JP7268451B2 - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッドに関する。

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、供給チューブを介してインクタンクから共通供給路本流に供給されたインクは、共通供給路支流及び供給路を通じて圧力室に充填される。そして、インクの一部はノズルから吐出され、他のインクは、排出路、共通排出路支流、共通排出路本流及び循環チューブをこの順で流通して、インクタンクに戻される。

この共通供給路支流は共通排出路支流上に積層されており、これらは各端部において互いに接続されている。これにより、共通供給路支流から供給路に供給されなかったインクは、共通供給路支流から共通排出路支流へ流れ、共通排出路支流において排出路から排出されたインクと合流し、共通排出路本流へ送られる。

特開２００８－２９０２９２号公報

上記特許文献１の液体吐出ヘッドでは、インクが共通供給路支流からその下方の共通排出路支流へ折り返している。このため、共通排出支流における角部に、インクに含まれる含有物が沈殿し易い。

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、液体の含有物の沈殿を低減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。

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、配列方向に配列される複数の圧力室と、前記配列方向に延び、複数の前記圧力室に連通し、外部から前記液体が流入する供給口が設けられた供給マニホールドと、前記供給マニホールドの下方に設けられ、前記配列方向に延び、複数の前記圧力室に連通し、外部へ前記液体が流出する帰還口が設けられ、第１形成部材により形成された帰還マニホールドと、前記供給マニホールドと前記帰還マニホールドとを接続するバイパス路と、を備え、前記第１形成部材は、前記帰還マニホールドの天面を形成する第１天面部と、前記第１天面部から下方へ突出し且つ下端に前記バイパス路が開口する第１凸部と、を有している。

この構成によれば、第１凸部の下端に設けられたバイパス路の開口から、液体が帰還マニホールドに流入する。この流入部において第１凸部によって帰還マニホールドの断面積が狭められているため、帰還マニホールドに流入した液体は流速が速められる。これにより、バイパス路から流入した液体の含有物が沈殿し易い帰還マニホールドにおいても、液体が拡散されて、液体の含有物の沈殿を低減することができる。

本発明は、以上に説明した構成を有し、液体の含有物の沈殿を低減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。

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。

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１の液体吐出ヘッドを配列方向に直交する断面で切断した断面図である。 図１の液体吐出ヘッドを幅方向に直交する断面で切断した断面図である。 図１の液体吐出ヘッドにおいて、積層方向に沿って上側から視た、各マニホールド、各絞り路、各連通孔及び圧力室の位置関係を示す図である。 本発明の変形例１に係る液体吐出ヘッドにおいて、積層方向に沿って上側から視た、各マニホールド、各絞り路、各連通孔及び圧力室の位置関係を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る液体吐出ヘッドを幅方向に直交する断面で切断した断面図である。 図６の液体吐出ヘッドにおいて、積層方向に沿って上側から視た、各マニホールド、各絞り路、各連通孔及びダミー室の位置関係を示す図である。 本発明の変形例３に係る液体吐出ヘッドにおいて、積層方向に沿って上側から視た、各マニホールド、各絞り路、各連通孔及び圧力室の位置関係を示す図である。

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。

（実施の形態１）
＜液体吐出装置の構成＞
本発明の実施の形態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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

制御部１３は、ＣＰＵ等の演算部、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶部、及び、ＡＳＩＣ等の駆動部を備えている。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。

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。

＜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～図４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。

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、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、この順で積層方向に積層されている。

各プレートには、大小様々な孔及び溝がエッチング等により形成されている。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。供給マニホールド２２及び帰還マニホールド２３は、バイパス路２４により接続されている。この供給マニホールド２２、帰還マニホールド２３及びバイパス路２４の詳細については、後述する。

複数のノズル２１は、ノズルプレート４０を積層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）が配列方向に並んでノズル列を形成している。

なお、配列方向は、積層方向に直交した方向であって、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。配列方向の一方側を第１側と称し、他方側を第２側と称する。また、配列方向及び積層方向に直交する方向を幅方向と称する。

複数の個別流路は、供給マニホールド２２及び帰還マニホールド２３にそれぞれ接続されている。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、供給絞り路２６、第２連通孔２７、圧力室２８、ディセンダ２９、帰還絞り路３０及び第３連通孔３１を有し、これらはこの順で接続されている。

第１連通孔２５は、その下端が供給マニホールド２２の第２天面の第２開口２２ｃに接続し、供給マニホールド２２から積層方向の上方に延び、第１２流路プレート５２における上側部分を積層方向に貫通している。第１連通孔２５は、幅方向における供給マニホールド２２の中央よりも一方側に配置されている。積層方向に直交する第１連通孔２５の断面積は、配列方向に直交する供給マニホールド２２の断面積よりも小さい。

供給絞り路２６は、その一端が第１連通孔２５の上端に接続し、幅方向の他方側及び配列方向の第２側へ斜めに延びている。供給絞り路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。延伸方向に直交する供給絞り路２６の断面積は、積層方向に直交する第１連通孔２５の断面積よりも小さい。

第２連通孔２７は、その下端が供給絞り路２６の他端に接続し、供給絞り路２６から積層方向の上方に延び、第１３流路プレート５３における上側部分を積層方向に貫通している。第２連通孔２７は、幅方向における供給マニホールド２２の中央よりも他方側に配置され、配列方向において第１連通孔２５よりも第２側に配置されている。積層方向に直交する第２連通孔２７の断面積は、幅方向に直交する供給絞り路２６の断面積よりも大きい。

圧力室２８は、その一端が第２連通孔２７の上端に接続し、幅方向に延びている。圧力室２８は、第１４流路プレート５４を積層方向に貫通して形成されている。幅方向に直交する圧力室２８の断面積は、積層方向に直交する第２連通孔２７の断面積よりも大きい。

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を積層方向に貫通し、幅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よりも他方側に配置されている。ディセンダ２９は、その上端が圧力室２８の他端に接続され、下端がノズル２１に接続されている。例えば、ノズル２１は、積層方向においてディセンダ２９に重なり、積層方向に直交する方向においてディセンダ２９の中央に配置されている。

ディセンダ２９の断面積は、積層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の上部（例えば、第１２流路プレート５２～第１３流路プレート５３におけるディセンダ２９の形成範囲）においては上端に近づくほど断面積が縮小していてもよい。

帰還絞り路３０は、その一端がディセンダ２９の下端に接続し、ディセンダ２９から幅方向の一方側及び配列方向の第１側へ斜めに延びている。帰還絞り路３０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。延伸方向に直交する帰還絞り路３０の断面積は、積層方向に直交するディセンダ２９の断面積よりも小さい。

第３連通孔３１は、その下端が帰還絞り路３０の他端に接続し、帰還絞り路３０から積層方向の上方に延び、第１流路プレート４１における上側部分を積層方向に貫通している。第３連通孔３１は、その上端が帰還マニホールド２３の第１底面の第１開口２３ｃに接続されている。第３連通孔３１は、幅方向における帰還マニホールド２３の中央よりも他方側に配置され、配列方向においてディセンダ２９、第１連通孔２５及び第２連通孔２７よりも第１側に配置されている。積層方向に直交する第３連通孔３１の断面積は、帰還絞り路３０の断面積よりも大きい。

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は積層方向に第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。

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、圧力室２８に重なるように共通電極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。

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。

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。

＜供給マニホールド、帰還マニホールド及びバイパス路の構成＞
供給マニホールド２２及び帰還マニホールド２３は、配列方向に長く延び、複数の個別流路に接続されている。供給マニホールド２２は、帰還マニホールド２３の上に積層されている。これにより、積層方向において、供給マニホールド２２と帰還マニホールド２３とが互いに重なって配置されている。これによれば、積層方向に直交する方向において液体吐出ヘッド２０の小型化を図ることができる。

供給マニホールド２２の配列方向に直交する断面積、及び、帰還マニホールド２３の配列方向に直交する断面積は、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、幅方向及び積層方向における各寸法が互いに等しくてもよい。

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を積層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積層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。

これにより、第７流路プレート４７～第１２流路プレート５２が、供給マニホールド２２を形成する第２形成部材７０として用いられる。このうち、第８流路プレート４８～第１２流路プレート５２により第２側面部７１が形成される。第２側面部７１は、供給マニホールド２２の側面を形成し、例えば、積層方向に平行である。

この第７流路プレート４７は、積層方向に交差（例えば、直交）する一対の面を有している。この一対の面のうちの上側の面に、第２底面部７２が設けられる。第２底面部７２は、供給マニホールド２２の下端を覆って、供給マニホールド２２の底面を形成している。

第１２流路プレート５２は、第２天面プレートであり、積層方向に交差（例えば、直交）する一対の面を有している。この一対の面のうちの上側の面に第２上面部７７であり、下側の面が第２下面部７３である。第２下面部７３は、供給マニホールド２２の上端を覆って、供給マニホールド２２の天面を形成している。

第１２流路プレート５２には、第２凹部７４及び第２凸部７５が設けられている。第２凹部７４及び第２凸部７５は幅方向において供給マニホールド２２の全長に亘って形成されている。

第２凹部７４は、第２下面部７３から第２天面部７６へ上方に窪んでおり、配列方向に延びている。配列方向において第２凹部７４の第１側の端は第１側の第２側面部７１よりも第２側にあり、第２凹部７４の第２側の端は第２側の第２側面部７１よりも第１側にある。このため、第２下面部７３及び第２天面部７６が、供給マニホールド２２の上端を覆い、供給マニホールド２２の天面を形成している。

第２凸部７５は、第２凹部７４と第１側の第２側面部７１との間において、第２下面部７３と第２天面部７６との間の段差により形成されている。第２下面部７３は、第２天面部７６よりも下方にあり、例えば、第２下面部７３に対して平行に設けられている。このため、第２凸部７５は、第２天面部７６から第２下面部７３に下方へ突出している。また、第２凸部７５は、供給マニホールド２２において配列方向の第１側の上側角に配され、第１側の第２側面部７１から第２側に突出している。

また、供給マニホールド２２は供給口２２ａを有している。供給口２２ａは、供給マニホールド２２の天面において配列方向の第２側の端であって、幅方向の中央に配されている。供給口２２ａは供給路２２ｂに接続されている。供給路２２ｂは、供給口２２ａから上方へ延び、第１２流路プレート５２～第１４流路プレート５４を貫通している。

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を積層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積層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。

これにより、第１流路プレート４１～第６流路プレート４６が、帰還マニホールド２３を形成する第１形成部材８０として用いられる。このうち、第２流路プレート４２～第６流路プレート４６により第１側面部８１が形成される。第１側面部８１は、供給マニホールド２２の側面を形成し、例えば、積層方向に平行である。

この第１流路プレート４１は、積層方向に交差（例えば、直交）する一対の面を有している。この一対の面のうち上側の面により第１底面部８２が形成される。第１底面部８２は、帰還マニホールド２３の下端を覆って、帰還マニホールド２３の底面を形成している。

第６流路プレート４６は、第１天面プレートであり、積層方向に交差（例えば、直交）する一対の面を有している。この一対の面のうち上側の面が第１上面部８３であって、下側の面が第１下面部８４である。

第６流路プレート４６には、第１凹部８５及び第１凸部８６が設けられている。第１凹部８５及び第１凸部８６は幅方向において供給マニホールド２２の全長に亘って形成されている。

第１凹部８５は、第１下面部８４から第１天面部８７へ上方に窪んでおり、配列方向に延びている。配列方向において第１凹部８５の第１側の端は第１側の第１側面部８１よりも第２側にあり、第１凹部８５の第２側の端は第２側の第１側面部８１に設けられている。このため、第１下面部８４及び第１天面部８７が、帰還マニホールド２３の上端を覆い、帰還マニホールド２３の天面を形成している。

第１凸部８６は、第１凹部８５と第１側の第１側面部８１との間において、第１下面部８４と第１天面部８７との間の段差により形成されている。第１下面部８４は、第１天面部８７よりも下方にあり、例えば、第１下面部８４に対して平行に設けられている。このため、第１凸部８６は第１天面部８７から第１下面部８４に下方へ突出し、第１下面部８４は第１凸部８６の下端となる。

また、第１凸部８６は、帰還マニホールド２３において配列方向の第１側の上側角に配され、第１側の第１側面から第２側に突出している。さらに、第１凸部８６は、第２凸部７５の下方において、積層方向において第２凸部７５と重なるように配されている。

帰還マニホールド２３は帰還口２３ａを有している。帰還口２３ａは、帰還マニホールド２３の天面において配列方向の第２側の端で、幅方向の中央に配されている。帰還口２３ａは帰還路２３ｂに接続されている。帰還路２３ｂは、帰還口２３ａから上方へ延び、第６流路プレート４６～第１４流路プレート５４を貫通している。

配列方向において、帰還マニホールド２３は供給マニホールド２２よりも長く、これらは第１側の端が互いに積層方向において重なるように配置されている。このため、帰還口２３ａは供給口２２ａよりも第２側に設けられている。

配列方向において、第１凹部８５は、第２凹部７４よりも長く、第１凸部８６と帰還口２３ａとの間に亘って延びている。また、第１凸部８６の寸法ｗ１は第２凸部７５の寸法ｗ２よりも長い。また、積層方向において、第１凹部８５は第２凹部７４よりも浅く、第１凸部８６の突出寸法ｈ１は第２凸部７５の突出寸法ｈ２よりも小さい。

バイパス路２４は、その上端が供給マニホールド２２に接続され、下端が帰還マニホールド２３に接続されている。バイパス路２４は、積層方向に延びて、第６流路プレート４６及び第７流路プレート４７を貫通している。このため、積層方向において、バイパス路２４の長さは、第６流路プレート４６の長さ（板厚）と第７流路プレート４７の長さ（板厚）との合計になる。

バイパス路２４は、幅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の中央に配置されている。積層方向に直交するバイパス路２４の断面積は、配列方向に直交する供給マニホールド２２及び帰還マニホールド２３の各断面積よりも小さい。

バイパス路２４の上端は第２底面部７２に開口し、この上端開口は、供給マニホールド２２において第１連通孔２５よりも第１側であって、例えば、第２底面部７２と第１側の第２側面との角に配置されている。この上端開口は第２凸部７５に対向している。

バイパス路２４は第１凸部８６を貫通し、バイパス路２４の下端は第１下面部８４に開口している。この下端開口は、配列方向における寸法が第１凸部８６の寸法ｗ１よりも短い。バイパス路２４の下端開口は、帰還マニホールド２３において第３連通孔３１よりも第１側であって、例えば、第１下面部８４と第１側の第１側面との角に配置されている。

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３２が配置されている。バッファー空間３２は、バイパス路２４よりも第２側において、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、積層方向において、供給マニホールド２２とバッファー空間３２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３２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。

このように、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３２が挟まれている。これにより、供給マニホールド２２における液体の圧力及び帰還マニホールド２３における液体の圧力が互いに作用することを低減することができる。

＜液体の流れ＞
例えば、供給路２２ｂに供給配管によりサブタンクが接続され、帰還路２３ｂに帰還配管によりサブタンクが接続される。サブタンクは、例えば、ヘッド２０上に配置されており、貯留タンク１２に接続され、貯留タンク１２から液体が供給されている。

この供給配管に配置された加圧ポンプ、及び、帰還配管に配置された負圧ポンプを駆動する。これにより、液体は、サブタンクから供給配管を通り、供給路２２ｂから供給口２２ａを介して供給マニホールド２２に流入し、配列方向に供給マニホールド２２を流れる。

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を介して供給絞り路２６に流入し、供給絞り路２６を幅方向に流れ、供給絞り路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を幅方向に流れる。そして、液体は、ディセンダ２９を上端から下端へ積層方向に流れ、ノズル２１に流入する。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。

吐出されなかった液体は、帰還絞り路３０を幅方向に流れ、第３連通孔３１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を配列方向に流れる。

また、個別流路に流入しなかった液体は、供給マニホールド２２を第２側から第１側へ流れ、第１側の端のバイパス路２４に流入し、さらにバイパス路２４から帰還マニホールド２３に流入する。このバイパス路２４を流通した液体は、帰還マニホールド２３を第１側から第２側へ流れる間に、個別流路を流れ吐出されずに帰還マニホールド２３に流入した液体と合流する。そして、液体は、帰還口２３ａから帰還路２３ｂを介して排出され、帰還配管を通りサブタンクへ戻る。これにより、ノズル孔２１ａから吐出されなかった液体は、サブタンクと個別流路との間、又は、サブタンクとバイパス路２４との間を循環する。

＜作用及び効果＞
上記ヘッド２０は、供給マニホールド２２、帰還マニホールド２３及びバイパス路２４を備えている。供給マニホールド２２は、配列方向に延び、複数の圧力室２８に連通し、外部から液体が流入する供給口２２ａが設けられている。帰還マニホールド２３は、供給マニホールド２２の下方に設けられ、配列方向に延び、複数の圧力室２８に連通し、外部へ液体が流出する帰還口２３ａが設けられ、第１形成部材８０により形成されている。バイパス路２４は、供給マニホールド２２と帰還マニホールド２３とを接続している。第１形成部材８０は、帰還マニホールド２３の天面を形成する第１天面部８７と、第１天面部８７から下方へ突出し且つ下端にバイパス路２４が開口する第１凸部８６と、を有している。

この構成によれば、液体は、バイパス路２４の下端開口から帰還マニホールド２３に流入する。この下端開口は、第１凸部８６の下端（第１下面部８４）に設けられている。このため、下端開口に対向する部分では、第１凸部８６により断面積が縮小されていることにより、液体の流速が速められている。よって、バイパス路２４から流入し含有物が沈殿し易い帰還マニホールド２３においても、液体が拡散されて、液体の含有物の沈殿を低減することができる。

上記ヘッド２０では、第１形成部材８０は、第１天面プレート（第６流路プレート４６）を含む。第１天面プレートは、第１上面部８３、第１上面部８３の反対側の第１下面部８４、第１下面部８４から第１天面部８７に上方へ窪む第１凹部８５、及び、第１下面部８４と第１天面部８７との間の段差によって形成される第１凸部８６を有している。

この構成によれば、第１凹部８５により帰還マニホールド２３の断面積が拡がり、ここを流れる液体の圧力損失を低減することができる。また、第１凹部８５によって１枚の第１天面プレートに第１天面部８７及び第１凸部８６を形成することができる。このため、これらを形成するための部品点数を増やさずにすみ、コストの上昇を抑制することができる。

上記ヘッド２０では、バイパス路２４は、第１上面部８３と第１下面部８４との間で第１天面プレートを貫通している。

仮に第１凹部８５をエッチングにより形成し、この第１凹部８５の第１天面部８７と第１上面部８３との間において第１天面プレートにバイパス路２４を貫通させる。この場合、エッチングにより第１凹部８５の深さを調整することが難しいため、第１天面部８７と第１上面部８３との間の寸法が一定でなく、バイパス路２４の長さが変化してしまう。このバイパス路２４の長さに、バイパス路２４における液体の流れ抵抗が依存するため、抵抗がばらついてしまう。

これに対し、第１上面部８３と第１下面部８４との間は第１天面プレートの板厚に相当する。このため、これに相当するバイパス路２４の長さが一定に揃い、バイパス路２４を流れる液体の圧力損失を一定に調整し易い。

上記ヘッド２０では、第１凹部８５は、第１凸部８６と帰還口２３ａとの間に亘っている。この構成によれば、帰還マニホールド２３において第１凸部８６と帰還口２３ａとの間に突出物がない。このため、気泡は、第１凸部８６の第１下面部８４におけるバイパス路２４の下端開口から流入し、第１下面部８４から第１凹部８５の第１天面部８７に沿って帰還口２３ａに向かう。この際、気泡が突出物により進行が妨げられず、帰還口２３ａに排出され易い。

上記ヘッド２０では、第１形成部材８０は、第１天面部８７に対向する第１底面部８２を有している。また、ヘッド２０は、圧力室２８及び帰還マニホールド２３に連通し、第１底面部８２に開口し、圧力室２８よりも断面積が小さい絞り路（帰還絞り路３０）を備えている。

この構成によれば、供給マニホールド２２から個別流路に流入し、ノズル２１から吐出されなかった液体は、帰還絞り路３０を通り第３連通孔３１を介して帰還マニホールド２３に流入する。この際、第３連通孔３１は第１底面部８２に設けられるため、第３連通孔３１から流入した液体の流れは第１底面部８２に沈降する含有物を拡散する。これにより、含有物の沈殿を低減することができる。

上記ヘッド２０では、供給マニホールド２２を形成する第２形成部材７０は、第２底面部７２、第２天面部７６及び第２凸部７５を有している。第２底面部７２は、供給マニホールド２２の底面を形成し、バイパス路２４が開口する。第２天面部７６は、第２底面部７２に対向している。第２凸部７５は、バイパス路２４の上端開口に対向し、第２天面部７６から下方へ突出している。

この構成によれば、バイパス路２４の上端開口に対向する領域において、供給マニホールド２２の断面積が第２凸部７５により縮小され、流速が速められている。このため、この領域を通って上端開口からバイパス路２４に流入する流速が速くなる。この速い流れは、バイパス路２４から帰還マニホールド２３に流入し、含有物を拡散し含有物の沈殿が防止すると共に、気泡を押し流し気泡の排出を促進する。

上記ヘッド２０では、第１凸部８６の突出寸法ｈ１は、第２凸部７５の突出寸法ｈ２より小さい。この構成によれば、第１凸部８６が低いことにより、第１凹部８５が浅くなる。仮に第１凹部８５が深いと、第１凹部の角に気泡が溜まりやすい。これに対し、浅い第１凹部８５には気泡が滞留し難くなる。このため、気泡が帰還マニホールド２３から排出され易くなる。

また、第２凸部７５が高いことにより、第２凹部７４が深くなり、気泡が供給マニホールド２２において第２凹部７４に滞留し易くなる。このように、気泡が第２凹部７４に留まることにより、第２凹部７４よりも下流側へ流れる気泡を減少させることができる。よって、この下流側にあるノズル２１に気泡が侵入することを抑制し、気泡による吐出不良を低減することができる。

上記ヘッド２０では、配列方向において、第１凸部８６の寸法ｗ１は第２凸部７５の寸法ｗ２より大きい。この構成によれば、第１凸部８６により帰還マニホールド２３における断面積が小さい部分が広いため、流速が速い領域が広く、液体の含有物の沈殿をより低減することができる。

上記ヘッド２０では、第２形成部材７０は、第２天面プレート（第１２流路プレート５２）を含む。第２天面プレートは、第２上面部７７、第２上面部７７の反対側の第２下面部７３、第２凹部７４及び第２凸部７５を有している。第２凹部７４は、第２下面部７３から第２天面部７６に上方へ窪んでいる。第２凸部７５は、第２下面部７３と第２天面部７６との間の段差によって形成されている。

この構成によれば、第２凹部７４により供給マニホールド２２の断面積が拡がり、ここを流れる液体の圧力損失を低減することができる。また、第２凹部７４によって１枚の第２天面プレートに第２天面及び第２凸部７５を形成することができ、部品点数を増やさず、コストの上昇を抑制することができる。

＜変形例１＞
変形例１に係るヘッド２０では、図５に示すように、帰還マニホールド１２３は配列方向において帰還口２３ａに向かって縮径している。帰還マニホールド１２３は、配列方向において第１直管部１２３ｃ及び第１縮径部１２３ｄを有している。

第１直管部１２３ｃは、配列方向において複数の個別流路が形成されている形成範囲ｆに設けられ、配列方向において断面積が一定である。第１縮径部１２３ｄは、形成範囲ｆよりも帰還口２３ａ側に設けられ、配列方向において帰還口２３ａに向かって断面積が小さくなる。図５の例では、第１縮径部１２３ｄは、積層方向の寸法が一定であって、幅方向の寸法が帰還口２３ａに向かって小さくなっている。

このように、第１縮径部１２３ｄの断面積が帰還口２３ａに近づくほど小さくなるに伴い、流速が増す。このため、気泡を帰還マニホールド２３から帰還口２３ａへ効率よく排出することができる。

また、第１縮径部１２３ｄの周囲を取り囲む第１形成部材１８０の第１側面部１８１は、帰還口２３ａに向かって先細りになるテーパ形状である。このようなテーパ形状の斜面１８１ａに沿って気泡は移動するため、気泡は滞留することなく、円滑に帰還口２３ａへ排出される。しかも、帰還マニホールド１２３の第２側において窪んだ角部が設けられないため、この角部に気泡が滞留することがなく、気泡の排出が促される。

＜変形例２＞
変形例２に係るヘッド２０では、図５に示すように、供給マニホールド１２２は配列方向において供給口２２ａに向かって縮径している。供給マニホールド１２２は、配列方向において第２直管部１２２ｃ及び第２縮径部１２２ｄを有している。

第２直管部１２２ｃは、配列方向において個別流路の形成範囲ｆに設けられ、配列方向において断面積が一定である。第２縮径部１２２ｄは、形成範囲ｆよりも供給口２２ａ側に設けられ、配列方向において供給口２２ａに向かって断面積が小さくなる。図５の例では、第２縮径部１２２ｄは、積層方向の寸法が一定であって、幅方向の寸法が供給口２２ａに向かって小さくなっている。

このように、第２縮径部１２２ｄの断面積が供給口２２ａから離れるほど大きくなるに伴い、圧力損失が低減する。このため、供給口２２ａから流入した液体は、供給マニホールド２２を円滑に流れることができる。

また、第２縮径部１２２ｄの周囲を取り囲む第２形成部材１７０の第２側面部１７１は、供給口２２ａに向かって先細りになるテーパ形状である。このようなテーパ形状の斜面１７１ａに沿って液体は供給口２２ａから円滑に流入することができる。しかも、供給マニホールド１２２の第２側において窪んだ角部が設けられないため、この角部に液体が滞留することがなく、供給マニホールド２２を円滑に流れることができる。

なお、変形例１に係るヘッド２０において、変形例２のように供給マニホールド１２２が配列方向において供給口２２ａに向かって縮径していてもよい。

（実施の形態２）
実施の形態２に係るヘッド２０では、図６に示すように、第１形成部材８０は、バイパス路２４の開口に対向し、第１底面部８２から上方へ突出する第３凸部８８を有している。

第３凸部８８は、第２流路プレート４２に形成されている。この場合、第２流路プレート４２は、積層方向に交差（例えば、直交）する一対の面を有している。この一対の面のうちの上側の面から下方へ窪んだ窪み、及び、この窪みよりも第２側において積層方向に貫通した貫通孔が、第２流路プレート４２に設けられている。この窪みよりも下側部分であって、貫通孔よりも第１側に、第３凸部８８が形成される。

第３凸部８８は、第１底面部８２と第１側の第１側面部８１との間の角に配され、帰還マニホールド２３において第１凸部８６及びバイパス路２４の下端開口に対向している。第３凸部８８は、第１底面部８２から上方へ寸法ｈ３、突出すると共に、第１側の第１側面部８１から第２側に寸法ｗ３、突出している。第３凸部８８は、幅方向において帰還マニホールド２３の全長に亘って形成されており、第１凸部８６及び第２凸部７５に平行に配置されている。

このような第３凸部８８により帰還マニホールド２３の断面積が縮小され、それに伴い流速が増す。よって、バイパス路２４の下端開口から帰還マニホールド２３に流入した液体の含有物は拡散され、含有物の沈殿が防止される。また、帰還マニホールド２３において、この速い流れにより気泡が効率よく流され、排出が促進される。

また、第３凸部８８は、帰還マニホールド２３の第１側の下側角部に配置されている。これにより、第３凸部８８によって、第１側の下側角部に窪みが設けられないため、この窪みに気泡が滞留することが防止される。よって、気泡の排出が促進される。

＜変形例３＞
変形例１に係るヘッド２０は、図７及び図８に示すように、複数の圧力室２８と共に配列方向に配列されるダミー室３３を備えている。帰還マニホールド２３にはダミー室３３に連通する第１開口２３ｃが設けられ、供給マニホールド２２にはダミー室３３に連通する第２開口２２ｃが設けられている。第２凸部７５は配列方向において第２開口２２ｃよりもバイパス路２４側に設けられ、第３凸部８８は配列方向において第１開口２３ｃよりもバイパス路２４側に設けられている。

具体的には、個別流路は、圧力室流路及びダミー流路を有している。圧力室流路は、第１連通孔２５、供給絞り路２６、第２連通孔２７、圧力室２８、ディセンダ２９、帰還絞り路３０及び第３連通孔３１を有し、これらはこの順で接続されている。ダミー流路は、圧力室２８に代えてダミー室３３を有する以外は、個別流路と同様であって、第１連通孔２５、供給絞り路２６、第２連通孔２７、ダミー室３３、ディセンダ２９、帰還絞り路３０及び第３連通孔３１を有し、これらはこの順で接続されている。

このため、ダミー室３３は、第２連通孔２７、供給絞り路２６及び第１連通孔２５を介して供給マニホールド２２に接続している。この供給マニホールド２２において、第１連通孔２５と接続する部分が第２開口２２ｃとなる。

また、ダミー室３３は、ディセンダ２９、帰還絞り路３０及び第３連通孔３１を介して帰還マニホールド２３に接続している。この帰還マニホールド２３において、第３連通孔３１と接続する部分が第１開口２３ｃとなる。

ダミー室３３は、ノズル２１から液体を吐出させない。このため、ダミー室３３にはノズル２１が連通していなくてもよい。又は、ダミー室３３に積層された圧電素子６０に駆動信号が印加されなくてもよい。又は、ダミー室３３に対応した圧電素子６０が設けられていなくてもよい。

ダミー室３３は、配列方向の第１側の端に配置されている。このため、配列方向において、ダミー室３３に連通する第１連通孔２５は、第２凸部７５の第２側に隣接して配置されている。第２凸部７５は第１連通孔２５と第１側の第２側面部７１との間に設けられ、第２凸部７５の寸法Ｗ２は第１連通孔２５と第１側の第２側面部７１との間隔である。

このため、第２凸部７５は、第１連通孔２５を塞がないように長く設けられる。よって、液体は、供給マニホールド２２から第１連通孔２５を介してダミー室３３に流入することができると共に、第２凸部７５により流速が速められてバイパス路２４へ流入することができる。さらに、第２凸部７５によって気泡が第２凸部７５よりも第１連通孔２５側に溜まり、気泡が第１連通孔２５からダミー室３３を介して帰還マニホールド２３に流すことができる。

また、配列方向において、ダミー室３３に連通する第３連通孔３１は、第３凸部８８の第２側に隣接して配置されている。第３凸部８８は第３連通孔３１と第１側の第１側面部８１との間に設けられ、第３凸部８８の寸法Ｗ３は第３連通孔３１と第１側の第１側面部８１との間隔である。

このため、第３凸部８８は、第３連通孔３１を塞がないように長く設けられる。よって、液体は、ダミー室３３から第３連通孔３１を介して帰還マニホールド２３に流入することができると共に、第３凸部８８により流速が速められて気泡を帰還マニホールド２３から排出することができる。

このように、個別流路に流入しなかった液体は、供給マニホールド２２からダミー流路及びバイパス路２４を介して帰還マニホールド２３に流れる。これにより、液体の循環流量が増え、含有物の沈殿防止及び気泡の排出促進を図ることができる。

なお、配列方向において第３凸部８８の寸法Ｗ３は、第１凸部８６の寸法Ｗ１よりも小さくてもよい。これにより、第３連通孔３１と第１側の第１側面部８１との間隔を短くすることができ、配列方向におけるヘッド２０のコンパクト化を図ることができる。

また、配列方向において第３凸部８８の寸法Ｗ３は、第２凸部７５の寸法Ｄ２と等しくてもよい。例えば、図８に示すように、第１連通孔２５及び第２連通孔２７が積層方向に重なるように配置されている。この場合、第３連通孔３１と第１側の第１側面部８１との間隔は、第１連通孔２５と第１側の第２側面部７１との間隔と等しくなる。

よって、第２凸部７５を第１連通孔２５と第１側の第２側面部７１との間に亘って設け、第３凸部８８を第３連通孔３１と第１側の第１側面部８１との間に亘って設ける。これにより、第１連通孔２５及び第２連通孔２７を塞ぐことなく、第２凸部７５及び第３凸部８８を長く形成することができる。

なお、変形例１及び２に係るヘッド２０は、実施の形態２のように、第３凸部８８を備えていてもよい。また、実施の形態１、変形例１及び２に係るヘッド２０は、変形例３のように、ダミー室３３を備えていてもよい。

また、上記全ての実施の形態において、積層方向において、供給マニホールド２２と帰還マニホールド２３とが互いに重なって配置されていた。但し、供給マニホールド２２及び帰還マニホールド２３は、積層方向に直交する方向において互いに隣接して配置されていてもよい。この場合であっても、第１凸部８６により液体の含有物の沈殿を低減することができる。

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。

本発明の液体吐出ヘッドは、液体の含有物の沈殿を低減することができる液体吐出ヘッド等として有用である。

２０ ：ヘッド（液体吐出ヘッド）
２１ ：ノズル
２２ ：供給マニホールド
２２ａ ：供給口
２３ ：帰還マニホールド
２３ａ ：帰還口
２４ ：バイパス路
２８ ：圧力室
３０ ：帰還絞り路（絞り路）
４６ ：第６流路プレート（第１天面プレート）
５２ ：第１２流路プレート（第２天面プレート）
７０ ：第２形成部材
７２ ：第２底面部
７３ ：第２下面部
７４ ：第２凹部
７５ ：第２凸部
７６ ：第２天面部
７７ ：第２上面部
８０ ：第１形成部材
８２ ：第１底面部
８３ ：第１上面部
８４ ：第１下面部
８５ ：第１凹部
８６ ：第１凸部
８７ ：第１天面部
８８ ：第３凸部
１２２ ：供給マニホールド
１２３ ：帰還マニホールド
１７０ ：第２形成部材
１８０ ：第１形成部材

Claims (13)

1. 液体をノズルから吐出させる吐出圧力が付与され、配列方向に配列される複数の圧力室と、
   前記配列方向に延び、複数の前記圧力室に連通し、外部から前記液体が流入する供給口が設けられた供給マニホールドと、
   前記供給マニホールドの下方に設けられ、前記配列方向に延び、複数の前記圧力室に連通し、外部へ前記液体が流出する帰還口が設けられ、第１形成部材により形成された帰還マニホールドと、
   前記供給マニホールドと前記帰還マニホールドとを接続するバイパス路と、を備え、
   前記第１形成部材は、
   前記帰還マニホールドの天面を形成する第１天面部と、
   前記第１天面部から下方へ突出し且つ下端に前記バイパス路が開口する第１凸部と、を有している、液体吐出ヘッド。
2. 前記第１形成部材は、第１天面プレートを含み、
   前記第１天面プレートは、第１上面部、前記第１上面部の反対側の第１下面部、前記第１下面部から前記第１天面部に上方へ窪む第１凹部、及び、前記第１下面部と前記第１天面部との間の段差によって形成される前記第１凸部を有している、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記バイパス路は、前記第１上面部と前記第１下面部との間で前記第１天面プレートを貫通している、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第１凹部は、前記第１凸部と前記帰還口との間に亘っている、請求項２又は３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記第１形成部材は、前記第１天面部に対向する第１底面部を有し、
   前記圧力室及び前記帰還マニホールドに連通し、前記第１底面部に開口し、前記圧力室よりも断面積が小さい絞り路を備えている、請求項１～４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記供給マニホールドを形成する第２形成部材は、
   前記供給マニホールドの底面を形成し、前記バイパス路が開口する第２底面部と、
   前記第２底面部に対向する第２天面部と、
   前記バイパス路の開口に対向し、前記第２天面部から下方へ突出する第２凸部と、を有している、請求項１～５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記第１凸部の突出寸法は、前記第２凸部の突出寸法より小さい、請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記配列方向において、前記第１凸部の寸法は前記第２凸部の寸法より大きい、請求項６又は７に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記第２形成部材は、第２天面プレートを含み、
   前記第２天面プレートは、第２上面部、前記第２上面部の反対側の第２下面部、前記第２下面部から前記第２天面部に上方へ窪む第２凹部、及び、前記第２下面部と前記第２天面部との間の段差によって形成される前記第２凸部を有している、請求項６～８のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記第１形成部材は、
    前記第１天面部に対向する第１底面部と、
    前記バイパス路の開口に対向し、前記第１底面部から上方へ突出する第３凸部と、を有する、請求項６～９のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記圧力室と共に前記配列方向に配列されるダミー室を備え、
    前記帰還マニホールドには前記ダミー室に連通する第１開口が設けられ、
    前記供給マニホールドには前記ダミー室に連通する第２開口が設けられ、
    前記第２凸部は、前記配列方向において前記第２開口よりも前記バイパス路側に設けられ、
    前記第３凸部は、前記配列方向において前記第１開口よりも前記バイパス路側に設けられている、請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記帰還マニホールドは、前記帰還口に向かって縮径している、請求項１～１１のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記供給マニホールドは、前記供給口に向かって縮径している、請求項１～１２のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。

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