JP2008230202A - 液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クロストーク防止性能が十分に確保できる液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】共通液室４０が、複数の圧力室４２との連通口４１ａが配置されて延在方向と直交する断面の流路面積が実質的に一定である主室４０ａと、主室４０ａの延在方向の一端側に形成されて延在方向と直交する断面の流路面積が主室４０ａよりも小さい第１狭窄部４０ｂと、第１狭窄部４０ｂを介して主室４０ａと連通して延在方向と直交する断面の流路面積が第１狭窄部４０ｂよりも大きい第１副室４０ｃと、主室４０ａの延在方向の他端側に形成されて延在方向と直交する断面の流路面積が主室４０ａよりも小さい第２狭窄部４０ｄと、第２狭窄部４０ｄを介して主室４０ａと連通して延在方向と直交する断面の流路面積が第２狭窄部４０ｄよりも大きい第２副室４０ｅとを有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、インクジェットヘッド等のような液滴吐出装置に関するものである。

ノズルから記録用紙等に向けてインク液滴を吐出するインクジェットヘッドが既に知られている。圧電方式のインクジェットヘッドは、インク供給口に繋がる共通液室から複数のノズルまでの流路中に各ノズルに夫々対応する複数の圧力室が設けられた流路ユニットと、この流路ユニットの上に積層されて圧力室の容積を選択的に変動させる圧電アクチュエータとを備えている。また、圧電アクチュエータは、多数枚が積層された圧電シートの間に共通電極と複数の個別電極とが交互に介設された構成となっている。

このようなインクジェットヘッドによれば、圧電アクチュエータの個別電極に対して選択的に駆動電圧が印加されると、その個別電極と共通電極とで挟まれた圧電シートの活性部に電界が作用して厚み方向の変形が生じる。そうすると、圧電シートの変形により圧力室の容積が変動し、圧力室内のインクに生じた圧力変動によりインク液滴がノズルより吐出される。そして、吐出後の圧力室には共通液室より新たなインクが補充されることとなる。

この圧力室に作用する圧力波は、ノズルへ向かう前進成分だけでなく、共通液室へと向かう後退成分を有している。この圧力波の後退成分が、共通液室を介して隣接する他の圧力室に伝播すると、いわゆるクロストークの問題が生じるので、共通液室に面して弾性変形するダンパー壁を設けて圧力波の後退成分を吸収するものが存在する（例えば、特許文献１）。
特開２００３−１２７３５４号公報

しかしながら、近年のインクジェット技術の向上により、インクジェットヘッドは一層の高密度化及び小型化が進められており、それに伴って、共通液室に面するダンパー壁の面積も小さくならざるを得ない。このように、ダンパー壁の共通液室に面する面積が小さくなると、ダンパー壁の振動吸収性能が十分でなくなり、クロストークの防止性能が低下するという問題が生じる。

そこで、本発明は、クロストーク防止性能が十分に確保できる液滴吐出装置を提供することを目的としている。

本発明は上述のような事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る液滴吐出装置は、一方向に向けて延在配置されて液体流入口から液体の供給を受ける共通液室と、前記共通液室に沿って配列されて前記共通液室に連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室にそれぞれ連通する複数のノズルと、前記圧力室内の液体に吐出圧力を与える圧力発生手段とを備え、前記共通液室が、前記複数の圧力室との連通口が配置され、前記延在方向と直交する断面の流路面積が実質的に一定である主室と、前記主室の前記延在方向の一端側に形成され、前記延在方向と直交する断面の流路面積が前記主室よりも小さい第１狭窄部と、前記第１狭窄部を介して前記主室と連通し、前記延在方向と直交する断面の流路面積が前記第１狭窄部よりも大きい第１副室と、前記主室の前記延在方向の他端側に形成され、前記延在方向と直交する断面の流路面積が前記主室よりも小さい第２狭窄部と、前記第２狭窄部を介して前記主室と連通し、前記延在方向と直交する断面の流路面積が前記第２狭窄部よりも大きい第２副室とを有していることを特徴とする。

前記構成によれば、第１及び第２狭窄部の流路面積が主室の流路面積よりも小さいため、圧力発生手段により圧力室内の液体に圧力波が作用し、その圧力波の後退成分が共通液室の主室に伝播する際に、その後退成分の一部は第１及び第２狭窄部と主室との境界において反射して主室に戻るとともに、その残りは第１及び第２狭窄部を通過して第１及び第２副室まで伝播することとなる。さらに、第１及び第２狭窄部の流路面積は、第１及び第２副室の流路面積よりも小さいため、第１及び第２副室に伝播して第１及び第２副室内で反射して第１及び第２狭窄部に戻る圧力波の一部は第１及び第２副室と第１及び第２狭窄部との境界において反射して第１及び第２副室に戻るとともに、その残りは第１及び第２狭窄部を通過して主室まで伝播することとなる。即ち、圧力波の一部が主室の延在方向の両側にある第１及び第２狭窄部において反射し、その残りが第１及び第２狭窄部を通過するということが繰り返されることとなる。したがって、主室における圧力波を効率良く減衰させることができ、共通液室を介して互いに連通した複数の圧力室間におけるクロストークを抑制することが可能となる。

前記主室における前記第１狭窄部近傍の流路は、その流路面積が前記第１狭窄部に近づくに従い徐々に狭まるようにテーパ状に形成されていてもよい。

前記構成によれば、主室から第１副室に向かう圧力波が、第１狭窄部近傍のテーパ状流路によってスムーズに第１狭窄部に導かれるので、主室における圧力波の局所的な高まりを防ぐことが可能となる。また、液体流入口から共通液室に液体を供給する際に、共通液室内における液体の流れがスムーズになるので、共通液室内で空気溜まりが発生することを抑制することが可能となる。

前記液体流入口は前記第１副室に連通しており、前記第１副室における前記第１狭窄部近傍の流路は、その流路面積が前記第１狭窄部に近づくに従い徐々に狭まるようにテーパ状に形成されていてもよい。

前記構成によれば、液体流入口から共通液室に液体を供給する際に、第１副室から第１狭窄部を介してスムーズに主室に液体が導かれるので、共通液室内で空気溜まりが発生することを抑制することが可能となる。

前記主室における前記第２狭窄部近傍の流路は、その流路面積が前記第２狭窄部に近づくに従い徐々に狭まるようにテーパ状に形成されていてもよい。

前記構成によれば、主室から第２副室に向かう圧力波が、第２狭窄部近傍のテーパ状流路によってスムーズに第２狭窄部に導かれるので、主室における圧力波の局所的な高まりを防ぐことが可能となる。また、液体流入口から共通液室に液体を供給する際に、共通液室内における液体の流れがスムーズになるので、共通液室内で空気溜まりが発生することを抑制することが可能となる。

前記第２副室における前記第２狭窄部近傍の流路の流路面積は、前記主室における前記第２狭窄部近傍の流路の流路面積よりも、前記第２狭窄部に向かって急激に減少していてもよい。

前記構成によれば、主室から第２副室に向かう圧力波は、第２狭窄部を通過しやすくなる一方、第２副室から主室に向かう圧力波は、第２狭窄部を通過しにくくなる。よって、共通液室に作用する圧力波は第２副室に集まりやすくなり、主室を介して互いに連通した複数の圧力室間におけるクロストークを効果的に抑制することが可能となる。また、第２副室における第２狭窄部近傍の流路の流路面積を第２狭窄部に向かって急激に減少させることで、なだらかに減少させた場合に比べて第２副室の容積を大きく確保することができ、圧力波の減衰効果を高めることが可能となる。

前記共通液室に面して弾性変形するダンパー壁をさらに備え、前記ダンパー壁は、前記主室、前記第１狭窄部及び前記第１副室に連続して面するように配置され、前記第１狭窄部は、前記共通液室を画定する壁面が部分的に突出することで形成されており、その突出部は前記ダンパー壁から離隔していてもよい。

前記構成によれば、第１狭窄部を形成する突出部がダンパー壁から離隔しているので、ダンパー壁の振動が突出部に干渉しない。よって、ダンパー壁を、主室、第１狭窄部及び第１副室に連続して面するように広く形成することができ、振動減衰効果を高めることが可能となる。
前記共通液室に面して弾性変形するダンパー壁をさらに備え、前記ダンパー壁は、前記主室、前記第２狭窄部及び前記第２副室に連続して面するように配置され、前記第２狭窄部は、前記共通液室を画定する壁面が部分的に突出することで形成されており、その突出部は前記ダンパー壁から離隔していてもよい。

前記構成によれば、第２狭窄部を形成する突出部がダンパー壁から離隔しているので、ダンパー壁の振動が突出部に干渉しない。よって、ダンパー壁を、主室、第２狭窄部及び第２副室に連続して面するように広く形成することができ、振動減衰効果を高めることが可能となる。

前記複数のノズルが形成されたノズル面に開口するダミーノズルと、前記第２副室から前記ダミーノズルまでを連通する排出流路とをさらに備え、前記排出流路の流路抵抗は、前記主室から前記ノズルまでの流路の流路抵抗よりも小であってもよい。

前記構成によれば、メンテナンス時などにおいて、第２副室内の液体を排出流路を介してダミーノズルから排出しやすくすることが可能となる。

前記共通液室を内側に形成する開口を有する第１のプレートと、前記複数の圧力室を内側に形成する複数の開口を有する第２のプレートと、前記複数のノズルを内側に形成する複数の開口を有する第３のプレートとを含む複数のプレートを積層して構成され、前記第１狭窄部及び／又は前記第２狭窄部は、前記第１のプレート又はその第１のプレートに隣接するプレートから前記共通液室を画定する壁面が部分的に突出することで形成されていてもよい。

前記構成によれば、複数のプレートを積層することで、第１及び第２狭窄部や第１及び第２副室を所定の大きさに正確に形成することができる。

前記第１のプレートは、それぞれ前記共通液室を内側に形成する開口を有する複数のプレートからなり、その複数のプレートの一部の壁面が部分的に突出することで前記第１狭窄部及び／又は前記第２狭窄部が形成され、残りのプレートの前記開口によって前記第１副室及び／又は前記第２副室と前記主室とが連通していてもよい。

前記構成によれば、簡素な構成でありながらも第１及び第２狭窄部を所定の大きさに正確に形成することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、主室における圧力波を効率良く減衰させることができ、共通液室を介して互いに連通した複数の圧力室間におけるクロストークを抑制することが可能となる。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明ではインクジェットヘッドからインクを吐出する方向を下方とし、その反対側を上方とする。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るインクジェットヘッド１０を有するインクジェットプリンタ１の概略斜視図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、筐体２に架設されたガイドロッド３を有し、そのガイドロッド３にキャリッジ４がスライド可能に支持されている。キャリッジ４の下部にはインクジェットヘッド１０（液滴吐出装置）が設けられており、その下方で紙送りローラ５により搬送される記録用紙６に向けてインクジェットヘッド１０からインクが吐出される構成となっている。キャリッジ４は、一対のプーリー７に巻き掛けられたタイミングベルト８に接合されており、タイミングベルト８はガイドロッド３の軸線方向と平行に配設されている。一方のプーリー７には正逆回転駆動するモータ９が設けられており、そのプーリー７が正逆回転駆動されることでタイミングベルト８が往復移動し、キャリッジ４に取り付けられたインクジェットヘッド１０がガイドロッド３に沿って走査される。なお、以下の説明において、「走査方向」はキャリッジ４が走査される方向であり、「延在方向」は後述する共通液室４０の長手方向（圧力室４２の列方向）であって走査方向と直交する方向である。

図２は図１に示すインクジェットヘッド１０の平面図である。図３は図２のIII−III線断面図である。図４は図３のIV−IV線断面図である。図５は図２のV−V線断面図である。図２及び図３に示すように、インクジェットヘッド１０は、複数枚のプレートが積層された流路ユニット１１と、その流路ユニット１１の上面の一部に重ねて接着される圧電アクチュエータ１２とを備えている。流路ユニット１１は、下面に開口したノズル４４から下向きにインク（液体）が吐出される構成となっている。圧電アクチュエータ１２の上面には共通電極端子１５と複数の個別電極端子１４が形成されており、それら端子１４，１５がフレキシブルフラットケーブル（図示せず）の下面に露出した端子に導通接続されることで制御装置（図示せず）に電気的に接続される。また、流路ユニット１１の上面において圧電アクチュエータ１２により覆われていない箇所には、インクに混入した塵を除去するためのフィルタ１６が液体流入口４９（図４参照）を覆うように取り付けられている。

図３に示すように、流路ユニット１１は、上から順に、圧力室プレート２０、第１連通路プレート２１、第２連通路プレート２２、第３連通路プレート２３、第１マニホールドプレート２４、第２マニホールドプレート２５、ダンパープレート２６、カバープレート２７及びノズルプレート２８がそれぞれ接着積層された構成となっている。ノズルプレート２８はポリイミド等の樹脂シートで、それ以外の各プレート２０〜２７は４２％ニッケル合金鋼板（４２合金）等の金属板であり、各々５０〜１５０μｍ程度の肉厚を有している。各プレート２０〜２８には、電解エッチング、レーザ加工、プラズマジェット加工等により、流路を構成する開口又は凹部が形成されている。

図３乃至図５に示すように、圧力室プレート２０は、長辺に沿って２列に並べられた多数の圧力室孔２０ａと、圧力室孔２０ａの列の一端側に設けられたダミー用長孔２０ｂとを有し、圧力室層を構成している。圧力室孔２０ａは、平面視で走査方向の長軸を有する長円形状となっている。第１連通路プレート２１は、圧力室孔２０ａの一端部に連通する接続孔２１ａと、圧力室孔２０ａの他端部に連通する流出用貫通孔２１ｂと、ダミー用長孔２０ｂの一端部に連通するダミー用連通孔２１ｃと、ダミー用長孔２０ｂの他端部に連通するダミー用貫通孔２１ｄとを有している。

第２連通路プレート２２は、接続孔２１ａに一端部が連通されて圧力室孔１０ａの長軸方向に沿って形成された細幅の長孔２２ａと、流出用貫通孔２１ｂに連通する流出用貫通孔２２ｂと、ダミー用連通孔２１ｃに連通するダミー用連通孔２２ｃと、ダミー用貫通孔２１ｄに連通するダミー用貫通孔２２ｄとを有している。第３連通路プレート２３は、長孔２２ａの他端部に連通する連通孔２３ａと、流出用貫通孔２２ｂに連通する流出用貫通孔２３ｂと、ダミー用連通孔２２ｃに連通するダミー用連通孔２３ｃと、ダミー用貫通孔２２ｄに連通するダミー用貫通孔２３ｄとを有している。そして、前記した第１連通路プレート２１、第２連通路プレート２２及び第３連通路プレート２３により連通路層が構成されている。

第１及び第２マニホールドプレート２４，２５は、圧力室孔２０ａの各列の下方に対応してその列方向に延在する第１及び第２マニホールド孔２４ａ，２５ａを有している。両マニホールド孔２４ａ，２５ａは、平面形状において略同一であり、互いに連通している。第１マニホールドプレート孔２４ａは、上面において圧力室孔２０ａにそれぞれ接続孔２１ａ、長孔２２ａ及び連通孔２３ａを介して連通する。また、第１及び第２マニホールドプレート２４，２５は、流出用貫通孔２３ｂに連通する流出用貫通孔２４ｂ，２５ｂと、ダミー用貫通孔２３ｄに連通するダミー用貫通孔２４ｃ，２５ｃとを上下に有している。マニホールド孔２４ａの延在方向の一端部（図４における下方側の端部）は、圧力室プレート２０、第１〜第３連通路プレート２１〜２３を上下に貫通する液体流入口４９と連通している。図４に示すように、マニホールド孔２４ａ，２５ａの延在方向両端近傍には、そのマニホールド孔２４ａ，２５ａの輪郭を形成する前記延在方向にのびる壁面からそれと対向する壁面に向かって突出する一対の突出部２４ｅ，２４ｆ，２５ｅ，２５ｆがそれぞれ設けられている。両端近傍の一対の突出部２４ｅ，２４ｆ，２５ｅ，２５ｆは、互いに反対側の壁面から互い違いの向きに突出し、対向する壁面と隙間をあけている。

ダンパープレート２６は、マニホールド孔２５ａとは反対側から凹部を形成することで薄肉化されたダンパー壁２６ａと、流出用貫通孔２５ｂに連通する流出用貫通孔２６ｂと、ダミー用貫通孔２５ｃに連通するダミー用貫通孔２６ｄとを有し、ダンパー層を構成している。即ち、ダンパー層は、ダンパー壁２６ａを境にマニホールド孔２５ａの反対側に形成された空隙部２６ｃを有している。図４に示すように、ダンパー壁２６ａは、第１及び第２マニホールドプレート２４，２５の延在方向一端側の突出部２４ｅ，２５ｅと、延在方向他端側の突出部２４ｆ，２５ｆとの間の領域に設けられている。

カバープレート２７は、流出用貫通孔２６ｂに連通する流出用貫通孔２７ａと、ダミー用貫通孔２６ｄに連通するダミー用貫通孔２７ｂとを有している。ノズルプレート２８は、流出用貫通孔２７ａに連通して下方に向けて縮径するノズル孔２８ａと、ダミー用貫通孔２７ｂに連通するダミーノズル孔２８ｂとを有している。ノズル孔２８ａは圧力室孔２０ａと対応して列をなし、ダミーノズル孔２８ｂは、その列方向の一端に位置している。

次に、流路ユニット１１内におけるインクの流路について説明する。図３及び図４に示すように、マニホールド孔２４ａ，２５ａの上下開口が第３連通路プレート２３とダンパープレート２６とで閉鎖されることで、共通液室４０が形成されている。この共通液室４０は、液体供給口４９に連通している。共通液室４０は、後述する圧力室４２に平面視で重なるように各圧力室４２の列方向に向けて延在している。

図４に示すように、共通液室４０は、延在方向と直交する断面の流路面積が実質的に一定である主室４０ａを有しており、その主室４０ａの上面には複数の圧力室４２へ連通する後述する連通口４１ａが開口している。この主室４０ａの延在方向の一端側（図４の下方側）には、マニホールド孔２４ａ，２５ａの突出部２４ｆ，２５ｆとそれと対向する壁面との間に第１狭窄部４０ｂが形成されている。第１狭窄部４０ｂにおける、マニホールド孔の延在方向と直交する断面の流路面積は、主室４０ａのそれよりも小さい。この第１狭窄部４０ｂを挟んで主室４０ａと反対側、すなわちマニホールド孔２４ａ，２５ａの延在方向の一端は、第１副室４０ｃとして形成されている。第１副室４０ｃにおける、マニホールド孔の延在方向と直交する断面の流路面積は、第１狭窄部４０ｂのそれよりも大きい。第１副室４０ｃは第１狭窄部４０ｂを介して主室４０ａと連通している。なお、液体流入口４９はこの第１副室４０ｃに連通している。

また、主室４０ａの延在方向の他端側（図４の上方側）には、マニホールド孔２４ａ，２５ａの突出部２４ｅ，２５ｅとそれと対向する壁面との間に第２狭窄部４０ｄが形成されている。第２狭窄部４０ｄにおける、マニホールド孔の延在方向と直交する断面の流路面積が主室４０ａのそれよりも小さい。この第２狭窄部４０ｄを挟んで主室４０ａと反対側、すなわちマニホールド孔２４ａ，２５ａの延在方向の他端は、第２副室４０ｅとして形成されている。第２副室４０ｅにおける、マニホールド孔の延在方向と直交する断面の流路面積は、第２狭窄部４０ｄのそれよりも大きい。第２副室４０ｅは第２狭窄部４０ｄを介して主室４０ａと連通している。なお、第２副室４０ｅは平面視で略四角形状であり、その隅部分は曲面になっている。

主室４０ａにおける第１狭窄部４０ｂ近傍の流路は、その流路面積が第１狭窄部４０ｂに近づくに従い徐々に狭まるようにテーパ状に形成されている。かつ、第１副室４０ｃにおける第１狭窄部４０ｂ近傍の流路は、その流路面積が第１狭窄部４０ｂに近づくに従い徐々に狭まるようにテーパ状に形成されている。即ち、第１及び第２マニホールドプレート２４，２５のマニホールド孔２４ａ，２５ａの突出部２４ｆ，２５ｆは、突出方向に向けて先細り形状に形成されており、その突出端は滑らかな曲面となっている。

主室４０ａにおける第２狭窄部４０ｄ近傍の流路は、その流路面積が第２狭窄部４０ｄに近づくに従い徐々に狭まるようにテーパ状に形成されている。つまり、第１及び第２マニホールドプレート２４，２５のマニホールド孔２４ａ，２５ａの突出部２４ｅ，２５ｅは、主室４０ａに面する壁面が延在方向に対して傾斜している。かつ、第２副室４０ｅにおける第２狭窄部４０ｄ近傍の流路の流路面積は、主室における第２狭窄部４０ｄ近傍の流路の流路面積よりも、第２狭窄部４０ｄに向かって急激に減少するように形成されている。具体的には、第１及び第２マニホールドプレート２４，２５のマニホールド孔２４ａ，２５ａの突出部２４ｅ，２５ｅは、その第２副室４０ｅに面する壁面が延在方向と略直交している（走査方向と略平行である）。

図３及び図４に示すように、共通液室４０の下面は、平面視で主室４０ａと略同一形状のダンパー壁２６ａにより形成されている。ダンパー壁２６ａを境に共通液室４０とは反対側に位置する空隙部２６ｃは、その下側がカバープレート２７により閉鎖されている。ダンパー壁２６ａは、主室４０ａに対応する領域に設けられており、第１及び第２狭窄部４０ｂ，４０ｄと第１及び第２副室４０ｃ，４０ｅとに対応する領域には設けられていない。

共通液室４０は、クランク状の連通路４１を介して上方にある圧力室４２の一端部に連通している。連通路４１は、第１連通路プレート２１の接続孔２１ａ、第２連通路プレート２２の長孔２２ａ及び第３連通路プレート２３の連通孔２３ａにより形成されている。連通路４１には、細幅の長孔２２ａにより、後述する流出路４３に比べて大幅に流路面積が小さく流路抵抗が大となる絞り部４１ｂが形成されている。また、連通路４１には、接続孔２１ａにより、絞り部４１ｂと圧力室４２との間に接続口４１ｃが形成されている。また、連通路４１には、連通孔２３ａにより、絞り部４１ｂと共通液室４０との間に接続口４１ｃよりも小径な連通口４１ａが形成されている。

圧力室４２は、圧力室孔２０ａの上下開口が圧電アクチュエータ１２及び第１連通路プレート２１で閉鎖されることで形成されている。圧力室４２の他端部には流出路４３が連通している。流出路４３は、流出用貫通孔２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ，２６ｂ，２７ａにより形成され、ノズル４４に連通している。ノズル４４は、ノズルプレート２８のノズル孔２８ａにより形成されている。

図４及び図５に示すように、共通液室４０の第２副室４０ｅは、ダミー用連通路４５を介して上方にあるダミー用連通室４６の一端部に連通している。ダミー用連通路４５は、第１〜第３連通路プレート２１，２２，２３のダミー用連通孔２１ｃ，２２ｃ，２３ｃにより形成されている。ダミー用連通室４６は、ダミー用長孔２０ｂの上下開口が圧電アクチュエータ１２及び第１連通路プレート２１で閉鎖されることで形成されている。ダミー用連通室４６の他端部にはダミー用流出路４７が連通している。ダミー用流出路４７は、ダミー用貫通孔２１ｄ，２２ｄ，２３ｄ，２４ｃ，２５ｃ，２６ｄ，２７ｂにより形成され、ダミーノズル４８に連通している。ダミーノズル４８は、ノズルプレート２８のダミーノズル孔２８ｂにより形成されている。このように、ダミー用連通路４５、ダミー用連通室４６及びダミー用流出路４７により、第２副室４０ｅからダミーノズル４８までを連通する排出流路５０が構成されている。この排出流路５０は、その全長にわたって前述した絞り部４１ｂよりも流路面積が大きくなるように構成されている。よって、排出流路５０の流路抵抗は、主室４０ａからノズル４４までの流路の流路抵抗よりも小となっている。

図３に示すように、圧電アクチュエータ１２は、１枚の厚さが略３０μｍ程度のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）のセラミックス材料からなる多数の圧電シート３０〜３３と、絶縁性を有するトップシート３４とが積層されている。各圧電シート３０〜３３のうち最下層の圧電シート３０から上方へ数えて奇数番目の圧電シート３０，３２の上面には、多数の圧力室４２に対応して連続配置された共通電極３５が印刷形成されている。最下層の圧電シート３０から上方へ数えて偶数番目の圧電シート３１，３３の上面には、各圧力室４２の夫々に対応するよう配置された多数の個別電極３６が印刷形成されている。また、共通電極３５は各圧電シート３０〜３３及びトップシート３４のスルーホール（図示せず）に設けた中継配線（図示せず）を介して最上層のトップシート３４の上面の共通電極端子１５（図１参照）に導通されている。さらに、個別電極３６は各圧電シート３０〜３３及びトップシート３４の複数のスルーホール（図示せず）に設けた中継配線（図示せず）を介して最上層のトップシート３４の上面の複数の個別電極端子１４（図１参照）に夫々導通されている。

次に、インクジェットヘッドの動作について説明する。図３に示すように、圧電アクチュエータ１２の個別電極３６に選択的に電圧が印加されて共通電極３５との間に電位差が生じることで、圧電シート３０〜３３の各電極３５，３６間に位置する活性部に電界が作用して積層方向の歪み変形が発生する。この活性部の変形により、ある圧力室４２内のインクに圧力が付与されると、該インクが流出路４３を通ってノズル４４より吐出される。その際、圧力室４２に作用した圧力波は、ノズル４４へ向かう前進成分だけでなく、共通液室４０の主室４０ａへ向かう後退成分を有している。この圧力波の後退成分は、絞り部４１ｂによりある程度は遮断されるが、一部が共通液室４０の主室４０ａに伝播することとなる。共通液室４０の主室４０ａに伝播した圧力波の後退成分は、薄肉のダンパー壁２６ａが弾性変形することである程度吸収される。

さらに、第１及び第２狭窄部４０ｂ，４０ｄの流路面積が主室４０ａの流路面積よりも小さいため、圧力波の後退成分の一部は、第１及び第２狭窄部４０ｂ，４０ｄと主室４０ａとの境界において反射して主室４０ａに戻るとともに、その残りは第１及び第２狭窄部４０ｂ，４０ｄを通過して第１及び第２副室４０ｃ，４０ｅまで伝播することとなる。

また、第１及び第２副室４０ｃ，４０ｅの流路面積は、第１及び第２狭窄部４０ｂ，４０ｄの流路面積よりも大きいため、第１及び第２副室４０ｃ，４０ｅに伝播して第１及び第２副室４０ｃ，４０ｅ内で反射して第１及び第２狭窄部４０ｂ，４０ｄに戻る圧力波は、その一部は第１及び第２副室４０ｃ，４０ｅと第１及び第２狭窄部４０ｂ，４０ｄとの境界において反射して第１及び第２副室４０ｃ，４０ｅに戻るとともに、その残りは第１及び第２狭窄部４０ｂ，４０ｄを通過して主室４０ａまで伝播することとなる。即ち、圧力波の一部が主室４０ａの延在方向の両側にある第１及び第２狭窄部４０ｂ，４０ｄにおいて反射し、その残りが第１及び第２狭窄部４０ｂ，４０ｄを通過するということが繰り返されることとなる。したがって、主室４０ａにおける圧力波を効率良く減衰させることができ、圧力室４２で発生した圧力波の後退成分が共通液室４０を介して他の隣接する圧力室４２に伝播する所謂クロストークが効果的に抑制されることとなる。

さらに、主室４０ａにおける第１及び第２狭窄部４０ｂ，４０ｄ近傍の流路はテーパ状に形成されているので、主室４０ａから第１及び第２副室４０ｃ，４０ｅに向かう圧力波が、そのテーパ状流路によってスムーズに第１及び第２狭窄部４０ｂ，４０ｄに導かれ、主室４０ａにおける圧力波の局所的な高まりを防ぐことができる。

また、主室４０ａにおける第１及び第２狭窄部４０ｂ，４０ｄ近傍の流路と、第１副室４０ｃにおける第１狭窄部４０ｂ近傍の流路とは、その流路面積が第１及び第２狭窄部４０ｂ，４０ｄに近づくに従い徐々に狭まるようにテーパ状に形成されているので、インク流入口４９から空の共通液室４０にインクを供給する際などに、共通液室４０内におけるインクの流れがスムーズになり、共通液室４０内で空気溜まりが発生することも抑制できる。

また、第２副室４０ｅにおける第２狭窄部４０ｄ近傍の流路の流路面積は、主室４０ａにおける第２狭窄部４０ｄ近傍の流路の流路面積よりも、第２狭窄部４０ｄに向かって急激に減少しているので、主室４０ａから第２副室４０ｅに向かう圧力波は、第２狭窄部４０ｄを通過しやすくなる一方、第２副室４０ｅから主室４０ａに向かう圧力波は、第２狭窄部４０ｄを通過しにくくなる。よって、共通液室４０に作用する圧力波は第２副室４０ｅに集まりやすくなり、主室４０ａを介して互いに連通した複数の圧力室４２間におけるクロストークを効果的に抑制することが可能となる。さらに、第２副室４０ｅにおける第２狭窄部４０ｄ近傍の流路の流路面積を第２狭窄部４０ｄに向かって急激に減少させることで、なだらかに減少させた場合に比べて第２副室４０ｅの平面視における面積を大きく確保することができ、圧力波の減衰効果を高めることが可能となる。

また、メンテナンス時のいわゆるパージ動作によりノズル４４及びダミーノズル４８に公知の吸引キャップを被せ、外部から負圧吸引した場合に、主室４０ａからノズル４４までの流路の流路抵抗よりも、第２副室４０ｅからダミーノズル４８までの排出流路５０の流路抵抗の方が小さいので、主室４０ａ、第１及び第２副室４０ｃ，４０ｅ内に滞留した気泡をインクとともにダミーノズル４８から排出しやすくすることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。図６は本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘッド６０の断面図であって図３に相当するものである。図７は図６のVII−VII線断面図である。図８は図７のVIII−VIII線断面図である。第１実施形態との相違点は、第２マニホールドプレート６２のマニホールド孔６２ａの形状を変更し、ダンパー壁６３ａの平面視における面積を大きくしている点である。なお、第１実施形態と共通する部分については同一符号を付して説明を省略している。

図６乃至図８に示すように、第２実施形態のインクジェットヘッド６０の流路ユニット６１の第２マニホールドプレート６２は、第１マニホールドプレート２４のマニホールド孔２４ａに連通するマニホールド孔６２ａと、流出用貫通孔２４ｂに連通する流出用貫通孔６２ｂとを有している。第２マニホールドプレート６２のマニホールド孔６２ａの平面形状は、第１マニホールドプレート２４のマニホールド孔２４ａとは相違する。具体的には、第２マニホールドプレート６２のマニホールド孔６２ａには、第１マニホールドプレート２４における突出部２４ｅ，２４ｆに相当するものが存在せず、マニホールド孔６２ａの延在方向に直交する幅が略一定となっている。即ち、第２マニホールドプレート６２のマニホールド孔６２ａにおいては、主室６４ａから第１及び第２狭窄部６４ｂ，６４ｄを介して第１及び第２副室６４ｃ，６４ｅに至る流路の幅が略一定となっている。この第２マニホールドプレート６２のマニホールド孔６２ａの幅は、第１マニホールドプレート２４のマニホールド孔２４ａの突出部２４ｅ，２４ｆ以外の箇所の幅と略同一である。

第２マニホールド孔６２ａにおける、突出部２４ｅ，２４ｆとダンパープレート６３との間は、狭窄部６４ｂ，６４ｄとして機能する。従ってこの狭窄部の大きさ、第１及び第２副室６４ｃ，６４ｅの深さを制御するには、第１及び第２マニホールドプレート２４，６２の厚さを変更する。この場合、突出部２４ｅ，２４ｆは、対向する両壁面間を連結するように形成してもよい。また、第１及び第２マニホールドプレート２４，６２の上下位置を入れ替えてもよい。

ダンパープレート６３は、マニホールド孔６２ａとは反対側から凹部を形成することで薄肉化されたダンパー壁６３ａと、流出用貫通孔６２ｂに連通する流出用貫通孔６３ｂとを有し、ダンパー層を構成している。ダンパー壁６３ａは、第２マニホールドプレート６２のマニホールド孔６２ａに対応する領域全体にわたって設けられている。第１マニホールドプレート２４のマニホールド孔２４ａに設けられた突出部２４ｅ，２４ｆは、ダンパー壁６３ａから上下方向に離隔している。なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。以上のような構成によれば、第１及び第２狭窄部６４ｂ，６４ｄを形成するための突出部２４ｅ，２４ｆがダンパー壁６３ａから離れていることで、ダンパー壁６３ａの振動が突出部２４ｅ，２４ｆに干渉しない。よって、ダンパー壁６３ａを、主室６４ａと、第１及び第２狭窄部６４ｂ，６４ｄと、第１及び第２副室６４ｃ，６４ｅとに連続して面するように大面積で形成することができる。その結果、インクジェットヘッド６０が高密度化されてもダンパー壁６３ａの振動吸収性能が十分に確保され、クロストークの防止性能が更に向上する。

なお、第１及び第２実施形態において、マニホールド孔の延在方向一端側ではダンパープレートと離れた側のマニホールドプレートにのみ突出部を設け、他端側ではダンパープレートと接する側のマニホールドプレートにのみ突出部を設けるようにしても差し支えない。この場合、ダンパー壁は、ダンパープレートと離れている突出部がある側の副室と主室とにわたって設けられる。例えば、ダンパー壁は、主室、第１狭窄部及び第１副室に連続して面して設けられたり、または、主室、第２狭窄部及び第２副室に連続して面して設けられる。

また、第１及び第２実施形態において、マニホールド孔の突出部は、マニホールド孔の上側に接する第１連通路プレート２１、または下側に接するダンパープレート２６から突出して設けられてもよい。狭窄部及び副室で圧力波を減衰できる場合には、ダンパープレートは省略することができる。

なお、前述した各実施形態は本発明をインクジェットヘッドに適用したものであるが、インク以外の液体、例えば着色液を吐出して液晶表示装置のカラーフィルタを製造する装置、導電液を吐出して電気配線を形成する装置などに使用する液滴吐出装置に適用してもよい。また、圧力発生手段として圧電アクチュエータを用いたが、静電気により変位するアクチュエータなどを用いることもできる。

以上のように、本発明に係る液滴吐出装置は、クロストークを効果的に抑制することができる優れた効果を有し、インクジェットヘッド等に適用すると有益である。

本発明の第１実施形態に係るインクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタの概略斜視図である。 図１に示すインクジェットヘッドの平面図である。 図２のIII−III線断面図である。 図３のIV−IV線断面図である。 図２のV−V線断面図である。 本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘッドの断面図であって図３に相当するものである。 図５のVII−VII線断面図である。 図６のVIII−VIII線断面図である。

符号の説明

１ インクジェットプリンタ
１０，６０ インクジェットヘッド（液滴吐出装置）
１１，６１ 流路ユニット
１２ 圧電アクチュエータ（圧力発生手段）
２０ 圧力室プレート（第２のプレート）
２４ 第１マニホールドプレート（第１のプレート）
２５，６２ 第２マニホールドプレート（第１のプレート）
２４ｅ，２４ｆ，２５ｅ，２５ｆ 突出部
２６ａ，６３ａ ダンパー壁
２８ ノズルプレート（第３のプレート）
４０ 共通液室
４０ａ，６４ａ 主室
４０ｂ，６４ｂ 第１狭窄部
４０ｃ，６４ｃ 第１副室
４０ｄ，６４ｄ 第２狭窄部
４０ｅ，６４ｅ 第２副室
４１ａ 連通口
４２ 圧力室
４４ ノズル
４８ ダミーノズル
４９ 液体流入口
５０ 排出流路

Claims (10)

1. 一方向に向けて延在配置されて液体流入口から液体の供給を受ける共通液室と、前記共通液室に沿って配列されて前記共通液室に連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室にそれぞれ連通する複数のノズルと、前記圧力室内の液体に吐出圧力を与える圧力発生手段とを備え、
   前記共通液室が、
   前記複数の圧力室との連通口が配置され、前記延在方向と直交する断面の流路面積が実質的に一定である主室と、
   前記主室の前記延在方向の一端側に形成され、前記延在方向と直交する断面の流路面積が前記主室よりも小さい第１狭窄部と、
   前記第１狭窄部を介して前記主室と連通し、前記延在方向と直交する断面の流路面積が前記第１狭窄部よりも大きい第１副室と、
   前記主室の前記延在方向の他端側に形成され、前記延在方向と直交する断面の流路面積が前記主室よりも小さい第２狭窄部と、
   前記第２狭窄部を介して前記主室と連通し、前記延在方向と直交する断面の流路面積が前記第２狭窄部よりも大きい第２副室と
   を有していることを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記主室における前記第１狭窄部近傍の流路は、その流路面積が前記第１狭窄部に近づくに従い徐々に狭まるようにテーパ状に形成されている請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 前記液体流入口は前記第１副室に連通しており、
   前記第１副室における前記第１狭窄部近傍の流路は、その流路面積が前記第１狭窄部に近づくに従い徐々に狭まるようにテーパ状に形成されている請求項１又は２に記載の液滴吐出装置。
4. 前記主室における前記第２狭窄部近傍の流路は、その流路面積が前記第２狭窄部に近づくに従い徐々に狭まるようにテーパ状に形成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴吐出装置。
5. 前記第２副室における前記第２狭窄部近傍の流路の流路面積は、前記主室における前記第２狭窄部近傍の流路の流路面積よりも、前記第２狭窄部に向かって急激に減少する請求項１乃至４のいずれかに記載の液滴吐出装置。
6. 前記共通液室に面して弾性変形するダンパー壁をさらに備え、
   前記ダンパー壁は、前記主室、前記第１狭窄部及び前記第１副室に連続して面するように配置され、
   前記第１狭窄部は、前記共通液室を画定する壁面が部分的に突出することで形成されており、その突出部は前記ダンパー壁から離隔している請求項１乃至５のいずれかに記載の液滴吐出装置。
7. 前記共通液室に面して弾性変形するダンパー壁をさらに備え、
   前記ダンパー壁は、前記主室、前記第２狭窄部及び前記第２副室に連続して面するように配置され、
   前記第２狭窄部は、前記共通液室を画定する壁面が部分的に突出することで形成されており、その突出部は前記ダンパー壁から離隔している請求項１乃至６のいずれかに記載の液滴吐出装置。
8. 前記複数のノズルが形成されたノズル面に開口するダミーノズルと、前記第２副室から前記ダミーノズルまでを連通する排出流路とをさらに備え、
   前記排出流路の流路抵抗は、前記主室から前記ノズルまでの流路の流路抵抗よりも小である請求項１乃至７に記載の液滴吐出装置。
9. 前記共通液室を内側に形成する開口を有する第１のプレートと、前記複数の圧力室を内側に形成する複数の開口を有する第２のプレートと、前記複数のノズルを内側に形成する複数の開口を有する第３のプレートとを含む複数のプレートを積層して構成され、
   前記第１狭窄部及び／又は前記第２狭窄部は、前記第１のプレート又はその第１のプレートに隣接するプレートから前記共通液室を画定する壁面が部分的に突出することで形成されている請求項１乃至８のいずれかに記載の液滴吐出装置。
10. 前記第１のプレートは、それぞれ前記共通液室を内側に形成する開口を有する複数のプレートからなり、その複数のプレートの一部の壁面が部分的に突出することで前記第１狭窄部及び／又は前記第２狭窄部が形成され、残りのプレートの前記開口によって前記第１副室及び／又は前記第２副室と前記主室とが連通している請求項９に記載の液滴吐出装置。

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