JP7467944B2 - 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 - Google Patents
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以下、図1を参照しつつ、本実施形態に係る液体吐出装置100について説明する。
図1は、本実施形態に係る液体吐出装置100の一例を示す説明図である。本実施形態に係る液体吐出装置100は、インクを媒体PPに吐出するインクジェット方式の印刷装置である。媒体PPは、典型的には印刷用紙であるが、樹脂フィルムまたは布帛等の任意の印刷対象が媒体PPとして利用され得る。
図1に例示される通り、液体吐出装置100は、インクを貯留する液体容器93を備える。液体容器93としては、例えば、液体吐出装置100に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、または、インクを補充可能なインクタンク等を採用することができる。液体容器93には、色彩が相違する複数種のインクが貯留される。
このうち、制御装置90は、例えばCPUまたはFPGA等の処理回路と、半導体メモリ等の記憶回路とを含み、液体吐出装置100の各要素を制御する。ここで、CPUとは、Central Processing Unitの略称であり、FPGAとは、Field Programmable Gate Arrayの略称である。
また、移動機構91は、制御装置90による制御のもとで、媒体PPを+Y方向に搬送する。なお、以下では、+Y方向と、+Y方向とは反対の方向である-Y方向とを、Y軸方向と総称する。
また、搬送機構92は、制御装置90による制御のもとで、複数の液体吐出ヘッド1を、+X方向、及び、+X方向とは反対の方向である-X方向に往復動させる。なお、以下では、+X方向及び-X方向をX軸方向と総称する。ここで、+X方向とは、+Y方向に交差する方向である。典型的には、+X方向とは、+Y方向に直交する方向である。搬送機構92は、複数の液体吐出ヘッド1を収容する収納ケース921と、収納ケース921が固定された無端ベルト922とを具備する。なお、液体容器93を液体吐出ヘッド1とともに収納ケース921に収納してもよい。
また、循環機構94は、制御装置90による制御のもとで、液体容器93に貯留されたインクを、液体吐出ヘッド1に設けられた供給流路RB1に供給する。更に、循環機構94は、制御装置90による制御のもとで、液体吐出ヘッド1に設けられた排出流路RB2に貯留されたインクを回収し、当該回収したインクを、供給流路RB1に還流させる。なお、供給流路RB1及び排出流路RB2については、図3で後述する。
液体吐出ヘッド1は、移動機構91による媒体PPの搬送と、搬送機構92による液体吐出ヘッド1の往復動とに連動して、M個のノズルNの一部又は全部からインクを吐出させて、当該吐出されたインクを媒体PPの表面に着弾させることで、媒体PPの表面に所望の画像を形成する。
以下、図2乃至図4を参照しつつ、液体吐出ヘッド1の概要を説明する。
なお、図2は、液体吐出ヘッド1の分解斜視図であり、図3は、図2におけるIII-III線の断面図である。
具体的には、連通板2には、1個の供給流路RA1と、1個の排出流路RA2とが形成される。このうち、供給流路RA1は、後述する供給流路RB1と連通し、Y軸方向に延在するように設けられる。また、排出流路RA2は、後述する排出流路RB2と連通し、供給流路RA1から見て-X方向においてY軸方向に延在するように設けられる。
また、連通板2には、M個のノズルNと1対1に対応するM個の接続流路RK1と、M個のノズルNと1対1に対応するM個の接続流路RK2と、M個のノズルNと1対1に対応するM個の連通流路RR1と、M個のノズルNと1対1に対応するM個の連通流路RR2と、M個のノズルNと1対1に対応するM個のノズル流路RNと、が形成される。このうち、接続流路RK1は、供給流路RA1と連通し、供給流路RA1から見て-X方向においてZ軸方向に延在するように設けられる。また、連通流路RR1は、接続流路RK1から見て-X方向においてZ軸方向に延在するように設けられる。また、接続流路RK2は、排出流路RA2と連通し、排出流路RA2から見て+X方向においてZ軸方向に延在するように設けられる。また、連通流路RR2は、接続流路RK2から見て+X方向であって、連通流路RR1から見て-X方向において、Z軸方向に延在するように設けられる。また、ノズル流路RNは、連通流路RR1及び連通流路RR2を連通し、連通流路RR1から見て-X方向であって、連通流路RR2から見て+X方向において、X軸方向に延在するように設けられる。ノズル流路RNは、当該ノズル流路RNに対応するノズルNに連通する。
なお、連通板2は、例えば、半導体製造技術を利用してシリコンの単結晶基板を加工することで製造される。但し、連通板2の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。
具体的には、圧力室基板3には、M個のノズルNと1対1に対応するM個の圧力室CB1と、M個のノズルNと1対1に対応するM個の圧力室CB2と、が形成される。このうち、圧力室CB1は、接続流路RK1及び連通流路RR1を連通し、Z軸方向から見た場合に、接続流路RK1の+X側の端部と、連通流路RR1の-X側の端部とを結び、X軸方向に延在するように設けられる。また、圧力室CB2は、接続流路RK2及び連通流路RR2を連通し、Z軸方向から見た場合に、接続流路RK2の-X側の端部と、連通流路RR2の+X側の端部とを結び、X軸方向に延在するように設けられる。
なお、圧力室基板3は、例えば、半導体製造技術を利用してシリコンの単結晶基板を加工することで製造される。但し、圧力室基板3の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。
図4に例示される通り、圧電素子PZqは、所定の基準電位VBSが供給される下部電極ZDqと、駆動信号Comが供給される上部電極ZUqとの間に、圧電体ZMqを介在させた積層体である。圧電素子PZqは、例えば、-Z方向から見たときに、下部電極ZDqと上部電極ZUqと圧電体ZMqとが重なる部分である。また、圧電素子PZqの+Z方向には、圧力室CBqが設けられる。
上述の通り、圧電素子PZqは、駆動信号Comの電位変化に応じて駆動されて変形する。振動板4は、圧電素子PZqの変形に連動して振動する。振動板4が振動すると、圧力室CBq内の圧力が変動する。そして、圧力室CBq内の圧力が変動することで、圧力室CBqの内部に充填されたインクが、連通流路RRq及びノズル流路RNを経由して、ノズルNから吐出される。
なお、以下では、圧電素子PZ1に供給される駆動信号Comを、駆動信号Com1と称し、圧電素子PZ2に供給される駆動信号Comを、駆動信号Com2と称する場合がある。本実施形態では、ノズルNからインクを吐出させる際に、駆動回路81がノズルNに対応する圧電素子PZ1に供給する駆動信号Com1の波形と、駆動回路81がノズルNに対応する圧電素子PZ2に供給する駆動信号Com2の波形とが、略同じである場合を想定する。ここで、「略同じ」とは、完全に同一である場合の他に、誤差を考慮すれば同一であると看做せる場合を含む概念である。
具体的には、貯留室形成基板5には、1個の供給流路RB1と、1個の排出流路RB2とが形成される。このうち、供給流路RB1は、供給流路RA1と連通し、供給流路RA1から見て-Z方向において、Y軸方向に延在するように設けられる。また、排出流路RB2は、排出流路RA2と連通し、排出流路RA2から見て-Z方向であって、供給流路RB1から見て-X方向において、Y軸方向に延在するように設けられる。
また、貯留室形成基板5には、供給流路RB1と連通する導入口51と、排出流路RB2と連通する排出口52とが設けられる。そして、供給流路RB1には、液体容器93から、導入口51を介してインクが供給される。また、排出流路RB2に貯留されたインクは、排出口52を介して回収される。
また、貯留室形成基板5には、開口50が設けられる。開口50の内側には、圧力室基板3と、振動板4と、配線基板8とが設けられる。
なお、貯留室形成基板5は、例えば、樹脂材料の射出成形により形成される。但し、貯留室形成基板5の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。
なお、駆動信号Com1により圧電素子PZ1が駆動される場合、圧力室CB1内部に充填されているインクの一部は、連通流路RR1とノズル流路RNとを経由して、ノズルNから吐出される。また、駆動信号Com2により圧電素子PZ2が駆動される場合、圧力室CB2内部に充填されているインクの一部は、連通流路RR2とノズル流路RNとを経由して、ノズルNから吐出される。
以下、図5及び図6を参照しつつ、循環流路RJの形状を説明する。
図5に例示されるように、ノズル流路RNは、Y軸方向から見た場合に、+Z側の壁面HNaと、-Z側の壁面HNbとを有する。ここで、壁面HNaは、ノズル流路RNを構成する壁面のうち、ノズルNが形成された壁面であり、Y軸方向から見た場合に、X軸方向に延在する壁面である。また、壁面HNbは、Y軸方向から見た場合にノズル流路RNを構成する2つの壁面のうち、壁面HNaとは反対側の壁面であり、Y軸方向から見た場合に、X軸方向に延在する壁面である。
また、連通流路RR1は、Y軸方向から見た場合に、+X側の壁面HRa1と、-X側の壁面HRb1とを有する。ここで、壁面HRa1は、連通流路RR1を構成する壁面のうち、X軸方向におけるノズルNからの距離が最も遠い壁面であり、Y軸方向から見た場合に、Z軸方向に延在する壁面である。なお、本実施形態において、「一の物体と他の物体との距離」とは、一の物体と他の物体との間の最短距離を意味することとする。また、壁面HRb1は、Y軸方向から見た場合に連通流路RR1を構成しZ軸方向に延在する2つの壁面のうち、壁面HRa1とは反対側の壁面である。
また、連通流路RR2は、Y軸方向から見た場合に、-X側の壁面HRa2と、+X側の壁面HRb2とを有する。ここで、壁面HRa2は、連通流路RR2を構成する壁面のうち、X軸方向におけるノズルNからの距離が最も遠い壁面であり、Y軸方向から見た場合に、Z軸方向に延在する壁面である。また、壁面HRb2は、Y軸方向から見た場合に連通流路RR2を構成しZ軸方向に延在する2つの壁面のうち、壁面HRa2とは反対側の壁面である。
また、圧力室CB1は、Y軸方向から見た場合に、壁面HC1を有する。ここで、壁面HC1は、Y軸方向から見た場合に圧力室CB1を構成しX軸方向に延在する2つの壁面のうち、+Z側の壁面である。
また、圧力室CB2は、Y軸方向から見た場合に、壁面HC2を有する。ここで、壁面HC2は、Y軸方向から見た場合に圧力室CB2を構成しX軸方向に延在する2つの壁面のうち、+Z側の壁面である。
ここで、W1方向とは、+X方向と-Z方向との間の方向である。なお、本実施形態では、W1方向と+X方向のなす角度θ11が、30度よりも大きく60度よりも小さく、且つ、W1方向と-Z方向のなす角度θ12が、30度よりも大きく60度よりも小さくなるように、傾斜面HD1が設けられる。換言すれば、本実施形態において、傾斜面HD1の法線方向と、壁面HNbの法線方向とのなす角度θ11は、30度よりも大きく60度よりも小さく、傾斜面HD1の法線方向と、壁面HRb1の法線方向とのなす角度θ12は、30度よりも大きく60度よりも小さい。但し、角度θ11は、20度よりも大きく且つ80度よりも小さければよく、また、角度θ12は、10度よりも大きく且つ70度よりも小さければよい。また、角度θ11と角度θ12とを略同じ角度、例えば、45度に設定してもよい。
ここで、W2方向とは、-X方向と-Z方向との間の方向である。なお、本実施形態では、W2方向と-X方向のなす角度θ21が、30度よりも大きく60度よりも小さく、且つ、W2方向と-Z方向のなす角度θ22が、30度よりも大きく60度よりも小さくなるように、傾斜面HD1が設けられる。換言すれば、本実施形態において、傾斜面HD2の法線方向と、壁面HNbの法線方向とのなす角度θ21は、30度よりも大きく60度よりも小さく、傾斜面HD2の法線方向と、壁面HRb2の法線方向とのなす角度θ22は、30度よりも大きく60度よりも小さい。但し、角度θ21は、20度よりも大きく且つ80度よりも小さければよく、また、角度θ22は、10度よりも大きく且つ70度よりも小さければよい。また、角度θ21と角度θ22とを略同じ角度、例えば、45度に設定してもよい。また、角度θ21と角度θ11とを略同じ角度に設定してもよい。更に、角度θ22と角度θ12とを略同じ角度に設定してもよい。
また、壁面HRa1は壁面HC1と接続し、壁面HRa2は壁面HC2と接続する。換言すれば、壁面HRa1及び壁面HC1の間に傾斜面が設けられることはなく、壁面HRa2及び壁面HC2の間に傾斜面が設けられることはない。
具体的には、本実施形態では、循環流路RJの中央付近が領域Ar1となり、循環流路RJの壁面の近傍が領域Ar3となり、領域Ar1及び領域Ar3の間が領域Ar2となる。また、本実施形態において、壁面HNa及び壁面HRa1の接続箇所の近傍と、壁面HNa及び壁面HRa2の接続箇所の近傍とに、領域Ar4が出現する。
以下、本実施形態の効果を明確化するために、図7及び図8を参照しつつ、参考例に係る液体吐出ヘッド1Zについて説明する。
図7に示すように、液体吐出ヘッド1Zは、壁面HNb及び壁面HRb1が接続し、壁面HNb及び壁面HRb1の間に傾斜面HD1が設けられない点と、壁面HNb及び壁面HRb2が接続し、壁面HNb及び壁面HRb2の間に傾斜面HD2が設けられない点と、を除き、実施形態に係る液体吐出ヘッド1と同様に構成される。すなわち、参考例に係る液体吐出ヘッド1Zは、壁面HNb及び壁面HRb1の接続箇所に角部Ed1が形成される点と、壁面HNb及び壁面HRb2の接続箇所に角部Ed2が形成される点と、を除き、実施形態に係る液体吐出ヘッド1と同様に構成される。
図8に示すように、参考例に係る液体吐出ヘッド1Zでは、角部Ed1と、角部Ed2の近傍とにおいて、インクの流れが妨げられる。このため、参考例に係る液体吐出ヘッド1Zでは、実施形態に係る液体吐出ヘッド1と比較して、角部Ed1の近傍と、角部Ed2の近傍とにおいて、インクの流速が低下する。よって、参考例に係る液体吐出ヘッド1Zでは、角部Ed1の近傍と、角部Ed2の近傍とにおいて、領域Ar4が出現する。より具体的には、参考例に係る液体吐出ヘッド1Zでは、壁面HNa及び壁面HRa1の接続箇所の近傍と、壁面HNa及び壁面HRa2の接続箇所の近傍と、に加えて、壁面HRb1の近傍と、壁面HNbの近傍と、壁面HRb2の近傍とに、領域Ar4が出現する。
従って、参考例に係る液体吐出ヘッド1Zでは、実施形態に係る液体吐出ヘッド1と比較して、壁面HRb1の近傍と、壁面HNbの近傍と、壁面HRb2の近傍とにおいて、気泡が滞留しやすくなる。ノズル流路RN等の循環流路に気泡が滞留すると、圧電素子PZqを駆動信号Comにより駆動したとしても、圧電素子PZqがインクを押し出そうとする圧力が、気泡により吸収される等して、ノズルNからインクを吐出し難くなる、所謂吐出異常が発生する。そして、吐出異常が発生する場合、媒体PPに対して形成される画像の画質が低下する。特に、圧電素子PZqとノズルNの間の循環流路RJに気泡が滞留すると、当該圧電素子PZqの駆動によるノズルNからインクの吐出がし難くなる。つまり、壁面HNbの近傍のうちのノズルNより+X側、または壁面HRb1の近傍に気泡が滞留した場合、圧電素子PZ1の駆動によるインクの吐出において吐出異常が発生する可能性が高い。また、壁面HNbの近傍のうちのノズルNより-X側、または壁面HRb2の近傍に気泡が滞留した場合、圧電素子PZ2の駆動によるインクの吐出において吐出異常が発生する可能性が高い。
以上において説明したように、本実施形態に係る液体吐出ヘッド1は、+X方向に延在し、インクに圧力を付与する圧力室CB1と、+X方向に延在し、インクに圧力を付与する圧力室CB2と、+X方向に延在し、インクを吐出するノズルNに連通するノズル流路RNと、+X方向と交差する-Z方向に延在し、圧力室CB1及びノズル流路RNを連通する連通流路RR1と、-Z方向に延在し、圧力室CB2及びノズル流路RNを連通する連通流路RR2と、を備え、ノズル流路RNの壁面は、+X方向に延在し、ノズルNが設けられた壁面HNaと、+X方向に延在し、壁面HNaとは反対側の壁面HNbと、を含み、連通流路RR1の壁面は、-Z方向に延在し、+X方向においてノズルNから最も遠い壁面HRa1と、-Z方向に延在し、壁面HRa1とは反対側の壁面HRb1と、を含み、壁面HNb及び壁面HRb1の間には、+X方向及び-Z方向の間のW1方向に延在する傾斜面HD1が設けられる、ことを特徴とする。
すなわち、本実施形態に係る液体吐出ヘッド1は、壁面HNb及び壁面HRb1の間に傾斜面HD1が設けられているため、壁面HNb及び壁面HRb1の間に傾斜面HD1が設けられていない態様と比較して、連通流路RR1からノズル流路RNへと向かうインクの流れ、及び、ノズル流路RNから連通流路RR1へと向かうインクの流れを、円滑にすることができる。このため、本実施形態に係る液体吐出ヘッド1は、壁面HNb及び壁面HRb1の間に傾斜面HD1が設けられていない態様と比較して、連通流路RR1及びノズル流路RNにおいて気泡が滞留する可能性を低減することができる。これにより、本実施形態に係る液体吐出ヘッド1は、壁面HNb及び壁面HRb1の間に傾斜面HD1が設けられていない態様と比較して、気泡に起因する吐出異常が発生する可能性を低減することができる。
また、本実施形態に係る液体吐出ヘッド1は、圧力室CB1及び圧力室CB2が、連通流路RR1、ノズル流路RN、及び、連通流路RR2を介して連通しているため、圧力室CB1及び圧力室CB2の間において、インクの流れを生じさせることができる。このため、本実施形態に係る液体吐出ヘッド1は、圧力室CB1及び圧力室CB2が連通していない態様と比較して、ノズル流路RN等において気泡が滞留する可能性を低減することができる。これにより、本実施形態に係る液体吐出ヘッド1は、圧力室CB1及び圧力室CB2が連通していない態様と比較して、気泡に起因する吐出異常が発生する可能性を低減することができる。
なお、本実施形態において、圧力室CB1は「第1圧力室」の一例であり、圧力室CB2は「第2圧力室」の一例であり、連通流路RR1は「第1連通流路」の一例であり、連通流路RR2は「第2連通流路」の一例であり、壁面HNaは「第1壁面」の一例であり、壁面HNbは「第2壁面」の一例であり、壁面HRa1は「第3壁面」の一例であり、壁面HRb1は「第4壁面」の一例であり、傾斜面HD1は「第5壁面」の一例であり、インクは「液体」の一例であり、+X方向は「第1方向」の一例であり、-Z方向は「第2方向」の一例であり、W1方向は「第3方向」の一例である。
このため、本実施形態に係る液体吐出ヘッド1は、壁面HNb及び壁面HRb2の間に傾斜面HD2が設けられていない態様と比較して、連通流路RR2及びノズル流路RNにおいて気泡が滞留する可能性を低減することができる。これにより、本実施形態に係る液体吐出ヘッド1は、壁面HNb及び壁面HRb2の間に傾斜面HD2が設けられていない態様と比較して、気泡に起因する吐出異常が発生する可能性を低減することができる。
また、本実施形態に係る液体吐出ヘッド1は、圧力室CB1及び圧力室CB2が連通していない態様と比較して、ノズル流路RN等において気泡が滞留する可能性を低減することができる。これにより、本実施形態に係る液体吐出ヘッド1は、圧力室CB1及び圧力室CB2が連通していない態様と比較して、気泡に起因する吐出異常が発生する可能性を低減することができる。
特に、圧力室CB2は循環流路RJ内のインクの流れにおいてノズルNよりも下流側に位置する。ノズルNから混入した気泡はインクの流れにある程度乗って流動するため、ノズルNの上流側よりはノズルNの下流側に多く移動する傾向にある。すなわち、壁面HNbのノズルNより-X側や壁面HRb2の方が、壁面HNbのノズルNより+X側や壁面HRb1よりも気泡が滞留し易い。ここで、ノズルNよりも下流側に圧電素子PZ2が設けられていなければ、ノズルNよりも下流側に滞留した気泡による吐出異常は顕著なものではない。しかしながら、本実施形態のように、ノズルNよりも下流側に圧電素子PZ2が設けられている場合には、循環流路RJ内のノズルNの下流側に気泡が滞留し易いことによって、圧電素子PZ2の駆動によるインクの吐出において吐出異常が顕著に発生する虞がある。これに対して、本実施形態によれば、ノズルNよりも下流側に傾斜面HD2を設けるので、ノズルNよりも下流側に圧電素子PZ2が設けられている場合であっても吐出異常の発生を抑制することができる。
なお、本実施形態において、圧力室CB2は「第1圧力室」の他の例であり、圧力室CB1は「第2圧力室」の他の例であり、連通流路RR2は「第1連通流路」の他の例であり、連通流路RR1は「第2連通流路」の他の例であり、壁面HRa2は「第3壁面」の他の例であり、壁面HRb2は「第4壁面」の他の例であり、傾斜面HD2は「第5壁面」の他の例であり、-X方向は「第1方向」の他の例であり、W2方向は「第3方向」の他の例である。
このため、本実施形態に係る液体吐出ヘッド1は、壁面HNb及び壁面HRb1の間に傾斜面HD1が設けられず、壁面HNbの法線方向と、壁面HRb1の法線方向とのなす角度が、例えば、90度である態様と比較して、連通流路RR1及びノズル流路RNにおいて気泡が滞留する可能性を低減することができる。これにより、本実施形態に係る液体吐出ヘッド1は、壁面HNb及び壁面HRb1の間に傾斜面HD1が設けられていない態様と比較して、気泡に起因する吐出異常が発生する可能性を低減することができる。
このため、本実施形態によれば、壁面HNb及び壁面HRb1の間に傾斜面HD1が設けられず、壁面HNbの法線方向と、壁面HRb1の法線方向とのなす角度が、例えば、90度である態様と比較して、連通流路RR1及びノズル流路RNにおいて気泡が滞留する可能性を低減することができる。これにより、本実施形態に係る液体吐出ヘッド1は、壁面HNb及び壁面HRb1の間に傾斜面HD1が設けられていない態様と比較して、気泡に起因する吐出異常が発生する可能性を低減することができる。
このため、本実施形態によれば、壁面HNa及び壁面HRa1の間に他の構成要素を設ける態様と比較して、液体吐出ヘッド1の製造を容易にすることができる。
このため、本実施形態によれば、壁面HRa1及び壁面HC1の間に他の構成要素を設ける態様と比較して、液体吐出ヘッド1の製造を容易にすることができる。
なお、本実施形態において、壁面HC1は、「第6壁面」の一例である。
このため、本実施形態によれば、壁面HNb及び壁面HRb2の間に傾斜面HD2が設けられていない態様と比較して、連通流路RR2及びノズル流路RNにおいて気泡が滞留する可能性を低減することができる。これにより、本実施形態に係る液体吐出ヘッド1は、壁面HNb及び壁面HRb2の間に傾斜面HD2が設けられていない態様と比較して、気泡に起因する吐出異常が発生する可能性を低減することができる。
なお、本実施形態において、壁面HRa2は、「第7壁面」の一例であり、壁面HRb2は、「第8壁面」の一例であり、傾斜面HD2は、「第9壁面」の一例であり、W2方向は、「第4方向」の一例である。
このため、本実施形態によれば、圧力室CB1から連通流路RR1及びノズル流路RNを介してノズルNに至るインクの流路の形状と、圧力室CB2から連通流路RR2及びノズル流路RNを介してノズルNに至るインクの流路の形状とを、略同じにすることができる。これにより、本実施形態によれば、例えば、角度θ12及び角度θ22が異なる態様と比較して、圧力室CB1に充填されているインクをノズルNから吐出させるための制御と、圧力室CB2に充填されているインクをノズルNから吐出させるための制御とを、簡素化することが可能となる。
このため、本実施形態によれば、圧力室CB1及び圧力室CB2の間において、インクの流れを生じさせることができる。このため、本実施形態に係る液体吐出ヘッド1は、圧力室CB1及び圧力室CB2の間においてインクの流れが生じない態様と比較して、ノズル流路RN等において気泡が滞留する可能性を低減することができる。これにより、本実施形態に係る液体吐出ヘッド1は、圧力室CB1及び圧力室CB2の間においてインクの流れが生じない態様と比較して、気泡に起因する吐出異常が発生する可能性を低減することができる。
このため、本実施形態によれば、圧力室CB1、圧力室CB2、ノズル流路RN、連通流路RR1、連通流路RR2、及び、ノズルNを、半導体製造技術を利用して製造することができる。このため、本実施形態によれば、圧力室CB1、圧力室CB2、ノズル流路RN、連通流路RR1、連通流路RR2、及び、ノズルNを、微細化及び高密度化することが可能となる。
このため、本実施形態によれば、圧力室CB1から連通流路RR1及びノズル流路RNを介してノズルNに至るインクの流路の形状と、圧力室CB2から連通流路RR2及びノズル流路RNを介してノズルNに至るインクの流路の形状とを、略同じにすることができる。これにより、本実施形態によれば、例えば、ノズル流路RNの中央とは異なる位置においてノズルNがノズル流路RNと連通する態様と比較して、圧力室CB1に充填されているインクをノズルNから吐出させるための制御と、圧力室CB2に充填されているインクをノズルNから吐出させるための制御とを、簡素化することが可能となる。
このため、本実施形態によれば、1個の圧力室CBq内のインクに圧力を付与する圧電素子PZqのみを備える態様と比較して、ノズルNからのインクの吐出量を増大させることが可能となる。
なお、本実施形態において、圧電素子PZ1は「第1素子」の一例であり、圧電素子PZ2は「第2素子」の一例であり、駆動信号Com1は「第1駆動信号」の一例であり、駆動信号Com2は「第2駆動信号」の一例である。
このため、本実施形態によれば、駆動信号Com1の波形と駆動信号Com2の波形とが異なる態様と比較して、圧力室CB1に充填されているインクをノズルNから吐出させるための制御と、圧力室CB2に充填されているインクをノズルNから吐出させるための制御とを、簡素化することが可能となる。
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
上述した実施形態では、壁面HNa及び壁面HRa1が接続し、壁面HNa及び壁面HRa2が接続する態様を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、壁面HNa及び壁面HRa1の間に、他の壁面が設けられてもよいし、壁面HNa及び壁面HRa2の間に、他の壁面が設けられてもよい。
図9に示すように、連通板2Aは、空洞部RX1及び空洞部RX2が設けられる点において、実施形態に係る連通板2と相違する。ここで、空洞部RX1は、ノズル流路RNと連通し、ノズル流路RNの+X側に設けられる。また、空洞部RX2は、ノズル流路RNと連通し、ノズル流路RNの-X側に設けられる。なお、空洞部RX1の有する壁面と、壁面HRa1との間には、Y軸方向から見てW2方向に延在する傾斜面HX1が設けられてもよい。また、空洞部RX2の有する壁面と、壁面HRa2との間には、Y軸方向から見てW1方向に延在する傾斜面HX2が設けられてもよい。
上述した実施形態及び変形例1では、各ノズルNに対応して、圧電素子PZ1及び圧電素子PZ2の2個の圧電素子PZqが設けられる態様を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、各ノズルNに対応して、1個の圧電素子PZが設けられてもよい。
図10に示すように、本変形例に係る液体吐出ヘッド1Bは、ノズル基板60の代わりにノズル基板60Bを備える点と、連通板2の代わりに連通板2Bを備える点と、圧力室基板3の代わりに圧力室基板3Bを備える点と、振動板4の代わりに振動板4Bを備える点と、において、実施形態に係る液体吐出ヘッド1と相違する。
また、連通板2Bは、M個の接続流路RK1とM個の接続流路RK2とM個の連通流路RR1とM個の連通流路RR2と、の代わりに、M1個のノズルN1と1対1に対応するM1個の接続流路RK1と、M2個のノズルN2と1対1に対応するM2個の接続流路RK2と、M1個のノズルN1と1対1に対応するM1個の連通流路RR1と、M2個のノズルN2と1対1に対応するM2個の連通流路RR2と、が設けられる点において、実施形態に係る連通板2と相違する。また、連通板2Bは、連通板2と同様に、Y軸方向に延在する供給流路RA1と、供給流路RA1から見て-X方向においてY軸方向に延在する排出流路RA2と、が形成される。
また、圧力室基板3Bは、M個の圧力室CB1とM個の圧力室CB2との代わりに、M1個のノズルN1と1対1に対応するM1個の圧力室CB1と、M2個のノズルN2と1対1に対応するM2個の圧力室CB2と、が形成される点において、実施形態に係る圧力室基板3と相違する。
また、振動板4Bは、M個の圧電素子PZ1とM個の圧電素子PZ1との代わりに、M1個のノズルN1と1対1に対応するM1個の圧電素子PZ1と、M2個のノズルN2と1対1に対応するM2個の圧電素子PZ2と、が形成される点において、実施形態に係る振動板4と相違する。
本変形例において、液体吐出ヘッド1Bは、ノズル基板60Bに設けられたM個のノズルNと1対1に対応するM個の循環流路RJを有する。以下では、ノズルN1に対応して設けられる循環流路RJを、循環流路RJ1と称し、ノズルN2に対応して設けられる循環流路RJを、循環流路RJ2と称する場合がある。すなわち、本変形例において、供給流路RA1及び排出流路RA2は、M1個の循環流路RJ1とM2個の循環流路RJ2とにより連通される。
また、本変形例では、Y軸方向において、循環流路RJ1と循環流路RJ2とが交互に配置される。また、本変形例において、互いに隣り合う循環流路RJ1及び循環流路RJ2のY軸方向の間隔が、間隔dYとなるように、M1個の循環流路RJ1と、M2個の循環流路RJ2とが配置される。
また、本変形例において、循環流路RJは、圧力室CBqのY軸方向の幅が、幅dCYとなり、圧力室CBq以外の部分の幅が、幅dRY以下となるように設けられる。そして、本変形例では、幅dRY及び幅dCYが、「dRY<dCY」を満たす場合を、想定する。また、本変形例では、一例として、間隔dY及び幅dCYが、「dCY>dY」を満たすように、M1個の循環流路RJ1と、M2個の循環流路RJ2とが設けられる場合を想定する。
このように、本変形例では、圧力室CB1のX軸方向における位置と、圧力室CB2のX軸方向における位置とが異なるため、X軸方向において圧力室CB1及び圧力室CB2が同一の位置に設けられる態様と比較して、循環流路RJのピッチを、狭くすることが可能となる。
また、図13に示すように、本変形例において、循環流路RJ2は、排出流路RA2に連通し、基板21及び基板22に形成された接続流路RK2と、接続流路RK2に連通し、圧力室基板3Bに形成された圧力室CB2と、圧力室CB2に連通し、基板21及び基板22に形成された連通流路RR2と、連通流路RR2及びノズルN2に連通し、基板21に形成されたノズル流路RN2と、ノズル流路RN2に連通し、基板22に形成された流路R21と、流路R21に連通し、基板21に形成された流路R22と、流路R22に連通し、ノズル基板60Bに形成された流路R23と、流路R23に連通し、基板21に形成された流路R24と、流路R24及び供給流路RA1を連通し、基板22に形成された流路R25と、を有する。
図14に例示されるように、ノズル流路RN1は、Y軸方向から見た場合に、壁面HNa1と壁面HNb1と壁面HNc1とを有する。ここで、壁面HNa1は、ノズル流路RN1を構成する壁面のうち、ノズルN1が形成された壁面であり、Y軸方向から見た場合に、X軸方向に延在する壁面である。また、壁面HNb1は、Y軸方向から見た場合に、壁面HNa1とは反対側の壁面であり、X軸方向に延在する壁面である。また、壁面HNc1は、ノズル流路RN1の-X側の端部を構成し、Y軸方向から見た場合に、Z軸方向に延在する壁面である。
また、流路R11は、Y軸方向から見た場合に、壁面H11aと壁面H11bと傾斜面H11とを有する。ここで、壁面H11aは、壁面HNc1に接続し、Y軸方向から見た場合に、X軸方向に延在する壁面である。また、壁面H11bは、Y軸方向から見た場合に、壁面H11aとは反対側の壁面であり、X軸方向に延在する壁面である。また、傾斜面H11は、壁面HNb1及び壁面H11bの間に設けられ、Y軸方向から見た場合に、W2方向に延在する壁面である。
なお、本変形例において、傾斜面HD1は、壁面HNb1及び壁面HRb1の間に設けられている。また、本変形例において、壁面HRa1は、壁面HNa1と接続する。
図15に例示されるように、ノズル流路RN2は、Y軸方向から見た場合に、壁面HNa2と壁面HNb2と壁面HNc2とを有する。ここで、壁面HNa2は、ノズル流路RN2を構成する壁面のうち、ノズルN2が形成された壁面であり、Y軸方向から見た場合に、X軸方向に延在する壁面である。また、壁面HNb2は、Y軸方向から見た場合に、壁面HNa2とは反対側の壁面であり、X軸方向に延在する壁面である。また、壁面HNc2は、ノズル流路RN2の+X側の端部を構成し、Y軸方向から見た場合に、Z軸方向に延在する壁面である。
また、流路R21は、Y軸方向から見た場合に、壁面H21aと壁面H21bと傾斜面H21とを有する。ここで、壁面H21aは、壁面HNc2に接続し、Y軸方向から見た場合に、X軸方向に延在する壁面である。また、壁面H21bは、Y軸方向から見た場合に、壁面H21aとは反対側の壁面であり、X軸方向に延在する壁面である。また、傾斜面H21は、壁面HNb2及び壁面H21bの間に設けられ、Y軸方向から見た場合に、W1方向に延在する壁面である。
なお、本変形例において、傾斜面HD2は、壁面HNb2及び壁面HRb2の間に設けられている。また、本変形例において、壁面HRa2は、壁面HNa2と接続する。
上述した実施形態並びに変形例1及び2では、液体吐出ヘッド1、液体吐出ヘッド1A、または、液体吐出ヘッド1Bを搭載した無端ベルト922を、Y軸方向に往復同させるシリアル方式の液体吐出装置100を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。液体吐出装置は、複数のノズルNが、媒体PPの全幅に亘り分布する、ライン方式の液体吐出装置であってもよい。
上述した実施形態及び変形例1乃至3では、圧力室CBの内部に圧力を付与するエネルギー変換素子として、電気エネルギーを運動エネルギーに変換する圧電素子PZを例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。圧力室CBの内部に圧力を付与するエネルギー変換素子としては、例えば、電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、加熱により圧力室CBの内部に気泡を発生させて、圧力室CBの内部の圧力を変動させる発熱素子を採用してもよい。発熱素子は、例えば、駆動信号Comの供給により発熱体が発熱する素子であってもよい。
上述した実施形態及び変形例1乃至4で例示した液体吐出装置は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置及びコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、本発明の液体吐出装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を吐出する液体吐出装置は、液晶表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を吐出する液体吐出装置は、配線基板の配線及び電極を形成する製造装置として利用される。
Claims (16)
- 第1方向に延在し、液体に圧力を付与する第1圧力室と、
前記第1方向に延在し、液体に圧力を付与する第2圧力室と、
前記第1方向に延在し、液体を吐出するノズルに連通するノズル流路と、
前記第1方向と交差する第2方向に延在し、前記第1圧力室及び前記ノズル流路を連通する第1連通流路と、
前記第2方向に延在し、前記第2圧力室及び前記ノズル流路を連通する第2連通流路と、
を備え、
前記ノズル流路の壁面は、
前記第1方向に延在し、前記ノズルが設けられた第1壁面と、
前記第1方向に延在し、前記第1壁面とは反対側の第2壁面と、を含み、
前記第1連通流路の壁面は、
前記第2方向に延在し、前記第1方向において前記ノズルから最も遠い第3壁面と、
前記第2方向に延在し、前記第3壁面とは反対側の第4壁面と、を含み、
前記第2壁面と前記第4壁面の間には、
前記第1方向及び前記第2方向の間の第3方向に延在する第5壁面が設けられ、
前記第5壁面は、一端が前記第2壁面に接続され、他端が前記第4壁面に接続される、
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 前記第5壁面の前記第1方向の長さは、前記第4壁面の前記第1方向の長さよりも短い、
ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。 - 第1方向に延在し、液体に圧力を付与する第1圧力室と、
前記第1方向に延在し、液体に圧力を付与する第2圧力室と、
前記第1方向に延在し、液体を吐出するノズルに連通するノズル流路と、
前記第1方向と交差する第2方向に延在し、前記第1圧力室及び前記ノズル流路を連通する第1連通流路と、
前記第2方向に延在し、前記第2圧力室及び前記ノズル流路を連通する第2連通流路と、
を備え、
前記ノズル流路の壁面は、
前記第1方向に延在し、前記ノズルが設けられた第1壁面と、
前記第1方向に延在し、前記第1壁面とは反対側の第2壁面と、を含み、
前記第1連通流路の壁面は、
前記第2方向に延在し、前記第1方向において前記ノズルから最も遠い第3壁面と、
前記第2方向に延在し、前記第3壁面とは反対側の第4壁面と、を含み、
前記第2壁面と前記第4壁面の間には、
前記第1方向及び前記第2方向の間の第3方向に延在する第5壁面が設けられ、
前記第5壁面の前記第1方向の長さは、前記第4壁面の前記第1方向の長さよりも短い、
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 前記第2壁面の法線方向と、前記第5壁面の法線方向とのなす角度は、20度よりも大きく80度よりも小さい、
ことを特徴とする、請求項1乃至3のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第4壁面の法線方向と、前記第5壁面の法線方向とのなす角度は、10度よりも大きく70度よりも小さい、
ことを特徴とする、請求項1乃至4のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第1壁面は、前記第3壁面と接続する、
ことを特徴とする、請求項1乃至5のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第1圧力室の壁面は、
前記第1方向に延在する第6壁面を含み、
前記第3壁面は、前記第6壁面と接続する、
ことを特徴とする、請求項1乃至6のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第2連通流路の壁面は、
前記第2方向に延在し、前記第1方向において前記ノズルから最も遠い第7壁面と、
前記第2方向に延在し、前記第7壁面とは反対側の第8壁面と、を含み、
前記第2壁面と前記第8壁面の間には、
前記第1方向の反対方向及び前記第2方向の間の第4方向に延在する第9壁面が設けられる、
ことを特徴とする、請求項1乃至7のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第3方向と前記第2方向のなす角度は、
前記第4方向と前記第2方向のなす角度と略同じである、
ことを特徴とする、請求項8に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第1圧力室に連通し、前記第1圧力室に液体を供給する供給流路と、
前記第2圧力室に連通し、前記第2圧力室から液体が排出される排出流路と、
を備える、
ことを特徴とする、請求項1乃至9のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第2圧力室に連通し、前記第2圧力室に液体を供給する供給流路と、
前記第1圧力室に連通し、前記第1圧力室から液体が排出される排出流路と、
を備える、
ことを特徴とする、請求項1乃至9のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第1圧力室、及び、前記第2圧力室が設けられた圧力室基板と、
前記ノズル流路、前記第1連通流路、及び、前記第2連通流路が設けられた連通板と、
前記ノズルが設けられたノズル基板と、
を備える、
ことを特徴とする、請求項1乃至11のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記ノズルは、
前記ノズル流路の略中央において、前記ノズル流路に連通する、
ことを特徴とする、請求項1乃至12のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 第1駆動信号の供給に応じて、前記第1圧力室内の液体に圧力を付与する第1素子と、
第2駆動信号の供給に応じて、前記第2圧力室内の液体に圧力を付与する第2素子と、
を備える、
ことを特徴とする、請求項1乃至13のうち何れか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第1駆動信号の波形と、
前記第2駆動信号の波形とは、略同じである、
ことを特徴とする、請求項14に記載の液体吐出ヘッド。 - 請求項1乃至15の何れか1項に記載の液体吐出ヘッドを備え、当該液体吐出ヘッドから液体を吐出させる、
ことを特徴とする液体吐出装置。
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