(57)【要約】【課題】気泡による吐出不良を抑制することができる液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液体吐出ヘッド２０は、液体をノズル２１から吐出させる吐出圧力が付与される圧力室２８と、圧力室２８に接続された第１端２９ａ、及び、第１端の反対側の第２端２９ｂを有し、第１方向に延びたディセンダ２９と、第２端２９ｂに接続され、第１方向に交差する第２方向に延び、第１方向において第１寸法を有する連通路３０と、を備えている。ノズル２１は、その外周縁と第２端２９ｂの中心ｃｄとの最短距離が、第２方向における第２端２９ｂの第２寸法の０．５倍よりも大きくなるように連通路３０に配置されている。第１方向に沿って視て、ノズル２１の延伸方向に直交する断面における中心ｃｎと第２端２９ｂの中心ｃｄとは共に、連通路３０の中心軸ａｃと交わっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体をノズルから吐出させる吐出圧力が付与される圧力室と、
前記圧力室に接続された第１端、及び、前記第１端の反対側の第２端を有し、第１方向に延びたディセンダと、
前記第２端に接続され、前記第１方向に交差する第２方向に延び、前記第１方向において第１寸法を有する連通路と、を備え、
前記ノズルは、その外周縁と前記第２端の中心との最短距離が、前記第２方向における前記第２端の第２寸法の０．５倍よりも大きくなるように前記連通路に配置され、
前記第１方向に沿って視て、前記ノズルの延伸方向に直交する断面における中心と前記ディセンダの中心とは共に、前記連通路の中心軸と交わる、液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記連通路の第１寸法は、前記第２端の第２寸法以下である、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記第２端の第２寸法は、０．０５ｍｍ以上且つ０．１５ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第２端の第２寸法に対する前記連通路の第１寸法の比が１以下である場合、前記ノズルは、前記ノズルの中心と前記第２端の中心との間隔が、前記第２端の第２寸法の０．５倍よりも大きく且つ２．５倍以下になるように配置される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第２端の第２寸法が前記連通路の第１寸法と等しい場合、前記ノズルは、前記ノズルの中心と前記第２端の中心との間隔が、前記第２端の第２寸法の１．５倍以上且つ２．５倍以下になるように配置される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記第２端の第２寸法が前記連通路の第１寸法と等しい場合、前記ノズルは、前記ノズルの中心と前記第２端の中心との間隔が０．０７５ｍｍ以上且つ０．１２５ｍｍ以下になるように配置される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記ノズルは、前記連通路の第１寸法が大きいほど前記ノズルの中心と前記第２端の中心との間隔が長くなるように配置される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記ノズルは、前記連通路における前記液体の流速が速いほど前記ノズルの中心と前記第２端の中心との間隔が長くなるように配置される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記連通路における前記液体の流速が０．５ｍｍ／ｓ以上である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記連通路における前記液体の流速が５０ｍｍ／ｓ以下である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記連通路の第１寸法は、前記第１方向における前記ノズルの寸法以上である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記第１方向に直交する方向において前記連通路の中央に前記ノズルが配置されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
前記第２方向に直交する断面積が前記連通路の前記第２方向に直交する断面積よりも小さく且つ前記連通路を挟んで前記ディセンダ側の反対側に配置されている絞り流路を備えている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１４】
前記ノズルが形成されたノズルプレートと、
前記ノズルプレート上に積層され、前記連通路及び前記絞り流路が形成された流路プレートと、を備え、
前記絞り流路は、前記流路プレートにおいて前記ノズルプレート側から窪んで形成されている、請求項１３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１５】
前記流路プレートは、前記ノズルプレート上に積層され且つ前記連通路が形成された第１プレートと、前記第１プレート上に積層され且つ前記絞り流路が形成された第２プレートと、を備えている、請求項１４に記載の液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液体吐出ヘッドとして、特許文献１の液体吐出ヘッドでは、液体を吐出するノズルと、ノズルに通じる個別液室と、個別液室に通じる循環流路と、を有している。この個別液室における液体の流れの方向を第１方向とし、循環流路における液体の流れの方向を第２方向とするとき、第１方向と第２方向とは交差している。この場合、ノズルの液体流入側開口は、液体の流れの方向が第１方向から第２方向に変化する領域に臨んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−６５２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の液体吐出ヘッドにおいて、液体の流れの方向が第１方向から第２方向に変化する領域では、液体の流速が遅い。このため、このような領域にノズルの液体流入側開口を設けると、流速が遅い流れによってノズル内壁面に付着している気泡等を十分に排出することができない。よって、気泡が圧力を吸収して、インクがノズルから吐出されないという不具合を招きかねない。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、気泡による吐出不良を抑制することができる液体吐出ヘッドを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様に係る液体吐出ヘッドは、液体をノズルから吐出させる吐出圧力が付与される圧力室と、前記圧力室に接続された第１端、及び、前記第１端の反対側の第２端を有し、第１方向に延びたディセンダと、前記第２端に接続され、前記第１方向に交差する第２方向に延び、前記第１方向において第１寸法を有する連通路と、を備え、前記ノズルは、その外周縁と前記第２端の中心との最短距離が、前記第２端の第２寸法の０．５倍よりも大きくなるように前記連通路に配置され、前記第１方向に沿って視て、前記ノズルの延伸方向に直交する断面における中心と前記ディセンダの中心とは共に、前記連通路の中心軸と交わる。
【０００７】
この構成によれば、ノズルの外周縁と第２端の中心との最短距離が第２端の第２寸法の０．５倍よりも大きい位置では、液体の流れがノズル側に向いている上、その流速が速い。また、ノズルの中心及び第２端の中心を連通路の中心軸上に配置すると、流れの圧力損失を低く抑え、液体がディセンダから連通路を介してノズルへ効率よく流れる。このような位置にノズルを設けると、ノズルの壁面に付着した気泡等を液体の流れによって排出し、気泡による吐出不良を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、以上に説明した構成を有し、気泡による吐出不良を抑制することができる液体吐出ヘッドを提供することができるという効果を奏する。
【０００９】
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置を概略的に示す図である。
【図２】図１の液体吐出ヘッドを第３方向に直交する断面で切断した断面図である。
【図３】第１方向に沿って視た、ディセンダ、連通路及びノズルの位置関係を示す図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、図２の液体吐出ヘッドにおけるノズル流速と第２間隔との関係を示すグラフである。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｂ）は、図２の液体吐出ヘッドにおけるノズル流速と第２間隔との関係を示すグラフである。
【図６】図２の液体吐出ヘッドにおける回復率と循環流量との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態２に係る液体吐出ヘッドの一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
＜液体吐出装置の構成＞
本発明の実施形態１に係る液体吐出ヘッド（以下、「ヘッド」と称する。）２０を備える液体吐出装置１０は、液体を吐出する装置である。以下では、液体吐出装置１０を、インク等の液体をインクジェットプリンタに適用した例について説明するが、液体吐出装置１０はこれに限定されない。
【００１３】
液体吐出装置１０は、図１に示すように、ラインヘッド方式が採用され、プラテン１１、搬送部、ヘッドユニット１６、貯留タンク１２及び制御部１３を備えている。但し、液体吐出装置１０はラインヘッド方式に限定されず、例えば、シリアルヘッド方式等の他の方式も採用し得る。
【００１４】
プラテン１１は、平板部材であり、上面に用紙１４が配置され、その用紙１４とヘッドユニット１６との距離を決める。なお、プラテン１１よりもヘッドユニット１６側を上側と称し、その反対側を下側と称するが、液体吐出装置１０の配置はこれに限定されない。
【００１５】
搬送部は、例えば、２つの搬送ローラ１５、及び、搬送モータ（図示せず）を有する。２つの搬送ローラ１５は、搬送方向にプラテン１１を互いの間に挟み、平行に配置されており、搬送モータに連結されている。この搬送モータが駆動されると、搬送ローラ１５が回転し、プラテン１１上の用紙１４が搬送方向に搬送される。
【００１６】
ヘッドユニット１６は、用紙１４が搬送される方向（搬送方向）に直交する方向（直交方向）における用紙１４の長さ以上の長さを有している。ヘッドユニット１６には、複数のヘッド２０が設けられている。
【００１７】
ヘッド２０は、流路形成体と容積変更部の積層体を有している。流路形成体は、内部に液体流路が形成され、下面(吐出面４０ａ)に複数のノズル孔２１ａが開口している。容積変更部は、駆動されて、液体流路の容積を変更する。このとき、ノズル孔２１ａでは、メニスカスが振動し、液体が吐出される。なお、ヘッド２０の詳細に関しては後述する。
【００１８】
貯留タンク１２は、インクの種類ごとに設けられている。例えば、４つの貯留タンク１２には、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタのインクがそれぞれ貯留されている。この貯留タンク１２のインクは、対応するノズル孔２１ａに供給される。
【００１９】
制御部１３は、ＣＰＵ等の演算部、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶部、及び、ＡＳＩＣ等のドライバＩＣを備えている。制御部１３では、ＣＰＵが、各種要求及びセンサの検出信号を受けて、ＲＡＭに各種データを記憶させると共に、ＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて各種の実行指令をＡＳＩＣへ出力する。ＡＳＩＣは、この指令に基づいて、各ドライバＩＣを制御し対応する動作を実行する。これにより、搬送モータ及び容積変更部が駆動される。
【００２０】
例えば、制御部１３は、ヘッドユニット１６の吐出動作、及び、用紙１４の搬送動作等を実行する。吐出動作では、ヘッドユニット１６のノズル孔２１ａからインクが吐出される。また、搬送動作では、用紙１４が搬送方向に所定量毎搬送される。吐出動作と共に搬送動作が実行されて、印刷処理が進む。
【００２１】
＜ヘッドの構成＞
ヘッド２０は、上述のように、流路形成体及び容積変更部を備えている。図２及び図３に示すように、流路形成体は複数のプレートの積層体であり、容積変更部は振動板５５及び圧電素子６０を有している。
【００２２】
複数のプレートは、ノズルプレート４０、第１流路プレート４１、第２流路プレート４２、第３流路プレート４３、第４流路プレート４４、第５流路プレート４５、第６流路プレート４６、第７流路プレート４７、第８流路プレート４８、第９流路プレート４９、第１０流路プレート５０、第１１流路プレート５１、第１２流路プレート５２、第１３流路プレート５３及び第１４流路プレート５４を含んでいる。これらのプレートは、この順で第１方向に積層されている。
【００２３】
各プレートには、大小様々な孔及び溝が形成されている。各プレートが積層された流路形成体の内部では孔及び溝が組み合わされて、例えば、複数のノズル２１、複数の個別流路、供給マニホールド２２及び帰還マニホールド２３が液体流路として形成されている。
【００２４】
複数のノズル２１は、ノズルプレート４０を第１方向に貫通し形成されている。ノズルプレート４０の吐出面４０ａには、ノズル２１の先端（ノズル孔２１ａ）が第３方向に並んでノズル列を形成している。ノズル２１の詳細については後述する。
【００２５】
なお、第３方向は、第１方向に直交した方向であって、図１の直交方向に沿っていてもよいし、直交方向に傾斜していてもよい。また、第２方向は、第１方向に直交し且つ第３方向に交差（例えば、直交）する方向であって、走査方向に沿っていてもよいし、走査方向に傾斜していてもよい。
【００２６】
供給マニホールド２２及び帰還マニホールド２３のそれぞれは、第３方向に長く延び、複数の個別流路に接続されている。供給マニホールド２２には、その長手方向の一端に供給口２２ａが設けられ、帰還マニホールド２３には、その長手方向の一端に帰還口２３ａが設けられている。供給マニホールド２２は、帰還マニホールド２３の上に積層されており、第１方向において帰還マニホールド２３に重なるように配置されている。
【００２７】
供給マニホールド２２の第３方向に対する断面積（第３断面積）、及び、帰還マニホールド２３の第３方向に対する断面積（第３断面積）は、互いに等しい。例えば、供給マニホールド２２及び帰還マニホールド２３は、互いに等しいサイズ及び形状を有していてもよい。この場合、供給マニホールド２２及び帰還マニホールド２３は、第３方向、第２方向及び第１方向における各寸法が互いに等しくてもよい。
【００２８】
供給マニホールド２２は、第８流路プレート４８〜第１１流路プレート５１を第１方向に貫通した貫通孔、及び、第１２流路プレート５２の下面から窪んだ窪みが第１方向に重なって形成されている。このため、供給マニホールド２２の下端は第７流路プレート４７に覆われ、上端は第１２流路プレート５２における上側部分に覆われている。
【００２９】
帰還マニホールド２３は、第２流路プレート４２〜第５流路プレート４５を第１方向に貫通した貫通孔、及び、第６流路プレート４６の下面から窪んだ窪みが第１方向に重なって形成されている。このため、帰還マニホールド２３の下端は第１流路プレート４１に覆われ、上端は第６流路プレート４６における上側部分に覆われている。
【００３０】
この供給マニホールド２２と帰還マニホールド２３との間には、バッファー空間２４が配置されている。バッファー空間２４は、第７流路プレート４７の下面から窪んだ窪みにより形成されている。このため、第１方向において、供給マニホールド２２とバッファー空間２４とは第７流路プレート４７の上側部分を介して隣接し、帰還マニホールド２３とバッファー空間２４とは第６流路プレート４６の上側部分を介して隣接している。供給マニホールド２２と帰還マニホールド２３との間にバッファー空間２４を挟むことにより、供給マニホールド２２における液体の流通圧力及び帰還マニホールド２３における液体の流通圧力が互いに作用することを低減することができる。
【００３１】
複数の個別流路は、供給マニホールド２２から分岐し、帰還マニホールド２３に統合されている。個別流路は、上流端が供給マニホールド２２に接続され、下流端が帰還マニホールド２３に接続されており、この間においてノズル２１の基端に接続されている。個別流路は、第１連通孔２５、第１絞り流路２６、第２連通孔２７、圧力室２８、ディセンダ２９、連通路３０、第２絞り流路３１及び第３連通孔３２を有し、これらはこの順に配置されている。
【００３２】
第１連通孔２５は、その下端が供給マニホールド２２の上端に接続し、供給マニホールド２２から第１方向の上方に延び、第１２流路プレート５２における上側部分を第１方向に貫通している。第１連通孔２５は、第２方向における供給マニホールド２２の中央よりも一方側（第１側）に配置されている。第１方向に対する第１連通孔２５の断面積（第１断面積）は、供給マニホールド２２の第３断面積よりも小さい。
【００３３】
第１絞り流路２６は、その第１側の端が第１連通孔２５の上端に接続し、第２方向の第２側へ延びている。第１絞り流路２６は、第１３流路プレート５３の下面から窪んだ溝により形成されている。第２方向に対する第１絞り流路２６の断面積（第２断面積）は、第１連通孔２５の第１断面積よりも小さい。
【００３４】
第２連通孔２７は、その下端が第１絞り流路２６の第２側の端に接続し、第１絞り流路２６から第１方向の上方に延び、第１３流路プレート５３における上側部分を第１方向に貫通している。第２連通孔２７は、第２方向における供給マニホールド２２の中央よりも他方側（第２側）に配置されている。第１方向に対する第２連通孔２７の断面積（第１断面積）は、第１絞り流路２６の第２断面積よりも大きい。
【００３５】
圧力室２８は、その第１側の端が第２連通孔２７の上端に接続し、第２方向の第２側へ延びている。圧力室２８は、第１４流路プレート５４を第１方向に貫通して形成されている。第２方向に対する圧力室２８の断面積（第２断面積）は、第２連通孔２７の第１断面積以上である。
【００３６】
ディセンダ２９は、例えば、第１方向に延びる中心軸ａｄを有し、円柱形状である。ディセンダ２９は、第１流路プレート４１〜第１３流路プレート５３を第１方向に貫通し、第２方向において供給マニホールド２２及び帰還マニホールド２３よりも第２側に配置されている。
【００３７】
ディセンダ２９は、第１方向において第１端２９ａ（例えば、上端）、及び、第１端２９ａの反対側の第２端２９ｂ（例えば、下端）を有している。第１端２９ａは、圧力室２８の第２側の端に接続されている。第２方向における第２端２９ｂの第２寸法（例えば、幅）Ｒは、第２端２９ｂが円形の場合には直径であって、例えば、０．０５ｍｍ以上であって、０．１５ｍｍ以下である。
【００３８】
第１方向に直交するディセンダ２９の断面積（第１断面積）は、第１方向に直交する圧力室２８の断面積（第１断面積）よりも小さい。なお、ディセンダ２９の第１断面積は、第１方向に一定であってもよいし、変化してもよい。例えば、ディセンダ２９の第１端２９ａ側及び第２端２９ｂ側の各面積がこれらの間の断面積よりも小さくてもよい。
【００３９】
連通路３０は、その第２側の端がディセンダ２９の第２端２９ｂに接続され、ディセンダ２９から第２方向の第１側へ延びている。連通路３０は、第１流路プレート４１を第１方向に貫通して形成されている。
【００４０】
第２方向に直交する連通路３０の断面積（第２断面積）は、ディセンダ２９の第１断面積以下である。例えば、第１断面積は、第２断面積の１倍よりも大きく、第２断面積の２倍よりも小さいことが好ましい。第１方向における連通路３０の第１寸法（例えば、高さ）ｈｃは、第２端２９ｂの第２寸法Ｒ以下であって、例えば、第２端２９ｂの第２寸法Ｒの２／３倍以上である。
【００４１】
第２絞り流路３１は、その第２側の端が連通路３０の第１側の端に接続し、連通路３０から第２方向の第１側へ延びている。第２絞り流路３１は、第１流路プレート４１の下面から窪んだ溝により形成されている。第２方向に対する第２絞り流路３１の断面積（第２断面積）は、連通路３０の第２断面積よりも小さい。
【００４２】
第３連通孔３２は、その下端が第２絞り流路３１の上端に接続し、第２絞り流路３１から第１方向の上方に延び、第１流路プレート４１における上側部分を第１方向に貫通している。第３連通孔３２は、その上端が帰還マニホールド２３の下端に接続されている。第３連通孔３２は、第２方向における帰還マニホールド２３の中央よりも第２側に配置されている。第１方向に対する第３連通孔３２の断面積（第１断面積）は、第２絞り流路３１の第２断面積よりも大きい。
【００４３】
振動板５５は、第１４流路プレート５４の上に積層されており、圧力室２８の上端開口を覆っている。なお、振動板５５は、第１４流路プレート５４と一体的に形成されていてもよい。この場合、圧力室２８は第１方向に第１４流路プレート５４の下面から窪んで形成される。この第１４流路プレート５４において圧力室２８よりも上側部分が振動板５５として機能する。
【００４４】
圧電素子６０は共通電極６１、圧電層６２及び個別電極６３を含み、これらはこの順で配置されている。共通電極６１は、絶縁膜５６を介して振動板５５の全面を覆っている。圧電層６２は、圧力室２８毎に設けられ、共通電極６１上に配置されている。個別電極６３は、圧力室２８毎に設けられ、圧力室２８に重なるように圧電層６２上に配置されている。このとき、１つの個別電極６３、共通電極６１及び両電極で挟まれた部分の圧電層６２（活性部）により、１つの圧電素子６０が構成される。
【００４５】
個別電極６３は、ドライバＩＣに電気的に接続されている。このドライバＩＣは、制御部１３（図１）から制御信号を受けて、駆動信号(電圧信号)を生成し、個別電極６３に印加する。これに対し、共通電極６１は、常にグランド電位に保持されている。
【００４６】
駆動信号に応じて、圧電層６２の活性部が、２つの電極６１、６３と共に面方向に伸縮する。これに応じて、振動板５５が協働して変形し、圧力室２８の容積を増減する方向に変化する。これにより、圧力室２８に、液体をノズル２１から吐出させる吐出圧力が付与される。
【００４７】
＜ノズルの構成＞
図２及び図３に示すように、ノズル２１は、第１方向に延び、その先端開口（ノズル孔２１ａ）、及び、先端開口の反対側の基端開口２１ｂを有している。例えば、ノズル２１は切頭円錐形状であって、基端開口２１ｂの面積はノズル孔２１ａの面積よりも大きい。基端開口２１ｂの直径は、第１方向に直交する方向における連通路３０の寸法よりも小さく、第２端２９ｂの第２寸法Ｒよりも小さく、例えば、０．０２ｍｍ以上であって、０．０４ｍｍ以下である。
【００４８】
ノズル２１の基端開口２１ｂ及びディセンダ２９の第２端２９ｂは、連通路３０の下端に接続されている。第１間隔ｐｃは、第２端２９ｂの第２寸法Ｒの０．５倍よりも大きい。この第１間隔ｐｃは、基端開口２１ｂの外周縁と第２端２９ｂの中心ｃｄとの最短距離であって、基端開口２１ｂの外周縁のうち、第２端２９ｂに最も近い位置と、中心ｃｄとの距離である。
【００４９】
これにより、第２方向において、第２端２９ｂの中心ｃｄと基端開口２１ｂの中心ｃｎとの間隔ｃｃは、例えば、第２端２９ｂの半径ｒｄ（＝Ｒ／２）と基端開口２１ｂの半径ｒｎとの和よりも大きい。例えば、第２端２９ｂの第２寸法Ｒに対する連通路３０の第１寸法ｈｃの比が１以下である場合、ノズル２１は、第２間隔ｃｃが第２寸法Ｒの０．５倍よりも大きく、２．５倍以下になるように配置される。
【００５０】
よって、第１方向から視てディセンダ２９の第２端２９ｂとノズル２１の基端開口２１ｂとは重ならない。第２端２９ｂよりも第２方向における第１側にある連通路３０に基端開口２１ｂが配置されている。
【００５１】
また、ノズル２１は第１方向に延びる中心軸ａｎを有し、ディセンダ２９は第１方向に延びる中心軸ａｄを有し、連通路３０は第２方向に延びる中心軸ａｃを有している。この中心軸ａｎ及び中心軸ａｄは、第２方向に間隔を空けて並び、中心軸ａｃに交わっている。このため、ノズル２１の基端開口２１ｂの中心ｃｎ及びディセンダ２９の第２端２９ｂの中心ｃｄは、連通路３０の中心軸ａｃに平行な直線上に配置されている。
【００５２】
＜液体の流れ＞
例えば、供給マニホールド２２の供給口２２ａに供給配管によりサブタンクに接続され、帰還マニホールド２３の帰還口２３ａに帰還配管によりサブタンクに接続される。供給配管の加圧ポンプ及び帰還配管の負圧ポンプが駆動すると、液体は、サブタンクから供給配管を通り供給マニホールド２２に流入し、第３方向に供給マニホールド２２を流通する。
【００５３】
この間に液体の一部は個別流路に流入する。ここで、液体は、供給マニホールド２２から第１連通孔２５を介して第１絞り流路２６に流入し、第１絞り流路２６を第２方向に流れ、第１絞り流路２６から第２連通孔２７を介して圧力室２８に流入し、圧力室２８を第２方向に流れる。そして、液体は、ディセンダ２９を第１端２９ａから第２端２９ｂへ第１方向に流れ、連通路３０を第２方向に流れて、ノズル２１を第１方向に流れる。ここで、圧電素子６０によって圧力室２８に吐出圧力が付与されると、液体はノズル孔２１ａから吐出される。なお、このディセンダ２９を第１方向に流れる流速は、０．５ｍｍ／ｓ以上であって、２．０ｍｍ／ｓ以下である。
【００５４】
残る液体は、連通路３０を第２方向にさらに流れ、第２絞り流路３１を流通し、第３連通孔３２を介して帰還マニホールド２３に流入する。そして、液体は帰還マニホールド２３を第３方向に流れて、帰還配管を通りサブタンクへ戻る。これにより、個別流路に流入しなかった液体は、サブタンクと個別流路との間を循環する。
【００５５】
＜ノズルの位置と流速との関係＞
圧電素子６０により圧力室２８の液体に圧力が第１方向の下方へ付与されると、液体は、圧力室２８からディセンダ２９を介して連通路３０を流れ、ノズル２１に至る。
【００５６】
この際、ディセンダ２９では、第１方向に直交する方向における中央で流速が最も大きく、中央から離れるほど流速が小さくなる。これに対し、第１方向に延びるディセンダ２９から第２方向に延びる連通路３０へ流路が曲がることにより、遠心力及び圧力変化が生じ、速度分布の均衡が変わる。これにより、流路が曲がる位置では、曲がる内側よりも外側において流速が小さくなる。この外側にノズル２１が配置されている。このため、液体の流れの方向が第１方向から第２方向に変化する領域におけるノズル２１の位置では、流速が遅くなってしまう。
【００５７】
これに対し、ノズル２１は連通路３０に設けられ、第１間隔ｐｃが第２端２９ｂの第２寸法Ｒの０．５倍よりも大きくなるように設定されている。このような範囲では、第２方向に直交する連通路３０の断面において速度分布が、曲がる領域の速度分布から変化しており、連通路３０の上端側よりも下端側で流速が速くなる。このため、このような領域の下端にノズル２１を設けると、速い流れによってノズル２１の内壁面に付着している気泡等を十分に排出することができる。
【００５８】
図４（ａ）〜図５（ｂ）には、ヘッド２０における第２間隔ｃｃとノズル流速との関係をグラフに示している。ノズル流速は、ノズル２１の基端開口２１ｂの中心ｃｎにおける液体の流速である。
【００５９】
図４（ａ）〜図５（ｂ）のヘッド２０では、第１方向における連通路３０の第１寸法ｈｃがディセンダ２９の第２端２９ｂの第２寸法Ｒと等しく、０．０５ｍｍである。この場合、第２寸法Ｒに対する第１寸法ｈｃの比は、１である。
【００６０】
また、ノズル流速は循環流速を変化させて求めた。この循環流速は、液体が供給マニホールド２２から個別流路を介して帰還マニホールド２３を流通して循環する液体の流速であって、ディセンダ２９における第１方向の流速である。図４（ａ）では、循環流速が０．５ｍｍ／ｓであり、図４（ｂ）では循環流速が１ｍｍ／ｓであり、図４（ｃ）では循環流速が２ｍｍ／ｓであり、図５（ａ）では循環流速が１０ｍｍ／ｓであり、図５（ｂ）では循環流速が５０ｍｍ／ｓである。
【００６１】
図４（ａ）〜図５（ｂ）に示すように、循環流速が０．５ｍｍ／ｓ以上であり、５０ｍｍ／ｓ以下の範囲である。この範囲において、第２間隔ｃｃが０．０７５ｍｍ以上であって、０．１２５ｍｍ以下である場合に、ノズル流速が最も速くなっている。このような、第２間隔ｃｃが第２寸法Ｒの１．５倍以上であって、２．５倍以下の位置において、流速が速い位置にノズル２１を設けることができる。
【００６２】
また、循環流速が速くなるほど、ノズル流速が最も速い第２間隔ｃｃが大きくなっている。このため、循環流速が速いほど第２間隔ｃｃを大きく設定することにより、流速が速い位置にノズル２１を設けることができる。
【００６３】
また、図４（ａ）〜図５（ｂ）に示すように、第１寸法ｈｃが第２寸法Ｒに等しい場合では、第２間隔ｃｃが０．０７５ｍｍ以上であって、０．１２５ｍｍ以下の範囲においてノズル流速が速い。これに対し、第１寸法ｈｃが第２寸法Ｒよりも小さい場合では、この範囲よりも小さい第２間隔ｃｃにおいてノズル流速が速くなる。このため、第１寸法ｈｃが大きいほど第２間隔ｃｃが大きくなるように配置すれば、流速が速い位置にノズル２１を設けることができる。
【００６４】
また、図６には、循環流量と回復率との関係をグラフに示している。循環流量は個別流路（例えば、ディセンダ２９、圧力室２８、連通路３０）を流れる液体の流量である。
【００６５】
回復率は、所定時間（９０ｓ）においてノズル２１の壁面に付着した気泡が排出される確率である。具体的には、ヘッド２０に衝撃を加えてノズル孔２１ａからエアを入れ、この気泡によりノズル２１から液体を吐出できない状態にした。それから、９０ｓ間、液体を循環させた。この後、圧電素子６０により圧力を付加してノズル２１から液体が吐出された場合、回復したと判定し、吐出されなかった場合、回復しなかったと判定した。この試験を各ヘッド２０に複数回行い、この試験回数に対する、液体が吐出された回数の比を、ヘッド２０毎の回復率とした。
【００６６】
このグラフにおいて四角マーク□は、本実施の形態のヘッド２０の回復率を示している。また、クロスマーク×は、ノズル２１をディセンダ２９に配置した従来のヘッド２０の回復率を示している。このグラフに示すように、本実施の形態のヘッド２０は、従来のヘッドよりも高い回復率を示している。
【００６７】
このように、流速が速い位置にノズル２１を設けると、ノズル２１を形成する内周面に気泡が付着していても、速い液体の流れによって気泡をノズル２１から排出することができる。また、第１方向に沿って視てノズル２１の中心ｃｎ及び第２端２９ｂの中心ｃｄは連通路３０の中心軸上に配置されている。これらの流路では中心ほど流速が速いため、このように配置することにより、より効率的に速い流れをディセンダ２９から連通路３０を介してノズル２１に導くことができる。よって、速い流れによって気泡を排除することができる。
【００６８】
＜作用、効果＞
ヘッド２０では、第１方向における連通路３０の第１寸法ｈｃは、第２端２９ｂの第２寸法Ｒ以下である。また、ノズル２１は、その外周縁と第２端２９ｂの中心ｃｄとの最短距離（第１間隔ｐｃ）が、第２方向における第２端２９ｂの第２寸法Ｒの０．５倍よりも大きくなるように連通路３０に配置されている。さらに、第１方向に沿って視て、ノズル２１の延伸方向に直交する断面における中心ｃｎと第２端２９ｂの中心ｃｄとは共に、連通路３０の中心軸ａｃと交わっている。
【００６９】
このような位置にノズル２１を設けると、ディセンダ２９からの液体の流れがノズル２１側に向いている上、その流速が速い。また、流れの圧力損失を低く抑え、ディセンダ２９から連通路３０を介してノズル２１へ液体が効率よく流れる。このような液体の流れによってノズル２１の壁面に付着した気泡を排出し、気泡による吐出不良を抑制することができる。
【００７０】
ヘッド２０では、第２端２９ｂの第２寸法Ｒに対する第１方向における連通路３０の第１寸法ｈｃの比が、１以下である場合、ノズル２１は、ノズル２１の中心ｃｎと第２端２９ｂの中心ｃｄとの第２間隔ｃｃが第２端２９ｂの第２寸法Ｒの０．５倍よりも大きく且つ２．５倍以下になるように配置されている。このような位置にノズル２１を設けると、ノズル２１における流速を速く、この流れによりノズル２１から気泡を排出することができる。
【００７１】
ヘッド２０では、第２端２９ｂの第２寸法Ｒが連通路３０の第１寸法ｈｃと等しい場合、ノズル２１は、ノズル２１の中心ｃｎと第２端２９ｂの中心ｃｄとの第２間隔ｃｃが第２端２９ｂの第２寸法Ｒの１．５倍以上且つ２．５倍以下になるように配置されている。このような位置にノズル２１を設けると、ノズル２１における流速を速く、この流れによりノズル２１から気泡を排出することができる。
【００７２】
ヘッド２０では、第２端２９ｂの第２寸法Ｒが連通路３０の第１寸法ｈｃと等しい場合、ノズル２１は、ノズル２１の中心ｃｎと第２端２９ｂの中心ｃｄとの第２間隔ｃｃが０．０７５ｍｍ以上且つ０．１２５ｍｍ以下になるように配置されている。このような位置にノズル２１を設けると、ノズル２１における流速を速く、この流れによりノズル２１から気泡を排出することができる。
【００７３】
ヘッド２０では、ノズル２１は、第１方向における連通路３０の第１寸法ｈｃが大きいほどノズル２１の中心ｃｎと第２端２９ｂの中心ｃｄとの第２間隔ｃｃが長くなるように配置されている。これにより、ノズル２１における流速を速めることができる。
【００７４】
ヘッド２０では、ノズル２１は、連通路３０における液体の流速が速いほどノズル２１の中心ｃｎと第２端２９ｂの中心ｃｄとの第２間隔ｃｃが長くなるように配置されている。これにより、ノズル２１における流速を速めることができる。
【００７５】
ヘッド２０では、連通路３０における液体の流速が０．５ｍｍ／ｓ以上である。これにより、供給マニホールド２２から連通路３０を介して帰還マニホールド２３に流れる液体によって気泡を連通路３０から排出し、連通路３０からノズル２１へ侵入することを低減することができる。また、連通路３０からノズル２１へ液体を流入することにより、ノズル孔２１ａにおける液体のメニスカスの乾燥を防止することができる。
【００７６】
ヘッド２０では、連通路３０における液体の流速が５０ｍｍ／ｓ以下である。これによれば、ノズル２１に流入した液体の流れによってノズル孔２１ａにおけるメニスカスの破壊を防止することができる。
【００７７】
ヘッド２０では、第２方向に直交する断面積が連通路３０の第２方向に直交する断面積よりも小さく且つ連通路３０を挟んでディセンダ２９側の反対側に配置されている絞り流路（第２絞り流路３１）を備えている。このように、第２方向においてディセンダ２９、連通路３０及び第２絞り流路３１がこの順で接続されており、ディセンダ２９と第２絞り流路３１との間の連通路３０にノズル２１が接続されている。この第２絞り流路３１が連通路３０よりも細いことにより、第２絞り流路３１における流れの抵抗が連通路３０よりも大きい。このため、圧電素子６０によりディセンダ２９及び連通路３０を介して付加された圧力が、第２絞り流路３１に抜けずに、ノズル２１へ作用される。また、連通路３０における流速を速く維持することができる。
【００７８】
ヘッド２０では、第２絞り流路３１は、第１流路プレート４１においてノズルプレート４０側から窪んで形成されている。これによれば、第２絞り流路３１における断面積を小さくすることにより、流速を速めることができる。このため、気泡を連通路３０から第２絞り流路３１を介して帰還マニホールド２３へ排出し、気泡による吐出不良を抑制することができる。
【００７９】
＜変形例１＞
変形例１に係るヘッド２０では、図２に示すように、第１方向における連通路３０の第１寸法ｈｃは、第１方向におけるノズル２１の第１寸法（例えば、高さ）ｈｎ以上である。これ以外の構成及び作用、効果は上記と同様であるため、その説明を省略する。
【００８０】
このように、連通路３０の第１寸法ｈｃを大きく採ることにより、ディセンダ２９から連通路３０に流入した液体が、連通路３０においてノズル２１と反対側へ跳ね返ることを低減することができる。これにより、ノズル２１に流入する流量の低減を抑制し、吐出不良を抑制することができる。
【００８１】
＜変形例２＞
変形例２に係るヘッド２０では、図３に示すように、第１方向に直交する方向において連通路３０の中央にノズル２１が配置されている。これ以外の構成及び作用、効果は上記と同様であるため、その説明を省略する。
【００８２】
これによれば、仮にノズルプレート４０と第１流路プレート４１とを接合する接着剤が連通路３０に侵入しても、接着剤からノズル２１を離して設けられる。これにより、接着剤がノズル２１に至りノズル２１を塞ぐことを防止することができる。
【００８３】
＜変形例３＞
変形例３に係るヘッド２０では、図７に示すように、第１流路プレート１４１は、第１プレート１４１ａ及び第２プレート１４１ｂを備えている。第１プレート１４１ａは、ノズルプレート４０上に積層され、且つ、連通路１３０が形成されている。第２プレート１４１ｂは、第１プレート１４１ａ上に積層され、且つ、第２絞り流路１３１が形成されている。これ以外の構成及び作用、効果は上記と同様であるため、その説明を省略する。
【００８４】
これによれば、第２絞り流路１３１は、連通路１３０よりも上方に配置される。このため、気泡を連通路１３０から第２絞り流路１３１へ排出することができ、気泡による吐出不良を抑制することができる。
【００８５】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の液体吐出ヘッドは、気泡による吐出不良を抑制することができる液体吐出ヘッド等として有用である。
【符号の説明】
【００８７】
２０      ：ヘッド（液体吐出ヘッド）
２１      ：ノズル
２８      ：圧力室
２９      ：ディセンダ
２９ａ    ：第１端
２９ｂ    ：第２端
３０      ：連通路
４０      ：ノズルプレート
４１      ：第１流路プレート（流路プレート）
１３０    ：連通路
１３１    ：第２絞り流路（絞り流路）
１４１    ：第１流路プレート（流路プレート）
１４１ａ  ：第１プレート
１４１ｂ  ：第２プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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