(57)【要約】  【課題】  消費電力を小さくするとともに、製造コストの低コスト化を図る。  【解決手段】  マニホールド５から圧力室１０を経てノズル８に至る個別インク流路１４が形成された流路ユニット４と、流路ユニット４に固定されており、圧力室１０の容積を変化させるアクチュエータ２１とを備えている。圧力室１０の底面には、インク流入口１０ｂとインク流出口１０ｃとを結ぶ線分に交差するように延在しているとともに、アクチュエータ２１の駆動に伴って変位するアクチュエータプレート２２と接触しない高さを有しているバリアブロック１０ａが配置されている。【選択図】  図６ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通液体室から圧力室を経てノズルに至る個別液体流路が形成された流路ユニットと、
前記流路ユニットに固定されており、前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータと、
前記圧力室内における圧力波の進行方向に実質的に平行な互いに対向する２つの壁面の少なくともいずれか一方上に設置され、前記共通液体室から液体が流入する流入口と前記ノズルに向けて液体を流出する流出口とを結ぶ直線に交差する領域を占めるとともに、前記アクチュエータの駆動に伴って変位する部材と接触しない高さを有しているバリアブロックとを備えていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
共通液体室から圧力室を経てノズルに至る個別液体流路が形成された流路ユニットと、
前記流路ユニットに固定されており、前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータと、
前記圧力室内における圧力波の進行方向に実質的に平行な互いに対向する２つの壁面の少なくともいずれか一方上に設置され、前記アクチュエータの駆動に伴って変位する部材と接触しない高さを有するバリアブロックとを備えており、
前記バリアブロックは、前記圧力室内における前記圧力波の進行経路の長さを、当該バリアブロックが設置されていないときの前記圧力室内における前記圧力波の進行経路の長さよりも長くすることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３】
前記バリアブロックの高さは、当該バリアブロックが設置された領域において前記圧力波の進行を阻止する高さであることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記壁面と平行な平面内において、
前記圧力室及び前記アクチュエータの平面形状が共に実質的に円形であって、両者が同心に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記壁面と平行な平面内において、
前記バリアブロックが、前記圧力室の側壁から前記圧力室の中心に向けて延在した一直線状の平面形状を有していることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記バリアブロックが複数設けられており、前記共通液体室から液体が流入する流入口から前記ノズルに向けて液体を流出する流出口を結ぶ直線に対して千鳥状に設置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記アクチュエータは前記２つの壁面の一方を変形させて前記圧力室の容積を変化させるものであり、前記バリアブロックが前記２つの壁面の他方に設置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記バリアブロックの高さは、前記２つの壁面の間の距離の９／１０以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出することが可能なインクジェットプリンタなどの液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタが備えるインクジェットヘッドは、ノズルから印刷用紙に向かってインクを吐出することにより、印刷用紙上に所望のドットを形成する。このようなインクジェットヘッドとしては、インクが貯溜されているマニホールドから圧力室を介してノズルに至るインク流路と、圧力室の容積を変化させて圧力室内に圧力を発生させるアクチュエータとを備えているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。インク流路内にはマニホールドから供給されたインクが満たされているため、アクチュエータが圧力室内に圧力を発生させると、インク流路内のインクを媒介とする圧力波が発生するとともに圧力室内を伝播する。アクチュエータが発生させた圧力でノズル近傍の圧力が高まり、インクの吐出が始まるが、マニホールドから伝播する負の圧力波がノズル近傍まで到達するとノズル近傍の圧力が低下してインクの吐出が終了する。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３４１８５２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
所望の印字濃度を達成するには、所定の体積を有するインク滴をノズルから吐出しなければならない。ノズルから吐出するインク滴の体積は、ノズルの開口面積、ノズルから吐出されるインク滴の吐出速度、及び圧力波がマニホールドからノズルに至るまでの伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Length）により決定される。そこで、所定の体積を有するインク滴を吐出するために、ノズルの開口面積を大きくしたり、インク滴の吐出速度を速くしたり、ＡＬを長くしたりすることが考えられる。しかしながら、ノズルの開口面積を大きくすると、インク滴の吐出に必要な駆動電圧が高くなり、アクチュエータの消費電力が大きくなる問題と、インクジェットヘッドに些細な振動を与えるだけでインク流路を満たしているインクがノズルから漏れだす問題とがある。また、インク滴の吐出速度を速くするには、圧力室の容積変化、つまりアクチュエータの変位量を大きくする必要がある。アクチュエータの変位量を大きくするには、アクチュエータに印加する電圧を高くしなければならず、インク吐出時におけるアクチュエータの消費電力が大きくなる。
【０００５】
ＡＬを長くするためには、圧力室を大きくすることが考えられる。しかしながら、圧力室を大きくすると、圧力室に同等の圧力を発生させるために圧力室の容積変化量を大きくしなければならず、アクチュエータそのものを大きくしたり、アクチュエータの駆動量を大きくしたりすることになる。いずれの場合も、インク吐出時におけるアクチュエータの消費電力が大きくなる。また、これに伴ってアクチュエータを駆動するための電装系部品の製造コストも高くなる。さらに、圧力室を大きくするとインクジェットヘッドにおけるインク流路の集積度が低下してインクジェットヘッドが大型化するだけでなく、ノズル間隔が広がり高精度印刷を行うことが困難になる。高精度印刷を行うためにノズル間隔を狭くするという観点からは、圧力室をマニホールドからノズルに向かって延在するような細長形状にすることが好ましい。これにより、延在方向に直交する方向のノズル間隔を狭くすることができる。しかしながら、圧力室を細長形状にすると、アクチュエータの圧力室の容積変化効率が低下するため、所定の容積変化量を得るためにアクチュエータにより大きな電圧を供給しなければならず、インク吐出時におけるアクチュエータの消費電力が大きくなる。
【０００６】
そこで本発明の主たる目的は、消費電力が小さく、且つ製造コストの低コスト化を図ることができる液体吐出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明の液体吐出装置は、共通液体室から圧力室を経てノズルに至る個別液体流路が形成された流路ユニットと、前記流路ユニットに固定されており、前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータと、前記圧力室内における圧力波の進行方向に実質的に平行な互いに対向する２つの壁面の少なくともいずれか一方上に設置され、前記共通液体室から液体が流入する流入口と前記ノズルに向けて液体を流出する流出口とを結ぶ直線に交差する領域を占めるとともに、前記アクチュエータの駆動に伴って変位する部材と接触しない高さを有しているバリアブロックとを備えている。
【０００８】
さらに別の観点から見て本発明の液体吐出装置は、共通液体室から圧力室を経てノズルに至る個別液体流路が形成された流路ユニットと、前記流路ユニットに固定されており、前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータと、前記圧力室内における圧力波の進行方向に実質的に平行な互いに対向する２つの壁面の少なくともいずれか一方上に設置され、前記アクチュエータの駆動に伴って変位する部材と接触しない高さを有するバリアブロックとを備えており、前記バリアブロックは、前記圧力室内における前記圧力波の進行経路の長さを、当該バリアブロックが設置されていないときの前記圧力室内における前記圧力波の進行経路の長さよりも長くする。
【０００９】
本発明によると、アクチュエータの駆動に伴ってバリアブロックが他の部材と接触することがないため、圧力室全体に圧力を発生させることができる。さらに、発生した圧力波がバリアブロックを越えて伝播しずらいため、圧力波がバリアブロックを迂回して伝播し、圧力室を大きく、または細長形状としなくとも、長いＡＬを確保することができる。これにより、アクチュエータに大きな電圧を印加しなくても十分な体積の液体をノズルから吐出することが可能となり、インク吐出時におけるアクチュエータの消費電力を小さくすることができる。また、これに伴ってアクチュエータを駆動するための電装系部品の低コスト化を図ることが可能となる。
【００１０】
本発明においては、前記バリアブロックの高さが、当該バリアブロックが設置された領域において前記圧力波の進行を阻止する高さであることが好ましい。これによると、圧力波がバリアブロックを迂回して伝播しやすくなるため、確実に長いＡＬを確保することができる。
【００１１】
本発明においては、前記壁面と平行な平面内において、前記圧力室及び前記アクチュエータの平面形状が共に実質的に円形であって、両者が同心に配置されていることが好ましい。これによると、アクチュエータに同じ大きさの電圧を印加したときの圧力室の容積変化量を最大にすることができる。
【００１２】
このとき、前記壁面と平行な平面内において、前記バリアブロックが、前記圧力室の側壁から前記圧力室の中心に向けて延在した一直線状の平面形状を有していることがさらに好ましい。これによると、圧力波がバリアブロックの端部を中心として円弧を描くように効率よく伝播するため、インクの吐出特性を損なうことなくＡＬを長くすることができる。
【００１３】
本発明においては、前記バリアブロックが複数設けられており、前記共通液体室から液体が流入する流入口から前記ノズルに向けて液体を流出する流出口を結ぶ直線に対して千鳥状に設置されていることが好ましい。これによると、複数のバリアブロックにより効率よくＡＬを長くすることができる。
【００１４】
本発明においては、前記アクチュエータが前記２つの壁面の一方を変形させて前記圧力室の容積を変化させるものであり、前記バリアブロックが前記２つの壁面の他方に設置されていることが好ましい。これによると、バリアブロックにより壁面の変形が阻害されないため、アクチュエータを効率よく駆動させることができる。
【００１５】
本発明においては、前記バリアブロックの高さは、前記２つの壁面の間の距離の９／１０以上であることが好ましい。これによると、圧力波の進行を阻止しやすくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な第１の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１は、第１の実施の形態による液滴吐出装置を含むインクジェットプリンタの概略構成を示す斜視図である。図１に示すように、本実施の形態によるインクジェットプリンタ１は、被印刷媒体である用紙４１を搬送する搬送手段としてのプラテンローラ４０と、プラテンローラ４０上にセットされる用紙４１に対してインク液滴を吐出するインクジェットヘッド９とを有している。
【００１８】
プラテンローラ４０は、軸４２によりフレーム４３に回転可能に取り付けられており、モータ４４によって回転駆動される。用紙４１は、インクジェットプリンタ１の近傍に設けられた給紙カセット（図示せず）から給紙され、プラテンローラ４０により図中矢印の方向に一定速度で搬送される。さらに、搬送された用紙４１は、インクジェットヘッド９から吐出されるインク液滴により所定の印刷がなされ、その後、排紙される。なお、図１では、用紙４１の給紙機構と排紙機構の詳細な図示を省略している。また、図１に描かれたインクジェットプリンタ１はモノクロプリンタであってインクジェットヘッド９が１つしか配置されていないが、カラー印刷を行う場合にはイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の少なくとも４つのインクジェットヘッド９が平行に配置される。
【００１９】
図１から分かるように、インクジェットヘッド９は、用紙４１の搬送方向に対して垂直に延びるラインヘッドであって、フレーム４３に対して固定設置されている。
【００２０】
インクジェットヘッド９は、用紙４１に対してインク液滴を吐出するものであり、基部１１と、ヘッド本体１００とを有している。ヘッド本体１００は、ライン状に一方向に延在している直方体形状を有するものであり、用紙４１と対向する下面に、後述する多数のノズル８が延在方向に沿って配列されているインク吐出面を形成しているとともに、インク吐出面の反対面に、図示しない制御装置に一端が接続されている給電部材であるフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）２０の他端部が接続されている。基部１１は、ヘッド本体１００の上面から垂直方向に伸延しているとともに、ヘッド本体１００の下面がプラテンローラ４０による用紙４１の搬送面と平行に対向するようにヘッド本体１００を支持するものである。
【００２１】
次に、ヘッド本体１００について図２を参照しつつ説明する。図２は、上面から見たヘッド本体１００の外観図である。図２に示すように、ヘッド本体１００は、ライン状に延在している直方体形状を有する流路ユニット４と、その延在方向に沿って多数配列されたアクチュエータ２１とを備えている。流路ユニット４内には、延在方向に沿って形成されているマニホールド（共通液体室）５と、アクチュエータ２１に対応するように延在方向に沿って配列されている多数の個別インク流路１４（図６参照）とを備えている。
【００２２】
マニホールド５はその端部に外部と連通しているインク供給口５ａを備えている。インク供給口５ａは図示しないインクタンクに接続されており、インクタンクから供給されたインクがインク供給口５ａを介してマニホールド５に流入する。
【００２３】
個別インク流路１４は、インク吐出面に配置されているノズル８と、ノズル８に連通している圧力室１０とを含んでいる。圧力室１０は、ヘッド本体２の上面から見て円形状を有しているとともに、マニホールド５に連通するインク流入口１０ｂを備えている。マニホールド５内のインクはインク流入口１０ｂを介して圧力室１０内に供給される。
【００２４】
アクチュエータ２１は、ヘッド本体２の上面から見て圧力室１０より小径の円形状を有しているとともに、流路ユニット４の上面において各圧力室１０と対向する位置に配列されている。また、アクチュエータ２１の上面には描かれていないＦＰＣ２０が接続されている。アクチュエータ２１は、制御装置の駆動回路で発生した駆動パルス信号（グランド電位及び正の所定電位のいずれかを選択的にとる）がＦＰＣ２０を介して印加されることにより駆動する。
【００２５】
次にヘッド本体１００の詳細について図３〜図７を参照しつつ説明する。図３は、図２に示す一点破線に囲われた領域の拡大図である。図４は図３に示すIV−IV線の断面図である。図５は図３に示すV−V線の断面図である。図６は図３に示すVI−VI線の断面図である。図７は図３に示すVII−VII線の断面図である。図４〜図７に示すように、ヘッド本体１００は、アクチュエータ２１と、流路ユニット４とが積層された積層構造を有している。アクチュエータ２１及び流路ユニット４はエポキシ系の熱硬化性の接着剤によって接着されている。
【００２６】
流路ユニット４は、金属材料からなる薄板状の４枚のプレート（アクチュエータプレート２２、キャビティプレート２３、サプライプレート２４、マニホールドプレート２５）と、インクを吐出するノズル８を備えたポリイミド等の合成樹脂製のノズルプレート２６とが積層されることによって構成されている。各プレート２２〜２５は略矩形状を有する厚さ５０μｍ〜１５０μｍのステンレス鋼板であり、各平面領域に塗布された接着剤により積層された状態で接合される。最上部のアクチュエータプレート２２は、その上面においてアクチュエータ２１に接している。また、アクチュエータプレート２２の下面は、下方に配置されている圧力室１０の上側の壁面となっている。
【００２７】
キャビティプレート２３には、複数の圧力室１０が、ヘッド本体１００の延在方向に沿って一列に形成されている。図３に示すように、圧力室１０は、ヘッド本体１００の上面から見て円形状を有しているとともに、圧力室１０の側壁を基端とし圧力室１０の中心近傍に位置する先端に向けて延在した一直線状の平面形状を有しているバリアブロック１０ａを備えている。図７に示すように、バリアブロック１０ａの高さは、圧力室１０の深さ（キャビティプレート２３の厚み）の９／１０以上であり、後述するアクチュエータプレート２２が圧力室１０側に凸に変形しても接触しない高さとなっている。バリアブロック１０ａはキャビティプレート２３に１／１０以下の深さでハーフエッチングを施すことにより形成される。
【００２８】
サプライプレート２４には、図３及び図６に示すように、圧力室１０をノズル８に連通させるための連通孔１１１と、圧力室１０をマニホールド５に連通させるための連通孔１１２とが、複数の圧力室１０がなす列の下方においてその列方向に沿って配列するようにそれぞれ形成されている。連通孔１１１は圧力室１０との連通部においてインク流出口１０ｃを形成しており、連通孔１１２は圧力室１０との連通部においてインク流入口１０ｂを形成している。インク流入口１０ｂ及びインク流出口１０ｃは、ヘッド本体１００の上面から見て、圧力室１０の側壁においてバリアブロック１０ａを挟持するように配置されている。つまり、バリアブロック１０ａがインク流入口１０ｂ及びインク流出口１０ｃを結ぶ線分に交差するようになっている。また、サプライプレート２４は圧力室１０の下側の壁面となっており、圧力室１０の上側の壁面となるアクチュエータプレート２２と平行に対向している。そして、圧力室１０内において、バリアブロック１０ａはサプライプレート２４上に設置されていることになる。
【００２９】
マニホールドプレート２５には、図３〜図６に示すように、連通孔１１１をノズル８に連通させる連通孔１１３が、複数の連通孔１１１がなす列の下方においてその列方向に沿って配列するように形成されている。また、マニホールドプレート２５には、インクを圧力室１０に供給するマニホールド５が、複数の圧力室１０がなす列の下方において連通孔１１２に連通するようにその列方向に長く形成されている。
【００３０】
ノズルプレート２６には、図３及び図６に示すように、複数の連通孔１１３がなす列の下方においてその列方向に沿って配列するように複数のノズル８が形成されている。このように、流路ユニット４には、圧力室１０から、連通孔１１１、連通孔１１３を経てノズル８に至る複数の個別インク流路１４が、流路ユニット４の延在方向に沿って配列するように形成されている。
【００３１】
アクチュエータ２１は、圧力室１０の容積を変化させて圧力室１０内に圧力を発生させるものであり、円形の平面形状を有しているとともに、ヘッド本体１００の上面から見て圧力室１０と同心に配置されている。また、アクチュエータ２１は個別電極３５と圧電シート３７とが積層された積層構造を有している。圧電シート３７は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる円形状のシート部材であり、その下面は圧力室１０の上壁となるアクチュエータプレート２２に隣接している。アクチュエータプレート２２は常にグランド電位に保たれており、多数のアクチュエータ２１に共通の共通電極として機能している。個別電極３５は、Ａｇ−Ｐｄ系等の金属材料からなる電極であり、ＦＰＣ２０に接続されている。また、個別電極３５は、圧電シート３７より若干小径の円形状を有するとともに、圧電シート３７と同心に配置されている。個別電極３５を圧電シート３７より小径にすることで、個別電極３５がアクチュエータプレート２２に接触するのを防止することができる。
【００３２】
圧電シート３７はその厚み方向に分極されている。従って、個別電極３５にグランド電位より高い電位が印加されることで、圧電シート３７に対してその分極方向に電界が印加される。圧電シート３７に電界が印加されると、電界が印加された部分が活性層として働き、その厚み方向に伸長するとともに、圧電横効果により面方向に収縮しようとする。これにともなって圧電シート３７及びアクチュエータプレート２２は圧力室１０側へ凸になるように変形（ユニモルフ変形）する。つまり、アクチュエータ２１にはユニモルフ型の駆動機構が実現されている。
【００３３】
次に、ヘッド本体１００のインク吐出動作について図８及び図９を参照しつつ説明する。図８は、アクチュエータ２１の駆動時における図３に示すV−V線の断面図である。図９は、図８に示すIX−IX線の断面図である。図中の矢印は圧力波の伝播経路を示している。制御装置は、図８に示すように、予めアクチュエータ２１及びこれに隣接するアクチュエータプレート２２が圧力室１０側へ凸になるように、個別電極３５に所定の電位を印加しておく。このとき、アクチュエータプレート２２はバリアブロック１０ａに接触しない範囲で圧力室１０側へ凸となっている。そして制御装置は、吐出要求があると、一旦アクチュエータ２１及びこれに隣接するアクチュエータプレート２２がフラット形状となるように個別電極３５に印加する電位をグランド電位に下げ（図５参照）、その後、所定のタイミングで再びアクチュエータ２１及びこれに隣接するアクチュエータプレート２２が圧力室１０側へ凸になるように、個別電極３５に所定の電位を印加する。この過程において、圧力室１０の容積は一旦増加しその後減少して元の容積に戻る。
【００３４】
このように、圧力室１０の容積を一旦増加させることにより、圧力室１０内部が負圧となり圧力室１０はインク流入口１０ｂを介してマニホールド５からインクを吸い込む。さらに、再び圧力室１０の容積を減少させて元に戻すことにより、圧力室１０内部が正圧になり圧力波が発生する。圧力室１０の容積を減少させるタイミングは、圧力室１０の容積を増加させたときに発生した負圧による圧力室１０内部の負圧状態が正圧状態に反転するときであり、これにより両者の圧力が合わさるため、強い正圧が発生する。この正圧がノズル８に作用することにより、ノズル８からインク液滴の吐出が開始される。
【００３５】
このように、ノズル８からインク液滴を吐出させるため、個別電極３５に矩形波の駆動パルス信号が印加される。駆動パルス信号のパルス幅は、インク液滴の吐出速度と体積とを最大にするために、圧力室１０に発生した圧力波がインク流入口１０ｂからノズル８まで伝播する時間長さＡＬに設定する。次に、図９に示すように、インク液滴の吐出の開始後、圧力室１０においては、マニホールド５からインク流入口１０ｂを通じて負の圧力波が伝播してくるが、この圧力波はバリアブロック１０ａにより進行を阻止されるためバリアブロック１０ａを迂回して連通孔１１１に伝播する。その結果、バリアブロック１０ａを備えていない場合と比較してＡＬが長くなり、ノズル８近傍の圧力が低下するタイミング、すなわちインクの吐出が終了するタイミングを遅らせることできる。
【００３６】
以上説明した第１の実施の形態によると、圧力室１０内に発生した圧力波がバリアブロック１０ａを越えず、バリアブロック１０ａを迂回して伝播するため、バリアブロック１０ａが設置されていない場合に比べてＡＬを長くすることができ、圧力室を大きく、または細長形状としなくとも、長いＡＬを確保することができる。これにより、アクチュエータ２１に大きな電圧を印加しなくても十分な体積のインクをノズルから吐出することが可能となり、インク吐出時におけるアクチュエータ２１の消費電力を小さくすることができる。また、これに伴って、アクチュエータ２１を駆動するための電装系部品の低コスト化を図ることが可能となる。
【００３７】
また、第１の実施の形態によると、圧力室１０及びアクチュエータ２１の平面形状が共に円形であって、両者が同心に配置されている。このため、アクチュエータ２１の変形効率（アクチュエータの面積に対する変形量の割合）を向上させることができ、最小の電圧を印加するだけで十分な圧力室１０の容積変化を量ることができる。これにより、アクチュエータ２１の消費電力をさらに小さくすることができる。
【００３８】
さらに、第１の実施の形態によると、バリアブロック１０ａが圧力室１０の中心から側壁まで延在した一直線上の平面形状を有している。このため、圧力室１０内に発生した圧力波が、圧力室１０の側壁に沿ってバリアブロック１０ａの端部を中心に円弧を描くように円滑に伝播する。従って、インクの吐出特性を損なうことなくＡＬを長くすることができる。
【００３９】
加えて、第１の実施の形態によると、バリアブロック１０ａがアクチュエータプレート２２に対向するサプライプレート２４上に設置されている。これにより、バリアブロック１０ａによりアクチュエータプレート２２の変形が阻害されず、アクチュエータ２１を効率よく駆動させることができる。
【００４０】
次に、本発明に係る第２の実施の形態について図１０を参照しつつ説明する。図１０は第２の実施の形態のヘッド本体における図８のIX―IX線に相当する断面図である。尚、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と実質的に同一の部材については第１の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
流路ユニット４Ａは、金属材料からなる薄板状の４枚のプレート（アクチュエータプレート２２、キャビティプレート２３Ａ、サプライプレート２４Ａ、マニホールドプレート２５）と、インクを吐出するノズル８を備えたポリイミド等の合成樹脂製のノズルプレート２６とが積層されることによって構成されている。
【００４２】
キャビティプレート２３Ａには、複数の圧力室１０Ａが、ヘッド本体１００Ａの延在方向に沿って一列に形成されている。図１０に示すように、圧力室１０Ａは、ヘッド本体１００Ａの上面から見て円形状を有しているとともに、圧力室１０Ａの側壁から反時計回りに中心に向かう渦巻き状の平面形状を有しているバリアブロック１０ａＡを備えている。バリアブロック１０ａＡの高さは、圧力室１０Ａの深さ（キャビティプレート２３Ａの厚み）の９／１０以上であり、アクチュエータプレート２２が圧力室１０Ａ側に凸に変形しても接触しない高さとなっている。バリアブロック１０ａＡはキャビティプレート２３Ａに１／１０以下の深さでハーフエッチングを施すことにより形成される。
【００４３】
サプライプレート２４Ａには、図１０に示すように、圧力室１０Ａをノズル８に連通させるための連通孔１１１Ａと、圧力室１０Ａをマニホールド５に連通させるための連通孔１１２Ａとが、複数の圧力室１０Ａがなす列の下方においてその列方向に沿って配列するようにそれぞれ形成されている。連通孔１１１Ａは圧力室１０Ａとの連通部においてインク流出口１０ｃＡを形成しており、連通孔１１２Ａは圧力室１０Ａとの連通部においてインク流入口１０ｂＡを形成している。ヘッド本体１００Ａの上面から見て、インク流入口１０ｂＡは、圧力室１０Ａの側壁とバリアブロック１０ａＡの渦巻きの外回り面とに接するように配置されており、インク流出口１０ｃＡは、圧力室１０Ａの中心に、且つバリアブロック１０ｃＡの端部における渦巻きの内回り面と接するように配置されている。このとき、バリアブロック１０ａＡがインク流入口１０ｂＡ及びインク流出口１０ｃＡを結ぶ線分に交差している。
【００４４】
以上説明した第２の実施の形態によると、バリアブロック１０ａＡにより、圧力波が圧力室１０Ａの側壁から圧力室１０Ａの中心に向かってバリアブロック１０ａＡに沿って渦巻き状に（図中矢印）円弧を描くように伝播するため、圧力波を乱すことなくより長いＡＬを確保することができる。これにより、バリアブロック１０ａＡが設置されていない場合に比べてＡＬを長くすることができ、アクチュエータ２１に大きな電圧を印加しなくても十分な体積のインクを吐出することが可能となり、省電力化を図ることができる。また、これに伴ってアクチュエータ２１を駆動するための電装系部品の低コスト化を図ることが可能となる。
【００４５】
次に、本発明に係る第３の実施の形態について図１１を参照しつつ説明する。図１１は第３の実施の形態のヘッド本体における図８のIX―IX線に相当する断面図である。尚、第３の実施の形態において、第１の実施の形態と実質的に同一の部材については第１の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
流路ユニット４Ｂは、金属材料からなる薄板状の４枚のプレート（アクチュエータプレート２２、キャビティプレート２３Ｂ、サプライプレート２４Ｂ、マニホールドプレート２５）と、インクを吐出するノズル８を備えたポリイミド等の合成樹脂製のノズルプレート２６とが積層されることによって構成されている。
【００４７】
キャビティプレート２３Ｂには、複数の圧力室１０Ｂが、ヘッド本体１００Ｂの延在方向に沿って一列に形成されている。図１１に示すように、圧力室１０Ｂは、ヘッド本体１００Ｂの上面から見て円形状を有している。また、圧力室１０Ｂは、それぞれ圧力室１０Ｂの側壁を基端とし圧力室１０Ｂの中心に近づく方向に向けて延在するとともに、圧力室１０の中心を基準とした点対称の関係にある２つのバリアブロック１０ａＣを備えている。バリアブロック１０ａＡの高さは、圧力室１０Ｂの深さ（キャビティプレート２３Ｂの厚み）の９／１０以上であり、アクチュエータプレート２２が圧力室１０Ｂ側に凸に変形しても接触しない高さとなっている。バリアブロック１０ａＢはキャビティプレート２３Ｂに１／１０以下の深さでハーフエッチングを施すことにより形成される。
【００４８】
サプライプレート２４Ｂには、図１１に示すように、圧力室１０Ｂをノズル８に連通させるための連通孔１１１Ｂと、圧力室１０Ｂをマニホールド５に連通させるための連通孔１１２Ｂとが、複数の圧力室１０Ｂがなす列の下方においてその列方向に沿って配列するようにそれぞれ形成されている。連通孔１１１Ｂは圧力室１０Ｂとの連通部においてインク流出口１０ｃＢを形成しており、連通孔１１２Ｂは圧力室１０Ｂとの連通部においてインク流入口１０ｂＢを形成している。ヘッド本体１００Ｂの上面から見て、インク流入口１０ｂＢは、圧力室１０Ｂの側壁と一方のバリアブロック１０ａＢの傾いている側の側面との間に配置されており、インク流出口１０ｃＢは、圧力室１０Ｂの側壁と他方のバリアブロック１０ａＢの傾いている側の側面との間に配置されている。そして、２つのバリアブロック１０ａＢは、インク流入口１０ｂＢの中心及びインク流出口１０ｃＢの中心を結ぶ直線ＣＬに対して千鳥状に位置している。このとき、２つのバリアブロック１０ａＢはそれぞれ直線ＣＬに交差している。
【００４９】
以上説明した第３の実施の形態によると、バリアブロック１０ａＢにより、圧力波が圧力室１０Ｂの側壁から対向する側壁に向かって２つのバリアブロック１０ａＢの各先端部の間を通過しつつＳ字（図中矢印）を描くように伝播するため、バリアブロック１０ａＢが設置されていない場合に比べてＡＬを長くすることができ、圧力波を乱すことなくより長いＡＬを確保することができる。これにより、アクチュエータ２１に大きな電圧を印加しなくても十分な体積のインクを吐出することが可能となり、省電力化を図ることができる。また、これに伴ってアクチュエータ２１を駆動するための電装系部品の低コスト化を図ることが可能となる。
【００５０】
次に、本発明に係る第４の実施の形態について図１２を参照しつつ説明する。図１２は第４の実施の形態のヘッド本体における図８のIX―IX線に相当する断面図である。尚、第４の実施の形態において、第１の実施の形態と実質的に同一の部材については第１の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
流路ユニット４Ｃは、金属材料からなる薄板状の４枚のプレート（アクチュエータプレート２２、キャビティプレート２３Ｃ、サプライプレート２４Ｃ、マニホールドプレート２５）と、インクを吐出するノズル８を備えたポリイミド等の合成樹脂製のノズルプレート２６とが積層されることによって構成されている。
【００５２】
キャビティプレート２３Ｃには、複数の圧力室１０Ｃが、ヘッド本体１００Ｃの延在方向に沿って一列に形成されている。図１２に示すように、圧力室１０Ｃは、ヘッド本体１００Ｃの上面から見て一方向に延在した略楕円形状を有している。また、圧力室１０Ｃは、圧力室１０Ｃの延在方向に平行な一対の側壁１０ｄＣを有しており、これらの側壁１０ｄＣを基端として圧力室１０Ｃの中心に近づく方向に向けて延在するとともに、圧力室１０の中心を基準とした点対称の関係にある２つのバリアブロック１０ａＣを備えている。バリアブロック１０ａＣの高さは、圧力室１０Ｃの深さ（キャビティプレート２３Ｃの厚み）の９／１０以上であり、アクチュエータプレート２２が圧力室１０Ｃ側に凸に変形しても接触しない高さとなっている。バリアブロック１０ａＣはキャビティプレート２３Ｃに１／１０以下の深さでハーフエッチングを施すことにより形成される。
【００５３】
サプライプレート２４Ｃには、図１２に示すように、圧力室１０Ｃをノズル８に連通させるための連通孔１１１Ｃと、圧力室１０Ｃをマニホールド５に連通させるための連通孔１１２Ｃとが、複数の圧力室１０Ｃがなす列の下方においてその列方向に沿って配列するようにそれぞれ形成されている。連通孔１１１Ｃは圧力室１０Ｃとの連通部においてインク流出口１０ｃＣを形成しており、連通孔１１２Ｃは圧力室１０Ｃとの連通部においてインク流入口１０ｂＣを形成している。ヘッド本体１００Ｃの上面から見て、インク流入口１０ｂＣは、圧力室１０Ｃの延在方向における一方の端部の側壁に接するように配置されており、インク流出口１０ｃＣは、圧力室１０Ｃの延在方向における他方の端部の側壁に接するように配置されている。そして、２つのバリアブロック１０ａＣは、インク流入口１０ｂＣの中心及びインク流出口１０ｃＣの中心を結ぶ直線ＣＬに直交する方向（圧力室１０Ｃの延在方向に直交する方向）に延在し、この直線に対して千鳥状に位置している。このとき、２つのバリアブロック１０ａＣはそれぞれ直線ＣＬに交差している。
【００５４】
以上説明した第４の実施の形態によると、バリアブロック１０ａＣにより、圧力波が圧力室１０Ｃの側壁から対向する側壁に向かってバリアブロック１０ａＣの各先端部の間を通過しつつＳ字（図中矢印）を描くように伝播するため、バリアブロック１０ａＣが設置されていない場合に比べてＡＬを長くすることができ、圧力波を乱すことなくより長いＡＬを確保することができる。これによりアクチュエータ２１に大きな電圧を印加しなくても十分な体積のインクを吐出することが可能となり、省電力化を図ることができる。また、これに伴ってＦＰＣ２０等のアクチュエータ２１を駆動するための電装系部品の低コスト化を図ることが可能となる。
【００５５】
第４の実施の形態では、バリアブロック１０ａＣが直線ＣＬに交差しているが、圧力波が迂回して伝播するのであればこのような構成に限定されるものではない、例えば、図１３に示すように、２つのバリアブロック１０ａＣ’がその延在方向において一方の側壁１０ｄＣから直線ＣＬまでの距離の半分以上の距離を有するものであればよい。この場合、バリアブロック１０ａＣ’は直線ＣＬと交差しないが、圧力室１０Ｃの幅方向に広がった圧力波の端部が順次バリアブロック１０ａＣ’と干渉するため（図中縞線参照）、圧力波が矢印に示すようにＳ字を描きながら伝播することになる。
【００５６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明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した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、第１の実施の形態においては、圧力室１０及びアクチュエータ２１が円形の平面形状を有し、且つ両者が同心に配置される構成であるが、圧力室及びアクチュエータの平面形状はこれに限定されるものでないし、両者の形状が異なっていてもよい。特に第１の実施の形態においてはアクチュエータ２１が圧力室１０毎に配置されているが、圧電シートが全ての圧力室１０に亘って延在し、各圧力室に対応する位置に個別電極を備えることで、圧力室毎に駆動可能なアクチュエータユニットを用いる構成であってもよい。
【００５７】
また、第１の実施の形態においては、バリアブロック１０ａがサプライプレート２４上に設置される構成であるが、バリアブロック１０ａの設置位置はサプライプレート２４以外の場所に設置されていてもよい。例えば、アクチュエータプレート２２に設置されていてもよいし、バリアブロックを上下に分割し、アクチュエータプレート２２及びサプライプレート２４のそれぞれに設置されていてもよい。
【００５８】
加えて、第１の実施の形態においては、バリアブロック１０ａの高さが圧力室１０の深さの９／１０以上となっているが、圧力波の進行を阻止できるのであればこの高さに限定されるものではなく、バリアブロック１０ａの高さが圧力室１０の深さの９／１０未満の高さであってもよい。
【００５９】
さらに、第１の実施の形態においては、アクチュエータ２１がユニモルフ型の駆動機構を備える構成であるが、アクチュエータの駆動機構はこれに限定されない。例えば、バイモルフ型の駆動機構を備えていてもよいし、サーマル式の駆動機構を備えていてもよい。また、静電力や磁力によって変形するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る第１の実施形態のインクジェットヘッドを備えるインクジェットプリンタの外観図である。
【図２】図１に描かれたヘッド本体の上面図ある。
【図３】図２に示す一点破線に囲われた領域の拡大図である。
【図４】図３に示すIV−IV線の断面図である。
【図５】図３に示すV−V線の断面図である。
【図６】図３に示すVI−VI線の断面図である。
【図７】図３に示すVII−VII線の断面図である。
【図８】アクチュエータ駆動時における図３に示すV−V線の断面図である。
【図９】図８に示すIX−IX線の断面図である。
【図１０】本発明に係る第２の実施形態のインクジェットヘッドが備える圧力室を上面から見た断面図である。
【図１１】本発明に係る第３の実施形態のインクジェットヘッドが備える圧力室を上面から見た断面図である。
【図１２】本発明に係る第４の実施形態のインクジェットヘッドが備える圧力室を上面から見た断面図である。
【図１３】図１２に示す圧力室の変形例である。
【符号の説明】
【００６１】
１     インクジェットプリンタ
４     流路ユニット
５     マニホールド
１０   圧力室
１０ａ バリアブロック
１０ｂ インク流入口
１０ｃ インク流出口
２１   アクチュエータ
２１   アクチュエータプレート
２３   キャビティプレート
１００ ヘッド本体
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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