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JP7180246B2 - 液体吐出ヘッド - Google Patents
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Description

本発明は、複数の個別流路に連通する共通流路を有する液体吐出ヘッドに関する。
特許文献1には、複数の個別流路に連通する共通流路として、共通供給流路(供給共通流路)及び共通回収流路(帰還共通流路)を有する液体吐出ヘッドが示されている。共通供給流路(供給共通流路)及び共通回収流路(帰還共通流路)は、それぞれヘッドの長手方向に対して所定角度傾斜した方向に延び、かつ、ヘッドの長手方向に並んでいる。
特開2015-036238号公報
特許文献1のように複数の個別流路に対して供給共通流路及び帰還共通流路を設ける場合、複数の個別流路に対して供給共通流路のみを設ける場合に比べ、共通流路の数が多くなる。そして、これら複数の共通流路を並べた構成において、ヘッドの小型化や流路の高密度配置を図ろうとすると、共通流路を画定する壁の厚みが薄くなる。その場合、例えばヘッドの製造時に共通流路を構成する部材とそれ以外の部材とを接着する際に、壁の変形や割れが生じ得る。
本発明の目的は、共通流路を画定する壁の変形や割れを抑制できる液体吐出ヘッドを提供することにある。
本発明の第1観点に係る液体吐出ヘッドは、ノズルをそれぞれ含む複数の個別流路と、前記複数の個別流路に連通する共通流路と、を備え、前記共通流路は、液体を貯留する貯留室の出口と前記複数の個別流路の入口とに連通する供給共通流路と、前記複数の個別流路の出口と前記貯留室の入口とに連通する帰還共通流路と、を含み、前記供給共通流路及び前記帰還共通流路は、それぞれ長手方向に延び、かつ、前記長手方向と直交する幅方向に並び、前記共通流路のそれぞれに設けられ、前記共通流路を画定しかつ前記幅方向に互いに対向する2つの壁の少なくとも一方から突出した突出片を備え、前記突出片は、前記共通流路における液体の流れ方向に沿って延びる延在部を有し、前記供給共通流路では、前記延在部における前記流れ方向の下流端に、前記複数の個別流路のいずれかの入口が配置されていることを特徴とする。
本発明の第2観点に係る液体吐出ヘッドは、ノズルをそれぞれ含む複数の個別流路と、前記複数の個別流路に連通する共通流路と、を備え、前記共通流路は、液体を貯留する貯留室の出口と前記複数の個別流路それぞれの入口とに連通する供給共通流路と、前記複数の個別流路それぞれの出口と前記貯留室の入口とに連通する帰還共通流路と、を含み、前記供給共通流路及び前記帰還共通流路は、それぞれ長手方向に延び、かつ、前記長手方向と直交する幅方向に並び、前記共通流路のそれぞれに設けられ、前記共通流路を画定しかつ前記幅方向に互いに対向する2つの壁の少なくとも一方から突出した突出片を備え、前記突出片は、前記共通流路における液体の流れ方向に沿って延びる延在部を有し、前記延在部は、前記長手方向に延び、前記突出片は、前記2つの壁の一方から前記幅方向に延び、前記延在部における前記長手方向の一端に接続する第1接続部と、前記2つの壁の他方から前記幅方向に延び、前記延在部における前記長手方向の他端に接続する第2接続部とをさらに有することを特徴とする。
本発明の第3観点に係る液体吐出ヘッドは、ノズルをそれぞれ含む複数の個別流路と、前記複数の個別流路に連通する共通流路と、を備え、前記共通流路は、液体を貯留する貯留室の出口と前記複数の個別流路それぞれの入口とに連通する供給共通流路と、前記複数の個別流路それぞれの出口と前記貯留室の入口とに連通する帰還共通流路と、を含み、前記供給共通流路及び前記帰還共通流路は、それぞれ長手方向に延び、かつ、前記長手方向と直交する幅方向に並び、前記共通流路のそれぞれに設けられ、前記共通流路を画定しかつ前記幅方向に互いに対向する2つの壁の少なくとも一方から突出した突出片を備え、前記突出片は、前記幅方向と直交する断面において、前記共通流路における液体の流れ方向の下流に向かって、前記長手方向及び前記幅方向と直交する高さ方向の長さが漸進的に増加する形状を有し、前記供給共通流路における前記貯留室との連通部は、前記供給共通流路に対して、前記高さ方向の一方に位置し、前記供給共通流路に設けられた前記突出片の前記断面は、前記高さ方向に延びる第1直線と、前記第1直線における前記高さ方向の一方の端部から、前記流れ方向の上流に向かって、前記長手方向に延びる第2直線と、前記第1直線における前記高さ方向の他方の端部と前記第2直線における前記流れ方向の上流端とを結び、前記高さ方向の他方に膨出した曲線とを含むことを特徴とする。
本発明の第4観点に係る液体吐出ヘッドは、ノズルをそれぞれ含む複数の個別流路と、前記複数の個別流路に連通する共通流路と、を備え、前記共通流路は、液体を貯留する貯留室の出口と前記複数の個別流路それぞれの入口とに連通する供給共通流路と、前記複数の個別流路それぞれの出口と前記貯留室の入口とに連通する帰還共通流路と、を含み、前記供給共通流路及び前記帰還共通流路は、それぞれ長手方向に延び、かつ、前記長手方向と直交する幅方向に並び、前記共通流路のそれぞれに設けられ、前記共通流路を画定しかつ前記幅方向に互いに対向する2つの壁の少なくとも一方から突出した突出片を備え、前記突出片は、前記幅方向と直交する断面において、前記共通流路における液体の流れ方向の下流に向かって、前記長手方向及び前記幅方向と直交する高さ方向の長さが漸進的に増加する形状を有し、前記帰還共通流路における前記貯留室との連通部は、前記帰還共通流路に対して、前記高さ方向の一方に位置し、前記帰還共通流路に設けられた前記突出片の前記断面は、前記高さ方向に延びる第1直線と、前記第1直線における前記高さ方向の他方の端部から、前記流れ方向の上流に向かって、前記長手方向に延びる第2直線と、前記第1直線における前記高さ方向の一方の端部と前記第2直線における前記流れ方向の上流端とを結び、前記高さ方向の一方に膨出した曲線とを含むことを特徴とする。
本発明の第1実施形態に係るヘッド1を備えたプリンタ100の平面図である。 ヘッド1の平面図である。 図2のIII-III線に沿ったヘッド1の断面図である。 図2に示す領域IVにおけるヘッド1に含まれるプレートユニット22の鉛直方向と直交する断面図である。 図2のV-V線に沿ったプレートユニット22近傍の断面図である。 図2のVI-VI線に沿ったプレートユニット22近傍の断面図である。 本発明の第2実施形態に係るヘッド201における図4に対応する図である。 本発明の第3実施形態に係るヘッド301における図4に対応する図である。 本発明の第4実施形態に係るヘッド401における図2に対応する図である。 本発明の変形例に係る突出片を示す図4に対応する図である。
<第1実施形態>
先ず、図1を参照し、本発明の第1実施形態に係るヘッド1を備えたプリンタ100の全体構成について説明する。
プリンタ100は、4つのヘッド1を含むヘッドユニット1x、プラテン3、搬送機構4及び制御部5を有する。
搬送機構4は、搬送方向(鉛直方向と直交する方向)にプラテン3を挟んで配置された2つのローラ対4a,4bを有する。搬送モータ(図示略)の駆動により、ローラ対4a,4bがそれぞれ用紙9を挟持した状態で回転し、用紙9が搬送方向に搬送される。
ヘッドユニット1xは、ライン式(位置が固定された状態でノズル33d(図2及び図3参照)から用紙9に対してインクを吐出する方式)であり、紙幅方向(鉛直方向及び搬送方向と直交する方向)に長尺である。4つのヘッド1は、紙幅方向に千鳥状に配置されている。
プラテン3は、平板状の部材であり、ヘッドユニット1xの下方、かつ、搬送方向において2つのローラ対4a,4bの間に配置されている。プラテン3の上面に、用紙9が載置される。
制御部5は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及びASIC(Application Specific Integrated Circuit)を有する。ASICは、ROMに格納されたプログラムに従い、記録処理等を実行する。記録処理において、制御部5は、PC等の外部装置から入力された記録指令(画像データを含む。)に基づき、各ヘッド1のドライバIC及び搬送モータ(共に図示略)を制御し、用紙9上に画像を記録する。
次いで、ヘッド1の構成について説明する。
ヘッド1は、図3に示すように、4枚のプレート21,23~25及びプレートユニット22を含む流路ユニット20と、4つのアクチュエータ40とを有する。4枚のプレート21,23~25及びプレートユニット22は、鉛直方向に積層されかつ互いに接着されている。
4枚のプレート21,23~25及びプレートユニット22のうち、最下方のプレート25は、それぞれノズル33dを構成する複数の貫通孔を有する。
プレート25の上面には、プレート24が配置されている。プレート24は、それぞれ圧力室33cを構成する複数の貫通孔を有する。圧力室33cは、ノズル33d毎に形成されている。ノズル33dは、図2及び図3に示すように、圧力室33cの紙幅方向及び搬送方向の中央と、鉛直方向に重なっている。
1つのノズル33d及び1つの圧力室33cからなる組は、図2に示すように、紙幅方向に配列され、4つの列R1~R4を形成している。4つの列R1~R4は、搬送方向に並んでいる。アクチュエータ40は、これら4つの列R1~R4のそれぞれに対応して設けられている。搬送方向上流から1番目の列R1に属するノズル33dからは、ブラックのインクが吐出される。搬送方向上流から2番目の列R2に属するノズル33dからは、イエローのインクが吐出される。搬送方向上流から3番目の列R3に属するノズル33dからは、シアンのインクが吐出される。搬送方向上流から4番目の列R4に属するノズル33dからは、マゼンタのインクが吐出される。
プレート24の上面には、図3に示すように、振動膜26が配置されている。振動膜26は、複数の圧力室33cを覆っている。振動膜26は、列R1,R2(図2参照)に属する各圧力室33cの搬送方向下流端と鉛直方向に重なる部分、及び、列R3,R4(図2参照)に属する各圧力室33cの搬送方向上流端と鉛直方向に重なる部分に、流入路33bを構成する貫通孔を有する。また、振動膜26は、列R1,R2(図2参照)に属する各圧力室33cの搬送方向上流端と鉛直方向に重なる部分、及び、R3,R4(図2参照)に属する各圧力室33cの搬送方向下流端と鉛直方向に重なる部分に、流出路33eを構成する貫通孔を有する。振動膜26は、例えば、プレート24の上面を酸化させることによって形成され、二酸化ケイ素(SiO2)等からなる。
振動膜26の上面には、プレート23が配置されている。プレート23は、図2及び図3に示すように、各流入路33bと鉛直方向に重なる部分に、流入路33aを構成する貫通孔を有し、かつ、各流出路33eと鉛直方向に重なる部分に、流出路33fを構成する貫通孔を有する。プレート23の下面には、図3に示すように、それぞれアクチュエータ40を収容する4つの凹部23xが形成されている。各アクチュエータ40は、振動膜26と凹部23xとによって形成される空間内に配置されている。
各アクチュエータ40は、振動膜26の上面に配置された共通電極42と、共通電極42の上面に配置された圧電体41と、圧電体41の上面に配置された複数の個別電極43とを有する。圧電体41及び共通電極42は、当該列R1~R4に属する複数の圧力室33cに跨るように、紙幅方向に延びている。個別電極43は、圧力室33c毎に設けられており、圧力室33cのそれぞれと鉛直方向に重なっている。
共通電極42及び複数の個別電極43は、ドライバIC(図示略)と電気的に接続されている。ドライバICは、制御部5の制御により、共通電極42の電位をグランド電位に維持する一方、個別電極43の電位を変化させる。具体的には、ドライバICは、制御部5からの制御信号に基づいて駆動信号を生成し、当該駆動信号を個別電極43に付与する。これにより、個別電極43の電位が所定の駆動電位とグランド電位との間で変化する。このとき、振動膜26及び圧電体41において個別電極43と圧力室33cとで挟まれた部分が、圧力室33cに向かって凸となるように変形することにより、圧力室33cの容積が変化し、圧力室33c内のインクに圧力が付与され、ノズル33dからインクが吐出される。
プレート23~25及び振動膜26には、流入路33a,33b、圧力室33c、ノズル33d、流出路33e,33fからそれぞれ構成される、複数の個別流路33が形成されている。各個別流路33は、ノズル33dを通る鉛直方向と平行な直線に関して、搬送方向に対称な形状を有する。
プレート23の上面には、プレートユニット22が配置されている。プレートユニット22には、4つの供給共通流路31bと、4つの帰還共通流路32bとが形成されている。図2に示すように、4つの列R1~R4のそれぞれに対し、1つの供給共通流路31b及び1つの帰還共通流路32bからなる組が設けられている。これら供給共通流路31b及び帰還共通流路32bは、搬送方向に並んでいる。列R1,R2と列R3,R4とにおいて、共通流路31b,32bの配置が逆であり、列R1,R2では、搬送方向上流側に帰還共通流路32b、搬送方向下流側に供給共通流路31bが配置されているのに対し、列R3,R4では、搬送方向上流側に供給共通流路31b、搬送方向下流側に帰還共通流路32bが配置されている。各供給共通流路31bは、紙幅方向に延び、当該列R1~R4に属する複数の圧力室33cに連通する複数の流入路33aと鉛直方向に重なっている。各帰還共通流路32bは、紙幅方向に延び、当該列R1~R4に属する複数の圧力室33cに連通する複数の流出路33fと鉛直方向に重なっている。
プレートユニット22の上面には、図3に示すように、プレート21が配置されている。プレート21は、各供給共通流路31bの紙幅方向の一端と鉛直方向に重なる部分に、供給孔31xを有し、かつ、各帰還共通流路32bの紙幅方向の他端と鉛直方向に重なる部分に、帰還孔32xを有する。
各列R1~R4に属する複数の個別流路33、供給流路31及び帰還流路32は、供給孔31x及び帰還孔32xを介して、サブタンク7の貯留室7aに連通している。サブタンク7は、列R1~R4毎に設けられており、貯留室7aに各色のインクを貯留している。具体的には、列R1に対し、ブラックのインクを貯留する貯留室7aを有するサブタンク7が設けられている。列R2に対し、イエローのインクを貯留する貯留室7aを有するサブタンク7が設けられている。列R3に対し、シアンのインクを貯留する貯留室7aを有するサブタンク7が設けられている。列R4に対し、マゼンタのインクを貯留する貯留室7aを有するサブタンク7が設けられている。
プリンタ100には、それぞれブラック、イエロー、シアン、マゼンタのインクを貯留する4つのメインタンク(図示略)が装着されている。列R1に対して設けられたサブタンク7は、ブラックのメインタンクに連通し、当該メインタンクから供給されたブラックのインクを貯留室7aに貯留している。列R2に対して設けられたサブタンク7は、イエローのメインタンクに連通し、当該メインタンクから供給されたイエローのインクを貯留室7aに貯留している。列R3に対して設けられたサブタンク7は、シアンのメインタンクに連通し、当該メインタンクから供給されたシアンのインクを貯留室7aに貯留している。列R4に対して設けられたサブタンク7は、マゼンタのメインタンクに連通し、当該メインタンクから供給されたマゼンタのインクを貯留室7aに貯留している。
以下、各列R1~R4に属するサブタンク7と複数の個別流路33等との関係について説明する。
貯留室7aの出口7ayは、供給流路31を介して、複数の個別流路33の入口33xに接続されている。入口33xは、流入路33aの上端に該当する。供給流路31は、出口7ayに接続された一端及び供給孔31xに接続された他端を有する流路31aと、供給共通流路31bとを含む。流路31aには、ポンプPが設けられている。
貯留室7aの入口7axは、帰還流路32を介して、複数の個別流路33の出口33yに接続されている。出口33yは、流出路33fの上端に該当する。帰還流路32は、入口7axに接続された一端及び帰還孔32xに接続された他端を有する流路32aと、帰還共通流路32bとを含む。
流路31a,32aは、チューブ等によって画定されている。
制御部5による制御の下、ポンプPが駆動することで、貯留室7aの出口7ayから供給流路31、各個別流路33及び帰還流路32を経て貯留室7aの入口7axに戻る循環経路に沿って、インクが循環する。この際、貯留室7a内のインクは、出口7ayから流出し、流路31aを通って供給共通流路31bに入り、供給共通流路31bを通って各個別流路33に至る。入口33xから各個別流路33に流入したインクは、流入路33a,33bを通って圧力室33cに入り、一部がノズル33dから吐出され、残りが流出路33e,33fを通って出口33yから流出する。出口33yから各個別流路33を流出したインクは、帰還共通流路32bに入り、さらに流路32aを通って、入口7axから貯留室7aに戻る。このようにインクを循環させることで、各個別流路33内における気泡の排出やインクの増粘防止が実現される。また、インクが沈降成分(沈降が生じ得る成分。顔料等)を含む場合、当該成分が攪拌されて沈降が防止される。
以上の構成において、各共通流路31b,32bには、複数の突出片50が設けられている。
各突出片50は、図4に示すように、鉛直方向から見て「くの字」状であり、プレートユニット22における共通流路31b,32bを画定しかつ搬送方向に互いに対向する2つの壁22w1,22w2から突出し、2つの壁22w1,22w2を連結している。各突出片50は、壁22w1から突出した第1傾斜部51と、壁22w2から突出した第2傾斜部52とを有する。各傾斜部51,52は、共通流路31b,32bにおけるインクの流れ方向(図4に矢印で示す方向。以下、「流れ方向」という。)に沿って延びている。流れ方向は、紙幅方向と平行であり、本実施形態では供給共通流路31bと帰還共通流路32bとで互いに逆である。「流れ方向に沿って延びる」とは、流れ方向を成分として含む方向に延びることをいう。
第1傾斜部51は、壁22w1から、共通流路31b,32bの搬送方向の中央まで、流れ方向の下流に向かって、紙幅方向及び搬送方向に対して交差する方向に延びている。
第2傾斜部52は、壁22w2から、共通流路31b,32bの搬送方向の中央まで、流れ方向の下流に向かって、紙幅方向及び搬送方向に対して交差する方向に延びている。
第1傾斜部51と紙幅方向に延びる線分Lとがなす角度θ1、及び、第2傾斜部52と線分Lとがなす角度θ2は、共に30°以上60°以下(本実施形態では、θ1=θ2=略45°)である。線分Lは、共通流路31b,32bの搬送方向の中央にある第1傾斜部51と第2傾斜部52との接続部分から、流れ方向の上流に向かって延びている。
共通流路31b,32bにおける圧力損失を小さくする(インクの流れが阻害されないようにする)観点から、各突出片50の幅(各傾斜部51,52の幅)は共通流路31b,32bの幅(搬送方向の長さ)よりも小さく、各突出片50の厚み(鉛直方向の長さ)は共通流路31b,32bの鉛直方向の長さよりも小さいことが好ましい。また、各突出片50は、幅や厚みが小さ過ぎると剛性を確保できなくなるため、例えば、幅0.3~0.5mm、厚み0.05~0.1mm程度であることが好ましい。
供給共通流路31bでは、各傾斜部51,52における流れ方向の下流端(詳細には、傾斜部51,52の接続部分に対して流れ方向の直ぐ上流側に)、個別流路33の入口33xが配置されている。
プレートユニット22は、図3、図5及び図6に示すように、鉛直方向に積層されかつ互いに接着された、SUS、シリコン等の材料からなる4枚のプレート22a~22dで構成されている。共通流路31b,32bは、4枚のプレート22a~22dに亘って形成されているのに対し、複数の突出片50は、4枚のプレート22a~22dに分散して形成されている。各共通流路31b,32bにおいて、紙幅方向に隣接する2つの突出片50は、図5及び図6に示すように、鉛直方向において互いに異なる位置に配置されている。
図3に示すように、供給孔31x及び帰還孔32xは、共通流路31b,32bに対して、鉛直方向の上方に位置する。供給共通流路31bにおいて、紙幅方向において供給孔31xに最も近い位置にある突出片50(図5に示す7個の突出片50のうち、最も右側にある突出片50)は、4枚のプレート22a~22dのうちの最下方のプレート22dに形成されている。帰還共通流路32bにおいて、紙幅方向において帰還孔32xに最も近い位置にある突出片50(図6に示す6個の突出片50のうち、最も左側にある突出片50)は、4枚のプレート22a~22dのうちの最下方のプレート22dに形成されている。
各突出片50は、各プレート22a~22dにハーフエッチングで形成されており、図5及び図6に示すように、搬送方向と直交する断面において、流れ方向の下流に向かって、厚みが漸進的に増加する形状を有する。供給共通流路31bに設けられた各突出片50の断面は、図5に示すように、鉛直方向に延びる鉛直線50aと、鉛直線50aの上端から流れ方向の上流に向かって紙幅方向に延びる水平線50bと、鉛直線50aの下端と水平線50bの流れ方向の上流端とを結ぶ曲線50cとを含む。曲線50cは、流れ方向の下流に向かって滑らかに湾曲し、下方に膨出している。帰還共通流路32bに設けられた各突出片50の断面は、図6に示すように、鉛直方向に延びる鉛直線50xと、鉛直線50xの下端から流れ方向の上流に向かって紙幅方向に延びる水平線50yと、鉛直線50xの上端と水平線50yの流れ方向上流端とを結ぶ曲線50zとを含む。曲線50zは、流れ方向の下流に向かって滑らかに湾曲し、上方に膨出している。
共通流路31b,32bにおける紙幅方向の中央は、プレートユニット22における共通流路31b,32bを画定しかつ紙幅方向に互いに対向する2つの壁22w3,22w4から離れた位置にあり、他の部分と比較して剛性が低い部分である。本実施形態では、当該部分に突出片50が配置されており、剛性が確保されている。
また、図2に示すように、搬送方向に隣接する2つの共通流路31b,32bにおいて、突出片50の紙幅方向の位置が互いに異なっている。
本実施形態では、ヘッド1が「液体吐出ヘッド」に該当する。紙幅方向が「長手方向」に該当し、搬送方向と平行な方向が「幅方向」に該当し、鉛直方向が「高さ方向」に該当する。供給孔31x及び帰還孔32xが「共通流路における貯留室との連通部」に該当する。鉛直線50a,50xが「第1直線」、水平線50b,50yが「第2直線」に該当する。
本実施形態によれば、ヘッド1は、各共通流路31b,32bに設けられ、壁22w1,22w2の少なくとも一方から突出した突出片50を備えている(図4参照)。突出片50が設けられたことで、壁22w1,22w2の剛性が高まり、壁22w1,22w2の変形や割れが抑制される。
突出片50は、2つの壁22w1,22w2の双方から突出し、2つの壁22w1,22w2を連結する(図4参照)。この場合、壁22w1,22w2の剛性がより高まり、壁22w1,22w2の変形や割れがより確実に抑制される。
突出片50は、共通流路31b,32bにおけるインクの流れ方向に沿って延びる延在部(傾斜部51,52)を有する(図4参照)。突出片50が流れ方向と直交する方向(搬送方向や鉛直方向)に延びる場合、突出片50によってインクの流れが阻害され得る。これに対し、上記構成によれば、延在部(傾斜部51,52)に沿ってインクがスムーズに移動するため、突出片50によってインクの流れが阻害される問題を抑制できる。
供給共通流路31bでは、延在部(傾斜部51,52)における流れ方向の下流端に、個別流路33の入口33xが配置されている(図4参照)。この場合、供給共通流路31b内のインクが、延在部(傾斜部51,52)に沿って、個別流路33の入口33xへとスムーズに流れる。
突出片50は、壁22w1から突出した第1傾斜部51と、壁22w2から突出した第2傾斜部52とを有する(図4参照)。一般に、共通流路31b,32b内のインクの流速は、共通流路31b,32bにおける搬送方向の中央において、最も大きくなる。上記構成によれば、各傾斜部51,52に沿って当該中央に向かってインクが流れることから、インクの流速がより一層高まり、突出片50によってインクの流れが阻害される問題をより確実に抑制できる。
第1傾斜部51と紙幅方向に延びる線分Lとがなす角度θ1、及び、第2傾斜部52と線分Lとがなす角度θ2は、共に30°以上60°以下である(図4参照)。角度θ1,θ2が30°未満の場合、傾斜部51,52全体の搬送方向の外力に対する剛性が低くなり、突出片50による壁22w1,22w2の剛性を高める効果が低下する。角度θ1,θ2が60°を超える場合、各傾斜部51,52に沿って共通流路31b,32bにおける搬送方向の中央に向かって流れるインクの流速が高まり難く、突出片50によるインクの流れの阻害を抑制する効果が低下する。上記構成によれば、これらの問題を抑制できる。
複数の突出片50が、鉛直方向において互いに異なる位置に配置されている(図5及び図6参照)。複数の突出片50が鉛直方向に互いに同じ位置に配置されていると、気泡の滞留や、圧力損失が大きくなる問題が生じ得る。上記構成では、当該問題を抑制できる。
各共通流路31b,32bにおいて、紙幅方向に隣接する2つの突出片50が、鉛直方向において互いに異なる位置に配置されている(図5及び図6参照)。この場合、各共通流路31b,32bにおける、気泡の滞留や、圧力損失が大きくなる問題を抑制できる。
供給孔31x及び帰還孔32xは、共通流路31b,32bに対して、鉛直方向の上方に位置する。各共通流路31b,32bにおいて、孔31x,32xに最も近い位置にある突出片50(第1突出片。供給孔31xについては、図5に示す7個の突出片50のうち、最も右側にある突出片50。帰還孔32xについては、図6に示す6個の突出片50のうち、最も左側にある突出片50)は、紙幅方向において第1突出片よりも孔31x,32xから離れた位置にある突出片50(第2突出片。供給孔31xについては、例えば図5に示す7個の突出片50のうち右側から2番目にある突出片50。帰還孔32xについては、図6に示す6個の突出片50のうち左側から2番目にある突出片50)に対して、鉛直方向の下方に位置する。この場合、孔31x,32xの近くにある第1突出片が、鉛直方向において孔31x,32xから離れた位置に設けられたことで、貯留室7aと共通流路31b,32bとの間のインクの流れ(供給孔31xから供給共通流路31bに流入するインクの流れや、帰還共通流路32bから帰還孔32xに流出するインクの流れ)が阻害され難い。
共通流路31b,32bは、4枚のプレート22a~22dに亘って形成されているのに対し、複数の突出片50は、4枚のプレート22a~22dに分散して形成されている(図5及び図6参照)。この場合、複数の突出片50を鉛直方向に互いに異なる位置に形成し易い。
各突出片50は、各プレート22a~22dにハーフエッチングで形成されている。この場合、突出片50の厚みを薄くできるため、突出片50によってインクの流れが阻害される問題を抑制できる。
搬送方向に隣接する2つの共通流路31b,32bにおいて、突出片50の紙幅方向の位置が互いに異なる(図2参照)。搬送方向に隣接する2つの共通流路31b,32bにおいて、突出片50の紙幅方向の位置が互いに同じである場合、圧力損失が紙幅方向の一箇所に集中して生じてしまい、当該箇所での吐出の乱れが顕著化し、画質が低下し得る。これに対し、上記構成によれば、圧力損失の生じる箇所が紙幅方向に分散することで、画質の低下を抑制できる。
突出片50は、搬送方向と直交する断面において、流れ方向の下流に向かって、厚みが漸進的に増加する形状を有する(図5及び図6参照)。このような形状により、突出片50に沿ってインクがスムーズに移動し、突出片50によってインクの流れが阻害される問題を効果的に抑制できる。
供給共通流路31bでは、供給孔31xから供給共通流路31bに向かって、インクが下降する。供給共通流路31bに設けられた各突出片50の断面は、図5に示すように、鉛直方向に延びる鉛直線50aと、鉛直線50aの上端から流れ方向の上流に向かって紙幅方向に延びる水平線50bと、鉛直線50aの下端と水平線50bの流れ方向の上流端とを結ぶ曲線50cとを含む。曲線50cは、流れ方向の下流に向かって滑らかに湾曲し、下方に膨出している。当該構成により、供給孔31xから供給共通流路31bに流入したインクがスムーズに下方に誘導され、突出片50によってインクの流れが阻害される問題をより効果的に抑制できる。
帰還共通流路32bでは、帰還共通流路32bから帰還孔32xに向かって、インクが上昇する。帰還共通流路32bに設けられた各突出片50の断面は、図6に示すように、鉛直方向に延びる鉛直線50xと、鉛直線50xの下端から流れ方向の上流に向かって紙幅方向に延びる水平線50yと、鉛直線50xの上端と水平線50yの流れ方向上流端とを結ぶ曲線50zとを含む。曲線50zは、流れ方向の下流に向かって滑らかに湾曲し、上方に膨出している。当該構成により、帰還共通流路32bから帰還孔32xに向かうインクがスムーズに上方に誘導され、突出片50によってインクの流れが阻害される問題をより効果的に抑制できる。
<第2実施形態>
続いて、図7を参照し、本発明の第2実施形態に係るヘッド201について説明する。
本実施形態は、各突出片の構成が第1実施形態と異なる。本実施形態において、各突出片250は、鉛直方向から見て斜めに延びる直線状であり、プレートユニット22における共通流路31b,32bを画定しかつ搬送方向に互いに対向する2つの壁22w1,22w2の一方から他方まで、流れ方向の下流に向かって、紙幅方向及び搬送方向に対して交差する方向に延びている。各突出片250は、第1実施形態の突出片50と同様、壁22w1,22w2から突出して2つの壁22w1,22w2を連結し、かつ、流れ方向に沿って延びている。また、供給共通流路31bでは、各突出片250における流れ方向の下流端(詳細には、下流端に対して流れ方向の直ぐ上流側に)、個別流路33の入口33xが配置されている。この場合、第1実施形態と同様、供給共通流路31b内のインクが、延在部(突出片250)に沿って、個別流路33の入口33xへとスムーズに流れる。
本実施形態によれば、突出片250が比較的簡単な構成であることから、突出片250の成形性がよく、突出片250を容易に設けることができる。
<第3実施形態>
続いて、図8を参照し、本発明の第3実施形態に係るヘッド301について説明する。
本実施形態は、各突出片の構成が第1実施形態と異なる。本実施形態において、各突出片350は、紙幅方向に延びる延在部353と、プレートユニット22における共通流路31b,32bを画定しかつ搬送方向に互いに対向する2つの壁22w1,22w2の一方(壁22w1)から搬送方向に延び、延在部353における紙幅方向の一端に接続する第1接続部351と、壁22w1,22w2の他方(壁22w2)から搬送方向に延び、延在部353における紙幅方向の他端に接続する第2接続部352とを含む。各突出片350は、第1実施形態の突出片50と同様、壁22w1,22w2から突出して2つの壁22w1,22w2を連結し、かつ、流れ方向に沿って延びる部分(延在部353)を有する。また、供給共通流路31bでは、各突出片350の延在部353における流れ方向の下流端(詳細には、延在部353と第1接続部351との接続部分に対して流れ方向の直ぐ上流側に)、個別流路33の入口33xが配置されている。
本実施形態によれば、突出片350が比較的簡単な構成であることから、突出片350の形成が容易である。
<第4実施形態>
続いて、図9を参照し、本発明の第4実施形態に係るヘッド401について説明する。
第1実施形態(図2)では、搬送方向に隣接する2つの共通流路31b,32bにおいて、突出片50の紙幅方向の位置が互いに異なっているのに対し、本実施形態では、搬送方向に隣接する2つの共通流路31b,32bにおいて、突出片50の紙幅方向の位置が互いに同じである。
本実施形態によれば、紙幅方向において突出片50が分散して設けられた場合(図2)に比べ、突出片50が搬送方向に並ぶことで、突出片50が設けられた部分の壁22w1,22w2の剛性が高まり、壁22w1,22w2の変形や割れがより確実に抑制される。
<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、上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能である。
第1実施形態において、第1傾斜部51と線分Lとがなす角度θ1、及び、第2傾斜部52と線分Lとがなす角度θ2は、30°未満であってもよいし、60°を超えてもよい。また、これら角度θ1,θ2が互いに異なってもよい。
供給共通流路において、延在部における流れ方向の下流端に、複数の個別流路のいずれかの入口が配置されなくてもよい(図9参照)。
突出片は、延在部を有さなくてもよい。例えば、図10に示す変形例に係る突出片550は、流れ方向と直交する搬送方向に延びている。
突出片は、共通流路を画定しかつ幅方向に互いに対向する2つの壁を連結しなくてもよい。例えば、図10に示す変形例に係る突出片650は、プレートユニット22における供給共通流路31bを画定しかつ搬送方向に互いに対向する2つの壁22w1,22w2の一方又は他方から突出し、壁22w1,22w2の他方又は一方の近傍まで延びている。この変形例では、突出片650が2つの壁22w1,22w2のいずれかにのみ接続しているが、壁22w1,22w2の変形時に、突出片650の先端が、突出片650が接続していない方の壁に接触し、壁の変形を抑制できる。
共通流路における貯留室との連通部の近くにある突出片が、高さ方向において連通部の近い位置に設けられてもよい。また、共通流路における貯留室との連通部が、高さ方向において共通流路と同じ位置にあってもよい。例えば、プレートユニット22の側面に、供給孔31xや帰還孔32xが設けられてもよい。
1つの共通流路において、長手方向に隣接する2つの突出片が高さ方向において互いに同じ位置にあってもよい。例えば、1つの共通流路において、複数の突出片の全ての高さ方向の位置が同じであり、複数の共通流路間において、突出片の高さ方向の位置が異なってもよい。また、全ての共通流路において、突出片の高さ方向の位置が同じであってもよい。
複数の突出片は、複数のプレートに分散して形成されることに限定されず、1つの部材に形成されてもよい。
各突出片は、ハーフエッチングで形成されることに限定されない。例えば、突出片は、共通流路の壁を画定する部材とは別の部材で構成され、共通流路の壁を画定する部材に接着されてもよい。
突出片における幅方向と直交する断面の形状は、特に限定されない。例えば、当該断面は、曲線を含まず直線のみからなる形状(三角形状、矩形状等)を有してもよい。
1つのヘッドに設けられる供給共通流路及び帰還共通流路の数は、複数に限定されず、1つであってもよい。例えば、1つのヘッドに、1つの供給共通流路と、1つの帰還共通流路とが設けられてもよい。
供給孔及び帰還孔の位置は、特に限定されない。例えば、上述の実施形態では、供給孔31xが供給共通流路31bの長手方向の一端に設けられ、帰還孔32xが帰還共通流路32bの長手方向の他端に設けられているが、供給孔31xが供給共通流路31bの長手方向の一端に設けられ、帰還孔32xが帰還共通流路32bの長手方向の一端に設けられてもよい。この場合、幅方向に隣接する共通流路31b,32bにおいて、液体の流れ方向が同じになる。
1つの供給共通流路に対し、2以上の供給孔を設けてもよい。この場合、1つの供給共通流路に連通する複数の個別流路において、供給孔に近いものほど大きな圧力が加わるが、1つの供給共通流路において1つの供給孔から液体が供給される場合に比べ、加わる圧力のばらつきを抑制できる。
1つの帰還共通流路に対し、2以上の帰還孔を設けてもよい。この場合、1つの帰還共通流路に連通する複数の個別流路において、帰還孔から遠いものほど大きな圧力が加わるが、1つの帰還共通流路において1つの帰還孔から液体が排出される場合に比べ、加わる圧力のばらつきを抑制できる。
各個別流路に含まれるノズルや圧力室の数は、特に限定されない。例えば、各個別流路が、1つのノズルと、2つの圧力室とを含んでよい。また、各個別流路が、2つ以上のノズルを含んでもよい。
アクチュエータは、圧電素子を用いたピエゾ方式のものに限定されず、その他の方式(例えば、発熱素子を用いたサーマル方式、静電力を用いた静電方式等)のものであってもよい。
ヘッドは、ライン式に限定されず、シリアル式(紙幅方向と平行な走査方向に移動しつつノズルから吐出対象に対して液体を吐出する方式)であってもよい。
吐出対象は、用紙に限定されず、例えば布、基板等であってもよい。
ノズルから吐出される液体は、インクに限定されず、任意の液体(例えば、インク中の成分を凝集又は析出させる処理液、液状化した金属や樹脂等)であってよい。
本発明は、プリンタに限定されず、ファクシミリ、コピー機、複合機等にも適用可能である。また、本発明は、画像の記録以外の用途で使用される液体吐出装置(例えば、基板に導電性の液体を吐出して導電パターンを形成する液体吐出装置)にも適用可能である。
1;201;301;401 ヘッド(液体吐出ヘッド)
7 サブタンク
7a 貯留室
7ax 入口
7ay 出口
22a~22d プレート
22w1,22w2 壁
31b 供給共通流路(共通流路)
31x 供給孔(連通部)
32b 帰還共通流路(共通流路)
32x 帰還孔(連通部)
33 個別流路
33d ノズル
33x 入口
33y 出口
50 突出片
50a,50x 鉛直線(第1直線)
50b,50y 水平線(第2直線)
50c,50z 曲線
51 第1傾斜部(延在部)
52 第2傾斜部(延在部)
250 突出片(延在部)
350 突出片
351 第1接続部
352 第2接続部
353 延在部
550;650 突出片

Claims (15)

  1. ノズルをそれぞれ含む複数の個別流路と、
    前記複数の個別流路に連通する共通流路と、を備え、
    前記共通流路は、
    液体を貯留する貯留室の出口と前記複数の個別流路それぞれの入口とに連通する供給共通流路と、
    前記複数の個別流路それぞれの出口と前記貯留室の入口とに連通する帰還共通流路と、を含み、
    前記供給共通流路及び前記帰還共通流路は、それぞれ長手方向に延び、かつ、前記長手方向と直交する幅方向に並び、
    前記共通流路のそれぞれに設けられ、前記共通流路を画定しかつ前記幅方向に互いに対向する2つの壁の少なくとも一方から突出した突出片を備え
    前記突出片は、前記共通流路における液体の流れ方向に沿って延びる延在部を有し、
    前記供給共通流路では、前記延在部における前記流れ方向の下流端に、前記複数の個別流路のいずれかの入口が配置されていることを特徴とする、液体吐出ヘッド。
  2. ノズルをそれぞれ含む複数の個別流路と、
    前記複数の個別流路に連通する共通流路と、を備え、
    前記共通流路は、
    液体を貯留する貯留室の出口と前記複数の個別流路それぞれの入口とに連通する供給共通流路と、
    前記複数の個別流路それぞれの出口と前記貯留室の入口とに連通する帰還共通流路と、を含み、
    前記供給共通流路及び前記帰還共通流路は、それぞれ長手方向に延び、かつ、前記長手方向と直交する幅方向に並び、
    前記共通流路のそれぞれに設けられ、前記共通流路を画定しかつ前記幅方向に互いに対向する2つの壁の少なくとも一方から突出した突出片を備え
    前記突出片は、前記共通流路における液体の流れ方向に沿って延びる延在部を有し、
    前記延在部は、前記長手方向に延び、
    前記突出片は、
    前記2つの壁の一方から前記幅方向に延び、前記延在部における前記長手方向の一端に接続する第1接続部と、
    前記2つの壁の他方から前記幅方向に延び、前記延在部における前記長手方向の他端に接続する第2接続部とをさらに有することを特徴とする、液体吐出ヘッド。
  3. 前記延在部は、
    前記2つの壁の一方から、前記共通流路の前記幅方向の中央まで、前記流れ方向の下流に向かって、前記長手方向及び前記幅方向に対して交差する方向に延びる第1傾斜部と、
    前記2つの壁の他方から、前記中央まで、前記流れ方向の下流に向かって、前記長手方向及び前記幅方向に対して交差する方向に延びる第2傾斜部であって、前記中央において前記第1傾斜部と接続する第2傾斜部とを有することを特徴とする、請求項又はに記載の液体吐出ヘッド。
  4. 前記第1傾斜部と、前記第1傾斜部と前記第2傾斜部との接続部分から前記流れ方向の上流に向かって前記長手方向に延びる線分とがなす角度、及び、前記第2傾斜部と前記線分とがなす角度は、共に30°以上60°以下であることを特徴とする、請求項に記載の液体吐出ヘッド。
  5. 前記延在部は、
    前記2つの壁の一方から、前記2つの壁の他方まで、前記流れ方向の下流に向かって、前記長手方向及び前記幅方向に対して交差する方向に延びていることを特徴とする、請求項又はに記載の液体吐出ヘッド。
  6. ノズルをそれぞれ含む複数の個別流路と、
    前記複数の個別流路に連通する共通流路と、を備え、
    前記共通流路は、
    液体を貯留する貯留室の出口と前記複数の個別流路それぞれの入口とに連通する供給共通流路と、
    前記複数の個別流路それぞれの出口と前記貯留室の入口とに連通する帰還共通流路と、を含み、
    前記供給共通流路及び前記帰還共通流路は、それぞれ長手方向に延び、かつ、前記長手方向と直交する幅方向に並び、
    前記共通流路のそれぞれに設けられ、前記共通流路を画定しかつ前記幅方向に互いに対向する2つの壁の少なくとも一方から突出した突出片を備え
    前記突出片は、前記幅方向と直交する断面において、前記共通流路における液体の流れ方向の下流に向かって、前記長手方向及び前記幅方向と直交する高さ方向の長さが漸進的に増加する形状を有し、
    前記供給共通流路における前記貯留室との連通部は、前記供給共通流路に対して、前記高さ方向の一方に位置し、
    前記供給共通流路に設けられた前記突出片の前記断面は、前記高さ方向に延びる第1直線と、前記第1直線における前記高さ方向の一方の端部から、前記流れ方向の上流に向かって、前記長手方向に延びる第2直線と、前記第1直線における前記高さ方向の他方の端部と前記第2直線における前記流れ方向の上流端とを結び、前記高さ方向の他方に膨出した曲線とを含むことを特徴とする、液体吐出ヘッド。
  7. ノズルをそれぞれ含む複数の個別流路と、
    前記複数の個別流路に連通する共通流路と、を備え、
    前記共通流路は、
    液体を貯留する貯留室の出口と前記複数の個別流路それぞれの入口とに連通する供給共通流路と、
    前記複数の個別流路それぞれの出口と前記貯留室の入口とに連通する帰還共通流路と、を含み、
    前記供給共通流路及び前記帰還共通流路は、それぞれ長手方向に延び、かつ、前記長手方向と直交する幅方向に並び、
    前記共通流路のそれぞれに設けられ、前記共通流路を画定しかつ前記幅方向に互いに対向する2つの壁の少なくとも一方から突出した突出片を備え
    前記突出片は、前記幅方向と直交する断面において、前記共通流路における液体の流れ方向の下流に向かって、前記長手方向及び前記幅方向と直交する高さ方向の長さが漸進的に増加する形状を有し、
    前記帰還共通流路における前記貯留室との連通部は、前記帰還共通流路に対して、前記高さ方向の一方に位置し、
    前記帰還共通流路に設けられた前記突出片の前記断面は、前記高さ方向に延びる第1直線と、前記第1直線における前記高さ方向の他方の端部から、前記流れ方向の上流に向かって、前記長手方向に延びる第2直線と、前記第1直線における前記高さ方向の一方の端部と前記第2直線における前記流れ方向の上流端とを結び、前記高さ方向の一方に膨出した曲線とを含むことを特徴とする、液体吐出ヘッド。
  8. 前記突出片は、前記2つの壁の双方から突出し、前記2つの壁を連結することを特徴とする、請求項1~7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  9. 複数の前記突出片が、前記長手方向及び前記幅方向と直交する高さ方向において互いに異なる位置に配置されていることを特徴とする、請求項1~8のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  10. 1つの前記共通流路において、前記長手方向に隣接する2つの前記突出片が、前記高さ方向において互いに異なる位置に配置されていることを特徴とする、請求項9に記載の液体吐出ヘッド。
  11. 前記共通流路における前記貯留室との連通部は、前記共通流路に対して、前記高さ方向の一方に位置し、
    前記複数の突出片は、第1突出片と、前記長手方向において前記第1突出片よりも前記連通部から離れた位置にある第2突出片とを含み、
    前記第1突出片は、前記第2突出片に対して、前記高さ方向の他方に位置することを特徴とする、請求項10に記載の液体吐出ヘッド。
  12. 前記高さ方向に積層された複数のプレートを備え、
    前記共通流路が、前記複数のプレートに亘って形成されており、
    前記複数の突出片が、前記複数のプレートに分散して形成されていることを特徴とする、請求項9~11のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  13. 前記複数の突出片は、それぞれ、前記複数のプレートの1つにハーフエッチングで形成されていることを特徴とする、請求項12に記載の液体吐出ヘッド。
  14. 前記幅方向に隣接する2つの前記共通流路において、前記突出片の前記長手方向の位置が互いに異なることを特徴とする、請求項1~13のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  15. 前記幅方向に隣接する2つの前記共通流路において、前記突出片の前記長手方向の位置が互いに同じであることを特徴とする、請求項1~13のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
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