JP5141062B2 - Droplet discharge head - Google Patents
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Description
本発明は、液滴を複数のノズルから吐出し、対象物表面にドットマトリクス状に塗布される液滴吐出ヘッドに関する技術である。 The present invention relates to a droplet discharge head that discharges droplets from a plurality of nozzles and is applied to a surface of an object in a dot matrix form.
従来、媒体に対し液滴を吐出する液滴吐出ヘッドとして、例えば記録用紙等にインクを吐出するインクジェットヘッドが知られている。そのインクジェットヘッドは、吐出するインクの種類毎に複数のノズル列を備えている。そして、外部のインク供給源から供給されたインクは、インク供給口からインク流路を経て、各ノズルに対応する圧力室に分配され、各圧力室内で吐出圧力が付与されることによって、ノズルから対象物表面にインク滴として吐出される。前記のような複数のノズル列は、吐出するインクの種類毎に並列に配置されている場合や、特許文献１のように、吐出するインクの種類が異なるノズル列が、直線状に配列される場合もある。そして、どちらの場合においても、各インク供給口は、平面視において、ノズル列の延長方向に配置されている。
しかしながら、上記のように、インク供給口が、平面視において、ノズル列の延長方向に配置されていると、ノズル列の長さ方向におけるインクジェットヘッドの寸法が、インクの吐出に必要な長さ、即ち、ノズル列の長さよりも長くなって、コンパクト化を図りづらい不都合がある。この問題に対して、ノズル列の長さを短くすることにより前記寸法を抑えようとすれば、インクを同時に吐出できる幅が小さくなるため、効率的なインクの塗布を行うことができず、これまた都合が悪い。 However, as described above, when the ink supply port is arranged in the extension direction of the nozzle row in a plan view, the dimension of the inkjet head in the length direction of the nozzle row is the length necessary for ink ejection, That is, there is an inconvenience that it is longer than the length of the nozzle row and it is difficult to reduce the size. In response to this problem, if the length is reduced by reducing the length of the nozzle row, the width at which ink can be ejected at the same time becomes small, so that efficient ink application cannot be performed. Also inconvenient.
そこで本発明は、ノズル列の長さ方向における液滴吐出ヘッドの寸法増加を抑えつつ、効率的な液滴の吐出を行うことができる液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a droplet discharge head that can efficiently discharge droplets while suppressing an increase in the size of the droplet discharge head in the length direction of the nozzle row.
請求項１の液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出する複数のノズルが、吐出する液体毎に、複数のノズル列を形成したノズルプレートと、前記複数のノズルに一端が連通する前記ノズル毎の圧力室が、前記複数のノズル列に対応して複数の圧力室列をなして形成されたキャビティプレートと、前記圧力室の他端と連通し、前記各圧力室列に対してそれぞれ前記液体を供給する複数の共通液体室が前記液体毎に形成されている複数枚のマニホールドプレートとを含む複数枚のプレートを積層して形成されていて、前記複数の共通液体室に前記液体を供給する前記液体毎の複数の液体供給口とを有する液滴吐出ヘッドであって、前記複数枚のマニホールドプレートは、前記ノズルプレートと前記キャビティプレートとの間に配置されるとともに、少なくとも第１マニホールドプレートと第２マニホールドプレートとを積層して有し、前記第１マニホールドプレートには、前記圧力室列の列方向に平行に延びる前記液体毎の複数の第１共通液体室が形成されていて、前記第２マニホールドプレートには、平面視において、前記第１共通液体室の一部と重なる位置で前記第１共通液体室に連通し、前記列方向における長さが前記第１共通液体室よりも短い第２共通液体室が前記液体毎に形成されていて、前記複数の液体供給口は、前記キャビティプレートから前記第２マニホールドプレートまで積層方向に貫通し、平面視において、前記列方向と直交する方向に前記液体毎に形成されていて、さらに前記第２マニホールドプレートには、前記各第２共通液体室と前記各液体供給口とをそれぞれ接続する複数の接続通路が、前記第１マニホールドプレートと反対面に開口された凹状に形成されるとともに、平面視において前記直交する方向に前記圧力室列と交差して前記圧力室列を跨って延びていることを特徴としている。
The droplet discharge head according to
この請求項１の液滴吐出ヘッドによれば、前記複数の液体供給口を、前記圧力室列の列方向に対して直交する方向に形成して、前記各液体供給口を、前記列方向に直交する前記各接続通路によって、前記第２共通液体室に連通させているため、前記列方向の長さを抑えることができる。 According to the droplet discharge head of this aspect, the plurality of liquid supply ports are formed in a direction orthogonal to the column direction of the pressure chamber rows, and the liquid supply ports are arranged in the column direction. Since each of the orthogonal connection passages communicates with the second common liquid chamber, the length in the column direction can be suppressed.
請求項２の液滴吐出ヘッドは、平面視において、複数の液体供給口を複数のノズル列の列方向と直交する方向の一方に設けることを特徴としている。
The liquid droplet ejection head according to
この請求項２の液滴吐出ヘッドによれば、前記複数の液体供給口が一方に集められた状態になるため、前記複数の圧力室に吐出圧力を付与するアクチュエータの配置がしやすくなる。 According to the droplet discharge head of the second aspect, since the plurality of liquid supply ports are gathered in one side, it is easy to arrange an actuator that applies discharge pressure to the plurality of pressure chambers.
請求項３の液滴吐出ヘッドは、平面視において、複数の液体供給口を挟んで両側にノズル列を設けることを特徴としている。 The droplet discharge head according to a third aspect is characterized in that, in a plan view, nozzle rows are provided on both sides of a plurality of liquid supply ports.
この請求項３の液滴吐出ヘッドによれば、前記全接続通路の長さを短くすることができる。 According to the droplet discharge head of this aspect, the length of all the connection passages can be shortened.
請求項４の液滴吐出ヘッドは、複数の液体供給口を、ノズル列の列方向と平行に配置することを特徴としている。 The droplet discharge head according to a fourth aspect is characterized in that the plurality of liquid supply ports are arranged in parallel to the row direction of the nozzle rows.
この請求項４の液滴吐出ヘッドによれば、前記ノズル列の列方向と直交する方向の長さを抑えることができる。 According to the droplet discharge head of the fourth aspect, the length in the direction orthogonal to the row direction of the nozzle row can be suppressed.
請求項５の液滴吐出ヘッドは、複数枚のプレートに、第１共通液体室と、圧力室と、ノズルとを連通する前記ノズル毎の複数の液体流路を形成し、接続通路を、第２マニホールドプレートにおいて、前記液体流路間を通って第２共通液体室まで延設されていることを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, a plurality of liquid flow paths for each of the nozzles communicating with the first common liquid chamber, the pressure chamber, and the nozzle are formed on a plurality of plates, The two-manifold plate is characterized in that it extends between the liquid flow paths to the second common liquid chamber.
この請求項５の液滴吐出ヘッドによれば、前記接続流路が前記液体流路間を通過するように形成することで、前記液体供給口と前記第２共通液体室が連通し、前記ノズル列の列方向の長さを抑えることができる。 According to the droplet discharge head of this aspect, the liquid supply port and the second common liquid chamber communicate with each other by forming the connection flow path so as to pass between the liquid flow paths. The length of the column in the column direction can be suppressed.
請求項６の液滴吐出ヘッドは、接続通路を、液体流路間を通る第1接続通路と、前記第1接続通路と連通するとともに、第１共通液体室の下方に位置し前記第1接続通路よりも幅広の第２接続通路とを接続する構成とすることを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, the droplet discharge head communicates with the first connection passage passing between the liquid flow paths and the first connection passage, and is located below the first common liquid chamber and connected to the first connection passage. A feature is that the second connecting passage is wider than the passage.
この請求項６の液滴吐出ヘッドによれば、前記第２接続通路によって、第１マニホールドプレートにある前記第１共通液体室の圧力変動を吸収することができる。 According to the droplet discharge head of the sixth aspect, the second connecting passage can absorb the pressure fluctuation of the first common liquid chamber in the first manifold plate.
請求項７の液滴吐出ヘッドは、第２接続通路を、液体供給口から対応する前記第２共通液体室までの間に形成し、第１マニホールドプレートの複数の第１共通液体室のうち、接続する前記第２共通液体室以外の前記第２共通液体室に対応する前記第１共通液体室の一部と、平面視において、重なる位置に形成することを特徴としている。
The droplet discharge head according to
この請求項７の液滴吐出ヘッドによれば、前記第２接続通路によって、前記第１マニホールドプレートにある複数の前記第１共通液体室の圧力変動を吸収することができる。 According to the droplet discharge head of this aspect, the second connection passage can absorb pressure fluctuations of the plurality of first common liquid chambers in the first manifold plate.
請求項８の液滴吐出ヘッドは、第２マニホールドプレートに、接続通路と第２共通液体室が形成されてない部分において、平面視において、前記第１共通液体室に重なる位置に、前記列方向に延びる前記第1マニホールドプレートと反対面に開口された凹形状のダンパー室を形成することを特徴としている。
The droplet discharge head according to
この請求項８の液滴吐出ヘッドによれば、前記ダンパー室によって、複数の前記第１共通液体室の圧力変動を吸収することができる。 According to the droplet discharge head of this aspect, the damper chamber can absorb pressure fluctuations in the plurality of first common liquid chambers.
請求項９の液滴吐出ヘッドは、第1マニホールドプレートと第２マニホールドプレートとの間に、第１および第２共通液体室と連通し、平面視において、前記第２共通液体室と重なる位置に貫通形成された液体毎の第３共通液体室が設けられているダンパープレートを介在させ、前記ダンパープレートには、平面視において、前記第1共通液体室に重なる位置であって、前記第３共通液体室の前記列方向に隔離した位置に、前記列方向に延び、かつ、前記第２マニホールドプレート側の面に開口して凹状に形成されたダンパー室を設けることを特徴としている。 The droplet discharge head according to claim 9 communicates with the first and second common liquid chambers between the first manifold plate and the second manifold plate, and overlaps the second common liquid chamber in plan view. A damper plate provided with a third common liquid chamber for each of the liquids penetrating is interposed, and the damper plate is positioned so as to overlap the first common liquid chamber in a plan view, and the third common liquid chamber is disposed in the damper plate. A damper chamber that extends in the row direction and opens in the surface on the second manifold plate side and is formed in a concave shape is provided at a position isolated in the row direction of the liquid chamber.
この請求項９の液滴吐出ヘッドによれば、前記ダンパー室によって、前記第１マニホールドプレートにある複数の前記第１共通液体室の圧力変動を吸収することができる。 According to the droplet discharge head of the ninth aspect, the damper chamber can absorb pressure fluctuations of the plurality of first common liquid chambers in the first manifold plate.
請求項１の液滴吐出ヘッドは、ノズル数を増やしノズル列の長さを長くした場合でも、ノズル列の列方向における長さは抑えることができるため、コンパクトで、且つ、効率の良い液体の塗布が可能なる。 The droplet discharge head according to the first aspect of the present invention can reduce the length of the nozzle row in the row direction even when the number of nozzles is increased and the length of the nozzle row is increased. Application is possible.
請求項２の液滴吐出ヘッドは、圧力室に圧力を供給するためのアクチュータの配置がしやすくなり、アクチュエータを含む液滴吐出ヘッドユニットの構造を簡略化することができる。 In the droplet discharge head of the second aspect, the actuator for supplying pressure to the pressure chamber can be easily arranged, and the structure of the droplet discharge head unit including the actuator can be simplified.
請求項３の液滴吐出ヘッドは、供給口から第２共通液体室に液体を供給する接続通路における液体の流路抵抗を抑えることができる。 The droplet discharge head according to the third aspect can suppress the flow resistance of the liquid in the connection passage for supplying the liquid from the supply port to the second common liquid chamber.
請求項４及び５の液滴吐出ヘッドは、ノズル列の列方向と直交する方向のサイズをコンパクトにすることができる。 In the droplet discharge heads according to the fourth and fifth aspects, the size in the direction orthogonal to the row direction of the nozzle row can be made compact.
請求項６及び請求項７の液滴吐出ヘッドは、第２接続通路が第１マニホールドプレートにある第１共通液体室の圧力変動を吸収するため、ダンパー室を省略することができ、構造を簡略化することができる。 In the droplet discharge heads of the sixth and seventh aspects, since the second connection passage absorbs the pressure fluctuation of the first common liquid chamber in the first manifold plate, the damper chamber can be omitted and the structure is simplified. Can be
請求項８及び請求項９の液滴吐出ヘッドは、ダンパー室を設けることによって、第１共通液体室の圧力変動を吸収することが可能になる。 The droplet discharge heads according to the eighth and ninth aspects can absorb the pressure fluctuation of the first common liquid chamber by providing the damper chamber.
図１に示すように、本願発明にかかる液体吐出ヘッドの実施形態であるインクジェットヘッド１は、流路ユニット１００と、アクチュエータ２００とを含んでいる。流路ユニット１００には、平面視矩形状の複数枚のプレートを積層した構造になっており、対象物表面に対向する側（図１で下側）から、ノズルプレート２、第２マニホールドプレート３、第１マニホールドプレート４、サプライプレート５、キャビティプレート６が順に積層されたものである。ノズルプレート２は、ポリイミド等の合成樹脂材からなり、そのほかのプレート３〜６は４２％ニッケル合金鋼からなる。
As shown in FIG. 1, an
ノズルプレート２には、インクを吐出するノズル２１・２１・２１・・・が複数設けられている。これらの複数のノズル２１・２１・２１・・・は、並列に配置された４本のノズル列２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄを構成しており、これらのノズル列２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄは、その長さが同一で同じノズル列２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄのノズル２１・２１・２１・・・から、それぞれ同色のインクが吐出されるようになっていて、例えば、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの四色のインクを吐出できるようになっている。各ノズル列２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄのノズル２１・２１・２１・・・は、それぞれ千鳥状に配置する場合もある。なお、以降、ノズルの列方向をＸ方向、その列方向に直交する方向をＹ方向とし、対象物側を下側もしくは下方向、その反対側を上側もしくは上方向とし、図１においてのノズル列２ａ側を左側、２ｄ側を右側とする。
The
第２マニホールドプレート３は、平面視において、ノズル列２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄの列方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）の一側方（図１では左側）に、その長手方向がＸ方向に長い平面視略矩形状（楕円形状とすることもできる）の貫通孔３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄがインク毎に設けられており、これらの貫通孔３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄは、ノズル列２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄと平行（Ｘ方向）に一直線に並べられている。これらの貫通孔３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄに対応する貫通孔４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ、５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄ、６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄが、第１マニホールドプレート４、サプライプレート５、キャビティプレート６にそれぞれ貫通形成され、第２マニホールドプレートからキャビティプレート６までが積層することで、四色のインクを個別に供給する四つのインク供給口７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄをそれぞれ構成している（図３（ａ）、（ｂ））。
The
また、第２マニホールドプレート３には、ノズルプレート２の各ノズル２１・２１・２１・・・に対応し連通する位置にそれぞれ微小孔３１・３１・３１・・・が貫通して設けられている。これらの微小孔３１・３１・３１・・・に対応する微小孔４１・４１・４１・・・、５１・５１・５１・・・が、第１のマニホールドプレート４とサプライプレート５とにそれぞれ設けられ、インク流路７１・７１・７１・・・の一部を構成している。この微小孔３１・３１・３１・・・、４１・４１・４１・・・、５１・５１・５１・・・の列を便宜上ノズル列２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄと称する場合もある。また、各貫通孔３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄから右方向側には、Ｘ方向に長い平面視略細長形状の第２共通インク室３ａ’・３ｂ’・３ｃ’・３ｄ’が貫通して設けられている。第２共通インク室は、第１共通インク室のＸ方向の寸法よりも短く、図２では、貫通孔３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄのＸ方向の長さとほぼ同一になっている。
Further, the
第２共通インク室３ａ’・３ｂ’・３ｃ’・３ｄ’は、第２マニホールドプレート３のＹ方向において、一方の端（図１の左側）に位置するものから他方の端（図１の右側）に位置するものまで、対応する貫通孔３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄとの間隔が順に広くなるような配置になっている。即ち、平面視において、最も端（左端）に位置する第２共通インク室３ａ’が、貫通孔３ａとノズル列２ａとの間に位置し、二番目の第２共通インク室３ｂ’が、貫通孔３ｂ側から二番目のノズル列２ｂと三番目のノズル列２ｃとの間であって、二番目のノズル列２ｂ寄りに位置し、三番目の第２共通インク室３ｃ’は、二番目のノズル列２ｂと三番目のノズル列２ｃとの間であって、三番目のノズル列２ｃ寄りに位置している。そして、四番目の第２共通インク室３ｄ’は、貫通孔３ｄから四つのノズル列を２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ隔てた位置に設けられている。
The second common ink chambers 3a ′, 3b ′, 3c ′, and 3d ′ are arranged from one end (left side in FIG. 1) to the other end (right side in FIG. 1) in the Y direction of the
これらの貫通孔３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄと対応する第２共通インク室３ａ’・３ｂ’・３ｃ’・３ｄ’とはそれぞれＹ方向に延びる接続通路３２ａ・３２ｂ・３２ｃ・３２ｄにより接続されている。これらの接続通路３２ａ・３２ｂ・３２ｃ・３２ｄは、第１マニホールドプレート４と反対の面をハーフエッチング等により凹状に形成することで設けられている。
These through holes 3a, 3b, 3c and 3d and the corresponding second common ink chambers 3a ', 3b', 3c 'and 3d' are connected by connecting passages 32a, 32b, 32c and 32d extending in the Y direction, respectively. Yes. These connection passages 32a, 32b, 32c, and 32d are provided by forming a surface opposite to the
貫通孔３ａと第２共通インク室３ａ’とを接続するＹ方向に延びた接続通路３２ａは、Ｘ方向に並列に設けられた複数の通路からなっている。それ以外の接続通路３２ｂ・３２ｃ・３２ｄは、第１接続通路３３ｂ・３３ｃ・３３ｄと第２接続通路３４ｂ・３４ｃ・３４ｄとで構成されている。第１接続通路３３ｂ・３３ｃ・３３ｄは、微小孔３１・３１・３１・・・（インク流路７１・７１・７１・・・）が形成されている範囲に設けられており、各微小孔３１・３１・３１・・・の間をそれぞれ通過するようにしてＸ方向に並列に複数配置し、Ｙ方向に延びた通路からなる。一方、第２接続通路３４ｂ・３４ｃ・３４ｄは、後述する第１共通インク室４ｂ’・４ｃ’・４ｄ’の下方の一部に位置する部分に設けられており、第１接続通路３３ｂ・３３ｃ・３３ｄよりも幅広になっている。その幅は、貫通孔３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが設けられている幅（Ｘ方向の幅）とほぼ同一で、各第１接続通路３３ｂ・３３ｃ・３３ｄの通路がそれぞれ接続されている。各貫通孔３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと、対応する第２共通インク室３ａ’・３ｂ’・３ｃ’・３ｄ’とを連通する間には、適宜、複数の第１および第２接続通路が連続して連通されていて、第２マニホールドプレート３をノズルプレート２に積層すると、第２接続通路３４ｂ・３４ｃ・３４ｄによって、互いに対応する貫通孔３ｂ、３ｃ、３ｄと第２共通インク室３ｂ’・３ｃ’・３ｄ’及び第１共通インク室４ｂ’・４ｃ’・４ｄ’の圧力変動が吸収されるようなダンパー室が形成されるようになっている。
The connection passage 32a extending in the Y direction that connects the through hole 3a and the second common ink chamber 3a 'includes a plurality of passages provided in parallel in the X direction. The other connection passages 32b, 32c, and 32d are composed of first connection passages 33b, 33c, and 33d and second connection passages 34b, 34c, and 34d. The first connection passages 33b, 33c, 33d are provided in a range where the micro holes 31, 31, 31,... (Ink flow paths 71, 71, 71,...) Are formed. A plurality of passages arranged in parallel in the X direction so as to pass between 31, 31... And extending in the Y direction. On the other hand, the second connection passages 34b, 34c and 34d are provided in portions located below a first common ink chamber 4b ', 4c' and 4d 'which will be described later, and the first connection passages 33b and 33c.・ It is wider than 33d. The width is substantially the same as the width (width in the X direction) in which the through holes 3a, 3b, 3c, and 3d are provided, and the first connection passages 33b, 33c, and 33d are connected to each other. While the through holes 3a, 3b, 3c, and 3d communicate with the corresponding second common ink chambers 3a ', 3b', 3c ', and 3d', a plurality of first and second connection passages are appropriately provided. When the
なお、第２マニホールドプレート３には、図２（ｂ）のように、平面視で第１の共通インク室４ｂ’・４ｃ’・４ｄ’に対応する位置において、第２共通インク室３ｂ’・３ｃ’・３ｄ’および第２接続通路３４ｃ、３４ｄが設けられていない部分において、第２共通インク室３ｂ’・３ｃ’・３ｄ’からＸ方向に離間した位置に、ノズルプレート側にハーフエッチング等で開口した凹形状のダンパー壁３５ｂ、３５ｃ、３５ｄを設けることも出来る。このようにすれば、ノズルプレート２との間にダンパー室が形成できるため、第１共通インク室に対する圧力変動をより効果的に吸収できる。
As shown in FIG. 2B, the
第１マニホールドプレート４は、微小孔４１・４１・４１・・・と貫通孔４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄの他に、インク毎の第１共通インク室４ａ’・４ｂ’・４ｃ’・４ｄ’が設けられている。各第１共通インク室４ａ’・４ｂ’・４ｃ’・４ｄ’は、長手方向をＸ方向に向けノズル列２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄと同等の長さを有する平面視略矩形状の貫通孔を貫通形成することにより設けたものであり、平面視において、その一部が第２マニホールドプレート３に設けられている各第２共通インク室３ａ’・３ｂ’・３ｃ’・３ｄ‘とそれぞれ重なる位置に配置されている。
In addition to the micro holes 41, 41, 41... And the through holes 4a, 4b, 4c, 4d, the
サプライプレート５には、貫通孔５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄと微小孔５１・５１・５１・・・の他に、第１マニホールドプレート４の第１共通インク室４ａ’・４ｂ’・４ｃ’・４ｄ’のインクを後述するキャビティプレート６に設けられている各圧力室に供給するための供給孔５２・５２・５２・・・が、平面視において、第１共通インク室４ａ’・４ｂ’・４ｃ’・４ｄ’と連通するように設けられている。
In addition to the through holes 5a, 5b, 5c, 5d and the minute holes 51, 51, 51..., The
キャビティプレート６には、貫通孔６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄの他に、ノズルプレート２のノズル２１・２１・２１・・・からインクを吐出させるための吐出圧を発生させる平面視略細長形状（Ｙ方向に長い）圧力室６１・６１・６１・・・が、ノズルプレート２のノズル２１・２１・２１・・・ごとに設けられ、ノズル列２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄに対応して四列に配置されている。各圧力室６１・６１・６１・・・は、平面視においてＹ方向に長い長孔を形成することにより設けられており、一端が対応するノズル２１・２１・２１・・・と重なるとともに、他端がサプライプレート５の供給孔５２・５２・５２・・・に重なるような配置になっている。これによって、第２マニホールドプレート３の第２共通インク室３ａ’・３ｂ’・３ｃ’・３ｄ’、第１マニホールドプレート４の第１共通インク室４ａ’・４ｂ’・４ｃ’・４ｄ’、サプライプレート５の供給孔５２・５２・５２・・・、キャビティプレート６の圧力室６１・６１・６１・・・、サプライプレート５から第２マニホールドプレート３までの各プレートに設けられている微小孔３１・３１・３１・・・、４１・４１・４１・・・、５１・５１・５１・・・、ノズルプレート２のノズル２１・２１・２１・・・が連通するノズル毎のインク流路７１・７１・７１・・・が構成されている。なお、貫通孔６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄのサプライプレート５と反対側は図示しないフィルタで覆われている。
The
このようなインクジェットヘッド１のキャビティプレート６側には、キャビティプレート６よりも一回り小さい外形寸法のアクチュエータ２００が、インク供給口６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを表出した形で積層されている（図１）。このアクチュエータ１００は、平面視において、キャビティプレート６の各圧力室６１・６１・６１・・・と重なる位置に配置した図示しない個別電極と、圧力室６１に共通の図示しない共通電極とを圧電シート間に交互に積層して構成されている。そして、積層方向の電極間に高電圧を印加することにより、圧電シートに、圧電縦効果による積層方向の歪みを発生させ、圧力室６１・６１・６１・・・内のインクをノズル２１・２１・２１・・・から吐出させる。なお、アクチュエータとしては、上記圧電方式によるものほか、静電気により振動板を変位させる方式、圧力室内のインクをヒータにより沸騰させる方式などが適用できる。
On the
本実施形態のインクジェットヘッド１は、平面視において、インク供給口７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄが、ノズル列２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄの列方向と直交する方向（Ｙ方向）に位置し、第１マニホールドプレート４の第１共通インク室４ａ’・４ｂ’・４ｃ’・４ｄ’及び第２マニホールドプレート３の第２共通インク室３ａ’・３ｂ’・３ｃ’・３ｄ’との連通を、Ｙ方向に延び、且つ、インク流路７１・７１・７１・・・の間を通過するように配置されている接続通路３２ａ・３２ｂ・３２ｃ・３２ｄによって接続されているため、ノズル列２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄの列方向のサイズをコンパクトにすることができる。また、インク供給口７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄをノズル列２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄに平行に設けているため、ノズル列２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄの列方向と直交する方向においてもサイズを小さくすることができる。そして、インク供給口７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄが、平面視において、ノズル列２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄの列方向に直交する方向の一方に集められているため、アクチュエータの配置がしやすい。なお、キャビティプレート６と第１マニホールドプレート５との間に、絞り部が形成されているスペーサプレートを設けることもできる。
In the
上記実施形態のインクジェットヘッド１においては、接続通路３２ｂ・３２ｃ・３２ｄを、第１接続通路３３ｂ・３３ｃ・３３ｄと、ダンパー機能を有する第２接続通路３４ｂ・３４ｃ・３４ｄとで構成しているが、図４に示すように、第２接続通路３４ｂ・３４ｃ・３４ｄをダンパー機能を有さない構成とすることもできる。図４の第２接続通路３４ｂ・３４ｃ・３４ｄは、第１接続通路３３ｂ・３３ｃ・３３ｄの複数の通路を延長して形成されている。このような場合は、第１マニホールドプレート４と第２マニホールドプレート３との間にダンパープレート８を設けて、第１共通インク室４ａ’・４ｂ’・４ｃ’・４ｄ’の圧力変動を吸収させることができる。なお、図４は、説明上、流路ユニット１００を下側（対象物側）から見た図で、図１とは左右が逆になっている。
In the
例えば、図５（ａ）の平面図と図５（ｂ）のダンパープレート８を設けた場合の図４におけるＪ−Ｊ’断面図とに示すように、ダンパープレート８は、他のプレートと同様にインク供給口７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄを構成する貫通孔８ａ・８ｂ・８ｃ・８ｄと、インク流路７１・７１・７１・・・を構成する微小孔８１・８１・８１・・・とが設けられている。また、第１マニホールドプレート４の各第１共通インク室４ａ’・４ｂ’・４ｃ’・４ｄ’と第２マニホールドプレート３の各第２共通インク室３ａ’・３ｂ’・３ｃ’・３ｄ’とをそれぞれ連通するように、平面視において、各第２共通インク室３ａ’・３ｂ’・３ｃ’・３ｄ’と重なる位置に貫通形成されている第３共通インク室８ａ’・８ｂ’・８ｃ’・８ｄ’がそれぞれ設けられている。そして、平面視において、第１共通インク室４ａ’・４ｂ’・４ｃ’・４ｄ’にそれぞれ重なる位置であって、第３共通インク室８ａ’・８ｂ’・８ｃ’・８ｄ’のＸ方向に隔離した位置に、ノズル列２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄの列方向に延びるダンパー壁８２ａ’、８２ｂ’、８２ｃ’、８２ｄ’が、第２マニホールド３側の面に凹状に形成されている。これらのダンパー壁８２ａ’、８２ｂ’、８２ｃ’、８２ｄ’が第２のマニホールドプレート３と積層することによって、ダンパー室を形成し、第１マニホールドプレート４の各第１共通インク室４ａ’・４ｂ’・４ｃ’・４ｄ’の圧力変動を吸収することができる。なお、ダンパー機能を有する第２接続通路３４ｂ・３４ｃ・３４ｄを備えているインクジェットヘッド１に、さらにダンパープレート８を設けて、第１マニホールドプレート４の各第１共通インク室４ａ’・４ｂ’・４ｃ’・４ｄ’の圧力変動を吸収する機能を高めることもできる。
For example, as shown in the plan view of FIG. 5A and the JJ ′ sectional view of FIG. 4 when the
また、上記実施形態のインクジェットヘッド１においては、インク供給口７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄを、平面視において、ノズル列の列方向に直交する方向の一方に設けているが、ノズル列２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄの間にインク供給口７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄを配置することもできる。例えば、図６のように、平面視において、インク供給口７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄを挟んで両側に二列ずつノズル列２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄが配置されるようにすれば、接続通路の長さを短くすることができるため、前述した実施形態よりも接続通路３２ｃ・３２ｄの長さを短くすることができるので、インクの流路抵抗を小さくすることができる。また、前述の実施形態よりも接続通路同士のインクの流路抵抗のばらつきが少なくなる。
In the
また、ノズル列２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄの両側にインク供給口７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄを二つずつ配置する構造とすれば、全接続通路３２ａ・３２ｂ・３２ｃ・３２ｄの長さを短くして、インクの流路抵抗を小さくしつつ、アクチュエータを分割する必要がなく配置をしやすくすることができる。 Further, if two ink supply ports 7a, 7b, 7c, and 7d are arranged on both sides of the nozzle rows 2a, 2b, 2c, and 2d, the lengths of all the connection passages 32a, 32b, 32c, and 32d are shortened. Thus, it is possible to reduce the ink flow path resistance and facilitate the arrangement without dividing the actuator.
なお、絞り部を形成するスペーサプレートやダンパープレートなど、必要に応じてプレートを追加することができる。また、ノズル列も４列に限らず、より多数列の場合にも利用可能である。 In addition, a plate such as a spacer plate or a damper plate that forms the throttle portion can be added as necessary. Further, the number of nozzle rows is not limited to four, and the present invention can be used in the case of a larger number of rows.
上記各実施形態の液体吐出ヘッドは、インクジェット式プリンタのヘッドとしてだけでなく、プリント配線基板の配線パターンの形成、液晶カラーフィルタの製造など、各種の液体を液滴にして対象物に付着させる装置に適用できる。 The liquid discharge head of each of the above embodiments is an apparatus for adhering various liquids as droplets to an object, such as forming a wiring pattern of a printed wiring board and manufacturing a liquid crystal color filter, as well as an inkjet printer head Applicable to.
１ インクジェットヘッド
２ ノズルプレート
２ａ〜２ｄ ノズル列
２１ ノズル
３ 第２マニホールドプレート
３ａ’〜３ｄ’ 第２共通インク室
３２ａ〜３２ｄ 接続通路
４ 第１マニホールドプレート
４ａ’〜４ｄ’ 第１共通インク室
６ キャビティプレート
６１ 圧力室
７ａ〜７ｄ インク供給口
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記複数のノズルに一端が連通する前記ノズル毎の圧力室が、前記複数のノズル列に対応して複数の圧力室列をなして形成されたキャビティプレートと、
前記圧力室の他端と連通し、前記各圧力室列に対してそれぞれ前記液体を供給する複数の共通液体室が前記液体毎に形成されている複数枚のマニホールドプレートと
を含む複数枚のプレートを積層して形成されていて、
前記複数の共通液体室に前記液体を供給する前記液体毎の複数の液体供給口とを有する液滴吐出ヘッドであって、
前記複数枚のマニホールドプレートは、前記ノズルプレートと前記キャビティプレートとの間に配置されるとともに、少なくとも第１マニホールドプレートと第２マニホールドプレートとを積層して有し、
前記第１マニホールドプレートには、前記圧力室列の列方向に平行に延びる前記液体毎の複数の第１共通液体室が形成されていて、
前記第２マニホールドプレートには、平面視において、前記第１共通液体室の一部と重なる位置で前記第１共通液体室に連通し、前記列方向における長さが前記第１共通液体室よりも短い第２共通液体室が前記液体毎に形成されていて、
前記複数の液体供給口は、前記キャビティプレートから前記第２マニホールドプレートまで積層方向に貫通し、平面視において、前記列方向と直交する方向に前記液体毎に形成されていて、
さらに前記第２マニホールドプレートには、前記各第２共通液体室と前記各液体供給口とをそれぞれ接続する複数の接続通路が、前記第１マニホールドプレートと反対面に開口された凹状に形成されるとともに、平面視において前記直交する方向に前記圧力室列と交差して前記圧力室列を跨って延びていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 A plurality of nozzles for discharging droplets, a nozzle plate in which a plurality of nozzle rows are formed for each liquid to be discharged; and
A cavity plate formed by forming a plurality of pressure chamber rows corresponding to the plurality of nozzle rows, the pressure chamber for each nozzle having one end communicating with the plurality of nozzles;
A plurality of plates including a plurality of manifold plates each communicating with the other end of the pressure chamber and supplying a plurality of common liquid chambers for each of the pressure chamber rows. Is formed by laminating
A liquid droplet ejection head having a plurality of liquid supply ports for each of the liquids for supplying the liquid to the plurality of common liquid chambers;
The plurality of manifold plates are disposed between the nozzle plate and the cavity plate, and have a stack of at least a first manifold plate and a second manifold plate,
Wherein the first manifold plate, have been formed with a plurality of first common liquid chamber for each prior Symbol liquids Ru extending parallel to the column direction of the pressure chamber rows,
The second manifold plate communicates with the first common liquid chamber at a position overlapping a part of the first common liquid chamber in plan view, and has a length in the column direction that is longer than that of the first common liquid chamber. A short second common liquid chamber is formed for each liquid;
The plurality of liquid supply ports penetrate in the stacking direction from the cavity plate to the second manifold plate, and are formed for each liquid in a direction orthogonal to the column direction in plan view,
More said second manifold plate, a plurality of connecting passage connecting said each second common liquid chamber wherein the respective liquid supply ports respectively, is pre-SL recessed opened in the surface opposite to the first manifold plate And a droplet discharge head that extends across the pressure chamber row in a direction orthogonal to the pressure chamber row in a plan view .
前記接続通路は、前記第２マニホールドプレートにおいて、前記液体流路間を通って前記第２共通液体室まで延設され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滴吐出ヘッド。 The plurality of plates are formed with a plurality of liquid flow paths for each nozzle communicating the first common liquid chamber, the pressure chamber, and the nozzle,
5. The liquid droplet according to claim 1, wherein the connection passage extends in the second manifold plate between the liquid flow paths to the second common liquid chamber. Discharge head.
前記第１マニホールドプレートの前記複数の第１共通液体室のうち、接続する前記第２共通液体室以外の前記第２共通液体室に対応する前記第１共通液体室の一部と、平面視において、重なる位置に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出ヘッド。 The second connection passage is formed between the liquid supply port and the corresponding second common liquid chamber,
Among the plurality of first common liquid chambers of the first manifold plate, in a plan view, a part of the first common liquid chamber corresponding to the second common liquid chamber other than the second common liquid chamber to be connected. The droplet discharge head according to claim 6, wherein the droplet discharge head is formed at an overlapping position.
前記ダンパープレートには、平面視において、前記第1共通液体室に重なる位置であって、前記第３共通液体室の前記列方向に隔離した位置に、前記列方向に延び、かつ、前記第２マニホールドプレート側の面に開口して凹状に形成されたダンパー室が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。 Each of the liquids communicated with the first and second common liquid chambers between the first manifold plate and the second manifold plate and penetrated at a position overlapping the second common liquid chamber in plan view. A damper plate provided with a third common liquid chamber is interposed,
The damper plate extends in the row direction at a position overlapping the first common liquid chamber in a plan view and isolated from the row direction of the third common liquid chamber, and the second plate 6. The liquid droplet ejection head according to claim 1, further comprising a damper chamber that is formed in a concave shape so as to open on a surface on the manifold plate side.
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