JP6809549B2 - 液体吐出装置及び液体吐出装置ユニット - Google Patents

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く、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１マニホールド流路及び前記第２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、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。

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
   を有し、
   前記共通流路は、
   前記第２方向に延びた本流路と、
   前記第１方向における前記本流路と前記ノズル群との間に配置され、前記第２方向に延び、前記本流路と前記ノズル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本流路と、
   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、前記複数の本流路の間隔の少なくとも一部は、前記複数のノズル群の間隔よりも大きく、
   前記共通流路部材は、
   前記複数の本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方向の一方側の前記ノズル群と接続される前記接続流路は前記第３方向の一方側に延び、前記第３方向の他方側の前記ノズル群と接続される前記接続流路は前記第３方向の他方側に延び、
   前記第１共通流路部材の前記第１方向の前記第２共通流路部材と反対側の面において、前記本流路は最も前記第３方向の幅が大きいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記本流路の前記第１方向における前記ノズル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に記載の液体吐出ヘッド。
   
3. 前記接続流路の、前記個別流路部材との接続部分は、前記第３方向において対応する前記ノズル群に近い部分ほど、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または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 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いことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記複数の本流路のうち、前記第３方向の両端に位置する２つの前記本流路は、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いることを特徴とする請求項４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
6. 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方向における前記ノズル群に近い部分ほど、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５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 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、前記本流路と前記第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に記載の液体吐出ヘッド。
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に記載の液体吐出ヘッド。
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、前記ノズル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、前記共通流路と接続する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ヘッド。
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ヘッド。
    
11. 前記本流路の前記第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本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１〜１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
12. 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１１に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記複数の本流路は４つあり、
    ４つの本流路は、それぞれ異なる色のインクを収容することを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
14. 請求項１１又は１２に記載の液体吐出ヘッドを複数備え、
    前記液体吐出ヘッドが、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ヘッドの列が、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つの前記液体吐出ヘッドの列を構成する前記液体吐出ヘッドが、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。

Images