JP2020121508A - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】気泡が圧力室内に滞留する問題を抑制する。【解決手段】ヘッド１は、２つの圧力室群２０Ａ，２０Ｂと、２つの圧力室群２０Ａ，２０Ｂの圧力室２０間に設けられた帰還流路３３とを備えている。圧力室２０毎に、当該圧力室２０と帰還流路３３を連結する帰還連結流路２６が設けられている。帰還連結流路２６の上面の高さは、対応する圧力室２０（複数の圧力室２０のうち当該帰還連結流路２６が連結する圧力室２０）の上面の高さ以上である。【選択図】図３

Description

本発明は、２つの圧力室群と、２つの圧力室群の圧力室間に設けられた帰還流路とを備えた液体吐出ヘッドに関する。

２つの圧力室群と、２つの圧力室群の圧力室間に設けられた循環流路を構成する流路（帰還流路）とを備えた液体吐出ヘッドが知られている（特許文献１の図１０及び図１１参照）。特許文献１（図１１）では、圧力室毎に、当該圧力室と上記流路（帰還流路）を連結する流路（帰還連結流路）が設けられている。

特開２０１８−１５８５３６号公報

特許文献１（図１１）において、流路（帰還連結流路）の上面の高さは圧力室の上面の高さよりも低い。この場合、圧力室から帰還連結流路を介して帰還流路へと液体が流れる際に、液体中の気泡が、圧力室の上面と帰還連結流路の上面との間の段差に引っ掛かり、圧力室内に滞留し得る。

本発明の目的は、気泡が圧力室内に滞留する問題を抑制できる液体吐出ヘッドを提供することにある。

本発明に係る液体吐出ヘッドは、鉛直方向と直交する第１方向に配列された複数の圧力室から構成される第１圧力室群と、前記第１方向に配列された複数の圧力室から構成され、前記鉛直方向と直交しかつ前記第１方向と交差する第２方向に前記第１圧力室群と並ぶ第２圧力室群と、前記第２方向において前記第１圧力室群に属する前記複数の圧力室と前記第２圧力室群に属する前記複数の圧力室との間において、前記第１方向に延びる帰還流路と、前記帰還流路と前記複数の圧力室のそれぞれとを連結する複数の帰還連結流路と、を備え、前記複数の帰還連結流路の上面の高さは、それぞれ、前記複数の圧力室のうち当該帰還連結流路が連結する圧力室の上面の高さ以上であ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。 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。 本発明の第２実施形態に係るヘッド２０１の平面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿ったヘッド２０１の断面図である。

＜第１実施形態＞
先ず、図１を参照し、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の全体構成について説明する。

プリンタ１００は、４つのヘッド１を含むヘッドユニット１ｘ、プラテン３、搬送機構４及び制御部５を備えている。

プラテン３の上面に、用紙９が載置される。

搬送機構４は、搬送方向にプラテン３を挟んで配置された２つのローラ対４ａ，４ｂを有する。制御部５の制御により搬送モータ４ｍ（図４参照）が駆動されると、ローラ対４ａ，４ｂが用紙９を挟持した状態で回転し、用紙９が搬送方向に搬送される。

ヘッドユニット１ｘは、紙幅方向（搬送方向及び鉛直方向の双方に対して直交する方向）に長尺であり、位置が固定された状態でノズル２１（図２及び図３参照）から用紙９に対してインクを吐出するライン式である。４つのヘッド１は、紙幅方向に千鳥状に配置されている。

制御部５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を有する。ＡＳＩＣは、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、記録処理等を実行する。記録処理において、制御部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（共に図４参照）を制御し、用紙９上に画像を記録する。

次いで、図２及び図３を参照し、ヘッド１の構成について説明する。

ヘッド１は、図３に示すように、流路基板１１と、流路基板１１の上面に固定されたアクチュエータ基板１２と、アクチュエータ基板１２に設けられた複数のアクチュエータ１２ｘを覆う保護基板１３とを有する。

流路基板１１には、第１供給流路３１、第２供給流路３２、帰還流路３３、複数の圧力室２０、複数の供給連結流路２５、複数の帰還連結流路２６及び複数のノズル２１が形成されている。

複数の圧力室２０は、図２に示すように、紙幅方向（第１方向）に千鳥状に配列され、第１圧力室群２０Ａ及び第２圧力室群２０Ｂを構成している。第１圧力室群２０Ａ及び第２圧力室群２０Ｂは、搬送方向と平行な第２方向に並び、それぞれ第１方向に１列に等間隔で配列された複数の圧力室２０で構成されている。

第１供給流路３１、第２供給流路３２及び帰還流路３３は、それぞれ、第１方向に延びている。第２方向において第１供給流路３１と第２供給流路３２との間に、帰還流路３３が配置されている。第２方向において第１供給流路３１と帰還流路３３との間に、第１圧力室群２０Ａに属する複数の圧力室２０が配置されている。第２方向において帰還流路３３と第２供給流路３２との間に、第２圧力室群２０Ｂに属する複数の圧力室２０が配置されている。第２方向において第１圧力室群２０Ａに属する複数の圧力室２０と第２圧力室群２０Ｂに属する複数の圧力室２０との間に、帰還流路３３が配置されている。

帰還流路３３の幅Ｗ３３は、第１供給流路３１の幅Ｗ３１及び第２供給流路３２の幅Ｗ３２のいずれよりも大きい。第１供給流路３１の幅Ｗ３１及び第２供給流路３２の幅Ｗ３２は、互いに同じである。当該構成は、帰還流路３３に連通する圧力室２０の数が各供給流路３１，３２に連通する圧力室２０の２倍であり、帰還流路３３を流れるインクの量が各供給流路３１，３２を流れるインクの量の２倍になることを考慮したものである。

第１供給流路３１及び第２供給流路３２は、それぞれ、供給口３１ｘ，３２ｘを介してサブタンク７の貯留室７ａに連通している。帰還流路３３は、帰還口３３ｘを介して貯留室７ａに連通している。供給口３１ｘ，３２ｘは、それぞれ、第１供給流路３１及び第２供給流路３２における第１方向の一方（図２の下方）の端部に形成されている。帰還口３３ｘは、帰還流路３３における第１方向の他方（図２の上方）の端部に形成されている。

貯留室７ａは、インクを貯留するメインタンク（図示略）と連通し、メインタンクから供給されたインクを貯留している。

圧力室２０は、鉛直方向と直交する平面において、第２方向に長尺な略矩形状である。当該平面において圧力室２０の略中央に、ノズル２１が配置されている。また、圧力室２０の第２方向の一端及び他端に、それぞれ、供給連結流路２５及び帰還連結流路２６が連結している。

供給連結流路２５は、第１供給流路３１又は第２供給流路３２と圧力室２０とを連結している。帰還連結流路２６は、帰還流路３３と圧力室２０とを連結している。第１圧力室群２０Ａに属する圧力室２０は、供給連結流路２５を介して第１供給流路３１に連通している。第２圧力室群２０Ｂに属する圧力室２０は、供給連結流路２５を介して第２供給流路３２に連通している。第１圧力室群２０Ａに属する圧力室２０及び第２圧力室群２０Ｂに属する圧力室２０は、帰還連結流路２６を介して帰還流路３３に連通している。

ここで、供給連結流路２５は、第２方向に延びているのに対し、帰還連結流路２６は、斜め方向（鉛直方向と直交しかつ第１方向及び第２方向の双方に対して交差する方向）に延びている。また、供給連結流路２５の幅Ｗ２５及び帰還連結流路２６の幅Ｗ２６は、圧力室２０の幅Ｗ２０よりも小さい。供給連結流路２５の幅Ｗ２５及び帰還連結流路２６の幅Ｗ２６は、互いに同じである。

流路基板１１は、図３に示すように、３枚のプレート１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、２枚のノズルプレート１１ｄ１，１１ｄ２とを有する。

３枚のプレート１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、鉛直方向に積層されている。ノズルプレート１１ｄ１，１１ｄ２は、３枚のプレート１１ａ，１１ｂ，１１ｃのうち最下層のプレート１１ｃの下面に接着されている。ノズルプレート１１ｄ１，１１ｄ２は、互いに分離し、それぞれ第１方向に延びる略矩形状のプレートで構成されている。

ノズル２１は、ノズルプレート１１ｄ１，１１ｄ２に形成された貫通孔で構成され、流路基板１１の下面に開口している。ノズルプレート１１ｄ１には、第１圧力室群２０Ａに属する複数の圧力室２０のそれぞれに連通する複数のノズル２１が形成されている。ノズルプレート１１ｄ２には、第２圧力室群２０Ｂに属する複数の圧力室２０のそれぞれに連通する複数のノズル２１が形成されている。

アクチュエータ基板１２は、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は、流路基板１１の上面の略全体に配置されており、流路基板１１に形成された全ての圧力室２０、供給連結流路２５、帰還連結流路２６及び供給流路３１，３２を覆っている。共通電極１２ｂ及び圧電体１２ｃは、圧力室群２０Ａ，２０Ｂ毎に設けられており、各圧力室群２０Ａ，２０Ｂに属する複数の圧力室２０に跨って設けられている。個別電極１２ｄは、圧力室２０毎に設けられており、各圧力室２０と鉛直方向に重なっている。

共通電極１２ｂ及び複数の個別電極１２ｄは、ドライバＩＣ１ｄ（図４参照）と電気的に接続されている。ドライバＩＣ１ｄは、共通電極１２ｂの電位をグランド電位に維持する一方、個別電極１２ｄの電位を変化させる。具体的には、ドライバＩＣ１ｄは、制御部５からの制御信号に基づいて駆動信号を生成し、当該駆動信号を個別電極１２ｄに付与する。これにより、個別電極１２ｄの電位が所定の駆動電位とグランド電位との間で変化する。このとき、振動板１２ａ及び圧電体１２ｃにおいて個別電極１２ｄと圧力室２０とで挟まれた部分（アクチュエータ１２ｘ）が、圧力室２０に向かって凸となるように変形することにより、圧力室２０の容積が変化し、圧力室２０内のインクに圧力が付与され、ノズル２１からインクが吐出される。アクチュエータ基板１２は、複数の圧力室２０のそれぞれと鉛直方向に重なる位置に、複数のアクチュエータ１２ｘを有する。

保護基板１３は、振動板１２ａの上面に接着され、鉛直方向において流路基板１１との間にアクチュエータ基板１２を挟む位置に配置されている。保護基板１３は、流路基板１１を構成するプレート１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ１，１１ｄ２のいずれよりも剛性が高い材料（シリコン等）で構成されている。

保護基板１３の下面には、２つの凹部１３ｘが形成されている。２つの凹部１３ｘは、それぞれ第１方向に延び、一方は第１圧力室群２０Ａに属する複数の圧力室２０と鉛直方向に重なり、他方は第２圧力室群２０Ｂに属する複数の圧力室２０と鉛直方向に重なっている。各凹部１３ｘ内に、各圧力室群２０Ａ，２０Ｂに対応する複数のアクチュエータ１２ｘが収容されている。

保護基板１３の下面には、第２方向において２つの凹部１３ｘの間に、凸部１３ｙが形成されている。凸部１３ｙは、第１方向に延び、帰還流路３３、及び、第１圧力室群２０Ａ及び第２圧力室群２０Ｂの両方に対応する複数の帰還連結流路２６と鉛直方向に重なっている。

凸部１３ｙ及び振動板１２ａにおいて、帰還流路３３と鉛直方向に重なる部分は、エッチング加工等で削られている。振動板１２ａの当該部分には貫通孔が形成され、凸部１３ｙの当該部分には窪み１３ｙａが形成されている。

例えば、ヘッド１の製造工程において、プレート１１ａとしてシリコン単結晶基板を用い、シリコン単結晶基板の表面を酸化することにより、二酸化シリコンの膜からなる振動板１２ａを形成する。その後、シリコン単結晶基板及び振動板１２ａにおいて窪み１３ｙａに対応する部分に貫通孔を形成する。そして、シリコン単結晶基板の表面にある振動板１２ａ上に共通電極１２ｂを形成し、共通電極１２ｂ上に圧電体１２ｃを形成し、圧電体１２ｃ上に個別電極１２ｄを形成する。さらに電極１２ｂ，１２ｄの保護膜や配線を形成した後、予めエッチング加工等で窪み１３ｙａが形成された保護基板１３を、シリコン単結晶基板の表面にある振動板１２ａ上に接着する。なお、窪み１３ｙａを形成する際には、保護基板１３の剛性の低下を抑制するため、窪み１３ｙａの深さ（鉛直方向の長さ）が圧力室２０の深さよりも深くならないように、凸部１３ｙを削ることが好ましい。その後、シリコン単結晶基板における振動板１２ａが形成された表面を保護基板１３に支持させた状態で、シリコン単結晶基板が所定の厚みになるまでシリコン単結晶基板の裏面を研磨し、その後エッチング加工等で圧力室２０等を構成する貫通孔を形成する。これによりプレート１１ａが完成し、さらにプレート１１ａの下面にエッチング加工等が施されたプレート１１ｂ〜１１ｃ，１１ｄ１，１１ｄ２を接着することで、ヘッド１が完成する。

帰還流路３３は、プレート１１ａ，１１ｂ，１１ｃに形成された貫通孔と、振動板１２ａに形成された上記貫通孔と、凸部１３ｙに形成された窪み１３ｙａとで構成されている。帰還流路３３の上面は、凸部１３ｙにおける窪み１３ｙの底面で画定されている。帰還流路３３の下面は、帰還ダンパ膜３３ｄで画定されている。

第１供給流路３１及び第２供給流路３２は、プレート１１ａ，１１ｂ，１１ｃに形成された貫通孔で構成されている。第１供給流路３１及び第２供給流路３２の上面は、振動板１２ａで画定されている。第１供給流路３１及び第２供給流路３２の下面は、それぞれ、第１供給ダンパ膜３１ｄ及び第２供給ダンパ膜３２ｄで画定されている。

帰還ダンパ膜３３ｄは、第２方向において、ノズルプレート１１ｄ１とノズルプレート１１ｄ２との間に位置する。第１供給ダンパ膜３１ｄ及び第２供給ダンパ膜３２ｄは、第２方向において、ノズルプレート１１ｄ１，１１ｄ２及び帰還ダンパ膜３３ｄを挟んでいる。

ヘッド１の製造工程においては、高い位置精度が要求されるノズルプレート１１ｄ１，１１ｄ２を先にプレート１１ｃの下面に接着し、その後、ダンパ膜３１ｄ，３２ｄ，３３ｄをプレート１１ｃの下面に接着する。

ダンパ膜３１ｄ，３２ｄ，３３ｄは、それぞれ、流路３１，３２，３３の下面全体を覆っている。ここで、帰還流路３３の幅Ｗ３３が第１供給流路３１の幅Ｗ３１及び第２供給流路３２の幅Ｗ３２のいずれよりも大きいことから、帰還ダンパ膜３３ｄのサイズ（幅）は第１供給ダンパ膜３１ｄ及び第２供給ダンパ膜３２ｄのいずれのサイズ（幅）よりも大きくなっている。また、ダンパ膜３１ｄ，３２ｄ，３３ｄは互いに同じ材料（ポリイミド等）からなるが、帰還ダンパ膜３３ｄの厚みは第１供給ダンパ膜３１ｄ及び第２供給ダンパ膜３２ｄのいずれの厚みよりも小さい。そのため、帰還ダンパ膜３３ｄのヤング率は第１供給ダンパ膜３１ｄ及び第２供給ダンパ膜３２ｄのいずれのヤング率よりも低くなっている。

圧力室２０は、プレート１１ａ，１１ｂ，１１ｃに形成された貫通孔で構成されている。圧力室２０の上面は、振動板１２ａで画定されている。第１圧力室群２０Ａに属する複数の圧力室２０の下面は、ノズルプレート１１ｄ１で画定されている。第２圧力室群２０Ｂに属する複数の圧力室２０の下面は、ノズルプレート１１ｄ２で画定されている。

供給連結流路２５は、プレート１１ａに形成された貫通孔で構成されている。供給連結流路２５の上面は、振動板１２ａで画定されている。供給連結流路２５の下面は、プレート１１ｂで画定されている。

帰還連結流路２６は、プレート１１ａに形成された貫通孔で構成されている。帰還連結流路２６の上面は、振動板１２ａで画定されている。帰還連結流路２６の下面は、プレート１１ｂで画定されている。

各供給流路３１，３２から供給連結流路２５、圧力室２０及び帰還連結流路２６までは上面の高さが一定であるが、帰還流路３３の上面の高さは圧力室２０等の上面の高さよりも高くなっている。

供給流路３１，３２及び圧力室２０は、深さ（鉛直方向の長さ）が互いに同じであり、上面の高さ及び下面の高さがそれぞれ互いに同じである。供給連結流路２５及び帰還連結流路２６は、深さ（鉛直方向の長さ）が互いに同じであり、供給流路３１，３２及び圧力室２０よりも深さが小さく、供給流路３１，３２及び圧力室２０よりも下面が高い位置にある。帰還流路３３は、供給流路３１，３２及び圧力室２０よりも深さが大きく、供給流路３１，３２及び圧力室２０と下面の高さは同じであるが、供給流路３１，３２及び圧力室２０よりも上面の高さが高い。

ノズル２１は、圧力室２０の直下に位置し、圧力室２０の下面における第２方向の一端（帰還連結流路２６が連結した一端）から離隔した部分（本実施形態では、圧力室２０の下面における第２方向の中央）に設けられている。

以上のような流路構成において、サブタンク７と流路基板１１との間でインクを循環させる際、インクは以下のように流路基板１１内を流れる。図２及び図３中の太矢印は、循環時におけるインクの流れを示す。

貯留室７ａ内のインクは、制御部５の制御により循環ポンプ７ｐが駆動されることで、供給口３１ｘ，３２ｘから第１供給流路３１及び第２供給流路３２のそれぞれに供給される。各供給流路３１，３２に供給されたインクは、各供給流路３１，３２内を第１方向の一方（図２の下方）から他方（図２の上方）に向かって移動しつつ、供給連結流路２５を通って、圧力室２０に流入する。圧力室２０に流入したインクは、図３に示すように、一部がノズル２１から吐出され、残りは帰還連結流路２６を通って帰還流路３３に流入する。帰還流路３３に流入したインクは、帰還流路３３内を第１方向の一方（図２の下方）から他方（図２の上方）に向かって移動し、帰還口３３ｘを介して貯留室７ａに戻される。

このようにサブタンク７と流路基板１１との間でインクを循環させることで、流路基板１１に形成された流路における気泡の除去やインクの増粘防止が実現される。また、インクが沈降成分（沈降が生じ得る成分。顔料等）を含む場合、当該成分が攪拌されて沈降が防止される。

以上に述べたように、本実施形態によれば、帰還連結流路２６の上面の高さは、対応する圧力室２０（複数の圧力室２０のうち当該帰還連結流路２６が連結する圧力室２０）の上面の高さ以上（本実施形態では、同じ高さ）である（図３参照）。これにより、インク中の気泡は、圧力室２０の上面と帰還連結流路２６の上面との間の段差に引っ掛かることなく、圧力室２０から帰還連結流路２６へとスムーズに流れる。したがって、気泡が圧力室２０内に滞留するという問題を抑制できる。

帰還流路３３の上面の高さは、複数の圧力室２０のいずれの上面の高さよりも高い（図３参照）。この場合、帰還流路３３の容積を確保でき、帰還流路３３に気泡を保持し易い。

保護基板１３は、流路基板１１よりも剛性が高く、帰還流路３３と鉛直方向に重なる部分に凸部１３ｙを有する（図３参照）。この場合、保護基板１３の凸部１３ｙを削ること等により、帰還流路３３の上面の高さが複数の圧力室２０のいずれの上面の高さよりも高いという要件を容易に実現できる。

凸部１３ｙは、帰還流路３３だけでなく帰還連結流路２６とも鉛直方向に重なる（図３参照）。この場合において、帰還連結流路２６の上面の高さを対応する圧力室２０の上面の高さよりも高くするために、凸部１３ｙにおける帰還連結流路２６と鉛直方向に重なる部分を削ると、保護基板１３の剛性が低下してしまう。ひいては、保護基板１３を流路基板１１に接着する工程等で、保護基板１３に力が加わった際に、保護基板１３が破損し得る。これに対し、本実施形態では、帰還連結流路２６の上面の高さが対応する圧力室２０の上面の高さと同じであるため、凸部１３ｙにおける帰還連結流路２６と鉛直方向に重なる部分を過度に削る必要がなく、保護基板１３の剛性低下を抑制できる。

帰還連結流路２６は、斜め方向（鉛直方向と直交しかつ第１方向及び第２方向の双方に対して交差する方向）に延びている（図２参照）。この場合、帰還連結流路２６が第２方向に延びる場合に比べ、帰還連結流路２６を長くし、帰還連結流路２６の抵抗を高めることができる。これにより、帰還連結流路２６内のインクの流速が高まり、インク中の気泡がスムーズに流れる。

帰還連結流路２６の幅Ｗ２６は、対応する圧力室２０の幅Ｗ２０よりも小さい（図２参照）。この場合、帰還連結流路２６の抵抗を高めることができ、帰還連結流路２６内のインクの流速が高まり、インク中の気泡がスムーズに流れる。

ヘッド１は、帰還流路３３を画定する帰還ダンパ膜３３ｄを備えている（図３参照）。この場合、ノズル２１からのインクの吐出時に、帰還流路３３から圧力室２０へインク供給が可能となり、吐出が安定する。

帰還ダンパ膜３３ｄのサイズは、第１供給ダンパ膜３１ｄ及び前記第２供給ダンパ膜３２ｄのいずれのサイズよりも大きい（図３参照）。この場合、１つの帰還流路３３に対し、２つの供給流路３１，３２の各々よりも、サイズの大きなダンパ膜を設けることで、流路３１〜３３全体としての減衰性能のバランスを整えることができ、吐出が安定する。特に本実施形態では、帰還ダンパ膜３３ｄのサイズ（幅）が第１供給ダンパ膜３１ｄ及び第２供給ダンパ膜３２ｄのいずれのサイズ（幅）よりも大きく、幅の大きさはダンパ膜の減衰性能に大きく寄与することから、減衰性能のバランスを効果的に整えることができる。

帰還ダンパ膜３３ｄのヤング率は、第１供給ダンパ膜３１ｄ及び前記第２供給ダンパ膜３２ｄのいずれのヤング率よりも低い。この場合、１つの帰還流路３３に対して設けられた帰還ダンパ膜３３ｄを、ヤング率が低く、撓み易くすることで、流路３１〜３３全体としての減衰性能のバランスをより確実に整えることができる。

帰還ダンパ膜３３ｄの厚みは、第１供給ダンパ膜３１ｄ及び前記第２供給ダンパ膜３２ｄのいずれの厚みよりも小さい。この場合、帰還ダンパ膜３３ｄのヤング率が低いという要件を容易に実現できる。

帰還ダンパ膜３３ｄは、帰還流路３３の下面を画定している（図３参照）。この場合、帰還ダンパ膜３３ｄの形成が容易である。例えば本実施形態では、帰還流路３３の上側は、保護基板１３等があるため、帰還ダンパ膜３３ｄを設置し難い。一方、帰還流路３３の下側は、保護基板１３等がなく、ノズルプレート１１ｄ１，１１ｄ２の設置に合わせて帰還ダンパ膜３３ｄを設置し易い。

第１圧力室群２０Ａに属する複数の圧力室２０のそれぞれに連通する複数のノズル２１と、第２圧力室群２０Ｂに属する複数の圧力室２０のそれぞれに連通する複数のノズル２１とが、２枚のノズルプレート１１ｄ１，１１ｄ２に個別に形成されている（図３参照）。第２方向において２枚のノズルプレート１１ｄ１，１１ｄ２の間に、帰還ダンパ膜３３ｄが配置されている。この場合、例えば中央に帰還ダンパ膜３３ｄ設置用の貫通孔が設けられ且つヘッド１の全てのノズル２１が形成されたロの字状のノズルプレートを採用する場合に比べ、ノズルプレート全体としてのサイズを小さくでき、材料コストを低減できる。また、１枚の大きなノズルプレートを位置合わせする場合に比べ、２枚のノズルプレート１１ｄ１，１１ｄ２を個別に位置合わせすることで、ノズル２１の位置精度が向上し、歩留りが向上する。

帰還連結流路２６の下面の高さが対応する圧力室２０の下面の高さよりも高く、ノズル２１は、対応する圧力室２０の下面における、第２方向の一端（帰還連結流路２６が連結した一端）から離隔した部分に設けられている（図３参照）。帰還連結流路２６の下面の高さが対応する圧力室２０の下面の高さよりも高い場合、圧力室２０の下面における上記一端において、淀みが生じ易くなり得る。そこで、ノズル２１を当該一端から離隔した部分に（即ち、淀みが生じ易い部分を避けて）設けることで、循環によるノズル２１内のインク増粘防止効果を確実に得ることができる。

＜第２実施形態＞
続いて、図５及び図６を参照し、本発明の第２実施形態に係るヘッド２０１について説明する。

本実施形態は、流路基板に形成された流路の構成が、第１実施形態と異なる。

以下、本実施形態において第１実施形態と異なる点を説明し、本実施形態において第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。

本実施形態において、流路基板２１１には、図６に示すように、第１供給流路２３１、第２供給流路２３２、帰還流路２３３、複数の圧力室２２０、複数の供給連結流路２２５、複数の帰還連結流路２２６及び複数のノズル２２１に加え、複数の接続流路２２２が形成されている。

接続流路２２２は、圧力室２２０の第２方向の一端から下方に延び、圧力室２２０とノズル２２１とを接続している。ノズル２２１は、圧力室２２０の直下ではなく、接続流路２２２の直下に位置する。また、ノズル２２１は、図５に示すように、鉛直方向と直交する平面において圧力室２２０の略中央ではなく、圧力室２２０の第２方向の一端（帰還連結流路２２６が連結した一端）における、圧力室２２０の第１方向の中央に設けられている。

供給連結流路２２５は、図６に示すように、第１供給流路２３１又は第２供給流路２３２に連結しかつ水平方向に延びる水平部２２５ａと、水平部２２５ａの先端から上方に延びて圧力室２２０の第２方向の他端に連結する鉛直部２２５ｂとを含む。水平部２２５ａは、第２方向に延びている。

アクチュエータ基板２１２は、第１実施形態のアクチュエータ基板１２と同様、下から順に、振動板２１２ａ、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。保護基板２１３は、第１実施形態の保護基板１３と同様、凸部２１３ｙを有する。ただし、本実施形態の凸部２１３ｙ及び振動板２１２ａは、帰還流路３３と鉛直方向に重なる部分が削られていない。

流路基板２１１は、３枚のプレート２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃと、１枚のノズルプレート２１１ｄとを有する。３枚のプレート２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃは、鉛直方向に積層されている。ノズルプレート２１１ｄは、３枚のプレート２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃのうち最下層のプレート２１１ｃの下面に接着されている。

ノズル２２１は、ノズルプレート２１１ｄに形成された貫通孔で構成され、流路基板２１１の下面に開口している。ノズルプレート２１１ｄには、第１圧力室群２０Ａ及び第２圧力室群２０Ｂの双方に属する複数の圧力室２０のそれぞれに連通する複数のノズル２１が形成されている。

帰還流路２３３は、プレート２１１ａに形成された貫通孔で構成されている。帰還流路２３３の上面は、振動板２１２ａで画定されている。帰還流路３３の下面は、プレート２１１ｂで画定されている。本実施形態では、帰還ダンパ膜が設けられていない。

第１供給流路２３１及び第２供給流路２３２は、プレート２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃに形成された貫通孔で構成されている。第１供給流路２３１及び第２供給流路２３２の上面は、振動板２１２ａで画定されている。第１供給流路２３１及び第２供給流路２３２の下面は、それぞれ、第１供給ダンパ膜２３１ｄ及び第２供給ダンパ膜２３２ｄで画定されている。第１供給ダンパ膜２３１ｄ及び第２供給ダンパ膜２３２ｄは、それぞれ第１供給流路２３１及び第２供給流路２３２の下面全体を覆っており、第２方向においてノズルプレート２１１ｄ挟んでいる。

ヘッド２０１の製造工程においては、高い位置精度が要求されるノズルプレート２１１ｄを先にプレート２１１ｃの下面に接着し、その後、ダンパ膜２３１ｄ，２３２ｄをプレート２１１ｃの下面に接着する。

圧力室２２０及び帰還連結流路２２６は、プレート２１１ａに形成された貫通孔で構成されている。圧力室２２０及び帰還連結流路２２６の上面は、振動板２１２ａで画定されている。圧力室２２０及び帰還連結流路２２６の下面は、プレート２１１ｂで画定されている。

供給連結流路２２５の水平部２２５ａは、プレート２１１ｃに形成された貫通孔で構成されている。供給連結流路２２５の鉛直部２２５ｂは、プレート２１１ｂに形成された貫通孔で構成されている。水平部２２５ａの上面はプレート２１１ｂで画定され、水平部２２５ａの下面は第１供給ダンパ膜２３１ｄ又は第２供給ダンパ膜２３２ｄで画定されている。具体的には、第１圧力室群２２０Ａに属する複数の圧力室２２０に連結する水平部２２５ａは、下面が第１供給ダンパ膜２３１ｄで画定されている。第２圧力室群２２０Ｂに属する複数の圧力室２２０に連結する水平部２２５ａは、下面が第２供給ダンパ膜２３２ｄで画定されている。

各供給流路２３１，２３２から供給連結流路２２５の出口（供給連結流路２２５と圧力室２２０との連結部）までは上面の高さが変化するが、圧力室２２０から帰還連結流路２２６を介して帰還流路２３３に至るまで、上面の高さが一定である。即ち、圧力室２２０の上面の高さと、帰還連結流路２２６の上面の高さと、帰還流路２３３の上面の高さとは、互いに同じである。さらに、圧力室２２０、帰還連結流路２２６及び帰還流路２３３は、深さ（鉛直方向の長さ）が互いに同じであり、下面の高さも互いに同じである。供給流路２３１，２３２は、圧力室２２０、帰還連結流路２２６及び帰還流路２３３よりも深さが大きく、圧力室２２０、帰還連結流路２２６及び帰還流路２３３と上面の高さは同じであるが、圧力室２２０、帰還連結流路２２６及び帰還流路２３３よりも下面が低い位置にある。

以上のような流路構成において、サブタンク７（図２参照）と流路基板２１１との間でインクを循環させる際、インクは以下のように流路基板２１１内を流れる。図５及び図６中の太矢印は、循環時におけるインクの流れを示す。

各供給流路２３１，２３２に供給されたインクは、各供給流路２３１，２３２内を第１方向の一方（図５の下方）から他方（図５の上方）に向かって移動しつつ、供給連結流路２２５を通って、圧力室２２０に流入する。圧力室２２０に流入したインクは、図６に示すように、一部が接続流路２２２を通ってノズル２２１から吐出され、残りは帰還連結流路２２６を通って帰還流路２３３に流入する。

以上に述べたように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の構成に基づく効果に加え、以下の効果が得られる。

圧力室２２０の上面の高さと、帰還連結流路２２６の上面の高さと、帰還流路２３３の上面の高さとが、互いに同じである。この場合、圧力室２２０、帰還連結流路２２６及び帰還流路２３３を同一工程で形成できる。例えば本実施形態では、プレート２１１ａの上面に振動板２１２ａを形成し、プレート２１１ａに圧力室２２０、帰還連結流路２２６及び帰還流路２３３を構成する貫通孔を形成した後、プレート２１１ａの下面にプレート２１１ｂを接着すれば、圧力室２２０、帰還連結流路２２６及び帰還流路２３３を形成でき、他の工程（凸部２１３ｙを削る工程等）は不要である。このように、圧力室２２０、帰還連結流路２２６及び帰還流路２３３の形成が容易である。

帰還連結流路２２６の下面の高さは、対応する圧力室２２０（複数の圧力室２０のうち当該帰還連結流路２６が連結する圧力室２２０）の下面の高さと同じである。帰還連結流路２２６の下面の高さが対応する圧力室２２０の下面の高さよりも高い場合、圧力室２２０の下面における、第２方向の一端（帰還連結流路２２６が連結した一端）において、淀みが生じ易くなり、インクの増粘防止効果や沈降成分の攪拌効果を得難くなり得る。例えばインクが沈降成分を含む場合に、沈降成分が、圧力室２２０の下面における上記一端に滞留し、沈降し得る。これに対し、本実施形態では、圧力室２２０の下面と帰還連結流路２２６の下面との間に段差がないため、淀みが生じ難く、インクの増粘防止効果や沈降成分の攪拌効果を確実に得ることができる。

＜変形例＞
以上、本発明の好適な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限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。

第２方向は、第１方向と交差すればよく、第１方向と直交することには限定されない。

第１圧力室群及び第２圧力室群のそれぞれは、上述の実施形態では１列に配列された複数の圧力室から構成されるが、複数列に配列された複数の圧力室から構成されてもよい。

帰還連結流路の上面の高さは、上述の実施形態では、対応する圧力室（複数の圧力室のうち当該帰還連結流路が連結する圧力室）の上面の高さと同じであるが、対応する圧力室の上面の高さより高くてもよい。この場合、圧力室の上面と帰還連結流路の上面との間に段差が生じるが、気泡は当該段差に引っ掛かることなく圧力室から帰還連結流路へとスムーズに流れる。

上述の実施形態では１つの帰還流路に対して２つの供給流路が設けられているが、１つの帰還流路に対して１つの供給流路が設けられてもよい。

供給流路における液体の流れ方向と、帰還流路における液体の流れ方向とが、互いに逆であってもよい。例えば上述の実施形態（図２）において、供給口３１ｘ，３２ｘ及び帰還口３３ｘが各流路３１〜３３における第１方向の一方の端部に形成されてよい。

帰還ダンパ膜は、帰還流路の下面を画定することに限定されず、帰還流路の上面等を画定してもよい。同様に、供給ダンパ膜は、供給流路の下面を画定することに限定されず、供給流路の上面等を画定してもよい。

帰還ダンパ膜及び供給ダンパ膜は、ポリイミド等の単一部材で構成されることに限定されず、複合部材（例えば、ダンパ空間を画定する金属部材と、ダンパ空間を塞ぐように金属材料に固定されたポリイミド部材とを含む、複合部材）で構成されてもよい。

帰還ダンパ膜及び供給ダンパ膜は、互いに別の材料で構成されてもよい。この場合において、ダンパ膜の厚みではなく、ダンパ膜の材料により、帰還ダンパ膜のヤング率が低いという要件を実現してもよい。

帰還ダンパ膜及び供給ダンパ膜は、いずれも省略可能である。

帰還連結流路は、斜め方向に延びることに限定されず、第２方向に延びてもよい。

第１実施形態では、ノズル２１が圧力室２０の下面における第２方向の中央に設けられているが、ノズル２１が圧力室２０の下面における第２方向の他端（帰還連結流路２６が連結した一端とは反対側の端部）に設けられてもよい。

第１実施形態では、保護基板１３の凸部１３ｙ及び振動板１２ａを削ることで、帰還流路３３の上面の高さを高くしているが、これに限定されない。例えば、保護基板１３の凸部１３ｙは削らず、振動板１２ａのみを削ってもよい。

保護基板を省略してもよい。

１つの圧力室に連通するノズルの数は、上述の実施形態では１つであるが、２つ以上であってもよい。また、上述の実施形態では１つのノズルに対して１つの圧力室が設けられているが、１つのノズルに対して２つ以上の圧力室が設けられてもよい。

アクチュエータは、圧電素子を用いたピエゾ方式のものに限定されず、その他の方式（例えば、発熱素子を用いたサーマル方式、静電力を用いた静電方式等）のものであってもよい。

ヘッドは、ライン式に限定されず、シリアル式（紙幅方向と平行な走査方向に移動しつつノズルから吐出対象に対して液体を吐出する方式）であってもよい。

吐出対象は、用紙に限定されず、例えば布、基板等であってもよい。

ノズルから吐出される液体は、インクに限定されず、任意の液体（例えば、インク中の成分を凝集又は析出させる処理液等）であってよい。

本発明は、プリンタに限定されず、ファクシミリ、コピー機、複合機等にも適用可能である。また、本発明は、画像の記録以外の用途で使用される液体吐出装置（例えば、基板に導電性の液体を吐出して導電パターンを形成する液体吐出装置）にも適用可能である。

１；２０１ ヘッド（液体吐出ヘッド）
１１；２１１ 流路基板
１１ｄ１ ノズルプレート（第１ノズルプレート）
１１ｄ２ ノズルプレート（第２ノズルプレート）
１２；２１２ アクチュエータ基板
１２ｘ アクチュエータ
１３；２１３ 保護基板
１３ｘ 凹部
１３ｙ 凸部
２０；２２０ 圧力室
２０Ａ；２２０Ａ 第１圧力室群
２０Ｂ；２２０Ｂ 第２圧力室群
２１；２２１ ノズル
２６；２２６ 帰還連結流路
３１；２３１ 第１供給流路
３１ｄ 第１供給ダンパ膜
３２；２３２ 第２供給流路
３２ｄ 第２供給ダンパ膜
３３；２３３ 帰還流路
３３ｄ 帰還ダンパ膜
１００ プリンタ

Claims (15)

1. 鉛直方向と直交する第１方向に配列された複数の圧力室から構成される第１圧力室群と、
   前記第１方向に配列された複数の圧力室から構成され、前記鉛直方向と直交しかつ前記第１方向と交差する第２方向に前記第１圧力室群と並ぶ第２圧力室群と、
   前記第２方向において前記第１圧力室群に属する前記複数の圧力室と前記第２圧力室群に属する前記複数の圧力室との間において、前記第１方向に延びる帰還流路と、
   前記帰還流路と前記複数の圧力室のそれぞれとを連結する複数の帰還連結流路と、を備え、
   前記複数の帰還連結流路の上面の高さは、それぞれ、前記複数の圧力室のうち当該帰還連結流路が連結する圧力室の上面の高さ以上であることを特徴とする、液体吐出ヘッド。
2. 前記帰還流路の上面の高さは、前記複数の圧力室のいずれの上面の高さよりも高いことを特徴とする、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記複数の圧力室、前記複数の帰還連結流路及び前記帰還流路が形成された流路基板と、
   前記複数の前記圧力室のそれぞれと前記鉛直方向に重なる複数のアクチュエータを有し、前記流路基板に固定されたアクチュエータ基板と、
   前記鉛直方向において前記流路基板との間に前記アクチュエータ基板を挟む位置に配置され、前記複数のアクチュエータを覆う保護基板であって、前記流路基板よりも剛性が高い保護基板と、をさらに備え、
   前記保護基板は、前記複数のアクチュエータと前記鉛直方向に重なる部分に凹部を有し、前記帰還流路と前記鉛直方向に重なる部分に凸部を有す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. 前記凸部は、前記複数の帰還連結流路と前記鉛直方向に重なり、
   前記複数の帰還連結流路の上面の高さは、それぞれ、前記複数の圧力室のうち当該帰還連結流路が連結する圧力室の上面の高さと同じであることを特徴とする、請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記複数の圧力室それぞれの上面の高さと、前記複数の帰還連結流路それぞれの上面の高さと、前記帰還流路の上面の高さとが、互いに同じであることを特徴とする、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記複数の帰還連結流路は、それぞれ、前記鉛直方向と直交しかつ前記第１方向及び前記第２方向の双方に対して交差する斜め方向に延びることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記複数の帰還連結流路の幅は、それぞれ、前記複数の圧力室のうち当該帰還連結流路が連結する圧力室の幅よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記帰還流路を画定する帰還ダンパ膜を備えたことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記第１圧力室群に属する前記複数の圧力室に連通し、前記第１方向に延びる第１供給流路と、
   前記第２圧力室群に属する前記複数の圧力室に連通し、前記第１方向に延びる第２供給流路と、
   前記第１供給流路を画定する第１供給ダンパ膜と、
   前記第２供給流路を画定する第２供給ダンパ膜と、をさらに備え、
   前記帰還ダンパ膜のサイズは、前記第１供給ダンパ膜及び前記第２供給ダンパ膜のいずれのサイズよりも大きいことを特徴とする、請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記帰還ダンパ膜のヤング率は、前記第１供給ダンパ膜及び前記第２供給ダンパ膜のいずれのヤング率よりも低いことを特徴とする、請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記帰還ダンパ膜の厚みは、前記第１供給ダンパ膜及び前記第２供給ダンパ膜のいずれの厚みよりも小さいことを特徴とする、請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記帰還ダンパ膜は、前記帰還流路の下面を画定することを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記第１圧力室群に属する前記複数の圧力室のそれぞれに連通する複数のノズルが形成された第１ノズルプレートと、
    前記第２圧力室群に属する前記複数の圧力室のそれぞれに連通する複数のノズルが形成された第２ノズルプレートであって、前記第１ノズルプレートから分離し、前記第２方向において前記第１ノズルプレートとの間に前記帰還ダンパ膜を挟む第２ノズルプレートと、をさらに備えたことを特徴とする、請求項１２に記載の液体吐出ヘッド。
14. 前記複数の帰還連結流路は、それぞれ、前記複数の圧力室のうち当該帰還連結流路が連結する圧力室における前記第２方向の一端に連結し、
    前記複数の帰還連結流路の下面の高さは、それぞれ、前記複数の圧力室のうち当該帰還連結流路が連結する圧力室の下面の高さよりも高く、
    前記複数のノズルは、それぞれ、前記複数の圧力室のうち当該ノズルに連通する圧力室の下面における、前記第２方向の前記一端から離隔した部分に設けられていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
15. 前記複数の帰還連結流路の下面の高さは、それぞれ、前記複数の圧力室のうち当該帰還連結流路が連結する圧力室の下面の高さと同じであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

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