JP2013010294A - 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルターを通じて連通流路内の液体が増粘することを防ぐことができる液体噴射ヘッド、および液体噴射装置を提供すること。
【解決手段】記録ヘッド２は、インクカートリッジ１０から導入されたインクを濾過するフィルター２２０と、濾過されたインクを収容するフィルター室２２１と、ノズルに連通する圧力発生室８３と、フィルター室２２１の連通口から圧力発生室８３に液体を供給する連通流路１００と、圧力発生室内の液体に圧力変動を生じさせる圧電振動子５０とを備え、フィルター室２２１内に閉塞部材２２５が導入されている。閉塞部材２２５は、フィルター室２２１の連通口に被さることにより連通口を塞ぐとともに、フィルター室２２１内のインクに浮かぶよう構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、インクカートリッジ等の液体収容容器から液体を導入して、導入した液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドおよびその液体噴射ヘッドを備える液体噴射装置に関する。

液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置の代表例として、インクをノズルから噴射する記録ヘッドを備えたインクジェット式のプリンターが広く用いられている。インクジェット式のプリンターでは、インク導入部材を介してインクカートリッジ等の液体収容容器から記録ヘッドの内部にインクが導入される。インク導入部材の内部にはフィルター室が設けられており、このフィルター室のフィルターによってインクが濾過される。濾過されたインクは圧力発生室内に充填され、圧電素子、発熱素子等の圧力発生素子が駆動して圧力発生室内のインクに圧力変動を生じさせることにより、圧力発生室に連通するノズルからインクがインク滴となって噴射される（例えば、特許文献１参照）。

なお、特許文献１に記載の液体噴射ヘッドは、針状の形状をもつインク導入部材によってインクカートリッジに備わる封止フィルムを貫通し、インク導入部材の先端に形成された導入孔を通じて、インクカートリッジから液体噴射ヘッド内にインクが供給される構成になっている。

また、インクカートリッジとしては、インクを吸収する吸収部材を外部に露出させた構成とし、この吸収部材を介して記録ヘッドにインクを供給するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−３１３７０３号公報 特開２００７−３２６３６０号公報

しかしながら、上述したインクジェット式の記録ヘッドでは、例えば、使用済みのインクカートリッジを取り外した状態でプリンターが放置された場合、フィルターを介してインクが揮発するため、フィルター室より下流側のインクが増粘してしまうという課題があった。フィルター室より下流側のインクが増粘した場合、インク滴の噴射速度や着弾位置の精度等に関する所望の噴射特性を回復するため、フラッシングが必要になったり、フラッシングに要するインク量が増大したりすることになる。

また、例えば、特許文献２に記載のように、吸収部材を外部に露出させた構造をもつインクカートリッジに対応する記録ヘッドとしては、外部にフィルターを露出させ、フィルターを吸収部材に当接させることにより、インクカートリッジの吸収部材からフィルターを介してフィルター室内にインクが供給される構造とすることが考えられる。このような構造をもつ記録ヘッドの場合、インクカートリッジが装着されていない時にはフィルターが外部に露出することになるため、フィルターを通じてインクがより揮発し易く、インクの増粘がより進行する。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
導入された液体を濾過するフィルターが設けられ、前記濾過された液体を収容する液体収容室と、ノズルに連通する圧力発生室と、前記液体収容室の連通口と前記圧力発生室とを連通して前記圧力発生室に液体を供給する連通流路と、前記圧力発生室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生手段とを備え、前記圧力発生室内に生じた圧力変動により前記ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドであって、前記液体収容室の連通口に被さることにより前記連通口を塞ぐ閉塞部材を前記液体収容室内に導入し、前記閉塞部材を、前記液体収容室内の液体に浮かぶように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。

この構成によれば、液体収容室内に十分な量の液体がない状態においては、液体収容室内の液体に閉塞部材が浮かぶことがないので、閉塞部材が連通流路の連通口に被さることで連通口が閉塞される。これにより、連通流路内の液体が、液体収容室に設けられたフィルターを介して外部に揮発することを防ぐことができる。一方、液体収容室内に液体が導入された状態においては、閉塞部材が液体収容室内の液体に浮かび連通口から離間した状態となるため、連通口の閉塞が解除される。これにより、液体収容室から連通流路を通じて圧力発生室に液体が供給され、液体噴射ヘッドは液体を噴射できる状態となる。したがって、フィルターを介した連通流路内の液体の増粘が生じ難く、好適な噴射特性をもつ液体噴射ヘッドを得ることができる。

［適用例２］
上記液体噴射ヘッドにおいて、前記閉塞部材は、前記連通口の径より大きい径を有することを特徴とする液体噴射ヘッド。

この構成によれば、連通口より大きい径を有する閉塞部材が連通口に被さることになるとともに、閉塞部材が連通口を通じて連通流路に流出することがなく、閉塞部材は液体収容室内に留まり続けることになる。このため、液体収容室内の閉塞部材によって連通口をより確実に塞ぎ、連通流路内の液体の増粘を防ぐことができる。

［適用例３］
上記液体噴射ヘッドにおいて、前記閉塞部材の質量を前記閉塞部材の体積で除した平均密度が前記液体の密度より小さいことを特徴とする液体噴射ヘッド。

この構成によれば、液体収容室内に液体が導入された状態においては、閉塞部材の内部構造に関わらずに、閉塞部材は液体収容室内の液体に浮かぶことになって連通口の閉塞を解除できる。したがって、充填構造や中空状の閉塞部材を採用することができる。

［適用例４］
上記液体噴射ヘッドにおいて、前記閉塞部材の外面に、撥水性を有する膜を形成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。

この構成によれば、閉塞部材の外面に形成された撥水膜により、閉塞部材の外面に付着した液体がはじかれるため、液体が乾燥した後に残る成分が閉塞部材の外面に付着することを防ぐことができる。これにより、例えば、閉塞部材が連通口に被さったときに、閉塞部材の外面に付着した成分によって連通口と閉塞部材との密着性が低下するために、連通流路内の液体にわずかな増粘が進行することや、外面に付着した成分によって閉塞部材が連通口を閉塞した状態で付着し、再度液体が導入されたときに閉塞部材による連通口の閉塞が解除できなくなることを防ぐことができる。

［適用例５］
上記液体噴射ヘッドにおいて、前記フィルター側から前記連通口へと繋がる前記液体収容室の壁面が、鉛直方向に対して傾斜していることを特徴とする液体噴射ヘッド。

この構成によれば、液体収容室内の液体が揮発して徐々に減少したときに、閉塞部材が連通口に徐々に近づいていくため、閉塞部材による連通口の閉塞をより確実に行うことができる。

［適用例６］
上記液体噴射ヘッドにおいて、前記閉塞部材が球形状であり、前記液体収容室の連通口が円状であることを特徴とする液体噴射ヘッド。

この構成によれば、連通口に対する閉塞部材の向きに関わらずに、閉塞部材が連通流路に流出してしまうことがないため、閉塞部材は液体収容室内で機能を果たして、液体の増粘をより確実に防ぐことができる。

［適用例７］
上記液体噴射ヘッドにおいて、前記フィルターが外部に露出していることを特徴とする液体噴射ヘッド。

この構成によれば、フィルターが外部に露出した構造をもつ液体噴射ヘッドについても連通流路内の液体の増粘を抑制することができる。例えば、特許文献１に記載のように、インク導入部材の内部にフィルターを設けた構造をもつヘッドに比べると、フィルターが露出した構造をもつ液体噴射ヘッドは、フィルターを介して液体の溶媒成分が揮発し易くなるが、このようなヘッドについても連通流路内の液体の増粘を効果的に防ぐことができる。

［適用例８］
導入された液体を濾過するフィルターが設けられ、前記濾過された液体を収容する液体収容室と、ノズルに連通する圧力発生室と、前記液体収容室の連通口と前記圧力発生室とを連通して前記圧力発生室に液体を供給する連通流路と、前記圧力発生室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生手段とを有し、前記圧力発生室内に生じた圧力変動により前記ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドを備え、前記液体収容室の連通口に被さることにより前記連通口を塞ぐ閉塞部材を前記液体収容室内に導入し、前記閉塞部材を、前記液体収容室内の液体に浮かぶように構成したことを特徴とする液体噴射装置。

この構成によれば、液体収容室に液体が導入されない状態においてもフィルターを介した連通流路内の液体の増粘が生じ難く、好適な噴射特性をもつ液体噴射ヘッドを得ることができる。

プリンターの概略構成を示した図である。 インクカートリッジを装着した状態における記録ヘッドの断面図である。 記録ヘッド本体の断面図である。 記録ヘッドに装着前のインクカートリッジおよびインク導入部の構成を示した図である。 インク導入部の構成を示した平面図である。 記録ヘッドにインクカートリッジが装着された状態を示す図である。 インク導入部の構成を示した模式図である。 フィルター室内部の様子を示した図である。 変形例１を説明する図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置の一例として、インクジェット方式の記録ヘッドを備えたプリンターについて説明する。

図１は、プリンターの概略構成を示した図である。図１に示すように、プリンター１は、液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッド２（以下、「記録ヘッド」という）と、記録ヘッド２を搭載するキャリッジ３と、液滴の着弾対象となる記録紙Ｓを支持するプラテン４と、記録紙Ｓの紙幅方向にキャリッジ３を往復移動させるキャリッジ移動機構５と、記録紙Ｓを紙送りする紙送り機構６と、を備えている。なお、キャリッジ移動機構５がキャリッジ３を移動させる紙幅方向が主走査方向であり、紙送り機構６が記録紙Ｓを紙送りする紙送り方向が、記録ヘッド２の走査方向に直交する副走査方向である。

キャリッジ３には、記録ヘッド２が取り付けられると共に、例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）などの各色インクに対応して、複数のインクカートリッジ１０が着脱可能に取り付けられる。

キャリッジ移動機構５には、主走査方向に架設されたガイドロッド７と、主走査方向に沿って設けられたリニアエンコーダー８とが含まれる。キャリッジ３は、ガイドロッド７に軸支された状態で主走査方向にスライド可能に取り付けられており、キャリッジ移動機構５の作動によってキャリッジ３はガイドロッド７に沿って主走査方向に移動する。このとき、キャリッジ３の主走査方向の位置は、リニアエンコーダー８によって検出され、検出信号が位置情報として制御部（図示なし）に送信される。制御部は、リニアエンコーダー８からの位置情報に基づいて、走査範囲内におけるキャリッジ３の位置、すなわち記録ヘッド２の位置を認識して記録ヘッド２による記録動作等を制御する。

次に、記録ヘッド２の構成について説明する。図２はインクカートリッジ１０を装着した状態における記録ヘッド２の断面図、図３は記録ヘッド本体の断面図である。図２に示すように、記録ヘッド２は、ホルダー２０と、このホルダー２０の記録紙Ｓ側に取り付けられる記録ヘッド本体３０と、を備えている。

ホルダー２０は、例えば合成樹脂によって作製されており、例えば、シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ブラックインク等の複数種類のインクカートリッジのそれぞれに対応してカートリッジ装着部２１およびインク導入部２２が設けられている。

カートリッジ装着部２１は、インクカートリッジ１０が着脱可能に装着される部分である。インク導入部２２は、インクカートリッジ１０から記録ヘッド２に供給されるインクが、記録ヘッド２側に導入される部分である。インク導入部２２には、フィルター２２０が外部に露出させた状態で取り付けられている。このフィルター２２０としては、例えば、細かな網目を有する金属製の平板状網材や、微細な貫通孔が開設されたフィルム状の薄板等が用いられる。なお、インク導入部２２の詳細については後述するが、フィルター２２０の下流側には、このフィルター２２０自体が鉛直方向上面側の壁面を構成するフィルター室（液体収容室）２２１が形成されている。

さらに、ホルダー２０には、フィルター室２２１の下流側に、記録ヘッド本体３０に向かう供給流路２３が形成されている。供給流路２３は、上流側でフィルター室２２１に連通し、下流側で後述するヘッドケース６０のケース流路６２と連通している。なお、フィルター室２２１から供給流路２３に至る流路は、複数のインクカートリッジ１０のそれぞれに対応して設けられている。すなわち、１つの記録ヘッド２には、インクカートリッジ１０と同数の供給流路２３が設けられる。

図３に示すように、記録ヘッド本体３０は、リザーバー８１、インク供給流路８２、および圧力発生室８３を含む一連のインク流路が形成された流路ユニット４０と、圧力発生室内のインクに圧力変動を生じさせる圧力発生手段を有する振動子ユニット５０と、この振動子ユニット５０を内部に収容するヘッドケース６０と、を備えている。

ヘッドケース６０は、中空箱体状部材であり、その一方面にはホルダー２０が装着され、ホルダー２０とは反対側となる面に、流路ユニット４０が固定されている。さらに、ヘッドケース６０の内部には、振動子ユニット５０を収容するための収容空部６１と、ホルダー２０の供給流路から供給されるインクをリザーバー８１に供給するためのケース流路６２と、がホルダー２０から流路ユニット４０に向かう方向に貫通して形成されている。このケース流路６２は、供給流路２３ごとに形成されており、ケース流路６２の一端は供給流路２３と液密に連通し、他端はリザーバー８１と液密に連通している。すなわち、インクカートリッジ１０から記録ヘッド２内のフィルター室２２１に導入されたインクは、供給流路２３、ケース流路６２を通じて、リザーバー８１に供給される。

流路ユニット４０は、ノズルプレート７０と、流路形成基板８０と、振動板９０とを有している。ノズルプレート７０を流路形成基板８０の一方の表面に、振動板９０をノズルプレート７０とは反対側となる流路形成基板８０の他方の表面にそれぞれ配置して積層し、接着剤等で固定することによって、流路ユニット４０が構成されている。

ノズルプレート７０は、ステンレス鋼板等の薄い金属板であり、記録ヘッド２の底面（すなわち、記録紙Ｓ側）に接着等によって固定される。ノズルプレート７０には、記録ヘッド２のドット形成密度に対応して、例えば、１８０ｄｐｉなどの所定のピッチで複数のノズル７１が列状に形成され、列状に並んだこれらのノズル７１によってノズル列が構成されている。また、ノズルプレート７０には複数のノズル列が形成されている。

流路形成基板８０は、リザーバー８１、インク供給流路８２、および圧力発生室８３が形成された板状の部材である。なお、本実施形態では、シリコンウェハーをエッチング処理することによって上述した流路を作製したものを流路形成基板８０として用いているが、流路形成基板８０としてはこれに限られるものではない。

流路形成基板８０には、複数のリザーバー８１が形成されており、１つのリザーバー８１に対応して、インク供給流路８２および圧力発生室８３のそれぞれが複数形成されている。圧力発生室８３は、ノズル列のノズルが並ぶ方向に対して直交する方向に細長い室として形成されている。インク供給流路８２は、圧力発生室８３とリザーバー８１との間を連通する流路幅の狭い狭窄部として形成されている。リザーバー８１は、インクカートリッジ１０から供給されるインクを一旦貯留する、複数の圧力発生室８３に共通の共通液室である。リザーバー８１は、各圧力発生室８３に対応するインク供給流路８２に連通しており、インク供給流路８２を通じて複数の圧力発生室８３のそれぞれにインクを供給する。

振動板９０は、ステンレス鋼等の金属製の支持板９１上にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂フィルム９２をラミネート加工した二重構造の板材である。この振動板９０には、上下方向に貫通させたインク導入口９３が各リザーバー８１に対応して複数開設されており、このインク導入口９３を通じてリザーバー８１とケース流路６２とが連通している。なお、フィルター室２２１の連通口から圧力発生室８３に至る流路、すなわち、供給流路２３、ケース流路６２、リザーバー８１、インク供給流路８２からなる一連の流路が、連通流路１００に相当する。

また、振動板９０には、圧力発生室８３に対応する部分に、圧力発生室８３の一方の開口面を封止してこの圧力発生室８３の容積を変動させるためのダイヤフラム部９４が形成されている。ダイヤフラム部９４は、上述した二重構造をもつ板材のうち、圧力発生室８３に対応した部分の支持板９１にエッチング加工を施し、当該部分を環状に除去して後述する圧電振動子５１の自由端部の先端を接合するための島部９５を形成することによって形成されている。この島部９５は圧力発生室８３に対応する領域より小さく、エッチング加工によって支持板９１が除去された島部９５の周りの樹脂フィルム９２、すなわち圧力発生室８３に対応する領域のうち島部９５が形成されていない領域の樹脂フィルム９２が弾性体膜として機能する。

さらに、振動板９０のうちリザーバー８１に対応する部分は、流路形成基板８０に形成されたリザーバー８１となる空部の開口形状に倣って支持板９１がエッチング加工で除去されており、残存した樹脂フィルム９２がコンプライアンス部９６となっている。このコンプライアンス部９６が、リザーバー８１となる空部の一方の開口面を封止することにより、リザーバー８１内のインクにコンプライアンスが与えられている。

次に、振動子ユニット５０の構成について説明する。振動子ユニット５０は、圧力発生手段に相当する圧電振動子５１と、フレキシブルケーブル５２とを有する。

圧電振動子５１は、細長い櫛歯状に形成されており、数十μｍ程度の極めて細い幅に切り分けられている。そして、この圧電振動子５１は縦方向に伸縮可能な縦振動型の圧電振動子として構成されている。圧電振動子５１は、固定端部を固定板６３上に接合することにより、自由端部を固定板６３の先端縁よりも外側に突出させて所謂片持ち梁の状態で固定されている。そして、各圧電振動子５１における自由端部の先端は、上述したように、それぞれ流路ユニット４０におけるダイヤフラム部９４を構成する島部９５に固定される。また、各圧電振動子５１を支持する固定板６３は、圧電振動子５１からの反力を受け止め得る剛性を備えた金属製の板材、例えば、厚さが１ｍｍ程度のステンレス鋼板によって作製される。

フレキシブルケーブル５２は、一端が固定板６３とは反対側となる固定端部の側面で圧電振動子５１と電気的に接続され、他端が制御基板（図示なし）に接続されている。これにより、制御部からの信号を制御基板、フレキシブルケーブル５２を介して圧電振動子５１に送り、圧電振動子５１の伸縮を制御している。

以上のように構成された記録ヘッド２では、圧電振動子５１の先端面が島部９５に接合されているので、駆動回路（図示なし）等の駆動手段によって圧電振動子５１を駆動させ、圧電振動子５１の自由端部を伸縮させることによって、圧力発生室８３の容積が変動して圧力発生室８３内のインクに圧力変動が生じる。記録ヘッド２は、この圧力変動を利用して、圧力発生室８３内のインクをノズル７１から噴射させることにより、記録用紙等の着弾対象に向けてインク滴を吐出する。

次に、インクカートリッジ１０および記録ヘッド２のインク導入部２２の構成について詳細に説明する。図４は、記録ヘッド２から取り外した状態のインクカートリッジ１０およびインク導入部２２の構成を示した図である。図５は、インク導入部２２をインクカートリッジ側から見たときの構成を示した平面図である。なお、図５では、説明の便宜のため、フィルター２２０を取り外した状態のインク導入部２２を示している。図４に示すように、インクカートリッジ１０は、カートリッジケース１１と、記録ヘッド２に供給するインクをカートリッジケース１１内に貯留するインクタンク１２と、インクタンク１２に連通するインク流路１３と、インク流路１３を流通するインクを吸収する吸収体１４と、を備えている。吸収体１４は、多孔質材料等で作製されており、インク流路１３を流通するインクを吸収してその内部に保持する機能を有しており、インク流路１３との反対側が下方、すなわち記録ヘッド２側に向けて外部に露出している。また、カートリッジケース１１の外面には、インク導入部２２側に向けて突出した突出部１５が、露出した吸収体１４を囲むように設けられている。

一方、記録ヘッド２側のインク導入部２２には、インクカートリッジ側に向けて上方に開口したフィルター室空部２２１ａと、フィルター室空部２２１ａの上部開口を封止するフィルター２２０とにより、フィルター室２２１が形成されている。また、このフィルター２２０は、図４に示すように、インクカートリッジ１０が記録ヘッド２に装着されていない状態で外部に露出する。フィルター室２２１には、鉛直方向の下端に連通口２２２が設けられており、連通口２２２を通じて供給流路２３、に連通している。すなわち、フィルター室２２１は、連通口２２２から連通流路１００を通じて圧力発生室８３と連通している。また、ホルダー２０のインクカートリッジ１０側の外面には、インクカートリッジ１０に設けられた突出部１５に対向する位置に、エラストマーやゴム等の弾性部材で作製された封止部材２２３が取り付けられている。この封止部材２２３は、フィルター２２０を囲むように設けられる。

ここで、上述したように、本実施形態の記録ヘッド２は、フィルター２２０が外部に露出した構造である。インクカートリッジ１０の吸収体１４と、記録ヘッド２のフィルター２２０とが対向しあう位置関係とした状態で、ユーザーがインクカートリッジ１０をカートリッジ装着部２１に押し込むことによって、図６に示すように、記録ヘッド２にインクカートリッジ１０が装着される。これにより、インクカートリッジ１０の吸収体１４と、記録ヘッド２のフィルター２２０とが当接しあう状態となって、例えば、圧電素子を駆動させて圧力発生室８３内に負圧を発生させる、またはクリーニングユニット（図示なし）のポンプによってインクを吸引することにより、フィルター２２０を介して、インクカートリッジ１０の吸収体１４から記録ヘッド２にインクが導入される。

また、インクカートリッジ１０を記録ヘッド２に装着した状態においては、インクカートリッジ１０の突出部１５と記録ヘッド２の封止部材２２３とが互いに押圧しあう状態で当接し、突出部１５と封止部材２２３とが密着するため、突出部１５と封止部材２２３とに囲まれる内部空間Ａ（図６参照）が、外部の空間に対して気密な状態に保たれる。これにより、内部空間Ａ内にある吸収体１４やフィルター２２０を通じてインクの溶媒成分が揮発することによるインクの増粘が防がれる。

しかしながら、例えば、ユーザーが、使用済みのインクカートリッジ１０を取り外し、代替のインクカートリッジ１０を装着することなく放置した場合、フィルター２２０の周辺に気密な内部空間Ａが形成されないため、外部に露出したフィルター２２０を通じてフィルター室２２１内のインク、さらには連通流路１００内のインクの溶媒成分が揮発してインクが増粘することになる。

そこで、本実施形態の記録ヘッド２では、連通流路１００内のインクの増粘を防ぐため、インク導入部２２のフィルター室２２１内に閉塞部材２２５を導入した構成としている。以下、フィルター室２２１の構成および閉塞部材２２５について詳細に説明する。

図７は、インク導入部２２の構成を示した模式図である。図７に示すように、インク導入部２２には、インクカートリッジ側に開口した上部開口２２１ｂを有するフィルター室空部２２１ａと、上部開口２２１ｂを囲んでインクカートリッジ側に突出したフィルター支持部２２４と、フィルター室空部２２１ａの鉛直方向の下方側に配置され、連通流路１００への流出口となる連通口２２２と、を有する。また、フィルター室空部２２１ａは、上部開口２２１ｂ側から連通口２２２側に向けて壁面が鉛直方向に対して傾斜していて流路断面が徐々に小さくなり、流路断面が最も小さくなった部分が円形状の連通口２２２となっている。フィルター室空部２２１ａ内に閉塞部材２２５を導入した状態で、フィルター支持部２２４にフィルター２２０が取り付けられることによって、フィルター室２２１内に閉塞部材２２５が導入されたインク導入部２２となる。

閉塞部材２２５は、球形状の部材であり、且つ閉塞部材２２５の径が連通口２２２の径より大きくなるよう設定されている。このため、閉塞部材２２５は、インクの流れ等に応じてフィルター室２２１内を移動可能であるとともに、連通口２２２を通り抜けて連通口２２２より下流側の流路、すなわち連通流路１００に流出してしまうことがない。また、閉塞部材２２５は、例えば、樹脂材料等、インクより比重が小さい材料で作製されており、フィルター室２２１内にインクが導入されるとインクに対して浮かびうるよう構成されている。さらに、閉塞部材２２５の外面には撥水処理が施されており、閉塞部材２２５に形成された撥水膜によって、閉塞部材２２５はインクが付着し難い構成となっている。

もっとも、閉塞部材２２５の形状、撥水膜の有無など、閉塞部材２２５の構成としてはこれに限られず、インクに対して浮かびうる構成であればよい。例えば、閉塞部材２２５を構成する材料自体の比重がインクより大きくても、内部に空間が形成された中空状の閉塞部材２２５とすることによりインクに対して浮かびうるように構成してもよい。この場合、中空状の閉塞部材２２５の平均的な密度、すなわち閉塞部材２２５の質量をその体積で除した平均密度がインクの密度より小さいことが望ましい。

次に、上述した構成をもつ閉塞部材２２５の作用について説明する。図８は、インクカートリッジ１０が装着されていない場合における、フィルター室内部の様子を示した図である。図８（ａ）に示すように、フィルター室内にインクが充填された状態においては、インクより比重が小さい閉塞部材２２５は、フィルター２２０に押さえつけられるようにして液中に浮かんだ状態となる。この状態においては、フィルター室内のインクの溶媒成分がフィルター２２０を通じて徐々に揮発し、次第にインク量が減少していく。

図８（ａ）の状態からフィルター室内のインク量が減少すると、図８（ｂ）に示すように、フィルター室内のインクの液面が低まり、閉塞部材２２５が液面に浮かんだ状態となる。この状態においても、フィルター室内のインクの溶媒成分はフィルター２２０を通じて徐々に揮発し、次第にインク量が減少していく。

図８（ｂ）の状態からさらにインク量が減少して、フィルター室内にインクがなくなる、もしくは閉塞部材２２５を浮き上がらせるだけの十分な量のインクがフィルター室内になくなると、図８（ｃ）に示すように、フィルター室２２１の連通口２２２に閉塞部材２２５が当接することとなって、連通口２２２に閉塞部材２２５が被さった状態となる。この状態においては、閉塞部材２２５によって連通口２２２が閉塞されて、連通流路１００内のインクが連通口２２２からフィルター２２０を通じて外部に揮発することがなくなるため、増粘の進行が極めて遅くなる。

なお、図８（ｃ）では、フィルター室２２１の壁面の縁にあたる連通口２２２に閉塞部材２２５が直接当接することによって連通口２２２が閉塞されているが、閉塞部材２２５が連通口２２２に被さるようにして連通口２２２を閉塞する構成であれば、閉塞部材２２５が連通口２２２に直接当接していなくともよい。すなわち、閉塞部材２２５が、連通口２２２には当接せず、連通口２２２より上流側の位置でフィルター室２２１の壁面に当接することによって、閉塞部材２２５が連通口２２２に被さる形となって連通口２２２を閉塞してもよい。

図８（ｃ）の状態になった後、新しいインクカートリッジ１０が装着されたときには、フィルター室２２１内に再び導入されるインクによって閉塞部材２２５が浮かび上がるため、閉塞部材２２５による連通口２２２の閉塞が解除される。これにより、フィルター室２２１内部が図８（ａ）または（ｂ）の状態に戻り、記録ヘッド２はインクを噴射して記録可能な状態となる。

以上に述べたように、本実施形態によれば、フィルター室２２１内に、閉塞部材２２５を浮き上がらせるだけの十分な量のインクがない状態においては、閉塞部材２２５が連通流路１００の連通口２２２に被さるようにして連通口２２２が閉塞される。これにより、連通流路１００内のインクの溶媒成分が、フィルター室２２１に設けられたフィルター２２０を通じて外部に揮発することによって、連通流路１００内のインクが増粘することを防ぐことができる。特に、ユーザーが、使用済みのインクカートリッジ１０を取り外した状態のままで放置した場合など、インクカートリッジ１０が装着されていない状態が長期間に及んだとしても、外部に露出したフィルター２２０を通じてインクが揮発することによって、連通流路１００内のインクが増粘することを防ぐことができる。したがって、インク滴の噴射速度等の噴射能力が低下し難く、好適な噴射特性を有するプリンターを得ることができる。インクカートリッジ１０が装着されていない状態で長期間放置した後に、再度インクカートリッジ１０を装着して、フラッシングにより増粘したインクを打ち捨てる際には、フラッシングに必要となるインク量が低減することにもなる。

また、閉塞部材２２５の径を連通口２２２の径より大きくしたので、閉塞部材２２５が連通口２２２を通じてフィルター室２２１より下流に流出することがなく、フィルター室２２１内に十分な量の液体がない状態においては、フィルター室２２１の連通口２２２を閉塞部材２２５によって完全に閉塞することができる。また、閉塞部材２２５を球形状とするとともに、連通口２２２の流路断面を円形状としているので、連通口２２２に対する閉塞部材２２５の向きに関わらずに、連通口２２２から閉塞部材２２５が下流の連通流路１００に流出してしまうことがなく、フィルター室２２１内で連通口２２２を閉塞する機能を確実に果たすことができる。また、フィルター室２２１の壁面が鉛直方向に対して傾斜しているので、フィルター室２２１内のインクが揮発して徐々に減少したときに、閉塞部材２２５は壁面に引っかかることなく、連通口２２２に徐々に近づいて連通口２２２を閉塞する。したがって、フィルター室２２１内の閉塞部材２２５によってインクの増粘をより確実に防ぐことができる。

さらに、閉塞部材２２５の外面には撥水膜を形成しているので、閉塞部材２２５の一部が液面より上方に露出する図８（ｂ）、（ｃ）の状態において、閉塞部材２２５の上方に露出した部分にはインクが付着し難い。このため、閉塞部材２２５に付着したインクが乾燥した後に残った成分によって、連通口２２２を閉塞した状態で閉塞部材２２５が壁面に粘着してしまうことや、乾燥したインク成分が閉塞部材２２５外面に付着するために閉塞部材２２５と壁面との密着性が低下して、連通口２２２内のインクの増粘が進行することを防ぐことができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこの形態に限られることなく、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良により様々な形態とすることができる。また、本発明には、その等価物が含まれることはもちろんである。以下、変形例について説明する。

（変形例１）上記実施形態では、球形状の閉塞部材２２５を例にして説明したが、閉塞部材２２５の形状、大きさ、撥水処理の有無等についてはこれに限られるものではない。閉塞部材２２５の形状としては、連通流路の断面形状に応じて連通口を適宜塞ぎうる形状であればよい。例えば、図９（ａ）に例として示すように、円形の板状部材を閉塞部材２２６としてもよい。また、図９（ｂ）に例として示すように、円錐形状の板状部材を閉塞部材２２７としてもよい。また、閉塞部材を、連通口の径より薄い厚さの板状部材とすることにより、鉛直方向の高さＬがより小さいフィルター室に閉塞部材を導入することができるため、より小型の記録ヘッドに適用することが可能となる。

（変形例２）上記実施形態では、フィルター２２０が外部に露出した構造をもつ記録ヘッド２を例にして説明したが、特許文献１に記載のように針状のインク導入部材の内部にフィルターをもち、フィルターの上流側と下流側にフィルター室を構成した記録ヘッドにおいて、フィルターより下流側のフィルター室に閉塞部材を導入するようにしてもよい。この場合、連通流路内のインクが、フィルター２２０およびインク導入部材の先端に形成された導入孔を通じて揮発することによる増粘を防ぐことができる。

（変形例３）上記実施形態では、液体噴射ヘッドの一例として、いわゆる縦振動型の圧電素子を用いてインクを噴射する記録ヘッドについて説明したが、液体噴射ヘッドとしてはこれに限られない。例えば、撓みモードの圧電素子を採用した液体噴射ヘッドやシェアモードを採用した液体噴射ヘッドとしてもよい。また、発熱素子の発熱や静電アクチュエーターによって圧力発生室内の液体に圧力変動を生じさせる方式の液体噴射ヘッドとしてもよい。さらに、ライン型の液体噴射ヘッドであってもよい。

（変形例４）上記実施形態では、液体の一例としてのインクを噴射する記録ヘッド、液体噴射装置の一例としてプリンターについてについて説明したが、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドおよびこの液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置としてもよい。噴射の対象となる液体としては、例えば、液晶ディスプレイのカラーフィルターに用いられる各色材の溶液や、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイに用いられる有機ＥＬ材料の溶液、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる液状の電極材料等であってもよい。これらの液体を噴射する液体噴射ヘッドの例としては、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ装置の製造に用いられる色材噴射ヘッド、ＦＥＤ（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を挙げることができる。

１…液体噴射装置としてのプリンター、２…液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、１０…インクカートリッジ、１４…吸収体、１５…突出部、２２…インク導入部、２３…供給流路、３０…記録ヘッド本体、４０…流路ユニット、４２…インク供給路、５０…振動子ユニット、５１…圧力発生手段としての圧電振動子、６０…ヘッドケース、６２…ケース流路、７１…ノズル、８０…流路形成基板、８１…リザーバー、８２…インク供給流路、８３…圧力発生室、１００…連通流路、２２０…フィルター、２２１…液体収容室としてのフィルター室、２２２…連通口、２２３…封止部材、２２４…フィルター支持部、２２５…閉塞部材。

Claims (8)

1. 導入された液体を濾過するフィルターが設けられ、前記濾過された液体を収容する液体収容室と、ノズルに連通する圧力発生室と、前記液体収容室の連通口と前記圧力発生室とを連通して前記圧力発生室に液体を供給する連通流路と、前記圧力発生室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生手段とを備え、前記圧力発生室内に生じた圧力変動により前記ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドであって、
   前記液体収容室の連通口に被さることにより前記連通口を塞ぐ閉塞部材を前記液体収容室内に導入し、
   前記閉塞部材を、前記液体収容室内の液体に浮かぶように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 請求項１に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
   前記閉塞部材は、前記連通口の径より大きい径を有することを特徴とする液体噴射ヘッド。
3. 請求項１または２に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
   前記閉塞部材の質量を前記閉塞部材の体積で除した平均密度が前記液体の密度より小さいことを特徴とする液体噴射ヘッド。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
   前記閉塞部材の外面に、撥水性を有する膜を形成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
   前記フィルター側から前記連通口へと繋がる前記液体収容室の壁面が、鉛直方向に対して傾斜していることを特徴とする液体噴射ヘッド。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
   前記閉塞部材が球形状であり、前記液体収容室の連通口が円状であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
   前記フィルターが外部に露出していることを特徴とする液体噴射ヘッド。
8. 導入された液体を濾過するフィルターが設けられ、前記濾過された液体を収容する液体収容室と、ノズルに連通する圧力発生室と、前記液体収容室の連通口と前記圧力発生室とを連通して前記圧力発生室に液体を供給する連通流路と、前記圧力発生室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生手段とを有し、前記圧力発生室内に生じた圧力変動により前記ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドを備え、
   前記液体収容室の連通口に被さることにより前記連通口を塞ぐ閉塞部材を前記液体収容室内に導入し、
   前記閉塞部材を、前記液体収容室内の液体に浮かぶように構成したことを特徴とする液体噴射装置。

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