JP2015044361A - Liquid jet head and liquid jet device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。 The present invention relates to a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus.
従来、被記録媒体に液滴状のインク（以下、単にインク滴という。）を吐出して、被記録媒体に画像や文字を記録する装置として、インクジェットヘッド（液体噴射ヘッド）を備えたインクジェットプリンタ（液体噴射装置）がある。
一般に、インクジェットヘッドは、複数のノズル孔からなるノズル列を有するノズルプレートと、ノズル孔に連通する複数のチャネルを有するアクチュエータプレートと、各チャネルそれぞれに連通する共通インク室を有するカバープレートと、を備えている。この構成によれば、チャネル内を収縮させてチャネル内の圧力を上昇させることで、チャネル内のインクをノズル孔から吐出させ、被記録媒体上にインク滴を着弾させるようになっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an ink jet printer provided with an ink jet head (liquid ejecting head) as an apparatus for recording an image or characters on a recording medium by ejecting droplet-like ink (hereinafter simply referred to as ink droplets) onto the recording medium. (Liquid ejecting apparatus).
In general, an inkjet head includes a nozzle plate having a nozzle row composed of a plurality of nozzle holes, an actuator plate having a plurality of channels communicating with the nozzle holes, and a cover plate having a common ink chamber communicating with each channel. I have. According to this configuration, the inside of the channel is contracted to increase the pressure in the channel, whereby the ink in the channel is ejected from the nozzle hole, and the ink droplet is landed on the recording medium.
近時では、インクジェットヘッドにレーザヘッドを搭載し、このレーザヘッドから出射される光束を用いてインク滴を乾燥させる技術が開発されている。レーザヘッドは、発光部、及び発光部から出射された光束を集光するレンズ等を主に備えている。
この場合、インクジェットヘッドと被記録媒体とを相対移動させながら、ノズル孔からインク滴を吐出するとともに、被記録媒体上におけるインク滴の着弾位置に向けて光束を照射する。発光部から出射される光束は、レンズで集光された後、被記録媒体上に着弾したインク滴に照射される。
これにより、インク滴を瞬時に乾燥させることができるので、被記録媒体上に着弾したインク滴が濡れ拡がるのを抑制し、微細な印字パターンを得ることができるとされている。
Recently, a technique has been developed in which a laser head is mounted on an inkjet head and ink droplets are dried using a light beam emitted from the laser head. The laser head mainly includes a light emitting unit and a lens that collects a light beam emitted from the light emitting unit.
In this case, the ink droplets are ejected from the nozzle holes while the ink jet head and the recording medium are moved relative to each other, and the light beam is irradiated toward the landing position of the ink droplets on the recording medium. The light beam emitted from the light emitting unit is collected by a lens and then irradiated to an ink droplet that has landed on a recording medium.
Thus, the ink droplets can be dried instantaneously, so that the ink droplets that have landed on the recording medium are prevented from spreading and a fine print pattern can be obtained.
しかしながら、上述の構成にあっては、インクジェットヘッドの外側に別体のレーザヘッドを搭載するため、ノズル孔に対するレーザヘッド（レンズ）の位置決め精度が低いという問題がある。また、ノズル孔とレーザヘッドとの間の距離が長くなるため、被記録媒体上におけるレーザヘッドの照射位置が、インク滴の着弾位置まで移動するのに時間がかかる。
その結果、インク滴への光束の照***度が低く、インク滴の乾燥に時間がかかるため、インク滴が被記録媒体上に濡れ広がるおそれがある。
However, in the above configuration, since a separate laser head is mounted outside the inkjet head, there is a problem that the positioning accuracy of the laser head (lens) with respect to the nozzle hole is low. Further, since the distance between the nozzle hole and the laser head becomes long, it takes time for the irradiation position of the laser head on the recording medium to move to the landing position of the ink droplet.
As a result, the irradiation accuracy of the light flux to the ink droplet is low, and it takes time to dry the ink droplet, so that the ink droplet may spread on the recording medium.
そこで、例えば下記特許文献１には、ノズルプレートのうち、ノズル孔に隣接する部分に透過液が導入される照射ノズルと、照射ノズルの上方に配設されたレーザアレイと、を備え、照射ノズルの開口端縁に、透過液の表面張力によってノズルプレートに対して被記録媒体側に向けて突出する液体レンズを形成する構成が開示されている。
この構成によれば、ノズルプレートに液体レンズを配設できるので、ノズル孔と照射ノズル（液体レンズ）との位置精度を向上できるとともに、光束の照射位置とインク滴の着弾位置との距離を短縮できるとされている。
Therefore, for example,
According to this configuration, since the liquid lens can be disposed on the nozzle plate, the positional accuracy between the nozzle hole and the irradiation nozzle (liquid lens) can be improved, and the distance between the light beam irradiation position and the ink droplet landing position can be shortened. It is supposed to be possible.
しかしながら、上述した従来技術のように、液体レンズを用いる場合、正確で安定したレンズ形状を透過液の表面張力により形成することが困難である。この場合、光軸や焦点が不安定になるため、インク滴への光束の照***度が依然低く、所望の光エネルギーをインク滴に与えることが難しい。 However, when a liquid lens is used as in the prior art described above, it is difficult to form an accurate and stable lens shape by the surface tension of the permeate. In this case, since the optical axis and the focus become unstable, the irradiation accuracy of the light flux to the ink droplet is still low, and it is difficult to give desired light energy to the ink droplet.
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、液体に対して所望の光エネルギーを与え、液滴を効果的に乾燥させることができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することである。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus that can provide desired light energy to a liquid and effectively dry droplets. Is to provide.
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を提供する。
（１）本発明に係る液体噴射ヘッドは、液体を噴射する複数の噴射孔が並設された噴射孔プレートと、液体が充填されるとともに、前記噴射孔に連通する複数の噴射チャネルが並設されたアクチュエータプレートと、前記噴射孔から噴射された液体を加熱するための光束が伝搬される光束伝搬手段と、を備え、前記光束伝搬手段は、光束を全反射条件で伝搬させる第１光導波路と、前記第１光導波路の出射側端部に接続されるとともに、中心から外周側に向けて屈折率が連続的に変化する第２光導波路と、を備えていることを特徴としている。
The present invention provides the following means in order to solve the above problems.
(1) A liquid jet head according to the present invention includes a jet hole plate in which a plurality of jet holes for jetting liquid are arranged in parallel, and a plurality of jet channels that are filled with liquid and communicate with the jet holes. A first optical waveguide for propagating the light beam under total reflection conditions, and a light beam propagation means for propagating a light beam for heating the liquid ejected from the ejection hole. And a second optical waveguide that is connected to the output side end of the first optical waveguide and whose refractive index continuously changes from the center toward the outer peripheral side.
この構成によれば、光束伝搬手段から出射される光束が、噴射孔から噴射された液体、または被記録媒体における液体の着弾位置に照射されることで、液体が加熱されることになる。これにより、液体を乾燥させ、液体の粘度を上昇させることができるので、被記録媒体に着弾した液体が濡れ広がるのを抑制できる。その結果、微細な印字パターンを得ることができる。
特に、本発明の構成によれば、第２光導波路が、中心から外周側に向かうにつれ、連続的に屈折率が減少するため（いわゆる、グレーデッドインデックス型）、第２光導波路の長さを調整することで、光束の出射角を自由に設定することができる。この場合、第２光導波路が光学部材として機能するので、この第２光導波路を第１光導波路に直接接続することで、第１光導波路に対して光学部材を高精度に位置決めできる。
また、光束の出射角を調整することで、噴射孔から噴射される液体への光束の照***度を向上できるとともに、光束伝搬手段から所望の光軸や焦点で光束を出射させることができるので、所望の光エネルギーを液体に与えることができる。その結果、液体を効率的に乾燥させ、液体が被記録媒体上に濡れ広がるのを確実に抑制できる。
さらに、レンズ等の光学部材を光束伝搬手段と別体で設ける必要がないので、低コスト化を図ることができる。
According to this configuration, the liquid is heated by irradiating the landing position of the liquid ejected from the ejection hole or the liquid on the recording medium with the luminous flux emitted from the luminous flux propagation means. Accordingly, the liquid can be dried and the viscosity of the liquid can be increased, so that the liquid that has landed on the recording medium can be prevented from spreading. As a result, a fine print pattern can be obtained.
In particular, according to the configuration of the present invention, since the refractive index continuously decreases from the center toward the outer peripheral side (so-called graded index type), the length of the second optical waveguide is reduced. By adjusting, the emission angle of the light beam can be set freely. In this case, since the second optical waveguide functions as an optical member, the optical member can be accurately positioned with respect to the first optical waveguide by directly connecting the second optical waveguide to the first optical waveguide.
In addition, by adjusting the emission angle of the light beam, the irradiation accuracy of the light beam to the liquid ejected from the injection hole can be improved, and the light beam can be emitted from the light beam propagation means at a desired optical axis or focal point. Desired light energy can be imparted to the liquid. As a result, it is possible to efficiently dry the liquid and reliably suppress the liquid from spreading on the recording medium.
Furthermore, since it is not necessary to provide an optical member such as a lens separately from the light beam propagation means, the cost can be reduced.
（２）上記本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、前記第２光導波路の長さをＬ、前記第２光導波路の正弦波的な光路の周期をＰとすると、Ｌ＝（０．２５＋０．５ｎ）×Ｐ（ｎは非負整数）に設定されていてもよい。
この構成によれば、第２光導波路から出射される光束が集光するように、第２光導波路の長さが設定されるため、液体に対してより効率的に光エネルギーを与えることができる。そのため、液体をより効率的に加熱できる。
(2) In the liquid jet head according to the present invention, if the length of the second optical waveguide is L and the period of the sinusoidal optical path of the second optical waveguide is P, L = (0.25 + 0.5n ) × P (n is a non-negative integer).
According to this configuration, since the length of the second optical waveguide is set so that the light beam emitted from the second optical waveguide is condensed, the light energy can be more efficiently given to the liquid. . Therefore, the liquid can be heated more efficiently.
（３）上記本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、前記第２光導波路の長さをＬ、前記第２光導波路の正弦波的な光路の周期をＰとすると、（０．２５＋０．５ｎ）×Ｐ＜Ｌ＜（０．５＋０．５ｎ）×Ｐ（ｎは非負整数）に設定されていてもよい。
この構成によれば、第２光導波路から出射される光束がコリメート光となるように、第２光導波路の長さが設定されるため、光束伝搬手段から出射される光束の照射範囲を拡大できる。その結果、より確実に液体を照射することができる。
(3) In the liquid jet head according to the present invention, if the length of the second optical waveguide is L and the period of the sinusoidal optical path of the second optical waveguide is P, (0.25 + 0.5n) × P <L <(0.5 + 0.5n) × P (n is a non-negative integer) may be set.
According to this configuration, since the length of the second optical waveguide is set so that the light beam emitted from the second optical waveguide becomes collimated light, the irradiation range of the light beam emitted from the light beam propagation means can be expanded. . As a result, the liquid can be irradiated more reliably.
（４）上記本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、前記光束伝搬手段は、前記第２光導波路の出射側端部に接続されて、その全体で光束を伝搬する第３光導波路を備えていてもよい。
この構成によれば、第３光導波路の全体で光束が伝搬されるため、第２光導波路から入射された入射角を維持したまま、光路を延長することができる。そのため、光導波路の光路調整が容易になる。
(4) In the liquid ejecting head according to the aspect of the invention, the light flux propagating unit may include a third optical waveguide that is connected to an emission side end of the second optical waveguide and propagates the light flux as a whole. Good.
According to this configuration, since the light beam propagates through the entire third optical waveguide, the optical path can be extended while maintaining the incident angle incident from the second optical waveguide. Therefore, the optical path adjustment of the optical waveguide becomes easy.
（５）上記本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、前記第３光導波路の出射側端面には、前記第３光導波路内に導入された光束を反射させるミラー面が形成されていてもよい。
この構成によれば、ミラー面により、光束を反射させることで、液体の噴射軌跡上や着弾位置等に光束を導き易くなるので、液体をより効率的に加熱できる。
(5) In the liquid jet head according to the present invention, a mirror surface that reflects a light beam introduced into the third optical waveguide may be formed on an emission side end surface of the third optical waveguide.
According to this configuration, since the light beam is reflected by the mirror surface, it becomes easier to guide the light beam on the liquid ejection locus, the landing position, or the like, so that the liquid can be heated more efficiently.
（６）上記本発明に係る液体噴射装置において、上記本発明の液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、を備えていることを特徴としている。
この構成によれば、上記本発明の液体噴射ヘッドを備えているため、微細な印字パターンを得ることができる。
(6) The liquid ejecting apparatus according to the invention includes the liquid ejecting head according to the invention, and a moving mechanism that relatively moves the liquid ejecting head and the recording medium. .
According to this configuration, since the liquid jet head of the present invention is provided, a fine print pattern can be obtained.
本発明によれば、液体に対して所望の光エネルギーを与え、液滴を効果的に乾燥させることができる。 According to the present invention, desired light energy can be given to a liquid, and a droplet can be dried effectively.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、本発明の液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置の一例として、インク（液体）を利用して記録紙等の被記録媒体に記録を行うインクジェットプリンタ（以下、単にプリンタという）を例に挙げて説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, as an example of a liquid ejecting apparatus including the liquid ejecting head of the present invention, an ink jet printer that performs recording on a recording medium such as recording paper using ink (liquid) (hereinafter simply referred to as a printer). Will be described as an example.
［プリンタ］
図１はプリンタ１の概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態のプリンタ１は、被記録媒体Ｓを搬送する一対の搬送手段２，３と、被記録媒体Ｓに図示しないインク（液体）を吐出するインクジェットヘッド４と、インクジェットヘッド４にインクを供給するインク供給手段５と、インクジェットヘッド４を被記録媒体Ｓの搬送方向（Ｙ方向）と直交する走査方向（Ｘ方向）に走査させる走査手段６と、インクジェットヘッド４から吐出されるインク（インク滴）を加熱するインク滴加熱手段７と、を備えている。なお、被記録媒体Ｓとしては、紙や、樹脂フィルム、ガラス、セラミックス等、種々の材料を用いることができる。
[Printer]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the
As shown in FIG. 1, the
また、本実施形態のプリンタ１には、搬送手段２，３、インクジェットヘッド４、インク供給手段５、走査手段６、及びインク滴加熱手段７等に電気的に接続されて相互に信号を送受信する制御ユニット８が設けられている。なお、図１中符号９は、プリンタ１の外観を構成する筺体９であり、この筺体９に上述した各構成品が搭載されている。また、本実施形態では、Ｙ方向及びＸ方向の２方向に直交する上下方向をＺ方向とする。
Further, the
一対の搬送手段２，３は、Ｙ方向に間隔をあけて配置されており、一方の搬送手段２がＹ方向の上流側に位置し、他方の搬送手段３がＹ方向の下流側に位置している。これら搬送手段２，３は、Ｘ方向に延設されたグリッドローラ２ａ，３ａと、このグリッドローラ２ａ，３ａに対して平行に配置されるとともに、グリッドローラ２ａ，３ａとの間で被記録媒体Ｓを挟み込むピンチローラ２ｂ，３ｂと、グリッドローラ２ａ，３ａをその軸回りに回転させるモータ等の図示しない駆動機構と、をそれぞれ備えている。
そして、一対の搬送手段２，３のグリッドローラ２ａ，３ａを回転させることで、被記録媒体ＳをＹ方向に沿った矢印Ａ方向に搬送することが可能とされている。
The pair of conveying
Then, by rotating the
インク供給手段５は、インクが収容されたインクタンク１０と、インクタンク１０及びインクジェットヘッド４間を接続するインク配管１１と、を備えている。
図示の例では、インクタンク１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の四色のインクがそれぞれ収容されたインクタンク１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０ＢがＹ方向に並んで配置されている。インク配管１１は、例えば可撓性を有するフレキシブルホースであり、インクジェットヘッド４を支持するキャリッジ１６の動作（移動）に追従可能とされている。
The ink supply unit 5 includes an
In the example shown in the drawing, the
走査手段６は、Ｘ方向に延び、Ｙ方向に間隔をあけて互いに平行に配置された一対のガイドレール１５と、これら一対のガイドレール１５に沿って移動可能に配置されたキャリッジ１６と、このキャリッジ１６をＸ方向に移動させる駆動機構１７と、を備えている。
駆動機構１７は、一対のガイドレール１５の間に配置され、Ｘ方向に間隔をあけて配置された一対のプーリ１８と、これら一対のプーリ１８の間に巻回されてＸ方向に移動する無端ベルト１９と、一方のプーリ１８を回転駆動させる駆動モータ２０と、を備えている。
The scanning means 6 includes a pair of
The
キャリッジ１６は、無端ベルト１９に連結されており、一方のプーリ１８の回転駆動による無端ベルト１９の移動に伴ってＸ方向に移動可能とされている。また、キャリッジ１６には、複数のインクジェットヘッド４がＸ方向に並んだ状態で搭載されている。図示の例では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各インクをそれぞれ吐出する４つのインクジェットヘッド４、すなわちインクジェットヘッド４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂがキャリッジ１６に搭載されている。なお、上述した搬送手段２，３及び走査手段６により、インクジェットヘッド４と被記録媒体Ｓとを相対的に移動させる搬送手段を構成している。
The
＜インクジェットヘッド＞
次に、上述したインクジェットヘッド４について詳述する。図２は、インクジェットヘッド４の斜視図である。なお、インクジェットヘッド４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂは、供給されるインクの色以外は何れも同一の構成からなるため、以下の説明では、まとめてインクジェットヘッド４として説明する。
図２に示すように、インクジェットヘッド４は、キャリッジ１６に固定される固定プレート２５と、この固定プレート２５上に固定されたヘッドチップ２６と、インク供給手段５から供給されたインクを、ヘッドチップ２６の後述するインク導入孔４１ａ（図３参照）にさらに供給するインク供給部２７と、ヘッドチップ２６に駆動電圧を印加する制御手段２８と、を備えている。
<Inkjet head>
Next, the above-described
As shown in FIG. 2, the
インクジェットヘッド４は、駆動電圧が印加されることで、各色のインクを所定の吐出量で吐出する。このとき、インクジェットヘッド４が走査手段６によりＸ方向に移動することで、被記録媒体Ｓにおける所定範囲に記録を行うことができ、この走査を搬送手段２，３により被記録媒体ＳをＹ方向に搬送しながら繰り返し行うことで、被記録媒体Ｓの全体に記録を行うことが可能となる。
The
固定プレート２５には、アルミ等の金属製のベースプレート３０がＺ方向に沿って起立した状態で固定されているとともに、ヘッドチップ２６の後述するインク導入孔４１ａにインクを供給する流路部材３１が固定されている。流路部材３１の上方には、インクを貯留する貯留室を内部に有する圧力緩衝器３２がベースプレート３０に支持された状態で配置されている。そして、流路部材３１と圧力緩衝器３２とはインク連結管３３を介して連結され、圧力緩衝器３２にはインク配管１１が接続されている。
A
そして、圧力緩衝器３２は、インク配管１１を介してインクが供給されると、インクを内部の貯留室内に一旦貯留した後、所定量のインクをインク連結管３３及び流路部材３１を介してインク導入孔４１ａに供給する。
なお、これら流路部材３１、圧力緩衝器３２及びインク連結管３３により、上述したインク供給部２７を構成している。
When the ink is supplied through the
The
また、固定プレート２５には、ヘッドチップ２６を駆動するための集積回路等の制御回路（駆動回路）３５が搭載されたＩＣ基板３６が取り付けられている。この制御回路３５と、ヘッドチップ２６の後述するコモン電極５０及びダミー電極５２と、は、図示しない配線パターンがプリント配線されたフレキシブル基板３７を介して電気接続されている。これにより、制御回路３５は、フレキシブル基板３７を介してコモン電極５０とダミー電極５２との間に駆動電圧を印加することが可能とされる。
そして、これら制御回路３５が搭載されたＩＣ基板３６、及びフレキシブル基板３７により、上述した制御手段２８を構成している。なお、ＩＣ基板３６には、上述した制御ユニット８がフレキシブル基板２１（図１参照）を介して接続される。
An
The above-described control means 28 is configured by the
（ヘッドチップ）
続いて、ヘッドチップ２６について詳細に説明する。図３はヘッドチップ２６の斜視図であり、図４はヘッドチップ２６の分解斜視図である。
図３、図４に示すように、ヘッドチップ２６は、アクチュエータプレート４０、カバープレート４１、支持プレート４２及びノズルプレート４３を備え、後述する吐出チャネル（噴射チャネル）４５Ａの長手方向（Ｙ方向）端部に臨むノズル孔４３ａからインクを吐出する、いわゆるエッジシュートタイプとされている。
(Head chip)
Next, the
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図５はアクチュエータプレート４０とカバープレート４１とを分解した状態における拡大斜視図であり、図６は図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
図４〜図６に示すように、アクチュエータプレート４０は、分極方向が厚さ方向（Ｘ方向）で異なる第１アクチュエータプレート４０Ａ及び第２アクチュエータプレート４０Ｂの、２枚のプレートを積層した積層プレートとされている（いわゆる、シェブロン方式）。これら第１アクチュエータプレート４０Ａ及び第２アクチュエータプレート４０Ｂは、ともに厚さ方向（Ｘ方向）に分極処理された圧電基板、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）セラミックス基板であり、互いの分極方向を反対に向けた状態で接合されている。
5 is an enlarged perspective view of the
As shown in FIGS. 4 to 6, the
アクチュエータプレート４０は、平面視長方形状のものであり、その長手方向をＹ方向とし、短手方向をＺ方向とする。なお、本実施形態のヘッドチップ２６はエッジシュート対応のため、Ｘ方向、すなわち厚さ方向がプリンタ１におけるインクジェットヘッド４の走査方向に一致し、Ｙ方向、すなわち長手方向が被記録媒体Ｓの搬送方向に一致し、Ｚ方向、すなわち短手方向が走査方向に一致する。
また、本実施形態では、アクチュエータプレート４０におけるＺ方向の両側に位置する側面のうち、ノズルプレート４３に対向する側面を前端面４０ａと称し、この前端面４０ａとはＺ方向の反対側に位置する側面を後端面４０ｂと称する。
The
In the present embodiment, of the side surfaces of the
図５、図６に示すように、アクチュエータプレート４０の一方の主面（カバープレート４１側に位置する面）４０ｃ（図５，６参照）には、Ｙ方向に所定の間隔をあけて並んだ複数のチャネル４５が形成されている。これら複数のチャネル４５は、一方の主面４０ｃ側に開口した状態でＺ方向に沿って直線状に延びる溝部であり、Ｚ方向の一方側がアクチュエータプレート４０の前端面４０ａ側に開口している。これら複数のチャネル４５の間には、断面矩形状でＺ方向に延びる駆動壁４６が形成され、この駆動壁４６によって各チャネル４５はそれぞれ区分けされている。
As shown in FIGS. 5 and 6, one main surface (surface located on the
また、複数のチャネル４５は、インクが充填される吐出チャネル４５Ａ（いわゆる、コモン溝）と、インクが充填されないダミーチャネル４５Ｂ（いわゆる、アクティブ溝）と、に大別される。そして、これら吐出チャネル４５Ａとダミーチャネル４５Ｂとは、Ｙ方向に交互に並んで配置されている。
複数のチャネル４５のうち、吐出チャネル４５Ａは、アクチュエータプレート４０の後端面４０ｂ側に開口することなく、前端面４０ａ側にだけ開口した状態で形成されている。なお、図示の例において、吐出チャネル４５Ａの後端面４０ｂ側は、後端面４０ｂに向かうに従い漸次浅くなっている。一方、ダミーチャネル４５Ｂについては、アクチュエータプレート４０の前端面４０ａ側だけでなく、後端面４０ｂ側にも開口するように形成されている。
The plurality of
Of the plurality of
吐出チャネル４５Ａの内壁面、すなわちＹ方向に向かい合う一対の側壁面及び底壁面には、コモン電極５０が形成されている。このコモン電極５０は、吐出チャネル４５Ａに沿ってＺ方向に延び、アクチュエータプレート４０の一方の主面４０ｃ上に形成されたコモン端子５１（図５参照）に導通している。
なお、各コモン端子５１はそれぞれ電気的に独立するようにパターン形成されている。また、本実施形態のコモン電極５０は、上述したように吐出チャネル４５Ａにおける内壁面の全体に形成されているので、一対の側壁面上に形成された側面電極５０ａと、底壁面上に形成され、側面電極５０ａ同士を接続する底面電極５０ｂと、で断面Ｕ字状に形成された電極とされている。
A
Each
一方、ダミーチャネル４５Ｂの内壁面のうち、Ｙ方向に向かい合う一対の側壁面には、その全面に亘ってダミー電極５２がそれぞれ形成されている。これらダミー電極５２は、ダミーチャネル４５Ｂに沿ってＺ方向に延び、アクチュエータプレート４０の一方の主面４０ｃ上に形成されたダミー端子５３（図５参照）に導通している。
On the other hand, on the pair of side wall surfaces facing the Y direction among the inner wall surfaces of the
なお、ダミー端子５３は、アクチュエータプレート４０の一方の主面４０ｃ上における後端面４０ｂ側に形成されており、吐出チャネル４５Ａを挟んだ両側に位置するダミー電極５２同士（異なるダミーチャネル４５Ｂ内に形成されたダミー電極５２同士）を接続するように形成されている。この際、ダミー端子５３は、一方の主面４０ｃ上において、コモン端子５１よりも後端面４０ｂ側に離間した位置でＹ方向に延びることで、ダミー電極５２同士をブリッジ状に繋いでいる。
The
なお、本実施形態のダミー電極５２は、上述したコモン電極５０と同様に、ダミーチャネル４５Ｂの内壁面全体に一旦形成された後、内壁面における底壁面上に形成された電極部分がレーザ加工やダイシング加工等によって分断されることで、ダミーチャネル４５Ｂの一対の側壁面にそれぞれ電気的に切り離された状態で形成される。
Note that the
図３、図４に示すように、上述したカバープレート４１は、アクチュエータプレート４０の一方の主面４０ｃ上に重ね合されている。このカバープレート４１には、インク導入孔４１ａがＹ方向に長い平面視矩形状に形成されている。
図６に示すように、このインク導入孔４１ａには、上述した流路部材３１（図２参照）を介して供給されてきたインクを吐出チャネル４５Ａ内に導入させ、かつダミーチャネル４５Ｂ内への導入を規制する複数のスリット５５ａが形成されたインク導入板５５が形成されている。つまり、複数のスリット５５ａは、吐出チャネル４５Ａに対応する位置に形成され、各吐出チャネル４５Ａ内にのみインクを充填することが可能とされる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
As shown in FIG. 6, the ink introduced into the
なお、カバープレート４１は、例えばアクチュエータプレート４０と同じＰＺＴセラミックス基板で形成され、アクチュエータプレート４０と同じ熱膨張をさせることで、温度変化に対する反りや変形を抑制している。但し、この場合に限られず、アクチュエータプレート４０とは異なる材料でカバープレート４１を形成しても構わないが、熱膨張係数が近い材料を用いることが好ましい。
The
図３、図４に示すように、支持プレート４２は、重ね合されたアクチュエータプレート４０及びカバープレート４１を支持するともに、ノズルプレート４３を同時に支持している。支持プレート４２には、Ｙ方向に沿って嵌合孔４２ａが形成されており、重ね合されたアクチュエータプレート４０及びカバープレート４１を嵌合孔４２ａ内に嵌め込んだ状態で支持している。この際、支持プレート４２は、アクチュエータプレート４０の前端面４０ａと面一となるように組み合わされている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
ノズルプレート４３は、支持プレート４２及びアクチュエータプレート４０の前端面４０ａに、例えば接着等により固定されている。
ノズルプレート４３は、光透過性を有する材料、例えばポリイミド等の樹脂材料からなるフィルム状とされている。なお、樹脂材料の他に、ガラス等により形成してもよく、また後述するレーザ光源６０として、波長が赤外領域のものを利用する場合には、赤外光に対して透明な材料であるシリコンにより形成しても構わない。
The
The
また、ノズルプレート４３には、Ｙ方向に所定の間隔をあけて複数のノズル孔４３ａが一列に並んだ状態で形成されている。これらノズル孔４３ａは、複数の吐出チャネル４５Ａに対してそれぞれ対向する位置に形成されており、各吐出チャネル４５Ａ内に連通する。なお、通常時にノズル孔４３ａからインクが吐出されないように、各ノズル孔４３ａにおいて適切なメニスカスが保たれている。
The
（インク滴加熱手段）
ここで、上述したインク滴加熱手段７は、光束を出射するレーザ光源６０と、レーザ光源６０から出射される光束を伝搬させる複数の光束伝搬手段６１と、を有している。
(Ink droplet heating means)
Here, the ink
レーザ光源６０は、各光束伝搬手段６１の本数、本実施形態では各吐出チャネル４５Ａに対応して複数の発光部（不図示）がアレイ状に配列された、いわゆる半導体アレイレーザ等により構成されている。図１の例において、レーザ光源６０は、筺体９側に設置された制御ユニット８内に設けられている。
レーザ光源６０は、図示しないレーザ駆動回路に接続されており、上述した制御ユニット８から送信される画像データに基づいて制御される。レーザ駆動回路は、レーザ光源６０の発光部それぞれに対応する複数のスイッチ素子を有し、各スイッチ素子を介して発光部それぞれに対して選択的に駆動信号が送信される。各レーザ光源６０の発光部には、光束伝搬手段６１の入射側端部が接続されており、各発光部から出射される光束が光束伝搬手段６１内に供給されるようになっている。
The
The
図７は、図５のＣ矢視に相当する拡大断面図である。
図５〜図７に示すように、光束伝搬手段６１は、レーザ光源６０の各発光部から出射される光束を各別に伝搬するものであって、本実施形態ではノズル数（ノズル孔４３ａ及び吐出チャネル４５Ａの数）と同数設けられている。また、本実施形態の光束伝搬手段６１は、第１光ファイバ（第１光導波路）６５と、第１光ファイバ６５の出射側端面に接続された第２光ファイバ（第２光導波路）６６と、を備えている。なお、各光ファイバ６５，６６は、石英やプラスチック等により構成されている。
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view corresponding to the arrow C in FIG.
As shown in FIGS. 5 to 7, the light beam propagation means 61 propagates the light beams emitted from the respective light emitting portions of the
第１光ファイバ６５は、コア６５ａと、コア６５ａの屈折率より低い屈折率の材料からなり、コア６５ａに密着してコア６５ａを封止するクラッド６５ｂと、を有する断面視円形状のものである。また、第１光ファイバ６５は、いわゆるステップインデックス（ＳＩ）型の光ファイバであり、コア６５ａの屈折率が中心から外周側に向けて一様であるとともに、コア６５ａとクラッド６５ｂとの界面のみで不連続に変化する。この場合、レーザ光源６０から出射された光束は、コア６５ａとクラッド６５ｂとの間の屈折率の違いにより全反射条件で伝搬される。
The first
図１に示すように、各第１光ファイバ６５の入射側端部は、レーザ光源６０の各発光部から引き出された後、束ねられた状態で、ヘッドチップ２６の流路部材３１まで引き回されている。なお、光束伝搬手段６１は、各インクジェットヘッド４それぞれに対応して設けられている。しかし、図１においては、説明を分かり易くするため、各光束伝搬手段６１を代表して、一のヘッドチップ２６（インクジェットヘッド４）に接続される光束伝搬手段６１のみを示し、他のヘッドチップ２６（インクジェットヘッド４）に接続される光束伝搬手段６１の図示を省略している。
As shown in FIG. 1, the incident side end of each first
図２に示すように、流路部材３１まで引き回された第１光ファイバ６５は、流路部材３１のうち、Ｙ方向に沿う一端部に形成された貫通孔６４内を通ってカバープレート４１のインク導入孔４１ａ内のうち、Ｙ方向に沿う一端側に引き回されている。なお、貫通孔６４内には、第１光ファイバ６５と、貫通孔６４の内面と、の隙間を封止する樹脂材料等からなる図示しない封止剤が設けられている。
インク導入孔４１ａ内に引き回された各第１光ファイバ６５は、インク導入孔４１ａ内をＹ方向の他端側に向けて配索され、Ｙ方向に並んで配列された各吐出チャネル４５Ａ内に１本ずつ分配されている。
As shown in FIG. 2, the first
The first
図５〜図７に示すように、各吐出チャネル４５Ａ内に分配された第１光ファイバ６５は、各吐出チャネル４５Ａ内でそれぞれ保持されている。具体的に、第１光ファイバ６５は、各吐出チャネル４５Ａ内を底壁面に沿ってＺ方向に配索されている。第１光ファイバ６５の出射側端面は、第２光ファイバ６６を介してノズルプレート４３の内面（アクチュエータプレート４０との接着面）に突き当たっている。
As shown in FIGS. 5 to 7, the first
第２光ファイバ６６は、断面視円形状のものであり、その入射側端面が第１光ファイバ６５の出射側端面に融着等により同軸状に接続されている。本実施形態の第２光ファイバ６６は、いわゆるグレーデッドインデックス（ＧＩ）型の光ファイバであり、光束を伝搬するフィールド内において、その中心の屈折率が外周の屈折率より大きくなっており、中心から外周側に向かうに従い、連続的に屈折率が減少している。これにより、第２光ファイバ６６内において、光束は正弦波的な光路で伝搬する。なお、第２光ファイバ６６は、クラッドにより封止しても構わない。
The second
ここで、第２光ファイバ６６において、中心からの径方向に沿う距離ｒでの屈折率ｎは次式（１）で表される。なお、次式において、ｎ０はコア中心の屈折率であり、√Ａを一般的に屈折率分布定数と呼ぶ。
ｎ（ｒ）＝ｎ０×（１−（Ａ／２）×ｒ×ｒ）・・・（１）（ｎは非負整数）
Here, in the second
n (r) = n0 * (1- (A / 2) * r * r) (1) (n is a non-negative integer)
また、第２光ファイバ６６における正弦波的な光路の周期をピッチＰとすると、ピッチＰは次式（２）で表される。
Ｐ＝２π／√Ａ・・・（２）（ｎは非負整数）
When the period of the sinusoidal optical path in the second
P = 2π / √A (2) (n is a non-negative integer)
つまり、第２光ファイバ６６の長さＬを調整することで、第２光ファイバ６６から出射される光束の出射角を調整することができる。本実施形態では、第２光ファイバ６６から出射される光束が集光するように、第２光ファイバ６６の長さＬが設定されている。この場合、第２光ファイバ６６の長さＬは、次式（３）で表される。
（０．２５＋０．５ｎ）×Ｐ＜Ｌ＜（０．５＋０．５ｎ）×Ｐ・・・（３）（ｎは非負整数）
特に、本実施形態において、第２光ファイバ６６の長さＬは、被記録媒体Ｓとノズルプレート４３との間で、ノズル孔４３ａから吐出されるインク滴に対して焦点が位置するように設定されていることが好ましい。
That is, by adjusting the length L of the second
(0.25 + 0.5n) × P <L <(0.5 + 0.5n) × P (3) (n is a non-negative integer)
In particular, in the present embodiment, the length L of the second
そして、第２光ファイバ６６の出射側端面は、第２光ファイバ６６と同等の屈折率を有する材料からなる接着剤により、ノズルプレート４３の内面に接着されている。これにより、第２光ファイバ６６の出射側端面と、ノズルプレート４３の内面と、の間にインクが入り込むことが防止されている。また、光束伝搬手段６１のうち、各吐出チャネル４５Ａ内に位置する部分は、各吐出チャネル４５Ａの底壁面に接着剤等により固定されている。
The emission-side end surface of the second
この場合、Ｚ方向から見た平面視において、光束伝搬手段６１（第２光ファイバ６６）の出射側端面は、インクジェットヘッド４の走査方向（Ｘ方向）でノズル孔４３ａと重なる位置に配置されている。本実施形態では、インクジェットヘッド４の走査方向（Ｘ方向）に沿う奥側（吐出チャネル４５Ａの底壁面側）に、光束伝搬手段６１の出射側端面が配置されている。このように、光束伝搬手段６１の出射側端部は、各吐出チャネル４５Ａ内に保持されることで、アクチュエータプレート４０に対する位置決めが行われている。すなわち、本実施形態において、各吐出チャネル４５Ａは、光束伝搬手段６１の位置決めを行う位置決め溝として機能する。
In this case, the emission side end face of the light beam propagation means 61 (second optical fiber 66) is arranged at a position overlapping the
［プリンタの動作方法］
次に、上述したように構成されたプリンタ１を利用して、被記録媒体Ｓに文字や図形等を記録する場合について以下に説明する。
図１に示すように、例えば、一対の搬送手段２，３により被記録媒体ＳをＹ方向に搬送させながら、走査手段６によりキャリッジ１６を介して各インクジェットヘッド４をＸ方向に往復移動させる。そしてこの間に、各インクジェットヘッド４より４色のインクを被記録媒体Ｓに適宜吐出させることで、文字や画像等の記録を行うことができる。
[How the printer works]
Next, a case where characters, figures, and the like are recorded on the recording medium S using the
As shown in FIG. 1, for example, while the recording medium S is conveyed in the Y direction by a pair of conveying
ここで、各インクジェットヘッド４の動きについて、以下に詳細に説明する。
キャリッジ１６（図１参照）によって往復移動が開始されると、制御ユニット８は例えばヘッドチップ２６の制御回路３５、及びレーザ光源６０のレーザ駆動回路に対して画像データを送信する。
まず、ヘッドチップ２６の制御回路３５は送信された画像データに基づいて、各吐出チャネル４５Ａのコモン端子５１及びダミー端子５３のうち、駆動させる吐出チャネル４５Ａのコモン端子５１及びダミー端子５３間に電圧を印加する。すると、駆動壁４６に厚みすべり変形が生じ、駆動壁４６のうち、吐出チャネル４５Ａを画成する駆動壁４６がダミーチャネル４５Ｂ側へ突出するように変形する。すなわち、本実施形態のアクチュエータプレート４０は、厚さ方向（Ｘ方向）に分極処理された２枚のアクチュエータプレート４０Ａ，４０Ｂが積層されているため、駆動電圧を印加することで、駆動壁４６のＺ方向中間位置を中心にしてＶ字状に屈曲変形する。これにより、吐出チャネル４５Ａがあたかも膨らむように変形する。
Here, the movement of each
When reciprocation is started by the carriage 16 (see FIG. 1), the
First, the
図８は、図７に相当する断面図であって、インクジェットヘッド４の動きを説明するための説明図である。
このように、図８（ａ）に示すように、２つの駆動壁４６の圧電厚み滑り効果による変形によって、吐出チャネル４５Ａの容積が増大する。そして、吐出チャネル４５Ａの容積が増大したことにより、インク導入孔４１ａ内まで導かれているインクが吐出チャネル４５Ａ内に誘導される。そして、吐出チャネル４５Ａの内部に誘導されたインクは、圧力波となって吐出チャネル４５Ａの内部に伝搬し、この圧力波がノズル孔４３ａに到達したタイミングで、コモン端子５１とダミー端子５３に印加した駆動電圧をゼロにする。これにより、駆動壁４６の変形が元に戻り、一旦増大した吐出チャネル４５Ａの容積が元の容積に戻る。この動作によって、吐出チャネル４５Ａの内部の圧力が増加し、インクが加圧される。その結果、インクをノズル孔４３ａから吐出させることができる。この際、インクはノズル孔４３ａを通過する際に、液滴状のインク滴となって吐出される。
FIG. 8 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 7 and is an explanatory diagram for explaining the movement of the
In this way, as shown in FIG. 8A, the volume of the
一方、レーザ駆動回路は、制御ユニット８から送信される画像データに基づいて、レーザ光源６０の各発光部のうち、駆動させる吐出チャネル４５Ａに対応する発光部のスイッチ素子を閉じる。そして、スイッチ素子が閉じられると、それらスイッチ素子に対応する発光部に駆動信号が送信され、この駆動信号に基いて発光部から光束が出射される。このように、制御ユニット８から入力される画像データに基いて各発光部の動作が制御されることで、複数の発光部のそれぞれに対して選択的に光エネルギーを印加して、各発光部から光束を各別に出射させることが可能とされている。
On the other hand, the laser driving circuit closes the switch element of the light emitting unit corresponding to the
なお、レーザ駆動回路は、インクジェットヘッド４の制御回路３５から、実際にインクジェットヘッド４が駆動しているか否かの信号を受信し、この受信信号に基づいて、各発光部に駆動信号を送信するように構成されていてもよい。このように構成することで、制御ユニット８からレーザ駆動回路に画像データが送信されているにも関わらず、何らかの要因によりインクジェットヘッド４が駆動していない場合、光束が空出射されることを防止できる。
The laser drive circuit receives a signal indicating whether or not the
また、発光部に入力される駆動信号としては、光束の出射時間（発光部の駆動時間）や、出射タイミング等を含んでいる。本実施形態において、各発光部の出射タイミングは、ノズル孔４３ａからインク滴が吐出される吐出タイミングに対して所定時間Ｔだけ遅れるように設定されている。この場合、光束伝搬手段６１から出射される光束が、ノズル孔４３ａから吐出されて被記録媒体Ｓに向けて飛翔するインク滴の飛翔中に照射されるように、所定時間Ｔが設定されている。すなわち、所定時間Ｔとは、インクジェットヘッド４が走査手段６によりＸ方向に移動することで、インク滴が吐出されたノズル孔４３ａに対応する光束伝搬手段６１の出射側端面（光束の出射位置）が、ノズル孔４３ａから吐出されたインク滴に、インク滴の吐出方向（Ｚ方向）から見て重なるまでの時間である。
なお、所定時間Ｔは、制御ユニット８に予め記憶しておいてもよいし、インクジェットヘッド４の制御回路３５が各吐出チャネル４５Ａを駆動させた信号をレーザ駆動回路が受信し、この受信してからの時間で設定するようにしてもよい。
Further, the drive signal input to the light emitting unit includes a light beam emission time (light emission unit drive time), an emission timing, and the like. In the present embodiment, the emission timing of each light emitting unit is set to be delayed by a predetermined time T with respect to the ejection timing at which the ink droplets are ejected from the
Note that the predetermined time T may be stored in the
図８（ｂ）に示すように、レーザ光源６０の発光部から出射された光束は、第１光ファイバ６５内に供給された後、コア６５ａとクラッド６５ｂとの間で全反射を繰り返しながら第１光ファイバ６５内を出射側端面に向けて伝搬する。第１光ファイバ６５内を出射側端面まで伝搬した光束は、第２光ファイバ６５に導入される。第２光ファイバ６６内に導入された光束は、第２光ファイバ６６内を正弦波的な光路で伝搬した後、集光するような出射角で出射側端面から出射される。そして、第２光ファイバ６６から出射される光束は、ノズルプレート４３を透過した後、インクジェットヘッド４の外部に向けて出射される。本実施形態において、光束はインク滴の吐出方向（Ｚ方向）、すなわち被記録媒体Ｓに向けて真直ぐ出射される。出射された光束は、対応する吐出チャネル４５Ａのノズル孔４３ａから吐出された飛翔中のインク滴に照射される。これにより、インク滴が加熱され、インク滴の溶剤が乾燥することで、インク滴の粘度が上昇することになる。
As shown in FIG. 8B, the light beam emitted from the light emitting part of the
そして、図８（ｃ）に示すように、光束が照射されたインク滴が被記録媒体Ｓ上に着弾することで、上述したように被記録媒体Ｓに文字や画像等を記録することができる。この場合、インク滴は、光束が照射されたことにより粘度が上昇しているので、被記録媒体Ｓに着弾した後、被記録媒体Ｓ上に濡れ広がるのを抑制できる。その結果、微細な印字パターンを得ることができる。 Then, as shown in FIG. 8C, the ink droplets irradiated with the light beam land on the recording medium S, whereby characters, images, and the like can be recorded on the recording medium S as described above. . In this case, since the viscosity of the ink droplet is increased by being irradiated with the light beam, it is possible to suppress the wetting and spreading on the recording medium S after landing on the recording medium S. As a result, a fine print pattern can be obtained.
ここで、本実施形態では、第１光ファイバ６５の出射側端部に、ＧＩ型の第２光ファイバ６６を同軸状に接続する構成とした。
この構成によれば、第２光ファイバ６６の長さＬを調整することで、光束の出射角を自由に設定することができる。この場合、第２光ファイバ６５がレンズ等の光学部材として機能するので、この第２光ファイバ６６を第１光ファイバ６５に直接接続することで、第１光ファイバ６５に対して光学部材（第２光ファイバ６６）を高精度に位置決めできる。
しかも、光束伝搬手段６１（第１光ファイバ６５及び第２光ファイバ６６）を吐出チャネル４５Ａ内に保持させることで、ノズル孔４３ａに対する光束伝搬手段６１の位置決め精度を向上させることができる。
これにより、インク滴への光束の照***度を向上できるとともに、光束伝搬手段６１から出射される光束の光軸や焦点を安定させることができるので、所望の光エネルギーをインク滴に与えることができる。その結果、インク滴を効率的に乾燥させ、インク滴が被記録媒体Ｓ上に濡れ広がるのを確実に抑制できる。
Here, in the present embodiment, the GI type second
According to this configuration, the emission angle of the light beam can be freely set by adjusting the length L of the second
Moreover, the positioning accuracy of the light beam propagation means 61 with respect to the
Thereby, the irradiation accuracy of the light beam to the ink droplet can be improved and the optical axis and focus of the light beam emitted from the light beam propagation means 61 can be stabilized, so that desired light energy can be given to the ink droplet. . As a result, it is possible to efficiently dry the ink droplets and reliably suppress the ink droplets from spreading on the recording medium S.
特に、本実施形態では、第２光ファイバ６６から出射される光束が集光されるように、第２光ファイバ６６の長さＬが設定されているため、インク滴に対してより効率的に光エネルギーを与えることができる。そのため、インク滴をより効率的に加熱できる。
また、ＧＩ型の第２光ファイバ６６を用いることにより、レンズ等の光学部材を光束伝搬手段６１と別体で設ける必要がないので、低コスト化を図ることができる。
In particular, in the present embodiment, since the length L of the second
Further, by using the GI-type second
また、本実施形態のプリンタ１においては、上述したインクジェットヘッド４を備えているため、微細な印字パターンを得ることができる。
In addition, since the
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図９は、第２実施形態のヘッドチップ２６を示す図であって、図４のＤ−Ｄ線に相当する断面図である。本実施形態では、光束伝搬手段６１をダミーチャネル４５Ｂ内に保持させる点で上述した第１実施形態と相違している。なお、以下の説明では、上述した第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図９に示すように、各ダミーチャネル４５Ｂ内には、光束伝搬手段６１の出射側端部が保持されている。具体的に、光束伝搬手段６１は、各ダミーチャネル４５Ｂ内を底壁面に沿ってＺ方向に配索されており、その出射側端面がノズルプレート４３の内面に接着剤を介して突き当たっている。また、光束伝搬手段６１の出射側端部のうち、各ダミーチャネル４５Ｂ内に位置する部分は、各ダミーチャネル４５Ｂの底壁面に接着剤等により固定されている。なお、光束伝搬手段６１の外径は、チャネル幅（Ｙ方向に沿う幅）よりも小さく設定されていることが好ましい。これにより、インク滴の吐出時（駆動壁４６の駆動時）において、駆動壁４６と光束伝搬手段６１との干渉を抑制して、液体吐出性能を維持できる。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a view showing the
As shown in FIG. 9, in each
また、本実施形態では、Ｚ方向から見た平面視において、光束伝搬手段６１の出射側端面と、ノズル孔４３ａと、がＸ方向及びＹ方向それぞれに交差する斜め方向で離間している。この場合、被記録媒体Ｓとインクジェットヘッド４との相対移動方向（インクジェットヘッド４の走査方向、及び被記録媒体Ｓの搬送方向のうち、少なくとも何れか一方）を、上述した斜め方向に設定することで、光束伝搬手段６１の出射側端面及びノズル孔４３ａを相対移動方向で重なる位置に配置することができる。
また、図９では示されないが、ノズルプレート４３のうち、各光束伝搬手段６１の出射側端面とＺ方向で重なる部分には、上述した光学部６２（図７参照）が形成されている。
In the present embodiment, the emission side end face of the light beam propagation means 61 and the
Although not shown in FIG. 9, the above-described optical unit 62 (see FIG. 7) is formed in a portion of the
また、本実施形態において、ダミーチャネル４５Ｂは、後端面４０ｂ側に開口しているため、この開口部分から光束伝搬手段６１をヘッドチップ２６の外部に引き出すことが可能である。ヘッドチップ２６の外部に引き出された光束伝搬手段６１は、その後上述した第１実施形態と同様にレーザ光源６０まで引き回されている。なお、各光束伝搬手段６１は、カバープレート４１のうち、インク導入孔４１ａを避けた位置を貫通して、ヘッドチップ２６の外部まで引き出しても構わない。
In this embodiment, since the
本実施形態によれば、インクが充填されないダミーチャネル４５Ｂ内に光束伝搬手段６１を保持させることで、ダミーチャネル４５Ｂの外部に光束伝搬手段６１を引き出す際に、封止等を行う必要がないので、より構成の簡素化を図ることができる。また、吐出チャネル４５Ａ内に光束伝搬手段６１を保持させる構成と異なり、光束伝搬手段６１を追加することによる吐出チャネル４５Ａ内に充填されるインク容量の変化等がないので、安定した吐出性能を維持することができる。
According to the present embodiment, since the light beam propagation means 61 is held in the
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１０は、第３実施形態のヘッドチップ２６を示す図であって、（ａ）は図９に相当する断面図、（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿う断面図である。本実施形態では、第２光ファイバ６６の出射側端面にクラッドなしファイバ６７を接続した点で上述した第１実施形態と相違している。なお、以下の説明では、上述した第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図１０に示すように、アクチュエータプレート４０の外面のうち、吐出チャネル４５ＡとＸ方向で重なる部分には、Ｖ字状の位置決め溝７０が形成され、この位置決め溝７０内に光束伝搬手段６８が保持されている。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. 10A and 10B are views showing a
As shown in FIG. 10, a V-shaped
図１０（ｂ）に示すように、光束伝搬手段６８は、上述した第１光ファイバ６５及び第２光ファイバ６６と、第２光ファイバ６６の出射側端面に接続されたクラッドなしファイバ（第３光導波路）６７と、を備えている。
As shown in FIG. 10B, the light beam propagation means 68 includes the first
クラッドなしファイバ６７は、上述した第１光ファイバ６５を構成するコア６５ａと同様の構成材料のみからなり、第２ファイバ６６から出射される光束が、延在方向に直交する断面全体で伝搬されるようになっている。また、クラッドなしファイバ６７の出射側端部は、ノズルプレート４３よりも外側（被記録媒体Ｓ側）に突出している。この場合、ノズルプレート４３のうち、クラッドなしファイバ６７とＺ方向で重なる部分は、クラッドなしファイバ６７を避けるように形成されている。
また、クラッドなしファイバ６７の出射側端面は、研磨等によってクラッドなしファイバ６７の延出方向に対して交差する方向に向けて傾斜しており、その傾斜面（研磨面）がクラッドなしファイバ６７内を伝搬された光束を伝搬方向とは異なる方向に反射させるためのミラー面６７ａを構成している。なお、ミラー面６７ａは、アルミ等からなる反射板を蒸着法等により形成するような構成にしてもよい。
The
In addition, the output side end face of the
本実施形態において、クラッドなしファイバ６７内に入射した光束は、第２光ファイバ６６から入射された入射角を維持したまま、クラッドなしファイバ６７内を伝搬した後、ミラー面６７ａにおいて反射することで、向きが変えられた状態で外部に出射される。この場合、ミラー面６７ａにより、光束をノズル孔４３ａ側に向けて反射させることで、インク滴の吐出軌跡と光束とを接近させることができる。この場合には、インク滴の吐出タイミングと、光束伝搬手段６１の出射タイミングと、のタイムラグを縮小することができる。
In the present embodiment, the light beam incident on the
この構成によれば、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することに加え、第２光ファイバ６６の出射側端面にクラッドなしファイバ６７を接続することで、第２光ファイバ６６から入射された入射角を維持したまま、光路を延長することができる。そのため、光束伝搬手段６８の光路調整が容易になる。この場合、本実施形態のように、クラッドなしファイバ６７の出射側端部をノズルプレート４３よりも外側に突出させ、かつミラー面６７ａにより光束を反射せることで、インク滴の吐出軌跡上や着弾位置等に光束を導き易くなるので、インク滴をより効率的に加熱できる。
According to this configuration, in addition to the same effects as those of the first embodiment described above, the clad-
また、上述した各実施形態では、吐出チャネル４５Ａやダミーチャネル４５Ｂを位置決め溝として機能させたり、アクチュエータプレート４０Ａの外面に位置決め溝７０を形成したりした構成について説明したが、これに限らず、アクチュエータプレート４０及びカバープレート４１のうち、何れか一方側に位置決め溝が形成されていれば構わない。例えば、図１１に示すように、カバープレート４１の外面のうち、吐出チャネル４５ＡとＸ方向で重なる部分に位置決め溝７２を設けたり、図１２に示すように、カバープレート４１の内面（アクチュエータプレート４０側に位置する面）のうち、吐出チャネル４５Ａ内に露出する部分に位置決め溝７１を設けたりしても構わない。
また、図１３に示すように、アクチュエータプレート４０の外面に形成された位置決め溝７０内に、第１実施形態の光束伝搬手段６１を保持させても構わない。
Further, in each of the above-described embodiments, the configuration in which the
As shown in FIG. 13, the light beam propagation means 61 of the first embodiment may be held in the
なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上述した実施形態では、液体噴射装置の一例として、インクジェットプリンタ１を例に挙げて説明したが、プリンタに限られるものではない。例えば、ファックスやオンデマンド印刷機等であっても構わない。
また、上述した実施形態では、インクジェットヘッド４が複数搭載された複数色用のプリンタ１について説明したが、これに限られない。例えば、インクジェットヘッド４が一つの単色用のプリンタ１としても構わない。
For example, in the above-described embodiment, the
In the above-described embodiment, the
また、本発明の実施形態で用いられるインクとしては、水性インクや油性インク、ＵＶインク、微細金属粒子インク、炭素インク（カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン、グラフェン）等、種々の材料を用いることができる。なお、上述したインクのうち、水性インクや油性インク、ＵＶインクは複数色用のプリンタ１に好適に用いられ、微細金属粒子インク、炭素インクは単色用のプリンタ１に好適に用いられる。
また、上述した実施形態では、半導体アレイレーザをレーザ光源６０に用いる構成について説明したが、これに限らず、ＹＡＧレーザや、炭酸ガスレーザ等を用いても構わない。
In addition, as the ink used in the embodiment of the present invention, various materials such as water-based ink, oil-based ink, UV ink, fine metal particle ink, carbon ink (carbon black, carbon nanotube, fullerene, graphene) are used. it can. Among the inks described above, water-based ink, oil-based ink, and UV ink are preferably used for the
In the above-described embodiment, the configuration in which the semiconductor array laser is used for the
さらに、上述した実施形態では、レーザ光源６０とインクジェットヘッド４との間を、各発光部に対応する光束伝搬手段６１（光ファイバ６５，６６）によってそれぞれ接続する構成について説明したが、これに限れない。例えば、各発光部から引き出された光ファイバ（合波用光ファイバ）が接続される合波器を筺体９（制御ユニット８）側に設け、各インクジェットヘッド４側に分波器を設け、これら合波器と分波器との間を１本の連結用光ファイバにより接続する構成としても構わない。
Furthermore, in the above-described embodiment, the configuration in which the
この場合、レーザ光源６０の各発光部は、それぞれレーザ光の波長が異なるように構成されている。また、合波器としては、いわゆるアレイ導波路回析格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）を用いることが可能であり、合波器に供給される異なる波長の光束を合波して、波長多重レーザ光として出力するようになっている。
一方、分波器についても、ＡＷＧを用いることが可能であり、連結用光ファイバを伝搬して合波器から供給された波長多重レーザ光を、それぞれ波長の異なる光束として出力するようになっている。分波器には、各吐出チャネル４５Ａ内に導かれる光ファイバ（分波用光ファイバ）が接続されており、これら分波用光ファイバから波長の異なる光束が出射されるようになっている。
In this case, each light emitting part of the
On the other hand, an AWG can also be used for a demultiplexer, and wavelength-multiplexed laser light propagated through a coupling optical fiber and supplied from a multiplexer is output as light beams having different wavelengths. Yes. An optical fiber (demultiplexing optical fiber) guided into each
この構成によれば、レーザ光源６０に複数の発光部を設けつつ、レーザ光源６０とインクジェットヘッド４との間に配索される連結用光ファイバの本数を１本とすることができる。よって、筐体９内に無駄に光ファイバが配索されてしまうことを防止し、プリンタ１を小型化できると共に、インクジェットヘッド４を走査させる走査手段６の負荷を低減できる。なお、合波器及び分波器の個数は１つに限られるものではなく、複数ずつ設けてもよい。
さらに、上述した実施形態では、光束伝搬手段６１をノズル数と同数設ける構成について説明したが、これに限られない。例えば、複数のノズル孔４３ａに対して１本の光束伝搬手段６１を設けてもよい
また、上述した実施形態では、各発光部に対してそれぞれスイッチ素子が接続された構成について説明したが、これに限らず、複数の発光部に対して１つのスイッチ素子を接続しても構わない。
According to this configuration, the number of connecting optical fibers routed between the
Furthermore, in the above-described embodiment, the configuration in which the light beam propagation means 61 is provided in the same number as the number of nozzles has been described, but the present invention is not limited to this. For example, one light flux propagation means 61 may be provided for the plurality of
さらに、上述した実施形態では、光束伝搬手段６１の出射側端面がノズルプレート４３に突き当たっている構成について説明したが、これに限らず、光束伝搬手段６１の出射側端面をノズルプレート４３から離間して配置しても構わない。例えば、上述した第２実施形態のように、ダミーチャネル４５Ｂ内に光束伝搬手段６１を保持し、ダミーチャネル４５Ｂ内に光束を直接出射させる等の構成を採用できる。この場合、ダミーチャネル４５Ｂ内に満たされた空気を伝搬媒質として光束を伝搬させることができる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the configuration in which the emission side end surface of the light beam propagation means 61 abuts against the
また、ダミーチャネル４５Ｂ内において、光束を反射させながら伝搬させても構わない。この場合、ダミーチャネル４５Ｂの内壁面を平滑にし、これを反射面として機能させてもよく、内壁面に反射膜を形成しても構わない。例えば、反射膜として、内壁面に金属膜を形成して、光束を金属反射させたり、空気よりも屈折率の小さい誘電体を内壁面に形成して、光束を全反射させたりしても構わない。
ここで、上述した実施形態では、ダミーチャネル４５Ｂの内壁面のうち、Ｙ方向に向かい合う一対の側壁面に、その全面に亘ってダミー電極５２がそれぞれ形成されているため、このダミー電極５２を反射膜として機能させても構わない。これにより、既存のダミー電極５２を反射膜として用いることで、コスト増を抑制した上で、ダミーチャネル４５Ｂ内において、光束を効率的に伝搬できる。
Further, the light beam may be propagated while being reflected in the
Here, in the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、インクジェットヘッド４から離れた場所（筺体９の制御ユニット８側）にレーザ光源６０を配置する構成について説明したが、インクジェットヘッド４自体にレーザ光源６０を搭載する構成としても構わない。
また、上述した実施形態では、光束伝搬手段６１から出射された光束が、ノズルプレート４３を透過する構成について説明したが、これに限られない。すなわち、ノズルプレート４３以外の部分から光束を出射させる構成としても構わない。
Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the
In the above-described embodiment, the configuration in which the light beam emitted from the light beam propagation means 61 is transmitted through the
さらに、上述した実施形態では、各チャネル４５Ａ，４５Ｂの底壁面を平坦面とした場合について説明したが、これに限られない。具体的には、図１４に示すように、各チャネル４５Ａ，４５Ｂのうち、光束伝搬手段６１が保持されるチャネル４５Ａ，４５Ｂの底壁面をＶ字状やＵ字状に形成しても構わない。すなわち、チャネル４５Ａ，４５Ｂが、幅方向（Ｙ方向）の中央部に向かうに従い漸次深くなるように位置決め溝を形成しても構わない。
この構成によれば、各チャネル４５Ａ，４５Ｂ内に光束伝搬手段６１をより安定して保持させることができるとともに、インク滴の吐出時において、駆動壁４６と光束伝搬手段６１との干渉を抑制して、液体吐出性能を維持できる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the bottom wall surfaces of the
According to this configuration, the light beam propagation means 61 can be more stably held in the
また、上述した実施形態では、第２光ファイバ６６から出射される光束が、集光されるように、第２光ファイバ６６の長さＬを設定する構成について説明したが、これに限られない。例えば、図１５に示すように、第２光ファイバ６６から出射される光束がコリメート光となるように、第２光ファイバ６６の長さＬを設定しても構わない。この場合、第２光ファイバ６６の長さＬは、次式（４）で表される。
Ｌ＝（０．２５＋０．５ｎ）×Ｐ（ｎは非負整数）・・・（４）
この構成によれば、光束伝搬手段６１から出射される光束の照射範囲を拡大できるため、より確実に光束をインク滴に照射することができる。
In the above-described embodiment, the configuration in which the length L of the second
L = (0.25 + 0.5n) × P (n is a non-negative integer) (4)
According to this configuration, since the irradiation range of the light beam emitted from the light beam propagation means 61 can be expanded, the light beam can be more reliably irradiated onto the ink droplet.
さらに、上述した実施形態では、飛翔中のインク滴に光束を照射する構成について説明したが、これに限らず、光束の照射方法は、インクジェットヘッド４の移動速度と、インク滴の飛翔速度と、の兼ね合いで適宜選択が可能である。
例えば、被記録媒体Ｓ上に着弾したインク滴に光束を照射しても構わない。
Furthermore, in the above-described embodiment, the configuration for irradiating a flying ink droplet with a light beam has been described. However, the present invention is not limited to this, and the light beam irradiation method includes the moving speed of the
For example, a light beam may be applied to an ink droplet that has landed on the recording medium S.
また、被記録媒体Ｓに対して光束を照射して被記録媒体Ｓを加熱し、被記録媒体Ｓを介して被記録媒体Ｓ上に着弾したインク滴を加熱しても構わない。この場合、インク滴の着弾前に被記録媒体Ｓに対して光束を予め照射して被記録媒体Ｓを予熱し、その後予熱箇所に対してインク滴を着弾させてもよく、インク滴の着弾と同時または着弾後に被記録媒体Ｓに対して光束を照射しても構わない。上述した方法のうち、被記録媒体Ｓを加熱する場合には、インクジェットヘッド４の走査方向（Ｘ方向）に沿う手前側に光ファイバ６１を配置し、奥側にノズル孔４３ａを配置することが好ましい。但し、被記録媒体Ｓを加熱する場合には、必ずしも光束の出射位置がインク滴の吐出軌跡上に重ならなくても構わない。このように、光束により被記録媒体Ｓを加熱することで、被記録媒体Ｓ上に着弾したインク滴が被記録媒体Ｓを介して加熱されることになる。そのため、インク滴が被記録媒体Ｓ上に濡れ広がる前にインク滴を乾燥させることができる。
Alternatively, the recording medium S may be irradiated with a light beam to heat the recording medium S, and the ink droplets that have landed on the recording medium S via the recording medium S may be heated. In this case, the recording medium S may be pre-irradiated by pre-irradiating the recording medium S with the ink droplets before landing the ink droplets, and then the ink droplets may be landed on the preheating portion. The recording medium S may be irradiated with a light beam simultaneously or after landing. Among the methods described above, when the recording medium S is heated, the
また、上述した実施形態では、インクジェットヘッド４の走査方向で重なる位置にノズル孔４３ａと光束伝搬手段６１の出射側端面とを配置する構成について説明したが、インクジェットヘッド４と被記録媒体Ｓとの相対移動方向で重なっていれば構わない。
In the above-described embodiment, the configuration in which the
さらに、上述した実施形態では、エッジシュートタイプのヘッドチップ２６を例に挙げて説明したが、この場合に限定されず、吐出チャネル４５Ａの長手方向中央に臨むノズル孔４３ａからインクを吐出する、いわゆるサイドシュートタイプとしても構わない。
この場合には、例えばアクチュエータプレート４０の他方の主面側にノズルプレート４３を重ね合せ、吐出チャネル４５Ａの長手方向中央部分にノズル孔４３ａに連通する連通口を形成する等すれば良い。
また、インクに加わる圧力の方向と、インク滴の吐出方向と、を同一方向とした、いわゆるルーフシュートタイプのヘッドチップ２６に本発明を適用しても構わない。
Furthermore, in the above-described embodiment, the edge shoot
In this case, for example, the
Further, the present invention may be applied to a so-called roof chute
また、上述した実施形態では、２枚のアクチュエータプレート４０Ａ，４０Ｂを積層した、いわゆるシェブロン方式のアクチュエータプレート４０を用いる場合について説明したが、これに限られない。例えば、分極方向が厚さ方向に一方向のアクチュエータプレートを用いても構わない。この場合には、駆動壁４６の高さ方向中央部までコモン電極及びダミー電極を形成することで、駆動壁４６を屈曲変形させることができる。
In the above-described embodiment, the case of using the so-called
さらに、上述した実施形態では、吐出チャネル４５Ａとダミーチャネル４５Ｂとが交互に並んだ、いわゆるアイソレートタイプのヘッドチップ２６について説明したが、これに限られない。例えば、吐出チャネル４５Ａが連続的に配列された、いわゆるシェアードウォールタイプのヘッドチップ２６を採用することも可能である。
Furthermore, in the above-described embodiment, the so-called isolated
また、上述した実施形態では、第１光導波路として、光ファイバを用いる構成について説明したが、これに限られない。例えば、半導体プロセスにより製造された第１光導波路を用いても構わない。この場合、まず第１光導波路を配置する基台上に、クラッドの構成材料を塗布した後、フォトリソグラフィ技術などによりパターニングする。続いて、クラッド上にコアの構成材料を塗布した後、パターニングし、再びクラッドの構成材料を塗布する。その後、パターニングすることで、第１光導波路を製造することが可能である。 In the above-described embodiment, the configuration using an optical fiber as the first optical waveguide has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a first optical waveguide manufactured by a semiconductor process may be used. In this case, first, a cladding constituent material is applied onto a base on which the first optical waveguide is disposed, and then patterned by a photolithography technique or the like. Subsequently, the core constituent material is applied onto the clad, and then patterned, and the clad constituent material is applied again. Thereafter, the first optical waveguide can be manufactured by patterning.
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各変形例を適宜組み合わせても構わない。 In addition, in the range which does not deviate from the meaning of this invention, it is possible to replace suitably the component in the embodiment mentioned above by a known component, and you may combine each modification mentioned above suitably.
１…インクジェットプリンタ（液体噴射装置）
２，３…搬送手段（移動機構）
４，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂ…インクジェットヘッド（液体噴射ヘッド）
６…走査手段（移動機構）
４０…アクチュエータプレート
４０Ａ…第１アクチュエータプレート（アクチュエータプレート）
４０Ｂ…第２アクチュエータプレート（アクチュエータプレート）
４１…カバープレート
４３…ノズルプレート（噴射孔プレート）
４３ａ…ノズル孔（噴射孔）
４５Ａ…吐出チャネル（噴射チャネル）
４５Ｂ…ダミーチャネル
６０…レーザ光源（光源）
６１，６８…光束伝搬手段
６５…第１光ファイバ（第１光導波路）
６６…第２光ファイバ（第２光導波路）
６７…クラッドなしファイバ（第３光導波路）
Ｓ…被記録媒体
1 ... Inkjet printer (liquid ejecting device)
2, 3 ... Conveying means (moving mechanism)
4, 4Y, 4M, 4C, 4B ... Inkjet head (liquid ejecting head)
6. Scanning means (moving mechanism)
40 ...
40B ... Second actuator plate (actuator plate)
41 ...
43a ... Nozzle hole (injection hole)
45A ... Discharge channel (injection channel)
45B ...
61, 68 ... Light flux propagation means 65 ... First optical fiber (first optical waveguide)
66 ... second optical fiber (second optical waveguide)
67 ... Unclad fiber (third optical waveguide)
S: Recording medium
Claims (6)
液体が充填されるとともに、前記噴射孔に連通する複数の噴射チャネルが並設されたアクチュエータプレートと、
前記噴射孔から噴射された液体を加熱するための光束が伝搬される光束伝搬手段と、を備え、
前記光束伝搬手段は、
光束を全反射条件で伝搬させる第１光導波路と、
前記第１光導波路の出射側端部に接続されるとともに、中心から外周側に向けて屈折率が連続的に変化する第２光導波路と、を備えていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 An injection hole plate in which a plurality of injection holes for injecting liquid are arranged in parallel;
An actuator plate filled with a liquid and provided with a plurality of injection channels communicating with the injection holes;
A light beam propagation means for propagating a light beam for heating the liquid ejected from the ejection hole,
The luminous flux propagation means is
A first optical waveguide for propagating a light beam under total reflection conditions;
A liquid ejecting head comprising: a second optical waveguide connected to an output side end portion of the first optical waveguide and having a refractive index continuously changing from the center toward the outer peripheral side.
（０．２５＋０．５ｎ）×Ｐ＜Ｌ＜（０．５＋０．５ｎ）×Ｐ（ｎは非負整数）
に設定されていることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。 When the length of the second optical waveguide is L and the period of the sinusoidal optical path of the second optical waveguide is P,
(0.25 + 0.5n) × P <L <(0.5 + 0.5n) × P (n is a non-negative integer)
The liquid ejecting head according to claim 1, wherein the liquid ejecting head is set as follows.
Ｌ＝（０．２５＋０．５ｎ）×Ｐ（ｎは非負整数）
に設定されていることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。 When the length of the second optical waveguide is L and the period of the sinusoidal optical path of the second optical waveguide is P,
L = (0.25 + 0.5n) × P (n is a non-negative integer)
The liquid ejecting head according to claim 1, wherein the liquid ejecting head is set as follows.
前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、を備えていることを特徴とする液体噴射装置。 A liquid ejecting head according to claim 1;
A liquid ejecting apparatus comprising: a moving mechanism that relatively moves the liquid ejecting head and the recording medium.
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