JP2006248194A - 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高いノズル密度と、共通流路での十分な音響容量を両立することの可能な液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を得る。
【解決手段】 イジェクタ６０ので構成される２列のイジェクタ列の間に共通流路３２が配置される。ノズルを密に配置した場合でも、共通流路３２の幅を広くすることで、十分な音響容量を確保することが可能になる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。

インクジェット記録装置に代表される液滴吐出装置では、液滴吐出ヘッド内において、複数備えられたイジェクタ間のクロストークを防止したり、イジェクタへの円滑なインク供給を行ったりして優れた吐出安定性を得るために、各イジェクタにインクを供給する共通流路の流路抵抗を十分小さく設定すると共に、十分な音響容量を確保することが重要となっている。

共通流路の音響容量を確保する手段としては、共通流路に可撓性を有するダンパを形成する方法が知られている。特に、共通流路の音響容量はダンパの幅の６乗に比例するため、大きな音響容量を確保するためには、ダンパ幅を広げるべく、共通流路の幅を広く確保することが好ましい。

一方、高画質な画像を高速に記録できるインクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）として、液滴を吐出するノズルを二次元的に高密度配置（マトリクス配置）した、液滴吐出ヘッドが提案されている。しかし、ノズルを高密度にマトリクス配置した場合、対応するイジェクタも近接して配置されるため、十分な幅を有する共通流路を形成することが困難であり、共通流路に必要な音響容量を確保することも困難になる。逆に、共通流路の幅を広くとって、十分な音響容量を確保しようとすると、イジェクタの間隔を大きく設定しなければならず、ノズル密度が低くなってしまう。

これに対し、たとえば、特許文献１では、共通流路が、幅が広い部分と狭い部分とを有するくびれ形状とされることで、ノズルピッチを従来より小さく設定しても、十分な音響容量を確保することが可能なインクジェット記録ヘッドが記載されている。

しかし、実際の液滴吐出ヘッドの構成では、高いノズル密度を確保しつつ、さらに大きな音響容量を得ることが必要とされる。
特開２００３−１２７３６３号公報

本発明は上記事実を考慮し、高いノズル密度と、共通流路での十分な音響容量を両立することの可能な液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を得ることを課題とする。

請求項１に記載の発明では、ノズルから液滴を吐出する複数のイジェクタが二次元的に平面配列された液滴吐出ヘッドであって、複数の前記イジェクタに共通で液体を供給する共通流路が、隣接する２つのイジェクタ列の間に配置され、前記共通流路の天面又は底面の少なくとも一方が、可撓性を有するダンパとされていることを特徴とする。

すなわち、本発明の共通流路は、隣接する２つのイジェクタ列の間において、これらイジェクタ列にまたがるように配置されるため、共通流路の幅を大きく設定することができる。このため、共通流路の天面又は底面の少なくとも一方を構成するダンパに十分な音響容量を確保できる。

また、共通流路を、隣接する２つのイジェクタ列を構成するイジェクタに重ねて配置することが可能であるため、イジェクタの配列密度、すなわちノズル密度を高くしても、上記のように共通流路の幅を大きく設定して、十分な音響容量を確保できる。すなわち、高いノズル密度と、共通流路での十分な音響容量を両立することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記共通流路から液体が供給される２つのイジェクタ列のノズルが、共通流路の中心線から見て外側になるように配置されていることを特徴とする。

したがって、２つのイジェクタ列のノズルの間隔が大きくなるので、これらのノズルの間で共通流路の幅を広く確保できる。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記共通流路から前記イジェクタへと液体を供給する液体供給路が、隣接する前記２つのイジェクタ列の間に配置されていることを特徴とする。

したがって、共通流路は液体供給路とも重ねて配置されるので、イジェクタの配列密度を低下させることなく、共通流路の幅をより広く確保できる。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記イジェクタが、液体を貯留する圧力室と、電圧印加によって液体にエネルギーを作用させて液滴を吐出するアクチュエータと、前記アクチュエータに電圧を印加するための電極パッドと、を有し、前記電極パッドが、隣接する前記２つのイジェクタ列の間に配置されていることを特徴とする。

この液滴吐出ヘッドでは、電圧印加されたアクチュエータが、圧力室に貯留された液体にエネルギーを作用させてノズルから液滴を吐出させる。

共通流路は電極パッドとも重ねて配置されるので、イジェクタの配列密度を低下させることなく、共通流路の幅をより広く確保できる。

請求項５に記載の発明では、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記共通流路が、前記ノズルを回避した位置では共通流路の中心線から見てノズルよりも外側に膨出する形状とされていることを特徴とする。

すなわち、共通流路は、ノズルを回避した位置において、より広い幅を確保できる。このため、共通流路の音響容量をさらに大きくすることができる。

請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記ダンパが樹脂フィルムで構成されていることを特徴とする。

これにより、共通流路にさらに大きな音響容量を確保することが可能になる。

請求項７に記載の発明では、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発明において、前記ノズルが形成されたノズルプレート、を備え、前記ダンパが前記ノズルプレートを兼ねていることを特徴とする。

これにより、ノズルプレートとダンパとを別部材とした構成と比較して、イジェクタを構成するプレートの数が少なくなるので、液滴吐出ヘッドの製造コストを低減することが可能となる。

請求項８に記載の発明では、前記請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。

請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えているので、高いノズル密度と、共通流路での十分な音響容量を両立することができる。

なお、本発明の液滴吐出ヘッドでは、複数のイジェクタで構成されるイジェクタ群を備えた液滴吐出ヘッドを複数列に千鳥配置することによって、全体として長尺型の液滴吐出ヘッド（以下、これを適宜「長尺型ヘッド」という）としてもよい。長尺型ヘッドでは、液滴吐出ヘッドのそれぞれについて、前記イジェクタ群の、長尺型ヘッド長手方向の両端部外側に上流側流路を配置し、前記共通流路を、この上流側流路に接続されるとともに、前記液滴吐出ヘッドの長手方向（すなわち長尺型ヘッドの長手方向）に沿って、且つ前記イジェクタ群の中央部で分割されるように複数設けてもよい。

この構成では、イジェクタ群を備えた液滴吐出ヘッドが複数列に千鳥配置されており、イジェクタ群の両端部の外側に上流側流路が配置されている。そして、両端部の上流側流路に複数の共通流路が接続され、複数の共通流路が液滴吐出ヘッドの長手方向に沿って配置されてイジェクタ群の中央部で分割されている。これにより、長尺型の液滴吐出ヘッドの平面積に対してスペースの大きい上流側流路と複数の共通流路を記録ヘッドのサイズを増加することなく効率的に配置することが可能となる。このため、長尺型の液滴吐出ヘッドの幅（長手方向と直交する方向の幅）を小さくすることができ、小型化を実現できる。また、共通流路はイジェクタ群の中央部で分割されているので、共通流路が長くなるのを防止できる。このため、共通流路の流路抵抗を低減することができ、各イジェクタに高い吐出安定性及び周波数特性を確保することが可能となる。

さらにこの長尺型ヘッドにおいて、前記イジェクタ群の両端部の外側に、前記液滴吐出ヘッドを構成する構成プレートを積層して吸着するための吸着穴、又は位置出し用のアライメントマークが配設されていてもよい。

この構成では、イジェクタ群の両端部の外側に、液滴吐出ヘッドを構成する構成プレートを積層して吸着するための吸着穴、又は位置出し用のアライメントマークを配設することで、長尺型ヘッドの平面積に対して最も効率的に吸着穴又はアライメントマークを配置することができる。このため、長尺型ヘッドの幅を一層小さくすることが可能となる。

さらにこの長尺型ヘッドにおいて、前記上流側流路が、前記イジェクタ群の両端部の外側に複数に分割されて配置されて構成としてもよい。

この構成では、上流側流路がイジェクタ群の両端部の外側に複数に分割して配置されており、分割された上流側流路にぞれぞれ別の種類の液体（例えばインク）を充填することで、１本の長尺型ヘッドで多色の記録を実現することが可能となる。

さらにこの長尺型ヘッドにおいて、前記液滴吐出ヘッドに配設された前記共通流路の長さが異なる構成としてもよい。

この構成では、共通流路の長さが異なるので、共通流路の末端部が記録媒体上の同じ位置にくることが少なく、長尺型ヘッドの長手方向に沿った濃度むらの発生を一層低減することが可能となる。

さらにこの長尺型ヘッドにおいて、前記液滴吐出ヘッドの長手方向と直交する幅方向に電気配線を引き出し、幅方向で隣接する他の液滴吐出ヘッドの列と重なり合う部分で前記電気配線が折り曲げられている構成としてもよい。

この構成では、各液滴吐出ヘッドの長手方向と直交する幅方向に沿って電気配線を引き出し、幅方向で隣接する他の液滴吐出ヘッドの列と重なり合う部分で電気配線を折り曲げることにより、各液滴吐出ヘッドの電気配線を効率よく配置できる。このため、液滴吐出ヘッドの幅をさらに一層小さくすることが可能となる。

さらにこの長尺型ヘッドにおいて、前記液滴吐出ヘッドの形状を略長方形又は略平行四辺形としてもよい。

この構成では、液滴吐出ヘッドの形状を略長方形又は略平行四辺形とすることで、千鳥配置した液滴吐出ヘッドの両端部（イジェクタ群の両端部の外側）に上流側流路や吸着穴又はアライメントマークを効率よく配置することができ、液滴吐出ヘッドの幅をさらに一層小さくすることが可能となる。

さらにこの長尺型ヘッドにおいて、前記液滴吐出ヘッド内に配列されるノズル列の数を２のべき乗に設定してもよい。

この構成では、液滴吐出ヘッド内に配列されるノズル列の数を２のべき乗に設定することにより、コントローラのデータ処理を単純化することができ、コントローラのコストを低減することが可能となる。

さらにこの長尺型ヘッドにおいて、前記液滴吐出ヘッド内で駆動されるイジェクタの数を２のべき乗に設定することを特徴としている。

この構成では、液滴吐出ヘッド内で駆動されるイジェクタの数を２のべき乗に設定することにより、コントローラのデータ処理を単純化することができ、コントローラのコストを低減することが可能となる。

さらにこの長尺型ヘッドにおいて、前記液滴吐出ヘッドがそれぞれ完全に分離されててもよい。

この構成では、液滴吐出ヘッドがそれぞれ完全に分離されているので、各液滴吐出ヘッドごとに交換が可能であり、メンテナンスが容易となる。

さらにこの長尺型ヘッドにおいて、前記液滴吐出ヘッドを構成する一部の構成プレートが一体のバー構造である構成としてもよい。

この構成では、液滴吐出ヘッドを構成する一部の構成プレートが一体のバー構造であるので、液滴吐出ヘッドの位置決め及び組立てが容易となる。

本発明は上記構成としたので、高いノズル密度と、共通流路での十分な音響容量を両立することができる。

図１６には、本発明の第１実施形態のインクジェット記録装置１１２が示されている。インクジェット記録装置１１２の筐体１１４内の下部には給紙トレイ１１６が備えられており、給紙トレイ１１６内に積層された用紙Ｐをピックアップロール１１８で１枚ずつ取り出すことができる。取り出された用紙Ｐは、所定の搬送経路１２２を構成する複数の搬送ローラ対１２０で搬送される。以下、単に「搬送方向」というときは、記録媒体である用紙Ｐの搬送方向をいい、「上流」、「下流」というときはそれぞれ、搬送方向の上流及び下流を意味するものとする。

給紙トレイ１１６の上方には、駆動ロール１２４及び従動ロール１２６に張架された無端状の搬送ベルト１２８が配置されている。搬送ベルト１２８の上方には記録ヘッドアレイ１３０が配置されており、搬送ベルト１２８の平坦部分１２８Ｆに対向している。この対向した領域が、記録ヘッドアレイ１３０からインク滴が吐出される吐出領域ＳＥとなっている。搬送経路１２２を搬送された用紙Ｐは、搬送ベルト１２８で保持されてこの吐出領域ＳＥに至り、記録ヘッドアレイ１３０に対向した状態で、記録ヘッドアレイ１３０から画像情報に応じたインク滴が付着される。

そして、用紙Ｐを搬送ベルト１２８で保持した状態で周回させることで、吐出領域ＳＥ内に複数回通過させて、いわゆるマルチパスによる画像記録を行うことも可能となっている。もちろん、用紙Ｐを吐出領域ＳＥ内に１回のみ通過させて、いわゆる１パスで画像記録を行っても良い。

なお、搬送ベルト１２８は、一例として、半導電性ポリイミド材（表面抵抗値１０¹⁰〜１０¹³Ω／□、体積抵抗値１０⁹〜１０¹²Ω・ｃｍ）を、厚さ７５μｍ、幅３８０ｍｍ、周長１０００ｍｍに成形したものを使用できる。また、駆動ロール１２４及び従動ロール１２６としては、一例として、φ５０ｍｍのＳＵＳロールを使用できる。

なお、搬送ベルト１２８に代えて、たとえば円筒状あるいは円柱状に形成された搬送ローラの外周に、記録媒体（用紙Ｐ）を吸着保持して回転させる構成でもよい。ただし、本実施形態のように搬送ベルト１２８を使用すると平坦部分１２８Ｆが構成されるので、この平坦部分１２８Ｆに対応させて記録ヘッドアレイ１３０を配置でき、好ましい。

記録ヘッドアレイ１３０は、本実施形態では、有効な記録領域が用紙Ｐの幅（搬送方向と直交する方向の長さ）以上とされた長尺状で、いわゆるＦＷＡ（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ）となっている。記録ヘッドアレイ１３０内には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、サイアン（Ｓ）、及びブラック（Ｋ）の４色それぞれに対応した４つの長尺型ヘッド３４が搬送方向に沿って配置されており、フルカラーの画像を記録可能になっている。それぞれの長尺型ヘッド３４は、後述するように複数のインクジェット記録ヘッド１２を千鳥配置することで構成されている。なお、インクジェット記録ヘッド１２においてインク滴を吐出する方法は特に限定されず、いわゆるサーマル方式や圧電方式等、公知のものを適用できるが、本実施形態では、圧電方式としている。

各インクジェット記録ヘッド１２は、図示しない記録ヘッド制御手段によって制御されるようになっている。記録ヘッド制御手段は、たとえば、画像情報に応じてインク滴の吐出タイミングや使用するインク吐出口（ノズル）を決め、駆動信号をインクジェット記録ヘッド１２に送る。

また、記録ヘッドアレイ１３０は、搬送方向と直交する方向に不動とされていてもよいが、必要に応じて移動するように構成しておくと、マルチパスによる画像記録で、より解像度の高い画像を記録したり、インクジェット記録ヘッド１２の不具合を記録結果に反映させないようにしたりできる。

記録ヘッドアレイ１３０の近傍（本実施形態では搬送方向の両側）には、それぞれの長尺型ヘッド３４に対応した４つのメンテナンスユニット１３４が配置されている。インクジェット記録ヘッド１２に対してメンテナンスを行う場合には、図２に示すように、記録ヘッドアレイ１３０が上方へ移動し、搬送ベルト１２８との間に構成された間隙にメンテナンスユニット１３４が移動して入り込む。そして、ノズル面（図３参照）に対向した状態で、所定のメンテナンス動作（バキューム、ダミージェット、ワイピング、キャッピング等）を行う。

なお、本実施形態では、４つのメンテナンスユニット１３４を２つずつの２組に分割し、記録ヘッドアレイ１３０、画像記録時には記録ヘッドアレイ１３０の上流側及び下流側にそれぞれ配置されるようにしている。

記録ヘッドアレイ１３０の上流側には、図示しない電源が接続された帯電ロール１３６が配置されている。帯電ロール１３６は、従動ロール１２６との間で搬送ベルト１２８及び用紙Ｐを挟みつつ従動し、用紙Ｐを搬送ベルト１２８に押圧する押圧位置と、搬送ベルト１２８から離間した離間位置との間を移動可能とされている。押圧位置では、接地された従動ロール１２６との間に所定の電位差が生じるため、用紙Ｐに電荷を与えて搬送ベルト１２８に静電吸着させることができる。

帯電ロール１３６としては、例えば、シリコーンゴムの表面に導電性カーボンを被覆し、体積抵抗値１０⁶〜１０⁷Ω・ｃｍ程度に調整したφ１４ｍｍのロールを使用することができる。

また、電源は、用紙Ｐを所定電位に帯電させることが可能であれば、直流電源でも交流電源でもよい。

なお、帯電ロール１３６よりもさらに上流側には、図示しないレジロールが設けられており、用紙Ｐが搬送ベルト１２８と帯電ロール１３６との間に至る前に位置合わせされる。

記録ヘッドアレイ１３０の下流側には、剥離プレート１４０が配置されており、用紙Ｐを搬送ベルト１２８から剥離することができる。剥離プレート１４０としては、たとえば、厚さ０．５ｍｍ、幅３１３０ｍｍ、長さ１００ｍｍのアルミプレートを使用することができる。

剥離された用紙Ｐは、剥離プレート１４０の下流側で排出経路１４４を構成する複数の排出ローラ対１４２で搬送され、筐体１１４の上部に設けられた排紙トレイ１４６に排出される。

剥離プレート１４０の下方には、駆動ロール１２４との間で搬送ベルト１２８を挟持可能なクリーニングロール１４８が配置されており、搬送ベルト１２８の表面をクリーニングするようになっている。

給紙トレイ１１６と搬送ベルト１２８の間には、複数の反転用ローラ対１５０で構成された反転経路１５２が設けられており、片面に画像記録された用紙Ｐを反転させて搬送ベルト１２８に保持させることで、用紙Ｐの両面への画像記録を容易に行えるようになっている。

搬送ベルト１２８と排紙トレイ１４６の間には、４色の各インクをそれぞれ貯留するインクタンク１５４が設けられている。インクタンク１５４のインクは、図示しないインク供給配管によって、記録ヘッドアレイ１３０に供給される。インクとしては、水性インク、油性インク、溶剤系インク等、公知の各種インクを使用できる。

図１には、本発明の第１実施形態の長尺型ヘッド３４の概略構成が示されており、また図２には、この長尺型ヘッド３４が斜視図にて示されている。さらに図３には、長尺型ヘッド３４を構成するインクジェット記録ヘッド１２が部分的に拡大して示されている。

図２に示すように、長尺型ヘッド３４は、記録媒体としての用紙Ｐの最大幅よりも長くされている。この長尺型ヘッド３４は複数の長方形状のインクジェット記録ヘッド１２で構成されており、各インクジェット記録ヘッド１２は、搬送される用紙Ｐ（図１参照）の上流側と下流側とで半ピッチずらして、千鳥状に２列配置されている。なお、以下では、単に「長手方向」、「幅方向」というときは、長尺型ヘッド３４の長手方向及び幅方向を意味するものとする。

図１及び図２に示すように、インクジェット記録ヘッド１２には、複数のイジェクタが配列された長方形状のイジェクタ領域（イジェクタ群の配列部）１４が形成されている。イジェクタ領域１４には、イジェクタ毎にノズル１６（図３及び図４参照）が形成されている。

この記録ヘッドアレイ１３０が搭載されたインクジェット記録装置１１２では、図１に示すように、インクジェット記録ヘッド１２のイジェクタ領域１４との対向部に用紙Ｐが所定ピッチで矢印方向に搬送され、ノズル１６から画像情報に応じたインク滴が吐出される。したがって、画像記録が完了した用紙Ｐ上では、記録ヘッドアレイ１３０の用紙搬送方向上流側に位置するイジェクタ領域１４Ａによって記録された領域と、記録ヘッドアレイ１３０の用紙搬送方向下流側に位置するイジェクタ領域１４Ｂによって記録された領域とが、用紙Ｐの幅方向に沿って交互に並ぶこととなる。ここで、搬送される用紙Ｐの幅方向で隣り合うインクジェット記録ヘッド１２同士では、イジェクタ領域１４Ａ、１４Ｂの端部が紙送り方向に見て互いに接する（若しくはオーバーラップする）ように配置されており、印字領域内で印字できない領域が発生しないようにしている。

このように、複数のインクジェット記録ヘッド１２を用紙Ｐの幅方向に沿って並べ、印字領域を構成することで、記録ヘッドアレイ１３０は用紙Ｐの幅方向に沿って移動する必要はなく、用紙Ｐの移動によって用紙Ｐの全面に画像が形成されるため、高い生産性を得ることができる。なお、多色画像を形成する際には、図１６にも示すように、異なる色のインクが収容された複数の長尺型ヘッド３４を用紙Ｐの搬送方向に並べて配置すればよい。

また、図２に示すように、インクジェット記録ヘッド１２のイジェクタ領域１４Ａ、１４Ｂの反対側には、インクジェット記録ヘッド１２を固定するベース板１８が配設されている。このベース板１８には、２列のインクジェット記録ヘッド１２へそれぞれインクを供給する２本のインク流路２０が形成されている。ベース板１８の背面側両端部には２枚の放熱板２２が取り付けられており、この放熱板２２に記録ヘッドアレイ１３０の駆動を制御するコントローラである回路基板２４が配設されている。また、各インクジェット記録ヘッド１２（図２の前方側）と回路基板２４とを接続する電気配線２６がベース板１８の側部に支持されており、電気配線２６にはスイッチＩＣ２８が設けられている。なお、図示を省略するが、図２の奥側にも同様に、各インクジェット記録ヘッド１２（図２の後方側）と接続される電気配線２６、スイッチＩＣ２８、回路基板２４が設けられている。

図１に示すように、インクジェット記録ヘッド１２の長手方向両端部には、イジェクタ領域１４の両端部（インクジェット記録ヘッド１２の長手方向の両端部）の外側に上流側流路３０Ａ、３０Ｂが配設されている。上流側流路３０Ａ、３０Ｂはインク流路２０（図２参照）と接続されており、インク流路２０から上流側流路３０Ａ、３０Ｂを通してインクジェット記録ヘッド１２にインクが供給されるようになっている。また、上流側流路３０Ａ、３０Ｂには、イジェクタ領域１４に配列された各イジェクタにインクを供給する複数の共通流路３２がそれぞれ接続されている。複数の共通流路３２はインクジェット記録ヘッド１２の両端部から長手方向に沿って延びており、共通流路３２はイジェクタ領域１４の中央部で分割されている。すなわち、共通流路３２の末端部はインクジェット記録ヘッド１２の中央部付近に位置している。なお、図１では、分かり易くするために上流側流路３０Ａ、３０Ｂに４本の共通流路３２が接続され模式的に示されているが、実際には、ノズル数は例えば６００ｎｐｉであり、多数の共通流路３２が接続される構成となっている。

図３及び図４に示すように、インクジェット記録ヘッド１２は、マトリックス状に複数空けられたインク滴を吐出するノズル１６と、インクを加圧することによって連通するノズル１６からインク滴を吐出する圧力室３６と、先述の共通流路３２（図１参照）とを備えている。そして、ノズル１６と圧力室３６とを連通するノズル連通室３８と、共通流路３２の開口部４０と圧力室３６とを連通するインク供給路４２とを備えており、これらノズル１６、圧力室３６と、ノズル連通室３８、インク供給路４２とによって、イジェクタ６０が構成されている。

また、インクジェット記録ヘッド１２は、ノズル１６が形成されたノズルプレート４４と、ノズル連通室３８と共通流路３２が形成されたインクプールプレート４６、４８と、ノズル連通室３８と開口部４０が形成されたスループレート５０と、インク供給路４２が形成されたインク供給路プレート５２と、圧力室３６が形成された圧力室プレート５４とが位置合わせして積層され、接着剤などの接合手段によって接合されている。

さらに、圧力室プレート５４には、複数の圧力室３６の上面を覆うように振動板５７が接着され、振動板５７の上面には各圧力室３６に対応して圧電素子５８が接着されている。圧電素子５８には電極パッド５９を介して電気配線２６（図２参照）が接続される。

なお図４では、インクジェット記録ヘッド１２の断面に合わせて、圧電素子５８及び電極パッド５９の向きを、実際のものから変更しているが、実際は図３に示すように、中心線ＣＬに対して傾斜している。

ノズルプレート４４は、可撓性を有する樹脂材料によってフィルム状（薄膜状）に形成されており、図４からも分かるように、共通流路３２の１つの面（図４では底面）を構成している。したがって、ノズルプレート４４のうち、共通流路３２を構成している部分は、共通流路３２のダンパ４４Ｄとして機能しており、ノズルプレート４４はダンパ４４Ｄを兼ねていることになる。

なお、ノズルプレート４４のインク滴の吐出側には、ノズル１６の周囲を保護する保護プレートを必要に応じて接合してもよい。

図３に示すように、イジェクタ６０は、隣接する２列ずつで組とされ、組内の中央、すなわち、ぞれぞれの列の間に共通流路３２が配置されている。したがって、共通流路３２は、２列のイジェクタ列に共通で備えられていることになる。

このように、共通流路３２を２列のイジェクタ列の間に配置したことで、図５に示すように１列のイジェクタ列のそれぞれに対応して共通流路３２’を配置した構成と比較して、その幅を広くすることが可能になっている。

また、イジェクタ６０のそれぞれのノズル１６は、共通流路３２の中心線ＣＬから見て、外側、すなわち中心線ＣＬから離れた位置になるように配置されている。したがって、たとえばノズル１６を中心線ＣＬの近傍に配置した例と比較して、対象列間でのノズル１６の間隔が広くあいている。一般に、共通流路３２はノズル１６を回避して形成する必要があるが、本実施形態では、ノズル１６の間隔が広いので、これらノズル１６の間の共通流路３２を、より幅広とすることができる。

ここで、インクジェット記録ヘッド１２のインク滴が吐出する方向を垂直方向とすると、この垂直方向に見たとき（すなわち図３示すように平面視したとき）、共通流路３２がインク供給路４２と重なって配置されている。したがって、共通流路３２をインク供給路４２と重ならないように配置した構成と比較して、イジェクタ６０の配置密度を低下させることなく、共通流路３２の幅を広く確保することが可能になっている。

さらに、共通流路３２は、電極パッド５９とも重なるように配置されている。したがって、共通流路３２を電極パッド５９と重ならないように配置した構成と比較して、イジェクタ６０の配置密度を低下させることなく、共通流路３２の幅を広く確保することが可能になっている。

また、このインクジェット記録ヘッド１２では、イジェクタ領域１４に配列されるノズル１６の列数が２のべき乗に設定されている。また、イジェクタの数を２のべき乗に設定してもよい。これにより、インクジェット記録ヘッド１２を駆動する回路基板（コントローラ）２４のデータ処理を単純化することができ、回路基板２４のコストを低減することができる。

また、各インクジェット記録ヘッド１２は、完全に分離されており、インクジェット記録ヘッド１２ごとに交換可能に構成されている。このため、メンテナンスが容易となっている。

次に、本実施形態のインクジェット記録装置１１２及び記録ヘッドアレイ１３０の作用について説明する。

本実施形態のインクジェット記録装置１１２では、上記したように、給紙トレイ１１６から取り出された用紙Ｐが搬送され、搬送ベルト１２８に至る。そして、帯電ロール１３６によって搬送ベルト１２８に押し付けられると共に、帯電ロール１３６からの印加電圧によって搬送ベルト１２８に吸着（密着）して保持される。

一方、図１に示すように、記録ヘッドアレイ１３０の長尺型ヘッド３４を構成しているそれぞれのインクジェット記録ヘッド１２では、その両端部に設けられた上流側流路３０Ａ、３０Ｂから複数の共通流路３２にインクが供給される。共通流路３２に貯留されたインクはイジェクタ領域１４の各イジェクタ６０に供給され、図３に示すように、開口部４０及びインク供給路４２を経て圧力室３６内に充填される。そして、回路基板２４（図２参照）から各圧電素子５８に駆動電圧を印加すると、圧電素子５８とともに振動板５７が撓み変形し、圧力室３６を膨張又は圧縮させる。これによって圧力室３６に体積変化が生じると、圧力室３６内に圧力波が発生する。この圧力波の作用によってインクが運動し、ノズル１６から外部へインク滴が吐出される。

そして、搬送ベルト１２８の循環によって用紙Ｐが吐出領域ＳＥを通過しつつ、記録ヘッドアレイ１３０から上記のようにインク滴が吐出されて、用紙Ｐ上に画像が記録される。１パスのみで画像記録する場合には、剥離プレート１４０で用紙Ｐを搬送ベルト１２８から剥離し、排出ローラ対１４２で搬送して排紙トレイ１４６に排出する。これに対し、マルチパスで画像記録を行う場合には、必要な回数に達するまで用紙Ｐを周回させて吐出領域ＳＥを通過させた後、剥離プレート１４０で用紙Ｐを搬送ベルト１２８から剥離し、排出ローラ対１４２で搬送して排紙トレイ１４６に排出する。

図３に示すように、共通流路３２は、２つのインクジェッタ列の間で、これら２列のイジェクタ列のそれぞれのイジェクタ６０に共通で配置されている。１列のイジェクタ列のそれぞれに対応して共通流路を配置した構成（図５の共通流路３２’を参照）と比較して、その幅が広くなっており、音響容量も大きくなっているので、イジェクタ６０間でもクロストークをより確実に防止できると共に、圧力室３６へのインク供給（リフィル）をより円滑に短時間で行うことが可能となり、優れた吐出安定性を得ることができる。

特に、本実施形態では、ノズルプレート４４の一部がダンパ４４Ｄとして機能するが、一般に、共通流路３２の音響容量は、ダンパ４４Ｄの幅の６乗に比例する。このため、共通流路３２を幅広とすることで、結果的にダンパ４４Ｄも幅広とした本実施形態では、共通流路３２に大きな音響容量を確保できる。

そして、このように、２列のイジェクタ列の間に幅広の共通流路３２を配置したことで、１列のイジェクタ列に、本実施形態と同様の幅を有する共通流路を配置した構成と比較して、イジェクタ６０、すなわちノズル１６をより高密度に配置することが可能になっている。すなわち、共通流路３２に十分な音響容量を確保しつつ、ノズル１６を高密度に二次元配列して、高画質な画像を高速で記録することが可能になっている。

また、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１２では、図１に示すように、インクジェット記録ヘッド１２の両端部の上流側流路３０Ａ、３０Ｂに複数の共通流路３２が接続され、長手方向に沿って配置されているので、長尺型ヘッド３４の平面積に対してスペースの大きい上流側流路３０Ａ、３０Ｂと共通流路３２を記録ヘッドアレイ１３０のサイズを増加することなく効率的に配置することができる。しかも、本実施形態では上記したように、共通流路３２に十分な音響容量を確保しつつ、ノズル１６を高密度配置することが可能なので、この点においても、インクジェット記録ヘッド１２の幅を小さくすることができる。このため、長尺型ヘッド３４、さらには記録ヘッドアレイ１３０のヘッド幅（Ｗ_H）を小さくすることができ、記録ヘッドアレイ１３０の小型化を実現できる。これにより、複数色のインクジェット記録ヘッド１２間（長尺型ヘッド３４間）での色ずれ等の発生を防止できると共に、インクジェット記録装置１１２全体の小型化を図ることができる。

また、上流側流路３０Ａ、３０Ｂに接続された共通流路３２はイジェクタ領域１４の中央部で分割されており、共通流路３２が長くなるのを防止できる。このため、共通流路３２の流路抵抗を低減することができ、各イジェクタ６０に高い吐出安定性及び周波数特性を確保することができる。

次に、本発明の第２実施形態のインクジェット記録ヘッド６２を説明する。第２実施形態では、第１実施形態と比較して、共通流路の構造のみが異なっているが、他はすべて同一構成とされているので、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図６に示すように、第２実施形態に係る共通流路６４は、平面視したときにノズル１６を回避する位置では、第１実施形態の共通流路３２と比較して、さらに中心線ＣＬから外側に膨出して、ノズル１６よりも外側に位置するように形成されており、全体として、ノズル１６の近傍部分で局所的にくびれた形状となっている。

したがって、第２実施形態では、第１実施形態と比較して、ノズル１６を回避した位置において、共通流路６４の幅がより広くなっている。このため、第２実施形態では第１実施形態よりも、さらに大きな音響容量を確保することができる。

次に、本発明の第３実施形態のインクジェット記録ヘッド６６を説明する。第３実施形態では、第１実施形態と比較して、共通流路３２から圧力室３６へとインクを供給する部分の構造のみが異なっているが、他はすべて同一構成とされているので、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図７に示すように、第３実施形態では、第１実施形態のインク供給路４２に代えて、共通流路３２と圧力室３６とをインクジェット記録ヘッドの厚み方向に連通するインク供給孔６８が形成されている。インク供給孔６８は、平面視したときにインク供給路４２のような広がり（長さ）をもたないので、さらにインクジェット記録ヘッドを小型化することが可能になる。

なお、図７に示した例では、第３実施形態の共通流路として、第１実施形態と同一形状の共通流路３２を挙げたが、たとえば、第２実施形態と同一形状の共通流路６４でもよい。

上記各実施形態において、ダンパの材質としては、共通流路３２で大きな音響容量を得る観点から、たとえば樹脂フィルムで構成することが好ましい。

また、本発明に係るダンパとして、ノズルプレート４４の一部がダンパを兼ねているものを例に挙げたが、ノズルプレート４４とは別体のダンパを設けてもよい。いずれにしても、共通流路の天面又は底面の少なくとも一方がダンパとされていると、共通流路の音響容量を確実に大きくすることができる。

また、上記実施形態のように、ノズルプレート４４がダンパを兼ねるようにすると、イジェクタ６０を構成するために必要なプレート数が少なくなるので、インクジェット記録ヘッドの製造コストを低減でき、好ましい。この場合には、ノズルプレート４４自体を樹脂フィルムで構成すれば、共通流路での十分な音響容量の確保と、上記したプレート数の削減とを両立でき、特に好ましい。

つぎに、以下において、本発明での各種変形例を説明する。いずれの変形例においても、共通流路を２列のイジェクタ列の間に配置して、その幅を広くした点は上記各実施形態と同様であり、第１〜第３実施形態の任意の構造を採用することができる（各変形例では、一例として、第１実施形態と同一の共通流路３２を形成している）が、共通流路のこれ以外の構成、あるいは上流側流路の構成が、図３、図６及び図７に示したものと異なっている。

図８には、第１変形例の長尺型ヘッド７０が示されている。この長尺型ヘッド７０では、インクジェット記録ヘッド１２のそれぞれの長手方向両端部のイジェクタ領域１４の外側に、２つに分割された上流側流路７２Ａ、７４Ａ、及び上流側流路７２Ｂ、７４Ｂが配設されている。そして、上流側流路７２Ａ、７４Ａ、及び上流側流路７２Ｂ、７４Ｂには、それぞれ各イジェクタ６０にインクを供給する複数の共通流路３２が接続されている。

このような長尺型ヘッド７０では、インクジェット記録ヘッド１２の両端部に２つに分割された上流側流路７２Ａ、７４Ａ及び上流側流路７２Ｂ、７４Ｂが配置されているので、上流側流路７２Ａ、７２Ｂと上流側流路７４Ａ、７４Ｂに別の種類のインクを充填することで、１本の長尺型ヘッド７０で２色の記録を実現することができる。

なお、図８では、２つに分割された上流側流路７２Ａ、７４Ａ及び上流側流路７２Ｂ、７４Ｂが配置されているが、３つ以上に分割して配置してもよい。これにより、１本の記録ヘッドで、より多くの色による画像記録を実現することができる。

図９には、第２変形例に係るインクジェット記録ヘッド１２を備えた長尺型ヘッド８０が示されている。この長尺型ヘッド８０では、インクジェット記録ヘッド１２の両端部の上流側流路３０Ａ、３０Ｂに、長手方向に沿って長い共通流路８２と短い共通流路８４とが交互に接続されている。このため共通流路８２、８４の末端部がインクジェット記録ヘッド１２の長手方向中央部で不均一な位置となっている。

このような長尺型ヘッド８０では、共通流路８２、８４の長さが異なることで、共通流路８２、８４の末端部が用紙の幅方向で同じ位置となることが少ない。このため、インクジェット記録ヘッド１２の長手方向に沿った濃度むらの発生を低減することができる。

図１０には、本発明の第３変形例に係るインクジェット記録ヘッド１２を備えた長尺型ヘッド９０が示されている。この長尺型ヘッド９０では、インクジェット記録ヘッド１２のイジェクタ領域１４の長手方向外側に、２つに分割された上流側流路７２Ａ、７４Ａ、及び上流側流路７２Ｂ、７４Ｂが配置されており、これらの上流側流路７２Ａ、７４Ａ、及び上流側流路７２Ｂ、７４Ｂのさらに外側に、ヘッド構成要素である複数の吸着穴９２とアライメントマーク９４、９６が配設されている。吸着穴９２は長尺型ヘッド９０を製造する際にノズルプレート４４やインクプールプレート４６などのインクジェット記録ヘッド１２の構成プレートを積層して吸着するために使用される。また、アライメントマーク９４、９６は長尺型ヘッド９０を製造する際にインクジェット記録ヘッド１２の位置出し用に使用される。

このような長尺型ヘッド９０では、吸着穴９２とアライメントマーク９４、９６を上流側流路７２Ａ、７４Ａ、及び上流側流路７２Ｂ、７４Ｂの外側に配設することで、長尺の長尺型ヘッド９０の平面積に対して最も効率的に吸着穴９２とアライメントマーク９４、９６を配置することができる。このため、長尺型ヘッド９０のヘッド幅（Ｗ_H）を一層小さくすることができる。

また、複数のインクジェット記録ヘッド１２は、一部の構成プレート（例えばノズルプレート４４）を一体に構成したバー構造としてもよい。これにより、長尺型ヘッド９０の製造が容易となる。

図１１には、本発明の第４変形例に係るインクジェット記録ヘッド１０２を備えた長尺型ヘッド１００が示されている。この長尺型ヘッド１００では、複数のインクジェット記録ヘッド１０２が千鳥状に配置されており、各インクジェット記録ヘッド１０２には、長手方向と直交する幅方向で隣接する他のインクジェット記録ヘッド１０２の間に延設された支持部１０４が備えられている。また、各インクジェット記録ヘッド１０２には、長手方向と直交する幅方向（千鳥配置された他の列側）に電気配線１０６が引き出されており、電気配線１０６は支持部１０４に支持されている。この電気配線１０６は、支持部１０４の上方部、すなわち長手方向と直交する幅方向で隣接する他のインクジェット記録ヘッド１０２と重なり合う部分で上方に折り曲げられ、折り曲げ部１０６Ａが構成されている。

このように各インクジェット記録ヘッド１０２では、千鳥配置された他の列のインクジェット記録ヘッド１０２の間の支持部１０４に電気配線１０６が引き出され、この支持部１０４の上方部で電気配線１０６が折り曲げられることで、電気配線１０６を効率よく配置することができる。このため、長尺型ヘッド１００のヘッド幅（Ｗ_H）をさらに一層小さくすることができる。

以上、いずれの実施形態及び変形例においても、小型化、生産性、吐出安定性、濃度むらの低減、ロバスト性、イジェクタ利用率、コントローラコスト、及び多色対応など、記録ヘッドに求められる特性（要求事項）を高い次元で満たすことができる。

表１には、本発明の長尺型ヘッド３４、７０、８０、９０、１００、及び、後述する比較例１〜４の記録ヘッドについて、小型化、生産性、吐出安定性、濃度むらの低減、ロバスト性、イジェクタ利用率、コントローラコスト、及び多色対応など、記録ヘッドに求められる特性（要求事項）を評価した結果が示されている。

表１の評価において、本発明とは、上記した本発明の第１〜第３実施形態及び第１〜第４変形例のいずれをも含むものである。

また、比較例１は用紙Ｐの幅方向全体を一体に構成した長尺のインクジェット記録ヘッド、比較例２は図１２に示す台形状のインクジェット記録ヘッドを配列した長尺型ヘッド、比較例３は図１３に示す長尺型ヘッドを用いている。また、比較例４は図１５に示すように、長方形のインクジェット記録ヘッド２５２を斜め方向に複数配列した長尺型ヘッド２５０を用いている。各インクジェット記録ヘッド２５２には長方形のイジェクタ領域２５４が形成されている。

表１の評価は４段階で行い、「◎」は極めて良好、「○」は良好、「△」はあまり満足できない、「×」は全く満足できないことを示している。

表１の評価において、イジェクタ利用率は、ヘッドバーの端部で使用不可となるイジェクタ数が少ないかどうか、コントローラコストは、データ処理の容易性を示している。

表１から、比較例１〜４のインクジェット記録ヘッドでは、いずれかの特性（要求事項）で「×」又は「△」があり、満足できない評価であるのに対し、本発明第インクジェット記録ヘッドでは、すべての要求事項が「◎」又は「○」であり、優れた評価であることが分かる。特に、吐出安定性、イジェクタ利用率、及び多色対応性が非常に優れている。従って、本発明のインクジェット記録ヘッドでは満足できる各種特性を得ることができる。

なお、上記各実施形態では、本発明の液滴吐出装置として、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置を挙げたが、本発明の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は、記録用紙Ｐ上へ画像（文字を含む）を記録するものに限定されない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりする等、工業用に用いられる液滴吐出装置全般が広く含まれる。

また、これらの液滴吐出装置では、ＦＷＡに限らず、主走査機構と副走査機構を有するＰａｒｔｉａｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＰＷＡ）に本発明を適用してもよい。さらに、マルチパスタイプではなく、１パスタイプであってもよい。

本発明の第１実施形態のインクジェット記録ヘッドを備えた長尺型ヘッドを示す構成図である。 本発明の第１実施形態のインクジェット記録ヘッドを備えた長尺型ヘッドを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態のインクジェット記録ヘッドのイジェクタ及び共通流路の配置を示す説明図である。 本発明の第１実施形態のインクジェット記録ヘッドのイジェクタ及び共通流路を示す断面図と、この断面図に併せて圧電素子部分を示す説明図である。 本発明には該当しないインクジェット記録ヘッドのイジェクタ及び共通流路の配置を比較のために示す説明図である。 本発明の第２実施形態のインクジェット記録ヘッドのイジェクタ及び共通流路の配置を示す説明図である。 本発明の第３実施形態のインクジェット記録ヘッドのイジェクタ及び共通流路の配置を示す説明図である。 本発明の第１変形例のインクジェット記録ヘッドを備えた長尺型ヘッドを示す構成図である。 本発明の第２変形例のインクジェット記録ヘッドを備えた長尺型ヘッドを示す構成図である。 本発明の第３変形例のインクジェット記録ヘッドを備えた長尺型ヘッドを示す構成図である。 本発明の第４変形例のインクジェット記録ヘッドを備えた長尺型ヘッドを示す構成図である。 比較例１のインクジェット記録ヘッドを備えた長尺型ヘッドを示す構成図である。 比較例２のインクジェット記録ヘッドを備えた長尺型ヘッドを示す構成図である。 比較例３のインクジェット記録ヘッドを備えた長尺型ヘッドを示す構成図である。 比較例４のインクジェット記録ヘッドを備えた長尺型ヘッドを示す構成図である。 本発明のインクジェット記録装置の全体構成を示す概略図である。

符号の説明

１２ インクジェット記録ヘッド
１４ イジェクタ領域
１４Ａ イジェクタ領域
１４Ｂ イジェクタ領域
１６ ノズル
１８ ベース板
２０ インク流路
２２ 放熱板
２４ 回路基板
２６ 電気配線
２８ スイッチＩＣ
３０Ａ 上流側流路
３０Ｂ 上流側流路
３２ 共通流路
３４ 長尺型ヘッド
３６ 圧力室
３８ ノズル連通室
４０ 開口部
４２ インク供給路
４４ ノズルプレート
４４Ｄ ダンパ
４６ インクプールプレート
５０ スループレート
５２ インク供給路プレート
５４ 圧力室プレート
５７ 振動板
５８ 圧電素子
６２ インクジェット記録ヘッド
６４ 共通流路
６６ インクジェット記録ヘッド
６８ インク供給孔
７０ 長尺型ヘッド
７２Ａ 上流側流路
７２Ｂ 上流側流路
８０ 長尺型ヘッド
８２ 共通流路
８４ 共通流路
９０ 長尺型ヘッド
９２ 吸着穴
９４ アライメントマーク
１００ 長尺型ヘッド
１０２ インクジェット記録ヘッド
１０４ 支持部
１０６ 電気配線
１０６Ａ 折り曲げ部
１１２ インクジェット記録装置
１１４ 筐体
１１６ 給紙トレイ
１１８ ピックアップロール
１２０ 搬送ローラ対
１２２ 搬送経路
１２４ 駆動ロール
１２６ 従動ロール
１２８ 搬送ベルト
１２８Ｆ 平坦部分
１３０ 記録ヘッドアレイ
１３４ メンテナンスユニット
１３６ 帯電ロール
１４０ 剥離プレート
１４２ 排出ローラ対
１４４ 排出経路
１４６ 排紙トレイ
１４８ クリーニングロール
１５０ 反転用ローラ対
１５２ 反転経路
１５４ インクタンク
Ｐ 用紙
ＳＥ 吐出領域

Claims (8)

1. ノズルから液滴を吐出する複数のイジェクタが二次元的に平面配列された液滴吐出ヘッドであって、
   複数の前記イジェクタに共通で液体を供給する共通流路が、隣接する２つのイジェクタ列の間に配置され、
   前記共通流路の天面又は底面の少なくとも一方が、可撓性を有するダンパとされていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記共通流路から液体が供給される２つのイジェクタ列のノズルが、共通流路の中心線から見て外側になるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記共通流路から前記イジェクタへと液体を供給する液体供給路が、隣接する前記２つのイジェクタ列の間に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記イジェクタが、
   液体を貯留する圧力室と、
   電圧印加によって液体にエネルギーを作用させて液滴を吐出するアクチュエータと、
   前記アクチュエータに電圧を印加するための電極パッドと、
   を有し、
   前記電極パッドが、隣接する前記２つのイジェクタ列の間に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記共通流路が、前記ノズルを回避した位置では共通流路の中心線から見てノズルよりも外側に膨出する形状とされていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記ダンパが樹脂フィルムで構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
7. 前記ノズルが形成されたノズルプレート、を備え、
   前記ダンパが前記ノズルプレートを兼ねていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
8. 前記請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。

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