特開 2025-26040 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025026040

(43)【公開日】2025-02-21

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド及び液体吐出装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20250214BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 303

B41J2/14 603

B41J2/14 501

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023131374

(22)【出願日】2023-08-10

(71)【出願人】

【識別番号】324006865

【氏名又は名称】理想テクノロジーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】深澤 正勝

(72)【発明者】

【氏名】楠 竜太郎

【テーマコード（参考）】

2C057

【Ｆターム（参考）】

2C057AG32

2C057AG45

2C057AG68

2C057BA14

(57)【要約】      （修正有）

【課題】水撃現象を抑制できる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供すること。
【解決手段】実施形態にかかる液体吐出ヘッドは、ノズルを有するノズルプレートと、液体流路と、を備える。液体流路は、複数の前記ノズルにそれぞれ連通する圧力室を構成する複数のアクチュエータ溝１１３５と、第１方向に延び、複数のアクチュエータ溝１１３５に連通する１以上の共通流路１１６２を有するとともに、液体が供給される供給口１１１１を有する。ノズルプレートの厚さがＴｍｍのとき、共通流路１１６２に液体が供給される供給部１１７から、共通流路１１６２における最も遠いアクチュエータ溝１１３５までの第１方向の距離である最大供給距離Ｌｍｍと、共通流路１１６２の前記第１方向と交差する第２方向の寸法である流路幅Ｗｍｍとの関係は（式１）を満たす。

前記ノズルプレートは、可撓性フィルムで構成され、ヤング率は９．１Ｇｐａ以上に形成される。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ノズルを有するノズルプレートと、
複数の前記ノズルにそれぞれ連通する圧力室を構成する複数のアクチュエータ溝と、第１方向に延び、前記複数のアクチュエータ溝に連通する１以上の共通流路を有するとともに、液体が供給される供給口を有する、液体流路と、
を備え、
ノズルプレートの厚さがＴｍｍのとき、前記共通流路に液体が供給される供給部から、前記共通流路における最も遠い前記アクチュエータ溝までの第１方向の距離である最大供給距離Ｌｍｍと、前記共通流路の前記第１方向と交差する第２方向の寸法である流路幅Ｗｍｍと、の関係は

【数1】

を満たし、
前記ノズルプレートは、可撓性フィルムで構成され、ヤング率は９．１Ｇｐａ以上に形成される、
液体吐出ヘッド。

【請求項2】

１または複数の前記共通流路を有し、少なくともいずれかの前記共通流路に前記供給口が形成され、
前記共通流路に液体が供給される前記供給部は、前記供給口、あるいは、前記共通流路の前記第１方向の端部である、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項3】

前記最大供給距離Ｌは、同じ前記共通流路において配される複数の供給口の間の第１方向の距離の１／２、あるいは前記共通流路の前記第１方向の端部から同じ前記共通流路に配される供給口までの距離の１／２、あるいは前記共通流路の前記第１方向の長さの１／２である、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項4】

前記ノズルは少なくとも前記第１方向において複数設けられ、
複数の前記アクチュエータ溝が形成されるとともに前記第１方向及び前記第２方向に交差する第３方向において前記ノズルプレートに対向配置されるアクチュエータを備え、
前記アクチュエータは、前記第１方向に複数の前記アクチュエータ溝を有し、それぞれの前記アクチュエータ溝は前記第１方向と交差する前記第２方向に延び、
複数のアクチュエータ溝の、前記第２方向の一端側と他端側において、それぞれ前記共通流路が前記第１方向に沿って形成される、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

インクジェットプリンタなどの液体吐出装置において、小型でインク吐出量が大きい高生産性が求められる。このため、サイドシュータタイプのインクジェットヘッドのアクチュエータ溝の両サイドからインクを供給する構造でインク流量を確保し、高生産性に対応したものがある。液体吐出ヘッドを小型化するためにインクを供給するインク流路の大きさに制限がかかる。一方で、インク流路の大きさによっては、ヘッド内を流れるインク流量が大きい状態からインク流量が小さい印字に切り替わる場合に、ウォーターハンマー現象（水撃現象）が発生し、安定吐出に必要なメニスカスの安定に影響を与える場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－０７７８０１号公報

【特許文献2】特開２０１７－１８５８１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は水撃現象を抑制できる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態にかかる液体吐出ヘッドは、ノズルプレートと、液体流路と、を備える。ノズルプレートはノズルを有する。液体流路は、複数の前記ノズルにそれぞれ連通する圧力室を構成する複数のアクチュエータ溝と、第１方向に延び、前記複数のアクチュエータ溝に連通する１以上の共通流路を有するとともに、液体が供給される供給口を有する。ノズルプレートの厚さがＴｍｍのとき、前記共通流路に液体が供給される供給部から、前記共通流路における最も遠い前記アクチュエータ溝までの第１方向の距離である最大供給距離Ｌｍｍと、前記共通流路の前記第１方向と交差する第２方向の寸法である流路幅Ｗｍｍと、の関係は、

【数1】

を満たす。
前記ノズルプレートは、可撓性フィルムで構成され、ヤング率は９．１Ｇｐａ以上に形成される。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図。

【図2】同液体吐出ヘッドのヘッド本体の構成を示す斜視図。

【図3】同液体吐出ヘッドの構成を示す下面図。

【図4】同液体吐出ヘッドの一部の構成を示す断面図。

【図5】同液体吐出ヘッドの一部の構成を示す断面図。

【図6】同液体吐出ヘッドの流路の構成を示す説明図。

【図7】実施形態に係る液体吐出装置の構成を示す説明図。

【図8】他の実施形態にかかる液体吐出ヘッドの流路の構成を示す説明図。

【図9】他の実施形態にかかる液体吐出ヘッドの流路の構成を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド１及び液体吐出ヘッド１を用いた液体吐出装置２について、図１乃至図７を参照して説明する。図１は本実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図であり、図２はヘッド本体の構成を示す斜視図である。図３は、液体吐出ヘッドの構成を示す下面図であり、図４は液体吐出ヘッドの一部の構成を示す断面図である。図５は同液体吐出ヘッドの一部の構成を示す断面図であり、図６は液体吐出ヘッドの流路の構成を示す説明図である。図７は本実施形態に係る液体吐出装置の構成を示す説明図である。図中Ｘ、Ｙ、Ｚは互いに直交する第１方向、第２方向、及び第３方向をそれぞれ示す。なお、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。

【0008】

液体吐出ヘッド１は、例えば、図７に示すインクジェット記録装置などの液体吐出装置２に設けられるシェアモードのインクジェットヘッドである。液体吐出ヘッド１は例えば圧力室１１３１と空気室１１３２とを交互に備える独立駆動構造である。液体吐出ヘッド１は、液体吐出装置２に設けられた液体収容部としての供給タンク２１３２を含むヘッドユニット２１３０に設けられる。

【0009】

液体吐出ヘッド１は、供給タンク２１３２に貯留された液体としてのインクが供給される。なお、液体吐出ヘッド１は、インクを循環させない非循環式のヘッドであってもよく、また、インクを循環させる循環式のヘッドであってもよい。本実施形態において、液体吐出ヘッド１は、非循環式のヘッドの例を用いて説明する。

【0010】

図１乃至図７に示すように、液体吐出ヘッド１は、ヘッド本体１１と、マニフォールドユニット１２と、カバー１５と、を備える。例えば、液体吐出ヘッド１は、アクチュエータ１１３を一対有するヘッド本体１１を二組有する、サイドシュータタイプの４列一体構造ヘッドである。

【0011】

ヘッド本体１１は、液体を吐出する。ヘッド本体１１は、基板１１１と、枠体１１２と、複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２を有するアクチュエータ１１３と、ノズルプレート１１４と、を備える。ヘッド本体１１の内部に、ノズル１１４１に連通する圧力室１１３１を通る所定のインク流路１６を形成する。インク流路１６は液体流路である。

【0012】

ヘッド本体１１は、インク流路１６の一部として、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１と連通する共通流路部１１６を有する。複数の圧力室１１３１の一次側とは、液体の流れる方向における複数の圧力室１１３１の上流側である。複数の圧力室１１３１の二次側とは、液体の流れる方向における複数の圧力室１１３１の下流側である。

【0013】

また、ヘッド本体１１は、基板１１１及びアクチュエータ１１３に形成される電極膜で構成される電極部を有する。具体的には、ヘッド本体１１は、電極部として、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１をそれぞれ駆動する複数の個別電極と、複数の圧力室１１３１を同時に駆動する単数又は複数の共通電極と、を有する。

【0014】

本実施形態の例においては、ヘッド本体１１がアクチュエータ１１３を２つ有し、共通流路部１１６は、１つの第１共通流路１１６１、及び、２つの第２共通流路１１６２を有する例を用いて説明する。共通流路部１１６は、例えば、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１の一方の開口（圧力室１１３１の入口）と連通する第１共通流路１１６１と、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１の二次側の開口（圧力室１１３１の出口）と連通する第２共通流路１１６２と、を有する。
すなわち、それぞれが第２方向（Ｙ方向）に延びる複数のアクチュエータ溝１１３５の、第２方向（Ｙ方向）の一端側に第１共通流路１１６１が配置され、一対のアクチュエータ１１３におけるアクチュエータ溝１１３５の他端側にそれぞれ第２共通流路１１６２が配置される。そして、第１共通流路１１６１と第２共通流路１１６２は第１方向における両端部でそれぞれ連通している。

【0015】

基板１１１は、例えばアルミナなどのセラミックス材料により矩形板状に形成される。基板１１１は、例えば、一方向（Ｘ方向）に長い矩形状に形成される。基板１１１の一方側の主面であり研磨面を構成する表面には、電極膜が形成される。基板１１１の表面には、基板１１１の短手方向（Ｙ方向）に並んで一対のアクチュエータ１１３が設けられる。基板１１１は、液体が通る開口である単数の供給口１１１１と、を有する。供給口１１１１は、基板１１１の両主面間を貫通する貫通孔である。

【0016】

なお、基板１１１の裏面はマニフォールド１２１に対向し、マニフォールド１２１の対向面に形成され冷却水が流れる冷却流路を形成する溝を覆う。すなわち基板１１１は、マニフォールド１２１とともに冷却流路を形成する。

【0017】

供給口１１１１は、インクを第１共通流路１１６１に供給する入口である。供給口１１１１は、基板１１１の短手方向の中央に形成される貫通孔である。供給口１１１１は、基板１１１の長手方向に沿って延びる。換言すると、供給口１１１１は、例えば、アクチュエータ１１３の長手方向及び第１共通流路１１６１の長手方向に沿って一方向に長い長孔である。供給口１１１１は、一対のアクチュエータ１１３の間に設けられ、第１共通流路１１６１と対向する位置に開口する。供給口１１１１の内壁面には、共通電極の一部が形成されていてもよい。

【0018】

基板１１１上にはアクチュエータ１１３及び枠体１１２が設けられる。基板１１１における枠体１１２の内側はインクが配される接液領域となり、枠体１１２の外側は各種電子部品が接続可能な実装領域となる。

【0019】

枠体１１２は、基板１１１の一方の主面に接着剤等により固定される。枠体１１２は、基板１１１に設けられた供給口１１１１、及び、アクチュエータ１１３を囲う。

【0020】

例えば、枠体１１２は、矩形枠状に形成されることで、枠体１１２の長手方向に沿って一方向に長い開口を形成する。枠体１１２は表面の一部が凹む段構造を有していてもよい。枠体１１２の開口には、一対のアクチュエータ１１３、及び供給口１１１１が配置される。枠体１１２は、ノズルプレート１１４と基板１１１との間においてアクチュエータ１１３の周りを囲み、内部に液体を保持可能に構成される。すなわち、枠体１１２と、ノズルプレート１１４と基板１１１と、アクチュエータ１１３によって、ヘッド本体１１内に、圧力室１１３１や共通流路１１６１，１１６２を含む所定のインク流路が形成される。

【0021】

一対のアクチュエータ１１３は、基板１１１の表面に接着される。一対のアクチュエータ１１３は供給口１１１１を挟んで二列に並んで基板１１１に設けられる。アクチュエータ１１３は、一方向に長い板状の部材である。アクチュエータ１１３は、枠体１１２の開口内に配置され、基板１１１の表面に接着される。

【0022】

アクチュエータ１１３は、長手方向の中央側に、長手方向に等間隔に配置された複数の圧力室１１３１と、長手方向に等間隔に配置されるとともに、隣り合う圧力室１１３１の間に配置された空気室１１３２と、を有する。換言すると、アクチュエータ１１３には、長手方向に沿って、複数の圧力室１１３１及び空気室１１３２が交互に配置される。複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２は並び方向と交差する方向、例えばアクチュエータ１１３の短手方向に、延出する。

【0023】

アクチュエータ１１３の基板１１１とは反対側の面である頂面部は、ノズルプレート１１４に接着される。アクチュエータ１１３は、長手方向に等間隔に並んで配置され、長手方向に直交する方向に沿う複数のアクチュエータ溝１１３５が形成される。複数のアクチュエータ溝１１３５は、複数の圧力室１１３１と、複数の空気室１１３２と、を形成する。換言すると、アクチュエータ１１３は、長手方向に等間隔に並んで配置された、間にアクチュエータ溝１１３５を形成する壁を構成する駆動素子である複数の圧電体１１３３を有する。複数の圧電体１１３３は、隣り合う圧電体１１３３の間に複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２を形成し、駆動電圧が印加することで、圧力室１１３１の容積を変化させる。

【0024】

アクチュエータ１１３は、例えば、短手方向の幅が、頂部側から基板１１１側に向かって漸次大きくなる。アクチュエータ１１３の長手方向に直交する方向（短手方向）に沿った断面の断面形状は、台形状に形成される。即ち、アクチュエータ１１３は、短手方向の側面部に傾斜する傾斜面１１３４を有する。側面部（傾斜面１１３４）は、第１共通流路１１６１及び第２共通流路１１６２に対向配置される。傾斜面１１３４には、所定のパターンにて電極膜が形成される。

【0025】

具体例として、アクチュエータ１１３は、一方向に長い矩形板状の二枚の圧電材料を、互いの分極方向が逆向きとなるように対向して接着した積層圧電部材により形成される。ここで、圧電材料は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）である。アクチュエータ１１３は、例えば接着剤によって基板１１１の表面に接着される。そして、アクチュエータ１１３は、傾斜面１１３４を有する。アクチュエータ１１３は、複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２を形成する複数のアクチュエータ溝１１３５が形成され、隣り合うアクチュエータ溝１１３５の間を区切る側壁である圧電体（駆動素子）１１３３が形成される。

【0026】

また、アクチュエータ１１３には、個別電極や共通電極を構成する電極膜が所定のパターンにて形成される。

【0027】

圧力室１１３１は、液体吐出ヘッド１による印字等の動作時に、変形することで、インクをノズル１１４１から噴射させる。圧力室１１３１は、入口が第１共通流路１１６１に開口し、出口が第２共通流路１１６２に開口する。圧力室１１３１は、入口からインクが流入し、出口からインクが流出する。なお、圧力室１１３１は、入口及び出口として説明した両開口からインクが流入する構成であってもよい。圧力室１１３１を構成するアクチュエータ溝１１３５内には、個別電極がそれぞれ形成される。

【0028】

空気室１１３２は、入口側及び出口側が、感光性樹脂等により形成された防液壁によって塞がれることで、第１共通流路１１６１及び第２共通流路１１６２と隔てられる。空気室１１３２の防液壁は、空気室１１３２を形成するアクチュエータ溝１１３５内において電極上に、紫外線硬化樹脂を注入した後、露光マスク等を用いて、露光する領域、例えば、アクチュエータ溝１１３５の入口側及び出口側である両端部に紫外線を照射することで形成される。このような防液壁は、空気室１１３２へのインクの侵入を防止する。また、空気室１１３２は、ノズルプレート１１４によって塞がれ、ノズル１１４１が配置されない。よって、空気室１１３２には、インクが流入しない。

【0029】

ノズルプレート１１４は、板状に形成される。ノズルプレート１１４は、ポリイミドフィルム等の可撓性フィルムで構成される。ノズルプレート１１４は、ヤング率が９．１ＧＰａ以上である。ノズルプレート１１４はアクチュエータ１１３の第３方向（Ｚ方向）の一方側に対向配置される。たとえばノズルプレート１１４は、対向する圧力室１１３１の圧力変動時において、圧力緩衝ダンパーとして機能する。ノズルプレート１１４は、枠体１１２の基板１１１とは反対側の主面に接着剤等により固定される。ノズルプレート１１４は、複数の圧力室１１３１と対向する位置に形成された複数のノズル１１４１を有する。本実施形態において、ノズルプレート１１４は、複数のノズル１１４１が一方向に並ぶノズル列１１４２を二列有する。

【0030】

第１共通流路１１６１は、一対のアクチュエータ１１３の両端部を除く中央側の間に形成され、供給口１１１１から各アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１の一次側の開口（入口）へのインクの流路を構成する。第１共通流路１１６１は、アクチュエータ１１３の長手方向に沿って延びる。第１共通流路１１６１はインク流路１６の一部を構成する。

【0031】

第２共通流路１１６２は、各アクチュエータ１１３と枠体１１２との間にそれぞれ形成される。第２共通流路１１６２は、複数の圧力室１１３１の二次側の開口（出口）からのインクの流路を形成する。第２共通流路１１６２は、アクチュエータ１１３の長手方向に沿って延びる。第２共通流路１１６２は、インク流路１６の一部を構成する。

【0032】

この液体吐出ヘッド１において、図６にサイド流路である第２共通流路１１６２へのインクの流れを示すように、液体は、供給口１１１１に流れ込み、中央の第１共通流路１１６１から、アクチュエータ１１３の第１方向両端の外側を通って、第２共通流路１１６２に流れ込む。すなわち、供給口１１１１から供給されたインクは、供給口１１１１に近い方の中央流路である第１共通流路１１６１と、供給口１１１１から遠いサイド流路である第２共通流路１１６２を通過し、アクチュエータ溝１１３５の延出方向であるＹ方向の両側から、圧力室１１３１を形成するアクチュエータ溝１１３５へインクが供給される。

【0033】

すなわち、供給口１１１１とアクチュエータ１１３を挟んで反対側となるサイド側流路の並び方向の中央にあるアクチュエータ溝１１３５の入口が、供給口１１１１から最も遠い位置のアクチュエータ溝１１３５の入口となる。

【0034】

ノズルプレートのＺ方向の寸法である厚さがＴｍｍのとき、第２共通流路１１６２に液体が供給される供給部１１７から、最も遠いアクチュエータ溝１１３５までの第１方向の距離を最大供給距離Ｌｍｍとし、第２共通流路１１６２の第２方向における幅寸法を流路幅Ｗｍｍとすると、ＬとＴとＷの関係は

【数2】

を満たす。

【0035】

なお、図５に示すように、第２共通流路１１６２の断面の第２方向における幅寸法Ｗは、例えば深さ方向によって幅が変化する形状の場合、第２共通流路１１６２がノズルプレート１１４に面する部位の幅寸法とする。

【0036】

例えば供給口１１１１が第２共通流路１１６２とは異なる部位に配置される場合には、供給部１１７は、第２共通流路１１６２の一次側の端部とする。すなわち、最大供給距離Ｌは、第１方向（Ｘ方向）におけるアクチュエータ１１３の端部であって、第２共通流路１１６２に液体が流入する入口となる連通部を供給部１１７とし、当該供給部１１７から、最も離れた位置のアクチュエータ溝１１３５までの距離となる。

【0037】

複数の個別電極は、駆動素子である複数の圧電体１１３３に個別に駆動電圧を印加する。複数の個別電極は、各圧力室１１３１を個別に変形させる。個別電極は、基板１１１に形成された配線パターン及びアクチュエータ１１３に形成された配線パターンにより形成される。

【0038】

共通電極は、複数の圧電体１１３３の全てに同じ駆動電圧を印加する。共通電極は、複数の圧力室１１３１を同時に変形させる。共通電極は、基板１１１に形成された配線パターン及びアクチュエータ１１３に形成された配線パターンにより形成される。

【0039】

アクチュエータ１１３の個別電極または共通電極は、カバー１５内に配置されるとともにドライバＩＣを搭載した回路基板に接続される。例えば回路基板は、ドライバＩＣにより駆動電圧をアクチュエータ１１３の配線パターンに印加することでアクチュエータ１１３を駆動し、圧力室１１３１の容積を増減させて、ノズル１１４１から液滴を吐出させる。

【0040】

マニフォールドユニット１２は、マニフォールド１２１と、インク供給管１２３とを備える。マニフォールドユニット１２はさらに、冷却水供給管及び冷却水排出管を備えていてもよい。

【0041】

マニフォールド１２１は、板状又はブロック状に形成される。マニフォールド１２１は、例えば、複数の部材が一体に組み立てられることで形成され、供給路１２１１及び冷却流路を形成する。

【0042】

例えばマニフォールド１２１は、基板１１１の供給口１１１１と連続するとともに液体供給流路を形成する供給路１２１１と、冷却用の流体の流路を形成する冷却流路と、を備える。なお、マニフォールド１２１は、一対のヘッド本体１１に接続されることから、一対の供給路１２１１を有する。

【0043】

マニフォールド１２１の一方の主面は、基板１１１の主面に固定される。また、マニフォールド１２１は、基板１１１が固定される主面とは反対の主面に、天板が設けられる。また、マニフォールド１２１には、インク供給管１２３が、天板を介して固定される。

【0044】

供給路１２１１は、インク供給管１２３及び基板１１１の供給口１１１１を流体的に接続する。供給路１２１１は、インク供給管１２３及び供給口１１１１の間の液体の流路である。

【0045】

インク供給管１２３は、供給路１２１１に接続される。本実施形態において液体吐出ヘッド１は、ヘッド本体１１を一対備えることから、インク供給管１２３は、それぞれ一対設けられる。

【0046】

カバー１５は、例えば、一対のヘッド本体１１の側面、及びマニフォールドユニット１２を覆う外郭体と、一対のヘッド本体１１のノズルプレート１１４側の一部を覆うマスクプレートと、を備える。

【0047】

また、外郭体は、例えば、マニフォールドユニット１２のうちインク供給管１２３を外部に露出させる。

【0048】

マスクプレートは、一対のヘッド本体１１のうち、複数のノズル１１４１及びノズルプレート１１４の複数のノズル１１４１の周囲を除く部位を覆う。

【0049】

このように構成された液体吐出ヘッド１は、ヘッド本体１１に、各圧電体１１３３に駆動電圧をそれぞれ個別に印加できる複数の個別電極、及び、全ての圧電体１１３３に駆動電圧を印加できる共通電極を有する。

【0050】

このため、液体吐出ヘッド１は、複数の圧力室１１３１を選択的に、個別に、又は、共通して駆動することができる。そして、圧力室１１３１が駆動すると、圧力室１１３１がシェアモード変形し、圧力室１１３１内に供給されたインクが加圧される。よって、液体吐出ヘッド１は、加圧されたインクを、圧力室１１３１に対向するノズル１１４１から選択的に吐出することができる。

【0051】

液体吐出ヘッド１は、マニフォールドユニット１２によって、液体吐出部であるヘッド本体１１を冷却する。

【0052】

以下、液体吐出ヘッド１を有する液体吐出装置２について、図７を参照して説明する。液体吐出装置２は、筐体２１１１と、媒体供給部２１１２と、画像形成部２１１３と、媒体排出部２１１４と、支持装置である搬送装置２１１５と、メンテナンス装置２１１７と、制御部２１１８と、を備える。また、液体吐出装置２は、液体吐出ヘッド１に供給するインクの温度を調整する冷却装置を備えている。

【0053】

液体吐出装置２は、媒体供給部２１１２から画像形成部２１１３を通って媒体排出部２１１４に至る所定の搬送路２００１に沿って、吐出対象物である記録媒体として例えば用紙Ｐを搬送しながらインク等の液体を吐出することで、用紙Ｐに画像形成処理を行うインクジェットプリンタである。

【0054】

媒体供給部２１１２は複数の給紙カセット２１１２１を備える。画像形成部２１１３は、用紙を支持する支持部２１２０と、支持部２１２０の上方に対向配置された複数のヘッドユニット２１３０と、を備える。媒体排出部２１１４は、排紙トレイ２１１４１を備える。

【0055】

支持部２１２０は、画像形成を行う所定領域にループ状に備えられる搬送ベルト２１２０１と、搬送ベルト２１２０１を裏側から支持する支持プレート２１２０２と、搬送ベルト２１２０１の裏側に備えられた複数のベルトローラ２１２０３と、を備える。

【0056】

ヘッドユニット２１３０は、複数のインクジェットヘッドである液体吐出ヘッド１と、各液体吐出ヘッド１上にそれぞれ搭載された液体タンクとしての複数の供給タンク２１３２と、インクを供給するポンプ２１３４と、液体吐出ヘッド１と供給タンク２１３２とを接続する接続流路２１３５と、を備える。

【0057】

本実施形態において、液体吐出ヘッド１としてシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色の液体吐出ヘッド１と、これらの各色のインクをそれぞれ収容する４色の供給タンク２１３２を備える。供給タンク２１３２は接続流路２１３５によって液体吐出ヘッド１に接続される。

【0058】

ポンプ２１３４は、例えば圧電ポンプで構成される送液ポンプである。ポンプ２１３４は、制御部２１１８に接続され、制御部２１１８により駆動制御される。

【0059】

接続流路２１３５は、液体吐出ヘッド１のインク供給管１２３に接続される供給流路を備える。

【0060】

搬送装置２１１５は、媒体供給部２１１２の給紙カセット２１１２１から画像形成部２１１３を通って媒体排出部２１１４の排紙トレイ２１１４１に至る搬送路２００１に沿って、用紙Ｐを搬送する。搬送装置２１１５は、搬送路２００１に沿って配置される複数のガイドプレート対２１２１１～２１２１８と、複数の搬送用ローラ２１２２１～２１２２８と、を備えている。搬送装置２１１５は、用紙Ｐを液体吐出ヘッド１に相対移動可能に支持する。

【0061】

冷却装置２１１６は、冷却水タンク、冷却水を供給する配管やチューブ等の冷却用回路、冷却水を供給するポンプ及び冷却水の温度を調整する冷却器等を有する。冷却装置２１１６は、冷却器で所定の温度に調整した冷却水タンクの冷却水を、ポンプの送水によって冷却用回路を介してマニフォールド内の冷却流路に供給し、あるいはマニフォールド内の冷却流路を通って排出された水を回収する。なお、冷却器は、例えば、クーラーである。

【0062】

メンテナンス装置２１１７は、例えば、メンテナンス時にノズルプレート１１４の外面に残存するインクを吸引し、回収する。また、液体吐出ヘッド１が非循環式である場合には、メンテナンス装置２１１７は、メンテナンス時に、ヘッド本体１１内のインクを回収する。このようなメンテナンス装置２１１７は、回収したインクを貯留するトレイやタンク等を有する。

【0063】

制御部２１１８は、処理回路を有するプロセッサの一例としてのＣＰＵ２１１８１と、各種のプログラムなどを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、各種の可変データや画像データなどを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリと、外部からのデータの入力及び外部へのデータの出力をするインターフェイス部と、を備える。

【0064】

このように構成された液体吐出ヘッド１及び液体吐出装置２によれば、ノズルを形成するノズルプレートを圧力緩衝ダンパーとして使用することで、水撃の影響を抑制することができる。また、例えばインク吐出量の多い高生産性インクジェットヘッドでは、インクを吐出するアクチュエータ溝１１３５の両側からインクを供給することが望ましいため、アクチュエータ溝１１３５を形成するアクチュエータ基板両端部から迂回してサイド側の第２共通流路１１６２を通り、溝の両側からインクを供給することで、インク吐出量を確保できる。このとき、高速印字、高速駆動のインク供給量が多い高生産性インクジェットヘッドの場合、高ＤＵＴＹから急激にＤＵＴＹが減少するとインク流量が急減することで、ウォーターハンマー現象（水撃現象）が発生し、安定印字に必要なメニスカスの安定に影響を与える恐れがあるが、ノズルプレート１１４の厚さがＴｍｍのとき、供給口と最も遠いアクチュエータ１１３との距離Ｌｍｍと、インク流路幅Ｗｍｍ、の関係は

【数3】

を満たす寸法設定とすることで、最も遠い位置にある圧力室においても、所望の吐出性能を維持することができる。

【0065】

なお、本発明の実施形態は上述した構成に限定されない。

【0066】

例えば上述した例において、一対のアクチュエータ１１３の間に長孔である供給口１１１１が配置され両側の第２共通流路１１６２には供給口が配置されていない構成を例示したが、これに限られるものではない。供給口１１１１の形状、数、及び配置は適宜設定可能である。例えば共通流路１１６２にも、貫通口であって液体が流入する供給口１１１１が形成されていてもよい。例えば、両側の第２共通流路１１６２の第１方向の中央部に供給口１１１１を設ける場合、最大供給距離Ｌの長さは半分になり、供給口１１１１の配置の間隔を小さくすればインク流路の長さＬも小さくなる。

【0067】

例えば供給口から最も遠いアクチュエータ溝１１３５がある共通流路１１６２に、供給口１１１１が形成される場合と、形成されていない場合、あるいはその位置に応じて、最大供給距離Ｌの基準位置となる供給部１１７の位置は変わる。すなわち、共通流路１１６２に液体が供給される供給部１１７は、当該共通流路１１６２に形成される供給口１１１１となるか、あるいは、共通流路１１６２の第１方向の端部となる。したがって、最大供給距離Ｌは、同じ共通流路１１６２に配される複数の供給口１１１１の間の第１方向の距離の１／２となる場合もあるし、あるいは当該共通流路１１６２の第１方向の端部から同じ共通流路１１６２に配される供給口１１１１までの距離の１／２となる場合もある。また、最大供給距離Ｌは、あるいは共通流路１１６２の第１方向の長さの１／２となることもある。

【0068】

例えば他の実施形態として、図８に示すように、中央の第１共通流路１１６１に形成された供給口１１１１の他に、両側部の第２共通流路１１６２に、供給口１１１１が設けられていてもよい。すなわち例えば図８や図９に示すように、供給口１１１１と、最も遠いアクチュエータ溝１１３５の入口とが、同じ共通流路１１６２に配置される場合には、供給口１１１１が供給部１１７となる。たとえば図８に示すように、共通流路１１６２の中央に供給口１１１１が設けられる流路構成の場合、Ｌは共通流路１１６２に沿って並ぶ２つの供給部１１７の間の距離の１／２倍であり、例えば、共通流路１１６２の端部の供給部１１７と、中央の供給部１１７との距離の１／２倍である。例えば第２共通流路１１６２の中央に供給口１１１１がある場合には、Ｌは、供給口１１１１から最も遠いアクチュエータ溝１１３５がある共通流路１１６２に供給口１１１１がなくアクチュエータ１１３の第１方向の端部が基準となる場合の１／２倍となる。そして、供給口１１１１から最も遠いアクチュエータ溝１１３５までの流路長さが部位によって異なる場合には、最も長い距離をＬとし、ノズルプレート１１４の厚さがＴｍｍのとき、供給口１１１１または供給部１１７と最も遠いアクチュエータ溝１１３５との距離Ｌｍｍと、インク流路幅Ｗｍｍ、の関係は

【数4】

を満たす。本実施形態においても、インク流路の水撃の影響を抑えることができる。
たとえば他の実施形態として図９に示すように、共通流路１１６２において複数個所に供給口１１１１が設けられていてもよい。そして、供給口１１１１または共通流路１１６２の端部である供給部１１７から最も遠いアクチュエータ溝１１３５までの距離が部位によって異なる場合には、最も長い距離をＬとする。例えば図９に示す流路構成の場合、共通流路１１６２上の２箇所の供給口１１１１から、その中間の位置にあるアクチュエータ溝１１３５までの距離がＬとなる。本実施形態においても、ノズルプレート１１４の厚さがＴｍｍのとき、供給口１１１１または供給部１１７と最も遠いアクチュエータ溝１１３５との距離Ｌｍｍと、インク流路幅Ｗｍｍ、の関係は、

【数5】

を満たす。
本実施形態においても、インク流路の水撃の影響を抑えることができる。

【0069】

また、上記実施形態においては、サイドシュータタイプのインクジェットヘッドを例示したが、これに限られるものではなく、エンドシュータタイプであってもよい。
例えば圧力室１１３１の両側の共通流路が供給側であって、両側からインクが流入する構成としたが、これに限られるものではない。一例として、圧力室１１３１の一方側が供給側であり、他方側が排出側であり、インクが圧力室１１３１の一方側から流入して他方側から流出するインクジェットヘッドであってもよい。あるいは供給側と排出側が逆であってもよく、あるいは切り替え可能に構成されていてもよい。

【0070】

また、上述した例では、液体吐出ヘッド１は、非循環式の例を説明したが循環式でもよい。例えば排出側にも流路を形成する構成として、基板１１１の例えば第１方向の両端部に排出口が形成され、マニフォールドには基板１１１の排出口に連続する液体排出路が形成され、さらに、接続流路２１３５として、液体排出路に接続される回収流路が設けられる構成としてもよい。

【0071】

例えば本実施形態においてアクチュエータ１１３の断面が台形であり、第２共通流路１１６２の断面も片側が傾斜する台形状である例を示したが、これに限られるものではない。例えば長方形状その他の断面形状であってもよい。

【0072】

また、例えば、吐出する液体は印字用のインクに限られるものではなく、例えばプリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出する装置等であってもよい。

【0073】

また、上記実施形態において、インクジェットヘッドは、インクジェットプリンタ等の液体吐出装置に用いられる例を示したが、これに限られるものではなく、例えば３Ｄプリンタ、産業用の製造機械、医療用途にも用いることが可能であり、小型軽量化及び低コスト化が可能である。

【0074】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、水撃を抑制できる。

【0075】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0076】

１…液体吐出ヘッド、２…液体吐出装置、１１…ヘッド本体、１２…マニフォールドユニット、１５…カバー、１６…インク流路（液体流路）、１１１…基板、１１２…枠体、１１３…アクチュエータ、１１４…ノズルプレート、１１６…共通流路部、１１７…供給部、１２１…マニフォールド、１２３…インク供給管、１１１１…供給口、１１３１…圧力室、１１３２…空気室、１１３３…圧電体、１１３４…傾斜面、１１３５…アクチュエータ溝、１１４１…ノズル、１１４２…ノズル列、１１６１…第１共通流路、１１６２…第２共通流路（共通流路）、１２１１…供給路、２００１…搬送路、２１１１…筐体、２１１２…媒体供給部、２１１３…画像形成部、２１１４…媒体排出部、２１１５…搬送装置、２１１６…冷却装置、２１１７…メンテナンス装置、２１１８…制御部、２１２０…支持部、２１３０…ヘッドユニット、２１３２…供給タンク、２１３４…ポンプ、２１３５…接続流路、２１１２１…給紙カセット、２１１４１…排紙トレイ、２１１８１…ＣＰＵ、２１２０１…搬送ベルト、２１２０２…支持プレート、２１２０３…ベルトローラ、２１２１１～２１２１８…ガイドプレート対、２１２２１～２１２２８…搬送用ローラ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】