液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置
【課題】副走査方向に隣り合う画素間の隙間に起因する白筋の発生を抑制し、記録品質を向上させることが可能な液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】ノズル開口２８に通じる圧力室２６をヘッド走査方向に直交する副走査方向に複数列設する流路形成基板２１（圧力室形成基板）と、圧力室内のインク（液体）に圧力変動を生じさせ得る圧電振動子１６（圧力発生手段）とを備える記録ヘッドにおいて、隣り合う複数の圧力室の組を圧力室セット４１とし、当該圧力室セットに対して圧電振動子を１つずつ設け、この圧電振動子を駆動することにより、駆動対象の圧力室セットに対応する各ノズル開口から同時にインク滴を吐出するように構成した。
【解決手段】ノズル開口２８に通じる圧力室２６をヘッド走査方向に直交する副走査方向に複数列設する流路形成基板２１（圧力室形成基板）と、圧力室内のインク（液体）に圧力変動を生じさせ得る圧電振動子１６（圧力発生手段）とを備える記録ヘッドにおいて、隣り合う複数の圧力室の組を圧力室セット４１とし、当該圧力室セットに対して圧電振動子を１つずつ設け、この圧電振動子を駆動することにより、駆動対象の圧力室セットに対応する各ノズル開口から同時にインク滴を吐出するように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録ヘッドなどの液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置に関し、特に、ノズル開口に通じる圧力室を形成する圧力室形成基板と、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生手段を備え、圧力発生源を作動して圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることでこの圧力室内の液体をノズル開口から液滴として吐出させる液体噴射ヘッド、及び、これを備える液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置は、液体を液滴として吐出可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を吐出する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズル開口から液体状のインクをインク滴として記録紙等の吐出対象物に対して吐出・着弾させてドットを形成することで記録を行うインクジェット式プリンタ等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造装置等、各種の製造装置にも液体噴射装置が応用されている。
【０００３】
上記インクジェット式プリンタ（以下、単にプリンタという）では、記録ヘッドを主走査方向に、記録媒体（吐出対象物）としての記録紙を副走査方向にそれぞれ移動させ、これらの移動に連動してインク滴を吐出させる。このインク滴の吐出は、複数の吐出パルスを一連に含む駆動信号の中から吐出パルスを選択的に圧力発生手段（例えば、圧電振動子）に供給してこれを駆動することにより、圧力室内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動を制御することで行われる。そして、この種のプリンタには、圧力発生手段に供給する吐出パルスの数に応じて、記録紙に形成するドットの大きさを変えることにより、多階調記録を行うように構成されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１のプリンタでは、所定間隔で発生される吐出パルスを一記録周期（一吐出周期）内に複数含ませて一連の駆動信号を構成する。そして、大ドットを形成する場合は記録周期内の３つの吐出パルスを圧力発生手段に供給する。また、中ドットを形成する場合は２つの吐出パルスを圧力発生手段に供給する。さらに、小ドットを形成する場合は１つの吐出パルスを圧力発生手段に供給する。これにより、「大ドット」、「中ドット」、「小ドット」、「非記録」の４階調での記録を行う。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１０３６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記特許文献１の構成では、大ドットや中ドットを記録する場合のように、複数の吐出パルスを用いて連続的にインク滴を吐出して１つの画素領域にドットを形成する際には、記録ヘッドの主走査方向に複数のインク滴（ドット要素）を着弾させるため、ドット要素ｅの集合体として形成された画素は、図１１に示す大ドットのように、主走査方向に長く副走査方向に短い横長な形状となる。このため、特許文献１の構成では、副走査方向に隣り合う画素間に隙間Ｇが生じ、この隙間によって記録画像上にざらつきや白筋が発生したりする等、記録画像の画質の低下を招く虞があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、副走査方向に隣り合う画素間の隙間に起因する白筋の発生を抑制し、記録品質を向上させることが可能な液体噴射ヘッド及び液体噴射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】
本発明の液体噴射ヘッドは、上記目的を達成するために提案されたものであり、ノズル開口に通じる圧力室をヘッド走査方向に直交する副走査方向に複数列設する圧力室形成基板と、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生手段とを備える液体噴射ヘッドであって、
隣り合う複数の圧力室の組を圧力室セットとし、当該圧力室セットに対して前記圧力発生手段を１つずつ設け、
当該圧力発生手段を駆動することにより、駆動対象の圧力室セットに対応する各ノズル開口から同時に液滴を吐出するように構成したことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、１回の吐出動作で形成される単位ドットは、副走査方向に並ぶ複数のドット要素から構成され、これにより、従来よりも副走査方向に長い形状となるので、例えば、液滴を複数回連続的に吐出して単位ドットよりも大きなドットを形成する際には、従来と比較してドット形状を副走査方向に広げることができ、ドット形状のヘッド走査方向と副走査方向のバランスを向上させることができる。つまり、ドット形状のアスペクト比をより１に近づけることができる。このため、本発明をインクジェット式プリンタなどの画像記録装置に適用した場合には、副走査方向に隣り合う画素同士の隙間を抑制することができ、その結果、記録画像におけるざらつきや白筋等の発生を抑えて画質の向上を図ることができる。また、副走査方向のドット（ドット要素を含む。以下、同様）形成密度が高まるので、所定の領域をドットで隙間無く埋める所謂ベタ記録の際には、ヘッドの走査回数、即ち、パスを低減することが可能となり、その結果、記録速度を高めることができる。
【００１０】
また、この構成において、前記圧力室セットの隣り合う圧力室同士を区画する区画壁における圧力発生手段側の端面に、圧力発生手段から離隔する方向に窪んだ逃げ段部を設けることが望ましい。
【００１１】
上記構成によれば、圧力発生手段の駆動が区画壁によって阻害されることを防止することができる。
【００１２】
また、上記構成において、前記圧力室セットを、副走査方向のドット形成密度に基づく規定ピッチで列設し、
圧力室セットを構成する各圧力室を、前記規定ピッチよりも小さいピッチで列設することが望ましい。
なお、圧力室セットのピッチとは、当該圧力室セットの副走査方向の中心から、その隣の圧力室セットの副走査方向の中心までの距離を意味する。
【００１３】
この構成において、前記圧力室セットを構成する各圧力室を、前記規定ピッチの１／２のピッチで列設する構成を採用することができる。
【００１４】
この構成によれば、副走査方向のドット形成密度が、見かけ上、従来の２倍になるので、吐出対象物の所定の領域をドットで隙間無く埋める際には、パスを半分にすることが可能となり、その結果、吐出動作速度をより高めることができる。
【００１５】
さらに、前記圧力室セットを構成する各圧力室を、前記規定ピッチの１／２よりも小さいピッチで列設する構成を採用することができる。
また、前記圧力室セットを構成する各圧力室を、ヘッド走査方向のドット形成密度に対応したピッチよりも小さいピッチで列設する構成を採用することが望ましい。
【００１６】
これらの構成によれば、各ドットを構成するドット要素が副走査方向に近接するので、白筋の発生を効果的に抑制することができる。これにより、ベタ記録時に必要なドット量を低減することが可能となり、その結果、パスを少なく抑えて記録速度を向上させることができる。
【００１７】
また、前記圧力室セットを、副走査方向のドット形成密度に基づく規定ピッチで列設し、前記圧力室セットに対応する各ノズル開口を、前記規定ピッチよりも小さいピッチで列設する構成を採用しても良い。
【００１８】
この構成によれば、圧力室セットにおけるノズル開口の列設ピッチのみを設定するので、圧力室同士を区画する区画壁の厚さ等の圧力室の構造の変更が不要であり、これにより、各圧力室の吐出特性を揃えることができる。
【００１９】
上記構成において、前記圧力室セットに対応する各ノズル開口を、前記規定ピッチの１／２のピッチで列設する構成を採用することができる。
【００２０】
この構成によれば、副走査方向のドット形成密度が、見かけ上、従来の２倍になるので、吐出対象物の所定の領域をドットで隙間無く埋める際には、パスを半分にすることが可能となり、その結果、吐出動作速度をより高めることができる。
【００２１】
さらに、前記圧力室セットに対応する各ノズル開口を、前記規定ピッチの１／２よりも小さいピッチで列設する構成を採用することができる。
また、前記圧力室セットに対応する各ノズル開口を、ヘッド走査方向のドット形成密度に基づくピッチよりも小さいピッチで列設する構成を採用することが望ましい。
【００２２】
これらの構成によれば、各ドットを構成するドット要素が副走査方向に近接するので、白筋の発生を効果的に抑制することができる。これにより、ベタ記録時に必要なドット量を低減することが可能となり、その結果、パスを少なく抑えて記録速度を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明の液体噴射装置は、上記何れかの構成の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、図１に示すインクジェット式プリンタ（以下、プリンタと略記する）を例示する。
【００２５】
プリンタ１は、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド２が取り付けられると共に、インクカートリッジ３が着脱可能に取り付けられるキャリッジ４と、記録ヘッド２の下方に配設されたプラテン５と、記録ヘッド２が搭載されたキャリッジ４を記録紙６（吐出対象物の一種）の紙幅方向に移動させるキャリッジ移動機構７と、紙幅方向に直交する方向である紙送り方向に記録紙６を搬送する紙送り機構８等を備えて概略構成されている。ここで、紙幅方向とは、主走査方向（ヘッド走査方向）であり、紙送り方向とは、副走査方向（即ち、ヘッド走査方向に直交する方向）である。なお、インクカートリッジ３としては、キャリッジ４に装着するタイプでも、或いはプリンタ１の筐体側に装着してインク供給チューブを介して記録ヘッド２に供給するタイプでもよい。
【００２６】
キャリッジ４は、主走査方向に架設されたガイドロッド９に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構７の作動により、ガイドロッド９に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ４の主走査方向の位置は、リニアエンコーダ１０によって検出され、検出信号が位置情報としてプリンタコントローラ４２（図４参照）に送信される。これにより、プリンタコントローラ４２はこのリニアエンコーダ１０からの位置情報に基づいてキャリッジ４（記録ヘッド２）の走査位置を認識しながら、記録ヘッド２による記録動作（吐出動作）等を制御することができる。
【００２７】
また、記録ヘッド２の移動範囲内であってプラテン５よりも外側には、記録ヘッド２の走査起点となるホームポジションが設定してある。このホームポジションには、キャッピング機構１１が設けられている。このキャッピング機構１１は、キャップ部材１１´によって記録ヘッド２のノズル面を封止し、ノズル開口２８（図２参照）からのインク溶媒の蒸発を防止する。また、このキャッピング機構１１は、封止状態のノズル面に負圧を与えてノズル開口２８からインクを強制的に吸引排出するクリーニング動作に用いられる。
【００２８】
図２は、上記記録ヘッド２の構成を説明する要部断面図である。この記録ヘッド２は、ヘッドケース１２と、このヘッドケース１２内に収納されるアクチュエータユニット１３と、ヘッドケース１２の底面（先端面）に接合される流路ユニット１４等を備えている。上記のヘッドケース１２は、例えば、エポキシ系樹脂により作製され、その内部にはアクチュエータユニット１３を収納するための収納空部１５が形成されている。アクチュエータユニット１３は、櫛歯状に切り分けられた複数の圧電振動子１６（本発明における圧力発生手段の一種）と、この圧電振動子１６が接合される固定板１７とを備えている。また、アクチュエータユニット１３の各圧電振動子１６には、フレキシブルケーブル１８が接続されており、駆動信号発生回路４９（図４参照）からの駆動信号がこのフレキシブルケーブル１８を通じて供給されるようになっている。
【００２９】
本実施形態における圧電振動子１６は、電界方向に直交する方向に変位する所謂縦振動モードの圧電振動子であり、駆動信号が供給されると圧電体及び電極の積層方向とは直交する方向に変位（伸縮）する。また、各圧電振動子１６は、流路ユニット１４の圧力室２６の形成ピッチよりも小さいピッチで切り分けられており、隣り合う２つの圧力室２６の組からなる圧力室セット４１（図６参照）に対して１つずつ対応するように構成されている。この点の詳細については、後述する。
【００３０】
図３は、本実施形態における流路ユニット１４の構成を説明する分解斜視図である。この流路ユニット１４は、流路形成基板２１（本発明における圧力室形成基板に相当）の一方の面にノズルプレート２２（ノズル形成基板）を、流路形成基板２１の他方の面に振動板２３（封止板）を、それぞれ接合して一体化することにより作製されており、図２に示すように、リザーバ２４（共通液体室）から、インク供給口２５、圧力室２６、ノズル連通口２７、及びノズル開口２８に至るまでの一連のインク流路（液体流路）を形成する。
【００３１】
上記ノズルプレート２２は、複数のノズル開口２８を列状に穿設した金属製の薄いプレートである。本実施形態では、このノズルプレート２２をステンレス製の板材によって構成し、ノズル開口２８の列（ノズル列）を複数設けている。そして、１つのノズル列は、３６０個のノズル開口２８によって構成され、各ノズル開口２８は、圧力室２６（流路形成基板２１の空部３８）にそれぞれ１対１に対応して３６０ｄｐｉで開設されている。
【００３２】
ノズルプレート２２と振動板２３との間に配置される流路形成基板２１は、インク流路となる部分、具体的には、リザーバ２４となる開口部３６、インク供給口２５となる溝部３７、及び、圧力室２６となる空部（圧力室空部）３８が区画形成された板状の部材であり、本実施形態においては、結晶性を有する基材であるシリコンウェハーを異方性エッチング処理することによって作製されている。上記の空部３８は、主走査方向に細長い凹部であり、一端が溝部３７を介して開口部３６と連通すると共に、他端はノズル連通口２７を通じてノズルプレート２２のノズル開口２８に連通するように構成されている。そして、この空部３８は、流路形成基板２１において副走査方向に複数列設されている。なお、本実施形態においては、隣り合う２つの空部３８が組となっており、この組となった空部３８同士によって圧力室セット４１（図６参照）が構成されるようになっている。この点の詳細については後述する。
【００３３】
上記振動板２３は、例えばステンレス鋼等の金属製の支持板２９の表面にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂フィルムを弾性薄膜部３０としてラミネートした複合板材によって構成されている。この振動板２３には、圧電振動子１６の伸縮駆動に応じて変形して圧力室２６内のインク（液体の一種）に圧力変動を生じさせ得るダイヤフラム部３１が形成されている。このダイヤフラム部３１は、圧電振動子１６の先端面が接続される部分を島部３３として残した状態でその周囲の支持板２９をエッチング処理で除去して弾性薄膜部３０のみとすることで構成されている。
【００３４】
また、この振動板２３には、流路形成基板２１の開口部３６の一方の開口面を封止し、リザーバ２４の一部を区画するコンプライアンス部３２が形成されている。このコンプライアンス部３２は、リザーバ２４（開口部３６）に対応する領域の支持板２９を、エッチング加工によって除去することにより、弾性薄膜部３０のみとされている。そして、このコンプライアンス部３２は、圧電振動子１６の駆動時のリザーバ２４内のインクの圧力変動を緩和するダンパーとして機能する。
【００３５】
上記流路ユニット構成部材、即ち、振動板２３、流路形成基板２１、及びノズルプレート２２には、位置決めピン（図示せず）に挿通可能な基準穴４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）が各部材の板厚方向を貫通してそれぞれ開設されている。そして、各流路ユニット構成部材は、各々の基準穴４０に位置決めピンを挿通することで相対的な位置が合わされた上で接着剤等によって接合され、ノズルプレート２２を下側にした姿勢でヘッドケース１２に固定される。
【００３６】
図４はプリンタの電気的な構成を示すブロック図である。本実施形態におけるプリンタ１は、プリンタコントローラ４２とプリントエンジン４３とで概略構成されている。プリンタコントローラ４２は、ホストコンピュータ等の外部装置からの印刷データ等が入力される外部インタフェース（外部Ｉ／Ｆ）４４と、各種データ等を一時的に記憶するワークメモリとして利用されるＲＡＭ４５と、各種データ処理のための制御プログラムやフォントデータ及びグラフィック関数等を記憶したＲＯＭ４６と、各部の制御を行う制御部４７と、クロック信号を発生する発振回路４８と、記録ヘッド２へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路４９と、印刷データをドット毎に展開することで得られた吐出データや駆動信号等を記録ヘッド２に出力するための内部インタフェース（内部Ｉ／Ｆ）５０とを備えている。
【００３７】
制御部４７は、ＲＯＭ４６に記憶されている制御プログラムに基づいて、各部の統合的な制御を行うほか、外部装置から外部Ｉ／Ｆ４４を通じて受信した印刷データを、記録ヘッド２で用いられる吐出データ（ドットパターンデータ）に変換する。具体的には、制御部４７は、ＲＡＭ４５の受信バッファに一旦記憶された印刷データを読み出し、中間コードデータに変換してＲＡＭ４５の中間バッファに記憶させる。そして、変換した中間コードデータを、フォントデータ及びグラフィック関数等を参照してドットパターンに対応した吐出データに変換し、ＲＡＭ４５の出力バッファに格納する。そして、記録ヘッド２の１回の主走査で記録可能な１行分の吐出データが得られたならば、制御部４７は、出力バッファに格納されている１行分の吐出データを内部Ｉ／Ｆ５０を通じて記録ヘッド２に出力する。
【００３８】
上記プリントエンジン４３は、記録ヘッド２、キャリッジ移動機構７、紙送り機構８、及び、リニアエンコーダ１０を備えている。キャリッジ移動機構７は、記録ヘッド２が取り付けられたキャリッジと、このキャリッジをタイミングベルト等を介して走行させる駆動モータ（例えば、ＤＣモータ）等からなり、記録ヘッド２を主走査方向に移動させる。紙送り機構８は、紙送りモータ及び紙送りローラ等からなり、記録紙６を順次送り出して副走査を行う。また、リニアエンコーダ１０は、キャリッジ４に搭載された記録ヘッド２の走査位置に応じたエンコーダパルスを、主走査方向における位置情報として内部Ｉ／Ｆ５０を通じて制御部４７に出力する。これにより制御部４７は、リニアエンコーダ１０側から受信したエンコーダパルスに基づいて記録ヘッド２の主走査方向の位置を把握することができる。
【００３９】
上記の駆動信号発生回路４９は、複数の吐出パルス（吐出波形）を含んだ一連の駆動信号を発生する。この吐出パルスは、圧電振動子１６を伸縮駆動してノズル開口２８からインク滴（液滴の一種）を吐出させ得るパルスであり、図５に例示した駆動信号ＣＯＭは、一記録周期Ｔ内に３つの吐出パルス（第１吐出パルスＰ１，第２吐出パルスＰ２，第３吐出パルスＰ３）を含んでいる。そして、駆動信号発生回路４９は、この駆動信号ＣＯＭを記録周期Ｔ毎に繰り返し発生する。これらの第１吐出パルスＰ１〜第３吐出パルスＰ３は、何れも同じ波形の信号によって構成されており、中間電位ＶＭから最高電位ＶＨまでインク滴を吐出させない程度の一定勾配で電位を上昇させる膨張要素ｐ１と、最高電位ＶＨを所定時間保持する膨張ホールド要素ｐ２と、最高電位ＶＨから最低電位ＶＬまで急勾配で電位を下降させる吐出要素ｐ３と、最低電位ＶＬを所定時間保持する収縮ホールド要素ｐ４と、最低電位ＶＬから中間電位ＶＭまで電位を復帰させる制振要素ｐ５とを含んで構成されている。
【００４０】
これらの第１吐出パルスＰ１〜第３吐出パルスＰ３を圧電振動子１６に供給すると、各吐出パルスＰ１〜Ｐ３が供給される毎に規定量のインク滴がノズル開口２８から吐出される。そして、一記録周期Ｔ内に供給する吐出パルス信号の数を変えることで、１つの画素形成領域（記録紙６における仮想上の領域）中に記録されるドットの大きさを異ならせることができる。本実施形態では、吐出データ（１１）の場合には、一記録周期Ｔ内の３つの吐出パルスＰ１〜Ｐ３を圧電振動子１６に連続的に供給することでインク滴の吐出動作を３回連続して行い、画素形成領域に大ドットを記録する。吐出データ（１０）の場合には、一記録周期Ｔ内の第１吐出パルスＰ１と第２吐出パルスＰ３との計２つの吐出パルスを圧電振動子１６に供給することで、インク滴の吐出動作を２回連続して行い、画素形成領域に中ドットを記録する。吐出データ（０１）の場合には、一記録周期Ｔ内の第２吐出パルスＰ２を圧電振動子１６に供給することで、画素形成領域に小ドットを記録する。なお、吐出データ（００）の場合には、吐出パルスが圧電振動子１６に供給されないため、画素形成領域にはドットが形成されない。
【００４１】
このように、上記プリンタ１は、大ドット或いは中ドットを形成する場合に、複数の吐出パルスを用いて連続的にインク滴を吐出することで、記録紙６に対して主走査方向に複数のインク滴を着弾させるように構成されている。なお、本実施形態において、主走査方向の設計上の解像度（基本解像度）は、３６０ｄｐｉに設定されている。したがって、例えば、大ドットを形成する場合には、３つのインク滴（単位ドット）が主走査方向に３６０ｄｐｉで並ぶ（図９（ｂ）参照）。
【００４２】
ここで、上記のプリンタ１における記録ヘッド２は、隣り合う複数の圧力室２６の組を圧力室セット４１とし、当該圧力室セット４１に対して圧電振動子１６を１つずつ対応させて設け、圧電振動子１６を駆動することにより、駆動対象の圧力室セット４１に対応する各ノズル開口２８から同時にインク滴を吐出するように構成していることに特徴を有する。以下、この点について詳細に説明する。
【００４３】
図６は、流路形成基板２１の要部平面図、図７は、流路ユニット１４のＸ−Ｘ線断面図、図８は、流路ユニット１４のＹ−Ｙ線断面図である。同図に示すように、本実施形態では、隣り合う２つの圧力室２６によって１つの圧力室セット４１が構成されている。各圧力室セット４１は、例えば、１８０ｄｐｉに対応する規定ピッチＡで副走査方向に列設され、圧力室セット４１を構成する各圧力室２６は、規定ピッチＡよりも小さい３６０ｄｐｉに対応するピッチＢで列設されている。即ち、各圧力室２６は、規定ピッチＡの１／２のピッチで列設されている。また、ノズル開口２８は、インク供給口２５側とは反対側の圧力室２６の端部領域において当該圧力室２６の幅員の中心線ＣＬ上に配置されている。そして、振動板２２の島部３３とアクチュエータユニット１３の圧電振動子１６は、圧力室セット４１（組となった圧力室２６）に対して１対１に設けられている。
【００４４】
圧力室セット４１の隣り合う圧力室２６同士は、区画壁５１によって区画されている。この区画壁５１の上端面（圧電振動子１６側の端面）の島部３３に対応する部分は、振動板３３と接合されていない。この部分には、流路形成基板２１の厚さ方向（圧電振動子１６から離隔する方向）の途中まで窪んだ逃げ段部５２が設けられている。この逃げ段部５２を設けることにより、圧電振動子１６の伸縮駆動に伴う島部３３の変位が区画壁５１によって阻害されることを防止することができる。また、アクチュエータユニット１３の各圧電振動子１６の先端の位置にばらつきがある場合においても、この逃げ段部５２と島部３３との間に形成される隙間によってばらつきを吸収することができ、圧電振動子１６に対する機械的ストレスを防止することができる。
【００４５】
そして、上記構成の記録ヘッド２では、フレキシブルケーブル１８を通じて圧電振動子１６に吐出パルスが供給されると、まず、膨張要素ｐ１によって圧電振動子１６が素子長手方向に収縮して島部３３が圧力室２６から離隔する方向に変位し、これにより駆動対象の圧力室セット４１を構成する各圧力室２６が、中間電位ＶＭに対応する基準容積から最高電位ＶＨに対応する膨張容積まで膨張する。この圧力室２６の膨張により、各圧力室２６内にはリザーバ２４側からインク供給口２５を通じてインクが供給される。そして、この圧力室２６の膨張状態は、膨張ホールド要素ｐ２の供給期間中に亘って維持される。
【００４６】
その後、吐出要素ｐ３が供給されて圧電振動子１６が伸長して島部３３が圧力室２６に近接する方向に変位する。これにより、圧力室セット４１の各圧力室２６は、膨張容積から最低電位ＶＬに対応する収縮容積まで急激に収縮される。上述したように圧力室セット４１の隣り合う圧力室２６の間の区画壁５１の上端面には逃げ段部５２が設けられているので、島部３３が区画壁５１の上端面に当たることなく圧力室２６を収縮させることができる。各圧力室２６の収縮により、それぞれの内部のインクが加圧され、駆動対象の圧力室セット４１に対応する各ノズル開口２８から同時にインク滴が吐出される。圧力室２６の収縮状態は、収縮ホールド要素ｐ４の供給期間に亘って維持され、この間に、インク滴の吐出によって減少した圧力室２６内の圧力は、その固有振動によって再び上昇する。この上昇タイミングにあわせて制振要素ｐ５が供給される。この制振要素ｐ５の供給により、圧力室２６が基準容積まで膨張復帰し、圧力室２６内のインクの圧力変動が吸収される。
【００４７】
駆動対象の圧力室セット４１の各ノズル開口２８から同時に吐出された２つのインク滴は、図９（ａ）に示すように、副走査方向に並んだ状態で記録紙６上にドット要素ｅとして着弾し、これらの２つのドット要素ｅによって１つの小ドットＳ（単位ドット）が形成される。即ち、本実施形態における小ドットＳは、３６０ｄｐｉで副走査方向に並ぶ２つのドット要素ｅによって構成される。そして、例えば、一記録周期Ｔ内の計３つの吐出パルスＰ１〜Ｐ３を圧電振動子１６に連続的に供給することでインク滴の吐出動作を３回連続して行い、１つの画素形成領域に大ドットを記録する場合には、図９（ｂ）に示すように、単位ドットが主走査方向に３つ並んで１つの大ドットＬが形成される。同図では、３６０ｄｐｉで主走査方向に３つ、１８０ｄｐｉで副走査方向に２つそれぞれ並べて合計６つの大ドットを示している。
【００４８】
このように、上記のプリンタ１における記録ヘッド２は、隣り合う複数の圧力室２６を組とする圧力室セット４１に対して圧電振動子１６を１つずつ対応させて設け、この圧電振動子１６を駆動することにより、駆動対象の圧力室セット４１に対応する各ノズル開口２８から同時にインク滴を吐出するように構成したので、一記録周期中の複数の吐出パルスを用いて連続的にインク滴を吐出することでより大きいサイズのドットを形成する場合には、従来と比較してドット形状を副走査方向に広げることができ、ドット形状のヘッド走査方向と副走査方向のバランスを向上させることができる。つまり、アスペクト比をより１に近づけることができる。このため、副走査方向に隣り合う画素同士の隙間を抑制することができ、その結果、記録画像におけるざらつきや白筋等の発生を抑えて画質の向上を図ることができる。本実施形態においては、副走査方向のドット形成密度が、見かけ上、本発明を適用しない場合と比べて２倍になるので、記録紙６の所定の領域をドットで隙間無く埋める所謂ベタ記録の際には、ヘッドの走査回数（パス）を半分にすることが可能となり、その結果、記録速度を高めることができる。
【００４９】
また、本発明は、圧電振動子１６に関し、形成ピッチを変更する必要が無く、従前の構成のものをそのまま流用することができるので簡便であり、個々の圧電振動子１６のサイズも従前と変わらないので、変位効率が低下することもない。また、製造上の都合により圧電振動子１６の列設方向の幅を小さく作成できない場合も同様である。
【００５０】
ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
【００５１】
上記実施形態においては、圧力室２６及びノズル開口２８を、圧力室セット４１の形成ピッチ（規定ピッチＡ）の１／２のピッチで列設した構成を例示したが、これには限られない。例えば、圧力室２６及びノズル開口２８を、圧力室セット４１の形成ピッチの１／２よりも小さいピッチで列設する構成を採用することもできる。特に、圧力室２６及びノズル開口２８を、主走査方向の基本解像度に対応するドット形成密度（３６０ｄｐｉ）に基づくピッチよりも小さいピッチで列設することが望ましい。これらの構成によれば、各ドットを構成するドット要素が副走査方向に近接するので、白筋の発生を効果的に抑制することができる。これにより、ベタ記録時に必要なドット量を低減することが可能となり、その結果、記録速度を向上させることができる。
【００５２】
また、以上では、圧力室２６の幅員の中心線（副走査方向の中心線）ＣＬ上にノズル開口２８の中心が位置することを前提として、圧力室セット４１における圧力室２６の列設ピッチとノズル開口２８の列設ピッチを同一とした構成を例示したが、これには限らない。例えば、図１０に示す第２実施形態のように、圧力室セット４１におけるノズル開口２８の列設ピッチのみを変更することも可能である。この第２実施形態では、各圧力室セット４１の列設ピッチ（規定ピッチＡ）と、圧力室セット４１を構成する各圧力室２６の列設ピッチについては、図６に示した第１実施形態の構成と同様であるのに対し、各圧力室セット４１におけるノズル開口２８の列設ピッチＢ′を、規定ピッチＡよりも小さく、より具体的には、規定ピッチＡの１／２よりも小さく設定している。即ち、ノズル開口２８の配置位置を、圧力室２６の副走査方向の中心線ＣＬに対して、同じ圧力室セット４１を構成する隣の圧力室２６側にオフセットさせている。また、この構成において、ノズル開口２８の列設ピッチＢ′を主走査方向の基本解像度に対応するドット形成密度に基づくピッチよりも小さいピッチで列設することが望ましい。なお、この第２実施形態において、各圧力室セット４１におけるノズル開口２８の列設ピッチＢ′を、規定ピッチＡの１／２に設定した場合は、上記第１実施形態と同じ構成となる。
【００５３】
この第２実施形態の構成においても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。さらに、第２実施形態の構成によれば、圧力室セット４１におけるノズル開口２８の列設ピッチのみを設定するので、圧力室同士を区画する区画壁５１の厚さ等の圧力室２６の構造の変更が不要であり、これにより、各圧力室２６の吐出特性を揃えることができる。
【００５４】
また、以上では、液体噴射ヘッドとして、インクジェット式記録ヘッド２を例に挙げて説明したが、本発明は他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】プリンタの構成を説明する斜視図である。。
【図２】記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。
【図３】流路ユニットの構成を説明する分解斜視図である。
【図４】プリンタの電気的構成を説明するブロック図である。
【図５】駆動信号の構成を説明する図である。
【図６】流路形成基板の構成を説明する要部平面図である。
【図７】図６におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図８】図６におけるＹ−Ｙ線断面図である。
【図９】（ａ）は単位ドットの構成を説明する模式図、（ｂ）は大ドットの構成を説明する模式図である。
【図１０】第２実施形態における流路形成基板の構成を説明する要部平面図である。
【図１１】従来における大ドットの構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…プリンタ，２…記録ヘッド，４…キャリッジ，６…記録紙，１２…ヘッドケース，１３…アクチュエータユニット，１４…流路ユニット，１６…圧電振動子，２１…流路形成基板，２２…ノズルプレート，２３…振動板，２４…リザーバ，２５…インク供給口，２６…圧力室，２７…ノズル連通口，２８…ノズル開口，３３…島部，４１…圧力室セット，５１…区画壁，５２…逃げ段部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録ヘッドなどの液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置に関し、特に、ノズル開口に通じる圧力室を形成する圧力室形成基板と、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生手段を備え、圧力発生源を作動して圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることでこの圧力室内の液体をノズル開口から液滴として吐出させる液体噴射ヘッド、及び、これを備える液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置は、液体を液滴として吐出可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を吐出する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズル開口から液体状のインクをインク滴として記録紙等の吐出対象物に対して吐出・着弾させてドットを形成することで記録を行うインクジェット式プリンタ等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造装置等、各種の製造装置にも液体噴射装置が応用されている。
【０００３】
上記インクジェット式プリンタ（以下、単にプリンタという）では、記録ヘッドを主走査方向に、記録媒体（吐出対象物）としての記録紙を副走査方向にそれぞれ移動させ、これらの移動に連動してインク滴を吐出させる。このインク滴の吐出は、複数の吐出パルスを一連に含む駆動信号の中から吐出パルスを選択的に圧力発生手段（例えば、圧電振動子）に供給してこれを駆動することにより、圧力室内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動を制御することで行われる。そして、この種のプリンタには、圧力発生手段に供給する吐出パルスの数に応じて、記録紙に形成するドットの大きさを変えることにより、多階調記録を行うように構成されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１のプリンタでは、所定間隔で発生される吐出パルスを一記録周期（一吐出周期）内に複数含ませて一連の駆動信号を構成する。そして、大ドットを形成する場合は記録周期内の３つの吐出パルスを圧力発生手段に供給する。また、中ドットを形成する場合は２つの吐出パルスを圧力発生手段に供給する。さらに、小ドットを形成する場合は１つの吐出パルスを圧力発生手段に供給する。これにより、「大ドット」、「中ドット」、「小ドット」、「非記録」の４階調での記録を行う。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１０３６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記特許文献１の構成では、大ドットや中ドットを記録する場合のように、複数の吐出パルスを用いて連続的にインク滴を吐出して１つの画素領域にドットを形成する際には、記録ヘッドの主走査方向に複数のインク滴（ドット要素）を着弾させるため、ドット要素ｅの集合体として形成された画素は、図１１に示す大ドットのように、主走査方向に長く副走査方向に短い横長な形状となる。このため、特許文献１の構成では、副走査方向に隣り合う画素間に隙間Ｇが生じ、この隙間によって記録画像上にざらつきや白筋が発生したりする等、記録画像の画質の低下を招く虞があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、副走査方向に隣り合う画素間の隙間に起因する白筋の発生を抑制し、記録品質を向上させることが可能な液体噴射ヘッド及び液体噴射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】
本発明の液体噴射ヘッドは、上記目的を達成するために提案されたものであり、ノズル開口に通じる圧力室をヘッド走査方向に直交する副走査方向に複数列設する圧力室形成基板と、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生手段とを備える液体噴射ヘッドであって、
隣り合う複数の圧力室の組を圧力室セットとし、当該圧力室セットに対して前記圧力発生手段を１つずつ設け、
当該圧力発生手段を駆動することにより、駆動対象の圧力室セットに対応する各ノズル開口から同時に液滴を吐出するように構成したことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、１回の吐出動作で形成される単位ドットは、副走査方向に並ぶ複数のドット要素から構成され、これにより、従来よりも副走査方向に長い形状となるので、例えば、液滴を複数回連続的に吐出して単位ドットよりも大きなドットを形成する際には、従来と比較してドット形状を副走査方向に広げることができ、ドット形状のヘッド走査方向と副走査方向のバランスを向上させることができる。つまり、ドット形状のアスペクト比をより１に近づけることができる。このため、本発明をインクジェット式プリンタなどの画像記録装置に適用した場合には、副走査方向に隣り合う画素同士の隙間を抑制することができ、その結果、記録画像におけるざらつきや白筋等の発生を抑えて画質の向上を図ることができる。また、副走査方向のドット（ドット要素を含む。以下、同様）形成密度が高まるので、所定の領域をドットで隙間無く埋める所謂ベタ記録の際には、ヘッドの走査回数、即ち、パスを低減することが可能となり、その結果、記録速度を高めることができる。
【００１０】
また、この構成において、前記圧力室セットの隣り合う圧力室同士を区画する区画壁における圧力発生手段側の端面に、圧力発生手段から離隔する方向に窪んだ逃げ段部を設けることが望ましい。
【００１１】
上記構成によれば、圧力発生手段の駆動が区画壁によって阻害されることを防止することができる。
【００１２】
また、上記構成において、前記圧力室セットを、副走査方向のドット形成密度に基づく規定ピッチで列設し、
圧力室セットを構成する各圧力室を、前記規定ピッチよりも小さいピッチで列設することが望ましい。
なお、圧力室セットのピッチとは、当該圧力室セットの副走査方向の中心から、その隣の圧力室セットの副走査方向の中心までの距離を意味する。
【００１３】
この構成において、前記圧力室セットを構成する各圧力室を、前記規定ピッチの１／２のピッチで列設する構成を採用することができる。
【００１４】
この構成によれば、副走査方向のドット形成密度が、見かけ上、従来の２倍になるので、吐出対象物の所定の領域をドットで隙間無く埋める際には、パスを半分にすることが可能となり、その結果、吐出動作速度をより高めることができる。
【００１５】
さらに、前記圧力室セットを構成する各圧力室を、前記規定ピッチの１／２よりも小さいピッチで列設する構成を採用することができる。
また、前記圧力室セットを構成する各圧力室を、ヘッド走査方向のドット形成密度に対応したピッチよりも小さいピッチで列設する構成を採用することが望ましい。
【００１６】
これらの構成によれば、各ドットを構成するドット要素が副走査方向に近接するので、白筋の発生を効果的に抑制することができる。これにより、ベタ記録時に必要なドット量を低減することが可能となり、その結果、パスを少なく抑えて記録速度を向上させることができる。
【００１７】
また、前記圧力室セットを、副走査方向のドット形成密度に基づく規定ピッチで列設し、前記圧力室セットに対応する各ノズル開口を、前記規定ピッチよりも小さいピッチで列設する構成を採用しても良い。
【００１８】
この構成によれば、圧力室セットにおけるノズル開口の列設ピッチのみを設定するので、圧力室同士を区画する区画壁の厚さ等の圧力室の構造の変更が不要であり、これにより、各圧力室の吐出特性を揃えることができる。
【００１９】
上記構成において、前記圧力室セットに対応する各ノズル開口を、前記規定ピッチの１／２のピッチで列設する構成を採用することができる。
【００２０】
この構成によれば、副走査方向のドット形成密度が、見かけ上、従来の２倍になるので、吐出対象物の所定の領域をドットで隙間無く埋める際には、パスを半分にすることが可能となり、その結果、吐出動作速度をより高めることができる。
【００２１】
さらに、前記圧力室セットに対応する各ノズル開口を、前記規定ピッチの１／２よりも小さいピッチで列設する構成を採用することができる。
また、前記圧力室セットに対応する各ノズル開口を、ヘッド走査方向のドット形成密度に基づくピッチよりも小さいピッチで列設する構成を採用することが望ましい。
【００２２】
これらの構成によれば、各ドットを構成するドット要素が副走査方向に近接するので、白筋の発生を効果的に抑制することができる。これにより、ベタ記録時に必要なドット量を低減することが可能となり、その結果、パスを少なく抑えて記録速度を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明の液体噴射装置は、上記何れかの構成の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、図１に示すインクジェット式プリンタ（以下、プリンタと略記する）を例示する。
【００２５】
プリンタ１は、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド２が取り付けられると共に、インクカートリッジ３が着脱可能に取り付けられるキャリッジ４と、記録ヘッド２の下方に配設されたプラテン５と、記録ヘッド２が搭載されたキャリッジ４を記録紙６（吐出対象物の一種）の紙幅方向に移動させるキャリッジ移動機構７と、紙幅方向に直交する方向である紙送り方向に記録紙６を搬送する紙送り機構８等を備えて概略構成されている。ここで、紙幅方向とは、主走査方向（ヘッド走査方向）であり、紙送り方向とは、副走査方向（即ち、ヘッド走査方向に直交する方向）である。なお、インクカートリッジ３としては、キャリッジ４に装着するタイプでも、或いはプリンタ１の筐体側に装着してインク供給チューブを介して記録ヘッド２に供給するタイプでもよい。
【００２６】
キャリッジ４は、主走査方向に架設されたガイドロッド９に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構７の作動により、ガイドロッド９に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ４の主走査方向の位置は、リニアエンコーダ１０によって検出され、検出信号が位置情報としてプリンタコントローラ４２（図４参照）に送信される。これにより、プリンタコントローラ４２はこのリニアエンコーダ１０からの位置情報に基づいてキャリッジ４（記録ヘッド２）の走査位置を認識しながら、記録ヘッド２による記録動作（吐出動作）等を制御することができる。
【００２７】
また、記録ヘッド２の移動範囲内であってプラテン５よりも外側には、記録ヘッド２の走査起点となるホームポジションが設定してある。このホームポジションには、キャッピング機構１１が設けられている。このキャッピング機構１１は、キャップ部材１１´によって記録ヘッド２のノズル面を封止し、ノズル開口２８（図２参照）からのインク溶媒の蒸発を防止する。また、このキャッピング機構１１は、封止状態のノズル面に負圧を与えてノズル開口２８からインクを強制的に吸引排出するクリーニング動作に用いられる。
【００２８】
図２は、上記記録ヘッド２の構成を説明する要部断面図である。この記録ヘッド２は、ヘッドケース１２と、このヘッドケース１２内に収納されるアクチュエータユニット１３と、ヘッドケース１２の底面（先端面）に接合される流路ユニット１４等を備えている。上記のヘッドケース１２は、例えば、エポキシ系樹脂により作製され、その内部にはアクチュエータユニット１３を収納するための収納空部１５が形成されている。アクチュエータユニット１３は、櫛歯状に切り分けられた複数の圧電振動子１６（本発明における圧力発生手段の一種）と、この圧電振動子１６が接合される固定板１７とを備えている。また、アクチュエータユニット１３の各圧電振動子１６には、フレキシブルケーブル１８が接続されており、駆動信号発生回路４９（図４参照）からの駆動信号がこのフレキシブルケーブル１８を通じて供給されるようになっている。
【００２９】
本実施形態における圧電振動子１６は、電界方向に直交する方向に変位する所謂縦振動モードの圧電振動子であり、駆動信号が供給されると圧電体及び電極の積層方向とは直交する方向に変位（伸縮）する。また、各圧電振動子１６は、流路ユニット１４の圧力室２６の形成ピッチよりも小さいピッチで切り分けられており、隣り合う２つの圧力室２６の組からなる圧力室セット４１（図６参照）に対して１つずつ対応するように構成されている。この点の詳細については、後述する。
【００３０】
図３は、本実施形態における流路ユニット１４の構成を説明する分解斜視図である。この流路ユニット１４は、流路形成基板２１（本発明における圧力室形成基板に相当）の一方の面にノズルプレート２２（ノズル形成基板）を、流路形成基板２１の他方の面に振動板２３（封止板）を、それぞれ接合して一体化することにより作製されており、図２に示すように、リザーバ２４（共通液体室）から、インク供給口２５、圧力室２６、ノズル連通口２７、及びノズル開口２８に至るまでの一連のインク流路（液体流路）を形成する。
【００３１】
上記ノズルプレート２２は、複数のノズル開口２８を列状に穿設した金属製の薄いプレートである。本実施形態では、このノズルプレート２２をステンレス製の板材によって構成し、ノズル開口２８の列（ノズル列）を複数設けている。そして、１つのノズル列は、３６０個のノズル開口２８によって構成され、各ノズル開口２８は、圧力室２６（流路形成基板２１の空部３８）にそれぞれ１対１に対応して３６０ｄｐｉで開設されている。
【００３２】
ノズルプレート２２と振動板２３との間に配置される流路形成基板２１は、インク流路となる部分、具体的には、リザーバ２４となる開口部３６、インク供給口２５となる溝部３７、及び、圧力室２６となる空部（圧力室空部）３８が区画形成された板状の部材であり、本実施形態においては、結晶性を有する基材であるシリコンウェハーを異方性エッチング処理することによって作製されている。上記の空部３８は、主走査方向に細長い凹部であり、一端が溝部３７を介して開口部３６と連通すると共に、他端はノズル連通口２７を通じてノズルプレート２２のノズル開口２８に連通するように構成されている。そして、この空部３８は、流路形成基板２１において副走査方向に複数列設されている。なお、本実施形態においては、隣り合う２つの空部３８が組となっており、この組となった空部３８同士によって圧力室セット４１（図６参照）が構成されるようになっている。この点の詳細については後述する。
【００３３】
上記振動板２３は、例えばステンレス鋼等の金属製の支持板２９の表面にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂フィルムを弾性薄膜部３０としてラミネートした複合板材によって構成されている。この振動板２３には、圧電振動子１６の伸縮駆動に応じて変形して圧力室２６内のインク（液体の一種）に圧力変動を生じさせ得るダイヤフラム部３１が形成されている。このダイヤフラム部３１は、圧電振動子１６の先端面が接続される部分を島部３３として残した状態でその周囲の支持板２９をエッチング処理で除去して弾性薄膜部３０のみとすることで構成されている。
【００３４】
また、この振動板２３には、流路形成基板２１の開口部３６の一方の開口面を封止し、リザーバ２４の一部を区画するコンプライアンス部３２が形成されている。このコンプライアンス部３２は、リザーバ２４（開口部３６）に対応する領域の支持板２９を、エッチング加工によって除去することにより、弾性薄膜部３０のみとされている。そして、このコンプライアンス部３２は、圧電振動子１６の駆動時のリザーバ２４内のインクの圧力変動を緩和するダンパーとして機能する。
【００３５】
上記流路ユニット構成部材、即ち、振動板２３、流路形成基板２１、及びノズルプレート２２には、位置決めピン（図示せず）に挿通可能な基準穴４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）が各部材の板厚方向を貫通してそれぞれ開設されている。そして、各流路ユニット構成部材は、各々の基準穴４０に位置決めピンを挿通することで相対的な位置が合わされた上で接着剤等によって接合され、ノズルプレート２２を下側にした姿勢でヘッドケース１２に固定される。
【００３６】
図４はプリンタの電気的な構成を示すブロック図である。本実施形態におけるプリンタ１は、プリンタコントローラ４２とプリントエンジン４３とで概略構成されている。プリンタコントローラ４２は、ホストコンピュータ等の外部装置からの印刷データ等が入力される外部インタフェース（外部Ｉ／Ｆ）４４と、各種データ等を一時的に記憶するワークメモリとして利用されるＲＡＭ４５と、各種データ処理のための制御プログラムやフォントデータ及びグラフィック関数等を記憶したＲＯＭ４６と、各部の制御を行う制御部４７と、クロック信号を発生する発振回路４８と、記録ヘッド２へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路４９と、印刷データをドット毎に展開することで得られた吐出データや駆動信号等を記録ヘッド２に出力するための内部インタフェース（内部Ｉ／Ｆ）５０とを備えている。
【００３７】
制御部４７は、ＲＯＭ４６に記憶されている制御プログラムに基づいて、各部の統合的な制御を行うほか、外部装置から外部Ｉ／Ｆ４４を通じて受信した印刷データを、記録ヘッド２で用いられる吐出データ（ドットパターンデータ）に変換する。具体的には、制御部４７は、ＲＡＭ４５の受信バッファに一旦記憶された印刷データを読み出し、中間コードデータに変換してＲＡＭ４５の中間バッファに記憶させる。そして、変換した中間コードデータを、フォントデータ及びグラフィック関数等を参照してドットパターンに対応した吐出データに変換し、ＲＡＭ４５の出力バッファに格納する。そして、記録ヘッド２の１回の主走査で記録可能な１行分の吐出データが得られたならば、制御部４７は、出力バッファに格納されている１行分の吐出データを内部Ｉ／Ｆ５０を通じて記録ヘッド２に出力する。
【００３８】
上記プリントエンジン４３は、記録ヘッド２、キャリッジ移動機構７、紙送り機構８、及び、リニアエンコーダ１０を備えている。キャリッジ移動機構７は、記録ヘッド２が取り付けられたキャリッジと、このキャリッジをタイミングベルト等を介して走行させる駆動モータ（例えば、ＤＣモータ）等からなり、記録ヘッド２を主走査方向に移動させる。紙送り機構８は、紙送りモータ及び紙送りローラ等からなり、記録紙６を順次送り出して副走査を行う。また、リニアエンコーダ１０は、キャリッジ４に搭載された記録ヘッド２の走査位置に応じたエンコーダパルスを、主走査方向における位置情報として内部Ｉ／Ｆ５０を通じて制御部４７に出力する。これにより制御部４７は、リニアエンコーダ１０側から受信したエンコーダパルスに基づいて記録ヘッド２の主走査方向の位置を把握することができる。
【００３９】
上記の駆動信号発生回路４９は、複数の吐出パルス（吐出波形）を含んだ一連の駆動信号を発生する。この吐出パルスは、圧電振動子１６を伸縮駆動してノズル開口２８からインク滴（液滴の一種）を吐出させ得るパルスであり、図５に例示した駆動信号ＣＯＭは、一記録周期Ｔ内に３つの吐出パルス（第１吐出パルスＰ１，第２吐出パルスＰ２，第３吐出パルスＰ３）を含んでいる。そして、駆動信号発生回路４９は、この駆動信号ＣＯＭを記録周期Ｔ毎に繰り返し発生する。これらの第１吐出パルスＰ１〜第３吐出パルスＰ３は、何れも同じ波形の信号によって構成されており、中間電位ＶＭから最高電位ＶＨまでインク滴を吐出させない程度の一定勾配で電位を上昇させる膨張要素ｐ１と、最高電位ＶＨを所定時間保持する膨張ホールド要素ｐ２と、最高電位ＶＨから最低電位ＶＬまで急勾配で電位を下降させる吐出要素ｐ３と、最低電位ＶＬを所定時間保持する収縮ホールド要素ｐ４と、最低電位ＶＬから中間電位ＶＭまで電位を復帰させる制振要素ｐ５とを含んで構成されている。
【００４０】
これらの第１吐出パルスＰ１〜第３吐出パルスＰ３を圧電振動子１６に供給すると、各吐出パルスＰ１〜Ｐ３が供給される毎に規定量のインク滴がノズル開口２８から吐出される。そして、一記録周期Ｔ内に供給する吐出パルス信号の数を変えることで、１つの画素形成領域（記録紙６における仮想上の領域）中に記録されるドットの大きさを異ならせることができる。本実施形態では、吐出データ（１１）の場合には、一記録周期Ｔ内の３つの吐出パルスＰ１〜Ｐ３を圧電振動子１６に連続的に供給することでインク滴の吐出動作を３回連続して行い、画素形成領域に大ドットを記録する。吐出データ（１０）の場合には、一記録周期Ｔ内の第１吐出パルスＰ１と第２吐出パルスＰ３との計２つの吐出パルスを圧電振動子１６に供給することで、インク滴の吐出動作を２回連続して行い、画素形成領域に中ドットを記録する。吐出データ（０１）の場合には、一記録周期Ｔ内の第２吐出パルスＰ２を圧電振動子１６に供給することで、画素形成領域に小ドットを記録する。なお、吐出データ（００）の場合には、吐出パルスが圧電振動子１６に供給されないため、画素形成領域にはドットが形成されない。
【００４１】
このように、上記プリンタ１は、大ドット或いは中ドットを形成する場合に、複数の吐出パルスを用いて連続的にインク滴を吐出することで、記録紙６に対して主走査方向に複数のインク滴を着弾させるように構成されている。なお、本実施形態において、主走査方向の設計上の解像度（基本解像度）は、３６０ｄｐｉに設定されている。したがって、例えば、大ドットを形成する場合には、３つのインク滴（単位ドット）が主走査方向に３６０ｄｐｉで並ぶ（図９（ｂ）参照）。
【００４２】
ここで、上記のプリンタ１における記録ヘッド２は、隣り合う複数の圧力室２６の組を圧力室セット４１とし、当該圧力室セット４１に対して圧電振動子１６を１つずつ対応させて設け、圧電振動子１６を駆動することにより、駆動対象の圧力室セット４１に対応する各ノズル開口２８から同時にインク滴を吐出するように構成していることに特徴を有する。以下、この点について詳細に説明する。
【００４３】
図６は、流路形成基板２１の要部平面図、図７は、流路ユニット１４のＸ−Ｘ線断面図、図８は、流路ユニット１４のＹ−Ｙ線断面図である。同図に示すように、本実施形態では、隣り合う２つの圧力室２６によって１つの圧力室セット４１が構成されている。各圧力室セット４１は、例えば、１８０ｄｐｉに対応する規定ピッチＡで副走査方向に列設され、圧力室セット４１を構成する各圧力室２６は、規定ピッチＡよりも小さい３６０ｄｐｉに対応するピッチＢで列設されている。即ち、各圧力室２６は、規定ピッチＡの１／２のピッチで列設されている。また、ノズル開口２８は、インク供給口２５側とは反対側の圧力室２６の端部領域において当該圧力室２６の幅員の中心線ＣＬ上に配置されている。そして、振動板２２の島部３３とアクチュエータユニット１３の圧電振動子１６は、圧力室セット４１（組となった圧力室２６）に対して１対１に設けられている。
【００４４】
圧力室セット４１の隣り合う圧力室２６同士は、区画壁５１によって区画されている。この区画壁５１の上端面（圧電振動子１６側の端面）の島部３３に対応する部分は、振動板３３と接合されていない。この部分には、流路形成基板２１の厚さ方向（圧電振動子１６から離隔する方向）の途中まで窪んだ逃げ段部５２が設けられている。この逃げ段部５２を設けることにより、圧電振動子１６の伸縮駆動に伴う島部３３の変位が区画壁５１によって阻害されることを防止することができる。また、アクチュエータユニット１３の各圧電振動子１６の先端の位置にばらつきがある場合においても、この逃げ段部５２と島部３３との間に形成される隙間によってばらつきを吸収することができ、圧電振動子１６に対する機械的ストレスを防止することができる。
【００４５】
そして、上記構成の記録ヘッド２では、フレキシブルケーブル１８を通じて圧電振動子１６に吐出パルスが供給されると、まず、膨張要素ｐ１によって圧電振動子１６が素子長手方向に収縮して島部３３が圧力室２６から離隔する方向に変位し、これにより駆動対象の圧力室セット４１を構成する各圧力室２６が、中間電位ＶＭに対応する基準容積から最高電位ＶＨに対応する膨張容積まで膨張する。この圧力室２６の膨張により、各圧力室２６内にはリザーバ２４側からインク供給口２５を通じてインクが供給される。そして、この圧力室２６の膨張状態は、膨張ホールド要素ｐ２の供給期間中に亘って維持される。
【００４６】
その後、吐出要素ｐ３が供給されて圧電振動子１６が伸長して島部３３が圧力室２６に近接する方向に変位する。これにより、圧力室セット４１の各圧力室２６は、膨張容積から最低電位ＶＬに対応する収縮容積まで急激に収縮される。上述したように圧力室セット４１の隣り合う圧力室２６の間の区画壁５１の上端面には逃げ段部５２が設けられているので、島部３３が区画壁５１の上端面に当たることなく圧力室２６を収縮させることができる。各圧力室２６の収縮により、それぞれの内部のインクが加圧され、駆動対象の圧力室セット４１に対応する各ノズル開口２８から同時にインク滴が吐出される。圧力室２６の収縮状態は、収縮ホールド要素ｐ４の供給期間に亘って維持され、この間に、インク滴の吐出によって減少した圧力室２６内の圧力は、その固有振動によって再び上昇する。この上昇タイミングにあわせて制振要素ｐ５が供給される。この制振要素ｐ５の供給により、圧力室２６が基準容積まで膨張復帰し、圧力室２６内のインクの圧力変動が吸収される。
【００４７】
駆動対象の圧力室セット４１の各ノズル開口２８から同時に吐出された２つのインク滴は、図９（ａ）に示すように、副走査方向に並んだ状態で記録紙６上にドット要素ｅとして着弾し、これらの２つのドット要素ｅによって１つの小ドットＳ（単位ドット）が形成される。即ち、本実施形態における小ドットＳは、３６０ｄｐｉで副走査方向に並ぶ２つのドット要素ｅによって構成される。そして、例えば、一記録周期Ｔ内の計３つの吐出パルスＰ１〜Ｐ３を圧電振動子１６に連続的に供給することでインク滴の吐出動作を３回連続して行い、１つの画素形成領域に大ドットを記録する場合には、図９（ｂ）に示すように、単位ドットが主走査方向に３つ並んで１つの大ドットＬが形成される。同図では、３６０ｄｐｉで主走査方向に３つ、１８０ｄｐｉで副走査方向に２つそれぞれ並べて合計６つの大ドットを示している。
【００４８】
このように、上記のプリンタ１における記録ヘッド２は、隣り合う複数の圧力室２６を組とする圧力室セット４１に対して圧電振動子１６を１つずつ対応させて設け、この圧電振動子１６を駆動することにより、駆動対象の圧力室セット４１に対応する各ノズル開口２８から同時にインク滴を吐出するように構成したので、一記録周期中の複数の吐出パルスを用いて連続的にインク滴を吐出することでより大きいサイズのドットを形成する場合には、従来と比較してドット形状を副走査方向に広げることができ、ドット形状のヘッド走査方向と副走査方向のバランスを向上させることができる。つまり、アスペクト比をより１に近づけることができる。このため、副走査方向に隣り合う画素同士の隙間を抑制することができ、その結果、記録画像におけるざらつきや白筋等の発生を抑えて画質の向上を図ることができる。本実施形態においては、副走査方向のドット形成密度が、見かけ上、本発明を適用しない場合と比べて２倍になるので、記録紙６の所定の領域をドットで隙間無く埋める所謂ベタ記録の際には、ヘッドの走査回数（パス）を半分にすることが可能となり、その結果、記録速度を高めることができる。
【００４９】
また、本発明は、圧電振動子１６に関し、形成ピッチを変更する必要が無く、従前の構成のものをそのまま流用することができるので簡便であり、個々の圧電振動子１６のサイズも従前と変わらないので、変位効率が低下することもない。また、製造上の都合により圧電振動子１６の列設方向の幅を小さく作成できない場合も同様である。
【００５０】
ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
【００５１】
上記実施形態においては、圧力室２６及びノズル開口２８を、圧力室セット４１の形成ピッチ（規定ピッチＡ）の１／２のピッチで列設した構成を例示したが、これには限られない。例えば、圧力室２６及びノズル開口２８を、圧力室セット４１の形成ピッチの１／２よりも小さいピッチで列設する構成を採用することもできる。特に、圧力室２６及びノズル開口２８を、主走査方向の基本解像度に対応するドット形成密度（３６０ｄｐｉ）に基づくピッチよりも小さいピッチで列設することが望ましい。これらの構成によれば、各ドットを構成するドット要素が副走査方向に近接するので、白筋の発生を効果的に抑制することができる。これにより、ベタ記録時に必要なドット量を低減することが可能となり、その結果、記録速度を向上させることができる。
【００５２】
また、以上では、圧力室２６の幅員の中心線（副走査方向の中心線）ＣＬ上にノズル開口２８の中心が位置することを前提として、圧力室セット４１における圧力室２６の列設ピッチとノズル開口２８の列設ピッチを同一とした構成を例示したが、これには限らない。例えば、図１０に示す第２実施形態のように、圧力室セット４１におけるノズル開口２８の列設ピッチのみを変更することも可能である。この第２実施形態では、各圧力室セット４１の列設ピッチ（規定ピッチＡ）と、圧力室セット４１を構成する各圧力室２６の列設ピッチについては、図６に示した第１実施形態の構成と同様であるのに対し、各圧力室セット４１におけるノズル開口２８の列設ピッチＢ′を、規定ピッチＡよりも小さく、より具体的には、規定ピッチＡの１／２よりも小さく設定している。即ち、ノズル開口２８の配置位置を、圧力室２６の副走査方向の中心線ＣＬに対して、同じ圧力室セット４１を構成する隣の圧力室２６側にオフセットさせている。また、この構成において、ノズル開口２８の列設ピッチＢ′を主走査方向の基本解像度に対応するドット形成密度に基づくピッチよりも小さいピッチで列設することが望ましい。なお、この第２実施形態において、各圧力室セット４１におけるノズル開口２８の列設ピッチＢ′を、規定ピッチＡの１／２に設定した場合は、上記第１実施形態と同じ構成となる。
【００５３】
この第２実施形態の構成においても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。さらに、第２実施形態の構成によれば、圧力室セット４１におけるノズル開口２８の列設ピッチのみを設定するので、圧力室同士を区画する区画壁５１の厚さ等の圧力室２６の構造の変更が不要であり、これにより、各圧力室２６の吐出特性を揃えることができる。
【００５４】
また、以上では、液体噴射ヘッドとして、インクジェット式記録ヘッド２を例に挙げて説明したが、本発明は他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】プリンタの構成を説明する斜視図である。。
【図２】記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。
【図３】流路ユニットの構成を説明する分解斜視図である。
【図４】プリンタの電気的構成を説明するブロック図である。
【図５】駆動信号の構成を説明する図である。
【図６】流路形成基板の構成を説明する要部平面図である。
【図７】図６におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図８】図６におけるＹ−Ｙ線断面図である。
【図９】（ａ）は単位ドットの構成を説明する模式図、（ｂ）は大ドットの構成を説明する模式図である。
【図１０】第２実施形態における流路形成基板の構成を説明する要部平面図である。
【図１１】従来における大ドットの構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…プリンタ，２…記録ヘッド，４…キャリッジ，６…記録紙，１２…ヘッドケース，１３…アクチュエータユニット，１４…流路ユニット，１６…圧電振動子，２１…流路形成基板，２２…ノズルプレート，２３…振動板，２４…リザーバ，２５…インク供給口，２６…圧力室，２７…ノズル連通口，２８…ノズル開口，３３…島部，４１…圧力室セット，５１…区画壁，５２…逃げ段部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口に通じる圧力室をヘッド走査方向に直交する副走査方向に複数列設する圧力室形成基板と、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生手段とを備える液体噴射ヘッドであって、
隣り合う複数の圧力室の組を圧力室セットとし、当該圧力室セットに対して前記圧力発生手段を１つずつ設け、
当該圧力発生手段を駆動することにより、駆動対象の圧力室セットに対応する各ノズル開口から同時に液滴を吐出するように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記圧力室セットの隣り合う圧力室同士を区画する区画壁における圧力発生手段側の端面に、圧力発生手段から離隔する方向に窪んだ逃げ段部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記圧力室セットは、副走査方向のドット形成密度に基づく規定ピッチで列設され、
圧力室セットを構成する各圧力室は、前記規定ピッチよりも小さいピッチで列設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記圧力室セットを構成する各圧力室は、前記規定ピッチの１／２のピッチで列設されていることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記圧力室セットを構成する各圧力室は、前記規定ピッチの１／２よりも小さいピッチで列設されていることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記圧力室セットを構成する各圧力室は、ヘッド走査方向のドット形成密度に基づくピッチよりも小さいピッチで列設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記圧力室セットは、副走査方向のドット形成密度に基づく規定ピッチで列設され、
前記圧力室セットに対応する各ノズル開口は、前記規定ピッチよりも小さいピッチで列設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項８】
前記圧力室セットに対応する各ノズル開口は、前記規定ピッチの１／２のピッチで列設されていることを特徴とする請求項７に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項９】
前記圧力室セットに対応する各ノズル開口は、前記規定ピッチの１／２よりも小さいピッチで列設されていることを特徴とする請求項７に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
前記圧力室セットに対応する各ノズル開口は、ヘッド走査方向のドット形成密度に基づくピッチよりも小さいピッチで列設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０の何れかに記載の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１】
ノズル開口に通じる圧力室をヘッド走査方向に直交する副走査方向に複数列設する圧力室形成基板と、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生手段とを備える液体噴射ヘッドであって、
隣り合う複数の圧力室の組を圧力室セットとし、当該圧力室セットに対して前記圧力発生手段を１つずつ設け、
当該圧力発生手段を駆動することにより、駆動対象の圧力室セットに対応する各ノズル開口から同時に液滴を吐出するように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記圧力室セットの隣り合う圧力室同士を区画する区画壁における圧力発生手段側の端面に、圧力発生手段から離隔する方向に窪んだ逃げ段部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記圧力室セットは、副走査方向のドット形成密度に基づく規定ピッチで列設され、
圧力室セットを構成する各圧力室は、前記規定ピッチよりも小さいピッチで列設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記圧力室セットを構成する各圧力室は、前記規定ピッチの１／２のピッチで列設されていることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記圧力室セットを構成する各圧力室は、前記規定ピッチの１／２よりも小さいピッチで列設されていることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記圧力室セットを構成する各圧力室は、ヘッド走査方向のドット形成密度に基づくピッチよりも小さいピッチで列設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記圧力室セットは、副走査方向のドット形成密度に基づく規定ピッチで列設され、
前記圧力室セットに対応する各ノズル開口は、前記規定ピッチよりも小さいピッチで列設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項８】
前記圧力室セットに対応する各ノズル開口は、前記規定ピッチの１／２のピッチで列設されていることを特徴とする請求項７に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項９】
前記圧力室セットに対応する各ノズル開口は、前記規定ピッチの１／２よりも小さいピッチで列設されていることを特徴とする請求項７に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
前記圧力室セットに対応する各ノズル開口は、ヘッド走査方向のドット形成密度に基づくピッチよりも小さいピッチで列設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０の何れかに記載の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−１３６９５６（Ｐ２００７−１３６９５６Ａ）
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３６０３７（Ｐ２００５−３３６０３７）
【出願日】平成１７年１１月２１日（２００５．１１．２１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２１日（２００５．１１．２１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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