JP7298147B2 - 液体吐出ヘッド - Google Patents

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ヘッドが記載されている。特許文献１のインクジェットヘッドでは、ノズル、圧力室（チャンバ）などを含む個別流路が一方向（以下、第１方向とする）に配列されることによって形成された個別流路列が、第１方向と直交する方向（以下、第２方向とする）に２列に並んでいる。また、各個別流路列に対して、それぞれ、第１、第２方向のいずれとも直交する方向（以下、第３方向とする）に重なる供給マニホールド及び戻りマニホールドが設けられている。各個別流路列を構成する複数の圧力室は、それぞれ、制限器を介して供給マニホールドと接続され、別の制限器を介して戻りマニホールドと接続されている。

特開2018-130967号公報

ここで、特許文献１では、供給マニホールドと戻りマニホールドとが、第３方向に重なっているため、これらを第２方向にずらして第３方向と重ならないように配置する場合と比較すれば、インクジェットヘッドを、第２方向に小型化することができる。しかしながら、特許文献１では、各個別流路列に対して、それぞれ、供給マニホールド及び戻りマニホールドが設けられている。すなわち、２列の個別流路列に対して、２つの供給マニホールドと２つの戻りマニホールドが設けられている。そして、特許文献１では、一方の個別流路列に対応する供給マニホールド及び戻りマニホールドと、一方の個別流路列に対応する供給マニホールド及び戻りマニホールドとは、第２方向の位置が異なっている。そのため、特許文献１では、インクジェットヘッドを第２方向に十分に小型化することができない。

本発明の目的は、十分な小型化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、ノズルを含む個別流路が第１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１方向と交差する第２方向に並んだ２列の個別流路列と、前記第１方向に延び、前記２列の個別流路列を構成する複数の個別流路と連通する第１共通流路と、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方向に前記第１共通流路と重なって配置され、前記第１方向に延び、前記２列の個別流路列を構成する複数の個別流路と連通する第２共通流路と、を備え、前記個別流路は、前記ノズルと前記第３方向に重なる圧力室と、前記第３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、前記圧力室と前記第１共通流路とを接続する第１絞りと、前記ディセンダと前記第２共通流路とを接続する第２絞りと、を含み、前記第１共通流路が、前記第２方向において、前記２列の個別流路列に対応する２列の前記圧力室の列の間に位置し、且つ、前記圧力室と前記第２方向に重なり、前記第１絞りが、前記第２方向に延びて前記圧力室と前記第１共通流路とを接続し、前記第２共通流路が、前記第２方向において、前記２列の個別流路列に対応する２列の前記ディセンダの列の間に位置し、且つ、前記ディセンダの前記第３方向におけるノズル側の端部と前記第２方向に重なり、前記第２絞りが、前記第２方向に延びて、前記ディセンダの前記第３方向におけるノズル側の端部と、前記第２共通流路とを接続し、前記第１絞りとなる第１凹部を有する第１流路部材と、前記第２絞りとなる第２凹部を有し、前記第１流路部材と前記第３方向に積層された第２流路部材と、を備え、前記第１凹部は、前記第１流路部材の前記第３方向における前記第２流路部材側に開口し、前記第２凹部は、前記第２流路部材の前記第３方向における前記第１流路部材と反対側に開口し、前記第１凹部の前記第１方向の両端の位置が、前記第２凹部の前記第１方向の両端の間の位置である。

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。 ヘッドユニット１１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。 第１共通流路４２と第２共通流路４４の搬送方向の端の位置関係が逆の場合を説明するための、図３に対応する図である。 第１絞り４３と第２絞り４４の紙幅方向の端の位置関係が逆の場合を説明するための、図４に対応する図である。 一変形例における図３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２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１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４に示すように、ヘッドユニット１１は、流路ユニット２１と、圧電アクチュエータ２２と、ドライバＩＣ２３と、保護基板２４とを備えている。

＜流路ユニット２１＞
流路ユニット２１は、プレート３１～３６が積層され、互いに接合されることによって形成されたものである。プレート３１～３４は、例えばシリコン（Ｓｉ）からなり、上からこの順に積層されている。プレート３５は、例えば合成樹脂材料からなり、プレート３４の下面に接合されている。また、プレート３５の中央部には、紙幅方向に延びた貫通孔３５ａが形成されている。プレート３６は、例えばシリコン（Ｓｉ）からなり、プレート３４の下面の、貫通孔３５ａから露出した部分に接合されている。

流路ユニット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、第１共通流路４２と、複数の第１絞り４３と、第２共通流路４４と、複数の第２絞り４５とを備えている。

複数のノズル１０は、プレート３５に形成されている。複数のノズル１０は、上述したように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に対して個別のものであり、プレート３１に形成されている。圧力室４０は、プレート３１の下側に開口した凹部によって形成されている。また、搬送方向の上流側のノズル列９を構成する複数のノズル１０に対応する複数の圧力室４０は、搬送方向の上流側の端部において、対応するノズル１０と上下方向に重なる。搬送方向の下流側のノズル列９を構成する複数のノズル１０に対応する複数の圧力室４０は、搬送方向の下流側の端部において、対応するノズル１０と上下方向に重なる。これにより、複数の圧力室４０は、２列のノズル列９に対応する２列の圧力室列８を形成している。

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３２～３４に形成された貫通孔が上下方向に重なることによって形成されており、上下方向に延びて対応するノズル１０と圧力室４０とを接続する。

第１共通流路４２は、プレート３１の搬送方向における２列の圧力室列８の間に位置する部分に形成されている。第１共通流路４２は、プレート３１の下側に開口した凹部（本発明の「第３凹部」）によって形成されている。第１共通流路４２は、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４２に対応して、プレート３２の下側の部分の第１共通流路４２と上下方向に重なる部分には、ダンパ室４６が形成されている。ダンパ室４６は、プレート３２の下側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３２の、上下方向において第１共通流路４２とダンパ室４６との間に位置する部分が、厚みが薄くなって弾性変形可能となったダンパ４７（本発明の「第２ダンパ」）となっている。そして、ダンパ４７が弾性変形することによって、第１共通流路４２内のインクの圧力変動を抑えることができる。

複数の第１絞り４３は、複数の圧力室４０に個別のものである。第１絞り４３は、プレート３１の下側の部分に形成されており、搬送方向に延びて、圧力室４０と第１共通流路４２とを接続する。第１絞り４３は、プレート３１の下側に開口した、上下方向の長さが圧力室４０及び第１共通流路４２よりも短い凹部（本発明の「第１凹部」）によって形成されている。

第２共通流路４４は、プレート３３の第１共通流路４２と上下方向に重なる部分に形成されている。第２共通流路４４は、プレート３３の下側に開口した凹部（本発明の「第４凹部」）によって形成されている。第２共通流路４４は、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、図２、図４に示すように、第２共通流路４４は、第１共通流路４２よりも紙幅方向の左側まで延びている。一方、第１共通流路４２は、第２共通流路４４よりも紙幅方向の右側まで延びている。

また、図３に示すように、第２共通流路４４の搬送方向の長さＷｐ２は、第１共通流路４２の搬送方向の長さＷｐ１よりも長い。また、第１共通流路４２の上下方向の長さＨｐ１と、第２共通流路４４の上下方向の長さＨｐ２とはほぼ同じである。また、図４に示すように、第１共通流路４２の紙幅方向の長さＬｐ１と、第２共通流路４４の紙幅方向の長さＬｐ２とはほぼ同じである。これにより、第２共通流路４４の容積が、第１共通流路４２の容積よりも大きくなっている。ただし、第２共通流路４４の容積が、第１共通流路４２の容積よりも大きければ、上記長さＨｐ１と長さＨｐ２とに差があってもよいし、上記長さＬｐ１と長さＬｐ２とに差があってもよい。

また、第１共通流路４２の搬送方向の両端の位置が、第２共通流路４４の搬送法方向の両端の間の位置となっている。すなわち、搬送方向において、第２共通流路４４の上流側の端が第１共通流路４２の上流側の端よりも上流側に位置し、第２共通流路４４の下流側の端が第１共通流路４２の下流側の端よりも下流側に位置する。

また、第２共通流路４４に対応して、プレート３４の下側の部分、及び、プレート３６の上側の部分の、第２共通流路４４と上下方向に重なる部分にわたって、ダンパ室４８が形成されている。ダンパ室４８は、プレート３４の下側に開口した凹部と、プレート３６上側に開口した凹部とが上下方向に重なって形成されたものである。そして、プレート３４の、上下方向において第２共通流路４４とダンパ室４８との間に位置する部分が、厚みが薄くなって弾性変形可能となったダンパ４９（本発明の「第１ダンパ」）となっている。そして、ダンパ４９が弾性変形することによって、第２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。

複数の第２絞り４５は、複数のディセンダ４１に個別のものであり、プレート３３の下側の部分に形成されている。第２絞り４５は、プレート３３の下側に開口した凹部によって形成されている。第２絞り４５は、搬送方向に延びて、ディセンダ４１の下端部（ノズル１０側の端部）と第２共通流路４４とを接続する。

また、図４に示すように、第２絞り４５の紙幅方向の長さＷｓ２は、第１絞り４３の紙幅方向の長さＷｓ１よりも長い。そして、第１絞り４３の紙幅方向の両端の位置が、第２絞り４５の紙幅方向の両端の間の位置となっている。すなわち、紙幅方向において、第２共通流路４４の右端が第１共通流路４２の右端よりも右側に位置し、第２共通流路４４の左端が第１共通流路４２の左端よりも左側に位置する。

また、本実施形態では、第１絞り４３の流路抵抗、及び、第２絞り４５の流路抵抗が、ディセンダ４１の流路抵抗よりも大きい。すなわち、ディセンダ４１の上下方向と直交する断面の断面積や下方向の長さ、第１絞り４３の搬送方向と直交する断面の断面積や搬送方向の長さ、並びに、第２絞り４５の搬送方向と直交する断面の断面積や搬送方向の長さなどは、ディセンダ４１、第１絞り４３及び第２絞り４５の流路抵抗が、上述したような大小関係となるようなものとなっている。

そして、流路ユニット２１においては、１つのノズル１０と、これに対応する１つの圧力室４０、１つのディセンダ４１、１つの第１絞り４３及び１つの第２絞り４５とによって、１つの個別流路２０が形成されている。そして、流路ユニット２１には、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。

なお、本実施形態では、プレート３５が、本発明の「ノズルプレート」に相当する。また、圧力室４０となる凹部、第１共通流路４２となる凹部、及び、第１絞り４３となる凹部が形成されたプレート３１が、本発明の「第１流路部材」、「第４流路部材」、「第１共通流路部材」に相当する。また、ディセンダ４１の一部となる貫通孔、第２共通流路４４となる凹部、及び、第２絞り４５となる凹部が形成されたプレート３３が、本発明の「第２流路部材」、「第３流路部材」、「第２共通流路部材」に相当する。また、ダンパ４９を有するプレート３４が、本発明の「第１ダンパ部材」に相当する。また、ダンパ４７を有するプレート３２が、本発明の「第２ダンパ部材」に相当する。

＜圧電アクチュエータ２２＞
圧電アクチュエータ２２は、振動板５１と、複数の圧電素子５２（本発明の「駆動素子」）とを有する。振動板５１は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）などからなる。振動板５１は、プレート３１の上側の部分が酸化又は窒化されることによって形成されている。そして、振動板５１は、複数の圧力室４０及び第１共通流路４２を覆っている。

複数の圧電素子５２は、複数の圧力室４０に個別のものである。圧電素子５２は、振動板５１の上面の、対応する圧力室４０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５２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、電極等によって構成される。圧電素子５２は、圧電体が圧電変形することで、圧電素子５２と振動板５１の圧力室４０と上下方向に重なる部分を全体として圧力室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５２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。

＜ドライバＩＣ２３＞
ドライバＩＣ２３は、振動板５１の上面の第１共通流路４２と上下方向に重なる部分に配置されている。ドライバＩＣ２３は、振動板５１の上面に配置された複数の配線５３を介して複数の圧電素子５２の図示しない電極と接続されている。

＜保護基板２４＞
保護基板２４は、複数の圧電素子５２及びドライバＩＣ２３が配置された振動板５１の上面に配置されている。保護基板２４には、２列の圧力室列８に対応する２つの凹部２４ａが形成されている。凹部２４ａ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５２を覆っている。

また、保護基板２４には、搬送方向における２つの凹部２４ａの間に位置する部分に、紙幅方向に延びた貫通孔２４ｂが形成されている。そして、ドライバＩＣ２３が貫通孔２４ｂ内に収容されている。

また、図２、図４に示すように、ヘッドユニット１１は、供給流路６１と、第１排出流路６２と、第２排出流路６３とを備えている。

供給流路６１は、保護基板２４及び振動板５１の、第１共通流路４２の紙幅方向の右端部と上下方向に重なる部分に形成された貫通孔が上下方向に重なることによって形成されている。これにより、供給流路６１の下端が、第１共通流路４２の紙幅方向の右端部に接続されている。そして、第１共通流路４２は、供給流路６１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と接続され、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、インクタンク７０と第１共通流路４２との間の流路には、ポンプ７１が設けられている。ポンプ７１は、インクタンク７０から第１共通流路４２に向けてインクを送る。

第１排出流路６２は、保護基板２４、振動板５１、プレート３１～３３の、第２共通流路４４の紙幅方向の左端部と上下方向に重なる部分に形成された貫通孔が、上下方向に重なることによって形成されている。これにより、第１排出流路６２の下端が、第２共通流路４４の紙幅方向の左端部に接続されている。そして、第２共通流路４４は、第１排出流路６２を介してインクタンク７０に接続されている。

第２排出流路６３は、保護基板２４及び振動板５１の、第１共通流路４２の紙幅方向の左端部と上下方向に重なる部分に形成された貫通孔が上下方向に重なることによって形成されている。これにより、第２排出流路６３の下端が、第１共通流路４２の紙幅方向の左端部に接続されている。そして、第１共通流路４２は、第２排出流路６３を介してインクタンク７０に接続されている。

また、第１排出流路６２及び第２排出流路６３と、インクタンク７０との間の流路には、ポンプ７２が設けられている。ポンプ７２は、第１排出流路６２及び第２排出流路６３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により上述したようにインクが送られると、インクタンク７０内のインクが、供給流路６１を介して第１共通流路４２に流入する。第１共通流路４２内のインクは、主に、複数の第１絞り４３から複数の個別流路２０に流れ込み、一部が第２排出流路６３から排出されてインクタンク７０に戻る。また、複数の個別流路２０内のインクは、複数の第２絞り４５から第２共通流路４４に流出し、第２共通流路４４内のインクが、第１排出流路６２から排出されてインクタンク７０に戻る。これにより、インクタンク７０とヘッドユニット１１との間でインクが循環する。なお、本実施形態では、２つのポンプ７１、７２が設けられているが、これらのうち片方のポンプのみが設けられていてもよい。この場合でも、ポンプを駆動させることによって上述したのと同様に、インクタンク７０とヘッドユニット１１との間でインクを循環させることができる。

＜効果＞
本実施形態では、第１共通流路４２と第２共通流路４４とが上下方向に重なっているのに加えて、２列の個別流路列７に対して１つの第１共通流路４２及び１つの第２共通流路４４が設けられている。これにより、ヘッドユニット１１を搬送方向に十分に小型化することができる。

また、本実施形態では、紙幅方向に延びる第１共通流路４２に、上下方向に延びた供給流路６１が接続されていることにより、インクタンク７０内のインクを、供給流路６１を介して上方から第１共通流路４２にインクを供給することができる。また、紙幅方向に延びる第２共通流路４４に、上下方向に延びた第１排出流路６２が接続されていることにより、第２共通流路４４から、第１排出流路６２を介して、インクタンク７０に向けて上方にインクを排出することができる。

また、本実施形態では、上述したように、供給流路６１から第１共通流路４２にインクが供給され、第１共通流路４２内のインクが複数の個別流路２０を介して第２共通流路４４に流れ、第２共通流路４４内のインクが第１排出流路６２から排出される。一方、本実施形態では、供給流路６１が第１共通流路４２の紙幅方向の右端部に接続されているのに対して、第１排出流路６２が第２共通流路４４の紙幅方向の左端部に接続されている。したがって、インクが上述したように流れるときに、第１共通流路４２及び第２共通流路４４の全域にまんべんなくインクを流すことができる。

また、本実施形態では、第１共通流路４２に、第２排出流路６３が接続され、第１共通流路４２内のインクの一部は、第２排出流路６３から排出される。これにより、第１共通流路４２内に気泡が流れ込んだときに、第１共通流路４２内の気泡を、個別流路２０を経ることなく排出することができる。

さらに、本実施形態では、供給流路６１が第１共通流路４２の紙幅方向の右端部に接続されているのに対して、第２排出流路６３が第１共通流路４２の紙幅方向の左端部に接続されている。そのため、第１共通流路４２内の気泡を、より確実に第２排出流路６３から排出することができる。

また、本実施形態では、個別流路２０が、ノズル１０、圧力室４０、ノズル１０と圧力室４０とを接続するディセンダ４１、圧力室４０と第１共通流路４２とを接続する第１絞り４３、及び、ディセンダ４１と第２共通流路４４とを接続する第２絞り４５を有するものとなっている。これにより、上述したように、第１絞り４３を介して第１共通流路４２から圧力室４０にインクを流入させ、第２絞り４５を介してディセンダ４１から第２共通流路４４にインクを流出させることによって、個別流路２０内のインクを循環させることができる。

さらに、本実施形態では、搬送方向において、第１共通流路４２が、２列の個別流路列７の間に位置し、圧力室４０と搬送方向に重なっている。そして、第１絞り４３が、搬送方向に延びて圧力室４０と第１共通流路４２とを接続している。また、搬送方向において、第２共通流路４４が、２列の個別流路列７の間に位置し、ディセンダ４１の下端部と搬送方向に重なっている。そして、第２絞り４５が、搬送方向に延びてディセンダ４１の下端部と第２共通流路４４とを接続している。したがって、第１共通流路４２から、第１絞り４３、圧力室４０、ディセンダ４１及び第２絞り４５を経て、第２共通流路４４までインクが流れるときに、個別流路２０のほぼ全域にインクが流れ、個別流路２０内のインクを効率よく循環させることができる。

また、本実施形態では、第１絞り４３及び第２絞り４５において、ディセンダ４１よりも流路抵抗が小さくなっている。これにより、圧電素子５２を駆動させて圧力室４０内のインクに圧力を付与したときに、圧力室４０内のインクの圧力が第１絞り４３及び第２絞り４５に逃げにくく、ノズル１０から確実にインクを吐出させることができる。

また、本実施形態では、第１共通流路４２及びこれに対応するダンパ室４６が、それぞれ、プレート３１、３２の下側に開口した凹部によって形成されている。また、第２共通流路４４及びこれに対応するダンパ室４８が、それぞれ、プレート３３、３４の下側に開口した凹部によって形成されている。そして、搬送方向において、第１共通流路４２の両端及びダンパ室４６の両端の位置が、第２共通流路４４の両端及びダンパ室４８の両端の間の位置となっている。これにより、プレート３１～３６を積層させて互いに接合する際に、プレート３１～３６の第１共通流路４２の周囲の部分、及び、第２共通流路４４の周囲の部分の両方に確実に荷重を加えることができる。

なお、本実施形態とは逆に、例えば、図５に示すように、搬送方向において、第２共通流路４４’の両端及びこれに対応するダンパ室４８’の両端の位置が、第１共通流路４２’の両端及びこれに対応するダンパ室４６’の両端の間の位置である場合には、プレート３１～３６を積層させて互いに接合する際に、プレート３１～３４、３６の、搬送方向において、第１共通流路４２’の端と第２共通流路４４’の端との間に位置する部分が、第１共通流路４２’と上下方向に重なり、この部分に十分な荷重を加えることができない虞がある。

また、本実施形態では、第１絞り４３が、プレート３１の下側に開口した凹部によって形成され、第２絞り４５が、プレート３３の下側に開口した凹部によって形成されている。そして、第１絞り４３の紙幅方向の両端の位置が、第２絞り４５の紙幅方向の両端の間の位置となっている。これにより、プレート３１～３６を積層させて互いに接合する際に、プレート３１～３６の第１絞り４３の周囲の部分、及び、第２絞り４５の周囲の部分の両方に確実に荷重を加えることができる。

なお、本実施形態とは逆に、例えば、図６に示すように、紙幅方向において、第２絞り４５’の両端の位置が、第１絞り４３’の両端の間の位置である場合には、プレート３１～３６を積層させて互いに接合する際に、プレート３１～３６の、紙幅方向において、第１絞り４３’の端と第２絞り４５’の端との間に位置する部分が、第１絞り４３’と上下方向に重なり、この部分に十分な荷重を加えることができない虞がある。

また、本実施形態では、上述したように、ダンパ４７が弾性変形して、第１共通流路４２内のインクの圧力変動が抑えられることにより、第１共通流路４２内のインクの圧力が安定する。また、本実施形態では、上述したようにダンパ４９が弾性変形して、第２共通流路４４内のインクの圧力変動が抑えられることにより、第２共通流路４４内のインクの圧力が安定する。その結果、圧電素子５２を駆動させて圧力室４０内のインクに圧力を付与することによってノズル１０からインクを吐出させたときの、ノズル１０からのインクの吐出特性も安定する。

さらに、本実施形態では、プレート３３の下面に、ノズル１０が形成されたプレート３４が接合されているのに加えて、ダンパ室４８を形成するための凹部が形成されたプレート３６が接合されている。これにより、プレート３６が、プレート３３の下面から下方に突出したものとなる。その結果、プレート３６が、記録用紙Ｐが浮き上がったときに記録用紙Ｐがノズル１０に接触してしまうのを防止するなど、ノズル１０を保護するノズルガードとして機能する。

また、本実施の形態とは逆に、第２共通流路４４の上方に、第２共通流路４４内のインクの圧力変動を抑えるためのダンパを設けることも考えられる。しかしながら、この場合には、流路ユニット２１の上下方向における中央部にダンパ室となる空間が配置されることになり、流路ユニット２１の剛性が低くなってしまう。

これに対して、本実施形態では、流路ユニット２１の下端部に、第２共通流路４４内のインクの圧力変動を抑えるためのダンパ４９及びダンパ室４８が配置されるため、第２共通流路４４に対してダンパを設けることによる流路ユニット２１の剛性の低下を抑えることができる。

また、本実施形態では、振動板５１の第１共通流路４２と上下方向に重なる部分にドライバＩＣ２３が配置されている。これにより、ドライバＩＣ２３を、第１共通流路４２を流れるインクによって冷却することができる。

また、本実施形態では、上述したようにヘッドユニット１１とインクタンク７０との間でインクが循環する際に、第１共通流路４２内に流れ込んだ気泡が、複数の個別流路２０を介して第２共通流路４４に流れる。また、ノズル１０から個別流路２０に流れ込んだ気泡が、第２共通流路４４に流れる。したがって、第２共通流路４４は、第１共通流路４２よりも気泡がたまりやすい。そこで、本実施形態では、第２共通流路４４を第１共通流路４２よりも容積の大きいものとして、第２共通流路４４の流路抵抗を小さくしている。これにより、第２共通流路４４内のインク、及び、これに連通する個別流路２０内のインクの圧力変動が抑えられ、ノズル１０内のインクのメニスカスが破壊されにくくなる。

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、第２共通流路４４の容積が、第１共通流路４２の容積よりも大きくなっていたが、これには限られない。第２共通流路４４の容積は、第１共通流路４２の容積と同じであってもよいし、第１共通流路４２の容積よりも小さくてもよい。

また、上述の実施形態では、振動板５１の上面にドライバＩＣ２３が配置されていたが、これには限られない。一変形例では、図７に示すように、ヘッドユニット１００において、保護基板１０１が、保護基板２４と同様の２つの凹部２４ａを有しているが、貫通孔２４ｂを有していない。そして、保護基板１０１の上面に、ドライバＩＣ１０２が配置されている。また、本変形例では、振動板５１の上面に配置され、圧電素子５２に接続された配線１０３、及び、保護基板１０１を上下に貫通して延びて配線１０３とドライバＩＣ１０２とを接続する配線１０４を介して、圧電素子５２とドライバＩＣ１０２とが接続されている。

ここで、流路ユニット２１の搬送方向における中央部に第１共通流路４２と第２共通流路４４とが上下方向に重なって配置されている場合には、流路ユニット２１は、搬送方向における中央部において剛性が低くなっている。そのため、上述の実施形態のように、プレート３１の上側の部分によって構成される振動板５１の上面にドライバＩＣ２３が配置される場合には、ドライバＩＣ２３を振動板５１に接合するために、ドライバＩＣ２３に荷重を加えたときに、流路ユニット２１が破損してしまう虞がある。

これに対して、本変形の場合には、保護基板１０１の上面にドライバＩＣ１０２が配置されている。したがって、ドライバＩＣ１０２を保護基板１０１の上面に接合するために、ドライバＩＣ１０２に荷重を加えても、流路ユニット２１が破損してしまうことがない。

また、上述の実施形態では、第１共通流路４２の下方に、第１共通流路４２内のインクの圧力変動を抑えるダンパ４７、及び、これに対応するダンパ室４６が配置されていたが、これには限られない。第１共通流路４２の上方に、第１共通流路４２内のインクの圧力変動を抑えるダンパ、及び、これに対応するダンパ室が配置されていてもよい。さらには、流路ユニットに、第１共通流路４２内のインクの圧力変動を抑えるダンパが設けられていなくてもよい。

また、上述の実施形態では、プレート３４の下面に、複数のノズル１０を有するプレート３５と、ダンパ室４８を形成する凹部を有するプレート３６とが配置されていたが、これには限られない。例えば、プレート３４の下面の全域に、ダンパ室を形成する凹部、及び、ディセンダの一部となる貫通孔を有するプレートが接合され、このプレートの下面に複数のノズル１０を有するプレートが接合されていてもよい。

また、第２共通流路４４の下方に、第２共通流路４４内のインクの圧力変動を抑えるダンパ４９、及び、これに対応するダンパ室４８が配置されていたが、これには限られない。第２共通流路４４の上方に、第２共通流路４４内のインクの圧力変動を抑えるダンパ、及び、これに対応するダンパ室が配置されていてもよい。さらには、流路ユニットに、第２共通流路４４内のインクの圧力変動を抑えるダンパが設けられていなくてもよい。

また、上述の実施形態では、紙幅方向において、第１絞り４３の両端の位置が、第２絞り４５の両端の間の位置であったが、これには限られない。紙幅方向において、第１絞り４３の両端の位置と、第２絞り４５の両端の位置とが同じであってもよいし、第２絞り４５の両端の位置が、第１絞り４３の両端の間の位置であってもよい。

また、上述の実施形態では、搬送方向において、第１共通流路４２の両端の位置が、第２共通流路４４の両端の間の位置であったが、これには限られない。搬送方向において、第１共通流路４２の両端の位置と、第２共通流路４４の両端の位置とが同じであってもよいし、第２共通流路４４の両端の位置が、第１共通流路４２の両端の間の位置であってもよい。

また、上述の実施形態では、プレートの下側に開口した凹部によって、第１共通流路４２及び第２共通流路４４が形成されていたが、これには限られない。例えば、第１共通流路４２及び第２共通流路４４の少なくとも片方については、プレートの上側に開口した凹部、あるいは、プレートを貫通する貫通孔によって形成されていてもよい。

また、以上の例では、搬送方向において、第１共通流路４２の中心の位置と、第２共通流路４４の中心の位置とが、ほぼ同じであったがこれには限られない。例えば、第１共通流路４２及び第２共通流路４４のうち、一方の共通流路の搬送方向における上流側の部分と、他方の共通流路の搬送方向における下流側の部分とが、上下方向に重なっていてもよい。すなわち、搬送方向において、第１共通流路４２の中心の位置と、第２共通流路４４の中心の位置とがずれていてもよい。

また、上述の実施形態では、第１共通流路４２及び第２共通流路４４が、搬送方向において、２列の個別流路列７の間に配置されている。そして、圧力室４０と第１共通流路４２とが、搬送方向に重なっており、搬送方向に延びた第１絞り４３を介して、圧力室４０と第１共通流路４２とが接続されている。また、ディセンダ４１の下端部と第２共通流路４４とが、搬送方向に重なっており、搬送方向に延びた第２絞り４５を介して、ディセンダ４１の下端部と第２共通流路４４とが接続されている。しかしながら、これには限られない。

例えば、第１共通流路が、２列の個別流路列７よりも上方に位置し、上下方向に延びた第１絞りを介して、圧力室４０と第１共通流路とが接続されていてもよい。あるいは、第２絞りが、ディセンダ４１の上下方向における中央部や上端部と、第２共通流路４４とを接続していてもよい。

さらには、第１絞りが圧力室４０と第１共通流路４２とを接続し、第２絞りがディセンダ４１と第２共通流路４４とを接続することにも限られない。第１絞りは、個別流路２０の上述したのとは別の部分と第１共通流路とを接続していてもよい。また、第２絞りは、個別流路２０の上述したのとは別の部分と第２共通流路とを接続していてもよい。

また、上述の実施形態では、供給流路６１が、第１共通流路４２の紙幅方向の右端部に接続され、第１排出流路６２が、第２共通流路４４の紙幅方向の左端部に接続され、第２排出流路６３が、第１共通流路４２の紙幅方向の左端部に接続されていたが、これには限られない。例えば、供給流路６１及び第２排出流路６３は、第１共通流路４２の別の部分に接続されていてもよい。また、第１排出流路６２が、第２共通流路の別の部分に接続されていてもよい。また、第１共通流路４２に接続される第２排出流路６３はなくてもよい。

また、上述の実施形態では、供給流路６１及び第２排出流路６３が、上下方向に延びて第１共通流路４２に接続されたものであり、第１排出流路６２が、上下方向に延びて第２共通流路４４接続されたものであったが、これには限られない。例えば、供給流路及び第２排出流路が、水平な方向から第１共通流路４２に接続されたものであってもよい。また、例えば、第１排出流路が、水平な方向から第２共通流路４４に接続されたものであってもよい。

また、上述の実施形態では、第１共通流路４２から、複数の個別流路２０を介して第２共通流路４４にインクが流れるように、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たが、これには限られない。例えば、上述の実施形態において、ポンプ７１、７２によってインクを送る方向を逆にし、第２共通流路４４から、複数の個別流路２０を介して第１共通流路４２にインクが流れるように、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ようにしてもよい。

なお、この場合には、第２共通流路４４が本発明の「第１共通流路」に相当し、第１排出流路６２が、本発明の「供給流路」に相当する。また、第１共通流路４２が本発明の「第２共通流路」に相当し、供給流路６１が、本発明の「第１排出流路」に相当する。また、この場合には、上述の実施形態において第１共通流路４２に第２排出流路６３を設けていたのに代わって、第２共通流路４４に第２排出流路を設ければよい。

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、上述の実施形態において、ポンプ７２によって、インクタンク７０から第２共通流路４４に向けてインクを送るようにしてもよい。この場合には、第１共通流路４２及び第２共通流路４４の両方から、複数の個別流路２０にインクが供給される。

また、上述の実施形態では、圧電素子５２によって振動板５１の圧力室４０と上下方向に重なる部分を変形させたが、これには限られない。圧電素子以外の駆動素子によって振動板５１の圧力室４０と上下方向に重なる部分を変形させてもよい。

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
１０ ノズル
２０ 個別流路
２３ ドライバＩＣ
３１～３６ プレート
４０ 圧力室
４１ ディセンダ
４２ 第１共通流路
４３ 第１絞り
４４ 第２共通流路
４５ 第２絞り
５１ 振動板
５２ 圧電素子
６１ 供給流路
６２ 第１排出流路
６３ 第２排出流路
１０１ 保護基板
１０２ ドライバＩＣ

Claims (14)

1. ノズルを含む個別流路が第１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１方向と交差する第２方向に並んだ２列の個別流路列と、
   前記第１方向に延び、前記２列の個別流路列を構成する複数の個別流路と連通する第１共通流路と、
   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方向に前記第１共通流路と重なって配置され、前記第１方向に延び、前記２列の個別流路列を構成する複数の個別流路と連通する第２共通流路と、を備え、
   前記個別流路は、
   前記ノズルと前記第３方向に重なる圧力室と、
   前記第３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、
   前記圧力室と前記第１共通流路とを接続する第１絞りと、
   前記ディセンダと前記第２共通流路とを接続する第２絞りと、を含み、
   前記第１共通流路が、前記第２方向において、前記２列の個別流路列に対応する２列の前記圧力室の列の間に位置し、且つ、前記圧力室と前記第２方向に重なり、
   前記第１絞りが、前記第２方向に延びて前記圧力室と前記第１共通流路とを接続し、
   前記第２共通流路が、前記第２方向において、前記２列の個別流路列に対応する２列の前記ディセンダの列の間に位置し、且つ、前記ディセンダの前記第３方向におけるノズル側の端部と前記第２方向に重なり、
   前記第２絞りが、前記第２方向に延びて、前記ディセンダの前記第３方向におけるノズル側の端部と、前記第２共通流路とを接続し、
   前記第１絞りとなる第１凹部を有する第１流路部材と、
   前記第２絞りとなる第２凹部を有し、前記第１流路部材と前記第３方向に積層された第２流路部材と、を備え、
   前記第１凹部は、前記第１流路部材の前記第３方向における前記第２流路部材側に開口し、
   前記第２凹部は、前記第２流路部材の前記第３方向における前記第１流路部材と反対側に開口し、
   前記第１凹部の前記第１方向の両端の位置が、前記第２凹部の前記第１方向の両端の間の位置である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２列の個別流路列を構成する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２列の個別流路列を構成する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. 前記第３方向に延びて前記第１共通流路と接続され、前記第１共通流路に液体を供給する供給流路と、
   前記第３方向に延びて前記第２共通流路と接続され、前記第２共通流路から液体を排出する第１排出流路と、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。
4. 前記供給流路が、前記第１共通流路の、前記第１方向の一方側の端部に接続され、
   前記第１排出流路が、前記第２共通流路の、前記第１方向の他方側の端部に接続され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３方向に延びて前記第１共通流路と接続された、前記第１共通流路から液体を排出するための第２排出流路、を備えていることを特徴とする請求項３又は４記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記供給流路が、前記第１共通流路の、前記第１方向の一方側の端部に接続され、
   前記第２排出流路が、前記第１共通流路の、前記第１方向の他方側の端部に接続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１絞りの流路抵抗が、前記ディセンダの流路抵抗よりも大きいことを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記第２絞りの流路抵抗が、前記ディセンダの流路抵抗よりも大きいことを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
9. 複数の前記ノズルを有するノズルプレートと、
   前記ディセンダの少なくとも一部分と、前記第２共通流路の少なくとも一部分とを有し、前記ノズルプレートと前記第３方向に重なり、前記ノズルプレートと接合された第３流路部材と、
   前記第３流路部材の前記ノズルプレートが接合されるのと同じ面に接合され、前記第２共通流路の前記第３方向における前記ノズルプレート側の壁となる第１ダンパを有する第１ダンパ部材と、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１共通流路を有する第４流路部材と、
    前記第４流路部材の、前記第３方向における前記ノズル側の面に接合され、前記第１共通流路の前記第３方向における前記ノズル側の壁となる第２ダンパを有する第２ダンパ部材と、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. 前記第１共通流路となる第３凹部を有する第１共通流路部材と、
    前記第２共通流路となる第４凹部を有し、前記第１共通流路部材と前記第３方向に積層された第２共通流路部材と、を備え、
    前記第３凹部は、前記第３方向における、前記第１共通流路部材の前記第２共通流路部材側に開口し、
    前記第４凹部は、前記第３方向における、前記第２共通流路部材の前記第１共通流路と反対側に開口し、
    前記第３凹部の前記第２方向の両端の位置が、前記第４凹部の前記第２方向の両端の間の位置であ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. 前記圧力室及び前記第１共通流路を有する第１共通流路部材と、
    前記第１共通流路部材の、前記第３方向における前記ノズルと反対側の面に配置され、前記圧力室を覆う振動板と、
    前記振動板の、前記第３方向における前記第１共通流路部材と反対側の面の、前記圧力室と前記第３方向に重なる部分に配置された駆動素子と、
    前記第１共通流路部材の、前記第３方向における前記ノズルと反対側の面の、前記第１共通流路と前記第３方向に重なる部分に配置され、前記駆動素子と接続されたドライバＩＣと、を備えていることを特徴とする請求項１～１１のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記圧力室及び前記第１共通流路を有する第１共通流路部材と、
    前記第１共通流路部材の、前記第３方向における前記ノズルと反対側の面に配置され、前記圧力室を覆う振動板と、
    前記振動板の、前記第３方向における前記第１共通流路部材と反対側の面の、前記圧力室と前記第３方向に重なる部分に配置された駆動素子と、
    前記振動板の、前記第３方向における前記第１共通流路部材と反対側の面に配置され、前記駆動素子を覆う保護部材と、
    前記保護部材の、前記第３方向における前記振動板と反対側の面に配置され、前記駆動素子と接続されたドライバＩＣと、を備えていることを特徴とする請求項１～１１のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
14. 前記第２共通流路は、前記第１共通流路よりも容積が大きいことを特徴とする請求項２～６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。

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