JP6527298B1 - 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置 - Google Patents

液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置 Download PDF

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Abstract

本開示の液体吐出ヘッド2は、複数の吐出孔8、複数の加圧室10、および複数の共通流路M1〜M8を有する流路部材4と、複数の加圧部とを含んでいる。隣り合う吐出孔組G1〜G7は、1つの吐出孔組G1〜G7におけるn列に吐出孔Aが位置するとき、共通流路M1〜M8を挟んで位置する隣の吐出孔組G1〜G7の吐出孔Bがn±1列に位置する部分を有する。第2方向D2の中央部に位置する吐出孔組G1〜G7における吐出孔Cがn列に位置しているのに対し、桁外吐出孔がn±1列に位置する。【選択図】 図6

Description

本開示は、液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置に関する。
従来、印刷用ヘッドとして、例えば、液体を記録媒体上に吐出することによって、各種の印刷を行なう液体吐出ヘッドが知られている。液体吐出ヘッドには、例えば、液体を吐出する吐出孔が二次元的に広がって多数配置されている。記録媒体には、各吐出孔から吐出された液体が並んで着弾することにより、印刷が行なわれる(例えば、特許文献1を参照。)。
特開2009−143168号公報
本開示の液体吐出ヘッドは、複数の吐出孔、複数の加圧室、および共通流路を有する流路部材と、複数の加圧部とを含んでいる。複数の加圧室は、複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている。複数の加圧部は、複数の加圧室をそれぞれ加圧する。平面視したときに、複数の共通流路は、第1方向に伸びており、かつ第1方向と交差する方向である第2方向に並んで配置されている。複数の吐出孔は、隣り合う共通流路の間に配置されて構成されている複数の吐出孔組と、共通流路の間に配置されていない桁外吐出孔と、を有している。複数の吐出孔組は、第2方向に並んで配置されている。隣り合う吐出孔組は、1つの吐出孔組におけるn列に吐出孔Aが位置するとき、共通流路を挟んで位置する隣の吐出孔組の吐出孔Bがn±1列に位置する部分を有する。第2方向の中央部に位置する吐出孔組における吐出孔Cがn列に位置しているのに対し、桁外吐出孔がn±1列に位置する。
また、本開示の記録装置は、上記に記載の液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドを制御する制御部を備えている。
(a)は、本開示の一実施形態に係る液体吐出ヘッドを含む記録装置の側面図であり、(b)は平面図である。 (a)は、図1の液体吐出ヘッドの要部であるヘッド本体の平面図であり、(b)は、(a)から第2流路部材を除いた平面図である。 図2(b)の一部の拡大平面図である。 図2(b)の一部の拡大平面図である。 (a)は、ヘッド本体の模式的な部分縦断面図であり、(b)は、ヘッド本体の他の部分の縦断面図ある。 本開示の吐出孔の配置の一例である。 本開示の吐出孔の配置の一例である。 本開示の吐出孔の配置の一例である。 本開示の吐出孔の配置の一例である。
図1(a)は、本開示の一実施形態に係る液体吐出ヘッド2を含む記録装置であるカラーインクジェットプリンタ1(以下で単にプリンタと言うことがある)の概略の側面図であり、図1(b)は、概略の平面図である。プリンタ1は、液体を吐出する液体吐出ヘッド2と、液体吐出ヘッド2に対して記録媒体を相対的に移動させる可動部を含んでいる。プリンタ1では、可動部は、搬送ローラ82A、82B、82C、82Dなどの各搬送ローラやそれらを駆動するモータ等である。可動部は、記録媒体である印刷用紙Pを搬送ローラ82Aから搬送ローラ82Cへと搬送する。制御部88は、画像や文字等のデータである印刷データ等に基づいて、液体吐出ヘッド2を制御して、印刷用紙Pに向けて液体を吐出させ、印刷用紙Pに液体を着弾させて、印刷用紙Pに印刷などの記録を行なう。
本実施形態では、液体吐出ヘッド2はプリンタ1に対して固定されており、プリンタ1はいわゆるラインプリンタとなっている。記録装置の他の実施形態としては、液体吐出ヘッド2を、印刷用紙Pの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交する方向に往復させるなどして移動させ、その途中で液体を吐出する動作と、印刷用紙Pの搬送とを交互に行なう、いわゆるシリアルプリンタが挙げられる。シリアルプリンタでは、可動部は、液体吐出ヘッド2が搭載されたキャリッジ、およびキャリッジを印刷用紙Pの搬送方向に交差する方向に往復させるモータを含んでいる。可動部には、印刷用紙Pを搬送するローラや、そのローラを駆動するモータ等を含んでもよい。
プリンタ1には、印刷用紙Pとほぼ平行となるように、4つの平板状のヘッド搭載フレーム70(以下で単にフレームと言うことがある)が固定されている。各フレーム70には図示しない5個の孔が設けられており、5個の液体吐出ヘッド2がそれぞれの孔の部分に搭載されている。1つのフレーム70に搭載されている5つの液体吐出ヘッド2は、1つのヘッド群72を構成している。プリンタ1は、4つのヘッド群72を有しており、合計20個の液体吐出ヘッド2が搭載されている。
フレーム70に搭載された液体吐出ヘッド2は、液体を吐出する部位が印刷用紙Pに面するようになっている。液体吐出ヘッド2と印刷用紙Pとの間の距離は、例えば0.5〜20mm程度とされる。
20個の液体吐出ヘッド2は、制御部88と直接繋がっていてもよいし、間に印刷データを分配する分配部を介して接続してもよい。分配部は、例えば、制御部88から送られた印刷データを、20個の液体吐出ヘッド2に分配してもよい。また、例えば、4つのヘッド群72に対応する4つの分配部を用いて、制御部88から、4つの分配部に送られた印刷データを、各分配部は、対応するヘッド群72内の5つの液体吐出ヘッド2に分配してもよい。
液体吐出ヘッド2は、図1(a)の手前から奥へ向かう方向、図1(b)の上下方向に細長い長尺形状を有している。1つのヘッド群72内において、3つの液体吐出ヘッド2は、印刷用紙Pの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交する方向に沿って並んでいる。また、他の2つの液体吐出ヘッド2は搬送方向に沿ってずれた位置で、3つの液体吐出ヘッド2における隣り合う液体吐出ヘッド2との間にそれぞれ一つずつ並んでいる。別の表現をすれば、1つのヘッド群72において、液体吐出ヘッド2は、千鳥状に配置されている。液体吐出ヘッド2は、各液体吐出ヘッド2で印刷可能な範囲が、印刷用紙Pの搬送方向に交差する方向、すなわち、印刷用紙Pの幅方向に繋がるように、あるいは端が重複するように配置されており、印刷用紙Pの幅方向に隙間のない印刷が可能になっている。
4つのヘッド群72は、印刷用紙Pの搬送方向に沿って配置されている。各液体吐出ヘッド2には、図示しない液体供給タンクから液体、例えば、インクが供給される。1つのヘッド群72に属する液体吐出ヘッド2には、同じ色のインクが供給されるようになっており、4つのヘッド群72で4色のインクが印刷できる。各ヘッド群72から吐出されるインクの色は、例えば、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、シアン(C)およびブラック(K)である。このようなインクを、制御部88で制御して印刷すれば、カラー画像が印刷できる。
印刷するために液体供給タンクに収容される液体の粘度は、例えば5mPa・s以上15mPa・s以下とされる。液体供給タンクには、収容された液体の粘度が高くなったり、成分の沈降など起き難いように、液体を攪拌させる攪拌部を設けてもよい。
プリンタ1では、液体吐出ヘッド2で吐出しなかった液体の液体吐出ヘッド2から回収してもよい。回収した液体は、液体吐出ヘッド2に液体を供給する液体供給タンクに戻してもよいし、液体回収タンクに溜めてもよい。液体回収タンクに溜めた液体は、必要応じて、フィルタを通したり、粘度調整などをして、印刷に使用することができる。
プリンタ1に搭載されている液体吐出ヘッド2の個数は、単色で、1つの液体吐出ヘッド2で印刷可能な範囲を印刷するのであれば、1つでもよい。ヘッド群72に含まれる液体吐出ヘッド2の個数や、ヘッド群72の個数は、印刷する対象や印刷条件により適宜変更できる。例えば、さらに多色の印刷をするためにヘッド群72の個数を増やしてもよい。また、同色で印刷するヘッド群72を複数配置して、搬送方向に交互に印刷すれば、同じ性能の液体吐出ヘッド2を使用しても搬送速度を速くできる。これにより、時間当たりの印刷面積を大きくすることができる。また、同色で印刷するヘッド群72を複数準備して、搬送方向と交差する方向にずらして配置して、印刷用紙Pの幅方向の解像度を高くしてもよい。
さらに、色のあるインクを印刷する以外に、印刷用紙Pの表面処理をするために、コーティング剤などの液体を、液体吐出ヘッド2で、一様に、あるいはパターンニングして印刷してもよい。コーティング剤としては、例えば、記録媒体として液体が浸み込み難いものを用いる場合において、液体が定着し易いように、液体受容層を形成するものが使用できる。他に、コーティング剤としては、記録媒体として液体が浸み込み易いものを用いる場合において、液体のにじみが大きくなり過ぎたり、隣に着弾した別の液体とあまり混じり合わないように、液体浸透抑制層を形成するものが使用できる。コーティング剤は、液体吐出ヘッド2で印刷する以外に、制御部88が制御する塗布部75で一様に塗布してもよい。
プリンタ1は、記録媒体である印刷用紙Pに印刷を行なう。印刷用紙Pは、給紙ローラ80Aに巻き取られた状態になっており、給紙ローラ80Aから送り出された印刷用紙Pは、フレーム70に搭載されている液体吐出ヘッド2の下側を通り、その後2つの搬送ローラ82Cの間を通り、最終的に回収ローラ80Bに回収される。印刷する際には、搬送ローラ82Cを回転させることで印刷用紙Pは、一定速度で搬送され、液体吐出ヘッド2によって印刷される。
続いて、プリンタ1の詳細について、印刷用紙Pが搬送される順に説明する。給紙ローラ80Aから送り出された印刷用紙Pは、2つの搬送ローラ82Aの間を通った後、塗布部75の下を通る。塗布部75は、印刷用紙Pに、上述のコーティング剤を塗布する。
印刷用紙Pは、続いて、液体吐出ヘッド2が搭載されたフレーム7を収納した、ヘッド室74に入る。ヘッド室74は、印刷用紙Pが出入りする部分などの一部において外部と繋がっているが、概略、外部と隔離された空間である。ヘッド室74は、必要に応じて、制御部88等によって、温度、湿度、および気圧等の制御因子が制御される。ヘッド室74では、プリンタ1が設置されている外部と比較して、外乱の影響を少なくできるので、上述の制御因子の変動範囲を外部よりも狭くできる。
ヘッド室74には、5個の搬送ローラ82Bが配置されており、印刷用紙Pは、搬送ローラ82Bの上を搬送される。5個の搬送ローラ82Bは、側面から見て、フレーム70が配置されている方向に向けて、中央が凸になるように配置されている。これにより、5個の搬送ローラ82Bの上を搬送される印刷用紙Pは、側面から見て円弧状になっており、印刷用紙Pに張力を加えることで、各搬送ローラ82B間の印刷用紙Pが平面状になるように張られる。2つの搬送ローラ82Bの間には、1つのフレーム70が配置されている。各フレーム70は、その下を搬送される印刷用紙Pと平行になるように、設置される角度が少しずつ変えられている。
ヘッド室74から外に出た印刷用紙Pは、2つの搬送ローラ82Cの間を通り、乾燥部76の中を通り、2つの搬送ローラ82Dの間を通り、回収ローラ80Bに回収される。印刷用紙Pの搬送速度は、例えば、100〜200m/分とされる。各ローラは、制御部88によって制御されてもよいし、人によって手動で操作されてもよい。
乾燥部76で乾燥することにより、回収ローラ80Bにおいて、重なって巻き取られる印刷用紙P同士が接着したり、未乾燥の液体が擦れることが起き難くできる。高速で印刷するためには、乾燥も速く行なう必要がある。乾燥を速くするため、乾燥部76では、複数の乾燥方式により順番に乾燥してもよいし、複数の乾燥方式を併用して乾燥してもよい。そのような際に用いられる乾燥方式としては、例えば、温風の吹き付け、赤外線の照射、加熱したローラへの接触などがある。赤外線の照射する場合は、印刷用紙Pへのダメージを少なくしつつ乾燥を速くできるように、特定の周波数範囲の赤外線を当ててもよい。印刷用紙Pを加熱したローラに接触させる場合は、印刷用紙Pをローラの円筒面に沿って搬送させことで、熱が伝わる時間を長くしてもよい。搬送させる範囲は、1/4周以上がよく、さらに1/2周以上にするのがよい。UV硬化インク等を印刷する場合には、乾燥部76の代わりに、あるいは乾燥部76に追加してUV照射光源を配置してもよい。UV照射光源は、各フレーム70の間に配置してもよい。
回収ローラ80Bに回収可能なように、印刷された液体を、乾燥あるいは硬化させられた印刷用紙Pは、撮像部77により撮像され、印刷状態を確認される。印刷状態の確認は、テストパターンを印刷して行なってもよいし、印刷する目的の印刷データを印刷して行なってもよい。撮像は、印刷用紙Pを搬送しながら、すなわち、印刷用紙Pの他の部分を印刷しながら行なってもよいし、搬送を停止して行なってもよい。
撮像された撮像データは、制御部88により、印刷されていない部分や、印刷精度が低い部分がないかを評価される。具体的には、液体が吐出されなかったために印刷されていない画素がないか、あるいは、吐出された液体の吐出量、吐出速度、および吐出方向が、目標としている値からずれたり、飛翔中の液体が、気体の流動等の影響を受けることで、着弾位置がずれたり、着弾後の画素の広がりが小さくなったり、大きくなったりしていないかが評価される。
制御部88は、撮像データに、設定された閾値以上のずれ等を検出した場合は、その結果を報知してもよい。また、印刷中であれば、印刷を停止したり、再開予定の印刷を再開しなくてもよい。
また、制御部88は、撮像データから検出されたずれを補正するように、印刷データを改変して、改変した印刷データに基づいて、液体吐出ヘッド2から液体を吐出させるようにしてもよい。具体的には、制御部88は、印刷されない画素、大きさの小さい画素、濃度の薄い画素があった場合、元の印刷データに対して、その画素の周囲に着弾する液体の量を増やした印刷データを作成し、印刷してもよい。同様に、画素の大きさが大きかったり、画素の濃度が濃かった場合には、その画素の周囲に着弾する液体の量を減らした印刷データを作成してもよい。着弾位置がある方向にずれていた場合は、ずれた方向の周囲に着弾する液体の量を減らし、ずれた方向と反対の方向の周囲に着弾する液体の量を増やした印刷データを作成してもよい。印刷データを改変する範囲は、ズレが検出された画素に隣り合った画素だけでなく、それよりも広い範囲としてもよい。
プリンタ1は、液体吐出ヘッド2をクリーニングするクリーニング部を備えていてもよい。クリーニング部は、例えば、ワイピングや、キャッピングして洗浄を行なう。ワイピングは、例えば、柔軟性のあるワイパーで、液体が吐出される部位の面、例えば後述の吐出孔面4−2を擦ることで、その面に付着していた液体を取り除く。キャッピングしての洗浄は、例えば、次のように行なう。液体を吐出される部位、例えば後述の吐出孔面4−2を覆うようにキャップを被せる(これをキャッピングと言う)ことで、吐出孔面4−2とキャップとで、ほぼ密閉されて空間が作られる。そのような状態で、液体の吐出を繰り返すことで、吐出孔8に詰まっていた、標準状態よりも粘度が高くなっていた液体や、異物等を取り除く。キャッピングしてあることで、洗浄中の液体がプリンタ1に飛散し難く、液体が、印刷用紙Pやローラ等の搬送機構に付着し難くできる。洗浄を終えた吐出孔面4−2を、さらにワイピングしてもよい。ワイピングや、キャッピングしての洗浄は、プリンタ1に取り付けられているワイパーやキャップを人が手動で操作して行なってもよいし、制御部88によって自動で行なってもよい。
記録媒体は、印刷用紙P以外に、ロール状の布などでもよい。また、プリンタ1は、印刷用紙Pを直接搬送する代わりに、搬送ベルトを直接搬送して、記録媒体を搬送ベルトに置いて搬送してもよい。そのようにすれば、枚葉紙や裁断された布、木材、タイルなどを記録媒体にできる。さらに、液体吐出ヘッド2から導電性の粒子を含む液体を吐出するようにして、電子機器の配線パターンなどを印刷してもよい。またさらに、液体吐出ヘッド2から反応容器などに向けて所定量の液体の化学薬剤や化学薬剤を含んだ液体を吐出させて、反応させるなどして、化学薬品を作製してもよい。
また、プリンタ1に、位置センサ、速度センサ、温度センサなどを取り付けて、制御部88が、各センサからの情報から分かるプリンタ1各部の状態に応じて、プリンタ1の各部を制御してもよい。例えば、液体吐出ヘッド2の温度や、液体吐出ヘッド2に液体を供給する液体供給タンクの液体の温度、液体供給タンクの液体が液体吐出ヘッド2に加えている圧力などが、吐出される液体の吐出特性、すなわち、吐出量や吐出速度などに影響を与えている場合などに、それらの情報に応じて、液体を吐出させる駆動信号を変えるようにしてもよい。
次に、本開示の一実施形態の液体吐出ヘッド2について説明する。図2(a)は、図1に示された液体吐出ヘッド2の要部であるヘッド本体2aを示す平面図である。図2(b)は、ヘッド本体2aから第2流路部材6を除いた状態の平面図である。図3は、図2(b)の一点鎖線の範囲のヘッド本体2aの拡大平面図である。図4は、図3の一点鎖線の範囲のヘッド本体2aの拡大平面図である。図5(a)は、ヘッド本体2aの、模式的な部分縦断面図である。図5(a)では、流路の繋がっている状態を示すために、実際には、同一の縦断面に存在しない流路を、同一の縦断面に存在するかのように描いている。具体的には、プレート4gから上は、図4のi−iに沿った断面であり、プレート4hから下上は、図4のii−iiに沿った断面である。図5(b)は、ヘッド本体2aの、他の部分の縦断面図である。ただし、図5(b)には、図2(a)には描いていない信号伝達部60も描いてある。
各図は、図面を分かり易くするために次のように描いている。図2〜4では、他のものの下方にあって破線で描くべき流路などを実線で描いている。図4においては、図を左右に分けている中央の2点鎖線の左側では、第2個別流路14を省略して描いており、2点鎖線の右側では、第1個別流路12、個別電極44および接続電極46を省略して描いている。
液体吐出ヘッド2は、ヘッド本体2a以外に、筐体や、ドライバIC、配線基板などを含んでいてもよい。また、ヘッド本体2aは、第1流路部材4と、第1流路部材4に液体を供給する第2流路部材6と、変位素子50を含む圧電アクチュエータ基板40とを含んでいる。圧電アクチュエータ基板40は、加圧部にあたる。ヘッド本体2aは、第1方向に長い平板形状を有しており、その方向を長手方向と言うことがある。また、第2流路部材6は、ヘッド本体2aの構造を支持する支持部材の役割を果たしており、ヘッド本体2aは、第2流路部材6の長手方向の両端部のそれぞれでフレーム70に固定される。
ヘッド本体2aを構成する第1流路部材4は、平板状の形状を有しており、その厚さは0.5〜2mm程度である。第1流路部材4の一つの面である加圧室面4−1には、加圧室10が平面方向に多数並んで配置されている。第1流路部材4の、加圧室面4−1と反対の面である吐出孔面4−2には、液体が吐出される吐出孔8が平面方向に多数並んで配置されている。吐出孔8は、それぞれ加圧室10と繋がっている。以下では、加圧室面4−1は、吐出孔面4−2に対して、上方に位置しているとして説明をする。
第1流路部材4には、複数の第1共通流路20および複数の第2共通流路22が、第1方向に沿って伸びるように配置されている。以下で、第1共通流路20と第2共通流路22とを合わせて、共通流路と言うことがある。第1共通流路20と第2共通流路22とは上下に重なって配置されている。第1方向と交差する方向を第2方向とする。図2,3に示す例において、第1共通流路20および第2共通流路22は、それぞれ8本あり、第2方向に並んで配置されている。また、第1方向と反対の方向を第3方向とし、第2方向の反対の方向を第4方向とし、第1方向に交差する方向を第5方向とする。各図には、第1〜5方向を、D1〜5で示している。
第1共通流路20および第2共通流路22の両側に沿って、第1共通流路20および第2共通流路22と繋がっている加圧室10、および加圧室10と繋がっている吐出孔8が並んでいる。第1共通流路20および第2共通流路22と繋がっている加圧室10は、共通流路の片側2行ずつ、両側を合わせて合計4行の加圧室行11Aを構成している。また、第1共通流路20および第2共通流路22と繋がっている吐出孔8は、共通流路の片側2行ずつ、両側を合わせて合計4行の吐出孔行9Aを構成している。第1共通流路20および第2共通流路22は8本あるので、加圧室行11Aおよび吐出孔行9Aは、全体で32行ある。
第1共通流路20とその両側に並んでいる4行の加圧室10とは、第1個別流路12を介して繋がっている。第2共通流路22とその両側に並んでいる4行の加圧室10とは、第2個別流路14を介して繋がっている。
以上のような構成により、第1流路部材4においては、第1共通流路20に供給された液体は、第1共通流路20に沿って並んでいる加圧室10に流れ込み、圧電アクチュエータ基板40による加圧により一部の液体は吐出孔8から吐出され、他の一部の液体は、第1共通流路20と重なって配置されている第2共通流路22に流れ込み、第1流路部材4から外部に排出される。
第1共通流路20は、第2共通流路22の上に重なるように配置されている。第1共通流路20は、第1個別流路12が繋がっている範囲の外側において、第1方向および第3方向の両方の端部に配置されている開口20bで第1流路部材4の外部に開口している。第2共通流路22は、第2個別流路14が繋がっている範囲の外側で、かつ第1共通流路20の開口20bよりも外側において、第1方向および第3方向の両方の端部に配置されている開口22bで第1流路部材4の外部に開口している。下側に配置されている第2共通流路22の開口22bが、上側に配置されている第1共通流路20の開口20bの外側に配置されていることで、空間効率がよくなる。
第1共通流路20の第1方向側に開口20aと第3方向側に開口20aとからは、ほぼ同量の液体が供給され、第1共通流路20の中央に向かって流れていく。1つの第1共通流路20および1つの第2共通流路22に繋がっている吐出孔8からの液体の吐出量が、場所によらずほぼ一定の場合、第1共通流路20の流れは、中央に向かうにしたがって遅くなり、ほぼ中央でゼロになる。第2共通流路22における流れはこれと逆で、ほぼ中央でゼロであり、外側に向かうにしたがって流れは速くなる。
液体吐出ヘッド2では、様々なものを記録するため、1つの第1共通流路20および1つの第2共通流路22に繋がっている吐出孔8からの液体の吐出量は、様々な分布になる。第1方向側の吐出孔8からの吐出量が多い場合、流れがゼロとなる場所は、中央よりも第1方向側になる。逆に、第3方向側の吐出孔8からの吐出量が多い場合、流れがゼロとなる場所は、中央よりも第3方向側になる。このように、記録するものによって吐出の分布が変わることにより、流れがゼロとなる場所が移動する。これにより、ある瞬間に、流れがゼロとなって液体が滞留したとしても、吐出の分布が変わることにより、その場所での滞留は解消されるので、同じ場所で液体が滞留し続けることによる、顔料の沈降や、液体の固着などを起き難くできる。
第1共通流路20に繋がっている第1個別流路12の第1共通流路20側の部分に加わる圧力は、圧力損失の影響で、第1共通流路20に第1個別流路12が繋がっている位置(主に第1方向における位置)により変わる。第2共通流路22に繋がっている第2個別流路14側の部分に加わる圧力は、圧力損失の影響で、第2共通流路22に第2個別流路14が繋がっている位置(主に第1方向における位置)により変わる。1つの吐出孔8における液体の圧力をほぼゼロにすれば、上述の圧力変化は対称に変化するので、すべての吐出孔8で液体の圧力をほぼゼロにできる。
1つの吐出孔行9Aでは、吐出孔8は50dpi(約25.4mm/50)の間隔で配置されている。32行の吐出孔行9Aがあり、それらに含まれる吐出孔8が、第1方向に互いにずれて配置されていることにより、全体で1600dpiの間隔で吐出孔8が配置されている。
より具体的には、図3において、吐出孔8を第1方向と直交する方向に投影すると、仮想直線Rの範囲に32個の吐出孔8が投影され、仮想直線R内で各吐出孔8は1600dpiの間隔に並ぶ。これにより、仮想直線Rに直交する方向に印刷用紙Pを搬送して印刷すれば、1600dpiの解像度で印刷できる。
第2流路部材6は、第1流路部材4の加圧室面4−1に接合されており、第1共通流路20に液体を供給する第1統合流路24と、第2共通流路22の液体を回収する第2統合流路26とを有している。第2流路部材6の厚さは、第1流路部材4よりも厚く、5〜30mm程度である。
第2流路部材6は、第1流路部材4の加圧室面4−1における、圧電アクチュエータ基板40が接続されていない領域で接合されている。より具体的には、圧電アクチュエータ基板40を囲むように接合されている。このようにすることで、圧電アクチュエータ基板40に、吐出した液体の一部がミストとなって付着するのを抑制できる。また、圧電アクチュエータ基板40を囲むように、第1流路部材4を外周で固定することになるので、第1流路部材4が変位素子50の駆動にともなって振動して、共振などが生じるのを抑制できる。
第1統合流路24の第3方向の端部には、第2流路部材6の上面に開口している開口24bが配置されている。第1統合流路24は2つに分岐しており、一方は第3方向側の第1共通流路20の開口20bに繋がっており、もう一方は第1方向側の第1共通流路20の開口20bに繋がっている。第2統合流路26の第1方向の端部には、第2流路部材6の上面に開口している開口26bが配置されている。第2統合流路26は2つに分岐しており、一方は第1方向側の第2共通流路22の開口22bに繋がっており、もう一方は第3方向側の第2共通流路22の開口22bに繋がっている。印刷をする場合には、外部から第1統合流路24の開口24bに液体を供給し、吐出しなかった液体は、第2統合流路26の開口26bから回収する。
また、第2流路部材6には、第2流路部材6を上下に貫通している貫通孔6aが配置されている。貫通孔6aには、圧電アクチュエータ基板40を駆動する駆動信号を伝達するFPC(Flexible Printed Circuit)などの信号伝達部60が通される。
第1統合流路24を、第1流路部材4とは別の、第1流路部材4より厚い第2流路部材6に配置することで、第1統合流路24の断面積を大きくすることができ、それにより第1統合流路24と第1共通流路20とが繋がっている位置の差による圧力損失の差を小さくできる。第1統合流路24の流路抵抗は、第1共通流路20の1/100以下にするのが好ましい。ここで、第1統合流路24の流路抵抗とは、より正確には第1統合流路24のうちで、第1共通流路20と繋がっている範囲の流路抵抗のことである。
第2統合流路26を、第1流路部材4とは別の、第1流路部材4より厚い第2流路部材6に配置することで、第2統合流路26の断面積を大きくすることができ、それにより第2統合流路26と第2共通流路22とが繋がっている位置の差による圧力損失の差を小さくできる。第2統合流路26の流路抵抗は、第2共通流路22の1/100以下にするのが好ましい。ここで、第2統合流路26の流路抵抗とは、より正確には第2統合流路26のうちで、第1統合流路24と繋がっている範囲の流路抵抗のことである。
第1統合流路24を第2流路部材6の第2方向の端に配置し、第2統合流路26を第2流路部材6の第4方向の端に配置し、それぞれの流路を第1流路部材4側に向かわせて、それぞれ第1共通流路20および第2共通流路22と繋げる構造にする。このような構造にすることで、第1統合流路24および第2統合流路26の断面積を大きくして、流路抵抗を小さくすることができる。またこのような構造にすることで、第1流路部材4は、外周が第2流路部材6で固定されるので剛性を高くできる。
第2流路部材6の下面には、第1統合流路24となる溝と、第2統合流路26となる溝が配置されている。第2流路部材6の第1統合流路24となる溝は、下面の一部は第1流路部材4の上面で塞がれ、下面の他の部分は第1流路部材4の上面に配置されている、第1共通流路20の開口20aと繋がることで、第1統合流路24となっている。第2流路部材6の第2統合流路26となる溝は、下面の一部は第1流路部材4の上面で塞がれる、下面の他の部分は第1流路部材4の上面に配置されている、第2共通流路22の開口22aと繋がることで、第2統合流路26となっている。
第1統合流路24および第2統合流路26には、ダンパを設けて、液体の吐出量の変動に対して液体の供給、あるいは排出が安定するようにしてもよい。また、第1統合流路24および第2統合流路26の内部や、第1共通流路20あるいは第2共通流路22との間に、フィルタを設けることにより、異物や気泡が、第1流路部材4に入り込み難くしてもよい。
第2流路部材6の上面は、金属製の筐体などで塞がれる。信号伝達部60は、例えば筐体に収められた配線基板に電気的に接続される。配線基板と制御部88とは、ケーブルなどで電気的に接続される。信号伝達部60には変位素子50を駆動するドライバICを実装してもよい。ドライバICを、金属製の筐体あるいはその筐体に熱が伝わりやすい部材に接触させることで、ドライバICで発生した熱を外部に放出することができる。
加圧室面4−1には、変位素子50を含む圧電アクチュエータ基板40が接合されており、各変位素子50が加圧室10上に位置するように配置されている。圧電アクチュエータ基板40は、加圧室10によって構成された加圧室群とほぼ同一の形状の領域を占有している。また、各加圧室10の開口は、第1流路部材4の加圧室面4−1に圧電アクチュエータ基板40が接合されることで閉塞される。圧電アクチュエータ基板40は、ヘッド本体2aと同じ方向に長い長方形状である。また、圧電アクチュエータ基板40には、各変位素子50に信号を供給する信号伝達部60が接続されている。第2流路部材6には、中央で、上下に貫通している貫通孔6aがあり、信号伝達部60は貫通孔6aを通って制御部88と電気的に繋がれる。信号伝達部60は、圧電アクチュエータ基板40の一方の長辺の端から他方の長辺の端に向かうように短手方向に伸びる形状にし、信号伝達部60に配置される配線が短手方向に沿って伸び、長手方向に並ぶようにすれば、配線間の距離を大きくできる。
圧電アクチュエータ基板40の上面における各加圧室10に対向する位置には個別電極44がそれぞれ配置されている。
第1流路部材4は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。第1流路部材4の加圧室面4−1側にはプレート4aが配置されており、プレート4aから下には、プレート4b〜4lが順に積層されている。なお、加圧室10の側壁となる孔が形成されているプレート4aをキャビティプレート4aと呼び、共通流路の側壁となる孔が形成されているプレート4e、f、i、jをマニホールドプレート4e、f、i、jと呼び、吐出孔8が開口しているプレート4lをノズルプレート4lと呼ぶことがある。各プレートには多数の孔や溝が形成されている。孔や溝は、例えば、各プレートを金属で作製し、エッチングで形成できる。各プレートの厚さは10〜300μm程度であることにより、形成する孔の形成精度を高くできる。各プレートは、これらの孔が互いに連通して第1共通流路20などの流路を構成するように、位置合わせして積層されている。
平板状の第1流路部材4の加圧室面4−1には、加圧室本体10aが開口していつおり、圧電アクチュエータ基板40が接合されている。また、加圧室面4−1には、第1共通流路20に液体を供給する開口20a、および第2共通流路22から液体を回収する開口24aが開口している。第1流路部材4の、加圧室面4−1と反対側の面である吐出孔面4−2には吐出孔8が開口している。
液体を吐出する構造としては、加圧室10と吐出孔8とがある。加圧室10は、変位素子50に面している加圧室本体10aと、加圧室本体10aより断面積が小さい部分流路10bから成っている。加圧室本体10aは、キャビティプレート4aに形成されており、部分流路10bは、プレート4b〜kに形成された孔が重ねられ、さらにノズルプレート4lで吐出孔8以外の部分を塞がれて成っている。
加圧室本体10aには、第1個別流路12が繋がっており、第1個別流路12は、第1共通流路20に繋がっている。第1個別流路12は、プレート4bを貫通する円形状の孔とプレート4cを平面方向に伸びる細長い貫通溝と、プレート4dを貫通する円形状の孔とを含んでいる。
部分流路10bには、第2個別流路14が繋がっており、第2個別流路14は、第2共通流路22に繋がっている。第2個別流路14はプレート4kの部分流路10bとなる円形状の孔から繋がっている、平面方向に伸びる細長い貫通溝と、プレート4jを貫通する円形状の孔とを含んでいる第1部位14a、およびプレート4iを貫通し、第2共通流路22となる貫通溝に繋がっている矩形状の孔である第2部位14bとを含んでいる。第2部位14bは、他の部分流路10bから繋がっている第2個別流路14と共用になっており、2つの第2個別流路14の第1部位14aは、プレート4iの第2部位14bで一緒になった後、第2共通流路22に繋がっている。
第1共通流路20はプレート4e、fに形成された孔が重ねられ、さらに上側をプレート4dで、下側をプレート4gで塞がれて成っている。第2共通流路22はプレート4i、jに形成された孔が重ねられ、さらに上側をプレート4hで、下側をプレート4kで塞がれて成っている。
液体の流れについてまとめると、第1統合流路24に供給された液体は、第1共通流路20および第1個別流路12を順に通って加圧室10に入り、一部の液体は吐出孔8から吐出される。吐出されなかった液体は、第2個別流路14を通って、第2共通流路22に入った後、第2統合流路26に入り、ヘッド本体2aの外部に排出される。
圧電アクチュエータ基板40は、圧電体である2枚の圧電セラミック層40a、40bからなる積層構造を有している。これらの圧電セラミック層40a、40bはそれぞれ20μm程度の厚さを有している。すなわち、圧電アクチュエータ基板40の圧電セラミック層40aの上面から圧電セラミック層40bの下面までの厚さは40μm程度である。圧電セラミック層40aと圧電セラミック層40bの厚さの比は、3:7〜7:3、好ましく4:6〜6:4にされる。圧電セラミック層40a、40bのいずれの層も複数の加圧室10を跨ぐように延在している。これらの圧電セラミック層40a、40bは、例えば、強誘電性を有する、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系、NaNbO3系、BaTiO3系、(BiNa)NbO3系、BiNaNb515系などのセラミックス材料からなる。なお、圧電セラミック層40bは、本実施形態では振動板として働くものであり、直接的に圧電変形はしない。振動板として、圧電性を持たないセラミックスや金属板などを圧電セラミック層40bの代わりに用いてもよい。
圧電アクチュエータ基板40は、Ag−Pd系などの金属材料からなる共通電極42およびAu系などの金属材料からなる個別電極44を有している。共通電極42の厚さは2μm程度であり、個別電極44の厚さは、1μm程度である。
個別電極44は、圧電アクチュエータ基板40の上面における各加圧室10に対向する位置に、それぞれ配置されている。個別電極44は、平面形状が加圧室本体10aより一回り小さく、加圧室本体10aとほぼ相似な形状を有している個別電極本体44aと、個別電極本体44aから引き出されている引出電極44bとを含んでいる。引出電極44bの一端の、加圧室10と対向する領域外に引き出された部分には、接続電極46が形成されている。接続電極46は、例えば銀粒子などの導電性粒子を含んだ導電性樹脂であり、5〜200μm程度の厚さで形成されている。また、接続電極46は、信号伝達部60に設けられた電極と電気的に接合されている。
詳細は後述するが、個別電極44には、制御部88から信号伝達部60を通じて駆動信号が供給される。駆動信号は、印刷用紙Pの搬送速度と同期して一定の周期で供給される。
共通電極42は、圧電セラミック層40aと圧電セラミック層40bとの間の領域に面方向のほぼ全面にわたって形成されている。すなわち、共通電極42は、圧電アクチュエータ基板40に対向する領域内のすべての加圧室10を覆うように延在している。共通電極42は、圧電セラミック層40a上に個別電極44からなる電極群を避ける位置に形成されている共通電極用表面電極(不図示)に、圧電セラミック層40aを貫通して形成された貫通導体を介して繋がっている。また、共通電極42は、共通電極用表面電を介して接地され、グランド電位に保持されている。共通電極用表面電極は、個別電極44と同様に、制御部88と直接あるいは間接的に接続されている。
圧電セラミック層40aの個別電極44と共通電極42とに挟まれている部分は、厚さ方向に分極されており、個別電極44に電圧を印加すると変位する、ユニモルフ構造の変位素子50となっている。より具体的には、個別電極44を共通電極42と異なる電位にして圧電セラミック層40aに対してその分極方向に電界を印加したとき、この電界が印加された部分が、圧電効果により歪む活性部として働く。この構成において、電界と分極とが同方向となるように、制御部88により個別電極44を共通電極42に対して正または負の所定電位にすると、圧電セラミック層40aの電極に挟まれた部分(活性部)が、面方向に収縮する。一方、非活性層の圧電セラミック層40bは電界の影響を受けないため、自発的には縮むことがなく活性部の変形を規制しようとする。この結果、圧電セラミック層40aと圧電セラミック層40bとの間で分極方向への歪みに差が生じて、圧電セラミック層40bは加圧室10側へ凸となるように変形(ユニモルフ変形)する。
続いて、液体の吐出動作について、説明する。制御部88からの制御でドライバICなどを介して、個別電極44に供給される駆動信号により、変位素子50が駆動(変位)させられる。本実施形態では、様々な駆動信号で液体を吐出させることができるが、ここでは、いわゆる引き打ち駆動方法について説明する。
あらかじめ個別電極44を共通電極42より高い電位(以下、高電位と称す)にしておき、吐出要求がある毎に個別電極44を共通電極42と一旦同じ電位(以下、低電位と称す)とし、その後所定のタイミングで再び高電位とする。これにより、個別電極44が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層40a、40bが元の(平らな)形状に戻り(始め)、加圧室10の容積が初期状態(両電極の電位が異なる状態)と比較して増加する。これにより、加圧室10内の液体に負圧が与えられる。そうすると、加圧室10内の液体が固有振動周期で振動し始める。具体的には、最初、加圧室10の体積が増加し始め、負圧は徐々に小さくなっていく。次いで加圧室10の体積は最大になり、圧力はほぼゼロとなる。次いで加圧室10の体積は減少し始め、圧力は高くなっていく。その後、圧力がほぼ最大になるタイミングで、個別電極44を高電位にする。そうすると最初に加えた振動と、次に加えた振動とが重なり、より大きい圧力が液体に加わる。この圧力が部分流路10b内を伝搬し、吐出孔8から液体を吐出させる。
つまり、高電位を基準として、一定期間低電位とするパルスの駆動信号を個別電極44に供給することで、液滴を吐出できる。このパルス幅は、加圧室10の液体の固有振動周期の半分の時間であるAL(Acoustic Length)とすると、原理的には、液体の吐出速度および吐出量を最大にできる。加圧室10の液体の固有振動周期は、液体の物性、加圧室10の形状の影響が大きいが、それ以外に、圧電アクチュエータ基板40の物性や、加圧室10に繋がっている流路の特性からの影響も受ける。
続いて、吐出孔8の配置について説明する。図6は、上述の液体吐出ヘッド2に用いることにできる吐出孔配置の一例である。上述の液体吐出ヘッド2は、吐出しなかった液体を回収する循環ヘッドであるが、この吐出孔配置は、回収を行なわない非循環ヘッドにも用いることができる。
循環ヘッドでは、第1共通流路20および第2共通流路22の両方が、以下で述べる共通流路と吐出孔8との関係を満たしてもよいし、どちらか片方だけが満たしていてもよい。第1共通流路20と第2共通流路22とを重なるように配置して、以下で述べる共通流路と吐出孔8との関係を満たすようにすれば、印刷の見た目が向上し、空間の利用効率も高くできる。非循環ヘッドとしては、例えば、上述の液体吐出ヘッド2の第2共通流路22を無くし、第1共通流路20の深さを深くし、第1共通流路20から、加圧室10に液体を供給するヘッドが考えられる。そのようなヘッドでは、第1共通流路20が、以下で述べる共通流路と吐出孔8との関係を満たすようになっていればよい。
図6では、吐出孔8を黒丸で表している。第1方向である、図6の左右方向の升目の1つは、液体吐出ヘッド2の解像度に相当し、1/1600インチ(1インチの1600分の1)である。吐出孔8は、吐出孔8が第1方向に32/1600インチ毎に並んだ吐出孔行9Aを構成している。吐出孔8は、32/1600インチ毎に同じパターンを繰り返して配置されており、図6の右側および左側にパターンは連なっている。
図6では、共通流路(M1〜M8)は8本ある。一般的に説明する場合は、共通流路の本数をn本とする。共通流路は、第2方向に並んでいる順番に、1行目共通流路、2行目共通流路、・・・n行目共通流路と呼ぶ。図6では、1行目共通流路をM1、2行目共通流路をM2、・・・と表している。
1つの共通流路には4行の吐出孔行9Aが繋がっている。1行目吐出孔行に繋がっている4行の吐出孔行9Aを、第2方向に並んでいる順番に、1行目吐出孔行、2行目吐出孔行、3行目吐出孔行、4行目吐出孔行と呼ぶ。また、1行目吐出孔行に属する吐出孔8を、1行目吐出孔と呼ぶ。
本形態においては、f行目共通流路(fは1、2、・・・nのすべて)と繋がっている吐出孔行9Aを、第2方向に並んでいる順に、4×f−3行目吐出孔行、4×f−2行目吐出孔行、4×f−1行目吐出孔行、4×f行目吐出孔行とし、また、それらの吐出孔行9Aに属する吐出孔8を、それぞれ4×f−3行目吐出孔、4×f−2行目吐出孔、4×f−1行目吐出孔、4×f行目吐出孔と称する。
図6では、22行目吐出孔から順番に、第1方向に向かって列の番号を付けている。以上のように、行および列定義すれば、22行目吐出孔は、1列目に配置されていることになり、このような吐出孔8を、吐出孔(22、1)と表すことにする。
1行目共通流路と2行目共通流路との間に配置されている4行の吐出孔行9A、すなわち、3行目吐出孔行、4行目吐出孔行、5行目吐出孔行、および6行目吐出孔行を合わせて、1組目吐出孔組と呼び、1組目吐出孔組に属する吐出孔8を1組目吐出孔と呼ぶ。図6では、1〜7組目吐出孔組を、G1〜7で示している。
本形態においては、g行目共通流路(gは1、2、・・・n−1のすべて)と、g+1行目共通流路との間に配置されている4行の吐出孔行9Aを合わせて、g組目吐出孔組とし、g組目吐出孔組に属する吐出孔8をg組目吐出孔と称する。
吐出孔8から吐出される液体の吐出特性(液体の量、速度、方向など)は、様々な要因で変動する。人間が目で見た場合に、綺麗(印刷精度が高い)と感じるかどうかは、単純に1つ一つの液滴の吐出特性の良し悪しでは決まらない。印刷の濃度むらについて言えば、印刷物を近距離で見る場合1mm程度の間隔で濃度むらがある場合に、濃度むらがあると認識されやすい。濃度変化の間隔がそれより短くなっていくと、濃い部分と薄い部分の区別がつき難くなっていき、濃度むらが分かり難くなる。濃度変化の間隔がそれより長くなっていくと、濃度の変化が緩やかになり、濃度むらが分かり難くなる。
1600dpiで、32列毎に繰り返される吐出孔8の配置パターンでは、配置パターンは、32/1600インチ≒25.4×32/1600mm≒0.51mm毎に繰り返される。また、1200dpiで、32列毎に繰り返される吐出孔8の配置パターンでは、配置パターンは、32/1200インチ≒25.4×32/1200mm≒0.68mm毎に繰り返される。これらは1mmに近い数値であり、吐出孔8の配置パターンに起因する濃度むらがあった場合、人に認識されやすくなる。本開示では、特定の要因で生じるおそれのある濃度むらの間隔を小さくすることで、濃度むらを人に認識され難くする。
共通流路と他の共通流路との間の領域を、桁上領域28と称する(図3参照)。第1流路部材4は、薄い板状であるので、多数の変位素子50が駆動されることで、振動する。その際、各桁上領域28は、共通流路で隔てられているので、それぞれがある程度独立して振動する。1つの桁上領域28に生じる振動は、その桁上領域28に配置された加圧室10に影響を与えて、その加圧室10に繋がっている吐出孔8からの液滴の吐出特性に類似の変動を与えることがある。例えば、それらの吐出孔8から吐出される液体の量が多くなって、さらに、それらの液体の着弾位置が吐出孔8の配置パターンの中で近い位置であった場合、印刷の濃度は濃くなり、目立ちやすくなる。
吐出される液体の量が、同様に多くなった場合でも、吐出孔8の配置パターンの中で、それらが分散して配置されていれば、濃度むらは目立ち難くなる。集中して着弾した場合、濃度むらの間隔は、上述の通り32/1600インチ≒0.51mm、32/1200インチ≒0.68mmであるのに対して、分散した場合は、濃い部分が4か所できるので、32/4/1600インチ≒0.13mm、32/4/1200インチ≒0.17mmとなり、間隔が目立ちやすい1mmから遠ざかるからである。
また、同じ共通流路に繋がっている吐出孔8は、共通流路の中の液体が振動することで、似たような傾向の吐出特性になりやすい。
以上の点から、1つの桁上領域28に存在する4行の吐出孔行9Aについて、同じ共通流路に繋がっている吐出孔8は第1方向にできるだけ離して配置し、かつ、4行の吐出孔行9Aの吐出孔8が、第1方向に比較的均等に配置すれば、濃度むらを目立ち難くできる。
液体吐出ヘッド2において、隣り合う吐出孔組G3,G4は、1つの吐出孔組G3における6行に吐出孔A(6、14)が位置するとき、共通流路M4を挟んで位置する隣の吐出孔組G4の吐出孔B(7、18)がn±1行である7行に位置する部分を有している。
さらに具体的には、まず、h行目吐出孔(hは3、5、7、・・・4×n−3のすべて)と、当該h行目吐出孔の最も近くに配置されているh+1行目吐出孔とは、第1方向に関して、間に2×n−1個の吐出孔を挟んで配置する。これは、例えば図6では、吐出孔(29、19)と吐出孔(30、3)の間のR1の範囲に、2×n−1=2×8−1=15個の吐出孔8が配置されていることに当たる。h行目吐出孔とh+1行目吐出孔とは、同じ桁上領域28に存在し、同じ共通流路に繋がっているため、最も離れた位置に配置する。また、このように配置することで、それらに繋がっている加圧室10同士を離れて配置しやすくなり、それらの加圧室10の間のクロストークを減らしやすくできる。
さらに、i行目吐出孔(iは4、8、12、・・・4×(n−1)のすべて)と、当該i行目吐出孔の最も近くに配置されているi+1行目吐出孔とは、第1方向に関して、間にn−1個の前記吐出孔を挟んで配置する。これは、例えば図6では、吐出孔(28、27)と吐出孔(29、19)の間のR2の範囲に、n−1=8−1=7個の吐出孔8が配置されていることに当たる。そのように配置すれば、1つの吐出孔組に属する吐出孔8が第1方向に関して等間隔で並ぶ。これにより、それらの吐出孔8から吐出される液滴の吐出特性の変動が比較的大きくても、人に認識され難くできる。
続いて、桁上領域28に配置されていない吐出孔8は、1行目吐出孔、2行目吐出孔、4×n−1行目吐出孔、および4×n行目吐出孔(以下で、これらを桁外吐出孔と言うことがある)の配置について説明する。
液体吐出ヘッド2をプリンタ1に取り付けるとき、平面方向の取り付け角度がずれることがある。第1方向に隣り合っている2つの吐出孔8は、第2方向に離れて配置されているので、液体吐出ヘッド2が平面方向に回転した状態で取り付けられると、第2方向に離れて配置されている分、2つの吐出孔8の着弾位置がずれる。液体吐出ヘッド2が回転している方向により、2つの吐出孔8の距離は近づいて、濃く見えるか、あるいは2つの吐出孔8の距離は遠ざかって、薄く見える。
上述の桁上領域28の吐出孔8の配置を維持しつつ、1行目吐出孔および2行目吐出孔について、それらと第1方向に隣り合う吐出孔8との第2方向の距離を短くしようとすると、4×n−1行目吐出孔および4×n行目吐出孔と、それらと第1方向に隣り合う吐出孔8との第2方向の距離が長くなってしまう。そこで、それらの桁外吐出孔において、第1方向に隣り合う吐出孔8との第2方向の距離が長くならないように、桁外吐出孔が第1方向に隣り合うのは、第2方向の中央付近に配置された吐出孔組に属する吐出孔8にする。
すなわち、第2方向の中央部に位置する吐出孔組G4における吐出孔C(18、7)が7行に位置しているのに対し、桁外吐出孔(32、8)がn±1行である8行に位置している。
具体的には、nが偶数の場合は、1行目吐出孔、2行目吐出孔、4×n−1行目吐出孔、および4×n行目吐出孔は、第1方向に関して、n/2組目吐出孔と、n/2−1組目吐出孔かn/2+1組目吐出孔かのいずれか吐出孔8との間に隣り合って配置する。これは、n=8の場合、1、2、31、32行目吐出孔は、第1方向に関して、n/2=4組目吐出孔と、n/2−1=3組目吐出孔かn/2+1=5組目吐出孔かのいずれか吐出孔8との間に隣り合って配置するということである。図6では、例えば32行目吐出孔である吐出孔(32、8)は、第1方向に関して、吐出孔(18、7)と吐出孔(19、9)の間に隣り合って配置されている。吐出孔(18、7)は、4組目吐出孔であり、吐出孔(19、9)は5組目吐出孔なので、前述の関係を満たしている。
これにより、桁外吐出孔は、液体吐出ヘッド2の設置角度ずれの影響を受け難くなる。
nが奇数の場合は、1行目吐出孔、2行目吐出孔、4×n−1行目吐出孔、および4×n行目吐出孔は、(n−1)/2組目吐出孔と、(n+1)/2組目吐出孔との間に隣り合って配置すればよい。図7は、n=7の場合の配置の一例である。
なお、上述の配置では、第1方向において、桁外吐出孔が隣り合っている2つの吐出孔8を、どの吐出孔組に属する吐出孔8であるかを規定している。nが偶数の場合、nが4以上の場合、吐出孔組は3個になるので、そこから上述の条件に合うように2個を選ぶことで、好ましい設計をすることができる。nが奇数の場合、nが5以上の場合、吐出孔組は4個になるので、そこから上述の条件に合うように2個を選ぶことで、好ましい設計をすることができる。
桁上領域28の吐出孔8についても、次のようにして、液体吐出ヘッド2の設置角度ずれの影響を受け難くすることができる。
具体的には、桁上領域28に配置されている吐出孔8、すなわち吐出孔組に属する吐出孔8だけを見たときに、第1方向に隣り合って配置されている吐出孔8の一方がj1組目吐出孔であり、他方がj2組目吐出孔(ただしj1<j2)であるとすると、j2−j1=1であるか、j1=1、j2=n−1であるようにする。図6で言えば、第1方向に隣り合って配置されている吐出孔8の対は、1組目吐出孔と2組目吐出孔との対、2組目吐出孔と3組目吐出孔との対、3組目吐出孔と4組目吐出孔との対、4組目吐出孔と5組目吐出孔との対、5組目吐出孔と6組目吐出孔との対、6組目吐出孔と7組目吐出孔との対、1組目吐出孔と7組目吐出孔との対のいずれかとなっており、上述の条件を満たしている(分かり易いように、図6において、吐出孔(19、9)と吐出孔(15、15)との間の吐出孔8の連なりを一点鎖線で囲んで示した)。なお、4組目吐出孔と5組目吐出孔との対とは、間に桁外吐出孔が配置されているが、ここでは、桁上領域28に配置されている吐出孔8だけの関係を述べている。
このように配置すれば、j2−j1=1の関係になっている吐出孔8の対は、液体吐出ヘッド2の設置角度ずれの影響を受け難くすることができる。j1=1、j2=n−1の関係になっている吐出孔8の対は、第2方向に比較的離れて配置されることになるが、このような対は、32個の吐出孔8のパターンの中に4回、同じ間隔で現れるので、人には目立たなくなる。
また、k1行目吐出孔(k1は3、7、11、・・・4×n−5のすべて)は、第5方向に連なって配置されており、k2行目吐出孔(k2は4、8、12、・・・4×n−4のすべて)は、第5方向に連なって配置されており、k3行目吐出孔(k3は5、9、13、・・・4×n−3のすべて)は、第5方向に連なって配置されており、k4行目吐出孔(k4は6、10、14、・・・4×n−2のすべて)は、第5方向に連なって配置されている。
このように配置することにより、第5方向に隣り合っている吐出孔8の対が、第2方向に離れている距離が平均化され、液体吐出ヘッド2の設置角度ずれの影響を受け難くすることができる。特に、桁上領域28に配置されている吐出孔8、すなわち吐出孔組に属する吐出孔8だけを見たときに、第1方向に隣り合って配置されている吐出孔8の一方がj1組目吐出孔であり、他方がj2組目吐出孔(ただしj1<j2)であるとすると、j2−j1=1であるか、j1=1、j2=n−1であるようにした場合に、行なうと、j1=1、j2=n−1関係になっている吐出孔8の対の第2方向の距離を短くできるので好ましい。
図6では、例えば、k4行目吐出孔は、1列目から7列目まで、22行目吐出孔、26行目吐出孔、30行目吐出孔、6行目吐出孔、10行目吐出孔、14行目吐出孔、18行目吐出孔の順で、第5方向に連なって配置されており、上述の関係を満たしている。
図8および9は、本開示の他の吐出孔8の配置である。図8はn=8、図9はn=7である。これらについて、図6あるいは7と共通する説明を省いて、異なる点を説明する。
図8および9では、i行目吐出孔(iは4、8、12、・・・4×(n−1)のすべて)と、当該i行目吐出孔の最も近くに配置されているi+1行目吐出孔とは、第1方向に関して、間にn−1個の前記吐出孔を挟んで配置されている。図8および9では、次のようになっている。i行目吐出孔(iは4、8、12、・・・4×(n−1)のすべて)と、当該i行目吐出孔の最も近くに配置されているi+1行目吐出孔とは、第1方向に関して、間にn−2個かn個かのいずれかの吐出孔8を挟んで配置されている。
これは、1つの桁上領域28に配置されている吐出孔8の第1方向の間隔を、すべて同じするのではなく、異なる共通流路に繋がっている吐出孔8の間の間隔が1列分短くなるか、1列分長くなるのを許容するものであり、その分設計の自由度が高くなる。
図8では、28行目吐出孔である吐出孔(28、28)と、29行目吐出孔である吐出孔(29、19)との間の吐出孔の数は8個になっている。
そして、このような配置にすることにともない、桁外吐出孔の配置も次のようにする。
まず、nが偶数の場合、1行目吐出孔と2行目吐出孔は、第1方向に隣り合って配置されており、1行目吐出孔と2行目吐出孔との吐出孔8の対は、n/2組目吐出孔と、n/2−1組目吐出孔かn/2+1組目吐出孔かのいずれかの吐出孔8との間に隣り合って配置されており、4×n−1行目吐出孔と4×n行目吐出孔は、第1方向に隣り合って配置されており、4×n−1行目吐出孔と4×n行目吐出孔との吐出孔8の対は、n/2組目吐出孔と、n/2−1組目吐出孔かn/2+1組目吐出孔かのいずれかの吐出孔8との間に隣り合って配置されている。
図8では、例えば、1行目吐出孔と2行目吐出孔は、吐出孔(1、24)と吐出孔(2、25)として、第1方向に隣り合って配置されており、1行目吐出孔と2行目吐出孔との吐出孔8の対は、n/2=8/2=4組目吐出孔である吐出孔(17、23)と、n/2+1=8/2+1=5組目吐出孔である吐出孔(20、26)との間に隣り合って配置されており、4×n−1=4×8−1=31行目吐出孔と4×n=4×8=32行目吐出孔は、吐出孔(31、8)と吐出孔(32、9)として、第1方向に隣り合って配置されており、31行目吐出孔と32行目吐出孔との吐出孔8の対は、4組目吐出孔である吐出孔(18、7)と、5組目吐出孔である吐出孔(19、10)との間に隣り合って配置されている。
nが奇数の場合、1行目吐出孔と2行目吐出孔は、第1方向に隣り合って配置されており、1行目吐出孔と2行目吐出孔との吐出孔8の対は、(n−1)/2組目吐出孔と、(n+1)/2組目吐出孔との間に隣り合って配置されており、4×n−1行目吐出孔と4×n行目吐出孔は、第1方向に隣り合って配置されており、4×n−1行目吐出孔と4×n行目吐出孔との吐出孔8の対は、(n−1)/2組目吐出孔と、(n+1)/2組目吐出孔との間に隣り合って配置されている。
図9では、例えば、1行目吐出孔と2行目吐出孔は、吐出孔(1、21)と吐出孔(2、22)として、第1方向に隣り合って配置されており、1行目吐出孔と2行目吐出孔との吐出孔8の対は、(n−1)/2=(7−1)/2=3組目吐出孔である吐出孔(13、20)と、(n+1)/2=(7+1)/2=4組目吐出孔である吐出孔(16、23)との間に隣り合って配置されており、4×n−1=4×7−1=27行目吐出孔と4×n=4×7=28行目吐出孔は、吐出孔(27、7)と吐出孔(28、8)として、第1方向に隣り合って配置されており、27行目吐出孔と28行目吐出孔との吐出孔8の対は、3組目吐出孔である吐出孔(14、6)と、4組目吐出孔である吐出孔(15、9)との間に隣り合って配置されている。
以上のように配置することで、図6および7と同様に、濃度むらを人に認識され難くするとともに、液体吐出ヘッド2の設置角度ずれの影響を受け難くすることができる。
なお、第2方向の中央部に位置する吐出孔組G1〜G7とは、図6,8においては、中央に位置する吐出孔組G4と吐出孔組G4に隣接する吐出孔組G3、G5を含むものである。また、図7,9においては、第2方向の中央部に位置する吐出孔組G1〜G7とは、中央に位置する吐出孔組G3、G4を含むものである。
1・・・カラーインクジェットプリンタ
2・・・液体吐出ヘッド
2a・・・ヘッド本体
4・・・(第1)流路部材
4a〜l
4−1・・・加圧室面
4−2・・・吐出孔面
6・・・第2流路部材
6a・・・(第2流路部材の)貫通孔
8・・・吐出孔
9A・・・吐出孔行
10・・・加圧室
10a・・・加圧室本体
10b・・・部分流路
11A・・・加圧室行
12・・・第1個別流路
14・・・第2個別流路
14a・・・(第2個別流路の)第1部位
14b・・・(第2個別流路の)第2部位
20・・・第1共通流路(共通供給流路)
20a・・・第1共通流路本体
20b・・・(第1共通流路)開口
22・・・第2共通流路(共通排出流路)
22a・・・第2共通流路本体
22b・・・(第2共通流路の)開口
24・・・第1統合流路
24a・・・第1統合流路本体
24b・・・(第1統合流路の)開口
26・・・第2統合流路
26a・・・第2統合流路本体
26b・・・(第2統合流路の)開口
28・・・桁上領域
40・・・圧電アクチュエータ基板
40a・・・圧電セラミック層
40b・・・圧電セラミック層(振動板)
42・・・共通電極
44・・・個別電極
44a・・・個別電極本体
44b・・・引出電極
46・・・接続電極
50・・・変位素子(加圧部)
70・・・ヘッド搭載フレーム
72・・・ヘッド群
80A・・・給紙ローラ
80B・・・回収ローラ
82A・・・ガイドローラ
82B・・・搬送ローラ
88・・・制御部
P・・・印刷用紙

Claims (8)

  1. 複数の吐出孔、該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室、および複数の共通流路を有する流路部材と、前記複数の加圧室をそれぞれ加圧する複数の加圧部とを含んでいる液体吐出ヘッドであって、
    平面視したときに、
    前記複数の共通流路は、第1方向に伸びており、かつ該第1方向と交差する方向である第2方向に並んで配置されており、
    2つの共通流路に挟まれていない部分において1つの共通流路に繋がる複数の桁外吐出孔を有し、前記第1方向に沿った前記複数の桁外吐出孔が桁外吐出孔行であり、
    前記2つの共通流路に挟まれている部分において、前記第1方向に沿い、前記2つの共通流路に繋がる前記複数の吐出孔が複数の吐出孔行であり、
    前記複数の吐出孔行は、隣り合う吐出孔行において吐出孔が前記第1方向に互いにずれて配置されており、
    前記2つの共通流路に挟まれている部分に、前記複数の吐出孔行により構成された吐出孔組を有し、
    記吐出孔組は、前記第2方向に並んで配置されており、
    隣り合う前記吐出孔組は、1つの前記吐出孔組におけるn列に吐出孔Aが位置するとき、前記共通流路を挟んで位置する隣の吐出孔組の吐出孔Bがn±1列に位置する部分を有し、
    前記第2方向の中央部に位置する前記吐出孔組における吐出孔Cがn列に位置しているのに対し、前記桁外吐出孔がn±1列に位置する液体吐出ヘッド。
  2. 平面視したときに、
    前記複数の共通流路は、n本(nは4以上の偶数のいずれか1つ)存在し、
    前記複数の共通流路を、前記第2方向に並んでいる順に、1行目共通流路、2行目共通流路、・・・n行目共通流路とし、
    前記複数の吐出孔は、前記吐出孔が前記第1方向に所定間隔で並んで構成されている複数の吐出孔行を構成しており、
    該複数の吐出孔行は、4×n本存在し、かつ前記第2方向に並んで配置されており、
    1つの前記共通流路は、当該共通流路に沿って配置されている片側2行ずつ、両側を合わせて合計4行の前記吐出孔行に属する前記吐出孔と、前記加圧室を介して繋がっており、
    前記f行目共通流路(fは1、2、・・・nのすべて)と繋がっている前記吐出孔行を
    、前記第2方向に並んでいる順に、4×f−3行目吐出孔行、4×f−2行目吐出孔行、4×f−1行目吐出孔行、4×f行目吐出孔行とし、また、それらの前記吐出孔行に属する前記吐出孔を、それぞれ4×f−3行目吐出孔、4×f−2行目吐出孔、4×f−1行目吐出孔、4×f行目吐出孔とし、
    前記g行目共通流路(gは1、2、・・・n−1のすべて)と、前記g+1行目共通流路との間に配置されている4行の前記吐出孔行を合わせて、g組目吐出孔組とし、該g組目吐出孔組に属する前記吐出孔をg組目吐出孔とし、
    前記h行目吐出孔(hは3、5、7、・・・4×n−3のすべて)と、当該h行目吐出孔の最も近くに配置されている前記h+1行目吐出孔とは、前記第1方向に関して、間に2×n−1個の前記吐出孔を挟んで配置されており、
    前記i行目吐出孔(iは4、8、12、・・・4×(n−1)のすべて)と、当該i行目吐出孔の最も近くに配置されている前記i+1行目吐出孔とは、前記第1方向に関して、間にn−1個の前記吐出孔を挟んで配置されており、
    前記1行目吐出孔、前記2行目吐出孔、前記4×n−1行目吐出孔および前記4×n行目吐出孔は、前記第1方向に関して、前記n/2組目吐出孔と、前記n/2−1組目吐出孔か前記n/2+1組目吐出孔かのいずれかの前記吐出孔との間に隣り合って配置されている請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
  3. 平面視したときに、
    前記複数の共通流路は、n本(nは5以上の奇数のいずれか1つ)存在し、
    前記複数の共通流路を、前記第2方向に並んでいる順に、1行目共通流路、2行目共通流路、・・・n行目共通流路とし、
    前記複数の吐出孔は、前記吐出孔が前記第1方向に所定間隔で並んで構成されている複数の吐出孔行を構成しており、
    該複数の吐出孔行は、4×n本存在し、かつ前記第2方向に並んで配置されており、
    1つの前記共通流路は、当該共通流路に沿って配置されている片側2行ずつ、両側を合わせて合計4行の前記吐出孔行に属する前記吐出孔と、前記加圧室を介して繋がっており、
    前記f行目共通流路(fは1、2、・・・nのすべて)と繋がっている前記吐出孔行を、前記第2方向に並んでいる順に、4×f−3行目吐出孔行、4×f−2行目吐出孔行、4×f−1行目吐出孔行、4×f行目吐出孔行とし、また、それらの前記吐出孔行に属する前記吐出孔を、それぞれ4×f−3行目吐出孔、4×f−2行目吐出孔、4×f−1行目吐出孔、4×f行目吐出孔とし、
    前記g行目共通流路(gは1、2、・・・n−1のすべて)と、前記g+1行目共通流路との間に配置されている4行の前記吐出孔行を合わせて、g組目吐出孔組とし、該g組目吐出孔組に属する前記吐出孔をg組目吐出孔とし、
    前記h行目吐出孔(hは3、5、7、・・・4×n−3のすべて)と、当該h行目吐出孔の最も近くに配置されている前記h+1行目吐出孔とは、前記第1方向に関して、間に2×n−1個の前記吐出孔を挟んで配置されており、
    前記i行目吐出孔(iは4、8、12、・・・4×(n−1)のすべて)と、当該i行目吐出孔の最も近くに配置されている前記i+1行目吐出孔とは、前記第1方向に関して、間にn−1個の前記吐出孔を挟んで配置されており、
    前記1行目吐出孔、前記2行目吐出孔、前記4×n−1行目吐出孔および前記4×n行目吐出孔は、前記(n−1)/2組目吐出孔と、前記(n+1)/2組目吐出孔との間に隣り合って配置されている請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
  4. 平面視したときに、
    前記複数の共通流路は、n本(nは4以上の偶数のいずれか1つ)存在し、
    前記複数の共通流路を、前記第2方向に並んでいる順に、1行目共通流路、2行目共通流路、・・・n行目共通流路とし、
    前記複数の吐出孔は、前記吐出孔が前記第1方向に所定間隔で並んで構成されている複数の吐出孔行を構成しており、
    該複数の吐出孔行は、4×n本存在し、かつ前記第2方向に並んで配置されており、
    1つの前記共通流路は、当該共通流路に沿って配置されている片側2行ずつ、両側を合わせて合計4行の前記吐出孔行に属する前記吐出孔と、前記加圧室を介して繋がっており、
    前記f行目共通流路(fは1、2、・・・nのすべて)と繋がっている前記吐出孔行を、前記第2方向に並んでいる順に、4×f−3行目吐出孔行、4×f−2行目吐出孔行、4×f−1行目吐出孔行、4×f行目吐出孔行とし、また、それらの前記吐出孔行に属する前記吐出孔を、それぞれ4×f−3行目吐出孔、4×f−2行目吐出孔、4×f−1行目吐出孔、4×f行目吐出孔とし、
    前記g行目共通流路(gは1、2、・・・n−1のすべて)と、前記g+1行目共通流路との間に配置されている4行の前記吐出孔行を合わせて、g組目吐出孔組とし、該g組目吐出孔組に属する前記吐出孔をg組目吐出孔とし、
    前記h行目吐出孔(hは3、5、7、・・・4×n−3のすべて)と、当該h行目吐出孔の最も近くに配置されている前記h+1行目吐出孔とは、前記第1方向に関して、間に2×n−1個の前記吐出孔を挟んで配置されており、
    前記i行目吐出孔(iは4、8、12、・・・4×(n−1)のすべて)と、当該i行目吐出孔の最も近くに配置されている前記i+1行目吐出孔とは、前記第1方向に関して、間にn−2個かn個かのいずれかの前記吐出孔を挟んで配置されており、
    前記1行目吐出孔と前記2行目吐出孔は、前記第1方向に隣り合って配置されており、
    前記1行目吐出孔と前記2行目吐出孔との前記吐出孔の対は、前記n/2組目吐出孔と、前記n/2−1組目吐出孔か前記n/2+1組目吐出孔かのいずれかの前記吐出孔との間に隣り合って配置されており、
    前記4×n−1行目吐出孔と前記4×n行目吐出孔は、前記第1方向に隣り合って配置されており、
    前記4×n−1行目吐出孔と前記4×n行目吐出孔との前記吐出孔の対は、前記n/2組目吐出孔と、前記n/2−1組目吐出孔か前記n/2+1組目吐出孔かのいずれかの前記吐出孔との間に隣り合って配置されている請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
  5. 平面視したときに、
    前記複数の共通流路は、n本(nは5以上の奇数のいずれか1つ)存在し、
    前記複数の共通流路を、前記第2方向に並んでいる順に、1行目共通流路、2行目共通流路、・・・n行目共通流路とし、
    前記複数の吐出孔は、前記吐出孔が前記第1方向に所定間隔で並んで構成されている複数の吐出孔行を構成しており、
    該複数の吐出孔行は、4×n本存在し、かつ前記第2方向に並んで配置されており、
    1つの前記共通流路は、当該共通流路に沿って配置されている片側2行ずつ、両側を合わせて合計4行の前記吐出孔行に属する前記吐出孔と、前記加圧室を介して繋がっており、
    前記f行目共通流路(fは1、2、・・・nのすべて)と繋がっている前記吐出孔行を、前記第2方向に並んでいる順に、4×f−3行目吐出孔行、4×f−2行目吐出孔行、4×f−1行目吐出孔行、4×f行目吐出孔行とし、また、それらの前記吐出孔行に属する前記吐出孔を、それぞれ4×f−3行目吐出孔、4×f−2行目吐出孔、4×f−1行目吐出孔、4×f行目吐出孔とし、
    前記g行目共通流路(gは1、2、・・・n−1のすべて)と、前記g+1行目共通流路との間に配置されている4行の前記吐出孔行を合わせて、g組目吐出孔組とし、該g組目吐出孔組に属する前記吐出孔をg組目吐出孔とし、
    前記h行目吐出孔(hは3、5、7、・・・4×n−3のすべて)と、当該h行目吐出孔の最も近くに配置されている前記h+1行目吐出孔とは、前記第1方向に関して、間に
    2×n−1個の前記吐出孔を挟んで配置されており、
    前記i行目吐出孔(iは4、8、12、・・・4×(n−1)のすべて)と、当該i行目吐出孔の最も近くに配置されている前記i+1行目吐出孔とは、前記第1方向に関して、間にn−2個かn個かのいずれかの前記吐出孔を挟んで配置されており、
    前記1行目吐出孔と前記2行目吐出孔は、前記第1方向に隣り合って配置されており、
    前記1行目吐出孔と前記2行目吐出孔との前記吐出孔の対は、前記(n−1)/2組目吐出孔と、前記(n+1)/2組目吐出孔との間に隣り合って配置されており、
    前記4×n−1行目吐出孔と前記4×n行目吐出孔は、前記第1方向に隣り合って配置されており、
    前記4×n−1行目吐出孔と前記4×n行目吐出孔との前記吐出孔の対は、前記(n−1)/2組目吐出孔と、前記(n+1)/2組目吐出孔との間に隣り合って配置されている請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
  6. 平面視して、前記吐出孔組に属する前記吐出孔だけを見たときに、
    前記第1方向に隣り合って配置されている前記吐出孔の一方が前記j1組目吐出孔であり、他方が前記j2組目吐出孔(ただしj1<j2)であるとすると、j2−j1=1であるか、j1=1、j2=n−1であるかのいずれかである請求項1から5のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
  7. 平面視したときに、
    前記k1行目吐出孔(k1は3、7、11、・・・4×n−5のすべて)は、前記第1方向に交差する第3方向に連なって配置されており、
    前記k2行目吐出孔(k2は4、8、12、・・・4×n−4のすべて)は、前記第3方向に連なって配置されており、
    前記k3行目吐出孔(k3は5、9、13、・・・4×n−3のすべて)は、前記第3方向に連なって配置されており、
    前記k4行目吐出孔(k4は6、10、14、・・・4×n−2のすべて)は、前記第3方向に連なって配置されている請求項1から6のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
  8. 請求項1から7のいずれかに記載の前記液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドを制御する制御部を備えていることを特徴とする記録装置。
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