JP4872894B2 - 液滴噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴を噴射する液滴噴射装置に関する。

印刷用紙等の記録媒体に画像や文字等を記録するインクジェットプリンタは、一般的に、インクの液滴を噴射するノズルを有するインクジェットヘッド（液滴噴射ヘッド）と、インクジェットヘッドで使用されるインクを貯留するインクカートリッジ（液体貯留容器）を備えている。インクジェットヘッドとインクカートリッジは、通常、樹脂製のチューブで連結されており、このチューブを介して、インクカートリッジに貯留されているインクがインクジェットヘッドに供給される。

ところで、近年、記録速度の向上等を目的として、同種類（同色）のインクを噴射する複数のインクジェットヘッドをプリンタに設けることが検討されている。ここで、複数のインクジェットヘッドにそれぞれ対応する複数のインクカートリッジを設けるとなると、インクカートリッジの数が増えてしまうことから、コストがかさむとともにプリンタが大型化してしまう。そのため、１つのインクカートリッジから複数のインクジェットヘッドに同時にインクを供給可能に構成されていることが好ましい。

特許文献１には、２つのインク供給口が設けられたインクカートリッジが開示されている。そして、このインクカートリッジは、その２つのインク供給口が、２本の供給管（チューブ）によって２つのインクジェットヘッドと並列的に接続されることで、２つのインクジェットヘッドへ同色のインクをそれぞれ供給することが可能となっている。

特開平１０−９５１２９号公報

ところで、１つのインクカートリッジと２つのインクジェットヘッドが、複数のチューブによって個別に（並列的に）接続される場合には、チューブの合計長さが長くなってしまい、コストアップにつながる。また、チューブが樹脂製であって多少の通気性を有する場合には、チューブ内のインクが少しずつ乾燥して粘度が高くなる（増粘）、あるいは、逆に、外部からチューブ内に気泡が侵入するという問題が生じる。ここで、チューブの合計長さが長いほど、チューブ内で増粘するインクの量、あるいは、チューブ内に侵入する気泡の量は多くなる。そして、増粘インクや気泡を多く含むインクがインクジェットヘッドに供給されることによって、ノズルに噴射不良が生じやすくなってしまう。そこで、本願発明者らは、チューブの合計長さを短くするために、１つのインクカートリッジと２つのインクジェットヘッドを直列的に接続することについて検討した。

しかし、１つのインクカートリッジと２つのインクジェットヘッドとが直列的に接続されたときには、インクカートリッジから離れた、インク供給方向下流側に位置するヘッドほど、インクカートリッジからヘッドに到達するまでに、インクが通過するチューブの長さが長くなるため、このヘッドには、増粘インク、あるいは、気泡を多く含んだインクが供給されることになる。従って、インクカートリッジから離れているヘッドにおいて、ノズルに噴射不良が生じやすくなり、ノズルからインクを強制的に排出するパージなど、増粘インクや気泡等を除去するための噴射性能回復動作を頻繁に行う必要が生じる。

本発明の目的は、液体貯留容器と２つの液滴噴射ヘッドを直列的に接続してチューブ長さを短くすることが可能であり、さらに、液体供給方向下流側に噴射不良が生じにくいヘッドを配置することで回復動作の頻度を減らすことが可能な、液滴噴射装置を提供することである。

第１の発明の液滴噴射装置は、第１ノズルを有する第１液滴噴射ヘッドと、前記第１ノズルよりもノズル径の大きい第２ノズルを有する第２液滴噴射ヘッドと、前記第１液滴噴射ヘッドと前記第２液滴噴射ヘッドに供給される液体を貯留する液体貯留容器とを備え、
前記第１液滴噴射ヘッドは、前記液体貯留容器とチューブで直接接続され、
前記第２液滴噴射ヘッドは、前記第１液滴噴射ヘッドとチューブで接続されて、前記第１液滴噴射ヘッドを介して前記液体貯留容器と接続されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、第２液滴噴射ヘッドが、第１液滴噴射ヘッドを介して液体貯留容器に接続されている。言い換えれば、液体貯留容器と第１、第２液滴噴射ヘッドが直列的に接続されている。従って、液体貯留容器と２つの液滴噴射ヘッドがそれぞれ（並列的に）２本のチューブで接続される場合と比べて、チューブの合計長さを短くすることができる。そのため、チューブにかかるコストを低減することができるし、また、チューブ内における液体の増粘やチューブ内への気泡の侵入を抑制することもできる。

また、２つのヘッドの間でノズル径が異なっている場合には、ノズル径の小さなヘッド（第１液滴噴射ヘッド）の方が、ノズル径の大きなヘッド（第２液滴噴射ヘッド）と比べて、増粘した液体や混入した気泡の影響による、ノズル詰まりや噴射曲がり等の噴射不良が生じやすい。そこで、２つのヘッドを直列的に配置する場合に、液体貯留容器から離れた、液体供給方向下流側に、ノズル径が大きく噴射不良が生じにくい第２液滴噴射ヘッドを配置することで、第１液滴噴射ヘッドにおける噴射不良発生を抑制でき、パージ等の噴射性能回復動作の頻度を減らすことができる。

第２の発明の液滴噴射装置は、前記第１の発明において、前記第１液滴噴射ヘッドは、前記第２液滴噴射ヘッドよりも、体積の小さい液滴を噴射可能であることを特徴とするものである。

ノズルから噴射される液滴の体積が小さいほど、増粘した液体や気泡の影響を大きく受けて、噴射曲がり等の不具合が生じやすい。しかし、本発明によれば、増粘した液体や気泡を多く含む液体が供給される液体供給方向下流側には、体積の大きな液滴を噴射する第２液滴噴射ヘッドが配置されるため、小液滴を噴射する第１液滴噴射ヘッドに噴射不良が生じるのを抑えることができる。

第３の発明の液滴噴射装置は、前記第１又は第２の発明において、液滴が噴射される対象である被噴射体を所定の搬送方向に搬送する搬送手段を備え、前記第２液滴噴射ヘッドが、前記第１液滴噴射ヘッドよりも、前記搬送方向上流側に配置されていることを特徴とするものである。

被噴射体に対して、先に小さな液滴が着弾している状態で、さらに大きな体積の液滴が着弾すると、液体の滲みがひどくなる。そこで、本発明においては、ノズル径の大きい第２液滴噴射ヘッドが、ノズル径の小さい第１液滴噴射ヘッドよりも、搬送方向上流側に配置されている。この構成によれば、被噴射体には、第２液滴噴射ヘッドから噴射された大きな液滴が先に着弾し、その後で、第１液滴噴射ヘッドから噴射された小さな液滴が着弾するため、液体の滲みが抑えられる。

本発明によれば、第２液滴噴射ヘッドが、第１液滴噴射ヘッドを介して液体貯留容器に接続されている。言い換えれば、液体貯留容器と第１、第２液滴噴射ヘッドが直列的に接続されている。従って、液体貯留容器と２つの液滴噴射ヘッドがそれぞれ（並列的に）２本のチューブで接続される場合と比べて、チューブの合計長さを短くすることができる。そのため、チューブにかかるコストを低減することができるし、また、チューブ内における液体の増粘やチューブ内への気泡の侵入を抑制することもできる。

さらに、液体貯留容器から離れた、液体供給方向下流側に、ノズル径が大きく噴射不良が生じにくい第２液滴噴射ヘッドが配置されることで、ノズル径が小さい第１液滴噴射ヘッドにおける噴射不良発生を抑制でき、パージ等の噴射性能回復動作の頻度を減らすことができる。

次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、高解像度印刷対応のヘッドと高速印刷対応のヘッドの、２種類のヘッドを備えたプリンタに本発明を適用した一例である。

図１は、本実施形態のプリンタ１の概略側面図、図２は、図１のプリンタ１の平面図である。尚、図２においては、図１に示されているローラ１３，１４，１５等の図示は省略されている。

図１、図２に示すように、本実施形態のプリンタ１（液滴噴射装置）は、４つの第１ヘッド２ａ〜２ｄ（第１液滴噴射ヘッド）と、４つの第２ヘッド３ａ〜３ｄ（第２液滴噴射ヘッド）と、４種類のインクをそれぞれ貯留する４つのインクカートリッジ４ａ〜４ｄ（液体貯留容器）と、第１ヘッド２と第２ヘッド３の下側の用紙搬送経路８（図１に一点鎖線で示す）に沿って印刷用紙Ｐ（被噴射体）を搬送する用紙搬送機構５（搬送手段）と、第１ヘッド２及び第２ヘッド３のメンテナンスを行うためのメンテナンス機構６と、プリンタ１の全体制御を司る制御装置７（図１１参照）等を備えている。

第１ヘッド２と第２ヘッド３は、それぞれ、固定ライン型のヘッドである。即ち、第１ヘッド２と第２ヘッド３は、共に、それらの下面において印刷用紙Ｐの搬送方向と直交する用紙幅方向（主走査方向：図１の紙面垂直方向、図２の左右方向）に沿って配列された多数のノズル５５（図９、図１０参照）からなるノズル列を有し、所定位置に位置決め固定された状態でノズル５５から液滴を噴射するように構成されている。また、４つの第１ヘッド２ａ〜２ｄと、４つの第２ヘッド３ａ〜３ｄは、それぞれ、用紙搬送方向（副走査方向）に並べて配置され、さらに、４つの第２ヘッド３ａ〜３ｄは、４つの第１ヘッド２ａ〜２ｄよりも用紙搬送方向上流側に位置している。また、４つの第１ヘッド２ａ〜２ｄ及び４つの第２ヘッド３ａ〜３ｄは、イエロー、マゼンタ、シアン、及び、ブラックの４色のインクをそれぞれノズル５５から噴射するように構成されている。

第１ヘッド２は、ノズル径が小さく、小液滴を噴射することが可能なノズル（第１ノズル５５ａ）を備えている。つまり、第１ヘッド２は、印刷用紙Ｐに微小な液滴を噴射して高精細な画像を印刷するための、高解像度印刷対応のヘッドである。一方、第２ヘッド３は、第１ノズル５５ａよりもノズル径が大きく、より大きな液滴を噴射することが可能なノズル（第２ノズル５５ｂ）を備えている。つまり、第２ヘッド３は、印刷用紙Ｐに大液滴を噴射して、高速で文字や画像等を印刷するための、高速印字対応のヘッドである。

尚、２つのヘッド２，３を同時に使用して、１枚の印刷用紙Ｐに対して、ノズル径の小さい第１ヘッド２から小液滴を噴射するとともに、ノズル径の大きい第２ヘッド３からも大液滴を噴射する場合も考えられる。この場合は、小液滴と大液滴のどちらを印刷用紙Ｐに先に着弾させるかが問題となる。

まず、色再現の観点から、先に大液滴を着弾させた後に小液滴を着弾させた方が色再現範囲が広くなると思われる。大液滴が印刷用紙Ｐ上に着弾した際には、インクが、印刷用紙Ｐの面方向だけでなく厚み方向にも大きく滲むため、印刷用紙Ｐ上に残存する色材量が少なくなりやすい。これに対し小液滴は滲みが少ないため、印刷用紙Ｐ上に残存する色材量が多くなり、結果として色再現範囲が広くなる。逆に、先に小液滴が着弾した後に、大液滴が着弾してしまうと、小液滴による印刷用紙Ｐ上の色材が、大液滴と一緒に滲んでしまう。
また、印刷用紙Ｐに対して、先に小さな液滴が着弾した後に、さらに大きな体積の液滴が着弾すると、インクの滲みがひどくなる。

そこで、本実施形態では、大液滴を噴射する第２ヘッド３が、小液滴を噴射する第１ヘッド２よりも、搬送方向上流側に配置されている。これにより、第１ヘッド２と第２ヘッド３を同時に使用したときには、印刷用紙Ｐには、まず、大液滴が着弾した後に、小液滴が着弾することになるため、色再現範囲が広くなり、また、インクの滲みも抑えられる。

４つのインクカートリッジ４ａ〜４ｄには、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、及び、ブラックの４色のインクが貯留されており、これら４つのインクカートリッジ４ａ〜４ｄは、プリンタ本体の底面１ａに固定的に設けられたホルダ１０に、それぞれ着脱可能に装着される。

また、４つのインクカートリッジ４ａ〜４ｄと、４つの第１ヘッド２ａ〜２ｄとが、合成樹脂材料等からなる４本の可撓性チューブ１１ａ〜１１ｄでそれぞれ直接接続されている。また、４つの第１ヘッド２ａ〜２ｄと４つの第２ヘッド３ａ〜３ｄは、同じく合成樹脂材料等からなる４本の可撓性チューブ１２ａ〜１２ｄで接続されている。つまり、第２ヘッド３は、第１ヘッド２を介して（経由して）、インクカートリッジ４と接続されている。さらに、言い換えれば、ある１種類のインクを貯留するインクカートリッジ４と、そのインクを使用する第１ヘッド２及び第２ヘッド３が、インクカートリッジ４、第１ヘッド２、第２ヘッド３の順番で、直列的に接続されている。

用紙搬送機構５は、給紙ローラ１３と、メインローラ１４と、拍車ローラ１５と、これらのローラ１３，１４，１５をそれぞれ駆動する駆動モータ８２，８３，８４（図１１参照）等を備えており、用紙搬送経路８に沿って印刷用紙Ｐを搬送する。即ち、給紙ローラ１３によって、積み重ねられた印刷用紙Ｐの中から１枚を取り出し、取り出された印刷用紙Ｐをメインローラ１４と押えローラ１６との協働によって第１ヘッド２と第２ヘッドへ搬送し、さらに、第１ヘッド２と第２ヘッド３により画像等が印刷された後の印刷用紙Ｐを拍車ローラ１５によって排出するように構成されている。

メンテナンス機構６は、第１ヘッド２及び第２ヘッド３の液滴噴射性能を回復させるために、ノズル５５からインクを吸引して、増粘インクや気泡、あるいは、塵等をインクとともに排出させる、吸引パージを実行することが可能に構成されている。図２に示すように、メンテナンス機構６は、４つの第１ヘッド２に対応する第１キャップ１７と、４つの第２ヘッド３に対応する第２キャップ１８と、第１キャップ１７と第２キャップ１８にそれぞれ接続された吸引ポンプ１９等を備えている。

第１キャップ１７は、用紙幅方向（主走査方向）に長尺で、４つの第１ヘッド２の下面（液滴噴射面）をそれぞれ覆うことが可能な４つのリップ部２１を有する。同じく、第２キャップ１８も、用紙幅方向に長尺で、４つの第２ヘッド３の下面（液滴噴射面）をそれぞれ覆うことが可能な４つのリップ部２２を有する。

第１ヘッド２と第２ヘッド３の吸引パージを行わないときには、図２に示すように、第１キャップ１７と第２キャップ１８は、用紙搬送経路８よりも用紙幅方向（主走査方向）外側の領域において待機している。

また、第１ヘッド２と第２ヘッド３は、共に、液滴を噴射する位置と、この液滴噴射位置よりも用紙搬送経路８から上方（図２の紙面手前方向）に離れたメンテナンス位置とにわたって、図示しないヘッド昇降機構によって駆動されるようになっている。そして、第１ヘッド２及び第２ヘッド３の吸引パージを行う際には、第１ヘッド２と第２ヘッド３が、それぞれ、ヘッド昇降機構によって上方のメンテナンス位置へ駆動された後、第１キャップ１７と第２キャップ１８は、図示しないキャップ駆動機構によって図２の待機位置から、用紙搬送経路８の位置まで駆動される。これにより、第１キャップ１７のリップ部２１により第１ヘッド２の上面が覆われるとともに、第２キャップ１８のリップ部２２により第２ヘッド３の上面が覆われる。

また、第１キャップ１７と第２キャップ１８は、チューブ２３，２４によって切換ユニット２０とそれぞれ接続され、さらに、切換ユニット２０は吸引ポンプ１９に接続されている。そして、切換ユニット２０により、吸引ポンプ１９の接続先が第１キャップ１７と第２キャップ１８との間で切り換えられるようになっている。そして、吸引ポンプ１９が第１キャップ１７と接続されている場合には、吸引ポンプ１９により第１ヘッド２のノズル（第１ノズル５５ａ）からインクを吸引して、第１ヘッド２の吸引パージを行うことが可能である。一方、吸引ポンプ１９が第２キャップ１８と接続されている場合には、吸引ポンプ１９により第２ヘッド３のノズル（第２ノズル５５ｂ）からインクを吸引して、第２ヘッド３の吸引パージを行うことが可能である。

次に、第１ヘッド２と第２ヘッド３の具体的な構造について詳細に説明する。尚、４つの第１ヘッド２ａ〜２ｄの構造は全て同一であり、また、４つの第２ヘッド３ａ〜３ｄの構造も全て同一であるため、以下では、１つの第１ヘッド２と１つの第２ヘッド３についてそれぞれ説明する。図３は第１ヘッド２の正面図、図４は図３の第１ヘッド２の鉛直断面図、図５は第２ヘッド３の正面図、図６は図５の第２ヘッド３の鉛直断面図である。

図３、図４に示すように、第１ヘッド２は、インク導入部３２ａとインク導出部３３ａとを有する第１リザーバユニット３０ａと、この第１リザーバユニット３０ａの下面に接合されるとともにノズル５５（第１ノズル５５ａ：図８、図９参照）を有するヘッド本体３１ａとで構成されている。一方、図５、図６に示すように、第２ヘッド３は、インク導入部３２ｂを有する第２リザーバユニット３０ｂと、この第２リザーバユニット３０ｂの下面に接合されるとともにノズル５５（第２ノズル５５ａ：図８、図９参照）を有するヘッド本体３１ｂとで構成されている。

第１リザーバユニット３０ａと第２リザーバユニット３０ｂは、インク導出部３３ａの有無によって構造が少し異なっている。一方、第１ヘッド２のヘッド本体３１ａと第２ヘッド３のヘッド本体３１ｂは、それぞれに形成されている第１ノズル５５ａと第２ノズル５５ｂの径が異なる以外は、ほぼ同一の構造を有する。

まず、第１リザーバユニット３０ａと第２リザーバユニット３０ｂについて説明する。図３、図４に示すように、第１ヘッド２の第１リザーバユニット３０ａは、用紙幅方向（主走査方向）に長尺な４枚のプレート３４ａ〜３７ａの積層体である。一番上のプレート３４ａの長手方向両端部には、インク導入部３２ａとインク導出部３３ａとが設けられている。インク導入部３２ａはチューブ１１（図１〜図３参照）を介してインクカートリッジ４と接続される。また、インク導出部３３ａはチューブ１２（図１〜図３参照）を介して第２ヘッド３と接続される。

図４に示すように、プレート３４ａにはインク導入部３２ａとインク導出部３３ａにそれぞれ連通する貫通孔４０ａ，４１ａが形成されている。また、上から２枚目のプレート３５ａには、貫通孔４０ａを介してインク導入部３２ａに連なり、インク中の塵や気泡等を取り除くためのフィルタ４２が収容されたフィルタ収容空間４３ａと、貫通孔４１ａを介してインク導出部３３ａに連なり、ハーフエッチングで形成された凹部とこの凹部に連なる孔とで構成されたインク導出路４４が形成されている。また、上から３枚目のプレート３６ａには、その長手方向（主走査方向）に関してほぼ全域に延在するインクリザーバ４５ａが形成されている。このインクリザーバ４５ａは、すぐ上のプレート３５ａに形成されたフィルタ収容空間４３ａとインク導出路４４の両方と連通している。さらに、一番下のプレート３７ａには、インクリザーバ４５ａとヘッド本体３１ａとを連通させる複数のインク供給孔４６ａが形成されている。

従って、インクカートリッジ４からチューブ１１を介して第１ヘッド２に供給されたインクは、インク導入部３２ａから貫通孔４０ａ及びフィルタ収容空間４３ａを介してインクリザーバ４５ａに導入される。そして、インクリザーバ４５ａ内のインクは、複数のインク供給孔４６ａからヘッド本体３１ａへ供給される。その一方で、インクリザーバ４５ａ内のインクの一部が、インク導出路４４を介して、インク導出部３３ａから第２ヘッド３へ向けて導出される。

尚、インクカートリッジ４からインクが供給されるインク導入部３２ａと、第２ヘッド３へインクを供給するためのインク導出部３３ａが、第１ヘッド２の第１リザーバユニット３０ａの長手方向両端部にそれぞれ設けられていることから、第１ヘッド２の一端部（図３、図４の右端部）に供給されたインクは、第１ヘッド２の他端部（図３、図４の左端部）から第２ヘッド３に供給される。そのため、インク中に混入している気泡が第１ヘッド２内に滞留しにくくなる。

図５、図６に示すように、第２ヘッド３の第２リザーバユニット３０ｂは、第１リザーバユニット３０ａと同様、用紙幅方向（主走査方向）に長尺な４枚のプレート３４ｂ〜３７ｂの積層体である。但し、この第２リザーバユニット３０ｂは、外部（第１ヘッド２の第１リザーバユニット３０ａ）からインクを導入するだけであり、導入したインクの一部をさらに外部へ導出する必要はないことから、第１リザーバユニット３０ａとは多少構造が異なっている。

第２リザーバユニット３０ｂの一番上のプレート３４ｂには、その長手方向一端部にインク導出部３３ｂのみが設けられている。このインク導入部３２ｂは、チューブ１２（図１〜図３参照）を介して、前述した第１リザーバユニット３０ａのインク導出部３３ａ（図３、図４参照）と接続される。尚、前述した第１リザーバユニット３０ａのインク導出部３３ａと、第２リザーバユニット３０ｂのインク導入部３２ｂは、それらの長手方向（主走査方向）に関して同じ側の端部（左端部）に設けられている。そのため、図２に示すように、第１ヘッド２（第１リザーバユニット３０ａ）と第２ヘッド３（第２リザーバユニット３０ｂ）を接続するためのチューブ１２の長さを最小限に抑えることができる。

図６に示すように、第２リザーバユニット３０ｂの内部構造は、インク導出路４４（図４参照）が設けられていない点を除いて、第１リザーバユニット３０ａと同じである。従って、第１ヘッド２の第１リザーバユニット３０ａからチューブ１２を介して第２ヘッド３に供給されたインクは、インク導入部３２ｂから貫通孔４０ｂ及びフィルタ収容空間４３ｂを介してインクリザーバ４５ｂに導入される。さらに、インクリザーバ４５ｂ内のインクは、複数のインク供給孔４６ｂからヘッド本体３１ｂへ供給される。

次に、ヘッド本体３１について説明する。但し、第１ヘッド２のヘッド本体３１ａと第２ヘッド３のヘッド本体３１ｂの構造は、ノズル５５の径が異なる点以外はほぼ同じであるので、以下では１つのヘッド本体３１について説明する。図７は、ヘッド本体３１の平面図である。図８は、図７の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。なお、図８では説明の都合上、アクチュエータユニット５１の下方にあって破線で描くべき圧力室５６、アパーチャ５７及びノズル５５を実線で描いている。図９は、図８に示すIX-IX線に沿った部分断面図である。図１０（ａ）はアクチュエータユニット５１の拡大断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示されている個別電極７３の平面図である。

図７に示すように、ヘッド本体３１は、ノズル５５や圧力室５６を含むインク流路が形成された流路ユニット５０と、この流路ユニット５０の上面５０ａに固定されて、圧力室５６内のインクに圧力を付与する４つのアクチュエータユニット５１を含んでいる。

流路ユニット５０は、リザーバユニット３０（３０ａ，３０ｂ）とほぼ同じ平面形状を有する直方体形状に形成されている。流路ユニット５０の上面５０ａには、リザーバユニット３０の複数のインク供給孔４６（図４，図６参照）に対応した、複数（本実施形態では１０個）のインク供給口５２が開口している。流路ユニット５０の内部には、インク供給口５２に連通するマニホールド流路５３及びマニホールド流路５３から分岐した副マニホールド流路５４が形成されている。また、流路ユニット５０の下面は、図８及び図９に示すように多数のノズル５５（第１ノズル５５ａ又は第２ノズル５５ｂ）が、主走査方向と主走査方向に交差する方向の２方向に沿ってマトリクス状に配列された、液滴噴射面となっている。また、圧力室５６も、流路ユニット５０におけるアクチュエータユニット５１の固定面においてノズル５５と同様マトリクス状に多数配列されている。

図９に示すように、流路ユニット５０は、図中上から順に、キャビティプレート６０、ベースプレート６１、アパーチャプレート６２、サプライプレート６３、マニホールドプレート６４、６５、６６、カバープレート６７、及び、ノズルプレート６８、という９枚のステンレス鋼等の金属プレートから構成されている。

キャビティプレート６０には、インク供給口５２（図７参照）に対応する貫通孔、及び、圧力室５６に対応する略菱形の貫通孔が多数形成されている。ベースプレート６１には、各圧力室５６について圧力室５６とアパーチャ５７との連絡孔及び圧力室５６とノズル５５との連絡孔が形成されていると共に、インク供給口５２とマニホールド流路５３との連絡孔（図示せず）が形成されている。

アパーチャプレート６２には、各圧力室５６についてアパーチャ５７となる貫通孔及び圧力室５６とノズル５５との連絡孔が形成されていると共に、インク供給口５２とマニホールド流路５３との連絡孔（図示せず）が形成されている。サプライプレート６３には、各圧力室５６についてアパーチャ５７と副マニホールド流路５４との連絡孔及び圧力室５６とノズル５５との連絡孔が形成されていると共に、インク供給口５２とマニホールド流路５３との連絡孔（図示せず）が形成されている。

マニホールドプレート６４、６５、６６には、各圧力室５６について圧力室５６とノズル５５との連絡孔、及び、積層時に互いに連結してマニホールド流路５３及び副マニホールド流路５４となる貫通孔が形成されている。カバープレート６７には、各圧力室５６について圧力室５６とノズル５５との連絡孔が形成されている。

ノズルプレート６８には、各圧力室５６についてノズル５５（第１ヘッド２においては第１ノズル５５ａ、第２ヘッド３においては第２ノズル５５ｂ）に対応する孔が形成されている。尚、第１ヘッド２のヘッド本体３１ａと第２ヘッド３のヘッド本体３１ｂで、ノズルプレート６８に形成されるノズル５５の径は異なる。即ち、第１ヘッド２のノズルプレート６８に形成された第１ノズル５５ａのノズル径は、第２ヘッド３のノズルプレート６８に形成された第２ノズル５５ｂのノズル径よりも小さくなっている。

これらプレート６０〜６８が互いに位置合わせされた状態で積層されることによって、流路ユニット５０内に、マニホールド流路５３及び副マニホールド流路５４と、副マニホールド流路５４の出口から圧力室５６を経てノズル５５に至る多数の個別インク流路５８が形成される。

従って、リザーバユニット３０（３０ａ，３０ｂ）からインク供給口５２を介して流路ユニット５０内に供給されたインクは、マニホールド流路５３から副マニホールド流路５４に分配される。さらに、副マニホールド流路５４内のインクは、多数の個別インク流路５８にそれぞれ流れ込み、各個別インク流路５８において、絞り流路として機能するアパーチャ５７及び圧力室５６を介してノズル５５（第１ノズル５５ａ、又は、第２ノズル５５ｂ）に至る。

次に、アクチュエータユニット５１について説明する。図７に示すように、４つのアクチュエータユニット５１は、それぞれ台形の平面形状を有し、インク供給口５２を避けるよう千鳥状に配置されている。さらに、各アクチュエータユニット５１の平行対向辺は流路ユニット５０の長手方向に沿っており、隣接するアクチュエータユニット５１の斜辺同士は流路ユニット５０の幅方向（副走査方向）に関して互いにオーバーラップしている。

図１０（ａ）に示すように、アクチュエータユニット５１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３枚の圧電シート７０、７１、７２から構成されている。最上層の圧電シート７０上における圧力室５６に対向する位置には、個別電極７３が形成されている。最上層の圧電シート７０とその下側の圧電シート７１との間にはシート全面に形成された共通電極７５が介在している。図１０（ｂ）に示すように、個別電極７３は、圧力室５６と相似な略菱形の平面形状を有する。略菱形の個別電極７３における鋭角部の一方は延出され、その先端には個別電極７３と電気的に接続された円形のランド７４が設けられている。

共通電極７５はすべての圧力室５６に対応する領域において等しくグランド電位に保たれている。一方、個別電極７３は、選択的に電位を制御することができるよう、各ランド７４とドライバＩＣ７６（図１２参照）の各端子とが図示しないＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）を介して接続されている。

ここで、アクチュエータユニット５１の駆動方法について述べる。圧電シート７０はその厚み方向に分極されており、個別電極７３を共通電極７５と異なる電位にして圧電シート７０に対してその分極方向に電界を印加すると、圧電シート７０における電界印加部分が圧電効果により歪む活性部として働く。また、図１０（ａ）に示すように、圧電シート７０〜７２は圧力室５６を区画するキャビティプレート６０の表面に固定されている。そのため、圧電シート７０における電界印加部分とその下方の圧電シート７１、７２との間で平面方向への歪みに差が生じると、圧電シート７０〜７２全体が圧力室５６側へ凸になるように変形（ユニモルフ変形）する。これにより圧力室５６内のインクに圧力（噴射エネルギー）が付与され、ノズル５５からインク滴が噴射される。

次に、プリンタ１の電気的構成について、制御装置７を中心に、図１１のブロック図を参照して説明する。図１１に示される制御装置７は、中央処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、プリンタ１の全体動作を制御する為の各種プログラムやデータ等が格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵで処理されるデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えている。

また、図１１に示すように、制御装置７は、印刷用紙Ｐへの印刷を制御する印刷制御部８０と、メンテナンス機構６に、第１ノズル５５ａ及び第２ノズル５５ｂの噴射性能回復のための吸引パージなど、メンテナンスを行わせるメンテナンス制御部８１を備えている。尚、印刷制御部８０及びメンテナンス制御部８１の機能は、制御装置７のＲＯＭに記憶された各種制御プログラムがＣＰＵによって実行されることにより実現される。

印刷制御部８０は、ＰＣ等の入力装置９０から入力されたデータに基づいて、第１ヘッド２及び第２ヘッド３のドライバＩＣ７６や、用紙搬送機構５に含まれる、印刷用紙Ｐを搬送するローラ１３，１４，１５をそれぞれ制御する駆動モータ８２，８３，８４等を制御して、印刷用紙Ｐへの画像等の印刷を行わせる。

より具体的には、入力装置９０から、高精細な画像を印刷する高解像度印刷要求がなされた場合には、印刷制御部８０は、高解像度印刷対応の第１ヘッド２のドライバＩＣ７６を制御して、第１ヘッド２の第１ノズル５５ａから微小な液滴を噴射させて、印刷用紙Ｐに高精細な画像を印刷させる。一方、入力装置９０から、テキスト印字等の低解像度の印字要求がなされたときには、印刷制御部８０は、高速印字対応の第２ヘッド３のドライバＩＣ７６を制御して、第２ヘッド３の第２ノズル５５ｂから大きな体積の液滴を噴射させ、印刷用紙Ｐに文字や画像を高速で印刷させる。

メンテナンス制御部８１は、第１キャップ１７及び第２キャップ１８（図２参照）を駆動するキャップ駆動機構（図示省略）や、吸引ポンプ１９等を制御して、第１ヘッド２及び第２ヘッド３の複数のノズル５５ａ，５５ｂからキャップ部材１７，１８を介してインクを吸引排出させる（吸引パージ）。ここで、メンテナンス制御部８１は、第１ヘッド２と第２ヘッド３の両方について吸引パージを行わせることもできるが、何れか一方のヘッドについてのみ吸引パージを行わせることも可能となっている。このように、一方のヘッドについてのみ吸引パージを行い、他方のヘッドについては吸引パージを行わないケースとしては、例えば、一方のヘッドのノズル５５にのみ噴射不良が生じている場合が考えられる。

以上のような構成を有する本実施形態のプリンタ１によれば、次のような効果が得られる。図１、図２に示すように、第２ヘッド３が、第１ヘッド２を介してインクカートリッジ４と接続されており、第２ヘッド３には第１ヘッド２を経由してインクが供給される。このように、１つのインクカートリッジ４と２つのヘッド２，３が直列的に接続される場合には、１つのインクカートリッジ４と２つのヘッド２，３がそれぞれ別々のチューブで接続される場合（並列接続）に比べて、チューブの合計長さ（チューブ１１とチューブ１２の総長）を短くすることができる。そのため、チューブにかかるコストを低減することができるし、また、チューブ内におけるインクの増粘やチューブ内への気泡の侵入を抑制することもできる。

また、本実施形態の第１ヘッド２と第２ヘッド３は、共に、一方向（主走査方向）に沿って配置された多数のノズル５５からなるノズル列を有し、且つ、所定位置に位置決め固定された状態でインクの液滴を噴射する、固定ラインヘッドである。このような固定ラインヘッドは、用紙幅方向に沿って往復移動しながら液滴を噴射するシリアル型のヘッドに比べて、チューブ内におけるインクの増粘や気泡の混入が生じたときの影響が大きい。

即ち、用紙幅方向に移動できるシリアル型のヘッドと違って、固定ラインヘッドにおいては、チューブ内におけるインクの増粘や気泡の侵入等によって、一部のノズル５５に噴射不良が生じたときには、噴射不良が生じているノズル５５を他の正常なノズル５５で補完することは不可能である。そのため、ノズル５５の噴射不良を解消するには、メンテナンス機構６に吸引パージを行わせることになるが、シリアル型ヘッドに比べてノズル５５の数が格段に多いことから、吸引パージ時にノズル５５から排出されるインクの量は非常に多くなる。従って、固定ラインヘッドを有するプリンタ１において、チューブの合計長さを短くしてインク増粘や気泡混入を抑制することは、吸引パージ時に排出されるインク量を減らすことができるという点で大きな意義がある。

また、第１ヘッド２は、ノズル径が小さく、微小液滴を噴射可能な第１ノズル５５ａを有する、高解像度印刷対応のヘッドである。一方、第２ヘッド３は、第１ノズル５５ａよりもノズル径が大きい第２ノズル５５ｂを有し、第１ヘッド２よりも体積の大きな液滴を噴射する、高速印字対応のヘッドである。そのため、ノズル径が小さく小液滴を噴射する第１ヘッド２の方が、ノズル径が大きく大液滴を噴射する第２ヘッド３よりも、増粘インクや気泡を含んだインクが供給されてきたときに、その増粘インクや気泡の影響を大きく受けて、噴射曲がり等の噴射不良が生じやすい。

その一方で、２つのヘッドが直列的に配置されたときには、インクカートリッジ４から離れた、インク供給方向下流側に位置するヘッドほど、インクカートリッジ４からヘッドに到達するまでにインクが通過するチューブの長さが長くなるため、この下流側のヘッドには、増粘インク、あるいは、気泡を多く含んだインクが供給されることになる。しかし、本実施形態のプリンタ１においては、インクカートリッジ４から離れたインク供給方向下流側に、ノズル径が大きく噴射不良が生じにくい第２ヘッド３が配置されているため、増粘インクや気泡に弱い第１ヘッド２における噴射不良発生が抑制される。従って、メンテナンス機構６による吸引パージの回数を少なくして、パージ時に消費されるインク量を減らすことができる。

また、体積の小さい液滴を噴射して高精細な画像を印刷する、高解像度印刷対応の第１ヘッド２において、ノズル詰まりや噴射曲がり等の噴射不良が生じたときには、高い解像度が要求されない高速印字対応の第２ノズル５５ｂに噴射不良が生じたときに比べて、印字品質に与える影響は非常に大きい。この点からも、供給されるインクに増粘インクや気泡が混入する度合が少ない、インクカートリッジ４側（インク供給上流側）に、高解像度印刷対応の第１ヘッド２が配置されることが好ましい。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］前記実施形態では、ノズル位置の異なる２つのヘッドの両方が固定ラインヘッドであったが、２つのヘッドのうちの一方、又は、両方が、一方向に往復移動しながら印刷用紙に対して液滴を噴射するシリアル型のヘッドである場合でも、本発明を適用することによって同様の効果が得られる。

２］前記実施形態では、１つのインクカートリッジに２つのヘッドが直列的に接続されていたが、互いにノズル径の異なる３以上の複数のヘッドが、１つのインクカートリッジと直列的に接続されてもよい。尚、この場合、径の小さなノズルを有するヘッドほど、インクカートリッジ側（インク供給方向上流側）に位置するように、複数のヘッドが直列接続される。

以上説明した実施形態は、本発明を、記録用紙にインクを噴射して画像等を記録するインクジェット式のプリンタに適用したものであるが、本発明の適用対象は、このようなプリンタに限られない。即ち、インク以外の様々な種類の液体をその用途に応じて対象に噴射する、種々の液滴噴射装置に本発明を適用することが可能である。

本発明の実施形態に係るプリンタの概略構成を示す側面図である。 図１のプリンタの平面図である。 第１ヘッドの正面図である。 図３の第１ヘッドの鉛直断面図である。 第２ヘッドの正面図である。 図５の第１ヘッドの鉛直断面図である。 ヘッド本体の平面図である。 図７の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図８に示すIX-IX線に沿った部分断面図である。 （ａ）はアクチュエータユニットの拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示されている個別電極の平面図である。 プリンタの電気的構成を概略的に示すブロック図である。

符号の説明

１ プリンタ
２ 第１ヘッド
３ 第２ヘッド
４ インクカートリッジ
５ 用紙搬送機構
１１，１２ チューブ
５５ａ 第１ノズル
５５ｂ 第２ノズル

Claims (3)

1. 第１ノズルを有する第１液滴噴射ヘッドと、
   前記第１ノズルよりもノズル径の大きい第２ノズルを有する第２液滴噴射ヘッドと、
   前記第１液滴噴射ヘッドと前記第２液滴噴射ヘッドに供給される液体を貯留する液体貯留容器とを備え、
   前記第１液滴噴射ヘッドは、前記液体貯留容器とチューブで直接接続され、
   前記第２液滴噴射ヘッドは、前記第１液滴噴射ヘッドとチューブで接続されて、前記第１液滴噴射ヘッドを介して前記液体貯留容器と接続されていることを特徴とする液滴噴射装置。
2. 前記第１液滴噴射ヘッドは、前記第２液滴噴射ヘッドよりも、体積の小さい液滴を噴射可能であることを特徴とする請求項１に記載の液滴噴射装置。
3. 液滴が噴射される対象である被噴射体を所定の搬送方向に搬送する搬送手段を備え、
   前記第２液滴噴射ヘッドが、前記第１液滴噴射ヘッドよりも、前記搬送方向上流側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴噴射装置。

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