JP2012148411A - 流路部材及び液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 流路の圧力変動等に拘わらず簡単な構成で、互いに接続される部材の気密性を維持する。
【解決手段】 シール部材３６が固定部材３７により流入流路部３０（インク導入孔３１）の第１開口４２の第１の内壁４１に密着され、インク供給管４０がシール部材３６の保持孔４６に付勢保持されてインク導入孔３１の第１開口４２の第１の内壁４１及び第２開口４４の第２の内壁４３に対して所定位置に保持され、インク導入孔３１の第１開口４２の気密が保たれた状態でインク供給管４０がインク導入孔３１に保持される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、流路部材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（液体噴射ヘッド：インク噴射ヘッド）が知られている。従来から知られているインク噴射ヘッドは、インクの流体源（インクカートリッジ）からインクが供給され、供給されたインクが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。

インク噴射ヘッドにはインクカートリッジからのインク流路が接続され、インク噴射ヘッドとインクカートリッジとの接続部にはゴム部材等のシール部材が設けられている（例えば、特許文献１参照）。ゴム部材等でインク噴射ヘッドとインクカートリッジの接続部をシールすることにより、部材同士の位置ずれを吸収した状態で、接続部でのインクの漏れを防止することができる。

インク噴射ヘッドとして、インクカートリッジからインク噴射ヘッドにインクを供給する流路の途中に、インク噴射ヘッド側の流路の圧力状態により開閉する弁部材を備えてインク噴射ユニットとした構成が知られている。このようなインク噴射ユニットでは、インク噴射ヘッドからインクが吐出することによりインク噴射ヘッド側の流路が負圧になり、弁部材が開いてインクが供給されるようになっている。

インク噴射ヘッド側の流路の圧力状態により開閉する弁部材を備えたインク噴射ユニットでは、インク噴射ヘッドとインクカートリッジとの接続部で、インク噴射ヘッド側の流路とインクカートリッジ側の流路の圧力が相対的に変動することになる。このため、インク噴射ヘッドとインクカートリッジとの接続部のシール部材に影響を及ぼす虞があり、シール部材の剛性を高める等してインクの漏れを防止することが考えられていた。

特開２０００−２１８７８１号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、流路の圧力変動等に拘わらず簡単な構成で、互いに接続される部材の気密性を維持することができる流路部材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、流路の圧力変動等に拘わらず簡単な構成で、互いに接続される部材の気密性を維持することができる流路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。

上記課題を解決するための本発明は、液体を下流に供給する供給路が備えられた流体供給管を付勢保持する弾性付勢部材と、前記弾性付勢部材の外壁が当接する第１の内壁及び第１の内壁が画成する第１開口よりも小さい第２開口を画成する第２の内壁を有し、前記弾性付勢部材の外壁が前記第１の内壁に当接保持されることで、前記流体供給管が前記第１の内壁及び第２の内壁の内側に配されるホルダーと、前記弾性付勢部材の内壁に当接し、前記弾性付勢部材を前記ホルダーの前記第１の内壁との間に挟み込む固定部材とを備えたことを特徴とする流路部材にある。
これにより、弾性付勢部材が固定部材によりホルダー（例えば、樹脂ホルダー）の第１開口の第１の内壁に密着され、流体供給管が弾性付勢部材の内壁に付勢保持されてホルダーの第１開口の第１の内壁及び第２開口の第２の内壁に対して所定位置に保持され、ホルダーの第１開口の気密が保たれた状態で流体供給管がホルダーに保持される。このため、流体供給管の上流側とホルダーの第２開口側との圧力が相対的に変動しても、即ち、流路の圧力変動等に拘わらず簡単な構成で、互いに接続される部材の気密性を維持することが可能になる。

また、前記第１開口で前記弾性部材を挟み込んでいる前記固定部材の部位と前記流体供給管との間には隙間が設けられていることが好ましい。
これにより、固定部材と流体供給管との間に隙間ができるように第１の内壁が画成する第１開口が形成され、固定部材が流体供給管に干渉することがなく、弾性部材による流体供給管の付勢保持を確実に維持することができる。

また、前記弾性付勢部材は、前記流体供給管を保持する保持部と、前記保持部に前記流体供給管が保持された状態で前記流体供給管との間に隙間をもって前記保持部に連続して形成される縁部とからなり、前記固定部材は前記縁部の内壁に当接して前記弾性付勢部材を前記ホルダーの前記第１の内壁との間に挟み込むことが好ましい。
これにより、流体供給管が弾性付勢部材の保持部により保持されると共に、固定部材により弾性付勢部材の縁部が第１の内壁に密着され、弾性付勢部材の剛性を高めることなく、流体供給管を保持した状態で第１開口のシール性を維持することができる。

また、前記弾性付勢部材に付勢保持される前記流体供給管から供給される液体はヘッド本体に供給され、前記ヘッド本体側には、前記ヘッド本体の流路の圧力に応じて前記第２開口との間の流路が開閉される開閉部材が備えられていることが好ましい。
これにより、開閉部材の開閉状況によりホルダーの第２開口側の圧力が変動しても、固定部材による弾性付勢部材の縁部の第１の内壁への密着状態が維持され、ヘッド本体の流路の圧力に応じて第２開口との間の流路が開閉される開閉部材を備えた場合であっても、互いに接続される部材の気密性を確実に維持することができる。

また、前記弾性付勢部材及び前記固定部材は一体成形で形成されていることが好ましい。例えば、二色成形により弾性付勢部材及び固定部材が一体成形された複合部材とされることが好ましい。
これにより、弾性付勢部材及び固定部材からなる複合部材を第１開口の上面部位のホルダーに溶着することで弾性付勢部材をホルダーに取り付けることができ、この複合部材を取り付ける工程のみで（１工程で）、弾性付勢部材が、ホルダーの第１の内壁の内部に配置されつつ、固定部材により第１の内壁に押し付けられて密着される。

また、本発明の他の態様は、上述した流路部材と、前記流路部材の前記ホルダーの下流側に接続され、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にある。
これにより、流路の圧力変動等に拘わらず簡単な構成で、互いに接続される部材の気密性を維持することができる流路部材を備えた液体噴射ヘッドとなる。

また、本発明の他の態様は、上述した液体噴射ヘッドと、前記流路部材の前記弾性付勢部材に保持される流体供給管の上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にある。
これにより、流路の圧力変動等に拘わらず簡単な構成で、互いに接続される部材の気密性を維持することができる流路部材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外観図である。 供給管接続部の平面図である。 図３中の供給管接続部の断面図である。

図１には本発明の一実施例に係る流路部材が適用される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。また、図２にはインク噴射ヘッドの主要部の外観、図３には供給管が接続されるホルダーの部位の平面視、図４にはホルダーの部位の断面（図３中のIV−IV線矢視）を示してある。

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）にインク噴射ヘッド５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。

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は印刷休止中にインク噴射ヘッド５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インク噴射ヘッド５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はインク噴射ヘッド５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はインクジェット式記録装置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、配管を介してインクがインク噴射ヘッド５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。

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、本発明の流路部材を備えた流路形成部材２１が接続されている。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ー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。

図２、図３に基づいて流路形成部材２１を説明する。
図２に示すように、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が溶着されることで、流路２４がそれぞれの盤面に形成される構成となっている。流路２４の下部には出口流路２５が連続して設けられ、出口流路２５は下流側（下側）に向けて幅広状態に形成されている。出口流路２５の内側にはフィルター２７が備えられ、フィルター２７は、幅広状態の出口流路２５に略対応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。フィルター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。

流路２４を流通したインクは盤面の外側からフィルター２７を通って本体２２の内側の下部に送られ、排出孔（図示省略）からインク噴射ヘッド５に送られる。即ち、流路２４を流通して出口流路２５に送られたインクは、狭い流路から広い流路に広がってフィルター２７を通り、端部の排出孔からインク噴射ヘッド５の一つのリザーバー室に送られる。

流路形成部材２１の上部の端部には流路部材のホルダー（樹脂ホルダー）としての流入流路部３０が備えられている。流入流路部３０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２中左側）のインク導入孔３１に供給されたインクは、図２に示した流路２４の入口側に送られ、他方（図２中右側）のインク導入孔３１に供給されたインクは、図２の紙面の裏側に設けられた流路の入口部に送られる。

インク導入孔３１に供給されたインクはインク室３３に送られ、インク導入孔３１とインク室３３の間の流路には開閉部材としての弁体３４がそれぞれ設けられている。弁体３４は、インク噴射ヘッド５のリザーバー室の圧力が低下した際に、即ち、インクが吐出されて流路２４側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のリザーバー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。

図２、図３に示すように、流入流路部３０のインク導入孔３１には、弾性付勢部材としてのシール部材３６が固定部材３７により固定され、シール部材３６にはインク供給針等から供給されるインクを導入するための流体供給管としてのインク供給管４０が付勢保持されている。シール部材３６はインク導入孔３１に挿入された後にインク導入孔３１の内壁に当接し、固定部材３７がシール部材３６の内壁に当接して固定部材３７の切欠き部３８がインク導入孔３１の突起３２に嵌合してかしめ固定される。これにより、シール部材３６が固定部材３７によりインク導入孔３１の内壁に挟み込まれて固定される。

図４に基づいて流路形成部材２１の流入流路部３０（ホルダー）を具体的に説明する。
図に示すように、流入流路部３０にはインク導入孔３１が形成されている。インク導入孔３１の入口部（上流）は、第１の内壁４１が画成する第１開口４２とされ、下流部（下流）は第１の内壁４１に連続する第２の内壁４３が画成する第２開口４４とされている。第２開口４４は第１開口４２よりも小さい径となり、インク導入孔３１は第１開口４２から第２開口４４まで連続する孔として構成されている。

第１開口４２の部位にはシール部材３６が固定されている。シール部材３６は、インク供給管４０の外周部を付勢保持する保持部４５が備えられ、保持部４５の保持孔４６にインク供給管４０が嵌合して保持されている。保持部４５の外周部には上側に筒状に配されてインク供給管４０との間に隙間を持って連続する縁部４７が形成されている。縁部４７が第１開口４２の第１の内壁４１に嵌合し、縁部４７の外周面が第１の内壁４１に当接している。

縁部４７は固定部材３７により第１開口４２の第１の内壁４１に挟み込まれている。即ち、固定部材３７は縁部４７の内壁に当接する筒部５１が備えられ、筒部５１の上側には、流入流路部３０の上面に当接し前述した切欠き部３８（図２、図３参照）が形成された鍔部５２が設けられている。鍔部５２の切欠き部３８（図２、図３参照）がインク導入孔３１の突起３２（図２、図３参照）に嵌合してかしめ固定され、シール部材３６の縁部４７が筒部５１により第１開口４２の第１の内壁４１に挟み込まれて固定される。

また、第１開口４２で縁部４７を挟み込んでいる筒部５１とインク供給管４０との間には隙間Ｓが設けられている。つまり、筒部５１とインク供給管４０との間に隙間Ｓが形成されるように第１の内壁４１が画成する第１開口４２が形成されている。

これにより、固定部材３７（筒部５１）がインク供給管４０に干渉することがなく、インク供給管４０の上流側及び下流側の部材に位置ずれが生じることがなくなる。また、保持部４５の保持孔４６に対するインク供給管４０の嵌合状態を維持することができ、インク供給管４０と保持孔４６との間に隙間が形成されることを防止することができる。更に、筒部５１による縁部４７の第１の内壁４１への挟み込みを確実にすることができる。

尚、上述した実施形態では、シール部材３６及び固定部材３７を別部材で形成したが、一体に形成することも可能である。この場合、例えば、二色成形により異なる材料でシール部材３６及び固定部材３７が一体に成形（一体成形）されて複合部材とされる。シール部材３６及び固定部材３７を一体成形で形成することにより、複合部材の固定部材３７を第１開口４２の上面部位の流入流路部３０（ホルダー）に溶着することで、シール部材３６を流入流路部３０に取り付けることができる。これにより、この複合部材を取り付ける工程のみで（１工程で）、シール部材３６の保持部４５が第１の内壁４１の内部に配置されつつ、シール部材３６の縁部４７が第１の内壁４１に押し付けられて密着される。

上述した流入流路部３０の構造では、シール部材３６の縁部４７が固定部材３７により第１開口４２の第１の内壁４１に密着され、インク供給管４０がシール部材３６の保持部４５の保持孔４６に付勢保持されて第１開口４２の第１の内壁４１及び第２開口４４の第２の内壁４３に対して所定位置に保持される。これにより、流入流路部３０の第１開口４２の気密が保たれた状態でインク供給管４０がインク導入孔３１の所定位置に保持される。

このため、インク供給管４０の上流側と第２開口４４側との圧力が相対的に変動しても、インク供給管４０と流入流路部３０（インク導入孔３１）の気密性が維持される。即ち、インクの吐出による圧力変動で弁体３４（図２参照）が開閉されてインク供給管４０の上流側と下流側の圧力が変動しても、互いに接続される部材であるインク供給管４０と流入流路部３０（インク導入孔３１）の気密性が維持される。

例えば、第２開口４４側の圧力が相対的に低下すると、シール部材３６の縁部４７が第１開口４２の第１の内壁４１に密着される側に力が作用して気密性が確保されるが、第２開口４４側の圧力が相対的に高くなると、シール部材３６の縁部４７が第１開口４２の内側（第１の内壁４１の反対側）に力が作用して隙間ができる状態に力が作用する。上述した流入流路部３０の構造では、第２開口４４側の圧力が相対的に高くなっても、固定部材３７によりシール部材３６の縁部４７の第１の内壁４１への密着状態が維持され、気密性を維持することが可能になる。

また、インク供給管４０がシール部材３６の保持部４５に付勢保持されると共に、固定部材３７によりシール部材３６の縁部４７が第１の内壁４１に密着されるので、１つのシール部材３６で、インク供給管４０と第１の内壁４１への密着との２つの機能を持たせることができる。このため、シール部材３６の剛性を高めることなく、インク供給管４０を保持した状態で第１開口４２のシール性を維持することができる。

上述した流入流路部３０は、流路の圧力変動等に拘わらず簡単な構成で、互いに接続される部材（インク供給管４０とインク導入孔３１）の気密性を維持することが可能になる。また、上述したインク噴射ヘッド５及びインクジェット式記録装置１は、流路の圧力変動等に拘わらず簡単な構成で、互いに接続される部材（インク供給管４０とインク導入孔３１）の気密性を維持することができる流入流路部３０を備えたインク噴射ヘッド５及びインクジェット式記録装置１とすることが可能になる。

尚、上述した実施形態においては、流路形成部材２１にインク供給管４０を接続する流路部材を例に挙げて説明したが、インクの流路（流体の流路）を別部材にわたり形成する流路部材として適用することが可能である。また、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装置、 ２ インクカートリッジ、 ５ インク噴射ヘッド、 ２１ 流路形成部材、 ３０ 流入流路部、 ３１ インク導入孔、 ３４ 弁体、 ３６ シール部材、 ３７ 固定部材、 ４０ インク供給管、 ４１ 第１の内壁、 ４２ 第１開口、 ４３ 第２の内壁、 ４４ 第２開口、 ４５ 保持部、 ４６ 保持孔、 ４７ 縁部、 ５１ 筒部、 ５２ 鍔部

Claims (7)

1. 液体を下流に供給する供給路が備えられた流体供給管を付勢保持する弾性付勢部材と、
   前記弾性付勢部材の外壁が当接する第１の内壁及び第１の内壁が画成する第１開口よりも小さい第２開口を画成する第２の内壁を有し、前記弾性付勢部材の外壁が前記第１の内壁に当接保持されることで、前記流体供給管が前記第１の内壁及び第２の内壁の内側に配されるホルダーと、
   前記弾性付勢部材の内壁に当接し、前記弾性付勢部材を前記ホルダーの前記第１の内壁との間に挟み込む固定部材とを備えた
   ことを特徴とする流路部材。
2. 請求項１に記載の流路部材において、
   前記第１開口で前記弾性部材を挟み込んでいる前記固定部材の部位と前記流体供給管との間には隙間が設けられている
   ことを特徴とする流路部材。
3. 請求項２に記載の流路部材において、
   前記弾性部材は、
   前記流体供給管を保持する保持部と、前記保持部に前記流体供給管が保持された状態で前記流体供給管との間に隙間をもって前記保持部に連続して形成される縁部とからなり、
   前記固定部材は前記縁部の内壁に当接して前記弾性付勢部材を前記ホルダーの前記第１の内壁との間に挟み込む
   ことを特徴とする流路部材。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の流路部材において、
   前記弾性付勢部材に付勢保持される前記流体供給管から供給される液体はヘッド本体に供給され、
   前記ヘッド本体側には、前記ヘッド本体の流路の圧力に応じて前記第２開口との間の流路が開閉される開閉部材が備えられている
   ことを特徴とする流路部材。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の流路部材において、
   前記弾性付勢部材及び前記固定部材は一体成形で形成されている
   ことを特徴とする流路部材。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の流路部材と、
   前記流路部材の前記ホルダーの下流側に接続され、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。
7. 請求項６に記載の液体噴射ヘッドと、
   前記流路部材の前記弾性付勢部材に保持される流体供給管の上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。
   
   

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