JP2011194841A - 封止装置及び液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 封止装置の内部で異物を容易に捕捉する。
【解決手段】 コイルばね３５の内側から外側にインクを流通させることで、インクを送出路２４側に送り、インクに異物が混入していた際にはコイルばね３５の巻線の隙間で異物を捕捉する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、封止装置及び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、インクの供給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。

インクジェット式記録ヘッドのヘッド本体には、ノズルからインクが吐出された際の圧力変動により開閉して供給源からのインクを流通させる封止装置（自己封止弁）が備えられている（例えば、特許文献１参照）。封止装置を備えることにより、インクが吐出されてノズル側の流路の圧力が供給源側に対して相対的に低下したときにインクが供給されるため、インクを均一にノズルから吐出させることができる。

従来の封止装置は、弁体の開閉により僅かな隙間をインクが流通する構成になっている。このため、インク内に異物が混入したまま弁体が閉じられると、弁体と座面との間に異物が介在してインクが下流側に漏れる虞があった。封止装置に送られるインクはフィルターを通過するため、供給源から封止装置までの間においてはインクに混入した異物を捕捉することができるが、封止装置の内部に異物が混入していることも考えられる。

特開２００８−２００９９６号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、異物がインクに混入していても内部で異物を容易に捕捉することができる封止装置を提供することを目的とする。

また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、封止装置の内部でインクに混入している異物を捕捉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。

上記目的を達成するための本発明の封止装置は、流体が流通する流路を開閉する弁体と、前記流路の上流側に配され前記弁体を閉側に付勢する付勢部材と、前記弁体を挟んで上流側の流路及び下流側の流路の流体圧力差の変化により前記弁体を開閉動作させる圧力部材とを備え、前記付勢部材には、前記流路の下流側に流通する前記流体を流通させると共に異物が捕捉される流通路が備えられていることを特徴とする。
上記本発明の封止装置では、弁体を開閉するための付勢部材に流通路が設けられ、流体が流通する際に流通路で異物が捕捉されるので、異物がインクに混入していても内部で異物を容易に捕捉することができる。

そして、本発明の封止装置は、上記の封止装置において、前記付勢部材はコイルばねであり、前記コイルばねの内側から外側に前記流体を流通させることで、前記流体を前記流路の下流側に流通させると共に前記コイルばねの巻線の隙間で異物が捕捉されることを特徴とする。
上記本発明では、コイルばねの内側から外側に流体が流通する流通路が構成されているので、流体はコイルばねの巻線の隙間を内側から外側に向かって流通し、異物が混入していた際には巻線の隙間で異物が捕捉される。

また、本発明の封止装置は、上記の封止装置において、前記コイルばねは、軸方向の径が前記弁体側に向かい漸次細くなる円錐状とされていることを特徴とする。
上記本発明では、コイルばねが円錐状とされているので、弁体を開閉する際に伸縮しても巻線の隙間が周方向で均一に保たれ、異物を確実に捕捉することができる。

また、本発明の封止装置は、上記の封止装置において、前記弁体は、前記流路の開口を上流側から塞ぐシール盤と、前記シール盤の前記下流側に連続して形成され、前記開口を貫通して配されると共に先端に前記圧力部材が当接する下流弁軸と、前記シール盤の前記上流側に連続して形成され、前記コイルばねの内側に嵌合する上流弁軸とを備え、前記上流側の流路には、前記コイルばねの前記弁体の反対側の内側が嵌合する突起部材が形成され、前記上流側の流路は、前記突起部材の側部側から前記流体を前記コイルばねの内側に導く経路とされ、前記突起部材に嵌合する部位の前記コイルばねの外側には筒状壁が嵌合し、前記筒状壁の一部に前記流体を前記コイルばねの内側に導く前記経路の一部を形成する流通部が形成されていることを特徴とする。
上記本発明では、コイルばねの内側を突起部材に嵌合することでコイルばねを位置決めし、コイルばねの内側に弁体の上流弁軸が配置される。弁体のシール盤が開口を上流側に位置して下流弁軸が開口を貫通し、下流弁軸の先端に圧力部材が当接する。コイルばねの付勢力により上流側から開口がシール盤で塞がれる。圧力部材により下流弁軸が押されることでコイルばねの付勢力に抗してシール盤が開口から離れ、流体が開口を流通する。流体は筒状壁の一部の流通部からコイルばねの内側に導かれ、巻線の隙間を通ってコイルばねの外側に流通し、開口から下流側に送られる。コイルばねは突起部材と筒状壁の間に嵌合しているため、位置決めが確実に行われて伸縮中にずれることがない。上流弁軸が突起部材に当接することによりコイルばねの縮み位置が規制され、コイルばねの付勢力による弁体の開閉がスムーズになる。

また、本発明の封止装置は、上記の封止装置において、前記圧力部材は、前記下流側の流路の流体圧力が前記上流側の流体の圧力に対して相対的に低下した際に変形し、前記下流弁軸を押圧して前記コイルばねの付勢力に抗して前記シール盤を前記開口から離して前記弁体を開弁動作させるシート材であることを特徴とする。
上記本発明では、下流側の流路の流体圧力が上流側の流体の圧力に対して相対的に低下した際にシート材が変形して下流弁軸が押圧され、コイルばねの付勢力に抗してシール盤が開口から離れ弁体が開弁動作される。

上記目的を達成するための本発明の液体噴射ヘッドは、上記の封止装置の下流側の流路からの流体が送られると共に、送られた流体を噴出するノズル開口を有するヘッド本体を備えたことを特徴とする。
上記本発明では、封止装置の内部でインクに混入している異物を捕捉することができる液体噴射ヘッドとなる。

上記目的を達成するための本発明の液体噴射装置は、上記の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする。
上記本発明では、封止装置の内部でインクに混入している異物を捕捉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となる。

インクジェット式記録装置の概略構成図である。 インク噴射ヘッドの側面図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図である。 突起部材の外観図である。 筒状壁の外観図である。

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。

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。

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。

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、インクの流路は封止装置により流路が開閉され、インクの噴射に応じた圧力変動により開閉される。

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。

図２に基づいてインク噴射ヘッド５を説明する。図２にはインク噴射ヘッドの全体を表す側面状態を示してある。

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。

そして、流路部材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及び流路部材２１により液体噴射ヘッドが構成されている。

流路部材２１には封止装置（自己封止弁）２２が設けられ、インクの噴射により下流側のインクの圧力が上流側に対して相対的に低下した際に（負圧になった際に）、封止装置２２により流路が開かれてインクが下流側に供給される。このため、必要量よりも多くのインクが下流側に供給されることがなく、ノズルプレート１５のノズル開口からのインク滴の吐出を均一に行うことができる。

図３から図５に基づいて流路部材２１の封止装置２２を具体的に説明する。図３にはインク噴射ヘッドの封止装置２２の部位の断面状態（図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視）、図４には突起部材の外観を説明する斜視状態、図５には筒状壁の外観を説明する斜視状態を示してある。

流路部材２１はブロック形状とされ、内部にインクの流路が形成されている。上流側の流路である供給路２３には図示しないフィルター部材を通してインクカートリッジ２（図１参照）からのインクが供給され、下流側の流路である送出路２４からはインク噴射ヘッド５（図２参照）側にインクが送り出される。

供給路２３と送出路２４の間に封止装置２２が備えられ、ノズルプレート１５（図２参照）のノズル開口からインクが噴射されて送出路２４が負圧になると、封止装置２２の流路が開いて供給路２３から送出路２４にインクが供給される。インクが送出路２４に供給されて送出路２４の圧力が上昇すると、封止装置２２の流路が閉じられてインクが噴射されるまでインクの供給が停止される。

供給路２３は第１ケース２５と第２ケース２６により形成され、供給路２３の下流側の第１ケース２５には凹部２７が形成されている。第１ケース２５の凹部２７には第２ケース２６の筒状壁２８（図５参照）が嵌合し、筒状壁２８の底部に対応する送出路２４には開口２９が形成されている。筒状壁２８の内部には弁体３１が備えられ、弁体３１により開口２９が開閉される。

第２ケース２６の筒状壁２８の反対側に送出路２４が形成され、送出路２４は可撓性を有するシート材３７で覆われている。シート材３７はカバー３８により周縁部が第２ケース２６に固定され、供給路２３の圧力に対して送出路２４の圧力が相対的に低下した際に（負圧になった際に）、シート材３７は第２ケース２６側に（送出路２４を狭める側に）変形する。

第１ケース２５の凹部２７の底部には円錐状の突起部材３２（図４参照）が形成され、突起部材３２を覆う状態に第２ケース２６の筒状壁２８が配され、筒状壁２８の凹部２７の底部側の端部にはスリット３３（図５参照：流通部）が設けられている。突起部材３２の側部には高さ方向に延びて中心部まで繋がるスリット溝３４（図４参照）が形成され、スリット溝３４はスリット３３に連通している。

つまり、図３に矢印で示すように、供給路２３から送られたインクは、筒状壁２８の外側で図３中下側に導かれ、スリット３３からスリット溝３４を通って突起部材３２の上側に送られる（経路）。

弁体３１は付勢部材としてのコイルばね３５により凹部２７側から開口２９を閉じる方向に付勢されている。コイルばね３５は軸方向の径が弁体３１側に向かい漸次細くなる円錐状とされ、図３中下側（径が太い側）のコイルばね３５の内側は突起部材３２の外側に嵌合している。また、図３中下側のコイルばね３５の外側は筒状壁２８の内面に規制されている。

このため、コイルばね３５は、突起部材３２により配設時の位置決めを容易に行うことができ、また、突起部材３２及び筒状壁２８に下側が挟まれる状態にされて位置が容易に規制され、コイルばね３５の伸縮を均等な状態に保つことができる。

弁体３１には凹部２７側から開口２９を塞ぐシール盤４１が備えられ、シール盤４１の下流側（送出路２４側）には開口２９を貫通して配される下流弁軸４２が連続して形成されている。下流弁軸４２は開口２９を貫通して配され、下流弁軸４２の先端にはシート材３７が当接している。シール盤４１の上流側（突起部材３２側）には上流弁軸４３が連続して形成され、上流弁軸４３は図３中上側（径が細い側）のコイルばね３５の内側に嵌合している。

上述した封止装置２２では、弁体３１はコイルばね３５の付勢力により図３中上方に付勢され、シール盤４１により凹部２７側から開口２９が塞がれる。インクの噴射により送出路２４が負圧になると、シート材３７が第２ケース２６側に変形し、下流弁軸４２を図３中下方に押し下げる力が働く。シート材３７の変形により、弁体３１がコイルばね３５の付勢力に抗して押し下げられ、シール盤４１が開口２９から離れてインクが開口２９を流通可能となり、インクが送出路２４に供給される。送出路２４にインクが供給された状態でシート材３７の変形が解放され、弁体３１はコイルばね３５の付勢力により付勢されて開口２９を塞ぐ。

図示しないフィルター部材を通してインクカートリッジ２（図１参照）から供給路２３に供給されたインクは、筒状壁２８の外側で図３中下側に導かれ、スリット３３からスリット溝３４を通って突起部材３２の上側に送られる。スリット溝３４を通ったインクはコイルばね３５の内側に全て導かれ、巻線の隙間を通って内側から外側に流通する。送出路２４の圧力変動により、開口２９が開かれた際に送出路２４に送られる。

供給路２３からのインクは全てコイルばね３５の巻線の隙間を流通するため、異物が混在していた場合であっても、異物が巻線の隙間に捕捉される。インクは弁体３１が動作して開口２９が開閉する際にコイルばね３５の巻線の隙間を流通するので、コイルばね３５の伸縮時に異物を捕捉することができ、極小の異物であっても確実に捕捉することができる。

このため、供給路２３から送出路２４までの間で異物が混入してもコイルばね３５の巻線の隙間で異物を捕捉することができ、封止装置２２の内部で異物を容易に捕捉することが可能になる。これにより、シール盤４１と開口２９の間に異物が挟まることがなく、閉弁時に隙間が空いてインクが送出路２４に漏れることを確実に防止することができる。また、フィルター部材を封止装置２２に設けることなく異物を捕捉することができ、部品点数の増加を招くことがない。

また、コイルばね３５が円錐状とされているので、弁体３１を開閉する際に伸縮しても常に軸方向に伸縮し、巻線の隙間が周方向で均一に保たれ、異物を確実に捕捉することができる。また、コイルばね３５は突起部材３２と筒状壁２８の間に嵌合しているため、位置決めを確実に行うことができ、伸縮中にずれることがない。また、上流弁軸４３が突起部材３２に当接することによりコイルばね３５の縮み位置が規制され、コイルばね３５の付勢力による弁体３１の開閉をスムーズにすることができる。

上述した実施例では、筒状壁２８にスリット３３を設け、突起部材３２にスリット溝３４を設けてインクの経路を構成したが、供給路２３とコイルばね３５の内側を連通する流路を独立してケースに形成することも可能である。また、円錐状のコイルばね３５に代えて円筒状のコイルばねを用いることも可能である。

尚、上述した実施例においては、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。

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 流路部材、 ２２ 封止装置、 ２３ 供給路、 ２４ 送出路、 ２５ 第１ケース、 ２６ 第２ケース、 ２７ 凹部、 ２８ 筒状壁、 ２９ 開口、 ３１ 弁体、 ３２ 突起部材、 ３３ スリット、 ３４ スリット溝、 ３５ コイルばね、 ３７ シート材、 ４１ シール盤、 ４２ 下流弁軸、 ４３ 上流弁軸

Claims (7)

1. 流体が流通する流路を開閉する弁体と、
   前記流路の上流側に配され前記弁体を閉側に付勢する付勢部材と、
   前記弁体を挟んで上流側の流路及び下流側の流路の流体圧力差の変化により前記弁体を開閉動作させる圧力部材とを備え、
   前記付勢部材には、
   前記流路の下流側に流通する前記流体を流通させると共に異物が捕捉される流通路が備えられている
   ことを特徴とする封止装置。
2. 請求項１に記載の封止装置において、
   前記付勢部材はコイルばねであり、前記コイルばねの内側から外側に前記流体を流通させることで、前記流体を前記流路の下流側に流通させると共に前記コイルばねの巻線の隙間で異物が捕捉される
   ことを特徴とする封止装置。
3. 請求項２に記載の封止装置において、
   前記コイルばねは、軸方向の径が前記弁体側に向かい漸次細くなる円錐状とされている
   ことを特徴とする封止装置。
4. 請求項３に記載の封止装置において、
   前記弁体は、
   前記流路の開口を上流側から塞ぐシール盤と、
   前記シール盤の前記下流側に連続して形成され、前記開口を貫通して配されると共に先端に前記圧力部材が当接する下流弁軸と、
   前記シール盤の前記上流側に連続して形成され、前記コイルばねの内側に嵌合する上流弁軸とを備え、
   前記上流側の流路には、前記コイルばねの前記弁体の反対側の内側が嵌合する突起部材が形成され、
   前記上流側の流路は、前記突起部材の側部側から前記流体を前記コイルばねの内側に導く経路とされ、
   前記突起部材に嵌合する部位の前記コイルばねの外側には筒状壁が嵌合し、前記筒状壁の一部に前記流体を前記コイルばねの内側に導く前記経路の一部を形成する流通部が形成されている
   ことを特徴とする封止装置。
5. 請求項４に記載の封止装置において、
   前記圧力部材は、
   前記下流側の流路の流体圧力が前記上流側の流体の圧力に対して相対的に低下した際に変形し、前記下流弁軸を押圧して前記コイルばねの付勢力に抗して前記シール盤を前記開口から離して前記弁体を開弁動作させるシート材である
   ことを特徴とする封止装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の封止装置の下流側の流路からの流体が送られると共に、送られた流体を噴出するノズル開口を有するヘッド本体を備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
7. 請求項６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。

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