JP2010082893A

JP2010082893A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

Info

Publication number: JP2010082893A
Application number: JP2008252661A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kitamura; 健一北村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2010-04-15

Abstract

【課題】気泡の排出性を向上して液体吐出不良を低減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】液体を貯留する貯留手段からの液体をヘッド本体に供給する液体供給路２４
、２８と、該液体供給路２４、２８の途中に設けられた液体溜まり部２３と、を具備し、
前記液体溜まり部２３の前記液体供給路２４、２８を上流側から下流側への液体の流れる
方向に対して交差する方向の一方側の側壁側に、前記液体溜まり部２３と下流側の前記液
体供給路２４との接続口２４ａが配置されており、前記液体溜まり部２３の内壁に、前記
接続口２４ａとは最も遠い他方の側壁側から当該接続口２４ａに向かって直線的な流れで
ある直線流Ａを生じさせると共に前記他方の側壁側から前記接続口２４ａに向かって側壁
に沿って前記直線流を対称軸とした線対称となる湾曲した流れである湾曲流Ｂを生じさせ
る凹凸部２３ａを設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、液体貯留手段から供給された液体を吐出するヘッド本体を具備する液体噴射
ヘッド及び液体噴射装置に関する。

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、インクが
充填されたインクカートリッジから、このインクカートリッジに挿入されるインク供給針
及びインクカートリッジが保持される部材（保持部材）に形成されたインク流路を介して
ヘッド本体にインクが供給され、圧電素子等を駆動させることによりヘッド本体に供給さ
れたインクがノズルから吐出される。

このような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、供給路の途中に液体溜まり部を設け、この液
体溜まり部にインク内の気泡や異物等を除去するための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）。
特開２０００−２１８８０９号公報（図１等）

しかしながら、液体供給路の途中に液体溜まり部が設けられていると、この液体溜まり
部に気泡が溜まり、この気泡が予期せぬタイミングでノズル開口からインクと共に吐出さ
れることや、気泡が圧力発生手段の圧力損失となって、インク吐出不良などの印字不良が
発生するという問題がある。

特に、特許文献１のように液体溜まり部にフィルタが設けられている場合、フィルタに
よってインクの流れが変化し、フィルタに付着するように気泡が滞留することがある。

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。

本発明はこのような事情に鑑み、気泡の排出性を向上して液体吐出不良を低減すること
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。

上記課題を解決する本発明の態様は、液体を貯留する液体貯留手段からの液体をヘッド
本体に供給する液体供給路と、該液体供給路の途中に設けられた液体溜まり部と、を具備
し、前記液体溜まり部の前記液体供給路を上流側から下流側への液体の流れる方向に対し
て交差する方向の一方側の側壁側に、前記液体溜まり部と下流側の前記液体供給路との接
続口が配置されており、前記液体溜まり部の内壁には、前記接続口とは最も遠い他方の側
壁側から当該接続口に向かって直線的な流れである直線流を生じさせると共に前記他方の
側壁側から前記接続口に向かって側壁に沿って前記直線流を対称軸とした線対称となる湾
曲した流れである湾曲流を生じさせる凹凸部が設けられてい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、凹凸部によって液体に直線流と湾曲流とを形成することによって、液
体溜まり部内に流速が緩やかな領域が形成されないようにして、液体溜まり部内の気泡の
排出性を向上して、液体吐出不良の発生を防止できる。

ここで、液体溜まり部は、内径が前記接続口に向かって漸小するように設けられている
ことが好ましい。これによれば、液体溜まり部から液体供給路への液体の流れをさらに滑
らかにして、気泡の排出性を向上できる。

また、前記接続口及び前記凹凸部が設けられた下流側の領域と、上流側の領域との間に
は、フィルタが設けられていることが好ましい。これによれば、フィルタによって液体溜
まり部の下流側に気泡が滞留し易くなったとしても、液体に直線流と湾曲流とを形成する
ことで、気泡排出性を向上することができる。

さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドと、液体貯留手段とを具備す
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、液体の吐出不良を防止して、信頼性を向上した液体噴射装置を実現で
きる。

以下に本発明を実施形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装
置の概略斜視図である。本実施形態のインクジェット式記録装置１０は、図１に示すよう
に、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドと呼ぶ）１１が
キャリッジ１２に固定され、この記録ヘッド１１には、ブラック（Ｂ）、シアン（Ｃ）、
マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）等の複数の異なる色のインクが貯留された液体貯留手段
であるインクカートリッジ１３がそれぞれ着脱可能に固定されている。

記録ヘッド１１が搭載されたキャリッジ１２は、装置本体１４に取り付けられたキャリ
ッジ軸１５に軸方向移動自在に設けられている。そして、駆動モータ１６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１７を介してキャリッジ１２に伝達されること
で、キャリッジ１２はキャリッジ軸１５に沿って移動される。一方、装置本体１４にはキ
ャリッジ軸１５に沿ってプラテン１８が設けられており、図示しない給紙装置等により給
紙された紙等の被記録媒体Ｓがプラテン１８上を搬送されるようになっている。

また、キャリッジ３の移動方向の端部であるプラテン８の側方の非印字領域には、記録
ヘッド１１のノズル開口からインクを吸引して吸引動作を行う吸引手段１９が設けられて
いる。

吸引手段１９は、インクジェット式記録ヘッド１０のノズル開口を覆うキャップ部材１
９ａと、このキャップ部材１９ａにチューブ１９ｂを介して接続された、例えば真空ポン
プ等の吸引装置１９ｃとで構成されている。

キャップ部材１９ａは、記録ヘッド１１のインク滴が吐出されるインク吐出面に相対向
して設けられ、複数のノズルの全てを覆うように設けられている。

このような構成の吸引手段１９では、キャップ部材１９ａをインク吐出面に当接し、吸
引装置１９ｃに吸引動作を行わせることでキャップ部材１９ａの内部を負圧として、ノズ
ルから記録ヘッド１１の内部の流路内のインクを気泡と共に吸引して吸引動作を行う。な
お、キャップ部材１９ａは、吸引動作以外のタイミング、例えば、電源遮断時、待機時、
または定期的なタイミング等でノズルを覆い、ノズル近傍のインクの乾燥による増粘を防
止する役割も有する。

ここで、本実施形態に係る記録ヘッド１１について説明する。なお、図２は、本実施形
態に係る記録ヘッドの分解斜視図であり、図３はその断面図である。また、図４はインク
供給針部分の拡大断面図及び要部平面図である。

図２及び図３に示すように、記録ヘッド１１を構成する保持部材であるカートリッジケ
ース２１は、本実施形態の液体貯留手段であるインクカートリッジ１３がそれぞれ装着さ
れるカートリッジ装着部２２を有する。また、カートリッジケース２１の底面には、一端
が各カートリッジ装着部２２に開口し、他端が後述するヘッドケース側に開口する複数の
インク供給路２４がそれぞれ形成された管状の流路形成部２５が突設されている。なお、
インク供給路２４は、後述するインク供給針２６側から内径が漸小して設けられている。
すなわち、インク供給路２４が、貯留手段であるインクカートリッジからのインクを詳し
くは後述するヘッド本体３６に供給する液体供給路の下流側を構成しており、インク供給
路２４の漸大して設けられたカートリッジ装着部２２側は、液体供給路の途中に設けられ
た液体溜まり部２３の一部を構成している。すなわち、液体溜まり部２３は、下流側の液
体供給路であるインク供給路２４よりも大きな内径で設けられた拡幅された領域を言う。

また、カートリッジケース２１の上面側、すなわち、各カートリッジ装着部２２のイン
ク供給路２４の開口部分には、インクカートリッジ１３に挿入される複数のインク供給針
２６が、インク内の気泡や異物を除去するためのフィルタ２７を介して固定されている。

これらの各インク供給針２６は、図４に示すように、カートリッジケース２１の各イン
ク供給路２４に連通する貫通路２８をそれぞれ有する。インク供給針２６の貫通路２８は
、液体供給路の上流側を構成している。すなわち、貯留手段であるインクカートリッジか
らのインクを詳しくは後述するヘッド本体３６に供給する液体供給路は、インク供給針２
６の貫通路２８と、カートリッジケース２１のインク供給路２４とで構成されている。ま
た、貫通路２８のインク供給路２４側は、インクカートリッジ側よりも内径が漸大して設
けられており、このカートリッジケース２１側の漸大した領域が、液体溜まり部２３の一
部を構成している。すなわち、貫通路２８とインク供給路２４とが連通する領域は拡幅さ
れており、この拡幅された領域が液体供給路の液体溜まり部２３となっている。そして、
本実施形態では、この液体溜まり部２３内にインクの流れを遮断するように、フィルタ２
７が設けられている。

また、インク供給針２６は、カートリッジケース２１側の端部近傍にフランジ部２９を
有する。また、フランジ部２９のカートリッジケース２１との接合面には、融着突起３０
が設けられている。そして、各インク供給針２６は、フランジ部２９に設けられた融着突
起３０を溶融させることにより、すなわち超音波融着により、カートリッジケース２１に
固着されている。

本実施形態では、図４に示すように、液体溜まり部２３と液体供給路の下流側であるイ
ンク供給路２４との接続口２４ａは、楕円形を有する液体溜まり部２３の長軸の一方側に
偏った位置に設けられている。そして、液体溜まり部２３の内壁である底面には、凹凸部
を形成する凸部２３ａが設けられている。

凸部２３ａは、側壁の一方側に設けられた接続口２４ａと、接続口とは最も遠い他方の
側壁とを結ぶ直線状、すなわち、楕円形状を有する液体溜まり部２３の長軸方向に沿って
直線状の流れである直線流Ａを形成すると共に、他方の側壁から接続口２４ａに向かって
側壁に沿って湾曲し、直線流Ａを対称軸とした線対称となる湾曲したインクの流れである
湾曲流Ｂを形成するものである。

具体的には、凸部２３ａは、接続口２４ａから放射方向に沿って複数設けられ、直線流
Ａ側に向かって屈曲した形状を有する。言い換えると、凸部２３ａは、近い側壁の湾曲方
向に沿って屈曲して設けられている。このような凸部２３ａによって、液体溜まり部２３
内には、長軸方向に向かう直線的な流れである直線流Ａと、直線流を対称軸とした線対称
となると共に側壁に沿って湾曲した流れである２つの湾曲流Ｂとが形成される。

なお、液体溜まり部２３と下流側の液体供給路との接続口２４ａとは、インク供給路２
４の内径が拡幅した領域である液体溜まり部２３と、インク供給路２４の拡幅していない
領域との境界部分を言う。また、ここで言う液体溜まり部２３の側壁とは、図４に示すよ
うにカートリッジケース２１のフィルタ２７との境界部分のことであるが、特にこれに限
定されるものではなく、インク供給針２６のフィルタ２７側の側壁であってもよい。

ここで、液体溜まり部２３にフィルタ２７が設けられていると、液体供給路の上流側で
ある貫通路２８の位置に拘わらず、フィルタ２７の下流側では独自の流れが形成される。
そして、フィルタ２７を通過したインクは、液体溜まり部２３内で、フィルタ２７の下流
側の液体溜まり部２３を流れるインクの流速にばらつきが生じ、流速が緩やかな領域に気
泡が滞留し易い。特に、吸引手段１９によって、液体供給路内のインクに急激な流れを生
じさせたとしても、気泡を排出することができず、所望のタイミング以外でインクと共に
気泡が排出されて印刷不良が発生することや、圧力発生手段である圧電素子によって圧力
変化を生じさせた際に、その圧力が気泡によって緩衝されて圧力損失となり、インク吐出
不良が発生するなどの不具合が生じる可能性がある。

これに対して、本実施形態では、インク供給路２４と液体溜まり部２３との接続口２４
ａは、フィルタ２７の中央部から一方の側壁側に偏った位置に配置され、複数の凸部２３
ａを設けることによって長軸方向に沿って接続口２４ａに向かう直線流Ａと、直線流Ａを
対称軸として側壁に沿って湾曲する２つの湾曲流Ｂとが形成される。すなわち、凸部２３
ａによって、液体溜まり部２３内にフィルタ２７の周縁部に沿って２つのインクの流れ（
湾曲流Ｂ）を形成すると共に、その周縁部に沿った２つのインクの流れ（湾曲流Ｂ）の間
に直線的な直線流Ａを形成する。このように、凸部２３ａによってインクに液体溜まり部
２３の側壁に沿って流れる湾曲流Ｂを形成することで、湾曲流Ｂがフィルタ２７の周縁部
に沿って流れることになり、特に気泡が滞留し易いフィルタ２７の周縁部に気泡が滞留す
るのを防止することができる。また、本実施形態では、２つの湾曲流Ｂの間に直線流Ａを
形成するようにしたため、さらに流速が低くなる領域を無くすことができる。すなわち、
フィルタ２７よりも下流側の液体溜まり部２３を流れるインクに直線流Ａ及び湾曲流Ｂを
形成することによって、気泡の滞留し易い流速が低い領域が形成されないようにして、気
泡をインク供給路２４側から排出させることができる。これにより、液体溜まり部２３内
の気泡排出性を向上して、予期しないタイミング、特に印刷中に気泡が排出されることや
、気泡による圧力損失が発生するのを防止して、インク吐出不良による印刷不良を防止す
ることができる。

なお、カートリッジケース２１の下面側には、複数の圧電素子３４を有する圧電素子ユ
ニット３５を保持すると共に、カートリッジケース２１とは反対側の端面に圧電素子３４
の駆動によってノズル開口からインク滴を吐出するヘッド本体３６が固定されるヘッドケ
ース３７を有し、これらカートリッジケース２１とヘッドケース３７との間には、シール
部材３８及び回路基板３９が挟持されている。

シール部材３８は、流路形成部２５とヘッドケース３７に設けられる複数のインク導入
路４０が開口する突出部４１との間に挟持されることにより、インク供給路２４とインク
導入路４０との接続部分を密封してこの接続部分からのインクの漏れを防止している。回
路基板３９は、圧電素子３４を駆動するための信号を供給するためのものであり、回路基
板３９の一端部には、外部配線（図示なし）を接続するためのコネクタ４３が固定されて
いる。また、回路基板３９には、圧電素子３４に接続されたＦＰＣ等の接続配線４４が挿
通される挿通孔４５が設けられており、この挿通孔４５を介して回路基板３９と接続配線
４４とが接続される。さらに、この挿通孔４５の両側には各インク導入路４０に対応して
、各インク導入路４０が開口する突出部４１が係合する貫通孔４６が設けられている。

なお、カートリッジケース２１の一方の側面、すなわち、回路基板３９のコネクタ４３
が配置される側の側面には、回路基板３９のコネクタ４３が露出される露出口４７を有し
、この露出口４７を介して外部配線（図示なし）がコネクタ４３に接続されるようになっ
ている。

また、回路基板３９及びシール部材３８を介してカートリッジケース２１の下面側に固
定されるヘッドケース３７には、複数の圧電素子３４を有する圧電素子ユニット３５（３
５Ａ，３５Ｂ）を収容して圧電素子３４を位置決め固定するための収容室４８が並設され
ている。例えば、本実施形態の記録ヘッド１１は、ブラックインクを吐出するための圧電
素子ユニット３５Ａと、カラーインクを吐出するための圧電素子ユニット３５Ｂとを有す
るため、ヘッドケース３７には、これらの圧電素子ユニット３５Ａ，３５Ｂを収容する２
つの収容室４８が並設されている。

なお、上述した記録ヘッド１１は、カートリッジケース２１の下面側に、シール部材３
８、回路基板３９、ヘッドケース３７及びヘッド本体３６の順で積層され、その外側にヘ
ッド本体３６のノズル開口を露出する窓部５０を有する枠体５１を填め込み、ネジ５２に
よってカートリッジケース２１に固定することで形成される（図２参照）。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施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ものに
限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、凸部２３ａを設けることに
より、液体溜まり部２３内のインクに湾曲流Ｂ（渦流）を形成するようにしたが、例えば
、図５に示すように、凹凸部として凸部２３ａの代わりに凹部２３ｂを設けるようにして
もよい。すなわち、隣り合う凹部２３ｂの間には、凸部が設けられていることになる。し
たがって、上述した実施形態１の凸部２３ａを設けた場合や、図５に示すように、凹部２
３ｂを設けた場合であっても、何れの場合であっても実質的には凹部と凸部とが交互に配
置された凹凸部が設けられており、この凹凸部によってインクに直線流Ａと湾曲流Ｂとが
形成される。

また、上述した実施形態１では、液体溜まり部２３のフィルタ２７で区画された下流側
のインクに直線流Ａ及び湾曲流Ｂを形成するようにしたが、フィルタ２７が設けられてい
ない液体溜まり部２３であっても、凹凸部によって旋回流を形成することによって、気泡
の排出性を向上することができる。

また、上述した実施形態１では、液体溜まり部２３がインク供給路２４の接続口に向か
って内径が漸小する形状としたが、特にこれに限定されず、例えば、液体溜まり部２３と
インク供給路２４との内径差によって段差が設けられていてもよい。このような場合であ
っても、段差の表面に凸部２３ａ又は凹部２３ｂなどの凹凸部を設けるようにすればよい
。

また、上述した実施形態１においては、カートリッジケース２１とインク供給針２６と
に設けられた液体供給路の途中の液体溜まり部２３について説明したが、液体供給路及び
液体溜まり部２３が設けられる部材については、特にこれに限定されるものではない。

また、上述した実施形態１においては、本発明の液体噴射ヘッドとしてインクジェット
式記録ヘッドを例示したが、液体噴射ヘッド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。本発明は、広く液体噴射ヘッドの全般を対象としたものであり、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にも適用することができる。

実施形態１に係る記録装置の概略を示す斜視図である。実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。実施形態１に係るインク供給針部分の拡大断面図及び要部平面図である。他の実施形態に係るインク供給針部分の要部平面図である。

符号の説明

１０インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、１１インクジェット式記録ヘ
ッド（液体噴射ヘッド）、２１カートリッジケース、２３液体溜まり部、２３
ａ凸部、２３ｂ凹部、２４インク供給路（液体供給路）、２４ａ接続口、
２６インク供給針、２７フィルタ、２８貫通路（液体供給路）、３６ヘ
ッド本体

Claims

液体を貯留する液体貯留手段からの液体をヘッド本体に供給する液体供給路と、
該液体供給路の途中に設けられた液体溜まり部と、を具備し、
前記液体溜まり部の前記液体供給路を上流側から下流側への液体の流れる方向に対して
交差する方向の一方側の側壁側に、前記液体溜まり部と下流側の前記液体供給路との接続
口が配置されており、前記液体溜まり部の内壁には、前記接続口とは最も遠い他方の側壁
側から当該接続口に向かって直線的な流れである直線流を生じさせると共に前記他方の側
壁側から前記接続口に向かって側壁に沿って前記直線流を対称軸とした線対称となる湾曲
した流れである湾曲流を生じさせる凹凸部が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘ
ッド。
液体溜まり部は、内径が前記接続口に向かって漸小するように設けられていることを特
徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
前記接続口及び前記凹凸部が設けられた下流側の領域と、上流側の領域との間には、フ
ィルタが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドと、液体貯留手段とを具備すること
を特徴とする液体噴射装置。