JP2015042472A - 流路部材、液体吐出ヘッド、および記録装置 - Google Patents

流路部材、液体吐出ヘッド、および記録装置 Download PDF

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Abstract

【課題】液体の不吐出が生じる可能性を低減することができる流路部材、液体吐出ヘッド、および記録装置を提供する。【解決手段】流路部材4は、第1主面4−1および第2主面4−2を含んでおり、第1主面4−1に設けられており且つ液体を吐出するための複数の吐出孔と、複数の吐出孔と連通するマニホールド5と、を備えた流路部材4であって、マニホールド5は、第1主面4−1側に位置する第3主面5−1、および、第2主面4−2側に位置する第4主面5−2を有しており、マニホールド5を液体が流れる方向をX方向とするとき、マニホールド5内には、平面視してX方向と交差する方向に延びる第1部位5cが設けられており、第1部位5cは、第3主面5−1と対向する第5主面5c−1、および、第4主面5−2と対向する第6主面5c−2を有しており、X方向に断面視して、第5主面5c−1の中央部は、第3主面5−1側に突出している。【選択図】図9

Description

本発明は、流路部材、液体吐出ヘッド、および記録装置に関する。
従来から、液体吐出ヘッドとして、例えば、液滴を記録媒体上に吐出することによって各種の印画を行うインクジェットヘッドが知られている。このような液体吐出ヘッドは、第1主面および当該第1主面の反対側に位置する第2主面を含んだ流路部材を備えている。流路部材は、第1主面に設けられた複数の吐出孔を有している。また、流路部材は、複数の吐出孔と連通する共通流路を有している(例えば、特許文献1参照)。このような流路部材を備えた液体吐出ヘッドでは、共通流路内の液体が複数の吐出孔へと供給されることによって、記録媒体上に液滴を吐出することができる。
特開2012−76236号公報
しかしながら、上記従来の液体吐出ヘッドでは、共通流路内において液体中の粒子が沈殿してしまう可能性があった。このため、当該沈殿した粒子が共通流路と吐出孔との連通部に詰まってしまう可能性があった。そのため、吐出孔における液体の不吐出が生じる可能性があった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体の不吐出が生じる可能性を低減することができる流路部材、液体吐出ヘッド、および記録装置に関する。
本発明の流路部材における一態様は、第1主面および該第1主面の反対側に位置する第2主面を含んでおり、前記第1主面に設けられており且つ液体を吐出するための複数の吐出孔と、複数の該吐出孔と連通する共通流路と、を備えた流路部材であって、前記共通流路は、前記第1主面側に位置する第3主面、および、前記第2主面側に位置する第4主面を有しており、前記共通流路を液体が流れる方向を第1方向とするとき、前記共通流路内には、平面視して前記第1方向と交差する方向に延びる第1部材が設けられており、前記第1部材は、前記第3主面と対向する第5主面、および、前記第4主面と対向する第6主面を有しており、前記第1方向に断面視して、前記第5主面の中央部は、前記第3主面側に突出している。
本発明の液体吐出ヘッドにおける一態様は、本発明に係る流路部材と、前記流路部材の前記第2主面上に設けられており、複数の前記吐出孔から液体を吐出するための加圧部と、を備える。
本発明の記録装置における一態様は、本発明に係る液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに対して記録媒体を搬送する搬送部と、を備える。
本発明の流路部材、液体吐出ヘッド、および記録装置は、液体の不吐出が生じる可能性を低減することができる、という効果を奏する。
本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。 本実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略構成を示す斜視図である。 本実施形態に係る液体吐出ヘッドの長手方向における断面図である。 本実施形態に係る液体吐出ヘッドの短手方向における断面図である。 (a)は、本実施形態に係るヘッド本体の概略構成を示す平面図である。(b)は、本実施形態に係る流路部材の概略構成を示す平面図である。 図5中に示した2点鎖線で囲んだ領域A1を拡大した図であり、説明の便宜上、一部の記載を省略した図である。 図5中に示した2点鎖線で囲んだ領域A1を拡大した図であり、説明の便宜上、一部の記載を省略した図である。 図5中に示した2点鎖線で囲んだ領域B1を拡大した図であり、マニホールドを示した図である。 図5および図8中に示したI−I線断面図である。 図6中に示したII−II線断面図である。 変形例1に係る液体吐出ヘッドにおいて、図8と同じ部位を示した図である。 図11中に示したIII−III線断面図である。 変形例2に係る液体吐出ヘッドにおいて、図5と同じ部位を示した図である。 図13中に示した2点鎖線で囲んだ領域B2を拡大した図であり、マニホールドを示した図である。 図14中に示したIV−IV線断面である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の一実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材を簡略化して示したものである。したがって、本発明に係る流路部材、液体吐出ヘッド、および記録装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。
図1は、本実施形態に係るプリンタ1の概略構成図である。なお、本実施形態では、プリンタ1は、カラーインクジェットプリンタであるが、これに限らず、モノクロインクジェットプリンタ等の記録装置であってもよい。
プリンタ1は、制御部100、給紙ユニット114、搬送ユニット120、液体吐出ヘッド2、および紙受け部116を有する。ここで、プリンタ1における液体吐出ヘッド2および搬送ユニット120は、本発明に係る記録装置の一実施形態となる。
制御部100は、上記の各部材における動作を制御する役割を有する。なお、制御部100の配置については、特に限定されない。
給紙ユニット114は、用紙収容ケース115と、給紙ローラ145とを有している。用紙収容ケース115は、記録媒体を収容する役割を有する。本実施形態では、用紙収容ケース115には、記録媒体としての印刷用紙Pが複数枚積層された状態で収容されている。給紙ローラ145は、用紙収容ケース115に収容された印刷用紙Pを、搬送ユニット120に向けて1枚ずつ送り出す役割を有する。
なお、本実施形態では、給紙ユニット114と搬送ユニット120との間には、印刷用紙Pの搬送経路に沿って、二対の送りローラ118aおよび118b、ならびに、119aおよび119bが配置されている。給紙ユニット114から送り出された印刷用紙Pは、上記の送りローラ118aおよび118b、ならびに、119aおよび119bによってガイドされて、搬送ユニット120へと送り出される。
搬送ユニット120は、搬送ベルト111、ベルトローラ106および107、搬送モータ174、ならびに、ニップローラ138および139を有している。なお、搬送ユニット120は、本発明に係る搬送部の一実施形態となる。
搬送ベルト111は、用紙収容ケースから送り出された印刷用紙Pを、液体吐出ヘッド2に対して搬送する役割を有する。搬送ベルト111は、ベルトローラ106および107に巻き掛けられている。搬送ベルト111は、ベルトローラ106および107の共通接線をそれぞれ含む互いに平行な2つの平面に沿って、弛むことなく張られている。なお、液体吐出ヘッド2は、当該2つの平面のうち、一方側の平面に対向して配置される。このため、搬送ベルト111のうち液体吐出ヘッド2に対向する面は、印刷用紙Pを搬送するための搬送面127となる。
搬送モータ174は、搬送ベルト111を移動させる役割を有する。搬送モータ174は、ベルトローラ106に接続されている。搬送モータ174は、ベルトローラ106を矢印Aの方向に回転させることができる。ベルトローラ107は、搬送ベルト111に連動して回転することができる。したがって、搬送ベルト111は、搬送モータ174によってベルトローラ106を回転させることで、矢印Aの方向に沿って移動することができる。
ニップローラ138および139は、搬送面127上に印刷用紙Pを固着する役割を有する。ニップローラ138および139は、搬送面127を挟み込んで、互いに対向して配置されている。ニップローラ138および139は、搬送ベルト111の移動に連動して回転する。ここで、給紙ユニット114から搬送ユニット120へと送り出された印刷用紙Pは、ニップローラ138と搬送面127との間に挟み込まれる。このため、印刷用紙Pは、搬送ベルト111の搬送面127に押し付けられことで、搬送面127上に固着する。そして、印刷用紙Pは、搬送ベルト111の移動に従って、液体吐出ヘッド2に対して搬送される。
液体吐出ヘッド2は、印刷用紙Pに対して液体を吐出する役割を有する。液体吐出ヘッド2は、搬送面127に対向して配置されている。具体的には、液体吐出ヘッド2は、ヘッド本体2aを有している。ヘッド本体2aは、搬送面127に近い側に位置している。なお、液体吐出ヘッド2の詳細な構成については、後述する。
ここで、本実施形態では、ヘッド本体2aからは、4色の液滴(インク)が吐出される。当該4色としては、例えば、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、シアン(C)およびブラック(K)を採用することができる。給紙ユニット114から搬送ユニット120へと送り出された印刷用紙Pは、液体吐出ヘッド2と搬送ベルト111の搬送面127との隙間を通過する。その際に、ヘッド本体2aから印刷用紙Pに向けて液滴が吐出される。これによって、印刷用紙Pには、制御部100によって記憶された画像データに基づくカラー画像が形成される。また、当該画像が形成された印刷用紙Pは、紙受け部116へと送り出される。
なお、本実施形態では、搬送ユニット120と紙受け部116との間には、剥離プレート140、二対の送りローラ121aおよび121b、ならびに、122aおよび122
bが配置されている。カラー画像が印刷された印刷用紙Pは、搬送ベルト111によって剥離プレート140へと搬送される。そして、印刷用紙Pは、送りローラ121a〜122bによって、紙受け部116に送り出される。
紙受け部116は、搬送ユニット120から送り出された印刷用紙Pを収容する役割を有する。紙受け部116は、搬送ユニット120から送り出された印刷用紙Pの搬送方向に配置されている。
なお、本実施形態では、液体吐出ヘッド2とニップローラ138との間において、紙面センサ133が配置されている。紙面センサ133は、搬送面127上に搬送された印刷用紙Pの位置情報を検出する役割を有する。紙面センサ133は、例えば、発光素子および受光素子を有する。ここで、紙面センサ133によって検出された印刷用紙Pの位置情報は、制御部100に送信される。制御部100は、紙面センサ133から受信した検出結果に基づき、液体吐出ヘッド2あるいは搬送モータ174等を制御する。これによって印刷用紙Pの搬送と画像の印刷とを同期させることができる。
次に、図2〜図4を参照しながら、液体吐出ヘッド2の構成について説明する。図2は、液体吐出ヘッド2の概略構成を示す斜視図である。図3は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド2の長手方向(図2にてX方向)における断面図である。図4は、液体吐出ヘッド2の短手方向(図2にてY方向)における断面図である。なお、図3および図4では、説明の便宜上、流路部材4およびリザーバ40における流路の記載は省略する。
図2〜図4に示すように、液体吐出ヘッド2は、ヘッド本体2a、リザーバ40、筺体90、配線基板94、コネクタ95、信号伝達部92、ドライバIC55、押圧板96、および断熱性弾性部材97を備えている。なお、本実施形態では、液体吐出ヘッド2は、ピエゾ方式の液体吐出ヘッドであるが、これに限らず、サーマル方式の液体吐出ヘッド等であってもよい。
ヘッド本体2aは、第1主面4−1および当該第1主面4−1の反対側に位置する第2主面4−2を含んだ流路部材4を有する。また、ヘッド本体2aは、第2主面4−2上に設けられた圧電アクチュエータ基板21を有する。ヘッド本体2aは、圧電アクチュエータ基板21の変位に応じて第1主面4−1における吐出孔8から液滴を吐出することで、記録媒体に対して所定の印画を行う役割を有する。リザーバ40は、ヘッド本体2aの流路部材4に対して、液体を供給する役割を有する。本実施形態では、リザーバ40は、流路部材4のマニホールド5内に液体を循環させる役割を有する。リザーバ40は、ヘッド本体2a上に設けられている。なお、ヘッド本体2aの詳細な構成については後述する。
筺体90は、液体吐出ヘッド2が備える各部材を収容する役割を有する。筺体90は、少なくともヘッド本体2aが有する流路部材4の第1主面4−1が露出するように、液体吐出ヘッド2が備える各部材を収容している。本実施形態では、筺体90は、リザーバ40上に設けられている。このため、図2に示すように、リザーバ40およびヘッド本体2aの少なくとも一部は、筺体90から露出している。筺体90の構成材料としては、例えば、金属材料あるいは樹脂材料等が挙げられる。
配線基板94は、液体吐出ヘッド2がプリンタ1に組み込まれた場合に、制御部100から送信された駆動信号を受信する役割を有する。配線基板94は、リザーバ40上に設けられている。また、配線基板94には、コネクタ95が実装されている。配線基板94としては、例えば、樹脂基板上あるいはセラミック基板上に各種の電子部品を備えたものを用いることができる。
ここで、圧電アクチュエータ基板21は、信号伝達部92を介して、コネクタ95に接続されている。信号伝達部92には、ドライバIC55が実装されている。信号伝達部92としては、例えば、従来周知のフレキシブルプリント配線基板を用いることができる。
液体吐出ヘッド2では、配線基板94は、制御部100から受信した駆動信号を信号伝達部92に送信する。次に、信号伝達部92に実装されたドライバIC55は、当該駆動信号に所定の処理を施し、処理後の駆動信号を圧電アクチュエータ基板21に対して送信する。そして、圧電アクチュエータ基板21は、当該処理後の駆動信号に応じて変位することで、流路部材4の第1主面4−1から液滴を吐出させる。このように、第1主面4−1から吐出した液滴によって、記録媒体に対して所定の印画を行うことができる。
なお、配線基板94およびドライバIC55の搭載個数については、特に限定されず、液体吐出ヘッド2の使用態様に応じて適宜変更することができる。また、配線基板94はなくともよく、例えば、制御部100と信号伝達部92とが、直接電気的に接続されていてもよい。
押圧板96は、ドライバIC55を筺体90に対して押し当てる役割を有する。押圧板96は、リザーバ本体41上に設けられている。押圧板96には、断熱性弾性部材97が取り付けられている。ここで、押圧板96は、断熱性弾性部材97および信号伝達部92を介してドライバIC55を筺体90に押し当てている。このため、ドライバIC55において発生した熱を、筺体90へと伝達することができる。そのため、当該熱を液体吐出ヘッド2の外側へと放熱することができる。
なお、当該熱を液体吐出ヘッド2の外側へと効率的に放熱するために、筺体90の構成材料は、熱伝導率が相対的に大きい材料であることが好ましい。具体的には、筺体90の構成材料は、例えば、金属材料であることが好ましい。
また、本実施形態では、信号伝達部92は、筺体90内において湾曲して配置されている。このため、信号伝達部92には、湾曲状態から定常状態へと戻ろうとする力が働く。ここで、ドライバIC55は、当該力によって、筺体90により強く押し当てられることになる。そのため、ドライバIC55において発生した熱を、筺体90により伝達しやすくなる。
次に、図2〜図4に加えて、図5〜図10を参照しつつ、ヘッド本体2aについて、詳細に説明する。
図5の(a)は、ヘッド本体2aの概略構成を示す平面図である。図5の(b)は、流路部材4の概略構成を示す平面図である。図6は、図5中に示した2点鎖線で囲んだ領域A1を拡大した図である。なお、図6において示される各部材は、説明の便宜上実線で記載している。図7は、図5中に示した2点鎖線で囲んだ領域A1を拡大した図である。なお、図7において示される各部材は、説明の便宜上実線で記載している。図8は、図5中に示した2点鎖線で囲んだ領域B1を拡大した図であり、マニホールド5を示した図である。図9は、図5中に示したI-I線断面図である。図10は、図6中に示したII-II線断面図である。
ヘッド本体2aは、流路部材4および圧電アクチュエータ基板21を有している。なお、本実施形態では、ヘッド本体2aは、平面視して略矩形状であるが、これに限らず、液体吐出ヘッド2の使用態様に応じて適宜変更することができる。
流路部材4は、図9および図10に示すように、複数のプレートが積層された積層構造
を有している。具体的には、流路部材4は、キャビティプレート4a、ベースプレート4b、アパーチャ(しぼり)プレート4c、サプライプレート4d、マニホールドプレート4e〜g、カバープレート4h、およびノズルプレート4iが順次積層して構成されている。ここで、ノズルプレート4iの下面は、吐出孔8が設けられる第1主面4−1である。また、キャビティプレート4aの上面は、圧電アクチュエータ基板21が配置される第2主面4−2である。
各プレート4a〜iの構成材料としては、例えば、金属材料、ステンレス、シリコンが挙げられる。特に、ノズルプレート4iの構成材料としては、例えば、ステンレス、ニッケル、ポリイミド、シリコン等が挙げられる。流路部材4は、例えば、各プレート4a〜iが80〜150℃の温度条件下で硬化させた図示しない接着材を介して互いに接着されることで形成される。また、各プレート4a〜iの厚みは、例えば、10〜300μmとすることができる。
ここで、各プレート4a〜iには、多数の孔が形成されている。本実施形態では、当該孔によって、マニホールド5、個別流路12、および吐出孔8を構成する。なお、当該孔は、例えば、各プレート4a〜iの所定箇所にエッチングを施すことによって形成される。
マニホールド5は、個別流路12に対して液体を供給する役割を有する。なお、マニホールド5は、本発明に係る流路部材の共通流路に対応する。マニホールド5は、マニホールドプレート4e〜gに形成された複数の孔によって主に構成される。本実施形態では、X方向に沿って延びる4つのマニホールド5が、略平行に配置されている。なお、マニホールド5の配置あるいは個数については、これに限らず、液体吐出ヘッド2の実施態様に応じて適宜変更することができる。
マニホールド5は、第3主面5−1および第4主面5−2を含んでいる。第3主面5−1は、第1主面4−1側に位置する面である。具体的には、第3主面5−1は、マニホールド5の内壁のうち、最も第1主面4−1に近い側に位置する面である。第4主面5−2は、第3主面5−1の反対側に位置する面である。具体的には、第4主面5−2は、マニホールド5の内壁のうち、最も第2主面4−2に近い側に位置する面である。第3主面5−1と第4主面5−2とは、互いに対向して配置されている。
流路部材4の第2主面4−2には、X方向における一端において流入孔5aが設けられている。流入孔5aは、マニホールド5へと液体を供給する役割を有する。流入孔5aは、X方向におけるマニホールド5の一端に連通している。また、流路部材4の第2主面4−2には、X方向における他端において流出孔5bが設けられている。流出孔5bは、流入孔5aからマニホールド5へと供給された液体の一部を流出する役割を有する。流出孔5bは、X方向におけるマニホールド5の他端に連通している。
本実施形態では、マニホールド5を液体が流れる方向は、X方向となる。ここで、マニホールド5を液体が流れる方向とは、マニホールド5内における液体が主に流れる方向を指す。本実施形態では、X方向に延びるマニホールド5の一端に流入孔5aが設けられていることから、マニホールド5内における液体が主に流れる方向はX方向であるとすることができる。
マニホールド5内には、平面視してX方向と交差する方向に延びる第1部位5cが設けられている。本実施形態では、第1部位5cは、X方向と直交するY方向に延びている。また、本実施形態では、第1部位5cは、マニホールドプレート4fによって構成される。具体的には、第1部位5cは、マニホールドプレート4fの一部がマニホールド5内に
位置するようにマニホールドプレート4e〜gを積層することによって構成される。なお、図8および図9では、説明の便宜上4つの第1部位5cを示しているが、これに限らない。第1部位5cの個数は、液体吐出ヘッド2の使用態様に応じて適宜変更することができる。
第1部位5cは、第5主面5c−1および第6主面5c−2を有する。第5主面5c−1は、第3主面5−1と対向する面である。具体的には、第5主面5c−1は、第6主面5c−2に比して第3主面5−1側に位置する面である。本実施形態では、第5主面5c−1は、流路部材4を第1主面4−1側から平面視した場合における第1部位5cの表面を指す。第6主面5c−2は、第4主面5−2と対向する面である。具体的には、第6主面5c−2は、第5主面5c−1に比して第4主面5−2側に位置する面である。本実施形態では、第6主面5c−2は、流路部材4を第2主面4−2側から平面視した場合における第1部位5cの表面を指す。
ここで、第5主面5c−1の中央部は、X方向に断面視して、第3主面5−1側に突出している。具体的には、第5主面5c−1は、X方向に断面視して、第3主面5−1側に突出した曲線状をなしている。すなわち、第5主面5c−1は、X方向に断面視して、中央部から端部に亘って曲線状をなしている。なお、第5主面5c−1の中央部とは、第5主面5c−1の中心点を含んでいなくともよく、第5主面5c−1の両端部に挟まれたいずれかの部位を指す。なお、本実施形態では、第6主面5c−2は、X方向に断面視して、略平坦な面である。このため、第1部位5cは、X方向に断面視して、略半円形状をなしている。
個別流路12は、マニホールド5から供給された液体を吐出孔8へと導く流路である。具体的には、個別流路12は、マニホールド5から、個別供給路14、しぼり6、加圧室10を介して、吐出孔8へと連通する流路を指す。
個別供給路14は、サプライプレート4dに形成された孔によって構成される。個別供給路14は、複数設けられている。複数の個別供給路14は、それぞれ、マニホールド12と連通している。本実施形態では、個別供給路14は、マニホールド5の第4主面5−2に設けられた連通孔を介してマニホールド5に連通している。マニホールド5に収容された液体は、複数の個別供給路14を介して、複数の吐出孔8へと個別に供給される。
しぼり6は、加圧室10が加圧された場合に、当該加圧室10内に収容された液体が、マニホールド5へと逆流する可能性を低減する役割を有する。このため、しぼり6における流路の断面積は、加圧室10と吐出孔8とを連通する流路の断面積よりも小さい。しぼり6は、アパーチャ(しぼり)プレート4cに形成された孔によって構成される。しぼり6は、個別供給路14と連通している。このため、しぼり6は、複数の個別供給路14のそれぞれに対応して、複数設けられている。
加圧室10は、圧電アクチュエータ基板21によって加圧されることによって、当該加圧室10内に収容された液体を吐出孔8へと供給する役割を有する。加圧室10は、キャビティプレート4aに形成された孔によって構成される。加圧室10は、ベースプレート4bの形成された孔を介して、しぼり6と連通している。このため、加圧室10は、複数のしぼり6のそれぞれに対応して、複数設けられている。
加圧室10は、図6および図7に示すように、平面視して角部にアールが施された略菱形状をなしている。複数の加圧室10は、千鳥状に配置されている。また、複数の加圧室10は、X方向に沿って列状に配置されている。本実施形態では、列状に配置された複数の加圧室10を、加圧室列11と称する。加圧室列11は、マニホールド5の両側に2列
ずつ設けられている。本実施形態では、マニホールド5が4つ設けられているため、加圧室列11は合計16列設けられている。なお、本実施形態では、各加圧室列11に含まれた互いに隣り合う加圧室10同士の間隔は、略同じである。また、各加圧室列11の端に位置する加圧室10は、マニホールド5と連通していないダミーとなっている。このため、端から1つ内側の加圧室10の周囲の構造(剛性)が他の加圧室10の構造(剛性)と近くなり、液体吐出特性の差を小さくすることができる。
吐出孔8は、加圧室10から供給された液体を外部に吐出する役割を有する。吐出孔8は、ノズルプレート4iに形成された孔が、第1主面4−1において開口することで構成される。吐出孔8は、ベースプレート4b、アパーチャ(しぼり)プレート4c、サプライプレート4d、マニホールドプレート4e〜g、カバープレート4h、およびノズルプレート4iに形成された複数の孔を介して、加圧室10、しぼり6、個別供給路14、およびマニホールド5と連通している。吐出孔8は、複数の加圧室10に対応して複数設けられている。
複数の吐出孔8は、X方向に沿って列状に配置されている。本実施形態では、列状に配置された複数の吐出孔8を、吐出孔列9と称する。吐出孔列9は、加圧室列11に対応して、16列設けられている。具体的には、加圧室10と吐出孔8とを連通する個別流路12は、Y方向に沿って、加圧室10の角部から遠ざかるように設けられている。このため、吐出孔列9は、Y方向において加圧室列11と並んで位置している。また、吐出孔列9に含まれた互いに隣り合う吐出孔8同士の間隔は、加圧室列11に含まれた互いに隣り合う加圧室10同士の間隔と略同一である。また、全ての加圧室列11は、マニホールド5と重なっていない。
なお、複数の加圧室10および複数の吐出孔8の配置位置あるいは個数については、上記に限らず、液体吐出ヘッド2の使用態様に応じて適宜変更することができる。
このように、流路部材4では、複数の吐出孔8は、マニホールド5と連通している。また、マニホールド5内には、第1部位5cが設けられている。また、X方向に断面視して、第1部位5cの第5主面5c−1の中央部は、第3主面5−1側に突出している。このため、液体の不吐出が生じる可能性を低減することができる。
具体的には、流路部材4において第1部位5cが設けられていない場合、マニホールド5内を流れる液体の流速は、当該マニホールド5の内壁に近づくにつれて遅くなる。すなわち、マニホールド5内において第3主面5−1近傍に位置する液体は、比較的流速が遅くなる。このため、液体に含まれる微粒子が集積し、第3主面5−1上に沈殿してしまう可能性がある。そのため、当該沈殿物がマニホールド5と個別供給路14との連通部に詰まってしまう可能性があった。なお、本実施形態のように、マニホールド5と個別供給路14との連通部が第4主面5−2側にあったとしても、一旦第3主面5−1上に沈殿した沈殿物が第4主面5−2側へと浮上することによって、当該沈殿物が連通部に詰まってしまう可能性がある。
そこで、流路部材4では、第1部位5cが設けられている。第1部位5cは、平面視してX方向と交差する方向であるY方向に延びている。すなわち、第1部位5cは、マニホールド5内をX方向に流れる液体の流路を部分的に2分割することになる。ここで、X方向に断面視して、第5主面5c−1の中央部は、第3主面5−1側に突出している。第5主面5c−1の中央部が第3主面5−1側に突出していると、第3主面5−1と第5主面5c−1との間を流れる液体の流速を相対的に速くすることができる。また、第3主面5−1近傍に位置する液体を第3主面5−1側から第4主面5−2側へと巻上げるように流すことができる。そのため、液体に含まれる微粒子が集積し第3主面5−1上に沈殿して
しまう可能性を低減することができる。そのため、沈殿物がマニホールド5と個別供給路14との連通部に詰まってしまうことによって液体の不吐出が生じる可能性を低減することができる。
なお、本実施形態では、第5主面5c−1は、X方向に断面視して、第3主面5−1側に突出した曲線状であるが、これに限らない。第1部位5cは、例えば、平面視形状の異なる複数のプレートを積層することによって、中央部が突出するように段上に設けられていてもよい。
また、本実施形態のように、X方向に断面視して、第3主面5−1および第5主面5c−1の最大離間距離と第3主面5−1および第5主面5c−1の最小離間距離との差は、第4主面5−2および第6主面5c−2の最大離間距離と第4主面5−2および第6主面5c−2の最小離間距離との差よりも大きいことが好ましい。具体的には、図9に示すように、第3主面5−1および第5主面5c−1の最大離間距離とは、第3主面5−1と第5主面5c−1の端部との離間距離D1を指す。第3主面5−1および第5主面5c−1の最小離間距離D2とは、第3主面5−1と第5主面5c−1の中央部との離間距離D2を指す。第4主面5−2および第6主面5c−2の最大離間距離とは、第4主面5−2と第6主面5c−2との離間距離D3を指す。なお、本実施形態では、第6主面5c−2が略平坦であるため、第4主面5−2および第6主面5c−2の最小離間距離は、第4主面5−2および第6主面5c−2の最大離間距離と同じくD3である。このような構成によれば、より沈殿物が集積しやすい面である第3主面5−1の近傍に位置する液体を、第3主面5−1側から第4主面5−2側へと巻上げるように流すことができる。このため、液体に含まれる微粒子が集積し第3主面5−1上に沈殿してしまう可能性をより低減することができる。
また、本実施形態のように、X方向に断面視して、第5主面5c−1の曲率半径は、第6主面5c−2の曲率半径よりも小さいことが好ましい。このような構成によれば、上記と同様に液体に含まれる微粒子が集積し第3主面5−1上に沈殿してしまう可能性をより低減することができる。なお、本実施形態のように、第6主面5c−2が略平坦である場合、第6主面5c−2の曲率半径は略無限大とすることができる。
また、本実施形態のように、X方向に断面視して、第3主面5−1および第5主面5c−1の最小離間距離D2は、第4主面5−2および第6主面5c−2の最小離間距離D3よりも小さいことが好ましい。このような構成によれば、第3主面5−1と第5主面5c−1との間を流れる液体の流速を、第4主面5−2と第6主面5c−2との間を流れる液体の流速よりも速くすることができる。このため、第3主面5−1と第5主面5c−1との間を流れる液体、および、第4主面5−2と第6主面5c−2との間を流れる液体が合流した際に、液体が流れる方向を不均一にすることができる。すなわち、マニホールド5内において液体が撹拌されることによって、当該液体に含まれる微粒子が集積し第3主面5−1上に沈殿してしまう可能性をより低減することができる。
また、本実施形態のように、X方向に断面視して、第4主面5−2と第6主面5c−2との離間距離D1は、略一定であることが好ましい。このような構成によれば、例えば、第4主面5−2と第6主面5c−2との間の領域がなす流路において、液体の流入側の断面積が液体の流出側の断面積に比して小さくなる可能性を低減することができる。このため、当該流路において液体に含まれる微粒子が集積することにより沈殿してしまう可能性を低減することができる。なお、第4主面5−2と第6主面5c−2との最大離間距離が、第4主面5−2と第6主面5c−2との最小離間距離の1.2倍以内であれば、第4主
面5−2と第6主面5c−2との離間距離D1が略一定であるとすることができる。
また、本実施形態のように、第3主面5−1は、略平坦であることが好ましい。すなわち、第3主面5−1は、凹部を有していないことが好ましい。第3主面5−1が略平坦であると、第3主面5−1の近傍を流れる液体に含まれる粒子が凹部に集積してしまう可能性を低減することができる。このため、第3主面5−1上に沈殿物が集積してしまう可能性を低減することができる。なお、第3主面5−1が略平坦であるとは、第3主面5−1が目視にて平坦であればよい。また、吐出孔8が第3主面5−1に設けられた孔を介してマニホールド5と連通する場合、当該孔は凹部に含まれないものとすることができる。すなわち、当該孔を除いた第3主面5−1が略平坦であればよい。
圧電アクチュエータ基板21は、複数の加圧室10のそれぞれを加圧する役割を有する。なお、圧電アクチュエータ基板21は、本発明に係る加圧部の一実施形態となる。圧電アクチュエータ基板21は、ヘッド本体2aと同様に、平面視して略矩形状である。圧電アクチュエータ基板21の平面視における面積は、流路部材4の第2主面4−2の平面視における面積よりも小さい。具体的には、圧電アクチュエータ基板21は、流路部材4における流入孔5aおよび流出孔5bが露出するように、当該流路部材4の第2主面4−2上に設けられている。なお、圧電アクチュエータ基板21は、第2主面4−2上に設けられていなくともよい。圧電アクチュエータ基板21は、圧電セラミック層21a,21b、共通電極24、個別電極25、接続電極26、ダミー接続電極27、および共通電極用表面電極28を有する。
圧電セラミック層21aは、振動板としての役割を有する。圧電セラミック層21aは、第2主面4−2上において、キャビティプレート4aに形成された複数の孔を覆っている。圧電セラミック層21aに覆われた複数の孔は、加圧室10を構成する孔である。共通電極24は、圧電セラミック層21aの略全面上に設けられている。圧電セラミック層21bは、共通電極24の略全面上に設けられている。個別電極25は、圧電セラミック層21b上において、加圧室10に対応して複数設けられている。具体的には、個別電極25は、平面視して加圧室10と重なるように配置された個別電極本体25a、および、加圧室10と重ならないように配置された引き出し電極25bを有している。ここで、共通電極24は、圧電セラミック層21b上に設けられた共通電極用表面電極28を介して、信号伝達部92に電気的に接続されている。また、個別電極本体25aは、引き出し電極25b上に設けられた接続電極26を介して、信号伝達部92に電気的に接続されている。なお、本実施形態では、圧電セラミック層21b上にダミー電極27が設けられている。このため、信号伝達部92と、共通電極用表面電極28および接続電極26との電気的接続信頼性を向上することができる。
圧電アクチュエータ基板21では、信号伝達部92から共通電極24および個別電極25へと送出された駆動信号に応じて、圧電セラミック層21bが変位する。そして、圧電セラミック層21aは、圧電セラミック層21bの変位に応じて加圧室10側へと湾曲することで、当該加圧室10に所定の圧力を加える。これにより、加圧室10に収容された液体が、吐出孔8へと供給される。
圧電セラミック層21a,21bの構成材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛
またはチタン酸バリウムが挙げられる。共通電極24、個別電極25、接続電極26、ダミー接続電極27、および共通電極用表面電極28の構成材料としては、例えば、Au、Ag、Pd、Ag―Pd、Pt、Ni、Cuが挙げられる。圧電アクチュエータ基板21の形成方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。すなわち、ロールコータ法、スリットコーター法等のテープ成形法により、圧電性セラミック粉末および有機組成物からなるテープの成形を行ない、焼成後に圧電セラミック層21a、21bとなる複数のグリーンシートを作製する。次に、グリーンシートの表面に、共通電極24となる電極ペーストを印刷法等により形成する。また、グリーンシートの一部にビアホールを形成し、その
内部にビア導体を充填する。その後、各グリーンシートを積層して積層体を作製し、加圧密着を行なう。加圧密着後、積層体を高濃度酸素雰囲気下で焼成する。そして、焼成後の積層体に個別電極25および接続電極26となる電極ペーストを印刷法等により形成し、焼成する。これにより、圧電アクチュエータ基板21が形成される。
リザーバ40は、ヘッド本体2a上に配置されている。具体的には、リザーバ40は、流路部材4の第2主面4−2上に配置されている。ここで、流路部材の第2主面4−2は、図5に示すように、X方向の一端に位置する領域E1、および他端に位置する領域E2を有している。本実施形態では、リザーバ40は、領域E1および領域E2において、図示しない接着材料を介して流路部材4の第2主面4−2と接着されている。また、リザーバ40は、圧電アクチュエータ基板21と空間S1を介して離間して配置されている。
リザーバ40の内部には、流路部材4のマニホールド5内において液体を循環させるために、図示しない流路が設けられている。当該流路は、液体吐出ヘッド2の使用態様に応じて適宜設計変更することができる。本実施形態では、領域E1において流路部材4の第2主面4−2と接着されたリザーバ40から、流入孔5aに対して液体を供給することができる。また、領域E2において流路部材4の第2主面4−2と接着されたリザーバ40から、流出孔5bから液体を流出することができる。
リザーバ40は、例えば、流路部材4と同様に、複数のプレートが積層された積層構造を有している。複数のプレートの構成材料としては、例えば、金属材料、樹脂材料、あるいはセラミック材料等が挙げられる。また、リザーバ内の流路は、例えば、複数のプレートの所定箇所にエッチングを施すことによって形成される。
なお、上述した実施形態は、本発明の実施形態の一具体例を示したものであり、種々の変形が可能である。以下、いくつかの主な変形例を示す。また、下記の変形例において、上述した実施形態と同様の部材については、同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
[変形例1]
図11は、変形例1に係る液体吐出ヘッド50のうちマニホールド5を示しており、図8と同じ部位を示した図である。図12は、変形例1に係る液体吐出ヘッド50のうちヘッド本体2aを示しており、図11に示したIII−III線断面図である。
図11および図12に示すように、液体吐出ヘッド50は、液体吐出ヘッド2が備える第1部位5cの代わりに、第1部位51cを備えている。
第1部位51cは、第1部位5cと同様の役割を有する。第1部位51cは、マニホールド5内に設けられている。第1部位51cは、平面視してX方向と交差する方向に延びる。第1部位51cは、第5主面51c−1および第6主面51c−2を有する。第5主面51c−1は、第3主面5−1と対向する面である。変形例1では、第5主面51c−1は、流路部材4を第1主面4−1側から平面視した場合における第1部位51cの表面を指す。第6主面51c−2は、第4主面5−2と対向する面である。変形例1では、第6主面51c−2は、流路部材4を第2主面4−2側から平面視した場合における第1部位51cの表面を指す。第5主面51c−1の中央部は、X方向に断面視して、第3主面5−1側に突出している。具体的には、第5主面51c−1の中央部は、X方向に断面視して、第5主面51c−1の両端部に比して第3主面5−1側に突出している。
ここで、第2主面4−2側から平面視した場合において、液体が流れる方向の下流側に位置する第1部位51cの外縁は、頂部T1および底部U1を有している。頂部T1は、
底部U1に比して液体が流れる方向の下流側に位置している。このような構成によれば、平面視して頂部T1と重なる領域を通過した液体と、平面視して底部U1と重なる領域を通過した液体とが合流することによって、液体をY方向に撹拌させることができる。このため、液体に含まれる微粒子が集積し第3主面5−1上に沈殿してしまう可能性をより低減することができる。
なお、変形例1では、液体が流れる方向の下流側に位置する第1部位51cの外縁は、蛇行形状であるが、これに限らず、頂部T1および底部U1を有していればよい。
[変形例2]
図13の(a)は、変形例2に係る液体吐出ヘッド60のうちヘッド本体2aを示しており、図5の(a)と同じ部位を示した図である。図13の(b)は、変形例2に係る液体吐出ヘッド60のうち流路部材61を示しており、図5の(b)と同じ部位を示した図である。図14は、図13の(b)中に示した2点鎖線で囲んだ領域B2を拡大した図であり、マニホールド62を示した図である。図15は、変形例2に係る液体吐出ヘッド60のうちヘッド本体2aを示しており、図14中に示したIV−IV線断面図である。
図13〜15に示すように、液体吐出ヘッド60は、液体吐出ヘッド2が備える流路部材4の代わりに、流路部材61を備えている。
流路部材61は、流路部材4と同様の役割を有する。流路部材61は、マニホールドプレート61a〜c、カバープレート61d、およびノズルプレート61eが順次積層して構成されている。ここで、ノズルプレート61位eの下面は、吐出孔63が設けられる第1主面61−1である。また、マニホールドプレート61aの上面は、圧電アクチュエータ基板21が配置される第2主面61−2である。
ここで、各プレート61a〜eには、多数の孔が形成されている。本実施形態では、当該孔によって、マニホールド62および吐出孔63を構成する。
マニホールド62は、吐出孔63に対して液体を供給する役割を有する。マニホールド62は、マニホールドプレート61a〜cに形成された複数の孔によって主に構成される。本実施形態では、X方向に沿って延びる4つのマニホールド62が、略平行に配置されている。なお、マニホールド62の配置あるいは個数については、これに限らず、液体吐出ヘッド60の実施態様に応じて適宜変更することができる。
マニホールド62は、第3主面62−1および第4主面62−2を含んでいる。第3主面62−1は、第1主面61−1側に位置する面である。第4主面62−2は、第3主面62−1の反対側に位置する面である。変形例1では、マニホールドプレート61aの上面に圧電アクチュエータ基板21が設けられているため、圧電セラミック層21aの下面が第3主面62−1となる。
第1部位62cは、第1部位5cと同様の役割を有する。第1部位62cは、マニホールド62内に設けられている。第1部位62cは、平面視してX方向と交差する方向に延びる。第1部位62cは、第5主面62c−1および第6主面62c−2を有する。第5主面62c−1は、第3主面62−1と対向する面である。第6主面62c−2は、第4主面62−2と対向する面である。第5主面62c−1の中央部は、X方向に断面視して、第3主面62−1側に突出している。具体的には、第5主面62c−1の中央部は、X方向に断面視して、第5主面62c−1の両端部に比して第3主面62−1側に突出している。
吐出孔63は、吐出孔8と同様に役割を有する。吐出孔8は、ノズルプレート61eに形成された孔が、第1主面61−1において開口することで構成される。吐出孔63は、カバープレート61dに形成された孔を介して、マニホールド62と連通している。すなわち、吐出孔63は、第3主面62−1において開口した連通孔を介してマニホールド62と連通している。液体吐出ヘッド60では、個別電極25によってマニホールド62を加圧することで、当該個別電極25の下方に位置する吐出孔63から液体を吐出することができる。
このように、変形例2では、吐出孔63は、第3主面62−1において開口した連通孔を介してマニホールド62と連通している。このような構成では、液体に含まれる粒子が集積し第3主面62−1上に沈殿してしまう可能性を低減することができる本発明が好適である。
なお、変形例2のように、第1部位62cがX方向において所定の間隔を空けて複数設けられており、第3主面62−1において開口した連通孔が隣り合う第1部位62c同士の間に位置することが好ましい。このような構成によれば、第3主面62−1において開口した連通孔の近傍において沈殿物が生じる可能性をより低減することができる。
また、変形例2のように、X方向に断面視して、第6主面62c−2は、第3主面62−1側に突出した曲線状であることが好ましい。このような構成によれば、第4主面62−2と第6主面62c−2との間おいて液体を拡販することができる。
[変形例3]
なお、本明細書は、上記の実施形態、変形例1、および変形例2について個別具体的に説明したが、これに限らず、上記の実施形態、変形例1、および変形例2に個別に記載された事項を適宜組み合わせた例についても記載されているものである。すなわち、本発明に係る流路部材は、上記の実施形態、変形例1、および変形例2に個別に記載された事項を適宜組み合わせた流路部材も含む。また、本発明に係る液体吐出ヘッドは、上記の実施形態、変形例1、および変形例2に個別に記載された事項を適宜組み合わせた液体吐出ヘッドも含む。また、上記の実施形態では、液体吐出ヘッド2を備えたプリンタ1について説明したが、本発明に係る記録装置は、これに限定されない。本発明に係る記録装置は、液体吐出ヘッド2に代えて液体吐出ヘッド50,60のいずれかを備えていてもよい。
1 プリンタ(記録装置)
2,50,60 液体吐出ヘッド
4,61 流路部材
4−1 第1主面
4−2 第2主面
5,62 マニホールド(共通流路)
5−1,62−1 第3主面
5−2,62−2 第4主面
5c,51c,62c 第1部位
5c−1,51c−1,62c−1 第5主面
5c−2,51c−2,62c−2 第6主面
8,63 吐出孔
21 圧電アクチュエータ基板(加圧部)
120 搬送ユニット(搬送部)

Claims (10)

  1. 第1主面および該第1主面の反対側に位置する第2主面を含んでおり、前記第1主面に設けられており且つ液体を吐出するための複数の吐出孔と、複数の該吐出孔と連通する共通流路と、を備えた流路部材であって、
    前記共通流路は、前記第1主面側に位置する第3主面、および、前記第2主面側に位置する第4主面を有しており、
    前記共通流路を液体が流れる方向を第1方向とするとき、
    前記共通流路内には、平面視して前記第1方向と交差する方向に延びる第1部材が設けられており、
    前記第1部材は、前記第3主面と対向する第5主面、および、前記第4主面と対向する第6主面を有しており、
    前記第1方向に断面視して、前記第5主面の中央部は、前記第3主面側に突出している、流路部材。
  2. 前記第1方向に断面視して、
    前記第3主面および前記第5主面の最大離間距離と前記第3主面および前記第5主面との最小離間距離との差は、前記第4主面および前記第6主面の最大離間距離と前記第4主面および前記第6主面の最小離間距離との差よりも大きい、請求項1に記載の流路部材。
  3. 前記第1方向に断面視して、
    前記第5主面の曲率半径は、前記第6主面の曲率半径よりも小さい、請求項1または2に記載の流路部材。
  4. 前記第1方向に断面視して、
    前記第3主面および前記第5主面の最小離間距離は、前記第4主面および前記第6主面の最小離間距離よりも小さい、請求項1に記載の流路部材。
  5. 前記第1方向に断面視して、
    前記第4主面と前記第6主面との離間距離は、略一定である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の流路部材。
  6. 複数の前記吐出孔は、前記第3主面に設けられた連通孔を介して前記共通流路と連通している、請求項1〜5のいずれか一項に記載の流路部材。
  7. 前記第1部材は、前記第1方向において所定の間隔を空けて複数設けられており、
    平面視して、前記連通孔は、隣り合う前記第1部材同士の間に位置している、請求項6に記載の流路部材。
  8. 平面視して、前記第1方向の下流側に位置する第1部位の外縁は、頂部および底部を有しており、
    前記頂部は、前記底部に比して前記第1方向の前記下流側に位置している、請求項1〜7のいずれか一項に記載の流路部材。
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の流路部材と、
    前記流路部材の前記第2主面上に設けられており、複数の前記吐出孔から液体を吐出するための加圧部と、を備えた液体吐出ヘッド。
  10. 請求項9に記載の液体吐出ヘッドと、
    前記液体吐出ヘッドに対して記録媒体を搬送する搬送部と、を備えた記録装置。
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