(57)【要約】【課題】  高品質の印刷が可能なインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】  実施形態のインクジェットヘッドは、一定の間隔で並んだ複数のノズルを有するノズルプレートであって、前記複数のノズルは、複数の通常ノズルと、前記複数のノズルの並んだ方向において前記複数の通常ノズルよりも外側に位置する複数の不吐出ノズルと、を含み、前記不吐出ノズルの直径は、前記通常ノズルの直径よりも大きいノズルプレートと、液循環ユニットから液の供給を受ける共通液室と、上流側で前記共通液室と接続され、下流側で前記液循環ユニットに接続されるとともに、前記複数のノズルと連通した複数の圧力室であって、前記複数のノズルで使用されなかった液が前記液循環ユニットに回収される複数の圧力室と、前記複数の圧力室に隣接して設けられるとともに前記複数の圧力室内の液を前記複数の通常ノズルから液滴として吐出させる複数の駆動素子と、を備える。【選択図】図３
2015080923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定の間隔で並んだ複数のノズルを有するノズルプレートであって、前記複数のノズルは、複数の通常ノズルと、前記複数のノズルの並んだ方向において前記複数の通常ノズルよりも外側に位置する複数の不吐出ノズルと、を含み、前記不吐出ノズルの直径は、前記通常ノズルの直径よりも大きいノズルプレートと、
液循環ユニットから液の供給を受ける共通液室と、
上流側で前記共通液室と接続され、下流側で前記液循環ユニットに接続されるとともに、前記複数のノズルと連通した複数の圧力室であって、前記複数のノズルで使用されなかった液が前記液循環ユニットに回収される複数の圧力室と、
前記複数の圧力室に隣接して設けられるとともに前記複数の圧力室内の液を前記複数の通常ノズルから液滴として吐出させる複数の駆動素子と、
を備えるインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記不吐出ノズルの直径は、前記通常ノズルの直径の１．２倍以下である請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
一定の間隔で並んだ複数のノズルを有するノズルプレートであって、前記複数のノズルは、複数の通常ノズルと、前記複数のノズルの並んだ方向において前記複数の通常ノズルよりも外側に位置する複数の不吐出ノズルと、を含み、前記不吐出ノズルは、前記圧力室の下流側の端部に対応する位置に設けられるノズルプレートと、
液循環ユニットから液の供給を受ける共通液室と、
上流側で前記共通液室と接続され、下流側で前記液循環ユニットに接続されるとともに、前記複数のノズルと連通した複数の圧力室であって、前記複数のノズルで使用されなかった液が前記液循環ユニットに回収される複数の圧力室と、
前記複数の圧力室に隣接して設けられるとともに前記複数の圧力室内の液を前記複数の通常ノズルから液滴として吐出させる複数の駆動素子と、
を備えるインクジェットヘッド。
【請求項４】
一定の間隔で並んだ複数のノズルを有するノズルプレートであって、前記複数のノズルは、複数の通常ノズルと、前記複数のノズルの並んだ方向において前記複数の通常ノズルよりも外側に位置する複数の不吐出ノズルと、を含み、前記不吐出ノズルの直径は、前記通常ノズルの直径よりも大きいノズルプレートと、
前記複数のノズルに連通するように設けられる複数の圧力室と、
前記複数の圧力室に連通した共通液室と、
前記複数の圧力室に隣接して設けられるとともに前記複数の圧力室内の液を前記複数の通常ノズルから液滴として吐出させる複数の駆動素子と、
を備えるインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記不吐出ノズルの直径は、前記通常ノズルの直径の１．２倍以下である請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インクを吐出させて印刷を行うことができるインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタのインクジェットヘッドは、駆動素子とノズルプレートとを備えている。駆動素子は、例えば二つの圧電材を貼り合わせて形成され、複数の溝状の圧力室が形成されている。各圧力室を隔てる柱部は、駆動素子に電圧が印加されるとシェアモード変形し、圧力室のインクを加圧する。加圧された圧力室のインクは、ノズルプレートに設けられたノズルから吐出される。
【０００３】
印刷時には、インクジェットヘッド内のインクの圧力は、弱負圧（大気圧よりも若干低い圧力）に保たれている。ノズルから液滴を吐出させると、インクジェットヘッド内の負圧が変動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７７５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インクジェットヘッド内の負圧を適切に管理することは、印刷時の不吐出を防止して高品質の印刷が可能なインクジェットヘッドを得るために有用である。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、高品質の印刷が可能なインクジェットヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態のインクジェットヘッドは、一定の間隔で並んだ複数のノズルを有するノズルプレートであって、前記複数のノズルは、複数の通常ノズルと、前記複数のノズルの並んだ方向において前記複数の通常ノズルよりも外側に位置する複数の不吐出ノズルと、を含み、前記不吐出ノズルの直径は、前記通常ノズルの直径よりも大きいノズルプレートと、液循環ユニットから液の供給を受ける共通液室と、上流側で前記共通液室と接続され、下流側で前記液循環ユニットに接続されるとともに、前記複数のノズルと連通した複数の圧力室であって、前記複数のノズルで使用されなかった液が前記液循環ユニットに回収される複数の圧力室と、前記複数の圧力室に隣接して設けられるとともに前記複数の圧力室内の液を前記複数の通常ノズルから液滴として吐出させる複数の駆動素子と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態のインクジェットヘッドを示す斜視図。
【図２】図１のインクジェットヘッドのヘッド本体を分解して示す斜視図。
【図３】図１に示すインクジェットヘッドのヘッド本体のノズルプレートと平行な方向に沿った断面図。
【図４】第２実施形態のインクジェットヘッドを示す斜視図。
【図５】図４に示すインクジェットヘッドのＦ５−Ｆ５線に沿った断面図。
【図６】図５に示すインクジェットヘッドのＦ６−Ｆ６線に沿った断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１実施形態］
以下、図１から図３を参照して、インクジェットヘッドの第１実施形態について説明する。インクジェットヘッド１１は、印刷装置に搭載され、当該印刷装置の液循環ユニット１３から液（インク）の供給を受けて、用紙等の印刷対象に対して文字や画像等を印刷することができる。また、本実施形態のインクジェットヘッド１１は、インクジェットヘッド１１の内部と印刷装置１２の液循環ユニット１３との間で液を循環させた状態で、印刷対象に印刷を行うことができる。インクジェットヘッド１１に用いられる液（インク）には、画像を形成するための各種のインクのほか、画像を形成する用途以外に用いられる種々の機能を有した機能性インクが含まれる。
【００１０】
インクジェットヘッド１１は、印刷装置１２に搭載され、印刷装置１２に内蔵される液循環ユニット１３にチューブ等を介して接続されている。印刷装置１２に内蔵される液循環ユニット１３は、内部に液（インク）を保持したタンク１３Ａと、タンク１３Ａ内部の液をインクジェットヘッド１１側に送るとともに使用されなかった液をインクジェットヘッド１１から回収するポンプユニット１３Ｂと、を備えている。印刷装置１２に搭載された状態で、インクジェットヘッド１１の内部は、タンク１３Ａから供給された液（インク）で満たされる。
【００１１】
インクジェットヘッド１１は、ヘッド本体１４と、ユニット部１５と、一対の回路基板１６と、を備えている。
【００１２】
ユニット部１５は、ヘッド本体１４とタンク１３Ａとの間の経路の一部を形成するマニホールドと、印刷装置１２に接続するための部材と、を含んでいる。一対の回路基板１６は、ヘッド本体１４にそれぞれ取り付けられている。
【００１３】
図１に示すように、一対の回路基板１６は、長方形をなしたプリント配線板である基板本体１７と、一対のフィルムキャリアパッケージ（ＦＣＰ１８）と、をそれぞれ有している。基板本体１７には、種々の電子部品やコネクタが実装される。また、基板本体１７には、一対のＦＣＰ１８がそれぞれ取り付けられている。
【００１４】
一対のＦＣＰ１８は、複数の配線が形成されるとともに柔軟性を有する樹脂製のフィルムと、複数の配線に接続されたＩＣ２１と、をそれぞれ有している。フィルムは、テープオートメーテッドボンディング（ＴＡＢ）である。ＩＣ２１は、電極２２に電圧を印加するための部品である。ＩＣ２１は、樹脂によってフィルムに固定されている。
【００１５】
図２に示すように、ＦＣＰ１８の端部は、異方性導電性フィルム（ＡＣＦ）によって、ベースプレート２３上の配線３６に熱圧着接続されている。ＡＣＦによって、ＦＣＰ１８の複数の配線は、配線３６に電気的に接続される。
【００１６】
ヘッド本体１４は、印刷対象に対して液滴（インク滴）を吐出するための装置である。図１に示すように、ヘッド本体１４は、ユニット部１５に取り付けられている。図２に示すように、ヘッド本体１４は、ベースプレート２３と、ノズルプレート２４と、枠部材２５と、複数の駆動素子２６Ａが作りこまれたブロック２６とを備えている。
【００１７】
図２、図３に示すように、ベースプレート２３は、例えばアルミナのようなセラミックスによって長方形の板状に形成されている。ベースプレート２３を貫通するように複数の供給孔３１および複数の排出孔３２が設けられている。
【００１８】
供給孔３１は、ベースプレート２３の略中央部において、ベースプレート２３の長手方向に並んで設けられている。供給孔３１は、ユニット部１５のマニホールドの液供給部に連通している。供給孔３１は、液供給部を介して液循環ユニット１３に接続されている。
【００１９】
排出孔３２は、供給孔３１を間に挟んだ両側に、ベースプレート２３の長手方向に並んで設けられている。排出孔３２は、ユニット部１５のマニホールドの液排出部に連通している。排出孔３２は、液排出部を介して液循環ユニット１３に接続されている。
【００２０】
図２に示すように、枠部材２５は、例えばニッケル合金等によって四角の枠状に形成されている。枠部材２５は、ベースプレート２３とノズルプレート２４との間に介在している。枠部材２５は、実装面とノズルプレート２４とにそれぞれ接着されている。
【００２１】
駆動素子２６Ａ（複数の駆動素子２６Ａが作りこまれたブロック２６）は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）によって形成された板状の二つの圧電体によって形成されている。二つの圧電体は、分極方向がその厚さ方向に互いに逆向きになるように貼り合わされている。
【００２２】
複数の駆動素子２６Ａが形成されたブロック２６は、ベースプレート２３の実装面に接着されている。図２に示すように、ブロック２６は、断面台形状に形成されている。駆動素子２６Ａの頂部は、ノズルプレート２４に接着される。
【００２３】
図２、図３に示すように、ブロック２６には、複数の溝が設けられている。溝は、ブロック２６の長手方向（インクジェットヘッド１１の長手方向）と交差する方向にそれぞれ延びている。溝によって、板状の駆動素子２６Ａ同士が分離されている。溝の内側の領域は、ノズル３７に対向（連通）した圧力室３３となっている。駆動素子２６Ａは、圧力室３３に隣接して設けられ、後述する通常ノズル３７Ａから液滴を吐出させることができる。図２に示すように、ノズルプレート２４、ベースプレート２３の供給孔３１付近の部分、およびブロック２６の斜面部分によって、各圧力室３３に液（インク）を供給するための共通液室３４が構成される。共通液室３４は、各圧力室３３および供給孔３１と連通している。共通液室３４は、液循環ユニット１３から液の供給を受けることができる。
【００２４】
同様に、図２、図３に示すように、ノズルプレート２４、ベースプレート２３の排出孔３２付近の部分、およびブロック２６の斜面部分、枠部材２５によって、各圧力室３３（各ノズル３７）で使用されなかった液（インク）を回収するための液回収経路３５が構成される。液回収経路３５は、共通液室３４を間に挟んだ両側に一対に設けられている。液回収経路３５は、各圧力室３３および排出孔３２と連通している。
【００２５】
図３に示すように、各圧力室３３は、上流側に位置して共通液室３４と接続（連通）した上流端部３３Ａと、下流側に位置して液回収経路３５と接続（連通）した下流端部３３Ｂと、を有している。下流端部３３Ｂは、液回収経路３５、排出孔３２、および液排出部を介して液循環ユニット１３のタンク１３Ａに接続されている。
【００２６】
図３に示すように、駆動素子２６Ａの両面には、電極２２が設けられている。電極２２は、圧力室３３（溝）の底部と、駆動素子２６Ａの側面と、を覆っている。電極２２は、例えばニッケル薄膜をレーザーパターニングすることによって形成されている。
【００２７】
図２に示すように、ベースプレート２３の実装面には、複数の駆動素子２６Ａからベースプレート２３の長手方向と交差する方向に延びる複数の配線３６が設けられている。配線３６は、例えばベースプレート２３上に形成したニッケル薄膜をレーザーパターニングすることによって形成されている。
【００２８】
図２に示すように、ノズルプレート２４は、例えばポリイミド製のフィルムで形成され、略長方形をなしている。ノズルプレート２４は、ベースプレート２３に対向している。なお、ノズルプレート２４の材料はポリイミドに限定されるものではない。
【００２９】
図１に示すように、ノズルプレート２４は、インクジェットヘッド１１の長手方向に一定の間隔で並んだ複数のノズル３７を有している。複数のノズル３７は、液滴（インク）の吐出を実際に行う複数の通常ノズル３７Ａと、複数のノズル３７の並んだ方向において複数の通常ノズル３７Ａよりも外側に位置した複数の不吐出ノズル３７Ｂと、を含んでいる。なお、通常ノズル３７Ａ間の間隔と、通常ノズル３７Ａと不吐出ノズル３７Ｂとの間の間隔（インクジェットヘッド１１の長手方向における間隔）とは、同一の長さｄで構成されている（図３参照）。複数の不吐出ノズル３７Ｂは、複数のノズル３７で構成したノズル列の端部側に設けられると言い換えることができる。通常ノズル３７Ａおよび不吐出ノズル３７Ｂは、例えばレーザー加工で形成されるが、両ノズルの形成方法はこれに限定されるものではない。通常ノズル３７Ａおよび不吐出ノズル３７Ｂは、例えばプレス加工で形成されていてもよい。
【００３０】
図３に示すように、通常ノズル３７Ａは、円形をなしており、通常ノズル３７Ａの直径は、例えば３０μｍで構成される。通常ノズル３７Ａは、圧力室３３の略中央部に対応する位置に設けられている。不吐出ノズル３７Ｂは、円形をなしており、不吐出ノズル３７Ｂの直径は、例えば、３５μｍで構成される。不吐出ノズル３７Ｂの形状は、円形に限定されるものではなく、四角形やその他の任意の形状であってもよい。
【００３１】
ノズルのメニスカス保持圧力は、ノズルの円周の長さと反比例する関係にある。このため、直径の大きい不吐出ノズル３７Ｂのメニスカス保持圧力の大きさは、通常ノズル３７Ａのメニスカス保持圧力よりも小さくなる。本実施形態では、通常ノズル３７Ａのメニスカス保持圧力を１としたときに、不吐出ノズル３７Ｂのメニスカス保持圧力は、０．８５７である。
【００３２】
本実施形態では、不吐出ノズル３７Ｂは、圧力室３３の中央付近に対応する位置ではなく、圧力室３３の下流端部３３Ｂに対応する位置に設けられている。そして、本実施形態のように、インクジェットヘッド１１の内部と印刷装置１２の液循環ユニット１３との間で液を循環させるタイプのインクジェットヘッド１１の場合、上流端部３３Ａよりも下流端部３３Ｂで圧力室３３内の液の圧力が低くなる傾向がある。下流側に不吐出ノズル３７Ｂを設ける場合は、液の圧力が低くなるため、ノズル径は通常ノズル３７Ａと同等でも良い。
【００３３】
したがって、印刷中にインクジェットヘッド１１内の負圧が大きくなると、通常ノズル３７Ａよりも不吐出ノズル３７Ｂで先にインクメニスカスの破壊が起こる。不吐出ノズル３７Ｂにおいてインクメニスカスの破壊が起こると、不吐出ノズル３７Ｂからインクジェットヘッド１１内（不吐出ノズル３７Ｂと連通する圧力室３３内）に気泡が侵入する。
【００３４】
続いて、実際に印刷装置１２に搭載された状態の、実施形態のインクジェットヘッド１１の作用について説明する。
【００３５】
インクジェットヘッド１１が印刷装置１２に搭載されると、液循環ユニット１３からインクジェットヘッド１１内に液（インク）が供給され、インクジェットヘッド１１の内部が液で満たされる。インクジェットヘッド１１内部の液（インク）の初期圧力（初期負圧）は、例えば、−１ＫＰａである。
【００３６】
ユーザによって印刷装置１２が操作されると、インクジェットプリンタの制御部は、配線３６に接続されたＩＣ２１に印字信号を入力する。ＩＣ２１は、この印字信号に基づき、配線３６を介して圧力室３３の電極２２に所定の電圧を印加する。電極２２に駆動パルス電圧が印加されると、駆動素子２６Ａがシェアモード変形し、圧力室３３の容積が膨張する。そして、圧力室３３の電極２２に印加されていた電圧が解除されることで、駆動素子２６Ａが元の形状に戻り、圧力室３３の容積が縮小して元の大きさに戻る。これにより、圧力室３３内の液が加圧され、ノズル３７から液滴が勢いよく吐出される。複数の通常ノズル３７Ａから液滴が吐出されることで、印刷対象物（用紙）に画像が形成される。
【００３７】
連続して画像の形成（液滴の吐出）を行うと、インクジェットヘッド１１内の液（インク）が消費され、インクジェットヘッド１１内の圧力（負圧）が−４ＫＰａ程度まで変化する場合がある。さらに本実施形態では、圧力室３３の下流端部３３Ｂに対応する位置に設けられる不吐出ノズル３７Ｂでは、−４ＫＰａよりもさらに低い圧力になる。この状態では、通常ノズル３７Ａではメニスカス保持圧力を下回ってはいないが、不吐出ノズル３７Ｂではメニスカス保持圧力を下回っている。この状態において、不吐出ノズル３７Ｂでメニスカスが破壊されてインクジェットヘッド１１内に気泡が侵入する。
【００３８】
不吐出ノズル３７Ｂから気泡がインクジェットヘッド１１内に侵入すると、インクジェットヘッド１１内の負圧が小さくなり、大気圧付近までインクジェットヘッド１１内の圧力が上昇する。
【００３９】
これによって、通常ノズル３７Ａから気泡を吸い込んでしまうことが防止される。なお、不吐出ノズル３７Ｂから侵入した気泡は、通常ノズル３７Ａ側に移動することなく、下流端部３３Ｂを流れ、液回収経路３５を経由して排出孔３２へと排出される。
【００４０】
第１実施形態によれば、インクジェットヘッド１１は、一定の間隔で並んだ複数のノズル３７を有するノズルプレート２４であって、複数のノズル３７は、複数の通常ノズル３７Ａと、複数のノズル３７の並んだ方向において複数の通常ノズル３７Ａよりも外側に位置する複数の不吐出ノズル３７Ｂと、を含み、不吐出ノズル３７Ｂの直径は、通常ノズル３７Ａの直径よりも大きいノズルプレート２４と、液循環ユニット１３から液の供給を受ける共通液室３４と、上流側で共通液室３４と接続され、下流側で液循環ユニット１３に接続されるとともに、複数のノズル３７と連通した複数の圧力室３３であって、複数のノズル３７で使用されなかった液が液循環ユニット１３に回収される複数の圧力室３３と、複数の圧力室３３に隣接して設けられるとともに複数の圧力室３３内の液を複数の通常ノズル３７Ａから液滴として吐出させる複数の駆動素子２６Ａと、を備える。
【００４１】
この構成によれば、気泡の侵入を生じやすく且つ実際には液滴の吐出は行わない不吐出ノズル３７Ｂをインクジェットヘッド１１に設けているため、連続して液滴の吐出を行ってインクジェットヘッド１１内の負圧が大きくなった場合に、不吐出ノズル３７Ｂ側で積極的に気泡の侵入を生じさせることができる。これによって、通常ノズル３７Ａからの気泡の侵入を防止しつつ、インクジェットヘッド１１内の負圧を適正な範囲内に管理することができる。また、不吐出ノズル３７Ｂは、元々液滴の吐出には用いられないために、気泡を吸い込んで液滴を吐出不能な状態となったとしても印刷に問題を生ずることがない。
【００４２】
この場合、不吐出ノズル３７Ｂの直径は、通常ノズル３７Ａの直径の１．２倍以下である。不吐出ノズル３７Ｂの直径を大きくすると、気泡を吸い込みやすくできるが、直径が大きすぎると正常な印刷状態でも気泡を吸い込むようになり印刷が不安定となる。上記の構成によれば、不吐出ノズル３７Ｂで気泡の吸い込みを生ずる頻度を少なくして、印刷を安定的に行うことができる。
【００４３】
不吐出ノズル３７Ｂは、圧力室３３の下流側の端部に対応する位置に設けられる。この構成によれば、不吐出ノズル３７Ｂ付近において、さらに液の圧力を小さく（負圧を大きく）することができる。これによって、通常ノズル３７Ａよりも不吐出ノズル３７Ｂ側でメニスカスの破壊が促進され、不吐出ノズル３７Ｂで積極的に圧力室３３内に気泡を侵入させることができる。
【００４４】
なお、上記の実施形態では、一例として、通常ノズル３７Ａの直径を３０μｍで形成し、不吐出ノズル３７Ｂを３５μｍで形成したが、通常ノズル３７Ａに対する不吐出ノズル３７Ｂの大きさの比率は、これに限定されるものではない。不吐出ノズル３７Ｂの直径は、通常ノズル３７Ａの直径に対して、１００％よりも大きく、１２０％以下の範囲（具体的には、不吐出ノズル３７Ｂの直径が、３０μｍよりも大きく３６μｍ以下の範囲内）であれば、どのような大きさでもよい。
【００４５】
不吐出ノズル３７Ｂの直径は、更に好ましくは、通常ノズル３７Ａの直径に対して、１１０％から１２０％以下の範囲（具体的には、不吐出ノズル３７Ｂの直径が、３３μｍから３６μｍの範囲内）であるとよい。この範囲であれば、不吐出ノズル３７Ｂのメニスカス保持圧力を通常ノズル３７Ａのメニスカス保持圧力に比して１０％から２０％小さくすることができる。
【００４６】
また、上記実施形態では、通常ノズル３７Ａに対して不吐出ノズル３７Ｂの大きさを大きくしているが、不吐出ノズル３７Ｂが圧力室３３の下流側の端部に対応する位置に設けられていれば、不吐出ノズル３７Ｂを通常ノズル３７Ａと同じ大きさで形成してもよい。この場合には、通常ノズル３７Ａがある位置よりも不吐出ノズル３７Ｂがある位置で液の圧力が低く（負圧が大きく）なっているため、不吐出ノズル３７Ｂで優先的に気泡の吸い込みを生じさせることができる。これによって、通常ノズル３７Ａにおいて気泡の侵入を生ずることを防止して、インクジェットヘッド１１内の負圧を適正な範囲内に管理することができる。この場合には、通常ノズル３７Ａを形成する際に同時に不吐出ノズル３７Ｂを形成できることができ、製造性を良好にできる。
【００４７】
［第２実施形態］
以下に、インクジェットヘッドの第２実施形態について、図４から図６を参照して説明する。インクジェットヘッド１１に用いられる液（インク）としては、画像を形成するための各種の顔料を含むインクのほか、種々の機能を発揮する機能性インクを含んでいる。
【００４８】
図４に示すように、インクジェットヘッド１１は、いわゆるエンドシュータ方式（インクジェットヘッド１１の内部と印刷装置のタンクとの間で液を循環させない方式）のインクジェットヘッド１１である。インクジェットヘッド１１は、基部４１と、蓋部材４２と、蓋部材４２に設けられた一対の液注入口４３と、ノズルプレート２４とを備えている。液注入口４３は、印刷装置１２に搭載された際に、チューブ等を介して印刷装置１２のタンク１３Ａ（インクタンク）に接続される。印刷装置１２に搭載された状態で、インクジェットヘッド１１の内部は、タンク１３Ａから供給された液（インク）で満たされる。なお、図４では、実際のインクジェットヘッド１１よりも複数のノズル３７（通常ノズル、不吐出ノズル）を大きく誇張して示している。図４では、実際のインクジェットヘッド１１よりも少ない数のノズル３７を示している。
【００４９】
図５に示すように、蓋部材４２は、基部４１の上面に取り付けられている。蓋部材４２の内側には、各圧力室３３と連通する共通液室３４が設けられている。
【００５０】
基部４１は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）製の２枚の圧電板を互いの分極方向を反対向きとするように貼り合わせて形成されている。図６に示すように、基部４１には、複数の圧力室３３がインクジェットヘッド１１の長手方向Ｌに並ぶように設けられている。また、基部４１の圧力室３３同士の間には、複数の柱部４４が設けられている。複数の圧力室３３は、後述するノズルプレート２４の複数のノズル３７（通常ノズル３７Ａおよび不吐出ノズル３７Ｂ）に連通するように設けられている。すなわち、複数の圧力室３３は、複数のノズル３７に１対１で対応するように設けられている。各圧力室３３は、基部４１の表面から図５に示すように、一部に円弧を含む形状に窪んでおり、いわゆる溝状に形成されている。
【００５１】
図６に示すように、各圧力室３３は、一対の柱部４４の間の位置で、柱部４４と隣接して設けられる。図５、図６に示すように、各圧力室３３の内面（圧力室３３を構成する溝の底面および側面）には、電極２２が設けられている。電極２２は、柱部４４に電圧を印加して柱部４４を駆動素子２６Ａとして駆動するために用いられる。電極２２は、例えばニッケル薄膜によって形成されているが、これに限らず、例えば金や銅で形成されていても良い。複数の電極２２は、上記複数の配線３６に接続されている。柱部４４は、圧力室３３内の液を通常ノズル３７Ａから液滴として吐出させる駆動素子２６Ａの一例である。
【００５２】
基部４１上には、圧力室３３の内面に形成された電極２２に接続される複数の配線３６が設けられている。電極２２および配線３６は、例えば基部４１の上面に形成されたニッケル薄膜を、レーザー加工でパターニングして形成されている。
【００５３】
ノズルプレート２４は、基部４１および蓋部材４２の前面に取り付けられている。ノズルプレート２４は、例えば、ポリイミド製のフィルムで形成されている。なお、ノズルプレート２４の材料はポリイミドに限定されるものではない。
【００５４】
ノズルプレート２４は、インクジェットヘッド１１の長手方向Ｌに一定の間隔で並んだ複数のノズル３７を有している。複数のノズル３７は、液滴（インク）の吐出を実際に行う複数の通常ノズル３７Ａと、複数のノズル３７の並んだ方向において複数の通常ノズル３７Ａよりも外側に位置した複数の不吐出ノズル３７Ｂと、を含んでいる。通常ノズル３７Ａおよび不吐出ノズル３７Ｂは、レーザー加工で形成される。なお、通常ノズル３７Ａ間の間隔と、通常ノズル３７Ａと不吐出ノズル３７Ｂとの間の間隔と、不吐出ノズル３７Ｂ間の間隔とは、すべて同一の長さで構成されている。複数の不吐出ノズル３７Ｂは、複数のノズル３７で構成したノズル列の端部（両端部）に設けられると言い換えることができる。なお、図４に示すように、ノズルプレート２４上の通常ノズル３７Ａに対応する部分には、吐出エリア４５が構成されており、ノズルプレート２４上の不吐出ノズル３７Ｂに対応する部分には、不吐出エリア４６が構成される。
【００５５】
通常ノズル３７Ａは、円形をなしており、通常ノズル３７Ａの直径は、例えば３０μｍで構成される。不吐出ノズル３７Ｂは、円形をなしており、通常ノズル３７Ａの直径よりも大きい直径を有する。不吐出ノズル３７Ｂの直径は、例えば、３５μｍで構成される。不吐出ノズル３７Ｂの形状は、円形に限定されるものではなく、四角形やその他の任意の形状であってもよい。
【００５６】
ノズルのメニスカス保持圧力は、ノズルの円周の長さと反比例する関係にある。このため、直径の大きい不吐出ノズル３７Ｂのメニスカス保持圧力の大きさは、直径の小さい通常ノズル３７Ａのメニスカス保持圧力よりも小さくなる。本実施形態では、通常ノズル３７Ａのメニスカス保持圧力を１としたときに、不吐出ノズル３７Ｂのメニスカス保持圧力は、０．８５７となる。したがって、印刷中にインクジェットヘッド１１内の負圧が大きくなると、まず不吐出ノズル３７Ｂ側でメニスカスの破壊が起こる。不吐出ノズル３７Ｂにおいてメニスカスの破壊が起こると、不吐出ノズル３７Ｂからインクジェットヘッド１１内（不吐出ノズル３７Ｂと連通する圧力室３３内）に気泡が侵入する。
【００５７】
続いて、実際に印刷装置１２に搭載された状態の、実施形態のインクジェットヘッド１１の作用について説明する。
【００５８】
インクジェットヘッド１１が印刷装置１２に搭載されると、タンク１３Ａからインクジェットヘッド１１内に液（インク）が供給され、インクジェットヘッド１１の内部が液で満たされる。インクジェットヘッド１１内部の液の初期圧力（初期負圧）は、例えば、−１ＫＰａである。
【００５９】
ユーザによって印刷装置１２が操作されると、印刷装置１２の制御部は、配線３６に接続されたＩＣ２１に印字信号を入力する。ＩＣ２１は、この印字信号に基づき、配線３６を介して圧力室３３の電極２２に所定の電圧を印加する。電極２２に駆動パルス電圧が印加されると、柱部４４がシェアモード変形し、圧力室３３の容積が膨張する。そして、圧力室３３の電極２２に印加されていた電圧が解除されることで、柱部４４が元の形状に戻り、圧力室３３の容積が縮小して元の大きさに戻る。これにより、圧力室３３内の液（インク）が加圧され、通常ノズル３７Ａから印刷対象に向けて液滴が勢いよく吐出される。複数の通常ノズル３７Ａから液滴が吐出されることで、印刷対象（用紙）に画像が形成される。なお、不吐出ノズル３７Ｂからの液滴の吐出はなされない。
【００６０】
連続して画像の形成（液滴の吐出）を行うと、インクジェットヘッド１１内の液（インク）が多量に消費され、タンク１３Ａからの液の供給が間に合わず、インクジェットヘッド１１内の圧力（負圧）が−４ＫＰａ程度まで変化する場合がある。この状態では、インクジェットヘッド１１内の圧力（負圧）は、通常ノズル３７Ａのメニスカス保持圧力を超えてはいないが、不吐出ノズル３７Ｂのメニスカス保持圧力を超えた状態となる。この状態では、不吐出ノズル３７Ｂでメニスカスが破壊されてインクジェットヘッド１１内に気泡が侵入する。不吐出ノズル３７Ｂから気泡がインクジェットヘッド１１内に侵入すると、インクジェットヘッド１１内の負圧が小さくなり、大気圧付近までインクジェットヘッド１１内の圧力が上昇する。
【００６１】
このように本実施形態では、積極的に不吐出ノズル３７Ｂからインクジェットヘッド１１内部に気泡を侵入させることで、通常ノズル３７Ａから気泡を吸い込んでしまうことが防止される。なお、不吐出ノズル３７Ｂから侵入した気泡は、通常ノズル３７Ａ側に移動することなく、不吐出ノズル３７Ｂと対向した圧力室３３内に保持されて、気泡が少量の場合は時間経過とともに液（インク）中に吸収されて、気泡が大きい場合は共通液室３４へと移動する。このため、不吐出ノズル３７Ｂから侵入した気泡がインクジェットヘッド１１内の他の部分に悪影響を及ぼすことはない。
【００６２】
実施形態のインクジェットヘッド１１は、一定の間隔で並んだ複数のノズル３７を有するノズルプレート２４であって、複数のノズル３７は、複数の通常ノズル３７Ａと、複数のノズル３７の並んだ方向において複数の通常ノズル３７Ａよりも外側に位置する複数の不吐出ノズル３７Ｂと、を含み、不吐出ノズル３７Ｂの直径は、通常ノズル３７Ａの直径よりも大きいノズルプレート２４と、複数のノズル３７に連通するように設けられる複数の圧力室３３と、複数の圧力室３３に連通した共通液室３４と、複数の圧力室３３に隣接して設けられるとともに複数の圧力室３３内の液を複数の通常ノズル３７Ａから液滴として吐出させる複数の駆動素子２６Ａと、を備える。
【００６３】
この構成によれば、気泡の侵入を生じやすく且つ実際には液滴の吐出は行わない不吐出ノズル３７Ｂをインクジェットヘッド１１に設けているため、連続して液滴の吐出を行ってインクジェットヘッド１１内の負圧が大きくなった場合に、不吐出ノズル３７Ｂ側で積極的に気泡の侵入を生じさせることができる。これによって、簡単な構造によって、通常ノズル３７Ａからの気泡の侵入を防止しつつ、インクジェットヘッド１１内の負圧を適正な範囲内に管理することができる。
【００６４】
また、不吐出ノズル３７Ｂは、元々液滴の吐出には用いられないために、不吐出ノズル３７Ｂに気泡を抱き込んだ状態となったとしても印刷に問題を生ずることがない。なお通常、このようにノズル３７に気泡を抱き込んでしまうと（ノズル付近に気泡が引っ掛かって滞留状態となると）、液のパージ・メンテナンスによる気泡の排出をしなければ、吐出不能状態からノズル３７を回復させることはできない。本実施形態によれば、通常ノズル３７Ａからの気泡の侵入を防いで、通常ノズル３７Ａに対するこのようなパージ・メンテナンスの回数を低減できる。
【００６５】
さらに、不吐出ノズル３７Ｂを含む複数のノズル３７は、インクジェットヘッド１１の長手方向Ｌに一定の間隔で並んでいるので、吐出エリア４５にある通常ノズル３７Ａと同じ条件で不吐出ノズル３７Ｂを設けることができる。これによって、不吐出ノズル３７Ｂに対しては、その直径だけが影響することとなり、それ以外の要因は通常ノズル３７Ａと同じにすることができる。これによって、意図した通りに、不吐出ノズル３７Ｂにおいて優先的に気泡を侵入させて、通常ノズル３７Ａにおいて気泡が侵入することを防止できる。
【００６６】
この場合、不吐出ノズル３７Ｂの直径は、通常ノズル３７Ａの直径の１．２倍以下である。不吐出ノズル３７Ｂの直径を大きくすると、気泡を吸い込みやすくできるが、不吐出ノズル３７Ｂの直径が大きすぎると正常な印刷状態でも気泡を吸い込むようになり印刷が不安定となる。上記の構成によれば、不吐出ノズル３７Ｂで気泡の吸い込みを生ずる頻度を少なくして、印刷を安定的に行うことができる。
【００６７】
なお、上記の実施形態では、一例として、通常ノズル３７Ａの直径を３０μｍで形成し、不吐出ノズル３７Ｂを３５μｍで形成したが、通常ノズル３７Ａに対する不吐出ノズル３７Ｂの大きさの比率は、これに限定されるものではない。不吐出ノズル３７Ｂの直径は、通常ノズル３７Ａの直径に対して、１００％よりも大きく、１２０％以下の範囲（具体的には、不吐出ノズル３７Ｂの直径が、３０μｍよりも大きく３６μｍ以下の範囲内）であれば、どのような大きさでもよい。
【００６８】
不吐出ノズル３７Ｂの直径は、更に好ましくは、通常ノズル３７Ａの直径に対して、１１０％から１２０％以下の範囲（具体的には、不吐出ノズル３７Ｂの直径が、３３μｍから３６μｍの範囲内）であるとよい。この範囲であれば、不吐出ノズル３７Ｂのメニスカス保持圧力を通常ノズル３７Ａのメニスカス保持圧力に比して１０％から２０％小さくすることができる。
【００６９】
上記実施形態のインクジェットヘッド１１では、ノズル列が１列のものを開示しているが、複数のノズル列を有するインクジェットヘッド１１にも当然に適用することができる。
【００７０】
なお、上記した第１実施形態と第２実施形態を組み合わせて実施することができる。すなわち、第１実施形態において複数のノズル３７で構成されるノズル列の端部に、第２実施形態の図４に示すように、２個の不吐出ノズル３７Ｂを設けてもよい。
【００７１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１１…インクジェットヘッド、１２…印刷装置、１３…液循環ユニット、２４…ノズルプレート、２６Ａ…駆動素子、３３…圧力室、３３Ｂ…下流端部、３４…共通液室、３７…ノズル、３７Ａ…通常ノズル、３７Ｂ…不吐出ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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