JP2015212054A - 流路部材、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気泡の収容量を増大させることができると共に小型化した流路部材、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】液体が流れる第１流路３１０と、前記第１流路３１０に連通する第１液体溜まり部３２０と、前記第１液体溜まり部３２０の鉛直方向Ｚの下側に設けられた第２液体溜まり部３３０と、前記第２液体溜まり部３３０に連通する第２流路３４０と、前記第１液体溜まり部３２０と前記第２液体溜まり部３３０とを鉛直方向で仕切ると共に、鉛直方向に対して直交する水平方向の表面を有し、該表面を介して前記液体を前記第１液体溜まり部３２０側から前記第２液体溜まり部３３０側に流通させることが可能なフィルター３４と、を具備し、前記第１液体溜まり部３２０の内壁面には、前記フィルター３４の表面の前記水平方向の延長線と９０度よりも大きな角度θａで交わる傾斜内壁面３２２ａが備えられている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、内部に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（ヘッドケース、流路ユニット及び振動子ユニットで構成されたヘッド本体）と、ヘッド本体に固定されてインクが貯留されたインクカートリッジ（液体貯留部材）からのインクを各ヘッド本体に供給する共通の流路部材（導入針ユニット）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）。

このようなインクジェット式記録ヘッドでは、流路部材（導入針ユニット）にインクカートリッジに挿入されるインク供給針が設けられており、流路部材にインクカートリッジを装着することで、インク導入針がインクカートリッジに挿入されて、インクカートリッジ内のインクがインク導入針の内部を通過して流路部材に供給される。

このようにインク供給針を有する流路部材では、インク供給針の内部にインクに含まれる気泡を収容する気泡溜まりと、気泡溜まりの下流側にフィルターとが設けられており、気泡溜まりに気泡を収容することで、気泡がフィルターを塞いでフィルターの有効面積を減少させる不具合などを抑制している。

特開２００９−６７３０号公報

しかしながら、気泡溜まりに収容された気泡が成長することで、フィルターを塞ぐため定期的な気泡を排出するクリーニングが必要になり、インクの無駄な消費が増大してしまうという問題がある。

また、気泡溜まりに収容して成長した気泡がフィルターを塞がないようにするためには、気泡溜まりを大きく取る必要があり、流路部材の大型化を招くという問題がある。

なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在し、また、液体噴射ヘッド以外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、気泡の収容量を増大させることができると共に小型化した流路部材、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、液体が流れる第１流路と、前記第１流路に連通する第１液体溜まり部と、前記第１液体溜まり部の鉛直方向下側に設けられた第２液体溜まり部と、前記第２液体溜まり部に連通する第２流路と、前記第１液体溜まり部と前記第２液体溜まり部とを鉛直方向で仕切ると共に、鉛直方向に対して直交する水平方向の表面を有し、該表面を介して前記液体を前記第１液体溜まり部側から前記第２液体溜まり部側に流通させることが可能なフィルターと、を具備し、前記第１液体溜まり部の内壁面には、前記フィルターの表面の前記水平方向の延長線と９０度よりも大きな角度で交わる傾斜内壁面が備え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、第１液体溜まり部を大型化することなく、第１液体溜まり部に貯留可能な気泡の量を増大させることができ、気泡を外部に排出するクリーニング動作を行う回数を減少させて、液体の無駄な消費を抑制することができると共に、小型化を図ることができる。

ここで、前記第１液体溜まり部の内壁面は、前記傾斜内壁面よりも鉛直方向上側には、前記フィルターの前記表面に対して９０度となる垂直面が設けられていることが好ましい。これによれば、第１液体溜まり部の体積が著しく減少するのを抑制して貯留可能な気泡の量が減少するのを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、流路部材内に比較的大きな気泡を貯留することで、気泡を外部に排出するクリーニング動作を行う回数を減少させて、液体の無駄な消費を抑制することができると共に、小型化を図ることができる。

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、液体の無駄な消費を抑制して小型化した液体噴射装置を実現できる。

本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。 本発明の実施形態１に係るヘッド本体の要部断面図である。 本発明の実施形態１に係る流路部材の断面図である。 本発明の実施形態１に係る流路部材の要部断面図である。 本発明の比較した流路部材の要部断面図である。 本発明の実施形態１に係る流路部材の要部断面図である。 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の一例であるインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図である。

図１に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０は、液体としてインク滴を吐出可能なヘッド本体２０と、ヘッド本体２０にインクを供給する流路部材３０と、ヘッド本体２０と流路部材３０との間に保持された配線基板４０と、を具備する。

ここで、ヘッド本体２０についてさらに図２を参照して詳細に説明する。なお、図２は、ヘッド本体の要部を示す断面図である。

図２に示すように、本実施形態のヘッド本体２０は、複数のアクチュエーターユニット２１０と、アクチュエーターユニット２１０を内部に収容可能なケース２５０と、ケース２５０の一方面に接合された流路ユニット２３０と、を具備する。

本実施形態のアクチュエーターユニット２１０は、複数の圧電アクチュエーター２１１がその幅方向に並設された圧電アクチュエーター形成部材２１２と、圧電アクチュエーター形成部材２１２の先端部（一端部）側が自由端となるようにその基端部（他端部）側が固定端として接合される固定板２１３とを有する。

圧電アクチュエーター形成部材２１２は、圧電材料２１４と、圧電アクチュエーター２１１の２つの極を構成する内部電極、すなわち、隣接する圧電アクチュエーター２１１と電気的に独立する個別電極を構成する個別内部電極２１５と、隣接する圧電アクチュエーター２１１と電気的に共通する共通電極を構成する共通内部電極２１６とを交互に挟んで積層することにより形成されている。

この圧電アクチュエーター形成部材２１２には、例えば、ワイヤーソー等によって複数のスリット２１７が形成され、その先端部側が櫛歯状に切り分けられて圧電アクチュエーター２１１の列が形成されている。

ここで、圧電アクチュエーター２１１の固定板２１３に接合される領域は、振動に寄与しない不活性領域となっており、圧電アクチュエーター２１１を構成する個別内部電極２１５及び共通内部電極２１６間に電圧を印加すると、固定板２１３に接合されていない先端部側の領域のみが振動する。そして、圧電アクチュエーター２１１の先端面が、後述する振動板２３２の島部２４０に接着剤等を介して固定される。

また、アクチュエーターユニット２１０の各圧電アクチュエーター２１１には、当該圧電アクチュエーター２１１を駆動するための駆動ＩＣ等の駆動回路２２０が搭載されたＣＯＦ等の回路基板２２１が接続されている。

流路ユニット２３０は、流路形成基板２３１、振動板２３２及びノズルプレート２３３を具備する。

流路形成基板２３１は、シリコン単結晶基板からなり、その一方面側の表層部分には、複数の隔壁２３４によって画成された圧力発生室２３５がその幅方向（短手方向）に並設されている。

また、各圧力発生室２３５の長手方向一端部側には、各圧力発生室２３５に液体の一例であるインクを供給するためのマニホールド２３６が液体供給路の一例であるインク供給路２３７を介して連通されている。また、流路形成基板２３１の圧力発生室２３５の開口面側は振動板２３２で封止され、他方面側にはノズル開口２３８が穿設されたノズル形成部材の一例であるノズルプレート２３３が接着剤や熱溶着フィルムを介して接着されている。ノズルプレート２３３のノズル開口２３８と圧力発生室２３５とは、流路形成基板２３１を貫通して設けられたノズル開口連通孔２３９を介して連通している。

振動板２３２は、例えば、樹脂フィルム等の弾性部材からなる第１の部材である弾性膜２３２ａと、この弾性膜２３２ａを支持する、例えば、金属材料等からなる第２の部材である支持板２３２ｂとの複合板で形成されており、弾性膜２３２ａ側が流路形成基板２３１に接合されている。例えば、本実施形態では、第１の部材である弾性膜２３２ａは、厚さが数μｍ程度のＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルムからなり、第２の部材である支持板２３２ｂは、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼板（ＳＵＳ）からなる。

また、振動板２３２の各圧力発生室２３５に対向する領域内には、圧電アクチュエーター２１１の先端部が当接する島部２４０が設けられている。すなわち、振動板２３２の各圧力発生室２３５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２４１が形成され、この薄肉部２４１の内側にそれぞれ島部２４０が設けられている。このような島部２４０には、上述したアクチュエーターユニット２１０の圧電アクチュエーター２１１の先端部が例えば、接着剤等を介して固定される。

また、振動板２３２のマニホールド２３６に対向する領域には、薄肉部２４１と同様に、支持板２３２ｂがエッチングにより除去されて実質的に弾性膜２３２ａのみで構成されるコンプライアンス部２４２が設けられている。なお、このコンプライアンス部２４２は、マニホールド２３６内に圧力変化が生じた時に、このコンプライアンス部２４２の弾性膜２３２ａが変形することによって圧力変化を吸収し、マニホールド２３６内の圧力を常に一定に保持する役割を果たす。

なお、本実施形態では、振動板２３２を弾性膜２３２ａと支持板２３２ｂとで構成し、島部２４０の周辺部及びコンプライアンス部２４２を弾性膜２３２ａのみで構成したが、特にこれに限定されず、例えば、振動板として、１枚の板状部材を用いて、板状部材の厚さ方向の一部を除去した凹形状の薄肉部２４１等を設けることで、島部２４０及びコンプライアンス部２４２を形成するようにしてもよい。

ケース２５０は、流路形成基板２３１の振動板２３２上に固定されたものであり、振動板２３２とは反対側に設けられた流路部材３０に配線基板４０を介して接続されて、図示しないインクカートリッジ等の液体貯留部からインクをマニホールド２３６に供給するインク導入路２５１が設けられている。

また、ケース２５０には、厚さ方向に貫通する複数の収容部２５２が設けられており、各収容部２５２にアクチュエーターユニット２１０が位置決めされて固定されている。本実施形態では、アクチュエーターユニット２１０を８個設け、アクチュエーターユニット２１０がそれぞれ独立して収容されるように８個の収容部２５２を設けるようにした。

また、ケース２５０には、コンプライアンス部２４２に対向する領域に開口する凹形状を有するコンプライアンス空間２５３が設けられている。このコンプライアンス空間２５３によってコンプライアンス部２４２は変形可能に保持される。

さらに、図１に示すように、ケース２５０の振動板２３２に接合された面とは反対側の面には、回路基板２２１の各配線が接続される導電パッドが設けられた配線基板４０が固定されている。ケース２５０の収容部２５２は、この配線基板４０によって実質的に塞がれている。配線基板４０には、ケース２５０の収容部２５２に対抗する領域にスリット状の開口部４１が形成されており、回路基板２２１はこの配線基板４０の開口部４１から収容部２５２の外側に引き出されて配線基板４０のケース２５０とは反対側の面で配線基板４０と電気的に接続されている。

また、配線基板４０には、流路部材３０の流路が内部に設けられた突起部を挿通する挿通部４２が設けられており、挿通部４２を挿通した流路部材３０の流路とインク導入路２５１とが連通する。

このようなヘッド本体２０では、インク滴を吐出する際に、圧電アクチュエーター２１１及び振動板２３２の変形によって各圧力発生室２３５の容積を変化させて所定のノズル開口２３８からインク滴を吐出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ケース２５０に設けられたインク導入路２５１を介してマニホールド２３６にインクが供給されると、インク供給路２３７を介して各圧力発生室２３５にインクが分配される。実際には、圧電アクチュエーター２１１に電圧を印加することにより圧電アクチュエーター２１１を収縮させる。これにより、振動板２３２が圧電アクチュエーター２１１と共に変形されて圧力発生室２３５の容積が広げられ、圧力発生室２３５内にインクが引き込まれる。そして、ノズル開口２３８に至るまで内部にインクを満たした後、回路基板２２１を介して供給される記録信号に従い、圧電アクチュエーター２１１の電極２１５、２１６に印加していた電圧を解除する。これにより、圧電アクチュエーター２１１が伸張されて元の状態に戻ると共に振動板２３２も変位して元の状態に戻る。結果として圧力発生室２３５の容積が収縮して圧力発生室２３５内の圧力が高まりノズル開口２３８からインク滴が吐出される。

一方、流路部材３０は、ヘッド本体２０のケース２５０に配線基板４０を間に挟んだ状態で固定される。ここで、流路部材３０についてさらに図３〜図６を参照して詳細に説明する。なお、図３は、本発明の実施形態１に係る流路部材を示す断面図であり、図４は、図３の要部を拡大した断面図であり、図５は、比較例の流路部材の内部にインク及びインクに混入した気泡が取り込まれた状態を示す図であり、図６は、流路部材の変形例を示す内部にインク及びインクに混入した気泡が取り込まれた状態を示す図である。

図示するように本実施形態の流路部材３０は、第１流路部材３１、第２流路部材３２及び第３流路部材３３が積層されて構成されたものであり、内部にインクが流れる流路３００が設けられている。

具体的には、流路部材３０は、第１流路部材３１と、第２流路部材３２と、第３流路部材３３と、が鉛直方向Ｚに積層されて構成されたものである。本実施形態では、第１流路部材３１を鉛直方向上側、第３流路部材３３を鉛直方向下側として、ヘッド本体２０が第３流路部材３３の第２流路部材３２とは反対側に、すなわち、鉛直方向Ｚの下側に配置されるようにした。

この流路部材３０に設けられた流路３００は、第１流路３１０と、第１流路３１０に連通する第１液体溜まり部３２０と、第１液体溜まり部３２０に鉛直方向Ｚで連通する第２液体溜まり部３３０と、第２液体溜まり部３３０に連通する第２流路３４０と、を具備する。そして、第１液体溜まり部３２０と第２液体溜まり部３３０との間には、鉛直方向Ｚに対して直交する水平方向Ｘが面方向となるように配置されたフィルター３４が設けられている。

第１流路３１０は、第１流路部材３１の鉛直方向Ｚの上面に一体的に形成された針部３５内に設けられた第１流路垂直部３１１と、第１流路垂直部３１１に連通すると共に第１液体溜まり部３２０に連通する第１流路水平部３１２と、を具備する。

第１流路垂直部３１１は、鉛直方向Ｚに沿ってインクが流れるように設けられている。また、第１流路垂直部３１１は、針部３５の先端において開口面積が徐々に漸減するテーパー形状に形成されており、針部３５の先端部よりも下側では、鉛直方向Ｚに略同一の開口面積で形成されている。つまり、第１流路垂直部３１１は、針部３５の先端部以外では、水平方向Ｘの断面積がインクの流れる方向に向かって略同一で形成されている。本実施形態では、第１液体溜まり部３２０と第２液体溜まり部３３０とを設けるようにしたため、針部３５の内部に気泡溜まり部となる空間を鉛直方向に長く設ける必要がない。すなわち、本実施形態では、針部３５の内部にフィルターを設けることなく、針部３５よりも下流に第１液体溜まり部３２０と第２液体溜まり部３３０とを設け、これらの間にフィルター３４を設けるようにしている。したがって、針部３５の鉛直方向Ｚの長さを短くして、流路部材３０全体の鉛直方向の高さを低くすることができる。

また、第１流路水平部３１２は、鉛直方向Ｚに対して直交する水平方向Ｘに沿って設けられている。このような第１流路水平部３１２は、第１流路部材３１の第２流路部材３２側に溝状に形成されている。

なお、本実施形態では、第１流路３１０として、第１流路垂直部３１１と第１流路水平部３１２とを設けるようにしたが、特にこれに限定されず、第１流路３１０は、第１流路垂直部３１１及び第１流路水平部３１２の何れか一方のみで構成されていてもよい。また、第１流路垂直部３１１及び第１流路水平部３１２は、鉛直方向Ｚに沿った方向及びこれに直交する水平方向Ｘに限定されず、鉛直方向Ｚ及び水平方向Ｘに交差する傾斜方向に延設されたものであってもよい。

第１液体溜まり部３２０は、本実施形態では、第２流路部材３２と第３流路部材３３とに亘って設けられている。具体的には、第１液体溜まり部３２０は、第２流路部材３２に鉛直方向Ｚに貫通して設けられた第１部３２１と、第３流路部材３３の第２流路部材３２側に設けられた第２部３２２と、を具備する。

第１液体溜まり部３２０の第１部３２１は、第２流路部材３２に鉛直方向Ｚに貫通して設けられたものであり、水平方向Ｘの開口面積が鉛直方向Ｚに亘って略同一となるように形成されている。これにより、第１部３２１の内壁面は、鉛直方向Ｚに沿った垂直面３２１ａとなっている。

第１液体溜まり部３２０の第２部３２２は、第１部３２１に鉛直方向Ｚの下側に連通して設けられたものであり、第３流路部材３３の第２流路部材３２側の面に凹形状に形成されている。また、第２部３２２は、第１部３２１側の開口は、第１部３２１と略同じ開口面積で形成され、第１部３２１とは反対側、すなわち、鉛直方向Ｚの下側に向かって水平方向Ｘの開口面積が徐々に漸減するように設けられている。つまり、第２部３２２の内壁面は、第１部３２１の垂直面３２１ａとの間に段差が形成されることなく連続して形成され、且つ、水平方向Ｘ、すなわち、第１液体溜まり部３２０の底面３２０ａに対して９０度よりも大きな角度θａで形成された傾斜内壁面３２２ａとなっている。すなわち、傾斜内壁面３２２ａは、第１液体溜まり部３２０の底面３２０ａであって、フィルター３４３を載置している面（フィルター３４の表面と同様に水平方向Ｘに延びる平面）に対して、９０度＜θａ＜１８０度となる角度で形成されている。つまり、第１液体溜まり部３２０は、内壁面の少なくともフィルター３４側が、水平方向Ｘに延びる底面３２０ａに対して傾斜した傾斜内壁面３２２ａとなっている。なお、本実施形態では、フィルター３４は、底面３２０ａと同様にその表面が水平方向Ｘに延びるように配置されている。したがって、傾斜内壁面３２２ａは、フィルター３４の表面の水平方向Ｘの延長線と９０度よりも大きな角度θａで交わっていると言い換えることができる。

第２液体溜まり部３３０は、第１液体溜まり部３２０の鉛直方向Ｚの下側に配置されて、第１液体溜まり部３２０に連通する。この第２液体溜まり部３３０は、第１液体溜まり部３２０と連通する側の開口が第１液体溜まり部３２０の第２液体溜まり部３３０側の開口よりも小さい開口面積で形成されている。また、第２液体溜まり部３３０は、鉛直方向下側に向かって断面積が徐々に漸減するテーパー形状を有する。そして、この第２液体溜まり部３３０と第１液体溜まり部３２０との間、すなわち、第２液体溜まり部３３０の開口部分には、フィルター３４が面方向が水平方向Ｘとなるように設けられている。

このようなフィルター３４は、インクに含まれるゴミや気泡などの異物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。また、フィルター３４は、不織布等を用いるようにしてもよく、その材料は特に限定されるものではない。本実施形態では、第２液体溜まり部３３０を第１液体溜まり部３２０の中央部に開口して設けるようにした。

第２流路３４０は、一端が第２液体溜まり部３３０の鉛直方向Ｚの下側に連通して設けられており、他端がヘッド本体２０のインク導入路２５１に連通して設けられている。これにより、フィルター３４を通過したインクをヘッド本体２０に供給する。このような第２流路３４０は、鉛直方向Ｚに沿って延設されている。もちろん、第２流路３４０は、第１流路３１０と同様に、垂直流路と水平流路とで構成されたものや水平方向及び鉛直方向に交差する方向に傾斜した流路等であってもよい。

このような流路部材３０では、第１流路３１０から供給されたインクを、第１液体溜まり部３２０、第２液体溜まり部３３０、及び第２流路３４０を介してヘッド本体２０に供給する。このとき、フィルター３４によって捕捉された気泡５００は、図４に示すように、第１液体溜まり部３２０内に貯留される。第１液体溜まり部３２０に貯留された気泡５００は、浮力によって第１液体溜まり部３２０の鉛直方向Ｚの上側に移動して徐々に成長する。このように第１液体溜まり部３２０に貯留された気泡５００は、成長することによって徐々にフィルター３４の表面に近づき、気泡５００がフィルター３４の表面を覆うと、フィルター３４のインクを通過する有効面積が減少して、流路抵抗が増大し、ヘッド本体２０へのインク供給不良によるインク吐出不良が発生する虞がある。本実施形態では、第１液体溜まり部３２０の内壁面のフィルター３４側を傾斜内壁面３２２ａとしたため、第１液体溜まり部３２０内に貯留可能な気泡５００の量を多くすることができる。すなわち、インクの密度、インクの粘度などによって規定される表面張力によって気泡５００とインクとの境界におけるインクの接触角θｂが規定されるため、第１液体溜まり部３２０のフィルター３４側を傾斜内壁面３２２ａとすることで、傾斜内壁面３２２ａ上における気泡５００とインクとの境界からフィルター３４側への気泡５００の突出量ｈ１が小さくなる。これに対して、図５に示すように、第１液体溜まり部３２０に傾斜内壁面３２２ａを設けずに、垂直面３２１ａのみで構成した場合、すなわち、角度θａが９０度の場合には、インクの接触角θｂは変化しないことから、内壁面（垂直面３２１ａ）上における気泡５００とインクとの境界からフィルター３４側への気泡５００の突出量ｈ２は大きくなる。つまり、本実施形態のように第１液体溜まり部３２０に傾斜内壁面３２２ａを設けることで、図５に示すように、傾斜内壁面３２２ａを設けない場合に比べて、領域Ａの分だけ気泡５００を貯留できる量を増大させることができる。このように、本実施形態では、第１液体溜まり部３２０の容積を増大させることなく、第１液体溜まり部３２０に貯留できる気泡５００の量を増大することができる。これにより、第１液体溜まり部３２０内に貯留された気泡５００を排出するクリーニング動作を行わせる頻度を低減して、インクの無駄な消費を抑制することができる。また、第１液体溜まり部３２０の容積、特に鉛直方向Ｚの高さを大型化することなく、気泡５００の貯留量を増大することができるため、流路部材３０の小型化、特に鉛直方向Ｚの小型化を図ることができる。

なお、本実施形態では、第１液体溜まり部３２０のフィルター３４側の内壁面を傾斜内壁面３２２ａとするようにしたが、この傾斜内壁面３２２ａは、図４に示すように、壁面を垂直面３２１ａより内側であるフィルター３４側に突出させることで形成されている。したがって、傾斜内壁面３２２ａを形成することで、第１液体溜まり部３２０の容積は減少する。すなわち、傾斜内壁面３２２ａの角度θａを大きくし過ぎると、第１液体溜まり部３２０の容積が減少することによって、貯留可能な気泡５００の量が減少する。つまり、図６に示すように、傾斜内壁面３２２ａの角度θａを図４に示す傾斜内壁面３２２ａよりも大きくした場合、気泡５００が貯留可能な量は、領域Ｂの分だけ増大するものの、傾斜内壁面３２２ａがせり出した分、すなわち、領域Ｃの分だけ減少する。つまり、傾斜内壁面３２２ａの角度θａによって気泡５００の突出量を減少させて増加される量と、傾斜内壁面３２２ａのせり出しによって減少される量との関係はトレードオフの関係となる。

ここで、インクの表面張力を３０．５ｍＮ／ｍとした場合のインクの壁面接触角θｂを２５度とし、傾斜内壁面３２２ａの角度θａを変化させた場合の気泡５００を貯留可能な量、すなわち、フィルター３４の表面に気泡５００が接触するまでの最大の気泡貯留量（気泡体積）を算出した。この結果を下記表１に示す。

表１に示すように、第１液体溜まり部３２０のフィルター３４側の内壁面が垂直面３２１ａ、すなわち、９０°の場合に比べて、フィルター３４側の内壁面を傾斜させた傾斜内壁面３２２ａとした方が、第１液体溜まり部３２０に貯留可能な気泡の体積は増大させることができる。また、傾斜内壁面３２２ａの角度θａは、９０度＜θａ＜１８０度であれば、気泡５００の体積を増加させることができるものの、角度θａは、１１０度＜θａ＜１３５度が好ましい。特に、傾斜内壁面３２２ａの角度θａを１２０度とすることで、第１液体溜まり部３２０に貯留可能な気泡５００の容積を最も大きくすることができる。なお、傾斜内壁面３２２ａの角度θａは、インクの表面張力等の特性や第１液体溜まり部３２０の材質等によって接触角が変わるため、その最適な値は変化するものである。したがって、インクの特性や流路部材３０の材質等によって角度θａは適宜設定すればよい。

なお、特に図示していないが、第１液体溜まり部３２０や第１流路３１０等には、気泡によって流路が塞がれた際に、インクを流すための溝を壁面に設けるようにしてもよい。これにより、気泡が流路を塞いでインクが供給できなくなるのを抑制することができる。

このように、本実施形態では、第１液体溜まり部３２０のフィルター３４側に傾斜内壁面３２２ａを設けることで、第１液体溜まり部３２０を大型化することなく、第１液体溜まり部３２０内に貯留可能な気泡５００の量を増大させることができる。したがって、流路部材３０の小型化を図ることができると共に、気泡５００を排出するクリーニング動作の頻度を減少させて、無駄なインクの消費を抑制することができる。

また、第１液体溜まり部３２０の傾斜内壁面３２２ａの鉛直方向Ｚの上側の内壁面を垂直面３２１ａとしたため、第１液体溜まり部３２０内に貯留可能な気泡５００の量が減少するのを抑制することができる。ちなみに、第１液体溜まり部３２０の内壁面に垂直面３２１ａを設けずに、内壁面を傾斜内壁面３２２ａのみで形成してもよいが、傾斜内壁面３２２ａのみで形成することによって、第１液体溜まり部３２０のインクや気泡５００の排除体積が増大してしまうため、気泡５００を貯留可能な量があまり多くならない虞があるため好ましくない。つまり、本実施形態では、第１液体溜まり部３２０の傾斜内壁面３２２ａの鉛直方向Ｚの上側の内壁面を垂直面３２１ａとすることで、第１液体溜まり部３２０内の傾斜内壁面３２２ａを形成することによる排除体積をできるだけ減少させて、第１液体溜まり部３２０内に貯留可能な気泡５００の量を増大させることができる。

（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もの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、第１液体溜まり部３２０のフィルター３４側に傾斜内壁面を周方向に亘って設けるようにしたが、特にこれに限定されず、傾斜内壁面は、第１液体溜まり部３２０の周方向に一部に設けられていても、第１液体溜まり部３２０内に貯留可能な気泡の量を増大させることができる。

また、上述した実施形態１では、流路部材３０に第１流路３１０、第１液体溜まり部３２０、第２液体溜まり部３３０及び第２流路３４０を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、第１液体溜まり部３２０と第２液体溜まり部３３０とが設けられていれば、その他の流路が設けられていなくても、またさらに他の流路が設けられていてもよい。

さらに、上述した実施形態１では、圧力発生室２３５に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、圧電材料２１４と電極２１５、２１６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アクチュエーター２１１を用いて説明したが、圧力発生手段としては、特にこれに限定されず、例えば、電極及び圧電材料を成膜及びリソグラフィー法により積層形成した薄膜型、グリーンシートを添付する等の方法により形成される圧膜型などの撓み振動型の圧電アクチュエーターを用いることができる。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。

また、これら各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７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７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を有するインクジェット式記録ヘッドユニット１（以下、ヘッドユニット１とも言う）は、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、このヘッドユニット１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。この記録ヘッドユニット１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、ヘッドユニット１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には搬送手段としての搬送ローラー８が設けられており、紙等の記録媒体である記録シートＳが搬送ローラー８により搬送されるようになっている。なお、記録シートＳを搬送する搬送手段は、搬送ローラーに限られずベルトやドラム等であってもよい。

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（ヘッドユニット１）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、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貯留手段がキャリッジ３に搭載されずに装置本体４に固定されて、貯留手段とヘッド本体２０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、貯留手段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。

なお、上記実施の形態においては、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。

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 ヘッド本体、 ３０ 流路部材、 ３１ 第１流路部材、 ３２ 第２流路部材、 ３３ 第３流路部材、 ３４ フィルター、 ３５ 針部、 ４０ 配線基板、 ３００ 流路、 ３１０ 第１流路、 ３１１ 第１流路垂直部、 ３１２ 第１流路水平部、 ３２０ 第１液体溜まり部、 ３２１ 第１部、 ３２１ａ 垂直面、 ３２２ 第２部、 ３２２ａ 傾斜内壁面、 ３３０ 第２液体溜まり部、 ３４０ 第２流路、 ５００ 気泡

Claims (4)

1. 液体が流れる第１流路と、
   前記第１流路に連通する第１液体溜まり部と、
   前記第１液体溜まり部の鉛直方向下側に設けられた第２液体溜まり部と、
   前記第２液体溜まり部に連通する第２流路と、
   前記第１液体溜まり部と前記第２液体溜まり部とを鉛直方向で仕切ると共に、鉛直方向に対して直交する水平方向の表面を有し、該表面を介して前記液体を前記第１液体溜まり部側から前記第２液体溜まり部側に流通させることが可能なフィルターと、
   を具備し、
   前記第１液体溜まり部の内壁面には、前記フィルターの表面の前記水平方向の延長線と９０度よりも大きな角度で交わる傾斜内壁面が備えられていることを特徴とする流路部材。
2. 前記第１液体溜まり部の内壁面は、前記傾斜内壁面よりも鉛直方向上側には、前記フィルターの前記表面に対して９０度となる垂直面が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. 請求項１又は２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。
4. 請求項３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。

Images