WO2019188425A1 - 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置 - Google Patents

液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置 Download PDF

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supply
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勇作 金子
寛之 川村
聖太 木暮
渉 池内
イーフェイ ジャオ
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京セラ株式会社
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    • B41J2202/12Embodiments of or processes related to ink-jet heads with ink circulating through the whole print head

Definitions

  • the present disclosure relates to a liquid discharge head and a recording apparatus using the same.
  • a print head for example, a liquid discharge head that performs various types of printing by discharging a liquid onto a recording medium is known.
  • the liquid discharge head for example, a large number of discharge holes for discharging liquid are two-dimensionally expanded. Printing is performed by the liquid ejected from each ejection hole being landed on the recording medium side by side (see, for example, Patent Document 1).
  • the liquid discharge head includes a first flow path member and a second flow path member.
  • the first flow path member has a shape in which the first direction is a longitudinal direction, and discharges a liquid.
  • the second flow path member has a shape in which the first direction is a longitudinal direction, and includes a supply flow path and a recovery flow path.
  • the supply flow path sends the liquid to the first flow path member.
  • the collection channel collects the liquid that has not been discharged from the first channel member from the first channel member.
  • the supply channel has a first opening that opens to the outside, and a supply branch channel that is connected to the first opening.
  • the supply branch flow path is branched at a central portion in the first direction of the second flow path member, and the first direction and the first direction are It extends toward the third direction, which is the opposite direction, and is connected to the first flow path member at the end in the first direction and the end in the third direction.
  • the recovery flow path has a second opening that opens to the outside, and a recovery branch flow path that is connected to the second opening.
  • the recovery branch flow path is branched at a central portion in the first direction of the second flow path member in the first direction and the third direction. It extends toward the end and is connected to the first flow path member at the end in the first direction and the end in the third direction.
  • At least a part of the supply branch channel and at least a part of the recovery branch channel are arranged so as to overlap each other.
  • the recording apparatus of the present disclosure includes the liquid discharge head, a transport unit that transports a recording medium to the liquid discharge head, and a control unit that controls the liquid discharge head.
  • FIG. 1A is a side view of a recording apparatus including a liquid ejection head according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 1B is a plan view
  • 2A is a plan view of a head body which is a main part of the liquid discharge head of FIG. 1
  • FIG. 2B is a plan view of FIG. 2A excluding the second flow path member. is there.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view of a part of FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged plan view of a part of FIG.
  • FIG. 5 is a schematic partial longitudinal sectional view of the head body.
  • FIG. 6A is a plan view of an example of the second flow path member
  • FIG. 6B is a longitudinal sectional view of the head main body taken along line ii shown in FIG.
  • FIG. 6 (c) is a longitudinal sectional view of the head main body taken along line ii-ii shown in FIG. 6 (a), and FIG. 6 (d) is taken along line iii-iii shown in FIG. 6 (a).
  • It is a longitudinal cross-sectional view of the head main body along. 7 is a plan view and a side view of a plate constituting the second flow path member shown in FIG.
  • FIG. 8A is a plan view of another example of the second flow path member
  • FIG. 8B is a longitudinal sectional view of the head body taken along line ii shown in FIG. 8A.
  • FIG. 8C is a longitudinal sectional view of the head body taken along line ii-ii shown in FIG. 8A
  • FIG. 8D is iii shown in FIG.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view of the head main body taken along line -iii.
  • FIG. 9 is a plan view and a side view of the plate constituting the second flow path
  • FIG. 1A is a schematic side view of a color inkjet printer 1 (hereinafter sometimes simply referred to as a printer) that is a recording apparatus including a liquid ejection head 2 according to an embodiment of the present disclosure.
  • (B) is a schematic plan view.
  • the printer 1 includes a liquid discharge head 2 that discharges liquid and a movable unit that moves the recording medium relative to the liquid discharge head 2.
  • the movable part is each roller such as the transport rollers 82A, 82B, 82C, and 82D, a motor that drives the rollers, and the like.
  • the movable unit conveys the printing paper P, which is a recording medium, from the conveyance roller 82A to the conveyance roller 82B conveyance roller 82C.
  • the control unit 88 controls the liquid ejection head 2 based on print data that is data such as images and characters, ejects liquid toward the printing paper P, and causes droplets to land on the printing paper P. Then, recording such as printing is performed on the printing paper P.
  • the liquid discharge head 2 is fixed to the printer 1, and the printer 1 is a so-called line printer.
  • the liquid ejection head 2 is moved by reciprocating in a direction intersecting the transport direction of the printing paper P, for example, in a substantially orthogonal direction, and droplets are ejected in the middle.
  • the movable unit includes a carriage on which the liquid discharge head 2 is mounted, and a motor that reciprocates the carriage in a direction that intersects the conveyance direction of the printing paper P.
  • the movable portion may include a roller that conveys the printing paper P, a motor that drives the roller, and the like.
  • the printer 1 is fixed with four flat head-mounted frames 70 (hereinafter sometimes simply referred to as frames) so as to be substantially parallel to the printing paper P.
  • Each frame 70 is provided with five holes (not shown), and the five liquid ejection heads 2 are mounted in the respective hole portions.
  • the five liquid ejection heads 2 mounted on one frame 70 constitute one head group 72.
  • the printer 1 has four head groups 72 and a total of 20 liquid discharge heads 2 are mounted.
  • the liquid discharge head 2 mounted on the frame 70 is configured such that the portion that discharges the liquid faces the printing paper P.
  • the distance between the liquid ejection head 2 and the printing paper P is, for example, about 0.5 to 20 mm.
  • the 20 liquid discharge heads 2 may be directly connected to the control unit 88, or may be connected via a distribution unit that distributes print data therebetween.
  • the distribution unit may distribute the print data sent from the control unit 88 to the 20 liquid ejection heads 2.
  • each distribution unit receives print data sent from the control unit 88 to the four distribution units. You may distribute to the two liquid discharge heads 2.
  • the liquid discharge head 2 has a long and narrow shape in the direction from the front to the back in FIG. 1A and in the vertical direction in FIG.
  • the three liquid ejection heads 2 are arranged along a direction that intersects the conveyance direction of the printing paper P, for example, a substantially orthogonal direction, and the other two liquid ejection heads 2 are conveyed.
  • One of the three liquid ejection heads 2 is arranged at a position shifted along the direction. In other words, in one head group 72, the liquid ejection heads 2 are arranged in a staggered manner.
  • the liquid discharge heads 2 are arranged so that the printable range of each liquid discharge head 2 is connected in the width direction of the print paper P, that is, in the direction intersecting the transport direction of the print paper P, or the ends overlap. Thus, printing without gaps in the width direction of the printing paper P is possible.
  • the four head groups 72 are arranged along the conveyance direction of the printing paper P.
  • a liquid, for example, ink is supplied to each liquid discharge head 2 from a liquid supply tank (not shown).
  • the liquid discharge heads 2 belonging to one head group 72 are supplied with the same color ink, and the four head groups 72 can print four color inks.
  • the colors of ink ejected from each head group 72 are, for example, magenta (M), yellow (Y), cyan (C), and black (K).
  • the number of liquid ejection heads 2 mounted on the printer 1 may be one as long as it is a single color and the range that can be printed by one liquid ejection head 2 is printed.
  • the number of liquid ejection heads 2 included in the head group 72 and the number of head groups 72 can be changed as appropriate according to the printing target and printing conditions. For example, the number of head groups 72 may be increased in order to perform multicolor printing. Also, if a plurality of head groups 72 that print in the same color are arranged and printed alternately in the transport direction, the transport speed can be increased even if the liquid ejection heads 2 having the same performance are used. Alternatively, a plurality of head groups 72 for printing in the same color may be prepared and arranged so as to be shifted in a direction crossing the transport direction, so that the resolution in the width direction of the print paper P may be increased.
  • a liquid such as a coating agent may be printed uniformly or patterned by the liquid ejection head 2.
  • the coating agent for example, when a recording medium that does not easily penetrate liquid is used, a coating agent that forms a liquid receiving layer so that the liquid can be easily fixed can be used.
  • a coating agent when using a liquid that can easily penetrate as a recording medium, the liquid penetration is suppressed so that the liquid does not bleed excessively and does not mix with another liquid that has landed next. What forms a layer can be used.
  • the coating agent may be uniformly applied by the application unit 75 controlled by the control unit 88 in addition to printing by the liquid ejection head 2.
  • the printer 1 performs printing on the printing paper P that is a recording medium.
  • the print paper P is wound around the paper feed roller 80A, and the print paper P sent out from the paper feed roller 80A passes under the liquid ejection head 2 mounted on the frame 70, Thereafter, it passes between the two conveying rollers 82C and is finally collected by the collecting roller 80B.
  • the printing paper P is conveyed at a constant speed by rotating the conveyance roller 82 ⁇ / b> C and printed by the liquid ejection head 2.
  • the printing paper P sent out from the paper supply roller 80A passes between the two transport rollers 82A and then passes under the coating unit 75.
  • the application unit 75 applies the above-described coating agent to the printing paper P.
  • the printing paper P subsequently enters the head chamber 74 in which the frame 7 on which the liquid ejection head 2 is mounted is stored.
  • the head chamber 74 is connected to the outside at a part of the portion where the printing paper P enters and exits, but is roughly a space isolated from the outside.
  • control factors such as temperature, humidity, and atmospheric pressure are controlled by the control unit 88 and the like as necessary.
  • the influence of disturbance can be reduced as compared with the outside where the printer 1 is installed, so that the variation range of the above control factor can be narrower than the outside.
  • Five transport rollers 82B are arranged in the head chamber 74, and the printing paper P is transported on the transport rollers 82B.
  • the five transport rollers 82B are disposed so that the center is convex in the direction in which the frame 70 is disposed as viewed from the side.
  • the printing paper P conveyed on the five conveyance rollers 82B has an arc shape when viewed from the side, and by applying tension to the printing paper P, the printing paper P between the respective conveyance rollers 82B. Is stretched to form a flat surface.
  • One frame 70 is disposed between the two transport rollers 82B. The angle at which each frame 70 is installed is changed little by little so as to be parallel to the printing paper P conveyed under the frame 70.
  • the printing paper P that has come out of the head chamber 74 passes between the two transport rollers 82C, passes through the drying unit 76, passes between the two transport rollers 82D, and is recovered by the recovery roller 80B.
  • the conveyance speed of the printing paper P is, for example, 100 to 200 m / min.
  • Each roller may be controlled by the controller 88 or may be manually operated by a person.
  • Drying by the drying unit 76 makes it difficult for the collecting paper 80 ⁇ / b> B to adhere to each other and overlap the rolled up printing paper P and to rub off undried liquid. In order to print at high speed, it is necessary to dry quickly. In order to speed up drying, the drying unit 76 may sequentially dry using a plurality of drying methods, or may use a plurality of drying methods in combination. Examples of the drying method used in such a case include blowing warm air, irradiating infrared rays, and contacting a heated roller. When irradiating with infrared rays, infrared rays in a specific frequency range may be applied so that drying can be performed quickly while reducing damage to the printing paper P.
  • the time during which heat is transmitted may be lengthened by transporting the printing paper P along the cylindrical surface of the roller.
  • the conveying range is preferably 1/4 or more, and more preferably 1/2 or more.
  • a UV irradiation light source may be arranged instead of or in addition to the drying unit 76.
  • the UV irradiation light source may be disposed between the frames 70.
  • the printing paper P obtained by drying or curing the printed liquid so that it can be collected by the collection roller 80B is imaged by the imaging unit 77, and the printing state is confirmed.
  • the confirmation of the printing state may be performed by printing a test pattern or printing target print data to be printed. Imaging may be performed while transporting the printing paper P, that is, while printing other portions of the printing paper P, or may be performed while transporting is stopped.
  • the imaged image data is evaluated by the control unit 88 as to whether or not printing is possible and whether there is a portion with poor printing accuracy. Specifically, there are no non-printed pixels because no liquid droplets were ejected, the ejection amount, ejection speed, and ejection direction of the ejected liquid are not deviated from the target, or the liquid is gas during flight It is evaluated whether the landing position is deviated or the spread of pixels after landing is reduced or increased due to the influence of the flow of the liquid.
  • control unit 88 When the control unit 88 detects a deviation or the like that is greater than or equal to the threshold set in the imaging data, the control unit 88 may notify the result. If printing is in progress, printing may be stopped, or printing scheduled to be resumed may not be resumed.
  • control unit 88 may modify the print data so as to correct the deviation detected in the imaging data, and eject liquid droplets from the liquid ejection head 2 based on the modified print data. . Specifically, when there is a pixel that is not printed, the control unit 88 creates print data in which the amount of liquid landed around the pixel is increased with respect to the original print data, and the modified print The liquid discharge head 2 may be driven with data. Similarly, when the density of a pixel is high or the size of the pixel is large, print data in which the amount of liquid that lands around the pixel is reduced may be created.
  • print data in which the amount of liquid landed in the shifted direction is reduced and the amount of liquid landed in the direction opposite to the shifted direction may be generated.
  • the range in which the print data is modified may be modified not only to the pixel adjacent to the pixel where the deviation is detected, but also to a wider range.
  • the printer 1 may include a cleaning unit that cleans the liquid discharge head 2.
  • the cleaning unit performs cleaning by wiping or capping, for example.
  • wiping for example, a surface of a portion where liquid is discharged, for example, a nozzle surface 4-2 described later, is rubbed with a flexible wiper to remove the liquid adhering to the surface.
  • the capping cleaning is performed as follows, for example. By covering the portion where the liquid is discharged, for example, a nozzle surface 4-2, which will be described later, with a cap (this is called capping), the nozzle surface 4-2 and the cap are almost sealed to create a space. .
  • the recording medium may be a roll-like cloth other than the printing paper P. Further, instead of directly transporting the printing paper P, the printer 1 may transport the transport belt directly and transport the recording medium placed on the transport belt. By doing so, sheets, cut cloth, wood, tiles and the like can be used as the recording medium. Furthermore, a wiring pattern of an electronic device may be printed by discharging a liquid containing conductive particles from the liquid discharge head 2. Still further, the chemical may be produced by discharging a predetermined amount of liquid chemical agent or liquid containing the chemical agent from the liquid discharge head 2 toward the reaction container or the like and reacting.
  • a position sensor, a speed sensor, a temperature sensor, and the like may be attached to the printer 1, and the control unit 88 may control each part of the printer 1 according to the state of each part of the printer 1 that can be understood from information from each sensor. .
  • the temperature of the liquid discharge head 2, the temperature of the liquid supply tank that supplies the liquid to the liquid discharge head 2, the pressure applied by the liquid supply tank to the liquid discharge head 2, etc. When the ejection characteristics, that is, the ejection amount or ejection speed are affected, the drive signal for ejecting the liquid may be changed according to the information.
  • FIG. 2A is a plan view showing a head main body 2a which is a main part of the liquid ejection head 2 shown in FIG.
  • FIG. 2B is a plan view showing a state in which the second flow path member 6 is removed from the head main body 2a.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view of the head main body 2a in the range of the alternate long and short dash line in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged plan view of the head main body 2a in the range of the alternate long and short dash line in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic partial longitudinal sectional view of the head main body 2a.
  • each cross section is a cross section along a bent line along the flow path.
  • FIG. 6 (a) is a plan view of the second flow path member 6, and FIG. 6 (b) is a longitudinal sectional view of the head body 2a along the line ii shown in FIG. 6 (a).
  • 6C is a longitudinal sectional view of the head main body 2a taken along the line ii-ii shown in FIG. 6A
  • FIG. 6D is a diagram of iii--shown in FIG. 6A. It is a longitudinal cross-sectional view of the head main body 2a along the iii line.
  • FIG. 7 is a plan view and a side view of the plate constituting the second flow path member 6. Specifically, in order from the top of FIG. 7, a top view of the plate 6a, a top view of the plate 6b, a side view of the plate 6b, and a bottom view of the plate 6b (however, for easy comparison with the structure of other plates, These are a top view of the plate 6c, a top view of the plate 6d, a top view of the plate 6e, and a top view of the plate 6f.
  • FIG. 2 to FIG. 4 and FIG. 6 (a) a flow path and the like that should be drawn with a broken line below other objects are drawn with a solid line.
  • FIG. 4 the first individual flow path 12, the individual electrode 44, and the connection electrode 46 are omitted on the right side of the central two-dot chain line that divides the drawing into left and right.
  • the liquid discharge head 2 may include a metal casing, a driver IC, a wiring board and the like in addition to the head main body 2a.
  • the head body 2a includes a first flow path member 4, a second flow path member 6 that supplies liquid to the first flow path member 4, and a piezoelectric actuator in which a displacement element 50 that is a pressurizing unit is built. And a substrate 40.
  • the head body 2a has a flat plate shape that is long in one direction, and this direction is sometimes referred to as a longitudinal direction.
  • the second flow path member 6 serves as a support member that supports the structure of the head main body 2 a, and the head main body 2 a is fixed to the frame 70 at both ends in the longitudinal direction of the second flow path member 6. Is done.
  • the first flow path member 4 constituting the head body 2a has a flat plate shape and a thickness of about 0.5 to 2 mm.
  • a number of pressurizing chambers 10 are arranged side by side in the plane direction.
  • a number of discharge holes 8 through which liquid is discharged are arranged side by side in the plane direction on the discharge hole surface 4-2 of the first flow path member 4 opposite to the pressurizing chamber surface 4-1.
  • Each discharge hole 8 is connected to the pressurizing chamber 10.
  • the pressurizing chamber surface 4-1 is located above the discharge hole surface 4-2.
  • first common flow paths 20 and a plurality of second common flow paths 22 are arranged so as to extend along the first direction (D1 in FIGS. 2 and 3).
  • first common channel 20 and the second common channel 22 may be collectively referred to as a common channel.
  • the first common flow path 20 and the second common flow path 22 are disposed so as to overlap each other.
  • the first common flow path 20 and the second common flow path 22 are arranged side by side, and a direction intersecting the first direction is defined as a second direction (D2 in FIGS. 2 and 3).
  • the first direction is the same direction as the longitudinal direction of the head body 2a.
  • the direction opposite to the first direction is defined as a third direction (D3 in FIGS.
  • the liquid discharge head 2 and the head body 2a have a shape in which the first direction is the longitudinal direction. In other words, the liquid discharge head 2 and the head main body 2a have a shape in which the length in the first direction is longer than the length in the direction orthogonal to the first direction.
  • the pressure chambers 10 connected to the first common channel 20 and the second common channel 22 are arranged along both sides of the first common channel 20 and the second common channel 22, A total of four pressurizing chamber rows 11A are formed.
  • Four pressurization chamber rows 11A connected to the first common flow channel 20 and the second common flow channel 22 are sequentially arranged in the second direction in the first pressurization chamber row 11A1, the second pressurization chamber row 11A2, and the third.
  • the pressurizing chamber 10 belonging to the first pressurizing chamber row 11A1 is sometimes referred to as a first pressurizing chamber, and the second to fourth pressurizing chambers are also used in the same meaning.
  • the first common flow path 20 and the four pressurizing chambers 10 arranged on both sides of the first common flow path 20 are connected via a first individual flow path 12.
  • the second common flow path 22 and the four rows of pressurizing chambers 10 arranged on both sides thereof are connected via the second individual flow path 14.
  • the liquid supplied to the first common flow path 20 flows into the pressurizing chambers 10 arranged along the first common flow path 20, and partly Liquid is discharged from the discharge hole 8, and another part of the liquid flows into the second common flow path 22 arranged so as to overlap the first common flow path 20 and is discharged from the first flow path member 4 to the outside. Is done.
  • the first common channel 20 is disposed so as to overlap the second common channel.
  • the first common flow path 20 has a first flow path member at an opening 20b disposed at both the end in the first direction and the end in the third direction outside the range where the first individual flow paths are connected. 4 is open to the outside.
  • the second common flow path 22 is outside the range where the second individual flow paths are connected and outside the opening 20b of the first common flow path 20 in both the end in the first direction and the third direction.
  • the opening 22b disposed at the end opens to the outside of the first flow path member 4. Since the opening 22b of the second common channel 22 arranged on the lower side is arranged outside the opening 20b of the first common channel 20 arranged on the upper side, the space efficiency is improved.
  • the amount of liquid discharged from the discharge holes 8 connected to the first common flow path 20 and the second common flow path 22 has various distributions.
  • the discharge amount from the discharge hole 8 on the first direction side is large, the place where the flow becomes 0 (zero) is closer to the first direction side than the center.
  • the discharge amount from the discharge hole 8 on the third direction side is large, the place where the flow becomes 0 (zero) is on the third direction side from the center.
  • the location where the flow becomes 0 (zero) moves by changing the distribution of the discharge depending on what is recorded.
  • the pressure applied to the portion of the first individual flow path 12 on the first common flow path 20 side connected to the first common flow path 20 is affected by the pressure loss, so that the first individual flow path 12 is added to the first common flow path 20. Varies depending on the position where the two are connected (mainly the position in the first direction).
  • the pressure applied to the portion on the second individual flow path 14 side connected to the second common flow path 22 is the position where the second individual flow path 14 is connected to the second common flow path 22 due to the effect of pressure loss (main Depending on the position in the first direction. If the pressure of the liquid in one discharge hole 8 is set to approximately 0 (zero), the above-described pressure change changes symmetrically, so that the liquid pressure in all the discharge holes 8 can be set to approximately 0 (zero).
  • the viscosity of the liquid is 5 mPa ⁇ s or more and 15 mPa ⁇ s or less, the retention of the liquid can be made more difficult to occur. Furthermore, if the liquid supply tank that supplies the liquid to be discharged is provided with a stirring unit that stirs the liquid, the property of the liquid supplied to the liquid discharge head 2 is stabilized, so that the liquid can be more unlikely to stay.
  • the opening 20b of the first common flow path 20 is disposed at the end portion in the first direction and the end portion in the third direction.
  • the pressurizing chamber 10 is disposed in the two openings 20b. What is necessary is just to arrange
  • the two openings 22b of the second common flow path 22 are arranged outside the first direction and the third direction with respect to the pressurizing chamber arrangement range 16 where the pressurizing chamber 10 is arranged.
  • the pressurizing chamber arrangement range 16 is a convex polygonal range in which the pressurizing chamber 10 is entirely included when viewed in plan.
  • connection range to which the pressurizing chamber 10 is connected is specifically a flow path connecting the pressurizing chamber 10 and the first common flow path 20 in the first common flow path 20. This is a range in which the connection portion on the first common flow path 20 side of the first individual flow path 12 is arranged.
  • the two openings 22b of the second common flow path 22 have an outer side in the first direction and an outer side in the third direction with respect to the connection range to which the pressurizing chamber 10 connected to the second common flow path 22 is connected. Should be arranged.
  • the lower surface of the first common flow path 20 is a damper 28A.
  • the surface of the damper 28A opposite to the surface facing the first common flow path 20 faces the damper chamber 29A.
  • the damper chamber 29 ⁇ / b> A contains a gas such as air, and its volume changes depending on the pressure applied from the first common flow path 20.
  • the damper 28 ⁇ / b> A can vibrate when the volume of the damper chamber 29 ⁇ / b> A changes, and the pressure fluctuation generated in the first common flow path 20 can be attenuated by attenuating the vibration.
  • pressure fluctuations such as resonance of the liquid in the first common flow path 20 can be reduced.
  • the lower surface of the second common flow path 22 is a damper 28B.
  • the surface of the damper 28B opposite to the surface facing the second common flow path 22 faces the damper chamber 29B.
  • first common channels 20 and two common channels 22 there are eight first common channels 20 and two common channels 22 each.
  • the pressurization chamber 10 connected to each common flow path constitutes two pressurization chamber rows 11A, with two rows on one side of the common flow channel and both sides. Therefore, the pressurizing chamber row 11A has 32 rows in total.
  • pressurization chamber rows 11A connected to one first common flow channel 20 and one second common flow channel 22 are sequentially arranged in the second direction in a first pressurization chamber row 11A1 and a second pressurization chamber row.
  • 11A2 the third pressurizing chamber row, 11A3, and the fourth pressurizing chamber row 11A4.
  • the pressurizing chambers 10 belonging to each are referred to as first to fourth pressurizing chambers in order.
  • the discharge holes 8 constitute discharge hole rows 9A corresponding to the respective pressurizing chamber rows 11A, and the discharge hole rows 9A are 32 in total.
  • the discharge holes 8 are arranged at an interval of 50 dpi (about 25.4 mm / 50).
  • the second flow path member 6 is joined to the pressurizing chamber surface 4-1 of the first flow path member 4, and a first integrated flow path 24 that is a supply flow path for supplying liquid to the first common flow path 20. And a second integrated channel 26 that is a recovery channel for recovering the liquid in the second common channel 22.
  • the thickness of the second flow path member 6 is thicker than that of the first flow path member 4 and is about 5 to 30 mm.
  • the second flow path member 6 is joined to the pressurization chamber surface 4-1 of the first flow path member 4 in a region where the piezoelectric actuator substrate 40 is not connected. More specifically, the piezoelectric actuator substrate 40 is joined so as to surround it. By doing in this way, it can suppress that a part of discharged liquid adheres to the piezoelectric actuator board
  • the first flow path member 4 is fixed on the outer periphery, it is possible to suppress the first flow path member 4 from vibrating due to the driving of the displacement element 50 and causing resonance or the like.
  • the opening 24b (first opening) that opens on the upper surface of the second flow path member 6 is disposed at the end of the first integrated flow path 24 in the third direction.
  • the opening 24 b opens to the outside of the liquid ejection head 2.
  • a first portion 24a1 followed by a supply storage section 24a2 (hereinafter sometimes simply referred to as a storage section 24a2).
  • the reservoir 24a2 has a larger cross-sectional area of the flow path than the front and rear flow paths. That is, the cross-sectional area of the flow path of the storage part 24a2 is larger than the part of the first integrated flow path 24 located before and after the storage part 24a2.
  • the branch flow path 24a3 is branched at the center of the second flow path member 6 in the first direction, and includes a flow path toward the first direction and a flow path toward the third direction.
  • the center part is within a range of 1/3 of the length of the second flow path member 6 in the first direction centered on the center of the second flow path member 6 in the first direction. Within 1/5, in particular within 1/10.
  • Second branch flow path 24a4 at the flow path destination of the flow path toward the first direction and the flow path toward the third direction. Any of the second branch channels 24a4 branches in the second direction and the fourth direction, and after branching, is connected to the opening 20b of the first common channel 20 of the first channel member 4.
  • the opening 26b (second opening) opened on the upper surface of the second flow path member 6 is disposed at the end of the second integrated flow path 26 in the first direction.
  • the opening 26 b opens to the outside of the liquid ejection head 2.
  • a recovery storage section 26a2 (hereinafter sometimes simply referred to as a storage section 26a2).
  • the reservoir 26a2 has a larger cross-sectional area of the flow path than the front and rear flow paths. That is, the cross-sectional area of the flow path of the storage part 26a2 is larger than the part of the second integrated flow path 26 that is positioned before and after the storage part 26a2.
  • the branch flow path 26a3 is branched at the center of the second flow path member 6 in the first direction, and includes a flow path toward the first direction and a flow path toward the third direction.
  • Second branch channel 26a4 at the channel destination of the channel directed in the first direction and the channel directed in the third direction. Any of the second branch flow paths 26a4 branches in the second direction and the fourth direction, and after branching, is connected to the opening 22b of the second common flow path 22 of the first flow path member 4.
  • a housing space 18 for the piezoelectric actuator substrate 40 is provided on the lower surface of the second flow path member 6.
  • the accommodation space 18 has a through hole 18 a that penetrates to the upper surface of the second flow path member 6 at the end in the second direction and the end in the fourth direction.
  • a signal transmission unit 60 such as an FPC (Flexible Printed Circuit) that transmits a drive signal for driving the piezoelectric actuator substrate 40 is passed through the through hole 6a.
  • the supply branch flow path 24a3 and the recovery branch flow path 26a3 are arranged so that at least a part thereof overlaps with each other. That is, when viewed in plan, at least a part of the supply branch flow path 24a3 and at least a part of the recovery branch flow path 26a3 are arranged so as to overlap each other.
  • the space utilization efficiency can be increased and the head main body 2a can be miniaturized as compared to arranging them in the same plane.
  • FIG. 6 when the recovery branch flow path 26a3 is arranged so as to overlap the entire area along the longitudinal direction (first direction and third direction) of the supply branch flow path 24a3, space utilization efficiency Can be further increased.
  • the recovery branch channel 26a3 may be disposed on the opposite side of the first channel member 4 with respect to the supply branch channel 24a3. In other words, the recovery branch channel 26a3 may be disposed above the supply branch channel 24a3 so as to cover the supply branch channel 24a3.
  • the discharge characteristics such as the discharge amount and the discharge speed may change.
  • connection portion between the first direction end of the second integrated flow path 26 and the first flow path member 4 is connected to the end of the first integrated flow path 24 in the first direction and the first flow path member 4. It arrange
  • FIG. When having such a configuration, the temperature change of the supply branch flow path 24a3 due to heat exchange with the outside can be reduced, and fluctuations in discharge characteristics can be reduced. Further, the space utilization efficiency can be increased and the head body 2a can be miniaturized.
  • the supply storage section 24a2 and the recovery storage section 26a2 are arranged so as to be shifted in the second direction that is a direction intersecting the first direction with respect to the supply branch flow path 24a3 and the recovery branch flow path 26a3. It may be.
  • the position may be shifted in the second direction from the position.
  • supply storage part 24a2 and collection storage part 26a2 may be arranged along with the 1st direction.
  • connection part between the supply storage part 24a2 and the supply storage part 24a2 from the supply storage part 24a2 to the supply storage part 24a2 is the connection part between the recovery storage part 26a2 and the recovery storage part 26a2.
  • the second flow path member 6 may be arranged at a position closer to the center in the first direction.
  • the supply branch flow path 24a3 and the recovery branch flow path 26a3 may transmit the influence to the first flow path member.
  • the influence of the disturbance is transmitted to the first flow path member 4 on the average, the difference in influence due to the position of the discharge hole 8 can be reduced. Therefore, it is preferable that the flow path from the supply storage section 24a2 to the supply branch flow path 24a3 and the flow path from the recovery storage section 26a2 to the recovery branch flow path 26a3 are both arranged at the center in the first direction.
  • the use efficiency of the space is remarkably deteriorated by doing so. Therefore, the supply branch flow path 24a3 having a greater influence of disturbance than the recovery branch flow path 26a3 can be disposed near the center in the first direction.
  • volume of the supply storage unit 24a2 may be larger than the volume of the recovery storage unit 26a2.
  • a damper is provided in the storage unit 24a2 of the first integrated channel 24 and the storage unit 26a2 of the second integrated channel 26 so that the supply or discharge of the liquid is stable with respect to fluctuations in the discharge amount of the liquid. It may be. Further, by providing a filter between the reservoir 24a2 of the first integrated channel 24, the reservoir 26a2 of the second integrated channel 26, the first common channel 20 or the second common channel 22, Foreign matter or bubbles may be difficult to enter the first flow path member 4.
  • the supply storage unit 24 a 2 and the collection storage unit 26 a 2 may be connected by a bypass channel 25.
  • the bypass flow path 25 By the bypass flow path 25, the air bubbles that have flowed into the supply storage section 24a2 can be sent to the recovery storage section 26a2 without flowing into the supply branch flow path 24a3, and the stability of liquid ejection can be improved.
  • the bypass flow path 25 is formed by the groove formed in the plate 6c.
  • the flow path resistance of the bypass flow path 25 may be larger than the flow path resistance of the supply branch flow path 24a3. In that case, it is possible to send bubbles from the supply storage unit 24a2 to the recovery storage unit 26a2, and to reduce a decrease in the flow rate of the liquid flowing from the supply storage unit 24a2 to the supply branch flow path 24a3.
  • the cross-sectional area of the cross-section of the bypass flow path 25 smaller than the cross-sectional area of the cross-section of the supply branch flow path 24a3, the flow resistance of the bypass flow path 25 is reduced to the flow path of the supply branch flow path 24a3. It can be larger than the resistance.
  • the channel resistance of the bypass channel 25 can be, for example, about 2 to 10 times the channel resistance of the supply branch channel 24a3.
  • a piezoelectric actuator substrate 40 including a displacement element 50 is bonded to the pressurizing chamber surface 4-1, which is the upper surface of the first flow path member 4, so that each displacement element 50 is positioned on the pressurizing chamber 10.
  • the piezoelectric actuator substrate 40 occupies a region having substantially the same shape as the pressurizing chamber group formed by the pressurizing chamber 10. Further, the opening of each pressurizing chamber 10 is closed by bonding the piezoelectric actuator substrate 40 to the pressurizing chamber surface 4-1 of the flow path member 4.
  • the piezoelectric actuator substrate 40 has a rectangular shape that is long in the same direction as the head body 2a.
  • the piezoelectric actuator substrate 40 is connected to a signal transmission unit 60 such as an FPC for supplying a signal to each displacement element 50.
  • the second flow path member 6 has a through hole 18a penetrating vertically at the center, and the signal transmission unit 60 is electrically connected to the control unit 88 through the through hole 18a.
  • the signal transmission unit 60 has a shape extending in the short direction so as to extend from one long side end of the piezoelectric actuator substrate 40 to the other long side end, and the wiring disposed in the signal transmission unit extends along the short direction. The distance between the wirings can be increased by extending the wires and arranging them in the longitudinal direction.
  • Individual electrodes 44 are respectively arranged at positions facing the pressurizing chambers 10 on the upper surface of the piezoelectric actuator substrate 40.
  • the flow path member 4 has a laminated structure in which a plurality of plates are laminated.
  • a plate 4a is disposed on the pressure chamber surface 4-1 side of the flow path member 4, and plates 4b to 4l are sequentially stacked below the plate 4a.
  • the plate 4a in which the hole used as the side wall of the pressurizing chamber 10 is formed is the cavity plate 4a
  • Each plate has a large number of holes and grooves.
  • the holes and grooves can be formed by etching each plate made of metal. Since the thickness of each plate is about 10 to 300 ⁇ m, the formation accuracy of the holes to be formed can be increased. Each plate is aligned and stacked such that these holes communicate with each other to form a flow path such as the first common flow path 20.
  • the pressurizing chamber main body 10a is opened on the pressurizing chamber surface 4-1 of the flat plate-like channel member 4, and the piezoelectric actuator substrate 40 is joined thereto.
  • the pressurizing chamber surface 4-1 has an opening 20 b for supplying the liquid to the first common flow path 20 and an opening 22 b for collecting the liquid from the second common flow path 22.
  • a discharge hole 8 is opened in a discharge hole surface 4-2 on the opposite side of the pressure chamber surface 4-1 of the flow path member 4.
  • the pressurizing chamber 10 includes a pressurizing chamber main body 10a facing the displacement element 50 and a descender 10b having a smaller sectional area than the pressurizing chamber main body 10a.
  • the pressurizing chamber body 10a is formed in the cavity plate 4a, and the descender 10b is overlapped with holes formed in the plates 4b to 4k, and is further closed by the nozzle plate 4l (parts other than the discharge holes 8). It is made up of.
  • the first individual channel 12 is connected to the pressurizing chamber body 10 a, and the first individual channel 12 is connected to the first common channel 20.
  • the first individual flow path 12 includes a circular hole penetrating the plate 4b, an elongated through groove extending in the plane direction of the plate 4c, and a circular hole penetrating the plate 4d.
  • the descender 10 b is connected to the second individual flow path 14, and the second individual flow path 14 is connected to the second common flow path 22.
  • the second individual flow path 14 includes a long and narrow through groove extending in a plane direction and connected to a circular hole serving as the partial flow path 10b of the plate 4k, and a first circular hole penetrating the plate 4j. It includes a portion 14 a and a second portion 14 b that is a rectangular hole that penetrates the plate 4 i and is connected to a through groove that becomes the second common flow path 22.
  • the second part 14b is shared with the second individual flow path 14 connected to the other descender 10b, and the first parts 14a of the two second individual flow paths 14 are the second parts 14b of the plate 4i. After being together, they are connected to the second common flow path 22.
  • the first common flow path 20 is formed by overlapping holes formed in the plates 4e and f, and further closed by the plate 4d on the upper side and the plate 4g on the lower side.
  • the second common flow path 22 is formed by overlapping holes formed in the plates 4i, j, and further closed by the plate 4h on the upper side and the plate 4k on the lower side.
  • the liquid supplied to the first integrated channel 24 enters the pressurizing chamber 10 through the first common channel 20 and the first individual channel 12 in order, and a part of the liquid flows. It is discharged from the discharge hole 8.
  • the liquid that has not been discharged passes through the second individual flow path 14, enters the second common flow path 22, enters the second integrated flow path 26, and is discharged outside the head body 2 a.
  • the piezoelectric actuator substrate 40 has a laminated structure composed of two piezoelectric ceramic layers 40a and 40b that are piezoelectric bodies. Each of these piezoelectric ceramic layers 40a and 40b has a thickness of about 20 ⁇ m. That is, the thickness from the upper surface of the piezoelectric ceramic layer 40a of the piezoelectric actuator substrate 40 to the lower surface of the piezoelectric ceramic layer 40b is about 40 ⁇ m.
  • the thickness ratio between the piezoelectric ceramic layer 40a and the piezoelectric ceramic layer 40b is set to 3: 7 to 7: 3, preferably 4: 6 to 6: 4. Both of the piezoelectric ceramic layers 40 a and 40 b extend so as to straddle the plurality of pressure chambers 10.
  • the piezoelectric ceramic layers 40a, 40b may, for example, strength with a dielectric, lead zirconate titanate (PZT), NaNbO 3 system, BaTiO 3 system, (BiNa) NbO 3 system, such as BiNaNb 5 O 15 system Made of ceramic material.
  • PZT lead zirconate titanate
  • NaNbO 3 system NaNbO 3 system
  • BaTiO 3 system BaTiO 3 system
  • BiNa NbO 3 system such as BiNaNb 5 O 15 system Made of ceramic material.
  • the piezoelectric ceramic layer 40b does not have a structure sandwiched between electrodes described below. That is, even when a drive signal is applied to the mutating element 50, the piezoelectric ceramic layer 40b does not spontaneously undergo piezoelectric deformation, and the piezoelectric ceramic layer 40b functions as a diaphragm. Therefore, the piezoelectric ceramic layer 40b can be changed to another ceramic having no piezoelectricity or a metal plate. Further, a metal plate may be laminated under the piezoelectric ceramic layer 40b, and both the piezoelectric ceramic layer 40b and the metal plate may be used as a vibration plate. In the case of such a structure, the metal plate can be regarded as a part of the first flow path member 4.
  • the piezoelectric actuator substrate 40 has a common electrode 42 made of a metal material such as Ag—Pd and an individual electrode 44 made of a metal material such as Au.
  • the common electrode 42 has a thickness of about 2 ⁇ m, and the individual electrode 44 has a thickness of about 1 ⁇ m.
  • the individual electrodes 44 are disposed at positions facing the pressurizing chambers 10 on the upper surface of the piezoelectric actuator substrate 40, respectively.
  • the individual electrode 44 has a planar shape slightly smaller than that of the pressurizing chamber main body 10a and has a shape substantially similar to the pressurizing chamber main body 10a, and an extraction electrode drawn from the individual electrode main body 44a. 44b.
  • a connection electrode 46 is formed at a portion of one end of the extraction electrode 44 b that is extracted outside the region facing the pressurizing chamber 10.
  • the connection electrode 46 is a conductive resin containing conductive particles such as silver particles, and is formed with a thickness of about 5 to 200 ⁇ m.
  • the connection electrode 46 is electrically joined to an electrode provided in the signal transmission unit.
  • a drive signal is supplied to the individual electrode 44 from the control unit 88 through the signal transmission unit.
  • the drive signal is supplied in a constant cycle in synchronization with the conveyance speed of the print medium P.
  • the common electrode 42 is formed over substantially the entire surface in the region between the piezoelectric ceramic layer 40a and the piezoelectric ceramic layer 40b. That is, the common electrode 42 extends so as to cover all the pressurizing chambers 10 in the region facing the piezoelectric actuator substrate 40.
  • the common electrode 42 is a through conductor formed by penetrating the piezoelectric ceramic layer 40a on a common electrode surface electrode (not shown) formed on the piezoelectric ceramic layer 40a so as to avoid the electrode group composed of the individual electrodes 44. Are connected through.
  • the common electrode 42 is grounded via the common electrode surface electrode and is held at the ground potential. Similar to the individual electrode 44, the common electrode surface electrode is directly or indirectly connected to the controller 88.
  • the portion sandwiched between the individual electrode 44 and the common electrode 42 of the piezoelectric ceramic layer 40a is polarized in the thickness direction, and is a displacement element 50 having a unimorph structure.
  • the displacement element 50 is driven (displaced) by a drive signal supplied to the individual electrode 44 through a driver IC or the like under the control of the control unit 88.
  • the liquid can be ejected with various driving signals. For example, by using a so-called striking driving method, a pulse driving signal that is a low potential for a certain period with a high potential as a reference is supplied to the individual electrode 44. , Droplets can be discharged.
  • the planar shape of the pressurizing chamber body 10a is circular and has infinite rotational symmetry.
  • the planar shape of the pressurizing chamber body 10a is preferably a rotationally symmetric shape of three or more rotational symmetry.
  • the opening of the first individual channel 12 on the pressurizing chamber body 10a side is disposed on the opposite side of the pressurizing chamber body 10a side of the descender 10b with respect to the center of gravity of the area of the pressurizing chamber body 10. . More specifically, the opposite side means that the angle formed is 135 degrees or more.
  • the opening of the descender 10b on the pressurizing chamber main body 10a side is farther from the center of gravity of the pressurizing chamber main body 10a than the first common flow path 20 and the second common flow path 22 are.
  • the first individual flow path 12 is a part that reflects pressure waves, and needs to have a high flow path resistance, and is formed into an elongated shape.
  • the position where the descender 10b and the first individual flow path 12 are connected in the first pressurizing chamber is a position rotated 90 degrees with respect to the second pressurizing chamber.
  • the pressurizing chamber main bodies 10a are in a relationship of being translated without rotation.
  • the first individual flow path 12 extends from the pressurizing chamber body 10 a in the direction of the first common flow path 20 and the second common flow path 22.
  • the first individual channel 12 connected to the first pressurizing chamber and the first individual channel 12 connected to the third pressurizing chamber extend toward each other.
  • the first individual flow path 12 connected to the fourth pressurization chamber and the first individual flow path 12 connected to the second pressurization chamber extend toward each other.
  • pressurizing chamber arrangement region 18 pieoelectric actuator substrate accommodation space 18a ... through hole 20 ... first common flow path (common supply flow path) 20a ... first common flow path body 20b ... (first common flow path) opening 22 ... second common flow path (common discharge flow path) 22a ... second common flow path body 22b ... opening of (second common flow path) 24 ... first integrated flow path (supply flow path) 24a1 (first integrated channel) first part 24a2 (first integrated channel) reservoir 24a3 (first integrated channel) branch channel (supply branch channel) 24a4 (second integrated flow path) second branch flow path 24b (first integrated flow path) opening (first opening) 25 ... Bypass channel 26 ...

Abstract

本開示の液体吐出ヘッド2は、液体を吐出する第1流路部材4と、第2流路部材6とを含んでおり、第2流路部材6は、第1流路部材4に液体を送る供給流路24と、第1流路部材4から液体を回収する回収流路26とを有しており、供給流路24は、第2流路部材6の第1方向における中央部で分岐して、第1方向D1およびその反対の第3方向D3に向かう供給分岐流路24a3を有しており、回収流路26は、第2流路部材6の第1方向D1における中央部で分岐して、第1方向D1および第3方向D3に向かう回収分岐流路26a3を有しており、平面視したとき、供給分岐流路24a3と回収分岐流路26a3は重なって配置されている。

Description

液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置
 本開示は、液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置に関する。
 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。液体吐出ヘッドには、例えば、液体を吐出する吐出孔が二次元的に広がって多数配置されている。記録媒体には、各吐出孔から吐出された液体が並んで着弾することにより、印刷が行なわれる(例えば、特許文献1を参照。)。
特開2009-143168号公報
 本開示の液体吐出ヘッドは、第1流路部材と第2流路部材とを有している。前記第1流路部材は、前記第1方向が長手方向となる形状を有しており、液体を吐出する。前記第2流路部材は、前記第1方向が長手方向となる形状を有しており、供給流路と回収流路とを有している。前記供給流路は、前記第1流路部材に前記液体を送る。前記回収流路は、前記第1流路部材で吐出されなかった前記液体を、前記第1流路部材から回収する。
 前記供給流路は、外部に開口している第1開口と、該第1開口に繋がっている供給分岐流路と、を有している。前記第1開口から前記供給流路を辿ったとき、前記供給分岐流路は、前記第2流路部材の前記第1方向における中央部で分岐して、前記第1方向および該第1方向の反対の方向である第3方向に向かって延びて、前記第1方向の端部および前記第3方向の端部で前記第1流路部材に接続している。
 前記回収流路は、外部に開口している第2開口と、該第2開口に繋がっている回収分岐流路と、を有している。前記第2開口から前記回収流路を辿ったとき、前記回収分岐流路は、前記第2流路部材の前記第1方向における中央部で分岐して、前記第1方向および前記第3方向に向かって延びて、前記第1方向の端部および前記第3方向の端部で前記第1流路部材に接続している。
 そして、平面視したとき、前記供給分岐流路の少なくとも一部と、前記回収分岐流路の少なくとも一部とが、互いに重なるように配置されている。
 また、本開示の記録装置は、前記液体吐出ヘッドと、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を備えていることを特徴とする。
図1(a)は、本開示の一実施形態に係る液体吐出ヘッドを含む記録装置の側面図であり、図1(b)は平面図である。 図2(a)は、図1の液体吐出ヘッドの要部であるヘッド本体の平面図であり、図2(b)は、図2(a)から第2流路部材を除いた平面図である。 図3は、図2(b)の一部の拡大平面図である。 図4は、図2(b)の一部の拡大平面図である。 図5は、ヘッド本体の模式的な部分縦断面図である。 図6(a)は、第2流路部材の一例の平面図であり、図6(b)は、(a)に示したi-i線に沿ったヘッド本体の縦断面図であり、図6(c)は、図6(a)に示したii-ii線に沿ったヘッド本体の縦断面図であり、図6(d)は、図6(a)に示したiii-iii線に沿ったヘッド本体の縦断面図である。 図7は、図6に示す第2流路部材を構成しているプレートの平面図および側面図である。 図8(a)は、第2流路部材の他の例の平面図であり、図8(b)は、図8(a)に示したi-i線に沿ったヘッド本体の縦断面図であり、図8(c)は、図8(a)に示したii-ii線に沿ったヘッド本体の縦断面図であり、図8(d)は、図8(a)に示したiii-iii線に沿ったヘッド本体の縦断面図である。 図9は、図8に示す第2流路部材を構成しているプレートの平面図および側面図である。
 図1(a)は、本開示の一実施形態に係る液体吐出ヘッド2を含む記録装置であるカラーインクジェットプリンタ1(以下で単にプリンタと言うことがある)の概略の側面図であり、図1(b)は、概略の平面図である。プリンタ1は、液体を吐出する液体吐出ヘッド2と、液体吐出ヘッド2に対して記録媒体を相対的に移動させる可動部を含んでいる。プリンタ1では、可動部は、搬送ローラ82A、82B、82C、82Dなどの各ローラやそれらを駆動するモータ等である。可動部は、記録媒体である印刷用紙Pを搬送ローラ82Aから搬送ローラ82B搬送ローラ82Cへと搬送する。制御部88は、画像や文字等のデータである印刷データ等に基づいて、液体吐出ヘッド2を制御して、印刷用紙Pに向けて液体を吐出させ、印刷用紙Pに液滴を着弾させて、印刷用紙Pに印刷などの記録を行なう。
 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、液体吐出ヘッド2を、印刷用紙Pの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交する方向に往復させるなどして移動させ、その途中で液滴を吐出する動作と、印刷用紙Pの搬送とを交互に行なう、いわゆるシリアルプリンタが挙げられる。シリアルプリンタでは、可動部は、液体吐出ヘッド2が搭載されたキャリッジ、およびキャリッジを印刷用紙Pの搬送方向に交差する方向に往復させるモータを含んでいる。可動部には、印刷用紙Pを搬送するローラや、そのローラを駆動するモータ等を含んでもよい。
 プリンタ1には、印刷用紙Pとほぼ平行となるように、4つの平板状のヘッド搭載フレーム70(以下で単にフレームと言うことがある)が固定されている。各フレーム70には図示しない5個の孔が設けられており、5個の液体吐出ヘッド2がそれぞれの孔の部分に搭載されている。1つのフレーム70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を構成している。プリンタ1は、4つのヘッド群72を有しており、合計20個の液体吐出ヘッド2が搭載されている。
 フレーム70に搭載された液体吐出ヘッド2は、液体を吐出する部位が印刷用紙Pに面するようになっている。液体吐出ヘッド2と印刷用紙Pとの間の距離は、例えば0.5~20mm程度とされる。
 20個の液体吐出ヘッド2は、制御部88と直接繋がっていてもよいし、間に印刷データを分配する分配部を介して接続してもよい。分配部は、例えば、制御部88から送られた印刷データを、20個の液体吐出ヘッド2に分配してもよい。また、例えば、4つのヘッド群72に対応する4つの分配部を用いて、制御部88から、4つの分配部に送られた印刷データを、各分配部は、対応するヘッド群72内の5つの液体吐出ヘッド2に分配してもよい。
 液体吐出ヘッド2は、図1(a)の手前から奥へ向かう方向、図1(b)の上下方向に細長い長尺形状を有している。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、印刷用紙Pの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交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。別の表現をすれば、1つのヘッド群72において、液体吐出ヘッド2は、千鳥状に配置されている。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、印刷用紙Pの幅方向、すなわち、印刷用紙Pの搬送方向に交差する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、印刷用紙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、印刷用紙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、図示しない液体供給タンクから液体、例えば、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72で4色のインクが印刷できる。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。
 プリンタ1に搭載されている液体吐出ヘッド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であれば、1つでもよい。ヘッド群72に含まれる液体吐出ヘッド2の個数や、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れば、同じ性能の液体吐出ヘッド2を使用しても搬送速度を速くできる。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、印刷用紙Pの幅方向の解像度を高くしてもよい。
 さらに、色のあるインクを印刷する以外に、印刷用紙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、液体吐出ヘッド2で、一様に、あるいはパターンニングして印刷してもよい。コーティング剤としては、例えば、記録媒体として液体が浸み込み難いものを用いる場合において、液体が定着し易いように、液体受容層を形成するものが使用できる。他に、コーティング剤としては、記録媒体として液体が浸み込み易いものを用いる場合において、液体のにじみが大きくなり過ぎず、隣に着弾した別の液体とあまり混じり合わないように、液体浸透抑制層を形成するものが使用できる。コーティング剤は、液体吐出ヘッド2で印刷する以外に、制御部88が制御する塗布部75で一様に塗布してもよい。
 プリンタ1は、記録媒体である印刷用紙Pに印刷を行なう。印刷用紙Pは、給紙ローラ80Aに巻き取られた状態になっており、給紙ローラ80Aから送り出された印刷用紙Pは、フレーム70に搭載されている液体吐出ヘッド2の下側を通り、その後2つの搬送ローラ82Cの間を通り、最終的に回収ローラ80Bに回収される。印刷する際には、搬送ローラ82Cを回転させることで印刷用紙Pは、一定速度で搬送され、液体吐出ヘッド2によって印刷される。
 続いて、プリンタ1の詳細について、印刷用紙Pが搬送される順に説明する。給紙ローラ80Aから送り出された印刷用紙Pは、2つの搬送ローラ82Aの間を通った後、塗布部75の下を通る。塗布部75は、印刷用紙Pに、上述のコーティング剤を塗布する。
 印刷用紙Pは、続いて、液体吐出ヘッド2が搭載されたフレーム7を収納した、ヘッド室74に入る。ヘッド室74は、印刷用紙Pが出入りする部分などの一部において外部と繋がっているが、概略、外部と隔離された空間である。ヘッド室74は、必要に応じて、制御部88等によって、温度、湿度、および気圧等の制御因子が制御される。ヘッド室74では、プリンタ1が設置されている外部と比較して、外乱の影響を少なくできるので、上述の制御因子の変動範囲を外部よりも狭くできる。
 ヘッド室74には、5個の搬送ローラ82Bが配置されており、印刷用紙Pは、搬送ローラ82Bの上を搬送される。5個の搬送ローラ82Bは、側面から見て、フレーム70が配置されている方向に向けて、中央が凸になるように配置されている。これにより、5個の搬送ローラ82Bの上を搬送される印刷用紙Pは、側面から見て円弧状になっており、印刷用紙Pに張力を加えることで、各搬送ローラ82B間の印刷用紙Pが平面状になるように張られる。2つの搬送ローラ82Bの間には、1つのフレーム70が配置されている。各フレーム70は、その下を搬送される印刷用紙Pと平行になるように、設置される角度が少しずつ変えられている。
 ヘッド室74から外に出た印刷用紙Pは、2つの搬送ローラ82Cの間を通り、乾燥部76の中を通り、2つの搬送ローラ82Dの間を通り、回収ローラ80Bに回収される。印刷用紙Pの搬送速度は、例えば、100~200m/分とされる。各ローラは、制御部88によって制御されてもよいし、人によって手動で操作されてもよい。
 乾燥部76で乾燥することにより、回収ローラ80Bにおいて、重なって巻き取られる印刷用紙P同士が接着したり、未乾燥の液体が擦れたりすることを起き難くできる。高速で印刷するためには、乾燥も速く行なう必要がある。乾燥を速くするため、乾燥部76では、複数の乾燥方式により順番に乾燥してもよいし、複数の乾燥方式を併用して乾燥してもよい。そのような際に用いられる乾燥方式としては、例えば、温風の吹き付け、赤外線の照射、加熱したローラへの接触などがある。赤外線を照射する場合は、印刷用紙Pへのダメージを少なくしつつ乾燥を速くできるように、特定の周波数範囲の赤外線を当ててもよい。印刷用紙Pを加熱したローラに接触させる場合は、印刷用紙Pをローラの円筒面に沿って搬送させことで、熱が伝わる時間を長くしてもよい。搬送させる範囲は、1/4周以上がよく、さらに1/2周以上にするのがよい。UV硬化インク等を印刷する場合には、乾燥部76の代わりに、あるいは乾燥部76に追加してUV照射光源を配置してもよい。UV照射光源は、各フレーム70の間に配置してもよい。
 回収ローラ80Bに回収可能なように、印刷された液体を、乾燥あるいは硬化させられた印刷用紙Pは、撮像部77により撮像され、印刷状態を確認される。印刷状態の確認は、テストパターンを印刷して行なってもよいし、印刷する目的の印刷データを印刷して行なってもよい。撮像は、印刷用紙Pを搬送しながら、すなわち、印刷用紙Pの他の部分を印刷しながら行なってもよいし、搬送を停止して行なってもよい。
 撮像された撮像データは、制御部88により、印刷できているか否かや、印刷精度が悪い部分がないかを評価される。具体的には、液滴が吐出されなかったために印刷されていない画素がないか、吐出された液体の吐出量、吐出速度、および吐出方向が目標からずれていないか、液体が飛翔中に気体の流動等の影響を受けることで、着弾位置がずれたり、着弾後の画素の広がりが小さくなったり大きくなったりしていないか、などが評価される。
 制御部88は、撮像データに設定された閾値以上のズレ等を検出した場合は、その結果を報知してもよい。また、印刷中であれば、印刷を停止するようにしてもよく、再開予定の印刷を再開しないようにしてもよい。
 また、制御部88は、撮像データに検出されたズレを補正するように、印刷データを改変して、液体吐出ヘッド2から、改変した印刷データに基づいて液滴を吐出させるようにしてもよい。具体的には、制御部88は、印刷されない画素があった場合、元の印刷データに対して、その画素の周囲に着弾する液体の量を増やした印刷データを作成し、その改変された印刷データで液体吐出ヘッド2を駆動してもよい。同様に、画素の濃度が濃い場合や、画素の大きさが大きい場合には、その画素の周囲に着弾する液体の量を減らした印刷データを作成すればよい。着弾位置がある方向にずれていた場合は、ずれた方向に着弾する液体の量を減らし、ずれた方向と反対の方向に着弾する液体の量を増やした印刷データを作成すればよい。印刷データを改変する範囲は、ズレが検出された画素に隣り合った画素だけでなく、それよりも広い範囲まで改変してもよい。
 プリンタ1は、液体吐出ヘッド2をクリーニングするクリーニング部を備えていてもよい。クリーニング部は、例えば、ワイピングや、キャッピングして洗浄を行なう。ワイピングは、例えば、柔軟性のあるワイパーで、液体が吐出される部位の面、例えば後述のノズル面4-2を擦ることで、その面に付着していた液体を取り除く。キャッピングしての洗浄は、例えば、次のように行なう。液体を吐出される部位、例えば後述のノズル面4-2を覆うようにキャップを被せる(これをキャッピングと言う)ことで、ノズル面4-2とキャップとで、ほぼ密閉されて空間が作られる。そのような状態で、液体の吐出を繰り返すことで、吐出孔8に詰まっていた、標準状態よりも粘度が高くなっていた液体や、異物等を取り除く。キャッピングしてあることで、洗浄中の液体がプリンタ1に飛散し難く、液体が、印刷用紙Pやローラ等の搬送機構に付着し難くできる。洗浄を終えたノズル面4-2を、さらにワイピングしてもよい。ワイピングや、キャッピングしての洗浄は、プリンタ1に取り付けられているワイパーやキャップを人が手動で操作して行なってもよいし、制御部88によって自動で行なってもよい。
 記録媒体は、印刷用紙P以外に、ロール状の布などでもよい。また、プリンタ1は、印刷用紙Pを直接搬送する代わりに、搬送ベルトを直接搬送して、記録媒体を搬送ベルトに置いて搬送してもよい。そのようにすれば、枚葉紙や裁断された布、木材、タイルなどを記録媒体にできる。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て、制御部88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。例えば、液体吐出ヘッド2の温度や、液体吐出ヘッド2に液体を供給する液体供給タンクの液体の温度、液体供給タンクの液体が液体吐出ヘッド2に加えている圧力などが、吐出される液体の吐出特性、すなわち、吐出量や吐出速度などに影響を与えている場合などに、それらの情報に応じて、液体を吐出させる駆動信号を変えるようにしてもよい。
 次に、本開示の一実施形態の液体吐出ヘッド2について説明する。図2(a)は、図1に示された液体吐出ヘッド2の要部であるヘッド本体2aを示す平面図である。図2(b)は、ヘッド本体2aから第2流路部材6を除いた状態の平面図である。図3は、図2(b)の一点鎖線の範囲のヘッド本体2aの拡大平面図である。図4は、図3の一点鎖線の範囲のヘッド本体2aの拡大平面図である。図5は、ヘッド本体2aの、模式的な部分縦断面図である。図5では、流路の繋がっている状態を示すために、実際には、同一の縦断面に存在しない流路を描いている。具体的には、プレート4gから上と、プレート4hから下は、別の断面である。また、それぞれの断面は、流路に沿った屈曲した線に沿った断面である。
 図6(a)は、第2流路部材6の平面図であり、図6(b)は、図6(a)に示したi-i線に沿ったヘッド本体2aの縦断面図であり、図6(c)は、図6(a)に示したii-ii線に沿ったヘッド本体2aの縦断面図であり、図6(d)は、図6(a)に示したiii-iii線に沿ったヘッド本体2aの縦断面図である。
 図7は、第2流路部材6を構成しているプレートの平面および側面図である。具体的には、図7の上から順に、プレート6aの上面図、プレート6bの上面図、プレート6bの側面図、プレート6bの下面図(ただし、他のプレートの構造と対比しやすいように、上から見通した状態で示している)、プレート6cの上面図、プレート6dの上面図、プレート6eの上面図、プレート6fの上面図である。
 各図は、図面を分かり易くするために次のように描いている。図2~図4および図6(a)では、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。図4においては、図を左右に分けている中央の2点鎖線の右側では、第1個別流路12、個別電極44および接続電極46を省略して描いている。
 液体吐出ヘッド2は、ヘッド本体2a以外に、金属製の筐体や、ドライバIC、配線基板などを含んでいてもよい。また、ヘッド本体2aは、第1流路部材4と、第1流路部材4に液体を供給する第2流路部材6と、加圧部である変位素子50が作り込まれている圧電アクチュエータ基板40とを含んでいる。ヘッド本体2aは、一方方向に長い平板形状を有しており、その方向を長手方向と言うことがある。また、第2流路部材6は、ヘッド本体2aの構造を支持する支持部材の役割を果たしており、ヘッド本体2aは、第2流路部材6の長手方向の両端部のそれぞれでフレーム70に固定される。
 ヘッド本体2aを構成する第1流路部材4は、平板状の形状を有しており、その厚さは0.5~2mm程度である。第1流路部材4の一つの面である加圧室面4-1には、加圧室10が平面方向に多数並んで配置されている。第1流路部材4の、加圧室面4-1と反対の面である吐出孔面4-2には、液体が吐出される吐出孔8が平面方向に多数並んで配置されている。吐出孔8は、それぞれ加圧室10と繋がっている。以下では、加圧室面4-1は、吐出孔面4-2に対して、上方に位置しているとして説明をする。
 第1流路部材4には、複数の第1共通流路20および複数の第2共通流路22が、第1方向(図2、図3におけるD1)に沿って伸びるように配置されている。以下で、第1共通流路20と第2共通流路22とを合わせて、共通流路と言うことがある。第1共通流路20と第2共通流路22とは重なって配置されている。第1共通流路20および第2共通流路22が並んでいる方向であり、第1方向と交差する方向を第2方向(図2、図3におけるD2)とする。なお、第1方向は、ヘッド本体2aの長手方向と同じ方向である。また、第1方向と反対の方向を第3方向(図2、図3におけるD3)とし、第2方向の反対の方向を第4方向(図2、図3におけるD4)とする。液体吐出ヘッド2およびヘッド本体2aは、第1方向が長手方向となる形状を有している。すわなち、液体吐出ヘッド2およびヘッド本体2aは、第1方向の長さが、第1方向に直交する方向の長さよりも長い形状を有している。
 第1共通流路20および第2共通流路22の両側に沿って、第1共通流路20および第2共通流路22と繋がっている加圧室10が並んでおり、片側2行ずつ、合計4行の加圧室行11Aを構成している。第1共通流路20および第2共通流路22と繋がっている4行の加圧室行11Aを、第2方向に順に第1加圧室行11A1、第2加圧室行11A2、第3加圧室行11A3、第4加圧室行11A4と呼ぶ。第1加圧室行11A1に属する加圧室10を第1加圧室と言うことあり、第2~4加圧室も同様の意味で用いる。
 第1共通流路20とその両側に並んでいる4行の加圧室10とは、第1個別流路12を介して繋がっている。第2共通流路22とその両側に並んでいる4行の加圧室10とは、第2個別流路14を介して繋がっている。
 以上のような構成により、第1流路部材4においては、第1共通流路20に供給された液体は、第1共通流路20に沿って並んでいる加圧室10に流れ込み、一部の液体は吐出孔8から吐出され、他の一部の液体は、第1共通流路20と重なって配置されている第2共通流路22に流れ込み、第1流路部材4から外部に排出される。
 第1共通流路20は、第2共通流路の上に重なるように配置されている。第1共通流路20は、第1個別流路が繋がっている範囲の外側において、第1方向の端部および第3方向の両方の端部に配置されている開口20bで第1流路部材4の外部に開口している。第2共通流路22は、第2個別流路が繋がっている範囲の外側で、かつ第1共通流路20の開口20bよりも外側において、第1方向の端部および第3方向の両方の端部に配置されている開口22bで第1流路部材4の外部に開口している。下側に配置されている第2共通流路22の開口22bが、上側に配置されている第1共通流路20の開口20bの外側に配置されていることで、空間効率がよくなる。
 第1共通流路20の第1方向側にある開口20aと第3方向側にある開口20aとからは、ほぼ同量の液体が供給され、第1共通流路20の中央に向かって流れていく。1つの第1共通流路20および第2共通流路22に繋がっている吐出孔8からの液体の吐出量が、場所によらずほぼ一定の場合、第1共通流路20の流れは、中央に向かうにしたがって遅くなり、ほぼ中央で0(ゼロ)になる。第2共通流路22における流れはこれと逆で、ほぼ中央で0(ゼロ)であり、外側に向かうにしたがって流れは速くなる。
 液体吐出ヘッド2では、様々なものを記録するので、1つの第1共通流路20および第2共通流路22に繋がっている吐出孔8からの液体の吐出量は、様々な分布を取る。第1方向側の吐出孔8からの吐出量が多い場合、流れが0(ゼロ)となる場所は、中央よりも第1方向側になる。逆に、第3方向側の吐出孔8からの吐出量が多い場合、流れが0(ゼロ)となる場所は、中央よりも第3方向側になる。このように、記録するものによって吐出の分布が変わることにより、流れが0(ゼロ)となる場所が移動する。これにより、ある瞬間に、流れが0(ゼロ)となって液体が滞留したとしても、吐出の分布が変わることにより、その場所での滞留は解消されるので、同じ場所で液体が滞留し続けることによる、顔料の沈降や、液体の固着などを起き難くできる。
 第1共通流路20に繋がっている第1個別流路12の第1共通流路20側の部分に加わる圧力は、圧力損失の影響で、第1共通流路20に第1個別流路12が繋がっている位置(主に第1方向における位置)により変わる。第2共通流路22に繋がっている第2個別流路14側の部分に加わる圧力は、圧力損失の影響で、第2共通流路22に第2個別流路14が繋がっている位置(主に第1方向における位置)により変わる。1つの吐出孔8における液体の圧力をほぼ0(ゼロ)にすれば、上述の圧力変化は対称に変化するので、すべての吐出孔8で液体の圧力をほぼ0(ゼロ)にできる。
 このような構成において、液体の粘度を5mPa・s以上15mPa・s以下にすれば、液体の滞留をより起き難くできる。さらに、吐出する液体を供給する液体供給タンクに、液体を攪拌させる攪拌部を設ければ、液体吐出ヘッド2に供給される液体の性状が安定するので、液体の滞留をより起き難くできる。
 以上の説明では、第1共通流路20の開口20bは第1方向の端部および第3方向の端部に配置されるとしたが、2つの開口20bは、加圧室10が配置されている加圧室配置範囲16に対して、第1方向の外側および第3方向の外側に配置すればよい。同様に、第2共通流路22の2つの開口22bは、加圧室10が配置されている加圧室配置範囲16に対して、第1方向の外側および第3方向の外側に配置すればよい。なお、加圧室配置範囲16は、平面視したときに、加圧室10がすべて含まれるような凸多角形の範囲である。
 また、第1共通流路20の2つの開口20bは、その第1共通流路20に繋がっている加圧室10が接続されている接続範囲に対して、第1方向の外側および第3方向の外側に配置すればよい。なお、加圧室10が接続されている接続範囲とは、具体的には、第1共通流路20において、加圧室10と第1共通流路20とを繋いでいる流路である、第1個別流路12の第1共通流路20側の接続部が配置されている範囲である。第2共通流路22の2つの開口22bは、その第2共通流路22に繋がっている加圧室10が接続されている接続範囲に対して、第1方向の外側および第3方向の外側に配置すればよい。
 第1共通流路20の下側の面はダンパ28Aになっている。ダンパ28Aの第1共通流路20に面している面と反対側の面は、ダンパ室29Aに面している。ダンパ室29Aは、空気などの気体が入っており、その体積は、第1共通流路20から加わる圧力によって変化する。ダンパ28Aは、ダンパ室29Aの体積が変わることで振動することができ、その振動が減衰することで、第1共通流路20に生じた圧力変動を減衰させることできる。ダンパ28Aを設けることで、第1共通流路20中の液体の共振等の圧力変動を小さくすることができる。
 第2共通流路22の下側の面はダンパ28Bになっている。ダンパ28Bの第2共通流路22に面している面と反対側の面は、ダンパ室29Bに面している。第1共通流路の場合と同様に、ダンパ28Bを設けることで、第2共通流路22中の液体の共振等の圧力変動を小さくすることができる。
 本実施形態では、第1共通流路20および第2共通流路22は、それぞれ8本ある。各共通流路に繋がっている加圧室10は、共通流路の片側に2行、両側を合わせて4行の加圧室行11Aを構成している。したがって、加圧室行11Aは全体で32行ある。
 1つの第1共通流路20および1つの第2共通流路22に繋がっている4行の加圧室行11Aを第2方向に順に、第1加圧室行11A1、第2加圧室行11A2、第3加圧室行、11A3および第4加圧室行11A4と言う。また、それぞれに属する加圧室10を順に第1~4加圧室と言う。
 吐出孔8は、各加圧室行11Aに対応して、吐出孔行9Aを構成しており、吐出孔行9Aは全体で32行ある。各吐出孔行9Aでは、吐出孔8は、50dpi(約25.4mm/50)の間隔で配置されている。32行の吐出孔行があり、互いにずれて配置されていることにより、全体で1600dpiの間隔で吐出孔8が配置されている。
 より具体的には、図3において、吐出孔8を第1方向と直交する方向に投影すると、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1200dpiの間隔に並ぶ。これにより、仮想直線Rに直交する方向に印刷用紙Pを搬送して印刷すれば、1200dpiの解像度で印刷できる。
 第2流路部材6は、第1流路部材4の加圧室面4-1に接合されており、第1共通流路20に液体を供給する供給流路である第1統合流路24と、第2共通流路22の液体を回収する回収流路である第2統合流路26とを有している。第2流路部材6の厚さは、第1流路部材4よりも厚く、5~30mm程度である。
 第2流路部材6は、第1流路部材4の加圧室面4-1における、圧電アクチュエータ基板40が接続されていない領域で接合されている。より具体的には、圧電アクチュエータ基板40を囲むように接合されている。このようにすることで、圧電アクチュエータ基板40に、吐出した液体の一部がミストとなって付着するのを抑制できる。また、第1流路部材4を外周で固定することになるので、第1流路部材4が変位素子50の駆動にともなって振動し、共振などが生じるのを抑制できる。
 第1統合流路24の第3方向の端部には、第2流路部材6の上面に開口している開口24b(第1開口)が配置されている。開口24bは、液体吐出ヘッド2の外部に開口している。第1統合流路24は、開口24bから流路を辿ると、第1部位24a1があり、続いて、供給貯留部24a2(以下で単に貯留部24a2と言うことがある)がある。貯留部24a2は、前後の流路よりも流路の断面積が大きくなっている。すなわち、貯留部24a2は、第1統合流路24における貯留部24a2の前後に位置する部分よりも流路の断面積が大きくなっている。
 貯留部24a2の次には供給分岐流路24a3(以下で単に分岐流路24a3と言うことがある)がある。分岐流路24a3は、第2流路部材6の第1方向の中央部で分岐して、第1方向に向かう流路と、第3方向に向かう流路とを含んでいる。なお、中央部とは、第2流路部材6における第1方向の中央を中心にした、第2流路部材6の第1方向の長さの1/3の範囲内のことであり、さらに1/5の範囲内、特に1/10の範囲内である。
 第1方向に向かった流路および第3方向に向かった流路の流路先には、ともに第2分岐流路24a4がある。いずれの第2分岐流路24a4も、第2方向および第4方向に分岐し、分岐後、第1流路部材4の第1共通流路20の開口20bに繋がっている。
 第2統合流路26の第1方向の端部には、第2流路部材6の上面に開口している開口26b(第2開口)が配置されている。開口26bは、液体吐出ヘッド2の外部に開口している。第2統合流路26は、開口26bから流路を辿ると、第1部位26a1があり、続いて、回収貯留部26a2(以下で単に貯留部26a2と言うことがある)がある。貯留部26a2は、前後の流路よりも流路の断面積が大きくなっている。すなわち、貯留部26a2は、第2統合流路26における貯留部26a2の前後に位置する部分よりも流路の断面積が大きくなっている。
 貯留部26a2の次には回収分岐流路26a3(以下で単に分岐流路26a3と言うことがある)がある。分岐流路26a3は、第2流路部材6の第1方向の中央部で分岐して、第1方向に向かう流路と、第3方向に向かう流路とを含んでいる。
 第1方向に向かった流路および第3方向に向かった流路の流路先には、ともに第2分岐流路26a4がある。いずれの第2分岐流路26a4も、第2方向および第4方向に分岐し、分岐後、第1流路部材4の第2共通流路22の開口22bに繋がっている。
 印刷をする場合には、外部から第1統合流路24の開口24bに液体を供給し、吐出しなかった液体は、第2統合流路26の開口26bから回収する。
 また、第2流路部材6の下面には、圧電アクチュエータ基板40の収容空間18が設けられている。収容空間18は、第2方向の端部および第4方向の端部において、第2流路部材6の上面にまで貫通している貫通孔18aを有している。貫通孔6aには、圧電アクチュエータ基板40を駆動する駆動信号を伝達するFPC(Flexible Printed Circuit)などの信号伝達部60が通される。
 平面視したとき、供給分岐流路24a3と回収分岐流路26a3とは、少なくとも一部が互いに重なるように配置されている。すなわち、平面視したとき、供給分岐流路24a3の少なくとも一部と、回収分岐流路26a3の少なくとも一部とが、互いに重なるように配置されている。供給分岐流路24a3と回収分岐流路26a3とを上下に重ねた配置とすることで同一平面に並べて配置するよりも空間の利用効率を高くでき、ヘッド本体2aを小型化できる。なお、図6に示すように、回収分岐流路26a3が、供給分岐流路24a3の長手方向(第1方向および第3方向)に沿った全域と重なるように配置されている場合、空間利用効率をさらに高くすることができる。
 また、回収分岐流路26a3は、供給分岐流路24a3に対して、第1流路部材4の反対側に配置されてよい。言い換えると、回収分岐流路26a3は、供給分岐流路24a3を覆うように、供給分岐流路24a3の上側に配置されてよい。吐出する液体の温度が変動すると、吐出量や吐出速度などの吐出特性が変動するおそれがある。回収分岐流路26a3を供給分岐流路24a3よりも外側に配置することで、外部との熱交換による供給分岐流路24a3の温度変化を低減することができ、吐出特性の変動を少なくできる。
 また、第2統合流路26の第1方向の端部と第1流路部材4との接続部を、第1統合流路24の第1方向の端部と第1流路部材4との接続部よりも第1方向側に配置し、第2統合流路26の第3方向の端部と第1流路部材4との接続部を、第1統合流路24の第3方向の端部と第1流路部材4との接続部よりも第3方向側に配置することができる。このような構成を有するときには、外部との熱交換による供給分岐流路24a3の温度変化を低減することができ、吐出特性の変動を少なくできる。また、空間の利用効率を高くでき、ヘッド本体2aを小型化できる。
 また、平面視したとき、供給貯留部24a2および回収貯留部26a2は、供給分岐流路24a3および回収分岐流路26a3に対して、第1方向と交差する方向である第2方向にずらして配置されていてもよい。言い換えると、平面視したときに、供給貯留部24a2および回収貯留部26a2は、供給分岐流路24a3および回収分岐流路26a3と重ならないように、供給分岐流路24a3および回収分岐流路26a3の配置された位置から第2方向にずらして配置されていてもよい。そして、供給貯留部24a2と回収貯留部26a2とは、第1方向に並んで配置されていてもよい。このような構成を有するときには、空間の利用効率を高めることができ、供給貯留部24a2および回収貯留部26a2の容積を稼ぎつつ小型化することができる。
 また、供給貯留部24a2から供給分岐流路24a3に向かう流路と供給貯留部24a2との接続部は、回収貯留部26a2から回収分岐流路26a3に向かう流路と回収貯留部26a2との接続部よりも、第2流路部材6の第1方向の中央に近い位置に配置されていてもよい。
 外乱を受けた場合、供給分岐流路24a3および回収分岐流路26a3は、その影響を第1流路部材に伝えるおそれがある。外乱の影響は、第1流路部材4に平均的に伝わったほうが、吐出孔8の位置による影響の差を小さくできる。そのため、供給貯留部24a2から供給分岐流路24a3に向かう流路および回収貯留部26a2から回収分岐流路26a3に向かう流路は、両方とも第1方向の中央に配置した方がよい。しかしながら、そのようにすると空間の使用効率が著しく悪くなる。そこで、回収分岐流路26a3よりも外乱の影響が大きい供給分岐流路24a3を第1方向の中央の近くに配置することができる。
 また、供給貯留部24a2の容積は回収貯留部26a2の容積よりも大きくてもよい。このような構成を有しているときには、液体の供給の際の圧力変動を抑え、印画の安定性を高めることができる。
 また、第1統合流路24の貯留部24a2、および第2統合流路26の貯留部26a2に、ダンパを設けて、液体の吐出量の変動に対して液体の供給、あるいは排出が安定するようにしてもよい。また、第1統合流路24の貯留部24a2、および第2統合流路26の貯留部26a2や、第1共通流路20あるいは第2共通流路22との間に、フィルタを設けることにより、異物や気泡が、第1流路部材4に入り込み難くしてもよい。
 また、図8および図9に示すように、供給貯留部24a2と回収貯留部26a2とがバイパス流路25によって接続されていてもよい。バイパス流路25により、供給貯留部24a2に流れ込んできた気泡を供給分岐流路24a3へ流すことなく、回収貯留部26a2へと送ることができ、液体吐出の安定性を向上させることができる。図8および図9では、プレート6cに形成された溝によって、バイパス流路25が形成されている。バイパス流路25が、供給貯留部24a2の最上部と回収貯留部26a2の最上部とを接続するように構成すると、気泡の排出性を高めることができる。
 バイパス流路25の流路抵抗を、供給分岐流路24a3の流路抵抗よりも大きくしてもよい。その場合には、供給貯留部24a2から回収貯留部26a2へ気泡を送ることができるとともに、供給貯留部24a2から供給分岐流路24a3へ流れる液体の流量の低下を小さくすることができる。例えば、バイパス流路25の横断面の断面積を、供給分岐流路24a3の横断面の断面積よりも小さくすることによって、バイパス流路25の流路抵抗を、供給分岐流路24a3の流路抵抗よりも大きくすることができる。バイパス流路25の流路抵抗は、例えば、供給分岐流路24a3の流路抵抗の2倍~10倍程度とすることができる。
 第1流路部材4の上面である加圧室面4-1には、変位素子50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50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ほぼ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、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、ヘッド本体2aと同じ方向に長い長方形状である。また、圧電アクチュエータ基板40には、各変位素子50に信号を供給するためのFPCなどの信号伝達部60が接続されている。第2流路部材6には、中央で、上下に貫通している貫通孔18aがあり、信号伝達部60は貫通孔18aを通って制御部88と電気的に繋がれる。信号伝達部60は、圧電アクチュエータ基板40の一方の長辺の端から他方の長辺の端に向かうように短手方向に伸びる形状にし、信号伝達部に配置される配線が短手方向に沿って伸び、長手方向に並ぶようにすれば、配線間の距離を大きくできる。
 圧電アクチュエータ基板40の上面における各加圧室10に対向する位置には個別電極44がそれぞれ配置されている。
 流路部材4は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。流路部材4の加圧室面4-1側にはプレート4aが配置されており、プレート4aから下には、プレート4b~4lが順に積層されている。なお、加圧室10の側壁となる孔が形成されているプレート4aをキャビティプレート4a、共通流路の側壁となる孔が形成されているプレート4e、f、i、jをマニホールドプレート4e、f、i、j、吐出孔8が開口しているプレート4lをノズルプレート4lと呼ぶことがある。各プレートには多数の孔や溝が形成されている。孔や溝は、例えば、各プレートを金属で作製し、エッチングで形成できる。各プレートの厚さは10~300μm程度であることにより、形成する孔の形成精度を高くできる。各プレートは、これらの孔が互いに連通して第1共通流路20などの流路を構成するように、位置合わせして積層されている。
 平板状の流路部材4の加圧室面4-1には、加圧室本体10aが開口しており、圧電アクチュエータ基板40が接合されている。また、加圧室面4-1には、第1共通流路20に液体を供給する開口20b、および第2共通流路22から液体を回収する開口22bが開口している。流路部材4の、加圧室面4-1と反対側の面である吐出孔面4-2には吐出孔8が開口している。
 液体を吐出する構造としては、加圧室10と吐出孔8とがある。加圧室10は、変位素子50に面している加圧室本体10aと、加圧室本体10aより断面積が小さいディセンダ10bから成っている。加圧室本体10aは、キャビティプレート4aに形成されており、ディセンダ10bは、プレート4b~kに形成された孔が重ねられ、さらにノズルプレート4lで(吐出孔8以外の部分を)塞がれて成っている。
 加圧室本体10aには、第1個別流路12が繋がっており、第1個別流路12は、第1共通流路20に繋がっている。第1個別流路12は、プレート4bを貫通する円形状の孔とプレート4cを平面方向に伸びる細長い貫通溝と、プレート4dを貫通する円形状の孔とを含んでいる。
 ディセンダ10bには、第2個別流路14が繋がっており、第2個別流路14は、第2共通流路22に繋がっている。第2個別流路14はプレート4kの部分流路10bとなる円形状の孔から繋がっている、平面方向に伸びる細長い貫通溝と、プレート4jを貫通する円形状の孔とを含んでいる第1部位14a、およびプレート4iを貫通し、第2共通流路22となる貫通溝に繋がっている矩形状の孔である第2部位14bとを含んでいる。第2部位14bは、他のディセンダ10bから繋がっている第2個別流路14と共用になっており、2つの第2個別流路14の第1部位14aは、プレート4iの第2部位14bで一緒になった後、第2共通流路22に繋がっている。
 第1共通流路20はプレート4e、fに形成された孔が重ねられ、さらに上側をプレート4dで、下側をプレート4gで塞がれて成っている。第2共通流路22はプレート4i、jに形成された孔が重ねられ、さらに上側をプレート4hで、下側をプレート4kで塞がれて成っている。
 液体の流れについて、まとめると、第1統合流路24に供給された液体は、第1共通流路20および第1個別流路12を順に通って加圧室10に入り、一部の液体は吐出孔8から吐出される。吐出されなかった液体は、第2個別流路14を通って、第2共通流路22に入った後、第2統合流路26に入り、ヘッド本体2aの外部に排出される。
 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。すなわち、圧電アクチュエータ基板40の圧電セラミック層40aの上面から圧電セラミック層40bの下面までの厚さは40μm程度である。圧電セラミック層40aと圧電セラミック層40bの厚さの比は、3:7~7:3、好ましく4:6~6:4にされる。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、NaNbO3系、BaTiO3系、(BiNa)NbO3系、BiNaNb515系などのセラミックス材料からなる。
 圧電セラミック層40bは、次で説明する電極等に挟まれた構造になっていない。すなわち、圧電セラミック層40bは、変異素子50に駆動信号を加えても、自発的に圧電変形は、実質的に行らず、圧電セラミック層40bは、振動板として働いている。そのため、圧電セラミック層40bは、圧電性のない他のセラミックや、金属板に変えることができる。また、圧電セラミック層40bの下に金属板を積層して、圧電セラミック層40bおよびその金属板の両方を振動板としてもよい。なお、そのような構造の場合、その金属板は、第1流路部材4の一部とみなすこともできる。
 圧電アクチュエータ基板40は、Ag-Pd系などの金属材料からなる共通電極42およびAu系などの金属材料からなる個別電極44を有している。共通電極42の厚さは2μm程度であり、個別電極44の厚さは、1μm程度である。
 個別電極44は、圧電アクチュエータ基板40の上面における各加圧室10に対向する位置に、それぞれ配置されている。個別電極44は、平面形状が加圧室本体10aより一回り小さく、加圧室本体10aとほぼ相似な形状を有している個別電極本体44aと、個別電極本体44aから引き出されている引出電極44bとを含んでいる。引出電極44bの一端の、加圧室10と対向する領域外に引き出された部分には、接続電極46が形成されている。接続電極46は、例えば銀粒子などの導電性粒子を含んだ導電性樹脂であり、5~200μm程度の厚さで形成されている。また、接続電極46は、信号伝達部に設けられた電極と電気的に接合されている。
 詳細は後述するが、個別電極44には、制御部88から信号伝達部を通じて駆動信号が供給される。駆動信号は、印刷媒体Pの搬送速度と同期して一定の周期で供給される。
 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。すなわち、共通電極42は、圧電アクチュエータ基板40に対向する領域内のすべての加圧室10を覆うように延在している。共通電極42は、圧電セラミック層40a上に個別電極44からなる電極群を避ける位置に形成されている共通電極用表面電極(不図示)に、圧電セラミック層40aを貫通して形成された貫通導体を介して繋がっている。また、共通電極42は、共通電極用表面電極を介して接地され、グランド電位に保持されている。共通電極用表面電極は、個別電極44と同様に、制御部88と直接あるいは間接的に接続されている。
 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、ユニモルフ構造の変位素子50となっている。制御部88からの制御でドライバIC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50が駆動(変位)させられる。様々な駆動信号で液体を吐出させることができるが、例えば、いわゆる引き打ち駆動方法を用いて、高電位を基準として、一定期間低電位とするパルスの駆動信号を個別電極44に供給することで、液滴を吐出できる。
 本実施形態では、加圧室本体10aの平面形状は円形状であり、無限の回転対称性がある。加圧室本体10aの平面形状としては3回転対称以上の回転対称形状がよい。また、第1個別流路12の加圧室本体10a側の開口は、加圧室本体10の面積重心に対して、ディセンダ10bの加圧室本体10a側の開口の反対側に配置されている。ここで反対側とは、より詳細には、成す角度が135度以上のことである。
 第2、3加圧室において、ディセンダ10bの加圧室本体10a側の開口は、第1共通流路20および第2共通流路22に対して加圧室本体10aの面積重心よりも遠くに配置されている。第1個別流路12は、圧力波を反射させる部分であり、流路抵抗を高くする必要があり、細長い形状にされる。第1加圧室における、ディセンダ10bおよび第1個別流路12の繋がっている位置は、第2加圧室に対して90度回転した位置になっている。加圧室本体10a同士は、回転なしに平行移動した関係になっている。第1個別流路12は、加圧室本体10aから第1共通流路20および第2共通流路22の方向に伸びている。第1加圧室に繋がっている第1個別流路12と、第3加圧室に繋がっている第1個別流路12とは、互いに向かって伸びている。第4加圧室に繋がっている第1個別流路12と、第2加圧室に繋がっている第1個別流路12とは、互いに向かって伸びている。
 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~l・・・(第1流路部材の)プレート
  4-1・・・加圧室面
  4-2・・・吐出孔面
 6・・・第2流路部材
 6a~f・・・(第2流路部材の)プレート
 8・・・吐出孔
 9A・・・吐出孔行
 10・・・加圧室
  10a・・・加圧室本体
  10b・・・部分流路
 11A・・・加圧室行
 12・・・第1個別流路
 14・・・第2個別流路
  14a・・・(第2個別流路の)第1部位
  14b・・・(第2個別流路の)第2部位
 16・・・加圧室配置領域
 18・・・(圧電アクチュエータ基板)収容空間
  18a・・・貫通孔
 20・・・第1共通流路(共通供給流路)
  20a・・・第1共通流路本体
  20b・・・(第1共通流路)開口
 22・・・第2共通流路(共通排出流路)
  22a・・・第2共通流路本体
  22b・・・(第2共通流路の)開口
 24・・・第1統合流路(供給流路)
  24a1・・・(第1統合流路の)第1部位
  24a2・・・(第1統合流路の)貯留部
  24a3・・・(第1統合流路の)分岐流路(供給分岐流路)
  24a4・・・(第1統合流路の)第2分岐流路
  24b・・・(第1統合流路の)開口(第1開口)
  25・・・バイパス流路
 26・・・第2統合流路(回収流路)
  26a1・・・(第2統合流路の)第1部位
  26a2・・・(第2統合流路の)貯留部
  26a3・・・(第2統合流路の)分岐流路(回収分岐流路)
  26a4・・・(第2統合流路の)第2分岐流路
  26b・・・(第2統合流路の)開口(第2開口)
 40・・・圧電アクチュエータ基板
  40a・・・圧電セラミック層
  40b・・・圧電セラミック層(振動板)
 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
 50・・・変位素子(加圧部)
 70・・・ヘッド搭載フレーム
 72・・・ヘッド群
 80A・・・給紙ローラ
 80B・・・回収ローラ
 82A~D・・・搬送ローラ
 88・・・制御部
 P・・・印刷用紙

Claims (8)

  1.  第1方向が長手方向となる形状を有しており、液体を吐出する第1流路部材と、
     前記第1方向が長手方向となる形状を有しており、前記第1流路部材に前記液体を送る供給流路と、前記第1流路部材で吐出されなかった前記液体を前記第1流路部材から回収する回収流路と、を有する第2流路部材と、
     を有しており、
     前記供給流路は、外部に開口している第1開口と、該第1開口に繋がっている供給分岐流路と、を有しており、
     前記第1開口から前記供給流路を辿ったとき、前記供給分岐流路は、前記第2流路部材の前記第1方向における中央部で分岐して、前記第1方向および該第1方向の反対の方向である第3方向に向かって延びて、前記第1方向の端部および前記第3方向の端部で前記第1流路部材に接続しており、
     前記回収流路は、外部に開口している第2開口と、該第2開口に繋がっている回収分岐流路と、を有しており、
     前記第2開口から前記回収流路を辿ったとき、前記回収分岐流路は、前記第2流路部材の前記第1方向における中央部で分岐して、前記第1方向および前記第3方向に向かって延びて、前記第1方向の端部および前記第3方向の端部で前記第1流路部材に接続しており、
     平面視したとき、前記供給分岐流路の少なくとも一部と、前記回収分岐流路の少なくとも一部とが、互いに重なるように配置されている、液体吐出ヘッド。
  2.  前記回収分岐流路は、前記供給分岐流路に対して、前記第1流路部材の反対側に配置されている、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
  3.  平面視したとき、
     前記回収分岐流路の前記第1方向の端部と前記第1流路部材との接続部は、前記供給分岐流路の前記第1方向の端部と前記第1流路部材との接続部よりも前記第1方向側に配置されており、
     前記回収分岐流路の前記第3方向の端部と前記第1流路部材との接続部は、前記供給分岐流路の前記第3方向の端部と前記第1流路部材との接続部よりも前記第3方向側に配置されている、請求項1または2に記載の液体吐出ヘッド。
  4.  前記供給流路は、前記第1開口と前記供給分岐流路との間に、前後の流路よりも流路の断面積が大きい供給貯留部を有しており、
     前記回収流路は、前記第2開口と前記回収分岐流路との間に、前後の流路よりも流路の断面積が大きい回収貯留部を有しており、
     平面視したとき、
     前記供給貯留部および前記回収貯留部は、前記供給分岐流路および前記回収分岐流路に対して、前記第1方向と交差する方向である第2方向にずらして配置されており、
     前記供給貯留部と前記回収貯留部とは、前記第1方向に並んで配置されている、請求項1から3のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
  5.  前記供給貯留部から前記供給分岐流路に向かう流路と、前記供給貯留部との接続部は、
     前記回収貯留部から前記回収分岐流路に向かう流路と、前記回収貯留部との接続部よりも、前記第2流路部材の前記第1方向の中央に近い位置に配置されている、請求項4に記載の液体吐出ヘッド。
  6.  前記供給貯留部と前記回収貯留部とがバイパス流路によって接続されている、請求項4または請求項5に記載の液体吐出ヘッド。
  7.  前記バイパス流路の流路抵抗は、供給分岐流路の流路抵抗よりも大きい、請求項6に記載の液体吐出ヘッド。
  8.  請求項1から7のいずれかに記載の前記液体吐出ヘッドと、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、記録装置。
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