JP2020199639A - 液体吐出ヘッド - Google Patents

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Abstract

【課題】連結路内で液体の流れを生じさせ、連結路内のエアの排出や連結路内での沈降成分の攪拌を実現する。【解決手段】ヘッド1は、第1方向に配列された複数の個別流路20と、第1方向に延びる供給流路31及び帰還流路32とを備えている。各個別流路20は、圧力室22に連通する一端25aと帰還流路32に連通する他端25bとを有する流出流路25を含む。ヘッド1は、2つの個別流路20の流出流路25同士を連結する連結路26をさらに備えている。2つの個別流路20において、流出流路25の一端25aから連結部25cまでの抵抗(長さA1に相当する部分の抵抗と、長さA2に相当する部分の抵抗と)が、互いに異なっている。【選択図】図2

Description

本発明は、複数の個別流路と共通流路とを備えた液体吐出ヘッドに関する。
特許文献1(図8)には、複数の吐出ユニット(個別流路)と、複数の吐出ユニットそれぞれの個別供給流路に共通して接続された二次供給流路と、複数の吐出ユニットそれぞれの個別回収流路に共通して接続された二次回収流路と、を備えた液体吐出ヘッドが示されている。2つの吐出ユニットに含まれる個別回収流路同士は、連結路によって連結されている。
国際公開第2016/031920号
特許文献1(図8)では、2つの吐出ユニットの一方における、個別回収流路の加圧室に連通する一端から個別回収流路の連結路との連結部までの距離と、2つの吐出ユニットの他方における、個別回収流路の一端から連結部までの距離とが、互いに同じである。この場合、2つの吐出ユニットの一方における、個別回収流路の一端から連結部までの抵抗と、2つの吐出ユニットの他方における、個別回収流路の一端から連結部までの抵抗とが、互いに同じになり得る。これにより、連結路の両端の圧力差がゼロになると、連結路内で液体の流れが生じず、連結路内のエアの排出や、連結路内での液体中の沈降成分の攪拌を実現できないという問題が生じ得る。
本発明の目的は、連結路内で液体の流れを生じさせ、連結路内のエアの排出や連結路内での沈降成分の攪拌を実現できる、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、第1方向に配列された複数の個別流路と、前記第1方向に延びる第1共通流路及び第2共通流路と、を備え、前記複数の個別流路は、それぞれ、ノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室に連通する一端と前記第1共通流路に連通する他端とを有する第1連通流路と、前記圧力室に連通する一端と前記第2共通流路に連通する他端とを有する第2連通流路と、を含み、前記複数の個別流路のうちの2つに含まれる前記第2連通流路同士を連結する連結路をさらに備え、前記2つの個別流路の一方における、前記第2連通流路の前記一端から前記第2連通流路と前記連結路との連結部までの抵抗と、前記2つの個別流路の他方における、前記第2連通流路の前記一端から前記連結部までの抵抗とが、互いに異な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。 本発明の第2実施形態に係るヘッド201の平面図である。 本発明の第3実施形態に係るヘッド301の平面図である。 本発明の第4実施形態に係るヘッド401の平面図である。
<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(図示略)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と直交する方向)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、それぞれ紙幅方向に長尺であり、紙幅方向に千鳥状に配列されている。
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IC及び搬送モータ(共に図示略)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及びアクチュエータ基板12を有する。
流路基板11は、鉛直方向に積層されかつ互いに接着された7枚のプレート11a〜11gで構成されている。各プレート11a〜11gには、流路を構成する貫通孔が形成されている。当該流路は、複数の個別流路20、供給流路31及び帰還流路32を含む。
複数の個別流路20は、図2に示すように、紙幅方向(第1方向)に一列に配列されている。各個別流路20は、ノズル21と、圧力室22と、接続流路23と、流入流路24と、流出流路25とを含む。
ノズル21は、図3に示すように、プレート11g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。
圧力室22は、図3に示すように、プレート11aに形成された貫通孔で構成され、プレート11aの上面に開口している。圧力室22は、図2に示すように、鉛直方向と直交する面において、搬送方向と平行な方向(第2方向:供給流路31及び帰還流路32の幅方向であり、第1方向と交差する方向)に長尺な略矩形状である。圧力室22に対し、第2方向の一端に流入流路24が接続し、第2方向の他端に接続流路23が接続している。圧力室22は、接続流路23を介して、ノズル21に連通している。
接続流路23は、図3に示すように、プレート11b〜11fに形成された貫通孔で構成され、鉛直方向に延びている。接続流路23は、鉛直方向においてノズル21と圧力室22との間に配置され、ノズル21と圧力室22とを互いに接続している。
流入流路24は、図3に示すように、プレート11b,11cに形成された貫通孔で構成されている。流入流路24は、圧力室22に連通する一端24aと、供給流路31に連通する他端24bとを有する。
流出流路25は、図3に示すように、プレート11e,11fに形成された貫通孔で構成されている。流出流路25は、接続流路23に連通する一端25aと、帰還流路32に連通する他端25bとを有する。
流入流路24及び流出流路25は、図2に示すように、それぞれ、第2方向に延びている。流入流路24及び流出流路25は、それぞれ、圧力室22の幅(第1方向の長さ)よりも小さい幅を有し、絞りとして機能する。
アクチュエータ基板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の上面に配置され、プレート11aに形成された全ての圧力室22を覆っている。一方、圧電体12c及び個別電極12dは、圧力室22毎に設けられており、圧力室22のそれぞれ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IC(図示略)と電気的に接続されている。ドライバIC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IC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22とで挟まれた部分(アクチュエータ12x)が、圧力室22に向かって凸となるように変形することにより、圧力室22の容積が変化し、圧力室22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、圧力室22のそれぞれに対応する複数のアクチュエータ12xを有する。
供給流路31及び帰還流路32は、図2に示すように、それぞれ第1方向に延び、かつ、複数の個別流路20の圧力室22を挟んで第2方向に並んでいる。供給流路31及び帰還流路32は、図3に示すように、プレート11dに形成された貫通孔で構成されている。供給流路31及び帰還流路32は、長さ(第1方向の長さ)、幅(第2方向の長さ)及び高さ(鉛直方向の長さ)が互いに同じである。
供給流路31は、第1方向の一端(図2の上端)に設けられた供給口31xを介して、サブタンクに連通している。帰還流路32は、第1方向の他端(図2の下端)に設けられた帰還口32xを介して、サブタンクに連通している。
サブタンクは、インクを貯留するメインタンクに連通し、メインタンクから供給されたインクを貯留する。サブタンクと流路基板11との間でインクを循環させる際(インク循環時)、サブタンク内のインクは、制御部5の制御によりポンプ(図示略)が駆動されることで、供給口31xから供給流路31に流入する。供給流路31に流入したインクは、供給流路31内を第1方向の一端(図2の上端)から他端(図2の下端)に向かって移動しつつ、各個別流路20に供給される。各個別流路20から流出したインクは、帰還流路32に流入し、帰還流路32内を第1方向の一端(図2の上端)から他端(図2の下端)に向かって移動し、帰還口32xを介してサブタンクに戻される。
このようにサブタンクと流路基板11との間でインクを循環させることで、流路基板11に形成された供給流路31及び帰還流路32、さらには個別流路20における、エアの排出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。
ここで、供給流路31が本発明の「第1共通流路」に該当し、帰還流路32が本発明の「第2共通流路」に該当する。流入流路24が本発明の「第1連通流路」に該当し、流出流路25が本発明の「第2連通流路」に該当する。各個別流路20の流出流路25は、流路面積が互いに同じであり、かつ、第2方向の長さが互いに同じである。また、以下の説明において、「上流側」「下流側」とは、インク循環時における流れ方向の「上流側」「下流側」をいう。
本実施形態では、流路基板11に、図2に示すように、第1方向に互いに隣接する2つの個別流路20(以下、単に「2つの個別流路20」という。)の流出流路25同士を連結する連結路26と、連結路26と帰還流路32とを接続する接続路27とが、設けられている。
連結路26は、第1方向における流出流路25間の領域のそれぞれに設けられている。接続路27は、連結路26のそれぞれに対して設けられている。連結路26及び接続路27は、流出流路25と同一の高さ(帰還流路32の下方)に設けられている。
連結路26は、斜め方向(鉛直方向と直交し、かつ、第1方向と第2方向との双方に対して交差する方向)に延びている。具体的には、連結路26は、帰還流路32の下流側(図2の下側)に向かうほど、第2方向において圧力室22から離れるように延びている。連結路26が連結する2つの流出流路25のうち、帰還流路32の上流側(図2の上側)にある流出流路25に対する、連結路26の鋭角側の角度θ1は、80°未満である。
2つの個別流路20において、流出流路25における連結路26との連結部25cの位置が、第2方向において互いに異なっている。具体的には、2つの個別流路20のうち、帰還流路32の上流側(図2の上側)にある個別流路20の連結部25cは、帰還流路32の下流側(図2の下側)にある個別流路20の連結部25cよりも、第2方向において圧力室22の近くにある。
2つの個別流路20のうち、帰還流路32の上流側(図2の上側)にある個別流路20の、流出流路25の一端25aから連結部25cまでの第2方向の長さA1は、帰還流路32の下流側(図2の下側)にある個別流路20の、流出流路25の一端25aから連結部25cまでの第2方向の長さA2よりも短い(A1<A2)。2つの個別流路20のうち、帰還流路32の上流側(図2の上側)にある個別流路20の、流出流路25の連結部25cから他端25bまでの第2方向の長さA3は、帰還流路32の下流側(図2の下側)にある個別流路20の、流出流路25の連結部25cから他端25bまでの第2方向の長さA4よりも長い(A3>A4)。
上記のような連結部25cの位置関係により、2つの個別流路20において、流出流路25の一端25aから連結部25cまでの抵抗(長さA1に相当する部分の抵抗と、長さA2に相当する部分の抵抗と)が、互いに異なっている。長さA1に相当する部分の抵抗は、長さA2に相当する部分の抵抗よりも小さい。これら抵抗の差は、800kPa/(cc/sec)以上であることが好ましい。当該抵抗差は、圧力P/流量Qの関係より、連結路26内の流量Qとして、エアの排出や沈降成分の攪拌に好適な量(例えば、75nl/sec)を設定し、導かれる値である。
また、2つの個別流路20において、流出流路25の連結部25cから他端25bまでの抵抗(長さA3に相当する部分の抵抗と、長さA4に相当する部分の抵抗と)が、互いに異なっている。長さA3に相当する部分の抵抗は、長さA4に相当する部分の抵抗よりも大きい。
連結路26は、各流出流路25における第2方向の中央と第2方向の他端25bとの間の部分に、連結している。2つの個別流路20のそれぞれにおいて、流出流路25の一端25aから連結部25cまでの長さA1,A2は、流出流路25の連結部25cから他端25bまでの長さA3,A4よりも長い(A1>A3、A2>A4)。
例えば、A1=300μm、A3=200μm、A2=400μm、A4=100μmであってよい。
接続路27は、連結路26に接続する一端27aと、帰還流路32に接続する他端27bとを有する。接続路27は、斜め方向(鉛直方向と直交し、かつ、第1方向と第2方向との双方に対して交差する方向)に延びている。接続路27が延びる方向は、連結路26が延びる方向と交差している。接続路27の一端27aから他端27bに向かう方向は、帰還流路32の下流側(図2の下側)に向かうベクトルと、圧力室22から帰還流路32に向かう方向(図2の右側)のベクトルとを含む。
接続路27は、連結路26よりも流路長さが短く、連結路26よりも抵抗が小さい。
以下、インク循環時と、パージ(供給流路31及び帰還流路32の双方から個別流路20にインクを供給し、ノズル21から強制的にインクを排出させる動作)時とにおける、インクの流れについて説明する。
インク循環時に、供給流路31から各個別流路20に供給されたインクは、図2及び図3に示すように、流入流路24を通って圧力室22に流入し、圧力室22内を略水平に移動して、接続流路23に流入する。接続流路23に流入したインクは、下方に移動し、一部がノズル21から吐出され、残りが流出流路25に流入する。
2つの個別流路20のうち、帰還流路32の上流側(図2の上側)にある個別流路20では、流出流路25の一端25aに流入したインクは、一部が連結部25cから連結路26に流入し、残りが他端25bに至って帰還流路32に流入する。連結路26に流入したインクは、連結路26内を、帰還流路32の下流側(図2の下側)に向かって、斜め方向に流れる。当該インクは、一部が接続路27に流入し、残りが帰還流路32の下流側(図2の下側)にある個別流路20の流出流路25に流入する。接続路27に流入したインクは、接続路27内を、帰還流路32の下流側(図2の下側)に向かって、斜め方向に流れ、帰還流路32に流入する。
2つの個別流路20のうち、帰還流路32の下流側(図2の下側)にある個別流路20では、流出流路25の一端25aに流入したインクは、一端25aから他端25bに向かって流れ、連結部25cから流入したインクと合流して、他端25bに至り、帰還流路32に流入する。
パージ時に、サブタンク内のインクは、制御部5の制御によりポンプ(図示略)が駆動されることで、供給口31xから供給流路31に流入し、かつ、帰還口32xから帰還流路32に流入する。
パージ時に、供給流路31に流入したインクは、循環時と同様に、供給流路31内を第1方向の一端(図2の上端)から他端(図2の下端)に向かって移動しつつ、各個別流路20に供給される。各個別流路20に供給されたインクは、図2及び図3に示すように、流入流路24を通って圧力室22に流入し、圧力室22内を略水平に移動して、接続流路23に流入する。接続流路23に流入したインクは、下方に移動し、流出流路25に流入することなく、全てがノズル21から排出される。
パージ時に、帰還流路32に流入したインクは、循環時とは逆に、帰還流路32内を第1方向の他端(図2の下端)から一端(図2の上端)に向かって移動する。当該インクは、各個別流路20の流出流路25の他端25b、及び、接続路27の他端27bのそれぞれに流入する。
2つの個別流路20のうち、帰還流路32の下流側(インク循環時における流れ方向の下流側であり、図2の下側)にある個別流路20では、流出流路25の他端25bに流入したインクは、一部が連結部25cから連結路26に流入し、残りが一端25aに至って接続流路23に流入する。接続流路23に流入したインクは、ノズル21から排出される。
接続路27の他端27bに流入したインクは、接続路27内を斜め方向に流れ、一端27aに至り、連結路26に流入する。当該インクは、帰還流路32の下流側(インク循環時における流れ方向の下流側であり、図2の下側)にある個別流路20の流出流路25から連結路26に流入したインクと合流して、帰還流路32の上流側(インク循環時における流れ方向の上流側であり、図2の上側)にある個別流路20の流出流路25に流入する。
2つの個別流路20のうち、帰還流路32の上流側(インク循環時における流れ方向の上流側であり、図2の上側)にある個別流路20では、流出流路25の他端25bに流入したインクは、他端25bから一端25aに向かって流れ、連結部25cから流入したインクと合流して、一端25aに至り、接続流路23に流入する。接続流路23に流入したインクは、ノズル21から排出される。
以上に述べたように、本実施形態によれば、2つの個別流路20の流出流路25同士を連結する連結路26が設けられ、かつ、2つの個別流路20において、流出流路25の一端25aから連結部25cまでの抵抗(長さA1に相当する部分の抵抗と、長さA2に相当する部分の抵抗と)が、互いに異なっている(図2参照)。この場合、インク循環時において、連結路26の両端で圧力差が生じ、連結路26内で上記のようなインクの流れが生じる。これにより、連結路26内のエアの排出や、連結路26内での沈降成分の攪拌を実現できる。
また、流出流路25同士を連結路26で連結したことで、圧力室22で発生した圧力が流出流路25を介して直接的に帰還流路32に伝播すること(さらに、帰還流路32を介して、別の個別流路20に伝播し、吐出に悪影響が出ること)を抑制できる。
2つの個別流路20において、流出流路25の連結部25cから他端25bまでの抵抗(長さA3に相当する部分の抵抗と、長さA4に相当する部分の抵抗と)が、互いに異なっている(図2参照)。この場合、パージ時にも、連結路26内で上記のようなインクの流れが生じ、連結路26内のエアの排出や、連結路26内での沈降成分の攪拌を実現できる。
連結路26と帰還流路32とを接続する接続路27がさらに設けられている(図2参照)。この場合、連結路26のみでなく、接続路27をも介して、圧力が分散される。これにより、別の個別流路20に圧力が伝播して吐出に悪影響が出る問題を、より確実に抑制できる。
接続路27の一端27aから他端27bに向かう方向は、帰還流路32の下流側(図2の下側)に向かうベクトルを含む。この場合、インク循環時に、接続路27内のインクの流れが帰還流路32内のインクの流れを阻害せず、接続路27、帰還流路32、さらに帰還口32xへと、インクがスムーズに流れる。
接続路27の抵抗は、連結路26の抵抗よりも小さい。この場合、接続路27内でのインクの流れがスムーズになり、接続路27による圧力の分散効果が高まる。
2つの個別流路20のそれぞれにおいて、流出流路25の一端25aから連結部25cまでの長さA1,A2は、流出流路25の連結部25cから他端25bまでの長さA3,A4よりも長い(A1>A3、A2>A4)。つまり、連結路26が、圧力室22から比較的離れた位置にある。連結路26が圧力室22の近くにあると、連結路26に伝播した圧力が圧力室22に伝播し、吐出に影響を及ぼし得る。これに対し、本実施形態では、連結路26が圧力室22から離れているため、当該問題を抑制できる。
2つの個別流路20のうち、帰還流路32の上流側(図2の上側)にある個別流路20の、流出流路25の一端25aから連結部25cまでの第2方向の長さA1は、帰還流路32の下流側(図2の下側)にある個別流路20の、流出流路25の一端25aから連結部25cまでの第2方向の長さA2よりも短い(A1<A2)。つまり、帰還流路32の上流側(図2の上側)にある個別流路20において、連結部25cが圧力室22のより近くに位置する。これにより、帰還流路32の上流側(図2の上側)にある個別流路20の流出流路25から、連結路26を通り、帰還流路32の下流側(図2の下側)にある個別流路20の流出流路25へと、帰還流路32の流れに沿って、インクが流れる。
連結路26は、斜め方向(鉛直方向と直交し、かつ、第1方向と第2方向との双方に対して交差する方向)に延びている。この場合、後述の第2実施形態(図4)のように連結路226が変曲点B1,B2を有する場合に比べ、インクがスムーズに流れる。したがって、連結路26内のエアの排出や連結路26内での沈降成分の攪拌を、より確実に実現できる。
連結路26が連結する2つの流出流路25のうち、帰還流路32の上流側(図2の上側)にある流出流路25に対する、連結路26の鋭角側の角度θ1は、80°未満である。当該構成は、連結路26内の流量を、連結路26内のエアの排出や連結路26内での沈降成分の攪拌に好適な量(例えば、75nl/sec以上)にするのに有効である。
2つの個別流路20のうち、帰還流路32の上流側(図2の上側)にある個別流路20における、流出流路25の一端25aから連結部25cまでの抵抗(長さA1に相当する部分の抵抗)と、帰還流路32の下流側(図2の下側)にある個別流路20における、流出流路25の一端25aから連結部25cまでの抵抗(長さA2に相当する部分の抵抗)との差は、800kPa/(cc/sec)以上であることが好ましい。この場合、連結路26内の流量を上記好適な量として、連結路26内のエアの排出や連結路26内での沈降成分の攪拌を、より一層確実に実現できる。
<第2実施形態>
続いて、図4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。
第1実施形態(図2)では、連結路26が斜め方向に延びているが、本実施形態(図4)では、連結路226が、鉛直方向と直交する面において、屈曲又は湾曲した形状を有し、2つの変曲点B1,B2を有する。具体的には、連結路226は、2つの個別流路20のうち、帰還流路32の上流側(図4の上側)にある個別流路20の流出流路25から、第1方向に延びる第1部分226aと、2つの個別流路20のうち、帰還流路32の下流側(図4の下側)にある個別流路20の流出流路25から、第1方向に延びる第2部分226bと、第1部分226aの先端と第2部分226bの先端とを接続し、第2方向に延びる第3部分226cとを含む。第1部分226aと第3部分226cとの境界に変曲点B1が設けられ、第2部分226bと第3部分226cとの境界に変曲点B2が設けられている。また、本実施形態では、接続路27(図2参照)が設けられていない。
本実施形態によれば、第1実施形態と連結路の構成が異なるものの、第1実施形態と同様の要件を満たすことで、第1実施形態と同様の効果が得られる。
さらに、本実施形態では、連結路226が2つの変曲点B1,B2を有することで、連結路226の流路抵抗が大きくなり、連結路226内の流速が高まる。これにより、連結路226内のエアの排出や連結路226内での沈降成分の攪拌を、より一層確実に実現できる。
<第3実施形態>
続いて、図5を参照し、本発明の第3実施形態に係るヘッド301について説明する。
第1実施形態(図2)では、2つの個別流路20の流出流路25同士を連結する連結路26が設けられているが、本実施形態(図5)では、2つの個別流路20の流入流路24同士を連結する連結路326が設けられており、2つの個別流路20の流出流路25同士は連結されていない。本実施形態では、さらに、連結路326と供給流路31とを接続する接続路327が設けられている。
本実施形態では、供給流路31が本発明の「共通流路」に該当し、流入流路24が本発明の「連通流路」に該当する。各個別流路20の流入流路24は、流路面積が互いに同じであり、かつ、第2方向の長さが互いに同じである。また、以下の説明において、「上流側」「下流側」とは、インク循環時における流れ方向の「上流側」「下流側」をいう。
連結路326は、第1方向における流入流路24間の領域のそれぞれに設けられている。接続路327は、連結路326のそれぞれに対して設けられている。連結路326及び接続路327は、流入流路24と同一の高さ(供給流路31の上方)に設けられている。
連結路326は、斜め方向(鉛直方向と直交し、かつ、第1方向と第2方向との双方に対して交差する方向)に延びている。具体的には、連結路326は、供給流路31の下流側(図5の下側)に向かうほど、第2方向において圧力室22に近づくように延びている。連結路326が連結する2つの流入流路24のうち、供給流路31の上流側(図5の上側)にある流入流路24に対する、連結路326の鋭角側の角度θ3は、80°未満である。
2つの個別流路20において、流入流路24における連結路326との連結部24cの位置が、第2方向において互いに異なっている。具体的には、2つの個別流路20のうち、供給流路31の上流側(図5の上側)にある個別流路20の連結部24cは、供給流路31の下流側(図5の下側)にある個別流路20の連結部24cよりも、第2方向において圧力室22から離れている。
2つの個別流路20のうち、供給流路31の上流側(図5の上側)にある個別流路20の、流入流路24の他端24bから連結部24cまでの第2方向の長さC1は、供給流路31の下流側(図5の下側)にある個別流路20の、流入流路24の他端24bから連結部24cまでの第2方向の長さC2よりも短い(C1<C2)。2つの個別流路20のうち、供給流路31の上流側(図5の上側)にある個別流路20の、流入流路24の連結部24cから一端24aまでの第2方向の長さC3は、供給流路31の下流側(図5の下側)にある個別流路20の、流入流路24の連結部24cから一端24aまでの第2方向の長さC4よりも長い(C3>C4)。
上記のような連結部24cの位置関係により、2つの個別流路20において、流入流路24の他端24bから連結部24cまでの抵抗(長さC1に相当する部分の抵抗と、長さC2に相当する部分の抵抗と)が、互いに異なっている。長さC1に相当する部分の抵抗は、長さC2に相当する部分の抵抗よりも小さい。これら抵抗の差は、1300kPa/(cc/sec)以上であることが好ましい。当該抵抗差は、圧力P/流量Qの関係より、連結路326内の流量Qとして、エアの排出や沈降成分の攪拌に好適な量(例えば、75nl/sec)を設定し、導かれる値である。
また、2つの個別流路20において、流入流路24の連結部24cから一端24aまでの抵抗(長さC3に相当する部分の抵抗と、長さC4に相当する部分の抵抗と)が、互いに異なっている。長さC3に相当する部分の抵抗は、長さC4に相当する部分の抵抗よりも大きい。
連結路326は、各流入流路24における第2方向の中央と第2方向の他端24bとの間の部分に、連結している。2つの個別流路20のそれぞれにおいて、流入流路24の連結部24cから一端24aまでの長さC3,C4は、流入流路24の他端24bから連結部24cまでの長さC1,C2よりも長い(C3>C1、C4>C2)。
例えば、C1=200μm、C2=300μm、C3=500μm、C4=400μmであってよい。
接続路327は、供給流路31に接続する一端327aと、連結路326に接続する他端327bとを有する。接続路327は、斜め方向(鉛直方向と直交し、かつ、第1方向と第2方向との双方に対して交差する方向)に延びている。接続路327が延びる方向は、連結路326が延びる方向と交差している。接続路327の一端327aから他端327bに向かう方向は、供給流路31の下流側(図5の下側)に向かうベクトルと、供給流路31から圧力室22に向かう方向(図5の右側)のベクトルとを含む。
接続路327は、連結路326よりも流路長さが短く、連結路326よりも抵抗が小さい。
以下、インク循環時と、パージ時とにおける、インクの流れについて説明する。
インク循環時に、供給流路31に流入したインクは、供給流路31内を第1方向の一端(図5の上端)から他端(図5の下端)に向かって移動しつつ、各個別流路20の流入流路24の他端24b、及び、接続路327の一端327aのそれぞれに流入する。
2つの個別流路20のうち、供給流路31の上流側(図5の上側)にある個別流路20では、流入流路24の他端24bに流入したインクは、一部が連結部24cから連結路326に流入し、残りが一端24aに至って圧力室22に流入する。連結路326に流入したインクは、連結路326内を、供給流路31の下流側(図5の下側)に向かって、斜め方向に流れる。
接続路327の一端327aに流入したインクは、接続路327内を、供給流路31の下流側(図5の下側)に向かって、斜め方向に流れ、連結路326に流入する。当該インクは、供給流路31の上流側(図5の上側)にある個別流路20の流入流路24から連結路326に流入したインクと合流して、供給流路31の下流側(図5の下側)にある個別流路20の流入流路24に流入する。
2つの個別流路20のうち、供給流路31の下流側(図5の下側)にある個別流路20では、流入流路24の他端24bに流入したインクは、他端24bから一端24aに向かって流れ、連結部24cから流入したインクと合流して、一端24aに至り、圧力室22に流入する。
圧力室22に流入したインクは、圧力室22内を略水平に移動し、接続流路23に流入する。接続流路23に流入したインクは、下方に移動し、一部がノズル21から吐出され、残りが流出流路25に流入する。流出流路25に流入したインクは、流出流路25内を略水平に移動し、帰還流路32に流入する。
パージ時に、供給流路31に流入したインクは、循環時と同様に、供給流路31内を第1方向の一端(図5の上端)から他端(図5の下端)に向かって移動しつつ、各個別流路20の流入流路24の他端24b、及び、接続路327の一端327aのそれぞれに流入する。当該インクは、循環時と同様の経路を通って圧力室22に流入し、圧力室22内を略水平に移動して、接続流路23に流入する。接続流路23に流入したインクは、下方に移動し、流出流路25に流入することなく、全てがノズル21から排出される。
パージ時に、帰還流路32に流入したインクは、循環時とは逆に、帰還流路32内を第1方向の他端(図5の下端)から一端(図5の上端)に向かって移動する。当該インクは、各個別流路20の流出流路25に流入し、さらに接続流路23に流入して、ノズル21から排出される。
以上に述べたように、本実施形態によれば、2つの個別流路20の流入流路24同士を連結する連結路326が設けられ、かつ、2つの個別流路20において、流入流路24の他端24bから連結部24cまでの抵抗(長さC1に相当する部分の抵抗と、長さC2に相当する部分の抵抗と)が、互いに異なっている(図5参照)。この場合、インク循環時及びパージ時において、連結路326の両端で圧力差が生じ、連結路326内で上記のようなインクの流れが生じる。これにより、連結路326内のエアの排出や、連結路326内での沈降成分の攪拌を実現できる。
また、流入流路24同士を連結路326で連結したことで、圧力室22で発生した圧力が流入流路24を介して直接的に供給流路31に伝播すること(さらに、供給流路31を介して、別の個別流路20に伝播し、吐出に悪影響が出ること)を抑制できる。
連結路326と供給流路31とを接続する接続路327がさらに設けられている(図5参照)。この場合、連結路326のみでなく、接続路327をも介して、圧力が分散される。これにより、別の個別流路20に圧力が伝播して吐出に悪影響が出る問題を、より確実に抑制できる。
接続路327の一端327aから他端327bに向かう方向は、供給流路31の下流側(図5の下側)に向かうベクトルを含む。この場合、インク循環時及びパージ時に、接続路327内のインクの流れが帰還流路32内のインクの流れを阻害せず、接続路327から供給流路31へとインクがスムーズに流れる。
接続路327の抵抗は、連結路326の抵抗よりも小さい。この場合、接続路327内でのインクの流れがスムーズになり、接続路327による圧力の分散効果が高まる。
2つの個別流路20のそれぞれにおいて、流入流路24の連結部24cから一端24aまでの長さC3,C4は、流入流路24の他端24bから連結部24cまでの長さC1,C2よりも長い(C3>C1、C4>C2)。つまり、連結路326が、圧力室22から比較的離れた位置にある。連結路326が圧力室22の近くにあると、連結路326に伝播した圧力が圧力室22に伝播し、吐出に影響を及ぼし得る。これに対し、本実施形態では、連結路326が圧力室22から離れているため、当該問題を抑制できる。
2つの個別流路20のうち、供給流路31の上流側(図5の上側)にある個別流路20の、流入流路24の他端24bから連結部24cまでの第2方向の長さC1は、供給流路31の下流側(図5の下側)にある個別流路20の、流入流路24の他端24bから連結部24cまでの第2方向の長さC2よりも短い(C1<C2)。つまり、供給流路31の下流側(図5の下側)にある個別流路20において、連結部24cが圧力室22のより近くに位置する。これにより、供給流路31の上流側(図5の上側)にある個別流路20の流入流路24から、連結路326を通り、供給流路31の下流側(図5の下側)にある個別流路20の流入流路24へと、供給流路31の流れに沿って、インクが流れる。
連結路326は、斜め方向(鉛直方向と直交し、かつ、第1方向と第2方向との双方に対して交差する方向)に延びている。この場合、後述の第4実施形態(図6)のように連結路426が変曲点D1,D2を有する場合に比べ、インクがスムーズに流れる。したがって、連結路326内のエアの排出や連結路326内での沈降成分の攪拌を、より確実に実現できる。
連結路326が連結する2つの流入流路24のうち、供給流路31の上流側(図5の上側)にある流入流路24に対する、連結路326の鋭角側の角度θ3は、80°未満である。当該構成は、連結路326内の流量を、連結路326内のエアの排出や連結路326内での沈降成分の攪拌に好適な量(例えば、75nl/sec以上)にするのに有効である。
2つの個別流路20のうち、供給流路31の上流側(図5の上側)にある個別流路20における、流入流路24の他端24bから連結部24cまでの抵抗(長さC1に相当する部分の抵抗)と、供給流路31の下流側(図5の下側)にある個別流路20における、流入流路24の他端24bから連結部24cまでの抵抗(長さC2に相当する部分の抵抗)との差は、1300kPa/(cc/sec)以上であることが好ましい。この場合、連結路326内のエアの排出や連結路326内での沈降成分の攪拌を、より一層確実に実現できる。
<第4実施形態>
続いて、図6を参照し、本発明の第4実施形態に係るヘッド401について説明する。
第3実施形態(図5)では、連結路326が斜め方向に延びているが、本実施形態(図6)では、連結路426が、鉛直方向と直交する面において、屈曲又は湾曲した形状を有し、2つの変曲点D1,D2を有する。具体的には、連結路426は、2つの個別流路20のうち、供給流路31の上流側(図6の上側)にある個別流路20の流入流路24から、第1方向に延びる第1部分426aと、2つの個別流路20のうち、供給流路31の下流側(図5の下側)にある個別流路20の流入流路24から、第1方向に延びる第2部分426bと、第1部分426aの先端と第2部分426bの先端とを接続し、第2方向に延びる第3部分426cとを含む。第1部分426aと第3部分426cとの境界に変曲点D1が設けられ、第2部分426bと第3部分426cとの境界に変曲点D2が設けられている。また、本実施形態では、接続路327(図5参照)が設けられていない。
本実施形態によれば、第3実施形態と連結路の構成が異なるものの、第3実施形態と同様の要件を満たすことで、第3実施形態と同様の効果が得られる。
さらに、本実施形態では、連結路426が2つの変曲点D1,D2を有することで、連結路426の流路抵抗が大きくなり、連結路426内の流速が高まる。これにより、連結路426内のエアの排出や連結路426内での沈降成分の攪拌を、より一層確実に実現できる。
<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。
上述の各実施形態では、流出流路同士を連結する連結路、及び、流入流路同士を連結する連結路のいずれかが設けられているが、流出流路同士を連結する連結路、及び、流入流路同士を連結する連結路の両方が設けられてもよい。
流入流路同士を連結する連結路が設けられた構成(第3及び第4実施形態)において、流出流路及び帰還流路を省略してもよい。
上述の実施形態では、2つの個別流路における連結部の位置を異ならせることで、流出流路の一端から連結部までの抵抗(第1及び第2実施形態)、又は、流入流路の他端から連結部までの抵抗(第3及び第4実施形態)を互いに異ならせているが、これに限定されない。例えば、流路面積の違いにより、上記抵抗を互いに異ならせてもよい。
第1実施形態において、流出流路25の連結部25cから他端25bまでの抵抗(長さA3に相当する部分の抵抗と、長さA4に相当する部分の抵抗と)が、2つの個別流路20間で、互いに同じであってもよい。
連結路は、上述の実施形態では、第1方向における流出流路間又は流入流路間の領域毎に設けられているが、これに限定されず、例えば1つおき、2つおき、又はランダムなパターンで設けられてもよい。
連結路は、第1及び第3実施形態では斜め方向に延びているが、第1方向に延びてもよい。
連結路は、第2及び第4実施形態では2つの変曲点を有するが、3以上の変曲点を有してもよい。
第1及び第3実施形態において、接続路は、第2方向に延びてもよい。また、接続路の抵抗は、連結路の抵抗と同じ又は連結路の抵抗より大きくてもよい。第1及び第3実施形態において、接続路を省略してもよい。
流入流路及び流出流路は、上述の実施形態では第1方向及び第2方向の双方と直交する方向(鉛直方向)に共通流路と重なっているが、これに限定されない。例えば、流入流路及び流出流路は、鉛直方向に共通流路と重ならず、第2方向に共通流路と並んでもよい。
流出流路は、上述の実施形態では、接続流路を介して圧力室と帰還流路(第2共通流路)とを連通させているが、これに限定されない。流出流路は、接続流路を介さずに直接的に圧力室に接続し、圧力室と帰還流路とを連通させてもよい。
複数の個別流路は、上述の実施形態では第1方向に一列に配列されているが、これに限定されない。例えば、複数の個別流路は、第1方向に複数列に配列されてもよく、また、千鳥状に配列されてもよい。
各個別流路に属するノズルの数は、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。
液体吐出ヘッドは、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;301;401 ヘッド(液体吐出ヘッド)
20 個別流路
21 ノズル
22 圧力室
24 流入流路(第1連通流路;連通流路)
24a 一端
24b 他端
24c 連結部
25 流出流路(第2連通流路)
25a 一端
25b 他端
25c 連結部
26;226;326;426 連結路
27;327 接続路
27a;327a 一端
27b;327b 他端
31 供給流路(第1共通流路;共通流路)
32 帰還流路(第2共通流路)
100 プリンタ
B1,B2;D1,D2 変曲点
θ1,θ3 角度

Claims (20)

  1. 第1方向に配列された複数の個別流路と、
    前記第1方向に延びる第1共通流路及び第2共通流路と、を備え、
    前記複数の個別流路は、それぞれ、ノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室に連通する一端と前記第1共通流路に連通する他端とを有する第1連通流路と、前記圧力室に連通する一端と前記第2共通流路に連通する他端とを有する第2連通流路と、を含み、
    前記複数の個別流路のうちの2つに含まれる前記第2連通流路同士を連結する連結路をさらに備え、
    前記2つの個別流路の一方における、前記第2連通流路の前記一端から前記第2連通流路の前記連結路との連結部までの抵抗と、前記2つの個別流路の他方における、前記第2連通流路の前記一端から前記連結部までの抵抗とが、互いに異なることを特徴とする、液体吐出ヘッド。
  2. 前記2つの個別流路の一方における、前記第2連通流路の前記連結部から前記他端までの抵抗と、前記2つの個別流路の他方における、前記第2連通流路の前記連結部から前記他端までの抵抗とが、互いに異な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. 前記連結路と前記第2共通流路とを接続する接続路をさらに備えたことを特徴とする、請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッド。
  4. 前記接続路における前記連結路に接続する一端から前記接続路における前記第2共通流路に接続する他端に向かう方向は、前記第2共通流路の下流側に向かうベクトルを含むことを特徴とする、請求項3に記載の液体吐出ヘッド。
  5. 前記接続路の抵抗は、前記連結路の抵抗よりも小さいことを特徴とする、請求項3又は4に記載の液体吐出ヘッド。
  6. 前記2つの個別流路のそれぞれにおいて、前記第2連通流路の前記一端から前記連結部までの長さは、前記第2連通流路の前記連結部から前記他端までの長さよりも長いことを特徴とする、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2つの個別流路のうち前記第2共通流路の上流側にある個別流路における、前記第2連通流路の前記一端から前記連結部までの長さは、前記2つの個別流路のうち前記第2共通流路の下流側にある個別流路における、前記第2連通流路の前記一端から前記連結部までの長さよりも短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. 前記第2連通流路は、前記第1方向と交差する第2方向に延び、
    前記連結路は、前記第1方向と前記第2方向との双方に対して交差する斜め方向に延びていることを特徴とする、請求項7に記載の液体吐出ヘッド。
  9. 前記2つの個別流路のうち前記第2共通流路の上流側にある個別流路の前記第2連通流路に対する、前記連結路の鋭角側の角度は、80°未満であることを特徴とする、請求項8に記載の液体吐出ヘッド。
  10. 前記2つの個別流路のうち前記第2共通流路の上流側にある個別流路における、前記第2連通流路の前記一端から前記連結部までの抵抗と、前記2つの個別流路のうち前記第2共通流路の下流側にある個別流路における、前記第2連通流路の前記一端から前記連結部までの抵抗との差は、800kPa/(cc/sec)以上であることを特徴とする、請求項8又は9に記載の液体吐出ヘッド。
  11. 第1方向に配列された複数の個別流路と、
    前記第1方向に延びる共通流路と、を備え、
    前記複数の個別流路は、それぞれ、ノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室に連通する一端と前記共通流路に連通する他端とを有する連通流路と、を含み、
    前記複数の個別流路のうちの2つに含まれる前記連通流路同士を連結する連結路をさらに備え、
    前記2つの個別流路の一方における、前記連通流路の前記他端から前記連通流路の前記連結路との連結部までの抵抗と、前記2つの個別流路の他方における、前記連通流路の前記他端から前記連結部までの抵抗とが、互いに異なることを特徴とする、液体吐出ヘッド。
  12. 前記連結路と前記共通流路とを接続する接続路をさらに備えたことを特徴とする、請求項11に記載の液体吐出ヘッド。
  13. 前記接続路における前記共通流路に接続する一端から前記接続路における前記連結路に接続する他端に向かう方向は、前記共通流路の下流側に向かうベクトルを含むことを特徴とする、請求項12に記載の液体吐出ヘッド。
  14. 前記接続路の抵抗は、前記連結路の抵抗よりも小さいことを特徴とする、請求項12又は13に記載の液体吐出ヘッド。
  15. 前記2つの個別流路のそれぞれにおいて、前記連通流路の前記連結部から前記一端までの長さは、前記連通流路の前記他端から前記連結部までの長さよりも長いことを特徴とする、請求項11〜14のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  16. 前記2つの個別流路のうち前記共通流路の上流側にある個別流路における、前記連通流路の前記他端から前記連結部までの長さは、前記2つの個別流路のうち前記共通流路の下流側にある個別流路における、前記連通流路の前記他端から前記連結部までの長さよりも短いことを特徴とする、請求項10〜14のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  17. 前記連通流路は、前記第1方向と交差する第2方向に延び、
    前記連結路は、前記第1方向と前記第2方向との双方に対して交差する斜め方向に延びていることを特徴とする、請求項16に記載の液体吐出ヘッド。
  18. 前記2つの個別流路のうち前記共通流路の上流側にある個別流路の前記連通流路に対する、前記連結路の鋭角側の角度は、80°未満であることを特徴とする、請求項17に記載の液体吐出ヘッド。
  19. 前記2つの個別流路のうち前記共通流路の上流側にある個別流路における、前記連通流路の前記他端から前記連結部までの抵抗と、前記2つの個別流路のうち前記共通流路の下流側にある個別流路における、前記連通流路の前記他端から前記連結部までの抵抗との差は、1300kPa/(cc/sec)以上であることを特徴とする、請求項17又は18に記載の液体吐出ヘッド。
  20. 前記連結路は、2以上の変曲点を有することを特徴とする、請求項1〜7、11〜16のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
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