JP7033247B2 - 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッド及びこれを搭載した液体吐出装置に関する。

従来、インク等の液体を液体吐出ヘッドから記録媒体へ向けて吐出する液体吐出装置がある。この液体吐出ヘッドは、液体を貯留するマニホールドと、マニホールドから液体が供給される複数の吐出チャネルとを有している。吐出チャネルには、圧力室とノズルが含まれる。そして、圧力室の液体に圧力が付与されると、ノズルから液体が吐出される。

また、液体吐出ヘッドにおいて、マニホールドを共有する複数の吐出チャネルは、列を成して配設されている。この場合、列の途中に位置する吐出チャネルは、両隣の吐出チャネルに挟まれて位置している。一方、列の端に位置する吐出チャネルは、片側だけにしか他の吐出チャネルが存在しない。そのため、列の途中の吐出チャネルと、列の端の吐出チャネルとでは、周辺構造の違いにより、吐出特性に差が生じる。

そこで、列の端の吐出チャネルに対し、更にその外側にダミーチャネルを設けた液体吐出ヘッドが提案されている（特許文献１）。これにより、列の端の吐出チャネルと列の途中の吐出チャネルとは、互いの周辺構造が類似化するため、吐出特性も揃うことになる。

特開２０１５－０３７８６３号公報

ところで、吐出チャネルに液体を充填するには、上流側のマニホールドに液体入りのタンクを接続した後、下流側のノズルから吸引することで、液体を吐出チャネルへ引き入れるという方法がある。液体吐出ヘッドがダミーチャネルを有する場合は、ダミーチャネルを通じた吸引により、マニホールドの隅々にまで液体を充填することができる。そのため、ダミーチャネルにもノズルを形成する必要がある。

しかしながら、ダミーチャネルにノズルを設けると、このノズル付近で液体が大気に曝露されるため、ダミーチャネル内の液体は経時的に変質してしまう。すると、ダミーチャネルに隣接する吐出チャネル（列の端の吐出チャネル）は、その周辺構造が変化することになる。そして、吐出特性については、列の途中の吐出チャネルとの差が拡がる。しかも、この差は、経時的に拡大していく。なお、フラッシングによって、この差の広がりを解消可能であるが、液体の消費量が無駄に増加するのでこれも好ましくない。

そこで本発明は、ノズルを有するダミーチャネル内において、液体の変質による影響を抑制することのできる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供することを目的とする。

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、本発明に係る液体吐出ヘッドは、液体を貯留するマニホールドと、前記マニホールドに連通すると共に前記マニホールドから供給された液体をノズル面に開口するノズルから吐出する複数の吐出チャネルと、前記マニホールドに連通すると共に前記ノズル面に開口するダミーノズルを有するダミーチャネルと、を備え、前記ダミーチャネルは、アクチュエータと、前記アクチュエータにより内部の液体に圧力が付与される圧力室と、前記マニホールドと前記圧力室とを接続する連通流路と、を有し、更に、前記圧力室において前記アクチュエータよりも前記ダミーノズル側の部分と前記マニホールドとを連通する循環流路と、を有している。

別の本発明に係る液体吐出ヘッドは、ノズル面に開口した複数のノズルと、前記複数のノズルに連通されたマニホールドと、前記マニホールドの出口と前記圧力室とを接続する連通流路を含み、前記マニホールドの出口から前記連通流路を介して前記ノズルに至る複数のチャンネルと、前記圧力室の壁部の一部を構成し、前記圧力室の容積を変更する複数のアクチュエータと、を備え、前記複数のチャンネルは、複数の圧力室が一方向に並んでチャンネル列を構成し、少なくとも前記チャンネル列の端に位置する前記チャンネルであるダミーチャンネルは、前記連通流路に加え、前記マニホールドの出口から前記ノズルに至る経路において、前記アクチュエータの前記ノズル側で前記圧力室と前記マニホールドとを連通する循環流路を有している。

このような構成により、ダミーチャネル内の液体を循環させることできる。つまり、ノズル付近で変質した液体をマニホールドへ戻し、マニホールド内の新鮮なインクをダミーチャネルへ供給することができる。従って、ダミーチャネルにおいて、液体の変質とその進行を抑制することができる。その結果、隣接する吐出チャネルの吐出特性の経時的な変化を抑制しつつ、他の吐出チャネルの吐出特性と一致させることができる。

本発明によれば、ノズルを有するダミーチャネル内の液体の変質を抑制することのできる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る液体吐出装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、液体吐出装置の機能的構成を示すブロック図である。 図３は、液体吐出ヘッドの一部を拡大して示す平面図である。 図４は、液体吐出ヘッドの一部を拡大して示す断面図であり、（ａ）は吐出チャネルを、（ｂ）はダミーチャネルを示している。 図５は、ダミーチャネルのアクチュエータに印加する駆動信号の時間に対する電位の変化を示す図表である。 図６は、実施の形態２に係る液体吐出ヘッドの一部を拡大して示す平面図である。 図７は、実施の形態３に係る液体吐出ヘッドの一部を拡大して示す平面図である。 図８は、実施の形態４に係る液体吐出ヘッドの一部を拡大して示す断面図であり、（ａ）は吐出チャネルを、（ｂ）はダミーチャネルを示している。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態に係る液体吐出ヘッド及び液体吐出装置について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下では液体吐出装置として、インクを被記録シートへ吐出するインク吐出装置を例として説明する。ただし、本発明に係る液体吐出装置が吐出する液体はインクに限られず、また、吐出された液体が付着する対象もシート状のものに限られない。

［液体吐出装置の構成］
図１は、液体吐出装置の概略構成を示す模式図である。液体吐出装置１は、下から順に、給紙トレイ１０、プラテン１１及びキャリッジ１２が組み付けられている。給紙トレイ１０は、複数の被記録シートＰを収容する。給紙トレイ１０の上方には、左右方向に長寸のプラテン１１が設けられている。プラテン１１は、平板部材であり、搬送される被記録シートＰを下から支える。プラテン１１の更に上方には、キャリッジ１２が設けられている。キャリッジ１２は、左右方向に往復移動可能で、液体吐出ヘッド１３等が搭載されている。また、プラテン１１の前方には、排紙トレイ１４が設けられており、記録を終えた被記録シートＰを受け取る。

給紙トレイ１０の後方からは、シート搬送路２０が延設されている。シート搬送路２０は、給紙トレイ１０と排紙トレイ１４とを繋ぐ。シート搬送路２０は、湾曲パス２１、ストレートパス２２、及びエンドパス２３の３つのパスに分割できる。湾曲パス２１は、給紙トレイ１０から上方へ湾曲して、プラテン１１の後方近傍まで至っている。ストレートパス２２は、湾曲パス２１の終点からプラテン１１の前方近傍まで至っている。エンドパス２３は、ストレートパス２２の終点から排紙トレイ１４まで至っている。

液体吐出装置１は、被記録シートＰを搬送するシート搬送機構として、給送ローラ３０、搬送ローラ３１及び排出ローラ３４を備えている。シート搬送機構は、給紙トレイ１０の被記録シートＰを、シート搬送路２０に沿って、排紙トレイ１４まで搬送する。

具体的には、給送ローラ３０が、給紙トレイ１０の直上に設けられ、被記録シートＰに上から当接している。搬送ローラ３１は、ピンチローラ３２と組んで搬送ローラ部３３を構成し、湾曲パス２１の下流端近傍に配置されている。搬送ローラ部３３は、湾曲パス２１とストレートパス２２とを繋ぐ。排出ローラ３４は、拍車ローラ３５と組んで排出ローラ部３６を構成し、ストレートパス２２の下流端近傍に配置されている。排出ローラ部３６は、ストレートパス２２とエンドパス２３を繋ぐ。

ここで、被記録シートＰは、給送ローラ３０によって、湾曲パス２１を介して搬送ローラ部３３へ供給される。さらに被記録シートＰは、搬送ローラ部３３により、ストレートパス２２から排出ローラ部３６へ送られる。該ストレートパス２２内では、プラテン１１上の被記録シートＰに対して、インクが液体吐出ヘッド１３から吐出される。被記録シートＰには、画像が記録される。この記録済みの被記録シートＰは、排出ローラ部３６によって、排紙トレイ１４まで搬送される。

図２は、液体吐出装置１の機能的構成を示すブロック図である。液体吐出装置１の制御部４０は、第１基板と第２基板を備える。第１基板にはＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、及びＥＥＰＲＯＭ４４が実装され、第２基板にはＡＳＩＣ４５が実装されている。ＡＳＩＣ４５には、２つのモータドライバＩＣ４６，４７とヘッドドライバＩＣ４８が接続されている。モータドライバＩＣ４６は搬送モータ５０を駆動し、モータドライバＩＣ４７はキャリッジモータ５１を駆動する。ヘッドドライバＩＣ４８は、液体吐出ヘッド１３のアクチュエータ７１、８１（後述）を駆動する。

液体吐出装置１は、ユーザ又は他の通信装置から印刷ジョブの入力を受けると、ＣＰＵ４１が、ＲＯＭ４２に記憶されたプログラムに基づいて印刷ジョブ実行の指令をＡＳＩＣ４５へ出力する。ＡＳＩＣ４５は、この指令に基づいて、各ドライバＩＣ４６～４８を制御する。これにより、被記録シートＰの繰り出しと搬送、この搬送に同期したインクの吐出等、記録処理が実行される。

具体的には、モータドライバＩＣ４６は、搬送モータ５０を駆動して、給送ローラ３０、搬送ローラ３１、及び排出ローラ３４を回転させる。モータドライバＩＣ４７は、キャリッジモータ５１を駆動して、キャリッジ１２を左右方向（主走査方向）へ往復移動させる。ヘッドドライバＩＣ４８は、アクチュエータを駆動して、メニスカスの振動やインクを吐出させる。

このうち、ヘッドドライバＩＣ４８の出力する駆動信号は、第１電位ｖ１と、第１電位ｖ１とは異なる第２電位ｖ２との間で変化するパルス状の信号である。駆動信号が第１電位ｖ１であるとき、圧力室は第１容積Ｖ１となり、駆動信号が第２電位ｖ２であるとき、圧力室は第１容積Ｖ１より小さい第２容積Ｖ２となる（Ｖ１＞Ｖ２）。このように、駆動信号の印加により、アクチュエータは変位し、これに伴って圧力室の容積が変化する。

また、液体吐出装置１は、種々のセンサ（例えば、被記録シートの位置検出用の先端検出センサ、キャリッジの位置検出用のエンコーダ等）を備える。制御部４０は、これらセンサからの信号に基づき、上記各ドライバＩＣ４６～４８を制御し、被記録シートＰに画像を形成する。

［液体吐出ヘッドの構成］
図３は、液体吐出ヘッド１３の一部を拡大した平面図である。液体吐出ヘッド１３は、インクを一時的に貯留するマニホールド６０、マニホールド６０からインクが分配される吐出チャネル７０及びダミーチャネル８０を備えている。マニホールド６０は、前後方向（副走査方向）に長尺で、外形が直方体形状の空間である。

マニホールド６０から下流側（インクが吐出されるノズル側）を見たとき、マニホールド６０のサイズが一番大きい。そのため、流路の構成要素単位（例えば、マニホールド６０、圧力室７３、ディセンダ７４、吐出ノズル７５等）で比べると、インクに対する流路抵抗は、マニホールド６０が一番小さい。マニホールド６０の後部（上流側端部）には、液体タンク（不図示）から延びる供給路が接続されている。

液体吐出ヘッド１３は、図３に示すように、吐出チャネル７０及びダミーチャネル８０が配置されている。各チャネル７０、８０は、マニホールド６０と上下方向に部分的な重なりを有し、マニホールド６０の左右の側方のうち、一方側（図３では右側）に配置されている。また、各チャネル７０、８０は、マニホールド６０に沿って前後方向に等間隔で並び、チャネル列を構成している。このとき、ダミーチャネル８０は、チャネル列の端に位置する。

図４は、液体吐出ヘッド１３の一部を拡大した断面図である。図４（ａ）は、図３において線ＩＶａ－ＩＶａで切断した吐出チャネル７０の断面図、図４（ｂ）は、図３において線ＩＶｂ－ＩＶｂで切断したダミーチャネル８０の断面図である。また、図４（ａ）及び図４（ｂ）は、マニホールド６０の長手方向に交差する断面でもある。

図４に示すように、吐出チャネル７０とダミーチャネル８０は、マニホールド６０を共有し、マニホールド６０の出口から連通流路、圧力室、ディセンダ及びノズルの順に接続されている点で共通する。さらに、圧力室は、その壁部の一部が、アクチュエータにより構成されている点も同じである。

アクチュエータは、圧電素子と振動板の積層体である。圧電素子は、圧電層とその表裏に積層された電極（個別電極と共通電極）の積層体で、駆動電圧の印加により面方向（上下方向と直交する方向）に伸縮する。振動板は自発的に変形しないので、アクチュエータは、圧力室に向かって変位することになる。

吐出チャネル７０は、図４（ａ）に示すように、マニホールド６０の出口から連通流路７２、圧力室７３、及びディセンダ７４の順で繋がり、吐出ノズル７５へ至る流路である。連通流路７２は、マニホールド６０と圧力室７３とを接続する。ディセンダ７４は、圧力室７３と吐出ノズル７５とを接続する。アクチュエータ７１は、上述のように、振動板７１ａが圧力室７３の壁部を構成し、駆動電圧の印加で変形して圧力室７３内のインクを吐出する。

より詳述すると、連通流路７２は、クランク形状の絞り流路であり、インクに対する流路抵抗が高い。連通流路７２は、マニホールド６０の上面側と圧力室７３の下面側を直接接続する。連通流路７２の一端７２ａ（マニホールド６０の出口に相当）が、マニホールド６０の左側端部と、上方から接続している。連通流路７２は、一端７２ａから上方へ延びた後、右方へ屈曲して延びる。さらに、連通流路７２は、マニホールド６０の右側端部付近で上方へ屈曲して他端７２ｂに至る。この他端７２ｂは、圧力室７３の一端部７３ａに対して、下方から接続している。

圧力室７３は、一端部７３ａから右方の他端部７３ｂに至る空間であり、左右方向に長寸である。この圧力室７３の上面は、開口面であるが、上述のように振動板７１ａで封止されている。

ディセンダ７４は、ほぼストレート形状の流路であり、圧力室７３の下面側と吐出ノズル７５を接続する。ディセンダ７４の一端７４ａが、圧力室７３の他端部７３ｂと下方から接続している。ディセンダ７４は、一端７４ａから下方へ延設され、他端７４ｂに至る。この他端７４ｂには、吐出ノズル７５が接続している。ディセンダ７４があることにより、マニホールド６０を深くでき、そのインクに対する流路抵抗を容易に小さくできる。

ここで、アクチュエータ７１が駆動されると、圧力室７３内のインクが加圧され、吐出ノズル７５から吐出されることになる。

ダミーチャネル８０は、図４（ｂ）に示すように、マニホールド６０の出口から連通流路８２、圧力室８３、及びディセンダ８４を経てダミーノズル８５へ至る流路である。アクチュエータ８１を含む連通流路８２等の流路の構成要素は、その配置形態が、上述の吐出チャネル７０と同様である。アクチュエータ８１は、その振動板８１ａが圧力室８３の壁部を構成する形態も同じである。なお、アクチュエータ８１は、通電時に変形して圧力室８３の容積を変更する。

更に、ダミーチャネル８０は、循環流路８６を持つ点に特徴がある。循環流路８６は、圧力室８３においてアクチュエータ８１よりもダミーノズル８５側の部分とマニホールド６０との間で、圧力室８３とマニホールド６０を流体的に連通する。具体的には、循環流路８６が、ディセンダ８４とマニホールド６０を接続している。なお、連通流路８２は、アクチュエータ８１に関してダミーノズル８５と反対側で、圧力室８３と接続している。

ここで、ディセンダ８４の存在は、マニホールド６０の容積拡大に加えて、循環流路８６から流入するインクの確実な希釈と、連通流路８２への新鮮なインクの供給を可能としている。

ここで、循環流路８６の一端８６ａが、ディセンダ８４の他端８４ｂの近傍に接続している。循環流路８６は、一端８６ａから左方向へ延設され、他端８６ｂに至る。この他端８６ｂは、マニホールド６０の右側端部の下部に接続している。

なお、アクチュエータを除くマニホールド６０、連通流路、圧力室等の各流路の構成要素は、貫通孔、窪み、溝等を有する複数のプレートが積層されることで、これらプレートの積層体１３ａの内部に形成される。このとき、積層体１３ａの下面はノズル面１３ｂであって、全てのノズル７５、８５が開口している。また、図４において、積層体１３ａを構成する各プレートの境界（接合面）は、その図示を省略している。

さらに、チャネル列において、複数の吐出チャネル７０は、連通流路７２、圧力室７３、ディセンダ７４、及び吐出ノズル７５の各寸法が、いずれも互いに同一になっている。そして、これらの各寸法は、ダミーチャネル８０の対応する構成要素の各寸法とも、おおむね同じである。

上述したように、チャネル列において、一番端の吐出チャネル７０には、ダミーチャネル８０が外側から隣接している。そのため、端の吐出チャネル７０と他の吐出チャネル７０との間で、吐出特性を揃えることができる。

ところで、ダミーチャネル８０内のインクは、ダミーノズル８５を介して大気に曝露されるため、経時的に変質（例えば、増粘）し得る。しかし、本実施の形態では、循環流路８６があるので、アクチュエータ８１をインクが吐出しない程度に駆動すれば、ダミーチャネル８０内のインクは、マニホールド６０へ戻される。ダミーチャネル８０内のインクは、マニホールド６０内のインクと同等に、新鮮な状態に保たれる。よって、隣接する吐出チャネル７０の吐出特性に対して、インクの増粘による影響が生じるのを抑制することができる。

また、本実施の形態に係る液体吐出ヘッド１３は、マニホールド６０が、その長手方向（前後方向）と交差する断面（図４（ｂ）の断面）において、対向する端部（左側端部及び右側端部）を有する。そして、ダミーチャネル８０において、循環流路８６の他端８６ｂがマニホールド６０の右側端部と接続され、連通流路８２の一端８２ａがマニホールド６０の左側端部と接続されている。

このように、ダミーチャネル８０のマニホールド６０に対する２つの接続箇所が、マニホールド６０の断面において、左右の端部に分かれている。これにより、ダミーチャネル８０からマニホールド６０へ戻されたインクが、そのままダミーチャネル８０へ送り込まれるのを抑制できる。従って、ダミーチャネル８０内のインクは、変質の進行が抑えられる。

［ダミーチャネル独自の構成］
上述したように、本実施の形態に係るダミーチャネル８０は、吐出チャネル７０と対応する各部で、おおむね同じ寸法となっている。しかし、ダミーチャネル８０は、吐出チャネル７０とは異なる独自の構成も備えている。これについて詳述する。

ダミーチャネル８０は、ダミーノズル８５の液体に対するイナータンスＭｎよりも、循環流路８６の液体に対するイナータンスＭｃの方が小さくなるように設定されている。ここで、流路の液体に対するイナータンスは下記（１）式で表される。
Ｍ＝ρ＊ｌ／Ｓ ・・・（１）
Ｍ：イナータンス
ρ：液体の密度
ｌ：流路長さ
Ｓ：流路断面積

このように、ダミーチャネル８０では、Ｍｎ＞Ｍｃとなるように設定している。これにより、インクが圧力室８３からダミーノズル８５に向かうとき、ダミーノズル８５付近のインクは、ダミーノズル側よりも循環流路側に移動する。このように、ダミーノズル８５では、インクの吐出が規制されている。なお、イナータンスは、式（１）からも分かるように、対応部位の流路径あるいは流路長を適宜設定することにより調整可能である。

また、ダミーチャネル８０のインクに対する通流抵抗は、吐出チャネル７０のインクに対する通流抵抗と、同じになるように構成されている。例えば、連通流路８２あるいはダミーノズル８５の流路断面積を、吐出チャネル７０の連通流路８２あるいは吐出ノズル７５の流路断面積よりも小さくする。

これにより、ノズルからのインク排出を伴うパージ処理時、あるいはインクの初期導入時において、新鮮なインクが流通抵抗の低いノズルから選択的に流れ出すことがなくなる。無駄なインクの排出が抑制されることになる。

なお、通流抵抗に関する「同じ」とは、完全同一に限るものではない。具体的には、通流抵抗に関して共通の設計値を持つ吐出チャンネル７０を対象とし、これらの吐出チャネル７０の通流抵抗の平均値に対し、ダミーチャネル８０の通流抵抗が±１０％の範囲にあるとき、「通流抵抗は同じ」とみなしてよい。

［液体の循環方向］
本実施の形態に係る液体吐出ヘッド１３は、ダミーチャネル８０とマニホールド６０との間で、インクが循環するように構成されている。マニホールド６０のインクは、連通流路８２、圧力室８３、ディセンダ８４、及び循環流路８６の順に移動して、再びマニホールド６０へ戻る。以下、これについて詳述する。

インクの循環方向に対応して、ダミーチャネル８０は、圧力室８３、圧力室８３の上流側の流入側経路、及び圧力室８３の下流側の流出側経路の３つの部分流路に分けることができる。そして、流出側経路のイナータンスＭｏが、流入側経路のイナータンスＭｉよりも小さくなるように構成されている（Ｍｏ＜Ｍｉ）。

ここで、流出側経路は、圧力室８３から見てディセンダ８４側（換言すれば、循環流路８６側）の経路であり、より具体的には圧力室８３の出口からディセンダ８４及び循環流路８６を経てマニホールド６０へ至る経路である。また、流入側経路は、圧力室８３から見て連通流路８２側の経路であり、より具体的にはマニホールド６０の出口から連通流路８２を経て圧力室８３へ至る経路である。

さらに、ヘッドドライバＩＣ４８は、図５（ａ）に示す駆動信号Ｓ１を出力するよう設定される。すなわち、駆動信号Ｓ１は、上述したように第１電位ｖ１と第２電位ｖ２との間で変化するパルス状の信号であり、かつ、第１電位ｖ１から変化して第２電位ｖ２に達するまでに要する時間ｔ１２が、第２電位ｖ２から変化して第１電位ｖ１に達するまでに要する時間ｔ２１よりも小さい（短い）信号である（ｔ１２＜ｔ２１）。

このような構成とすることにより、ダミーチャネル８０内の液体を、圧力室８３、ディセンダ８４、及び循環流路８６の順に移動させることができる。その結果、ダミーノズル８５付近で変質したインクを、マニホールド内の新鮮なインクと置換することができる。

なお、上記構成によって液体の通流方向を規定できるのは、インクに対するイナータンスについて、２つの流路で異なる場合、圧力室の容積変化に伴う圧力変化が緩やかのときよりも急のときの方が、圧力変化に対する液体の移動の追従性に差が生じることに起因する。

イナータンスの大きい流入側経路では、駆動信号が第１電位ｖ１から第２電位ｖ２に変化するときと、第２電位ｖ２から第１電位ｖ１に変化するときとで、インクの移動量の差が大きい。そのため、駆動信号が第１電位ｖ１から第２電位ｖ２を経て第１電位ｖ１に戻ったとき、実効的にマニホールド６０から圧力室８３に向かおうとする大きな流れが生じる。イナータンスの小さい流出側経路でも、同様の流れが生じる。しかし、両者を比較すると、流入側経路が作る流れの方が大きいので、結果的に上述の順でインクが移動することになる。

ところで、イナータンスＭｏ，Ｍｉの大小関係、及び、時間ｔ１２、ｔ２１の大小関係を何れも逆になるように設定してもよい。

つまり、ダミーチャネル８０には、イナータンスについて、Ｍｏ＞Ｍｉの大小関係を持たせる。更に、ヘッドドライバＩＣ４８からは、図５（ｂ）に示す駆動信号Ｓ２を出力させる。この駆動信号Ｓ２には、電位の変化時間について、ｔ１２＞ｔ２１の大小関係を持たせる。

このような構成とした場合であっても、ダミーチャネル８０内の液体を、圧力室８３、ディセンダ８４、及び循環流路８６の順に移動させることができる。

なお、図５を参照した上記説明では、第１電位ｖ１から第２電位ｖ２（ｖ２＞ｖ１）へ変化するとき（時間ｔ１２）に圧力室８３に正圧が付与される前提で説明したが、これに限られない。例えば、第２電位ｖ２から第１電位ｖ１へ変化するとき（時間ｔ２１）に圧力室８３に正圧が付与されるように、アクチュエータ８１を構成してもよい。

その場合、ダミーチャネル８０のイナータンスがＭｏ＜Ｍｉであれば、正圧が付与される時間ｔ２１を時間ｔ１２よりも小さくすればよい（ｔ１２＞ｔ２１）。また、ダミーチャネル８０のイナータンスがＭｏ＞Ｍｉであれば、時間ｔ２１を時間ｔ１２よりも大きくすればよい（ｔ１２＜ｔ２１）。

（実施の形態２）
図６は、実施の形態２に係る液体吐出ヘッド１３１の一部を拡大して示す平面図である。液体吐出ヘッド１３１は、図３に示した実施の形態１の構成とおおむね同じであるが、一部が異なっている。以下、その相違点について説明する。

図６に示すように、吐出チャネル７０１の連通流路７２１は、一端７２１ａが、マニホールド６０の右側端部に接続している。同様に、ダミーチャネル８０１の連通流路８２１は、一端８２１ａが、マニホールド６０の右側端部に接続している。

更に、ダミーチャネル８０１は、循環流路８６１の他端８６１ｂとマニホールド６０との接続位置に特徴がある。連通流路８２１の一端８２１ａとマニホールド６０との接続位置に対して、吐出チャネル７０１がマニホールド６０と接続する位置（連通流路７２１の一端７２１ａ）を、前後方向に１以上挟むように構成されている。図６に示す例の場合、循環流路８６１の他端８６１ｂは、連通流路８２１の一端８２１ａに対して、吐出チャネル７０１の連通流路７２１の一端７２１ａを２つ挟んで位置している。この場合、ディセンダの存在は、本質ではない。

このように、ダミーチャネル８０１において、循環流路８６１がマニホールド６０と接続する位置と、連通流路８２１がマニホールド６０と接続する位置とが、マニホールド６０の長手方向に離れている。

これにより、ダミーチャネル８０１からマニホールド６０へ戻されたインクは、マニホールド６０内のインクで容易に希釈されるとともに、すぐにまたダミーチャネル８０１へ送り込まれるのを抑制できる。さらに、２つの接続位置に挟まれた吐出チャネル７０１が吐出動作を行えば、戻されたインクの一部は、画像形成に供されることになる。従って、ダミーチャネル８０１内のインクの増粘を確実に抑えることができる。

（実施の形態３）
図７は、実施の形態３に係る液体吐出ヘッド１３２の一部を拡大して示す平面図である。液体吐出ヘッド１３２は、図３に示した実施の形態１の構成とおおむね同じであるが、一部が異なっている。以下、その相違点について説明する。

図７に示すように、吐出チャネル７０２の連通流路７２２は、一端７２２ａが、マニホールド６０の右側端部に接続している。同様に、ダミーチャネル８０２の連通流路８２２も、一端８２２ａが、マニホールド６０の右側端部に接続している。

更に、ダミーチャネル８０２の循環流路８６２は、マニホールド６０の左側端部に接続している。本実施の形態では、循環流路８６２は、マニホールド６０の前方部分に沿って延び、マニホールド６０の左側に回り込んでいる。もちろん、循環流路８６２は、マニホールド６０の下方を通過して、マニホールド６０の左側に回り込んでもよい。なお、この場合、ディセンダの存在は、本質ではない。

このように、ダミーチャネル８０２において、循環流路８６２がマニホールド６０と接続する位置と、連通流路８２２がマニホールド６０と接続する位置とが、マニホールド６０の長手方向に直交する左右方向に離れている。

これにより、ダミーチャネル８０２からマニホールド６０へ戻されたインクは、マニホールド６０内のインクで容易に希釈されるとともに、すぐにまたダミーチャネル８０２へ送り込まれるのを抑制できる。従って、ダミーチャネル８０２内のインクの増粘を抑えることができる。

（実施の形態４）
図８は、実施の形態４に係る液体吐出ヘッド１３３の一部を拡大して示す断面図であり、図８（ａ）は吐出チャネル７０３を、図８（ｂ）はダミーチャネル８０３を示している。なお、図８では、各チャネルの流路を形成する複数のプレートから成る積層体の図示は省略している。本実施の形態では、いずれのチャネル７０３、８０３も、ディセンダを有していない構成となっている。

吐出チャネル７０３は、図８（ａ）に示すように、マニホールド６０の出口から連通流路７２３、及び圧力室７３３を経て吐出ノズル７５３へ至る流路である。図中のアクチュエータ７１３は、上述のように、振動板が圧力室７３３の壁部を構成し、駆動電圧の印加で変形して圧力室７３３内の容積を変化する。連通流路７２３は、マニホールド６０と圧力室７３３とを接続する。圧力室７３３には、直接吐出ノズル７５３が接続している。

一方、ダミーチャネル８０３は、図８（ｂ）に示すように、マニホールド６０の出口から連通流路８２３、及び圧力室８３３を経てダミーノズル８５３へ至る流路である。アクチュエータ８１３を含む連通流路８２３等の流路の構成要素は、その配置形態が、上述の吐出チャネル７０３と同様である。アクチュエータ８１３は、その振動板が圧力室８３３の壁部を構成する形態も同じである。

そして、ダミーチャネル８０３は、循環流路８６３を備える点に特徴がある。圧力室８３においてアクチュエータ８１３よりもダミーノズル８５３側の部分とマニホールド６０との間で、圧力室８３３とマニホールド６０を流体的に連通する。この場合、ディセンダが無いので、循環流路８６３は圧力室８３３の床部とマニホールド６０とを接続している。連通流路８２３は、圧力室８３３の天井部とマニホールド６０を接続している。

上述した構成の液体吐出ヘッド１３３は、吐出チャネル７０３同士の吐出特性を揃えることができる。また、循環流路８６３があるので、アクチュエータ８１３をインクが吐出しない程度に駆動すれば、ダミーチャネル８０３内のインクは、循環流路８６３を通じてマニホールド６０へ戻される。よって、隣接する吐出チャネル７０３の吐出特性に対して、インクの増粘による影響を抑制できる。

また、図５を参照した説明に倣って駆動信号及びイナータンスＭｏ，Ｍｉを設定することにより、インクの循環方向を、ダミーチャネル８０と同様に設定することができる。

さらに、液体吐出ヘッド１３３においても、循環流路８６３とマニホールド６０との接続形態について、図６又は図７を参照して説明した態様を採用することができる。そうすることで、上述したのと同様の作用効果（連通流路及び循環流路の接続位置間隔の拡大がもたらす増粘インクの希釈及び新鮮なインクの供給、これに基づく吐出特性の均一化）を奏することができる。

本発明は、インクジェット式プリンタ等の液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に適用することができる。

１ 液体吐出装置
１３ 液体吐出ヘッド
４８ ヘッドドライバＩＣ（ドライバＩＣ）
６０ マニホールド
７０ 吐出チャネル
７１ アクチュエータ
７２ 連通流路
７３ 圧力室
７４ ディセンダ
７５ 吐出ノズル
８０ ダミーチャネル
８１ アクチュエータ
８２ 連通流路
８３ 圧力室
８４ ディセンダ
８５ ダミーノズル
８６ 循環流路

Claims (12)

1. 液体を貯留するマニホールドと、
   前記マニホールドに連通すると共に前記マニホールドから供給された液体をノズル面に開口するノズルから吐出する複数の吐出チャネルと、
   前記マニホールドに連通すると共に前記ノズル面に開口するダミーノズルを有するダミーチャネルと、を備え、
   前記ダミーチャネルは、
   アクチュエータと、前記アクチュエータにより内部の液体に圧力が付与される圧力室と、前記マニホールドと前記圧力室とを接続する連通流路と、を有し、更に、前記圧力室において前記アクチュエータよりも前記ダミーノズル側の部分と前記マニホールドとを連通する循環流路と、を有している、
   液体吐出ヘッド。
2. 前記ダミーチャネルは、前記圧力室と前記ダミーノズルとを接続するディセンダを有し、前記循環流路は前記ディセンダと前記マニホールドとを接続する、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記ダミーノズルの液体に対するイナータンスよりも前記循環流路の液体に対するイナータンスの方が小さくなるように設定されている、請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記ダミーチャネルと前記吐出チャネルとは液体に対する通流抵抗が同じである、請求項１～３の何れかに記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記ダミーチャネルの前記循環流路が前記マニホールドと接続する位置は、前記ダミーチャネルの前記連通流路が前記マニホールドと接続する位置に対して、前記吐出チャネルが前記マニホールドと接続する位置を１以上挟んでいる、請求項１～４の何れかに記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記マニホールドは長尺形状を成し、かつ、その長手方向と交差する断面において対向する端部を有し、
   前記マニホールドに対して、前記ダミーチャネルの前記循環流路は対向する前記端部のうち一方の端部にて接続され、前記ダミーチャネルの前記連通流路は対向する前記端部のうち他方の端部にて接続されている、請求項１～５の何れかに記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記ダミーチャネルは、前記マニホールドからの液体が、前記圧力室及び前記循環流路を経て前記マニホールドへ戻るよう設定されている、請求項１～６の何れかに記載の液体吐出ヘッド。
8. 請求項１～７のいずれかに記載の液体吐出ヘッドと、
   第１電位ｖ１と、前記第１電位ｖ１とは異なる第２電位ｖ２との間で変化するパルス状の信号であって、前記アクチュエータを駆動する駆動信号を出力するドライバＩＣと、を備え、
   前記ダミーチャネルは、
   前記アクチュエータに印加された前記駆動信号の電位が前記第１電位ｖ１にあるとき、前記圧力室が第１の容積Ｖ１をとり、前記駆動信号の電位が前記第２電位ｖ２にあるとき、前記圧力室が第１の容積Ｖ１より小さい第２の容積Ｖ２をとるとともに、
   前記圧力室から見て前記循環流路側の経路のイナータンスが、前記連通流路側の経路のイナータンスよりも大きくなるよう構成され、かつ、前記ドライバＩＣは、前記第１電位ｖ１から変化して前記第２電位ｖ２に達するまでに要する時間ｔ１２が、前記第２電位ｖ２から変化して前記第１電位ｖ１に達するまでに要する時間ｔ２１よりも大きい前記駆動信号を前記アクチュエータに対し出力するよう構成されている、または、
   前記循環流路側の経路のイナータンスが前記連通流路側の経路のイナータンスよりも小さくなるよう構成され、かつ、前記ドライバＩＣは、前記時間t１２が前記時間ｔ２１よりも小さい前記駆動信号を前記アクチュエータに対し出力するよう構成されている、
   液体吐出装置。
9. ノズル面に開口した複数のノズルと、
   前記複数のノズルに連通されたマニホールドと、
   前記マニホールドの出口と前記圧力室とを接続する連通流路を含み、前記マニホールドの出口から前記連通流路を介して前記ノズルに至る複数のチャンネルと、
   前記圧力室の壁部の一部を構成し、前記圧力室の容積を変更する複数のアクチュエータと、を備え、
   前記複数のチャンネルは、複数の圧力室が一方向に並んでチャンネル列を構成し、
   少なくとも前記チャンネル列の端に位置する前記チャンネルであるダミーチャンネルは、前記連通流路に加え、前記マニホールドの出口から前記ノズルに至る経路において、前記アクチュエータの前記ノズル側で前記圧力室と前記マニホールドとを連通する循環流路を有する、液体吐出ヘッド。
10. 前記ダミーチャンネルは、
    当該ダミーチャンネルを構成する前記ノズルであるダミーノズルの液体に対するイナータンスよりも、前記循環流路の液体に対するイナータンスの方が小さくなるように構成されている、請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記ダミーチャンネルと、前記ダミーチャンネル以外の前記チャンネルである吐出チャンネルとは、液体に対する流路抵抗が同じとなるように構成されている、請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記ダミーチャンネルは、前記圧力室と前記ダミーノズルとを接続するディセンダを含み、
    前記循環流路は、前記ディセンダと前記マニホールドとを接続するように構成されている、請求項９～１１のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。

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