JP7040202B2 - 液体吐出装置及びヘッドユニット - Google Patents
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Description
そして、特許文献1では、上記のような構成となっていることにより、キャリッジを走査方向に往復移動させたときに、第1貯留室及びチューブ内のインクに発生する圧力によって、インクを第1貯留室と第2貯留室との間でインクが循環する。これにより、ポンプ等を用いることなくインクを循環させることができる。
以下、本発明の好適な第1実施形態について説明する。
図1に示すように、第1実施形態に係るプリンタ1(本発明の「液体吐出装置」)は、キャリッジ2、サブタンク3、インクジェットヘッド4(本発明の「液体吐出ヘッド」)、プラテン5、搬送ローラ6、7等を備えている。
次にインクジェットヘッド4について詳細に説明する。図2~図4に示すように、インクジェットヘッド4は、ノズル45や後述の圧力室40を含むインク流路が形成された流路ユニット21と、圧力室40内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ22とを備えている。
流路ユニット21は、8枚のプレート31~38が上からこの順に積層されることによって形成されている。流路ユニット21には、複数の圧力室40と、複数の絞り流路41と、複数のディセンダ流路42と、複数の連結流路43と、複数のノズル45と、4つの第1マニホールド46(本発明の「第1共通流路」)と、3つの第2マニホールド47(本発明の「第2共通流路」)とが形成されている。
図2~図4に示すように、圧電アクチュエータ22は、2つの圧電層61、62と、共通電極63と、複数の個別電極64とを有する。圧電層61、62は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を主成分とする圧電材料からなる。圧電層61は、流路ユニット11の上面に配置され、圧電層62は、圧電層61の上面に配置されている。なお、圧電層61は、圧電層62とは異なり、例えば合成樹脂材料等、圧電材料以外の絶縁性材料からなるものであってもよい。
次に、サブタンク3について説明する。図5(a)に示すように、サブタンク3は、チューブ接続部70、分岐流路71、第1ダンパ部72、第2ダンパ部73等を有する。チューブ接続部70は、走査方向の左側に面して設けられ、走査方向の左側からチューブ10が接続される。これにより、チューブ10は、チューブ接続部70から走査方向の左側に延びた部分10aを有している。
次に、プリンタ1の電気的構成について説明する。プリンタ1の動作は、制御装置50によって制御されている。図6に示すように、制御装置50は、CPU(Central Processing Unit)51、ROM(Read Only Memory)52、RAM(Random Access Memory)53、フラッシュメモリ54、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)55等からなり、これらが、キャリッジモータ56、圧電アクチュエータ22、搬送モータ57などの制御を行う。
次に、制御装置50による制御について説明する。プリンタ1では、電源がオンにされたときに、制御装置50が、図7のフローに沿って処理を行う。
第1実施形態では、第1ダンパ室72a及び第2ダンパ室73aに連通するチューブ10が、インクジェットヘッド4側の端であるチューブ接続部70から走査方向の左側に延び、キャリッジ2とともに走査方向に移動する部分10aを有する。そのため、上述したように、キャリッジ2を走査方向に移動させたときに、第1ダンパ室72a内のインク及び第2ダンパ室73aに圧力の変動が生じる。このとき、第1ダンパ部72のコンプライアンスと第2ダンパ部73とのコンプライアンスとが異なるため、第1ダンパ室72aと第2ダンパ室73aとの間に圧力差が生じる。この圧力差により、インクジェットヘッド4内のインクに流れを生じさせることができる。
次に、本発明の好適な第2実施形態について説明する。
図9~図11に示すように、インクジェットヘッド101が、流路ユニット121と圧電アクチュエータ122とを備えている。
流路ユニット121は、6枚のプレート131~136が上からこの順に積層されることによって形成されている。流路ユニット121には、複数の圧力室140と、複数の絞り流路141と、複数のディセンダ流路142と、複数の連通流路143と、複数のノズル145と、1つの第1マニホールド146と、2つの第2マニホールド147とが形成されている。
圧電アクチュエータ122は、2つの圧電層161、162と、共通電極163と、複数の個別電極164とを有する。圧電層161、162は、圧電材料からなる。圧電層161は、流路ユニット121の上面に配置され、圧電層162は、圧電層161の上面に配置されている。
図12(a)に示すように、サブタンク102は、チューブ接続部170、分岐流路171、第1ダンパ部172、第2ダンパ部173等を有する。チューブ接続部170は、チューブ接続部70(図5(a)参照)と同様の、チューブ10と接続される部分である。分岐流路171は、分岐流路71(図5(a)参照)と同様、チューブ接続部170から上下方向に分岐して延びている。
第2実施形態でも、第1実施形態と同様、制御装置50は、図7、図8のフローに沿って処理を行う。ただし、第2実施形態では、図13に示すように、S104の第1非吐出走査処理及びS202の吐出走査処理のように、キャリッジ2を走査方向の左側に移動させるときのキャリッジ2の移動速度をV1とする。これに対して、S105、S205の第2非吐出走査処理のように、キャリッジ2を走査方向の右側に移動させるときのキャリッジ2の移動速度をV1よりも速いV2とする。例えば、移動速度V1を30[inch/sec]程度とし、移動速度V2を45~60[inch/sec]程度とするなど、移動速度V2を移動速度V1の1.5~2倍程度とする。
次に、本発明の好適な第3実施形態について説明する。第3実施形態は、第1実施形態のプリンタ1において、インクジェットヘッド4をインクジェットヘッド201に置き換えたものである。インクジェットヘッド201は、図14に示すように、インクジェットヘッド101から連通流路143を除き、第1マニホールド146の搬送方向の下流側の端及び2つの第2マニホールド147の搬送方向の下流側の端が、走査方向に延びたバイパス流路202によって互いに接続されたものである。すなわち、第3実施形態では、第1マニホールド146と第2マニホールド147とは、個別流路203を介しては接続されていない。
次に、本発明の好適な第4実施形態について説明する。図15に示すように、第4実施形態に係るプリンタ300は、第1実施形態のプリンタ1において、インクジェットヘッド4を、第2実施形態と同様のインクジェットヘッド101に置き換え、サブタンク3をサブタンク301に置き換えたものである。また、プリンタ300では、サブタンク301が、チューブ10(本発明の「第1チューブ」)を介してインクタンク9(本発明の「第1タンク」)に接続されているのに加えて、チューブ302(本発明の「第2チューブ」)を介してインクタンク9とは別のインクタンク303(本発明の「第2タンク」)に接続されている。
2 キャリッジ
3 サブタンク
4 インクジェットヘッド
9 インクタンク
10 チューブ
28 個別流路
45 ノズル
46第1マニホールド
47 第2マニホールド
50 制御装置
71 分岐流路
72 第1ダンパ部
72a 第1ダンパ室
72b 第1ダンパ膜
73 第2ダンパ部
73a 第2ダンパ室
73b 第2ダンパ膜
73c 内壁面
74 対向面
75、76 突起
101 インクジェットヘッド
102 サブタンク
145 ノズル
201 インクジェットヘッド
202 バイパス流路
172 第1ダンパ部
172a 第1ダンパ室
172b 第1ダンパ膜
173 第2ダンパ部
173a 第2ダンパ室
173b 第2ダンパ膜
301 サブタンク
302 チューブ
303 インクタンク
400 サブタンク
401 第1ダンパ部
402 第2ダンパ部
411 第1ダンパ膜
411a 内側膜
411b 外側膜
412 第2ダンパ膜
412a 内側膜
412b 外側膜
Claims (19)
- ノズルを有する液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドを搭載し、走査方向に移動するキャリッジと、
液体が貯留された液体タンクと、
前記液体吐出ヘッドと前記液体タンクとを接続する第1接続流路と、
前記液体吐出ヘッドと前記液体タンクとを接続し、前記液体吐出ヘッドを介して前記第1接続流路と連通する第2接続流路と、を備え、
前記第1接続流路は、
前記走査方向に延び、前記キャリッジとともに前記走査方向に移動する第1流路部分と、
前記第1流路部分よりも前記ノズル側に設けられ、液体の圧力変動を抑える第1ダンパ部と、を有し、
前記第2接続流路は、
前記走査方向に延び、前記キャリッジとともに前記走査方向に移動する第2流路部分と、
前記第2流路部分よりも前記ノズル側に設けられ、液体の圧力変動を抑える第2ダンパ部と、を有し、
前記第1ダンパ部のコンプライアンスと前記第2ダンパ部のコンプライアンスとが異なっており、
前記液体吐出ヘッドと前記液体タンクとの間にポンプが設けられていないことを特徴といることを特徴とする液体吐出装置。 - 前記液体タンクは、前記キャリッジ外に配置されており、
前記第1接続流路を構成し、前記液体タンクと接続された第1チューブと、
前記第2接続流路を構成し、前記液体タンクと接続された第2チューブと、を備え、
前記第1チューブが、前記第1流路部分として、前記第1チューブの前記液体吐出ヘッド側の端から前記走査方向の一方側に延びた部分を有し、
前記第2チューブが、前記第2流路部分として、前記第2チューブの前記液体吐出ヘッド側の端から前記走査方向の前記一方側に延びた部分を有していることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。 - 前記第1ダンパ部の正圧が発生したときのコンプライアンスと、前記第2ダンパ部の正圧が発生したときのコンプライアンスとの大小関係と、
前記第1ダンパ部の負圧が発生したときのコンプライアンスと、前記第2ダンパ部の負圧が発生したときのコンプライアンスとの大小関係と、が逆であることを特徴とする請求項2に記載の液体吐出装置。 - 前記第1ダンパ部及び前記第2ダンパ部のうち、少なくとも片方のダンパ部は、正圧が発生したときのコンプライアンスと、負圧が発生したときのコンプライアンスとが異なっていることを特徴とする請求項3に記載の液体吐出装置。
- 前記第1ダンパ部は、正圧が発生したときのコンプライアンスが、負圧が発生したときのコンプライアンスよりも小さいことを特徴とする請求項4に記載の液体吐出装置。
- 前記第1ダンパ部は、
前記第1接続流路を構成する第1ダンパ室と、
前記第1ダンパ室の壁を形成する第1ダンパ膜と、
前記第1ダンパ膜の前記第1ダンパ室と反対側の面と対向して配置され、前記第1ダンパ膜と接触して、前記第1ダンパ膜の前記第1ダンパ室と反対側への変形を規制する第1規制部と、を有することを特徴とする請求項5に記載の液体吐出装置。 - 前記第1ダンパ膜の前記第1ダンパ室と反対側の面と対向する対向面、をさらに備え、
前記第1規制部は、前記対向面から前記第1ダンパ膜に向かって突出した突起であることを特徴とする請求項6に記載の液体吐出装置。 - 前記第2ダンパ部は、正圧が発生したときのコンプライアンスが、負圧が発生したときのコンプライアンスよりも大きいことを特徴とする請求項5~7のいずれかに記載の液体吐出装置。
- 前記第2ダンパ部は、
前記第2接続流路を構成する第2ダンパ室と、
前記第2ダンパ室の壁を形成する第2ダンパ膜と、
前記第2ダンパ膜の前記第2ダンパ室側の面と対向して配置され、前記第2ダンパ膜と接触して、前記第2ダンパ膜の前記第2ダンパ室側への変形を規制する第2規制部と、を有することを特徴とする請求項8に記載の液体吐出装置。 - 前記第2規制部は、
前記第2ダンパ室の前記第2ダンパ膜と対向する内壁面から前記第2ダンパ膜に向かって突出した突起であることを特徴とする請求項9に記載の液体吐出装置。 - 前記第1ダンパ部の正圧が発生したときのコンプライアンスと、前記第2ダンパ部の正圧が発生したときのコンプライアンスとの大小関係と、
前記第1ダンパ部の負圧が発生したときのコンプライアンスと、前記第2ダンパ部の負圧が発生したときのコンプライアンスとの大小関係と、が同じであり、
制御部、をさらに備え、
前記制御部は、
前記キャリッジを前記走査方向の前記一方側に移動させるときと、前記走査方向の他方側に移動させるときとで、前記キャリッジの移動速度を異ならせることを特徴とする請求項2に記載の液体吐出装置。 - 前記液体タンクに接続され、前記第1接続流路の一部と前記第2接続流路の一部とを兼ねるタンク側流路と、
前記タンク側流路から分岐して前記液体吐出ヘッドに接続された、前記第1接続流路の一部を構成する第1分岐流路と、
前記タンク側流路から分岐して前記液体吐出ヘッドに接続された、前記第2接続流路の一部を構成する第2分岐流路と、を備えていることを特徴とする請求項1~11のいずれかに記載の液体吐出装置。 - 前記液体吐出ヘッドは、
前記ノズルをそれぞれ有する複数の個別流路と、
前記第1接続流路と接続された第1共通流路と、
前記第2接続流路と接続された第2共通流路と、を有し、
前記個別流路は、
前記ノズルと前記第1共通流路とを連通させる第1連通部と、
前記ノズルと前記第2共通流路とを連通させる第2連通部と、を有することを特徴とする請求項1~12のいずれかに記載の液体吐出装置。 - 前記液体タンクは、前記キャリッジ外に配置されており、
前記第1接続流路を構成する第1チューブと、
前記第2接続流路を構成する第2チューブと、を備え、
前記第1チューブが、前記第1流路部分として、前記第1チューブの前記液体吐出ヘッド側の端から前記走査方向の一方側に延びた部分を有し、
前記第2チューブが、前記第2流路部分として、前記第2チューブの前記液体吐出ヘッド側の端から前記走査方向の他方側に延びた部分を有することを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。 - 前記液体タンクとして、
前記第1チューブと接続された第1液体タンクと、
前記第2チューブと接続された第2液体タンクと、を備えていることを特徴とする請求項14に記載の液体吐出装置。 - 前記液体吐出ヘッドは、
前記ノズルをそれぞれ有する複数の個別流路と、
前記第1接続流路と接続された第1共通流路と、
前記第2接続流路と接続された第2共通流路と、を有し、
前記個別流路は、
前記ノズルと前記第1共通流路とを連通させる第1連通部と、
前記ノズルと前記第2共通流路とを連通させる第2連通部と、を有し、
前記第1連通部と前記第2連通部との流路抵抗の比がR1:R2であり、
前記第1接続流路と前記第2接続流路とのコンプライアンスの比がR2:R1であることを特徴とする請求項14又は15に記載の液体吐出装置。 - 前記液体吐出ヘッドは、
前記ノズルを有する複数の第1個別流路と、
前記ノズルを有する複数の第2個別流路と、
前記複数の第1個別流路及び前記第1接続流路と接続された第1共通流路と、
前記複数の第2個別流路及び前記第2接続流路と接続された第2共通流路と、
前記第1個別流路及び前記第2個別流路とは別の、前記第1共通流路と前記第2共通流路とを接続するバイパス流路と、を有することを特徴とする請求項1~16のいずれかに記載の液体吐出装置。 - 制御部、をさらに備え、
前記制御部は、
前記液体吐出ヘッドに前記ノズルから液体を吐出させることなく前記キャリッジを前記走査方向に移動させるときに、前記液体吐出ヘッドに、前記ノズル内の液体のメニスカスを振動させる非吐出フラッシングを行わせることを特徴とする請求項1~17のいずれかに記載の液体吐出装置。 - 前記液体吐出ヘッドと前記液体タンクとの間に逆止弁が設けられていないことを特徴とする請求項1~18のいずれかに記載の液体吐出装置。
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