JP2022009224A - 液体吐出ヘッド - Google Patents

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Abstract

【課題】アクチュエータの熱が個別流路内に滞留する問題を抑制する。【解決手段】ヘッド1は、ノズル21、第1圧力室23a及び第2圧力室23bをそれぞれ含む複数の個別流路20と、貯留室から複数の個別流路20にインクを供給する供給流路31と、複数の個別流路20から貯留室にインクを戻す帰還流路33とを有する。第1圧力室23a及び第2圧力室23bのそれぞれと対向する位置に、アクチュエータ12xが設けられている。帰還流路33の配列方向の一方の端部33mは、第1圧力室23aの配列方向の一方の端部23mよりも、配列方向においてノズル21から離隔した位置にある。出口20a2は、帰還流路33の配列方向の中央O33よりも、配列方向においてノズル21から離隔した位置にある。【選択図】図3

Description

本発明は、ノズル及び圧力室をそれぞれ含む複数の個別流路を備えた液体吐出ヘッドに関する。
ノズル及び圧力室をそれぞれ含む複数の個別流路を備えた液体吐出ヘッドが知られている(特許文献1参照)。特許文献1では、複数の個別流路に対して2つの共通供給路が設けられており、2つの共通供給路から各個別流路に液体が供給される。
特開2009-208445号公報(図3)
特許文献1において、圧力室に対向するアクチュエータの熱を個別流路外に逃がす観点等から、2つの共通供給路の一方を、液体を貯留する貯留室から複数の個別流路に液体を供給する供給流路とし、他方を、複数の個別流路から貯留室に液体を戻す帰還流路として、貯留室と複数の個別流路との間で液体を循環させることが考えられる。しかしながら、特許文献1では、各個別流路において、2つの共通供給路が配列された配列方向に関して、ノズルと、各共通供給路の配列方向の中央との間に、各共通供給路に接続する端部が位置する。即ち、各個別流路の出口が、帰還流路となる共通供給路の配列方向の中央よりも、ノズルに近接した位置にある。そのため、上記のように液体を循環させても、アクチュエータの熱を効率よく逃がすことができず、アクチュエータの熱が個別流路内に滞留し得る。
本発明の目的は、アクチュエータの熱が個別流路内に滞留する問題を抑制可能な液体吐出ヘッドを提供することにある。
本発明の液体吐出ヘッドは、ノズル及び前記ノズルに連通する圧力室をそれぞれ含む複数の個別流路と、対向方向において前記圧力室と対向するアクチュエータと、液体を貯留する貯留室と前記複数の個別流路の入口とに連通し、前記貯留室から前記複数の個別流路に液体を供給する供給流路であって、前記対向方向と直交する延在方向に延びる供給流路と、前記複数の個別流路の出口と前記貯留室とに連通し、前記複数の個別流路から前記貯留室に液体を戻す帰還流路であって、前記延在方向に延び、かつ、前記延在方向及び前記対向方向と直交する配列方向に前記供給流路と配列された帰還流路と、を備え、前記複数の個別流路のそれぞれにおいて、前記配列方向に関して、前記ノズルに対し、一方に前記帰還流路及び前記圧力室が配置され、他方に前記供給流路が配置され、前記ノズルと、前記帰還流路の前記配列方向の一方の端部との間に、前記圧力室の前記配列方向の一方の端部が位置し、前記ノズルと、前記出口との間に、前記帰還流路の前記配列方向の中央が位置することを特徴とする。
本発明の第1実施形態に係るヘッド1を備えたプリンタ100の平面図である。 ヘッド1の平面図である。 図2のIII-III線に沿ったヘッド1の断面図である。 プリンタ100の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に係るヘッド201の平面図である。 本発明の第3実施形態に係るヘッド301の平面図である。 本発明の第4実施形態に係るヘッド401の平面図である。 図7のVIII-VIII線に沿ったヘッド401の断面図である。
<第1実施形態>
先ず、図1を参照し、本発明の第1実施形態に係るヘッド1を備えたプリンタ100の全体構成について説明する。
プリンタ100は、4つのヘッド1を含むヘッドユニット1x、プラテン3、搬送機構4及び制御部5を備えている。
プラテン3の上面に、用紙9が載置される。
搬送機構4は、搬送方向にプラテン3を挟んで配置された2つのローラ対4a,4bを有する。制御部5の制御により搬送モータ4mが駆動されると、ローラ対4a,4bが用紙9を挟持した状態で回転し、用紙9が搬送方向に搬送される。
ヘッドユニット1xは、ライン式(位置が固定された状態でノズル21(図2及び図3参照)から用紙9に対してインクを吐出する方式)であって、紙幅方向に長尺である。4つのヘッド1は、紙幅方向に千鳥状に配置されている。
ここで、紙幅方向は、搬送方向と直交する。紙幅方向及び搬送方向は、共に、鉛直方向と直交する。
制御部5は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及びASIC(Application Specific Integrated Circuit)を有する。ASICは、ROMに格納されたプログラムに従い、記録処理等を実行する。記録処理において、制御部5は、PC等の外部装置から入力された記録指令(画像データを含む。)に基づき、各ヘッド1のドライバIC1d(図3及び図4参照)及び搬送モータ4mを制御し、用紙9上に画像を記録する。
次いで、図2及び図3を参照し、ヘッド1の構成について説明する。
ヘッド1は、流路基板11及びアクチュエータユニット12を有する。
流路基板11は、図3に示すように、互いに接着された7枚のプレート11a~11gを有する。プレート11d,11eには、共通流路30が形成されている。プレート11a~11gには、共通流路30に連通する複数の個別流路20が形成されている。
共通流路30は、図2に示すように、配列方向(搬送方向と平行な方向)に配列された供給流路31,32及び帰還流路33を含む。供給流路31,32及び帰還流路33は、それぞれ延在方向(紙幅方向と平行な方向)に延びている。配列方向において供給流路31と供給流路32との間に帰還流路33が配置されている。
供給流路31,32は、それぞれ、供給口31x,32xを介してサブタンク7の貯留室7aと連通している。帰還流路33は、排出口33yを介して貯留室7aと連通している。供給口31x,32xは、それぞれ、供給流路31,32における延在方向の一方(図2の下方)の端部に形成されている。排出口33yは、帰還流路33における延在方向の他方(図2の上方)の端部に形成されている。
サブタンク7は、ヘッド1に搭載されている。貯留室7aは、インクを貯留するメインタンク(図示略)と連通し、メインタンクから供給されたインクを貯留する。
個別流路20は、供給流路31と帰還流路33とを結ぶ複数の第1個別流路20a、及び、供給流路32と帰還流路33とを結ぶ複数の第2個別流路20bを含む。第1個別流路20aは、配列方向において供給流路31と帰還流路33とに跨っている。第2個別流路20bは、配列方向において供給流路32と帰還流路33とに跨っている。各個別流路20は、供給流路31又は供給流路32の配列方向において当該個別流路20のノズル21から離隔した端部から、帰還流路33の配列方向において当該個別流路20のノズル21から離隔した端部まで、供給流路31又は供給流路32と帰還流路33とを配列方向に横切って、延びている。
ここで、供給口31x,32x及び排出口33yの配列方向の長さは互いに同じであるが、各供給口31x,32xの延在方向の長さは排出口33yの延在方向の長さの半分である。即ち、各供給口31x,32xの面積は排出口33yの面積の半分である。当該構成は、各供給流路31,32に接続する個別流路20の数が、帰還流路33に接続する個別流路20の数の半分であり、各供給流路31,32を流れるインクの量が帰還流路33を流れるインクの量の半分になることを考慮したものである。
図2及び図3中の太矢印は、インクの流れを示す。
図2に示すように、貯留室7a内のインクは、制御部5の制御により2つの循環ポンプ7pが駆動されることで、供給口31x,32xから供給流路31,32に供給される。
供給流路31に供給されたインクは、供給流路31内を延在方向の一方(図2の下方)から他方(図2の上方)に向かって移動しつつ、複数の第1個別流路20aのそれぞれに供給される。第1個別流路20aに供給されたインクは、帰還流路33に流入する。供給流路32に供給されたインクは、供給流路32内を延在方向の一方から他方に向かって移動しつつ、複数の第2個別流路20bのそれぞれに供給される。第2個別流路20bに供給されたインクは、帰還流路33に流入する。帰還流路33に流入したインクは、帰還流路33内を延在方向の一方から他方に向かって移動し、排出口33yを介して帰還流路33から排出され、貯留室7aに戻される。このように貯留室7aと複数の個別流路20との間でインクを循環させることで、インク内の気泡の除去やインクの増粘防止が実現される。
各個別流路20は、ノズル21、連通路22、2つの圧力室23、2つの接続流路24及び2つの連結流路25を含む。圧力室23は配列方向に延びているのに対し、連通路22及び連結流路25は配列方向に対して斜めの方向(配列方向及び延在方向の双方と交差する方向)に延びている。第1個別流路20aの2つの連結流路25、及び、第2個別流路20bの2つの連結流路25において、配列方向に対する鋭角側の角度θ25は、互いに同じ(例えば、略5度)である。第1個別流路20aの連通路22、及び、第2個別流路20bの連通路22において、配列方向に対する鋭角側の角度θ22は、互いに同じ(例えば、略45度)である。
図3に示すように、ノズル21は、プレート11gに形成された貫通孔で構成されている。連通路22は、ノズル21の直上を通る流路であり、プレート11fに形成された貫通孔で構成されている。圧力室23は、プレート11aに形成された貫通孔で構成されている。接続流路24は、プレート11b~11eに形成された貫通孔で構成され、鉛直方向に延びている。連結流路25は、プレート11b,11cに形成された貫通孔で構成されている。
圧力室23、接続流路24及び連結流路25は、第1圧力室23a、第1接続流路24a及び第1連結流路25aと、第2圧力室23b、第2接続流路24b及び第2連結流路25bとに分類される。第1圧力室23a、第1接続流路24a及び第1連結流路25aと、第2圧力室23b、第2接続流路24b及び第2連結流路25bとは、配列方向にノズル21を挟んでいる。第1圧力室23a、第1接続流路24a及び第1連結流路25aは、配列方向においてノズル21と帰還流路33との間、又は、鉛直方向において帰還流路33と重なる位置にある。第2圧力室23b、第2接続流路24b及び第2連結流路25bは、配列方向においてノズル21と供給流路31若しくは供給流路32との間、又は、鉛直方向において供給流路31若しくは供給流路32と重なる位置にある。第1圧力室23aの一部及び第1連結流路25aは、鉛直方向において帰還流路33と重なっている。第2圧力室23bの一部及び第2連結流路25bは、鉛直方向において供給流路31又は供給流路32と重なっている。
第1圧力室23aは、第1接続流路24a及び連通路22を介して、ノズル21と連通している。第2圧力室23bは、第2接続流路24b及び連通路22を介して、ノズル21と連通している。第1圧力室23a及び第2圧力室23bは、第1接続流路24a、連通路22及び第2接続流路24bを介して、互いに連通している。第1接続流路24aは、第1圧力室23aにおける配列方向においてノズル21により近い一端と、連通路22における配列方向において帰還流路33により近い一端とを接続している。第2接続流路24bは、第2圧力室23bにおける配列方向においてノズル21により近い一端と、連通路22における配列方向の他端とを接続している。第1連結流路25aは、帰還流路33と、第1圧力室23aにおける配列方向の他端とを連結している。第2連結流路25bは、供給流路31又は供給流路32と、第2圧力室23bにおける配列方向の他端とを連結している。
第1個別流路20aは、供給流路31に接続する入口20a1、及び、帰還流路33に接続する出口20a2を有する。入口20a1は、第1個別流路20aの第2連結流路25bにおける第2圧力室23bと反対側の端部に相当する。出口20a2は、第1個別流路20aの第1連結流路25aにおける第1圧力室23aと反対側の端部に相当する。
第2個別流路20bは、供給流路32に接続する入口20b1、及び、帰還流路33に接続する出口20b2を有する(図2参照)。入口20b1は、第2個別流路20bの第2連結流路25bにおける第2圧力室23bと反対側の端部に相当する。出口20b2は、第2個別流路20bの第1連結流路25aにおける第1圧力室23aと反対側の端部に相当する。
各個別流路20に供給されたインクは、入口20a1,20b1から第2連結流路25b及び第2圧力室23bを通って略水平に移動し、さらに第2接続流路24bを通って下方に移動して、連通路22に流入する。当該インクは、連通路22を通って水平に移動し、一部がノズル21から吐出され、残りが第2接続流路24bを通って上方に移動し、第2圧力室23b及び第2連結流路25bを通って略水平に移動して、出口20a2,20b2から帰還流路33に流入する。
流路基板11の上面(プレート11aの上面)には、図2に示すように、複数の圧力室23が開口している。圧力室23は、4つの圧力室列23R1~23R4を形成している。4つの圧力室列23R1~23R4は、それぞれ延在方向に延び、配列方向に配列されている。4つの圧力室列23R1~23R4のうち、図2の左側2つの圧力室列23R1,23R2は、第1個別流路20aの第1圧力室23a及び第2圧力室23bから構成されている。4つの圧力室列23R1~23R4のうち、図2の右側2つの圧力室列23R3,23R4は、第2個別流路20bの第1圧力室23a及び第2圧力室23bから構成されている。各圧力室列23R1~23R4において、圧力室23は、配列方向に同じ位置で、かつ、延在方向に等間隔で配置されている。一方、圧力室列23R1~23R4間においては、圧力室23の延在方向の位置がずれている。これにより、全ての圧力室23において、延在方向の位置が、当該圧力室23以外の圧力室23と異なっている。
流路基板11の下面(プレート11fの下面)には、複数のノズル21が開口している。ノズル21は、それぞれ延在方向に延びかつ配列方向に配列された2つのノズル列21R1,21R2を形成している。2つのノズル列21R1,21R2のうち、図2の左側のノズル列21R1は、第1個別流路20aのノズル21から構成され、配列方向において圧力室列23R1,23R2に挟まれている。2つのノズル列21R1,21R2のうち、図2の右側のノズル列21R2は、第2個別流路20bのノズル21から構成され、配列方向において圧力室列23R3,23R4に挟まれている。各ノズル列21R1,21R2において、ノズル21は、配列方向に同じ位置で、かつ、延在方向に等間隔で配置されている。一方、ノズル列21R1,21R2間においては、ノズル21の延在方向の位置がずれている。これにより、全てのノズル21において、延在方向の位置が、当該ノズル21以外のノズル21と異なっている。
アクチュエータユニット12は、流路基板11の上面に配置され、複数の圧力室23を覆っている。
アクチュエータユニット12は、図3に示すように、下から順に、振動板12a、共通電極12b、複数の圧電体12c及び複数の個別電極12dを含む。振動板12a及び共通電極12bは、流路基板11の上面の略全体に配置されており、複数の圧力室23を覆っている。一方、圧電体12c及び個別電極12dは、圧力室23毎に設けられており、圧力室23のそれぞれと対向している。
なお、共通電極12b、振動板12a及びプレート11a~11cにおいて、供給口31x,32x及び排出口33y(図2参照)に対応する位置には、貫通孔が形成されている。供給口31x,32x及び排出口33yは、ヘッド1の上面に開口しており、上記貫通孔を介して供給流路31,32及び帰還流路33と連通している。
複数の個別電極12d及び共通電極12bは、ドライバIC1dと電気的に接続されている。ドライバIC1dは、共通電極12bの電位をグランド電位に維持する一方、個別電極12dの電位を変化させる。具体的には、ドライバIC1dは、制御部5からの制御信号に基づいて駆動信号を生成し、当該駆動信号を個別電極12dに付与する。これにより、個別電極12dの電位が所定の駆動電位とグランド電位との間で変化する。このとき、振動板12a及び圧電体12cにおいて個別電極12dと圧力室23とで挟まれた部分(アクチュエータ12x)が、圧力室23に向かって凸となるように変形することにより、圧力室23の容積が変化し、圧力室23内のインクに圧力が付与され、ノズル21からインクが吐出される。
アクチュエータユニット12は、複数の圧力室23のそれぞれと鉛直方向(対向方向)に対向する複数のアクチュエータ12xを有する。本実施形態では、各個別流路20において、2つの圧力室23と対向するアクチュエータ12xを同時に駆動させることで、ノズル21から吐出されるインクの飛翔速度を増大させることができる。
ここで、本実施形態では、供給流路31が「供給流路」に相当し、供給流路32が「別の供給流路」に相当し、帰還流路33が「帰還流路」に相当する。第1個別流路20aが「個別流路」に相当し、第2個別流路20bが「別の個別流路」に相当する。即ち、供給流路31は、第1個別流路20aのノズル21を挟んで、配列方向に帰還流路33と配列されている。供給流路32は、第2個別流路20bのノズル21を挟んで、配列方向に帰還流路33と配列されている。
第1個別流路20aのノズル21が「ノズル」に相当し、第1個別流路20aの第1圧力室23aが「圧力室」「第1圧力室」に相当し、第1個別流路20aの第2圧力室23bが「第2圧力室」に相当する。第1個別流路20aの第1圧力室23aと対向するアクチュエータ12xが「アクチュエータ」「第1アクチュエータ」に相当し、第1個別流路20aの第2圧力室23bと対向するアクチュエータ12xが「第2アクチュエータ」に相当する。即ち、第1個別流路20aのノズル21に対し、配列方向の一方に、帰還流路33及び第1個別流路20aの第1圧力室23aが配置され、配列方向の他方に、供給流路31及び第1個別流路20aの第2圧力室23bが配置されている。
本実施形態によれば、第1個別流路20aのそれぞれにおいて、配列方向に関して、ノズル21と、帰還流路33の配列方向の一方の端部33mとの間に、第1圧力室23aの配列方向の一方の端部23mが位置する。そして、ノズル21と、出口20a2との間に、帰還流路33の配列方向の中央O33が位置する(図2及び図3参照)。即ち、各第1個別流路20aの出口20a2が、中央O33よりもノズル21から離隔した位置にある。これにより、インクを循環させた際にアクチュエータ12xの熱を効率よく逃がすことができ、アクチュエータ12xの熱が個別流路20内に滞留する問題を抑制できる。
第1個別流路20aのそれぞれにおいて、出口20a2は、対向方向において、第1圧力室23aに対応するアクチュエータ12xと重ならない位置にある(図2及び図3参照)。アクチュエータ12xは駆動により発熱するため、出口20a2がアクチュエータ12xの直下にあると、出口20a2がアクチュエータ12xの熱の影響を受け、インクの循環により熱を逃がす効果が低減してしまう。例えば、ヘッド1内にインクがあり、貯留室7aと複数の個別流路20との間でインクを循環させない場合に、ヘッド1の全てのアクチュエータ12xを同時に駆動させると、アクチュエータ12xは50℃程度になり得る。ヘッド1内にインクがあり、貯留室7aと複数の個別流路20との間でインクを循環させる場合に、ヘッド1の全てのアクチュエータ12xを同時に駆動させると、アクチュエータ12xは30℃程度になり得る。この点、本実施形態によれば、出口20a2が対向方向においてアクチュエータ12xと重ならない位置にあるため、アクチュエータ12xの熱が個別流路20内に滞留する問題をより確実に抑制できる。
帰還流路33に対し、上方(対向方向の一方であって圧力室23からアクチュエータ12xに向かう一方)に、第1個別流路20aの出口20a2が設けられ、かつ、下方(対向方向の他方)に、ダンパ室28aが設けられている(図3参照)。ダンパ室28aは、プレート11fに形成された貫通孔で構成され、帰還流路33の略全体と対向方向に重なる領域にある。帰還流路33とダンパ室28aとを隔てる隔壁が変形することにより、帰還流路33内のインクの圧力変動が抑制される。当該構成において、出口20a2は、対向方向においてダンパ室28aと重なる位置にある。これにより、第1個別流路20aの出口20a2から帰還流路33に入った圧力波が隔壁に確実に向かい、隔壁の変形による圧力変動の抑制効果が十分に発揮される。
第1個別流路20aの第1連結流路25aは、配列方向と交差する方向に延びている(図2参照)。これにより、第1連結流路25aの長さを確保しつつ、帰還流路33の幅(配列方向の長さ)を小さくできる。ひいては、配列方向においてヘッド1を小型化できる。
第2個別流路20bのノズル21が「別のノズル」に相当し、第2個別流路20bの第1圧力室23aが「別の圧力室」「別の第1圧力室」に相当し、第2個別流路20bの第2圧力室23bが「別の第2圧力室」に相当する。第2個別流路20bの第1圧力室23aと対向するアクチュエータ12xが「別のアクチュエータ」「別の第1アクチュエータ」に相当し、第2個別流路20bの第2圧力室23bと対向するアクチュエータ12xが「別の第2アクチュエータ」に相当する。即ち、第2個別流路20bのノズル21に対し、配列方向の他方に、帰還流路33及び第2個別流路20bの第1圧力室23aが配置され、配列方向の一方に、供給流路32及び第2個別流路20bの第2圧力室23bが配置されている。
本実施形態によれば、第1個別流路20a及び第2個別流路20bが帰還流路33を共有している。この場合、帰還流路33に対して1列の個別流路20を設ける場合に比べ、個別流路20を高密度に配置できる。
また、第2個別流路20bのそれぞれにおいて、配列方向に関して、ノズル21と、帰還流路33の配列方向の他方の端部33nとの間に、第1圧力室23aの配列方向の他方の端部23nが位置する。そして、ノズル21と、出口20b2との間に、帰還流路33の配列方向の中央O33が位置する(図2参照)。即ち、各第2個別流路20bの出口20b2が、中央O33よりもノズル21から離隔した位置にある。これにより、個別流路20を高密度に配置した場合においても、第1個別流路20a及び第2個別流路20bの両方で、インクを循環させた際にアクチュエータ12xの熱を効率よく逃がすことができ、アクチュエータ12xの熱が個別流路20内に滞留する問題を抑制できる。つまり、個別流路20の高密度配置と、熱の問題の抑制とを、共に実現することができる。
各個別流路20が2つの圧力室23を含み、各個別流路20に対して2つのアクチュエータ12xが設けられている。この場合、各個別流路20に対して1つのアクチュエータ12xが設けられた場合に比べ、アクチュエータ12xの熱が個別流路20内に滞留する問題が顕著化し得る。本実施形態によれば、第1個別流路20aのそれぞれにおいて、配列方向に関して、ノズル21と、供給流路31の配列方向の他方の端部31nとの間に、第2圧力室23bの配列方向の他方の端部23nが位置する。そして、ノズル21と、入口20a1との間に、供給流路31の配列方向の中央O31が位置する(図2参照)。即ち、各第1個別流路20aの入口20a1及び出口20a2が、配列方向に比較的大きな距離離隔している。これにより、2つのアクチュエータ12xを設けた場合でも、インクを循環させた際にアクチュエータ12xの熱を効率よく逃がすことができ、アクチュエータ12xの熱が個別流路20内に滞留する問題を抑制できる。
第1個別流路20aのそれぞれにおいて、出口20a2は、対向方向に関して第1圧力室23aに対応するアクチュエータ12xと重ならない位置にある。さらに、第1個別流路20aのそれぞれにおいて、入口20a1は、対向方向に関して第2圧力室23bに対応するアクチュエータ12xと重ならない位置にある(図2及び図3参照)。このように、各第1個別流路20aにおいて入口20a1及び出口20a2の両方を対向方向に関してアクチュエータ12xと重ならない位置に配置することで、アクチュエータ12xの熱が個別流路20内に滞留する問題をより確実に抑制できる。
帰還流路33及び供給流路31のそれぞれに対し、上方に、第1個別流路20aの出口20a2及び入口20a1が設けられ、かつ、下方に、ダンパ室28a,28bが設けられている(図3参照)。ダンパ室28bは、プレート11eの上面に形成された凹部で構成され、供給流路31の略全体と対向方向に重なる領域にある。供給流路31とダンパ室28bとを隔てる隔壁が変形することにより、供給流路31内のインクの圧力変動が抑制される。当該構成において、第1個別流路20aの出口20a2及び入口20a1は、それぞれ、対向方向においてダンパ室28a,28bと重なる位置にある。これにより、帰還流路33供給流路31の両方において、圧力変動の抑制効果が十分に発揮される。
第1個別流路20aのそれぞれにおいて、配列方向に関して、入口20a1と、供給流路31の配列方向の中央O31との離隔距離L1は、供給流路31の対向方向の長さD31の半分以上である(図2及び図3参照)。供給流路31を延在方向に流れるインクの流速は、供給流路31の配列方向の中央O31において最も大きく、供給流路31の配列方向の端部において最も小さくなる。供給流路31に混入した気泡は、流速が大きい中央O31近傍に集まる傾向にある。この場合において、上記構成では、第1個別流路20aの入口20a1が気泡よりも外側に位置することとなり、供給流路31から個別流路20内に気泡が浸入するのを防止できる。
第1個別流路20aの第1連結流路25a及び第2連結流路25bは、それぞれ、配列方向と交差する方向に延びている(図2参照)。これにより、帰還流路33に対して第1連結流路25a及び第2連結流路25bの両方が接続する構成においても、第1連結流路25a及び第2連結流路25bの長さを確保しつつ、帰還流路33の幅を小さくできる。
ひいては、配列方向においてヘッド1を小型化できる。
第2個別流路20bのそれぞれにおいて、配列方向に関して、ノズル21と、供給流路32の配列方向の一方の端部32mとの間に、第2圧力室23bの配列方向の一方の端部23mが位置する。そして、ノズル21と、入口20b1との間に、供給流路32の配列方向の中央O32が位置する(図2参照)。即ち、第2個別流路20bの入口20b1及び出口20b2が、配列方向に比較的大きな距離離隔している。これにより、第2個別流路20bについても、第1個別流路20aと同様、2つのアクチュエータ12xを設けた場合でも、インクを循環させた際にアクチュエータ12xの熱を効率よく逃がすことができ、アクチュエータ12xの熱が個別流路20内に滞留する問題を抑制できる。
なお、第1個別流路20a及び第2個別流路20bは、互いに同じ構成である。したがって、第2個別流路20bにおいても、第1個別流路20aと同様、出口20b2は、対向方向に関して第1圧力室23aに対応するアクチュエータ12xと重ならない位置にある。さらに、入口20b1は、対向方向に関して第2圧力室23bに対応するアクチュエータ12xと重ならない位置にある(図2参照)。また、帰還流路33及び供給流路32それぞれに対し、上方に、第2個別流路20bの入口20b1及び出口20b2が設けられ、かつ、下方に、ダンパ室28a,28bが設けられている(図3参照)。第2個別流路20bの出口20b2及び入口20b1は、それぞれ、対向方向においてダンパ室28a,28bと重なる位置にある。また、第2個別流路20bのそれぞれにおいて、配列方向に関して、入口20b1と、供給流路32の配列方向の中央O32との離隔距離L2は、供給流路32の対向方向の長さD32(=D31)の半分以上である(図2参照)。また、第2個別流路20bの第1連結流路25a及び第2連結流路25bは、それぞれ、配列方向と交差する方向に延びている。
第1個別流路20aの第1連結流路25aの配列方向に対する鋭角側の角度θ25、及び、第2個別流路20bの第1連結流路25aの配列方向に対する鋭角側の角度θ25は、それぞれ、第1個別流路20aの連通路22の配列方向に対する鋭角側の角度θ22よりも小さく、かつ、第2個別流路20bの連通路22の配列方向に対する鋭角側の角度θ22よりも小さい。第1個別流路20aの第1連結流路25aの角度θ25が大き過ぎると、第1個別流路20aの第1連結流路25aが、第2個別流路20bの第1圧力室23aや第1連結流路25aと接触してしまう。同様に、第2個別流路20bの第1連結流路25aの角度θ25が大き過ぎると、第2個別流路20bの第1連結流路25aが、第1個別流路20aの第1圧力室23aや第1連結流路25aと接触してしまう。また、各個別流路20a,20bにおいて、連通路22の角度θ22が小さ過ぎると、2つの圧力室23の配列方向の離隔距離が長くなり、配列方向においてヘッド1が大型化し得る。これに対し、本実施形態によれば、角度θ25を角度θ22よりも小さくしたことで、第1個別流路20aの要素と第2個別流路20bの要素との接触の問題や、配列方向においてヘッド1が大型化し得る問題を、共に抑制できる。
第1個別流路20aの出口20a2と、第2個別流路20bの出口20b2とが、延在方向に交互に千鳥状に配置されている(図2参照)。第1個別流路20a及び第2個別流路20bが帰還流路33を共有する構成において、第1個別流路20aの出口20a2と第2個別流路20bの出口20b2とを上記のように千鳥状に配置することで、個別流路20の高密度配置と、アクチュエータ12xの熱が個別流路20内に滞留する問題の抑制とを、効率よく実現できる。
第1個別流路20aの出口20a2は、第2個別流路20bの第1圧力室23aと対向するアクチュエータ12xと、対向方向において重なる位置にある。第2個別流路20bの出口20b2は、第1個別流路20aの第1圧力室23aと対向するアクチュエータ12xと、対向方向において重なる位置にある(図2参照)。この場合、第1個別流路20aと第2個別流路20bとの間において、アクチュエータ12xの熱が共有され、内部を流れるインクの温度差を抑制できる。ひいては、第1個別流路20aのノズル21から吐出されるインクと、第2個別流路20bのノズル21から吐出されるインクとにおける、吐出速度のばらつきを抑制できる。
供給流路31,32及び帰還流路33の幅(配列方向の長さ)は互いに同じであるが、各供給流路31,32の対向方向の長さD31,D32は帰還流路33の対向方向の長さD33よりも小さい(図3参照)。例えば、長さD31,D32は、長さD33の略半分である(長さD31,D32が200μm、長さD33が400μmであってよい)。したがって、各供給流路31,32は、帰還流路33の断面積よりも小さい断面積を有し、帰還流路33の流路抵抗よりも大きい流路抵抗を有する。当該構成は、各供給流路31,32に接続する個別流路20の数が、帰還流路33に接続する個別流路20の数の半分であり、各供給流路31,32を流れるインクの量が帰還流路33を流れるインクの量の半分になることを考慮したものである。当該構成によれば、3つの共通流路30(供給流路31,32及び帰還流路33)に流れるインクの流量のばらつきを抑制できる。
また、流路抵抗を調整するにあたり、流路の断面積の大きさを変えることで、比較的簡単にインクの流量のばらつきを抑制できる。
さらに、流路の断面積の大きさを変える場合において、対向方向の長さを調整する(D31,D32<D33)。これにより、流路の対向方向と直交する面積が小さくなることが抑制され、流路とその下方に設けられるダンパ室とを隔てる隔壁のサイズが小さくなることも抑制される。したがって、隔壁の変形による圧力変動の抑制効果を確保しつつ、インクの流量のばらつきを抑制できる。
各個別流路20の連通路22は、配列方向と交差する方向に延びている(図2参照)。
これにより、配列方向においてヘッド1を小型化できる。
ヘッド1は、ライン式である。シリアル式では、1の走査動作とその次の走査動作との間に休止時間があり、その間に熱が発散し得るが、ライン式では、休止時間がなく、アクチュエータ12xの熱が個別流路20内に籠り易い。この点、本実施形態は、個別流路20における帰還流路33と接続する出口20a2,20b2の位置を工夫したことで、アクチュエータ12xの熱が個別流路20内に滞留する問題を抑制できるため、上記構成において特に有効である。
<第2実施形態>
続いて、図5を参照し、本発明の第2実施形態に係るヘッド201について説明する。
本実施形態は、供給流路231,232の構成が第1実施形態と異なる。帰還流路33の構成は、第1実施形態と同じである。
本実施形態では、供給流路231,232及び帰還流路33の対向方向の長さが互いに同じであり、各供給流路231,232の幅(配列方向の長さ)W231,W232が帰還流路33の幅W33よりも小さい。例えば、幅W231,W232は、幅W33の略半分である(幅W231,W232が0.75mm、幅W33が1.5mmであってよい)。したがって、各供給流路231,232は、帰還流路33の断面積よりも小さい断面積を有し、帰還流路33の流路抵抗よりも大きい流路抵抗を有する。
本実施形態によれば、3つの共通流路230(供給流路231,232及び帰還流路33)に流れるインクの流量のばらつきを抑制できる。
また、流路の断面積の大きさを変える場合において、幅を調整する(W231,W232<W33)。これにより、配列方向においてヘッド201を小型化できる。
さらに、本実施形態によれば、供給流路231,232の構成が第1実施形態と異なるが、その他の構成が第1実施形態と同様であることにより、第1実施形態と同様の効果が得られる。
<第3実施形態>
続いて、図6を参照し、本発明の第3実施形態に係るヘッド301について説明する。
本実施形態は、共通流路330の構成が第1実施形態と異なる。図6中の太矢印は、インクの流れを示す。
共通流路330は、配列方向に配列された帰還流路331,332及び供給流路333を含む。帰還流路331,332及び供給流路333は、それぞれ延在方向に延びている。配列方向において帰還流路331と帰還流路332との間に供給流路333が配置されている。
本実施形態において、第1個別流路20aは、帰還流路331と供給流路333とを結ぶ。第2個別流路20bは、帰還流路332と供給流路333とを結ぶ。
供給流路333は、供給口333xを介して貯留室7aと連通している。帰還流路331,332は、それぞれ、排出口331y,332yを介して貯留室7aと連通している。供給口333x及び排出口331y,332yは、共に、当該流路における延在方向の他方(図6の上方)の端部に形成されている。
供給口333xから供給流路333に供給されたインクは、供給流路333内を延在方向の他方から一方に向かって移動しつつ、第1個別流路20a及び第2個別流路20bのそれぞれに供給される。第1個別流路20aに供給されたインクは、帰還流路331に流入し、帰還流路331内を延在方向の一方から他方に向かって移動する。そして当該インクは、排出口331yを介して帰還流路331から排出され、貯留室7aに戻される。第2個別流路20bに供給されたインクは、帰還流路332に流入し、帰還流路332内を延在方向の一方から他方に向かって移動する。そして当該インクは、排出口332yを介して帰還流路332から排出され、貯留室7aに戻される。このように、本実施形態において、供給流路333におけるインクの流れ方向と、帰還流路331,332におけるインクの流れ方向とは、互いに逆の方向である。
本実施形態では、供給流路333が「供給流路」に相当し、帰還流路331,332のそれぞれが「帰還流路」に相当し、第1個別流路20a及び第2個別流路20bのそれぞれが「個別流路」に相当する。即ち、供給流路333は、第1個別流路20aのノズル21を挟んで、配列方向に帰還流路331と配列されている。また、供給流路333は、第2個別流路20bのノズル21を挟んで、配列方向に帰還流路332と配列されている。
本実施形態によれば、共通流路330の構成が第1実施形態と異なるが、その他の構成が第1実施形態と同様であることにより、第1実施形態と同様の効果が得られる。
例えば、第1個別流路20aのそれぞれにおいて、配列方向に関して、ノズル21と、帰還流路331の配列方向の一方(図6の左方)の端部331mとの間に、第1圧力室323aの配列方向の一方の端部323mが位置する。そして、ノズル21と、出口320a2との間に、帰還流路331の配列方向の中央O331が位置する。
また、第2個別流路20bのそれぞれにおいて、配列方向に関して、ノズル21と、帰還流路332の配列方向の一方(図6の右方)の端部332mとの間に、第2個別流路20bの第1圧力室323aの配列方向の一方の端部323mが位置する。そして、ノズル21と、出口320b2との間に、帰還流路332の配列方向の中央O332が位置する。
これにより、インクを循環させた際にアクチュエータ12xの熱を効率よく逃がすことができ、アクチュエータ12xの熱が個別流路20内に滞留する問題を抑制できる。
さらに、本実施形態によれば、各帰還流路331,332は、ヘッド301における配列方向の一方(図6の左方、右方)の端に配置されている。換言すると、各帰還流路331,332よりも配列方向の一方に、ヘッド301に形成された流路が存在しない。したがって、外縁に配置された帰還流路331,332を介して熱を効率よく逃がすことができ、アクチュエータ12xの熱が個別流路20内に滞留する問題をより確実に抑制できる。
<第4実施形態>
続いて、図7及び図8を参照し、本発明の第4実施形態に係るヘッド401について説明する。本実施形態は、供給流路431,432及び個別流路420の構成が第1実施形態と異なる。図7及び図8中の太矢印は、インクの流れを示す。
ヘッド401の流路基板411は、図8に示すように、互いに接着された7枚のプレート411a~411gを有する。プレート411d,411eには、帰還流路33が形成され、プレート411a~411fには、供給流路431,432が形成されている。プレート411a~411gには、共通流路430(供給流路431,432及び帰還流路33)に連通する複数の個別流路420が形成されている。各供給流路431,432の対向方向の長さは、帰還流路33の対向方向の長さの略2倍である。各供給流路431,432の幅(配列方向の長さ)は、帰還流路33の幅の略半分である。
各個別流路420は、ノズル421、連通路422、1つの圧力室423、接続流路424及び連結流路425を含む。圧力室423は、連結流路425を介して帰還流路332と連通し、かつ、接続流路424及び連通路422を介してノズル421と連通している。連通路422は、ノズル421の直上を通る流路であり、接続流路424とノズル421との間、かつ、接続流路424と供給流路431又は供給流路432との間に配置されている。連通路422は、供給流路431又は供給流路432の側方から延びている。
供給流路431,432及び複数の圧力室423は、プレート411aの上面に開口している。アクチュエータユニット12の振動板12a及び共通電極12bは、プレート411aの上面の略全体に配置されており、供給流路431,432及び複数の圧力室423を覆っている。振動板12a及び共通電極12bにおいて、供給口431x,432x及び排出口33y(図7参照)に対応する位置には、貫通孔が形成されている。供給口431x,432x及び排出口33yは、ヘッド401の上面に開口しており、上記貫通孔を介して供給流路431,432及び帰還流路33と連通している。
個別流路420は、図7に示すように、供給流路431と帰還流路33とを結ぶ複数の第1個別流路420a、及び、供給流路432と帰還流路33とを結ぶ複数の第2個別流路420bを含む。
第1個別流路420aは、供給流路431に接続する入口420a1、及び、帰還流路33に接続する出口420a2を有する。入口420a1は、第1個別流路420aの連通路422における圧力室423と反対側の端部に相当する。出口420a2は、第1個別流路420aの連結流路425における圧力室423と反対側の端部に相当する。
第2個別流路420bは、供給流路432に接続する入口420b1、及び、帰還流路33に接続する出口420b2を有する。入口420b1は、第2個別流路420bの連通路422における圧力室423と反対側の端部に相当する。出口20b2は、第2個別流路420bの連結流路425における圧力室423と反対側の端部に相当する。
連通路422及び連結流路425は、圧力室423と同様、配列方向に延びている。
各個別流路420に供給されたインクは、図8に示すように、入口420a1,420b1から連通路422を通って水平に移動し、一部がノズル421から吐出され、残りが接続流路424に流入する。接続流路424に流入したインクは、接続流路424を通って上方に移動して、圧力室423に流入する。当該インクは、圧力室423及び連結流路425を通って略水平に移動して、出口420a2,420b2から帰還流路33に流入する。
ここで、本実施形態では、供給流路431が「供給流路」に相当し、供給流路432が「別の供給流路」に相当し、帰還流路33が「帰還流路」に相当する。第1個別流路420aが「個別流路」に相当し、第2個別流路420bが「別の個別流路」に相当する。即ち、供給流路431は、第1個別流路420aのノズル421を挟んで、配列方向に帰還流路33と配列されている。供給流路432は、第2個別流路420bのノズル21を挟んで、配列方向に帰還流路33と配列されている。
本実施形態によれば、第1個別流路420aのそれぞれにおいて、配列方向に関して、ノズル421と、帰還流路33の配列方向の一方の端部33mとの間に、第1個別流路420aの圧力室423の配列方向の一方の端部423mが位置する。そして、ノズル421と、出口420a2との間に、帰還流路33の配列方向の中央O33が位置する(図7及び図8参照)。即ち、各第1個別流路420aの出口420a2が、中央O33よりもノズル21から離隔した位置にある。これにより、インクを循環させた際にアクチュエータ12xの熱を効率よく逃がすことができ、アクチュエータ12xの熱が個別流路420内に滞留する問題を抑制できる。
また、第2個別流路420bのそれぞれにおいて、配列方向に関して、ノズル421と、帰還流路33の配列方向の他方の端部33nとの間に、圧力室423の配列方向の他方の端部423nが位置する。そして、ノズル421と、出口420b2との間に、帰還流路33の配列方向の中央O33が位置する(図7参照)。即ち、各第2個別流路420bの出口420b2が、中央O33よりもノズル21から離隔した位置にある。これにより、個別流路420を高密度に配置した場合においても、第1個別流路420a及び第2個別流路420bの両方で、インクを循環させた際にアクチュエータ12xの熱を効率よく逃がすことができ、アクチュエータ12xの熱が個別流路420内に滞留する問題を抑制できる。つまり、個別流路420の高密度配置と、熱の問題の抑制とを、共に実現することができる。
その他、本実施形態によれば、第1実施形態と同様の構成を具備することにより、第1実施形態と同様の効果が得られる。
<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限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
第1実施形態では、第1個別流路20aの2つの連結流路25、及び、第2個別流路20bの2つの連結流路25において、配列方向に対する鋭角側の角度θ25が、互いに同じであるが、これらが互いに異なってもよい。また、第1個別流路20aの連通路22、及び、第2個別流路20bの連通路22において、配列方向に対する鋭角側の角度θ22が、互いに同じであるが、これらが互いに異なってもよい。
共通流路の数は、上述の実施形態では3つであるが、2つ、又は、4つ以上であってもよい。共通流路の数が2つの場合は、1つの供給流路と1つの帰還流路とが設けられ、「別の供給流路」「別の個別流路」がない形態である。また、供給流路の延在方向の一端と帰還流路の延在方向の一端とが繋がっていてもよい。
供給口及び排出口のサイズ及び位置は、特に限定されない。例えば、上述の実施形態では、配列方向の中央に配置された排出口又は供給口の面積が配列方向の両端に配置された供給口又は排出口の面積よりも大きいが、これらの面積が互いに同じであってもよい。
個別流路に含まれるノズルの数は、上述の実施形態では1であるが、2つ以上であってもよい。
個別流路に含まれる圧力室の数は、3つ以上であってもよい。
アクチュエータは、圧電素子を用いたピエゾ方式のものに限定されず、その他の方式(例えば、発熱素子を用いたサーマル方式、静電力を用いた静電方式等)のものであってもよい。
ヘッドは、ライン式に限定されず、シリアル式(紙幅方向と平行な走査方向に移動しつつノズルから吐出対象に対して液体を吐出する方式)であってもよい。
吐出対象は、用紙に限定されず、例えば布、基板等であってもよい。
ノズルから吐出される液体は、インクに限定されず、任意の液体(例えば、インク中の成分を凝集又は析出させる処理液等)であってよい。
本発明は、プリンタに限定されず、ファクシミリ、コピー機、複合機等にも適用可能である。また、本発明は、画像の記録以外の用途で使用される液体吐出装置(例えば、基板に導電性の液体を吐出して導電パターンを形成する液体吐出装置)にも適用可能である。
1;201;301;401 ヘッド(液体吐出ヘッド)
7a 貯留室
9 用紙(吐出対象)
12x アクチュエータ
20;420 個別流路
20a;420a 第1個別流路(個別流路)
20b;420b 第2個別流路(別の個別流路)
20a1,20b1 入口
20a2,20b2;320a2,320b2;420a2,420b2 出口
21;421 ノズル
22 連通路
23;423 圧力室
23a:323a 第1圧力室
23b 第2圧力室
25 連結流路
25a 第1連結流路
25b 第2連結流路
28a,28b ダンパ室
31;231 供給流路
32;232;333 供給流路(別の供給流路)
33;331,332 帰還流路
100 プリンタ

Claims (4)

  1. ノズル及び前記ノズルに連通する圧力室をそれぞれ含む複数の個別流路と、
    対向方向において前記圧力室と対向するアクチュエータと、
    液体を貯留する貯留室と前記複数の個別流路の入口とに連通し、前記貯留室から前記複数の個別流路に液体を供給する供給流路であって、前記対向方向と直交する延在方向に延びる供給流路と、
    前記複数の個別流路の出口と前記貯留室とに連通し、前記複数の個別流路から前記貯留室に液体を戻す帰還流路であって、前記延在方向に延び、かつ、前記延在方向及び前記対向方向と直交する配列方向に前記供給流路と配列された帰還流路と、を備え、
    前記個別流路は、
    前記対向方向において前記ノズル側に配置され、前記個別流路の入口から水平方向に延びる連通路と、
    前記連通路と前記圧力室とを接続し、前記対向方向に延びる接続流路と、を有し、前記複数の個別流路のそれぞれにおいて、前記配列方向に関して、
    前記ノズルに対し、一方に前記帰還流路及び前記圧力室が配置され、他方に前記供給流路が配置され、
    前記ノズルと、前記帰還流路の前記配列方向の一方の端部との間に、前記圧力室の前記配列方向の一方の端部が位置すること
    を特徴とする、液体吐出ヘッド。
  2. 前記ノズルと、前記出口との間に、前記帰還流路の前記配列方向の中央が位置す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. 前記帰還流路に対し、前記対向方向の一方であって前記圧力室から前記アクチュエータに向かう一方に、前記出口が設けられ、かつ、前記対向方向の他方に、ダンパ室が設けられ、
    前記出口は、前記対向方向において前記ダンパ室と重なる位置にあることを特徴とする、請求項1又は2項に記載の液体吐出ヘッド。
  4. 前記複数の個別流路のそれぞれは、前記出口を含みかつ前記圧力室と前記帰還流路とを連結する連結流路を有し、
    前記連結流路は、前記対向方向において前記圧力室と前記帰還流路との間に配置されることを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
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