JP2016187892A - 液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな構成で液体の圧力変動を効果的に抑制できる液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】複数のヘッドモジュール４０を繋ぎ合わせて構成されるプリントヘッド３２であって、ノズルから吐出させるインクが、循環して供給されるプリントヘッド３２において、個々のヘッドモジュール４０に接続される供給側の流路に供給側ダンパ８０を設置し、かつ、排出側の流路に排出側ダンパ９０を設置する。排出側ダンパ９０には、供給側ダンパ８０よりもダンパ容量の小さいダンパを使用する。これにより、インクの吐出に伴う圧力変動をコンパクトな構成で効果的に抑制できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は液滴吐出装置に係り、特にダンパを備えた液滴吐出装置に関する。

液滴吐出装置は、ノズルから微小液滴を吐出させる装置である。このような液滴吐出装置を利用して、メディアに画像をプリントする装置として、インクジェットプリンタが知られている。インクジェットプリンタでは、液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドからインクの微小液滴をメディアに向けて吐出させて、メディアに画像を記録する。このインクジェットプリンタのプリント方式には、プリントヘッドを往復移動させて画像をプリントする方式と、プリントヘッドを固定したままメディアの搬送のみで画像をプリントする方式とがある。前者はスキャン方式、シャトル方式などと呼ばれ、後者はシングルパス方式、ワンパス方式などと呼ばれる。また、シングルパス方式のプリンタは、ラインプリンタと呼ばれ、そのプリンタに搭載されるプリントヘッドはラインヘッドと呼ばれる。

シングルパス方式では、メディアの搬送のみで画像をプリントするため、プリントするメディアの幅に対応する長さのプリントヘッドが必要になる。その製造は、プリントするメディアの幅が大きくなるに従って困難になる。そこで、シングルパス方式のインクジェットプリンタに用いられるプリントヘッドを製造する方法として、短尺のプリントヘッドを複数繋ぎ合わせて、所望の幅のプリントヘッドを製造する技術が知られている。このプリントヘッドを構成する短尺のプリントヘッドは、ヘッドモジュールと呼ばれ、単体でもプリントヘッドとして機能し得るものである。したがって、個別にインクの供給口が備えられる。また、インクを循環供給する方式のプリントヘッドのヘッドモジュールには、個別にインクの供給口及び排出口が備えられる。

ところで、インクジェットプリンタにおいて、高品質な画像をプリントするためには、インクの吐出を正しく制御する必要がある。そして、インクの吐出を正しく制御するためには、可能な限りインクの圧力変動を抑制する必要がある。

特許文献１には、インクの流路にダンパを設置して、インクの圧力変動を抑制する技術が提案されている。また、特許文献２には、複数のヘッドモジュールを繋ぎ合わせて構成されるプリントヘッドにおいて、ヘッドモジュールごとにダンパを設置して、インクの圧力変動を抑制する技術が提案されている。

特開2009-101516号公報 特開2014-233937号公報

しかしながら、複数のヘッドモジュールを繋ぎ合わせて構成されるプリントヘッドにおいて、ヘッドモジュールごとにダンパを設置すると、ヘッドが大型化し、ヘッドモジュールを高密度に配置できなくなるという欠点がある。また、インクが循環供給される構成のプリントヘッドにおいて、圧力変動を効果的に抑制するためには、インクの供給側の流路と排出側の流路のそれぞれにダンパを設置する必要があるが、供給側と排出側の各流路にダンパを設置すると、更にヘッドが大型化するという欠点がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、コンパクトな構成で液体の圧力変動を効果的に抑制できる液滴吐出装置を提供することを目的とする。

（１）ノズル、及び、ノズルから吐出させる液体の供給口及び排出口を備え、供給口及び排出口を介して液体が循環して供給されるヘッドモジュールを複数個繋ぎ合わせて構成される液滴吐出ヘッドと、液滴吐出ヘッドを構成する個々のヘッドモジュールに液体を循環させて供給する液体供給部と、液滴吐出ヘッドを構成する個々のヘッドモジュールの供給側の流路に備えられる供給側ダンパと、液滴吐出ヘッドを構成する個々のヘッドモジュールの排出側の流路に備えられ、供給側ダンパよりもダンパ容量の小さいダンパで構成される排出側ダンパと、を備えた液滴吐出装置。

本態様によれば、液体が循環して供給されるヘッドモジュールを複数個繋ぎ合わせて構成される液滴吐出ヘッドにおいて、個々のヘッドモジュールの供給側の流路に供給側ダンパが備えられ、排出側の流路に排出側ダンパが備えられる。そして、排出側ダンパが、供給側ダンパよりもダンパ容量の小さいダンパで構成される。ノズルから吐出させる液体が循環供給される構成の液滴吐出ヘッドにおいては、ノズルからの吐出がある分、供給側の液体の流量の方が、排出側の液体の流量よりも多くなる。この結果、圧力変動に与える影響も供給側の方が排出側よりも大きくなる。そこで、本態様では、供給側には大きな圧力変動を吸収可能な大きなダンパ容量のダンパを設置する一方、排出側には小さなダンパ容量のダンパを設置することにより、適切にダンパを配置し、効率よく圧力変動を抑制している。

なお、ダンパは、ダンパ容量が大きくなるほど、大きな圧力変動に対応することが可能になる。その一方でダンパは、ダンパ容量が大きくなるほど、サイズが大型化する。本態様によれば、排出側ダンパのダンパ容量を供給側ダンパのダンパ容量よりも小さくすることにより、圧力変動を効率よく抑えつつ、全体のコンパクト化が図れる。

なお、供給側の流路とは、液体の循環を考えた場合に、ノズルに対して流入する側の流路、すなわち、ノズルの上流側の流路をいう。したがって、ヘッドモジュール単位で考えた場合には、ヘッドモジュールへ流入する側の流路をいう。また、排出側の流路とは、液体の循環を考えた場合に、ノズルに対して流出する側の流路、すなわち、ノズルの下流側の流路をいう。したがって、ヘッドモジュール単位で考えた場合には、ヘッドモジュールから流出する側の流路をいう。

（２）供給側ダンパは、ヘッドモジュールの外部に配置された供給側の流路に備えられ、排出側ダンパは、ヘッドモジュールの外部に配置された排出側の流路に備えられる、上記（１）の液滴吐出装置。

本態様によれば、供給側ダンパが、ヘッドモジュールの外部に配置された供給側の流路に備えられる。また、排出側ダンパが、ヘッドモジュールの外部に配置された排出側の流路に備えられる。すなわち、供給側ダンパ及び排出側ダンパが、ヘッドモジュールの外部に配置される。

（３）供給側ダンパ及び排出側ダンパは、ヘッドモジュールに一体的に設けられる、上記（２）の液滴吐出装置。

本態様によれば、各ヘッドモジュールに個別に配置される供給側ダンパ及び排出側ダンパが、ヘッドモジュールに一体的に設けられる。これにより、よりノズルに近い位置に供給側ダンパ及び排出側ダンパを配置でき、液滴の吐出に伴う圧力変動を効果的に抑制できる。供給側ダンパ及び排出側ダンパを別途設置する手間が省ける。

（４）供給側ダンパは、少なくとも一部にダンパ膜を備え、かつ、供給口に連通された液室を備え、液室が、ヘッドモジュールの一部を構成する隔壁を介してヘッドモジュールの内部に配置された供給側の流路と隣接して配置され、かつ、隔壁に形成された流出路を介してヘッドモジュールの内部に配置された供給側の流路と液室とが連通され、排出側ダンパは、少なくとも一部にダンパ膜を備え、かつ、排出口に連通された液室を備え、液室が、ヘッドモジュールの一部を構成する隔壁を介してヘッドモジュールの内部に配置された排出側の流路と隣接して配置され、かつ、隔壁に形成された流入路を介してヘッドモジュールの内部に配置された排出側の流路と液室とが連通される、上記（３）の液滴吐出装置。

本態様は、供給側ダンパ及び排出側ダンパをヘッドモジュールに一体的に設ける場合の一態様である。供給側ダンパは、その液室が、ヘッドモジュールの一部を構成する隔壁を介してヘッドモジュールの内部に配置された供給側の流路と隣接して配置される。そして、その隔壁に形成された流出路を介してヘッドモジュールの内部に配置された供給側の流路と連通される。また、排出側ダンパは、その液室が、ヘッドモジュールの一部を構成する隔壁を介してヘッドモジュールの内部に配置された排出側の流路と隣接して配置される。そして、その隔壁に形成された流入路を介してヘッドモジュールの内部に配置された排出側の流路と連通される。

（５）供給側ダンパは、ヘッドモジュールの内部に配置された供給側の流路に備えられ、排出側ダンパは、ヘッドモジュールの内部に配置された排出側の流路に備えられる、上記（１）の液滴吐出装置。

本態様によれば、供給側ダンパが、ヘッドモジュールの内部に配置された供給側の流路に備えられる。また、排出側ダンパが、ヘッドモジュールの内部に配置された排出側の流路に備えられる。すなわち、供給側ダンパ及び排出側ダンパが、ヘッドモジュールの内部に配置される。これにより、供給側ダンパ及び排出側ダンパをノズルの近傍に配置でき、液滴の吐出に伴う圧力変動をより効果的に抑制できる。

（６）供給側ダンパ及び排出側ダンパは、ノズルごとに備えられる、上記（５）の液滴吐出装置。

本態様によれば、ヘッドモジュール内に供給側ダンパ及び排出側ダンパが配置される場合において、ノズルごとに供給側ダンパ及び排出側ダンパが備えられる。すなわち、ノズル単位で供給側ダンパ及び排出側ダンパが設置される。これにより、ノズル近傍の圧力変動を効果的に抑制できる。

（７）供給側ダンパ及び排出側ダンパは、ノズルから液体を吐出させるアクチュエータの近傍に配置される、上記（１）から（６）のいずれか一の液滴吐出装置。

本態様によれば、供給側ダンパ及び排出側ダンパが、ノズルから液体を吐出させるアクチュエータの近傍に配置される。これにより、液滴の吐出に伴う圧力変動を効果的に抑制できる。アクチュエータとしては、たとえば、ピエゾ方式の液滴吐出ヘッドの場合はピエゾ素子であり、サーマル方式の液滴吐出ヘッドの場合はヒータである。

（８）液体中を伝わる圧力波の波長をλとした場合に、供給側ダンパ及び排出側ダンパは、アクチュエータからの距離がλ以下の範囲内に配置される、上記（７）の液滴吐出装置。

本態様によれば、液体中を伝わる圧力波の波長をλとした場合に、アクチュエータからの距離がλ以下の範囲内の位置に供給側ダンパ及び排出側ダンパが配置される。これにより、吐出に伴う圧力変動をより効果的に抑制できる。

（９）供給側ダンパのダンパ容量と排出側ダンパのダンパ容量との比が、供給側の流路を流れる液体の流量と排出側の流路を流れる液体の流量との比と同じである、上記（１）から（８）のいずれか一の液滴吐出装置。

本態様によれば、供給側ダンパのダンパ容量と排出側ダンパのダンパ容量との比が、供給側の流路を流れる液体の流量と排出側の流路を流れる液体の流量との比と同じに設定される。これにより、生じる圧力変動に応じて供給側ダンパ及び排出側ダンパを適切に設置できる。

（１０）供給側ダンパ及び排出側ダンパは、液室と気室とが弾性変形可能なダンパ膜で仕切られた構造のダンパである、上記（１）から（９）のいずれか一の液滴吐出装置。

本態様によれば、供給側ダンパ及び排出側ダンパが、液室と気室とが弾性変形可能なダンパ膜で仕切られた構造のダンパで構成される。

（１１）供給側ダンパの気室と排出側ダンパの気室とが連通部を介して互いに連通される、上記（１０）の液滴吐出装置。

本態様によれば、供給側ダンパ及び排出側ダンパが、液室と気室とが弾性変形可能なダンパ膜で仕切られた構造のダンパで構成される場合において、供給側ダンパの気室と排出側ダンパの気室とが連通部を介して互いに連通される。これにより、サイズを抑えつつ、供給側ダンパ及び排出側ダンパのダンパ容量を大きくできる。

（１２）供給側ダンパは、液室と気室とが弾性変形可能なダンパ膜を介して分離された構造のダンパであり、排出側ダンパは、液室の一部に弾性変形可能なダンパ膜を備えた構造のダンパである、上記（１）から（１１）のいずれか一の液滴吐出装置。

本態様によれば、供給側ダンパが、液室と気室とが弾性変形可能なダンパ膜を介して分離された構造のダンパで構成される。一方、排出側ダンパは、液室の一部に弾性変形可能なダンパ膜を備えた構造のダンパで構成される。排出側ダンパのダンパ容量の小さいダンパを使用できるので、簡素な構成のダンパを使用できる。

本発明によれば、コンパクトな構成で液体の圧力変動を効果的に抑制できる。

インクジェットプリンタの概略構成図 液滴吐出装置の概略構成図 ヘッドモジュールの底面図 図３の４−４断面図 供給側ダンパ及び排出側ダンパの概略構成を示す断面図 インク吐出時の圧力変動を示すグラフ インクジェットプリンタの制御系のシステム構成を示すブロック図 ヘッドモジュールの第１の変形例を示す図 ヘッドモジュールの第２の変形例を示す図 供給側ダンパ及び排出側ダンパの第１の変形例を示す図 供給側ダンパ及び排出側ダンパとして使用可能なダンパの構成を示す断面図 共通供給流路及び共通排出流路にダンパを備えた液滴吐出装置の概略構成図

以下、添付図面に従って本発明を実施するための形態について詳説する。

なお、以下の説明では、本発明に係る液滴吐出装置をインクジェットプリンタに適用した場合を例に説明する。

《インクジェットプリンタの構成》
図１は、インクジェットプリンタの概略構成図である。このインクジェットプリンタ１は、枚葉の用紙に所望の画像をシングルパスでプリントする枚葉式のラインプリンタであり、主として、用紙Ｐを一定の搬送経路に沿って搬送する搬送部１０と、搬送部１０によって搬送される用紙Ｐにインクジェット方式で画像をプリントするプリント部２０と、を備えて構成される。

〈搬送部〉
搬送部１０は、枚葉紙で構成される用紙Ｐを一定の搬送経路に沿って搬送する。搬送部１０は、回転するドラム１２を備え、そのドラム１２の周面に用紙Ｐを巻き付けて、用紙Ｐを搬送する。ドラム１２は、図示しない回転駆動手段に駆動されて、図１に示す矢印Ａの方向に回転する。また、ドラム１２には、用紙Ｐの先端を把持するための手段としてグリッパー１２Ａが備えられる。更に、ドラム１２には、用紙Ｐを周面に密着させるための手段として図示しない吸着機構が備えられる。図示しない吸着機構は、静電気又は負圧を利用して、用紙Ｐをドラム１２の周面に密着させる。

なお、ドラム１２には、図示しない給紙手段から用紙Ｐが給紙される。また、プリント後の用紙Ｐは、ドラム１２から図示しない排紙手段に受け渡されて排紙される。

〈プリント部〉
プリント部２０は、搬送部１０によって搬送される用紙Ｐに向けてインクの微小液滴を吐出させて、用紙Ｐに画像をプリントする。プリント部２０には、液滴吐出装置３０が備えられる。液滴吐出装置３０は、インクジェット方式のプリントヘッド３２を備え、このプリントヘッド３２からインクの微小液滴を吐出させる。

図２は、液滴吐出装置の概略構成図である。

図２に示すように、液滴吐出装置３０は、主として、プリントヘッド３２と、プリントヘッド３２にインクを循環させて供給するインク供給部６０と、プリントヘッド３２に対するインクの供給側の流路に備えられる供給側ダンパ８０と、プリントヘッド３２に対するインクの排出側の流路に備えられる排出側ダンパ９０と、を備えて構成される。

〔プリントヘッド〕
プリントヘッド３２は、液滴吐出ヘッドの一例である。プリントヘッド３２は、用紙Ｐの幅に対応した長さのラインヘッドで構成される。このプリントヘッド３２は、複数のヘッドモジュール４０を繋ぎ合わせて構成される。プリントヘッド３２を構成する個々のヘッドモジュール４０は、支持フレーム３４に取り付けられることにより一体化され、１つプリントヘッド３２を構成する。各ヘッドモジュール４０は、支持フレーム３４に対して各々独立して着脱可能に取り付けられる。シングルパス方式のインクジェットに用いられた場合、用紙Ｐの幅の方向とは、実質的には用紙Ｐが搬送される方向に直交する方向となる。

〔ヘッドモジュール〕
図３は、ヘッドモジュールの底面図である。

ヘッドモジュール４０は、底面部分にノズル面４２を有する。ノズル面４２は、ノズル４４が配置される面である。ノズル４４は、ノズル面４２に一定の間隔をもって一列に配置される。ノズル４４が配置される方向は、ヘッドモジュール４０が繋ぎ合わされる方向である。

図４は、図３の４−４断面図である。

図４に示すように、ヘッドモジュール４０の内部には、ノズル４４ごとに圧力室４６が備えられる。各ノズル４４は対応する圧力室４６に連通される。

各圧力室４６には、ノズル４４からインク滴を吐出させるためのアクチュエータとして、ピエゾ素子４８が備えられる。ピエゾ素子４８は、圧力室４６の壁面の一部を変形させることにより、圧力室４６の容積を拡縮させ、ノズル４４からインク滴を吐出させる。

ヘッドモジュール４０の内部には、各圧力室４６にインクを供給するための内部供給流路５０が備えられる。内部供給流路５０は、ヘッドモジュール４０の内部に配置された供給側の流路の一例であり、内部共通供給流路５０Ａ及び内部個別供給流路５０Ｂによって構成される。内部共通供給流路５０Ａは、各圧力室４６に共通の流路であり、内部個別供給流路５０Ｂは、各圧力室４６に個別に接続される流路である。各圧力室４６は、内部個別供給流路５０Ｂを介して内部共通供給流路５０Ａに連通される。

また、ヘッドモジュール４０の内部には、各圧力室４６からインクを排出するための内部排出流路５２が備えられる。内部排出流路５２は、ヘッドモジュールの内部に配置された排出側の流路の一例であり、内部共通排出流路５２Ａ及び内部個別排出流路５２Ｂによって構成される。内部共通排出流路５２Ａは、各圧力室４６に共通の流路であり、内部個別排出流路５２Ｂは、各圧力室４６に個別に接続される流路である。各圧力室４６は、内部個別排出流路５２Ｂを介して内部共通排出流路５２Ａに連通される。

ヘッドモジュール４０には、内部共通供給流路５０Ａにインクを供給するための供給口５４、及び、内部共通排出流路５２Ａからインクを排出するための排出口５６が備えられる。供給口５４から供給されたインクは、内部共通供給流路５０Ａ及び内部個別供給流路５０Ｂを通って各圧力室４６に供給される。また、各圧力室４６内のインクは、内部個別排出流路５２Ｂ及び内部共通排出流路５２Ａを通って排出口５６から排出される。

〔インク供給部〕
インク供給部６０は、液体供給部の一例であり、プリントヘッド３２に吐出液体であるインクを循環供給する。本実施の形態のプリントヘッド３２は、複数のヘッドモジュール４０を繋ぎ合わせて構成されるため、インクはヘッドモジュール４０ごとに供給される。

図２に示すように、インク供給部６０は、主として、プリントヘッド３２から吐出させるインクを貯留するためのインクタンク６２と、インクタンク６２からプリントヘッド３２にインクを供給するための外部供給流路６４と、外部供給流路６４を介してインクタンク６２からプリントヘッド３２にインクを送液するための供給ポンプ６６と、プリントヘッド３２から排出されるインクをインクタンク６２に戻すための外部排出流路６８と、外部排出流路６８を介してプリントヘッド３２からインクタンク６２にインクを送液する排出ポンプ７０と、を備えて構成される。

インクタンク６２は、プリントヘッド３２から吐出させる液体であるインクを貯留する。インクの種類は、特に限定されない。

外部供給流路６４は、外部共通供給流路６４Ａ、外部個別供給流路６４Ｂ、及び、外部供給マニホールド６４Ｃによって構成される。

外部共通供給流路６４Ａは、インクタンク６２に接続される流路である。外部共通供給流路６４Ａは、たとえば、可撓性を有するチューブで構成される。

外部個別供給流路６４Ｂは、ヘッドモジュール４０の外部に配置された供給側の流路の一例である。外部個別供給流路６４Ｂは、プリントヘッド３２を構成する各ヘッドモジュール４０の供給口５４に接続される。したがって、外部個別供給流路６４Ｂは、プリントヘッド３２を構成するヘッドモジュール４０と同じ数備えられる。各ヘッドモジュール４０の供給側の流路は、この外部個別供給流路６４Ｂと、ヘッドモジュール４０の内部の内部供給流路５０とで構成される。外部個別供給流路６４Ｂは、たとえば、可撓性を有するチューブで構成される。

外部供給マニホールド６４Ｃは、外部共通供給流路６４Ａと各外部個別供給流路６４Ｂとを接続する。外部供給マニホールド６４Ｃは、分岐する流路を備え、その全てが同じ長さで構成される。

外部共通供給流路６４Ａを流れるインクは、外部供給マニホールド６４Ｃを介して分岐され、各外部個別供給流路６４Ｂを流れて、各ヘッドモジュール４０に供給される。

外部供給流路６４には、各外部個別供給流路６４Ｂに個別供給バルブ７２が備えられる。個別供給バルブ７２は、各外部個別供給流路６４Ｂを個別に開閉する。したがって、複数あるヘッドモジュール４０に対して個別にインクの供給を制御できる。

供給ポンプ６６は、外部供給流路６４を介してインクタンク６２からプリントヘッド３２にインクを送液する。供給ポンプ６６は、たとえば、チューブポンプで構成され、外部共通供給流路６４Ａに備えられる。

外部排出流路６８は、外部共通排出流路６８Ａ、外部個別排出流路６８Ｂ、及び、外部排出マニホールド６８Ｃによって構成される。

外部共通排出流路６８Ａは、インクタンク６２に接続される流路である。外部共通排出流路６８Ａは、たとえば、可撓性を有するチューブで構成される。

外部個別排出流路６８Ｂは、ヘッドモジュール４０の外部に配置された排出側の流路の一例である。外部個別排出流路６８Ｂは、プリントヘッド３２を構成する各ヘッドモジュール４０の排出口５６に接続される流路である。したがって、外部個別排出流路６８Ｂは、プリントヘッド３２を構成するヘッドモジュール４０と同じ数備えられる。各ヘッドモジュール４０の排出側の流路は、この外部個別排出流路６８Ｂと、ヘッドモジュール４０の内部の内部排出流路５２とで構成される。外部個別排出流路６８Ｂは、たとえば、可撓性を有するチューブで構成される。

外部排出マニホールド６８Ｃは、外部共通排出流路６８Ａと各外部個別排出流路６８Ｂとを接続する。外部排出マニホールド６８Ｃは、分岐する流路を備え、その全てが同じで構成される。

各外部個別排出流路６８Ｂを流れるインクは、外部排出マニホールド６８Ｃを介して合流し、外部共通排出流路６８Ａを流れて、インクタンク６２に回収される。

外部排出流路６８には、各外部個別排出流路６８Ｂに個別排出バルブ７４が備えられる。個別排出バルブ７４は、各外部個別排出流路６８Ｂを個別に開閉する。したがって、複数あるヘッドモジュール４０に対して個別にインクの排出を制御できる。

排出ポンプ７０は、外部排出流路６８を介してプリントヘッド３２からインクタンク６２にインクを送液する。排出ポンプ７０は、たとえば、チューブポンプで構成され、外部共通排出流路６８Ａに備えられる。

〔供給側ダンパ及び排出側ダンパ〕
供給側ダンパ８０は、各ヘッドモジュール４０の供給側の流路に備えられる。本実施の形態では外部個別供給流路６４Ｂに備えられる。上記のように、外部個別供給流路６４Ｂは、ヘッドモジュール４０の外部に配置された供給側の流路の一例であり、各ヘッドモジュール４０の供給口５４と外部供給マニホールド６４Ｃとを繋ぐ流路である。

排出側ダンパ９０は、各ヘッドモジュール４０の排出側の流路に備えられる。本実施の形態では外部個別排出流路６８Ｂに備えられる。上記のように、外部個別排出流路６８Ｂは、ヘッドモジュール４０の外部に配置された排出側の流路の一例であり、各ヘッドモジュール４０の排出口５６と外部排出マニホールド６８Ｃとを繋ぐ流路である。

図５は、供給側ダンパ及び排出側ダンパの概略構成を示す断面図である。

図５に示すように、供給側ダンパ８０は、本体８０Ａ内に液室８２及び気室８４を備え、その液室８２及び気室８４が、弾性変形可能なダンパ膜８６で仕切られた構造のダンパである。ダンパ膜８６は、たとえば、樹脂膜で構成される。本体８０Ａには、液室８２に連通するインクの流入口８８Ａ及び流出口８８Ｂが備えられる。インクは、流入口８８Ａから液室８２内に流入し、液室８２内を流れて流出口８８Ｂから流出される。

排出側ダンパ９０も、本体９０Ａ内に液室９２及び気室９４を備え、その液室９２及び気室９４が弾性変形可能なダンパ膜９６で仕切られた構造のダンパである。ダンパ膜９６は、たとえば、樹脂膜で構成される。本体９０Ａには、液室９２に連通するインクの流入口９８Ａ及び流出口９８Ｂが備えられる。インクは、流入口９８Ａから液室９２内に流入し、液室９２内を流れて流出口９８Ｂから流出される。

このような構造のダンパは、主として、ダンパ膜の硬度、ダンパ膜の面積、気室の容積によって、ダンパ容量が定まる。したがって、同じ材質のダンパ膜の場合、ダンパ膜の面積が大きなほど、また、気室の容積が大きなほど、ダンパ容量が大きくなる。そして、ダンパ容量が大きくなるほど、大きな圧力変動に対応することが可能になる。

一方、ダンパは、ダンパ膜の面積が大きくなるほど、また、気室の容積が大きくなるほど、そのサイズが大きなものとなる。

本実施の形態の液滴吐出装置３０においては、排出側ダンパ９０が、供給側ダンパ８０よりもダンパ容量の小さいダンパで構成される。これは、次の理由に基づく。すなわち、本実施の形態のプリントヘッドのように、ノズルから吐出させる液体がプリントヘッドに対して循環して供給される場合、ノズルからのインクの吐出がある分、供給側のインクの流量の方が排出側のインクの流量よりも多くなる。この結果、圧力変動に与える影響は、供給側の方が排出側よりも大きくなる。そこで、本実施の形態の液滴吐出装置３０では、供給側ダンパ８０にダンパ容量の大きなダンパを使用する一方、排出側ダンパ９０にはダンパ容量の小さなダンパを使用することにより、適切にダンパを配置し、効率よく圧力変動を抑制している。

なお、上記のように、ダンパ容量はダンパのサイズに関連し、ダンパ容量が大きくなるほどサイズが大きくなる。排出側ダンパ９０にダンパ容量の小さなダンパを使用することにより、小型のダンパを使用でき、プリントヘッド３２に搭載したときに全体をコンパクト化できる。そして、このコンパクト化により、プリントヘッド３２を構成するヘッドモジュール４０を高密度に配置することが可能になり、より高品質な画像の記録が可能なプリントヘッド３２を構成することが可能になる。

供給側ダンパ８０及び排出側ダンパ９０のダンパ容量は、抑制すべき圧力変動に応じて設定される。本実施の形態では、供給側ダンパ８０の容量を５００立方ミリメートルとし、排出側ダンパ９０の容量を供給側ダンパ８０の容量よりも小さい３００立方ミリメートルとしている。これによって、プリントヘッド３２の小型化が達成される。

図６は、インク吐出時の圧力変動を示すグラフである。なお、同図（Ａ）は供給側の流路の圧力変動を示しており、同図（Ｂ）は排出側の流路の圧力変動を示している。

インクの吐出に伴い流路内を流れるインクに圧力変動が生じる。この圧力変動は、振れをもって発生し、その振れは経時的に減衰する。

供給側ダンパ８０及び排出側ダンパ９０のダンパ容量は、圧力変動の最大の振れを吸収可能に設定される。すなわち、同図に示す斜線部の圧力変動を吸収できるダンパ容量に設定される。

圧力変動が大きくなるのは、高濃度の画像をプリントする場合、すなわち、吐出量が最大となる場合である。したがって、吐出量が最大となる時の圧力変動に応じて、ダンパ容量を設定することが好ましい。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、圧力変動は、排出側よりも供給側で大きくなる。流路を流れるインクの流量の比が、たとえば、供給側と排出側とで２：１の場合、圧力変動の大きさもおおよそ２：１となる。したがって、流量の比でダンパ容量を設定することもできる。たとえば、流量の比が２：１の場合、排出側ダンパ９０のダンパ容量を供給側ダンパ８０のダンパ容量の１／２とすることができる。

なお、供給側ダンパ８０及び排出側ダンパ９０は、圧力変動を１００〜１０００Ｐａ程度に抑えるように設定することが好ましい。

また、インクの吐出に伴う圧力変動の抑制を考えると、供給側ダンパ８０及び排出側ダンパ９０は、ヘッドモジュール４０の近くに配置することが好ましい。

〈制御系〉
図７は、インクジェットプリンタの制御系のシステム構成を示すブロック図である。

インクジェットプリンタ１には、制御部として機能するコンピュータ１００が備えられる。

コンピュータ１００は、所定の制御プログラムを実行することにより、搬送制御部１０２、プリント制御部１０４、及び、インク供給制御部１０６として機能する。搬送制御部１０２は、搬送部１０を制御して、用紙Ｐの搬送を制御する。プリント制御部１０４は、プリントヘッド３２を制御して、画像の記録を制御する。インク供給制御部１０６は、インク供給部６０を制御して、プリントヘッド３２に対するインクの供給を制御する。

また、コンピュータ１００は、所定の画像処理プログラムを実行することにより、画像処理部として機能する。画像処理部は、用紙Ｐにプリントする画像の画像データを取得し、その画像データに所要の画像処理を施して、プリント部２０でプリントするために必要なドットデータを生成する。プリント制御部１０４は、生成したドットデータに基づいてプリントヘッド３２を駆動し、用紙Ｐに画像をプリントする。

また、コンピュータ１００には、外部機器と通信を行うための通信部１１０、インクジェットプリンタ１の操作を行うための操作部１１２、各種情報を表示するための表示部１１４、各種データを記憶するための記憶部１１６等が接続される。インクジェットプリンタ１でプリントする画像の画像データは、通信部１１０を介してコンピュータ１００に取り込まれる。また、コンピュータ１００が実行する制御プログラムや、制御に必要な各種データ等は記憶部１１６に格納される。

《インクジェットプリンタの作用》
〈プリント動作〉
用紙Ｐは、図示しない給紙手段によって搬送部１０のドラム１２に給紙される。ドラム１２に給紙された用紙Ｐは、ドラム１２の周面に巻き付けられて搬送され、その搬送過程でプリントヘッド３２からインク滴が吐出されて、表面に画像がプリントされる。画像がプリントされた用紙Ｐは、ドラム１２から排紙手段を介して排紙される。

〈インクの供給〉
上記のように、インクは循環させて供給される。インク供給制御部１０６は、供給ポンプ６６及び排出ポンプ７０の駆動を制御して、インクを循環させる。インク供給制御部１０６は、プリントヘッド３２へのインクの供給、及び、プリントヘッド３２からのインクの排出を制御して、インクを循環させる。この際、インク供給制御部１０６は、規定の背圧が付与されるように、プリントヘッド３２に対するインクの供給及び排出を制御する。

〈圧力変動の抑制〉
アクチュエータであるピエゾ素子４８を駆動して、ノズル４４からインクを吐出させると、流路を流れるインクに圧力変動が生じる。このような圧力変動は、メニスカスの位置に悪影響を及ぼし、吐出性能を劣化させる。

本実施の形態のインクジェットプリンタ１は、供給側の流路に供給側ダンパ８０、排出側の流路に排出側ダンパ９０が備えられており、かつ、その供給側ダンパ８０及び排出側ダンパ９０は、プリントヘッド３２を構成するヘッドモジュール４０ごとに備えられているため、インクの吐出に伴う圧力変動を効果的に抑制できる。

また、本実施の形態のインクジェットプリンタ１は、圧力変動に及ぼす影響を考慮して、供給側と排出側とで異なるダンパ容量のダンパを使用しているため、適切に圧力変動を抑えつつ、全体の構成もコンパクト化できる。すなわち、供給側と排出側に同じダンパ容量のダンパを設置するのではなく、それぞれに必要なダンパ容量のダンパを設置することにより、使用するダンパのサイズの適正化が図られ、結果として、全体の構成をコンパクト化できる。そして、このコンパクト化により、プリントヘッド３２を構成するヘッドモジュール４０を高密度に配置することが可能になり、より高品質な画像の記録が可能なプリントヘッド３２を構成することが可能になる。

《供給側ダンパ及び排出側ダンパの設置位置》
上記のように、インクの吐出に伴う圧力変動の抑制を考えると、供給側ダンパ８０及び排出側ダンパ９０は、ヘッドモジュール４０の近くに配置することが好ましい。そして、より好ましくは、次の位置に配置する。すなわち、インク中を伝わる圧力波の波長をλとした場合に、アクチュエータであるピエゾ素子４８から距離λ以下の範囲内に供給側ダンパ８０及び排出側ダンパ９０を設置する。これにより、吐出に伴う圧力変動をより効果的に抑制できる。

インク中を伝わる圧力波の波長λは、吐出周波数をＨ、インクの音速をＶとした場合、λ＝Ｖ／Ｈで求められる。たとえば、吐出周波数Ｈの設定がＨ＝１０〜７５［ｋＨｚ］、インクの音速ＶがＶ＝１５００［ｍ／ｓｅｃ］の場合、インク中を伝わる圧力波の波長λは、λ＝１５００［ｍ／ｓｅｃ］／１０〜７５［ｋＨｚ］＝２０〜１５０［ｍｍ］となる。したがって、この場合、少なくともピエゾ素子４８から２０［ｍｍ］以下の距離の範囲内に供給側ダンパ８０及び排出側ダンパ９０を設置することにより、吐出に伴う圧力変動をより効果的に抑制できる。なお、この距離はピエゾ素子４８から供給側ダンパ８０及び排出側ダンパ９０までの流路の距離である。

《ヘッドモジュールの変形例》
〈変形例１〉
図８は、ヘッドモジュールの第１の変形例を示す図である。

同図に示すように、本例のヘッドモジュール４０は、供給側ダンパ８０及び排出側ダンパ９０が一体的に備えられた構造のヘッドモジュールである。

供給側ダンパ８０は、液室８２及び気室８４が弾性変形可能なダンパ膜８６で仕切られた構造を有し、ヘッドモジュール４０に一体的に設けられる。液室８２は、流入路８９Ａを介して、ヘッドモジュール４０にインクを供給するための供給口５４に連通される。また、液室８２は、流出路８９Ｂを介して、ヘッドモジュール４０内の内部共通供給流路５０Ａに接続される。流出路８９Ｂは、ヘッドモジュール４０の一部を構成する隔壁４０Ａに形成される。液室８２は、この隔壁４０Ａを介して内部共通供給流路５０Ａと隣接して配置される。

排出側ダンパ９０は、液室９２及び気室９４が弾性変形可能なダンパ膜９６で仕切られた構造を有し、ヘッドモジュール４０に一体的に設けられる。液室９２は、流入路９９Ａを介して、ヘッドモジュール４０内の内部共通排出流路５２Ａに接続される。また、液室９２は、流出路９９Ｂを介して、ヘッドモジュール４０からインクを排出するための排出口５６に連通される。流入路９９Ａは、ヘッドモジュール４０の一部を構成する隔壁４０Ａに形成される。液室９２は、この隔壁４０Ａを介して内部共通排出流路５２Ａと隣接して配置される。

本例のヘッドモジュール４０によれば、インクは、常に供給側ダンパ８０を介してヘッドモジュール４０に供給され、かつ、排出側ダンパ９０を介してヘッドモジュール４０から排出される。これにより、インクの圧力変動を効果的に抑制できる。

また、本例のヘッドモジュール４０によれば、アクチュエータであるピエゾ素子４８の近傍に供給側ダンパ８０及び排出側ダンパ９０を設置できるので、より効果的にインクの吐出に伴う圧力変動を抑制できる。

更に、外部個別供給流路６４Ｂ及び外部個別排出流路６８Ｂに別途供給側ダンパ及び排出側ダンパを設置する必要がないので、更に構成をコンパクト化でき、かつ、組み付けも容易にできる。

〈変形例２〉
図９は、ヘッドモジュールの第２の変形例を示す図である。

同図に示すように、本例のヘッドモジュール４０は、ヘッドモジュール４０の内部の流路に供給側ダンパ８０及び排出側ダンパ９０が備えられている。

供給側ダンパ８０は、液室８２及び気室８４が弾性変形可能なダンパ膜８６で仕切られた構造を有し、内部個別供給流路５０Ｂに備えられる。上記のように、内部個別供給流路５０Ｂは、内部供給流路５０の一部であり、ヘッドモジュール４０の内部に配置された供給側の流路の一部である。内部個別供給流路５０Ｂは、ノズルごとに設けられるので、供給側ダンパ８０もノズルごとに設けられる。

排出側ダンパ９０も同様に、液室９２及び気室９４が弾性変形可能なダンパ膜９６で仕切られた構造を有し、内部個別排出流路５２Ｂに備えられる。上記のように、内部個別排出流路５２Ｂは、内部排出流路５２の一部であり、ヘッドモジュール４０の内部に配置された排出側の流路の一部である。内部個別排出流路５２Ｂはノズルごとに設けられるので、排出側ダンパ９０もノズルごとに設けられる。

本例のヘッドモジュール４０によれば、インクは、供給側ダンパ８０を介して圧力室４６に供給され、かつ、排出側ダンパ９０を介して圧力室４６から排出される。これにより、インクの圧力変動を効果的に抑制できる。

また、本例のヘッドモジュール４０によれば、アクチュエータであるピエゾ素子４８に近接して供給側ダンパ８０及び排出側ダンパ９０を設置できるので、より効果的にインクの吐出に伴う圧力変動を抑制できる。

更に、供給側ダンパ及び排出側ダンパを別途外部個別供給流路６４Ｂ及び外部個別排出流路６８Ｂに設置する必要がないので、更に構成をコンパクト化でき、かつ、組み付けも容易にできる。

なお、本例では、内部個別供給流路５０Ｂ及び内部個別排出流路５２Ｂに供給側ダンパ８０及び排出側ダンパ９０を配置する構成としているが、内部共通供給流路５０Ａ及び内部共通排出流路５２Ａに供給側ダンパ８０及び排出側ダンパ９０を配置する構成とすることもできる。

《供給側ダンパ及び排出側ダンパの変形例》
〈変形例１〉
図１０は、供給側ダンパ及び排出側ダンパの第１の変形例を示す図である。

同図に示すように、本例の供給側ダンパ８０及び排出側ダンパ９０は、互いの気室が連通された構造を有する。すなわち、供給側ダンパ８０の気室８４と排出側ダンパ９０の気室９４とが、連通部としての連通用配管７８を介して互いに連通されている。

このような構造の供給側ダンパ８０及び排出側ダンパ９０によれば、互いの気室の容量を拡大できるので、コンパクトな構成で大きなダンパ容量を確保できる。これにより、更なるコンパクト化が実現できる。

〈変形例２〉
上記実施の形態では、供給側ダンパ及び排出側ダンパとして、液室と気室とがダンパ膜で仕切られた構造のダンパを使用しているが、供給側ダンパ及び排出側ダンパとして使用するダンパは、これに限定されるものではない。

図１１は、供給側ダンパ及び排出側ダンパとして使用可能なダンパの構成を示す断面図である。

同図に示すダンパ１２０は、液室１２２のみが備えられた構造のダンパである。本体１２０Ａに液室１２２のみが備えられており、その液室１２２の壁面の一部が、弾性変形可能なダンパ膜１２４で構成されている。ダンパ膜１２４は、たとえば、ラバーなどの柔軟性を有する材質の膜体で構成される。

このような構造のダンパは、ダンパ容量が小さくなるが、コンパクトな構成にできる。したがって、排出側ダンパとして使用することが有効である。すなわち、供給側ダンパには、液室と気室とがダンパ膜で分離された構造のダンパを使用し、排出側ダンパには、本例のダンパ１２０のように、液室１２２の一部がダンパ膜１２４で構成されたダンパを使用する。これにより、全体の構成を簡素化でき、かつ、コンパクトにできる。

《プリントヘッドの変形例》
上記実施の形態では、ヘッドモジュールを同一直線上に一列に繋ぎ合わせてプリントヘッドを構成しているが、ヘッドモジュールを繋ぎ合わせる形態は、これに限定されるものではない。たとえば、ヘッドモジュールを千鳥状に配置して繋ぎ合わせる形態とすることもできる。

また、上記実施の形態では、説明を簡単にするため、ノズルをノズル面に一列に配置した形態を示しているが、ノズルの配列は、これに限定されるものではない。ノズルをノズル面にマトリクス状に配置することもできる。ノズルをノズル面にマトリクス状に配置することにより、ノズルをより高密度に配置できる。

《プリント部の変形例》
上記実施の形態では、説明を簡単にするため、プリントヘッドが１つの形態を示しているが、プリント部に配置するプリントヘッドの数は、これに限定されるものではない。たとえば、カラー画像をプリントする場合は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４本のプリントヘッドが備えられる。プリント部に配置するプリントヘッドの数が増えるほど、コンパクト化の要請が高まるので、プリント部に配置するプリントヘッドの数が増えるほど、本発明は有効に作用する。

《インク供給部の変形例》
上記実施の形態では、供給ポンプ及び排出ポンプを使用して、インクを循環させる構成としているが、水頭差を利用して、インクを循環させる構成とすることもできる。

《その他の変形例》
上記実施の形態では、ヘッドモジュールごとに供給側ダンパ及び排出側ダンパを設置しているが、このヘッドモジュールごとに設置する供給側ダンパ及び排出側ダンパとは別に、外部共通供給流路及び外部共通排出流路にもダンパを設置してもよい。

図１２は、共通供給流路及び共通排出流路にダンパを備えた液滴吐出装置の概略構成図である。

同図に示すように、外部共通供給流路６４Ａに主供給側ダンパ１３０が備えられている。また、外部共通排出流路６８Ａに主排出側ダンパ１３２が備えられている。この主供給側ダンパ１３０及び主排出側ダンパ１３２は、主として供給ポンプ６６及び排出ポンプ７０の脈動を抑制する目的で設置され、ダンパ容量の大きなダンパが使用される。

このように、共通供給流路及び共通排出流路にもダンパを備えることにより、供給ポンプ及び排出ポンプの脈動を抑えられ、より安定してインクを供給できる。

上記実施の形態では、本発明をインクジェットプリンタに適用した場合を例に説明したが、本発明の適用は、これに限定されるものではない。この他、たとえば、フィルムやガラス上にインク等を吐出してカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造装置や、有機ＥＬ溶液（有機エレクトロルミネッセンス溶液）を基板上に吐出して有機ＥＬディスプレイパネル（有機エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル）を形成する装置、溶解状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成する装置、金属を含む液体を吐出して配線パターンを形成する装置などにも同様に適用できる。

１…インクジェットプリンタ、１０…搬送部、１２…ドラム、１２Ａ…グリッパー、２０…プリント部、３０…液滴吐出装置、３２…プリントヘッド、３４…支持フレーム、４０…ヘッドモジュール、４０Ａ…隔壁、４２…ノズル面、４４…ノズル、４６…圧力室、４８…ピエゾ素子、５０…内部供給流路、５０Ａ…内部共通供給流路、５０Ｂ…内部個別供給流路、５２…内部排出流路、５２Ａ…内部共通排出流路、５２Ｂ…内部個別排出流路、５４…供給口、５６…排出口、６０…インク供給部、６２…インクタンク、６４…外部供給流路、６４Ａ…外部共通供給流路、６４Ｂ…外部個別供給流路、６４Ｃ…外部供給マニホールド、６６…供給ポンプ、６８…外部排出流路、６８Ａ…外部共通排出流路、６８Ｂ…外部個別排出流路、６８Ｃ…外部排出マニホールド、７０…排出ポンプ、７２…個別供給バルブ、７４…個別排出バルブ、７８…連通用配管、８０…供給側ダンパ、８０Ａ…本体、８２…液室、８４…気室、８６…ダンパ膜、８８Ａ…流入口、８８Ｂ…流出口、８９Ａ…流入路、８９Ｂ…流出路、９０…排出側ダン、９０Ａ…本体、９２…液室、９４…気室、９６…ダンパ膜、９８Ａ…流入口、９８Ｂ…流出口、９９Ａ…流入路、９９Ｂ…排出路、１００…コンピュータ、１０２…搬送制御部、１０４…プリント制御部、１０６…インク供給制御部、１１０…通信部、１１２…操作部、１１４…表示部、１１６…記憶部、１２０…ダンパ、１２０Ａ…本体、１２２…液室、１２４…ダンパ膜、１３０…主供給側ダンパ、１３２…主排出側ダンパ

Claims (12)

1. ノズル、及び、前記ノズルから吐出させる液体の供給口及び排出口を備え、前記供給口及び前記排出口を介して前記液体が循環して供給されるヘッドモジュールを複数個繋ぎ合わせて構成される液滴吐出ヘッドと、
   前記液滴吐出ヘッドを構成する個々の前記ヘッドモジュールに前記液体を循環させて供給する液体供給部と、
   前記液滴吐出ヘッドを構成する個々の前記ヘッドモジュールの供給側の流路に備えられる供給側ダンパと、
   前記液滴吐出ヘッドを構成する個々の前記ヘッドモジュールの排出側の流路に備えられ、前記供給側ダンパよりもダンパ容量の小さいダンパで構成される排出側ダンパと、
   を備えた液滴吐出装置。
2. 前記供給側ダンパは、前記ヘッドモジュールの外部に配置された供給側の流路に備えられ、
   前記排出側ダンパは、前記ヘッドモジュールの外部に配置された排出側の流路に備えられる、
   請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 前記供給側ダンパ及び前記排出側ダンパは、前記ヘッドモジュールに一体的に設けられる、
   請求項２に記載の液滴吐出装置。
4. 前記供給側ダンパは、少なくとも一部にダンパ膜を備え、かつ、前記供給口に連通された液室を備え、前記液室が、前記ヘッドモジュールの一部を構成する隔壁を介して前記ヘッドモジュールの内部に配置された供給側の流路と隣接して配置され、かつ、前記隔壁に形成された流出路を介して前記ヘッドモジュールの内部に配置された供給側の流路と前記液室とが連通され、
   前記排出側ダンパは、少なくとも一部にダンパ膜を備え、かつ、前記排出口に連通された液室を備え、前記液室が、前記ヘッドモジュールの一部を構成する隔壁を介して前記ヘッドモジュールの内部に配置された排出側の流路と隣接して配置され、かつ、前記隔壁に形成された流入路を介して前記ヘッドモジュールの内部に配置された排出側の流路と前記液室とが連通される、
   請求項３に記載の液滴吐出装置。
5. 前記供給側ダンパは、前記ヘッドモジュールの内部に配置された供給側の流路に備えられ、
   前記排出側ダンパは、前記ヘッドモジュールの内部に配置された排出側の流路に備えられる、
   請求項１に記載の液滴吐出装置。
6. 前記供給側ダンパ及び前記排出側ダンパは、前記ノズルごとに備えられる、
   請求項５に記載の液滴吐出装置。
7. 前記供給側ダンパ及び前記排出側ダンパは、前記ノズルから前記液体を吐出させるアクチュエータの近傍に配置される、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
8. 前記液体中を伝わる圧力波の波長をλとした場合に、前記供給側ダンパ及び前記排出側ダンパは、前記アクチュエータからの距離がλ以下の範囲内に配置される、
   請求項７に記載の液滴吐出装置。
9. 前記供給側ダンパのダンパ容量と前記排出側ダンパのダンパ容量との比が、供給側の流路を流れる前記液体の流量と排出側の流路を流れる前記液体の流量との比と同じである、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
10. 前記供給側ダンパ及び前記排出側ダンパは、液室と気室とが弾性変形可能なダンパ膜で仕切られた構造のダンパである、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
11. 前記供給側ダンパの気室と前記排出側ダンパの気室とが連通部を介して互いに連通される、
    請求項１０に記載の液滴吐出装置。
12. 前記供給側ダンパは、液室と気室とが弾性変形可能なダンパ膜を介して分離された構造のダンパであり、
    前記排出側ダンパは、液室の一部に弾性変形可能なダンパ膜を備えた構造のダンパである、
    請求項１から１１のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。

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