流路形成部材、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
【課題】液体の流速低下による気泡の排出不良を防止できる流路形成部材、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】流体貯留手段のインクをヘッド本体に供給する流体流路を有する流路形成部材であって、流体流路は、液体貯留手段から供給されたインクを水平方向Ｘに流通させる第１流路５１と、第１流路５１に連通し、第１流路５１からのインクを鉛直方向Ｚに流通させる第２流路５２とを備え、第１流路５１の断面形状は、第１流路５１の鉛直方向の上面５１ａが鉛直方向の下方に向けて屈曲したサイクロイド曲線Ｒを含み、第１流路５１のサイクロイド曲線Ｒに沿って形成された曲面が第２流路５２の内面５２ａに連続している。
【解決手段】流体貯留手段のインクをヘッド本体に供給する流体流路を有する流路形成部材であって、流体流路は、液体貯留手段から供給されたインクを水平方向Ｘに流通させる第１流路５１と、第１流路５１に連通し、第１流路５１からのインクを鉛直方向Ｚに流通させる第２流路５２とを備え、第１流路５１の断面形状は、第１流路５１の鉛直方向の上面５１ａが鉛直方向の下方に向けて屈曲したサイクロイド曲線Ｒを含み、第１流路５１のサイクロイド曲線Ｒに沿って形成された曲面が第２流路５２の内面５２ａに連続している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路形成部材、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液体としてイ
ンクをヘッド本体に供給する流路形成部材、当該インクを吐出するインクジェット式記録
ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドは、ノズル開口と連通する圧
力発生室に圧力変化を生じさせてノズル開口からインク滴を吐出させるヘッド本体と、流
路形成部材とを備えている。流路形成部材は、液体貯留手段であるインクカートリッジに
貯留されたインクが供給され、当該インクをヘッド本体に供給する。
【０００３】
流路形成部材は、インクが流通する液体流路を有している。当該液体流路は、インクを
水平方向に流通させる第１流路と、当該第１流路と交差する方向にインクを流通させる第
２流路とを備えている。流路形成部材の第１流路は、第２流路との接合部に向けて、第１
流路の高さが漸減するようにテーパー状に形成されている。第１流路をこのような形状に
することで、インクは、水平方向の第１流路から鉛直方向の第２流路に方向転換され、第
２流路に円滑に流入する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、流路形成部材には、液体流路の一部にフィルターが設けられ、インク中の異物や
気泡をフィルターで除去することができるように構成されている。このフィルターにトラ
ップされた気泡が集まってより大きな気泡となると、フィルターの有効面積が減り、イン
クの供給量に影響を及ぼす虞がある。このため、気泡を排出するクリーニングが定期的に
行われている。クリーニング方法は、例えば、ノズル開口が設けられたノズルプレート全
体を封止して負圧を形成し、その負圧でノズル開口からインクと共に気泡を外部に排出す
ることにより行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２１６９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第１流路のインクの流速は、第１流路の中心側では速く、第１流路の壁面側では遅い。
特に、第１流路のテーパー状の部分の壁面近傍におけるインクの流速は著しく低下する。
第１流路と第２流路との接合部を球面状に形成した場合でも同様である。
【０００７】
このように第１流路と第２流路との接合部において、壁面側のインクの流速が低下する
と、インクに含まれる気泡が接合部で滞留し、クリーニングを行っても気泡を外部に排出
できなくなる虞がある。
【０００８】
なお、このような問題は、クリーニング時だけではなく、上述した第１流路及び第２流
路を備える液体流路からインクと共に気泡を排出させる場合においても同様に存在する。
また、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体
を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑み、液体の流速低下による気泡の排出不良を防止できる流
路形成部材、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置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】
【００１０】
上記課題を解決する本発明は、液体の供給を受けて、供給された液体が流通する流体流
路を有する流路形成部材であって、前記流体流路は、前記供給された液体を流通させる第
１流路と、前記第１流路に連通し、前記第１流路からの液体を当該第１流路と交差する方
向に流通させる第２流路とを備え、液体の進行方向における前記第１流路の断面形状は、
当該第１流路の鉛直方向の上面が鉛直方向の下方に向けて屈曲したサイクロイド曲線を含
み、前記第１流路の前記サイクロイド曲線に沿って形成された曲面が前記第２流路の内面
に連続していることを特徴とする流路形成部材にある。
かかる態様では、液体を水平方向に流通させる第１流路と、液体を第１流路と交差する
方向に流通させる第２流路との接続部分はサイクロイド曲線状に形成される。当該接続部
分をサイクロイド曲線状に形成したことで、当該接続部分近傍で液体の流速が低下するこ
とが防止されている。したがって、当該接続部分に気泡が到達しても、液体の流れと共に
第２流路に流されるので、当該接続部分に気泡が滞留することが防止される。これにより
、液体流路の気泡の排出不良が生じることが防止される。
【００１１】
ここで、前記第１流路の液体の進行方向に垂直な断面形状は、円又は半円であることが
好ましい。これにより、円又は半円の頂上部分に気泡が集められるので、気泡を液体と共
に外部に排出しやすくなる。
【００１２】
また、本発明の他の態様は、上記態様の流路形成部材と、前記流路形成部材から液体が
供給され、当該液体を吐出するヘッド本体とを備えることを特徴とする液体噴射ヘッドに
ある。
かかる態様では、液体の流速低下による気泡の排出不良を防止できる液体噴射ヘッドが
提供される。
【００１３】
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする
液体噴射装置にある。
かかる態様では、液体の流速低下による気泡の排出不良を防止できる液体噴射装置が提
供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る記録装置の概略斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線の要部断面図である。
【図５】図２の要部を拡大した断面図である。
【図６】シミュレーションにより得られたインクの速度を示す図である。
【図７】変形例に係る第１流路及び第２流路の断面図である。
【図８】変形例に係る第１流路の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。以下、インクジェット式記録ヘッ
ドは液体噴射ヘッドの一例であり、単に記録ヘッドとも言う。また、インクジェット式記
録装置は液体噴射装置の一例である。
【００１６】
図１は、本実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。図示するよ
うに、インクジェット式記録装置１は、記録ヘッド１０がキャリッジ２に搭載されている
。そして、記録ヘッド１０が搭載されたキャリッジ２は、装置本体７に取り付けられたキ
ャリッジ軸２ａに軸方向移動可能に設けられている。
【００１７】
また、装置本体７には、インクが貯留されたタンクからなる液体貯留手段３が設けられ
ており、液体貯留手段３からのインクは、キャリッジ２に搭載された記録ヘッド１０に供
給管４を介して供給される。本実施形態では、液体貯留手段３は、それぞれ色の異なるイ
ンクを貯留した４つのタンクを備え、各タンクには４本の供給管４がそれぞれ接続されて
いる。
【００１８】
そして、駆動モーター８の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト８ａ
を介してキャリッジ２に伝達されることで、記録ヘッド１０を搭載したキャリッジ２はキ
ャリッジ軸２ａに沿って移動される。一方、装置本体７にはキャリッジ軸２ａに沿ってプ
ラテン９が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒
体である記録シートＳがプラテン９に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００１９】
このようなインクジェット式記録装置１では、キャリッジ２がキャリッジ軸２ａに沿っ
て移動されると共に記録ヘッド１０によってインクが吐出されて記録シートＳに印刷され
る。
【００２０】
なお、上述したインクジェット式記録装置１では、記録ヘッド１０がキャリッジ２に搭
載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、記録
ヘッド１０が装置本体７に固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだ
けで印刷を行う、所謂ライン式記録装置であってもよい。
【００２１】
図２は、本実施形態に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの
断面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線断面図で
ある。図２〜図４には、ヘッド本体８０からインクが吐出される鉛直方向をＺ方向とし、
記録ヘッド１０のキャリッジ軸２ａに沿って移動する方向（図１参照）をＸ方向とし、Ｘ
方向及びＺ方向に直交する方向をＹ方向として示している。
【００２２】
これらの図に示すように、記録ヘッド１０は、流路形成部材２０と、流路形成部材２０
の一方面に設けられたヘッドケース７０と、ヘッドケース７０に固定された複数のヘッド
本体８０とを具備する。
【００２３】
ヘッド本体８０は、特に図示しないがノズル開口が並設されたノズル列が設けられてお
り、各流路形成部材２０から供給されたインクを各ノズル列から吐出可能に設けられてい
る。本実施形態では、４色のインク数に合わせて４つのヘッド本体８０がヘッドケース７
０の底面側に固定されている。各ヘッド本体８０は、ノズル列がＺ方向の下方に露出して
いる。１つのヘッド本体８０からは１色のインクがノズル列から吐出されるように構成さ
れている。なお、ヘッド本体８０の数やインクの色数に限定はない。
【００２４】
ヘッド本体８０内には、特に図示していないが、ノズル開口に連通する圧力発生室と圧
力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段とが設けられている。かかる圧力発生手段
としては、例えば、電気機械変換機能を呈する圧電材料を有する圧電アクチュエーターの
変形によって圧力発生室の容積を変化させて圧力変化を生じさせて、ノズル開口からイン
ク滴を吐出させるものがある。また圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱
で発生するバブルによってノズル開口からインク滴を吐出するものがある。その他、振動
板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口
からインク滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用することができる
。
【００２５】
また、流路形成部材２０とヘッドケース７０との間には、特に図示しない回路基板が保
持されている。回路基板には、ヘッド本体８０にインクを吐出させる駆動信号やヘッド本
体８０の状態を表す信号を得るための電子部品や回路が設けられている。このような回路
基板には、複数のヘッド本体８０が接続されている。
【００２６】
流路形成部材２０は、液体貯留手段３（図１参照）からのインクをヘッド本体８０に供
給する液体流路５０を有する。具体的には、流路形成部材２０は、中空状の箱状部材から
なるカバー３０と、カバー３０の内部に設けられた流路部材４０とを具備する。
【００２７】
カバー３０は、上下に分割されたカバー部３１とベース部３２とを具備する。カバー部
３１及びベース部３２は、特に限定はないが、例えば、樹脂材料から形成されている。
【００２８】
カバー部３１は、ベース部３２側に開口する凹形状の第１保持部３４を有している。ベ
ース部３２は、カバー部３１側に開口する凹形状の第２保持部３５を有している。これら
のベース部３２及びカバー部３１が対向して接合され、第１保持部３４及び第２保持部３
５から保持部３３が形成されている。
【００２９】
保持部３３には、流路部材４０が保持されている。流路部材４０は、カバー部３１側に
設けられた第１流路部材４１と、ベース部３２側に設けられた第２流路部材４２とが積層
されて構成されている。第１流路部材４１及び第２流路部材４２のそれぞれは、例えば、
樹脂材料や金属材料等からなる板状部材である。
【００３０】
流路部材４０には、インクの流路である液体流路５０が設けられている。液体流路５０
は、第１流路５１と第２流路５２とを備えている。
【００３１】
第１流路５１は、インクを水平方向に流通させる流路である。ヘッド本体８０から吐出
されるインクの吐出方向（鉛直方向（Ｚ方向））に対して垂直な面を水平面（ＸＹ平面）
とする。水平方向に流通させる流路とは、インクが当該水平面に平行または当該水平面か
ら上昇する傾斜を有する流路である。
【００３２】
本実施形態では、第１流路５１は、第１流路部材４１の第２流路部材４２側の面に設け
られた溝部４３と、第２流路部材４２の第１流路部材４１側の上面４４とから画成されて
いる。第１流路５１は、上面４４（ＸＹ平面）に平行でＸ方向に延設されており、インク
を上面４４に平行なＸ方向に流通させる。
【００３３】
また、図４に示すように、インクの進行方向に垂直な断面における第１流路５１の形状
は、矩形状となっている。
【００３４】
第２流路５２は、インクを第１流路５１と交差する方向に流通させる流路である。すな
わち、第２流路５２は、第１流路５１から供給されたインクを鉛直方向（Ｚ方向）の下方
に流通させる流路である。
【００３５】
本実施形態では、第２流路５２は、第２流路部材４２の厚さ方向（Ｚ方向）に貫通する
貫通孔からなる。第２流路５２の開口形状は、第１流路５１の幅（図４参照）と同じ幅を
有する矩形状である。
【００３６】
このような第１流路５１の先端（液体流路５０の下流側の末端部分）は、第２流路５２
の開口（液体流路５０の上流側の末端部分）で接続されており、第１流路５１から第２流
路５２へとインクが流通する。この第１流路５１と第２流路５２との接続部分に関する詳
細は後述する。
【００３７】
第１流路部材４１には、厚さ方向に貫通した貫通孔である第１連通路５３が設けられて
いる。第１連通路５３の一端は、第１流路５１の上流側に連通しており、他端は、第１流
路部材４１の上面に開口している。第１流路部材４１の上面には、第１連通路５３に連通
し、テーパー状に形成されたインク導入部５４が設けられている。
【００３８】
第１流路部材４１の上面には、接続部５９が設けられている。接続部５９には、インク
の供給管４（図１参照）と第１連通路５３とを接続する流路である第２連通路５５が設け
られている。第２連通路５５は、接続部５９の側面と、第１流路部材４１側の面に開口し
ている。接続部５９の側面に開口した第２連通路５５の開口部５９ａには、供給管４（図
１参照）が接続される。接続部５９の第１流路部材４１側に開口した第２連通路５５の開
口部５９ｂは、インク導入部５４の開口形状と同一形状に構成されている。開口部５９ｂ
とインク導入部５４とが対向して接続されることでフィルター室５６が形成されている。
【００３９】
フィルター室５６は、液体流路５０の一部を構成する空間部であり、内部にフィルター
６０が配置されている。フィルター６０は、インク中に含まれるゴミや気泡等の異物を除
去する。これにより、第２連通路５５から供給されたインクはフィルター６０を通過して
第１連通路５３に供給される。
【００４０】
また、第２流路部材４２の底面には、厚さ方向に貫通する貫通孔である供給口５７が形
成されている。供給口５７は、第２流路５２に連通すると共に、ヘッドケース７０に設け
られた流路を介してヘッド本体８０にインクを供給するように構成されている。
【００４１】
このように、本実施形態に係る流路形成部材２０は、第２連通路５５、フィルター室５
６、第１連通路５３、第１流路５１、第２流路５２、供給口５７とから構成された液体流
路５０を有している。流路形成部材２０によれば、図１に示した供給管４から供給された
インクが液体流路５０を流通してヘッド本体８０に供給される。なお、本実施形態では、
流路形成部材２０には、４つの液体流路５０が形成され、各液体流路５０は各ヘッド本体
８０にインクを供給するように構成されている。
【００４２】
また、このように液体流路５０がインクを水平方向に流通させる第１流路５１を備える
ことで、ヘッド本体８０の配置に制約がなくなる。すなわち、図３に示したように、ＸＹ
平面において第１流路５１によりインクが供給されるので、ＸＹ平面においてヘッド本体
８０を任意の位置に配置できる。仮に、第１流路部材４１に鉛直方向に貫通した流路から
ヘッド本体８０にインクが供給されるとすると、ＸＹ平面におけるヘッド本体８０の位置
は、当該流路の位置の近傍に限定されてしまう。
【００４３】
このように構成された記録ヘッド１０では、液体貯留手段３からインクが供給され、液
体流路５０を介してヘッド本体８０のノズル開口に至るまでインクで満たされる。そして
、記録ヘッド１０は、駆動ＩＣ（図示せず）からの記録信号に従い、圧力発生室に対応す
るそれぞれの圧電アクチュエーターに電圧を印加し、各圧力発生室内の圧力が高まりノズ
ル開口からインク滴が吐出する。
【００４４】
また、液体流路５０に供給されるインクは、フィルター６０により気泡がトラップされ
、ヘッド本体８０側に気泡が流入することが防止されている。このようにフィルター６０
によりトラップされた気泡は、クリーニングにより除去される。クリーニングは、例えば
、ヘッド本体８０のノズル開口が形成されたノズル面をキャップで封止し、封止された空
間内を負圧にすることにより行う。当該空間を負圧にすることで、液体流路５０内のイン
クが外部に吸引される。そして、インクの吸引と共に、フィルター６０にトラップされた
気泡がフィルター６０を通過し、ノズル開口から強制的に排出される。
【００４５】
ここで、第１流路５１と第２流路５２との接続部分について詳細に説明する。図５は、
図２の要部を拡大した断面図である。同図には、第１流路５１について、インクの進行方
向の断面形状が示されている。ここでいう断面形状とは、第１流路５１を流れるインクの
進行方向に平行であり、かつ、鉛直方向に平行な断面（ＸＺ平面）の形状である。
【００４６】
このような第１流路５１の断面形状は、第１流路５１の一部の上面５１ａがＺ方向の下
方に向けて屈曲したサイクロイド曲線Ｒを含んでいる。第１流路５１の上面５１ａ（第１
流路部材４１の溝部４３の底面）とは、当該断面形状において鉛直方向の上側に位置する
面である。
【００４７】
第１流路５１の下面５１ｂ（第２流路部材４２の上面４４）を延長した仮想的な直線を
直線Ｌとする。直線Ｌに当接し、第１流路５１の高さを直径とする仮想的な円を円Ｃとす
る。サイクロイド曲線Ｒは、直線Ｌ上を滑らせずに回転させた円Ｃ上の点Ｐの軌跡である
。すなわち、第１流路５１の下流側は、断面形状において上面５１ａがサイクロイド曲線
に沿うように形成されている。
【００４８】
サイクロイド曲線状に形成された曲面である第１流路５１の上面５１ａは、第２流路５
２の内面５２ａに連続している。ここでいう連続とは、上面５１ａと内面５２ａとが段差
無く接続されていることをいう。
【００４９】
このように第１流路５１と第２流路５２とは、サイクロイド曲線状の上面５１ａを介し
て接続されている。これにより、第１流路５１をＸ方向に流通するインクは、上面５１ａ
でＺ方向に進行方向が変えられて第２流路５２を流通する。
【００５０】
第１流路５１の中心部分のインクの流れをＳ１、第１流路５１の上面５１ａ側のインク
の流れをＳ２とする。一般に、流れＳ２の流速は、上面５１ａに近いため流れＳ１の流速
よりも若干落ちる。
【００５１】
しかしながら、上面５１ａをサイクロイド曲線状に形成することで、上面５１ａ近傍に
おける流れＳ２の流速が著しく低下することが防止されている。すなわち、インクの進行
方向がそれぞれ異なる第１流路５１と第２流路５２とをサイクロイド曲線状の上面５１ａ
で接続したことで、第１流路５１と第２流路５２との接続部分において、インクの流速の
低下が抑えられている。
【００５２】
このことを、シミュレーション結果に基づいて説明する。
図６（ａ）には、第１流路５１と第２流路５２との接続部分をサイクロイド曲線とした
場合のインクの流速が示されている。
【００５３】
シミュレーションの各種条件は、次のように設定した。第１流路５１の水平方向の長さ
Ｌ１は３６ｍｍとした。長さＬ１の始点は第１連通路５３の水平方向の中心であり、終点
は、第２流路５２の水平方向の中心である。第１流路５１、第２流路５２及び第１連通路
５３は、インクの進行方向に垂直な断面形状が何れも４×４ｍｍの正方形である。
【００５４】
第１連通路５３に供給されるインクの流入速度は、０．３ｇ／ｓとした。インクの粘度
は、５．３７ｍＰａ・ｓとした。第２流路５２の下流側は大気開放させた。
【００５５】
また、第１流路５１と第２流路５２との接続部分は、図５に示した例と同様にサイクロ
イド曲線状に形成した。
【００５６】
このような各種条件を設定した上で、流体解析ソフトウェア（名称：ＥＦＤ．ｌａｂ、
販売元：株式会社ＣＡＥソリューションズ）でインクの流速を解析した。同図には、イン
クの流速がその速さに応じて色分けされて表示されている。流路の中心部分の流速が最も
速い。流路の中心から外側になるほどインクの流速は遅くなっているが、サイクロイド曲
線状の上面５１ａ近傍でも、速度は、０．００７ｍ／ｓ以上である。
【００５７】
図６（ｂ）には、第１流路５１と第２流路５２との接続部分を円弧とした場合のインク
の流速が示されている。
【００５８】
第１流路５１と第２流路５２との接続部分は、第１流路５１と第２流路５２との交点Ｑ
を中心として半径４ｍｍの円弧Ｓ（１／４円の円弧）とした。他の条件は、図６（ａ）の
例と同様であり、同じ流体解析ソフトウェアを用いてインクの流速を解析した。
【００５９】
図６（ｂ）に示すように、第１流路５１では、流路の中心部分の流速が最も速く、流路
の中心から外側になるほどインクの流速は遅くなっている。第１流路５１の内面に近い部
分のインクの速度は、約０．００７〜０．０１０５ｍ／ｓである。一方、円弧Ｓ近傍での
インクの速度は、約０．００７ｍ／ｓ未満であり、第１流路５１での速度よりもさらに低
下している。
【００６０】
図６（ｃ）には、第１流路５１と第２流路５２との接続部分をテーパーとした場合のイ
ンクの流速が示されている。
【００６１】
第１流路５１と第２流路５２との接続部分は、第１流路５１の上面が第２流路５２側に
向けて鉛直方向の高さが漸減しながら第２流路５２に接続したテーパー状に形成されてい
る。この第１流路５１のテーパー状の上面をテーパー部Ｔとする。テーパー部Ｔと第１流
路５１の上面との交点をｔ１、第２流路５２の内面との交点をｔ２とする。他の条件は、
図６（ａ）の例と同様であり、同じ流体解析ソフトウェアを用いてインクの流速を解析し
た。
【００６２】
図６（ｃ）に示すように、第１流路５１では、流路の中心部分の流速が最も速く、流路
の中心から外側になるほどインクの流速は遅くなっている。第１流路５１の内面に近い部
分のインクの速度は、約０．００７〜０．０１０５ｍ／ｓである。一方、交点ｔ１、ｔ２
近傍でのインクの速度は、約０．００７ｍ／ｓ未満であり、第１流路５１での速度よりも
さらに低下している。
【００６３】
これらのシミュレーション結果から分かるように、第１流路５１と第２流路５２との接
続部分をサイクロイド曲線状に形成することで、当該接続部分においてインクの流速が著
しく低下することが防止されている。また、第１流路５１でのインクの速度を保って第２
流路５２にインクが流入していることが確認された。
【００６４】
一方、第１流路５１と第２流路５２との接続部分を円弧やテーパー状に形成することで
、当該接続部分においてインクの流速が著しく低下し、円弧Ｓ近傍やテーパー部Ｔの近傍
では第１流路５１でのインクの速度よりも低下することが確認された。
【００６５】
以上に説明したように、本実施形態に係る流路形成部材２０を備える記録ヘッド１０で
は、インクを水平方向に流通させる第１流路５１と、インクを鉛直方向に流通させる第２
流路５２との接続部分である上面５１ａをサイクロイド曲線状としたことで、上面５１ａ
近傍でインクの流速が低下することが防止されている。したがって、上面５１ａ近傍に気
泡が到達しても、インクの流れと共に第２流路５２に流されるので、上面５１ａ近傍に気
泡が滞留することが防止される。これにより、クリーニング時に、気泡の排出不良が生じ
ることが防止される。
【００６６】
ここで、図７及び図８を用いて、本発明に係る流路形成部材２０の第１流路５１及び第
２流路の変形例を示す。なお、上述した実施形態と同一のものには同一の符号を付し、重
複する説明は省略する。
【００６７】
図７には、変形例に係る記録ヘッドの要部断面が示されている。当該断面は、図５と同
様に、第１流路５１Ａを流れるインクの進行方向に平行であり、かつ、鉛直方向に平行な
断面（ＸＺ平面）の形状である。
【００６８】
図７（ａ）に示すように、第１流路５１Ａは、上流から下流に向けて水平方向（Ｘ方向
）よりも上方に傾斜している。このような第１流路５１Ａの断面形状は、第１流路５１Ａ
の一部の上面５１ａがＺ方向の下方に向けて屈曲したサイクロイド曲線Ｒを含んでいる。
【００６９】
第１流路５１Ａの下面５１ｂを延長した仮想的な直線を直線Ｌとする。直線Ｌに当接し
、第１流路５１Ａの高さを直径とする仮想的な円を円Ｃとする。サイクロイド曲線Ｒは、
直線Ｌ上を滑らせずに回転させた円Ｃ上の点Ｐの軌跡である。すなわち、第１流路５１Ａ
の下流側は、断面形状において上面５１ａがサイクロイド曲線に沿うように形成されてい
る。
【００７０】
サイクロイド曲線状に形成された第１流路５１Ａの上面５１ａは、第２流路５２の内面
５２ａに連続している。
【００７１】
このように、第１流路５１Ａが下流側に向けて上方に傾斜していても、第１流路５１Ａ
と第２流路５２との接続部分がサイクロイド曲線状に形成されているので、当該接続部分
においてインクの流速低下が防止される。
【００７２】
また、図７（ｂ）に示すように、第２流路部材４２には、鉛直方向に交差した方向に貫
通した第２流路５２Ａが設けられている。第１流路５１の断面形状は、第１流路５１の一
部の上面５１ａがＺ方向の下方に向けて屈曲したサイクロイド曲線Ｒを含んでいる。
【００７３】
第２流路５２の内面５２ａは、この直線Ｌとサイクロイド曲線Ｒとの交点ｔでサイクロ
イド曲線Ｒに連続している。このように、第２流路５２Ａが鉛直方向とは交差する方向を
向いていても、第１流路５１と第２流路５２Ａとの接続部分がサイクロイド曲線状に形成
されているので、当該接続部分においてインクの流速低下が防止される。
【００７４】
図７（ａ）及び（ｂ）で例示した何れの態様であっても、第１流路５１Ａと第２流路５
２、第１流路５１と第２流路５２Ａとの接続部分においてインクの流速低下が防止される
ので、クリーニング時に、当該接続部分に気泡が滞留することが防止され、確実に気泡の
排出を行うことができる。
【００７５】
さらに、第１流路５１の他の変形例を説明する。図８は、インクの進行方向に垂直な断
面における第１流路を示す断面図である。図８（ａ）に示すように第１流路５１Ｂの断面
形状は半円形状を有する。
【００７６】
図４に示したように矩形状の場合には、両角部に気泡が分散するが、図８（ａ）に示し
た第１流路５１Ｂでは、半円の頂点Ｕに、第１流路５１Ｂを流通するインク中の気泡が集
められる。したがって、クリーニング時に、頂点Ｕに集められた気泡が外部に排出されや
すいので、より確実に気泡を外部に排出することができる。
【００７７】
また、図８（ｂ）に示すように、第１流路部材４１及び第２流路部材４２に、断面が円
弧状の溝を設け、各溝を対向させて、円形状の第１流路５１Ｃを形成してもよい。この場
合であっても、図８（ａ）に示した態様と同様に、頂点Ｕに気泡が集められるので、より
確実に気泡を外部に排出することができる。
【００７８】
さらに、第１流路５１及び第２流路５２とは、第１流路部材４１及び第２流路部材４２
を接合することにより形成されていたが、このような形態に限定されない。例えば、管状
部材の水平方向に延設された部分を第１流路とし、管状部材の一端を下方に折り曲げた部
分を第２流路とし、折り曲げた部分の断面形状をサイクロイド曲線とした流路形成部材で
あってもよい。
【００７９】
上述した流路形成部材２０は、記録ヘッド１０のヘッド本体８０にインクを供給する部
材として用いられていたが、このような用途に限定されない。本発明に係る流路形成部材
は、液体が供給される任意の装置に液体を供給することができる。
【００８０】
また、上記した例では、液体噴射ヘッドの一例として記録ヘッド１０を、また液体噴射
装置の一例としてインクジェット式記録装置１を挙げて説明したが、本発明は、広く液体
噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する
液体噴射ヘッドや液体噴射装置にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッド
としては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶デ
ィスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプ
レイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、
バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられ、かかる液体噴射ヘ
ッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００８１】
１ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １０ インクジェット式記録ヘッド
（液体噴射ヘッド）、 ２０ 流路形成部材、 ４０ 流路部材、 ４１ 第１流路部材
、 ４２ 第２流路部材、 ５０ 液体流路、 ５１、５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ 第１流
路、 ５２、５２Ａ 第２流路、 ８０ ヘッド本体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路形成部材、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液体としてイ
ンクをヘッド本体に供給する流路形成部材、当該インクを吐出するインクジェット式記録
ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドは、ノズル開口と連通する圧
力発生室に圧力変化を生じさせてノズル開口からインク滴を吐出させるヘッド本体と、流
路形成部材とを備えている。流路形成部材は、液体貯留手段であるインクカートリッジに
貯留されたインクが供給され、当該インクをヘッド本体に供給する。
【０００３】
流路形成部材は、インクが流通する液体流路を有している。当該液体流路は、インクを
水平方向に流通させる第１流路と、当該第１流路と交差する方向にインクを流通させる第
２流路とを備えている。流路形成部材の第１流路は、第２流路との接合部に向けて、第１
流路の高さが漸減するようにテーパー状に形成されている。第１流路をこのような形状に
することで、インクは、水平方向の第１流路から鉛直方向の第２流路に方向転換され、第
２流路に円滑に流入する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、流路形成部材には、液体流路の一部にフィルターが設けられ、インク中の異物や
気泡をフィルターで除去することができるように構成されている。このフィルターにトラ
ップされた気泡が集まってより大きな気泡となると、フィルターの有効面積が減り、イン
クの供給量に影響を及ぼす虞がある。このため、気泡を排出するクリーニングが定期的に
行われている。クリーニング方法は、例えば、ノズル開口が設けられたノズルプレート全
体を封止して負圧を形成し、その負圧でノズル開口からインクと共に気泡を外部に排出す
ることにより行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２１６９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第１流路のインクの流速は、第１流路の中心側では速く、第１流路の壁面側では遅い。
特に、第１流路のテーパー状の部分の壁面近傍におけるインクの流速は著しく低下する。
第１流路と第２流路との接合部を球面状に形成した場合でも同様である。
【０００７】
このように第１流路と第２流路との接合部において、壁面側のインクの流速が低下する
と、インクに含まれる気泡が接合部で滞留し、クリーニングを行っても気泡を外部に排出
できなくなる虞がある。
【０００８】
なお、このような問題は、クリーニング時だけではなく、上述した第１流路及び第２流
路を備える液体流路からインクと共に気泡を排出させる場合においても同様に存在する。
また、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体
を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑み、液体の流速低下による気泡の排出不良を防止できる流
路形成部材、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置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】
【００１０】
上記課題を解決する本発明は、液体の供給を受けて、供給された液体が流通する流体流
路を有する流路形成部材であって、前記流体流路は、前記供給された液体を流通させる第
１流路と、前記第１流路に連通し、前記第１流路からの液体を当該第１流路と交差する方
向に流通させる第２流路とを備え、液体の進行方向における前記第１流路の断面形状は、
当該第１流路の鉛直方向の上面が鉛直方向の下方に向けて屈曲したサイクロイド曲線を含
み、前記第１流路の前記サイクロイド曲線に沿って形成された曲面が前記第２流路の内面
に連続していることを特徴とする流路形成部材にある。
かかる態様では、液体を水平方向に流通させる第１流路と、液体を第１流路と交差する
方向に流通させる第２流路との接続部分はサイクロイド曲線状に形成される。当該接続部
分をサイクロイド曲線状に形成したことで、当該接続部分近傍で液体の流速が低下するこ
とが防止されている。したがって、当該接続部分に気泡が到達しても、液体の流れと共に
第２流路に流されるので、当該接続部分に気泡が滞留することが防止される。これにより
、液体流路の気泡の排出不良が生じることが防止される。
【００１１】
ここで、前記第１流路の液体の進行方向に垂直な断面形状は、円又は半円であることが
好ましい。これにより、円又は半円の頂上部分に気泡が集められるので、気泡を液体と共
に外部に排出しやすくなる。
【００１２】
また、本発明の他の態様は、上記態様の流路形成部材と、前記流路形成部材から液体が
供給され、当該液体を吐出するヘッド本体とを備えることを特徴とする液体噴射ヘッドに
ある。
かかる態様では、液体の流速低下による気泡の排出不良を防止できる液体噴射ヘッドが
提供される。
【００１３】
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする
液体噴射装置にある。
かかる態様では、液体の流速低下による気泡の排出不良を防止できる液体噴射装置が提
供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る記録装置の概略斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線の要部断面図である。
【図５】図２の要部を拡大した断面図である。
【図６】シミュレーションにより得られたインクの速度を示す図である。
【図７】変形例に係る第１流路及び第２流路の断面図である。
【図８】変形例に係る第１流路の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。以下、インクジェット式記録ヘッ
ドは液体噴射ヘッドの一例であり、単に記録ヘッドとも言う。また、インクジェット式記
録装置は液体噴射装置の一例である。
【００１６】
図１は、本実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。図示するよ
うに、インクジェット式記録装置１は、記録ヘッド１０がキャリッジ２に搭載されている
。そして、記録ヘッド１０が搭載されたキャリッジ２は、装置本体７に取り付けられたキ
ャリッジ軸２ａに軸方向移動可能に設けられている。
【００１７】
また、装置本体７には、インクが貯留されたタンクからなる液体貯留手段３が設けられ
ており、液体貯留手段３からのインクは、キャリッジ２に搭載された記録ヘッド１０に供
給管４を介して供給される。本実施形態では、液体貯留手段３は、それぞれ色の異なるイ
ンクを貯留した４つのタンクを備え、各タンクには４本の供給管４がそれぞれ接続されて
いる。
【００１８】
そして、駆動モーター８の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト８ａ
を介してキャリッジ２に伝達されることで、記録ヘッド１０を搭載したキャリッジ２はキ
ャリッジ軸２ａに沿って移動される。一方、装置本体７にはキャリッジ軸２ａに沿ってプ
ラテン９が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒
体である記録シートＳがプラテン９に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００１９】
このようなインクジェット式記録装置１では、キャリッジ２がキャリッジ軸２ａに沿っ
て移動されると共に記録ヘッド１０によってインクが吐出されて記録シートＳに印刷され
る。
【００２０】
なお、上述したインクジェット式記録装置１では、記録ヘッド１０がキャリッジ２に搭
載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、記録
ヘッド１０が装置本体７に固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだ
けで印刷を行う、所謂ライン式記録装置であってもよい。
【００２１】
図２は、本実施形態に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの
断面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線断面図で
ある。図２〜図４には、ヘッド本体８０からインクが吐出される鉛直方向をＺ方向とし、
記録ヘッド１０のキャリッジ軸２ａに沿って移動する方向（図１参照）をＸ方向とし、Ｘ
方向及びＺ方向に直交する方向をＹ方向として示している。
【００２２】
これらの図に示すように、記録ヘッド１０は、流路形成部材２０と、流路形成部材２０
の一方面に設けられたヘッドケース７０と、ヘッドケース７０に固定された複数のヘッド
本体８０とを具備する。
【００２３】
ヘッド本体８０は、特に図示しないがノズル開口が並設されたノズル列が設けられてお
り、各流路形成部材２０から供給されたインクを各ノズル列から吐出可能に設けられてい
る。本実施形態では、４色のインク数に合わせて４つのヘッド本体８０がヘッドケース７
０の底面側に固定されている。各ヘッド本体８０は、ノズル列がＺ方向の下方に露出して
いる。１つのヘッド本体８０からは１色のインクがノズル列から吐出されるように構成さ
れている。なお、ヘッド本体８０の数やインクの色数に限定はない。
【００２４】
ヘッド本体８０内には、特に図示していないが、ノズル開口に連通する圧力発生室と圧
力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段とが設けられている。かかる圧力発生手段
としては、例えば、電気機械変換機能を呈する圧電材料を有する圧電アクチュエーターの
変形によって圧力発生室の容積を変化させて圧力変化を生じさせて、ノズル開口からイン
ク滴を吐出させるものがある。また圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱
で発生するバブルによってノズル開口からインク滴を吐出するものがある。その他、振動
板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口
からインク滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用することができる
。
【００２５】
また、流路形成部材２０とヘッドケース７０との間には、特に図示しない回路基板が保
持されている。回路基板には、ヘッド本体８０にインクを吐出させる駆動信号やヘッド本
体８０の状態を表す信号を得るための電子部品や回路が設けられている。このような回路
基板には、複数のヘッド本体８０が接続されている。
【００２６】
流路形成部材２０は、液体貯留手段３（図１参照）からのインクをヘッド本体８０に供
給する液体流路５０を有する。具体的には、流路形成部材２０は、中空状の箱状部材から
なるカバー３０と、カバー３０の内部に設けられた流路部材４０とを具備する。
【００２７】
カバー３０は、上下に分割されたカバー部３１とベース部３２とを具備する。カバー部
３１及びベース部３２は、特に限定はないが、例えば、樹脂材料から形成されている。
【００２８】
カバー部３１は、ベース部３２側に開口する凹形状の第１保持部３４を有している。ベ
ース部３２は、カバー部３１側に開口する凹形状の第２保持部３５を有している。これら
のベース部３２及びカバー部３１が対向して接合され、第１保持部３４及び第２保持部３
５から保持部３３が形成されている。
【００２９】
保持部３３には、流路部材４０が保持されている。流路部材４０は、カバー部３１側に
設けられた第１流路部材４１と、ベース部３２側に設けられた第２流路部材４２とが積層
されて構成されている。第１流路部材４１及び第２流路部材４２のそれぞれは、例えば、
樹脂材料や金属材料等からなる板状部材である。
【００３０】
流路部材４０には、インクの流路である液体流路５０が設けられている。液体流路５０
は、第１流路５１と第２流路５２とを備えている。
【００３１】
第１流路５１は、インクを水平方向に流通させる流路である。ヘッド本体８０から吐出
されるインクの吐出方向（鉛直方向（Ｚ方向））に対して垂直な面を水平面（ＸＹ平面）
とする。水平方向に流通させる流路とは、インクが当該水平面に平行または当該水平面か
ら上昇する傾斜を有する流路である。
【００３２】
本実施形態では、第１流路５１は、第１流路部材４１の第２流路部材４２側の面に設け
られた溝部４３と、第２流路部材４２の第１流路部材４１側の上面４４とから画成されて
いる。第１流路５１は、上面４４（ＸＹ平面）に平行でＸ方向に延設されており、インク
を上面４４に平行なＸ方向に流通させる。
【００３３】
また、図４に示すように、インクの進行方向に垂直な断面における第１流路５１の形状
は、矩形状となっている。
【００３４】
第２流路５２は、インクを第１流路５１と交差する方向に流通させる流路である。すな
わち、第２流路５２は、第１流路５１から供給されたインクを鉛直方向（Ｚ方向）の下方
に流通させる流路である。
【００３５】
本実施形態では、第２流路５２は、第２流路部材４２の厚さ方向（Ｚ方向）に貫通する
貫通孔からなる。第２流路５２の開口形状は、第１流路５１の幅（図４参照）と同じ幅を
有する矩形状である。
【００３６】
このような第１流路５１の先端（液体流路５０の下流側の末端部分）は、第２流路５２
の開口（液体流路５０の上流側の末端部分）で接続されており、第１流路５１から第２流
路５２へとインクが流通する。この第１流路５１と第２流路５２との接続部分に関する詳
細は後述する。
【００３７】
第１流路部材４１には、厚さ方向に貫通した貫通孔である第１連通路５３が設けられて
いる。第１連通路５３の一端は、第１流路５１の上流側に連通しており、他端は、第１流
路部材４１の上面に開口している。第１流路部材４１の上面には、第１連通路５３に連通
し、テーパー状に形成されたインク導入部５４が設けられている。
【００３８】
第１流路部材４１の上面には、接続部５９が設けられている。接続部５９には、インク
の供給管４（図１参照）と第１連通路５３とを接続する流路である第２連通路５５が設け
られている。第２連通路５５は、接続部５９の側面と、第１流路部材４１側の面に開口し
ている。接続部５９の側面に開口した第２連通路５５の開口部５９ａには、供給管４（図
１参照）が接続される。接続部５９の第１流路部材４１側に開口した第２連通路５５の開
口部５９ｂは、インク導入部５４の開口形状と同一形状に構成されている。開口部５９ｂ
とインク導入部５４とが対向して接続されることでフィルター室５６が形成されている。
【００３９】
フィルター室５６は、液体流路５０の一部を構成する空間部であり、内部にフィルター
６０が配置されている。フィルター６０は、インク中に含まれるゴミや気泡等の異物を除
去する。これにより、第２連通路５５から供給されたインクはフィルター６０を通過して
第１連通路５３に供給される。
【００４０】
また、第２流路部材４２の底面には、厚さ方向に貫通する貫通孔である供給口５７が形
成されている。供給口５７は、第２流路５２に連通すると共に、ヘッドケース７０に設け
られた流路を介してヘッド本体８０にインクを供給するように構成されている。
【００４１】
このように、本実施形態に係る流路形成部材２０は、第２連通路５５、フィルター室５
６、第１連通路５３、第１流路５１、第２流路５２、供給口５７とから構成された液体流
路５０を有している。流路形成部材２０によれば、図１に示した供給管４から供給された
インクが液体流路５０を流通してヘッド本体８０に供給される。なお、本実施形態では、
流路形成部材２０には、４つの液体流路５０が形成され、各液体流路５０は各ヘッド本体
８０にインクを供給するように構成されている。
【００４２】
また、このように液体流路５０がインクを水平方向に流通させる第１流路５１を備える
ことで、ヘッド本体８０の配置に制約がなくなる。すなわち、図３に示したように、ＸＹ
平面において第１流路５１によりインクが供給されるので、ＸＹ平面においてヘッド本体
８０を任意の位置に配置できる。仮に、第１流路部材４１に鉛直方向に貫通した流路から
ヘッド本体８０にインクが供給されるとすると、ＸＹ平面におけるヘッド本体８０の位置
は、当該流路の位置の近傍に限定されてしまう。
【００４３】
このように構成された記録ヘッド１０では、液体貯留手段３からインクが供給され、液
体流路５０を介してヘッド本体８０のノズル開口に至るまでインクで満たされる。そして
、記録ヘッド１０は、駆動ＩＣ（図示せず）からの記録信号に従い、圧力発生室に対応す
るそれぞれの圧電アクチュエーターに電圧を印加し、各圧力発生室内の圧力が高まりノズ
ル開口からインク滴が吐出する。
【００４４】
また、液体流路５０に供給されるインクは、フィルター６０により気泡がトラップされ
、ヘッド本体８０側に気泡が流入することが防止されている。このようにフィルター６０
によりトラップされた気泡は、クリーニングにより除去される。クリーニングは、例えば
、ヘッド本体８０のノズル開口が形成されたノズル面をキャップで封止し、封止された空
間内を負圧にすることにより行う。当該空間を負圧にすることで、液体流路５０内のイン
クが外部に吸引される。そして、インクの吸引と共に、フィルター６０にトラップされた
気泡がフィルター６０を通過し、ノズル開口から強制的に排出される。
【００４５】
ここで、第１流路５１と第２流路５２との接続部分について詳細に説明する。図５は、
図２の要部を拡大した断面図である。同図には、第１流路５１について、インクの進行方
向の断面形状が示されている。ここでいう断面形状とは、第１流路５１を流れるインクの
進行方向に平行であり、かつ、鉛直方向に平行な断面（ＸＺ平面）の形状である。
【００４６】
このような第１流路５１の断面形状は、第１流路５１の一部の上面５１ａがＺ方向の下
方に向けて屈曲したサイクロイド曲線Ｒを含んでいる。第１流路５１の上面５１ａ（第１
流路部材４１の溝部４３の底面）とは、当該断面形状において鉛直方向の上側に位置する
面である。
【００４７】
第１流路５１の下面５１ｂ（第２流路部材４２の上面４４）を延長した仮想的な直線を
直線Ｌとする。直線Ｌに当接し、第１流路５１の高さを直径とする仮想的な円を円Ｃとす
る。サイクロイド曲線Ｒは、直線Ｌ上を滑らせずに回転させた円Ｃ上の点Ｐの軌跡である
。すなわち、第１流路５１の下流側は、断面形状において上面５１ａがサイクロイド曲線
に沿うように形成されている。
【００４８】
サイクロイド曲線状に形成された曲面である第１流路５１の上面５１ａは、第２流路５
２の内面５２ａに連続している。ここでいう連続とは、上面５１ａと内面５２ａとが段差
無く接続されていることをいう。
【００４９】
このように第１流路５１と第２流路５２とは、サイクロイド曲線状の上面５１ａを介し
て接続されている。これにより、第１流路５１をＸ方向に流通するインクは、上面５１ａ
でＺ方向に進行方向が変えられて第２流路５２を流通する。
【００５０】
第１流路５１の中心部分のインクの流れをＳ１、第１流路５１の上面５１ａ側のインク
の流れをＳ２とする。一般に、流れＳ２の流速は、上面５１ａに近いため流れＳ１の流速
よりも若干落ちる。
【００５１】
しかしながら、上面５１ａをサイクロイド曲線状に形成することで、上面５１ａ近傍に
おける流れＳ２の流速が著しく低下することが防止されている。すなわち、インクの進行
方向がそれぞれ異なる第１流路５１と第２流路５２とをサイクロイド曲線状の上面５１ａ
で接続したことで、第１流路５１と第２流路５２との接続部分において、インクの流速の
低下が抑えられている。
【００５２】
このことを、シミュレーション結果に基づいて説明する。
図６（ａ）には、第１流路５１と第２流路５２との接続部分をサイクロイド曲線とした
場合のインクの流速が示されている。
【００５３】
シミュレーションの各種条件は、次のように設定した。第１流路５１の水平方向の長さ
Ｌ１は３６ｍｍとした。長さＬ１の始点は第１連通路５３の水平方向の中心であり、終点
は、第２流路５２の水平方向の中心である。第１流路５１、第２流路５２及び第１連通路
５３は、インクの進行方向に垂直な断面形状が何れも４×４ｍｍの正方形である。
【００５４】
第１連通路５３に供給されるインクの流入速度は、０．３ｇ／ｓとした。インクの粘度
は、５．３７ｍＰａ・ｓとした。第２流路５２の下流側は大気開放させた。
【００５５】
また、第１流路５１と第２流路５２との接続部分は、図５に示した例と同様にサイクロ
イド曲線状に形成した。
【００５６】
このような各種条件を設定した上で、流体解析ソフトウェア（名称：ＥＦＤ．ｌａｂ、
販売元：株式会社ＣＡＥソリューションズ）でインクの流速を解析した。同図には、イン
クの流速がその速さに応じて色分けされて表示されている。流路の中心部分の流速が最も
速い。流路の中心から外側になるほどインクの流速は遅くなっているが、サイクロイド曲
線状の上面５１ａ近傍でも、速度は、０．００７ｍ／ｓ以上である。
【００５７】
図６（ｂ）には、第１流路５１と第２流路５２との接続部分を円弧とした場合のインク
の流速が示されている。
【００５８】
第１流路５１と第２流路５２との接続部分は、第１流路５１と第２流路５２との交点Ｑ
を中心として半径４ｍｍの円弧Ｓ（１／４円の円弧）とした。他の条件は、図６（ａ）の
例と同様であり、同じ流体解析ソフトウェアを用いてインクの流速を解析した。
【００５９】
図６（ｂ）に示すように、第１流路５１では、流路の中心部分の流速が最も速く、流路
の中心から外側になるほどインクの流速は遅くなっている。第１流路５１の内面に近い部
分のインクの速度は、約０．００７〜０．０１０５ｍ／ｓである。一方、円弧Ｓ近傍での
インクの速度は、約０．００７ｍ／ｓ未満であり、第１流路５１での速度よりもさらに低
下している。
【００６０】
図６（ｃ）には、第１流路５１と第２流路５２との接続部分をテーパーとした場合のイ
ンクの流速が示されている。
【００６１】
第１流路５１と第２流路５２との接続部分は、第１流路５１の上面が第２流路５２側に
向けて鉛直方向の高さが漸減しながら第２流路５２に接続したテーパー状に形成されてい
る。この第１流路５１のテーパー状の上面をテーパー部Ｔとする。テーパー部Ｔと第１流
路５１の上面との交点をｔ１、第２流路５２の内面との交点をｔ２とする。他の条件は、
図６（ａ）の例と同様であり、同じ流体解析ソフトウェアを用いてインクの流速を解析し
た。
【００６２】
図６（ｃ）に示すように、第１流路５１では、流路の中心部分の流速が最も速く、流路
の中心から外側になるほどインクの流速は遅くなっている。第１流路５１の内面に近い部
分のインクの速度は、約０．００７〜０．０１０５ｍ／ｓである。一方、交点ｔ１、ｔ２
近傍でのインクの速度は、約０．００７ｍ／ｓ未満であり、第１流路５１での速度よりも
さらに低下している。
【００６３】
これらのシミュレーション結果から分かるように、第１流路５１と第２流路５２との接
続部分をサイクロイド曲線状に形成することで、当該接続部分においてインクの流速が著
しく低下することが防止されている。また、第１流路５１でのインクの速度を保って第２
流路５２にインクが流入していることが確認された。
【００６４】
一方、第１流路５１と第２流路５２との接続部分を円弧やテーパー状に形成することで
、当該接続部分においてインクの流速が著しく低下し、円弧Ｓ近傍やテーパー部Ｔの近傍
では第１流路５１でのインクの速度よりも低下することが確認された。
【００６５】
以上に説明したように、本実施形態に係る流路形成部材２０を備える記録ヘッド１０で
は、インクを水平方向に流通させる第１流路５１と、インクを鉛直方向に流通させる第２
流路５２との接続部分である上面５１ａをサイクロイド曲線状としたことで、上面５１ａ
近傍でインクの流速が低下することが防止されている。したがって、上面５１ａ近傍に気
泡が到達しても、インクの流れと共に第２流路５２に流されるので、上面５１ａ近傍に気
泡が滞留することが防止される。これにより、クリーニング時に、気泡の排出不良が生じ
ることが防止される。
【００６６】
ここで、図７及び図８を用いて、本発明に係る流路形成部材２０の第１流路５１及び第
２流路の変形例を示す。なお、上述した実施形態と同一のものには同一の符号を付し、重
複する説明は省略する。
【００６７】
図７には、変形例に係る記録ヘッドの要部断面が示されている。当該断面は、図５と同
様に、第１流路５１Ａを流れるインクの進行方向に平行であり、かつ、鉛直方向に平行な
断面（ＸＺ平面）の形状である。
【００６８】
図７（ａ）に示すように、第１流路５１Ａは、上流から下流に向けて水平方向（Ｘ方向
）よりも上方に傾斜している。このような第１流路５１Ａの断面形状は、第１流路５１Ａ
の一部の上面５１ａがＺ方向の下方に向けて屈曲したサイクロイド曲線Ｒを含んでいる。
【００６９】
第１流路５１Ａの下面５１ｂを延長した仮想的な直線を直線Ｌとする。直線Ｌに当接し
、第１流路５１Ａの高さを直径とする仮想的な円を円Ｃとする。サイクロイド曲線Ｒは、
直線Ｌ上を滑らせずに回転させた円Ｃ上の点Ｐの軌跡である。すなわち、第１流路５１Ａ
の下流側は、断面形状において上面５１ａがサイクロイド曲線に沿うように形成されてい
る。
【００７０】
サイクロイド曲線状に形成された第１流路５１Ａの上面５１ａは、第２流路５２の内面
５２ａに連続している。
【００７１】
このように、第１流路５１Ａが下流側に向けて上方に傾斜していても、第１流路５１Ａ
と第２流路５２との接続部分がサイクロイド曲線状に形成されているので、当該接続部分
においてインクの流速低下が防止される。
【００７２】
また、図７（ｂ）に示すように、第２流路部材４２には、鉛直方向に交差した方向に貫
通した第２流路５２Ａが設けられている。第１流路５１の断面形状は、第１流路５１の一
部の上面５１ａがＺ方向の下方に向けて屈曲したサイクロイド曲線Ｒを含んでいる。
【００７３】
第２流路５２の内面５２ａは、この直線Ｌとサイクロイド曲線Ｒとの交点ｔでサイクロ
イド曲線Ｒに連続している。このように、第２流路５２Ａが鉛直方向とは交差する方向を
向いていても、第１流路５１と第２流路５２Ａとの接続部分がサイクロイド曲線状に形成
されているので、当該接続部分においてインクの流速低下が防止される。
【００７４】
図７（ａ）及び（ｂ）で例示した何れの態様であっても、第１流路５１Ａと第２流路５
２、第１流路５１と第２流路５２Ａとの接続部分においてインクの流速低下が防止される
ので、クリーニング時に、当該接続部分に気泡が滞留することが防止され、確実に気泡の
排出を行うことができる。
【００７５】
さらに、第１流路５１の他の変形例を説明する。図８は、インクの進行方向に垂直な断
面における第１流路を示す断面図である。図８（ａ）に示すように第１流路５１Ｂの断面
形状は半円形状を有する。
【００７６】
図４に示したように矩形状の場合には、両角部に気泡が分散するが、図８（ａ）に示し
た第１流路５１Ｂでは、半円の頂点Ｕに、第１流路５１Ｂを流通するインク中の気泡が集
められる。したがって、クリーニング時に、頂点Ｕに集められた気泡が外部に排出されや
すいので、より確実に気泡を外部に排出することができる。
【００７７】
また、図８（ｂ）に示すように、第１流路部材４１及び第２流路部材４２に、断面が円
弧状の溝を設け、各溝を対向させて、円形状の第１流路５１Ｃを形成してもよい。この場
合であっても、図８（ａ）に示した態様と同様に、頂点Ｕに気泡が集められるので、より
確実に気泡を外部に排出することができる。
【００７８】
さらに、第１流路５１及び第２流路５２とは、第１流路部材４１及び第２流路部材４２
を接合することにより形成されていたが、このような形態に限定されない。例えば、管状
部材の水平方向に延設された部分を第１流路とし、管状部材の一端を下方に折り曲げた部
分を第２流路とし、折り曲げた部分の断面形状をサイクロイド曲線とした流路形成部材で
あってもよい。
【００７９】
上述した流路形成部材２０は、記録ヘッド１０のヘッド本体８０にインクを供給する部
材として用いられていたが、このような用途に限定されない。本発明に係る流路形成部材
は、液体が供給される任意の装置に液体を供給することができる。
【００８０】
また、上記した例では、液体噴射ヘッドの一例として記録ヘッド１０を、また液体噴射
装置の一例としてインクジェット式記録装置１を挙げて説明したが、本発明は、広く液体
噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する
液体噴射ヘッドや液体噴射装置にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッド
としては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶デ
ィスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプ
レイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、
バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられ、かかる液体噴射ヘ
ッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００８１】
１ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １０ インクジェット式記録ヘッド
（液体噴射ヘッド）、 ２０ 流路形成部材、 ４０ 流路部材、 ４１ 第１流路部材
、 ４２ 第２流路部材、 ５０ 液体流路、 ５１、５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ 第１流
路、 ５２、５２Ａ 第２流路、 ８０ ヘッド本体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の供給を受けて、供給された液体が流通する流体流路を有する流路形成部材であっ
て、
前記流体流路は、
前記供給された液体を流通させる第１流路と、
前記第１流路に連通し、前記第１流路からの液体を当該第１流路と交差する方向に流通
させる第２流路とを備え、
液体の進行方向における前記第１流路の断面形状は、当該第１流路の鉛直方向の上面が
鉛直方向の下方に向けて屈曲したサイクロイド曲線を含み、
前記第１流路の前記サイクロイド曲線に沿って形成された曲面が前記第２流路の内面に
連続している
ことを特徴とする流路形成部材。
【請求項２】
請求項１に記載する流路形成部材において、
前記第１流路の液体の進行方向に垂直な断面形状は、円又は半円である
ことを特徴とする流路形成部材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する流路形成部材と、
前記流路形成部材から液体が供給され、当該液体を吐出するヘッド本体とを備える
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項３に記載する液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１】
液体の供給を受けて、供給された液体が流通する流体流路を有する流路形成部材であっ
て、
前記流体流路は、
前記供給された液体を流通させる第１流路と、
前記第１流路に連通し、前記第１流路からの液体を当該第１流路と交差する方向に流通
させる第２流路とを備え、
液体の進行方向における前記第１流路の断面形状は、当該第１流路の鉛直方向の上面が
鉛直方向の下方に向けて屈曲したサイクロイド曲線を含み、
前記第１流路の前記サイクロイド曲線に沿って形成された曲面が前記第２流路の内面に
連続している
ことを特徴とする流路形成部材。
【請求項２】
請求項１に記載する流路形成部材において、
前記第１流路の液体の進行方向に垂直な断面形状は、円又は半円である
ことを特徴とする流路形成部材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する流路形成部材と、
前記流路形成部材から液体が供給され、当該液体を吐出するヘッド本体とを備える
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項３に記載する液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２１０７７１（Ｐ２０１２−２１０７７１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７７８９５（Ｐ２０１１−７７８９５）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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