JP5633459B2 - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、貫通孔の形成された複数のプレートが接着剤を介して積層されることによって形成された流路ユニットを有する液体吐出ヘッドに関する。

貫通孔の形成された複数のプレートが接着剤を介して積層されることによって形成された流路ユニットを有するインクジェットヘッドが公知である。このようなインクジェットヘッドでは、製造時において、各プレートに塗布された接着剤が各プレートに設けられた孔又は凹部に流れ込むのを防止するために、隣接プレートとの接着領域に接着剤の逃し溝が設けられることがある。さらに、特許文献１に開示されたインクジェットでは、隣接プレートと接着されない非接着領域に塗布された接着剤が孔又は凹部に流れ込むのを防止するために、接着領域だけでなく、非接着領域にも逃し溝が設けられている。

特開２００５−５９４１０号公報

プレートの非接着領域はインクの流路を画定する壁面となるため、特許文献１のように非接着領域に逃し溝を設けた場合、時間の経過に伴って液体内に存在していたエアが気泡となって逃し溝に不可避的に蓄積されていき、インク吐出を阻害するおそれがある。そのため、定期的にパージ動作を行ってエアをヘッドから排出する必要がある。しかしながら、逃し溝に落ち込んだエアを排出するには通常よりもパージ時間を長くする又はパージ圧を増加させる必要があるため、パージ時に廃棄されるインク量が増大するという問題がある。

そこで、本発明の目的は、液体の流路に塗布された接着剤が孔又は凹部に流れ込むのを溝によって抑制しつつ、溝内に落ち込んだエアをパージ時に効率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、貫通孔の形成された複数のプレートが接着剤を介して積層されることによって、第１口を介して液体が供給される第１流路と、前記第１口と同じプレートに形成された第２口を介して前記第１流路に接続された第２流路とが形成された流路ユニットを有する液体吐出ヘッドであって、前記第１口及び前記第２口が形成されたプレートの前記第１流路に面した壁面には、一又は複数の溝が形成されており、プレート面内の一方向に関して、前記一又は複数の溝の形成範囲が前記第１口の形成範囲を包含しており、前記一又は複数の溝が、前記第１口及び前記第２口から離隔しており、前記一又は複数の溝の中の少なくとも１つの溝が、前記第１口の近傍から、前記第１流路内における前記第１口から前記第２口への液体の流動方向に関して前記第２口の上流側近傍まで延在しており、且つ、当該少なくとも１つの溝の外形線が、前記第１流路内における前記第１口から前記第２口への液体の流動線の当該外形線に対応した位置における接線方向と平行でない非平行部分と、前記流動線の当該外形線に対応した位置における接線方向と平行な平行部分とを有しており、前記非平行部分が前記平行部分に接続されていると共に、前記非平行部分の当該接続個所よりも上流側区域と前記平行部分の当該接続個所よりも下流側区域とが鈍角をなすように接続されている。

本発明によると、接着剤の塗布時における接着剤の第１口への流れ込みを溝によって抑制しつつ、溝内でのエアの流れを円滑とすることができる。したがって、パージ時に第１流路及び第２流路を介してエアを効率的に外部へと排出することが可能となる。

本発明の一実施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式プリンタの内部構造を示す概略図である。 図１に示すプリンタに含まれるインクジェットヘッドのヘッド本体の平面図である。 図２の一点鎖線で囲まれた領域IIIの拡大図である。 図３のIV-IV線に沿った部分断面図である。 （ａ）は図３の一点鎖線で囲まれた領域ＶＡの拡大断面図であり、（ｂ）は図５（ａ）の矢印ＶＢ方向から見たアクチュエータユニットの部分平面図である。 本発明の一実施形態における、流路ユニットに含まれるサプライプレートの部分底面図である。 流路ユニット内に設けられた共通インク流路としてのマニホールド流路におけるインクの流動線を示した模式図である。 逃し溝の外形線の形状とインクの流動線との関係を示す図面である。 一変形例における流路ユニットのサプライプレートの部分底面図である。 一変形例における逃し溝の外形線の形状を描いた模式図である。

まず、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（液体吐出ヘッド）を含むインクジェット式プリンタ１０１の全体構成について説明する。

プリンタ１０１は、図１に示すように、直方体形状の筐体１０１ａを有する。筐体１０１ａの天板上面には、排紙凹部（排紙部）１５が設けられている。筐体１０１ａ内部の空間は、上空間、中空間、及び下空間に区分される。上空間では、用紙Ｐへの画像形成と、用紙Ｐの排紙凹部１５への搬送が行われる。中空間では、用紙Ｐの収納と搬出が行われる。上空間と中空間との間には、用紙の収納部から排紙凹部１５に至る用紙搬送経路（図１中太矢印に沿う経路）が形成されている。下空間は、上空間及び中区間から隔離されており、インクの貯留と供給が行われる。

上空間には、５つのインクジェットヘッド１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ（互いの区別が必要ないときには、単にヘッド１と記載することがある。）、用紙Ｐを搬送する搬送機構１６、用紙Ｐをガイドするガイド部、制御装置１００等が配置されている。

５つのヘッド１は、無色の前処理液（Ｐ）、イエローインク（Ｙ）、マゼンタインク（Ｍ）、シアンインク（Ｃ）、ブラックインク（Ｂ）の液体をそれぞれ吐出する。前処理液を吐出するヘッド１ａは、用紙搬送方向に関して、一番上流にある。５つのヘッド１は、同一構造を有し、搬送方向に関して所定のピッチで配置され、枠状フレーム３に固定されている。フレーム３は、筐体１０１ａに対し、相対移動可能に支持されている。

搬送機構１６は、図１に示すように、ベルトローラ６、７及び搬送ベルト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１８及びテンションローラ１０を有する。

搬送ベルト８は、両ローラ６、７間に巻回された無端状のベルトであって、テンションローラ１０によって下向きのテンションを受けている。プラテン１８は、５つのヘッド１に対向して配置された平板であって、搬送ベルト８のループ上側部分を内側から支持している。ベルトローラ７は、駆動ローラであって、搬送モータ７Ｍの回転力で回転する。回転力は、複数のギアを介して伝達される。ベルトローラ７は、図１中時計回りに回転し、搬送ベルト８は矢印の方向に走行する。ベルトローラ６は、従動ローラであって、搬送ベルト８の走行で回転する。ニップローラ６は、ベルトローラ６に対向配置され、用紙Ｐを搬送ベルト８に押さえ付ける。搬送ベルト８の外周面には、弱粘着性のシリコン層が形成されており、用紙Ｐは外周面に保持される。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を搬送ベルト８から剥離し、後段のガイド部に導く。

ガイド部は、搬送方向に関して上流側のガイド部と下流側のガイド部とから構成されている。上流側ガイド部と下流側ガイド部とは、搬送方向に関して搬送機構１６を両側から挟んでいる。上流側ガイド部は、ガイド１３ａ、１３ｂ及び送りローラ対１４を有し、給紙ユニット１０１ｂと搬送機構１６とを繋ぐ。画像形成用の用紙Ｐが、搬送機構１６に向けて搬送される。下流側ガイドは、ガイド２９ａ、２９ｂ及び２つの送りローラ対２８を有し、搬送機構１６と排紙凹部１５とを繋ぐ。画像形成後の用紙Ｐが、排紙凹部１５に向けて搬送される。

上空間には、筐体１０１ａの天板下面部に、制御装置１００が配置されている。制御装置１００は、プリンタ１０１全体の動作を司る。制御装置１００は、外部装置から受信した印字指令に基づいて、用紙Ｐの搬出、搬送、排出や搬送に同期した液体吐出動作を制御する。用紙Ｐが給紙ユニット１０１ｂから繰り出され、５つのヘッド１の下方を通過するとき、各ヘッド１から前処理液やインクが順に吐出されて、用紙Ｐ上に画像が形成されることになる。各ヘッド１からの吐出動作は、用紙センサ３２からの用紙先端検出信号に基づいて行われる。用紙センサ３２は、ヘッド１ａの搬送方向上流側にある。さらに用紙Ｐは、排出口３０から排紙凹部１５に排出される。

中空間には、給紙ユニット１０１ｂが配置されている。給紙ユニット１０１ｂは、給紙トレイ１１と給紙ローラ１２とを有する。給紙トレイ１１は、筐体１０１ａに対し着脱可能で、上方に開口する箱である。給紙トレイ１１には、複数の用紙Ｐは収容され、給紙ローラ１２が最も上方の用紙Ｐを繰り出す。

下空間には、タンクユニット１０１ｃが配置されている。タンクユニット１０１ｃは、筐体１０１ａに対して着脱可能で、５つのタンク１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅ（互いの区別が必要ないときには、単にタンク１７と記載することがある。）が配置されている。タンク１７ａには、前処理液が収容されている。タンク１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅにはそれぞれイエローインク、イエローインク、マゼンタインク、シアンインク、ブラックインクが収容されている。各タンク１７はチューブ（不図示）を介して対応するヘッド１と接続されている。

前処理液は、例えば、濃度向上作用（用紙Ｐに着弾したインクの濃度を向上させる作用）、インクの滲みや裏抜け（用紙Ｐに着弾したインクが用紙Ｐの層を貫通して裏面に滲み出す現象）の防止作用、インクの発色性や速乾性を向上させる作用、インク着弾後の用紙Ｐの皺やカールを抑制する作用等を有する、無色の液体である。前処理液の材料は、カチオン系高分子やマグネシウム塩等の多価金属塩を含有する液体等、適宜に選択可能である。ヘッド１ａから吐出される前処理液は、ヘッド１ｂ〜１ｅから吐出されるインクよりも先に、用紙Ｐに着弾する。

次に、図１〜図５を参照し、ヘッド１について説明する。なお、図３では、実線で描くべきアクチュエータユニット２１を二点鎖線で描き、破線で描くべきアパーチャ１１２を実線で描いている。

各ヘッド１は、主走査方向（搬送方向に直交する方向）に長尺なライン式のヘッドであって、ヘッド本体２、液体分配部材、回路基板等が積層された積層体である。液体分配部材は、タンク１７から供給された液体をヘッド本体２に均等分配する。回路基板は、制御装置１００からの制御信号を調整し、アクチュエータユニット２１に供給する。アクチュエータユニット２１と回路基板とは、ドライバＩＣが実装されたＣＯＦ（Chip On Film）により電気的に接続されている。

ヘッド本体２は、主走査方向に長尺な流路ユニット９、及び、流路ユニット９の上面９ａに固定された４つのアクチュエータユニット２１を含む。

流路ユニット９は、図４に示すように、９枚のステンレス製金属プレート１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３０が積層されてなる導電性の積層体である。

流路ユニット９の上面９ａには、図２に示すように、複数の圧力室１１０、２個の流入口１０５ｂ、及び、流入口１０５ｂよりも主走査方向に細長い４個の流入口１０５ｃが開口している。４個の流入口１０５ｃは、流路ユニット９の長手方向に関して２個の流入口１０５ｂの間に設けられている。各流入口１０５ｂ、１０５ｃには、上述の液体分配部材から供給された液体が流入する。流路ユニット９の内部には、各流入口１０５ｂ、１０５ｃを入口とした鉛直方向に延在した流入流路が形成されている。流入流路は、４つのプレート１２２〜１２５に形成された貫通孔が接続されることによって構成されている。さらに、流路ユニット９の内部には、図３及び図４に示すように、流入流路に接続された共通インク流路としてのマニホールド流路（第１流路）１０５、マニホールド流路１０５から分岐して主走査方向に延在した共通インク流路としての複数の副マニホールド流路（第１流路）１０５ａ、及び、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（第２流路）１３２が形成されている。

圧力室１１０は、図４に示すように、アパーチャ（絞り部）１１２を介して副マニホールド流路１０５ａに接続されている。流路ユニット９の下面は、液体を吐出する吐出面２ａである。吐出面２ａには、複数の吐出口１０８が主走査方向に等間隔で配置されるように二次元配列されている。個別インク流路１３２は、副マニホールド流路１０５ａの出口であるインク供給口（第２口）１１５ａから上方へ向かい、アパーチャ１１２において水平に延在し、それからさらに上方に向かい、圧力室１１０において再び水平に延在し、それからしばらくアパーチャ１１２から離れる方向に斜め下方に向かってから垂直下方に吐出口１０８へと向かう。

各アクチュエータユニット２１は、図２に示すように、台形の平面形状を有する。４つのアクチュエータユニット２１は、主走査方向に２列の千鳥に配列されている。詳細には、４つのうち端から１つ目と３つ目のアクチュエータユニット２１は、台形の下底が上底よりも平面視矩形の流路ユニット９の一方の長辺に近くなるように、端から２つ目と４つ目のアクチュエータユニット２１は下底が上底よりも他方の長辺に近くなるように配置されている。隣接する２つのアクチュエータユニット２１の対向する２つの斜辺は、その大部分について主走査方向の位置が重複している。流入口１０５ｃは、アクチュエータユニット２１ごとに設けられており、対応するアクチュエータユニット２１の上底と平行に延在している。

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り、図５（ａ）に示すように、３枚の圧電層１４１、１４２、１４３を含む。圧電層１４１〜１４３は、同じ形状及びサイズを有し、アクチュエータユニット２１の外形を画定している。圧電層１４１だけに、上下両面に電極（上面に個別電極１３５、下面に共通電極１３４）が形成されている。個別電極１３５は、図５（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は、主要部分が圧力室１１０に対向しており、菱形の一方の鋭角部が圧力室１１０外に延出されている。延出方向の先端には、平面視で円形のランド１３６が形成されている。共通電極１３４は、２つの圧電層１４１、１４２に挟まれており、圧電層１４１の下面（圧電層１４２の上面）のほぼ全体に形成されている。圧電層１４３は、下面が流路ユニット９の上面９ａに固定され、圧力室１１０の開口を封止している。なお、圧電層１４１の上面には、共通電極１３４と電気的に接続された共通電極用のランド（図示せず）も形成されている。個別電極用のランド１３６には駆動信号が選択的に与えられ、共通電極用ランドには基準電位のグランド電位が与えられる。

圧電層１４１のみが分極されており、活性層として機能する。圧電層１４１における個別電極１３５と共通電極１３４とで挟まれた部分は、分極方向の電界が印加されると、面方向の圧電歪み（ｄ３１の振動モードでの変位）が生じる。一方、圧電層１４２、１４３には自発的な変位が生じない。このとき、圧電層１４１との圧電層１４２、１４３との間で面方向に歪みの差が生じることにより、圧電層１４１〜１４３における個別電極１３５と圧力室１１０とで挟まれた部分が、面方向と直交する方向に変形（ユニモルフ変形）し、圧力室１１０の容積を変化させる。即ち、アクチュエータユニット２１における個別電極１３５と圧力室１１０とで挟まれた部分は、それぞれ、圧力室１１０内の液体に吐出口１０８からの吐出エネルギーを付与する圧電アクチュエータとして働く。つまり、アクチュエータユニット２１には、圧力室１１０と同数の圧電アクチュエータが作り込まれている。各圧電アクチュエータは、互いに独立して変形可能である。本実施形態では、ドライバＩＣから個別電極１３５に駆動信号が供給されると、圧電アクチュエータが圧力室１１０に向けて凸となるように変形し、圧力室１１０の容積を減少させる。これより、圧力室１１０内の液体に圧力（吐出エネルギー）が付与され、吐出口１０８から液体が吐出される。

インクジェットヘッド１を製造する過程においては、アクチュエータユニット２１及び流路ユニット９を構成する複数枚のプレート１２２〜１３０は、接着剤により接着されて積層されている。即ち、各プレートの一方の面の全域に接着剤が、ロールコータやバーコータ等により、一方向に沿って（本実施形態では、流路ユニット９の長手方向と平行な方向に沿って）転写された後に、そのプレートに接着される他のプレートが貼り合わされる。このとき、プレート１２２〜１３０にそれぞれ形成された、個別インク流路１３２の一部を構成する孔又は凹部（本実施形態では孔だけが存在している）に接着剤が流れ込むのを防止するために、積層される隣接した２枚のプレートの接着面には、余分な接着剤が流れ込む複数の逃し溝がハーフエッチングによって形成されている。

ここでは、複数枚のプレート１２２〜１３０のうち、特に、マニホールド流路１０５及び副マニホールド流路１０５ａの上壁を構成するサプライプレート１２５について、図６を参照して説明する。図６は、サプライプレート１２５の部分底面図であって、吐出面２ａと同じ方向を向いたサプライプレート１２５の裏面（下面）の一部を示している。なお、図２及び図３には１つのマニホールド流路１０５が主走査方向に延在した４つの副マニホールド流路１０５ａに分岐している例を示しているが、説明を簡略化するために、図６には１つのマニホールド流路１０５が分岐せずに主走査方向に延在した１つの副マニホールド流路１０５ａだけに連結されている例を示している。図６の例では、副マニホールド流路１０５ａに接続された複数の圧力室１１０が、流路ユニット９の長手方向にそれぞれ延在した４つの圧力室列を構成している。

サプライプレート１２５には、流入流路の下端域を構成する貫通孔及びその出口開口１５１（第１口：図６参照）が設けられている。さらに、サプライプレート１２５には、図４に示すように、個別インク流路１３２の一部を構成し、副マニホールド流路１０５ａとアパーチャ１１２とを連通させる複数のインク供給孔１１５と、同じく個別インク流路１３２の一部を構成し、圧力室１１０と吐出口１０８とを連通させるための複数の連絡孔１１４が形成されている。図６では図示を省略した複数の連絡孔１１４は、副マニホールド流路１０５ａとの平面的な位置関係が図３に示す吐出口１０８とほぼ同じとなるように、流路ユニット９の長手方向にそれぞれ延在した４つの連絡孔列を構成している。複数のインク供給孔１１５の下端にそれぞれ設けられた複数のインク供給口１１５ａは、図６に示すように、副マニホールド流路１０５ａに面するように、流路ユニット９の長手方向に延在した４つの供給口列を形成している。

複数の連絡孔１１４を含み且つ出口開口１５１及び複数のインク供給孔１１５を含まない領域は、下側に隣接するプレート１２６に接着剤によって接着される接着領域１６１である。そのため、接着領域１６１には、接着剤の塗布時及びプレート積層・加圧時に余分な接着剤が連絡孔１１４に流れ込むのを防止するために、連絡孔１１４をそれぞれ個別に取り囲む複数の環状の逃し溝１７０（図４参照、図６においては図示省略）が形成されている。

接着領域１６１内であって、下側に隣接したプレート１２６に接着されない非接着領域１６２との境界付近には、それぞれ、３つの内側包囲溝１７１と、３つの外側包囲溝１７２とが形成されている。内側包囲溝１７１及び外側包囲溝１７２は、後述する逃し溝群１７４同様、余分な接着剤が出口開口１５１及び複数のインク供給口１１５ａに流れ込むのを抑制する機能を有している。共に環状である３つの内側包囲溝１７１と３つの外側包囲溝１７２とによって囲まれた環状の領域が、出口開口１５１及び複数のインク供給口１１５ａが形成された非接着領域１６２となっている。図６に示す例では、非接着領域１６２は、出口開口１５１の主走査方向中心を通って副走査方向に延びる軸（以下、「対称軸」と称する）Ｓに対して左右対称形状を有している。

非接着領域１６２において、複数のインク供給口１１５ａが設けられた領域は、副マニホールド流路１０５ａに面しており、主走査方向に延在している。複数のインク供給口１１５ａが設けられた領域は、出口開口１５１から副走査方向にシフトした位置にあって、主走査方向に関して複数のインク供給口１１５ａの一部が出口開口１５１と重複している。出口開口１５１と複数のインク供給口１１５ａが設けられた領域の両端とをそれぞれ接続する２つの領域は、マニホールド流路１０５に面している。これら２つの領域の延在方向は、主走査方向及び副走査方向の両方の成分を有する斜め方向である。

接着領域１６１には、広い接着領域１６１を小面積の多数の格子状領域に分割する格子溝１７３が形成されている。格子溝１７３は、接着面にエアが残留することを防いで、プレート間の確実な接着を確保する働きがある。

インク供給口１１５ａの周辺部分は、下側に隣接したプレート１２６に接着されない非接着領域１６２であり、この部分には接着剤を塗布する必要がない。しかし、サプライプレート１２５の裏面にはロールコータ又はバーコータといった転写装置を用いて接着剤が塗布されるので、サプライプレート１２５の裏面全域に接着剤を塗布するのが効率的である。そして、本実施形態のヘッド１を製造するに当たっては、接着剤の転写方向は、転写の容易性を考慮して、流路ユニット９の長手方向に平行（図６中左から右方向）となっている。このとき、サプライプレート１２５の裏面上を転写方向の上流側から下流側へ接着剤が流れることになるが、接着剤が塗布される必要がない非接着領域１６２にも接着剤が流れて、出口開口１５１から流入流路内に、及び、インク供給口１１５ａからインク供給孔１１５内に接着剤が流れ込む虞がある。

そこで、サプライプレート１２５の非接着領域１６２には、サプライプレート１２５の裏面（共通インク流路の上壁面）に転写される接着剤を逃す２つの逃し溝群１７４が設けられている。２つの逃し溝群１７４は、対称軸Ｓに関して左右対称形状を有している。各逃し溝群１７４は、４つの逃し溝１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃ、１７４ｄからなる。各逃し溝の深さは、サプライプレート１２５の厚みの半分程度又はそれ以下である。逃し溝１７４ａは、４つの逃し溝の中で出口開口１５１を通過する対称軸Ｓから最も遠くにあって「く」の字曲線状に形成されており、上流端が出口開口１５１近傍に、下流端が最も出口開口１５１から離れた供給口列の上流端近傍に位置するように延在している。逃し溝１７４ｂは、逃し溝１７４ａに隣接して「Ｕ」の字曲線状に形成されており、一端部が２番目に出口開口１５１から離れた供給口列の上流端近傍に位置し、他端部が２番目に出口開口１５１に近い供給口列の上流端近傍に位置するように延在している。そして、「Ｕ」字の頂点が出口開口１５１の近傍に位置している。逃し溝１７４ｃは、逃し溝１７４ｂに囲まれるように配置された環状溝である。逃し溝１７４ｄは、逃し溝１７４ｃに囲まれるように配置された環状溝である。

逃し溝１７４ａの外形線、及び、逃し溝１７４ｂの「Ｕ」字の頂点を挟んで出口開口１５１に近い方の領域の外形線は、ほとんどの部分において（変形例としてその全域において）、接着領域１６１と非接着領域１６２との境界であるマニホールド流路１０５を画定する側壁面（プレート１２６、１２７、１２８に形成された貫通孔を画定する面）と実質的に平行になっている。また、残り２つの逃し溝１７４ｃ、１７４ｄの外形線、及び、逃し溝１７４ｂの「Ｕ」字の頂点を挟んで出口開口１５１から遠い方の領域の外形線は、ほとんどの部分において（変形例としてその全域において）、接着領域１６１と非接着領域１６２との境界であるマニホールド流路１０５を画定する側壁面に近いものほど当該側壁面に平行な形状に近く、当該側壁面から離れたものほど当該側壁面よりも曲率が小さく直線に近い形状となっている。なお、「ほとんどの部分」とした理由については後述する。

４つの逃し溝１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃ、１７４ｄの副走査方向に関する形成範囲（逃し溝群１７４を副走査方向に延びた仮想線上に主走査方向から射影してできた範囲）は、出口開口１５１の副走査方向に関する形成範囲を包含している。また、逃し溝１７４ａの副走査方向に関する形成範囲は、３つの供給口列に属するすべてのインク供給口１１５ａの副走査方向に関する形成範囲を包含している。加えて、逃し溝１７４ｂの副走査方向に関する形成範囲は、出口開口１５１に近い方の３つの供給口列に属するインク供給口１１５ａの副走査方向に関する形成範囲を包含している。したがって、図６中左から右へと向かう方向に沿ってプレート１２５に塗布された接着剤が出口開口１５１及び複数のインク供給口１１５ａから流路に流れ込むのを、逃し溝群１７４が効果的に抑制する。なお、当該効果は、対称軸Ｓより上流に形成された逃し溝群１７４において顕著であるが、対称軸Ｓよりも下流に形成された逃し溝群１７４においても限定的ながら得られることが確認されている。

図７には、マニホールド流路１０５内におけるインクの流動線Ｒが描かれている。出口開口１５１からマニホールド流路１０５に流れ込んだインクは、マニホールド流路１０５を画定する側壁面の形状によって規制されつつ、出口開口１５１から副マニホールド流路１０５ａに向かって流れる。その結果、マニホールド流路１０５内における流動線Ｒは、マニホールド流路１０５を画定する側壁面の付近では当該側壁面と実質的に平行になっており、側壁面から離れるほど当該側壁面よりも曲率が小さく直線に近づいた形状となっている。副マニホールド流路１０５ａ内におけるインクの流動線は、副マニホールド流路１０５ａの延在方向（流路ユニット９の長手方向）に平行となっている。

４つの逃し溝１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃ、１７４ｄの外形線と流動線Ｒとの関係について、図８を参照しつつ逃し溝１７４ａを例に説明する。上述したように、逃し溝１７４ａの外形線は、そのほとんどの部分において、接着領域１６１と非接着領域１６２との境界であるマニホールド流路１０５を画定する側壁面と平行になっている。また、逃し溝１７４ａの位置を通過する流動線Ｒも、マニホールド流路１０５を画定する側壁面と実質的に平行になっている。つまり、逃し溝１７４ａの外形線と流動線Ｒは互いに実質的に平行となっている。なお、「ほとんどの部分」としたのは、鋭角となっている逃し溝１７４ａの上流端Ｘ１及び下流端Ｘ２の近傍（後述する区域１７８、１７９、１８０、１８１：流動線Ｒに対して鋭角をなしている）が除かれるためである。

図８に示すように、逃し溝１７４ａの外形線は、互いに平行な２つの主区域１７６、１７７を有している。そして、主区域１７６、１７７の任意位置における接線方向は、当該位置を通過する流動線Ｒの接線方向と平行となっている。例えば、主区域１７６の位置Ｘ３における接線方向Ｄ１は、主区域１７７の位置Ｘ４（主区域１７７上で位置Ｘ３に最も近い位置）における接線方向Ｄ２、及び、位置Ｘ３、Ｘ４を通過する流動線Ｒの接線方向Ｄ３と平行である。言い換えると、主区域１７６、１７７は、流動線Ｒの当該主区域１７６、１７７に対応した位置（微小領域）における接線方向と平行な平行部分だけからなる。

一方で、逃し溝１７４ａの上流端Ｘ１で接続された２つの直線状の区域１７８、１７９は、流動線Ｒの当該区域１７８、１７９に対応した位置（微小領域）における接線方向と非平行な非平行部分だけからなる。そして、区域１７８、１７９の下流端は、それぞれ、主区域１７６、１７７の上流端と鈍角θ１、θ２をなすように接続されている。同様に、逃し溝１７４ａの下流端Ｘ２で接続された２つの直線状の区域１８０、１８１は、流動線Ｒの当該区域１８０、１８１に対応した位置における接線方向と非平行な非平行部分だけからなる。そして、区域１８０、１８１の上流端は、それぞれ、主区域１７６、１７７の下流端と鈍角θ３、θ４をなすように接続されている。逃し溝１７４ｂ、１７４ｃ、１７４ｄについても、流動線Ｒとの関係は逃し溝１７４ａと同様であるが、逃し溝１７４ｃ、１７４ｄには非平行部分がなく平行部分だけを有している。

上述したように逃し溝群１７４は、プレート１２５への接着剤の塗布時に図６中左から右へと流れてくる接着剤が出口開口１５１及び複数のインク供給口１１５ａから流路に流れ込むのを効果的に抑制するという機能を有している。しかしながら、インク内に存在していたエアが気泡となって時間の経過に従って逃し溝１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃ、１７４ｄに除々に蓄積されていく。その結果、インク吐出が阻害されるおそれが高くなる。これを解消するために、プリンタ１０１では、ヘッド１に接続されたポンプ（図示せず）を駆動してヘッド１内のエアをインクと共に強制的に排出するパージ動作を定期的に行う必要がある。本実施形態では、逃し溝群１７４が図８を参照して詳述したような形状を有しているために、各逃し溝１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃ、１７４ｄ内でのエアの流動性が高くなる。これは、平行部分では流動線Ｒに沿ってエアが動きやすいこと、及び、平行部分と非平行部分とが接続されてなる角部が鈍角となっているために当該角部にエアが蓄積されにくいことによる。したがって、逃し溝１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃ、１７４ｄに蓄積されたエアをパージ時にマニホールド流路１０５及び複数の副マニホールド流路１０５ａから個別インク流路１３２を介して効率的に外部へと排出することが可能である。よって、通常よりもパージ時間を長くする又はパージ圧を増加させる必要がなく、パージ時に廃棄されるインク量を最小限に抑えることができる。

なお、製造時に逃し溝１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃ、１７４ｄに接着剤が流れ込むことがあるが、パージ時においてエアは逃し溝内に流れ込んだ接着剤を乗り越えて逃し溝外に排出されるため、逃し溝内に流れ込んだ接着剤がエアの流動を阻害することはない。

また、本実施形態では、図６中左側の逃し溝群１７４の逃し溝１７４ａの形成範囲が、複数のインク供給口１１５ａのうち最も上流（図６において最も左）にあるものよりもさらに上流に、副走査方向に関してこれら複数のインク供給口１１５ａを包含するように形成されている。したがって、パージ時にエアをより確実にインク供給口１１５ａから個別インク流路１３２に送出することができる。

さらに、本実施形態では、副走査方向が流路ユニット９の長手方向と直交しており、複数のインク供給口１１５ａが設けられた副マニホールド流路１０５ａが主走査方向に延在している。これによって、逃し溝群１７４を構成する各逃し溝の長さを最小限に抑えつつ複数のインク供給口１１５ａへの接着剤の流れ込みを抑制することができる。また、逃し溝１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃ、１７４ｄに落ち込んだエアをインクの流動方向Ｄ（図７参照）に配列された複数のインク供給口１１５ａからパージ時に効果的に排出することができる。

加えて、複数のインク供給口１１５ａが副走査方向に関して出口開口１５１からシフトした位置にあると共に、主走査方向に関して複数のインク供給口１１５ａの一部が出口開口１５１と重複した位置にあり、逃し溝１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃ、１７４ｄが、主走査方向の成分及び副走査方向の成分の両方を有するように延在している。したがって、吐出口１０８の数を担保しつつ流路ユニット９が長くなるのを抑制することができる。

また、非平行部分である区域１７８、１７９の下流端は、それぞれ、平行部分である主区域１７６、１７７の上流端と鈍角θ１、θ２をなすように接続されている。これによって、区域１７８、１７９に沿って存在するエアが平行部分である主区域１７６、１７７に送出され易くなる。

しかも、本実施形態では、逃し溝１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃ、１７４ｄが形成されたサプライプレート１２５の裏面（共通インク流路の上壁面）が、吐出口１０８が形成された吐出面２ａと同じ方向を向いている。これによって、エアが付着しやすいサプライプレート１２５の裏面のエアを効率的に排出することができる。

さらに、本実施形態では、逃し溝群１７４に４つの逃し溝１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃ、１７４ｄが含まれているため、各逃し溝１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃ、１７４ｄの幅を細くできる。したがって、逃し溝をハーフエッチングなどで比較的簡易に形成することができるため、ヘッド１の製造を容易とすることができる。

さらに加えて、本実施形態では、主走査方向に出口開口１５１を挟むように２つの逃し溝群１７４が設けられている。したがって、上述したように、出口開口１５１への接着剤の入り込みをより効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、図８を用いて説明したように、逃し溝１７４ａ、１７４ｂの上流端及び下流端が鋭角をなしているので、逃し溝内へのエアの導入及び逃し溝からのエアの排出がし易くなる。

次に、本発明の一変形例について、図９を参照して説明する。図９は、図６と同様、サプライプレートの裏面を示す部分底面図である。本変形例は、サプライプレートに形成された逃し溝以外に図６からの変更はないので、上述した実施形態と同じ部材には同じ符号を用いてその説明を省略する。

図９に示すように、サプライプレートの裏面には、出口開口１５１と、複数のインク供給口１１５ａとが開口している。接着領域１６１には、３つの内側包囲溝１７１と、３つの外側包囲溝１７２と、格子溝１７３とが形成されている。

本実施形態のヘッド１を製造するに当たっては、接着剤の転写方向は、転写の容易性を考慮して、流路ユニット９の長手方向に平行（図６中左から右方向）となっている。したがって、サプライプレートの裏面上を転写方向の上流側から下流側へ接着剤が流れることになるが、接着剤が塗布される必要がない非接着領域１６２にも接着剤が流れて、出口開口１５１から流入流路内に、及び、インク供給口１１５ａからインク供給孔１１５内に接着剤が流れ込む虞がある。

そこで、サプライプレートの非接着領域１６２には、サプライプレートの裏面に転写される接着剤を逃す２つの逃し溝２７４が設けられている。２つの逃し溝２７４は、対称軸Ｓに関して左右対称形状を有している。逃し溝２７４の幅は、マニホールド流路１０５の最大幅Ｗの１／２以上となっている。逃し溝２７４の深さは、サプライプレートの厚みの半分程度又はそれ以下である。逃し溝２７４は、上流端が出口開口１５１近傍に、下流端が４つの供給口列の上流端近傍に位置するように延在している。

逃し溝２７４の外形線を、図１０に示す４つの区域ａ、ｂ、ｃ、ｄに区分して考察する。区域ａは、逃し溝２７４の上流端から、外側を通って左側下流端に至る。区域ｂは、逃し溝２７４の上流端から、内側を通る直線形状を有している。区域ｃは、区域ｂの下流端から右側下流端に至る。区域ｄは、右側下流端と左側下流端との間であって直線形状を有している。区域ａ及びｃは、その全域において、接着領域１６１と非接着領域１６２との境界であるマニホールド流路１０５を画定する側壁面（プレート１２６、１２７、１２８に形成された貫通孔を画定する面）と実質的に平行になっている。また、区域ｂ及びｄは、マニホールド流路１０５を画定する側壁面と平行になっていない。

逃し溝２７４の副走査方向に関する形成範囲（逃し溝２７４を副走査方向に延びた仮想線上に主走査方向から射影してできた範囲）は、出口開口１５１の副走査方向に関する形成範囲を包含している。また、逃し溝２７４の副走査方向に関する形成範囲は、複数のインク供給口１１５ａの副走査方向に関する形成範囲を包含している。したがって、図９中左から右へと向かう方向に沿ってサプライプレートに塗布された接着剤が出口開口１５１及び複数のインク供給口１１５ａから流路に流れ込むのを、逃し溝２７４が効果的に抑制する。なお、当該効果は、対称軸Ｓより上流に形成された逃し溝２７４において顕著であるが、対称軸Ｓよりも下流に形成された逃し溝２７４においても限定的ながら得られることが確認されている。本変形例において、マニホールド流路１０５内におけるインクの流動線Ｒは、図７で説明したのと同様である。

逃し溝２７４の外形線と流動線Ｒとの関係について説明する。上述したように、逃し溝２７４の外形線の区域ａ及びｃは、その全域において、接着領域１６１と非接着領域１６２との境界であるマニホールド流路１０５を画定する側壁面と平行になっている。また、区域ａ及びｃの位置（微小領域）を通過する流動線Ｒも、マニホールド流路１０５を画定する側壁面と実質的に平行になっている。つまり、区域ａ及びｃと流動線Ｒは互いに実質的に平行となっており、区域ａ及びｃは、流動線Ｒの当該区域ａ及びｃに対応した位置（微小領域）における接線方向と平行な平行部分だけからなる。

一方で、区域ｂ及びｄは、流動線Ｒの当該区域ｂ、ｄに対応した位置における接線方向と非平行な非平行部分だけからなる。そして、区域ｂの下流端は、区域ｃの上流端と鈍角θ５をなすように接続されている。区域ｄの一端は、区域ｃの下流端と鈍角θ６をなすように接続されている。

上述したように逃し溝２７４は、サプライプレートへの接着剤の塗布時に図９中左から右へと流れてくる接着剤が出口開口１５１及び複数のインク供給口１１５ａから流路に流れ込むのを効果的に抑制するという機能を有している。しかしながら、インク内に存在していたエアが気泡となって時間の経過に従って逃し溝２７４に除々に蓄積されていく。その結果、インク吐出が阻害されるおそれが高くなる。これを解消するために、プリンタ１０１では、ヘッド１に接続されたポンプ（図示せず）を駆動してヘッド１内のエアをインクと共に強制的に排出するパージ動作を定期的に行う必要がある。本変形例では、逃し溝２７４が図１０を参照して詳述したような形状を有しているために、逃し溝２７４内でのエアの流動性が高くなる。これは、平行部分では流動線Ｒに沿ってエアが動きやすいこと、及び、平行部分と非平行部分とが接続されてなる角部が鈍角となっているために当該角部にエアが蓄積されにくいことによる。したがって、逃し溝２７４に蓄積されたエアをパージ時にマニホールド流路１０５及び複数の副マニホールド流路１０５ａから個別インク流路１３２を介して効率的に外部へと排出することが可能である。よって、通常よりもパージ時間を長くする又はパージ圧を増加させる必要がなく、パージ時に廃棄されるインク量を最小限に抑えることができる。

また、本実施形態では、マニホールド流路１０５を画定する側壁面と平行な外形線を有する逃し溝２７４が１つだけ形成されており、その幅がマニホールド流路１０５の最大幅Ｗの１／２以上であるので、逃し溝２７４内のエアをより排出し易くなる。

なお、本変形例においては、外形線の区域ｄの全域がインク流動の下流端となっているが、区域ｄに沿って蓄積されるエアをより少なくするために、例えば図８に示す下流端Ｘ２のように流動線に沿って下流に向かう方向に突出した鋭角部を区域ｄに設けることがより好ましい。

以上、本発明の好適な実施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を上述の実施形態に施すことが可能である。例えば、上述した実施形態には接着剤の塗布方向が流路ユニット９の長手方向に平行な例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、接着剤の塗布方向が流路ユニット９の幅方向に平行な場合には、図６において、出口開口１５１よりも塗布方向上流に出口開口１５１を包含する逃し溝を設けるか、２つの逃し溝１７４ａを出口開口１５１よりも塗布方向上流において接続すればよい。

また、図６及び図９で説明した例では逃し溝の外形線が平行部分と非平行部分とから構成されているが、前記一又は複数の溝の外形線が平行部分だけからなっていてもよい。これによって、溝内でのエアの流れがより円滑となる。

第１流路が共通インク流路で第２流路が個別インク流路である例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、それ以外の部分に適用することも可能である。

上述した実施形態において、２つの逃し溝群１７４のうち、出口開口１５１及び複数のインク供給口１１５ａよりも接着剤の塗布方向に関して上流にある図６中左側にあるものだけが形成されていてもよい。また、逃し溝群１７４の中で、逃し溝１７４ａだけが形成されていてもよい。なぜなら、逃し溝１７４ａの副走査方向に関する形成範囲は、出口開口１５１及び複数のインク供給口１１５ａの副走査方向に関する形成範囲を包含しており、逃し溝１７４ａの外形線は、流動線Ｒの逃し溝１７４ａに対応した位置（微小領域）における接線方向と平行な平行部分（主区域１７６、１７７）を有し、且つ、非平行部分（区域１７８、１７９）がそれぞれ平行部分（主区域１７６、１７７）と鈍角θ１、θ２をなすように接続されているからである。

さらに、逃し溝の形状は、（１）プレート面内の任意の一方向に関して、逃し溝の形成範囲が出口開口（第１口）の形成範囲を包含していること、（２）逃し溝の外形線が、流動線Ｒの逃し溝に対応した位置における接線方向と平行な平行部分を有していること、（３）逃し溝の外形線が非平行部分を有する場合には、非平行部分が平行部分と鈍角をなすように接続されていること、という条件を満たす限り、どのように変更してもよい。なお、（１）において「任意の一方向」としたのは、ヘッドの製造過程において、接着剤の塗布方向を（１）を満たす一方向と直交する方向に変更すればよいからである。

１ インクジェットヘッド
２ ヘッド本体
２ａ 吐出面
９ 流路ユニット
２１ アクチュエータユニット
１０１ インクジェット式プリンタ
１０５ マニホールド流路
１０５ａ 副マニホールド流路
１０８ 吐出口
１１０ 圧力室
１１４ 連絡孔
１１５ インク供給孔
１１５ａ インク供給口
１２２〜１３０ プレート
１３２ 個別インク流路
１５１ 出口開口
１６１ 接着領域
１６２ 非接着領域
１７０ 逃し溝
１７１ 内側包囲溝
１７２ 外側包囲溝
１７３ 格子溝
１７４ 逃し溝群
１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃ、１７４ｄ 逃し溝
１７６、１７７ 外形線の主区域
１７８、１７９、１８０、１８１ 外形線の区域

Claims (11)

1. 貫通孔の形成された複数のプレートが接着剤を介して積層されることによって、第１口を介して液体が供給される第１流路と、前記第１口と同じプレートに形成された第２口を介して前記第１流路に接続された第２流路とが形成された流路ユニットを有する液体吐出ヘッドであって、
   前記第１口及び前記第２口が形成されたプレートの前記第１流路に面した壁面には、一又は複数の溝が形成されており、
   プレート面内の一方向に関して、前記一又は複数の溝の形成範囲が前記第１口の形成範囲を包含しており、
   前記一又は複数の溝が、前記第１口及び前記第２口から離隔しており、
   前記一又は複数の溝の中の少なくとも１つの溝が、前記第１口の近傍から、前記第１流路内における前記第１口から前記第２口への液体の流動方向に関して前記第２口の上流側近傍まで延在しており、且つ、当該少なくとも１つの溝の外形線が、前記第１流路内における前記第１口から前記第２口への液体の流動線の当該外形線に対応した位置における接線方向と平行でない非平行部分と、前記流動線の当該外形線に対応した位置における接線方向と平行な平行部分とを有しており、
   前記非平行部分が前記平行部分に接続されていると共に、前記非平行部分の当該接続個所よりも上流側区域と前記平行部分の当該接続個所よりも下流側区域とが鈍角をなすように接続されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 共通液体流路としての前記第１流路には、先端に液体の吐出口が設けられた個別液体流路である前記第２流路が複数接続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. 前記一又は複数の溝が形成された前記プレートの前記壁面が、前記吐出口が形成された面と同じ方向を向い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. 前記一又は複数の溝の中の少なくとも１つの形成範囲が、複数の前記第２口のうち最も上流にあるものよりもさらに上流に、前記一方向に関して前記複数の第２口を包含するように形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記一方向が前記流路ユニットの長手方向と直交しており、前記第１流路において前記複数の第２口が設けられた領域が前記長手方向に延在していることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記複数の第２口が前記一方向に関して前記第１口からシフトした位置にあると共に、前記一方向と直交する直交方向に関して前記複数の第２口の一部が前記第１口と重複した位置にあり、
   前記一又は複数の溝が、前記一方向の成分及び前記直交方向の成分の両方を有するように延在していることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記非平行部分がその下流端において前記平行部分に接続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記第１流路を画定する側壁面と平行な外形線を有する複数の前記溝が形成され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. 前記第１流路を画定する側壁面と平行な外形線を有する前記溝が１つだけ形成されており、その幅が前記第１流路の最大幅の１／２以上であ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。
10. 前記一方向に関して前記第１口の両側に前記一又は複数の溝がそれぞれ設けられてい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. 各溝の上流端及び下流端の少なくとも一方が鋭角をな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。

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