JP7310362B2 - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、吐出口から液体を吐出する液体吐出ヘッドに関する。

吐出口から液体を吐出する液体吐出ヘッドの一例として、特許文献１には、インクを吐出する液滴吐出ヘッドが記載されている。特許文献１の液滴吐出ヘッドは、一方向に並んで配置された複数のノズルで構成されるノズル列を複数有している。また、かかる液滴吐出ヘッドは、供給路、圧力室、及び連通路からなり、複数のノズルにそれぞれ繋がる複数の流路（個別流路）にインクを供給する共通供給路（供給マニホールド）と、複数の連通路からのインクが流入する共通回収路（帰還マニホールド）とを有している。共通供給路及び共通回収路は、いずれも一方向に沿って延びている。共通供給路は、ノズル列毎に設けられている。共通回収路は、一方向に直交する直交方向に関して隣り合う２つのノズル列に共通して設けられており、その２つのノズル列に対して設けられた２つの共通供給路の間に配置されている。

特開２０１１－７９２５１号公報

液体吐出ヘッドにおいては、供給源から供給される液体に混入したエアや吐出チャンネルに不具合が生じることで吐出口から逆流したエアが、供給マニホールドに溜まることがある。上述のように２つの供給マニホールドに対して１つの帰還マニホールドが設けられた液体吐出ヘッドにおいては、液体の供給源から各供給マニホールドに至る流路の構成や不具合が生じた吐出チャンネルの数の違い等により、各供給マニホールドに溜まるエアの量にばらつきが生じる虞がある。供給マニホールドに溜まったエアは、個別流路に供給する液体の量に影響を及ぼす。したがって、各供給マニホールド間で溜まるエアの量にばらつきが生じると、異なる供給マニホールドに繋がった個別流路に対して同じ量の液体を供給する制御を行った場合であっても、実際に各個別流路に供給される液体の量に差が生じる。このような問題は、１つの供給マニホールドに対して２つの帰還マニホールドが設けられた液体吐出ヘッドにおいても同様に生じる。

本発明の目的は、異なる個別流路に対して設けられた２つのマニホールド間でエアが溜まる量にばらつきが生じるの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である。

本発明の液体吐出ヘッドは、液体の吐出口をそれぞれ有する複数の個別流路と、上下方向と交わる第１方向に延びており、前記複数の個別流路に共通して設けられた第１マニホールドと、前記第１方向と直交する第２方向に関して前記第１マニホールドの一方側に位置しており、上下方向及び前記第２方向と交わる第３方向に延びており、前記複数の個別流路の一部に共通して設けられた第２マニホールドと、前記第２方向に関して前記第１マニホールドの前記一方側とは反対の他方側に位置しており、前記第３方向に延びており、前記複数の個別流路の残りの一部に共通して設けられた第３マニホールドと、上下方向に関して前記第１マニホールドと部分的に重なっており、前記第２マニホールド及び前記第３マニホールドの前記第３方向の一方側の端部同士を接続する接続流路と、上下方向に延びており、下端部に設けられ且つ液体が流入する流入口、及び、上端部に設けられ且つ液体が流出する流出口を有し、前記第１マニホールドと前記接続流路とを接続するバイパス流路と、を備えている。

本発明では、異なる個別流路に対して設けられた第２マニホールドと第３マニホールドとは、接続流路によって接続されているので、第２マニホールドと第３マニホールドとの間でエアが溜まる量にばらつきが生じるのを抑制することができる。また、上下方向に延びるバイパス流路により、第１マニホールドと接続流路との間で、浮力により下方から上方にエアが移動する。よって、マニホールドにエアが溜まるのを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドを備えたプリンタの平面図である。 図１に示すインクジェットヘッドの下面図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿ったインクジェットヘッドの断面図である。 図２のＩＶ－ＩＶ線に沿った流路ユニットの断面図である。 第１変形例に係るインクジェットヘッドにおける流路ユニットの断面図である。 第２変形例に係るインクジェットヘッドの下面図である。 図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿ったインクジェットヘッドの断面図である。 図２のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った流路ユニットの断面図である。 第３変形例に係るインクジェットヘッドの下面図である。

以下、本発明の好適な一実施形態について説明する。

＜プリンタの全体構成＞
図１に示すように、本実施形態にかかるプリンタ１は、４つのインクジェットヘッド３（本発明の「液体吐出ヘッド」）を含むヘッドユニット２、プラテン４、及び搬送ローラ５、６を備えている。

プラテン４は、記録用紙Ｐを下方から支持する。搬送ローラ５、６は、搬送方向（図１中上方から下方に向かう方向）において、プラテン４よりも上流側及び下流側にそれぞれ配置され、記録用紙Ｐを搬送方向に搬送する。

ヘッドユニット２は、紙幅方向（搬送方向及び上下方向の両方に対して直交する方向）に長尺であり、プラテン４の上方に配置されている。ヘッドユニット２は、位置が固定された状態で吐出口３１（図２及び図３参照）から記録用紙Ｐに対してインクを吐出するライン式である。４つのインクジェットヘッド３は、それぞれ紙幅方向に長尺であり、紙幅方向に千鳥状に配置されている。

＜インクジェットヘッド３＞
次に、図２～図４を参照しつつ、インクジェットヘッド３の詳細な構成について説明する。図２に示すように、インクジェットヘッド３は、下面視で紙幅方向に長尺な矩形形状を有している。インクジェットヘッド３は、図３に示すように、流路ユニット４０、アクチュエータ５０、及びノズルユニット６０で構成されている。流路ユニット４０、アクチュエータ５０、及びノズルユニット６０は、上方からこの順で配置されており、ノズルユニット６０の下面に複数の吐出口３１が配置されている。

インクジェットヘッド３は、吐出口３１をそれぞれ有する複数の個別流路３０と、２つの供給マニホールド３３ａ、３３ｂ（本発明の「第２マニホールド」及び「第３マニホールド」）と、１つの帰還マニホールド３４（本発明の「第１マニホールド」）と、２つの供給マニホールド３３ａ、３３ｂを接続する接続流路３５と、帰還マニホールド３４と接続流路３５とを接続するバイパス流路３６とを有している。供給マニホールド３３ａ、３３ｂは、個別流路３０にインクを供給する。帰還マニホールド３４は、供給マニホールド３３ａ、３３ｂからそれぞれ流出したインクが流入する。

図３に示すように、流路ユニット４０は、プレート４１～４６の６枚のプレートが下からこの順で積層されることで形成されている。プレート４１～４６は、いずれも下面視で紙幅方向に長尺な矩形形状を有している。プレート４１には、複数の圧力室３２をそれぞれ構成する複数の貫通孔が形成されている。図２に示すように、複数の圧力室３２は、２つの圧力室列３２ａ、３２ｂを構成するように配列されている。各圧力室列３２ａ、３２ｂを構成する複数の圧力室３２は、紙幅方向に沿って等間隔で配列されている。２つの圧力室列３２ａ、３２ｂは、搬送方向に並んでいる。圧力室列３２ａは、圧力室列３２ｂよりも搬送方向の上流（図２中上方）に位置する。複数の圧力室３２は、それぞれ配列方向の位置が異なるように、千鳥状に配列されている。

プレート４２には、図３に示すように、複数の供給流路３７及び複数の帰還流路３８をそれぞれ構成する複数の貫通孔が形成されている。供給流路３７及び帰還流路３８は、圧力室３２毎に設けられている。供給流路３７は、供給マニホールド３３ａ、３３ｂ内のインクを各圧力室３２にそれぞれ送り込むための流路であり、圧力室３２の上端に接続されている。帰還流路３８は、各圧力室３２内の一部のインクを帰還マニホールド３４に送り込むための流路であり、圧力室３２の上端に接続されている。

より詳細には、圧力室列３２ａに属する圧力室３２については、搬送方向の上流側端部に供給流路３７が接続されており、搬送方向の下流側端部に帰還流路３８が接続されている。圧力室列３２ｂに属する圧力室３２については、搬送方向の下流側端部に供給流路３７が接続されており、搬送方向の上流側端部に帰還流路３８が接続されている。なお、個別流路３０は、圧力室３２、供給流路３７、及び帰還流路３８と、後述する吐出流路３９とで構成される。

図３及び図４に示すように、プレート４３には、２つの供給マニホールド３３ａ、３３ｂ及び接続流路３５を構成する貫通孔と、帰還マニホールド３４の一部を構成する貫通孔とが形成されている。帰還マニホールド３４は、プレート４３に形成された貫通孔に加え、プレート４４及びプレート４５に形成された貫通孔で構成されている。つまり、帰還マニホールド３４は、プレート４３からプレート４５に亘って形成されている。供給マニホールド３３ａ、３３ｂ、帰還マニホールド３４、及び接続流路３５の下端はいずれもプレート４２の上面で画定されている。供給マニホールド３３ａ、３３ｂの深さｈ１（上下方向に沿う長さ）は、接続流路３５の深さｈ３と等しく、帰還マニホールド３４の深さｈ２より浅い。

帰還マニホールド３４は、図２に示すように、インクジェットヘッド３における搬送方向の中央において紙幅方向（上下方向と交わる方向）に延びている。図２に示すように、帰還マニホールド３４の紙幅方向の他方側（図２中右側）の端部には、帰還ポート２３が接続されている。帰還ポート２３は、流路ユニット４０の上面に開口しており、帰還マニホールド３４のインクが流れ込むものである。後述するように、帰還マニホールド３４におけるインクの流動方向は、紙幅方向に沿う方向である。

帰還マニホールド３４の紙幅方向の一方側（図２及び図４中左側）の端部には、上端部から紙幅方向の一方側に突出する突出部３４ａが設けられている。後述するように、突出部３４ａは、接続流路３５と上下方向に重なっている。突出部３４ａは、プレート４５に形成された貫通孔によって構成されている。図２に示すように、帰還マニホールド３４の紙幅方向の一方側（図２中左側）の端部、すなわち突出部３４ａにおける紙幅方向の一方側の端部には、下面視で半円形状を有する半円部３４ｂが設けられている。帰還マニホールド３４の半円部３４ｂは、搬送方向に沿う長さが紙幅方向の一方側（図２中左側）の端に近づくほど短くなっている。

図２に示すように、帰還マニホールド３４は、下面視で、圧力室列３２ａを構成する各圧力室３２の搬送方向下流側（図２中下側）の部分と、圧力室列３２ｂを構成する各圧力室３２の搬送方向上流側（図２中上側）の部分とに重なっている。図３に示すように、圧力室列３２ａを構成する各圧力室３２に接続された複数の帰還流路３８は、帰還マニホールド３４の下端にそれぞれ接続されている。同様に、圧力室列３２ｂを構成する各圧力室３２に接続された複数の帰還流路３８も、帰還マニホールド３４の下端にそれぞれ接続されている。つまり、帰還マニホールド３４は、圧力室列３２ａを構成する各圧力室３２及び圧力室列３２ｂを構成する各圧力室３２をそれぞれ含む複数の個別流路３０に共通して設けられている。

２つの供給マニホールド３３ａ、３３ｂは、図２に示すように、紙幅方向（上下方向及び搬送方向と交わる方向）に沿ってそれぞれ延びている。すなわち、２つの供給マニホールド３３ａ、３３ｂの延在方向と帰還マニホールド３４の延在方向とは平行である。供給マニホールド３３ａは、搬送方向（紙幅方向と直交する方向）に関して帰還マニホールド３４の上流側（図２中上側）に位置している。供給マニホールド３３ｂは、搬送方向（紙幅方向と直交する方向）に関して帰還マニホールド３４の下流側（図２中下側）に位置している。

図２に示すように、供給マニホールド３３ａの紙幅方向の他方側（図２中右側）の端部には、供給ポート２１が接続されている。また、供給マニホールド３３ｂの紙幅方向の他方側（図２中右側）の端部には、供給ポート２２が接続されている。供給ポート２１、２２は、いずれも流路ユニット４０の上面に開口しており、２つの供給マニホールド３３ａ、３３ｂにそれぞれインクを供給するものである。後述するように、供給マニホールド３３ａ、３３ｂにおけるインクの流動方向は、紙幅方向に沿う方向である。

図２に示すように、下面視で、供給マニホールド３３ａの搬送方向下流側（図２中下側）の部分は、圧力室列３２ａを構成する各圧力室３２の搬送方向上流側（図２中上側）の部分と重なっている。また、下面視で、供給マニホールド３３ｂの搬送方向上流側（図２中上側）の部分は、圧力室列３２ｂを構成する各圧力室３２の搬送方向下流側（図２中下側）の部分と重なっている。

図３に示すように、圧力室列３２ａを構成する各圧力室３２に接続された複数の供給流路３７は、供給マニホールド３３ａの下端にそれぞれ接続されている。つまり、供給マニホールド３３ａは、圧力室列３２ａを構成する各圧力室３２を含む複数の個別流路３０に共通して設けられている。圧力室列３２ｂを構成する各圧力室３２に接続された複数の供給流路３７は、供給マニホールド３３ｂの下端にそれぞれ接続されている。つまり、供給マニホールド３３ｂは、圧力室列３２ｂを構成する各圧力室３２を含む複数の個別流路３０に共通して設けられている。

供給マニホールド３３ａは、圧力室列３２ａに属する各圧力室３２と、圧力室列３２ａに属する各圧力室３２にそれぞれ接続された供給流路３７及び帰還流路３８とを介して、帰還マニホールド３４と接続されている。また、供給マニホールド３３ｂは、圧力室列３２ｂに属する各圧力室３２と、圧力室列３２ｂに属する各圧力室３２にそれぞれ接続された供給流路３７及び帰還流路３８とを介して、帰還マニホールド３４と接続されている。

個別流路３０の一部を構成する供給流路３７、圧力室３２、及び帰還流路３８は、供給マニホールド３３ａ、３３ｂと帰還マニホールド３４とを繋ぐ循環流路３０ａとなっている。つまり、循環流路３０ａは、個別流路３０毎に設けられており、個別流路３０を介して供給マニホールド３３ａ、３３ｂと帰還マニホールド３４とを接続する。

図２に示すように、接続流路３５は、２つの供給マニホールド３３ａ、３３ｂの紙幅方向の一方側（図２中左側）の端部同士を接続する。接続流路３５は、下面視で半円のアーチ状である。後述するように、接続流路３５におけるインクの流動方向は、半円の周方向に沿う方向である。接続流路３５は、搬送方向の両端間の長さが紙幅方向の一方側（図２中左側）の端に近づくほど短い。

接続流路３５の幅Ｗ３は、供給マニホールド３３ａ、３３ｂの幅Ｗ１と等しい。また、帰還マニホールド３４の幅Ｗ２も、Ｗ１、Ｗ２と等しい。なお、「幅」とは、上下方向及びインクの流動方向に直交する方向に関する長さである。つまり、接続流路３５の幅Ｗ３は下面視で半円の径方向に関する長さであり、供給マニホールド３３ａ、３３ｂの幅Ｗ１と帰還マニホールド３４の幅Ｗ２とは搬送方向に関する長さである。また、上述のように、接続流路の深さｈ３は、供給マニホールド３３ａ、３３ｂの深さｈ１と等しい。つまり、供給マニホールド３３ａ、３３ｂと接続流路３５とは、インクの流動方向と直交する断面の面積が等しい。

接続流路３５は、上下方向に関して帰還マニホールド３４と部分的に重なっている。具体的には、図４に示すように、接続流路３５は、帰還マニホールド３４の突出部３４ａの下方に位置している。

図４に示すように、帰還マニホールド３４と接続流路３５とを接続するバイパス流路３６は、プレート４４に形成された貫通孔によって構成されており、上下方向に延びている。バイパス流路３６の水平方向に平行な断面での面積は、上下方向に関して一定である。バイパス流路３６の下端には、インクが流入する流入口３６ａが設けられている。バイパス流路３６の上端には、インクが流出する流出口３６ｂが設けられている。

図２に示すように、バイパス流路３６は、それぞれ紙幅方向に配列された複数の吐出口３１で構成された２つの吐出口列３１ａ、３１ｂ（後で詳述する）の紙幅方向の一方側（図２中左方）の端部よりも紙幅方向の一方側に位置している。供給マニホールド３３ａ、３３ｂの紙幅方向に関して接続流路３５と接続されている側の端（図２中左端）は、紙幅方向に関して吐出口列３１ａ、３１ｂの紙幅方向の一方側（図２中左側）の端とバイパス流路３６との間に位置している。

図２及び図４に示すように、バイパス流路３６は、接続流路３５における紙幅方向の一方側（図２及び図４中左側）の端部に接続されている。また、バイパス流路３６は、帰還マニホールド３４における紙幅方向の一方側の端部に設けられた突出部３４ａの半円部３４ｂに接続されている。バイパス流路３６の流路抵抗の値は、複数の循環流路３０ａの合成抵抗の値と等しい。なお、例えば吐出チャンネル数が８６４個である場合は、バイパス流路３６の直径は０．２２～０．２６ｍｍであり、長さは０．５～１．０ｍｍである。

図３に示すように、アクチュエータ５０は、振動板５１、共通電極５２、圧電体５３、個別電極５４、配線５５、バンプ５５ａ、及び環状電極５６などを含んでいる。振動板５１、共通電極５２、圧電体５３、及び個別電極５４は、上方からこの順で積層されている。

図３に示すように、振動板５１は、流路ユニット４０の下面に積層されている。振動板５１の下面視での外形形状は、流路ユニット４０を構成するプレート４１～４６と同じであり、紙幅方向に長尺な矩形形状である。振動板５１は、流路ユニット４０の下面全体を覆っており、複数の圧力室３２の下端をそれぞれ画定している。共通電極５２は、振動板５１の下面全体を覆っている。共通電極５２の下面は、図示しない絶縁膜によって覆われている。

振動板５１及び共通電極５２には、上下方向に関して各吐出口３１とそれぞれ重なる位置に設けられた複数の貫通孔５１ａが形成されている。複数の貫通孔５１ａは、上下方向に関して各圧力室３２ともそれぞれ重なっている。環状電極５６は、円柱形状を有しており且つ貫通孔５６ａが形成されている。環状電極５６は、共通電極５２の下面において各貫通孔５１ａをそれぞれ取り囲むように配置されており、共通電極５２と電気的に接続されている。貫通孔５１ａ及び貫通孔５６ａは、圧力室３２と吐出口３１とを接続し、圧力室３２内のインクが吐出口３１に向かって流れる吐出流路３９を構成する。

圧電体５３は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料により形成されている。圧電体５３は、共通電極５２の下面において、各圧力室列３２ａ、３２ｂを構成する複数の圧力室３２毎に設けられており、各圧力室列３２ａ、３２ｂを構成する複数の圧力室３２にそれぞれ跨るように配置されている。複数の個別電極５４は、各圧電体５３の下面において、複数の圧力室３２のそれぞれと上下方向に重なる位置に配置されている。

圧電体５３おいて、個別電極５４と共通電極５２とで挟まれた部分は、個別電極５４への電圧の印加に応じて変形可能な活性部として機能する。すなわち、アクチュエータ５０は、各圧力室３２と上下方向においてそれぞれ重なる複数の活性部を有する。個別電極５４へ駆動電圧を印加して活性部を圧力室３２に向かって凸となるように変形させることにより、圧力室３２の容積が変化し、圧力室３２内のインクに圧力が付与され、吐出口３１からインクが吐出される。

配線５５は、図３に示すように、各個別電極５４から搬送方向に沿ってそれぞれ引き出されており、個別電極５４と電気的に接続されている。より詳細には、圧力室列３２ａに属する複数の圧力室３２と上下方向に重なる位置に配置されて個別電極５４（図３中左側）については、個別電極５４の搬送方向の上流側端部から搬送方向の上流側に向かって配線５５が引き出されている。一方、圧力室列３２ｂに属する複数の圧力室３２と上下方向に重なる位置に配置されて個別電極５４（図３中右側）については、個別電極５４の搬送方向の下流側端部から搬送方向の下流側に向かって配線５５が引き出されている。

バンプ５５ａは、各個別電極５４から引き出された配線５５にける個別電極５４側とは反対側の端部にそれぞれ設けられている。バンプ５５ａは、後述するドライバ６４に接続するためのものである。

図３に示すように、ノズルユニット６０は、シリコン基板６３、ドライバ６４、及び電極パッド６７、６８などを含んでいる。シリコン基板６３の下面には、複数の吐出口３１が、紙幅方向に沿って２列に配列されている。各吐出口列３１ａ、３１ｂを構成する複数の吐出口３１は、紙幅方向に沿って等間隔で配列されている。２つの吐出口列３１ａ、３１ｂは、搬送方向に並んでいる。

吐出口列３１ａに属する各吐出口３１は、圧力室列３２ａを構成する各圧力室３２に対して設けられている。吐出口列３１ａに属する各吐出口３１は、対応する圧力室３２における搬送方向の下流側（図３中右側）の端部と上下方向にそれぞれ重なる位置に設けられている。吐出口列３１ｂに属する各吐出口３１は、圧力室列３２ｂを構成する各圧力室３２に対して設けられている。吐出口列３１ｂに属する各吐出口３１は、対応する圧力室３２における搬送方向の上流側（図３中左側）の端部と上下方向にそれぞれ重なる位置に設けられている。

シリコン基板６３の上面には、アクチュエータ５０を駆動するためのドライバ６４が設けられている。なお、ドライバ６４は、公知の半導体形成プロセスによりシリコン基板６３の表面に形成された半導体回路である。なお、シリコン基板６３のドライバ６４が形成されている面には、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等の図示しない保護膜が設けられており、ドライバ６４及びシリコン基板６３のドライバ６４が形成されている面のほぼ全体を覆っている。

電極パッド６７、６８は、いずれもノズルユニット６０の上面に配置されている。電極パッド６７は、ドライバ６４のグランド電位を供給するグランド端子（図示せず）と接触する。電極パッド６８は、ドライバ６４の駆動電位を供給する駆動端子（図示せず）と接触する。図３に示すように、電極パッド６７は環状電極５６と接触し、電極パッド６８はバンプ５５ａと接触している。

ノズルユニット６０は、環状電極５６及びバンプ５５ａを介して共通電極５２と接合されている。環状電極５６とバンプ５５ａとの高さ（上下方向の長さ）はほぼ同じである。環状電極５６及びバンプ５５ａによって、ノズルユニット６０と共通電極５２との間には、上下方向に空隙が形成されており、その空隙に圧電体５３及び個別電極５４が配置されている。これにより、アクチュエータ５０を駆動したときに、アクチュエータ５０がノズルユニット６０に干渉しない。

次に、インクジェットヘッド３内におけるインクの流れについて説明する。まず、図示しないインクタンクからのインクが、供給ポート２１を介して供給マニホールド３３ａに供給され、且つ、供給ポート２２を介して供給マニホールド３３ｂに供給される。供給ポート２１を介して供給マニホールド３３ａに供給されたインクは、紙幅方向の他方側から一方側（図２中右側から左側）に向かって流れつつ、供給流路３７を介して圧力室列３２ａを構成する複数の圧力室３２に流れ込む。供給ポート２２を介して供給マニホールド３３ｂに供給されたインクは、紙幅方向の他方側から一方側（図２中右側から左側）に向かって流れつつ、供給流路３７を介して圧力室列３２ｂを構成する複数の圧力室３２に流れ込む。各圧力室３２に流れ込んだインクの一部は、帰還流路３８を介して帰還マニホールド３４に流れ込む。帰還マニホールド３４に流れ込んだインクは、紙幅方向の一方側から他方側（図２中左側から右側）に向かって流れ、帰還ポート２３を介して図示しないインクタンクに戻る。

供給マニホールド３３ａ、３３ｂにおいて紙幅方向の一方側（図２中左側）の端部に到達したインクは、接続流路３５に流れ込む。供給マニホールド３３ａ、３３ｂから接続流路３５にそれぞれ流れ込んだインクは、半円のアーチ状の接続流路３５の周方向に沿って流れ、接続流路３５における紙幅方向の一方側（図２中左側）の端部に向かう。

ここで、インクタンクから供給されるインクに混入したエアや、吐出チャンネルに不具合が生じることで吐出口３１から逆流したエアが、供給マニホールド３３ａ、３３ｂに入り込むことがある。供給マニホールド３３ａ、３３ｂに入り込んだエアは、供給マニホールド３３ａ、３３ｂにおける紙幅方向に関して供給ポート２１、２２が接続されている側の端部とは反対側の端部、すなわち、接続流路３５が接続されている側の端部（図２中左端部）に向かう。そして、供給マニホールド３３ａ、３３ｂに入り込んだエアは、接続流路３５に入り込む。接続流路３５に入り込んだエアは、バイパス流路３６を介して帰還マニホールド３４へと送られる。

[実施形態の特徴]
以上のように、上述の実施形態のインクジェットヘッド３は、紙幅方向に延びており、複数の個別流路３０に共通して設けられた帰還マニホールド３４と、いずれも紙幅方向に延びており、紙幅方向と直交する搬送方向に関して帰還マニホールド３４の両側にそれぞれ位置しており、圧力室列３２ａを構成する複数の圧力室３２をそれぞれ含む複数の個別流路３０及び圧力室列３２ｂを構成する複数の圧力室３２をそれぞれ含む複数の個別流路３０に共通してそれぞれ設けられた供給マニホールド３３ａ、３３ｂと、上下方向に関して帰還マニホールド３４と部分的に重なっており、供給マニホールド３３ａ、３３ｂの紙幅方向の一方側の端部同士を接続する接続流路３５と、上下方向に延びており、下端部に設けられ且つインクが流入する流入口３６ａ、及び、上端部に設けられ且つインクが流出する流出口３６ｂを有し、帰還マニホールド３４と接続流路３５とを接続するバイパス流路３６と、を備えている。したがって、異なる個別流路３０に対して設けられた供給マニホールド３３ａと供給マニホールド３３ｂとは、接続流路３５によって接続されているので、供給マニホールド３３ａと供給マニホールド３３ｂとの間でエアが溜まる量にばらつきが生じるのを抑制することができる。また、上下方向に延びるバイパス流路３６により、帰還マニホールド３４と接続流路３５との間で、浮力により下方から上方にエアが移動する。よって、供給マニホールド３３ａ、３３ｂにエアが溜まるのを抑制することができる。

また、実施形態のインクジェットヘッド３では、供給マニホールド３３ａ、３３ｂは、個別流路３０にインクを供給し、帰還マニホールド３４は、供給マニホールド３３ａ、３３ｂから流出したインクが流入する。そして、接続流路３５は、帰還マニホールド３４の下方に位置する。したがって、供給マニホールド３３ａ、３３ｂから接続流路３５に流れ込んだエアが、バイパス流路３６を介して帰還マニホールド３４に移動する。したがって、供給マニホールド３３ａ、３３ｂにエアが溜まるのを抑制することができる。

さらに、実施形態のインクジェットヘッド３では、バイパス流路３６は、接続流路３５における紙幅方向の一方側（図２及び図４中左側）の端部に接続されている。したがって、接続流路３５における紙幅方向の一方側の端部にエアが溜まるのを抑制することができる。

加えて、実施形態のインクジェットヘッド３では、接続流路３５は、上面視で半円のアーチ状であり、搬送方向の両端間の長さが紙幅方向の一方側（図２中左側）の端に近づくほど短い。したがって、接続流路３５におけるが紙幅方向の一方側の端部にエアが溜まるのを抑制することができる。

また、実施形態のインクジェットヘッド３は、帰還マニホールド３４の紙幅方向の一方側（図４中左側）の端部に、上端部から紙幅方向の一方側に突出する突出部３４ａが設けられており、帰還マニホールド３４の突出部３４ａが接続流路３５と上下方向に重なる。さらに、突出部３４ａにおける紙幅方向の一方側の端部には、下面視で半円形状を有する半円部３４ｂが設けられている。そして、バイパス流路３６は、帰還マニホールド３４における半円部３４ｂに接続されている。したがって、帰還マニホールド３４における紙幅方向の一方側の端部にエアが溜まるのを抑制することができる。

加えて、実施形態のインクジェットヘッド３では、帰還マニホールド３４のバイパス流路３６が接続されている半円部３４ｂは、搬送方向に沿う長さが紙幅方向の一方側の端に近づくほど短くなっている。したがって、帰還マニホールド３４における紙幅方向の一方側の端部にエアが溜まるのを抑制することができる。

また、実施形態のインクジェットヘッド３では、供給マニホールド３３ａ、３３ｂと接続流路３５とは、インクの流動方向と直交する断面の面積が等しい。したがって、エアが途中で詰まることなく、供給マニホールド３３ａと接続流路３５との間、供給マニホールド３３ｂと接続流路３５との間を流れる。

さらに、実施形態のインクジェットヘッド３では、循環流路３０ａは、個別流路３０毎に設けられており、個別流路３０を介して供給マニホールド３３ａ、３３ｂと帰還マニホールド３４とを接続する。そして、バイパス流路３６の流路抵抗の値は、複数の循環流路３０ａの合成抵抗の値と等しい。したがって、供給マニホールド３３ａ、３３ｂと帰還マニホールド３４との間で、バイパス流路３６を介したインクの移動だけでなく、個別流路３０を介したインクの移動を確実に実現することができる。

加えて、実施形態のインクジェットヘッド３では、バイパス流路３６は、それぞれ紙幅方向に配列された複数の吐出口３１で構成された２つの吐出口列３１ａ、３１ｂの紙幅方向の一方側（図３中左方）の端部よりも紙幅方向の一方側に位置しており、供給マニホールド３３ａ、３３ｂの紙幅方向に関して接続流路３５と接続されている側の端（図２中左端）は、紙幅方向に関して吐出口列３１ａ、３１ｂの紙幅方向の一方側（図２中左側）の端とバイパス流路３６との間に位置している。したがって、同じ吐出口列３１ａ、３１ｂに属する吐出口３１からの吐出特性のばらつきを抑えることができる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

上述の実施形態においては、バイパス流路３６の水平方向に平行な断面の断面積が、上下方向に関して一定である場合いついて説明したが、これには限定されない。すなわち、図５に示すように、上述の実施形態の第１変形例に係るインクジェットヘッド１０３においては、バイパス流路１３６の水平方向に平行な断面の面積は、流入口１３６ａが設けられている下端が最も小さく、流出口３６ｂが設けられている上端に近づくほど大きくなり、上端が最も大きい。なお、例えば吐出チャンネル数が８６４個である場合は、バイパス流路１３６の下端の直径は０．１８ｍｍ、上端の直径は０．２６５ｍｍであり、長さは０．５ｍｍである。また、吐出チャンネル数が８６４個である場合のバイパス流路１３６は、下端の直径が０．１８ｍｍ、上端の直径が０．３９ｍｍであり、長さが１．０ｍｍであってもよい。本変形例においては、バイパス流路１３６内を下方から上方に移動するエアが、バイパス流路１３６内で詰まるのを抑制することができる。

また、上述の実施形態においては、吐出口列３１ａに属す複数の吐出口３１を含む個別流路３０に対して設けられた供給マニホールド３３ａと、吐出口列３１ｂに属す複数の吐出口３１を含む個別流路３０に対して設けられた供給マニホールド３３ｂと、吐出口列３１ａ及び吐出口列３１ｂに属す複数の吐出口３１を含む個別流路３０に対して設けられた帰還マニホールド３４とを備えている場合について説明したが、これには限定されない。

すなわち、図６～図８に示すよう、上述の実施形態の第２変形例に係るインクジェットヘッド２０３においては、吐出口列２３１ａに属す複数の吐出口２３１を含む個別流路３０に対して設けられた帰還マニホールド２３３ａと、吐出口列２３１ｂに属す複数の吐出口２３１を含む個別流路３０に対して設けられた帰還マニホールド２３３ｂと、吐出口列２３１ａ及び吐出口列２３１ｂに属す複数の吐出口２３１を含む個別流路３０に対して設けられた供給マニホールド２３４とを備えている。

供給マニホールド２３４は、供給ポート２２３から流れ込んだインクを個別流路３０に供給する。帰還マニホールド２３３ａ、２３３ｂは、供給マニホールド２３４から流出したインクが流入する。帰還マニホールド２３３ａ、２３３ｂに流入したインクは、帰還ポート２２１、２２２に流れ込む。

帰還マニホールド２３３ａ、２３３ｂ及び供給マニホールド２３４は、いずれも紙幅方向に沿って延びており、２つの帰還マニホールド２３３ａ、２３３ｂは、搬送方向に関して供給マニホールド２３４の両側にそれぞれ配置されている。２つの帰還マニホールド２３３ａ、２３３ｂの紙幅方向の一方側（図６中左側）の端部は、接続流路２３５によって接続されている。

図７に示すように、帰還マニホールド２３３ａ、２３３ｂの深さｈ４は互いに等しく、供給マニホールド２３４に深さｈ５よりも深い。帰還マニホールド２３３ａ、２３３ｂ及び供給マニホールド２３４の下端の高さ位置は同じであり、帰還マニホールド２３３ａ、２３３ｂの上端は供給マニホールド２３４の上端よりも上方に位置している。接続流路２３５の上端の高さ位置は、帰還マニホールド２３３ａ、２３３ｂの上端の高さ位置と同じである。接続流路２３５の下端の高さ位置は、下面視で搬送方向の中央部分（図６において一点鎖線で囲まれた部分）に位置する中央部２３５ａを除いて、帰還マニホールド２３３ａ、２３３ｂと同じである。

図８に示すように、接続流路２３５の中央部２３５ａの下端の高さ位置は、供給マニホールド２３４の上端よりも上方に位置している。接続流路２３５の中央部２３５ａは、供給マニホールド２３４と上下方向に重なる。接続流路２３５の中央部２３５ａは、供給マニホールド２３４の紙幅方向の一方側（図６及び図８中左側）の端部の上方に位置する。バイパス流路２３６は、上下方向に延びており、供給マニホールド２３４の紙幅方向の一方側の端部と接続流路２３５の中央部２３５ａとを接続する。バイパス流路２３６の下端部には流入口２３６ａが設けられ、上端部には流出口２３６ｂが設けられる。

本変形例においても、上述の実施形態と同様に、異なる個別流路３０に対して設けられた帰還マニホールド２３３ａと帰還マニホールド２３３ｂとは、接続流路２３５によって接続されているので、帰還マニホールド２３３ａと帰還マニホールド２３３ｂとの間でエアが溜まる量にばらつきが生じるのを抑制することができる。また、上下方向に延びるバイパス流路３３６により、供給マニホールド２３４と接続流路２３５との間で、浮力により下方から上方にエアが移動する。よって、供給マニホールド２３４にエアが溜まるのを抑制することができる。

上述の実施形態においては、バイパス流路３６は、接続流路３５における紙幅方向の一方側の端部に接続されている場合について説明したが、これには限定されない。バイパス流路３６は、接続流路３５における紙幅方向の他方側の端よりも一方側の端に近い位置に接続されていることが好ましい。すなわち、例えば図２において、バイパス流路３６の下面視での中心が、接続流路３５における紙幅方向の中心位置よりも紙幅方向の一方側（図２中左側）に位置していることが好ましい。しかしながら、接続流路３５におけるバイパス流路３６の接続位置はこれに限定されるものではなく、紙幅方向の一方側の端よりも他方側の端に近い位置であってもよい。

また、上述の実施形態においては、接続流路３５は下面視で半円のアーチ状であり、帰還マニホールド３４の半円部３４ｂにバイパス流路３６が接続される場合について説明したが、これには限定されない。すなわち、図９に示すよう、上述の実施形態の第３変形例に係るインクジェットヘッド３０３においては、接続流路３３５は、下面視で台形形状であり、搬送方向の両端間の長さが紙幅方向の一方側の端に近づくほど短くなっている。また、帰還マニホールド３４の突出部３４ａにおける紙幅方向の一方側の端部には、下面視で台形形状を有する台形部３３４ｂが設けられている。台形部３３４ｂは、搬送方向に沿う長さが紙幅方向の一方側の端に近づくほど短くなっている。

なお、上述の実施形態及び第３変形例においては、接続流路３５、３３５は、搬送方向の両端間の長さが紙幅方向の一方側の端に近づくほど短い場合について説明したが、これには限定されない。接続流路３５、３３５の搬送方向の両端間の長さは、紙幅方向に関して一定であってもよい。また、上述の実施形態及び第３変形例においては、帰還マニホールド３４の突出部３４ａにおける紙幅方向の一方側の端部は、搬送方向の両端間の長さが紙幅方向の一方側の端に近づくほど短い場合について説明したが、これには限定されない。帰還マニホールド３４の紙幅方向の一方側の端部における搬送方向の両端間の長さは、紙幅方向に関して一定であってもよい。

また、上述の実施形態においては、バイパス流路３６は、帰還マニホールド３４の紙幅方向の一方側の端部に接続されている場合について説明したが、これには限定されない。バイパス流路３６は、帰還マニホールド３４の接続流路３５と上下に重なりあっている部分において、紙幅方向の他方側の端よりも一方側の端に近い位置に接続されていることが好ましい。すなわち、例えば図２において、バイパス流路３６の下面視での中心が、帰還マニホールド３４における接続流路３５と上下に重なりあっている部分の紙幅方向の中心位置よりも紙幅方向の一方側（図２中左側）に位置していることが好ましい。しかしながら、帰還マニホールド３４におけるバイパス流路３６の接続位置はこれに限定されるものではなく、帰還マニホールド３４の接続流路３５と上下に重なりあっている部分において、紙幅方向の一方側の端よりも他方側の端に近い位置であってもよい。

さらに、上述の実施形態においては、供給マニホールド３３ａ、３３ｂと接続流路３５とのインクの流動方向と直交する断面の面積が等しい場合について説明したが、これには限定されない。すなわち、供給マニホールド３３ａ、３３ｂと接続流路３５とのインクの流動方向と直交する断面の面積は互いに異なっていてもよい。

加えて、上述の実施形態においては、バイパス流路３６の流路抵抗の値は、複数の循環流路３０ａの合成抵抗の値と等しい場合について説明したが、バイパス流路３６の流路抵抗の値は、複数の循環流路３０ａの合成抵抗の値と異なっていてもよい。

また、上述の実施形態においては、供給マニホールド３３ａ、３３ｂの紙幅方向に関して接続流路３５と接続されている側の端は、紙幅方向に関して吐出口列３１ａ、３１ｂの紙幅方向の一方側の端とバイパス流路３６との間に位置している場合について説明したが、これには限定されない。供給マニホールド３３ａ、３３ｂの接続流路３５と接続されている側の端は、吐出口列３１ａ、３１ｂの紙幅方向の一方側の端よりも、紙幅方向に関してバイパス流路３６から離れていてもよい。

加えて、上述の実施形態においては、供給マニホールド３３ａ、３３ｂ及び帰還マニホールド３４が紙幅方向に沿って延びている場合について説明したが、供給マニホールド３３ａ、３３ｂと帰還マニホールド３４との延在方向は平行でなくてもよい。

アクチュエータは、圧電素子を用いたピエゾ方式のものに限定されず、その他の方式（例えば、発熱素子を用いたサーマル方式、静電力を用いた静電方式等）のものであってもよい。

プリンタ１の記録形式は、ライン式に限定されず、シリアル式であってもよい。また、吐出口から吐出される液体は、インクに限定されず、任意の液体（例えば、インク中の成分を凝集又は析出させる処理液等）であってよい。また、吐出対象は、記録用紙Ｐに限定されず、例えば布、基板等であってもよい。

本発明は、プリンタに限定されず、ファクシミリ、コピー機、複合機等にも適用可能である。また、本発明は、画像の記録以外の用途で使用される液体吐出装置（例えば、基板に導電性の液体を吐出して導電パターンを形成する液体吐出装置）にも適用可能である。

３ インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）
３０ 個別流路
３１ 吐出口
３３ａ 供給マニホールド（第２マニホールド）
３３ｂ 供給マニホールド（第３マニホールド）
３４ 帰還マニホールド（第１マニホールド）
３５ 接続流路
３６ バイパス流路

Claims (11)

1. 液体の吐出口をそれぞれ有する複数の個別流路と、
   上下方向と交わる第１方向に延びており、前記複数の個別流路に共通して設けられた第１マニホールドと、
   前記第１方向と直交する第２方向に関して前記第１マニホールドの一方側に位置しており、上下方向及び前記第２方向と交わる第３方向に延びており、前記複数の個別流路の一部に共通して設けられた第２マニホールドと、
   前記第２方向に関して前記第１マニホールドの前記一方側とは反対の他方側に位置しており、前記第３方向に延びており、前記複数の個別流路の残りの一部に共通して設けられた第３マニホールドと、
   上下方向に関して前記第１マニホールドと部分的に重なっており、前記第２マニホールド及び前記第３マニホールドの前記第３方向の一方側の端部同士を接続する接続流路と、
   上下方向に延びており、下端部に設けられ且つ液体が流入する流入口、及び、上端部に設けられ且つ液体が流出する流出口を有し、前記第１マニホールドと前記接続流路とを接続するバイパス流路と、
   を備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記第２マニホールド及び前記第３マニホールドは、前記個別流路に液体を供給し、
   前記第１マニホールドは、前記第２マニホールド及び前記第３マニホールドからそれぞれ流出した液体が流入し、
   前記接続流路は、前記第１マニホールドの下方に位置す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. 前記第１マニホールドは、前記個別流路に液体を供給し、
   前記第２マニホールド及び前記第３マニホールドは、前記第１マニホールドから流出した液体が流入し、
   前記接続流路は、前記第１マニホールドの上方に位置することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記バイパス流路は、前記接続流路おける前記第３方向の前記一方側とは反対の他方側の端よりも前記一方側の端に近い位置に接続され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. 前記接続流路は、前記第２方向の両端間の長さが前記第３方向の前記一方側の端に近づくほど短い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. 前記第１マニホールドは、前記第１方向の一方側の端部が前記接続流路と上下方向に重なっており、
   前記バイパス流路は、前記第１マニホールドにおいて前記接続流路と上下方向に重なっている部分における前記第１方向の前記一方側とは反対の他方側の端よりも前記一方側の端に近い位置に接続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. 前記第１マニホールドは、少なくとも前記バイパス流路が接続されている部分において、前記第２方向に沿う長さが前記第１方向の前記一方側の端に近づくほど短いことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記第２マニホールド、前記第３マニホールド、及び前記接続流路は、液体の流動方向と直交する断面の面積が互いに等しい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. 前記個別流路毎に設けられており、前記個別流路を介して前記第１マニホールドと前記第２マニホールド及び前記第３マニホールドのいずれか一方とを接続する複数の循環流路をさらに備えており、
   前記バイパス流路の流路抵抗の値は、前記複数の循環流路の合成抵抗の値と等しい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。
10. 前記バイパス流路は、水平方向に平行な断面での断面積が上端に近くなるほど大きくなることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記第１方向と前記第３方向とは平行であり、
    前記複数の吐出口は、前記第１方向に沿って２列に配列されており、
    前記第２マニホールド及び前記第３マニホールドは、異なる前記列に属する前記吐出口を有する前記個別流路に対して設けられており、
    前記バイパス流路は、前記列の前記第１方向の一方側の端よりも前記第１方向の前記一方側に位置しており、
    前記第２マニホールド及び前記第３マニホールドの前記第１方向に関して前記接続流路と接続されている側の端は、前記第１方向に関して前記列の前記第１方向の前記一方側の端と前記バイパス流路との間に位置していることを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

Images