiの等間隔で配列されている。また、配列方向Aと角度θで交差している配列方向Bにも12個の圧力室10が規則正しく配列されているのとは異なり、これら12個の圧力室10に対応した12個のノズルは、上述したように圧力室10の上側の鋭角部に連通したものと下側の鋭角部に連通したものとがあって、配列方向Bに規則的に一定の間隔で配列されていない。
【0063】
他方、ノズルが圧力室10の同じ側の鋭角部に常に連通している場合には、ノズルも配列方向Bの方向に規則的に一定の間隔で配列されることになる。すなわち、この場合、ノズルは、図中下側から上側に1圧力室列上がるごとに配列方向Aに印字時の解像度である600dpiに相当する間隔ずつ変位するように配列される。これに対して、本実施の形態では、2列の圧力室列11aと2列の圧力室列11bとの合わせて4列の圧力室列を1組として、これが下側から3回繰り返して配列されているので、図中下側から上側に1圧力室列上がるごとのノズル位置の配列方向Aへの変位は常に同じではない。
【0064】
本実施の形態によるインクジェットヘッド1において、配列方向Aに50dpiに相当する幅(約508.0μm)を有し、この配列方向Aと直交する方向に延在する帯状領域Rについて考える。この帯状領域Rの中には、12列の圧力室列の内の何れの列についても、ノズルが1つしか存在していない。すなわち、1つのアクチュエータユニット21に対応したインク吐出領域内の任意の位置に、このような帯状領域Rを区画した場合、この帯状領域R内には、常に12個のノズルが分布している。そして、これら12個の各ノズルを配列方向Aに延びる直線上に射影した点の位置は、印字時の解像度である600dpiに相当する間隔ずつ離隔している。
【0065】
1つの帯状領域Rに属する12個のノズルを配列方向Aに延びる直線上に射影した位置が左にあるものから順に、これら12個のノズルを(1)〜(12)と記することにしたとき、これら12個のノズルは、下から、(1)、(7)、(2)、(8)、(5)、(11)、(6)、(12)、(9)、(3)、(10)、(4)の順番に並んでいる。
【0066】
このように構成された本実施の形態によるインクジェットヘッド1において、アクチュエータユニット21内の活性層を適宜駆動させると、600dpiの解像度を有する文字や図形等を描画することができる。つまり、12列の圧力室列に対応した活性層を印字媒体の搬送に合わせて順次選択的に駆動することで、特定の文字や図形を印字媒体に印刷することができる。
【0067】
例えば、600dpiの解像度で配列方向Aに延びる直線を印字する場合について説明する。まず、ノズルが圧力室10の同じ側の鋭角部に連通している場合について簡単に説明する。この場合には、印字蝶体が搬送されるのに対応して、図8中一番下に位置する圧力室列中のノズルからインクの吐出を始め、順次上側に隣接する圧力室列に属するノズルを選択してインクを吐出する。これにより、インクのドットが配列方向Aに向かって600dpiの間隔で隣接しながら形成されていく。最終的には、全体で600dpiの解像度で配列方向Aに延びる直線が描かれることになる。
【0068】
一方、本案施の形態では、図8中一番下に位置する圧力室列11a中のノズルからインクの吐出を始め、印字媒体が搬送されるのに伴って順次上側に隣接する圧力室に連通するノズルを選択してインクを吐出していく。このとき、下側から上側に1圧力室列上がるごとのノズル位置の配列方向Aへの変位が常に同じでないので、印字媒体が搬送されるのに伴って配列方向Aに沿って順次形成されるインクのドットは、600dpiの間隔で等間隔にはならない。
【0069】
すなわち、図8に示したように、印字媒体が搬送されるのに対応して、まず図中一番下の圧力室列11aに連通するノズル(1)からインクが吐出され、印字媒体上に50dpiに相当する間隔(約508.0μm)でドット列が形成される。この後、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から2番目の圧力室列11aに連通するノズル(7)の位置に達すると、このノズル(7)からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドット位置から600dpiに相当する間隔分(約42.3μm)の6倍だけ配列方向Aに変位した位置(約42.3μm×6=約254.0μm)に2番目のインクドットが形成される。
【0070】
次に、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から3番目の圧力室列11bに連通するノズル(2)の位置に達すると、ノズル(2)からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドット位置から600dpiに相当する間隔分(約42.3μm)だけ配列方向Aに変位した位置に3番目のインクドットが形成される。さらに、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から4番目の圧力室列11bに連通するノズル(8)の位置に達すると、ノズル(8)からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドットの位置から600dpiに相当する間隔分(約42.3μm)の7倍だけ配列方向Aに変位した位置(約42.3μm×7=約296.3μm)に4番目のインクドットが形成される。さらに、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から5番目の圧力室列11aに連通するノズル(5)の位置に達すると、ノズル(5)からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドット位置から600dpiに相当する間隔分(約42.3μm)の4倍だけ配列方向Aに変位した位置(約42.3μm×4=約169.3μm)に5番目のインクドットが形成される。
【0071】
以下同様にして、順次図中下側から上側に位置する圧力室10に連通するノズルを選択しながらインクドットが形成されていく。このとき、図8中に示したノズルの番号をNとすると、(倍率n=N−1)×(600dpiに相当する間隔)に相当する分だけ、始めに形成されたドット位置から配列方向Aに変位した位置にインクドットが形成される。最終的に12個のノズルを選択し終わったときには、図中一番下の圧力室列11a中のノズル(1)により50dpiに相当する間隔(約508.0μm)で形成されたインクドットの間が600dpiに相当する間隔(約42.3μm)毎に離れて形成された12個のドットで繋げられ、全体で600dpiの解像度で配列方向Aに延びる直線を描くことが可能になっている。
【0072】
図9は、図4に描かれたヘッド本体1aの部分分解斜視図である。図7及び図9に示すように、インクジェットヘッド1の底部側の要部は、上から、アクチュエータユニット21、キャビティプレート22、ベースプレート23、アパーチャプレート24、サプライプレート25、マニホールドプレート26,27,28、カバープレート29及びノズルプレート30の合計10枚のシート材が積層された積層構造を有している。これらのうち、アクチュエータユニット21を除いた9枚のプレートから流路ユニット4が構成されている。
【0073】
アクチュエータユニット21は、後で詳述するように、5枚の圧電シートが積層され且つ電極が配されることによってそのうちの3層が電界印加時に活性層となる部分を有する層(以下、単に「活性層と含む層」と称する)とされ残り2層が非活性層とされたものである。キャビティプレート22は、圧力室10に対応するほぼ菱形の開口が多数設けられた金属プレートである。ベースプレート23は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、圧力室10とアパーチャ12との連絡孔及び圧力室10からインク吐出口8への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。アパーチャプレート24は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、アパーチャ12のほかに圧力室10からインク吐出口8への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。サプライプレート25は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、アパーチャ12と副マニホールド5aとの連絡孔及び圧力室10からインク吐出口8への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。マニホールドプレート26、27、28は、副マニホールド5aに加えて、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、圧力室10からインク吐出口8への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。カバープレート29は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、圧力室10からインク吐出口8への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。ノズルプレート30は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、ノズルとして機能する先細のインク吐出口8がそれぞれ設けられた金属プレートである。
【0074】
これら10枚のプレート21〜30は、図7に示すようなインク流路32が形成されるように、互いに位置合わせして積層される。このインク流路32は、副マニホールド5aからまず上方へ向かい、アパーチャ12において水平に延在し、それからさらに上方に向かい、圧力室10において再び水平に延在し、それからしばらくアパーチャ12から離れる方向に斜め下方に向かってから垂直下方にインク吐出口8へと向かう。
【0075】
次に、アクチュエータユニット21の構造について説明する。図10は、図7内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域を横方向から見た拡大断面図である。図10に示すように、アクチュエータユニット21は、それぞれ厚みが15μm程度で同じになるように形成された5枚の圧電シート41,42,43,44,45を含んでいる。これら圧電シート41〜45は、インクジェットヘッド1内の1つのインク吐出領域内に形成された多数の圧力室10に跨って配置されるように連続した層状の平板(連続平板層)となっている。圧電シート41〜45が連続平板層として多数の圧力室10に跨って配置されることで、例えばスクリーン印刷技術を用いることにより、個別電極35a、35bを高密度に配置することが可能となっている。そのため、個別電極35a、35bに対応する位置に形成される圧力室10をも高密度に配置することが可能となって、高解像度画像の印刷ができるようになる。本実施の形態において、圧電シート41〜45は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系のセラミックス材料からなるものである。
【0076】
アクチュエータユニット21の最上層にある圧電シート41とその下方に隣接した圧電シート42との間には、厚み2μm程度の共通電極34aが介在している。共通電極34aは、1つのアクチュエータユニット21内のほぼ全域にわたって延在した1枚の導電シートである。同様に、圧電シート42の下方に隣接した圧電シート43とその下方に隣接した圧電シート44との間にも、共通電極34aと同様の形状を有する厚み2μm程度の共通電極34bが介在している。
【0077】
なお、共通電極34a、34bは、積層方向への射影領域が圧力室領域を含むように圧力室10よりも大きいものが圧力室10ごとに多数形成されてもよいし、或いは、射影領域が圧力室領域に含まれるように圧力室10よりもやや小さいものが圧力室10ごとに多数形成されてもよく、必ずしもシート全面に形成された1枚の導電シートである必要はない。ただし、このとき、圧力室10に対応する部分がすべて同一電位となるように共通電極どうしが電気的に接続されていることが必要である。
【0078】
図10に示すように、圧電シート41の上面であって圧力室10に対応する位置には、厚み1μm程度の個別電極35aが形成されている。個別電極35aは、平面形状が略菱形であって圧力室10とほぼ相似形状(長さ850μm、幅250μm)を有し、積層方向への射影領域が圧力室10領域に含まれる(図6参照)。圧電シート42と圧電シート43との間であって個別電極35aと対応する位置には、個別電極35aと同様の平面形状を有する厚み2μm程度の個別電極35bが介在している。なお、圧電シート44とその下方に隣接した圧電シート45との間、及び、圧電シート45の下方には、電極が配置されていない。各電極34a,34b,35a,35bは、Ag−Pd系等の金属材料からなるものである。
【0079】
共通電極34a,34bは、図示しない領域において接地されている。これにより、共通電極34a,34bは、すべての圧力室10に対応する領域において等しくグランド電位に保たれている。また、個別電極35a,35bは、各圧力室10に対応するものごとに電位を制御することができるように、各個別電極35a,35bごとに独立した別のリード線を含むFPC136を介してドライバIC132に接続されている(図2および図3参照)。このとき、上下で対になった個別電極35a,35b同士は同じリード線を介してドライバIC132に接続されてよい。
【0080】
本実施の形態によるインクジェットヘッド1において、圧電シート41〜43はその厚み方向に分極されている。従って、個別電極35a,35bを共通電極34a,34bと異なる電位にして圧電シート41〜43に対してその分極方向に電界を印加すると、圧電シート41〜43における電界が印加された部分が活性層として働き、その厚み方向すなわち積層方向には伸長又は収縮し、圧電横効果により積層方向と垂直な方向すなわち面方向には収縮又は伸長しようとする。一方、残り2枚の圧電シート44、45は、個別電極35a,35bと共通電極34a,34bとに挟まれた領域をもたない非活性層であるので、自発的に変形することができない。つまり、アクチュエータユニット21は、上側(つまり、圧力室10とは離れた)3枚の圧電シート41〜43を活性層を含む層とし且つ下側(つまり、圧力室10に近い)2枚の圧電シート44,45を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。
【0081】
そのため、電界と分極とが同方向となるようにドライバIC132を制御して個別電極35a,35bを共通電極34a,34bに対して正又は負の所定電位とすると、圧電シート41〜43の個別電極35a,35bと共通電極34a,34bとで挟まれた活性層が面方向に収縮し、その一方で圧電シート44,45は自発的には収縮しない。このとき、図10で示したように、圧電シート41〜45の下面はキャビティプレート22に形成された圧力室10を区画する隔壁の上面に固着されているので、圧電横効果に基づく面方向の収縮により、圧電シート41〜45は圧力室10側へ凸になるように変形(ユニモルフ変形)する。すると、圧力室10の容積が低下して、インクの圧力が上昇し、インク吐出口8からインクが吐出される。その後、個別電極35a,35bの電位が元に戻れば、圧電シート41〜45は元の平板形状となり、圧力室10の容積が元の容積に戻るので、インクをマニホールド5側から吸い込む。
【0082】
なお、他の駆動方法として、圧電シート41〜45が圧力室10側へ凸に変形するように、予め個別電極35a,35bを共通電極34a,34bと異なる電位にしておき、吐出要求があるごとに個別電極35a,35bを共通電極34a,34bと一旦同じ電位とし、その後所定のタイミングにて再び個別電極35a,35bを共通電極34a,34bと異なる電位にすることもできる。この場合は、個別電極35a,35bと共通電極34a,34bとが同じ電位になるタイミングで、圧電シート41〜45が元の形状に戻り、圧力室10の容積は初期状態(両電極の電位が異なる状態)と比較して増加し、インクがマニホールド5側から圧力室10内に吸い込まれる。その後再び個別電極35a,35bを共通電極34a,34bと異なる電位にしたタイミングで、圧電シート41〜45が圧力室10側へ凸となるように変形し、圧力室10の容積低下によりインクへの圧力が上昇し、インクが吐出される。
【0083】
圧電シート41〜43に印加される電界方向とその分極方向とが逆であれば、個別電極35a,35bと共通電極34a,34bとで挟まれた圧電シート41〜43中の活性層が分極方向と直角方向に伸長しようとする。従って、圧電シート41〜45は、圧電横効果に基づき、圧力室10側に凹となるように変形する。このため、圧力室10の容積が増加して、インクをマニホールド5側から吸い込む。その後、個別電極35a,35bの電位が元に戻れば、圧電シート41〜45は元の平板形状となり、圧力室10の容積が元の容積に戻るので、インク吐出口8からインクを吐出する。
【0084】
以上のように、本実施の形態のインクジェットヘッド1では、図6に示すように、流路ユニット4の表面と垂直な方向(第3の方向)から見て、各圧力室10に接続されたノズル(図6には先端のインク吐出口8が示されている)を圧力室10の中央に設けずに一端に偏在させ、配列方向Aに関して互いにノズルが反対側に偏在した第1および第2の圧力室列11a,11bの境界領域を含むように共通インク通路として機能する副マニホールド5aを配置することで、副マニホールド5aの幅を広くすることができる。したがって、副マニホールド5aの上記第3の方向の厚さ(深さ)が決められている場合でも、副マニホールド5aのインクに対する流路抵抗が小さくなり、圧力室10へのインクの供給を円滑に行うことができる。
【0085】
また、図7に示すように、流路ユニット4はその表面とほぼ平行に延在するアパーチャ12を含み、各圧力室10と副マニホールド5aとをアパーチャ12を介して接続することにより、副マニホールド5aの数を少なくすることができる。例えば各圧力室10と副マニホールド5aとをアパーチャ12を介さずに直接連通させる場合、副マニホールド5aを図6に示す各圧力室列11a,11bに対してその列方向に沿って延在させる必要がある。しかし本実施の形態のように各圧力室10と副マニホールド5aとをアパーチャ12を介して接続することにより、流路ユニット4表面と垂直な第3の方向から見て圧力室10が副マニホールド5aから多少離れていてもインク供給が可能になるため、圧力室列11a,11b毎に設ける必要がなくなる。
【0086】
また、図7に示すように、圧力室10とアパーチャ12とを流路ユニット4表面と垂直な方向(第3の方向)に関して異なる高さに設けることで、第3の方向から見て圧力室10とアパーチャ12とを重ねることができる。これにより、圧力室10の高集積化が可能となり、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッド1による高解像度の画像形成が実現される。
【0087】
また、図6に示すように、第1の圧力室列11aと第2の圧力室列11bとを2列ずつ交互に配列することで、後述の変形例の場合と比べて副マニホールド5aの数を少なくすることができる。また、隣接する2列ずつの圧力室列11a,11bに対して1つの副マニホールド5aを配置することにより、副マニホールド5aの幅を広くすることができるため、流路抵抗がより小さくなってインクの供給が円滑に行われる。
【0088】
なお、流路抵抗に関して副マニホールド5aの幅を広げることが有利であることは、以下のような考察により説明できる。先ず、幅a深さbの矩形断面で流路長lの副マニホールドについて考えると、この副マニホールドを通過するインクに対する流路抵抗Rは次式(1)で表される。
【0089】
【数1】


μ:インクの粘度
【0090】
次に上記の副マニホールドに比べて小さい幅a/n(n:2以上の整数)を有する副マニホールドをn本並設することで全体としての幅をaとした場合、各副マニホールドを通過するインクに対する流路抵抗R’は次式(2)で表される。
【0091】
【数2】


【0092】
式(1),(2)より、次式(3)が得られる。
【0093】
【数3】


【0094】
式(3)よりR/R’<1であることから、全流路幅を同じにしようとする場合、幅の小さい副マニホールドを多数設けるよりも幅の大きい副マニホールドを少数設ける方が、流路抵抗が小さくなるのがわかる。また逆に、副マニホールドの幅が広いとインクに対する流路抵抗が小さくなってインクが供給されやすくなることを考慮すると、所定の数の圧力室と圧力室列の長さに対して、幅の小さい副マニホールドを多数設けるよりも幅の大きい副マニホールドを少数設ける方が、全流路幅が小さくなっても過不足なくインクの供給ができるともいえる。
【0095】
なお、副マニホールド5aの幅は各圧力室10に対して過不足なくインクの供給ができる範囲で決めればよい。本実施の形態では、隣接する2列ずつの圧力室列11a,11bに対して1つの副マニホールド5aをノズル近傍まで広げて配置している。
【0096】
また、本実施形態の副マニホールド5aは、流路ユニット4表面と垂直な方向(第3の方向)から見て、各圧力室10に接続されたノズルのインク吐出口8が外側を向くように、互いに隣接した1つの第1の圧力室列11aと1つの第2の圧力室列11bとの大部分を含んでいる。このように副マニホールド5aの幅をノズルおよびその先端のインク吐出口8と重ならない範囲で広くすることで、副マニホールド5aの流路抵抗をより小さくしてインク供給の円滑化を図ることができる。
【0097】
また、圧力室10内における圧力波の伝播方向が流路ユニット4の表面とほぼ平行であるので、伝播方向が流路ユニット4の表面と垂直な場合と比べてAL長を利用したインクの吐出制御が容易になる。AL長が短い場合はいわゆる「押し打ち」によりインクを吐出させるのが一般的であるが、本実施の形態のようにAL長が長い場合、圧力波の反転反射を利用して「押し打ち」よりも投入エネルギーの小さい「引き打ち」(予め全ての個別電極35a,35bに電圧を印加して全ての圧力室10の容積を縮小させておき、インクの吐出動作をしようとする圧力室10のみ個別電極35a,35bの電圧を解除して容積を拡大し、その後、再び個別電極35a,35bに電圧を印加して圧力室10の容積を縮小することにより圧力室10内を伝播する圧力波を利用して効率よくインクに吐出圧力を加える方式)を行う時間的余裕ができる。したがって、圧力波の伝播方向が圧力室10の表面に垂直な場合と比較して、エネルギー効率を改善することができる。
【0098】
また、流路ユニット4はそれぞれに対応した開口を設けた9枚のシート部材22〜30を積層して形成されているため、流路ユニット4の作製が容易である。
【0099】
また、インクジェットヘッド1のヘッド本体1aでは、インク吐出領域ごとに分割された複数のアクチュエータユニット21が、流路ユニット4に接着された状態でその長手方向に沿って配列されている。これにより、焼結などによって成形されるために寸法精度にばらつきが生じやすいアクチュエータユニット21ごとに流路ユニット4との位置合わせを行うことが可能となり、ヘッドを長尺化しても各アクチュエータユニット21と流路ユニット4との位置ずれ量の増加が抑制され、両者を精度よく位置合わせすることができる。よって、目印から比較的遠くにある個別電極35a、35bについてもその圧力室10に対する位置が所定位置から大幅にずれることが少なくなって、インクジェットヘッド1の製造歩留まりが飛躍的に向上する。他方、これとは異なり、アクチュエータユニット21を流路ユニット4と同様の長尺体として形成すると、アクチュエータユニット21を流路ユニット4と重ねたときの平面視における各圧力室10に対する個別電極35a、35bの位置の所定位置からのずれ量が目印から離れるに連れて大きくなり、目印から比較的離れた圧力室10におけるインク吐出性能が劣化し、インクジェットヘッド1内でのインク吐出性能の均一性が失われてしまう。
【0100】
アクチュエータユニット21では圧電シート41〜43を共通電極34a、34bと個別電極35a、35bとで挟み込んでいるので、圧電効果によって容易に圧力室10の容積を変化させることができる。また、圧電シート41〜45が連続した層状の平板(連続平板層)であるため、アクチュエータユニット21を容易に製造することが可能である。
【0101】
また、インクジェットヘッド1は、圧力室10に近い圧電シート44、45を非活性層とし、圧力室10から離れた圧電シート41〜43を活性層を含む層としたユニモルフ構造のアクチュエータユニット21を有している。そのため、圧電横効果により圧力室10の容積変化量を大きくすることができて、圧力室10側に活性層、その反対側に非活性層が配置されたアクチュエータユニットと比較して個別電極35a、35bの駆動電圧の低電圧化および/又は圧力室10の高集積化を図ることが可能となる。駆動電圧の低電圧化を図ることにより、個別電極35a、35bを駆動するドライバを小型化できてコストを抑えることができ、圧力室10を小さくできてその高集積化を図ったときであっても十分な量のインクを吐出することが可能となって、ヘッド1の小型化と印刷ドットの高密度配置が実現される。
【0102】
さらに、上述のように、インクジェットヘッド1のヘッド本体1aでは、各アクチュエータユニット21が実質的に台形形状を有しており、各アクチュエータユニット21の平行対向辺が流路ユニット4の長手方向に沿い且つ隣接するアクチュエータユニット21の斜辺同士が流路ユニット4の幅方向にオーバーラップするように複数のアクチュエータユニット21が千鳥状に2列配置されている。このように、隣接するアクチュエータユニット21の斜辺同士がオーバーラップしていることで、インクジェットヘッド1の長手方向において、流路ユニット4の幅方向に沿って存在する圧力室10同士が補完し合うことができ、高解像度印刷を実現しつつ、非常に幅の狭い小型のインクジェットヘッド1とすることができる。
【0103】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
【0104】
例えば、流路ユニット4の表面に沿ってマトリクス状に配置された複数の圧力室10の配列方向としては、流路ユニット4の表面に沿っていれば、上述した実施の形態において図6に示した配列方向A,Bに限定されず、様々な方向を取ってよい。流路ユニット4における圧力室10の配列の変形例として、図11に示すものがある。図11では、図6とは配列方向Aと配列方向Bとのなす角度θが異なり、より小さい角度になっている。また、配列方向A及び配列方向Bと、菱形領域10xの長い方の対角線方向との関係も、図6に示したものとは異なり、配列方向Aに対して対角線方向の方が配列方向Bよりも大きな角度をなしている。
【0105】
さらに流路ユニット4における圧力室10の配置の変形例として、図12に示すような、第1の圧力室列11aと第2の圧力室列11bとを1列ずつ交互に配列したものがある。第1の圧力室列11aを構成する配列方向Aにおいて互いに隣接する圧力室10の間の領域には、それぞれ、紙面上側から、第2の圧力室列11bを構成する圧力室10が入り込むように配置されている。この領域には、紙面下側から、別の第2の圧力室列11bを構成する圧力室10が配置されている。また同様に、第2の圧力室列11bを構成する配列方向Aにおいて互いに隣接する圧力室10の間の領域には、それぞれ、紙面上側及び下側から、第1の圧力室列11aを構成する圧力室10が入り込むように配置されている。このため、図6に示す上述の実施の形態の場合と比較して、副マニホールド15aの幅が狭くなる。しかし、菱形領域10xの長い方の対角線方向に関して一方側にインク吐出口8が偏在して配置された圧力室10で構成された場合や、インク吐出口8を圧力室10の中央部に配置して構成された場合のように、隣接する圧力室列におけるインク吐出口8間の距離の広がりが生じない場合と比べると、副マニホールド15aの幅は広くなる。したがって、副マニホールド5aのインクに対する流路抵抗が小さくなり、圧力室10へのインクの供給を円滑に行うことができる。
【0106】
また、圧力室10の収まる領域は菱形ではなく平行四辺形など様々な形状であってよく、それに収まる圧力室10自体の平面形状も平行四辺形などに適宜変更してもよい。また、圧力室10の高集積化は期待できないが、圧力室10を圧力波の伝播方向に細長の形状としなくてもよい。
【0107】
また、インク吐出の安定化という観点からは好ましくないが、圧力室10と副マニホールド5aとはアパーチャ12を介さず直接連通されてよい。また、アパーチャ12を流路ユニット4の表面と垂直な第3の方向に関して圧力室10と同じ高さに設けてよい。しかしこの場合、流路ユニット4の表面と垂直な方向(第3の方向)から見て圧力室10とアパーチャ12とを重ねられないので圧力室10の高集積化を図ることはできない。
【0108】
また、流路抵抗を小さくするという観点からは、副マニホールド5aが互いに隣接した圧力室列11a,11bの大部分を含むのが好ましいが、少なくともそれらの列の境界領域を含めばよい。
【0109】
また、圧力室10内における圧力波の伝播方向が流路ユニット4の平面に沿っていなくてもよい。
【0110】
また、流路ユニット4は、複数のシート部材を積層したものでなくてもよい。
【0111】
また、アクチュエータユニット21における圧電シートや電極の材料は、上述したものに限らず、その他の公知の材料に変更してもよい。また、非活性層として、圧電シート以外の絶縁シートを用いてもよい。さらに活性層を含む層の数、非活性層の数なども、適宜変更してよい。例えば、上述の実施の形態において、アクチュエータユニット21に含まれる活性層を含む層である圧電シートは3又は5層に積層されているが、7層以上に積層されてもよい。そして圧電シートの積層数に伴い、個別電極および共通電極の数も適宜変更してよい。また、上述した実施の形態ではアクチュエータユニット21に含まれる非活性層の圧電シートは2層となっているが、1層であってもよいし、アクチュエータユニット21の伸縮変形が阻害されない範囲で3層以上としてもよい。また、上述した実施の形態のアクチュエータユニット21では、活性層を含む層の圧力室側に非活性層が配置されているが、非活性層の圧力室10側に活性層を含む層が配置されてもよいし、非活性層を設けなくてもよい。ただし、活性層を含む層の圧力室10側に非活性層44、45を設けることで、アクチュエータユニット21の変位効率がさらに向上することが期待できる。
【0112】
また、上述の実施の形態では共通電極をグランド電位に保つものとしているが、各圧力室10に共通の電位であればこれに限定されるものではない。
【0113】
また、上述の実施の形態では、図4に示すように、台形とした複数のアクチュエータユニット21を2列に千鳥状に配置しているが、アクチュエータユニットは必ずしも台形にしなくてもよく、複数のアクチュエータユニットを流路ユニットの長手方向に沿って単に1列に配列してもよい。或いは、アクチュエータユニットを3列以上に千鳥状に配置してもよい。また、1つのアクチュエータユニット21を複数の圧力室10に跨って配置するのではなく、各圧力室10に1つのアクチュエータユニット21を配置してもよい。
【0114】
また、共通電極34a,34bは、積層方向への射影領域が圧力室領域を含むように或いは射影領域が圧力室領域に含まれるように圧力室10ごとに多数形成されたものであってもよく、必ずしも1つのアクチュエータユニット21内のほぼ全域に設けられた1枚の導電シートである必要はない。ただし、このとき、圧力室10に対応する部分がすべて同一電位となるように共通電極同士が電気的に接続されていることが必要である。
【図面の簡単な説明】
【0115】
【図1】本発明の一実施の形態によるインクジェットヘッドを含むインクジェットプリンタの概略図である。
【図2】本発明の一実施の形態によるインクジェットヘッドの斜視図である。
【図3】図2のII−II線に沿った断面図である。
【図4】図2に描かれたインクジェットヘッドに含まれるヘッド本体の平面図である。
【図5】図4に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図6】図5に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図7】図6に描かれたIII−III線に沿った、図4に描かれたヘッド本体の部分断面図である。
【図8】図5内に描かれた二点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図9】図4に描かれたヘッド本体の部分分解斜視図である。
【図10】図7内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域を横方向から見た拡大断面図である。
【図11】流路ユニットにおける圧力室の配置の一変形例を示す模式図である。
【図12】流路ユニットにおける圧力室の配置の別の変形例を示す模式図である。
【符号の説明】
【0116】
1 インクジェットヘッド
1a ヘッド本体
3 インク溜まり
3a、3b 開口
4 流路ユニット
5 マニホールド
5a,15a 副マニホールド(共通インク通路)
8 インク吐出口(ノズル)
10 圧力室
10x 菱形領域(平行四辺形領域)
22,23,24,25,26,27,28,29,30(シート部材)
12 アパーチャ
21 アクチュエータユニット
22 キャビティプレート
30 ノズルプレート
32 インク流路
34a、34b 共通電極
35a、35b 個別電極
11a 第1の圧力室列
11b 第2の圧力室列
41〜43 圧電シート
44、45 圧電シート
50 フレキシブルプリント配線板(FPC)
101 インクジェットプリンタ
R 帯状領域




 

 


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