JP4069831B2 - インクジェットヘッド - Google Patents
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Description
このインクジェットヘッドにおいては、第1の方向に沿って延在する複数の共通インク通路から、インク供給口を介して複数の圧力室に夫々インクが供給され、圧力室の一端に連通口を介して接続されたノズルからインクが吐出される。ここで、複数の圧力室は、前記第1の方向に延びる複数の圧力室列を構成しており、さらに、これら複数の圧力室列は、ノズルが第1の方向と交差する第2の方向の一方側に偏在する第1の圧力室列と、ノズルが第2の方向の他方側に偏在する第2の圧力室列とを含んでいる。つまり、第1の圧力室列を構成する圧力室と、第2の圧力室列を構成する圧力室とでは、ノズルの位置が第2の方向に関して逆になっている。
そして、各共通インク通路には、隣接する第1の圧力室列と第2の圧力室列からなる2列の圧力室列が対向している。このように、第1の圧力室列と第2の圧力室列を構成する複数の圧力室が、すべて共通インク通路に対向しているため、第1の圧力室列に属する圧力室と第2の圧力室列に属する圧力室との間で、ノズルからインクを吐出する際のコンプライアンス(剛性の逆数)の差が小さくなり、夫々の圧力室に接続されたノズルから吐出されるインクの、液滴形状や吐出速度等の吐出特性の均一化を図ることができる。
また、アパーチャが第3の方向に関して圧力室と異なる高さに配置されているため、第3方向から見て、第1の圧力室列の圧力室に連通するアパーチャが第2の圧力室列の圧力室に重なり、第2の圧力室列の圧力室に連通するアパーチャが第1の圧力室列の圧力室に重なるようにアパーチャを配置することができる。この結果、圧力室を高密度に配置することによって、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッドにより高解像度の画像印刷が実現される。
さらに、1つの共通インク通路からは、2列の圧力室列を構成する複数の圧力室にのみインクを供給するように構成されているため、3以上の圧力室列にインクを供給する場合と比べて、共通インク通路に形成されたアパーチャの密集度を緩和することができる。従って、アパーチャ等を配置する際の設計の自由度が増す。加えて、1つの圧力室に連通するノズルからインクを吐出したときに、その際の共通インク通路の圧力変動により他の圧力室からのインク吐出特性が影響される、いわゆるクロストークを低減することができる。
第2の発明のインクジェットヘッドは、前記複数の第1のインク流路が、前記第1の圧力室列の複数の圧力室に形成された複数の第1の連通口において前記第1の圧力室列の複数の圧力室と連通しており、前記複数の第2のインク流路が、前記複数の第2の圧力室列の圧力室に形成された複数の第2の連通口において前記第2の圧力室列の複数の圧力室と連通しており、前記複数の第1の連通口と前記複数の第2の連通口とが、前記第1の方向から見て少なくとも部分的に重なるように配置されていることを特徴とするものである。
従って、複数の第1の連通口と複数の第2の連通口が占める領域を第2の方向に可能な限り狭くして、第2の方向に関してノズル間の距離を狭めることにより、複数の共通インク通路の幅を広くできる。これにより、共通インク通路の流路面積が大きくなって流路抵抗が小さくなり、圧力室へのインク供給を円滑に行うことができる。あるいは、共通インク通路の幅が広くなった分、共通インク通路の高さ(第3の方向の長さ)を小さくでき、インクジェットヘッドを小型化することも可能となる。
第4の発明のインクジェットヘッドは、前記第3の方向から見て、前記第1の圧力室列の複数の圧力室、及び、前記第2の圧力室列の複数の圧力室と、前記共通インク通路とが、同等の重なり面積をもって対向していることを特徴とするものである。従って、各圧力室にとって、共通インク通路との立体的な位置関係がほぼ同じになるので、何れの圧力室も実効的にほぼ同じ剛性の構造体中に配設されることになる。即ち、圧力室間においてノズルからインクを吐出する際のコンプライアンスの差が小さくなり、夫々の圧力室に接続されたノズルから吐出されるインクの、液滴形状や吐出速度といったインクの吐出特性の均一化を図ることができる。
第7の発明のインクジェットヘッドは、前記複数の圧力室と前記共通インク通路とが複数のアパーチャを介して連通しており、前記複数のアパーチャは、前記平面と垂直な第3の方向に前記圧力室と異なる高さで前記平面と平行に延在し、前記複数の共通インク通路毎に前記第1の方向に並んで配置され、前記第3の方向から見て、前記各共通インク通路に連通する前記第1の圧力室列の複数の圧力室に連通する前記複数のアパーチャが、当該共通インク通路に連通する前記第2の圧力室列の複数の圧力室と重なるとともに、前記各共通インク通路に連通する第2の圧力室列の複数の圧力室に連通する前記複数のアパーチャが、当該共通インク通路に連通する前記第1の圧力室列の複数の圧力室と重なるように配置され、前記第3の方向から見て、前記第1の圧力室列の複数の圧力室が、前記共通インク通路の前記第1の方向に延びて互いに対向する2つの側壁の一方と重なり、且つ、これら複数の圧力室に連通する前記複数のアパーチャを介して、前記2つの側壁の他方近傍において前記共通インク通路に連通しており、前記第2の圧力室列の複数の圧力室が、前記共通インク通路の前記2つの側壁の他方と重なり、且つ、これら複数の圧力室に連通する複数のアパーチャを介して、前記2つの側壁の一方近傍において前記共通インク通路に連通していることを特徴とするものである。
従って、アパーチャが第3の方向に関して圧力室と異なる高さに配置されているため、第3方向から見て、第1の圧力室列の圧力室に連通するアパーチャが第2の圧力室列の圧力室に重なり、第2の圧力室列の圧力室に連通するアパーチャが第1の圧力室列の圧力室に重なるようにアパーチャを配置することができる。この結果、圧力室を高密度に配置することによって、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッドにより高解像度の画像印刷が実現される。
さらに、1つの共通インク通路からは、2列の圧力室列を構成する複数の圧力室にのみインクを供給するように構成されているため、3以上の圧力室列にインクを供給する場合と比べて、共通インク通路に形成されたアパーチャの密集度を緩和することができる。従って、アパーチャ等を配置する際の設計の自由度が増す。加えて、1つの圧力室に連通するノズルからインクを吐出したときに、その際の共通インク通路の圧力変動により他の圧力室からのインク吐出特性が影響される、いわゆるクロストークを低減することができる。
第10の発明のインクジェットヘッドは、前記第3の方向から見て、前記共通インク通路から第1圧力室列の複数の圧力室にインクを供給する流路構造と、前記共通インク通路から第2圧力室列の複数の圧力室にインクを供給する流路構造とが点対称に構成されることを特徴とするものである。従って、第1の圧力室列と第2の圧力室列間でのインクの供給特性や混入したエアの排出特性を均一にすることができる。
第11の発明のインクジェットヘッドは、前記第1〜第10の発明において、前記流路ユニットが、複数の金属製の薄板からなる積層体であって、各薄板が拡散接合等の金属接合によって接合されていることを特徴とするものである。従って、薄板同士を金属接合により接合する際には接着剤を使用しないので、接着剤を逃がすための逃がし溝等を薄板に形成する必要がなく、連通口やインク供給口等を可能な限り近接させることにより、共通インク通路の幅を広げることが可能になる。
図8(a)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4枚の圧電シート41、42、43、44を含んでいる。これら圧電シート41〜44は、ヘッド本体70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41〜44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圧電シート41上に個別電極35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35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。圧電シート41〜44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。
複数の圧力室10がマトリクス状に配置された平面において、第1、第2の圧力室列11a,11bが交互に配置され、第1の圧力室列11aを構成する圧力室10aと第2の圧力室列11bを構成する圧力室10bが、共に1つの副マニホールド5aに対向しているため、第1、第2の圧力室列11a,11bを構成する圧力室10a,10b間で、ノズル8からインクを吐出する際のコンプライアンスの差が小さくなり、夫々の圧力室10a,10bに接続されたノズル8から吐出されるインクの吐出特性の均一化を図ることができる。
この第2の実施形態においては、圧力室10、ノズル8及び副マニホールド5aの配置は前記第1の実施形態とほぼ同様であるが、副マニホールド5aから圧力室10へインクを供給するための構成が異なっている。
5a 副マニホールド
8 ノズル
10 圧力室
10a 第1の圧力室
10b 第2の圧力室
11 圧力室列
11a 第1の圧力室列
11b 第2の圧力室列
12 アパーチャ
12a 第1のアパーチャ
12b 第2のアパーチャ
14 連通口
14a 第1の連通口
14b 第2の連通口
15 インク流路
15a 第1のインク流路
15b 第2のインク流路
16 インク供給口
16a 第1のインク供給口
16b 第2のインク供給口
Claims (11)
- インクを吐出する複数のノズルと、一端が前記複数のノズルに夫々接続され且つ平面に沿ってマトリクス状に配置されることにより前記平面内における第1の方向に複数の圧力室列を形成する複数の圧力室と、前記第1の方向に沿って延在し且つ複数のアパーチャを介して複数の前記圧力室に連通した複数の共通インク通路とが設けられた流路ユニットを備え、
前記複数の圧力室列は、ノズルが前記第1の方向と交差する第2の方向の一方側に偏在した圧力室からなる第1の圧力室列と、ノズルが前記第2の方向の他方側に偏在した圧力室からなる第2の圧力室列とを含み、これら第1の圧力室列と第2の圧力室列とが前記平面内で交互に配置され、
前記アパーチャは、
前記平面と垂直な第3の方向に前記圧力室と異なる高さで前記平面と平行に延在し、前記複数の共通インク通路毎に前記第1の方向に並んで配置され、
前記各共通インク通路には、隣接する前記第1の圧力室列と前記第2の圧力室列からなる2列の圧力室列がそれぞれ対向して連通し、前記第3の方向から見て、当該第1の圧力室列の複数の圧力室に連通する前記複数のアパーチャが当該第2の圧力室列の複数の圧力室と重なるとともに、当該第2の圧力室列の複数の圧力室に連通する前記複数のアパーチャが当該第1の圧力室列の複数の圧力室と重なるように配置され、
前記第1の圧力室列の複数の圧力室に接続された複数のノズルと、前記第2の圧力室列の複数の圧力室に接続された複数のノズルとが、前記平面と垂直な第3の方向から見て、対応する共通インク通路の両側においてそれぞれ前記第1の方向に並べて配置され、
隣接する2つの共通インク通路間において、第1の圧力室列の各圧力室と各ノズルとを連通させる複数の第1のインク流路と、第2の圧力室列の各圧力室と各ノズルとを連通させる複数の第2のインク流路とが、前記第1の方向から見て少なくとも部分的に重なるように配置されているとともに、
前記第3の方向から見て、
前記第1の圧力室列の複数の圧力室が、前記共通インク通路の前記第1の方向に延びて互いに対向する2つの側壁の一方と重なり、且つ、これら複数の圧力室に連通する前記複数のアパーチャを介して、前記2つの側壁の他方近傍において前記共通インク通路に連通しており、
前記第2の圧力室列の複数の圧力室が、前記共通インク通路の前記2つの側壁の他方と重なり、且つ、これら複数の圧力室に連通する複数のアパーチャを介して、前記2つの側壁の一方近傍において前記共通インク通路に連通していることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 前記複数の第1インク流路が、前記第1の圧力室列の複数の圧力室に形成された複数の第1の連通口において前記第1の圧力室列の複数の圧力室と連通しており、
前記複数の第2インク流路が、前記第2の圧力室列の複数の圧力室に形成された複数の第2の連通口において前記第2の圧力室列の複数の圧力室と連通しており、
前記複数の第1の連通口と前記複数の第2の連通口とが、前記第1の方向から見て少なくとも部分的に重なるよう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。 - 前記隣接する2つの共通インク通路間において、複数の第1のインク流路と複数の第2のインク流路とが、前記第1の方向に一列状に配置され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。
- 前記第3の方向から見て、
前記第1の圧力室列の複数の圧力室、及び、前記第2の圧力室列の複数の圧力室と、前記共通インク通路とが、同等の重なり面積をもって対向していることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のインクジェットヘッド。 - インクを吐出する複数のノズルと、一端が前記複数のノズルに夫々接続され且つ平面に沿ってマトリクス状に配置されることにより前記平面内における第1の方向に複数の圧力室列を形成する複数の圧力室と、前記第1の方向に沿って延在し且つ複数のインク供給口を介して複数の前記圧力室に連通した複数の共通インク通路とが設けられた流路ユニットを備え、
前記複数の圧力室列は、ノズルが前記第1の方向と交差する第2の方向の一方側に偏在した圧力室からなる第1の圧力室列と、ノズルが前記第2の方向の他方側に偏在した圧力室からなる第2の圧力室列とを含み、これら第1の圧力室列と第2の圧力室列とが前記平面内で交互に配置され、
前記各共通インク通路には、隣接する前記第1の圧力室列と前記第2の圧力室列からなる2列の圧力室列が対向し、
前記第1、第2の圧力室列の複数の圧力室に夫々形成された前記複数のインク供給口が、前記平面と垂直な第3の方向から見て、対応する圧力室に接続されたノズルと反対側に並べて配置され、
各共通インク通路において、前記第1の圧力室列の複数の第1のインク供給口と、前記第2の圧力室列の複数の第2のインク供給口とが、この共通インク通路の前記第3の方向から見た中央部付近に、前記第1の方向から見て少なくとも部分的に重な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。 - 前記前記各共通インク通路において、複数の第1のインク供給口と複数の第2のインク供給口とが、この共通インク通路の前記第3の方向から見た中央部付近に、前記第1の方向に一列状に配置されていることを特徴とする請求項5に記載のインクジェットヘッド。
- 前記複数の圧力室と前記共通インク通路とが複数のアパーチャを介して連通しており、
前記複数のアパーチャは、
前記平面と垂直な第3の方向に前記圧力室と異なる高さで前記平面と平行に延在し、前記複数の共通インク通路毎に前記第1の方向に並んで配置され、
前記第3の方向から見て、
前記各共通インク通路に連通する前記第1の圧力室列の複数の圧力室に連通する前記複数のアパーチャが、当該共通インク通路に連通する前記第2の圧力室列の複数の圧力室と重なるとともに、
前記各共通インク通路に連通する第2の圧力室列の複数の圧力室に連通する前記複数のアパーチャが、当該共通インク通路に連通する前記第1の圧力室列の複数の圧力室と重なるように配置され、
前記第3の方向から見て、
前記第1の圧力室列の複数の圧力室が、前記共通インク通路の前記第1の方向に延びて互いに対向する2つの側壁の一方と重なり、且つ、これら複数の圧力室に連通する前記複数のアパーチャを介して、前記2つの側壁の他方近傍において前記共通インク通路に連通しており、
前記第2の圧力室列の複数の圧力室が、前記共通インク通路の前記2つの側壁の他方と重なり、且つ、これら複数の圧力室に連通する複数のアパーチャを介して、前記2つの側壁の一方近傍において前記共通インク通路に連通していることを特徴とする請求項5又は6に記載のインクジェットヘッド。 - 前記共通インク通路から前記圧力室へ供給されるインクの流れ方向が、前記共通インク通路内におけるインクの流れ方向に対して、前記第3の方向から見て、鋭角に傾いていることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載のインクジェットヘッド。
- 前記圧力室と前記共通インク通路とが前記平面と平行に延在するアパーチャを介して接続され、
各共通インク通路において、前記第1の圧力室列の複数の圧力室にそれぞれ接続された第1のアパーチャと、前記第2の圧力室列の複数の圧力室にそれぞれ接続された第2のアパーチャとが、前記第3の方向から見て、点対称に配置されていることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載のインクジェットヘッド。 - 前記第3の方向から見て、前記共通インク通路から第1圧力室列の複数の圧力室にインクを供給する流路構造と、前記共通インク通路から第2圧力室列の複数の圧力室にインクを供給する流路構造とが点対称に構成されることを特徴とする請求項9に記載のインクジェットヘッド。
- 前記流路ユニットが、複数の金属製の薄板からなる積層体であって、各薄板が拡散接合等の金属接合によって接合されていることを特徴とする請求項1〜10の何れかに記載のインクジェットヘッド。
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