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技術 液体吐出ヘッド

出願人 ブラザー工業株式会社
発明者 平井啓太小出祥平杉浦啓太片山寛
出願日 2019年4月1日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-069606
公開日 2020年10月15日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-168739
状態 未査定
技術分野 インクジェット(インク供給、その他) インクジェット(粒子形成、飛翔制御)
主要キーワード 帰還口 バッファー空間 各断面積 帰還配管 バイパス路側 流路形成体 容積変更 テーパ形
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年10月15日)のものです。
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図面 (9)

課題

液体含有物沈殿を低減できる液体吐出ヘッドを提供する。

解決手段

液体吐出ヘッド20は、液体をノズル21から吐出させる吐出圧力が付与され、配列方向に配列される複数の圧力室28と、前記配列方向に延び、複数の前記圧力室28に連通し、外部から前記液体が流入する供給口22aが設けられた供給マニホールド22と、前記供給マニホールド22の下方に設けられ、前記配列方向に延び、複数の前記圧力室28に連通し、外部へ前記液体が流出する帰還口23aが設けられ、第1形成部材80により形成された帰還マニホールド23と、前記供給マニホールド22と前記帰還マニホールド23とを接続するバイパス路24と、を備えている。前記第1形成部材80は、前記帰還マニホールド23の天面を形成する第1天面部87と、前記第1天面部87から下方へ突出し且つ下端に前記バイパス路24が開口する第1凸部86と、を有している。

概要

背景

従来の液体吐出ヘッドとして、特許文献1の液体吐出ヘッドでは、供給チューブを介してインクタンクから共通供給路本流に供給されたインクは、共通供給路支流及び供給路を通じて圧力室充填される。そして、インクの一部はノズルから吐出され、他のインクは、排出路共通排出路支流共通排出路本流及び循環チューブをこの順で流通して、インクタンクに戻される。

この共通供給路支流は共通排出路支流上に積層されており、これらは各端部において互いに接続されている。これにより、共通供給路支流から供給路に供給されなかったインクは、共通供給路支流から共通排出路支流へ流れ、共通排出路支流において排出路から排出されたインクと合流し、共通排出路本流へ送られる。

概要

液体含有物沈殿を低減できる液体吐出ヘッドを提供する。液体吐出ヘッド20は、液体をノズル21から吐出させる吐出圧力が付与され、配列方向に配列される複数の圧力室28と、前記配列方向に延び、複数の前記圧力室28に連通し、外部から前記液体が流入する供給口22aが設けられた供給マニホールド22と、前記供給マニホールド22の下方に設けられ、前記配列方向に延び、複数の前記圧力室28に連通し、外部へ前記液体が流出する帰還口23aが設けられ、第1形成部材80により形成された帰還マニホールド23と、前記供給マニホールド22と前記帰還マニホールド23とを接続するバイパス路24と、を備えている。前記第1形成部材80は、前記帰還マニホールド23の天面を形成する第1天面部87と、前記第1天面部87から下方へ突出し且つ下端に前記バイパス路24が開口する第1凸部86と、を有している。

目的

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、液体の含有物の沈殿を低減することができる液体吐出ヘッドを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

液体ノズルから吐出させる吐出圧力が付与され、配列方向に配列される複数の圧力室と、前記配列方向に延び、複数の前記圧力室に連通し、外部から前記液体が流入する供給口が設けられた供給マニホールドと、前記供給マニホールドの下方に設けられ、前記配列方向に延び、複数の前記圧力室に連通し、外部へ前記液体が流出する帰還口が設けられ、第1形成部材により形成された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を接続するバイパス路と、を備え、前記第1形成部材は、前記帰還マニホールドの天面を形成する第1天面部と、前記第1天面部から下方へ突出し且つ下端に前記バイパス路が開口する第1凸部と、を有している、液体吐出ヘッド

請求項2

前記第1形成部材は、第1天面プレートを含み、前記第1天面プレートは、第1上面部、前記第1上面部の反対側の第1下面部、前記第1下面部から前記第1天面部に上方へ窪む第1凹部、及び、前記第1下面部と前記第1天面部との間の段差によって形成される前記第1凸部を有している、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。

請求項3

前記バイパス路は、前記第1上面部と前記第1下面部との間で前記第1天面プレートを貫通している、請求項2に記載の液体吐出ヘッド。

請求項4

前記第1凹部は、前記第1凸部と前記帰還口との間に亘っている、請求項2又は3に記載の液体吐出ヘッド。

請求項5

前記第1形成部材は、前記第1天面部に対向する第1底面部を有し、前記圧力室及び前記帰還マニホールドに連通し、前記第1底面部に開口し、前記圧力室よりも断面積が小さい絞り路を備えている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。

請求項6

前記供給マニホールドを形成する第2形成部材は、前記供給マニホールドの底面を形成し、前記バイパス路が開口する第2底面部と、前記第2底面部に対向する第2天面部と、前記バイパス路の開口に対向し、前記第2天面部から下方へ突出する第2凸部と、を有している、請求項1〜5のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。

請求項7

前記第1凸部の突出寸法は、前記第2凸部の突出寸法より小さい、請求項6に記載の液体吐出ヘッド。

請求項8

前記配列方向において、前記第1凸部の寸法は前記第2凸部の寸法より大きい、請求項6又は7に記載の液体吐出ヘッド。

請求項9

前記第2形成部材は、第2天面プレートを含み、前記第2天面プレートは、第2上面部、前記第2上面部の反対側の第2下面部、前記第2下面部から前記第2天面部に上方へ窪む第2凹部、及び、前記第2下面部と前記第2天面部との間の段差によって形成される前記第2凸部を有している、請求項6〜8のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。

請求項10

前記第1形成部材は、前記第1天面部に対向し、前記バイパス路が開口する第1底面部と、前記バイパス路の開口に対向し、前記第1底面部から上方へ突出する第3凸部と、を有する、請求項6〜9のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。

請求項11

前記圧力室と共に前記配列方向に配列されるダミー室を備え、前記帰還マニホールドには前記ダミー室に連通する第1開口が設けられ、前記供給マニホールドには前記ダミー室に連通する第2開口が設けられ、前記第2凸部は、前記配列方向において前記第2開口よりも前記バイパス路側に設けられ、前記第3凸部は、前記配列方向において前記第1開口よりも前記バイパス路側に設けられている、請求項10に記載の液体吐出ヘッド。

請求項12

前記帰還マニホールドは、前記帰還口に向かって縮径している、請求項1〜11のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。

請求項13

前記供給マニホールドは、前記供給口に向かって縮径している、請求項1〜12のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。

技術分野

0001

本発明は、液体吐出ヘッドに関する。

背景技術

0002

従来の液体吐出ヘッドとして、特許文献1の液体吐出ヘッドでは、供給チューブを介してインクタンクから共通供給路本流に供給されたインクは、共通供給路支流及び供給路を通じて圧力室充填される。そして、インクの一部はノズルから吐出され、他のインクは、排出路共通排出路支流共通排出路本流及び循環チューブをこの順で流通して、インクタンクに戻される。

0003

この共通供給路支流は共通排出路支流上に積層されており、これらは各端部において互いに接続されている。これにより、共通供給路支流から供給路に供給されなかったインクは、共通供給路支流から共通排出路支流へ流れ、共通排出路支流において排出路から排出されたインクと合流し、共通排出路本流へ送られる。

先行技術

0004

特開2008−290292号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上記特許文献1の液体吐出ヘッドでは、インクが共通供給路支流からその下方の共通排出路支流へ折り返している。このため、共通排出支流における角部に、インクに含まれる含有物沈殿し易い。

0006

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、液体の含有物の沈殿を低減することができる液体吐出ヘッドを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0007

本発明のある態様に係る液体吐出ヘッドは、液体をノズルから吐出させる吐出圧力が付与され、配列方向に配列される複数の圧力室と、前記配列方向に延び、複数の前記圧力室に連通し、外部から前記液体が流入する供給口が設けられた供給マニホールドと、前記供給マニホールドの下方に設けられ、前記配列方向に延び、複数の前記圧力室に連通し、外部へ前記液体が流出する帰還口が設けられ、第1形成部材により形成された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を接続するバイパス路と、を備え、前記第1形成部材は、前記帰還マニホールドの天面を形成する第1天面部と、前記第1天面部から下方へ突出し且つ下端に前記バイパス路が開口する第1凸部と、を有している。

0008

この構成によれば、第1凸部の下端に設けられたバイパス路の開口から、液体が帰還マニホールドに流入する。この流入部において第1凸部によって帰還マニホールドの断面積が狭められているため、帰還マニホールドに流入した液体は流速が速められる。これにより、バイパス路から流入した液体の含有物が沈殿し易い帰還マニホールドにおいても、液体が拡散されて、液体の含有物の沈殿を低減することができる。

発明の効果

0009

本発明は、以上に説明した構成を有し、液体の含有物の沈殿を低減することができる液体吐出ヘッドを提供することができるという効果を奏する。

0010

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

図面の簡単な説明

0011

本発明の実施の形態1に係る液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置を概略的に示す図である。
図1の液体吐出ヘッドを配列方向に直交する断面で切断した断面図である。
図1の液体吐出ヘッドを幅方向に直交する断面で切断した断面図である。
図1の液体吐出ヘッドにおいて、積層方向に沿って上側から視た、各マニホールド、各絞り路、各連通孔及び圧力室の位置関係を示す図である。
本発明の変形例1に係る液体吐出ヘッドにおいて、積層方向に沿って上側から視た、各マニホールド、各絞り路、各連通孔及び圧力室の位置関係を示す図である。
本発明の実施の形態2に係る液体吐出ヘッドを幅方向に直交する断面で切断した断面図である。
図6の液体吐出ヘッドにおいて、積層方向に沿って上側から視た、各マニホールド、各絞り路、各連通孔及びダミー室の位置関係を示す図である。
本発明の変形例3に係る液体吐出ヘッドにおいて、積層方向に沿って上側から視た、各マニホールド、各絞り路、各連通孔及び圧力室の位置関係を示す図である。

実施例

0012

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。

0013

(実施の形態1)
<液体吐出装置の構成>
本発明の実施の形態1に係る液体吐出ヘッド(以下、「ヘッド」と称する。)20を備える液体吐出装置10は、液体を吐出する装置である。以下では、液体吐出装置10を、インク等の液体をインクジェットプリンタに適用した例について説明するが、液体吐出装置10はこれに限定されない。

0014

液体吐出装置10は、図1に示すように、ラインヘッド方式が採用され、プラテン11、搬送部、ヘッドユニット16、貯留タンク12及び制御部13を備えている。但し、液体吐出装置10はラインヘッド方式に限定されず、例えば、シリアルヘッド方式等の他の方式も採用し得る。

0015

プラテン11は、平板部材であり、上面に用紙14が配置され、その用紙14とヘッドユニット16との距離を決める。なお、プラテン11よりもヘッドユニット16側を上側と称し、その反対側を下側と称するが、液体吐出装置10の配置はこれに限定されない。

0016

搬送部は、例えば、2つの搬送ローラ15、及び、搬送モータ(図示せず)を有する。2つの搬送ローラ15は、搬送方向にプラテン11を互いの間に挟み、平行に配置されており、搬送モータに連結されている。この搬送モータが駆動されると、搬送ローラ15が回転し、プラテン11上の用紙14が搬送方向に搬送される。

0017

ヘッドユニット16は、用紙14が搬送される方向(搬送方向)に直交する方向(直交方向)における用紙14の長さ以上の長さを有している。ヘッドユニット16には、複数のヘッド20が設けられている。

0018

ヘッド20は、流路形成体容積変更部の積層体を有している。流路形成体は、内部に液体流路が形成され、下面(吐出面40a)に複数のノズル孔21aが開口している。容積変更部は、駆動されて、液体流路の容積を変更する。このとき、ノズル孔21aでは、メニスカス振動し、液体が吐出される。なお、ヘッド20の詳細に関しては後述する。

0019

貯留タンク12は、インクの種類ごとに設けられている。例えば、4つの貯留タンク12には、ブラックイエローシアンマゼンタのインクがそれぞれ貯留されている。この貯留タンク12のインクは、対応するノズル孔21aに供給される。

0020

制御部13は、CPU等の演算部、RAM及びROM等の記憶部、及び、ASIC等の駆動部を備えている。制御部13では、CPUが、各種要求及びセンサ検出信号を受けて、RAMに各種データを記憶させると共に、ROMに記憶されたプログラムに基づいて各種の実行指令をASICへ出力する。ASICは、この指令に基づいて、各ドライバICを制御し対応する動作を実行する。これにより、搬送モータ及び容積変更部が駆動される。

0021

例えば、制御部13は、ヘッドユニット16の吐出動作、及び、用紙14の搬送動作等を実行する。吐出動作では、ヘッドユニット16のノズル孔21aからインクが吐出される。また、搬送動作では、用紙14が搬送方向に所定量毎搬送される。吐出動作と共に搬送動作が実行されて、印刷処理が進む。

0022

<ヘッドの構成>
ヘッド20は、上述のように、流路形成体及び容積変更部を備えている。図2図4に示すように、流路形成体は複数のプレートの積層体であり、容積変更部は振動板55及び圧電素子60を有している。

0023

複数のプレートは、ノズルプレート40、第1流路プレート41、第2流路プレート42、第3流路プレート43、第4流路プレート、第5流路プレート45、第6流路プレート46、第7流路プレート47、第8流路プレート48、第9流路プレート49、第10流路プレート50、第11流路プレート51、第12流路プレート52、第13流路プレート53及び第14流路プレート54を含んでいる。これらのプレートは、この順で積層方向に積層されている。

0024

各プレートには、大小様々な孔及び溝がエッチング等により形成されている。各プレートが積層された流路形成体の内部では孔及び溝が組み合わされて、例えば、複数のノズル21、複数の個別流路、供給マニホールド22及び帰還マニホールド23が液体流路として形成されている。供給マニホールド22及び帰還マニホールド23は、バイパス路24により接続されている。この供給マニホールド22、帰還マニホールド23及びバイパス路24の詳細については、後述する。

0025

複数のノズル21は、ノズルプレート40を積層方向に貫通し形成されている。ノズルプレート40の吐出面40aには、ノズル21の先端(ノズル孔21a)が配列方向に並んでノズル列を形成している。

0026

なお、配列方向は、積層方向に直交した方向であって、直交方向に沿っていてもよいし、直交方向に傾斜していてもよい。配列方向の一方側を第1側と称し、他方側を第2側と称する。また、配列方向及び積層方向に直交する方向を幅方向と称する。

0027

複数の個別流路は、供給マニホールド22及び帰還マニホールド23にそれぞれ接続されている。個別流路は、上流端が供給マニホールド22に接続され、下流端が帰還マニホールド23に接続されており、この間においてノズル21の基端に接続されている。個別流路は、第1連通孔25、供給絞り路26、第2連通孔27、圧力室28、ディセンダ29、帰還絞り路30及び第3連通孔31を有し、これらはこの順で接続されている。

0028

第1連通孔25は、その下端が供給マニホールド22の第2天面の第2開口22cに接続し、供給マニホールド22から積層方向の上方に延び、第12流路プレート52における上側部分を積層方向に貫通している。第1連通孔25は、幅方向における供給マニホールド22の中央よりも一方側に配置されている。積層方向に直交する第1連通孔25の断面積は、配列方向に直交する供給マニホールド22の断面積よりも小さい。

0029

供給絞り路26は、その一端が第1連通孔25の上端に接続し、幅方向の他方側及び配列方向の第2側へ斜めに延びている。供給絞り路26は、第13流路プレート53の下面から窪んだ溝により形成されている。延伸方向に直交する供給絞り路26の断面積は、積層方向に直交する第1連通孔25の断面積よりも小さい。

0030

第2連通孔27は、その下端が供給絞り路26の他端に接続し、供給絞り路26から積層方向の上方に延び、第13流路プレート53における上側部分を積層方向に貫通している。第2連通孔27は、幅方向における供給マニホールド22の中央よりも他方側に配置され、配列方向において第1連通孔25よりも第2側に配置されている。積層方向に直交する第2連通孔27の断面積は、幅方向に直交する供給絞り路26の断面積よりも大きい。

0031

圧力室28は、その一端が第2連通孔27の上端に接続し、幅方向に延びている。圧力室28は、第14流路プレート54を積層方向に貫通して形成されている。幅方向に直交する圧力室28の断面積は、積層方向に直交する第2連通孔27の断面積よりも大きい。

0032

ディセンダ29は、第1流路プレート41〜第13流路プレート53を積層方向に貫通し、幅方向において供給マニホールド22及び帰還マニホールド23よりも他方側に配置されている。ディセンダ29は、その上端が圧力室28の他端に接続され、下端がノズル21に接続されている。例えば、ノズル21は、積層方向においてディセンダ29に重なり、積層方向に直交する方向においてディセンダ29の中央に配置されている。

0033

ディセンダ29の断面積は、積層方向に一定であってもよいし、変化してもよい。例えば、ディセンダ29の上部(例えば、第12流路プレート52〜第13流路プレート53におけるディセンダ29の形成範囲)においては上端に近づくほど断面積が縮小していてもよい。

0034

帰還絞り路30は、その一端がディセンダ29の下端に接続し、ディセンダ29から幅方向の一方側及び配列方向の第1側へ斜めに延びている。帰還絞り路30は、第1流路プレート41の下面から窪んだ溝により形成されている。延伸方向に直交する帰還絞り路30の断面積は、積層方向に直交するディセンダ29の断面積よりも小さい。

0035

第3連通孔31は、その下端が帰還絞り路30の他端に接続し、帰還絞り路30から積層方向の上方に延び、第1流路プレート41における上側部分を積層方向に貫通している。第3連通孔31は、その上端が帰還マニホールド23の第1底面の第1開口23cに接続されている。第3連通孔31は、幅方向における帰還マニホールド23の中央よりも他方側に配置され、配列方向においてディセンダ29、第1連通孔25及び第2連通孔27よりも第1側に配置されている。積層方向に直交する第3連通孔31の断面積は、帰還絞り路30の断面積よりも大きい。

0036

振動板55は、第14流路プレート54の上に積層されており、圧力室28の上端開口を覆っている。なお、振動板55は、第14流路プレート54と一体的に形成されていてもよい。この場合、圧力室28は積層方向に第14流路プレート54の下面から窪んで形成される。この第14流路プレート54において圧力室28よりも上側部分が振動板55として機能する。

0037

圧電素子60は共通電極61、圧電層62及び個別電極63を含み、これらはこの順で配置されている。共通電極61は、絶縁膜56を介して振動板55の全面を覆っている。圧電層62は、圧力室28毎に設けられ、圧力室28に重なるように共通電極61上に配置されている。個別電極63は、圧力室28毎に設けられ、圧電層62上に配置されている。このとき、1つの個別電極63、共通電極61及び両電極で挟まれた部分の圧電層62(活性部)により、1つの圧電素子60が構成される。

0038

個別電極63は、ドライバICに電気的に接続されている。このドライバICは、制御部13(図1)から制御信号を受けて、駆動信号(電圧信号)を生成し、個別電極63に印加する。これに対し、共通電極61は、常にグランド電位に保持されている。

0039

駆動信号に応じて、圧電層62の活性部が、2つの電極61、63と共に面方向に伸縮する。これに応じて、振動板55が協働して変形し、圧力室28の容積を増減する方向に変化する。これにより、圧力室28に、液体をノズル21から吐出させる吐出圧力が付与される。

0040

<供給マニホールド、帰還マニホールド及びバイパス路の構成>
供給マニホールド22及び帰還マニホールド23は、配列方向に長く延び、複数の個別流路に接続されている。供給マニホールド22は、帰還マニホールド23の上に積層されている。これにより、積層方向において、供給マニホールド22と帰還マニホールド23とが互いに重なって配置されている。これによれば、積層方向に直交する方向において液体吐出ヘッド20の小型化を図ることができる。

0041

供給マニホールド22の配列方向に直交する断面積、及び、帰還マニホールド23の配列方向に直交する断面積は、互いに等しい。例えば、供給マニホールド22及び帰還マニホールド23は、互いに等しいサイズ及び形状を有していてもよい。この場合、供給マニホールド22及び帰還マニホールド23は、幅方向及び積層方向における各寸法が互いに等しくてもよい。

0042

供給マニホールド22は、第8流路プレート48〜第11流路プレート51を積層方向に貫通した貫通孔、及び、第12流路プレート52の下面から窪んだ窪みが積層方向に重なって形成されている。このため、供給マニホールド22の下端は第7流路プレート47に覆われ、上端は第12流路プレート52における上側部分に覆われている。

0043

これにより、第7流路プレート47〜第12流路プレート52が、供給マニホールド22を形成する第2形成部材70として用いられる。このうち、第8流路プレート48〜第12流路プレート52により第2側面部71が形成される。第2側面部71は、供給マニホールド22の側面を形成し、例えば、積層方向に平行である。

0044

この第7流路プレート47は、積層方向に交差(例えば、直交)する一対の面を有している。この一対の面のうちの上側の面に、第2底面部72が設けられる。第2底面部72は、供給マニホールド22の下端を覆って、供給マニホールド22の底面を形成している。

0045

第12流路プレート52は、第2天面プレートであり、積層方向に交差(例えば、直交)する一対の面を有している。この一対の面のうちの上側の面に第2上面部77であり、下側の面が第2下面部73である。第2下面部73は、供給マニホールド22の上端を覆って、供給マニホールド22の天面を形成している。

0046

第12流路プレート52には、第2凹部74及び第2凸部75が設けられている。第2凹部74及び第2凸部75は幅方向において供給マニホールド22の全長に亘って形成されている。

0047

第2凹部74は、第2下面部73から第2天面部76へ上方に窪んでおり、配列方向に延びている。配列方向において第2凹部74の第1側の端は第1側の第2側面部71よりも第2側にあり、第2凹部74の第2側の端は第2側の第2側面部71よりも第1側にある。このため、第2下面部73及び第2天面部76が、供給マニホールド22の上端を覆い、供給マニホールド22の天面を形成している。

0048

第2凸部75は、第2凹部74と第1側の第2側面部71との間において、第2下面部73と第2天面部76との間の段差により形成されている。第2下面部73は、第2天面部76よりも下方にあり、例えば、第2下面部73に対して平行に設けられている。このため、第2凸部75は、第2天面部76から第2下面部73に下方へ突出している。また、第2凸部75は、供給マニホールド22において配列方向の第1側の上側角に配され、第1側の第2側面部71から第2側に突出している。

0049

また、供給マニホールド22は供給口22aを有している。供給口22aは、供給マニホールド22の天面において配列方向の第2側の端であって、幅方向の中央に配されている。供給口22aは供給路22bに接続されている。供給路22bは、供給口22aから上方へ延び、第12流路プレート52〜第14流路プレート54を貫通している。

0050

帰還マニホールド23は、第2流路プレート42〜第5流路プレート45を積層方向に貫通した貫通孔、及び、第6流路プレート46の下面から窪んだ窪みが積層方向に重なって形成されている。このため、帰還マニホールド23の下端は第1流路プレート41に覆われ、上端は第6流路プレート46における上側部分に覆われている。

0051

これにより、第1流路プレート41〜第6流路プレート46が、帰還マニホールド23を形成する第1形成部材80として用いられる。このうち、第2流路プレート42〜第6流路プレート46により第1側面部81が形成される。第1側面部81は、供給マニホールド22の側面を形成し、例えば、積層方向に平行である。

0052

この第1流路プレート41は、積層方向に交差(例えば、直交)する一対の面を有している。この一対の面のうち上側の面により第1底面部82が形成される。第1底面部82は、帰還マニホールド23の下端を覆って、帰還マニホールド23の底面を形成している。

0053

第6流路プレート46は、第1天面プレートであり、積層方向に交差(例えば、直交)する一対の面を有している。この一対の面のうち上側の面が第1上面部83であって、下側の面が第1下面部84である。

0054

第6流路プレート46には、第1凹部85及び第1凸部86が設けられている。第1凹部85及び第1凸部86は幅方向において供給マニホールド22の全長に亘って形成されている。

0055

第1凹部85は、第1下面部84から第1天面部87へ上方に窪んでおり、配列方向に延びている。配列方向において第1凹部85の第1側の端は第1側の第1側面部81よりも第2側にあり、第1凹部85の第2側の端は第2側の第1側面部81に設けられている。このため、第1下面部84及び第1天面部87が、帰還マニホールド23の上端を覆い、帰還マニホールド23の天面を形成している。

0056

第1凸部86は、第1凹部85と第1側の第1側面部81との間において、第1下面部84と第1天面部87との間の段差により形成されている。第1下面部84は、第1天面部87よりも下方にあり、例えば、第1下面部84に対して平行に設けられている。このため、第1凸部86は第1天面部87から第1下面部84に下方へ突出し、第1下面部84は第1凸部86の下端となる。

0057

また、第1凸部86は、帰還マニホールド23において配列方向の第1側の上側角に配され、第1側の第1側面から第2側に突出している。さらに、第1凸部86は、第2凸部75の下方において、積層方向において第2凸部75と重なるように配されている。

0058

帰還マニホールド23は帰還口23aを有している。帰還口23aは、帰還マニホールド23の天面において配列方向の第2側の端で、幅方向の中央に配されている。帰還口23aは帰還路23bに接続されている。帰還路23bは、帰還口23aから上方へ延び、第6流路プレート46〜第14流路プレート54を貫通している。

0059

配列方向において、帰還マニホールド23は供給マニホールド22よりも長く、これらは第1側の端が互いに積層方向において重なるように配置されている。このため、帰還口23aは供給口22aよりも第2側に設けられている。

0060

配列方向において、第1凹部85は、第2凹部74よりも長く、第1凸部86と帰還口23aとの間に亘って延びている。また、第1凸部86の寸法w1は第2凸部75の寸法w2よりも長い。また、積層方向において、第1凹部85は第2凹部74よりも浅く、第1凸部86の突出寸法h1は第2凸部75の突出寸法h2よりも小さい。

0061

バイパス路24は、その上端が供給マニホールド22に接続され、下端が帰還マニホールド23に接続されている。バイパス路24は、積層方向に延びて、第6流路プレート46及び第7流路プレート47を貫通している。このため、積層方向において、バイパス路24の長さは、第6流路プレート46の長さ(板厚)と第7流路プレート47の長さ(板厚)との合計になる。

0062

バイパス路24は、幅方向において供給マニホールド22及び帰還マニホールド23の中央に配置されている。積層方向に直交するバイパス路24の断面積は、配列方向に直交する供給マニホールド22及び帰還マニホールド23の各断面積よりも小さい。

0063

バイパス路24の上端は第2底面部72に開口し、この上端開口は、供給マニホールド22において第1連通孔25よりも第1側であって、例えば、第2底面部72と第1側の第2側面との角に配置されている。この上端開口は第2凸部75に対向している。

0064

バイパス路24は第1凸部86を貫通し、バイパス路24の下端は第1下面部84に開口している。この下端開口は、配列方向における寸法が第1凸部86の寸法w1よりも短い。バイパス路24の下端開口は、帰還マニホールド23において第3連通孔31よりも第1側であって、例えば、第1下面部84と第1側の第1側面との角に配置されている。

0065

この供給マニホールド22と帰還マニホールド23との間には、バッファー空間32が配置されている。バッファー空間32は、バイパス路24よりも第2側において、第7流路プレート47の下面から窪んだ窪みにより形成されている。このため、積層方向において、供給マニホールド22とバッファー空間32とは第7流路プレート47の上側部分を介して隣接し、帰還マニホールド23とバッファー空間32とは第6流路プレート46の上側部分を介して隣接している。

0066

このように、供給マニホールド22と帰還マニホールド23との間に、バッファー空間32が挟まれている。これにより、供給マニホールド22における液体の圧力及び帰還マニホールド23における液体の圧力が互いに作用することを低減することができる。

0067

<液体の流れ>
例えば、供給路22bに供給配管によりサブタンクが接続され、帰還路23bに帰還配管によりサブタンクが接続される。サブタンクは、例えば、ヘッド20上に配置されており、貯留タンク12に接続され、貯留タンク12から液体が供給されている。

0068

この供給配管に配置された加圧ポンプ、及び、帰還配管に配置された負圧ポンプを駆動する。これにより、液体は、サブタンクから供給配管を通り、供給路22bから供給口22aを介して供給マニホールド22に流入し、配列方向に供給マニホールド22を流れる。

0069

この間に液体の一部は個別流路に流入する。ここで、液体は、供給マニホールド22から第1連通孔25を介して供給絞り路26に流入し、供給絞り路26を幅方向に流れ、供給絞り路26から第2連通孔27を介して圧力室28に流入し、圧力室28を幅方向に流れる。そして、液体は、ディセンダ29を上端から下端へ積層方向に流れ、ノズル21に流入する。ここで、圧電素子60によって圧力室28に吐出圧力が付与されると、液体はノズル孔21aから吐出される。

0070

吐出されなかった液体は、帰還絞り路30を幅方向に流れ、第3連通孔31を介して帰還マニホールド23に流入する。そして、液体は帰還マニホールド23を配列方向に流れる。

0071

また、個別流路に流入しなかった液体は、供給マニホールド22を第2側から第1側へ流れ、第1側の端のバイパス路24に流入し、さらにバイパス路24から帰還マニホールド23に流入する。このバイパス路24を流通した液体は、帰還マニホールド23を第1側から第2側へ流れる間に、個別流路を流れ吐出されずに帰還マニホールド23に流入した液体と合流する。そして、液体は、帰還口23aから帰還路23bを介して排出され、帰還配管を通りサブタンクへ戻る。これにより、ノズル孔21aから吐出されなかった液体は、サブタンクと個別流路との間、又は、サブタンクとバイパス路24との間を循環する。

0072

<作用及び効果>
上記ヘッド20は、供給マニホールド22、帰還マニホールド23及びバイパス路24を備えている。供給マニホールド22は、配列方向に延び、複数の圧力室28に連通し、外部から液体が流入する供給口22aが設けられている。帰還マニホールド23は、供給マニホールド22の下方に設けられ、配列方向に延び、複数の圧力室28に連通し、外部へ液体が流出する帰還口23aが設けられ、第1形成部材80により形成されている。バイパス路24は、供給マニホールド22と帰還マニホールド23とを接続している。第1形成部材80は、帰還マニホールド23の天面を形成する第1天面部87と、第1天面部87から下方へ突出し且つ下端にバイパス路24が開口する第1凸部86と、を有している。

0073

この構成によれば、液体は、バイパス路24の下端開口から帰還マニホールド23に流入する。この下端開口は、第1凸部86の下端(第1下面部84)に設けられている。このため、下端開口に対向する部分では、第1凸部86により断面積が縮小されていることにより、液体の流速が速められている。よって、バイパス路24から流入し含有物が沈殿し易い帰還マニホールド23においても、液体が拡散されて、液体の含有物の沈殿を低減することができる。

0074

上記ヘッド20では、第1形成部材80は、第1天面プレート(第6流路プレート46)を含む。第1天面プレートは、第1上面部83、第1上面部83の反対側の第1下面部84、第1下面部84から第1天面部87に上方へ窪む第1凹部85、及び、第1下面部84と第1天面部87との間の段差によって形成される第1凸部86を有している。

0075

この構成によれば、第1凹部85により帰還マニホールド23の断面積が拡がり、ここを流れる液体の圧力損失を低減することができる。また、第1凹部85によって1枚の第1天面プレートに第1天面部87及び第1凸部86を形成することができる。このため、これらを形成するための部品点数を増やさずにすみ、コストの上昇を抑制することができる。

0076

上記ヘッド20では、バイパス路24は、第1上面部83と第1下面部84との間で第1天面プレートを貫通している。

0077

仮に第1凹部85をエッチングにより形成し、この第1凹部85の第1天面部87と第1上面部83との間において第1天面プレートにバイパス路24を貫通させる。この場合、エッチングにより第1凹部85の深さを調整することが難しいため、第1天面部87と第1上面部83との間の寸法が一定でなく、バイパス路24の長さが変化してしまう。このバイパス路24の長さに、バイパス路24における液体の流れ抵抗が依存するため、抵抗がばらついてしまう。

0078

これに対し、第1上面部83と第1下面部84との間は第1天面プレートの板厚に相当する。このため、これに相当するバイパス路24の長さが一定に揃い、バイパス路24を流れる液体の圧力損失を一定に調整し易い。

0079

上記ヘッド20では、第1凹部85は、第1凸部86と帰還口23aとの間に亘っている。この構成によれば、帰還マニホールド23において第1凸部86と帰還口23aとの間に突出物がない。このため、気泡は、第1凸部86の第1下面部84におけるバイパス路24の下端開口から流入し、第1下面部84から第1凹部85の第1天面部87に沿って帰還口23aに向かう。この際、気泡が突出物により進行が妨げられず、帰還口23aに排出され易い。

0080

上記ヘッド20では、第1形成部材80は、第1天面部87に対向する第1底面部82を有している。また、ヘッド20は、圧力室28及び帰還マニホールド23に連通し、第1底面部82に開口し、圧力室28よりも断面積が小さい絞り路(帰還絞り路30)を備えている。

0081

この構成によれば、供給マニホールド22から個別流路に流入し、ノズル21から吐出されなかった液体は、帰還絞り路30を通り第3連通孔31を介して帰還マニホールド23に流入する。この際、第3連通孔31は第1底面部82に設けられるため、第3連通孔31から流入した液体の流れは第1底面部82に沈降する含有物を拡散する。これにより、含有物の沈殿を低減することができる。

0082

上記ヘッド20では、供給マニホールド22を形成する第2形成部材70は、第2底面部72、第2天面部76及び第2凸部75を有している。第2底面部72は、供給マニホールド22の底面を形成し、バイパス路24が開口する。第2天面部76は、第2底面部72に対向している。第2凸部75は、バイパス路24の上端開口に対向し、第2天面部76から下方へ突出している。

0083

この構成によれば、バイパス路24の上端開口に対向する領域において、供給マニホールド22の断面積が第2凸部75により縮小され、流速が速められている。このため、この領域を通って上端開口からバイパス路24に流入する流速が速くなる。この速い流れは、バイパス路24から帰還マニホールド23に流入し、含有物を拡散し含有物の沈殿が防止すると共に、気泡を押し流し気泡の排出を促進する。

0084

上記ヘッド20では、第1凸部86の突出寸法h1は、第2凸部75の突出寸法h2より小さい。この構成によれば、第1凸部86が低いことにより、第1凹部85が浅くなる。仮に第1凹部85が深いと、第1凹部の角に気泡が溜まりやすい。これに対し、浅い第1凹部85には気泡が滞留し難くなる。このため、気泡が帰還マニホールド23から排出され易くなる。

0085

また、第2凸部75が高いことにより、第2凹部74が深くなり、気泡が供給マニホールド22において第2凹部74に滞留し易くなる。このように、気泡が第2凹部74に留まることにより、第2凹部74よりも下流側へ流れる気泡を減少させることができる。よって、この下流側にあるノズル21に気泡が侵入することを抑制し、気泡による吐出不良を低減することができる。

0086

上記ヘッド20では、配列方向において、第1凸部86の寸法w1は第2凸部75の寸法w2より大きい。この構成によれば、第1凸部86により帰還マニホールド23における断面積が小さい部分が広いため、流速が速い領域が広く、液体の含有物の沈殿をより低減することができる。

0087

上記ヘッド20では、第2形成部材70は、第2天面プレート(第12流路プレート52)を含む。第2天面プレートは、第2上面部77、第2上面部77の反対側の第2下面部73、第2凹部74及び第2凸部75を有している。第2凹部74は、第2下面部73から第2天面部76に上方へ窪んでいる。第2凸部75は、第2下面部73と第2天面部76との間の段差によって形成されている。

0088

この構成によれば、第2凹部74により供給マニホールド22の断面積が拡がり、ここを流れる液体の圧力損失を低減することができる。また、第2凹部74によって1枚の第2天面プレートに第2天面及び第2凸部75を形成することができ、部品点数を増やさず、コストの上昇を抑制することができる。

0089

<変形例1>
変形例1に係るヘッド20では、図5に示すように、帰還マニホールド123は配列方向において帰還口23aに向かって縮径している。帰還マニホールド123は、配列方向において第1直管部123c及び第1縮径部123dを有している。

0090

第1直管部123cは、配列方向において複数の個別流路が形成されている形成範囲fに設けられ、配列方向において断面積が一定である。第1縮径部123dは、形成範囲fよりも帰還口23a側に設けられ、配列方向において帰還口23aに向かって断面積が小さくなる。図5の例では、第1縮径部123dは、積層方向の寸法が一定であって、幅方向の寸法が帰還口23aに向かって小さくなっている。

0091

このように、第1縮径部123dの断面積が帰還口23aに近づくほど小さくなるに伴い、流速が増す。このため、気泡を帰還マニホールド23から帰還口23aへ効率よく排出することができる。

0092

また、第1縮径部123dの周囲を取り囲む第1形成部材180の第1側面部181は、帰還口23aに向かって先細りになるテーパ形状である。このようなテーパ形状の斜面181aに沿って気泡は移動するため、気泡は滞留することなく、円滑に帰還口23aへ排出される。しかも、帰還マニホールド123の第2側において窪んだ角部が設けられないため、この角部に気泡が滞留することがなく、気泡の排出が促される。

0093

<変形例2>
変形例2に係るヘッド20では、図5に示すように、供給マニホールド122は配列方向において供給口22aに向かって縮径している。供給マニホールド122は、配列方向において第2直管部122c及び第2縮径部122dを有している。

0094

第2直管部122cは、配列方向において個別流路の形成範囲fに設けられ、配列方向において断面積が一定である。第2縮径部122dは、形成範囲fよりも供給口22a側に設けられ、配列方向において供給口22aに向かって断面積が小さくなる。図5の例では、第2縮径部122dは、積層方向の寸法が一定であって、幅方向の寸法が供給口22aに向かって小さくなっている。

0095

このように、第2縮径部122dの断面積が供給口22aから離れるほど大きくなるに伴い、圧力損失が低減する。このため、供給口22aから流入した液体は、供給マニホールド22を円滑に流れることができる。

0096

また、第2縮径部122dの周囲を取り囲む第2形成部材170の第2側面部171は、供給口22aに向かって先細りになるテーパ形状である。このようなテーパ形状の斜面171aに沿って液体は供給口22aから円滑に流入することができる。しかも、供給マニホールド122の第2側において窪んだ角部が設けられないため、この角部に液体が滞留することがなく、供給マニホールド22を円滑に流れることができる。

0097

なお、変形例1に係るヘッド20において、変形例2のように供給マニホールド122が配列方向において供給口22aに向かって縮径していてもよい。

0098

(実施の形態2)
実施の形態2に係るヘッド20では、図6に示すように、第1形成部材80は、バイパス路24の開口に対向し、第1底面部82から上方へ突出する第3凸部88を有している。

0099

第3凸部88は、第2流路プレート42に形成されている。この場合、第2流路プレート42は、積層方向に交差(例えば、直交)する一対の面を有している。この一対の面のうちの上側の面から下方へ窪んだ窪み、及び、この窪みよりも第2側において積層方向に貫通した貫通孔が、第2流路プレート42に設けられている。この窪みよりも下側部分であって、貫通孔よりも第1側に、第3凸部88が形成される。

0100

第3凸部88は、第1底面部82と第1側の第1側面部81との間の角に配され、帰還マニホールド23において第1凸部86及びバイパス路24の下端開口に対向している。第3凸部88は、第1底面部82から上方へ寸法h3、突出すると共に、第1側の第1側面部81から第2側に寸法w3、突出している。第3凸部88は、幅方向において帰還マニホールド23の全長に亘って形成されており、第1凸部86及び第2凸部75に平行に配置されている。

0101

このような第3凸部88により帰還マニホールド23の断面積が縮小され、それに伴い流速が増す。よって、バイパス路24の下端開口から帰還マニホールド23に流入した液体の含有物は拡散され、含有物の沈殿が防止される。また、帰還マニホールド23において、この速い流れにより気泡が効率よく流され、排出が促進される。

0102

また、第3凸部88は、帰還マニホールド23の第1側の下側角部に配置されている。これにより、第3凸部88によって、第1側の下側角部に窪みが設けられないため、この窪みに気泡が滞留することが防止される。よって、気泡の排出が促進される。

0103

<変形例3>
変形例1に係るヘッド20は、図7及び図8に示すように、複数の圧力室28と共に配列方向に配列されるダミー室33を備えている。帰還マニホールド23にはダミー室33に連通する第1開口23cが設けられ、供給マニホールド22にはダミー室33に連通する第2開口22cが設けられている。第2凸部75は配列方向において第2開口22cよりもバイパス路24側に設けられ、第3凸部88は配列方向において第1開口23cよりもバイパス路24側に設けられている。

0104

具体的には、個別流路は、圧力室流路及びダミー流路を有している。圧力室流路は、第1連通孔25、供給絞り路26、第2連通孔27、圧力室28、ディセンダ29、帰還絞り路30及び第3連通孔31を有し、これらはこの順で接続されている。ダミー流路は、圧力室28に代えてダミー室33を有する以外は、個別流路と同様であって、第1連通孔25、供給絞り路26、第2連通孔27、ダミー室33、ディセンダ29、帰還絞り路30及び第3連通孔31を有し、これらはこの順で接続されている。

0105

このため、ダミー室33は、第2連通孔27、供給絞り路26及び第1連通孔25を介して供給マニホールド22に接続している。この供給マニホールド22において、第1連通孔25と接続する部分が第2開口22cとなる。

0106

また、ダミー室33は、ディセンダ29、帰還絞り路30及び第3連通孔31を介して帰還マニホールド23に接続している。この帰還マニホールド23において、第3連通孔31と接続する部分が第1開口23cとなる。

0107

ダミー室33は、ノズル21から液体を吐出させない。このため、ダミー室33にはノズル21が連通していなくてもよい。又は、ダミー室33に積層された圧電素子60に駆動信号が印加されなくてもよい。又は、ダミー室33に対応した圧電素子60が設けられていなくてもよい。

0108

ダミー室33は、配列方向の第1側の端に配置されている。このため、配列方向において、ダミー室33に連通する第1連通孔25は、第2凸部75の第2側に隣接して配置されている。第2凸部75は第1連通孔25と第1側の第2側面部71との間に設けられ、第2凸部75の寸法W2は第1連通孔25と第1側の第2側面部71との間隔である。

0109

このため、第2凸部75は、第1連通孔25を塞がないように長く設けられる。よって、液体は、供給マニホールド22から第1連通孔25を介してダミー室33に流入することができると共に、第2凸部75により流速が速められてバイパス路24へ流入することができる。さらに、第2凸部75によって気泡が第2凸部75よりも第1連通孔25側に溜まり、気泡が第1連通孔25からダミー室33を介して帰還マニホールド23に流すことができる。

0110

また、配列方向において、ダミー室33に連通する第3連通孔31は、第3凸部88の第2側に隣接して配置されている。第3凸部88は第3連通孔31と第1側の第1側面部81との間に設けられ、第3凸部88の寸法W3は第3連通孔31と第1側の第1側面部81との間隔である。

0111

このため、第3凸部88は、第3連通孔31を塞がないように長く設けられる。よって、液体は、ダミー室33から第3連通孔31を介して帰還マニホールド23に流入することができると共に、第3凸部88により流速が速められて気泡を帰還マニホールド23から排出することができる。

0112

このように、個別流路に流入しなかった液体は、供給マニホールド22からダミー流路及びバイパス路24を介して帰還マニホールド23に流れる。これにより、液体の循環流量が増え、含有物の沈殿防止及び気泡の排出促進を図ることができる。

0113

なお、配列方向において第3凸部88の寸法W3は、第1凸部86の寸法W1よりも小さくてもよい。これにより、第3連通孔31と第1側の第1側面部81との間隔を短くすることができ、配列方向におけるヘッド20のコンパクト化を図ることができる。

0114

また、配列方向において第3凸部88の寸法W3は、第2凸部75の寸法D2と等しくてもよい。例えば、図8に示すように、第1連通孔25及び第2連通孔27が積層方向に重なるように配置されている。この場合、第3連通孔31と第1側の第1側面部81との間隔は、第1連通孔25と第1側の第2側面部71との間隔と等しくなる。

0115

よって、第2凸部75を第1連通孔25と第1側の第2側面部71との間に亘って設け、第3凸部88を第3連通孔31と第1側の第1側面部81との間に亘って設ける。これにより、第1連通孔25及び第2連通孔27を塞ぐことなく、第2凸部75及び第3凸部88を長く形成することができる。

0116

なお、変形例1及び2に係るヘッド20は、実施の形態2のように、第3凸部88を備えていてもよい。また、実施の形態1、変形例1及び2に係るヘッド20は、変形例3のように、ダミー室33を備えていてもよい。

0117

また、上記全ての実施の形態において、積層方向において、供給マニホールド22と帰還マニホールド23とが互いに重なって配置されていた。但し、供給マニホールド22及び帰還マニホールド23は、積層方向に直交する方向において互いに隣接して配置されていてもよい。この場合であっても、第1凸部86により液体の含有物の沈殿を低減することができる。

0118

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。

0119

本発明の液体吐出ヘッドは、液体の含有物の沈殿を低減することができる液体吐出ヘッド等として有用である。

0120

20 :ヘッド(液体吐出ヘッド)
21 :ノズル
22 :供給マニホールド
22a :供給口
23 :帰還マニホールド
23a :帰還口
24 :バイパス路
28 :圧力室
30 :帰還絞り路(絞り路)
46 :第6流路プレート(第1天面プレート)
52 :第12流路プレート(第2天面プレート)
70 :第2形成部材
72 :第2底面部
73 :第2下面部
74 :第2凹部
75 :第2凸部
76 :第2天面部
77 :第2上面部
80 :第1形成部材
82 :第1底面部
83 :第1上面部
84 :第1下面部
85 :第1凹部
86 :第1凸部
87 :第1天面部
88 :第3凸部
122 :供給マニホールド
123 :帰還マニホールド
170 :第2形成部材
180 :第1形成部材

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