JP2021088081A - 液体噴射ヘッドおよび液体噴射システム - Google Patents

液体噴射ヘッドおよび液体噴射システム Download PDF

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Abstract

【課題】液体噴射ヘッドにおいて多数の流路を効率的に配置する。【解決手段】液体噴射ヘッドは、第1軸の方向に液体を噴射するノズルに連通する複数の個別流路が、前記第1軸に直交する第2軸に沿って並設された個別流路列と、前記複数の個別流路に連通する第1共通液室とを具備する液体噴射ヘッドであって、前記複数の個別流路の各々は、液体を貯留する圧力室を含む。【選択図】図2

Description

本発明は、液体噴射ヘッドおよび液体噴射システムに関する。
例えばインク等の液体を複数のノズルから噴射する液体噴射ヘッドが従来から提案されている。例えば特許文献1には、圧力室内の液体の圧力を圧電素子により変化させることで、当該圧力室に連通するノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドが開示されている。
特開2013−184372号公報
近年の液体噴射ヘッドにおいては、多数のノズルを高密度に配置することが要求される。多数のノズルを高密度に配置するには、圧力室を含む流路を効率的に配置する必要がある。従来の液体噴射ヘッドにおいては、多数の流路の効率的な配置という観点で更なる改善の余地がある。
以上の課題を解決するために、本発明の第1態様に係る液体噴射ヘッドは、複数の個別流路であって、それぞれが圧力室を有するとともに、第1軸の方向に液体を噴射するノズルに連通する個別流路と、前記複数の個別流路に連結される第1共通液室とを具備し、前記第1軸の方向にみたときに、前記複数の個別流路が前記第1軸に直交する第2軸の方向に沿って並設されて個別流路列を構成する液体噴射ヘッドであって、前記個別流路列において相互に隣合う二の前記個別流路を第1個別流路および第2個別流路としたとき、前記第1個別流路は、前記圧力室と前記ノズルとを連通させる第1局所流路を含み、前記第1局所流路は、前記第2軸の方向にみて、前記第2個別流路に重ならない。
本発明の第2態様に係る液体噴射ヘッドは、複数の個別流路であって、それぞれが圧力室を有するとともに、第1軸の方向に液体を噴射するノズルに連通する個別流路と、前記複数の個別流路に連結される第1共通液室とを具備し、前記第1軸の方向にみたときに、前記複数の個別流路が前記第1軸に直交する第2軸の方向に沿って並設されて個別流路列を構成する液体噴射ヘッドであって、前記個別流路列において相互に隣合う二の前記個別流路を第1個別流路および第2個別流路としたとき、前記第1個別流路は、前記第2軸の方向にみて、前記第2個別流路に連通する前記ノズルに重なる第5局所流路を含む。
本発明の第3態様に係る液体噴射ヘッドは、複数の個別流路であって、それぞれが圧力室を有するとともに、第1軸の方向に液体を噴射するノズルに連通する個別流路と、前記複数の個別流路に連結される第1共通液室とを具備し、前記第1軸の方向にみたときに、前記複数の個別流路が前記第1軸に直交する第2軸の方向に沿って並設されて個別流路列を構成する液体噴射ヘッドであって、前記個別流路列において相互に隣合う二の前記個別流路を第1個別流路および第2個別流路としたとき、前記第1個別流路は、第1部分流路を含み、前記第2個別流路は、第2部分流路を含み、前記第1部分流路は、前記1軸に直交する方向に延在する第7局所流路および第8局所流路と、前記第7局所流路と前記第8局所流路とを連通させる第9局所流路とを含み、前記第7局所流路は、前記第8局所流路よりも前記ノズルの噴射面に近い階層にあり、前記第2部分流路は、前記1軸に直交する方向に延在する第10局所流路および第11局所流路と、前記第10局所流路と前記第11局所流路とを連通させる第12局所流路とを含み、前記第10局所流路は、前記第11局所流路よりも前記ノズルの噴射面に近い階層にあり、前記第1部分流路と前記第2部分流路とは、前記第2軸の方向にみて少なくとも一部が重ならない。
本発明の第4態様に係る液体噴射ヘッドは、複数の個別流路であって、それぞれが圧力室を有するとともに、第1軸の方向に液体を噴射するノズルに連通する個別流路と、前記複数の個別流路に連結される第1共通液室とを具備し、前記第1軸の方向にみたときに、前記複数の個別流路が前記第1軸に直交する第2軸の方向に沿って並設されて個別流路列を構成する液体噴射ヘッドであって、前記個別流路列において相互に隣合う二の前記個別流路を第1個別流路および第2個別流路としたとき、前記第1個別流路は、前記第1軸の方向にみて前記第2個別流路に部分的に重なる第13局所流路を含む。
第1実施形態に係る液体噴射システムの構成を例示するブロック図である。 液体噴射ヘッドにおける流路の模式図である。 第1個別流路を通過する断面における液体噴射ヘッドの断面図である。 第2個別流路を通過する断面における液体噴射ヘッドの断面図である。 ノズルの構造を例示する断面図である。 第1個別流路の構成を例示する側面図および平面図である。 第2個別流路の構成を例示する側面図および平面図である。 第1局所流路に着目した第1個別流路の側面図および平面図である。 第3局所流路に着目した第2個別流路の側面図および平面図である。 第1局所流路および第2局所流路の模式図である。 第1個別流路を部分的に拡大した側面図である。 第2個別流路を部分的に拡大した側面図である。 第2実施形態における液体噴射ヘッドの断面図である。 第2実施形態における液体噴射ヘッドの断面図である。 第1個別流路を部分的に拡大した側面図である。 第2個別流路を部分的に拡大した側面図である。 第1個別流路および第2個別流路の平面図である。 変形例における第1局所流路および第2局所流路の平面図である。
A:第1実施形態
図1に図示される通り、以下の説明においては、相互に直交するX軸とY軸とZ軸とを想定する。任意の地点にみてX軸に沿う一方向をXa方向と表記し、Xa方向の反対の方向をXb方向と表記する。X軸とY軸とを含むX-Y平面は水平面に相当する。Z軸は、鉛直方向に沿う軸線であり、Z軸の正方向は鉛直方向の下方に相当する。
図1は、第1実施形態に係る液体噴射システム100の部分的な構成を例示する構成図である。第1実施形態の液体噴射システム100は、液体の一例であるインクの液滴を媒体11に対して噴射するインクジェット方式の印刷装置である。媒体11は、例えば印刷用紙である。なお、例えば樹脂フィルムまたは布帛等の任意の材質の印刷対象も媒体11として利用される。
液体噴射システム100には液体容器12が設置される。液体容器12はインクを貯留する。例えば、液体噴射システム100に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、または、インクを補充可能なインクタンクが、液体容器12として利用される。なお、液体容器12に貯留されるインクの種類数は任意である。
図1に例示される通り、液体噴射システム100は、制御ユニット21と搬送機構22と移動機構23と液体噴射ヘッド24とを具備する。制御ユニット21は、例えばCPU(Central Processing Unit)またはFPGA(Field Programmable Gate Array)等の処理回路と半導体メモリー等の記憶回路とを含み、液体噴射システム100の各要素を制御する。
搬送機構22は、制御ユニット21による制御のもとで媒体11をY軸に沿って搬送する。移動機構23は、制御ユニット21による制御のもとで液体噴射ヘッド24をX軸に沿って往復させる。第1実施形態の移動機構23は、液体噴射ヘッド24を収容する略箱型の搬送体231と、搬送体231が固定された無端状の搬送ベルト232とを具備する。なお、複数の液体噴射ヘッド24を搬送体231に搭載した構成、または、液体容器12を液体噴射ヘッド24とともに搬送体231に搭載した構成も採用され得る。
液体噴射ヘッド24は、液体容器12から供給されるインクを、制御ユニット21による制御のもとで、複数のノズルの各々から媒体11に噴射する。搬送機構22による媒体11の搬送と搬送体231の反復的な往復とに並行して液体噴射ヘッド24が媒体11にインクを噴射することで、媒体11の表面に画像が形成される。
図2は、液体噴射ヘッド24をZ軸の方向からみたときの当該液体噴射ヘッド24内の流路を模式的に表す構成図である。図2に例示される通り、液体噴射ヘッド24のうち媒体11に対向する表面には複数のノズルN(Na,Nb)が形成される。複数のノズルNはY軸に沿って配列する。複数のノズルNの各々からZ軸の方向にインクが噴射される。すなわち、Z軸は、各ノズルNからインクが噴射される方向に相当する。Z軸は、「第1軸」の一例である。
第1実施形態における複数のノズルNは、第1ノズル列Laと第2ノズル列Lbとに区分される。第1ノズル列Laは、Y軸に沿って直線状に配列する複数のノズルNaの集合である。同様に、第2ノズル列Lbは、Y軸に沿って直線状に配列する複数のノズルNbの集合である。第1ノズル列Laと第2ノズル列Lbとは、X軸の方向に所定の間隔をあけて並設される。また、Y軸の方向における各ノズルNaの位置と、Y軸の方向における各ノズルNbの位置とは相違する。図2に例示される通り、ノズルNaとノズルNbとを含む複数のノズルNがピッチ(周期)θで配列する。ピッチθは、Y軸の方向におけるノズルNaとノズルNbとの中心間の距離である。以下の説明においては、第1ノズル列LaのノズルNaに関連する要素の符号に添字aを付加し、第2ノズル列LbのノズルNbに関連する要素の符号に添字bを付加する。なお、第1ノズル列LaのノズルNaと第2ノズル列LbのノズルNbとを特に区別する必要がない場合には、単に「ノズルN」と表記する。他の要素の符号についても同様である。
図2に例示される通り、液体噴射ヘッド24には個別流路列25が設置される。個別流路列25は、相異なるノズルNに対応する複数の個別流路P(Pa,Pb)の集合である。複数の個別流路Pの各々は、当該個別流路Pに対応するノズルNに連通する流路である。各個別流路Pは、X軸に沿って延在する。個別流路列25は、Y軸に沿って並設された複数の個別流路Pにより構成される。なお、図2においては各個別流路Pを便宜的に単純な直線として図示したが、各個別流路Pの実際の形状については後述する。Y軸は「第2軸」の一例である。
各個別流路Pは圧力室C(Ca,Cb)を含む。各個別流路P内の圧力室Cは、当該個別流路Pに連通するノズルNから噴射されるインクを貯留する空間である。すなわち、圧力室C内のインクの圧力が変化することでノズルNからインクが噴射される。なお、第1ノズル列Laに対応する圧力室Caと第2ノズル列Lbに対応する圧力室Cbとを特に区別する必要がない場合には単に「圧力室C」と表記する。
図2に例示される通り、液体噴射ヘッド24には第1共通液室R1と第2共通液室R2とが設置される。第1共通液室R1および第2共通液室R2の各々は、複数のノズルNが分布する範囲の全域にわたりY軸の方向に延在する。Z軸の方向からの平面視(以下では単に「平面視」という)において、第1共通液室R1と第2共通液室R2との間に個別流路列25と複数のノズルNとが位置する。
複数の個別流路Pは、第1共通液室R1に共通に連通する。具体的には、各個別流路PのうちXb方向に位置する端部E1が第1共通液室R1に連結される。また、複数の個別流路Pは、第2共通液室R2に共通に連通する。具体的には、各個別流路PのうちXa方向に位置する端部E2が第2共通液室R2に連結される。以上の説明から理解される通り、各個別流路Pは、第1共通液室R1と第2共通液室R2とを相互に連通させる。第1共通液室R1から各個別流路Pに供給されるインクが当該個別流路Pに対応するノズルNから噴射される。また、第1共通液室R1から各個別流路Pに供給されるインクのうちノズルNから噴射されない部分が第2共通液室R2に排出される。
図2に例示される通り、第1実施形態の液体噴射システム100は、循環機構26を具備する。循環機構26は、各個別流路Pから第2共通液室R2に排出されるインクを第1共通液室R1に環流させる機構である。具体的には、循環機構26は、第1供給ポンプ261と第2供給ポンプ262と貯留容器263と循環流路264と供給流路265とを具備する。
第1供給ポンプ261は、液体容器12に貯留されたインクを貯留容器263に供給するポンプである。貯留容器263は、液体容器12から供給されるインクを一時的に貯留するサブタンクである。循環流路264は、第2共通液室R2と貯留容器263とを連通させる流路である。貯留容器263には、液体容器12に貯留されたインクが第1供給ポンプ261から供給されるほか、各個別流路Pから第2共通液室R2に排出されたインクが循環流路264を介して供給される。第2供給ポンプ262は、貯留容器263に貯留されたインクを送出するポンプである。第2供給ポンプ262から送出されたインクは、供給流路265を介して第1共通液室R1に供給される。
個別流路列25の複数の個別流路Pは、複数の第1個別流路Paと複数の第2個別流路Pbとを含む。複数の第1個別流路Paの各々は、第1ノズル列Laの1個のノズルNaに連通する個別流路Pである。複数の第2個別流路Pbの各々は、第2ノズル列Lbの1個のノズルNbに連通する個別流路Pである。第1個別流路Paと第2個別流路Pbとは、Y軸に沿って交互に配列する。すなわち、第1個別流路Paと第2個別流路PbとはY軸の方向に隣合う。なお、第1個別流路Paと第2個別流路Pbとを特に区別する必要がない場合には単に「個別流路P」と表記する。
第1個別流路Paは、第1部分Pa1と第2部分Pa2とを含む。各第1個別流路Paの第1部分Pa1は、当該第1個別流路Paのうち第1共通液室R1に連結される端部E1と、当該第1個別流路Paに連通するノズルNaとの間の流路である。第1部分Pa1は圧力室Caを含む。他方、各第1個別流路Paの第2部分Pa2は、当該第1個別流路Paに連通するノズルNaと、当該第1個別流路Paのうち第2共通液室R2に連結される端部E2との間の流路である。
第2個別流路Pbは、第3部分Pb3と第4部分Pb4とを含む。各第2個別流路Pbの第3部分Pb3は、当該第2個別流路Pbのうち第1共通液室R1に連結される端部E1と、当該第2個別流路Pbに連通するノズルNbとの間の流路である。他方、各第2個別流路Pbの第4部分Pb4は、当該第2個別流路Pbに連通するノズルNbと、当該第2個別流路Pbのうち第2共通液室R2に連結される端部E2との間の流路である。第4部分Pb4は圧力室Cbを含む。
以上の説明から理解される通り、第1ノズル列Laの相異なるノズルNaに対応する複数の圧力室Caは、Y軸に沿って直線状に配列する。同様に、第2ノズル列Lbの相異なるノズルNbに対応する複数の圧力室Cbは、Y軸に沿って直線状に配列する。複数の圧力室Caの配列と複数の圧力室Cbの配列とは、X軸の方向に所定の間隔をあけて並設される。Y軸の方向における各圧力室Caの位置と、Y軸の方向における各圧力室Cbの位置とは相違する。
また、図2から理解される通り、各第1個別流路Paの第1部分Pa1と各第2個別流路Pbの第3部分Pb3とがY軸の方向に配列し、各第1個別流路Paの第2部分Pa2と各第2個別流路Pbの第4部分Pb4とがY軸の方向に配列する。
液体噴射ヘッド24の具体的な構成を以下に詳述する。図3は、図2におけるa−a線の断面図であり、図4は、図2におけるb−b線の断面図である。第1個別流路Paを通過する断面が図3に図示され、第2個別流路Pbを通過する断面が図4に図示される。
図3および図4に例示される通り、液体噴射ヘッド24は、流路構造体30と複数の圧電素子41と筐体部42と保護基板43と配線基板44とを具備する。流路構造体30は、第1共通液室R1と第2共通液室R2と複数の個別流路Pと複数のノズルNとを含む流路が内部に形成された構造体である。
流路構造体30は、ノズル板31と第1流路基板32と第2流路基板33と圧力室基板34と振動板35とが、Z軸の負方向に以上の順番で積層された構造体である。流路構造体30を構成する各部材は、例えば半導体製造技術を利用してシリコンの単結晶基板を加工することで製造される。
ノズル板31には複数のノズルNが形成される。複数のノズルNの各々は、インクを通過させる円形状の貫通孔である。第1実施形態のノズル板31は、Z軸の正方向に位置する表面Fa1と負方向に位置する表面Fa2とを含む板状部材である。
図5は、任意の1個のノズルNを拡大した断面図である。図5に例示される通り、1個のノズルNは第1区間n1と第2区間n2とを含む。第1区間n1は、ノズルNのうちインクが噴射される開口を含む区間である。すなわち、第1区間n1は、ノズル板31の表面Fa1に連続する区間である。他方、第2区間n2は、第1区間n1と個別流路Pとの間の区間である。すなわち、第2区間n2は、ノズル板31の表面Fa2に連続する区間である。第2区間n2は第1区間n1よりも大径である。
図3および図4の第1流路基板32は、Z軸の正方向に位置する表面Fb1と負方向に位置する表面Fb2とを含む板状部材である。第2流路基板33は、Z軸の正方向に位置する表面Fc1と負方向に位置する表面Fc2とを含む板状部材である。第2流路基板33は第1流路基板32よりも厚い。
圧力室基板34は、Z軸の正方向に位置する表面Fd1と負方向に位置する表面Fd2とを含む板状部材である。振動板35は、Z軸の正方向に位置する表面Fe1と負方向に位置する表面Fe2とを含む板状部材である。
流路構造体30を構成する各部材は、Y軸の方向に長尺な矩形状に成形され、例えば接着剤により相互に接合される。例えば、ノズル板31の表面Fa2は第1流路基板32の表面Fb1に接合され、第1流路基板32の表面Fb2は第2流路基板33の表面Fc1に接合される。また、第2流路基板33の表面Fc2は圧力室基板34の表面Fd1に接合され、圧力室基板34の表面Fd2は振動板35の表面Fe1に接合される。
第1流路基板32には、空間O11と空間O21とが形成される。空間O11および空間O21の各々は、Y軸の方向に長尺な開口である。また、第2流路基板33には、空間O12と空間O22とが形成される。空間O12および空間O22の各々は、Y軸の方向に長尺な開口である。空間O11と空間O12とは相互に連通する。同様に、空間O21と空間O22とは相互に連通する。第1流路基板32の表面Fb1には、空間O11を閉塞する吸振体361と空間O21を閉塞する吸振体362とが設置される。吸振体361および吸振体362は、弾性材料で形成された層状部材である。
筐体部42は、インクを貯留するためのケースである。第2流路基板33の表面Fc2に筐体部42が接合される。筐体部42には、空間O12に連通する空間O13と、空間O22に連通する空間O23とが形成される。空間O13および空間O23の各々は、Y軸の方向に長尺な空間である。空間O11と空間O12と空間O13とは、相互に連通することで第1共通液室R1を構成する。同様に、空間O21と空間O22と空間O23とは、相互に連通することで第2共通液室R2を構成する。吸振体361は、第1共通液室R1の壁面を構成し、第1共通液室R1内のインクの圧力変動を吸収する。吸振体362は、第2共通液室R2の壁面を構成し、第2共通液室R2内のインクの圧力変動を吸収する。
筐体部42には供給口421と排出口422とが形成される。供給口421は、第1共通液室R1に連通する管路であり、循環機構26の供給流路265に連結される。第2供給ポンプ262から供給流路265に送出されたインクは、供給口421を経由して第1共通液室R1に供給される。他方、排出口422は、第2共通液室R2に連通する管路であり、循環機構26の循環流路264に連結される。第2共通液室R2内のインクは排出口422を経由して循環流路264に供給される。
圧力室基板34には複数の圧力室C(Ca,Cb)が形成される。各圧力室Cは、第2流路基板33の表面Fc2と振動板35の表面Fe1との間隙である。各圧力室Cは、平面視でX軸に沿う長尺状に形成される。
振動板35は、弾性的に振動可能な板状部材である。振動板35は、例えば、酸化シリコン(SiO)の第1層と、酸化ジルコニウム(ZrO)の第2層との積層で構成される。なお、所定厚の板状部材のうち圧力室Cに対応する領域について厚さ方向の一部を選択的に除去することで、振動板35と圧力室基板34とを一体に形成してもよい。また、振動板35を単層で形成してもよい。
振動板35の表面Fe2には、相異なる圧力室Cに対応する複数の圧電素子41が設置される。各圧力室Cに対応する圧電素子41は、平面視で当該圧力室Cに重なる。具体的には、各圧電素子41は、相互に対向する第1電極および第2電極と、両電極間に形成された圧電体層との積層により構成される。各圧電素子41は、圧力室C内のインクの圧力を変動させることで当該圧力室C内のインクをノズルNから噴射させるエネルギー発生素子である。すなわち、駆動信号の供給により圧電素子41が変形することで振動板35が振動し、振動板35の振動により圧力室Cが膨張および収縮することでノズルNからインクが噴射される。圧力室C(Ca,Cb)は、個別流路Pのうち、圧電素子41の変形により振動板35が振動する範囲として画定される。
保護基板43は、振動板35の表面Fe2に設置された板状部材であり、複数の圧電素子41を保護するとともに振動板35の機械的な強度を補強する。保護基板43と振動板35との間に複数の圧電素子41が収容される。また、振動板35の表面Fe2には配線基板44が実装される。配線基板44は、制御ユニット21と液体噴射ヘッド24とを電気的に接続するための実装部品である。例えばFPC(Flexible Printed Circuit)またはFFC(Flexible Flat Cable)等の可撓性の配線基板44が好適に利用される。配線基板44には、各圧電素子41に駆動信号を供給するための駆動回路45が実装される。
個別流路Pの具体的な構成を以下に説明する。図6は、各第1個別流路Paの構成を例示する側面図および平面図である。なお、以下の説明においては、Y軸の方向における流路の幅を単に「流路幅」と表記する。図6および後掲の図7から理解される通り、第1個別流路Paの形状と第2個別流路Pbの形状とは、平面視において、Z軸に平行な対称軸に関する回転対称(すなわち点対称)の関係にある。
図6に例示される通り、第1個別流路Paは、第1流路Qa1と連通流路Qa21と圧力室Caと第2流路Qa22と第3流路Qa3と第4流路Qa4と第5流路Qa5と第6流路Qa6と第7流路Qa7と第8流路Qa8と第9流路Qa9とを、第1共通液室R1から第2共通液室R2にかけて以上の順番で直列に連結した流路である。
第1流路Qa1は、第2流路基板33に形成された空間である。具体的には、第1流路Qa1は、第1共通液室R1を構成する空間O12から第2流路基板33の表面Fc2までZ軸に沿って延在する。第1流路Qa1のうち空間Q12に連結される端部が第1個別流路Paの端部E1である。連通流路Qa21は、圧力室Caとともに圧力室基板34に形成された空間であり、第1流路Qa1と圧力室Caとを連通させる。すなわち、連通流路Qa21は、圧力室Caと第1共通液室R1との間に位置する。連通流路Qa21は、圧力室Caと比較して流路断面積が狭窄された絞り流路である。連通流路Qa21の流路断面積は、第2部分Pa2における最小の流路断面積を下回る。すなわち、第1個別流路Paのうち連通流路Qa21においては流路抵抗が局所的に高い。
第2流路Qa22は、圧力室Caと第3流路Qa3とを連通させる流路であり、圧力室CaのうちXa方向の端部に連通する。第2流路Qa22の流路断面積は圧力室Caの流路断面積よりも小さい。
第3流路Qa3は、第2流路基板33を貫通する空間である。第3流路Qa3は、第2流路Qa22に平面視で重なる。すなわち、第3流路Qa3は、第2流路Qa22を介して圧力室Caに連通する。第3流路Qa3は、Z軸に沿って長尺な流路である。第3流路Qa3の流路幅は、圧力室Caの流路幅を僅かに下回る。ただし、第3流路Qa3の流路幅を圧力室Caの最大幅と同等としてもよい。また、第3流路Qa3の流路幅は、第2流路Qa22の流路幅を上回る。
第4流路Qa4は、第1流路基板32を貫通する空間であり、X軸に沿って延在する。第4流路Qa4の流路幅は、第3流路Qa3の流路幅よりも小さい。第4流路Qa4は、X軸に沿って部分Qa41と部分Qa42と部分Qa43とに区分される。部分Qa41は部分Qa42に対してXb方向に位置し、部分Qa43は部分Qa42に対してXa方向に位置する。部分Qa41と部分Qa42と部分Qa43とで流路幅は同等である。部分Qa41は平面視で第3流路Qa3に重なる。すなわち、部分Qa41は第3流路Qa3に連通する。第1個別流路Paに対応するノズルNaは、平面視で第4流路Qa4の部分Qa42に重なる。すなわち、ノズルNaは部分Qa42に連通する。ノズルNaは、第3流路Qa3および第5流路Qa5には平面視で重ならない。ただし、第4流路Qa4に対するノズルNaの位置は適宜に変更され得る。
第5流路Qa5は、第2流路基板33の表面Fc1に形成された溝部であり、X軸に沿って延在する。第5流路Qa5は、X軸に沿って部分Qa51と部分Qa52と部分Qa53とに区分される。部分Qa51は部分Qa52に対してXb方向に位置し、部分Qa53は部分Qa52に対してXa方向に位置する。第5流路Qa5の部分Qa51が第4流路Qa4の部分Qa43に平面視で重なる。部分Qa52および部分Qa53の流路幅は部分Qa51の流路幅よりも小さい。具体的には、部分Qa51の流路幅は第4流路Qa4の流路幅よりも大きく、部分Qa52および部分Qa53の流路幅は第4流路Qa4の流路幅と同等である。部分Qa51の流路幅は、第3流路Qa3の流路幅と同等である。
部分Qa51の上面は、Xa側の縁端がXb側の縁端よりも高位となる傾斜面を含む。また、部分Qa53の上面は、Xb側の縁端がXa側の縁端よりも高位となる傾斜面を含む。すなわち、第5流路Qa5は、Y軸の方向にみて略台形状である。
第6流路Qa6は、第1流路基板32を貫通する空間であり、X軸に沿って延在する。第5流路Qa5の部分Qa53は第6流路Qa6に平面視で重なる。すなわち、第6流路Qa6は部分Qa53に連通する。また、第6流路Qa6の流路幅は、第5流路Qa5の部分Qa53の流路幅と同等である。
第7流路Qa7は、ノズル板31の表面Fa2に形成された溝部であり、X軸に沿って延在する。第7流路Qa7は、X軸に沿って部分Qa71と部分Qa72とに区分される。部分Qa71は部分Qa72に対してXb方向に位置する。部分Qa71の流路幅は部分Qa72の流路幅よりも大きい。具体的には、部分Qa71の流路幅は、第5流路Qa5の部分Qa51および第3流路Qa3の流路幅と同等であり、部分Qa72の流路幅は、第5流路Qa5の部分Qa52および部分Qa53の流路幅と同等である。第6流路Qa6は、第7流路Qa7の部分Qa71のうちXb方向に位置する端部に平面視で重なる。すなわち、第6流路Qa6は第7流路Qa7の部分Qa71に連通する。
第8流路Qa8は、第1流路基板32を貫通する空間であり、X軸に沿って延在する。第8流路Qa8の流路幅は第7流路Qa7の部分Qa72の流路幅と同等である。第8流路Qa8は、第7流路Qa7の部分Qa72のうちXa方向に位置する端部に平面視で重なる。すなわち、第8流路Qa8は第7流路Qa7の部分Qa72に連通する。
第9流路Qa9は、第2流路基板33の表面Fc1に形成された溝部であり、X軸に沿って延在する。第9流路Qa9のうちXb方向の端部は第8流路Qa8に平面視で重なる。すなわち、第9流路Qa9は第8流路Qa8に連通する。第9流路Qa9のうちXa方向の端部は第2共通液室R2に連結される。第9流路Qa9のうち第2共通液室R2に連結される端部が第1個別流路Paの端部E2である。第9流路Qa9の流路幅は、第3流路Qa3の流路幅と同等である。
以上の構成において、第1共通液室R1内のインクは、第1流路Qa1と連通流路Qa21とを経由して圧力室Caに供給される。圧力室Caから第2流路Qa22と第3流路Qa3とを経由して第4流路Qa4に供給されるインクの一部がノズルNaから噴射される。また、第4流路Qa4に供給されるインクのうちノズルNaから噴射されない部分は、第4流路Qa4から第9流路Qa9を順番に経由して第2共通液室R2に供給される。以上の説明から理解される通り、第1部分Pa1はノズルNaの上流側の流路であり、第2部分Pa2はノズルNaの下流側の流路である。
第1個別流路Paの第1部分Pa1は、第1流路Qa1と連通流路Qa21と圧力室Caと第2流路Qa22と第3流路Qa3と第4流路Qa4の部分Qa41とで構成される。第1個別流路Paの第2部分Pa2は、第4流路Qa4の部分Qa43と第5流路Qa5から第9流路Qa9とで構成される。第1個別流路Paにおいて、圧力室Caに対応する圧電素子41の変形に連動して振動板35が振動すると、当該圧力室Ca内の圧力が変動することで、圧力室Ca内に充填されたインクがノズルNaから噴射される。
図7は、各第2個別流路Pbの構成を例示する側面図および平面図である。第2個別流路Pbは、第1個別流路PaをX軸の方向に反転させた構成である。具体的には、第2個別流路Pbは、第1流路Qb1と連通流路Qb21と圧力室Cbと第2流路Qb22と第3流路Qb3と第4流路Qb4と第5流路Qb5と第6流路Qb6と第7流路Qb7と第8流路Qb8と第9流路Qb9とを、第2共通液室R2から第1共通液室R1にかけて以上の順番で直列に連結した流路である。第1個別流路Paにおける各流路(Qa1〜Qb9)の構造に関する説明(具体的には段落0046−0054)は、各要素の符号における添字aを添字bに置換することで、第2個別流路Pbにおける各流路(Qb1〜Qb9)の構造に関する説明として同様に成立する。
以上の構成において、第1共通液室R1内のインクは、第9流路Qb9と第8流路Qb8と第7流路Qb7と第6流路Qb6と第5流路Qb5と第4流路Qb4と第3流路Qb3と第2流路Qb22とを経由して圧力室Cbに供給される。第4流路Qb4に供給されるインクの一部がノズルNbから噴射される。また、第4流路Qb4に供給されるインクのうちノズルNbから噴射されない部分は、第4流路Qb4と第3流路Qb3と第2流路Qb22と圧力室Cbと連通流路Qb21と第1流路Qb1とを順番に経由して第2共通液室R2に供給される。以上の説明から理解される通り、第3部分Pb3はノズルNbの上流側の流路であり、第4部分Pb4はノズルNbの下流側の流路である。
第2個別流路Pbの第3部分Pb3は、第4流路Qb4の部分Qb43と第5流路Qb5から第9流路Qb9とで構成される。第2個別流路Pbの第4部分Pb4は、第1流路Qb1と連通流路Qb21と圧力室Cbと第2流路Qb22と第3流路Qb3と第4流路Qb4の部分Qb41とで構成される。第2個別流路Pbにおいて、圧力室Cbに対応する圧電素子41の変形に連動して振動板35が振動すると、当該圧力室Cb内の圧力が変動することで、圧力室Cb内に充填されたインクがノズルNbから噴射される。
第1実施形態においては、第1部分Pa1のイナータンスM1が第2部分Pa2のイナータンスM2よりも小さく(M1<M2)、かつ、第4部分Pb4のイナータンスM4が第3部分Pb3のイナータンスM3よりも小さい(M4<M3)。流路のイナータンスMは、例えば以下の数式(1)で表現される。なお、数式(1)における記号ρはインクの密度を意味し、記号Lは流路長を意味し、記号Sは流路断面積を意味する。流路断面積Sが相違する複数の区間で構成される流路のイナータンスMは、各区間におけるイナータンスの合計値として算定される。数式(1)から理解される通り、流路長Lおよび流路断面積Sを調整することでイナータンスMを設定することが可能である。
M=ρL/S …(1)
圧電素子41の動作により圧力室Ca内に発生した圧力変動は、第1部分Pa1内においてノズルNaに向かうインクの流動を発生させる。第1部分Pa1内においてノズルNaに向かうインクの一部は当該ノズルNaから噴射され、残余のインクは第2部分Pa2に流入する。ノズルNaから噴射されずに第2部分Pa2に流入するインクを相対的に減少させることでノズルNaからの噴射効率を向上させるためには、第2部分Pa2のイナータンスを相対的に大きくする構成が好適である。以上の観点から、第1実施形態においては、第1部分Pa1のイナータンスM1が第2部分Pa2のイナータンスM2よりも小さい構成を採用する。具体的には、第1部分Pa1の流路長L1は、第2部分Pa2の流路長L2よりも短い(L1<L2)。
同様に、圧電素子41の動作により圧力室Cb内に発生した圧力変動は、第4部分Pb4内においてノズルNbに向かうインクの流動を発生させる。第4部分Pb4内においてノズルNbに向かうインクの一部は当該ノズルNbから噴射され、残余のインクは第3部分Pb3に流入する。ノズルNbから噴射されずに第3部分Pb3に流入するインクを相対的に減少させることでノズルNbからの噴射効率を向上させるためには、第3部分Pb3のイナータンスを相対的に大きくする構成が好適である。以上の観点から、第1実施形態においては、第4部分Pb4のイナータンスM4が第3部分Pb3のイナータンスM3よりも小さい構成を採用する。具体的には、第4部分Pb4の流路長L4は、第3部分Pb3の流路長L3よりも短い(L4<L3)。
図2から理解される通り、第2部分Pa2よりもイナータンスが小さい第1部分Pa1と第4部分Pb4よりもイナータンスが大きい第3部分Pb3とがY軸の方向に配列する。同様に、第1部分Pa1よりもイナータンスが大きい第2部分Pa2と第3部分Pb3よりもイナータンスが小さい第4部分Pb4とがY軸の方向に配列する。すなわち、イナータンスが大きい範囲とイナータンスが小さい範囲とがX-Y平面内において適度に分散される。したがって、第1個別流路Paおよび第2個別流路Pbの一方のみで個別流路列25を構成した場合と比較して効率的に流路を配置できる。
前述の通り、第1共通液室R1内のインクは、第1個別流路Paの第1部分Pa1を経由してノズルNaに供給され、第2個別流路Pbの第3部分Pb3を経由してノズルNbに供給される。ここで、第1部分Pa1の流路抵抗λa1と第3部分Pb3の流路抵抗λb3とが相違する構成を対比例として想定する。対比例においては、第1共通液室R1からノズルNaまでの圧力損失と第1共通液室R1からノズルNbまでの圧力損失が相違する。したがって、ノズルNaにおけるインクの圧力とノズルNbにおけるインクの圧力とが相違し、結果的にノズルNaの噴射特性とノズルNbの噴射特性との間に誤差が発生する。噴射特性は、例えば噴射量または噴射速度である。
以上の課題を解決するために、第1実施形態においては、第1部分Pa1の流路抵抗λa1と第3部分Pb3の流路抵抗λb3とが実質的に等しい(λa1=λb3)。以上の構成によれば、第1共通液室R1からノズルNaまでの圧力損失と、第1共通液室R1からノズルNbまでの圧力損失とが実質的に等しい。すなわち、ノズルNaにおけるインクの圧力とノズルNbにおけるインクの圧力とが実質的に等しい。したがって、ノズルNaの噴射特性とノズルNbの噴射特性との誤差を低減できる。
ただし、第1部分Pa1の流路抵抗λa1と第3部分Pb3の流路抵抗λb3とが実質的に同等でも、第2部分Pa2の流路抵抗λa2と第4部分Pb4の流路抵抗λb4とが顕著に相違する構成では、第2共通液室R2からノズルNaまでの圧力損失と第2共通液室R2からノズルNbまでの圧力損失とが相違する。したがって、ノズルNaにおけるインクの圧力とノズルNbにおけるインクの圧力とが相違し、結果的にノズルNaの噴射特性とノズルNbの噴射特性との間に誤差が発生する場合がある。
以上の課題を解決するために、第1実施形態においては、第2部分Pa2の流路抵抗λa2と第4部分Pb4の流路抵抗λb4とが実質的に等しい(λa2=λb4)。以上の構成によれば、第2共通液室R2からノズルNaまでの圧力損失と第2共通液室R2からノズルNbまでの圧力損失とが実質的に等しい。したがって、ノズルNaの噴射特性とノズルNbの噴射特性との誤差を有効に低減できる。
また、前述の説明から理解される通り、第1実施形態においては、第1個別流路Paの第2部分Pa2の形状と、第2個別流路Pbの第3部分Pb3の形状とが相互に対応する。したがって、第2部分Pa2の流路抵抗λa2と第3部分Pb3の流路抵抗λb3とは実質的に等しい。同様に、第1個別流路Paの第1部分Pa1の形状と、第2個別流路Pbの第4部分Pb4の形状とは相互に対応する。したがって、第1部分Pa1の流路抵抗λa1と第4部分Pb4の流路抵抗λb4とは実質的に等しい。ここで、前述の通り、第1部分Pa1の流路抵抗λa1と第3部分Pb3の流路抵抗λb3とは実質的に等しく、かつ、第2部分Pa2の流路抵抗λ2と第4部分Pb4の流路抵抗λb4とは実質的に等しい。したがって、第1個別流路Paにおいて、第1部分Pa1の流路抵抗λa1と第2部分Pa2の流路抵抗λa2とは実質的に等しく(λa1=λa2)、第2個別流路Pbにおいて、第3部分Pb3の流路抵抗λb3と第4部分Pb4の流路抵抗λb4とは実質的に等しい(λb3=λb4)。
また、逆説的な見方をすれば、流路抵抗λa1と流路抵抗λa2とが実質的に等しく、流路抵抗λb3と流路抵抗λb4とが実質的に等しくなるように第1個別流路Paおよび第2個別流路Pbが設計される。したがって、ノズルNの上流側と下流側との間で第1個別流路Paと第2個別流路Pbとが互い違いの構造を有しているにも関わらず、流路抵抗λa1と流路抵抗λb3とを実質的に等しくでき、かつ、流路抵抗λa2と流路抵抗λb4とを実質的に等しくできている、とも言える。
以上の通り、結局、第1実施形態においては、流路抵抗λa1と流路抵抗λa2と流路抵抗λb3と流路抵抗λb4とが実質的に等しい。したがって、第1個別流路Paの流路抵抗λaと第2個別流路Pbの流路抵抗λbとは実質的に等しい。第1個別流路Paの流路抵抗λaは、第1部分Pa1の流路抵抗λa1と第2部分Pa2の流路抵抗λa2との合計値である。第2個別流路Pbの流路抵抗λbは、第3部分Pb3の流路抵抗λb3と第4部分Pb4の流路抵抗λb4との合計値である。以上のように第1個別流路Paの流路抵抗λaと第2個別流路Pbの流路抵抗λbとが実質的に等しい構成によれば、第1ノズル列Laの各ノズルNaと第2ノズル列Lbの各ノズルNbとの間における噴射特性の誤差を低減できる。
なお、「流路抵抗λ1と流路抵抗λ2とが実質的に等しい」とは、流路抵抗λ1と流路抵抗λ2とが厳密に一致する場合のほか、流路抵抗λ1と流路抵抗λ2とが実質的には等しいと評価できる程度に両者間の相違が小さい場合も包含する。具体的には、例えば流路抵抗λ1と流路抵抗λ2とが製造誤差の範囲内にある場合には、「実質的に等しい」と解釈できる。例えば、流路抵抗λ1と流路抵抗λ2とについて以下の数式(2)が成立する場合、流路抵抗λ1と流路抵抗λ2とは実質的に等しいと解釈できる。
0.45≦λ1/(λ1+λ2)≦0.55 …(2)
以上の通り、第1個別流路Paにおいては、第1部分Pa1のイナータンスM1と第2部分Pa2のイナータンスM2とを相違させながら(M1<M2)、第1部分Pa1の流路抵抗λa1と第2部分Pa2の流路抵抗λa2とは実質的に同等である(λa1=λa2)、という特徴的な構成が採用される。
前掲の数式(1)から理解される通り、流路におけるイナータンスは流路断面積に反比例する。一方、流路抵抗は流路断面積の二乗に反比例する。すなわち、連通流路Qa21のような流路断面積の小さな狭窄流路には、イナータンスの増大に比して流路抵抗を著しく増大させる作用があると言え、また逆の見方をすれば、狭窄流路は、流路抵抗の付加作用に比して小さなイナータンスの付加作用しかないと言うことができる。このため、上記のような特徴をもった第1個別流路Paを設計する場合には、イナータンスが相対的に小さな第1部分Pa1について、流路断面積を相対的に小さくする構成が好適である。このため、第1実施形態においては、第1部分Pa1の連通流路Qa21が第1個別流路Paの全体を通して最も流路断面積の絞られた狭窄流路とされている。また、仮にこのような狭窄流路を圧力室CaとノズルNaとの連通部分(第1局所流路H1)に設けてしまうと、圧力室CaとノズルNaとの間の流動が阻害されて噴射効率が低下してしまう。そこで、第1実施形態における連通流路Qa21は、圧力室Caと第1共通液室R1との間に設けられている。第2個別流路Pbと連通流路Qb21との関係についても同様である。
ところで、各圧力室C内に発生した圧力変動は、第1共通液室R1または第2共通液室R2に伝播する場合がある。したがって、相互に隣合う第1個別流路Paおよび第2個別流路Pbの一方から他方に対して、第1共通液室R1または第2共通液室R2を介して圧力変動が伝播する現象(以下「クロストーク」という)が問題となり得る。
以上の事情を考慮して、第1実施形態においては、第1個別流路Paのうち第1共通液室R1に連結される端部E1と、第2個別流路Pbのうち第1共通液室R1に連結される端部E1との間で、Z軸の方向における位置が相違する。以上の構成によれば、第1個別流路Paの端部E1と第2個別流路Pbの端部E1との距離を確保し易い。したがって、第1個別流路Paの端部E1の近傍で発生する流束と、第2個別流路Pbの端部E1の近傍で発生する流束との相互的な影響が低減される。すなわち、相互に隣合う2個の個別流路Pの間におけるクロストークを低減できる。
同様に、第1個別流路Paのうち第2共通液室R2に連結される端部E2と、第2個別流路Pbのうち第2共通液室R2に連結される端部E2との間で、Z軸の方向における位置が相違する。以上の構成によれば、第1個別流路Paの端部E2と第2個別流路Pbの端部E2との距離を確保し易い。したがって、相互に隣合う2個の個別流路Pの間におけるクロストークを低減できる。
また、第1実施形態においては、第1共通液室R1に対する端部E1における第1個別流路Paの方向と、第1共通液室R1に対する端部E1における第2個別流路Pbの方向とが相違する。具体的には、第1個別流路Pa(第1流路Qa1)は、端部E1においてZ軸の方向から第1共通液室R1に連結されるのに対し、第2個別流路Pb(第9流路Qb9)は、端部E1においてX軸の方向から第1共通液室R1に連結される。以上の構成によれば、第1個別流路Paの端部E1の近傍で発生する流束と、第2個別流路Pbの端部E1の近傍で発生する流束とが相互に影響しにくい。したがって、相互に隣合う2個の個別流路Pの間におけるクロストークを低減できる。
同様に、第2共通液室R2に対する端部E2における第1個別流路Paの方向と、第2共通液室R2に対する端部E2における第2個別流路Pbの方向とが相違する。具体的には、第1個別流路Pa(第9流路Qa9)は、端部E2においてX軸の方向から第2共通液室R2に連結されるのに対し、第2個別流路Pb(第1流路Qb1)は、端部E2においてZ軸の方向から第2共通液室R2に連結される。以上の構成によれば、第1個別流路Paの端部E2の近傍で発生する流束と、第2個別流路Pbの端部E2の近傍で発生する流束とが相互に影響しにくい。したがって、相互に隣合う2個の個別流路Pの間におけるクロストークを低減できる。
個別流路列25のうちY軸に沿って相互に隣合う2個の個別流路P(第1個別流路Paおよび第2個別流路Pb)に着目して各個別流路Pの特徴的な構造を説明する。個別流路Pのうち着目すべき部位が相違する第1ないし第4の特徴の各々について個別流路Pの構造を説明する。なお、個別流路列25から相互に隣合う2個の個別流路Pを選択する全通りの組合せについて以下の構成が採用されてもよいし、個別流路列25のうちY軸の方向に隣合う一部の組合せのみについて以下の構成が採用されてもよい。
なお、以下の説明において、流路に関する「密度」とは、Z軸の方向に個別流路列25をみたときに把握される、Y軸の方向における単位長あたりの流路の個数を意味する。流路の密度が高いほど、Y軸の方向における当該流路のピッチが小さいという関係がある。また、流路について「低密度」とは、ノズルNaおよびノズルNbを含む複数のノズルNに関する密度(ノズル密度)と比較して流路の密度が低いことを意味する。流路について「高密度」とは、複数のノズルNに関する密度と同等であることを意味する。流路が低密度に配置される構成によれば、例えば、流路幅の確保により流路抵抗またはイナータンスが低減される。なお、流路が高密度に配置される構成では、Y軸の方向に隣合う各流路を画定する隔壁の厚さを充分に確保することが困難である。したがって、流路内のインクの圧力変動に連動して流路間の隔壁が変形し、結果的に各流路間において圧力変動が相互に影響するクロストークが発生する可能性がある。流路が低密度に配置される構成によれば、流路間の隔壁の厚さを確保し易いから、流路間のクロストークを低減できるという利点もある。他方、流路が高密度に配置される構成によれば、液体噴射ヘッド24の内部において流路が形成されないデッドスペースが低減される。すなわち、液体噴射ヘッド24内の限定的な空間を流路の形成に効率的に利用できる。
流路が高密度にのみ配置される構成を対比例として想定すると、流路幅を充分に確保することが困難であるから、流路全体の流路抵抗を充分に低減することは困難である。したがって、流路内を流動するインクの圧力損失が大きく、結果的に噴射量または噴射速度を充分に確保することが困難である。また、前述の通り、クロストークが顕在化するという課題もある。他方、流路が低密度にのみ配置される構成を対比例として想定すると、低密度配置の実現のためには個別流路Pの引き回し位置に関して様々な制約を受けることになるため、そのような制約のもとで充分に高いノズル密度を実現することが困難である。以上の説明から理解される通り、流路内の圧力損失またはクロストークの低減と高いノズル密度の実現とを高い水準で両立するためには、流路の全体としては低密度の配置を基本としつつ部分的には流路を高密度に配置するという設計思想が非常に重要である。以下に説明する各特徴は、以上に説明した事情を背景とした特徴的な構成である。
A1:第1の特徴
図8は、第1個別流路Paの側面図および平面図であり、図9は、第2個別流路Pbの側面図および平面図である。図8には、第2個別流路Pbの外形が網掛で並記され、図9には、第1個別流路Paの外形が網掛で並記されている。
図8に例示される第1局所流路H1は、第1個別流路Paのうち圧力室CaとノズルNaとを連通させる部分である。具体的には、第1局所流路H1は、第1個別流路Paのうち第2流路Qa22と第3流路Qa3と第4流路Qa4の部分Qa41とで構成される。図8から把握される通り、Y軸の方向にみて、第1局所流路H1は第2個別流路Pbに重ならない。すなわち、Y軸の方向に隣合う各第1個別流路Paの第1局所流路H1の間隙には、第2個別流路Pbが存在しない。
以上の構成によれば、Y軸の方向にみて第1局所流路H1が第2個別流路Pbに重なる構成と比較して、各第1個別流路Paの第1局所流路H1をY軸の方向に低密度に配置できる。圧力室CaとノズルNaとを連通させる第1局所流路H1は、第1個別流路PaのなかでもノズルNaからのインクの噴射特性に対する影響が大きい流路である。したがって、第1局所流路H1が低密度に配置される以上の構成は格別に有効である。
図8から理解される通り、第1実施形態において、第1個別流路Pa内の圧力室Caは、Y軸の方向にみて第2個別流路Pbに重ならない。したがって、Y軸の方向にみて圧力室Caが第2個別流路Pbに重なる構成と比較して、圧力室CaをY軸の方向に低密度に配置できる。圧力室Caが低密度に配置される構成によれば、圧力室Caの流路幅を確保し易い。したがって、圧力室Caの排除体積を増加させることでノズルNaからのインクの噴射量を充分に確保できるという利点がある。また、圧力室Caが低密度に配置される構成により、各圧力室Caを画定する隔壁の厚さを確保し易い。したがって、圧力室Ca間のクロストークを効果的に低減できる。
図8に例示される第2局所流路H2は、第1個別流路PaのうちY軸の方向にみて第2個別流路Pbに重なる部分である。具体的には、第2局所流路H2は、第1個別流路Paのうち第5流路Qa5の部分Qa52および部分Qa53で構成される。具体的には、第2局所流路H2は、Y軸の方向にみて、第2個別流路Pbのうち第5流路Qb5の部分Qb52および部分Qb53に重なる。すなわち、第2局所流路H2に対応する部分では、個別流路Pが高密度に配置される。
図10は、第1局所流路H1および第2局所流路H2を拡大した平面図である。以上の説明の通り、第1実施形態においては、第1局所流路H1は低密度に配置され、第2局所流路H2は高密度に配置される。低密度に配置される第1局所流路H1については、流路幅を充分に確保した設計を選択できる。具体的には、図10に例示される通り、第1局所流路H1の最大幅W1が、第2局所流路H2の最大幅W2よりも大きい構成を採用できる。第1局所流路H1の最大幅W1は、第1個別流路Paのうち第3流路Qa3の流路幅である。他方、第2局所流路H2の最大幅W2は、第1個別流路Paのうち第5流路Qa5の部分Qa52および部分Qb53の流路幅である。以上のように第1局所流路H1の最大幅W1が第2局所流路H2の最大幅W2を上回る構成によれば、第1局所流路H1の流路幅が充分に確保される。したがって、第1局所流路H1の流路抵抗を効果的に低減できるという利点がある。
図10には、Y軸の方向に隣合う第1個別流路Paおよび第2個別流路Pbに加えて、当該第1個別流路Paとは反対側において第2個別流路Pbに隣合う第1個別流路Pa'が並記されている。すなわち、第1個別流路Paと第1個別流路Pa'との間に第2個別流路Pbが位置する。第1個別流路Pa'は「第3個別流路」の一例である。
図10には、Y軸の方向における各第1個別流路PaのピッチΔが図示されている。ピッチΔは、第1個別流路Paと第1個別流路Pa'との中心線間の距離である。ピッチΔは、ノズルNaおよびノズルNbを含む複数のノズルNのピッチθの2倍に相当する(Δ=2θ)。前述の第1局所流路H1の最大幅W1は、第1個別流路Paと第1個別流路Pa'とのピッチΔの半分(Δ/2)よりも大きい。第1局所流路H1の最大幅W1が複数のノズルNのピッチθを上回ると換言してもよい。以上の構成によれば、第1局所流路H1の流路幅が充分に確保されるから、第1局所流路H1の流路抵抗を効果的に低減できる。
なお、以上の説明においては第1個別流路Paに着目したが、第2個別流路Pbについても同様の構成が成立する。例えば、図9に例示される第3局所流路H3は、第2個別流路Pbのうち圧力室CbとノズルNbとを連通させる部分である。具体的には、第3局所流路H3は、第2個別流路Pbのうち第2流路Qb22と第3流路Qb3と第4流路Qb4の部分Qb41とで構成される。図9から理解される通り、Y軸の方向にみて、第3局所流路H3は第1個別流路Paに重ならない。したがって、第3局所流路H3をY軸の方向に低密度に配置できる。また、第2個別流路Pb内の圧力室Cbは、Y軸の方向にみて第1個別流路Paに重ならない。したがって、圧力室CbをY軸の方向に低密度に配置できる。
図9に例示される第4局所流路H4は、第2個別流路PbのうちY軸の方向にみて第1個別流路Paに重なる部分である。具体的には、第4局所流路H4は、第2個別流路Pbのうち第5流路Qb5の部分Qb52および部分Qb53で構成される。第4局所流路H4は、Y軸の方向にみて、第1個別流路Paのうち第5流路Qa5の部分Qa52および部分Qa53に重なる。すなわち、第4局所流路H4に対応する部分では、個別流路Pが高密度に配置される。
A2:第2の特徴
図11は、第1個別流路Paの側面図であり、図12は、第2個別流路Pbの側面図である。図11には、第2個別流路Pbの外形が網掛で並記され、図12には、第1個別流路Paの外形が網掛で並記されている。
図11および図12に例示される通り、第1個別流路Paの第7流路Qa7と第2個別流路Pbの第7流路Qb7とは、ノズルNaおよびノズルNbとともに共通のノズル板31に設置される。以上の構成によれば、第7流路Qa7および第7流路Qb7がノズルNaおよびノズルNbとは別個の基板に設置される構成と比較して液体噴射ヘッド24の構成が簡素化される。なお、第7流路Qa7は「第5局所流路」の一例であり、第7流路Qb7は「第6局所流路」の一例である。
第1個別流路Paの第7流路Qa7は、前述の通り、第6流路Qa6と第5流路Qa5と第4流路Qa4とを介してノズルNaに連通する。すなわち、第7流路Qa7は、ノズル板31以外の部材(具体的には第1流路基板32および第2流路基板33)に形成された流路を介して間接的にノズルNaに連通する。そして、図6および図7から把握される通り、第7流路Qa7とノズルNaとを連通させる溝または凹部は、ノズル板31の表面(Fa1,Fa2)および内部の何れにも形成されない。すなわち、第7流路Qa7とノズルNaとは、ノズル板31内において直接には連通しない。
同様に、第2個別流路Pbの第7流路Qb7は、前述の通り、第6流路Qb6と第5流路Qb5と第4流路Qb4とを介してノズルNbに連通する。すなわち、第7流路Qb7は、ノズル板31以外の部材に形成された流路を介して間接的にノズルNbに連通する。そして、図6および図7から把握される通り、第7流路Qb7とノズルNbとを連通させる溝または凹部は、ノズル板31の表面(Fa1,Fa2)および内部の何れにも形成されない。すなわち、第7流路Qb7とノズルNbとは、ノズル板31内において直接には連通しない。
図11から理解される通り、第1個別流路Paの第7流路Qa7は、Y軸の方向にみて、第2個別流路Pbに連通するノズルNbに重なる。具体的には、第7流路Qa7は、Y軸の方向にみてノズルNbの第2区間n2に重なる。第7流路Qa7は、Y軸の方向にみて当該ノズルNbの第1区間n1には重ならない。以上の通り、第1実施形態においては、第1個別流路Paの第7流路Qa7と第2個別流路Pbに連通するノズルNbとがY軸の方向にみて重なる。したがって、第7流路Qa7をY軸の方向に低密度に配置できる。なお、個別流路Pと比較してノズルNは小径であるから、Y軸の方向におけるノズルNの占有幅は小さい。したがって、第7流路Qa7の流路幅や当該第7流路Qa7を画定する側壁の厚さに関する設計の自由度が過度に低下することはない。
同様に、第2個別流路Pbの第7流路Qb7は、図12に例示される通り、Y軸の方向にみて、第1個別流路Paに連通するノズルNaに重なる。具体的には、第7流路Qb7は、Y軸の方向にみてノズルNaの第2区間n2に重なる。第7流路Qb7は、Y軸の方向にみて当該ノズルNaの第1区間n1には重ならない。以上の通り、第1実施形態においては、第2個別流路Pbの第7流路Qb7と第1個別流路Paに連通するノズルNaとがY軸の方向にみて重なる。したがって、第7流路Qb7をY軸の方向に低密度に配置できる。なお、図11および図12から理解される通り、Y軸の方向にみてノズルNaとノズルNbとは重ならない。
ここで、第7流路Qa7とノズルNaとをノズル板31内において直接的に連通させる流路(以下「直接連通路」という)を有する構成を第1実施形態の対比例として想定する。ノズルNaと第7流路Qb7とは前述のとおりY軸の方向にみて重なるため、対比例においては直接連通路と第7流路Qb7の一部(少なくともノズルNaの近傍)もY軸の方向にみて重なる。すなわち、直接連通路と第7流路Qb7の一部とが高密度の流路配置となることが避けられない。第1実施形態のように、第7流路Qa7とノズルNaとがノズル板31内において直接連通しない構成は、以上の問題を回避するのに好適である。なお、第1実施形態において第7流路Qb7とノズルNbとがノズル板31内において直接連通しない構成を採用する理由も同様である。
ノズル板31となる板状部材の表面Fa1に対するエッチングにより、ノズルNaの第1区間n1とノズルNbの第1区間n1とが形成される。他方、板状部材の表面Fa2に対するエッチングにより、第7流路Qa7と第7流路Qb7とノズルNaおよびノズルNbの第2区間n2とが一括的に形成される。表面Fa1から形成される第1区間n1と表面Fa2から形成される第2区間n2とが相互に連通することでノズルNが形成される。したがって、第7流路Qa7と第7流路Qb7と各ノズルNの第2区間n2とは、同等の深さに形成される。以上の説明から理解される通り、第1実施形態によれば、ノズル板31の素材となる板状部材のうち厚さ方向の一部を選択的に除去する工程により、第7流路Qa7と第7流路Qb7と各ノズルNの第2区間n2とを一括的に形成できる。また、以上のように第7流路Qa7および第7流路Qb7と各ノズルNの第1区間n1とは、別個の工程における逆方向のエッチングにより形成されるから、前述の通りY軸の方向にみて相互に重ならない。以上の説明から理解される通り、第1実施形態によれば、板状部材の表面Fa1に対する1回のエッチングと表面Fa2に対する1回のエッチングとを含む簡便な工程によりノズル板31を形成できる。
ところで、ノズル板31に第7流路Qa7および第7流路Qb7を設けるためには、流路の深さや流路を構成する底壁の厚みを確保するために、ノズル板31自体にある程度の厚みが必要となる。しかしながら、そのような厚みのあるノズル板31を用いたときに、ノズルNの全体を小径の第1区間n1のみで構成した場合、ノズルNの流路抵抗およびイナータンスが大きくなり、結果的にインクの噴射効率が低下する。他方、ノズルNの全体を大径の第2区間n2のみで構成した場合にはインクの噴射速度が低下する。第1実施形態のように第1区間n1と第2区間n2との2段構造でノズルNを構成すれば、第1区間n1により噴射速度を維持しながら第2区間n2により噴射効率の低下を抑制できる。すなわち、ノズルNの2段構造により噴射性能の低下が抑制される。他方、ノズル板31に第7流路Qa7や第7流路Qb7を形成する構成によれば、前述の通り、第7流路Qa7および第7流路Qb7をY軸の方向に低密度に配置できる。以上の説明から理解される通り、第1実施形態によれば、流路の低密度な配置に寄与する構造と、噴射性能の低下を回避できる2段構造とを、共通の工程により一括的に形成できるという効果がある。
A3:第3の特徴
図11に例示される通り、第1個別流路Paは第1部分流路Gaを含む。第1部分流路Gaは、第7流路Qa7と第6流路Qa6と第5流路Qa5とを含む。第7流路Qa7および第5流路Qa5の各々は、X軸に沿って延在する流路である。第6流路Qa6は、第7流路Qa7と第5流路Qa5とを連通させる流路である。図11から理解される通り、第7流路Qa7は、第6流路Qa6および第5流路Qa5よりもノズル板31の表面Fa1に近い階層に形成される。なお、第7流路Qa7は「第7局所流路」の一例であり、第6流路Qa6は「第9局所流路」の一例であり、第5流路Qa5は「第8局所流路」の一例である。また、ノズル板31の表面Fa1は「噴射面」の一例である。
図12に例示される通り、第2個別流路Pbは第2部分流路Gbを含む。第2部分流路Gbは、第1部分流路Gaと同様に、第7流路Qb7と第6流路Qb6と第5流路Qb5とを含む。第7流路Qb7および第5流路Qb5の各々は、X軸に沿って延在する流路である。第6流路Qb6は、第7流路Qb7と第5流路Qb5とを連通させる流路である。図12から理解される通り、第7流路Qb7は、第6流路Qb6および第5流路Qb5よりもノズル板31の表面Fa1に近い階層に形成される。なお、第7流路Qb7は「第10局所流路」の一例であり、第6流路Qb6は「第12局所流路」の一例であり、第5流路Qb5は「第11局所流路」の一例である。
図11および図12から把握される通り、第1部分流路Gaと第2部分流路Gbとは、Y軸の方向にみて一部が重ならない。すなわち、第1部分流路Gaと第2部分流路Gbとは、Y軸の方向にみて一部が重なる。具体的には、第1部分流路Gaのうち第5流路Qa5の一部(部分Qa52および部分Qa53)と、第2部分流路Gbのうち第5流路Qb5の一部(部分Qb52および部分Qb53)とが、Y軸の方向にみて重なり、第1部分流路Gaの他の部分と第2部分流路Gbの他の部分とはY軸の方向にみて重ならない。例えば、第1個別流路Paの第7流路Qa7と第2個別流路Pbの第5流路Qb5とは、Y軸の方向にみて重ならない。また、第1個別流路Paの第5流路Qa5と第2個別流路Pbの第7流路Qb7とは、Y軸の方向にみて重ならない。以上の構成によれば、第1部分流路Gaおよび第2部分流路GbにおいてY軸の方向にみて相互に重ならない部分を、Y軸の方向に低密度に配置できる。
例えば第1部分流路Gaおよび第2部分流路Gbを、ノズル板31に形成された単層の流路のみで構成した場合を対比例として想定する。対比例においては、第1部分流路Gaと第2部分流路Gbとの大部分がY軸の方向にみて重なる。したがって、流路が高密度に配置される範囲を縮小することが困難である。以上の対比例とは対照的に、第1実施形態においては、第1部分流路Gaおよび第2部分流路Gbの各々が複数層の流路で構成されるから、層間の違いを利用することで第1部分流路Gaと第2部分流路GbとがY軸の方向にみて重なる範囲(すなわち流路が高密度に配置される範囲)が縮小される。具体的には、第1部分流路Gaのうち第5流路Ga5の一部(Qa52,Qa53)と第2部分流路Gbのうち第5流路Gb5の一部(Qb52,Qb53)とのみがY軸の方向にみて重なる構成を採用できる。他方、第1部分流路Gaのうち第5流路Ga5の部分Qa51、第6流路Ga6および第7流路Ga7と、第2部分流路Gbのうち第5流路Gb5の部分Qb51、第6流路Gb6および第7流路Gb7とは、Y軸の方向にみて重ならない。したがって、第1実施形態によれば、流路を低密度に配置できる範囲を充分に確保できるという利点がある。
図11および図12から理解される通り、第1部分流路Gaの第6流路Qa6と第2部分流路Gbの第6流路Qb6とは、Y軸の方向にみて重ならない。第1部分流路Gaの第6流路Qa6と第2部分流路Gbの第6流路Qb6とがY軸の方向にみて重なる構成を対比例として想定する。対比例においては、高密度に配置される範囲が、第6流路Qa6の部分だけでなく、第6流路Qa6に連結された第5流路Qa5の一部および第7流路Qa7の一部にも及ぶ。同様に、対比例においては、高密度に配置される範囲が、第6流路Qb6の部分だけでなく、第6流路Qb6に連結された第5流路Qb5の一部および第7流路Qb7の一部にも及ぶ。すなわち、個別流路PのうちY軸の方向に高密度に配置される区間の比率が増加する。第1実施形態においては、第6流路Qa6と第6流路Qb6とがY軸の方向にみて重ならないから、各個別流路PのうちY軸の方向に高密度に配置される区間の比率を低減できる。例えば、第7流路Qa7と第7流路Qb7とはY軸の方向にみて重ならない。
図11および図12から理解される通り、第1個別流路Paのうち上位の階層に位置する第5流路Qa5は、第1個別流路Pa内の流線軸の方向に対して、第6流路Qa6および第7流路Qa7よりも第1共通液室R1に近い。なお、流線軸の方向に対して「近い」とは、流路の流線軸に沿って測定した距離が小さいことを意味する。また、第2個別流路Pbのうち下位の階層に位置する第7流路Qb7は、第2個別流路Pb内の流線軸の方向に対して、第5流路Qb5および第6流路Qb6よりも第1共通液室R1に近い。他方、第1個別流路Paのうち下位の階層に位置する第7流路Qa7は、第1個別流路Pa内の流線軸の方向に対して、第5流路Qa5および第6流路Qa6よりも第2共通液室R2に近い。また、第2個別流路Pbのうち上位の階層に位置する第5流路Qb5は、第2個別流路Pb内の流線軸の方向に対して、第6流路Qb6および第7流路Qb7よりも第2共通液室R2に近い。
以上の構成において、例えば個別流路P内の任意の地点にみて流線軸の方向に対して第1共通液室R1に近い位置を上流側とし、第2共通液室R2に近い位置を下流側として個別流路Pの方向を便宜的に観念する。第1個別流路Paにおいては、上位層の部分(Qa5)が上流側に位置し、下位層の部分(Qa7)が下流側に位置する。他方、第2個別流路Pbにおいては、上位層の部分(Qb5)が下流側に位置し、下位層の部分(Qb7)が上流側に位置する。以上に例示したレイアウトを採用することで、第1個別流路Paと第2個別流路Pbとの間において同階層の流路同士が相互に隣合うことが抑制される。したがって、流路の低密度化を実現し易いという利点がある。
前述の通り、第7流路Qa7および第7流路Qb7は、ノズルNaおよびノズルNbとともに共通のノズル板31に形成される。そして、第7流路Qa7と第7流路Qb7とは、Y軸の方向にみて重ならない。以上の構成によれば、第7流路Qa7および第7流路Qb7の各々を、Y軸の方向に低密度に配置できる。一般的にノズル板31の厚さは目標の噴射特性に応じて決定されるから、流路の形成に充分な厚さをノズル板31に確保することは困難である。以上のようにノズル板31が充分に薄い構成のもとで第7流路Qa7および第7流路Qb7がY軸の方向にみて重なる場合、第7流路Qa7および第7流路Qb7について充分な流路断面積を確保することは困難である。第1実施形態においては、第7流路Qa7と第7流路Qb7とがY軸の方向にみて重ならないから、第7流路Qa7および第7流路Qb7の各々をY軸の方向に低密度に配置できる。したがって、ノズル板31が充分に薄い構成でも、第7流路Qa7および第7流路Qb7の流路断面積を確保し易いという利点がある。
A4:第4の特徴
図8および図9の平面図から把握される通り、第1個別流路Paは、Z軸の方向からの平面視において第2個別流路Pbに部分的に重なる流路(以下「重複流路」という)と、平面視で第2個別流路Pbに重ならない流路(以下「非重複流路」という)とを含む。重複流路は、Y軸の方向における複数のノズルNの密度(ノズル密度)と比較して流路の密度が低い。すなわち、重複流路は、Y軸の方向に低密度に配置される流路である。他方、非重複流路は、複数のノズルNに関する密度と同等の高密度で形成される流路である。
重複流路は、第1個別流路Paのうち、圧力室Caと、第3流路Qa3と、第5流路Qa5の部分Qa51と、第7流路Qa7の部分Qa71と、第9流路Qa9とを含む。重複流路は、平面視で第2個別流路Pbに重なるから、Y軸の方向にみて第2個別流路Pbには重ならない。重複流路(Ca,Qa3,Qa51,Qa71,Qa9)は「第13局所流路」の一例である。以上の通り、第1実施形態においては、第1個別流路Paが、平面視で第2個別流路Pbに部分的に重なる重複流路を含む。
第1実施形態に対する対比例として、第1個別流路Paと第2個別流路Pbとが高密度に配置された構成を想定する。対比例においては、例えば第1個別流路Paおよび第2個別流路Pbの一方の流路幅を広げると、流路同士が干渉しないように他方の流路幅を狭くせざるを得ず、その部分の流路抵抗およびイナータンスの増加を回避できないという問題がある。第1実施形態のように重複流路があるということは、対比例における流路間の干渉限界を超えて第1個別流路Paまたは第2個別流路Pbの流路幅が拡幅されているということであり、これにより個別流路列25の流路抵抗またはイナータンスを低減できるという利点がある。第1実施形態においては特に、重複流路が第1局所流路H1および圧力室Caを含む。具体的には、第1局所流路H1および圧力室Caが、Z軸の方向にみて第2個別流路Pbに重なるほど大きく拡幅されている。これにより、第1局所流路H1における流路抵抗およびイナータンスが低減され、また圧力室Caの排除体積が増大されて、優れたインクの噴射特性が実現されている。
他方、非重複流路は、第1個別流路Paのうち、第2流路Qa22と、第4流路Qa4と、第5流路Qa5の部分Qa52および部分Qa53と、第6流路Qa6と、第7流路Qa7の部分Qa72と、第8流路Qa8とを含む。非重複流路は、平面視で第2個別流路Pbに重ならないから、Y軸の方向にみて第2個別流路Pbに重なることが許容される。例えば、前述の通り、非重複流路のうち第5流路Qa5の部分Qa52および部分Qa53は、Y軸の方向にみて第2個別流路Pbに重なる。非重複流路(Qa22,Qa4,Qa52,Qa53,Qa6,Qa72,Qa8)は「第14局所流路」の一例である。第1個別流路Paのうち非重複流路は、Y軸の方向に高密度に配置される。したがって、液体噴射ヘッド24内の限定的な空間を流路の形成に効率的に利用できる。以上の説明の通り、第1実施形態の第1個別流路Paは重複流路と非重複流路との双方を含む。したがって、第1個別流路Paの全体的な流路抵抗を重複流路により低減しつつ、非重複流路により部分的に流路を高密度化できるという効果が実現される。
以上の例示の通り、重複流路は第2個別流路Pbに重なるから、重複流路の最大幅は、非重複流路の最大幅よりも大きい。具体的には、重複流路の最大幅は、図10を参照して説明したピッチΔの半分(Δ/2)よりも大きい。他方、非重複流路の最大幅は、当該ピッチΔの半分(Δ/2)よりも小さい。以上の構成によれば、重複流路の流路幅が充分に確保されるから、重複流路の流路抵抗を効果的に低減できる。
以上の説明においては第1個別流路Paに着目したが、第2個別流路Pbについても同様の構成が成立する。具体的には、第2個別流路Pbは、平面視で第1個別流路Paに部分的に重なる重複流路と、平面視で第1個別流路Paに重ならない非重複流路とを含む。
第2個別流路Pbの重複流路は、圧力室Cbと、第3流路Qb3と、第5流路Qb5の部分Qb51と、第7流路Qb7の部分Qb71と、第9流路Qb9とを含む。第2個別流路Pbの重複流路(Cb,Qb3,Qb51,Qb71,Qb9)は「第15局所流路」の一例である。以上の構成においては、第1個別流路Paの重複流路について前述した通り、流路間の干渉限界を超えて第1個別流路Paまたは第2個別流路Pbの流路幅が拡幅されている。したがって、個別流路列25の流路抵抗またはイナータンスを低減できるという利点がある。第1実施形態においては特に、重複流路が第3局所流路H3および圧力室Cbを含む。具体的には、第3局所流路H3および圧力室Cbが、Z軸の方向にみて第2個別流路Pbに重なるほど大きく拡幅されている。これにより、第3局所流路H3における流路抵抗およびイナータンスが低減され、また圧力室Cbの排除体積が増大されるから、優れたインクの噴射特性が実現されている。
他方、非重複流路は、第2個別流路Pbのうち、第2流路Qb22と、第4流路Qb4と、第5流路Qb5の部分Qb52および部分Qb53と、第6流路Qb6と、第7流路Qb7の部分Qb72と、第8流路Qb8とを含む。重複流路の最大幅が非重複流路の最大幅よりも大きい構成は、第1個別流路Paと同様である。以上の説明の通り、第1実施形態の第2個別流路Pbは重複流路と非重複流路との双方を含む。したがって、第2個別流路Pbの全体的な流路抵抗を重複流路により低減しつつ、非重複流路により部分的に流路を高密度化できるという効果が実現される。
B:第2実施形態
本発明の第2実施形態を説明する。なお、以下に例示する各形態において機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態の説明で使用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13および図14は、第2実施形態における液体噴射ヘッド24の断面図である。個別流路列25のうち第1個別流路Paを通過する断面が図13に図示され、第2個別流路Pbを通過する断面が図14に図示されている。図13および図14に例示される通り、第2実施形態においては、第1実施形態と比較して充分に薄い第1流路基板32が利用される。なお、第2実施形態のうち第1実施形態と相違するのは第1流路基板32および第2流路基板33のみであり、ノズル板31および圧力室基板34を含む他の要素の構成は第1実施形態と同様である。
図15は、第1個別流路Paを部分的に拡大した断面図であり、図16は、第2個別流路Pbを部分的に拡大した断面図である。図15には、第2個別流路Pbの外形が網掛で並記され、図16には、第1個別流路Paの外形が網掛で並記されている。また、図17は、第1個別流路Paおよび第2個別流路Pbのうち図15および図16に図示された部分の平面図である。なお、図17においては、第3流路Qa3および第5流路Qa5と第3流路Qb3および第5流路Qb5とに便宜的に網掛が付加されている。
図13および図15に例示される通り、第2実施形態の第1個別流路Paにおいては、第3流路Qa3と第5流路Qa5とが第2流路基板33内において相互に連通する。具体的には、第5流路Qa5は、部分Qa51と部分Qa52とを含む。部分Qa51は第3流路Qa3と部分Qa52とを連通させる流路である。部分Qa51および部分Qa52は、X軸の方向に延在する。図17に例示される通り、部分Qa52の流路幅は、部分Qa51の流路幅よりも小さい。部分Qa52の上面は、Xb側の縁端がXa側の縁端よりも高位となる傾斜面を含む。また、第4流路Qa4は、第5流路Qa5とノズルNaとを連通させる流路である。第4流路Qa4は、ノズルNaの第2区間n2よりも小径で第1流路基板32に形成された貫通孔である。
図14および図16に例示される通り、第2個別流路Pbにおいても同様に、第3流路Qb3と第5流路Qb5とが第2流路基板33内において相互に連通する。具体的には、第5流路Qb5は、部分Qb51と部分Qb52とを含む。部分Qb51および部分Qb52は、X軸の方向に延在する。図17に例示される通り、部分Qb52の流路幅は、部分Qb51の流路幅よりも小さい。部分Qb52の上面は、Xa側の縁端がXb側の縁端よりも高位となる傾斜面を含む。また、ノズルNbの第2区間n2よりも小径な第4流路Qb4を介して第5流路Qb5とノズルNbとが連通する。
図17に例示される通り、ノズル板31に設置される第7流路Qa7は、部分Qa71と部分Qa72と部分Qa73と部分Qa74とをXa方向に以上の順番で連結した流路である。部分Qa71および部分Qa73の流路幅は、部分Qa72および部分Qa74の流路幅よりも小さい。部分Qa74のうちXa方向に位置する端部が第8流路Qa8に連通する。
同様に、第2個別流路Pbを構成する第7流路Qb7は、部分Qb71と部分Qb72と部分Qb73と部分Qb74とをXb方向に以上の順番で連結した流路である。部分Qb71および部分Qb73の流路幅は、部分Qb72および部分Qb74の流路幅よりも小さい。部分Qb74のうちXb方向に位置する端部が第8流路Qb8に連通する。
図17から理解される通り、第1個別流路Paの部分Qa71と第2個別流路Pbの部分Qb71とは、Y軸に沿って交互に配列する。部分Qa71と部分Qb71とは、複数のノズルNと同等のピッチθでY軸の方向に配列する。他方、各第1個別流路Paにおける第7流路Qa7の部分Qa72から部分Qa74は、ピッチθの2倍のピッチでY軸の方向に配列する。Y軸の方向に隣合う2個の第7流路Qa7における部分Qa73の間隙に、第4流路Qb4が形成される。同様に、各第2個別流路Pbにおける第7流路Qb7の部分Qb72から部分Qb74は、ピッチθの2倍のピッチでY軸の方向に配列する。Y軸の方向に隣合う2個の第7流路Qb7における部分Qb73の間隙に、第4流路Qa4が形成される。
第1個別流路Paにおける第5流路Qa5の部分Qa51は、当該第1個別流路Paに対してY軸の方向に隣合う第2個別流路Pbにおける第7流路Qb7(部分Qb72から部分Qb74)に平面視で重なる。以上のように第5流路Qa5の部分Qa51については充分な流路幅が確保される。同様に、第2個別流路Pbにおける第5流路Qb5の部分Qb51は、当該第2個別流路Pbに対してY軸の方向に隣合う第1個別流路Paにおける第7流路Qa7(部分Qa72から部分Qa74)に平面視で重なる。すなわち、第5流路Qb5の部分Qb51については充分な流路幅が確保される。
第1個別流路Paにおける第5流路Qa5の部分Qa52と、当該第1個別流路Paにおける第7流路Qa7の部分Qa71とはZ軸に沿って対向する。部分Qa52と部分Qa71とは、両者間に位置する第6流路Qa6を介して相互に連通する。第6流路Qa6は、X軸に沿って延在する流路である。なお、第7流路Qa7と第6流路Qa6と第5流路Qa5とにより第1部分流路Gaが構成される点は第1実施形態と同様である。
同様に、第2個別流路Pbにおける第5流路Qb5の部分Qb52と、当該第2個別流路Pbにおける第7流路Qb7の部分Qb71とはZ軸に沿って対向する。部分Qb52と部分Qb71とは、両者間に位置する第6流路Qb6を介して相互に連通する。第6流路Qb6は、X軸に沿って延在する流路である。なお、第7流路Qb7と第6流路Qb6と第5流路Qb5とにより第2部分流路Gbが構成される点は第1実施形態と同様である。
図17から理解される通り、第1個別流路Paの第6流路Qa6と第2個別流路Pbの第6流路Qb6とはY軸に沿って交互に配列する。すなわち、第6流路Qa6と第6流路Qb6とは、Y軸の方向にみて重なる。前述の通り、第6流路Qa6は「第9局所流路」の一例であり、第6流路Qb6は「第12局所流路」の一例である。
第6流路Qa6と第6流路Qb6とがY軸の方向にみて重ならない構成(例えば前述の第1実施形態)を対比例として想定する。対比例においては、第6流路Qa6および第6流路Qb6のX軸の方向における範囲を縮小せざるを得ず、この部分がいわゆる狭窄流路となることによって、結果的に第6流路Qa6および第6流路Qb6の流路抵抗が大きくなってしまう可能性がある。第2実施形態においては、Y軸の方向からみた第6流路Qa6と第6流路Qb6との重複が許容されるから、X軸の方向における第6流路Qa6および第6流路Qb6の範囲を確保し易い。したがって、第6流路Qa6および第6流路Qb6における流路抵抗を低減し易いという利点がある。他方、第6流路Qa6と第6流路Qb6とがY軸の方向にみて重ならない第1実施形態の構成によれば、前述の通り、各個別流路PのうちY軸の方向に高密度に配置される区間の比率を低減できるという利点がある。
第1個別流路Paのうち第1共通液室R1とノズルNaとを連通させる第1部分Pa1は、第1流路Qa1と連通流路Qa21と圧力室Caと第2流路Qa22と第3流路Qa3と第4流路Qa4とで構成される。第1個別流路PaのうちノズルNaと第2共通液室R2とを連通させる第2部分Pa2は、第5流路Qa5から第9流路Qa9により構成される。他方、第2個別流路Pbのうち第1共通液室R1とノズルNbとを連通させる第3部分Pb3は、第5流路Qb5から第9流路Qb9により構成される。第2個別流路PbのうちノズルNbと第2共通液室R2とを連通させる第4部分Pb4は、第1流路Qb1と連通流路Qb21と圧力室Cbと第2流路Qb22と第3流路Qb3と第4流路Qb4とで構成される。
各流路の流路抵抗およびイナータンスの関係は第1実施形態と同様である。例えば、第1部分Pa1のイナータンスM1は第2部分Pa2のイナータンスM2よりも小さく(M1<M2)、かつ、第4部分Pb4のイナータンスM4は第3部分Pb3のイナータンスM3よりも小さい(M4<M3)。具体的には、第1部分Pa1の流路長L1は、第2部分Pa2の流路長L2よりも短く(L1<L2)、第4部分Pb4の流路長L4は、第3部分Pb3の流路長L3よりも短い(L4<L3)。以上の構成によれば、各ノズルNから噴射されないインクを相対的に減少させることでノズルNからの噴射効率を向上させることが可能である。
また、第1部分Pa1の流路抵抗λa1と第3部分Pb3の流路抵抗λb3とが実質的に等しく(λa1=λb3)、かつ、第2部分Pa2の流路抵抗λa2と第4部分Pb4の流路抵抗λb4とが実質的に等しい(λa2=λb4)。以上の構成によれば、ノズルNaの噴射特性とノズルNbの噴射特性との誤差を低減できる。また、第1部分Pa1の流路抵抗λa1と第2部分Pa2の流路抵抗λa2とは実質的に等しく(λa1=λa2)、かつ、第3部分Pb3の流路抵抗λb3と第4部分Pb4の流路抵抗λb4とは実質的に等しい(λb3=λb4)。以上の構成によれば、第1個別流路Paと第2個別流路Pbとが対称的に形成された構成において、第1部分Pa1の流路抵抗λa1と第3部分Pb3の流路抵抗λb3とが実質的に等しく、かつ、第2部分Pa2の流路抵抗λa2と第4部分Pb4の流路抵抗λb4とが実質的に等しい構成を採用し易い。結局、第2実施形態においても第1実施形態と同様に、第1個別流路Paの流路抵抗λaと第2個別流路Pbの流路抵抗λbとは実質的に等しい。
なお、第1実施形態について前述した第1ないし第4の特徴は、第2実施形態においても同様に採用される。具体的には以下の通りである。第1ないし第4の特徴により実現される効果は、第1実施形態と同様である。
B1:第1の特徴
第2実施形態における第1局所流路H1は、第1個別流路Paのうち圧力室CaとノズルNaとを連通させる部分である。具体的には、図15に例示される通り、第1局所流路H1は、第1個別流路Paのうち第2流路Qa22と第3流路Qa3と第4流路Qa4とで構成される。図15から理解される通り、第1局所流路H1は、Y軸の方向にみて第2個別流路Pbに重ならない。また、第1個別流路Pa内の圧力室Caは、Y軸の方向にみて第2個別流路Pbに重ならない。
第2実施形態における第2局所流路H2は、第1個別流路PaのうちY軸の方向にみて第2個別流路Pbに重なる部分である。具体的には、第2局所流路H2は、第1個別流路Paのうち第5流路Qa5の部分Qa52で構成される。第2局所流路H2に対応する部分では、個別流路Pが高密度に配置される。図17に例示される通り、第1局所流路H1の最大幅W1は、第2局所流路H2の最大幅W2よりも大きい。また、第1局所流路H1の最大幅W1は、各第1個別流路PaのピッチΔの半分よりも大きい。
第2実施形態における第3局所流路H3は、図16に例示される通り、第2個別流路Pbのうち第2流路Qb22と第3流路Qb3と第4流路Qb4とで構成される。第3局所流路H3は、Y軸の方向にみて第1個別流路Paに重ならない。また、第2個別流路Pb内の圧力室Cbは、Y軸の方向にみて第1個別流路Paに重ならない。
第2個別流路PbのうちY軸の方向にみて第1個別流路Paに重なる第4局所流路H4は、図16に例示される通り、第2個別流路Pbのうち第5流路Qb5の部分Qb52で構成される。第4局所流路H4に対応する部分では、個別流路Pが高密度に配置される。
B2:第2の特徴
図15から理解される通り、第1個別流路Paの第7流路Qa7は、Y軸の方向にみて、第2個別流路Pbに連通するノズルNbに重なる。具体的には、第7流路Qa7は、ノズルNbの第2区間n2に重なる。同様に、図16から理解される通り、第2個別流路Pbの第7流路Qb7は、Y軸の方向にみて、第1個別流路Paに連通するノズルNaに重なる。具体的には、第7流路Qb7は、ノズルNaの第2区間n2に重なる。第1実施形態と同様に、第1個別流路Paの第7流路Qa7と第2個別流路Pbの第7流路Qb7とは、ノズルNaおよびノズルNbとともに共通のノズル板31に設置される。なお、第7流路Qa7は「第5局所流路」の一例であり、第7流路Qb7は「第6局所流路」の一例である。
B3:第3の特徴
図15に例示される通り、第1個別流路Paは、第5流路Qa5と第6流路Qa6と第7流路Qa7とで構成される第1部分流路Gaを含む。第5流路Qa5および第7流路Qa7の各々はX軸に沿って延在する。第7流路Qa7は「第7局所流路」の一例であり、第6流路Qa6は「第9局所流路」の一例であり、第5流路Qa5は「第8局所流路」の一例である。
同様に、図16に例示される通り、第2個別流路Pbは、第5流路Qb5と第6流路Qb6と第7流路Qb7とで構成される第2部分流路Gbを含む。第5流路Qb5および第7流路Qb7の各々はX軸に沿って延在する。なお、第7流路Qb7は「第10局所流路」の一例であり、第6流路Qb6は「第12局所流路」の一例であり、第5流路Qb5は「第11局所流路」の一例である。
図15および図16から理解される通り、第1部分流路Gaと第2部分流路Gbとは、Y軸の方向にみて一部が重ならない。すなわち、第1部分流路Gaと第2部分流路Gbとは、Y軸の方向にみて一部が重なる。具体的には、第1部分流路Gaのうち第5流路Qa5の一部(部分Qa52)と、第2部分流路Gbのうち第5流路Qb5の一部(部分Qb52)とが、Y軸の方向にみて重なり、第1部分流路Gaの他の部分と第2部分流路Gbの他の部分とはY軸の方向にみて重ならない。また、第1部分流路Gaの第6流路Qa6と第2部分流路Gbの第6流路Qb6とは、Y軸の方向にみて重ならない。
第1個別流路Paのうち上位の階層に位置する第5流路Qa5は、第1個別流路Pa内の流線軸の方向に対して、第6流路Qa6および第7流路Qa7よりも第1共通液室R1に近い。また、第2個別流路Pbのうち下位の階層に位置する第7流路Qb7は、第2個別流路Pb内の流線軸の方向に対して、第5流路Qb5および第6流路Qb6よりも第1共通液室R1に近い。
B4:第4の特徴
図17から把握される通り、第1個別流路Paは、Z軸の方向からの平面視において第2個別流路Pbに部分的に重なる重複流路と、平面視で第2個別流路Pbに重ならない非重複流路とを含む。重複流路は「第13局所流路」の一例であり、非重複流路は「第14局所流路」の一例である。
重複流路は、第1個別流路Paのうち、圧力室Caと、第3流路Qa3と、第5流路Qa5の部分Qa51と、第7流路Qa7の部分Qa72から部分Qa73と、第9流路Qa9とを含む。重複流路は、Y軸の方向にみて第2個別流路Pbには重ならない。
他方、非重複流路は、第1個別流路Paのうち、第2流路Qa22と、第4流路Qa4と、第5流路Qa5の部分Qa52と、第6流路Qa6と、第7流路Qa7の部分Qa71と、第8流路Qa8とを含む。非重複流路は、平面視で第2個別流路Pbに重ならないから、Y軸の方向にみて第2個別流路Pbに重なることが許容される。例えば、非重複流路のうち第5流路Qa5の部分Qa52は、Y軸の方向にみて第2個別流路Pbに重なる。
C:変形例
以上に例示した形態は多様に変形され得る。前述の形態に適用され得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)前述の各形態においては、第1局所流路H1の最大幅W1が第2局所流路H2の最大幅W2よりも大きい構成を例示した。第1局所流路H1が低密度に配置される構成においては、第1局所流路H1の最大幅W1を確保する構成に代えて、第1局所流路H1を画定する側壁の厚さを確保してもよい。図18には、変形例(1)における第1局所流路H1および第2局所流路H2を拡大した平面図である。図18に例示される通り、第1局所流路H1の最大幅W1は、第2局所流路H2の最大幅W2と略同等の寸法に設定される。
図18には、第1局所流路H1を画定する第1側壁371と、第2局所流路H2を画定する第2側壁372とが図示されている。第1側壁371は、第1局所流路H1の内壁面のうちY軸の方向に位置する壁面を構成する側壁である。すなわち、第1側壁371は、Y軸の方向に隣合う2個の第1局所流路H1の間を仕切る隔壁である。同様に、第2側壁372は、第2局所流路H2の内壁面のうちY軸の方向に位置する壁面を構成する側壁である。第2局所流路H2はY軸の方向にみて第2個別流路Pbに重なる。したがって、第2側壁372は、第1個別流路Paの第2局所流路H2と第2個別流路Pbとの間を仕切る隔壁である。
図18には、第1側壁371の最大幅T1と第2側壁372の最大幅T2とが図示されている。最大幅T1は、Y軸の方向における第1側壁371の寸法(すなわち幅)の最大値である。最大幅T2は、Y軸の方向における第2側壁372の寸法の最大値である。図18から理解される通り、第1側壁371の最大幅T1は、第2側壁372の最大幅T2よりも大きい(T1>T2)。以上のように第1側壁371の最大幅T1が第2側壁372の最大幅T2を上回る構成によれば、第1局所流路H1の相互間におけるクロストークを効果的に低減できる。
なお、図18においては、第1局所流路H1の最大幅W1と第2局所流路H2の最大幅W2とを略同等の寸法としたが、最大幅W1が最大幅W2を上回り、かつ、第1側壁371の最大幅T1が第2側壁372の最大幅T2を上回る構成も想定される。
(2)前述の各形態においては、第1部分流路Gaと第2部分流路Gbとが部分的に重なる構成を例示したが、第1部分流路Gaの全部と第2部分流路Gbの全部とがY軸の方向にみて重ならない構成も採用される。以上の構成によれば、第1部分流路Gaおよび第2部分流路GbをY軸の方向に低密度に配置できる。
(3)前述の各形態においては、第2共通液室R2から第1共通液室R1にインクを循環させる構成を例示したが、インクの循環は本発明において必須ではない。したがって、第2共通液室R2および循環機構26を省略してもよい。
(4)圧力室C内のインクの圧力を変化させるエネルギー発生素子は、前述の形態で例示した圧電素子41に限定されない。例えば、加熱により圧力室Cの内部に気泡を発生させることでインクの圧力を変動させる発熱素子をエネルギー発生素子として利用してもよい。発熱素子をエネルギー発生素子として利用する構成においては、個別流路Pのうち、発熱素子による加熱で気泡が発生する範囲が圧力室Caとして画定される。
(5)前述の形態では、液体噴射ヘッド24を搭載した搬送体231を往復させるシリアル方式の液体噴射システム100を例示したが、複数のノズルNが媒体11の全幅にわたり分布するライン方式の液体噴射システムにも本発明は適用される。
(6)前述の形態で例示した液体噴射システム100は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、本発明の液体噴射システムの用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を噴射する液体噴射システムは、液晶表示パネル等の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、導電材料の溶液を噴射する液体噴射システムは、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。また、生体に関する有機物の溶液を噴射する液体噴射システムは、例えばバイオチップを製造する製造装置として利用される。
D:付記
以上に例示した形態から、例えば以下の構成が把握される。
なお、本願において、例えば「第1」「第2」等の「第n」(nは自然数)という表記は、各要素を表記上において区別するための形式的かつ便宜的な標識(ラベル)としてのみ使用され、如何なる実質的な意味も持たない。すなわち、「第n」という表記における数値nの大小や順番は、各要素に関する解釈には何ら影響しない。例えば「第1」要素および「第2」要素という表記は、各要素の位置または製造に関する順番を意味しない。したがって、例えば「第1」要素が「第2」要素よりも前方に位置するという限定的な解釈や、「第1」要素が「第2」要素に先行して製造されるという限定的な解釈の余地はない。また、前述の通り「第n」という表記は形式的かつ便宜的な標識に過ぎないから、複数の要素にわたる数値nの連続性の有無は不問である。例えば「第1要素」が登場しない状況で「第2」要素が登場したとしても何ら問題はなく、各要素の解釈には何ら影響しない。また、例えば「第n」要素の数値nを変更した場合、または、「第1」要素と「第2要素」との間で「第1」と「第2」とを相互に交換した場合でも、各要素の解釈には何ら影響しない。
また、要素Aと要素Bとが特定の方向にみて「重なる」とは、当該方向に沿ってみた場合に、要素Aの少なくとも一部と要素Bの少なくとも一部とが相互に重複することを意味する。要素Aの全部と要素Bの全部とが相互に重なる必要はなく、要素Aの少なくとも一部と要素Bの少なくとも一部とが重なれば、「要素Aと要素Bとは重なる」と解釈される。
D1:態様A
本発明のひとつの態様(態様A1)に係る液体噴射ヘッドは、複数の個別流路であって、それぞれが圧力室を有するとともに、第1軸の方向に液体を噴射するノズルに連通する個別流路と、前記複数の個別流路に連結される第1共通液室とを具備し、前記第1軸の方向にみたときに、前記複数の個別流路が前記第1軸に直交する第2軸の方向に沿って並設されて個別流路列を構成する液体噴射ヘッドであって、前記個別流路列において相互に隣合う二の前記個別流路を第1個別流路および第2個別流路としたとき、前記第1個別流路は、前記圧力室と前記ノズルとを連通させる第1局所流路を含み、前記第1局所流路は、前記第2軸の方向にみて、前記第2個別流路に重ならない。
以上の態様においては、第1個別流路の第1局所流路が第2軸の方向にみて第2個別流路に重ならない。したがって、第2軸の方向にみて第1局所流路が第2個別流路に重なる構成と比較して、第1局所流路を第2軸の方向に低密度に設置できる。以上のように流路が低密度に配置される構成によれば、例えば、流路幅の確保により流路抵抗またはイナータンスが低減されるという利点、または、流路間の壁厚の確保によりクロストークが低減されるという利点がある。圧力室とノズルとを連通させる第1局所流路は、ノズルによる液体の噴射特性に対する影響が大きい流路であるから、第1局所流路が低密度に配置される構成は格別に有効である。
態様A1の具体例(態様A2)において、前記第1個別流路内の前記圧力室は、前記第2軸の方向にみて、前記第2個別流路に重ならない。以上の態様によれば、第2軸の方向にみて第1個別流路内の圧力室が第2個別流路に重なる構成と比較して、圧力室を第2軸の方向に低密度に配置できる。
態様A1または態様A2の具体例(態様A3)において、前記第1個別流路は、前記第2軸の方向にみて前記第2個別流路に重なる第2局所流路を含む。以上の態様においては、第2局所流路が第2軸に沿って高密度に配置される。したがって、流路を形成するための空間を効率的に利用できる。
態様A3の具体例(態様A4)において、前記第1局所流路の最大幅は、前記第2局所流路の最大幅よりも大きい。以上の態様によれば、第1局所流路の流路幅が充分に確保される。したがって、第1局所流路の流路抵抗を効果的に低減できる。なお、個別流路の幅は、第2軸の方向における当該流路の寸法を意味する。
態様A3または態様A4の具体例(態様A5)において、前記第1局所流路を画定する第1側壁と、前記第2局所流路を画定する第2側壁とを含み、前記第1側壁の最大幅は、前記第2側壁の最大幅よりも大きい。以上の態様によれば、第1局所流路を画定する側壁の壁厚が充分に確保される。したがって、第1局所流路におけるクロストークを効果的に低減できる。なお、側壁の幅は、第2軸の方向における当該側壁の寸法を意味する。
態様A1から態様A5の何れかの具体例(態様A6)において、前記個別流路列は、前記第2個別流路に隣合う前記個別流路であって、前記第1個別流路とは異なる第3個別流路を含み、前記第1局所流路の最大幅は、前記第1個別流路と前記第3個別流路とのピッチの半分よりも大きい。以上の態様によれば、第1局所流路の流路幅が充分に確保されるから、第1局所流路の流路抵抗を効果的に低減できる。
態様A1から態様A6の何れかの具体例(態様A7)において、前記第1局所流路は、前記第1軸の方向にみて、前記第2個別流路に部分的に重なる。以上の態様によれば、第1軸の方向にみて第1局所流路が第2個別流路に重ならない構成と比較して、第1局所流路の流路幅が充分に確保される。したがって、第1局所流路の流路抵抗を効果的に低減できる。
態様A1から態様A7の何れかの具体例(態様A8)において、前記第2個別流路は、前記圧力室と前記ノズルとを連通させる第3局所流路を含み、前記第3局所流路は、前記第2軸の方向にみて、前記第1個別流路に重ならない。以上の態様においては、第2軸の方向にみて第3局所流路が第1個別流路に重なる構成と比較して、第3局所流路を第2軸の方向に低密度に配置できる。
態様A8の具体例(態様A9)において、前記第2個別流路内の前記圧力室は、前記第2軸の方向にみて、前記第1個別流路に重ならない。以上の態様によれば、第2軸の方向にみて第2個別流路の圧力室が第1個別流路に重なる構成と比較して、圧力室を第2軸の方向に低密度に配置できる。
態様A1から態様A9の何れかの具体例(態様A10)において、前記第2個別流路は、前記第2軸の方向にみて前記第1個別流路に重なる第4局所流路を含む。以上の態様においては、第4局所流路が第2軸の方向に高密度に配置される。したがって、流路を形成するための空間を効率的に利用できる。
D2:態様B
本発明のひとつの態様(態様B1)に係る液体噴射ヘッドは、複数の個別流路であって、それぞれが圧力室を有するとともに、第1軸の方向に液体を噴射するノズルに連通する個別流路と、前記複数の個別流路に連結される第1共通液室とを具備し、前記第1軸の方向にみたときに、前記複数の個別流路が前記第1軸に直交する第2軸の方向に沿って並設されて個別流路列を構成する液体噴射ヘッドであって、前記個別流路列において相互に隣合う二の前記個別流路を第1個別流路および第2個別流路としたとき、前記第1個別流路は、前記第2軸の方向にみて、前記第2個別流路に連通する前記ノズルに重なる第5局所流路を含む。
以上の態様によれば、第1個別流路の第5局所流路と第2個別流路に連通するノズルとが第2軸の方向にみて重なる。したがって、第5局所流路を第2軸の方向に低密度に配置できる。以上のように流路が低密度に配置される構成によれば、例えば、流路幅の確保により流路抵抗またはイナータンスが低減されるという利点、または、流路間の壁厚の確保によりクロストークが低減されるという利点がある。なお、個別流路と比較してノズルは一般的に小径であるから、第2軸の方向におけるノズルの占有幅は小さい。したがって、第5局所流路の流路幅や壁厚に関する設計の自由度が過度に低下することはない。
態様B1の具体例(態様B2)において、前記ノズルは、液体が噴射される開口を含む第1区間と、前記第1区間と前記個別流路との間に位置する第2区間とを含み、前記第2区間は前記第1区間よりも大径であり、前記第5局所流路は、前記第2軸の方向にみて、前記第2個別流路に連通する前記ノズルの前記第2区間に重なり、当該ノズルの前記第1区間に重ならない。以上の態様によれば、厚さ方向における基板の一部を除去する工程により第5局所流路と第2区間とを一括的に形成することが可能である。
態様B1または態様B2の具体例(態様B3)において、前記第2軸の方向にみて、前記第1個別流路に連通する前記ノズルと、前記第2個別流路に連通する前記ノズルとは重ならない。以上の態様によれば、流路およびノズルの形成のための空間を効率的に利用できる。
態様B1から態様B3の何れかの具体例(態様B4)において、前記第5局所流路と前記第2個別流路に連通するノズルとは、共通の基板に設置される。以上の構成によれば、第5局所流路と第2個別流路に連通するノズルとが共通の基板に設置される。したがって、第5局所流路と第2個別流路に連通するノズルとが別個の基板に設置される構成と比較して液体噴射ヘッドの構成が簡素化される。
態様B4の具体例(態様B5)において、前記第2個別流路は、前記基板に設置された第6局所流路を含み、前記第6局所流路と前記第2個別流路に連通する前記ノズルとは、前記基板内において直接には連通しない。第6局所流路と第2個別流路に連通するノズルとが基板内において直接に連通する構成では、第5局所流路と第6局所流路とが基板内において高密度に隣合う。他方、第6局所流路と第2個別流路に連通するノズルとが基板内において直接には連通しない構成によれば、第5局所流路と第6局所流路とを第2軸の方向に低密度に配置できる。なお、第6局所流路と第2個別流路に連通するノズルとが「基板内において直接には連通しない」とは、第6局所流路と第2個別流路に連通するノズルとを連通させる溝または凹部が、基板の表面または内部に形成されていないことを意味する。
態様B1から態様B4の何れかの具体例(態様B6)において、前記第2個別流路は、前記第2軸の方向にみて、前記第1個別流路に連通する前記ノズルに重なる第6局所流路を含む。以上の態様によれば、第2個別流路の第6局所流路と第1個別流路に連通するノズルとが第2軸の方向にみて重なるから、流路を形成するための空間を効率的に利用できる。
D3:態様C
本発明のひとつの態様(態様C1)に係る液体噴射ヘッドは、複数の個別流路であって、それぞれが圧力室を有するとともに、第1軸の方向に液体を噴射するノズルに連通する個別流路と、前記複数の個別流路に連結される第1共通液室とを具備し、前記第1軸の方向にみたときに、前記複数の個別流路が前記第1軸に直交する第2軸の方向に沿って並設されて個別流路列を構成する液体噴射ヘッドであって、前記個別流路列において相互に隣合う二の前記個別流路を第1個別流路および第2個別流路としたとき、前記第1個別流路は、第1部分流路を含み、前記第2個別流路は、第2部分流路を含み、前記第1部分流路は、前記1軸に直交する方向に延在する第7局所流路および第8局所流路と、前記第7局所流路と前記第8局所流路とを連通させる第9局所流路とを含み、前記第7局所流路は、前記第8局所流路よりも前記ノズルの噴射面に近い階層にあり、前記第2部分流路は、前記1軸に直交する方向に延在する第10局所流路および第11局所流路と、前記第10局所流路と前記第11局所流路とを連通させる第12局所流路とを含み、前記第10局所流路は、前記第11局所流路よりも前記ノズルの噴射面に近い階層にあり、前記第1部分流路と前記第2部分流路とは、前記第2軸の方向にみて少なくとも一部が重ならない。
以上の態様においては、第1部分流路および第2部分流路において第2軸の方向にみて相互に重ならない部分を、第2軸の方向に低密度に配置できる。以上のように流路が低密度に配置される構成によれば、例えば、流路幅の確保により流路抵抗またはイナータンスが低減されるという利点、または、流路間の壁厚の確保によりクロストークが低減されるという利点がある。なお、第1部分流路と第2部分流路とが「第2軸の方向にみて少なくとも一部が重ならない」とは、第1部分流路と第2部分流路の一部が重なって別の一部が重ならない構成と、第1部分流路と第2部分流路とが全く重ならない構成とを含む。
態様C1の具体例(態様C2)において、前記第8局所流路は、前記第1個別流路内の流線軸の方向に対して、前記第7局所流路よりも前記第1共通液室に近く、前記第10局所流路は、前記第2個別流路内の流線軸の方向に対して、前記第11局所流路よりも前記第1共通液室に近い。以上の態様においては、第1個別流路における第8局所流路が、当該第8局所流路よりも噴射面に近い階層にある第7局所流路よりも第1共通液室に近く、第2個別流路における第10局所流路が、当該第10局所流路よりも噴射面から遠い階層にある第11局所流路よりも第1共通液室に近い。以上の構成によれば、流路を形成するための空間を効率的に利用できる。
態様C1または態様C2の具体例(態様C3)において、前記第7局所流路と前記第10局所流路と前記ノズルとは、共通の基板に設置される。以上の構成によれば、第7局所流路と第10局所流路とノズルとが共通の基板に設置される。したがって、第7局所流路および第10局所流路がノズルとは別個の基板に設置される構成と比較して、液体噴射ヘッドの構成を簡素化できる。
態様C3の具体例(態様C4)において、前記第7局所流路と前記第10局所流路とは、前記第2軸の方向にみて重ならない。ノズルが形成される基板について充分な厚さを確保することは困難である。以上のように基板が充分に薄い構成のもとで第7局所流路と第10局所流路とが第2軸の方向にみて重なる場合、第7局所流路と第10局所流路とについて充分な流路断面積を確保することは困難である。第7局所流路と第10局所流路とが第2軸の方向にみて重ならない前述の構成によれば、第7局所流路と第10局所流路とを第2軸の方向に低密度に配置できる。したがって、例えば基板が充分に薄い構成でも、第7局所流路および第10局所流路の流路断面積を確保し易いという利点がある。
態様C4の具体例(態様C5)において、前記第7局所流路と前記第11局所流路とは、前記第2軸の方向にみて重ならない。
態様C5の具体例(態様C6)において、前記第8局所流路と前記第10局所流路とは、前記第2軸の方向にみて重ならない。
態様C1から態様C6の何れかの具体例(態様C7)において、前記第7局所流路は、前記第2軸の方向にみて、前記第2個別流路に連通する前記ノズルに重なる。以上の態様においては、第1個別流路の第7局所流路と第2個別流路に連通するノズルとが第2軸の方向にみて重なる。したがって、第7局所流路を第2軸の方向に低密度に配置できる。
態様C1から態様C7の何れかの具体例(態様C8)において、前記第10局所流路は、前記第2軸の方向にみて、前記第1個別流路に連通する前記ノズルに重なる。以上の態様においては、第2個別流路の第10局所流路と第1個別流路に連通するノズルとが第2軸の方向にみて重なる。したがって、第10局所流路を第2軸の方向に低密度に配置できる。
態様C1から態様C8の何れかの具体例(態様C9)において、前記第9局所流路と前記第12局所流路とは、前記第2軸の方向にみて重ならない。第9局所流路と第12局所流路とが第2軸の方向にみて重なる構成においては、第7局所流路と第10局所流路との部分的な重なりと、第8局所流路と第11局所流路との部分的な重なりが発生する。したがって、個別流路のうち第2軸の方向に高密度に配置される区間の比率が増加する。第9局所流路と第12局所流路とが第2軸の方向にみて重ならない構成によれば、個別流路のうち高密度に配置される区間の比率を低減できる。
態様C1から態様C8の何れかの具体例(態様C10)において、前記第9局所流路と前記第12局所流路とは、前記第2軸の方向にみて重なる。第9局所流路と第12局所流路とが第2軸の方向にみて重ならない構成では、第9局所流路および第12局所流路が形成される範囲が制約されるから、第9局所流路および第12局所流路の各々の流路幅が制限される。第9局所流路と第12局所流路とが第2軸の方向にみて重なる構成によれば、第9局所流路および第12局所流路に関する制約が緩和されるから、第9局所流路および第12局所流路の流路幅を適切に確保することが可能である。
態様C1から態様C10の何れかの具体例(態様C11)において、前記第1部分流路と前記第2部分流路とは、前記第2軸の方向にみて少なくとも一部が重なる。
D4:態様D
本発明のひとつの態様(態様D1)に係る液体噴射ヘッドは、複数の個別流路であって、それぞれが圧力室を有するとともに、第1軸の方向に液体を噴射するノズルに連通する個別流路と、前記複数の個別流路に連結される第1共通液室とを具備し、前記第1軸の方向にみたときに、前記複数の個別流路が前記第1軸に直交する第2軸の方向に沿って並設されて個別流路列を構成する液体噴射ヘッドであって、前記個別流路列において相互に隣合う二の前記個別流路を第1個別流路および第2個別流路としたとき、前記第1個別流路は、前記第1軸の方向にみて前記第2個別流路に部分的に重なる第13局所流路を含む。
以上の態様においては、第1個別流路が、第1軸の方向にみて第2個別流路に部分的に重なる第13局所流路を含む。すなわち、流路間の干渉限界を超えて第1個別流路または第2個別流路の流路幅が拡幅されている。したがって、個別流路列の流路抵抗またはイナータンスが低減されるという利点がある。
態様D1の具体例(態様D2)において、前記第13局所流路は、前記第2軸の方向にみて前記第2個別流路に重ならない。
態様D1または態様D2の具体例(態様D3)において、前記第13局所流路は、前記第1個別流路内の前記圧力室の少なくとも一部を含む。また、圧力室が、第1軸の方向にみて第2個別流路に重なるほど大きく拡幅されているから、圧力室が第2個別流路に重ならない構成と比較して、圧力室の排除体積が増大される。したがって、優れたインクの噴射特性が実現される。
態様D1から態様D3の何れかの具体例(態様D4)において、前記第1個別流路は、前記第2軸の方向にみて前記第2個別流路に重なる第14局所流路を含む。以上の態様においては、第14局所流路が第2軸に沿って高密度に配置される。したがって、流路を形成するための空間を効率的に利用できる。
態様D4の具体例(態様D5)において、前記第13局所流路の最大幅は、前記第14局所流路の最大幅よりも大きい。以上の態様によれば、第13局所流路の流路幅が充分に確保される。したがって、第13局所流路の流路抵抗を効果的に低減できる。
態様D1から態様D5の何れかの具体例(態様D6)において、前記個別流路列は、前記第2個別流路に隣合う前記個別流路であって、前記第1個別流路とは異なる第3個別流路を含み、前記第13局所流路の最大幅は、前記第1個別流路と前記第3個別流路とのピッチの半分よりも大きい。
態様D1から態様D6の何れかの具体例(態様D7)において、前記第2個別流路は、前記第1軸の方向にみて前記第1個別流路に部分的に重なる第15局所流路を含む。以上の態様においては、第2個別流路が、第1軸の方向にみて第1個別流路に部分的に重なる第15局所流路を含む。したがって、第2個別流路が第1軸の方向にみて第1個別流路に重ならない構成と比較して、第2個別流路を第2軸の方向に低密度に設置できる。
態様D7の具体例(態様D8)において、前記第15局所流路は、前記第2個別流路内の前記圧力室の少なくとも一部を含む。以上の態様においては、圧力室が、第1軸の方向にみて第2個別流路に重なるほど大きく拡幅されているから、圧力室が第2個別流路に重ならない構成と比較して、圧力室の排除体積が増大される。したがって、優れたインクの噴射特性が実現される。
D5:他の態様
以上に例示した何れかの態様の具体例(態様E1)に係る液体噴射ヘッドは、液体を貯留する第2共通液室を具備し、前記複数の個別流路は、前記第1共通液室に連結される端部とは反対側の端部が前記第2共通液室に連結され、前記第1個別流路は、前記第1共通液室と当該第1個別流路に連通する前記ノズルとの間の第1部分と、当該ノズルと前記第2共通液室との間の第2部分とを含み、前記第2個別流路は、前記第1共通液室と当該第2個別流路に連通する前記ノズルとの間の第3部分と、当該ノズルと前記第2共通液室との間の第4部分とを含む。以上の態様においては、第1共通液室および第2共通液室の一方から複数の個別流路に供給された液体のうちノズルから噴射されない液体が第1共通液室および第2共通液室の他方に供給される。したがって、液体を循環させることが可能である。
態様E1の具体例(態様E2)において、前記第1部分は、前記第1個別流路内の前記圧力室を含み、前記第4部分は、前記第2個別流路内の前記圧力室を含む。以上の態様では、第1個別流路においては第1共通液室に近い位置に圧力室が設置され、第2個別流路においては第2共通液室に近い位置に圧力室が設置される。したがって、圧力室を第2軸の方向に低密度に配置できる。
態様E2の具体例(態様E3)において、前記第1部分のイナータンスは、前記第2部分のイナータンスよりも小さく、前記第4部分のイナータンスは、前記第3部分のイナータンスよりも小さい。以上の構成によれば、液体の噴射効率を向上させることが可能である。
態様E3の具体例(態様E4)において、前記第1部分の流路長は前記第2部分の流路長よりも短く、前記第4部分の流路長は前記第3部分の流路長よりも短い。
態様E1から態様E4の何れかの具体例(態様E5)において、前記第1部分の流路抵抗と前記第2部分の流路抵抗とは実質的に等しい。以上の構成によれば、第1部分からノズルにインクが供給される場合と第2部分からノズルにインクが供給される場合とについて噴射特性の誤差を低減できる。
態様E1から態様E5の何れかの具体例(態様E6)において、前記第1部分の流路抵抗と前記第3部分の流路抵抗とは実質的に等しい。以上の構成によれば、第1個別流路に連通するノズルと第2個別流路に連通するノズルとについて噴射特性の誤差を低減できる。
態様E5または態様E6の具体例(態様E7)において、前記第1部分は、前記第2部分における最小の流路断面積を下回る流路断面積の連通流路を含む。
態様E7の具体例(態様E8)において、前記連通流路は、前記第1個別流路における前記圧力室と前記第1共通液室との間に位置する。
本発明のひとつの態様(態様E9)に係る液体噴射システムは、以上に例示した何れかの態様に係る液体噴射ヘッドと、前記複数の個別流路から前記第2共通液室に排出される液体を前記第1共通液室に環流させる循環機構とを具備する。
100…液体噴射システム、11…媒体、12…液体容器、21…制御ユニット、22…搬送機構、23…移動機構、231…搬送体、232…搬送ベルト、24…液体噴射ヘッド、25…個別流路列、26…循環機構、261…第1供給ポンプ、262…第2供給ポンプ、263…貯留容器、264…循環流路、265…供給流路、30…流路構造体、31…ノズル板、32…第1流路基板、33…第2流路基板、34…圧力室基板、35…振動板、361,362…吸振体、41…圧電素子、42…筐体部、43…保護基板、44…配線基板、45…駆動回路、R1…第1共通液室、R2…第2共通液室。

Claims (15)

  1. 複数の個別流路であって、それぞれが圧力室を有するとともに、第1軸の方向に液体を噴射するノズルに連通する個別流路と、
    前記複数の個別流路に連結される第1共通液室とを具備し、
    前記第1軸の方向にみたときに、前記複数の個別流路が前記第1軸に直交する第2軸の方向に沿って並設されて個別流路列を構成する液体噴射ヘッドであって、
    前記個別流路列において相互に隣合う二の前記個別流路を第1個別流路および第2個別流路としたとき、
    前記第1個別流路は、前記第2軸の方向にみて、前記第2個別流路に連通する前記ノズルに重なる第5局所流路を含む
    液体噴射ヘッド。
  2. 前記ノズルは、液体が噴射される開口を含む第1区間と、前記第1区間と前記個別流路との間に位置する第2区間とを含み、前記第2区間は前記第1区間よりも大径であり、
    前記第5局所流路は、前記第2軸の方向にみて、前記第2個別流路に連通する前記ノズルの前記第2区間に重なり、当該ノズルの前記第1区間に重ならない
    請求項1の液体噴射ヘッド。
  3. 前記第2軸の方向にみて、前記第1個別流路に連通する前記ノズルと、前記第2個別流路に連通する前記ノズルとは重ならない
    請求項1または請求項2の液体噴射ヘッド。
  4. 前記第5局所流路と前記第2個別流路に連通するノズルとは、共通の基板に設置される
    請求項1から請求項3の何れかの液体噴射ヘッド。
  5. 前記第2個別流路は、前記基板に設置された第6局所流路を含み、
    前記第6局所流路と前記第2個別流路に連通する前記ノズルとは、前記基板内において直接には連通しない
    請求項4の液体噴射ヘッド。
  6. 前記第2個別流路は、前記第2軸の方向にみて、前記第1個別流路に連通する前記ノズルに重なる第6局所流路を含む
    請求項1から請求項4の何れかの液体噴射ヘッド。
  7. 液体を貯留する第2共通液室を具備し、
    前記複数の個別流路は、前記第1共通液室に連結される端部とは反対側の端部が前記第2共通液室に連結され、
    前記第1個別流路は、
    前記第1共通液室と当該第1個別流路に連通する前記ノズルとの間の第1部分と、
    当該ノズルと前記第2共通液室との間の第2部分とを含み、
    前記第2個別流路は、
    前記第1共通液室と当該第2個別流路に連通する前記ノズルとの間の第3部分と、
    当該ノズルと前記第2共通液室との間の第4部分とを含む
    請求項1から請求項6の何れかの液体噴射ヘッド。
  8. 前記第1部分は、前記第1個別流路内の前記圧力室を含み、
    前記第4部分は、前記第2個別流路内の前記圧力室を含む
    請求項7の液体噴射ヘッド。
  9. 前記第1部分のイナータンスは、前記第2部分のイナータンスよりも小さく、
    前記第4部分のイナータンスは、前記第3部分のイナータンスよりも小さい
    請求項7または請求項8の液体噴射ヘッド。
  10. 前記第1部分の流路長は前記第2部分の流路長よりも短く、
    前記第4部分の流路長は前記第3部分の流路長よりも短い
    請求項9の液体噴射ヘッド。
  11. 前記第1部分の流路抵抗と前記第2部分の流路抵抗とは実質的に等しい
    請求項7から請求項10の何れかの液体噴射ヘッド。
  12. 前記第1部分の流路抵抗と前記第3部分の流路抵抗とは実質的に等しい
    請求項7から請求項11の何れかの液体噴射ヘッド。
  13. 前記第1部分は、前記第2部分における最小の流路断面積を下回る流路断面積の連通流路を含む
    請求項11または請求項12の液体噴射ヘッド。
  14. 前記連通流路は、前記第1個別流路における前記圧力室と前記第1共通液室との間に位置する
    請求項13の液体噴射ヘッド。
  15. 請求項7から請求項14の何れかの液体噴射ヘッドと、
    前記複数の個別流路から前記第2共通液室に排出される液体を前記第1共通液室に環流させる循環機構と
    を具備する液体噴射システム。
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