(57)【要約】【課題】  フィルターを通過させずに流体を循環させる流路に対し、フィルターが平行に備えられていても、気泡の影響を抑制する。【解決手段】  中間流路３５の断面積を上流流路２６及び下流流路２７の断面積よりも小さくし、フィルター３３を通過させずに中間流路３５を通してインクを下流流路２７に流通させた際に、中間流路３５でのインクの流速を速くし、フィルター３３の面上の気泡をインクと共に流す。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口を有するヘッド本体と、
所定の面積を有するフィルターと、
前記フィルターの上流側に配置され、前記フィルターの面上に液体を供給する上流流路と、
前記フィルターの面を通過しない前記液体が送られる下流流路と、
前記上流流路と前記下流流路の間に配置され、前記フィルターの面を通過しない前記液体を前記フィルターと平行に流通させる中間流路と、
前記フィルターの面を通過した前記液体が送られて前記ヘッド本体に導く導出流路とを備え、
前記中間流路の断面積を前記上流流路及び前記下流流路の断面積よりも小さくした
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記フィルターは、長辺方向及び短辺方向を有する形状とされ、
前記中間流路は、前記フィルターの短辺方向に前記液体を流通させる
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記導出流路は前記ノズル開口の並設方向に複数配され、
前記導出流路の配置の幅寸法に対して前記フィルターの長辺方向における前記上流流路の寸法が長くされている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えた
ことを特徴とする液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、圧電素子の変位による圧力を利用してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。従来から知られているインクジェット式記録ヘッドは、インクの流体源からヘッド本体にインクが供給され、ヘッド本体から供給されたインクは圧電素子や発熱素子等の圧力発生手段を駆動させることによりノズルから吐出される。
【０００３】
このインクジェット式記録ヘッドでは、インク内に存在する気泡がヘッド本体に供給されてしまうと、この気泡によるドット抜け等の吐出不良が発生するという問題がある。このような問題を解決するために、インク流路にフィルターを装着したインクジェット式記録ヘッドが提案されている（例えば、特許文献１参照）。インク流路にフィルターを装着することで、インク内の気泡等を除去してヘッド本体に気泡が流れ込むことを防止することができる。
【０００４】
一方、高粘度インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドとして、ノズルから吐出されなかったインクを外部のタンク等に循環させた後、外部のタンクからインク流路にインクを再度供給するように構成したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。そして、インクジェット式記録ヘッドにおけるヘッド本体として、上流流路から供給されてフィルターを流通したインクがノズル側に送られる導出流路を備えると共に、フィルターを通過させずにタンク側にインクを循環させる下流流路を備えたヘッド本体が知られている。
【０００５】
このようなヘッド本体を備えたインクジェット式記録ヘッドでは、フィルターを通過させずにタンク側にインクを流出させる流路に対し、フィルターを平行に備えることにより、流路形成部材の幅方向の寸法を大きくすることなく異物をトラップするためのフィルターの面積を大きくすることができ、圧力損失を抑制して異物のトラップを確実に行うことができる。
【０００６】
しかし、このようなヘッド本体を備えたインクジェット式記録ヘッドであっても、気泡の混入が流路を塞いでインクの吐出に悪影響を与えてしまうのが実情である。即ち、フィルターを通過させずにタンク側にインクを流出させる流路に対し、フィルターが平行に備えられて圧力損失を抑制していること等により、気泡を除去するための手段を講じることが困難であった。このため、気泡の除去に対する要望が高まっているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１０９０４号公報
【特許文献２】特開平０６−１４３６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、フィルターを通過させずに流体を循環させる流路に対し、フィルターが平行に備えられていても、気泡の影響を抑制することができる液体噴射ヘッドを提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、フィルターを通過させずに流体を循環させる流路に対し、フィルターが平行に備えられていても、気泡の影響を抑制することができる液体噴射ヘッドを備えた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】
上記目的を達成するための本発明の態様は、ノズル開口を有するヘッド本体と、所定の面積を有するフィルターと、前記フィルターの上流側に配置され、前記フィルターの面上に液体を供給する上流流路と、前記フィルターの面を通過しない前記液体が送られる下流流路と、前記上流流路と前記下流流路の間に配置され、前記フィルターの面を通過しない前記液体を前記フィルターと平行に流通させる中間流路と、前記フィルターの面を通過した前記液体が送られて前記ヘッド本体に導く導出流路とを備え、前記中間流路の断面積を前記上流流路及び前記下流流路の断面積よりも小さくした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、中間流路の断面積を上流流路及び下流流路の断面積よりも小さくしたので、フィルターを通過させずに中間流路を通して流体を下流流路に流通させた際に、中間流路での流体の流速が速くなり、フィルターの面上の気泡を流体と共に流すことができる。このため、フィルターを通過させずに流体を循環させる流路に対し、フィルターが平行に備えられていても、気泡の影響を抑制することが可能になる。また、ヘッド本体の角度（フィルターの面の角度）に拘わらずフィルターの面上の気泡の滞留をなくすことができる。
【００１１】
ここで、前記フィルターは、長辺方向及び短辺方向を有する形状とされ、前記中間流路は、前記フィルターの短辺方向に前記液体を流通させることが好ましい。これによれば、中間流路が短くなり、フィルターの面の気泡を確実に流すことができる。
【００１２】
また、前記導出流路は前記ノズル開口の並設方向に複数配され、前記導出流路の配置の幅寸法に対して前記フィルターの長辺方向における前記上流流路の幅寸法が長くされていることが好ましい。これによれば、複数の導出流路の配置の幅に対して上流流路の幅が長いので、フィルターを流通した流体は、圧力分布がなく均一な状態で複数の導出路に送られ、ノズル開口からの流体の突出を均一にすることができる。
【００１３】
また、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、フィルターを通過させずに流体を循環させる流路に対し、フィルターが平行に備えられた場合であっても、気泡の影響を抑制することが可能な液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】インクジェット式記録装置の概略構成図である。
【図２】インク噴射ヘッドの側面図である。
【図３】インク噴射ヘッドの要部斜視図である。
【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ線矢視図である。
【図５】図３中のＶ−Ｖ線矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に基づいてインクジェット式記録装置を説明する。図１にはインクジェット式記録装置の全体構成を概略的に示してある。
【００１６】
図に示すように、液体噴射装置としてのインクジェット式記録装置（装置本体）１は、インクカートリッジ２が搭載されるキャリッジ３やキャリッジ３に取り付けられた記録ヘッド４等が一体化されたヘッド本体としてのインク噴射ヘッド５を有している。キャリッジ３はタイミングベルト６を介してステッピングモーター７に接続され、ガイドバー８に案内されて記録紙９の紙幅方向（主走査方向）に往復移動するようになっている。キャリッジ３は上部に開放する箱型をなし、記録紙９と対面する面（下面）に記録ヘッド４のノズル面が露呈するよう取り付けられると共に、インクカートリッジ２が収容されるようになっている。
【００１７】
記録ヘッド４（インク噴射ヘッド５）にはインクカートリッジ２からインクが供給され、キャリッジ３を移動させながら記録紙９の上面にインク滴を吐出させて記録紙９に画像や文字をドットマトリックスにより印刷するようになっている。図１中の符号で、１０は印刷休止中に記録ヘッド４のノズル開口を封止することによりノズルの乾燥を防止すると共に記録ヘッド４のノズル面に負圧を作用させてクリーニング動作をするキャップであり、１１は記録ヘッド４のノズル面をワイピングするワイパーブレードであり、１２はクリーニング動作で吸引した廃インクを貯留する廃インク貯留部であり、１３は装置本体１の動作を制御する制御装置である。
【００１８】
図示のインク噴射ヘッド５には、インクカートリッジ２からインクをノズル開口から噴射させるための流路が形成されている。詳細は後述するが、インクの流路は、フィルターを通過してノズル開口側にインクを供給する経路と、フィルターを通過せずにインクを循環させる経路とが備えられている。
【００１９】
尚、図１の例では、キャリッジ３に流体源としてのインクカートリッジ２が収容される例を挙げて説明したが、インクカートリッジがキャリッジ３とは別の場所に収容され、供給管を介してインクが記録ヘッド４に圧送される構成のインクジェット式記録装置であっても本発明を適用することが可能である。
【００２０】
図２に基づいてインク噴射ヘッド５を説明する。図２には要部である流路形成部材を断面にしたインク噴射ヘッドの全体を表す側面状態を示してある。
【００２１】
図に示すように、インク噴射ヘッド５は、例えば、圧電素子等の圧力発生手段が備えられ、圧電素子の変位による圧力を利用してノズルプレート１５のノズル開口からインク滴を吐出するようになっている。インク噴射ヘッド５にはリザーバー室が設けられると共に、インク噴射ヘッド５の上部には流路形成部材２１が固定されている。インク噴射ヘッド５のヘッド流路には流路形成部材２１から流体としてのインクが供給され、ヘッド流路からリザーバー室にインクが送られる。
【００２２】
そして、流路形成部材２１にはインクカートリッジ２からインクが供給されるようになっている。例えば、供給管やインク供給針を介してインクカートリッジ２から流路形成部材２１にインクが供給される。つまり、ヘッド本体であるインク噴射ヘッド５及び流路形成部材２１により液体噴射ヘッドが構成されている。
【００２３】
図２〜図５に基づいて流路形成部材２１を具体的に説明する。図３にはインク噴射ヘッドの要部の構成部材である流路形成部材の外観、図４には図３中の導出流路が設けられていない部位の縦方向の断面視（ＩＶ−ＩＶ線矢視）、図５には図３中の導出流路が設けられている部位の縦方向の断面視（Ｖ−Ｖ線矢視）を示してある。
【００２４】
流路形成部材２１は矩形状の盤面を有する直方体ブロック形状とされ、樹脂製の本体２２の両方の盤面にフィルムが溶着されることで流路がそれぞれ形成される構成となっている。各盤面の流路は同一構成であるので、一方側の流路を示して説明する。
【００２５】
本体２２には、流入口２４からインクが供給される流入路２５が設けられ、流入路２５は、本体２２の一方側の端部近傍に上下方向に延びて形成されている。流入口２４から供給されたインクは、図２中上から下に向けて供給される。流入路２５の下部における本体２２の盤面には、本体２２（盤面）の長手方向（図２中左右方向）に延びる上流流路２６が設けられている。
【００２６】
また、本体２２の上側の盤面には、本体２２（盤面）の長手方向（図２中左右方向）に延びる下流流路２７が設けられ、流入路２５の反対側の本体２２には図示しない循環経路にインクを排出する排出路２８が設けられている。
【００２７】
上流流路２６と下流流路２７の間における本体２２の盤面には、開口部３１が形成され、開口部３１の後側にはフィルター下流路３２が設けられている。開口部３１の前側にはフィルター３３が取り付けられ、フィルター３３の面を通過したインクがフィルター下流路３２に送られる。
【００２８】
フィルター下流路３２には、フィルター３３を通過したインクをインク噴射ヘッド５に導く導出流路３４が接続され、導出流路３４は本体２２の長手方向（図２中左右方向）に複数本形成されている。つまり、導出流路３４はインク噴射ヘッド５におけるノズルプレート１５のノズル開口の並設方向（図２中左右方向）に複数配されている。
【００２９】
上流流路２６と下流流路２７の間における本体２２のフィルター３３の表面側（フィルター下流路３２の反対側）には、フィルター３３の面を通過しないインクを上流流路２６から下流流路２７に流通させる中間流路３５が形成されている。中間流路３５はフィルター３３を覆う状態で矩形状に形成され、図示しないフィルム材等で外部と遮断された流路とされ、中間流路３５はフィルター３３を通過しないインクをフィルター３３の面と平行に流通させる。
【００３０】
開口部３１（フィルター３３）は、本体２２の盤面に応じて長辺方向（図２中左右方向）及び短辺方向（図２中上下方向）を有する形状とされ、中間流路３５の下側の長辺部が上流流路２６の長さ方向に亘り連通し、中間流路３５の上側の長辺部が下流流路２７の長さ方向に亘り連通している。これにより、上流流路２６からのインクはフィルター３３の短辺方向に中間流路３５を図中下から上に向けて流通し、下流流路２７に送られる。
【００３１】
そして、図２に示すように、フィルター３３の長辺方向（図２中左右方向）の長さＴ１は、導出流路３４の配置方向における寸法ｔ１（並設方向の長さ）に対して長くされている。
【００３２】
図４に示すように、中間流路３５の断面方向の幅ｔ２は上流流路２６及び下流流路２７の断面方向の幅Ｔ２に対し十分に短く形成され、中間流路３５の断面積が上流流路２６及び下流流路２７の断面積よりも小さくなっている。これにより、上流流路２６から下流流路２７にインクを流通させた際に、中間流路３５でのインクの流速を速くすることができる。
【００３３】
上述した流路形成部材２１では、流入口２４から流入路２５に供給されたインクは、上流流路２６からフィルター３３を通してフィルター下流路３２に導かれ、導出流路３４を通してインク噴射ヘッド５に送られる。一方、フィルター３３を流通しないインクが上流流路２６から中間流路３５に導かれ（図２中矢印）、中間流路３５に導かれたインクはフィルター３３の面と平行に流通して下流流路２７に導かれ（図２中矢印）、排出路２８から図示しない循環経路に送られる。
【００３４】
中間流路３５の断面積が上流流路２６及び下流流路２７の断面積よりも小さくなっているので、上流流路２６からフィルター３３の面を通過しないインクが中間流路３５を流通する際に、中間流路３５での流速を速くすることができる。このため、フィルター３３の面上の気泡をインクと共に流すことができ、フィルター３３上に気泡が滞留することがない。
【００３５】
従って、中間流路３５とフィルター３３が平行に備えられていても、気泡による詰まり等の影響をなくすことが可能になる。また、流路形成部材２１（インク噴射ヘッド５）の配置角度（フィルター３３の面の角度）に拘わらず、フィルター３３の面上の気泡をインクとともに流すことができ、気泡の滞留をなくすことができる。
【００３６】
例えば、インク噴射ヘッド５の配置角度によりフィルター３３の面が水平に配置されていても、中間流路３５の断面積が上流流路２６及び下流流路２７の断面積よりも小さくなっているため、中間流路３５でのインクの流速が速くされ、浮力に抗して気泡がインクにより流され、フィルター３３の面上に気泡が滞留することがない。
【００３７】
また、フィルター３３は、長辺方向及び短辺方向を有する形状とされ、中間流路３５は、フィルター３３の短辺方向にインクを流通させるので、中間流路３５のリンクの流通方向を短くすることができ、フィルター３３の面の気泡を確実に流すことができる。
【００３８】
また、フィルター３３の長辺方向の長さＴ１が導出流路３４の配置の寸法ｔ１（並設方向の長さ）よりも長くされているので、即ち、上流流路２６の長さが長くなっているので、上流流路２６の長さが導出流路３４の配置の寸法ｔ１よりも長くなり、フィルター３３を流通したインクの圧力分布をなくして均一な状態で複数の導出流路３４にインクを送ることができる。これにより、ノズル開口毎に均一なメニスカス背圧とすることができ、ノズル開口からのインクの突出を均一にすることができる。
【００３９】
尚、流入口２４、排出路２８の配置は一例であり、流路形成部材２１の形状等により、一方側に流入口２４、排出路２８を設ける等することができる。また、矩形状のフィルター３３を例に挙げて説明したが、下流流路２７側に向かって漸次面積が小さくなる形状等、適宜他の形状にすることも可能である。また、フィルター３３の面の上を流通するインクの圧力分布をなくすため、上流流路２６の流入口２４からの流路幅を漸次広くする等の形状変更も可能である。
【００４０】
上述した実施形態では、フィルター３３を通過させずにインクを循環させる中間流路３５に対し、フィルター３３が平行に備えられていても、気泡の滞留をなくして気泡の影響を抑制することができる。
【００４１】
尚、上述した実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド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る。
【符号の説明】
【００４２】
１  インクジェット式記録ヘッド、  ２  インクカートリッジ、  ４  記録ヘッド、  ５  インク噴射ヘッド、  １５  ノズルプレート、  ２１  流路形成部材、  ２２  本体、  ２５  流入路、  ２６  上流流路、  ２７  下流流路、２８  排出路、  ３２  フィルター下流路、  ３３  フィルター、  ３４  導出流路、  ３５  中間流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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