JP2020116809A - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】複数のプレートが互いに積層されることによって形成され、且つ、複数の個別流路に共通の２つの共通流路が重なる液体吐出ヘッドにおいて、プレート同士を確実に接合する。【解決手段】プレート３１〜３７が上下方向に積層された積層体２１において、複数の個別流路２０に共通の第１共通流路４４と第２共通流路４５とが上下方向に重なっている。圧力室４０と、第１共通流路４４及び第２共通流路４５とは、搬送方向にずれて配置されており、上下方向に重ならない。個別流路２０においては、圧力室４０が第１絞り４２を介して第１共通流路４４に接続され、圧力室４０とノズル１０とを接続するディセンダ４１が、搬送方向に延びた第２絞り４３を介して第２共通流路に接続される。【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ヘッドに関する。

ノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドとして、特許文献１には、ノズルからインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドが記載されている。特許文献１のインクジェット式記録ヘッドでは、ノズル、圧力発生室、ノズルと圧力発生室とを接続する連通路などをそれぞれ含む複数の個別流路が、水平な一方向に配列されている。また、特許文献１のインクジェット式記録ヘッドは、複数の個別流路に対して共通に、上記一方向に延びたマニホールド、及び、上記一方向に延びた循環流路を備えている。各個別流路は、圧力室とマニホールドとを接続する供給路、及び、連通路と循環流路とを接続する循環連通路をさらに備えている。

また、特許文献１のインクジェット式記録ヘッドでは、マニホールドと循環流路とが上下方向に重なっている。これにより、特許文献１のインクジェット記録ヘッドでは、マニホールドと循環流路とが上下方向に重ならない場合と比較して、インクジェット記録ヘッドを小型化することができる。また、特許文献１のインクジェット式記録ヘッドでは、圧力発生室と循環流路とが上下方向に重なっている。また、特許文献１のインクジェット式記録ヘッドは、流路となる貫通孔や凹部を有する複数のプレートが積層されることによって形成されたものである。

特開2012-143948号公報

ここで、特許文献１のインクジェット式記録ヘッドでは、上述したように、圧力発生室と循環流路とが上下方向に重なっている。一方、循環流路及び圧力発生室は、インクジェット式記録ヘッドにおける比較的大きな空間である。そのため、圧力発生室と循環流路とが上下方向に重なっていると、複数のプレートを接合してインクジェット記録ヘッドを形成するときに、圧力室及び循環流路の周辺部分において、プレートに十分な荷重を加えることができず、接合不良が生じてしまう虞がある。

本発明の目的は、複数の個別流路に共通に設けられた２つの共通流路同士が重なり、且つ、プレート同士を確実に接合することが可能な液体吐出ヘッドを提供することである。

本発明の液体吐出ヘッドは、複数のプレートが第１方向に積層されることによって形成され、液体流路を有する積層体、を備え、前記液体流路は、ノズル及び前記ノズルに連通する圧力室をそれぞれ含み、前記第１方向と直交する第２方向に並んだ複数の個別流路と、前記第２方向に延び、前記複数の個別流路と連通する第１共通流路と、前記第２方向に延び、前記複数の個別流路と連通する第２共通流路と、前記複数の個別流路と前記第１共通流路とを接続する複数の第１絞りと、前記複数の個別流路と前記第２共通流路とを接続する複数の第２絞りと、を備え、前記複数のプレートは、複数の前記ノズルを有するノズルプレートと、複数の前記圧力室を有する圧力室プレートと、前記第１共通流路を有する第１共通流路プレートと、前記第２共通流路を有する第２共通流路プレートと、を含み、前記第１共通流路と前記第２共通流路とが、前記第１方向に重なり、前記圧力室と、前記第１共通流路及び前記第２共通流路とは、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方向の位置が異なっていることで、前記第１方向に重ならない。

本発明の実施形態に係るプリンタ１の概略構成図である。 図１のヘッドユニット１１の平面図である。 図２のIII部の拡大図である。 図２のIV−IV線断面図である。 図２のＶ−Ｖ線断面図である。 第１共通流路４４及び第２共通流路４５を説明するための図である。 （ａ）はプレート３７に振動板６０及び圧電素子６１を形成する工程を説明するための図であり、（ｂ）はプレート３７と保護基板２３とを接合する工程を説明するための図であり、（ｃ）は、プレート３７に圧力室４０及びダンパ室３７ａを形成する工程を説明するための図であり、（ｄ）は、プレート３７と保護基板２３との積層体にプレート３１〜３６を接合する工程を説明するための図である。 一変形例に係るヘッドユニット１００の図４に対応する断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。

＜プリンタ1の全体構成＞
図１に示すように、本実施形態に係るプリンタ１は、４つのインクジェットヘッド２と、プラテン３と、搬送ローラ４、５とを備えている。

４つのインクジェットヘッド２は、後述するように搬送ローラ４、５によって記録用紙Ｐが搬送される水平な搬送方向（本発明の「第３方向」）に並んでいる。各インクジェットヘッド２は、４つのヘッドユニット１１（本発明の「液体吐出ヘッド」）と、保持部材１２とを備えている。ヘッドユニット１１は、その下面に形成された複数のノズル１０からインクを吐出する。ここで、４つのインクジェットヘッド２におけるヘッドユニット１１の複数のノズル１０からは、搬送方向の上流側に位置するものから、それぞれ、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタのインクが吐出される。

また、ヘッドユニット１１では、複数のノズル１０は、水平で且つ搬送方向と直交する紙幅方向（本発明の「第２方向」）に配列されることによってノズル列９を形成している。また、ヘッドユニット１１は、搬送方向に並んだ２列のノズル列９を有している。また、２列のノズル列９間で、紙幅方向におけるノズル１０の位置が、各ノズル列９におけるノズル１０同士の間隔の２分の１の長さだけずれている。なお、以下では、図１に示すように紙幅方向の右側及び左側を定義して説明を行う。

また、各インクジェットヘッド２においては、４つのヘッドユニット１１のうち、２つずつのヘッドユニット１１が、それぞれ、紙幅方向に間隔をあけて並んでいる。また、４つのヘッドユニット１１のうち、紙幅方向に並んだ２つのヘッドユニット１１と残り２つのヘッドユニット１１とは、搬送方向に間隔をあけて並んでいる。また、搬送方向の上流側に配置された２つのヘッドユニット１１と、下流側に配置された２つのヘッドユニット１１とは、紙幅方向の位置がずれている。そして、搬送方向の上流側に配置されたヘッドユニット１１の一部のノズル１０と、下流側に配置されたヘッドユニット１１の一部ノズル１０とが、搬送方向に重なっている。これにより、４つのヘッドユニット１１の複数のノズル１０が、紙幅方向に記録用紙Ｐの全長にわたって配置されている。すなわち、インクジェットヘッド２は、紙幅方向に記録用紙Ｐの全長にわたって延びた、いわゆるラインヘッドである。なお、ヘッドユニット１１の詳細な構成については、後程説明する。

保持部材１２は、紙幅方向を長手方向とする長方形の板状の部材であり、保持部材１２に４つのヘッドユニット１１が固定されている。また、保持部材１２には、４つのヘッドユニット１１に対応する４つの長方形の貫通孔１２ａが形成されている。ヘッドユニット１１の複数のノズル１０は、対応する貫通孔１２ａから下側（記録用紙Ｐ側）に露出している。

プラテン３は、インクジェットヘッド２の下方に配置され、４つのヘッドユニット１１の複数のノズル１０と対向している。プラテン３は、記録用紙Ｐを下方から支持する。搬送ローラ４は、搬送方向において、インクジェットヘッド２及びプラテン３よりも上流側に配置されている。搬送ローラ５は、搬送方向において、インクジェットヘッド２及びプラテン３よりも下流側に配置されている。搬送ローラ４、５は、記録用紙Ｐを搬送方向に搬送する。

そして、プリンタ１では、搬送ローラ４、５により記録用紙Ｐを搬送方向に搬送しながら、４つのインクジェットヘッド２の、４つのヘッドユニット１１の複数のノズル１０からインクを吐出することによって、記録用紙Ｐに記録を行う。

＜ヘッドユニット１１＞
次に、ヘッドユニット１１について説明する。図２〜図５に示すように、ヘッドユニット１１は、積層体２１と、圧電アクチュエータ２２と、保護基板２３とを備えている。

積層体２１は、プレート３１〜３７が互いに上下方向（本発明の「第１方向」）に積層されたものである。プレート３１は、例えば、ポリイミドなどの合成樹脂材料からなる。プレート３２、３４、３５、３７は、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなる。プレート３３、３６は、例えば、ステンレスなどからなる。プレート３１〜３７の厚みは、例えば、順に７０μｍ、４００μｍ、５０μｍ、４００μｍ、５０μｍ、５０μｍ、７４μｍ程度であり、プレート３１〜３７の厚みの合計は１１００μｍ程度である。

また、積層体２１は、複数のノズル１０と、複数の圧力室４０と、複数のディセンダ４１と、複数の第１絞り４２と、複数の第２絞り４３と、２つの第１共通流路４４と、２つの第２共通流路４５と、バイパス流路４６〜４９と、接続流路５０、５１とを備えている。

複数のノズル１０は、プレート３１（本発明の「ノズルプレート」）に形成されている。複数のノズル１０は、上記の通り２列のノズル列９を形成している。

複数の圧力室４０は、複数のノズル１０に個別のものであり、プレート３７（本発明の「圧力室プレート」）に形成されている。圧力室４０は、搬送方向を長手方向とする長方形の平面形状を有し、ノズル１０と上下方向に重なっている。より詳細に説明すると、搬送方向の上流側のノズル列９を構成するノズル１０に対応する圧力室４０は、搬送方向の下流側の端部において、ノズル１０と上下方向に重なる。また、搬送方向の下流側のノズル列９を構成するノズル１０に対応する圧力室４０は、搬送方向の上流側の端部において、ノズル１０と上下方向に重なる。これにより、ヘッドユニット１１では、２列のノズル列９に対応して、複数の圧力室４０が紙幅方向に配列されることによって形成された圧力室列８が、搬送方向に２列に並んでいる。

複数のディセンダ４１は、複数のノズル１０に個別のものである。ディセンダ４１は、プレート３２〜３７にわたって上下方向に延び、対応するノズル１０と圧力室４０とを接続している。

複数の第１絞り４２は、複数の圧力室４０に個別のものである。第１絞り４２は、プレート３６の、対応する圧力室４０の搬送方向におけるノズル１０と反対側の端部と重なる部分において上下方向に延びている。また、第１絞り４２は、その下端部において折れ曲がり、搬送方向におけるヘッドユニット１１の外側に延びている。

複数の第２絞り４３は、複数のディセンダ４１に個別のものである。第２絞り４３は、プレート３４の下端部に形成され、ディセンダ４１に接続されている。また、第２絞り４３は、ディセンダ４１との接続部分から、搬送方向におけるヘッドユニット１１の外側に延びている。また、本実施形態では、第２絞り４３がこのように配置されていることにより、第２絞り４３と圧力室４０とが上下方向に重なっている。

そして、本実施形態では、ノズル１０と、このノズル１０に対応する圧力室４０、ディセンダ４１、第１絞り４２及び第２絞り４３とによって、個別流路２０が形成される。そして、ヘッドユニット１１においては、複数の個別流路２０が紙幅方向に配列されることによって形成された個別流路列７が、搬送方向に２列に並んでいる。

２つの第１共通流路４４は、２列の個別流路列７に対応している。第１共通流路４４は、プレート３６（本発明の「第１共通流路プレート」）の、搬送方向における圧力室４０よりも外側の部分に配置され、対応する圧力室列８を構成する複数の圧力室４０にわたって紙幅方向に延びている。また、第１共通流路４４は、搬送方向における内側の端部において、第１絞り４２の搬送方向に延びた部分に接続されている。これにより、第１共通流路４４は、圧力室４０とは上下方向に重ならない。

また、第１共通流路４４は、プレート３６の下面に開口した凹部によって形成されている。そして、プレート３６のうち、第１共通流路４４の上側に位置する部分が、厚みが薄くなって弾性変形可能となったダンパ３６ａ（本発明の「第１ダンパ」）となっている。また、プレート３７のダンパ３６ａと上下方向に重なる部分には、ダンパ３６ａの上側への弾性変形を受け入れるための空間であるダンパ室３７ａが形成されている。

また、本実施形態では、圧力室４０が形成されたプレート３７と、第１共通流路４４が形成されたプレート３６とが直接接合されている。また、搬送方向において、圧力室４０の第１共通流路４４側の端と、第１共通流路４４の圧力室４０側の端との距離Ｌが２００μｍ以上となっている。

２つの第２共通流路４５は、２列の個別流路列７に対応している。２つの第２共通流路４５は、プレート３４（本発明の「第２共通流路プレート」）の２つの第１共通流路４４と上下方向に重なる部分に配置され、圧力室列８を構成する複数の圧力室４０にわたって紙幅方向に延びている。これにより、第２共通流路４５は、圧力室４０とは上下方向に重ならない。

また、第２共通流路４５がこのように配置されているのに対応して、プレート３３の第２共通流路４５と上下方向に重なる部分には、下面に開口した凹部３３ａが形成されている。これにより、プレート３３の第２共通流路４５と凹部３３ａとの間に位置する部分が、弾性変形して第２共通流路４５内のインクの圧力変動を抑えるダンパ３３ｂ（本発明の「第２ダンパ」）となっている。また、凹部３３ａは、ダンパ３３ｂの下側への弾性変形を受け入れるダンパ室となっている。また、凹部３３ａの下端は、プレート３２によって覆われている。

また、本実施形態では、搬送方向において、ノズル１０が形成されたプレート３１の両端の位置が、それぞれ、各第２絞り４３の第２共通流路４５との接続部分の位置と同じとなっている。これにより、プレート３１は、第２共通流路４５とは上下方向に重ならない。

図２、図５、図６に示すように、バイパス流路４６（本発明の「第１流入バイパス流路」）は、プレート３６に形成され、２つの第１共通流路４４の紙幅方向の右端（本発明の「第２方向の一方側の端」）同士を接続している。また、バイパス流路４６は、紙幅方向の右側に凸となるように湾曲して延びている。バイパス流路４７（本発明の「第２流入バイパス流路」）は、プレート３６に形成され、２つの第１共通流路４４の紙幅方向の左端（本発明の「第２方向の他方側の端」）同士を接続している。また、バイパス流路４７は、紙幅方向の左側に凸となるように湾曲して延びている。

バイパス流路４８（本発明の「第２流出バイパス流路」）は、プレート３４に形成され、２つの第２共通流路４５の紙幅方向の右端同士を接続する。また、バイパス流路４８は、紙幅方向の右側に凸となるように湾曲して延びている。バイパス流路４９（本発明の「第１流出バイパス流路」）は、プレート３４に形成され、２つの第２共通流路４５の紙幅方向の左端同士を接続する。また、バイパス流路４９は、紙幅方向の左側に凸となるように湾曲して延びている。

接続流路５０（本発明の「第２接続流路」）は、プレート３５に形成され、上下方向に延びて、バイパス流路４６とバイパス流路４８とを接続する。接続流路５１（本発明の「第１接続流路」）は、プレート３５に形成され、上下方向に延びて、バイパス流路４７とバイパス流路４９とを接続する。

＜圧電アクチュエータ２２＞
圧電アクチュエータ２２は、振動板６０と、複数の圧電素子６１とを備えている。振動板６０は、プレート３７の上面の全域にわたって連続的に延び、複数の圧力室４０及びダンパ室３７ａを覆っている。また、振動板６０は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなり、プレート３７の上端部が酸化又は窒化されることによって形成されている。複数の圧電素子６１は、複数の圧力室４０に個別のものであり、振動板６０の上面の、圧力室４０の中央部と上下方向に重なる部分に配置されている。

ここで、圧電素子６１は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなる圧電体や、圧電体に電界を発生させるための電極等からなる。圧電素子６１は、圧電体が圧電変形することによって、圧電素子６１及び振動板６０の圧力室４０と上下方向に重なる部分が全体として圧力室４０側に凸となるように変形させる。これにより、圧力室４０の容積が小さくなって圧力室４０内のインクの圧力が上昇し、圧力室４０に連通するノズル１０からインクが吐出される。ただし、圧電素子６１の構成や動作は従来と同様であるので、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。

＜保護基板２３＞
保護基板２３は、複数の圧電素子６１が配置された振動板６０の上面に配置されている。保護基板２３には、２列の圧力室列８に対応する２つの凹部２３ａが形成されている。凹部２３ａは、対応する圧力室列８を構成する複数の圧力室４０にわたって紙幅方向に延び、これら複数の圧力室４０に対応する複数の圧電素子６１を覆っている。

また、保護基板２３の振動板６０（積層体２１）との接合部分は、搬送方向において、圧力室４０と、第１共通流路４４及び第２共通流路４５との間に位置している。これにより、保護基板２３の振動板６０との接合部分は、複数の第１絞り４２及び複数の第２絞り４３とは上下方向に重なり、第１共通流路４４及び第２共通流路４５とは上下方向に重ならない。

＜供給流路５２及び排出流路５３＞
また、図２、図５、図６に示すように、ヘッドユニット１１は、供給流路５２と排出流路５３とを備えている。供給流路５２は、プレート３７、振動板６０及び保護基板２３の、紙幅方向における右端部のうち、搬送方向における中央部において上下方向に延び、さらにその下端部において折れ曲がって紙幅方向の左側に延び、バイパス流路４６の紙幅方向の右端部に接続されている。

また、供給流路５２の上端部は、図示しない流路を介してインクタンク７０に接続されている。インクタンク７０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、インクカートリッジからインクタンク７０にインクが供給される。また、供給流路５２とインクタンク７０との間の流路の途中には、ポンプ７１が配置されている。ポンプ７１は、インクタンク７０から供給流路５２に向けてインクを送る。

排出流路５３は、プレート３５〜３７、振動板６０及び保護基板２３の、紙幅方向における左端部のうち、搬送方向における中央部において上下方向に延び、さらにその下端部において折れ曲がって紙幅方向の右側に延び、バイパス流路４９の紙幅方向の左端部に接続されている。

また、排出流路５３の上端部は、図示しない流路を介してインクタンク７０に接続されている。また、排出流路５３とインクタンク７０との間の流路の途中には、ポンプ７２が配置されている。ポンプ７２は、排出流路５３からインクタンク７０に向けてインクを送る。

そして、ポンプ７１、７２を駆動させてインクを送ると、インクタンク７０内のインクが供給流路５２からヘッドユニット１１に供給され、主に、供給流路５２及びバイパス流路４６を経て２つの第１共通流路４４に流れ込む。

第１共通流路４４内のインクは、主に、第１絞り４２から複数の個別流路２０に流入する。複数の個別流路２０内のインクは、第２絞り４３から第２共通流路４５内に流出する。第２共通流路４５内のインクは、主に、排出流路５３から排出され、インクタンク７０に戻る。これにより、ヘッドユニット１１とインクタンク７０との間でインクが循環する。

また、このとき、一部のインクは、接続流路５０を介してバイパス流路４６とバイパス流路４８との間で流れる。また、別の一部のインクは、接続流路５１を介してバイパス流路４７とバイパス流路４９との間で流れる。

ここで、ヘッドユニット１１の製造方法について説明する。ヘッドユニット１１を製造するためには、例えば、まず、図７（ａ）に示すように、圧力室４０やダンパ室３７ａが形成される前の状態のプレート３７の上端部を酸化又は窒化させて振動板６０とし、振動板６０の上面に圧電素子６１を形成する。続いて、図７（ｂ）に示すように、圧電素子６１が形成された振動板６０（プレート３７）の上面に保護基板２３を接合する。

続いて、図７（ｃ）に示すように、例えばエッチングにより、プレート３７に圧力室４０及びダンパ室３７ａを形成する。続いて、図７（ｄ）に示すように、ノズル１０、ディセンダ４１、第１絞り４２、第２絞り４３、第１共通流路４４、第２共通流路４５、ダンパ室３３ａとなる貫通孔や凹部を形成したプレート３１〜３６を、プレート３７と保護基板２３との積層体に接合する。

このとき、例えば、プレート３７と保護基板２３との積層体と、プレート３２〜３６とを積層させて接合した後、プレート３２〜３７と保護基板２３との積層体にプレート３１を接合する。あるいは、プレート３７と保護基板２３との積層体に、プレート３１〜３６を1枚ずつ順に接合してもよい。あるいは、プレート３７と保護基板２３との積層体と、プレート３１〜３６とを全て積層させて一度に接合してもよい。そして、これにより、ヘッドユニット１１が完成する。

＜効果＞
以上に説明した実施形態では、第１共通流路４４と第２共通流路４５とが上下方向に重なる。これにより、第１共通流路４４と第２共通流路４５とを搬送方向にずらして配置する場合と比較して、ヘッドユニット１１を搬送方向に小型化することができる。

ただし、第１共通流路４４、第２共通流路４５及び圧力室４０は、ヘッドユニット１１において比較的大きな空間である。そのため、第１共通流路４４と第２共通流路４５とが上下方向に重なる場合において、本実施形態と異なり、第１共通流路４４及び第２共通流路４５のいずれかが圧力室４０と上下方向に重なっていると、複数のプレート３１〜３７を互いに積層させて接合する際に、プレート３１〜３７の、圧力室４０、第１共通流路４４及び第２共通流路４５の周辺の部分に十分な荷重を加えることができない虞がある。

これに対して、本実施形態では、圧力室４０と、第１共通流路４４及び第２共通流路４５とが上下方向に重ならない。これにより、複数のプレート３１〜３７を互いに積層させて接合する際に、プレート３１〜３７の、圧力室４０、第１共通流路４４及び第２共通流路４５の周辺の部分に十分な荷重を加えることができる。

また、本実施形態では、上述したように、第１共通流路４４から複数の個別流路２０にインクを流入させ、複数の個別流路２０から第２共通流路４５にインクを流出させて、ヘッドユニット１１とインクタンク７０との間でインクを循環させることができる。

また、本実施形態では、上下方向に重なるノズル１０と圧力室４０とが、上下方向に延びたディセンダ４１によって接続され、第１絞り４２が圧力室４０と第１共通流路４４とを接続し、第２絞り４３が搬送方向に延びてディセンダ４１と第２共通流路４５とを接続する。このような場合において、圧力室４０と第１共通流路４４及び第２共通流路４５とが上下方向に重ならず、圧力室４０と第２絞り４３とが上下方向に重なるようにすることにより、複数のプレート３１〜３７を接合する際に、プレート３１〜３７の、圧力室４０、第１共通流路４４及び第２共通流路４５の周辺の部分に十分な荷重を加えることができる。

また、本実施形態では、第１絞り４２及び第２絞り４３が、保護基板２３の振動板６０（積層体２１）との接合部分と上下方向に重なっている。これにより、保護基板２３と振動板６０との接合部分が、第１共通流路４４や第２共通流路４５と上下方向に重なっている場合と比較して、保護基板２３と振動板６０とを接合する際に、これらの接合部分に十分な荷重を加えることができる。

また、本実施形態では、プレート３１が、第２絞り４３と上下方向に重なり、且つ、搬送方向において、プレート３１の位置が、第２絞り４３と第２共通流路４５との接続部分の位置と同じである。そのため、プレート３１が第２共通流路４５と上下方向に重ならない。これにより、プレート３１〜３７の接合時に、プレート３１とこれに接続されるプレート３２との接合部分に十分な荷重を加えることができる。また、プレート３１を、第２共通流路４５と上下方向に重ならない範囲で最大限、搬送方向に大きくすることができるので、プレート３１のプレート３２との接合面積を確保することができる。

また、本実施形態のように、圧力室４０が形成されたプレート３７と第１共通流路４４が形成されたプレート３６とが接合されている場合に、本実施形態と異なり、圧力室４０と、第１共通流路４４及び第２共通流路４５とが上下方向に重なっていると、圧力室４０が形成されたプレート３７と第１共通流路４４が形成されたプレート３６との間に他のプレートがないため、プレート３１〜３７を積層させて接合する際に、プレート３７の圧力室４０周辺の部分、及び、プレート３６の第１共通流路４４周辺の部分に荷重が加わりにくい。

これに対して、本実施形態では、圧力室４０が形成されたプレート３７と第１共通流路４４が形成されたプレート３６とが接合され、プレート３７とプレート３６との間に他のプレートが配置されていないが、圧力室４０と、第１共通流路４４及び第２共通流路４５とが上下方向に重ならない。これにより、プレート３７の圧力室４０周辺の部分、及び、プレート３６の第１共通流路４４周辺の部分に十分な荷重を加えることができる。

また、本実施形態のように、圧力室４０が形成されたプレート３７と第１共通流路４４が形成されたプレート３６とが接合される場合には、プレート３６、３７の搬送方向において圧力室４０と第１共通流路４４との間の部分の厚み対して、プレート３６、３７のこの部分の搬送方向の長さ（距離Ｌ）が短すぎると、プレート３６、３７のこの部分の強度が弱い。そのため、プレート３１〜３７を積層させて接合する際に、プレート３６、３７の搬送方向において圧力室４０と第１共通流路４４との間に位置する部分が破損しやすい。これに対して、本実施形態では、上記距離Ｌを２００μｍ以上とすることにより、プレート３６、３７の搬送方向において圧力室４０と第１共通流路４４との間の部分の強度を強くして、プレート３６、３７のこの部分が破損してしまうのを防止することができる。

また、本実施形態では、第１共通流路４４に対してダンパ３６ａを設けることにより、第１共通流路４４内のインクの圧力変動を抑えることができる。また、本実施形態では、第２共通流路４５に対してダンパ３３ｂを設けることにより、第２共通流路４５内のインクの圧力変動を抑えることができる。

また、本実施形態では、２つの第１共通流路４４の紙幅方向の右端同士を、バイパス流路４６を介して接続し、バイパス流路４６に、２つの第１共通流路４４に共通の供給流路５２を設けている。したがって、各第１共通流路４４に対して個別に供給流路を設ける場合と比較して、流路の構造を簡単にすることができる。

また、本実施形態では、２つの第２共通流路４５の紙幅方向の左端同士を、バイパス流路４９を介して接続し、バイパス流路４９に、２つの第２共通流路４５に共通の排出流路５３を設けている。したがって、各第２共通流路４５に対して個別に排出流路を設ける場合と比較して、流路の構造を簡単にすることができる。

また、本実施形態では、２つの第１共通流路４４の紙幅方向の右端同士を、バイパス流路４６を介して接続するのに加えて、２つの第１共通流路４４の紙幅方向の左端同士を、バイパス流路４７を介して接続する。これにより、第１共通流路４４に行き止まりとなる部分がなくなり、インクが滞留するのを防止することができる。

また、本実施形態では、２つの第２共通流路４５の紙幅方向の左端同士を、バイパス流路４９を介して接続するのに加えて、２つの第２共通流路４５の紙幅方向の右端同士を、バイパス流路４８を介して接続する。これにより、第２共通流路４５に行き止まりとなる部分がなくなり、インクが滞留するのを防止することができる。

さらに、本実施形態では、バイパス流路４７とバイパス流路４９とが接続流路５１を介して接続されている。これにより、バイパス流路４７からバイパス流路４９にインクが流れ、インクが滞留するのをより効果的に防止することができる。また、第１共通流路４４内の気泡を、バイパス流路４７、接続流路５１及びバイパス流路４９を介して第２共通流路４５に流れさせることにより、第１共通流路４４内の気泡を、個別流路２０を介さずに第２共通流路４５に流れさせることができる。これにより、個別流路２０に気泡を流れ込みにくくすることができる。

また、本実施形態では、バイパス流路４６とバイパス流路４８とが接続流路５０を介して接続されている。これにより、バイパス流路４８からバイパス流路４６にインクが流れ、インクが滞留するのをより効果的に防止することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態には限られず、特許請求の範囲に記載の限りにおいて様々な変更が可能である。

上述の実施形態では、２つの第１共通流路４４は、紙幅方向の右端同士がバイパス流路４６を介して接続され、紙幅方向の左端同士がバイパス流路４７を介して接続されている。また、２つの第２共通流路４５は、紙幅方向の右端同士がバイパス流路４８を介して接続され、紙幅方向の左端同士がバイパス流路４９を介して接続されている。また、バイパス流路４６とバイパス流路４８とが、接続流路５０を介して接続され、バイパス流路４７とバイパス流路４９が、接続流路５１を介して接続されている。しかしながら、これには限られない。

例えば、ヘッドユニットが３列以上の個別流路列と、これら３列以上の個別流路列に対応する３つ以上の第１共通流路、及び、３つ以上の第２共通流路とを備えていてもよい。そして、３つ以上の第１共通流路の紙幅方向の端同士、及び、３つ以上の第２共通流路の紙幅方向の端同士が、それぞれ、バイパス流路を介して互いに接続されていてもよい。

また、例えば、バイパス流路４６とバイパス流路４８とを接続する接続流路５０はなくてもよい。さらに、この場合、バイパス流路４８はなくてもよい。また、バイパス流路４７とバイパス流路４９とを接続する接続流路５１はなくてもよい。さらにこの場合、バイパス流路４７はなくてもよい。

さらには、２つの第２共通流路４５を接続するバイパス流路４９はなくてもよい。例えば、各第２共通流路４５に個別に排出流路が設けられていてもよい。また、２つの第１共通流路４４を接続するバイパス流路４６はなくてもよい。例えば、各第１共通流路４４に個別に供給流路が設けられていてもよい。

また、上述の実施形態では、ヘッドユニット１１が、第１共通流路４４に対してダンパ３６ａが設けられ、第２共通流路４５に対してダンパ３３ｂが設けられていたが、これには限られない。ダンパ３６ａ、３３ｂのうち少なくとも片方はなくてもよい。

また、上述の実施形態では、圧力室４０が形成されたプレート３７と、第１共通流路４４が形成されたプレート３６とが直接接合され、搬送方向において、圧力室４０の第１共通流路４４側の端と、第１共通流路４４の圧力室４０側の端との距離Ｌが、２００μｍ以上であったが、これには限られない。

例えば、プレート３６、３７の厚みが大きい場合には、距離Ｌは、２００μｍ未満であってもよい。また、圧力室４０が形成されたプレート３７と、第１共通流路４４が形成されたプレート３６との間に別のプレートが配置されていてもよい。

また、上述の実施形態では、ノズル１０が形成されたプレート３１の搬送方向の端が、第２絞り４３と第２共通流路４５との接続部分において上下方向に重なっており、プレート３１が第２共通流路４５と上下方向に重なっていなかったが、これには限られない。例えば、搬送方向において、プレート３１の端は、第２絞り４３と第２共通流路４５との接続部分よりも、ヘッドユニット１１の内側に位置していてもよい。あるいは、プレート３１は、第１共通流路４４及び第２共通流路４５と上下方向に重なる位置まで搬送方向に延びていてもよい。

また、上述の実施形態では、保護基板２３と振動板６０との接合部分が、複数の第１絞り４２及び複数の第２絞り４３と上下方向に重なっており、第１共通流路４４及び第２共通流路４５とは上下方向に重なっていなかったが、これには限られない。

例えば、保護基板２３と振動板６０との接合部分は、複数の第１絞り４２及び複数の第２絞り４３のうち少なくとも片方とは上下方向に重なっていなくてもよい。また、保護基板２３と振動板６０との接合部分は、第１共通流路４４及び第２共通流路４５の少なくとも片方と上下方向に重なっていてもよい。

また、上述の実施形態では、ノズル１０と圧力室４０とが上下方向に延びたディセンダ４１を介して接続されていたが、これには限られない。例えば、ノズル１０と圧力室４０とが直接接続されているヘッドユニットに本発明を適用することも可能である。

また、以上の例では、第１絞り及び第２絞りの両方が、圧力室４０と上下方向に重なっていたが、これには限られない。一変形例では、図８に示すように、ヘッドユニット１００が、ヘッドユニット１１において、プレート３６、３７を、プレート１０１に置き換え、保護基板２３を保護基板１０２に置き換えたものとなっている。なお、本変形例の場合には、振動板６０は、プレート１０１の上端部が酸化又は窒化されることによって形成されている。

プレート１０１には、複数の圧力室１０３と、複数の圧力室１０３に個別の複数の第１絞り１０４と、２列の圧力室列に対してそれぞれ設けられた２つの第１共通流路１０５とが形成されている。圧力室１０３と第１絞り１０４と第１共通流路１０５とは搬送方向に並んでおり、搬送方向において、第１絞り１０４が、圧力室１０３と第１共通流路１０５との間に位置している。そして、第１絞り１０４が搬送方向に延びて圧力室１０３と第１絞り１０４とを接続している。そして、この場合には、圧力室１０３は、第２絞り４３とは上下方向に重なるが、第１絞り１０４とは上下方向に重ならない。また、本変形例では、ディセンダ１０６は、プレート３２〜３５にわたって上下方向に延びて、ノズル１０と圧力室１０３とを接続する。

また、保護基板１０２は、２つの凹部１０２ａと２つの凹部１０２ｂとを有する。２つの凹部１０２ａは、保護基板２３の凹部２３ａと同様のものであり、圧電素子６１を覆っている。２つの凹部１０２ｂは、２つの第１共通流路１０５に対応しており、保護基板１０２の第１共通流路１０５と上下方向に重なる部分に形成され、保護基板１０２の下面に開口している。本変形例では、振動板６０の第１共通流路１０５と凹部１０２ｂとの間の部分が、弾性変形して第１共通流路１０５内のインクの圧力変動を抑えるダンパ６０ａであり、凹部１０２ｂが、ダンパ６０ａの上側への変形を受け入れるダンパ室である。なお、保護基板１０２が、搬送方向の外側に、圧力室１０３と第１共通流路１０５との間の位置までしか延びておらず、ダンパ６０ａが露出していてもよい。

また、以上の例において、ポンプによりインクを送る向きを逆にして、ヘッドユニットとインクタンクとの間でインクを循環させてもよい。さらには、ヘッドユニットとインクタンクとの間でインクを循環させることにも限られない。例えば、ヘッドユニットとインクタンクとの間にポンプがなくてもよい。この場合には、ノズル１０からインクが吐出されるのに伴って、第１共通流路４４内のインクが、第１絞り４２から個別流路２０に流入するとともに、第２共通流路４５内のインクが、第２絞り４３から個別流路２０に流入する。そして、この場合には、個別流路２０へのインクのリフィル不足をより効果的に防止することができる。

また、以上では、ノズルからインクを吐出するヘッドユニット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、例えば、液体状にした樹脂や金属を吐出する液体吐出ヘッドに本発明を適用することも可能である。

７ 個別流路列
１１ ヘッドユニット
２０ 個別流路
２１ 積層体
２２ 圧電アクチュエータ
２３ 保護基板
３１〜３７ プレート
３３ｂ ダンパ
３６ａ ダンパ
４０ 圧力室
４１ ディセンダ
４２ 第１絞り
４３ 第２絞り
４４ 第１共通流路
４５ 第２共通流路
４６〜４９ バイパス流路
５０、５１ 接続流路
５２ 供給流路
５３ 排出流路
１００ ヘッドユニット
１０１ プレート
１０２ 圧力室
１０３ 第１絞り
１０４ 第１共通流路
１０５ ディセンダ

Claims (16)

1. 複数のプレートが第１方向に積層されることによって形成され、液体流路を有する積層体、を備え、
   前記液体流路は、
   ノズル及び前記ノズルに連通する圧力室をそれぞれ含み、前記第１方向と直交する第２方向に並んだ複数の個別流路と、
   前記第２方向に延び、前記複数の個別流路と連通する第１共通流路と、
   前記第２方向に延び、前記複数の個別流路と連通する第２共通流路と、
   前記複数の個別流路と前記第１共通流路とを接続する複数の第１絞りと、
   前記複数の個別流路と前記第２共通流路とを接続する複数の第２絞りと、を備え、
   前記複数のプレートは、
   複数の前記ノズルを有するノズルプレートと、
   複数の前記圧力室を有する圧力室プレートと、
   前記第１共通流路を有する第１共通流路プレートと、
   前記第２共通流路を有する第２共通流路プレートと、を含み、
   前記第１共通流路と前記第２共通流路とが、前記第１方向に重なり、
   前記圧力室と、前記第１共通流路及び前記第２共通流路とは、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方向の位置が異なっていることで、前記第１方向に重ならないことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記第１共通流路は、前記複数の個別流路に液体を流入させる流路であり、
   前記第２共通流路は、前記複数の個別流路から液体が流出される流路であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記個別流路は、
   前記ノズルと、
   前記ノズルと前記第１方向に重なる前記圧力室と、
   前記第１方向に延びて前記ノズルと前記圧力室とを接続するディセンダと、を有し、
   前記第１方向において、前記第２共通流路が、前記第１共通流路よりも前記ノズル側に位置し、
   前記第１絞りが、前記圧力室と前記第１共通流路とを接続し、
   前記第２絞りが、前記第３方向に延びて前記ディセンダと前記第２共通流路とを接続し、
   前記圧力室と前記第２絞りとが、前記第１方向に重なっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記積層体に接合され、前記圧力室内の液体に圧力を付与するアクチュエータと、
   前記積層体に接合され、前記アクチュエータを覆う保護基板と、を備え、
   前記第２絞りは、前記保護基板と前記積層体との接合部分と、前記第１方向に重なっていることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記第１絞りは、前記第３方向に延び、前記保護基板と前記積層体との接合部分と前記第１方向に重なっていることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記第２共通流路プレートが、前記第２絞りを有し、
   前記ノズルプレートは、前記第２絞りと前記第１方向に重なり、
   前記第３方向において、前記ノズルプレートの端の位置と、前記第２絞りの前記第２共通流路との接続部分の位置とが同じであることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記圧力室プレートと第１共通流路プレートとが接合されていることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記第３方向において、前記圧力室の前記第１共通流路側の端と、前記第１共通流路の前記圧力室側の端との距離が、２００μｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記第１共通流路の前記第１方向側の内壁面を形成する第１ダンパ、を備え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ヘッド。
10. 前記第２共通流路の前記第１方向側の内壁面を形成する第２ダンパ、を備えてい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ヘッド。
11. 前記液体流路は、
    前記複数の個別流路が前記第２方向に配列されることによってそれぞれ形成され、前記第３方向に並んだ複数列の個別流路列と、
    前記複数列の個別流路列に対応する複数の前記第１共通流路と、
    前記複数列の個別流路列に対応する複数の前記第２共通流路と、
    複数の前記第１共通流路の前記第２方向の一方側の端同士を接続する第１流入バイパス流路と、
    前記第１流入バイパス流路に接続された、前記第１流入バイパス流路に液体を供給する供給流路と、を備えていることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記液体流路が、
    複数の前記第２共通流路の前記第２方向の他方側の端同士を接続する第１流出バイパス流路と、
    前記第１流出バイパス流路に接続された、前記第１流出バイパス流路から液体が流出される排出流路と、を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記液体流路が、
    複数の前記第１共通流路の前記第２方向の他方側の端同士を接続する第２流入バイパス流路、を備えていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の液体吐出ヘッド。
14. 前記液体流路が、
    複数の前記第１共通流路の前記第２方向の他方側の端同士を接続する第２流入バイパス流路と、
    前記第１流出バイパス流路と、前記第２流入バイパス流路とを接続する第１接続流路と、を備えていることを特徴とする請求項１２に記載の液体吐出ヘッド。
15. 前記液体流路が、
    複数の前記第２共通流路の前記第２方向の前記一方側の端同士を接続する第２流出バイパス流路、を備えていることを特徴とする請求項１２又は１４に記載の液体吐出ヘッド。
16. 前記液体流路が、
    前記第１流入バイパス流路と前記第２流出バイパス流路とを接続する第２接続流路、を備えていることを特徴とする請求項１５に記載の液体吐出ヘッド。

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