JP2004209655A - 液体噴射ヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】装置本体の主走査方向の寸法を可及的に小さくしてノズル列の長尺化を実現する液体噴射ヘッドを提供する。
【解決手段】ノズルプレート１７と、ノズル開口２０に連通する圧力発生室２２が形成された流路形成板１８と、圧力発生室２２の開口を塞ぐ封止板１９により流路ユニット１６が形成され、流路ユニット１６がヘッドケース１４に接合されて液体噴射ユニットＵが構成され、液体噴射ユニットＵがヘッドホルダ３３に取付けられている液体噴射ヘッドであって、液体噴射ユニットＵはヘッドホルダ３３に複数取付けられ、液体噴射ユニットＵの外形の一部に、先細り型の組合せ形状部３９が設けられ、組合せ形状部３９はユニット幅の方向で見て略対称とされている。組合せ形状部３９を組み合わせることにより、組合わされた液体噴射ユニットＵの幅方向の寸法ないしは液体噴射ヘッドが可及的に小さくなる。
【選択図】図１
【解決手段】ノズルプレート１７と、ノズル開口２０に連通する圧力発生室２２が形成された流路形成板１８と、圧力発生室２２の開口を塞ぐ封止板１９により流路ユニット１６が形成され、流路ユニット１６がヘッドケース１４に接合されて液体噴射ユニットＵが構成され、液体噴射ユニットＵがヘッドホルダ３３に取付けられている液体噴射ヘッドであって、液体噴射ユニットＵはヘッドホルダ３３に複数取付けられ、液体噴射ユニットＵの外形の一部に、先細り型の組合せ形状部３９が設けられ、組合せ形状部３９はユニット幅の方向で見て略対称とされている。組合せ形状部３９を組み合わせることにより、組合わされた液体噴射ユニットＵの幅方向の寸法ないしは液体噴射ヘッドが可及的に小さくなる。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を噴射するノズル列の実質的長さを可及的に長く設定した液体噴射ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体をノズル開口から噴射させる液体噴射ヘッドは、種々な液体を対象にしたものが知られているが、そのなかでも代表的なものとして、インクジェット式記録装置に装着される記録ヘッドをあげることができる。そこで、従来の技術を上記インクジェット式記録装置を例にとって説明する。
【０００３】
図８は、インクジェット式記録装置の周辺構造をしめす。
【０００４】
この装置は、インクカートリッジ１が搭載されるとともに、記録ヘッド２が取付けられたキャリッジ３を備えている。装置本体であるインクジェット式記録装置は符号５０で示されている。
【０００５】
上記キャリッジ３は、タイミングベルト４を介してステッピングモータ５に接続され、ガイドバー６に案内されて記録紙である記録媒体７の紙幅方向（主走査方向）に往復移動するようになっている。上記キャリッジ３は、上部に開放する箱型を呈し、記録媒体７と対向する面（この例では下面）に、記録ヘッド２のノズル形成面が露呈するよう取付けられるとともに、インクカートリッジ１が搭載されるようになっている。
【０００６】
そして、上記記録ヘッド２にインクカートリッジ１からインクが供給され、キャリッジ３を移動させながら記録媒体７の上面にインク滴を吐出させて記録媒体７に画像や文字をドットマトリックスにより印刷するようになっている。なお、キャリッジ３は、記録ヘッド２を主走査方向に往復移動させる移動手段として機能している。
【０００７】
上記記録媒体７の移動を案内するために、記録ヘッド２の主走査方向に延びている長尺な案内部材８が配置されている。案内部材８の一端側のとなりには、記録ヘッド２のノズルプレート１７（後述する）を清浄にするワイパー装置９と、ノズル開口部のインクの粘性状態等を正常化するキャッピング装置１０が配置されている。また、案内部材８の他端側のとなりには、フラッシングボックス１１が配置され、そこにフラッシング開口部１２が形成されている。
【０００８】
キャッピング装置１０によるクリーニング動作で吸出された廃インクや、フラッシング開口部１２に対するフラッシング動作で記録ヘッド２から吐出された廃インクは、廃インク貯留部１３に溜められるようになっている。
【０００９】
なお、上記のインクジェット式記録装置５０は、従来技術の一環として説明したが、本発明の液体噴射ヘッドが装着できる構造である。
【００１０】
上記記録ヘッド２に包含されているインク噴射ユニットＵを、図９〜図１２に基づいて説明する。
【００１１】
このインク噴射ユニットＵは、ヘッドケース１４と、このヘッドケース１４のユニット固着面１５に接着剤等で固着される流路ユニット１６とから構成されている。上記流路ユニット１６は、ノズルプレート１７と、流路形成板１８と、振動板の形態で例示されている封止板１９とが積層され接着されて構成されている。
【００１２】
上記ノズルプレート１７は、ステンレス板からなり、多数のノズル開口２０が列設されてノズル列２１を形成している。上記流路形成板１８は、素材板であるシリコン単結晶板からなり、上記ノズル開口２０に連通する圧力発生室２２と、大気に連通（図示していない）しているダンパ用凹部２７が異方性エッチングにより形成されている。２３はヘッドケース１４のユニット固着面１５に形成されたインク供給管２６に連通しているインク貯留室であり、封止板１９にあけたインク導入口２５を通じて圧力発生室２２に連通している。
【００１３】
上記振動板１９は、樹脂フィルムとステンレス板がラミネートされており、各圧力発生室２２に対応する部分の裏面に、周囲を樹脂フィルムのみとするステンレス板の島部１９Ａが形成されている。また、１９Ｂは、インク貯留室２３と略同じ輪郭をした樹脂フィルムのみとしたコンプライアンス部である。
【００１４】
上記ヘッドケース１４は、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂の射出成形品であり、インク貯留室２３にインクを導入するインク供給管２６が開口されている。また、流路形成板１８のインク貯留室２３に対応する部分に、インク貯留室２３の形状と略一致する形状の上記ダンパ用凹部２７が形成されている。
【００１５】
２９は圧電振動子３０が固定される固定基板、３１は上記固定基板２９に圧電振動子３０が固定されてなる圧電振動子ユニット３５を収容する収容室である。上記圧電振動子３０は、縦振動モードの圧電振動子３０であり、駆動信号の入力により長手方向に伸縮振動して圧力発生室２２に圧力変動を与えるようになっている。
【００１６】
上記ダンパ用凹部２７は、インク貯留室２３の下側開口を封止する振動板１９と流路形成板１８に設けた凹形状部によって形成された空間であり、インク滴吐出時のインク貯留室２３内の圧力変動を、コンプライアンス部１９Ｂの変形によって吸収するようになっている。このコンプライアンス部１９Ｂの変形時には、ダンパ用凹部２７内の空気が空気抜き穴（図示していない）から外部に抜け、ダンパ用凹部２７内の圧力上昇を防止するようになっている。
【００１７】
上記構成のインク噴射ユニットＵは、例えば、つぎのようにして組立てられる。すなわち、まず、ヘッドケース１４のユニット固着面１５に、インク供給管２６や収容室３１に流れ込まないよう接着剤を塗布したり、あるいは所定形状に打ち抜き形成等された接着シートを貼着し、その上に、あらかじめ接着剤等で接合されて組み立てられた流路ユニット１６を載置する。ついで、４０〜１００℃程度の温度に加熱し、必要に応じて押圧等することにより、流路ユニット１６とヘッドケース１４とを固着する。
【００１８】
一方、圧電振動子３０が固定基板２９に固定された圧電振動子ユニット３５を準備し、上記圧電振動子３０の先端に接着剤を塗布しておく。つぎに、流路ユニット１６が下側になるよう上記ヘッドケース１４を反転させ、上記圧電振動子ユニット３５を収容室３１に収容して接着固定する。この状態で、圧電振動子３０の先端を流路ユニット１６の振動板１９に接着固定し、最後に固定基板２９をヘッドケース１４に固定することにより、インク噴射ユニットＵが完成する。
【００１９】
上記インク噴射ユニットＵでは、駆動回路（図示せず）で発生させた駆動信号をフレキシブルケーブル３２を介して圧電振動子３０に入力することにより、圧電振動子３０を長手方向に伸縮させる。この圧電振動子３０の伸縮により、振動板１９の島部１９Ａを振動させて圧力発生室２２内の圧力を変化させ、圧力発生室２２内のインクをノズル開口２０からインク滴として吐出させるようになっている。
【００２０】
上記インク噴射ユニットＵは、ヘッドホルダ３３に接手部材３４等を介して取付けられている。上記ヘッドホルダ３３の形状は各種の機能を付与するために、多数の凹凸形状等が成形されているが、基本的には各図に示すように、板状の形態である。このヘッドホルダ３３にパイプ状のインク接続部３６が取付けられている。上記インク接続部３６は、インク供給源からインクを導く機能を果たし、ヘッドホルダ３３にインクカートリッジ１が装着されるときには、インク供給針（図４参照）となり、インクカートリッジ１の内部に突き刺される状態になる。
【００２１】
上記インク接続部３６の下流側にフィルタ３７が配置され、インク中の不純物等を捕捉して、インク供給管２６へ流下させないようになっている。
【００２２】
図１２は、ノズルプレート１７にノズル列２１が２本配列されている場合の分解斜視図であり、図９のノズル列２１が１本のものと同じ機能を果たす部材には図１２に同じ符号が記載してある。
【００２３】
【特許文献１】
特許第２７５２８４３号明細書
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、印刷速度の向上すなわち単位時間当たりの印刷面積を増大するためには、装置本体の主走査方向に直交しているノズル列の長さを長くすることが有力な方法とされている。しかし、１つのインク噴射ユニットＵにおけるノズル列２１の長さを長尺化することは、流路ユニット１６におけるノズル開口２０，圧力発生室２２，圧電振動子３０等の相対位置を高精度に維持すること等の課題があるので、妥当な方策とすることができない。
【００２５】
そこで、図１１(Ｃ）に示すように、インク噴射ユニットＵを縦に並べることが考えられるが、ノズル列２１が連続しないで不連続な間隔Ｌができてしまう。このような問題は、上記圧電振動子ユニット３５を収容室３１に挿入する構造形式が、間隔Ｌの発生要因になっている。
【００２６】
すなわち、圧電振動子ユニット３５を正確な位置に取付けるために、固定基板２９と収容室３１との密着関係が必須なものとされている。そのために、固定基板２９の端部が、収容室３１の位置決め用の内壁３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの３者と挿入方向に配置されたストッパ壁３１Ｄに密着することにより、圧電振動子３０と圧力発生室２２との相対位置が正確に維持されている。このように固定基板２９の端部が位置決め機能を果たすために所要の長さを必要としているので、圧電振動子３０のノズル列２１方向の長さは、固定基板２９よりも短くする必要がある。それと同時に、ヘッドケース１４の肉厚も加算されて図１１(Ｂ）に示すように、インク噴射ユニットＵのユニット端３８とノズル列２１の端部とのあいだにＬ／２なる間隔ができてしまうのである。
【００２７】
そこで、インク噴射ユニットＵを図１３に示すように、千鳥状に配列して上述のような間隔Ｌのない状態で各ノズル列２１を連続させ、ノズル列２１の実質的な長尺化を図ることが知られている。これは、各インク噴射ユニットＵのノズル列２１を千鳥状に連ねて、副走査方向で見て切れ目のない長いノズル列を形成したもので、隣合うインク噴射ユニットＵは間隔Ｌに相当する長さにわたって重複した配列とされている。
【００２８】
したがって、図１３に示すように、長いノズル列が形成できても、装置本体の主走査方向の寸法が著しく大きなものとなり、インク噴射ヘッドが大形になる。また、主走査方向のストローク長さも記録媒体７を越えてさらにインク噴射ヘッドの長さ分だけオーバーストロークをさせる必要があり、このような面においても装置本体のコンパクト化にとって逆行する面がある。
【００２９】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、装置本体の主走査方向の寸法を可及的に小さくしてノズル列の長尺化を実現する液体噴射ヘッドの提供をその目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドは、ノズル開口が列設されたノズルプレートと、上記ノズル開口に連通する圧力発生室が形成された流路形成板と、上記圧力発生室の開口を塞ぐ封止板とを含む積層体から形成された流路ユニットを含んで液体噴射ユニットが構成され、上記液体噴射ユニットが液体供給源からの液体を導くヘッドホルダに取付けられている液体噴射ヘッドであって、上記液体噴射ユニットはヘッドホルダに複数取付けられ、上記液体噴射ユニットの外形の一部に、列設された上記ノズル開口のノズル列の端部近傍において、上記ノズル列と略直交する方向の液体噴射ユニットのユニット幅を液体噴射ユニットのユニット端に向かって小さくした組合せ形状部が設けられ、上記組合せ形状部はユニット幅の方向で見て略対称とされていることを要旨とする。
【００３１】
すなわち、上記液体噴射ユニットはヘッドホルダに複数取付けられ、上記液体噴射ユニットの外形の一部に、列設された上記ノズル開口のノズル列の端部近傍において、上記ノズル列と略直交する方向の液体噴射ユニットのユニット幅を液体噴射ユニットのユニット端に向かって小さくした組合せ形状部が設けられ、上記組合せ形状部はユニット幅の方向で見て略対称とされているのである。
【００３２】
このため、上記液体噴射ユニットの端部付近が重複した配列になっても、上記組合せ形状部のユニット幅がユニット端に向かって小さくされ、しかも上記のように略対称とされているので、組合わされた関係にある一方の液体噴射ユニットと他方の液体噴射ユニットを幅方向にできるだけ接近させて配置することが可能となる。また、上記の略対称とされた形状により、液体噴射ユニットのいずれの側の方向に対しても液体噴射ユニットを並べて組合わせて行くことが可能となる。したがって、ノズル列の長さを長くしつつ主走査方向の寸法が小さくされたコンパクトな液体噴射ヘッドがえられて、インクジェット式記録装置に適用した場合等には印刷の高速化が実現する。
【００３３】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、少なくとも２つの液体噴射ユニットの上記組合せ形状部を組合わせた状態で、組合わされた２つの液体噴射ユニットによって占められるユニット幅方向の寸法は、１つの液体噴射ユニットのユニット幅の２倍未満である場合には、２つの液体噴射ユニットによって占められるユニット幅方向の寸法が、１つの液体噴射ユニットのユニット幅の２倍未満とされているので、液体噴射ユニットの端部を重複させて配列しても、ノズル列の長さを長くしつつ主走査方向の寸法が小さくされたコンパクトな液体噴射ヘッドがえられて、インクジェット式記録装置に適用した場合等には印刷の高速化が実現する。
【００３４】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、少なくとも２つの液体噴射ユニットの上記組合せ形状部を組合わせて形成した組みが存在した状態で、上記ヘッドホルダに取付けられている場合には、２つの液体噴射ユニットによって占められるユニット幅方向の寸法が、可及的に小さく収まり、ノズル列の長さを長くしつつ主走査方向の寸法が小さくされたコンパクトな液体噴射ヘッドがえられて、インクジェット式記録装置に適用した場合等には印刷の高速化が実現する。
【００３５】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記液体噴射ユニットの上記組合せ形状部を組合わせた状態で複数の液体噴射ユニットがヘッドホルダに取付けられている場合には、液体噴射ユニットの端部を重複させて配列したまま、複数の液体噴射ユニットがヘッドホルダに取付けられるので、ノズル列の長さを長くしつつ主走査方向の寸法が小さくされたコンパクトな液体噴射ヘッドが構成できる。
【００３６】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記組合せ形状部は、上記ユニット幅がユニット端に向かって徐々に小さくなる斜面になっている場合には、液体噴射ユニット端部付近を上記斜面を対応させて隙間なく組合わせ、液体噴射ユニットを密集させた状態で配置することができる。したがって、ヘッドホルダの取付け面積が小さくても、できるだけ多くの液体噴射ユニットが取付けられ、コンパクトな液体噴射ヘッドが構成できる。また、連続したノズル列の本数を増加して、噴射する液体の種類を増やすことができる。さらに、液体噴射ユニット端部の外形の傾斜度合いに応じて液体噴射ユニット端部の重複配置ができるので、上記傾斜度合いの選定で液体噴射ユニットの密集度合いを自由に加減することができる。
【００３７】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記組合せ形状部のユニット端近傍に組立て基準穴を形成した場合には、液体噴射ユニットの中枢的な機能を果たす部位から離隔した箇所に基準穴が配置できるので、上記基準穴は本来の基準穴の役割を確実に達成できる。このような基準穴は、流路ユニットの組立て、流路ユニットとヘッドケースとの接合、液体噴射ユニットとヘッドホルダとの結合等において位置決め機能を果たすことができる。
【００３８】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記ノズル列の端部は、上記ユニット幅が小さくなり始める箇所よりも上記ユニット端側に寄せられた箇所に位置している場合には、上記組合せ形状部を組合わせたとき、組合わされた液体噴射ユニットの幅方向のスペースは上述のようにして縮小され、それと同時に、一方の液体噴射ユニットのノズル列と他方の液体噴射ユニットのノズル列とが、主走査方向で見て連続性のある長尺化されたノズル列が形成できる。したがって、両液体噴射ユニットの組合せ形状部が組合わされて、ユニット幅が小さくなっている部分が対応しているのにもかかわらず、両ノズル列の連続性が成立しないといったことが発生しないのである。
【００３９】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記組合せ形状部を組合わせて配置した液体噴射ユニットは、装置本体の副走査方向で見た一方の液体噴射ユニットのノズル列の端部のノズル開口と他方の液体噴射ユニットのノズル列の端部のノズル開口との間隔が、上記ノズル開口の開口ピッチと同じ寸法とされている場合には、連続関係とされた一方のノズル列と他方のノズル列とが、上記ノズル開口の開口ピッチの間隔で実質的に１列化されているので、噴射された液体が両ノズル列の連続部において異常な状態で噴射対象物等に付着するようなことがない。
【００４０】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、装置本体の主走査方向で見て隣合うノズル列は、一方のノズル列の開口ピッチに対して他方のノズル列の開口ピッチが副走査方向にずれるように配置されており、上記ずれ量は、開口ピッチの半分の量である場合には、ずらされた関係にある両ノズル列を主走査方向に複合すると、開口ピッチが実質的に小さな開口ピッチとなる。ここで、開口ピッチが小さくされたノズル列において、上記のようにいわゆるハーフピッチにすれば、液体噴射を受ける部材に対する単位面積当たりの液体噴射が、きわめて緻密な状態になる。他方、開口ピッチが比較的大きくされたノズル列において、上記のようにハーフピッチにすれば、このハーフピッチを記録解像度の整数倍にしておくことにより、液体噴射ヘッドの主走査方向のストローク回数を低減させることができる。これらの利点は、インクジェット式記録装置において、前者は精緻な噴射品質の確保に有効であり、後者は噴射時間の短縮や使用電力の節減等において有用である。
【００４１】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記組合せ形状部の所定の箇所同士が接触して各ノズル列の適正な相対位置が設定されている場合には、定型化された組合せ形状部とノズル列との相対位置を設定しておくことにより、組合せ形状部の所定箇所同士を接触させて、一方の液体噴射ユニットのノズル列と他方の液体噴射ユニットのノズル列との正しい連続関係を成立させることが簡単に実現できる。
【００４２】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記ヘッドホルダに液体噴射ユニットの位置決め用凸部が設けられている場合には、液体噴射ユニットを上記位置決め用凸部に接触させてヘッドホルダに取付けるとともに、上記組合せ形状部の合致組合わせがなされることから、取付けられた複数の液体噴射ユニットの相対位置が正確に設定され、各ノズル列の相対位置が高精度の下で確保できる。
【００４３】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記ヘッドホルダに液体噴射ユニットの位置決め用外周壁部材が設けられている場合には、液体噴射ユニットを上記位置決め用外周壁部材に接触させてヘッドホルダに取付けるとともに、上記組合せ形状部の合致組合わせがなされることから、取付けられた複数の液体噴射ユニットの相対位置が正確に設定され、各ノズル列の相対位置が高精度の下で確保できる。
【００４４】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記流路ユニットがヘッドケースに接合されて液体噴射ユニットが構成され、上記圧力発生室に圧力変動を与える圧力発生素子が縦振動モードの圧電振動子とされ、この圧電振動子が固定基板に固定され、上記ヘッドケースに設けた収容室に圧力発生室に対応させた状態で圧電振動子と固定基板が挿入され、固定基板を収容室内で固定状態にした場合には、縦振動モードの圧電振動子自体が、印加された駆動信号に対する動作応答性が良好であり、また、縦方向の駆動変位出力がえられるから、圧力発生室の液体は節度よく加圧され、ノズル列からの液体噴射が高い信頼性の下で確実になされる。このような特質を有する圧電振動子で複数の液体噴射ユニットを機能させるので、連ねられた各ノズル列からの液体噴射はいずれのノズル列においても、良好に達成される。したがって、長尺化されたノズル列の長さ全域にわたって噴射ムラが発生しても、実質的に実害のないレベルに収めることが可能となる。
【００４５】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、複数の上記ヘッドケースが接続部を介して一体化され、各ヘッドケースに上記流路ユニットが接合されている場合には、液体噴射ユニットの基本的な構造部材であるヘッドケースが、上記接続部を介して複数化されているので、複数の液体噴射ユニットを一体化した状態で形成することができる。したがって、一体化された複数の液体噴射ユニットの相対位置、例えば、一方のノズル列と他方のノズル列との相対位置が正確に設定される。同時に、剛性の高い液体噴射ユニットが構成できる。
【００４６】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記接続部は、各流路ユニットのノズル列が平行になるようノズル列の略中央部に配置されている場合には、上記接続部による複数の液体噴射ユニットの一体化により、各ノズル列の平行度を正確に求めることができる。また、等ピッチとされた両ノズル列のノズル開口を、一方のノズル列を他方のノズル列に対して副走査方向にずらすことが精密に行なえる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００４８】
本発明の液体噴射ヘッドは、上述のように種々な液体を対象にして機能させることができ、図示の実施の形態においてはその代表的な事例として、インクジェット式記録装置に採用される記録ヘッドを実施の形態の対象にしている。
【００４９】
本実施の形態における装置本体すなわちインクジェット式記録装置５０は、通常の形式のものであり、図８に示したものと同じである。
【００５０】
本発明の液体噴射ヘッドの重要な構成要素となる液体噴射ユニットすなわちインク噴射ユニットＵの構造は図１に示されている。
【００５１】
図１(Ａ）(Ｂ）において、インク噴射ユニットＵは、ヘッドケース１４と、このヘッドケース１４のユニット固着面１５に接着剤等で固着される流路ユニット１６とから構成されている。上記流路ユニット１６は、ノズルプレート１７と、流路形成板１８と、振動板の形態で例示されている封止板１９とが積層され接着されて構成されている。
【００５２】
上記ノズルプレート１７は、ステンレス板からなり、多数のノズル開口２０が列設されてノズル列２１を形成している。上記流路形成板１８は、素材板であるシリコン単結晶板からなり、上記ノズル開口２０に連通する圧力発生室２２と、大気に連通（図示していない）しているダンパ用凹部２７が異方性エッチングにより形成されている。２３はインク供給管２６に連通しているとともに容積が大きくされたインク貯留室であり、封止板１９にあけたインク導入口２５を通じて圧力発生室２２に連通している。
【００５３】
上記振動板１９は、樹脂フィルムとステンレス板がラミネートされており、各圧力発生室２２に対応する部分の裏面に、周囲を樹脂フィルムのみとするステンレス板の島部１９Ａが形成されている。また、１９Ｂは、インク貯留室２３と略同じ輪郭をした樹脂フィルムのみとしたコンプライアンス部である。
【００５４】
上記ヘッドケース１４は、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂の射出成形品であり、ユニット固着面１５にインク貯留室２３にインクを導入するインク供給管２６が開口されている。また、インク貯留室２３に対応する部分に、インク貯留室２３の形状と略一致する形状の上記ダンパ用凹部２７が形成されている。
【００５５】
２９は圧電振動子３０が固定される固定基板、３１は上記固定基板２９に圧電振動子３０が固定されてなる圧電振動子ユニット３５を収容する収容室である。上記圧電振動子３０は、縦振動モードの圧電振動子３０であり、駆動信号の入力により長手方向に伸縮振動して圧力発生室２２に圧力変動を与えるようになっている。
【００５６】
上記ダンパ用凹部２７は、インク貯留室２３の下側開口を封止する振動板１９と流路形成板１８に設けた凹形状部によって形成された空間であり、インク滴吐出時のインク貯留室２３内の圧力変動を、コンプライアンス部１９Ｂの変形によって吸収するようになっている。このコンプライアンス部１９Ｂの変形時には、ダンパ用凹部２７内の空気が空気抜き穴（図示していない）から外部に抜け、ダンパ用凹部２７内の圧力上昇を防止するようになっている。
【００５７】
上記構成のインク噴射ユニットＵは、例えば、つぎのようにして組立てられる。すなわち、まず、ヘッドケース１４のユニット固着面１５に、インク供給管２６や収容室３１に流れ込まないよう接着剤を塗布したり、あるいは所定形状に打ち抜き形成等された接着シートを貼着し、その上に、あらかじめ接着剤等で接合されて組み立てられた流路ユニット１６を載置する。ついで、４０〜１００℃程度の温度に加熱し、必要に応じて押圧等することにより、流路ユニット１６とヘッドケース１４とを固着する。
【００５８】
一方、圧電振動子３０が固定基板２９に固定された圧電振動子ユニット３５を準備し、上記圧電振動子３０の先端に接着剤を塗布しておく。つぎに、流路ユニット１６が下側になるよう上記ヘッドケース１４を反転させ、上記圧電振動子ユニット３５を収容室３１に収容して接着固定する。この状態で、圧電振動子３０の先端を流路ユニット１６の振動板１９に接着固定し、最後に固定基板２９をヘッドケース１４に固定することにより、インク噴射ユニットＵが完成する。
【００５９】
上記インク噴射ユニットＵでは、駆動回路（図示せず）で発生させた駆動信号をフレキシブルケーブル３２を介して圧電振動子３０に入力することにより、圧電振動子３０を長手方向に伸縮させる。この圧電振動子３０の伸縮により、振動板１９の島部１９Ａを振動させて圧力発生室２２内の圧力を変化させ、圧力発生室２２内のインクをノズル開口２０からインク滴として吐出させるようになっている。
【００６０】
上記のインク噴射ユニットＵは、ノズル列２１が１本とされたものであるが、先の図１２に示したように、ノズル列２１を２列の状態で配置するようにしてもよい。
【００６１】
上記インク噴射ユニットＵは、ヘッドホルダ３３に接手部材３４等を介して取付けられている。上記ヘッドホルダ３３の形状は各種の機能を付与するために、多数の凹凸形状等が成形されているが、基本的には各図に示すように、板状の形態である。このヘッドホルダ３３にパイプ状のインク接続部３６が取付けられている。上記インク接続部３６は、インク供給源からインクを導く機能を果たし、ヘッドホルダ３３にインクカートリッジ１が装着されるときには、インク供給針（図４参照）となり、インクカートリッジ１の内部に突き刺される状態になる。
【００６２】
上記インク接続部３６の下流側にフィルタ３７が配置され、インク中の不純物等を捕捉して、インク供給管２６へ流下させないようになっている。
【００６３】
上記ヘッドホルダ３３に複数のインク噴射ユニットＵを取付けて、インク噴射ユニットＵの幅方向すなわち装置本体５０の主走査方向に占める寸法を可及的に小さくするために、インク噴射ユニットＵの外形に変形が施してある。そこで、インク噴射ユニットＵの外形の一部に組合せ形状部３９が形成してある。
【００６４】
上記組合せ形状部３９は、上記ノズル列２１と略直交する方向のインク噴射ユニットＵのユニット幅をインク噴射ユニットＵのユニット端３８に向かって小さくしたインク噴射ユニットＵの外形形状とされている。そして、上記組合せ形状部３９はユニット幅の方向で見て略対称とされている。したがって、インク噴射ユニットＵの長手方向の端部は、いわゆる「先細り」あるいは２つの斜面で形成された「楔形」のような形状となっている。インク噴射ユニットＵ全体に対して「先細り」のような形状が付与してあるので、それに伴って流路ユニット１６を構成するノズルプレート１７，流路形成板１８，封止板１９も「先細り」の形状とされている。
【００６５】
上記ヘッドケース１４の端部には、上下方向に延びている突出部４０がヘッドケース１４と一体に形成されており、この部分の端面が上記のユニット端３８とされている。
【００６６】
インク噴射ユニットＵの組立て順序は上述のとおりであるが、その組立てに際して活用されるのが基準穴である。この基準穴は、ユニット端３８の近傍にあけられているもので、１７Ｈはノズルプレート１７の基準穴、１８Ｈは流路形成板１８の基準穴、１９Ｈは封止板１９の基準穴、１４Ｈはヘッドケース１４の基準穴である。基準穴１７Ｈ，１８Ｈ，１９Ｈはノズルプレート１７，流路形成板１８，封止板１９を積層体にして流路ユニット１６を完成させるときに、位置決めピン（図示していない）を挿入して位置決め用として使用される。したがって、流路ユニット１６の組立て精度を適正に維持し、正常なインク吐出機能を有する流路ユニット１６が構成される。
【００６７】
また、流路ユニット１６をヘッドケース１４のユニット固着面１５に接合するときにも、流路ユニット１６に連通した状態になっている基準穴１７Ｈ，１８Ｈ，１９Ｈとヘッドケース１４側の基準穴１４Ｈを合致させて、位置決めピン（図示していない）を用いて両者の一体化が図られる。さらに、インク噴射ユニットＵをヘッドホルダ３３に固定するときにも基準穴１４Ｈを利用することができる。このとき、ヘッドホルダ３３側の基準穴または基準ピン（図示していない）にヘッドケース１４の基準穴１４Ｈを合致させて、複数のインク噴射ユニットＵ相互間の位置関係を正常に設定するときにも活用できる。上述のように、ユニット端３８の近傍に配置した基準穴であるから、他の機能部分から離隔した箇所で位置決め機能が果たせ、基準穴自体が他に支障をおよぼすことがない。
【００６８】
図２は、(Ａ）が完成されたインク噴射ユニットＵを上から見た（図１の上から見た）透し図である。(Ｂ）はノズルプレート１７単体の平面図、(Ｃ）は流路形成板１８単体の平面図、(Ｄ）は封止板１９単体の平面図、（Ｅ）はヘッドケース１４単体の平面図、（Ｆ）は、圧電振動子ユニット３５単体の平面図である。
【００６９】
図１(Ａ）および図２(Ｂ）に示すように、ノズル列２１の端部は、上記ユニット幅が小さくなり始める箇所４１よりも上記ユニット端３８側に寄せられた箇所２１Ａに位置している。したがって、組合せ形状部３９を組合わせたとき、組合わされたインク噴射ユニットＵの幅方向のスペースは上述のようにして縮小され、それと同時に、一方のインク噴射ユニットＵのノズル列２１と他方のインク噴射ユニットＵのノズル列２１とが、副走査方向で見て連続性のある長尺化されたノズル列となる。したがって、両インク噴射ユニットＵの組合せ形状部３９が組合わされてユニット幅の小さくなっている部分が対応しているのにもかかわらず、両ノズル列２１に連続性が成立しないといったことが発生しないのである。
【００７０】
図３は、多数のインク噴射ユニットＵがヘッドホルダ３３に取付けられた状態を示す平面図である。各インク噴射ユニットＵは同図の上方から「千鳥配置」の状態で組合せ形状部３９が組合わされている。ここでは連続関係におかれた３本のノズル列２１Ｃからシアンのインク滴が吐出され、同じく３本のノズル列２１Ｍからマゼンタのインク滴が吐出され、また、同様に３本のノズル列２１Ｙからイエローのインク滴が吐出されるようになっている。
【００７１】
上記のように、各インク噴射ユニットＵを組合せ形状部３９で組合わせると、組合わされた２つのインク噴射ユニットＵによって占められるユニット幅方向の寸法は、１つのインク噴射ユニットＵのユニット幅の２倍未満になる。これは、組合せ形状部３９の幅がユニット端３８に向かって狭くなっているためであり、インク噴射ユニットＵの端部を重複させて配列しても、ノズル列２１の長さを長くしつつ主走査方向の寸法が小さくされたコンパクトなインク噴射ヘッド２がえられて、印刷の高速化が実現する。
【００７２】
さらに、組合せ形状部３９は、ユニット端３８に向かってその幅が徐々に小さくなり、組合せ形状部３９はユニット幅の方向で見て略対称になっているので、インク噴射ユニットＵの端部付近を隙間なく組合わせて、インク噴射ユニットＵを密集させた状態で配置することができる。したがって、ヘッドホルダ３３の取付け面積が小さくても、できるだけ多くのインク噴射ユニットＵが取付けられ、コンパクトなインク噴射ヘッド２が構成できる。また、連続したノズル列２１の本数を増加して、噴射するインクの種類を増やすことができる。さらに、上記ユニット幅が徐々に小さくなって行く度合いすなわちインク噴射ユニットＵ端部の外形の傾斜度合いに応じてインク噴射ユニットＵ端部の重複配置ができるので、上記傾斜度合いの選定でインク噴射ユニットＵの密集度合いを自由に加減することができる。
【００７３】
上記組合せ形状部３９を組合わせて配置したインク噴射ユニットＵは、装置本体５０の副走査方向で見た、一方のインク噴射ユニットＵのノズル列２１の端部のノズル開口２０と、他方のインク噴射ユニットＵのノズル列２１の端部のノズル開口２０との間隔Ｔが、ノズル開口２０の開口ピッチと同じ寸法とされている。したがって、連続関係とされた一方のノズル列２１(２１Ｂ等）と他方のノズル列２１(２１Ｂ等）とが、ノズル開口２０の開口ピッチの間隔で実質的に１列化されているので、吐出されたインクが両ノズル列２１(２１Ｃ等）の連続部において異常な状態で記録媒体７に付着するようなことがない。
【００７４】
図４(Ａ）は、図３の〔４Ａ〕−〔４Ａ〕断面図であり、また、図４(Ｂ）は、図３の〔４Ｂ〕−〔４Ｂ〕断面図である。
【００７５】
長方形のヘッドホルダ３３の周囲には位置決め用外周壁部材４２が形成され、その内面にインク噴射ユニットＵの外壁面が接触している。したがって、インク噴射ユニットＵを上記位置決め用外周壁部材４２に接触させてヘッドホルダ３３に取付けるとともに、組合せ形状部３９の組合わせがなされることから、取付けられた複数のインク噴射ユニットＵの相対位置が正確に設定され、各ノズル列２１の相対位置が高精度の下で確保できる。
【００７６】
さらに、ヘッドホルダ３３のインク噴射ユニットＵを取付ける側の面には、位置決め用凸部４３がヘッドホルダ３３と一体的に設けてある。この凸部４３はブロックのような形状であり、インク噴射ユニットＵのユニット端３８が密着する基準面４４とインク噴射ユニットＵの横側面４６が密着する基準面４５が設けられている。したがって、インク噴射ユニットＵを上記位置決め用凸部４３に接触させてヘッドホルダ３３に取付けるとともに、組合せ形状部３９の合致組合わせがなされることから、取付けられた複数のインク噴射ユニットＵの相対位置が正確に設定され、各ノズル列２１の相対位置が高精度の下で確保できる。
【００７７】
また、各インク噴射ユニットＵは、位置決め用外周壁部材４２と各位置決め用凸部４３によって包囲された空間中に挿入された状態で、ヘッドホルダ３３に取付けられている。例えば、図３の上段中央のインク噴射ユニットＵは、左右の上記凸部４３と上側の上記壁部材４２と下側の凸部４３で包囲された空間に挿入されて、正確な位置決めがなされている。また、中段中央のインク噴射ユニットＵは四方が凸部４３で受け止められるようになっている。したがって、インク噴射ユニットＵの組みつけ精度が向上し、合わせてインク噴射ユニットＵの取付けも簡単に行なえる。
【００７８】
なお、図４(Ａ）は、インク接続部３６がインク供給針で構成され、ここに直接インクカートリッジ１が装着されるタイプである。
【００７９】
図５は、本発明の液体噴射ヘッドの第２および第３の実施の形態を示す。
【００８０】
第２の実施の形態について説明する。
【００８１】
図５(Ａ）および(Ｂ）は、隣合うノズル列２１の開口ピッチＰが、装置本体の副走査方向で見て一方のノズル列２１の開口ピッチＰに対して、他方のノズル列２１の開口ピッチＰがずらしてあり、開口ピッチＰのずれ量がＰ／２とされている。それ以外は、上記実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００８２】
副走査方向にずらされた関係にある両ノズル列２１を主走査方向に複合すると、開口ピッチＰが実質的に小さな開口ピッチとなる。ここで、開口ピッチＰが小さくされたノズル列２１において、上記のようにいわゆるハーフピッチにすれば、記録媒体７に対する単位面積当たりのインク吐出が、きわめて緻密な状態になる。他方、開口ピッチＰが比較的大きくされたノズル列２１において、上記のようにハーフピッチにすれば、このハーフピッチを記録解像度の整数倍にしておくことにより、インク噴射ヘッド２の主走査方向のストローク回数を低減させることができる。これらの利点は、前者は解像度の高い精緻な印刷品質の確保に有効であり、後者は印刷時間の短縮や使用電力の低減等において有用である。それ以外は、上記実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００８３】
第３の実施の形態について説明する。
【００８４】
図５に示したインク噴射ユニットＵは、２つのシングルタイプのヘッドケース１４を接続部４７を介して一体化（いわゆるタンデム型）し、各ヘッドケース１４に流路ユニット１６が接合されている。なお、タンデム型ではなくトリプル型等にすることも可能である。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００８５】
このようにインク噴射ユニットＵの基本的な構造部材であるヘッドケース１４が、上記接続部４７を介して複数化されているので、複数のインク噴射ユニットＵを高い剛性の下で一体化できる。したがって、一体化された複数のインク噴射ユニットＵの相対位置、例えば、一方のノズル列２１と他方のノズル列２１との相対位置が正確に設定される。そして、上記接続部４７を、各流路ユニット１６のノズル列２１が平行になるようノズル列２１の略中央部に配置することにより、各ノズル列の平行度を正確に求めることができる。また、等ピッチとされた両ノズル列２１のノズル開口２０を、一方のノズル列２１を他方のノズル列２１に対して副走査方向にずらすことが精密に行なえる。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００８６】
図６は、本発明の液体噴射ヘッドの第４の実施の形態を示す。
【００８７】
図６は、図５に示したタンデム型のインク噴射ユニットＵをヘッドホルダ３３に取付けた状態を示す平面図である。ここでは、ユニット端３８が位置決め用外周壁部材４２で受け止められているが、組合せ形状部３９の組合わせ箇所において、所定の箇所同士が接触して、各ノズル列２１の適正な相対位置が設定されている。
【００８８】
上記所定の箇所同士の接触部分は、符号４８で示されている。これは、突出部４０の横側面がヘッドケース１４の横側面４６に接触している部分である。この接触部分４８は、図６のもっとも下側のインク噴射ユニットＵとその上側に組合わされているインク噴射ユニットＵの接触部分４８に圧接できる相互関係が付与されている。すなわち、最下位のインク噴射ユニットＵの各左側の横側面４６と、上側のインク噴射ユニットＵの突出部４０の右側の横側面が圧接できるように、組合せ形状部３９の挿入間隔が設定されている。同様に、最下位のインク噴射ユニットＵの突出部４０の左側の横側面と、上側のインク噴射ユニットＵのヘッドケース１４の右側の横側面４６も圧接関係におかれている。換言すると、二股状の組合せ形状部３９を組合わせると、ユニット幅方向に突っ張りあう関係とされている。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００８９】
したがって、定型化された組合せ形状部３９とノズル列２１との相対位置を設定しておくことにより、組合せ形状部３９の所定箇所同士を接触させて、一方のインク噴射ユニットＵのノズル列２１と他方のインク噴射ユニットＵのノズル列２１との正しい連続関係を成立させることが簡単に実現できる。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００９０】
本発明の液体噴射ヘッドの第５の実施の形態は、図１に示された圧電振動子３０の配置に関している。
【００９１】
この実施の形態は、上記圧力発生室２２に圧力変動を与える圧力発生素子が縦振動モードの圧電振動子３０とされ、この圧電振動子３０が固定基板２９に固定され、上記ヘッドケース１４に設けた収容室３１に圧力発生室２２に対応させた状態で圧電振動子３０と固定基板２９が挿入され、固定基板２９を収容室３１内で固定状態にしてある。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００９２】
上記構成により、縦振動モードの圧電振動子３０自体が、印加された駆動信号に対する動作応答性が良好であり、また、縦方向の駆動変位出力がえられるから、圧力発生室２２のインクは節度よく加圧され、ノズル列２１からのインク滴吐出が高い信頼性の下で確実になされる。このような特質を有する圧電振動子３０で複数のインク噴射ユニットＵを機能させるので、連ねられた各ノズル列２１からのインク吐出はいずれのノズル列２１においても、良好に達成される。したがって、長尺化されたノズル列２１の長さ全域にわたって噴射ムラが発生しても、実質的に実害のないレベルに収めることが可能となる。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００９３】
図７は、本発明の液体噴射ヘッドの第６の実施の形態を示す。
【００９４】
この実施の形態は、インク噴射ユニットＵの組合せ形状部３９が先細り型ではなく、段付き型とされている場合である。３９Ａが段部であり、ユニット幅がユニット端３８に向かって小さくなっている。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００９５】
上記構成により、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００９６】
上述の実施の形態は、インクジェット式記録装置を対象にしたものであるが、本発明によってえられた液体噴射ヘッドは、インクジェット式記録装置用のインクだけを対象にするのではなく、グルー，マニキュア，導電性液体（液体金属）等を噴射することができる。さらに、上記実施の形態では、液体の一つであるインクを用いたインクジェット式記録装置について説明したが、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド，液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド，有機ＥＬディスプレー，ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド，バイオチップ製造に用いられる生体有機噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッド全般に適用することも可能である。
【００９７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の液体噴射ヘッドによれば、上記液体噴射ユニットの端部付近が重複した配列になっても、上記組合せ形状部のユニット幅がユニット端に向かって小さくされ、しかも上記のように略対称とされているので、組合わされた関係にある一方の液体噴射ユニットと他方の液体噴射ユニットを幅方向にできるだけ接近させて配置することが可能となる。また、上記の略対称とされた形状により、液体噴射ユニットのいずれの側の方向に対しても液体噴射ユニットを並べて組合わせて行くことが可能となる。したがって、ノズル列の長さを長くしつつ主走査方向の寸法が小さくされたコンパクトな液体噴射ヘッドがえられて、インクジェット式記録装置に適用した場合等には印刷の高速化が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の液体噴射ヘッドを示すものであり、(Ａ）は分解斜視図、(Ｂ）は(Ａ）の断面図である。
【図２】(Ａ）は構成部品が組み立てられた状態の透し図であり、(Ｂ）〜(Ｆ）は部品単体の平面図である。
【図３】複数のインク噴射ユニットがヘッドホルダに組みつけられた状態を示す平面図である。
【図４】(Ａ）は図３の〔４Ａ〕−〔４Ａ〕断面図、(Ｂ）は図３の〔４Ｂ〕−〔４Ｂ〕断面図である。
【図５】第２および第３の実施の形態を示す平面図である。
【図６】第４の実施の形態を示す平面図である。
【図７】第５の実施の形態を示す平面図である。
【図８】本発明が適用されるインクジェット式記録装置の斜視図である。
【図９】従来のインク噴射ヘッドを示す分解斜視図である。
【図１０】図９のものの断面図である。
【図１１】(Ａ）はヘッドケースの一部を破断して示した平面図、(Ｂ）はヘッドケースをノズルプレート側から見た平面図、(Ｃ）はインク噴射ユニットを配列した状態を示す平面図である。
【図１２】ノズル列が２重に配列されている場合のインク噴射ヘッドの分解斜視図である。
【図１３】複数のインク噴射ユニットがヘッドホルダに組みつけられた状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１ インクカートリッジ
２ 記録ヘッド，インク噴射ヘッド
３ キャリッジ
４ タイミングベルト
５ ステッピングモータ
６ ガイドバー
７ 記録媒体
８ 案内部材
９ ワイパー装置
１０ キャッピング装置
１１ フラッシングボックス
１２ フラッシング開口部
１３ 廃インク貯留部
１４ ヘッドケース
１４Ｈ 基準穴
１５ ユニット固着面
１６ 流路ユニット
１７ ノズルプレート
１７Ｈ 基準穴
１８ 流路形成板
１８Ｈ 基準穴
１９ 封止板，振動板
１９Ａ 島部
１９Ｂ コンプライアンス部
１９Ｈ 基準穴
２０ ノズル開口
２１ ノズル列
２１Ａ 寄せられた箇所
２１Ｃ シアンノズル列
２１Ｍ マゼンタノズル列
２１Ｙ イエローノズル列
２２ 圧力発生室
２３ インク貯留室
２５ インク導入口
２６ インク供給管
２７ ダンパ用凹部
２８ 空気抜き穴
２９ 固定基板
３０ 圧電振動子
３１ 収容室
３１Ａ 内壁
３１Ｂ 内壁
３１Ｃ 内壁
３１Ｄ ストッパ壁
３２ フレキシブルケーブル
３３ ヘッドホルダ
３４ 接手部材
３５ 圧電振動子ユニット
３６ インク接続部
３７ フィルタ
３８ ユニット端
３９ 組合せ形状部
３９Ａ 段部
４０ 突出部
４１ ユニット幅が小さくなり始める箇所
４２ 位置決め用外周壁部材
４３ 位置決め用凸部
４４ 基準面
４５ 基準面
４６ 横側面
４７ 接続部
４８ 接触部分
５０ インクジェット式記録装置
Ｕ インク噴射ユニット
Ｌ 間隔
Ｔ 間隔
Ｐ ノズル開口ピッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を噴射するノズル列の実質的長さを可及的に長く設定した液体噴射ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体をノズル開口から噴射させる液体噴射ヘッドは、種々な液体を対象にしたものが知られているが、そのなかでも代表的なものとして、インクジェット式記録装置に装着される記録ヘッドをあげることができる。そこで、従来の技術を上記インクジェット式記録装置を例にとって説明する。
【０００３】
図８は、インクジェット式記録装置の周辺構造をしめす。
【０００４】
この装置は、インクカートリッジ１が搭載されるとともに、記録ヘッド２が取付けられたキャリッジ３を備えている。装置本体であるインクジェット式記録装置は符号５０で示されている。
【０００５】
上記キャリッジ３は、タイミングベルト４を介してステッピングモータ５に接続され、ガイドバー６に案内されて記録紙である記録媒体７の紙幅方向（主走査方向）に往復移動するようになっている。上記キャリッジ３は、上部に開放する箱型を呈し、記録媒体７と対向する面（この例では下面）に、記録ヘッド２のノズル形成面が露呈するよう取付けられるとともに、インクカートリッジ１が搭載されるようになっている。
【０００６】
そして、上記記録ヘッド２にインクカートリッジ１からインクが供給され、キャリッジ３を移動させながら記録媒体７の上面にインク滴を吐出させて記録媒体７に画像や文字をドットマトリックスにより印刷するようになっている。なお、キャリッジ３は、記録ヘッド２を主走査方向に往復移動させる移動手段として機能している。
【０００７】
上記記録媒体７の移動を案内するために、記録ヘッド２の主走査方向に延びている長尺な案内部材８が配置されている。案内部材８の一端側のとなりには、記録ヘッド２のノズルプレート１７（後述する）を清浄にするワイパー装置９と、ノズル開口部のインクの粘性状態等を正常化するキャッピング装置１０が配置されている。また、案内部材８の他端側のとなりには、フラッシングボックス１１が配置され、そこにフラッシング開口部１２が形成されている。
【０００８】
キャッピング装置１０によるクリーニング動作で吸出された廃インクや、フラッシング開口部１２に対するフラッシング動作で記録ヘッド２から吐出された廃インクは、廃インク貯留部１３に溜められるようになっている。
【０００９】
なお、上記のインクジェット式記録装置５０は、従来技術の一環として説明したが、本発明の液体噴射ヘッドが装着できる構造である。
【００１０】
上記記録ヘッド２に包含されているインク噴射ユニットＵを、図９〜図１２に基づいて説明する。
【００１１】
このインク噴射ユニットＵは、ヘッドケース１４と、このヘッドケース１４のユニット固着面１５に接着剤等で固着される流路ユニット１６とから構成されている。上記流路ユニット１６は、ノズルプレート１７と、流路形成板１８と、振動板の形態で例示されている封止板１９とが積層され接着されて構成されている。
【００１２】
上記ノズルプレート１７は、ステンレス板からなり、多数のノズル開口２０が列設されてノズル列２１を形成している。上記流路形成板１８は、素材板であるシリコン単結晶板からなり、上記ノズル開口２０に連通する圧力発生室２２と、大気に連通（図示していない）しているダンパ用凹部２７が異方性エッチングにより形成されている。２３はヘッドケース１４のユニット固着面１５に形成されたインク供給管２６に連通しているインク貯留室であり、封止板１９にあけたインク導入口２５を通じて圧力発生室２２に連通している。
【００１３】
上記振動板１９は、樹脂フィルムとステンレス板がラミネートされており、各圧力発生室２２に対応する部分の裏面に、周囲を樹脂フィルムのみとするステンレス板の島部１９Ａが形成されている。また、１９Ｂは、インク貯留室２３と略同じ輪郭をした樹脂フィルムのみとしたコンプライアンス部である。
【００１４】
上記ヘッドケース１４は、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂の射出成形品であり、インク貯留室２３にインクを導入するインク供給管２６が開口されている。また、流路形成板１８のインク貯留室２３に対応する部分に、インク貯留室２３の形状と略一致する形状の上記ダンパ用凹部２７が形成されている。
【００１５】
２９は圧電振動子３０が固定される固定基板、３１は上記固定基板２９に圧電振動子３０が固定されてなる圧電振動子ユニット３５を収容する収容室である。上記圧電振動子３０は、縦振動モードの圧電振動子３０であり、駆動信号の入力により長手方向に伸縮振動して圧力発生室２２に圧力変動を与えるようになっている。
【００１６】
上記ダンパ用凹部２７は、インク貯留室２３の下側開口を封止する振動板１９と流路形成板１８に設けた凹形状部によって形成された空間であり、インク滴吐出時のインク貯留室２３内の圧力変動を、コンプライアンス部１９Ｂの変形によって吸収するようになっている。このコンプライアンス部１９Ｂの変形時には、ダンパ用凹部２７内の空気が空気抜き穴（図示していない）から外部に抜け、ダンパ用凹部２７内の圧力上昇を防止するようになっている。
【００１７】
上記構成のインク噴射ユニットＵは、例えば、つぎのようにして組立てられる。すなわち、まず、ヘッドケース１４のユニット固着面１５に、インク供給管２６や収容室３１に流れ込まないよう接着剤を塗布したり、あるいは所定形状に打ち抜き形成等された接着シートを貼着し、その上に、あらかじめ接着剤等で接合されて組み立てられた流路ユニット１６を載置する。ついで、４０〜１００℃程度の温度に加熱し、必要に応じて押圧等することにより、流路ユニット１６とヘッドケース１４とを固着する。
【００１８】
一方、圧電振動子３０が固定基板２９に固定された圧電振動子ユニット３５を準備し、上記圧電振動子３０の先端に接着剤を塗布しておく。つぎに、流路ユニット１６が下側になるよう上記ヘッドケース１４を反転させ、上記圧電振動子ユニット３５を収容室３１に収容して接着固定する。この状態で、圧電振動子３０の先端を流路ユニット１６の振動板１９に接着固定し、最後に固定基板２９をヘッドケース１４に固定することにより、インク噴射ユニットＵが完成する。
【００１９】
上記インク噴射ユニットＵでは、駆動回路（図示せず）で発生させた駆動信号をフレキシブルケーブル３２を介して圧電振動子３０に入力することにより、圧電振動子３０を長手方向に伸縮させる。この圧電振動子３０の伸縮により、振動板１９の島部１９Ａを振動させて圧力発生室２２内の圧力を変化させ、圧力発生室２２内のインクをノズル開口２０からインク滴として吐出させるようになっている。
【００２０】
上記インク噴射ユニットＵは、ヘッドホルダ３３に接手部材３４等を介して取付けられている。上記ヘッドホルダ３３の形状は各種の機能を付与するために、多数の凹凸形状等が成形されているが、基本的には各図に示すように、板状の形態である。このヘッドホルダ３３にパイプ状のインク接続部３６が取付けられている。上記インク接続部３６は、インク供給源からインクを導く機能を果たし、ヘッドホルダ３３にインクカートリッジ１が装着されるときには、インク供給針（図４参照）となり、インクカートリッジ１の内部に突き刺される状態になる。
【００２１】
上記インク接続部３６の下流側にフィルタ３７が配置され、インク中の不純物等を捕捉して、インク供給管２６へ流下させないようになっている。
【００２２】
図１２は、ノズルプレート１７にノズル列２１が２本配列されている場合の分解斜視図であり、図９のノズル列２１が１本のものと同じ機能を果たす部材には図１２に同じ符号が記載してある。
【００２３】
【特許文献１】
特許第２７５２８４３号明細書
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、印刷速度の向上すなわち単位時間当たりの印刷面積を増大するためには、装置本体の主走査方向に直交しているノズル列の長さを長くすることが有力な方法とされている。しかし、１つのインク噴射ユニットＵにおけるノズル列２１の長さを長尺化することは、流路ユニット１６におけるノズル開口２０，圧力発生室２２，圧電振動子３０等の相対位置を高精度に維持すること等の課題があるので、妥当な方策とすることができない。
【００２５】
そこで、図１１(Ｃ）に示すように、インク噴射ユニットＵを縦に並べることが考えられるが、ノズル列２１が連続しないで不連続な間隔Ｌができてしまう。このような問題は、上記圧電振動子ユニット３５を収容室３１に挿入する構造形式が、間隔Ｌの発生要因になっている。
【００２６】
すなわち、圧電振動子ユニット３５を正確な位置に取付けるために、固定基板２９と収容室３１との密着関係が必須なものとされている。そのために、固定基板２９の端部が、収容室３１の位置決め用の内壁３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの３者と挿入方向に配置されたストッパ壁３１Ｄに密着することにより、圧電振動子３０と圧力発生室２２との相対位置が正確に維持されている。このように固定基板２９の端部が位置決め機能を果たすために所要の長さを必要としているので、圧電振動子３０のノズル列２１方向の長さは、固定基板２９よりも短くする必要がある。それと同時に、ヘッドケース１４の肉厚も加算されて図１１(Ｂ）に示すように、インク噴射ユニットＵのユニット端３８とノズル列２１の端部とのあいだにＬ／２なる間隔ができてしまうのである。
【００２７】
そこで、インク噴射ユニットＵを図１３に示すように、千鳥状に配列して上述のような間隔Ｌのない状態で各ノズル列２１を連続させ、ノズル列２１の実質的な長尺化を図ることが知られている。これは、各インク噴射ユニットＵのノズル列２１を千鳥状に連ねて、副走査方向で見て切れ目のない長いノズル列を形成したもので、隣合うインク噴射ユニットＵは間隔Ｌに相当する長さにわたって重複した配列とされている。
【００２８】
したがって、図１３に示すように、長いノズル列が形成できても、装置本体の主走査方向の寸法が著しく大きなものとなり、インク噴射ヘッドが大形になる。また、主走査方向のストローク長さも記録媒体７を越えてさらにインク噴射ヘッドの長さ分だけオーバーストロークをさせる必要があり、このような面においても装置本体のコンパクト化にとって逆行する面がある。
【００２９】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、装置本体の主走査方向の寸法を可及的に小さくしてノズル列の長尺化を実現する液体噴射ヘッドの提供をその目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドは、ノズル開口が列設されたノズルプレートと、上記ノズル開口に連通する圧力発生室が形成された流路形成板と、上記圧力発生室の開口を塞ぐ封止板とを含む積層体から形成された流路ユニットを含んで液体噴射ユニットが構成され、上記液体噴射ユニットが液体供給源からの液体を導くヘッドホルダに取付けられている液体噴射ヘッドであって、上記液体噴射ユニットはヘッドホルダに複数取付けられ、上記液体噴射ユニットの外形の一部に、列設された上記ノズル開口のノズル列の端部近傍において、上記ノズル列と略直交する方向の液体噴射ユニットのユニット幅を液体噴射ユニットのユニット端に向かって小さくした組合せ形状部が設けられ、上記組合せ形状部はユニット幅の方向で見て略対称とされていることを要旨とする。
【００３１】
すなわち、上記液体噴射ユニットはヘッドホルダに複数取付けられ、上記液体噴射ユニットの外形の一部に、列設された上記ノズル開口のノズル列の端部近傍において、上記ノズル列と略直交する方向の液体噴射ユニットのユニット幅を液体噴射ユニットのユニット端に向かって小さくした組合せ形状部が設けられ、上記組合せ形状部はユニット幅の方向で見て略対称とされているのである。
【００３２】
このため、上記液体噴射ユニットの端部付近が重複した配列になっても、上記組合せ形状部のユニット幅がユニット端に向かって小さくされ、しかも上記のように略対称とされているので、組合わされた関係にある一方の液体噴射ユニットと他方の液体噴射ユニットを幅方向にできるだけ接近させて配置することが可能となる。また、上記の略対称とされた形状により、液体噴射ユニットのいずれの側の方向に対しても液体噴射ユニットを並べて組合わせて行くことが可能となる。したがって、ノズル列の長さを長くしつつ主走査方向の寸法が小さくされたコンパクトな液体噴射ヘッドがえられて、インクジェット式記録装置に適用した場合等には印刷の高速化が実現する。
【００３３】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、少なくとも２つの液体噴射ユニットの上記組合せ形状部を組合わせた状態で、組合わされた２つの液体噴射ユニットによって占められるユニット幅方向の寸法は、１つの液体噴射ユニットのユニット幅の２倍未満である場合には、２つの液体噴射ユニットによって占められるユニット幅方向の寸法が、１つの液体噴射ユニットのユニット幅の２倍未満とされているので、液体噴射ユニットの端部を重複させて配列しても、ノズル列の長さを長くしつつ主走査方向の寸法が小さくされたコンパクトな液体噴射ヘッドがえられて、インクジェット式記録装置に適用した場合等には印刷の高速化が実現する。
【００３４】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、少なくとも２つの液体噴射ユニットの上記組合せ形状部を組合わせて形成した組みが存在した状態で、上記ヘッドホルダに取付けられている場合には、２つの液体噴射ユニットによって占められるユニット幅方向の寸法が、可及的に小さく収まり、ノズル列の長さを長くしつつ主走査方向の寸法が小さくされたコンパクトな液体噴射ヘッドがえられて、インクジェット式記録装置に適用した場合等には印刷の高速化が実現する。
【００３５】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記液体噴射ユニットの上記組合せ形状部を組合わせた状態で複数の液体噴射ユニットがヘッドホルダに取付けられている場合には、液体噴射ユニットの端部を重複させて配列したまま、複数の液体噴射ユニットがヘッドホルダに取付けられるので、ノズル列の長さを長くしつつ主走査方向の寸法が小さくされたコンパクトな液体噴射ヘッドが構成できる。
【００３６】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記組合せ形状部は、上記ユニット幅がユニット端に向かって徐々に小さくなる斜面になっている場合には、液体噴射ユニット端部付近を上記斜面を対応させて隙間なく組合わせ、液体噴射ユニットを密集させた状態で配置することができる。したがって、ヘッドホルダの取付け面積が小さくても、できるだけ多くの液体噴射ユニットが取付けられ、コンパクトな液体噴射ヘッドが構成できる。また、連続したノズル列の本数を増加して、噴射する液体の種類を増やすことができる。さらに、液体噴射ユニット端部の外形の傾斜度合いに応じて液体噴射ユニット端部の重複配置ができるので、上記傾斜度合いの選定で液体噴射ユニットの密集度合いを自由に加減することができる。
【００３７】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記組合せ形状部のユニット端近傍に組立て基準穴を形成した場合には、液体噴射ユニットの中枢的な機能を果たす部位から離隔した箇所に基準穴が配置できるので、上記基準穴は本来の基準穴の役割を確実に達成できる。このような基準穴は、流路ユニットの組立て、流路ユニットとヘッドケースとの接合、液体噴射ユニットとヘッドホルダとの結合等において位置決め機能を果たすことができる。
【００３８】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記ノズル列の端部は、上記ユニット幅が小さくなり始める箇所よりも上記ユニット端側に寄せられた箇所に位置している場合には、上記組合せ形状部を組合わせたとき、組合わされた液体噴射ユニットの幅方向のスペースは上述のようにして縮小され、それと同時に、一方の液体噴射ユニットのノズル列と他方の液体噴射ユニットのノズル列とが、主走査方向で見て連続性のある長尺化されたノズル列が形成できる。したがって、両液体噴射ユニットの組合せ形状部が組合わされて、ユニット幅が小さくなっている部分が対応しているのにもかかわらず、両ノズル列の連続性が成立しないといったことが発生しないのである。
【００３９】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記組合せ形状部を組合わせて配置した液体噴射ユニットは、装置本体の副走査方向で見た一方の液体噴射ユニットのノズル列の端部のノズル開口と他方の液体噴射ユニットのノズル列の端部のノズル開口との間隔が、上記ノズル開口の開口ピッチと同じ寸法とされている場合には、連続関係とされた一方のノズル列と他方のノズル列とが、上記ノズル開口の開口ピッチの間隔で実質的に１列化されているので、噴射された液体が両ノズル列の連続部において異常な状態で噴射対象物等に付着するようなことがない。
【００４０】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、装置本体の主走査方向で見て隣合うノズル列は、一方のノズル列の開口ピッチに対して他方のノズル列の開口ピッチが副走査方向にずれるように配置されており、上記ずれ量は、開口ピッチの半分の量である場合には、ずらされた関係にある両ノズル列を主走査方向に複合すると、開口ピッチが実質的に小さな開口ピッチとなる。ここで、開口ピッチが小さくされたノズル列において、上記のようにいわゆるハーフピッチにすれば、液体噴射を受ける部材に対する単位面積当たりの液体噴射が、きわめて緻密な状態になる。他方、開口ピッチが比較的大きくされたノズル列において、上記のようにハーフピッチにすれば、このハーフピッチを記録解像度の整数倍にしておくことにより、液体噴射ヘッドの主走査方向のストローク回数を低減させることができる。これらの利点は、インクジェット式記録装置において、前者は精緻な噴射品質の確保に有効であり、後者は噴射時間の短縮や使用電力の節減等において有用である。
【００４１】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記組合せ形状部の所定の箇所同士が接触して各ノズル列の適正な相対位置が設定されている場合には、定型化された組合せ形状部とノズル列との相対位置を設定しておくことにより、組合せ形状部の所定箇所同士を接触させて、一方の液体噴射ユニットのノズル列と他方の液体噴射ユニットのノズル列との正しい連続関係を成立させることが簡単に実現できる。
【００４２】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記ヘッドホルダに液体噴射ユニットの位置決め用凸部が設けられている場合には、液体噴射ユニットを上記位置決め用凸部に接触させてヘッドホルダに取付けるとともに、上記組合せ形状部の合致組合わせがなされることから、取付けられた複数の液体噴射ユニットの相対位置が正確に設定され、各ノズル列の相対位置が高精度の下で確保できる。
【００４３】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記ヘッドホルダに液体噴射ユニットの位置決め用外周壁部材が設けられている場合には、液体噴射ユニットを上記位置決め用外周壁部材に接触させてヘッドホルダに取付けるとともに、上記組合せ形状部の合致組合わせがなされることから、取付けられた複数の液体噴射ユニットの相対位置が正確に設定され、各ノズル列の相対位置が高精度の下で確保できる。
【００４４】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記流路ユニットがヘッドケースに接合されて液体噴射ユニットが構成され、上記圧力発生室に圧力変動を与える圧力発生素子が縦振動モードの圧電振動子とされ、この圧電振動子が固定基板に固定され、上記ヘッドケースに設けた収容室に圧力発生室に対応させた状態で圧電振動子と固定基板が挿入され、固定基板を収容室内で固定状態にした場合には、縦振動モードの圧電振動子自体が、印加された駆動信号に対する動作応答性が良好であり、また、縦方向の駆動変位出力がえられるから、圧力発生室の液体は節度よく加圧され、ノズル列からの液体噴射が高い信頼性の下で確実になされる。このような特質を有する圧電振動子で複数の液体噴射ユニットを機能させるので、連ねられた各ノズル列からの液体噴射はいずれのノズル列においても、良好に達成される。したがって、長尺化されたノズル列の長さ全域にわたって噴射ムラが発生しても、実質的に実害のないレベルに収めることが可能となる。
【００４５】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、複数の上記ヘッドケースが接続部を介して一体化され、各ヘッドケースに上記流路ユニットが接合されている場合には、液体噴射ユニットの基本的な構造部材であるヘッドケースが、上記接続部を介して複数化されているので、複数の液体噴射ユニットを一体化した状態で形成することができる。したがって、一体化された複数の液体噴射ユニットの相対位置、例えば、一方のノズル列と他方のノズル列との相対位置が正確に設定される。同時に、剛性の高い液体噴射ユニットが構成できる。
【００４６】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記接続部は、各流路ユニットのノズル列が平行になるようノズル列の略中央部に配置されている場合には、上記接続部による複数の液体噴射ユニットの一体化により、各ノズル列の平行度を正確に求めることができる。また、等ピッチとされた両ノズル列のノズル開口を、一方のノズル列を他方のノズル列に対して副走査方向にずらすことが精密に行なえる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００４８】
本発明の液体噴射ヘッドは、上述のように種々な液体を対象にして機能させることができ、図示の実施の形態においてはその代表的な事例として、インクジェット式記録装置に採用される記録ヘッドを実施の形態の対象にしている。
【００４９】
本実施の形態における装置本体すなわちインクジェット式記録装置５０は、通常の形式のものであり、図８に示したものと同じである。
【００５０】
本発明の液体噴射ヘッドの重要な構成要素となる液体噴射ユニットすなわちインク噴射ユニットＵの構造は図１に示されている。
【００５１】
図１(Ａ）(Ｂ）において、インク噴射ユニットＵは、ヘッドケース１４と、このヘッドケース１４のユニット固着面１５に接着剤等で固着される流路ユニット１６とから構成されている。上記流路ユニット１６は、ノズルプレート１７と、流路形成板１８と、振動板の形態で例示されている封止板１９とが積層され接着されて構成されている。
【００５２】
上記ノズルプレート１７は、ステンレス板からなり、多数のノズル開口２０が列設されてノズル列２１を形成している。上記流路形成板１８は、素材板であるシリコン単結晶板からなり、上記ノズル開口２０に連通する圧力発生室２２と、大気に連通（図示していない）しているダンパ用凹部２７が異方性エッチングにより形成されている。２３はインク供給管２６に連通しているとともに容積が大きくされたインク貯留室であり、封止板１９にあけたインク導入口２５を通じて圧力発生室２２に連通している。
【００５３】
上記振動板１９は、樹脂フィルムとステンレス板がラミネートされており、各圧力発生室２２に対応する部分の裏面に、周囲を樹脂フィルムのみとするステンレス板の島部１９Ａが形成されている。また、１９Ｂは、インク貯留室２３と略同じ輪郭をした樹脂フィルムのみとしたコンプライアンス部である。
【００５４】
上記ヘッドケース１４は、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂の射出成形品であり、ユニット固着面１５にインク貯留室２３にインクを導入するインク供給管２６が開口されている。また、インク貯留室２３に対応する部分に、インク貯留室２３の形状と略一致する形状の上記ダンパ用凹部２７が形成されている。
【００５５】
２９は圧電振動子３０が固定される固定基板、３１は上記固定基板２９に圧電振動子３０が固定されてなる圧電振動子ユニット３５を収容する収容室である。上記圧電振動子３０は、縦振動モードの圧電振動子３０であり、駆動信号の入力により長手方向に伸縮振動して圧力発生室２２に圧力変動を与えるようになっている。
【００５６】
上記ダンパ用凹部２７は、インク貯留室２３の下側開口を封止する振動板１９と流路形成板１８に設けた凹形状部によって形成された空間であり、インク滴吐出時のインク貯留室２３内の圧力変動を、コンプライアンス部１９Ｂの変形によって吸収するようになっている。このコンプライアンス部１９Ｂの変形時には、ダンパ用凹部２７内の空気が空気抜き穴（図示していない）から外部に抜け、ダンパ用凹部２７内の圧力上昇を防止するようになっている。
【００５７】
上記構成のインク噴射ユニットＵは、例えば、つぎのようにして組立てられる。すなわち、まず、ヘッドケース１４のユニット固着面１５に、インク供給管２６や収容室３１に流れ込まないよう接着剤を塗布したり、あるいは所定形状に打ち抜き形成等された接着シートを貼着し、その上に、あらかじめ接着剤等で接合されて組み立てられた流路ユニット１６を載置する。ついで、４０〜１００℃程度の温度に加熱し、必要に応じて押圧等することにより、流路ユニット１６とヘッドケース１４とを固着する。
【００５８】
一方、圧電振動子３０が固定基板２９に固定された圧電振動子ユニット３５を準備し、上記圧電振動子３０の先端に接着剤を塗布しておく。つぎに、流路ユニット１６が下側になるよう上記ヘッドケース１４を反転させ、上記圧電振動子ユニット３５を収容室３１に収容して接着固定する。この状態で、圧電振動子３０の先端を流路ユニット１６の振動板１９に接着固定し、最後に固定基板２９をヘッドケース１４に固定することにより、インク噴射ユニットＵが完成する。
【００５９】
上記インク噴射ユニットＵでは、駆動回路（図示せず）で発生させた駆動信号をフレキシブルケーブル３２を介して圧電振動子３０に入力することにより、圧電振動子３０を長手方向に伸縮させる。この圧電振動子３０の伸縮により、振動板１９の島部１９Ａを振動させて圧力発生室２２内の圧力を変化させ、圧力発生室２２内のインクをノズル開口２０からインク滴として吐出させるようになっている。
【００６０】
上記のインク噴射ユニットＵは、ノズル列２１が１本とされたものであるが、先の図１２に示したように、ノズル列２１を２列の状態で配置するようにしてもよい。
【００６１】
上記インク噴射ユニットＵは、ヘッドホルダ３３に接手部材３４等を介して取付けられている。上記ヘッドホルダ３３の形状は各種の機能を付与するために、多数の凹凸形状等が成形されているが、基本的には各図に示すように、板状の形態である。このヘッドホルダ３３にパイプ状のインク接続部３６が取付けられている。上記インク接続部３６は、インク供給源からインクを導く機能を果たし、ヘッドホルダ３３にインクカートリッジ１が装着されるときには、インク供給針（図４参照）となり、インクカートリッジ１の内部に突き刺される状態になる。
【００６２】
上記インク接続部３６の下流側にフィルタ３７が配置され、インク中の不純物等を捕捉して、インク供給管２６へ流下させないようになっている。
【００６３】
上記ヘッドホルダ３３に複数のインク噴射ユニットＵを取付けて、インク噴射ユニットＵの幅方向すなわち装置本体５０の主走査方向に占める寸法を可及的に小さくするために、インク噴射ユニットＵの外形に変形が施してある。そこで、インク噴射ユニットＵの外形の一部に組合せ形状部３９が形成してある。
【００６４】
上記組合せ形状部３９は、上記ノズル列２１と略直交する方向のインク噴射ユニットＵのユニット幅をインク噴射ユニットＵのユニット端３８に向かって小さくしたインク噴射ユニットＵの外形形状とされている。そして、上記組合せ形状部３９はユニット幅の方向で見て略対称とされている。したがって、インク噴射ユニットＵの長手方向の端部は、いわゆる「先細り」あるいは２つの斜面で形成された「楔形」のような形状となっている。インク噴射ユニットＵ全体に対して「先細り」のような形状が付与してあるので、それに伴って流路ユニット１６を構成するノズルプレート１７，流路形成板１８，封止板１９も「先細り」の形状とされている。
【００６５】
上記ヘッドケース１４の端部には、上下方向に延びている突出部４０がヘッドケース１４と一体に形成されており、この部分の端面が上記のユニット端３８とされている。
【００６６】
インク噴射ユニットＵの組立て順序は上述のとおりであるが、その組立てに際して活用されるのが基準穴である。この基準穴は、ユニット端３８の近傍にあけられているもので、１７Ｈはノズルプレート１７の基準穴、１８Ｈは流路形成板１８の基準穴、１９Ｈは封止板１９の基準穴、１４Ｈはヘッドケース１４の基準穴である。基準穴１７Ｈ，１８Ｈ，１９Ｈはノズルプレート１７，流路形成板１８，封止板１９を積層体にして流路ユニット１６を完成させるときに、位置決めピン（図示していない）を挿入して位置決め用として使用される。したがって、流路ユニット１６の組立て精度を適正に維持し、正常なインク吐出機能を有する流路ユニット１６が構成される。
【００６７】
また、流路ユニット１６をヘッドケース１４のユニット固着面１５に接合するときにも、流路ユニット１６に連通した状態になっている基準穴１７Ｈ，１８Ｈ，１９Ｈとヘッドケース１４側の基準穴１４Ｈを合致させて、位置決めピン（図示していない）を用いて両者の一体化が図られる。さらに、インク噴射ユニットＵをヘッドホルダ３３に固定するときにも基準穴１４Ｈを利用することができる。このとき、ヘッドホルダ３３側の基準穴または基準ピン（図示していない）にヘッドケース１４の基準穴１４Ｈを合致させて、複数のインク噴射ユニットＵ相互間の位置関係を正常に設定するときにも活用できる。上述のように、ユニット端３８の近傍に配置した基準穴であるから、他の機能部分から離隔した箇所で位置決め機能が果たせ、基準穴自体が他に支障をおよぼすことがない。
【００６８】
図２は、(Ａ）が完成されたインク噴射ユニットＵを上から見た（図１の上から見た）透し図である。(Ｂ）はノズルプレート１７単体の平面図、(Ｃ）は流路形成板１８単体の平面図、(Ｄ）は封止板１９単体の平面図、（Ｅ）はヘッドケース１４単体の平面図、（Ｆ）は、圧電振動子ユニット３５単体の平面図である。
【００６９】
図１(Ａ）および図２(Ｂ）に示すように、ノズル列２１の端部は、上記ユニット幅が小さくなり始める箇所４１よりも上記ユニット端３８側に寄せられた箇所２１Ａに位置している。したがって、組合せ形状部３９を組合わせたとき、組合わされたインク噴射ユニットＵの幅方向のスペースは上述のようにして縮小され、それと同時に、一方のインク噴射ユニットＵのノズル列２１と他方のインク噴射ユニットＵのノズル列２１とが、副走査方向で見て連続性のある長尺化されたノズル列となる。したがって、両インク噴射ユニットＵの組合せ形状部３９が組合わされてユニット幅の小さくなっている部分が対応しているのにもかかわらず、両ノズル列２１に連続性が成立しないといったことが発生しないのである。
【００７０】
図３は、多数のインク噴射ユニットＵがヘッドホルダ３３に取付けられた状態を示す平面図である。各インク噴射ユニットＵは同図の上方から「千鳥配置」の状態で組合せ形状部３９が組合わされている。ここでは連続関係におかれた３本のノズル列２１Ｃからシアンのインク滴が吐出され、同じく３本のノズル列２１Ｍからマゼンタのインク滴が吐出され、また、同様に３本のノズル列２１Ｙからイエローのインク滴が吐出されるようになっている。
【００７１】
上記のように、各インク噴射ユニットＵを組合せ形状部３９で組合わせると、組合わされた２つのインク噴射ユニットＵによって占められるユニット幅方向の寸法は、１つのインク噴射ユニットＵのユニット幅の２倍未満になる。これは、組合せ形状部３９の幅がユニット端３８に向かって狭くなっているためであり、インク噴射ユニットＵの端部を重複させて配列しても、ノズル列２１の長さを長くしつつ主走査方向の寸法が小さくされたコンパクトなインク噴射ヘッド２がえられて、印刷の高速化が実現する。
【００７２】
さらに、組合せ形状部３９は、ユニット端３８に向かってその幅が徐々に小さくなり、組合せ形状部３９はユニット幅の方向で見て略対称になっているので、インク噴射ユニットＵの端部付近を隙間なく組合わせて、インク噴射ユニットＵを密集させた状態で配置することができる。したがって、ヘッドホルダ３３の取付け面積が小さくても、できるだけ多くのインク噴射ユニットＵが取付けられ、コンパクトなインク噴射ヘッド２が構成できる。また、連続したノズル列２１の本数を増加して、噴射するインクの種類を増やすことができる。さらに、上記ユニット幅が徐々に小さくなって行く度合いすなわちインク噴射ユニットＵ端部の外形の傾斜度合いに応じてインク噴射ユニットＵ端部の重複配置ができるので、上記傾斜度合いの選定でインク噴射ユニットＵの密集度合いを自由に加減することができる。
【００７３】
上記組合せ形状部３９を組合わせて配置したインク噴射ユニットＵは、装置本体５０の副走査方向で見た、一方のインク噴射ユニットＵのノズル列２１の端部のノズル開口２０と、他方のインク噴射ユニットＵのノズル列２１の端部のノズル開口２０との間隔Ｔが、ノズル開口２０の開口ピッチと同じ寸法とされている。したがって、連続関係とされた一方のノズル列２１(２１Ｂ等）と他方のノズル列２１(２１Ｂ等）とが、ノズル開口２０の開口ピッチの間隔で実質的に１列化されているので、吐出されたインクが両ノズル列２１(２１Ｃ等）の連続部において異常な状態で記録媒体７に付着するようなことがない。
【００７４】
図４(Ａ）は、図３の〔４Ａ〕−〔４Ａ〕断面図であり、また、図４(Ｂ）は、図３の〔４Ｂ〕−〔４Ｂ〕断面図である。
【００７５】
長方形のヘッドホルダ３３の周囲には位置決め用外周壁部材４２が形成され、その内面にインク噴射ユニットＵの外壁面が接触している。したがって、インク噴射ユニットＵを上記位置決め用外周壁部材４２に接触させてヘッドホルダ３３に取付けるとともに、組合せ形状部３９の組合わせがなされることから、取付けられた複数のインク噴射ユニットＵの相対位置が正確に設定され、各ノズル列２１の相対位置が高精度の下で確保できる。
【００７６】
さらに、ヘッドホルダ３３のインク噴射ユニットＵを取付ける側の面には、位置決め用凸部４３がヘッドホルダ３３と一体的に設けてある。この凸部４３はブロックのような形状であり、インク噴射ユニットＵのユニット端３８が密着する基準面４４とインク噴射ユニットＵの横側面４６が密着する基準面４５が設けられている。したがって、インク噴射ユニットＵを上記位置決め用凸部４３に接触させてヘッドホルダ３３に取付けるとともに、組合せ形状部３９の合致組合わせがなされることから、取付けられた複数のインク噴射ユニットＵの相対位置が正確に設定され、各ノズル列２１の相対位置が高精度の下で確保できる。
【００７７】
また、各インク噴射ユニットＵは、位置決め用外周壁部材４２と各位置決め用凸部４３によって包囲された空間中に挿入された状態で、ヘッドホルダ３３に取付けられている。例えば、図３の上段中央のインク噴射ユニットＵは、左右の上記凸部４３と上側の上記壁部材４２と下側の凸部４３で包囲された空間に挿入されて、正確な位置決めがなされている。また、中段中央のインク噴射ユニットＵは四方が凸部４３で受け止められるようになっている。したがって、インク噴射ユニットＵの組みつけ精度が向上し、合わせてインク噴射ユニットＵの取付けも簡単に行なえる。
【００７８】
なお、図４(Ａ）は、インク接続部３６がインク供給針で構成され、ここに直接インクカートリッジ１が装着されるタイプである。
【００７９】
図５は、本発明の液体噴射ヘッドの第２および第３の実施の形態を示す。
【００８０】
第２の実施の形態について説明する。
【００８１】
図５(Ａ）および(Ｂ）は、隣合うノズル列２１の開口ピッチＰが、装置本体の副走査方向で見て一方のノズル列２１の開口ピッチＰに対して、他方のノズル列２１の開口ピッチＰがずらしてあり、開口ピッチＰのずれ量がＰ／２とされている。それ以外は、上記実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００８２】
副走査方向にずらされた関係にある両ノズル列２１を主走査方向に複合すると、開口ピッチＰが実質的に小さな開口ピッチとなる。ここで、開口ピッチＰが小さくされたノズル列２１において、上記のようにいわゆるハーフピッチにすれば、記録媒体７に対する単位面積当たりのインク吐出が、きわめて緻密な状態になる。他方、開口ピッチＰが比較的大きくされたノズル列２１において、上記のようにハーフピッチにすれば、このハーフピッチを記録解像度の整数倍にしておくことにより、インク噴射ヘッド２の主走査方向のストローク回数を低減させることができる。これらの利点は、前者は解像度の高い精緻な印刷品質の確保に有効であり、後者は印刷時間の短縮や使用電力の低減等において有用である。それ以外は、上記実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００８３】
第３の実施の形態について説明する。
【００８４】
図５に示したインク噴射ユニットＵは、２つのシングルタイプのヘッドケース１４を接続部４７を介して一体化（いわゆるタンデム型）し、各ヘッドケース１４に流路ユニット１６が接合されている。なお、タンデム型ではなくトリプル型等にすることも可能である。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００８５】
このようにインク噴射ユニットＵの基本的な構造部材であるヘッドケース１４が、上記接続部４７を介して複数化されているので、複数のインク噴射ユニットＵを高い剛性の下で一体化できる。したがって、一体化された複数のインク噴射ユニットＵの相対位置、例えば、一方のノズル列２１と他方のノズル列２１との相対位置が正確に設定される。そして、上記接続部４７を、各流路ユニット１６のノズル列２１が平行になるようノズル列２１の略中央部に配置することにより、各ノズル列の平行度を正確に求めることができる。また、等ピッチとされた両ノズル列２１のノズル開口２０を、一方のノズル列２１を他方のノズル列２１に対して副走査方向にずらすことが精密に行なえる。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００８６】
図６は、本発明の液体噴射ヘッドの第４の実施の形態を示す。
【００８７】
図６は、図５に示したタンデム型のインク噴射ユニットＵをヘッドホルダ３３に取付けた状態を示す平面図である。ここでは、ユニット端３８が位置決め用外周壁部材４２で受け止められているが、組合せ形状部３９の組合わせ箇所において、所定の箇所同士が接触して、各ノズル列２１の適正な相対位置が設定されている。
【００８８】
上記所定の箇所同士の接触部分は、符号４８で示されている。これは、突出部４０の横側面がヘッドケース１４の横側面４６に接触している部分である。この接触部分４８は、図６のもっとも下側のインク噴射ユニットＵとその上側に組合わされているインク噴射ユニットＵの接触部分４８に圧接できる相互関係が付与されている。すなわち、最下位のインク噴射ユニットＵの各左側の横側面４６と、上側のインク噴射ユニットＵの突出部４０の右側の横側面が圧接できるように、組合せ形状部３９の挿入間隔が設定されている。同様に、最下位のインク噴射ユニットＵの突出部４０の左側の横側面と、上側のインク噴射ユニットＵのヘッドケース１４の右側の横側面４６も圧接関係におかれている。換言すると、二股状の組合せ形状部３９を組合わせると、ユニット幅方向に突っ張りあう関係とされている。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００８９】
したがって、定型化された組合せ形状部３９とノズル列２１との相対位置を設定しておくことにより、組合せ形状部３９の所定箇所同士を接触させて、一方のインク噴射ユニットＵのノズル列２１と他方のインク噴射ユニットＵのノズル列２１との正しい連続関係を成立させることが簡単に実現できる。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００９０】
本発明の液体噴射ヘッドの第５の実施の形態は、図１に示された圧電振動子３０の配置に関している。
【００９１】
この実施の形態は、上記圧力発生室２２に圧力変動を与える圧力発生素子が縦振動モードの圧電振動子３０とされ、この圧電振動子３０が固定基板２９に固定され、上記ヘッドケース１４に設けた収容室３１に圧力発生室２２に対応させた状態で圧電振動子３０と固定基板２９が挿入され、固定基板２９を収容室３１内で固定状態にしてある。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００９２】
上記構成により、縦振動モードの圧電振動子３０自体が、印加された駆動信号に対する動作応答性が良好であり、また、縦方向の駆動変位出力がえられるから、圧力発生室２２のインクは節度よく加圧され、ノズル列２１からのインク滴吐出が高い信頼性の下で確実になされる。このような特質を有する圧電振動子３０で複数のインク噴射ユニットＵを機能させるので、連ねられた各ノズル列２１からのインク吐出はいずれのノズル列２１においても、良好に達成される。したがって、長尺化されたノズル列２１の長さ全域にわたって噴射ムラが発生しても、実質的に実害のないレベルに収めることが可能となる。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００９３】
図７は、本発明の液体噴射ヘッドの第６の実施の形態を示す。
【００９４】
この実施の形態は、インク噴射ユニットＵの組合せ形状部３９が先細り型ではなく、段付き型とされている場合である。３９Ａが段部であり、ユニット幅がユニット端３８に向かって小さくなっている。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００９５】
上記構成により、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００９６】
上述の実施の形態は、インクジェット式記録装置を対象にしたものであるが、本発明によってえられた液体噴射ヘッドは、インクジェット式記録装置用のインクだけを対象にするのではなく、グルー，マニキュア，導電性液体（液体金属）等を噴射することができる。さらに、上記実施の形態では、液体の一つであるインクを用いたインクジェット式記録装置について説明したが、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド，液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド，有機ＥＬディスプレー，ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド，バイオチップ製造に用いられる生体有機噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッド全般に適用することも可能である。
【００９７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の液体噴射ヘッドによれば、上記液体噴射ユニットの端部付近が重複した配列になっても、上記組合せ形状部のユニット幅がユニット端に向かって小さくされ、しかも上記のように略対称とされているので、組合わされた関係にある一方の液体噴射ユニットと他方の液体噴射ユニットを幅方向にできるだけ接近させて配置することが可能となる。また、上記の略対称とされた形状により、液体噴射ユニットのいずれの側の方向に対しても液体噴射ユニットを並べて組合わせて行くことが可能となる。したがって、ノズル列の長さを長くしつつ主走査方向の寸法が小さくされたコンパクトな液体噴射ヘッドがえられて、インクジェット式記録装置に適用した場合等には印刷の高速化が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の液体噴射ヘッドを示すものであり、(Ａ）は分解斜視図、(Ｂ）は(Ａ）の断面図である。
【図２】(Ａ）は構成部品が組み立てられた状態の透し図であり、(Ｂ）〜(Ｆ）は部品単体の平面図である。
【図３】複数のインク噴射ユニットがヘッドホルダに組みつけられた状態を示す平面図である。
【図４】(Ａ）は図３の〔４Ａ〕−〔４Ａ〕断面図、(Ｂ）は図３の〔４Ｂ〕−〔４Ｂ〕断面図である。
【図５】第２および第３の実施の形態を示す平面図である。
【図６】第４の実施の形態を示す平面図である。
【図７】第５の実施の形態を示す平面図である。
【図８】本発明が適用されるインクジェット式記録装置の斜視図である。
【図９】従来のインク噴射ヘッドを示す分解斜視図である。
【図１０】図９のものの断面図である。
【図１１】(Ａ）はヘッドケースの一部を破断して示した平面図、(Ｂ）はヘッドケースをノズルプレート側から見た平面図、(Ｃ）はインク噴射ユニットを配列した状態を示す平面図である。
【図１２】ノズル列が２重に配列されている場合のインク噴射ヘッドの分解斜視図である。
【図１３】複数のインク噴射ユニットがヘッドホルダに組みつけられた状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１ インクカートリッジ
２ 記録ヘッド，インク噴射ヘッド
３ キャリッジ
４ タイミングベルト
５ ステッピングモータ
６ ガイドバー
７ 記録媒体
８ 案内部材
９ ワイパー装置
１０ キャッピング装置
１１ フラッシングボックス
１２ フラッシング開口部
１３ 廃インク貯留部
１４ ヘッドケース
１４Ｈ 基準穴
１５ ユニット固着面
１６ 流路ユニット
１７ ノズルプレート
１７Ｈ 基準穴
１８ 流路形成板
１８Ｈ 基準穴
１９ 封止板，振動板
１９Ａ 島部
１９Ｂ コンプライアンス部
１９Ｈ 基準穴
２０ ノズル開口
２１ ノズル列
２１Ａ 寄せられた箇所
２１Ｃ シアンノズル列
２１Ｍ マゼンタノズル列
２１Ｙ イエローノズル列
２２ 圧力発生室
２３ インク貯留室
２５ インク導入口
２６ インク供給管
２７ ダンパ用凹部
２８ 空気抜き穴
２９ 固定基板
３０ 圧電振動子
３１ 収容室
３１Ａ 内壁
３１Ｂ 内壁
３１Ｃ 内壁
３１Ｄ ストッパ壁
３２ フレキシブルケーブル
３３ ヘッドホルダ
３４ 接手部材
３５ 圧電振動子ユニット
３６ インク接続部
３７ フィルタ
３８ ユニット端
３９ 組合せ形状部
３９Ａ 段部
４０ 突出部
４１ ユニット幅が小さくなり始める箇所
４２ 位置決め用外周壁部材
４３ 位置決め用凸部
４４ 基準面
４５ 基準面
４６ 横側面
４７ 接続部
４８ 接触部分
５０ インクジェット式記録装置
Ｕ インク噴射ユニット
Ｌ 間隔
Ｔ 間隔
Ｐ ノズル開口ピッチ
Claims (15)
- ノズル開口が列設されたノズルプレートと、上記ノズル開口に連通する圧力発生室が形成された流路形成板と、上記圧力発生室の開口を塞ぐ封止板とを含む積層体から形成された流路ユニットを含んで液体噴射ユニットが構成され、上記液体噴射ユニットが液体供給源からの液体を導くヘッドホルダに取付けられている液体噴射ヘッドであって、上記液体噴射ユニットはヘッドホルダに複数取付けられ、上記液体噴射ユニットの外形の一部に、列設された上記ノズル開口のノズル列の端部近傍において、上記ノズル列と略直交する方向の液体噴射ユニットのユニット幅を液体噴射ユニットのユニット端に向かって小さくした組合せ形状部が設けられ、上記組合せ形状部はユニット幅の方向で見て略対称とされていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
- 少なくとも２つの液体噴射ユニットの上記組合せ形状部を組合わせた状態で、組合わされた２つの液体噴射ユニットによって占められるユニット幅方向の寸法は、１つの液体噴射ユニットのユニット幅の２倍未満である請求項１記載の液体噴射ヘッド。
- 少なくとも２つの液体噴射ユニットの上記組合せ形状部を組合わせて形成した組みが存在した状態で、上記ヘッドホルダに取付けられている請求項１または２記載の液体噴射ヘッド。
- 上記液体噴射ユニットの上記組合せ形状部を組合わせた状態で複数の液体噴射ユニットがヘッドホルダに取付けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
- 上記組合せ形状部は、上記ユニット幅がユニット端に向かって徐々に小さくなる斜面になっている請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
- 上記組合せ形状部のユニット端近傍に組立て基準穴を形成した請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
- 上記ノズル列の端部は、上記ユニット幅が小さくなり始める箇所よりも上記ユニット端側に寄せられた箇所に位置している請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
- 上記組合せ形状部を組合わせて配置した液体噴射ユニットは、装置本体の副走査方向で見た一方の液体噴射ユニットのノズル列の端部のノズル開口と他方の液体噴射ユニットのノズル列の端部のノズル開口との間隔が、上記ノズル開口の開口ピッチと同じ寸法とされている請求項２〜７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
- 装置本体の主走査方向で見て隣合うノズル列は、一方のノズル列の開口ピッチに対して他方のノズル列の開口ピッチが副走査方向にずれるように配置されており、上記ずれ量は、開口ピッチの半分の量である請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
- 上記組合せ形状部の所定の箇所同士が接触して各ノズル列の適正な相対位置が設定されている請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
- 上記ヘッドホルダに液体噴射ユニットの位置決め用凸部が設けられている請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
- 上記ヘッドホルダに液体噴射ユニットの位置決め用外周壁部材が設けられている請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
- 上記流路ユニットがヘッドケースに接合されて液体噴射ユニットが構成され、上記圧力発生室に圧力変動を与える圧力発生素子が縦振動モードの圧電振動子とされ、この圧電振動子が固定基板に固定され、上記ヘッドケースに設けた収容室に圧力発生室に対応させた状態で圧電振動子と固定基板が挿入され、固定基板を収容室内で固定状態にした請求項１〜１２のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
- 複数の上記ヘッドケースが接続部を介して一体化され、各ヘッドケースに上記流路ユニットが接合されている請求項１３記載の液体噴射ヘッド。
- 上記接続部は、各流路ユニットのノズル列が平行になるようノズル列の略中央部に配置されている請求項１４記載の液体噴射ヘッド。
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