JP6108108B2 - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。

液滴を吐出する液体噴射ヘッドの代表例としては、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。このインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、インク滴をノズル開口から吐出するヘッド本体と、ヘッド本体に固定されてインクが保持されたインクカートリッジ等の液体保持部からのインクを各ヘッド本体に供給する共通の流路部材と、を具備するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このようなインクジェット式記録ヘッドに用いられる流路部材には、液体保持部とフィルターとの間に、鉛直方向に向かってインクが流れる鉛直流路と、鉛直流路に連通する水平流路とを具備し、水平流路は、気泡が滞留する気泡溜まり部と、気泡溜まり部に連通して設けられた溝流路と、が設けられている。

特開２０１３−０８２１８５号公報

しかしながら、水平流路の上流との結合部分に段差が存在すると、段差によって形成された角部等に気泡が滞留し、滞留した気泡が成長して予期せぬタイミングで流れ出し、インクの吐出不良等の不具合が発生する虞があるという問題がある。また、溝流路の開口が小さいと、流路抵抗を生じると共に気泡がチョークし、インクの供給不良が生じる虞がある。

また、溝流路の配置によって、溝流路を形成するためのスペースが必要になり、流路部材に高さが必要になると共に部材の大型化（大面積化）が生じてしまう虞があるという問題がある。特に、気泡溜まり部の鉛直方向下側に溝流路を設けると、溝流路の分だけ流路部材３０に高さが必要になり大型化してしまう。

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

本発明はこのような事情に鑑み、比較的大きな気泡を滞留させることができると共に、液体の充填不良を抑制し、且つ小型化することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、液体が保持された液体保持部とフィルターとの間に、第１流路と、第１流路よりも液体が流れる方向の下流側に設けられて第１流路に接続された結合流路と、該結合流路に接続されて鉛直方向に直交する水平方向に延設された第２流路と、を備え、前記第２流路は、前記第１流路よりも水平方向の幅が広く且つ液体の流れる方向に沿って中央側に設けられた中央流路と、該中央流路の両外側に当該中央流路よりも幅狭に設けられた外側流路と、を区画する壁部が設けられており、前記結合流路は、前記第１流路から前記第２流路にかけて幅方向に傾斜部分を有することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、第２流路に中央流路と外側流路を設けることで、中央流路内に比較的大きな気泡を収容しても外側流路によって液体を下流に供給することができる。したがって、流路部材を鉛直方向に大型化することなく、大きな気泡を収容することができる。また、結合流路に壁部を設けずに、結合流路に傾斜部分を設けることで、液体の充填時の気泡の滞留を抑制して液体の充填不良を抑制することができる。

ここで、前記第２流路は、前記第１流路の深さよりも深く、前記結合流路は、前記第１流路から第２流路にかけて深さ方向に傾斜部分を有することが好ましい。これによれば、深さ方向の差による段差を傾斜部分で抑制することができ、気泡の滞留による充填不良を抑制することができる。

また、前記第１流路は、水平方向に延設されていてもよい。

また、前記第２流路の下流側に接続されて鉛直方向に液体が流れる第３流路をさらに具備し、該第３流路は、中央側に設けられた第３流路用中央流路と、該第３流路用中央流路の両外側に設けられた第３流路用外側流路と、を有することが好ましい。これによれば、第３流路用中央流路に気泡を収容して、第３流路用外側流路を介して下流に液体を供給することができる。

さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、液体の充填不良を抑制して小型化が可能な液体噴射装置を実現できる。

本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。 本発明の実施形態１に係るヘッド本体の要部断面図である。 本発明の実施形態１に係る流路部材の平面図である。 本発明の実施形態１に係る流路部材の断面図である。 本発明の実施形態１に係る流路部材の要部断面図である。 本発明の実施形態１に係る流路部材の要部断面図である。 本発明の実施形態１に係る流路部材の要部断面図である。 本発明の一実施形態に係る記録装置の概略図である。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図である。

図１に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０は、液体としてインク滴を吐出可能なヘッド本体２０と、ヘッド本体２０にインクを供給する流路部材３０と、ヘッド本体２０と流路部材３０との間に保持された配線基板４０と、を具備する。

ここで、ヘッド本体２０についてさらに図２を参照して詳細に説明する。なお、図２は、ヘッド本体の要部を示す断面図である。

図２に示すように、本実施形態のヘッド本体２０は、複数のアクチュエーターユニット２１０と、アクチュエーターユニット２１０を内部に収容可能なケース２５０と、ケース２５０の一方面に接合された流路ユニット２３０と、を具備する。

本実施形態のアクチュエーターユニット２１０は、複数の圧電アクチュエーター２１１がその幅方向に並設された圧電アクチュエーター形成部材２１２と、圧電アクチュエーター形成部材２１２の先端部（一端部）側が自由端となるようにその基端部（他端部）側が固定端として接合される固定板２１３とを有する。

圧電アクチュエーター形成部材２１２は、圧電材料２１４と、圧電アクチュエーター２１１の２つの極を構成する内部電極、すなわち、隣接する圧電アクチュエーター２１１と電気的に独立する個別電極を構成する個別内部電極２１５と、隣接する圧電アクチュエーター２１１と電気的に共通する共通電極を構成する共通内部電極２１６とを交互に挟んで積層することにより形成されている。

この圧電アクチュエーター形成部材２１２には、例えば、ワイヤーソー等によって複数のスリット２１７が形成され、その先端部側が櫛歯状に切り分けられて圧電アクチュエーター２１１の列が形成されている。

ここで、圧電アクチュエーター２１１の固定板２１３に接合される領域は、振動に寄与しない不活性領域となっており、圧電アクチュエーター２１１を構成する個別内部電極２１５及び共通内部電極２１６間に電圧を印加すると、固定板２１３に接合されていない先端部側の領域のみが振動する。そして、圧電アクチュエーター２１１の先端面が、後述する振動板２３２の島部２４０に接着剤等を介して固定される。

また、アクチュエーターユニット２１０の各圧電アクチュエーター２１１には、当該圧電アクチュエーター２１１を駆動するための駆動ＩＣ等の駆動回路２２０が搭載されたＣＯＦ等の回路基板２２１が接続されている。

流路ユニット２３０は、流路形成基板２３１、振動板２３２及びノズルプレート２３３を具備する。

流路形成基板２３１は、シリコン単結晶基板からなり、その一方面側の表層部分には、複数の隔壁２３４によって画成された圧力発生室２３５がその幅方向（短手方向）に並設されている。以降、この方向を圧力発生室２３５の並設方向、又は第１の方向Ｘと称する。また、流路形成基板２３１には、圧力発生室２３５が第１の方向Ｘに並設された列が複数列、本実施形態では、２列設けられている。この圧力発生室２３５が第１の方向Ｘに沿って形成された圧力発生室２３５の列が複数列設された列設方向を、以降、第２の方向Ｙと称する。

また、各圧力発生室２３５の第２の方向Ｙの一端部側には、各圧力発生室２３５に液体の一例であるインクを供給するためのマニホールド２３６が液体供給路の一例であるインク供給路２３７を介して連通されている。また、流路形成基板２３１の圧力発生室２３５の開口面側は振動板２３２で封止され、他方面側にはノズル開口２３８が穿設されたノズル形成部材の一例であるノズルプレート２３３が接着剤や熱溶着フィルムを介して接着されている。ノズルプレート２３３のノズル開口２３８と圧力発生室２３５とは、流路形成基板２３１を貫通して設けられたノズル開口連通孔２３９を介して連通している。

振動板２３２は、例えば、樹脂フィルム等の弾性部材からなる第１の部材である弾性膜２３２ａと、この弾性膜２３２ａを支持する、例えば、金属材料等からなる第２の部材である支持板２３２ｂとの複合板で形成されており、弾性膜２３２ａ側が流路形成基板２３１に接合されている。例えば、本実施形態では、第１の部材である弾性膜２３２ａは、厚さが数μｍ程度のＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルムからなり、第２の部材である支持板２３２ｂは、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼板（ＳＵＳ）からなる。

また、振動板２３２の各圧力発生室２３５に対向する領域内には、圧電アクチュエーター２１１の先端部が当接する島部２４０が設けられている。すなわち、振動板２３２の各圧力発生室２３５の周縁部に対向する領域に他の領域よりも厚さの薄い薄肉部２４１が形成され、この薄肉部２４１の内側にそれぞれ島部２４０が設けられている。このような島部２４０には、上述したアクチュエーターユニット２１０の圧電アクチュエーター２１１の先端部が例えば、接着剤等を介して固定される。

また、振動板２３２のマニホールド２３６に対向する領域には、薄肉部２４１と同様に、支持板２３２ｂがエッチングにより除去されて実質的に弾性膜２３２ａのみで構成されるコンプライアンス部２４２が設けられている。なお、このコンプライアンス部２４２は、マニホールド２３６内に圧力変化が生じた時に、このコンプライアンス部２４２の弾性膜２３２ａが変形することによって圧力変化を吸収し、マニホールド２３６内の圧力を常に一定に保持する役割を果たす。

なお、本実施形態では、振動板２３２を弾性膜２３２ａと支持板２３２ｂとで構成し、島部２４０の周辺部及びコンプライアンス部２４２を弾性膜２３２ａのみで構成したが、特にこれに限定されず、例えば、振動板として、１枚の板状部材を用いて、板状部材の厚さ方向の一部を除去した凹形状の薄肉部２４１、２４２等を設けることで、島部２４０及びコンプライアンス部２４２を形成するようにしてもよい。

ケース２５０は、流路形成基板２３１の振動板２３２上に固定されたものであり、振動板２３２とは反対側に設けられた流路部材３０に配線基板４０を介して接続されて、図示しないインクカートリッジ等の液体貯留部からインクをマニホールド２３６に供給するインク導入路２５１が設けられている。

また、ケース２５０には、厚さ方向に貫通する複数の収容部２５２が設けられており、各収容部２５２にアクチュエーターユニット２１０が位置決めされて固定されている。本実施形態では、アクチュエーターユニット２１０を８個設け、アクチュエーターユニット２１０がそれぞれ独立して収容されるように８個の収容部２５２を設けるようにした。

また、ケース２５０には、コンプライアンス部２４２に対向する領域に開口する凹形状を有するコンプライアンス空間２５３が設けられている。このコンプライアンス空間２５３によってコンプライアンス部２４２は変形可能に保持される。

さらに、図１に示すように、ケース２５０の振動板２３２に接合された面とは反対側の面には、回路基板２２１の各配線が接続される導電パッドが設けられた配線基板４０が固定されている。ケース２５０の収容部２５２は、この配線基板４０によって実質的に塞がれている。配線基板４０には、ケース２５０の収容部２５２に対抗する領域にスリット状の開口部４１が形成されており、回路基板２２１はこの配線基板４０の開口部４１から収容部２５２の外側に引き出されて配線基板４０のケース２５０とは反対側の面で配線基板４０と電気的に接続されている。

また、配線基板４０には、流路部材３０の流路が内部に設けられた突起部を挿通する挿通部４２が設けられており、挿通部４２を挿通した流路部材３０の流路とインク導入路２５１とが連通する。

このようなヘッド本体２０では、インク滴を吐出する際に、圧電アクチュエーター２１１及び振動板２３２の変形によって各圧力発生室２３５の容積を変化させて所定のノズル開口２３８からインク滴を吐出させるようになっている。具体的には、図示しないインクカートリッジからケース２５０に設けられたインク導入路２５１を介してマニホールド２３６にインクが供給されると、インク供給路２３７を介して各圧力発生室２３５にインクが分配される。実際には、圧電アクチュエーター２１１に電圧を印加することにより圧電アクチュエーター２１１を収縮させる。これにより、振動板２３２が圧電アクチュエーター２１１と共に変形されて圧力発生室２３５の容積が広げられ、圧力発生室２３５内にインクが引き込まれる。そして、ノズル開口２３８に至るまで内部にインクを満たした後、回路基板２２１を介して供給される記録信号に従い、圧電アクチュエーター２１１の電極２１５、２１６に印加していた電圧を解除する。これにより、圧電アクチュエーター２１１が伸張されて元の状態に戻ると共に振動板２３２も変位して元の状態に戻る。結果として圧力発生室２３５の容積が収縮して圧力発生室２３５内の圧力が高まりノズル開口２３８からインク滴が吐出される。

一方、流路部材３０は、ヘッド本体２０のケース２５０に配線基板４０を間に挟んだ状態で固定される。ここで、流路部材３０についてさらに図３〜図７を参照して詳細に説明する。なお、図３は、本発明の実施形態１に係る流路部材を示す平面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ′線断面図であり、図５は、図４のＢ−Ｂ′線断面図及びＣ−Ｃ′線断面図であり、図６は流路部材の内部をインクが流れる状態を示す平面図及び断面図であり、図７は流路部材の内部をインクが流れる状態を示す断面図及びＤ−Ｄ′線断面図である。

図示するように流路部材３０は、第１流路部材３１、第２流路部材３２及び第３流路部材３３が積層されて構成されたものであり、内部にインクが流れる流路３００が設けられている。

具体的には、流路部材３０は、液体を保持した液体保持部が接続される第１流路部材３１と、第１流路部材３１の液体保持部が接続される面とは反対面側に設けられた第２流路部材３２と、第２流路部材３２の第１流路部材３１とは反対側に設けられてヘッド本体２０を保持する第３流路部材３３と、を具備し、これら第１流路部材３１、第２流路部材３２及び第３流路部材３３は鉛直方向Ｚに積層されている。

この流路部材３０に設けられた流路３００は、液体を保持する液体保持部に接続されてインクが供給される導入流路３１０と、導入流路３１０の下流側に接続された第１流路３２０と、第１流路３２０よりも下流側に設けられて第１流路３２０に接続された結合流路３３０と、結合流路３３０の下流側に接続された第２流路３４０と、第２流路３４０の下流側に接続された第３流路３５０と、第３流路３５０に連通して内部にフィルター３６が設けられたフィルター室３６０と、フィルター室３６０に連通してヘッド本体２０にインクを供給する第４流路３７０と、を具備する。

このような流路部材３０では、液体保持部に保持されたインクが導入流路３１０から供給されて第１流路３２０、結合流路３３０、第２流路３４０、第３流路３５０、フィルター室３６０及び第４流路３７０を順番に通過してヘッド本体２０に供給される。

ここで導入流路３１０は、本実施形態では、鉛直方向Ｚに向かってインク（液体）が流れるように設けられたものである。なお、鉛直方向Ｚに向かってインク（液体）が流れるとは、インク（液体）の流れる方向に鉛直方向Ｚに向かう成分（ベクトル）が存在することを言う。したがって、導入流路３１０は、鉛直方向Ｚに対して直交する水平方向を含まなければ、鉛直方向Ｚに対して傾斜した方向も含むものである。また、本実施形態では、導入流路３１０を鉛直方向Ｚに向かってインクが流れるように設けたが、特にこれに限定されず、導入流路３１０は、鉛直方向Ｚに直交する水平方向に向かってインクが流れるように設けられていてもよい。

この導入流路３１０は、第１流路部材３１に設けられた針状の接続部３４の内部に設けられている。接続部３４は、第１流路部材３１に一体的に形成されており、その内部に鉛直方向に向かってインクが流れる導入流路３１０が設けられている。

導入流路３１０は、接続部３４の先端において開口面積が徐々に漸減するテーパー形状に形成されており、接続部３４の先端部よりも下側では、鉛直方向に略同一の開口面積で設けられている。つまり、導入流路３１０は、接続部３４の先端部以外では、水平方向の断面積がインクの流れる方向に向かって略同一で形成されている。

本実施形態では、詳しくは後述するが、第２流路３４０と第３流路３５０とのそれぞれに気泡を収容する第２流路用中央流路３４１と第３流路用中央流路３５１とを設けるようにしたため、接続部３４の内部に気泡溜まり部となる空間を鉛直方向に長く設ける必要がない。また、水平な第２流路３４０に第２流路用中央流路３４１を設けたため、第１流路３２０の鉛直方向Ｚの長さを短くすることができる。したがって、接続部３４の鉛直方向Ｚの長さを短くして、流路部材全体の鉛直方向の高さを低くすることができる。ちなみに、流路部材３０に水平方向にインクが流れる第２流路３４０を設けずに、流路部材３０に鉛直方向Ｚにインクが流れる導入流路３１０と第３流路３５０とフィルター室３６０と第４流路３７０とのみを設けた場合、気泡を収容する容積が小さくなることから鉛直方向Ｚに長い流路３００を設けなくてはならなくなり、流路部材３０が鉛直方向Ｚに大型化してしまう。

第１流路３２０は、導入流路３１０の下流に連通して設けられたものであり、本実施形態では、鉛直方向Ｚに直交する水平方向に向かってインク（液体）が流れるように設けられている。以降、第１流路３２０のインクが流れる方向を第３の方向Ｍと称する。なお、水平方向に向かってインク（液体）が流れるとは、インク（液体）の流れる方向（第３の方向Ｍ）に水平方向に向かう成分（ベクトル）が存在することを言う。したがって、第１流路３２０は、鉛直方向Ｚを含まなければ、水平方向に対して傾斜した方向も含むものである。また、本実施形態では、第１流路３２０を水平流路としたが、特にこれに限定されず、鉛直方向Ｚにインクが流れるように設けられたものであってもよい。さらに、第１流路３２０のインクが流れる第３の方向Ｍは、上述したインクジェット式記録ヘッド１０における第１の方向Ｘ又は第２の方向Ｙと同じ方向であってもよく、また第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙとは異なる方向、すなわち、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙの両方を含む方向であってもよい。

結合流路３３０は、第１流路３２０と詳しくは後述する第２流路３４０とを連通させるものである。ここで、第２流路３４０は、本実施形態では、第１流路３２０よりも幅が広く、深さが深い。このため、結合流路３３０は、第１流路３２０から第２流路３４０にかけて幅方向に傾斜部分を有する。なお、結合流路３３０が傾斜部分を有するとは、結合流路３３０の幅方向両側の側面の少なくとも一部が傾斜面となっていることを言う。本実施形態では、結合流路３３０の幅方向両側の側面の略全てが第１傾斜面３３１となっている。つまり、結合流路３３０は、第１流路３２０と第２流路３４０との幅の差を第１傾斜面３３１で連続させている。また、第１傾斜面３３１は、第１流路３２０の幅を第２流路３４０に向かって徐々に広くする傾斜方向で形成されている。また、ここで言う結合流路３３０の幅とは、水平方向においてインクが流れる方向（第３の方向Ｍ）に直交する方向の開口幅のことである。以降、第１流路３２０、結合流路３３０及び第２流路３４０等の流路の幅方向を第４の方向Ｎと称する。

また、結合流路３３０は、第１流路３２０から第２流路３４０にかけて深さ方向に傾斜部分を有する。なお、結合流路３３０が深さ方向に傾斜部分を有するとは、深さ方向の上面又は底面の何れか一方又は両方の少なくとも一部が、傾斜面となっていることを言う。本実施形態では、第１流路３２０と第２流路３４０とは、上面（鉛直方向Ｚの上側の面）が略面一となっており、底面（鉛直方向Ｚの下側の面）が異なる高さで形成されているため、結合流路３３０の底面の略全てが第２傾斜面３３２となっている。つまり、結合流路３３０は、第１流路３２０と第２流路３４０との深さ（鉛直方向Ｚ）の差を第２傾斜面３３２で連続させている。また、第２傾斜面３３２は、第１流路３２０の深さを第２流路３４０に向かって徐々に深くする傾斜方向で形成されている。

ちなみに、結合流路３３０の第１傾斜面３３１及び第２傾斜面３３２は、第３の方向Ｍの断面が直線状に形成された面であってもよく、また、断面が曲面（凸曲面、凹曲面）であってもよい。また、断面が直線、曲線による多角線となっていてもよい。つまり、結合流路３３０の第１傾斜面３３１及び第２傾斜面３３２は、当該結合流路３３０の幅（第４の方向Ｎ）や深さ（鉛直方向Ｚ）が第１流路３２０から第２流路３４０に向かって徐々に広くなっているように設けられていれば、その断面は直線状であっても曲線状であっても、多角線状であってもよい。また、結合流路３３０は、第１流路３２０から第２流路３４０にかけて階段状に徐々に幅が広くなっていてもよい。

第２流路３４０は、鉛直方向Ｚに直交する水平方向に向かってインクが流れるように設けられている。なお、水平方向に向かってインク（液体）が流れるとは、インク（液体）の流れる方向に水平方向に向かう成分（ベクトル）が存在することを言う。したがって、第２流路３４０は、鉛直方向Ｚを含まなければ、水平方向に対して傾斜した方向も含むものである。本実施形態では、第２流路３４０は、第１流路３２０と同様に第３の方向Ｍにインクが流れるように配置されている。もちろん、第２流路３４０は、水平方向において第１流路３２０と異なる方向にインクが流れるように設けられていてもよい。

この第２流路３４０には、中央側に設けられた中央流路である第２流路用中央流路３４１と、第２流路用中央流路３４１の両側に設けられた外側流路である第２流路用外側流路３４２と、が壁部３５によって区画されて設けられている。

第２流路用中央流路３４１は、円柱形状の軸方向（高さ方向）を水平方向に配置した形状を有し、一端が結合流路３３０に連通すると共に、他端が詳しくは後述する第３流路３５０に連通して設けられている。

第２流路用外側流路３４２は、第２流路用中央流路３４１の水平方向の両側に設けられている。ここで、水平方向の両側とは、水平方向においてインクが流れる方向に対して直交する方向のことであり、本実施形態では、第４の方向Ｎのことである。

そして、第２流路用外側流路３４２は、第２流路用中央流路３４１とインクが流れる方向（第３の方向Ｍ）に向かって略同じ長さで形成されており、一端が結合流路３３０に連通すると共に、他端が詳しくは後述する第３流路３５０に連通して設けられている。

また、第２流路用外側流路３４２は、第２流路用中央流路３４１と略同じ深さ（鉛直方向Ｚ）で形成されている。

そして、第２流路用外側流路３４２は、第２流路用中央流路３４１と鉛直方向Ｚの上側で連通して設けられている。すなわち、第２流路用中央流路３４１と第２流路用外側流路３４２とは、両者が連通する領域の鉛直方向Ｚの下側に設けられた壁部３５によって区画されている。

また、第２流路用外側流路３４２は、第２流路用中央流路３４１の幅よりも狭い幅を有する。なお、ここで言う流路の幅とは、水平方向においてインクが流れる方向に直交する方向の幅のことであり、本実施形態では、第４の方向Ｎのことである。

このような第２流路３４０では、初期状態では、インクは第２流路用中央流路３４１と第２流路用外側流路３４２との内部を流れ、図６に示されるように、インクに含まれる気泡５００が成長すると、第２流路用中央流路３４１に気泡５００が保持される。このとき、第２流路用中央流路３４１内に気泡５００が滞留してもインクは第２流路用外側流路３４２を通過することができるため、第２流路３４０が気泡５００によってチョークされることがない。すなわち、第２流路３４０として第２流路用中央流路３４１と第２流路用外側流路３４２とを設けることによって、第２流路用中央流路３４１内に比較的大きな気泡５００を収容することができる。ちなみに、第２流路３４０として、第２流路用外側流路３４２を設けずに、第２流路用中央流路３４１のみを設けた場合、成長した気泡５００によって第２流路３４０がチョークされないように、第２流路３４０内には大きな気泡５００を収容することができず、第２流路３４０内のインクや気泡５００を強制的にノズル開口２３８から排出させるクリーニングを行う頻度を多くする必要があり、インクの無駄な消費が増大してしまう。本実施形態では、第２流路３４０として第２流路用中央流路３４１と第２流路用外側流路３４２とを設け、第２流路用中央流路３４１内に比較的大きな気泡５００を収容しても第２流路用外側流路３４２を介してインクを供給することができるため、気泡５００が比較的大きく成長するまでの間、クリーニングを行う必要がない。したがって、クリーニングを行う頻度を減少させて、インクの無駄な消費を低減することができる。

また、第２流路用中央流路３４１と第２流路用外側流路３４２とは、両者が連通する領域の鉛直方向Ｚの下側に設けられた壁部３５によって区画されている。このため、第２流路用外側流路３４２内を通過するインクに含まれる気泡５０１は、第２流路用中央流路３４１内に効率良く排出されて、インクに含まれる気泡５０１が下流の第３流路３５０側に流れ難くなっていると共に、第２流路用中央流路３４１に収容された気泡５００が第２流路用外側流路３４２内に侵入するのを抑制することができる。

さらに、第２流路用外側流路３４２と第２流路用中央流路３４１とは、第２流路３４０のインクの流れる方向に亘って連続して連通して設けられることで、第２流路用外側流路３４２内を通過するインクに含まれる気泡が確実に第２流路用中央流路３４１に排出されるようになっている。

また、本実施形態では、第２流路用中央流路３４１の幅方向（水平方向におけるインクが流れる方向に直交する方向であって第３の方向Ｍ）の両側に第２流路用外側流路３４２を設けるようにしたため、第２流路用中央流路３４１の底面（鉛直方向Ｚの下側）に凹形状の第２流路用外側流路を設ける場合に比べて部材（第２流路部材３２）の厚さを薄くすることができる。したがって、流路部材３０の低背化及びインクジェット式記録ヘッド１０の低背化を実現できる。ちなみに、本実施形態では、第２流路用外側流路３４２の深さ（鉛直方向Ｚの深さ）を第２流路用中央流路３４１と略同じ深さで形成することで、第２流路部材３２を厚くすることなく、２つの第２流路用外側流路３４２だけで、第２流路用外側流路３４２全体における開口面積を確保することができ、第２流路用外側流路３４２全体の流路抵抗が増大するのを抑制して、所望の流量を確保することができる。

さらに、本実施形態では、第２流路用外側流路３４２を第２流路用中央流路３４１の幅方向（水平方向におけるインクが流れる方向に直交する方向であって第３の方向Ｍ）の両側に設けているため、第２流路用中央流路３４１の底面（鉛直方向Ｚの下側）に凹形状の第２流路用外側流路を設ける場合に比べて、気泡の排出性を向上することができる。すなわち、第２流路用中央流路３４１の底面（鉛直方向Ｚの下側）に凹形状の第２流路用外側流路を設けた場合、流路内にインクが充填されていない状態から初めてインクが充填される初期充填時において、流れ始めの少ないインクが凹形状の第２流路用外側流路内ばかりに流れ、インクに含まれる気泡が凹形状の第２流路用外側流路内に留まり易くなってしまう。本実施形態では、第２流路用中央流路３４１の底面（鉛直方向Ｚの下側）に凹形状の第２流路用外側流路を設けていないため、初期充填時の少ないインクに含まれる気泡も下流に流され易い。

さらに、本実施形態では、第１流路３２０と第２流路３４０とを結合する結合流路３３０が設けられている。この結合流路３３０には、第２流路３４０の壁部３５が設けられていないことから、第１流路３２０から第２流路３４０、特に第２流路用外側流路３４２に流入する際に、インクの流路抵抗が増大するのを抑制して、インクの供給不良が抑制される。特に流路内にインクが充填されていない状態から初めてインクが充填される初期充填時において、第１流路３２０から第２流路３４０へのインクの供給不良を抑制することができる。ちなみに、結合流路３３０に壁部３５が設けられていると、第２流路用外側流路３４２の第１流路３２０側の開口面積が小さくなり、第１流路３２０から第２流路用外側流路３４２に流入するインクに流路抵抗が付与されて、インクの流量に制限が生じてしまう虞がある。

また、結合流路３３０は、上述したように幅方向の側面及び底面が第１傾斜面３３１及び第２傾斜面３３２で形成されているため、結合流路３３０を介して第１流路３２０から第２流路３４０にインクが流れ込む際に、気泡が結合流路３３０に滞留するのを抑制して、インクの充填不良を抑制することができる。ちなみに、結合流路３３０に第１傾斜面３３１及び第２傾斜面３３２が設けられておらず、第１流路３２０から第２流路３４０に急激に開口幅及び開口深さが広がった場合、結合流路３３０の角部に気泡が滞留し、滞留した気泡が成長して予期せぬタイミングでヘッド本体２０側に流入し、流入した気泡によるインク滴の吐出不良等の不具合が生じる虞がある。また、結合流路３３０の角部等に気泡が滞留すると、気泡によって第２流路用外側流路３４２がチョークされてしまう虞がある。本実施形態では、結合流路３３０の幅方向の側面及び底面に第１傾斜面３３１及び第２傾斜面３３２を設けることで、気泡が滞留し易い領域を減少させて、気泡の滞留による不具合を抑制することができる。なお、気泡の滞留は、特に初期充填時に発生し易いが、結合流路３３０に第１傾斜面３３１及び第２傾斜面３３２を設けることで、初期充填時の気泡の滞留を抑制して充填不良を抑制することができる。

一方、第３流路３５０は、鉛直方向Ｚに向かってインクが流れるように設けられている。なお、鉛直方向Ｚに向かってインク（液体）が流れるとは、インク（液体）の流れる方向に鉛直方向Ｚに向かう成分（ベクトル）が存在することを言う。したがって、第３流路３５０は、鉛直方向Ｚに直交する水平方向を含まなければ、鉛直方向Ｚに対して傾斜した方向も含むものである。

この第３流路３５０には、中央側に設けられた中央流路である第３流路用中央流路３５１と、第３流路用中央流路３５１の両側に設けられた外側流路である第３流路用外側流路３５２と、が設けられている。

第３流路用中央流路３５１は、円柱形状の軸方向（高さ方向）を鉛直方向Ｚに配置した形状を有し、一端が第２流路３４０に連通すると共に、他端がフィルター室３６０に連通して設けられている。

第３流路用外側流路３５２は、第３流路用中央流路３５１の幅方向両側に設けられている。ここで、第３流路用中央流路３５１の幅方向両側とは、第３流路用中央流路３５１のインクが流れる方向に対して直交する方向である。本実施形態では、第３流路用中央流路３５１の幅方向とは、第４の方向Ｎとした。ちなみに、第３流路用外側流路３５２は、第３流路３５０の並設方向の両側であるのが好ましい。すなわち、第３流路用外側流路３５２を第３流路３５０の並設方向の両側に設けることで、並設方向と直交する方向に流路を形成するスペースが不要となり、第２流路部材３２の面積を減少させて、第２流路部材３２の小型化、つまり流路部材３０の小型化を図ることができる。

そして、第３流路用外側流路３５２は、インクの流れる方向に直交する方向の断面が凹形状となるように鉛直方向Ｚに向かって形成されている。また、第３流路用外側流路３５２は、第３流路用中央流路３５１とインクが流れる方向に向かって略同じ長さで形成されている。つまり、第３流路用外側流路３５２は、第３流路用中央流路３５１の壁面に鉛直方向Ｚに亘って連続して開口して設けられている。

このような第３流路３５０では、初期状態では、インクは第３流路用中央流路３５１と第３流路用外側流路３５２との内部を流れ、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、インクに含まれる気泡５００が成長すると、第３流路用中央流路３５１に気泡５００が保持される。このとき、第３流路用中央流路３５１内に気泡５００が滞留してもインクは第３流路用外側流路３５２を通過することができるため、第３流路３５０が気泡５００によってチョークされることがない。すなわち、第３流路３５０として第３流路用中央流路３５１と第３流路用外側流路３５２とを設けることによって、第３流路用中央流路３５１内に比較的大きな気泡５００を収容することができる。ちなみに、第３流路３５０として、第３流路用外側流路３５２を設けずに、第３流路用中央流路３５１のみを設けた場合、成長した気泡５００によって第３流路３５０がチョークされないように第３流路３５０内には大きな気泡５００を収容することができないため、第３流路３５０内のインクや気泡５００を強制的にノズル開口２３８から排出させるクリーニングを行う頻度を多くし、インクの無駄な消費が増大してしまう。本実施形態では、第３流路３５０として第３流路用中央流路３５１と第３流路用外側流路３５２とを設けることで、第３流路用中央流路３５１内に大きな気泡５００を収容しても、第３流路用外側流路３５２を介してインクを供給することができるため、クリーニングを行う頻度を減少させて、インクの無駄な消費を低減することができる。

また、第３流路用中央流路３５１と第３流路用外側流路３５２とは、第３流路３５０の鉛直方向Ｚに亘って連続して連通して設けることで、第３流路用中央流路３５１に気泡５００が収容された際に、第３流路用中央流路３５１が気泡５００によって塞がれても、第３流路用外側流路３５２を介してインクを下流に確実に供給することができる。

さらに、本実施形態では、第３流路用外側流路３５２を第３流路用中央流路３５１の幅方向両側（第４の方向Ｎ）に設けるようにした。そして、第３流路３５０が第４の方向Ｎに並設されるようにした。このため、第３流路用外側流路３５２を設けるスペースを減少させて、小型化を図ることができる。つまり、第３流路用外側流路３５２を第３流路３５０の並設方向と直交する方向に設ける場合、第３流路用外側流路３５２を設けるためのスペースが必要になり、大型化してしまうが、本実施形態では、第３流路用外側流路３５２を決まった方向のみに設けることで、省スペース化を図り小型化を図ることができる。

また、流路部材３０には、第３流路３５０に第２流路３４０とは反対側で連通するフィルター室３６０と、フィルター室３６０に連通してヘッド本体２０のインク導入路２５１に連通する第４流路３７０と、が設けられている。

フィルター室３６０は、第２流路部材３２と第３流路部材３３との間に第４流路３７０及び第３流路３５０よりも広い開口面積（インクの流れる方向に直交する断面方向）で設けられている。

また、フィルター室３６０は、第３流路３５０に連通する領域から第２流路部材３２と第３流路部材３３との境界に向かって開口面積が徐々に漸大し、第３流路部材３３と第２流路部材３２との境界から第４流路３７０に連通する側で開口面積が徐々に漸小するように設けられている。

このようなフィルター室３６０の内部には、第２流路部材３２と第３流路部材３３との間にインクに含まれる異物や気泡などを除去するフィルター３６が設けられている。フィルター室３６０は、上述のように、第２流路部材３２と第３流路部材３３との境界部分で最も大きな開口面積で設けられているため、第２流路部材３２と第３流路部材３３との境界部分にフィルター３６を設けることで、フィルター３６の有効面積を広げることができる。

また、フィルター室３６０に連通する第４流路３７０は、本実施形態では、鉛直方向Ｚに向かって開口面積が同一となるように形成されている。

このような流路部材３０には、第１流路部材３１の接続部３４が設けられた面にインクが貯留されたインクカートリッジが装着されることで、インクカートリッジに接続部３４が挿入され、インクカートリッジ内のインクは導入流路３１０から第１流路３２０、結合流路３３０、第２流路３４０、第３流路３５０、フィルター室３６０及び第４流路３７０を介してヘッド本体２０に供給される。

もちろん、接続部３４に直接インクカートリッジを接続せずに、インクタンクなどのインク貯留部に接続されたチューブ状の供給管を接続するようにしてもよい。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。

例えば、上述した実施形態１では、第２流路３４０は、第１流路３２０よりも鉛直方向Ｚの深さが深くなる構成を例示したが、特にこれに限定されず、第２流路３４０が第１流路３２０と鉛直方向Ｚの深さが同じであってもよく、また、第１流路３２０よりも浅く形成されていてもよい。第２流路３４０は、第１流路３２０よりも幅が広ければ、深さ方向は上述した実施形態１に限定されるものではない。

また、例えば、上述した実施形態１では、第３流路３５０が第３流路用中央流路３５１と第３流路用外側流路３５２とを有する構成を例示したが、特にこれに限定されず、第３流路３５０は、実質的に第３流路用中央流路３５１のみで構成されていてもよい。この場合には、第３流路３５０で収容可能な気泡の量が減少するが、第２流路３４０で大きな気泡を収容することができるため、従来のように接続部３４内で気泡を収容する場合に比べて、鉛直方向Ｚの高さの小さな流路部材３０で従来よりも多くの気泡を収容することができる。

また、上述した実施形態１では、流路部材３０に導入流路３１０、第１流路３２０、結合流路３３０、第２流路３４０、第３流路３５０、フィルター室３６０及び第４流路３７０を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、液体保持部とフィルター３６との間に第１流路３２０と結合流路３３０と第２流路３４０とが設けられていれば、その他の流路が設けられていなくても、またさらに他の流路が設けられていてもよい。

さらに、上述した実施形態１では、圧力発生室２３５に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、圧電材料２１４と電極２１５、２１６とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電アクチュエーター２１１を用いて説明したが、圧力発生手段としては、特にこれに限定されず、例えば、電極及び圧電材料を成膜及びリソグラフィー法により積層形成した薄膜型、グリーンシートを添付する等の方法により形成される圧膜型などの撓み振動型の圧電アクチュエーターを用いることができる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用することができる。

また、これら各実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０は、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備するインクジェット式記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図８は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。

図８に示すインクジェット式記録装置Ｉにおいて、複数のインクジェット式記録ヘッド１０を有するインクジェット式記録ヘッドユニット１（以下、ヘッドユニット１とも言う）は、インク供給手段を構成するカートリッジ１Ａ及び１Ｂが着脱可能に設けられ、このヘッドユニット１を搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動可能に設けられている。この記録ヘッドユニット１は、例えば、ブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。

そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、ヘッドユニット１を搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。

また、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、インクジェット式記録ヘッド１０（ヘッドユニット１）がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッド１０が固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。

さらに、上述した例では、流路部材３０を具備するインクジェット式記録ヘッド１０について説明したが、インクジェット式記録ヘッド１０以外の部分に流路部材３０が設けられたインクジェット式記録装置にも本発明は適用することができる。具体的には、インクが貯留された貯留手段が、キャリッジ３に搭載されずに、装置本体４に固定されて、貯留手段とヘッド本体２０とをチューブ状の供給管で接続するインクジェット式記録装置の場合、例えば、貯留手段を設置する場所に上述した流路部材３０が設けられていてもよい。

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

Ｉ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １０ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 ２０ ヘッド本体、 ３０ 流路部材、 ３１ 第１流路部材、 ３２ 第２流路部材、 ３３ 第３流路部材、 ３４ 接続部、 ３５ 壁部、 ４０ 配線基板、 ３００ 流路、 ３１０ 導入流路、 ３２０ 第１流路、 ３３０ 結合流路、 ３３１ 第１傾斜面、 ３３２ 第２傾斜面、 ３４０ 第２流路、 ３４１ 第２流路用中央流路、 ３４２ 第２流路用外側流路、 ３５０ 第３流路、 ３５１ 第３流路用中央流路、 ３５２ 第３流路用外側流路、 ３６０ フィルター室、 ３７０ 第４流路、 ５００、５０１ 気泡

Claims (5)

1. 液体が保持された液体保持部とフィルターとの間に、第１流路と、第１流路よりも液体が流れる方向の下流側に設けられて第１流路に接続された結合流路と、該結合流路に接続されて鉛直方向に直交する水平方向に延設された第２流路と、を備え、
   前記第２流路は、前記第１流路よりも水平方向の幅が広く且つ液体の流れる方向に沿って中央側に設けられた中央流路と、該中央流路の両外側に当該中央流路よりも幅狭に設けられた外側流路と、を区画する壁部が設けられており、
   前記結合流路は、前記第１流路から前記第２流路にかけて幅方向に傾斜部分を有することを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記第２流路は、前記第１流路の深さよりも深く、前記結合流路は、前記第１流路から第２流路にかけて深さ方向に傾斜部分を有することを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記第１流路は、水平方向に延設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記第２流路の下流側に接続されて鉛直方向に液体が流れる第３流路をさらに具備し、該第３流路は、中央側に設けられた第３流路用中央流路と、該第３流路用中央流路の両外側に設けられた第３流路用外側流路と、を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。

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