JP2021000787A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射システム - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル近傍の液体をより効率よく回収できる液体噴射ヘッド及び液体噴射システムを提供する。【解決手段】液体の供給口と排出口とを有する液体噴射ヘッドであって、前記供給口と前記排出口との間で第１軸方向Ｙに延伸する第１流路２０１と、前記第１流路２０１から分岐して設けられるノズル２１であって、前記第１軸方向Ｙと直交する第２軸方向Ｚに沿って液体を噴射するノズル２１と、を備え、前記第１流路２０１には、前記ノズル２１の前記第１流路２０１側の開口と向かい合って凸部１５３が設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射システムに関し、特に液体としてインクを噴射するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録システムに関する。

液体を噴射する液体噴射ヘッドでは、例えば、液体に含まれる気泡を排出するため、液体の増粘を抑制するため、及び、液体に含まれる成分が沈降するのを抑制するために、液体噴射ヘッド内の液体を循環するようにした液体噴射システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の液体噴射ヘッドでは、ノズル近傍に設けた分岐流路を通じて液体噴射ヘッド内の液体を循環させることで、ノズルから噴射されない液体の乾燥による増粘を抑制している。

特開２０１８−１０３６０２号公報

しかしながら、ノズル近傍の液体をより効率よく回収できる液体噴射ヘッドが求められている。

なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。

本発明はこのような事情に鑑み、ノズル近傍の液体をより効率よく回収できる液体噴射ヘッド及び液体噴射システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、液体の供給口と排出口とを有する液体噴射ヘッドであって、前記供給口と前記排出口との間で第１軸方向に延伸する第１流路と、前記第１流路から分岐して設けられるノズルであって、前記第１軸方向と直交する第２軸方向に沿って液体を噴射するノズルと、を備え、前記第１流路には、前記ノズルの前記第１流路側の開口と向かい合って凸部が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。

また、他の態様は、上記の液体噴射ヘッドと、前記供給口に液体を供給すると共に前記排出口から液体を回収して液体を循環させる機構と、を備えることを特徴とする液体噴射システムにある。

実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの流線を説明する断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの比較例の流線を説明する断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの変形例の断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの変形例の断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの変形例の断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの変形例の断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの変形例の断面図である。 一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す図である。 一実施形態に係る液体噴射システムを説明するブロック図である。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本発明の一態様を示すものであって、本発明の範囲内で任意に変更可能である。各図において同じ符号を付したものは、同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。また、各図においてＸ、Ｙ、Ｚは、互いに直交する３つの空間軸を表している。本明細書では、これらの軸に沿った方向をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向とする。各図の矢印が向かう方向を正（＋）方向、矢印の反対方向を負（−）方向として説明する。また、Ｚ方向は、鉛直方向を示し、＋Ｚ方向は鉛直下向き、−Ｚ方向は鉛直上向きを示す。

（実施形態１）
本実施形態の液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドについて図１〜図６を参照して説明する。なお、図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドのノズル面側から見た平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ′線断面図である。図３は、図２の要部を拡大した図である。図４は、図３のＢ−Ｂ′線断面図である。図５は、図３の流路内の流線を説明する図である。図６は、比較例の流路内の流線を説明する図である。

図示するように、本実施形態の液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッド１（以下、単に記録ヘッド１とも言う）は、流路基板として流路形成基板１０、連通板１５、ノズルプレート２０、保護基板３０、ケース部材４０及びコンプライアンス基板４９等の複数の部材を備える。

流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には振動板５０が形成されている。振動板５０は、二酸化シリコン層や酸化ジルコニウム層から選択される単一層又は積層であってもよい。

流路形成基板１０には、個別流路２００を構成する圧力室１２が、複数の隔壁によって区画されて複数設けられている。複数の圧力室１２は、インクを吐出する複数のノズル２１が並設されるＸ方向に沿って所定のピッチで並設されている。また、圧力室１２がＸ方向に並設された列が、本実施形態では１列設けられている。また、流路形成基板１０は面内方向がＸ方向及びＹ方向を含む方向となるように配置されている。なお、本実施形態では、流路形成基板１０のＸ方向に並設された圧力室１２の間の部分を隔壁と称する。この隔壁は、Ｙ方向に沿って形成されている。すなわち、隔壁は、流路形成基板１０のＹ方向における圧力室１２に重なる部分のことをいう。

なお、本実施形態では、流路形成基板１０に圧力室１２のみを設けるようにしたが、圧力室１２に供給されるインクに流路抵抗を付与するように圧力室１２よりも流路を横断する断面積を絞った流路抵抗付与部を設けるようにしてもよい。

このような流路形成基板１０の−Ｚ方向の一方面側には、振動板５０が形成され、この振動板５０上には、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とが成膜及びリソグラフィー法によって積層されて圧電アクチュエーター３００を構成している。本実施形態では、圧電アクチュエーター３００が、圧力室１２内のインクに圧力変化を生じさせるエネルギー発生素子となっている。ここで、圧電アクチュエーター３００は、圧電素子とも言い、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分を言う。一般的には、圧電アクチュエーター３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を圧力室１２毎にパターニングして構成する。本実施形態では、第１電極６０を圧電アクチュエーター３００の共通電極とし、第２電極８０を圧電アクチュエーター３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。なお、上述した例では、振動板５０、第１電極６０が、振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、振動板５０を設けずに、第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電アクチュエーター３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。

また、このような各圧電アクチュエーター３００の第２電極８０には、リード電極９０がそれぞれ接続され、このリード電極９０を介して各圧電アクチュエーター３００に選択的に電圧が印加されるようになっている。
また、流路形成基板１０の−Ｚ方向の面には、保護基板３０が接合されている。

保護基板３０の圧電アクチュエーター３００に対向する領域には、圧電アクチュエーター３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電アクチュエーター保持部３１が設けられている。圧電アクチュエーター保持部３１は、圧電アクチュエーター３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。また、圧電アクチュエーター保持部３１は、Ｘ方向に並設された複数の圧電アクチュエーター３００の列を一体的に覆う大きさで形成されている。もちろん、圧電アクチュエーター保持部３１は、特にこれに限定されず、圧電アクチュエーター３００を個別に覆うものであってもよく、Ｘ方向で並設された２以上の圧電アクチュエーター３００で構成される群毎に覆うものであってもよい。

このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。

また、保護基板３０には、保護基板３０をＺ方向に貫通する貫通孔３２が設けられている。そして、各圧電アクチュエーター３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３２内に露出するよう延設されており、貫通孔３２内でフレキシブルケーブル１２０と電気的に接続されている。フレキシブルケーブル１２０は、可撓性を有する配線基板であって、本実施形態では、半導体素子である駆動回路１２１が実装されている。なお、フレキシブルケーブル１２０を介さずに、リード電極９０と駆動回路１２１とを電気的に接続してもよい。また、保護基板３０に流路を設けてもよい。

また、保護基板３０上には、複数の圧力室１２に連通する供給流路を保護基板３０と共に画成するケース部材４０が固定されている。ケース部材４０は、保護基板３０の流路形成基板１０とは反対面側が接合されると共に、後述する連通板１５にも接合して設けられている。

このようなケース部材４０には、第１共通液室１０１の一部を構成する第１液室部４１と、第２共通液室１０２の一部を構成する第２液室部４２とが設けられている。第１液室部４１と第２液室部４２とは、Ｙ方向において、１列の圧力室１２を挟んだ両側にそれぞれ設けられている。

第１液室部４１及び第２液室部４２のそれぞれは、ケース部材４０の−Ｚ側の面に開口する凹形状を有し、Ｘ方向に並設された複数の圧力室１２に亘って連続して設けられている。

また、ケース部材４０には、第１液室部４１に連通して第１液室部４１にインクを供給する供給口４３と、第２液室部４２に連通して第２液室部４２からのインクを排出する排出口４４とが設けられている。

さらに、ケース部材４０には、保護基板３０の貫通孔３２に連通して、フレキシブルケーブル１２０が挿通される接続口４５が設けられている。

一方、流路形成基板１０の保護基板３０とは反対面側である＋Ｚ側には、連通板１５とノズルプレート２０とコンプライアンス基板４９とが設けられている。

ノズルプレート２０には、＋Ｚ方向に向かってインクを噴射するノズル２１が複数形成されている。本実施形態では、図１に示すように、複数のノズル２１はＸ方向に沿った直線上に配置されることで、１列のノズル列２２が形成されている。

ノズル２１は、ノズルプレート２０の板厚方向であるＺ方向に並んで配置された内径の異なる第１ノズル２１ａと第２ノズル２１ｂとを有する。第１ノズル２１ａは、第２ノズル２１ｂよりも内径が小さい。そして、第１ノズル２１ａは、ノズルプレート２０の外部側、すなわち、＋Ｚ側に配置され、第１ノズル２１ａから＋Ｚ方向に向かってインクがインク滴として外部に噴射される。すなわち、本実施形態のインクが吐出される第２軸方向は、本実施形態では、Ｚ方向となっている。

また、第２ノズル２１ｂは、ノズルプレート２０の−Ｚ側に配置され、詳しくは後述するＹ方向に延伸する第１流路２０１に連通する。すなわち、第１流路２０１の延伸方向である第１軸方向は、本実施形態では、Ｙ方向となっている。これら第１軸方向であるＹ方向と第２軸方向であるＺ方向とは互いに直交する。

このようにノズル２１に比較的内径が小さな第１ノズル２１ａを設けることでインクの流速を向上して、当該ノズル２１から噴射されるインク滴の飛翔速度を向上することができる。また、ノズル２１に比較的内径が大きな第２ノズル２１ｂを設けることで、詳しくは後述する第１共通液室１０１から第２共通液室１０２に向かって個別流路２００内のインクを流す、所謂、循環を行った際に、ノズル２１内で循環の流れの影響を受けない部分を減少させることができる。すなわち、循環時に第２ノズル２１ｂ内でインクの流れを生じさせることができ、ノズル２１内の速度勾配を大きくして、ノズル２１内のインクを上流から供給された新しいインクで置換することができる。ただし、第２ノズル２１ｂの内径を第１ノズル２１ａに比べて大きくし過ぎると、第２ノズル２１ｂと第１ノズル２１ａとのイナータンスの比が大きくなり、インク滴を連続して吐出させた際のノズル２１内でのインクのメニスカスの位置が安定しない。すなわち、第２ノズル２１ｂと第１ノズル２１ａとのイナータンスの比が大きくなると、インクのメニスカスが第１ノズル２１ａ内に留まらずに第２ノズル２１ｂ内に移動し、安定したインク滴の吐出を連続して行うことができなくなってしまう。

また、第２ノズル２１ｂの内径を小さくしすぎると、循環時に第２ノズル２１ｂ内にインクの流れが生じ難くなる。また、第２ノズル２１ｂの内径を小さくしすぎると、圧力室１２からノズル２１までの流路抵抗が大きくなり、圧力損失が大きくなるため、ノズル２１から吐出するインク滴の重量が小さくなる。このため、圧電アクチュエーター３００をより高い駆動電圧で駆動しなくてはならず、吐出効率が低下する。したがって、第１ノズル２１ａ及び第２ノズル２１ｂの大きさは、循環時のインクの置換性能、吐出安定性、吐出効率、及び、インク滴の飛翔速度等を考慮して適宜決定される。

このような第１ノズル２１ａ及び第２ノズル２１ｂは、それぞれ開口形状がＺ方向に亘って略同じ形状となるように設けられている。これにより、第１ノズル２１ａと第２ノズル２１ｂとの間には段差が形成されている。もちろん、第１ノズル２１ａと第２ノズル２１ｂの形状はこれに限定されず、例えば、第２ノズル２１ｂの内面がＺ方向に対して傾斜した傾斜面となるようにしてもよい。つまり、第２ノズル２１ｂの内径は、第１ノズル２１ａに向かって徐々に漸小するように設けられていてもよい。これにより、例えば、第１ノズル２１ａと第２ノズル２１ｂとの間に段差が形成されておらず、連続した内面となっていてもよい。このように第１ノズル２１ａと第２ノズル２１ｂとの内面が連続している場合には、第１ノズル２１ａとは、開口形状がＺ方向に亘って略同じ形状である部分を言う。

また、ノズル２１をＺ方向から平面視した際の形状は、特に限定されず、円形、楕円形、矩形、多角形状、だるま形等であってもよい。

このようなノズルプレート２０は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属、ポリイミド樹脂のような有機物、又は、シリコン等の平板材で形成することができる。また、ノズルプレート２０の板厚は、６０μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましい。このような板厚のノズルプレート２０を用いることで、ノズルプレート２０のハンドリング性を向上して、記録ヘッド１の組み立て性を向上することができる。ちなみに、ノズル２１のＺ方向の長さを短くすることで、インクを循環させた際に、ノズル２１内で循環の流れの影響を受けない部分を小さくすることができるが、ノズル２１のＺ方向の長さを短くするには、ノズルプレート２０のＺ方向の厚みを薄くする必要がある。このようにノズルプレート２０の厚みを薄くすると、ノズルプレート２０の剛性が低下し、ノズルプレート２０の変形によってインク滴の吐出方向にばらつきが生じることや、ノズルプレート２０のハンドリング性の低下による組み立て性の低下が生じ易い。つまり、上記のようにある程度の厚みのあるノズルプレート２０を用いることで、ノズルプレート２０の剛性の低下を抑制して、ノズルプレート２０の変形による吐出方向にばらつきが生じることや、ハンドリング性の低下による組み立て性の低下を抑制することができる。

連通板１５は、本実施形態では、第１連通板１５１と第２連通板１５２とを有する。第１連通板１５１と第２連通板１５２とは、−Ｚ側が第１連通板１５１、＋Ｚ側が第２連通板１５２となるようにＺ方向に積層されている。

このような連通板１５を構成する第１連通板１５１及び第２連通板１５２は、ステンレス鋼等の金属、ガラス、セラミック材料等によって製造することができる。なお、連通板１５は、流路形成基板１０と熱膨張率が略同一の材料を用いるのが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。

連通板１５には、ケース部材４０の第１液室部４１と連通して第１共通液室１０１の一部を構成する第１連通部１６と、ケース部材４０の第２液室部４２と連通して第２共通液室１０２の一部を構成する第２連通部１７及び第３連通部１８とが設けられている。また、連通板１５には、詳しくは後述するが、第１共通液室１０１と圧力室１２とを連通する流路と、圧力室１２とノズル２１とを連通する流路と、ノズル２１と第２共通液室１０２とを連通する流路と、が設けられている。連通板１５に設けられたこれらの流路は、個別流路２００の一部を構成する。

第１連通部１６は、Ｚ方向において、ケース部材４０の第１液室部４１に重なる位置に設けられており、連通板１５の＋Ｚ側の面及び−Ｚ側の面の両方に開口するように、連通板１５をＺ方向に貫通して設けられている。第１連通部１６は、−Ｚ側において第１液室部４１と連通することで第１共通液室１０１を構成する。すなわち、第１共通液室１０１は、ケース部材４０の第１液室部４１と連通板１５の第１連通部１６とによって構成されている。また、第１連通部１６は、＋Ｚ側において圧力室１２にＺ方向で重なる位置まで−Ｙ方向に延設されている。なお、連通板１５に第１連通部１６を設けずに、第１共通液室１０１をケース部材４０の第１液室部４１によって構成してもよい。

第２連通部１７は、Ｚ方向において、ケース部材４０の第２液室部４２に重なる位置に設けられており、第１連通板１５１の−Ｚ側の面に開口して設けられている。また、第２連通部１７は、＋Ｚ側において＋Ｙ方向のノズル２１に向かって拡幅されて設けられている。

第３連通部１８は、一端が、第２連通部１７の＋Ｙ方向に向かって拡幅された部分に連通するように、第２連通板１５２をＺ方向に貫通して設けられている。第３連通部１８の＋Ｚ側の開口は、ノズルプレート２０によって蓋をされている。すなわち、第２連通部１７を第１連通板１５１に設けることで、第３連通部１８の＋Ｚ側の開口のみをノズルプレート２０で蓋をすることができるため、ノズルプレート２０を比較的狭い面積で設けることができ、コストを低減することができる。

このような連通板１５に設けられた第２連通部１７及び第３連通部１８とケース部材４０に設けられた第２液室部４２とによって第２共通液室１０２が構成されている。なお、連通板１５に第２連通部１７及び第３連通部１８を設けずに、第２共通液室１０２をケース部材４０の第２液室部４２によって構成してもよい。

連通板１５の第１連通部１６が開口する＋Ｚ側の面には、コンプライアンス部４９４を有するコンプライアンス基板４９が設けられている。このコンプライアンス基板４９が、第１共通液室１０１のノズル面２０ａ側の開口を封止している。

このようなコンプライアンス基板４９は、本実施形態では、可撓性を有する薄膜からなる封止膜４９１と、金属等の硬質の材料からなる固定基板４９２と、を具備する。固定基板４９２の第１共通液室１０１に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４９３となっているため、第１共通液室１０１の壁面の一部は可撓性を有する封止膜４９１のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部４９４となっている。このように第１共通液室１０１の壁面の一部にコンプライアンス部４９４を設けることで、第１共通液室１０１内のインクの圧力変動をコンプライアンス部４９４が変形することによって吸収することができる。

また、流路基板を構成する流路形成基板１０、連通板１５、ノズルプレート２０、コンプライアンス基板４９等には、第１共通液室１０１と第２共通液室１０２とに連通して、第１共通液室１０１のインクを第２共通液室１０２に送る複数の個別流路２００が設けられている。ここで、本実施形態の各個別流路２００は、第１共通液室１０１と第２共通液室１０２とに連通して、ノズル２１毎に設けられたものであり、ノズル２１を含むものである。このような複数の個別流路２００は、ノズル２１の並設方向であるＸ方向に沿って複数並設されている。そして、ノズル２１の並設方向であるＸ方向において隣接する２つの個別流路２００は、それぞれ第１共通液室１０１及び第２共通液室１０２に連通して設けられている。すなわち、ノズル２１毎に設けられた複数の個別流路２００は、それぞれ第１共通液室１０１及び第２共通液室１０２のみで連通して設けられており、複数の個別流路２００は、第１共通液室１０１及び第２共通液室１０２以外で互いに連通することがない。つまり、本実施形態では、１つのノズル２１及び１つの圧力室１２が設けられた流路を個別流路２００と称し、各個別流路２００同士は、第１共通液室１０１及び第２共通液室１０２のみで連通するように設けられている。

図２及び図３に示すように、個別流路２００は、ノズル２１と圧力室１２と第１流路２０１と第２流路２０２と供給路２０３とを具備する。

圧力室１２は、上述のように流路形成基板１０に設けられた凹部と連通板１５との間に設けられたものであり、Ｙ方向に延伸している。すなわち、圧力室１２は、Ｙ方向の一端部に供給路２０３が接続され、Ｙ方向の他端部に第２流路２０２が接続されており、圧力室１２内をインクがＹ方向に流れるように設けられている。つまり、圧力室１２の延伸する方向とは、圧力室１２内をインクが流れる方向のことである。

なお、本実施形態では、流路形成基板１０に圧力室１２のみを形成するようにしたが、特にこれに限定されず、圧力室１２の上流側の端部、すなわち、＋Ｙ方向の端部に流路抵抗を付与するように圧力室１２よりも断面積を絞った流路抵抗付与部を設けるようにしてもよい。

供給路２０３は、圧力室１２と第１共通液室１０１とを接続するものであり、第１連通板１５１をＺ方向に貫通して設けられている。供給路２０３は、＋Ｚ側の端部で第１共通液室１０１と連通し、−Ｚ側の端部で圧力室１２と連通する。つまり、供給路２０３は、Ｚ方向に延伸している。ここで、供給路２０３が延伸する方向とは、供給路２０３内をインクが流れる方向のことである。

第１流路２０１は、供給口４３と排出口４４との間でＹ方向に延伸して設けられている。なお、第１流路２０１が延伸する方向とは、第１流路２０１内をインクが流れる方向のことである。すなわち、第１流路２０１が延伸する第１軸方向は、本実施形態では、Ｙ方向となっている。このような第１流路２０１は、＋Ｙ方向の端で第２流路２０２と連通し、−Ｙ方向の端部で第２共通液室１０２の第３連通部１８と連通している。

本実施形態の第１流路２０１は、第２連通板１５２とノズルプレート２０との間に、Ｙ方向に沿って延伸して設けられている。具体的には、第１流路２０１は、第２連通板１５２に凹部を設け、この凹部の開口をノズルプレート２０で蓋をすることで形成されている。なお、第１流路２０１は特にこれに限定されず、ノズルプレート２０に凹部を設け、ノズルプレート２０の凹部を第２連通板１５２によって蓋をするようにしてもよく、第２連通板１５２とノズルプレート２０との両方に凹部を設けて形成してもよい。

第１流路２０１は、本実施形態では、流路を流れるインクを横断する断面積、すなわち、Ｘ方向及びＺ方向を含む面方向の断面積がＹ方向に亘って同じ面積となるように設けられている。なお、第１流路２０１の流路を横断する断面積が、Ｙ方向に亘って同じ面積で設けられているとは、詳しくは後述する凸部１５３を除く部分のことである。また、第１流路２０１は、横断する断面積がＹ方向で異なる面積となるように設けられていてもよい。ちなみに、第１流路２０１を横断する面積が異なるとは、Ｚ方向の高さが異なる場合も、Ｘ方向の幅が異なる場合も、その両方が異なる場合も含むものである。

また、第１流路２０１の流路を横断する断面形状、すなわち、Ｘ方向及びＺ方向を含む面方向の断面形状は、矩形となっている。なお、第１流路２０１の流路を横断する断面形状は、特に限定されず、台形、半円形、半楕円等であってもよい。

第２流路２０２は、圧力室１２と第１流路２０１との間にＺ方向に延伸して設けられている。なお、第２流路２０２が延伸する方向とは、第２流路２０２内をインクが流れる方向のことである。すなわち、第２流路２０２が延伸する方向は、本実施形態では、第２軸方向と同じＺ方向となっている。このような第２流路２０２は、本実施形態では、連通板１５をＺ方向に貫通して設けられており、−Ｚ方向の端部で圧力室１２と連通し、＋Ｚ方向の端部で第１流路２０１と連通している。

また、第２流路２０２は、連通板１５に形成された部分を言う。すなわち、第２流路２０２は、圧力室１２の＋Ｚ方向の底面からノズルプレート２０で蓋をされている部分までである。

ノズル２１は、第１流路２０１の途中に連通する位置に配置されている。すなわち、ノズル２１は、Ｙ方向に延伸する第１流路２０１から＋Ｚ方向に分岐して設けられている。これにより、ノズル２１から＋Ｚ方向に向かってインク滴を噴射する。つまり、ノズル２１は、−Ｚ方向の端部が第１流路２０１の途中に連通し、＋Ｚ方向の端部がノズルプレート２０のノズル面２０ａに開口するようにノズルプレート２０をＺ方向に貫通して設けられている。このため、ノズル２１がインク滴を噴射する第２軸方向とは、Ｚ方向である。

ここで、ノズル２１が第１流路２０１から分岐して設けられているとは、ノズル２１が第１流路２０１の途中に連通していることを言う。そして、ノズル２１が第１流路２０１の途中に連通しているとは、Ｚ方向から平面視した際に、ノズル２１が第１流路２０１と重なる位置に配置されていることを言う。ちなみに、Ｚ方向から平面視した際に、ノズル２１が第２流路２０２と重なる位置に配置されているものは、第１流路２０１の途中に連通するように設けられているとは言わない。つまり、本実施形態の第１流路２０１は、Ｚ方向から平面視した際に第２流路２０２に重ならない部分である。

なお、ノズル２１が連通する第１流路２０１を流れるインクを横断する断面積は、第２流路２０２を流れるインクを横断する断面積よりも小さいことが好ましい。なお、第１流路２０１を横断する断面積とは、Ｘ方向及びＺ方向を含む面方向の断面の面積である。また、第２流路２０２を横断する断面積とは、Ｙ方向及びＺ方向を含む面方向の断面の面積である。このように第１流路２０１の断面積を比較的小さくすることで、個別流路２００をＸ方向に高密度に配置して、ノズル２１をＸ方向に高密度に配置することができると共に、記録ヘッド１がＺ方向に大型化するのを抑制することができる。また、第２流路２０２の断面積を比較的大きくすることで、圧力室１２からノズル２１までの流路抵抗が小さくなるのを抑制して、液体の吐出特性、特に吐出される液滴の重量が低下するのを抑制することができる。特に第２流路２０２をＹ方向に広げて、第２流路２０２の断面積を大きくすることで、第２流路２０２の流路抵抗を低減することができると共に個別流路２００が低密度に配置されるのを抑制して、個別流路２００を高密度に配置することができる。

また、第１流路２０１には、ノズル２１の第１流路２０１側の開口と向かい合う凸部１５３が設けられている。ここで、凸部１５３がノズル２１の第１流路２０１側の開口と向かい合うとは、ノズル２１の第１流路２０１側の開口とＺ方向で向かい合う第１流路２０１の壁面から、ノズル２１に向かって、すなわち、＋Ｚ方向に向かって突出して設けられたものを言う。すなわち、凸部１５３のＹ方向の上流及び下流には、Ｚ方向において凸部１５３よりも高い天井が設けられている。ちなみに、凸部１５３の上流のみに凸部１５３よりも高い天井が設けられているもの、すなわち、凸部１５３よりも下流が凸部１５３の突出した先端面と同じ高さの天井が設けられているものは、凸部１５３が設けられているとは言わない。同様に、凸部１５３の下流のみに凸部１５３よりも高い天井が設けられているもの、すなわち、凸部１５３よりも上流が凸部１５３の突出した先端面と同じ高さの天井が設けられているものは、凸部１５３が設けられているとは言わない。つまり、凸部１５３のＹ方向の上流及び下流の両方に、凸部１５３の突出した先端面よりも高い天井が設けられていればよく、凸部１５３の上流及び下流の天井の高さは互いに異なる高さであってもよい。

また、凸部１５３がノズル２１の第１流路２０１側の開口と向かい合うとは、図４に示すように、Ｚ方向から平面視した際に、凸部１５３がノズル２１の第１流路２０１側の開口である第２ノズル２１ｂの開口と重なる部分を有することを言う。つまり、Ｚ方向から平面視した際に、凸部１５３のＹ方向の全てがノズル２１の第１流路２０１側の開口と重なる位置に設けられている構成を含む。また、Ｚ方向から平面視した際に、凸部１５３のＹ方向の一部がノズル２１の第１流路２０１側の開口と重なり、Ｙ方向の他の一部がノズル２１の開口と重ならない位置に設けられている構成も含む。Ｘ方向においても同様に、Ｚ方向から平面視した際に、凸部１５３のＸ方向の全てがノズル２１の第１流路２０１側の開口と重なる位置に設けられている構成を含む。また、Ｚ方向から平面視した際に、凸部１５３のＸ方向の一部がノズル２１の第１流路２０１側の開口と重なり、Ｘ方向の他の一部がノズル２１の開口と重ならない位置に設けられている構成も含む。

なお、ノズル２１の第１流路２０１側の開口とは、第２ノズル２１ｂの第１流路２０１と接続された−Ｚ側の開口のことである。

このように第１流路２０１にノズル２１にＺ方向で向かい合う凸部１５３を設けることで、図５に示すように、循環時に第１流路２０１内を流れるインクを凸部１５３が突出する方向、すなわち、＋Ｚ方向に向かう流れを生じさせて、第１流路２０１内のインクをノズル２１内に入り込ませて、ノズル２１内、特に第２ノズル２１ｂ内でインクの流れを生じさせることができる。このようにノズル２１内にインクの流れを生じさせることで、ノズル２１内のインクの速度勾配を大きくして、ノズル２１内のインクを上流から供給された新しいインクで置換することができる。したがって、ノズル２１内のインクが乾燥によって増粘し難く、ノズル２１内のインクが増粘したとしても、第１流路２０１を下流に流れるため、ノズル２１内に増粘したインクが残留することによるインク滴の吐出方向にばらつきが生じるのを抑制して、インク滴の被噴射媒体への着弾位置ずれを抑制することができる。

これに対して、図６に示すように、第１流路２０１内に凸部１５３を設けずに、第１流路２０１の天井を平坦に、すなわち、第１流路２０１のノズル２１に−Ｚ方向で相対向する壁面をＹ方向に亘ってＺ方向の高さが同じ高さとなるように形成した場合、第１流路２０１をＹ方向に流れるインクがノズル２１内に入り込み難く、ノズル２１内でインクが滞留してしまう。このようにノズル２１内にインクが滞留すると、滞留したインクの乾燥による増粘が生じ易い。したがって、増粘したインクによってノズル２１から吐出されるインク滴の吐出方向にばらつきが生じ、吐出されたインク滴の被噴射媒体への着弾位置ずれが生じ易い。

また、凸部１５３を設けることで、ノズル２１よりも下流側にインクの容積を確保して、ノズル２１内で乾燥したインクを下流の大きな容積に流すことができ、インクの濃度を安定させることができ、ノズル２１内の乾燥したインクの交換効率を向上することができる。すなわち、凸部１５３を設けずに、ノズル２１よりも上流側と下流側とで第１流路２０１の断面積を異ならせた場合、すなわち、ノズル２１よりも上流側の第１流路２０１の断面積を下流側に比べて小さくすると、第１流路２０１内にノズル２１に向かうインクの流れを生じさせることができず、ノズル２１内の乾燥したインクの交換効率を向上することができないと共に、圧力室１２からノズル２１までの流路抵抗が増大し、圧力損失が増大してインク滴のインク重量が低下するなどの吐出効率の低下が生じる。また、ノズル２１よりも下流側の第１流路２０１の断面積を上流側に比べて小さくすると、第１流路２０１内にノズル２１に向かうインクの流れを生じさせることができたとしても、ノズル２１内で乾燥したインクを下流の大きな容積に流すことができず、インクの濃度を安定させることができなくなってしまう。

ここで、図４に示すように、凸部１５３の第１軸方向であるＹ方向の長さ寸法Ｌ１は、ノズル２１の第１流路２０１側の開口のＹ方向の長さ寸法Ｌ２の２倍以下であることが好ましく、より好ましくはノズル２１の第１流路２０１側の開口のＹ方向の長さ寸法Ｌ２の１倍以下であることが好適である。すなわち、Ｌ１≦Ｌ２×２が好ましく、より好ましくはＬ１≦Ｌ２が好適である。なお、本実施形態では、凸部１５３のＹ方向の長さ寸法Ｌ１は、ノズル２１の第１流路２０１側の開口のＹ方向の長さ寸法Ｌ２よりも小さくした。

本実施形態の凸部１５３は、図３に示すように、Ｙ方向の長さがＺ方向に亘って同じ長さで設けられている。このため、凸部１５３のＹ方向の長さ寸法Ｌ１は、Ｚ方向に亘って同じ長さとなっている。なお、凸部１５３の形状は、特にこれに限定されるものではなく、Ｙ方向の長さがＺ方向に沿って異なる長さで設けられていてもよい。ここで、凸部１５３のＹ方向の長さをＺ方向に沿って異なる長さで設けた例を図７に示す。なお、図７は、本実施形態の凸部の変形例を示す断面図である。

図７に示すように、凸部１５３は、第１軸方向であるＹ方向に対して傾いた側面１５３ａを有する。すなわち、凸部１５３は、Ｙ方向の両側の側面１５３ａが、Ｙ方向及びＺ方向に対して傾斜した傾斜面となっている。言い換えると、凸部１５３は、Ｙ方向の長さ寸法が、＋Ｚ方向に向かって徐々に漸小して設けられている。

このように凸部１５３にＹ方向に対して傾いた側面１５３ａを設けることで、インクの流れが澱む部分を低減して、第１流路２０１内を流れるインクに含まれる気泡が、凸部１５３の側面１５３ａと第１流路２０１の壁面とで形成された角部に滞留するのを抑制して気泡排出性を向上することができる。したがって、気泡が滞留して成長し、成長した気泡が予期せぬタイミングでノズル２１内等に入り込むことによるインク滴の吐出不良などが発生するのを抑制することができる。

なお、Ｚ方向に見て、凸部１５３の側面１５３ａは、ノズル２１の第１流路２０１側の開口の縁２１ｃに重なる位置に設けられている。このように、側面１５３ａをＺ方向でノズル２１の開口の縁２１ｃに重なる位置に設けることで、側面１５３ａに沿って流れたインクを、ノズル２１の開口内へ導くことができ、ノズル２１内のインクの流れを生じさせることができる。

このように凸部１５３のＹ方向の長さが、Ｚ方向に沿って異なる長さで設けられている場合、ノズル２１の開口のＹ方向の寸法Ｌ２に対して規定する凸部１５３のＹ方向の長さ寸法Ｌ１とは、凸部１５３において最も長い部分、すなわち、側面１５３ａにおける−Ｚ方向の端部における寸法のことである。

また、本実施形態の凸部１５３は、図４に示すように、Ｙ方向の長さが、Ｘ方向に亘って同じ長さで設けられている。このため、凸部１５３のＹ方向の長さ寸法Ｌ１は、Ｘ方向に亘って同じ長さとなっている。なお、凸部１５３の形状は、特にこれに限定されるものではなく、Ｙ方向の長さがＸ方向に沿って異なる長さで設けられていてもよい。ここで、凸部１５３のＹ方向の長さをＸ方向に沿って異なる長さで設けた例を図８に示す。なお、図８は、本実施形態の凸部の変形例を示す断面図である。

図８に示すように、凸部１５３のＹ方向の長さは、Ｘ方向の中央部から両端部に向かって徐々に漸小するように設けられている。すなわち、凸部１５３は、第３軸方向であるＸ方向に対して傾いた側面１５３ｂをＹ方向の両側に有する。

このように凸部１５３にＸ方向に対して傾いた側面１５３ｂを設けることで、インクの流れが澱む部分を低減して、第１流路２０１内を流れるインクに含まれる気泡が、凸部１５３の側面１５３ｂと第１流路２０１の壁面とで形成された角部に滞留するのを抑制して気泡排出性を向上することができる。したがって、気泡が滞留して成長し、成長した気泡が予期せぬタイミングでノズル２１内等に入り込むことによるインク滴の吐出不良などが発生するのを抑制することができる。

なお、Ｚ方向に見て、凸部１５３の側面１５３ｂは、ノズル２１の第１流路２０１側の開口の縁２１ｃに重なる位置に設けられている。

このように凸部１５３のＹ方向の長さが、Ｘ方向に沿って異なる長さで設けられている場合、ノズル２１の開口のＹ方向の寸法Ｌ２に対して規定する凸部１５３のＹ方向の長さ寸法Ｌ１とは、凸部１５３において最も長い部分、すなわち、側面１５３ｂの中央部における寸法のことである。

なお、凸部１５３には、Ｙ方向に対して傾斜すると共にＸ方向に対して傾斜した側面を設けるようにしてもよい。

また、本実施形態のノズル２１は、図４に示すように、Ｚ方向から平面視した際に、開口が円形となる形状で設けられている。このため、ノズル２１の第１流路２０１側の開口のＹ方向の長さ寸法Ｌ２とは、第２ノズル２１ｂの直径ｒのことである。もちろんノズル２１の形状は特にこれに限定されず、Ｚ方向からの平面視において、楕円形、矩形、多角形状、だるま形等であってもよい。ノズル２１の第１流路２０１側の開口の長さ寸法Ｌ２とは、ノズル２１の第１流路２０１の開口においてＹ方向に最も長い部分の寸法のことである。

このように、凸部１５３の長さ寸法Ｌ１を、ノズル２１の開口の長さ寸法Ｌ２の２倍以下、より好ましくは１倍以下とすることで、第１流路２０１をＹ方向に流れるインクを、ノズル２１内に流入し易くして、ノズル２１内のインクを上流から供給した新しいインクで置換することができる。ちなみに、凸部１５３の長さ寸法Ｌ１を、ノズル２１の第１流路２０１側の開口の長さ寸法Ｌ２の２倍よりも大きくすると、ノズル２１に向かうインクの流れが生じ難い。すなわち、凸部１５３のＹ方向の長さ寸法Ｌ１を長くし過ぎると、第１流路２０１をＹ方向に流れるインクが凸部１５３の側面に当接して＋Ｚ方向に向かう流れがノズル２１から離れた位置で生じてしまう。このようにノズル２１からＹ方向に離れた位置で＋Ｚ方向に向かう流れが生じると、ノズル２１の−Ｚ方向の直上では、凸部１５３の先端面と第１流路２０１の壁面との間をＹ方向に沿った流れになってしまうため、ノズル２１内にインクが浸入し難くなってしまう。

また、図４に示すように、凸部１５３の第３軸方向であるＸ方向の幅寸法Ｗ１は、第１流路２０１のＸ方向の幅寸法Ｗ２の１／２倍以上であるのが好ましく、さらに好ましくは１倍以上であることが好適である。すなわち、Ｗ１≧Ｗ２×１／２が好ましく、より好ましくは、Ｗ１≧Ｗ２が好適である。

本実施形態の凸部１５３は、第１流路２０１のＸ方向に亘って設けられている。このため、凸部１５３のＸ方向の幅は、Ｙ方向に亘って同じ幅で設けられており、Ｘ方向の幅寸法Ｗ１は、第１流路２０１のＸ方向の幅寸法Ｗ２と同じ幅、すなわち、Ｗ１＝Ｗ２となっている。なお、凸部１５３は、第１流路２０１のＸ方向の幅よりも小さい幅で形成されていてもよい。ここで、このような例を図９に示す。なお、図９は、凸部１５３の変形例を示す断面図である。

図９に示すように、凸部１５３は、第１流路２０１のＸ方向の幅よりも小さい幅で形成されている。このため、凸部１５３のＸ方向の両端部において、第１流路２０１を遮ることがないため、凸部１５３のＸ方向の両端部と第１流路２０１の壁面とに角部が形成されず、気泡の滞留を抑制することができる。

なお、図４及び図９に示す例では、凸部１５３のＸ方向の幅は、Ｙ方向に亘って同じ幅で設けるようにしたが、特にこれに限定されず、凸部１５３のＸ方向の幅は、Ｙ方向に沿って異なる幅で形成されていてもよい。凸部１５３のＸ方向の幅が、Ｙ方向に沿って異なる幅で設けられている場合における凸部１５３のＸ方向の幅寸法Ｗ１とは、Ｘ方向に最も広い部分の幅の寸法のことである。

また、本実施形態の第１流路２０１は、Ｘ方向の幅がＹ方向に亘って同じ幅で設けられている。なお、第１流路２０１は、Ｘ方向の幅が、Ｙ方向に沿って異なる幅で設けられていてもよい。第１流路２０１のＸ方向の幅寸法Ｗ２とは、Ｙ方向において第１流路２０１のノズル２１が連通する部分におけるＸ方向の幅の寸法のことである。

このように、凸部１５３の第３軸方向であるＸ方向の幅寸法Ｗ１は、第１流路２０１のＸ方向の幅寸法Ｗ２の１／２倍以上、より好ましくは１倍以上とすることで、凸部１５３のＹ方向の上流から下流に向かって凸部１５３のＸ方向の両側を通るインクの流れを抑制して、第１流路２０１内を流れるインクをノズル２１内に向かう流れに変えることができる。

また、図３に示すように、凸部１５３のＺ方向の高さ寸法Ｈ１は、第１流路２０１のＺ方向の高さ寸法Ｈ２の１／３倍以上が好ましく、さらに好ましくは、１／２倍以上が好適である。すなわち、Ｈ１≧Ｈ２×１／３が好ましく、より好ましくはＨ１≧Ｈ２×１／２が好適である。ここで、凸部１５３のＺ方向の高さ寸法Ｈ１とは、Ｙ方向において凸部１５３の上流及び下流の天井部分から＋Ｚ方向に突出した高さのことである。本実施形態では、凸部１５３のＺ方向の高さは、Ｙ方向及びＸ方向に亘って同じ高さ、すなわち、凸部１５３の突出した先端面は、Ｘ方向及びＹ方向を含む面方向となるように形成されている。なお、凸部１５３は、Ｚ方向の高さが、Ｙ方向に沿って異なる高さで形成されていてもよく、また、Ｘ方向に沿って異なる高さで形成されていてもよい。凸部１５３の高さ寸法Ｈ１とは、最も突出量が大きな部分のＺ方向の寸法のことである。

また、第１流路２０１のＺ方向の高さとは、ノズル２１の第１流路２０１が開口する部分と凸部１５３が設けられていない第１流路２０１の天井部分との間の高さのことである。本実施形態では、第１流路２０１は、Ｘ方向及びＹ方向に亘ってＺ方向の高さが同じ高さで形成されている。なお、第１流路２０１は、特にこれに限定されず、Ｚ方向の高さがＸ方向に沿って異なる高さで形成されていてもよく、また、Ｙ方向に沿って異なる高さで形成されていてもよい。第１流路２０１の高さ寸法Ｈ２とは、ノズル２１が開口する部分とこの開口にＺ方向で対向する部分であって凸部１５３が設けられていない部分との中で最も高い部分のＺ方向の寸法のことである。

このように、凸部１５３のＺ方向の高さ寸法Ｈ１を、第１流路２０１の高さ寸法Ｈ２の１／３倍以上、より好ましくは、１／２倍以上とすることで、第１流路２０１を流れるインクの流れを凸部１５３によってノズル２１方向に向けることができる。ちなみに、凸部１５３の高さ寸法Ｈ１を、第１流路２０１の高さ寸法Ｈ２の１／３倍より小さくすると、凸部１５３によってノズル２１内に向かうインクの流れが生じ難く、ノズル２１内にインクの流れが生じ難い。

また、凸部１５３のＺ方向の高さ寸法Ｈ１は、第１流路２０１のＺ方向の高さ寸法Ｈ２の１倍以下が好ましく、さらに好ましくは２／３倍以下が好適である。すなわち、Ｈ１≦Ｈ２が好ましく、より好ましくはＨ１≦Ｈ２×２／３が好適である。

ここで、凸部１５３のＺ方向の高さ寸法Ｈ１を、第１流路２０１のＺ方向の高さ寸法Ｈ２と同じ寸法とした場合を図１０に示す。

図１０に示すように、凸部１５３の突出した先端面は、第１流路２０１のノズル２１が開口する壁面と面一となるように配置されている。ちなみに、凸部１５３の高さ寸法Ｈ１が、第１流路２０１の高さ寸法Ｈ２よりも大きいとは、凸部１５３がノズル２１内に入り込むように設けられている場合である。

また、凸部１５３のＺ方向の高さＨ１は、Ｘ方向に沿って異なる高さで設けられていてもよい。このような例を図１１に示す。

図１１に示すように、凸部１５３のＺ方向に最も高い寸法Ｈ１は、第１流路２０１のＺ方向の高さ寸法Ｈ２と同じ高さである。また、凸部１５３は、Ｚ方向の高さが、Ｘ方向の両端から中央部に向かって徐々に低くなるように形成されている。すなわち、Ｙ方向から平面視した際の凸部１５３の先端面は凹曲面となっている。

このような凸部１５３では、Ｘ方向においてノズル２１の開口から離れるほど、第１流路２０１をＹ方向に流れるインクが凸部１５３によって遮られるため、Ｘ方向の中央部、すなわち、ノズル２１の開口の中心に向かってインクがより多く流れ易い。したがって、ノズル２１内を流れるインクの量を多くすることができる。

このように、凸部１５３の高さ寸法Ｈ１を、第１流路２０１の高さ寸法Ｈ２の１倍以下、より好ましくは２／３倍以下とすることで、凸部１５３によって第１流路２０１の流路抵抗が増大することによる吐出効率の低下を抑制することができる。

なお、凸部１５３の高さ寸法Ｈ１が、第１流路２０１の高さ寸法Ｈ２よりも大きい場合には、圧力室１２からノズル２１までの流路抵抗が大きくなり、圧力損失が大きくなるため、ノズル２１から吐出するインク滴の重量が小さくなる。このため、圧電アクチュエーター３００をより高い駆動電圧で駆動しなくてはならず、吐出効率が低下する。凸部１５３の高さ寸法Ｈ１を、第１流路２０１の高さ寸法Ｈ２の２／３倍以下、より好ましくは１倍以下とすることで、圧力損失が大きくなるのを抑制して、インク滴の重量が低下するのを抑制することができるため、圧電アクチュエーター３００をより低い駆動電圧で駆動することができ吐出効率を向上することができる。

また、図４に示すように、本実施形態の凸部１５３は、第２軸方向であるＺ方向から見たときの、凸部１５３のＹ方向に占める範囲は、ノズル２１の第１流路２０１の開口の中心Ｃに対して略対称となっている。

ここで、ノズル２１の第１流路２０１の開口の中心Ｃとは、開口が非円形の場合には、Ｙ方向に最大となる内寸の中心のことである。また、凸部１５３のＹ方向に占める範囲が、ノズル２１の開口の中心Ｃに対して略対称であるとは、凸部１５３のＹ方向の長さ寸法Ｌ１に対して、２０％以内の偏移差であることを言う。つまり、凸部１５３のＹ方向の中心が、ノズル２１の開口の中心Ｃに対して、−Ｙ方向にＬ１×０．２以下、＋Ｙ方向にＬ１×０．２以下の位置にあることを言う。

このように凸部１５３をノズル２１の開口の中心Ｃに対して略対称とすることで、第１共通液室１０１から第２共通液室１０２に向かってインクを循環させる場合も、第２共通液室１０２から第１共通液室１０１に向かってインクを循環させる場合も、凸部１５３によってノズル２１内でインクの流れを生じさせることができる。

さらに、図４に示すように、ノズル２１の第１流路２０１の開口の径をｒとしたとき、第１流路２０１は、ノズル２１の開口の中心ＣからＹ方向の両側に向かってそれぞれ２ｒ以上の長さの範囲に亘って延伸していることが好ましい。ちなみに、第１流路２０１は、Ｚ方向において第２流路２０２に重ならない部分であるため、第１流路２０１の＋Ｙ方向の端部は、第２流路２０２の−Ｙ方向の側面となる。また、第１流路２０１は、Ｚ方向において第２共通液室１０２と重ならない部分であるため、第１流路２０１の−Ｙ方向の端部は、第２共通液室１０２の＋Ｙ方向の側面となる。

このため、第１流路２０１のノズル２１の開口の中心Ｃから第２流路２０２に接続された端部までの＋Ｙ方向の長さＬ３は、ノズル２１の第１流路２０１の開口の径ｒの２倍以上の長さ、すなわち、Ｌ３≧２ｒを満たす長さで設けられている。また、第１流路２０１のノズル２１の開口の中心Ｃから第２共通液室１０２に接続された端部までの−Ｙ方向の長さＬ４は、ノズル２１の第１流路２０１の開口の径ｒの２倍以上の長さ、すなわち、Ｌ４≧２ｒを満たす長さで設けられている。

このような個別流路２００では、第１共通液室１０１から個別流路２００を通り第２共通液室１０２に液体が流れる、所謂、循環が行われる。また、圧電アクチュエーター３００を駆動することによって圧力室１２内のインクに圧力変化を生じさせて、ノズル２１内のインクの圧力を上昇させることでノズル２１から外部に＋Ｚ方向に向かってインク滴が吐出される。第１共通液室１０１から個別流路２００を通り第２共通液室１０２にインクが流れる時に、圧電アクチュエーター３００を駆動してもよいし、第１共通液室１０１から個別流路２００を通り第２共通液室１０２にインクが流れない時に、圧電アクチュエーター３００を駆動してもよい。また、圧電アクチュエーター３００の駆動による圧力変化により、第２共通液室１０２から第１共通液室１０１へのインクの流れが一時的に生じてもよい。

以上説明したように、本実施形態の液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッド１では、液体であるインクの供給口４３と排出口４４とを有し、供給口４３と排出口４４との間で第１軸方向であるＹ方向に延伸する第１流路２０１と、第１流路２０１から分岐して設けられるノズル２１であって、Ｙ方向と直交する第２軸方向であるＺ方向に沿ってインクを噴射するノズル２１と、を備え、第１流路２０１には、ノズル２１の第１流路２０１側の開口と向かい合って凸部１５３が設けられている。

このようにＹ方向に延設された第１流路２０１の途中にノズル２１を連通させることで、第２流路２０２とノズルプレート２０との角部などのインクが滞留する部分からノズル２１を離して配置することができ、滞留することで成分が沈降したインクや気泡がノズル２１側に移動し難い。したがって、滞留して成分が沈降したインクや気泡によってノズル２１の目詰まりや、ノズル２１から吐出されるインク滴の成分のばらつきなどを抑制することができる。

また、ノズル２１をＹ方向に延伸する第１流路２０１の途中に連通させることで、ノズル２１から侵入した気泡が、第１流路２０１を流れるインクによって下流側である第２共通液室１０２に向かって流すことができる。したがって、ノズル２１から侵入した気泡が、圧力室１２や第１共通液室１０１側に入り込むのを抑制して、圧力室１２に侵入した気泡によって圧力室１２内のインクの圧力変動が吸収されることによるインク滴の吐出不良を抑制することができる。ちなみに、ノズル２１を第２流路２０２に連通する位置に設けた場合、ノズル２１から侵入した気泡が、浮力によってインクの流れに逆らって圧力室１２側に移動し易い。そして、ノズル２１から圧力室１２に気泡が侵入すると、圧力室１２に侵入した気泡が、圧力室１２内のインクの圧力変動を吸収し、インク滴の吐出不良が発生する虞がある。

また、第１流路２０１に凸部１５３を設けることで、第１流路２０１内をＹ方向に流れるインクの流れをノズル２１に向かうＺ方向の流れに変えて、ノズル２１にインクの流れを生じさせて、ノズル２１内のインクを上流から供給された新しいインクに置換することができる。したがって、ノズル２１内のインクが滞留するのを抑制して、滞留したインクが増粘することによるノズル２１の目詰まりやノズル２１から吐出されるインク滴の飛翔方向のずれなどの吐出不良が発生するのを抑制することができる。

また、ノズル２１を第１流路２０１に連通する位置に設けることで、ノズル２１のＹ方向の配置の自由度を上げることができる。

また、本実施形態の記録ヘッド１では、凸部１５３の第１軸方向であるＹ方向の長さ寸法Ｌ１は、ノズル２１の第１流路２０１の開口のＹ方向の長さ寸法Ｌ２の２倍以下であることが好ましく、より好ましくは１倍以下が好適である。凸部１５３の長さ寸法Ｌ１をノズル２１の開口の２倍以下、より好ましくは１倍以下とすることで、第１流路２０１をＹ方向に流れるインクを、ノズル２１内に流入し易くして、ノズル２１内のインクを上流から供給した新しいインクで置換することができる。

また、本実施形態の記録ヘッド１では、凸部１５３の第１軸方向であるＹ方向及び第２軸方向であるＺ方向に直交する第３軸方向であるＸ方向の幅寸法Ｗ１は、ノズル２１の第１流路２０１の開口のＸ方向の幅寸法Ｗ２の１／２倍以上であることが好ましく、より好適には、１倍以上であることが好適である。このように凸部１５３のＸ方向の幅寸法Ｗ１を、第１流路２０１のＸ方向の幅寸法Ｗ２の１／２倍以上、より好ましくは１倍以上とすることで、凸部１５３のＹ方向の上流から下流に向かって凸部１５３のＸ方向の両側を通るインクの流れを抑制して、第１流路２０１内を流れるインクをノズル２１内に向かう流れに変えることができる。

また、本実施形態の記録ヘッド１では、図７に示すように、凸部１５３は、第１軸方向であるＹ方向に対して傾いた側面１５３ａを有することが好ましい。これによれば、凸部１５３の側面１５３ａをＹ方向に対して傾けることにより、凸部１５３の側面１５３ａと第１流路２０１の壁面との角部にインクが滞留し難く、気泡排出性を向上することができる。

また、本実施形態の記録ヘッド１では、図７に示すように、第２軸方向であるＺ方向に見て、側面１５３ａは、開口の縁２１ｃと重なることが好ましい。これによれば、側面１５３ａによって変えられたインクの流れが、ノズル２１の開口から侵入し易く、ノズル２１内にインクの流れを確実に生じさせることができる。

また、本実施形態の記録ヘッド１では、凸部１５３の第２軸方向であるＺ方向の高さ寸法Ｈ１は、第１流路２０１のＺ方向の高さ寸法Ｈ２の１／３倍以上であることが好ましく、より好ましくは１／２倍以上であることが好適である。このように凸部１５３のＺ方向の高さ寸法Ｈ１を、第１流路２０１の高さ寸法Ｈ２の１／３倍以上、より好ましくは、１／２倍以上とすることで、第１流路２０１を流れるインクの流を凸部１５３によってノズル２１方向に向けることができ、ノズル２１内にインクの流れを確実に生じさせることができる。

また、本実施形態の記録ヘッド１では、凸部１５３の第２軸方向であるＺ方向の高さ寸法Ｈ１は、第１流路２０１のＺ方向の高さ寸法Ｈ２の１倍以下であることが好ましく、より好ましくは２／３倍以下であることが好適である。このように凸部１５３の高さ寸法Ｈ１を、第１流路２０１の高さ寸法Ｈ２の倍以下、より好ましくは２／３倍以下とすることで、凸部１５３によって第１流路２０１の流路抵抗が増大することによる吐出効率の低下を抑制することができる。

また、本実施形態の記録ヘッド１では、第２軸方向であるＺ方向に見たとき、凸部１５３の第１軸方向であるＹ方向に占める範囲は、ノズル２１の第１流路２０１の開口の中心Ｃに対して略対称であることが好ましい。これによれば、第１流路２０１を流れるインクの流れが逆転しても、ノズル２１内にインクの流れを生じさせることができる。

また、本実施形態の記録ヘッド１では、ノズル２１の第１流路２０１の開口の径をｒとしたとき、第１流路２０１は当該開口の中心Ｃから第１軸方向であるＹ方向の両側に向かってそれぞれ２ｒ以上の長さの範囲に亘って延伸していることが好ましい。すなわち、長さ寸法Ｌ３≧２ｒ、Ｌ４≧２ｒを満たすことが好ましい。

（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。

例えば、上述した実施形態では、第１軸方向をＹ方向、第２軸方向をＺ方向として、Ｙ方向及びＺ方向の両方に直交するＸ方向にノズル２１が並設された構成を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、ノズル２１や圧力室１２等は、ノズル面２０ａの面内方向においてＸ方向に対して傾斜した方向に並設されていてもよい。

また、本実施形態では、個別流路２００の第１流路２０１と第２共通液室１０２とを直接、接続するようにしたが、特にこれに限定されず、第１流路２０１と第２共通液室１０２との間に第２軸方向であるＺ方向に延伸する他の流路が設けられていてもよい。

ここで、本実施形態の液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の一例について図１２を参照して説明する。なお、図１２は、本発明のインクジェット式記録装置の概略構成を示す図である。

図１２に示すように、液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置Ｉでは、複数の記録ヘッド１がキャリッジ３に搭載されている。記録ヘッド１を搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。本実施形態では、キャリッジ３の移動方向が第１軸方向であるＹ方向となっている。

また、装置本体４には、液体としてインクが貯留された貯留手段であるタンク２が設けられている。タンク２は、チューブ等の供給管２ａを介して記録ヘッド１と接続されており、タンク２からのインクは供給管２ａを介して記録ヘッド１に供給される。また、記録ヘッド１とタンク２とはチューブ等の排出管２ｂを介して接続されており、記録ヘッド１から排出されたインクは排出管２ｂを介してタンク２に戻される、所謂、循環が行われる。なお、タンク２は、複数で構成されていてもよい。

そして、駆動モーター７の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７ａを介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッド１を搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４には搬送手段としての搬送ローラー８が設けられており、紙等の被噴射媒体である記録シートＳが搬送ローラー８により搬送されるようになっている。なお、記録シートＳを搬送する搬送手段は、搬送ローラー８に限られずベルトやドラム等であってもよい。本実施形態では、記録シートＳの搬送方向がＸ方向となっている。

なお、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、記録ヘッド１がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、記録ヘッド１が固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。

また、各実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを、また液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドや液体噴射装置にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられ、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。

ここで、本実施形態の液体噴射システムの一例について図１３を参照して説明する。なお、図１３は、本発明の液体噴射装置であるインクジェット式記録装置の液体噴射システムを説明するブロック図である。

図１３に示すように、液体噴射システムは、上述した記録ヘッド１と、供給口４３に液体としてインクを供給すると共に排出口４４からインクを回収してインクを循環させる機構として、メインタンク５００と、第１タンク５０１と、第２タンク５０２と、コンプレッサー５０３と、真空ポンプ５０４と、第１送液ポンプ５０５と、第２送液ポンプ５０６と、を具備する。

第１タンク５０１には、記録ヘッド１及びコンプレッサー５０３が接続されており、コンプレッサー５０３によって第１タンク５０１のインクは所定の圧力で記録ヘッド１に供給される。

第２タンク５０２は、第１送液ポンプ５０５を介して第１タンク５０１と接続されており、第１送液ポンプ５０５によって第２タンク５０２のインクが第１タンク５０１に送液される。

また、第２タンク５０２には、記録ヘッド１と真空ポンプ５０４とが接続されており、真空ポンプ５０４によって記録ヘッド１のインクは所定の負圧で第２タンク５０２に排出される。

すなわち、第１タンク５０１から記録ヘッド１にインクが供給され、記録ヘッド１から第２タンク５０２にインクが排出される。そして、第１送液ポンプ５０５によって第２タンク５０２から第１タンク５０１へインクが送液されることでインクが循環する。

また、第２タンク５０２には、第２送液ポンプ５０６を介してメインタンク５００が接続されており、記録ヘッド１によって消費された分のインクが、メインタンク５００から第２タンク５０２に補充される。なお、メインタンク５００から第２タンク５０２へのインクの補充は、例えば、第２タンク５０２内のインクの液面が所定の高さよりも低くなった場合などのタイミングで行えばよい。

Ｉ…インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、１…インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、２…タンク、２ａ…供給管、２ｂ…排出管、３…キャリッジ、４…装置本体、５…キャリッジ軸、７…駆動モーター、７ａ…タイミングベルト、８…搬送ローラー、１０…流路形成基板、１２…圧力室、１５…連通板、１６…第１連通部、１７…第２連通部、１８…第３連通部、２０…ノズルプレート、２０ａ…ノズル面、２１…ノズル、２１ａ…第１ノズル、２１ｂ…第２ノズル、２１ｃ…縁、２２…ノズル列、３０…保護基板、３１…圧電アクチュエーター保持部、３２…貫通孔、４０…ケース部材、４１…第１液室部、４２…第２液室部、４３…供給口、４４…排出口、４５…接続口、４９…コンプライアンス基板、５０…振動板、６０…第１電極、７０…圧電体層、８０…第２電極、９０…リード電極、１０１…第１共通液室、１０２…第２共通液室、１２０…フレキシブルケーブル、１２１…駆動回路、１５１…第１連通板、１５２…第２連通板、１５３…凸部、１５３ａ、１５３ｂ…側面、２００…個別流路、２０１…第１流路、２０２…第２流路、２０３…供給路、３００…圧電アクチュエーター、４９１…封止膜、４９２…固定基板、４９３…開口部、４９４…コンプライアンス部、５００…メインタンク、５０１…第１タンク、５０２…第２タンク、５０３…コンプレッサー、５０４…真空ポンプ、５０５…第１送液ポンプ、５０６…第２送液ポンプ、Ｓ…記録シート

Claims (14)

1. 液体の供給口と排出口とを有する液体噴射ヘッドであって、
   前記供給口と前記排出口との間で第１軸方向に延伸する第１流路と、
   前記第１流路から分岐して設けられるノズルであって、前記第１軸方向と直交する第２軸方向に沿って液体を噴射するノズルと、を備え、
   前記第１流路には、前記ノズルの前記第１流路側の開口と向かい合って凸部が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記凸部の前記第１軸方向の長さ寸法は、前記開口の前記第１軸方向の長さ寸法の２倍以下であることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記凸部の前記第１軸方向の長さ寸法は、前記開口の前記第１軸方向の長さ寸法の１倍以下であることを特徴とする請求項２記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記凸部の前記第１軸方向及び前記第２軸方向に直交する第３軸方向の幅寸法は、前記開口の前記第３軸方向の幅寸法の１／２倍以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記凸部は、前記第１流路に前記第３軸方向に亘って連続して設けられていることを特徴とする請求項４記載の液体噴射ヘッド。
6. 前記凸部は、前記第１軸方向に対して傾いた側面を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
7. 前記第２軸方向に見て、前記側面は、前記開口の縁と重なることを特徴とする請求項６記載の液体噴射ヘッド。
8. 前記凸部の前記第２軸方向の高さ寸法は、前記第１流路の前記第２軸方向の高さ寸法の１／３倍以上であることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
9. 前記凸部の前記第２軸方向の高さ寸法は、前記第１流路の前記第２軸方向の高さ寸法の１／２倍以上であることを特徴とする請求項８記載の液体噴射ヘッド。
10. 前記凸部の前記第２軸方向の高さ寸法は、前記第１流路の前記第２軸方向の高さ寸法の１倍以下であることを特徴とする請求項８又は９に記載の液体噴射ヘッド。
11. 前記凸部の前記第２軸方向の高さ寸法は、前記第１流路の前記第２軸方向の高さ寸法の２／３倍以下であることを特徴とする請求項１０記載の液体噴射ヘッド。
12. 前記第２軸方向に見たとき、前記凸部の前記第１軸方向に占める範囲は、前記開口の中心に対して略対称であることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
13. 前記開口の径をｒとしたとき、前記第１流路は当該開口の中心から前記第１軸方向の両側に向かってそれぞれ２ｒ以上の長さの範囲に亘って延伸していることを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
14. 請求項１〜１３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドと、前記供給口に液体を供給すると共に前記排出口から液体を回収して液体を循環させる機構と、を備えることを特徴とする液体噴射システム。
    

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