JP2019155876A - ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】液体の吐出特性の向上が図られるヘッドを提供する。【解決手段】ヘッド１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０では、排出共通路３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０、８３０が、複数の圧力室２４が並ぶ配列方向に延び、複数の圧力室２４に連通している。この排出共通路は第１排出部分３１、４３１、６３１及び第２排出部分３２、１３２、２３２、４３２、６３２、７３２、８３２を有している。さらに、第２排出部分には、幅方向へ第１排出部分よりも拡がる拡張部分３４、１３４、２３４、６３４、７３４、８３４が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、ヘッドに関し、例えば、液体吐出装置のヘッドに関する。

従来のヘッドを有する装置として、例えば、特許文献１の液体噴射装置が知られている。この液体噴射装置では、ノズルに連通する連通路が設けられた連通板、及び、連通路に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板が積層されている。この連通板及び流路形成基板に循環流路が設けられており、循環流路は圧力発生室及び連通路に循環連通路を介して連通している。また、流路形成基板において連通板側とは反対側の面に振動板が設けられており、振動板上に、ノズルから液体を吐出させるように圧力発生室内の液体に圧力変化を生じさせる圧力発生手段が配置されている。

特開２０１２−１４３９８０号公報

ところで、非吐出時にも液体がノズルを介して外気に触れるため、ノズル近傍の液体は粘性が増加する。このような粘性の増加を抑制するため、特許文献１の液体噴射装置では、上記のようにして液体を循環させ、ノズル近傍の液体が過剰に高粘度にならないようにしている。

しかしながら、循環流路の抵抗が大きいと、循環流路の下流側と上流側とでは液体の流速が異なる。すると、循環流路に対して下流側で接続する連通路上のノズル付近と、上流側で接続する連通路上のノズル付近とでも、液体の流速に差が生じる。その結果、液体の吐出特性は、循環流路の下流側に位置するノズルと上流側に位置するノズルとで異なってしまい、好ましくない。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、液体の吐出特性の向上を図ることができるヘッドを提供することを目的としている。

本発明のある態様に係るヘッドは、ノズルと連通するディセンダが形成された連通プレートと、前記連通プレートに積層され、且つ、前記ディセンダと連通する圧力室が形成された圧力室プレートと、前記連通プレートと前記圧力室プレートとの積層方向において前記圧力室と重なる位置に配置された圧電素子と、複数の前記圧力室が並ぶ配列方向に延び、且つ、複数の前記圧力室に連通する排出共通路と、を備え、前記排出共通路は、前記圧力室プレートに形成された第１排出部分と、前記第１排出部分と連通し、且つ、前記連通プレートに形成された第２排出部分と、を有し、前記第２排出部分は、前記積層方向及び前記配列方向に直交する幅方向へ前記第１排出部分よりも拡がる拡張部分を含んでいる。

この構成によれば、排出共通路は、第１排出部分よりも幅広い拡張部分を有している。これにより、排出共通路が拡張されるため、排出共通路における液体の流れに対する抵抗を低減し、延いては、各圧力室の抵抗差を小さくすることができる。これにより、圧力室の抵抗差によって生じるノズルからの液滴の吐出速度及び吐出量の違いを減少させ、複数の圧力室に対する吐出ばらつきを少なくすることができる。また、圧力室の抵抗差によって生じる流れ方向に並ぶ複数のノズルにおける液体の粘度差を減少させ、液体の吐出ばらつきを少なくすることができる。

本発明の実施の形態１に係るヘッドを概略的に示す図である。 図１のＡ−Ａ線に沿って切断したヘッドの断面図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿って切断したヘッドの一部の断面図である。 図４（ａ）は、本発明の実施の形態１の変形例１に係るヘッドの一部を概略的に示す図である。図４（ｂ）は、本発明の実施の形態１の変形例２に係るヘッドの一部を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態１の変形例３に係るヘッドの一部を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態２に係るヘッドを示す断面図である。 本発明の実施の形態２の変形例４に係るヘッドを概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２の変形例５に係るヘッドの一部を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２の変形例６に係るヘッドの一部を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２の変形例７に係るヘッドの一部を概略的に示す断面図である。

（実施の形態１）
＜液体吐出装置＞
本発明の実施の形態１に係るヘッド１０が用いられた液体吐出装置１１は、図１に示すように、例えば、用紙等の記録媒体１２を搬送しながらインク等の液体と吐出することにより、記録媒体１２に液体で印刷するプリンタである。なお、以下、ヘッド１０が用いられた装置として液体吐出装置１１について説明するが、ヘッド１０が用いられた装置はこれに限定されない。また、以下、液体吐出装置１１としてプリンタについて説明するが、液体吐出装置１１は、液体を吐出する物であれば、プリンタに限定されない。

液体吐出装置１１は、ヘッドユニット１３、プラテン１４、搬送機構１５及び制御部１６を備えている。ヘッドユニット１３は複数のヘッド１０を有しており、複数のヘッド１０は搬送方向と直交する方向に並んで配置されている。ヘッド１０は、液体を吐出する複数のノズル２０を有している。このヘッド１０の詳細に関しては後述する。

プラテン１４は、記録媒体１２が載置される台であって、ヘッド１０のノズル２０が開口するノズル面に対向して配置される。搬送機構１５は、記録媒体１２を搬送する機構であって、４本のローラ１５ａ、及び、ローラ１５ａを駆動する搬送モータ１５ｂを有している。４本のローラ１５ａは２本が一対となり、２対のローラ１５ａは、搬送方向において互いの間にプラテン１４を挟むように配置されている。各対における２本のローラ１５ａは、互いの間に記録媒体１２を挟むように配置され、搬送モータ１５ｂによって互いに逆向きに回転する。これにより、記録媒体１２は搬送方向に沿って搬送される。

制御部１６は演算部（図示せず）及び記憶部（図示せず）を有しており、演算部はプロセッサなどで構成され、記憶部は演算部がアクセス可能なメモリで構成されている。この記憶部に記憶されたプログラムを演算部が実行することにより、液体吐出装置１１のヘッドユニット１３及び搬送機構１５が制御される。

＜ヘッド＞
図１に示すように、各ヘッド１０において、複数のノズル２０は、搬送方向に対して所定の角度θをなす方向（配列方向）に直線状に配列された列（ノズル列２０ａ）を形成している。このノズル列２０ａは、配列方向と直交する方向（幅方向）において互いに間隔を空けて、２本、互いに平行に並べて設けられている。２本のノズル列２０ａは互いに同じ数のノズル２０を含む。また、搬送方向に対する配列方向の角度θは、例えば、３０度以上６０度以下に設定されている。

図２及び図３に示すように、ヘッド１０は、ノズル２０に連通し流体が流れる流路が形成された流路形成部材５０、圧電素子６０及び駆動部７０を備えている。なお、ノズル２０側よりも圧電素子６０側を上側と称し、その反対側を下側と称するが、ヘッド１０の配置方向はこれに限定されない。

流路形成部材５０は、ノズルプレート５１、連通プレート５２、圧力室プレート５３、収容プレート５４及びケース部材５５を有している。ノズルプレート５１、連通プレート５２、圧力室プレート５３及び収容プレート５４は、この順で積層して接着剤等で接合されて形成されている。これらのプレートが積層される方向（積層方向）は配列方向及び幅方向に対して直交している。各プレート及びケース部材５５は、例えば、平板形状であって、ステンレス鋼等の金属材料、シリコン、セラミックス、あるいは、ポリイミド等の合成樹脂材料などで形成されている。

ノズルプレート５１には複数のノズル２０が設けられている。ノズル２０は、ノズルプレート５１を積層方向に貫通して形成されている。ノズルプレート５１の下面は、ノズル２０が開口するノズル面を構成する。

連通プレート５２は、積層方向及び幅方向における寸法がノズルプレート５１の寸法よりも大きい。連通プレート５２には、排出共通路３０の第２排出部分３２、ディセンダ２１、連通路２２、供給共通路４０の第２供給部分４２が設けられている。幅方向において、１本の第２排出部分３２を挟むように２本のディセンダ２１が設けられ、これらを挟むように２本の連通路２２及び２本の第２供給部分４２が設けられている。

例えば、ディセンダ２１及び連通路２２は、ノズル２０と同数、設けられ、配列方向において互いに間隔を空けながらノズル列２０ａ（図１）に沿って配列されている。これに対し、排出共通路３０及び供給共通路４０は１本、設けられ、互いに平行に配列方向に延びている。排出共通路３０は、一端に排出管１７が接続されており、液体は他端側から一端側へ流れている。このため、他端側を上流側と称し、一端側を下流側と称することがある。

ディセンダ２１は、ノズル２０に連通する流路であって、積層方向にノズル２０と重なるように連通プレート５２を貫通して形成されている。

第２排出部分３２は、中央部分３３、及び、中央部分３３から幅方向に拡がる一対の拡張部分３４を有している。第２排出部分３２は、連通プレート５２を積層方向に貫通し、連通プレート５２の下面に開口しており、この開口部はノズルプレート５１により覆われている。なお、拡張部分３４の詳細については、後述する。

第２供給部分４２は、本部分４３、及び、本部分４３から幅方向に拡がる幅広部分４４を有している。幅広部分４４は、積層方向において下側に設けられており、幅方向の一方側のディセンダ２１側へ延びている。これにより、第２供給部分４２は、配列方向に対して直交する断面がＬ字形状に形成されている。第２供給部分４２は、連通プレート５２を積層方向に貫通し、連通プレート５２の下面に開口しており、この開口部はダンパー膜５６により覆われている。第２供給部分４２による、連通プレート５２の下面の開口部の面積は連通プレート５２の上面の開口部の面積よりも大きい。

ダンパー膜５６は、可撓性を有するフィルム状部材であって、変形することによって供給共通路４０の液体の圧力変動を抑制している。ダンパー膜５６は、スペーサ５７を介してダンパープレート５８により覆われて、ダンパープレート５８により保護されている。

連通路２２は、第２供給部分４２に連通する流路であって、第２供給部分４２の幅広部分４４から上方へ延びて、幅広部分４４と共に連通プレート５２を貫通している。幅広部分４４よりも上側の連通プレート５２では、幅方向において、連通路２２と第２供給部分４２の本部分４３との間は仕切られている。

圧力室プレート５３は、配列方向において連通プレート５２と同じ寸法を有し、幅方向において連通プレート５２よりも小さな寸法を有している。圧力室プレート５３には、排出共通路３０の第１排出部分３１、排出個別路２３、圧力室２４及び供給個別路２５が設けられている。圧力室２４は、液体が供給共通路４０から分配されて排出共通路３０へ合流するための個別流路であって、ノズル２０に連通する。このため、圧力室２４は、供給共通路４０と排出共通路３０との間の個別流路のうち、供給共通路４０と圧力室２４とを接続する供給個別路２５、及び、圧力室２４と排出共通路３０とを接続する排出個別路２３を含まない流路である。

これらは、幅方向において、第１排出部分３１を２つの圧力室２４の間に挟み、これを２つの排出個別路２３の間に挟み、さらにこれを２つの圧力室２４の間に挟み、これを２つの供給個別路２５により挟むように配置されている。例えば、排出個別路２３、圧力室２４及び供給個別路２５は、ノズル２０と同数、設けられ、配列方向において互いに間隔を空けながらノズル列２０ａ（図１）に沿って配列されている。

複数の圧力室２４は、配列方向において互いに間隔を空けながら配列されている。圧力室２４は、圧力室プレート５３の下面から窪むようにして形成されており、圧力室プレート５３において圧力室２４の上側に残る部分が振動板部分５９として用いられる。

なお、上記では、振動板部分５９が圧力室プレート５３の一部として圧力室プレート５３と一体的に設けられていたが、振動板部分５９は圧力室プレート５３とは別に設けられていてもよい。この場合、圧力室２４は圧力室プレート５３を積層方向に貫通して形成され、圧力室プレート５３の上面に振動板部分５９が積層されていてもよい。

圧力室２４は、圧力室プレート５３の下面に開口している。圧力室２４は、この開口部の一部を介してディセンダ２１と連通し、ディセンダ２１と積層方向に重なるように配置されている。これ以外の開口部は連通プレート５２により覆われている。ディセンダ２１は、幅方向における圧力室２４の中央に配置されている。

圧力室２４は、図３に示すように、積層方向に直交する断面において平行四辺形の形状を有している。この平行四辺形は、一対の第１辺２４ａ及び一対の第２辺２４ｂを有している。第１辺２４ａは幅方向に延び、第２辺２４ｂは、下流側（排出管１７側）ほど第１排出部分３１に近くなるように、配列方向に延びる第１排出部分３１に対して傾斜している。この第１排出部分３１に対する第２辺２４ｂの傾斜角度αは、例えば、２５度以上３５度以下である。これによれば、第１排出部分３１へ排出される液体は、圧力室２４において傾斜する一対の第２辺２４ｂに沿って流れる。このため、液体に含まれる泡が圧力室２４から排出され易く、泡による液体の吐出不良を抑制することができる。

供給個別路２５は、１本の供給共通路４０から複数の圧力室２４に分岐するための流路であって、連通路２２を介して供給共通路４０の第２供給部分４２と連通すると共に、圧力室２４と連通している。

供給個別路２５は、圧力室プレート５３の下面から窪んで形成され、圧力室プレート５３の下面に開口している。供給個別路２５は、この開口部の一部を介して連通路２２に連通し、積層方向に連通路２２に重なるように配置されている。これ以外の開口部は連通プレート５２により覆われている。供給個別路２５は、圧力室２４において配列方向の上流側部分に接続されている。

排出個別路２３は、複数の圧力室２４から１本の排出共通路３０へ合流させるための流路であって、圧力室２４及び排出共通路３０の第１排出部分３１を連通するように幅方向に延びている。排出個別路２３は、連通プレート５２の下面から窪んで下面に開口し、この開口部は連通プレート５２により覆われて形成されている。複数の排出個別路２３は、配列方向において互い違いになるように排出共通路３０に接続されている。

排出個別路２３は、圧力室２４において配列方向の下流側部分に接続されており、配列方向において供給個別路２５よりも下流側に配置されている。これによれば、液体は、圧力室２４の上流側部分に接続される供給個別路２５から流入し、圧力室２４の下流側部分に接続される排出個別路２３へ流出する。このため、液体は、積層方向に直交する断面において圧力室２４の中心を通り易くなるため、泡が圧力室２４から排出され易く、泡による液体の吐出不良を抑制することができる。

第１排出部分３１は、圧力室プレート５３の下面から窪むようにして形成され、圧力室プレート５３の下面に開口している。これによれば、第１排出部分３１の上側を覆う部分を別に用意して接合する必要がなく、例えば、ハーフエッチングにより第１排出部分３１を容易に形成することができる。

第１排出部分３１は、第２排出部分３２と積層方向に重なるように第２排出部分３２と連通している。これにより、第１排出部分３１及び第２排出部分３２は、複数の圧力室２４から排出個別路２３を介して液体が排出される排出共通路３０を構成している。そして、第１排出部分３１及び第２排出部分３２は、配列方向に並ぶ排出個別路２３との接続領域Ｓよりも長く配列方向に延びている。また、幅方向における第１排出部分３１の寸法と第２排出部分３２の中央部分３３の寸法とは等しい。なお、「等しい」とは、製造誤差など許容可能な誤差（例えば、プラスマイナス５％）を含む概念である。

圧力室プレート５３において第１排出部分３１の上側に残る部分は、圧力室２４の上側に残る振動板部分５９と、積層方向における寸法が等しい。このため、第１排出部分３１は、積層方向の寸法が圧力室２４の寸法と等しい。これによれば、例えば、圧力室プレート５３を下面側からエッチング等により除去して、圧力室２４と共に、第１排出部分３１を同一の工程で形成することできる。なお、「等しい」とは、製造誤差など許容可能な誤差（例えば、プラスマイナス５％）を含む概念である。

第１排出部分３１における第２排出部分３２側と反対側の上面は、積層方向において、圧力室２４におけるディセンダ２１側と反対側の上面と同じ位置になる。この圧力室２４の上側を覆う振動板部分５９上において、積層方向において圧力室２４と重なる位置に圧電素子６０が配置されるため、第１排出部分３１は積層方向において圧力室２４における圧電素子６０側の面の高さまで至っている。これにより、排出共通路３０は拡張されている。

収容プレート５４は、配列方向及び幅方向において圧力室プレート５３と同じ寸法を有している。収容プレート５４には、収容部２６及び中空部（第１中空部２７）が設けられている。これらは、幅方向において、第１中空部２７を２つの収容部２６の間に挟むように配置されている。

収容部２６は、幅方向において寸法が圧力室２４と等しく、積層方向において圧力室２４と重なるように配置され、配列方向に長く延びている。収容部２６は、積層方向に収容プレート５４の下面から窪んで形成され、この下面の開口部は振動板部分５９により覆われている。収容部２６内には圧電素子６０が配置され、収容プレート５４は圧電素子６０を覆っている。

圧電素子６０は、共通電極、圧電体及び個別電極により構成されている。共通電極は、複数の圧電素子６０に共通の電極であって、振動板部分５９の上面を全体的に覆うように振動板部分５９上に積層されている。共通電極には共通リード線(図示せず)が接続されている。なお、振動板部分５９における上面は絶縁膜（図示せず）により覆われており、共通電極は絶縁膜を介して振動板部分５９の上面上に配置されていてもよい。また、振動板部分５９と共通電極とが一体的に形成されていてもよい。

圧電体は、圧力室２４毎に設けられ、振動板部分５９及び共通電極を介して圧力室２４上に配置されている。個別電極は圧電体上に配置されている。個別電極には個別リード線６１が接続されており、個別リード線６１は幅方向において収容部２６から第１中空部２７へ引き出されている。

個別電極に電圧が印加されると、圧電体が変形し、それに応じて振動板部分５９が変位する。この振動板部分５９が圧力室２４側に変位することにより、圧力室２４の容積が減少し、圧力室２４内の液体に圧力が付与されて、圧力室２４に連通するノズル２０から液体が吐出される。

第１中空部２７は、積層方向において第１排出部分３１及び中央部分３３と重なるように配置され、配列方向に長く延び、積層方向に収容プレート５４を貫通して形成されている。収容プレート５４の下面における第１中空部２７の開口部は振動板部分５９により覆われ、この第１中空部２７内の振動板部分５９上にＣＯＦ７２が配置されている。また、第１中空部２７により収容プレート５４の上面に開口し、この開口部を介してＣＯＦ７２は外部に現れて、制御装置等の外部機器と接続可能である。

ＣＯＦ７２は、フィルム状基板７１に駆動部７０を搭載してチップオンフィルム（Chip on Film）である。駆動部７０は、例えば、圧電素子６０を駆動する半導体チップ等の駆動ＩＣである。フィルム状基板７１は、例えば、ポリイミド等から成り、薄く柔軟性のあるフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）である。

フィルム状基板７１の一端は、圧電素子６０から延びる個別リード線６１及び共通リード線に電気的に接続され、フィルム状基板７１の他端が制御装置（図示せず）に接続されている。これにより、駆動部７０は、制御装置からの制御信号を圧電素子６０の駆動信号に変換して出力し、圧電素子６０の駆動を制御する。なお、駆動部７０は、リジッド基板に搭載されていてもよいし、又は、振動板部分５９上に積層されていてもよい。

ケース部材５５は、例えば、配列方向及び幅方向において連通プレート５２と同じ寸法を有し、積層方向において圧力室プレート５３及び収容プレート５４の合計寸法と同じ又はそれよりも大きな寸法を有している。ケース部材５５には、供給共通路４０の第１供給部分４１及び中空部（第２中空部２８）が設けられている。これらは、幅方向において、第２中空部２８を２つの第１供給部分４１の間に挟むように配置されている。

第２中空部２８は、積層方向においてケース部材５５を貫通し、幅方向における寸法が圧力室プレート５３及び収容プレート５４の寸法と同じ又はそれよりも大きく形成されている。この第２中空部２８に圧力室プレート５３及び収容プレート５４を収容した状態で、ケース部材５５は連通プレート５２に積層されている。このため、収容プレート５４の第１中空部２７と第２中空部２８とは連通し、第１中空部２７及び第２中空部２８を介してＣＯＦ７２は外部機器と接続可能に配置される。

第２供給部分４２は、ケース部材５５の下面から窪むように形成されており、この開口部を介して第１供給部分４１と連通している。幅方向において、第１供給部分４１の寸法は第２供給部分４２の本部分４３の寸法と等しく、幅広部分４４により第２供給部分４２の最大寸法が第１供給部分４１の最大寸法よりも大きい。この第１供給部分４１及び第２供給部分４２は、複数の圧力室２４に供給個別路２５を介して連通して液体を供給する供給共通路４０を構成している。

供給共通路４０は、図３に示すように、上側から視た状態においてＵの字状に形成されており、配列方向に延びる一対の第１部分４０ａ、及び、幅方向に延びる第２部分４０ｂを有している。一対の第１部分４０ａの各一端（上流端）に第２部分４０ｂが接続されている。第２部分４０ｂは、幅方向における中央の位置に供給管１８の一端が接続され、供給管１８の他端はタンク１９に接続されている。タンク１９は排出管１７にさらに接続され、排出管１７にポンプ１７ａが設けられている。

このポンプ１７ａによって、液体は、排出管１７、及び、これに接続される排出共通路３０を流れてタンク１９に流入する。タンク１９の液体は、供給管１８を流れ、これに接続される供給共通路４０の第２部分４０ｂに流入し、さらに、第２部分４０ｂから一対の第１部分４０ａへ分岐して流れる。そして、液体は、第１部分４０ａから複数の連通路２２及び供給個別路２５を介して複数の圧力室２４へ分配されて、圧力室２４に流入する。この圧力室２４の液体のうちの一部の液体がディセンダ２１を介してノズル２０へ流れ、残りの液体が排出個別路２３を介して排出共通路３０へ排出される。

＜拡張部分＞
拡張部分３４は第２排出部分３２において積層方向の下側に設けられており、一対の拡張部分３４が第２排出部分３２の中央部分３３から幅方向の両側へそれぞれ延びている。このため、第２排出部分３２の下側では、一対の拡張部分３４のうちの一方の拡張部分３４、中央部分３３、及び、他方の拡張部分３４が幅方向に並んで配置されている。

一方の拡張部分３４と他方の拡張部分３４とは、中央部分３３に対して幅方向に線対称に配置されている。これにより、第２排出部分３２は、配列方向に対して直交する断面が、上下反対のＴ字形状に形成されている。第２排出部分３２による、連通プレート５２の下面の開口部の面積は連通プレート５２の上面の開口部の面積よりも大きい。

幅方向において、第２排出部分３２における拡張部分３４が形成された領域の寸法（中央部分３３から幅方向の両側に拡がる拡張部分３４の両端間の寸法）は、第１排出部分３１の寸法及び第２排出部分３２の中央部分３３の寸法よりも大きい。例えば、中央部分３３の幅ｗ１は４００μｍ以上５００μｍ以下であって、各拡張部分３４の幅ｗ２は１００μｍであり、一方の拡張部分３４と他方の拡張部分３４との間の最長幅ｗ３は６００μｍ以上７００μｍ以下である。

幅方向における圧力室２４の寸法が５００μであり、この半分の寸法の２５０μからディセンダ２１の半分の寸法、及び、ディセンダ２１と拡張部分３４との間の隔壁分５２ｂの最小寸法を引いた１００μ程度が拡張部分３４に割り当てられている。つまり、拡張部分３４によって第２排出部分３２の最大幅は第１排出部分３１の最大幅よりも広くなっている。これにより、第２排出部分３２は、積層方向において、第１排出部分３１だけでなく、圧力室２４及び排出個別路２３に重なるように、広がっている。

よって、排出共通路３０における配列方向に直交する断面積が拡張されている。このため、排出共通路３０に流れる液体の抵抗が低減し、この流れ方向に並び且つ排出共通路３０に連通する複数の圧力室２４における流速差が小さくなる。これにより、複数の圧力室２４のそれぞれに連通する複数のノズル２０間において、時間の経過に伴うノズル２０内の液体の粘度、並びに、ノズル２０から吐出される液滴の速度及び量についてのそれぞれバラつきが減少するため、液体の吐出特性の向上を図ることができる。

また、拡張部分３４は、幅方向においてディセンダ２１と第１排出部分３１との間に配置されている。これによれば、連通プレート５２においてディセンダ２１と第１排出部分３１との間の部分を拡張部分３４として有効活用することにより、ヘッド１０を大型化することなく拡張部分３４を設けることができる。

さらに、拡張部分３４は、積層方向において圧力室２４と重なるように連通プレート５２に形成されている。これによれば、連通プレート５２において圧力室２４と重なる部分を拡張部分３４として有効活用することにより、ヘッド１０を大型化することなく拡張部分３４を設けることができる。

拡張部分３４は、圧力室プレート５３側と反対側の面から窪むように連通プレート５２に形成されている。例えば、ハーフエッチングにより拡張部分３４を形成すれば、圧力室２４及び排出個別路２３と拡張部分３４とを区切る部分を別途、用いる必要がなく、拡張部分３４を容易に形成することができる。

拡張部分３４は、積層方向の寸法が幅広部分４４の寸法と等しく、連通プレート５２の下面から拡張部分３４の上側面までの寸法と幅広部分４４の上側面までの寸法とが等しい。例えば、連通プレート５２の下側面から窪むように拡張部分３４及び幅広部分４４をハーフエッチングにより加工すると、この加工時間が等しくなるため、拡張部分３４及び幅広部分４４を同一の工程にて容易に形成することができる。なお、「等しい」とは、製造誤差など許容可能な誤差（例えば、プラスマイナス５％）を含む概念である。

ディセンダ２１は、幅方向における圧力室２４の中心に配置されている。これによれば、幅方向においてディセンダ２１と第１排出部分３１との間に配置されている拡張部分３４の寸法を拡げることができる。また、圧力室２４の中心において圧電素子６０による振動板の変位が大きく、液体の圧力が大きいため、液体を効率的に吐出することができる。なお、「中心」とは、製造誤差など許容可能な誤差（例えば、中心に対して幅方向にプラスマイナス５％の誤差）を含む概念である。

例えば、排出共通路３０において、例えば、積層方向における第１排出部分３１の寸法ｈ３は７０μｍであり、第２排出部分３２の寸法ｈ２は４００μｍであり、拡張部分３４の寸法ｈ１は１５０μｍ以上２５０μｍ以下である。このように寸法ｈ１は、連通プレート５２の寸法ｈ２（４００μ）の約半分ぐらいである。この寸法ｈ１が大きすぎると、連通プレート５２の強度が弱くなりすぎる。一方、寸法ｈ１が小さすぎると、排出共通路３０における液体の流れに対する抵抗を十分に低減することは難しい。

また、連通プレート５２において、積層方向における圧力室２４及び排出個別路２３と拡張部分３４との間の壁部分５２ａの寸法が３０μｍ以上であって、好ましくは１５０μｍ以上２５０μｍ以下である。これにより、排出共通路３０における液体の流れの抵抗を十分に低減しつつ、拡張部分３４を設けても連通プレート５２の耐久性を維持することができる。

積層方向において、収容プレート５４における第１中空部２７と収容部２６との間の壁部分５４ａは、第１排出部分３１及び中央部分３３と重ならず、圧力室プレート５３における圧力室２４と第１排出部分３１との間の壁部分５３ａ、及び、壁部分５２ａと重なるように配置されている。このため、収容プレート５４を振動板部分５９に積層させて、壁部分５４ａの下端を振動板部分５９に接着剤等により接合する際に、壁部分５４ａが壁部分５３ａを介して壁部分５２ａにより支持される。よって、振動板部分５９の破損を低減することができる。

＜変形例１＞
実施の形態１の変形例１に係るヘッド１１０では、図４（ａ）に示すように、排出共通路１３０における第２排出部分１３２の拡張部分１３４は、配列方向に直交する断面形状が湾曲した角部１３４ｃを有している。例えば、拡張部分１３４は、幅方向に交差する面１３４ａと積層方向に交差する面１３４ｂとの間の角部１３４ｃが湾曲していてもよい。

例えば、拡張部分１３４は、連通プレート５２において、積層方向に交差（例えば、直交）する面（上面１３４ａ）、幅方向に交差（例えば、直交）する一対の面（側面１３４ｂ）、及び、配列方向に交差（例えば、直交）する一対の面（端面）により周囲が囲まれている。この上面１３４ａと側面１３４ｂとの間の角部１３４ｃは、配列方向における断面において湾曲した弧形状に面取りされた曲面により形成されている。このようなアール状の角部１３４ｃに沿って液体が円滑に流れるため、液体に含まれる泡が拡張部分１３４に滞留することが防止され、泡による液体の吐出不良を抑制することができる。

＜変形例２＞
実施の形態１の変形例２に係るヘッド２１０では、図４（ｂ）に示すように、排出共通路２３０における第２排出部分２３２の拡張部分２３４は、配列方向に直交する断面形状が傾斜した角部２４３ｃを有している。例えば、拡張部分２３４は、幅方向に交差する面２３４ａと積層方向に交差する面２３４ｂとの間の角部２３４ｃが傾斜していてもよい。

例えば、拡張部分２３４は、連通プレート５２において上面２３４ａ、一対の側面２３４ｂ及び一対の端面により周囲が囲まれている。この上面２３４ａと側面２３４ｂとの間の角部２３４ｃは、配列方向における断面において上面２３４ａ及び側面２３４ｂに対して傾斜した斜線に面取りされた傾斜面により形成されている。このような傾斜した角部２３４ｃに沿って液体が円滑に流れるため、液体に含まれる泡が拡張部分２３４に滞留することが防止され、泡による液体の吐出不良を抑制することができる。

＜変形例３＞
実施の形態１の変形例３に係るヘッド３１０において、図５に示すように、排出共通路３３０は、配列方向において複数の排出個別路２３との接続領域Ｓよりも下流側における幅方向の寸法が接続領域Ｓにおける幅方向の寸法よりも大きく形成されている。

具体的には、複数の排出個別路２３が、配列方向において互い違いになるように、幅方向の両側から排出共通路３３０に接続されている。配列方向において最も下流側に接続された排出個別路２３と最も上流側に接続された排出個別路２３との間に、接続領域Ｓが設けられる。接続領域Ｓは、排出共通路３３０において、排出管１７が接続されている下流端側よりもその反対側の上流端側の近くに配置されている。この接続領域Ｓよりも下流側における排出共通路３３０の幅方向の寸法は、接続領域Ｓにおける排出共通路３３０の幅方向の寸法よりも大きくなっている。ここで、排出共通路３３０における幅方向に対向する一対の側面は、互いに平行である。

例えば、幅方向において、接続領域Ｓにおける排出共通路３３０の寸法ｗ４は４００μｍ以上５００μｍ以下であって、接続領域Ｓよりも下流側における排出共通路３３０の寸法ｗ５は８００μｍ以上９００μｍ以下である。これにより、ヘッド３１０の大型化を抑制しつつ、排出共通路３３０における液体の流れの抵抗を十分に低減することができる。

これによれば、排出共通路３３０の幅を広げることにより、排出共通路３３０における液体の流れ抵抗がさらに低減される。よって、排出共通路３３０の上流側と下流側とにおいて、排出共通路３３０に連通する圧力室２４を流れる液体の流速の差が低減され、液体の吐出特性の向上を一層、図ることができる。

なお、第１排出部分３１及び第２排出部分３２の両方の部分における幅方向の寸法が大きくなることにより、接続領域Ｓよりも下流側における排出共通路３３０の幅方向の寸法が大きくなってもよい。又は、第１排出部分３１における幅方向の寸法が一定であって、第２排出部分３２における幅方向の寸法が大きくなることにより、接続領域Ｓよりも下流側における排出共通路３３０の幅方向の寸法が大きくなってもよい。又は、第２排出部分３２における幅方向の寸法が一定であって、第１排出部分３１における幅方向の寸法が大きくなることにより、接続領域Ｓよりも下流側における排出共通路３３０の幅方向の寸法が大きくなってもよい。

また、変形例３において、変形例１と同様に、第２排出部分３２の角部が湾曲していてもよい。変形例３において、変形例２と同様に、第２排出部分３２の角部が傾斜していてもよい。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係るヘッド４１０では、図６に示すように、排出共通路４３０は、幅方向の寸法が下流側ほど小さくなっている。これ以外は、実施の形態１に係るヘッド１０と同様であるため、その構成、作用及び効果の説明を省略する。

すなわち、排出共通路４３０では、第１排出部分４３１が幅方向に対向する一対の面（第１対向面４３１ａ）を有し、第２排出部分４３２の中央部分４３３が幅方向に対向する一対の面（第２対向面４３３ａ）を有している。この一対の第１対向面４３１ａ及び一対の第２対向面４３３ａのそれぞれは、幅方向における間隔が排出管１７側の下流側ほど小さくなるように、配列方向に対して線対称に傾斜している。第１対向面４３１ａ及び第２対向面４３３ａは、配列方向に直線状に延びており、一定の角度βで徐々に傾いている。例えば、幅方向において排出個別路２３の寸法分、排出共通路４３０の寸法が拡がることができるため、配列方向における寸法が３０ｍｍの排出共通路４３０では、第１対向面４３１ａ及び第２対向面４３３ａの角度βは８９度以下である。

これによれば、排出共通路４３０における配列方向に直交する断面積が下流側ほど小さくなるため、排出共通路４３０は液体が流れる抵抗が下流側ほど大きくなる。よって、排出共通路４３０の上流側と下流側とにおいて、排出共通路４３０に接続する排出個別路２３を流れる液体の流速の差を低減し、液体の吐出特性の向上を図ることができる。

また、第１排出部分４３１における幅方向の寸法が配列方向の下流側ほど小さくなるに伴い、配列方向に並ぶ複数の排出個別路２３について、下流側にある排出個別路２３ほどその幅方向の寸法が小さくなる。これにより、圧力室２４から排出個別路２３を介して排出共通路４３０へ流れる液体の抵抗が、下流側ほど大きくなる。よって、配列方向に並ぶ複数の圧力室２４を流れる液体の抵抗差を小さくし、液体の吐出ばらつきを少なくすることができる。

ここでは、排出共通路４３０において、第２排出部分４３２の拡張部分２３４における幅方向の寸法は、配列方向に変化せずに一定である。これにより、拡張部分２３４が幅方向に対向する一対の面（第３対向面３４ａ）は、互いに平行に延びている。

＜変形例４＞
実施の形態２の変形例４に係るヘッド５１０において、図７に示すように、排出共通路５３０の第１排出部分５３１において排出個別路２３との接続箇所に切欠き５３５が設けられている。切欠き５３５は、排出個別路２３が第１排出部分５３１に向かって配列方向に広がるように、第１排出部分５３１の第１対向面５３１ａから排出個別路２３に向かって窪んで形成されている。

配列方向における下流側ほど、排出個別路２３により接続される圧力室２４と第１排出部分５３１との間隔が大きくなっている。このため、幅方向における切欠き５３５の寸法が下流側ほど大きくなることにより、配列方向に並ぶ複数の排出個別路２３において幅方向の寸法Ｌが互いに等しくなっている。これにより、配列方向に並ぶ複数の排出個別路２３を流れる液体の抵抗が均一化される。

＜変形例５＞
実施の形態２の変形例５に係るヘッド６１０において、図８に示すように、排出共通路６３０は、拡張部分６３４の幅方向の寸法が下流側ほど小さくなっている。この排出共通路６３０では、第１排出部分４３１及び第２排出部分６３２の中央部分４３３も、幅方向の寸法が下流側ほど小さくなっている。

拡張部分６３４の一対の第３対向面６３４ａは、幅方向における間隔が下流側ほど小さくなるように、配列方向に対して線対称に傾斜している。このため、第３対向面６３４ａは、配列方向に直線状に延びており、一定の角度で徐々に傾いている。これによれば、第１排出部分４３１及び第２排出部分６３２の中央部分４３３に加えて、拡張部分６３４によって、排出共通路６３０における配列方向に直交する断面積が下流側ほど一層、小さくなるため、液体の吐出特性の向上をさらに図ることができる。

＜変形例６＞
実施の形態２の変形例６に係るヘッド７１０において、図９に示すように、排出共通路７３０では、第１排出部分３１及び第２排出部分７３２の中央部分３３は、幅方向の寸法が配列方向において変化せず、一定であり、拡張部分７３４の幅方向の寸法が図８の拡張部分６３４と同様に下流側ほど小さくなっている。これによれば、拡張部分７３４によって、排出共通路７３０における配列方向に直交する断面積が下流側ほど小さくなるため、液体の吐出特性の向上を図ることができる。

また、幅方向において隣接する圧力室２４の間隔よりも隣接するディセンダ２１の間隔が広い場合、隣接するディセンダ２１の間にある拡張部分７３４の寸法を容易に調整することができる。

＜変形例７＞
実施の形態２の変形例７に係るヘッド８１０において、図１０に示すように、排出共通路８３０における第２排出部分８３２の拡張部分８３４は、圧力室プレート５３における圧力室２４と第１排出部分３１との間の部分（壁部分５３ａ）に対し、積層方向において重なるように連通プレート５２に形成されている。

具体的には、複数の排出個別路２３は配列方向に間隔を空けながら配列されている。このため、拡張部分８３４は、積層方向において、排出個別路２３と重なる領域、及び、排出個別路２３の間隔と重なる領域がある。この拡張部分８３４において、排出個別路２３と重なる領域の幅方向の寸法は、排出個別路２３の間隔と重なる領域の幅方向の寸法よりも小さく、例えば、１５０μｍ以下である。これにより、幅方向において、排出個別路２３の寸法が２００μｍである場合、排出個別路２３のうち拡張部分８３４と重ならない領域を５０μｍ以上残すことができるため、ヘッド８１０の剛性低下を低減することができる。

また、拡張部分８３４において、排出個別路２３の間隔と重なる領域では、積層方向において圧力室２４に重ならないように、幅方向において圧力室２４よりも排出共通路８３０側に設けられる。幅方向において、拡張部分８３４の寸法が、幅方向に並ぶ２つの圧力室２４の間の最大寸法よりも小さい。よって、拡張部分８３４は、排出個別路２３及び圧力室２４に重なる領域が少なく、圧力室プレート５３の壁部と重なっている。このため、拡張部分８３４によるヘッド８１０の剛性低下を低減することができる。

ここでは、第１排出部分３１及び第２排出部分８３２の中央部分３３は、幅方向の寸法が配列方向において変化せず一定であるが、下流側ほど小さくなっていてもよい。

なお、実施の形態２及びその変形例のヘッド４１０、５１０、６１０、７１０、８１０において、第２排出部分４３２、６３２、７３２、８３２の角部は、変形例１と同様に湾曲したり、変形例２と同様に傾斜したりしていてもよい。さらに、実施の形態２及びその変形例４１０、５１０、６１０、７１０、８１０において、変形例３と同様に、排出共通路４３０、５３０、６３０、７３０、８３０の幅方向の寸法は接続領域Ｓよりもその下流側において大きくてもよい。

さらに、変形例５及び変形例７のヘッド６１０、８１０において、変形例４と同様に、排出共通路６３０、８３０に切欠き５３５が設けられていてもよい。

なお、上記全実施の形態は、互いに相手を排除しない限り、互いに組み合わせてもよい。また、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明は実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなくその構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明のヘッドは、液体の吐出特性の向上を図ることができるヘッド等として有用である。

１０ ：ヘッド
２０ ：ノズル
２１ ：ディセンダ
２３ ：排出個別路
２４ ：圧力室
２５ ：供給個別路
３０ ：排出共通路
３１ ：第１排出部分
３２ ：第２排出部分
３４ ：拡張部分
４０ ：供給共通路
４１ ：第１供給部分
４２ ：第２供給部分
４４ ：幅広部分
５０ ：流路形成部材
５２ ：連通プレート
５３ ：圧力室プレート
５５ ：ケース部材
６０ ：圧電素子
１１０ ：ヘッド
１３０ ：排出共通路
１３２ ：第２排出部分
１３４ ：拡張部分
２１０ ：ヘッド
２３０ ：排出共通路
２３２ ：第２排出部分
２３４ ：拡張部分
３１０ ：ヘッド
３３０ ：排出共通路
４１０ ：ヘッド
４３０ ：排出共通路
４３１ ：第１排出部分
４３２ ：第２排出部分
５１０ ：ヘッド
５３０ ：排出共通路
６１０ ：ヘッド
６３０ ：排出共通路
６３１ ：第１排出部分
６３２ ：第２排出部分
６３４ ：拡張部分
７１０ ：ヘッド
７３０ ：排出共通路
７３２ ：第２排出部分
７３４ ：拡張部分
８１０ ：ヘッド
８３０ ：排出共通路
８３２ ：第２排出部分
８３４ ：拡張部分

Claims (15)

1. ノズルと連通するディセンダが形成された連通プレートと、
   前記連通プレートに積層され、且つ、前記ディセンダと連通する圧力室が形成された圧力室プレートと、
   前記連通プレートと前記圧力室プレートとの積層方向において前記圧力室と重なる位置に配置された圧電素子と、
   複数の前記圧力室が並ぶ配列方向に延び、且つ、複数の前記圧力室に連通する排出共通路と、を備え、
   前記排出共通路は、
   前記圧力室プレートに形成された第１排出部分と、
   前記第１排出部分と連通し、且つ、前記連通プレートに形成された第２排出部分と、を有し、
   前記第２排出部分は、前記積層方向及び前記配列方向に直交する幅方向へ前記第１排出部分よりも拡がる拡張部分を含んでいる、ヘッド。
2. 前記拡張部分は、前記幅方向において前記ディセンダと前記第１排出部分との間に配置されている、請求項１に記載のヘッド。
3. 前記拡張部分は、前記積層方向において前記圧力室と重なるように前記連通プレートに形成されている、請求項１又は２に記載のヘッド。
4. 前記拡張部分は、前記圧力室プレートにおける前記圧力室と前記第１排出部分との間の部分に対し、前記積層方向において重なるように前記連通プレートに形成されている、請求項１又は２に記載のヘッド。
5. 前記拡張部分は、前記圧力室プレート側と反対側の面から窪むように前記連通プレートに形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のヘッド。
6. 前記幅方向において前記排出共通路と前記圧力室を挟むように配置され、且つ、複数の前記圧力室に連通する供給共通路と、
   前記連通プレートに積層されたケース部材をさらに備え、
   前記供給共通路は、
   前記ケース部材に形成された第１供給部分と、
   前記第１供給部分に連通し、且つ、前記連通プレートに形成された第２供給部分と、を有し、
   前記第２供給部分は、前記積層方向における前記第１供給部分と反対側において、前記第１供給部分から前記幅方向へ拡がる幅広部分を含み、
   前記積層方向において前記拡張部分の寸法が前記幅広部分の寸法と等しい、請求項５に記載のヘッド。
7. 前記ディセンダは、前記幅方向における前記圧力室の中心に配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のヘッド。
8. 前記拡張部分は、前記配列方向に直交する断面形状が湾曲した角部を有している、請求項１〜７のいずれか一項に記載のヘッド。
9. 前記拡張部分は、前記配列方向に直交する断面形状が傾斜した角部を有している、請求項１〜７のいずれか一項に記載のヘッド。
10. 前記排出共通路は、前記幅方向の寸法が下流側ほど小さくなっている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のヘッド。
11. 前記排出共通路は、前記拡張部分の前記幅方向の寸法が下流側ほど小さくなっている、請求項１０に記載のヘッド。
12. 前記排出共通路と前記圧力室とに接続されている排出個別路をさらに備え、
    前記排出共通路は、前記配列方向において前記排出個別路との接続領域よりも下流側における前記幅方向の寸法が前記接続領域における前記幅方向の寸法よりも大きく形成されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のヘッド。
13. 前記排出共通路と前記圧力室とに接続されている排出個別路をさらに備え、
    前記排出個別路は、前記圧力室における前記排出共通路の下流側に接続されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のヘッド。
14. 複数の前記圧力室に連通する供給共通路と、
    前記供給共通路と前記圧力室とに接続されている供給個別路をさらに備え、
    前記供給個別路は、前記圧力室における前記排出個別路よりも上流側に接続されている、請求項１３に記載のヘッド。
15. 前記圧力室は、前記積層方向に直交する断面形状が平行四辺形であり、
    前記平行四辺形における一対の辺は、前記排出共通路との間の寸法が前記排出共通路の下流側ほど小さくなるように前記排出共通路に対して傾斜している、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のヘッド。

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