JP5733365B2

JP5733365B2 - インクジェットヘッド

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Publication number: JP5733365B2
Application number: JP2013207943A
Authority: JP
Inventors: 菅原　宏人; 宏人菅原
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2013-10-03
Filing date: 2013-10-03
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2028-12-22
Also published as: JP2013256136A

Description

本発明は、印刷媒体に向けてインクの液滴を噴射するインクジェットヘッドに関する。

インクジェットプリンタに採用される一般的なインクジェットヘッドは、ブラックインクやカラーインクといった、文字や画像等を印刷するための印刷用インクを、所定の搬送方向に搬送される印刷媒体に向けて噴射する。さらに、近年では、印刷用インクに加えて、さらに、印刷用インク以外のインクを噴射可能なインクジェットヘッドも提案されている。そのようなインクジェットヘッドとして、印刷用インクの滲み防止等の目的で、前記印刷用インクに先だって、画像等の印刷には直接寄与しないインク（以下、プレコートインクという）を印刷媒体に噴射可能に構成されたものがある。

例えば、特許文献１に記載のインクジェットヘッドは、印刷用インクを噴射するインク吐出用ノズル列と、印刷用インクと反応してその滲みを防止するための反応液を噴射する反応液吐出用ノズル列とを有する。尚、反応液吐出用ノズル列は、インク吐出用ノズル列よりも、印刷媒体の搬送方向上流側に配置されている。これにより、搬送されてきた印刷媒体に対して、まず、反応液吐出用ノズル列から反応液が噴射され、その後、インク吐出用ノズル列から、反応液が着弾した領域に印刷用インクが噴射されることになる。

特開２００５−１１９１１５号公報

しかし、前記特許文献１の反応液など、画像等の印刷に直接寄与しないプレコートインクを使用する必要があるのは、印刷用インクの滲みを抑えて非常に高品質の画像を印刷する場合に限られる。従って、反応液専用のノズル列を備えた前記特許文献１のインクジェットヘッドが使用されるのは、高画質の画像印刷を得意とする高性能のインクジェットプリンタに限られ、どちらかと言えば画質よりも印刷速度を優先する汎用的なプリンタには用いられない。つまり、特許文献１のインクジェットヘッドは高性能機種専用のヘッドとなって汎用性に欠けることから、コストが高くなる。

本発明の目的は、印刷用インクに先立ってプレコートインクを使用する高画質印刷と、多数のノズルから印刷用インクを一度に噴射する高速印刷の、両方に対応できる、汎用性の高いインクジェットヘッドを提供することである。

第１の発明のインクジェットヘッドは、
所定の走査方向に移動しながら、前記走査方向と交差する所定の搬送方向に搬送される印刷媒体に対してインクを噴射するインクジェットヘッドであって、前記搬送方向に沿って所定のピッチで配列された複数の第１ノズルからなる第１ノズル列と、前記第１ノズル列に連通し、且つ、印刷用インクの供給源と接続される第１インク供給口と、前記第１ノズル列よりも前記搬送方向上流側の領域において、前記複数の第１ノズルと同じく前記搬送方向に沿って前記所定のピッチで配列された複数の第２ノズルからなる第２ノズル列と、前記第２ノズル列に連通し、且つ、インクの供給源に接続される第２インク供給口と、前記第２ノズル列と対向する領域に設けられて、前記第２ノズル列のインクに噴射エネルギーを付与するアクチュエータとを備え、前記第２インク供給口は、前記第２ノズル列よりも前記搬送方向下流側の領域であって、前記アクチュエータとは前記搬送方向において隣接する領域に配置され、前記第１インク供給口は、前記第１ノズル列よりも前記搬送方向上流側の領域に配置されていることを特徴とするものである。

第１ノズル列に連通する第１インク供給口は印刷用インクの供給源に接続されることから、第１ノズル列は印刷用インクを噴射することになる。一方、第２ノズル列に連通する第２インク供給口は、印刷用インクの供給源とプレコートインクの供給源の何れか一方に接続されることから、第２ノズル列は接続先の供給源から供給された印刷用インク、又は、プレコートインクを噴射する。

ここで、第２ノズル列が、印刷用インクを噴射する第１ノズル列よりも搬送方向上流側に離れて配置されている。従って、プレコートインクを使用する場合には、まず、第２ノズル列からプレコートインクが印刷媒体へ向けて噴射されて下地層が印刷媒体に形成された後、第１ノズルから、下地層が形成された領域に印刷用インクが噴射される。これにより、印刷用インクの印刷媒体への浸透が抑制されることから、高画質印刷が可能となる。また、第２ノズル列が第１ノズル列に対して搬送方向に離れていると、第１ノズル列と第２ノズル列の一方に、他方から噴射された、溶剤等の成分が全く異なるインクが混入してしまうという不具合が生じにくい。

さらに、本発明においては、第１ノズル列と第２ノズル列はノズル配列ピッチが同じとなっている。そのため、第２ノズル列に連通する第２インク供給口を印刷用インクの供給源に接続した上で、第１ノズル列と第２ノズル列の両方から印刷用インクを噴射させることで、プレコートインクを使用する高画質印刷だけでなく、多数のノズルから印刷用インクを一度に噴射する高速印刷も可能となる。
また、２列以上のノズル列で同じ色のインクを噴射する場合には、これら２列以上のノズル列は互いに近接している方が印字品質向上の観点から好ましい。その上で、本発明では、第１ノズル列としてのブラックノズルと、第２ノズル列とが隣接していることから、第２ノズル列からもブラックインクを噴射させてテキスト印字を高速で行う際の、印字品質向上が期待できる。さらに、第１ノズル列と第２ノズル列とが、搬送方向及び走査方向の両方に関して離れていると、第１ノズル列の搬送方向上流側、及び、第２ノズル列の搬送方向下流側に、それぞれ空いた領域が存在することになる。そこで、これらの空いた領域にインク供給口を配置することで、インクジェットヘッドを小型化することが可能となる。

第２の発明のインクジェットヘッドは、前記第１の発明において、前記第１ノズル列と前記第２ノズル列の前記搬送方向に関するノズル配列数が等しいことを特徴とするものである。

プレコートインクは、印刷用インクが着弾する領域に噴射されればよく、印刷用インクが着弾しない領域にまで噴射する必要はない。そこで、本発明では、印刷用ノズルを噴射する第１ノズル列と、プレコートインクを噴射する第２ノズル列は、ノズル配列ピッチとノズル配列数が共に等しくなっている。これにより、印刷媒体上の、第１ノズル列から噴射される印刷用インクが着弾することとなる領域のそれぞれに、第２ノズル列から噴射されるプレコートインクを先に着弾させておくことができる。つまり、印刷媒体の画像等を印刷する領域（印刷用インクが着弾する領域）にプレコートインクを確実に着弾させることができ、また、印刷用インクが着弾しない領域にプレコートインクが無駄に噴射されることを防止することもできる。

第３の発明のインクジェットヘッドは、前記第１又は第２の発明において、前記第１ノズル列と前記第２ノズル列とが、前記搬送方向に関して、前記所定のピッチだけ離れていることを特徴とするものである。

この構成によれば、第１ノズル列と第２ノズル列をそれぞれ構成するノズルが、搬送方向に関して、一定ピッチで一列に配列されることになる。従って、第１ノズル列だけでなく、第２ノズル列からも印刷用インクを噴射する際には、両ノズル列を合わせた長い一列のノズル列により、連続した広い領域を一度に印刷することができる。

第４の発明のインクジェットヘッドは、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記第１ノズル列と前記第２ノズル列は、前記走査方向に関して互いに離れて配置されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、第１ノズル列と第２ノズル列とが、走査方向に関しても離れているため、第１ノズル列と第２ノズル列の間でのインクの混入をより確実に抑制できる。また、離れて配置される第１ノズル列と第２ノズル列を覆うキャップを、それぞれ別個に構成することが可能になり、キャップが一体の場合には生じやすい、キャッピング時のインク混入を防止することができる。

第５の発明のインクジェットヘッドは、
前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータが別体で構成されていることを特徴とするものである。

第１ノズル列と第２ノズル列が、搬送方向及び走査方向の両方に関してそれぞれ離れている場合には、これら第１ノズル列と第２ノズル列と対向する位置に設けられて、両ノズル列をそれぞれ駆動する２つのアクチュエータの位置も離れることになるが、このような２つのアクチュエータを一体で製造しようとすると、無駄な部分が多くなってしまうし、１枚の基板材料からアクチュエータの基板を大きく切り出す必要もあって、製造コスト面で不利である。本発明では、２つのアクチュエータを別体で構成し、各アクチュエータのサイズを小さくすることで、製造コストを低減することが可能となる。

第６の発明のインクジェットヘッドは、前記第６の発明において、前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータの、前記搬送方向に関する長さがほぼ等しいことを特徴とするものである。

このように、２つのアクチュエータの搬送方向に関する長さが等しい場合には、これら２つのアクチュエータを、１枚の基板材料から無駄なく切り出すことが可能となる。

本発明によれば、プレコートインクを噴射可能な第２ノズル列が、印刷用インクを噴射する第１ノズル列よりも搬送方向上流側に離れて配置されている。従って、プレコートインクを使用する場合には、まず、第２ノズル列からプレコートインクが印刷媒体へ向けて噴射されて下地層が印刷媒体に形成された後、第１ノズルから、下地層が形成された領域に印刷用インクが噴射される。これにより、印刷用インクの印刷媒体への浸透が抑制されることから、高画質印刷が可能となる。また、第２ノズル列が第１ノズル列に対して搬送方向に離れていると、第１ノズル列と第２ノズル列の一方に、他方から噴射された、溶剤等の成分が全く異なるインクが混入してしまうという不具合が生じにくい。

さらに、本発明においては、第１ノズル列と第２ノズル列はノズル配列ピッチが同じとなっている。そのため、第２ノズル列に連通する第２インク供給口を印刷用インクの供給源に接続した上で、第１ノズル列と第２ノズル列の両方から印刷用インクを噴射させることで、プレコートインクを使用する高画質印刷だけでなく、多数のノズルから印刷用インクを一度に噴射する高速印刷も可能となる。

次に、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明のインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタの概略構成を示す平面図である。図１に示すように、プリンタ１は、図１の走査方向に沿って往復移動可能に構成されたキャリッジ２と、このキャリッジ２に搭載されたインクジェットヘッド３及びサブタンク４ａ〜４ｅと、５つのインクカートリッジ５ａ〜５ｅと、印刷用紙１００を図１の搬送方向に搬送する搬送機構６等を備えている。

キャリッジ２は、図１の左右方向（走査方向）に平行に延びる２本のガイド軸１７に沿って往復移動可能に構成されている。また、キャリッジ２には、無端ベルト１８が連結されており、キャリッジ駆動モータ１９によって無端ベルト１８が走行駆動されたときに、キャリッジ２は、無端ベルト１８の走行に伴って走査方向に移動するようになっている。

このキャリッジ２には、インクジェットヘッド３と５つのサブタンク４ａ〜４ｅが搭載されている。インクジェットヘッド３は、その下面（図１の紙面向こう側の面）に多数のインク噴射用のノズル５０を備えている。また、５つのサブタンク４ａ〜４ｅは、走査方向に沿って並べて配置されており、これら５つのサブタンク４ａ〜４ｅにはチューブジョイント２０が一体的に設けられている。そして、チューブジョイント２０に連結された可撓性のチューブ１１によって、５つのサブタンク４ａ〜４ｅと、ホルダ１０に着脱自在に装着された５つのインクカートリッジ５ａ〜５ｅとがそれぞれ接続されている。

５つのインクカートリッジ５ａ〜５ｅには、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの、４色の印刷用インクと、これら４色の印刷用インクに先立って印刷用紙１００に対して噴射される無色透明のプレコートインクの、計５種類のインクがそれぞれ貯留されている。

そして、５つのインクカートリッジ５ａ〜５ｅにそれぞれ貯留された５種類のインクは、ホルダ１０に接続された５本のチューブ１１を介して５つのサブタンク４ａ〜４ｅに供給され、サブタンク４ａ〜４ｅにおいて一時的に貯留された後、インクジェットヘッド３に供給される。そして、インクジェットヘッド３は、キャリッジ２とともに走査方向に往復移動しつつ、その下面（液滴噴射面）に設けられた多数のノズル５０から、搬送機構６により図１の下方（搬送方向）に搬送される印刷用紙１００にインクの液滴を噴射する。

搬送機構６は、インクジェットヘッド３よりも搬送方向上流側に配置された給紙ローラ２５と、インクジェットヘッド３よりも搬送方向下流側に配置された排紙ローラ２６とを有する。給紙ローラ２５と排紙ローラ２６は、それぞれ、給紙モータ２７と排紙モータ２８により回転駆動される。そして、この搬送機構６は、給紙ローラ２５により、印刷用紙１００を図１の上方からインクジェットヘッド３に供給するとともに、排紙ローラ２６により、インクジェットヘッド３によって画像や文字等が記録された印刷用紙１００を図１の下方へ排出するように構成されている。

次に、インクジェットヘッド３について詳細に説明する。図２は、インクジェットヘッド３の上面図、図３は図２のＡ部拡大図、図４は図３のIV-IV線断面図である。但し、図
面を分かりやすくするため、図２においては図３では示されている圧力室４４等の一部のインク流路の図示を省略するとともに、ノズル５０を図３よりも大きく図示している。

図２に示すように、インクジェットヘッド３は、ノズル５０や圧力室４４を含むインク流路が形成された流路ユニット３０と、流路ユニット３０の上面に配置された２つの圧電アクチュエータ３１ａ，３１ｂを備えている。

図４に示すように、流路ユニット３０は、ステンレス鋼等の金属材料で形成された、キャビティプレート４０、ベースプレート４１、及び、マニホールドプレート４２と、合成樹脂材料からなるノズルプレート４３を備えており、これら４枚のプレート４０〜４３は積層状態で接合されている。

４枚のプレート４０〜４３のうち、最下層に位置するノズルプレート４３には、その下面（液滴噴射面）に開口する複数のノズル５０が形成されている。複数のノズル５０は、搬送方向（図２の上下方向）に沿って配列されて、５列のノズル列５１ａ〜５１ｅを構成している。ここで、図２に示すように、５列のノズル列５１ａ〜５１ｅのうち、４列のノズル列５１ａ〜５１ｄは、ノズルプレート４３の搬送方向下流側領域（図２の下半分の領域）において、走査方向に並べて配置されている。一方、残りのノズル列５１ｅは、４列のノズル列５１ａ〜５１ｄよりも搬送方向上流側に離れた領域（図２の上半分の領域）に配置されている。以下、４列のノズル列５１ａ〜５１ｄを第１ノズル列５１ａ〜５１ｄ、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄよりも搬送方向上流側に配置されたノズル列５１ｅを第２ノズル列５１ｅと称する。尚、後で詳述するが、このインクジェットヘッド３が図１のプリンタ１に組み込まれたときには、４列の第１ノズル列５１ａ〜５１ｄを構成するノズル５０ａ〜５０ｄ（第１ノズル）は、４色（マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック）の印刷用インクをそれぞれ噴射する一方、第２ノズル列５１ｅを構成するノズル５０ｅ（第２ノズル）は、無色透明のプレコートインクを噴射することになる。

また、第２ノズル列５１ｅは、４列の第１ノズル列５１ａ〜５１ｄに対して、搬送方向にだけでなく、走査方向（図２の左右方向）に関しても離れた位置に配置されている。その結果、図２に示すように、４列の第１ノズル列５１ａ〜５１ｄは図中右下領域に配置される一方で、１列の第２ノズル列５１ｅは図中左上領域に配置されている。

また、５列のノズル列５１ａ〜５１ｅは、ノズル配列ピッチＰとノズル配列数が全て等しくなっている。さらに、図２に示すように、４列の第１ノズル列５１ａ〜５１ｄ（より詳しくは、ノズル列５１ａ〜５１ｄの搬送方向上流側の端に位置するノズル５０）と、第２ノズル列５１ｅ（ノズル列５１ｅの搬送方向下流側の端に位置するノズル５０）とは、ノズル配列ピッチＰだけ離れている。

図３、図４に示すように、４枚のプレートのうちの最上層に位置するキャビティプレート４０には、複数のノズル５０に対応して複数の圧力室４４が形成されている。圧力室４４は走査方向を長手方向とする略楕円の平面形状を有し、平面視で圧力室４４の一方の端部がノズル５０と重なるように配置されている。また、ベースプレート４１には、平面視で圧力室４４の長手方向の両端部に重なる位置に、それぞれ貫通孔４５，４６が形成されている。

マニホールドプレート４２には、５列のノズル列５１ａ〜５１ｅにそれぞれ対応する５本のマニホールド流路４７が形成されている。図２に示すように、各マニホールド流路４７は、対応するノズル列５１の横の位置において搬送方向に延在するとともに、図３に示すように、平面視で、対応する圧力室４４の略左半分と重なっている。また、図２に示すように、最上層のキャビティプレート４０には５つのインク供給口４８ａ〜４８ｅが形成されており、５本のマニホールド流路４７の一端部は、これら５つのインク供給口４８ａ〜４８ｅにそれぞれ連通している。また、５つのインク供給口４８ａ〜４８ｅは、５つのインクカートリッジ５ａ〜５ｅ（図１参照）とチューブ１１を介して接続される。

尚、先にも述べたように、４列の第１ノズル列５１ａ〜５１ｄと第２ノズル列５１ｅは、搬送方向と走査方向の両方に関して離れて配置されている。従って、インクジェットヘッド３の、第１ノズル列５１よりも搬送方向上流側領域（図２の右上領域）と、第２ノズル列５１ｅよりも搬送方向下流側領域（図２の左下領域）は、ノズル５０が配置されない空いた領域となっている。そこで、４列の第１ノズル列５１ａ〜５１ｄにそれぞれ連通する４つのインク供給口４８ａ〜４８ｄ（第１インク供給口）が第１ノズル列５１ａ〜５１ｄよりも搬送方向上流側の領域に配置されるとともに、第２ノズル列５１ｅに連通するインク供給口４８ｅ（第２インク供給口）が第２ノズル列５１ｅよりも搬送方向下流側の領域に配置されている。これにより、ノズル５０の配置されない空いた領域に、インク供給口４８ａ〜４８ｅ及びそれに連なるインク流路が設けられることになり、インクジェットヘッド３を小型化することが可能となる。

また、図３、図４に示すように、マニホールドプレート４２には、平面視で、ベースプレート４１に形成された貫通孔４６とノズルプレート４３に形成されたノズル５０の両方と重なる位置に、貫通孔４９が形成されている。

そして、図４に示すように、流路ユニット３０内において、インク供給口４８に連なるマニホールド流路４７が貫通孔４５を介して圧力室４４に連通し、圧力室４４はさらに貫通孔４６、４９を介してノズル５０に連通している。つまり、流路ユニット３０には、マニホールド流路４７の出口から圧力室４４を経てノズル５０に至る複数の個別インク流路が形成されている。

次に、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄと第２ノズル列５１ｅのインクにそれぞれ噴射エネルギーを付与する、第１圧電アクチュエータ３１ａと第２圧電アクチュエータ３１ｂについて説明する。図２に示すように、第１圧電アクチュエータ３１ａは、４列の第１ノズル列５１ａ〜５１ｄからインクを噴射させるものであり、流路ユニット３０の上面の、４列の第１ノズル列５１ａ〜５１ｄ及びこれらノズル列に対応する圧力室４４と対向する領域に配置されている。一方、第２圧電アクチュエータ３１ｂは、第２ノズル列５１ｅからインクを噴射させるものであり、流路ユニット３０の上面の、第２ノズル列５１ｅ及びこのノズル列に対応する圧力室４４と対向する領域に配置されている。尚、第１圧電アクチュエータ３１ａと第２圧電アクチュエータ３１ｂの駆動対象となる５列のノズル列５１ａ〜５１ｅは、ノズル配列ピッチＰとノズル配列数が全て同じであることから、５列のノズル列５１ａ〜５１ｅの長さは全て等しくなっている。そのため、第１圧電アクチュエータ３１ａと第２圧電アクチュエータ３１ｂは、ノズル配列方向（搬送方向）に関して、長さがほぼ等しくなっている。

尚、第１圧電アクチュエータ３１ａと第２圧電アクチュエータ３１ｂは、駆動対象であるノズル５０（ノズル列５１）の数が異なるためにサイズが異なるものの、それ以外はほぼ同じ構造を有する。従って、以下の圧電アクチュエータ３１の構造に関する説明においては、第１圧電アクチュエータ３１ａで代表して説明し、第２圧電アクチュエータ３１ｂについては構造の説明を省略する。

図３、図４に示すように、第１圧電アクチュエータ３１ａは、振動板６０、圧電層６１及び複数の個別電極６２を備えている。振動板６０は金属材料などの導電性材料からなり、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄに連通する複数の圧力室４４を覆うようにキャビティプレート４０の上面に接合されている。尚、導電性を有する振動板６０は常にグランド電位に保持されており、この振動板６０と複数の個別電極６２との間に位置する圧電層６１の部分に、厚み方向の電界を作用させるためのグランド電極を兼ねている。

圧電層６１は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であり、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミックス材料からなり、振動板６０の上面に複数の圧力室４４にまたがって連続的に配置されている。また、圧電層６１は予めその厚み方向に分極されている。

複数の個別電極６２は、圧電層６１の上面に複数の圧力室４４に対応して設けられている。個別電極６２は、圧力室４４よりも一回り小さい略楕円の平面形状を有しており、平面視で、圧力室４４の略中央部に重なる位置に配置されている。また個別電極６２の長手方向における一端部（図３の左端部）は、平面視で圧力室４４と重ならない位置まで延びており、その先端部がランド６２ａとなっている。ランド６２ａには、図示しないフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）等の配線部材を介してヘッドドライバが接続される。そして、ヘッドドライバから複数の個別電極６２に対して、所定の駆動電位とグランド電位の何れか一方の電位が選択的に付与される。

以上の構成を有する圧電アクチュエータ３１の作用について説明する。図示しないヘッドドライバからある個別電極６２に対して所定の駆動電位が付与されると、駆動電位が付与された個別電極６２とグランド電極としての振動板６０との間に電位差が発生し、圧電層６１の個別電極６２と振動板６０とに挟まれた部分に厚み方向の電界が発生する。ここで、圧電層６１の分極方向が電界方向と同じである場合には、圧電層６１は厚み方向に伸びて面方向に収縮する。そして、この圧電層６１の収縮変形に伴って、振動板６０の圧力室４４と対向する部分が圧力室４４側に凸となるように変形する（ユニモルフ変形）。このとき、圧力室４４の容積が減少することから、その内部のインクの圧力が上昇し、圧力室４４に連通するノズル５０からインクの液滴が吐出される。

尚、本実施形態では、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄを駆動する第１圧電アクチュエータ３１ａと、第２ノズル列５１ｅを駆動する第２圧電アクチュエータ３１ｂとが、別体で構成されている。第１ノズル列５１を駆動する部分と第２ノズル列５１ｅを駆動する部分とが一体化されて、流路ユニット３０の上面のほぼ全域を覆う大きな面積を有する圧電アクチュエータを採用してもよいのだが、これだと、駆動に寄与しない無駄な部分が生じてしまう。即ち、本実施形態のように、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄと第２ノズル列５１ｅが、搬送方向及び走査方向の両方に関してそれぞれ離れている場合には、これら第１ノズル列５１ａ〜５１ｄと第２ノズル列５１ｅと対向する位置に設けられて、双方をそれぞれ駆動する２つのアクチュエータ部分の位置も離れることになり、図２の右上領域及び左下領域に配置される振動板６０や圧電層６１は、ノズル列５１の駆動に寄与しない無駄な部分となる。

また、図５（ａ）に示すように、圧電層６１の製造方法として、１枚の焼成された圧電シート７０から圧電層６１を切り出す方法を採用する場合、各々の圧電層６１が大きいと、１枚の圧電シート７０から切り出せる圧電層６１の枚数が減ってしまう（図５（ａ）では９枚しか切り出せない）。１枚の金属シートから振動板６０を切り出す場合についても同様である。従って、圧電アクチュエータの製造コストが高いものとなってしまう。

そこで、本実施形態では、図２のように、２つの圧電アクチュエータ３１ａ，３１ｂを別体とすることで、各アクチュエータのサイズが小さくなり、ノズル列５１の駆動に寄与しない無駄な部分を極力減らすことができる。また、図５（ｂ）に示すように、１枚の圧電シート７０から、面積の大きな第１圧電アクチュエータ３１ａの圧電層６１ａを切り出した後の残りから、面積の小さな第２圧電アクチュエータ３１ｂの圧電層６１ｂを切り出すということができるため、図５（ａ）と同じ大きさの１枚の圧電シート７０から、より多くの枚数の圧電層６１ａ，６１ｂを切り出すことができ（図５（ｂ）では２４組）、製造コストを低減することが可能となる。また、第１圧電アクチュエータ３１ａと第２圧電アクチュエータ３１ｂの搬送方向に関する長さ（図５における上下方向長さ）がほぼ等しくなっていると、図５（ｂ）のように、第１圧電アクチュエータ３１ａの圧電層６１ａのすぐ横の余った部分から、第２圧電アクチュエータ３１ｂの圧電層６１ｂを切り出すことができるため、さらに無駄なく切り出すことが可能となる。

ところで、図２に戻って、４列の第１ノズル列５１ａ〜５１ｄにそれぞれ連通する４つのインク供給口４８ａ〜４８ｄ（第１インク供給口）は、４色の印刷用インク（マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック）をそれぞれ貯留する４つのインクカートリッジ５ａ〜５ｄ（図１参照）と、チューブ１１を介して接続される。従って、４つの第１インク供給口４８ａ〜４８ｄからインクジェットヘッド３に４色の印刷用インクが供給されるため、第１圧電アクチュエータ３１ａにより圧力室４４内のインクに圧力が付与されることによって、４列の第１ノズル列５１ａ〜５１ｄを構成するノズル５０ａ〜５０ｄ（第１ノズル）は、４色の印刷用インクを噴射することになる。

一方、第２ノズル列５１ｅに連通するインク供給口４８ｅ（第２インク供給口）は、図１のように、プレコートインクを貯留するインクカートリッジ５ｅがホルダ１０に装着された、プレコートインクを使用可能なプリンタ１においては、インクカートリッジ５ｅ（図１参照）とチューブ１１を介して接続される。従って、第２インク供給口４８ｅからインクジェットヘッド３にプレコートインクが供給されるため、第２圧電アクチュエータ３１ｂにより圧力室４４内のインクに圧力が付与されることによって、第２ノズル列５１ｅを構成するノズル５０ｅ（第２ノズル）はプレコートインクを噴射することになる。このように、第２ノズル列５１ｅからプレコートインクが印刷用紙１００に噴射されると、印刷用紙１００にはプレコートインクにより下地層が形成される。その後で、下地層が形成された領域に、第２ノズル列５１ｅよりも搬送方向下流側に位置する、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄから印刷用インクが噴射される。このとき、着弾した印刷用インクが下地層の存在によって印刷用紙１００に浸透しにくくなるため、高画質の画像印刷が可能となる。

ここで、本実施形態のインクジェットヘッド３においては、プレコートインクを噴射する第２ノズル列５１ｅが、常に印刷用インクを噴射する第１ノズル列５１ａ〜５１ｄよりも搬送方向上流側に離れて配置されている。従って、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄと第２ノズル列５１ｅの一方に、他方から噴射された、溶剤等の成分が全く異なるインクが混入してしまうという不具合が抑制される。さらに、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄと第２ノズル列５１ｅは走査方向に関しても離れて配置されている。そのため、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄと第２ノズル列５１ｅの間でのインクの混入をより確実に抑制できる。また、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄと第２ノズル列５１ｅが走査方向にも離れていると、ノズル５０を覆う種々のキャップ（乾燥防止用のキャップやパージ用の吸引キャップ等）を、インクの種類が異なる第１ノズル列５１ａ〜５１ｄと第２ノズル列５１ｅで、別々に構成することが可能になる。これにより、キャップが一体の場合に生じやすい、キャッピング時におけるノズル列５１間でのインク混入を防止することができる。

また、第２ノズル列５１ｅが第１ノズル列５１ａ〜５１ｄよりも先にインクを噴射するという動作は、第２ノズル列５１ｅを、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄに対して走査方向に離すだけでも実現可能であるが、本実施形態のように、第２ノズル列５１ｅが第１ノズル列５１ａ〜５１ｄに対して搬送方向上流側に離れていると、先に、第２ノズル列５１ｅから印刷用紙１００にプレコートインクが噴射されてから、そのプレコートインクの着弾領域が第１ノズル列５１ａ〜５１ｄと対向する位置まで搬送されて、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄから噴射された印刷用インクが着弾するまでに、ある程度の時間が経過する。そのため、先に着弾したプレコートインクが印刷用紙１００に十分浸透して下地層が形成された後に、印刷用インクが印刷用紙１００に着弾することになり、印刷用インクと、印刷用紙１００に浸透する前のプレコートインクとが滲んでしまうといった問題が生じにくい。

尚、プレコートインクは、後で印刷用インクが着弾する領域に噴射されればよく、印刷用インクが着弾しない領域にまで噴射する必要はない。そこで、本実施形態では、図２に示すように、印刷用インクを噴射する第１ノズル列５１ａ〜５１ｄと、プレコートインクを噴射する第２ノズル列５１ｅは、ノズル配列ピッチＰとノズル配列数が共に等しくなっている。これにより、印刷用紙１００上の、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄから噴射される印刷用インクが着弾することとなる領域のそれぞれに、第２ノズル列５１ｅから噴射させたプレコートインクを先に着弾させておくことができる。つまり、印刷用紙１００の画像等を印刷する領域（印刷用インクが着弾する領域）にプレコートインクを確実に着弾させることができ、また、印刷用インクが着弾しない領域にプレコートインクが無駄に噴射されることを防止することもできる。

以上の効果は、第２ノズル列５１ｅからプレコートインクを噴射する場合の効果である。しかし、本実施形態のインクジェットヘッド３は、図１のプレコートインクを貯留するインクカートリッジ５ｅの代わりに、印刷用インク（例えば、ブラックインク）を貯留する別のインクカートリッジを装着することで、プレコートインクを使用しないプリンタに用いることも可能となっている。

先にも述べたように、本実施形態では、第２ノズル列５１ｅのノズル配列ピッチと、印刷用インクを噴射する第１ノズル列５１のノズル配列ピッチとが等しくなっている。そのため、第２ノズル列５１ｅに連通する第２インク供給口４８ｅを、ブラックインク等の印刷用インクを貯留するインクカートリッジに接続し、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄだけでなく第２ノズル列５１ｅからも同じように印刷用インクを噴射させて文字や画像等を印刷することができる。この場合、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄのみから印刷用インクを噴射させる場合と比べて、より多くのノズル５０から同色のインクが一度に噴射されることになるため、印刷速度が上がる。

また、本実施形態では、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄと第２ノズル列５１ｅとが、搬送方向（ノズル配列方向）に関して、ノズル配列ピッチＰと同じ距離だけ離れている。そのため、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄと第２ノズル列５１ｅをそれぞれ構成するノズル５０が、搬送方向に関して、一定ピッチで一列に配列されることになる。従って、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄだけでなく、第２ノズル列５１ｅからも印刷用インクを噴射する際に、両ノズル列を合わせた、搬送方向に長い一列のノズル列により、印刷用紙１００上の連続した広い領域を一度に印刷することができる。

尚、２列以上のノズル列５１から同じ色のインクを同時に噴射させる場合には、これら２列以上のノズル列５１は互いに近接している方が好ましい。これは、インクジェットヘッド３が走査方向に移動しながらノズル５０からインクを噴射する際に、ガイド軸１７のたわみやガタによって、インクジェットヘッド３が水平面内でわずかに傾くことがあるが、そのような場合でも、２列以上のノズル列５１が近接していると、２列のノズル列５１間での着弾位置ズレが小さくなり、印字品質低下を抑制できるからである。また、一般的に、高速印刷が特に要求されるのは、ブラックインクのみを使用するテキスト印字を行う場合である。そこで、本実施形態のインクジェットヘッド３では、図２に示すように、第２ノズル列５１ｅは、４列の第１ノズル列５１ａ〜５１ｄのうち、カラーインクを噴射するノズル列５１ａ〜５１ｃよりも、ブラックインクを噴射するノズル列５１ｄに近い位置に配置されている。このように、ブラックのノズル列５１ｄと、第２ノズル列５１ｅとが隣接していることから、第２ノズル列５１ｅからもブラックインクを噴射させてテキスト印字を高速で行う際の、印字品質向上が期待できる。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］前記実施形態では、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄと第２ノズル列５１ｅが、搬送方向（ノズル配列方向）に関してノズル配列ピッチＰだけ離れていたが、このような形態には限らず、両ノズル列の搬送方向に関する離間距離が、ノズル配列ピッチＰよりも大きくてもよい。例えば、図６に示すインクジェットヘッド３Ａのように、第２ノズル列５１ｅが、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄに対して、キャリッジ２の１回の走査（パス）で印刷される長さＬ（即ち、ノズル列長さ）の半分（Ｌ／２）だけ搬送方向上流側に離れて配置されてもよい。

２］図７に示すインクジェットヘッド３Ｂのように、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄ（図７ではブラックのノズル列５１ｄ）と第２ノズル列５１ｅが、走査方向に関して同じ位置にあってもよい。この場合には、インクジェットヘッド３Ｂの幅（走査方向の寸法）を小さくすることができ、インクジェットヘッド３Ｂの小型化が可能となる。

３］前記実施形態では、第１ノズル列５１ａ〜５１ｄを駆動する第１圧電アクチュエータ３１ａと、第２ノズル列５１ｅを駆動する第２圧電アクチュエータ３１ｂは、別体で構成されて完全に分離されているが、２つの圧電アクチュエータ３１ａ，３１ｂが一体に構成されてもよい。あるいは、振動板６０が流路ユニット３０の上面全域を覆うように設けられて、２つの圧電アクチュエータ３１ａ，３１ｂで振動板６０が共通に構成された上で、２つの圧電アクチュエータ３１ａ，３１ｂの圧電層６１だけが別体に構成されてもよい。

４］インクに噴射エネルギーを付与するアクチュエータは、前記実施形態のような圧電式のアクチュエータに限られず、その他の形式のアクチュエータを採用することもできる。例えば、ヒータでインクを加熱して膜沸騰を生じさせることによって、ノズルからインクを噴射させる形式のアクチュエータであってもよい。

本実施形態に係るインクジェットプリンタの概略平面図である。インクジェットヘッドの平面図である。図２のＡ部拡大図である。図３のIV-IV線断面図である。１枚の圧電シートからの圧電層の切り出しを説明する図であり、（ａ）は第１、第２圧電アクチュエータの圧電層が一体である場合、（ｂ）は第１、第２圧電アクチュエータの圧電層が別体である場合をそれぞれ示す。変更形態のインクジェットヘッドの平面図である。別の変更形態のインクジェットヘッドの平面図である。

１プリンタ
３，３Ａ，３Ｂインクジェットヘッド
５ａ〜５ｄインクカートリッジ
５ｅインクカートリッジ
６搬送機構
３０流路ユニット
３１ａ第１圧電アクチュエータ
３１ｂ第２圧電アクチュエータ
４８ａ〜４８ｄ第１インク供給口
４８ｅ第２インク供給口
５０ノズル
５１ａ〜５１ｄ第１ノズル列
５１ｅ２ノズル列
１００印刷用紙

Claims

所定の走査方向に移動しながら、前記走査方向と交差する所定の搬送方向に搬送される印刷媒体に対してインクを噴射するインクジェットヘッドであって、
前記搬送方向に沿って所定のピッチで配列された複数の第１ノズルからなる第１ノズル列と、
前記第１ノズル列に連通し、且つ、印刷用インクの供給源と接続される第１インク供給口と、
前記第１ノズル列よりも前記搬送方向上流側の領域において、前記複数の第１ノズルと同じく前記搬送方向に沿って前記所定のピッチで配列された複数の第２ノズルからなる第２ノズル列と、
前記第２ノズル列に連通し、且つ、インクの供給源に接続される第２インク供給口と、前記第２ノズル列と対向する領域に設けられて、前記第２ノズル列のインクに噴射エネルギーを付与するアクチュエータと
を備え、
前記第２インク供給口は、前記第２ノズル列よりも前記搬送方向下流側の領域であって、前記アクチュエータとは前記搬送方向において隣接する領域に配置され、前記第１インク供給口は、前記第１ノズル列よりも前記搬送方向上流側の領域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。
前記第１ノズル列と前記第２ノズル列の前記搬送方向に関するノズル配列数が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。
前記第１ノズル列と前記第２ノズル列とが、前記搬送方向に関して、前記所定のピッチだけ離れていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
前記第１ノズル列と前記第２ノズル列は、前記走査方向に関して互いに離れて配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のインクジェットヘッド。
前記第１ノズル列として、ブラックインクをそれぞれ噴射する複数のブラックノズルからなるブラックノズル列と、カラーインクをそれぞれ噴射する複数のカラーノズルからなるカラーノズル列とを有し、
前記ブラックノズル列と前記カラーノズル列は前記走査方向に関して並べて配置され、
前記第２ノズル列は、前記ブラックノズル列と前記カラーノズル列よりも前記搬送方向上流側の領域において、前記走査方向に関して、前記カラーノズル列よりも前記ブラックノズル列に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のインクジェットヘッド。
前記第１ノズル列及び前記第２ノズル列が形成された液滴噴射面を有するとともに、前記ノズル列に連通するインク流路が形成された流路ユニットと、
前記流路ユニットの前記液滴噴射面と反対側の面の、前記第１ノズル列と対向する領域に設けられて、前記第１ノズル列のインクに噴射エネルギーを付与する第１アクチュエータと、
前記流路ユニットの前記液滴噴射面と反対側の面の、前記第２ノズル列と対向する領域に設けられて、前記第２ノズル列のインクに噴射エネルギーを付与する第２アクチュエータを備え、
前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータが別体で構成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のインクジェットヘッド。
前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータの、前記搬送方向に関する長さがほぼ等しいことを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッド。