JP4735694B2 - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドに関する。

特許文献１には、下面にインク吐出面が形成されたヘッド本体と、ヘッド本体とほぼ同じ平面形状を有し且つヘッド本体に供給するインクを一時的に貯溜するリザーバユニットとを有するインクジェットヘッドが開示されている。このインクジェットヘッドにおいて、リザーバユニット内に形成されたインク流路の中の最上流領域である上部リザーバには、フィルタが配置されている。そして、上部リザーバには、フィルタよりも下流において排出流路が接続されている。排出流路は、上部リザーバから分岐してリザーバユニットに設けられた排出口に到る流路である。

上部リザーバ内において排出流路が分岐する分岐個所とフィルタとの間に滞留している気泡は、リザーバユニットの上流に接続されたポンプを用いた加圧パージを行ってインクをリザーバユニット内に供給することによって、排出流路を介して排出口からリザーバユニットの外部へと強制的に排出される。このように気泡を強制的に排出することで、吐出不良が生じるのを事前に回避すること、及び、吐出不良状態からの回復を図ることができる。

特開２００７−２６８８６８号公報

特許文献１に開示されたインクジェットヘッドでは、上部リザーバの下流に接続された流路が２つに分かれ、そのそれぞれに５個の流入流路が形成されている。そして、各流入流路がヘッド本体の流路と接続されている。上述した排出流路は、フィルタよりも下流の流路が２つに分かれる個所よりも上流にある前記分岐個所において上部リザーバに接続されている。したがって、加圧パージ時に、排出流路を介しては、フィルタと前記分岐個所との間に滞留した気泡しか排出することができず、リザーバユニット内において前記分岐個所からヘッド本体に向かう流路（リザーバユニット内の流路の大部分）内の気泡を排出流路を介して排出することができない。

また、特許文献１に開示されたインクジェットヘッドにおいて、リザーバユニットとヘッド本体との境界にさらに別のフィルタ（上部リザーバに配置されたものよりも目の細かいもの）を配置することがある。このような場合、前記分岐個所とヘッド本体との間に滞留した気泡をヘッド本体のノズルから排出しようとしても、２枚のフィルタによる圧損が大きくなるために通常のポンプ出力でのパージ動作では、気泡を十分に排出することができない。そのため、ポンプの出力を通常よりも大きくする必要があるが、それに伴って廃棄されるインク量が増加するため、ユーザに不利益を与えることになる。

本発明の目的は、２つのフィルタが用いられているときにパージに伴って廃棄される液体量を抑制しつつ、気泡を効果的に排出することが可能な液体吐出ヘッドを提供することである。

本発明の液体吐出ヘッドは、液体が外部から供給される液体供給流路、及び、前記液体供給流路に接続された複数の分岐流路が形成された第１流路体と、前記液体供給流路に配置された第１フィルタと、前記複数の分岐流路に接続された一又は複数の共通液体流路、及び、前記一又は複数の共通液体流路の出口から圧力室を経て吐出口に到る複数の個別液体流路が形成された第２流路体と、複数の前記圧力室内の液体に吐出エネルギーを付与する複数のエネルギー付与部材と、前記複数の分岐流路と前記一又は複数の共通液体流路との間に配置された複数の第２フィルタとを備えている。そして、前記第１流路体には、前記分岐流路の一部として各分岐流路について複数設けられるように前記複数の分岐流路の下流域をそれぞれ構成し、前記共通液体流路に接続された直線形状を有する複数の流入流路と、前記複数の分岐流路から分岐して外部に連通するように前記流入流路ごとに設けられた複数の排出流路とがさらに形成されている。前記複数の流入流路が前記複数の第２フィルタを介して前記一又は複数の共通液体流路に接続され、各排出流路が、当該排出流路に接続された前記流入流路の上流端から、当該流入流路の延在方向とは反対方向に延在している。

本発明によると、排出流路が分岐流路から分岐しているので、２つのフィルタが用いられているときにパージに伴って廃棄される液体量を抑制しつつ、第１流路体内において２つのフィルタ間に滞留する気泡、特に第１フィルタから排出流路の入口までの間に滞留する気泡を、排出流路を介して効果的に排出することが可能となる。

各分岐流路には、直線形状を有する複数の流入流路が形成されており、前記複数の分岐流路が前記複数の流入流路において前記一又は複数の共通液体流路に接続されていると共に、前記複数の第２フィルタが前記複数の流入流路と前記一又は複数の共通液体流路との間に配置されており、前記流入流路の上流端から当該流入流路の延在方向とは反対方向に延在した前記排出流路が、前記流入流路ごとに形成されている。これによって、第１流路体に溜まった気泡をより効果的に排出することができる。

前記流入流路が、前記第２フィルタへの液体の流入方向に延在した直線形状を有しており、前記排出流路は、直線形状の前記流入流路の上流端に接続されていると共に、前記流入流路との接続個所から前記流入流路とは反対方向に延在した直線領域を有していることが好ましい。これによって、流入流路と排出流路の直線領域とが一直線になるように形成されているので、第１流路体に溜まった気泡をより効果的に排出することができる。

前記複数の排出流路が前記第１流路体内で合流して１つになっており、前記第１流路体には前記複数の排出流路に係る排出口が１つだけ設けられていることが好ましい。これによって、排出口を１つにすることで、第１流路体に対する接続構造を簡略化することができる。

前記第１流路体が複数のプレートの積層体であり、前記複数の排出流路のうち前記合流した位置よりも下流領域及び前記直線領域を除いた領域が、前記複数のプレートのうちの１枚に設けられた凹部によって形成されており、前記分岐流路のうち前記流入流路を除いた領域が、前記複数のプレートのうちの別の１枚に設けられた凹部によって形成されていることが好ましい。これによって、比較的少ない枚数のプレートからなる簡易な構造とすることができる。

前記排出流路の前記直線領域は、前記複数のプレートのうちの少なくとも１枚を貫通する第１貫通流路として形成されており、前記分岐流路の前記流入流路は、前記複数のプレートのうちの別の少なくとも１枚を貫通する第２貫通流路として形成されており、前記第１貫通流路の径は、前記第２貫通流路の径以上であり、前記積層体の積層方向に沿って、前記第２貫通流路が前記第１貫通流路に内包され、前記第２貫通流路の底面に前記第２フィルタが露出していることが好ましい。これによって、フィルタ上の気泡が排出流路に向けて上方に流れやすい。

前記複数の排出流路のうち前記直線領域を除いた領域と前記分岐流路のうち前記流入流路を除いた領域とが、前記積層体の積層方向に沿って、少なくとも一部において重なり合っていることが好ましい。これによって、ヘッドの平面積を小さくすることができる。

前記複数の排出流路が、前記第２フィルタへの液体の流入方向と直交する平面内において、前記合流した位置を中心とした点対称形状を有していることが好ましい。これによって、第１流路体に溜まった気泡を排出流路ごとのばらつきが小さくなるように排出することができる。

前記複数の排出流路の流路抵抗が、互いに同じであることが好ましい。これによって、第１流路体に溜まった気泡を排出流路ごとのばらつきが小さくなるように排出することができる。
前記第１フィルタよりも上流で前記液体供給流路に連通して、前記第１フィルタよりも上流に滞留した気泡を排出する別の排出流路を備えていることが好ましい。

本発明によると、排出流路が分岐流路から分岐しているので、２つのフィルタが用いられているときにパージに伴って廃棄される液体量を抑制しつつ、第１流路体内において２つのフィルタ間に滞留する気泡、特に第１フィルタから排出流路の入口までの間に滞留する気泡を、排出流路を介して効果的に排出することが可能となる。また、各分岐流路には、分岐流路の一部として直線形状を有する複数の流入流路が形成されており、前記複数の分岐流路が前記複数の流入流路において前記一又は複数の共通液体流路に接続されていると共に、前記複数の第２フィルタが前記複数の流入流路と前記一又は複数の共通液体流路との間に配置されており、前記排出流路が、前記流入流路ごとに形成されている。これによって、第１流路体に溜まった気泡をより効果的に排出することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るインクジェットヘッドを含むインクジェットプリンタの内部構成を示す縦断面図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１０１は直方体形状の筐体１０１ａを有している。筐体１０１ａ内には、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのインクをそれぞれ吐出する４つのインクジェットヘッド１、及び、搬送機構１６が配置されている。また、筐体１０１ａの天板内面には、インクジェットヘッド１及び搬送機構１６の動作を制御する制御部１００が取り付けられている。搬送機構１６の下方には、筐体１０１ａに対して着脱可能な給紙ユニット１０１ｂが配置されている。給紙ユニット１０１ｂの下方には、筐体１０１ａに対して着脱可能なインクタンクユニット１０１ｃが配置されている。

インクジェットプリンタ１０１の内部には、給紙ユニット１０１ｂから排紙部１５に向けて、図１に示す太矢印に沿って、用紙Ｐが搬送される用紙搬送経路が形成されている。給紙ユニット１０１ｂは、給紙トレイ１１と、給紙ローラ１２とを有している。給紙トレイ１１は、上方に向かって開口した箱形状を有しており、複数枚の用紙Ｐを積層された状態で収納する。給紙ローラ１２は、給紙トレイ１１の最も上方にある用紙Ｐを送り出す。送り出された用紙Ｐは、ガイド１３ａ、１３ｂによりガイドされ且つ送りローラ対１４によって挟持されつつ搬送機構１６へと送られる。

搬送機構１６は、２つのベルトローラ６、７と、搬送ベルト８と、テンションローラ１０と、プラテン１８とを有している。搬送ベルト８は、両ローラ６、７の間に架け渡されるように巻回されたエンドレスのベルトである。テンションローラ１０は、搬送ベルト８の下側ループにおいて、その内周面に接触しつつ下方に付勢されており、搬送ベルト８にテンションを付加している。プラテン１８は、搬送ベルト８によって囲まれた領域内に配置されている。また、プラテン１８は、インクジェットヘッド１と対向する位置において、搬送ベルト８が下方に撓まないように搬送ベルト８を支持している。ベルトローラ７は、駆動ローラであって、その軸に搬送モータ１９から駆動力が与えられることで、図１中時計回りに回転する。ベルトローラ６は、従動ローラであって、ベルトローラ７の回転により搬送ベルト８が走行することによって、図１中時計回りに回転する。なお、搬送モータ１９の駆動力は、複数のギアを介してベルトローラ７に伝達される。

搬送ベルト８の外周面８ａは、シリコーン処理が施されることによって粘着性を有している。ベルトローラ６と対向する位置には、ニップローラ４が配置されている。ニップローラ４は、給紙ユニット１０１ｂから送り出された用紙Ｐを搬送ベルト８の外周面８ａに押さえ付ける。外周面８ａに押さえ付けられた用紙Ｐは、その粘着力によって外周面８ａ上に保持されながら用紙搬送方向（図１中右方であって副走査方向）へと搬送される。

ベルトローラ７と対向する位置には、剥離プレート５が設けられている。剥離プレート５は、用紙Ｐを外周面８ａから剥離する。剥離された用紙Ｐは、ガイド２９ａ、２９ｂによりガイドされ、且つ二組の送りローラ対２８によって挟持されつつ搬送される。そして用紙Ｐは、筐体１０１ａの上部に形成された排出口３０から、筐体１０１ａの上面に設けられた排紙凹部（排紙部）１５へと排出される。

４つのインクジェットヘッド１は、互いに異なる色のインク（マゼンタ、イエロー、シアン、ブラック）を吐出する。これら４つのヘッド１は、主走査方向に長尺な略直方体形状を有している。また、４つのインクジェットヘッド１は、用紙Ｐの搬送方向Ａに沿って並べて固定されている。つまり、このプリンタ１０１はライン式のプリンタである。

インクジェットヘッド１の底面は、インクを吐出する複数の吐出口１０８（図９参照）が形成された吐出面２ａとなっている。搬送される用紙Ｐが４つのインクジェットヘッド１のすぐ下方を通過する際に、用紙Ｐの上面に向けて吐出口１０８から各色のインクが順に吐出される。これにより、用紙Ｐの上面、すなわち、印刷面に所望のカラー画像が形成される。

各インクジェットヘッド１は、インクタンクユニット１０１ｃ内のインクタンク１７と接続されている。４つのインクタンク１７には互いに異なる色のインクが貯留されている。各インクタンク１７からは、チューブを介してインクジェットヘッド１にインクが供給される。

図２は、ヘッド１の分解斜視図である。図２に示すように、ヘッド１は、基板３１と、第１流路体であるリザーバユニット３２と、第２流路体である流路ユニット９を含むヘッド本体３３とを含んでいる。図２〜図４に示すように、リザーバユニット３２は、３枚のプレート４２〜４４及び小プレート群４５の積層体３７の上面に、フィルタ支持部材４１が固定されたものである。小プレート群４５は、８個の小プレート４５ａと、２個の小プレート４５ｂとからなる。

フィルタ支持部材４１について、その断面図である図５をさらに参照して説明する。インクタンク１７からインクが供給されるフィルタ支持部材４１は、樹脂で一体成形されたものである。フィルタ支持部材４１の上面７０ｆからは、３つの筒状突起７０ａ、７０ｂ、７０ｃが上に向かって突出している。筒状突起７０ａの内部には、供給流入孔７１が形成されている。筒状突起７０ａには、可撓性のチューブが取り付けられる。そして、インク供給源であるインクタンク１７からのインクが、チューブを介して供給流入孔７１からフィルタ支持部材４１内に導入される。チューブの途中には、加圧パージ用のポンプ（図示せず）が取り付けられている。

フィルタ支持部材４１内には、インク流入口が形成され且つ鉛直に延びた供給流入孔７１と、インク流出口が形成され且つ鉛直に延びた供給流出孔７２とを含む液体供給流路の上流域であるインク流路７３が形成されている。インク流路７３は、供給流入孔７１と供給流出孔７２との間に中間孔９３を有している。中間孔９３は、下方に向かって開口した、細長い矩形の開口部７４ａを有している。

フィルタ支持部材４１には、インクを濾過するための複数の微小な貫通孔が多数形成されたフィルタ７９が取り付けられている。フィルタ７９は、中間孔９３を、供給流入孔７１に連通し且つ開口部７４ａが形成された第１空間７４と、供給流出孔７２に連通した第２空間７５とに隔てている。第２空間７５において、フィルタ７９と対向していない非対向領域７６は、フィルタ７９と対向する領域よりもわずかに高い位置を水平に延在している。非対向領域７６からは、供給流出孔７２が鉛直下方に延びて、フィルタ支持部材４１の下面７０ｅに開口している。

第１空間７４は、細長い矩形形状を有している。開口部７４ａは、封止部材であるダンパフィルム７８によって封止されている。ダンパフィルム７８は、平面視において、開口部７４ａとほぼ同形状である。こうして、ダンパフィルム７８は、フィルタ支持部材４１と共にインク流路７３を画定している。第１空間７４の開口部７４ａを取り囲む外周側壁７４ｂは、その全周に亘って同じ高さまで下方に延びている。したがって、外周側壁７４ｂの先端に固定されたダンパフィルム７８は、水平に延在している。

第２空間７５は、下方に向かって開口した開口部７５ａを有している。開口部７５ａは、ダンパフィルム７８の中央よりもやや右側位置から右端までの部分と対向している。開口部７５ａは、流れの両方向に先細り形状を有している。フィルタ７９は、開口部７５ａの平面形状とほぼ相似形状を有し、開口部７５ａよりも一回り大きな平面形状を有している。フィルタ７９は、開口部７５ａを覆うように、第１空間７４内に固定されている。つまり、フィルタ７９は、開口部７４ａ及びダンパフィルム７８と対向するようにフィルタ支持部材４１に取り付けられている。

供給流入孔７１からのインクは、図５に示すように、第１空間７４内を左方から右方にほぼ水平に流れ、フィルタ７９と対向する領域からフィルタ７９に沿いつつ上方に流れる。そして、インクがフィルタ７９を介して第２空間７５に流入する。このとき、第１空間７４内のインク中に存在する異物はフィルタ７９によって捕捉され、異物が取り除かれたインクが第１空間７４から第２空間７５に流れる。そして、インクは第２空間７５の非対向領域７６を通った後、供給流出孔７２を下方に向かって流れ、供給流出孔７２からプレート４２へと流出する。

ダンパフィルム７８は、可撓性を有する樹脂フィルムから形成されている。ダンパフィルム７８とプレート４２の上面との間には、ダンパフィルム７８がインクの振動に応じて変位できるように、隙間が介在している。この構成により、インクの振動に応じてダンパフィルム７８が略鉛直方向に変位し、インクの振動を吸収して減衰させることができる。

フィルタ支持部材４１の上面７０ｆには、非対向領域７６と外部とを連通させる開口が形成されている。そして、この開口はフィルム７６ａによって封止されている。フィルム７６ａは、可撓性を有しており、インクの振動に応じて変位することでインクの振動を吸収し減衰させる。なお、後述する第２排出流路に形成された開口もフィルム７６ａによって封止されている。

また、フィルタ支持部材４１には、第１空間７４と筒状突起７０ｂ内の流出孔とを連結する第１排出流路が形成されている。第１排出流路は、非対向領域７６の下方をフィルタ支持部材４１の幅方向に延在し、さらに、非対向領域７６と同じ高さに上がってフィルタ支持部材４１の長手方向に延在し、再びフィルタ７９よりも低い高さまで降りた個所よりも下流において筒状突起７０ｂに連通している。非対向領域７６と同じ高さの領域７７は、フィルタ支持部材４１の上面７０ｆに形成された開口がフィルム７６ｂによって封止されることで画定されている。第１排出流路は、フィルタ７９よりも上流に滞留した気泡を排出するために用いられる。

さらに、フィルタ支持部材４１には、筒状突起７０ｃの先端を出口とする第２排出流路の下流域であるインク流路８６が形成されている。インク流路８６は、フィルタ支持部材４１の下面７０ｅから鉛直上方に延びた排出流入孔８２から、筒状突起７０ｃ内の排出流出孔に到る流路である。排出流入孔８２は、後述するプレート４２の貫通孔４２ｂと接続されている。

インク流路８６は、排出流入孔８２を経て排出流入孔８２の上端から非対向領域７６と同じ高さの上方領域８３をフィルタ支持部材４１の長手方向に延在し、フィルタ支持部材４１の下面７０ｅ近くの高さにある下方領域８４においてフィルタ支持部材４１の長手方向に延在している。そして、下方領域８４の先端において、上方に向かって延びて筒状突起７０ｃ内の排出流出孔８１に連通している。上方領域８３は、フィルタ支持部材４１の上面７０ｆに形成された上方を向いた開口を被覆するフィルム７６ａによって封止されている。下方領域８４は、フィルタ支持部材４１の下面７０ｅに形成された下方を向いた開口を被覆する水平に延在した封止部材であるダンパフィルム８５によって封止されている。第２排出流路は、フィルタ７９よりも下流で後述する分岐個所よりも上流に滞留した気泡を排出するために用いられる。

プレート４２〜４４及び小プレート群４５の積層体３７内の各部材は、樹脂製のフィルタ支持部材４１よりも熱伝導率の高い金属製である。積層体３７の各部材には、液体供給流路の下流域、２個の分岐流路（１８個の流入流路を含む）、及び、第２排出流路の上流域を構成する貫通孔（及び凹部）が形成されている。

詳細には、プレート４２には、フィルタ支持部材４１に形成された供給流出孔７２に対向した貫通孔４２ａと、フィルタ支持部材４１に形成された排出流入孔８２に対向した貫通孔４２ｂが、プレート４２を厚み方向に貫通するようにプレート４２の中央付近に形成されている。液体供給流路の下流域の一部である貫通孔４２ａは、供給流出孔７２（インク流路７３）に接続されている。第２排出流路の上流域の一部である貫通孔４２ｂは、排出流入孔８２（インク流路８６）に接続されている。

プレート４３には、貫通孔４２ａと対向した貫通孔４３ａが形成されている。貫通孔４３ａは、液体供給流路の下流域の一部である。また、プレート４３には、第２排出流路の上流域の一部である凹部４３ｂが形成されている。凹部４３ｂは、プレート４３のほぼ中央個所４３ｃにおいてプレート４２の貫通孔４２ｂと対向している。凹部４３ｂは、以下に説明する１８個の貫通孔４３ｄ付近において細い流路となるように複数に分岐している。凹部４３ｂは、プレート４３の上面をその厚みの半分程度までハーフエッチングすることによって形成されたものである。

さらに、プレート４３には、凹部４３ｂ内においてプレート４３の上下面を鉛直方向に連結させる１８個の貫通孔４３ｄが形成されている。第２排出流路の上流域の一部である１８個の貫通孔４３ｄは、凹部４３ｂの外縁と連続した領域にあって、プレート４３の長手方向に沿って９個ずつ２列に配列されている。各列を構成する９個の貫通孔４３ｄは、最も外側にある１個を除いて、対となるもの同士が近接するように配置されている。また、１８個の貫通孔４３ｄは、プレート４３の中心（中央個所４３ｃ）に対して点対称に配置されている。

プレート４４には、プレート４４の一端付近から他端付近まで延在した細長い凹部４４ａが形成されている。凹部４４ａは、その中央付近において、貫通孔４３ａと対向している。凹部４４ａは、プレート４４の上面をその厚みの半分程度までハーフエッチングすることによって形成されたものである。後述するように、凹部４４ａは、２つの分岐流路の上流域である。

さらに、プレート４４には、凹部４４ａ内においてプレート４４の上下面を鉛直方向に連結させる１８個の貫通孔４４ｂが形成されている。各貫通孔４４ｂは、後述するフィルタ１０６（図６参照）へのインクの流入方向に延在した直線形状を有している。１８個の貫通孔４４ｂは、凹部４４ａの外縁と連続した領域にあって、プレート４４の長手方向に沿って９個ずつ２列に配列されている。各貫通孔４４ｂは、１つの貫通孔４３ｄと対向している。

小プレート群４５のうち８個の小プレート４５ａには、互いに近接した２個の貫通孔４４ｂに対向する２個の貫通孔４７ａが形成されている。そして、８個の小プレート４５ａを挟むように配置された２個の小プレート４５ｂには、各列において前記最も外側にある貫通孔４４ｂに対向する１個の貫通孔４７ｂが形成されている。貫通孔４７ａ、４７ｂは、貫通孔４４ｂと同径となっている。

本実施の形態において、フィルタ支持部材４１に形成されたインク流路７３と、プレート４２、４３に形成された貫通孔４２ａ、４３ａとが互いに連通して液体供給流路を構築している。また、プレート４４に形成された凹部４４ａが２つの分岐流路の上流域を構築している。そして、貫通孔４４ｂと、貫通孔４７ａ、４７ｂとが互いに連通して、分岐流路の下流域としての流入流路を構築している。各流入流路は、後述するインク供給口１０５ｂを介して流路ユニット９内のマニホールド流路１０５に接続されている。

さらに、プレート４３の貫通孔４３ｄ及び凹部４３ｂと、プレート４２の貫通孔４２ｂと、フィルタ支持部材４１に形成されたインク流路８６とが互いに連通して１８個に分岐した第２排出流路を構築している。第２排出流路は、プレート４３の貫通孔４３ｄのレベルでは１８個に分かれている。しかし、凹部４３ｂ内において中央個所４３ｃに近づくに連れて数が少なくなり、中央個所４３ｃにおいて合流して１つになっている。そして、リザーバユニット３２には、第２排出流路に係る排出口は、筒状突起７０ｃの先端出口１つだけである。このように排出口を１つにすることで、リザーバユニット３２に対する接続構造を簡略化することができる。排出口には、図示しないチューブの一端が接続されている。排出口は、チューブに取り付けられた開閉弁を介してチューブの他端にある大気開放口と接続されている。

ヘッド本体３３は、図４に示すように、流路ユニット９、並びに、流路ユニット９の上面に固定された１０個のフィルタ１０６及び８つのアクチュエータユニット２１を含んでいる。フィルタ１０６は、１０個の小プレート４８ａ、４８ｂごとに設けられており、１つ又は２つのインク供給口１０５ｂを被覆している。

アクチュエータユニット２１は、圧力室１１０（図９参照）内のインクに吐出エネルギーを付与する複数の圧電アクチュエータを含んでいる。各アクチュエータユニット２１の上面には、図２に示すように、平型柔軟基板であるＣＯＦ５１が接合されている。ＣＯＦ５１には、アクチュエータユニット２１に供給される駆動信号を生成するドライバＩＣ５２が実装されている。フィルタ支持部材４１と積層体３７と流路ユニット９とは、１８個の流入流路からマニホールド流路１０５へのインクの流入方向に積層された積層体となっている。

基板３１には、複数の電子部品が配置されている。ＣＯＦ５１は、基板３１に取り付けられたコネクタ３１ａを介して、基板３１上の複数の電子部品に接続されている。基板３１上の複数の電子部品は、図示しない配線を介して制御部１００に接続されている。

図６は、基板３１を除く、ヘッド１の長手方向に沿った模式的な断面図である。図６においては、流路が見やすくなるように、各部材の縦横比が大幅に変更されている。図６に示すように、フィルタ支持部材４１内のインク流路７３から貫通孔４２ａ及び貫通孔４３ａを経て凹部４４ａに流れ落ちたインクは、凹部４４ａ内をプレート４４の外側に向かってそれぞれ進行していく。つまり、凹部４４ａの中心個所４４ｃから左右に延びる各部分（一方が凹部４４ａの右半分で、他方が凹部４４ａの左半分）が、液体供給流路から分岐した分岐流路となっている。

そして、凹部４４ａ内を左右に進行したインクは、それぞれが貫通孔４４ｂ及び貫通孔４７ａ、４７ｂからなる１８個の流入流路を経て流路ユニット９へと流れ込む。

本実施の形態において、第２排出流路は、フィルタ７９よりも下流であって液体供給流路が２つに分かれる中心個所４４ｃよりも下流にある分岐個所（貫通孔４４ｂの上端）において分岐流路に接続されている。したがって、加圧パージ時に、ヘッド１内に滞留する気泡の大部分を、第２排出流路を介して、効果的に排出することができる。

また、本実施の形態では、２つの分岐流路のそれぞれには、９個の流入流路（貫通孔４４ｂ、４７ａ、４７ｂ）が形成されている。そして、２つの分岐流路のそれぞれが、これら流入流路において、流路ユニット９内の共通液体流路であるマニホールド流路１０５に接続されている。さらに、フィルタ１０６が貫通孔４７ａ、４７ｂとマニホールド流路１０５との間に配置されており、第２排出流路が、流入流路ごとに形成されている。これによって、リザーバユニット３２（特に積層体３７）に溜まった気泡をより効果的に排出することができる。

流入流路が、フィルタ１０６へのインクの流入方向に延在した直線形状を有しており、第２排出流路は、直線形状の流入流路の上流端に接続されている。そして、第２排出流路は、流入流路との接続個所から流入流路とは反対方向に延在した直線領域（貫通孔４３ｄ）を有している。これによって、流入流路（貫通孔４４ｂ、４７ａ、４７ｂ）と排出流路の直線領域（貫通孔４３ｄ）とが一直線になるように形成されているので、リザーバユニット３２（特に積層体３７）に溜まった気泡をより効果的に排出することができる。

また、本実施の形態において、第２排出流路の直線領域である貫通孔４３ｄは、プレート４３を貫通する第１貫通流路として形成されている。さらに、分岐流路の流入流路は、プレート４４及び小プレート４５ａ、４５ｂを貫通する第２貫通流路として形成されている。そして、図７に示すように、第１貫通流路（貫通孔４３ｄ）の径は、第２貫通流路（貫通孔４４ｂ、貫通孔４４ａ、４７ａ、４７ｂ）の径よりも大きい。さらに、リザーバユニット３２の積層方向に沿って、第２貫通流路が第１貫通流路に内包され、第２貫通流路の底面にフィルタ１０６が露出している。これによって、フィルタ１０６上の気泡が第２排出流路に向けて上方に流れやすくなっている。

さらに、上述のように、リザーバユニット３２は、複数のプレート４１〜４４及び小プレート群４５の積層体である。また、１８個の第２排出流路のうち中央個所４３ｃよりも下流領域を除いた領域が、プレート４３に設けられた凹部４３ｂによって形成されている。そして、分岐流路のうち流入流路（貫通孔４４ｂ、４７ａ、４７ｂ）を除いた領域が、プレート４４に設けられた凹部４４ａによって形成されている。これによって、比較的少ない枚数のプレートからなる簡易な構造とすることができる。

図３及び図４から分かるように、１８個の第２排出流路のうち直線領域（貫通孔４３ｄ）を除いた領域と分岐流路のうち流入流路を除いた領域とが、リザーバユニット３２の積層方向に沿って、少なくとも一部において重なり合っている。これによって、ヘッド１の平面積を小さくすることができる。

１８個の第２排出流路は、フィルタ１０６へのインクの流入方向と直交する平面内において、合流位置である中央個所４３ｃを中心とした点対称形状を有している。これによって、リザーバユニット３２に溜まった気泡を第２排出流路ごとのばらつきが小さくなるように排出することができる。

本実施の形態において、１８個の第２排出流路の流路抵抗（貫通孔４４ｂの上端である分岐個所から筒状突起７０ｃの出口までの抵抗）は、互いに同じである。これによって、リザーバユニット３２に溜まった気泡を第２排出流路ごとのばらつきが小さくなるように排出することができる。

次に、ヘッド本体３３について図８、図９、図１０（ａ）、図１０（ｂ）をさらに参照しつつ説明する。図８は、隣り合う２つのアクチュエータユニット２１に跨る部分の平面図である。図９は、図８に示すIX−IX線に沿った流路ユニット９の部分断面図である。また、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、図９中に一点鎖線で示した領域の拡大断面図及び個別電極の平面図である。なお、図８において、図面を分かりやすくするために、破線で描くべきアパーチャ１２を実線で描いている。

図８に示すように、流路ユニット９の上面には、平面形状がほぼ菱形の複数の圧力室１１０がマトリクス状に規則的に配列されている。アクチュエータユニット２１は、流路ユニット９に形成された複数の圧力室１１０に対向して設けられた複数の個別電極１３５（図１０（ａ）参照）を含んでおり、圧力室１１０内のインクに選択的に吐出エネルギーを付与する機能を有する。

流路ユニット９の上面には、リザーバユニット３２の１８個の流入流路に対応して、計１８個のインク供給口１０５ｂ（図４参照）が開口している。インク供給口１０５ｂはフィルタ１０５よりも目の細かいフィルタ１０６によって被覆されている。流入流路を通過してきたインク中に存在する異物はフィルタ１０６によって捕捉され、異物が取り除かれたインクが流路ユニット９内に流れる。流路ユニット９の内部には、インク供給口１０５ｂを一端とする複数のマニホールド流路１０５、及び、マニホールド流路１０５から分岐した共通液体流路である複数の副マニホールド流路１０５ａが形成されている。流路ユニット９の下面は、ノズルの開口である複数の吐出口１０８がマトリクス状に規則的に配列された吐出面２ａとなっている。

流路ユニット９は、図９に示すように、上から順に、キャビティプレート１２２、ベースプレート１２３、アパーチャプレート１２４、サプライプレート１２５、３枚のマニホールドプレート１２６、１２７、１２８、カバープレート１２９、及び、ノズルプレート１３０、という９枚の金属プレートから構成されている。これら９枚のプレート１２２〜１３０は、主走査方向に長尺な矩形平面形状を有する。

これら９枚のプレート１２２〜１３０が互いに位置合わせして積層されることによって、流路ユニット９内には、副マニホールド流路１０５ａの出口から圧力室１１０を介して吐出口１０８に至る複数の個別インク流路１３２が形成されている。リザーバユニット３２からインク供給口１０５ｂを介して流路ユニット９内に供給されたインクは、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａに入り込む。副マニホールド流路１０５ａ内のインクは、個別インク流路１３２に流れ込み、絞りとして機能するアパーチャ１１２及び圧力室１１０を介してノズルの吐出口１０８に至る。

アクチュエータユニット２１について説明する。図４に示すように、８つのアクチュエータユニット２１は、それぞれ台形の平面形状を有しており、インク供給口１０５ｂを避けるよう流路ユニット９の長手方向についてジグザグに配置されている。さらに、各アクチュエータユニット２１の平行対向辺は流路ユニット９の長手方向に沿っており、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士は流路ユニット９の長手方向つまり主走査方向に関して互いにオーバーラップしている（図８参照）。

図１０（ａ）に示すように、アクチュエータユニット２１は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる３枚の圧電層１４１〜１４３を含んでいる。最上層の圧電層１４１上における圧力室１１０に対向する領域には、個別電極１３５が形成されている。最上層の圧電層１４１とその下側の圧電層１４２との間にはその全面に共通電極１３４が介在している。個別電極１３５は、図１０（ｂ）に示すように、圧力室１１０と相似な略菱形の平面形状を有する。個別電極１３５における鋭角部の一方は圧力室１１０外にまで延出され、その先端には個別電極１３５と電気的に接続された円形のランド１３６が設けられている。なお、圧電層１４１の上面には、個別電極用のランド１３６のほかに、共通電極用のランドも形成されている。共通電極用のランドは、スルーホール内の導電体を介して共通電極と接続されている。

共通電極１３４には、ＣＯＦ５１によって、基準電位であるグランド電位が付与されている。一方、個別電極１３５は、各ランド１３６及びＣＯＦ５１の内部配線を介して、ドライバＩＣ５２に設けられた端子と電気的に接続されている。各個別電極１３５には、ドライバＩＣ５２から、それぞれ独立に、アクチュエータユニット２１を駆動する駆動信号が供給される。したがって、アクチュエータユニット２１において、個別電極１３５と圧力室１１０とで挟まれた部分が、それぞれ独立した個別のアクチュエータとして働くことになる。つまり、アクチュエータユニット２１には、圧力室１１０と同数のエネルギー付与部材である複数のアクチュエータが構築されていることになる。

ノズルからインク滴を吐出させるためのアクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。圧電層１４１はその厚み方向に分極されており、個別電極１３５を共通電極１３４と異なる電位にして圧電層１４１に対してその分極方向に電界を印加すると、圧電層１４１における電界印加部分が圧電効果により歪む活性部として働く。この活性部は、電界と分極の方向とが同じときには、厚み方向に伸長し面方向に収縮する。このときの伸長及び収縮に伴う変位量は、厚み方向より面方向の方が大きい。アクチュエータユニット２１においては、圧力室１１０から最も離れた圧電層１４１が活性部を含む層であり、圧力室１１０に近い下側２枚の圧電層１４２、１４３が非活性層である。図１０（ａ）に示すように、圧電層１４３が圧力室１１０を区画するキャビティプレート１２２の上面に固定されているため、圧電層１４１における電界印加部分とその下方の圧電層１４２、１４３との間で平面方向への歪みに差が生じると、圧電層１４１〜１４３全体が圧力室１１０に向かって凸になるようにユニモルフ変形する。これにより圧力室１１０内のインクに圧力（吐出エネルギー）が付与され、圧力室１１０内に圧力波が発生する。そして、発生した圧力波が圧力室１１０からノズルの吐出口１０８まで伝播することによって吐出口１０８からインク滴が吐出される。

以上説明した本発明の実施の形態によると、特許文献１とは異なり、第２排出流路は、フィルタ７９よりも下流であって液体供給流路が２つに分かれる中心個所４４ｃよりも下流にある分岐個所（貫通孔４４ｂの上端）において分岐流路に接続されている。したがって、加圧パージ時に、ヘッド１内に滞留する気泡の大部分を、第２排出流路を介して、効果的に排出することができる。この際、第２排出流路には大きな圧損を生じさせる部材、例えばフィルタ７９よりも目の細かいフィルタが配置されていないため、第２排出流路を介する気泡の排出時に生じる圧損を低減することができる。したがって、通常のポンプ出力でのパージ動作を行うだけで、気泡を十分に排出することができる。よって、パージに伴って廃棄されるインク量が増加せず、ユーザに不利益を与えることがない。また、このように気泡を第２排出流路を介して効果的に排出することができるので、気泡が除々に成長することに伴う印字性能の劣化が発生しにくく、ヘッド１を交換する必要もほとんどなくなる。

本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更を上述の実施の形態に施すことが可能である。例えば、上述した実施の形態では１８個の第２排出流路のそれぞれが貫通孔４４ｂの上流端に接続されているが、これに代えて、２個の第２排出流路のそれぞれが中心位置４４ｃの左右において凹部４４ａに接続されていてもよい。また、上述した実施の形態では１８個の流入流路のそれぞれに第２排出流路が設けられているが、１８個の流入流路のうちの一部だけに第２排出流路が設けられていてもよい。その場合、凹部４４ａの中心位置４４ｃの左右にある９個の流入流路ごとに少なくとも１つの第２排出流路が設けられるようにすればよい。

また、上述した実施の形態では、１８個の第２排出流路が１つに合流して排出口が１つだけ設けられているが、１８個の第２排出流路それぞれに排出口が設けられていてもよいし、２個以上の任意の数の排出口が設けられるように１８個の第２排出流路が合流していてもよい。また、上述した実施の形態では、凹部を第２排出流路及び分岐流路の一部として用いているが、凹部を用いずに貫通孔だけで第２排出流路又は分岐流路を形成してもよい。

上述の実施の形態では、１８個の第２排出流路のうち中央個所４３ｃよりも下流領域を除いた領域が、プレート４３に設けられた凹部４３ｂによって形成されている。しかし、１８個の第２排出流路のうち中央個所４３ｃよりも下流領域及び直線領域（貫通孔４３ｄ）を除いた領域が、プレート４３に設けられた凹部４３ｂによって形成されていてもよい。つまり、直線領域が２枚以上のプレートに亘って延在していてもよい。また、上述した実施の形態では流入流路がプレート４４の貫通孔４４ｂと小プレート群４５の貫通孔４７ａ、４７ｂとを接続した構造を有しているが、流入流路は１枚のプレートの貫通孔だけによって形成されていてもよい。

また、流路ユニット内に共通液体流路が１つだけ形成されていてもよい。ヘッド内の流路構成についても、上述した実施の形態に限定されることなく、様々な形態を採用することができる。さらには、エネルギー付与部材として、圧電体を用いるものに限らず、サーマル式のものを採用してもよい。また、第１排出流路が形成されていなくてもよい。

また、本発明は、上述した実施の形態のようなラインプリンタ用のヘッドだけではなく、シリアルプリンタ用のヘッドにも適用可能である。また、インク以外の液体を吐出するヘッドにも適用可能である。

本発明の一実施の形態に係るインクジェットヘッドを含むインクジェットプリンタの内部構成を示す縦断面図である。 図１に描かれたインクジェットヘッドの分解斜視図である。 図１に描かれたインクジェットヘッドを構成する複数の部材の平面図である。 図１に描かれたインクジェットヘッドを構成する複数の部材の平面図である。 インクジェットヘッドに含まれるフィルタ支持部材の断面図である。 インクジェットヘッドの長手方向に沿った模式的な断面図である。 第２排気流路と流入流路とフィルタとの関係を示す平面図である。 インクジェットヘッドに含まれる流路ユニットの部分拡大平面図である。 図８に示すIX−IX線に沿った断面図である。 アクチュエータユニットの拡大断面図及び個別電極の平面図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
９ 流路ユニット（第２流路体）
２１ アクチュエータユニット
３１ 基板
３２ リザーバユニット（第１流路体）
３３ ヘッド本体
３７ 積層体
４１ フィルタ支持部材
４２〜４４ プレート
４２ａ 貫通孔（液体供給流路の一部）
４２ｂ 貫通孔（排出流路の上流域の一部）
４３ａ 貫通孔
４３ｂ 凹部（排出流路の上流域の一部）
４３ｄ 貫通孔（排出流路の上流域の一部）
４４ａ 凹部（分岐流路の上流域）
４４ｂ 貫通孔（分岐流路の下流域であって流入流路の一部）
４５ 小プレート群
４７ａ、４７ｂ 貫通孔（分岐流路の下流域であって流入流路の一部）
７３ インク流路（液体供給流路の一部）
７９ フィルタ（第１フィルタ）
８６ インク流路（排出流路の下流域）
１０５ マニホールド流路（共通液体流路）
１０６ フィルタ（第２フィルタ）

Claims (9)

1. 液体が外部から供給される液体供給流路、及び、前記液体供給流路に接続された複数の分岐流路が形成された第１流路体と、
   前記液体供給流路に配置された第１フィルタと、
   前記複数の分岐流路に接続された一又は複数の共通液体流路、及び、前記一又は複数の共通液体流路の出口から圧力室を経て吐出口に到る複数の個別液体流路が形成された第２流路体と、
   複数の前記圧力室内の液体に吐出エネルギーを付与する複数のエネルギー付与部材と、
   前記複数の分岐流路と前記一又は複数の共通液体流路との間に配置された複数の第２フィルタとを備えており、
   前記第１流路体には、前記分岐流路の一部として各分岐流路について複数設けられるように前記複数の分岐流路の下流域をそれぞれ構成し、前記共通液体流路に接続された直線形状を有する複数の流入流路と、前記複数の分岐流路から分岐して外部に連通するように前記流入流路ごとに設けられた複数の排出流路とがさらに形成されており、
   前記複数の流入流路が前記複数の第２フィルタを介して前記一又は複数の共通液体流路に接続され、
   各排出流路が、当該排出流路に接続された前記流入流路の上流端から、当該流入流路の延在方向とは反対方向に延在していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記流入流路が、前記第２フィルタへの液体の流入方向に延在した直線形状を有しており、
   前記排出流路は、直線形状の前記流入流路の上流端に接続されていると共に、前記流入流路との接続個所から前記流入流路とは反対方向に延在した直線領域を有していることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記複数の排出流路が前記第１流路体内で合流して１つになっており、前記第１流路体には前記複数の排出流路に係る排出口が１つだけ設けられていることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第１流路体が複数のプレートの積層体であり、
   前記複数の排出流路のうち前記合流した位置よりも下流領域及び前記直線領域を除いた領域が、前記複数のプレートのうちの１枚に設けられた凹部によって形成されており、
   前記分岐流路のうち前記流入流路を除いた領域が、前記複数のプレートのうちの別の１枚に設けられた凹部によって形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記排出流路の前記直線領域は、前記複数のプレートのうちの少なくとも１枚を貫通する第１貫通流路として形成されており、
   前記分岐流路の前記流入流路は、前記複数のプレートのうちの別の少なくとも１枚を貫通する第２貫通流路として形成されており、
   前記第１貫通流路の径は、前記第２貫通流路の径以上であり、前記積層体の積層方向に沿って、前記第２貫通流路が前記第１貫通流路に内包され、前記第２貫通流路の底面に前記第２フィルタが露出していることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記複数の排出流路のうち前記直線領域を除いた領域と前記分岐流路のうち前記流入流路を除いた領域とが、前記積層体の積層方向に沿って、少なくとも一部において重なり合っていることを特徴とする請求項４又は５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記複数の排出流路が、前記第２フィルタへの液体の流入方向と直交する平面内において、前記合流した位置を中心とした点対称形状を有していることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記複数の排出流路の流路抵抗が、互いに同じであることを特徴とする請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記第１フィルタよりも上流で前記液体供給流路に連通して、前記第１フィルタよりも上流に滞留した気泡を排出する別の排出流路を備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

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