JP7279477B2 - 液体吐出ヘッド - Google Patents

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Description

本発明は、複数の個別流路、第1共通流路及び第2共通流路を備えた液体吐出ヘッドに関する。
特許文献1には、ヘッド長手方向(第1方向)に配列された複数の個別流路と、それぞれ複数の個別流路に連通するマニホールド及び循環流路(共通流路)とを備えた液体吐出ヘッドが示されている。複数の個別流路は、それぞれ、ノズルと、ノズルよりも上方に配置された圧力発生室(圧力室)とを含む。
特開2015-134507号公報(図3、図4)
特許文献1では、マニホールド、複数の圧力発生室(圧力室)及び循環流路が、ヘッド幅方向(第2方向)に並んでいる。この場合、各共通流路について、圧力損失低減等の目的で容積を大きくしようとすると、液体吐出ヘッドが第2方向に大型化し得る。
本発明の目的は、第2方向の大型化を抑制しつつ各共通流路の容積を大きくできる液体吐出ヘッドを提供することにある。
本発明によれば、鉛直方向と直交する第1方向に配列された複数の第1個別流路と、前記第1方向に延び、前記複数の第1個別流路に連通する第1共通流路と、前記第1共通流路よりも下方において、前記第1方向に延び、前記複数の第1個別流路に連通する第2共通流路と、を備え、前記複数の第1個別流路は、それぞれ、第1ノズルと、前記第1ノズルに連通し、前記第1ノズルよりも上方に配置された第1圧力室と、を含み、前記第1共通流路及び前記第2共通流路は、複数の前記第1圧力室よりも上方において、鉛直方向に互いに重なり、前記第1共通流路は、前記複数の第1圧力室と鉛直方向に重なり、前記第2共通流路は、前記複数の第1圧力室と鉛直方向に重ならないことを特徴とする、液体吐出ヘッドが提供される。
本発明によれば、第2方向の大型化を抑制しつつ各共通流路の容積を大きくできる。
本発明の第1実施形態に係るヘッドを備えたプリンタの平面図である。 図1のプリンタに含まれる1つのヘッドの平面図である。 図2のIII-III線に沿ったヘッドの断面図である。 図1のプリンタ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の平面図である。 図5のVI-VI線に沿ったヘッドの断面図である。
<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(図4参照)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、紙幅方向(搬送方向及び鉛直方向の双方と直交する方向)に長尺であり、位置が固定された状態でノズル11(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ライン式である。4つのヘッド1は、それぞれ紙幅方向に長尺であり、紙幅方向に千鳥状に配列されている。
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及び搬送モータ4m(共に図4参照)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、図3に示すように、流路基板10、アクチュエータ基板30、保護基板40及び筐体50を有する。
流路基板10は、鉛直方向に積層された2枚のプレート10a,10bで構成されている。プレート10a(本発明に係る「圧力室基板」)には、複数の圧力室12が形成されている。プレート10b(本発明に係る「ノズルプレート」)には、複数のノズル11が形成されている。
ノズル11は、圧力室12毎に設けられており、圧力室12よりも下方に配置され、圧力室12に連通している。ノズル11は圧力室12の直下に位置し、ノズル11と圧力室12との間に別の流路が介在していない。
複数の圧力室12は、図2に示すように、ヘッド1の長手方向(紙幅方向。本発明に係る「第1方向」に該当し、以下「第1方向」という。)に千鳥状に配列されている。圧力室12は、鉛直方向と直交する平面において、ヘッド1の幅方向(搬送方向と平行な方向。本発明に係る「第2方向」であり、以下「第2方向」という。)に長尺な略矩形状である。ノズル11は、鉛直方向と直交する平面において、圧力室12の中央に配置されている。
圧力室12における第2方向の一端及び他端には、第1連結流路13及び第2連結流路14が連結している。第1連結流路13及び第2連結流路14は、それぞれ、圧力室12から、第2方向の一方及び他方に延びている。
第1連結流路13の先端には、分岐部15が連結している。分岐部15は、図3に示すように、鉛直方向に延び、第1連結流路13の先端に連結する下端と、圧力室12よりも上方に配置された上端とを有する。分岐部15は、後述の鉛直流路53a,53bと共に、延在流路61a,61bを構成する。
ノズル11、圧力室12、第1連結流路13、第2連結流路14及び分岐部15は、個別流路16A,16Bを構成している。個別流路16A,16Bは、それぞれ、1つのノズル11と、1つの圧力室12と、1つの第1連結流路13と、1つの第2連結流路14と、1つの分岐部15とを含む。分岐部15の上端が個別流路16A,16Bの入口16xに該当し、第2連結流路14の先端が個別流路16A,16Bの出口16yに該当する。
複数の第1個別流路16Aは、図2に示すように、第1方向に1列に等間隔で配列されている。複数の第2個別流路16Bは、複数の第1個別流路16Aと第2方向に並び、第1方向に1列に等間隔で配列されている。
第1個別流路16Aに属する圧力室12が本発明に係る「第1圧力室」に該当し、第2個別流路16Bに属する圧力室12が本発明に係る「第2圧力室」に該当する。
第1個別流路16Aに属するノズル11が本発明に係る「第1ノズル」に該当し、第2個別流路16Bに属するノズル11が本発明に係る「第2ノズル」に該当する。
個別流路16A,16Bに属する複数の第1連結流路13は、個別流路16A,16Bに属する複数の第2連結流路14に対して、第2方向の両側に配置されている。第2方向において、第1個別流路16Aに属する第1連結流路13と、第2個別流路16Bに属する第1連結流路13との間に、第1個別流路16Aに属する第2連結流路14と、第2個別流路16Bに属する第2連結流路14とが配置されている。
図3に示すように、プレート10bは、プレート10aよりも第2方向の長さが短く、複数の圧力室12、複数の第1連結流路13、複数の第2連結流路14、複数の分岐部15及び延在流路62a,62bを下方から覆うように、プレート10aの下面に接着されている。プレート10aには、圧力室12を構成する貫通孔に加え、分岐部15を構成する貫通孔と、延在流路62a,62bを構成する貫通孔と、第1連結流路13及び第2連結流路14を構成する凹部とが形成されている。当該凹部は、プレート10aの下面に、ハーフエッチング等により形成されている。
アクチュエータ基板30は、下から順に、振動板31、2つの共通電極32、複数の圧電体33及び複数の個別電極34を含む。
振動板31は、プレート10aの上面に接着され、プレート10aに形成された全ての圧力室12を覆っている。また、振動板31には、分岐部15を構成する貫通孔と、延在流路62a,62bを構成する貫通孔とが形成されている。
2つの共通電極32は、振動板31の上面に形成され、個別流路16A,16Bの列毎に、複数の圧力室12に跨るように、第1方向に延びている。各共通電極32は、各個別流路16A,16Bに属する複数の圧力室12と鉛直方向に重なっている。
圧電体33及び個別電極34は、圧力室12毎に設けられており、各圧力室12と鉛直方向に重なっている。
個別電極34及び共通電極32は、配線91,92及び配線基板90(共に図2参照)を介して、ドライバIC1d(図4参照)と電気的に接続されている。ドライバIC1dは、共通電極32の電位をグランド電位に維持する一方、個別電極34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34に付与する。これにより、個別電極34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31及び圧電体33において個別電極34と圧力室12とで挟まれた部分(アクチュエータ30x)が、圧力室12に向かって凸となるように変形することにより、圧力室12の容積が変化し、圧力室12内のインクに圧力が付与され、ノズル11からインクが吐出される。
保護基板40は、振動板31の上面に接着されている。
保護基板40の下面には、第1方向に延びる2つの凹部40xが形成されている。2つの凹部40xのうち、一方は、第1個別流路16Aに属する複数の圧力室12と鉛直方向に重なり、他方は、第2個別流路16Bに属する複数の圧力室12と鉛直方向に重なっている。各凹部40x内に、各個別流路16A,16Bに対応する複数のアクチュエータ30xが収容されている。
また、保護基板40には、分岐部15を構成する貫通孔と、延在流路62a,62bを構成する貫通孔とが形成されている。
延在流路62aは、第1個別流路16Aに属する第2連結流路14の先端に連結している。延在流路62bは、第2個別流路16Bに属する第2連結流路14の先端に連結している。延在流路62a,62bは、鉛直方向に延び、第2連結流路14の先端に連結する下端と、帰還流路52の下面に連結する上端とを有する。鉛直方向と直交する断面において、帰還流路52の断面積は、延在流路62aの断面積と延在流路62bの断面積との和よりも大きい。
図2に示すように、分岐部15は、個別流路16A,16B毎に設けられ、第1方向に互いに離隔して配置されているのに対し、延在流路62a,62bは、複数の個別流路16A,16Bに対して設けられ、第1方向に延びている。延在流路62aの下端における、第2方向の一方の側面には、複数の第1個別流路16Aの出口16yが第1方向に並んでいる。延在流路62bの下端における、第2方向の他方の側面には、複数の第2個別流路16Bの出口16yが第1方向に並んでいる。
保護基板40の下面には、さらに、図3には示されていないが、配線91,92(図2参照)が通る溝と、配線基板90の一端(図2参照)を収容する凹部とが形成されている。配線91は、個別電極34に接続する一端と、配線基板90に接続する他端とを有する。配線92は、共通電極32に接続する一端と、配線基板90に接続する他端とを有する。配線91,92は、それぞれ、第1方向に並ぶ複数の分岐部15の間を通り、ヘッド1の第2方向の外側に引き出されている。
配線基板90は、COF(Chip On Film)等からなり、ヘッド1の第2方向の一端及び他端のそれぞれに配置されている。配線基板90は、振動板31上に固定された一端(図2参照)と、制御部5(図1及び図4参照)に接続された他端とを有する。配線基板90の一端と他端との間には、ドライバIC1d(図4参照)が実装されている。
筐体50は、図3に示すように、保護基板40の上面に接着されている。筐体50は、鉛直方向に積層された5枚のプレート50a~50eで構成されている。筐体50には、プレート50b~50eに形成された貫通孔により、供給流路51(本発明に係る「第1共通流路」)と、帰還流路52(本発明に係る「第2共通流路」)と、鉛直流路53a,53bとが形成されている。帰還流路52の下面は保護基板40により画定されており、保護基板40の上面が帰還流路52の下面に該当する。
鉛直流路53a,53bは、凹部40xと鉛直方向に重なっていない。鉛直流路53a,53bが凹部40xと鉛直方向に重なると、プレート50eと保護基板40との接着時に押圧力が作用し難くなり、接着不良が生じ得る。これに対し、本構成によれば、接着不良を抑制できる。
流路51,52,53a,53bは、個別流路16A,16Bよりも上方に配置されている。供給流路51は、ヘッド1に形成された全ての圧力室12と、鉛直方向に全体的に重なっている。帰還流路52及び鉛直流路53a,53bは、供給流路51よりも下方において、供給流路51と鉛直方向に重なっている。供給流路51は、帰還流路52よりも第2方向の長さが長く、帰還流路52に対して第2方向の両側に突出している。供給流路51の鉛直方向の長さ51Hは、帰還流路52の鉛直方向の長さ52Hよりも短い。帰還流路52の流路面積(第1方向と直交する面積)は、供給流路51の流路面積よりも小さい。
供給流路51及び帰還流路52は、図2に示すように、それぞれ、第1方向に延びている。鉛直流路53a,53bは、供給流路51における第2方向の一端及び他端それぞれにおいて、第1方向に延びている。鉛直流路53a,53bは、第1方向において供給流路51と同じ長さを有する。
供給流路51は、鉛直流路53a,53bを介して、ヘッド1に形成された全ての個別流路16A,16Bの入口16xに連通している。鉛直流路53aは、供給流路51における第2方向の一端と、複数の第1個別流路16Aの入口16xとを連結している。鉛直流路53bは、供給流路51における第2方向の他端と、複数の第2個別流路16Bの入口16xとを連結している。鉛直流路53a,53bの下面には、複数の入口16xが第1方向に並んでいる。供給流路51は、鉛直流路53aを介して複数の第1個別流路16Aの入口16xに連通し、鉛直流路53bを介して複数の第2個別流路16Bの入口16xに連通している。
帰還流路52は、延在流路62a,62bの直上に配置され、延在流路62a,62bを介して、ヘッド1に形成された全ての個別流路16A,16Bの出口16yに連通している。延在流路62a,62bは、帰還流路52よりも下方に配置され、帰還流路52における第2方向の一端及び他端それぞれにおいて、第1方向に延びている。延在流路62a,62bは、第1方向において供給流路51と同じ長さを有する。
延在流路61a(本発明に係る「第1延在流路」)は、図3に示すように、鉛直流路53aと、鉛直流路53aから分岐した複数の分岐部15(複数の第1個別流路16Aに属する分岐部15)とで構成されている。延在流路61b(本発明に係る「第3延在流路」)は、鉛直流路53bと、鉛直流路53bから分岐した複数の分岐部15(複数の第2個別流路16Bに属する分岐部15)とで構成されている。延在流路61a,61bは、筐体50のプレート50c,50d,50e、保護基板40、振動板31及び流路基板10のプレート10aに形成された貫通孔で構成されており、複数の分岐部15は、保護基板40、振動板31及びプレート10aに形成され、本発明に係る「第1延在流路の一部」又は「第3延在流路の一部」に該当する。
延在流路61aは、供給流路51における第2方向の一端から、下方に延びている。延在流路61bは、供給流路51における第2方向の他端から、下方に延びている。
延在流路61a,61b及び第1連結流路13は、第1個別流路16Aに属する圧力室12及び第2個別流路16Bに属する圧力室12に対して第2方向の一方及び他方に配置され、ヘッド1に形成された圧力室12のいずれとも鉛直方向に重なっていない。
延在流路62a(本発明に係る「第2延在流路」)は、帰還流路52における第2方向の一端から、下方に延びている。延在流路62b(本発明に係る「第4延在流路」)は、帰還流路52における第2方向の他端から、下方に延びている。延在流路62a,62bは、保護基板40、振動板31及び流路基板10のプレート10aに形成された貫通孔で構成されている。
帰還流路52、延在流路62a,62b及び第2連結流路14は、第2方向において第1個別流路16Aに属する圧力室12と第2個別流路16Bに属する圧力室12との間に配置され、ヘッド1に形成された圧力室12のいずれとも鉛直方向に重なっていない。
連結流路13,14と、延在流路61a,61b,62a,62bの下端とは、プレート10bによって画定されており、鉛直方向においてノズル11と接する位置にある。連結流路13,14と、延在流路61a,61b,62a,62bの下端とは、ノズル11との鉛直方向の距離(本実施形態では略ゼロ)が、アクチュエータ基板30との鉛直方向の距離よりも短い。
鉛直方向において供給流路51と帰還流路52との間に、ダンパ室80が設けられている。ダンパ室80は、供給流路51における鉛直流路53a,53bが連結する部分を除く全領域と鉛直方向に重なり、帰還流路52の全領域と鉛直方向に重なっている。また、ダンパ室80は、第1方向の両端において、貫通孔80x,80y(図2参照)を介して大気と連通している。したがって、ダンパ室80の圧力は、大気圧と同じである。
ダンパ室80は、供給流路51に接する第1ダンパ膜81と、帰還流路52に接する第2ダンパ膜82とで形成されている。プレート50cの下面に、ハーフエッチング等により、ダンパ室80を構成する窪みが形成されている。当該窪みの底部における、供給流路51と鉛直方向に重なる部分が、第1ダンパ膜81として機能する。プレート50dは、上記窪みを下方から覆うように、プレート50cの下面に接着されている。プレート50dにおける、上記窪みを覆う部分のうち、帰還流路52と鉛直方向に重なる部分が、第2ダンパ膜82として機能する。
第1ダンパ膜81の第2方向の長さは、第2ダンパ膜82の第2方向の長さよりも長い。また、第1ダンパ膜81のヤング率は、第2ダンパ膜82のヤング率よりも高い。例えば、プレート50cは金属(SUS等)からなり、プレート50dは樹脂(ポリイミド等)からなる。
供給流路51の上面を画定するプレート50aの厚みは、ダンパ膜81,82の厚みと略同じである。したがって、供給流路51は、上面及び下面の双方に、ダンパ膜が設けられている。
帰還流路52は、図2に示すように、供給流路51よりも第1方向の長さが長く、供給流路51に対して第1方向の両側に突出している。
供給流路51の上面に、供給口51x(本発明に係る「第1開口」)が形成されている。供給口51xは、鉛直方向と直交する平面において、供給流路51の中央に配置されている。供給流路51は、供給口51xを介して、サブタンク(図示略)に連通している。サブタンクは、メインタンクに連通し、メインタンクから供給されたインクを貯留している。サブタンク内のインクは、制御部5の制御により循環ポンプ7p(図4参照)が駆動されることで、供給口51xから供給流路51に流入する。供給流路51に流入したインクは、鉛直流路53aを介して各個別流路16Aに分配され、鉛直流路53bを介して各個別流路16Bに分配される。
帰還流路52の上面に、帰還口52x(本発明に係る「第2開口」)が形成されている。帰還口52xは、帰還流路52における供給流路51に対して第1方向に突出した部分に配置されている。帰還流路52は、帰還口52xを介して、サブタンク(図示略)に連通している。個別流路16A,16B内のインクは、延在流路62a,62bを介して帰還流路52に流入し、帰還口52xを通ってサブタンクに戻される。
供給流路51から各個別流路16A,16Bに分配されたインクは、図3に示すように、分岐部15及び第1連結流路13を通って圧力室12に入り、圧力室12内を第2方向に移動し、一部がノズル11から吐出され、残りは第2連結流路14及び延在流路62a,62bを通って帰還流路52に流入する。
このようにサブタンクとヘッド1との間でインクを循環させることで、ヘッド1の流路内のエアの排出やインクの増粘防止が実現される。また、インクが沈降成分(沈降が生じ得る成分。顔料等)を含む場合、当該成分が攪拌されて沈降が防止される。
なお、ノズル11にメニスカスを保持する観点等から、帰還流路52は、第2方向の長さが3mm、鉛直方向の長さ52Hが0.3mm程度が好ましく、鉛直流路53a,53bは、第2方向の長さが1.5mm、鉛直方向の長さが0.205mm程度が好ましく、個別流路16A,16B当たりの循環流量は、50nl/s程度が好ましい。
以上に述べたように、本実施形態によれば、供給流路51、帰還流路52及び複数の圧力室12が、鉛直方向に互いに異なる位置にあり、かつ、供給流路51が複数の圧力室12と鉛直方向に重なり、帰還流路52が複数の圧力室12と鉛直方向に重ならない(図3参照)。これにより、ヘッド1が第2方向に大型化することを抑制しつつ、流路51,52の容積を大きくできる(なお、帰還流路52について、帰還流路52が供給流路51及び複数の圧力室12と鉛直方向に異なる位置にあるため、帰還流路52の鉛直方向の長さに自由度があり当該長さを長くできることから、帰還流路52の容積を大きくできる)。しかも、本実施形態では、供給流路51が帰還流路52よりも上方に配置されているため、浮力の作用により、供給流路51から圧力室12内へのエアの侵入を抑制できる。さらに、本実施形態では、帰還流路52が複数の圧力室12と鉛直方向に重ならないため、アクチュエータ30xの領域を確保し、アクチュエータ30xの十分な変形が得られる。
帰還流路52の流路面積は、供給流路51の流路面積よりも小さい(図3参照)。これにより、帰還流路52内の流速が大きくなり、帰還流路52を介したエアの排出を効率よく行える。
鉛直方向において供給流路51と帰還流路52との間に、ダンパ室80が設けられている(図3参照)。この場合、供給流路51及び帰還流路52に対して個別にダンパ室を設ける場合に比べ、構成が簡素化され、かつ、ヘッド1を鉛直方向に小型化できる。
ダンパ室80は、第1方向の両端において、貫通孔80x,80yを介して大気と連通している(図2参照)。この場合、ダンパ室80が密閉されている場合に比べ、ダンパ膜81,82が変形し易く、供給流路51及び帰還流路52の減衰効果が高まる。また、2箇所で大気に連通させることで、筐体50のプレート間の接着に用いられる接着剤を効果的に逃がすことができる。
ダンパ膜81の第2方向の長さは、ダンパ膜82の第2方向の長さよりも長い(図3参照)。そして、ダンパ膜81のヤング率は、ダンパ膜82のヤング率よりも高い。ダンパ膜81,82のヤング率が互いに同じで、ヤング率が低い場合、第2方向の長さが長い方のダンパ膜81が撓み過ぎてダンパ膜82に張り付いてしまい、ダンパ室80の空間が確保されない場合がある。これに対し、本構成によれば、第2方向の長さが長い方のダンパ膜81のヤング率をダンパ膜82のヤング率よりも高くすることで、ダンパ膜81を撓み難く、ダンパ膜82を撓み易くする。これにより、ダンパ膜81,82同士の張り付きを防止し、ダンパ室80の空間を確保できる。
供給流路51の上面に供給口51xが形成され、帰還流路52における、供給流路51に対して第1方向に突出した部分の上面に、帰還口52xが形成されている(図2参照)。この場合、供給流路51及び帰還流路52が鉛直方向に互いに重なる構成において、供給口51xに対するチューブの取り付け、及び、帰還口52xに対するチューブの取り付けを、上方から行うことができ、取付作業が容易である。
供給流路51は、帰還流路52よりも、第2方向の長さが長く、かつ、鉛直方向の長さが短い(図3参照)。この場合、供給流路51と帰還流路52との間の流路抵抗の差を低減でき、メニスカスを確実に保持できる。
延在流路61a及び第1個別流路16Aに属する第1連結流路13は、第1個別流路16Aに属する圧力室12のいずれとも鉛直方向に重なっていない(図3参照)。延在流路61a及び第2個別流路16Bに属する第1連結流路13は、第2個別流路16Bに属する圧力室12のいずれとも鉛直方向に重なっていない。これにより、より確実に、アクチュエータ30xの領域を確保し、アクチュエータ30xの十分な変形が得られる。
延在流路62a及び第1個別流路16Aに属する第2連結流路14は、第1個別流路16Aに属する圧力室12のいずれとも鉛直方向に重なっていない(図3参照)。延在流路62a及び第2個別流路16Bに属する第2連結流路14は、第2個別流路16Bに属する圧力室12のいずれとも鉛直方向に重なっていない。これにより、より確実に、アクチュエータ30xの領域を確保し、アクチュエータ30xの十分な変形が得られる。
第2連結流路14は、ノズル11との鉛直方向の距離が、アクチュエータ基板30との鉛直方向の距離よりも短い(図3参照)。この場合、第2連結流路14が鉛直方向においてノズル11に近く、ノズル11近傍のインクを回収し易い。したがって、ノズル11近傍のインク増粘効果が高まる。
延在流路62a,62b及び第2連結流路14は、プレート10bによって画定されている(図3参照)。この場合、第2連結流路14が鉛直方向においてノズル11に近く、ノズル11近傍のインクを回収し易い構成を、より実効的に実現できる。
供給流路51及び帰還流路52は、第1個別流路16Aのみではなく第2個別流路16Bとも連通し、第1個別流路16A及び第2個別流路16Bに属する複数の圧力室12の上方に配置され、供給流路51が第1個別流路16A及び第2個別流路16Bに属する複数の圧力室12と鉛直方向に重なり、帰還流路52が第1個別流路16A及び第2個別流路16Bに属する複数の圧力室12と鉛直方向に重ならない(図3参照)。この場合、第1個別流路16A及び第2個別流路16Bのそれぞれに対して供給流路51及び帰還流路52を設ける場合に比べ、流路構成が簡素化し、さらに、流路51,52の容積を大きくし易い。
延在流路61a,61bにおいて、保護基板40に形成された部分は、各個別流路16A,16Bを構成する分岐部15である(図3参照)。この場合、図2に示すように、配線91,92を、分岐部15の間を通して、第2方向において第1個別流路16Aに属する圧力室12に対して第2個別流路16Bに属する圧力室12の反対側、又は、第2方向において第2個別流路16Bに属する圧力室12に対して第1個別流路16Aに属する圧力室12の反対側に引き出すことができ、配線作業を容易に行える。
<第2実施形態>
続いて、図5及び図6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。なお、第1実施形態と同じ構成要素については、第1実施形態と同じ符号を付して説明を省略する。
第1個別流路216Aは、図5に示すように、第1実施形態の第1個別流路16Aと同様、第1方向に1列に等間隔で配列されている。第2個別流路216Bは、第1実施形態の第2個別流路16Bと同様、複数の第1個別流路216Aと第2方向に並び、第1方向に1列に等間隔で配列されている。
第1個別流路216Aに属する圧力室12が本発明に係る「第1圧力室」に該当し、第2個別流路216Bに属する圧力室12が本発明に係る「第2圧力室」に該当する。
第1個別流路216Aに属するノズル11が本発明に係る「第1ノズル」に該当し、第2個別流路216Bに属するノズル11が本発明に係る「第2ノズル」に該当する。
個別流路216A,216Bの構成は、第1実施形態の個別流路16A,16Bの構成と異なる。個別流路216A,216Bは、それぞれ、1つのノズル11と、1つの圧力室12と、1つの第1連結流路13と、1つの第2連結流路14と、1つの分岐部215とを含む。即ち、各個別流路216A,216Bは、分岐部15の代わりに、分岐部215を含む。分岐部215は、図6に示すように、鉛直方向に延び、第2連結流路14の先端に連結する下端と、帰還流路52の下面に連結する上端とを有する。
第1連結流路13の先端が個別流路216A,216Bの入口216xに該当し、分岐部215の上端が個別流路216A,216Bの出口216yに該当する。帰還流路52の下面には、複数の出口216yが第1方向に千鳥状に並んでいる(図5参照)。
図6に示すように、プレート10bは、プレート10aよりも第2方向の長さが短く、複数の圧力室12、複数の第1連結流路13、複数の第2連結流路14、複数の分岐部215及び延在流路261a,261bを下方から覆うように、プレート10aの下面に接着されている。プレート10aには、圧力室12を構成する貫通孔に加え、分岐部215を構成する貫通孔と、延在流路261a,261bを構成する貫通孔と、第1連結流路13及び第2連結流路14を構成する凹部とが形成されている。
図5に示すように、分岐部215は、個別流路216A,216B毎に設けられ、第1方向に互いに離隔して配置されているのに対し、延在流路261a,261bは、複数の個別流路216A,216Bに対して設けられ、第1方向に延びている。
第1個別流路216Aに属する分岐部215は延在流路262a(本発明に係る「第2延在流路」)を構成し、第2個別流路216Bに属する分岐部215は延在流路262b(本発明に係る「第4延在流路」)を構成する。分岐部215は、本発明に係る「第2延在流路の一部」又は「第4延在流路の一部」に該当する。本実施形態では、延在流路261a(本発明に係る「第1延在流路」)及び延在流路261b(本発明に係る「第3延在流路」)が複数に分岐せずに第1方向に延び、延在流路262a,262bが複数に分岐している。
図6に示すように、振動板31及び保護基板40には、分岐部215を構成する貫通孔と、延在流路261a,261bを構成する貫通孔とが形成されている。
保護基板40の下面には、2つの凹部40xに加え、1つのIC収容空間440xが形成されている。IC収容空間440xは、第2方向において延在流路262aと延在流路262bとの間に配置され、第1方向に延びている。IC収容空間440x内に、ドライバIC1d(本発明に係る「駆動回路」)が配置されている。ドライバIC1dは、振動板31の上面に配置され、第1方向に延びている。
保護基板40の下面には、さらに、図6には示されていないが、配線91,92(図5参照)が通る溝が形成されている。配線91は、個別電極34に接続する一端と、ドライバIC1dに接続する他端とを有する。配線92は、共通電極32に接続する一端と、ドライバIC1dに接続する他端とを有する。配線91,92は、それぞれ、第1方向に並ぶ複数の分岐部215の間を通り、ドライバIC1dに向かって、ヘッド201の第2方向の内側に引き出されている。
筐体50には、図6に示すように、供給流路51と、帰還流路52と、延在流路261a,261bとが形成されている。
延在流路261a,261bは、凹部40xと鉛直方向に重なっていない。延在流路261a,261bが凹部40xと鉛直方向に重なると、プレート50eと保護基板40との接着時に押圧力が作用し難くなり、接着不良が生じ得る。これに対し、本構成によれば、接着不良を抑制できる。
延在流路261a,261bは、供給流路51よりも下方において、供給流路51と鉛直方向に重なっている。また、延在流路261a,261bは、図5に示すように、供給流路51における第2方向の一端及び他端それぞれにおいて、第1方向に延びている。延在流路261a,261bは、第1方向において供給流路51と同じ長さを有する。
供給流路51は、延在流路261a,261bを介して、ヘッド201に形成された全ての個別流路216A,216Bの入口216xに連通している。延在流路261aは、供給流路51における第2方向の一端と、複数の第1個別流路216Aの入口216xとを連結している。延在流路261bは、供給流路51における第2方向の他端と、複数の第2個別流路216Bの入口216xとを連結している。延在流路261aの下端における、第2方向の一方の側面には、複数の第1個別流路216Aの入口216xが第1方向に並んでいる。延在流路261bの下端における、第2方向の他方の側面には、複数の第2個別流路216Bの入口216xが第1方向に並んでいる。供給流路51は、延在流路261aを介して複数の第1個別流路216Aの入口216xに連通し、延在流路261bを介して複数の第2個別流路216Bの入口216xに連通している。
帰還流路52は、各個別流路216A,216Bに属する分岐部215(延在流路262a,262b)の直上に配置され、ヘッド201に形成された全ての個別流路216A,216Bの出口216yに連通している。
延在流路261aは、供給流路51における第2方向の一端から、下方に延びている。延在流路261bは、供給流路51における第2方向の他端から、下方に延びている。
延在流路261a,261b及び第1連結流路13は、第1個別流路216Aに属する圧力室12及び第2個別流路216Bに属する圧力室12に対して第2方向の一方及び他方に配置され、ヘッド201に形成された圧力室12のいずれとも鉛直方向に重なっていない。
分岐部215(延在流路262a)は、帰還流路52における第2方向の一端から、下方に延びている。分岐部215(延在流路262b)は、帰還流路52における第2方向の他端から、下方に延びている。分岐部215(延在流路262a,262b)は、保護基板40、振動板31及び流路基板10のプレート10aに形成された貫通孔で構成されている。
帰還流路52、分岐部215(延在流路262a,262b)及び第2連結流路14は、第2方向において第1個別流路216Aに属する圧力室12と第2個別流路216Bに属する圧力室12との間に配置され、ヘッド201に形成された圧力室12のいずれとも鉛直方向に重なっていない。
連結流路13,14と、延在流路261a,261b,262a,262bの下端とは、プレート10bによって画定されており、鉛直方向においてノズル11と接する位置にある。連結流路13,14と、延在流路261a,261b,262a,262bの下端とは、ノズル11との鉛直方向の距離(本実施形態では略ゼロ)が、アクチュエータ基板30との鉛直方向の距離よりも短い。
循環ポンプ7p(図4参照)の駆動により、供給口51x(図2参照)から供給流路51に流入したインクは、延在流路261aを介して各個別流路216Aに分配され、延在流路261bを介して各個別流路216Bに分配される。各個別流路216A,216Bに分配されたインクは、第1連結流路13を通って圧力室12に入り、圧力室12内を第2方向に移動し、一部がノズル11から吐出され、残りは第2連結流路14及び分岐部215(延在流路262a,262b)を通って帰還流路52に流入する。そしてインクは、帰還口52x(図2参照)を通ってサブタンクに戻される。
以上に述べたように、本実施形態によれば、延在流路262a,262bにおいて、保護基板40に形成された部分は、各個別流路216A,216Bを構成する分岐部215である(図6参照)。この場合、図5に示すように、配線91,92を、分岐部215の間を通して、第2方向において第1個別流路216Aに属する圧力室12と第2個別流路216Bに属する圧力室12との間に引き出すことができ、配線作業を容易に行える。
ドライバIC1dが、第2方向において延在流路262aと延在流路262bとの間に配置され、配線91,92が、ドライバIC1dに向かって、分岐部215の間を通って、第2方向において第1個別流路216Aに属する圧力室12と第2個別流路216Bに属する圧力室12との間に引き出されている(図5参照)。この場合、配線91,92を、第2方向において第1個別流路216Aに属する圧力室12に対して第2個別流路216Bに属する圧力室12の反対側、又は、第2方向において第2個別流路216Bに属する圧力室12に対して第1個別流路216Aに属する圧力室12の反対側に引き出す場合に比べ、ヘッド201を第2方向に小型化できる。
<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。
例えば、上述の実施形態では、供給流路が「第1共通流路」に該当し、帰還流路が「第2共通流路」に該当するが、これに限定されず、帰還流路が「第1共通流路」に該当し、供給流路が「第2共通流路」に該当してもよい。第1共通流路が各個別流路の入口及び出口の一方に連通し、第2共通流路が各個別流路の入口及び出口の他方に連通すればよい。
第1共通流路は、各圧力室の全体と鉛直方向に重なることに限定されず、各圧力室の一部と鉛直方向に重なってもよい。
ダンパ室は、第1方向の一端において大気と連通してもよいし、大気に連通しなくてもよい。
第1ダンパ膜のヤング率が第2ダンパ膜のヤング率よりも高いという要件を実現するため、上述の実施形態ではダンパ膜の材料を異ならせているが、これに限定されず、ダンパ膜の厚みを異ならせてもよい。例えば、第1ダンパ膜の厚みを、第2ダンパ膜の厚みより大きくしてもよい。
第1ダンパ膜のヤング率と、第2ダンパ膜のヤング率とが、互いに同じであってもよい。例えば、第1ダンパ膜及び第2ダンパ膜が、共に樹脂(ポリイミド等)からなってもよい。
鉛直方向において第1共通流路と第2共通流路との間に、ダンパ室が設けられなくてよい。例えば、第1共通流路及び第2共通流路に対して個別にダンパ室が設けられてもよい。また、ダンパ室は、共通流路の上面や下面に設けられることに限定されず、共通流路の側面に設けられてもよい。共通流路に対してダンパ室やダンパ膜を設けなくてもよい。
筐体は、複数のプレートで構成されることに限定されず、例えば樹脂からなる一体成形品で構成されてもよい。
第1実施形態では、鉛直流路53a,53bが、第1方向に延びて複数の個別流路16A,16Bに連通するが、これに限定されず、分岐部15のそれぞれに対して設けられ、個別流路16A,16Bを構成してもよい。この場合、鉛直流路53a,53bの上端が個別流路16A,16Bの入口16xに該当する。
第1実施形態では、連結流路13,14及び分岐部15が、個別流路16A,16Bを構成するが、これに限定されず、鉛直流路53a,53bと同様に、第1方向に延びてもよい。この場合、圧力室12の第2方向の側面において、連結流路13,14と連結する部分が、個別流路16A,16Bの入口16x及び出口16yに該当する。
第2実施形態では、延在流路261a,261bが、第1方向に延びて複数の個別流路216A,216Bに連通するが、これに限定されず、第1連結流路13のそれぞれに対して設けられ、個別流路216A,216Bを構成してもよい。この場合、延在流路261a,261bの上端が個別流路216A,216Bの入口216xに該当する。
第2実施形態では、延在流路262a,262bが、個別流路216A,216Bを構成するが、これに限定されず、延在流路261a,261bと同様に、第1方向に延びてもよい。この場合、第2連結流路14の先端が、個別流路216A,216Bの出口216yに該当する。
第1個別流路及び第2個別流路のそれぞれに対して、第1共通流路及び第2共通流路を設けてもよい。つまり、上述の実施形態では、第1共通流路及び第2共通流路が、第1個別流路及び第2個別流路の双方に連通するが、これに限定されず、第1共通流路及び第2共通流路が、第1個別流路には連通するが、第2個別流路には連通せず、第2個別流路に連通する別の共通流路が別途設けられてもよい。この場合において、第1個別流路及び第2個別流路に対し、種類(色等)の異なる液体を供給してよい。
本発明において、第2個別流路は必須ではなく、第1個別流路と、これに連通する第1共通流路及び第2共通流路とが設けられればよい。
上述の実施形態(図1)では、ヘッドユニット1xが4つのヘッド1を含むが、ヘッドユニット1xが含むヘッド1の数は任意であり、例えばヘッドユニット1xが6つの又は8つのヘッド1を含んでもよい。また、本発明が適用される装置は、複数のヘッドを含むヘッドユニットを有することに限定されず、1つのヘッドを有してもよい。
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 ヘッド
1d ドライバIC(駆動回路)
10 流路基板
10a プレート(圧力室基板)
10b プレート(ノズルプレート)
11 ノズル
12 圧力室
13 第1連結流路
14 第2連結流路
15;215 分岐部
16A;216A 第1個別流路
16B;216B 第2個別流路
16x;216x 入口
16y;216y 出口
30 アクチュエータ基板
30x アクチュエータ
40 保護基板
40x 凹部
50 筐体
51 供給流路(第1共通流路)
51x 供給口(第1開口)
52 帰還流路(第2共通流路)
52x 帰還口(第2開口)
61a;261a 延在流路(第1延在流路)
62a;262a 延在流路(第2延在流路)
61b;261b 延在流路(第3延在流路)
62b;262b 延在流路(第4延在流路)
80 ダンパ室
81 第1ダンパ膜
82 第2ダンパ膜
91,92 配線
100 プリンタ

Claims (13)

  1. 鉛直方向と直交する第1方向に配列された複数の第1個別流路と、
    前記第1方向に延び、前記複数の第1個別流路に連通する第1共通流路と、
    前記第1共通流路よりも下方において、前記第1方向に延び、前記複数の第1個別流路に連通する第2共通流路と、を備え、
    前記複数の第1個別流路は、それぞれ、第1ノズルと、前記第1ノズルに連通し、前記第1ノズルよりも上方に配置された第1圧力室と、を含み、
    前記第1共通流路及び前記第2共通流路は、複数の前記第1圧力室よりも上方において、鉛直方向に互いに重なり、
    前記第1共通流路は、前記複数の第1圧力室と鉛直方向に重なり、
    前記第2共通流路は、前記複数の第1圧力室と鉛直方向に重ならず、
    鉛直方向において前記第1共通流路と前記第2共通流路との間に、前記第1共通流路に接する第1ダンパ膜と前記第2共通流路に接する第2ダンパ膜とで形成された、ダンパ室が設けられたことを特徴とする、液体吐出ヘッド。
  2. 前記ダンパ室は、前記第1方向の両端において大気と連通していることを特徴とする、請求項に記載の液体吐出ヘッド。
  3. 前記第1ダンパ膜における前記第1方向及び鉛直方向の双方と直交する第2方向の長さは、前記第2ダンパ膜における前記第2方向の長さよりも長く、
    前記第1ダンパ膜のヤング率は、前記第2ダンパ膜のヤング率よりも高いことを特徴とする、請求項又はに記載の液体吐出ヘッド。
  4. 前記第1共通流路は、前記複数の第1個別流路の入口に連通し、
    前記第2共通流路は、前記複数の第1個別流路の出口に連通し、
    前記第2共通流路の流路面積は、前記第1共通流路の流路面積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ヘッド。
  5. 前記第1共通流路は、前記第2共通流路よりも、前記第1方向の長さが短く、かつ、前記第1方向及び鉛直方向の双方と直交する第2方向の長さが長く、
    前記第1共通流路の上面に、第1開口が形成され、
    前記第2共通流路における、前記第1共通流路よりも前記第1方向に突出した部分の上面に、第2開口が形成されたことを特徴とする、請求項1~のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  6. 前記第1共通流路及び前記第2共通流路の一方は、前記第1共通流路及び前記第2共通流路の他方よりも、前記第1方向及び鉛直方向の双方と直交する第2方向の長さが長く、かつ、鉛直方向の長さが短いことを特徴とする、請求項1~のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  7. 前記第1共通流路から下方に延びる第1延在流路と、
    前記第1延在流路と前記第1圧力室とを連結する第1連結流路と、を備え、
    前記第1延在流路及び前記第1連結流路は、前記第1圧力室と鉛直方向に重ならないことを特徴とする、請求項1~のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  8. 鉛直方向と直交する第1方向に配列された複数の第1個別流路と、
    前記第1方向に延び、前記複数の第1個別流路に連通する第1共通流路と、
    前記第1共通流路よりも下方において、前記第1方向に延び、前記複数の第1個別流路に連通する第2共通流路と、を備え、
    前記複数の第1個別流路は、それぞれ、第1ノズルと、前記第1ノズルに連通し、前記第1ノズルよりも上方に配置された第1圧力室と、を含み、
    前記第1共通流路及び前記第2共通流路は、複数の前記第1圧力室よりも上方において、鉛直方向に互いに重なり、
    前記第1共通流路は、前記複数の第1圧力室と鉛直方向に重なり、
    前記第2共通流路は、前記複数の第1圧力室と鉛直方向に重ならず、
    前記第2共通流路から下方に延びる第2延在流路と、
    前記第2延在流路と前記第1圧力室とを連結する第2連結流路と、を備え、
    前記第2延在流路及び前記第2連結流路は、前記第1圧力室と鉛直方向に重ならないことを特徴とする、液体吐出ヘッド。
  9. 前記複数の第1圧力室が形成された圧力室基板と、
    前記圧力室基板の上面に配置され、前記複数の第1圧力室のそれぞれと鉛直方向に重なる複数のアクチュエータを有するアクチュエータ基板と、
    前記アクチュエータ基板の上面に配置され、前記複数のアクチュエータが収容される凹部を有する保護基板と、を備え、
    前記第2連結流路は、前記第1ノズルとの鉛直方向の距離が、前記アクチュエータ基板との鉛直方向の距離よりも短いことを特徴とする、請求項に記載の液体吐出ヘッド。
  10. 前記複数の第1個別流路に属する複数の前記第1ノズルが形成されたノズルプレートを備え、
    前記第2延在流路及び前記第2連結流路は、前記ノズルプレートによって画定されていることを特徴とする、請求項に記載の液体吐出ヘッド。
  11. 前記第1方向に配列された複数の第2個別流路であって、前記第1方向及び鉛直方向の双方と直交する第2方向に前記複数の第1個別流路と並ぶ複数の第2個別流路をさらに備え、
    前記第1共通流路及び前記第2共通流路は、それぞれ、前記複数の第2個別流路に連通し、
    前記複数の第2個別流路は、それぞれ、第2ノズルと、前記第2ノズルに連通し、前記第2ノズルよりも上方に配置された第2圧力室と、を含み、
    前記第1共通流路及び前記第2共通流路は、複数の前記第2圧力室よりも上方に配置され、
    前記第1共通流路は、前記複数の第2圧力室と鉛直方向に重なり、
    前記第2共通流路は、前記複数の第2圧力室と鉛直方向に重ならず、
    前記複数の第1圧力室及び前記複数の第2圧力室が形成された圧力室基板と、
    前記圧力室基板の上面に配置され、前記複数の第1圧力室及び前記複数の第2圧力室のそれぞれと鉛直方向に重なる複数のアクチュエータを有するアクチュエータ基板と、
    前記アクチュエータ基板の上面に配置され、前記複数のアクチュエータが収容される凹部と、前記第1共通流路から下方に延びる第1延在流路の一部であって、前記複数の第1圧力室に対して前記第2方向の一方に配置された第1延在流路の一部と、前記第1共通流路から下方に延びる第3延在流路の一部であって、前記複数の第2圧力室に対して前記第2方向の他方に配置された第3延在流路の一部と、が形成された保護基板と、を備え、
    前記第1延在流路の一部及び前記第3延在流路の一部は、前記第1方向に互いに離隔して複数設けられ、それぞれ前記複数の第1個別流路及び前記複数の第2個別流路を構成することを特徴とする、請求項1~10のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  12. 前記第1方向に配列された複数の第2個別流路であって、前記第1方向及び鉛直方向の双方と直交する第2方向に前記複数の第1個別流路と並ぶ複数の第2個別流路をさらに備え、
    前記第1共通流路及び前記第2共通流路は、それぞれ、前記複数の第2個別流路に連通し、
    前記複数の第2個別流路は、それぞれ、第2ノズルと、前記第2ノズルに連通し、前記第2ノズルよりも上方に配置された第2圧力室と、を含み、
    前記第1共通流路及び前記第2共通流路は、複数の前記第2圧力室よりも上方に配置され、
    前記第1共通流路は、前記複数の第2圧力室と鉛直方向に重なり、
    前記第2共通流路は、前記複数の第2圧力室と鉛直方向に重ならず、
    前記複数の第1圧力室及び前記複数の第2圧力室が形成された圧力室基板と、
    前記圧力室基板の上面に配置され、前記複数の第1圧力室及び前記複数の第2圧力室のそれぞれと鉛直方向に重なる複数のアクチュエータを有するアクチュエータ基板と、
    前記アクチュエータ基板の上面に配置され、前記複数のアクチュエータが収容される凹部と、前記第2共通流路からそれぞれ下方に延びる第2延在流路の一部及び第4延在流路の一部であって、前記第2方向において前記複数の第1圧力室と前記複数の第2圧力室との間に配置された第2延在流路の一部及び第4延在流路の一部と、が形成された保護基板と、を備え、
    前記第2延在流路の一部及び前記第4延在流路の一部は、前記第1方向に互いに離隔して複数設けられ、それぞれ前記複数の第1個別流路及び前記複数の第2個別流路を構成することを特徴とする、請求項1~10のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  13. 前記複数のアクチュエータと電気的に接続され、前記複数のアクチュエータに駆動信号を供給する駆動回路であって、前記第2方向において前記第2延在流路と前記第4延在流路との間において、前記アクチュエータ基板の上面に配置された駆動回路と、
    前記複数のアクチュエータのそれぞれと前記駆動回路と接続する複数の配線であって、前記複数のアクチュエータのそれぞれから前記駆動回路に向かって、前記複数の第2延在流路の一部の間、又は、前記複数の第4延在流路の一部の間を通って延びる複数の配線と、を備えたことを特徴とする、請求項12に記載の液体吐出ヘッド。
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