特許 7306024 液体吐出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-03

(45)【発行日】2023-07-11

(54)【発明の名称】液体吐出装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20230704BHJP

   B41J 2/18 20060101ALI20230704BHJP

   B41J 2/19 20060101ALI20230704BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 603

B41J2/18

B41J2/19

B41J2/14 605

B41J2/14 607

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019069685

(22)【出願日】2019-04-01

(65)【公開番号】P2020168752

(43)【公開日】2020-10-15

【審査請求日】2022-03-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000005267

【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】片山 寛

(72)【発明者】

【氏名】小出 祥平

(72)【発明者】

【氏名】平井 啓太

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 啓太

【審査官】中村 博之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１５４４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３４５６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８５７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２９０２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１４４５６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０７６６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１８１７３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／１５２７９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第０５５７４４８６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に液体が流通し、上下に重なるように配置された長尺状の供給マニホールド及び帰還マニホールドと、
前記供給マニホールドと前記帰還マニホールドとの間を接続する複数の個別流路と、を備え、
前記個別流路は、前記供給マニホールドと接続された供給絞りと、前記帰還マニホールドと接続された帰還絞りと、前記液体を吐出するノズルと、前記供給絞りと前記帰還絞りとを連結すると共に前記ノズルと連結されたディセンダとを有し、
前記供給絞りの前記供給マニホールドとの接続口である供給マニホールド側開口が、前記供給マニホールドの幅方向中央領域と上下方向に重なる位置に配置され、前記帰還絞りの前記帰還マニホールドとの接続口である帰還マニホールド側開口が、前記帰還マニホールドの幅方向中央領域と上下方向に重なる位置に配置され、
前記供給マニホールド側開口の径方向に垂直な方向から見て、前記供給マニホールドの幅方向中央が、前記供給マニホールド側開口内に位置し、
前記帰還マニホールド側開口の径方向に垂直な方向から見て、前記帰還マニホールドの幅方向中央が、前記帰還マニホールド側開口内に位置している、液体吐出装置。

【請求項2】

前記供給マニホールドと前記帰還マニホールドとの上下間に配置されて前記供給マニホールドと前記帰還マニホールドとの各内部の前記液体の震動を減衰させる少なくとも１つの長尺状のダンパを更に備え、
前記供給マニホールド、前記帰還マニホールド、及び前記ダンパが、上下に対向して配置され、
前記供給マニホールド側開口の径方向に垂直な方向から見て、前記ダンパの幅方向中央が、前記供給マニホールド側開口内に位置し、
前記帰還マニホールド側開口の径方向に垂直な方向から見て、前記ダンパの幅方向中央が、前記帰還マニホールド側開口内に位置している、請求項１に記載の液体吐出装置。

【請求項3】

前記少なくとも１つのダンパは、前記供給マニホールドと前記帰還マニホールドとの上下間において、前記供給マニホールド寄りの位置に配置された供給側ダンパと、前記帰還マニホールド寄りの位置に配置された帰還側ダンパとを含む、請求項２に記載の液体吐出装置。

【請求項4】

前記帰還マニホールド側開口の内径寸法が、前記供給マニホールド側開口の内径寸法以下に設定されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

【請求項5】

前記個別流路は、前記供給絞りと前記ディセンダとの間に配置され且つ前記供給絞りから供給される前記液体に圧力を付与して前記液体を前記ディセンダに供給する圧力室を更に有し、
前記供給絞りの最大流路抵抗値が前記帰還絞りの最大流路抵抗値以上となる、請求項１～４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

【請求項6】

前記供給絞りの最小流路断面積が、前記帰還絞りの最小流路断面積よりも小さい、請求項５に記載の液体吐出装置。

【請求項7】

前記供給絞りの流路長が、前記帰還絞りの流路長よりも長い、請求項５又は６に記載の液体吐出装置。

【請求項8】

前記ディセンダは、前記供給絞り側に位置する上流側端部と前記供給マニホールド側開口との間の最短距離が、前記帰還絞り側に位置する下流側端部と前記帰還マニホールド側開口との間の最短距離よりも長く、前記上流側端部から前記下流側端部へ向かうに従って前記帰還マニホールドに近づくように傾斜して延びている、請求項５～７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

【請求項9】

前記供給マニホールド側開口の径方向に垂直な方向から見て、前記供給絞りが、前記帰還絞りよりも長い、請求項５～８のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ノズルから液体を吐出する液体吐出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液体吐出装置として、例えば特許文献１に開示されるように、上下方向に重なるように配置された長尺状の供給マニホールド及び帰還マニホールドと、これらの各マニホールドを接続する複数の個別流路とを備えるものが知られている。

【0003】

例えば、個別流路は、供給マニホールドから供給される液体に圧力を付与する圧力室と、圧力室から供給される液体を流通させる通路と、当該通路の途中に配置されたノズルとを有する。個別流路の上流端は、供給マニホールドの幅方向一端に接続され、下流端は、帰還マニホールドの幅方向一端に接続される。

【0004】

この液体吐出装置では、装置外に設けられた外部のポンプから供給マニホールドに付与される正圧により、装置内の流路を供給マニホールドから帰還マニホールドに向けて液体が循環する。その状態で圧力室内の液体に圧力が付与されると、循環中の液体の一部がノズルから吐出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００８－２９０２９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記液体吐出装置は、供給マニホールド内の幅方向一端では液体の流速が遅く、供給マニホールド内にエアが一旦混入すると、エアが供給マニホールドから排出されにくい。また、帰還マニホールドの幅方向一端でも液体の流速が遅く、帰還マニホールドの幅方向一端から帰還マニホールド内にエアが混入すると、エアが帰還マニホールドから排出されにくい。このため、装置内の流路に長期にわたってエアが残留する場合がある。また装置内では、液体の流速が一様でないため、液体に含まれる色材成分等の所定成分が沈降して流路内に堆積することで、流路内が閉塞する場合がある。このようなエアの混入や所定成分の沈降により、装置の液体吐出性能が低下する場合がある。

【0007】

そこで本発明は、上下方向に重なるように配置された長尺状の供給マニホールド及び帰還マニホールドと、これらの各マニホールドを接続する複数の個別流路とを備える液体吐出装置において、エアの混入や液体に含まれる所定成分の沈降により液体吐出性能が低下するのを良好に防止可能にすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る液体吐出装置は、内部に液体が流通し、上下に重なるように配置された長尺状の供給マニホールド及び帰還マニホールドと、前記供給マニホールドと前記帰還マニホールドとの間を接続する複数の個別流路と、を備え、前記個別流路は、前記供給マニホールドと接続された供給絞りと、前記帰還マニホールドと接続された帰還絞りと、前記液体を吐出するノズルと、前記供給絞りと前記帰還絞りとを連結すると共に前記ノズルと連結されたディセンダとを有し、前記供給絞りの前記供給マニホールドとの接続口である供給マニホールド側開口が、前記供給マニホールドの幅方向中央領域と上下方向に重なる位置に配置され、前記帰還絞りの前記帰還マニホールドとの接続口である帰還マニホールド側開口が、前記帰還マニホールドの幅方向中央領域と上下方向に重なる位置に配置されている。

【0009】

上記構成によれば、供給絞りの供給マニホールド側開口が、供給マニホールド内で液体の流速が比較的速い位置に配置されているので、当該開口を通じて、供給マニホールド内のエアを個別流路へ排出し易くすることができる。また、帰還絞りの帰還マニホールド側開口が、帰還マニホールド内で液体の流速が比較的速い位置に配置されているので、当該開口を通じて帰還マニホールド内に排出されたエアを下流側に流通させて、外部に排出し易くすることができる。また各マニホールドの上記開口付近では、液体の流速が比較的速いため、液体に含まれる所定成分が堆積するのを防止できる。よって、装置の良好な液体吐出性能を維持できる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、上下方向に重なるように配置された長尺状の供給マニホールド及び帰還マニホールドと、これらの各マニホールドを接続する複数の個別流路とを備える液体吐出装置において、エアの混入や液体に含まれる所定成分の沈降により液体吐出性能が低下するのを良好に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態に係るプリンタの概略構成図である。

【図2】図１の液体吐出ヘッドの部分的な断面図である。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図である。

【図4】第１実施形態の第１変形例に係る液体吐出ヘッドの各マニホールドの長手方向から見た部分的な断面図である。

【図5】第２実施形態に係る液体吐出ヘッドの各マニホールドの長手方向から見た部分的な断面図である。

【図6】第３実施形態に係る液体吐出ヘッドの積層方向から見た部分的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して各実施形態を説明する。

【0013】

（第１実施形態）
［プリンタの全体構成］
図１は、第１実施形態に係るプリンタ１の概略構成図である。プリンタ１は、液体吐出システムの一例であって、ここではライン式であるが、これに限定されない。図１に示すように、プリンタ１は、液体吐出ヘッド３、プラテン４、搬送ローラ５，６、加圧タンク１１、負圧タンク１２、エアポンプＰ１，Ｐ２、液体ポンプＰ３、タンク１４、及び制御部１５を備える。プリンタ１が吐出する液体は、一例として、色材成分を含むインクであるが、これに限定されず、所定成分を含むその他の液体であってもよい。

【0014】

液体吐出ヘッド３は、液体吐出装置の一例であり、プラテン４と間隔をおいて、プラテン４と対向するように配置されている。液体吐出ヘッド３には、詳細を後述するように、液体を吐出する複数個のノズル３１ａ、供給口３ａ、及び排出口３ｂが設けられている。

【0015】

供給口３ａには、配管７の一端が接続され、排出口３ｂには、配管７の他端が接続されている。配管７の途中には、供給口３ａ側から排出口３ｂ側へ向かって、加圧タンク１１、液体ポンプＰ３、及び負圧タンク１２がこの順序で接続されている。加圧タンク１１には液体が貯留されている。加圧タンク１１には、空気により液体を加圧するエアポンプＰ１と、液体を加圧タンク１１へ供給する供給タンク１４とが接続されている。エアポンプＰ１が加圧タンク１１内の空気の圧力を高めることにより加圧タンク１１内の液体が加圧され、加圧タンク１１に貯留された液体は、配管７に供給される。

【0016】

負圧タンク１２には液体が貯留されている。負圧タンク１２には、空気により液体を減圧するエアポンプＰ２が接続されている。エアポンプＰ２が負圧タンク１２内の空気の圧力を減圧することにより、配管７を流通する液体の一部が、負圧タンク１２内へ吸い上げられる。

【0017】

液体ポンプＰ３は、配管７のタンク１１，１２の間の部分に配置されている。液体ポンプＰ３は、負圧タンク１２から加圧タンク１１へ液体を供給する。プリンタ１では、ポンプＰ１～Ｐ３の駆動に伴い、液体が配管７及び液体吐出ヘッド３の各内部を循環する。

【0018】

プラテン４は、液体吐出ヘッド３のノズル３１ａと対向して配置され、走査方向と、走査方向に垂直な所定の搬送方向とに延びている。プラテン４には、記録シートＭが載置される。搬送ローラ５，６は、搬送方向に記録シートＭを搬送する。搬送ローラ５は、液体吐出ヘッド３よりも搬送方向上流側に配置され、搬送ローラ６は、液体吐出ヘッド３よりも搬送方向下流側に配置されている。

【0019】

制御部１５は、ポンプＰ１～Ｐ３、ローラ５，６、及び後述するアクチュエータ４１（図２参照）をそれぞれ個別に制御する。このように制御部１５は、一例として、ポンプＰ１～Ｐ３を制御するポンプ制御部と、アクチュエータ４１を制御するアクチュエータ制御部とを兼ねている。なお、ポンプＰ１～Ｐ３とアクチュエータ４１とは、別々の制御部により制御されてもよい。

【0020】

プリンタ１では、制御部１５の制御により、記録シートＭが搬送ローラ５，６により搬送方向に所定距離ずつ搬送される毎に、液体吐出ヘッド３の複数個のノズル３１ａから液体（インク）が吐出される。これにより、記録シートＭに印刷が行われる。なおプリンタ１は、種類の異なる液体（例えば色が異なるインク）を吐出する複数の液体吐出ヘッド３を備えていてもよい。

【0021】

［液体吐出ヘッド］
図２は、図１の液体吐出ヘッド３の部分的な断面図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図である。図３の紙面上下方向は、図１の紙面左右方向（主走査方向）に相当する。図１～３に示す液体吐出ヘッド３は、一例としてインクジェットヘッドである。液体吐出ヘッド３は、上下方向に複数のプレート３１～４０を重ねてなる流路ユニット３０と、流路ユニット３０の上面に配置されたアクチュエータ４１とを有する。

【0022】

最も下方に位置するプレート３１は、ノズルプレートであり、厚み方向に貫通する複数のノズル３１ａを有する。本実施形態のプレート３１には、それぞれ所定の個数のノズル３１ａで構成される複数のノズル列Ｑが、副走査方向（搬送方向であり、図２及び３では左右方向）に間隔をおいて互いに平行に配置されている。１つのノズル列Ｑ中の各ノズル３１ａは、主走査方向（図２では紙面に垂直な方向であり、図３では上下方向）に間隔をおいて配置されている。

【0023】

以下、１つのノズル列Ｑ中の各ノズル３１ａが並ぶ方向をノズル列方向と称する。ノズル列方向は、主走査方向と同じ方向である。また、プレート３１～４０の積層方向（以下、単に積層方向とも称する。）は、上下方向と同じ方向である。また、液体吐出ヘッド３の幅方向（以下、単に幅方向とも称する。）は、積層方向とノズル列方向とに垂直な方向である。

【0024】

流路ユニット３０は、供給マニホールド３０ａ、帰還マニホールド３０ｂ、及び複数の個別流路３０ｃを有する。供給マニホールド３０ａと帰還マニホールド３０ｂは、長尺状であり、内部に液体が流通し、積層方向に重なるように配置されている。一例として、供給マニホールド３０ａと帰還マニホールド３０ｂは、ノズル列方向に沿って延び、ノズル列方向上流側で積層方向に連通路（不図示）により接続されている。供給マニホールド３０ａと帰還マニホールド３０ｂとの流路断面形状は、本実施形態では同様であり、幅方向寸法Ｗが高さ方向寸法よりも大きい矩形状である。供給マニホールド３０ａと帰還マニホールド３０ｂとは、前記接続位置以外においては、プレート３５により隔てられている。

【0025】

個別流路３０ｃは、各ノズル３１ａに対応して個別に設けられ、供給マニホールド３０ａと帰還マニホールド３０ｂとに接続されている。個別流路３０ｃは、供給絞り３０ｄ、帰還絞り３０ｅ、ディセンダ３０ｆ、及び圧力室３０ｇを有する。

【0026】

供給絞り３０ｄは、供給マニホールド３０ａと接続されている。供給絞り３０ｄは、供給マニホールド３０ａの上方に配置され、供給マニホールド３０ａの幅方向内側から外側に向けて（幅方向に）延びている。一例として、供給絞り３０ｄの上流端は、供給マニホールド側開口３０ｈを介して供給マニホールド３０ａに接続され、下流端は、開口３０ｊを介して圧力室３０ｇに接続されている。開口３０ｈは、隣接するプレート３７，３８により画定されている。開口３０ｊは、隣接するプレート３８，３９により画定されている。

【0027】

帰還絞り３０ｅは、帰還マニホールド３０ｂと接続されている。帰還絞り３０ｅは、帰還マニホールド３０ｂの下方に配置され、帰還マニホールド３０ｂの幅方向内側から外側に向けて（幅方向に）延びている。一例として、帰還絞り３０ｅの上流端は、開口３０ｌを介してディセンダ３０ｆに接続され、下流端は、帰還マニホールド側開口３０ｉを介して帰還マニホールド３０ｂに接続されている。開口３０ｌは、隣接するプレート３１～３３により画定されている。開口３０ｉは、プレート３２，３３により画定されている。

【0028】

ディセンダ３０ｆは、供給絞り３０ｄと帰還絞り３０ｅとを連結する。ディセンダ３０ｆには、ノズル３１ａが連結されている。一例として、ディセンダ３０ｆは、供給マニホールド３０ａと帰還マニホールド３０ｂとの幅方向外側で積層方向に延びている。ディセンダ３０ｆの上流端は、開口３０ｋを介して圧力室３０ｇに接続され、下流端は、ノズル３１ａと接続されている。ディセンダ３０ｆの下流端側の側部は、開口３０ｌと連通している。開口３０ｋは、プレート３８により画定されている。

【0029】

圧力室３０ｇは、供給絞り３０ｄとディセンダ３０ｆとの間に配置され且つ供給絞り３０ｄから供給される液体に圧力を付与して液体をディセンダ３０ｆに供給する。圧力室３０ｇは、供給絞り３０ｄの上方に配置され、供給マニホールド３０ａの幅方向内側から外側に向けて（幅方向に）延びている。圧力室３０ｇは、ここではディセンダ３０ｆと積層方向に重なっている。圧力室３０ｇの上端は、厚み方向に弾性変形可能なプレート（振動板）４０により画定されている。

【0030】

アクチュエータ４１は、プレート４０の上面において圧力室３０ｇと積層方向に重なる位置に配置されている。アクチュエータ４１は、共通電極４２、圧電層４３、及び個別電極４４を有する。共通電極４２、圧電層４３、及び個別電極４４は、プレート４０の上面にこの順に重ねて配置されている。共通電極４２と圧電層４３とは、１つのノズル列Ｑに共通して配置され、個別電極４４は、各圧力室３０ｇに個別に対応して配置されている。圧電層４３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を含む圧電材料からなる。

【0031】

共通電極４２は、グランド電位に保持されている。個別電極４４は、プリンタ１が備える不図示のドライバＩＣに接続されている。各個別電極４４の電位は、このドライバＩＣにより個別に、グランド電位又は所定の駆動電位に設定される。圧電層４３の共通電極４２と個別電極４４とに挟まれた各部分は、個別電極４４の通電時には積層方向に分極された活性部として機能する。

【0032】

アクチュエータ４１では、ノズル３１ａから液体を吐出させないとき（待機状態）には、全個別電極４４が共通電極４２と同様にグランド電位に保持される。またアクチュエータ４１では、特定のノズル３１ａから液体を吐出させるときには、この特定のノズル３１ａに接続された圧力室３０ｇに対応する個別電極４４の電位が、制御部１５により所定の駆動電位に切り換えられる。これにより当該アクチュエータ４１は、圧力室３０ｇ側に凸となるように変形する。

【0033】

その結果、圧力室３０ｇの容積が縮小して圧力室３０ｇ内の液体の圧力（正圧）が上昇し、上記特定のノズル３１ａから液体が吐出される。液体の吐出後、個別電極４４の電位はグランド電位に戻される。これにより当該アクチュエータ４１は、変形前の状態に戻る。

【0034】

また制御部１５は、全てのノズル３１ａのうち、液体を吐出しないノズル３１ａに対応するアクチュエータ４１を、液体に対して後退状態に変形させる。このときアクチュエータ４１は、圧力室３０ｇ側に凹部となるように変形する。

【0035】

その結果、圧力室３０ｇの容積が拡大して圧力室３０ｇ内の液体の圧力が負圧となる。これにより、液体を吐出させたくないノズル３１ａから液体が吐出されるのが抑制される。なお、ノズル３１ａから液体を吐出させるときにアクチュエータ４１に印加する電圧の制御態様は様々のものが公知である。従って、本実施形態に係るプリンタ１に適用可能な制御態様は上記したものに限られず、公知の他の制御態様を採用してもよい。

【0036】

ここで流路ユニット３０では、供給絞り３０ｄの供給マニホールド３０ａとの接続口である供給マニホールド側開口３０ｈが、供給マニホールド３０ａの幅方向中央領域と上下方向に重なる位置に配置されている。また、帰還絞り３０ｅの帰還マニホールド３０ｂとの接続口である帰還マニホールド側開口３０ｉが、帰還マニホールド３０ｂの幅方向中央領域と上下方向に重なる位置に配置されている。

【0037】

ここで言う「供給マニホールド３０ａの幅方向中央領域」とは、供給マニホールド３０ａの幅方向において、供給マニホールド３０ａの中央位置から当該位置の両側に向けて開口３０ｈの内径の１／２だけ離隔した各位置の間の領域を指す。そして、供給マニホールド側開口３０ｈの開口中心はこの領域内に位置している。また「帰還マニホールド３０ｂの幅方向中央領域」とは、帰還マニホールド３０ｂの幅方向において、帰還マニホールド３０ｂの中央位置から当該位置の両側に向けて開口３０ｉの内径の１／２だけ離隔した各位置の間の領域を指す。そして、帰還マニホールド側開口３０ｉの開口中心はこの領域内に位置している。

【0038】

図２中の直線Ｌ１は、液体吐出ヘッド３のノズル列方向から見てマニホールド３０ａ，３０ｂの幅方向中央を通る直線を示し、図３中の直線Ｌ２は、液体吐出ヘッド３の積層方向から見てマニホールド３０ａ，３０ｂの幅方向中央を通る直線を示す。図２及び３に示すように、開口３０ｈ，３０ｉは、直線Ｌ１，Ｌ２と重なる位置にそれぞれ配置されている。

【0039】

本実施形態では、供給マニホールド側開口３０ｈの径方向に垂直な方向から見て、供給マニホールド３０ａの幅方向中央が、供給マニホールド側開口３０ｈ内に位置している。また帰還マニホールド側開口３０ｉの径方向に垂直な方向から見て、帰還マニホールド３０ｂの幅方向中央が、帰還マニホールド側開口３０ｉ内に位置している。一例として、帰還マニホールド側開口３０ｉの内径寸法は、供給マニホールド側開口３０ｈの内径寸法以下に設定されている。

【0040】

また流路ユニット３０は、少なくとも１つの長尺状のダンパ３５ａを有する。ダンパ３５ａは、供給マニホールド３０ａと帰還マニホールド３０ｂとの上下間に配置されている。ダンパ３５ａは、供給マニホールド３０ａ及び帰還マニホールド３０ｂの液体が振動すると、厚み方向に弾性変形し、この液体の振動を減衰させる。これによりダンパ３５ａは、各マニホールド３０ａ，３０ｂ内のインクの圧力変動を抑制し、あるノズル３１ａからの液体の吐出が隣接するノズル３１ａからの液体の吐出特性に与える影響（クロストーク）を抑制する。本実施形態のダンパ３５ａは、金属材料からなるプレート３５の一部により構成されている。

【0041】

本実施形態の流路ユニット３０では、供給マニホールド３０ａと帰還マニホールド３０ｂとが、ダンパ３５ａを挟んで、上下方向に対向して配置されている。供給マニホールド側開口３０ｈの径方向に垂直な方向から見て、ダンパ３５ａの幅方向中央は、供給マニホールド側開口３０ｈ内に位置している。また、帰還マニホールド側開口３０ｉの径方向に垂直な方向から見て、ダンパ３５ａの幅方向中央は、帰還マニホールド側開口３０ｉ内に位置している。ダンパ３５ａの幅方向中央は、ダンパ３５ａの最大変位位置に相当する位置である。

【0042】

上記構成を有する液体吐出ヘッド３では、ポンプＰ１～Ｐ３を駆動することにより、供給マニホールド３０ａ内の液体に正圧が付与され、帰還マニホールド３０ｂ内の液体に負圧が付与される。これにより、供給マニホールド３０ａから帰還マニホールド３０ｂに向けて液体が流通すると共に、個別流路３０ｃを介して、供給マニホールド３０ａから帰還マニホールド３０ｂに向けて液体が流通する。帰還マニホールド３０ｂ内の液体は、外部に排出されて再び供給マニホールド３０ａ内に供給される。

【0043】

この状態で、特定のアクチュエータ４１が駆動されると、このアクチュエータ４１に対応する圧力室３０ｇ内の液体に正圧が付与される。これにより、ディセンダ３０ｆ内の液体に正圧が付与され、上記特定のアクチュエータ４１に対応する特定のノズル３１ａから液体が吐出される。

【0044】

ここで従来、液体吐出ヘッド内において、供給マニホールド又は帰還マニホールドの内部にエアが混入した場合、マニホールド内の液体の流速が比較的遅い領域にエアが留まり、エアがマニホールド内から排出されにくくなる場合がある。これにより、液体吐出システムの正常な吐出動作が妨げられるおそれがある。

【0045】

また従来、液体に所定成分（液体がインクであるときは色材成分）が含まれている場合、液体吐出ヘッド内において、液体の所定成分が、液体の流速が比較的遅い領域に沈降したり、液体吐出システムの停止状態において流路内に沈降する場合がある。これにより、液体の所定成分が流路内に堆積して流路が狭くなり、液体の流通が妨げられたり、流路が閉塞されるおそれがある。

【0046】

発明者の検討により、供給マニホールド３０ａの幅方向中央領域は、供給マニホールド３０ａ内において液体の流速が比較的速い領域であり、帰還マニホールド３０ｂの幅方向中央領域は、帰還マニホールド３０ｂ内において液体の流速が比較的速い領域であることが明らかになった。これらの領域は、マニホールド３０ａ，３０ｂ内において、マニホールド３０ａ，３０ｂの幅方向両側の内壁か相当に離隔した位置に存在しており、流体がマニホールド３０ａ，３０ｂの当該内壁と接触することにより生ずる摩擦の影響を受けにくい。従って、仮にマニホールド３０ａ，３０ｂ内にエアが混入した場合、例えば、マニホールド３０ａ，３０ｂの幅方向両側の領域に比べて、エアが流通し易い領域となる。

【0047】

本実施形態の液体吐出ヘッド３は、このような知見に基づいて構成されており、前述したように、供給マニホールド側開口３０ｈが、供給マニホールド３０ａの幅方向中央領域と上下方向に重なる位置に配置され、帰還マニホールド側開口３０ｉが、帰還マニホールド３０ｂの幅方向中央領域と上下方向に重なる位置に配置されている。

【0048】

この構成により、例えば供給マニホールド３０ａ内にエアが混入した場合、エアは開口３０ｈを通じて迅速に個別流路３０ｃへ案内され、供給マニホールド３０ａから排出される。また、例えば個別流路３０ｃから開口３０ｉを通じて帰還マニホールド３０ｂ内にエアが混入した場合、エアは帰還マニホールド３０ｂ内を迅速に流通し、帰還マニホールド３０ｂから排出される。

【0049】

また、供給マニホールド３０ａ内の開口３０ｈ付近、及び、帰還マニホールド３０ｂ内の開口３０ｉ付近では、液体が比較的速く流通する。このため、当該各領域において、液体の所定成分が沈降するのが防止されると共に、流路内に形成された堆積物が流通する液体に曝されて減少する。これにより、液体吐出ヘッド３内では液体が安定して流通可能となる。

【0050】

以上説明したように、液体吐出ヘッド３によれば、供給絞り３０ｄの供給マニホールド側開口３０ｈが、供給マニホールド３０ａ内で液体の流速が比較的速い位置に配置されているので、当該開口３０ｈを通じて、供給マニホールド３０ａ内のエアを個別流路３０ｃへ排出し易くすることができる。また、帰還絞り３０ｅの帰還マニホールド側開口３０ｉが、帰還マニホールド３０ｂ内で液体の流速が比較的速い位置に配置されているので、当該開口３０ｉを通じて帰還マニホールド３０ｂ内に排出されたエアを下流側に流通させて、外部に排出し易くすることができる。また各マニホールド３０ａ，３０ｂの上記開口３０ｈ，３０ｉ付近では、液体の流速が比較的速いため、液体に含まれる所定成分が堆積するのを防止できる。よって、液体吐出ヘッド３の良好な液体吐出性能を維持できる。このような効果は、例えば、色材成分を多く含む高粘度インクを液体吐出ヘッド３から吐出する場合に特に良好に得ることができる。

【0051】

また液体吐出ヘッド３によれば、液体に微細な異物が混入している場合にも、各マニホールド３０ａ，３０ｂ内から異物を迅速に排出できる。これにより、例えば、異物によって流路が狭められたり閉塞するのを防止できる。

【0052】

また液体吐出ヘッド３では、上記のように安定した液体吐出性能を維持できるので、例えばエアが流路内に混入した場合に、液体吐出ヘッド３内の液体をパージして廃棄する操作が不要である。これにより、メンテナンスの負担が軽減されると共に、液体の廃棄量を削減できる。

【0053】

また供給マニホールド側開口３０ｈの径方向に垂直な方向から見て、供給マニホールド３０ａの幅方向中央が、供給マニホールド側開口３０ｈ内に位置し、帰還マニホールド側開口３０ｉの径方向に垂直な方向から見て、帰還マニホールド３０ｂの幅方向中央が、帰還マニホールド側開口３０ｉ内に位置している。これにより、各開口３０ｈ，３０ｉを液体の流速が速くなる領域に配置し、液体吐出ヘッド３の液体吐出性能を更に向上し易くすることができる。

【0054】

また、液体吐出ヘッド３では、供給マニホールド３０ａ、帰還マニホールド３０ｂ、及びダンパ３５ａが、上下に対向して配置され、供給マニホールド側開口３０ｈの径方向に垂直な方向から見て、ダンパ３５ａの幅方向中央が、供給マニホールド側開口３０ｈ内に位置し、帰還マニホールド側開口３０ｉの径方向に垂直な方向から見て、ダンパ３５ａの幅方向中央が、帰還マニホールド側開口３０ｉ内に位置している。これにより、ダンパ３５ａが最も大きく変形する最大変位位置に合わせて各開口３０ｈ，３０ｉの位置を配置でき、ダンパ３５ａによる液体の震動の減衰効果を確実に得易くすることができる。

【0055】

また、帰還マニホールド側開口３０ｉの内径寸法が、供給マニホールド側開口３０ｈの内径寸法以下に設定されている。これにより、帰還絞り３０ｅ内を流通する液体中に混入したエアが帰還絞り３０ｅの内壁に引っ掛かるのを防止し、帰還マニホールド３０ｂ側に排出し易くできる。

【0056】

なお、供給絞り３０ｄと帰還絞り３０ｅとの内径寸法は、適宜設定可能であるが、圧力損失が許容される範囲において比較的小さい値とすることで、液体の流速を増大させ、エアの排出速度を向上させ易くすることができる。

【0057】

［変形例］
以下、第１実施形態の各変形例について説明する。図４は、第１実施形態の第１変形例に係る液体吐出ヘッド１０３の各マニホールド３０ａ，３０ｂの長手方向から見た部分的な断面図である。図４は、図２に対応する。図４では、液体吐出ヘッド１０３の断面構造を簡略化して示している。

【0058】

図４に示すように、液体吐出ヘッド１０３が備えるダンパは、供給マニホールド３０ａと帰還マニホールド３０ｂとの上下間において、供給マニホールド３０ａ寄りの位置に配置された供給側ダンパ１３５ａと、帰還マニホールド３０ｂ寄りの位置に配置された帰還側ダンパ１４４ａとを含む。ダンパ１３５ａ，１４４ａは、ここでは同様の構成を有するが、異なる構成を有していてもよい。供給側ダンパ１３５ａの下方には、供給側ダンパ１３５ａの振動を許容するための空間１４５が配置されている。帰還側ダンパ１４４ａの上方には、帰還側ダンパ１４４ａの振動を許容するための空間１４６が配置されている。

【0059】

上記構成によれば、流路ユニット１３０内においてマニホールド３０ａ，３０ｂに個別に対応してダンパ１３５ａ，１４４ａを配置することで、ダンパ１３５ａ，１４４ａによる液体の震動の減衰効果を更に向上できる。

【0060】

第２変形例に係る液体吐出ヘッドが備える個別流路３０ｃは、液体吐出ヘッド３と同様に圧力室３０ｇを有する。そして供給絞り３０ｄの最大流路抵抗値が、帰還絞り３０ｅの最大流路抵抗値以上に設定されている。

【0061】

ここで本実施形態の液体吐出ヘッドは、液体の供給側に圧力室３０ｇが設けられているため、供給絞り３０ｄ内の液体には圧力室３０ｇからの圧力が及び易い一方、帰還絞り３０ｅ内の液体には当該圧力が比較的及びにくい場合も考えられる。

【0062】

そこで第２変形例では、供給絞り３０ｄの最大流路抵抗値を、帰還絞り３０ｅの最大流路抵抗値以上に設定することにより、供給絞り３０ｄと帰還絞り３０ｅとの圧力損失差を縮小する。これにより、圧力室３０ｇが供給絞り３０ｄの近傍位置に配置されている場合でも、液体中に混入したエアを帰還マニホールド３０ｂ側から排出し易くすると共に各開口３０ｈ，３０ｉ付近での液体の沈降を防止し易くできる。

【0063】

具体的に第２変形例の液体吐出ヘッドは、供給絞り３０ｄの最小流路断面積が、帰還絞り３０ｅの最小流路断面積よりも小さい構成とすることにより実現できる。或いは、第２変形例の液体吐出ヘッドは、供給絞り３０ｄの流路長が、帰還絞り３０ｅの流路長よりも長い構成とすることにより実現できる。

【0064】

このような各構成によれば、供給絞り３０ｄの最大流路抵抗値を帰還絞り３０ｅの最大流路抵抗値以上に設定でき、絞り３０ｄ，３０ｅの圧力損失差を抑制できる。以下、その他の実施形態について、第１実施形態との差異を中心に説明する。

【0065】

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係る液体吐出ヘッド２０３の各マニホールド３０ａ，３０ｂの長手方向から見た部分的な断面図である。図５は、図２に対応する。図５では、液体吐出ヘッド２０３の断面構造を簡略化して示している。

【0066】

図５に示すように、ディセンダ２３０ｆは、供給絞り２３０ｄ側に位置する上流側端部と供給マニホールド側開口３０ｈとの間の最短距離が、帰還絞り２３０ｅ側に位置する下流側端部と帰還マニホールド側開口３０ｉとの間の最短距離よりも長く、上流側端部から下流側端部へ向かうに従って帰還マニホールド３０ｂに近づくように傾斜して延びている。これにより流路ユニット２３０では、供給絞り２３０ｄの長さ寸法Ｄ１が、帰還絞り２３０ｅの長さ寸法Ｄ２とほぼ同等に（ここでは長さ寸法Ｄ２よりやや長く）設定されている。図５に示す例では、ディセンダ２３０ｆは、圧力室２３０ｇの下方において、長手方向が圧力室２３０ｇの長手方向と交差するように延びている。液体吐出ヘッド２０３のノズル３１ａは、積層方向に沿って延びるようにディセンダ３０ｆが配置された液体吐出ヘッド３のノズル３１ａに比べて、帰還マニホールド３０ｂの幅方向中央寄りに配置される。

【0067】

上記構成によれば、幅方向寸法Ｄ１，Ｄ２を同等に設定することにより、ディセンダ２３０ｆの上流側端部と開口３０ｈとの間の接続路と、ディセンダ２３０ｆの下流側端部と開口３０ｉとの間の接続路との圧力損失差を抑制できる。よって、圧力室２３０ｇが供給絞り２３０ｄの近傍位置に配置されている場合でも、液体中に混入したエアを帰還マニホールド３０ｂ側から排出し易くすると共に各開口３０ｈ，３０ｉ付近での液体の沈降を防止し易くすることができる。

【0068】

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態に係る液体吐出ヘッド３０３の積層方向から見た部分的な断面図である。図６は、図３の一部に対応する。図６に示すように、この液体吐出ヘッド３０３の流路ユニット３３０では、供給マニホールド側開口３０ｈの径方向に垂直な方向から見て、供給絞り３３０ｄが、帰還絞り３３０ｅよりも長い。ここでは同方向から見て、供給絞り３３０ｄは直線状に延びているが、曲線状又は屈曲線状に延びていてもよい。

【0069】

上記構成によれば、供給絞り３３０ｄの流路長を帰還絞り３３０ｅの流路長と同等に設定することにより、ノズル３１ａの上流側と下流側とをそれぞれ流通する液体に同等の圧力を負荷し易くでき、上記各接続路の圧力損失差を抑制できる。よって、圧力室３０ｇが供給絞り３３０ｄの近傍位置に配置されている場合でも、液体中に混入したエアを帰還マニホールド３０ｂ側から排出し易くすると共に各開口３０ｈ，３０ｉ付近での液体の沈降を防止し易くできる。

【0070】

また上記構成によれば、例えば供給絞り３３０ｄ及び帰還絞り３３０ｅの流路断面積を調整する方法に比べて、供給絞り３３０ｄ及び帰還絞り３３０ｅの流路抵抗値のばらつきを抑制できる。なお、供給マニホールド側開口３０ｈの径方向に垂直な方向から見て、供給絞り３３０ｄの幅寸法を帰還絞り３３０ｅの幅寸法よりも小さくしてもよい。

【0071】

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その構成を変更、追加、又は削除できる。流路ユニット３０を構成するプレートの枚数は限定されず、適宜変更可能である。また、供給絞り３０ｄと帰還絞り３０ｅとは、流路断面積を同一に設定してもよい。これにより、液体中に混入したエアが供給絞り３０ｄと帰還絞り３０ｅとに引っ掛かりにくくすることができる。

【産業上の利用可能性】

【0072】

以上のように本発明は、上下方向に重なるように配置された長尺状の供給マニホールド及び帰還マニホールドと、これらの各マニホールドを接続する複数の個別流路とを備える液体吐出装置において、エアの混入や色材成分の沈降により液体吐出性能が低下するのを良好に防止できる優れた効果を有する。従って、この効果の意義を発揮できる液体吐出装置に本発明を広く適用すると有益である。

【符号の説明】

【0073】

３，１０３，２０３，３０３ 液体吐出ヘッド
３０ａ 供給マニホールド
３０ｂ 帰還マニホールド
３０ｃ 個別流路
３０ｄ，２３０ｄ，３３０ｄ 供給絞り
３０ｅ，２３０ｅ，３３０ｅ 帰還絞り
３０ｆ，２３０ｆ ディセンダ
３０ｇ，２３０ｇ 圧力室
３０ｈ 供給マニホールド側開口
３０ｉ 帰還マニホールド側開口
３１ａ ノズル
３５ａ，１３５ａ，１４４ａ ダンパ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】