(57)【要約】【課題】流路形成部材の幅を狭めた場合でも気泡の影響を抑制する。【解決手段】インクカートリッジのインクをインク噴射ヘッド５に供給するための流路３０が備えられた流路形成部材２１において、インクの搬送方向に延びる棚部３６を主流路２４に形成し、棚部３６は、主流路２４に気泡３８が存在した際に気泡３８の侵入が阻止されてインクの流通が許容され、流路３０に気泡が混入した際に、インクが気泡３８の侵入が阻止された棚部３６を流通する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体源の流体をヘッド本体に供給するための流路が形成された流路形成部材において、
流体の搬送方向に延びる段差部を流路に形成し、当該段差部は、流体搬送部に気泡が存在した際に気泡の侵入が阻止されると共に流体の流通を許容する
ことを特徴とする流路形成部材。
【請求項２】
請求項１に記載の流路形成部材において、
前記流路には、流体の流れ方向に向けて幅広部が備えられ、前記段差部は、前記流路の端部に形成されている
ことを特徴とする流路形成部材。
【請求項３】
請求項２に記載の流路形成部材において、
前記流路の出口部と前記ヘッド本体の流体入口との間には前記流体の流れ方向に沿った面を有する第一のフィルタが備えられている
ことを特徴とする流路形成部材。
【請求項４】
請求項３に記載の流路形成部材において、
前記段差部は、
前記ヘッド本体側の流路が相対的に低圧力になって前記流体が流通する際には前記気泡を前記流路に留め、前記ヘッド本体側の流路から吸引圧力が印加された際には前記気泡を前記第一のフィルタに流通させる
形状とされている
ことを特徴とする流路形成部材。
【請求項５】
請求項４に記載の流路形成部材において、
前記流路の流体の入口部と前記流体源との間には第二のフィルタが備えられ、
前記第一のフィルタと前記流路の流体の入口部との間には、前記ヘッド本体側の流路の圧力が相対的に低下した際に前記流体の流通を許容する弁体が備えられ、
前記第二のフィルタは前記第一のフィルタと平行に備えられている
ことを特徴とする流路形成部材。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の流路形成部材と、
前記流体形成部材の前記第一のフィルタの後流側に接続されノズル開口を有するヘッド本体と
を備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記流路形成部材はヘッド本体に固定され、前記第一のフィルタの後流側が前記ヘッド本体のノズル開口に連通するリザーバ室に連通している
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項６に記載の液体噴射ヘッドと、
前記流路形成部材の前記第二のフィルタの前流側に接続される流体源と
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、流路形成部材及び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、インクが充填されたインクカートリッジ等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】
例えば、インクカートリッジにインク供給針を挿入することでインク供給針の導入孔からインクカートリッジ内のインクをヘッド本体の圧力室側に導入している。また、記録装置本体側に配置したインクカートリッジとヘッド本体側のインク供給針とをインクチューブで連結し、ポンプ等の圧送手段によりインクカートリッジ内のインクをヘッド本体の圧力室側に導入する技術も知られている。
【０００４】
このインクジェット式記録ヘッドでは、インクカートリッジのインク内に存在する気泡、あるいはインクカートリッジを着脱する際にインク内に混入した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、インク供給針とヘッド本体との間のインク流路にフィルタを装着したものが提案されている（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。
【０００５】
ところで、インクカートリッジとヘッド本体とを接続する流路形成部材として、ヘッド本体側の流路の圧力が相対的に低下した際にインクの流通を許容する弁体を備え、ヘッド側本体の流路の入口と出口とに、インクの流れ方向に沿った面を有する異物トラップ用のフィルタを備えたものが知られている。このような流路形成部材を備えたインクジェット式記録ヘッドでは、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】
このような流路形成部材であっても、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。しかし、フィルタが流路に対して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り、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。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１０９０４号公報
【発明の開示】
【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、幅方向の寸法を狭めた場合でも気泡の影響を抑制することができる流路形成部材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、幅方向の寸法を狭めた場合でも気泡の影響を抑制することができる流路形成部材を備えた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】
上記目的を達成するための本発明の流路形成部材は、流体源の流体をヘッド本体に供給するための流路が形成された流路形成部材において、流体の搬送方向に延びる段差部を流路に形成し、当該段差部は、流体搬送部に気泡が存在した際に気泡の侵入が阻止されると共に流体の流通を許容することを特徴とする。
このため、流路に気泡が混入した際に、流体は気泡の侵入が阻止された段差を流通し、流路形成部材の幅を狭めた場合でも気泡の影響を抑制することが可能になる。
【００１１】
また、上記流路形成部材において、前記流路には、流体の流れ方向に向けて幅広部が備えられ、前記段差部は、前記流路の端部に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、上記流路形成部材において、前記流路の出口部と前記ヘッド本体の流体入口との間には前記流体の流れ方向に沿った面を有する第一のフィルタが備えられていることを特徴とする。
【００１３】
また、上記流路形成部材において、前記段差部は、前記ヘッド本体側の流路が相対的に低圧力になって前記流体が流通する際には前記気泡を前記流路に留め、前記ヘッド本体側の流路から吸引圧力が印加された際には前記気泡を前記第一のフィルタに流通させる形状とされていることを特徴とする。
【００１４】
また、上記流路形成部材において、前記流路の流体の入口部と前記流体源との間には第二のフィルタが備えられ、前記第一のフィルタと前記流路の流体の入口部との間には、前記ヘッド本体側の流路の圧力が相対的に低下した際に前記流体の流通を許容する弁体が備えられ、前記第二のフィルタは前記第一のフィルタと平行に備えられていることを特徴とする。
これらにより、流路に平行なフィルタを備えて幅寸法を狭めた流路形成部材において、気泡の影響を抑制することが可能になる。
【００１５】
上記目的を達成するための本発明の液体噴射ヘッドは、前記流路形成部材と、前記流体形成部材の前記第一のフィルタの後流側に接続されノズル開口を有するヘッド本体とを備えたことを特徴とする。
このため、幅方向の寸法を狭めた場合でも気泡の影響を抑制することができ、ヘッド本体と一体にすることができる流路形成部材を備えた液体噴射ヘッドとなる。
【００１６】
また、上記液体噴射ヘッドにおいて、前記流路形成部材はヘッド本体に固定され、前記第一のフィルタの後流側が前記ヘッド本体のノズル開口に連通するリザーバ室に連通していることを特徴とする。
このため、幅方向の寸法を狭めた場合でも気泡の影響を抑制することができ、ヘッド本体に対して任意に接続することができる流路形成部材を備えた液体噴射ヘッドとなる。
【００１７】
上記目的を達成するための本発明の液体噴射装置は、前記液体噴射ヘッドと、前記流路形成部材の前記第二のフィルタの前流側に接続される流体源とを備えたことを特徴とする。
このため、幅方向の寸法を狭めた場合でも気泡の影響を抑制することができる流路形成部材を備えた液体噴射装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１には本発明の一実施形態例に係るインク噴射ヘッドを備えたインクジェット式記録装置の概略構成、図２にはインク噴射ヘッドの主要部の断面、図３には流路形成部材の外観、図４には図２中の平面視、図５には図２中のＶ−Ｖ線矢視、図６には図５中の詳細状況、図７には図６の概念状況、図８には流路形成部材の要部概念状況、図９には図８中のＩＸ−ＩＸ線矢視を示してある。
【００１９】
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等が一体化された液体噴射ヘッド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。
【００２０】
記録ヘッド４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。
【００２１】
図示のインク噴射ヘッド５には、インクカートリッジ２からインクを記録ヘッド４に供給するための流路が形成された流路形成部材が備えられている。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の流路形成部材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。
【００２２】
図２に基づいてインク噴射ヘッド５を説明する。
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室にインクが送られる。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。
【００２３】
図２〜図６に基づいて流路形成部材２１を具体的に説明する。
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２０が溶着されることで主流路２４（流路）がそれぞれ形成される構成となっている。主流路２４は、入口部２５から出口部２６に向けて（インクの流れ方向に向けて）幅広状態とされ（幅広部）、出口部２６には第一のフィルタ２７が備えられている。第一のフィルタ２７は、幅広状態の出口部２６を包含する面積で盤面の広い部分に配され、大面積が確保されている。第一のフィルタ２７では、主に、後述する弁体３４（機械的構成部材）を流通したインクに含まれる異物がトラップされる。
【００２４】
第一のフィルタ２７はインクの流れ方向に沿った面（盤面と平行な面）を有し、主流路２４を流通したインクは盤面の外側から第一のフィルタ２７を通って本体２２の内側の下部に送られ、２つの排出孔２８からインク噴射ヘッド５（図２参照）に送られる。主流路２４に送られたインクは、狭い流路から広い流路に広がって（出口部の幅方向に広がって）端部の排出孔２８からインク噴射ヘッド５（図２参照）の一つのリザーバ室に送られる。つまり、それぞれの主流路２４に対して一つのリザーバ室につながる２つの排出孔２８が設けられ、一つの流路形成部材２１には４つの排出孔２８が設けられている（図３参照）。
【００２５】
流路形成部材２１の上部の端部にはインク導入孔３１がそれぞれ設けられ、インク導入孔３１にはインクカートリッジ２からインクがそれぞれ供給される。一方（図４中左側）のインク導入孔３１に供給されたインクは、所定の流路３０を経由して図２に示した主流路２４の入口部２５に送られ、他方（図４中右側）のインク導入孔３１に供給されたインクは、所定の流路３０を経由して図２の紙面の裏側に設けられた主流路２４の入口部２５に送られる。
【００２６】
インク導入孔３１につながる流路３０が形成されている。流路３０は、図４中矢印Ａで示すように、一方（図４中左側）のインク導入孔３１に供給されたインクが、図４、図５中上側に流通した後下側に向かい、第二のフィルタ３２を流通して図２に示したインク室３３に送られるように形成されている。また、流路３０は、図４中矢印Ｂで示すように、他方（図４中右側）のインク導入孔３１に供給されたインクが、図４、図５中下側に流通した後、図２に示した第二のフィルタ３２を流通して図４、図５中上側に向かい、図２の紙面の裏側に存在するインク室３３に送られるように形成されている。第二のフィルタ３２は盤面と平行な面を有し、第一のフィルタ２７と平行な状態で配されている。
【００２７】
インク導入孔３１（第二のフィルタ３２）とインク室３３（主流路２４の入口部２５）の間の流路３０には弁体３４がそれぞれ設けられ、インク噴射ヘッド５（図２参照）のリザーバ室の圧力が低下した際に、即ち、インクが吐出されて主流路２４側の圧力が相対的に低下した際に弁体３４はインクの流通を許容するように作動する。つまり、所定の圧力でインクがインク導入孔３１から供給される状態にある場合に、インク噴射ヘッド５（図２参照）のリザーバ室にインクが貯留されている際には弁体３４は閉状態にされ、インクの吐出により後流側の圧力が低下すると、負圧力により弁体３４が開状態にされてインクが供給される。
【００２８】
そして、本実施形態例の流路形成部材２１の主流路２４にはインクの搬送方向（図２中上下方向）に延びる段差部としての棚部３６が形成されている。棚部３６は主流路２４の端部（幅広部の両側端部）に形成され、深さが浅くされた状態になっている。主流路２４の端部に棚部３６を設けたことにより、主流路２４に気泡が混入した際に、入口部２５寄りの狭い流路に気泡が浮遊して深さが浅くされた棚部３６に気泡が侵入することが阻止される。このため、主流路２４に気泡が混入しても、インクは棚部３６を流通してインク噴射ヘッド５（図２参照）に供給される。
【００２９】
図７〜図９に基づいて主流路２４を概念的に説明する。
図に示すように、主流路２４はフィルム２０が本体２２に溶着されることで形成される。主流路２４は上下方向に延びて形成されているため、重力方向に沿った方向にインクが流通する。主流路２４の端部には深さが浅い棚部３６が形成され、主流路２４に気泡３８が存在した場合、気泡３８は棚部３６に侵入せずに浮力により主流路２４の入口部２５側に浮上して主流路２４に留まる。このため、主流路２４に気泡３８が存在した状態でインク噴射ヘッド５（図２参照）のリザーバ室の圧力が低下しても、インクは、棚部３６を通って第一のフィルタ２７で異物がトラップされて排出孔２８側に送られる（図９中矢印参照）。
【００３０】
インクの流れが気泡３８に及ぼす抗力ｆにより、気泡３８の浮力Ｆが大きければ下流に流されずに、即ち、インク噴射ヘッド５（図２参照）のリザーバ室に送られずに主流路２４に浮遊した状態が維持される。気泡３８の浮力Ｆよりもインクの流れが及ぼす抗力ｆが勝るときは、気泡３８は下流に流されて第一のフィルタ２７の下流側に排出される。
【００３１】
棚部３６の幅や深さ（パラメータ）は以下の状態となるように設定されている。即ち、棚部３６パラメータの状態は、インク噴射ヘッド５（図２参照）のリザーバ室の圧力が低下して弁体３４が開状態になってインクが流通される時には（印字される時には）、インクの流れが気泡３８に及ぼす抗力ｆよりも気泡３８の浮力Ｆが大きくなって浮遊状態が維持され、ノズル面に負圧を作用させてクリーニング動作を行う時には、下流側の負圧力が高くなって（インクの流れが気泡３８に及ぼす抗力ｆが気泡３８の浮力Ｆよりも大きくなって）気泡３８が排出される状態とされる。
【００３２】
従って、棚部３６パラメータを適宜に設定することにより、気泡３８の制御を行なうことが可能になる。
【００３３】
上述した実施形態例では、第一のフィルタ２７をインクの流れ方向に沿った面に平行に設けて流路形成部材２１の幅を狭めた場合でも、主流路２４の両端に形成された棚部３６により気泡３８の流路の閉塞を防ぐことが可能になる。また、印字の際の流速において気泡３８を停滞させ、クリーニング時の負圧力の流速で気泡３８を排出させるように、棚部３６の深さや幅を設定することで、流入した気泡３８に対して印字できる許容範囲を大幅に広げることができる。更に、棚部３６を形成する簡素な構成で気泡３８の影響を抑制することができる。
【００３４】
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、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）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。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【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主要部の断面図である。
【図３】流路形成部材の外観図である。
【図４】図２中の平面図である。
【図５】図２中のＶ−Ｖ線矢視図である。
【図６】図５中の詳細図である。
【図７】図６の概念図である。
【図８】流路形成部材の要部概念図である。
【図９】図８中のＩＸ−ＩＸ線矢視図である。
【符号の説明】
【００３６】
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、  ２０  フィルム、  ２１  流路形成部材、  ２２  本体、  ２４  主流路、  ２５  入口部、  ２６  出口部、  ２７  第一のフィルタ、２８  排出孔、  ３０  流路、  ３１  インク導入孔、  ３２  第二のフィルタ、  ３３  インク室、  ３４  弁体、  ３６  棚部、  ３８  気泡
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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