JP2019177596A - 液体吐出装置及び液体吐出システム - Google Patents

Abstract

【課題】２つの圧力室を備える液体吐出装置において、液体に混入した気泡によりノズルから液体を吐出する動作が不安定にならない液体吐出装置を提供する。【解決手段】液体吐出装置は、ノズル２０１を有するノズルプレート２０と、ノズルプレートと接合された流路ユニット２１と、を備え、流路ユニットには、第１圧力室２１１ａと、第２圧力室２１１ｂと、第１圧力室と第２圧力室とを連結する連結路２６０と、が形成され、流路ユニットは、連結路を画定する内壁のノズルのノズル軸線上に位置する部分に、ノズルから離隔する方向に向けて窪む窪み部２１ｃを備える。【選択図】図４

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システムに関する。

液体吐出装置として、例えば特許文献１に開示されるように、一つのノズルに対応して配置された２つのピエゾ素子を備え、ノズル近傍のインクを循環させる液体吐出装置が知られている。

特開２０１１−２４５７９５号公報

ところで、上記構成を有する液体吐出装置では、圧力室等の個別流路内に液体に気泡が混入すると、２つのピエゾ素子により液体に付与される圧力のバランスが崩れ、ノズルから液体を吐出する動作が不安定になる場合がある。

そこで本発明は、２つの圧力室を備える液体吐出装置において、液体に混入した気泡によりノズルから液体を吐出する動作が不安定になるのを防止することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る液体吐出装置は、ノズルを有するノズルプレートと、前記ノズルプレートと接合された流路ユニットと、を備え、前記流路ユニットには、第１圧力室と、第２圧力室と、前記第１圧力室と前記第２圧力室とを連結する連結路と、が形成され、前記流路ユニットは、前記連結路を画定する内壁の前記ノズルのノズル軸線上に位置する部分に、前記ノズルから離隔する方向に向けて窪む窪み部を備える。

上記構成によれば、連結路を流通する流体に気泡が混入した場合、気泡を窪み部に滞留させることができる。このように、第１圧力室と第２圧力室とにおいて液体に付与する圧力のバランスが保たれるノズル軸線上に位置する窪み部に気泡を滞留させることで、液体に混入した気泡によりノズルから液体を吐出する動作が不安定になるのを防止できる。

また、窪み部に滞留した気泡は、例えば、ノズルから液体を吐出しないときに液体を加圧しながら流通させることで、窪み部から排出できる。これにより、液体をノズルから吐出する動作を行う前に、液体に混入した気泡をノズル周辺から良好に除去できる。また、ノズルから液体を吐出するときには気泡を除去しなくてもよいため、気泡を除去するために装置の負荷が増大するのを抑制できる。

本発明によれば、２つの圧力室を備える液体吐出装置において、液体に混入した気泡によりノズルから液体を吐出する動作が不安定になるのを防止できる。

第１実施形態に係るプリンタの概略構成図である。 図１のインクジェットヘッドの平面図である。 図２の一点鎖線で囲んだ部分の拡大図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。 図４の拡大図である。 第１実施形態の変形例に係るインクジェットヘッドの拡大断面図である。 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る。

以下、図面を参照して各実施形態を説明する。以下の説明において、面Ｓ１は、第１面に相当し、マニホールド２１５ａは、第１マニホールドに相当し、マニホールド２１５ｂは、第２マニホールドに相当する。また凹部２１８ａは、第１凹部に相当し、凹部２１８ｂは、第２凹部に相当する。また圧力室２１１ａは、第１圧力室に相当し、圧力室２１１ｂは、第２圧力室に相当する。

（第１実施形態）
＜プリンタの全体構成＞
図１は、第１実施形態に係るプリンタ１の概略構成図である。プリンタ１は、液体吐出システムの一例である。図１に示すように、プリンタ１は、キャリッジ２、インクジェットヘッド３、プラテン４、搬送ローラ５，６、加圧タンク１１、負圧タンク１２、エアポンプＰ１，Ｐ２、インクポンプＰ３、タンク１４、及び制御部１５を備える。

キャリッジ２は、走査方向に延びた２本のガイドレール７，８に支持され、ガイドレール７，８に沿って、インクジェットヘッド３と共に所定の走査方向に往復移動する。以下では、図１の紙面右側を走査方向右側、紙面左側を走査方向左側と定義する。

インクジェットヘッド３は、液体吐出装置の一例であり、キャリッジ２に搭載されている。インクジェットヘッド３は、後述するように、液体の一例としてインクを吐出する７２個のノズル２０１（図２参照）、４つの供給口３ａ、及び３つの排出口３ｂが設けられている。なお図１では、図示都合上、単一の供給口３ａと排出口３ｂとを示している。

供給口３ａには、配管９の一端が接続され、排出口３ｂには、配管９の他端が接続されている。配管９の途中には、加圧タンク１１、負圧タンク１２、及びインクポンプＰ３が接続されている。加圧タンク１１にはインクが貯留されている。加圧タンク１１には、空気によりインクを加圧するエアポンプＰ２と、インクを加圧タンク１１へ供給する供給タンク１４とが接続されている。加圧タンク１１は、配管９の供給口３ａに近接する部分に接続されている。エアポンプＰ２が加圧タンク１１内の空気の圧力を高めることにより加圧タンク１１内のインクが加圧され、加圧タンク１１に貯留されたインクは、配管９に供給される。

負圧タンク１２にはインクが貯留されている。負圧タンク１２には、空気によりインクを減圧するエアポンプＰ１が接続されている。負圧タンク１２は、配管９の排出口３ｂに近接する部分に接続されている。エアポンプＰ１が負圧タンク１２内の空気の圧力を減圧することにより、配管９を流通するインクの一部が、負圧タンク１２内へ吸い上げられる。

インクポンプＰ３は、配管９のタンク１１，１２の間の部分に配置されている。インクポンプＰ３は、負圧タンク１２から加圧タンク１１へインクを供給する。プリンタ１では、ポンプＰ１〜Ｐ３の駆動に伴い、インクが配管９及びインクジェットヘッド３の各内部を循環する。ポンプＰ１〜Ｐ３の各々は、後述する流路ユニット２１の圧力室２１１ａ及び圧力室２１１ｂにインクを流通させる。

プラテン４は、インクジェットヘッド３のノズル２０１と対向して配置され、走査方向と、走査方向に直交する搬送方向とに延びている。プラテン４には、記録シートＭが載置される。搬送ローラ５，６は、搬送方向に記録シートＭを搬送する。搬送ローラ５は、キャリッジ２よりも搬送方向上流側に配置され、搬送ローラ６は、キャリッジ２よりも搬送方向下流側に配置されている。

制御部１５は、キャリッジ２、ポンプＰ１〜Ｐ３、ローラ５，６、及び圧電素子２２ｃ（図４参照）をそれぞれ個別に制御する。即ち、本実施形態の制御部１５は、ポンプＰ１〜Ｐ３、及び、圧電素子２２ｃの動作を制御する。このように制御部１５は、ポンプＰ１〜Ｐ３を制御するポンプ制御部と、圧電素子２２ｃを制御する圧電素子制御部とを兼ねている。

プリンタ１では、制御部１５の制御により、記録シートＭが搬送ローラ５，６により搬送方向に所定距離ずつ搬送される毎に、キャリッジ２が走査方向に移動させられながら、インクジェットヘッド３の７２個のノズル２０１からインクが吐出する。これにより、記録シートＭに印刷が行われる。

＜インクジェットヘッド＞
図２は、図１のインクジェットヘッド３の平面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲んだ部分Ａの拡大図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。図５は、図４の拡大図である。図４及び５では、紙面に垂直な方向が第２方向に相当する。図２〜５に示すように、インクジェットヘッド３は、ノズルプレート２０、流路ユニット２１、及び圧電素子２２ｃを有する。

ノズルプレート２０は、ノズル２０１を有する。本実施形態のノズルプレート２０には、板厚方向に貫通する７２個のノズル２０１が形成されている。ノズルプレート２０では、それぞれ１２個のノズル２０１で構成された６列のノズル列が、走査方向に間隔をおいた所定位置に配置されている。また、各ノズル列の１２個のノズル２０１は、所定間隔をおいて搬送方向に沿って並べられている。

［流路ユニット］
流路ユニット２１は、ノズルプレート２０に対向する面Ｓ１を有する。面Ｓ１は、ノズルプレート２０と接合されている。流路ユニット２１には、７２個の圧力室２１１ａ，７２個の圧力室２１１ｂ、７２個の絞り流路２１２ａ，７２個の絞り流路２１２ｂ、７２個のディセンダ流路２１３ａ，７２個のディセンダ流路２１３ｂ、７２個の流路２１４、４つのマニホールド２１５ａ，３つのマニホールド２１５ｂ、４つのダンパ室２１６ａ，及び３つのダンパ室２１６ｂを有する。

圧力室２１１ａと圧力室２１１ｂとは、ディセンダ流路２１３ａ、流路２１４、及びディセンダ流路２１３ｂによって連結されている。流路２１４は、ディセンダ流路２１３ａとディセンダ流路２１３ｂとを接続する流路である。ここで流路ユニット２１には、連結路２６０が形成されている。本実施形態においては、ディセンダ流路２１３ａ、流路２１４、及びディセンダ流路２１３ｂから構成される流路を、連結路２６０と称す。

図４に示すように、流路ユニット２１は、面Ｓ１に垂直な方向に７枚のプレート３１〜３７が積層された積層体により構成されている。プレート３１〜３７は、面Ｓ１に垂直な方向におけるプラテン４に近接する向きに、この順に積層されている。積層体における７枚のプレート３１〜３７は、互いに熱硬化性接着剤により接着されている。

プレート３７は、ノズルプレート２０と対向する面Ｓ１と、プレート３６と対向する面Ｓ３とを有する。プレート３７は、板厚方向に貫通して形成されて流路２１４を構成する貫通孔２７０を有する。貫通孔２７０のノズルプレート２０側の開口である開口２７１は、ノズルプレート２０によって覆われている。即ち、流路２１４のノズルプレート２０側の端部の輪郭は、開口２７１によって画定されている。

インクジェットヘッド３は、ノズル２０１の数と同数の７２個の連結路２６０を有する。即ち、プレート３７の面Ｓ１は、ノズル２０１の数と同数の７２個の開口２７１を画定している。

プレート３６は、プレート３７に対向する面Ｓ２を有する。面Ｓ２は、プレート３７と接合されている。プレート３６には、７２個の開口３６ａと、７２個の開口３６ｂとが形成されている。開口３６ａは、ディセンダ流路２１３ａと、面Ｓ１と平行な方向に延在する流路２１４との境界となる開口である。開口３６ｂは、ディセンダ流路２１３ｂと、流路２１４との境界となる開口である。

面Ｓ２は、ノズル２０１の数と同数の７２個の開口３６ａと、ノズル２０１の数と同数の７２個の開口３６ｂとを画定している。開口３６ａは、ディセンダ流路２１３ａの面Ｓ２における開口であり、開口３６ｂは、ディセンダ流路２１３ｂの面Ｓ２における開口である。またプレート３６は、面Ｓ１と平行な方向である第１方向における開口３６ａと開口３６ｂとの間に配置された板部２１ｅを有する。

図２〜４に示すように、ノズル２０１の数と同数である７２個の圧力室２１１ａと、ノズル２０１の数と同数である７２個の圧力室２１１ｂは、プレート３１に形成されている。圧力室２１１ａ，２１１ｂは、それぞれ走査方向及び第１方向を長手方向とする形状を有する。面Ｓ１に垂直な方向から見た圧力室２１１ａ，２１１ｂの形状は矩形である。圧力室２１１ａ，２１１ｂは、それぞれ、走査方向と搬送方向とに平行な平面に沿って延びている。

７２個の圧力室２１１ａは、それぞれが１２個の圧力室２１１ａから構成される６列の圧力室列Ｑａを構成する。また、７２個の圧力室２１１ｂは、それぞれが１２個の圧力室２１１ｂから構成される６列の圧力室列Ｑｂを構成する。各圧力室列に属する１２個の圧力室２１１ａ、又は、１２個の圧力室２１１ｂは、互いに、所定の間隔をあけて搬送方向に沿って配列している。

６列の圧力室列Ｑａ、及び、６列の圧力室列Ｑｂは、搬送方向に沿って並んでいる。６列の圧力室列Ｑａ、及び、６列の圧力室列Ｑｂは、走査方向の左側から右側に向かって、Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｂ、Ｑａ、Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｂ、Ｑａ、Ｑａ，Ｑｂ、Ｑｂ、Ｑａの順に並んでいる。

即ち、走査方向左右両側の２つの圧力室列Ｑａを除き、圧力室列Ｑａと、圧力室列Ｑｂとが、走査方向に２つずつ連続しながら配列されている。走査方向に隣接する圧力室列Ｑａと圧力室列Ｑｂでは、圧力室２１１ａ，２１１ｂの搬送方向におけるピッチが互いにずれている。

プレート３２〜３６は、４つのマニホールド２１５ａと、３つのマニホールド２１５ｂとを画定する。各マニホールド２１５ａは、搬送方向に延び、その長手方向一端が供給口３ａと繋っている。また、各マニホールド２１５ｂは、搬送方向に延び、その長手方向一端が、排出口３ｂと繋っている。

４つのマニホールド２１５ａと、３つのマニホールド２１５ｂとは、走査方向に並んでいる。マニホールド２１５ａ、２１５ｂは、走査方向の左側から右側へ向かって、２１５ａ、２１５ｂ，２１５ａ、２１５ｂ、２１５ａ、２１５ｂ、２１５ａの順に並んでいる。

圧力室２１１ａは、絞り流路２１２ａを介してマニホールド２１５ａと接続されている。また、圧力室２１１ｂは、絞り流路２１２ｂを介してマニホールド２１５ｂと接続されている。圧力室２１１ａと圧力室２１１ｂとは、面Ｓ１と平行な方向である第１方向に沿って並んでいる。一例として、圧力室２１１ａと圧力室２１１ｂとは、第１方向に垂直な断面における断面積が、それぞれ一定である。また、圧力室２１１ａと圧力室２１１ｂとの前記断面積は、同一である。

図４に示すように、絞り流路２１２ａ，２１２ｂは、プレート３２，３３に跨って形成されている。絞り流路２１２ａ，２１２ｂは、圧力室２１１ａ，２１１ｂに対して個別に設けられている。

図２の紙面左から奇数番目に位置する圧力室列Ｑａ，Ｑｂの圧力室２１１ａ，２１１ｂに対して設けられた絞り流路２１２ａは、該圧力室列Ｑａ，Ｑｂの圧力室２１１ａ，２１１ｂの左端部と接続されて左側へ延び、マニホールド２１５ａ又はマニホールド２１５ｂと接続されている。図２の紙面左から偶数番目に位置する圧力室列Ｑａ，Ｑｂの圧力室２１１ａ，２１１ｂに対して設けられた絞り流路２１２ｂは、該圧力室列Ｑａ，Ｑｂの圧力室２１１ａ，２１１ｂの右端部と接続されて右側へ延び、マニホールド２１５ａ又はマニホールド２１５ｂと接続されている。

ディセンダ流路２１３ａ，２１３ｂは、面Ｓ１に垂直な方向に延びている。ディセンダ流路２１３ａ，２１３ｂは、プレート３２〜３７の各々に板厚方向に貫通して形成された貫通孔が、面Ｓ１に垂直な方向に重なることで形成されている。ディセンダ流路２１３ａ，２１３ｂは、圧力室２１１ａ，２１１ｂに対して個別に設けられている。

プレート３７の面Ｓ３には、プレート３６の開口３６ａ及び開口３６ｂと連通する７２個の開口２７２が形成されている。面Ｓ３は、開口２７２を画定している。開口２７２は、プレート３７に形成された貫通孔２７０のプレート３６側の開口である。本実施形態では、第１方向と直交し且つ面Ｓ１と平行な方向を第２方向とするとき、第１方向における開口２７２の寸法は、第２方向における開口２７２の寸法よりも大きい。

図２の紙面左から奇数番目に位置する圧力室列Ｑａ，Ｑｂの圧力室２１１ａ，２１１ｂに対して設けられたディセンダ流路２１３ａは、該圧力室列Ｑａ，Ｑｂの圧力室２１１ａ，２１１ｂの右端部と接続されて、ノズルプレート２０に向けて延び、開口３６ａと開口２７２とを介して、流路２１４と接続されている。図２の紙面左から偶数番目に位置する圧力室列Ｑａ，Ｑｂの圧力室２１１ａ，２１１ｂに対して設けられたディセンダ流路２１３ｂは、該圧力室列Ｑａ，Ｑｂの圧力室２１１ａ，２１１ｂの左端部と接続されて、ノズルプレート２０に向けて延び、開口３６ｂと開口２７２とを介して、流路２１４と接続されている。

図４及び５に示すように、流路２１４は、第１方向に延び、圧力室２１１ａと圧力室２１１ｂとを連結する。一例として、面Ｓ１に垂直な方向から見て、開口３６ａが最大径となる位置から開口３６ｂが最大径となる位置までの流路２１４の幅寸法は、一定である。

ここで流路ユニット２１は、連結路２６０を画定する内壁（ここでは一例として流路２１４を画定する内壁）のノズル２０１のノズル軸線上に位置する部分に、ノズル２０１から離隔する方向に向けて窪む窪み部２１ｃを備える。第２方向に直交する断面において、窪み部２１ｃは、一例として、矩形状に窪んでいる。

窪み部２１ｃは、一例として、面Ｓ１に垂直な方向から見て、流路２１４の長手方向中央部（言い換えると、ノズル２０１と連通する連通部分２１ｄ）において、プレート３６の表面を部分エッチングすることで形成されている。即ち流路ユニット２１は、表面に窪み部２１ｃが部分エッチングにより形成されたプレート３６を有する。

窪み部２１ｃは、プレート３６の板厚方向の深さ寸法（以下、単に深さ寸法と称する。）が、プレート３６の板厚寸法よりも小さい。言い換えると窪み部２１ｃは、プレート３６を貫通せずに形成されている。窪み部２１ｃの深さ寸法は、適宜設定可能であるが、一例として、プレート３６の板厚寸法の１／２以下の値に設定されている。窪み部２１ｃは、流路２１４内に露出している。

窪み部２１ｃの第１方向における長さ寸法は、流路２１４の第１方向における長さ寸法よりも小さい。一例として、窪み部２１ｃの第１方向における長さ寸法は、適宜設定可能であるが、一例として、流路２１４の第１方向における長さ寸法の１／２以下の値に設定されている。

また本実施形態では、ノズル軸線方向から見て、第１方向における窪み部２１ｃの最大寸法は、ノズル２０１の吐出方向上流端における内径よりも小さい。またノズル軸線方向から見て、第１方向における窪み部２１ｃの最大寸法は、７０μｍ以下の値に設定されている。

窪み部２１ｃには、流路２１４を流通するインクに混入した気泡が滞留する。窪み部２１ｃの第１方向における長さ寸法が上記した値に設定されることで、窪み部２１ｃには、ある程度の小さなサイズの気泡が選択的に滞留する。これにより、流路２１４を流通するインクに混入した一定以下のサイズの気泡が、窪み部２１ｃによりインクから除去される。

窪み部２１ｃに滞留した気泡は、制御部１５がポンプＰ１〜Ｐ３の少なくともいずれかを制御することにより、流路２１４内にインクを加圧しながら流通させることで、窪み部２１ｃ内から排出される。窪み部２１ｃの第１方向における寸法は非常に小さいため、比較的短時間のポンプＰ１〜Ｐ３の駆動により、窪み部２１ｃに滞留した気泡は窪み部２１ｃ内から排出される。

また面Ｓ１に垂直な方向から見て、開口３６ａ及び開口３６ｂは、流路２１４の投影内に収まっている。また面Ｓ１に垂直な方向から見て、開口３６ａの最大径と開口３６ｂの最大径は、流路２１４の幅寸法よりも小さい。

図２〜４に示すように、マニホールド２１５ａ，２１５ｂは、プレート３４，３５に板厚方向に貫通して形成された貫通孔と、プレート３６のプレート３６と対向する表面に形成された凹部２１８ａ及び凹部２１８ｂとが、面Ｓ１に垂直な方向に重なることで形成されている。

４つのマニホールド２１５ａの各々は、搬送方向に延び、走査方向に間隔を空けて並んでいる。また、３つのマニホールド２１５ｂの各々は、搬送方向に延び、走査方向に間隔を空けて並んでいる。マニホールド２１５ｂは、走査方向に隣接する２つのマニホールド２１５ａの間に配置されている。

ポンプＰ１〜Ｐ３の駆動により、配管９を流通して供給口３ａからインクジェットヘッド３に供給されたインクは、マニホールド２１５ａに供給される。マニホールド２１５ａでは、供給口３ａから供給されたインクが、絞り流路２１２ａ，２１２ｂへ供給される。

その後インクは、絞り流路２１２ａ，２１２ｂのうち一方、ディセンダ流路２１３ａ，２１３ｂのうち一方、流路２１４、ディセンダ流路２１３ａ，２１３ｂのうち他方、及び、絞り流路２１２ａ，２１２ｂのうち他方を順に流通した後、マニホールド２１５ｂに供給される。

またポンプＰ１〜Ｐ３の駆動により、マニホールド２１５ｂに供給されたインクは、排出口３ｂから配管９へ排出される。排出口３ｂから排出されたインクは、配管９を通じて負圧タンク１２に戻される。これにより第１実施形態では、インクジェットヘッド３とタンク１１，１２との間でインクが循環する。

ダンパ室２１６ａ，２１６ｂは、プレート３７に形成されている。ダンパ室２１６ａは、プレート３６のマニホールド２１５ａと面Ｓ１に垂直な方向に重なる位置に形成され、ダンパ室２１６ｂは、プレート３６のマニホールド２１５ｂと面Ｓ１に垂直な方向に重なる位置に形成されている。

ダンパ室２１６ａは、プレート３６に形成された隔壁２１７ａを介してマニホールド２１５ａと隔てられている。ダンパ室２１６ｂは、プレート３６に形成された隔壁２１７ｂを介してマニホールド２１５ｂと隔てられている。ダンパ室２１６ａ，２１６ｂは、面Ｓ１に垂直な方向における隔壁２１７ａ，２１７ｂの変形を許容する。隔壁２１７ａ，２１７ｂがこのように変形することで、マニホールド２１５ａ，２１５ｂ内のインクの圧力変動がそれぞれ抑制される。

［圧電素子］
圧電素子２２ｃは、圧力室２１１ａ及び圧力室２１１ｂを流通するインクに圧力を付与することにより、ノズル２０１からインクを吐出させる。インクジェットヘッド３では、１４４個の圧電素子２２ｃが、圧力室２１１ａ及び圧力室２１１ｂの各々に個別に対応して設けられている。

図２〜４に示すように、流路ユニット２１のノズルプレート２０とは反対側の面には、アクチュエータ２２が設けられている。具体的にアクチュエータ２２は、２つの圧電層２５，２６と、共通電極２７と、１４４個の個別電極２８と、振動板とにより構成され、１４４個の圧電素子２２ｃを有する。圧電層２５，２６は、圧電材料からなる。圧電材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とするものが挙げられる。

圧電層２５は、流路ユニット２１のプレート３１に重ねて配置され、圧電層２６は、圧電層２５に重ねて配置されている。圧電層２５は、圧電層２６とは異なる材料で構成されていてもよい。この場合の圧電層２５の材料としては、例えば合成樹脂材料等、圧電材料以外の絶縁性材料が挙げられる。

共通電極２７は、圧電層２５と圧電層２６との間に配置され、圧電層２５，２６の略全域にわたって連続的に延びている。共通電極２７は、グランド電位に保持されている。１４４個の個別電極２８は、合計１４４個の圧力室２１１ａ，２１１ｂに対して個別に設けられている。

面Ｓ１に垂直な方向から見て、個別電極２８は、走査方向を長手方向とする略矩形の平面形状を有する。個別電極２８は、対応する圧力室２１１ａ，２１１ｂの中央部と上下方向に重なるように配置されている。個別電極２８の走査方向におけるディセンダ流路２１３ａ，２１３ｂと反対側の端部は、圧力室２１１ａ，２１１ｂと重ならない位置まで延び、その先端部が、配線部材との接続を行うための接続端子２８ｃとなっている。

１４４個の個別電極２８の接続端子２８ｃは、配線部材を介して所定のドライバＩＣに接続されている。１４４個の個別電極２８の電位は、ドライバＩＣにより個別に、グランド電位、及び、所定の駆動電位（例えば２０Ｖ程度）のうちのいずれかに設定される。また、共通電極２７と１４４個の個別電極２８とがこのように配置されることで、圧電層２６の各個別電極２８と共通電極２７とに挟まれた各部分は、面Ｓ１に垂直な方向に分極された活性部として機能する。各圧電素子２２ｃは、面Ｓ１に垂直な方向に分極された活性部を有する。

圧電素子２２ｃは、ノズル２０１からインクを吐出させないとき（待機状態）には、全個別電極２８が共通電極２７と同様にグランド電位に保持される。また圧電素子２２ｃは、特定のノズル２０１からインクを吐出させるときには、この特定のノズル２０１に接続された圧力室２１１ａ及び圧力室２１１ｂに対応する２つの個別電極２８の電位が、所定の駆動電位に切り換えられる。

その後、上記２つの個別電極２８に対応する２つの圧電素子２２ｃに分極方向と平行な電界が発生し、上記２つの圧電素子２２ｃが分極方向と直交する水平方向に収縮する。これにより、圧電素子２２ｃにおいて、圧電層２５，２６の上記各圧力室２１１ａ，２１１ｂと上下方向に重なる部分が、全体として圧力室２１１ａ，２１１ｂ側に凸となるように変形する。

その結果、圧力室２１１ａ，２１１ｂの容積が縮小して圧力室２１１ａ，２１１ｂ内のインクの圧力が上昇し、上記特定のノズル２０１からインクが吐出される。インクの吐出後、上記２つの個別電極２８の電位は、グランド電位に戻される。これにより圧電層２５，２６は、変形前の状態に戻る。

ここで本実施形態では、制御部１５は、７２個のノズル２０１のうち、インクを吐出しないノズル２０１に対応する圧電素子２２ｃを、インクに対して後退状態に変形させる。このとき、圧電層２５，２６の上記各圧力室２１１ａ，２１１ｂと上下方向に重なる部分は、全体として圧力室２１１ａ，２１１ｂ側に凹部となるように変形する。

即ち、プリンタ１の駆動時には、ノズルプレート２０に形成された７２個のノズル２０１のうち、特定のノズル２０１のみからインクを吐出して記録シートＭに印刷が行われる場合がある。この場合、７２個のノズル２０１には、あるタイミングで、インクを吐出するノズル２０１と、インクを吐出しないノズル２０１が含まれる。この場合、インクを吐出しないノズル２０１に対応する圧電素子２２ｃを、インクに対して後退状態に変形させることで、圧電素子２２ｃにより、インクを吐出させなくないノズル２０１からインクが吐出されるのが抑制される。

以上説明したように、インクジェットヘッド３によれば、流路２１４を流通する流体に気泡が混入した場合、気泡を窪み部２１ｃに滞留させることができる。このように、圧力室２１１ａと圧力室２１１ｂとにおいてインクに付与する圧力のバランスが保たれるノズル軸線上に位置する窪み部２１ｃに気泡を滞留させることで、循環中のインクに混入した気泡によりノズル２０１からインクを吐出する動作が不安定になるのを防止できる。

また、窪み部２１ｃに滞留した気泡は、例えば、ノズル２０１からインクを吐出しないときにインクを加圧しながら流通させることで、窪み部２１ｃから排出できる。これにより、インクをノズル２０１から吐出する動作を行う前に、循環中のインクに混入した気泡をノズル２０１周辺から良好に除去できる。また、ノズル２０１からインクを吐出するときには気泡を除去しなくてもよいため、気泡を除去するためにインクジェットヘッド３の負荷が増大するのを抑制できる。

また、窪み部２１ｃ内に収まらない程度の比較的大きな気泡が流路２１４内に滞留すると、インクの正常な流通を妨げたり、インクが固着する原因となりうる。これに対してインクジェットヘッド３では、このような比較的大きな気泡は、窪み部２１ｃとは無関係にインクの流通と共に流路２１４から排除されるため、このような問題の発生を防止できる。

また、第２方向に直交する断面において、窪み部２１ｃは、矩形状に窪んでいるので、流路２１４を第１方向に流通するインクに混入した気泡を窪み部２１ｃ内の角部に係留させ易くすることができる。よって、窪み部２１ｃに気泡を効率よく滞留させることができる。

また、ノズル軸線方向から見て、窪み部２１ｃの第１方向における最大寸法が、ノズル２０１の吐出方向上流端における内径よりも小さいので、比較的小さなサイズの気泡を窪み部２１ｃにおいて良好に滞留させることができる。

また、ノズル軸線方向から見て、窪み部２１ｃの第１方向における最大寸法が、７０μｍ以下の値に設定されているので、７０μｍ以下のサイズの気泡を窪み部２１ｃにおいて良好に滞留させることができる。

また流路ユニット２１は、表面に窪み部２１ｃが部分エッチングにより形成されたプレート３６を有するので、このようなプレート３６を用いることで流路２１４内に窪み部２１ｃを配置し易くすることができる。

また流路ユニット２１には、圧力室２１１ａに接続されたマニホールド２１５ａと、圧力室２１１ｂに接続されたマニホールド２１５ｂとが形成され、窪み部２１ｃが設けられたプレート３６には、マニホールド２１５ａと対向する部分に凹部２１８ａが設けられると共に、マニホールド２１５ｂと対向する部分に凹部２１８ｂが設けられている。

このように、１つのプレート３６に窪み部２１ｃ、凹部２１８ａ、及び凹部２１８ｂを設ける場合、プレート３６を例えば複数部位を加工することで、窪み部２１ｃ、凹部２１８ａ、及び凹部２１８ｂを効率よく形成できる。

また窪み部２１ｃ、凹部２１８ａ、及び凹部２１８ｂは、プレート３６の複数部位が同時に部分エッチングにより形成されてなる。従って、一度のエッチング処理により、窪み部２１ｃ、凹部２１８ａ、及び凹部２１８ｂを効率よく形成できる。

なお、図４及び５に示すように、凹部２１８ａ及び凹部２１８ｂは、プレート３６の窪み部２１ｃが設けられた面と同じ面に設けられていてもよい。これにより、プレート３６の同じ面をエッチング処理することで、窪み部２１ｃ、凹部２１８ａ、及び凹部２１８ｂを一度に効率よく形成できる。

また制御部１５は、７２個のノズル２０１のうち、インクを吐出しないノズル２０１に対応する圧電素子２２ｃを、インクに対して後退状態に変形させるので、制御部１５がポンプＰ１〜Ｐ３を駆動させて窪み部２１ｃから気泡を除去する際、インクを吐出しないノズル２０１からインクが誤って吐出されるのを防止できる。以下、変形例とその他の実施形態について、第１実施形態との差異を中心に説明する。

＜変形例＞
図６は、第１実施形態の変形例に係るインクジェットヘッド１０３の拡大断面図である。図６に示すように、インクジェットヘッド１０３のプレート１３６では、第２方向に直交する断面において、窪み部１２１ｃが、ノズル２０１から離隔する方向に向けて先細りとなる楔状に窪んでいる。言い換えると、前記方向から見て、窪み部１２１ｃは、連通部分１２１ｄに一つの頂点が配置された三角形状に窪んでいる。このような窪み部１２１ｃを有するインクジェットヘッド１０３においても、インクジェットヘッド３と同様の効果が奏される。

なお窪み部１２１ｃは、一例として、第２方向に直交する断面において、ノズル２０１のノズル軸方向に対して対称的な形状に形成されているが、非対称な形状に形成されていてもよい。

例えば、第２方向に直交する断面において、連通部分１２１ｄから開口３６ａ側へ向かう窪み部１２１ｃの表面の面Ｓ１に対する傾斜角度θ１が、連通部分１２１ｄから開口３６ｂ側へ向かう窪み部１２１ｃの表面の面Ｓ１に対する傾斜角度θ２と異なっていてもよい。この場合、角度θ２は、角度θ１より大きくてもよい。一例として、角度θ２は、角度θ１の２倍以上の値でもよいし、３倍以上の値でもよい。

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係るインクジェットヘッド２０３の断面図である。図７に示すように、流路ユニットの７枚のプレートのうち最も流路２２１４に近接するプレート２３６のノズル軸線上に位置する部分には、該部分の周辺よりも板厚寸法が薄い薄肉部２３６ｃが形成されると共に、薄肉部２３６ｃを挟む流路２２１４とは反対の位置には、気密室２３８が薄肉部２３６ｃに接して設けられている。インクジェットヘッド２０３では、薄肉部２３６ｃが気密室２３８に向けて窪むことで、最も流路２２１４に近接するプレート２３６に窪み部２２１ｃが設けられている。

具体的に薄肉部２３６ｃは、プレート２３６の流路２２１４とは反対の位置の表面が部分エッチングにより形成されてなる。また気密室２３８は、プレート２３６と、プレート２３６と隣接するプレート３５との間に、薄肉部２３６ｃと重なるように設けられている。

ここで、流路ユニットの積層体における７枚のプレートは、上記したように、互いに熱硬化性接着剤により接着されている。これにより、７枚のプレートの加熱接着後の冷却に伴って、気密室２３８の内圧が流路２２１４の内圧よりも低くなる。その結果としてインクジェットヘッド２０３には、窪み部２２１ｃが形成されている。

第２実施形態では、制御部１５がポンプＰ１〜Ｐ３を駆動させて流路２２１４内の液圧を変化させることで、薄肉部２３６ｃを７枚のプレートの積層方向（面Ｓ１に垂直な方向）に変形させる。

具体的に、制御部１５がポンプＰ１〜Ｐ３を駆動して、流路２２１４内を流通するインクを加圧することで、流路２２１４内の液圧を気密室２３８の内圧よりも高くする。これにより、薄肉部２３６ｃが気密室２３８に向けて窪み、窪み部２２１ｃが形成される。

また、制御部１５がポンプＰ１〜Ｐ３を駆動して、流路２２１４内の液圧を気密室２３８の内圧以下にすることにより、窪み部２２１ｃの窪み量が低減される。これにより、窪み部２２１ｃに滞留した気泡が窪み部２２１ｃから排出される。このような窪み部２２１ｃを有するインクジェットヘッド２０３においても、インクジェットヘッド３と同様の効果が奏される。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その構成を変更、追加、又は削除できる。

以上のように本発明は、２つの圧力室を備える液体吐出装置において、液体に混入した気泡によりノズルから液体を吐出する動作が不安定になるのを防止できる優れた効果を有する。従って、この効果の意義を発揮できる液体吐出装置に本発明を広く適用すると有益である。

Ｓ１ 面
Ｐ１，Ｐ２ エアポンプ
Ｐ３ インクポンプ
１ プリンタ
３，１０３，２０３ インクジェットヘッド
１５ 制御部
２０ ノズルプレート
２１ 流路ユニット
２１ｃ，１２１ｃ，２２１ｃ 窪み部
２２ｃ 圧電素子
３１〜３７，１３６，２３６ プレート
２０１ ノズル
２１１ａ 圧力室
２１１ｂ 圧力室
２１４，２２１４ 流路
２１５ａ マニホールド
２１５ｂ マニホールド
２１８ａ 凹部
２１８ｂ 凹部
２３６ｃ 薄肉部
２３８ 気密室
２６０ 連結路
２７１ 開口

Claims (13)

1. ノズルを有するノズルプレートと、
   前記ノズルプレートと接合された流路ユニットと、を備え、
   前記流路ユニットには、
   第１圧力室と、
   第２圧力室と、
   前記第１圧力室と前記第２圧力室とを連結する連結路と、
   が形成され、
   前記流路ユニットは、前記連結路を画定する内壁の前記ノズルのノズル軸線上に位置する部分に、前記ノズルから離隔する方向に向けて窪む窪み部を備えることを特徴とする、液体吐出装置。
2. 前記ノズルプレートは、前記ノズルプレートに対向する第１面を有し、
   前記第１圧力室と前記第２圧力室とは、前記第１面と平行な方向である第１方向に沿って並んでおり、
   前記第１面と平行で前記第１方向と直交する方向を第２方向とするとき、第２方向に直交する断面において、前記窪み部は、矩形状に窪んで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. 前記ノズルプレートは、前記ノズルプレートに対向する第１面を有し、
   前記第１面と平行な方向である第１方向と直交し且つ前記第１面と平行な方向を第２方向とするとき、第２方向に直交する断面において、前記窪み部は、前記ノズルから離隔する方向に向けて先細りとなる楔状に窪んでいることを特徴とする、請求項１に記載の液体吐出装置。
4. 前記ノズルプレートは、前記ノズルプレートに対向する第１面を有し、
   前記ノズル軸線方向から見て、前記第１面と平行な方向である第１方向における前記窪み部の最大寸法は、前記ノズルの吐出方向上流端における内径よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
5. 前記ノズルプレートは、前記ノズルプレートに対向する第１面を有し、
   前記ノズル軸線方向から見て、前記第１面と平行な方向である第１方向における前記窪み部の最大寸法は、７０μｍ以下の値に設定されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
6. 前記第１圧力室及び前記第２圧力室を流通する液体に圧力を付与することにより、前記ノズルから前記液体を吐出させる複数の圧電素子と、
   前記圧電素子を制御する圧電素子制御部と、を更に備え、
   前記ノズルプレートは、複数の前記ノズルを有し、前記複数の圧電素子は、前記複数のノズルの各々に対応して設けられ、
   前記圧電素子制御部は、前記複数のノズルのうち、前記液体を吐出しないノズルに対応する前記圧電素子を、前記液体に対して後退状態に変形させることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
7. 前記流路ユニットは、表面に前記窪み部が部分エッチングにより形成されたプレートを有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
8. 前記流路ユニットには、
   前記第１圧力室に接続された第１マニホールドと、
   前記第２圧力室に接続された第２マニホールドと、
   が更に形成され、
   前記窪み部が設けられた前記プレートには、前記第１マニホールドと対向する部分に第１凹部が設けられると共に、前記第２マニホールドと対向する部分に第２凹部が設けられ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. 前記窪み部、前記第１凹部、及び前記第２凹部は、前記プレートの複数部位が同時に部分エッチングにより形成されてなることを特徴とする、請求項８に記載の液体吐出装置。
10. 前記ノズルプレートは、前記ノズルプレートに対向する第１面を有し、
    前記流路ユニットは、前記第１面に垂直な方向に複数のプレートが積層された積層体により構成され、
    前記複数のプレートのうち最も前記連結路に近接するプレートの前記ノズル軸線上に位置する部分には、該部分の周辺よりも板厚寸法が薄い薄肉部が形成されると共に、前記薄肉部を挟む前記連結路とは反対の位置には、気密室が前記薄肉部に接して設けられ、
    前記薄肉部が前記気密室に向けて窪むことで、前記最も前記連結路に近接するプレートに前記窪み部が設けられていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
11. 前記薄肉部は、前記最も前記連結路に近接するプレートの前記連結路とは反対の位置の表面が部分エッチングにより形成されてなり、
    前記気密室は、前記複数のプレートのうち、前記最も前記連結路に近接するプレートと、該プレートと隣接するプレートとの間に、前記薄肉部と重なるように設けられていることを特徴とする、請求項１０に記載の液体吐出装置。
12. 前記積層体における前記複数のプレートは、互いに熱硬化性接着剤により接着されていることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の液体吐出装置。
13. 請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の液体吐出装置と、
    前記第１圧力室及び前記第２圧力室に液体を流通させるポンプと、
    前記ポンプを制御するポンプ制御部と、を備え、
    前記ポンプ制御部は、前記ポンプを駆動させて前記連結路内の液圧を変化させることで、前記薄肉部を前記複数のプレートの積層方向に変形させることを特徴とする、液体吐出システム。
    

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