特許 7585730 液体吐出ヘッド

(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】2024-11-11

(45)【発行日】2024-11-19

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20241112BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 605

B41J2/14 603

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020191111

(22)【出願日】2020-11-17

(65)【公開番号】P2022080117

(43)【公開日】2022-05-27

【審査請求日】2023-10-24

(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】110001841

【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ

(72)【発明者】

【氏名】山本 次郎

(72)【発明者】

【氏名】関口 恭裕

(72)【発明者】

【氏名】森田 祥嗣

【審査官】高松 大治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１６７８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２４６７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０５８０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１２５７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１６６８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００４４３６５（ＵＳ，Ａ１）

(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】

第１方向に配列された複数のノズルと、
前記複数のノズルに対して個別に設けられ、前記第１方向に配列され、対応する前記ノズルと連通する複数の圧力室と、
前記複数の圧力室に対して個別に設けられ、前記第１方向に配列され、対応する前記圧力室と接続された複数の絞りと、
前記第１方向に延び、前記複数の絞りと接続された共通流路と、を備え、
前記共通流路は、
前記共通流路の前記第１方向の一方側の端部に設けられた液体の供給口と、
前記共通流路の前記第１方向における他方側の端部であって、前記供給口が設けられていない末端部と、を有し、
前記複数の絞りのうち、前記第１方向の最も前記他方側の絞りである末端絞りは、他の前記絞りと流路抵抗が同じであり、且つ、前記圧力室との接続部分から前記第１方向の前記他方側に向かって延びていることを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項2】

第１方向に配列された複数のノズルと、
前記複数のノズルに対して個別に設けられ、前記第１方向に配列され、対応する前記ノズルと連通する複数の圧力室と、
前記複数の圧力室に対して個別に設けられ、前記第１方向に配列され、対応する前記圧力室と接続された複数の絞りと、
前記第１方向に延び、前記複数の絞りと接続された共通流路と、を備え、
前記共通流路は、
液体の供給口と、
前記第１方向の両端部のうち少なくとも片方の端部であって、前記供給口が設けられていない末端部と、を有し、
前記複数の絞りのうち、前記末端部に最も近い前記絞りである末端絞りは、他の前記絞りと流路抵抗が同じであり、且つ、前記圧力室との接続部分から前記末端部に向かって延び、形状が他の前記絞りと同じであり、前記圧力室との接続部分から延びている向きが他の前記絞りと異なっていることを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項3】

ノズルと、前記ノズルと連通する圧力室と、前記圧力室と接続された絞りとを有する個別流路が第１方向に配列されることによってそれぞれ形成され、前記第１方向と直交する第２方向に並んだ複数の個別流路列と、
前記第１方向に延び、前記第２方向に並んでおり、少なくとも１つの前記個別流路列を構成する複数の前記個別流路の前記絞りと接続された複数の共通流路と、を備え、
前記共通流路は、
液体の供給口と、
前記第１方向の両端部のうち少なくとも片方の端部であって、前記供給口が設けられていない末端部と、を有し、
前記複数の絞りのうち、前記末端部に最も近い前記絞りである末端絞りは、他の前記絞りと流路抵抗が同じであり、且つ、前記圧力室との接続部分から前記末端部に向かって延び、
前記第２方向に隣接する２つの前記共通流路の、前記末端部同士を接続するバイパス流路、をさらに備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項4】

前記バイパス流路は、前記第２方向において前記末端部の中心からずれた部分に接続され、
前記末端絞りは、前記共通流路の前記第２方向における中心よりも前記バイパス流路側の部分に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項5】

前記末端絞りは、１本の直線に沿って延びていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。

【請求項6】

前記末端絞りの長さは、他の前記絞りの長さと同じであることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。

【請求項7】

前記末端部は、前記第１方向における先端に近づくほど、前記第１方向と直交する第２方向の長さが短くなっていることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。

【請求項8】

前記末端絞りは、前記共通流路の前記末端部の、前記第２方向の長さが最も短い部分に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の液体吐出ヘッド。

【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ヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

ノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドの一例として、特許文献１には、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドが記載されている。特許文献１に記載のインクジェットヘッドは、複数のノズルと、複数のノズルに対して個別に設けられ、対応するノズルと連通する複数の圧力室と、複数の圧力室に対して個別に設けられ、対応する圧力室と接続され、一方向と直交する方向に延びた絞り部とを有する。複数のノズル、複数の圧力室及び複数の絞り部は、それぞれ、一方向に配列されている。また、特許文献１に記載のインクジェットヘッドは、一方向に延び、複数の絞りと接続された共通インク室を有している。共通インク室には、一方向における一方側の端部に設けられたインク供給孔からインクが供給される。

【0003】

複数の絞りのうち、一方向において最も他方側に位置する絞り以外の絞りは、直接共通インク室に接続されている。複数の絞りのうち、一方向において最も他方側に位置する絞りは、付加流路を介して共通インク室に接続されている。付加流路は一方向に延び、共通インク室の一方向における他方側の端部に接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開2004-223880号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、特許文献１に記載のインクジェットヘッドでは、共通インク室の一方向における他方側の端部にはインクがよどみやすい。これに対して、特許文献１では、上記の通り、一方向において最も他方側に位置する絞りが、付加流路を介して、共通インク室の一方向における他方側の端部に接続されている。そのため、共通インク室の他方側の端部内のインクは、ノズルからのインクの吐出時などに付加流路及び絞り部を介して排出される。これにより、共通インク室の一方向における他方側の端部においてインクをよどみにくくすることができる。

【0006】

しかしながら、特許文献１のインクジェットヘッドでは、複数の圧力室のうち、一方向における最も他方側の圧力室以外の圧力室については、絞り部のみを介して共通インク室に接続されているのに対して、一方向における最も他方側の圧力室については、絞り部と付加流路とを介して共通インク室に接続されている。そのため、複数の圧力室のうち、一方向における最も他方側の圧力室と、それ以外の圧力室とで、共通インク室と圧力室とを接続する流路の流路抵抗が異なる。その結果、複数のノズルのうち、一方向における最も他方側のノズルと、それ以外のノズルとで、インクの吐出特性に差が生じてしまう虞がある。

【0007】

本発明の目的は、共通流路内の末端部において液体をよどみにくくすることができ、且つ、ノズル間の液体の吐出特性のばらつきを抑えることが可能な液体吐出ヘッドを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の液体吐出ヘッドは、第１方向に配列された複数のノズルと、前記複数のノズルに対して個別に設けられ、前記第１方向に配列され、対応する前記ノズルと連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室に対して個別に設けられ、前記第１方向に配列され、対応する前記圧力室と接続された複数の絞りと、前記第１方向に延び、前記複数の絞りと接続された共通流路と、を備え、前記共通流路は、前記共通流路の前記第１方向の一方側の端部に設けられた液体の供給口と、前記共通流路の前記第１方向における他方側の端部であって、前記供給口が設けられていない末端部と、を有し、前記複数の絞りのうち、前記第１方向の最も前記他方側の絞りである末端絞りは、他の前記絞りと流路抵抗が同じであり、且つ、前記圧力室との接続部分から前記第１方向の前記他方側に向かって延びている。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係るプリンタ１の概略構成図である。

【図2】図１のインクジェットヘッド３の平面図である。

【図3】図２のIII部拡大図である。

【図4】図３のIV－IV線断面図である。

【図5】（ａ）が全ての絞りが走査方向に沿って延びている構成を説明するための図であり、（ｂ）がダミーノズルを設ける構成を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。

【0011】

＜プリンタ１の全体構成＞
図１に示すように、本実施形態に係るプリンタ１は、キャリッジ２、インクジェットヘッド３（本発明の「液体吐出ヘッド」）、搬送ローラ対４，５、プラテン６、パージユニット７を備えている。

【0012】

キャリッジ２は、水平な走査方向に延びた２本のガイドレール１１，１２に支持されており、ガイドレール１１，１２に沿って走査方向（本発明の「第２方向」）に移動する。なお、以下では、図１に示すように走査方向の右側及び左側を定義して説明を行う。

【0013】

インクジェットヘッド３は、キャリッジ２に搭載されており、その下面に形成された複数のノズル１０からインクを吐出する。複数のノズル１０は、後述するように、走査方向に並んだ４つのノズル群２８を形成している。そして、複数のノズル１０からは、右側のノズル群２８を構成するものから順に、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタのインクが吐出される。インクジェットヘッド３の構成については、後程詳細に説明する。

【0014】

搬送ローラ対４は、水平で且つ走査方向と直交する搬送方向（本発明の「第１方向」）においてインクジェットヘッド３よりも上流側に配置されている。搬送ローラ対５は、搬送方向においてインクジェットヘッド３よりも下流側に配置されている。搬送ローラ対４，５は、それぞれ、走査方向に延び、鉛直方向に並んだ一対のローラによって形成されている。搬送ローラ対４，５は、それぞれ、上記一対のローラで記録用紙Ｐを挟んだ状態で回転することで、記録用紙Ｐを搬送方向に搬送する。

【0015】

プラテン６は、搬送方向における搬送ローラ対４と搬送ローラ対５との間に配置され、インクジェットヘッド３の下方に位置している。プラテン６は、キャリッジ２とともに走査方向に移動するインクジェットヘッド３の複数のノズル１０と対向可能であり、搬送ローラ対４，５に搬送される記録用紙Ｐの、走査方向の全長にわたって延び、記録用紙Ｐを下方から支持している。

【0016】

そして、プリンタ１では、キャリッジ２を走査方向に移動させつつインクジェットヘッド３に複数のノズル１０からインクを吐出させる記録パスと、搬送ローラ対４，５に記録用紙Ｐを搬送させる搬送動作とを繰り返し行わせることによって、記録用紙Ｐに画像を記録させることができる。

【0017】

パージユニット７は、キャップ１３と、吸引ポンプ１４と、廃液タンク１５とを備えている。キャップ１３は、プラテン６の右側に配置されている。キャリッジ２をプラテン６よりも右側のメンテナンス位置に位置させた状態で、インクジェットヘッド３の複数のノズル１０が、キャップ１３と対向する。また、キャップ１３は、図示しない昇降機構によって鉛直方向に昇降可能であり、キャリッジ２を上記メンテナンス位置に位置させた状態で、キャップ１３を上昇させると、インクジェットヘッド３の複数のノズル１０がキャップ１３で覆われたキャッピング状態となる。吸引ポンプ１４は、チューブポンプなどであり、キャップ１３及び廃液タンク１５に接続されている。

【0018】

そして、パージユニット７では、上記キャッピング状態で、吸引ポンプ１４を駆動させることにより、インクジェットヘッド３の複数のノズル１０からインクジェットヘッド３内のインクを排出させる吸引パージを行わせることができる。

【0019】

なお、ここでは、キャップ１３を、全てノズル１０をまとめて覆うものとしたが、これには限られない。例えば、キャップ１３が、インクジェットヘッド３の複数のノズル１０のうち、ブラックインクを吐出する最も右側のノズル群２８を構成するノズル１０を覆う部分と、カラー（イエロー、シアン、マゼンタ）インクを吐出する左側の３つのノズル群２８を構成するノズル１０を覆う部分とが仕切られたものであってもよい。そして、これら２つの部分のうち片方の部分を選択的に吸引ポンプ１４に接続させることができるようになっていてもよい。この場合、キャップ１３のブラックインクを吐出するノズル１０を覆う部分と吸引ポンプ１４とを接続させた状態で、吸引ポンプ１４を駆動させることによって、インクジェットヘッド３内のブラックインクを排出させる吸引パージを行わせることができる。また、キャップ１３のカラーインクを吐出するノズル１０を覆う部分と吸引ポンプ１４とを接続させた状態で、吸引ポンプ１４を駆動させることによって、インクジェットヘッド３内のカラーインクを排出させる吸引パージを行わせることができる。

【0020】

＜インクジェットヘッド３＞
次に、インクジェットヘッド３の構成について詳細に説明する。図２～図４に示すように、インクジェットヘッド３は、流路ユニット２１と圧電アクチュエータ２２とを備えている。

【0021】

＜流路ユニット２１＞
流路ユニット２１は、５枚のプレート３１～３５が下方からこの順に積層されることによって形成されている。プレート３１は、例えば、ポリイミドなどの合成樹脂材料からなる。プレート３２～３５は、例えば、ステンレスなどの金属材料からなる。流路ユニット２１は、複数のノズル１０と、複数の圧力室４１と、複数のディセンダ４２と、複数の絞り４３と、８つの共通流路４４と、４つのバイパス流路４６とを有する。

【0022】

複数のノズル１０は、プレート３１に形成されている。複数のノズル１０は、搬送方向に一定のノズル間隔で配列されることによってノズル列２９を形成している。また、プレート３１では、４列のノズル列２９が走査方向に並ぶことによってノズル群２８が形成されている。また、プレート３１では、４つのノズル群２８が、走査方向に並んでいる。

【0023】

また、各ノズル群２８において、最も左側のノズル列２９を構成する複数のノズル１０は、最も右側のノズル列２９を構成する複数のノズル１０に対して、上記ノズル間隔の４分の１の長さだけ搬送方向の下流側にずれている。また、右から２番目のノズル列２９を構成する複数のノズル１０は、最も左側のノズル列２９を構成する複数のノズル１０に対して、上記ノズル間隔の４分の１の長さだけ搬送方向の下流側にずれている。また、左から２番目のノズル列２９を構成する複数のノズル１０は、右から２番目のノズル列２９を構成する複数のノズル１０に対して、上記ノズル間隔の４分の１の長さだけ搬送方向の下流側にずれている。これにより、各ノズル群２８の４列のノズル列２９を構成する複数のノズル１０が、搬送方向において上記ノズル間隔の４分の１の間隔で配置されている。

【0024】

複数の圧力室４１は、プレート３５に形成されている。複数の圧力室４１は、平面形状が走査方向を長手方向とする長方形である。また、複数の圧力室４１は、複数のノズル１０に対して個別に設けられており、各圧力室４１の走査方向の一方側の端部が、対応するノズル１０と鉛直方向に重なっている。ここで、圧力室４１の走査方向の一方側の端部とは、各ノズル群２８における、右から１，３番目のノズル列２９に対応する圧力室４１については、右端部のことであり、右から２，４番目のノズル列２９に対応する圧力室４１については、左端部のことである。

【0025】

複数のディセンダ４２は、プレート３２～３４にわたって形成されている。ディセンダ４２は、対応するノズル１０と圧力室４１との組毎に設けられている。ディセンダ４２は、プレート３２～３４を鉛直方向に貫通して延び、対応するノズル１０と圧力室４１の走査方向の上記一方側の端部とを接続する。

【0026】

複数の絞り４３は、プレート３３の上側の部分に形成されている。複数の絞り４３は、複数の圧力室４１に対して個別に設けられている。そして、各絞り４３の一方の端部は、対応する圧力室４１の走査方向における他方側の端部と鉛直方向に重なっている。ここで、圧力室４１の走査方向の他方側の端部とは、各ノズル群２８における、右から１，３番目のノズル列２９に対応する圧力室４１については、左端部のことであり、右から２，４番目のノズル列２９に対応する圧力室４１については、右端部のことである。

【0027】

また、絞り４３の上記一方の端部は、プレート３３の上面からプレート３４を鉛直方向に貫通して延び、その上端が、対応する圧力室４１の走査方向における上記他方側の端部に接続されている。

【0028】

また、複数の絞り４３のうち、各ノズル列２９における最も搬送方向の下流側（本発明の「第１方向の他方側」）のノズル１０以外のノズル１０に対応する絞り４３ａ（本発明の「他の絞り」）は、圧力室４１との接続部分から、走査方向に対して若干傾斜した１本の直線に沿って延びており、途中で曲がっていない。また、絞り４３ａは、圧力室４１との接続部分と反対側の端部において、プレート３３を鉛直方向に貫通して延び、その下端が、後述するように共通流路４４に接続されている。

【0029】

一方、複数の絞り４３のうち、各ノズル列２９における最も搬送方向の下流側のノズル１０に対応する絞り４３ｂ（本発明の「末端絞り」）は、圧力室４１との接続部分から、搬送方向に対して若干傾いた１本の直線に沿って、共通流路４４の搬送方向の下流側の端部に向かって延びており、途中で曲がっていない。また、絞り４３ｂは、圧力室４１との接続部分と反対側の端部において、プレート３３を鉛直方向に貫通して延び、その下端が、後述するように共通流路４４に接続されている。

【0030】

ここで、絞り４３ａと絞り４３ｂとは、同じ形状であるが、圧力室４１との接続部分から延びる向きが異なる。したがって、絞り４３ａと絞り４３ｂとは、長さや流路抵抗が同じである。例えば、絞り４３ａ，４３ｂは、長さが０．５～１．０ｍｍであり、流路抵抗が１０～２０ＭＰａ×ｓｅｃ／ｃｍ³である。

【0031】

そして、対応するノズル１０と圧力室４１とディセンダ４２と絞り４３とによって個別流路４０が形成されている。また、ノズル列２９に対応して、流路ユニット２１には、複数の個別流路４０が搬送方向に配列されることによってそれぞれ形成された個別流路列２７が、走査方向に複数並んでいる。

【0032】

８つの共通流路４４は、プレート３２に形成されている。８つの共通流路４４は、右から１，２列目、３，４列目、５，６列目、７，８列目、９，１０列目、１１，１２列目、１３，１４列目、及び、１５，１６列目の個別流路列２７に対してそれぞれ設けられたものである。各共通流路４４は、対応する２列の個別流路列２７を構成する複数の個別流路４０にわたって搬送方向に延びている。そして、各共通流路４４は、対応する複数の個別流路４０を構成する絞り４３の、圧力室４１との接続部分と反対側の端部に接続されている。

【0033】

また、各共通流路４４の搬送方向における下流側の端は、接続された複数の個別流路４０のうち、最も搬送方向の下流側に位置する個別流路４０の圧力室４１からの距離が例えば、１．０～２．０ｍｍ程度となっている。ここで、各ノズル群２８において、複数のノズル１０が上述したように配置されていることにより、左側２列のノズル列２９を構成するノズル１０が、右側２列のノズル列２９を構成するノズル１０に対して、搬送方向の下流側にずれている。そのため、８つの共通流路４４のうち、右から偶数番目の共通流路４４の搬送方向の下流側の端は、右から奇数番目の共通流路４４の搬送方向の下流側の端よりも、搬送方向の下流側に位置している。

【0034】

そして、各共通流路４４から、対応する個別流路列２７を構成する複数の個別流路４０にインクが供給される。また、８つの共通流路４４のうち、右から１番目と２番目、３番目と４番目、５番目と６番目、及び、７番目と８番目の２つずつの共通流路４４は、搬送方向の上流側（本発明の「第１方向の一方側」）の端部において互いに接続されている。そして、互いに接続された２つの共通流路４４の搬送方向における上端部には、供給口４５が設けられており、供給口４５からこれら２つの共通流路４４にインクが供給される。

【0035】

また、８つの共通流路４４のうち、右から奇数番目の共通流路４４ａは、搬送方向の下流側の端部において、左側の内壁面が搬送方向とほぼ平行に延びているのに対して、右側の内壁面が、搬送方向の下流側に向かうほど左側に向かうように、搬送方向に対して傾斜して延びている。これにより、共通流路４４ａは、搬送方向の下流側の端部（本発明の「末端部」）において、搬送方向の下流側に向かうほど走査方向の長さが短くなっている。

【0036】

また、共通流路４４ａに対応する２列の個別流路列２７の２つの絞り４３ｂは、共通流路４４ａの搬送方向の下流側の端部と接続されている。また、上記２つの絞り４３ｂのうち左側の絞り４３ｂは、共通流路４４ａの搬送方向における下流側の端部のうち、走査方向の長さが最も短くなった先端部分に接続されている。

【0037】

共通流路４４ａ，４４ｂの搬送方向の下流側の端部の、走査方向の長さが最も短くなった先端部分の、走査方向の長さは、例えば、０．１７～０．７ｍｍである。

【0038】

また、８つの共通流路４４のうち、右から偶数番目の共通流路４４ｂは、搬送方向の下流側の端部において、右側の内壁面が搬送方向とほぼ平行に延びているのに対して、左側の内壁面が、搬送方向の下流側に向かうほど右側に向かうように、搬送方向に対して傾斜して延びている。これにより、共通流路４４ｂは、搬送方向の下流側の端部（本発明の「末端部」）において、搬送方向の下流側に向かうほど走査方向の長さが短くなっている。

【0039】

共通流路４４ｂに対応する２列の個別流路列２７の２つの絞り４３ｂは、共通流路４４ｂの搬送方向の下流側の端部と接続されている。また、上記２つの絞り４３ｂのうち右側の絞り４３ｂは、共通流路４４ｂの搬送方向における下流側の端部のうち、走査方向の長さが最も短くなった先端部分に接続されている。

【0040】

４つのバイパス流路４６は、プレート３２に形成されている。４つのバイパス流路４６は、右から１番目と２番目、３番目と４番目、５番目と６番目、及び、７番目と８番目の共通流路４４の搬送方向の下流側の端部同士をそれぞれ接続する。また、各バイパス流路４６は、共通流路４４ａの搬送方向における下流側の端部のうち、走査方向の長さが最も短くなった先端部分の左側の内壁面、及び、共通流路４４ｂの搬送方向の下流側の端部のうち、走査方向の長さが最も短くなった先端部分の右側の内壁面に開口している。

【0041】

すなわち、バイパス流路４６は、共通流路４４ａの搬送方向の下流側の端部の、走査方向における中心から左側にずれた部分に接続され、共通流路４４ｂの搬送方向の下流側の端部の、走査方向における中心から右側にずれた部分に接続されている。

【0042】

また、上述したように、８つの共通流路４４のうち、右から偶数番目の共通流路４４の搬送方向の下流側の端は、右から奇数番目の共通流路４４の搬送方向の下流側の端よりも、搬送方向の下流側に位置しているのに対応して、バイパス流路４６は、左側に向かうほど搬送方向の下流側に向かうように、走査方向に対して傾いている。また、バイパス流路４６の長さ方向と直交する断面の断面積は、例えば、０．００５～０．０５ｍｍ³である。

【0043】

また、バイパス流路４６がこのように共通流路４４ａ，４４ｂに接続されていることにより、共通流路４４ａに接続される２つの絞り４３ｂのうち左側の絞り４３ｂが、共通流路４４ａの搬送方向の下流側の端部の、走査方向における中心からバイパス流路側（左側）にずれた部分に接続されている。また、共通流路４４ｂに接続される２つの絞り４３ｂのうち右側の絞り４３ｂが、共通流路４４ｂの搬送方向の下流側の端部の、走査方向における中心からバイパス流路側（右側）にずれた部分に接続されている。

【0044】

＜圧電アクチュエータ２２＞
圧電アクチュエータ２２は、振動板５１と、圧電層５２と、共通電極５３と、複数の個別電極５４とを備えている。

【0045】

振動板５１は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなり、流路ユニット２１（プレート３５）の上面に配置され、複数の圧力室４１を覆っている。なお、振動板５１は、次に説明する圧電層５２とは異なり、圧電材料からなるものであることには限られない。例えば、振動板５１は、圧電材料以外の絶縁性の材料によって構成されていてもよい。圧電層５２は、圧電材料からなり、振動板５１の上面に配置されている。

【0046】

共通電極５３は、振動板５１と圧電層５２との間の面に配置され、複数の圧力室４１にわたって連続的に延びている。共通電極５３は、図示しない配線部材などを介して図示しない電源に接続され、グランド電位に保持されている。

【0047】

複数の個別電極５４は、圧電層５２の上面に配置されている。複数の個別電極５４は、複数の圧力室４１に対して個別に設けられており、対応する圧力室４１の中央部と鉛直方向に重なっている。また、個別電極５４の走査方向の片側に、圧力室４１と鉛直方向に重ならない位置まで延び、その先端部が接続端子５４ａとなっている。接続端子５４ａは、図示しない配線部材を介して図示しないドライバＩＣに接続されている。そして、複数の個別電極５４は、このドライバＩＣによって個別に、グランド電位及び所定の駆動電位のいずれかが選択的に付与される。

【0048】

また、圧電アクチュエータ２２においては、圧電層５２の各個別電極５４と共通電極５３とに挟まれた部分が、厚み方向に分極されている。

【0049】

ここで、圧電アクチュエータ２２を駆動してノズル１０からインクを吐出させる方法について説明する。圧電アクチュエータ２２では、ノズル１０からのインクの吐出が行われないときに、図示しないドライバＩＣにより、複数の個別電極５４が全てグランド電位に保持されている。

【0050】

あるノズル１０からインクを吐出させるときには、そのノズル１０に対応する個別電極５４をグランド電位から駆動電位に切り換える。すると、個別電極５４と共通電極５３との電位差により、圧電層５２のこれらの電極に挟まれた部分に分極方向と平行な電界が生じる。圧電層５２のこの部分は、上記電界によって面方向（走査方向及び搬送方向）に収縮する。これにより、振動板５１及び圧電層５２の対応する圧力室４１と鉛直方向に重なる部分が圧力室４１側に凸となるように変形する。これにより、圧力室４１の容積が小さくなって、圧力室４１内のインクに圧力が付与され、圧力室４１に連通するノズル１０からインクが吐出される。そして、ノズル１０からのインクの吐出後、個別電極５４の電位が駆動電位からグランド電位に戻され、これにより、振動板５１及び圧電層５２が変形前の状態に戻る。

【0051】

＜効果＞
ここで、本実施形態と異なり、図５（ａ）に示すように、絞り４３ｂが、絞り４３ａと同様に、走査方向に沿って延びている構成を考える。この構成では、共通流路４４には、搬送方向の上流側の端部に設けられた供給口４５からインクが供給されるのに対して、共通流路４４の搬送方向の下流側の端部に絞り４３が接続されていないため、ノズル１０からのインクの吐出時、及び、吸引パージ時のいずれにおいても、共通流路４４の搬送方向の下流側の端部にインクの流れが生じにくく、共通流路４４の搬送方向の下流側の端部においてインクがよどみやすい。

【0052】

また、本実施形態と異なり、図５（ｂ）に示すように、全ての絞り４３が、走査方向に沿って延びている構成において、各ノズル列２９の搬送方向における最も下流側のノズル１０よりもさらに搬送方向の下流側にダミーノズル６０を設け、ダミーノズル６０と、共通流路４４の搬送方向における下流側の端部とをダミー流路６１で接続する構成を考える。この構成では、吸引パージを行ったときに、ノズル１０に加えてダミーノズル６０からもインクが排出され、このとき、共通流路４４の搬送方向の下流側の端部のインクが排出される。

【0053】

しかしながら、図５（ｂ）の構成でも、ノズル１０からのインクの吐出時には、共通流路４４の搬送方向の下流側の端部にインクの流れが生じにくく、共通流路４４の搬送方向の下流側の端部においてインクがよどみやすい。共通流路４４の搬送方向の下流側の端部においてインクがよどんでいると、共通流路４４の搬送方向の下流側の端部においてインクが増粘し、この増粘したインクが、共通流路４４の搬送方向における上流側の部分に流れて、個別流路４０に流れ込み、ノズル１０から正常にインクを吐出させることができなくなってしまう虞がある。

【0054】

これに対して、本実施形態では、絞り４３ｂが圧力室４１との接続分から共通流路４４の搬送方向の下流側の端部に向かって延びているため、絞り４３ｂが、共通流路４４の搬送方向の下流側の端部又はその近傍に接続される。これにより、絞り４３ｂに対応するノズル１０からのインクの吐出時、及び、吸引パージ時に、共通流路４４の搬送方向の下流側の端部インク及び気泡が、絞り４３ｂと、これに対応する圧力室４１及びノズル１０を介して排出される。これにより、共通流路４４の搬送方向の下流側の端部においてインクをよどみにくくすることができる。また、本実施形態では、絞り４３ｂは、絞り４３ａと流路抵抗が同じであるため、ノズル１０間でのインクの吐出特性に差が生じるのを抑えることができる。

【0055】

また、本実施形態では、絞り４３ｂが、１本の直線に沿って延びており途中で曲がっていないため、絞り４３ｂの途中にインク中の気泡などが引っ掛かりにくい。

【0056】

また、本実施形態では、絞り４３ｂを、絞り４３ａと形状が同じで、圧力室４１との接続部分から延びる向きが異なるものとすることによって、絞り４３ｂの流路抵抗を絞り４３ａの流路抵抗と同じとしているため、ノズル間での液体の吐出特性のばらつきを効果的に抑えることができる。また、インクジェットヘッド３における流路の構造を簡単にすることができる。

【0057】

また、本実施形態では、走査方向に隣接する共通流路４４ａと共通流路４４ｂの、搬送方向における下流側の端部同士がバイパス流路４６によって接続されている。これにより、例えば、共通流路４４ａ，４４ｂのうち一方の共通流路４４に対応する複数のノズル１０から短期間に多量にインクが吐出されたときなど当該一方の共通流路４４内のインクに大きな圧力変動が生じたときに、当該一方の共通流路４４内のインクにおける圧力変動を他方の共通流路４４内のインクに逃がすことができる。これにより、共通流路４４内のインクの圧力変動を抑えることができる。

【0058】

また、バイパス流路４６を設ける場合、スペースの都合等から、共通流路４４とバイパス流路４６との接続部分は狭くなることが多い。そのため、共通流路４４とバイパス流路４６との接続部分には気泡が溜まりやすい。本実施形態では、バイパス流路４６が、共通流路４４の搬送方向における下流側の端部の、走査方向における中心からずれた部分に接続されている。これに対して、絞り４３ｂが、共通流路４４の搬送方向における下流側の端部の、走査方向における中心よりもバイパス流路４６側の部分に接続されている。これにより、共通流路４４とバイパス流路４６との接続部分のインクが、絞り４３ｂを介して対応する圧力室４１及びノズル１０に流れやすい。これにより、共通流路４４とバイパス流路４６との接続部分に気泡を溜まりにくくすることができる。

【0059】

また、本実施形態では、共通流路４４の搬送方向の下流側の端部が、搬送方向の下流側に向かうほど走査方向の長さが短くなっている。これにより、共通流路４４の搬送方向の下流側の端部にインクが流れ込むときにインクの流速が速くなり、搬送方向の下流側の端部において極力インクをよどみにくくすることができる。

【0060】

また、本実施形態では、共通流路４４の搬送方向の下流側の端部のうち、走査方向の長さが最も短くなった先端部分において最もインクがよどみやすい。これに対して、本実施形態では、共通流路４４の搬送方向の下流側の端部のうち、走査方向の長さが最も短くなった先端部分に絞り４３ｂが接続されている。これにより、共通流路４４の搬送方向の下流側の端部においてインクがよどんでしまうのを効率よく抑えることができる。

【0061】

＜変形例＞
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態には限られず、特許請求の範囲に記載の限りにおいて様々な変更が可能である。

【0062】

上述の実施形態では、共通流路４４の搬送方向における下流側の端部が、搬送方向の下流側に向かうほど、走査方向の長さが短くなっている。そして、絞り４３ｂが、共通流路４４の搬送方向における下流側の端部の、走査方向の長さが最も短くなった先端部分に接続されている。しかしながら、これには限られない。

【0063】

例えば、絞り４３ｂは、共通流路４４の搬送方向における下流側の端部のうち、走査方向の長さが最も短くなった先端部分よりも若干搬送方向の上流側の部分に接続されていてもよい。

【0064】

また、例えば、共通流路４４は、搬送方向の位置によらず、走査方向の長さがほぼ一定となっていてもよい。

【0065】

また、上述の実施形態では、走査方向に隣接する共通流路４４ａと共通流路４４ｂの搬送方向における下流側の端部同士が、バイパス流路４６によって接続されている。また、バイパス流路４６は、共通流路４４ａ，４４ｂの搬送方向における下流側の端部のうち、走査方向における中央部からずれた部分に接続されている。そして、インクジェットヘッド３が、共通流路４４ａ，４４ｂの搬送方向における下流側の端部の、走査方向における中心よりもバイパス流路４６側の部分に接続された絞り４３ｂを有している。しかしながら、これには限られない。

【0066】

例えば、バイパス流路４６が、共通流路４４の搬送方向における下流側の端部の、走査方向における中央部に接続されていてもよい。そして、いずれかの絞り４３ｂが、共通流路４４の搬送方向における下流側の端部の、走査方向における中央部に接続されていてもよい。

【0067】

あるいは、例えば、バイパス流路４６が、共通流路４４の搬送方向における下流側の端部の、走査方向における中心からずれた部分に接続され、絞り４３ｂが全て、共通流路４４ａ，４４ｂの搬送方向における下流側の端部の、走査方向における中央部、又は、走査方向における中心よりもバイパス流路４６と反対側の部分に接続されていてもよい。

【0068】

あるいは、例えば、バイパス流路４６が、共通流路４４の搬送方向における下流側の端部の、走査方向における中央部に接続され、絞り４３ｂが全て、共通流路４４ａ，４４ｂの搬送方向における下流側の端部の、走査方向における中心からずれた部分に接続されていてもよい。

【0069】

また、上述の実施形態では、インクジェットヘッド３が、同じ色のインクが流れる共通流路を２つずつ備え、これら２つずつの共通流路が、それぞれバイパス流路によって接続されていたが、これには限られない。例えば、インクジェットヘッドが、走査方向に並び、同じ色のインクが流れる３つ以上の共通流路を有し、これら３つ以上の共通流路のうち、互いに隣接する２つの共通流路の搬送方向の下流側の端部同士が、それぞれ、バイパス流路によって接続されていてもよい。

【0070】

また、共通流路４４ａと共通流路４４ｂとを接続するバイパス流路４６はなくてもよい。また、この場合、インクジェットヘッドが、共通流路４４を複数備えていることには限られない。例えば、インクジェットヘッドが、１つの共通流路と、この１つの共通流路に接続される複数の個別流路とを有するものであってもよい。

【0071】

また、上述の実施形態では、絞り４３ｂは、絞り４３ａと形状が同じであり、圧力室４１との接続部分から延びる向きが異なっていることによって、絞り４３ａの流路抵抗と絞り４３ｂの流路抵抗とが同じとなっていたが、これには限られない。

【0072】

例えば、絞り４３ａの流路抵抗と絞り４３ｂの流路抵抗とが同じであれば、絞り４３ａと絞り４３ｂとで、自身が延びる方向の長さ、自身が延びる方向と直交する断面の断面積など、圧力室４１との接続部分から延びる向き以外の要素が異なっていてもよい。

【0073】

また、本実施形態では、絞り４３ａ，４３ｂがそれぞれ１本の直線に沿って延び、途中で曲がっていないが、これには限られない。絞り４３ａ，４３ｂの少なくとも片方は、途中で曲がっていてもよい。

【0074】

また、上述の実施形態では、共通流路４４の搬送方向における上流側の端部に供給口４５が設けられ、共通流路４４の搬送方向における下流側の端部が、供給口に設けられていない末端部となっていたが、これには限られない。

【0075】

例えば、共通流路４４の搬送方向における中央部に供給口が設けられ、共通流路４４の搬送方向における両端部が、それぞれ、供給口の設けられていない末端部となっていてもよい。この場合には、個別流路列２７を構成する複数の個別流路４０のうち、搬送方向において最も上流側の個別流路４０を構成する絞り４３（本発明の「末端絞り」）を、圧力室４１との接続部分から搬送方向の上流側に向かって延びたものとすればよい。また、個別流路列２７を構成する複数の個別流路４０のうち、搬送方向において最も下流側の個別流路４０を構成する絞り４３（本発明の「末端絞り」）を、圧力室４１との接続部分から搬送方向の下流側に向かって延びたものとすればよい。

【0076】

また、上述の実施形態では、１つの共通流路４４に２列の個別流路列２７を構成する複数の個別流路４０の絞り４３が接続されていたが、これには限られない。例えば、１つの共通流路４４に１列の個別流路列２７を構成する複数の個別流路４０の絞り４３が接続されていてもよい。

【0077】

また、以上の例では、各個別流路列２７を構成する複数の絞り４３のうち、共通流路４４の末端部に最も近い絞り（本発明の「末端絞り」）だけを、圧力室４１との接続部分から末端部に向かって延びたものとしたが、これには限られない。例えば、共通流路４４の末端部に最も近い絞りを含む、搬送方向に連続して並ぶ２以上の絞りを、圧力室４１との接続部分から末端部に向かって延びたものとしてもよい。

【0078】

また、以上では、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドに本発明を適用した例について説明したが、これには限られない。インク以外の液体を吐出する液体吐出ヘッドに本発明を適用することも可能である。

【符号の説明】

【0079】

３ インクジェットヘッド
１０ ノズル
２７ 個別流路列
４０ 個別流路
４１ 圧力室
４３，４３ａ，４３ｂ 絞り
４４，４４ａ，４４ｂ 共通流路
４５ 供給口
４６ バイパス流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】