JP2023114029A - 液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】流路形成部材の強度の低下を抑制する技術を提供する。
【解決手段】液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズルと、第1乃至第4圧力室と、ノズルに接続され、ノズルと第1乃至第4圧力室とを連通させる連通流路と、連通流路と第1~第4圧力室とを接続する第1~第4流路と、第1~第4圧力室の圧力を変化させる第1~第4駆動素子と、第1圧力室および第2圧力室と連通する第1共通液室と、第3圧力室および第4圧力室と連通する第2共通液室と、を備える。第1流路と第2流路とは、第1方向に並べて配置され、第3流路と第4流路とは、第1方向に並べて配置され、第1流路および第2流路と、第3流路および第4流路とは、第1方向に直交する第2方向にずれて配置される。第1流路は、第3流路および第4流路のそれぞれと第1方向に関してずれており、第2流路は、第3流路および第4流路のそれぞれと第1方向に関してずれている。
【選択図】図6
【解決手段】液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズルと、第1乃至第4圧力室と、ノズルに接続され、ノズルと第1乃至第4圧力室とを連通させる連通流路と、連通流路と第1~第4圧力室とを接続する第1~第4流路と、第1~第4圧力室の圧力を変化させる第1~第4駆動素子と、第1圧力室および第2圧力室と連通する第1共通液室と、第3圧力室および第4圧力室と連通する第2共通液室と、を備える。第1流路と第2流路とは、第1方向に並べて配置され、第3流路と第4流路とは、第1方向に並べて配置され、第1流路および第2流路と、第3流路および第4流路とは、第1方向に直交する第2方向にずれて配置される。第1流路は、第3流路および第4流路のそれぞれと第1方向に関してずれており、第2流路は、第3流路および第4流路のそれぞれと第1方向に関してずれている。
【選択図】図6
Description
本開示は、液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置に関する。
特許文献1には、ノズルの両側に4つの圧力室を設け、4つの圧力室のそれぞれからノズルに至る流路をノズル付近で合流させる液体噴射ヘッドが開示されている。
しかしながら、上記従来技術では、4つの圧力室のそれぞれからノズルに至る4つの流路を形成するために流路形成部材にかなり多くの空間を設けており、流路形成部材の強度や剛性が過度に低下してしまう虞があった。
本開示の一形態による液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズルと、第1乃至第4圧力室と、前記ノズルに接続され、前記ノズルと前記第1乃至第4圧力室とを連通させる連通流路と、前記連通流路と前記第1圧力室とを接続する第1流路と、前記連通流路と前記第2圧力室とを接続する第2流路と、前記連通流路と前記第3圧力室とを接続する第3流路と、前記連通流路と前記第4圧力室とを接続する第4流路と、前記第1圧力室の圧力を変化させる第1駆動素子と、前記第2圧力室の圧力を変化させる第2駆動素子と、前記第3圧力室の圧力を変化させる第3駆動素子と、前記第4圧力室の圧力を変化させる第4駆動素子と、前記第1圧力室および前記第2圧力室と連通する第1共通液室と、前記第3圧力室および前記第4圧力室と連通する第2共通液室と、を備える。前記第1流路と前記第2流路とは、第1方向に並べて配置され、前記第3流路と前記第4流路とは、前記第1方向に並べて配置され、前記第1流路および前記第2流路と、前記第3流路および前記第4流路とは、前記第1方向に直交する第2方向にずれて配置される。前記第1流路は、前記第3流路および前記第4流路のそれぞれと前記第1方向に関してずれており、前記第2流路は、前記第3流路および前記第4流路のそれぞれと前記第1方向に関してずれている。
A.第1実施形態
図1は、実施形態における液体噴射装置400の構成を示す説明図である。液体噴射装置400は、液体の一例であるインクを媒体PMに噴射するインクジェット方式の印刷装置である。インクの組成は、特に限定されず、例えば、染料又は顔料等の色材を水系溶媒に溶解させた水系インクでもよいし、色材を有機溶剤に溶解させた溶剤系インクでもよいし、紫外線硬化型インクでもよい。また、液体噴射装置400は、インクの代わりに液体として塗料を噴射してもよい。液体噴射装置400には、インクを貯留する液体貯留部420を取りつけることができる。液体噴射装置400は、液体貯留部420内のインクを、媒体PMに向けて噴射することによって印刷を実行する。液体噴射装置400は、液体噴射ヘッド100と、移動機構430と、搬送機構440と、制御ユニット450と、循環機構60とを備える。
図1は、実施形態における液体噴射装置400の構成を示す説明図である。液体噴射装置400は、液体の一例であるインクを媒体PMに噴射するインクジェット方式の印刷装置である。インクの組成は、特に限定されず、例えば、染料又は顔料等の色材を水系溶媒に溶解させた水系インクでもよいし、色材を有機溶剤に溶解させた溶剤系インクでもよいし、紫外線硬化型インクでもよい。また、液体噴射装置400は、インクの代わりに液体として塗料を噴射してもよい。液体噴射装置400には、インクを貯留する液体貯留部420を取りつけることができる。液体噴射装置400は、液体貯留部420内のインクを、媒体PMに向けて噴射することによって印刷を実行する。液体噴射装置400は、液体噴射ヘッド100と、移動機構430と、搬送機構440と、制御ユニット450と、循環機構60とを備える。
液体噴射ヘッド100は、複数のノズル200を備え、液体貯留部420から供給される液体のインクを、複数のノズル200から噴射する。液体貯留部420の具体的な態様としては、例えば、液体噴射装置400に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、及び、インクを補充可能なインクタンク等の容器が挙げられる。ノズル200から噴射されたインクは、媒体PMに着弾する。媒体PMは、典型的には印刷用紙である。なお、媒体Mは、印刷用紙に限定されず、例えば、樹脂フィルム又は布帛等の任意の材質の印刷対象でもよい。
移動機構430は、輪状のベルト432と、ベルト432に固定されたキャリッジ434と、を備える。キャリッジ434は、液体噴射ヘッド100を保持している。移動機構430は、輪状のベルト432を双方向に回転させることにより、液体噴射ヘッド100をX方向に沿って往復させることができる。
搬送機構440は、移動機構430による液体噴射ヘッド100の移動の合間に、媒体PMをY方向に沿って搬送する。Y方向は、X方向と直交する方向である。本実施形態では、X方向とY方向は水平方向である。Z方向は、X方向およびY方向に交差する方向である。本実施形態において、Z方向は鉛直下向きである。液体噴射ヘッド100は、X方向に沿って搬送されている間に、Z方向に沿ってインクを噴射する。Z方向を「噴射方向Z」とも呼ぶ。また、以下の説明では、図中のX方向を示す矢印の先端側を+X側と呼び、基端側を-X側と呼び、図中のY方向を示す矢印の先端側を+Y側と呼び、基端側を-Y側と呼び、図中のZ方向を示す矢印の先端側を+Z側と呼び、基端側を-Z側と呼ぶ。
制御ユニット450は、液体噴射ヘッド100からのインクの噴射動作を制御する。制御ユニット450は、搬送機構440と、移動機構430と、液体噴射ヘッド100と、を制御して、媒体PM上に画像を形成させる。
図2は、液体噴射ヘッド100の底面図である。液体噴射ヘッド100は、複数のノズル200を有する。複数のノズル200は、XY平面に平行に配置されたノズルプレート240を貫通するように形成されている。複数のノズル200は、Y方向に沿って直線状に配置されることによってノズル列NLを構成している。ノズルプレート240は、例えば、半導体加工技術を用いてシリコン単結晶基板を加工することにより製造される。当該シリコン単結晶基板としては、例えば、(100)シリコン単結晶基板が好適に用いられる。なお、ノズルプレート240は、例えばステンレス鋼(SUS)、チタンなどの材料で形成されていてもよい。
図3は、図2のIII-III断面における断面図である。図4は、図3の底面から見た3ノズル分の流路および第1共通液室110、第2共通液室120の一部を示す図である。図5は、図3の底面から見た1ノズル分の流路および共通液室110,120の一部を示す図である。図6は、図5の流路を拡大して示す図である。図7は、図6のVII-VII断面を示す断面図である。なお、図4では、3つのノズル別流路130、第1共通液室110及び第2共通液室120のみを図示している。なお、図示の便宜上、図5及び図6では、連通流路350が実線で描かれており、圧力室330が点線で、駆動素子300が破線で、共通液室110,120が一点鎖線で描かれている。また、図7では、圧力室331,332の位置における断面での各部の符号の後ろに、他の圧力室333,334の位置における図6のVII-VII断面での各部の符号が括弧付きで示されている。
図4に示すように、隣り合うノズル200の配置される間隔Pt1、即ちノズル200のY方向の中心同士の距離は、一定である。また、列L1を構成する複数の圧力室330_L1のうち隣り合う圧力室330_L1の間隔Pt2、即ち圧力室330_L1のY方向の中心同士の距離は、一定である。列L2も同様の関係である。更に、列L1における間隔Pt2と、列L2における間隔Pt2とは同じであり、間隔Pt2は間隔Pt1の半分である。また、圧力室330の間隔Pt2は、連通孔340の間隔と同じであり、ノズル200のY方向の中心同士の間隔とも同じである。
図3に示すように、液体噴射ヘッド100は、インクが供給される第1共通液室110と、インクが排出される第2共通液室120と、第1共通液室110と第2共通液室120の間を接続するノズル別流路130とを有する。第1共通液室110と第2共通液室120は複数のノズル200に共通に設けられており、ノズル別流路130は個々のノズル200に対して個別に設けられている。共通液室110,120のそれぞれは、ノズル列NLに沿う方向であるY方向に延在する。即ち、共通液室110,120の長手方向は、複数のノズル200が並ぶ方向に平行である。
液体噴射ヘッド100は、第1共通液室110に連通する複数の圧力室330の列L1と、第2共通液室120に連通する複数の圧力室330の列L2とを有する。列L1は、複数の圧力室330がY方向に並ぶことで構成され、列L2は、複数の圧力室330がY方向に並ぶことで構成される。列L1は、ノズル列NLに対して-X側に配置され、列L2は、ノズル列NLに対して+X側に配置されている。以降、列L1を構成する複数の圧力室330を、圧力室330_L1と称し、列L2を構成する複数の圧力室330を、圧力室330_L2と称す。詳しくは後述する駆動素子300、接続流路320および連通孔340についても、列L1に対応する駆動素子300を駆動素子300_L1と称し、列L2に対応する駆動素子300を駆動素子300_L2と称し、列L1に対応する接続流路320を接続流路320_L1と称し、列L2に対応する接続流路320を接続流路320_L2と称し、列L1に対応する連通孔340を連通孔340_L1と称し、列L2に対応する連通孔340を連通孔340_L2と称する。
本実施形態における1つのノズル200に対応するノズル別流路130は、列L1の2つの圧力室330_L1と、列L2の2つの圧力室330_L2と、この2つの圧力室330_L1のそれぞれに対応する2つの接続流路320_L1と、この2つの圧力室330_L2のそれぞれに対応する2つの接続流路320_L2と、この2つの圧力室330_L1のそれぞれに対応する2つの連通孔340_L1と、この2つの圧力室330_L2のそれぞれに対応する2つの連通孔340_L2と、連通流路350とを含む。ここで、この列L1の2つの圧力室330_L1を、圧力室331,332と称し、この列L2の2つの圧力室330_L2を、圧力室333,334と称し、この2つの接続流路320_L1を接続流路321,322と称し、この2つの接続流路320_L2を接続流路323,324と称し、この2つの連通孔340_L1を連通孔341,342と称し、この2つの連通孔340_L2を連通孔343,344と称する。また、圧力室331~334のそれぞれに対応する4つの駆動素子300を、駆動素子301~304と称する。
共通液室110,120のそれぞれは、Y方向や、隣り合う圧力室331,332が並ぶ方向、換言すれば圧力室330の列L1の延在方向に延在すると考えることができる。なお、本実施形態において、隣り合う圧力室331,332が並ぶ方向は、「第1方向」の一例である。また、複数のノズル別流路130は、ノズル列NLに沿ってY方向に並ぶ。
共通液室110,120の下部と複数のノズル別流路130は、主に連通板140によって形成される。連通板140は、複数の板状の部材を積層することで構成されていてもよい。連通板140の上面、即ち連通板140の-Z側を向く面には、筐体部160および圧力室基板250が設置されている。圧力室基板250は、Z方向に見た平面視で、筐体部160の内側に位置する。圧力室基板250の上面、即ち圧力室基板250の-Z側を向く面には、振動板310が位置している。圧力室基板250には、複数の圧力室330が設けられる。各圧力室330は、連通板140と振動板310と圧力室基板250とによって画定された空間である。圧力室基板250は、例えば、半導体加工技術を用いてシリコン単結晶基板を加工することにより製造される。当該シリコン単結晶基板としては、例えば、(110)基板、即ち、主面を(110)面とするシリコン単結晶基板が好適に用いられる。
振動板310は、弾性的に振動可能な板状部材である。振動板310は、例えば、酸化シリコン(SiO2)で構成される第1層と、酸化ジルコニウム(ZrO2)で構成される第2層と、を含む積層体である。ここで、第1層と第2層との間には、金属酸化物等の他の層が介在してもよい。なお、振動板54の一部または全部は、圧力室基板250と同一材料で一体に構成されてもよい。例えば、所定厚の板状部材における圧力室330に対応する領域について厚さ方向の一部を選択的にエッチング等で除去することで、振動板310および圧力室基板250を一体に形成することができる。また、振動板310は、単一材料の層で構成されてもよい。
連通板140の下面、即ち連通板140の+Z側を向く面には、ノズルプレート240が設置されており、また、第1共通液室110と第2共通液室120の下端部、即ち第1共通液室110と第2共通液室120の+Z側の端部は、樹脂フィルムや薄膜状の金属などから成る可撓性を有する封止膜150で封止されている。
振動板310の-Z側を向く面には、配線基板59が接合される。配線基板59は、制御ユニット450と液体噴射ヘッド100とを電気的に接続するための複数の配線が形成される実装部品である。配線基板59は、例えば、FPC(Flexible Printed Circuit)またはFFC(Flexible Flat Cable)等の可撓性の配線基板である。配線基板59には、駆動素子300を駆動するための駆動回路70が実装される。駆動回路70は、駆動信号を各駆動素子300に供給する。
振動板310の上面、即ち振動板310の-Z側を向く面には、各圧力室330に対応して複数の駆動素子300がそれぞれ設けられている。これらの駆動素子300は、例えば圧電素子で構成されている。圧電素子は、例えば、圧電体層と圧電体層を挟むように設けられた2つの電極によって構成されている。例えば、圧電素子である駆動素子301~304が振動すると、それらの振動が圧力室331~334にそれぞれ伝わり、圧力室331~334に圧力波が発生する。インクは、駆動素子301~304によって発生した圧力によってノズル200から噴射される。インクをノズル200から噴射する際には、ノズル200に対応する4つの駆動素子301~304が同時に同位相で駆動することが好ましい。なお、駆動素子として、圧電素子に代えて、圧力室330内のインクを加熱する発熱素子を用いてもよい。
共通液室110,120には、循環機構60が接続される。循環機構60は、第1共通液室110にインクを供給するとともに、第2共通液室120から排出されるインクを第1共通液室110への再供給のために回収する。循環機構60は、第1供給ポンプ61と第2供給ポンプ62と貯留容器63と回収流路64と供給流路65とを有する。
第1供給ポンプ61は、液体貯留部420に貯留されるインクを貯留容器63に供給するポンプである。貯留容器63は、液体貯留部420から供給されるインクを一時的に貯留するサブタンクである。回収流路64は、第2共通液室120と貯留容器63との間に介在しており、第2共通液室120からのインクを貯留容器63に回収するための流路である。貯留容器63には、液体貯留部420に貯留されるインクが第1供給ポンプ61から供給される。更に、貯留容器63には、第1共通液室110から各ノズル別流路130に供給されたがノズル200から噴射されずに各ノズル別流路130から第2共通液室120に排出されるインクが、回収流路64を介して供給される。第2供給ポンプ62は、貯留容器63に貯留されるインクを送出するポンプである。供給流路65は、第1共通液室110と貯留容器63との間に介在しており、貯留容器63のインクを第1共通液室110に供給するための流路である。
第1共通液室110の上端、即ち第1共通液室110の-Z側の端部にある開口部161は、液体噴射ヘッド100の外部である供給流路65に接続されている。つまり、本実施形態の開口部161は、循環機構60から液体を導入するための導入口としての機能を有する。第2共通液室120の上端、即ち第2共通液室120の-Z側の端部にある開口部162は、液体噴射ヘッド100の外部である循環機構60の回収流路64に接続されている。つまり、本実施形態の開口部162は、循環機構60から液体を排出するための導出口としての機能を有する。
ノズル別流路130は、以下の流路や空間を有する。以下の説明において、「接続」という語句は、直接的に接続する意味で使用する。また、「連通」という語句は、直接的な接続だけでなく、間接的に接続されることも含む広い意味で使用する。
<接続流路321~324>
第1接続流路321は、第1共通液室110と第1圧力室331とを接続する。
第2接続流路322は、第1共通液室110と第2圧力室332とを接続する。
第3接続流路323は、第2共通液室120と第3圧力室333とを接続する。
第4接続流路324は、第2共通液室120と第4圧力室334とを接続する。
接続流路321~324は、いずれもZ方向に延在する流路であり、連通板140を貫通している。図5と図6では、図示の便宜上、接続流路321~324にハッチングが付されている。なお、接続流路320と圧力室330とが交わる部分は、圧力室330の一部であると見なすことができる。
<接続流路321~324>
第1接続流路321は、第1共通液室110と第1圧力室331とを接続する。
第2接続流路322は、第1共通液室110と第2圧力室332とを接続する。
第3接続流路323は、第2共通液室120と第3圧力室333とを接続する。
第4接続流路324は、第2共通液室120と第4圧力室334とを接続する。
接続流路321~324は、いずれもZ方向に延在する流路であり、連通板140を貫通している。図5と図6では、図示の便宜上、接続流路321~324にハッチングが付されている。なお、接続流路320と圧力室330とが交わる部分は、圧力室330の一部であると見なすことができる。
<圧力室331~334>
第1圧力室331~第4圧力室334は、第1駆動素子301~第4駆動素子304によってそれぞれ圧力の変化を受ける空間である。第1圧力室331と第2圧力室332は、第1方向Dr1に並べて配置され、第3圧力室333と第4圧力室334も第1方向Dr1に並べて配置されている。本実施形態では、第1方向Dr1はY方向に平行である。第1圧力室331および第2圧力室332と、第3圧力室333および第4圧力室334とは、第1方向Dr1に直交する第2方向Dr2にずれて配置されている。本実施形態では、第2方向Dr2はX方向に平行である。第1圧力室331~第4圧力室334で発生した圧力波は、ノズル200に到達してノズル200からインクを噴射させる。圧力室331~334は、同じ形状を有することが好ましい。本実施形態では、複数の圧力室331~334が千鳥状に配置されている。各圧力室330は、第2方向Dr2に延在している。
第1圧力室331~第4圧力室334は、第1駆動素子301~第4駆動素子304によってそれぞれ圧力の変化を受ける空間である。第1圧力室331と第2圧力室332は、第1方向Dr1に並べて配置され、第3圧力室333と第4圧力室334も第1方向Dr1に並べて配置されている。本実施形態では、第1方向Dr1はY方向に平行である。第1圧力室331および第2圧力室332と、第3圧力室333および第4圧力室334とは、第1方向Dr1に直交する第2方向Dr2にずれて配置されている。本実施形態では、第2方向Dr2はX方向に平行である。第1圧力室331~第4圧力室334で発生した圧力波は、ノズル200に到達してノズル200からインクを噴射させる。圧力室331~334は、同じ形状を有することが好ましい。本実施形態では、複数の圧力室331~334が千鳥状に配置されている。各圧力室330は、第2方向Dr2に延在している。
<連通孔341~344>
第1連通孔341~第4連通孔344は、それぞれZ方向に延在し、連通流路350と第1圧力室331~第4圧力室334とをそれぞれ接続する流路である。つまり、各圧力室330は、一端で接続流路320に接続され、他端で連通孔340に接続されている。第1連通孔341~第4連通孔344のそれぞれは、「第1流路」~「第4流路」の一例である。なお、図5と図6では、図示の便宜上、連通孔341~344にハッチングが付されている。第1連通孔341と第2連通孔342は、第1方向Dr1に並べて配置され、第3連通孔343と第4連通孔344も、第1方向Dr1に並べて配置されている。図7では、第1連通孔341と第2連通孔342は、連通孔隔壁145によって仕切られている。連通孔341~344は、接続流路321~324と同じ方向に延在する流路であり、連通板140を貫通している。連通孔341~344は、同じ形状を有することが好ましい。なお、連通孔340と圧力室330とが交わる部分は、圧力室330の一部であると見なすことができる。
第1連通孔341~第4連通孔344は、それぞれZ方向に延在し、連通流路350と第1圧力室331~第4圧力室334とをそれぞれ接続する流路である。つまり、各圧力室330は、一端で接続流路320に接続され、他端で連通孔340に接続されている。第1連通孔341~第4連通孔344のそれぞれは、「第1流路」~「第4流路」の一例である。なお、図5と図6では、図示の便宜上、連通孔341~344にハッチングが付されている。第1連通孔341と第2連通孔342は、第1方向Dr1に並べて配置され、第3連通孔343と第4連通孔344も、第1方向Dr1に並べて配置されている。図7では、第1連通孔341と第2連通孔342は、連通孔隔壁145によって仕切られている。連通孔341~344は、接続流路321~324と同じ方向に延在する流路であり、連通板140を貫通している。連通孔341~344は、同じ形状を有することが好ましい。なお、連通孔340と圧力室330とが交わる部分は、圧力室330の一部であると見なすことができる。
<連通流路350>
図3に示すように、連通流路350は、ノズル200に接続され、ノズル200と第1圧力室331~第4圧力室334とを連通させる流路である。また、連通流路350は、ノズルプレート240の複数のノズル200が形成されたノズル面に沿って延在する流路であり、連通流路350の途中にノズル200が設けられている。具体的には、連通流路350は、X方向に沿って延在しており、連通板140とノズルプレート240の-Z側を向く面とによって画定されている。図6に示すように、連通流路350は、第1部分351と第2部分352と第3部分353とを含む。連通流路350の第1部分351は、連通流路350の一端に配置され、第1連通孔341および第2連通孔342と接続される。連通流路350の第2部分352は、連通流路350の他端に配置され、第3連通孔343および第4連通孔344と接続される。連通流路350の第3部分353は、第1部分351および第2部分352の間に接続されている。なお、第3部分353は、第1部分351や第2部分352よりも第1方向Dr1の幅が狭い部分である。また、本実施形態では、第3部分353の第1方向Dr1の幅W353は一定である。第1~第4連通孔341~344と連通流路350とが交わる部分は、連通流路350の一部であると見なすことができる。
図3に示すように、連通流路350は、ノズル200に接続され、ノズル200と第1圧力室331~第4圧力室334とを連通させる流路である。また、連通流路350は、ノズルプレート240の複数のノズル200が形成されたノズル面に沿って延在する流路であり、連通流路350の途中にノズル200が設けられている。具体的には、連通流路350は、X方向に沿って延在しており、連通板140とノズルプレート240の-Z側を向く面とによって画定されている。図6に示すように、連通流路350は、第1部分351と第2部分352と第3部分353とを含む。連通流路350の第1部分351は、連通流路350の一端に配置され、第1連通孔341および第2連通孔342と接続される。連通流路350の第2部分352は、連通流路350の他端に配置され、第3連通孔343および第4連通孔344と接続される。連通流路350の第3部分353は、第1部分351および第2部分352の間に接続されている。なお、第3部分353は、第1部分351や第2部分352よりも第1方向Dr1の幅が狭い部分である。また、本実施形態では、第3部分353の第1方向Dr1の幅W353は一定である。第1~第4連通孔341~344と連通流路350とが交わる部分は、連通流路350の一部であると見なすことができる。
第1圧力室331と第2圧力室332で発生した圧力波は、第1連通孔341と第2連通孔342の下端部、即ち第1連通孔341と第2連通孔342の+Z側の端部付近にある第1合流位置Pj1で合流する。第3圧力室333と第4圧力室334で発生した圧力波は、第3連通孔343と第4連通孔344の下端部、即ち第3連通孔343と第4連通孔344の+Z側の端部付近にある第2合流位置Pj2で合流する。これらの圧力波は、ノズル200からインクを噴射する駆動力として作用する。
インクとしては、例えば、擬塑性を有する液体を使用することができる。より具体的には、インクは、25℃において、せん断速度が1000s-1のときの粘度が0.01Pa・s以上0.2Pa・s以下であり、せん断速度が0.01s-1のときの粘度が0.5Pa・s以上50Pa・s以下であることが好ましい。本実施形態では、4つの圧力室331~334を用いることによって個々の流路の断面積を小さくし、流速を上げてインクの粘度を低下させることにより、擬塑性を有する液体状のインクを使用することが可能となっている。但し、圧力室331~334からノズル200までは、駆動素子301~304のエネルギーを効率的に利用したいため、流路抵抗を過度に大きくするのは好ましくない。そこで、本実施形態では、図5に示したように、隣り合う圧力室330からノズル200へ向かう個々の流路を、ノズル200よりも圧力室の方に近い合流位置Pj1,Pj2で早めに合流させることによって、流路抵抗が過度に大きくなることを防止している。
本実施形態では、1つのノズル200に対して4つの圧力室331~334が設けられていたが、圧力室は5つ以上設けても良い。いずれの場合にも、駆動素子は、個々の圧力室に対応するように設けられる。
本実施形態のノズル別流路130は、4つの駆動素子301~304に対応した4つの個別流路を含むものと考えることができる。「個別流路」とは、少なくとも圧力室330を含む流路であり、1つの駆動素子300に対して1つの個別流路が対応する。本実施形態では、第1個別流路は、第1接続流路321と第1圧力室331と第1連通孔341とを含むものと考えることができる。第2~第4個別流路も同様に把握することが可能である。
図8及び図9は、連通流路350と連通孔341~344を更に拡大して示す図である。図8及び図9では、連通孔341~344のハッチングは省略している。図8と図9とは、図中に記載されている一部の符号が異なる点以外は同じである。図10は、連通板140の一部をX-Z平面に沿って切断した図9のX-X断面を示す断面図である。図11は、連通板140の一部をX-Z平面に沿って切断した図9のXI-XI断面を示す断面図である。図8乃至図11で以下に説明するように、第1実施形態の液体噴射ヘッド100は、流路形成部材としての連通板140の強度や剛性等に関連する種々の特徴を有する。
<特徴E1>
第1連通孔341および第2連通孔342と、第3連通孔343および第4連通孔344とは、第1方向Dr1に直交する第2方向Dr2にずれて配置されている。また、第1連通孔341は、第3連通孔343および第4連通孔344のそれぞれと第1方向Dr1に関してずれており、第2連通孔342は、第3連通孔343および第4連通孔344のそれぞれと第1方向Dr1に関してずれている。すなわち、第1連通孔341の第2方向Dr2における位置は、第3連通孔343の位置及び第4連通孔344の位置のいずれからもずれている。ここで、2つの連通孔340の「位置がずれている」という意味は、2つの連通孔340のそれぞれの中心位置同士が異なることを意味する。
<特徴E1>
第1連通孔341および第2連通孔342と、第3連通孔343および第4連通孔344とは、第1方向Dr1に直交する第2方向Dr2にずれて配置されている。また、第1連通孔341は、第3連通孔343および第4連通孔344のそれぞれと第1方向Dr1に関してずれており、第2連通孔342は、第3連通孔343および第4連通孔344のそれぞれと第1方向Dr1に関してずれている。すなわち、第1連通孔341の第2方向Dr2における位置は、第3連通孔343の位置及び第4連通孔344の位置のいずれからもずれている。ここで、2つの連通孔340の「位置がずれている」という意味は、2つの連通孔340のそれぞれの中心位置同士が異なることを意味する。
上記特徴E1は、4つの連通孔341~344が千鳥状に配置されていることを意味している。一般的に、連通板140に連通孔341~344や連通流路350などの多数の空間を設けると、連通板140の強度や剛性が低下する。特に、連通板140をX-Z平面に沿って切断した断面において、図10に示されるような連通板140に連通孔341および連通孔344の双方が形成されている、換言すれば連通孔340_L1と連通孔340_L2とが1つずつ形成されている第1方向Dr1での位置(以下、脆弱位置と呼称する。)では、連通板140の強度は低い。一方、連通板140をX-Z平面に沿って切断した断面において、図11に示されるような連通板140に連通孔341および連通孔344の一方のみが形成されている、換言すれば連通孔340_L1および連通孔340_L2のうち一方のみが形成されている第1方向Dr1での位置(以下、非脆弱位置と呼称する。)では、当該脆弱位置に比べて、連通板140の強度は高い。
ここで、連通孔341~344が千鳥状に配置されていない従来例について検討する。従来例では、連通孔341と連通孔343の第1方向Dr1での各位置が同じであり、連通孔342と連通孔344の第1方向Dr1での各位置が同じである。換言すれば、複数の連通孔340_L1のそれぞれの第1方向Dr1での位置と、複数の連通孔340_L2のそれぞれの第1方向Dr1での位置とが同じである。そのため、第2方向Dr2に見て、連通孔341と連通孔343とが全てで重なり、連通孔342と連通孔344とが全てで重なる。つまり、従来例では、前述の脆弱位置が連通孔340の第1方向Dr1の幅の分だけ連続して連通板140に形成されるため、連通板140全体での強度が低下しやすい。その結果、従来例では連通板140の曲げ強度が低下し、組み立て時に連通板140が破損する可能性がある。また、連通板140全体の剛性が低下することで、構造クロストークの増加が懸念される。さらに、線膨張等の影響による変形量が増加してしまう虞がある。
これに対して、4つの連通孔341~344を千鳥状に配置する場合には、図8及び9に示すように、連通孔341に対応する脆弱位置は、第2方向Dr2に見て連通孔341と連通孔343とが重なる範囲を第1方向Dr1に連続して設けられ、且つ、第2方向Dr2に見て連通孔341と連通孔344とが重なる範囲を第1方向Dr1に連続して設けられる。また、連通孔341に対応する非脆弱位置は、連通孔343と連通孔344との間を第1方向Dr1に連続して設けられる。つまり、連通孔341に対応する2つの脆弱位置は、連通孔341に対応する非脆弱位置によって分割されている。連通孔342~344のそれぞれに対応する脆弱位置および非脆弱位置についても同様である。したがって、脆弱位置が第1方向Dr1に連続して設けられる範囲は、連通孔340の第1方向Dr1の幅よりも小さくなる。
以上述べた通り、4つの連通孔341~344を千鳥状に配置することによって、脆弱位置を第1方向Dr1に分散することができるので、脆弱位置が第1方向Dr1に連続して設けられる範囲を従来例に比べて小さくすることができ、連通板140の強度や剛性が過度に低下することを防止できる。
以上述べた通り、4つの連通孔341~344を千鳥状に配置することによって、脆弱位置を第1方向Dr1に分散することができるので、脆弱位置が第1方向Dr1に連続して設けられる範囲を従来例に比べて小さくすることができ、連通板140の強度や剛性が過度に低下することを防止できる。
上記特徴E1の「連通孔」を「圧力室」に置き換えると、特徴E1とほぼ同様の特徴E1aが得られる。
<特徴E1a>
第1圧力室331および第2圧力室332と、第3圧力室333および第4圧力室334とは、第1方向Dr1に直交する第2方向Dr2にずれて配置される。また、第1圧力室331は、第3圧力室333および第4圧力室334のそれぞれと第1方向Dr1に関してずれており、第2圧力室332は、第3圧力室333および第4圧力室334のそれぞれと第1方向Dr1に関してずれている。この特徴E1aによっても、上記特徴E1と同様に、圧力室基板250の強度や剛性の低下を抑制できる。
<特徴E1a>
第1圧力室331および第2圧力室332と、第3圧力室333および第4圧力室334とは、第1方向Dr1に直交する第2方向Dr2にずれて配置される。また、第1圧力室331は、第3圧力室333および第4圧力室334のそれぞれと第1方向Dr1に関してずれており、第2圧力室332は、第3圧力室333および第4圧力室334のそれぞれと第1方向Dr1に関してずれている。この特徴E1aによっても、上記特徴E1と同様に、圧力室基板250の強度や剛性の低下を抑制できる。
<特徴E2>
第1連通孔341は、第1方向Dr1に関して、第3連通孔343と第4連通孔344との間に配置され、第4連通孔344は、第1方向Dr1に関して、第1連通孔341と第2連通孔342との間に配置される。すなわち、第1方向Dr1において、第1連通孔341は第3連通孔343と第4連通孔344の両方に亘る範囲の中に含まれており、第4連通孔344は第1連通孔341と第2連通孔342の両方に亘る範囲の中に含まれている。本実施形態では、図8に示すように、第1連通孔341は、第2方向Dr2に見て、具体的には+X側に見て第3連通孔343及び第4連通孔344とそれぞれ一部が重なり、第4連通孔344は、第2方向Dr2に見て、具体的には-X側に見て第1連通孔341及び第2連通孔342とそれぞれ一部が重なっている。但し、第1連通孔341は、第2方向Dr2に見て、第3連通孔343及び第4連通孔344とまったく重なっていなくてもよいし、第4連通孔344は、第1連通孔341及び第2連通孔342とまったく重なっていなくてもよい。この特徴E2によれば、連通板140の強度や剛性の低下を更に抑制できる。また、連通孔341~344を接続する連通流路350を短くすることができる。
第1連通孔341は、第1方向Dr1に関して、第3連通孔343と第4連通孔344との間に配置され、第4連通孔344は、第1方向Dr1に関して、第1連通孔341と第2連通孔342との間に配置される。すなわち、第1方向Dr1において、第1連通孔341は第3連通孔343と第4連通孔344の両方に亘る範囲の中に含まれており、第4連通孔344は第1連通孔341と第2連通孔342の両方に亘る範囲の中に含まれている。本実施形態では、図8に示すように、第1連通孔341は、第2方向Dr2に見て、具体的には+X側に見て第3連通孔343及び第4連通孔344とそれぞれ一部が重なり、第4連通孔344は、第2方向Dr2に見て、具体的には-X側に見て第1連通孔341及び第2連通孔342とそれぞれ一部が重なっている。但し、第1連通孔341は、第2方向Dr2に見て、第3連通孔343及び第4連通孔344とまったく重なっていなくてもよいし、第4連通孔344は、第1連通孔341及び第2連通孔342とまったく重なっていなくてもよい。この特徴E2によれば、連通板140の強度や剛性の低下を更に抑制できる。また、連通孔341~344を接続する連通流路350を短くすることができる。
以降では、1つのノズル200に対応する連通孔341~344を連通孔群と呼称する場合がある。上記特徴E2は、1つのノズル200に対応する1つの連通孔群に対してだけではなく、隣り合う2つのノズル200に対応する2つの連通孔群に対しても適用するのが好ましい。この点について、図4に示された3つのノズル200のうち+Y側の端部に位置するノズル200aとし、当該3つのノズル200のうちノズル200aに隣り合い、ノズル200aに対して-Y側に位置するノズル200をノズル200bとし、ノズル200a、200bに対応する2つの連通孔群に着目して、具体的に説明する。図4に示す通り、ノズル200aに対応する第2連通孔342は、第1方向Dr1に関して、ノズル200bに対応する第3連通孔343とノズル200aに対応する第4連通孔344との間に配置され、ノズル200bに対応する第3連通孔343は、第1方向Dr1に関して、ノズル200bに対応する第1連通孔341とノズル200aに対応する第2連通孔342との間に配置されることが好ましい。
上記特徴E2の「連通孔」を「圧力室」に置き換えると、特徴E2とほぼ同様の特徴E2aが得られる。
<特徴E2a>
第1圧力室331は、第1方向Dr1に関して、第3圧力室333と第4圧力室334との間に配置され、第4圧力室334は、第1方向Dr1に関して、第1圧力室331と第2圧力室332との間に配置される。すなわち、第1方向Dr1において、第1圧力室331は第3圧力室333と第4圧力室334の両方に亘る範囲の中に含まれており、第4圧力室334は第1圧力室331と第2圧力室332の両方に亘る範囲の中に含まれている。本実施形態では、第1圧力室331は、第2方向Dr2に見て、第3圧力室333及び第4圧力室334とそれぞれ一部が重なり、第4圧力室334は、第2方向Dr2に見て、第1圧力室331及び第2圧力室332とそれぞれ一部が重なっている。但し、第1圧力室331は、第2方向Dr2に見て、第3圧力室333及び第4圧力室334とまったく重なっていなくてもよく、第4圧力室334は、第2方向Dr2に見て、第1圧力室331及び第2圧力室332とまったく重なっていなくてもよい。この特徴E2aによっても、上記特徴E2と同様に、圧力室基板250の強度や剛性の低下を更に抑制できる。
<特徴E2a>
第1圧力室331は、第1方向Dr1に関して、第3圧力室333と第4圧力室334との間に配置され、第4圧力室334は、第1方向Dr1に関して、第1圧力室331と第2圧力室332との間に配置される。すなわち、第1方向Dr1において、第1圧力室331は第3圧力室333と第4圧力室334の両方に亘る範囲の中に含まれており、第4圧力室334は第1圧力室331と第2圧力室332の両方に亘る範囲の中に含まれている。本実施形態では、第1圧力室331は、第2方向Dr2に見て、第3圧力室333及び第4圧力室334とそれぞれ一部が重なり、第4圧力室334は、第2方向Dr2に見て、第1圧力室331及び第2圧力室332とそれぞれ一部が重なっている。但し、第1圧力室331は、第2方向Dr2に見て、第3圧力室333及び第4圧力室334とまったく重なっていなくてもよく、第4圧力室334は、第2方向Dr2に見て、第1圧力室331及び第2圧力室332とまったく重なっていなくてもよい。この特徴E2aによっても、上記特徴E2と同様に、圧力室基板250の強度や剛性の低下を更に抑制できる。
<特徴E3>
図8に示すように、第1連通孔341の第1中心C1は、第1方向Dr1に関して、第3連通孔343の第3中心C3と第4連通孔344の第4中心C4との中心に配置され、第4連通孔344の第4中心C4は、第1方向Dr1に関して、第1連通孔341の第1中心C1と第2連通孔342の第2中心C2との中心に配置される。すなわち、第1方向Dr1に関して、第1連通孔341は、第3連通孔343と第4連通孔344の中央にあり、第4連通孔344は第1連通孔341と第2連通孔342の中央にある。この特徴E3によれば、連通板140の強度や剛性の低下を更に抑制できる。なお、特徴E3に関する上記の中心C1~C4のそれぞれは、Z方向に見た平面視での連通孔341~344の各中心と解釈してもいいし、連通孔341~344の第1方向Dr1に関する各中心と解釈してもよい。
図8に示すように、第1連通孔341の第1中心C1は、第1方向Dr1に関して、第3連通孔343の第3中心C3と第4連通孔344の第4中心C4との中心に配置され、第4連通孔344の第4中心C4は、第1方向Dr1に関して、第1連通孔341の第1中心C1と第2連通孔342の第2中心C2との中心に配置される。すなわち、第1方向Dr1に関して、第1連通孔341は、第3連通孔343と第4連通孔344の中央にあり、第4連通孔344は第1連通孔341と第2連通孔342の中央にある。この特徴E3によれば、連通板140の強度や剛性の低下を更に抑制できる。なお、特徴E3に関する上記の中心C1~C4のそれぞれは、Z方向に見た平面視での連通孔341~344の各中心と解釈してもいいし、連通孔341~344の第1方向Dr1に関する各中心と解釈してもよい。
上記特徴E3は、1つのノズル200に対応する1つの連通孔群に対してだけではなく、隣り合う2つのノズル200に対応する2つの連通孔群に対しても適用するのが好ましい。具体的に例えると、図4に示すように、ノズル200aに対応する第2連通孔342の第2中心C2は、第1方向Dr1に関して、ノズル200bに対応する第3連通孔343の第3中心C3とノズル200aに対応する第4連通孔344の第4中心C4との中心に配置され、ノズル200bに対応する第3連通孔343の第3中心C3は、第1方向Dr1に関して、ノズル200bに対応する第1連通孔341の第1中心C1とノズル200aに対応する第2連通孔342の第2中心C2との中心に配置されることが好ましい。
上記特徴E3の「連通孔」を「圧力室」に置き換えると、特徴E3とほぼ同様の特徴E3aが得られる。
<特徴E3a>
第1圧力室331の第1中心は、第1方向Dr1に関して、第3圧力室333の第3中心と第4圧力室334の第4中心との中心に配置され、第4圧力室334の第4中心は、第1方向Dr1に関して、第1圧力室331の第1中心と第2圧力室332の第2中心との中心に配置される。すなわち、第1方向Dr1に関して、第1圧力室331は、第3圧力室333と第4圧力室334の中央にあり、第4圧力室334は第1圧力室331と第2圧力室332の中央にある。この特徴E3aによっても、上記特徴E3と同様に、圧力室基板250の強度や剛性の低下を更に抑制できる。
<特徴E3a>
第1圧力室331の第1中心は、第1方向Dr1に関して、第3圧力室333の第3中心と第4圧力室334の第4中心との中心に配置され、第4圧力室334の第4中心は、第1方向Dr1に関して、第1圧力室331の第1中心と第2圧力室332の第2中心との中心に配置される。すなわち、第1方向Dr1に関して、第1圧力室331は、第3圧力室333と第4圧力室334の中央にあり、第4圧力室334は第1圧力室331と第2圧力室332の中央にある。この特徴E3aによっても、上記特徴E3と同様に、圧力室基板250の強度や剛性の低下を更に抑制できる。
<特徴E4>
第1連通孔341は、第2方向Dr2に見て、具体的には+X側に見て第3連通孔343および第4連通孔344の双方に重なり、第4連通孔344は、第2方向Dr2に見て、具体的には-X側に見て第1連通孔341および第2連通孔342の双方に重なる。ここで、「重なる」とは、一部が重なっていることを意味する。この特徴E4によれば、連通板140の強度や剛性の低下を更に抑制できる。
第1連通孔341は、第2方向Dr2に見て、具体的には+X側に見て第3連通孔343および第4連通孔344の双方に重なり、第4連通孔344は、第2方向Dr2に見て、具体的には-X側に見て第1連通孔341および第2連通孔342の双方に重なる。ここで、「重なる」とは、一部が重なっていることを意味する。この特徴E4によれば、連通板140の強度や剛性の低下を更に抑制できる。
なお、本実施形態では第1方向Dr1を+Y方向としているが、第1方向Dr1を-Y方向としてもよい。また、第2方向Dr2を+X方向としているが、第2方向Dr2を-X方向としてもよい。更に、第1方向Dr1と第2方向Dr2をこれらと異なる方向に設定してもよい。
上記特徴E4は、1つのノズル200に対応する1つの連通孔群に対してだけではなく、隣り合う2つのノズル200に対応する2つの連通孔群に対しても適用するのが好ましい。具体的に例えると、図4に示すように、ノズル200aに対応する第2連通孔342は、第2方向Dr2に見て、ノズル200bに対応する第3連通孔343およびノズル200aに対応する第4連通孔344の双方に重なり、ノズル200bに対応する第3連通孔343は、第2方向Dr2に見て、ノズル200bに対応する第1連通孔341およびノズル200aに対応する第2連通孔342の双方に重なるのが好ましい。
上記特徴E4の「連通孔」を「圧力室」に置き換えると、特徴E4とほぼ同様の特徴E4aが得られる。
<特徴E4a>
第1圧力室331は、第2方向Dr2に見て、第3圧力室333および第4圧力室334の双方に重なる。この特徴E4aによれば、上記特徴E4と同様に、圧力室基板250の強度や剛性の低下を更に抑制できる。
<特徴E4a>
第1圧力室331は、第2方向Dr2に見て、第3圧力室333および第4圧力室334の双方に重なる。この特徴E4aによれば、上記特徴E4と同様に、圧力室基板250の強度や剛性の低下を更に抑制できる。
<特徴E5>
連通孔341~344のそれぞれは、連通流路350の延在方向に交差する方向に延在する。本実施形態において、「連通流路350の延在方向」はX方向であり、連通孔341~344のそれぞれの延在方向はZ方向である。なお、連通孔341~344のそれぞれは、圧力室331~334の延在方向、本実施形態では第2方向Dr2と交差する方向に延在するものと考えることも可能である。また、連通孔341~344のそれぞれは、ノズルプレート240の表面に垂直な方向に沿って延在するものと考えることも可能である。更に、連通孔341~344のそれぞれは、噴射方向Zに沿って延在するものと考えることも可能である。
連通孔341~344のそれぞれは、連通流路350の延在方向に交差する方向に延在する。本実施形態において、「連通流路350の延在方向」はX方向であり、連通孔341~344のそれぞれの延在方向はZ方向である。なお、連通孔341~344のそれぞれは、圧力室331~334の延在方向、本実施形態では第2方向Dr2と交差する方向に延在するものと考えることも可能である。また、連通孔341~344のそれぞれは、ノズルプレート240の表面に垂直な方向に沿って延在するものと考えることも可能である。更に、連通孔341~344のそれぞれは、噴射方向Zに沿って延在するものと考えることも可能である。
<特徴E6>
連通流路350の第3部分353の延在方向は、第2方向Dr2に平行である。この特徴E6によれば、第3部分353が第2方向Dr2に対して傾いた方向に延在せず、第3部分353が最短となる第2方向Dr2に延在するため、連通流路350の流路長を短くできる。この結果、流路抵抗を小さくでき、吐出効率が向上する。なお、第3部分353は、第1部分351や第2部分352よりも第1方向Dr1の幅が狭い部分である。また、図6に示すように、本実施形態では、第3部分353の第1方向Dr1の幅W353は一定である。
連通流路350の第3部分353の延在方向は、第2方向Dr2に平行である。この特徴E6によれば、第3部分353が第2方向Dr2に対して傾いた方向に延在せず、第3部分353が最短となる第2方向Dr2に延在するため、連通流路350の流路長を短くできる。この結果、流路抵抗を小さくでき、吐出効率が向上する。なお、第3部分353は、第1部分351や第2部分352よりも第1方向Dr1の幅が狭い部分である。また、図6に示すように、本実施形態では、第3部分353の第1方向Dr1の幅W353は一定である。
<特徴E7>
図8に示すように、連通流路350の第3部分353を画定する側壁面として、第1方向Dr1において互いに対向する側壁面WL5,WL6が存在する。Z方向に見た平面視において、これらの側壁面WL5,WL6のそれぞれは、第1方向Dr1の位置に関して、連通孔341~344のそれぞれの第2方向Dr2に延在する辺とずれている。ここで、「連通孔341~344のそれぞれの第2方向Dr2に延在する辺」とは、Z方向に見た連通孔341~344の外縁のうち第2方向Dr2に平行な辺を意味し、連通孔341~344においてそれぞれ2本存在する。本実施形態では、Z方向に見た連通孔340の外縁は平行四辺形であり、連通孔340の第2方向Dr2に延在する辺は平行四辺形の長辺である。なお、平面視での連通孔340の形状は、第2方向Dr2に延在する辺を有する矩形や多角形であればよく、平行四辺形に限られない。なお、平面視での連通孔340の形状は、第2方向Dr2に延在する辺を有さなくてもよく、例えば円形などでも構わない。
図8に示すように、連通流路350の第3部分353を画定する側壁面として、第1方向Dr1において互いに対向する側壁面WL5,WL6が存在する。Z方向に見た平面視において、これらの側壁面WL5,WL6のそれぞれは、第1方向Dr1の位置に関して、連通孔341~344のそれぞれの第2方向Dr2に延在する辺とずれている。ここで、「連通孔341~344のそれぞれの第2方向Dr2に延在する辺」とは、Z方向に見た連通孔341~344の外縁のうち第2方向Dr2に平行な辺を意味し、連通孔341~344においてそれぞれ2本存在する。本実施形態では、Z方向に見た連通孔340の外縁は平行四辺形であり、連通孔340の第2方向Dr2に延在する辺は平行四辺形の長辺である。なお、平面視での連通孔340の形状は、第2方向Dr2に延在する辺を有する矩形や多角形であればよく、平行四辺形に限られない。なお、平面視での連通孔340の形状は、第2方向Dr2に延在する辺を有さなくてもよく、例えば円形などでも構わない。
具体的には、「連通孔341~344のそれぞれの第2方向Dr2に延在する辺」として、第1連通孔341は、+Y側の辺341_1と-Y側の辺341_2を有し、第2連通孔342は、+Y側の辺342_1と-Y側の辺342_2を有し、第3連通孔343は、+Y側の辺343_1と-Y側の辺343_2を有し、第4連通孔344は、+Y側の辺344_1と-Y側の辺344_2を有する。なお、これらの辺は、実際には壁面であるが、平面視では線分で構成されるので「辺」として認識できる。図8では、連通孔341~344の第2方向Dr2に平行な辺341_1、341_2、342_1、342_2、343_1、343_2、344_1、344_2の第1方向Dr1に関する各位置を分かりやすく示すため、それらの辺をそれぞれ第2方向Dr2に延在した仮想直線VL1_1、VL1_2、VL2_1、VL2_2、VL3_1、VL3_2、VL4_1、VL4_2を二点鎖線で示している。第3部分353の側壁面WL5,WL6は、平面視において、第2方向Dr2に平行である。
この仮想直線からも分かるように、Z方向に見た平面視において、側壁面WL5,WL6のそれぞれは、第1方向Dr1の位置に関して、連通孔341~344のそれぞれの第2方向Dr2に延在する辺とずれている。この特徴E7によれば、第3部分353の第2方向Dr2に平行な側壁面WL5,WL6が、連通孔341~344の第2方向Dr2に平行な辺341_1、341_2、343_1、343_2、343_1、343_2、344_1、344_2と同じ位置にある場合に比べて、連通板140の強度や剛性を高めることができる。
<特徴E8>
連通流路350の第1部分351は、第1部分351を画定するとともに第1方向Dr1において互いに対向する側壁面として、最も離れて配置された第1側壁面WP1と第2側壁面WP2を有する。同様に、第2部分352は、第2部分352を画定するとともに第1方向Dr1において互いに対向する側壁面として、最も離れて配置された第3側壁面WL3と第4側壁面WL4を有する。更に、第3部分353は、第3部分353を画定するとともに第1方向Dr1において互いに対向する側壁面WL5,WL6を有する。第3部分353の側壁面WL5,WL6は、第1側壁面WL1と第2側壁面WL2との間、且つ、第3側壁面WL3と第4側壁面WL4との間に配置される。この特徴E8によれば、連通板140の強度や剛性の低下を更に抑制できる。また、第1部分351と第2部分352とから均等にインクがノズル200へ流れるので、流路抵抗を低下させることができる。
連通流路350の第1部分351は、第1部分351を画定するとともに第1方向Dr1において互いに対向する側壁面として、最も離れて配置された第1側壁面WP1と第2側壁面WP2を有する。同様に、第2部分352は、第2部分352を画定するとともに第1方向Dr1において互いに対向する側壁面として、最も離れて配置された第3側壁面WL3と第4側壁面WL4を有する。更に、第3部分353は、第3部分353を画定するとともに第1方向Dr1において互いに対向する側壁面WL5,WL6を有する。第3部分353の側壁面WL5,WL6は、第1側壁面WL1と第2側壁面WL2との間、且つ、第3側壁面WL3と第4側壁面WL4との間に配置される。この特徴E8によれば、連通板140の強度や剛性の低下を更に抑制できる。また、第1部分351と第2部分352とから均等にインクがノズル200へ流れるので、流路抵抗を低下させることができる。
<特徴E9>
第1連通孔341からノズル200までの距離は、第2連通孔342からノズル200までの距離よりも短く、第4連通孔344からノズル200までの距離は、第3連通孔343からノズル200までの距離よりも短い。また、連通流路350の第1部分351を画定するとともに第1方向Dr1において互いに対向する側壁面のうち、第2連通孔342よりも第1連通孔341の方に近い一方の側壁面は第1テーパー面TP1を有し、第1連通孔341よりも第2連通孔342の方に近い他方の側壁面は第2テーパー面TP2を有する。つまり、第1テーパー面TP1を有する一方の側壁面と第1連通孔341との距離は、第1テーパー面TP1を有する一方の側壁面と第2連通孔342との距離よりも短く、第2テーパー面TP2を有する他方の側壁面と第2連通孔342との距離は、第2テーパー面TP2を有する他方の側壁面と第1連通孔341との距離よりも短い。
第1連通孔341からノズル200までの距離は、第2連通孔342からノズル200までの距離よりも短く、第4連通孔344からノズル200までの距離は、第3連通孔343からノズル200までの距離よりも短い。また、連通流路350の第1部分351を画定するとともに第1方向Dr1において互いに対向する側壁面のうち、第2連通孔342よりも第1連通孔341の方に近い一方の側壁面は第1テーパー面TP1を有し、第1連通孔341よりも第2連通孔342の方に近い他方の側壁面は第2テーパー面TP2を有する。つまり、第1テーパー面TP1を有する一方の側壁面と第1連通孔341との距離は、第1テーパー面TP1を有する一方の側壁面と第2連通孔342との距離よりも短く、第2テーパー面TP2を有する他方の側壁面と第2連通孔342との距離は、第2テーパー面TP2を有する他方の側壁面と第1連通孔341との距離よりも短い。
同様に、連通流路350の第2部分352を画定するとともに第1方向Dr1において互いに対向する側壁面のうち、第4連通孔344よりも第3連通孔343の方に近い一方の側壁面は第3テーパー面TP3を有し、第3連通孔343よりも第4連通孔344の方に近い他方の側壁面は第4テーパー面TP4を有する。つまり、第3テーパー面TP3を有する一方の側壁面と第3連通孔343との距離は、第3テーパー面TP3を有する一方の側壁面と第4連通孔344との距離よりも短く、第4テーパー面TP4を有する他方の側壁面と第4連通孔344との距離は、第4テーパー面TP4を有する他方の側壁面と第3連通孔343との距離よりも短い。
このとき、第2テーパー面TP2は、第1テーパー面TP1よりもノズル200から遠く、第3テーパー面TP3は、第4テーパー面TP4よりもノズル200から遠い。
この特徴E9によれば、第1連通孔341と第2連通孔342の空間を早めに合流させることができるので、連通板140の抜き量を低減することができ、連通板140の強度や剛性の低下を更に抑制できる。
この特徴E9によれば、第1連通孔341と第2連通孔342の空間を早めに合流させることができるので、連通板140の抜き量を低減することができ、連通板140の強度や剛性の低下を更に抑制できる。
<特徴E10>
Z方向に見た平面視において、第1テーパー面TP1の長さは、第2テーパー面TP2の長さよりも小さい。また、第4テーパー面TP4の長さは、第3テーパー面TP3の長さよりも短い。この特徴E10によれば、4つの連通孔341~344が第1方向Dr1において互いにずれた構成を容易に得ることができる。
Z方向に見た平面視において、第1テーパー面TP1の長さは、第2テーパー面TP2の長さよりも小さい。また、第4テーパー面TP4の長さは、第3テーパー面TP3の長さよりも短い。この特徴E10によれば、4つの連通孔341~344が第1方向Dr1において互いにずれた構成を容易に得ることができる。
<特徴E11>
Z方向に見た平面視において、第1連通孔341の第2方向Dr2に延在する辺341_1、341_2は、第1方向Dr1の位置に関して、第3連通孔343の第2方向Dr2に延在する辺343_1、343_2および第4連通孔344の第2方向Dr2に延在する辺344_1、344_2とずれている。同様に、第2連通孔342の第2方向Dr2に延在する辺342_1、342_2は、第1方向Dr1の位置に関して、第3連通孔343の第2方向Dr2に延在する辺343_1、343_2および第4連通孔344の第2方向Dr2に延在する辺344_1、344_2とずれている。
Z方向に見た平面視において、第1連通孔341の第2方向Dr2に延在する辺341_1、341_2は、第1方向Dr1の位置に関して、第3連通孔343の第2方向Dr2に延在する辺343_1、343_2および第4連通孔344の第2方向Dr2に延在する辺344_1、344_2とずれている。同様に、第2連通孔342の第2方向Dr2に延在する辺342_1、342_2は、第1方向Dr1の位置に関して、第3連通孔343の第2方向Dr2に延在する辺343_1、343_2および第4連通孔344の第2方向Dr2に延在する辺344_1、344_2とずれている。
これは、図8に示す通り、前述の仮想直線VL1_1、VL1_2、VL2_1、VL2_2、VL3_1、VL3_2、VL4_1、VL4_2の全てが、互いに第1方向Dr1に関して異なる位置にあることから分かる。この特徴E11によれば、連通板140の強度や剛性の低下を更に抑制できる。特に、本実施形態の連通板140はシリコン単結晶で形成されているため、平面視での連通孔340の辺、特に第2方向Dr2に延在する長辺は、連通板140が割れる際の起点となりやすい。そのため、連通板140の破損を防止するためには、第2方向Dr2に関して互いにずれて配置された、辺341_1,341_2,342_1,342_2のそれぞれと、辺343_1,343_2,344_1,344_2のそれぞれとが、第1方向Dr1に関してずれていることが好ましい。なお、「延在する辺」は、「平行な辺」又は「平行な壁面」と読み替えてもよい。
上記特徴E11は、1つのノズル200に対応する1つの連通孔群に対してだけではなく、隣り合う2つのノズル200に対応する2つの連通孔群に対しても適用するのが好ましい。具体的に例えると、図4に示すように、ノズル200aおよびノズル200bのそれぞれに対応する第1連通孔341および第2連通孔342の第2方向Dr2に延在する辺のそれぞれは、ノズル200aおよびノズル200bのそれぞれに対応する第3連通孔343および第4連通孔344の第2方向Dr2に延在する辺のそれぞれに対して、第1方向Dr1に関してずれていることが好ましい。
上記特徴E11の「連通孔」を「圧力室」に置き換えると、特徴E11とほぼ同様の特徴E11aが得られる。
<特徴E11a>
平面視において、第1圧力室331の第2方向Dr2に延在する辺は、第1方向Dr1の位置に関して、第3圧力室333の第2方向Dr2に延在する辺および第4圧力室334の第2方向Dr2に延在する辺とずれている。この特徴E11aによれば、上記特徴E11と同様に、圧力室基板250の強度や剛性の低下を更に抑制できる。
<特徴E11a>
平面視において、第1圧力室331の第2方向Dr2に延在する辺は、第1方向Dr1の位置に関して、第3圧力室333の第2方向Dr2に延在する辺および第4圧力室334の第2方向Dr2に延在する辺とずれている。この特徴E11aによれば、上記特徴E11と同様に、圧力室基板250の強度や剛性の低下を更に抑制できる。
<特徴E12>
図8に示すように、Z方向に見た平面視において、ノズル200は、第1連通孔341と第4連通孔344とを結ぶ第1線分L1と、第2連通孔342と第3連通孔343とを結ぶ第2線分L2との交点に重なる。第1線分L1は、第1連通孔341の中心C1と第4連通孔344の中心C4とを結ぶ線分である。また、第2線分L2は、第2連通孔342の中心C2と第3連通孔343の中心C3とを結ぶ線分である。この特徴E12によれば、4つの圧力室331~334から圧力波をほぼ均一にノズル200に到達させることができる。なお、特徴E12における連通孔340の中心は、連通孔340の第1方向Dr1の中心かつ第2方向Dr2の中心となる位置と解釈してもよいし、連通孔340の幾何中心と解釈してもよい。
図8に示すように、Z方向に見た平面視において、ノズル200は、第1連通孔341と第4連通孔344とを結ぶ第1線分L1と、第2連通孔342と第3連通孔343とを結ぶ第2線分L2との交点に重なる。第1線分L1は、第1連通孔341の中心C1と第4連通孔344の中心C4とを結ぶ線分である。また、第2線分L2は、第2連通孔342の中心C2と第3連通孔343の中心C3とを結ぶ線分である。この特徴E12によれば、4つの圧力室331~334から圧力波をほぼ均一にノズル200に到達させることができる。なお、特徴E12における連通孔340の中心は、連通孔340の第1方向Dr1の中心かつ第2方向Dr2の中心となる位置と解釈してもよいし、連通孔340の幾何中心と解釈してもよい。
<特徴E13>
平面視において、第1線分L1の全ては連通流路350に重なり、第2線分L2の一部は連通流路350に重ならない。この特徴E13によれば、4つの圧力室331~334から圧力波を更に均一にノズル200に到達させることができる。
平面視において、第1線分L1の全ては連通流路350に重なり、第2線分L2の一部は連通流路350に重ならない。この特徴E13によれば、4つの圧力室331~334から圧力波を更に均一にノズル200に到達させることができる。
<特徴E14>
第2方向Dr2に対する第1テーパー面TP1の角度θ1、第2方向Dr2に対する第2テーパー面TP2の角度θ2は、第2方向Dr2に対する第3テーパー面TP3の角度θ3、第2方向Dr2に対する第4テーパー面TP4の角度θ4は、それぞれ等しい。本実施形態では、角度θ1,θ2,θ3,θ4は約35°である。連通板140を単結晶シリコン基板から作製する場合には、例えば異方性ウェットエッチングを用いて連通板140内の流路が形成される。単結晶シリコン基板の異方性ウェットエッチングで形成される空間の壁面は、図8の第1方向Dr1や第2方向Dr2に平行な壁面の他に、これらの方向Dr1,Dr2から傾いた特定の角度を有する壁面となる。本実施形態では、単結晶シリコン基板の表面及び裏面を(110)面に設定し、角度θ1,θ2,θ3,θ4が35°±2°となるように、異方性エッチングを行っている。こうすれば、異方性ウェットエッチングによってきれいなテーパー面を形成することができる。但し、連通板140は、単結晶シリコン以外の材料を用いて形成してもよい。
第2方向Dr2に対する第1テーパー面TP1の角度θ1、第2方向Dr2に対する第2テーパー面TP2の角度θ2は、第2方向Dr2に対する第3テーパー面TP3の角度θ3、第2方向Dr2に対する第4テーパー面TP4の角度θ4は、それぞれ等しい。本実施形態では、角度θ1,θ2,θ3,θ4は約35°である。連通板140を単結晶シリコン基板から作製する場合には、例えば異方性ウェットエッチングを用いて連通板140内の流路が形成される。単結晶シリコン基板の異方性ウェットエッチングで形成される空間の壁面は、図8の第1方向Dr1や第2方向Dr2に平行な壁面の他に、これらの方向Dr1,Dr2から傾いた特定の角度を有する壁面となる。本実施形態では、単結晶シリコン基板の表面及び裏面を(110)面に設定し、角度θ1,θ2,θ3,θ4が35°±2°となるように、異方性エッチングを行っている。こうすれば、異方性ウェットエッチングによってきれいなテーパー面を形成することができる。但し、連通板140は、単結晶シリコン以外の材料を用いて形成してもよい。
<特徴E15>
第1部分351を画定するとともに第2方向Dr2に沿って延在する側壁面である第1側壁面WP1および第2側壁面WP2のそれぞれは、第1方向Dr1に関して、第2部分352を画定するとともに第2方向Dr2に沿って延在する側壁面である第3側壁面WP3および第4側壁面WP4に対してずれていることが好ましい。この特徴E15によれば、連通板140の強度や剛性の低下を更に抑制できる。
第1部分351を画定するとともに第2方向Dr2に沿って延在する側壁面である第1側壁面WP1および第2側壁面WP2のそれぞれは、第1方向Dr1に関して、第2部分352を画定するとともに第2方向Dr2に沿って延在する側壁面である第3側壁面WP3および第4側壁面WP4に対してずれていることが好ましい。この特徴E15によれば、連通板140の強度や剛性の低下を更に抑制できる。
上記特徴E15は、1つのノズル200に対応する1つの連通孔群に対してだけではなく、隣り合う2つのノズル200に対応する2つの連通孔群に対しても適用するのが好ましい。具体的に例えると、図4に示すように、ノズル200aに対応する第1部分351を画定するとともに第2方向Dr2に沿って延在する側壁面である第1側壁面WP1および第2側壁面WP2のそれぞれは、第1方向Dr1に関して、ノズル200bに対応する第2部分352を画定するとともに第2方向Dr2に沿って延在する側壁面である第3側壁面WP3および第4側壁面WP4に対してずれていることが好ましい。
第1実施形態では、液体噴射ヘッド100が上述の特徴E1~E15の少なくとも一部を有するので、連通板140の強度や剛性の低下を抑制できる。なお、上述した特徴の一部は省略可能である。
第1実施形態の液体噴射ヘッド100は、更に、圧力波の減衰に関連する下記の特徴を有する。
<特徴F1>
図6に示すように、第1合流位置Pj1は、Z方向に見た平面視において、ノズル200よりも圧力室331,332のノズル200側の端部の方に近い。即ち、第1合流位置Pj1からノズル200までの距離よりも、第1合流位置Pj1から圧力室331,332のノズル200側の各端部までの距離の方が短い。ここで、「圧力室331のノズル200側の第1端部」は、X方向に沿った圧力室331の両端部のうち、第1共通液室110とは反対側の端部、換言すれば+X側の端部を意味する。「圧力室332のノズル200側の第2端部」は、X方向に沿った圧力室332の両端部のうち、第1共通液室110とは反対側の端部、換言すれば+X側の端部を意味する。同様に、第2合流位置Pj2は、Z方向に見た平面視において、ノズル200よりも圧力室333,334の端部の方に近い。「圧力室333のノズル200側の第3端部」は、X方向に沿った圧力室333の両端部のうち、第2共通液室120とは反対側の端部、換言すれば-X側の端部を意味する。「圧力室334のノズル200側の第4端部」は、X方向に沿った圧力室334の両端部のうち、第2共通液室120とは反対側の端部、換言すれば-X側の端部を意味する。
<特徴F1>
図6に示すように、第1合流位置Pj1は、Z方向に見た平面視において、ノズル200よりも圧力室331,332のノズル200側の端部の方に近い。即ち、第1合流位置Pj1からノズル200までの距離よりも、第1合流位置Pj1から圧力室331,332のノズル200側の各端部までの距離の方が短い。ここで、「圧力室331のノズル200側の第1端部」は、X方向に沿った圧力室331の両端部のうち、第1共通液室110とは反対側の端部、換言すれば+X側の端部を意味する。「圧力室332のノズル200側の第2端部」は、X方向に沿った圧力室332の両端部のうち、第1共通液室110とは反対側の端部、換言すれば+X側の端部を意味する。同様に、第2合流位置Pj2は、Z方向に見た平面視において、ノズル200よりも圧力室333,334の端部の方に近い。「圧力室333のノズル200側の第3端部」は、X方向に沿った圧力室333の両端部のうち、第2共通液室120とは反対側の端部、換言すれば-X側の端部を意味する。「圧力室334のノズル200側の第4端部」は、X方向に沿った圧力室334の両端部のうち、第2共通液室120とは反対側の端部、換言すれば-X側の端部を意味する。
この特徴F1によれば、第1圧力室331からの圧力波と第2圧力室332からの圧力波がノズル200の近傍ではなく圧力室331,332の近傍で合体するので、第1圧力室331からの圧力波と第2圧力室332からの圧力波がノズル200の近傍で合体する従来例に比べて、個々の圧力室330からノズル200へ向かう圧力波が過度に減衰してしまうことを防止できる。第3圧力室333および第4圧力室334についても同様である。
また、特徴F1によれば、従来例に比べて、圧力室331,332の各端部からノズル200までの流路のうち圧力室331,332に共通する部分の割合を大きくすることができる。そのため、従来例に比べて、圧力室331,332からノズル200までの流路抵抗を小さくできる。第3圧力室333および第4圧力室334についても同様である。この結果、圧力損失を低減し、噴射効率を向上させることができる。特に、擬塑性インクのような高粘度インクを使用する場合に、噴射効率向上の効果が顕著である。一方、従来例のように、ノズル200近傍で圧力波が合流する構成では、圧力波が大幅に減衰してしまい、噴射効率が低下する。また、インクがノズル200に再充填しにくかったり、気泡がノズルに巻き込まれたりする虞がある。
なお、第1合流位置Pj1は、第1圧力室331からノズル200に至る流路と、第2圧力室332からノズル200に至る流路との合流位置と考えることも可能である。同様に、第2合流位置Pj2は、第3圧力室333からノズル200に至る流路と、第4圧力室334からノズル200に至る流路との合流位置と考えることも可能である。上述したように、実際には、液体は、外部から第1共通液室110に供給され、第1共通液室110から第1圧力室331及び第2圧力室332に導かれ、その後、連通流路350においてノズル200から液体の一部が噴射され、第3圧力室333及び第4圧力室334を経由して第2共通液室120に導かれ、第2共通液室120から外部に排出される。従って、「第3圧力室333からノズル200に至る流路」と「第4圧力室334からノズル200に至る流路」は、いずれも実際の液体の流れとは逆向きの流れを想定していることになるが、液体の向きに拘わらずにこれらの流路を想定できることが理解できる。
<特徴F2>
図6に示すように、Z方向に見た平面視において、第1合流位置Pj1は、第1圧力室331と第2圧力室332の間にあり、第2合流位置Pj2は、第3圧力室333と第4圧力室334の間にある。
図6に示すように、Z方向に見た平面視において、第1合流位置Pj1は、第1圧力室331と第2圧力室332の間にあり、第2合流位置Pj2は、第3圧力室333と第4圧力室334の間にある。
<特徴F3>
図6に示すように、連通流路350の一端部に第1合流位置Pj1があり、他端部に第2合流位置Pj2がある。この特徴F3によれば、圧力室331,332からの圧力波がその発生源の近くで合流し、且つ、圧力室333,334からの圧力波がその発生源の近くで合流するので、圧力波の減衰をより効率的に抑制できる。
図6に示すように、連通流路350の一端部に第1合流位置Pj1があり、他端部に第2合流位置Pj2がある。この特徴F3によれば、圧力室331,332からの圧力波がその発生源の近くで合流し、且つ、圧力室333,334からの圧力波がその発生源の近くで合流するので、圧力波の減衰をより効率的に抑制できる。
<特徴F4>
図6及び図7に示すように、第1合流位置Pj1は、連通流路350の第1部分351に位置し、第2合流位置Pj2は、連通流路350の第2部分352に位置する。この特徴F4によれば、図7に示すように、隣り合う連通孔341,342の間および連通孔343,344の間のそれぞれに連通孔隔壁145が存在することになるため、圧力室331,332間のクロストークおよび圧力室333,334間のクロストークを低減できる。
図6及び図7に示すように、第1合流位置Pj1は、連通流路350の第1部分351に位置し、第2合流位置Pj2は、連通流路350の第2部分352に位置する。この特徴F4によれば、図7に示すように、隣り合う連通孔341,342の間および連通孔343,344の間のそれぞれに連通孔隔壁145が存在することになるため、圧力室331,332間のクロストークおよび圧力室333,334間のクロストークを低減できる。
<特徴F5>
図6に示すように、第2方向Dr2に沿って測った連通流路350の第3部分353の寸法L353は、第1部分351の寸法L351よりも長い。また、第3部分353の寸法L353は、第2部分352の寸法L352よりも長い。
図6に示すように、第2方向Dr2に沿って測った連通流路350の第3部分353の寸法L353は、第1部分351の寸法L351よりも長い。また、第3部分353の寸法L353は、第2部分352の寸法L352よりも長い。
<特徴F6>
図6に示すように、連通流路350の第3部分353は、ノズル200に接続されている。この特徴F6によれば、圧力室331~334からの圧力波がその発生源の近くで合流するので、圧力波の減衰をより効率的に抑制できる。
図6に示すように、連通流路350の第3部分353は、ノズル200に接続されている。この特徴F6によれば、圧力室331~334からの圧力波がその発生源の近くで合流するので、圧力波の減衰をより効率的に抑制できる。
<特徴F7>
図6に示すように、第1方向Dr1に沿って測った連通流路350の第3部分353の幅W353は、第1部分351の幅W351よりも小さい。また、第3部分353の幅W353は、第2部分352の幅W352よりも小さい。この特徴F7によれば、擬塑性を有する液体を使用する場合、第3部分353の幅W353を小さくすることによって、ノズル200近傍での流速を向上させ、ノズル200近傍でインクの粘度を低下させることができる。
図6に示すように、第1方向Dr1に沿って測った連通流路350の第3部分353の幅W353は、第1部分351の幅W351よりも小さい。また、第3部分353の幅W353は、第2部分352の幅W352よりも小さい。この特徴F7によれば、擬塑性を有する液体を使用する場合、第3部分353の幅W353を小さくすることによって、ノズル200近傍での流速を向上させ、ノズル200近傍でインクの粘度を低下させることができる。
<特徴F8>
図3に示すように、第1連通孔341~第4連通孔344のそれぞれは、連通流路350の延在方向に交差する方向に延在する。即ち、第1連通孔341~第4連通孔344のそれぞれの長手方向は、連通流路350の長手方向に交差する方向である。本実施形態では、X方向が「連通流路350の延在方向」の一例であり、Z方向が「連通流路350の延在方向に交差する方向」の一例である。
図3に示すように、第1連通孔341~第4連通孔344のそれぞれは、連通流路350の延在方向に交差する方向に延在する。即ち、第1連通孔341~第4連通孔344のそれぞれの長手方向は、連通流路350の長手方向に交差する方向である。本実施形態では、X方向が「連通流路350の延在方向」の一例であり、Z方向が「連通流路350の延在方向に交差する方向」の一例である。
なお、第1連通孔341~第4連通孔344は、隣り合う圧力室330が並ぶ方向と交差する方向に延在するものと考えることも可能である。また、図3からわかるように、第1連通孔341~第4連通孔344は、ノズルプレート240の表面に垂直な方向に沿って延在するものと考えることもできる。更に、第1連通孔341~第4連通孔344は、噴射方向Zに沿って延在するものと考えることも可能である。
<特徴F9>
図3に示すように、連通孔341~344のそれぞれは、Z方向に見た平面視で、接続流路321~324よりもノズル200の方に近い。換言すれば、連通孔341~344のそれぞれから接続流路321~324までの各距離よりも、連通孔341~344のそれぞれからノズル200までの各距離の方が短い。この特徴F9によれば、連通流路350を短くすることができ、流路抵抗を低減できる。
図3に示すように、連通孔341~344のそれぞれは、Z方向に見た平面視で、接続流路321~324よりもノズル200の方に近い。換言すれば、連通孔341~344のそれぞれから接続流路321~324までの各距離よりも、連通孔341~344のそれぞれからノズル200までの各距離の方が短い。この特徴F9によれば、連通流路350を短くすることができ、流路抵抗を低減できる。
以上のように、第1実施形態によれば、液体噴射ヘッド100が上述の特徴F1~F9の少なくとも一部を有するので、ノズル200側ではなく圧力室331~334側で圧力波を合体させることができ、個々の圧力室330からノズル200へ向かう圧力波が過度に減衰してしまうことを防止できる。なお、上述した特徴の一部は省略可能である。
B.他の実施形態
図12は、第2実施形態における連通流路350の形状を示す図である。図6に示した第1実施形態との主な違いは、連通流路350の中央にある第3部分353の形状だけであり、他の構成は第1実施形態とほぼ同じである。即ち、第2実施形態では、第3部分353が第1実施形態と異なり、途中で屈曲している。より具体的には、第3部分353の両側部は第2方向Dr2に平行であり、第3部分353の中央部は第2方向Dr2に対して傾いている。但し、第2実施形態においても、連通流路350の全体が第2方向Dr2に延在している点、即ち、連通流路350の全体の長手方向が第2方向Dr2に平行な点は第1実施形態と同じである。また、複数の連通孔341~344と複数の圧力室がそれぞれ千鳥状に配置されている点も第1実施形態と同じである。なお、第3部分353は、第1部分351と第2部分352を包含する最小の外接凸多角形CFの内側にあることが好ましい。こうすれば、隣り合うノズルの連通流路350同士が干渉しないので、ノズル同士を引き離す必要が無いという利点がある。
図12は、第2実施形態における連通流路350の形状を示す図である。図6に示した第1実施形態との主な違いは、連通流路350の中央にある第3部分353の形状だけであり、他の構成は第1実施形態とほぼ同じである。即ち、第2実施形態では、第3部分353が第1実施形態と異なり、途中で屈曲している。より具体的には、第3部分353の両側部は第2方向Dr2に平行であり、第3部分353の中央部は第2方向Dr2に対して傾いている。但し、第2実施形態においても、連通流路350の全体が第2方向Dr2に延在している点、即ち、連通流路350の全体の長手方向が第2方向Dr2に平行な点は第1実施形態と同じである。また、複数の連通孔341~344と複数の圧力室がそれぞれ千鳥状に配置されている点も第1実施形態と同じである。なお、第3部分353は、第1部分351と第2部分352を包含する最小の外接凸多角形CFの内側にあることが好ましい。こうすれば、隣り合うノズルの連通流路350同士が干渉しないので、ノズル同士を引き離す必要が無いという利点がある。
図13は、第3実施形態における連通流路350の形状を示す図である。この第3実施形態も、図6に示した第1実施形態との主な違いは、連通流路350の中央にある第3部分353の形状だけであり、他の構成は第1実施形態とほぼ同じである。即ち、第3実施形態では、第3部分353が第1実施形態と同様に直線的であるが、第2方向Dr2から傾いた方向に延びている。但し、第3実施形態においても、連通流路350の全体が第2方向Dr2に延在している点は第1実施形態と同じである。また、第3実施形態においても、第3部分353は、第1部分351と第2部分352を包含する最小の外接凸多角形CFの内側にある。
図14は、第4実施形態における連通流路350の形状を示す図である。この第4実施形態も、図6に示した第1実施形態との主な違いは、連通流路350の中央にある第3部分353の形状だけであり、他の構成は第1実施形態とほぼ同じである。即ち、第4実施形態では、第3部分353が、第2方向Dr2に平行な3つの部分を順次斜めに接続した形状となっている。但し、第4実施形態においても、連通流路350の全体が第2方向Dr2に延在している点は第1実施形態と同じである。また、第4実施形態においても、第3部分353は、第1部分351と第2部分352を包含する最小の外接凸多角形CFの内側にある。上述した第2~第4実施形態も、第1実施形態とほぼ同様の効果を奏する。
以上のように、本開示の液体噴射ヘッド100は、上述の特徴E1~E14の少なくとも一部を備えることにより、連通板の強度や剛性の低下を抑制できる。また、上述した特徴F1~F9の少なくとも一部を備えることにより、個々の圧力室からノズルへ向かう圧力波が過度に減衰してしまうことを防止することが可能である。
・変形例1
上述の各形態では、液体噴射ヘッド100を保持するキャリッジ434を往復させるシリアル方式の液体噴射装置400が例示されるが、複数のノズル200が媒体PMの全幅にわたり分布するライン方式の液体噴射装置にも本開示を適用することが可能である。即ち、液体噴射ヘッド100を保持するキャリッジは、シリアル方式のキャリッジに限定されず、ライン方式において液体噴射ヘッド100を支持する構造体でもよい。この場合、例えば、複数の液体噴射ヘッド100が媒体PMの幅方向に並んで配置され、当該複数の液体噴射ヘッド100が1つのキャリッジに一括して保持される。
上述の各形態では、液体噴射ヘッド100を保持するキャリッジ434を往復させるシリアル方式の液体噴射装置400が例示されるが、複数のノズル200が媒体PMの全幅にわたり分布するライン方式の液体噴射装置にも本開示を適用することが可能である。即ち、液体噴射ヘッド100を保持するキャリッジは、シリアル方式のキャリッジに限定されず、ライン方式において液体噴射ヘッド100を支持する構造体でもよい。この場合、例えば、複数の液体噴射ヘッド100が媒体PMの幅方向に並んで配置され、当該複数の液体噴射ヘッド100が1つのキャリッジに一括して保持される。
・変形例2
上述の各形態では、循環機構60を備える液体噴射装置400が例示されるが、液体噴射装置400は循環機構60を備えていなくてもよい。即ち、筐体部160の開口部161,162の双方が液体貯留部420から液体を導入するための導入口であり、第1共通液室110および第2共通液室120の双方を、液体貯留部420から供給された液体をノズル200へ供給するための流路として使用してもよい。
上述の各形態では、循環機構60を備える液体噴射装置400が例示されるが、液体噴射装置400は循環機構60を備えていなくてもよい。即ち、筐体部160の開口部161,162の双方が液体貯留部420から液体を導入するための導入口であり、第1共通液室110および第2共通液室120の双方を、液体貯留部420から供給された液体をノズル200へ供給するための流路として使用してもよい。
・変形例3
上述の各形態では、1つのノズルに対応して4つの圧力室330が設けられている構成であったが、4つ以上の圧力室330が1つのノズルに対応して設けられていてもよい。例えば、1つのノズルに対応して6つの圧力室330が設けられている場合には、6つの圧力室330のうち3つの圧力室330からの圧力波の第1合流位置Pj1がノズル200よりも当該3つの圧力室330の端部の方に近く、6つの圧力室330のうち他の3つの圧力室330からの圧力波の第2合流位置Pj2がノズル200よりも当該他の3つの圧力室330の端部の方に近い構成であれば、上記の各形態と同様の効果が得られる。
上述の各形態では、1つのノズルに対応して4つの圧力室330が設けられている構成であったが、4つ以上の圧力室330が1つのノズルに対応して設けられていてもよい。例えば、1つのノズルに対応して6つの圧力室330が設けられている場合には、6つの圧力室330のうち3つの圧力室330からの圧力波の第1合流位置Pj1がノズル200よりも当該3つの圧力室330の端部の方に近く、6つの圧力室330のうち他の3つの圧力室330からの圧力波の第2合流位置Pj2がノズル200よりも当該他の3つの圧力室330の端部の方に近い構成であれば、上記の各形態と同様の効果が得られる。
・変形例4
上述の各形態では、圧力室331~334のそれぞれに対して1つの接続流路320が接続されていたが、同じ第1共通液室110に接続された圧力室331,332に対して共通の接続流路320を設けるようにしても良い。つまり、複数の圧力室330に対応して1つの接続流路320を設ける構成であってもよい。同じ第2共通液室120に接続された圧力室333,334についても同様である。変形例4において個々の圧力室331~334に対応した4つの個別流路を考える場合、例えば、第1個別流路は、接続流路320を含まないことになる。第2~第4個別流路も同様に把握することが可能である。
上述の各形態では、圧力室331~334のそれぞれに対して1つの接続流路320が接続されていたが、同じ第1共通液室110に接続された圧力室331,332に対して共通の接続流路320を設けるようにしても良い。つまり、複数の圧力室330に対応して1つの接続流路320を設ける構成であってもよい。同じ第2共通液室120に接続された圧力室333,334についても同様である。変形例4において個々の圧力室331~334に対応した4つの個別流路を考える場合、例えば、第1個別流路は、接続流路320を含まないことになる。第2~第4個別流路も同様に把握することが可能である。
・変形例5
上述の各形態では、接続流路320は、Z方向に延在する流路であったが、接続流路320はZ方向に交差する方向に延在する流路であってもよいし、Z方向に延在する部分とZ方向に交差する方向に延在する部分の双方を含む流路であってもよい。
上述の各形態では、接続流路320は、Z方向に延在する流路であったが、接続流路320はZ方向に交差する方向に延在する流路であってもよいし、Z方向に延在する部分とZ方向に交差する方向に延在する部分の双方を含む流路であってもよい。
・変形例6
上述の形態で例示した液体噴射装置は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示パネル等の表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を噴射する液体噴射装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。また、生体に関する有機物の溶液を噴射する液体噴射装置は、例えばバイオチップを製造する製造装置として利用される。
上述の形態で例示した液体噴射装置は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示パネル等の表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を噴射する液体噴射装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。また、生体に関する有機物の溶液を噴射する液体噴射装置は、例えばバイオチップを製造する製造装置として利用される。
・他の形態:
本開示は、上述した実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態(aspect)によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
本開示は、上述した実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態(aspect)によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
(1)本開示の第1の形態による液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズルと、第1乃至第4圧力室と、前記ノズルに接続され、前記ノズルと前記第1乃至第4圧力室とを連通させる連通流路と、前記連通流路と前記第1圧力室とを接続する第1流路と、前記連通流路と前記第2圧力室とを接続する第2流路と、前記連通流路と前記第3圧力室とを接続する第3流路と、前記連通流路と前記第4圧力室とを接続する第4流路と、前記第1圧力室の圧力を変化させる第1駆動素子と、前記第2圧力室の圧力を変化させる第2駆動素子と、前記第3圧力室の圧力を変化させる第3駆動素子と、前記第4圧力室の圧力を変化させる第4駆動素子と、前記第1圧力室および前記第2圧力室と連通する第1共通液室と、前記第3圧力室および前記第4圧力室と連通する第2共通液室と、を備える。前記第1流路と前記第2流路とは、第1方向に並べて配置され、前記第3流路と前記第4流路とは、前記第1方向に並べて配置され、前記第1流路および前記第2流路と、前記第3流路および前記第4流路とは、前記第1方向に直交する第2方向にずれて配置される。前記第1流路は、前記第3流路および前記第4流路のそれぞれと前記第1方向に関してずれており、前記第2流路は、前記第3流路および前記第4流路のそれぞれと前記第1方向に関してずれている。
この液体噴射ヘッドによれば、第1流路と第3流路とが第1方向の同じ位置にあり、第2流路と第4流路とが第1方向の同じ位置にある場合に比べて、流路形成部材の強度や剛性の低下を抑制できる。
この液体噴射ヘッドによれば、第1流路と第3流路とが第1方向の同じ位置にあり、第2流路と第4流路とが第1方向の同じ位置にある場合に比べて、流路形成部材の強度や剛性の低下を抑制できる。
(2)上記液体噴射ヘッドにおいて、前記第1流路は、前記第1方向に関して、前記第3流路と前記第4流路との間に配置され、前記第4流路は、前記第1方向に関して、前記第1流路と前記第2流路との間に配置されるものとしてもよい。
(3)上記液体噴射ヘッドにおいて、前記第1流路の第1中心は、前記第1方向に関して、前記第3流路の第3中心と前記第4流路の第4中心との中心に配置され、前記第4中心は、前記第1方向に関して、前記第1中心と前記第2流路の第2中心との中心に配置されるものとしてもよい。
(4)上記液体噴射ヘッドにおいて、前記第1流路は、前記第2方向に見て、前記第3流路および前記第4流路の双方に重なり、前記第4流路は、前記第2方向に見て、前記第1流路および前記第2流路の双方に重なるものとしてもよい。
(5)上記液体噴射ヘッドにおいて、前記第1乃至第4流路のそれぞれは、前記連通流路の延在方向に交差する方向に延在するものとしてもよい。
(6)上記液体噴射ヘッドにおいて、前記連通流路は、前記第1流路および前記第2流路と接続される第1部分と、前記第3流路および前記第4流路と接続される第2部分と、前記第1部分と前記第2部分とに接続され、前記ノズルに接続される第3部分と、を含み、前記第3部分の延在方向は、前記第2方向に平行であるものとしてもよい。
(7)上記液体噴射ヘッドにおいて、前記第3部分を画定するとともに前記第1方向において互いに対向する側壁面のそれぞれは、平面視において、前記第1方向に関して、前記第1乃至第4流路のそれぞれの前記第2方向に延在する辺とずれているものとしてもよい。
(8)上記液体噴射ヘッドにおいて、前記第1部分を画定するとともに前記第1方向において互いに対向する側壁面のうち、最も離れて配置された第1側壁面と第2側壁面とを含み、前記第2部分を画定するとともに前記第1方向において互いに対向する側壁面のうち、最も離れて配置された第3側壁面と第4側壁面とを含み、前記第3部分を画定するとともに前記第1方向において互いに対向する側壁面は、前記第1側壁面と前記第2側壁面との間、且つ、前記第3側壁面と前記第4側壁面との間に配置されるものとしてもよい。
(9)上記液体噴射ヘッドにおいて、前記第1流路から前記ノズルまでの距離は、前記第2流路から前記ノズルまでの距離よりも短く、前記第1部分を画定するとともに前記第1方向において互いに対向する側壁面のうち、前記第2流路よりも前記第1流路の方に近い一方は第1テーパー面を有し、前記第1流路よりも前記第2流路の方に近い他方は第2テーパー面を有し、前記第2テーパー面は、前記第1テーパー面よりも前記ノズルから遠いものとしてもよい。
(10)上記液体噴射ヘッドにおいて、平面視において、前記第1テーパー面の長さは、前記第2テーパー面の長さよりも短いものとしてもよい。
(11)上記液体噴射ヘッドにおいて、平面視において、前記第1流路の前記第2方向に延在する辺は、前記第1方向に関して、前記第3流路の前記第2方向に延在する辺および前記第4流路の前記第2方向に延在する辺とずれているものとしてもよい。
(12)上記液体噴射ヘッドにおいて、平面視において、前記ノズルは、前記第1流路と前記第4流路とを結ぶ第1線分と前記第2流路と前記第3流路とを結ぶ第2線分との交点に重なるものとしてもよい。
(13)上記液体噴射ヘッドにおいて、平面視において、前記第1線分の全ては、前記連通流路に重なり、平面視において、前記第2線分の一部は、前記連通流路に重ならないものとしてもよい。
(14)上記液体噴射ヘッドにおいて、前記第1共通液室は、前記第1圧力室および前記第2圧力室へ液体を供給するための流路であり、前記第2共通液室は、前記第3圧力室および前記第4圧力室から液体を回収するための流路であるものとしてもよい。
(15)上記液体噴射ヘッドにおいて、前記液体は、擬塑性を有するインクであるものとしてもよい。
(16)上記液体噴射ヘッドにおいて、前記擬塑性インクは、25℃において、せん断速度が1000s-1のときの粘度が0.01Pa・s以上0.2Pa・s以下であり、せん断速度が0.01s-1のときの粘度が0.5Pa・s以上50Pa・s以下であるものとしてもよい。
(17)本開示の第2の形態は、上記液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドへ供給する液体を貯留する液体貯留部と、を備える液体噴射装置である。
本開示は、液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置の製造方法や、液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置の制御方法、その制御方法を実現するコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。
60…循環機構、100…液体噴射ヘッド、110…第1共通液室、120…第2共通液室、130…ノズル別流路、140…連通板、145…連通孔隔壁、150…封止膜、160…筐体部、200,200a…ノズル、240…ノズルプレート、250…圧力室基板、301~304…駆動素子、310…振動板、321~324…接続流路、331~334…圧力室、341~344…連通孔、350…連通流路、351~353…連通流路の第1部分~第3部分、361~364…接続部、400…液体噴射装置、420…液体貯留部、430…移動機構、432…ベルト、434…キャリッジ、440…搬送機構、450…制御ユニット
Claims (17)
- 液体を噴射するノズルと、
第1乃至第4圧力室と、
前記ノズルに接続され、前記ノズルと前記第1乃至第4圧力室とを連通させる連通流路と、
前記連通流路と前記第1圧力室とを接続する第1流路と、
前記連通流路と前記第2圧力室とを接続する第2流路と、
前記連通流路と前記第3圧力室とを接続する第3流路と、
前記連通流路と前記第4圧力室とを接続する第4流路と、
前記第1圧力室の圧力を変化させる第1駆動素子と、
前記第2圧力室の圧力を変化させる第2駆動素子と、
前記第3圧力室の圧力を変化させる第3駆動素子と、
前記第4圧力室の圧力を変化させる第4駆動素子と、
前記第1圧力室および前記第2圧力室と連通する第1共通液室と、
前記第3圧力室および前記第4圧力室と連通する第2共通液室と、
を備え、
前記第1流路と前記第2流路とは、第1方向に並べて配置され、
前記第3流路と前記第4流路とは、前記第1方向に並べて配置され、
前記第1流路および前記第2流路と、前記第3流路および前記第4流路とは、前記第1方向に直交する第2方向にずれて配置され、
前記第1流路は、前記第3流路および前記第4流路のそれぞれと前記第1方向に関してずれており、
前記第2流路は、前記第3流路および前記第4流路のそれぞれと前記第1方向に関してずれている、
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 前記第1流路は、前記第1方向に関して、前記第3流路と前記第4流路との間に配置され、
前記第4流路は、前記第1方向に関して、前記第1流路と前記第2流路との間に配置される、
請求項1に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記第1流路の第1中心は、前記第1方向に関して、前記第3流路の第3中心と前記第4流路の第4中心との中心に配置され、
前記第4中心は、前記第1方向に関して、前記第1中心と前記第2流路の第2中心との中心に配置される、
請求項2に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記第1流路は、前記第2方向に見て、前記第3流路および前記第4流路の双方に重なり、
前記第4流路は、前記第2方向に見て、前記第1流路および前記第2流路の双方に重なる、
請求項2又は3に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記第1乃至第4流路のそれぞれは、前記連通流路の延在方向に交差する方向に延在する、
請求項1乃至3の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記連通流路は、
前記第1流路および前記第2流路と接続される第1部分と、
前記第3流路および前記第4流路と接続される第2部分と、
前記第1部分と前記第2部分とに接続され、前記ノズルに接続される第3部分と、を含み、
前記第3部分の延在方向は、前記第2方向に平行である、
請求項1に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記第3部分を画定するとともに前記第1方向において互いに対向する側壁面のそれぞれは、平面視において、前記第1方向に関して、前記第1乃至第4流路のそれぞれの前記第2方向に延在する辺とずれている、
請求項6に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記第1部分を画定するとともに前記第1方向において互いに対向する側壁面のうち、最も離れて配置された第1側壁面と第2側壁面とを含み、
前記第2部分を画定するとともに前記第1方向において互いに対向する側壁面のうち、最も離れて配置された第3側壁面と第4側壁面とを含み、
前記第3部分を画定するとともに前記第1方向において互いに対向する側壁面は、前記第1側壁面と前記第2側壁面との間、且つ、前記第3側壁面と前記第4側壁面との間に配置される、
請求項6又は7に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記第1流路から前記ノズルまでの距離は、前記第2流路から前記ノズルまでの距離よりも短く、
前記第1部分を画定するとともに前記第1方向において互いに対向する側壁面のうち、前記第2流路よりも前記第1流路の方に近い一方は第1テーパー面を有し、前記第1流路よりも前記第2流路の方に近い他方は第2テーパー面を有し、
前記第2テーパー面は、前記第1テーパー面よりも前記ノズルから遠い、
請求項6乃至8の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。 - 平面視において、前記第1テーパー面の長さは、前記第2テーパー面の長さよりも短い、
請求項9に記載の液体噴射ヘッド。 - 平面視において、前記第1流路の前記第2方向に延在する辺は、前記第1方向に関して、前記第3流路の前記第2方向に延在する辺および前記第4流路の前記第2方向に延在する辺とずれている、
請求項1乃至10のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。 - 平面視において、前記ノズルは、前記第1流路と前記第4流路とを結ぶ第1線分と前記第2流路と前記第3流路とを結ぶ第2線分との交点に重なる、
請求項1乃至11のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。 - 平面視において、前記第1線分の全ては、前記連通流路に重なり、
平面視において、前記第2線分の一部は、前記連通流路に重ならない、
請求項12に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記第1共通液室は、前記第1圧力室および前記第2圧力室へ液体を供給するための流路であり、
前記第2共通液室は、前記第3圧力室および前記第4圧力室から液体を回収するための流路である、
請求項1乃至13の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記液体は、擬塑性を有するインクである、
請求項1乃至14の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記擬塑性インクは、25℃において、せん断速度が1000s-1のときの粘度が0.01Pa・s以上0.2Pa・s以下であり、せん断速度が0.01s-1のときの粘度が0.5Pa・s以上50Pa・s以下である、
請求項15に記載の液体噴射ヘッド。 - 請求項1乃至16の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドへ供給する液体を貯留する液体貯留部と、
を備えることを特徴とする液体噴射装置。
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