(57)【要約】【課題】  流路抵抗は小さく維持したまま大気開放されるフィルターを介する液体の蒸発を可及的に抑制し得る流路部材を提供する。【解決手段】  インクカートリッジ２０と、ヘッド本体４０との間に配設され、一方の開口部３１１Ａを介してインクカートリッジ２０から供給されるインクが他方の開口部３１１Ｂを介してヘッド本体４０に供給されるように、インクを流通させる液体流路３１１を有するとともに、インクカートリッジ２０が着脱可能に構成されている流路部材本体３１０と、一方の開口部３１１Ａを覆うとともに、インクカートリッジ２０の取り外しにより表面が大気に臨むように開放されるフィルター３１７とを具備するとともに、フィルターが第１のメッシュ部３１７Ａと、これよりも粗い第２のメッシュ部３１７Ｂとを有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液体を貯留している液体貯留部と、前記液体を噴射するヘッド本体との間に配設され、一方の開口部を介して前記液体貯留部から供給される前記液体が他方の開口部を介して前記ヘッド本体に供給されるように、前記液体を流通させる液体流路を有するとともに、前記液体貯留手段が着脱可能に構成されている流路部材本体と、
前記一方の開口部を覆うとともに、前記液体貯留部の取り外しにより表面が大気に臨むように開放されるフィルターとを具備するとともに、
前記フィルターが第１のメッシュ部と、これよりも粗い第２のメッシュ部とを有することを特徴とする流路部材。
【請求項２】
請求項１に記載する流路部材において、
前記フィルターは中央部に第１のメッシュ部が形成されるとともに、前記第１のメッシュ部の外周を取り囲むように第２のメッシュ部が形成されていることを特徴とする流路部材。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する流路部材において、
前記液体流路に対向する位置に第１のメッシュ部が配設されていることを特徴とする流路部材。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載する流路部材を具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項４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６】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載する流路部材を具備す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】
本発明は流路部材、液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関し、特に液体供給手段（例えばインクカートリッジ）が取り外された状態ではフィルターが大気開放される構造のものに適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
液滴を吐出する液体噴射ヘッドの代表例としては、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。このインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、インク滴をノズル開口から吐出するヘッド本体と、ヘッド本体が固定されると共に、インクが貯留されたインクカートリッジ（液体貯留手段）が着脱可能に設けられて、インクカートリッジからのインクをヘッド本体に供給する流路部材と、を具備するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１によれば、インクカートリッジに多孔質材料などで形成された圧接体からなる供給部を設け、この供給部を流路部材に設けられたフィルターに圧接することで、インクカートリッジと流路部材とが接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１５２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の如く特許文献１では、インクカートリッジの圧接体をフィルターに圧接することによりインクカートリッジと流路部材とを接続しているので、インクカートリッジを流路部材から取り外した場合には、フィルターの表面が大気に臨むこととなる。この結果、インクカートリッジを取り外したまま、別のインクカートリッジに交換するまでに長時間放置されると、フィルターで覆うフィルター室内のインクおよびフィルターに付着しているインクの水分が蒸発して増粘する。インクの増粘が進行すると、最悪の場合には、ヘッド内部での目詰りが発生し、印字不能となる。かかる水分の蒸発を抑制するには、フィルターのメッシュ密度を上げれば良いが、この場合には流路抵抗が高くなり供給不足の原因となるという新たな問題を生起する。
【０００６】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに用いられる流路部材だけではなく、液体噴射ヘッド以外のデバイスに用いられる流路部材においても同様に存在する。
【０００７】
本発明は、上記従来技術に鑑み、流路抵抗は小さく維持したまま大気開放されるフィルターを介する液体の蒸発を可及的に抑制し得る流路部材、液体噴射ヘッドおよ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】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の態様は、内部に液体を貯留している液体貯留部と、前記液体を噴射するヘッド本体との間に配設され、一方の開口部を介して前記液体貯留部から供給される前記液体が他方の開口部を介して前記ヘッド本体に供給されるように、前記液体を流通させる液体流路を有するとともに、前記液体貯留手段が着脱可能に構成されている流路部材本体と、前記一方の開口部を覆うとともに、前記液体貯留部の取り外しにより表面が大気に臨むように開放されるフィルターとを具備するとともに、前記フィルターが第１のメッシュ部と、これよりも粗い第２のメッシュ部とを有することを特徴とする流路部材にある。
本態様によれば、第１のメッシュ部および第２のメッシュ部を形成することによりフィルターを介する液体の蒸発を可及的に抑制し得る。すなわち、流路部材本体から液体貯留部が取り外されて、フィルターの表面が大気に開放された状態で長期間放置した場合であっても、一方の開口部の液体およびフィルターに付着している液体の増粘を有効に防止することができる。メッシュ構造が密に形成されている第１のメッシュ部で水分の蒸発が抑制されるからである。一方、流通抵抗は第２のメッシュ部で良好に維持される。すなわち、蒸発を抑制するための要件と、流通抵抗を小さく良好に維持するための要件との調整を図り、所定の蒸発抑制効果とともに良好な流通抵抗の確保も実現し得る。
【０００９】
ここで、前記フィルターは中央部に第１のメッシュ部が形成されるとともに、前記第１のメッシュ部の外周を取り囲むように第２のメッシュ部が形成されていることが好ましい。一般的に、中央部の流速が速いので、例え液体が増粘しても新しい液体と接触することで再溶解が良好に進行するからである。さらに、前記液体流路に対向する位置に第１のメッシュ部が配設されていることが最も好ましい。この場合には、前記再溶解を最も効果的に進行させることができる。すなわち、流速が最も速くなるフィルターの中央部のメッシュが密に形成されている第１のメッシュ部となっているので、フィルターに付着した液体の成分を良好に再溶解させてヘッド本体に対する正常な液体の供給を良好に行うことができるからである。
【００１０】
また、本発明の他の態様は、上記流路部材を具備す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、液滴の吐出不良を抑制することができると共に小型化した液体噴射ヘッドを実現できる。
【００１１】
さらに、本発明の他の態様は、上記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、信頼性を向上して小型化した液体噴射装置を実現できる。
【００１２】
また、本発明の他の態様は、上記流路部材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、信頼性を向上して小型化した液体噴射装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る記録ヘッドを示す分解斜視図である。
【図２】実施形態に係る記録ヘッドを示す断面図である。
【図３】本形態におけるフィルターを抽出・拡大して示す平面図である。
【図４】上記実施の形態におけるシール部材を示す斜視図である。
【図５】インクカートリッジを流路部材に装着する手順を示す断面図である。
【図６】インクカートリッジを流路部材に装着する手順を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の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】
【００１４】
以下本発明を実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドの分解した斜視図、図２はその断面図であり、液体としてインクを貯留した液体貯留手段であるインクカートリッジを流路部材から取り外した状態を示している。
【００１５】
両図に示すように、インクジェット式記録ヘッド１０は、インクを貯留した液体貯留手段であるインクカートリッジ２０が着脱される流路部材３０と、流路部材３０に固定されたヘッド本体４０とを具備する。
【００１６】
流路部材３０は、流路部材本体３１０と、フィルター３１７と、流路部材本体３１０に設けられたシール部材３３０とを具備する。流路部材本体３１０には液体流路３１１が形成されている。液体流路３１１は、その一方の開口部であるフィルター室３１１Ａを介してインクカートリッジ２０から供給されるインクが、他方の開口部３１１Ｂを介してヘッド本体４０に供給されるように流通させる。ここで、フィルター室３１１Ａは開口端に向けて径が漸増する円錐状の空間として形成されており、液体流路３１１のフィルター室３１１Ａ側には、インクカートリッジ２０が装着されるカートリッジ装着部３１２が設けられている。
【００１７】
カートリッジ装着部３１２には、本形態の場合、４個のインクカートリッジ２０が装着される。また、カートリッジ装着部３１２は、周囲を壁部３１３で囲まれており、壁部３１３の相対向する一対の壁面のうち、一方の壁面には厚さ方向に貫通した第１の係合穴３１４が設けられている。また、第１の係合穴３１４が設けられた壁面に相対向する他方の壁面には、厚さ方向に貫通した第２の係合穴３１５が設けられている。第１の係合穴３１４および第２の係合穴３１５にインクカートリッジ２０の第１の係合爪２４および第２の係合爪２５が係合されることで、カートリッジ装着部３１２にインクカートリッジ２０が装着される（この点に関しては、後に詳述する）。
【００１８】
本形態におけるカートリッジ装着部３１２には４個のインクカートリッジ２０が装着されるので、各インクカートリッジ２０の間を仕切る仕切り板３１３Ａが設けられている。
【００１９】
また、流路部材本体３１０のカートリッジ装着部３１２には、円柱状に突出した取付部３１６が設けられている。本形態では、カートリッジ装着部３１２に４個のインクカートリッジ２０が固定されるため、取付部３１６も４個設けられている。本形態における取付部３１６は、先端面に開口する液体流路３１１が設けられた円筒形状を有しており、液体流路３１１が開口する突出した先端面には液体流路３１１の開口を覆うフィルター３１７が設けられている。ここで、取付部３１６は液体流路３１１の一部を形成しており、その先端部のフィルター室３１１Ａを覆うようにフィルター３１７が配設されている。フィルター３１７は、液体であるインク中に含まれる異物や気泡を除去するためのもので、円盤形状を有し、取付部３１６の先端面（液体流路３１１のフィルター室３１１Ａ）とほぼ同じ面積となっている。ここで、フィルター３１７の周縁部は、取付部３１６の周縁部とほば同じ位置まで設けられている。また、このようなフィルター３１７が設けられた取付部３１６の周囲には円環状のシール用溝部３１９が設けられており、このシール用溝部３１９内にシール部材３３０が配設されている。なお、本形態におけるフィルター３１７自体の構成は後に詳述する。
【００２０】
インクカートリッジ２０は、内部にインク（液体）が貯留された中空箱形状を有する。また、インクカートリッジ２０の底面には、円筒形状のリブ２１が設けられており、リブ２１の内部には、インクカートリッジ２０の内部のインクを流路部材３０に供給する供給口２２が設けられている。この供給口２２の内部には、供給部２３が設けられている。供給部２３は、流路部材３０のフィルター３１７に圧接して、インクカートリッジ２０内のインクを流路部材３０の液体流路３１１に供給するためのものである。このような供給部２３としては、例えば、綿状パルプ、高分子吸水ポリマー、ウレタンフォーム等の多孔質材料や不織布などを用いることができる。
【００２１】
ヘッド本体４０は、流路部材３０に固定される面とは反対側に、液体としてインク滴を吐出するノズルが開口する液体噴射面が設けられている。また、ヘッド本体４０の図示しない内部にはノズルに連通すると共に流路部材３０の流路に連通する液体流路と、液体流路内のインクに圧力変化を生じさせる圧力発生手段等が設けられている。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液体流路の容積を変化させて液体流路内のインクに圧力変化を生じさてノズルからインク滴を吐出させるものや、液体流路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からインク滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気力を発生させて、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。
【００２２】
このようなインクジェット式記録ヘッド１０では、インクカートリッジ２０からのインクを流路部材３０を介してヘッド本体４０に供給し、圧力発生手段によって液体流路内のインクに圧力変化を生じさせることで、ノズルからインク滴が吐出される。
【００２３】
図３は本形態におけるフィルターを抽出・拡大して示す平面図である。同図に示すようにフィルター３１７は、周囲をシール部材３３０に囲まれるように配設されており、第１のメッシュ部３１７Ａと、これよりも粗い第２のメッシュ部３１７Ｂとを有する。すなわち、中央部に第１のメッシュ部３１７Ａが形成されるとともに、第１のメッシュ部３１７Ａの外周を取り囲むように第２のメッシュ部３１７Ｂが形成されている。さらに、本形態では第１のメッシュ部３１７Ａが液体流路３１１に対向して配設される。
【００２４】
このように、第１のメッシュ部３１７Ａおよび第２のメッシュ部３１７Ｂを形成することによりフィルター３１７を介する液体の蒸発を可及的に抑制し得る。すなわち、図１および図２に示すように、流路部材本体３１０からインクカートリッジ２０が取り外された状態では、フィルター３１７の表面が大気に開放され、液体流路３１１のフィルター室３１１Ａのインクおよびフィルター３１７に付着しているインクの水分が蒸発し易い状態となっている。したがって、かかる取り外し状態で長期間放置した場合には、フィルター室３１１Ａのインクおよびフィルター３１７に付着しているインクが増粘するが、本形態によれば、メッシュ構造が密に形成されている第１のメッシュ部３１７Ａで水分の蒸発が抑制されるので、インクの増粘を可及的に抑制することができる。一方、流通抵抗は第２のメッシュ部３１７Ｂで良好に維持される。すなわち、蒸発を抑制するための要件と、流通抵抗を小さく良好に維持するための要件とは、二律背反する要件となるが、本形態では両要件の調整を図り、所定の蒸発抑制効果とともに良好な流通抵抗の確保も実現している。
【００２５】
さらに、本形態では、流速が最も速くなるフィルター３１７の中央部がメッシュが密に形成されている第１のメッシュ部３１７Ａとなっているので、フィルター３１７に付着したインクの成分を良好に再溶解させてヘッド本体４０に対する正常なインクの供給を良好に行うこともできる。
【００２６】
本形態におけるフィルター３１７は、例えば、金属や樹脂等の繊維を細かく編むことで複数の微細孔が形成されたシート状のものや、金属や樹脂等の板状部材に複数の微細孔を貫通させたものなどを用いることができる。ここで、樹脂等の繊維を細かく編むことにより形成したフィルター３１７においては、例えばフィルター３１７の中央部分をレーザー光の照射により一部溶融させることにより相対的な密部（第１のメッシュ部３１７Ａ）を簡単に形成することができる。また、複数の微細孔を貫通させたフィルター３１７では、径が異なる微細孔の形成範囲を分散させることで簡単に所望の疎密分布を形成することができる。
【００２７】
次に、シール部材３３０について図４を参照して詳細に説明する。なお、図４は、シール部材を示す斜視図である。同図に示すように、シール部材３３０は、ゴムやエラストマーなどの可撓性材料で形成されており、平板状の第１のシール部３３１と、円筒形状を有する第２のシール部３３２と、第２のシール部３３２よりも大きな内径を有する円筒形状の第３のシール部３３３とを具備する。
【００２８】
第２のシール部３３２は、取付部３１６の周囲に嵌合する円筒形状を有する。また、第３のシール部３３３は、第２のシール部３３２よりも大きな内径を有する円筒形状を有する。第１のシール部３３１は、外周で第３のシール部３３３の一端部と一体的に接続されている。すなわち、シール部材３３０は、流路部材本体３１０側に向かって開口するＣ字形状を有する。
【００２９】
ここで、第２のシール部３３２は、取付部３１６の外周にほぼ密着する大きさの内径を有する。また、第３のシール部３３３は、取付部３１６の周囲に設けられた溝よりも若干小さな外径を有する。
【００３０】
かかるシール部材３３０は、取付部３１６の外周に嵌合して取り付けられる。このとき、第１のシール部３３１は、第２のシール部３３２の上端（インクカートリッジ２０側の端部）と第３のシール部３３３の上端とに支持されるため、第１のシール部３３１はインクカートリッジ２０からの押圧によって第２のシール部３３２と第３のシール部３３３との間で流路部材本体３１０側に向かって凸となるように撓み変形し易くなっている。
【００３１】
次に、インクカートリッジ２０を流路部材３０から取り外した状態（図２に示す状態）から流路部材３０にインクカートリッジ２０を装着する方法について図５および図６を参照して説明する。なお、図５および図６は、本形態に係るインクカートリッジを流路部材に装着する方法を示す断面図である。
【００３２】
まず、図５（ａ）に示すように、インクカートリッジ２０の第１の係合爪２４側を先に流路部材本体３１０の壁部３１３の内部に斜めに挿入し、第１の係合爪２４を第１の係合穴３１４に挿入する。これにより、インクカートリッジ２０のリブ２１が、第１の係合穴３１４側のシール部材３３０に当接する。
【００３３】
次に、図５（ｂ）に示すように、インクカートリッジ２０の第１の係合爪２４を第１の係合穴３１４に挿入した状態で、第１の係合爪２４を支点としてインクカートリッジ２０を回転させることで、インクカートリッジ２０を壁部３１３の内部に挿入する。このとき、第２の係合爪２５は、流路部材本体３１０の壁部３１３に押圧されて弾性変形するため、インクカートリッジ２０を壁部３１３の内部に挿入するのを阻害することがない。
【００３４】
また、本形態では、インクカートリッジ２０は、第２の係合爪２５が第２の係合穴３１５に挿入された状態からさらにインクカートリッジ２０を壁部３１３の内部、すなわちヘッド本体４０が取り付けられる面側に押圧する。これにより、インクカートリッジ２０のリブ２１がシール部材３３０を流路部材本体３１０側に向かって凸となるように撓み変形させる。この結果、リブ２１の内部が封止される。
【００３５】
かかる状態でインクカートリッジ２０を押している力を解除することで、図６に示すように、インクカートリッジ２０はシール部材３３０の反力（弾性力）によって取付部３１６とは離れる方向に移動する。このとき、流路部材本体３１０の壁部３１３に押圧されて弾性変形していた第２の係合爪２５は、元に戻ろうとする弾性力によって第２の係合穴３１５に挿入される。そして、シール部材３３０の反力と、第２の係合爪２５の弾性力とによって、第２の係合爪２５は、第２の係合穴３１５の取付部３１６とは反対側の壁部に当接して、インクカートリッジ２０は、流路部材３０のカートリッジ装着部３１２に固定される。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述した物に限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、フィルター３１７は中央部が第１のメッシュ部３１７Ａ、周辺部が第２のメッシュ部３１７Ｂの場合を示したが、これに限定するものではない。基本的にはメッシュ密度が異なる疎密領域が形成されていれば、本発明の技術思想の範囲となる。
【００３７】
また、上記実施の形態に係るインクジェット式記録ヘッド１０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インクジェット式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７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。
【００３８】
図７に示すインクジェット式記録装置Ｉにおいて、複数のインクジェット式記録ヘッド１０は、インク供給手段を構成するインクカートリッジ２０が着脱可能に設けられ、このインクジェット式記録ヘッド１０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。このインクジェット式記録ヘッド１０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吐出するものとしている。
【００３９】
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、インクジェット式記録ヘッド１０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。
【００４０】
上述した実施の形態では、流路部材３０を具備するインクジェット式記録ヘッド１０について説明したが、インクジェット式記録ヘッド１０以外の部分に流路部材３０が設けられたインクジェット式記録装置にも本発明は適用することができる。具体的には、インクが貯留された液体貯留手段であるインクタンクが、キャリッジ３に搭載されずに、装置本体４に固定されて、インクタンクとヘッド本体４０とをチューブ状の供給管で接続するインクジェット式記録装置の場合、例えば、インクタンクを設置する場所に上述した流路部材３０が設けられていてもよい。
【００４１】
また、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、インクジェット式記録ヘッド１０がキャリッジ３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、インクジェット式記録ヘッド１０が固定されて、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、いわゆるライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
【００４２】
さらに、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、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インクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、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の製造方法にも適用することができる。
【００４３】
また、本発明は液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に搭載される流路部材に限定されず、その他のデバイスに搭載される流路部材についても適用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
Ｉ  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  インクカートリッジ（液体貯留手段）、  ２３  供給部、  ３０  流路部材、  ４０  ヘッド本体、  ３１０  流路部材本体、  ３１１  液体流路、  ３１１Ａ  フィルター室、  ３１１Ｂ  他方の開口部、  ３１２  カートリッジ装着部、  ３１６  取付部、  ３１７  フィルター、  ３１７Ａ  第１のメッシュ部、  
３１７Ｂ  第２のメッシュ部、  ３３０  シール部材
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
2013256040.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図３】
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