JP4206776B2 - Ink jet head and ink jet printer having ink jet head - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体にインクを吐出して印刷を行うインクジェットヘッド、および、インクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタにおいて、インクジェットヘッドは、インクタンクから供給されたインクを複数の圧力室に分配する。そしてシート状の圧電セラミックからなるアクチュエータユニットなどによって圧力室に選択的にパルス状の圧力を付与して圧力波を発生させることにより、各圧力室に接続するノズルからインクを吐出する。このようなヘッドを用紙の幅方向に高速で往復移動させながら、印字作業が行われる。
【０００３】
インクジェットヘッドにおける圧力室の配置については、ヘッドの長手方向に例えば１〜２列に配列する一次元的配置と、ヘッド表面に沿ったマトリクス状の二次元的配置とがある。近年要求されている印刷の高解像度化や高速化などを達成するには、圧力室を二次元的に配置するのがより効果的である。圧力室を表面に沿って二次元的に配置したインクジェットヘッドの一例としては、ヘッド表面と垂直な方向から見てノズルが圧力室の中央に配置されたものが知られている（特許文献１参照）。この場合、圧力室にパルス状の圧力が付与されると、圧力室内にはヘッド表面と垂直な方向に圧力波が伝播し、ヘッド表面と垂直な方向から見て圧力室の中央に配置されたノズルからインクが吐出される。
【０００４】
【特許文献１】
特表平１０−５０８８０８号公報 （第１１頁、図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヘッド表面と垂直な方向から見てノズルが圧力室中央に配置されていると、マトリクス状に配置された圧力室に対してインクを供給する場合、インク供給用の共通インク通路の幅が隣接した圧力室に対応したノズルの間隔に制限される。これは、共通インク通路をヘッド表面と垂直な方向から見て圧力室中央のノズルと重ならないよう配置する必要があるためである。また、このとき印刷の高解像度化や高速化の要求に応じるためにノズルを高密度に配置すると、共通インク通路の幅が制限されることになる。そして共通インク通路の幅が制限されると、共通インク通路のインクに対する流路抵抗が大きくなり、最大のインク吐出サイクルに対応したインク供給の円滑化を図ることができない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、インク供給の円滑化を図ることができるインクジェットヘッド、およびインクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のインクジェットヘッドは、一端がインクを吐出するノズルに接続され、他端がインクを供給する共通インク通路に連通された圧力室であって、第１の方向を含む平面に沿ってマトリクス状に等間隔で配置されることにより前記第１の方向に延在する複数の圧力室列を形成する複数の前記圧力室と、前記第１の方向に沿って延在し且つ複数の前記圧力室に連通した複数の前記共通インク通路と、前記圧力室の他端と前記共通インク通路とを接続し、インクの流れを制限して流路抵抗を付与することで前記ノズルからのインクの吐出を安定させるアパーチャとが設けられた流路ユニットを備えており、複数の前記圧力室は、前記平面と垂直な第３の方向から見て、両端に鋭角部を有する形状を有しており、前記圧力室列が、前記第３の方向から見て、前記平面において前記第１の方向と交差する第２の方向に関して、前記ノズルが一方側に偏在した前記圧力室からなる第１の圧力室列と、前記ノズルが他方側に偏在した前記圧力室からなる第２の圧力室列とを含み、前記第２の方向に関して、前記第１の圧力室列と前記第２の圧力室列とが、２列ずつ配列して４列の前記圧力室列の組を構成し、かつ、互いに隣接する前記圧力室列同士において、前記圧力室列の各圧力室の一方側の鋭角部を結ぶ直線が、当該圧力室に隣接する前記圧力室列の各圧力室と交差するように配置され、前記共通インク通路が、前記第３の方向から見て、当該共通インク通路を挟んで前記ノズルが共に外側を向くように隣接した１つの前記第１の圧力室列と１つの前記第２の圧力室列との境界領域を少なくとも含み、且つ、前記ノズルとは重ならないように、当該第１の圧力室列及び当該第２の圧力室列と重なっており、さらに、前記第２の方向に関して、前記共通インク流路の一方側の側壁が前記第１圧力室列の圧力室に連通するノズル近傍に配置され、かつ、前記共通インク流路の他方側の側壁が、前記第２圧力室の圧力室に連通するノズル近傍に配置されており、前記アパーチャが、前記第３の方向に関して前記圧力室と異なる高さで、前記平面と実質的に平行に延在しているとともに、前記第３の方向から見て、前記圧力室の前記他方側に隣接する圧力室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）。
【０００８】
上記構成によると、表面と垂直な第３の方向から見てノズルを圧力室の中央ではなくその一方側に偏在させ、第２の方向に関して互いにノズルが反対側に偏在した第１および第２の圧力室列の境界領域を含むように共通インク通路を配置することで、共通インク通路の幅を広くすることができる。したがって、共通インク通路の上記第３の方向の厚さ（深さ）が決められている場合でも、共通インク通路のインクに対する流路抵抗が小さくなり、圧力室へのインクの供給を円滑に行うことができる。
また、上記構成によると、圧力室と共通インク通路とをアパーチャを介して接続することにより、第３方向から見て圧力室が共通インク通路から多少離れていてもインク供給が可能となるため、圧力室列毎に共通インク通路を設ける必要がなく、共通インク通路の数を少なくすることができる。
また、上記構成によると、圧力室とアパーチャとを第３方向に関して異なる高さに設けることで、第３の方向から見て圧力室とアパーチャとを重ねることができる。これにより、圧力室の高集積化が可能となり、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッドによる高解像度の画像の形成が実現される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施の形態によるインクジェットヘッドを含むインクジェットプリンタの概略図である。図１に示すインクジェットプリンタ１０１は、４つのインクジェットヘッド１を有するカラーインクジェットプリンタである。このプリンタ１０１には、図中左方に給紙部１１１が、図中右方に排紙部１１２が、それぞれ構成されている。
【００１１】
プリンタ１内部には、給紙部１１１から排紙部１１２に向かって用紙が搬送される用紙搬送経路が形成されている。給紙部１１１のすぐ下流側には、画像記録媒体たる用紙を挟持搬送する一対の送りローラ１０５ａ、１０５ｂが配置されている。一対の送りローラ１０５ａ、１０５ｂによって用紙は図中左方から右方へ送られる。用紙搬送経路の中間部には、二つのベルトローラ１０６、１０７と、両ローラ１０６、１０７間に架け渡されるように巻回されたエンドレスの搬送ベルト１０８とが配置されている。搬送ベルト１０８の外周面すなわち搬送面にはシリコーン処理が施されており、一対の送りローラ１０５ａ、１０５ｂによって搬送されてくる用紙を、搬送ベルト１０８の搬送面にその粘着力により保持させながら、一方のベルトローラ１０６の図中時計回り（矢印１０４の方向）への回転駆動によって下流側（右方）に向けて搬送できるようになっている。
【００１２】
用紙のベルトローラ１０６に対する挿入及び排出位置には、押さえ部材１０９ａ、１０９ｂがそれぞれ配置されている。押さえ部材１０９ａ，１０９ｂは、搬送ベルト１０８上の用紙が搬送面から浮かないように、搬送ベルト１０８の搬送面に用紙を押し付けて搬送面上に確実に粘着させるためのものである。
【００１３】
用紙搬送経路に沿って搬送ベルト１０８のすぐ下流側には、剥離機構１１０が設けられている。剥離機構１１０は、搬送ベルト１０８の搬送面に粘着されている用紙を搬送面から剥離して、右方の排紙部１１２へ向けて送るように構成されている。
【００１４】
４つのインクジェットヘッド１は、その下端にヘッド本体１ａ（後述するように、圧力室を含むインク流路が形成された流路ユニットと、圧力室内のインクに圧力を与えるアクチュエータユニットとが貼り合わされたものである）を有している。ヘッド本体１ａは、それぞれが矩形断面を有しており、その長手方向が用紙搬送方向に垂直な方向（図１の紙面垂直方向）となるように互いに近接配置されている。つまり、このプリンタ１０１は、ライン式プリンタである。４つのヘッド本体１ａの各底面は用紙搬送経路に対向しており、これら底面には微小径を有する多数のインク吐出口が形成されたノズルが設けられている。４つのヘッド本体１ａのそれぞれからは、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックのインクが吐出される。
【００１５】
ヘッド本体１ａは、その下面と搬送ベルト１０８の搬送面との間に少量の隙間が形成されるように配置されており、この隙間部分に用紙搬送経路が形成されている。この構成で、搬送ベルト１０８上を搬送される用紙が４つのヘッド本体１ａのすぐ下方側を順に通過する際、この用紙の上面すなわち印刷面に向けてノズルから各色のインクが噴射されることで、用紙上に所望のカラー画像を形成できるようになっている。
【００１６】
インクジェットプリンタ１０１は、インクジェットヘッド１に対するメンテナンスを自動的に行うためのメンテナンスユニット１１７を有している。このメンテナンスユニット１１７には、４つのヘッド本体１ａの下面を覆うための４つのキャップ１１６や、図示せぬパージ機構などが設けられている。
【００１７】
メンテナンスユニット１１７は、インクジェットプリンタ１０１で印刷が行われているときには、給紙部１１１の直下方の位置（退避位置）に位置している。そして、印刷終了後に所定の条件が満たされたとき（例えば、印刷動作が行われない状態が所定の時間だけ継続したときや、プリンタ１０１の電源ＯＦＦ操作がされたとき）は、４つのヘッド本体１ａの直ぐ下方の位置に移動して、この位置（キャップ位置）にて、キャップ１１６によってヘッド本体１ａの下面をそれぞれ覆い、ヘッド本体１ａのノズル部分のインクの乾燥を防止するようになっている。
【００１８】
ベルトローラ１０６、１０７や搬送ベルト１０８は、シャーシ１１３によって支持されている。シャーシ１１３は、その下方に配置された円筒部材１１５上に載置されている。円筒部材１１５は、その中心から外れた位置に取り付けられた軸１１４を中心として回転可能となっている。そのため、軸１１４の回転に伴って円筒部材１１５の上端高さが変化すると、それに合わせてシャーシ１１３が昇降する。メンテナンスユニット１１７を退避位置からキャップ位置に移動させる際には、予め円筒部材１１５を適宜の角度回転させてシャーシ１１３、搬送ベルト１０８及びベルトローラ１０６、１０７を図１に示す位置から適宜の距離だけ下降させ、メンテナンスユニット１１７の移動のためのスペースを確保しておく必要がある。
【００１９】
搬送ベルト１０８によって囲まれた領域内には、インクジェットヘッド１と対向する位置、つまり上側にある搬送ベルト１０８の下面と接触することによって内周側からこれを支持するほぼ直方体形状（搬送ベルト１０８と同程度の幅を有している）のガイド１２１が配置されている。
【００２０】
次に、本実施の形態によるインクジェットヘッド１の構造について、より詳細に説明する。図２は、インクジェットヘッド１の斜視図である。図３は、図２のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図２及び図３に示すように、本実施の形態によるインクジェットヘッド１は、一方向（主走査方向）に延在した矩形平面形状を有するヘッド本体１ａと、ヘッド本体１ａを支持するための基部１３１とを有している。基部１３１は、ヘッド本体１ａのほかに、個別電極３５ａ、３５ｂ（図６及び図１０参照）などに駆動信号を供給するドライバＩＣ１３２および基板１３３を支持している。
【００２１】
基部１３１は、図２に示すように、ヘッド本体１ａの上面と部分的に接着されることでヘッド本体１ａを支持するベースブロック１３８と、ベースブロック１３８の上面と接着されることでベースブロック１３８を保持するホルダ１３９とから構成されている。ベースブロック１３８は、ヘッド本体１ａの長尺方向長さとほぼ同じ長さを有する略直方体形状の部材である。ステンレスなどの金属材料からなるベースブロック１３８は、ホルダ１３９を補強する軽量の構造体としての機能を有している。ホルダ１３９は、ヘッド本体１ａ側に配置されるホルダ本体１４１と、ホルダ本体１４１からヘッド本体１ａとは反対側に延在した一対のホルダ支持部１４２とから構成されている。一対のホルダ支持部１４２は、いずれも平板状の部材であって、ホルダ本体１４１の長尺方向に沿って所定の間隔を隔てて互いに平行に設けられている。
【００２２】
ホルダ本体１４１の副走査方向（主走査方向と直交する方向）両端部には、下方に突出した一対のスカート部１４１ａが設けられている。ここで、一対のスカート部１４１ａは、いずれもホルダ本体１４１の長尺方向全幅にわたって形成されているため、ホルダ本体１４１の下面には、一対のスカート部１４１ａによって略直方体形状の溝部１４１ｂが形成されている。この溝部１４１ｂ内に、ベースブロック１３８が収納されている。ベースブロック１３８の上面と、ホルダ本体１４１の溝部１４１ｂの底面とは、接着剤によって接着されている。ベースブロック１３８の厚さは、ホルダ本体１４１の溝部１４１ｂの深さよりも若干大きいため、ベースブロック１３８の下端部は、スカート部１４１ａよりも下方に飛び出している。
【００２３】
ベースブロック１３８の内部には、ヘッド本体１ａに供給されるインクの流路として、その長尺方向に延在する略直方体形状の空隙（中空領域）であるインク溜まり３が形成されている。ベースブロック１３８の下面１４５には、インク溜まり３に連通した開口３ｂ（図４参照）が形成されている。なお、インク溜まり３は、プリンタ本体内の図示しないメインインクタンク（インク供給源）に、図示しない供給チューブにより接続されている。そのため、インク溜まり３には、メインインクタンクから適宜インクが補充されるようになっている。
【００２４】
ベースブロック１３８の下面１４５は、開口３ｂの近傍において周囲よりも下方に飛び出している。そして、ベースブロック１３８は、下面１４５の開口３ｂ近傍部分１４５ａにおいてのみヘッド本体１ａの流路ユニット４（図３参照）と接触している。そのため、ベースブロック１３８の下面１４５の開口３ｂ近傍部分１４５ａ以外の領域は、ヘッド本体１ａから離隔しており、この離隔部分にアクチュエータユニット２１が配されている。
【００２５】
ホルダ１３９のホルダ支持部１４２の外側面には、スポンジなどの弾性部材１３７を介してドライバＩＣ１３２が固定されている。ドライバＩＣ１３２の外側面には、ヒートシンク１３４が密着配置されている。ヒートシンク１３４は、略直方体形状の部材であって、ドライバＩＣ１３２で発生する熱を効率的に散逸させる。ドライバＩＣ１３２には、給電部材であるフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）１３６が接続されている。ドライバＩＣ１３２に接続されたＦＰＣ１３６は、基板１３３及びヘッド本体１ａとハンダ付けによって電気的に接合されている。ドライバＩＣ１３２およびヒートシンク１３４の上方であって、ＦＰＣ１３６の外側には、基板１３３が配置されている。ヒートシンク１３４の上面と基板１３３との間、および、ヒートシンク１３４の下面とＦＰＣ１３６との間は、それぞれシール部材１４９で接着されている。
【００２６】
ホルダ本体１４１のスカート部１４１ａの下面と流路ユニット４の上面との間には、ＦＰＣ１３６を挟むようにシール部材１５０が配置されている。つまりＦＰＣ１３６は、流路ユニット４およびホルダ本体１４１に対してシール部材１５０によって固定されている。これにより、ヘッド本体１ａが長尺化した場合の撓みの防止、アクチュエータユニット２１とＦＰＣ１３６との接続部への応力印可の防止およびＦＰＣ１３６の確実な保持が可能となる。
【００２７】
図２に示すように、インクジェットヘッド１の主走査方向に沿った下方角部近傍には、インクジェットヘッド１の側壁に沿って６つの凸設部３０ａが均等に離隔配置されている。これらシート状部材は、ヘッド本体１ａの最下層にあるノズルプレート３０（図７参照）の副走査方向両端部に設けられた部分である。つまり、ノズルプレート３０は、凸設部３０ａとそれ以外の部分との境界線に沿って約９０度折り曲げられている。凸設部３０ａは、プリンタ１０１において印刷に用いられる各種サイズの用紙の両端部付近に対応する位置に設けられている。ノズルプレート３０の折り曲げ部分は直角ではなく丸みを帯びた形状となっているため、ヘッド１と近接する方向に搬送されてきた用紙の先端部がヘッド１の側面と接触することで生じる用紙の詰まりすなわちジャミングが起こりにくくなっている。
【００２８】
図４は、ヘッド本体１ａの模式的な平面図である。図４において、ベースブロック１３８内に形成されたインク溜まり３が仮想的に破線で描かれている。図４に示すように、ヘッド本体１ａは、一方向（主走査方向）に延在した矩形平面形状をしている。ヘッド本体１ａは、後述する多数の圧力室１０やノズル先端のインク吐出口８（共に図５、図６、図７参照）が形成された流路ユニット４を有しており、その上面には、千鳥状になって２列に配列された複数の台形のアクチュエータユニット２１が接着されている。各アクチュエータユニット２１は、その平行対向辺（上辺及び下辺）が流路ユニット４の長手方向に沿うように配置されている。そして、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士が、流路ユニット４の幅方向にオーバーラップしている。
【００２９】
アクチュエータユニット２１の接着領域と対応した流路ユニット４の下面は、インク吐出領域となっている。インク吐出領域の表面には、後述するように、多数のインク吐出口８がマトリクス状に配列されている。また、流路ユニット４の上方に配置されたベースブロック１３８内には、その長手方向に沿ってインク溜まり３が形成されている。インク溜まり３は、その一端に設けられた開口３ａを介してインクタンク（図示せず）に連通しており、常にインクで満たされている。インク溜まり３には、その延在方向に沿って開口３ｂが２つずつ対になって、アクチュエータユニット２１が設けられていない領域に対応して千鳥状に設けられている。
【００３０】
図５は、図４内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図４及び図５に示すように、インク溜まり３は、開口３ｂを介してその下層にある流路ユニット４内のマニホールド５と連通している。開口３ｂには、インク内に含有される塵埃などを捕獲するためのフィルタ（図示せず）が設けられている。マニホールド５は、その先端部が２つに分岐して副マニホールド５ａとなっている。１つのアクチュエータユニット２１の下部には、当該アクチュエータユニット２１に対してインクジェットヘッド１の長手方向両隣にある２つの開口３ｂからそれぞれ２つの副マニホールド５ａが進入してきている。つまり、１つのアクチュエータユニット２１の下部には、合計で４つの副マニホールド５ａがインクジェットヘッド１の長手方向に沿って延在している。副マニホールド５ａは共通インク通路として機能し、その各々はインク溜まり３から供給されたインクで満たされている。
【００３１】
図６は、図５に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図５及び図６は、流路ユニット４における多数の圧力室１０がマトリクス状に配置された平面を、垂直方向から見た状態を示している。流路ユニット４の構成要素である圧力室１０、アパーチャ１２、ノズル８、副マニホールドなどは、後述するように、図５及び図６の紙面に垂直方向においてそれぞれ異なる高さに配置されている（図７参照）。
【００３２】
複数の圧力室１０は、ノズル（図５及び図６にはノズルの先端に形成されたインク吐出口８が示されている）に接続されると共に、図５に示す台形のインク吐出領域の表面に沿って、配列方向Ａ（第１の方向）および配列方向Ｂ（図６に描かれた菱形領域１０ｘの紙面上下方向に沿った斜辺の方向）の２方向に、マトリクス状に配置されている。圧力室１０は、上記２方向にマトリクス状に配置された菱形領域１０ｘ内にそれぞれ収まり且つ角部にアールが施された略菱形の平面形状（長さ９００μｍ、幅３５０μｍ）を有している。複数の菱形領域１０ｘは互いに重なり合うことなく各辺を共有するようにマトリクス状に隣接配置されている。各菱形領域１０ｘ内の圧力室１０は、対応する菱形領域１０ｘと中心を共通にして配置されているので、互いに離隔している。各圧力室１０は、図７にも示すように、一端をノズルに接続すると共に、他端を共通インク通路としての副マニホールド５ａに連通している。
【００３３】
なお、図６には、平面視において圧力室１０と重なり合い、圧力室１０と相似で一回り小さい平面形状を有する個別電極３５ａ，３５ｂが描かれている。
【００３４】
マトリクス状に配置された複数の圧力室１０は、図６に示す配列方向Ａ（第１の方向）に沿って、複数の圧力室列を形成している。圧力室列としては、図６の紙面に対して垂直な方向（第３の方向）から見て、圧力室１０に接続されたノズルの配置によって、第１の圧力室列１１ａおよび第２の圧力室列１１ｂに分けられる。第１の圧力室列１１ａを構成する圧力室１０ａは、紙面に対して垂直な方向（第３の方向）から見て、配列方向Ａと交差する菱形領域１０ｘの長い方の対角線方向（第２の方向）に関して、接続されたノズルおよびその先端に形成されたインク吐出口８が紙面上側に偏在している。つまり、図６に示すように、本実施の形態における第１の圧力室列１１ａを構成する圧力室１０ａでは、インク吐出口８がそれぞれ対応する菱形領域１０ｘの上端部に配置されている。一方、第２の圧力室列１１ｂを構成する圧力室１０ｂは、上記第２の方向に関して、接続されたノズルおよびその先端に形成されたインク吐出口８が紙面下側に偏在している。つまり、図６に示すように、本実施の形態における第２の圧力室列１１ｂを構成する圧力室１０ｂでは、インク吐出口８がそれぞれ対応する菱形領域１０ｘの下端部に配置されている。そしてこれら第１および第２の圧力室列１１ａ，１１ｂは、２列ずつ交互に配列されている。なお、図６に示す配列方向Ａ（第１の方向）は、インクジェットヘッド１の長手方向、配列方向Ｂはインクジェットヘッド１の幅方向からやや傾いた菱形の領域１０ｘの一斜辺方向と対応するものである。
【００３５】
共通インク通路として機能する副マニホールド５ａは、配列方向Ａに沿って延在し、且つ副マニホールド５ａの両側に配置された複数の圧力室１０と連通している。副マニホールド５ａは、図６の紙面に対して垂直な方向（第３の方向）から見て、ノズルおよびその先端のインク吐出口８が副マニホールド５ａを挟んで外側を向くように互いに隣接した第１の圧力室列１１ａと第２の圧力室列１１ｂとを含み、ノズルおよびその先端のインク吐出口８とは重ならないように延在している。なお、副マニホールド５ａは、その幅が広くなるように、ノズルおよびインク吐出口８と重ならない範囲で互いに隣接した第１および第２の圧力室列１１ａ，１１ｂの大部分を含むのが好ましい。つまり、連通する各圧力室１０にインクを円滑に供給するために、副マニホールド５ａの幅限界を圧力室１０のインク吐出口８が接続された一端近傍までとするのが好ましい。これにより、副マニホールド５ａの上記第３の方向の厚さ（深さ）が決められている場合でも、副マニホールド５ａのインクに対する流路抵抗を小さくすることができる。
【００３６】
図７は、図４に描かれたヘッド本体１ａの部分断面図である。各インク吐出口８は、図７からもわかるように、先細形状のノズルの先端に形成されている。また、圧力室１０と副マニホールド５ａとの間には、アパーチャ１２が、圧力室１０と同様に流路ユニット４の表面と実質的に平行に延在している。このアパーチャ１２は、インクの流れを制限することで適当な流路抵抗を付与してインク吐出の安定化を図るためのものである。各インク吐出口８は、圧力室１０（長さ９００μｍ、幅３５０μｍ）及びアパーチャ１２を介して副マニホールド５ａと連通している。このようにして、インクジェットヘッド１には、インクタンクからインク溜まり３、マニホールド５、副マニホールド５ａ、アパーチャ１２及び圧力室１０を経てインク吐出口８に至るインク流路３２が形成されている。
【００３７】
例えば、図７に示す圧力室１０が図６に示した第１の圧力室列１１ａを構成するものであるとすると、副マニホールド５ａの紙面右側には、第２の圧力室列１１ｂを構成する圧力室１０に接続されたノズルが配置されることになる。
【００３８】
図６の紙面に対して垂直な方向（第３の方向）から見て、１つの圧力室１０に連通したアパーチャ１２は、当該圧力室に隣接する圧力室１０に重なるように配置されている。このようなことが可能なことの一因は、アパーチャ１２を紙面に対して垂直な方向（第３の方向）に関して圧力室１０よりも副マニホールド５ａ側に設け、圧力室１０とアパーチャ１２とを異なる高さとしたことにある。即ち、図７にも示すように、圧力室１０、アパーチャ１２、及び副マニホールド５ａはそれぞれ、積層されたシート部材により形成され、上記第３の方向から見ると、互いに重なりを持つように配置されている。
【００３９】
なお、図５および図６においては、図面を分かりやすくするために、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１０およびアパーチャ１２などを実線で描いている。
【００４０】
アクチュエータユニット２１により圧力室１０にパルス状の圧力が付与されて圧力波が発生すると、当該圧力室１０内には菱形領域１０ｘの長い方の対角線方向（第２の方向）に沿って、インク吐出に寄与する圧力波が伝播する。圧力波の伝播方向が表面に垂直の場合は、圧力室１０の平面形状を円形や正多角形など原点に対称な形状とするのが一般的である。しかし本実施の形態のように、圧力室１０内における流路ユニット４の表面に沿った特定の方向に伝播する圧力波をインク吐出のために利用する場合、圧力波の伝播時間長さ（ＡＬ長：Acoustic Length）を長くすることで、インクの吐出量や吐出周期を制御しやすくするため、圧力室１０の平面形状を圧力波の伝播方向に細長にするのが好ましい。
【００４１】
圧力室１０は、図５及び図６に描かれた平面内において、インクジェットヘッド１の長手方向（配列方向Ａ）と、インクジェットヘッド１の幅方向からやや傾いた方向（配列方向Ｂ）との２方向にインク吐出領域内で配列されている。配列方向Ａと配列方向Ｂは、直角よりもやや小さい角度θをなしている。インク吐出口８は、配列方向Ａには５０ｄｐｉで配列されている。一方で、圧力室１０は、配列方向Ｂには１つのアクチュエータユニット２１に対応するインク吐出領域内に１２個が含まれるように配列いる。これにより、インクジェットヘッド１の全幅内で、配列方向Ａに隣接する２つのインク吐出口８間の距離だけ離隔した範囲には、１２個のインク吐出口８が存在するようになっている。なお、各インク吐出領域の配列方向Ａについての両端部（アクチュエータユニット２１の斜辺に相当する）では、インクジェットヘッド１の幅方向に対向する別のアクチュエータユニット２１に対応するインク吐出領域と相補関係となることで上記条件を満たしている。そのため、本実施の形態によるインクジェットヘッド１では、配列方向Ａ及び配列方向Ｂに配列された多数のインク吐出口８から、インクジェットヘッド１の幅方向への用紙に対する相対的な移動に伴って順次インク滴を吐出させることで、主走査方向に６００ｄｐｉで印刷を行うことが可能になっている。
【００４２】
次に、図８を参照して、流路ユニット４の構造をより詳細に説明する。図８に示すように、圧力室１０は、配列方向Ａに所定の間隔である５０ｄｐｉで列状に配列されている。このような圧力室１０の列は、配列方向Ｂには１２列配列されて、全体として圧力室１０は１つのアクチュエータユニット２１に対応したインク吐出領域内において２次元配列をしている。
【００４３】
圧力室１０には、ノズルが図８中上側の鋭角部に接続されている圧力室１０ａと、下側の鋭角部に接続されている圧力室１０ｂとの２種類がある。複数の圧力室１０ａ及び複数の圧力室１０ｂは、共に配列方向Ａに配列されて圧力室列１１ａ、１１ｂをそれぞれ形成している。図８に示すように、１つのアクチュエータユニット２１に対応したインク吐出領域内においては、図８中下側から順に２列の圧力室列１１ａが配列され、その上側に隣接して２列の圧力室列１１ｂが配列されている。このような２列の圧力室列１１ａと２列の圧力室列１１ｂとの合わせて４列の圧力室列を１組とした圧力室列の組が、１つのアクチュエータユニット２１に対応したインク吐出領域内において、下側から３回繰り返して配列されている。各圧力室列１１ａ、１１ｂ中の各圧力室の上側鋭角部を結ぶ直線は、この圧力室列に上側から隣接する圧力室列中の各圧力室の下側斜辺と交差している。
【００４４】
上述のように、図８の紙面に対して垂直な方向から見て、圧力室１０に接続されたノズルの配置位置が異なる第１の圧力室列１１ａと第２の圧力室列１１ｂとを２列ずつ隣接して配列することにより、全体として圧力室１０は規則正しく整列している。一方、ノズルは、これら４列の圧力室列を１組とした圧力室列の組の中において中央領域に集まって配列されることになる。これにより、上述のように、４列の圧力室列を１組として、下側から３回繰り返して圧力室列の組を配置した場合、圧力室列の組と組との境界近傍領域、すなわち、このような４列の圧力室列からなる組の両側には、ノズルが存在しない領域が形成される。そして、そこに各圧力室１０にインクを供給するための幅の広い副マニホールド５ａが延設されている。本案施の形態では、１つのアクチュエータユニット２１に対応したインク吐出領域内において、図中下側に１本、一番下側の圧力室列の組と二番目の圧力室列の組との間に１本、一番上側の圧力室列の組の両側に２本、合わせて４本の幅の広い副マニホールド５ａが配列方向Ａに延設されている。
【００４５】
図８に示すように、インクを吐出するインク吐出口８に連通するノズルは、配列方向Ａには、この方向に規則正しく並ぶ圧力室１０に対応して、５０ｄｐｉの等間隔で配列されている。また、配列方向Ａと角度θで交差している配列方向Ｂにも１２個の圧力室１０が規則正しく配列されているのとは異なり、これら１２個の圧力室１０に対応した１２個のノズルは、上述したように圧力室１０の上側の鋭角部に連通したものと下側の鋭角部に連通したものとがあって、配列方向Ｂに規則的に一定の間隔で配列されていない。
【００４６】
他方、ノズルが圧力室１０の同じ側の鋭角部に常に連通している場合には、ノズルも配列方向Ｂの方向に規則的に一定の間隔で配列されることになる。すなわち、この場合、ノズルは、図中下側から上側に１圧力室列上がるごとに配列方向Ａに印字時の解像度である６００ｄｐｉに相当する間隔ずつ変位するように配列される。これに対して、本実施の形態では、２列の圧力室列１１ａと２列の圧力室列１１ｂとの合わせて４列の圧力室列を１組として、これが下側から３回繰り返して配列されているので、図中下側から上側に１圧力室列上がるごとのノズル位置の配列方向Ａへの変位は常に同じではない。
【００４７】
本実施の形態によるインクジェットヘッド１において、配列方向Ａに５０ｄｐｉに相当する幅（約５０８．０μｍ）を有し、この配列方向Ａと直交する方向に延在する帯状領域Ｒについて考える。この帯状領域Ｒの中には、１２列の圧力室列の内の何れの列についても、ノズルが１つしか存在していない。すなわち、１つのアクチュエータユニット２１に対応したインク吐出領域内の任意の位置に、このような帯状領域Ｒを区画した場合、この帯状領域Ｒ内には、常に１２個のノズルが分布している。そして、これら１２個の各ノズルを配列方向Ａに延びる直線上に射影した点の位置は、印字時の解像度である６００ｄｐｉに相当する間隔ずつ離隔している。
【００４８】
１つの帯状領域Ｒに属する１２個のノズルを配列方向Ａに延びる直線上に射影した位置が左にあるものから順に、これら１２個のノズルを(1)〜(12)と記することにしたとき、これら１２個のノズルは、下から、(1)、(7)、(2)、(8)、(5)、(11)、(6)、(12)、(9)、(3)、(10)、(4)の順番に並んでいる。
【００４９】
このように構成された本実施の形態によるインクジェットヘッド１において、アクチュエータユニット２１内の活性層を適宜駆動させると、６００ｄｐｉの解像度を有する文字や図形等を描画することができる。つまり、１２列の圧力室列に対応した活性層を印字媒体の搬送に合わせて順次選択的に駆動することで、特定の文字や図形を印字媒体に印刷することができる。
【００５０】
例えば、６００ｄｐｉの解像度で配列方向Ａに延びる直線を印字する場合について説明する。まず、ノズルが圧力室１０の同じ側の鋭角部に連通している場合について簡単に説明する。この場合には、印字蝶体が搬送されるのに対応して、図８中一番下に位置する圧力室列中のノズルからインクの吐出を始め、順次上側に隣接する圧力室列に属するノズルを選択してインクを吐出する。これにより、インクのドットが配列方向Ａに向かって６００ｄｐｉの間隔で隣接しながら形成されていく。最終的には、全体で６００ｄｐｉの解像度で配列方向Ａに延びる直線が描かれることになる。
【００５１】
一方、本案施の形態では、図８中一番下に位置する圧力室列１１ａ中のノズルからインクの吐出を始め、印字媒体が搬送されるのに伴って順次上側に隣接する圧力室に連通するノズルを選択してインクを吐出していく。このとき、下側から上側に１圧力室列上がるごとのノズル位置の配列方向Ａへの変位が常に同じでないので、印字媒体が搬送されるのに伴って配列方向Ａに沿って順次形成されるインクのドットは、６００ｄｐｉの間隔で等間隔にはならない。
【００５２】
すなわち、図８に示したように、印字媒体が搬送されるのに対応して、まず図中一番下の圧力室列１１ａに連通するノズル(1)からインクが吐出され、印字媒体上に５０ｄｐｉに相当する間隔（約５０８．０μｍ）でドット列が形成される。この後、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から２番目の圧力室列１１ａに連通するノズル(7)の位置に達すると、このノズル(7)からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドット位置から６００ｄｐｉに相当する間隔分（約４２．３μｍ）の６倍だけ配列方向Ａに変位した位置（約４２．３μｍ×６＝約２５４．０μｍ）に２番目のインクドットが形成される。
【００５３】
次に、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から３番目の圧力室列１１ｂに連通するノズル(2)の位置に達すると、ノズル(2)からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドット位置から６００ｄｐｉに相当する間隔分（約４２．３μｍ）だけ配列方向Ａに変位した位置に３番目のインクドットが形成される。さらに、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から４番目の圧力室列１１ｂに連通するノズル(8)の位置に達すると、ノズル(8)からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドットの位置から６００ｄｐｉに相当する間隔分（約４２．３μｍ）の７倍だけ配列方向Ａに変位した位置（約４２．３μｍ×７＝約２９６．３μｍ）に４番目のインクドットが形成される。さらに、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から５番目の圧力室列１１ａに連通するノズル(5)の位置に達すると、ノズル(5)からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドット位置から６００ｄｐｉに相当する間隔分（約４２．３μｍ）の４倍だけ配列方向Ａに変位した位置（約４２．３μｍ×４＝約１６９．３μｍ）に５番目のインクドットが形成される。
【００５４】
以下同様にして、順次図中下側から上側に位置する圧力室１０に連通するノズルを選択しながらインクドットが形成されていく。このとき、図８中に示したノズルの番号をＮとすると、（倍率ｎ＝Ｎ−１）×（６００ｄｐｉに相当する間隔）に相当する分だけ、始めに形成されたドット位置から配列方向Ａに変位した位置にインクドットが形成される。最終的に１２個のノズルを選択し終わったときには、図中一番下の圧力室列１１ａ中のノズル(1)により５０ｄｐｉに相当する間隔（約５０８．０μｍ）で形成されたインクドットの間が６００ｄｐｉに相当する間隔（約４２．３μｍ）毎に離れて形成された１２個のドットで繋げられ、全体で６００ｄｐｉの解像度で配列方向Ａに延びる直線を描くことが可能になっている。
【００５５】
図９は、図４に描かれたヘッド本体１ａの部分分解斜視図である。図７及び図９に示すように、インクジェットヘッド１の底部側の要部は、上から、アクチュエータユニット２１、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャプレート２４、サプライプレート２５、マニホールドプレート２６，２７，２８、カバープレート２９及びノズルプレート３０の合計１０枚のシート材が積層された積層構造を有している。これらのうち、アクチュエータユニット２１を除いた９枚のプレートから流路ユニット４が構成されている。
【００５６】
アクチュエータユニット２１は、後で詳述するように、５枚の圧電シートが積層され且つ電極が配されることによってそのうちの３層が電界印加時に活性層となる部分を有する層（以下、単に「活性層と含む層」と称する）とされ残り２層が非活性層とされたものである。キャビティプレート２２は、圧力室１０に対応するほぼ菱形の開口が多数設けられた金属プレートである。ベースプレート２３は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０とアパーチャ１２との連絡孔及び圧力室１０からインク吐出口８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。アパーチャプレート２４は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、アパーチャ１２のほかに圧力室１０からインク吐出口８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。サプライプレート２５は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、アパーチャ１２と副マニホールド５ａとの連絡孔及び圧力室１０からインク吐出口８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。マニホールドプレート２６、２７、２８は、副マニホールド５ａに加えて、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０からインク吐出口８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。カバープレート２９は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０からインク吐出口８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。ノズルプレート３０は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、ノズルとして機能する先細のインク吐出口８がそれぞれ設けられた金属プレートである。
【００５７】
これら１０枚のプレート２１〜３０は、図７に示すようなインク流路３２が形成されるように、互いに位置合わせして積層される。このインク流路３２は、副マニホールド５ａからまず上方へ向かい、アパーチャ１２において水平に延在し、それからさらに上方に向かい、圧力室１０において再び水平に延在し、それからしばらくアパーチャ１２から離れる方向に斜め下方に向かってから垂直下方にインク吐出口８へと向かう。
【００５８】
次に、アクチュエータユニット２１の構造について説明する。図１０は、図７内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域を横方向から見た拡大断面図である。図１０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５枚の圧電シート４１，４２，４３，４４，４５を含んでいる。これら圧電シート４１〜４５は、インクジェットヘッド１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４１〜４５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、個別電極３５ａ、３５ｂ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３５ａ、３５ｂ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。本実施の形態において、圧電シート４１〜４５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。
【００５９】
アクチュエータユニット２１の最上層にある圧電シート４１とその下方に隣接した圧電シート４２との間には、厚み２μｍ程度の共通電極３４ａが介在している。共通電極３４ａは、１つのアクチュエータユニット２１内のほぼ全域にわたって延在した１枚の導電シートである。同様に、圧電シート４２の下方に隣接した圧電シート４３とその下方に隣接した圧電シート４４との間にも、共通電極３４ａと同様の形状を有する厚み２μｍ程度の共通電極３４ｂが介在している。
【００６０】
なお、共通電極３４ａ、３４ｂは、積層方向への射影領域が圧力室領域を含むように圧力室１０よりも大きいものが圧力室１０ごとに多数形成されてもよいし、或いは、射影領域が圧力室領域に含まれるように圧力室１０よりもやや小さいものが圧力室１０ごとに多数形成されてもよく、必ずしもシート全面に形成された１枚の導電シートである必要はない。ただし、このとき、圧力室１０に対応する部分がすべて同一電位となるように共通電極どうしが電気的に接続されていることが必要である。
【００６１】
図１０に示すように、圧電シート４１の上面であって圧力室１０に対応する位置には、厚み１μｍ程度の個別電極３５ａが形成されている。個別電極３５ａは、平面形状が略菱形であって圧力室１０とほぼ相似形状（長さ８５０μｍ、幅２５０μｍ）を有し、積層方向への射影領域が圧力室１０領域に含まれる（図６参照）。圧電シート４２と圧電シート４３との間であって個別電極３５ａと対応する位置には、個別電極３５ａと同様の平面形状を有する厚み２μｍ程度の個別電極３５ｂが介在している。なお、圧電シート４４とその下方に隣接した圧電シート４５との間、及び、圧電シート４５の下方には、電極が配置されていない。各電極３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂは、Ａｇ−Ｐｄ系等の金属材料からなるものである。
【００６２】
共通電極３４ａ，３４ｂは、図示しない領域において接地されている。これにより、共通電極３４ａ，３４ｂは、すべての圧力室１０に対応する領域において等しくグランド電位に保たれている。また、個別電極３５ａ，３５ｂは、各圧力室１０に対応するものごとに電位を制御することができるように、各個別電極３５ａ，３５ｂごとに独立した別のリード線を含むＦＰＣ１３６を介してドライバＩＣ１３２に接続されている（図２および図３参照）。このとき、上下で対になった個別電極３５ａ，３５ｂ同士は同じリード線を介してドライバＩＣ１３２に接続されてよい。
【００６３】
本実施の形態によるインクジェットヘッド１において、圧電シート４１〜４３はその厚み方向に分極されている。従って、個別電極３５ａ，３５ｂを共通電極３４ａ，３４ｂと異なる電位にして圧電シート４１〜４３に対してその分極方向に電界を印加すると、圧電シート４１〜４３における電界が印加された部分が活性層として働き、その厚み方向すなわち積層方向には伸長又は収縮し、圧電横効果により積層方向と垂直な方向すなわち面方向には収縮又は伸長しようとする。一方、残り２枚の圧電シート４４、４５は、個別電極３５ａ，３５ｂと共通電極３４ａ，３４ｂとに挟まれた領域をもたない非活性層であるので、自発的に変形することができない。つまり、アクチュエータユニット２１は、上側（つまり、圧力室１０とは離れた）３枚の圧電シート４１〜４３を活性層を含む層とし且つ下側（つまり、圧力室１０に近い）２枚の圧電シート４４，４５を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。
【００６４】
そのため、電界と分極とが同方向となるようにドライバＩＣ１３２を制御して個別電極３５ａ，３５ｂを共通電極３４ａ，３４ｂに対して正又は負の所定電位とすると、圧電シート４１〜４３の個別電極３５ａ，３５ｂと共通電極３４ａ，３４ｂとで挟まれた活性層が面方向に収縮し、その一方で圧電シート４４，４５は自発的には収縮しない。このとき、図１０で示したように、圧電シート４１〜４５の下面はキャビティプレート２２に形成された圧力室１０を区画する隔壁の上面に固着されているので、圧電横効果に基づく面方向の収縮により、圧電シート４１〜４５は圧力室１０側へ凸になるように変形（ユニモルフ変形）する。すると、圧力室１０の容積が低下して、インクの圧力が上昇し、インク吐出口８からインクが吐出される。その後、個別電極３５ａ，３５ｂの電位が元に戻れば、圧電シート４１〜４５は元の平板形状となり、圧力室１０の容積が元の容積に戻るので、インクをマニホールド５側から吸い込む。
【００６５】
なお、他の駆動方法として、圧電シート４１〜４５が圧力室１０側へ凸に変形するように、予め個別電極３５ａ，３５ｂを共通電極３４ａ，３４ｂと異なる電位にしておき、吐出要求があるごとに個別電極３５ａ，３５ｂを共通電極３４ａ，３４ｂと一旦同じ電位とし、その後所定のタイミングにて再び個別電極３５ａ，３５ｂを共通電極３４ａ，３４ｂと異なる電位にすることもできる。この場合は、個別電極３５ａ，３５ｂと共通電極３４ａ，３４ｂとが同じ電位になるタイミングで、圧電シート４１〜４５が元の形状に戻り、圧力室１０の容積は初期状態（両電極の電位が異なる状態）と比較して増加し、インクがマニホールド５側から圧力室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極３５ａ，３５ｂを共通電極３４ａ，３４ｂと異なる電位にしたタイミングで、圧電シート４１〜４５が圧力室１０側へ凸となるように変形し、圧力室１０の容積低下によりインクへの圧力が上昇し、インクが吐出される。
【００６６】
圧電シート４１〜４３に印加される電界方向とその分極方向とが逆であれば、個別電極３５ａ，３５ｂと共通電極３４ａ，３４ｂとで挟まれた圧電シート４１〜４３中の活性層が分極方向と直角方向に伸長しようとする。従って、圧電シート４１〜４５は、圧電横効果に基づき、圧力室１０側に凹となるように変形する。このため、圧力室１０の容積が増加して、インクをマニホールド５側から吸い込む。その後、個別電極３５ａ，３５ｂの電位が元に戻れば、圧電シート４１〜４５は元の平板形状となり、圧力室１０の容積が元の容積に戻るので、インク吐出口８からインクを吐出する。
【００６７】
以上のように、本実施の形態のインクジェットヘッド１では、図６に示すように、流路ユニット４の表面と垂直な方向（第３の方向）から見て、各圧力室１０に接続されたノズル（図６には先端のインク吐出口８が示されている）を圧力室１０の中央に設けずに一端に偏在させ、配列方向Ａに関して互いにノズルが反対側に偏在した第１および第２の圧力室列１１ａ，１１ｂの境界領域を含むように共通インク通路として機能する副マニホールド５ａを配置することで、副マニホールド５ａの幅を広くすることができる。したがって、副マニホールド５ａの上記第３の方向の厚さ（深さ）が決められている場合でも、副マニホールド５ａのインクに対する流路抵抗が小さくなり、圧力室１０へのインクの供給を円滑に行うことができる。
【００６８】
また、図７に示すように、流路ユニット４はその表面とほぼ平行に延在するアパーチャ１２を含み、各圧力室１０と副マニホールド５ａとをアパーチャ１２を介して接続することにより、副マニホールド５ａの数を少なくすることができる。例えば各圧力室１０と副マニホールド５ａとをアパーチャ１２を介さずに直接連通させる場合、副マニホールド５ａを図６に示す各圧力室列１１ａ，１１ｂに対してその列方向に沿って延在させる必要がある。しかし本実施の形態のように各圧力室１０と副マニホールド５ａとをアパーチャ１２を介して接続することにより、流路ユニット４表面と垂直な第３の方向から見て圧力室１０が副マニホールド５ａから多少離れていてもインク供給が可能になるため、圧力室列１１ａ，１１ｂ毎に設ける必要がなくなる。
【００６９】
また、図７に示すように、圧力室１０とアパーチャ１２とを流路ユニット４表面と垂直な方向（第３の方向）に関して異なる高さに設けることで、第３の方向から見て圧力室１０とアパーチャ１２とを重ねることができる。これにより、圧力室１０の高集積化が可能となり、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッド１による高解像度の画像形成が実現される。
【００７０】
また、図６に示すように、第１の圧力室列１１ａと第２の圧力室列１１ｂとを２列ずつ交互に配列することで、後述の変形例の場合と比べて副マニホールド５ａの数を少なくすることができる。また、隣接する２列ずつの圧力室列１１ａ，１１ｂに対して１つの副マニホールド５ａを配置することにより、副マニホールド５ａの幅を広くすることができるため、流路抵抗がより小さくなってインクの供給が円滑に行われる。
【００７１】
なお、流路抵抗に関して副マニホールド５ａの幅を広げることが有利であることは、以下のような考察により説明できる。先ず、幅ａ深さｂの矩形断面で流路長ｌの副マニホールドについて考えると、この副マニホールドを通過するインクに対する流路抵抗Ｒは次式（１）で表される。
【００７２】
【数１】

Figure 0004206776
μ：インクの粘度
【００７３】
次に上記の副マニホールドに比べて小さい幅ａ／ｎ（ｎ：２以上の整数）を有する副マニホールドをｎ本並設することで全体としての幅をａとした場合、各副マニホールドを通過するインクに対する流路抵抗Ｒ’は次式（２）で表される。
【００７４】
【数２】
Figure 0004206776
【００７５】
式（１），（２）より、次式（３）が得られる。
【００７６】
【数３】
Figure 0004206776
【００７７】
式（３）よりＲ／Ｒ’＜１であることから、全流路幅を同じにしようとする場合、幅の小さい副マニホールドを多数設けるよりも幅の大きい副マニホールドを少数設ける方が、流路抵抗が小さくなるのがわかる。また逆に、副マニホールドの幅が広いとインクに対する流路抵抗が小さくなってインクが供給されやすくなることを考慮すると、所定の数の圧力室と圧力室列の長さに対して、幅の小さい副マニホールドを多数設けるよりも幅の大きい副マニホールドを少数設ける方が、全流路幅が小さくなっても過不足なくインクの供給ができるともいえる。
【００７８】
なお、副マニホールド５ａの幅は各圧力室１０に対して過不足なくインクの供給ができる範囲で決めればよい。本実施の形態では、隣接する２列ずつの圧力室列１１ａ，１１ｂに対して１つの副マニホールド５ａをノズル近傍まで広げて配置している。
【００７９】
また、本実施形態の副マニホールド５ａは、流路ユニット４表面と垂直な方向（第３の方向）から見て、各圧力室１０に接続されたノズルのインク吐出口８が外側を向くように、互いに隣接した１つの第１の圧力室列１１ａと１つの第２の圧力室列１１ｂとの大部分を含んでいる。このように副マニホールド５ａの幅をノズルおよびその先端のインク吐出口８と重ならない範囲で広くすることで、副マニホールド５ａの流路抵抗をより小さくしてインク供給の円滑化を図ることができる。
【００８０】
また、圧力室１０内における圧力波の伝播方向が流路ユニット４の表面とほぼ平行であるので、伝播方向が流路ユニット４の表面と垂直な場合と比べてＡＬ長を利用したインクの吐出制御が容易になる。ＡＬ長が短い場合はいわゆる「押し打ち」によりインクを吐出させるのが一般的であるが、本実施の形態のようにＡＬ長が長い場合、圧力波の反転反射を利用して「押し打ち」よりも投入エネルギーの小さい「引き打ち」（予め全ての個別電極３５ａ，３５ｂに電圧を印加して全ての圧力室１０の容積を縮小させておき、インクの吐出動作をしようとする圧力室１０のみ個別電極３５ａ，３５ｂの電圧を解除して容積を拡大し、その後、再び個別電極３５ａ，３５ｂに電圧を印加して圧力室１０の容積を縮小することにより圧力室１０内を伝播する圧力波を利用して効率よくインクに吐出圧力を加える方式）を行う時間的余裕ができる。したがって、圧力波の伝播方向が圧力室１０の表面に垂直な場合と比較して、エネルギー効率を改善することができる。
【００８１】
また、流路ユニット４はそれぞれに対応した開口を設けた９枚のシート部材２２〜３０を積層して形成されているため、流路ユニット４の作製が容易である。
【００８２】
また、インクジェットヘッド１のヘッド本体１ａでは、インク吐出領域ごとに分割された複数のアクチュエータユニット２１が、流路ユニット４に接着された状態でその長手方向に沿って配列されている。これにより、焼結などによって成形されるために寸法精度にばらつきが生じやすいアクチュエータユニット２１ごとに流路ユニット４との位置合わせを行うことが可能となり、ヘッドを長尺化しても各アクチュエータユニット２１と流路ユニット４との位置ずれ量の増加が抑制され、両者を精度よく位置合わせすることができる。よって、目印から比較的遠くにある個別電極３５ａ、３５ｂについてもその圧力室１０に対する位置が所定位置から大幅にずれることが少なくなって、インクジェットヘッド１の製造歩留まりが飛躍的に向上する。他方、これとは異なり、アクチュエータユニット２１を流路ユニット４と同様の長尺体として形成すると、アクチュエータユニット２１を流路ユニット４と重ねたときの平面視における各圧力室１０に対する個別電極３５ａ、３５ｂの位置の所定位置からのずれ量が目印から離れるに連れて大きくなり、目印から比較的離れた圧力室１０におけるインク吐出性能が劣化し、インクジェットヘッド１内でのインク吐出性能の均一性が失われてしまう。
【００８３】
アクチュエータユニット２１では圧電シート４１〜４３を共通電極３４ａ、３４ｂと個別電極３５ａ、３５ｂとで挟み込んでいるので、圧電効果によって容易に圧力室１０の容積を変化させることができる。また、圧電シート４１〜４５が連続した層状の平板（連続平板層）であるため、アクチュエータユニット２１を容易に製造することが可能である。
【００８４】
また、インクジェットヘッド１は、圧力室１０に近い圧電シート４４、４５を非活性層とし、圧力室１０から離れた圧電シート４１〜４３を活性層を含む層としたユニモルフ構造のアクチュエータユニット２１を有している。そのため、圧電横効果により圧力室１０の容積変化量を大きくすることができて、圧力室１０側に活性層、その反対側に非活性層が配置されたアクチュエータユニットと比較して個別電極３５ａ、３５ｂの駆動電圧の低電圧化および／又は圧力室１０の高集積化を図ることが可能となる。駆動電圧の低電圧化を図ることにより、個別電極３５ａ、３５ｂを駆動するドライバを小型化できてコストを抑えることができ、圧力室１０を小さくできてその高集積化を図ったときであっても十分な量のインクを吐出することが可能となって、ヘッド１の小型化と印刷ドットの高密度配置が実現される。
【００８５】
さらに、上述のように、インクジェットヘッド１のヘッド本体１ａでは、各アクチュエータユニット２１が実質的に台形形状を有しており、各アクチュエータユニット２１の平行対向辺が流路ユニット４の長手方向に沿い且つ隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士が流路ユニット４の幅方向にオーバーラップするように複数のアクチュエータユニット２１が千鳥状に２列配置されている。このように、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士がオーバーラップしていることで、インクジェットヘッド１の長手方向において、流路ユニット４の幅方向に沿って存在する圧力室１０同士が補完し合うことができ、高解像度印刷を実現しつつ、非常に幅の狭い小型のインクジェットヘッド１とすることができる。
【００８６】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
【００８７】
例えば、流路ユニット４の表面に沿ってマトリクス状に配置された複数の圧力室１０の配列方向としては、流路ユニット４の表面に沿っていれば、上述した実施の形態において図６に示した配列方向Ａ，Ｂに限定されず、様々な方向を取ってよい。流路ユニット４における圧力室１０の配列の変形例として、図１１に示すものがある。図１１では、図６とは配列方向Ａと配列方向Ｂとのなす角度θが異なり、より小さい角度になっている。また、配列方向Ａ及び配列方向Ｂと、菱形領域１０ｘの長い方の対角線方向との関係も、図６に示したものとは異なり、配列方向Ａに対して対角線方向の方が配列方向Ｂよりも大きな角度をなしている。
【００８８】
さらに流路ユニット４における圧力室１０の配置の変形例として、図１２に示すような、第１の圧力室列１１ａと第２の圧力室列１１ｂとを１列ずつ交互に配列したものがある。第１の圧力室列１１ａを構成する配列方向Ａにおいて互いに隣接する圧力室１０の間の領域には、それぞれ、紙面上側から、第２の圧力室列１１ｂを構成する圧力室１０が入り込むように配置されている。この領域には、紙面下側から、別の第２の圧力室列１１ｂを構成する圧力室１０が配置されている。また同様に、第２の圧力室列１１ｂを構成する配列方向Ａにおいて互いに隣接する圧力室１０の間の領域には、それぞれ、紙面上側及び下側から、第１の圧力室列１１ａを構成する圧力室１０が入り込むように配置されている。このため、図６に示す上述の実施の形態の場合と比較して、副マニホールド１５ａの幅が狭くなる。しかし、菱形領域１０ｘの長い方の対角線方向に関して一方側にインク吐出口８が偏在して配置された圧力室１０で構成された場合や、インク吐出口８を圧力室１０の中央部に配置して構成された場合のように、隣接する圧力室列におけるインク吐出口８間の距離の広がりが生じない場合と比べると、副マニホールド１５ａの幅は広くなる。したがって、副マニホールド５ａのインクに対する流路抵抗が小さくなり、圧力室１０へのインクの供給を円滑に行うことができる。
【００８９】
また、圧力室１０の収まる領域は菱形ではなく平行四辺形など様々な形状であってよく、それに収まる圧力室１０自体の平面形状も平行四辺形などに適宜変更してもよい。また、圧力室１０の高集積化は期待できないが、圧力室１０を圧力波の伝播方向に細長の形状としなくてもよい。
【００９０】
また、インク吐出の安定化という観点からは好ましくないが、圧力室１０と副マニホールド５ａとはアパーチャ１２を介さず直接連通されてよい。また、アパーチャ１２を流路ユニット４の表面と垂直な第３の方向に関して圧力室１０と同じ高さに設けてよい。しかしこの場合、流路ユニット４の表面と垂直な方向（第３の方向）から見て圧力室１０とアパーチャ１２とを重ねられないので圧力室１０の高集積化を図ることはできない。
【００９１】
また、流路抵抗を小さくするという観点からは、副マニホールド５ａが互いに隣接した圧力室列１１ａ，１１ｂの大部分を含むのが好ましいが、少なくともそれらの列の境界領域を含めばよい。
【００９２】
また、圧力室１０内における圧力波の伝播方向が流路ユニット４の平面に沿っていなくてもよい。
【００９３】
また、流路ユニット４は、複数のシート部材を積層したものでなくてもよい。
【００９４】
また、アクチュエータユニット２１における圧電シートや電極の材料は、上述したものに限らず、その他の公知の材料に変更してもよい。また、非活性層として、圧電シート以外の絶縁シートを用いてもよい。さらに活性層を含む層の数、非活性層の数なども、適宜変更してよい。例えば、上述の実施の形態において、アクチュエータユニット２１に含まれる活性層を含む層である圧電シートは３又は５層に積層されているが、７層以上に積層されてもよい。そして圧電シートの積層数に伴い、個別電極および共通電極の数も適宜変更してよい。また、上述した実施の形態ではアクチュエータユニット２１に含まれる非活性層の圧電シートは２層となっているが、１層であってもよいし、アクチュエータユニット２１の伸縮変形が阻害されない範囲で３層以上としてもよい。また、上述した実施の形態のアクチュエータユニット２１では、活性層を含む層の圧力室側に非活性層が配置されているが、非活性層の圧力室１０側に活性層を含む層が配置されてもよいし、非活性層を設けなくてもよい。ただし、活性層を含む層の圧力室１０側に非活性層４４、４５を設けることで、アクチュエータユニット２１の変位効率がさらに向上することが期待できる。
【００９５】
また、上述の実施の形態では共通電極をグランド電位に保つものとしているが、各圧力室１０に共通の電位であればこれに限定されるものではない。
【００９６】
また、上述の実施の形態では、図４に示すように、台形とした複数のアクチュエータユニット２１を２列に千鳥状に配置しているが、アクチュエータユニットは必ずしも台形にしなくてもよく、複数のアクチュエータユニットを流路ユニットの長手方向に沿って単に１列に配列してもよい。或いは、アクチュエータユニットを３列以上に千鳥状に配置してもよい。また、１つのアクチュエータユニット２１を複数の圧力室１０に跨って配置するのではなく、各圧力室１０に１つのアクチュエータユニット２１を配置してもよい。
【００９７】
また、共通電極３４ａ，３４ｂは、積層方向への射影領域が圧力室領域を含むように或いは射影領域が圧力室領域に含まれるように圧力室１０ごとに多数形成されたものであってもよく、必ずしも１つのアクチュエータユニット２１内のほぼ全域に設けられた１枚の導電シートである必要はない。ただし、このとき、圧力室１０に対応する部分がすべて同一電位となるように共通電極同士が電気的に接続されていることが必要である。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によると、共通インク通路のインクに対する流路抵抗が小さくなり、圧力室へのインクの供給を円滑に行うことができる。
また、請求項１によると、圧力室と共通インク通路とをアパーチャを介して接続することにより、第３方向から見て圧力室が共通インク通路から多少離れていてもインク供給が可能となるため、圧力室列毎に共通インク通路を設ける必要がなく、共通インク通路の数を少なくすることができる。
また、請求項１によると、圧力室とアパーチャとを第３方向に関して異なる高さに設けることで、第３の方向から見て圧力室とアパーチャとを重ねることができる。これにより、圧力室の高集積化が可能となり、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッドによる高解像度の画像の形成が実現される。
また、請求項１によると、共通インク通路の幅を広くすることができ、共通インク通路内の流路抵抗を小さくすることができる。
【００９９】
【０１００】
【０１０１】
また、請求項１によると、共通インク室の数を少なくすることができ、流路抵抗をより小さく抑えてインクの供給を円滑に行うことができる。
【０１０２】
また、請求項１によると、共通インク通路内の流路抵抗をより小さくしてインク供給の円滑化を図ることができる。
請求項２、３によると、流路ユニットの幅方向に沿って存在する圧力室同士が補完し合うことができ、高解像度印刷を実現しつつ、非常に幅の狭い小型のインクジェットヘッドとすることができる。
【０１０３】
請求項４によると、エネルギー効率を改善することができる。
【０１０４】
請求項５によると、流路ユニットの作製が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態によるインクジェットヘッドを含むインクジェットプリンタの概略図である。
【図２】 本発明の一実施の形態によるインクジェットヘッドの斜視図である。
【図３】 図２のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】 図２に描かれたインクジェットヘッドに含まれるヘッド本体の平面図である。
【図５】 図４に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図６】 図５に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図７】 図６に描かれたＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った、図４に描かれたヘッド本体の部分断面図である。
【図８】 図５内に描かれた二点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図９】 図４に描かれたヘッド本体の部分分解斜視図である。
【図１０】 図７内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域を横方向から見た拡大断面図である。
【図１１】 流路ユニットにおける圧力室の配置の一変形例を示す模式図である。
【図１２】 流路ユニットにおける圧力室の配置の別の変形例を示す模式図である。
【符号の説明】
１ インクジェットヘッド
１ａ ヘッド本体
３ インク溜まり
３ａ、３ｂ 開口
４ 流路ユニット
５ マニホールド
５ａ，１５ａ 副マニホールド（共通インク通路）
８ インク吐出口（ノズル）
１０ 圧力室
１０ｘ 菱形領域（平行四辺形領域）
２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０（シート部材）
１２ アパーチャ
２１ アクチュエータユニット
２２ キャビティプレート
３０ ノズルプレート
３２ インク流路
３４ａ、３４ｂ 共通電極
３５ａ、３５ｂ 個別電極
１１ａ 第１の圧力室列
１１ｂ 第２の圧力室列
４１〜４３ 圧電シート
４４、４５ 圧電シート
５０ フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）
１０１ インクジェットプリンタ
Ｒ 帯状領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inkjet head that performs printing by ejecting ink onto a recording medium, and an inkjet printer having the inkjet head.
[0002]
[Prior art]
In an inkjet printer, an inkjet head distributes ink supplied from an ink tank to a plurality of pressure chambers. Ink is ejected from the nozzles connected to each pressure chamber by selectively applying a pulsed pressure to the pressure chamber by an actuator unit made of a sheet-like piezoelectric ceramic to generate a pressure wave. Printing is performed while such a head is reciprocated at high speed in the width direction of the paper.
[0003]
Regarding the arrangement of the pressure chambers in the ink jet head, there are a one-dimensional arrangement arranged in one or two rows in the longitudinal direction of the head, and a matrix-like two-dimensional arrangement along the head surface. It is more effective to arrange the pressure chambers two-dimensionally in order to achieve high resolution and high speed printing that have been required in recent years. As an example of an ink-jet head in which a pressure chamber is two-dimensionally arranged along the surface, one in which a nozzle is arranged at the center of the pressure chamber as seen from a direction perpendicular to the head surface is known (see Patent Document 1). ). In this case, when a pulsed pressure is applied to the pressure chamber, a pressure wave propagates in the direction perpendicular to the head surface in the pressure chamber, and is disposed at the center of the pressure chamber as viewed from the direction perpendicular to the head surface. Ink is ejected from the nozzles.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese National Patent Publication No. 10-508808 (page 11, FIG. 3)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the nozzle is arranged in the center of the pressure chamber as viewed from the direction perpendicular to the head surface, when ink is supplied to the pressure chamber arranged in a matrix, the width of the common ink passage for supplying ink is reduced. The distance between the nozzles corresponding to the adjacent pressure chambers is limited. This is because it is necessary to arrange the common ink passage so as not to overlap the nozzle in the center of the pressure chamber when viewed from the direction perpendicular to the head surface. At this time, if the nozzles are arranged at a high density in order to meet the demand for higher resolution and higher speed of printing, the width of the common ink passage is limited. When the width of the common ink path is limited, the flow resistance to the ink in the common ink path increases, and it is not possible to smooth the ink supply corresponding to the maximum ink discharge cycle.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an ink jet head capable of facilitating ink supply and an ink jet printer having the ink jet head.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an inkjet head according to the present invention is a pressure chamber having one end connected to a nozzle that ejects ink and the other end connected to a common ink passage that supplies ink, and has a first direction. A plurality of pressure chambers forming a plurality of pressure chamber rows extending in the first direction by being arranged at equal intervals in a matrix form along a plane including the same, and extending along the first direction A plurality of common ink passages communicating with the plurality of pressure chambers, and the pressure chambers The other end of And the common ink passage And restrict the ink flow to give flow resistance. Do This stabilizes the ink ejection from the nozzle. It has a flow path unit with an aperture, The plurality of pressure chambers have a shape having acute angle portions at both ends when viewed from a third direction perpendicular to the plane, The pressure chamber row is No. 3, the first pressure chamber row including the pressure chambers in which the nozzles are unevenly distributed on one side with respect to the second direction intersecting the first direction on the plane, and the nozzles on the other side. A second pressure chamber row consisting of the pressure chambers unevenly distributed in the Regarding the second direction, the first pressure chamber row and the second pressure chamber row are arranged in two rows to form a set of four pressure chamber rows, and adjacent to each other. Between the pressure chamber rows, a straight line connecting one acute angle portion of each pressure chamber of the pressure chamber row is arranged so as to intersect with each pressure chamber of the pressure chamber row adjacent to the pressure chamber, When the common ink passage is viewed from the third direction, the common ink passage is Sandwich The nozzle includes at least a boundary region between the first pressure chamber row and the second pressure chamber row adjacent to each other so that the nozzles face outward, and does not overlap the nozzle. Overlapping the first pressure chamber row and the second pressure chamber row, Further, with respect to the second direction, the side wall on one side of the common ink flow path is disposed in the vicinity of the nozzle communicating with the pressure chamber of the first pressure chamber row, and the side wall on the other side of the common ink flow path Is disposed in the vicinity of the nozzle communicating with the pressure chamber of the second pressure chamber, The aperture extends substantially parallel to the plane at a height different from the pressure chamber with respect to the third direction. And arranged so as to overlap with the pressure chamber adjacent to the other side of the pressure chamber when viewed from the third direction. (Claim 1).
[0008]
According to the above configuration, the nozzle is unevenly distributed not on the center of the pressure chamber but on the one side when viewed from the third direction perpendicular to the surface. 2 By arranging the common ink passage so as to include the boundary region of the first and second pressure chamber rows in which the nozzles are unevenly distributed on the opposite sides with respect to the direction of the common ink passage, the width of the common ink passage can be increased. Therefore, even when the thickness (depth) of the common ink passage in the third direction is determined, the flow resistance to the ink in the common ink passage is reduced, and the ink is smoothly supplied to the pressure chamber. be able to.
Further, according to the above configuration, by connecting the pressure chamber and the common ink passage through the aperture, it is possible to supply ink even when the pressure chamber is slightly separated from the common ink passage as viewed from the third direction. There is no need to provide a common ink passage for each pressure chamber row, and the number of common ink passages can be reduced.
Moreover, according to the said structure, a pressure chamber and an aperture can be piled up seeing from a 3rd direction by providing a pressure chamber and an aperture in different height regarding a 3rd direction. As a result, the pressure chambers can be highly integrated, and high-resolution image formation can be realized with an inkjet head having a relatively small occupation area.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
FIG. 1 is a schematic view of an inkjet printer including an inkjet head according to an embodiment of the present invention. An ink jet printer 101 shown in FIG. 1 is a color ink jet printer having four ink jet heads 1. The printer 101 includes a paper feed unit 111 on the left side in the drawing and a paper discharge unit 112 on the right side in the drawing.
[0011]
Inside the printer 1, a paper transport path is formed through which paper is transported from the paper feed unit 111 toward the paper discharge unit 112. A pair of feed rollers 105 a and 105 b that sandwich and convey a sheet as an image recording medium are disposed immediately downstream of the sheet feeding unit 111. The paper is fed from the left to the right in the figure by the pair of feed rollers 105a and 105b. Two belt rollers 106 and 107 and an endless conveyance belt 108 wound around the rollers 106 and 107 are disposed in the middle of the sheet conveyance path. The outer peripheral surface of the conveyor belt 108, i.e., the conveyor surface, is subjected to silicone treatment. While the sheet conveyed by the pair of feed rollers 105 a and 105 b is held on the conveyor surface of the conveyor belt 108 by its adhesive force, The belt roller 106 can be conveyed toward the downstream side (right side) by being rotated clockwise (in the direction of the arrow 104) in the drawing.
[0012]
Holding members 109a and 109b are disposed at the insertion and discharge positions of the sheet with respect to the belt roller 106, respectively. The holding members 109a and 109b are for pressing the paper against the transport surface of the transport belt 108 so that the paper on the transport belt 108 is not lifted from the transport surface so as to securely adhere to the transport surface.
[0013]
A peeling mechanism 110 is provided immediately downstream of the conveying belt 108 along the sheet conveying path. The peeling mechanism 110 is configured to peel the paper adhered to the conveyance surface of the conveyance belt 108 from the conveyance surface and send it to the right paper discharge unit 112.
[0014]
The four inkjet heads 1 have a head main body 1a (a flow path unit in which an ink flow path including a pressure chamber is formed, and an actuator unit that applies pressure to the ink in the pressure chamber are bonded to the lower ends of the four inkjet heads 1). Is). The head main bodies 1a each have a rectangular cross section, and are arranged close to each other so that the longitudinal direction thereof is a direction perpendicular to the paper transport direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1). That is, the printer 101 is a line printer. The bottom surfaces of the four head main bodies 1a are opposed to the sheet conveyance path, and nozzles on which a large number of ink discharge ports having minute diameters are formed are provided on these bottom surfaces. Magenta, yellow, cyan, and black inks are ejected from each of the four head bodies 1a.
[0015]
The head main body 1a is disposed so that a small amount of gap is formed between the lower surface of the head main body 1a and the conveyance surface of the conveyance belt 108, and a sheet conveyance path is formed in the gap portion. With this configuration, when the paper transported on the transport belt 108 sequentially passes immediately below the four head bodies 1a, each color ink is ejected from the nozzle toward the upper surface of the paper, that is, the printing surface. A desired color image can be formed on the paper.
[0016]
The inkjet printer 101 includes a maintenance unit 117 for automatically performing maintenance on the inkjet head 1. The maintenance unit 117 is provided with four caps 116 for covering the lower surfaces of the four head bodies 1a, a purge mechanism (not shown), and the like.
[0017]
The maintenance unit 117 is located at a position (retracted position) immediately below the sheet feeding unit 111 when printing is performed by the inkjet printer 101. When a predetermined condition is satisfied after the printing is finished (for example, when a state where the printing operation is not performed continues for a predetermined time or when the printer 101 is turned off), the four head bodies It moves to a position immediately below 1a, and at this position (cap position), the cap 116 covers the lower surface of the head body 1a, respectively, and prevents the ink in the nozzle portion of the head body 1a from drying out. .
[0018]
The belt rollers 106 and 107 and the conveyor belt 108 are supported by a chassis 113. The chassis 113 is placed on a cylindrical member 115 disposed below the chassis 113. The cylindrical member 115 is rotatable around a shaft 114 attached at a position off the center. Therefore, if the upper end height of the cylindrical member 115 changes with the rotation of the shaft 114, the chassis 113 moves up and down accordingly. When the maintenance unit 117 is moved from the retracted position to the cap position, the cylindrical member 115 is rotated in advance by an appropriate angle so that the chassis 113, the conveyor belt 108, and the belt rollers 106 and 107 are moved by an appropriate distance from the position shown in FIG. It is necessary to secure the space for the maintenance unit 117 to move down.
[0019]
In a region surrounded by the conveyor belt 108, a substantially rectangular parallelepiped shape (supporting the conveyor belt 108 and the conveyor belt 108) is supported from the inner peripheral side by contacting the lower surface of the conveyor belt 108 at a position facing the inkjet head 1, ie, the upper side. A guide 121 having the same width is disposed.
[0020]
Next, the structure of the inkjet head 1 according to the present embodiment will be described in more detail. FIG. 2 is a perspective view of the inkjet head 1. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, the inkjet head 1 according to the present embodiment includes a head body 1a having a rectangular planar shape extending in one direction (main scanning direction), and a base for supporting the head body 1a. 131. In addition to the head main body 1a, the base 131 supports a driver IC 132 and a substrate 133 that supply drive signals to the individual electrodes 35a and 35b (see FIGS. 6 and 10).
[0021]
As shown in FIG. 2, the base 131 is partially bonded to the upper surface of the head main body 1 a so as to support the head main body 1 a, and is bonded to the upper surface of the base block 138 so as to adhere to the base block 138. It is comprised from the holder 139 which hold | maintains. The base block 138 is a substantially rectangular parallelepiped member having substantially the same length as the length of the head body 1a in the longitudinal direction. The base block 138 made of a metal material such as stainless steel has a function as a lightweight structure that reinforces the holder 139. The holder 139 includes a holder main body 141 disposed on the head main body 1a side, and a pair of holder support portions 142 extending from the holder main body 141 to the opposite side of the head main body 1a. Each of the pair of holder support portions 142 is a flat plate-like member, and is provided in parallel with each other at a predetermined interval along the longitudinal direction of the holder main body 141.
[0022]
A pair of skirt portions 141a projecting downward are provided at both ends of the holder main body 141 in the sub-scanning direction (direction orthogonal to the main scanning direction). Here, since each of the pair of skirt parts 141a is formed over the entire width in the longitudinal direction of the holder body 141, a substantially rectangular parallelepiped groove part 141b is formed on the lower surface of the holder body 141 by the pair of skirt parts 141a. ing. A base block 138 is accommodated in the groove 141b. The upper surface of the base block 138 and the bottom surface of the groove 141b of the holder main body 141 are bonded with an adhesive. Since the thickness of the base block 138 is slightly larger than the depth of the groove portion 141b of the holder main body 141, the lower end portion of the base block 138 protrudes downward from the skirt portion 141a.
[0023]
Inside the base block 138, an ink reservoir 3 is formed as a flow path for ink supplied to the head body 1a, which is a substantially rectangular parallelepiped gap (hollow region) extending in the longitudinal direction. An opening 3 b (see FIG. 4) communicating with the ink reservoir 3 is formed on the lower surface 145 of the base block 138. The ink reservoir 3 is connected to a main ink tank (ink supply source) (not shown) in the printer main body by a supply tube (not shown). For this reason, the ink reservoir 3 is appropriately replenished with ink from the main ink tank.
[0024]
The lower surface 145 of the base block 138 protrudes downward from the periphery in the vicinity of the opening 3b. The base block 138 is in contact with the flow path unit 4 (see FIG. 3) of the head main body 1a only at the portion 145a in the vicinity of the opening 3b of the lower surface 145. Therefore, a region other than the portion 145a in the vicinity of the opening 3b on the lower surface 145 of the base block 138 is separated from the head main body 1a, and the actuator unit 21 is disposed in this separated portion.
[0025]
A driver IC 132 is fixed to the outer surface of the holder support portion 142 of the holder 139 via an elastic member 137 such as a sponge. A heat sink 134 is disposed in close contact with the outer surface of the driver IC 132. The heat sink 134 is a substantially rectangular parallelepiped member and efficiently dissipates heat generated by the driver IC 132. Connected to the driver IC 132 is a flexible printed circuit (FPC) 136 that is a power supply member. The FPC 136 connected to the driver IC 132 is electrically joined to the substrate 133 and the head main body 1a by soldering. A substrate 133 is disposed above the driver IC 132 and the heat sink 134 and outside the FPC 136. The upper surface of the heat sink 134 and the substrate 133 and the lower surface of the heat sink 134 and the FPC 136 are bonded by a seal member 149, respectively.
[0026]
A seal member 150 is disposed between the lower surface of the skirt portion 141 a of the holder main body 141 and the upper surface of the flow path unit 4 so as to sandwich the FPC 136. That is, the FPC 136 is fixed to the flow path unit 4 and the holder main body 141 by the seal member 150. As a result, it is possible to prevent bending when the head main body 1a is elongated, prevent stress from being applied to the connecting portion between the actuator unit 21 and the FPC 136, and reliably hold the FPC 136.
[0027]
As shown in FIG. 2, six convex portions 30 a are equally spaced along the side wall of the inkjet head 1 in the vicinity of the lower corner along the main scanning direction of the inkjet head 1. These sheet-like members are portions provided at both ends in the sub-scanning direction of the nozzle plate 30 (see FIG. 7) in the lowermost layer of the head body 1a. That is, the nozzle plate 30 is bent about 90 degrees along the boundary line between the protruding portion 30a and the other portions. The protruding portions 30a are provided at positions corresponding to the vicinity of both ends of various sizes of paper used for printing in the printer 101. Since the bent portion of the nozzle plate 30 has a rounded shape rather than a right angle, the paper is jammed when the leading edge of the paper conveyed in the direction close to the head 1 contacts the side surface of the head 1. That is, jamming is less likely to occur.
[0028]
FIG. 4 is a schematic plan view of the head main body 1a. In FIG. 4, the ink reservoir 3 formed in the base block 138 is virtually drawn with a broken line. As shown in FIG. 4, the head main body 1a has a rectangular planar shape extending in one direction (main scanning direction). The head main body 1a has a flow path unit 4 in which a large number of pressure chambers 10 and ink discharge ports 8 (see FIGS. 5, 6, and 7), which will be described later, are formed. A plurality of trapezoidal actuator units 21 arranged in two rows in a staggered manner are bonded. Each actuator unit 21 is arranged such that its parallel opposing sides (upper side and lower side) are along the longitudinal direction of the flow path unit 4. The oblique sides of the adjacent actuator units 21 overlap in the width direction of the flow path unit 4.
[0029]
The lower surface of the flow path unit 4 corresponding to the adhesion area of the actuator unit 21 is an ink ejection area. On the surface of the ink discharge region, as will be described later, a large number of ink discharge ports 8 are arranged in a matrix. An ink reservoir 3 is formed in the base block 138 disposed above the flow path unit 4 along the longitudinal direction thereof. The ink reservoir 3 communicates with an ink tank (not shown) through an opening 3a provided at one end thereof, and is always filled with ink. In the ink reservoir 3, two openings 3b are paired along the extending direction, and are provided in a staggered manner corresponding to a region where the actuator unit 21 is not provided.
[0030]
FIG. 5 is an enlarged view of a region surrounded by a one-dot chain line drawn in FIG. As shown in FIGS. 4 and 5, the ink reservoir 3 communicates with the manifold 5 in the flow path unit 4 in the lower layer through the opening 3b. The opening 3b is provided with a filter (not shown) for capturing dust contained in the ink. The manifold 5 has a sub-manifold 5a with its tip portion branched into two. Two sub-manifolds 5 a enter the lower part of one actuator unit 21 from two openings 3 b adjacent to the actuator unit 21 in the longitudinal direction of the inkjet head 1. That is, a total of four sub-manifolds 5 a extend along the longitudinal direction of the inkjet head 1 at the bottom of one actuator unit 21. The sub-manifolds 5a function as common ink passages, each of which is filled with ink supplied from the ink reservoir 3.
[0031]
FIG. 6 is an enlarged view of a region surrounded by a dashed line drawn in FIG. 5 and 6 show a state in which a plane in which a large number of pressure chambers 10 in the flow path unit 4 are arranged in a matrix is viewed from the vertical direction. The pressure chamber 10, the aperture 12, the nozzle 8, the sub-manifold, and the like, which are constituent elements of the flow path unit 4, are arranged at different heights in the direction perpendicular to the paper surface of FIGS. (See FIG. 7).
[0032]
The plurality of pressure chambers 10 are connected to nozzles (FIGS. 5 and 6 show an ink discharge port 8 formed at the tip of the nozzle) and the surface of the trapezoidal ink discharge region shown in FIG. Are arranged in a matrix in two directions: an array direction A (first direction) and an array direction B (the direction of the hypotenuse along the vertical direction of the rhombus region 10x depicted in FIG. 6). . The pressure chamber 10 has a substantially rhombic planar shape (length: 900 μm, width: 350 μm) that is respectively accommodated in the rhombus regions 10x arranged in a matrix in the two directions and is rounded at the corners. The plurality of rhombus regions 10x are adjacently arranged in a matrix so as to share each side without overlapping each other. The pressure chambers 10 in each rhombus region 10x are spaced apart from each other because they are arranged in common with the corresponding rhombus region 10x. As shown in FIG. 7, each pressure chamber 10 has one end connected to a nozzle and the other end communicating with a sub-manifold 5a serving as a common ink passage.
[0033]
In FIG. 6, individual electrodes 35 a and 35 b that overlap with the pressure chamber 10 in a plan view and have a planar shape similar to the pressure chamber 10 and slightly smaller are illustrated.
[0034]
The plurality of pressure chambers 10 arranged in a matrix form a plurality of pressure chamber rows along the arrangement direction A (first direction) shown in FIG. As the pressure chamber row, the first pressure chamber row 11a and the second pressure are arranged depending on the arrangement of the nozzles connected to the pressure chamber 10 when viewed from the direction (third direction) perpendicular to the paper surface of FIG. It is divided into the chamber row 11b. The pressure chambers 10a constituting the first pressure chamber row 11a have a longer diagonal direction (second direction) of the rhombic region 10x intersecting the arrangement direction A when viewed from the direction perpendicular to the paper surface (third direction). ), The connected nozzles and the ink discharge ports 8 formed at the tip thereof are unevenly distributed on the upper side of the paper surface. That is, as shown in FIG. 6, in the pressure chambers 10a constituting the first pressure chamber row 11a in the present embodiment, the ink discharge ports 8 are arranged at the upper ends of the corresponding rhombic regions 10x. On the other hand, in the pressure chambers 10b constituting the second pressure chamber row 11b, the connected nozzles and the ink discharge ports 8 formed at the tips thereof are unevenly distributed on the lower side of the paper in the second direction. That is, as shown in FIG. 6, in the pressure chambers 10b constituting the second pressure chamber row 11b in the present embodiment, the ink discharge ports 8 are arranged at the lower end portions of the corresponding rhombic regions 10x. The first and second pressure chamber rows 11a and 11b are alternately arranged in two rows. The arrangement direction A (first direction) shown in FIG. 6 corresponds to the longitudinal direction of the inkjet head 1, and the arrangement direction B corresponds to the one oblique side direction of the rhombic region 10 x slightly inclined from the width direction of the inkjet head 1. It is.
[0035]
The sub-manifold 5a functioning as a common ink passage extends along the arrangement direction A and communicates with a plurality of pressure chambers 10 disposed on both sides of the sub-manifold 5a. The sub-manifold 5a is adjacent to each other so that the nozzle and the ink discharge port 8 at the tip of the sub-manifold 5a face outward with the sub-manifold 5a interposed therebetween as viewed from the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 6 (third direction). The first pressure chamber row 11a and the second pressure chamber row 11b are included and extend so as not to overlap the nozzle and the ink discharge port 8 at the tip thereof. The sub-manifold 5a preferably includes most of the first and second pressure chamber rows 11a and 11b adjacent to each other within a range that does not overlap with the nozzles and the ink discharge ports 8 so that the width thereof is increased. That is, in order to smoothly supply ink to each communicating pressure chamber 10, it is preferable that the width limit of the sub-manifold 5a is close to one end where the ink discharge port 8 of the pressure chamber 10 is connected. Thereby, even when the thickness (depth) of the sub-manifold 5a in the third direction is determined, the flow path resistance with respect to the ink of the sub-manifold 5a can be reduced.
[0036]
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the head main body 1a depicted in FIG. As can be seen from FIG. 7, each ink discharge port 8 is formed at the tip of a tapered nozzle. In addition, the aperture 12 extends substantially parallel to the surface of the flow path unit 4 between the pressure chamber 10 and the sub-manifold 5a, like the pressure chamber 10. This aperture 12 is for restricting the flow of ink and providing an appropriate flow path resistance to stabilize ink ejection. Each ink discharge port 8 communicates with the sub-manifold 5a via the pressure chamber 10 (length 900 μm, width 350 μm) and the aperture 12. In this manner, the ink jet head 1 is formed with the ink flow path 32 from the ink tank to the ink discharge port 8 through the ink reservoir 3, the manifold 5, the sub manifold 5a, the aperture 12, and the pressure chamber 10.
[0037]
For example, if the pressure chamber 10 shown in FIG. 7 constitutes the first pressure chamber row 11a shown in FIG. 6, the second pressure chamber row 11b is formed on the right side of the sub manifold 5a. A nozzle connected to the pressure chamber 10 is arranged.
[0038]
The aperture 12 communicating with one pressure chamber 10 is disposed so as to overlap the pressure chamber 10 adjacent to the pressure chamber 10 when viewed from a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 6 (third direction). One reason that such a possibility is possible is that the aperture 12 is provided closer to the sub-manifold 5a than the pressure chamber 10 in the direction perpendicular to the paper surface (third direction), and the pressure chamber 10 and the aperture 12 are provided. There are different heights. That is, as shown also in FIG. 7, the pressure chamber 10, the aperture 12, and the sub-manifold 5a are each formed by laminated sheet members and arranged so as to overlap each other when viewed from the third direction. ing.
[0039]
In FIGS. 5 and 6, the pressure chamber 10 and the aperture 12 which are to be drawn by broken lines below the actuator unit 21 are drawn by solid lines for easy understanding of the drawings.
[0040]
When a pressure wave is generated by applying a pulsed pressure to the pressure chamber 10 by the actuator unit 21, ink discharge is performed in the pressure chamber 10 along the longer diagonal direction (second direction) of the rhombic region 10x. The pressure wave that contributes to the propagation. When the propagation direction of the pressure wave is perpendicular to the surface, the planar shape of the pressure chamber 10 is generally a shape that is symmetrical with respect to the origin, such as a circle or a regular polygon. However, when a pressure wave propagating in a specific direction along the surface of the flow path unit 4 in the pressure chamber 10 is used for ink ejection as in this embodiment, the pressure wave propagation time length (AL In order to make it easier to control the ink discharge amount and discharge cycle by increasing the length (Acoustic Length), the planar shape of the pressure chamber 10 is preferably elongated in the propagation direction of the pressure wave.
[0041]
5 and 6, the pressure chamber 10 has two longitudinal directions (arrangement direction A) of the inkjet head 1 and a direction slightly inclined from the width direction of the inkjet head 1 (arrangement direction B). They are arranged in the direction of ink discharge in the direction. The arrangement direction A and the arrangement direction B form an angle θ slightly smaller than a right angle. The ink discharge ports 8 are arranged at 50 dpi in the arrangement direction A. On the other hand, the pressure chambers 10 are arranged so that twelve pressure chambers 10 are included in the ink discharge region corresponding to one actuator unit 21 in the arrangement direction B. As a result, within the entire width of the inkjet head 1, twelve ink discharge ports 8 exist in a range separated by a distance between two ink discharge ports 8 adjacent in the arrangement direction A. In addition, at both ends (corresponding to the oblique sides of the actuator unit 21) of each ink discharge area in the arrangement direction A, the ink discharge area corresponding to another actuator unit 21 facing the width direction of the inkjet head 1 is complementary. Thus, the above condition is satisfied. Therefore, in the inkjet head 1 according to the present embodiment, the ink is sequentially ejected from the large number of ink ejection ports 8 arranged in the arrangement direction A and the arrangement direction B as the inkjet head 1 moves relative to the paper in the width direction. By ejecting the droplets, it is possible to perform printing at 600 dpi in the main scanning direction.
[0042]
Next, the structure of the flow path unit 4 will be described in more detail with reference to FIG. As shown in FIG. 8, the pressure chambers 10 are arranged in a row at a predetermined interval of 50 dpi in the arrangement direction A. Such rows of pressure chambers 10 are arranged in 12 rows in the arrangement direction B, and as a whole, the pressure chambers 10 are two-dimensionally arranged in an ink discharge region corresponding to one actuator unit 21.
[0043]
There are two types of pressure chambers 10, a pressure chamber 10 a having a nozzle connected to the upper acute angle portion in FIG. 8 and a pressure chamber 10 b connected to the lower acute angle portion in FIG. 8. The plurality of pressure chambers 10a and the plurality of pressure chambers 10b are both arranged in the arrangement direction A to form pressure chamber rows 11a and 11b, respectively. As shown in FIG. 8, in the ink ejection region corresponding to one actuator unit 21, two rows of pressure chambers 11a are arranged in order from the lower side in FIG. 8, and two rows of pressure are adjacent to the upper side. The chamber row 11b is arranged. A combination of such two pressure chamber rows 11a and two pressure chamber rows 11b and four pressure chamber rows as one set is an ink discharge corresponding to one actuator unit 21. Within the region, the sequence is repeated three times from the bottom. A straight line connecting the upper acute angle portions of the pressure chambers in the pressure chamber rows 11a and 11b intersects the lower oblique side of each pressure chamber in the pressure chamber row adjacent to the pressure chamber row from above.
[0044]
As described above, the first pressure chamber row 11a and the second pressure chamber row 11b having different arrangement positions of the nozzles connected to the pressure chamber 10 as viewed from the direction perpendicular to the paper surface of FIG. By arranging the columns adjacent to each other, the pressure chambers 10 are regularly aligned as a whole. On the other hand, the nozzles are gathered and arranged in the central region in a set of pressure chamber rows in which the four pressure chamber rows are one set. Thus, as described above, when the four pressure chamber rows are set as one set and the pressure chamber row set is repeated three times from the lower side, the region near the boundary between the pressure chamber row set and the set, that is, Regions where no nozzles are present are formed on both sides of such a set of four pressure chamber rows. A wide sub-manifold 5a for supplying ink to each pressure chamber 10 is extended there. In the present embodiment, in the ink ejection region corresponding to one actuator unit 21, one is located on the lower side in the figure, and between the lowermost pressure chamber row group and the second pressure chamber row group. In addition, four wide sub-manifolds 5a are extended in the arrangement direction A, two on each side of the uppermost pressure chamber row group.
[0045]
As shown in FIG. 8, the nozzles communicating with the ink ejection ports 8 that eject ink are arranged in the arrangement direction A at equal intervals of 50 dpi corresponding to the pressure chambers 10 regularly arranged in this direction. Further, unlike the twelve pressure chambers 10 arranged regularly in the arrangement direction B that intersects the arrangement direction A at an angle θ, the twelve nozzles corresponding to the twelve pressure chambers 10 have As described above, there are a portion communicating with the upper acute angle portion of the pressure chamber 10 and a portion communicating with the lower acute angle portion, and they are not regularly arranged in the arrangement direction B at regular intervals.
[0046]
On the other hand, when the nozzles are always in communication with the acute angle portion on the same side of the pressure chamber 10, the nozzles are also regularly arranged in the arrangement direction B at regular intervals. That is, in this case, the nozzles are arranged so as to be displaced by an interval corresponding to 600 dpi, which is the resolution at the time of printing, in the arrangement direction A every time one pressure chamber row rises from the lower side to the upper side in the drawing. On the other hand, in the present embodiment, two pressure chamber rows 11a and two pressure chamber rows 11b are combined into a set of four pressure chamber rows, and this is repeated three times from the lower side. Therefore, the displacement of the nozzle positions in the arrangement direction A every time one pressure chamber rises from the lower side to the upper side in the figure is not always the same.
[0047]
In the inkjet head 1 according to the present embodiment, a band-like region R having a width (about 508.0 μm) corresponding to 50 dpi in the arrangement direction A and extending in a direction orthogonal to the arrangement direction A will be considered. In the belt-like region R, there is only one nozzle for any of the twelve pressure chamber rows. That is, when such a belt-like region R is partitioned at an arbitrary position in the ink discharge region corresponding to one actuator unit 21, twelve nozzles are always distributed in the belt-like region R. The positions of the points where these 12 nozzles are projected on a straight line extending in the arrangement direction A are separated by an interval corresponding to 600 dpi, which is the resolution at the time of printing.
[0048]
The twelve nozzles belonging to one belt-like region R are designated as (1) to (12) in order from the left of the projected position on a straight line extending in the arrangement direction A. These twelve nozzles are (1), (7), (2), (8), (5), (11), (6), (12), (9), (3 ), (10), (4).
[0049]
In the inkjet head 1 according to the present embodiment configured as described above, when the active layer in the actuator unit 21 is appropriately driven, characters, figures, and the like having a resolution of 600 dpi can be drawn. That is, specific characters and figures can be printed on the print medium by selectively driving the active layers corresponding to the 12 pressure chamber rows sequentially in accordance with the conveyance of the print medium.
[0050]
For example, a case where a straight line extending in the arrangement direction A is printed with a resolution of 600 dpi will be described. First, the case where the nozzle communicates with the acute angle portion on the same side of the pressure chamber 10 will be briefly described. In this case, in response to the printing butterfly being transported, ink discharge is started from the nozzles in the pressure chamber row located at the bottom in FIG. 8, and sequentially belongs to the pressure chamber row adjacent to the upper side. Select a nozzle to eject ink. As a result, ink dots are formed while being adjacent to each other in the arrangement direction A at an interval of 600 dpi. Eventually, a straight line extending in the arrangement direction A is drawn with a resolution of 600 dpi as a whole.
[0051]
On the other hand, in the present embodiment, ink discharge starts from the nozzles in the pressure chamber row 11a located at the bottom in FIG. 8, and sequentially communicates with the pressure chambers adjacent to the upper side as the print medium is conveyed. The nozzle to be selected is selected and ink is ejected. At this time, since the displacement of the nozzle position in the arrangement direction A is not always the same every time one pressure chamber line rises from the lower side to the upper side, it is sequentially formed along the arrangement direction A as the print medium is conveyed. Ink dots are not evenly spaced at 600 dpi.
[0052]
That is, as shown in FIG. 8, in response to the printing medium being transported, first, ink is ejected from the nozzle (1) communicating with the lowermost pressure chamber row 11a in the figure, and onto the printing medium. Dot rows are formed at intervals corresponding to 50 dpi (about 508.0 μm). Thereafter, when the straight line formation position reaches the position of the nozzle (7) communicating with the second pressure chamber row 11a from the bottom along with the conveyance of the printing medium, ink is ejected from the nozzle (7). As a result, the second position is shifted to the position (about 42.3 μm × 6 = about 254.0 μm) displaced in the arrangement direction A by 6 times the interval corresponding to 600 dpi (about 42.3 μm) from the initially formed dot position. Ink dots are formed.
[0053]
Next, when the straight line formation position reaches the position of the nozzle (2) communicating with the third pressure chamber row 11b from the bottom along with the conveyance of the print medium, ink is ejected from the nozzle (2). As a result, a third ink dot is formed at a position displaced in the arrangement direction A by an interval corresponding to 600 dpi (about 42.3 μm) from the initially formed dot position. Further, as the printing medium is conveyed, when the straight line formation position reaches the position of the nozzle (8) communicating with the fourth pressure chamber row 11b from the bottom, ink is ejected from the nozzle (8). As a result, 4 positions are displaced from the position of the first dot formed in the arrangement direction A by 7 times the interval corresponding to 600 dpi (about 42.3 μm) (about 42.3 μm × 7 = about 296.3 μm). A second ink dot is formed. Further, when the printing medium is conveyed and the straight line formation position reaches the position of the nozzle (5) communicating with the fifth pressure chamber row 11a from the bottom, ink is ejected from the nozzle (5). As a result, the fifth position is shifted to the position (about 42.3 μm × 4 = about 169.3 μm) displaced in the arrangement direction A by 4 times the interval corresponding to 600 dpi (about 42.3 μm) from the initially formed dot position. Ink dots are formed.
[0054]
In the same manner, ink dots are sequentially formed while selecting nozzles communicating with the pressure chambers 10 positioned from the lower side to the upper side in the drawing. At this time, if the nozzle number shown in FIG. 8 is N, the arrangement direction A from the dot position formed first is equivalent to (magnification n = N−1) × (interval corresponding to 600 dpi). An ink dot is formed at the position displaced to. When 12 nozzles have been finally selected, between the ink dots formed at an interval (about 508.0 μm) corresponding to 50 dpi by the nozzle (1) in the lowermost pressure chamber row 11a in the figure. Are connected by twelve dots formed at intervals corresponding to 600 dpi (approximately 42.3 μm), and a straight line extending in the arrangement direction A can be drawn with a resolution of 600 dpi as a whole.
[0055]
FIG. 9 is a partially exploded perspective view of the head body 1a depicted in FIG. As shown in FIGS. 7 and 9, the main part on the bottom side of the ink jet head 1 is, from above, the actuator unit 21, the cavity plate 22, the base plate 23, the aperture plate 24, the supply plate 25, and the manifold plates 26, 27, 28. The cover plate 29 and the nozzle plate 30 have a laminated structure in which a total of 10 sheet materials are laminated. Among these, the flow path unit 4 is composed of nine plates excluding the actuator unit 21.
[0056]
As will be described in detail later, the actuator unit 21 is a layer (hereinafter simply referred to as “a layer”) in which five piezoelectric sheets are stacked and electrodes are arranged so that three of them become active layers when an electric field is applied. The remaining two layers are designated as non-active layers. The cavity plate 22 is a metal plate provided with a number of substantially diamond-shaped openings corresponding to the pressure chambers 10. The base plate 23 is a metal plate provided with a communication hole between the pressure chamber 10 and the aperture 12 and a communication hole from the pressure chamber 10 to the ink discharge port 8 with respect to one pressure chamber 10 of the cavity plate 22. The aperture plate 24 is a metal plate provided with a communication hole from the pressure chamber 10 to the ink discharge port 8 in addition to the aperture 12 for one pressure chamber 10 of the cavity plate 22. The supply plate 25 is a metal plate provided with a communication hole between the aperture 12 and the sub-manifold 5a and a communication hole from the pressure chamber 10 to the ink discharge port 8 with respect to one pressure chamber 10 of the cavity plate 22. The manifold plates 26, 27, and 28 are metal plates each provided with a communication hole from the pressure chamber 10 to the ink discharge port 8 for one pressure chamber 10 of the cavity plate 22 in addition to the sub-manifold 5 a. The cover plate 29 is a metal plate in which a communication hole from the pressure chamber 10 to the ink discharge port 8 is provided for one pressure chamber 10 of the cavity plate 22. The nozzle plate 30 is a metal plate provided with a tapered ink discharge port 8 that functions as a nozzle for each pressure chamber 10 of the cavity plate 22.
[0057]
These ten plates 21 to 30 are stacked in alignment with each other so that an ink flow path 32 as shown in FIG. 7 is formed. The ink flow path 32 first extends upward from the sub-manifold 5a, extends horizontally at the aperture 12, then further upwards, extends horizontally again at the pressure chamber 10, and then moves away from the aperture 12 for a while. It goes from the diagonally downward direction to the ink discharge port 8 vertically downward.
[0058]
Next, the structure of the actuator unit 21 will be described. FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a region surrounded by an alternate long and short dash line drawn in FIG. As shown in FIG. 10, the actuator unit 21 includes five piezoelectric sheets 41, 42, 43, 44, 45 formed to be the same with a thickness of about 15 μm. These piezoelectric sheets 41 to 45 are continuous layered flat plates (continuous flat plate layers) so as to be disposed across a number of pressure chambers 10 formed in one ink discharge region in the inkjet head 1. . Since the piezoelectric sheets 41 to 45 are arranged as a continuous flat plate layer across a large number of pressure chambers 10, the individual electrodes 35a and 35b can be arranged at high density by using, for example, a screen printing technique. Yes. For this reason, the pressure chambers 10 formed at positions corresponding to the individual electrodes 35a and 35b can be arranged with high density, and high-resolution images can be printed. In the present embodiment, the piezoelectric sheets 41 to 45 are made of a lead zirconate titanate (PZT) ceramic material having ferroelectricity.
[0059]
A common electrode 34a having a thickness of about 2 μm is interposed between the piezoelectric sheet 41 in the uppermost layer of the actuator unit 21 and the piezoelectric sheet 42 adjacent thereto below. The common electrode 34 a is a single conductive sheet that extends over almost the entire area in one actuator unit 21. Similarly, a common electrode 34b having a shape similar to the common electrode 34a and having a thickness of about 2 μm is interposed between the piezoelectric sheet 43 adjacent below the piezoelectric sheet 42 and the piezoelectric sheet 44 adjacent below the piezoelectric sheet 43. .
[0060]
The common electrodes 34a and 34b may be formed in large numbers for each pressure chamber 10 so that the projected region in the stacking direction includes the pressure chamber region, or the projected region may be a pressure region. A large number of those that are slightly smaller than the pressure chamber 10 may be formed for each pressure chamber 10 so as to be included in the chamber region, and it is not always necessary to be one conductive sheet formed on the entire surface of the sheet. However, at this time, it is necessary that the common electrodes are electrically connected so that the portions corresponding to the pressure chambers 10 all have the same potential.
[0061]
As shown in FIG. 10, individual electrodes 35 a having a thickness of about 1 μm are formed on the upper surface of the piezoelectric sheet 41 and at positions corresponding to the pressure chambers 10. The individual electrode 35a has a substantially rhombus shape in plan and has a shape similar to that of the pressure chamber 10 (length: 850 μm, width: 250 μm), and a projection region in the stacking direction is included in the pressure chamber 10 region (see FIG. 6). ). An individual electrode 35b having a planar shape similar to that of the individual electrode 35a and having a thickness of about 2 μm is interposed between the piezoelectric sheet 42 and the piezoelectric sheet 43 and corresponding to the individual electrode 35a. It should be noted that no electrode is disposed between the piezoelectric sheet 44 and the piezoelectric sheet 45 adjacent thereto below and below the piezoelectric sheet 45. Each electrode 34a, 34b, 35a, 35b is made of a metal material such as an Ag-Pd system.
[0062]
The common electrodes 34a and 34b are grounded in a region not shown. As a result, the common electrodes 34 a and 34 b are kept at the same ground potential in the regions corresponding to all the pressure chambers 10. In addition, the individual electrodes 35a and 35b are drivers via the FPC 136 including separate lead wires for each individual electrode 35a and 35b so that the potential can be controlled for each corresponding to each pressure chamber 10. It is connected to the IC 132 (see FIGS. 2 and 3). At this time, the paired individual electrodes 35a and 35b may be connected to the driver IC 132 via the same lead wire.
[0063]
In the inkjet head 1 according to the present embodiment, the piezoelectric sheets 41 to 43 are polarized in the thickness direction. Therefore, when the individual electrodes 35a and 35b are set to a different potential from the common electrodes 34a and 34b and an electric field is applied to the piezoelectric sheets 41 to 43 in the polarization direction, the portions of the piezoelectric sheets 41 to 43 to which the electric fields are applied are active layers. And stretch or contract in the thickness direction, that is, the stacking direction, and try to contract or extend in the direction perpendicular to the stacking direction, that is, the plane direction, due to the piezoelectric lateral effect. On the other hand, the remaining two piezoelectric sheets 44 and 45 are inactive layers that do not have a region sandwiched between the individual electrodes 35a and 35b and the common electrodes 34a and 34b, and therefore cannot be deformed spontaneously. That is, the actuator unit 21 includes three piezoelectric sheets 41 to 43 on the upper side (that is, apart from the pressure chamber 10) as a layer including the active layer and two piezoelectric sheets on the lower side (that is, close to the pressure chamber 10). It has a so-called unimorph type configuration in which the sheets 44 and 45 are inactive layers.
[0064]
Therefore, when the driver IC 132 is controlled so that the electric field and the polarization are in the same direction and the individual electrodes 35a and 35b are set to a predetermined positive or negative potential with respect to the common electrodes 34a and 34b, the individual electrodes of the piezoelectric sheets 41 to 43 are provided. The active layer sandwiched between 35a and 35b and the common electrodes 34a and 34b contracts in the plane direction, while the piezoelectric sheets 44 and 45 do not contract spontaneously. At this time, as shown in FIG. 10, the lower surfaces of the piezoelectric sheets 41 to 45 are fixed to the upper surfaces of the partition walls that define the pressure chambers 10 formed in the cavity plate 22. Due to the contraction, the piezoelectric sheets 41 to 45 are deformed (unimorph deformation) so as to be convex toward the pressure chamber 10. Then, the volume of the pressure chamber 10 decreases, the pressure of the ink increases, and ink is ejected from the ink ejection port 8. Thereafter, when the potentials of the individual electrodes 35a and 35b are restored, the piezoelectric sheets 41 to 45 have the original flat plate shape, and the volume of the pressure chamber 10 is restored to the original volume, so that ink is sucked from the manifold 5 side.
[0065]
As another driving method, the individual electrodes 35a and 35b are previously set at different potentials from the common electrodes 34a and 34b so that the piezoelectric sheets 41 to 45 are convexly deformed toward the pressure chamber 10, and each time there is a discharge request. Alternatively, the individual electrodes 35a and 35b can be once set to the same potential as the common electrodes 34a and 34b, and then the individual electrodes 35a and 35b can be set to a different potential from the common electrodes 34a and 34b again at a predetermined timing. In this case, at the timing when the individual electrodes 35a and 35b and the common electrodes 34a and 34b become the same potential, the piezoelectric sheets 41 to 45 return to the original shape, and the volume of the pressure chamber 10 is in an initial state (the potentials of both electrodes are The ink is sucked into the pressure chamber 10 from the manifold 5 side. After that, at the timing when the individual electrodes 35a and 35b are set to potentials different from those of the common electrodes 34a and 34b, the piezoelectric sheets 41 to 45 are deformed so as to protrude toward the pressure chamber 10, and the volume of the pressure chamber 10 decreases to reduce the ink. The pressure rises and ink is ejected.
[0066]
If the electric field direction applied to the piezoelectric sheets 41 to 43 and the polarization direction thereof are opposite, the active layer in the piezoelectric sheets 41 to 43 sandwiched between the individual electrodes 35a and 35b and the common electrodes 34a and 34b is polarized. Try to stretch in the direction perpendicular to the. Accordingly, the piezoelectric sheets 41 to 45 are deformed so as to be concave toward the pressure chamber 10 based on the piezoelectric lateral effect. For this reason, the volume of the pressure chamber 10 increases and ink is sucked from the manifold 5 side. After that, when the potentials of the individual electrodes 35a and 35b are restored, the piezoelectric sheets 41 to 45 have the original flat plate shape, and the volume of the pressure chamber 10 is restored to the original volume, and thus ink is ejected from the ink ejection port 8.
[0067]
As described above, in the inkjet head 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, the inkjet head 1 is connected to each pressure chamber 10 when viewed from the direction perpendicular to the surface of the flow path unit 4 (third direction). Nozzles (the ink discharge port 8 at the tip is shown in FIG. 6) are not provided at the center of the pressure chamber 10 but are unevenly distributed at one end, and the nozzles are unevenly distributed on the opposite sides with respect to the arrangement direction A. By arranging the sub-manifold 5a functioning as a common ink passage so as to include the boundary region between the pressure chamber rows 11a and 11b, the width of the sub-manifold 5a can be increased. Accordingly, even when the thickness (depth) of the sub-manifold 5a in the third direction is determined, the flow path resistance of the sub-manifold 5a with respect to the ink is reduced, and the ink is smoothly supplied to the pressure chamber 10. It can be carried out.
[0068]
As shown in FIG. 7, the flow path unit 4 includes an aperture 12 extending substantially parallel to the surface thereof, and each pressure chamber 10 and the submanifold 5 a are connected to each other through the aperture 12. The number of 5a can be reduced. For example, when each pressure chamber 10 and the sub-manifold 5a are directly communicated with each other without using the aperture 12, the sub-manifold 5a needs to extend along the column direction with respect to each of the pressure chamber rows 11a and 11b shown in FIG. There is. However, by connecting each pressure chamber 10 and the sub-manifold 5a via the aperture 12 as in the present embodiment, the pressure chamber 10 can be connected to the sub-manifold 5a when viewed from the third direction perpendicular to the surface of the flow path unit 4. Since ink can be supplied even if it is slightly away from the pressure chamber, it is not necessary to provide it for each of the pressure chamber rows 11a and 11b.
[0069]
Further, as shown in FIG. 7, the pressure chamber 10 and the aperture 12 are provided at different heights with respect to the direction (third direction) perpendicular to the surface of the flow path unit 4, so that the pressure chamber is viewed from the third direction. 10 and the aperture 12 can be overlapped. Thereby, the pressure chamber 10 can be highly integrated, and high-resolution image formation by the inkjet head 1 having a relatively small occupation area is realized.
[0070]
In addition, as shown in FIG. 6, the number of sub-manifolds 5a can be increased by alternately arranging the first pressure chamber rows 11a and the second pressure chamber rows 11b by two rows as compared with the case of a modified example described later. Can be reduced. In addition, by arranging one sub-manifold 5a for each two adjacent pressure chamber rows 11a and 11b, the width of the sub-manifold 5a can be increased, so that the flow path resistance is further reduced and the ink is reduced. Is smoothly supplied.
[0071]
In addition, it can be explained by the following consideration that it is advantageous to widen the width of the sub-manifold 5a with respect to the channel resistance. First, considering a sub-manifold having a flow path length l in a rectangular cross section having a width a and a depth b, a flow path resistance R with respect to ink passing through the sub-manifold is expressed by the following equation (1).
[0072]
[Expression 1]
Figure 0004206776
μ: Ink viscosity
[0073]
Next, when sub-manifolds having a width a / n (n: an integer of 2 or more) smaller than the sub-manifolds are arranged side by side and the overall width is a, the sub-manifolds pass. The channel resistance R ′ with respect to ink is expressed by the following equation (2).
[0074]
[Expression 2]
Figure 0004206776
[0075]
From the equations (1) and (2), the following equation (3) is obtained.
[0076]
[Equation 3]
Figure 0004206776
[0077]
Since R / R ′ <1 from equation (3), when trying to make all the flow path widths the same, it is better to provide a small number of large sub-manifolds than to provide a large number of small sub-manifolds. It can be seen that the road resistance decreases. Conversely, if the width of the sub-manifold is wide, the flow resistance to the ink becomes small and the ink is easily supplied, so that the width is smaller than the predetermined number of pressure chambers and pressure chamber rows. It can be said that, when a small number of submanifolds having a large width are provided rather than a large number of small submanifolds, ink can be supplied without excess or deficiency even when the entire flow path width is reduced.
[0078]
The width of the sub-manifold 5a may be determined within a range where ink can be supplied to each pressure chamber 10 without excess or deficiency. In the present embodiment, one sub-manifold 5a is extended to the vicinity of the nozzles for each two adjacent pressure chamber rows 11a and 11b.
[0079]
Further, the sub-manifold 5a of the present embodiment is arranged such that the ink discharge ports 8 of the nozzles connected to the pressure chambers 10 face outward when viewed from the direction (third direction) perpendicular to the surface of the flow path unit 4. , Including most of one first pressure chamber row 11a and one second pressure chamber row 11b adjacent to each other. As described above, by widening the width of the sub-manifold 5a in a range that does not overlap the nozzle and the ink discharge port 8 at the tip thereof, the flow resistance of the sub-manifold 5a can be further reduced to facilitate the ink supply. .
[0080]
In addition, since the propagation direction of the pressure wave in the pressure chamber 10 is substantially parallel to the surface of the flow path unit 4, the ink is ejected using the AL length as compared with the case where the propagation direction is perpendicular to the surface of the flow path unit 4. Control becomes easy. When the AL length is short, ink is generally ejected by so-called “pushing”. However, when the AL length is long as in the present embodiment, “pushing” is performed using the reversal reflection of pressure waves. “Strike” with a smaller input energy (only the pressure chambers 10 for which ink discharge operation is to be performed by applying a voltage to all the individual electrodes 35a and 35b in advance to reduce the volume of all the pressure chambers 10). The pressure wave propagating in the pressure chamber 10 is reduced by releasing the voltage of the individual electrodes 35a and 35b and expanding the volume, and then applying the voltage to the individual electrodes 35a and 35b again to reduce the volume of the pressure chamber 10. This makes it possible to afford time for performing the method of efficiently applying the ejection pressure to the ink. Therefore, energy efficiency can be improved as compared with the case where the propagation direction of the pressure wave is perpendicular to the surface of the pressure chamber 10.
[0081]
Moreover, since the flow path unit 4 is formed by laminating nine sheet members 22 to 30 each having an opening corresponding to each, the flow path unit 4 can be easily manufactured.
[0082]
Further, in the head main body 1 a of the inkjet head 1, a plurality of actuator units 21 divided for each ink discharge region are arranged along the longitudinal direction in a state of being bonded to the flow path unit 4. As a result, each actuator unit 21 can be aligned with the flow path unit 4 for each actuator unit 21 that is likely to vary in dimensional accuracy because it is formed by sintering or the like. An increase in the amount of misalignment between the channel unit 4 and the flow path unit 4 is suppressed, and both can be accurately aligned. Therefore, the individual electrodes 35a and 35b that are relatively far from the mark are also less likely to be greatly displaced from the predetermined positions with respect to the pressure chamber 10, and the manufacturing yield of the inkjet head 1 is dramatically improved. On the other hand, when the actuator unit 21 is formed as an elongated body similar to the flow path unit 4, the individual electrodes 35 a for the pressure chambers 10 in plan view when the actuator unit 21 is overlapped with the flow path unit 4, The amount of deviation of the position 35b from the predetermined position increases with distance from the mark, the ink discharge performance in the pressure chamber 10 relatively far from the mark deteriorates, and the uniformity of the ink discharge performance within the inkjet head 1 is reduced. It will be lost.
[0083]
In the actuator unit 21, since the piezoelectric sheets 41 to 43 are sandwiched between the common electrodes 34a and 34b and the individual electrodes 35a and 35b, the volume of the pressure chamber 10 can be easily changed by the piezoelectric effect. Moreover, since the piezoelectric sheets 41 to 45 are continuous layered flat plates (continuous flat plate layers), the actuator unit 21 can be easily manufactured.
[0084]
Further, the inkjet head 1 has an actuator unit 21 having a unimorph structure in which piezoelectric sheets 44 and 45 close to the pressure chamber 10 are inactive layers and piezoelectric sheets 41 to 43 separated from the pressure chamber 10 are layers including active layers. is doing. Therefore, the volume change amount of the pressure chamber 10 can be increased by the piezoelectric lateral effect, and the individual electrode 35a, compared with the actuator unit in which the active layer is disposed on the pressure chamber 10 side and the inactive layer is disposed on the opposite side. It is possible to reduce the driving voltage of 35b and / or to increase the integration of the pressure chamber 10. By reducing the drive voltage, the driver for driving the individual electrodes 35a and 35b can be reduced in size and the cost can be reduced, and the pressure chamber 10 can be made smaller and higher integration can be achieved. In addition, a sufficient amount of ink can be ejected, and the head 1 can be downsized and high-density arrangement of printing dots can be realized.
[0085]
Furthermore, as described above, in the head body 1 a of the inkjet head 1, each actuator unit 21 has a substantially trapezoidal shape, and the parallel opposing sides of each actuator unit 21 are along the longitudinal direction of the flow path unit 4. A plurality of actuator units 21 are arranged in a staggered manner so that the oblique sides of adjacent actuator units 21 overlap in the width direction of the flow path unit 4. In this way, the oblique sides of the adjacent actuator units 21 overlap each other, so that the pressure chambers 10 existing along the width direction of the flow path unit 4 are complemented in the longitudinal direction of the inkjet head 1. Thus, the small inkjet head 1 having a very narrow width can be obtained while realizing high-resolution printing.
[0086]
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made as long as they are described in the claims.
[0087]
For example, the arrangement direction of the plurality of pressure chambers 10 arranged in a matrix along the surface of the flow path unit 4 is shown in FIG. 6 in the above embodiment as long as it is along the surface of the flow path unit 4. The arrangement directions are not limited to A and B, and various directions may be taken. A modification of the arrangement of the pressure chambers 10 in the flow path unit 4 is shown in FIG. In FIG. 11, the angle θ formed by the arrangement direction A and the arrangement direction B is different from that in FIG. 6, and is a smaller angle. Further, the relationship between the arrangement direction A and the arrangement direction B and the longer diagonal direction of the rhombic region 10x is also different from that shown in FIG. Is also making a big angle.
[0088]
Further, as a modification of the arrangement of the pressure chambers 10 in the flow path unit 4, there is one in which the first pressure chamber rows 11a and the second pressure chamber rows 11b are alternately arranged one by one as shown in FIG. . The pressure chambers 10 constituting the second pressure chamber row 11b enter the regions between the pressure chambers 10 adjacent to each other in the arrangement direction A constituting the first pressure chamber row 11a from above in the drawing. Has been placed. In this region, a pressure chamber 10 constituting another second pressure chamber row 11b is disposed from the lower side of the drawing. Similarly, in the region between the pressure chambers 10 adjacent to each other in the arrangement direction A constituting the second pressure chamber row 11b, the first pressure chamber row 11a is constituted from the upper side and the lower side, respectively. It arrange | positions so that the pressure chamber 10 may enter. For this reason, compared with the case of the above-mentioned embodiment shown in FIG. 6, the width | variety of the submanifold 15a becomes narrow. However, in the case where the ink discharge port 8 is configured to be unevenly distributed on one side with respect to the longer diagonal direction of the rhombus region 10x, or the ink discharge port 8 is disposed at the center of the pressure chamber 10. Compared to the case where the distance between the ink discharge ports 8 in the adjacent pressure chamber row does not increase as in the case where the pressure manifold is configured, the width of the sub-manifold 15a becomes wider. Accordingly, the flow path resistance of the sub-manifold 5a with respect to the ink is reduced, and the ink can be smoothly supplied to the pressure chamber 10.
[0089]
In addition, the region in which the pressure chamber 10 is accommodated may have various shapes such as a parallelogram instead of a rhombus, and the planar shape of the pressure chamber 10 itself contained therein may be appropriately changed to a parallelogram or the like. Although high integration of the pressure chamber 10 cannot be expected, the pressure chamber 10 does not have to be elongated in the propagation direction of the pressure wave.
[0090]
Further, although not preferable from the viewpoint of stabilizing ink ejection, the pressure chamber 10 and the sub-manifold 5a may be directly communicated with each other without the aperture 12. Further, the aperture 12 may be provided at the same height as the pressure chamber 10 in the third direction perpendicular to the surface of the flow path unit 4. However, in this case, since the pressure chamber 10 and the aperture 12 cannot be overlapped when viewed from the direction (third direction) perpendicular to the surface of the flow path unit 4, the pressure chamber 10 cannot be highly integrated.
[0091]
From the viewpoint of reducing the flow resistance, it is preferable that the sub-manifold 5a includes most of the pressure chamber rows 11a and 11b adjacent to each other, but at least the boundary region between these rows may be included.
[0092]
Further, the propagation direction of the pressure wave in the pressure chamber 10 may not be along the plane of the flow path unit 4.
[0093]
Moreover, the flow path unit 4 may not be a laminate of a plurality of sheet members.
[0094]
Moreover, the material of the piezoelectric sheet and the electrode in the actuator unit 21 is not limited to those described above, and may be changed to other known materials. Moreover, you may use insulating sheets other than a piezoelectric sheet as an inactive layer. Further, the number of layers including the active layer, the number of inactive layers, and the like may be appropriately changed. For example, in the above-described embodiment, the piezoelectric sheet which is a layer including the active layer included in the actuator unit 21 is stacked in three or five layers, but may be stacked in seven or more layers. The number of individual electrodes and common electrodes may be changed as appropriate according to the number of stacked piezoelectric sheets. In the embodiment described above, the piezoelectric sheet of the inactive layer included in the actuator unit 21 is two layers. However, the piezoelectric sheet may be one layer, or 3 as long as expansion / contraction deformation of the actuator unit 21 is not hindered. It is good also as a layer or more. In the actuator unit 21 of the above-described embodiment, the non-active layer is disposed on the pressure chamber side of the layer including the active layer, but the layer including the active layer is disposed on the pressure chamber 10 side of the non-active layer. The inactive layer may not be provided. However, it can be expected that the displacement efficiency of the actuator unit 21 is further improved by providing the non-active layers 44 and 45 on the pressure chamber 10 side of the layer including the active layer.
[0095]
In the above-described embodiment, the common electrode is kept at the ground potential. However, the common electrode is not limited to this as long as the potential is common to the pressure chambers 10.
[0096]
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 4, the plurality of trapezoidal actuator units 21 are arranged in a staggered pattern in two rows, but the actuator units do not necessarily have to be trapezoidal. The actuator units may be simply arranged in one row along the longitudinal direction of the flow path unit. Alternatively, the actuator units may be arranged in a staggered manner in three or more rows. In addition, one actuator unit 21 may be arranged in each pressure chamber 10 instead of arranging one actuator unit 21 across the plurality of pressure chambers 10.
[0097]
The common electrodes 34a and 34b may be formed in large numbers for each pressure chamber 10 so that the projection region in the stacking direction includes the pressure chamber region or the projection region is included in the pressure chamber region. However, it is not always necessary to provide one conductive sheet provided in almost the entire area of one actuator unit 21. However, at this time, it is necessary that the common electrodes are electrically connected so that the portions corresponding to the pressure chambers 10 all have the same potential.
[0098]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect, the flow path resistance with respect to the ink in the common ink path is reduced, and the ink can be smoothly supplied to the pressure chamber.
According to the first aspect of the present invention, since the pressure chamber and the common ink passage are connected via the aperture, it is possible to supply ink even when the pressure chamber is somewhat apart from the common ink passage as viewed from the third direction. There is no need to provide a common ink passage for each pressure chamber row, and the number of common ink passages can be reduced.
According to the first aspect of the present invention, the pressure chamber and the aperture can be overlapped when viewed from the third direction by providing the pressure chamber and the aperture at different heights with respect to the third direction. As a result, the pressure chambers can be highly integrated, and high-resolution image formation can be realized with an inkjet head having a relatively small occupation area.
Claims 1 According to this, the width of the common ink passage can be widened, and the flow resistance in the common ink passage can be reduced.
[0099]
[0100]
[0101]
Also, Claim 1 according to, Common ink chamber The number of the inks can be reduced, and the flow resistance can be suppressed to be smaller, so that the ink can be supplied smoothly.
[0102]
Also, Claim 1 According to this, the flow resistance in the common ink passage can be further reduced to facilitate the ink supply.
Claim 2, 3 According to this, the pressure chambers existing along the width direction of the flow path unit can complement each other, and a small inkjet head with a very narrow width can be obtained while realizing high resolution printing.
[0103]
Claim 4 According to, energy efficiency can be improved.
[0104]
Claim 5 According to this, the manufacture of the flow path unit is easy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an inkjet printer including an inkjet head according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
4 is a plan view of a head main body included in the ink jet head depicted in FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is an enlarged view of a region surrounded by an alternate long and short dash line depicted in FIG. 4;
6 is an enlarged view of a region surrounded by an alternate long and short dash line depicted in FIG.
7 is a partial cross-sectional view of the head body depicted in FIG. 4 along the line III-III depicted in FIG. 6;
8 is an enlarged view of a region surrounded by a two-dot chain line drawn in FIG.
9 is a partially exploded perspective view of the head body depicted in FIG. 4. FIG.
10 is an enlarged cross-sectional view of a region surrounded by an alternate long and short dash line drawn in FIG. 7 as viewed from the lateral direction.
FIG. 11 is a schematic diagram showing a modification of the arrangement of the pressure chambers in the flow path unit.
FIG. 12 is a schematic diagram showing another modification of the arrangement of the pressure chambers in the flow path unit.
[Explanation of symbols]
1 Inkjet head
1a Head body
3 Ink pool
3a, 3b opening
4 Channel unit
5 Manifold
5a, 15a Sub manifold (common ink passage)
8 Ink ejection port (nozzle)
10 Pressure chamber
10x diamond area (parallelogram area)
22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 (sheet member)
12 Aperture
21 Actuator unit
22 Cavity plate
30 Nozzle plate
32 Ink flow path
34a, 34b Common electrode
35a, 35b Individual electrode
11a First pressure chamber row
11b Second pressure chamber row
41-43 Piezoelectric sheet
44, 45 Piezoelectric sheet
50 Flexible Printed Circuit Board (FPC)
101 Inkjet printer
R strip area

Claims (6)

一端がインクを吐出するノズルに接続され、他端がインクを供給する共通インク通路に連通された圧力室であって、第１の方向を含む平面に沿ってマトリクス状に等間隔で配置されることにより前記第１の方向に延在する複数の圧力室列を形成する複数の前記圧力室と、前記第１の方向に沿って延在し且つ複数の前記圧力室に連通した複数の前記共通インク通路と、前記圧力室の他端と前記共通インク通路とを接続し、インクの流れを制限して流路抵抗を付与することで前記ノズルからのインクの吐出を安定させるアパーチャとが設けられた流路ユニットを備えており、
複数の前記圧力室は、前記平面と垂直な第３の方向から見て、両端に鋭角部を有する形状を有しており、
前記圧力室列が、前記第３の方向から見て、前記平面において前記第１の方向と交差する第２の方向に関して、前記ノズルが一方側に偏在した前記圧力室からなる第１の圧力室列と、前記ノズルが他方側に偏在した前記圧力室からなる第２の圧力室列とを含み、
前記第２の方向に関して、前記第１の圧力室列と前記第２の圧力室列とが、２列ずつ配列して４列の前記圧力室列の組を構成し、かつ、互いに隣接する前記圧力室列同士において、前記圧力室列の各圧力室の一方側の鋭角部を結ぶ直線が、当該圧力室に隣接する前記圧力室列の各圧力室と交差するように配置され、
前記共通インク通路が、前記第３の方向から見て、当該共通インク通路を挟んで前記ノズルが共に外側を向くように隣接した１つの前記第１の圧力室列と１つの前記第２の圧力室列との境界領域を少なくとも含み、且つ、前記ノズルとは重ならないように、当該第１の圧力室列及び当該第２の圧力室列と重なっており、
さらに、前記第２の方向に関して、前記共通インク流路の一方側の側壁が前記第１圧力室列の圧力室に連通するノズル近傍に配置され、かつ、前記共通インク流路の他方側の側壁が、前記第２圧力室の圧力室に連通するノズル近傍に配置されており、
前記アパーチャが、前記第３の方向に関して前記圧力室と異なる高さで、前記平面と実質的に平行に延在しているとともに、前記第３の方向から見て、前記圧力室の前記他方側に隣接する圧力室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。One end of the pressure chamber is connected to a nozzle for ejecting ink, and the other end is connected to a common ink passage for supplying ink, and the pressure chambers are arranged at equal intervals in a matrix along a plane including the first direction. A plurality of pressure chambers forming a plurality of pressure chamber rows extending in the first direction, and a plurality of the common chambers extending along the first direction and communicating with the plurality of pressure chambers There is provided an ink passage, an aperture that connects the other end of the pressure chamber and the common ink passage , restricts the flow of ink, and provides flow path resistance to stabilize ink discharge from the nozzle. Equipped with a flow path unit
The plurality of pressure chambers have a shape having acute angle portions at both ends when viewed from a third direction perpendicular to the plane,
The pressure chamber columns are pre SL when viewed from the third direction, with respect to a second direction intersecting the first direction in the plane, the first pressure which the nozzle is made of the pressure chamber which is eccentrically distributed on one side A chamber row, and a second pressure chamber row comprising the pressure chambers in which the nozzle is unevenly distributed on the other side,
Regarding the second direction, the first pressure chamber row and the second pressure chamber row are arranged in two rows to form a set of four pressure chamber rows, and adjacent to each other. Between the pressure chamber rows, a straight line connecting one acute angle portion of each pressure chamber of the pressure chamber row is arranged so as to intersect with each pressure chamber of the pressure chamber row adjacent to the pressure chamber,
The common ink passage is adjacent to the first pressure chamber row and the second pressure so that the nozzles face each other across the common ink passage when viewed from the third direction. It includes at least a boundary region with the chamber row and overlaps the first pressure chamber row and the second pressure chamber row so as not to overlap the nozzle,
Further, with respect to the second direction, the side wall on one side of the common ink flow path is disposed in the vicinity of the nozzle communicating with the pressure chamber of the first pressure chamber row, and the side wall on the other side of the common ink flow path Is disposed in the vicinity of the nozzle communicating with the pressure chamber of the second pressure chamber,
The aperture extends at a height different from the pressure chamber with respect to the third direction and substantially parallel to the plane, and the other side of the pressure chamber as viewed from the third direction. An ink-jet head, wherein the ink-jet head is disposed so as to overlap a pressure chamber adjacent to the head. それぞれ複数の前記圧力室列を含み、前記第１方向と直交する方向に関して、互いに離隔しつつ、オーバーラップするように配置された、第１の圧力室列群及び第２の圧力室列群を備え、
前記オーバーラップした部分における、前記第１の圧力室列群および前記第２の圧力室列群それぞれの前記圧力室列に含まれる圧力室の数が前記オーバーラップしていない部分よりも少なく、且つ、前記第１の圧力室列群および前記第２の圧力室列群における前記圧力室列に含まれる圧力室の合計が前記オーバーラップしていない部分における前記圧力室列に含まれる圧力室の数と等しい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。A first pressure chamber row group and a second pressure chamber row group, each including a plurality of the pressure chamber rows, arranged so as to be overlapped with each other with respect to a direction orthogonal to the first direction. Prepared,
In the overlapped portion, the number of pressure chambers included in the pressure chamber row of each of the first pressure chamber row group and the second pressure chamber row group is less than the non-overlapping portion, and The number of pressure chambers included in the pressure chamber row in a portion where the sum of the pressure chambers included in the pressure chamber row in the first pressure chamber row group and the second pressure chamber row group does not overlap. The inkjet head according to claim 1, wherein 前記第１圧力室列群を構成する複数の圧力室列及び前記第２圧力室列群を構成する複数の圧力室列が、それぞれ、前記第３の方向から見て台形形状の領域内に収まっており、
前記第１圧力室列群と前記第２圧力室列群とが、前記第１の方向と直交する方向に関して、隣接する前記第１圧力室列群に対応する台形の斜辺と前記第２圧力室列群に対応する台形の斜辺とがオーバーラップするように前記第１方向に沿って交互に千鳥状に配列され、
前記第３の方向から見て、前記第１圧力室列群及び前記第２圧力室列群に対応する台形に重なる位置に、それぞれ、前記共通インク通路から供給されたインクを前記ノズルから吐出させるために前記圧力室内のインクに圧力を発生させる、台形形状のアクチュエータユニットが配置されていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド。The plurality of pressure chamber rows constituting the first pressure chamber row group and the plurality of pressure chamber rows constituting the second pressure chamber row group each fall within a trapezoidal region as viewed from the third direction. And
The first pressure chamber row group and the second pressure chamber row group have a trapezoidal hypotenuse corresponding to the adjacent first pressure chamber row group and the second pressure chamber with respect to a direction orthogonal to the first direction. The trapezoidal hypotenuse corresponding to the row group is alternately arranged in a staggered manner along the first direction,
The ink supplied from the common ink passage is ejected from the nozzle at a position overlapping the trapezoid corresponding to the first pressure chamber row group and the second pressure chamber row group as seen from the third direction. The ink-jet head according to claim 2 , wherein a trapezoidal actuator unit that generates pressure on the ink in the pressure chamber is disposed. 前記圧力室内における圧力波の伝播方向が前記平面と実質的に平行であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。The inkjet head according to any one of claims 1 to 3, wherein a propagation direction of a pressure wave in the pressure chamber is substantially parallel to the plane. 前記流路ユニットが複数のシート部材を積層して形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。The inkjet head according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the channel unit is formed by laminating a plurality of sheet members. 請求項１〜５のいずれか一項に係るインクジェットヘッドを備えていることを特徴とするインクジェットプリンタ。An inkjet printer comprising the inkjet head according to any one of claims 1 to 5 .
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