JP5050638B2 - 液滴吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットヘッド等のように複数のノズルから液滴を吐出する液体吐出装置に関するものである。

液体吐出装置、例えば、インクを液滴として吐出するインクジェットヘッドが知られている。インクジェットヘッドは、インクタンクからインクが供給される共通液室をノズル列に沿って備え、ノズル列における各ノズルは、圧力室を介して共通液室に接続されている。このインクジェットヘッドは、共通液室のノズル列が並ぶ方向の一端部にインクタンクからインクが供給され、圧力室に圧力変動を与えることによって、各ノズルからインクを液滴（インク滴）として吐出する。このようにインクが共通液室を一端部から他端部へ流れるものでは、インク中から析出し成長した気泡が共通液室の他端部に滞留しやすく、ノズル列において、共通液室の列方向他端部側に配置されるノズルは、吐出不良などを生じやすい。そのため、そこには画像形成には用いないいわゆるダミーノズルを配置し、そのダミーノズルからパージ動作、あるいはフラッシング動作によって滞留した気泡を排出するようにしている（例えば、特許文献１）。

また、このようなインクジェットヘッドでは、あるノズルからインクを吐出させるために圧力室に圧力変動を与えると、このノズルに接続される共通液室に圧力波が伝播する。この共通液室内を伝播する圧力波が、他のノズルに接続される圧力室に圧力変動を与え、不要な吐出を生じたり、吐出体積にばらつきを生じさせたりする、いわゆるクロストークという印字不良現象を生じさせる。クロストークを抑制させるために、共通液室内で圧力波の干渉を抑制したり、圧力波を早期に減衰させたりする方法が考えられている（例えば、特許文献２、特許文献３）。
特開平８−５８０８６号公報（段落００１９〜００２５、図２） 特許第２８１５９５８号公報（第５列第１２行〜第６列第８行、図１、図２） 特開２００４−３５８７３７号公報（段落００４８〜００５６、図９、図１０）

発明者はこのようなものにおいて種々の実験した結果、圧力波は、共通液室の列方向他端部に圧力波が集中することが分かった。また、ノズル列が複数あって各列に対応して共通液室がある場合、他の列で吐出を行った振動によっても、共通液室の列方向他端部に圧力波の集中があった。このため列方向他端部に形成されたダミーノズルに高い圧力変動が作用し、これによってダミーノズルからインク滴が吐出されてしまう不具合が生じることがあった。このような不具合により記録紙等に不所望なインク滴が付着してしまう。

本発明は、共通液室に圧力波が伝播することによって、ダミーノズルから不要な液滴が吐出されてしまうことを抑制可能な液滴吐出装置を提供することが目的である。

本発明に係る液滴吐出装置は、液滴を吐出する複数のノズルと、圧力変動によって、前記複数のノズルから液滴を吐出させる複数の圧力室と、前記複数の圧力室に接続されるとともに、前記各ノズルから吐出させる１の液体が供給される共通液室と、前記共通液室よりも断面積を小さくした絞り部と、前記絞り部よりも断面積を大きくした減衰部とを有し、前記共通液室の先端部に前記絞り部を介して前記減衰部が接続される圧力減衰室と、前記圧力減衰室に形成される排出口と、大気開放されるダミーノズルと、前記排出口と前記ダミーノズルとを接続する排出流路とを備え、前記排出流路に、その前後の断面積よりも断面積を小さくした絞りを形成したことを特徴とする。

本発明に従えば、圧力室に圧力変動を作用させることによって共通液室内の液体に圧力波が伝播しても、共通液室に絞り部を介して接続された減衰部で、その共通液室における圧力波を減衰させることができる。この圧力減衰室には、排出流路を介してダミーノズルに接続される排出口が形成され、この排出流路に前後の断面積よりも断面積を小さくした絞りが形成されている。これによって排出流路に伝播した圧力波をさらに減衰させることができる。よって共通液室の端部に圧力波が集中しダミーノズルに伝播しても、ダミーノズルに達する前に絞りによってこの圧力波を減衰させ、ダミーノズルから不要な液滴が吐出されることを抑制できる。

本発明に係る液滴吐出装置は、液滴を吐出する複数のノズルと、圧力変動によって、前記複数のノズルから液滴を吐出させる複数の圧力室と、前記複数の圧力室に接続されるとともに、前記各ノズルから吐出させる１の液体が供給される液供給室と、前記液供給室に形成される複数の排出口を含む排出口群と、大気開放されるダミーノズルと、前記排出口群の各排出口と前記ダミーノズルとを接続する複数の排出流路とを備え、前記複数のノズル及び前記ダミーノズルは、所定方向に一列に並べて配列されてノズルの列を構成し、前記ノズルの列は、前記液供給室と異なる別の液供給室に繋がる複数の別のノズルを前記所定方向に一列に配列して構成する別のノズルの列に前記所定方向に交差する方向に隣接するように並列され、前記ノズルの列の前記所定方向に近接する位置には、前記液供給室及び前記別の液供給室と異なる他の液供給室に繋がる他のノズルが配置されておらず、前記複数の排出流路が互いに連通していることを特徴とする。

本発明に従えば、液供給室には、複数の排出口が形成され、これら複数の排出口は、排出流路を介して互いに連通しかつダミーノズルに接続されているので、圧力室の圧力変動によって液供給室の液体に圧力波が伝播し、液供給室端部に圧力波が集中しても、複数の排出流路に伝播した圧力波をより圧力の低い側の排出口に逃がすことができる。それ故、排出口を通過して排出流路を伝播する圧力波がダミーノズルに集中することを抑制でき、ダミーノズルからの不要な液滴の吐出を抑制することができる。

上記発明において、前記液供給室は、一方向に伸延し、前記複数の排出口は、互いに前記一方向に離隔して設けられることが好ましい。

本発明に従えば、複数の排出口が共通液室の伸延方向に離隔して配置されている。これによって、各排出口の位置において圧力減衰室を伝播する圧力波に高低差が生じ、一の排出口から排出流路を伝播する圧力波を、圧力の低い側の排出口に逃がすことができ、圧力波がダミーノズルに集中することを抑制し、ダミーノズルからの不要な液滴の吐出を抑制することができる。なお、２つの経路を伝播する圧力波の位相をずらすことによって、圧力波がダミーノズルに集中することを一層効果的に抑制することができる。

上記発明において、２つの前記排出口間の直線距離よりも、前記各排出口と連通した前記２つの排出流路の路長の方が長く形成されていることが好ましい。

本発明に従えば、２つの排出口間の直線距離と、各排出口と連通した２つの排出流路の路長を異ならしめることによって、各排出口から排出流路を介してダミーノズルに伝播する圧力波を効果的に減衰させ、また一の排出口から伝播した圧力波を、圧力の低い側の排出口に逃がすことができる。これにより、圧力波がダミーノズルに集中することを抑制し、ダミーノズルからの不要な液滴の吐出を抑制することができる。なお、これによって２つの圧力波の位相をずらすことも容易にでき、ダミーノズルへの圧力波の集中を抑制することができる。

上記発明において、前記各排出口から延びる排出流路は、Ｖ字状に合流して前記ダミーノズルに接続されていることが好ましい。

本発明に従えば、排出流路においては、各排出口から延びる排出流路が、Ｖ字状に合流してダミーノズルに接続されている。これによって複数の排出口から路長を充分にとることができるので、ダミーノズルに伝播する圧力波を充分に減衰することができ、ダミーノズルからの不要な液滴の吐出を抑制することができる。なお、２つの圧力波の位相を充分にずらして重ね合わせることも容易にでき、２つの圧力波を相殺し、ダミーノズルへの圧力波の集中を抑制することができる。

上記排出口群に複数の排出口を含む発明においては、前記各排出口から延びる排出流路が、合流して前記ダミーノズルに接続され、その合流部と前記ダミーノズルとの間に、前後の断面積よりも断面積を小さくした絞りを形成することが好ましい。

本発明に従えば、複数の排出流路に伝播した圧力波をより圧力の低い側の排出口に逃がすことができ、さらに、複数の排出流路の合流点から先の絞りの存在によって、圧力波をダミーノズルに達する前に減衰させることができ、圧力波がダミーノズルに集中することを一層効果的に抑制できる。

上記発明においては、前記排出口と排出流路とダミーノズルとで構成される排出構造が複数形成されていることすることが好ましい。

本発明に従えば、排出構造を複数形成することによって、各ダミーノズルに伝播する圧力波を分散させることができ、ダミーノズルに生じる圧力変動を小さくすることができる。これによってダミーノズルに圧力波が集中しダミーノズルから不要な液滴が吐出されることをさらに抑制できる。

上記排出口群に複数の排出口を含む発明においては、前記液供給室は、前記複数の圧力室に接続される共通液室と、前記共通液室よりも断面積を小さくした絞り部及び前記絞り部よりも断面積を大きくした減衰部を含む圧力減衰室とを有し、前記減衰部が前記絞り部を介して前記共通液室の先端部に接続されており、前記排出口群は、前記圧力減衰室に形成されていることが好ましい。

本発明に従えば、圧力室に圧力変動を作用させることによって共通液室内の液体に圧力波が伝播しても、まず、共通液室に絞り部を介して接続された減衰部で、その共通液室における圧力波を減衰させることができる。さらに、この圧力減衰室には、排出流路を介してダミーノズルに接続される排出口群が形成されているので、減衰された圧力波が、前述のように、複数の排出流路によってダミーノズルに集中することを抑制できる。

上記発明においては、前記排出口と排出流路とダミーノズルとで構成される排出構造が、少なくとも２つ形成され、一方の排出構造は、前記絞り部及びその近傍に形成され、他方の排出構造は、前記絞り部よりも離れた前記減衰部に形成されていることが好ましい。

本発明に従えば、各排出構造の位置において共通液室から圧力減衰室に伝播する圧力波に高低差が生じ、各ダミーノズルに伝播する圧力波を分散させることができ、ダミーノズルからの不要な液滴の吐出を抑制することができる。

本発明によれば、共通液室に圧力波が伝播しても、ダミーノズルから液滴が吐出されてしまうことを抑制することができる。

図面は、本発明の液滴吐出装置を、インクジェットヘッド１０に具体化したものを示すもので、図１は、そのインクジェットヘッド１０を備えるインクジェットプリンタ１の概略斜視図である。インクジェットプリンタ１は、筐体２に架設されたガイドロッド３を有し、そのガイドロッド３にキャリッジ４がスライド可能に支持されている。キャリッジ４の下部にはインクジェットヘッド１０が設けられており、その下方で紙送りローラ５により搬送される記録用紙６に向けてインクジェットヘッド１０からインク滴が吐出される構成となっている。キャリッジ４は、一対のプーリー７に巻き掛けられたタイミングベルト８に接合されており、タイミングベルト８はガイドロッド３の軸線方向と平行に配設されている。一方のプーリー７には正逆回転駆動するモータ９が設けられており、そのプーリー７が正逆回転駆動されることでタイミングベルト８が往復移動し、キャリッジ４に取り付けられたインクジェットヘッド１０がガイドロッド３に沿って走査される。なお、以下の説明において、「走査方向」はキャリッジ４が走査される方向であり、「延在方向」は後述する共通液室４０の長手方向（圧力室４２の列方向）であって走査方向と直交する方向である。

図２は、図１に示すインクジェットヘッド１０の平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図５は、図１に示すインクジェットヘッド１０内の空間の輪郭を示す斜視図である。図３及び図４に示すように、インクジェットヘッド１０は、複数枚のプレートが積層された流路ユニット１１と、その流路ユニット１１の上面の一部に重ねて接着されるアクチュエータ１２とを備えている。流路ユニット１１は、下面に開口したノズル４４から下向きにインク滴（液滴）が吐出される構成となっている。また、流路ユニット１１の上面においてアクチュエータ１２により覆われていない箇所には、インクに混入した塵を除去するためのフィルタ１６がインク流入口４９を覆うように取り付けられている。

図３及び図４に示すように、流路ユニット１１は、上から順に、圧力室プレート２０、第１連通路プレート２１、第２連通路プレート２２、第３連通路プレート２３、第４連通路プレート２４、第１マニホールドプレート２５、第２マニホールドプレート２６、ダンパープレート２７、カバープレート２８及びノズルプレート２９がそれぞれ接着積層された構成となっている。ノズルプレート２９はポリイミド等の樹脂シートで、それ以外の各プレート２０〜２８は４２％ニッケル合金鋼板（４２合金）等の金属板であり、各々５０〜１５０μｍ程度の肉厚を有している。各プレート２０〜２９には、電解エッチング、レーザ加工、プラズマジェット加工等により、流路を構成する開口又は凹部が形成されている。

図２乃至４に示すように、圧力室プレート２０は、長辺に沿って複数列（本実施形態では、２列）に並べられた多数の圧力室孔２０ａを有している。圧力室孔２０ａは、平面視で走査方向の長軸を有する長円形状となっている。各圧力室孔２０ａはその上下をアクチュエータ１２及び第１連通路プレート２１で閉鎖することで、圧力室４２を形成している。ノズルプレート２９は、下方に向けて徐々に縮径するテーパ形状の多数のノズル孔２９ａを、多数の圧力室孔２０ａと一対一に対応して有している。

第１及び第２マニホールドプレート２５、２６は、圧力室孔２０ａの各列の下においてその列方向に延在するマニホールド孔２５ａ、２６ａを有している。両マニホールド孔２５ａ、２６ａは、相互にほぼ一致する輪郭形状を有し、互いに連通している。マニホールド孔２５ａ、２６ａは、両端を圧力室孔２０ａの列よりも長く延在させており、その一方の延在部分（図２における上方側の端部）であって圧力室孔２０ａと上下に対応しない位置において、延在方向と直交する方向の間隔を狭める突出部２５ｃ、２６ｃを有している。

マニホールド孔２５ａ、２６ａは、その上下を第４連通路プレート２４及びカバープレート２７で閉鎖することで、共通液室４０及び圧力減衰室５１を含む液供給室を形成している。共通液室４０は、マニホールド孔２５ａ、２６ａの他方の延在側の端部（図２における下方側の端部）を、圧力室プレート２０、第１〜第３連通路プレート２１〜２３を上下に貫通したインク流入口４９と連通させている。

圧力減衰室５１は、突出部２５ｃ、２６ｃによって狭められた部分を絞り部５２、その絞り部５２を挟んで共通液室４０と反対側の部分を減衰室５３としてそれぞれ有している。絞り部５２は、共通液室４０よりもその延在方向と直交する方向の流路断面積が小さく形成され、また減衰部５３は、絞り部５２よりも流路断面積が大きく形成されている。減衰部５３は、絞り部５２を介して共通液室４０に連通している。

１列内の各圧力室４２は、その下方に位置する共通液室４０と、それぞれ連通路４１を介して連通している。連通路４１は、第１連通路プレート２１の接続孔２１ａ、第２連通路プレート２２の第２接続孔２２ａ、第３連通路プレート２３の長孔２３ａ及び第４連通路プレート２４の連通孔２４ａにより形成されている。長孔２３ａは、第３連通路プレート２３の偏平な面方向に細長く形成され、その長手方向一端が接続孔２１ａ、第２接続孔２２ａを介して圧力室４２の一端に連通し、他端が連通孔２４ａを介して共通液室４０の上面に連通している。連通路４１には、長孔２３ａにより、後述する流出路４３に比べて大幅に流路断面積が小さく流路抵抗が大となる連通路絞り部４１ａが形成されている。

圧力室４２の他端とノズル孔２９ａとは、流出路４３を介して連通している。流出路４３は、第１〜第４連通路プレート２１〜２４、第１及び第２のマニホールドプレート２５、２６、タンパープレート２７、カバープレート２８に穿設され相互に連通する各流出用貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ，２６ｂ，２７ｂ，２８ａにより形成されている。ノズル４４は、ノズルプレート２９のノズル孔２９ａにより形成されている。

ダンパープレート２７は、マニホールド孔２６ａとは反対側から凹部を形成することで薄肉化されたダンパー壁２７ａを有している。

インクジェットヘッド１０は、画像形成のための吐出は行わないダミーノズル６０を有している。このダミーノズル６０は、後述するように圧力減衰室５１に連通し、インク流入口４９と反対側の共通液室４０の端部に滞留する気泡を排出するためのものである。

本実施の形態では上記ダミーノズル６０を含む排出構造７０が２つ設けられている。図６は、図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。図２、３及び５も参照しつつ説明する。２つの排出構造７０は、平面視における流路の形状及び接続される位置が異なるが、基本的な構成は同一である。したがって一方の排出構造７０の構成についてだけ説明し、他方の排出構造７０については、平面視における平面視における流路の形状及び接続される位置についてだけ説明する。

ノズルプレート２９は、ダミーノズル６０を構成する、下方に向けて縮径するダミーノズル孔２９ｂを有している。

圧力室プレート２０は、ダミー圧力室孔２０ｃをさらに有する。ダミー圧力室孔２０ｃは、走査方向の長軸を有する長円形状であり、その長軸方向の寸法は、圧力室孔２０ａよりも短尺である。ダミー圧力室孔２０ｃは、その上下をアクチエータ１２と第１連通路プレート２１とで閉鎖することで、ダミー圧力室６２を形成している。ダミー圧力室６２は、複数の圧力室４２の列方向においてインク流入口４９が形成されている側と反対側に、圧力室４２と並ぶように、かつその一端が平面視においてダミーノズル６０に重なるように配置されている。

第１及び第２連通路プレート２１、２２は、平面視でその長辺方向（延在方向）に伸延し、その中間部で短辺方向（走査方向）に分岐するＴ字状の流路室孔２１ｃ、２２ｃをさらに有する。両流路室孔２１ｃ、２２ｃは、相互にほぼ一致する輪郭形状を有し、互いに連通している。Ｔ字状の流路室孔２１ｃ、２２ｃは、その上下を圧力室プレート２０と第３連通路プレート２３とで閉鎖することで、Ｔ字状の流路室６３を形成する。

また、そのＴ字状の流路室６３の長辺方向一端は、第３及び第４連通路プレート２３、２４に穿設された連通孔２３ｅ、２４ｃを介して、他端は、同プレート２３、２４に穿設された連通孔２３ｆ、２４ｄを介してそれぞれ圧力減衰室５１に連通している。さらに詳細には一端の連通孔２４ｃの圧力減衰室５１側の開口端は、排出口６７を構成し、圧力減衰室５１における絞り部５２の近傍であって共通液室４０寄りの位置に開口している。他端の連通孔２４ｄの圧力減衰室５１側の開口端は、排出口６８を構成し、圧力減衰室５１における絞り部５２の近傍であって減衰部５３側の位置に開口している。

Ｔ字状の流路室６３は、その長辺部分における排出口６７、６８間の中心よりも一方に偏った位置から、短辺方向（走査方向）に分岐した部分を有している。その分岐部分の先端は、絞り６４、ダミーノズル用接続流路６５及びダミーノズル用流出路６６を介してダミーノズル６０に連通している。

絞り６４は、第３連通路プレート２３に穿設された延在方向に延びる長孔２３ｃの上下を第２連通路プレート２２と第４連通路プレート２４とで閉鎖して形成されている。ダミーノズル用接続流路６５は、第２連通路プレート２２に穿設された長孔２２ｄの上下を第１連通路プレート２１と第３連通路プレート２３とで閉鎖して形成されている。Ｔ字状の流路室６３の分岐部分の先端は、絞り６４の一端と重なり、絞り６４の他端はダミーノズル用接続流路６５の一端と重なって相互に連通している。絞り６４の流路断面積は、ダミーノズル用接続流路６５及びダミーノズル用流出路６６の流路断面積よりも小さく形成され、流路抵抗が大きくなっている。

ダミーノズル用接続流路６５の他端は、ダミーノズル用流出路６６を介してダミーノズル６０に連通している。ダミーノズル用流出路６６は、第４連通路プレート２４、第１及び第２マニホールドプレート２５、２６、ダンパープレート２７、カバープレート２８に穿設され相互に連通した貫通孔２３ｄ，２４ｅ，２５ｄ，２６ｄ，２７ｄ，２８ｂにより形成されている。

また、連通孔２３ｅ、２３ｆ、２４ｃ、２４ｄ、流路室６３、絞り６４、ダミーノズル用接続流路６５及びダミーノズル用流出路６６により、一対の排出口６７，６８とダミーノズル６０とを接続する排出流路６９が形成される。これら一対の排出口６７，６８と、排出流路６９と、ダミーノズル６０とにより排出構造７０が形成される。

他方の排出構造７０について説明すると、流路室６３が平面視Ｖ字状に形成され、そのＶ字の頂部６３ａは、絞り６４、ダミーノズル用接続流路６５及びダミー用流出路６６を介してダミーノズル６０に連通している。また、そのＶ字の両端部は、連通孔２３ｅ、２３ｆ、２４ｃ、２４ｄを介して一対の排出口６７，６８の各々に連通している。一対の排出口６７，６８は、延在方向に相互に離隔して配置され、減衰部５３における、前述の排出構造７０よりも延在方向に共通液室４０から離れた位置に連通している。好ましくは、一方の排出口６８は、減衰部５３の延在方向先端部（共通液室から見て最も奥）に近接して配置される。他方の排出構造７０を構成する各孔、室、路などは、前述の排出構造７０のそれらと同じプレートに形成されている。以下では、２つの排出構造７０を区別して説明する場合、説明の便宜上、一方の排出構造７０の構成については、符号「Ａ」を付し、他方の排出構造７０の構成については、符号「Ｂ」を付す。

アクチュエータ１２としては、圧電駆動型、静電気駆動型、発熱型などを適用できるが、この実施の形態では圧電駆動型を用いている。図３、図４及び図６に示すように、アクチュエータ１２においては、１枚の厚さが略３０μｍ程度のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）のセラミックス材料からなる多数の圧電シート３０〜３３と、絶縁性を有するトップシート３４とが積層されている。各圧電シート３０〜３３のうち最下層の圧電シート３０から上方へ数えて奇数番目の圧電シート３０，３２の上面には、多数の圧力室４２に対応して連続配置された共通電極３５が印刷形成されている。最下層の圧電シート３０から上方へ数えて偶数番目の圧電シート３１，３３の上面には、各圧力室４２の夫々に対応するよう配置された多数の個別電極３６が印刷形成されている。

次に、インクジェットヘッドの動作について説明する。インク導入孔４９から導入されたインクは、共通液室４０からノズル４４まで充填されている。また圧力減衰室５１からダミーノズル６０までも充填されている。インクは、ノズル４４、６０内で、大気との界面をなすメニスカスを形成している。このメニスカスは、非吐出状態において、周知のようにインクに作用する背圧（吐出方向と反対方向に引く圧力）によって、凹面形状に維持されており、インクが漏れ出ることはない。

図３に示すように、アクチュエータ１２の個別電極３６に選択的に電圧が印加されて共通電極３５との間に電位差が生じることで、圧電シート３０〜３３の各電極３５，３６間に位置する活性部に電界が作用して積層方向の歪み変形が発生する。この活性部の変形により、ある圧力室４２内のインクに圧力が付与されると、該インクが流出路４３を通ってノズル４４よりインク滴として吐出される。その際、圧力室４２に作用した圧力変動によって圧力波が生じる。この圧力波は、インク滴をノズル４４から吐出させるためにノズル４４へ向う前進成分だけでなく、共通液室４０へ向う後退成分も有している。この圧力波の後退成分は、連通路絞り部４１ｂによりある程度は遮断されるが、一部が共通液室４０へ伝播することとなる。共通液室４０に伝播した圧力波の後退成分は、薄肉のダンパー壁２７ａが弾性変形することである程度吸収される。

さらに、絞り部５２の流路断面積が共通液室４０の流路断面積よりも小さいため、圧力波の後退成分の一部が絞り部５２と共通液室との境界において反射して共通液室４０の方に戻るとともに、その残りは絞り部５２を通過して減衰部５３まで伝播することとなる。

また、減衰部５３の流路断面積は、絞り部５２の流路断面積よりも大きいため、減衰部５３に伝播して減衰部５３内で反射して絞り部５２に戻る圧力波は、その一部は減衰部５３と絞り部５２との境界において反射して減衰部５３に戻るとともに、その残りは絞り部５２を通過して共通液室４０まで伝播することとなる。これによって共通液室４０における圧力波を効率良く減衰させることができ、圧力室４２で発生した圧力波の後退成分が共通液室４０を介して他の圧力室４２に伝播する所謂クロストークが効果的に抑制されることとなる。

また圧力波の後退成分は、絞り部５２を通過する際、その一部が一方の排出口６７Ａを通って流路室６３Ａへ伝播する。また、他方の排出口６８Ａを通って流路室６３Ａへ伝播する。流路室６３Ａの両端から伝播した圧力波は、その一部が絞り６４Ａへ伝播しようとするが、その流路抵抗が大きいため、両排出口６７Ａ、６８Ａのうち圧力が低い方へ逃げる。両排出口６７Ａ、６８Ａから流路室６３Ａ内の合流点まで延びる両排出流路の長さが、圧力波に位相差を生じるように設定しておけば、両方から伝播した圧力波を、ある程度相殺することができる。

この結果、絞り６４Ａへ伝播する圧力波を少なくすることができる。さらに絞り６４Ａにおいて減衰させることができるから、ダミーノズル６０Ａに高い圧力波が到達することがなく、圧力波の集中による不所望なインク滴の吐出を防ぐことができる。このような作用効果は、排出構造７０Ｂにおいても同様に奏され、圧力波の集中によってダミーノズル６０Ｂから不所望なインク滴の吐出を防ぐことができる。

また、各排出構造７０において、両排出口６７、６８を共通液室４０の伸延方向に離隔して配置しているから、各排出口６７、６８の位置において圧力減衰室５１を伝播する圧力波に高低差が生じ、一の排出口６７（又は６８）から排出流路を伝播する圧力波を、圧力の低い側の排出口に逃がすことができる。

また排出構造７０Ａにおいて、一方の排出口６７から連通孔２３ｅ、２４ｃを経て流路室６３Ａの合流点へ至る排出流路、他方の排出口６８から連通孔２３ｆ、２４ｄを経て流路室６３Ａの合流点へ至る排出流路の合計流路長は、両排出口６７、６８間の直線距離よりも大きく形成されている。排出構造７０Ｂのように流路室６３ＢをＶ字状に形成することで、上記距離の差をさらに大きく形成することができる。これにより、各排出口６７、６８から排出流路を介してダミーノズルに伝播する圧力波を効果的に減衰させ、また一の排出口６７（又は６８）から伝播した圧力波を、圧力の低い側の排出口に逃がすことができる。その結果、圧力波がダミーノズル６０に集中することを抑制し、ダミーノズルからの不要な液滴の吐出を抑制することができる。なお、これによって２つの圧力波の位相をずらすことも容易にでき、ダミーノズルへの圧力波の集中を抑制することができる。

さらに、２つの排出構造７０Ａ、７０Ｂを形成することでも、各ダミーノズル６０Ａ、６０Ｂに作用する圧力波を分散することができる。特に圧力波が伝播する方向である伸延方向に間隔をあけて２つの排出構造７０を配置すれば、この２つの排出構造７０は、互いに影響されることなく独立して圧力波を減衰し、各ダミーノズル６０Ａ、６０Ｂに作用する圧力変動を小さくすることができる。

本実施の形態では、２つの排出構造７０が設けられている場合について説明しているけれども、２つに限定されない。１つの排出構造７０であってもよく、３つ以上の排出構造７０を備えていてもよい。また排出構造７０に含まれる排出口６７，６８も２つに限定するものではなく、３つ以上であってもよい。さらに流路室６３の形状も、上記のような形状に限定されるものではなく、たとえばＵ字状であってもよい。少なくとも２つの排出口及びダミーノズル６０に連通するものであればよい。これらの場合、共通液室４０の先端側に圧力減衰室５１を設けることは、必ずしも必要とするものではない。

また、圧力減衰室５１によって共通液室４０内の圧力波を減衰させ、さらに排出流路６３の絞り６４によってダミーノズル６０に伝播する圧力波を減衰させる構成においては、排出構造７０に含まれる排出口は、１つ６７（又は６８）であってもよい。 共通液室４０及び圧力減衰室５１に滞留した気泡を取り除く場合、公知のようにキャップで多数のノズル４４とダミーノズル６０を覆って全ノズル４４、６０に負圧を与え、ノズル４４、６０からインクとともに気泡を吸引する。この逆に、インク流入口４９に接続したインク供給源に、正圧を与えることで、ノズル４４、６０からインクとともに気泡を押し出すように構成することもできる。これらの場合、共通液室４０からダミーノズル６０（２個分）までの流路抵抗は、共通液室４０からノズル４４までの流路抵抗よりも小さく設定されていることで、インク流入口４９から共通液室４０、圧力減衰室５１に向かうインクの流れが生成され、インクとともに気泡を排出口６７、６８を経てダミーノズル６０から排出することができる。

ダミーノズル６０が１個の場合、ダミーノズル６０をノズル４４よりも大径にする等して上記の流路抵抗を小さく設定することが好ましい。

またダミーノズル６０上にダミー圧力室６２を形成することで、ダミー圧力室６２の近傍に形成される圧力室４２の剛性と他の圧力室４２の剛性との均一化を図ることができ、各ノズル４４から吐出されるインク滴の均一化を図ることができる。

なお、ダミーノズル用接続流路６５をダミー圧力室６２の一端に接続し、ダミー圧力室６２の他端をダミーノズル用流出路６６に接続する構成とし、また、ダミー圧力室６２の上方に対応するアクチュエータ１２にも電極３５、３６を配置する構成とすることもできる。これにより、ダミーノズル６０は画像形成には用いないが、フラッシング動作時において、アクチュエータを駆動してダミーノズル６０からインク滴とともに気泡を吐出することができる。

なお、前述した各実施形態は、本発明をインクジェットに適用したものであるが、インク以外の液体、例えば着色液などを吐出するもの、また記録媒体として記録用紙だけでなく、布、樹脂シートなどを用いる液滴吐出装置に適用してもよく、同様の効果が得られる。

本発明は、共通液室に圧力波が伝播することによって、ダミーノズルから不要な液滴が吐出されてしまうことを抑制することができるので、共通液室を有する液滴吐出装置に適用することができる。

本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタの概略斜視図である。 図１に示すインクジェットヘッド１０の横断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図１に示すインクジェットヘッド１０内の空間の輪郭を示す斜視図である。 図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。

符号の説明

１０ インクジェットヘッド
４０ 共通液室
４２ 圧力室
４４ ノズル
５１ 圧力減衰室
５２ 絞り部
５３ 減衰部
６０ ダミーノズル
６４ 絞り
６７，６８ 排出口
６９ 排出流路
７０ 排出構造

Claims (9)

1. 液滴を吐出する複数のノズルと、
   圧力変動によって、前記複数のノズルから液滴を吐出させる複数の圧力室と、
   前記複数の圧力室に接続されるとともに、前記各ノズルから吐出させる１の液体が供給される共通液室と、
   前記共通液室よりも断面積を小さくした絞り部と、前記絞り部よりも断面積を大きくした減衰部とを有し、前記共通液室の先端部に前記絞り部を介して前記減衰部が接続される圧力減衰室と、
   前記圧力減衰室に形成される排出口と、
   大気開放されるダミーノズルと、
   前記排出口と前記ダミーノズルとを接続する排出流路とを備え、
   前記排出流路に、その前後の断面積よりも断面積を小さくした絞りを形成したことを特徴とする液体吐出装置。
2. 液滴を吐出する複数のノズルと、
   圧力変動によって、前記複数のノズルから液滴を吐出させる複数の圧力室と、
   前記複数の圧力室に接続されるとともに、前記各ノズルから吐出させる１の液体が供給される液供給室と、
   前記液供給室に形成される複数の排出口を含む排出口群と、
   大気開放されるダミーノズルと、
   前記排出口群の各排出口と前記ダミーノズルとを接続する複数の排出流路とを備え、
   前記複数のノズル及び前記ダミーノズルは、所定方向に一列に並べて配列されてノズルの列を構成し、
   前記ノズルの列は、前記液供給室と異なる別の液供給室に繋がる複数の別のノズルを前記所定方向に一列に配列して構成する別のノズルの列に前記所定方向に交差する方向に隣接するように並列され、
   前記ノズルの列の前記所定方向に近接する位置には、前記液供給室及び前記別の液供給室と異なる他の液供給室に繋がる他のノズルが配置されておらず、
   前記複数の排出流路が互いに連通していることを特徴とする液体吐出装置。
3. 前記液供給室は、一方向に伸延し、
   前記複数の排出口は、互いに前記一方向に離隔して設けられることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
4. ２つの前記排出口間の直線距離よりも、前記各排出口と連通した前記２つの排出流路の路長の方が長く形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の液体吐出装置。
5. 前記各排出口から延びる排出流路は、Ｖ字状に合流して前記ダミーノズルに接続されていることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置。
6. 前記各排出口から延びる排出流路は、合流して前記ダミーノズルに接続され、その合流部と前記ダミーノズルとの間に、前後の断面積よりも断面積を小さくした絞りを形成したことを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の液体吐出装置。
7. 前記排出口と排出流路とダミーノズルとで構成される排出構造が複数形成されていることを特徴とする請求項１乃至６に記載の液体吐出装置。
8. 前記液供給室は、前記複数の圧力室に接続される共通液室と、前記共通液室よりも断面積を小さくした絞り部及び前記絞り部よりも断面積を大きくした減衰部を含む圧力減衰室とを有し、前記減衰部が前記絞り部を介して前記共通液室の先端部に接続されており、前記排出口群は、前記圧力減衰室に形成されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の液体吐出装置。
9. 前記排出口と排出流路とダミーノズルとで構成される排出構造が、少なくとも２つ形成され、
   一方の排出構造は、前記絞り部及びその近傍に形成され、
   他方の排出構造は、前記絞り部よりも離れた前記減衰部に形成されていることを特徴とする請求項１又は８に記載の液体吐出装置。

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