JP2016060077A - 液体層分布変換部材、液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び液体層分布変換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の成分の沈降を容易に改善することができると共に小型化を図ることができる液体層分布変換部材、液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び液体層分布変換方法を提供する。
【解決手段】流路３５２内の液体層の分布を変換する液体層分布変換部材であって、前記流路３５２内には、当該流路３５２の内壁面側に第１流路４１０と、当該流路３５２の中心側に第２流路４２０とを形成する隔離部材４００が設けられており、前記隔離部材４００は、前記流路３５２の下流側において、前記第１流路４１０を前記内壁面の周方向の一部で開口する第１流出口４１１と、該第１流出口４１１と区分された第２流出口４２１であって、当該第１流出口４１１よりも前記流路３５２の中心側で前記第２流路４２０を開口する第２流出口４２１と、を具備する。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、流路内の液体層の分布を変換する液体層分布変換部材、液体層分布変換部材を具備する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置、並びに液体層分布変換方法に関する。

インクジェット式プリンターやプロッタ等のインクジェット式記録装置に代表される液体噴射装置は、カートリッジやタンク等に液体貯留手段に貯留されたインクなどの液体を液滴として噴射可能な液体噴射ヘッドを具備する。

液滴を噴射する液体噴射ヘッドの代表例であるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、インクを噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、圧力発生室内のインクに圧力変化を生じさせる圧力発生手段と、を具備し、圧力発生手段によって圧力発生室内のインクに圧力変化を生じさせることでノズル開口からインク滴が噴射される。

このようなインクジェット式記録ヘッドでは、液体貯留手段から圧力発生室に至る流路において、内壁面側と中心側とでインクの濃度に差が生じてしまうという問題がある。そして、流路内をインクは層流となって流れるため、内壁面側と中心側とでインクの濃度に差が生じた層流がそのまま各圧力発生室に供給されると、濃度が高いインクを噴射するノズル開口と、濃度が低いインクを噴射するノズル開口とに分かれてしまい、印刷結果に濃度のばらつき、所謂、濃度むらが生じてしまうという問題がある。なお、流路における内壁面側と中心側とのインクの濃度差は、液体貯留手段においてインクの成分が沈降し、濃度が高いインクと濃度が低いインクとが流路内に流入することなどによって発生する。

このため、各圧力発生室に分配する前の流路内にサブタンクを設け、サブタンク内に攪拌球を入れることによってインクを攪拌するインクジェットプリンタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、ノズル開口内に壁部を設けることでインクの流れを分岐するようにしたインクジェット式記録装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１０−１８４４２４号公報 特開２００７−２０３６４１号公報

しかしながら、特許文献１のように、攪拌球によってインクを攪拌させる場合、サブタンクが静止している場合には攪拌球が移動しないため、インクの攪拌効果を得ることができないという問題がある。また、攪拌球等の攪拌手段を設けると、インクジェット式記録ヘッドが大型化してしまうという問題がある。

また、インクを貯留した貯留手段とインクジェット式記録ヘッドとの間でインクを循環させることで、インクを攪拌するインクジェット式記録装置も提案されているが、循環装置が必要でインクジェット式記録装置が大型化してしまうという問題がある。

また、特許文献２のように流路を分岐したとしても、インクを効率的に攪拌することはできないという問題がある。

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及び液体噴射装置だけではなく、他のデバイス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、液体の成分の沈降を容易に改善することができると共に小型化を図ることができる液体層分布変換部材、液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び液体層分布変換方法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、流路内の液体層の分布を変換する液体層分布変換部材であって、前記流路内には、当該流路の内壁面側に第１流路と、当該流路の中心側に第２流路とを形成する隔離部材が設けられており、前記隔離部材は、前記流路の下流側において、前記第１流路を前記内壁面の周方向の一部で開口する第１流出口と、該第１流出口と区分された第２流出口であって、当該第１流出口よりも前記流路の中心側で前記第２流路を開口する第２流出口と、を具備することを特徴とする液体層分布変換部材にある。
かかる態様では、第１流路と第２流路との上流側での開口の並び方向を第１流出口及び第２流出口で配置を異なる方向に変換することで、第１流出口及び第２流出口から流出した液体層の攪拌を行って液体に含まれる成分の分布の偏りを改善することができる。また、隔離部材を設けるだけなので、液体を流すだけで液体の攪拌を行うことができ、攪拌球等の攪拌手段や循環装置を設ける必要がなく、小型化を図ることができる。

ここで、前記第１流出口及び前記第２流出口は、前記流路の流路方向が変化する変化点よりも上流側に配置されていることが好ましい。これによれば、流路の上流と下流とにおける層流を再配置することができるため、液体に含まれる成分の分布の偏りを改善することができる。

また、前記流路方向の変化点が、鉛直方向の成分を有するベクトル方向から鉛直方向と直交する水平方向の成分を有するベクトル方向に変化する変化点であり、前記第１流出口を通過した液体は、前記変化点の下流において、鉛直方向上側に流れ込む位置に、当該第１流出口が配置されていることが好ましい。これによれば、流路の内壁面側に濃度の高い液体が供給された場合に、変化点の下流において、濃度の高い液体を鉛直方向上側に配置することができるため、濃度の高い液体に含まれる成分が完全に沈降するまでの時間を稼ぐことができる。

また、前記隔離部材は、前記流路の液体を流れる方向に軸方向を有する筒状部と、前記筒状部と前記流路との間の一部を閉塞する第１閉塞部と、前記筒状部の内側の一部を閉塞する第２閉塞部と、を具備し、前記第１流路は、前記筒状部の外側に形成されており、前記第２流路は前記筒状部の内側に形成されており、前記第１流出口は、前記筒状部と前記内壁面との間に前記第１閉塞部によって閉塞されていない部分に形成されており、前記第２流出口は、前記筒状部の内側に前記第２閉塞部によって閉塞されていない部分に形成されており、前記第２閉塞部は、前記第１流出口と前記第２流出口との間に設けられていることが好ましい。これによれば、筒状部、第１閉塞部及び第２閉塞部によって第１流出口を有する第１流路及び第２流出口を有する第２流路を容易に形成することができる。

また、前記隔離部材の上流側の先端部の厚さは、前記先端部よりも下流側の厚さに比べて薄いことが好ましい。これによれば、隔離部材の上流側の先端部において液体を分岐する際の流路抵抗を抑制することができる。また、隔離部材の上流側の先端部において、液体の滞留を抑制して液体の初期充填性及び気泡排出性を向上することができる。

さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体層分布変換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、液体の成分の沈降を容易に改善することができ、液体噴射ヘッドの小型化を図ることができる。

また、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、複数の前記圧力発生室が共通して連通するマニホールドと、を備え、前記隔離部材が、前記マニホールドに液体を供給する流路に設けられていることが好ましい。これによれば、層流による濃度分布を変換した液体をマニホールドに供給して、印刷物の濃度むらを抑制することができる。

また、本発明の他の態様は、上記態様の液体層分布変換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、攪拌球等の攪拌手段や循環装置を設けることなく、液体の成分の沈降を容易に改善することができ、液体噴射装置の小型化を図ることができる。

さらに、本発明の他の態様は、流路内の液体層の分布を変換する液体層分布変換方法であって、前記流路内には、当該流路の内壁面側に第１流路と、当該流路の中心側に第２流路とを形成する隔離部材が設けられおり、前記隔離部材は、前記流路の下流側において、前記第１流路を前記内壁面の周方向の一部で開口する第１流出口と、該第１流出口と区分された第２流出口であって、当該第１流出口よりも前記流路の中心側で前記第２流路を開口する第２流出口と、を具備し、前記第１流出口と前記第２流出口とから液体を流出させることで、液体層の分布を変換することを特徴とする液体層分布変換方法にある。
かかる態様では、第１流路と第２流路との上流側での開口の並び方向を第１流出口及び第２流出口で配置を異なる方向に変換することで、第１流出口及び第２流出口から流出した液体層の攪拌を行って液体に含まれる成分の分布の偏りを改善することができる。

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に係る流路部材の分解斜視図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの要部断面図である。 実施形態１に係るヘッド本体の分解斜視図である。 実施形態１に係るヘッド本体の平面図である。 実施形態１に係るヘッド本体の断面図である。 実施形態１に係るヘッド本体の要部断面図である。 実施形態１に係るヘッド本体の要部を切り欠いた斜視図である。 実施形態１に係るヘッド本体の要部を切り欠いた平面図である。 実施形態１に係るヘッド本体の要部断面図である。 実施形態１に係る流路部材の要部断面図である。 比較例における導入路からノズル開口までの流路を示す模式図である。 実施形態１に係る導入路からノズル開口までの流路を示す模式図である。 実施形態２に係るヘッド本体の要部を切り欠いた平面図である。 実施形態２に係るヘッド本体の要部断面図である。 他の実施形態に係るヘッド本体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の斜視図である。

図１に示すように、本実施形態の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１０は、液体貯留手段であるインクカートリッジ１１から液体としてインクが供給される流路部材２０と、流路部材２０からインクが供給されて、供給されたインクを噴射可能なヘッド本体３０と、を具備する。

まず、本実施形態の流路部材２０について図２〜図４を参照して説明する。なお、図２は、流路部材の分解斜視図であり、図３は、インクジェット式記録ヘッドの平面図であり、図４は、図２のＡ−Ａ′線断面図である。

流路部材２０は、インクカートリッジ１１が装着される第１流路部材２１０と、第１流路部材２１０の一方面に固定される第２流路部材２２０と、を具備する。なお、流路部材２０における方向は、詳しくは後述するヘッド本体３０が流路部材２０に固定された際のヘッド本体３０の第１の方向Ｘ、第２の方向Ｙ及び第３の方向Ｚを基準として説明する。すなわち、第１流路部材２１０と第２流路部材２２０とは、第３の方向Ｚに積層されている。また、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０は、第３の方向Ｚが鉛直方向上向きとなるように配置されて使用される。

第１流路部材２１０は、内部に液体であるインクが通過する第１液体流路２１１が第３の方向Ｚに貫通して設けられている。そして、第３の方向Ｚにおいて、第２流路部材２２０とは反対側の面が、インクカートリッジ１１が装着されるカートリッジ装着部２１２となっている。また、カートリッジ装着部２１２は、周囲を壁部２１３で囲まれており、壁部２１３内にインクカートリッジ１１が装着される。なお、インクカートリッジ１１のカートリッジ装着部２１２への装着方法は特に限定されず、インクカートリッジ１１及び流路部材２０の何れか一方に係合爪を設け、他方に係合爪が係合される係合孔を設けるようにしてもよい。また、蓋部材等によってカートリッジ装着部２１２に装着されたインクカートリッジ１１を押さえるようにしてもよく、クリップ等でインクカートリッジ１１と流路部材２０とを同時に挟み込んで固定するようにしてもよい。

第１流路部材２１０には、第１液体流路２１１が、複数個、本実施形態では、４個設けられている。また、第１流路部材２１０のカートリッジ装着部２１２には、第３の方向Ｚに柱状に突出した取付部２１４が設けられており、各取付部２１４の突出した端面に第１液体流路２１１が開口して設けられている。この取付部２１４は、第１液体流路２１１毎に独立して設けられている。すなわち、本実施形態では、４つの取付部２１４を第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙにマトリックス状に配置するようにした。もちろん、取付部２１４の配置は特にこれに限定されず、例えば、４つの取付部２１４を第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙの何れか一方のみに並設するようにしてもよい。

このような取付部２１４の先端面には、第１液体流路２１１の開口を覆うフィルター２１５が設けられている。フィルター２１５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、複数の微細孔が設けられたものである。このようなフィルター２１５としては、例えば、金属や樹脂等の繊維を細かく織る又は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２１５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。また、フィルター２１５は、単層であっても、複数が積層された複数層であってもよい。

このようなフィルター２１５は、取付部２１４の先端面、すなわち、第１液体流路２１１が開口する開口面に接着又は溶着されている。また、取付部２１４に固定されたフィルター２１５は、中央部が取付部２１４の先端面とは反対側に向かって凸形状となるように緩やかに湾曲して設けられている。すなわち、フィルター２１５は、周縁部が取付部２１４の先端面に固定され、中央部がインクカートリッジ１１側に向かって突出して設けられている。このようにフィルター２１５をインクカートリッジ１１側に向かって中央部が凸形状となるように設けることで、フィルター２１５がインクカートリッジ１１の供給部１３に当接して液面接続された際に、フィルター２１５と供給部１３との間に気泡が滞留するのを抑制して、フィルター２１５の有効面積が減少するのを抑制することができる。なお、インクカートリッジ１１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１１の底面には、インクカートリッジ１１の内部のインクを流路部材２０に供給する供給口１２が設けられている。この供給口１２の内部には、インク吸収体である供給部１３が設けられている。供給部１３は、流路部材２０のフィルター２１５に圧接して、インクカートリッジ１１内のインクを流路部材２０の第１液体流路２１１に供給する。このような供給部１３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。

このようなフィルター２１５が設けられた取付部２１４の外周には、第１シール部材２３０が装着されている。第１シール部材２３０は、ゴムやエラストマーなどの弾性材料で形成されており、取付部２１４の外周で、取付部２１４の周方向に亘って流路部材２０とインクカートリッジ１１とに当接することで、フィルター２１５と供給部１３との接続部分を封止している。

一方、第２流路部材２２０には、第３の方向Ｚに貫通する第２液体流路２２１が設けられている。第２液体流路２２１は、第１流路部材２１０とは反対側でヘッド本体３０の導入路３５２（図５参照）に連通する。なお、第２液体流路２２１は、第１液体流路２１１と同じ数、すなわち、４個設けられている。

また、第１流路部材２１０と第２流路部材２２０との間には、第１液体流路２１１と第２液体流路２２１とを連通する接続流路２２２が設けられている。接続流路２２２は、第３の方向Ｚに直交する面内方向、すなわち、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙを含む面内に沿って設けられている。

接続流路２２２は、第２流路部材２２０の第１流路部材２１０側に設けられた溝部を第１流路部材２１０によって封止することで形成されている。

このような接続流路２２２は、第１液体流路２１１と同じ数、すなわち、４個設けられている。このように接続流路２２２を設けることで、第１液体流路２１１とヘッド本体３０の導入路３５２との位置が第３の方向Ｚから平面視した際に重ならない位置に配置することが可能となる。したがって、ヘッド本体３０よりも大型のインクカートリッジ１１を用いることができると共に流路の自由度を高めることができる。

このような流路部材２０では、インクカートリッジ１１から第１液体流路２１１に供給されたインクは、第１液体流路２１１から接続流路２２２及び第２液体流路２２１を介してヘッド本体３０に供給される。

ここで、本実施形態のヘッド本体３０について図５〜図７を参照して説明する。なお、図５は、本実施形態のヘッド本体の一例を示す分解斜視図であり、図６は、ヘッド本体の平面図であり、図７は、図６のＢ−Ｂ′線断面図及びＣ−Ｃ′線断面図である。

図示するように、本実施形態のヘッド本体３０は、複数のアクチュエーターユニット３１０と、アクチュエーターユニット３１０を内部に収容可能なケース３５０と、ケース３５０の一方面に接合された流路ユニット３３０と、を具備する。

本実施形態のアクチュエーターユニット３１０は、複数の圧電アクチュエーター３１１が後述するノズル開口３３８が並設される方向に沿って並設された圧電アクチュエーター形成部材３１２と、圧電アクチュエーター形成部材３１２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３１３とを有する。なお、本実施形態では、圧電アクチュエーター３１１の並設方向を第１の方向Ｘと称する。

圧電アクチュエーター形成部材３１２は、圧電材料３１４と、圧電アクチュエーター３１１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３１１と電気的に独立する個別電極を構成する個別内部電極３１５と、隣接する圧電アクチュエーター３１１と電気的に共通する共通電極を構成する共通内部電極３１６とを交互に挟んで積層することにより形成されている。この圧電材料３１４、個別内部電極３１５及び共通内部電極３１６は、本実施形態では、第１の方向Ｘに直交する方向に積層されている。本実施形態では、圧電材料３１４、個別内部電極３１５及び共通内部電極３１６の積層方向を、以降、第２の方向Ｙと称する。

この圧電アクチュエーター形成部材３１２には、例えば、ワイヤーソー等によって複数のスリット３１７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３１１が第１の方向Ｘに並設されている。

ここで、圧電アクチュエーター３１１の固定板３１３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３１１を構成する個別内部電極３１５及び共通内部電極３１６間に電圧を印加すると、固定板３１３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３１１の先端面が、後述する振動板３３２の島部３４０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３１０の各圧電アクチュエーター３１１には、当該圧電アクチュエーター３１１を駆動するための駆動ＩＣ等の駆動回路３２０が搭載されたＣＯＦ等の回路基板３２１が接続されている。

流路ユニット３３０は、流路形成基板３３１、振動板３３２及びノズルプレート３３３を具備する。本実施形態では、流路形成基板３３１、振動板３３２及びノズルプレート３３３の積層方向を第３の方向Ｚと称する。なお、第１の方向Ｘ、第２の方向Ｙ及び第３の方向Ｚは互いに直交する方向に配置されている。また、本実施形態では、流路形成基板３３１において、ノズルプレート３３３側をＺ１側、振動板３３２側をＺ２側と称する。

流路形成基板３３１は、シリコン単結晶基板等からなり、Ｚ２側の表層部分には、複数の隔壁３３４によって画成された圧力発生室３３５が第１の方向Ｘに並設されている。また、流路形成基板３３１には、本実施形態では、圧力発生室３３５が第１の方向Ｘに並設された列が４列、第２の方向Ｙに並設されている。

また、各圧力発生室３３５の第２の方向Ｙの一端部側には、各圧力発生室３３５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３３６が液体供給路の一例であるインク供給路３３７を介して連通されている。本実施形態のマニホールド３３６は、圧力発生室３３５の列毎に独立して設けられている。本実施形態では、圧力発生室３３５の列が４列設けられているため、マニホールド３３６は圧力発生室３３５の列と同じ数、すなわち、４個設けられている。

また、第３の方向Ｚにおいて、流路形成基板３３１の圧力発生室３３５が開口するＺ２側は振動板３３２で封止され、Ｚ１側にはノズル開口３３８が穿設されたノズルプレート３３３が接着剤や熱溶着フィルムを介して接着されている。また、ノズルプレート３３３のノズル開口３３８と圧力発生室３３５とは、流路形成基板３３１を第３の方向Ｚに貫通して設けられたノズル開口連通孔３３９を介して連通している。

また、ノズルプレート３３３のＺ１側の面には、カバーヘッド３７０が設けられている。カバーヘッド３７０は、ノズル開口３３８を露出するための露出開口部３７１が設けられている。このカバーヘッド３７０によってノズルプレート３３３のＺ１側の面は保護されている。

振動板３３２は、例えば、樹脂フィルム等の弾性材料からなる弾性膜３３２ａと、この弾性膜３３２ａを支持する、例えば、金属材料等からなるである支持板３３２ｂとの複合板で形成されており、弾性膜３３２ａ側が流路形成基板３３１に接合されている。

また、振動板３３２の各圧力発生室３３５に対向する領域内には、圧電アクチュエーター３１１の先端部が当接する島部３４０が設けられている。すなわち、振動板３３２の各圧力発生室３３５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３４１が形成され、この薄肉部３４１の内側にそれぞれ島部３４０が設けられている。このような島部３４０には、上述したアクチュエーターユニット３１０の圧電アクチュエーター３１１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３３２のマニホールド３３６に対向する領域には、薄肉部３４１と同様に、支持板３３２ｂがエッチングにより除去されて実質的に弾性膜３３２ａのみで構成されるコンプライアンス部３４２が設けられている。なお、このコンプライアンス部３４２は、マニホールド３３６内に圧力変化が生じた時に、このコンプライアンス部３４２の弾性膜３３２ａ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３３６内の圧力を常に一定に保持する役割を果たす。

ケース３５０は、流路形成基板３３１の振動板３３２上に固定されたものであり、第３の方向Ｚに貫通する複数の収容部３５１が設けられている。この各収容部３５１内には、アクチュエーターユニット３１０が位置決めされて固定されている。本実施形態では、圧力発生室３３５の列数に対応して収容部３５１が第２の方向Ｙに４個並設されている。

また、ケース３５０のＺ２側の面には、回路基板３２１の各配線が接続される配線基板３６０が固定されている。配線基板３６０には、ケース３５０の収容部３５１に対抗する領域にスリット状の開口部３６１が形成されており、圧電アクチュエーター３１１と接続された回路基板３２１はこの配線基板３６０の開口部３６１から収容部３５１の外側に引き出されて配線基板３６０のケース３５０とは反対側のＺ２側の面で配線基板３６０と電気的に接続されている。また、配線基板３６０の一端部には、コネクター３６２が設けられており、このコネクター３６２に、特に図示していないが、外部からの配線が接続されて、印刷信号等が入力される。

また、ケース３５０には、本実施形態の液体貯留手段であるインクカートリッジ１１（図１参照）からのインクをマニホールド３３６に供給する流路である導入路３５２が設けられている。導入路３５２は、一端がマニホールド３３６に連通し、他端が、ケース３５０のＺ２側から突出する突起部３５３の先端面に開口して設けられている。このような突起部３５３及び導入路３５２は、マニホールド３３６の各々に対応して設けられている。すなわち、本実施形態では、マニホールド３３６が４個設けられているため、導入路３５２はマニホールド３５６と同じ数、すなわち４個設けられている。

このような導入路３５２と、流路部材２０の第２液体流路２２１とは、第２シール部材４０を介して接続されている。第２シール部材４０は、ゴムやエラストマー等の弾性材料で形成された板状部材からなる。また、第２シール部材４０には、インク連通路４１が第３の方向Ｚに貫通して設けられており、インク連通路４１を介してケース３５０の導入路３５２と流路部材２０の第２液体流路２２１とが連通されている。

ここで、図８に示すように、導入路３５２内のインクは、導入路３５２の内壁面側に設けられた第１層流５０１と、第１層流５０１よりも中心側に設けられた第２層流５０２との２つの層流となる。これは、インクカートリッジ１１内にインクに含まれる成分が重力によって沈降し、インクカートリッジ１１の鉛直方向下側の底面に堆積する。そして、インクカートリッジ１１の供給口１２は、インクカートリッジ１１の底面において、壁面とは離れた位置、すなわち中心側に配置されているため、供給口１２から露出された供給部１３とフィルター２１５とが液面接続された下流側の流路である第１液体流路２１１において、内壁面側にはインクカートリッジ１１の底面に溜まったインク、すなわち濃度の高いインクが供給され、中心側には、インクカートリッジの底面とは反対側のインク、すなわち、濃度が低いインクが供給される。このように第１液体流路２１１に供給された濃度の異なるインクは、層流、すなわち、第１層流５０１と第２層流５０２となって流れるため、第１液体流路２１１に接続された導入路３５２内においても第１層流５０１と第２層流５０２とが形成される。なお、導入路３５２において、第１層流５０１と第２層流５０２とが形成される要因の一つとして、インクカートリッジ１１内におけるインクの成分の沈降が挙げられるに過ぎず、その他の要因によっても第１層流５０１と第２層流５０２とが形成される場合も考えられる。

そこで、本実施形態では、導入路３５２に隔離部材４００を設け、インクの第１層流５０１及び第２層流５０２の配置を変換すると共に攪拌するようにした。すなわち、本実施形態では、ケース３５０が、液体層分布変換部材として設けられている。

ここで、本実施形態の流路である導入路３５２及び隔離部材４００についてさらに図９〜図１２を参照して説明する。なお、図９は、ヘッド本体の一部を切り欠いた要部斜視図であり、図１０は、ヘッド本体の一部を切り欠いた要部平面図であり、図１１は、図１０のＤ−Ｄ′線断面図であり、図１２は、導入路とマニホールドとの接続状態を示す断面図である。

図示するように、導入路３５２は、ケース３５０に第３の方向Ｚに沿って延設されており、その内部には隔離部材４００が設けられている。

隔離部材４００は、筒状部４０１と、第１閉塞部４０２と、第２閉塞部４０３とを具備する。

筒状部４０１は、軸方向が導入路３５２の延設方向である第３の方向Ｚに配置されている。この筒状部４０１の外側、すなわち、筒状部４０１と導入路３５２の内壁面との間に第１流路４１０が形成され、筒状部４０１の内側に第２流路４２０が形成されている。すなわち、導入路３５２は、導入路３５２の内壁面側に設けられた第１流路４１０と、中心側に設けられた第２流路４２０とを具備し、これら第１流路４１０と第２流路４２０とは隔離部材４００によって区分されている。

また、筒状部４０１の下流側、すなわち、マニホールド３３６に連通する側の端部には、第１閉塞部４０２と第２閉塞部４０３とが設けられている。

第１閉塞部４０２は、筒状部４０１と導入路３５２との間の第１流路４１０の一部を閉塞することで、第１流路４１０の下流側の第１流出口４１１を形成する。本実施形態では、第１閉塞部４０２は、筒状部４０１と導入路３５２との間の第１流路４１０の略半分を閉塞するように設けられている。すなわち、第１流出口４１１は、第１流路４１０の上流側の開口である第１流入口の略半分の開口面積で設けられている。

第２閉塞部４０３は、筒状部４０１の内側の第２流路４２０の一部を閉塞することで、第２流路４２０の下流側の開口である第２流出口４２１を形成する。本実施形態では、第２閉塞部４０３は、筒状部４０１の内側の第２流路４２０の略半分を閉塞するように設けられている。すなわち、第２流出口４２１は、第２流路４２０の上流側の開口である第２流入口の略半分の開口面積で設けられている。

これにより、導入路３５２には、第１流路４１０を前記内壁面の周方向の一部で開口する第１流出口４１１と、第１流出口４１１と区分された第２流出口４２１であって、第１流出口４１１よりも導入路３５２の中心側で第２流路４２０を開口する第２流出口４２１とが設けられている。

また、第２閉塞部４０３は、第１流出口４１１と第２流出口４２１との間に設けられている。なお、本実施形態では、マニホールド３３６のＹ１側に接続される導入路３５２において、第１閉塞部４０２は、筒状部４０１の第２の方向ＹのＹ１側に設けられ、第２閉塞部４０３は、筒状部４０１のＹ２側に設けられている。したがって、Ｙ１側からＹ２側に向かって、第１閉塞部４０２、第２流出口４２１、第２閉塞部４０３及び第１流出口４１１が順番に並設されている。

このような構成とすることにより、図１０及び図１１に示すように、筒状部４０１の外側、すなわち、第１流路４１０に供給されたインクは、その一部が第１閉塞部４０２によって下流側への流れが遮られて、Ｙ２側の第１流出口４１１から流出される。すなわち、第１流路４１０の内壁面を流れるインクの第１層流５０１は、Ｙ１側が第１閉塞部４０２に遮られることで、Ｙ１側の第１層流５０１は、筒状部４０１の外周に沿ってＹ２側に流れてＹ２側の第１層流５０１と合流し、第１流出口４１１から下流に流出される。

また、筒状部４０１の内側、すなわち第２流路４２０に供給されたインクの第２層流５０２は、Ｙ２側が第２閉塞部４０３によって下流側への流れが遮られることで、Ｙ１側の第２層流５０２は、Ｙ１側に流れてＹ１側の第２層流５０２と合流し、第２流出口４２１から下流に流出される。

このような第１層流５０１及び第２層流５０２が流出される第１流出口４１１及び第２流出口４２１は、第２の方向Ｙに並設されているため、第１流出口４１１及び第２流出口４２１から流出された第１層流５０１と第２層流５０２とは、第２の方向Ｙに並設されている。すなわち、導入路３５２を通るインクは、隔離部材４００の上流側で内壁面側に設けられた第１層流５０１と、中心側に設けられた第２層流５０２とが形成されていたとしても、第１層流５０１及び第２層流５０２の並設方向を隔離部材４００の下流側において第２の方向Ｙに並設した配置に変換することができるため、第１層流５０１と第２層流５０２とを攪拌して、インクの成分の分布の偏りを改善することができる。したがって、インクジェット式記録ヘッド１０やインクジェット式記録装置に攪拌球等の攪拌手段や循環装置を設けることなく、インクの成分の沈降を容易に改善することができ、インクジェット式記録ヘッド１０の小型化を図ることができる。

このように隔離部材４００の下流において、第２の方向Ｙに並設された第１層流５０１と第２層流５０２とは、マニホールド３３６に供給される。本実施形態では、図１２に示すように、導入路３５２は、マニホールド３３６のＹ１側に接続される。そして、マニホールド３３６内では、第２の方向Ｙに沿ってインクが流れるため、マニホールド３３６内において、第１層流５０１が鉛直方向（第３の方向Ｚ）の上側、第２層流５０２が鉛直方向の下側に配置される。つまり、導入路３５２とマニホールド３３６とは、導入路３５２が第３の方向Ｚにインクを流すものであり、マニホールド３３６が第２の方向Ｙに沿った方向にインクを流すものであり、流路方向の変化点は導入路３５２とマニホールド３３６との接続部分となっている。本実施形態では、この流路方向の変化点よりも上流側に第１流出口４１１及び第２流出口４２１を設けることで、流路方向の変化点の前にインクを攪拌して、インクに含まれる成分の分布の偏りを改善することができるため、変化点よりも下流側、すなわちマニホールド３３６内におけるインクの成分の分布の偏りを改善することができる。

また、本実施形態では、マニホールド３３６内において、濃度の高い第１層流５０１を鉛直方向上側となるように第１流出口４１１を配置している。これにより、マニホールド３３６内においてインクが流れずに一定時間停滞したとしても、濃度の高い第１層流５０１が鉛直方向上側に配置されることで、第１層流５０１のインクに含まれる成分が、濃度の低い第２層流５０２に沈降するため、インクの成分が完全に沈降するまでの時間を稼ぐことができる。

ここで、例えば、隔離部材４００を設けずに、第１層流５０１と第２層流５０２とがマニホールド３３６に供給されると、図１３に示すように、マニホールド３３６内には、第１の方向Ｘの両側に濃度が高い第１層流５０１が供給され、第１の方向Ｘの中心側に濃度が低い第２層流５０２が供給される。このため、複数の圧力発生室３３５のうち、第１の方向Ｘの両側に配置された圧力発生室３３５には、濃度の高い第１層流５０１のみが供給され、第１の方向Ｘの中心側に配置された圧力発生室３３５には、濃度の低い第２層流５０２のみが供給されてしまい、各圧力発生室３３５に連通するノズル開口３３８から噴射されたインクによって印刷された印刷物の濃度むらが発生してしまう。

これに対して、本実施形態では、隔離部材４００によって第１層流５０１と第２層流５０２とを第２の方向Ｙに並設する方向に配置を変換することで、図１４に示すように、マニホールド３３６内に第１層流５０１と第２層流５０２とを第３の方向Ｚに並設して供給することができる。したがって、マニホールド３３６内には第１の方向Ｘに亘って成分の分布の偏りが改善したインク、すなわち第１の方向Ｘに亘って濃度の偏りが抑制されたインクが充填される。このように、マニホールド３３６内に供給された第１層流５０１及び第２層流５０２の並設方向（第３の方向Ｚ）と、マニホールド３３６と圧力発生室１２とを連通するインク供給路３３７の並設方向（第１の方向Ｘ）とを異なる方向に配置することで、圧力発生室３３５には、並設方向において濃度の偏りが抑制されたインクを供給することができ、各圧力発生室３３５に連通するノズル開口３３８から噴射されたインクによって印刷された印刷物の濃度むらを抑制することができる。なお、図１３及び図１４は、導入路からノズル開口までを示した図である。

なお、本実施形態では、マニホールド３３６のＹ１側に接続される導入路３５２及び隔離部材４００について説明したが、マニホールド３３６のＹ２側に接続される導入路３５２に設ける隔離部材４００は、連通するマニホールド３３６の位置を基準として配置すればよい。すなわち、マニホールド３３６のＹ２側に接続される導入路３５２に設ける隔離部材４００の第１流出口４１１をＹ１側に設け、第２流出口４２１をＹ２側に設ければ、マニホールド３３６の鉛直方向上側に第１層流５０１が供給され、マニホールド３３６の鉛直方向下側に第２層流５０２が供給される。

（実施形態２）
図１５は、ヘッド本体の一部を切り欠いた要部平面図であり、図１６は、図１５のＥ−Ｅ′線断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図示するように、導入路３５２の内部には、隔離部材４００が設けられている。本実施形態の隔離部材４００は、筒状部４０１と、第１閉塞部４０２とを具備する。すなわち、本実施形態の隔離部材４００には、筒状部４０１の内側に第２閉塞部４０３が形成されていない。

このような隔離部材４００では、筒状部４０１と導入路３５２の内壁面との間に第１流路４１０が設けられ、筒状部４０１の内側に第２流路４２０が設けられている。そして、第１流路４１０の下流側は、上述した実施形態１と同様に、第１閉塞部４０２によって一部が閉塞されて、閉塞されない部分に第１流出口４１１が形成されている。また、隔離部材４００には、第２閉塞部４０３が形成されていないため、筒状部４０１の内側の第２流路４２０には、筒状部４０１の下流側の端部に一部が閉塞されていない第２流出口４２１が形成されている。

このような構成では、図１６に示すように、第１層流５０１は、第１流路４１０を通って、Ｙ１側の一部が第１閉塞部４０２に遮られて、Ｙ２側に開口する第１流出口４１１から流出される。また、第２層流５０２は、第２流路４２０を通って、第２閉塞部４０３に閉塞されることなくそのまま第２流出口４２１から流出される。

このような構成であっても、第１流出口４１１と第２流出口４２１とを第２の方向Ｙに並設して、隔離部材４００の下流側において第１流出口４１１から流出された第１層流５０１と第２流出口４２１から流出された第２層流５０２とを第２の方向Ｙに並設することができる。したがって、上述した実施形態１と同様の効果を奏することができる。

なお、本実施形態では、隔離部材４００に第２閉塞部４０３を設けないことで、上述した実施形態１に比べて、隔離部材４００の下流において、第２の方向Ｙにおける第１層流５０１が占める割合が小さく、第２層流５０２が占める割合が大きくなってしまうが、このような並設方向で占める割合の異なる第１層流５０１及び第２層流５０２がマニホールド３３６に供給されても印刷物の濃度むらへの影響は少ない。

（他の実施形態）
以上、本発明の各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、上述した各実施形態では、隔離部材４００の筒状部４０１の厚さを第３の方向Ｚに亘って均一になるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、図１７に示すように、筒状部４０１の厚さを第３の方向Ｚの上流側の先端に向かって徐々に薄くなるようにしてもよい。これにより、隔離部材４００の上流側から流れてきたインクを第１流路４１０及び第２流路４２０に分岐する際に、流路抵抗を減少させることができる。また、筒状部４０１の先端を尖らせることで、先端でインクが滞留する領域を減少させることができ、インクの初期充填性及び気泡排出性を向上することができる。ちなみに、図１７では、筒状部４０１の厚さを先端に向かって徐々に薄くすることで先端が角としたが、特にこれに限定されず、筒状部４０１の先端が曲面となるようにしてもよい。なお、図１７は、他の実施形態に係る隔離部材の変形例を示すＤ−Ｄ′線に準じた断面図である。

また、上述した各実施形態では、ケース３５０に隔離部材４００を設けることで、ケース３５０を液体層分布変換部材としたが、特にこれに限定されず、流路部材２０に隔離部材４００を設けることで、流路部材２０を液体層分布変換部材としてもよい。もちろん、流路部材２０とヘッド本体３０との両方に隔離部材４００を設けるようにしてもよい。なお、流路部材２０に隔離部材４００を設ける場合には、流路の方向の変化点よりも上流側に隔離部材４００を設けるのが好ましい。すなわち、上述した実施形態１では、流路方向の変化点は、第１液体流路２１１と接続流路２２２との接続部分となるので、接続流路２２２よりも上流側である第１液体流路２１１に隔離部材４００を設けるのが好ましい。また、第１流路を通過し第１流出口から流出したインクの第１層流５０１は、接続流路２２２において鉛直方向上側となるように、第１流出口を配置するのが好ましい。これにより、接続流路２２２においてインクの成分が沈降するまでの時間を長くすることができる。

なお、上述した実施形態では、導入路３５２を鉛直方向である第３の方向Ｚにインクが流れるように設け、マニホールド３３６を第２の方向Ｙにインクが流れるように設けることで、導入路３５２とマニホールド３３６との接続部分を流路方向の変化点としたが、特にこれに限定されず、導入路３５２は、鉛直方向である第３の方向Ｚに交差する方向に設けられていてもよく、マニホールド３３６は、水平方向である第２の方向Ｙに交差する方向に設けられていてもよい。すなわち、隔離部材４００が設けられる流路は、鉛直方向である第３の方向Ｚの成分を含むベクトル方向にインクが流れるように設けられていればよく、変化点より下流の流路は、水平方向である第２の方向Ｙの成分を含むベクトル方向にインクが流れるように設けられていればよい。

さらに、上述した実施形態では、第１流路部材２１０に取付部２１４、フィルター２１５及び第１シール部材２３０を設け、インクカートリッジ１１とフィルター２１５とが液面接続されるようにしたが、特にこれに限定されず、第１流路部材２１０に針状の取付部を設け、取付部がインクカートリッジ内に差し込まれるものであってもよい。

また、上述した各実施形態では、圧力発生室３３５に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、圧電材料と電極形成材料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３１１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、圧電材料３１４と個別内部電極３１５及び共通内部電極３１６とを交互に積層させて積層方向の一端部を島部に当接させる横振動型の圧電アクチュエーターを用いるようにしてもよい。また、圧力発生手段として、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厚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。さらに、吐出部として、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、これら実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０は、インクジェット式記録装置に搭載される。図１８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１８に示すインクジェット式記録装置Ｉにおいて、インクジェット式記録ヘッド１０は、キャリッジ３に搭載されている。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に軸方向移動自在に設けられている。なお、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０は、第２の方向Ｙがキャリッジ軸５の軸方向となるように配置される。

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。

また、上述した例では、インクジェット式記録装置Ｉは、液体貯留手段であるインクカートリッジ１１がキャリッジ３に搭載された構成であるが、特にこれに限定されず、例えば、インクタンク等の液体貯留手段を装置本体４に固定して、液体貯留手段とインクジェット式記録ヘッド１０とをチューブ等の供給管を介して接続してもよい。また、液体貯留手段がインクジェット式記録装置Ｉに搭載されていなくてもよい。また、上述した各実施形態では、流路部材２０をインクジェット式記録ヘッド１０に設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、上述した各実施形態の流路部材２０をインクジェット式記録装置の装置本体４に固定された液体貯留手段等に設け、液体貯留手段に設けた流路部材２０に上述した隔離部材４００を設けるようにしてもよい。すなわち、隔離部材４００を有する流路が設けられた液体層分布変換部材は、インクジェット式記録装置Ｉのインクジェット式記録ヘッド１０に設けるものに限定されず、他の部分に設けられるものであってもよい。

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用いられる液体層分布変換部材に限定されず、他のデバイスに用いられる液体層分布変換部材にも適用することができる。

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）、 １１ インクカートリッジ（液体貯留手段）、 ２０ 流路部材２０ ヘッド本体、 ４０ 第２シール部材、 ４１ インク連通路、 ２１０ 第１流路部材、 ２１１ 第１液体流路、 ２１２ カートリッジ装着部、 ２１４ 取付部、 ２１５ フィルター、 ２２０ 第２流路部材、 ２２１ 第２液体流路、 ２２２ 接続流路、 ２３０ 第１シール部材、 ３１０ アクチュエーターユニット、 ３１１ 圧電アクチュエーター、 ３２０ 駆動回路、 ３２１ 回路基板、 ３３０ 流路ユニット、 ３３１ 流路形成基板、 ３３２ 振動板、 ３３３ ノズルプレート、 ３３５ 圧力発生室、 ３３６ マニホールド、 ３３８ ノズル開口、 ３５０ ケース、 ３５２ 導入路（流路）、 ３６０ 配線基板、 ３７０ カバーヘッド、 ４００ 隔離部材、 ４０１ 筒状部、 ４０２ 第１閉塞部、 ４０３ 第２閉塞部、 ４１０ 第１流路、 ４１１ 第１流出口、 ４２０ 第２流路、 ４２１ 第２流出口、 ５０１ 第１層流、 ５０２ 第２層流

Claims (9)

1. 流路内の液体層の分布を変換する液体層分布変換部材であって、
   前記流路内には、当該流路の内壁面側に第１流路と、当該流路の中心側に第２流路とを形成する隔離部材が設けられており、
   前記隔離部材は、前記流路の下流側において、前記第１流路を前記内壁面の周方向の一部で開口する第１流出口と、該第１流出口と区分された第２流出口であって、当該第１流出口よりも前記流路の中心側で前記第２流路を開口する第２流出口と、を具備することを特徴とする液体層分布変換部材。
2. 前記第１流出口及び前記第２流出口は、前記流路の流路方向が変化する変化点よりも上流側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の液体層分布変換部材。
3. 前記流路方向の変化点が、鉛直方向の成分を有するベクトル方向から鉛直方向と直交する水平方向の成分を有するベクトル方向に変化する変化点であり、
   前記第１流出口を通過した液体は、前記変化点の下流において、鉛直方向上側に流れ込む位置に、当該第１流出口が配置されていることを特徴とする請求項２記載の液体層分布変換部材。
4. 前記隔離部材は、前記流路の液体を流れる方向に軸方向を有する筒状部と、前記筒状部と前記流路との間の一部を閉塞する第１閉塞部と、前記筒状部の内側の一部を閉塞する第２閉塞部と、を具備し、
   前記第１流路は、前記筒状部の外側に形成されており、前記第２流路は前記筒状部の内側に形成されており、
   前記第１流出口は、前記筒状部と前記内壁面との間に前記第１閉塞部によって閉塞されていない部分に形成されており、
   前記第２流出口は、前記筒状部の内側に前記第２閉塞部によって閉塞されていない部分に形成されており、
   前記第２閉塞部は、前記第１流出口と前記第２流出口との間に設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体層分布変換部材。
5. 前記隔離部材の上流側の先端部の厚さは、前記先端部よりも下流側の厚さに比べて薄いことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体層分布変換部材。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の液体層分布変換部材を具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
7. 液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、
   複数の前記圧力発生室が共通して連通するマニホールドと、を備え、
   前記隔離部材が、前記マニホールドに液体を供給する流路に設けられていることを特徴とする請求項６記載の液体噴射ヘッド。
8. 請求項１〜５の何れか一項に記載の液体層分布変換部材を具備することを特徴とする液体噴射装置。
9. 流路内の液体層の分布を変換する液体層分布変換方法であって、
   前記流路内には、当該流路の内壁面側に第１流路と、当該流路の中心側に第２流路とを形成する隔離部材が設けられおり、
   前記隔離部材は、前記流路の下流側において、前記第１流路を前記内壁面の周方向の一部で開口する第１流出口と、該第１流出口と区分された第２流出口であって、当該第１流出口よりも前記流路の中心側で前記第２流路を開口する第２流出口と、を具備し、前記第１流出口と前記第２流出口とから液体を流出させることで、液体層の分布を変換することを特徴とする液体層分布変換方法。