(57)【要約】【課題】リザーバーから圧力発生室に良好に液体を供給でき且つドット抜け等の噴射不良の発生を抑制することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。【解決手段】供給連通路５３，５４の一部に複数のフィルター孔１１１を有するフィルター部１１２を備え、このフィルター部１１２が撥水性を有する材料からなると共に、フィルター孔１１１の径がノズル８１の直径と同一又はそれよりも大きくなるようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を噴射する複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力発生室と、各圧力発生室に分配される液体が一時的に貯留されるリザーバーと、前記リザーバーと各圧力発生室とをそれぞれ連通させる複数の供給連通路と、を有する流路ユニットと、
前記圧力発生室に圧力を付与する圧力発生手段と、を有する液体噴射ヘッドであって、
前記供給連通路の一部に複数のフィルター孔を有するフィルター部を備え、
該フィルター部が撥水性を有する材料からなると共に、前記フィルター孔の径が前記ノズルの直径と同一又はそれよりも大きいことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記供給連通路の少なくとも一部に流路面積が前記圧力発生室よりも狭い狭窄部が設けられ、前記フィルター部が前記狭窄部よりも前記圧力発生室側に設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッドを備える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、ノズルから液滴を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液滴としてインク滴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】
液体噴射ヘッドの代表例であるインクジェット式記録ヘッドでは、一般的に、インクカートリッジ等の液体貯留手段からインクがリザーバー（インク室）に導入され、このリザーバーから各圧力発生室にインクが供給される。そして、圧電素子等の圧力発生手段を駆動させて圧力発生室内に圧力を発生させることで、圧力発生室内のインクがノズルからインク滴として噴射される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドでは、リザーバーから圧力発生室に供給されるインク内に気泡が混入していると、この気泡によるドット抜け等の噴射不良が発生する虞がある。このような問題を解決するために、圧力発生室（圧力室）とリザーバー（インクプール）との間にフィルターを設けるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２２４０６１号公報
【特許文献２】特開平１０−３１５４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載のようにリザーバーと圧力発生室との間にフィルターを設けることで、インク内の気泡をある程度除去することはできる。しかし、単にフィルターを設けただけでは微少な気泡を取り除くことはできず、依然としてドット抜け等の噴射不良が発生してしまう虞がある。
【０００６】
例えば、フィルターの目を細かくすることで微少なインク内の気泡を除去することはできる。しかしながら、フィルターによって流路を塞ぐことになり流路抵抗が高くなってしまうため、リザーバーから圧力発生室に良好に液体を供給することができなくなってしまう虞がある。
【０００７】
なお、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。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、リザーバーから圧力発生室に良好に液体を供給でき且つドット抜け等の噴射不良の発生を抑制することができる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】
【０００９】
上記課題を解決する本発明は、液滴を噴射する複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力発生室と、各圧力発生室に分配される液体が一時的に貯留されるリザーバーと、前記リザーバーと各圧力発生室とをそれぞれ連通させる複数の供給連通路と、を有する流路ユニットと、前記圧力発生室に圧力を付与する圧力発生手段と、を有する液体噴射ヘッドであって、前記供給連通路の一部に複数のフィルター孔を有するフィルター部を備え、該フィルター部が撥水性を有する材料からなると共に、前記フィルター孔の径が前記ノズルの直径と同一又はそれよりも大きいことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる本発明では、供給連通路の流路抵抗の上昇を抑制しつつ、液体中に含まれる微少な気泡をフィルター部で効果的に捕捉（トラップ）することができる。すなわち、圧力発生室内への微少気泡の流れ込みが抑えられる。したがって、ドット抜け等の噴射不良の発生を抑制することができる。
【００１０】
ここで、前記供給連通路の少なくとも一部に流路面積が前記圧力発生室よりも狭い狭窄部が設けられ、前記フィルター部が前記狭窄部よりも前記圧力発生室側に設けられていることが好ましい。このような構成では、供給連通路の流路面積の違いによって生じる乱流の影響により、フィルター部によって微少気泡をより効果的に捕捉することができる。
【００１１】
また本発明は、このような液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置にある。かかる本発明では、ドット抜け等の噴射不良の発生を抑制して信頼性を向上した液体噴射装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの要部を切り欠いた斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの要部断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るフィルター部の拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る記録装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド１０は、インク流路が形成される流路ユニット２０と、この流路ユニット２０に固定されるアクチュエーター装置３０とを備えている。
【００１４】
流路ユニット２０は、圧力室プレート４０と、第１及び第２の供給路プレート５１，５２からなる供給路部材５０と、リザーバープレート６０と、コンプライアンスプレート７０と、ノズルプレート８０とを具備する。
【００１５】
圧力室プレート４０には、インク流路の一部を構成する複数の圧力発生室４１がその幅方向に沿って並設されている。これらの各圧力発生室４１は、圧力室プレート４０を厚さ方向に貫通して設けられている。圧力室プレート４０の一方面側にはアクチュエーター装置３０が配され、圧力発生室４１の一方側の開口はこのアクチュエーター装置３０によって封止されている。
【００１６】
ここで、アクチュエーター装置３０は、圧力室プレート４０に固定される振動板９０と、振動板９０上に設けられる圧電素子１００とで構成されており、圧力発生室４１の一方側の開口が、振動板９０によって封止されている。すなわち、圧力発生室４１の一方の壁面が振動板９０によって構成されている。圧電素子１００は、振動板９０上の各圧力発生室４１に対向する領域にそれぞれ設けられている。圧電素子１００は、振動板９０上に連続して設けられた下電極膜１０１と、圧力発生室４１毎に独立して設けられた圧電体層１０２と、圧電体層１０２上に設けられた上電極膜１０３とで構成されている。つまり本実施形態では、下電極膜１０１が各圧電素子１００の共通電極となっており、上電極膜１０３が圧電素子１００毎に独立する個別電極となっている。
【００１７】
圧力室プレート４０の他方面側には、供給路部材５０を介してリザーバープレート６０が接合されている。リザーバープレート６０には、圧力室プレート４０に形成された複数の各圧力発生室４１に分配されるインクを一時的に保持するリザーバー６１が形成されている。リザーバー６１は、リザーバープレート６０を厚さ方向に貫通して設けられ、また並設された複数の圧力発生室４１の列に亘る長さで形成されている。
【００１８】
圧力室プレート４０とリザーバープレート６０との間に配される供給路部材５０は、第１の供給路プレート５１と、第１の供給路プレート５１のリザーバープレート６０側に接合される第２の供給路プレート５２との２枚のプレートで構成されている。第１の供給路プレート５１は各圧力発生室４１の振動板とは反対側の面を封止する。一方、第２の供給路プレート５２は、リザーバープレート６０に接合されてリザーバー６１の一方面側を封止する。
【００１９】
また第１の供給路プレート５１には、圧力発生室４１の長手方向一方の端部近傍に連通する第１の供給連通路５３が形成されている。第２の供給路プレート５２には、一端側が第１の供給連通路５３に連通すると共に他端側がリザーバー６１に連通する第２の供給連通路５４が形成されている。また第２の供給路プレート５２には、外部のインクタンク（図示なし）からリザーバー６１にインクを導入するための液体導入口５５が形成されている。
【００２０】
なお詳しくは後述するが、これら第１の供給路プレート５１と第２の供給路プレート５２とは、フィルター膜１１０を介して接合されている。
【００２１】
コンプライアンスプレート７０は、リザーバープレート６０に接合されてリザーバー６１の底面を封止している。また、コンプライアンスプレート７０のリザーバー６１に対向する領域には、他の領域に比べて厚さが薄いコンプライアンス部７１が設けられている。このコンプライアンス部７１は、リザーバー６１の圧力変化によって変形し、リザーバー６１内の圧力変動を抑制する。
【００２２】
ノズルプレート８０には、直径２０μｍ程度のノズル８１が圧力発生室４１と同一の配列ピッチで複数穿設されて形成されている。各ノズル８１は、上述した第１及び第２の供給路プレート５１，５２、リザーバープレート６０及びコンプライアンスプレート７０を貫通して設けられるノズル連通路１２０を介して圧力発生室４１に連通している。具体的には、第１及び第２の供給路プレート５１，５２、リザーバープレート６０及びコンプライアンスプレート７０には、各プレートを貫通するノズル連通孔１２１ａ〜１２１ｄがそれぞれ形成されており、ノズル連通路１２０は、これらノズル連通孔１２１ａ〜１２１ｄによって構成されている。そして、ノズルプレート８０に穿設された各ノズル８１は、このノズル連通路１２０を介して各圧力発生室４１の長手方向他方の端部近傍に連通している。
【００２３】
このような構成のインクジェット式記録ヘッド１０では、インクタンク（図示なし）から液体導入口５５を介してリザーバー６１内にインクを取り込み、リザーバー６１からノズル８１に至るまでのインク流路内をインクで満たす。その後、図示しない駆動回路からの記録信号に従い、圧力発生室４１に対応する圧電素子１００に電圧を印加してたわみ変形させる。これにより圧力発生室４１内の圧力が高まり各ノズル８１からインク滴が噴射される。
【００２４】
このようにノズル８１からインク滴を噴射する際、リザーバー６１内のインクが第２の供給連通路５４及び第１の供給連通路５３を介して圧力発生室４１に供給される。このようにリザーバー６１から圧力発生室４１に供給されるインク内には微少な気泡が含まれている。この気泡が圧力発生室４１に流入して成長するとドット抜け等の印刷不良が発生する虞がある。しかしながら本実施形態では、第１の供給路プレート５１と第２の供給路プレート５２との間にフィルター膜１１０が設けられていることで、圧力発生室４１への微少気泡の流入を抑制することができる。
【００２５】
具体的には、第１の供給路プレート５１と第２の供給路プレート５２との間にフィルター膜１１０が設けられていることで、図３に示すように、第１の供給連通路５３と第２の供給連通路５４との接続部分に、複数のフィルター孔１１１を備えるフィルター部１１２が形成されている。なおフィルター膜１１０のノズル連通路１２０に対応する部分には貫通孔１１３が形成されている。
【００２６】
リザーバー６１から圧力発生室４１に供給されるインクに含まれる微少な気泡は、このフィルター部１１２によって捕捉（トラップ）することができる。すなわち圧力発生室４１に供給されるインクに含まれる微少な気泡をフィルター部１１２によって効果的に除去することができる。したがって、圧力発生室４１内への微少気泡の流入を大幅に抑制することができ、ドット抜け等の噴射不良の発生を防止することができる。
【００２７】
ここで、フィルター部１１２を形成するフィルター膜１１０は、撥水性を有する材料からなる。フィルター膜１１０の材料は、特に限定されないが、例えば、表面にシリコン撥水膜が形成されたガラス繊維や、ポリテトラフルオロチレン（ＰＴＦＥ）等が好適に用いられる。
【００２８】
またフィルター部１１２はノズル８１よりも目が粗く形成されている。すなわちフィルター部１１２を構成する各フィルター孔１１１は、ノズル８１の直径と同一かそれよりも大きい径、例えば、５０μｍ程度の径で形成されている。なお各フィルター孔１１１は、例えば、繊維の編み目であってもよいし、板材をプレス加工等することによって形成されたものであってもよい。そして上記フィルター孔１１１の径とは、フィルター孔１１１の開口形状が円形の場合は直径であり、円形以外の場合は最大径である。
【００２９】
このようなフィルター部１１２がリザーバー６１と圧力発生室４１との間に設けられていることで、フィルター部１１２によってインクに含まれる微少な気泡を除去することができる。特に、フィルター部１１２が撥水性を有する材料で形成されていることで、フィルター孔１１１の径よりも小さい微少な気泡であっても捕捉することができる。具体的には、１μｍ程度の直径の微少な気泡であっても、フィルター部１１２によって捕捉することができる。なおフィルター部１１２に付着した気泡は印刷動作を行っていない間に短時間で自己圧壊する為、圧力発生室４１への流入が抑えられる。
【００３０】
一方で、フィルター孔１１１がノズル８１よりも大きい径で形成されていることで、リザーバー６１から圧力発生室４１にインクが供給される際のフィルター部１１２による圧力損失が比較的小さく抑えられる。したがって、リザーバー６１から各圧力発生室４１に良好にインクを供給することができる。
【００３１】
以上のように本実施形態の構成によれば、リザーバー６１から各圧力発生室４１に良好にインクを供給することができ、且つ圧力発生室４１への微少気泡の流入を効果的に抑制することができる。
【００３２】
なお本実施形態では、フィルター膜１１０が第１の供給路プレート５１の略全面に亘って設けられているが、フィルター膜１１０は各第１及び第２の供給連通路５３，５４に対応する部分にのみ設けられていてもよい。すなわち本実施形態では、各第１及び第２の供給連通路５３，５４に対応するフィルター部１１２が一枚のフィルター膜に一体的に設けられているが、各フィルター部１１２は、第１及び第２の供給連通路５３，５４毎にそれぞれ独立していてもよい。
【００３３】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。
【００３４】
例えば、上述の実施形態では、フィルター部１１２を第１の供給路プレート５１と第２の供給路プレート５２との間に設けるようにしたが、フィルター部１１２はリザーバー６１と圧力発生室４１との間（供給連通路）に設けられていればよい。したがってフィルター部１１２は、例えば、リザーバープレート６０と第２の供給路プレート５２との間に設けられていてもよいし、圧力室プレート４０と第１の供給路プレート５１との間に設けられていてもよい。
【００３５】
なお、本実施形態では、リザーバー６１と各圧力発生室４１とを繋ぐ第１の供給連通路５３と第２の供給連通路５４とが略同一の断面積で形成されているが、例えば、図４に示すように、第２の供給連通路５４の断面積を第１の供給連通路５３よりも狭くして、つまり第２の供給連通路５４を狭窄部として、リザーバー６１と各圧力発生室４１との間の流路抵抗を調整するようにしてもよい。この場合、フィルター部１１２は、第２の供給連通路５４よりも圧力発生室４１側に設けられていることが好ましい。すなわち、フィルター部１１２は、図４に示すように圧力室プレート４０と第１の供給路プレート５１との間に設けられているか、或いは上述の実施形態と同様に第１の供給路プレート５１と第２の供給路プレート５２との間に設けられていることが好ましい。このような構成では、流路面積（断面積）の狭い第２の供給連通路５４から流路面積の広い第１の供給連通路５３にインクが流れ込む際にインクの流れに乱れが生じ、この乱流の影響によるものか、微少な気泡をフィルター部１１２でより確実にトラップすることができる。
【００３６】
なお図２に例示したように、第１及び第２の供給連通路５３，５４の流路面積が同一である場合でも、これら第１及び第２の供給連通路５３，５４の流路面積が圧力発生室４１よりも狭い場合には、フィルター部１１２を圧力室プレート４０と第１の供給路プレート５１との間に設けることで、同様の作用効果が得られる。
【００３７】
また上述の実施形態では、圧力発生室４１やリザーバー６１等のインク流路が複数枚の基板を積層した流路ユニット２０に形成された構成を例示したが、本発明は、インク流路が一枚の基板に形成された構成にも適用することができるものである。
【００３８】
また、上述した実施形態では、圧力発生手段として厚膜型の圧電素子を有するインクジェット式記録ヘッドを例示したが、圧力発生手段の構成は、特に限定されるものではない。圧力発生手段は、例えば、ゾル−ゲル法、ＭＯＤ法、スパッタリング法等により形成される圧電材料を有する薄膜型の圧電素子や、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子であってもよい。或いは、振動板と電極を所定の隙間を開けて配置し静電気力で振動板の振動を制御する、いわゆる静電アクチュエーターであってもよい。さらには、圧力発生室内のインクを加熱してバブルを発生させる発熱素子等であってもよい。
【００３９】
また、上述したインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図５は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００４０】
図５に示すように、インクジェット式記録ヘッド１０を有する記録ヘッドユニット１は、インク供給手段を構成するカートリッジ２が着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１を搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動可能に設けられている。この記録ヘッドユニット１は、例えば、ブラックインク組成物及びカラーインク組成物を噴射する。
【００４１】
そして、駆動モーター６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７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１を搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８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８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００４２】
なお、ここではインクジェット式記録装置として、いわゆるシリアル型のインクジェット式記録装置を例示したが、勿論、本発明は、いわゆるライン式のインクジェット式記録装置にも適用することができる。
【００４３】
また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、インク滴以外の液滴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】
【００４４】
１０  インクジェット式記録ヘッド、  ２０  流路ユニット、  ３０  アクチュエーター装置、  ４０  圧力室プレート、  ４１  圧力発生室、  ５０  供給路部材、  ５１  第１の供給路プレート、  ５２  第２の供給路プレート、  ５３  第１の供給連通路、  ５４  第２の供給連通路、  ５５  液体導入口、  ６０  リザーバープレート、  ６１  リザーバー、  ７０  コンプライアンスプレート、  ７１  コンプライアンス部、  ８０  ノズルプレート、  ８１  ノズル、  ９０  振動板、  １００  圧電素子、  １０１  下電極膜、  １０２  圧電体層、  １０３  上電極膜、  １１０  フィルター膜、  １１１  フィルター孔、  １１２  フィルター部、  １１３  貫通孔、  １２０  ノズル連通路、  Ｉ  インクジェット式記録装置
【図１】
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【図２】
2013248843.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013248843.tif 000006
【図５】
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