JP2013035163A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の増粘を防止して吐出品質が向上した液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】インクが貯留されるマニホールド、該マニホールド内の圧力変化を吸収するコンプライアンス部、及び該コンプライアンス部に対向して設けられたコンプライアンス空間を有し、該マニホールドに連通するノズルから液体を吐出させるヘッド本体と、前記コンプライアンス空間と外部とに連通した空気室１００と、前記マニホールドにインクを供給する液体流路に連通し、前記マニホールドよりも容積が大きいインク貯留室９５とを備え、空気室１００及びインク貯留室９５を水蒸気が透過可能な樹脂製接着剤１０２で区画する。
【選択図】図６

Description

本発明は、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。

液体を吐出する液体噴射ヘッドの代表例として、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。インクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、液体が貯留されるマニホールドを有し、該マニホールドに連通する圧力発生室にインクを取り込み、圧電素子などの圧力発生手段で該圧力発生室を変形させて、ノズルから液体を吐出させるヘッド本体を備えたものが知られている。

このようなインクジェット式記録ヘッドには、マニホールド内の圧力変化を吸収するコンプライアンス基板と、該コンプライアンス基板の変形を阻害しない程度の空間であるコンプライアンス空間とが設けられている。そして、コンプライアンス空間を外部に連通させる大気開放路を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。コンプライアンス空間が密閉されていると、その内部の圧力の上昇によりコンプライアンス基板が変形しにくくなってしまうが、コンプライアンス空間を外部に連通させることで、コンプライアンス基板の変形を阻害させないことができる。

特開２０１１−０５６８７２号公報

インクに含まれる水分は、蒸発してコンプライアンス基板を透過してコンプライアンス空間に流入する。コンプライアンス空間が外部に連通していると、その傾向は強まる。すなわち、マニホールド内からインクの水分が蒸発し易くなり、その結果、マニホールド内のインクの粘度が増大してしまう。インクの粘度が増大すると、インクの吐出不良や、印刷されたインクの濃度に濃淡差が出るなど、印刷品質が低下してしまう虞がある。

そこで、特許文献１に係るインクジェット式記録ヘッドでは、大気開放路に、高い通路抵抗を有する制御通路を設けることで、水蒸気の通過量を抑制し、コンプライアンス基板から液体が水蒸気となって拡散することを抑えている。

しかしながら、大気開放路内が乾燥していれば、マニホールド内のインクの水分はより蒸発し易くなり、インクの増粘を確実に防止することができない虞がある。また、制御通路を設けるとしても、インクジェット式記録ヘッドの構成や、大気開放路の位置、大きさ、構成などにより、十分な通路抵抗を有する制御通路を設けられない場合もある。

なお、このような問題は、インク以外の液体を噴射する液体噴射装置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、液体の増粘を防止して吐出品質が向上し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本発明の態様は、液体が貯留されるマニホールド、該マニホールド内の圧力変化を吸収するコンプライアンス部、及び該コンプライアンス部に対向して設けられたコンプライアンス空間を有し、該マニホールドに連通するノズルから液体を吐出させるヘッド本体と、前記コンプライアンス空間と外部とに連通した空気室と、前記マニホールドに液体を供給する液体流路に連通し、前記マニホールドよりも容積が大きい液体貯留室とを備え、前記空気室及び前記液体貯留室は、水蒸気が透過可能な樹脂部材で区画さ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、マニホールド内の液体に含まれる水分の蒸発が抑制され、マニホールド内の液体の増粘が抑制される。この結果、液体の増粘に伴う吐出不良などを抑制することができ、高品質な吐出を行う液体噴射ヘッドを提供することができる。

ここで、前記液体流路の一部を構成する第１流路を有する第１流路部材と、前記液体流路の一部を構成する第２流路を有する第２流路部材と、前記第１流路部材と前記第２流路部材とに挟持された第３流路部材と、前記第１流路部材と前記第２流路部材とに挟持されて前記第３流路部材の周囲に配置される環状のシール部材とを備え、前記空気室は、前記第１流路部材、前記第２流路部材及び前記シール部材で画成され、前記液体貯留室は、前記第３流路部材と、前記第１流路部材又は前記第２流路部材との間に画成されるとともに、前記第１流路及び前記第２流路に連通し、前記空気室及び前記液体貯留室は、前記第３流路部材と、前記第１流路部材又は前記第２流路部材とを接着する前記樹脂部材である樹脂製接着剤で区画されていることが好ましい。これによれば、流路部材において空気室と液体貯留室とが形成され、液体貯留室からの水蒸気をより確実に空気室に流入させることができる。

また、前記樹脂部材の水蒸気透過率は、前記コンプライアンス部の水蒸気透過率よりも高いことが好ましい。これによれば、より確実に、マニホールド内の液体に含まれる水分の蒸発を抑制することができ、マニホールド内の液体の増粘を一層抑制することができる。

また、前記樹脂部材が前記空気室に露出した面積は、前記コンプライアンス部が前記コンプライアンス空間に面した面積よりも広いことが好ましい。これによれば、より確実に、マニホールド内の液体に含まれる水分の蒸発を抑制することができ、マニホールド内の液体の増粘を一層抑制することができる。

また、前記樹脂部材の前記液体貯留室から前記空気室に至る厚さは、前記コンプライアンス部の厚さよりも薄いことが好ましい。これによれば、より確実に、マニホールド内の液体に含まれる水分の蒸発を抑制することができ、マニホールド内の液体の増粘を一層抑制することができる。

また、前記液体貯留室から前記樹脂部材を透過して前記空気室に流入する水蒸気量が、前記マニホールドから前記コンプライアンス部を透過して前記コンプライアンス空間に流入する水蒸気量よりも多くなるように、前記樹脂部材又は前記コンプライアンス部の水蒸気透過率、表面積及び厚さが設定されていることが好ましい。これによれば、より確実に、マニホールド内の液体に含まれる水分の蒸発を抑制することができ、マニホールド内の液体の増粘を一層抑制することができる。

さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを備え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、液体の増粘を防止して吐出品質が向上した液体噴射装置が提供される。

一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す斜視図である。 一実施形態に係る記録ヘッドの分解斜視図である。 一実施形態に係る記録ヘッドの底面図及び側面図である。 一実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。 一実施形態に係る第１流路部材の底面図である。 一実施形態に係る記録ヘッドの要部断面図である。 一実施形態に係るヘッド本体の要部断面図である。 一実施形態に係る大気開放路の平面図及び断面図である。 インク貯留室、空気室等の関係を示す模式図である。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。以下、インクジェット式記録ヘッドは液体噴射ヘッドの一例であり、単に記録ヘッドとも言う。また、インクジェット式記録装置は液体噴射装置の一例である。

図１は、本実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略構成を示す斜視図である。インクジェット式記録装置１は、記録ヘッド２を具備する。記録ヘッド２は、インクカートリッジ３とともにキャリッジ４に搭載され、キャリッジ４は、キャリッジ軸９に沿って移動可能に設けられている。

駆動モーター（図示せず）の駆動力が複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ４に伝達されることで、記録ヘッド２を搭載したキャリッジ４はキャリッジ軸９に沿って移動される。

キャリッジ４のキャリッジ軸９に沿う方向の位置は、リニアエンコーダー１０によって検出され、検出信号が位置情報として制御部（図示せず）に送信される。これにより、制御部はこのリニアエンコーダー１０からの位置情報に基づいてキャリッジ４（記録ヘッド２）の位置を認識しながら、インクの吐出動作等を制御することができる。

また、インクジェット式記録装置１はプラテン５を備えており、紙送り機構８により給紙された紙等の記録媒体である記録シート６がプラテン５に巻き掛けられて搬送されるようになっている。

図２は、記録ヘッド２の分解斜視図、図３は、記録ヘッド２の底面図及び側面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線断面図であり、図５は、図３のＢ−Ｂ線断面図であり、図６は、図４の要部を拡大した概略断面図である。

図２〜図４に示すように、本実施形態の記録ヘッド２は、流路部材１２と、回路基板１３と、ヘッド本体１４と、ヘッドカバー１５とを備えている。

流路部材１２は、インクカートリッジ３からのインクをヘッド本体１４に供給する液体流路が形成された部材である。具体的には、流路部材１２は、第１流路部材１７と、第２流路部材２１と、第３流路部材１９とが接合されて構成されている。

第１流路部材１７は、上面に複数のインクカートリッジ３が着脱可能に取り付けられるインクカートリッジ装着部２２を備えている。インクカートリッジ装着部２２の底部上面には、装着される各インクカートリッジ３に対応して複数のインク導入針２３が形成されている。本実施形態では、４色（例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）のインクに対応して、４本のインク導入針２３が列設されている。

インク導入針２３の内部には第１流路２４が形成されている。インク導入針２３をインクカートリッジ３に挿入することで、第１流路２４とインクカートリッジ３内部とが連通される。

また、図５に示すように、第１流路部材１７の底面（第２流路部材２１側の面）には、インク貯留室９５（詳細は後述する）の一部を構成する凹部９３が４本形成されている。上述した第１流路２４は、各凹部９３の一端に開口している。

図２及び図６に示すように、第２流路部材２１は、第２流路部材２１の厚さ方向に貫通した第２流路２９を備えている。第２流路２９は、第１流路部材１７側に向けて拡径したテーパ形状を有しており、開口部には、フィルター２０が配設される。また、第２流路２９の回路基板１３側は、回路基板１３側に突出しており、後述する回路基板１３の流路挿通孔３４に挿通されている。

図６に示すように、第３流路部材１９は、第１流路部材１７と第２流路部材２１とに挟持されている。第３流路部材１９は、第１流路部材１７とでインク貯留室９５（液体貯留室）を画成する部材である。

インク貯留室９５は、液体貯留室の一例であり、液体流路（第１流路２４及び第２流路２９）に連通し、後述する空気室１００とは樹脂製接着剤１０２で区画された空間である。また、インク貯留室９５は、後述するヘッド本体１４のマニホールド５２よりも容積が大きい。

具体的には、第１流路部材１７の各凹部９３（図５参照）が第３流路部材１９の各凸部９４に封止されることでインク貯留室９５が画成される。凸部９４は、インク貯留室９５の一部を構成するものであり、第１流路部材１７の各凹部９３に対向して４本設けられている（図２参照）。第３流路部材１９は、各凸部９４の周縁部に塗布された樹脂製接着剤１０２で第１流路部材１７に接着されている。これにより、第１流路部材１７の各凹部９３の開口は第３流路部材１９の各凸部９４で封止され、４つのインク貯留室９５が形成される。なお、第３流路部材１９は第２流路部材２１とも接着剤で接着されている。

本実施形態に係るインク貯留室９５は、第１流路２４と第２流路２９の径と略同等の径を有する流路として形成され、当該流路の容積がマニホールド５２の容積よりも大きくなっている。

もちろん、液体流路としては、インク貯留室９５のような形態に限定されない。例えば、液体流路の途中を拡幅し、その拡幅した部分をインク貯留室としてもよい。また、液体流路の途中から分岐して、マニホールド５２よりも容積の大きな空間をインク貯留室としてもよい。

第３流路部材１９には、厚さ方向に貫通する連通路２７が４つ設けられている。各連通路２７は、各凸部９４の一端に開口するとともに、第２流路部材２１の第２流路２９にフィルター２０を介して連通している。すなわち、インク貯留室９５は、第１流路２４及び第２流路２９に連通している。なお、フィルター２０は、第１流路２４内のインクに混入した気抱や異物を捕捉するものである。

このような構成の流路部材１２によれば、第１流路２４、インク貯留室９５及び第２流路２９から構成された液体流路にインクカートリッジ３からインクが供給され、当該インクがヘッド本体１４に供給される。

図２、図４〜図６に示すように、第１流路部材１７と第２流路部材２１との間には、シール部材１８が挟持されている。シール部材１８は、第３流路部材１９の外径よりも大きい内径を有し、環状に形成された樹脂等から成る弾性部材である。本実施形態では、第２流路部材２１の第１流路部材１７側の面にボス（図示せず）が設けられており、このボスが第２流路部材２１を貫通した状態で加熱され、かしめられている。これにより、シール部材１８は、第１流路部材１７と第２流路部材２１とから圧力が加えられている。

これらのシール部材１８、第１流路部材１７及び第２流路部材２１により、空気室１００が画成されている。この空気室１００の詳細については後述する。

図２及び図４に示すように、回路基板１３は、表面にＩＣ、抵抗等の電装部品が実装されたものである。回路基板１３は、第２流路部材２１とヘッド本体１４との間に配設されている。

回路基板１３は、ヘッド本体１４の振動子ユニット４５を構成するフレキシブルケーブル３３が接合されている。また、回路基板１３には、コネクター３２が設けられており、図示しない信号ケーブル（図示せず）が接続される。当該信号ケーブルは、インクジェット式記録装置１の制御部に接続される。回路基板１３は、当該信号ケーブルを通じて制御部から送られてくる駆動信号等が送信され、フレキシブルケーブル３３を介して振動子ユニット４５を駆動する。

また、回路基板１３には、第２流路２９に対応する領域に、厚さ方向に貫通した流路挿通孔３４が形成されている。流路挿通孔３４には、第２流路２９の下端が挿通され、第２流路２９の下端は、回路基板１３より下方でヘッドケース本体４７のインク供給路７０（図７参照）に接続される。

図７は、本実施形態に係るヘッド本体の断面図である。図示するように、ヘッド本体１４は、流路ユニット３９と、ヘッドケース４１と圧力発生手段の一例である振動子ユニット４５とを具備する。

流路ユニット３９は、ノズルプレート４９、流路形成基板５０、振動板５１から構成されている。

流路形成基板５０には、各圧力発生室３８が隔壁によって区画されてその幅方向に複数並設されている。例えば、本実施形態では、複数の圧力発生室３８が並設された列が流路形成基板５０に２列設けられている。

各圧力発生室３８の列の外側には、各圧力発生室３８に供給されるインクを貯留するマニホールド５２が、流路形成基板５０を厚さ方向に貫通して設けられている。そして、各圧力発生室３８とマニホールド５２とは、個別流路であるインク供給路５３を介して連通している。

このような流路形成基板５０は、本実施形態では、シリコン単結晶基板からなり、流路形成基板５０に設けられる圧力発生室３８等は、流路形成基板５０をエッチングすることによって形成されている。

流路形成基板５０の一方面側にはノズル３６が形成されたノズルプレート４９が接合されている。圧力発生室３８のマニホールド５２とは反対の端部側は、ノズル３６に連通している。

また、流路形成基板５０の他方面側、すなわち圧力発生室３８の開口面側には振動板５１が接合され、各圧力発生室３８はこの振動板５１によって封止されている。そしてこの振動板５１上には、圧力発生室３８内にインク滴を噴射するための圧力を発生する圧力発生手段である振動子ユニット４５が設けられている。振動子ユニット４５は、その先端部が振動板５１上に当接した状態で固定されている。

振動子ユニット４５は、固定板４２と該固定板４２に固定された圧電素子４３と圧電素子４３に接合されたフレキシブルケーブル３３とから構成されている。圧電素子４３は、本実施形態では、圧電材料６１と電極形成材料６２及び６３とを縦に交互にサンドイッチ状に挟んで積層されたものである。この圧電素子４３の振動に寄与しない不活性領域が固定板４２に固着されている。

ここで、振動子ユニット４５の先端が当接する振動板５１は、例えば、樹脂フィルム等の弾性部材からなる弾性膜５５と、この弾性膜５５を支持する、例えば、金属材料等からなる支持板５４との複合板で形成されており、弾性膜５５側が流路形成基板５０に接合されている。

また、振動板５１の各圧力発生室３８に対向する領域内には、圧電素子４３の先端部が当接する島部６０が設けられている。すなわち振動板５１の各圧力発生室３８の周縁部に対向する領域に他の領域よりも厚さの薄い薄肉部５８が形成されて、この薄肉部５８の内側にそれぞれ島部６０が設けられている。

振動板５１のマニホールド５２に対向する領域には、薄肉部５８と同様に、支持板５４がエッチングにより除去されて実質的に弾性膜５５のみで構成されるコンプライアンス部５９が設けられている。コンプライアンス部５９の弾性膜５５は、例えば、厚さが数μｍ程度のＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルムなどの樹脂材料から形成されている。インクは、コンプライアンス部５９の弾性膜５５を透過しないが、インクに含まれる水分が蒸発した水蒸気は透過する。

振動板５１には、ヘッドケース４１が接合されている。ヘッドケース４１は、ヘッドケース本体４７と、補強部材４８とから構成されている。ヘッドケース本体４７は、例えば、エポキシ系樹脂などの樹脂により作製され、中空箱体状のケース部４７ａ（図２参照）と、該ケース部４７ａの上端において当該ケース部４７ａから側方に延出した板状部４７ｂ（図２参照）とから構成されている。ケース部４７ａの下面には補強部材４８が接着固定されている。ケース部４７ａの内部には、補強部材４８の挿通口４０と連通される収容空部４６が形成され、この収容空部４６内に振動子ユニット４５の一部が収容されている。なお、ケース部４７ａの下面には、補強部材４８に対して位置決めされる突起部７５が下方に向けて突設されている（図２参照）。

ヘッドケース本体４７及び補強部材４８には、厚さ方向に貫通した第１大気連通孔７１が形成されている。

補強部材４８のコンプライアンス部５９に対向する部分には、コンプライアンス部５９の変形を許容するコンプライアンス空間５６が形成されている。このコンプライアンス空間５６は第１大気連通孔７１を介して空気室１００と連通している。詳細は後述するが、コンプライアンス空間５６は第１大気連通孔７１を介して空気室１００と連通し、該空気室１００を経由して大気開放されている。これによりコンプライアンス部５９がマニホールド５２の圧力変化に伴って良好に変形する。

また、ヘッドケース本体４７及び補強部材４８には、厚さ方向に貫通したインク供給路７０が形成されている。インク供給路７０は、一端が上述した第２流路２９に連通し、他端がマニホールド５２に連通している。

このようなヘッド本体１４では、インク滴を噴射する際に、振動子ユニット４５及び振動板５１の変形によって各圧力発生室３８の容積を変化させて所定のノズル３６からインク滴を噴射させるようになっている。具体的には、図示しないインクカートリッジからマニホールド５２にインクが供給されると、流路部材１２の液体流路（第１流路２４、インク貯留室９５、第２流路２９）及びインク供給路７０を介して各圧力発生室３８にインクが分配される。

実際には、振動子ユニット４５の圧電素子４３に電圧を印加することにより圧電素子４３を収縮させる。これにより、振動板５１が圧電素子４３と共に変形されて圧力発生室３８の容積が広げられ、圧力発生室３８内にインクが引き込まれる。そして、ノズル３６に至るまで内部にインクを満たした後、回路基板１３からフレキシブルケーブル３３を経由して送信される記録信号に従い、圧電素子４３に印加していた電圧を解除する。これにより、圧電素子４３が伸張されて元の状態に戻ると共に振動板５１も変位して元の状態に戻る。結果として圧力発生室３８の容積が収縮して圧力発生室３８内の圧力が高まりノズル３６からインク滴が噴射される。

図２〜図４に示すように、上述したヘッド本体１４には、ヘッドカバー１５が取り付けられている。ヘッドカバー１５は、ヘッドケース本体４７に接続され、流路ユニット３９やヘッドケース４１を保護する金属製の部材である。このヘッドカバー１５は、薄板部材によって作製され、ヘッドケース４１の側面を囲うと共に、下端がノズルプレート４９側に略９０度屈曲してノズルプレート４９の表面に当接している。このヘッドカバー１５のノズルプレート４９の表面に当接する面は、ノズル３６を露出するように枠状に形成されている。また、ヘッドカバー１５の上端は、側方に向けてフランジ部８０が突設され、このフランジ部８０には、ヘッドカバー基準穴８１が開設されている（図２参照）。このヘッドカバー基準穴８１には、ヘッドケース本体４７の下面側に突設されたヘッドカバー位置決め部７６が挿通され、ヘッドカバー１５が位置決めされる。

ここで、図６及び図８を用いて、コンプライアンス空間５６が空気室１００を介して大気開放される構成について詳細に説明する。図８（ａ）は、大気開放路を示す平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図８（ｄ）は図８（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

図８（ａ）に示すように、シール部材１８は、第３流路部材１９の外径よりも大きく、環状に形成されている。シール部材１８の内側には、第３流路部材１９が配設され（図２、図４参照）、第３流路部材１９の外周全体を囲んでいる。

図８（ｂ）に示すように、シール部材１８の上面側、すなわち第１流路部材１７に接合される側の接合面９１には、シール部材１８の全周に亘って溝部８６が形成されている。

図８（ａ）及び図８（ｃ）に示すように、シール部材１８の接合面９１には、溝部８６を挟んで、上方に突設した内側壁部８９及び外側壁部８２がそれぞれ両端に形成されている。これらの内側壁部８９及び外側壁部８２は、シール部材１８の全周に亘って設けられている。内側壁部８９と外側壁部８２との間には、第１流路部材１７の接合部１７ａが収容され、接合面９１には接合部１７ａが当接される。

図８（ｂ）に示すように、内側壁部８９は、隔壁部８３近傍の一部が切り欠かれて大気入口部８４が形成されている。さらに、接合面９１には、大気入口部８４及び溝部８６に接続された入口溝部８６ａが形成されている。

また、図８（ｄ）に示すように、外側壁部８２は、隔壁部８３近傍の一部が切り欠かれて大気出口部８５が形成されている。さらに、接合面９１には、大気出口部８５及び溝部８６に接続された出口溝部８６ｂが形成されている。

図８（ａ）に示すように、シール部材１８には、内側壁部８９と外側壁部８２とを連結する隔壁部８３が設けられており、入口溝部８６ａと出口溝部８６ｂとは、隔壁部８３を挟んで対向配置されている。

図６に示すように、上述した構成のシール部材１８は、第１流路部材１７及び第２流路部材２１に挟持されている。すなわち、シール部材１８の接合面９１には、第１流路部材１７の接合部１７ａが接合され、接合面９２には、第２流路部材２１のシール受け部２１ａが接合されている。

接合部１７ａは、第１流路部材１７の下面に、シール部材１８の形状に合わせて突出し、幅がシール部材１８の内側壁部８９と外側壁部８２との間隔よりも狭く形成されている。この接合部１７ａがシール部材１８の内側壁部８９と外側壁部８２との間に収容され、接合面９１全体に当接している。このとき、溝部８６は接合部１７ａで開口が封止されて大気開放路９０が形成されている。

シール受け部２１ａは、第２流路部材２１の第３流路部材１９が配置される面に、シール部材１８の形状に合わせて突出した領域である。このシール受け部２１ａが接合面９２全体に当接している。

このように第１流路部材１７と第２流路部材２１とでシール部材１８が挟持されることで、これらの部材から空気室１００が画成されている。

空気室１００は、ヘッド本体１４のコンプライアンス空間５６に連通している。具体的には、第２流路部材２１及び第３流路部材１９には、それぞれ、厚さ方向に貫通した第２大気連通孔１０１及び第３大気連通孔１０３が設けられている。第２大気連通孔１０１は、ヘッド本体１４のコンプライアンス空間５６に連通しており、第３大気連通孔１０３は、第２大気連通孔１０１と空気室１００に連通している。

さらに、空気室１００は、シール部材１８に設けられた大気開放路９０を介して記録ヘッド２の外部に連通している。

具体的には、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、大気開放路９０を構成する入口溝部８６ａは、大気入口部８４に接続しているので、大気開放路９０は空気室１００に連通している。このため、空気室１００の気体は、矢印に示すように入口溝部８６ａを介して大気開放路９０に進入する。

図８（ａ）及び図８（ｃ）に示すように、大気開放路９０は、隔壁部８３により分断されているので、気体は、隔壁部８３とは反対側に（図中の時計回りに）進む。

図８（ａ）及び図８（ｄ）に示すように、大気開放路９０を構成する出口溝部８６ｂは、大気出口部８５に接続しているので、大気開放路９０は外部に連通している。このため、矢印に示すように大気開放路９０から外部に気体が排出される。

このように、コンプライアンス空間５６は、第１大気連通孔７１、第２大気連通孔１０１、第３大気連通孔１０３を介して空気室１００に連通し、さらに大気開放路９０を介して記録ヘッド２の外部に連通している。すなわち、コンプライアンス空間５６は、大気開放されている。これによりコンプライアンス部５９がマニホールド５２の圧力変化に伴って良好に変形することができる。

ここで、図６に示すように、第３流路部材１９は、樹脂製接着剤１０２で第１流路部材１７及び第２流路部材２１に接合されている。樹脂製接着剤１０２の一部は、インク貯留室９５内に露出しており、樹脂製接着剤１０２の他の一部は、空気室１００内に露出している。換言すれば、インク貯留室９５は、樹脂製接着剤１０２により空気室１００と区画されている。

樹脂製接着剤１０２は、インク（液体）を透過させないが、インクに含まれる水分が蒸発した水蒸気やインクに含まれる気泡などの気体を透過させる性質を有する。したがって、インク貯留室９５から空気室１００には、樹脂製接着剤１０２を浸透してインクが漏れず、矢印に示すように、インクからの水蒸気が樹脂製接着剤１０２を透過して空気室１００に流入する構成となっている。樹脂製接着剤１０２としては、例えば、エポキシ系の接着剤などを用いることができる。

このように、インク貯留室９５と空気室１００と樹脂製接着剤１０２で区画することにより、マニホールド５２内のインクから水分が過剰に蒸発することを防止することができる。図９を用いて、このことを詳細に説明する。

図９は、マニホールド５２、コンプライアンス部５９、コンプライアンス空間５６、インク貯留室９５、空気室１００の関係を示す模式図である。

同図に示すように、マニホールド５２には、ノズル３６（図７参照）に供給されるインクが一時的に貯留されている。このインクに含まれる水分は、記録ヘッド２のおかれる環境の湿度や温度により、蒸発する。このインクに含まれる水分は、コンプライアンス空間５６内が乾燥しているほど多く蒸発する。そして、蒸発した水分は、コンプライアンス部５９を透過してコンプライアンス空間５６に流入する。以後、コンプライアンス空間５６から空気室１００に流入する水蒸気を「水蒸気Ａ」と称する。

一方、空気室１００とインク貯留室９５とは、樹脂製接着剤１０２で区画されている。インク貯留室９５においても、インクは液体としては樹脂製接着剤１０２を透過しないが、インクに含まれる水分が蒸発した水蒸気が透過し、空気室１００に流入する。以後、インク貯留室９５から空気室１００に流入する水蒸気を「水蒸気Ｂ」と称する。

水蒸気Ａは、空気室１００及び大気開放路９０を経由して外部に放出されることになる。しかし、大気開放路９０の手前の空気室１００には、水蒸気Ｂが流入するため、空気室１００に流入しようとする水蒸気Ａに対する拡散抵抗は大きなものとなる。したがって、水蒸気Ａは、それほど多くは空気室１００に流入せず、コンプライアンス空間５６内に留まる量が多くなる。

この結果、コンプライアンス空間５６が水蒸気Ａで湿潤した状態が保たれるので、マニホールド５２のインクから水分が蒸発することが抑制される。そして、該水分の蒸発によるインクの増粘も抑制される。

なお、水蒸気Ｂが空気室１００に流入するのであるから、インク貯留室９５においてインクが増粘するとも考えられる。しかしながら、インク貯留室９５の容積は、マニホールド５２の容積よりも大きい。すなわち、インク貯留室９５に貯留されるインク量は、マニホールド５２に貯留されるインク量よりも多い。このため、インク貯留室９５において水分が減少することによるインクの増粘の程度は、マニホールド５２におけるインクの増粘の程度よりも小さく、ほとんど無視することができる。

ここで、水蒸気Ａをコンプライアンス空間５６に留まらせ、コンプライアンス空間５６を湿潤に保つために、樹脂製接着剤１０２の水蒸気透過率を、コンプライアンス部５９（弾性膜５５）の水蒸気透過率よりも高くした構成としてもよい。この構成により、インク貯留室９５から空気室１００に透過する水蒸気Ｂを、マニホールド５２からコンプライアンス空間５６に透過する水蒸気Ａよりも多くすることができる。したがって、空気室１００には水蒸気Ｂが多く流入するので、コンプライアンス空間５６に水蒸気Ａが留まり、コンプライアンス空間５６を湿潤に保つことができる。

また、樹脂製接着剤１０２が空気室１００に面した部分の面積を、コンプライアンス部５９（弾性膜５５）のコンプライアンス空間５６に面した部分の面積よりも広くした構成としてもよい。この構成により、インク貯留室９５から空気室１００に透過する水蒸気Ｂを、マニホールド５２からコンプライアンス空間５６に透過する水蒸気Ａよりも多くすることができる。したがって、空気室１００には水蒸気Ｂが多く流入するので、コンプライアンス空間５６に水蒸気Ａが留まり、コンプライアンス空間５６を湿潤に保つことができる。

さらに、樹脂製接着剤１０２のインク貯留室９５から空気室１００に至る厚さを、コンプライアンス部５９（弾性膜５５）の厚さよりも薄くした構成としてもよい。この構成により、インク貯留室９５から空気室１００に透過する水蒸気Ｂを、マニホールド５２からコンプライアンス空間５６に透過する水蒸気Ａよりも多くすることができる。したがって、空気室１００には水蒸気Ｂが多く流入するので、コンプライアンス空間５６に水蒸気Ａが留まり、コンプライアンス空間５６を湿潤に保つことができる。

このように、樹脂製接着剤１０２及びコンプライアンス部５９の水蒸気透過率、面積及び厚さについて上述したように設定することで、コンプライアンス空間５６が湿潤に保たれ、マニホールド５２内のインクが増粘することを抑制することができる。

また、例えば、樹脂製接着剤１０２の水蒸気透過率をコンプライアンス部５９の水蒸気透過率よりも低くする。一方、樹脂製接着剤１０２の空気室１００に面した部分の面積を、コンプライアンス部５９のコンプライアンス空間５６に面した面積よりも十分大きくすることで、空気室１００に流入する水蒸気Ｂが水蒸気Ａよりも多くなるようにしてもよい。すなわち、樹脂製接着剤１０２及びコンプライアンス部５９の水蒸気透過率、面積及び厚さの全てについて、上述したように設定する必要はなく、これらを適宜設定して、空気室１００に流入する水蒸気Ｂが水蒸気Ａよりも多くなるようにしてもよい。

以上に説明したように、本発明に係る記録ヘッド２は、コンプライアンス空間５６から外部へ至る経路中の空気室１００に、インク貯留室９５内のインクから生じた水蒸気Ｂを流入させる構成とした。このような構成により、マニホールド５２内のインクから生じた水蒸気Ａがコンプライアンス空間５６に留まり、コンプライアンス空間５６は湿潤に保たれる。コンプライアンス空間５６が湿潤であるので、マニホールド５２内のインクに含まれる水分の蒸発が抑制され、マニホールド５２内のインクの増粘が抑制される。この結果、インクの増粘に伴う印刷不良などを抑制することができ、高品質な印刷を行う記録ヘッド２を提供することができる。

なお、上述した実施形態に係る記録ヘッド２では、インク貯留室９５、空気室１００は、流路部材１２に形成されていたが、任意の部材にこれらを形成してもよい。例えば、ヘッド本体１４のヘッドケース４１にインク貯留室９５や空気室１００を設けてもよい。

また、インク貯留室９５と空気室１００とを区画する樹脂部材として、樹脂製接着剤１０２を用いたが、このような態様に限定されない。例えば、インク貯留室９５と空気室１００とを、コンプライアンス部５９と同様にＰＰＳなどの弾性膜５５で区画するような構成としてもよい。

空気室１００を外部に連通させる構成として、シール部材１８に大気開放路９０を設けたが、このような態様に限定されない。例えば、空気室１００を画成する第１流路部材１７や第２流路部材２１に、空気室１００を外部に連通させる連通孔を設けてもよい。

圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、圧電材料６１と電極形成材料６２，６３とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子４３を例示したが、圧力発生手段は、特にこれに限定されない。例えば、圧電材料６１と電極形成材料６２，６３とを交互に積層させて積層方向の一端部を振動板５１に当接させる横振動型の圧電素子を用いるようにしてもよい。

また、圧力発生手段としては、例えば、下電極、圧電材料からなる圧電体層及び上電極を成膜及びリソグラフィー法によって形成した薄膜型の圧電素子を用いてもよく、また、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電素子を使用することもできる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるものなども使用することができる。

また、上述したインクジェット式記録装置１では、記録ヘッド２がキャリッジ４に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、記録ヘッド２が固定されて、紙等の記録シート６を副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。

なお、上記各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、また液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置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や液体噴射装置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、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。

１ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 ２ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １２ 流路部材、 １４ ヘッド本体、 １７ 第１流路部材、 １８ シール部材、 １９ 第３流路部材、 ２１ 第２流路部材、 ２４ 第１流路、 ２７ 連通路、 ２９ 第２流路、 ３６ ノズル、 ３８ 圧力発生室、 ４５ 振動子ユニット、 ５２ マニホールド、 ５６ コンプライアンス空間、 ５９ コンプライアンス部、 ７１ 第１大気連通孔、 ９０ 大気開放路、 ９５ インク貯留室、 １００ 空気室、 １０１ 第２大気連通孔、 １０２ 樹脂製接着剤、 １０３ 第３大気連通孔

Claims (7)

1. 液体が貯留されるマニホールド、該マニホールド内の圧力変化を吸収するコンプライアンス部、及び該コンプライアンス部に対向して設けられたコンプライアンス空間を有し、該マニホールドに連通するノズルから液体を吐出させるヘッド本体と、
   前記コンプライアンス空間と外部とに連通した空気室と、
   前記マニホールドに液体を供給する液体流路に連通し、前記マニホールドよりも容積が大きい液体貯留室とを備え、
   前記空気室及び前記液体貯留室は、水蒸気が透過可能な樹脂部材で区画されている
   ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
   前記液体流路の一部を構成する第１流路を有する第１流路部材と、
   前記液体流路の一部を構成する第２流路を有する第２流路部材と、
   前記第１流路部材と前記第２流路部材とに挟持された第３流路部材と、
   前記第１流路部材と前記第２流路部材とに挟持されて前記第３流路部材の周囲に配置される環状のシール部材とを備え、
   前記空気室は、前記第１流路部材、前記第２流路部材及び前記シール部材で画成され、
   前記液体貯留室は、前記第３流路部材と、前記第１流路部材又は前記第２流路部材との間に画成されるとともに、前記第１流路及び前記第２流路に連通し、
   前記空気室及び前記液体貯留室は、前記第３流路部材と、前記第１流路部材又は前記第２流路部材とを接着する前記樹脂部材である樹脂製接着剤で区画されている
   ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
3. 請求項１又は請求項２に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
   前記樹脂部材の水蒸気透過率は、前記コンプライアンス部の水蒸気透過率よりも高い
   ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
   前記樹脂部材が前記空気室に露出した面積は、前記コンプライアンス部が前記コンプライアンス空間に面した面積よりも広い
   ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
   前記樹脂部材の前記液体貯留室から前記空気室に至る厚さは、前記コンプライアンス部の厚さよりも薄い
   ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
6. 請求項１〜請求項５の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
   前記液体貯留室から前記樹脂部材を透過して前記空気室に流入する水蒸気量が、前記マニホールドから前記コンプライアンス部を透過して前記コンプライアンス空間に流入する水蒸気量よりも多くなるように、前記樹脂部材又は前記コンプライアンス部の水蒸気透過率、表面積及び厚さが設定されている
   ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
7. 請求項１〜請求項６の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置。