JP6989023B2 - インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents
インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6989023B2 JP6989023B2 JP2020539917A JP2020539917A JP6989023B2 JP 6989023 B2 JP6989023 B2 JP 6989023B2 JP 2020539917 A JP2020539917 A JP 2020539917A JP 2020539917 A JP2020539917 A JP 2020539917A JP 6989023 B2 JP6989023 B2 JP 6989023B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow path
- ink
- section
- discharge flow
- common discharge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
- B41J2/18—Ink recirculation systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14209—Structure of print heads with piezoelectric elements of finger type, chamber walls consisting integrally of piezoelectric material
- B41J2002/14225—Finger type piezoelectric element on only one side of the chamber
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14419—Manifold
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14467—Multiple feed channels per ink chamber
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/11—Embodiments of or processes related to ink-jet heads characterised by specific geometrical characteristics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/12—Embodiments of or processes related to ink-jet heads with ink circulating through the whole print head
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/20—Modules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/21—Line printing
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Ink Jet (AREA)
Description
本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
従来、インクジェットヘッドに設けられた複数のノズルからインクを吐出させて所望の位置に着弾させることで画像を形成するインクジェット記録装置がある。インクジェット記録装置のインクジェットヘッドには、複数のノズルの各々に対応して、インクを貯留するインク貯留部と、当該インク貯留部内のインクの圧力を変動させる圧力変動手段とが設けられており、インクジェットヘッドは、インク貯留部内のインクの圧力の変動に応じて、インク貯留部に連通するノズルからインクを吐出させる。
インクジェットヘッドでは、インク貯留部に気泡や異物が混入すると、インクに対して正常に圧力が印加されなくなるため、ノズルからのインクの吐出不良が生じて画質が低下する。このため、従来、複数のノズルに対応する複数のインク貯留部を共通排出流路に連通させて、各インク貯留部に供給されるインクの一部を気泡や異物とともに共通排出流路を介してインクジェットヘッドの外部に排出させる技術がある。また、共通排出流路を2つ設け、各インク貯留部からこれらの2つの共通排出流路にインクを排出させることで、気泡や異物をより排出させやすくする技術がある(例えば、特許文献1)。
しかしながら、共通排出流路を有するインクジェットヘッドでは、複数のインク貯留部内のインクの圧力変動に起因して、共通排出流路内に、当該共通排出流路の形状に応じた特性の圧力波が定在波として生じる。この定在波がインク貯留部内に圧力波を生じさせると、インク吐出の際にインク貯留部内のインクの圧力が所望の圧力からずれてノズルからのインクの吐出特性が変動し、記録画像の画質の低下に繋がる。特に、上記従来の技術のように2つの共通排出流路を設けた構成では、各共通排出流路に生じた定在波に起因する圧力波がインク貯留部内で重なることで、画質が顕著に低下するという課題がある。
この発明の目的は、画質の低下を効果的に抑制することができるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項1に記載のインクジェットヘッドの発明は、
インクを貯留するインク貯留部と、
前記インク貯留部に貯留されたインクの圧力を変動させる圧力変動手段と、
前記インク貯留部に連通し、当該インク貯留部内におけるインクの圧力の変動に応じてインクを吐出するノズルと、
一の前記インク貯留部に連通し、当該インク貯留部から前記ノズルに供給されずに排出されるインクがそれぞれ通る第1の個別排出流路及び第2の個別排出流路と、
を各々有する複数のインク吐出部と、
前記複数のインク吐出部が有する複数の前記第1の個別排出流路に連通する第1の共通排出流路と、
前記複数のインク吐出部が有する複数の前記第2の個別排出流路に連通する第2の共通排出流路と、
を備え、
前記第1の共通排出流路のうち前記複数の第1の個別排出流路からインクが流入する第1の区間の形状が、前記第2の共通排出流路のうち前記複数の第2の個別排出流路からインクが流入する第2の区間の形状と異なる。
インクを貯留するインク貯留部と、
前記インク貯留部に貯留されたインクの圧力を変動させる圧力変動手段と、
前記インク貯留部に連通し、当該インク貯留部内におけるインクの圧力の変動に応じてインクを吐出するノズルと、
一の前記インク貯留部に連通し、当該インク貯留部から前記ノズルに供給されずに排出されるインクがそれぞれ通る第1の個別排出流路及び第2の個別排出流路と、
を各々有する複数のインク吐出部と、
前記複数のインク吐出部が有する複数の前記第1の個別排出流路に連通する第1の共通排出流路と、
前記複数のインク吐出部が有する複数の前記第2の個別排出流路に連通する第2の共通排出流路と、
を備え、
前記第1の共通排出流路のうち前記複数の第1の個別排出流路からインクが流入する第1の区間の形状が、前記第2の共通排出流路のうち前記複数の第2の個別排出流路からインクが流入する第2の区間の形状と異なる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記第1の共通排出流路のうち前記第1の区間の体積が、前記第2の共通排出流路のうち前記第2の区間の体積と異なる。
前記第1の共通排出流路のうち前記第1の区間の体積が、前記第2の共通排出流路のうち前記第2の区間の体積と異なる。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記第2の共通排出流路のうち前記第2の区間の体積が、前記第1の共通排出流路のうち前記第1の区間の体積の1.1倍以上である。
前記第2の共通排出流路のうち前記第2の区間の体積が、前記第1の共通排出流路のうち前記第1の区間の体積の1.1倍以上である。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記第1の共通排出流路のうち前記第1の区間は、インクの排出方向についての各位置での当該排出方向に垂直な断面が、第1の面積を有する矩形であり、
前記第2の共通排出流路のうち前記第2の区間は、インクの排出方向についての各位置での当該排出方向に垂直な断面が、第2の面積を有する矩形であり、
前記第2の面積は、前記第1の面積の1.1倍以上である。
前記第1の共通排出流路のうち前記第1の区間は、インクの排出方向についての各位置での当該排出方向に垂直な断面が、第1の面積を有する矩形であり、
前記第2の共通排出流路のうち前記第2の区間は、インクの排出方向についての各位置での当該排出方向に垂直な断面が、第2の面積を有する矩形であり、
前記第2の面積は、前記第1の面積の1.1倍以上である。
請求項5に記載の発明は、請求項2から4のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記第2の共通排出流路のうち前記第2の区間の体積が、前記第1の共通排出流路のうち前記第1の区間の体積の10倍以下である。
前記第2の共通排出流路のうち前記第2の区間の体積が、前記第1の共通排出流路のうち前記第1の区間の体積の10倍以下である。
請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記第1の区間の当該第1の区間におけるインクの排出方向に沿った長さは、前記第2の区間の当該第2の区間におけるインクの排出方向に沿った長さと異なる。
前記第1の区間の当該第1の区間におけるインクの排出方向に沿った長さは、前記第2の区間の当該第2の区間におけるインクの排出方向に沿った長さと異なる。
請求項7に記載の発明は、請求項1から6のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記第1の共通排出流路のうち前記第1の区間における内壁面の表面粗さが、前記第2の共通排出流路のうち前記第2の区間における内壁面の表面粗さと異なる。
前記第1の共通排出流路のうち前記第1の区間における内壁面の表面粗さが、前記第2の共通排出流路のうち前記第2の区間における内壁面の表面粗さと異なる。
請求項8に記載の発明は、請求項1から7のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記一のインク貯留部に連通する前記第1の個別排出流路の当該第1の個別排出流路におけるインクの排出方向に沿った長さは、前記一のインク貯留部に連通する前記第2の個別排出流路の当該第2の個別排出流路におけるインクの排出方向に沿った長さと異なる。
前記一のインク貯留部に連通する前記第1の個別排出流路の当該第1の個別排出流路におけるインクの排出方向に沿った長さは、前記一のインク貯留部に連通する前記第2の個別排出流路の当該第2の個別排出流路におけるインクの排出方向に沿った長さと異なる。
請求項9に記載の発明は、請求項1から8のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記一のインク貯留部には、二以上の前記第1の個別排出流路、及び二以上の前記第2の個別排出流路が連通している。
前記一のインク貯留部には、二以上の前記第1の個別排出流路、及び二以上の前記第2の個別排出流路が連通している。
請求項10に記載の発明は、請求項1から9のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
インクを外部に排出するインク排出口を備え、
前記第1の共通排出流路及び前記第2の共通排出流路は、前記インク排出口に連通している。
インクを外部に排出するインク排出口を備え、
前記第1の共通排出流路及び前記第2の共通排出流路は、前記インク排出口に連通している。
また、上記目的を達成するため、請求項11に記載のインクジェット記録装置の発明は、
請求項1から10のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを備える。
請求項1から10のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを備える。
本発明に従うと、画質の低下を効果的に抑制することができるという効果がある。
以下、本発明のインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施形態であるインクジェット記録装置1の概略構成を示す図である。
インクジェット記録装置1は、搬送部2と、ヘッドユニット3などを備える。
図1は、本発明の実施形態であるインクジェット記録装置1の概略構成を示す図である。
インクジェット記録装置1は、搬送部2と、ヘッドユニット3などを備える。
搬送部2は、図1のX方向に延びる回転軸を中心に回転する2本の搬送ローラー2a、2bにより内側が支持された輪状の搬送ベルト2cを備える。搬送部2は、搬送ベルト2cの搬送面上に記録媒体Mが載置された状態で搬送ローラー2aが図示略の搬送モーターの動作に応じて回転して搬送ベルト2cが周回移動することで記録媒体Mを搬送ベルト2cの移動方向(搬送方向;図1のY方向)に搬送する。
記録媒体Mは、一定の寸法に裁断された枚葉紙とすることができる。記録媒体Mは、図示略の給紙装置により搬送ベルト2c上に供給され、ヘッドユニット3からインクが吐出されて画像が記録された後に搬送ベルト2cから所定の排紙部に排出される。なお、記録媒体Mとしては、ロール紙が用いられてもよい。また、記録媒体Mとしては、普通紙や塗工紙といった紙のほか、布帛又はシート状の樹脂等、表面に着弾したインクを定着させることが可能な種々の媒体を用いることができる。
ヘッドユニット3は、搬送部2により搬送される記録媒体Mに対して画像データに基づいて適切なタイミングでインクを吐出して画像を記録する。本実施形態のインクジェット記録装置1では、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色のインクにそれぞれ対応する4つのヘッドユニット3が記録媒体Mの搬送方向上流側からY、M、C、Kの色の順に所定の間隔で並ぶように配列されている。なお、ヘッドユニット3の数は3つ以下又は5つ以上であってもよい。
図2は、ヘッドユニット3の構成を示す模式図であり、ヘッドユニット3を搬送ベルト2cの搬送面に相対する側から見た平面図である。ヘッドユニット3は、板状の基部3aと、基部3aに設けられた貫通孔に篏合した状態で基部3aに固定された複数の(ここでは8つの)インクジェットヘッド100とを有する。インクジェットヘッド100は、ノズル111の開口部が設けられたノズル開口面112が基部3aの貫通孔から−Z方向に向けて露出した状態で基部3aに固定されている。
インクジェットヘッド100では、複数のノズル111が記録媒体Mの搬送方向と交差する方向(本実施形態では搬送方向と直交する幅方向、すなわちX方向)に等間隔にそれぞれ配列されている。すなわち、各インクジェットヘッド100は、X方向に等間隔に一次元配列されたノズル111の列(ノズル列)を有している。
なお、インクジェットヘッド100は、ノズル列を複数有していても良い。この場合には、複数のノズル列は、ノズル111のX方向についての位置が重ならないようにX方向の位置が互いにずらされて配置される。
なお、インクジェットヘッド100は、ノズル列を複数有していても良い。この場合には、複数のノズル列は、ノズル111のX方向についての位置が重ならないようにX方向の位置が互いにずらされて配置される。
ヘッドユニット3における8つのインクジェットヘッド100は、ノズル111のX方向についての配置範囲が連続するように千鳥格子状に配置されている。ヘッドユニット3に含まれるノズル111のX方向についての配置範囲は、搬送ベルト2cにより搬送される記録媒体Mのうち画像が記録可能な領域のX方向の幅をカバーしている。ヘッドユニット3は、画像の記録時には位置が固定されて用いられ、記録媒体Mの搬送に応じて搬送方向についての所定間隔(搬送方向間隔)の各位置に対してノズル111からインクを吐出することで、シングルパス方式で画像を記録する。
図3は、インクジェットヘッド100の斜視図である。
インクジェットヘッド100は、筐体101と、筐体101の下端で筐体101と篏合する外装部材102とを備え、筐体101及び外装部材102の内部に主要な構成要素が収容されている。このうち外装部材102には、外部からインクが供給されるインレット103a、及びインクが外部に排出されるアウトレット103b、103c(インク排出口)が設けられている。また、外装部材102には、インクジェットヘッド100をヘッドユニット3の基部3aに取り付けるための複数の取付穴104が設けられている。
インクジェットヘッド100は、筐体101と、筐体101の下端で筐体101と篏合する外装部材102とを備え、筐体101及び外装部材102の内部に主要な構成要素が収容されている。このうち外装部材102には、外部からインクが供給されるインレット103a、及びインクが外部に排出されるアウトレット103b、103c(インク排出口)が設けられている。また、外装部材102には、インクジェットヘッド100をヘッドユニット3の基部3aに取り付けるための複数の取付穴104が設けられている。
図4は、インクジェットヘッド100の主要部の分解斜視図である。
図4では、インクジェットヘッド100の構成部材のうち、外装部材102の内部に収容されている主要な構成部材が示されている。具体的には、図4では、ノズル基板11、流路スペーサー基板12及び圧力室基板13を有するヘッドチップ10と、ヘッドチップ10に固着された配線基板15と、配線基板15に電気的に接続されたFPC20(Flexible Printed Circuit)とが示されている。
図4では、インクジェットヘッド100のノズル開口面112が上方となるように、すなわち図3とは上下が反転されるように各部材が描かれている。以下では、各基板の−Z方向側の面を上面、+Z方向側の面を下面とも記す。
図4では、インクジェットヘッド100の構成部材のうち、外装部材102の内部に収容されている主要な構成部材が示されている。具体的には、図4では、ノズル基板11、流路スペーサー基板12及び圧力室基板13を有するヘッドチップ10と、ヘッドチップ10に固着された配線基板15と、配線基板15に電気的に接続されたFPC20(Flexible Printed Circuit)とが示されている。
図4では、インクジェットヘッド100のノズル開口面112が上方となるように、すなわち図3とは上下が反転されるように各部材が描かれている。以下では、各基板の−Z方向側の面を上面、+Z方向側の面を下面とも記す。
ヘッドチップ10は、ノズル111が設けられたノズル基板11と、ノズル111に連通する貫通流路121等が設けられた流路スペーサー基板12と、貫通流路121を介してノズル111に連通する圧力室131等が設けられた圧力室基板13と、が積層された構造を有している。以下では、このうち流路スペーサー基板12及び圧力室基板13からなる基板を流路基板14と記す。
ノズル基板11、流路スペーサー基板12及び圧力室基板13と、配線基板15とは、いずれもX方向に長尺な直方体柱状の板状部材である。
ノズル基板11、流路スペーサー基板12及び圧力室基板13と、配線基板15とは、いずれもX方向に長尺な直方体柱状の板状部材である。
ノズル基板11は、厚さ方向(Z方向)に貫通する孔であるノズル111がX方向に沿って列をなすように設けられているポリイミドの基板である。ノズル基板11の上面は、インクジェットヘッド100のノズル開口面112をなす。ノズル基板11の厚さ(したがって、ノズル111のインク吐出方向の長さ)は、例えば数十μmから数百μm程度である。
なお、ノズル111の内壁面は、Z方向に垂直な断面積が、インク吐出側の開口部に近いほど小さくなるようなテーパー形状を有していても良い。また、ノズル基板11としては、ポリイミド以外の各種樹脂の基板や、シリコン基板、SUSなどの金属基板などが用いられても良い。
なお、ノズル111の内壁面は、Z方向に垂直な断面積が、インク吐出側の開口部に近いほど小さくなるようなテーパー形状を有していても良い。また、ノズル基板11としては、ポリイミド以外の各種樹脂の基板や、シリコン基板、SUSなどの金属基板などが用いられても良い。
また、ノズル基板11のノズル開口面112には、フッ素樹脂粒子等の撥液性物質を含む撥水膜が設けられている。撥水膜を設けることで、ノズル開口面112に対するインクや異物の付着を抑えることができ、当該インクや異物等の付着に起因するインク吐出不良の発生を抑制することができる。
流路スペーサー基板12には、ノズル111に連通する貫通流路121と、貫通流路121から分岐する第1の個別排出流路122a及び第2の個別排出流路122bと、第1の個別排出流路122aに連通する第1の帯状貫通流路123aと、第2の個別排出流路122bに連通する第1の帯状貫通流路123bと、が設けられている。このうち貫通流路121、第1の個別排出流路122a及び第2の個別排出流路122bは、複数のノズル111の各々に対応して設けられている。
また、圧力室基板13には、貫通流路121に連通する圧力室131と、第1の帯状貫通流路123aに連通する第1の溝状流路132aと、第1の溝状流路132aに連通する第1の垂直排出流路133aと、第2の帯状貫通流路123bに連通する第2の溝状流路132bと、第2の溝状流路132bに連通する第2の垂直排出流路133bと、が設けられている。このうち圧力室131は、複数のノズル111の各々に対応して設けられている。
また、圧力室基板13には、貫通流路121に連通する圧力室131と、第1の帯状貫通流路123aに連通する第1の溝状流路132aと、第1の溝状流路132aに連通する第1の垂直排出流路133aと、第2の帯状貫通流路123bに連通する第2の溝状流路132bと、第2の溝状流路132bに連通する第2の垂直排出流路133bと、が設けられている。このうち圧力室131は、複数のノズル111の各々に対応して設けられている。
流路スペーサー基板12及び圧力室基板13は、Z方向から見た形状がノズル基板11とほぼ同一である直方体形状の板状部材である。
本実施形態の流路スペーサー基板12は、シリコン基板からなる。流路スペーサー基板12の厚さは、特には限られないが、数百μm程度とされる。流路スペーサー基板12の上面にはノズル基板11が、また下面には圧力室基板13が、それぞれ接着剤を介して接着(固着)されている。
圧力室基板13の材質は、セラミックスの圧電体(電圧の印加に応じて変形する部材)である。このような圧電体の例としては、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛などが挙げられる。本実施形態の圧力室基板13では、PZTが用いられている。
本実施形態の流路スペーサー基板12は、シリコン基板からなる。流路スペーサー基板12の厚さは、特には限られないが、数百μm程度とされる。流路スペーサー基板12の上面にはノズル基板11が、また下面には圧力室基板13が、それぞれ接着剤を介して接着(固着)されている。
圧力室基板13の材質は、セラミックスの圧電体(電圧の印加に応じて変形する部材)である。このような圧電体の例としては、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛などが挙げられる。本実施形態の圧力室基板13では、PZTが用いられている。
流路スペーサー基板12の貫通流路121は、流路スペーサー基板12をZ方向に貫通する貫通孔であり、Z方向に垂直な断面がY方向に長い矩形をなしている。また、圧力室基板13の圧力室131は、圧力室基板13をZ方向に貫通する貫通孔であり、Z方向に垂直な断面の形状は、貫通流路121と同一である。流路スペーサー基板12と圧力室基板13とが接合された状態では、貫通流路121及び圧力室131が一繋がりとなって、チャネル141(インク貯留部)を構成する。チャネル141は、Z方向から見てノズル111と重なる位置に設けられており、ノズル111に連通している。また、各チャネル141には、配線基板15に設けられたインク供給口151を介してインクが供給されて貯留される。
図5は、圧力室基板13の下面の拡大平面図である。
図5に示されるように、各圧力室131は、X方向に隣り合う圧力室131との間が圧電体の隔壁134により仕切られている。各圧力室131の隔壁134の内壁面には、金属の駆動電極136(圧力変動手段)が設けられている。また、圧力室基板13の表面のうち圧力室131の開口部の−Y方向側の近傍領域には、駆動電極136に電気的に接続された金属の接続電極135が設けられている。接続電極135は、図4に示される配線基板15の配線153、及びFPC20の配線21を介して外部の駆動回路に電気的に接続される。
図5に示されるように、各圧力室131は、X方向に隣り合う圧力室131との間が圧電体の隔壁134により仕切られている。各圧力室131の隔壁134の内壁面には、金属の駆動電極136(圧力変動手段)が設けられている。また、圧力室基板13の表面のうち圧力室131の開口部の−Y方向側の近傍領域には、駆動電極136に電気的に接続された金属の接続電極135が設けられている。接続電極135は、図4に示される配線基板15の配線153、及びFPC20の配線21を介して外部の駆動回路に電気的に接続される。
圧力室基板13では、接続電極135を介して駆動電極136に印加された駆動信号に応じて隔壁134がシアモード型の変位を繰り返すことで、圧力室131内の(したがって、チャネル141内の)インクの圧力が変動する。この圧力の変動に応じて、チャネル141内のインクがノズル111から吐出される。すなわち、本実施形態のヘッドチップ10は、シアモード型のインク吐出を行うヘッドチップである。
なお、図4及び図5におけるX方向について一つ置きのチャネル141の形成位置に、チャネル141に代えて、インクの流入経路を有しない空気室を設けても良い。このような構成とすることで、チャネル141における圧力室131に隣接する隔壁134が変形した際に、他のチャネル141に当該変形の影響が及ばないようにすることができる。
なお、図4及び図5におけるX方向について一つ置きのチャネル141の形成位置に、チャネル141に代えて、インクの流入経路を有しない空気室を設けても良い。このような構成とすることで、チャネル141における圧力室131に隣接する隔壁134が変形した際に、他のチャネル141に当該変形の影響が及ばないようにすることができる。
図4に示されるように、流路スペーサー基板12には、チャネル141の配列方向(X方向)に沿って延び、流路スペーサー基板12をZ方向に貫通する第1の帯状貫通流路123a及び第2の帯状貫通流路123bが設けられている。このうち第1の帯状貫通流路123aは、チャネル141の列の+Y方向側に設けられており、第2の帯状貫通流路123bは、チャネル141の列の−Y方向側に設けられている。また、圧力室基板13の流路スペーサー基板12との接合面には、Z方向から見て第1の帯状貫通流路123aと重なる範囲に第1の溝状流路132aが設けられている。また、Z方向から見て第2の帯状貫通流路123bと重なる範囲に第2の溝状流路132bが設けられている。
第1の帯状貫通流路123a及び第1の溝状流路132aは、流路スペーサー基板12と圧力室基板13とが接合された状態において、X方向に延びる第1の共通排出流路142aを構成する。また、第2の帯状貫通流路123b及び第2の溝状流路132bは、流路スペーサー基板12と圧力室基板13とが接合された状態において、X方向に延びる第2の共通排出流路142bを構成する。このような構成の第1の共通排出流路142a及び第2の共通排出流路142bは、流路スペーサー基板12とノズル基板11との接合面(したがって、流路基板14とノズル基板11との接合面)に沿って延び、その内壁面の一部がノズル基板11によって構成されている。以下では、第1の共通排出流路142aと第2の共通排出流路142bとを区別しない場合には、単に共通排出流路142とも記す。
第1の共通排出流路142aの+X方向側の端部には、圧力室基板13をZ方向に貫通する第1の垂直排出流路133aが接続されている。また、第2の共通排出流路142bの+X方向側の端部には、圧力室基板13をZ方向に貫通する第2の垂直排出流路133bが接続されている。以下では、垂直排出流路133aと第2の垂直排出流路133bとを区別しない場合には、単に垂直排出流路133とも記す。
また、上述のとおり、流路スペーサー基板12では、複数の貫通流路121(チャネル141)の各々から、第1の帯状貫通流路123a(第1の共通排出流路142a)に接続される第1の個別排出流路122a、及び第2の帯状貫通流路123b(第2の共通排出流路142b)に接続される第2の個別排出流路122bが分岐している。第1の個別排出流路122aは、貫通流路121のノズル基板11側の開口部から流路スペーサー基板12の表面に沿って+Y方向に延びる溝状の流路であり、内壁面の一部がノズル基板11によって構成されている。また、第2の個別排出流路122bは、貫通流路121のノズル基板11側の開口部から流路スペーサー基板12の表面に沿って−Y方向に延びる溝状の流路であり、内壁面の一部がノズル基板11によって構成されている。すなわち、第1の個別排出流路122a及び第2の個別排出流路122bは、貫通流路121から(したがって、チャネル141から)互いに反対方向に延びている。以下では、第1の個別排出流路122aと第2の個別排出流路122bとを区別しない場合には、単に個別排出流路122とも記す。
図6は、流路スペーサー基板12の上面を示す平面図である。
また、図7は、図4及び図6のA−A線を通りX方向に垂直なヘッドチップ10の断面を示す図である。
以下では、第1の共通排出流路142aのうち、複数の第1の個別排出流路122aからインクが流入する区間を第1の区間S1と記し、第2の共通排出流路142bのうち、複数の第2の個別排出流路122bからインクが流入する区間を第2の区間S2と記す。詳しくは、第1の区間S1は、第1の共通排出流路142aにおいて複数の第1の個別排出流路122aが接続されている複数の接続位置のうち、インクの排出方向(X方向)について最も上流側の接続位置から最も下流側の接続位置までの区間である。また、第2の区間S2は、第2の共通排出流路142bにおいて複数の第2の個別排出流路122bが接続されている複数の接続位置のうち、インクの排出方向について最も上流側の接続位置から最も下流側の接続位置までの区間である。
また、図7は、図4及び図6のA−A線を通りX方向に垂直なヘッドチップ10の断面を示す図である。
以下では、第1の共通排出流路142aのうち、複数の第1の個別排出流路122aからインクが流入する区間を第1の区間S1と記し、第2の共通排出流路142bのうち、複数の第2の個別排出流路122bからインクが流入する区間を第2の区間S2と記す。詳しくは、第1の区間S1は、第1の共通排出流路142aにおいて複数の第1の個別排出流路122aが接続されている複数の接続位置のうち、インクの排出方向(X方向)について最も上流側の接続位置から最も下流側の接続位置までの区間である。また、第2の区間S2は、第2の共通排出流路142bにおいて複数の第2の個別排出流路122bが接続されている複数の接続位置のうち、インクの排出方向について最も上流側の接続位置から最も下流側の接続位置までの区間である。
本実施形態では、第1の区間S1及び第2の区間S2の、X方向の長さ、及びZ方向の深さは同一である。
他方で、第1の区間S1のY方向についての幅Waは、第2の区間S2のY方向についての幅Wbより小さくなっている。したがって、図7に示されるように、第1の共通排出流路142aのうち第1の区間S1におけるX方向(インクの排出方向)に垂直な断面(第1の断面)がなす矩形の面積(第1の面積)は、第2の共通排出流路142aのうち第2の区間S2におけるX方向に垂直な断面(第2の断面)がなす矩形の面積(第2の面積)より小さくなっている。より詳しくは、第1の断面がなす矩形と、第2の断面がなす矩形とは、Z方向に平行な辺の長さが同一である一方、Y方向に平行な辺の長さは、第1の断面がなす矩形の方が短くなっている。この結果、第1の共通排出流路142aのうち第1の区間S1の体積は、第2の共通排出流路142bのうち第2の区間S2の体積より小さくなっている。
このように第1の共通排出流路142a及び第2の共通排出流路142bの形状や体積を異ならせることによる作用及び効果については、後に詳述する。
他方で、第1の区間S1のY方向についての幅Waは、第2の区間S2のY方向についての幅Wbより小さくなっている。したがって、図7に示されるように、第1の共通排出流路142aのうち第1の区間S1におけるX方向(インクの排出方向)に垂直な断面(第1の断面)がなす矩形の面積(第1の面積)は、第2の共通排出流路142aのうち第2の区間S2におけるX方向に垂直な断面(第2の断面)がなす矩形の面積(第2の面積)より小さくなっている。より詳しくは、第1の断面がなす矩形と、第2の断面がなす矩形とは、Z方向に平行な辺の長さが同一である一方、Y方向に平行な辺の長さは、第1の断面がなす矩形の方が短くなっている。この結果、第1の共通排出流路142aのうち第1の区間S1の体積は、第2の共通排出流路142bのうち第2の区間S2の体積より小さくなっている。
このように第1の共通排出流路142a及び第2の共通排出流路142bの形状や体積を異ならせることによる作用及び効果については、後に詳述する。
また、図7に示されるように、ノズル基板11のうち共通排出流路142の内壁面を構成している部分は、可撓性を有するダンパー板11Dとして機能する。
チャネル141内のインクの圧力変動に起因する圧力波が個別排出流路122を通って共通排出流路142に伝播すると、共通排出流路142の内部でインクの圧力変動が生じ得る。このような場合に、ダンパー板11Dが、共通排出流路142内のインクの圧力変動に応じて変形する(撓む)ことで、当該圧力変動を吸収することができる。
ダンパー板11Dの共通排出流路142側とは反対側は、開放された空気であり、空気がその弾性力によってダンパー板11Dの変形を阻害することがないため、共通排出流路142内のインクの圧力変動を効果的に吸収することができる。
チャネル141内のインクの圧力変動に起因する圧力波が個別排出流路122を通って共通排出流路142に伝播すると、共通排出流路142の内部でインクの圧力変動が生じ得る。このような場合に、ダンパー板11Dが、共通排出流路142内のインクの圧力変動に応じて変形する(撓む)ことで、当該圧力変動を吸収することができる。
ダンパー板11Dの共通排出流路142側とは反対側は、開放された空気であり、空気がその弾性力によってダンパー板11Dの変形を阻害することがないため、共通排出流路142内のインクの圧力変動を効果的に吸収することができる。
また、図7に示されるチャネル141、第1の個別排出流路122a、第2の個別排出流路122b及びノズル111と、図5に示される圧力変動手段としての駆動電極136と、により、インク吐出部10aが構成される。したがって、ヘッドチップ10には、ノズル111の数と同一の数のインク吐出部10aが設けられている。
このような構成のヘッドチップ10では、チャネル141に供給されたインクのうちノズル111から吐出されなかったインクの一部が、第1の個別排出流路122a及び第1の共通排出流路142aを介して外部に排出されるとともに、第2の個別排出流路122b及び第2の共通排出流路142bを介して外部に排出される。詳しくは、第1の個別排出流路122a及び第1の共通排出流路142aを通ったインクは、第1の垂直排出流路133a、及び配線基板15に設けられた第1の排出孔152aを通ってアウトレット103b(又はアウトレット103c)からインクジェットヘッド100の外部に排出される。同様に、第2の個別排出流路122b及び第2の共通排出流路142bを通ったインクは、第2の垂直排出流路133b、及び配線基板15に設けられた第2の排出孔152bを通ってアウトレット103b(又はアウトレット103c)からインクジェットヘッド100の外部に排出される。なお、第1の共通排出流路142a及び第2の共通排出流路142bが共通のアウトレットに連通している構成としても良いし、別個のアウトレットに連通している構成としても良い。
このような構成により、チャネル141に混入した気泡や異物をインクとともに外部に排出することができる。
インク供給口151からチャネル141に供給されるインクの流れや、チャネル141から第1の共通排出流路142a又は第2の共通排出流路142bを通って排出されるインクの流れは、インクジェット記録装置1が有するインク循環機構9(図8参照)により発生させることができる。
このような構成により、チャネル141に混入した気泡や異物をインクとともに外部に排出することができる。
インク供給口151からチャネル141に供給されるインクの流れや、チャネル141から第1の共通排出流路142a又は第2の共通排出流路142bを通って排出されるインクの流れは、インクジェット記録装置1が有するインク循環機構9(図8参照)により発生させることができる。
図4に示される配線基板15は、圧力室基板13との接合領域を確保する観点から圧力室基板13の面積よりも大きな面積を有する平板状の基板であることが好ましく、接着剤を介して圧力室基板13の下面に接着されている。配線基板15としては、例えばガラス、セラミックス、シリコン、プラスチックなどの基板を用いることができる。
配線基板15には、Z方向から見てチャネル141と重なる位置に複数のインク供給口151が設けられており、また、第1の垂直排出流路133a、第2の垂直排出流路133bと重なる位置にそれぞれ第1の排出孔152a、第2の排出孔152bが設けられている。以下では、第1の排出孔152aと第2の排出孔152bとを区別しない場合には、単に排出孔152とも記す。また、配線基板15の圧力室基板13との接着面には、複数のインク供給口151の各々の端部から配線基板15の端部に向かって延びる複数の配線153が設けられている。
配線基板15の下面には、図示しないインクマニホールド(共通インク室)が接続されており、当該インクマニホールドからインク供給口151にインクが供給される。
配線基板15の下面には、図示しないインクマニホールド(共通インク室)が接続されており、当該インクマニホールドからインク供給口151にインクが供給される。
圧力室基板13と配線基板15とは、導電性粒子を含有させた導電性接着剤を介して接着される。これにより、圧力室基板13の表面の接続電極135と、配線基板15上の配線153とが、導電性粒子を介して電気的に接続される。
また、配線基板15のうち配線153が設けられている端部には、FPC20が、例えばACF(異方性導電フィルム)を介して接続される。この接続により、配線基板15の複数の配線153と、FPC20上の複数の配線21とが、一対一で対応するようにそれぞれ電気的に接続される。
次に、インクジェットヘッド100内においてインクを還流させて排出させるためのインク循環機構9の構成について説明する。
図8は、インク循環機構9の構成を示す模式図である。
インク循環機構9は、供給用サブタンク91、還流用サブタンク92及びメインタンク93などを備える。
供給用サブタンク91は、インクジェットヘッド100に設けられたインクマニホールドに供給されるインクを貯留する。供給用サブタンク91は、インク流路94によってインレット103aに接続されている。
還流用サブタンク92は、インク流路95によってアウトレット103b、103cに接続されており、個別排出流路122及び共通排出流路142を含む上述のインク排出流路を通ってアウトレット103b又はアウトレット103cから排出されたインクを貯留する。
供給用サブタンク91及び還流用サブタンク92は、インク流路96で接続されている。そして、インク流路96に設けられたポンプ98により、還流用サブタンク92から供給用サブタンク91にインクを戻すことができるようになっている。
メインタンク93は、供給用サブタンク91に供給されるインクを貯留する。メインタンク93は、インク流路97によって供給用サブタンク91に接続されている。また、インク流路97に設けられたポンプ99により、メインタンク93から供給用サブタンク91にインクが供給される。
インク循環機構9は、供給用サブタンク91、還流用サブタンク92及びメインタンク93などを備える。
供給用サブタンク91は、インクジェットヘッド100に設けられたインクマニホールドに供給されるインクを貯留する。供給用サブタンク91は、インク流路94によってインレット103aに接続されている。
還流用サブタンク92は、インク流路95によってアウトレット103b、103cに接続されており、個別排出流路122及び共通排出流路142を含む上述のインク排出流路を通ってアウトレット103b又はアウトレット103cから排出されたインクを貯留する。
供給用サブタンク91及び還流用サブタンク92は、インク流路96で接続されている。そして、インク流路96に設けられたポンプ98により、還流用サブタンク92から供給用サブタンク91にインクを戻すことができるようになっている。
メインタンク93は、供給用サブタンク91に供給されるインクを貯留する。メインタンク93は、インク流路97によって供給用サブタンク91に接続されている。また、インク流路97に設けられたポンプ99により、メインタンク93から供給用サブタンク91にインクが供給される。
供給用サブタンク91は、その液面が、ヘッドチップ10のインク吐出面(以下、「位置基準面」とも記す)より高くなる位置に設けられ、還流用サブタンク92の液面は、その液面が位置基準面より低くなる位置に設けられている。よって、位置基準面と供給用サブタンク91との水頭差による圧力P1と、位置基準面と還流用サブタンク92との水頭差による圧力P2が生じている。この結果、インレット103aにおけるインクの圧力がアウトレット103b、103cにおけるインクの圧力よりも高くなっている。この圧力差により、インレット103aからインクマニホールド、インク供給口151、チャネル141、貫通流路121、個別排出流路122、共通排出流路142、垂直排出流路133、排出孔152を経てアウトレット103b、103cに向かうインクの流れが生じ、インク吐出部10aへのインク供給、及びインク吐出部10aからのインクの排出(還流)がなされるようになっている。また、各サブタンク内のインク量や、各サブタンクの鉛直方向の位置を変更することで、圧力P1及び圧力P2を調整することができ、これによりインクの流速を調整することができる。
次に、第1の共通排出流路142a及び第2の共通排出流路142bを上記の構成とすることによる作用及び効果について説明する。
上述したように、ノズル基板11の一部がダンパー板11Dとして機能することで、チャネル141から共通排出流路142に伝播した圧力波に起因する共通排出流路142内のインクの圧力変動が吸収されるが、ダンパー板11Dによって共通排出流路142内のインクの圧力変動を完全に吸収することは困難である。
この吸収しきれなかった圧力変動に起因して、共通排出流路142には定在波が生じる。この定在波は、共通排出流路142内で、複数のチャネル141から伝播した複数の圧力波が干渉して生じるものであり、その特性(波長、周期、振幅、位相等)は、共通排出流路142の形状(特に、上述の第1の区間S1や第2の区間S2の形状)に影響される。
この吸収しきれなかった圧力変動に起因して、共通排出流路142には定在波が生じる。この定在波は、共通排出流路142内で、複数のチャネル141から伝播した複数の圧力波が干渉して生じるものであり、その特性(波長、周期、振幅、位相等)は、共通排出流路142の形状(特に、上述の第1の区間S1や第2の区間S2の形状)に影響される。
共通排出流路142内の定在波に起因する圧力波が個別排出流路122を介してチャネル141に伝播すると、インク吐出の際に、チャネル141内のインクの圧力が所望の圧力からずれてしまう。この結果、ノズル111からのインク吐出特性の変動(クロストーク)が生じ、記録画像の画質の低下に繋がる。
特に、同一形状の2つの共通排出流路142を設けた従来の構成では、2つの共通排出流路142に生じた定在波に起因する圧力波がチャネル141内で重なって増大し、クロストークによる画質の低下が顕著となるという問題があった。
特に、同一形状の2つの共通排出流路142を設けた従来の構成では、2つの共通排出流路142に生じた定在波に起因する圧力波がチャネル141内で重なって増大し、クロストークによる画質の低下が顕著となるという問題があった。
図9は、従来の構成における問題を説明する図である。
図9の左側に示されるように、従来の構成では、チャネル141の上下両側に、等しい幅(Wc)を有し形状が同一である2つの共通排出流路142cが設けられている。この従来の構成では、複数のチャネル141に対して、2つの共通排出流路142cの位置や形状が対称であるため、複数のチャネル141から各共通排出流路142cに伝播した圧力波に起因して、各共通排出流路142cにおいてほぼ同一特性の定在波が生じる。
図9の右上のグラフG1−1は、上側の(第1の)共通排出流路142cにおいて生じる定在波の、X方向についての密度分布(圧力分布)を示している。また、図9の右下のグラフG1−2は、下側の(第2の)共通排出流路142cにおいて生じる定在波の、X方向についての密度分布を示している。これらのグラフから分かるように、2つの共通排出流路142cにおいて生じる定在波は、特性(波長、周期、振幅及び位相)がほぼ同一となる。
また、図9の右側中央のグラフG1−3は、X方向についての各位置のチャネル141における、2つの共通排出流路142cから伝播する圧力波に起因する圧力変動の大きさを示している。すなわち、このグラフG1−3は、2つの共通排出流路142cに生じた定在波が各チャネル141に与える影響の大きさを示すものである。グラフG1−3に示されるように、複数のチャネル141における圧力変動の分布は、2つの共通排出流路142cにおける定在波の密度分布を重ね合わせたプロファイルを有する。すなわち、図9の従来の構成では、2つの共通排出流路142cにおける定在波の位相が揃っているため、各チャネル141における圧力変動は、2つの共通排出流路142cにおける定在波の同位相の圧力が重畳されたものとなる。この結果、インクの吐出特性の変動(クロストーク)が大きくなって、画質の低下が顕著となる。
図9の左側に示されるように、従来の構成では、チャネル141の上下両側に、等しい幅(Wc)を有し形状が同一である2つの共通排出流路142cが設けられている。この従来の構成では、複数のチャネル141に対して、2つの共通排出流路142cの位置や形状が対称であるため、複数のチャネル141から各共通排出流路142cに伝播した圧力波に起因して、各共通排出流路142cにおいてほぼ同一特性の定在波が生じる。
図9の右上のグラフG1−1は、上側の(第1の)共通排出流路142cにおいて生じる定在波の、X方向についての密度分布(圧力分布)を示している。また、図9の右下のグラフG1−2は、下側の(第2の)共通排出流路142cにおいて生じる定在波の、X方向についての密度分布を示している。これらのグラフから分かるように、2つの共通排出流路142cにおいて生じる定在波は、特性(波長、周期、振幅及び位相)がほぼ同一となる。
また、図9の右側中央のグラフG1−3は、X方向についての各位置のチャネル141における、2つの共通排出流路142cから伝播する圧力波に起因する圧力変動の大きさを示している。すなわち、このグラフG1−3は、2つの共通排出流路142cに生じた定在波が各チャネル141に与える影響の大きさを示すものである。グラフG1−3に示されるように、複数のチャネル141における圧力変動の分布は、2つの共通排出流路142cにおける定在波の密度分布を重ね合わせたプロファイルを有する。すなわち、図9の従来の構成では、2つの共通排出流路142cにおける定在波の位相が揃っているため、各チャネル141における圧力変動は、2つの共通排出流路142cにおける定在波の同位相の圧力が重畳されたものとなる。この結果、インクの吐出特性の変動(クロストーク)が大きくなって、画質の低下が顕著となる。
これに対し、本実施形態のインクジェットヘッド100では、第1の共通排出流路142aの形状のうち第1の区間S1の形状と、第2の共通排出流路142bのうち第2の区間S2の形状とを異ならせることで、各共通排出流路142に生じる定在波の特性が一致しないようになっている。
図10は、本実施形態の構成により得られる作用効果を説明する図である。
図10の右上のグラフG2−1は、本実施形態の第1の共通排出流路142aのうち第1の区間S1における定在波の密度分布を示し、右下のグラフG2−2は、第2の共通排出流路142bのうち第2の区間S2における定在波の密度分布を示している。これらのグラフから分かるように、本実施形態では、第1の区間S1の形状と第2の区間S2の形状とが異なることで、第1の区間S1及び第2の区間S2に生じる定在波の位相が180度ずれるようになっている。
この結果、図10の右側中央のグラフG2−3に示されているように、定在波に起因する各チャネル141での圧力変動は、第1の共通排出流路142a及び第2の共通排出流路142bにおける逆位相の圧力が打ち消し合って、いずれの位置のチャネル141においても変動値が0となる。すなわち、いずれの位置のチャネル141においても定在波の影響がほぼ生じないようになっている。この結果、共通排出流路142に生じた定在波の影響によるインクの吐出特性の変動(クロストーク)が極めて低く抑えられるため、定在波に起因する画質の低下を効果的に抑制することができる。
図10の右上のグラフG2−1は、本実施形態の第1の共通排出流路142aのうち第1の区間S1における定在波の密度分布を示し、右下のグラフG2−2は、第2の共通排出流路142bのうち第2の区間S2における定在波の密度分布を示している。これらのグラフから分かるように、本実施形態では、第1の区間S1の形状と第2の区間S2の形状とが異なることで、第1の区間S1及び第2の区間S2に生じる定在波の位相が180度ずれるようになっている。
この結果、図10の右側中央のグラフG2−3に示されているように、定在波に起因する各チャネル141での圧力変動は、第1の共通排出流路142a及び第2の共通排出流路142bにおける逆位相の圧力が打ち消し合って、いずれの位置のチャネル141においても変動値が0となる。すなわち、いずれの位置のチャネル141においても定在波の影響がほぼ生じないようになっている。この結果、共通排出流路142に生じた定在波の影響によるインクの吐出特性の変動(クロストーク)が極めて低く抑えられるため、定在波に起因する画質の低下を効果的に抑制することができる。
図11は、本実施形態の他の構成により得られる作用効果を説明する図である。
第1の区間S1及び第2の区間S2の形状を調整すると、図11の右下のグラフG3−2に示されているように、第2の区間S2に生じる定在波の波長を、第1の区間S1に生じる定在波の波長の約2倍とすることもできる。この場合には、2つの共通排出流路142で生じた定在波の影響が完全には相殺されないものの、多くの位置において、2つの共通排出流路142における定在波の圧力変動(疎密)が逆方向となる。このため、図11の右側中央のグラフG3−3に示されるように、多くのチャネル141における、定在波に起因する圧力変動は、図9の従来の構成と比較して小さく抑えられている。
第1の区間S1及び第2の区間S2の形状を調整すると、図11の右下のグラフG3−2に示されているように、第2の区間S2に生じる定在波の波長を、第1の区間S1に生じる定在波の波長の約2倍とすることもできる。この場合には、2つの共通排出流路142で生じた定在波の影響が完全には相殺されないものの、多くの位置において、2つの共通排出流路142における定在波の圧力変動(疎密)が逆方向となる。このため、図11の右側中央のグラフG3−3に示されるように、多くのチャネル141における、定在波に起因する圧力変動は、図9の従来の構成と比較して小さく抑えられている。
また、図示は省略するが、第1の区間S1及び第2の区間S2の形状を調整することにより、図10や図11とは異なる態様で、第1の区間S1に生じる定在波と第1の区間S1に生じる定在波との間で波長、振幅、周期及び位相の少なくとも一部を異ならせることができる。例えば、図10の例では第1の区間S1及び第2の区間S2で定在波の位相が180度ずれているが、定在波の位相差が180度以外となるようにすることもできる。また、図11の例では第1の区間S1と第2の区間S2とで定在波の波長の比が2倍となっているが、定在波の波長比が2倍以外となるようにすることもできる。
これらの態様のうちの多くは、2つの共通排出流路142における定在波の影響を完全に打ち消すことはできないものの、定在波の影響の一部を相殺して、チャネル141におけるインクの吐出特性の変動(クロストーク)を抑えることができる。これにより、定在波に起因する画質の低下を抑制することができる。
これらの態様のうちの多くは、2つの共通排出流路142における定在波の影響を完全に打ち消すことはできないものの、定在波の影響の一部を相殺して、チャネル141におけるインクの吐出特性の変動(クロストーク)を抑えることができる。これにより、定在波に起因する画質の低下を抑制することができる。
次に、上記実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。
この実験では、第1の共通排出流路142aにおける第1の区間S1の形状、及び第2の共通排出流路142bにおける第2の区間S2の形状の組み合わせが互いに異なる「No.1」から「No.19」までの19種類のインクジェットヘッド100のサンプルを用意し、各サンプルにおけるクロストークの程度を評価した。
この実験では、第1の共通排出流路142aにおける第1の区間S1の形状、及び第2の共通排出流路142bにおける第2の区間S2の形状の組み合わせが互いに異なる「No.1」から「No.19」までの19種類のインクジェットヘッド100のサンプルを用意し、各サンプルにおけるクロストークの程度を評価した。
具体的には、サンプルとして、256個のチャネル141(ノズル111)を有し、各チャネル141に対して第1の個別排出流路122a及び第2の個別排出流路122bが連通し、256本の第1の個別排出流路122aが接続された第1の共通排出流路142aと、256本の第2の個別排出流路122bが接続された第2の共通排出流路142bと、が設けられたインクジェットヘッド100を使用した。以下では、各サンプルに関し、第1の共通排出流路142aにおける第1の区間S1の寸法については、X方向の長さを「長さLa」、Y方向の幅を「幅Wa」、Z方向の深さを「深さDa」、体積を「体積Va」とする。また、第2の共通排出流路142bにおける第2の区間S2の寸法については、X方向の長さを「長さLb」、Y方向の幅を「幅Wb」、Z方向の深さを「深さDb」、体積を「体積Vb」とする。
図12は、実験に用いた各サンプルの形状及び評価結果を示す図である。
図12では、19種類のサンプルにおける第1の区間S1、第2の区間S2の寸法と、第1の区間S1の寸法に対する第2の区間S2の寸法の比(寸法比)と、クロストークの評価結果とが示されている。
「No.1」のサンプルは、第1の共通排出流路142aにおける第1の区間S1の形状と、第2の共通排出流路142bにおける第2の区間S2の形状とが等しい、比較例のサンプルである。「No.1」のサンプルでは、長さLa、Lbを72mm、幅Wa、Wbを1mm、深さDa、Dbを1mm、体積Va、Vbを72mm3とした。
「No.2」〜「No.7」のサンプルは、「No.1」のサンプルに対して、第2の共通排出流路142bにおける第2の区間S2の深さDbを増大させたものである。具体的には、「No.2」〜「No.7」のサンプルでは、深さDbを、それぞれ1.05mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mmとした。
「No.8」〜「No.13」のサンプルは、「No.1」のサンプルに対して、第2の共通排出流路142bにおける第2の区間S2の幅Wbを増大させたものである。具体的には、「No.8」〜「No.13」のサンプルでは、幅Wbを、それぞれ1.05mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mmとした。
「No.14」〜「No.19」のサンプルは、「No.1」のサンプルに対して、第2の共通排出流路142bにおける第2の区間S2の幅Wb及び深さDbの双方を増大させたものである。具体的には、「No.14」〜「No.19」のサンプルでは、幅Wb及び深さDbの双方を、それぞれ1.05mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mmとした。
図12では、19種類のサンプルにおける第1の区間S1、第2の区間S2の寸法と、第1の区間S1の寸法に対する第2の区間S2の寸法の比(寸法比)と、クロストークの評価結果とが示されている。
「No.1」のサンプルは、第1の共通排出流路142aにおける第1の区間S1の形状と、第2の共通排出流路142bにおける第2の区間S2の形状とが等しい、比較例のサンプルである。「No.1」のサンプルでは、長さLa、Lbを72mm、幅Wa、Wbを1mm、深さDa、Dbを1mm、体積Va、Vbを72mm3とした。
「No.2」〜「No.7」のサンプルは、「No.1」のサンプルに対して、第2の共通排出流路142bにおける第2の区間S2の深さDbを増大させたものである。具体的には、「No.2」〜「No.7」のサンプルでは、深さDbを、それぞれ1.05mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mmとした。
「No.8」〜「No.13」のサンプルは、「No.1」のサンプルに対して、第2の共通排出流路142bにおける第2の区間S2の幅Wbを増大させたものである。具体的には、「No.8」〜「No.13」のサンプルでは、幅Wbを、それぞれ1.05mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mmとした。
「No.14」〜「No.19」のサンプルは、「No.1」のサンプルに対して、第2の共通排出流路142bにおける第2の区間S2の幅Wb及び深さDbの双方を増大させたものである。具体的には、「No.14」〜「No.19」のサンプルでは、幅Wb及び深さDbの双方を、それぞれ1.05mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mmとした。
クロストークの評価結果は、「○」、「×」の2水準で評価した。
詳しくは、256個のチャネル141を、駆動周波数10Hz及び10kHzの2種類の駆動パターンで駆動し、256個のチャネル141のうちインクの飛翔速度のクロストークによる変化率が最大となったチャネル141における当該変化率(最大変化率)でクロストークを評価した。具体的には、この飛翔速度の最大変化率が10%未満であったサンプルを「○」、10%以上であったサンプルを「×」とした。このうち「○」は、実使用上問題のない画質が得られる正常範囲のクロストークレベルであり、「×」は、画質の低下が許容範囲を超えて問題となるクロストークレベルである。
詳しくは、256個のチャネル141を、駆動周波数10Hz及び10kHzの2種類の駆動パターンで駆動し、256個のチャネル141のうちインクの飛翔速度のクロストークによる変化率が最大となったチャネル141における当該変化率(最大変化率)でクロストークを評価した。具体的には、この飛翔速度の最大変化率が10%未満であったサンプルを「○」、10%以上であったサンプルを「×」とした。このうち「○」は、実使用上問題のない画質が得られる正常範囲のクロストークレベルであり、「×」は、画質の低下が許容範囲を超えて問題となるクロストークレベルである。
各サンプルのクロストークを評価した結果、図12に示されるように、第1の区間S1に対する第2の区間S2の体積比(Vb/Va)が1.05以下である「No.1」、「No.2」、「No.8」のサンプルでは、クロストークの評価結果が「×」となり、体積比(Vb/Va)が1.1以上であるその他のサンプルでは「○」の評価結果が得られた。すなわち、第2の共通排出流路142bにおける第2の区間S2の体積が、第1の共通排出流路142aにおける第1の区間S1の体積の1.1倍以上である構成とすることで、共通排出流路142内の定在波の影響によるクロストークを抑えることができ、実使用上問題のない画質が得られることが確認された。
ただし、第2の区間S2の体積が第1の区間S1の体積の10倍を超えると、各チャネル141から専ら第2の共通排出流路142bにインクが排出され、第1の共通排出流路142aにインクが排出されにくくなってしまうため、第1の区間S1と第2の区間S2との体積比は、10倍以下に抑えることが望ましい。
ただし、第2の区間S2の体積が第1の区間S1の体積の10倍を超えると、各チャネル141から専ら第2の共通排出流路142bにインクが排出され、第1の共通排出流路142aにインクが排出されにくくなってしまうため、第1の区間S1と第2の区間S2との体積比は、10倍以下に抑えることが望ましい。
以上のように、本実施形態のインクジェットヘッド100は、インクを貯留するインク貯留部としてのチャネル141と、チャネル141に貯留されたインクの圧力を変動させる圧力変動手段としての駆動電極136と、チャネル141に連通し、当該チャネル141内におけるインクの圧力の変動に応じてインクを吐出するノズル111と、一のチャネル141に連通し、当該チャネル141からノズル111に供給されずに排出されるインクがそれぞれ通る第1の個別排出流路122a及び第2の個別排出流路122bと、を各々有する複数のインク吐出部10aと、複数のインク吐出部10aが有する複数の第1の個別排出流路122aに連通する第1の共通排出流路142aと、複数のインク吐出部10aが有する複数の第2の個別排出流路122bに連通する第2の共通排出流路142bと、を備え、第1の共通排出流路142aのうち複数の第1の個別排出流路122aからインクが流入する第1の区間S1の形状が、第2の共通排出流路142bのうち複数の第2の個別排出流路122bからインクが流入する第2の区間S2の形状と異なる。
このような構成によれば、第1の区間S1及び第2の区間S2においてそれぞれ生じる定在波の特性(波長、周期、振幅、位相等)を互いに異ならせることができる。これにより、2つの共通排出流路142からチャネル141に伝播する、定在波に起因する圧力波の少なくとも一部を相殺することができる。よって、定在波に起因する圧力波がチャネル141に伝播することによるチャネル141内の圧力変動を抑えることができるため、チャネル141におけるインクの吐出特性の変動(クロストーク)を抑制することができる。これにより、定在波に起因する画質の低下を効果的に抑制することができる。
また、各チャネル141から2つの共通排出流路142を介してインクを排出することで、単一の共通排出流路142を用いた構成と比較して、チャネル141内の気泡や異物をより効率良く排出させることができる。
このような構成によれば、第1の区間S1及び第2の区間S2においてそれぞれ生じる定在波の特性(波長、周期、振幅、位相等)を互いに異ならせることができる。これにより、2つの共通排出流路142からチャネル141に伝播する、定在波に起因する圧力波の少なくとも一部を相殺することができる。よって、定在波に起因する圧力波がチャネル141に伝播することによるチャネル141内の圧力変動を抑えることができるため、チャネル141におけるインクの吐出特性の変動(クロストーク)を抑制することができる。これにより、定在波に起因する画質の低下を効果的に抑制することができる。
また、各チャネル141から2つの共通排出流路142を介してインクを排出することで、単一の共通排出流路142を用いた構成と比較して、チャネル141内の気泡や異物をより効率良く排出させることができる。
また、第1の共通排出流路142aのうち第1の区間S1の体積が、第2の共通排出流路142bのうち第2の区間S2の体積と異なる構成とすることで、第1の区間S1及び第2の区間S2においてそれぞれ生じる定在波の特性を、より効果的に異ならせることができる。
また、第2の共通排出流路142bのうち第2の区間S2の体積が、第1の共通排出流路142aのうち第1の区間S1の体積の1.1倍以上である構成とすることで、第1の区間S1及び第2の区間S2においてそれぞれ生じる定在波の特性を効果的に異ならせて、クロストークの程度を、実使用上問題のない画質が得られる範囲に抑えることができる。
また、第1の共通排出流路142aのうち第1の区間S1は、X方向(インクの排出方向)についての各位置でのX方向に垂直な断面が、第1の面積を有する矩形であり、第2の共通排出流路142bのうち第2の区間S2は、X方向についての各位置での当該排出方向に垂直な断面が、第2の面積を有する矩形であり、第2の面積は、第1の面積の1.1倍以上である。このような構成によれば、第1の区間S1及び第2の区間S2の断面がなす矩形の辺の長さを異ならせる簡易な方法で、第1の区間S1及び第2の区間S2においてそれぞれ生じる定在波の特性を効果的に異ならせることができる。
また、第2の共通排出流路142bのうち第2の区間S2の体積を、第1の共通排出流路142aのうち第1の区間S1の体積の10倍以下とすることで、チャネル141から第1の共通排出流路142aにインクが排出されにくくなる不具合の発生を抑制することができる。
また、本実施形態のインクジェットヘッド100は、インクを外部に排出するインク排出口としてのアウトレット103b、103cを備え、第1の共通排出流路142a及び第2の共通排出流路142bの各々は、アウトレット103b又はアウトレット103cに連通している。これにより、チャネル141内の気泡や異物をインクジェットヘッド100の外部に排出させることができる。
また、本実施形態のインクジェット記録装置1は、上記のインクジェットヘッド100を備えるので、クロストークが低く抑えられた高画質の画像を形成することができる。
次に、上記実施形態の変形例1〜5について説明する。これらの各変形例は、他の変形例と組み合わされても良い。
(変形例1)
図13は、変形例1に係る流路スペーサー基板12の上面を示す平面図である。
本変形例は、第1の共通排出流路142aにおける第1の区間S1、及び第2の共通排出流路142bにおける第2の区間S2の、X方向についての長さが異なる点で上記実施形態と異なり、その他の点は上記実施形態と同一である。
図13は、変形例1に係る流路スペーサー基板12の上面を示す平面図である。
本変形例は、第1の共通排出流路142aにおける第1の区間S1、及び第2の共通排出流路142bにおける第2の区間S2の、X方向についての長さが異なる点で上記実施形態と異なり、その他の点は上記実施形態と同一である。
図13に示されるように、本変形例では、各チャネル141から分岐する第1の個別排出流路122a及び第2の個別排出流路122bが、Y方向に対して互いに逆向きに傾斜した方向に延びている。これにより、第1の共通排出流路142aにおいて複数の第1の個別排出流路122aからインクが流入する第1の区間S1のX方向(インクの排出方向)の長さが、第2の共通排出流路142bにおいて複数の第2の個別排出流路122bからインクが流入する第2の区間S2のX方向の長さよりも短くなっている。
このように、第1の区間S1の、当該第1の区間S1におけるインクの排出方向に沿った長さを、第2の区間S2の、当該第2の区間S2におけるインクの排出方向に沿った長さと異ならせた構成とすることによっても、第1の区間S1及び第2の区間S2に生じる定在波の特性を異ならせることができる。
(変形例2)
変形例2では、第1の共通排出流路142aのうち第1の区間S1の形状が第2の共通排出流路142bのうち第2の区間S2の形状と異なるのに加えて、第1の区間S1における内壁面の表面粗さが、第2の区間S2における内壁面の表面粗さと異なっている。その他の点は、上記実施形態と同一である。
変形例2では、第1の共通排出流路142aのうち第1の区間S1の形状が第2の共通排出流路142bのうち第2の区間S2の形状と異なるのに加えて、第1の区間S1における内壁面の表面粗さが、第2の区間S2における内壁面の表面粗さと異なっている。その他の点は、上記実施形態と同一である。
本変形例では、例えば、第1の区間S1の内壁面の表面粗さRa(算術平均粗さ)が、第2の区間S2の内壁面の表面粗さRaより大きくなっている。このような構成によれば、表面粗さRaが相対的に大きい第1の共通排出流路142aの第1の区間S1では、個別排出流路122から入射した圧力波が、内壁面の表面の凹凸によって、より吸収されやすくなる。これにより、第1の区間S1及び第2の区間S2に生じる定在波の特性を、より効果的に異ならせることができる。
なお、第1の区間S1の内壁面のうち一部の面の表面粗さRaが、第2の区間S2の内壁面のうち対応する一部の面の表面粗さRaより大きい構成としても良い。例えば、第1の区間S1と第2の区間S2の内壁面のうち、ノズル基板11により構成される部分のみにおいて、表面粗さRaを互いに異ならせ、他の部分の表面粗さRaが同一である構成としても良い。
また、第1の区間S1と第2の区間S2とで、表面粗さRaの大小関係を逆にしても良い。すなわち、第1の区間S1の内壁面の表面粗さRa(算術平均粗さ)を、第2の区間S2の内壁面の表面粗さRaより小さくしても良い。
また、第1の区間S1と第2の区間S2とで、表面粗さRaの大小関係を逆にしても良い。すなわち、第1の区間S1の内壁面の表面粗さRa(算術平均粗さ)を、第2の区間S2の内壁面の表面粗さRaより小さくしても良い。
(変形例3)
図14は、変形例3に係る流路スペーサー基板12の上面を示す平面図である。
本変形例は、各チャネル141から分岐する第1の個別排出流路122a及び第2の個別排出流路122bの長さが異なる点で上記実施形態と異なり、その他の点は上記実施形態と同一である。
図14は、変形例3に係る流路スペーサー基板12の上面を示す平面図である。
本変形例は、各チャネル141から分岐する第1の個別排出流路122a及び第2の個別排出流路122bの長さが異なる点で上記実施形態と異なり、その他の点は上記実施形態と同一である。
図14に示されるように、本変形例では、複数のチャネル141が千鳥格子状に配列されている。すなわち、複数のチャネル141がX方向に沿う2つの列(チャネル列)をなし、各チャネル141のX方向の位置が異なるように2つのチャネル列の位置がX方向にずらされた構成となっている。
このような構成により、X方向について奇数番目のチャネル141では、第1の個別排出流路122aのY方向(インク排出方向)の長さが、第2の個別排出流路122bのY方向の長さより短くなっている。他方で、X方向について偶数番目のチャネル141では、第1の個別排出流路122aのY方向の長さが、第2の個別排出流路122bのY方向の長さより長くなっている。
このような構成により、X方向について奇数番目のチャネル141では、第1の個別排出流路122aのY方向(インク排出方向)の長さが、第2の個別排出流路122bのY方向の長さより短くなっている。他方で、X方向について偶数番目のチャネル141では、第1の個別排出流路122aのY方向の長さが、第2の個別排出流路122bのY方向の長さより長くなっている。
本変形例のように、一のチャネル141に連通する第1の個別排出流路122aのインクの排出方向に沿った長さを、当該一のチャネル141に連通する第2の個別排出流路122bのインクの排出方向に沿った長さと異ならせた構成によれば、チャネル141から第1の共通排出流路142aに伝播する圧力波の特性と、チャネル141から第2の共通排出流路142bに伝播する圧力波の特性とを異ならせることができる。これにより、第1の共通排出流路142aにおいて生じる定在波の特性と、第2の共通排出流路142bにおいて生じる定在波の特性とを、より効果的に異ならせることができる。
(変形例4)
図15は、変形例4に係る流路スペーサー基板12の上面を示す平面図である。
本変形例は、各チャネル141に、第1の個別排出流路122a及び第2の個別排出流路122bが2つずつ連通している点で上記実施形態と異なり、その他の点は上記実施形態と同一である。
図15は、変形例4に係る流路スペーサー基板12の上面を示す平面図である。
本変形例は、各チャネル141に、第1の個別排出流路122a及び第2の個別排出流路122bが2つずつ連通している点で上記実施形態と異なり、その他の点は上記実施形態と同一である。
図15に示されるように、本変形例では、各チャネル141と第1の共通排出流路142aとが、2つの第1の個別排出流路122aにより接続されており、各チャネル141と第2の共通排出流路142bとが、2つの第2の個別排出流路122bにより接続されている。図15では、各チャネル141に接続されている2つの第1の個別排出流路122aの幅や長さは同一であり、2つの第2の個別排出流路122bの幅や長さも同一である。ただし、この構成に限定する趣旨ではなく、各チャネル141に連通する2つの第1の個別排出流路122aの幅や長さを異ならせても良いし、また各チャネル141に連通する2つの第2の個別排出流路122bの幅や長さを異ならせても良い。
また、各チャネル141に連通させる第1の個別排出流路122aの数、及び第2の個別排出流路122bの数は、3つ以上としても良い。
また、各チャネル141に連通させる第1の個別排出流路122aの数、及び第2の個別排出流路122bの数は、3つ以上としても良い。
本変形例のように、一のチャネル141に、二以上の第1の個別排出流路122a、及び二以上の第2の個別排出流路122bが連通している構成とすることで、チャネル141からより効率良く気泡や異物を排出させることができる。
(変形例5)
図16は、変形例5に係る流路スペーサー基板12の上面を示す平面図である。
本変形例では、チャネル141がX方向に沿う2つの列(チャネル列)をなしており、各チャネル列を挟む両側に第1の共通排出流路142a及び第2の共通排出流路142bが設けられている。また、このうち第2の共通排出流路142bが2つのチャネル列で共用されている。
換言すれば、X方向に平行な第1の共通排出流路142a、第2の共通排出流路142b、第1の共通排出流路142aが、Y方向についてこの順に設けられ、第2の共通排出流路142と一方の第1の共通排出流路142aとの間に1つのチャネル列がX方向に沿って配列され、第2の共通排出流路142と他方の第1の共通排出流路142aとの間に他の1つのチャネル列がX方向に沿って配列されている。そして、各チャネル列のチャネル141は、Y方向について両側にある第1の共通排出流路142a及び第2の共通排出流路142bに連通している。
図16は、変形例5に係る流路スペーサー基板12の上面を示す平面図である。
本変形例では、チャネル141がX方向に沿う2つの列(チャネル列)をなしており、各チャネル列を挟む両側に第1の共通排出流路142a及び第2の共通排出流路142bが設けられている。また、このうち第2の共通排出流路142bが2つのチャネル列で共用されている。
換言すれば、X方向に平行な第1の共通排出流路142a、第2の共通排出流路142b、第1の共通排出流路142aが、Y方向についてこの順に設けられ、第2の共通排出流路142と一方の第1の共通排出流路142aとの間に1つのチャネル列がX方向に沿って配列され、第2の共通排出流路142と他方の第1の共通排出流路142aとの間に他の1つのチャネル列がX方向に沿って配列されている。そして、各チャネル列のチャネル141は、Y方向について両側にある第1の共通排出流路142a及び第2の共通排出流路142bに連通している。
本変形例の構成では、第2の共通排出流路142bには、第1の共通排出流路142aの2倍のチャネル141が接続され、より多くのインクが流入するところ、第2の共通排出流路142bの幅Wbが第1の共通排出流路142aの幅Waより大きくなっていることで、第2の共通排出流路142bへのインクの流入が滞る不具合の発生を抑制することができる。また、2つの第1の共通排出流路141aにそれぞれ生じる定在波の特性と、第2の共通排出流路142bに生じる定在波の特性とを異ならせることができる。
なお、本発明は、上記実施形態及び各変形例に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、上記実施形態及び各変形例では、第1の共通排出流路142aにおける第1の区間S1の形状と、第2の共通排出流路142bにおける第2の区間S2の形状とを異ならせるために、第1の区間S1及び第2の区間S2の全体の幅や深さを異ならせたり、長さを異ならせたりする例を用いて説明したが、これに限定する趣旨ではない。第1の区間S1及び第2の区間S2は、「一方をどのように回転させ、また移動させても他方の形状と一致させることができない」との条件を満たす任意の形状とすることができる。
例えば、第1の区間S1や第2の区間S2の幅や深さをX方向の位置に応じて変化させても良い。また、共通排出流路142のインクの排出方向に向かって第1の区間S1や第2の区間S2の断面積が漸増する構成としても良い。また、第1の区間S1及び第2の区間S2の形状が異なり、体積が同一である構成としても良い。
例えば、上記実施形態及び各変形例では、第1の共通排出流路142aにおける第1の区間S1の形状と、第2の共通排出流路142bにおける第2の区間S2の形状とを異ならせるために、第1の区間S1及び第2の区間S2の全体の幅や深さを異ならせたり、長さを異ならせたりする例を用いて説明したが、これに限定する趣旨ではない。第1の区間S1及び第2の区間S2は、「一方をどのように回転させ、また移動させても他方の形状と一致させることができない」との条件を満たす任意の形状とすることができる。
例えば、第1の区間S1や第2の区間S2の幅や深さをX方向の位置に応じて変化させても良い。また、共通排出流路142のインクの排出方向に向かって第1の区間S1や第2の区間S2の断面積が漸増する構成としても良い。また、第1の区間S1及び第2の区間S2の形状が異なり、体積が同一である構成としても良い。
また、共通排出流路142や個別排出流路122は、直線状の形状に限られず、途中で湾曲した形状としても良い。
また、第1の共通排出流路142a及び第2の共通排出流路142bにおけるインクの排出方向は、同一方向に限られず、互いに逆方向にインクを排出する構成としても良い。
また、上記実施形態及び各変形例では、ノズル基板11の一部をダンパー板11Dとして機能させる構成を例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、ヘッドチップ10内に密閉された空気室を設け、当該空気室に隣接する位置に共通排出流路142を設けることで、共通排出流路142と空気室との間の部材をダンパー板として機能させても良い。
また、ダンパー板を有しない構成としても良い。
また、ダンパー板を有しない構成としても良い。
また、上記実施形態では、共通排出流路142が、流路スペーサー基板12に設けられた帯状貫通流路123と、圧力室基板13に設けられた溝状流路132とからなる例を挙げて説明したが、これに限られない。例えば、共通排出流路142は、流路スペーサー基板12のノズル基板11側の面に設けられた溝により構成されていても良い。
また、流路スペーサー基板12を設けず、圧力室基板13及びノズル基板11によりヘッドチップ10を構成しても良い。この場合の流路基板14は、圧力室基板13のみからなり、圧力室基板13に個別排出流路122及び共通排出流路142が設けられる。この場合には、圧力室基板13のノズル基板11側の面に設けられた溝により個別排出流路122や共通排出流路142を構成することができる。
また、上記実施形態では、シアモードのヘッドチップ10を有するインクジェットヘッド100を例に挙げて説明したが、これに限定する趣旨ではない。例えば、インク貯留部としての圧力室の壁面に固着された圧電素子(圧力変動手段)を変形させることで圧力室内のインクの圧力を変動させてインクを吐出させる、ベントモードのヘッドチップを有するインクジェットヘッドに対して本発明を適用しても良い。
また、上記各実施形態及び各変形例では、搬送ベルト2cを備える搬送部2により記録媒体Mを搬送する例を用いて説明したが、これに限定する趣旨ではなく、搬送部2は、例えば回転する搬送ドラムの外周面上で記録媒体Mを保持して搬送するものであっても良い。
また、上記各実施形態及び各変形例では、シングルパス形式のインクジェット記録装置1を例に挙げて説明したが、インクジェットヘッド100を走査させながら画像の記録を行うインクジェット記録装置に本発明を適用しても良い。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に利用することができる。
1 インクジェット記録装置
2 搬送部
2a、2b 搬送ローラー
2c 搬送ベルト
3 ヘッドユニット
9 インク循環機構
10 ヘッドチップ
10a インク吐出部
11 ノズル基板
11D ダンパー板
111 ノズル
112 ノズル開口面
12 流路スペーサー基板
121 貫通流路
122a 第1の個別排出流路
122b 第2の個別排出流路
123a 第1の帯状貫通流路
123b 第2の帯状貫通流路
13 圧力室基板
131 圧力室
132a 第1の溝状流路
132b 第2の溝状流路
133a 第1の垂直排出流路
133b 第2の垂直排出流路
134 隔壁
135 接続電極
136 駆動電極
14 流路基板
141 チャネル
142a 第1の共通排出流路
142b 第2の共通排出流路
142c 共通排出流路
15 配線基板
151 インク供給口
152a 第1の排出孔
152b 第2の排出孔
20 FPC
100 インクジェットヘッド
103a インレット
103b、103c アウトレット
M 記録媒体
S1 第1の区間
S2 第2の区間
2 搬送部
2a、2b 搬送ローラー
2c 搬送ベルト
3 ヘッドユニット
9 インク循環機構
10 ヘッドチップ
10a インク吐出部
11 ノズル基板
11D ダンパー板
111 ノズル
112 ノズル開口面
12 流路スペーサー基板
121 貫通流路
122a 第1の個別排出流路
122b 第2の個別排出流路
123a 第1の帯状貫通流路
123b 第2の帯状貫通流路
13 圧力室基板
131 圧力室
132a 第1の溝状流路
132b 第2の溝状流路
133a 第1の垂直排出流路
133b 第2の垂直排出流路
134 隔壁
135 接続電極
136 駆動電極
14 流路基板
141 チャネル
142a 第1の共通排出流路
142b 第2の共通排出流路
142c 共通排出流路
15 配線基板
151 インク供給口
152a 第1の排出孔
152b 第2の排出孔
20 FPC
100 インクジェットヘッド
103a インレット
103b、103c アウトレット
M 記録媒体
S1 第1の区間
S2 第2の区間
Claims (11)
- インクを貯留するインク貯留部と、
前記インク貯留部に貯留されたインクの圧力を変動させる圧力変動手段と、
前記インク貯留部に連通し、当該インク貯留部内におけるインクの圧力の変動に応じてインクを吐出するノズルと、
一の前記インク貯留部に連通し、当該インク貯留部から前記ノズルに供給されずに排出されるインクがそれぞれ通る第1の個別排出流路及び第2の個別排出流路と、
を各々有する複数のインク吐出部と、
前記複数のインク吐出部が有する複数の前記第1の個別排出流路に連通する第1の共通排出流路と、
前記複数のインク吐出部が有する複数の前記第2の個別排出流路に連通する第2の共通排出流路と、
を備え、
前記第1の共通排出流路のうち前記複数の第1の個別排出流路からインクが流入する第1の区間の形状が、前記第2の共通排出流路のうち前記複数の第2の個別排出流路からインクが流入する第2の区間の形状と異なるインクジェットヘッド。 - 前記第1の共通排出流路のうち前記第1の区間の体積が、前記第2の共通排出流路のうち前記第2の区間の体積と異なる請求項1に記載のインクジェットヘッド。
- 前記第2の共通排出流路のうち前記第2の区間の体積が、前記第1の共通排出流路のうち前記第1の区間の体積の1.1倍以上である請求項2に記載のインクジェットヘッド。
- 前記第1の共通排出流路のうち前記第1の区間は、インクの排出方向についての各位置での当該排出方向に垂直な断面が、第1の面積を有する矩形であり、
前記第2の共通排出流路のうち前記第2の区間は、インクの排出方向についての各位置での当該排出方向に垂直な断面が、第2の面積を有する矩形であり、
前記第2の面積は、前記第1の面積の1.1倍以上である請求項3に記載のインクジェットヘッド。 - 前記第2の共通排出流路のうち前記第2の区間の体積が、前記第1の共通排出流路のうち前記第1の区間の体積の10倍以下である請求項2から4のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
- 前記第1の区間の当該第1の区間におけるインクの排出方向に沿った長さは、前記第2の区間の当該第2の区間におけるインクの排出方向に沿った長さと異なる請求項1から5のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
- 前記第1の共通排出流路のうち前記第1の区間における内壁面の表面粗さが、前記第2の共通排出流路のうち前記第2の区間における内壁面の表面粗さと異なる請求項1から6のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
- 前記一のインク貯留部に連通する前記第1の個別排出流路の当該第1の個別排出流路におけるインクの排出方向に沿った長さは、前記一のインク貯留部に連通する前記第2の個別排出流路の当該第2の個別排出流路におけるインクの排出方向に沿った長さと異なる請求項1から7のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
- 前記一のインク貯留部には、二以上の前記第1の個別排出流路、及び二以上の前記第2の個別排出流路が連通している請求項1から8のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
- インクを外部に排出するインク排出口を備え、
前記第1の共通排出流路及び前記第2の共通排出流路は、前記インク排出口に連通している請求項1から9のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。 - 請求項1から10のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2018/031928 WO2020044457A1 (ja) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2020044457A1 JPWO2020044457A1 (ja) | 2021-08-10 |
JP6989023B2 true JP6989023B2 (ja) | 2022-01-05 |
Family
ID=69643402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020539917A Active JP6989023B2 (ja) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11390078B2 (ja) |
EP (1) | EP3845387B1 (ja) |
JP (1) | JP6989023B2 (ja) |
CN (1) | CN112638651B (ja) |
WO (1) | WO2020044457A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4212343A4 (en) * | 2020-09-09 | 2023-10-11 | Konica Minolta, Inc. | INK JET HEAD, INK JET HEAD MANUFACTURING METHOD AND INK JET RECORDING APPARATUS |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9828476D0 (en) * | 1998-12-24 | 1999-02-17 | Xaar Technology Ltd | Apparatus for depositing droplets of fluid |
US8091987B2 (en) * | 2005-07-07 | 2012-01-10 | Xaar Plc | Ink jet print head with improved reliability |
JP4875997B2 (ja) * | 2007-02-16 | 2012-02-15 | 富士フイルム株式会社 | 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 |
JP4855992B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2012-01-18 | 富士フイルム株式会社 | 液体循環装置、画像形成装置、及び液体循環方法 |
JP5200456B2 (ja) * | 2007-09-03 | 2013-06-05 | 富士ゼロックス株式会社 | 液滴吐出装置 |
CN102026813B (zh) * | 2008-05-23 | 2015-05-27 | 富士胶片株式会社 | 流体液滴喷射装置 |
JP5393400B2 (ja) * | 2008-11-18 | 2014-01-22 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッド |
JP5495385B2 (ja) * | 2010-06-30 | 2014-05-21 | 富士フイルム株式会社 | 液滴吐出ヘッド |
US8628180B2 (en) * | 2010-10-26 | 2014-01-14 | Eastman Kodak Company | Liquid dispenser including vertical outlet opening wall |
JP6128820B2 (ja) * | 2011-12-22 | 2017-05-17 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッド |
WO2014021812A1 (en) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Hewlett-Packard Development Company L.P. | Printhead including integrated circuit die cooling |
US20140078225A1 (en) * | 2012-09-20 | 2014-03-20 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Inkjet print head |
JP5764601B2 (ja) * | 2013-03-27 | 2015-08-19 | 富士フイルム株式会社 | 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 |
JP6262556B2 (ja) * | 2014-02-07 | 2018-01-17 | 京セラ株式会社 | 液体吐出ヘッド、および記録装置 |
JP2016010862A (ja) | 2014-06-27 | 2016-01-21 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | インクジェットヘッド及びそれを具備するインクジェット装置 |
JP6724923B2 (ja) * | 2015-09-18 | 2020-07-15 | コニカミノルタ株式会社 | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 |
US10457063B2 (en) * | 2015-09-18 | 2019-10-29 | Konica Minolta, Inc. | Ink jet head and ink jet recording apparatus |
JP6700841B2 (ja) * | 2016-02-19 | 2020-05-27 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 |
JP6822474B2 (ja) * | 2016-07-04 | 2021-01-27 | コニカミノルタ株式会社 | インクジェット記録装置 |
JP6881461B2 (ja) * | 2016-09-05 | 2021-06-02 | コニカミノルタ株式会社 | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 |
JP6686815B2 (ja) * | 2016-09-16 | 2020-04-22 | コニカミノルタ株式会社 | インクジェットヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法 |
JP6582139B2 (ja) * | 2016-09-23 | 2019-09-25 | 京セラ株式会社 | 液体吐出ヘッド、および記録装置 |
JP2018075795A (ja) * | 2016-11-10 | 2018-05-17 | コニカミノルタ株式会社 | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 |
JP6950194B2 (ja) * | 2016-12-22 | 2021-10-13 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 |
-
2018
- 2018-08-29 US US17/271,930 patent/US11390078B2/en active Active
- 2018-08-29 WO PCT/JP2018/031928 patent/WO2020044457A1/ja unknown
- 2018-08-29 EP EP18931609.4A patent/EP3845387B1/en active Active
- 2018-08-29 CN CN201880096982.5A patent/CN112638651B/zh active Active
- 2018-08-29 JP JP2020539917A patent/JP6989023B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3845387A4 (en) | 2021-09-08 |
WO2020044457A1 (ja) | 2020-03-05 |
US11390078B2 (en) | 2022-07-19 |
US20210316552A1 (en) | 2021-10-14 |
CN112638651A (zh) | 2021-04-09 |
EP3845387B1 (en) | 2023-06-14 |
CN112638651B (zh) | 2022-05-27 |
JPWO2020044457A1 (ja) | 2021-08-10 |
EP3845387A1 (en) | 2021-07-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6449629B2 (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
KR100738102B1 (ko) | 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드 | |
JP7131168B2 (ja) | 液体吐出ヘッド | |
US7717547B2 (en) | Inkjet head | |
JP7135622B2 (ja) | 液体吐出ヘッド | |
JP6989023B2 (ja) | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 | |
CN109641458B (zh) | 液体喷出头及记录装置 | |
CN112297624A (zh) | 液体喷出头以及液体喷出装置 | |
US11724500B2 (en) | Liquid ejection head | |
JP4513739B2 (ja) | インクジェットプリンタ | |
JP7087701B2 (ja) | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 | |
JP7010377B2 (ja) | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 | |
US10737489B2 (en) | Liquid ejection head and recording apparatus | |
WO2019244227A1 (ja) | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 | |
KR20070079296A (ko) | 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드 | |
JP2020138433A (ja) | 液体吐出ヘッド及び記録装置 | |
JP7077930B2 (ja) | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 | |
WO2018235552A1 (ja) | 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 | |
WO2023157127A1 (ja) | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 | |
JP2019155590A (ja) | インクジェットヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法 | |
JP2023093072A (ja) | 液体吐出ヘッド | |
CN116552120A (zh) | 液体喷头 | |
JP2005288697A (ja) | 液体吐出装置 | |
JP2024063654A (ja) | 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 | |
JP2023170460A (ja) | 液体吐出ヘッド |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201223 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211102 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211115 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6989023 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |