(57)【要約】複数の圧力室から排出されるインク量のばらつきを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。インクジェットヘッド１００は、インクを貯留する圧力室１３１と、圧力室内におけるインクの圧力の変動に応じて圧力室から供給されたインクを吐出するノズル１１１と、圧力室から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個別インク排出流路１２１ａ及び第２個別インク排出流路１２１ｂと、を各々有する複数のインク吐出部と、複数の第１個別インク排出流路からインクが第１流入区間において流入する第１共通インク排出流路１３３ｂと、複数の第２個別インク排出流路から第２流入区間においてインクが流入する第２共通インク排出流路１３３ｂと、を備え、第１流入区間におけるインクの第１排出方向は、第２流入区間におけるインクの第２排出方向の逆向き成分を有する。
2019130532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを貯留して当該貯留されたインクの圧力を変動させる圧力室と、
前記圧力室に連通し、当該圧力室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、
前記圧力室に連通し、当該圧力室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個別インク排出流路及び第２個別インク排出流路と、
を各々有し、所定方向についての前記ノズルの位置が互いに異な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個別インク排出流路に連通し、当該複数の第１個別インク排出流路を通ったインクが第１流入区間において流入する第１共通インク排出流路と、
前記複数のインク吐出部が有する複数の前記第２個別インク排出流路に連通し、当該複数の第２個別インク排出流路を通ったインクが第２流入区間において流入する第２共通インク排出流路と、
を備え、
前記複数のインク吐出部は、前記インク吐出部の前記ノズルの位置が、前記複数のインク吐出部が有する複数の前記ノズルの配置範囲における前記所定方向についての一方側の端部に近いほど、当該インク吐出部から排出されたインクの前記第１流入区間における流入位置が、当該第１流入区間の前記所定方向について前記一方側の端部に近くなり、かつ当該インク吐出部から排出されたインクの前記第２流入区間における流入位置が、当該第２流入区間の前記所定方向についての前記一方側の端部に近くなる位置関係で設けられており、
前記第１共通インク排出流路の前記第１流入区間におけるインクの第１排出方向は、前記第２共通インク排出流路の前記第２流入区間におけるインクの第２排出方向の逆向き成分を有するインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記第１排出方向及び前記第２排出方向は、互いに逆向きである請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記第１共通インク排出流路及び前記第２共通インク排出流路の少なくとも一方を複数備え、
前記第１共通インク排出流路及び前記第２共通インク排出流路が、前記第１排出方向に直交する直交方向について交互に設けられており、
前記ノズルの開口部が設けられているノズル開口面に垂直な方向から見て、互いに隣り合う前記第１共通インク排出流路及び前記第２共通インク排出流路の間に、二以上の前記ノズルからなるノズル群がそれぞれ設けられており、
前記ノズル群に含まれる前記ノズルを有する前記インク吐出部は、前記直交方向について当該ノズル群に最も近い前記第１共通インク排出流路に前記第１個別インク排出流路が連通し、当該ノズル群に最も近い前記第２共通インク排出流路に前記第２個別インク排出流路が連通している請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記第１共通インク排出流路のうち前記第１流入区間内の部分における前記第１排出方向に垂直な断面積の最小値は、当該第１共通インク排出流路に連通している前記第１個別インク排出流路の数が多いほど大きく、
前記第２共通インク排出流路のうち前記第２流入区間内の部分における前記第２排出方向に垂直な断面積の最小値は、当該第２共通インク排出流路に連通している前記第２個別インク排出流路の数が多いほど大きい請求項３に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
外部にインクを排出するインク排出口を備え、
前記第１共通インク排出流路及び前記第２共通インク排出流路は、共通の前記インク排出口に連通している請求項１から４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記第１共通インク排出流路のうち前記第１流入区間内の部分、及び前記第２共通インク排出流路のうち前記第２流入区間内の部分の少なくとも一方は、インクの排出方向に垂直な断面積が、当該排出方向についての位置に応じて異なる請求項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。
【請求項７】
前記複数のインク吐出部の各々は、前記第１個別インク排出流路及び前記第２個別インク排出流路におけるインクの排出方向が互いに逆向きである請求項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。
【請求項８】
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を備えるインクジェット記録装置。
【請求項９】
前記第１共通インク排出流路におけるインクの排出方向について前記第１流入区間より下流側の所定位置でのインクの圧力、及び前記第２共通インク排出流路におけるインクの排出方向について前記第２流入区間より下流側の所定位置でのインクの圧力を各々制御する第１の圧力制御手段を備える請求項８に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１０】
前記第１共通インク排出流路におけるインクの排出方向について前記第１流入区間より上流側の所定位置でのインクの圧力、及び前記第２共通インク排出流路におけるインクの排出方向について前記第２流入区間より上流側の所定位置でのインクの圧力を各々制御する第２の圧力制御手段を備える請求項８又は９に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェットヘッドに設けられた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など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としては、外部から供給されたインクを圧力室に貯留し、当該圧力室内のインクの圧力を変動させることでノズルからインクを吐出させるものが知られている。【０００３】
このようなインクジェットヘッドでは、圧力室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に繋がる。また、インクが長時間吐出されないまま圧力室内に貯留されると、ノズルの開口部近傍におけるインクの溶媒が気化して当該開口部近傍のインクの粘度が増大し、所望のインク吐出特性が得られなくなることがある。【０００４】
これに対し、従来、圧力室からノズルの開口部までのインク流路から分岐する個別インク排出流路を圧力室ごとに設け、各圧力室に供給されるインクの一部を気泡や異物とともに個別インク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、圧力室、ノズル及び個別インク排出流路を各々有するインク吐出部が複数設けられているインクジェットヘッドでは、複数のインク吐出部における複数の個別インク排出流路を共通インク排出流路に連通させて、共通インク排出流路を介して外部にインクを排出させることで、インクの排出流路（個別インク排出流路及び共通インク排出流路）の総延長を短くすることができる（例えば、特許文献１）。ここで、複数のインク吐出部におけるインク吐出特性にばらつきが生じないよう、複数のインク吐出部の間で、圧力室から個別インク排出流路を介して共通インク排出流路に所定時間当たりに排出されるインク量が均等であることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１４９５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、複数の個別インク排出流路の各々から共通インク排出流路に排出されるインク量は、個別インク排出流路と共通インク排出流路との接続位置が、共通インク排出流路におけるインクの排出方向について下流側であるほど大きくなる。このため、上記従来の技術では、複数の圧力室から排出されるインク量のばらつきが大きくなるという課題がある。【０００７】
この発明の目的は、複数の圧力室から排出されるインク量のばらつきを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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、
インクを貯留して当該貯留されたインクの圧力を変動させる圧力室と、
前記圧力室に連通し、当該圧力室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、
前記圧力室に連通し、当該圧力室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個別インク排出流路及び第２個別インク排出流路と、
を各々有し、所定方向についての前記ノズルの位置が互いに異な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個別インク排出流路に連通し、当該複数の第１個別インク排出流路を通ったインクが第１流入区間において流入する第１共通インク排出流路と、
前記複数のインク吐出部が有する複数の前記第２個別インク排出流路に連通し、当該複数の第２個別インク排出流路を通ったインクが第２流入区間において流入する第２共通インク排出流路と、
を備え、
前記複数のインク吐出部は、前記インク吐出部の前記ノズルの位置が、前記複数のインク吐出部が有する複数の前記ノズルの配置範囲における前記所定方向についての一方側の端部に近いほど、当該インク吐出部から排出されたインクの前記第１流入区間における流入位置が、当該第１流入区間の前記所定方向について前記一方側の端部に近くなり、かつ当該インク吐出部から排出されたインクの前記第２流入区間における流入位置が、当該第２流入区間の前記所定方向についての前記一方側の端部に近くなる位置関係で設けられており、
前記第１共通インク排出流路の前記第１流入区間におけるインクの第１排出方向は、前記第２共通インク排出流路の前記第２流入区間におけるインクの第２排出方向の逆向き成分を有する。【０００９】
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排出方向及び前記第２排出方向は、互いに逆向きである。【００１０】
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１共通インク排出流路及び前記第２共通インク排出流路の少なくとも一方を複数備え、
前記第１共通インク排出流路及び前記第２共通インク排出流路が、前記第１排出方向に直交する直交方向について交互に設けられており、
前記ノズルの開口部が設けられているノズル開口面に垂直な方向から見て、互いに隣り合う前記第１共通インク排出流路及び前記第２共通インク排出流路の間に、二以上の前記ノズルからなるノズル群がそれぞれ設けられており、
前記ノズル群に含まれる前記ノズルを有する前記インク吐出部は、前記直交方向について当該ノズル群に最も近い前記第１共通インク排出流路に前記第１個別インク排出流路が連通し、当該ノズル群に最も近い前記第２共通インク排出流路に前記第２個別インク排出流路が連通している。【００１１】
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共通インク排出流路のうち前記第１流入区間内の部分における前記第１排出方向に垂直な断面積の最小値は、当該第１共通インク排出流路に連通している前記第１個別インク排出流路の数が多いほど大きく、
前記第２共通インク排出流路のうち前記第２流入区間内の部分における前記第２排出方向に垂直な断面積の最小値は、当該第２共通インク排出流路に連通している前記第２個別インク排出流路の数が多いほど大きい。【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１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、
外部にインクを排出するインク排出口を備え、
前記第１共通インク排出流路及び前記第２共通インク排出流路は、共通の前記インク排出口に連通している。【００１３】
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共通インク排出流路のうち前記第１流入区間内の部分、及び前記第２共通インク排出流路のうち前記第２流入区間内の部分の少なくとも一方は、インクの排出方向に垂直な断面積が、当該排出方向についての位置に応じて異なる。【００１４】
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、
前記複数のインク吐出部の各々は、前記第１個別インク排出流路及び前記第２個別インク排出流路におけるインクの排出方向が互いに逆向きである。【００１５】
また、上記目的を達成するため、請求項８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７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。【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のインクジェット記録装置において、
前記第１共通インク排出流路におけるインクの排出方向について前記第１流入区間より下流側の所定位置でのインクの圧力、及び前記第２共通インク排出流路におけるインクの排出方向について前記第２流入区間より下流側の所定位置でのインクの圧力を各々制御する第１の圧力制御手段を備える。【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項８又は９に記載のインクジェット記録装置において、
前記第１共通インク排出流路におけるインクの排出方向について前記第１流入区間より上流側の所定位置でのインクの圧力、及び前記第２共通インク排出流路におけるインクの排出方向について前記第２流入区間より上流側の所定位置でのインクの圧力を各々制御する第２の圧力制御手段を備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に従うと、複数の圧力室から排出されるインク量のばらつきを抑制することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】インクジェット記録装置の概略構成を示す図である。
【図２】ヘッドユニットの構成を示す模式図である。
【図３】インクジェットヘッドの斜視図である。
【図４】インクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図５】インクジェットヘッドの主要部のＸ−Ｚ平面に平行な断面を示す断面図である。
【図６】ヘッドチップの分解斜視図である。
【図７Ａ】圧力室基板の上面を示す平面図である。
【図７Ｂ】圧力室基板の下面を示す平面図である。
【図８Ａ】流路スペーサー基板の上面を示す平面図である。
【図８Ｂ】流路スペーサー基板の下面を示す平面図である。
【図９】ノズル基板の平面図である。
【図１０Ａ】ヘッドチップのＸＡ線での断面図である。
【図１０Ｂ】ヘッドチップのＸＢ線での断面図である。
【図１１Ａ】ヘッドチップのＸＩＡ線での断面図である。
【図１１Ｂ】ヘッドチップのＸＩＢ線での断面図である。
【図１２】インクジェット記録装置のインク循環系を示す模式図である。
【図１３】圧力室から排出されるインクの流量ばらつきの抑制効果を説明する図である。
【図１４】変形例１に係るインク循環系の例を示す模式図である。
【図１５】変形例１に係るインク循環系の他の例を示す模式図である。
【図１６】変形例２に係る個別インク排出流路及び共通インク排出流路の配置例を示す図である。
【図１７】変形例３に係る共通インク排出流路の形状例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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２００の概略構成を示す図である。
インクジェット記録装置２００は、給紙部２１０と、画像記録部２２０と、排紙部２３０などを備える。インクジェット記録装置２００は、給紙部２１０に格納された記録媒体Ｍを画像記録部２２０に搬送し、画像記録部２２０で記録媒体Ｍに画像を形成し、画像が形成された記録媒体Ｍを排紙部２３０に搬送する。
【００２２】
給紙部２１０は、記録媒体Ｍを格納する給紙トレー２１１と、給紙トレー２１１から画像記録部２２０に記録媒体Ｍを搬送して供給する媒体供給部２１２とを有する。媒体供給部２１２は、内側が２本のローラーにより支持された輪状のベルトを備え、このベルト上に記録媒体Ｍを載置した状態でローラーを回転させることで記録媒体Ｍを給紙トレー２１１から画像記録部２２０に搬送する。
【００２３】
画像記録部２２０は、搬送ドラム２２１と、受け渡しユニット２２２と、加熱部２２３と、ヘッドユニット２２４と、定着部２２５と、デリバリー部２２６などを有する。
【００２４】
搬送ドラム２２１は、円柱状の形状を有しており、その外周面が記録媒体Ｍを載置させる搬送面となっている。搬送ドラム２２１は、その搬送面上に記録媒体Ｍを保持した状態で図１中の矢印の向きに回転することによって、記録媒体Ｍを搬送面に沿って搬送する。また、搬送ドラム２２１は、爪部及び吸気部（図示省略）を備え、爪部により記録媒体Ｍの端部を押さえ、かつ吸気部により記録媒体Ｍを搬送面に吸い寄せることで、搬送面上に記録媒体Ｍを保持する。
【００２５】
受け渡しユニット２２２は、給紙部２１０の媒体供給部２１２と搬送ドラム２２１との間の位置に設けられ、媒体供給部２１２から搬送された記録媒体Ｍの一端をスイングアーム部２２２ａで保持して取り上げ、受け渡しドラム２２２ｂを介して搬送ドラム２２１に引き渡す。
【００２６】
加熱部２２３は、受け渡しドラム２２２ｂの配置位置とヘッドユニット２２４の配置位置との間に設けられ、搬送ドラム２２１により搬送される記録媒体Ｍが所定の温度範囲内の温度となるように当該記録媒体Ｍを加熱する。加熱部２２３は、例えば、赤外線ヒーター等を有し、制御部（図示省略）から供給される制御信号に基づいて赤外線ヒーターへの通電が行われることで記録媒体Ｍを加熱する。
【００２７】
ヘッドユニット２２４は、画像データに基づいて、記録媒体Ｍが保持された搬送ドラム２２１の回転に応じた適切なタイミングで記録媒体Ｍに対してノズルからインクを射出して画像を形成する。ヘッドユニット２２４は、ノズルの開口部が設けられたノズル開口面が、搬送ドラム２２１の搬送面に対向し搬送面との間で所定の距離だけ離間した状態で配置される。本実施形態のインクジェット記録装置２００では、例えば、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２２４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。
【００２８】
図２は、ヘッドユニット２２４の構成を示す模式図であり、ヘッドユニット２２４を搬送ドラム２２１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２２４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８つのインクジェットヘッド１００を備える。
【００２９】
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４つ有している。４つのノズル列は、ノズル１１１のＸ方向についての位置が互いに異なるようにＸ方向の位置が互いにずらされている。
なお、インクジェットヘッド１００が有するノズル列の数は、４つに限られず、３つ以下又は５つ以上であっても良い。
【００３０】
ヘッドユニット２２４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２２４に含まれるノズル１１１のＸ方向についての配置範囲は、搬送ドラム２２１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２２４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。
【００３１】
定着部２２５は、搬送ドラム２２１のＸ方向の幅に亘って配置された発光部を有し、搬送ドラム２２１に載置された記録媒体Ｍに対して当該発光部から紫外線等のエネルギー線を照射して記録媒体Ｍ上に射出されたインクを硬化させて定着させる。定着部２２５の発光部は、搬送方向についてヘッドユニット２２４の配置位置の下流側かつデリバリー部２２６の受け渡しドラム２２６ａの配置位置の上流側に搬送面と対向して配置される。
【００３２】
デリバリー部２２６は、内側が２本のローラーにより支持された輪状のベルトを有するベルトループ２２６ｂと、記録媒体Ｍを搬送ドラム２２１からベルトループ２２６ｂに受け渡す円筒状の受け渡しドラム２２６ａとを有し、受け渡しドラム２２６ａにより搬送ドラム２２１からベルトループ２２６ｂ上に受け渡された記録媒体Ｍをベルトループ２２６ｂにより搬送して排紙部２３０に送出する。
【００３３】
排紙部２３０は、デリバリー部２２６により画像記録部２２０から送り出された記録媒体Ｍが載置される板状の排紙トレー２３１を有する。
【００３４】
次に、インクジェットヘッド１００の構成について説明する。
図３は、インクジェットヘッド１００の斜視図である。
この図に示すように、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、以降に説明するインクジェットヘッド１００に備えられたインクの供給及び排出のためのポートなどが接続されるジョイント部材１０３が取り付けられている。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２２４の図示しない基材に取り付けるための複数の取付穴１０４が設けられている。
【００３５】
図４は、インクジェットヘッド１００の分解斜視図であり、図３に示した筐体１０１及び外装部材１０２の内部に収容される構成部材を分解した斜視図である。この図に示すように、インクジェットヘッド１００は、ノズル１１１が設けられているヘッドチップ１と、ヘッドチップ１に電気的に接続された配線基板２と、配線基板２とフレキシブル基板３を介して電気的に接続された駆動回路基板４と、ヘッドチップ１に供給されるインクを貯留するマニホールド５と、外装部材１０２の底面開口を塞ぐように取り付けられたキャップ受板６などを備えている。
【００３６】
ヘッドチップ１は、ノズル１１１と、ノズル１１１に連通しノズル１１１に供給されるインクを貯留する圧力室１３１（図６）と、圧力室１３１からノズル１１１に供給されないインクの一部が圧力室１３１から排出される各種のインク排出流路などが設けられた、Ｘ方向に長尺な直方体形状の板状部材である。ヘッドチップ１の構成については、後に詳述する。
【００３７】
配線基板２は、Ｘ方向に長尺な直方体形状の板状部材であり、その略中央部に開口部２２を有している。配線基板２のＸ方向及びＹ方向の各幅は、ヘッドチップ１よりもそれぞれ大きく形成されている。開口部２２は、配線基板２にヘッドチップ１が取り付けられた状態においては、ヘッドチップ１における各圧力室１３１の入口と、インク排出流路の出口とを上側に露出させるようになっている。
【００３８】
フレキシブル基板３は、駆動回路基板４と配線基板２の電極部とを電気的に接続する配線が設けられた基板であり、駆動回路基板４からの信号をフレキシブル基板３を介してヘッドチップ１内の隔壁１３６（図１１Ａ）に設けられた駆動電極に印加できるようになっている。
【００３９】
マニホールド５は、配線基板２の外縁部に下端部が接着されて固定されている。すなわち、マニホールド５は、ヘッドチップ１の圧力室１３１の入口側（上側）に配置され、配線基板２を介してヘッドチップ１と連結されている。マニホールド５は、樹脂により成形されており、圧力室１３１に導入されるインクを貯留するインク貯留部５１（図５）が設けられた中空状の本体部と、インクジェットヘッド１００におけるインクの出入口となる第１インクポート５３、第２インクポート５４、第３インクポート５５、第４インクポート５６ａ、５６ｂなどを備えている。また、本体部内のインク貯留部５１は、インク中のゴミを除去するためのフィルターＦによって、上側の第１液室５１ａ（図５）と下側の第２液室５１ｂ（図５）に区画されている。
【００４０】
第１インクポート５３は、第１液室５１ａの＋Ｘ方向側上端部に連通されており、インク貯留部５１に供給されるインクが流入する。
第２インクポート５４は、第１液室５１ａの−Ｘ方向側上端部に連通されており、第１液室５１ａ内の気泡を除去するために用いられる。
第３インクポート５５（図４）は、第２液室５１ｂの−Ｘ方向側上端部に連通されており、第２液室５１ｂ内の気泡を除去するために用いられる。
第４インクポート５６ａ、５６ｂは、ヘッドチップ１に設けられたインク排出流路に連通しており、インク排出流路を流動してきたインクをインクジェットヘッド１００の外部に排出させる。第４インクポート５６ａは、インクジェットヘッド１００の＋Ｘ方向側端部に設けられており、第４インクポート５６ｂは、インクジェットヘッド１００の−Ｘ方向側端部に設けられている。
第１〜第４インクポート５３〜５６は、それぞれ図３のジョイント部材１０３に接続されている。
【００４１】
キャップ受板６は、その略中央部に左右方向に長尺なノズル用開口部６１が形成されており、ヘッドチップ１のノズル開口面がノズル用開口部６１を介して露出するようにして、外装部材１０２の底面開口を塞ぐように取り付けられている。
【００４２】
図５は、インクジェットヘッド１００の主要部のＸ−Ｚ平面に平行な断面を示す断面図である。
インクジェットヘッド１００の最下部に設けられたヘッドチップ１は、ノズル１１１が設けられたノズル基板１１と、流路スペーサー基板１２と、圧力室基板１３とが順に積層された構造を有している。このうち流路スペーサー基板１２及び圧力室基板１３には、ノズル１１１に連通する圧力室１３１や各種のインク排出流路が設けられている。
【００４３】
インクジェットヘッド１００では、第１インクポート５３から流入したインクが第１液室５１ａ及び第２液室５１ｂに供給され、当該インクがヘッドチップ１内の圧力室１３１に供給される。圧力室１３１に供給されたインクは、圧力室１３１内の圧力変動に応じてノズル１１１から吐出される。また、圧力室１３１に供給されたインクの一部は、流路スペーサー基板１２及び圧力室基板１３に設けられたインク排出流路を介して２つの第４インクポート５６ａ、５６ｂから外部に排出される。
【００４４】
次に、ヘッドチップ１の構成について詳細に説明する。
図６は、ヘッドチップ１の分解斜視図である。
ヘッドチップ１の圧力室基板１３は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）といった圧電特性を有する圧電材料から構成された基板である。圧力室基板１３を構成する圧電材料としては、水晶、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、ポリフッ化ビニリデンなどが用いられても良い。
流路スペーサー基板１２及びノズル基板１１は、例えばシリコン基板から構成される。なお、流路スペーサー基板１２は、圧力室基板１３及びノズル基板１１を形成する材料と熱膨張係数の近い他の材料、例えばステンレス鋼や４２アロイ等の金属を用いて構成されていても良い。また、ノズル基板１１は、ポリイミド等の樹脂や、金属により構成されていても良い。
以下では、ヘッドチップ１を構成する各基板の＋Ｚ方向側の面を上面、−Ｚ方向側の面を下面と記す。
また、ノズル基板１１に設けられた４つのノズル列のうち、＋Ｙ方向側の端部に近い２つのノズル列に含まれるノズル１１１の群を第１ノズル群Ｇ１、−Ｙ方向側の端部に近い２つのノズル列に含まれるノズル１１１の群を第２ノズル群Ｇ２と記す。第１ノズル群Ｇ１に含まれるノズル１１１及び第２ノズル群Ｇ２に含まれるノズル１１１は、各々「複数のノズル」を構成する。
【００４５】
圧力室基板１３及び流路スペーサー基板１２には、圧力室基板１３の上面から流路スペーサー基板１２の下面までをＺ方向に貫通する圧力室１３１が設けられている。圧力室１３１は、Ｘ−Ｙ平面での断面がＹ方向に長い矩形をなしている。圧力室１３１は、上面の開口部がインク貯留部５１に連通しており、当該インク貯留部５１から供給されたインクを内部に貯留する。また、圧力室１３１は、流路スペーサー基板１２の下面の開口部が、ノズル基板１１に設けられたノズル１１１に連通している。
【００４６】
また、圧力室基板１３には、圧力室１３１よりやや大きい矩形状の断面を有しＺ方向に延びる空気室１３２が設けられている。空気室１３２は、圧力室基板１３の下面側から形成された穴であり、圧力室基板１３の上面には貫通していない。また、流路スペーサー基板１２には、空気室１３２は設けられていない。
圧力室１３１及び空気室１３２は、Ｘ方向に交互に複数配置されて列を形成している。以下では、圧力室１３１及び空気室１３２がなす列を、便宜上、室列と記す。本実施形態のヘッドチップ１では、Ｙ方向についての位置が互いに異なる４つの室列が設けられている。これらの４つの室列の各々は、それぞれ上述の４つのノズル列のいずれかに対応する。すなわち、各室列に含まれる圧力室１３１は、対応するノズル列に含まれるノズル１１１に連通している。
【００４７】
圧力室１３１と空気室１３２とは、圧力室基板１３の圧電材料によって形成された圧力発生手段としての隔壁１３６（図１１Ａ）により隔てられている。隔壁１３６には図示しない駆動電極が設けられており、当該駆動電極に印加された駆動信号に応じて隔壁１３６がシェアモード型の変位を繰り返すことで、圧力室１３１内のインクの圧力が変動する。この圧力の変動に応じて、圧力室１３１内のインクがノズル１１１から吐出される。圧力室１３１と空気室１３２とを交互に設けることによって圧力室１３１同士が隣接しないようできるため、一の圧力室１３１に隣接する隔壁１３６が変形した際に、他の圧力室１３１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、空気室１３２を設けずに圧力室１３１のみが形成されていてもよい。
【００４８】
また、圧力室基板１３には、上述したインク排出流路の一部を構成する第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂ（以下では、互いに区別しない場合には共通インク排出流路１３３と記す）が設けられている。
共通インク排出流路１３３は、圧力室１３１に供給されたインクのうち、ノズル１１１に供給されずに排出されるインクが流路スペーサー基板１２側から戻入する流路である。圧力室１３１と、共通インク排出流路１３３とは、流路スペーサー基板１２に設けられた第１個別インク排出流路１２１ａ及び第２個別インク排出流路１２１ｂ（図８Ｂ、図１０Ａ及び図１０Ｂ）（以下では、互いに区別しない場合には個別インク排出流路１２１と記す）を介して接続されている。また、共通インク排出流路１３３は、その一部が圧力室基板１３を貫通する貫通孔となっており、当該貫通孔がインクジェットヘッド１００の第４インクポート５６ａ、５６ｂ（インク排出口）に連通している。
【００４９】
より詳しくは、第１共通インク排出流路１３３ａは、圧力室基板１３の下面に沿ってＸ方向に延びる溝状の水平共通排出流路１３４ａと、水平共通排出流路１３４ａの＋Ｘ方向側の端部に接続され圧力室基板１３の上面と下面との間を貫通するようにＺ方向に延びる垂直共通排出流路１３５ａとからなる。第１共通インク排出流路１３３ａは、上記の４つの室列を挟む両側に一つずつ設けられている。
また、第１共通インク排出流路１３３ａでは、水平共通排出流路１３４ａのうち第１個別インク排出流路１２１ａを通ったインクが流入する第１流入区間Ｓ１を含む全体において、インクが＋Ｘ方向に流動する（排出される）ようになっている。水平共通排出流路１３４ａを＋Ｘ方向側に流動したインクは、垂直共通排出流路１３５ａに流れ込んでＺ方向に流動し、図５の第４インクポート５６ａまで導かれて外部に排出される。
【００５０】
また、第２共通インク排出流路１３３ｂは、圧力室基板１３の下面に沿ってＸ方向に延びる溝状の水平共通排出流路１３４ｂと、水平共通排出流路１３４ｂの−Ｘ方向側の端部に接続され圧力室基板１３の上面と下面との間を貫通するようにＺ方向に延びる垂直共通排出流路１３５ｂとからなる。第２共通インク排出流路１３３ｂは、上記の４つの室列のうち２列目と３列目の間に一つ設けられている。
また、第２共通インク排出流路１３３ｂでは、水平共通排出流路１３４ｂのうち第２個別インク排出流路１２１ｂを通ったインクが流入する第２流入区間Ｓ２を含む全体において、インクが−Ｘ方向に流動する（排出される）ようになっている。すなわち、第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂは、互いに逆向きにインクを流動させて排出するようになっている。水平共通排出流路１３４ｂを−Ｘ方向側に流動したインクは、垂直共通排出流路１３５ｂに流れ込んでＺ方向に流動し、図５の第４インクポート５６ｂまで導かれて外部に排出される。
【００５１】
垂直共通排出流路１３５ａ、１３５ｂは、圧力室１３１よりも大きな断面積を有しており、これによりインクの排出効率が高められている。
また、水平共通排出流路１３４ｂの断面積の最小値は、水平共通排出流路１３４ａの断面積の最小値より大きくなっており、垂直共通排出流路１３５ｂの断面積の最小値は、垂直共通排出流路１３５ａの断面積の最小値より大きくなっている。
【００５２】
このように、本実施形態のヘッドチップ１では、第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂが、当該第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂにおけるインクの排出方向に直交する直交方向（Ｙ方向）について交互に設けられており、Ｚ方向から見て、Ｙ方向に隣り合う第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂの間に、ノズル群Ｇ１又はノズル群Ｇ２がそれぞれ設けられている。
【００５３】
流路スペーサー基板１２には、上述した圧力室１３１の一部と、当該圧力室１３１から分岐する第１個別インク排出流路１２１ａ及び第２個別インク排出流路１２１ｂとが形成されている。
【００５４】
第１個別インク排出流路１２１ａは、流路スペーサー基板１２の下面において圧力室１３１の開口部からＹ方向に沿って外側に（Ｚ方向から見て第１共通インク排出流路１３３ａ側に）延びる溝状の水平個別排出流路１２２ａ（図８Ｂ、図１０Ａ及び図１０Ｂ）と、水平個別排出流路１２２ａのＹ方向端部に接続され、流路スペーサー基板１２の上面と下面との間をＺ方向に貫通する垂直個別排出流路１２３ａ（図８Ｂ、図１０Ａ及び図１０Ｂ）とからなる。第１個別インク排出流路１２１ａは、圧力室１３１内のインクを水平個別排出流路１２２ａ及び垂直個別排出流路１２３ａを介して第１共通インク排出流路１３３ａに導く。
第２個別インク排出流路１２１ｂは、流路スペーサー基板１２の下面において圧力室１３１の開口部からＹ方向に沿って内側に（Ｚ方向から見て第２共通インク排出流路１３３ｂ側に）延びる溝状の水平個別排出流路１２２ｂ（図８Ｂ、図１０Ａ及び図１０Ｂ）と、水平個別排出流路１２２ｂのＹ方向端部に接続され、流路スペーサー基板１２の上面と下面との間をＺ方向に貫通する垂直個別排出流路１２３ｂ（図８Ｂ、図１０Ａ及び図１０Ｂ）とからなる。第２個別インク排出流路１２１ｂは、圧力室１３１内のインクを水平個別排出流路１２２ｂ及び垂直個別排出流路１２３ｂを介して第２共通インク排出流路１３３ｂに導く。
【００５５】
ノズル基板１１には、厚さ方向（Ｚ方向）に貫通する孔であるノズル１１１が設けられている。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。
【００５６】
ヘッドチップ１に設けられた上記の構成要素のうち、圧力室１３１、当該圧力室１３１に連通するノズル１１１、当該圧力室に連通する第１個別インク排出流路１２１ａ及び第２個別インク排出流路１２１ｂ圧力室１３１により、インク吐出部が構成される。したがって、ヘッドチップ１には、ノズル１１１の数と同一数のインク吐出部が設けられている。
【００５７】
なお、ヘッドチップ１内でインクの流路となる圧力室１３１、個別インク排出流路１２１、共通インク排出流路１３３及びノズル１１１の流路表面には、流路保護の観点から、耐インク性を有する保護膜が設けられていることが好ましい。
【００５８】
次に、ヘッドチップ１に設けられた上記の圧力室１３１、空気室１３２、個別インク排出流路１２１、共通インク排出流路１３３及びノズル１１１の空間的な配置や位置関係について、図７Ａ〜図１１を参照して説明する。
図７Ａは、圧力室基板１３の上面を示す平面図であり、図７Ｂは、圧力室基板１３の下面を示す平面図である。
図８Ａは、流路スペーサー基板１２の上面を示す平面図であり、図８Ｂは、流路スペーサー基板１２の下面を示す平面図である。
図９は、ノズル基板１１の平面図である。
図１０Ａは、ヘッドチップ１のＸＡ線での断面図である。
図１０Ｂは、ヘッドチップ１のＸＢ線での断面図である。
図１１Ａは、ヘッドチップ１のＸＩＡ線での断面図である。
図１１Ｂは、ヘッドチップ１のＸＩＢ線での断面図である。
これらの図のうち図７Ｂでは、説明の便宜上、＋Ｚ方向側から圧力室基板１３の下面以外の構成要素を透過させて見た下面の平面図が示されている。同様に、図８Ｂでは、＋Ｚ方向側から流路スペーサー基板１２の下面以外の構成要素を透過させて見た下面の平面図が示されている。
また、図８Ａ及び図８Ｂでは、Ｚ方向から見て第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂの形成範囲と重なる範囲が破線で示されている。
また、図７Ｂ、図８Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂにおける破線の矢印は、インクの排出方向を示す。
【００５９】
図７Ａに示すように、圧力室基板１３の上面には、圧力室１３１の開口部と、第１共通インク排出流路１３３ａのうち垂直共通排出流路１３５ａの開口部と、第２共通インク排出流路１３３ｂのうち垂直共通排出流路１３５ｂの開口部とが形成されている。圧力室１３１の開口部の位置は、各圧力室１３１に連通するノズル１１１の開口部の位置（図９）と対応している。この点は、図７Ｂ、図８Ａ及び図８Ｂにおいても同様である。
また、２つの垂直共通排出流路１３５ａの開口部は、＋Ｘ方向側の端部近傍に設けられており、垂直共通排出流路１３５ｂの開口部は、−Ｘ方向側の端部近傍に設けられている。
【００６０】
図７Ｂに示すように、圧力室基板１３の下面には、圧力室１３１及び空気室１３２の開口部と、第１共通インク排出流路１３３ａと、第２共通インク排出流路１３３ｂとが形成されている。
【００６１】
図８Ａに示すように、流路スペーサー基板１２の上面には、圧力室１３１の開口部と、第１個別インク排出流路１２１ａのうち垂直個別排出流路１２３ａの開口部と、第２個別インク排出流路１２１ｂのうち垂直個別排出流路１２３ｂの開口部とが形成されている。このうち垂直個別排出流路１２３ａの開口部は、Ｚ方向から見て第１共通インク排出流路１３３ａと重なる位置に設けられており、第１共通インク排出流路１３３ａに連通している。また、垂直個別排出流路１２３ｂは、Ｚ方向から見て第２共通インク排出流路１３３ｂと重なる位置に設けられており、第２共通インク排出流路１３３ｂに連通している。垂直個別排出流路１２３ａと第１共通インク排出流路１３３ａとの連通構造は、図１１Ｂに示されている。
【００６２】
図８Ｂに示すように、流路スペーサー基板１２の下面には、圧力室１３１の開口部と、第１個別インク排出流路１２１ａと、第２個別インク排出流路１２１ｂとが形成されている。このうち圧力室１３１の開口部は、図９のノズル１１１の開口部に連通している。
【００６３】
詳しくは、図８Ｂ、図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、ヘッドチップ１の中央部より＋Ｙ方向側に設けられた２つの室列に含まれる圧力室１３１（図９の第１ノズル群Ｇ１のノズル１１１に連通する圧力室１３１）に着目すると、当該圧力室１３１から第１個別インク排出流路１２１ａに排出されたインクは、＋Ｙ方向に流動して、垂直個別排出流路１２３ａを通って第１流入区間Ｓ１において第１共通インク排出流路１３３ａ（水平共通排出流路１３４ａ）に流入する。また、当該圧力室１３１から第２個別インク排出流路１２１ｂに排出されたインクは、−Ｙ方向に流動して、垂直個別排出流路１２３ｂを通って第２流入区間Ｓ２において第２共通インク排出流路１３３ａ（水平共通排出流路１３４ｂ）に流入する。
また、第１ノズル群Ｇ１にノズル１１１を有する複数のインク吐出部は、各インク吐出部のノズル１１１の位置が、第１ノズル群Ｇ１のノズル１１１の配置範囲における＋Ｘ方向側の端部に近いほど、当該インク吐出部から排出されたインクの第１流入区間Ｓ１における流入位置が、当該第１流入区間Ｓ１の＋Ｘ方向側の端部に近くなり、かつ当該インク吐出部から排出されたインクの第２流入区間Ｓ２における流入位置が、当該第２流入区間Ｓ２の＋Ｘ方向側の端部に近くなる位置関係で設けられている。したがって、第１ノズル群Ｇ１に対応する各圧力室１１１から共通インク排出流路１３３に延びる個別インク排出流路１２１は、Ｚ方向から見て互いに交差しないように設けられている。
【００６４】
一方、図８Ｂ中、中央より−Ｙ方向側（下側）に設けられた２つの室列に含まれる圧力室１３１（図９の第２ノズル群Ｇ２のノズル１１１に連通する圧力室１３１）に着目すると、当該圧力室１３１から第１個別インク排出流路１２１ａに排出されたインクは、−Ｙ方向に流動して、垂直個別排出流路１２３ａを通って第１流入区間Ｓ１において第１共通インク排出流路１３３ａ（水平共通排出流路１３４ａ）に流入する。また、当該圧力室１３１から第２個別インク排出流路１２１ｂに排出されたインクは、＋Ｙ方向に流動して、垂直個別排出流路１２３ｂを通って第２流入区間Ｓ２において第２共通インク排出流路１３３ｂ（水平共通排出流路１３４ｂ）に流入する。
また、第２ノズル群Ｇ２にノズル１１１を有する複数のインク吐出部は、各インク吐出部のノズル１１１の位置が、第２ノズル群Ｇ２のノズル１１１の配置範囲における＋Ｘ方向側の端部に近いほど、当該インク吐出部から排出されたインクの第１流入区間Ｓ１における流入位置が、当該第１流入区間Ｓ１の＋Ｘ方向側の端部に近くなり、かつ当該インク吐出部から排出されたインクの第２流入区間Ｓ２における流入位置が、当該第２流入区間Ｓ２の＋Ｘ方向側の端部に近くなる位置関係で設けられている。したがって、第２ノズル群Ｇ２に対応する各圧力室１１１から共通インク排出流路１３３に延びる個別インク排出流路１２１は、Ｚ方向から見て互いに交差しないように設けられている。
【００６５】
このように、ヘッドチップ１に設けられた複数のインク吐出部の各々では、圧力室１３１から排出されたインクは、互いにインクの排出方向が逆向きである一対の個別インク排出流路１２１を通ってそれぞれ別個の共通インク排出流路１３３に流入する。
また、第１ノズル群Ｇ１のノズル１１１に連通する圧力室１３１からは、＋Ｙ方向側の第１共通インク排出流路１３３ａにインクが排出され、第２ノズル群Ｇ２のノズル１１１に連通する圧力室１３１からは、−Ｙ方向側の第１共通インク排出流路１３３ａにインクが排出される。また、第１ノズル群Ｇ１及び第２ノズル群Ｇ２の全てのノズル１１１に連通する圧力室１３１からは、一つの第２共通インク排出流路１３３ｂにインクが排出される。
換言すれば、各ノズル群に含まれるノズル１１１を有するインク吐出部は、Ｙ方向について当該ノズル群に最も近い第１共通インク排出流路１３３ａに第１個別インク排出流路１２１ａが連通し、当該ノズル群に最も近い第２共通インク排出流路１３３ｂに第２個別インク排出流路１２１ｂが連通している。
このように、第１共通インク排出流路１３３ａは、ノズル群ごとに別個のものが用いられる一方、第２共通インク排出流路１３３ｂは、第１ノズル群Ｇ１及び第２ノズル群Ｇ２で共用されている。
ここで、図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるように、水平共通排出流路１３４ｂの断面積（より詳しくは、断面積の最小値）が、水平共通排出流路１３４ａの断面積（より詳しくは、断面積の最小値）より大きくなっていることで、上記のように共用される第２共通インク排出流路１３３ｂのうち第２流入区間Ｓ２におけるインクの流動可能量が、第１共通インク排出流路１３３ａのうちに第１流入区間Ｓ１おけるインクの流動可能量より大きくなっている。水平共通排出流路１３４ａの断面積の最小値は、第１流入区間Ｓ１に連通する個別インク排出流路１２１の数が多いほど大きい値とすることができ、水平共通排出流路１３４ｂの断面積の最小値は、第２流入区間Ｓ２に連通する個別インク排出流路１２１の数が多いほど大きい値とすることができる。典型的には、各断面積の最小値は、連通する個別インク排出流路１２１の数に比例した値とすることができる。
【００６６】
次に、インクジェット記録装置２００のインク循環系について説明する。
図１２は、インクジェット記録装置２００のインク循環系８を示す模式図である。
インク循環系８は、インクジェットヘッド１００内の圧力室１３１にインクを供給し、また圧力室１３１から個別インク排出流路１２１及び共通インク排出流路１３３を介してインクをインクジェットヘッド１００の外部に排出させるための機構である。インク循環系８は、供給用サブタンク８１、還流用サブタンク８２、メインタンク８３、ポンプＰ１、Ｐ２などを備えている。
【００６７】
供給用サブタンク８１は、マニホールド５のインク貯留部５１に供給するためのインクを貯留する容器であり、インク流路８４を介して第１インクポート５３に接続されている。
還流用サブタンク８２は、マニホールド５の第２インクポート５４、第３インクポート５５及び第４インクポート５６ａ、５６ｂから排出されたインクを貯留する容器であり、インク流路８５を介して上記各インクポートに接続されている。なお、図１２では、第２インクポート５４、第３インクポート５５の図示は省略されている。
【００６８】
また、供給用サブタンク８１は、ヘッドチップ１のノズル開口面に対して＋Ｚ方向側（鉛直方向について上方側）に設けられており、還流用サブタンク８２は、ノズル開口面に対して−Ｚ方向側（鉛直方向について下方側）に設けられている。これによって、ノズル開口面及び供給用サブタンク８１の水頭差による圧力ｐａと、ノズル開口面及び還流用サブタンク８２との水頭差による圧力ｐｂが生じている。また、各サブタンク内のインク充填量や、各サブタンクのＺ方向についての位置を変更することによって、圧力ｐａ及び圧力ｐｂを調整することができる。
このような構成により、圧力室１３１へのインク供給側（圧力室１３１より上流側）にある第１インクポート５３におけるインクの圧力が、共通インク排出流路の出口側（下流側）にある第４インクポート５６ａ、５６ｂにおけるインクの圧力より高くなっている。これにより、第１インクポート５３から圧力室１３１、個別インク排出流路１２１及び共通インク排出流路１３３を経て第４インクポート５６ａ、５６ｂに向かう方向にのみインクが流動し、インクが逆流しないようになっている。
なお、このような水頭差を用いる方法に代えて、インク流路８４やインク流路８５にポンプを設けることで第１インクポート５３及び第４インクポート５６ａ、５６ｂにおけるインクの圧力を制御しても良い。
【００６９】
また、供給用サブタンク８１及び還流用サブタンク８２は、インク流路８６を介して接続されている。そして、インク流路８６に設けられたポンプＰ１によって加えられた圧力によって、還流用サブタンク８２から供給用サブタンク８１にインクを戻すことができる。
【００７０】
メインタンク８３は、供給用サブタンク８１に供給されるインクを貯留する容器であり、インク流路８７を介して供給用サブタンク８１に接続されている。そして、インク流路８７に設けられたポンプＰ２によって加えられた圧力によって、メインタンク８３から供給用サブタンク８１にインクを供給することができるようになっている。
【００７１】
以上に説明した構成を有するインクジェットヘッド１００及びインクジェット記録装置２００では、互いに反対向きにインクを流動させる共通インク排出流路１３３を設けることで、各圧力室１３１から個別インク排出流路１２１を介して排出されるインクの流量ばらつきを抑えることができる。以下では、この効果について説明する。
【００７２】
図１３は、本実施形態の構成による、圧力室１３１から排出されるインクの流量ばらつきの抑制効果を説明する図である。
図１３では、ヘッドチップ１におけるインクの流路を、１１個の圧力室１３１と、当該圧力室１３１に連通する一対の第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂとを有する構成に簡略化して描いた模式図である。
また、インク流路図の上方のグラフＡは、各圧力室１３１から第１個別インク排出流路１２１ａを介して第１共通インク排出流路１３３ａに排出されるインクの流量分布を示したものであり、インク流路図の下方のグラフＢは、各圧力室１３１から第２個別インク排出流路１２１ｂを介して第２共通インク排出流路１３３ｂに排出されるインクの流量分布を示したものである。
また、図１３における最下部のグラフＣは、各圧力室１３１から排出されるインク流量の合計値の分布を示したものである。
【００７３】
グラフＡに示されるように、各圧力室１３１から第１個別インク排出流路１２１ａに排出されるインクの流量は、第１共通インク排出流路１３３ａにおけるインクの排出方向について上流側ほど小さく、下流側ほど大きくなる。
また、グラフＢに示されるように、各圧力室１３１から第２個別インク排出流路１２１ｂに排出されるインクの流量は、第２共通インク排出流路１３３ｂにおけるインクの排出方向について上流側ほど小さく、下流側ほど大きくなる。
これは、共通インク排出流路１３３内における圧力損失により、共通インク排出流路１３３における上流側ほど、圧力室１３１内のインクとの圧力差が小さくなることなどに起因する。
【００７４】
しかしながら、本実施形態のインクジェットヘッド１００では、各圧力室１３１から、互いに逆方向にインクを流動させる第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂにインクが排出されるため、各圧力室１３１から排出されるインク流量の合計値は、グラフＣに示されるように、グラフＡの流量分布とグラフＢの流量分布とを足し合わせた分布となる。したがって、各圧力室１３１から一方向の共通インク排出流路１３３のみにインクを排出させた場合（グラフＡ又はグラフＢ）と比較して、圧力室１３１間でのインクの排出流量のばらつきを抑制することができる。
また、各圧力室１３１から、互いに逆向きの第１個別インク排出流路１２１及び第２個別インク排出流路１２１ｂにインクが排出されるような構成とすることで、圧力室１３１内の一部でインクが排出されずに滞留する不具合を効果的に抑制することができる。
【００７５】
（変形例１）
次に、上記実施形態の変形例１について説明する。
本変形例は、インク循環系８における各共通インク排出流路１３３の下流側の構成が上記実施形態と異なる。以下では、上記実施形態との相違点について説明する。
【００７６】
図１４は、変形例１に係るインク循環系８の例を示す模式図である。
図１４では、第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂが、それぞれの下流側において合流しており、合流後に第４インクポート５６ａに接続されている。換言すれば、第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂが、共通のインク排出口である第４インクポート５６ａに連通している。なお、図１４では、第４インクポート５６ａにおけるインクの圧力を調整するポンプＰ３（圧力制御手段）が設けられているが、上記実施形態と同様に、第４インクポート５６ａにおけるインクの圧力水頭差により調整しても良い。
このような構成によっても、上記実施形態と同様のインクの供給及び排出を実現することができる。また、この構成によれば、インクの排出のためのインクポートの数を低減することができる。
【００７７】
図１５は、変形例１に係るインク循環系８の他の例を示す模式図である。
図１５では、第１共通インク排出流路１３３ａにおける第１流入区間Ｓ１の上流側及び下流側が、それぞれ別個の第４インクポート５６ｃ、５６ｄに接続されており、第２共通インク排出流路１３３ｂにおける第２流入区間Ｓ２の上流側及び下流側が、それぞれ別個の第４インクポート５６ｅ、５６ｆに接続されている。また、第４インクポート５６ｃ、５６ｄ、５６ｅ、５６ｆにおけるインクの圧力をそれぞれ調整するポンプＰ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７が設けられている。このうち、共通インク排出流路１３３ａの下流側の圧力を制御するポンプＰ５、Ｐ６が第１の圧力制御手段を構成し、上流側の圧力を制御するポンプＰ４、Ｐ７が第２の圧力制御手段を構成する。
このような構成によれば、第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂの各々の内部におけるインクの圧力分布を柔軟に調整することができるため、各圧力室１３１から第１個別インク排出流路１２１ａ及び第２個別インク排出流路１２１ｂに排出されるインクの流量をより正確に制御することができる。
なお、図１５の構成に代えて、第１共通インク排出流路１３３ａと第２共通インク排出流路１３３ｂとを、第１流入区間Ｓ１及び第２流入区間Ｓ２の上流側で合流させても良いし、第１流入区間Ｓ１及び第２流入区間Ｓ２の下流側で合流させても良い。
また、図１５の構成において、第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂの上流側を閉じて第４インクポート５６ｃ、５６ｆとの接続が行われないようにし、第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂの下流側の圧力のみそれぞれポンプＰ５、Ｐ６で調整するようにしても良い。
【００７８】
（変形例２）
次に、上記実施形態の変形例２について説明する。
本変形例は、ヘッドチップ１における個別インク排出流路１２１及び共通インク排出流路１３３の配置が上記実施形態と異なる。以下では、上記実施形態との相違点について説明する。
【００７９】
図１６は、変形例２に係る個別インク排出流路１２１及び共通インク排出流路１３３の配置例を示す図である。
本変形例では、第１ノズル群Ｇ１に対応する圧力室１３１及び第２ノズル群Ｇ２に対応する圧力室１３１の全体に対して一方側に第１共通インク排出流路１３３ａ（水平共通排出流路１３４ａ）が設けられ、他方側に第２共通インク排出流路１３３ｂ（水平共通排出流路１３４ｂ）が設けられている。また、各圧力室１３１からは、これらの第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂに直接個別インク排出流路１２１（水平個別排出流路１２２及び垂直個別排出流路１２３）が接続されている。このような構成によっても、上記実施形態と同様のインクの供給及び排出を実現することができる。また、この構成によれば、共通インク排出流路１３３の数を低減することができる。図１６の例では、第１ノズル群Ｇ１及び第２ノズル群Ｇ２に含まれるノズル１１１の全体が「複数のノズル」を構成する。
【００８０】
なお、図１６の構成に代えて、第１ノズル群Ｇ１及び第２ノズル群Ｇ２の各々に対応して一対の第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂをそれぞれ設けても良い。また、ノズル列ごとに一対の第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂをそれぞれ設けても良い。
【００８１】
（変形例３）
次に、上記実施形態の変形例２について説明する。
本変形例は、共通インク排出流路１３３の形状が上記実施形態と異なる。以下では、上記実施形態との相違点について説明する。
【００８２】
図１７は、変形例３に係る共通インク排出流路１３３の形状例を示す図である。
本変形例では、第１共通インク排出流路１３３ａの水平共通排出流路１３４ａのうち１の流入区間Ｓ１内の部分、及び第２共通インク排出流路１３３ｂの水平共通排出流路１３４ｂのうち第２流入区間Ｓ２内の部分において、インクの排出方向に垂直な断面積が、当該排出方向についての位置に応じて異なっている。具体的には、水平共通排出流路１３４ａ及び水平共通排出流路１３４ｂの断面積が、インクの排出方向について上流側ほど小さく、下流側ほど大きくなっている。
これにより、圧力室１３１間でのインクの排出流量のばらつきをより効果的に抑制することができる。
なお、図１７に示す水平共通排出流路１３４ａ及び水平共通排出流路１３４ｂの断面積分布は一例であり、必ずしもこのように断面積を単調増加又は単調減少させることが最も効果的であるとは限らない。水平共通排出流路１３４ａ及び水平共通排出流路１３４ｂの断面積分布は、圧力室１３１間でのインクの排出流量のばらつきが少なくなるように適宜調整することができる。
【００８３】
以上のように、本実施形態のインクジェットヘッド１００は、インクを貯留して当該貯留されたインクの圧力を変動させる圧力室１３１と、圧力室１３１に連通し、当該圧力室１３１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、圧力室１３１に連通し、当該圧力室１３１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個別インク排出流路１２１ａ及び第２個別インク排出流路１２１ｂと、を各々有し、Ｘ方向についてのノズル１１１の位置が互いに異なる複数のインク吐出部と、複数のインク吐出部が有する複数の第１個別インク排出流路１２１ａに連通し、複数の第１個別インク排出流路１２１ａを通ったインクが第１流入区間Ｓ１において流入する第１共通インク排出流路１３３ａと、複数のインク吐出部が有する複数の第２個別インク排出流路１２１ｂに連通し、複数の第２個別インク排出流路１２１ｂを通ったインクが第２流入区間Ｓ２において流入する第２共通インク排出流路１３３ｂと、を備え、複数のインク吐出部は、インク吐出部のノズル１１１の位置が、上記複数のインク吐出部が有する複数のノズル１１１の配置範囲におけるＸ方向についての一方側の端部に近いほど、当該インク吐出部から排出されたインクの第１流入区間Ｓ１における流入位置が、当該第１流入区間Ｓ１のＸ方向について上記一方側の端部に近くなり、かつ当該インク吐出部から排出されたインクの第２流入区間Ｓ２における流入位置が、当該第２流入区間Ｓ２のＸ方向について上記一方側の端部に近くなる位置関係で設けられており、第１共通インク排出流路１３３ａの第１流入区間Ｓ１におけるインクの第１排出方向は、第２共通インク排出流路１３３ｂの第２流入区間Ｓ２におけるインクの第２排出方向の逆向き成分を有する。
【００８４】
このような構成では、圧力室１３１から第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂにそれぞれ排出されるインクの流量は、圧力室１３１との接続位置が各共通インク排出流路１３３におけるインクの排出方向について下流側にあるほど大きくなるが、各圧力室１３１から、互いに逆向きの成分を有する方向にインクが流動する第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂの双方にインクを排出させることで、上記の接続位置によるインクの排出流量のばらつきを緩和することができる。すなわち、第１共通インク排出流路１３３ａの第１流入区間Ｓ１における圧力室１３１との接続位置と、第２共通インク排出流路１３３ｂの第２流入区間Ｓ１における当該圧力室１３１との接続位置とは、一方の接続位置が流入区間（例えば第１流入区間Ｓ１）における上流側に偏るほど、他方の接続位置は流入区間（例えば第２流入区間Ｓ２）の下流側に偏ることとなるため、各共通インク排出流路１３３への合計の排出量は、各共通インク排出流路１３３に対する接続位置の偏りに起因するインクの排出量のばらつきが緩和されることとなる。これにより、各圧力室１３１から一方向の共通インク排出流路１３３のみにインクを排出させた場合と比較して、圧力室１３１間でのインクの排出流量のばらつきを抑制することができる。この結果、一部の圧力室１３１から気泡や異物などが排出されにくくなる不具合の発生が抑制されるため、インクジェットヘッド１００における複数のノズル１１１からのインク吐出特性にばらつきが生じるのを抑制することができる。
【００８５】
また、第１排出方向及び第２排出方向は、互いに逆向きである。これによれば、各共通インク排出流路１３３における圧力室１３１からの接続位置の偏りに起因するインクの排出量のばらつきをより効果的に相殺することができるため、より正確に圧力室１３１間でのインクの排出流量のばらつきを抑制することができる。また、第１共通インク排出流路１３３ａの第１流入区間Ｓ１と、第２共通インク排出流路１３３ｂの第２流入区間Ｓ１とを互いに平行に設けることができるため、インクジェットヘッド１００の構成要素、例えばノズル列や、圧力室１３１及び空気室１３２の列などをコンパクトに配置することができる。
【００８６】
また、上記実施形態のインクジェットヘッド１００は、第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂの少なくとも一方を複数備え、第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂが、第１排出方向（Ｘ方向）に直交する直交方向（Ｙ方向）について交互に設けられており、ノズル１１１の開口部が設けられているノズル開口面に垂直なＺ方向から見て、互いに隣り合う第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂの間に、二以上のノズル１１１からなるノズル群Ｇ１又はノズル群Ｇ２がそれぞれ設けられており、ノズル群Ｇ１又はノズル群Ｇ２に含まれるノズル１１１を有するインク吐出部は、Ｙ方向について当該ノズル群Ｇ１又はノズル群Ｇ２に最も近い第１共通インク排出流路１３３ａに第１個別インク排出流路１２１ａが連通し、当該ノズル群Ｇ１又はノズル群Ｇ２に最も近い第２共通インク排出流路１３３ｂに第２個別インク排出流路１２１ｂが連通している。このような構成によれば、第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂの少なくとも一方を、複数のノズル群で共用することができるため、共通インク排出流路１３３の数を低減させることができる。これにより、インクジェットヘッド１００の小型化や低コスト化を実現することができる。
【００８７】
また、第１共通インク排出流路１３３ａのうち第１流入区間Ｓ１内の部分における第１排出方向（Ｘ方向）に垂直な断面積の最小値は、当該第１共通インク排出流路１３３ａに連通している第１個別インク排出流路の数が多いほど大きく、第２共通インク排出流路１３３ｂのうち第２流入区間内の部分における第２排出方向（Ｘ方向）に垂直な断面積の最小値は、当該第２共通インク排出流路１３３ｂに連通している第２個別インク排出流路の数が多いほど大きい。これにより、一部の共通インク排出流路１３３が複数のノズル群で共用されている場合など、各共通インク排出流路１３３に接続される圧力室１３１の数が互いに異なる場合において、各共通インク排出流路１３３に圧力室１３１から流入するインク量のばらつきを抑制することができる。
【００８８】
また、変形例１に係るインクジェットヘッド１００は、外部にインクを排出する第４インクポート５６ａを備え、第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂは、共通の第４インクポート５６ａに連通している。これにより、インクの排出のためのインクポート（第４インクポート５６）の数を低減することができる。また、圧力室１３１から第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂに排出されるインクの量を均衡させることができる。
【００８９】
また、変形例３に係るインクジェットヘッド１００は、第１共通インク排出流路１３３ａのうち第１流入区間Ｓ１内の部分、及び第２共通インク排出流路１３３ｂのうち第２流入区間Ｓ２内の部分の少なくとも一方は、インクの排出方向に垂直な断面積が、当該排出方向についての位置に応じて異なる。これにより、圧力室１３１間でのインクの排出流量のばらつきをより効果的に抑制することができる。
【００９０】
また、複数のインク吐出部の各々は、第１個別インク排出流路１２１ａ及び第２個別インク排出流路１２１ｂにおけるインクの排出方向が互いに逆向きである。これにより、圧力室１３１から第１個別インク排出流路１２１ａ及び第２個別インク排出流路１２１ｂに効率良くインクを排出させることができる。よって、圧力室１３１内の一部でインクが排出されずに滞留する不具合を効果的に抑制することができる。
【００９１】
また、上記実施形態のインクジェット記録装置２００は、上記のインクジェットヘッド１００を備えるので、インクジェットヘッド１００における圧力室１３１間でのインクの排出流量のばらつきを抑制することができる。
【００９２】
また、変形例１に係るインクジェット記録装置２００は、第１共通インク排出流路１３３ａにおけるインクの排出方向について第１流入区間Ｓ１より下流側の所定位置でのインクの圧力、及び第２共通インク排出流路１３３ｂにおけるインクの排出方向について第２流入区間Ｓ２より下流側の所定位置でのインクの圧力を各々制御するポンプＰ５及びポンプＰ６を備える。このような構成によれば、第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂの各々の内部におけるインクの圧力分布を柔軟に調整することができるため、各圧力室１３１から第１個別インク排出流路１２１ａ及び第２個別インク排出流路１２１ｂに排出されるインクの流量をより正確に制御することができる。
【００９３】
また、変形例１に係るインクジェット記録装置２００は、第１共通インク排出流路１３３ａにおけるインクの排出方向について第１流入区間Ｓ１より上流側の所定位置でのインクの圧力、及び第２共通インク排出流路１３３ｂにおけるインクの排出方向について第２流入区間Ｓ２より上流側の所定位置でのインクの圧力を各々制御するポンプＰ４及びポンプＰ７を備える。このような構成によれば、各共通インク排出流路１３３の内部におけるインクの圧力分布をより柔軟に調整することができるため、各圧力室１３１からのインクの排出流量をより正確に制御することができる。
【００９４】
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、ヘッドチップ１として、ノズル基板１１、流路スペーサー基板１２及び圧力室基板１３が順に積層されたものを例に挙げて説明したが、これに限られず、例えばノズル基板１１及び圧力室基板１３の二層構成であってもよい。この場合は、ノズル基板１１及び圧力室基板１３のいずれかに個別インク排出流路１２１を設ければ良い。
【００９５】
上記実施形態及び各変形例では、第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂが同一平面上に互いに平行となるように設けられている例を用いて説明したが、これに限られず、第１共通インク排出流路１３３ａの第１流入区間Ｓ１におけるインクの排出方向が、第２共通インク排出流路１３３ｂの第２流入区間Ｓ２におけるインク排出方向の逆方向成分を有するような他の配置とされていても良い。例えば、第１共通インク排出流路１３３ａ及び第２共通インク排出流路１３３ｂは、非平行となるように設けられていても良いし、ノズル開口面からの距離が互いに異なるように（Ｚ方向について位置が異なるように）設けられていても良い。
【００９６】
また、上記実施形態及び各変形例では、各圧力室１３１から分岐した第１個別インク排出流路１２１ａ及び第２個別インク排出流路１２１ｂが、他の流路と合流することなく直接共通インク排出流路１３３に接続される例を用いて説明したが、これに限定されない。例えば、二以上の圧力室１３１から分岐した二以上の第１個別インク排出流路１２１ａ同士（又は第２個別インク排出流路１２１ｂ同士）が合流した後に共通インク排出流路１３３に接続される構成としても良い。
【００９７】
また、上記実施形態及び各変形例では、各圧力室１３１から分岐する第１個別インク排出流路１２１ａ及び第２個別インク排出流路１２１ｂにおけるインクの排出方向が逆向きである例を用いて説明したが、これに限られない。例えば、各圧力室１３１から第１個別インク排出流路１２１ａ及び第２個別インク排出流路１２１ｂが同一方向に分岐する構成としても良い。
【００９８】
また、個別インク排出流路１２１は、圧力室１３１から直接分岐している構成に限られず、圧力室１３１からノズル１１１までのインク流路のいずれかの位置から分岐していれば良い。したがって、圧力室１３１とノズル１１１との間にインク流路が設けられているインクジェットヘッドにおいては、当該インク流路から個別インク排出流路１２１が分岐する構成としても良い。
【００９９】
また、上記実施形態及び各変形例では、シェアモード型のインクジェットヘッド１００を例に挙げて示したが、圧力室１３１内のインクに圧力が加えられる手段が設けられていればよく、これに限られない。
【０１００】
また、上記実施形態及び各変形例では、ラインヘッドを用いたシングルパス方式で画像を記録するインクジェット記録装置２００を例に挙げて説明したが、これに限られず、例えば、インクジェットヘッド１００を走査させながら画像を記録するインクジェット記録装置２００に本発明を適用しても良い。
【０１０１】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
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。
【符号の説明】
【０１０３】
１  ヘッドチップ
２  配線基板
３  フレキシブル基板
４  駆動回路基板
５  マニホールド
６  キャップ受板
８  インク循環系
１１  ノズル基板
１２  流路スペーサー基板
１３  圧力室基板
５１  インク貯留部
５３〜５６  インクポート
８１  供給用サブタンク
８２  還流用サブタンク
８３  メインタンク
１００  インクジェットヘッド
１０１  筐体
１０２  外装部材
１０３  ジョイント部材
１０４  取付穴
１１１  ノズル
１２１ａ  第１個別インク排出流路
１２１ｂ  第２個別インク排出流路
１２２ａ、１２２ｂ  水平個別排出流路
１２３ａ、１２３ｂ  垂直個別排出流路
１３１  圧力室
１３２  空気室
１３３ａ  第１共通インク排出流路
１３３ｂ  第２共通インク排出流路
１３４ａ、１３４ｂ  水平共通排出流路
１３５ａ、１３５ｂ  垂直共通排出流路
１３６  隔壁
２００  インクジェット記録装置
Ｇ１  ノズル群
Ｇ２  ノズル群
Ｍ  記録媒体
Ｐ１〜Ｐ７  ポンプ
Ｓ１  第１流入区間
Ｓ２  第２流入区間
【図１】
2019130532.tif 000003
【図２】
2019130532.tif 000004
【図３】
2019130532.tif 000005
【図４】
2019130532.tif 000006
【図５】
2019130532.tif 000007
【図６】
2019130532.tif 000008
【図７Ａ】
2019130532.tif 000009
【図７Ｂ】
2019130532.tif 000010
【図８Ａ】
2019130532.tif 000011
【図８Ｂ】
2019130532.tif 000012
【図９】
2019130532.tif 000013
【図１０Ａ】
2019130532.tif 000014
【図１０Ｂ】
2019130532.tif 000015
【図１１Ａ】
2019130532.tif 000016
【図１１Ｂ】
2019130532.tif 000017
【図１２】
2019130532.tif 000018
【図１３】
2019130532.tif 000019
【図１４】
2019130532.tif 000020
【図１５】
2019130532.tif 000021
【図１６】
2019130532.tif 000022
【図１７】
2019130532.tif 000023
【国際調査報告】
2019130532.tif 000024
2019130532.tif 000025
2019130532.tif 000026
2019130532.tif 000027