JP2012152970A - 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各圧力室内の圧力変動が周囲の圧力室に及ぼす影響を低減する。
【解決手段】記録ヘッド２４は、Ｘ方向に配列する複数の単位噴射部Ｕを具備する。複数の単位噴射部Ｕの各々は、インクを噴射するノズル５６と、ノズル５６に連通する圧力室５２と、圧力室５２内の圧力を変化させてノズル５６からインクを噴射させる圧電素子５８とを含む。複数の単位噴射部Ｕのうち第１単位噴射部Ｕ1の圧力室５２の端面５２２と、第１単位噴射部Ｕ1に隣合う第２単位噴射部Ｕ2の圧力室５２の端面５２２とは、Ｙ方向における位置が相違する。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッドの構造に関する。

インク等の液体が充填される複数の圧力室を配列した液体噴射ヘッドが従来から提案されている。例えば図１１に示すように、隔壁９４で仕切られた複数の圧力室９２をＸ方向に配列した液体噴射ヘッドが特許文献１に開示されている。圧力室９２内の圧力を圧電素子（図示略）により変化させることで、圧力室９２毎に形成されたノズル９６から液体が噴射される。

特開２００５−２１９２４３号公報

しかし、図１１のように各圧力室９２が隔壁９４を挟んで隣合う構成では、１個の圧力室９２内の圧力変動が隔壁９４を介して他の圧力室９２に伝播し、伝播先の圧力室９２による液体の噴射に影響するという問題（クロストーク）がある。ノズル９６の高密度化のために隔壁９４を薄くした場合には、各圧力室９２内の圧力変動により隔壁９４が振動し易くなるから、１個の圧力室９２内の圧力変動が周囲の圧力室９２に影響するという問題は特に顕著となる。以上の事情を考慮して、本発明は、各圧力室内の圧力変動が周囲の圧力室に及ぼす影響を低減することを目的とする。

以上の課題を解決するために本発明が採用する手段を説明する。なお、本発明の理解を容易にするために、以下の説明では、本発明の要素と後述の実施形態の要素との対応を括弧書で付記するが、本発明の範囲を実施形態の例示に限定する趣旨ではない。

本発明は、複数の単位噴射部（例えば単位噴射部Ｕ）が第１方向（例えばＸ方向）に配列する液体噴射ヘッド（例えば記録ヘッド２４）であって、複数の単位噴射部の各々は、液体を噴射するノズル（例えばノズル５６）と、ノズルに連通する圧力室（例えば圧力室５２）と、圧力室内の圧力を変化させてノズルから液体を噴射させる圧力発生素子（例えば圧電素子５８）とを含み、複数の単位噴射部の第１単位噴射部（例えば第１単位噴射部Ｕ1）の圧力室のうち第１方向に直交する第２方向におけるノズル側の端面（例えば端面５２２）と、複数の単位噴射部において第１単位噴射部に隣合う第２単位噴射部（例えば第２単位噴射部Ｕ2）の圧力室のうち第２方向におけるノズル側の端面（例えば端面５２２）とは、第２方向における位置が相違する。

以上の構成では、圧力室の端面の第２方向における位置が第１単位噴射部と第２単位噴射部とで相違するから、第１方向からみて第１単位噴射部の圧力室と第２単位噴射部の圧力室とが重なる面積が削減される。したがって、圧力室の端面の第２方向における位置が第１単位噴射部と第２単位噴射部とで共通する構成と比較して、第１単位噴射部および第２単位噴射部の一方の圧力室内の圧力変動が他方の圧力室に及ぼす影響を低減することが可能である。

本発明の好適な態様において、第１単位噴射部のノズルと第２単位噴射部のノズルとは第２方向における位置が相違する。例えば、第１単位噴射部の圧力室の端面が第２単位噴射部の圧力室の端面よりも第２方向における第１側（例えばＹ方向の負側）に位置する構成では、第１単位噴射部のノズルは、第２単位噴射部のノズルよりも第２方向における第１側に位置する（例えば図３，図５および図７）。以上の態様では、圧力室に対するノズルの相対的な位置が第１単位噴射部と第２単位噴射部とで共通するから、各ノズルからの液滴の噴射の特性を第１単位噴射部と第２単位噴射部とで均一化することが可能である。他の態様において、第２方向におけるノズルの位置は第１単位噴射部と第２単位噴射部とで共通する（例えば図８）。以上の態様では、ノズルの第２方向の位置が第１単位噴射部と第２単位噴射部とで共通するから、例えば第１単位噴射部と第２単位噴射部とで同時に液滴を噴射させた場合でも、液滴が着弾する第２方向の位置を第１単位噴射部と第２単位噴射部とで高精度に一致させることが可能である。

本発明の好適な態様において、複数の単位噴射部の各々は、圧力室とノズルとを連通させる連通流路（例えば連通流路６２）を含む。以上の態様では、各単位噴射部が連通流路を含むから、圧力室とノズルとが直接に連通する構成と比較して、ノズルの近傍で発生した液滴の増粘が圧力室内に進行するまでの時間が充分に確保されるという利点がある。以上の効果は、例えば連通流路の体積をノズルの内側の体積の１０倍以上に設定した場合に顕著となる。

ただし、圧力室とノズルとの間に連通流路が介在する構成では、各圧力室内の圧力変動が周囲の圧力室に伝播するという傾向が顕在化し得る。そこで、第１単位噴射部の連通流路と、第２単位噴射部の連通流路とで、第２方向における位置を相違させた構成が好適である。例えば、第１単位噴射部の圧力室の端面が第２単位噴射部の圧力室の端面よりも第２方向における第１側（例えばＹ方向の負側）に位置する構成では、第１単位噴射部の連通流路を、第２単位噴射部の連通流路よりも、第２方向における第１側に位置させた構成が格別に好適である。以上の態様では、連通流路の第２方向の位置が第１単位噴射部と第２単位噴射部とで相違するから、第１方向からみて第１単位噴射部の連通流路と第２単位噴射部の連通流路とが重なる面積が削減される。したがって、第２方向における連通流路の位置が第１単位噴射部と第２単位噴射部とで共通する構成と比較して、第１単位噴射部および第２単位噴射部の一方の圧力室内の圧力変動が他方の圧力室に及ぼす影響を低減することが可能である。なお、以上の態様の具体例は例えば第２実施形態として後述される。

各単位噴射部が連通流路を含む態様の好適例において、連通流路のうちノズルに近い位置ほど、連通流路の断面積（例えば第１方向および第２方向に平行な断面）が小さい。以上の態様においては、連通流路のうちノズルに近い位置ほど連通流路の断面積が小さいから、連通流路を単純な直方体状とした場合と比較して、ノズルから連通流路内に侵入した気泡が連通流路の角部に滞留することを防止できるという利点がある。

本発明の好適な態様において、複数の単位噴射部の各々は、圧力室に対する液体供給路を形成する絞り部を含む。更に好適な態様において、第１単位噴射部の絞り部と、第２単位噴射部の絞り部とは、第２方向における位置が相違する。例えば、第１単位噴射部の圧力室の端面が第２単位噴射部の圧力室の端面よりも第２方向における第１側（例えばＹ方向の負側）に位置する構成では、第１単位噴射部の絞り部が、第２単位噴射部の絞り部よりも、第２方向における第１側に位置する。以上の態様では、圧力室の端面の位置に対応するように絞り部の第２方向の位置が第１単位噴射部と第２単位噴射部とで相違するから、第１単位噴射部の圧力室の体積と第２単位噴射部の圧力室の体積との相違を低減する（理想的には両者を一致させる）ことが可能である。

各単位噴射部が絞り部を含む構成の好適例において、第１単位噴射部の絞り部は、第２単位噴射部の絞り部よりも第２方向に長く、かつ、第１単位噴射部の絞り部が形成する液体供給路は、第２単位噴射部の絞り部が形成する液体供給路よりも流路面積が大きい。以上の態様では、第１単位噴射部の圧力室に至る流路のイナータンスと第２単位噴射部の圧力室に至る流路のイナータンスとの相違が低減される（理想的には両者を一致させる）。したがって、第１単位噴射部と第２単位噴射部とのイナータンスの誤差に起因した液滴の噴射特性の相違を低減することが可能である。

本発明の好適な態様において、複数の第１単位噴射部の各々と複数の第２単位噴射部の各々とが第１方向に交互に配列し、第２方向における圧力室の位置は複数の第１単位噴射部で共通し、第２方向における圧力室の位置は複数の第２単位噴射部で共通する。具体的には、各単位噴射部の圧力室は第１方向に沿って千鳥状に配列する。

以上の各態様に係る液体噴射ヘッドは液体噴射装置に好適に採用される。液体噴射装置の典型例は、インクの液滴を噴射する印刷装置であるが、本発明の液体噴射ヘッドの用途は画像の印刷に限定されない。例えば、液体材料を着弾対象に噴射することで電子機器を製造する液体噴射装置にも本発明の液体噴射ヘッドが採用され得る。

本発明の第１実施形態に係る印刷装置の模式図である。 印刷装置の電気的な構成のブロック図である。 記録ヘッドの平面図および断面図である。 記録ヘッドの分解斜視図である。 第２実施形態における記録ヘッドの平面図および断面図である。 流路形成体の斜視図である。 第３実施形態における記録ヘッドの平面図である。 変形例における記録ヘッドの平面図である。 変形例における記録ヘッドの絞り部の近傍の平面図である。 変形例における記録ヘッドの断面図である。 従来の記録ヘッドの平面図である。

＜Ａ：第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るインクジェット方式の印刷装置１００の部分的な模式図である。印刷装置１００は、微細なインクの液滴を記録紙２００に噴射する液体噴射装置であり、キャリッジ１２と移動機構１４と用紙搬送機構１６とを具備する。

キャリッジ１２には、インクカートリッジ２２と記録ヘッド２４とが搭載される。インクカートリッジ２２は、記録紙２００に噴射されるインク（液体）を貯留する容器である。記録ヘッド２４は、インクカートリッジ２２に貯留されたインクを記録紙２００に噴射する液体噴射ヘッドとして機能する。なお、印刷装置１００の筐体（図示略）にインクカートリッジ２２を固定して記録ヘッド２４にインクを供給する構成も採用され得る。

移動機構１４は、案内軸１２２に沿ってキャリッジ１２を主走査方向（記録紙２００の幅方向）に往復させる。キャリッジ１２の位置は、リニアエンコーダー等の検出器（図示略）で検出されて移動機構１４の制御に利用される。用紙搬送機構１６は、キャリッジ１２の往復に並行して記録紙２００を副走査方向に移動させる。キャリッジ１２の往復時に記録ヘッド２４が記録紙２００にインクの液滴を順次に噴射することで所望の画像が記録紙２００に記録（印刷）される。

図２は、印刷装置１００の電気的な構成のブロック図である。図２に示すように、印刷装置１００は、制御装置１０２と印刷処理部（プリントエンジン）１０４とを具備する。印刷処理部１０４は、記録紙２００に画像を記録する要素であり、移動機構１４と用紙搬送機構１６と記録ヘッド２４と駆動回路２６とを含む。図２に示すように、記録ヘッド２４は複数の単位噴射部Ｕを具備する。複数の単位噴射部Ｕの各々は、インクカートリッジ２２から供給されるインクの液滴を記録紙２００に噴射する。駆動回路２６は、例えば記録ヘッド２４に設置されて各単位噴射部Ｕを駆動する。

制御装置１０２は、印刷処理部１０４を統括的に制御する。具体的には、制御装置１０２は、外部装置から供給される印刷データに応じて単位噴射部Ｕ毎に液滴の噴射／非噴射を指示する制御データと、各単位噴射部Ｕを駆動する駆動パルスが周期的に設定された駆動信号とを駆動回路２６に供給する。駆動回路２６は、各単位噴射部Ｕに対する駆動信号の供給／遮断を制御データに応じて選択することで各単位噴射部Ｕからの液体の噴射／非噴射を制御する。

図３は、記録ヘッド２４の平面図および断面図（IIIa-IIIa線およびIIIb-IIIb線の断面図）であり、図４は、記録ヘッド２４の分解斜視図である。図３に示すように、記録ヘッド２４の複数の単位噴射部Ｕ（Ｕ1，Ｕ2）はＸ方向（副走査方向）に配列する。複数の単位噴射部Ｕの各々は、圧力室５２と絞り部５４とノズル５６と圧電素子５８とを含む。記録ヘッド２４には、複数の単位噴射部Ｕの各圧力室５２に連通する共通の液室がリザーバー（図示略）として形成され、インクカートリッジ２２からリザーバーに供給されるインクが各単位噴射部Ｕに供給される。なお、図３および図４では便宜的に単位噴射部Ｕの１列のみを図示したが、実際には例えばインクの色毎に複数の単位噴射部Ｕの配列が形成される。また、図３および図４では６個の単位噴射部Ｕを図示したが、記録ヘッド２４の単位噴射部Ｕの総数は任意である。図３および図４のＹ方向は、Ｘ方向に直交する方向（主走査方向）である。

図４に示すように、記録ヘッド２４は、基板４４（ノズルプレート）と振動板４６との間に流路形成体４２を介挿した積層体である。流路形成体４２は例えばシリコンの単結晶で構成された板材であり、振動板４６は、例えば流路形成体４２の熱酸化（二酸化シリコン）で流路形成体４２の表面に直接的に形成される。基板４４は、流路形成体４２の表面に例えば接着剤等を利用して固定される。

流路形成体４２は、圧力室５２と液体供給路５４２とを含む空間を基板４４と振動板４６との間に単位噴射部Ｕ毎に形成する。各単位噴射部Ｕの圧力室５２は、流路形成体４２のうちＹ方向に延在する隔壁４２２で単位噴射部Ｕ毎に仕切られたＹ方向に長尺な空間である。圧力室５２にはインクが充填される。圧力室５２の幅（Ｘ方向の寸法）は例えば８０μｍ程度に設定され、隔壁４２２の厚さは例えば１５μｍ程度に設定される。図３に示すように、圧力室５２のうちノズル５６側（Ｙ方向の負側）の端面５２２は閉塞され、圧力室５２のうちＹ方向の正側に位置する端部は液体供給路５４２に連通する。

各単位噴射部Ｕの絞り部５４は、液体供給路５４２を形成する。具体的には、絞り部５４は、リザーバーから圧力室５２に連通する流路内にて隔壁４２２から突出する部位であり、流路面積を絞ることでインクの流路抵抗を所定値に維持する。インクカートリッジ２２内のインクは液体供給路５４２を介して圧力室５２に供給される。また、絞り部５４からみて下流側（Ｙ方向の負側）の空間が圧力室５２に相当するから、絞り部５４は、圧力室５２を画定する要素としても機能する。

図４に図示された基板４４には、流路形成体４２（圧力室５２および液体供給路５４２）の外形が破線で併記されている。図３および図４に示すように、基板４４には単位噴射部Ｕ毎にノズル５６が形成される。各ノズル５６は、圧力室５２に連通する貫通孔（開口）である。以上の説明から理解されるように、インクカートリッジ２２のインクが供給されるリザーバーから液体供給路５４２と圧力室５２とノズル５６とを経由して外部に至るインクの流路が形成される。

図４の振動板４６は弾性材料で構成される。振動板４６のうち流路形成体４２とは反対側の表面には単位噴射部Ｕ毎に圧電素子５８が設置される。圧電素子５８は、相互に対向する電極間に圧電体を介挿した積層体であり、駆動回路２６が各電極に供給する駆動信号に応じて振動する。図３では、圧電素子５８の外形が破線で図示されている。図３および図４に示すように、圧電素子５８は、振動板４６のうち圧力室５２に対応する領域に、Ｙ方向に長尺な矩形状に形成される。したがって、駆動信号の供給により圧電素子５８が振動すると、振動板４６が変位することで圧力室５２内のインクの圧力（圧力室５２の容積）が変動してノズル５６からインクの液滴が噴射される。すなわち、圧電素子５８は、圧力室５２内の圧力を変動させて圧力室５２内のインクをノズル５６から噴射させる圧力発生素子として機能する。以上が各単位噴射部Ｕの構成である。

図３に示すように、記録ヘッド２４の複数の単位噴射部Ｕは、第１単位噴射部Ｕ1と第２単位噴射部Ｕ2とに区別される。各第１単位噴射部Ｕ1と各第２単位噴射部Ｕ2とはＸ方向に沿って交互に配列する。すなわち、例えば奇数番目の各単位噴射部Ｕが第１単位噴射部Ｕ1に区分され、偶数番目の各単位噴射部Ｕが第２単位噴射部Ｕ2に区分される。各第１単位噴射部Ｕ1を構成する要素（圧力室５２，絞り部５４，ノズル５６，圧電素子５８）のＹ方向の位置は共通する。同様に、各第２単位噴射部Ｕ2を構成する要素のＹ方向の位置は共通する。

図３に示すように、各圧力室５２の端面５２２のＹ方向における位置は、各第１単位噴射部Ｕ1と各第２単位噴射部Ｕ2とで相違する。具体的には、各第１単位噴射部Ｕ1の圧力室５２の端面５２２は、第２単位噴射部Ｕ2の圧力室５２の端面５２２からみて距離ｄだけＹ方向の負側に位置する。したがって、第１単位噴射部Ｕ1の圧力室５２のうちＹ方向に延在する側面（内壁面）５２４は、Ｘ方向からみて第２単位噴射部Ｕ2の圧力室５２に重なる領域（隔壁４２２を挟んだ反対側に第２単位噴射部Ｕ2の圧力室５２が位置する領域）Ａ1と、Ｘ方向からみて第２単位噴射部Ｕ2の圧力室５２（隔壁４２２）には重ならない領域Ａ2とに区分される。領域Ａ2は、Ｘ方向からみて、流路形成体４２のうち第２単位噴射部Ｕ2の圧力室５２の端面５２２からＹ方向の負側の距離ｄにわたる部分（以下「支持部」という）４２４に重なる領域である。すなわち、第１単位噴射部Ｕ1の圧力室５２の側面５２４のうち領域Ａ1の背後には第２単位噴射部Ｕ2の圧力室５２が位置し、領域Ａ2の背後には支持部４２４が位置する。

各単位噴射部Ｕの絞り部５４のＹ方向における位置は、圧力室５２の位置と同様に、各第１単位噴射部Ｕ1と各第２単位噴射部Ｕ2とで相違する。具体的には、図３に示すように、各第１単位噴射部Ｕ1の絞り部５４は、第２単位噴射部Ｕ2の絞り部５４からみて距離ｄだけＹ方向の負側に位置する。したがって、圧力室５２のＹ方向の寸法（端面５２２から絞り部５４までの距離）は、第１単位噴射部Ｕ1と第２単位噴射部Ｕ2とで共通する。以上に説明したように、各単位噴射部Ｕの圧力室５２および絞り部５４は、Ｘ方向に沿って千鳥状に配列する。

圧電素子５８およびノズル５６についても絞り部５４と同様であり、圧力室５２の位置に対応するように、第１単位噴射部Ｕ1と第２単位噴射部Ｕ2とでＹ方向の位置が相違する。すなわち、各第１単位噴射部Ｕ1の圧電素子５８は各第２単位噴射部Ｕ2の圧電素子５８に対して距離ｄだけＹ方向の負側に位置し、各第１単位噴射部Ｕ1のノズル５６は各第２単位噴射部Ｕ2のノズル５６に対して距離ｄだけＹ方向の負側に位置する。すなわち、各単位噴射部Ｕの圧電素子５８およびノズル５６は、Ｘ方向に沿って千鳥状に配列する。

以上に説明したように、第１実施形態では、圧力室５２の端面５２２のＹ方向の位置が第１単位噴射部Ｕ1と第２単位噴射部Ｕ2とで相違するから、各圧力室５２が隔壁４２２を挟んで対向する領域Ａ1の面積が削減され、各第１単位噴射部Ｕ1の圧力室５２の側面５２４のうち領域Ａ2が流路形成体４２の支持部４２４で強固に支持される。したがって、相互に隣合う圧力室９２の側面が全域にわたって隔壁９４を挟んで対向する図１１の構成と比較して隔壁４２２の振動（変位）が抑制される。すなわち、図１１の構成と比較して隔壁４２２を薄くすることが可能であるから、ノズル９６の高密度化（高解像度化）が実現される。具体的には、例えば３００ｄｐｉ（dots per inch）以上の高解像度の記録ヘッド２４が実現され得る。

また、圧力室５２の上流側に絞り部５４が形成されることで、隔壁４２２を単純な平板状とした構成と比較して、隔壁４２２のうち絞り部５４が形成された箇所の剛性が上昇する。すなわち、隔壁４２２の振動（変位）の抑制という効果は絞り部５４によっても実現される。更に、各単位噴射部Ｕの圧力室５２の端面５２２の位置に対応するように絞り部５４のＹ方向の位置が第１単位噴射部Ｕ1と第２単位噴射部Ｕ2とで相違するから、端面５２２の位置が相違するにも関わらず、圧力室５２の体積は第１単位噴射部Ｕ1と第２単位噴射部Ｕ2とで同等である。したがって、第１単位噴射部Ｕ1の絞り部５４と第２単位噴射部Ｕ2の絞り部５４とをＹ方向の共通の位置に形成した構成（すなわち第２単位噴射部Ｕ2の圧力室５２の体積が第１単位噴射部Ｕ1の圧力室５２の体積を下回る構成）と比較すると、圧力室５２からのインクの噴射の特性（例えば同等の駆動信号を供給した場合の噴射量や噴射速度）を第１単位噴射部Ｕ1と第２単位噴射部Ｕ2とで均一化することが可能である。

＜Ｂ：第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を以下に説明する。なお、以下に例示する各態様において作用や機能が第１実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図５は、第２実施形態における記録ヘッド２４の平面図および断面図（Ｖa-Ｖa線およびＶb-Ｖb線の断面図）であり、図６は流路形成体４２の斜視図である。図５および図６に示すように、第２実施形態の流路形成体４２は、圧力室５２および液体供給路５４２に加えて連通流路６２を振動板４６と基板４４との間に単位噴射部Ｕ毎に形成する。具体的には、流路形成体４２は、各単位噴射部Ｕの圧力室５２および液体供給路５４２の底面に相当する底部４２６を有し、底部４２６に開口した直方体状の空間が連通流路６２に相当する。連通流路６２は、圧力室５２と同様に流路形成体４２の隔壁４２２を介して単位噴射部Ｕ毎に仕切られ、圧力室５２とノズル５６との間に介在して両者を連通させる。すなわち、圧力室５２内のインクは連通流路６２を経由してノズル５６から噴射される。

連通流路６２の高さＨは、圧力室５２の高さＨaの２倍以上となるように設定される。また、連通流路６２の体積がノズル５６の内側の体積（容積）の１０倍以上となるように連通流路６２の形状や寸法は選定される。例えば、ノズル５６の直径Ｄを２１μｍに設定するとともにノズル５６の全長ＬNを８０μｍに設定した場合、ノズル５６の内側の体積は２７６９４μｍ³程度である。したがって、連通流路６２の体積が２７６９４０μｍ³以上となるように連通流路６２の寸法が選定される。例えば、連通流路６２のＸ方向の寸法（幅）Ｗを７０μｍに設定し、Ｙ方向の寸法（長さ）Ｌを２００μｍに設定し、高さＨを３００μｍに設定した構成（体積４２０００００μｍ³）が好適である。

各単位噴射部Ｕ内のインクは、ノズル５６の内側に露出する液面（メニスカス）からの水分の蒸発等に起因して経時的に増粘する。インクの増粘は、液滴の着弾位置の誤差等の原因となる。圧力室５２とノズル５６との間に空間が介在しない第１実施形態では、ノズル５６の近傍で発生した増粘が短時間で圧力室５２内まで進行するから、増粘を解消するための処理（例えば、増粘したインクをノズル５６から排出するフラッシング）を頻繁に実行する必要がある。他方、第２実施形態のようにインクを貯留する連通流路６２をノズル５６と圧力室５２との間に介在させた構成によれば、増粘がノズル５６の近傍から圧力室５２内に進行するまでの時間は第１実施形態と比較して充分に確保される。したがって、圧力室５２内のインクの増粘を解消するための処理の頻度を低下させる（ひいてはその処理の時間が短縮されて印刷を高速化する）ことが可能である。

ただし、各単位噴射部Ｕに連通流路６２を形成した構成では、各圧力室５２内の振動に連動して変位する隔壁４２２の面積が増加するから、各圧力室５２内の振動が周囲の単位噴射部Ｕに伝播するという傾向は第１実施形態と比較して顕在化し得る。以上の事情を考慮して、第２実施形態では、圧力室５２の位置と同様に、連通流路６２のＹ方向の位置を第１単位噴射部Ｕ1と第２単位噴射部Ｕ2とで相違させた構成を採用する。

具体的には、図５に示すように、各第１単位噴射部Ｕ1の連通流路６２は、第２単位噴射部Ｕ2の連通流路６２からみて距離ｄだけＹ方向の負側に位置する。すなわち、各単位噴射部Ｕの連通流路６２は、Ｘ方向に沿って千鳥状に配列する。したがって、図５に示すように、第１単位噴射部Ｕ1の連通流路６２の側面（内壁面）６２２は、Ｘ方向からみて第２単位噴射部Ｕ2の連通流路６２に重なる領域Ｂ1と、Ｘ方向からみて第２単位噴射部Ｕ2の連通流路６２に重ならない領域Ｂ2とに区分される。領域Ｂ2は、Ｘ方向からみて流路形成体４２の支持部４２４に重なる領域である。

以上のように連通流路６２のＹ方向の位置を第１単位噴射部Ｕ1と第２単位噴射部Ｕ2とで相違させた構成によれば、第１単位噴射部Ｕ1の連通流路６２が隔壁４２２を挟んで第２単位噴射部Ｕ2の連通流路６２に対向する領域Ｂ1の面積が削減され、各第１単位噴射部Ｕ1の連通流路６２の側面６２２のうち領域Ｂ2は流路形成体４２の支持部４２４で強固に支持される。したがって、連通流路６２のＹ方向の位置を各単位噴射部Ｕで共通させた構成（すなわち、相互に隣合う単位噴射部Ｕの連通流路６２が全域にわたって隔壁４２２を挟んで対向する構成）と比較すると隔壁４２２の振動が抑制され、各圧力室５２内の圧力変動が周囲の圧力室５２に及ぼす影響を有効に低減することが可能である。

いま、隔壁４２２のうち連通流路６２に対応する部分を両端固定梁と仮定すると、連通流路６２の高さＨと圧力室５２の高さＨaの合計が連通流路６２のＹ方向の寸法ｓ以上であるという条件（ｓ≦Ｈ＋Ｈa）のもとでは、隔壁４２２の撓みｙが以下の数式(A)で近似される。なお、記号Ｐは隔壁４２２に作用する圧力を意味する。また、記号Ｅは隔壁４２２（流路形成体４２）のヤング率を意味し、記号Ｉは隔壁４２２の断面２次モーメントを意味する。記号ｓは、連通流路６２に対応する部分の隔壁４２２のうちＸ方向からみて支持部４２４に重ならない部分（すなわち、支持部４２４で強固に支持されないために変位し易い部分（領域Ｂ1））のＹ方向の寸法（ｓ＝Ｌ−ｄ）である。
ｙ＝Ｐ×ｓ⁴／（384×Ｅ×Ｉ） ……(A)
以上の数式から理解されるように、隔壁４２２の撓みｙは隔壁４２２のＹ方向の寸法ｓの４乗に比例し、圧力室５２の体積変動は寸法ｓの５乗に比例する。例えば、連通流路６２のＹ方向の位置を第１単位噴射部Ｕ1と第２単位噴射部Ｕ2とで寸法Ｌの半分だけ相違させた場合（ｓ＝Ｌ／２）を想定すると、連通流路６２のＹ方向の位置が全部の単位噴射部Ｕで共通する構成と比較して、撓みｙは１/１６に低減される。したがって、隔壁４２２の振動による圧力室５２内の体積変動は１/３２に低減される。以上の説明から理解されるように、相互に隣合う単位噴射部Ｕの間で連通流路６２のＹ方向の位置を距離ｄだけ相違させた第２実施形態によれば、隔壁４２２の振動（変位）が大幅に抑制され、各圧力室５２内の圧力変動が周囲の圧力室５２に及ぼす影響を有効に低減することが可能である。

以上の説明から理解されるように、Ｙ方向の位置を第１単位噴射部Ｕ1と第２単位噴射部Ｕ2とで相違させた構成は、各単位噴射部Ｕが連通流路６２を有する第２実施形態の構成（すなわち、相互に隣合う圧力室５２間の隔壁４２２の面積が大きいために各圧力室５２内の振動が周囲の単位噴射部Ｕに伝播し易い構成）にとって格別に有効である。なお、第１実施形態の効果は第２実施形態でも同様に実現される。

＜Ｃ：第３実施形態＞
図７は、第３実施形態の記録ヘッド２４の平面図である。図７に示すように、第３実施形態の記録ヘッド２４は、各単位噴射部Ｕの絞り部５４の態様が第１実施形態とは相違する。具体的には、第１単位噴射部Ｕ1の圧力室５２に至る流路のイナータンスと第２単位噴射部Ｕ2の圧力室５２に至る流路のイナータンスとの相違が低減される（理想的には双方のイナータンスが一致する）ように、第１単位噴射部Ｕ1の絞り部５４と第２単位噴射部Ｕ2の絞り部５４とが相異なる寸法に形成される。

全長Ｌおよび流路面積（管内断面積）Ｓの直管路に密度ρの流体を通過させる場合のイナータンスＭは以下の数式(B)で表現される。
Ｍ＝ρ・Ｌ／Ｓ ……(B)
そこで、図７に示すように、第１単位噴射部Ｕ1の絞り部５４のＹ方向の寸法（すなわち液体供給路５４２の全長）Ｌ1が第２単位噴射部Ｕ2の絞り部５４のＹ方向の寸法Ｌ2よりも長く、かつ、第１単位噴射部Ｕ1の絞り部５４が形成する液体供給路５４２の流路面積Ｓ1が、第２単位噴射部Ｕ2の絞り部５４が形成する液体供給路５４２の流路面積Ｓ2よりも大きくなるように、各第１単位噴射部Ｕ1および各第２単位噴射部Ｕ2の絞り部５４の寸法が選定される。更に詳細には、流路面積Ｓに対する全長Ｌの比が第１単位噴射部Ｕ1（Ｌ1／Ｓ1）と第２単位噴射部Ｕ2（Ｌ2／Ｓ2）とで相等しい数値となるように（すなわち、第１単位噴射部Ｕ1と第２単位噴射部Ｕ2とでイナータンスＭが相等しい数値となるように）、各第１単位噴射部Ｕ1および各第２単位噴射部Ｕ2の絞り部５４の寸法が選定される。

第３実施形態でも第１実施形態と同様の効果が実現される。また、第３実施形態によれば、第１単位噴射部Ｕ1のイナータンスと第２単位噴射部Ｕ2のイナータンスとの相違が低減されるから、圧力室５２に至る流路のイナータンスが第１単位噴射部Ｕ1と第２単位噴射部Ｕ2とで相違する構成と比較すると、圧力室５２からのインクの噴射の特性（例えば同等の駆動信号を供給した場合の液滴の噴射量や噴射速度）を第１単位噴射部Ｕ1と第２単位噴射部Ｕ2とで高精度に一致させることが可能である。なお、以上の説明では第１実施形態を基礎として第３実施形態を説明したが、絞り部５４の寸法を第１単位噴射部Ｕ1と第２単位噴射部Ｕ2とで相違させる第３実施形態の構成は、各単位噴射部Ｕが連通流路６２を含む第２実施形態にも同様に適用される。

＜Ｄ：変形例＞
以上の各形態は多様に変形される。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。

（１）変形例１
以上の各形態では、圧力室５２のＹ方向の位置に対応するようにノズル５６のＹ方向の位置を第１単位噴射部Ｕ1と第２単位噴射部Ｕ2とで相違させたが、図８に示すように、Ｙ方向におけるノズル５６の位置を第１単位噴射部Ｕ1と第２単位噴射部Ｕ2とで共通させた構成も採用され得る。図８の構成によれば、各単位噴射部Ｕから液滴を同時に噴射させた場合でも、液滴が着弾するＹ方向の位置を各単位噴射部Ｕで高精度に一致させることが可能である。また、絞り部５４や圧電素子５８や連通流路６２についても同様に、Ｙ方向の位置を第１単位噴射部Ｕ1と第２単位噴射部Ｕ2とで共通させることが可能である。

（２）変形例２
以上の各形態では、流路形成体４２の隔壁４２２から突出する矩形状の絞り部５４を例示したが、絞り部５４の形状や設置箇所は適宜に変更される。例えば、図９の部分(A)に示すように圧力室５２の両側の隔壁４２２に絞り部５４を形成した構成や、部分(B)に示すように絞り部５４の表面を曲面状（例えば円弧面状）に成形した構成や、部分(C)に示すように基板４４の表面に絞り部５４を形成した構成が採用される。

（３）変形例３
第３実施形態では連通流路６２を直方体状の空間としたが、連通流路６２の形状は任意である。なお、連通流路６２を直方体状とした構成では、ノズル５６から連通流路６２内に侵入した気泡が連通流路６２のうちノズル５６側の角部の近傍（図５の断面図にて符号αで示す箇所）に滞留する可能性がある。そこで、図１０に示すように、連通流路６２のうちノズル５６に近い位置ほど連通流路６２の断面積が小さくなるように連通流路６２の側面を傾斜面（テーパ状）とした構成が好適である。図１０の構成によれば、連通流路６２内の気泡の滞留が抑制される（インクカートリッジ２２側に効果的に引込まれる）という利点がある。

（４）変形例４
以上の例示では複数の単位噴射部Ｕを第１単位噴射部Ｕ1と第２単位噴射部Ｕ2とに区分したが、単位噴射部Ｕの区分数は任意である。単位噴射部Ｕの区分数に関わらず、複数の単位噴射部Ｕから任意に選択された１個の単位噴射部Ｕ（例えば前述の各形態の第１単位噴射部Ｕ1）とその単位噴射部Ｕに隣合う（例えばその単位噴射部Ｕに最も近い）単位噴射部Ｕ（例えば前述の各形態の第２単位噴射部Ｕ2）とで圧力室５２の端面５２２のＹ方向の位置が相違する構成が好適に採用される。

（５）変形例２
以上の各形態では、記録ヘッド２４を搭載したキャリッジ１２を移動させるシリアル型の印刷装置１００を例示したが、記録紙２００の幅方向の全域に対向するように複数の単位噴射部Ｕ（ノズル５６）が配列されたライン型の印刷装置１００にも本発明を適用することが可能である。ライン型の印刷装置１００では、単位噴射部Ｕが配列するＸ方向が記録紙２００の幅方向となり、単位噴射部Ｕの配列に垂直なＹ方向が記録紙２００の搬送方向となるように記録ヘッド２４が固定され、記録紙２００を搬送させながら各ノズル５６からインクの液滴を噴射することで記録紙２００に画像が記録される。以上の説明から理解されるように、記録ヘッド２４自体の可動／固定は本発明において不問である。

（６）変形例６
圧力室５２内の圧力を変化させる要素（圧力発生素子）は圧電素子５８に限定されない。例えば、静電アクチュエーター等の振動体を利用することも可能である。また、圧力発生素子は、圧力室５２に機械的な振動を付与する要素に限定されない。例えば、圧力室５２の加熱で気泡を発生させて圧力室５２内の圧力を変化させる発熱素子（ヒーター）を圧力発生素子として利用することも可能である。すなわち、圧力発生素子は、圧力室５２内の圧力を変化させる要素として包括され、圧力を変化させる方法（ピエゾ方式／サーマル方式）や構成の如何は不問である。

（７）変形例７
以上の各形態の印刷装置１００は、プロッターやファクシミリ装置，コピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、本発明の液体噴射装置の用途は画像の印刷に限定されない。例えば、各色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶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、液体状の導電材料を噴射する液体噴射装置は、例えば有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置や電界放出表示装置（ＦＥＤ：Field Emission Display）等の表示装置の電極を形成する電極製造装置として利用される。また、生体有機物の溶液を噴射する液体噴射装置は、生物化学素子（バイオチップ）を製造するチップ製造装置として利用される。そして、液体の噴射の目標となる物体（着弾対象）は液体噴射装置の用途に応じて相違する。具体的には、前述の印刷装置１００の着弾対象は記録紙２００であるが、液体噴射装置を表示装置の製造に使用する場合には、例えば表示装置を構成する基板が着弾対象に相当する。

１００……印刷装置、１０２……制御装置、１０４……印刷処理部、１２……キャリッジ、１４……移動機構、１６……用紙搬送機構、２２……インクカートリッジ、２４……記録ヘッド、２６……駆動回路、Ｕ……単位噴射部、Ｕ1……第１単位噴射部、Ｕ2……第２単位噴射部、４２……流路形成体、４２２……隔壁、４２４……支持部、４２６……底部、４４……基板、４６……振動板、５２……圧力室、５２２……端面、５４……絞り部、５４２……液体供給路、５６……ノズル、５８……圧電素子、６２……連通流路。

Claims (9)

1. 複数の単位噴射部が第１方向に配列する液体噴射ヘッドであって、
   前記複数の単位噴射部の各々は、
   液体を噴射するノズルと、
   前記ノズルに連通する圧力室と、
   前記圧力室内の圧力を変化させて前記ノズルから前記液体を噴射させる圧力発生素子とを含み、
   前記複数の単位噴射部の第１単位噴射部の前記圧力室のうち前記第１方向に直交する第２方向における前記ノズル側の端面と、前記複数の単位噴射部において前記第１単位噴射部に隣合う第２単位噴射部の前記圧力室のうち前記第２方向における前記ノズル側の端面とは、前記第２方向における位置が相違する
   液体噴射ヘッド。
2. 前記複数の単位噴射部の各々は、前記圧力室と前記ノズルとを連通させる連通流路を含み、
   前記第１単位噴射部の前記連通流路と、前記第２単位噴射部の前記連通流路とは、前記第２方向における位置が相違する
   請求項１の液体噴射ヘッド。
3. 前記連通流路の体積は、前記ノズルの内側の体積の１０倍以上である
   請求項２の液体噴射ヘッド。
4. 前記連通流路のうち前記ノズルに近い位置ほど、前記連通流路の断面積が小さい
   請求項２または請求項３の液体噴射ヘッド。
5. 前記複数の単位噴射部の各々は、前記圧力室に対する液体供給路を形成する絞り部を含む
   請求項１から請求項４の何れかの液体噴射ヘッド。
6. 前記第１単位噴射部の前記絞り部と、前記第２単位噴射部の前記絞り部とは、前記第２方向における位置が相違する
   請求項５の液体噴射ヘッド。
7. 前記第１単位噴射部の前記絞り部は、前記第２単位噴射部の前記絞り部よりも前記第２方向に長く、かつ、前記第１単位噴射部の前記絞り部が形成する液体供給路は、前記第２単位噴射部の前記絞り部が形成する液体供給路よりも流路面積が大きい
   請求項６の液体噴射ヘッド。
8. 複数の第１単位噴射部の各々と複数の第２単位噴射部の各々とが前記第１方向に交互に配列し、
   前記第２方向における前記圧力室の位置は前記複数の第１単位噴射部で共通し、
   前記第２方向における前記圧力室の位置は前記複数の第２単位噴射部で共通する
   請求項１から請求項７の何れかの液体噴射ヘッド。
9. 請求項１から請求項８の何れかの液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置。

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