JP5998439B2 - 液体吐出ヘッド及びその液体流通方法 - Google Patents

Description

本発明は、吐出口へと液体を供給する流路が形成された液体吐出ヘッド及びその液体流通方法に関する。

インクなどの液体を吐出する液体吐出ヘッドにおいて、ヘッド内の液体に気泡等が混入することがある。特許文献１は、内部の液体に気泡が発生するヘッドに関する。

特開２００８−１６２２５９号公報

液体内の気泡が液体と共に自由に流れると、気泡が吐出口側へと移動して吐出不良を生じさせるおそれがある。そこで、気泡が液体と共に自由に流れるのを防止するため、特許文献１の構造を採用することが考えられる。特許文献１は、ヒータによって発生させた気泡を、流路の天井面から下方へと突出した気泡案内構造によって所定の位置に導くものである。これを応用して、流路内の突出構造により、一定の位置に気泡を滞留させることが考えられる。しかしながら、このような突出構造の存在が吐出口側への液体の流れを阻害する原因となりかねない。

本発明の目的は、吐出口へと円滑に液体を流通させつつ気泡の吐出口側への移動を抑制できる液体吐出ヘッド及びその液体流通方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の観点によると、液体を吐出する吐出口と、前記吐出口からの液体の吐出方向に交差する方向に延びた部分流路を含み、前記吐出口から液体が吐出されるとき、当該部分流路の一端から他端を経て前記吐出口へと液体を供給する供給流路とを備えており、鉛直方向に沿う上下方向に関して、前記部分流路の上方に位置する一方側の内表面から、前記一方側の内表面よりも下方に位置する他方側の内表面に向かって、液体の流れる方向に交差するように突出する突出領域と、前記一端側から前記突出領域に連続する領域であって前記部分流路の長さ方向に沿った第１の非突出領域と、前記他端側から前記突出領域に連続する領域であって前記長さ方向に沿った第２の非突出領域とが形成されており、前記上下方向に関する前記突出領域の先端から前記第１の非突出領域までの前記長さ方向に関する第１の距離が、前記先端から前記第２の非突出領域までの前記長さ方向に関する第２の距離より小さいとともに、前記突出領域において前記長さ方向に沿ったスリットが形成されている。

本発明によれば、突出領域の先端から一端側の第１の非突出領域までの長さ方向に関する距離が、突出領域の先端から他端側の第２の非突出領域までの長さ方向に関する距離より短いので、突出領域において先端より他端側の部分が一端側の部分より平均的に緩やかな表面をなすこととなる。したがって、吐出口に液体を供給するため、部分流路の一端から他端に向かって液体を流す際、突出領域の他端側の部分が流れを阻害しにくい。その一方で、突出領域の一端側の部分に気泡を滞留させ、吐出口側に気泡が混入するのを抑制できる。

本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドが適用されるインクジェットプリンタの内部構造を示す概略側面図である。 図１のインクジェットヘッドの下部構造を構成する流路ユニットの平面図である。 インクジェットヘッドの斜め上方からの分解斜視図のうち、インクリザーバ及びリザーバユニットのみを示したものである。なお、インクリザーバからはフィルムが除去され、リザーバユニットの最上層のプレートが破線で示されている。 インクジェットヘッドの斜め下方からの分解斜視図のうち、インクリザーバ及びリザーバユニットのみを示したものである。なお、インクリザーバからはフィルムが除去され、リザーバユニットの最上層のプレートが破線で示されている。 図５（ａ）は、インクリザーバに関する図３のＶ−Ｖ線縦断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の断面に沿ったリザーバユニットに関する縦断面図である。図５（ｃ）は、流路ユニットの正面図である。なお、図５（ａ）において、断面に表れていない流路の一部のみが点線で示されている。 図６（ａ）は、図５（ａ）の突出部周辺の拡大図である。図６（ｂ）は、図５（ａ）の底面図である。 インク供給機構の概略構成図である。 突出部に関する変形例に係るインクリザーバの縦断面図である。

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。

先ず、図１を参照し、本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッド１００が適用されるインクジェット式プリンタ１の全体構成について説明する。

プリンタ１は、直方体形状の筐体１ａを有する。筐体１ａの天板上部には、排紙部３１が設けられている。以下の説明上、筐体１ａの内部空間を上から順に空間Ａ，Ｂ，Ｃと区分する。空間Ａ及びＢは、排紙部３１に連なる用紙搬送経路が形成された空間である。空間Ａでは、用紙Ｐの搬送と用紙Ｐへの画像の記録が行われる。空間Ｂでは、給紙に係る動作が行われる。空間Ｃには、インク供給源としてのインクカートリッジ４５が収容されている。

空間Ａには、４つのインクジェットヘッド１００、用紙Ｐを搬送する搬送ユニット２１、用紙Ｐをガイドするガイドユニット（後述）等が配置されている。空間Ａの上方には、コントローラ１ｐが配置されている。コントローラ１ｐは、これらの機構を含めたプリンタ１各部の動作を制御して、プリンタ１全体の動作を司る。

コントローラ１ｐは、外部から供給された画像データに基づいて、用紙Ｐに画像が記録されるよう、記録に係わる準備動作、用紙Ｐの供給・搬送・排出動作、用紙Ｐの搬送に同期したインク吐出動作、吐出性能の回復維持動作（メンテナンス動作）等を制御する。

コントローラ１ｐは、演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）に加えて、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory：不揮発性ＲＡＭを含む）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit ）、Ｉ／Ｆ（Interface）、Ｉ／Ｏ（Input/Output Port）等を有する。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。ＲＡＭには、プログラム実行時に必要なデータ（例えば画像データ）が一時的に記憶される。ＡＳＩＣでは、画像データの書き換え、並び替え等（信号処理や画像処理）が行われる。Ｉ／Ｆは、上位装置とのデータ送受信を行う。Ｉ／Ｏは、各種センサの検出信号の入力／出力を行う。また、各種機能に特化するように構成された回路部品が設けられていてもよい。

各ヘッド１００は、主走査方向に長尺な略直方体形状を有するラインヘッドである。４つのヘッド１００は、副走査方向に所定ピッチで並び、ヘッドフレーム３を介して筐体１ａに支持されている。画像記録に際して、４つのヘッド１００の下面（吐出面１００ａ）からはそれぞれマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのインクが吐出される。ヘッド１００のより具体的な構成については後に詳述する。

搬送ユニット２１は、図１に示すように、ベルトローラ６，７及び両ローラ６，７間に巻回されたエンドレスの搬送ベルト８に加え、搬送ベルト８の外側に配置されたニップローラ４及び剥離プレート５、搬送ベルト８の内側に配置されたプラテン９等を有する。

ベルトローラ７は、駆動ローラであって、搬送モータ１９の駆動により回転し、図１中時計回りに回転する。ベルトローラ７の回転に伴い、搬送ベルト８が図１中の太矢印方向に走行する。ベルトローラ６は、従動ローラであって、搬送ベルト８が走行するのに伴って、図１中時計回りに回転する。ニップローラ４は、ベルトローラ６に対向配置され、上流側ガイド部（後述）から供給された用紙Ｐを搬送ベルト８の外周面８ａに押さえつける。剥離プレート５は、ベルトローラ７に対向配置され、用紙Ｐを外周面８ａから剥離して下流側ガイド部（後述）へと導く。プラテン９は、４つのヘッド１００に対向配置され、搬送ベルト８のループ上部を内側から支える。これにより、外周面８ａとヘッド１００の吐出面１００ａとの間に、画像記録に適した所定の間隙が形成される。

ガイドユニットは、搬送ユニット２１を挟んで配置された、上流側ガイド部及び下流側ガイド部を含む。上流側ガイド部は、２つのガイド２７ａ，２７ｂ及び一対の送りローラ２６を有する。当該ガイド部は、給紙ユニット１ｂ（後述）から搬送ユニット２１までの搬送路に沿っている。下流側ガイド部は、２つのガイド２９ａ，２９ｂ及び二対の送りローラ２８を有する。当該ガイド部は、搬送ユニット２１から排紙部３１までの搬送路に沿っている。

空間Ｂには、給紙ユニット１ｂが配置されている。給紙ユニット１ｂは、給紙トレイ２３及び給紙ローラ２５を有し、給紙トレイ２３が筐体１ａに対して着脱可能である。給紙トレイ２３は、上方に開口する箱であり、複数種類のサイズの用紙Ｐを収納する。給紙ローラ２５は、給紙トレイ２３内で最上方にある用紙Ｐを送り出し、上流側ガイド部に供給する。

空間Ａ及びＢには、上述のように、給紙ユニット１ｂから搬送ユニット２１を介して排紙部３１に至る用紙搬送経路が形成されている。コントローラ１ｐが記録指令に基づいて給紙ローラ２５、送りローラ２６、２８、搬送モータ１９等を駆動すると、給紙トレイ２３から用紙Ｐが送り出される。この用紙Ｐは、送りローラ２６によって、搬送ユニット２１に供給される。用紙Ｐが各ヘッド１００の真下を副走査方向に通過する際、各吐出面１００ａからインクが吐出されて、用紙Ｐ上にカラー画像が記録される。用紙Ｐは、その後剥離プレート５により剥離され、２つの送りローラ２８によって上方に搬送される。さらに用紙Ｐは、上方の開口３０から排紙部３１に排出される。

なお、副走査方向とは、搬送ユニット２１による用紙Ｐの搬送方向と平行な方向であり、主走査方向とは、水平面に平行且つ副走査方向に直交する方向である。

また、空間Ａ及びＢには、インクカートリッジ４５からのインクをヘッド１００へと供給する後述のインク供給機構４０が、ヘッド１００ごとに設けられている。

空間Ｃには、インクユニット１ｃが筐体１ａに対して着脱可能に配置されている。インクユニット１ｃは、カートリッジトレイ３５、及び、トレイ３５内に並んで収納された４つのカートリッジ４５を有する。各カートリッジ４５は、インクチューブを介して、対応するヘッド１００にインクを供給する。

次に、図２〜図６を参照し、ヘッド１００の構成についてより詳細に説明する。ヘッド１００は、いくつかの機能部材の集合体である。機能部材としては、インクの流出入に係わる流路部材、熱の放熱・均熱に係わる熱伝部材、駆動信号の伝達に係わる回路部材、さらに筐体１ａに対する位置決め・取付に係わる支持部材等がある。このうち、流路部材は、上から順に、インクリザーバ１１０、リザーバユニット１５０及びヘッド本体１０１が積層された積層体である。インクリザーバ１１０及びリザーバユニット１５０は、下方のヘッド本体１０１へとインクを供給する。以下ではまず、ヘッド本体１０１について説明し、その後、インクリザーバ１１０及びリザーバユニット１５０について説明する。なお、インクリザーバ１１０が本発明における第１の流路体に、リザーバユニット１５０及びヘッド本体１０１の複合体が本発明における第２の流路体にそれぞれ対応している。

ヘッド本体１０１（図２、図５（ｃ）参照）は、ヘッド１００において最も下部に配置されており、その下面（後述の流路ユニット１０４の下面）の吐出面１００ａには、インクを吐出する複数の吐出口１０９が開口している。吐出面１００ａは平坦な表面であり、搬送ベルト８の上面と平行に配置されている。

ヘッド本体１０１は、流路ユニット１０４とその上面に貼り付けられた８つのアクチュエータユニット１０２とを有している。アクチュエータユニット１０２は、図２に示すように、流路ユニット１０４の上面に２列の千鳥状に配置されている。また、これらアクチュエータユニット１０２を避けるように、開口１０４ｘ及び１０４ｙが形成されている。流路ユニット１０４の内部には、開口１０４ｘ及び１０４ｙを一端とするマニホールド流路１０４ａが形成されている。マニホールド流路１０４ａは、複数の副マニホールド流路１０４ｂに分岐し、図５(ｃ)に示すように、副マニホイールド流路１０４ｂの複数の出口には、それぞれ個別インク流路１０４ｃが接続されている。開口１０４ｘ及び１０４ｙには、リザーバユニット１５０からインクが供給される。インクは、 マニホールド流路１０４ａ(副マニホールド流路１０４ｂ)を介して、個別インク流路１０４ｃに分配され、各吐出口１０９へと至る。

アクチュエータユニット１０２の上面には、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）が接続されており、このＦＰＣを介してコントローラ１ｐからの駆動信号が送信される。アクチュエータユニット１０２は、かかる駆動信号に基づいて個別インク流路内のインクに圧力を付与し、吐出口から選択的にインクを吐出させる。

インクリザーバ１１０は、流路部材の最上層に配置されている。インクリザーバ１１０は、図３〜図５（ａ）に示すように、主走査方向に長尺な略直方体形状を有し、合成樹脂の一体成型により構成されている。インクリザーバ１１０の上面には、上方に向かって突出した２つのインク導通部１３１及び１３２が形成されており、下面には、下方に向かって突出した３つのインク導通部１３３〜１３５が形成されている。インク導通部１３１及び１３２は、主走査方向に関して、一端付近に配置されており、略円筒形状を有している。インク導通部１３３及び１３５は、両端付近に配置され、インク導通部１３４は、中央部に配置されている。インク導通部１３３〜１３５は、略角柱形状を有している。

インク導通部１３１〜１３５の内部には、上下方向に沿った導通流路１３１ａ〜１３５ａがそれぞれ形成されている。これらの流路を通じて、インクリザーバ１１０内にインクが導入されたり、インクリザーバ１１０外へとインクが導出されたりする。インク導通部１３１〜１３５先端には、導通流路１３１ａ〜１３５ａが開口している。これら５つの開口は、本発明における第１の供給口、第３の供給口、第１の流出口、第２の流出口及び第１の流出口にそれぞれ対応する。

インクリザーバ１１０には、インク導通部１３１〜１３５同士を連通する連通流路が形成されている。これらの連通流路は、（ａ）インク導通部１３１の開口とインク導通部１３３の開口とを連通する連通流路Ａ、（ｂ）インク導通部１３１の開口とインク導通部１３５の開口とを連通する連通流路Ｂ、及び（ｃ）インク導通部１３２の開口とインク導通部１３４の開口とを連通する連通流路Ｃを含んでいる。インクリザーバ１１０の上面では、連通流路Ａの上面側部分流路が、連通流路Ｂに共有されている。連通流路Ｃは、主に上面側に配設されている。下面には、主に、連通流路Ａ及び連通流路Ｂの下面側部分流路が配設されている。

各流路Ａ、Ｂ及びＣは、インクリザーバ１１０を貫通する貫通部を除いて、表面に開口する溝と、開口を封止する合成樹脂製フィルム１４１〜１４３とで構成されている。図５に示すように、上面では、フィルム１４１が、連通流路Ａの上面側部分流路及び連通流路Ｃを構成している。下面では、フィルム１４２が、連通流路Ａの下面側部分流路を構成し、フィルム１４３が、連通流路Ｂの下面側部分流路を構成している。なお、本実施形態では、フィルム１４１は、上面のほぼ全面を被覆している。また、フィルム１４１〜１４３は、インク流路内のインクに生じた振動を吸収するダンパとしての機能も有している。

連通流路Ａは、主に、導通流路１３１ａ、部分流路１１２〜１１５及び導通流路１３３ａから構成されている。部分流路１１２は、下面配設部と貫通部とから構成されている。下面配設部は、下面側に配設された断面が凹部状の流路であり、フィルム１４２により封止されている。図４に示すように、下面配設部は、一端が導通流路１３１ａの下端と接続しており、主走査方向に対して斜めに延び、他端が貫通部の下端と接続している。貫通部は、副走査方向中央部に配置され、上端が部分流路１１３の一端と接続している。

部分流路１１３は、インクリザーバ１１０の上半分に形成された凹部状の流路であり、フィルム１４１により封止されている（図３、図５（ａ））。部分流路１１３は、部分流路１１２と接続した上記一端から、主走査方向に沿って、インクリザーバ１１０のほぼ中央部の他端まで延びている。部分流路１１３は、一端から拡幅し、幅広のまま先細りの他端に至る。当該他端付近からは、分岐流路１１３ａ及び１１３ｂに接続している。分岐流路１１３ａは、下方に延びた貫通部であって、下面側で、部分流路１１４の一端と接続している。分岐流路１１３ｂは、主走査方向に沿って延び、後述の部分流路１１７の上端と接続している。なお、連通流路Ａにおいて、インク導通部１３１の開口から部分流路１１４までを結ぶ流路、つまり、導通流路１３１ａ、部分流路１１２及び部分流路１１３からなる流路は、連通流路Ｂに共有される上面側部分流路であって、本発明における第１の流路に対応する。

部分流路１１４は、インクリザーバ１１０の下半分に形成された凹部状の流路であり、フィルム１４２により封止されている（図４、図５（ａ））。部分流路１１４は、薄肉状の隔壁１１０ａを介して背中合わせに部分流路１１３と対向している。隔壁１１０ａの突出部１２５については、後述する。部分流路１１４は、部分流路１１３側の端部１１４ｘ、その反対側の端部１１４ｚ及びこれらの中間部分である中間部１１４ｙから構成されている（図４）。端部１１４ｘは、その一端から副走査方向に関して幅を広げながら主走査方向に沿って延び、中間部１１４ｙへと接続している。中間部１１４ｙは、ほぼインクリザーバ１１０の幅いっぱいで主走査方向に沿って延び、端部１１４ｚへと接続している。端部１１４ｚは、中間部１１４ｙとの接続位置から幅を狭めながら主走査方向に沿って延び、先細りの先端付近で部分流路１１５と接続している。

部分流路１１５は、上面配設部と貫通部とから構成されている。貫通部は、部分流路１１４の先端から上方に向かって延び、インクリザーバ１１０の上面に開口している（図３、図５（ａ））。上面配設部は、そこから導通流路１３３ａに向かって延び、導通流路１３３ａの上端と接続している。上面配設部は、フィルム１４１により封止された断面凹形状の流路である。なお、連通流路Ａにおいて部分流路１１３からインク導通部１３３の開口までを結ぶ流路、つまり、分岐流路１１３ａ、部分流路１１４、部分流路１１５及び導通流路１３３ａからなる流路は、本発明における一方の第２の流路に対応する。

連通流路Ｂは、導通流路１３１ａ、部分流路１１２、１１３、１１７〜１１９及び導通流路１３５ａから構成されている。連通流路Ｂは、導通流路１３１ａから部分流路１１３を連通流路Ａと共有する。部分流路１１３に接続した分岐流路１１３ｂは、部分流路１１７の上端と接続している（図５（ａ））。部分流路１１７は、そこから下方に向かって部分流路１１８の一端と接続している。

部分流路１１８は、インクリザーバ１１０の下半分に形成された凹部状の流路であり、フィルム１４３により封止されている（図４、図５（ａ））。部分流路１１８の天井面の突出部１２６については、後述する。部分流路１１８は、部分流路１１７側の端部１１８ｘ、その反対側の端部１１８ｚ及びこれらの中間部分である中間部１１８ｙから構成されている（図４）。部分流路１１８は、平面視で、インク導通部１３４に関して、部分流路１１４とほぼ対称な形態を有している。端部１１８ｘでの拡幅形態、中間部１１８ｙでの延在形態、及び端部１１８ｚでの先細り形態は、部分流路１１４での態様とほぼ同じである。

部分流路１１９は、上面配設部と貫通部とから構成されている。貫通部は、部分流路１１８の先端から上方に向かって延び、上面配設部の一端と接続している。上面配設部は、断面が凹部状の流路であり、フィルム１４１により封止されている。上面配設部は、ほぼ主走査方向に沿って延び、導通流路１３５ａの上端と接続している。なお、連通流路Ｂにおいて部分流路１１３からインク導通部１３５の開口までを結ぶ流路、つまり、分岐流路１１３ｂ、部分流路１１７〜１１９及び導通流路１３５ａからなる流路は、本発明における他方の第２の流路に対応する。

連通流路Ｃは、導通流路１３２ａ、部分流路１２２、１２３及び導通流路１３４ａから構成されている。下面配設部と貫通部とから構成されている。下面配設部は、断面が凹部状の流路であり、フィルム１４２により封止されている。図４に示すように、下面配設部は、一端が導通流路１３２ａの下端と接続しており、副走査方向端縁近傍をほぼ主走査方向に沿って延び、他端が貫通部の下端と接続している。貫通部は、上端が部分流路１２３の一端と接続している。部分流路１２３は、インクリザーバ１１０の上面に開口した凹部状の流路であり（図３）、フィルム１４１により封止されている。部分流路１２３は、上面において、副走査方向端縁近傍を主走査方向中央部の他端に向かって、細長く延びている。部分流路１２３は、副走査方向内側で、部分流路１１３の外縁(隔壁)を共有する。部分流路１２３の他端は、インクリザーバ１１０の中央部において、導通流路１３４ａの上端と接続している（図５（ａ））。なお、インク導通部１３２の開口からインク導通部１３４の開口までを結ぶ流路、つまり、導通流路１３２ａ、部分流路１２２及び１２３、並びに導通流路１３３ａからなる流路は、本発明における第４の流路に対応する。

以上のように、部分流路１１３、１１４及び１１８は、他の流路部分に比べて、平面視で広い流路面積を有している。各流路１１３、１１４及び１１８を構成するフィルム１４１〜１４３の部分は、流路内のインクの振動吸収に大きく寄与し、部分流路１１３、１１４及び１１８は、インクを一時的貯留する貯留部でもあるが、ダンパ室としても機能する。

部分流路１１４及び１１８内に形成された突出部１２５及び１２６について、図５（ａ）、図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照しつつ説明する。なお、部分流路１１４に形成された突出部１２５の構成は、部分流路１１８内に形成された突出部１２６とほぼ同様の構成であるため、以下では、主に突出部１２６について説明する。

突出部１２６は、部分流路１１８の天井面１１８ａからフィルム１４３の上面に向かって突出している。図中上方が、本発明におけるインクの吐出方向（下方向）に関する一方側に対応し、図中下方が他方側に対応する。つまり、部分流路１１８の一方側の内表面が天井面１１８ａに対応し、他方側の内表面がフィルム１４３の上面に対応する。天井面１１８ａ及びフィルム１４３の上面は、それぞれ平坦且つ互いに平行である。部分流路１１８の延び方向である主走査方向が、本発明における長さ方向に対応している。

突出部１２６は、主走査方向に関して離隔して等間隔に配列されている。各突出部１２６は、突出部が形成されていない非突出領域Ａ１（第１の非突出領域）と非突出領域Ａ２（第２の非突出領域）とに挟まれている。ここで、非突出領域Ａ１は、画像形成時のインクの流れ（後述）に関して上流側から突出部１２６に接続し、非突出領域Ａ２は、下流側から突出部１２６に接続している。なお、図６（ａ）においては、左から２番目の突出部１２６に対する非突出領域Ａ１及びＡ２のみを表示している。また、突出部１２６は、副走査方向に関してわずかに離隔して等間隔に配列されている。突出部１２６同士の間は、スリット状の空間１２７である。この空間１２７は、突出部１２６と非突出領域Ａ１との境界Ｂ１から、突出部１２６と非突出領域Ａ２との境界Ｂ２まで、主走査方向に沿って延びている。また、空間１２７の天井面は、天井面１１８ａの延長面上にある。

各突出部１２６は、その先端１２６ｘから非突出領域Ａ１との境界まで延びる表面１２６ａと、先端１２６ｘから非突出領域Ａ２との境界まで延びる表面１２６ｂとを有している。表面１２６ａは、主走査方向に直交する平らな面であり、主走査方向から見て矩形の形状である。表面１２６ｂは、副走査方向に平行であり、天井面１１８ａとの間に鋭角αを有する平らな面である。鋭角αは、表面１２６ｂに沿ってインクが円滑に流れるよう、４５°以下の所定の大きさに設定されている。このとき、主走査方向に関して、先端１２６ｘから境界Ｂ１までの距離（つまり、主走査方向に関する表面１２６ａの幅；第１の距離）が、先端１２６ｘから境界Ｂ２までの距離（つまり、主走査方向に関する表面１２６ｂの幅；第２の距離）より小さく構成されている。表面１２６ｂは、主走査方向に対して、表面１２６ａと比べて緩やかに傾斜している。

一方、部分流路１１４に形成された突出部１２５は、ほぼ突出部１２６と同様の構成を有しているが、図５（ａ）に示すように、主走査方向に関する向きが反対である。部分流路１１４と部分流路１１８とでは、インクが互いに反対の方向に流れる。これにより、突出部１２５において主走査方向に直交する表面は、突出部１２６と同様に、画像形成時のインクの流れにおいて上流側に配置されている。

リザーバユニット１５０は、図３及び図５（ｂ）に示すように、金属製のプレート１５１〜１５５が上下に積層された積層体である。プレート１５１〜１５３は、主走査方向に長尺な互いに同じ大きさの矩形の平面形状を有している。プレート１５４及び１５５は、プレート１５１〜１５３よりもかなり小さく、図４に示すようにプレート１５４の周縁付近に配置されている。

最上層のプレート１５１には、主走査方向に関して、中央部に１つの連通流路１５１ａが、両端部に１つずつの連通流路１５１ｂが形成されている。いずれも、図５（ｂ）に示すように、プレート１５１を貫通している。連通流路(第５の流路)１５１ａは、インクリザーバ１１０側の導通流路１３４ａと連通している。２つの連通流路１５１ｂは、一方が導通流路１３３ａと連通し、他方が導通流路１３５ａと連通している。なお、連通流路１５１ａの上端の開口は、本発明における第４の供給口に対応し、連通流路１５１ｂの上端の開口は、本発明における第２の供給口に対応する。

上から２番目のプレート１５２には、図３及び図５（ｂ）に示すように、主走査方向にほぼ両端間に亘って、インク流路（リザーバ）１５２ａが形成されている。インク流路１５２ａは、ほぼ全体がプレート１５１を貫通している。インク流路１５２ａは、主走査方向に中央部及び両端部を除いて、副走査方向にほぼ一定の幅を有している。両端部は、それぞれ端部に向かって先細りの形状を有しており、その先端においてプレート１５１の連通流路１５１ｂと接続している。中央部は、その両側の部分に比べて若干幅が狭いくびれ部である。プレート１５２の剛性低下を抑制する観点から、くびれ部では、図３に示すように、薄肉部１５２ａがインク流路１５２ａの副走査方向両端縁を結んでいる。薄肉部１５２ａは、プレート１５２のハーフエッチングで形成され、副走査方向に関して若干斜めに延びている。連通流路１５１ａの開口は、薄肉部１５２ａの副走査方向中央付近に対向している。なお、図３では、プレート１５２はプレート１５１に隠れて見えないところ、説明の都合上から、プレート１５１を点線で外形を示すのみとしてある。

インク流路１５２ａの副走査方向に両端縁には、図３に示すように、８つの分岐流路１５２ｂが設けられている。このうち４つが一方の端縁に、残りが他方の端縁に、主走査方向に沿って千鳥状に配置されている。分岐流路１５２ｂは、プレート１５２を貫通しており、インク流路１５２ａの端縁から副走査方向の外側に配置されている。各分岐流路１５２ｂは、図３に示すように、島状部１５２ｆを挟んでインク流路１５２ａと連通されている。主走査方向に関して、島状部１５２ｆの一端側では、連通部１５２ｃが両者を連通し、島状部１５２ｆの他端側では、連通部１５２ｄが両者を連通している。ここで、連通部１５２ｃは、インク流路１５２ａと同様に、プレート１５２を貫通している。一方、連通部１５２ｄは、薄肉部を残した凹部であって、プレート１５２をハーフエッチングして形成されている。また、この薄肉部により、島状部１５２ｆがプレート１５２の本体部分と繋がれている。

いずれの分岐流路１５２ｂにおいても、連通部１５２ｄがインク流路１５２ａの中央部（薄肉部１５２ｅ）に近い側に配置され、連通部１５２ｃがその反対側に配置されている。後述の画像形成時には、連通部１５２ｃが連通部１５２ｄの上流側に位置することになり、より滑らかにインクが分岐流路１５２ｂに供給される。

上から３番目のプレート１５３には、図３及び図５（ｂ）に示すように、分岐流路１５２ｂと対向する各位置に、貫通孔１５３ａが形成されている。また、連通流路１５１ｂと対向する各位置に、貫通孔１５３ｂが形成されている。貫通孔１５３ａは分岐流路１５２ｂと接続し、貫通孔１５３ｂはインク流路１５２ａの端部と接続している。

最も下層のプレート１５４及び１５５には、図３及び図５（ｂ）に示すように、貫通孔１５４ａ及び１５５ａがそれぞれ形成されている。貫通孔１５４ａは、上端が貫通孔１５３ａと接続し、下端が流路ユニット１０４の開口１０４ｘと接続している。貫通孔１５５ａは、上端が貫通孔１５３ｂと接続し、下端が流路ユニット１０４の開口１０４ｙと接続している。ここで、貫通孔１５３ａ及び貫通孔１５４ａからなる流路は、分岐流路１５２ｂに接続した落とし込み流路であって、上方のリザーバ（インク流路１５２ａ）から下方の流路ユニット１０４にインクを落とし込む。貫通孔１５３ｂ及び貫通孔１５５ａからなる流路は、インク流路１５２ａの端部に接続した落とし込み流路である。

なお、連通流路１５１ｂからインク流路１５２ａ（、分岐流路１５２ｂ）、貫通孔１５３ａ及び１５４ａ（あるいは貫通孔１５３ｂ及び１５５ａ）、マニホールド流路１０４ａ、副マニホールド流路１０４ｂ及び個別インク流路１０４ｃを経て吐出口１０９に至る流路は、本発明における第３の流路に対応する。

以下、インク供給機構４０の構成について図７を参照しつつ説明する。インク供給機構４０は、サブタンク４１を有している。サブタンク４１内で分離された空気は、排出口（不図示）を通じて外部へと排出される。サブタンク４１は、インクチューブｔ１及びｔ２を介してヘッド１００と接続されていると共に、インクチューブｔ３を介してインクカートリッジ４５と接続されている。インクチューブｔ１は、インク導通部１３１と接続され、インクチューブｔ２は、インク導通部１３２と接続されている。インクチューブｔ１〜ｔ３には、開閉弁４２〜４４が設けられている。開閉弁４２〜４４は、インクチューブｔ１〜ｔ３内をインクが流通できるようにする開放状態と、インクが流通できないようにする閉鎖状態とを選択的に取る。サブタンク４１には、ポンプ４１ａが設けられている。ポンプ４１ａは、インクチューブｔ２を介してヘッド１００へとインクを強制的に送り込む。

以下、コントローラ１ｐによってインクカートリッジ４５、インク供給機構４０及びヘッド１００間でインクを流通させる制御である各種のインク流通制御とそれに伴うインクの流通態様について説明する。本実施形態のインク流通制御は、インク吐出に伴うインク吐出制御と、気泡が混入したヘッド１００内のインクを回収するためのインク循環制御とを含む。例えば、インク吐出制御は画像形成時の制御であり、インク循環制御はメンテナンス時の制御である。

インク吐出制御の際、コントローラ１ｐは、開閉弁４２及び４４を開放状態にすると共に、開閉弁４３を閉鎖状態とし、ポンプ４１ａを停止する。そして、ヘッド１００のアクチュエータユニット１０２を駆動し、吐出口１０９からインクを吐出させる。これによって消費されたインクは、インクカートリッジ４５からインク供給機構４０を介して、ヘッド１００へと自然に補充される。

このとき、インク導通部１３１の開口を介してヘッド１００内へと流入したインクは、以下のとおりに流通する。インクリザーバ１１０に流れ込んだインクは、図３〜図５（ａ）に示す白抜き矢印に沿って、連通流路Ａの経路：導通流路１３１ａ→部分流路１１２→部分流路１１３→分岐流路１１３ａ→部分流路１１４→導通流路１３３ａ、及び、連通流路Ｂの経路：導通流路１３１ａ→部分流路１１２→部分流路１１３→分岐流路１１３ｂ→部分流路１１７→部分流路１１８→部分流路１１９→導通流路１３５ａを経て、リザーバユニット１５０へと流出する。

このように、インク吐出時のインクの流れは、部分流路１１３において分岐流路１１３ａに分岐し、部分流路１１４に向かう経路と、分岐流路１１３ｂに分岐し、部分流路１１８に向かう経路とに分かれる。前者の分岐経路が本発明における分岐流路の一方に対応し、後者の分岐経路が分岐流路の他方に対応する。また、インク吐出時には、部分流路１１４内では図５（ａ）中、右から左に向かってインクが流れ、部分流路１１８内では図５（ａ）、図６（ａ）及び図６（ｂ）中、左から右に向かってインクが流れる。

リザーバユニット１５０では、図３、図４及び図５（ｂ）の白抜き矢印に沿って、連通流路１５１ｂ→インク流路１５２ａ→分岐流路１５２ｂ→貫通孔１５３ａ及び１５４ａの経路、並びに、連通流路１５１ｂ→インク流路１５２ａ→貫通孔１５３ｂ及び１５５ａの経路を経て、流路ユニット１０４へと流出する。流路ユニット１０４では、マニホールド流路１０４ａ、副マニホールド流路１０４ｂ及び個別インク流路１０４ｃを経て、吐出口１０９へとインクが分配される。以上のようにインクを流通させつつ吐出口１０９からインクを吐出させることが、本発明における液体吐出ステップに対応する。また、部分流路１１４又は１１８を含み、ヘッド１００に流入したインクを吐出口１０９まで供給する上記の経路に沿った流路全体は、本発明における供給流路に対応する。

インク循環制御の際、コントローラ１ｐは、開閉弁４２及び４３を開放状態にすると共に、開閉弁４４を閉鎖状態とする。そして、ポンプ４１ａを駆動し、インクチューブｔ２を介して、サブタンク４１内のインクをインク導通部１３２からヘッド１００内へと流入させる。

このとき、ヘッド１００では、インクは以下のとおりに流通する。インクリザーバ１１０に流れ込んだインクは、図３〜図５（ａ）に示す黒塗り矢印に沿って、連通流路Ｃの経路：導通流路１３２ａ→部分流路１２２→部分流路１２３→導通流路１３４ａを経て、リザーバユニット１５０へと流出する。リザーバユニット１５０では、図５（ｂ）の黒塗り矢印に沿って、連通流路１５１ａ→インク流路１５２ａ→連通流路１５１ｂを経て、再びインクリザーバ１１０へと戻る。

インクリザーバ１１０に戻ったインクは、図３〜図５（ａ）に示す黒塗り矢印に沿って、連通流路Ａの逆経路：導通流路１３３ａ→部分流路１１４→部分流路１１３→部分流路１１２→導通流路１３１ａ、及び、連通流路Ｂの逆経路：導通流路１３５ａ→部分流路１１９→部分流路１１８→部分流路１１７→部分流路１１３→部分流路１１２→導通流路１３１ａを経て、インク導通部１３１を通じてヘッド１００外へと排出される。つまり、インク循環時には、部分流路１１４及び１１８内ではそれぞれ、インク吐出時とは逆方向にインクが流れる。

ヘッド１００外に排出されたインクは、インクチューブｔ１を介してサブタンク４１へと回収され、サブタンク４１内で空気と分離される。以上のようにインク供給機構４０とヘッド１００との間で循環するようにインクを流通させることが、本発明における液体供給排出ステップに対応する。

以上説明した本実施形態によると、インク吐出時には、部分流路１１８において、天井面１１８ａに形成された各突出部１２６を横切るようにインクが流れる。このとき、インクは、表面１２６ａと向かい合いつつ流れる（図６（ａ）及び図６（ｂ））。表面１２６ａは、インクの流れ方向（主走査方向）に直交しており、天井面１１８ａから垂直に切り立っている。しかし、インク吐出時のインクは、ゆっくりした流れを作る。このため、インクに気泡が混入している場合、表面１２６ａに気泡が引っかかって滞留しやすい（図６（ｂ））。したがって、気泡が吐出口１０９側へと流下しにくい。また、ゆるやかなインクの流れは、突出部１２６を障壁とせずに、円滑に流れることができる。

また、本実施形態の突出部１２６にはスリット状の空間１２７が形成されている。このため、表面１２６ａに気泡を滞留させつつ、スリットに沿ってインクがより円滑に流れる。

一方、インク循環時には、インク吐出時とは逆方向にインクが流れる。このときには表面１２６ｂが上流側となり、表面１２６ｂに沿ってインクが円滑に流れる。この流れに乗って、表面１２６ａに滞留した気泡が押し流され、インク導通部１３２を介してヘッド１００外へと排出される。このとき、空間１２７内を流れたインクにより、図６（ｂ）のように空間１２７の端部に滞留した気泡も適切に押し流される。なお、突出部１２５も、突出部１２６と同様の構成を有しているため、以上のような突出部１２６による効果と同様の効果を奏する。

また、本実施形態では、フィルム１４１及び１４３によって内表面が画定された部分流路１１４及び１１８に突出部１２５及び１２６が設けられている。フィルム１４１及び１４３は、素材によっては空気を通しやすい場合があるため、内部のインクに気泡が発生しやすい場合がある。したがって、このような箇所に突出部１２５及び１２６を設置することにより、気泡を滞留させる機能が有効に発揮される。

以下、本実施形態の変形例について、図８（ａ）〜図８（ｅ）を参照しつつ説明する。第１の変形例は、図８（ａ）に示すように、上述の実施形態に加え、フィルム１４３の上面に突出部１２８を設けたものである。突出部１２８は、主走査方向に関して突出部１２６の先端１２６ｘ間に配置されている。インク吐出時のインクの流れに関して上流側の表面１２８ａは、主走査方向に対して緩やかに傾斜している。下流側の表面１２８ｂ（案内面）は、主走査方向に直交しており、先端１２６ｘよりやや上流側に配置されている。これにより、インク吐出時には、表面１２８ａに沿ってインクが円滑に流れる。また、インク循環時には、上流側からのインクの流れを表面１２８ｂが上方に向かって案内する。これによって、表面１２６ａに滞留した気泡を適切に押し流すことができる。

第２の変形例は、図８（ｂ）に示すように、突出部１２６の代わりに突出部２２６を設けたものである。突出部２２６は、インク吐出時の上流側の表面２２６ａが主走査方向に直交しておらず、若干傾斜している。下流側の表面２２６ｂは表面２２６ａに比べて主走査方向に対して緩やかに傾斜している。つまり、突出部２２６においても、主走査方向に関して、先端２２６ｘから非突出領域Ａ１までの距離ｄ１（主走査方向に関する表面２２６ａの幅）が、先端から非突出領域Ａ１までの距離ｄ２（主走査方向に関する表面２２６ｂの幅）より小さい。これにより、突出部１２６と同様に、インク吐出時に表面２２６ａに気泡が滞留しやすく、表面２２６ｂに沿ってインクが円滑に流れやすい。なお、点線で示された表面２２６ａ’のように、表面２２６ａとは逆方向に傾斜した表面が突出部に設けられていてもよい。

第３の変形例に係る突出部３２６は、図８（ｃ）に示すように、インク吐出時の下流側の表面３２６ｂが、下方に向かって緩やかに凸形状となった曲面で構成されている。また、第４の変形例に係る突出部４２６は、図８（ｄ）に示すように、インク吐出時の下流側の表面４２６ｂが、上方に向かって緩やかに凸形状となった曲面で構成されている。なお、上流側の表面が曲面で構成されていてもよい。第５の変形例は、図８（ｅ）に示すように、互いに形状の異なる突出部５２６〜５２８が設けられたものである。また、突出部間に配置された天井面５１８ａ〜５１８ｄも、互いに高さが異なっている。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。

例えば、上述の実施形態では、インクリザーバ１１０の下半分に形成された部分流路１１４及び１１８に突出部１２５及び１２６が設けられている。しかし、インクリザーバ１１０の上半分に形成された部分流路１１３に設けられていてもよい。この場合は、フィルム１４１に突出部が設けられることとなる。

本実施の形態では、複数の突出部１２５及び１２６が、主走査方向に関して、間隔を介して配列していたが、１つの突出部１２５及び１２６が配置されていても良い。

また、突出部１２５及び１２６を画定する壁面として、画像形成時の上流側壁面が主走査方向に垂直な面であり、下流側が傾斜面であるとしたが、上流側の非突出領域と下流側の非突出領域とが段違いに形成されており、突出部が非突出領域に平行な平行面とこの平行面と各非突出領域とを結ぶ接続面とで画定されていても良い。接続面は、主走査方向に対して、垂直でも傾斜していても良い。このとき、画像形成時の上流側には、気泡にとってより移動しにくい障壁となる接続面が位置するように構成されればよい。具体的には、平行面からより遠くの非突出領域を結ぶ接続面が、画像形成時のインクの流れの上流側に位置することになる。なお、この形態における突出部の先端は、平行面において画像形成時の上流側端縁と接続面とが作る角部である。

本発明に係る液体吐出ヘッドは、プリンタに限定されず、ファクシミリやコピー機等の液体吐出装置に適用可能である。また、液体吐出装置に適用される液体吐出ヘッドの数は４に限定されず、１以上であればよい。液体吐出ヘッドは、ライン式に限定されず、シリアル式でもよい。さらに、本発明に係る液体吐出ヘッドは、インク以外の液体を吐出してもよい。

１ インクジェット式プリンタ（プリンタ）
４０ インク供給機構
１００ インクジェットヘッド（ヘッド）
１１０ インクリザーバ
１１８ａ 天井面
１２６ｘ 先端
１２８ａ 表面（案内面）
１２７ （スリット状の）空間
１２８ 突出部
１５０ リザーバユニット
１１４，１１８ 部分流路
１２５，１２６，１２８ 突出部
１２６ａ，１２６ｂ 表面
１３１-１３５ インク導通部
１４１-１４４ フィルム

Claims (13)

1. 液体を吐出する吐出口と、
   前記吐出口からの液体の吐出方向に交差する方向に延びた部分流路を含み、前記吐出口から液体が吐出されるとき、当該部分流路の一端から他端を経て前記吐出口へと液体を供給する供給流路とを備えており、
   鉛直方向に沿う上下方向に関して、前記部分流路の上方に位置する一方側の内表面から、前記一方側の内表面よりも下方に位置する他方側の内表面に向かって、液体の流れる方向に交差するように突出する突出領域と、前記一端側から前記突出領域に連続する領域であって前記部分流路の長さ方向に沿った第１の非突出領域と、前記他端側から前記突出領域に連続する領域であって前記長さ方向に沿った第２の非突出領域とが形成されており、
   前記上下方向に関する前記突出領域の先端から前記第１の非突出領域までの前記長さ方向に関する第１の距離が、前記先端から前記第２の非突出領域までの前記長さ方向に関する第２の距離より小さいとともに、前記突出領域において前記長さ方向に沿ったスリットが形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記スリットは、前記突出領域における前記第１の非突出領域との境界から前記第２の非突出領域との境界までの領域に亘って形成され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. 複数の前記突出領域が前記長さ方向に沿って配列されており、
   前記突出領域のそれぞれに関して、前記第１の距離が前記第２の距離より小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記突出領域における前記先端から前記第２の非突出領域との境界までの領域が、前記長さ方向に対して傾斜した平面状の表面を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記突出領域における前記先端から前記第１の非突出領域との境界までの領域が、前記長さ方向にほぼ直交する平面状の表面を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記他方側の内表面には、前記他端から前記一端に向かう流れを前記一方側に向かって案内する案内面を含む、前記突出領域とは別の突出領域が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記別の突出領域は、
   前記突出領域における前記先端から前記第１の非突出領域との境界までの領域と対向する第１領域と、前記突出領域における前記先端から前記第２の非突出領域との境界までの領域と対向する第２領域とを有し、
   前記長さ方向に対して、前記第２領域は前記第１領域に比べて緩やかに傾斜していることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 液体が供給される第１の供給口と、液体が流出する第１の流出口と、前記部分流路と、前記第１の供給口から前記部分流路の前記一端まで延びた第１の流路と、前記第１の流出口から前記部分流路の前記他端まで延びた第２の流路とを有する第１の流路体と、
   前記第１の流出口と連通した第２の供給口と、前記吐出口と、前記第２の供給口から前記吐出口までを結ぶ第３の流路とを有する第２の流路体とをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記部分流路、前記第１の流出口及びこれらを結ぶ前記第２の流路が２組設けられており、
   前記長さ方向に関して、前記第１の流出口の一方が前記第１の流路体の一端付近に配置され、他方が他端付近に配置されており、
   前記長さ方向に関して、前記部分流路の一方が前記第１の流路体の中央部から前記第１の流出口の一方に向かって延び、他方が前記中央部から前記第１の流出口の他方に向かって延びており、
   前記第１の流路が、前記中央部において２つの分岐流路に分岐しており、当該分岐流路の一方が前記部分流路の一方と接続し、当該分岐流路の他方が前記部分流路の他方と接続していることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記上下方向に関して、前記第１の流路体の前記一方側に前記第１の流路が、前記他方側に前記部分流路が、互いに対向して配置されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記第１の流路体が、
    液体が供給される第３の供給口と、
    液体が流出する第２の流出口と、
    前記第３の供給口と前記第２の流出口とを結ぶ第４の流路とをさらに有しており、
    前記第２の流路体が、
    前記第２の流出口と連通した第４の供給口と、
    前記第４の供給口から前記第３の流路の途中部とを結ぶ第５の流路とをさらに有していることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記他方側の内表面の一部を画定するフィルムが前記第１の流路体に設けられており、
    前記突出領域が前記フィルムに向かって突出していることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
13. 請求項１１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記一方側が前記他方側に対して上方になる状態で液体を流通させる液体流通方法であって、
    前記第１の供給口を介して前記液体吐出ヘッドへと液体を流入させると共に、前記第１の流路、前記部分流路、前記第２の流路、前記第１の流出口、前記第２の供給口及び前記第３の流路を経て、前記吐出口から液体を吐出させる液体吐出ステップと、
    前記第３の供給口を介して前記液体吐出ヘッドへと液体を流入させると共に、前記第４の流路、前記第２の流出口、前記第４の供給口、前記第５の流路、前記第３の流路、前記第２の供給口、前記第１の流出口、前記第２の流路、前記部分流路及び前記第１の流路を経て、前記第１の供給口を介して前記液体吐出ヘッドから液体を排出させる液体供給排出ステップとを選択的に実行することを特徴とする液体流通方法。

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