JP2023093072A - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】圧力室の幅をノズルの入口径よりも小さくすることができる液体吐出ヘッドを提供すること。【解決手段】液体吐出ヘッドは、アクチュエータと、複数のノズル室と、ノズルプレートと、を備える。アクチュエータは、複数の圧力室を有し、前記複数の圧力室の容積を可変する。複数のノズル室は、前記複数の圧力室の一端にそれぞれ設けられる。ノズルプレートは、前記複数のノズル室と対向して設けられ、入口径が前記圧力室の幅よりも大きい、液体を吐出する複数のノズルが形成される。【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、液体吐出ヘッドに関する。

従来、インク等の液体を吐出するシェアモード型の液体吐出ヘッドで駆動周波数を向上させるため、液体をノズルから吐出する圧力室と、液体を吐出しない空気室を交互に複数配列したものがある。この空気室は、感光性樹脂で形成された壁で封止され、空気室に液体が流入するのを防止している。液体を吐出するノズルは、圧電部材を溝加工することにより形成された圧力室に直接連通するように形成されている。

しかしながら、この従来技術は、圧力室の幅をノズルの入口径よりも大きくしなければならないため、インクに対して適正な粘性抵抗を付与できない虞がある。このため、液体の吐出後もノズルに向かう液体の流れを抑制できず、ノズル面からメニスカスが盛り上がり、高い駆動周波数では吐出速度の低下が生じて印字品質が低下する虞がある。

特開2015－189031号公報

本発明は、圧力室の幅をノズルの入口径よりも小さくすることができる液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。

液体吐出ヘッドは、アクチュエータと、複数のノズル室と、ノズルプレートと、を備える。アクチュエータは、複数の圧力室を有し、前記複数の圧力室の容積を可変する。複数のノズル室は、前記複数の圧力室の一端にそれぞれ設けられる。ノズルプレートは、前記複数のノズル室と対向して設けられ、入口径が前記圧力室の幅よりも大きい、液体を吐出する複数のノズルが形成される。

実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図。 実施形態に係る液体吐出ヘッドのヘッド本体の構成を示す斜視図。 実施形態に係るヘッド本体の構成を一部省略して示す平面図。 実施形態に係るヘッド本体の構成を示す断面図。 実施形態に係るヘッド本体の構成を拡大して示す平面図。 実施形態に係るヘッド本体の構成を拡大して示す断面図。 実施形態に係るヘッド本体の構成を示す断面図。 実施形態に係る液体吐出ヘッドの駆動波形の一例を示す説明図。 実施形態に係る液体吐出ヘッドと、従来例の液体吐出ヘッドとの、メニスカス位置の時間変化の例を示す説明図。 実施形態に係る液体吐出ヘッドを用いた液体吐出装置の構成を示す説明図。

以下に、実施形態に係る液体吐出ヘッド１及び液体吐出ヘッド１を用いた液体吐出装置２について、図１乃至図１０を参照して説明する。図１は、実施形態に係る液体吐出ヘッド１の構成を示す斜視図であり、図２は、液体吐出ヘッド１のヘッド本体１１の構成を示す斜視図である。図３は、ヘッド本体１１の構成を一部省略して示す平面図である。図４は、ヘッド本体１１の構成を、図３中ＩＶ－ＩＶ線断面で示す断面図である。図５は、ヘッド本体１１のアクチュエータ１１３の構成を拡大して示す平面図であり、図６は、ヘッド本体１１の構成を、図５中ＶＩ－ＶＩ線断面で示す断面図、図７は、ヘッド本体１１の構成を、図５、図６中ＶＩＩ－ＶＩＩ線断面で示す断面図である。

図８は、実施形態に係る液体吐出ヘッド１の駆動波形の一例を示す説明図、図９は、実施形態に係る液体吐出ヘッド１と、従来例の液体吐出ヘッドとの、ノズル１１４１におけるメニスカス位置の時間変化の例を示す説明図である。図１０は、液体吐出ヘッド１を用いた液体吐出装置２の構成を示す説明図である。なお、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。

液体吐出ヘッド１は、例えば、図１０に示すインクジェット記録装置などの液体吐出装置２に設けられるシェアモードのインクジェットヘッドである。液体吐出ヘッド１は、液体吐出装置２に設けられた液体収容部としての供給タンク２１３２を含むヘッドユニット２１３０に設けられる。

液体吐出ヘッド１は、供給タンク２１３２に貯留された液体としてのインクが供給される。なお、液体吐出ヘッド１は、インクを循環させない非循環式のヘッドである。また、液体吐出ヘッド１は、液体吐出装置２に設けられた温調装置に接続され、インクの温度制御を行う温調用液体（温調水）が供給される。

図１に示すように、液体吐出ヘッド１は、ヘッド本体１１と、マニフォールドユニット１２と、回路基板１３と、を備える。例えば、液体吐出ヘッド１は、アクチュエータ１１３を一対有するヘッド本体１１を一つ有する構成であってもよく、また、ヘッド本体１１を二組有する構成であってもよい。

ヘッド本体１１は、液体を吐出する。図２乃至図７に示すように、ヘッド本体１１は、基板１１１と、枠体１１２と、複数の圧力室１１３１、複数の空気室１１３２及び複数のノズル室１１３３を有するアクチュエータ１１３と、ノズルプレート１１４と、を備える。ヘッド本体１１は、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１と連通する共通液室１１６を有する。

ヘッド本体１１は、基板１１１及びアクチュエータ１１３に、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１を駆動する電極１１８を有する。図３に示すように、電極１１８は、例えば、複数の圧力室１１３１をそれぞれ個別に駆動する複数の個別電極１１８１と、複数の圧力室１１３１又は全ての圧力室１１３１で共有される単数又は複数の共通電極１１８２と、を有する。また、電極１１８は、基板１１１の短手方向の端部に、回路基板１３が実装される接続部である複数の実装パッド１１８３を有する。

基板１１１は、例えばセラミックス材料により矩形板状に形成される。基板１１１は、例えば、一方向に長い矩形状に形成される。基板１１１の一面には、電極１１８の一部となる配線パターンが形成される。基板１１１の一面には、基板１１１の短手方向に並んで一対のアクチュエータ１１３が設けられる。基板１１１の一面とは、基板１１１の一方の主面である。基板１１１は、例えば、単数の供給口１１１１を有する。なお、基板１１１は、複数の供給口を有する構成であってもよい。また、基板１１１は、例えば、単数又は複数の排出口を有する。供給口１１１１及び排出口は、基板１１１の両主面間を貫通する貫通孔である。

供給口１１１１は、インクを共通液室１１６に供給する入口である。供給口１１１１は、基板１１１の短手方向の中央に形成され、基板１１１の長手方向に沿って延びる貫通孔である。供給口１１１１は、基板１１１の長手方向に沿って延びる。換言すると、供給口１１１１は、例えば、アクチュエータ１１３の長手方向及び共通液室１１６の長手方向に沿って一方向に長い長孔である。供給口１１１１は、一対のアクチュエータ１１３の間に設けられ、共通液室１１６と対向する位置に開口する。

排出口は、インクを共通液室１１６から排出するインクの出口である。排出口は、複数設けられる。複数の排出口は、例えば、共通液室１１６と対向し、且つ、一対のアクチュエータ１１３の長手方向の両端部のそれぞれに隣接する位置に開口する。なお、複数の排出口は、一対のアクチュエータ１１３の長手方向の一方の端部にそれぞれ隣接する位置に開口していてもよい。

枠体１１２は、基板１１１の一方の主面に接着剤等により接合される。枠体１１２は、基板１１１に設けられた供給口１１１１、複数の排出口、及び、アクチュエータ１１３を囲う。

例えば、枠体１１２は、矩形枠状に形成されることで、枠体１１２の長手方向に沿って一方向に長い開口を形成する。枠体１１２の開口には、一対のアクチュエータ１１３、供給口１１１１及び複数の排出口が配置される。

一対のアクチュエータ１１３は、基板１１１の実装面に接合される。一対のアクチュエータ１１３は供給口１１１１を挟んで二列に並んで基板１１１に設けられる。アクチュエータ１１３は、一方向に長い板状に形成される。アクチュエータ１１３は、枠体１１２の開口内に配置される。アクチュエータ１１３は、基板１１１の主面に接合される。アクチュエータ１１３の基板１１１とは反対側の面は、ノズルプレート１１４に接合される。

図２乃至図７に示すように、アクチュエータ１１３は、アクチュエータ１１３の長手方向に沿って等間隔に配置された複数の圧力室１１３１と、アクチュエータ１１３の長手方向に等間隔に配置されるとともに、隣り合う圧力室１１３１の間に配置された空気室１１３２と、を有する。換言すると、アクチュエータ１１３には、長手方向に沿って、複数の圧力室１１３１及び空気室１１３２が交互に配置される。

また、アクチュエータ１１３は、複数の圧力室１１３１の一方の端部に連続する複数のノズル室１１３３を有する。アクチュエータ１１３は、複数の空気室１１３２及び複数のノズル室１１３３を形成する、複数の第１防液壁１１３６及び単数又は複数の第２防液壁１１３７を備える。

アクチュエータ１１３には、長手方向に等間隔に並んで配置され、長手方向に直交する方向に沿う複数の溝が形成される。複数の溝は、複数の圧力室１１３１と、複数の空気室１１３２と、を形成する。換言すると、アクチュエータ１１３は、長手方向に等間隔に並んで配置された、間に溝を形成する壁を構成する駆動素子である複数の圧電体１１３４を有する。複数の圧電体１１３４は、複数の圧力室１１３１を駆動する。複数の圧電体１１３４は、隣り合う圧電体１１３４の間に複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２を形成し、駆動電圧が印加することで、圧力室１１３１の容積を変化させる。

アクチュエータ１１３は、例えば、短手方向の幅が、ノズルプレート１１４が接合される頂部側から基板１１１側に向かって漸次大きくなる。アクチュエータ１１３の長手方向に直交する方向（短手方向）に沿った断面の断面形状は、台形状に形成される。即ち、アクチュエータ１１３は、短手方向の側面部に傾斜する傾斜面１１３５を有する。一方の側面部（傾斜面１１３５）は、共通液室１１６に対向配置される。また、他方の側面部は、複数のノズル室１１３３を形成する第２防液壁１１３７が設けられ、一部が複数のノズル室１１３３内に位置し、他の一部が第２防液壁１１３７に覆われる。

具体例として、アクチュエータ１１３は、一方向に長い矩形板状の二枚の圧電材料を、互いの分極方向が逆向きとなるように対向して接着した積層圧電部材により形成される。ここで、圧電材料は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）である。アクチュエータ１１３は、例えば熱硬化性を有するエポキシ系接着剤によって基板１１１の実装面に接着される。そして、アクチュエータ１１３は、例えば、切削加工等によって、傾斜面１１３５を構成する。また、併せて、基板１１１及びアクチュエータ１１３は、例えば、研磨加工によって、電極１１８がパターニングされる表面が研磨され、研磨面が形成される。また、アクチュエータ１１３は、例えば、切削加工複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２を形成する複数の溝が形成され、隣り合う溝の間を区切る側壁である圧電体（駆動素子）１１３４が形成される。

また、アクチュエータ１１３には、電極１１８の一部となる配線パターンが形成される。また、アクチュエータ１１３は、短手方向において、空気室１１３２を構成する溝の一端側を閉塞する複数の第１防液壁１１３６、及び、空気室１１３２を構成する溝の他端側を閉塞し、そして、圧力室１１３１を構成する溝の他端側に複数のノズル室１１３３を形成する第２防液壁１１３７が形成される。

圧力室１１３１は、液体吐出ヘッド１による印字等の動作時に、変形することで、インクをノズル１１４１から噴射させる。圧力室１１３１は、入口が共通液室１１６に開口し、出口がノズル室１１３３に開口する。圧力室１１３１は、入口からインクが流入し、出口からノズル室１１３３へインクが流出する。

空気室１１３２は、図２に示すように、入口側の開口が、感光性樹脂等により形成された第１防液壁１１３６によって塞がれることで、共通液室１１６と隔てられる。空気室１１３２は、ノズルプレート１１４によって塞がれ、ノズル１１４１が配置されない。よって、空気室１１３２には、インクが流入しない。

ノズル室１１３３は、圧力室１１３１の出口側の開口と対向して配置され、圧力室１１３１と流体的に連続する、閉じられた室である。図５に示すように、ノズル室１１３３の幅Ｗａは、圧力室１１３１の幅Ｗｂよりも大きく、且つ、ノズルプレート１１４に形成される後述するノズル１１４１の入口径ΦＤｉ以上に形成される。好ましくは、ノズル室１１３３の幅Ｗａは、ノズル１１４１の入口径ΦＤｉよりも大きく形成される。ここで、ノズル室１１３３の幅Ｗａ及び圧力室１１３１の幅Ｗｂとは、アクチュエータ１１３の長手方向に沿った寸法である。また、ノズル室１１３３の幅Ｗａは、ノズルプレート１１４により覆われる端部の開口の幅である。また、ノズル室１１３３のノズルプレート１１４に覆われる端部の開口の幅Ｗａと直交する幅は、ノズル１１４１の入口径ΦＤｉ以上に形成される。

第１防液壁１１３６は、空気室１１３２を形成する溝の入口側となる端部を閉塞し、空気室１１３２へのインクの浸入を防止する。例えば、第１防液壁１１３６は、空気室１１３２を形成する溝内に紫外線硬化樹脂を注した後、マスクプレート等を用いて、必要な部分、例えば、空気室１１３２を形成する溝の入口側となる端部に紫外線を照射することで形成される。

第２防液壁１１３７は、空気室１１３２を形成する溝の出口側となる端部を閉塞するとともに、圧力室１１３１を形成する溝の出口側となる端部にノズル室１１３３を形成する。第２防液壁１１３７は、空気室１１３２へのインクの浸入を防止し、そして、圧力室１１３１内のインクをノズル室１１３３に案内する。

第２防液壁１１３７は、ノズルプレート１１４側からみて、櫛歯状に形成される。具体例として、図６に示すように、アクチュエータ１１３の短手方向で圧力室１１３１と対向する第２防液壁１１３７（ノズル室１１３３）の端面１１３９は、例えば、アクチュエータ１１３の傾斜面１１３５と溝（圧力室１１３１）の底面１１３８との稜部からノズルプレート１１４側に向かって延びる。具体的には、第２防液壁１１３７の端面１１３９は、圧力室１１３１内を流れるインクの流れ方向で、圧力室１１３１と対向する。第２防液壁１１３７の端面１１３９は、傾斜面１１３５及び溝の底面１１３８の稜部からノズルプレート１１４側に向かってアクチュエータ１１３の長手方向及び短手方向のそれぞれに（基板１１１の主面方向に）直交する方向に延びる。換言すると、ノズル室１１３３は、圧力室１１３１の底部の端部からノズルプレート１１４に向かって、アクチュエータ１１３の長手方向及び短手方向のそれぞれに直交する方向に延びる室を形成する。

ノズルプレート１１４は、板状に形成される。ノズルプレート１１４は、枠体１１２の基板１１１とは反対側の主面に接着剤等により接合される。ノズルプレート１１４は、複数のノズル室１１３３と対向する位置に形成された複数のノズル１１４１を有する。本実施形態において、ノズルプレート１１４は、複数のノズル１１４１が一方向に並ぶノズル列１１４２を二列有する。図６に示すように、ノズル１１４１は、例えば、ノズル室１１３３側の入口径ΦＤｉが、ノズルプレート１１４の外面側の出口径ΦＤоよりも大きい。

共通液室１１６は、一対のアクチュエータ１１３の短手方向の間及び一対のアクチュエータ１１３の長手方向の端部側に形成され、供給口１１１１から各アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１の一次側の開口（入口）へのインクの流路を構成する。共通液室１１６は、アクチュエータ１１３の長手方向に沿って延びる。

電極１１８は、圧電体である複数の圧電体１１３４に駆動電圧を印加する。電極１１８は、基板１１１に形成された配線パターン及びアクチュエータ１１３に形成された配線パターンにより形成される。電極１１８は、アクチュエータ１１３に形成された溝の内面、アクチュエータ１１３の傾斜面１１３５及び基板１１１上に成膜される。電極１１８は、アクチュエータ１１３から、回路基板１３が接続される基板１１１の短手方向の端部へ延びる。

例えば、電極１１８の複数の個別電極１１８１は、複数の圧電体１１３４に個別に駆動電圧を印加する。複数の個別電極１１８１は、例えば、基板１１１の短手方向の両端部側に設けられる。例えば、電極１１８の単数又は複数の共通電極１１８２は、複数の圧電体１１３４又は全ての圧電体に同じ電圧を印加する。圧電体１１３４は、個別電極１１８１と共通電極１１８２とによりの間に生じる電圧差により、各圧力室１１３１を個別に変形させる。共通電極１１８２は、例えば、基板１１１の短手方向の中央部に設けられるとともに、該中央部から個別電極１１８１を避けて基板１１１の短手方向の両端部又は一方の端部にパターニングされる。

図１に示すように、マニフォールドユニット１２は、マニフォールド１２１と、インク供給管１２３と、インク排出管１２４と、一対の温調用管である温調水供給管１２５及び温調水排出管と、を備える。なお、インク供給管１２３、インク排出管１２４、温調水供給管１２５及び温調水排出管の数は適宜設定できる。

マニフォールド１２１は、板状又はブロック状に形成される。マニフォールド１２１は、基板１１１の供給口１１１１及びインク供給管１２３を連続する供給流路と、基板１１１の排出口及びインク排出管１２４をする排出流路と、温調用の流体の流路を形成する温調用流路と、を備える。マニフォールド１２１には、例えば、インク供給管１２３、インク排出管１２４、温調水供給管１２５及び温調水排出管が固定される。

回路基板１３は、一端が基板１１１の電極１１８の端部に設けられた実装パッド１１８３に接合される配線フィルム１３１と、配線フィルム１３１に搭載されたドライバＩＣ１３２と、配線フィルム１３１の他端に実装されたプリント配線基板１３３と、を備える。

回路基板１３は、ドライバＩＣ１３２により駆動電圧をアクチュエータ１１３の配線パターンに印加することでアクチュエータ１１３を駆動し、圧力室１１３１の容積を増減させて、ノズル１１４１から液滴を吐出させる。

配線フィルム１３１は、電極１１８に接続される。具体例として、配線フィルム１３１は、複数の個別電極１１８１及び共通電極１１８２に接続される。例えば、配線フィルム１３１は、基板１１１の接続部に熱圧着等により固定されるＡＣＦ（異方導電性フィルム）である。接続される配線フィルム１３１は、例えば、一つのヘッド本体１１に対して複数設けられる。本実施形態においては、配線フィルム１３１は、１つのアクチュエータ１１３に２つ連結される。配線フィルム１３１は、例えば、ドライバＩＣ１３２が実装されたＣＯＦ（Chip on Film）である。

ドライバＩＣ１３２は、配線フィルム１３１を介して複数の個別電極１１８１及び共通電極１１８２に接続される。なお、ドライバＩＣ１３２は、配線フィルム１３１ではなく、ＡＣＰ（異方導電ペースト）、ＮＣＦ（非導電性フィルム）、及びＮＣＰ（非導電性ペースト）のような他の手段によって、複数の個別電極１１８１及び共通電極１１８２に接続されても良い。

プリント配線基板１３３は、各種電子部品やコネクタが搭載されたＰＷＡ（Printing Wiring Assembly）である。

次に、図８及び図９を用いて、液体吐出ヘッド１の動作及びメニスカス位置の時間変化について説明する。なお、図９に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッド１のメニスカス位置の時間変化と比較するために、比較例として、従来の技術である、ノズル室１１３３を有さず、圧力室１１３１にノズル１１４１が対向する液体吐出ヘッドとのメニスカス位置の時間変化を用いて説明する。なお、実施形態の液体吐出ヘッド１と従来技術の液体吐出ヘッドとは、図８に示す駆動波形を印加した例を示す。

先ず、図８に示す駆動波形を説明する。駆動波形は、吐出パルスＰａ～Ｐｃと、キャンセルパルスＰｄからなる。この駆動波形が電極１１８に印可されると、アクチュエータ１１３の圧力室１１３１を構成する圧電体１１３４がせん断変形し、圧力室１１３１の内部に充填されているインクを加圧し、圧力振動が発生する。圧力振動により、吐出パルスＰａ～Ｐｃが印加されたときに、各々１滴のインクが連続的にノズル１１４１から吐出する。このとき、実施形態に係る液体吐出ヘッド１においては、圧力室１１３１からノズル室１１３３を通ってノズル１１４１からインクが吐出される。比較例の液体吐出ヘッドにおいては、ノズル室１１３３を有さず、圧力室１１３１に対向してノズル１１４１が配置される。よって、比較例の液体吐出ヘッドは、圧力室１１３１からノズル１１４１へとインクが移動し、ノズル１１４１からインクが吐出される。

なお、キャンセルパルスＰｄが印加されると、圧力室１１３１を形成する圧電体１１３４が振動し、吐出パルスＰａ～Ｐｃにより生じた圧力振動を打ち消す。なお、このような駆動波形のように、連続する複数の吐出パルスＰａ～Ｐｃにより連続的にインクが吐出すると、ノズル１１４１に向けて、インクを補給する流れが圧力室１１３１に生じ、吐出動作が終了した後も、インクの慣性により圧力室１１３１からノズル１１４１へのインクの流れが継続する。

従来の技術では、圧力室１１３１にノズル１１４１が対向して配置されているので、圧力室１１３１の幅Ｗｂがノズル１１４１の入口径Ｄｉより大きいので、この流れに対する粘性抵抗が小さく、吐出動作が終了した後のインクの流れを抑制できない。このため、図９に破線で示すように、ノズル１１４１からメニスカスが出っ張る現象である所謂メニスカス盛り上がりが生じる。そして、図９にＮＳで示すように、メニスカス盛り上がりが生じている状態においてアクチュエータ１１３（圧力室１１３１）の次の駆動タイミングとなると、メニスカス盛り上がりが生じた状態で次の吐出動作が開始すると、次の吐出動作によりノズル１１４１から吐出されるインクの吐出速度が大幅に低下する。このため、インクの吐出速度の低下によって、記録媒体上に付着するインクの位置がずれることや、吐出体積にバラツキが生じることがあり、印字品質が悪化する虞がある。

これに対し、実施形態の液体吐出ヘッド１は、圧力室１１３１の外側にノズル１１４１を配置するノズル室１１３３を有する。このため、ノズル１１４１の入口径Ｄｉに対してノズル室１１３３の幅Ｗａを設定することができるため、圧力室１１３１の幅Ｗｂをノズル１１４１入口径Ｄｉより小さくできる。よって、圧力室１１３１におけるインクを補給する流れに対する粘性抵抗を大きくすることができる。このため、図９に実線で示すように、メニスカス盛り上がりを防止でき、記録媒体上に付着するインクの位置がずれて印字品質が悪化することや、吐出体積にバラツキを生じることを防止できる。このように、実施形態の液体吐出ヘッド１は、図９に示す比較例と比べても、メニスカス盛り上がりが生じることを防止できる。

以下、液体吐出ヘッド１を有する液体吐出装置２について、図１０を参照して説明する。液体吐出装置２は、筐体２１１１と、媒体供給部２１１２と、画像形成部２１１３と、媒体排出部２１１４と、支持装置である搬送装置２１１５と、メンテナンス装置２１１７と、制御部２１１８と、を備える。また、液体吐出装置２は、液体吐出ヘッド１に供給するインクの温度を調整する温調装置を備えている。

液体吐出装置２は、媒体供給部２１１２から画像形成部２１１３を通って媒体排出部２１１４に至る所定の搬送路２００１に沿って、吐出対象物である記録媒体として例えば用紙Ｐを搬送しながらインク等の液体を吐出することで、用紙Ｐに画像形成処理を行うインクジェットプリンタである。

媒体供給部２１１２は、複数の給紙カセット２１１２１を備える。画像形成部２１１３は、用紙を支持する支持部２１２０と、支持部２１２０の上方に対向配置された複数のヘッドユニット２１３０と、を備える。媒体排出部２１１４は、排紙トレイ２１１４１を備える。

支持部２１２０は、画像形成を行う所定領域にループ状に備えられる搬送ベルト２１２０１と、搬送ベルト２１２０１を裏側から支持する支持プレート２１２０２と、搬送ベルト２１２０１の裏側に備えられた複数のベルトローラ２１２０３と、を備える。

ヘッドユニット２１３０は、複数のインクジェットヘッドである液体吐出ヘッド１と、各液体吐出ヘッド１上にそれぞれ搭載された液体タンクとしての複数の供給タンク２１３２と、インクを供給するポンプ２１３４と、液体吐出ヘッド１と供給タンク２１３２とを接続する接続流路２１３５と、を備える。

本実施形態において、液体吐出ヘッド１としてシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色の液体吐出ヘッド１と、これらの各色のインクをそれぞれ収容する４色の供給タンク２１３２を備える。供給タンク２１３２は接続流路２１３５によって液体吐出ヘッド１に接続される。

ポンプ２１３４は、例えば圧電ポンプで構成される送液ポンプである。ポンプ２１３４は、制御部２１１８に接続され、制御部２１１８により駆動制御される。

接続流路２１３５は、液体吐出ヘッド１のインク供給管１２３に接続される供給流路を備える。また、接続流路２１３５は、液体吐出ヘッド１のインク排出管１２４に接続される回収流路を備える。例えば、液体吐出ヘッド１が非循環式であることから、回収回路は、メンテナンス装置２１１７に接続される。

搬送装置２１１５は、媒体供給部２１１２の給紙カセット２１１２１から画像形成部２１１３を通って媒体排出部２１１４の排紙トレイ２１１４１に至る搬送路２００１に沿って、用紙Ｐを搬送する。搬送装置２１１５は、搬送路２００１に沿って配置される複数のガイドプレート対２１２１１～２１２１８と、複数の搬送用ローラ２１２２１～２１２２８と、を備えている。搬送装置２１１５は、用紙Ｐを液体吐出ヘッド１に相対移動可能に支持する。

メンテナンス装置２１１７は、例えば、メンテナンス時にノズルプレート１１４の外面に残存するインクを吸引し、回収する。また、液体吐出ヘッド１が非循環式である場合には、メンテナンス装置２１１７は、メンテナンス時に、ヘッド本体１１内のインクを回収する。このようなメンテナンス装置２１１７は、回収したインクを貯留するトレイやタンク等を有する。

制御部２１１８は、プロセッサの一例としてのＣＰＵ２１１８１と、各種のプログラムなどを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、各種の可変データや画像データなどを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリと、外部からのデータの入力及び外部へのデータの出力をするインターフェイス部と、を備える。

このように構成された液体吐出ヘッド１及び液体吐出ヘッド１を用いる液体吐出装置２は、ヘッド本体１１に圧力室１１３１と連続するノズル室１１３３を設け、このノズル室１１３３にノズル１１４１を対向配置する。このため、ノズル１１４１の入口径は、ノズル室１１３３の幅との関係で設定できるため、ノズル１１４１の入口径に合わせて圧力室１１３１の幅を設定することを要しない。即ち、圧力室１１３１の幅をノズル１１４１の入口径よりも小さくすることができる。よって、圧力室１１３１の幅を、インクに対して適正な粘性抵抗及び慣性抵抗とする幅に設定できる。

このような圧力室１１３１とすることで、ヘッド本体１１は、インクに対して適正な粘性抵抗等を付与することができることから、インクのノズル１１４１からの吐出後に、圧力室１１３１からノズル１１４１に向かうインクの流れを制御できる。即ち、ノズル１１４１からインクが連続的に吐出されると、ノズル１１４１に向けて、インクを補給する流れが圧力室１１３１に生じ、吐出動作が終了した後も、インクの慣性により流れが継続する。しかしながら、実施形態の液体吐出ヘッド１は、圧力室１１３１の幅をノズル１１４１の入口径より小さくすることで、インクを補給する流れに対する粘性抵抗を大きくできる。

よって、液体吐出ヘッド１は、ノズル１１４１のノズル面からインク吐出後にメニスカスが盛り上がり、高い駆動周波数においてインクの吐出速度が低下することを防止できる。液体吐出ヘッド１は、高い駆動周波数でも吐出速度や吐出体積のバラツキが生じることを抑制できるため、良好な印字品質を安定させることができる。

また、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２は、アクチュエータ１１３の短手方向において基板１１１の端部（出口）側が、複数のノズル室１１３３を形成する第２防液壁１１３７により覆われる。このため、短手方向における基板１１１の端部とアクチュエータ１１３との間に共通液室１１６を配置する必要がない。よって、基板１１１は、短手方向の幅を小さくすることができることから、液体吐出ヘッド１の小型化が可能となる。

上述した液体吐出ヘッド１及び液体吐出装置２によれば、圧力室１１３１に連続するノズル室１１３３を設けることで、圧力室１１３１の幅をノズル１１４１の入口径ΦＤｉよりも小さくすることができる。

なお、本発明の実施形態は上述した構成に限定されない。以下、いくつかの実施形態の例を示す。また、以下の説明において説明する実施形態において、上述した第１の実施形態と同様の構成には、同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

例えば、上述した例では、ヘッド本体１１は、枠体１１２を備える構成を説明したがこれに限定されない。例えば、枠体１１２を設けず、第２防液壁１１３７を矩形枠状とし、一対のアクチュエータ１１３、供給口１１１１及び複数の排出口の周囲を囲う構成としてもよい。このような構成とすることで、枠体１１２を設ける必要が無くなることから、基板１１１の短手方向の幅を小さくすることができ、ヘッド本体１１の小型化が可能となる。

また、上述した例では、ノズル室１１３３に対向するノズル１１４１を一つ設ける例を説明したがこれに限定されない。例えば、ノズル室１１３３に対向するノズル１１４１は複数であってもよく、また、ノズル１１４１の形状も適宜設定できる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、圧力室の幅をノズルの入口径よりも小さくすることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…液体吐出ヘッド、２…液体吐出装置、１１…ヘッド本体、１２…マニフォールドユニット、１３…回路基板、１１１…基板、１１２…枠体、１１３…アクチュエータ、１１４…ノズルプレート、１１６…共通液室、１１８…電極、１２１…マニフォールド、１２３…インク供給管、１２４…インク排出管、１２５…温調水供給管、１３１…配線フィルム、１３２…ドライバＩＣ、１３３…プリント配線基板、１１１１…供給口、１１３１…圧力室、１１３２…空気室、１１３３…ノズル室、１１３４…圧電体（駆動素子）、１１３５…傾斜面、１１３６…第１防液壁、１１３７…第２防液壁、１１３８…底面、１１３９…端面、１１４１…ノズル、１１４２…ノズル列、１１８１…個別電極、１１８２…共通電極、１１８３…実装パッド、２００１…搬送路、２１１１…筐体、２１１２…媒体供給部、２１１３…画像形成部、２１１４…媒体排出部、２１１５…搬送装置、２１１７…メンテナンス装置、２１１８…制御部、２１２０…支持部、２１３０…ヘッドユニット、２１３２…供給タンク、２１３４…ポンプ、２１３５…接続流路、２１１２１…給紙カセット、２１１４１…排紙トレイ、２１２０１…搬送ベルト、２１２０２…支持プレート、２１２０３…ベルトローラ、２１２１１～２１２１８…ガイドプレート対、２１２２１～２１２２８…搬送用ローラ。

Claims (5)

1. 複数の圧力室を有し、前記複数の圧力室の容積を可変するアクチュエータと、
   前記複数の圧力室の一端にそれぞれ設けられる複数のノズル室と、
   前記複数のノズル室と対向して設けられ、入口径が前記圧力室の幅よりも大きい、液体を吐出する複数のノズルが形成されるノズルプレートと、
   を備える液体吐出ヘッド。
2. 前記複数の圧力室と交互に配置される複数の空気室を有する、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記アクチュエータは、シェアモードである、請求項１又は請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記ノズル室の幅は、前記ノズルの入口径以上である、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記アクチュエータの短手方向の側面部に傾斜面を有し、
   前記圧力室と対向する前記ノズル室の端面は、前記アクチュエータの前記傾斜面と前記圧力室の底面との稜部から前記ノズルプレートに向かって延びる、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
   

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