JP2013094976A - 流路部材、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体貯留手段の着脱を行ってもフィルター上に気泡が残留するのを抑制することができる流路部材、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】液体貯留手段２０に設けられた供給部２３が接続されて、前記液体貯留手段２０から前記供給部２３を介して液体が供給される流路３１１が開口する取付部３１６を有する流路部材３０であって、前記取付部３１６には、前記流路３１１の開口を覆い、当該取付部３１６の前記供給部２３側の面に固定されたフィルター３１７が設けられており、該フィルター３１７には、前記供給部２３側に開口すると共に当該フィルター３１７の縁部に達する溝部３１８が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、流路が設けられた流路部材、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。

液滴を吐出する液体噴射ヘッドの代表例としては、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。このインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、インク滴をノズル開口から吐出するヘッド本体と、ヘッド本体が固定されると共に、インクが貯留されたインクカートリッジ（液体貯留手段）が着脱可能に設けられて、インクカートリッジからのインクをヘッド本体に供給する流路部材と、を具備するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１によれば、インクカートリッジに多孔質材料などで形成された圧接体からなる供給部を設け、この供給部を流路部材に設けられたフィルターに圧接することで、インクカートリッジと流路部材とが接続される。

特開２００７−１５２７２号公報

しかしながら、流路部材に液体貯留手段を装着し、液体貯留手段の供給部と流路部材のフィルターとを接続する際に、供給部とフィルターとの間に挟まれた気体がフィルター上に気泡として残留してしまうという問題がある。

そして、フィルター上に気泡が存在すると、フィルターの有効面積が狭くなり、圧力損失が大きくなって、インク滴の吐出不良が発生してしまうという問題がある。

なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに限定されず、他のデバイスに用いられる流路部材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、液体貯留手段の着脱を行ってもフィルター上に気泡が残留するのを抑制することができる流路部材、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、液体貯留手段に設けられた供給部が接続されて、前記液体貯留手段から前記供給部を介して液体が供給される流路が開口する取付部を有する流路部材であって、前記取付部には、前記流路の開口を覆い、当該取付部の前記供給部側の面に固定されたフィルターが設けられており、該フィルターには、前記供給部側に開口すると共に当該フィルターの縁部に達する溝部が設けられていることを特徴とする流路部材にある。
かかる態様では、液体貯留手段の供給部を取付部に取り付ける際に、フィルターと供給部との間の気体を溝部を介して外部に排出することができる。

ここで、前記フィルターが、前記供給部と前記取付部との間に亘って設けられていることが好ましい。これによれば、溝部が供給部と取付部との間の領域の端部にまで設けられることになり、供給部とフィルターとの間の気体を溝部を介して外部にさらに確実に排出することができる。

また、前記溝部が、前記フィルターの中央部から前記縁部に亘って設けられていることが好ましい。これによれば、フィルターの中央部が流路側に撓んだとしても、最も気体が気泡として残りやすい中央部から溝部を介して外部に気体を排出することができる。

さらに、本発明の他の態様は、上記態様の流路部材を具備す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、液体貯留手段の供給部とフィルターとの間に気体が気泡として残留することによる圧力損失の増大によって液滴の噴射不良が発生するのを抑制することができる。

また、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッド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、液滴の吐出不良を抑制して信頼性を向上した液体噴射装置を実現できる。

さらに、本発明の他の態様は、上記態様の流路部材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、液体貯留手段の供給部とフィルターとの間に気体が気泡として残留することによる圧力損失の増大によって液滴の噴射不良が発生するのを抑制することができる。

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及び拡大図である。 実施形態１に係るフィルターの平面図および断面図である。 実施形態１に係るシール部材の斜視図である。 実施形態１に係るインクカートリッジを流路部材に装着する方法を示す断面図である。 実施形態１に係るインクカートリッジを流路部材に装着する方法を示す要部を拡大した断面図である。 実施形態１の流路部材の比較例におけるインクカートリッジを流路部材に装着する方法を示す要部を拡大した断面図である。 本発明の他の実施形態に係るフィルターの変形例を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る記録装置の概略図である。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドの分解した斜視図であり、図２は、インクジェット式記録ヘッドの断面図及びその要部を拡大した図である。

図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０は、液体としてインクを貯留した液体貯留手段であるインクカートリッジ２０が着脱される流路部材３０と、流路部材３０に固定されたヘッド本体４０と、を具備する。

流路部材３０は、流路部材本体３１０と、流路部材本体３１０に設けられたシール部材３３０と、を具備する。

流路部材本体３１０は、内部に液体であるインクが通過する流路３１１が設けられ、流路３１１が開口する一方面にはインクカートリッジ２０が装着されるカートリッジ装着部３１２が設けられている。本実施形態では、カートリッジ装着部３１２には、４つのインクカートリッジ２０が装着されるようになっている。

カートリッジ装着部３１２は、周囲を壁部３１３で囲まれており、壁部３１３の相対向する一対の壁面のうち、一方の壁面には厚さ方向に貫通した第１係合穴３１４が設けられている。また、第１係合穴３１４が設けられた壁面に相対向する他方の壁面には、厚さ方向に貫通した第２係合穴３１５が設けられている。

これら第１係合穴３１４及び第２係合穴３１５に詳しくは後述するインクカートリッジ２０の第１係合爪２４及び第２係合爪２５が係合することで、カートリッジ装着部３１２にインクカートリッジ２０が固定される。

なお、本実施形態では、カートリッジ装着部３１２には４つのインクカートリッジ２０が装着されるため、各インクカートリッジ２０の間には仕切り板３１３ａが設けられている。

また、流路部材本体３１０のカートリッジ装着部３１２には、円柱状に突出した取付部３１６が設けられている。本実施形態では、カートリッジ装着部３１２に４つのインクカートリッジ２０が固定されるため、取付部３１６も４個設けられている。この取付部３１６には、先端面に開口する流路３１１が設けられた円筒形状を有しており、流路３１１が開口する突出した先端面には流路３１１の開口を覆うフィルター３１７が設けられている。

ここで、フィルター３１７について図３を参照して詳細に説明する。なお、図３は、フィルターの平面図及びそのＡ−Ａ′線断面図である。

図３に示すように、フィルター３１７は、液体であるインク中に含まれる異物や気泡を除去するためのものであり、例えば、金属や樹脂等の繊維を細かく編むことで複数の微細孔が形成されたシート状のものや、金属や樹脂等の板状部材に複数の微細孔を貫通させたものなどを用いることができる。なお、フィルター３１７は、不織布等を用いてもよく、その材料は特に限定されるものではない。

このフィルター３１７は、円盤形状を有し、取付部３１６の先端面と略同じ面積で設けられている。すなわち、フィルター３１７の周縁部は、取付部３１６の周縁部と略同じ位置まで設けられている。また、フィルター３１７には、インクカートリッジ２０が取り付けられる面側に開口する溝部３１８が設けられている。本実施形態の溝部３１８は、フィルター３１７の中央部から周縁部に亘って連続して設けられている。また、溝部３１８は、本実施形態では、断面がＶ字形状となるように形成されており、溝部３１８の幅（開口幅）は、フィルター３１７の中央部から周縁部に向かって徐々に漸大して設けられている。なお、溝部３１８は、インクカートリッジ２０側、すなわち、流路部材本体３１０とは反対側に開口していれば、その形状は特に限定されず、断面が矩形状や円形状などであってもよい。

このように、フィルター３１７に、インクカートリッジ２０の供給部２３が接触する面側に開口する溝部３１８を設けることによって、詳しくは後述するが、流路部材３０にインクカートリッジ２０を装着した際に、インクカートリッジ２０の供給部２３とフィルター３１７との間の気体をフィルター３１７の溝部３１８を介して外部に排出することができる。ちなみに、ここで言う外部とは、フィルター３１７と供給部２３との間の外側のことである。

このため、フィルター３１７の溝部３１８は、フィルター３１７の周縁部にまで延設されて、溝部３１８の内部がフィルター３１７の周縁部に開口しているのが好ましい。このように溝部３１８をフィルター３１７の周縁部まで延設することで、フィルター３１７上の気体を、溝部３１８を介してフィルター３１７の外側に排出され易くすることができる。また、フィルター３１７の溝部３１８は、取付部３１６の流路３１１が開口する先端面の周縁部にまで延設されているのが好ましい。このように溝部３１８を取付部３１６の先端面の周縁部まで延設することで、取付部３１６の先端面とインクカートリッジ２０の供給部との間の領域の外側に気体を排出し易くすることができる。本実施形態では、フィルター３１７を取付部３１６の先端面と略同じ面積とし、フィルター３１７の周縁部と取付部３１６の周縁部とを同じ位置としたため、溝部３１８をフィルター３１７の周縁部まで延設することで、同時に溝部３１８は取付部３１６の先端面の周縁部にまで延設されることになり、気泡の排出性を向上することができる。

また、本実施形態では、溝部３１８をフィルター３１７の中央部から周縁部に向かってその幅（開口幅）が徐々に漸大するようにしたため、さらに気体の排出性を向上することができる。

このようなフィルター３１７が設けられた取付部３１６の周囲には円環状のシール用溝部３１９が設けられており、このシール用溝部３１９内にシール部材３３０が設けられている。

ここで、シール部材３３０について図４を参照して詳細に説明する。なお、図４は、シール部材を示す斜視図である。

図４に示すように、シール部材３３０は、ゴムやエラストマーなどの可撓性材料で形成されており、平板状の第１シール部３３１と、円筒形状を有する第２シール部３３２と、第２シール部３３２よりも大きな内径を有する円筒形状の第３シール部３３３と、を具備する。

第２シール部３３２は、取付部３１６の周囲に嵌合する円筒形状を有する。また、第３シール部３３３は、第２シール部３３２よりも大きな内径を有する円筒形状を有する。そして、第１シール部３３１は第２シール部３３２の一端部と一体的に接続されて第２シール部３３２の内部と連通する貫通孔３３４が設けられている。また、第１シール部３３１は、外周で第３シール部３３３の一端部と一体的に接続されている。すなわち、シール部材３３０は、流路部材本体３１０側に向かって開口するＣ字形状を有する。

このようなシール部材３３０は、取付部３１６の外周に嵌合して取り付けられる。このとき、第１シール部３３１は、第２シール部３３２の上端（インクカートリッジ２０側の端部）と第３シール部３３３の上端とに支持されるため、第１シール部３３１はインクカートリッジ２０からの押圧によって第２シール部３３２と第３シール部３３３との間で流路部材本体３１０側に向かって凸となるように撓み変形し易くなっている。

ここで、図１及び図２に示すように、流路部材３０に着脱されるインクカートリッジ２０は、内部にインク（液体）が貯留された中空箱形状を有する。

また、インクカートリッジ２０の底面には、円筒形状のリブ２１が設けられており、リブ２１の内部には、インクカートリッジ２０の内部のインクを流路部材３０に供給する供給口２２が設けられている。この供給口２２の内部には、供給部２３が設けられている。供給部２３は、流路部材３０のフィルター３１７に圧接して、インクカートリッジ２０内のインクを流路部材３０の流路３１１に供給するためのものである。このような供給部２３としては、例えば、綿状パルプ、高分子吸水ポリマー、ウレタンフォーム等の多孔質材料や不織布などを用いることができる。

また、インクカートリッジ２０には、流路部材本体３１０の壁部３１３に設けられた第１係合穴３１４に挿入される第１係合爪２４と、第１係合爪２４とは反対面側に設けられて流路部材本体３１０の壁部３１３に設けられた第２係合穴３１５に挿入される第２係合爪２５とが設けられている。

第２係合爪２５は、インクカートリッジ２０の側面の供給部２３側に一端部が固定されて、他端部側が自由端となるように、インクカートリッジ２０に一体的に形成されたものである。これにより、第２係合爪２５は、インクカートリッジ２０の側面に向かって弾性変形可能となっている。

ここで、このようなインクカートリッジ２０を流路部材３０に装着する方法について図５を参照して詳細に説明する。なお、図５は、本発明の実施形態１に係るインクカートリッジを流路部材に装着する方法を示す断面図であり、図６は、図５の要部を拡大した図であり、図７は、実施形態１に係る流路部材の比較例となる流路部材を用いたインクカートリッジの装着方法を示す要部を拡大した断面図である。

まず、図５（ａ）に示すように、インクカートリッジ２０の第１係合爪２４側を先に流路部材本体３１０の壁部３１３の内部に斜めに挿入し、第１係合爪２４を第１係合穴３１４に挿入する。

このとき、図６（ａ）に示すように、インクカートリッジ２０の供給部２３の流路部材本体３１０側の面の周縁部側がフィルター３１７の表面（インクカートリッジ２０側の面）に斜めに接触する。これにより、供給部２３とフィルター３１７との間隔が狭い領域と広い領域との間にインクのメニスカス（液面）が形成される。

次に、図５（ｂ）に示すように、インクカートリッジ２０の第１係合爪２４を第１係合穴３１４に挿入した状態で、第１係合爪２４を支点としてインクカートリッジ２０を回転させることで、インクカートリッジ２０を壁部３１３の内部に挿入する。このとき、第２係合爪２５は、流路部材本体３１０の壁部３１３に押圧されて弾性変形し、元に戻ろうとする弾性力によって第２係合爪２５は第２係合穴３１５に挿入される。これにより、インクカートリッジ２０は、流路部材３０のカートリッジ装着部３１２に固定される。

このようにインクカートリッジ２０を流路部材３０に装着することで、図６（ｂ）に示すように、インクカートリッジ２０のリブ２１がシール部材３３０の第１シール部３３１に当接し、第１シール部３３１を流路部材本体３１０側に撓み変形させて、リブ２１の内部が封止される。

また、インクカートリッジ２０を流路部材３０に装着することで、図６（ｂ）に示すように、供給部２３のフィルター３１７側の全面がフィルター３１７に接触する。このとき、供給部２３とフィルター３１７との間に気体（空気）が介在しても、供給部２３が徐々にフィルター３１７に接触する面積を増やす際にインクのメニスカスが移動し、フィルター３１７と供給部２３との間の気体はフィルター３１７に設けた溝部３１８を介して外側に排出される。

すなわち、供給部２３とフィルター３１７とを面接触させたとしても、供給部２３とフィルター３１７との間の気体は、フィルター３１７の溝部３１８によって供給部２３とフィルター３１７との間の外側に排出されるため、供給部２３とフィルター３１７との間に気体による気泡が発生するのを抑制することができる。ちなみに、本実施形態の溝部３１８は、フィルター３１７の中央部から周縁部に亘って設けられているが、供給部２３はフィルター３１７に第１係合穴３１４側から徐々に接触し、最終的に第２係合穴３１５側が接触するため、溝部３１８は中央部から第２係合穴３１５側の周縁部に亘って設けるのが好ましい。これにより、供給部２３とフィルター３１７との接触によって移動するインクのメニスカスによって、気体を溝部３１８を介して効率よく外部に排出することができる。もちろん、溝部３１８の方向は、上述したものに限定されず、溝部３１８を中央部から第１係合穴３１４側の周縁部に亘って設けたとしても、供給部２３とフィルター３１７との間の気体を溝部３１８を介して外部に排出することができる。

このように、液体貯留手段であるインクカートリッジ２０の着脱時に、供給部２３とフィルター３１７との間に気泡が滞留するのを抑制することができるため、気泡によってフィルター３１７が覆われてフィルター３１７の有効面積が減少し、圧力損失が大きくなってインク滴の吐出不良が発生するのを抑制することができる。

ちなみに、フィルター３１７に溝部３１８が設けられていない場合、図７に示すように、供給部２３のフィルター３１７側の全面がフィルター３１７に接触した際に、供給部２３とフィルター３１７との間に気体が気泡となって滞留してしまう。このように供給部２３とフィルター３１７との間に気泡が存在すると、気泡がフィルター３１７の有効面積を減少させて、圧力損失が大きくなり、インク滴の吐出不良が発生してしまう。

また、本実施形態では、液体貯留手段であるインクカートリッジ２０の着脱時に、供給部２３とフィルター３１７との間に気泡が滞留するのを抑制することができるため、インク滴に含まれる気体がフィルター３１７によって捕獲されたとしても、インク滴の吐出不良が発生するまでにフィルター３１７上の気泡が成長する時間を長くすることができる。したがって、フィルター３１７上の気泡をノズル開口からインク滴と共に吸引して排出するクリーニング動作を行う頻度を減少させることができ、インクの無駄な消費を抑制することができる。

なお、このような流路部材３０のカートリッジ装着部３１２とは反対面側にはヘッド本体４０が固定される。

ヘッド本体４０は、流路部材３０に固定される面とは反対側に、液体としてインク滴を吐出するノズルが開口する液体噴射面が設けられている。また、ヘッド本体４０の図示しない内部にはノズルに連通すると共に流路部材３０の流路に連通する液体流路と、液体流路内のインクに圧力変化を生じさせる圧力発生手段等が設けられている。かかる圧力発生手段としては、例えば、電気機械変換機能を呈する圧電材料を有する圧電アクチュエーターの変形によって液体流路の容積を変化させて液体流路内のインクに圧力変化を生じさてノズルからインク滴を吐出させるものや、液体流路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からインク滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気力を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズルからインク滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用することができる。

このようなインクジェット式記録ヘッドで１０は、インクカートリッジ２０からのインクを流路部材３０を介してヘッド本体４０に供給し、圧力発生手段によって液体流路内のインクに圧力変化を生じさせることで、ノズルからインク滴が吐出される。

（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物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、溝部３１８をフィルター３１７の中央部から周縁部に亘って設けるようにしたが、溝部３１８の位置及び数については特にこれに限定されるものではない。例えば、溝部３１８をフィルター３１７の周縁部から中央部を通って周縁部まで連続して設けるようにしてもよく、また溝部３１８を複数設けてもよい。ここで、図８に、本発明の他の実施形態に係るフィルターの平面図を示す。

図８に示すように、フィルター３１７には、中央部から周縁部に亘って設けられた溝部３１８が３つ設けられている。つまり、溝部３１８はフィルター３１７に放射状に広がるように設けられている。このように複数個の溝部３１８を設けることによって、さらに気体の排出性を向上することができる。

また、上述した一実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０は、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備するインクジェット式記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図９は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。

図９に示すインクジェット式記録装置Ｉにおいて、複数のインクジェット式記録ヘッド１０は、インク供給手段を構成するインクカートリッジ２０が着脱可能に設けられ、このインクジェット式記録ヘッド１０を搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動可能に設けられている。このインクジェット式記録ヘッド１０は、例えば、ブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。

そして、駆動モーター６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７を介してキャリッジ３に伝達されることで、インクジェット式記録ヘッド１０を搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。

さらに、上述した例では、流路部材３０を具備するインクジェット式記録ヘッド１０について説明したが、インクジェット式記録ヘッド１０以外の部分に流路部材３０が設けられたインクジェット式記録装置にも本発明は適用することができる。具体的には、インクが貯留された液体貯留手段であるインクタンクが、キャリッジ３に搭載されずに、装置本体４に固定されて、インクタンクとヘッド本体４０とをチューブ状の供給管で接続するインクジェット式記録装置の場合、例えば、インクタンクを設置する場所に上述した流路部材３０が設けられていてもよい。

また、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、インクジェット式記録ヘッド１０がキャリッジ３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、インクジェット式記録ヘッド１０が固定されて、紙等の記録シートＳ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。

さらに、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、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インクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、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にも適用することができる。

また、本発明は液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に搭載される流路部材に限定されず、その他のデバイスに搭載される流路部材についても適用可能である。

Ｉ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １０ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 ２０ インクカートリッジ（液体貯留手段）、 ２３ 供給部、 ３０ 流路部材、 ４０ ヘッド本体、 ３１０ 流路部材本体、 ３１１ 流路、 ３１２ カートリッジ装着部、 ３１６ 取付部、 ３１７ フィルター、 ３１８ 溝部、 ３３０ シール部材

Claims (6)

1. 液体貯留手段に設けられた供給部が接続されて、前記液体貯留手段から前記供給部を介して液体が供給される流路が開口する取付部を有する流路部材であって、
   前記取付部には、前記流路の開口を覆い、当該取付部の前記供給部側の面に固定されたフィルターが設けられており、
   該フィルターには、前記供給部側に開口すると共に当該フィルターの縁部に達する溝部が設けられていることを特徴とする流路部材。
2. 前記フィルターが、前記供給部と前記取付部との間に亘って設けられていることを特徴とする請求項１記載の流路部材。
3. 前記溝部が、前記フィルターの中央部から前記縁部に亘って設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の流路部材。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の流路部材を具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
5. 請求項４に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
6. 請求項１〜３の何れか一項に記載の流路部材を具備することを特徴とする液体噴射装置。

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