JPWO2017073668A1 - 液体吐出ヘッド、および記録装置 - Google Patents

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Abstract

液体吐出ヘッドにおいて、第1流路部材の吐出ユニットは、吐出孔、吐出孔に接続されている加圧室、加圧室と第1共通流路とをそれぞれ接続している第1個別流路および第2個別流路、ならびに加圧室と第2共通流路とを接続している第3個別流路を備えている。第1共通流路は、流路方向において、複数の第1部位と、複数の第1部位の間にそれぞれ位置しており、それぞれ前後の第1部位よりも断面積が小さい複数の第2部位とを備えている。吐出ユニットそれぞれにおいて、第1個別流路および第2個別流路は、第1共通流路の、少なくとも1つの第2部位を挟んだ2位置にそれぞれ接続されている。

Description

本開示は、液体吐出ヘッド、および記録装置に関する。
従来、印刷用ヘッドとして、例えば、液体を記録媒体上に吐出することによって、各種の印刷を行なう液体吐出ヘッドが知られている。液体吐出ヘッドは、液体が流れる流路が形成された流路部材を有している。流路部材は、共通流路と、共通流路に接続された複数の吐出ユニットとを有している。各吐出ユニットは、共通流路と接続された個別流路と、個別流路に接続された加圧室と、加圧室に接続された吐出孔とを有している。加圧室が加圧されることによって液体が吐出孔から吐出される。加圧室への液体の供給は共通流路からなされる。また、加圧室の液体を共通流路へ回収して液体を循環させる技術も知られている。共通流路および個別流路の構成としては、種々のものが提案されている。
例えば、特許文献1では、液体の供給用と回収用とを兼ねる1本の兼用共通流路と、これに接続された複数の吐出ユニットとが設けられた態様が開示されている。この態様において、各吐出ユニットは、兼用共通流路と加圧室とを接続しており、加圧室への液体の供給に利用される1本の供給用個別流路と、兼用共通流路と加圧室とを接続しており、加圧室からの液体の回収に利用される1本の回収用個別流路を有している。
特開2013−71293号公報
本開示の液体吐出ヘッドにおける一実施形態は、互いに並列に延びている第1共通流路および第2共通流路、ならびにこれらに沿って配列された複数の吐出ユニットを備えており、複数の前記吐出ユニットそれぞれが、吐出孔、前記吐出孔に接続されている加圧室、前記加圧室と前記第1共通流路とをそれぞれ接続している第1流路および第2流路、ならびに前記加圧室と前記第2共通流路とを接続している第3流路を備えている流路部材と、複数の前記加圧室をそれぞれ加圧する複数の加圧部と、を備えており、前記第1流路の前記第1共通流路側の開口である第1開口と、前記第2流路の前記第1共通流路側の開口である第2開口とは、前記第1共通流路の流路方向に、前記第1開口の位置における前記第1共通流路の幅の長さ以上離れて配置されている。
本開示の液体吐出ヘッドにおける一実施形態は、互いに並列に延びている第1共通流路および第2共通流路、ならびにこれらに沿って配列された複数の吐出ユニットを備えており、複数の前記吐出ユニットそれぞれが、吐出孔、前記吐出孔に接続されている加圧室、前記加圧室と前記第1共通流路とをそれぞれ接続している第1流路および第2流路、ならびに前記加圧室と前記第2共通流路とを接続している第3流路を備えている流路部材と、複数の前記加圧室をそれぞれ加圧する複数の加圧部と、を備えており、前記第1流路の前記第1共通流路側の開口である第1開口と、前記第2流路の前記第1共通流路側の開口である第2開口との成す角度は、135度以下である。
本開示の液体吐出ヘッドにおける一実施形態は、互いに並列に延びている第1共通流路および第2共通流路、ならびにこれらに沿って配列された複数の吐出ユニットを備えており、複数の前記吐出ユニットそれぞれが、吐出孔、前記吐出孔に接続されている加圧室、前記加圧室と前記第1共通流路とをそれぞれ接続している第1流路および第2流路、ならびに前記加圧室と前記第2共通流路とを接続している第3流路を備えている流路部材と、複数の前記加圧室をそれぞれ加圧する複数の加圧部と、を備えており、前記第1共通流路は、流路方向において、複数の第1部位と、複数の前記第1部位の間にそれぞれ位置しており、それぞれ前後の前記第1部位よりも断面積が小さい複数の第2部位とを備えており、複数の前記吐出ユニットそれぞれにおいて、前記第1流路および前記第2流路は、前記第1共通流路の、少なくとも1つの前記第2部位を挟んだ2位置にそれぞれ接続されている。
本開示の記録装置における一実施形態は、上記の液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドを制御する制御部と、を備えている。
(a)は第1の実施形態に係る液体吐出ヘッドを含む記録装置を概略的に示す側面図、(b)は第1の実施形態に係る液体吐出ヘッドを含む記録装置を概略的に示す平面図である。 第1の実施形態に係る液体吐出ヘッドの分解斜視図である。 (a)は図2の液体吐出ヘッドの斜視図、(b)は図2の液体吐出ヘッドの断面図である。 (a)はヘッド本体の分解斜視図、(b)は第2流路部材の下面から見た斜視図である。 (a)は第2流路部材の一部を透過して見たヘッド本体の平面図、(b)は第2流路部材を透過して見たヘッド本体の平面図である。 図5の一部を拡大して示す平面図である。 (a)は吐出ユニットの斜視図、(b)は吐出ユニットの平面図、(c)は吐出ユニット上の電極を示す平面図である。 (a)は図7(b)のVIIIa−VIIIa線断面図、(b)は図7(b)のVIIIb−VIIIb線断面図である。 液体吐出ユニットの内部の流体の流れを示す概念図である。 第1流路部材を形成するプレートの一部を拡大して示す斜視図である。 第1流路部材の流路の一部を示す平面図である。 一の吐出ユニットについてのみ第1〜第3個別流路と第1および第2共通流路との位置関係を示す平面図である。 複数の第1個別流路と第1共通流路との位置関係を示す平面図である。 複数の第2個別流路と第1共通流路との位置関係を示す平面図である。 複数の第3個別流路と第2共通流路との位置関係を示す平面図である。 (a)は第2実施形態に係る吐出ユニットの斜視図、(b)は第2実施形態に係る液体吐出ユニットの内部の流体の流れを示す概念図である。 第3実施形態に係る流路の一部を示す平面図である。
<第1の実施形態>
(プリンタの全体構成)
図1を用いて、第1の実施形態に係る液体吐出ヘッド2を含むカラーインクジェットプリンタ1(以下、プリンタ1と称する)について説明する。
プリンタ1は、記録媒体Pを搬送ローラ74aから搬送ローラ74bへと搬送することにより、記録媒体Pを液体吐出ヘッド2に対して相対的に移動させる。制御部76は、画像や文字のデータに基づいて、液体吐出ヘッド2を制御して、記録媒体Pに向けて液体を吐出させ、記録媒体Pに液滴を着弾させて、記録媒体Pに印刷を行なう。
本実施形態では、液体吐出ヘッド2はプリンタ1に対して固定されており、プリンタ1はいわゆるラインプリンタとなっている。記録装置の他の実施形態としては、いわゆるシリアルプリンタが挙げられる。
プリンタ1には、記録媒体Pとほぼ平行になるように平板状のヘッド搭載フレーム70が固定されている。ヘッド搭載フレーム70には20個の孔(不図示)が設けられており、20個の液体吐出ヘッド2がそれぞれの孔に搭載されている。5つの液体吐出ヘッド2は、1つのヘッド群72を構成しており、プリンタ1は、4つのヘッド群72を有している。
液体吐出ヘッド2は、図1(b)に示すように細長い長尺形状をなしている。1つのヘッド群72内において、3つの液体吐出ヘッド2は、記録媒体Pの搬送方向に交差する方向に沿って並んでおり、他の2つの液体吐出ヘッド2は搬送方向に沿ってずれた位置で、3つの液体吐出ヘッド2の間にそれぞれ一つずつ並んでいる。隣り合う液体吐出ヘッド2は、各液体吐出ヘッド2で印刷可能な範囲が、記録媒体Pの幅方向に繋がるように、あるいは端が重複するように配置されており、記録媒体Pの幅方向に隙間のない印刷が可能になっている。
4つのヘッド群72は、記録媒体Pの搬送方向に沿って配置されている。各液体吐出ヘッド2には、図示しない液体タンクからインクが供給される。1つのヘッド群72に属する液体吐出ヘッド2には、同じ色のインクが供給されるようになっており、4つのヘッド群で4色のインクを印刷している。各ヘッド群72から吐出されるインクの色は、例えば、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、シアン(C)およびブラック(K)である。
なお、プリンタ1に搭載される液体吐出ヘッド2の個数は、単色で、1つの液体吐出ヘッド2で印刷可能な範囲を印刷するのなら1つでもよい。ヘッド群72に含まれる液体吐出ヘッド2の個数、あるいはヘッド群72の個数は、印刷する対象や印刷条件により適宜変更できる。例えば、さらに多色の印刷をするためにヘッド群72の個数を増やしてもよい。また、同色で印刷するヘッド群72を複数配置して、搬送方向に交互に印刷することで、印刷速度、すなわち搬送速度を速くすることができる。また、同色で印刷するヘッド群72を複数準備して、搬送方向と交差する方向にずらして配置して、記録媒体Pの幅方向の解像度を高くしてもよい。
さらに、色の付いたインクを印刷する以外に、記録媒体Pの表面処理をするために、コーティング剤などの液体を印刷してもよい。
プリンタ1は、記録媒体Pに印刷を行なう。記録媒体Pは、搬送ローラ74aに巻き取られた状態になっており、2つの搬送ローラ74cの間を通った後、ヘッド搭載フレーム70に搭載されている液体吐出ヘッド2の下側を通る。その後2つの搬送ローラ74dの間を通り、最終的に搬送ローラ74bに回収される。
記録媒体Pとしては、印刷用紙以外に、布などでもよい。また、プリンタ1を、記録媒体Pの代わりに搬送ベルトを搬送する形態にし、記録媒体は、ロール状のもの以外に、搬送ベルト上に置かれた、枚葉紙、裁断された布、木材、あるいはタイルなどであってもよい。さらに、液体吐出ヘッド2から導電性の粒子を含む液体を吐出するようにして、電子機器の配線パターンなどを印刷してもよい。またさらに、液体吐出ヘッド2から反応容器などに向けて所定量の液体の化学薬剤や、化学薬剤を含んだ液体を吐出させて、反応させるなどして、化学薬品を作製してもよい。
また、プリンタ1に、位置センサ、速度センサ、温度センサなどを取り付け、制御部76が、各センサからの情報から分かるプリンタ1各部の状態に応じて、プリンタ1の各部を制御してもよい。特に、液体吐出ヘッド2から吐出される液体の吐出特性(吐出量や吐出速度など)が外部の影響を受けるようであれば、液体吐出ヘッド2の温度や液体タンクの液体の温度、液体タンクの液体が液体吐出ヘッド2に加えている圧力に応じて、液体吐出ヘッド2において液体を吐出させる駆動信号を変えるようにしてもよい。
(液体吐出ヘッドの全体構成)
次に、図2〜10を用いて第1の実施形態に係る液体吐出ヘッド2について説明する。なお、図5,6では図面を分かりやすくするために、他のものの下方にあって破線で描くべき流路などを実線で描いている。また、図5(a)では、第2流路部材6の一部を透過して示しており、図5(b)では、第2流路部材6の全部を透過して示している。また、図9においては、従来の液体の流れを破線で示し、吐出ユニット15の液体の流れを実線で示し、第2個別流路14から供給された液体の流れを長破線で示している。
なお、図面には、第1方向D1、第2方向D2、第3方向D3、第4方向D4、第5方向D5、および第6方向D6を図示している。第1方向D1は、第1共通流路20および第2共通流路24の延びる方向の一方側であり、第4方向D4は、第1共通流路20および第2共通流路24の延びる方向の他方側である。第2方向D2は、第1統合流路22および第2統合流路26の延びる方向の一方側であり、第5方向D5は、第1統合流路22および第2統合流路26の延びる方向の他方側である。第3方向D3は、第1統合流路22および第2統合流路26の延びる方向に直交する方向の一方側であり、第6方向D6は、第1統合流路22および第2統合流路26の延びる方向に直交する方向の他方側である。
液体吐出ヘッド2においては、第1流路の一例として第1個別流路12、第2流路の一例として第2個別流路14、第3流路の一例として第3個別流路16を用いて説明する。
図2に示すように、液体吐出ヘッド2は、ヘッド本体2aと、筐体50と、放熱板52と、配線基板54と、押圧部材56と、弾性部材58と、信号伝達部60と、ドライバIC(Integrated Circuit)62とを備えている。なお、液体吐出ヘッド2は、ヘッド本体2aを備えていればよく、筐体50、放熱板52、配線基板54、押圧部材56、弾性部材58、信号伝達部60、およびドライバIC62は必ずしも備えていなくてもよい。
液体吐出ヘッド2は、ヘッド本体2aから信号伝達部60が引き出されており、信号伝達部60は、ヘッド本体2aと配線基板54とを電気的に接続している。信号伝達部60は、例えば、フレキシブル配線基板である。信号伝達部60には、液体吐出ヘッド2の駆動を制御するドライバIC62が設けられている。ドライバIC62は、弾性部材58を介して押圧部材56により放熱板52に押圧されている。なお、配線基板54を支持する支持部材の図示は省略している。
放熱板52は、金属あるいは合金により形成することができ、ドライバIC62の熱を外部に放熱するために設けられている。放熱板52は、螺子あるいは接着剤により筐体50に接合されている。
筐体50は、ヘッド本体2a上に載置されており、筐体50と放熱板52とにより、液体吐出ヘッド2を構成する各部材を覆っている。筐体50は、開口50a,50b,50cと、断熱部50dとを備えている。開口50aは、第3方向D3および第6方向D6に対向するようにそれぞれ設けられており、放熱板52が配置される。開口50bは、下方に向けて開口しており、開口50bを介して配線基板54および押圧部材56が筐体50の内部に配置される。開口50cは、上方に向けて開口しており、配線基板54に設けられたコネクタ(不図示)が収容される。
断熱部50dは、第2方向D2から第5方向D5に延びるように設けられており、放熱板52とヘッド本体2aとの間に配置されている。それにより、放熱板52に放熱された熱が、ヘッド本体2aに伝熱する可能性を低減することができる。筐体50は、金属、合金、あるいは樹脂により形成することができる。
(ヘッド本体の全体構成)
図4(a)に示すように、ヘッド本体2aは、第2方向D2から第5方向D5に向けて長い平板形状をなしており、第1流路部材4と、第2流路部材6と、圧電アクチュエータ基板40とを有している。ヘッド本体2aは、第1流路部材4上に、圧電アクチュエータ基板40と第2流路部材6とが設けられている。圧電アクチュエータ基板40は、図4(a)に示す破線の領域に載置される。圧電アクチュエータ基板40は、第1流路部材4に設けられた複数の加圧室10(図8参照)を加圧するために設けられており、複数の変位素子48(図8参照)を有している。
(流路部材の全体構成)
第1流路部材4は、内部に流路が形成されており、第2流路部材6から供給された液体を吐出孔8(図8参照)まで導いている。第1流路部材4は、一方の主面が加圧室面4−1を形成しており、加圧室面4−1に開口20a,24a,28c,28dが形成されている。開口20aは、第2方向D2から第5方向D5に沿って配列されており、加圧室面4−1の第3方向D3における端部に配置されている。開口24aは、第2方向D2から第5方向D5に沿って配列されており、加圧室面4−1の第6方向D6における端部に配置されている。開口28cは、開口20aよりも第2方向D2および第5方向D5における外側に設けられている。開口28dは、開口24aよりも第2方向D2および第5方向D5における外側に設けられている。
第2流路部材6は、内部に流路が形成されており、液体タンクから供給された液体を第1流路部材4まで導いている。第2流路部材6は、第1流路部材4の加圧室面4a−1の外周部上に設けられており、圧電アクチュエータ基板40の載置領域の外側にて、接着剤(不図示)を介して、第1流路部材4と接合されている。
(第2流路部材(統合流路))
第2流路部材6は、図4,5に示すように、貫通孔6aと、開口6b,6c,6d,22a,26aとが形成されている。貫通孔6aは、第2方向D2から第5方向D5に延びるように形成されており、圧電アクチュエータ基板40の載置領域よりも外側に配置されている。貫通孔6aには、信号伝達部60が挿通されている。
開口6bは、第2流路部材6の上面に設けられており、第2流路部材の第2方向D2における端部に配置されている。開口6bは、液体タンクから第2流路部材6に液体を供給している。開口6cは、第2流路部材6の上面に設けられており、第2流路部材の第5方向D5における端部に配置されている。開口6cは、第2流路部材6から液体タンクに液体を回収している。開口6dは、第2流路部材6の下面に設けられており、開口6dにより形成された空間に圧電アクチュエータ基板40が配置されている。
開口22aは、第2流路部材6の下面に設けられており、第2方向D2から第5方向D5に向けて延びるように設けられている。開口22aは、第2流路部材6の第3方向D3における端部に形成され、貫通孔6aよりも第3方向D3側に設けられている。
開口22aは、開口6bと連通しており、開口22aが第1流路部材4により封止されることにより、第1統合流路22を形成している。第1統合流路22は、第2方向D2から第5方向D5に延びるように形成されており、第1流路部材4の開口20aおよび開口28cに液体を供給する。
開口26aは、第2流路部材6の下面に設けられており、第2方向D2から第5方向D5に向けて延びるように設けられている。開口26aは、第2流路部材6の第6方向D6における端部に形成され、貫通孔6aよりも第6方向D6側に設けられている。
開口26aは、開口6cと連通しており、開口26aが第1流路部材4により封止されることにより、第2統合流路26を形成している。第2統合流路26は、第2方向D2から第5方向D5に延びるように形成されており、第1流路部材4の開口24aおよび開口28dから液体を回収する。
以上の構成により、第2流路部材6においては、液体タンクから開口6bに供給された液体は、第1統合流路22に供給され、開口22aを介して第1共通流路20に流れ込み第1流路部材4に液体が供給される。そして、第2共通流路24により回収された液体は、開口26aを介して第2統合流路26に流れ込み、開口6cを介して外部へ液体が回収される。なお、第2流路部材6は、必ずしも設けなくてもよい。
(第1流路部材(共通流路および吐出ユニット))
図5〜8に示すように、第1流路部材4は、複数のプレート4a〜4mが積層されて形成されており、加圧室面4−1と、吐出孔面4−2を有している。加圧室面4−1上には、圧電アクチュエータ基板40が裁置されており、吐出孔面4−2に開口した吐出孔8から、液体が吐出される。複数のプレート4a〜4mは、金属、合金、あるいは樹脂により形成することができる。なお、第1流路部材4は、複数のプレート4a〜4mを積層せずに、樹脂により一体形成してもよい。
第1流路部材4は、複数の第1共通流路20と、複数の第2共通流路24と、複数の端部流路28と、複数の吐出ユニット15と、複数のダミー吐出ユニット17とが形成されており、加圧室面4−1に開口20a,24aとが形成されている。
第1共通流路20は、第1方向D1から第4方向D4に延びるように設けられており、開口20aと連通するように形成されている。また、第1共通流路20は、第2方向D2から第5方向D5に向けて、複数配列されている。
第2共通流路24は、第4方向D4から第1方向D1に延びるように設けられており、開口24aと連通するように形成されている。また、第2共通流路24は、第2方向D2から第5方向D5に向けて、複数配列されており、隣り合う第1共通流路20同士の間に配置されている。そのため、第1共通流路20および第2共通流路24は、第2方向D2から第5方向D5に向けて、互いに交互に配置されている。
第1流路部材4には、第2共通流路24に面してダンパ室32(図8(b))が設けられている。すなわち、ダンパ室32は、ダンパ30を介して第2共通流路24に面して配置されている。ダンパ30は、第1ダンパ30aと、第2ダンパ30bとを有している。ダンパ室32は、第1ダンパ室32aと、第2ダンパ室32bとを有している。第1ダンパ室32aは、第1ダンパ30aを介して第2共通流路24の上に設けられている。第2ダンパ室32bは、第2ダンパ30bを介して第2共通流路24の下に設けられている。このように、ダンパ30を有することにより、第2共通流路24に侵入した圧力波を減衰させることができる。
端部流路28は、第1流路部材4の第2方向D2の端部、および第5方向D5の端部に形成されている。端部流路28は、幅広部28aと、狭窄部28bと、開口28c,28dとを有している。開口28cから供給された液体は、幅広部28a、狭窄部28b、幅広部28aおよび開口28dをこの順に流れることにより、端部流路28を流れることとなる。それにより、端部流路28に液体が存在するとともに、端部流路28を液体が流れることとなり、端部流路28の温度が液体により均一化される。それゆえ、第1流路部材4は、第2方向D2の端部および第5方向D5の端部から放熱される可能性が低減することとなる。また、第2方向D2の端部に端部流路28を配置することで、第2統合流路26における、第2方向D2の端に位置する開口24a付近の流速が速まり、液体に含まれる顔料等の沈降を抑制できる。同様に、第5方向D5の端部に端部流路28を配置することで、第1統合流路22における、第2方向D2の端に位置する開口20a付近の流速が速まり、液体に含まれる顔料等の沈降を抑制できる。
(吐出ユニットの形状)
吐出ユニット15は、図7(a)に示すように、吐出孔8と、加圧室10と、第1個別流路12と、第2個別流路14と、第3個別流路16とを有している。吐出ユニット15は、隣り合う第1共通流路20と第2共通流路24との間に設けられており、第1流路部材4の平面方向にマトリクス状に形成されている。吐出ユニット15は、吐出ユニット列15aと、吐出ユニット行15bとを有している。吐出ユニット列15aは、第1方向D1から第4方向D4に向けて配列されている。吐出ユニット行15bは、第2方向D2から第5方向D5に向けて配列されている。
また、加圧室10は、加圧室列10cと、加圧室行10dとを有している。吐出孔列8aおよび加圧室列10cも同様に、第1方向D1から第4方向D4に向けて配列されている。また、吐出孔行8bおよび加圧室行10dも同様に、第2方向D2から第5方向D5に向けて配列されている。なお、1行の吐出孔行8bは、2行の加圧室行10dに属する加圧室10に繋がっている吐出孔8により構成されている。
第1方向D1および第4方向D4と、第2方向D2および第5方向D5とが成す角度は直角からずれている。このため、第1方向D1に沿って配置されている吐出孔列8aに属する吐出孔8同士は、その直角からのずれの分、第2方向D2にずれて配置される。そして、吐出孔列8aが第2方向D2に並んで配置されるので、異なる吐出孔列8aに属する吐出孔8は、その分、第2方向D2にずれて配置される。これらが合わさって、第1流路部材4の吐出孔8は、第2方向D2に一定間隔で並んで配置されている。これにより、吐出した液体により形成される画素で所定の範囲を埋めるように印刷ができる。
図6において、吐出孔8を第3方向D3および第6方向D6に投影すると、仮想直線Rの範囲に32個の吐出孔8が投影され、仮想直線R内で各吐出孔8は360dpiの間隔に並ぶ。これにより、仮想直線Rに直交する方向に記録媒体Pを搬送して印刷すれば、360dpiの解像度で印刷できる。
ダミー吐出ユニット17(ダミー加圧室11)は、最も第2方向D2側に位置する第1共通流路20と、最も第2方向D2側に位置する第2共通流路24との間に設けられている。また、ダミー吐出ユニット17は、最も第5方向D5側に位置する第1共通流路20と、最も第5方向D5側に位置する第2共通流路24との間にも設けられている。ダミー吐出ユニット17は、最も第2方向D2または第5方向D5側に位置する吐出ユニット列15aの吐出を安定するために設けられている。
吐出ユニット15は、図7(a)に示すように、吐出孔8と、加圧室10と、第1個別流路12と、第2個別流路14と、第3個別流路16とを有している。液体吐出ヘッド2では、第1個別流路12および第2個別流路14から加圧室10へ液体を供給し、第3個別流路16が加圧室10から液体を回収している。
加圧室10は、加圧室本体10aと部分流路10bとを有している。加圧室本体10aは、平面視して、円形状をなしており、加圧室本体10aの中心から下方に向けて部分流路10bが延びている。加圧室本体10aは、加圧室本体10a上に設けられた変位素子48から圧力を受けることにより、部分流路10b中の液体に圧力を加えるように構成されている。
加圧室本体10aは、直円柱形状であり、平面形状は円形状をなしている。平面形状が円形状であることにより、変位量、および変位により生じる加圧室10の体積変化を大きくすることができる。部分流路10bは、直径が加圧室本体10aより小さい直円柱形状であり、平面形状は円形状である。また、部分流路10bは、加圧室面4−1から見たときに、加圧室本体10a内に納まる位置に配置されている。
なお、部分流路10bは、吐出孔8側に向かって断面積の小さくなる円錐形状あるいは台形円錐形状であってもよい。それにより、第1共通流路20および第2共通流路24の幅を大きくでき、液体の供給および排出を安定化できる。
加圧室10は、第1共通流路20の両側に沿って配置されており、片側1列ずつ、合計2列の加圧室列10cを構成している。第1共通流路20とその両側に並んでいる加圧室10とは、第1個別流路12および第2個別流路14を介して接続されている。
また、加圧室10は、第2共通流路24の両側に沿って配置されており、片側1列ずつ、合計2列の加圧室列10cを構成している。第2共通流路24とその両側に並んでいる加圧室10とは、第3個別流路16を介して接続されている。
第1個別流路12は、第1共通流路20と加圧室本体10aとを接続している。第1個別流路12は、第1共通流路20の上面から上方へ向けて延びた後、第5方向D5に向けて延び、第4方向D4に向けて延びた後、再び上方へ向けて延びて加圧室本体10aの下面に接続されている。
第2個別流路14は、第1共通流路20と部分流路10bとを接続している。第2個別流路14は、第1共通流路20の下面から第5方向D5へ向けて延び、第1方向D1に向けて延びた後、部分流路10bの側面に接続されている。
第3個別流路16は、第2共通流路24と部分流路10bとを接続している。第3個別流路16は、第2共通流路24の側面から第2方向D2に向けて延び、第4方向D4に向けて延びた後、部分流路10bの側面に接続されている。第3個別流路16の流路抵抗は、第2個別流路14の流路抵抗よりも小さく構成されている。
以上のような構成により、第1流路部材4においては、開口20aを介して第1共通流路20に供給された液体は、第1個別流路12および第2個別流路14を介して加圧室10に流れ込み、一部の液体は吐出孔8から吐出される。そして、残りの液体は、加圧室10から、第3個別流路16を介して第2共通流路24に流れ込み、開口24aを介して、第1流路部材4から第2流路部材6に排出される。
(圧電アクチュエータ)
第1流路部材4の上面には、変位素子48を含む圧電アクチュエータ基板40が接合されており、各変位素子48が加圧室10上に位置するように配置されている。圧電アクチュエータ基板40は、加圧室10によって形成された加圧室群と略同一の形状の領域を占有している。また、各加圧室10の開口は、第1流路部材4の加圧室面4−1に圧電アクチュエータ基板40が接合されることで閉塞される。
圧電アクチュエータ基板40は、圧電体である2枚の圧電セラミック層40a、40bからなる積層構造を有している。これらの圧電セラミック層40a、40bはそれぞれ20μm程度の厚さを有している。圧電セラミック層40a、40bのいずれの層も複数の加圧室10を跨ぐように延在している。
これらの圧電セラミック層40a、40bは、例えば、強誘電性を有する、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系、NaNbO系、BaTiO系、(BiNa)NbO系、BiNaNb15系などのセラミックス材料からなる。なお、圧電セラミック層40bは、振動板として働いており、必ずしも圧電体である必要はなく、代わりに、圧電体でない他のセラミック層や金属板を用いてもよい。
圧電アクチュエータ基板40には、共通電極42と、個別電極44と、接続電極46とが形成されている。共通電極42は、圧電セラミック層40aと圧電セラミック層40bとの間の領域に面方向のほぼ全面にわたって形成されている。そして、個別電極44は、圧電アクチュエータ基板40の上面における加圧室10と対向する位置に配置されている。
圧電セラミック層40aの個別電極44と共通電極42とに挟まれている部分は、厚さ方向に分極されており、個別電極44に電圧を印加すると変位する、ユニモルフ構造の変位素子48となっている。そのため、圧電アクチュエータ基板40は、複数の変位素子48を有している。
共通電極42は、Ag−Pd系などの金属材料により形成することができ、共通電極42の厚さは2μm程度とすることができる。共通電極42は、圧電セラミック層40a上に共通電極用表面電極(不図示)を有しており、共通電極用表面電極が、圧電セラミック層40aを貫通して形成されたビアホールを介して共通電極42と繋がっており、接地され、グランド電位に保持されている。
個別電極44は、Au系などの金属材料により形成されており、個別電極本体44aと、引出電極44bとを有している。図7(c)に示すように、個別電極本体44aは、平面視して、ほぼ円形状に形成されており、加圧室本体10aよりも小さく形成されている。引出電極44bは、個別電極本体44aから引き出されており、引き出された引出電極44b上に接続電極46が形成されている。
接続電極46は、例えばガラスフリットを含む銀−パラジウムからなり、厚さが15μm程度で凸状に形成されている。接続電極46は、信号伝達部60に設けられた電極と電気的に接合されている。
(吐出動作)
続いて、液体の吐出動作について、説明する。制御部76からの制御でドライバIC62などを介して、個別電極44に供給される駆動信号により、変位素子48が変位する。駆動方法としては、いわゆる引き打ち駆動を用いることができる。
図9,10を用いて液体吐出ヘッド2の吐出ユニット15を詳細に説明する。なお、図9では、実際の液体の流れを実線で示し、従来の液体の流れを破線で示し、第2個別流路14から供給された液体の流れを長破線で示している。
吐出ユニット15は、吐出孔8と、加圧室10と、第1個別流路12と、第2個別流路14と、第3個別流路16とを備えている。第1個別流路12および第2個別流路14は、第1共通流路20(図8参照)に接続されており、第3個別流路16は、第2共通流路24に接続されている。そのため、吐出ユニット15は、第1個別流路12および第2個別流路14から液体が供給され、第3個別流路16により、吐出されなかった液体が回収されている。
第1個別流路12は、加圧室本体10aの第1方向D1側に接続されている。第2個別流路14は、部分流路10bの第4方向D4側に接続されている。第3個別流路16は、部分流路10bの第1方向D1側に接続されている。
第1個別流路12から供給された液体は、加圧室本体10aを通って部分流路10bを下方に向けて流れ、一部が吐出孔8から吐出される。吐出孔8から吐出されなかった液体は、第3個別流路16を介して、吐出ユニット15の外部に回収される。
第2個別流路14から供給された液体は、一部が吐出孔8から吐出される。吐出孔8から吐出されなかった液体は、部分流路10b内を上方へ向けて流れ、第3個別流路16を介して、吐出ユニット15の外部に回収される。
ここで、図9に示すように、第1個別流路12から供給された液体は、加圧室本体10a、および部分流路10bを流れて吐出孔8から吐出される。従来の吐出ユニットにおける液体の流れは破線で示すように、加圧室本体10aの中央部から吐出孔8に向けて一様に略直線状に流れている。
このような流れが生じると、部分流路10bのうち、第2個別流路14の出口と反対側に位置する領域80付近は液体が流れにくい構成となり、例えば、領域80付近に液体の滞留する領域が生じる可能性がある。
これに対して、第1流路部材4では、液体供給用の第1個別流路12および第2個別流路14が加圧室10の互いに異なる位置に接続されている。具体的には、例えば、第1個別流路12は加圧室本体10aに接続され、第2個別流路14は、部分流路10bに接続されている。
そのため、加圧室本体10aから吐出孔8へ供給される液体の流れに対して、第2個別流路14から部分流路10bへ供給された液体の流れを衝突させることができる。それにより、加圧室本体10aから吐出孔8へ供給される液体の流れが、一様に略直線状に流れることを抑制することができ、部分流路10b内に液体の滞留する領域が生じる可能性を低減することができる。
すなわち、加圧室本体10aから吐出孔8へ供給される液体の流れにより生じた液体の滞留点の位置が、加圧室本体10aから吐出孔8へ供給される液体の流れとの衝突により移動することになり、部分流路10b内に液体の滞留する領域が生じる可能性を低減することができる。
また、加圧室10には液体回収用の第3個別流路16が接続されている。具体的には、例えば、第3個別流路16は、部分流路10bに接続されている。そのため、第2個別流路14から第3個別流路16に向けて流れる液体の流れが、部分流路10bの内部を横断する構成となる。その結果、加圧室本体10aから吐出孔8へ供給される液体の流れを横切るように、第2個別流路14から第3個別流路16へ向けて流れる液体を流すことができる。それゆえ、さらに部分流路10b内に液体の滞留する領域が生じる可能性を低減することができる。
なお、第3個別流路16は、加圧室本体10aに接続されていてもよい。その場合においても、加圧室本体10aから吐出孔8へ供給される液体の流れに対して、第2個別流路14から供給された液体の流れを衝突させることができる。
(個別流路等の詳細)
また、第3個別流路16は、部分流路10bに接続されており、第2個別流路14よりも加圧室本体10a側に接続されている。そのため、吐出孔8から部分流路10bの内部に気泡が侵入した場合においても、気泡の浮力を利用して第3個別流路16に気泡を排出することができる。それにより、部分流路10b内に気泡が滞留することにより、液体への圧力伝幡に影響を与える可能性を低減することができる。
また、第2個別流路14は、部分流路10bの吐出孔8側に接続されている。それにより、吐出孔8近傍の液体の流速を早めることができ、液体に含まれる顔料等が沈降し、吐出孔8につまりが生じる可能性を低減することができる。
また、平面視したときに、第1個別流路12が加圧室本体10aの第1方向D1側に接続されており、第2個別流路14が部分流路10bの第4方向D4側に接続されている。
そのため、平面視したときに、吐出ユニット15には、第1方向D1および第4方向D4の両側から液体が供給されることとなる。そのため、供給された液体は、第1方向D1の速度成分、および第4方向D4の速度成分を有することとなる。それゆえ、加圧室10に供給された液体が、部分流路10bの内部の液体を撹拌することとなる。その結果、さらに部分流路10b内に、液体の滞留する領域が生じる可能性を低減することができる。
また、第3個別流路16が部分流路10bの第1方向D1側に接続されており、吐出孔8が部分流路10bの第4方向D4側に配置されている。それにより、部分流路10bの第1方向D1側にも液体を流すことができ、部分流路10bの内部に、液体の滞留する領域が生じる可能性を低減することができる。
なお、第3個別流路16が部分流路10bの第4方向D4側に接続され、吐出孔8が部分流路10bの第1方向D1側に配置されるように構成してもよい。その場合においても同様の効果を奏することができる。
また、図8に示すように、第3個別流路16が、第2共通流路24の加圧室本体10a側に接続されている。それにより、部分流路10bから排出された気泡を第2共通流路24の上面に沿って流すことができる。それにより、第2共通流路24から開口24a(図6参照)を介して気泡を外部に容易に排出することができる。
また、第3個別流路16の上面と、第2共通流路24の上面とが面一であることが好ましい。それにより、部分流路10bから排出された気泡は、第3個別流路16の上面、および第2共通流路24の上面に沿って流れることとなり、さらに容易に外部に排出することができる。
また、平面視したときに、第1個別流路12が、加圧室本体10aの第1方向D1側に接続されており、部分流路10bの面積重心が、加圧室本体10aの面積重心よりも第4方向D4側に位置している。すなわち、部分流路10bが、加圧室本体10aの第1個別流路12から遠い側に接続されている。
それにより、加圧室本体10aの第1方向D1側に供給された液体は、加圧室本体10aの全域に広がった後、部分流路10bに供給されることとなる。その結果、加圧室本体10aの内部に、液体の滞留する領域が生じる可能性を低減することができる。
また、平面視したときに、第2個別流路14と第3個別流路16との間に吐出孔8が配置されている。それにより、吐出孔8から液体が吐出された際に、加圧室本体10aから吐出孔8へ供給される液体の流れと、第2個別流路14から供給された液体の流れとが衝突する位置を移動させることができる。
すなわち、吐出孔8からの液体の吐出量は、印画される画像により異なることとなり、液体の吐出量の増減に伴って、部分流路10bの内部の液体の挙動が変化することとなる。そのため、液体の吐出量の増減により、加圧室本体10aから吐出孔8へ供給される液体の流れと、第2個別流路14から供給された液体の流れとが衝突する位置が移動することとなり、部分流路10bの内部に液体が滞留する領域が形成される可能性を低減することができる。
また、吐出孔8の面積重心が、部分流路10bの面積重心よりも第4方向D4側に位置している。それにより、部分流路10bに供給された液体は、部分流路10bの全域に広がった後、吐出孔8に供給されることとなり、部分流路10bの内部に液体の滞留する領域が生じる可能性を低減することができる。
ここで、液体吐出ヘッド2は、加圧室10が加圧されると、加圧室本体10aから吐出孔8まで圧力波が伝わることにより、吐出孔8から液体を吐出している。そのため、加圧室本体10aに生じた圧力波の一部が第2個別流路14に伝わることにより、第1共通流路20に圧力伝幡する可能性がある。同様に、加圧室本体10aに生じた圧力波の一部が第3個別流路16に伝わることにより、第2共通流路24に圧力伝幡する可能性がある。
そして、第1共通流路20および第2共通流路24に圧力伝幡が生じると、他の吐出ユニット15に接続された第2個別流路14および第3個別流路16を介して、他の吐出ユニット15の加圧室10に圧力伝幡が生じる可能性がある。それにより、流体クロストークが生じる可能性がある。
これに対して、液体吐出ヘッド2は、第3個別流路16の流路抵抗が、第2個別流路14の流路抵抗よりも低い構成を有している。それゆえ、加圧室10に圧力が加わると、加圧室本体10aに生じた圧力波の一部は、第2個別流路14よりも流路抵抗の低い第3個別流路16を通じて、第2共通流路24に圧力伝幡しやすくなり、第1共通流路20には圧力伝幡しにくい構成となる。
そして、第2共通流路24の上方に第1ダンパ室32aが配置され、第2共通流路24の下方に第2ダンパ室32bが配置されていることから、第2共通流路24の上方に第1ダンパ30aが形成され、第2共通流路24の下方に第2ダンパ30bが形成されることとなる。
それにより、第2共通流路24の内部で圧力を減衰させることができる。その結果、第2共通流路24から第3個別流路16に圧力が逆流することを抑えることができ、流体クロストークが生じる可能性を低減することができる。
また、第3個別流路16が、第2共通流路24の第1方向D1における側面に接続されている。言い換えると、第3個別流路16が、第2共通流路24の第1方向D1における側面から、第1方向D1に引き出された後、第5方向D5に引き出されており、部分流路10bの第2方向D2における側面に接続されている。
それゆえ、第3個別流路16を平面方向に引き出すことができ、第2共通流路24の上方および下方にダンパ室32を設けるスペースを確保することができる。その結果、第2共通流路24にて圧力を効率的に減衰させることができる。
第3個別流路16は、図10に示すように、プレート4fにより形成されている。プレート4fは、加圧室面4―1側の第1面4f−1と、吐出孔面4−2側の第2面4f−2とを有している。また、プレート4fは、第3個別流路16を形成する第1溝4f1と、第2共通流路24を形成する第2溝4f2と、第1共通流路20を形成する第3溝4f3とを有している。また、第1溝4f1と第2溝4f2との間には、隔壁5aが設けられている。隔壁5aは、第1溝4f1と第2溝4f2とを区切るために吐出ユニット15ごとに設けられている。プレート4fは、第2共通流路24を挟んで対向する隔壁5a同士を接続する接続部5bを有している。
第1溝4f1は、プレート4fを貫通しており、部分流路10bと第3個別流路16とを形成している。そのため、第1溝4f1は、プレート4fにマトリクス状に形成されている。第2溝4f2は、プレート4fを貫通しており、第2共通流路24を形成している。
プレート4fは、第2共通流路24を挟んで対向する隔壁5a同士を接続する接続部5bを有している。そのため、隔壁5aの剛性を高めることができ、隔壁5aに変形が生じる可能性を低減することができる。その結果、第1溝4f1の形状を安定させることができ、各吐出ユニット15の第3個別流路16の形状にばらつきが生じる可能性を低減することができる。それゆえ、各吐出ユニット15の吐出ばらつきを低減することができる。
また、接続部5bの厚みが、プレート4fの厚みよりも小さいこと好ましい。それにより、第2共通流路24の体積が小さくなることを抑制することができる。その結果、第2共通流路24の流路抵抗が小さくなることを抑制することができる。なお、接続部5bは、第2面4f−2(第1面4f−1でもよい)からハーフエッチングを行うことにより形成することができる。
また、第3個別流路16が、第2共通流路24の上端部側に接続されており、第1ダンパ室32aの容積が、第2ダンパ室32bの容積よりも大きい。そのため、第3個別流路16から伝幡した圧力波を、第1ダンパ30aにて減衰させることができる。
(圧力波の低減のための構成)
以上のように、本実施形態では、各吐出ユニット15の第1個別流路12および第2個別流路14は、すなわち、同一の加圧室10に接続されている液体供給用の2つの個別流路は、同一の第1共通流路20に接続されている。従って、加圧室10で生じた圧力波が、第1個別流路12、第1共通流路20および第2個別流路14の順で、またはその逆の順で、これらの流路を経由して加圧室10に戻ってくるおそれがある。そこで、本実施形態では、以下のような構成を採用している。
(各吐出ユニットにおける個別流路の離間距離)
第1個別流路12の第1共通流路20側の開口12aと、第2個別流路14の第1共通流路20側の開口14aとの、第1共通流路20の流路方向における距離をL0(図7(a)および図12参照)とする。なお、距離L0は、例えば、開口12aの中心および開口14aの中心を基準としてよい。
また、開口12aの位置における第1共通流路20の幅(径)をL1(図7(a)および図8(a)参照)とする。開口14aの位置における第1共通流路20の幅(径)をL2(図7(a)および図8(a)参照)とする。開口の位置における第1共通流路20の幅は、詳細には、開口と、当該開口が対向している第1共通流路20の内面との距離である。従って、ここでいう幅は、左右方向の長さとは限らない。
このとき、図7(a)に示されているように、例えば、L0はL1以上であり、および/またはL0はL2以上である。
加圧室10で生じた圧力波は、開口12aから第1共通流路20内へ3次元的に広がり、その後、第1共通流路20に沿って2方向に進んでいく。つまり、圧力波の減衰は、最初、3次元的に広がることで起きる。圧力波は、第1共通流路20の幅方向に全体に広がりきった後には、ほぼ1次元的にしか広がらなくなるので、減衰のし方が弱まる。すなわち、減衰が比較的急激に起こる開口12aから第1共通流路20の幅以上の離れた位置に開口14aを配置することで、開口14aに入る圧力波は、減衰したものになり、加圧室10に戻ってくる圧力波は弱くなる。開口14aから第1共通流路20へ広がる圧力波について述べたが、開口16aから第1共通流路20へ広がる圧力波についても同様である。
(共通流路の形状)
図11は、第1流路部材4の流路の一部を示す平面図である。なお、図11では、第1共通流路20、吐出ユニット15および第2共通流路24を循環する液体を貯留するタンク81、および循環に必要な圧力を生じるポンプ83も模式的に示されている。
既に述べたように、第1共通流路20および第2共通流路24は互いに並列に延びており、複数の吐出ユニット15(図11では加圧室10のみを示す)は、概ね、第1共通流路20および第2共通流路24の間にて、これらの共通流路に沿って配列されている。
そして、第1共通流路20は、流路方向における、加圧室10の部分流路10bが配置された位置にて、平面視における側面に流路外側が凹となる第1凹部20rが形成され、ひいては、断面積(流路方向に直交する方向の断面(横断面)の面積)が減じられている。すなわち、第1共通流路20は、流路方向において、複数の第1部位20eと、複数の第1部位20eの間にそれぞれ位置しており、それぞれ前後の第1部位20eよりも断面積が小さい複数の第2部位20fとを有している。
同様に、第2共通流路24は、流路方向における、加圧室10の部分流路10bが配置された位置にて、平面視における側面に流路外側が凹となる第2凹部24rが形成され、ひいては、断面積が減じられている。すなわち、第2共通流路24は、流路方向において、複数の第3部位24eと、複数の第3部位24eの間にそれぞれ位置しており、それぞれ前後の第3部位24eよりも断面積が小さい複数の第4部位24fとを有している。
なお、第1部位20eおよび第2部位20fの流路方向の範囲(別の観点ではこれらの境界)は、適宜に定義されてよい。例えば、図11においてハッチングして示しているように、断面積が減じられている区間のうち最も断面積が小さい区間が第2部位20fとされ、その他の区間またはその他の区間のうち断面積が減じられていない区間が第1部位20eとされてもよい。いずれの定義でも、各第2部位20fがその前後の第1部位20eよりも面積が小さいことに変わりはない。第3部位24eおよび第4部位24fについても同様である。
部分流路10bは、例えば、第1凹部20rおよび第2凹部24rのそれぞれに一部が位置している。第1部位20eと第3部位24eとの距離(最短距離)は、例えば、部分流路10bおよび加圧室本体10aの直径よりも小さい。ただし、当該距離は、本実施形態とは異なり、部分流路10bの直径以上であってもよい。第1凹部20rおよび第2凹部24rの形状は適宜に設定されてよいが、例えば、部分流路10bと同心の円の弧、またはそのような円に近い楕円の弧である。
(各吐出ユニットにおける個別流路の接続位置)
図12は、図中左側中央の吐出ユニット15についてのみ、第1個別流路12、第2個別流路14および第3個別流路16と、第1共通流路20および第2共通流路24との位置関係を示す平面図である。なお、後に説明する図13〜図15から理解されるように、他の吐出ユニット15の各個別流路の形状、大きさ、ならびに、共通流路の各部位に対する位置も、図示したものと同様である。ただし、隣り合う吐出ユニット列15a間において、各個別流路の向きは、互いに180°回転した関係となっている。
各吐出ユニット15において、第1個別流路12および第2個別流路14は、第1共通流路20の、少なくとも1つの第2部位20fを挟んだ2位置にそれぞれ接続されている。
従って、例えば、加圧室10で生じた圧力波が第1個別流路12を介して第1共通流路20に伝搬すると、圧力波は、断面積が相対的に減じられている第2部位20fで反射する。すなわち、圧力波は、第1凹部20rが設けられていない場合に比較して、第2個別流路14が接続されている位置へ伝搬しにくい。その結果、圧力波が加圧室10へ戻ることが抑制される。第1個別流路12から第2個別流路14への経路について説明したが、その逆の経路についても同様である。そして、圧力波が加圧室10に戻ってくることが抑制されることによって、例えば、液滴の吐出に係る精度が向上し、ひいては、画質が向上する。
各吐出ユニット15において、第1個別流路12は、第1部位20eに接続されている。別の観点では、1列の吐出ユニット列15aに属する吐出ユニット15にそれぞれ接続されている複数の第1個別流路12は、複数の第1部位20eにそれぞれ接続されている。
従って、例えば、圧力波が第1個別流路12から第1共通流路20(第1部位20e)へ伝搬したとしても、その第1部位20eを挟む2つの第2部位20fによって第1部位20eに圧力波が閉じ込められやすくなる。すなわち、各第1個別流路12からの圧力波の第1共通流路20における伝搬は、第1共通流路20の長さ全体に対して限定的なものとなりやすい。その結果、例えば、第1共通流路20においては、各吐出ユニット15の(同一の加圧室10に接続された)第1個別流路12から第2個別流路14への圧力波の伝搬の抑制だけでなく、第1個別流路12から他の吐出ユニット15の第1個別流路12または第2個別流路14への圧力波の伝搬も抑制される。また、例えば、第1共通流路20において複数の吐出ユニット15の第1個別流路12からの圧力波が重畳されて、第1共通流路20の一部において特異的に大きな圧力変動を生じてしまうようなおそれも低減される。
各吐出ユニット15において、第2個別流路14は、第1部位20eに接続されている。別の観点では、1列の吐出ユニット列15aに属する吐出ユニット15にそれぞれ接続されている複数の第2個別流路14は、複数の第1部位20eにそれぞれ接続されている。
従って、例えば、上記の第1個別流路12が第1部位20eに接続されているのと同様に、第2個別流路14から第1共通流路20(第1部位20e)へ伝搬した圧力波が閉じ込められやすくなり、種々の効果が奏される。また、第1個別流路12および第2個別流路14のいずれについても、複数の個別流路がそれぞれ第1部位20eに接続されていることによって、意図しない圧力変動の低減の効果が相乗的に向上する。例えば、複数の第1個別流路12と複数の第2個別流路14とで流路長さが異なる場合、両者からの圧力波が第1共通流路20で重なってうなりが生じるおそれがあるが、そのようなおそれが低減される。
各吐出ユニット15において、第3個別流路16は、第3部位24eに接続されている。別の観点では、1列の吐出ユニット列15aに属する吐出ユニット15にそれぞれ接続されている複数の第3個別流路16は、複数の第3部位24eにそれぞれ接続されている。
従って、例えば、上記の第1個別流路12が第1部位20eに接続されているのと同様に、第3個別流路16から第2共通流路24(第3部位24e)へ伝搬した圧力波が閉じ込められやすくなる。その結果、例えば、複数の第3個別流路16間で第2共通流路24を介して圧力波が伝搬するおそれが低減される。また、3つの個別流路の全てが第1部位20eまたは第3部位24eに接続されている場合においては、他の吐出ユニット15から加圧室10への圧力波の伝搬が最も低減されて好ましい。
各吐出ユニット15において、第1個別流路12および第2個別流路14は、第1共通流路20の、1つの第2部位20fを挟んで隣り合う2つの第1部位20eにそれぞれ接続されている。また、各吐出ユニット15において、第1個別流路12は、当該第1個別流路12が接続されている第1部位20eの中央位置よりも第2個別流路14が接続されている第1部位20eとは反対側の位置に接続されている。
従って、例えば、1つの第2部位20fの前後に1つの吐出ユニット15の第1個別流路12および第2個別流路14を割り当てて、第2部位20fと吐出ユニット15との位置関係を簡素なものとできる。そのような簡素化を図りつつも、第1個別流路12の第1共通流路20に対する接続位置を第2部位20f(別の観点では第2個別流路14)からできるだけ離すことにより、加圧室10、第1個別流路12、第1共通流路20および第2個別流路14のループが長くなる。その結果、例えば、加圧室10で生じた圧力波は、加圧室10に戻ってくるまでに減衰されやすくなる。すなわち、第1個別流路12および第2個別流路14の簡素な構成と、加圧室10における意図しない圧力変動の抑制とを両立できる。
各吐出ユニット15において、第2個別流路14は、当該第2個別流路14が接続されている第1部位20eの中央位置よりも第1個別流路12が接続されている第1部位20eとは反対側の位置に接続されている。
このように、第1個別流路12だけでなく、第2個別流路14もできるだけ第2部位20fから離すことによって、上述した、簡素な構成と、意図しない圧力変動の抑制との両立の効果が最大限発揮される。
(吐出ユニット間における個別流路の位置関係)
図13は、複数の第1個別流路12と第1共通流路20との位置関係を示す平面図である。
各吐出ユニット列15aにおいて、隣り合う吐出ユニット15の第1個別流路12は、第1共通流路20の、少なくとも1つの第2部位20f(本実施形態では1つ)を挟んだ2位置にそれぞれ接続されている。
従って、各吐出ユニット列15aでは、隣り合う吐出ユニット15のうちの一方の吐出ユニット15の第1個別流路12から第1共通流路20へ伝搬した圧力波が、隣り合う吐出ユニット15のうちの他方の吐出ユニット15の第1個別流路12に入り込むおそれが低減される。すなわち、流体クロストークが抑制される。
1つの第1部位20eには、互いに隣り合う吐出ユニット列15aの2つの第1個別流路12が接続されている。この2つの第1個別流路12は、第1部位20eの流路方向の中央位置に対して両側に接続されているとともに幅方向の中央位置に対して両側に接続されている。これにより、両者の接続位置はできるだけ離されており、流体クロストークが低減されている。
図14は、複数の第2個別流路14と第1共通流路20との位置関係を示す平面図である。
各吐出ユニット列15aにおいて、隣り合う吐出ユニット15の第2個別流路14は、第1共通流路20の、少なくとも1つの第2部位20f(本実施形態では1つ)を挟んだ2位置にそれぞれ接続されている。
従って、第1個別流路12と同様に、各吐出ユニット列15aでは、隣り合う吐出ユニット15のうちの一方の吐出ユニット15の第2個別流路14から第1共通流路20へ伝搬した圧力波が、隣り合う吐出ユニット15のうちの他方の吐出ユニット15の第2個別流路14に入り込むおそれが低減される。すなわち、流体クロストークが抑制される。
1つの第1部位20eには、互いに隣り合う吐出ユニット列15aの2つの第2個別流路14が接続されている。この2つの第2個別流路14は、第1部位20eの流路方向の中央位置に対して両側に接続されているとともに幅方向の中央位置に対して両側に接続されている。これにより、両者の接続位置はできるだけ離されており、流体クロストークが低減されている。
図15は、複数の第3個別流路16と第2共通流路24との位置関係を示す平面図である。
各吐出ユニット列15aにおいて、隣り合う吐出ユニット15の第3個別流路16は、第2共通流路24の、少なくとも1つの第4部位24f(本実施形態では1つ)を挟んだ2位置にそれぞれ接続されている。
従って、第1個別流路12と同様に、各吐出ユニット列15aでは、隣り合う吐出ユニット15のうちの一方の吐出ユニット15の第3個別流路16から第2共通流路24へ伝搬した圧力波が、隣り合う吐出ユニット15のうちの他方の吐出ユニット15の第3個別流路16に入り込むおそれが低減される。すなわち、流体クロストークが抑制される。
<第2実施形態>
図16(a)は、第2実施形態に係る吐出ユニット215を示す斜視図であり、第1実施形態の図7(a)に相当する。
なお、第2実施形態以降の説明において、第1実施形態の構成と同様または類似する構成については、第1実施形態の構成に付した符号を用いることがあり、また、説明を省略することがある。
第2実施形態の構成は、第2個別流路および第3個別流路のみが第1実施形態の構成と相違しており、その他の構成は、プリンタの全体構成から吐出ユニットの他の部分に至るまで第1実施形態と同様である。
第2個別流路214の加圧室10に対する接続位置は、部分流路10bに対して第1方向D1側(第1個別流路12側)になっていることを除いて、第1実施形態の第2個別流路14と同様である。すなわち、第2個別流路214は、部分流路10bの側面下端に接続されている。
また、第2個別流路214が第1方向D1へ延びた後、第5方向D5(第1個別流路12が第1共通流路20へ向かって延びる方向とは逆)へ延びていることから理解されるように、第2個別流路214は、第1実施形態の第2個別流路14とは異なり、第2共通流路24に接続されている。すなわち、第2個別流路214は、加圧室10から液体を回収する流路として機能する。
特に図示しないが、平面視において、第2個別流路214の第2共通流路24に対する接続位置は、例えば、第1実施形態における第3個別流路16の第2共通流路24に対する接続位置と同様である。すなわち、第2個別流路214は第3部位24eに接続されている。また、側面視(断面視)において、第2個別流路214の第2共通流路24に対する接続位置は、例えば、第1実施形態における第2個別流路14の第1共通流路20に対する接続位置と同様である。
第3個別流路216の加圧室10に対する接続位置は、部分流路10bに対して第4方向D4側(第1個別流路12とは反対側)になっていることを除いて、第1実施形態の第3個別流路16と同様である。すなわち、第3個別流路216は、部分流路10bの側面のうち第2個別流路214よりも加圧室本体10a側に接続されている。
また、第3個別流路216が第4方向D4へ延びた後、第2方向D2(第1個別流路12が第1共通流路20へ延びる方向)へ延びていることから理解されるように、第3個別流路216は、第1実施形態の第3個別流路16とは異なり、第1共通流路20に接続されている。すなわち、第3個別流路216は、加圧室10へ液体を供給する流路として機能する。
特に図示しないが、平面視において、第3個別流路216の第1共通流路20に対する接続位置は、例えば、第1実施形態における第2個別流路14の第1共通流路20に対する接続位置と同様である。すなわち、第3個別流路216は、第1個別流路12の第1共通流路20に対する接続位置と第2部位20fを挟むように第1部位20eに接続されている。また、側面視(断面視)において、第3個別流路216の第1共通流路20に対する接続位置は、例えば、第1実施形態における第3個別流路16の第2共通流路24に対する接続位置と同様である。すなわち、第3個別流路216の第1共通流路20側の開口216aは、第1共通流路20の側面に開口している。
なお、本実施形態では、第1実施形態とは異なり、第3個別流路216が第2流路の一例であり、第2個別流路214が第3流路の一例である。
図16(b)は、吐出ユニット215の内部の流体の流れを示す概念図であり、第1実施形態の図9に相当する。同図では、図9と同様に、実際の液体の流れを実線で示し、第3個別流路216から供給された液体の流れを長破線で示している。
平面視したときに、吐出ユニット215には、第1方向D1および第4方向D4の両側から液体が供給されることとなる。そのため、供給された液体は、第1方向D1の速度成分、および第4方向D4の速度成分を有することとなる。それゆえ、加圧室10に供給された液体が、部分流路10bの内部の液体を撹拌することとなる。その結果、部分流路10b内に、液体の滞留する領域が生じる可能性を低減することができる。
また、第2個別流路214が部分流路10bの第1方向D1側に接続されており、第3個別流路216が部分流路10bの第4方向D4側に接続されている。そのため、第3個別流路216から供給された液体は、第4方向D4から第1方向D1に、部分流路10bの内部を横断するように流れることとなる。その結果、部分流路10bの内部に、液体の滞留する領域が生じる可能性を低減することができる。
このような構成の本実施形態においても、第1実施形態と同様に、各吐出ユニット215において、第1流路(第1個別流路12)および第2流路(第3個別流路216)が第1共通流路20の、少なくとも1つの第2部位20fを挟んだ2位置にそれぞれ接続されていることによって、加圧室10で生じた圧力波が第1流路、第1共通流路20および第2流路を経由して加圧室10に戻ってくることが抑制される。
(各吐出ユニットにおける個別流路の角度)
第1個別流路12の第1共通流路20側の開口12aが面する方向をd1とする。また、第3個別流路216の第1共通流路20側の開口216aが面する方向をd2とする。図16(a)の右下に示すように、この2方向が成す角度をθとする。詳細には、例えば、d1およびd2を開口12aおよび216aの位置から互いに平行移動させて近づけると一平面に収まるから、その一平面においてなす角度をθとしてよい。
このとき、角度θは、例えば、135度以下である。この場合、例えば、135度超の場合に比較して、一方の開口から他方の開口へ圧力波が反射せずに到達するおそれが低減される。また、例えば、一方の開口から見た他方の開口の面積(広がり)が小さくなるため、圧力波が他方の開口に入り難くなる。
また、角度θは、例えば、45度以上である。この場合、例えば、45度未満の場合に比較して、一方の開口から第1共通流路20へ伝わった圧力波が、当該一方の開口に対向する第1共通流路20の内面で1回反射して他方の開口へ入るおそれが低減される。
なお、図示の例では、角度θは、90度である。この場合、一方の開口から見た他方の開口の面積が最も小さくなり、一方の開口から他方の開口へ直接にまたは1回の反射で圧力波が伝搬するおそれが低減される。
上述のように、平面視において、第3個別流路216の第1共通流路20に対する接続位置は、第1実施形態における第2個別流路14の第1共通流路20に対する接続位置と同様でよいから、本実施形態において、開口12aと開口216aとの第1共通流路20の流路方向における長さは、図12に示したL0と同等である。一方、第1個別流路12は、第1実施形態の第1個別流路12と同様のものである。従って、L0がL1以上であるという関係は、本実施形態においても成立している。
また、上述のように、第3個別流路216の開口216aは、第1共通流路20の側面に開口しているから、開口216aにおける第1共通流路20の幅は、図12に示すL4である。図12から理解されるように、L0はL4よりも長い。従って、L0が開口216aの位置における第1共通流路20の幅以上であるという関係は、本実施形態においても成立している。
このようにθを適宜な大きさに設定する構成と、L0等を適宜な長さに設定する構成とは適宜に組み合わされてよい。
また、θを適宜な大きさに設定する構成、L0等を適宜な長さに設定する構成、および共通流路に断面積が相対的に小さい部分を設ける構成は、第1実施形態および第2実施形態のように、2つの個別流路を含むループ状の流路に変位素子が面している場合に、より有効である。ループ状の流路に変位素子が面していると、圧力波がループ状の流路を通って戻ってきた場合に、液滴を吐出させる際に変位素子が加える圧力に影響を与えるおそれがあるからである。
なお、第1実施形態では、加圧室本体10a、部分流路10b、第2個別流路14、第1共通流路20、第1個別流路12をこの順に通って、加圧室本体10aに戻ってくるループ状の流路において、加圧室本体10aに面して変位素子48が配置されている。第2実施形態では、加圧室本体10a、部分流路10b、第3個別流路216、第1共通流路20、第1個別流路12をこの順に通って、加圧室本体10aに戻ってくるループ状の流路において、加圧室本体10aに面して変位素子48が配置されている。
<第3実施形態>
図17は、第3実施形態に係る流路の一部を示す平面図である。同図では、個別流路に関しては、第1実施形態の図14と同様に、第2個別流路14のみを示している。
第3実施形態は、隣り合う吐出ユニット列15a間において、第2個別流路14同士を接続する連通流路85が設けられている点のみが第1実施形態と相違し、それ以外の構成については、プリンタの全体構成から吐出ユニット15の形状に至るまで第1実施形態と同様である。
連通流路85は、例えば、第1共通流路20の下方にて、第2個別流路14の中途(例えば屈曲部)同士を接続している。このような連通流路85を設けると、例えば、第2個別流路14の圧力波を分散させる流路が構成されることになる。連通流路85は、互いに逆方向に延びる第2個別流路14同士に接続されることなどによって比較的長く形成されているから、第2個別流路14を介した流体クロストークは比較的小さい。
以上、第1〜3の実施形態について説明したが、本開示に係る技術は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、加圧部として、加圧室10を圧電アクチュエータの圧電変形によりを加圧する例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、加圧室10ごとに発熱部を設け、発熱部の熱により加圧室10の内部の液体を加熱し、液体の熱膨張により加圧する加圧部としてもよい。
第1〜第3個別流路の共通流路に対する好ましい接続位置は、全ての吐出ユニットについて成立している必要はない。ただし、好ましくは、全ての吐出ユニット、吐出ユニットの配列の両端以外の全ての吐出ユニット、または9割以上の吐出ユニットについて成立していることが好ましい。
共通流路は、第1部位および第2部位が設けられていることによる周期的な断面積の変化を無視したときに、一端側から他端側へ断面積が徐々に変化していてもよい。換言すれば、複数の第1部位は、互いに同一の断面積でなくてもよいし、複数の第2部位は、互いに同一の断面積でなくてもよい。例えば、液体供給用の共通流路において、上流側から下流側へ行くほど断面積が広くなっていてもよい。
第2部位または第4部位は、平面視において共通流路の側面に流路外側が凹となる凹部が形成されることによって構成されるものに限定されない。例えば、第2部位または第4部位は、側面視において共通流路の上面または下面に凹となる凹部が形成されることによって構成されてもよいし、流路に交差する板状の部位が共通流路の側面、上面または下面から流路内へ突出することによって構成されていてもよい。また、流路外側に凹となる凹部が形成される場合において、当該凹部に部分流路の一部が位置している必要はない。逆に、当該凹部に部分流路の一部だけでなく、全体が位置していてもよい。
1・・・カラーインクジェットプリンタ
2・・・液体吐出ヘッド
2a・・・ヘッド本体
4・・・第1流路部材
4a〜4m・・・プレート
4−1・・・加圧室面
4−2・・・吐出孔面
6・・・第2流路部材
6a・・・貫通孔
6b,6c・・・開口
8・・・吐出孔
8a・・・吐出孔列
8b・・・吐出孔行
10・・・加圧室
10a・・・加圧室本体
10b・・・部分流路
10c・・・加圧室列
10d・・・加圧室行
11・・・ダミー加圧室
12・・・第1個別流路(第1流路)
14・・・第2個別流路(第2流路)
15・・・吐出ユニット
16・・・第3個別流路(第3流路)
20・・・第1共通流路
20a・・・開口
20e・・・第1部位
20f・・・第2部位
20r・・・第1凹部
22・・・第1統合流路
22a・・・開口
24・・・第2共通流路(第4流路)
24a・・・開口
24e・・・第3部位
24f・・・第4部位
24r・・・第2凹部
26・・・第2統合流路
26a・・・開口
28・・・端部流路
28a・・・幅広部
28b・・・狭窄部
28c,28d・・・開口
30・・・ダンパ
30a・・・第1ダンパ
30b・・・第2ダンパ
32・・・ダンパ室
32a・・・第1ダンパ室
32b・・・第2ダンパ室
40・・・圧電アクチュエータ基板
40a,40b・・・圧電セラミック層
42・・・共通電極
44・・・個別電極
44a・・・個別電極本体
44b・・・引出電極
46・・・接続電極
48・・・変位素子
50・・・筐体
50a,50b,50c・・・開口
50d・・・断熱部
52・・・放熱板
54・・・配線基板
56・・・押圧部材
58・・・弾性部材
60・・・信号伝達部
62・・・ドライバIC
70・・・ヘッド搭載フレーム
72・・・ヘッド群
74a,74b,74c,74d・・・搬送ローラ
76・・・制御部
P・・・記録媒体
D1・・・第1方向
D2・・・第2方向
D3・・・第3方向
D4・・・第4方向
D5・・・第5方向
D6・・・第6方向

Claims (17)

  1. 互いに並列に延びている第1共通流路および第2共通流路、ならびにこれらに沿って配列された複数の吐出ユニットを備えており、複数の前記吐出ユニットそれぞれが、吐出孔、前記吐出孔に接続されている加圧室、前記加圧室と前記第1共通流路とをそれぞれ接続している第1流路および第2流路、ならびに前記加圧室と前記第2共通流路とを接続している第3流路を備えている流路部材と、
    複数の前記加圧室をそれぞれ加圧する複数の加圧部と、を備えており、
    前記第1流路の前記第1共通流路側の開口である第1開口と、前記第2流路の前記第1共通流路側の開口である第2開口とは、前記第1共通流路の流路方向に、前記第1開口の位置における前記第1共通流路の幅の長さ以上離れて配置されている
    液体吐出ヘッド。
  2. 前記第1開口と、前記第2開口とは、前記第1共通流路の流路方向に、前記第2開口の位置における前記第1共通流路の幅の長さ以上離れて配置されている
    請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
  3. 前記第1開口と、前記第2開口との成す角度は、135度以下である
    請求項1または2に記載の液体吐出ヘッド。
  4. 互いに並列に延びている第1共通流路および第2共通流路、ならびにこれらに沿って配列された複数の吐出ユニットを備えており、複数の前記吐出ユニットそれぞれが、吐出孔、前記吐出孔に接続されている加圧室、前記加圧室と前記第1共通流路とをそれぞれ接続している第1流路および第2流路、ならびに前記加圧室と前記第2共通流路とを接続している第3流路を備えている流路部材と、
    複数の前記加圧室をそれぞれ加圧する複数の加圧部と、を備えており、
    前記第1流路の前記第1共通流路側の開口である第1開口と、前記第2流路の前記第1共通流路側の開口である第2開口との成す角度は、135度以下である
    液体吐出ヘッド。
  5. 前記第1開口と、前記第2開口との成す角度は、45度以上である
    請求項4に記載の液体吐出ヘッド。
  6. 前記第1共通流路は、流路方向において、複数の第1部位と、複数の前記第1部位の間にそれぞれ位置しており、それぞれ前後の前記第1部位よりも断面積が小さい複数の第2部位とを備えており、
    複数の前記吐出ユニットそれぞれにおいて、前記第1流路および前記第2流路は、前記第1共通流路の、少なくとも1つの前記第2部位を挟んだ2位置にそれぞれ接続されている
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  7. 互いに並列に延びている第1共通流路および第2共通流路、ならびにこれらに沿って配列された複数の吐出ユニットを備えており、複数の前記吐出ユニットそれぞれが、吐出孔、前記吐出孔に接続されている加圧室、前記加圧室と前記第1共通流路とをそれぞれ接続している第1流路および第2流路、ならびに前記加圧室と前記第2共通流路とを接続している第3流路を備えている流路部材と、
    複数の前記加圧室をそれぞれ加圧する複数の加圧部と、を備えており、
    前記第1共通流路は、流路方向において、複数の第1部位と、複数の前記第1部位の間にそれぞれ位置しており、それぞれ前後の前記第1部位よりも断面積が小さい複数の第2部位とを備えており、
    複数の前記吐出ユニットそれぞれにおいて、前記第1流路および前記第2流路は、前記第1共通流路の、少なくとも1つの前記第2部位を挟んだ2位置にそれぞれ接続されている
    液体吐出ヘッド。
  8. 複数の前記第1流路は、複数の前記第1部位にそれぞれ接続されている
    請求項6または7に記載の液体吐出ヘッド。
  9. 複数の前記第2流路は、複数の前記第1部位にそれぞれ接続されている
    請求項8に記載の液体吐出ヘッド。
  10. 隣り合う前記吐出ユニットの前記第1流路は、前記第1共通流路の、少なくとも1つの前記第2部位を挟んだ2位置にそれぞれ接続されている
    請求項6〜9のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  11. 隣り合う前記吐出ユニットの前記第2流路は、前記第1共通流路の、少なくとも1つの前記第2部位を挟んだ2位置にそれぞれ接続されている
    請求項10に記載の液体吐出ヘッド。
  12. 複数の前記吐出ユニットそれぞれにおいて、
    前記第1流路および前記第2流路は、前記第1共通流路の、1つの前記第2部位を挟んで隣り合う2つの前記第1部位にそれぞれ接続されており、
    前記第1流路は、当該第1流路が接続されている前記第1部位の中央位置よりも前記第2流路が接続されている前記第1部位とは反対側の位置に接続されている
    請求項6〜11のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  13. 複数の前記吐出ユニットそれぞれにおいて、前記第2流路は、当該第2流路が接続されている前記第1部位の中央位置よりも前記第1流路が接続されている前記第1部位とは反対側の位置に接続されている
    請求項11に記載の液体吐出ヘッド。
  14. 前記第2共通流路は、流路方向において、複数の第3部位と、複数の前記第3部位の間にそれぞれ位置しており、それぞれ前後の前記第3部位よりも断面積が小さい複数の第4部位とを備えており、
    複数の前記第3流路は、複数の前記第3部位にそれぞれ接続されている
    請求項6〜12のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  15. 隣り合う前記吐出ユニットの前記第3流路は、少なくとも1つの前記第4部位を間に挟んだ2位置にそれぞれ接続されている
    請求項13に記載の液体吐出ヘッド。
  16. 複数の前記加圧室それぞれは、
    加圧室本体と、
    加圧室本体から前記吐出孔へ延びる部分流路と、を備えており、
    前記第1共通流路は、前記部分流路が延びる方向に見て側面に流路外側が凹となる凹部が形成されていることによって前記第2部位が構成されており、
    前記部分流路は、少なくとも一部が前記第2部位の凹部内に位置している
    請求項6〜14のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  17. 請求項1〜15のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドと、
    記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、
    前記液体吐出ヘッドを制御する制御部と、を備えていることを特徴とする記録装置。
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