JP2015131447A - 液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット、液体噴射ラインヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット、液体噴射ラインヘッド及び液体噴射装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ノズル列を斜めに配置する液体噴射ヘッドにおいて、ノズル列間のノズル位置を高精度に規定でき、組み立て工程も簡便となる液体噴射ヘッドを提供する。
【解決手段】第1方向に沿って所定のノズルピッチでノズルが並ぶノズル列であって、互いに平行なL(Lは2以上の整数)列のノズル列を有するヘッド本体を具備する液体噴射ヘッドであって、各ノズル列は、第1方向と0〜90度の範囲の所定角度で交差する第2方向の仮想線に対して、第2方向に直交する第3方向へ、前記各ノズル列のノズル位置を投影した場合に、各ノズル列のノズル間の距離がMであって、第2方向の仮想線に対して、第3方向へ、前記L列のノズル列のノズル位置を投影した場合に、前記L列のノズル列間でノズル位置が重なるか、前記L列のノズル列のノズル間の距離がM×(1/L)ずつ前記第2方向にずれるように、設けた。
【選択図】図10

Description

本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット、液体噴射ラインヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを噴射するインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録ヘッド、インクジェット式記録ヘッドユニット、インクジェット式ライン記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドとして、1列のノズル列を有するリニア記録ヘッドモジュールを斜めに複数個並べたものが提案されている(特許文献1参照)。かかる技術は、主走査方向へのノズル高の配列幅広がりを押さえた多色記録用長尺記録ヘッドを実現するものである。
特開2001−58422号公報
しかしながら、特許文献1の技術では、1列のノズル列を有する1つのヘッドモジュールを複数個配置するので、多数のヘッドモジュールを位置合わせする必要があり、組み立て工程が煩雑であると共に、ノズル列間のノズル位置ずれが生じやすいという課題があった。
なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドユニットにおいても同様に存在する。
本発明はこのような事情に鑑み、ノズル列を斜めに配置する液体噴射ヘッドにおいて、ノズル列間のノズル位置を高精度に規定でき、組み立て工程も簡便となる液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット、液体噴射ラインヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明の態様は、第1方向に沿って所定のノズルピッチでノズルが並ぶノズル列であって、互いに平行なL(Lは2以上の整数)列のノズル列を有するヘッド本体を具備する液体噴射ヘッドであって、前記ヘッド本体は、前記ノズルが設けられたノズルプレートと、前記ノズルから液体を噴射するための駆動素子と、を備え、各ノズル列は、前記第1方向と0〜90度の範囲の所定角度で交差する第2方向の仮想線に対して、前記第2方向に直交する第3方向へ、前記各ノズル列のノズル位置を投影した場合に、前記各ノズル列のノズル間の距離がMであって、前記第2方向の仮想線に対して、前記第3方向へ、前記L列のノズル列のノズル位置を投影した場合に、前記L列のノズル列間でノズル位置が重なるか、前記L列のノズル列のノズル間の距離がM×(1/L)ずつ前記第2方向にずれるように、設けられ、前記第2方向のうちの一方の側を第1側とした場合、前記L列のノズル列のうち、最も前記第1側にあるノズル列は、前記第2方向に隣接するノズル列の最も前記第1側にあるノズルよりも、第2方向において前記M以上前記第1側に位置するノズルを有さないことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、ノズル列を斜めに配置する液体噴射ヘッドにおいて、1つのヘッド本体に複数のノズル列が配置されているので、ノズル列間のノズル位置を高精度に規定でき、組み立て工程も簡便となる。しかも、前記第2方向のうちの一方の側を第1側とした場合、最も第1側にあるノズル列は、前記第2方向に隣接するノズル列の最も第1側にあるノズルよりも、第2方向において前記距離M以上第1側に位置するノズルを有さないので、(a)第2方向の仮想線に対して、前記第3方向へ、L列のノズル列のノズル位置を投影した場合に、L列のノズル列間でノズル位置が重なるように、各ノズル列は設けられる態様、または、(b)第2方向の仮想線に対して、前記第3方向へ、L列のノズル列のノズル位置を投影した場合に、L列のノズル列のノズル間の距離がM×(1/L)ずつ第2方向にずれるように、各ノズル列は設けられる態様の(a),(b)いずれの態様においても無駄なノズルを排除し、ノズル列のノズルを高効率で利用できる。なお、最も第1側にあるノズル列に対して、このノズル列に第2方向に隣接するノズル列は、第1側とは反対側に設けられる。
ここで、前記第2方向のうちの他方の側を第2側とした場合、前記L列のノズル列のうち、最も前記第2側にあるノズル列は、前記第2方向に隣接するノズル列の最も前記第2側にあるノズルよりも、前記第2方向において前記M以上前記第2側に位置するノズルを有さないことが好ましい。これによれば、他方の側でも無駄なノズルが排除され、ノズル列のノズルをさらに高効率で利用できる。
また、最も前記第1側にあるノズル列は、前記第2方向に隣接するノズル列の最も前記第1側にあるノズルと、前記第2方向において同じ位置に、最も前記第1側のノズルを有することが好ましい。これによれば、最も第1側にあるノズル列と、このノズル列に第2方向に隣接するノズル列とで、第2方向における同じ位置に液体を噴射することができる。
また、最も前記第1側にあるノズル列は、前記第2方向に隣接するノズル列の最も前記第1側にあるノズルと、前記第2方向において−M×(L−1)/L以上、M×(L−1)/L以下の前記第1側の位置に、最も前記第1側のノズルを有することが好ましい。これによれば、高解像度のヘッドが実現でき、ノズル列のノズルを効率的に利用できる。
また、前記各ノズル列は、同じ数のノズルを有することが好ましい。これによれば、各ノズル列間の第3方向におけるオーバーラップ数を同じにでき、効率的な液体噴射ができる。
また、前記ヘッド本体は、前記L列のノズル列に対して1つのノズルプレートを有することが好ましい。これによれば、各ノズル列の配置がさらに高精度に実現できる。
また、前記ノズルプレートは、前記第1方向及び前記第3方向のそれぞれに沿った辺を有する平行四辺形であることが好ましい。これによれば、平行四辺形状に配置された複数のノズル列の集合を配置するノズルプレートとして、サイズを小さくでき、高集積化が可能となる。
また、前記第1方向と前記第3方向とは、0度より大きく45度未満の角度で交差することが好ましい。これによれば、45度より大きく90度未満で交差する場合と比較して第2方向のノズル間隔を小さくでき、高解像度のヘッドが実現できる。
また、前記各ノズル列の隣接するノズル間において、前記第3方向の距離をNとすると、前記Nと前記Mとは整数比であることが好ましい。これによれば、第2方向及び第3方向にマトリクス状に配置された画素から構成されるイメージデータを印刷する場合に、各ノズルと画素との対応付けが容易となる。
また、前記L列のノズル列は、2列のノズル列であることが好ましい。これによれば、ノズル列間のノズル位置を高精度に規定でき、組み立て工程も簡便となるという効果と共に、各ヘッド本体の歩留まりも向上する。
また、前記第1方向に直交する方向において、前記2列のノズル列のそれぞれのマニホールドの間に、前記2列のノズル列が配置されていることが好ましい。これによれば、2列のノズル列に対して1つのノズルプレートを有する場合に、ノズルプレートに要する面積を小さくすることができる。
また、前記各ノズル列には、ダミーノズルが含まれることが好ましい。各ノズル列内で、端部のノズルと中央のノズルとで、液体噴射時に隣接するノズルから受ける影響を揃えることができる。
また、各ノズル列のうちの少なくとも1つのノズル列には、異なる複数の液体を噴射するノズルが含まれることが好ましい。これによれば、複数の異なる液体を噴射できるヘッドの省スペース化を図ることができ、各液体について複数のノズル列を利用して噴射できるので、各液体の噴射量を大きくしたり、各液体の解像度をさらに向上したりすることができる。
本発明の他の態様は、上述したヘッド本体を複数個、共通の固定板に固定して配置したことを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる態様によれば、複数のヘッド本体を共通の固定板に固定して配置することにより、各ヘッド本体の歩留まりを向上させることができると共に、各ヘッド本体毎の位置決めを比較的容易に実現できる。
ここで、前記固定板は、前記第1方向及び前記第3方向のそれぞれに沿った辺を有する平行四辺形であることが好ましい。固定板の第3方向のサイズを小さくでき、また、固定板を複数配置する際に隙間なく並べることができる。
また、複数個の前記ヘッド本体のうち、1つのヘッド本体のノズル列の一部の前記第2方向の位置と、これと隣接するヘッド本体のノズル列の一部の前記第2方向の位置とが、前記第3方向に重なっていることが好ましい。これによれば、ヘッド本体間のつなぎ目の画質を向上させることができる。
本発明の他の態様は、上述した液体噴射ヘッドユニットを複数個、前記第2方向に並べたことを特徴とする液体噴射ラインヘッドにある。
かかる態様によれば、複数のヘッドユニットを並べることで、ラインヘッドを構成できる。また、ヘッドユニット内のノズル列間で第3方向においてオーバーラップする順番と、ヘッドユニット間のノズル列間で第3方向においてオーバーラップする順番とを同じにできるので、色の重なり順を揃えることができる。
本発明の他の態様は、上述した液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット又は液体噴射ラインヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様によれば、ノズル列間のノズル位置を高精度に規定でき、組み立て工程も簡便な液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置が実現できる。
本発明の実施形態1に係る記録装置の概略斜視図である。 本発明の実施形態1に係るヘッドユニットの分解斜視図である。 本発明の実施形態1に係るヘッドユニットの平面図である。 本発明の実施形態1に係るヘッドユニットの断面図及び拡大図である。 本発明の実施形態1に係るヘッドユニットの断面図である。 本発明の実施形態1に係るヘッド本体の分解斜視図である。 本発明の実施形態1に係るヘッド本体の断面図である。 本発明の実施形態1のノズル開口の配置を模式的に示した説明図である。 実施形態1の変形例のノズル開口の配置を模式的に示した説明図である。 実施形態1のノズル開口の配置を模式的に示した説明図である。 実施形態2のノズル開口の配置を模式的に示した説明図である。 実施形態3のノズル開口の配置を模式的に示した説明図である。
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の概略構成を示す斜視図である。
本実施形態の液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置は、液体噴射ヘッドユニットの一例であるインクジェット式記録ヘッドユニットが固定されて、被噴射媒体である紙などの記録シートSを搬送することで印刷を行う、所謂ライン式記録装置である。
具体的には、図1に示すように、インクジェット式記録装置1は、装置本体2と、複数のインクジェット式記録ヘッド100を具備すると共に装置本体2に固定されたインクジェット式記録ヘッドユニット3(以下、単にヘッドユニット3とも言う)と、記録シートSを搬送する搬送手段4と、ヘッドユニット3と相対向する記録シートSを支持する支持部材7と、を具備する。なお、本実施形態では、記録シートSの搬送方向をX方向(本発明の第3方向に相当する)と称する。また、ヘッドユニット3のノズル開口が開口する面内方向において、X方向と直交する方向をY方向(本発明の第2方向に相当する)と称する。さらに、X方向及びY方向に直交する方向をZ方向と称する。また、Z方向を含む面内において液体噴射方向側(記録シートS側)をZ1側、反対側をZ2側と称する。
ヘッドユニット3は、複数のインクジェット式記録ヘッド100と、複数のインクジェット式記録ヘッド100を保持するヘッド固定基板200と、を具備する。
複数のインクジェット式記録ヘッド100は、搬送方向であるX方向に交差する方向であるY方向に並設されてヘッド固定基板200に固定されている。なお、本実施形態では、複数のインクジェット式記録ヘッド100は、Y方向の直線上に並設されている。すなわち、複数のインクジェット式記録ヘッド100は、X方向にずれて配置されていない。これにより、ヘッドユニット3のX方向の幅を狭くして、ヘッドユニット3の小型化を図ることができる。
また、ヘッド固定基板200は、複数のインクジェット式記録ヘッド100のノズル開口21が記録シートS側に向くように、複数のインクジェット式記録ヘッド100を保持するものであり、装置本体2に固定されている。
搬送手段4は、記録シートSをヘッドユニット3に対して、X方向に搬送する。搬送手段4は、例えば、ヘッドユニット3に対して記録シートSの搬送方向であるX方向の両側に設けられた第1の搬送ローラー5と、第2の搬送ローラー6とを具備する。
このような第1の搬送ローラー5と第2の搬送ローラー6とによって、記録シートSを搬送する。なお、記録シートSを搬送する搬送手段4は、搬送ローラーに限定されず、ベルトやドラム等であってもよい。
支持部材7は、搬送手段4によって搬送される記録シートSを、ヘッドユニット3に相対向する位置で支持する。支持部材7は、例えば、第1の搬送ローラー5と第2の搬送ローラー6との間に、ヘッドユニット3に相対向して設けられた断面が矩形状を有する金属又は樹脂等からなる。
なお、支持部材7には、搬送された記録シートSを支持部材7上で吸着する吸着手段が設けられていてもよい。吸着手段としては、例えば、記録シートSを吸引することで吸引吸着するものや、静電気力で記録シートSを静電吸着するもの等が挙げられる。例えば、搬送手段4がベルトやドラムである場合、支持部材7は、ベルト上やドラム上で記録シートSを、ヘッドユニット3に相対向する位置で支持する。
また、ヘッドユニット3の各インクジェット式記録ヘッド100には、図示していないが、インクが貯留されたインクタンクやインクカートリッジなどの液体貯留手段がインクを供給可能に接続されている。液体貯留手段は、例えば、ヘッドユニット3上に保持されていても、また、装置本体2内のヘッドユニット3とは異なる位置に保持されていてもよい。また、液体貯留手段から供給されたインクをインクジェット式記録ヘッド100に供給するための流路等をヘッド固定基板200の内部に設けるようにしてもよく、ヘッド固定基板200に流路部材を設け、流路部材を介して液体貯留手段からのインクをインクジェット式記録ヘッド100に供給するようにしてもよい。もちろん、液体貯留手段からヘッド固定基板200又はヘッド固定基板200に固定された流路部材等を介さずに、インクジェット式記録ヘッド100に直接インクが供給されてもよい。
このようなインクジェット式記録装置1では、第1の搬送ローラー5によって記録シートSが搬送され、ヘッドユニット3によって支持部材7上で支持された記録シートSに印刷が実行される。印刷された記録シートSは、第2の搬送ローラー6によって搬送される。
ここで、このようなインクジェット式記録装置1に搭載されるヘッドユニット3についてさらに図2〜図5を参照して詳細に説明する。なお、図2は、本発明の実施形態1に係る液体噴射ヘッドユニットの一例であるインクジェット式記録ヘッドユニットを示す分解斜視図であり、図3は、インクジェット式記録ヘッドユニットの液体噴射面側の平面図であり、図4は、図3のA−A′線の要部を切り欠いた断面図及びその要部を拡大した図であり、図5は、図3のB−B′線の要部を切り欠いた断面図である。
図示するように、本実施形態のヘッドユニット3は、複数のインクジェット式記録ヘッド100と、複数のインクジェット式記録ヘッド100を保持するヘッド固定基板200と、を具備する。
インクジェット式記録ヘッド100は、ノズル開口21が設けられた液体噴射面20aをZ方向のZ1側に有する。
このようなインクジェット式記録ヘッド100は、ヘッド固定基板200の記録シートSに相対向する面側、すなわち、Z方向の記録シートS側であるZ1側に固定されている。
そして、前述のように、複数のインクジェット式記録ヘッド100は、搬送方向であるX方向に直交するY方向に直線上に並設されてヘッド固定基板200に固定されている。すなわち、複数のインクジェット式記録ヘッド100は、X方向にずれて配置されていない。これにより、ヘッドユニット3のX方向の幅を狭くして、ヘッドユニット3の小型化を図ることができる。もちろん、Y方向に並設されたインクジェット式記録ヘッド100をX方向にずらして配置するようにしてもよいが、インクジェット式記録ヘッド100をX方向に大きくずらすと、ヘッド固定基板200等のX方向の幅が広くなってしまう。このようにヘッドユニット3のX方向の大きさが大きくなると、インクジェット式記録装置1における第1の搬送ローラー5と第2の搬送ローラー6とのX方向の距離が遠くなり、記録シートSの姿勢の固定が困難になる。また、ヘッドユニット3及びインクジェット式記録装置1が大型化してしまう。
なお、本実施形態では、ヘッド固定基板200に4個のインクジェット式記録ヘッド100を固定するようにしたが、インクジェット式記録ヘッド100の数は2個以上であれば、特にこれに限定されるものではない。
ここで、このようなヘッドユニットに搭載されるインクジェット式記録ヘッドの一例について、さらに詳細に説明する。
図示するように、インクジェット式記録ヘッド100は、複数のヘッド本体110と、複数のヘッド本体110を保持する本実施形態の保持部材であるホルダー120と、ヘッド本体110の液体噴射面20a側に設けられた固定板であるカバー130と、を具備する。
ヘッド本体110は、Z方向のZ1側にノズル開口21が設けられた液体噴射面20aを有する。また、複数のヘッド本体110のZ2側が、ホルダー120のZ1側の面に接着されている。
ホルダー120は、Z1側に溝状の空間を形成する保持部121を有する。保持部121は、ホルダー120のZ1側の面に、Y方向に亘って連続して設けられることで、Y方向の両側面に開口して設けられている。また、ホルダー120は、保持部121をX方向の略中央部に設けることで、当該保持部121のX方向の両側には、足部122が形成されている。すなわち、足部122は、ホルダー120のZ1側の面に、X方向の両端部のみに設けられており、Y方向の両端部には設けられていない。
このような保持部121内に、複数のヘッド本体110が接着剤140によって接着されている。すなわち、足部122はヘッド本体110に対してX方向の両側に位置する。なお、ホルダー120とヘッド本体110とは、Z方向で相対向する面同士が接着剤140によって接着されている。なお、ホルダー120の図示しない内部には、ヘッド本体110にインクを供給する流路等が設けられており、ホルダー120の流路とヘッド本体110の流路とは、接着剤140によって封止されて連通されている。また、ホルダー120は、複数の部材がZ方向に積層されて構成されていてもよい。
ここで、ヘッド本体110は、詳しくは後述するが、複数の部材が積層されて構成されている。複数のヘッド本体110は、各ヘッド本体110を構成する複数の部材の寸法公差や、複数の部材を積層する接着剤等の厚さのばらつきなどによって、Z方向の高さにばらつきが生じてしまう。このようにZ方向に高さばらつきが生じた複数のヘッド本体110を共通するホルダー120に保持させて、複数のヘッド本体110の液体噴射面20aを平面上に揃える、すなわち、液体噴射面20aのZ方向の高さをそろえるためには、ホルダー120とヘッド本体110とを接着する接着剤140によってヘッド本体110の高さばらつきを吸収する必要がある。このようにヘッド本体110の高さばらつきを吸収する接着剤140としては、比較的粘度の高い接着剤を用いるのが好ましい。また、接着剤140が比較的粘度の高い接着剤であったとしても、ホルダー120とヘッド本体110とを接着する接着剤140からインクに含まれる水分が蒸発してしまうという問題は生じうる。もちろん、ヘッド本体110は、1つだけ設けられていても、ヘッド本体110とホルダー120とを接着する接着剤140からインクに含まれる水分は蒸発してしまう虞がある。すなわち、ヘッド本体110とホルダー120とを接着する接着剤140で高さばらつきを吸収しない場合であっても、ヘッド本体110とホルダー120とを接着する接着剤140からの水分蒸発は発生する虞がある。
ちなみに、ホルダー120とヘッド本体110とをねじ等によって固定することも考えられるものの、ヘッド本体110は小型であり、本実施形態では、1つのホルダー120に対して複数取り付ける必要があるため、弾性材料からなるシール部材を介してねじ等で固定するのは困難である。したがって、ヘッド本体110とホルダー120とは接着剤140により接着することで、両者の間に弾性材料からなるシール部材等を設けることなく、部品点数を減らしてコストを低減して、両者の接続される流路を封止することが可能である。
また、ホルダー120の保持部121内には、複数のヘッド本体110が、Y方向に並設されて接着されている。本実施形態では1つのホルダー120に6個のヘッド本体110が接着されている。もちろん、1つのホルダー120に固定するヘッド本体110の数は上述したものに限定されず、1つのホルダー120に対してヘッド本体110が1個であっても、また、2個以上の複数であってもよい。ちなみに、1つのインクジェット式記録ヘッド100に対して複数のヘッド本体110を設けてノズル列の多列化を図ることで、1つのインクジェット式記録ヘッド100に対して1つのヘッド本体110のみにノズル列を複数列設けて多列化する場合に比べて、歩留まりを向上することができる。すなわち、単体のヘッド本体110でのノズル列の多列化を行うのは、ヘッド本体110の歩留まりが低下すると共に製造コストが高価になってしまう。これに対して、共通のホルダー120に複数のヘッド本体110を固定して複数のヘッド本体110によってノズル列の多列化を行うことで、ヘッド本体110の歩留まりを向上して製造コストを低減することができる。
なお、本実施形態の複数のヘッド本体110は、液体噴射面20aの面内方向において、記録シートSの搬送方向であるX方向に対してノズル列が傾斜するように固定されている。すなわち、ノズル列を構成するノズル開口21の並設方向であるXa方向(本発明の第1方向に相当する)は、前記X方向と0度より大きく、90度未満の角度で交差する、傾斜する方向となっている。ここで、X方向とXa方向とは、0度より大きく45度未満の角度で交差するのが好ましい。これによると、45度より大きく90度未満の角度で交差する場合と比較すると、Xa方向でのノズル間隔が大きくても、それらのノズル開口21についてY方向におけるノズル間隔をより小さくできる。なお、ここでX方向とXa方向とが0度より大きく45度未満の角度で交差するとは、液体噴射面20aの面内方向においてX方向と45度で交差する直線よりも、ノズル列がX方向に向けてより傾斜している状態をいう。
本実施形態では、インクジェット式記録ヘッド100は、複数のヘッド本体110をY方向に並設して設けており、Y方向で隣り合うヘッド本体110のノズル開口21の少なくとも一部同士をX方向で重なる、すなわち、オーバーラップする位置で配置することができる。また、複数のインクジェット式記録ヘッド100は、Y方向に並設して設けられており、Y方向で隣り合うインクジェット式記録ヘッド100のノズル開口21の少なくとも一部同士をX方向で重なる、すなわち、オーバーラップする位置で配置することができる。よって、ヘッドユニット3が具備するヘッド本体110のうちY方向において最も一方側のヘッド本体110から最も他方側のヘッド本体110に亘って、Y方向に同様の間隔で並設されたノズル開口21を形成することができる。
カバー130は、本実施形態の固定板に相当するものであり、金属等の板状部材からなる。カバー130は、インクジェット式記録ヘッド100の液体噴射面20a側、すなわち、インクジェット式記録ヘッド100のZ方向のZ1側に設けられている。
カバー130は、平板状の部材を折り曲げることで形成されたものであり、液体噴射面20a側に設けられたベース部131と、ベース部131のY方向の両端部がZ方向のZ2側に屈曲して設けられた折り曲げ部132と、を具備する。本実施形態では、X方向の両端の辺部分には折り曲げ部が設けられていないので、ベース部131のY方向の両端の辺部分の全体を折り曲げ部132とすることができ、エッジ部が存在しない。一方、X方向の両端の辺部分は全体がエッジ部133となる。
ベース部131は、図5に示すように、ホルダー120のZ方向のZ1側の面、すなわち、足部122のZ1側の端面に接着剤141を介して接合されている。
また、ベース部131には、図4に示すように、各ヘッド本体110のノズル開口21を露出するための開口である露出開口部134が設けられている。本実施形態では、露出開口部134は、ヘッド本体110毎に独立して開口するように設けられている。すなわち、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド100は、6個のヘッド本体110を有するため、ベース部131には6個の独立した露出開口部134が設けられている。もちろん、ヘッド本体110の構成等によっては、複数のヘッド本体110で構成されるヘッド本体群に対して1つの共通する露出開口部134を設けるようにしてもよい。
なお、本実施形態では、保持部121のY方向に足部122が設けられていないため、露出開口部134は、Y方向において折り曲げ部132の近傍にまで設けられている。すなわち、ベース部131の全周から露出開口部134までの間隔は、X方向よりもY方向の方が小さくなっている。
このようなベース部131によって、ホルダー120の保持部121のZ1側が覆われている。
また、折り曲げ部132は、ベース部131のY方向の両端部に設けられており、保持部121のY方向の側面に開口する開口面積を覆う大きさで形成されている。すなわち、折り曲げ部132は、ベース部131のY方向の端部からカバー130の縁部までの領域のことである。そして、このような折り曲げ部132は、ホルダー120のY方向の側面に接着剤141を介して接合されている。これにより、保持部121のY方向の側面への開口は、折り曲げ部132によって覆われて封止されている。
すなわち、ホルダー120とカバー130とは、X方向の両側では足部122のZ方向の端面とベース部131とが接着剤141により接着され、Y方向の両側では保持部121の開口する側面と折り曲げ部132とが接着剤141により接着されることで、ホルダー120とカバー130との間の空間である保持部121内にヘッド本体110が配置されている。すなわち、ヘッド本体110とホルダー120とを接着する接着剤140は、ホルダー120とカバー130とを接着剤141で接着することによって形成された空間である保持部121内に内包されている。したがって、ホルダー120とヘッド本体110とを接着する接着剤140としてインクに含まれる水分が透過し易い接着剤140を用いたとしても、ホルダー120とカバー130とを接着する接着剤141によって保持部121内が封止されているため、インクに含まれる水分の蒸発を抑制することができる。なお、保持部121内を封止するためには、カバー130のベース部131とヘッド本体110の液体噴射面20a側とを接着するのが好ましい。すなわち、露出開口部134を介して外部に水分が蒸発しないように、露出開口部134の周囲は、ヘッド本体110と接着するのが好適である。また、ホルダー120とカバー130とを接着する接着剤141は、ホルダー120とヘッド本体110とを接着し、ヘッド本体110の高さばらつきを吸収する接着剤140よりも、水分を透過しにくいものとするのが好適である。
このように、本実施形態では、ホルダー120のY方向の両側には、カバー130に折り曲げ部132を設けることで、カバー130とホルダー120とを接着するようにしたため、ホルダー120のY方向の両側には、カバー130のベース部131と接着するための足部が不要となる。このため、Y方向にインクジェット式記録ヘッド100を並設した際に、互いに隣り合うインクジェット式記録ヘッド100の間側に足部が存在しないことから、Y方向で隣り合うインクジェット式記録ヘッド100の間隔を狭くすることができる。これにより、Y方向で隣り合うインクジェット式記録ヘッド100のヘッド本体110同士を近接して設けることができ、隣り合うインクジェット式記録ヘッドの各ヘッド本体110に設けられたノズル開口21をY方向に近接して設けることができる。
ちなみに、カバー130のY方向の両側に、ホルダー120と接着される折り曲げ部132を設けずに、インクに含まれる水分の蒸発を抑制するためには、ホルダー120のY方向の両側にも足部を設け、この足部のZ1側の端面とベース部131とを接着する必要がある。つまり、保持部121がZ方向のZ1側のみに開口するように設ける必要がある。このようにY方向の両側に足部を設けると、隣り合うインクジェット式記録ヘッド100の保持部121同士の間隔が広くなり、隣り合うインクジェット式記録ヘッド100のヘッド本体110を近接して設けることができず、Y方向にノズル開口21が離れて配置されてしまう。すなわち、互いに隣り合うインクジェット式記録ヘッド100を近接して設け、各インクジェット式記録ヘッド100のヘッド本体110同士を近接して設けるためには、足部122は、インクジェット式記録ヘッド100の並設方向であるY方向の両側に設けない方が良い。そこで、保持部121は、ヘッド本体110が配置された空間と連通した開口をY方向の両側面に設けている。また、このような構成において、ホルダー120の足部122のZ1側の端面のみにカバー130を接着すると、保持部121内がY方向の両側面で外部に開口し、ホルダー120とヘッド本体110とを接着する接着剤140を透過した水分が外部に蒸発してしまう。
本実施形態では、ヘッド本体110を近接して設けるためにY方向の両側面に開口させた保持部121をカバー130の折り曲げ部132で封止することで、Y方向の両側に足部を設けずに、Y方向で互いに隣り合うインクジェット式記録ヘッド100の間隔を狭くすることができ、隣り合うインクジェット式記録ヘッド100のノズル開口21を近接して設けることができると共に、ヘッド本体110とホルダー120とを接着する接着剤140を透過した水分の蒸発を抑制することができる。
なお、本実施形態では、ホルダー120のY方向の側面に凹部123を設け、この凹部123内に折り曲げ部132を接着するようにした。なお、凹部123は、Y方向の両側面に開口して設けられていると共に、Z方向のZ1側の面に開口して設けられている。このようにホルダー120に凹部123を設けることで、折り曲げ部132が凹部123内に挿入されて接着されるため、ホルダー120とカバー130の折り曲げ部132とを接着し易くすることができる。すなわち、ホルダー120に凹部123が設けられることで、凹部123内に挿入されたカバー130の折り曲げ部132の端部と凹部123との間に接着剤141を塗布するだけで、接着剤141がホルダー120とカバー130の折り曲げ部132との間に毛管力により充填されるため、凹部123がなくホルダー120と折り曲げ部132との隙間に対して折り曲げ部132の端部に沿って向きの異なる方向から接着剤141を塗布する工程が不要となり、接着工程を簡略化することができる。また、本実施形態では、ホルダー120に凹部123を設けることで、カバー130の折り曲げ部132のY方向の突出量が小さくなり、Y方向で互いに隣り合うインクジェット式記録ヘッド100の間隔をさらに狭くすることができ、隣り合うインクジェット式記録ヘッド100のノズル開口21の間隔をさらに狭くすることができる。また、ホルダー120に凹部123を設け、折り曲げ部132を凹部123内に挿入することで、折り曲げ部132の折り曲げ角度にばらつきが生じても、折り曲げ部132のY方向への突出量を小さくすることができるため、折り曲げ部132が隣のインクジェット式記録ヘッド100に干渉するのを抑制することができる。これによっても、互いに隣り合うインクジェット式記録ヘッド100の間隔を狭くすることができる。
このように本実施形態のヘッドユニット3では、ヘッド固定基板200にインクの水分蒸発を抑制した複数のインクジェット式記録ヘッド100をY方向に並設した際に、Y方向で互いに隣り合うインクジェット式記録ヘッド100の間隔を狭くすることができるため、隣り合うインクジェット式記録ヘッド100のノズル開口21の間隔を狭くすることができる。また、隣り合うインクジェット式記録ヘッド100のノズル開口21の間隔を狭くすることができるため、複数のインクジェット式記録ヘッド100をY方向に延びる直線上に並設することができ、ヘッドユニット3のX方向の幅を小さくすることができる。
本実施形態では、ヘッドユニット3のX方向の幅を小さくすることができるため、第1の搬送ローラー5と第2の搬送ローラー6とのX方向の距離を短くすることができ、記録シートSの姿勢の固定が容易になって、印刷品質を向上することができる。また、ヘッドユニット3及びインクジェット式記録装置1を小型化することが可能となる。
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッド100は、図3に示すように、液体噴射面20a側から平面視した際に、略平行四辺形となる形状を有する。これは、上述したように、各ヘッド本体110のノズル列を構成するノズル開口21の並設方向であるXa方向が、記録シートSの搬送方向であるX方向に対して傾斜して設けられており、このノズル列の傾斜する方向であるXa方向と同じようにインクジェット式記録ヘッド100の外形、すなわち、固定板であるカバー130を略平行四辺形となるように形成したからである。もちろん、インクジェット式記録ヘッド100の液体噴射面20a側から平面視した際の形状は、略平行四辺形に限定されず、台形の矩形状や多角形状等であってもよい。
このようにインクジェット式記録ヘッド100を複数配置してインクジェット式記録ヘッドユニット3とすることにより、製造上の歩留まり、加工の容易さ、固定板であるカバー130の平面の平面出しの容易化などの効果を奏する。
なお、本実施形態では、ホルダー120のY方向の両側に足部122を設けるようにしたが、足部122を設けないようにしてもよい。すなわち、ホルダー120のZ1側の面にヘッド本体110が接着され、カバー130のX方向及びY方向の両側に折り曲げ部132を設けるようにしてもよい。すなわち、カバー130には、液体噴射面20aの面内方向における全周に亘って折り曲げ部132が設けられており、ホルダー120の側面の全周に亘ってカバー130が接着されていてもよい。これにより、さらにヘッドユニット3のX方向の幅を小さくすることが可能となる。また、ヘッドユニット3のX方向の幅を小さくすることで、複数のヘッドユニット3をX方向に近接して設けることもできる。ただし、このようなベース部131の全周に亘って折り曲げ部132を有するカバー130は、絞り加工などによって形成する必要があるものの、絞り加工では、折り曲げ部132の長さを十分に確保することができず、製造するのが困難である場合がある。また、本実施形態のように足部122のZ1側の端面をカバー130のベース部131に接着することで、インクジェット式記録ヘッド100のZ方向の強度を向上することができる。また、足部122のZ1側の端面をカバー130のベース部131に接着することで、カバー130とホルダー120との接着時の圧力を足部122によって支持することができ、ヘッド本体110に直接圧力が印加されるのを抑制してヘッド本体110の破壊等を抑制することができる。
また、本実施形態では、ホルダー120のY方向の両側に足部122を設けないようにしたが、Y方向の両側に足部122を設けることで、インクジェット式記録ヘッド100のZ方向の強度を向上させることができる。この場合、X方向の両側に設けた足部122のZ1側の端面のX方向の長さよりも、Y方向の両側に設けた足部122のZ1側の端面のY方向の長さを小さくすることで、Y方向で互いに隣り合うインクジェット式記録ヘッド100の間隔を狭くすることができる。また、この場合、Y方向の両側において、折り曲げ部132とホルダー120の側面とを接着剤141により接着することで、カバー130との接着に要する領域をホルダー120の側面に確保することができ、水分の蒸発を効果的に抑制することができる。
また、本実施形態では、ベース部131のX方向の両端部は、Z2側に向かって屈曲されておらず、足部122は、液体噴射面20a側でこのベース部131に接着されている。もちろん、これに限定されず、例えば、ベース部131のX方向の両端部であってY方向の両端部である4隅をエッジ部として残して、X方向およびY方向に折り曲げ部を形成してもよい。
これにより、インクジェット式記録ヘッド100の液体噴射面20a側におけるX方向の角部をカバー130によって覆って、記録シートSが当接することによりカバー130が剥離する等の不具合を抑制することができる。
以下、上述した液体噴射装置のインクジェット式記録ヘッド100のヘッド本体110の一例について以下に詳細に説明するが、もちろんヘッド本体110の構成は以下の構成に限定されるものではない。なお、図6は、本発明の実施形態1に係るヘッド本体の斜視図であり、図7は、ヘッド本体のY方向の断面図である。
図示するように、本実施形態のヘッド本体110は、流路形成基板10、連通板15、ノズルプレート20、保護基板30、コンプライアンス基板45、ケース40等の複数の部材を備え、これら複数の部材が接着剤等によって接合されている。
図示するように、ヘッド本体110を構成する流路形成基板10には、一方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された圧力発生室12が複数のノズル開口21が並設される方向に沿って並設されている。なお、本実施形態では、この圧力発生室12が並設される方向は、Xa方向と一致する。また、流路形成基板10には、圧力発生室12がXa方向に並設された列が複数列、本実施形態では、2列設けられている。この圧力発生室12がXa方向に沿って形成された圧力発生室12の列が複数列設された列設方向を、以降、Ya方向と称する。なお、本実施形態では、Xa方向及びYa方向に直交する方向は、Z方向と一致する。また、本実施形態のヘッド本体110は、ノズル開口21の並設方向であるXa方向が、記録シートSの搬送方向であるX方向に対して傾斜した方向となるようにヘッドユニット3に搭載される。
また、流路形成基板10には、圧力発生室12のYa方向の一端部側に、当該圧力発生室12よりも開口面積が狭く、圧力発生室12に流入するインクの流路抵抗を付与する供給路等が設けられていてもよい。
また、図7に示すように、流路形成基板10の一方面側には、連通板15が接合されている。また、連通板15には、各圧力発生室12に連通する複数のノズル開口21が設けられたノズルプレート20が接合されている。本実施形態では、ノズルプレート20のノズル開口21が開口するZ方向のZ1側が液体噴射面20aとなっている。
連通板15には、圧力発生室12とノズル開口21とを連通するノズル連通路16が設けられている。連通板15は、流路形成基板10よりも大きな面積を有し、ノズルプレート20は流路形成基板10よりも小さい面積を有する。このようにノズルプレート20の面積を比較的小さくすることでコストの削減を図ることができる。
また、連通板15には、マニホールド95の一部を構成する第1マニホールド17と、第2マニホールド18とが設けられている。
第1マニホールド17は、連通板15をZ方向に貫通して設けられている。
また、第2マニホールド18は、連通板15をZ方向に貫通することなく、連通板15のノズルプレート20側に開口してZ方向の途中まで設けられている。
さらに、連通板15には、圧力発生室12のY方向の一端部に連通する供給連通路19が、各圧力発生室12毎に独立して設けられている。この供給連通路19は、第2マニホールド18と圧力発生室12とを連通する。
ノズルプレート20には、各圧力発生室12とノズル連通路16を介して連通するノズル開口21が形成されている。すなわち、ノズル開口21は、同じ種類の液体であるインクを噴射するものがXa方向に並設され、このXa方向に並設されたノズル開口21の列がYa方向に2列形成されている。なお、本実施形態では、詳細は以下に示すように、1つのノズル列を2つに分割して1列で2種類の液体を噴射できるようになっている。
一方、流路形成基板10の連通板15とは反対面側には、振動板が形成されている。また、振動板上には、第1電極と圧電体層と第2電極とが順次積層されることで、本実施形態の圧力発生手段である圧電アクチュエーター300が構成されている。一般的には圧電アクチュエーター300の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層を各圧力発生室12毎にパターニングして構成する。
また、流路形成基板10の圧電アクチュエーター300側の面には、流路形成基板10と略同じ大きさを有する保護基板30が接合されている。保護基板30は、圧電アクチュエーター300を保護するための空間である保持部31を有する。また、保護基板30には、Z方向に貫通する貫通孔32が設けられている。圧電アクチュエーター300の電極から引き出されたリード電極90の端部は、この貫通孔32内に露出するように延設され、リード電極と駆動IC等の駆動回路97を実装した配線基板98とが、貫通孔32内で電気的に接続されている。
また、保護基板30及び連通板15には、複数の圧力発生室12に連通するマニホールド95を画成するケース40が固定されている。ケース40は、平面視において上述した連通板15と略同一形状を有し、保護基板30に接合されると共に、上述した連通板15にも接合されている。具体的には、ケース40は、保護基板30側に流路形成基板10及び保護基板30が収容される深さの凹部41を有する。この凹部41は、保護基板30の流路形成基板10に接合された面よりも広い開口面積を有する。そして、凹部41に流路形成基板10等が収容された状態で凹部41のノズルプレート20側の開口面が連通板15によって封止されている。これにより、流路形成基板10の外周部には、ケース40と流路形成基板10及び保護基板30とによって第3マニホールド42が画成されている。そして、この第3マニホールド42と、連通板15に設けられた第1マニホールド17及び第2マニホールド18とによって本実施形態のマニホールド95が構成されている。なお、上述したように1列のノズル列で2種類の液体を噴射できるようになっているので、マニホールド95を構成する第1マニホールド17、第2マニホールド18及び第3マニホールド42は、それぞれノズル列方向、すなわち、Xa方向で2つに分割されている。例えば、第3マニホールド42は、図6に示すように、第3マニホールド42aと第3マニホールド42bとからなる。なお、他の図示は省略する。
本実施形態では、マニホールド95を構成する第1マニホールド17、第2マニホールド18及び第3マニホールド42は、それぞれノズル列の位置に対して対称に配置されている。これによれば、各ノズル列毎に異なる液体を噴射することも可能となる。
勿論、マニホールドの配置はこれに限定されるものではない。
また、本実施形態では、後述するように4種の液体を噴射できるように、各ノズル列に対応するマニホールドをXa方向で2つに分割して合計4つのマニホールドとしてが、列毎に形成されたマニホールドとしてもよいし、また、2列で1つのマニホールドとしてもよい。
また、連通板15の第1マニホールド17及び第2マニホールド18が開口する面には、コンプライアンス基板45が設けられている。このコンプライアンス基板45が、第1マニホールド17と第2マニホールド18の開口を封止している。
このようなコンプライアンス基板45は、本実施形態では、封止膜46と、固定基板47と、を具備する。封止膜46は、可撓性を有する薄膜(例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)やステンレス鋼(SUS)等により形成されている。また、固定基板47は、ステンレス鋼(SUS)等の金属等の硬質の材料で形成される。この固定基板47のマニホールド95に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部48となっているため、マニホールド95の一方面は可撓性を有する封止膜46のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部49となっている。
また、本実施形態では、固定板であるカバー130は、このコンプライアンス基板45の連通板15とは反対面側に接着される。すなわち、カバー130のベース部131に設けられた露出開口部134は、ノズルプレート20の面積よりも広い開口面積を有し、露出開口部134内でノズルプレート20の液体噴射面20aを露出する。もちろん、カバー130は、これに限定されず、例えば、カバー130の露出開口部134をノズルプレート20の外形よりも小さな開口面積とし、カバー130をノズルプレート20の液体噴射面20aに当接又は接着するようにしてもよい。もちろん、カバー130の露出開口部134をノズルプレート20の外形よりも小さな開口面積とした場合であっても、カバー130と液体噴射面20aとが接しないように設けるようにしてもよい。すなわち、カバー130が液体噴射面20a側に設けられているとは、液体噴射面20aに接していないものも、また、液体噴射面20aに接するものも含むものである。
また、本実施形態では、カバー130は、コンプライアンス基板45の固定基板47に接着されている。これにより、上述したようにカバー130とホルダー120との間の保持部121を封止することができ、インクの水分蒸発を抑制することができる。
なお、ケース40には、マニホールド95に連通して各マニホールド95にインクを供給するための導入路44が設けられている。また、ケース40には、保護基板30の貫通孔32に連通して配線基板98が挿通される接続口43が設けられている。
このような構成のヘッド本体110では、インクを噴射する際に、貯留手段から導入路44を介してインクを取り込み、マニホールド95からノズル開口21に至るまで流路内部をインクで満たす。その後、駆動回路97からの信号に従い、圧力発生室12に対応する各圧電アクチュエーター300に電圧を印加することにより、圧電アクチュエーター300と共に振動板をたわみ変形させる。これにより、圧力発生室12内の圧力が高まり所定のノズル開口21からインク滴が噴射される。
ここで、各ヘッド本体110のノズル列を構成するノズル開口21の並設方向であるXa方向が、記録シートSの搬送方向であるX方向に対して傾斜して設けられている点について詳細に説明する。
本実施形態に係るヘッド本体110のノズル開口21の配置を模式的に示した説明図を図8に示す。図8に示すように、1つのノズルプレート20にはノズル開口21のノズル列が2列設けられており、ノズル列のノズル開口21は搬送方向であるX方向に対して所定角度傾斜しているXa方向に並設されている。そして、ノズル開口Xaが併設されたXa方向がX方向に対して傾斜していることにより、ヘッド本体110における2つのノズル列の間で、それぞれのノズル列のノズル開口21がX方向で重なっている。
ここで、各ノズル列のノズル開口21を、Y方向の仮想線に対して、X方向に投影した場合のノズル開口21間の距離はMである。また、各ノズル列のノズル開口21をX方向の仮想線に対して、Y方向に投影した場合のノズル開口21間の距離はNである。
そして、この例では、1つのノズル列で2種類、2つのノズル列で4種類の液体を噴射できるようになっている。すなわち、4色のインクを使用すると仮定すると、例えば、ノズル列aでは、ブラックBkとマゼンタM、ノズル列bでは、シアンCとイエローYを噴射できるようになっている。また、ノズル列aとノズル列bとは同じ数のノズル開口21を有し、ノズル列aのノズル開口21のY方向の位置と、ノズル列bのノズル開口21のY方向の位置とは、X方向で重なっている。
また、ヘッド本体110a〜110cは、同様なノズル列a、bを有しており、ヘッド本体110a〜110cがY方向に近接して設けられることにより、Y方向に隣接するヘッド本体110の各ノズル開口21が、互いにX方向で重なるように並設されている。よって、例えばヘッド本体110aのマゼンタMのノズル列aとイエローYのノズル列bとが、ヘッド本体110bのブラックBkのノズル列aとシアンCのノズル列bとにX方向で重なることで、X方向の一列に4色が並ぶようになり、カラーイメージを印刷することができる。また、Y方向に隣接するヘッド本体110bとヘッド本体110cについても、同様に、各ノズル開口21が、互いにX方向で重なるように並設されている。
さらに、隣接するヘッド本体110が有する同じ色のノズル列のうち少なくとも一部のノズル開口21が互いにX方向で重なるように配置されていることで、ヘッド本体110間のつなぎ目の画質を向上することができる。すなわち、例えば図8では、ヘッド本体110aのマゼンタMのノズル列aの1つのノズル開口21とヘッド本体110bのマゼンタMのノズル列aの1つのノズル開口21とが、互いにX方向で重なるように配置されており、この互いに重なる2つのノズル開口21からの噴射を制御することにより、隣接するヘッド本体110間のつなぎ目においてバンディングや筋といった画質の劣化を防ぐことができる。また、図8では1つのノズル開口21のみがX方向に重なっているが、2つ以上のノズル開口21がX方向に重なっていてもよい。
このような色の配置は、勿論これに限定されるものではない。例えば、図9に示すように、1列で、ブラックBk、マゼンタM、シアンC及びイエローYの4色を打てるように配置してもよい。
また、上述したように、ヘッド本体を複数有するインクジェット式記録ヘッド100をヘッド固定基板200に4個固定してヘッドユニット3を構成しているが、隣接するインクジェット式記録ヘッド100同士でノズル列の一部がX方向で重なるように配置されている。すなわち、1つのインクジェット式記録ヘッド100において隣接するヘッド本体110の関係と同様に、Y方向に隣接するインクジェット式記録ヘッド100間において隣接するヘッド本体110がY方向に近接して設けられることにより、隣接するインクジェット式記録ヘッド100間において、カラーイメージを印刷できるとともに、隣接するインクジェット式記録ヘッド100間のつなぎ目の画質を向上することができる。もちろん、隣接するインクジェット式記録ヘッド100間においてX方向に重なるノズル開口21の数は、1つのインクジェット式記録ヘッド100におけるヘッド本体110間においてX方向に重なるノズル開口21の数と同じである必要はない。
このように、ヘッド本体間のノズル列と、インクジェット式記録ヘッド間のノズル列とがX方向で一部重なることにより、つなぎ目の画質を向上することができる。
また、上述したように多色インクを1つのヘッド本体に配置したものを用いることで、ヘッドユニット内のノズル列間で第3方向においてオーバーラップする順番と、ヘッドユニット間のノズル列間で第3方向においてオーバーラップする順番とを同じにできるので、色の重なり順を揃えることができるという利点がある。
ここで、X方向とXa方向とは、45度の角度で交差してもよいが、0度より大きく45度未満の角度で交差することが好ましい。これによれば、45度より大きく90度未満で交差する場合と比較してY方向のノズル間隔を小さくでき、高解像度のヘッドが実現できる。勿論、X方向とXa方向とを、45度より大きく90度未満の角度で交差するようにしてもよい。
また、各ノズル列のXa方向において隣接するノズル開口21間において、X方向の距離NとY方向の距離である距離Mとは整数比となるように、ノズルピッチやX方向とXa方向の角度を設定するのが好ましい。これによれば、X方向及びY方向にマトリクス状に配置された画素から構成されるイメージデータを印刷する場合に、各ノズルと画素との対応付けが容易となる。なお、勿論、これに限定されるものではない。
ここで、ヘッド本体内のノズル開口21の配置をさらに詳細に説明する図を図10に示す。図10(a)に示すように、本実施形態では、Y方向のうちの一方の側を第1側とした場合、最も第1側にあるノズル列aは、Y方向に隣接するノズル列bの最も第1側にあるノズル開口21bよりも、Y方向において第1側に位置するノズル開口を有さないようになっている。すなわち、ノズル列aは、ノズル列bの最も第1側のノズル開口21bの位置であるラインL1に対して、ラインL1と同じ位置であるノズル開口21を有するものの、ラインL1より第1側にはノズル開口を有さない。
また、本実施形態では、Y方向のうちの他方の側を第2側とした場合、最も第2側にあるノズル列bは、Y方向に隣接するノズル列aの最も第2側にあるノズル開口21aよりも、Y方向において第2側に位置するノズル開口を有さない。すなわち、ノズル列bは、ノズル列aの最も第2側のノズル開口21aの位置であるラインL2に対して、ラインL2と同じ位置であるノズル開口21を有するものの、ラインL2より第2側にノズル開口を有さない。これにより、ヘッド本体110をY方向に併設した場合に、Y方向の第1側および第2側のいずれの側においても無駄なノズル開口が存在しないようにしている。
図10(b)は、このような限定のないものを図示したものであり、ノズル列a′は、ノズル列b′の最も第1側のノズル開口21b′の位置であるラインL1′より第1側に、ノズル開口21′を2つ有することになる。本実施形態では、ノズル開口Xaが併設されたXa方向がX方向に対して傾斜していることにより、ヘッド本体110における2つのノズル列の間で、それぞれのノズル列のノズル開口21がX方向で重なっているが、ノズル列a′のノズル開口のうちラインL1′より第1側のノズル開口21′は、同じヘッド本体110のノズル列b′のノズル開口21とX方向で重なることがない。
また、ノズル列b′は、ノズル列a′の最も第2側のノズル開口21a′の位置であるラインL2′より第2側に、ノズル開口21′を2つ有することになる。こちらも、ノズル列b′のノズル開口のうちラインL2′より第2側のノズル開口21′は、同じヘッド本体110のノズル列a′のノズル開口21とX方向で重なることがない。もちろん、ヘッド本体110はY方向に併設されるので、ノズル列b′のノズル開口のうちラインL2′より第2側のノズル開口21′は、Y方向に隣接するヘッド本体110のノズル列a′のノズル開口21′とはX方向で重なりうる。しかしながら、インクジェット式記録ヘッド100が有する複数のヘッド本体110のうち、最も第2側のヘッド本体110については、ノズル列b′のノズル開口のうちラインL2′より第2側のノズル開口21′は、同じヘッド本体110のノズル列a′のノズル開口21とX方向で重なることがない。なお、本実施形態では、ヘッドユニット3が4つのインクジェット式記録ヘッド100をY方向に併設しているので、前述のとおり、Y方向に隣接するインクジェット式記録ヘッド100間でX方向で重なるノズル開口が設けられうる。しかしながら、ヘッドユニット3が有する複数のヘッド本体110のうち、最も第2側のヘッド本体110については、ノズル列b′のノズル開口のうちラインL2′より第2側のノズル開口21′は、同じヘッド本体110のノズル列a′のノズル開口21とX方向で重なることがない。
すなわち、これら4つのノズル開口21′は、同じヘッド本体110内において他のノズル列のノズル開口とX方向で重ならないので、無駄なものとなりうる。
本実施形態では、上述したように、このような無駄なノズル開口を排除した構造を有するものである。
なお、本実施形態では、このように両側において無駄なノズル開口が存在しないようにしているが、片側のみの無駄なノズル開口を排除するだけでもよい。
また、本実施形態では、ヘッド本体110をY方向に併設して、複数のヘッド本体110によりヘッドユニット3を構成したが、1つのヘッド本体110によりヘッドユニット3を構成してもよい。
また、本実施形態では、Y方向のうちの一方の側を第1側とした場合、最も第1側にあるノズル列aは、Y方向に隣接するノズル列bの最も第1側にあるノズル開口21bと、Y方向において同じ位置に最も第1側のノズル開口21cを有する。これによれば、ノズル列毎に異なる種類の液体を噴射することも可能となる。しかしながら、両列において、ノズル開口のY方向の位置が必ずしも同一である必要はない。
また、本実施形態では、各ノズル列a、bは、同じ数のノズル開口21を有している。これによれば、各ノズル列間のX方向におけるオーバーラップ数を同じにでき、効率的な液体噴射ができる。しかしながら、各ノズル列のノズル開口の数は、必ずしも同じである必要はない。
また、本実施形態では、ヘッド本体は、2列のノズル列に対して1つのノズルプレート20を有することが好ましい。これによれば、各ノズル列の配置がさらに高精度に実現できる。勿論、各列毎に別のノズルプレートを設けてもよい。なお、ノズルプレート20は、ステンレス鋼(SUS)板やシリコン基板などから構成される。
なお、以上説明した実施形態では、1つのヘッド本体に2列のノズル列を設けた例を説明したが、3列以上のノズル列を有するものであっても同様に上述した効果を奏することはいうまでもない。なお、本実施形態のように、1つのヘッド本体110に設けられたノズル列が2列であれば、図7のように、それぞれのノズル列に対応した2つのマニホールド95の間に、それぞれのノズル列のノズル開口21を配置することができるので、複数のノズル列のノズル開口21がそれぞれのノズル列に対応したマニホールドに対して同じ側に配置される場合と比較すると、2列のノズル列のYa方向の間隔を狭めることができる。ゆえに、2列のノズル列に対して1つのノズルプレート20に要する面積を小さくすることができる。また、2列のノズル列のそれぞれの圧電アクチュエーター300と配線基板98との接続も容易になる。
また、ノズル列a,bが噴射する液体の種類は全て同じであってもよく、例えば全て同じ色のインクを使用してもよい。
(実施形態2)
上述した実施形態では、液体噴射面20a側から平面視した際に、略平行四辺形となる形状を有する固定板であるカバー130に、長方形のノズルプレート20を有するヘッド本体を6つ固定したインクジェット式記録ヘッド100を例として説明したが、ノズルプレートの形状はこれに限定されるものでない。
本実施形態では、平行四辺形形状を有するノズルプレート20Aを具備するものとした以外は上述した実施形態と同様であるので、重複する説明は省略する。
図11は、インクジェット式記録ヘッド100Aの液体噴射面側からの平面図である。図示するように、ノズルプレート20Aは、X方向及びY方向のそれぞれに沿った辺を有する平行四辺形形状を具備する。すなわち、ノズルプレート20Aの外形は、ノズルプレート20Aが備える2つのノズル列a,bのノズル開口21の配置の外形と近似する。これによれば、平行四辺形状に配置された複数のノズル列の集合を効率的に配置することができ、ノズルプレートのサイズを小さくでき、高集積化が可能となる。
(実施形態3)
上述した実施形態では、1つのヘッド本体の隣接するノズル列間において、X方向においてノズル開口が重なる例を示したが、所定ピッチずつずれる配置としてもよい。すなわち、少なくとも2列であるL列で各ノズル列の各ノズル開口をX方向に投影した場合のノズル開口間のY方向の距離をMとした場合に、各ノズル列のノズル開口の位置がM×(1/L)ずつY方向にずらして配置されていてもよい。
図12には、L=2の場合の、インクジェット式記録ヘッド100Bの液体噴射面側からの平面図を示す。
図12(a)に示すように、ノズル列aの隣接する2つのノズル開口21AのY方向の位置の間に、ノズル列bのノズル開口21Bが存在する。なお、L=3の場合には、第1のノズル列の隣接するノズル開口のY方向の位置の間に、1/3ピッチずつずれて第2のノズル列のノズル開口と、第3のノズル列のノズル開口が存在するようにすればよい。
このようなノズル開口21A、21Bを有するインクジェット式記録ヘッド100Bにおいても、Y方向のうちの一方の側を第1側とした場合、最も第1側にあるノズル列aは、Y方向に隣接するノズル列bの最も第1側にあるノズル開口21Bbの位置であるラインL1よりも、Y方向において距離M以上第1側に位置するノズル開口を有さないものである。これにより、無駄なノズル開口が存在しないようにしている。なお、ノズル列aの最も第1側のノズル開口21A1は、Y方向において第1側とは逆方向にM/2だけずれた位置に存在している。
また、本実施形態では、Y方向のうちの他方の側を第2側とした場合、最も第2側にあるノズル列bは、Y方向に隣接するノズル列aの最も第2側にあるノズル開口21Aaの位置であるラインL2よりも、Y方向において距離M以上第2側に位置するノズル開口を有さない。これにより、逆側においても無駄なノズル開口が存在しないようにしている。なお、ノズル列a,bのノズル開口の数が同じであれば、ノズル列bの最も第2側のノズル開口21B1は、Y方向において第2側とは逆方向にM/2だけずれた位置に存在している。
図12(b)は、ノズル開口の位置を図12(a)とは逆側にずらした変形例である。 このようなノズル開口21C、21Dを有するインクジェット式記録ヘッド100Cにおいても、Y方向のうちの一方の側を第1側とした場合、最も第1側にあるノズル列aは、Y方向に隣接するノズル列bの最も第1側にあるノズル開口21Dbの位置であるラインL1よりも、Y方向において距離M以上第1側に位置するノズル開口を有さないものである。これにより、無駄なノズル開口が存在しないようにしている。なお、ノズル列aの最も第1側のノズル開口21C1は、Y方向において第1側にM/2だけずれた位置に存在しており、上述した条件を満足している。
また、本実施形態では、Y方向のうちの他方の側を第2側とした場合、最も第2側にあるノズル列bは、Y方向に隣接するノズル列aの最も第2側にあるノズル開口21Caの位置であるラインL2よりも、Y方向において距離M以上第2側に位置するノズル開口を有さない。これにより、逆側においても無駄なノズル開口が存在しないようにしている。なお、ノズル列bの最も第2側のノズル開口21C1は、Y方向において第2側にM/2だけずれた位置に存在しており、上述した条件を満足している。
本実施形態においても、上述したように、このような無駄なノズル開口を排除した構造を実現できる。
また、本実施形態では、Y方向のうちの一方の側を第1側とし、第1側をプラス、第2側をマイナスとした場合、最も第1側にあるノズル列は、Y方向に隣接するノズル列の最も第1側にあるノズル開口と、Y方向において−M×(L−1)/L以上、M×(L−1)/L以下の第1側の位置に、最も第1側のノズル開口を有するものとなり、ノズル列のノズルを効率的に利用できるものとなっている。
また、逆側も同様であり、Y方向のうちの他方の側を第2側とし、第1側をプラス、第2側をマイナスとした場合、最も第2側にあるノズル列は、Y方向に隣接するノズル列の最も第2側にあるノズル開口と、Y方向において−M×(L−1)/L以上、M×(L−1)/L以下の第2側の位置に、最も第2側のノズル開口を有するものとなり、ノズル列のノズルを効率的に利用できるものとなっている。
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態1〜3について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
例えば、上述した実施形態1〜3では、固定板であるカバーに複数のヘッド本体を固定した例を示したが、固定板に1つのヘッド本体のみを設けてもよい。
また、1つのヘッド本体で複数の液体を噴射する例を示したが、ヘッド本体毎に液体の種類を変えてもよく、ノズル列毎に液体の種類を変えてもよい。
また、例えば、上述した実施形態1〜3では、ヘッド本体110は、流路形成基板10、連通板15、ノズルプレート20、保護基板30、コンプライアンス基板45、ケース40等の複数の部材を備えるとしたが、液体噴射面20aに設けられたノズル開口21から液体を噴射するために、当該ノズル開口21と連通した圧力発生室12に圧力を発生させる圧力発生手段と、当該圧力発生手段が設けられ、所定の方向に沿って並設された複数の圧力発生室12とを少なくとも備えていればよい。すなわち、上述した実施形態1では、ホルダー120のZ1側がヘッド本体110のZ2側と接着され、ヘッド本体がケース40を最もZ2側に積層していたが、ヘッド本体110は、ケース40を介してホルダー120と接着される必要はなく、ヘッド本体110は、ケース40を介さずにホルダー120と接着されていてもよい。
また、上述した実施形態1〜3では、インクジェット式記録ヘッド100の液体噴射面20a側に設けられた固定板であるカバー130と、ヘッド本体110のノズル開口21が設けられたノズルプレート20とを別体としたが、特にこれに限定されず、ノズルプレート20をヘッド本体110の外側まで延設し、延設した端部をZ2方向に折り曲げて折り曲げ部132を設けるようにしてもよい。すなわち、この場合には、ノズルプレート20が固定板に相当し、ヘッド本体110に対してノズルプレート20が接着されているとする。つまり、固定板がヘッド本体110に対して液体噴射面20a側に設けられているとは、固定板の一方面が液体噴射面20aであることも含むものである。また、固定板はヘッド本体110に対して液体噴射面20a側に設けられていればよいため、最も液体噴射面20a側に突出して設けられていなくてもよい。すなわち、上述した実施形態1〜3において、カバー130よりもノズルプレート20の液体噴射面20aがZ1側に突出して設けられていてもよい。さらに、インクジェット式記録ヘッド100の液体噴射面20a側に固定板よりもZ1側にノズルプレート20とは異なる他の部材が設けられていてもよい。なお、固定板がヘッド本体110に対してホルダー120と反対側に設けられている場合、固定板はヘッド本体110に対して液体噴射面20a側に設けられている。
さらに、上述した実施形態1〜3では、インクジェット式記録装置1として、ヘッドユニット3が装置本体2に固定されて、記録シートSを搬送するだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置を例示したが、特にこれに限定されず、ヘッドユニット3を記録シートSの搬送方向であるX方向とは交差する方向、例えば、Y方向に移動するキャリッジに搭載して、ヘッドユニット3を搬送方向とは交差する方向に移動しながら印刷を行う、所謂シリアル型記録装置にも本発明を適用することができる。また、ヘッドユニット3に対して記録シートSを搬送する構成に限定されず、記録シートSに対してヘッドユニット3を移動させる構成により印刷を行ってもよく、記録シートSをヘッドユニット3に対して相対的に搬送すればよい。
また、ノズル列が備えるノズル開口21には、イメージデータの画素に対応付けされたノズルだけでなく、イメージデータの画素に対応付けされていないノズルである、いわゆるダミーノズルが含まれていてもよい。これによれば、各ノズル列内で、端部のノズルと中央のノズルとで、液体噴射時に隣接するノズルから受ける影響を揃えることができる。ダミーノズルは、例えば同じ種類の液体を噴射する1つのノズル列のノズル開口21のうち、Xa方向の最も外側の両方に設けたり、一方のみに設けたりすることができる。
また、上述した実施形態1〜3では、圧力発生室12に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、Z方向に積層された圧電アクチュエーター300を用いて説明したが、圧電アクチュエーター300は、例えば、成膜及びリソグラフィー法によって形成された薄膜型や、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型等であってもよい。また、圧電アクチュエーター300は、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型を使用することができる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口21から液滴を噴射するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口21から液滴を噴射させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用することができる。
1 インクジェット式記録装置(液体噴射装置)、 3 インクジェット式記録ヘッドユニット(液体噴射ヘッドユニット)、 4 搬送手段、 5 第1の搬送ローラー、 6 第2の搬送ローラー、 7 支持部材、 10 流路形成基板、 20 ノズルプレート、 20a 液体噴射面、 21 ノズル開口、 30 保護基板、 40 ケース、 45 コンプライアンス基板、 90 リード電極、 95 マニホールド、 97 駆動回路、 98 配線基板、 100 インクジェット式記録ヘッド(液体噴射ヘッド)、 110 ヘッド本体、 120 ホルダー(保持部材)、 121 保持部、 122 足部、 123 凹部、 130 カバー(固定板)、 131 ベース部、 132 折り曲げ部、 140、141 接着剤、 200 ヘッド固定基板、 300 圧電アクチュエーター

Claims (18)

  1. 第1方向に沿って所定のノズルピッチでノズルが並ぶノズル列であって、互いに平行なL(Lは2以上の整数)列のノズル列を有するヘッド本体を具備する液体噴射ヘッドであって、
    前記ヘッド本体は、
    前記ノズルが設けられたノズルプレートと、
    前記ノズルから液体を噴射するための駆動素子と、
    を備え、
    各ノズル列は、
    前記第1方向と0〜90度の範囲の所定角度で交差する第2方向の仮想線に対して、前記第2方向に直交する第3方向へ、前記各ノズル列のノズル位置を投影した場合に、前記各ノズル列のノズル間の距離がMであって、
    前記第2方向の仮想線に対して、前記第3方向へ、前記L列のノズル列のノズル位置を投影した場合に、前記L列のノズル列間でノズル位置が重なるか、前記L列のノズル列のノズル間の距離がM×(1/L)ずつ前記第2方向にずれるように、
    設けられ、
    前記第2方向のうちの一方の側を第1側とした場合、前記L列のノズル列のうち、最も前記第1側にあるノズル列は、前記第2方向に隣接するノズル列の最も前記第1側にあるノズルよりも、前記第2方向において前記M以上前記第1側に位置するノズルを有さない
    ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
  2. 前記第2方向のうちの他方の側を第2側とした場合、
    前記L列のノズル列のうち、最も前記第2側にあるノズル列は、前記第2方向に隣接するノズル列の最も前記第2側にあるノズルよりも、前記第2方向において前記M以上前記第2側に位置するノズルを有さない、
    ことを特徴とする請求項1記載の液体噴射ヘッド。
  3. 最も前記第1側にあるノズル列は、前記第2方向に隣接するノズル列の最も前記第1側にあるノズルと、前記第2方向において同じ位置に、最も前記第1側のノズルを有する、
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の液体噴射ヘッド。
  4. 最も前記第1側にあるノズル列は、前記第2方向に隣接するノズル列の最も前記第1側にあるノズルと、前記第2方向において−M×(L−1)/L以上、M×(L−1)/L以下の前記第1側の位置に、最も前記第1側のノズルを有する、
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の液体噴射ヘッド。
  5. 前記各ノズル列は、同じ数のノズルを有することを特徴とする請求項1〜4の何れか一項記載の液体噴射ヘッド。
  6. 前記ヘッド本体は、前記L列のノズル列に対して1つのノズルプレートを有することを特徴とする請求項1〜5の何れか一項記載の液体噴射ヘッド。
  7. 前記ノズルプレートは、前記第1方向及び前記第3方向のそれぞれに沿った辺を有する平行四辺形であることを特徴とする請求項6記載の液体噴射ヘッド。
  8. 前記第1方向と前記第3方向とは、0度より大きく45度未満の角度で交差することを特徴とする請求項1〜7の何れか一項記載の液体噴射ヘッド。
  9. 前記各ノズル列の隣接するノズル間において、前記第3方向の距離をNとすると、前記Nと前記Mとは整数比であることを特徴とする請求項1〜8の何れか一項記載の液体噴射ヘッド。
  10. 前記L列のノズル列は、2列のノズル列であることを特徴とする請求項1〜9の何れか一項記載の液体噴射ヘッド。
  11. 前記第1方向に直交する方向において、前記2列のノズル列のそれぞれのマニホールドの間に、前記2列のノズル列が配置されていることを特徴とする請求項1〜10の何れか一項記載の液体噴射ヘッド。
  12. 各ノズル列には、ダミーノズルが含まれることを特徴とする請求項1〜11の何れか一項記載の液体噴射ヘッド。
  13. 前記各ノズル列のうちの少なくとも1つのノズル列には、異なる複数の液体を噴射するノズルが含まれることを特徴とする請求項1〜12の何れか一項記載の液体噴射ヘッド。
  14. 請求項1〜13の何れか一項記載のヘッド本体を複数個、共通の固定板に固定して配置したことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
  15. 前記固定板は、前記第1方向及び前記第3方向のそれぞれに沿った辺を有する平行四辺形であることを特徴とする請求項14記載の液体噴射ヘッドユニット。
  16. 複数個の前記ヘッド本体のうち、1つのヘッド本体のノズル列の一部の前記第2方向の位置と、これと隣接するヘッド本体のノズル列の一部の前記第2方向の位置とが、前記第3方向に重なっていることを特徴とする請求項14又は15記載の液体噴射ヘッドユニット。
  17. 請求項14〜16の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドユニットを複数個、前記第2方向に並べたことを特徴とする液体噴射ラインヘッド。
  18. 請求項1〜13の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド、請求項14〜16の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドユニット又は請求項17記載の液体噴射ラインヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
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