JP5200397B2 - 液滴吐出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、インクジェットヘッド等のような液滴吐出装置に関するものである。
インクジェットプリンタでは、インクタンクから供給されるインクを移送して、ノズルから記録用紙等に向けてインク滴を吐出するインクジェットヘッドが既に知られている。例えば、インクジェットヘッドは、インク滴が吐出されるノズルを有する流路ユニットと、この流路ユニットの上に積層される圧電アクチュエータとを備えている（例えば、特許文献１参照）。流路ユニットには、インク色ごとに対応して形成されたインク流路と、そのインク流路に連通するノズルとが設けられている。圧電アクチュエータは、圧電シートが共通電極と複数の個別電極とで挟持された構成であり、所要の個別電極に電圧が印加されることで対応するインク流路に選択的に圧力を付与し、インク吐出圧を発生させる。
インクジェットプリンタでは、写真モードのように高精細な画像を形成する際には、カラーインクを微小な液滴径で吐出させることが求められる。一方、ブラックインクで広範囲にわたってベタ塗り印刷する場合には、紙面上の黒色濃度にバラツキが生じないようにブラックインクをある程度大きい液滴径で吐出させることが求められる。この両者のニーズに対応するためには、ブラックインク用のノズルの径を大きくし、カラーインク用のノズルの径を小さくして、ノズルの口径を異なえるようにするとよい。また、いわゆる階調印刷といわれる同色のインクにおいて液滴径を異なえた液滴を吐出させて、印刷のモードに合わせて印刷を行なう場合にも異なる径のノズルを有したインクジェットプリンタがある。
特開平１０−２２６０９５号公報
ところで、特許文献１には、異なる径のノズルを有するインクジェットヘッドが開示されているが、どのノズルからも同一の飛翔速度でインクが吐出されるようにするため、圧電アクチュエータの駆動電圧をノズル径ごとに調節している。つまり、圧電素子の活性長や個別電極の幅などをノズル径ごとに対応して変化させている。このように圧電アクチュエータの構造が均一でない場合には、圧電アクチュエータの製造時における焼成工程等で不均一な変形やバラツキが生じる可能性が高まるため、歩留まりの低下により製造コストが増加してしまうおそれがある。
そこで、本発明は、異なるノズル径を有しながらも製造コストを低減できる液滴吐出装置を提供することを目的としている。
本発明は上述のような事情に鑑みてなされたものであり、第１の発明に係る液滴吐出装置は、流路ユニットと圧力発生手段とを備え、前記流路ユニットには、複数種類の液体ごとに対応して、圧力室と該圧力室に連通するノズルとが設けられ、前記圧力発生手段は、前記圧力室内の液体に吐出圧力を与え、前記複数種類の液体には、第１の液体と第２の液体とが含まれ、前記流路ユニットに設けられたノズルのうち、前記第１の液体に対応するノズルが第１のノズルであり、前記第２の液体に対応するノズルが第２のノズルであり、前記第１のノズルは、前記第２のノズルよりも先端開口径が大であり且つノズル長が小であり、前記流路ユニットは、流路を形成するための孔を有するプレートを複数枚積層して構成され、前記第１のノズルを形成するプレート数が、前記第２のノズルを形成するプレート数よりも少ないことで、前記第１のノズルは前記第２のノズルよりもノズル長が小となるよう構成されており、前記第１及び第２のノズルを形成するノズルプレートは、前記第２のノズルを形成し且つ前記第１のノズルを形成しないセミノズルプレートと同一厚さであることを特徴とすることを特徴とする。
前記構成によれば、第１のノズルは、第２のノズルよりも先端開口径が大であり且つノズル長が小であるので、各ノズルから吐出される異なる径の液滴の飛翔速度を互いに略同一とすることが可能となる。即ち、ノズルの先端開口径が大きくなると、吐出される液滴の飛翔速度は遅くなる傾向があるが、ノズル長が小さくなると、吐出される液滴の飛翔速度が速くなる傾向にあるため、異なる先端開口径のノズルから互いに略同一の飛翔速度で液滴を吐出させることができる。その結果、流路ユニットの圧力室内の液体に吐出圧力を与える圧力発生手段をノズル径ごとに変える必要がなくなり、製造コストを低減することが可能となる。また、簡素な構成でありながら第１のノズルと第２のノズルとの互いのノズル長を相違させることが可能となるとともに、第１のノズルのノズル長を第２のノズルのノズル長の略半分にすることが可能となる。
また、第２の発明に係る液滴吐出装置は、流路ユニットと圧力発生手段とを備え、前記流路ユニットには、複数種類の液体ごとに対応して、圧力室と該圧力室に連通するノズルとが設けられ、前記圧力発生手段は、前記圧力室内の液体に吐出圧力を与え、前記複数種類の液体には、第１の液体と第２の液体とが含まれ、前記流路ユニットに設けられたノズルのうち、前記第１の液体に対応するノズルが第１のノズルであり、前記第２の液体に対応するノズルが第２のノズルであり、前記第１のノズルは、前記第２のノズルよりも先端開口径が大であり且つノズル長が小であり、前記流路ユニットは、流路を形成するための孔を有するプレートを複数枚積層して構成され、前記第１のノズルを形成するプレート数が、前記第２のノズルを形成するプレート数よりも少ないことで、前記第１のノズルは前記第２のノズルよりもノズル長が小となるよう構成されており、前記第１及び第２のノズルを形成するノズルプレートは、前記第２のノズルを形成し且つ前記第１のノズルを形成しないセミノズルプレートと異なる厚さであることを特徴とする。
前記構成によれば、第１のノズルは、第２のノズルよりも先端開口径が大であり且つノズル長が小であるので、各ノズルから吐出される異なる径の液滴の飛翔速度を互いに略同一とすることが可能となる。即ち、ノズルの先端開口径が大きくなると、吐出される液滴の飛翔速度は遅くなる傾向があるが、ノズル長が小さくなると、吐出される液滴の飛翔速度が速くなる傾向にあるため、異なる先端開口径のノズルから互いに略同一の飛翔速度で液滴を吐出させることができる。その結果、流路ユニットの圧力室内の液体に吐出圧力を与える圧力発生手段をノズル径ごとに変える必要がなくなり、製造コストを低減することが可能となる。また、簡素な構成でありながら第１のノズルと第２のノズルとの互いのノズル長を相違させることが可能となるとともに、使用するプレートの厚さを変更するだけで、第１のノズルのノズル長に対する第２のノズルのノズル長の比率を簡単に変更することが可能となる。
前記圧力発生手段は、前記流路ユニットの一方面に重ねられ前記圧力室に対向する位置に設けられた変形可能な活性部を有する圧電アクチュエータであり、前記第１のノズルに連通する第１の圧力室と、前記第２のノズルに連通する第２の圧力室とは、互いに略同一の形状及びサイズであり、前記第１の圧力室に対向する第１の活性部と、前記第２の圧力室に対向する第２の活性部とは、互いに略同一の形状及びサイズであってもよい。
前記構成によれば、圧力発生手段が圧電式のアクチュエータである場合に、各活性部は互いに略同一の形状及びサイズとしてノズル径ごとに変更せずに済み、圧電アクチュエータの構造の均一化を図ることができる。よって、圧電アクチュエータの製造時における焼成工程等で不均一な変形が生じる可能性が低減されて歩留まりが向上し、製造コストを低減することが可能となる。
前記複数のノズルは、先端開口に向けて縮径するテーパ形状の流路を有し、前記第１のノズルと前記第２のノズルとは、互いのテーパ傾斜角が略同一であってもよい。
前記構成によれば、先端開口径の異なる各ノズルのテーパ傾斜角が略同一であるので、例えばレーザ加工等により、異なる先端開口径を有するノズルの形成を同一工程内で行いやすくなり、生産性が向上する。
前記第１の液体はブラックインクであり、前記第２の液体はカラーインクであってもよい。
前記構成によれば、ブラックインク用の第１のノズルの先端開口径が大きくなっているので、広範囲にブラックインクでベタ塗り印刷を行う場合に、紙面上の黒色濃度にバラツキが生じないように大きい液滴径でブラックインクを吐出させることができる。かつ、カラーインク用の第２のノズルの先端開口径が小さくなっているので、写真モードのように高精細な画像を形成する場合に、微小な液滴径でカラーインクを吐出させることができる。
前記第１の液体と第２の液体は、同じインク色であってもよい。
前記構成によれば、同じインク色において、第１のノズルの先端開口径が大きく、第２のノズルの先端開口径が小さくなるため、同じインク色において大玉と小玉を吐出することができるため、写真モードのような高精細な画像から、ベタ塗り印刷やテキスト印刷などの目的のモードに合わせて液滴階調印刷を行なうのに好適である。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、流路ユニットの圧力室内の液体に吐出圧力を与える圧力発生手段をノズル径ごとに変える必要がなくなり、製造コストを低減することが可能となる。
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明ではインクジェットヘッドからインクを吐出する方向を下方とし、その反対側を上方とする。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るインクジェットヘッド１を示す分解斜視図である。図１に示すように、インクジェットヘッド１は、複数枚のプレートが積層された流路ユニット２と、その流路ユニット２に対して重ねて接着される圧電アクチュエータ３（圧力発生手段）とを備えている。流路ユニット２は、下面側に開口したノズル３８，３９（図３参照）から下向きにインク（液体）が吐出される構成となっている。圧電アクチュエータ３の上面には、インクを吐出するための駆動電圧を圧電アクチュエータに印加するための表面電極５が形成されており、外部機器との電気的接続を行うためのフレキシブルフラットケーブル４が重ねて配置されている。このフレキシブルフラットケーブル４には、印字データに基づいて圧電アクチュエータ３を選択的に駆動させるための信号を出力する駆動ＩＣ回路４ａが実装されるとともに、その下面側に露出した端子（図示せず）が、圧電アクチュエータ３の表面電極５に導通接続されている。インクジェットヘッド１は、図示しないヘッドホルダに搭載されて、ヘッドホルダが図示しないガイド軸に取り付けられて、走査方向（Ｘ方向）に往復走査しながら、ノズル３８、３９からインクを下向きに吐出させて、走査方向に直角方向の副走査方向（Ｙ方向）に紙送りされる被記録媒体に印字することができる。
図２は図１に示すインクジェットヘッド１の流路ユニット２の分解斜視図である。図３は図１のIII−III線断面図である。図２及び図３に示すように、流路ユニット２は、図示しないインクタンクから、インク供給口１０ｂ、１１ｃ、１２ｄに供給されたインクが、多数のインク流路（後述する）を介して下面側に露出したノズル３８、３９（図４）から吐出される構成で、インク供給口１０ｂ、１１ｃ、１２ｄは、インク色ごとにＸ方向に４列配置され、ノズルはＸ方向に５列配置されていて、図中右側３列はシアン・マゼンダ・イエローのいずれかのカラーインクを吐出するためのカラーインク列ＣＬで、左側２列はブラックインクを吐出するためのブラックインク列ＢＫである。ブラックインクは、使用頻度が高い為、ブラックインクＢＫ用のインク供給口（図中左側）から、多数のインク流路を介して２列のブラックインク列ＢＫのノズルに供給される。
図４は図３の左側から２列目のブラックインク列ＢＫ及び３列目のカラーインク列ＣＬを拡大して示す要部拡大図である。図２及び図４に示すように、流路ユニット２は、上方から順に、圧力室プレート１０、第１接続流路プレート１１、第２接続流路プレート１２、第１マニホールドプレート１３、第２マニホールドプレート１４、カバープレート１５、セミノズルプレート１６及びノズルプレート１７がそれぞれ接着積層された構成となっている。セミノズルプレート１６及びノズルプレート１７はポリイミド等の樹脂シートで、ノズルプレート１７の厚さｔ２（例えば、４５〜５５μｍ）はセミノズルプレート１６の厚さｔ１と同一となっている。それ以外の各プレート１０〜１５は４２％ニッケル合金鋼板（４２合金）等の金属板であり、各々４０〜１５０μｍ程度の肉厚を有している。各プレート１０〜１７には、電解エッチング、レーザ加工、プラズマジェット加工等により、流路を構成する開口又は凹部が形成されている。
図２に示すように、圧力室プレート１０には、平面視細長形状（Ｘ方向に長い）で、圧力室プレート１０の長辺（Y方向）に沿うように多数並んだ圧力室孔１０ａと、インク供給口１０ｂとが貫通形成されていて、この圧力室プレート１０により圧力室層が構成されている。圧力室孔１０ａは、インク色ごとにＸ方向に５列（ブラックインク用は２列）配列されていて、インク供給口１０ｂはＸ方向にインク色ごとに４列並べられている。インク供給口１０ｂにはインクタンク（図示せず）から供給されるインクに混入した塵を除去するためのフィルタ１９が被せられている。図２及び図４に示すように、第１接続流路プレート１１には、圧力室孔１０ａの端部に夫々連通する連通孔１１ａと、圧力室孔１０ａの反対側の端部に連通する流出用貫通孔１１ｂと、インク供給口１０ｃに同形状で連通するインク供給口１１ｃとが貫通形成されている。第２接続流路プレート１２は、連通孔１１ａに一端が連通され圧力室孔１０ａの長軸方向（Ｘ方向）に沿って形成された凹部１２ａを有し、その凹部１２ａには、その他端に形成された連通孔１２ｂと、流出用貫通孔１１ｂに連通する流出用貫通孔１２ｃと、インク供給口１１ｃに同形状で連通するインク供給口１２ｄとが貫通形成されている。そして、前記した第１接続流路プレート１１と第２接続流路プレート１２とで接続流路層が構成されている。
第１マニホールドプレート１３には、圧力室孔１０ａの各列にそれぞれ連通孔１２ｂを介して連通するように圧力室孔１０ａの下方で列方向（Ｙ方向）に延在する第１マニホールド孔１３ａと、流出用貫通孔１２ｃにそれぞれ連通する流出用貫通孔１３ｂとが貫通形成されている。第２マニホールドプレート１４には、第１マニホールド孔１３ａと重なる位置に連通する第２マニホールド孔１４ａと、流出用貫通孔１３ｂに連通する流出用貫通孔１４ｂとが貫通形成されている。そして、前記した第１マニホールドプレート１３と第２マニホールドプレート１４とで共通液室層が構成されている。
カバープレート１５は、流出用貫通孔１４ｂに連通する流出用貫通孔１５ａを有し、第２マニホールド孔１４ａを下方から閉鎖している。セミノズルプレート１６には、ブラックインク列ＢＫの流出用貫通孔１５ａに連通する流出用貫通孔１６ａと、カラーインク列ＣＬの流出用貫通孔１５ａに連通して下方に向かって縮径するノズル孔１６ｂが貫通形成されている。ノズルプレート１７には、ブラックインク列ＢＫの流出用貫通孔１６ａに連通して下方に向かって縮径するノズル孔１７ａと、カラーインク列のノズル孔１６ｂに連通するノズル孔１７ｂとが貫通形成されている。なお、カバープレート１５には、マニホールド孔１４ａと重なる位置にほぼ同形状であって、セミノズルプレート１６側に開口した凹形状のダンパー室を形成しても良い。もちろん第２のマニホールドプレート１４の下側に別途ダンパー室を形成したダンパープレートを設けても良い。
次に、流路ユニット２内におけるインク流路を図４に基づいて説明する。貫通形成されたマニホールド孔１３ａ，１４ａの上下開口が第２接続流路プレート１２とカバープレート１５とで閉鎖されることで、共通液室３３が形成されている。この共通液室３３の一端部は、インク色ごとにインク供給口１０ｂ，１１ｃ，１２ｄ（図２参照）に連通していて、Ｙ方向に並ぶ圧力室３５に平面視で重なるようにＹ方向に延在している。ブラックインク用のインク供給口から、２列の共通液室３３に供給されている。
共通液室３３は、クランク状の接続流路３４を介して上方にある圧力室３５の一端部に連通している。接続流路３４は、第１接続流路プレート１１の連通孔１１ａ、第２接続流路プレート１２の凹部１２ａ及び連通孔１２ｂにより形成されている。接続流路３４は、共通液室３３から圧力室３５までの流路中で最も狭い流路断面積で最も大きい流路抵抗となる絞り部３４ａを有している。圧力室３５は、圧力室孔１０ａの上下開口が圧電アクチュエータ３及び第１接続流路プレート１１で閉鎖されることで形成されている。共通液室３３、接続流路３４及び圧力室３５は、ブラックインク列ＢＫとカラーインク列ＣＬとで互いに略同一の形状及びサイズとなっている。
圧力室３５の他端部にはノズル３８、３９に接続する流出路３６，３７が連通している。ブラックインク列ＢＫの流出路３６は、流出用貫通孔１１ｂ，１２ｃ，１３ｂ，１４ｂ，１５ａ，１６ａにより形成されており、カラーインク列ＣＬの流出路３７は、流出用貫通孔１１ｂ，１２ｃ，１３ｂ，１４ｂ，１５ａにより形成されている。各流出路３６，３７は、積層方向（プレート面に直交する方向）に垂設されており、その流路断面（例えば、直径１５０〜１８０μｍ）は流路軸線方向に沿って略一定である。また、ブラックインク列ＢＫの流出路３６は、カラーインク列ＣＬの流出路３７よりも流路長が若干長くなっているが、流路径は互いに略同一となっている。
流出路３６，３７には、下方の先端開口に向けて徐々に縮径するテーパ形状のノズル３８，３９が連通している。ブラックインク列ＢＫのノズル３８（第１のノズル）は、ノズルプレート１７のノズル孔１７ａのみにより形成されている一方、カラーインク列ＣＬのノズル３９（第２のノズル）は、セミノズルプレート１６のノズル孔１６ｂ及びノズルプレート１７のノズル孔１７ｂにより形成されている。これにより、ブラックインク列ＢＫのノズル３８の長さｔ２は、カラーインク列ＣＬのノズル３９の長さｔ３（＝ｔ１＋ｔ２）よりも小となっている。かつ、ブラックインク列ＢＫのノズル３８の先端開口径Ｄ１（例えば、直径２５〜３５μｍ）は、カラーインク列ＣＬのノズル３９の先端開口径Ｄ２（例えば、直径１５〜２５μｍ）よりも大となっている。また、ブラックインク列のノズル３８とカラーインク列ＣＬのノズル３９とは、テーパ傾斜角が互いに略同一である。なお、本願明細書におけるノズルは、流出路３６，３７の流路断面積に比べて、その８０％以下の流路断面積に減少した下流側流路を意味することとする。
図４に示すように、圧電アクチュエータ３は、１枚の厚さが略３０μｍ程度のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）のセラミックス材料からなる多数枚の圧電シート２２〜２８と、絶縁性を有するトップシート２９とが積層されている。各圧電シート２２〜２６のうち最下層の圧電シート２２を起点とし、上方へ数えて奇数番目の圧電シート２２，２４，２６の上面には、各圧力室３５に対応して連続配置された共通電極３０が印刷形成されている。各圧電シート２２〜２６のうち最下層の圧電シート２２を起点とし上方へ数えて偶数番目の圧電シート２３，２５の上面には、各圧力室３５の夫々に対応するよう配置された多数の個別電極３１が５列に印刷形成されている。圧電アクチュエータ３は、個別電極３１に対応した部分で、個別電極３１と共通電極３０に挟まれた部分が電圧印加により変形可能な活性部Ａ１であり、その他の部分が電圧印加されない不活性部Ａ２となっている。個別電極３１は、ブラックインク列ＢＫとカラーインク列ＣＬの両者とも、圧力室３５に対応して形状及びサイズが互いに同一となっている。さらに、共通電極３０及び個別電極３１は各圧電シート２２〜２８及びトップシート２９の側端面またはスルーホール（図示せず）に設けた中継導電体（図示せず）を介して最上層のトップシート２９の上面の表面電極５（図１参照）に導通されている。
次に、流路ユニット２の製造方法について説明する。図５は図４に示す流路ユニット２の製造時における第１工程を説明する断面図である。図６は図４に示す流路ユニット２の製造時における第２工程を説明する断面図である。図５に示すように、まず、第１工程として、多数のインク流路が電解エッチング、レーザ加工、プラズマジェット加工、プレス加工等などで貫通形成された４２％ニッケル合金鋼板（４２合金）等の金属板からなるプレート１０〜１４を積層接着する。また、別途、流出用貫通孔１５ａが上記の方法で貫通形成されたカバープレート１５に、セミノズルプレート１６となる未加工のポリイミド等の樹脂シートを下方から接着する。次いで、ブラックインク列ＢＫのみについて、セミノズルプレート１６に流出路３６を構成する流出用貫通孔１６ａを、カバープレート１５側から流出用貫通孔１５ａを通してレーザ加工する。この流出用貫通孔１６ａは、流出用貫通孔１５ａと同径となっている。流出用貫通孔１６ａは、予めエッチングやプレス加工などで形成したセミノズルプレート１６を、下方からプレート１０~１５を積層接着してもよい。
次いで、第２工程として、図６に示すように、ノズルプレート１７となる未加工のポリイミド等の樹脂シートをセミノズルプレート１６に対して下方から接着する。次いで、ブラックインク列ＢＫについては、カバープレート１５側よりレーザ照射装置４０から下方に向けて出射されるレーザ光４１を、流出用貫通孔１５ａ、１６ａを通してノズルプレート１７にレーザ光の集光角度をもって短時間照射し、テーパー状のノズル孔１７ａを形成する。
また、カラーインク列ＣＬについては、カバープレート１５側よりレーザ照射装置４０から下方に向けて出射されるレーザ光４１を流出用貫通孔１５ａを通してセミノズルプレート１６及びノズルプレート１７にレーザー光の集光角度をもって短時間照射し、テーパ状のノズル孔１６ｂ，１７ｂを一度に形成する。レーザー照射装置４０の出力はノズル孔１７ａ、１７ｂの径に対応してエネルギー出力を調整する。最後に、予め積層接着したプレート１０〜１４の積層体と、プレート１５〜１７の積層体とを接着させる。
このような手順により、ブラックインク列ＢＫのノズル３８の流路軸線方向のノズル長ｔ２は、カラーインク列ＣＬのノズル３９の流路軸線方向のノズル長ｔ３よりも小となり、かつ、ブラックインク列ＢＫのノズル３８の先端開口径Ｄ１は、カラーインク列ＣＬのノズル３９の先端開口径Ｄ２よりも大となるような流路ユニット２が形成され、異なるノズル孔径、ノズル長を有していても精度良く製造することができる。
以上に説明した構成によれば、ブラックインク列ＢＫのノズル３８の先端開口径Ｄ１は、カラーインク列ＣＬのノズル３９の先端開口径Ｄ２よりも大であり、かつ、ブラックインク列ＢＫのノズル３８のノズル長ｔ２は、カラーインク列ＣＬのノズル３９のノズル長ｔ３よりも小であるので、各ノズル３８，３９から吐出されるインク滴の飛翔速度を互いに略同一とすることが可能となる。即ち、ブラックインク列ＢＫのノズル３８のように先端開口径Ｄ１が大きくなると、吐出されるインク滴の飛翔速度は遅くなる傾向がある一方、カラーインク列のノズル３９のようにノズル長が大きい場合も、損失区間が長くなって吐出されるインク滴の飛翔速度が遅くなる傾向にある。よって、異なる先端開口径Ｄ１，Ｄ２を有するノズル３８，３９から互いに略同一の飛翔速度で液滴を吐出させることができる。なお、ブラックインク列ＢＫとカラーインク列ＣＬとの間では流出路３６，３７の流路軸線方向の長さ（例えば、５５０〜６５０μｍ）も若干相違するが、ノズル３８，３９に比べて遥かにスケールが大きいため、インク滴の飛翔速度に対する影響は無視できる程度である。
その結果、圧電アクチュエータ３の活性部Ａ１をブラックインク列ＢＫとカラーインク列ＣＬとの間で互いに略同一の形状及びサイズにしても、インク滴の飛翔速度をブラックインク列とカラーインク列ＣＬとの間で一致させることができる。つまり、圧電シート２２〜２８及び個別電極３１はブラックインク列とカラーインク列ＣＬとの間で略同一構造とし、圧電アクチュエータ３の構造的特性の均一化を図ることができる。したがって、圧電アクチュエータ３の製造時における焼成工程等で不均一な変形が生じる可能性が低減され、歩留まりが向上し、製造コストを低減することが可能となる。
（第２実施形態）
図７は本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘッドの流路ユニット５０を示す要部断面図である。第１実施形態との相違点は、セミノズルプレート１６の厚さとノズルプレート５１の厚さとを相違させている点である。なお、第１実施形態と共通する部分については同一符号を付して以下の説明を省略している。図７に示すように、第２実施形態の流路ユニット５０では、セミノズルプレート１６の厚さｔ１よりも、ノズルプレート５１の厚さｔ４を小さくしている。
ブラックインク列ＢＫでは、ノズルプレート５１のノズル孔５１ａのみによってノズル５２が形成されている一方、カラーインク列ＣＬでは、セミノズルプレート１６及びノズルプレート５１のノズル孔１６ｂ，５１ｂによってノズル５３が形成されている。ブラックインク列ＢＫのノズル５２の先端開口径Ｄ３は、カラーインク列ＣＬのノズル５３の先端開口径Ｄ２よりも大となっている。かつ、ブラックインク列ＢＫのノズル５２の長さｔ４は、カラーインク列ＣＬのノズル５３の長さｔ５（＝ｔ１＋ｔ４）よりも小であり、ｔ４／ｔ５の値は０．５未満となっている。したがって、セミノズルプレート１６に対してノズルプレート５１を薄くするだけで、ブラックインク列ＢＫのノズル５２のノズル長ｔ４に対するカラーインク列ＣＬのノズル５３のノズル長ｔ５の比率を容易に変更することが可能となる。なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
（第３実施形態）
図８は本発明の第３実施形態に係るインクジェットヘッドの流路ユニット６０を示す要部断面図である。第１実施形態との相違点は、セミノズルプレート６１の厚さとノズルプレート６２の厚さとを相違させている点である。なお、第１実施形態と共通する部分については同一符号を付して以下の説明を省略している。図８に示すように、第３実施形態の流路ユニット６０では、セミノズルプレート６１の厚さｔ６よりも、ノズルプレート６２の厚さｔ２を大きくしている。
ブラックインク列ＢＫでは、ノズルプレート６２のノズル孔６２ａのみによってノズル６３が形成されている一方、カラーインク列ＣＬでは、セミノズルプレート６１及びノズルプレート６２のノズル孔６１ｂ，６２ｂによってノズル６４が形成されている。ブラックインク列ＢＫのノズル６３の先端開口径Ｄ４は、カラーインク列ＣＬのノズル６４の先端開口径Ｄ２よりも大となっている。かつ、ブラックインク列ＢＫのノズル６３の長さｔ２は、カラーインク列ＣＬのノズル６４の長さｔ７（＝ｔ２＋ｔ６）よりも小であり、ｔ２／ｔ７の値は０．５より大きい。したがって、セミノズルプレート６１に対してノズルプレート６２を厚くするだけで、ブラックインク列ＢＫのノズル６３のノズル長ｔ２に対するカラーインク列ＣＬのノズル６４のノズル長ｔ７の比率を容易に変更することが可能となる。なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
なお、前述した各実施形態では、ノズルを形成するために２枚のプレートを用いているが、１枚または３枚以上のプレートを用いてもよい。
また、前述した各実施形態では、ブラックインク列のノズルの先端開口径が、カラーインク列のノズルよりも大きく、ブラックインク列のノズルの長さが、カラーインク列のノズルの長さよりも小である形態であるが、必ずしもブラックインクとカラーインクとに限らなくてもよく、例えば、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４色のインクがそれぞれ２列のノズル列（合計８列）を有したインクジェットヘッドの場合、同じ色のインクが吐出される２列のノズルのうち、１列のノズルには、径が大、長さが小、もう１列のノズルには、径が小、長さが大、というように、同色においてノズルの先端開口径とノズル長さを異えるようにすれば、液滴階調印刷が可能となる。そのため、写真のような高解像度が必要とされる印刷や、ベタ印字やテキスト印字など、目的に合わせて印刷するようなモードのインクジェットプリンタにも好適である。
また、前述した各実施形態は本発明をインクジェットヘッドに適用したものであるが、インク以外の液体、例えば着色液を吐出して液晶表示装置のカラーフィルタを製造する装置、導電液を吐出して電気配線を形成する装置などに使用する液滴吐出装置に適用してもよい。さらに、前述した各実施形態では、圧力発生手段として圧電アクチュエータを用いているが、静電気により変位するアクチュエータなどを用いてもよい。
以上のように、本発明に係る液滴吐出装置は、製造コストを低減できる優れた効果を有し、インクジェットヘッド等に適用すると有益である。
本発明の第１実施形態に係るインクジェットヘッドを示す分解斜視図である。 図１に示すインクジェットヘッドの流路ユニットの分解斜視図である。 図１のIII−III線断面の要部拡大図である。 図３の要部拡大図である。 図４に示す流路ユニットの製造時における第１工程を説明する断面図である。 図４に示す流路ユニットの製造時における第２工程を説明する断面図である。 本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘッドの流路ユニットを示す要部断面図である。 本発明の第３実施形態に係るインクジェットヘッドの流路ユニットを示す要部断面図である。
１ インクジェットヘッド
２，５０，６０ 流路ユニット
３ 圧電アクチュエータ（圧力発生手段）
１６，６１ セミノズルプレート
１７，５１，６２ ノズルプレート
３５ 圧力室
３８，５２，６３ ノズル（第１のノズル）
３９，５３，６４ ノズル（第２のノズル）
Ａ１ 活性部
Ｄ１〜Ｄ４ 先端開口径
ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ７ ノズル長（プレート厚さ）

Claims (7)

  1. 流路ユニットと圧力発生手段とを備え、
    前記流路ユニットには、複数種類の液体ごとに対応して、圧力室と該圧力室に連通するノズルとが設けられ、
    前記圧力発生手段は、前記圧力室内の液体に吐出圧力を与え、
    前記複数種類の液体には、第１の液体と第２の液体とが含まれ、
    前記流路ユニットに設けられたノズルのうち、前記第１の液体に対応するノズルが第１のノズルであり、前記第２の液体に対応するノズルが第２のノズルであり、
    前記第１のノズルは、前記第２のノズルよりも先端開口径が大であり且つノズル長が小であり、
    前記流路ユニットは、流路を形成するための孔を有するプレートを複数枚積層して構成され、
    前記第１のノズルを形成するプレート数が、前記第２のノズルを形成するプレート数よりも少ないことで、前記第１のノズルは前記第２のノズルよりもノズル長が小となるよう構成されており、
    前記第１及び第２のノズルを形成するノズルプレートは、前記第２のノズルを形成し且つ前記第１のノズルを形成しないセミノズルプレートと同一厚さであることを特徴とする液滴吐出装置。
  2. 流路ユニットと圧力発生手段とを備え、
    前記流路ユニットには、複数種類の液体ごとに対応して、圧力室と該圧力室に連通するノズルとが設けられ、
    前記圧力発生手段は、前記圧力室内の液体に吐出圧力を与え、
    前記複数種類の液体には、第１の液体と第２の液体とが含まれ、
    前記流路ユニットに設けられたノズルのうち、前記第１の液体に対応するノズルが第１のノズルであり、前記第２の液体に対応するノズルが第２のノズルであり、
    前記第１のノズルは、前記第２のノズルよりも先端開口径が大であり且つノズル長が小であり、
    前記流路ユニットは、流路を形成するための孔を有するプレートを複数枚積層して構成され、
    前記第１のノズルを形成するプレート数が、前記第２のノズルを形成するプレート数よりも少ないことで、前記第１のノズルは前記第２のノズルよりもノズル長が小となるよう構成されており、
    前記第１及び第２のノズルを形成するノズルプレートは、前記第２のノズルを形成し且つ前記第１のノズルを形成しないセミノズルプレートと異なる厚さであることを特徴とする液滴吐出装置。
  3. 前記圧力発生手段は、前記流路ユニットの一方面に重ねられ前記圧力室に対向する位置に設けられた変形可能な活性部を有する圧電アクチュエータであり、
    前記第１のノズルに連通する第１の圧力室と、前記第２のノズルに連通する第２の圧力室とは、互いに略同一の形状及びサイズであり、
    前記第１の圧力室に対向する第１の活性部と、前記第２の圧力室に対向する第２の活性部とは、互いに略同一の形状及びサイズである請求項１又は２に記載の液滴吐出装置。
  4. 前記複数のノズルは、先端開口に向けて縮径するテーパ形状の流路を有し、
    前記第１のノズルと前記第２のノズルとは、互いのテーパ傾斜角が略同一である請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴吐出装置。
  5. 前記第１の液体はブラックインクであり、前記第２の液体はカラーインクである請求項１乃至４のいずれかに記載の液滴吐出装置。
  6. 前記第１の液体と前記第２の液体とは、同じインク色である請求項１乃至４のいずれかに記載の液滴吐出装置。
  7. 前記流路ユニットは、流路を形成するための孔を有するプレートを複数枚積層して構成され、
    前記第１のノズルを形成するプレート数が、前記第２のノズルを形成するプレート数よりも少ないことで、前記第１のノズルは前記第２のノズルよりもノズル長が小となるよう構成されている請求項１乃至６のいずれかに記載の液滴吐出装置。
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