(57)【要約】  【課題】  簡単な構成により液体流路内に渦流を発生させて、液体流路内の気泡を確実に排出することが可能な液体移送装置を提供すること。  【解決手段】  流路ユニット２内に形成された個別インク流路２５の一部を構成する流路形成孔２０〜２２内には、夫々、インクの主流が流れる主流領域２０ａ〜２２ａと、主流領域２０ａ〜２２ａよりも外側に位置し且つインクの支流が流れる支流領域２０ｂ〜２２ｂが形成されている。そして、主流領域２０ａ〜２２ａは互いに略重なり合うように配置され、支流領域２０ｂ〜２２ｂは、隣接する他の支流領域と部分的に重なり、且つ、周方向の一方に順にずれて螺旋状に配置されている。そのため、インクの支流が渦流となり、個別インク流路２５内に滞留する気泡が確実に排出される。【選択図】  図８
2006096036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体移送装置であって、
液体流路を有する流路ユニットと、
前記液体流路内の液体に移送力を付与する移送力付与機構とを備え、
前記流路ユニットは、前記液体流路の少なくとも一部を構成する複数の流路形成孔が夫々形成された積層状の複数枚のプレートを有し、
前記複数の流路形成孔内には、夫々、前記プレートと直交する方向から見て、互いに略重なり合う主流領域と、前記プレートと直交する方向から見て前記主流領域よりも外側に位置する支流領域が形成され、
前記支流領域は、前記プレートと直交する方向から見て、夫々、前記プレートの積層方向に隣接する支流領域が互いに部分的に重なるように設けられ且つ、螺旋状に配置されている液体移送装置。
【請求項２】
１つの前記流路形成孔内に、複数の前記支流領域が形成されている請求項１に記載の液体移送装置。
【請求項３】
前記１つの流路形成孔内に形成された前記複数の支流領域は、前記螺旋を描く周方向に等角度間隔で配置されている請求項２に記載の液体移送装置。
【請求項４】
各流路形成孔内で、前記主流領域と前記支流領域がつながっている請求項１に記載の液体移送装置。
【請求項５】
前記流路形成孔が一方向に細長い長円形状に形成されている請求項４に記載の液体移送装置。
【請求項６】
前記複数の主流領域の中心線は一致している請求項１に記載の液体移送装置。
【請求項７】
前記支流領域は、隣接するプレートにおいて、前記螺旋を描く周方向に互いに等角度でずれて位置している請求項１に記載の液体移送装置。
【請求項８】
前記液体流路は、液体を前記流路ユニットの外部へ吐出するノズルを含み、
前記複数の流路形成孔は、前記ノズル近傍の液体流路を画成している請求項１に記載の液体移送装置。
【請求項９】
前記移送力付与機構は、アクチュエータユニットである請求項１に記載の液体移送装置。
【請求項１０】
前記液体流路内で、前記液体の主流が前記主流領域を流れ、前記液体の支流が支流領域を流れる請求項１に記載の液体移送装置。
【請求項１１】
液体移送装置であって、
スルーホールがそれぞれ形成された複数のプレートを、それらのスルーホールが所定の軸上に配列されて流路を画成するように積層することによって形成された積層体を含み、且つ、流路に連通する液体排出口を有する流路ユニットと、
前記流路内の液体に移送力を付与する移送力付与機構とを備え、
前記複数のプレートのスルーホールを画成する壁の、前記軸から最も離れた最外部が液体排出口に近づくに従って前記軸を中心として螺旋を描くように配列されている液体移送装置。
【請求項１２】
前記複数のプレートに形成されたスルーホールがそれぞれ楕円形であり、楕円の中心が前記軸上に位置しており、複数のプレートにおいて楕円の前記軸に対する回転角が異なる請求項１１に記載の液体移送装置。
【請求項１３】
前記複数のプレートに形成されたスルーホールが回転対称形であり、その回転対称中心が前記軸上に位置しており、複数のプレートにおいてスルーホールの前記軸に対する回転角が異なる請求項１１に記載の液体移送装置。
【請求項１４】
前記スルーホールが複数のホールを含む請求項１１に記載の液体移送装置。
【請求項１５】
上記各プレートのスルーホールは、複数のプレートのスルーホールで重複する主流領域と、隣接するプレート同士でのみ重複する支流領域を有する請求項１１に記載の液体移送装置。
【請求項１６】
さらに、前記液体排出口に連通し且つ前記主流領域のみに相当するスルーホールを有する別のプレートを備える請求項１５に記載の液体移送装置。
【請求項１７】
さらに、ノズル孔が形成された別のプレートを有し、ノズル孔が前記液体排出口である請求項１５に記載の液体移送装置。
【請求項１８】
請求項１１に記載の液体移送装置の製造方法であって、
スルーホールがそれぞれ形成された複数のプレートを、それらのスルーホールが所定の軸上に配列されて流路を画成するとともに、スルーホールを画成する壁の前記軸から最も離れた最外部が液体排出口に近づくに従って前記軸を中心として螺旋を描いて配列されるように積層することで流路ユニットを形成することと、
前記流路内の液体に移送力を付与する移送力付与機構を設けることと、を含む液体移送装置の製造方法。
【請求項１９】
複数のプレートが、互いに同一形状の第１〜第３のスルーホールがそれぞれ形成された第１〜第３のプレートを含み、第１〜第３のスルーホールの前記軸に対する回転角が互いに異なる請求項１８に記載の液体移送装置の製造方法。
【請求項２０】
複数のプレートが、第１〜第３のスルーホールがそれぞれ形成された第１〜第３のプレートを含み、第１のスルーホールの形状が第２のスルーホールの形状と異なる請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２１】
さらに、流路ユニットと移送力付与機構との間に、圧力室を設けることを含む請求項１８に記載の液体移送装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を移送する液体移送装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、種々の液体を移送可能な液体移送装置が存在するが、その中に、インクをノズルへ移送して、このノズルから用紙等に対してインクを吐出するインクジェットヘッドがある。このインクジェットヘッドとしては、ノズルに連通する圧力室を含む複数のインク流路を備えた流路ユニットと、圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータユニットとを備え、アクチュエータユニットにより複数の圧力室内のインクに対して選択的に圧力を付与することにより、その圧力室に連通するノズルからインクを吐出させるように構成されたものがある。
【０００３】
ところで、このようなインクジェットヘッドにおいては、外部からインク流路内に気泡が混入し、この気泡がインク流路内に残留してしまうと、アクチュエータユニットにより圧力室内（インク流路内）のインクに確実に圧力を付与することができなくなるため、一般的なインクジェットヘッドは、ノズルからインクとともに気泡を強制的に排出するパージ動作を実行可能に構成されている。しかし、前述のパージ動作を行っても、インク流路の壁面付近におけるインクの流速が低いために、この壁面付近に付着した気泡を排出することは難しい。そのため、インク流路内の気泡を完全に排出するにはパージ動作を何回も繰り返し実行する必要があり、インクを無駄に消費してしまう場合が多かった。そこで、インク流路内で渦流を発生させることにより、壁面付近のインクの流速を高めて気泡をより確実に排出できるように構成されたインクジェットヘッドが提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載のインクジェットヘッドにおいては、圧力室にインクを供給するインク供給路が圧力室の側壁の接線上に配置されており、圧力室内にインクが流入したときに圧力室内に渦流が発生するように構成されている。また、特許文献２に記載のインクジェットヘッドにおいては、インク流路の途中部に設けられたフィルター内に螺旋状の孔が形成されており、この孔によりインク流路内に渦流が発生するように構成されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１６２３１１号公報
【特許文献２】特開平１−２９７２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に記載のインクジェットヘッドにおいては、圧力室内に渦流が発生することから、圧力室内に残留する気泡は排出されやすくなる。ところが、実際には、流路ユニット内に形成されたインク流路には、折れ曲がった部分や、急激に流路面積が減少するノズル周辺部等、流路面積が増減する部分が多々存在し、このような部分に形成された隅部には特に気泡が残留しやすい。しかしながら、圧力室内で発生する渦流のみでは、このようなインク流路の途中部に残留する気泡を完全に排出することは困難である。また、特許文献２に記載のインクジェットヘッドにおいては、フィルターに形成された螺旋状の孔で発生した渦流の作用により、フィルターの周辺に部分的に残留する気泡を排出することは可能であるが、インク流路に残留する気泡を完全に排出するためには、インク流路の
所々に螺旋状の孔を有するフィルターを設けなくてはならず、流路抵抗も大きくなるし、製造コストの面でも不利である。
【０００７】
インクジェットヘッドのインク流路を製造するには、複数のプレートを積層することで形成するのが製造上有利である。このような場合、各プレートにインク流通孔を形成してそれらのプレートを積層することでノズルに至るインク流通孔を連通している。しかしながら、このようにプレートを積層して流路を形成する場合、隣接するプレート間に段（または角部）が生じることがあり、このような段には気泡が溜まり易い。スムーズな流路が形成されるように、各プレートの孔を同一に設計したとしても、プレートの積層時に隣接するプレート間で数マイクロメートルから数十マイクロメートルの孔位置のずれが生じることがあり、このような位置ずれは隣接するプレート間に段を生じることになる。従って、プレートを積層して流路を形成するタイプのインクジェットヘッド（積層型ヘッド）で
は、特に気泡の残留が深刻である。
【０００８】
本発明の目的は、簡単な構成により液体流路内に渦流を発生させて、液体流路内の気泡を確実に排出することが可能な積層タイプの流路ユニットを有する液体移送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００９】
本発明の第１の態様に従えば、液体移送装置であって、液体流路を有する流路ユニットと、前記液体流路内の液体に移送力を付与する移送力付与機構とを備え、前記流路ユニットは、前記液体流路の少なくとも一部を構成する複数の流路形成孔が夫々形成された積層状の複数枚のプレートを有し、前記複数の流路形成孔内には、夫々、前記プレートと直交する方向から見て、互いに略重なり合う主流領域と、前記プレートと直交する方向から見て前記主流領域よりも外側に位置する支流領域が形成され、前記支流領域は、前記プレートと直交する方向から見て、夫々、前記プレートの積層方向に隣接する支流領域が互いに部分的に重なるように設けられ且つ、螺旋状に配置されている液体移送装置が提供される。
【００１０】
この液体移送装置においては、移送力付与機構により、液体が流路ユニットの液体流路に沿って所定の位置まで移送される。流路ユニットは、積層状の複数枚のプレートを有し、これら複数枚のプレートには、液体流路の少なくとも一部を構成する複数の流路形成孔が夫々形成されている。そして、複数の流路形成孔内には、夫々、液体の主流が流れる主流領域と、主流領域よりも外側に位置する支流領域とが形成されている。本願において、用語「主流領域」とは、それぞれのプレートに形成された流路形成孔において、前記プレートと直交する方向から見て略重なり合っている領域を言う。液体の流れのうち主流はそれらの主流領域で画成された流路をスムーズに流れると考えられる。一方、用語「支流領域」とは、それぞれのプレートに形成された流路形成孔において、主流領域以外の領域をいう。本発明においては、複数の支流領域は、部分的に重なり合いながら螺旋状に配置されているため、これら複数の支流領域を流れる液体の支流が渦流となると考えられる。そのため、液体流路の壁面付近における液体の流速が高くなり、この壁面付近に滞留する気泡を確実に排出することができる。また、気泡を排出するために気泡排出動作（パージ動作）を何回も行う必要がなく、パージ動作時に排出される液体の量が減り、液体をより効率的に使用することができる。さらに、複数のプレートの所定の位置に夫々形成された複数の流路形成孔のみからなる、簡単な構成で液体流路内に確実に渦流を発生させることができ、製造コスト面でも有利である。なお、流路ユニットを構成する全てのプレートの流路形成孔に主流領域及び支流領域が存在する必要がなく、流路ユニットを構成するプレートのうち複数のプレートの流路形成孔に主流領域及び支流領域が存在していればよい。例えば、後述する実施形態のように、流路ユニットがキャビティプレート、ベースプレート、複数のマニホールドプレート及びノズルプレートから形成されていても、キャビティプレート、ベースプレート及び幾つかのマニホールドプレートだけに主流領域及び支流領域が存在してもよい。
【００１１】
本発明の液体移送装置において、１つの前記流路形成孔内に、複数の前記支流領域が形成され得る。この場合には、複数の支流領域を夫々流れる複数の渦流が生じるため、液体流路内に滞留する気泡をより確実に排出できる。
【００１２】
本発明の液体移送装置において、前記１つの流路形成孔内に形成された前記複数の支流領域は、前記螺旋を形成する周方向に等角度間隔で配置され得る。このように、複数の支流領域が等角度間隔で配置されていることから、複数の支流領域において発生する渦流が周方向に満遍なく流れることになり、液体流路内に滞留する気泡を確実に排出できる。
【００１３】
本発明の液体移送装置において、前記流路形成孔内で、前記主流領域と前記支流領域がつながっていてもよい。この場合には、液体の主流と支流が分離されないため、液体がよりスムーズに流れる。
【００１４】
本発明の液体移送装置において、前記流路形成孔が一方向に細長い長円形状に形成されていてもよい。従って、簡単な形状の流路形成孔で液体流路内に確実に渦流を発生させることができる。また、流路形成孔を容易に形成することができる。
【００１５】
本発明の液体移送装置において、前記複数の主流領域の中心線は一致し得る。この場合には、主流の流れがよりスムーズになる。
【００１６】
本発明の液体移送装置において、前記支流領域は、隣接するプレートにおいて、前記螺旋を描く周方向に互いに等角度でずれて位置し得る。この場合には、液体の流れ方向に関して流路抵抗が均一化されるため、主流及び渦流となった支流が安定して流れることになる。
【００１７】
本発明の液体移送装置において、前記液体流路は、液体を前記流路ユニットの外部へ吐出するノズルを含み、前記複数の流路形成孔は、前記ノズル近傍の液体流路を画成し得る。ノズル近傍の液体流路は、流路面積が急激に小さくなるために特に気泡が滞留しやすいが、そのような部分に渦流を発生させることにより、気泡を確実に排出できるようになる。
【００１８】
本発明の液体移送装置において、前記移送力付与機構は、アクチュエータユニットにし得る。この場合には、簡単な構成で液体に移送力を付与することができる。
【００１９】
本発明の第２の態様に従えば、液体移送装置であって、スルーホールがそれぞれ形成された複数のプレートを、それらのスルーホールが所定の軸上に配列されて流路を画成するように積層することによって形成された積層体を含み、且つ、流路に連通する液体排出口を有する流路ユニットと、前記流路内の液体に移送力を付与する移送力付与機構とを備え、前記複数のプレートのスルーホールを画成する壁の、前記軸から最も離れた最外部が液体排出口に近づくに従って前記軸を中心として螺旋を描くように配列されている液体移送装置が提供される。本発明の液体移送装置は、スルーホールの最外部が螺旋を描くように配列されているので、螺旋状の液体流れが流路内に生じ、積層構造の流路ユニット内に生じた気泡を液体と共に流出することができる。
【００２０】
本発明の液体移送装置において、前記複数のプレートに形成されたスルーホールがそれぞれ楕円形であり、楕円の中心が前記軸上に位置しており、複数のプレートにおいて楕円の前記軸に対する回転角が異なってもよい。また、前記複数のプレートに形成されたスルーホールが回転対称形であり、回転対称中心が前記軸上に位置しており、複数のプレートにおいてスルーホールの前記軸に対する回転角が異なってもよい。前記スルーホールが複数のホールを含み得る。
【００２１】
本発明の液体移送装置において、上記各プレートのスルーホールは、複数のプレートのスルーホールで重複する主流領域と、隣接するプレート同士でのみ重複する支流領域を有し得る。
【００２２】
本発明の液体移送装置において、さらに、前記液体排出口に連通し且つ前記主流領域のみに相当するスルーホールを有する別のプレートを備え得る。さらに、ノズル孔が形成された別のプレートを有し、ノズル孔が前記液体排出口にし得る。
【００２３】
本発明の第３の態様に従えば、本発明の第２の態様に従う液体移送装置の製造方法であって、スルーホールがそれぞれ形成された複数のプレートを、それらのスルーホールが所定の軸上に配列されて流路を画成するとともに、スルーホールを画成する壁の前記軸から最も離れた最外部が液体排出口に近づくに従って前記軸を中心として螺旋を描いて配列されるように積層することで流路ユニットを形成することと、前記流路内の液体に移送力を付与する移送力付与機構を設けることと、を含む液体移送装置の製造方法が提供される。この製造方法により、螺旋状の液体流れが流路内に生じるので積層構造の流路ユニットを有していても気泡が残留し難くなる。
【００２４】
本発明の製造方法において、複数のプレートが、互いに同一形状の第１〜第３のスルーホールがそれぞれ形成された第１〜第３のプレートを含み、第１〜第３のスルーホールの前記軸に対する回転角が互いに異なってもよい。複数のプレートが、第１〜第３のスルーホールがそれぞれ形成された第１〜第３のプレートを含み、第１のスルーホールの形状が第２のスルーホールの形状と異なってもよい。液体移送装置の製造方法は、さらに、流路ユニットと移送力付与機構との間に、圧力室を設けることを含み得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、記録用紙にインクを吐出するインクジェットヘッドに本発明を適用した一例である。
まず、インクジェットヘッド１を備えたインクジェットプリンタ１００について簡単に説明する。図１に示すように、インクジェットプリンタ１００は、図１の左右方向に移動可能なキャリッジ１０１と、このキャリッジ１０１に設けられて記録用紙Ｐに対してインクを吐出するシリアル式のインクジェットヘッド１と、記録用紙Ｐを図１の前方へ搬送する搬送ローラ１０２等を備えている。インクジェットヘッド１は、キャリッジ１０１と一体的に左右方向（走査方向）へ移動して、その下面のインク吐出面５に形成されたノズル２４の出射口から記録用紙Ｐに対してインクを吐出する。そして、インクジェットヘッド１により記録された記録用紙Ｐは、搬送ローラ１０２により前方（紙送り方向）へ排出される。
【００２６】
また、インクジェットプリンタ１００は、インクジェットヘッド１のインク吐出面５に着脱自在に装着されるパージキャップ１０３（図８参照）やこのパージキャップ１０３に接続されたパージポンプ（図示省略）等を含むパージ機構を備えている。このパージ機構は、パージキャップ１０３がインク吐出面５に装着された状態で、パージポンプにより、インクジェットヘッド１内のインク流路に混入した気泡をインクとともにノズル２４からパージキャップ１０３へ吸い出すことにより、気泡を外部へ排出する。
【００２７】
次に、インクジェットヘッド１について図２〜図５を参照して詳細に説明する。
図２〜図５に示すように、インクジェットヘッド１は、その内部に圧力室１６を含む個別インク流路２５が形成された流路ユニット２と、この流路ユニット２の上面に積層されたアクチュエータユニット３（移送力付与機構）とを備えている。
【００２８】
まず、流路ユニット２について説明する。図４に示すように、流路ユニット２はキャビティプレート１０、ベースプレート１１、マニホールドプレート１２，１３，１４、及びノズルプレート１５を備えており、これら６枚のプレート１０〜１５は上からこの順に積層された状態で接着されている。このうち、キャビティプレート１０、ベースプレート１１及びマニホールドプレート１２〜１４は、ステンレス鋼製で互いに厚みの等しい板であり、これら５枚のプレート１０〜１４には、後述するマニホールド１７や圧力室１６を含む個別インク流路２５がエッチングにより形成されている。また、ノズルプレート１５は、例えば、ポリイミド等の高分子合成樹脂材料により形成され、マニホールドプレート１４の下面に接着される。あるいは、このノズルプレート１５も、５枚のプレート１０〜１５と同様にステンレス鋼等の金属材料で形成されていてもよい。
【００２９】
図２〜図５に示すように、キャビティプレート１０には、平面に沿って配列された複数の圧力室１６が形成されている。これら複数の圧力室１６は、流路ユニット２の表面（後述の振動板３０が接合されるキャビティプレート１０の上面）において開口している。各圧力室１６は、平面視で略楕円形状に形成されており、その長軸方向が左右方向（走査方向）となるように配置されている。また、キャビティプレート１０には、図示外のインクタンクに連なるインク供給口１８が形成されている。
【００３０】
図３、図４に示すように、ベースプレート１１の平面視で圧力室１６の長軸方向両端部に重なる位置には、夫々流路形成孔１９，２０が形成されている。また、３枚のマニホールドプレート１２〜１４には、紙送り方向（図２の上下方向）に延び、平面視で圧力室１６の左右何れか一方の端部と重なるマニホールド１７が形成されている。このマニホールド１７には、インクタンクからインク供給口１８を介してインクが供給される。また、３枚のマニホールドプレート１２〜１４には、平面視で流路形成孔１９に重なる位置に、流路形成孔２１，２２，２３が夫々形成されている。さらに、ノズルプレート１５には、平面視で複数の圧力室１６のマニホールド１７とは反対側の端部と重なる位置に、複数のノズル２４が夫々形成されている。ノズル２４は、例えば、ポリイミド等の高分子合成樹脂の基板にエキシマレーザー加工を施すことにより形成される。
【００３１】
そして、図４に示すように、マニホールド１７は流路形成孔１９を介して圧力室１６に連通し、さらに、圧力室１６は、流路形成孔２０〜２３を介してノズル２４に連通している。このように、流路ユニット２内には、マニホールド１７から圧力室１６を経てノズル２４に至る個別インク流路２５が形成されている。尚、流路形成孔２０〜２３は、個別インク流路２５内の気泡が排出されやすくなるように特殊な形状に形成されているが（図６参照）、これについては後ほど詳しく述べる。
【００３２】
次に、アクチュエータユニット３について説明する。図２〜図５に示すように、アクチュエータユニット３は、流路ユニット２の表面に配置された導電性を有する振動板３０と、この振動板３０の表面に形成された圧電層３１と、この圧電層３１の表面に複数の圧力室１６に夫々対応して形成された複数の個別電極３２とを備えている。このアクチュエータユニット３は、圧力室１６内のインクに対して、ノズル２４へ移送させる力となる圧力を付与することにより、個別インク流路２５に沿ってインクを移送してノズル２４から吐出させるものである。
【００３３】
振動板３０は、平面視で略矩形状のステンレス鋼製の板であり、複数の圧力室１６の開口を塞いだ状態でキャビティプレート１０の上面に積層されて接合されている。また、この振動板３０は、複数の個別電極３２と対向して個別電極３２と振動板３０との間の圧電層３１に電界を作用させる共通電極を兼ねている。
【００３４】
振動板３０の表面には、圧力室１６の中央部と対向する位置に、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とし、圧力室１６よりも一回り小さい略楕円形の平面形状を有する圧電層３１が形成されている。この圧電層３１は、例えば、ＰＺＴのグリーンシートを焼成することにより生成された圧電シートを切断して、振動板３０上に貼り付けることにより形成することができる。あるいは、エアロゾルデポジション法（ＡＤ法）、スパッタ法等によりＰＺＴの粒子を振動板３０上に堆積させることにより圧電層３１を形成してもよい。
【００３５】
圧電層３１の表面には、この圧電層３１と略同じ楕円形の平面形状を有する複数の個別電極３２が形成されている。これら個別電極３２は金などの導電性材料からなり、スクリーン印刷等により形成される。さらに、圧電層３１の表面において、複数の個別電極３２の一端部（図２における左端部又は右端部）には、夫々、複数の端子部３５が形成されている。これら複数の端子部３５は、フレキシブルプリント配線板等の可撓性を有する配線部材を介してドライバＩＣ（図示省略）と電気的に接続されており、ドライバＩＣからは端子部３５を介して複数の個別電極３２に対して選択的に駆動電圧が供給される。
【００３６】
次に、アクチュエータユニット３によるインクの吐出動作について説明する。
複数の個別電極３２に対してドライバＩＣから選択的に駆動電圧が供給されると、駆動電圧が供給された圧電層３１上側の個別電極３２とグランド電位に保持されている圧電層３１下側の共通電極としての振動板３０の電位が異なる状態となり、個別電極３２と振動板３０の間に挟まれた圧電層３１の部分に上下方向の電界が生じる。すると、駆動電圧が印加された個別電極３２の直下の圧電層３１の部分が分極方向である上下方向と直交する水平方向に収縮する。このとき、この圧電層３１の収縮に伴って振動板３０が圧力室１６側に凸となるように変形するため、圧力室１６内の容積が減少して圧力室１６内のインクに圧力が付与され、圧力室１６に連通するノズル２４からインクが吐出される。
【００３７】
ところで、圧力室１６を含む前述の個別インク流路２５内に外部から気泡が混入して、個別インク流路２５内に気泡が残留してしまうと、前述のインク吐出動作の際に、アクチュエータユニット３により圧力室１６内のインクに確実に圧力を付与することができなくなり、ノズル２４からインクが正常に吐出されなくなる。ここで、本実施形態のインクジェットヘッド１では、パージキャップ１０３（図８参照）を備えた前述のパージ機構により、ノズル２４からインクを強制的に吸い出すことにより個別インク流路２５内に滞留する気泡を排出することはある程度可能である。しかし、個別インク流路２５には、折れ曲がり部分や流路面積が増減する部分が所々存在し、このような部分に形成された隅部におけるインクの流速は非常に小さいため、隅部には気泡が滞留しやすい。また、ノズル２４
の近傍のインク流路は、流路面積が急激に減少するように形成されており、このノズル２４の近傍の隅部（図８の点Ａ）には特に気泡が滞留しやすくなる。そのため、このような隅部に滞留する気泡をパージ機構によるパージ動作のみで完全に排出することは困難である。
【００３８】
そこで、本実施形態のインクジェットヘッド１においては、個別インク流路２５内に滞留する気泡を排出しやすくするために、個別インク流路２５のうち、圧力室１６からノズル２４に至るインク流路を構成する流路形成孔２０〜２３は、以下のように形成されている。流路形成孔２０〜２３は、図６（ｂ）〜（ｆ）に示すように、それらの中心線が夫々ノズル２４の軸線Ｌと等しくなるように形成されている。従って、ノズル２４の軸線Ｌは流路形成孔２０〜２３により画成される流路の軸と一致している。図６（ａ）に示すように、キャビティプレート１０には圧力室１６が形成されている。図６（ｂ）に示すように、キャビティプレート１０のすぐ下のベースプレート１１において、圧力室１６の端部と重なる位置には、流路形成孔２０が、紙送り方向（図６の上下方向）に長い長円形状に形成されている。また、図６（ｃ）に示すように、一番上のマニホールドプレート１２には、ベースプレート１１の流路形成孔２０と同じ長円の平面形状を有する流路形成孔２１が、流路形成孔２０に対して平面視で（プレートに直交する方向から見て）、流路の周方向に関して、時計回りの方向に４５度ずれた位置に形成されている。また、図６（ｄ）に示すように、上から２枚目のマニホールドプレート１３には、流路形成孔２０，２１と同じ長円の平面形状を有する流路形成孔２２が、マニホールドプレート１２の流路形成孔２１に対して平面視で時計回りの方向に４５度ずれた位置に形成されており、この流路形成孔２２の長手方向は走査方向（図６の左右方向）と平行である。即ち、流路形成孔２１と流路形成孔２０とそれらの中心位置が軸線Ｌ上で一致しているが、流路形成孔２１は、流路形成孔２０の方位から軸線Ｌに対してそれぞれ４５度回転移動した方位で配置されている。また、流路形成孔２２と流路形成孔２１とそれらの中心位置が軸線Ｌ上で一致しているが、流路形成孔２２は、流路形成孔２１の方位から軸線Ｌに対してそれぞれ４５度回転移動した方位で配置されている。さらに、図６（ｅ）に示すように、一番下のマニホールドプレート１４には、真円形状の流路形成孔２３が形成されている。
【００３９】
真円形状の流路形成孔２３の直径は、長円形状の流路形成孔２０〜２２の短軸の長さよりもわずかに短くなっており、図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、流路形成孔２３は平面視で流路形成孔２０〜２２内に収まっている。従って、長円形状の３つの流路形成孔２０〜２２内には、夫々、平面視で真円形状の流路形成孔２３と重なりインクの主流Ｆｍ（図８参照）が流れるであろう主流領域２０ａ，２１ａ，２２ａと、この主流領域２０ａ，２１ａ，２２ａから夫々外側に突出して主流Ｆｍの外側の支流Ｆｓ（図７、図８参照）が流れるであろう２つの支流領域２０ｂ，２１ｂ，２２ｂとが形成されている。すなわち、この実施形態では、「主流領域」とは、ベースプレート１１及びマニホールドプレート１２〜１３の流路形成孔２０〜２２の軸線Ｌの方向において互いに重複している領域（開口部）２０ａ，２１ａ，２２ａの開口をいう。また、「支流領域」とは、ベースプレート１１及びマニホールドプレート１２〜１３の流路形成孔２０〜２２のそれらの主流領域以外の部分を言う。
【００４０】
そして、長円形状の流路形成孔２０〜２２内に形成された支流領域２０ｂ，２１ｂ，２２ｂは、プレートの積層方向である上下方向に隣接する他の流路形成孔の支流領域と部分的に重なっており、さらに、３つの流路形成孔２０〜２２の支流領域２０ｂ，２１ｂ，２２ｂが軸線Ｌを中心に時計回りの方向に４５度ずつ順にずれて、これら支流領域２０ｂ，２１ｂ，２２ｂは螺旋状に配置されている。流路形成孔２０〜２２はそれぞれ長円であるので、長円の外周の長軸上の点２０ｗ，２１ｗ，２２ｗが長円の中心（及び軸線Ｌ）から最も離れた点となり、これらの点２０ｗ，２１ｗ，２２ｗも、軸線Ｌを中心に時計回りの方向に４５度ずつ順にずれており、ノズルに向かって螺旋形を描くように配置されている。そのため、記録用紙Ｐに記録する際の通常のインク吐出時、あるいは、パージ機構によ
るパージ動作時に、インクが個別インク流路２５に沿ってノズル２４へ流れるときには、インクの主流Ｆｍは主流領域２０ａ，２１ａ，２２ａにおいてノズル２４の軸線Ｌに沿って流れるが、主流外側のインクの支流Ｆｓは螺旋状に配置された支流領域２０ｂ，２１ｂ，２２ｂを流れる間に、図７、図８に示すように支流Ｆｓが渦流となる。そのため、個別インク流路２５の壁面付近におけるインクの流速が上がり、壁面付近（特に、隅部Ａ）に滞留している気泡が確実に排出される。従って、気泡を排出するために何度もパージ動作を行う必要がなくなるため、パージ動作時に排出されるインクの量が減り、インクを効率的に使用することができる。さらに、周方向に互いにずらして螺旋状に配置された長円形状の３つの流路形成孔２０〜２２だけで個別インク流路２５内に渦流を発生させることがで
きるため、渦流を発生させる為の構成が非常に簡単なものとなり、インクジェットヘッド１の製造コストの面で有利である。
【００４１】
尚、本実施形態では、隣接する流路形成孔２０〜２３間に段差が生じており、このような段差により流路形成孔２０〜２３の周縁部に形成された隅部にも気泡が滞留しやすい。しかし、本実施形態では、長円形状の流路形成孔２０〜２２内に夫々形成された２つの支流領域２０ｂ，２１ｂ，２２ｂは、軸線Ｌに関して対称に（周方向に１８０度の角度を成して）配置されており、インクの支流Ｆｓは、流路形成孔２０〜２２のうち最も上方に位置する流路形成孔２０の２つの支流領域２０ｂを夫々起点とし、軸線Ｌに対して対称な２つの渦流となって周方向に満遍なく流れる。そのため、流路形成孔２０〜２２間の段差により形成された隅部に滞留する気泡も確実に排出することができる。
【００４２】
また、ベースプレート１１、マニホールドプレート１２、マニホールドプレート１３の３枚のプレートは全て同じ厚さのプレートであり、支流領域２０ｂ，２１ｂ，２２ｂが、上下方向に隣接する他の支流領域に対して周方向にずれる角度は、６つの支流領域２０ｂ，２１ｂ，２２ｂに関して全て等しく４５度となっている。そのため、支流領域２０ｂ，２１ｂ，２２ｂで発生した渦状の支流Ｆｓは螺旋方向（周方向）以外に折れ曲がることなく、安定してノズル２４まで流れる。尚、ベースプレート１１、マニホールドプレート１２、マニホールドプレート１３の厚さが異なる場合には、流路形成孔２０〜２２が周方向にずれる角度を厚さに比例させて設定することにより、ノズル２４に向かう渦状の支流Ｆｓの流れを安定させることができる。また、流路形成孔２０〜２２内に夫々形成された主流
領域２０ａ，２１ａ，２２ａと支流領域２０ｂ，２１ｂ，２２ｂとがつながっているため、主流Ｆｍと支流Ｆｓとが分離して流れることがなく、インクの全体の流れがスムーズになる。
【００４３】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００４４】
＜第1変形形態＞
前記実施形態のインクジェットヘッド１においては、１枚のプレートに１つの流路形成孔が形成されており、３つの流路形成孔がプレート毎に周方向にずれて配置されているが、１枚のプレートに互いに周方向にずれた複数の流路形成孔が形成されていてもよい。例えば、図９（ａ）〜（ｆ）、図１０、図１１に示す変更形態１の流路ユニット２Ａは、キャビティプレート５０、ベースプレート５１、マニホールドプレート５２，５３，５４、及びノズルプレート５５が積層された構成を有している。そして、図９（ｂ）、図１１に示すように、ベースプレート５１には上下に連通し且つ平面視で周方向に互いに２２．５度ずれた２つの流路形成孔６０，６１がハーフエッチングで形成されている。同様に、図９（ｃ）に示すように、マニホールドプレート５２には２つの流路形成孔６２，６３が形成され、図９（ｄ）に示すように、マニホールドプレート５３にも２つの流路形成孔６４，６５が形成されている。これら６つの流路形成孔６０〜６５は全て等しい長円の平面形状を有する。そして、図１０に示すように、３枚のプレート５１〜５３に形成された６つの流路形成孔６０〜６５が２２．５度ずつ周方向の時計回りの方向にずれて配置されている。
【００４５】
従って、６つの流路形成孔６０〜６５内の、流路形成孔２３と重なる主流領域６０ａ，６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａが平面視で互いに重なるように配置され、一方、主流領域６０ａ〜６５ａの外側に夫々位置する支流領域６０ｂ，６１ｂ，６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ，６５ｂは時計回りの方向に順にずれて螺旋状に配置されており、これら支流領域６０ｂ〜６５ｂを流れるインクの支流Ｆｓが渦流となる。このように、１枚のプレートに２以上の複数の流路形成孔を形成することにより、隣接する流路形成孔間のずれ角を小さくすることができるため、渦流となるインクの支流Ｆｓがより安定的且つスムーズに流れる。
【００４６】
＜第２変形形態＞
１つの流路形成孔内に形成される支流領域の数は、前記実施形態のような２つに限られるものではなく、１つでもよいし、あるいは、３以上の複数であってもよい。例えば、図１２（ａ）〜（ｆ）、図１３に示す変更形態２の流路ユニット２Ｂは、キャビティプレート８０、ベースプレート８１、マニホールドプレート８２，８３，８４、及びノズルプレート８５が積層された構成を有している。そして、図１２（ｂ）に示すように、ベースプレート８１には、マニホールドプレート８４に形成された真円形状の流路形成孔２３と重なる円形孔部８６Ａと、この円形孔部８６Ａから径方向外側に切り欠かれた３つの切欠部８６Ｂからなる、流路形成孔８６が形成されている。３つの切欠部８６Ｂは、周方向１２０度の等角度間隔で配置されている。同様に、図１２（ｃ）に示すように、マニホールド
プレート８２には、円形孔部８７Ａと３つの切欠部８７Ｂとからなる流路形成孔８７が形成され、さらに、図１２（ｄ）に示すように、マニホールドプレート８３にも、円形孔部８８Ａと３つの切欠部８８Ｂとからなる流路形成孔８８が形成されている。円形孔部８６Ａ、８７Ａ及び８８Ａ並びに流路形成孔２３の中心はいずれも軸線Ｌ上に同軸上に配置されている。切欠部８６Ｂ、８７Ｂ、８７Ｃの頂点部分が軸線Ｌから最も離れた点（流路形成孔の内壁部）となる。この実施形態でも複数のプレートの流路形成孔（スルーホール）を画成する壁の軸線Ｌから最も離れた最外部が液体排出口に近づくに従って軸線Ｌを中心として螺旋を描くように配列されている。そして、図１３に示すように、これら３つの流路形成孔８６〜８８は、周方向に順に１５度ずつずれて（軸線Ｌを中心に１５度ずつ回転
移動して）配置されている。
【００４７】
従って、円形孔部８６Ａ〜８８Ａにより形成される主流領域８６ａ〜８８ａが互いに重なって配置され、一方、切欠部８６Ｂ〜８８Ｂにより形成される支流領域８６ｂ〜８８ｂは螺旋状に配置されている。そして、これら支流領域８６ｂ〜８８ｂを流れる支流Ｆｓがノズル２４の軸線Ｌに関して対称な３つの渦流となってノズル２４へ流れるため、前記実施形態と同様の気泡排出効果が得られる。
【００４８】
尚、１つの流路形成孔内に形成される支流領域の数は多いほど渦流の数が増え、気泡をより確実に排出することができる。しかし、支流領域の数を多くするには、流路形成孔の形状が複雑になり、製造コストの面で不利である。そのため、支流領域の数は、気泡排出効果と製造コスト等を勘案して適切に設定することが好ましい。
【００４９】
＜第３変形形態＞
主流領域と支流領域は互いにつながっている必要は必ずしもない。例えば、図１４（ａ）〜（ｆ）、図１５に示す変更形態３の流路ユニット２Ｃは、キャビティプレート９０、ベースプレート９１、マニホールドプレート９２，９３，９４、及びノズルプレート９５が積層された構成を有している。図１４（ｂ）に示すように、ベースプレート９１には、前記変更形態２の流路ユニット２Ｂの流路形成孔８６（図１２（ｂ）参照）と同様に、円形孔部９６Ａと３つの切欠部９６Ｂ（９６ｂ，９６ｂ，９６ｂ）とを有する流路形成孔９６が形成されている。また、図１４（ｄ）に示すように、２枚目のマニホールドプレート９３にも、同様に、円形孔部９８Ａと３つの切欠部９８Ｂ（９８ｂ，９８ｂ，９８ｂ）とを有する流路形成孔９８が形成されている。一方、この２枚のプレート９１，９３の間のマ
ニホールドプレート９２には、円柱孔部９６Ａ，９８Ａと重なる円形孔部９７Ａと、この円形孔部９７Ａよりも径方向外側において円形孔部９７Ａから離隔して形成された３つの円形孔部９７Ｂ（９７ｂ，９７ｂ，９７ｂ）とからなる。そして、３つの円形孔部９７Ｂは、隣接する流路形成孔９６の３つの切欠部９６Ｂに対して夫々時計回りの方向に１５度ずれて配置されている。従って、図１５に示すように、流路形成孔９６の切欠部９６Ｂにより形成される支流領域９６ｂと、流路形成孔９７の円形孔部９７Ｂにより形成される支流領域９７ｂと、流路形成孔９８の切欠部９８Ｂにより形成される支流領域９８ｂとが、螺旋状に配置されており、これら支流領域９６ｂ，９７ｂ，９８ｂを流れる支流Ｆｓが渦流となってノズル２４へ流れる。なお、マニホールドプレート９２においては、流路形成
孔９７を画成する壁の軸線Ｌから最も離れた部分は、円形孔部９７Ａ内ではなく、３つの円形孔部９７Ｂ（９７ｂ，９７ｂ，９７ｂ）の内壁に存在する。
【００５０】
＜第４変形形態＞
複数の流路形成孔の中心線が完全に一致している必要は必ずしもなく、流路形成孔がノズル軸線Ｌの方向において重なる領域（主流領域）を有していればよい。例えば、流路形成孔をそれぞれ同一または異なる半径の真円とし、円の中心がノズル軸線Ｌからオフセットしていてもよい。この場合、それらの流路形成孔のノズル軸線Ｌから最も離れた外周上の点が、ノズルに近づくに従って、ノズル軸線Ｌの周りを周回するように変位すればよい。
【００５１】
上記実施形態及び変形形態において、流路形成孔の形状は、前記実施形態及び変更形態１〜４で説明した流路形成孔以外に限られず、複数の流路形成孔が夫々真円の外周部から部分的に外側に広がる部分を有するような形状であれば、複数の流路形成孔を周方向にずらして配置するだけで主流領域と螺旋状の支流領域とを形成することができる。それゆえ、曲線部を有する形状のみならず、矩形や三角形等の多角形状など、種々の形状のものを採用することができる。
【００５２】
前記実施形態のインクジェットヘッド１は、流路形成孔２０〜２３により、圧力室１６からノズル２４に至るインク流路において渦流を発生させるように構成されているが、マニホールド１７から圧力室１６に至るインク流路においても同様の構成により渦流を発生させるように構成することもできる。
【００５３】
インクに移送力を付与する移送力付与機構は、前記実施形態の圧電式のアクチュエータユニットに限られるものではなく、インク加熱式のインクジェットヘッドで用いられるヒータや、インクなどの液体を加圧するポンプ等、種々のものを採用できる。
【００５４】
前述の前記実施形態及びその変更形態は、インクをノズルまで移送して吐出するインクジェットヘッドに本発明を適用した一例であるが、本発明を適用可能な液体移送装置はインクジェットヘッドに限られない。すなわち、ノズルを有する必要はなく、排出口を有していれば足りる。例えば、マイクロ総合分析システム（μＴＡＳ）内部で薬液や生化学溶液等の液体を移送する液体移送装置、マイクロ化学システム内部で溶媒や化学溶液等の液体を移送する液体移送装置等、インク以外の液体を移送する液体移送装置にも本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタの概略斜視図である。
【図２】インクジェットヘッドの平面図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】図３のIV-IV線断面図である。
【図５】図４のV-V線断面図である。
【図６】流路ユニットを構成するプレートの平面図であり、（ａ）はキャビティプレート、（ｂ）はベースプレート、（ｃ）〜（ｅ）はマニホールドプレート、（ｆ）はノズルプレートを夫々示す。
【図７】図３の一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図である。
【図８】パージ動作時の図４に相当する断面図である。
【図９】変更形態１に係る流路ユニットを構成するプレートの平面図であり、（ａ）はキャビティプレート、（ｂ）はベースプレート、（ｃ）〜（ｅ）はマニホールドプレート、（ｆ）はノズルプレートを夫々示す。
【図１０】変更形態１の、図７に相当するインクジェットヘッドの拡大平面図である。
【図１１】図１０のXI-XI線断面図である。
【図１２】変更形態２に係る流路ユニットを構成するプレートの平面図であり、（ａ）はキャビティプレート、（ｂ）はベースプレート、（ｃ）〜（ｅ）はマニホールドプレート、（ｆ）はノズルプレートを夫々示す。
【図１３】変更形態２の、図７に相当するインクジェットヘッドの拡大平面図である。
【図１４】変更形態３に係る流路ユニットを構成するプレートの平面図であり、（ａ）はキャビティプレート、（ｂ）はベースプレート、（ｃ）〜（ｅ）はマニホールドプレート、（ｆ）はノズルプレートを夫々示す。
【図１５】変更形態３の、図７に相当するインクジェットヘッドの拡大平面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  インクジェットヘッド
２  流路ユニット
３  アクチュエータユニット
１０  キャビティプレート
１１  ベースプレート
１２，１３，１４  マニホールドプレート
１５  ノズルプレート
２１，２２，２３  流路形成孔
２０ａ，２１ａ，２２ａ  主流領域
２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ  支流領域
２４  ノズル２５  個別インク流路
２Ａ  流路ユニット
５０  キャビティプレート
５１  ベースプレート
５２，５３，５４  マニホールドプレート
５５  ノズルプレート
６０，６１，６２，６３，６４，６５  流路形成孔
６０ａ，６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａ  主流領域
６０ｂ，６１ｂ，６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ，６５ｂ  支流領域
２Ｂ  流路ユニット
８０  キャビティプレート
８１  ベースプレート
８２，８３，８４  マニホールドプレート
８５  ノズルプレート
８６，８７，８８  流路形成孔
８６ａ，８７ａ，８８ａ  主流領域
８６ｂ，８７ｂ，８８ｂ  支流領域
２Ｃ  流路ユニット９０  キャビティプレート
９１  ベースプレート
９２，９３，９４  マニホールドプレート
９５  ノズルプレート
９６，９７，９８  流路形成孔
９６ａ，９７ａ，９８ａ  主流領域
９６ｂ，９７ｂ，９８ｂ  支流領域
【図１】
2006096036.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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