JP7310231B2 - 液体吐出ヘッド、及びそれを備えた液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、及びそれを備えた液体吐出装置に関する。

特許文献１には、ノズル開口（ノズル）、連通路、第１圧力発生室（上流側圧力室）、第２圧力発生室（下流側圧力室）、供給路と連通するマニホールド（供給流路）、及び、流出路と連通するマニホールド（回収流路）を備えた液体噴射ヘッド（液体吐出ヘッド）が開示されている。この特許文献１では、供給路と連通するマニホールドから、第１圧力発生室、連通路、及び第２圧力発生室をこの順に通って、流出路と連通するマニホールドに向けてインクが流れている。また、ノズル開口は、連通路における、第２圧力発生室側の端部に接続されている。そして、特許文献１では、第１圧力発生室内に圧力を発生させる第１圧電素子（上流側アクチュエータ）、及び、第２圧力発生室内に圧力を発生させる第２圧電素子（下流側アクチュエータ）を駆動することで、ノズル開口からインクを吐出させている。

特開２０１８－１０３４１８号公報

ところで、液体吐出ヘッドでは、ノズルが大気に臨んでいるため、ノズル内部の液体は、その水分が蒸発等することで乾燥が進行して増粘しやすい。このようにノズル内部の液体が増粘すると、液体の吐出特性に悪影響を及ぼす。

そこで、本発明の目的は、ノズル内部の液体の乾燥を抑制することが可能な液体吐出ヘッド、及びそれを備えた液体吐出装置を提供することである。

本発明の液体吐出ヘッドは、複数のノズル、前記複数のノズルの開口部が形成されたノズル開口面、前記複数のノズルに対応する複数の個別流路、前記複数の個別流路の入口に接続され、前記複数の個別流路に液体を供給する供給流路、及び前記複数の個別流路の出口に接続され、前記複数の個別流路から液体を回収する回収流路を有する流路形成体を備え、前記複数の個別流路それぞれは、前記ノズルと接続され、前記ノズル開口面と平行な第１方向に延びる連通路と、前記連通路と前記供給流路との間に配置された上流側圧力室と、前記連通路と前記回収流路との間に配置された下流側圧力室と、前記上流側圧力室と前記連通路の一端とを接続する上流側ディセンダ流路と、前記連通路の他端と前記下流側圧力室とを接続する下流側ディセンダ流路と、を有しており、前記上流側圧力室内の液体に圧力を付与する上流側アクチュエータと、前記下流側圧力室内の液体に圧力を付与する下流側アクチュエータと、をさらに備え、前記上流側ディセンダ流路における、前記連通路側の端部部分である下流端部分は、前記ノズル開口面と交差する第２方向に延びており、前記連通路における、当該連通路の前記第１方向における中心位置よりも前記上流側ディセンダ流路側の位置に、前記ノズルが接続されていることを特徴とする。

本発明の第１実施形態に係るヘッド１を備えたプリンタ１００の平面図である。 図１のヘッド１の平面図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿ったヘッド１の断面図である。 プリンタ１００の電気的構成を示すブロック図である。 （ａ）は、ヘッド１における、ノズル２１近傍の断面図であり、（ｂ）は、鉛直方向から見たときの、上流側ディセンダ流路２４ａの下流端部分２４ａ１と、ノズル２１との位置関係を示す図である。 第２実施形態のヘッド２０１における図３相当の断面図である。 第３実施形態のヘッド３０１における図３相当の断面図である。 （ａ）は第１変形例に係るヘッド４０１の図５（ａ）相当の断面図であり、（ｂ）は第２変形例に係るヘッド５０１の図５（ａ）相当の断面図である。

（第１実施形態）
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１００は、ヘッドユニット１Ｘ、プラテン３、搬送機構４及び制御装置５等を備えている。

搬送機構４は、搬送方向に並んで配置された２つの搬送ローラ４ａ，４ｂを有する。２つの搬送ローラ４ａ，４ｂは、図示しないギヤ等を介して搬送モータ４ｍに接続されている。制御装置５により搬送モータ４ｍが駆動されると、搬送ローラ４ａ，４ｂが回転し、記録媒体である用紙Ｓを搬送方向に搬送する。

プラテン３は、２つの搬送ローラ４ａ，４ｂに搬送方向に挟まれて配置されている。プラテン３は、搬送機構４により搬送される用紙Ｓを下方から支持する。用紙Ｓは、搬送機構４により搬送されることで、このプラテン３上を通過する。

ヘッドユニット１Ｘは、プラテン３と鉛直方向に対向して配置され、紙幅方向に長尺である。ヘッドユニット１Ｘは、紙幅方向に千鳥状に配置された４つのヘッド１（「液体吐出ヘッド」に相当）を備えている。ヘッド１は、ドライバＩＣ１ｄ（図４参照）によって駆動され、複数のノズル２１（図２及び図３参照）からインクを吐出する。尚、紙幅方向は、搬送方向と直交する。紙幅方向及び搬送方向は、共に、水平面と平行な方向である。ヘッド１については、後ほど詳細に説明する。

プリンタ１００では、搬送機構４により用紙Ｓを搬送方向に搬送させつつ、４つのヘッド１の複数のノズル２１からインクを吐出させることによって、用紙Ｓに画像を記録する。即ち、プリンタ１００は、ヘッド１が固定された状態で、ヘッド１のノズル２１から用紙Ｓに対してインクを吐出する、いわゆるライン式のインクジェットプリンタである。

制御装置５は、図４に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６１、ＲＯＭ（Read Only Memory）６２、ＲＡＭ（Random Access Memory）６３、フラッシュメモリ６４、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）６５等からなり、搬送モータ４ｍ、ドライバＩＣ１ｄ、循環用ポンプ７ｐ等の動作を制御する。例えば、制御装置５は、ＰＣ等の外部装置から入力された記録指令（画像データを含む。）に基づき、各ヘッド１のドライバＩＣ１ｄ、及び搬送モータ４ｍを制御して、用紙Ｓ上に画像を記録する記録処理を実行する。

次いで、図２及び図３を参照し、ヘッド１の構成について詳細に説明する。

ヘッド１は、流路基板１１（「流路形成体」に相当）、及びアクチュエータユニット１２を有する。

流路基板１１は、図３に示すように、８枚のプレート１１ａ～１１ｈ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。最も下層のプレート１１ｈ（「第１プレート」に相当）は、複数のノズル２１が形成されたノズルプレートである。ノズル２１は、プレート１１ｈを鉛直方向に貫通する貫通孔である。プレート１１ｈの下面は、複数のノズル２１の開口部が形成されたノズル開口面１ａとなっている。ノズル開口面１ａは、水平面と平行な面である。また、ノズル２１は、図５（ａ）に示すように、ノズル開口面１ａに向かうに従い先細るテーパ状に形成されている。

ノズル開口面１ａには、フッ素系樹脂等の撥水材料が塗布されて図示しない撥水膜が形成されている。この撥水膜の形成は、プレート１１ｈにノズル２１が形成された後に行われる。このため、ノズル開口面１ａに撥水膜を形成する際には、撥水材料の一部がノズル２１内に流入して、ノズル２１の内壁面２１ａにも撥水膜が形成されている。これにより、ノズル２１の内壁面２１ａは、撥水性を有する。

プレート１１ａ～１１ｇには、複数のノズル２１のそれぞれに対応する複数の個別流路２０が形成されている。また、プレート１１ｄ～１１ｆには、複数の個別流路２０に連通する共通流路３０が形成されている。複数のノズル２１、複数の個別流路２０、及び共通流路３０は、流路基板１１をエッチング等することで形成される。

共通流路３０は、図２に示すように、配列方向（搬送方向と平行な方向）に配列された回収流路３１，３２及び供給流路３３を含む。回収流路３１，３２及び供給流路３３は、それぞれ延在方向（紙幅方向と平行な方向）に延びている。配列方向において回収流路３１と回収流路３２との間に供給流路３３が配置されている。

供給流路３３は、延在方向の一方（図２の上方）の端部において、プレート１１ａ～１１ｆにまたがって上下方向に延びており、その上端部に流入口３３ｘが設けられている。流入口３３ｘは、循環用ポンプ７ｐを介してインクタンク７に接続されている。回収流路３１，３２は、それぞれ、延在方向の他方（図２の下方）の端部において、プレート１１ａ～１１ｆにまたがって上下方向に延びており、その上端部に流出口３１ｙ，３２ｙが設けられている。流出口３１ｙ，３２ｙは、インクタンク７に接続されている。

インクタンク７は、図示しないチューブ等を介して図示しないインクカートリッジに接続され、インクカートリッジからインクが供給される。

個別流路２０は、回収流路３１と供給流路３３とを結ぶ複数の第１個別流路２０ａ、及び、回収流路３２と供給流路３３とを結ぶ複数の第２個別流路２０ｂを含む。第１個別流路２０ａは、配列方向において回収流路３１と供給流路３３とに跨っている。第２個別流路２０ｂは、配列方向において回収流路３２と供給流路３３とに跨っている。

各個別流路２０は、連通路２２、上流側圧力室２３ａ、下流側圧力室２３ｂ、上流側ディセンダ流路２４ａ、下流側ディセンダ流路２４ｂ、上流側絞り流路２５ａ、及び下流側絞り流路２５ｂを含む。図３に示すように、連通路２２は、ノズル２１に接続される流路であり、プレート１１ｇ（「第２プレート」に相当）に形成されている。連通路２２は、配列方向（「第１方向」に相当）に沿って延びている。

また、連通路２２の下面は、プレート１１ｈの上面により画定されている。換言すれば、プレート１１ｈは、連通路２２の下面を画定する壁部１１ｈａを有している。このように、連通路２２は、ノズル２１の直上を通る流路であることから、その内部におけるインクの流れが、ノズル２１から吐出されるインクの吐出方向（飛翔方向）に影響を及ぼす。

上流側圧力室２３ａは、連通路２２と供給流路３３との間に配置されている。下流側圧力室２３ｂは、連通路２２と回収流路３１，３２との間に配置されている。以下、上流側圧力室２３ａ及び下流側圧力室２３ｂを説明するに当たり、これらを区別しない場合は「圧力室２３」とする。

圧力室２３は、プレート１１ａに形成された貫通孔である。従って、圧力室２３は、連通路２２よりも上方に位置する。また、圧力室２３は、配列方向を長手方向とする略矩形の平面形状を有している。すなわち、圧力室２３は、配列方向及び延在方向と平行な平面に沿って延びている。また、プレート１１ａには、４列の圧力室列２３Ｒ１～２３Ｒ４が形成されている。４列の圧力室列２３Ｒ１～２３Ｒ４は、それぞれ延在方向に延び、配列方向に並んでいる。４つの圧力室列２３Ｒ１～２３Ｒ４のうち、図２の左側２つの圧力室列２３Ｒ１，２３Ｒ２は、第１個別流路２０ａの上流側圧力室２３ａ及び下流側圧力室２３ｂから構成されている。４つの圧力室列２３Ｒ１～２３Ｒ４のうち、図２の右側２つの圧力室列２３Ｒ３，２３Ｒ４は、第２個別流路２０ｂの上流側圧力室２３ａ及び下流側圧力室２３ｂから構成されている。各圧力室列２３Ｒ１～２３Ｒ４において、圧力室２３は、配列方向に同じ位置で、かつ、延在方向に等間隔で配置されている。一方、圧力室列２３Ｒ１～２３Ｒ４間においては、圧力室２３の延在方向の位置がずれている。これにより、全ての圧力室２３において、延在方向の位置が、当該圧力室２３以外の圧力室２３と異なっている。尚、本実施形態では、圧力室２３の形状は全て同じであるが、これに限定されるものではない。

上流側ディセンダ流路２４ａは、上流側圧力室２３ａと連通路２２の一方の端部とを接続する、鉛直方向に延びる流路である。下流側ディセンダ流路２４ｂは、下流側圧力室２３ｂと連通路２２の他方の端部とを接続する、鉛直方向に延びる流路である。より詳細には上流側ディセンダ流路２４ａは、プレート１１ｂ～１１ｆに形成された貫通孔４１～４５が鉛直方向に重なることによって形成されている。これら貫通孔４１～４５の中心位置は、鉛直方向から見たときに互いに重なっている。

一方で、下流側ディセンダ流路２４ｂは、プレート１１ｂ～１１ｆに形成された貫通孔５１～５５が鉛直方向に重なることによって形成されている。これら貫通孔５１～５５の中心位置は、鉛直方向から見たときに互いに重なっている。上流側ディセンダ流路２４ａ、及び下流側ディセンダ流路２４ｂは、互いに流路の長さは同じである。

上流側ディセンダ流路２４ａを形成する貫通孔４１～４５の貫通方向は、全て鉛直方向である。同様に、下流側ディセンダ流路２４ｂを形成する貫通孔５１～５５の貫通方向は、全て鉛直方向である。

また、上流側ディセンダ流路２４ａを形成する貫通孔４１～４５のうち、プレート１１ｆに形成された貫通孔４５の径は、他の貫通孔４１～４４の径よりも小さくなっている。これにより、上流側ディセンダ流路２４ａにおける連通路２２側の端部部分である下流端部分２４ａ１の流路断面積は、上流側ディセンダ流路２４ａのその他の流路部分の流路断面積よりも小さくなっている。以下、上流側ディセンダ流路２４ａ及び下流側ディセンダ流路２４ｂを説明するに当たり、これらを区別しない場合は「ディセンダ流路２４」とする。

上流側絞り流路２５ａは、供給流路３３と上流側圧力室２３ａとを接続する。下流側絞り流路２５ｂは、回収流路３１，３２と、下流側圧力室２３ｂとを接続する。以下、上流側絞り流路２５ａ及び下流側絞り流路２５ｂを説明するに当たり、これらを区別しない場合は「絞り流路２５」とする。

絞り流路２５は、その流路断面積が、圧力室２３等の他の流路の流路断面積よりも小さくされることで、圧力室２３で発生した圧力波が供給流路３３や回収流路３１，３２に伝播し難くする絞りの機能を有する。この絞り流路２５は、プレート１１ｂ，１１ｃにまたがって形成されている。

次に、連通路２２に対するノズル２１の接続位置について説明する。図５（ａ）に示すように、ノズル２１は、連通路２２における配列方向の中心位置よりも上流側ディセンダ流路２４ａ側の位置に接続されている。本実施形態では、ノズル２１は、連通路２２における、上流側ディセンダ流路２４ａの下流端部分２４ａ１の鉛直方向の投影領域の中心位置に接続されている。より詳細には、図５（ｂ）に示すように、鉛直方向から見たときに、下流端部分２４ａ１を形成する、プレート１１ｆの貫通孔４５の縁よりも内側に、ノズル２１が配置されている。そして、鉛直方向から見たときに、貫通孔４５の中心位置が、ノズル２１の中心位置と重なるように配置されている。

次に、循環用ポンプ７ｐを駆動させたときのインクの流れについて説明する。図２中の太矢印及び図３中の矢印は、インクの流れを示す。

図２に示すように、制御装置５の制御により循環用ポンプ７ｐを駆動させると、インクタンク７内のインクは、流入口３３ｘから供給流路３３に流入される。そして、供給流路３３から、各個別流路２０（第１個別流路２０ａ及び第２個別流路２０ｂ）のそれぞれにインクが供給される。

各個別流路２０に供給されたインクは、上流側絞り流路２５ａ及び上流側圧力室２３ａを通って略水平に移動し、さらに上流側ディセンダ流路２４ａを通って下方に移動して、連通路２２に流入する。当該インクは、連通路２２を通って水平に移動し、一部がノズル２１から吐出され、残りが下流側ディセンダ流路２４ｂを通って上方に移動し、下流側圧力室２３ｂ及び下流側絞り流路２５ｂを通って略水平に移動する。

そして、第１個別流路２０ａに供給されたインクは、回収流路３１で回収される。当該インクは、流出口３１ｙを介して回収流路３１から流出して、インクタンク７に戻される。第２個別流路２０ｂに供給されたインクは、回収流路３２で回収される。当該インクは、流出口３２ｙを介して回収流路３２から流出して、インクタンク７に戻される。

以上のようにヘッド１とインクタンク７との間でインクが循環する。その結果として、ノズル２１内のインクの増粘が抑えられる。また、個別流路２０のノズル２１近傍にあるエアを、回収流路３１，３２へ排出させることができる。尚、本実施形態では、ヘッド１とインクタンク７との間のインクの循環を常時行っている。即ち、記録処理の実行中もヘッド１とインクタンク７との間のインクの循環を行っている。

アクチュエータユニット１２は、流路基板１１の上面に配置され、複数の圧力室２３を覆っている。

アクチュエータユニット１２は、図３に示すように、下から順に、振動板１２ａ、共通電極１２ｂ、複数の圧電体１２ｃ及び複数の個別電極１２ｄを含む。振動板１２ａ及び共通電極１２ｂは、流路基板１１の上面の略全体に配置されており、複数の圧力室２３を覆っている。一方、圧電体１２ｃ及び個別電極１２ｄは、圧力室２３毎に設けられており、圧力室２３のそれぞれと対向している。共通電極１２ｂは、ドライバＩＣ１ｄに接続されて常にグランド電位に保持される。

以上の構成において、１つの個別電極１２ｄ、共通電極１２ｂの１つの圧力室２３に対向する電極部分、及び、圧電体１２ｃの１つの圧力室２３と対向する部分によって、１つのアクチュエータ１３（図３参照）が構成されている。アクチュエータユニット１２には、このようなアクチュエータ１３が圧力室２３毎に作り込まれている。

ドライバＩＣ１ｄは、制御装置５からの制御信号に基づいて、各アクチュエータ１３の個別電極１２ｄに対して所定の駆動パルス信号を付与して、個別電極１２ｄの電位を駆動電位と、グランド電位との間で切り替える。駆動パルス信号は、所定のパルス幅とパルス高さを有するパルス信号である。

次に、アクチュエータ１３を駆動してノズル２１からインクを吐出させる方法について説明する。ノズル２１からインクを吐出させない待機状態では、全ての個別電極１２ｄが共通電極１２ｂと同じグランド電位に保持されている。或るノズル２１からインクを吐出させるときには、そのノズル２１に対応する個別流路２０の２つの圧力室２３に対応する２つの個別電極１２ｄの電位をグランド電位から駆動電位に切り換える。

すると、上記２つの個別電極１２ｄのそれぞれと、グランド電位に保持されている共通電極１２ｂとの間に電位差が生じ、２つの個別電極１２ｄのそれぞれと共通電極１２ｂとの間に挟まれた２つの圧電体１２ｃは圧電変形する。これにより、振動板１２ａ及び圧電体１２ｃの上記２つの圧力室２３と上下方向に重なる部分が全体として圧力室２３側に凸となるように撓む。その結果として、２つの圧力室２３の容積が小さくなることで２つの圧力室２３内のインクの圧力が上昇し、２つの圧力室２３に連通するノズル２１からインクが吐出される。また、ノズル２１からインクが吐出された後には、上記２つの個別電極１２ｄの電位をグランド電位に戻す。これにより、振動板１２ａ及び圧電体１２ｃが変形前の状態に戻る。

ところで、上述したように、ノズル２１は、連通路２２における、当該連通路２２の配列方向の中心位置よりも上流側ディセンダ流路２４ａ側の位置に接続されている。このため、上流側圧力室２３ａからノズル２１までの流路の長さは、下流側圧力室２３ｂからノズル２１までの流路の長さよりも短い。これにより、制御装置５が、ノズル２１からインクを吐出させる際に、上流側圧力室２３ａに対応するアクチュエータ１３（以下、上流側アクチュエータ１３ａ）の駆動タイミングと、下流側圧力室２３ｂに対応するアクチュエータ１３（以下、下流側アクチュエータ１３ｂ）の駆動タイミングとが同じになるようにドライバＩＣ１ｄを制御すると、上流側圧力室２３ａで発生した圧力波がノズル２１に到達するタイミングが、下流側圧力室２３ｂで発生した圧力波がノズル２１に到達するタイミングよりも早くなる。その結果として、ノズル２１から吐出されるインクの吐出方向は、鉛直方向（真下）とはならずに鉛直方向から大きくずれる虞がある。

そこで、本実施形態では、制御装置５は、ノズル２１からインクを吐出させる際には、上流側圧力室２３ａ及び下流側圧力室２３ｂそれぞれで発生した圧力波がノズル２１に到達するタイミングが略同じとなるように、上流側アクチュエータ１３ａの駆動タイミングを、下流側アクチュエータ１３ｂの駆動タイミングよりも遅れるようドライバＩＣ１ｄを制御する。これにより、ノズル２１から吐出されるインクの吐出方向を、鉛直方向にすることができる。

また、上流側アクチュエータ１３ａ及び下流側アクチュエータ１３ｂそれぞれの駆動タイミングをずらすことで、ドライバＩＣ１ｄの発熱を抑えることもできる。以下、詳細に説明する。

ドライバＩＣ１ｄには、アクチュエータ１３を駆動する際に電流が流れる。とりわけ、アクチュエータ１３の個別電極１２ｄの電位を、駆動電位と、グランド電位との間で切り換える際に、ドライバＩＣ１ｄに大きな電流が流れる。このようにドライバＩＣ１ｄに電流が流れると、ドライバＩＣ１ｄが発熱する。そして、ドライバＩＣ１ｄの温度が高くなると、ドライバＩＣ１ｄの故障等の要因になる。また、本実施形態のように、１つのノズルからインクを吐出させる際に２つのアクチュエータを駆動させる構成の場合には、１つのノズルからインクを吐出させる際に１つのアクチュエータのみを駆動させる構成と比べて、ドライバＩＣに流れる電流量は多くなり、ドライバＩＣの発熱の問題がより顕著となる。

ここで、本実施形態のように、１つのノズル２１からインクを吐出させる際に２つのアクチュエータ１３を駆動させる構成において、上流側アクチュエータ１３ａ及び下流側アクチュエータ１３ｂの駆動タイミングが互いに同じ場合には、アクチュエータ１３の個別電極１２ｄの電位を切り換えるタイミングが一致するため、ドライバＩＣ１ｄに過大な電流が集中して流れることになる、一方で、上流側アクチュエータ１３ａ及び下流側アクチュエータ１３ｂそれぞれの駆動タイミングがずれている場合には、アクチュエータ１３の個別電極１２ｄの電位を切り換えるタイミングがずれるため、ドライバＩＣ１ｄには過大な電流は流れない。従って、本実施形態のように、上流側アクチュエータ１３ａ及び下流側アクチュエータ１３ｂそれぞれの駆動タイミングをずらすことで、ドライバＩＣ１ｄに過大な電流が流れることを抑制することができ、その結果として、ドライバＩＣ１ｄの発熱を抑えることができる。

ところで、ヘッド１では、ノズル２１が大気に臨んでいるため、ノズル２１内のインクは、その水分が蒸発等することで乾燥が進行して増粘しやすい。このようにノズル２１内部のインクが増粘すると、ヘッド１のインクの吐出特性に悪影響を及ぼす。

ここで、上述したように、上流側ディセンダ流路２４ａは鉛直方向に延びており、連通路２２は、水平面と平行な配列方向に延びている。このため、循環用ポンプ７ｐを駆動させて、供給流路３３から回収流路３１，３２に向けたインクの流れを生じさせると、上流側ディセンダ流路２４ａから連通路２２へインクが流入するときには、インクの進行方向が変わることにより、インクに慣性力が働く。詳細には、上流側ディセンダ流路２４ａでは、下方向へインクが流れるため、連通路２２を流れるインクには下方向への慣性力が働く。

従って、連通路２２におけるノズル２１の直上をインクが流れる際には、その慣性力により、一部のインクがノズル２１内へ流入する。つまり、ノズル２１内のインクに流動圧が加わる。その結果、ノズル２１内のインクが撹拌されるため、ノズル２１内のインクの乾燥を抑制することは可能である。

しかしながら、インクに働く下向きの慣性力は、インクが、連通路２２における、上流側ディセンダ流路２４ａが接続される一端側から、下流側絞り流路２５ｂが接続される他端側へ流れるに従い、弱くなる。このため、ノズル２１が、連通路２２の配列方向の中心位置や、当該中心位置よりも下流側絞り流路２５ｂ側の位置に接続されている場合には、ノズル２１内のインクに加わる流動圧が弱く、ノズル２１内のインクを充分に撹拌することができない虞がある。

そこで、本実施形態では、連通路２２における、当該連通路２２の配列方向における中心位置よりも上流側ディセンダ流路２４ａ側の位置に、ノズル２１が接続されている。これにより、ノズル２１内のインクに加わる流動圧が強くなり、ノズル２１内のインクを充分に撹拌することができる。その結果として、ノズル２１内のインクの乾燥を抑制することができる。

また、本実施形態では、連通路２２における、上流側ディセンダ流路２４ａの下流端部分２４ａ１の鉛直方向の投影領域内の位置に、ノズル２１が接続されている。即ち、上流側ディセンダ流路２４ａの直下の位置にノズル２１が接続されている。これにより、ノズル２１内のインクに加わる流動圧をより強くすることができ、ノズル２１内のインクをより撹拌することができる。

また、一般的に、流体は、流路の中心付近が最も流速が速く、流路を画定する壁に近いほど流速が遅くなる。従って、下流端部分２４ａ１の中心付近を流れていたインクに働く慣性力が最も大きくなる。そこで、本実施形態では、連通路２２における、下流端部分２４ａ１の鉛直方向の投影領域の中心位置にノズル２１が接続されている。これにより、下流端部分２４ａ１の中心付近を流れていたインクの慣性力を利用して、ノズル２１内のインクに加わる流動圧をより強くすることができる。その結果として、ノズル２１内のインクをより撹拌することができる。

また、本実施形態では、連通路２２の下面は、ノズル２１が形成されるプレート１１ｈの壁部１１ｈａにより画定されている。即ち、連通路２２は、ノズル２１の直上を通る。これにより、連通路２２の下面がプレート１１ｈの壁部１１ｈａにより画定されていない構成と比べて、連通路２２におけるインクの流れが、ノズル２１内のインクに対して与える影響を大きくすることができる。これにより、連通路２２を流れるインクに働く下向きの慣性力でノズル２１内のインクに加わる流動圧をより強くすることができる。その結果として、ノズル２１内のインクをより撹拌することができる。

また、本実施形態では、ノズル２１は、ノズル開口面１ａに向かうに従い先細るテーパ状に形成されている。これにより、ノズル２１の内壁面２１ａが鉛直方向と平行な面である場合と比べて、ノズル２１内に流入したインクの流れを多方向に分散させることができる。その結果として、ノズル２１内のインクの撹拌効果を高めることができる。

また、本実施形態では、ノズル２１の内壁面２１ａは、撥水性を有している。これにより、ノズル２１の内壁面２１ａがインクを撥水するため、ノズル２１内のインクの撹拌効果をさらに高めることができる。

また、本実施形態では、上流側ディセンダ流路２４ａにおいて、下流端部分２４ａ１の流路断面積が、他の流路部分の流路断面積よりも小さくなっている。これにより、上流側ディセンダ流路２４ａの流路抵抗が過大に大きくなるのを抑制しつつ、連通路２２を流れるインクの流速を速くすることができる。その結果として、ノズル２１内のインクに加わる流動圧をより強くすることができ、ノズル２１内のインクをより撹拌することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、主に、ヘッドにおける、上流側ディセンダ流路の構成が、第１実施形態と異なっている。以下、第１実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

図６に示すように、第２実施形態に係るヘッド２０１では、第１実施形態の上流側ディセンダ流路２４ａの代わりに上流側ディセンダ流路２２４ａが設けられている。上流側ディセンダ流路２２４ａは、プレート１１ｂ～１１ｆに形成された貫通孔２４１～２４５が重なることにより形成されている。また、上流側ディセンダ流路２２４ａは、その下端から、その上端に向かうに従い、配列方向における供給流路３３側となる一方側（図６中左側）に傾斜している。即ち、上流側ディセンダ流路２２４ａは、水平面及び鉛直方向に対して傾斜した傾斜方向（「第２方向」に相当）に延在している。より詳細には、貫通孔２４１～２４５の貫通方向は、いずれも、上記傾斜方向となっている。

ノズル２１は、連通路２２における、上流側ディセンダ流路２２４ａの上記傾斜方向の投影範囲内の位置に接続されている。より詳細には、上記投影範囲の中心位置に、連通路２２と接続されるノズル２１の接続口（ノズル２１における、ノズル開口面１ａとは反対側の開口）の中心位置が配置されるように、ノズル２１が連通路２２に接続されている。従って、第１実施形態と同様に、ノズル２１内のインクに加わる流動圧を強くすることができ、ノズル２１内のインクをより撹拌することができる。

ところで、一般的に、ノズル２１に対して流入するインクの流入方向と、ノズル２１の貫通方向との間の傾斜角度が大きいほど、流入するインクによりノズル２１内で渦等が生じることに起因して、ノズル２１内のインクが撹拌され易い。

ここで、上述の第１実施形態では、上流側ディセンダ流路２４ａは、ノズル開口面１ａと直交する鉛直方向に延びている。また、ノズル２１の貫通方向は鉛直方向である。このため、当該上流側ディセンダ流路２４ａからノズル２１に対して流入するインクの流入方向は、主に、ノズル２１の貫通方向と平行な下方向となる。このため、第１実施形態では、インクの流入方向と、ノズル２１の貫通方向との間の傾斜角度は小さい。

一方で、第２実施形態では、上流側ディセンダ流路２２４ａからノズル２１に対して流入するインクの流入方向は、主に、鉛直方向に対して傾斜した上記傾斜方向となる。このため、第２実施形態では、インクの流入方向と、ノズル２１の貫通方向との間の傾斜角度が大きくなる。その結果として、第２実施形態では、第１実施形態と比べて、ノズル２１内のインクの撹拌効果を高くすることができ、ノズル２１内のインクの乾燥をより抑制することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態も主に、ヘッドにおける、上流側ディセンダ流路の構成が、第１実施形態と異なっている。以下、第１実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

図７に示すように、第３実施形態に係るヘッド３０１では、第１実施形態の上流側ディセンダ流路２４ａの代わりに上流側ディセンダ流路３２４ａが設けられている。

上流側ディセンダ流路３２４ａは、プレート１１ｂ～１１ｆに形成された貫通孔３４１～３４５が重なることにより形成されている。また、上流側ディセンダ流路３２４ａにおいて、連通路２２側の端部分である下流端部分３２４ａ１は、その下端から、その上端に向かうに従い、配列方向における供給流路３３側となる一方側（図７中左側）に傾斜している。即ち、下流端部分３２４ａ１は、水平面及び鉛直方向に対して傾斜した傾斜方向（「第２方向」に相当）に延在している。一方で、上流側ディセンダ流路３２４ａにおける、下流端部分３２４ａ１以外の他の流路部分は、鉛直方向に延在している。

より詳細には、上流側ディセンダ流路３２４ａを形成する貫通孔３４１～３４５のうち、プレート１１ｆに形成された貫通孔３４５の貫通方向は、上記傾斜方向となっている。一方で、貫通孔３４１～３４４の貫通方向は、鉛直方向となっている。

ノズル２１は、連通路２２における、上流側ディセンダ流路３２４ａの下流端部分３２４ａ１の上記傾斜方向の投影範囲内の位置に接続されている。より詳細には、上記投影範囲の中心位置に、連通路２２と接続されるノズル２１の接続口（ノズル２１における、ノズル開口面１ａとは反対側の開口）の中心位置が配置されるように、ノズル２１が連通路２２に接続されている。以上により、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、ノズル２１内のインクに加わる流動圧を強くすることができ、ノズル２１内のインクをより撹拌することができる。

また、第３実施形態では、第２実施形態と同じく、上流側ディセンダ流路３２４ａからノズル２１に対して流入するインクの流入方向は、主に、鉛直方向に対して傾斜した上記傾斜方向となる。このため、インクの流入方向と、ノズル２１の貫通方向との間の傾斜角度が大きくなる。その結果として、第３実施形態では、第２実施形態と同様に、ノズル２１内のインクの撹拌効果を高くすることができ、ノズル２１内のインクの乾燥をより抑制することができる。

また、第３実施形態では、上流側ディセンダ流路３２４ａにおける、下流端部分３２４ａ１以外の他の流路部分は、鉛直方向に延在している。これにより、第２実施形態と比べて、ヘッド３０１の配列方向の長さを短くすることができるため、ヘッド３０１を小型化することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態には限られず、特許請求の範囲に記載の限りにおいて、様々な変更が可能である。例えば、ノズルの連通路との接続位置は上述の実施形態に限定されるものではなく、ノズルは、連通路における、当該連通路の配列方向における中心位置よりも上流側ディセンダ流路側の位置に接続されていればよい。具体的には、図８（ａ）に示す第１変形例のヘッド４０１のように、ノズル２１が、連通路２２における、当該連通路２２の配列方向の中心位置と、当該連通路２２の上流側ディセンダ流路２４ａが接続される一方の端部との間の位置に接続されていてもよい。第１変形例のヘッド４０１では、ノズル２１が、連通路２２における、下流端部分２４ａ１の鉛直方向の投影領域外の位置に接続されている。

また、上述の実施形態では、連通路２２の下面は、ノズル２１が形成されるプレート１１ｈにより画定されていたが、これに限定されるものではない。図８（ｂ）に示す第２変形例のヘッド５０１のように、連通路２２の下面が、プレート１１ｈにより画定されてなくてもよい。第２変形例のヘッド５０１は、連通路２２が形成されるプレート１１ｇと、ノズル２１が形成されるプレート１１ｈとの間に挟まれた、１つのプレート５１５をさらに有している。連通路２２の下面は、このプレート５１５により画定されている。また、プレート５１５には、連通路２２とノズル２１とを繋ぐ、鉛直方向に貫通する貫通孔５１５ａが形成されている。従って、ヘッド５０１では、ノズル２１は、貫通孔５１５ａを介して連通路２２に接続されることになる。

また、上述の実施形態では、上流側ディセンダ流路において、下流端部分は、その他の流路部分よりも流路断面積が小さくされていたが、これに限定されるものではなく、上流側ディセンダ流路における各部分の流路断面積が全て同じであってもよい。

また、上述の第２実施形態では、上流側ディセンダ流路を形成する各貫通孔の貫通方向を、ノズル開口面と直交する直交方向に対して傾斜した傾斜方向にすることで、上流側ディセンダ流路の延在方向を傾斜方向にしていたが、これに限定されるものではない。例えば、上流側ディセンダ流路を形成する各貫通孔の貫通方向を、上記直交方向にした状態で、貫通孔の配列方向の形成位置を徐々にずらすことで、上流側ディセンダ流路の延在方向を上記直交方向に対して傾斜させてもよい。即ち、上流側ディセンダ流路を形成する貫通孔を階段状に重ねることで、上流側ディセンダ流路の延在方向を直交方向に対して傾斜させてもよい。

また、上述の実施形態では、ノズルはノズル開口面に向かうに従い先細るテーパ状に形成されていたが、これに限定されるものではない。例えば、ノズルの内壁面は、ノズル開口面と直交する直交方向と平行であってもよい。この場合、ノズル内のインクの撹拌効果を高める上では、第２及び第３実施形態のように、上流側ディセンダ流路の少なくとも下流端部分は、上記直交方向に対して傾斜する傾斜方向に延在していることが好ましい。

また、上述の実施形態では、ノズルの内壁面は、撥水膜が形成されることで撥水性を有していたが、これに限定されるものではない。例えば、ノズルの内壁面に、微少な凹凸を形成することで撥水性を持たせてもよい。また、ノズルの内壁面が撥水性を有していなくてもよい。

また、上述の実施形態では、ヘッド１とインクタンク７との間でインクを循環させていたが、供給流路から複数の個別流路を通って回収流路に向かうインクの流れが生じるのであれば、循環させていなくてもよい。この場合、個別流路から回収流路へ流出したエアの回収効率を高めるために、回収流路にエアを溜めるためのタンクが接続されていることが好ましい。

また、以上では、いわゆるラインヘッドを備えたプリンタに本発明を適用した例について説明したが、これには限られない。走査方向に移動するキャリッジに搭載され、キャリッジとともに走査方向に移動しつつノズルからインクを吐出する、いわゆるシリアルヘッドを備えたプリンタに本発明を適用することも可能である。

また、以上では、ノズルからインクを吐出して用紙に記録を行うプリンタに本発明を適用した例について説明したが、これには限られない。インク以外の液体、例えば、液体状にした樹脂や金属を吐出する液体吐出装置に本発明を適用することも可能である。

１，２０１，３０１ ヘッド
２０ 個別流路
２１ ノズル
２２ 連通路
２３ａ 上流側圧力室
２３ｂ 下流側圧力室
２４ａ，２２４ａ，３２４ａ 上流側ディセンダ流路
２４ｂ 下流側ディセンダ流路
２５ａ 上流側絞り流路
２５ｂ 下流側絞り流路
３１，３２ 回収流路
３３ 供給流路

Claims (8)

1. 複数のノズル、
   前記複数のノズルの開口部が形成されたノズル開口面、
   前記複数のノズルに対応する複数の個別流路、
   前記複数の個別流路の入口に接続され、前記複数の個別流路に液体を供給する供給流路、及び
   前記複数の個別流路の出口に接続され、前記複数の個別流路から液体を回収する回収流路を有する流路形成体を備え、
   前記複数の個別流路それぞれは、
   前記ノズルと接続され、前記ノズル開口面と平行な第１方向に延びる連通路と、
   前記連通路と前記供給流路との間に配置された上流側圧力室と、
   前記連通路と前記回収流路との間に配置された下流側圧力室と、
   前記上流側圧力室と前記連通路の一端とを接続する上流側ディセンダ流路と、
   前記連通路の他端と前記下流側圧力室とを接続する下流側ディセンダ流路と、
   を有しており、
   前記上流側圧力室内の液体に圧力を付与する上流側アクチュエータと、
   前記下流側圧力室内の液体に圧力を付与する下流側アクチュエータと、
   をさらに備え、
   前記上流側ディセンダ流路における、前記連通路側の端部部分である下流端部分は、前記ノズル開口面と交差する第２方向に延びており、
   前記連通路における、当該連通路の前記第１方向における中心位置よりも前記上流側ディセンダ流路側の位置に、前記ノズルが接続されており、
   前記第２方向は、前記ノズル開口面と直交する直交方向に対して傾斜しており、
   前記上流側ディセンダ流路における前記下流端部分以外の他の流路部分は、前記直交方向に延びていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記連通路における、前記上流側ディセンダ流路の前記下流端部分の前記第２方向の投影領域内の位置に、前記ノズルが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記連通路における、前記投影領域の中心位置に、前記ノズルが接続されていることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記流路形成体は、
   前記ノズルを形成する第１プレートと、
   前記連通路を形成する第２プレートと、
   を備え、
   前記第１プレートは、前記連通路の下面を画定する壁部を有していることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記上流側ディセンダ流路において、前記下流端部分の流路断面積は、当該上流側ディセンダ流路のその他の流路部分の流路断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記複数のノズルそれぞれは、前記ノズル開口面に向かうに従い先細るテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記複数のノズルそれぞれの内壁面は、撥水性を有することを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドと、
   前記供給流路から、前記複数の個別流路を介して前記回収流路へと液体を移送させるポンプと、
   を備えたことを特徴とする液体吐出装置。

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