特許 7552251 液体吐出ヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-09

(45)【発行日】2024-09-18

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20240910BHJP

   B41J 2/18 20060101ALI20240910BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20240910BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 603

B41J2/14 605

B41J2/14 607

B41J2/18

B41J2/01 401

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020179932

(22)【出願日】2020-10-27

(65)【公開番号】P2022070713

(43)【公開日】2022-05-13

【審査請求日】2023-10-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000005267

【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉野 隆晃

(72)【発明者】

【氏名】垣内 徹

(72)【発明者】

【氏名】山本 次郎

(72)【発明者】

【氏名】神▲崎▼ 章太郎

(72)【発明者】

【氏名】水野 泰介

【審査官】牧島 元

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１３８３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１６８７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１５５９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１３４５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１６８７６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１ － ２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体が外部から供給される供給マニホールドと、
前記液体が外部に排出される帰還マニホールドと、
上流端が前記供給マニホールドに接続され、下流端が前記帰還マニホールドに接続され、且つ、列をなしてノズル面に配置された複数のノズルに対して個別に連通した複数の個別流路と、
前記供給マニホールドに設けられた供給用ダンパー部と、
前記帰還マニホールドに設けられた帰還用ダンパー部と、を備え、
前記供給マニホールドから前記ノズルまでの流路長は前記ノズルから前記帰還マニホールドまでの流路長よりも大きく、
前記供給マニホールドのコンプライアンスは前記帰還マニホールドのコンプライアンスよりも大きく、
前記供給マニホールドは前記帰還マニホールドの上方に配置されている、液体吐出ヘッド。

【請求項2】

前記供給マニホールドの容積は前記帰還マニホールドの容積よりも大きい、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項3】

前記供給マニホールドの厚みは前記帰還マニホールドの厚みよりも大きい、請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項4】

前記帰還マニホールドのコンプライアンスに対する前記供給マニホールドのコンプライアンスの比率は２．０未満である、請求項１乃至３の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項5】

前記供給用ダンパー部のコンプライアンスと前記帰還用ダンパー部のコンプライアンスとは同じである、請求項１乃至４の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項6】

液体が外部から供給される供給マニホールドと、
前記液体が外部に排出される帰還マニホールドと、
上流端が前記供給マニホールドに接続され、下流端が前記帰還マニホールドに接続され、且つ、列をなしてノズル面に配置された複数のノズルに対して個別に連通した複数の個別流路と、
前記供給マニホールドに設けられた供給用ダンパー部と、
前記帰還マニホールドに設けられた帰還用ダンパー部と、を備え、
前記供給マニホールドから前記ノズルまでの流路長は前記ノズルから前記帰還マニホールドまでの流路長よりも大きく、
前記供給マニホールドのコンプライアンスは前記帰還マニホールドのコンプライアンスよりも大きく、
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流路をさらに備えた、液体吐出ヘッド。

【請求項7】

液体が外部から供給される供給マニホールドと、
前記液体が外部に排出される帰還マニホールドと、
上流端が前記供給マニホールドに接続され、下流端が前記帰還マニホールドに接続され、且つ、列をなしてノズル面に配置された複数のノズルに対して個別に連通した複数の個別流路と、
前記供給マニホールドに設けられた供給用ダンパー部と、
前記帰還マニホールドに設けられた帰還用ダンパー部と、を備え、
前記供給マニホールドから前記ノズルまでの流路長は前記ノズルから前記帰還マニホールドまでの流路長よりも大きく、
前記供給マニホールドのコンプライアンスは前記帰還マニホールドのコンプライアンスよりも大きく、
前記供給マニホールドは、前記帰還マニホールドの側に位置する下側部分と、前記下側部分の上方に位置すると共に前記下側部分よりも平面視における面積が大きい上側部分と、を有している、液体吐出ヘッド。

【請求項8】

液体が外部から供給される供給マニホールドと、
前記液体が外部に排出される帰還マニホールドと、
上流端が前記供給マニホールドに接続され、下流端が前記帰還マニホールドに接続され、且つ、列をなしてノズル面に配置された複数のノズルに対して個別に連通した複数の個別流路と、
前記供給マニホールドに設けられた供給用ダンパー部と、
前記帰還マニホールドに設けられた帰還用ダンパー部と、を備え、
前記供給マニホールドから前記ノズルまでの流路長は前記ノズルから前記帰還マニホールドまでの流路長よりも大きく、
前記供給マニホールドのコンプライアンスは前記帰還マニホールドのコンプライアンスよりも大きく、
前記供給マニホールドは２以上のプレートで形成され、前記２以上のプレートのうち上側に位置するプレートの貫通孔は当該プレートの下側に位置するプレートの貫通孔よりも平面視における面積が大きい、液体吐出ヘッド。

【請求項9】

液体が外部から供給される供給マニホールドと、
前記液体が外部に排出される帰還マニホールドと、
上流端が前記供給マニホールドに接続され、下流端が前記帰還マニホールドに接続され、且つ、列をなしてノズル面に配置された複数のノズルに対して個別に連通した複数の個別流路と、
前記供給マニホールドに設けられた供給用ダンパー部と、
前記帰還マニホールドに設けられた帰還用ダンパー部と、を備え、
前記供給マニホールドから前記ノズルまでの流路長は前記ノズルから前記帰還マニホールドまでの流路長よりも大きく、
前記供給マニホールドのコンプライアンスは前記帰還マニホールドのコンプライアンスよりも大きく、
前記供給マニホールドの長手方向の一端は前記帰還マニホールドの長手方向の一端よりも当該供給マニホールドの長手方向の内側に位置している、液体吐出ヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ノズル内のインクが高粘度化するのを抑制することを一つの目的として、供給マニホールドおよび帰還マニホールドを備え、インクタンクと液体吐出ヘッドとの間でインクを循環させるようにした構成が知られている。

【0003】

例えば特許文献１には、供給マニホールドと帰還マニホールドとが２階建ての構成になった液体吐出ヘッドが開示されている。各マニホールドにはそれぞれダンパー部が設けられているため、何らかの原因でインク循環およびインク連続吐出を電源ダウンにより急停止させた場合でも、慣性流により水撃が生じ難くなっている。また、供給マニホールドからノズルまでの流路長が当該ノズルから帰還マニホールドまでの流路長よりも大きいため、供給マニホールドからの慣性流が当該供給マニホールドとノズルとの間の流路に吸収されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－１０４２９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、供給マニホールドでは帰還マニホールドよりも液体の流量が多いため、上記の通りダンパー部を設けるだけでは水撃を抑え切れない。そのため、メニスカスブレイクを起こす恐れがあった。メニスカスブレイクとは、ノズルから吐出されようとするインクにかかる力が当該インクの表面張力よりも大きくなることで、当該インクがノズルから漏れ出すことをいう。このようなメニスカスブレイクが生じてしまうと、インクが用紙に不要に付着したり、メニスカスを新たに形成するためのメンテナンスを実施する必要があった。

【0006】

そこで、本発明は、メニスカスブレイクが生じること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を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の液体吐出ヘッドは、液体が外部から供給される供給マニホールドと、前記供給マニホールドの下方に配置され、前記液体が外部に排出される帰還マニホールドと、前記帰還マニホールドに設けられた帰還用ダンパー部と、上流端が前記供給マニホールドに接続され、下流端が前記帰還マニホールドに接続され、且つ、列をなしてノズル面に配置された複数のノズルに対して個別に連通した複数の個別流路と、前記供給マニホールドに設けられた供給用ダンパー部と、前記帰還マニホールドに設けられた帰還用ダンパー部と、を備え、前記供給マニホールドから前記ノズルまでの流路長は前記ノズルから前記帰還マニホールドまでの流路長よりも大きく、前記供給マニホールドのコンプライアンスは前記帰還マニホールドのコンプライアンスよりも大きいものである。

【0008】

本発明に従えば、供給マニホールドおよび帰還マニホールドの双方にダンパー部が設けられ、かつ、供給マニホールドからノズルまでの流路長が当該ノズルから帰還マニホールドまでの流路長よりも大きく、かつ、供給マニホールドのコンプライアンスが帰還マニホールドのコンプライアンスよりも大きいので、供給マニホールドからノズルまでの流路内の圧力が急激に変動することが従来よりも抑えられる。そのため、メニスカスブレイクが生じることを抑制することができる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、メニスカスブレイクが生じること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ができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係る液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置の概略構成を示す平面図である。

【図2】図１の液体吐出ヘッドを延在方向に直交する線分で切断した断面図である。

【図3】供給マニホールドおよび帰還マニホールドの概略形状を示す側面図である。

【図4】供給マニホールド、帰還マニホールドおよび個別流路を示す平面図である。

【図5】複数の液体吐出ヘッドが搭載されたフレームの平面図である。

【図6】供給マニホールドの変形例を示す断面図である。

【図7】供給マニホールドのさらに変形例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図面を参照して説明する。以下に説明する液体吐出ヘッドは本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除および変更が可能である。

【0012】

＜液体吐出装置の構成＞
本実施形態に係る液体吐出ヘッド２０を備える液体吐出装置１０は、例えばインク等の液体を吐出するものである。以下では、液体吐出装置１０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の適用対象はこれに限定されるものではない。

【0013】

図１に示すように、液体吐出装置１０は、例えば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、およびタンク１２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。

【0014】

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との距離を決定する役割を担う。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。

【0015】

搬送部は、例えば２つの搬送ローラ１５および図略の搬送モータを有する。２つの搬送ローラ１５は、上記搬送モータに連結され、プラテン１１を互いに挟んだ状態で用紙１４の搬送方向に直交する方向（直交方向）に沿って互いに平行に配置されている。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。

【0016】

ヘッドユニット１６は、上記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、複数の液体吐出ヘッド２０が設けられている。

【0017】

液体吐出ヘッド２０は、流路形成体および容積変更部の積層体を有する。流路形成体は、内部に液体流路が形成され、吐出面（ノズル面）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。この場合、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、液体吐出ヘッド２０の詳細については後述する。

【0018】

液体が例えばインクの場合、タンク１２は当該インクの種類ごとに設けられている。タンク１２は例えば４つ設けられ、４つのタンク１２内には、ブラック、イエロー、シアン、およびマゼンタのインクがそれぞれ貯留されている。タンク１２のインクは、対応するノズル孔２１ａに供給される。

【0019】

＜液体吐出ヘッドの構成＞
液体吐出ヘッド２０は、上述の通り、流路形成体および容積変更部を備えている。図２に示すように、流路形成体は複数のプレート（例えば金属プレート）の積層体であり、容積変更部は振動板５５および圧電素子６０を有している。

【0020】

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４４、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、および第１４流路プレート５４を含む。これらのプレートはこの順で積層されている。

【0021】

各プレートには、大小様々な孔および溝が形成されている。各プレートが積層された流路形成体の内部では孔および溝が組み合わされて、複数のノズル２１、複数の個別流路６４、供給マニホールド２２およ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。

【0022】

ノズル２１はノズルプレート４０を積層方向（上下方向）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の先端である複数のノズル孔２１ａが所定の列（ノズル列）に沿った方向（以下、延在方向と呼ぶ）に並設されている。なお、延在方向は上記の積層方向および後記の幅方向にそれぞれ直交する方向である。

【0023】

供給マニホールド２２は、延在方向に延在しており、複数の個別流路６４に接続されている。帰還マニホールド２３は、延在方向に延在しており、複数の個別流路６４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の上に配置されている。

【0024】

ここで、供給マニホールド２２および帰還マニホールド２３の概略形状について説明する。図３は本実施形態における供給マニホールド２２および帰還マニホールド２３の概略形状を示す斜視図である。なお、供給マニホールド２２および帰還マニホールド２３は液体流路であって空洞であるが、図３はその空洞を外線により図示したものである。

【0025】

図３に示すように、本実施形態において、供給マニホールド２２および帰還マニホールド２３は共にＬ字型に形成されている。供給マニホールド２２は、延在方向に沿って延在する主部分１２２ａと、この主部分１２２ａの一端において積層方向に立設された立設部分１２２ｂとを含む。また、帰還マニホールド２３は、延在方向に沿って延在する主部分１２３ａと、この主部分１２３ａの一端において積層方向に立設された立設部分１２３ｂとを含む。さらに、供給マニホールド２２と帰還マニホールド２３とがバイパス流路７５により接続されている。詳細には、供給マニホールド２２の主部分１２２ａの一端（立設部分１２２ｂの反対側の端部）と帰還マニホールド２３の主部分１２３ａの一端（立設部分１２３ｂの反対側の端部）とがバイパス流路７５により接続されている。

【0026】

供給マニホールド２２の主部分１２２ａは帰還マニホールド２３の主部分１２３ａの上方に配置されている。詳しくは、帰還マニホールド２３の主部分１２３ａは、供給マニホールド２２の主部分１２２ａの下方に配置されると共に平面視において供給マニホールド２２の主部分１２２ａと重なるように配置されている。帰還マニホールド２３の立設部分１２３ｂは、主部分１２３ａにおける延在方向の一方の端部において、平面視で供給マニホールド２２の立設部分１２２ｂの外側に配置されている。また、供給マニホールド２２の立設部分１２２ｂは、延在方向の他方側から見て、帰還マニホールド２３の立設部分１２３ｂの内側に配置されている。このような構成において、供給マニホールド２２の一端（立設部分１２２ｂ）は、帰還マニホールド２３の一端（立設部分１２３ｂ）よりも当該供給マニホールド２２の延在方向の内側に位置している。

【0027】

本実施形態において、供給マニホールド２２の主部分１２２ａの幅（幅方向における長さ）は立設部分１２２ｂの幅（幅方向における長さ）と同じであり、例えば１～２ｍｍである。供給マニホールド２２の主部分１２２ａの厚みＨ１は例えば０．３５～０．４５ｍｍである。供給マニホールド２２の立設部分１２２ｂの高さＨ３は例えば０．１～０．２ｍｍである。また、供給マニホールド２２の主部分１２２ａの長さ（延在方向における長さ）Ｌ１１は例えば４２～４３ｍｍである。ここで、本実施形態の液体吐出ヘッド２０には例えば７０チャンネル（ｃｈ）、つまり７０個のノズルが設けられる。ノズル間の距離は例えば０．５ｍｍ～０．６ｍｍである。そして、１ｃｈから７０ｃｈまでの長さであるチャンネル部長さＬ１は例えば３０ｍｍ～４０ｍｍである。また、供給マニホールド２２の立設部分１２２ｂの外側の面から１ｃｈまでの距離Ｌ２は例えば６～８ｍｍである。また、立設部分１２２ｂの最大径（又は口径）は例えば１～２ｍｍである。

【0028】

一方、帰還マニホールド２３の主部分１２３ａの幅は立設部分１２３ｂの幅と同じであり、例えば１～２ｍｍである。帰還マニホールド２３の主部分１２３ａの厚みＨ２は例えば０．２５～０．３４ｍｍである。このように、供給マニホールド２２の主部分１２２ａの厚みＨ１は帰還マニホールド２３の主部分１２３ａの厚みＨ２よりも大きくなっている。また、帰還マニホールド２３の立設部分１２３ｂの高さＨ４は例えば０．５～０．６ｍｍである。また、帰還マニホールド２３の主部分１２３ａの長さ（延在方向における長さ）Ｌ２１は例えば４５～４６ｍｍである。このように、帰還マニホールド２３の長手方向の長さすなわち主部分１２３ａの長さＬ２１は、供給マニホールド２２の長手方向の長さすなわち主部分１２２ａの長さＬ１１よりも長くなっている。また、帰還マニホールド２３の立設部分１２３ｂの外側の面から１ｃｈまでの距離Ｌ３は例えば９～１１ｍｍである。また、立設部分１２３ｂの最大径（又は口径）は例えば１～２ｍｍである。

【0029】

ここで、本実施形態において、供給マニホールド２２のコンプライアンスは帰還マニホールド２３のコンプライアンスよりも大きい。以下、帰還マニホールド２３のコンプライアンスとは帰還マニホールド２３の主部分１２３ａのコンプライアンスを意味し、供給マニホールド２２のコンプライアンスとは供給マニホールド２２の主部分１２２ａのコンプライアンスを意味する。各マニホールドのコンプライアンスは以下の式により求めることができる。なお、下記算出式において、Ｖは各マニホールドの容積であり、ｃはマニホールド内のインク音速であり、ρはインク密度である。

【0030】

コンプライアンスＣｐ＝Ｖ／ｃ^２×ρ

【0031】

本実施形態において、供給マニホールド２２からノズル２１までの流路長は当該ノズル２１から帰還マニホールド２３までの流路長よりも大きい。具体的には、供給マニホールド２２の下流端からノズル２１の上流端までの流路長は当該ノズル２１の上流端から帰還マニホールド２３の上流端までの流路長よりも大きい。また、供給マニホールド２２の主部分１２２ａの容積は帰還マニホールド２３の主部分１２３ａの容積よりも大きい。供給マニホールド２２の主部分１２２ａの容積は例えば２４～２７ｍｍ^３であり、帰還マニホールド２３の主部分１２３ａの容積は例えば２０～２３ｍｍ^３である。帰還マニホールド２３の主部分１２３ａの容積に対する供給マニホールド２２の主部分１２２ａの容積の比率は例えば１．１である。インク密度は例えば１０５４ｋｇ／ｍ^３である。また、各マニホールド内のインク音速は例えば９１ｍ／ｓである。なお、このインク音速は、各ダンパー部の機能を考慮したインク音速である。すなわち、上記インク音速は、各ダンパー部のマニホールドに対する影響を含めた各マニホールドのコンプライアンスを算出する際に用いる速度である。本実施形態において、供給マニホールド２２のコンプライアンスは例えば２．４～２．８×１０^－１５ｍ^３／Ｐａであり、帰還マニホールド２３のコンプライアンスは例えば１．９～２．３×１０^－１５ｍ^３／Ｐａである。また、帰還マニホールド２３のコンプライアンスに対する供給マニホールド２２のコンプライアンスの比率は２．０未満である。具体的には、帰還マニホールド２３のコンプライアンスに対する供給マニホールド２２のコンプライアンスの比率は例えば１．１～１．５である。

【0032】

供給マニホールド２２の主部分１２２ａは、第７流路プレート４７～第１１流路プレート５１を積層方向に貫通した貫通孔、および、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の主部分１２２ａの下端は第６流路プレート４６に覆われ、その上端は第１２流路プレート５２における上側部分に覆われている。また、供給マニホールド２２の立設部分１２２ｂは、第７流路プレート４７～第１４流路プレート５４を積層方向に貫通した貫通孔で形成されている。

【0033】

帰還マニホールド２３の主部分１２３ａは、第２流路プレート４２～第４流路プレート４４を積層方向に貫通した貫通孔、および、第５流路プレート４５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の主部分１２３ａの下端は第１流路プレート４１に覆われ、その上端は第５流路プレート４５における上側部分に覆われている。また、帰還マニホールド２３の立設部分１２３ｂは、第２流路プレート４２～第１４流路プレート５４を積層方向に貫通した貫通孔で形成されている。

【0034】

このような供給マニホールド２２の主部分１２２ａと帰還マニホールド２３の主部分１２３ａとの間には、バッファー空間である空気層２４が配置されている。空気層２４は、第６流路プレート４６の下面から窪んだ窪みにより形成されている。このように供給マニホールド２２の主部分１２２ａと帰還マニホールド２３の主部分１２３ａとの間に空気層２４を挟むことにより、供給マニホールド２２の主部分１２２ａにおける液体の圧力および帰還マニホールド２３の主部分１２３ａ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。また、空気層２４を形成することで、第６流路プレート４６の上側部分が供給用ダンパー部７０として機能し、第５流路プレート４５の上側部分が帰還用ダンパー部７１として機能する。

【0035】

供給用ダンパー部７０のコンプライアンスと帰還用ダンパー部７１のコンプライアンスとは同じである。これは、供給用ダンパー部７０を設けることで供給マニホールド２２のコンプライアンスに影響する度合い（圧力変動減衰機能の度合い）と、帰還用ダンパー部７１を設けることで帰還マニホールド２３のコンプライアンスに影響する度合いとが等しいことを意味している。

【0036】

図４に示すように、供給マニホールド２２の立設部分１２２ｂの上部には例えば筒状の供給ポート２２ａが設けられている。この供給ポート２２ａの内部空間には供給路である立設部分１２２ｂの上端が接続されている。立設部分１２２ｂは供給ポート２２ａから下方に延びている。例えば、立設部分１２２ｂは、第１２流路プレート５２の上側部分、第１３流路プレート５３、第１４流路プレート５４、振動板５５および絶縁膜５６を貫通して形成される。立設部分１２２ｂの下端は供給マニホールド２２の主部分１２２ａに設けられた供給口２２ｃに接続されている。

【0037】

また、図４に示すように、帰還マニホールド２３の立設部分１２３ｂの上部には例えば筒状の帰還ポート２３ａが設けられている。この帰還ポート２３ａには帰還路である立設部分１２３ｂの上端が接続されている。立設部分１２３ｂは帰還ポート２３ａから下方に延びている。例えば、立設部分１２３ｂは、第５流路プレート４５の上側部分、第６流路プレート４６の上側部分、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の上側部分、第１３流路プレート５３、第１４流路プレート５４、振動板５５および絶縁膜５６を貫通して形成される。立設部分１２３ｂの下端は帰還マニホールド２３の主部分１２３ａに設けられた帰還口２３ｃに接続されている。帰還ポート２３ａは供給ポート２２ａよりも延在方向の外側に配置されている。

【0038】

図２に戻り、複数の個別流路６４は、供給マニホールド２２および帰還マニホールド２３に接続されている。個別流路６４は、その上流端が供給マニホールド２２に接続され、その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６４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３１、および第３連通孔３２を有し、これらはこの順に配置されている。

【0039】

第１連通孔２５は、その下端が供給マニホールド２２の上端に接続し、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、供給マニホールド２２の幅方向の中央よりも一方側（図２では右側）に配置されている。

【0040】

供給絞り路２６の一端２６ｂ（図４）は第１連通孔２５の上端に接続されている。供給絞り路２６は、例えばハーフエッチング加工により形成され、第１３流路プレート５３の下面から窪んだ溝により構成されている。また、第２連通孔２７は、その下端が供給絞り路２６の他端２６ａ（図４）に接続され、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（図２では左側）に配置されている。

【0041】

圧力室２８は、その一端２８ｂ（図４）が第２連通孔２７の上端に接続されている。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。

【0042】

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および帰還マニホールド２３よりも他方側（図２では左側）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２８ａ（図４）に接続され、その下端がノズル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。なお、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。

【0043】

帰還絞り路３１は、その一端３１ｂ（図４）がディセンダ２９の下端に接続されている。帰還絞り路３１は、例えばハーフエッチング加工により形成され、第１流路プレート４１の下面から窪んだ溝により構成されている。

【0044】

第３連通孔３２は、その下端が帰還絞り路３１の他端３１ａ（図４）に接続され、帰還絞り路３１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３２は、その上端が帰還マニホールド２３の下端に接続されている。第３連通孔３２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（図２では左側）に配置されている。

【0045】

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。

【0046】

圧電素子６０は、共通電極６１、圧電層６２および個別電極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、当該圧力室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。この場合、１つの個別電極６３、共通電極６１およ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。

【0047】

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、図略の制御部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。

【0048】

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当該圧力室２８の容積に応じて付与される。

【0049】

続いて、図５に本実施形態の液体吐出ヘッド２０が複数搭載されたフレーム６５の平面図を示す。

【0050】

図５に示すように、複数の液体吐出ヘッド２０がそれぞれ延在方向に沿って配置されている。図４でも説明したように、延在方向の一方側（図５では左側）に供給ポート２２ａおよび帰還ポート２３ａが設けられている。供給ポート２２ａおよび帰還ポート２３ａは、供給マニホールド２２および帰還マニホールド２３ごとに設けられている。各供給ポート２２ａおよび各帰還ポート２３ａは、幅方向一端および他端に位置する供給マニホールド２２および帰還マニホールド２３よりも、幅方向の中央寄りに配置されている。

【0051】

＜液体の流れ＞
本実施形態の液体吐出ヘッド２０におけるインク等の液体の流れについて説明する。供給ポート２２ａは供給配管によりタンク１２に接続され、帰還ポート２３ａは帰還配管によりタンク１２に接続されている。このような構成において、供給配管のポンプおよび帰還配管の図略の負圧ポンプが駆動すると、液体はタンク１２から供給配管を通り、供給ポート２２ａを介して供給マニホールド２２に流入する。

【0052】

この間に液体の一部は個別流路６４に流入する。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から第２連通孔２７を介して圧力室２８に流入する。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。そして、圧電素子６０により圧力室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。

【0053】

ノズル孔２１ａから吐出されなかった液体の一部は、帰還絞り路３１を流れ、第３連通孔３２を介して帰還マニホールド２３に流入する。そして、第３連通孔３２を介して帰還マニホールド２３に流入した液体は、帰還マニホールド２３内を流れて、帰還ポート２３ａから外部へ排出され、帰還配管を通りタンク１２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タンク１２と個別流路６４との間を循環する。

【0054】

以上説明したように、本実施形態の液体吐出ヘッド２０によれば、供給マニホールド２２および帰還マニホールド２３の双方にダンパー部が設けられ、かつ、供給マニホールド２２からノズル２１までの流路長が当該ノズル２１から帰還マニホールド２３までの流路長よりも大きく、かつ、供給マニホールド２２のコンプライアンスが帰還マニホールド２３のコンプライアンスよりも大きい。これにより、供給マニホールド２２からノズル２１までの流路内の圧力が急激に変動することが従来よりも抑えられる。そのため、メニスカスブレイクが生じることを抑制することができる。

【0055】

また、本実施形態では、供給マニホールド２２の主部分１２２ａの容積は帰還マニホールド２３の主部分１２３ａの容積よりも大きい。この場合、供給マニホールド２２のダンパー性能を上げる構成よりも、供給マニホールド２２の主部分１２２ａのコンプライアンスを上げることによって、容易にコンプライアンスを上げることができる。これは、ダンパー部はハーフエッチングで形成するので当該ハーフエッチングの深さの制御が難しい一方で、供給マニホールド２２はフルエッチングで形成するので上記ハーフエッチングよりも設計変更し易いという理由からである。

【0056】

また、本実施形態では、供給マニホールド２２の主部分１２２ａの厚みＨ１は帰還マニホールド２３の主部分１２３ａの厚みＨ２よりも大きくなっている。この場合、供給マニホールド２２を構成するためのプレートを増やすだけで当該供給マニホールド２２の厚みＨ１を容易に高くすることができ、それ故供給マニホールド２２の容積を大きくすることができる。

【0057】

また、本実施形態では、帰還マニホールド２３のコンプライアンスに対する供給マニホールド２２のコンプライアンスの比率は２．０未満（例えば１．１）である。この場合、ヘッドサイズの大型化を避けつつ、供給マニホールド２２のコンプライアンスを帰還マニホールド２３のコンプライアンスよりも大きくしたことによって吐出の圧力変動を軽減できる。

【0058】

また、本実施形態では、供給用ダンパー部７０のコンプライアンスと帰還用ダンパー部７１のコンプライアンスとは同じである。すなわち、供給用ダンパー部７０を設けることで供給マニホールド２２のコンプライアンスに影響する度合い（圧力変動減衰機能の度合い）と、帰還用ダンパー部７１を設けることで帰還マニホールド２３のコンプライアンスに影響する度合いとを等しくできる。また、各ダンパー部の設計を同じにすることで、各ダンパー部を同じプロセスで製造することができる。

【0059】

また、本実施形態では、供給マニホールド２２の主部分１２２ａは帰還マニホールド２３の主部分１２３ａの上方に配置されている。この場合、供給マニホールド２２の主部分１２２ａと帰還マニホールド２３の主部分１２３ａとの２階建て構造にすることで、ヘッドを平面方向に小型化することができる。

【0060】

また、本実施形態では、供給マニホールド２２の主部分１２２ａと帰還マニホールド２３の主部分１２３ａとがバイパス流路７５により接続される。この場合、バイパス流路７５を設けることで供給マニホールド２２および帰還マニホールド２３を流れる液体の流量を多くすることができ、それ故エア排出性を向上させることができる。

【0061】

さらに、本実施形態では、供給マニホールド２２の一端（立設部分１２２ｂ）は、帰還マニホールド２３の一端（立設部分１２３ｂ）よりも当該供給マニホールド２２の延在方向の内側に位置している。この場合、帰還マニホールド２３の主部分１２３ａの上方に供給マニホールド２２の主部分１２２ａを配置した２階建て構造を実現する際に、供給ポート２２ａと帰還ポート２３ａとを各マニホールドの長手方向において干渉せずに配置することができる。

【0062】

＜変形例＞
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば以下の通りである。

【0063】

供給マニホールドの形状を以下のように変形してもよい。図６に示すように、供給マニホールド２２２は、帰還マニホールド２２３の側に位置する下側部分２２２ｂと、当該下側部分２２２ｂの上方に位置すると共に下側部分２２２ｂよりも平面視における面積が大きい上側部分２２２ａとを有する。このように構成することで、供給用ダンパー部７０の面積を変えずに供給マニホールド２２２の容積を大きくすることができる。

【0064】

供給マニホールドの形状をさらに以下のように変形してもよい。供給マニホールド３２２は２以上のプレートで形成される。図７に示すように、供給マニホールド３２２は例えば５枚のプレート１４７～１５１で形成される。上側に位置するプレート１４９～１５１の貫通孔３２２ａは当該プレートの下側に位置するプレート１４７，１４８の貫通孔３２２ｂよりも平面視における面積が大きい。このように構成することで、プレートの貫通孔面積（つまりエッチング面積）を変えるだけで供給マニホールド３２２の容積を大きくすることができる。

【0065】

また、上記実施形態では、供給マニホールド２２の主部分１２２ａおよび帰還マニホールド２３の主部分１２３ａをそれぞれ延在方向に延在させたが、これに限られるものではない。供給マニホールド２２の主部分１２２ａおよび帰還マニホールド２３の主部分１２３ａをそれぞれ幅方向に延在させてもよい。

【0066】

また、上記実施形態では、供給用ダンパー部７０を供給マニホールド２２の主部分１２２ａの下方に配置し、帰還用ダンパー部７１を帰還マニホールド２３の主部分１２３ａの上方に配置したが、これに限られるものではない。各ダンパー部を各マニホールドの延在方向における側方に配置してもよい。

【0067】

さらに、上記実施形態では、供給マニホールド２２の形状をＬ字型としたが、これに限定されるものではなく、主部分１２２ａのみで供給マニホールド２２を構成してもよい。また、帰還マニホールド２３の形状をＬ字型としたが、これに限定されるものではなく、主部分１２３ａのみで帰還マニホールド２３を構成してもよい。

【符号の説明】

【0068】

１０ 液体吐出装置
２０ 液体吐出ヘッド
２１ ノズル
２２，２２２，３２２ 供給マニホールド
２２ａ 供給ポート
２３，２２３ 帰還マニホールド
２３ａ 帰還ポート
３１ 帰還絞り路
４０ａ ノズル面
６４ 個別流路
７０ 供給用ダンパー部
７１ 帰還用ダンパー部
７５ バイパス流路
１２２ａ 供給マニホールドの主部分
１２２ｂ 供給マニホールドの立設部分
１２３ａ 帰還マニホールドの主部分
１２３ｂ 帰還マニホールドの立設部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】