JP2016193536A - 液体吐出装置及び液体吐出装置ユニット - Google Patents

液体吐出装置及び液体吐出装置ユニット Download PDF

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Abstract

【課題】液体吐出装置の大型化を抑えつつ、圧力波を確実に減衰させる。【解決手段】ヘッドチップ11の上面に支持基板12が接合されている。支持基板12には、複数のノズルに対して個別の、上下方向に延びた複数の絞り流路16が形成されている。複数の絞り流路16は、搬送方向に並んだ4つの絞り流路群36a〜36dを形成している。第1共通流路部材51には走査方向に並んだ4つのマニホールド流路61〜64が形成されている。マニホールド流路61〜64は、搬送方向に延びている。マニホールド流路61〜64同士の間隔D1は、絞り流路群36a〜36d同士の間隔D2よりも大きくなっている。第2共通流路部材52には、走査方向に並んだ4つの接続流路66〜69が形成されている。接続流路66〜69は、搬送方向に延びており、マニホールド流路61〜64と、絞り流路群36a〜36dとを接続させる。【選択図】図3

Description

本発明は、ノズルから液体を吐出する液体吐出装置、及び、液体吐出装置ユニットに関する。
特許文献1に記載のインクジェットヘッドでは、複数のノズルが搬送方向に配列されることによって形成されたノズル列が、走査方向に4列に配列されている。また、走査方向において、左側から1番目のノズル列と2番目のノズル列との間、及び、右側から1番目のノズル列と2番目のノズル列との間に、それぞれ、搬送方向に延びたマニホールド流路が配置されている。
特開2014−195929号公報
ここで、特許文献1に記載されているようなインクジェットヘッドでは、上記のとおり、走査方向における2つのノズル列の間に、マニホールド流路が配置された構造となっている。一方、特許文献1のインクジェットヘッドでは、圧電アクチュエータを駆動させたときに圧力室で発生し、マニホールド流路に伝播してきた圧力波を、マニホールド流路において十分に減衰させるために、マニホールド流路の幅(走査方向の長さ)をある程度広くする必要がある。マニホールド流路の幅を広くすると、インクジェットヘッドが走査方向に大型化してしまう。
本発明の目的は、装置の大型化を抑えつつ、複数のノズルに共通のマニホールド流路の幅を広くすることが可能な液体吐出装置、及び、液体吐出装置ユニットを提供することである。
本発明の液体吐出装置は、複数の個別流路が形成された個別流路部材と、前記個別流路部材と第1方向に接合され、前記複数の個別流路に共通の共通流路が形成された共通流路部材と、を備え、複数の個別流路は、前記個別流路部材の、前記第1方向における前記共通流路部材と反対側の面に開口した複数のノズルが、前記第1方向と直交する第2方向に沿って配列されることによって形成されたノズル群と、前記複数のノズルに対して個別に設けられ、前記個別流路部材の前記第1方向における前記共通流路部材側の面に開口した、前記共通流路との接続を行うための複数の接続孔が、前記第2方向に沿って配列されることによって形成された接続孔群と、を有し、前記共通流路は、前記接続孔群に対して設けられており、前記第2方向に延びたマニホールド流路と、前記第1方向における前記マニホールド流路と前記接続孔群との間に配置され、前記第2方向に延び、前記マニホールド流路と前記接続孔群とを接続する接続流路と、を有し、前記個別流路部材は、前記第1方向及び前記第2方向のいずれとも直交する第3方向に配列された複数の前記ノズル群と、前記第3方向に配列された複数の前記接続孔群と、を有し、前記共通流路部材は、前記第3方向に配列された複数の前記マニホールド流路と、前記第3方向に配列された複数の前記接続流路と、を有し、前記第3方向において、前記複数のマニホールド流路の間隔の少なくとも一部は、前記複数の接続孔群の間隔よりも大きい。
第1実施形態に係るプリンタ1の概略構成図である。 図1のインクジェットヘッド3の平面図である。 図2のIII−III線断面図である。 図2のIV−IV線断面図である。 ヘッドチップ11の平面図である。 図5の部分拡大図である。 (a)が図6のA−A線断面図であり、(b)が図6のB−B線断面図である。 図2からダンパフィルム53、プレート54及びフィルタ55を除いた図である。 図8から第1共通流路部材51を除いた図である。 第2実施形態の図1相当の図である。 変形例1のダンパフィルム53、プレート54及びフィルタ55を除いたインクジェットヘッドの平面図である。 変形例2のダンパフィルム53、プレート54及びフィルタ55を除いたインクジェットヘッドの平面図である。 変形例3のインクジェットヘッドの断面図である。 変形例4のインクジェットヘッドの断面図である。 変形例5のインクジェットヘッドの断面図である。 変形例6のインクジェットヘッドの断面図である。 変形例7のインクジェットヘッドの平面図である。 変形例8のインクジェットヘッドの断面図である。 変形例9のインクジェットヘッドの断面図である。 変形例10のインクジェットヘッドの断面図である。 変形例11のインクジェットヘッドの断面図である。
[第1実施形態]
以下、本発明の好適な第1実施形態について説明する。
(プリンタの全体構成)
図1に示すように、第1実施形態に係るプリンタ1は、キャリッジ2、インクジェットヘッド3、2つの用紙搬送ローラ4、プラテン5などを備えている。キャリッジ2は、走査方向の延びた2本のガイドレール6に支持され、ガイドレール6に沿って走査方向に移動する。なお、以下では、図1に示すように走査方向の右側及び左側を定義して説明を行う。
インクジェットヘッド3は、キャリッジ2に搭載され、その下面に形成された複数のノズル15からインクを吐出する。インクジェットヘッド3の構成については後程詳細に説明する。2つの用紙搬送ローラ4は、走査方向と直交する方向におけるキャリッジ2の両側に配置され、記録用紙Pを搬送方向に搬送する。プラテン5は、搬送方向における2つの用紙搬送ローラ4の間に、インクジェットヘッド3と対向して配置され、用紙搬送ローラ4に搬送される記録用紙Pを下側から支持する。
そして、プリンタ1は、用紙搬送ローラ4によって記録用紙Pを搬送しつつ、キャリッジ2とともに走査方向に往復移動するインクジェットヘッド3からインクを吐出することによって、記録用紙Pに印刷を行う。
(インクジェットヘッド)
次に、インクジェットヘッド3について詳細に説明する。図2、図3に示すように、インクジェットヘッド3は、ヘッドチップ11、支持基板12、及び、マニホールドユニット13を備えている。ただし、図3等では、図面を見やすくするために、後述の凹部37及び圧電アクチュエータ24の高さを高く図示している。
ヘッドチップ11は、図5〜図7に示すように、ノズルプレート21、圧力室プレート22、振動膜23、及び、8つの圧電アクチュエータ24を備えている。ただし、図5、図6では、支持基板12及び後述の凹部37の位置を二点鎖線で図示している。
ノズルプレート21は、合成樹脂材料などからなる。ノズルプレート21には、複数のノズル15が形成されている。複数のノズル15は、搬送方向に配列されることによってノズル列31を形成している。また、ノズルプレート21では、ノズル列31が、走査方向に8列に配列されている。また、走査方向の右側から奇数番目のノズル列31を形成する複数のノズル15は、偶数番目のノズル列31を形成する複数のノズル15に対して、各ノズル列31におけるノズル15同士の間隔の半分の長さだけ、搬送方向の下流側にずれている。
そして、走査方向の右側から1、2番目のノズル列31によって構成されるノズル群32を形成する複数のノズル15からは、ブラックインクが吐出される。右側から3、4番目のノズル列31によって構成されるノズル群32を形成する複数のノズル15からは、イエローインクが吐出される。右側から5、6番目のノズル列31によって構成されるノズル群32を形成する複数のノズル15からはシアンインクが吐出される。右側から7、8番目のノズル列31によって構成されるノズル群32を形成する複数のノズル15からは、マゼンタインクが吐出される。
圧力室プレート22は、シリコン(Si)などからなり、ノズルプレート21の上面に配置されている。圧力室プレート22には、複数の圧力室10が形成されている。複数の圧力室10は、複数のノズル15に対して個別に設けられたものである。走査方向の右側から奇数番目のノズル列31を形成するノズル15に対応する圧力室10は、右端部においてノズル15と重なっている。走査方向の右側から偶数番目のノズル列31を形成するノズル15に対応する圧力室10は、左端部においてノズル15と重なっている。そして、複数の圧力室10は、このように配置されることにより、8列のノズル列31に対応する8列の圧力室列33を形成している。
振動膜23は、二酸化ケイ素(SiO2)などの絶縁性材料からなり、圧力室プレート22の上面に配置されている。振動膜23は、複数の圧力室10にまたがって連続的に延び、複数の圧力室10を覆っている。
8つの圧電アクチュエータ24は、8列の圧力室列33に対応して設けられている。各圧電アクチュエータ24は、圧電層41、共通電極42及び複数の個別電極43を備えている。圧電層41は、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなり、圧力室列33を形成する複数の圧力室10にまたがって搬送方向に連続的に延びている。共通電極42は、金属などの導電性材料からなり、圧電層41の下面のほぼ全域にわたって配置されている。共通電極42は、常にグランド電位に保持されている。複数の個別電極43は、複数の圧力室10に対して個別に設けられ、対応する圧力室10と重なっている。複数の個別電極43は、図示しないドライバICに接続されている。複数の個別電極43には、ドライバICにより、それぞれ、グランド電位、及び、20V程度の所定の駆動電位のいずれかが選択的に付与される。また、共通電極42及び複数の個別電極43の配置に対応して、圧電層41の共通電極42と各個別電極43とに挟まれた部分は、それぞれ、厚み方向に分極されている。
<圧電アクチュエータの駆動方法>
ここで、圧電アクチュエータ24を駆動させて、ノズル15からインクを吐出させる方法について説明する。インクジェットヘッド3では、予め、全ての個別電極43がグランド電位に保持されている。ノズル15からインクを吐出させるためには、対応する個別電極43の電位をグランド電位から駆動電位に切り換える。すると、個別電極43と共通電極42との電位差により、圧電層41のこれらの電極に挟まれた部分に分極方向と平行な電界が発生する。この電界により、圧電層41のこの部分が分極方向と直交する面方向に収縮し、これにより、圧電層41と振動膜23とが全体として、圧力室10側に凸となるように変形して、圧力室10の容積が減少する。その結果、圧力室10内のインクの圧力が上昇し、圧力室10に連通するノズル15からインクが吐出される。
<支持基板>
支持基板12は、シリコン(Si)などからなり、振動膜23の上面に配置されている。支持基板12は、走査方向の長さがプレート21、22よりも短く、プレート21、22は、走査方向の両側に支持基板12からはみ出している。支持基板12及び振動膜23の、走査方向における複数の圧力室10のノズル15と反対側の端部と重なる部分には、上下方向に延びて支持基板12及び振動膜23を貫通する複数の絞り流路16が形成されている。これにより、複数の絞り流路16は、8列のノズル列31に対応する8列の絞り流路列35を形成している。また、右側から1、2番目の絞り流路列35、右側から3、4番目の絞り流路列35、右側から5、6番目の絞り流路列35、及び、右側から7、8番目の絞り流路列35は、それぞれ、走査方向に近接して配置されることで絞り流路群36a〜36dを形成している。また、支持基板12の下面の各圧電アクチュエータ24と重なる部分には、凹部37が形成されている。圧電アクチュエータ24は、凹部37内に収容されている。
<共通流路部材>
マニホールドユニット13は、支持基板12の上面に接合され、第1共通流路部材51、第2共通流路部材52、ダンパフィルム53、プレート54及びフィルタ55を備えている。
共通流路部材51、52は、セラミックなどからなる。図3、図8に示すように、第1共通流路部材51と第2共通流路部材52とは、第2共通流路部材52が下側となるように上下方向に積層され、第2共通流路部材52が支持基板12の上面に接合されている。共通流路部材51、52は、走査方向の長さが、支持基板12及びプレート21、22よりも長く、走査方向における両端部が、支持基板12及びヘッドチップ11からはみ出している。共通流路部材51、52には、4つのマニホールド流路61〜64、及び、4つの接続流路66〜69が形成されている。
4つのマニホールド流路61〜64は、第1共通流路部材51の、下端部を除く部分に形成されている。マニホールド流路61〜64は、それぞれが搬送方向に延び、走査方向に配列されている。最も右側に配置されたマニホールド流路61は、絞り流路群36aよりも右側に位置しており、絞り流路群36aとは重ならない。右側から2番目のマニホールド流路62は、左端部において絞り流路群36bと重なっている。右側から3番目のマニホールド流路62は、右端部において絞り流路群36cと重なっている。最も左側に配置されたマニホールド流路64は、絞り流路群36dよりも左側に位置しており、絞り流路群36dとは重ならない。これにより、マニホールド流路61〜64同士の間隔D1は、絞り流路群36a〜36d同士の間隔D2よりも大きくなっている。具体的には、間隔D1は間隔D2の1.5〜2.5倍程度となっている。例えば、間隔D1が1.5mm程度であり、間隔D2が1mm程度である。また、マニホールド流路61〜64は、幅が同じW1となっており、搬送方向の長さも同じとなっている。これにより、マニホールド流路61〜64は容積も同じとなっている。
ここで、マニホールド流路61〜64同士の間隔というのは、例えば、図3に示す各マニホールド流路61〜64の走査方向における中心位置同士の間隔等、マニホールド流路61〜64の互いに対応する部分同士の間隔のことである。また、絞り流路群36a〜36d同士の間隔D2というのは、例えば、図3に示す各絞り流路群36a〜36dを構成する2つの絞り流路列35のうち、左側の絞り流路列同士の間隔等、絞り流路群36a〜36dの対応する部分同士の間隔のことである。
4つの接続流路66〜69は、第1共通流路部材51の下端部と第2共通流路部材52とにまたがって形成されている。接続流路66〜69は、それぞれが搬送方向に延び、走査方向に配列されている。
また、最も右側の接続流路66は、走査方向の左側に位置する部分ほど、下側に位置するように延びている。そして、接続流路66は、その右上端部において、マニホールド流路61の左下端部と連通し、その左下端部において絞り流路群36aを形成する複数の絞り流路16と連通する。また、接続流路66がこのように延びているのに対応して、接続流路66の下面66aは、走査方向の左側にいくほど、下側に位置するような階段状に形成されている。また、接続流路66の下面66aには、第1共通流路部材51の、マニホールド流路61とマニホールド流路62とを隔てる隔壁51aと重なる部分に、上方に突出した複数の突出部66bが形成されている。複数の突出部66bは、搬送方向に配列され、その上端部が、第1共通流路部材51の隔壁51aの下面に接合されている。また、図9に示すように、突出部66bの搬送方向における両端面66cは、上方から見て円弧状の曲面となっている。
右側から2番目の接続流路67は、上下方向に延び、その上端部においてマニホールド流路62の左下端部と連通し、その下端部において絞り流路群36bを形成する複数の絞り流路16と連通する。右側から3番目の接続流路68は、上下方向に延び、その上端部においてマニホールド流路63の右下端部と連通し、その下端部において絞り流路群36cを形成する複数の絞り流路16と連通する。
最も左側の接続流路69は、走査方向の右側に位置する部分ほど下側に位置するように延びている。そして、接続流路69は、その左上端部において、マニホールド流路64の右下端部と連通し、その右下端部において絞り流路群36dを形成する複数の絞り流路16と連通する。また、接続流路69がこのように延びているのに対応して、接続流路69の下面69aは、走査方向の右側にいくほど、下側に位置するような階段状に形成されている。また、接続流路69の下面69aには、第1流路部材51のマニホールド流路63とマニホールド流路64とを隔てる隔壁51bと重なる部分に、上方に突出した複数の突出部69bが形成されている。複数の突出部69bは、搬送方向に配列され、その上端部が、第1共通流路部材51の下面に接合されている。また、図9に示すように、突出部69bの搬送方向における両端面69cは、上方から見て円弧状の曲面となっている。
また、上述の支持基板12の、右側から2番目と3番目の凹部37を隔てる隔壁38aは、第2流路形成部材52の、接続流路66と接続流路67の絞り流路16との接続部分同士を隔てる隔壁52aと重なるように配置されている。また、支持基板12の、右側から4番目と5番目の凹部37を隔てる隔壁38bは、第2流路形成部材52の、接続流路67と接続流路68の絞り流路16との接続部分同士を隔てる隔壁52bと重なるように配置されている。また、支持基板12の、右側から6番目と7番目の凹部37を隔てる隔壁38cは、第2流路形成部材52の、接続流路68と接続流路69の絞り流路16との接続部分同士を隔てる隔壁38cと重なるように配置されている。
ダンパフィルム53は、第1共通流路部材51の上面に接合され、4つのマニホールド流路61〜64にまたがって連続的に延びている。これにより、ダンパフィルム53の、マニホールド流路61〜64と重なる部分が、それぞれ、マニホールド流路61〜64の上側の壁面を形成するダンパ膜53aとなっている。圧電アクチュエータ24を駆動したときには圧力室10に圧力波が発生し、この圧力波はマニホールド流路61〜64に伝播する、このとき、ダンパ膜53aが変形することによって、圧力波を減衰させることができる。
プレート54は、ダンパフィルム53の上面に接合されている。プレート54及びダンパフィルム53の、マニホールド流路61〜64の搬送方向における両端部と重なる部分には、それぞれ、プレート54及びダンパフィルム53を貫通するインク導入口71が形成されている。各インク導入口71は、図示しないチューブなどを介して、図示しないインクカートリッジに接続されており、マニホールド流路61〜64には、インク導入口71からインクが導入される。また、プレート54の、マニホールド流路61〜64の両端部を除く部分と重なる部分には、それぞれ、搬送方向に延びた貫通孔72が形成されている。これにより、ダンパ膜53aの変形がプレート54によって阻害されないようになっている。
フィルタ55は、プレート54の上面の、搬送方向における両端部に接合され、インク導入口71を覆っている。これにより、インク導入口71からマニホールド流路61〜64にインクが導入される際に、フィルタ55によって、インク中の気泡や異物等が捕捉され、マニホールド流路61〜64に気泡や異物が流れ込んでしまうのが防止される。
以上に説明した実施の形態によると、マニホールド流路61〜64が、ヘッドチップ11及び支持基板12の上側に配置され、マニホールド流路61〜64同士の間隔D1が、絞り流路群36a〜36d同士の間隔D2よりも大きくなっている。これにより、マニホールド流路が、ヘッドチップ内に形成され、ノズルとマニホールド流路とが走査方向に並んで配置されている場合と比較して、インクジェットヘッド3の走査方向への大型化を抑えつつも、マニホールド流路61〜64の幅を広く(走査方向の長さを長く)して、マニホールド流路61〜64の容積を大きくすることができる。その結果、マニホールド流路61〜64に伝播してきた圧力波を効率よく減衰させることができる。
また、第1実施形態では、マニホールド流路61〜64の上側の壁面が、ダンパ膜53aによって形成されているため、マニホールド流路61〜64内のインクの圧力が変動したときに、ダンパ膜53aが変形することで、圧力波をより確実に減衰させることができる。
また、第1実施形態のように、マニホールド流路61〜64同士の間隔D1を、絞り流路群36a〜36d同士の間隔D2の、1.5倍以上2.5倍以下とすれば、インクジェットヘッド3(マニホールドユニット13)の走査方向の長さを極力短くしつつ、マニホールド流路61〜64内で圧力波を確実に減衰させることができる。
また、第1実施形態では、マニホールド流路61〜64が同じ容積を有しているため、絞り流路列35間で、絞り流路16から供給されるインクの量にばらつきが生じない。これにより、各ノズル列31を形成する複数のノズル15からのインクの吐出特性を均一にすることができる。
また、第1実施形態では、インク導入口71が、マニホールド流路61〜64の搬送方向における両端部と重なる位置に配置されている。したがって、走査方向におけるマニホールド流路61〜64よりも外側にインク導入口を配置する場合などと比較して、インクジェットヘッド3の走査方向への大型化を抑えることができる。また、インク導入口71を、マニホールド流路61〜64の搬送方向における片側の端部と重なる位置のみに配置するよりも、マニホールド流路61〜64の全域に確実にインクを供給することができる。
また、第1実施形態では、インク導入口71を覆うフィルタ55が設けられているため、インク導入口71からマニホールド流路61〜64にインクが流れ込む際に、インク中の気泡や異物をフィルタ55で捕捉して、インクジェットヘッド3内に気泡や異物が流れ込んでしまうのを防止することができる。
また、第1実施形態では、マニホールド流路61が、絞り流路群36aよりも右側に位置しているのに対して、接続流路66が、走査方向の左側に位置する部分ほど、下側に位置するように延びている。これにより、マニホールド流路61から絞り流路群36aを形成する複数の絞り流路16にインクが流れ込みやすくなる。同様に、第1実施形態では、マニホールド流路64が、絞り流路群36dよりも左側に位置しているのに対して、接続流路69が、走査方向の右側に位置する部分ほど、下側に位置するように延びている。これにより、マニホールド流路64から絞り流路群36dを形成する複数の絞り流路16にインクが流れ込みやすくなる。
また、第1実施形態では、共通流路部材51、52のマニホールド流路61が形成された部分が、支持基板12から走査方向の右側にはみ出している。また、共通流路部材51、52のマニホールド流路64が形成された部分が、支持基板12から走査方向の左側にはみ出している。そのため、上記はみ出した部分の剛性が低いと、共通流路部材51、52と、支持基板12とを接合する際に、共通流路部材51、52が変形してしまう虞がある。また、共通流路部材51、52の支持基板12からはみ出した部分のうち、支持基板12から離れた部分ほど、剛性が低い場合に変形しやすい。
これに対して、第1実施形態では、接続流路66の下面66aが、走査方向の左側に位置する部分ほど、下側に位置するような階段状に形成されている。これにより、第2共通流路部材52の支持基板12から右側にはみ出した部分は、走査方向に支持基板12から離れるほど厚みが大きくなる。同様に、接続流路69の下面69aが、走査方向の右側の部分ほど、下側に位置するような階段状に形成されている。これにより、第2共通流路部材52の支持基板12から左側にはみ出した部分は、走査方向に支持基板12から離れるほど厚みが大きくなる。これらのことから、第1実施形態では、共通流路部材51、52の、走査方向に支持基板12からはみ出した部分の剛性を確保することができ、共通流路部材51、52と支持基板12との接合時に、共通流路部材51、52が変形してしまうのを防止することができる。
また、第1実施形態では、接続流路66の下面66aの、第1共通流路部材51のマニホールド流路61とマニホールド流路62とを隔てる隔壁51aと上下方向において重なる部分に、複数の突出部66bが形成され、突出部66bの上端部が第1共通流路部材51の隔壁51aの下面に接合されている。これにより、第1共通流路部材51と第2共通流路部材52とを接合する際に、第1共通流路部材51の隔壁51aとなる部分が下側に変形してしまうのを防止することができる。
同様に、第1実施形態では、接続流路69の下面69aの、第1共通流路部材51のマニホールド流路63とマニホールド流路64とを隔てる隔壁51bと上下方向において重なる部分に、複数の突出部69bが形成され、突出部69bの上端部が第1共通流路部材51の隔壁51aの下面に接合されている。これにより、第1共通流路部材51と第2共通流路部材52とを接合する際に、第1共通流路部材51の隔壁51bとなる部分が下側に変形してしまうのを防止することができる。
また、第1実施形態では、突出部66b、69bの搬送方向における両端面66c、69cが、上側から見て円弧状の曲面となっている。これにより、端面66c、69cに気泡を溜まりにくくすることができる。
また、第1実施形態では、支持基板12における、接続流路66〜69の絞り流路16との接続部分同士を隔てる隔壁52a〜52cと重なる部分に、凹部37同士を隔てる隔壁38a〜38cが配置されている。これにより、共通流路部材51、52と支持基板12との接合時に、支持基板12が隔壁52a〜52cに押されて凹部37がつぶれてしまうのを防止することができる。その結果、圧電アクチュエータ24が損傷してしまうのを防止することができる。
なお、第1実施形態では、圧力室プレート22が本発明の圧力室形成部材に相当し、支持基板12が本発明の接続孔形成部材に相当する。そして、ノズルプレート21と圧力室プレート22と振動膜23と支持基板12とを合わせたものが、本発明の個別流路部材に相当する。また、互いに連通するノズル15、圧力室10及び絞り流路16を合わせたものが、本発明の個別流路に相当する。また、絞り流路16が本発明の接続孔に相当し、絞り流路群36a〜36dが本発明の接続孔群に相当する。また、マニホールドユニット13が本発明の共通流路部材に相当する。また、マニホールド流路61〜64と接続流路66〜69とを合わせたものが、本発明の共通流路に相当する。また、上下方向が本発明の第1方向に相当し、搬送方向が本発明の第2方向に相当し、走査方向が本発明の第3方向に相当する。
[第2実施形態]
次に、本発明の好適な第2実施形態について説明する。第2実施形態に係るプリンタ100は、図10に示すように、搬送方向における2つの用紙搬送ローラ4の間に配置された、ヘッドユニット101を備えている。
ヘッドユニット101は、6つのインクジェットヘッド3と、保持プレート103とを有している。インクジェットヘッド3は、複数のノズル15(図5参照)が配列されるノズル配列方向が搬送方向と直交するような向きに配置されている。また、6つのインクジェットヘッド3は、これらのうち3つずつが、ノズル配列方向に配列されることによって2つのヘッド列104a、104bを形成している。ヘッド列104aとヘッド列104bとは、搬送方向に配列されている。また、ヘッド列104aを形成するインクジェットヘッド3と、ヘッド列104bを形成するインクジェットヘッド3とは、各ヘッド列104a、104bにおけるインクジェットヘッド3同士の間隔の半分の長さだけノズル配列方向にずれている。
保持プレート103は、ノズル配列方向に記録用紙Pの全長にわたって延びた、ノズル配列方向に長尺の板状体である。6つのインクジェットヘッド3は、上述したような位置関係となるように保持プレート103の下面に接合されることによって、保持プレート103に保持されている。
また、保持プレート103には、各インクジェットヘッド3のインク導入口71と重なる部分に、それぞれ、貫通孔103aが形成されている。これにより、貫通孔103aを介してインク導入口71からマニホールド流路61〜64(図3参照)にインクを導入することができる。また、保持プレート103には、各インクジェットヘッド3の搬送方向における両端部を除いた部分と重なる部分に貫通孔103bが形成されている。貫通孔103bが形成されているのは、保持プレート103によってダンパ膜53aの変形が阻害されないようするためである。
そして、プリンタ100では、用紙搬送ローラ4により記録用紙Pを搬送方向に搬送しつつ、ヘッドユニット101を形成する6つのインクジェットヘッド3の複数のノズル15からインクを吐出させることによって、記録用紙Pに印刷を行う。
第2実施形態では、マニホールド流路61〜64(図7参照)の長手方向(ノズル配列方向)における両端部にインク導入口71が配置されているため、インクジェットヘッド3の搬送方向への大型化を抑えることができる。これにより、2つのヘッド列104a、104bが搬送方向に配列された、ヘッドユニット101の搬送方向への大型化を抑えることができる。
ここで、第2実施形態では、図10に示すように、ノズル配列方向において、ヘッド列104aを形成するインクジェットヘッド3が配置されている範囲内に、ヘッド列104bの隣接する2つのインクジェットヘッド3のインク導入口71が配置される。また、ノズル配列方向において、ヘッド列104bを形成するインクジェットヘッド3が配置されている範囲内に、ヘッド列104aの隣接する2つのインクジェットヘッド3のインク導入口71が配置される。したがって、インク導入口71を設けたことにより、インクジェットヘッド3がノズル配列方向に大型化しても、ヘッドユニット101のノズル配列方向への大型化はそれほど大きなものとはならない。
なお、第2実施形態では、ヘッドユニット101が、本発明の液体吐出装置ユニットに相当する。また、インクジェットヘッド3が、本発明の液体吐出装置に相当する。また、上下方向(図10の紙面直交方向)が本発明の第1方向に相当し、ノズル配列方向が本発明の第2方向に相当し、搬送方向が本発明の第3方向に相当する。
次に、第1、第2実施形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。
第1、第2実施形態では、突出部66b、69bの搬送方向における両端面66c、69cが曲面となっていたが、これには限られない。変形例1では、図11に示すように、突出部166b、169bの両端面166c、169cが、走査方向と平行な平面となっている。
また、第1、第2実施形態では、接続流路66、69の下面66a、69aに、第1共通流路部材51の下面に接合される突出部66b、69bが形成されていたが、これには限られない。変形例2では、図12に示すように、接続流路66、69の下面66a、69aに突出部66b、69b(図9参照)が形成されていない。
また、第1、第2実施形態では、各マニホールド流路61〜64の上側の壁面を形成するダンパ膜53aが同じ厚み、同じ面積を有するものであったが、これには限られない。変形例3では、図13に示すように、第1共通流路部材51の上面に、ダンパフィルム53(図3参照)の代わりに、マニホールド流路61、64を覆うダンパフィルム201と、マニホールド流路62、63を覆うダンパフィルム202とが接合されている。また、ダンパフィルム201の厚みT1は、ダンパフィルム202の厚みT2よりも薄くなっている。
マニホールド流路61、64は、絞り流路群36a、36dと重なっていないのに対して、マニホールド流路62、63は、絞り流路群36b、36cと重なっている。そのため、マニホールド流路61、64には、マニホールド流路62、63よりも圧力波が伝播しにくい。そのため、絞り流路群36a、36dに対応する圧力室10(図5参照)で発生した圧力波は、絞り流路群36a、36dに対応する圧力室10(図5参照)で発生した圧力波よりも減衰されにくい。変形例3では、上記のとおり、ダンパフィルム201の厚みT1をダンパフィルム202の厚みT2よりも薄くすることにより、マニホールド流路61、64の上側の壁面を形成するダンパ膜201aの厚みT1が、マニホールド流路62、63の上側の壁面を形成するダンパ膜202aの厚みT2よりも薄くなる。これにより、ダンパ膜201aは、ダンパ膜202aよりも変形しやすく、圧力波が伝播しにくいマニホールド流路61、64において、圧力波を効率よく減衰させることができる。
なお、変形例3では、マニホールド流路62、63が本発明の第1マニホールド流路に相当し、マニホールド流路61、64が本発明の第2マニホールド流路に相当する。
変形例4では、図14に示すように、絞り流路群36a、36dと重なるマニホールド流路221、224の幅W2が、絞り流路群36b、36cと重ならないマニホールド流路62、63の幅W1よりも広くなっている。
変形例3と同様、マニホールド流路221、224には、マニホールド流路62、63よりも圧力波が伝播されにくい。変形例4では、上記のとおり、マニホールド流路221、224の幅W2を、マニホールド流路62、63の幅W1よりも大きくしている。これにより、マニホールド流路221、224の上側の壁面を形成するダンパ膜53bの面積が、マニホールド流路62、63の上側の壁面を形成するダンパ膜53aの面積よりも大きくなる。したがって、ダンパ膜53bは、ダンパ膜53aよりも変形しやすく、圧力波が伝播しにくいマニホールド流路221、224において、圧力波を効率よく減衰させることができる。
なお、変形例4では、マニホールド流路62、63が本発明の第1マニホールド流路に相当し、マニホールド流路221、224が本発明の第2マニホールド流路に相当する。
また、上述の実施の形態では、接続流路66〜69の複数の絞り流路16との接続部分が、全て上下方向と平行に延びていたが、これには限られない。変形例5では、図15に示すように、マニホールド流路61と、絞り流路群36aとを接続するための接続流路231の、複数の絞り流路16との接続部分が、走査方向における左側の部分ほど、下側に位置するように、上下方向に対して傾いている。また、マニホールド流路64と、絞り流路群36dとを接続するための接続流路234の、複数の絞り流路16との接続部分が、走査方向における右側の部分ほど、下側に位置するように、上下方向に対して傾いている。この場合には、接続流路231、234内のインクが、複数の絞り流路16により流れ込みやすくなる。
また、第1、第2実施形態では、接続流路66、69の下面66a、69aが、階段状に形成されていたが、これには限られない。変形例6では、図16に示すように、マニホールド流路61と絞り流路群36aを形成する複数の絞り流路16とを接続するための接続流路241の下面241a、及び、マニホールド流路64と絞り流路群36dを形成する複数の絞り流路16とを接続するための接続流路244の下面244aが、走査方向及び搬送方向と平行な平面となっている。
また、第1、第2実施形態では、マニホールド流路61〜64の搬送方向における両端部と重なる位置に、インク導入口71が配置されていたが、これには限られない。変形例7では、図17に示すように、マニホールド流路61〜64の搬送方向における上流側の端部と重なる位置にのみ、インク導入口71が配置されている。また、変形例7とは逆に、マニホールド流路61〜64の搬送方向における下流側の端部と重なる位置にのみ、インク導入口71が配置されていてもよい。
また、第1、第2実施形態において、マニホールド流路61〜64の搬送方向における両端部と重なる位置に配置されたインク導入口71のうち、片側のインク導入口71を、マニホールド流路61〜64からインクカートリッジに向けてインクを流出させるためのインク流出口とし、インクカートリッジとマニホールド流路61〜64との間でインクを循環させるようにしてもよい。
また、第1、第2実施形態では、フィルタ55がインク導入口71を覆うように配置されていたが、フィルタ55はなくてもよい。
また、第1、第2実施形態では、マニホールド流路61〜64同士の間隔D1が、絞り流路群36a〜36d同士の間隔D2の1.5倍以上2.5倍以下であったが、これには限られない。マニホールド流路61〜64同士の間隔D1が、絞り流路群36a〜36d同士の間隔D2よりも大きければ、間隔D1は、間隔D2の1.5倍未満であってもよいし、間隔D2の2.5倍よりも大きくてもよい。
また、第1、第2実施形態では、マニホールド流路61〜64同士の間隔D1が全て同じであり、絞り流路群36a〜36d同士の間隔D2よりも大きくなっていたが、これには限られない。変形例8では、図18に示すように、絞り流路群36aを形成する複数の絞り流路16と連通するマニホールド流路251は、マニホールド流路251と絞り流路群36aを形成する複数の絞り流路16とを接続する接続流路256よりも幅が広くなっている。同様に、絞り流路群36dを形成する複数の絞り流路16と連通するマニホールド流路254は、マニホールド流路254と絞り流路群36dを形成する複数の絞り流路16とを接続する接続流路259よりも幅が広くなっている。
一方で、絞り流路群36bを形成する複数の絞り流路16と連通するマニホールド流路252は、マニホールド流路252と絞り流路群36bを形成する複数の絞り流路16とを接続する接続流路257と幅が同じとなっている。同様に、絞り流路群36cを形成する複数の絞り流路16と連通するマニホールド流路253は、マニホールド流路253と絞り流路群36cを形成する複数の絞り流路16とを接続する接続流路258と幅が同じとなっている。
そして、マニホールド流路251とマニホールド流路252との間隔、及び、マニホールド流路253とマニホールド流路254との間隔が、絞り流路群36a〜36d同士の間隔D2よりも大きい間隔D3となっている。一方、マニホールド流路252とマニホールド流路253との間隔は、絞り流路群36a〜36d同士の間隔と同じ間隔D2となっている。
また、第1、第2実施形態では、マニホールド流路61〜64の容積が全て同じであったが、マニホールド流路間で容積を異ならせてもよい。例えば、上述の変形例4では、マニホールド流路221、224の幅W2を、マニホールド流路62、63の幅W1よりも広くしているため、マニホールド流路221、224の容積が、マニホールド流路62、63の容積よりも大きくなる。また、上述の変形例8ではマニホールド流路251、254の容積が、マニホールド流路252、253の容積よりも大きくなる。
また、第1、第2実施形態では、第1共通流路部材51と第2共通流路部材52との積層体に、マニホールド流路61〜64と、接続流路66〜69とが形成されていたが、これには限られない。変形例9では、図19に示すように、1つの流路部材260に、マニホールド流路61〜64と、接続流路66〜69とが形成されている。なお、この場合には、例えば、流路部材260を合成樹脂からなるものとし、樹脂成型によって流路部材260を形成する。
また、第1、第2実施形態では、支持基板12の、隔壁52a〜52cと重なる位置に、凹部37同士を隔てる隔壁38a〜38cが配置されていたが、これには限られない。変形例10では、図20に示すように、走査方向の右側から2、3番目の圧電アクチュエータ24、走査方向の右側から4、5番目の圧電アクチュエータ24、及び、走査方向の右側から6、7番目の圧電アクチュエータ24が、それぞれ、支持基板12の下面に形成された1つの凹部261に収容されている。すなわち、変形例10では、第1、第2実施形態の隔壁38a〜38c(図3参照)が存在しない。
また、第1、第2実施形態では、インクジェットヘッド3が、4つの絞り流路群36a〜36dや、マニホールド流路61〜64などが、走査方向に配列されたものであったが、これには限られない。変形例11では、図21に示すように、ヘッドチップ271に、第1、第2実施形態の、複数のノズル列31(図4参照)のうち、中央の2列のノズル列31に対応するインク流路が形成されている。また、支持基板272にはこれらのインク流路に対応する複数の絞り流路16によってそれぞれ形成される2つの絞り流路列273a、273bが形成されている。
また、第1共通流路部材274に、上記2つの絞り流路列273a、273bに対応して、2つのマニホールド流路276、277が形成されている。また、共通流路部材274、275に、マニホールド流路276と絞り流路列273aを形成する複数の絞り流路16とを接続させる接続流路278と、マニホールド流路277と絞り流路列273bを形成する複数の絞り流路16とを接続させる接続流路279とが形成されている。マニホールド流路276、277の形状は、第1、第2実施形態のマニホールド流路62、63と同様である。また、接続流路278、279の形状は、第1、第2実施形態の接続流路67、68と同様である。
さらには、インクジェットヘッドは、3又は5以上のノズル群、絞り流路群、マニホールド流路などが、走査方向に配列されたものであってもよい。
また、第2実施形態では、2つのヘッド列104a、104bが搬送方向に配列されていたが、これには限られない。ヘッド列が搬送方向に3列以上に配列されていてもよい。
また、以上では、ノズルからインクを吐出することによって印刷を行うプリンタに本発明を適用した例について説明したが、これには限られない。ノズルからインク以外の液体を吐出するプリンタ以外の液体吐出装置に本発明を適用することも可能である。
3 インクジェットヘッド
12 支持基板
13 マニホールドユニット
15 ノズル
21 ノズルプレート
22 圧力室プレート
23 振動膜
24 圧電アクチュエータ
32 ノズル群
36a〜36d 絞り流路群
37 凹部
38a〜38c 隔壁
51、374 第1共通流路部材
52、375 第2共通流路部材
51a、51b 隔壁
52a〜52c 隔壁
53a、201a、201b ダンパ膜
71 インク導入口
55 フィルタ
61〜64、222、223、251〜254、276、277 マニホールド流路
66〜69、231、232、241、244、278、279 連通流路
66a、69a、234a、241a、244a 下面
66b、69b、166b、169b 突出部
66c、69c 端面
101 ヘッドユニット
256 流路部材

Claims (14)

  1. 複数の個別流路が形成された個別流路部材と、
    前記個別流路部材と第1方向に接合され、前記複数の個別流路に共通の共通流路が形成された共通流路部材と、を備え、
    複数の個別流路は、
    前記個別流路部材の、前記第1方向における前記共通流路部材と反対側の面に開口した複数のノズルが、前記第1方向と直交する第2方向に沿って配列されることによって形成されたノズル群と、
    前記複数のノズルに対して個別に設けられ、前記個別流路部材の前記第1方向における前記共通流路部材側の面に開口した、前記共通流路との接続を行うための複数の接続孔が、前記第2方向に沿って配列されることによって形成された接続孔群と、を有し、
    前記共通流路は、
    前記接続孔群に対して設けられており、前記第2方向に延びたマニホールド流路と、
    前記第1方向における前記マニホールド流路と前記接続孔群との間に配置され、前記第2方向に延び、前記マニホールド流路と前記接続孔群とを接続する接続流路と、を有し
    前記個別流路部材は、
    前記第1方向及び前記第2方向のいずれとも直交する第3方向に配列された複数の前記ノズル群と、
    前記第3方向に配列された複数の前記接続孔群と、を有し、
    前記共通流路部材は、
    前記第3方向に配列された複数の前記マニホールド流路と、
    前記第3方向に配列された複数の前記接続流路と、を有し、
    前記第3方向において、前記複数のマニホールド流路の間隔の少なくとも一部は、前記複数の接続孔群の間隔よりも大きいことを特徴とする液体吐出装置。
  2. 前記マニホールド流路の前記第1方向における前記接続孔群と反対側の壁面が、圧力波を減衰させるためのダンパ膜によって形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。
  3. 複数の前記マニホールド流路は、
    対応する前記接続孔群と前記第1方向に重なる第1マニホールド流路と、
    対応する前記接続孔群と前記第1方向に重ならない第2マニホールド流路と、を有し、
    前記第2マニホールド流路の壁面を形成する前記ダンパ膜が、前記第1マニホールド流路の壁面を形成する前記ダンパ膜よりも面積が大きいことを特徴とする請求項2に記載の液体吐出装置。
  4. 複数の前記マニホールド流路は、
    対応する前記接続孔群と前記第1方向に重なる第1マニホールド流路と、
    対応する前記接続孔群と前記第1方向に重ならない第2マニホールド流路と、を有し、
    前記第2マニホールド流路の壁面を形成する前記ダンパ膜の厚みが、前記第1マニホールド流路の壁面を形成する前記ダンパ膜の厚みよりも薄いことを特徴とする請求項2又は3に記載の液体吐出装置。
  5. 前記接続流路の、前記接続孔群との接続部分は、前記第3方向において対応する前記接続孔群に近い部分ほど、前記第1方向において前記個別流路部材側に位置するように、前記第1方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液体吐出装置。
  6. 前記第3方向において、前記共通流路部材の長さが、前記個別流路部材の長さよりも長く、
    前記複数のマニホールド流路のうち、前記第3方向の両端に位置する2つの前記マニホールド流路は、前記第3方向において、前記個別流路部材よりも外側に位置しており、
    前記第3方向の両端に位置する2つの前記接続流路の、前記第1方向における前記個別流路部材側の壁面は、前記第3方向における前記接続孔群に近い部分ほど、前記第1方向において前記個別流路部材側に位置するような階段状に形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液体吐出装置。
  7. 前記共通流路部材は、
    前記複数のマニホールド流路が形成された第1共通流路部材と、
    前記第1共通流路部材と前記個別流路部材との間に配置され、前記複数の接続流路の少なくとも一部分が形成された第2共通流路部材と、を有し、
    前記第3方向の両端に位置する2つの前記接続流路の、前記第2共通流路部材に形成された部分のうち、前記マニホールド流路と前記第1方向に重ならない部分の、前記第1方向における前記個別流路部材側の壁面には、前記第1方向の前記第1共通流路部材側に突出する突出部が形成され、
    前記突出部は、前記第1共通流路部材に接合されていることを特徴とする請求項6に記載の液体吐出装置。
  8. 前記突出部の前記第2方向における両端面が、曲面になっていることを特徴とする請求項7に記載の液体吐出装置。
  9. 前記個別流路が、
    前記複数のノズルに対して個別に設けられ、前記第1方向における前記ノズルと前記接続孔との間に配置され、前記ノズル及び前記接続孔と連通する複数の圧力室をさらに有し、
    前記個別流路部材は、
    前記複数の圧力室が形成された圧力室形成部材と、
    前記圧力室形成部材の、前記第1方向における前記共通流路部材側の面に、前記複数の圧力室を覆うように配置された振動膜と、
    前記振動膜に対して前記圧力室形成部材と反対側の面に配置され、前記複数の接続孔が形成された接続孔形成部材と、を有し、
    前記振動膜の、前記圧力室形成部材と反対側の面の、複数の圧力室と重なる部分に配置された複数の駆動素子をさらに備え、
    前記接続孔形成部材は、
    前記第1方向における前記圧力室形成部材側の面に形成され、前記第3方向に配列された、前記複数の駆動素子を収容する複数の凹部と、
    前記共通流路部材の複数の前記接続流路同士を隔てる隔壁と前記第1方向に重なるように配置され、前記凹部同士を隔てる隔壁と、を有していることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の液体吐出装置。
  10. 各共通流路の容積が同じであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の液体吐出装置。
  11. 前記複数のマニホールド流路の間隔の少なくとも一部は、前記複数の接続孔群の間隔の1.5倍以上2.5倍以下であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の液体吐出装置。
  12. 前記マニホールド流路の前記第2方向における両端部に、前記第1方向の前記個別流路部材と反対側から前記マニホールド流路に液体を導入するための液体導入口が形成されていることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の液体吐出装置。
  13. 前記液体導入口を前記個別流路部材と反対側から覆うフィルタをさらに備えていることを特徴とする請求項12に記載の液体吐出装置。
  14. 請求項12又は13に記載の液体吐出装置を複数備え、
    前記液体吐出装置が、前記第2方向に複数配列されることによってそれぞれ形成された前記液体吐出装置の列が、前記第3方向に複数配列され、
    前記第3方向に隣りあう2つの前記液体吐出装置の列を構成する前記液体吐出装置が、前記第2方向に互いにずれて配置されていることを特徴とする液体吐出装置ユニット。
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