JP2016196170A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シール部材の脱離によるシール不良を防止した流路部材を具備する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。【解決手段】 液体を噴射するヘッド本体４０と、前記ヘッド本体に液体を供給する液体流路が設けられ、且つ該液体流路の一方側に液体を供給する液体供給手段が取り付けられる取付部が設けられた流路部材本体３１０と、前記流路部材本体３１０の前記取付部３１６の周囲に亘って設けられて弾性材料で形成されたシール部材３２０とを具備する流路部材と、を備え、前記シール部材３２０は、前記取付部の周囲に亘って設けられる本体部３３０と、この本体部３３０に連結される係留部３４０とを具備する。【選択図】 図２

Description

本発明は、液体流路が設けられた流路部材を具備する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）が着脱自在に設けられて、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。また、インクから水分が蒸発し、インクの増粘によるインクの吐出への悪影響を防止する必要があるため、インクカートリッジの前記供給部とフィルターとの周囲に密閉空間を形成している。すなわち、開口部にフィルターが配設された取付部の周囲に環状のシール部材を配設し、インクカートリッジに環状に突出させて形成された脚部の下端面をシール部材の天面部に当接させることで所定の液密状態を確保している。

特開２０１４−０４６５００号公報

しかしながら、上述の特許文献１では、シール部材が、液体流路の開口の周囲と当接する天面部と、天面部の内側及び外側に設けられた脚部とからなり、凹部に圧入されて保持されているが、液体貯留部の脱着時に変形により凹部から外れてしまい、再度液体貯留部を設ける際にシール不良が生じる虞があるという問題がある。一方、シール部材を肉厚にして凹部への圧入による保持力を高めると、液体貯留部とのシール不良が発生し易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等の液体噴射ヘッドに用いられる流路部材だけではなく、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、シール部材の脱離によるシール不良を防止した流路部材を具備する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、液体を噴射するヘッド本体と、前記ヘッド本体に液体を供給する液体流路が設けられ、且つ該液体流路の一方側に液体を供給する液体供給手段が取り付けられる取付部が設けられた流路部材本体と、前記流路部材本体の前記取付部の周囲に亘って設けられて弾性材料で形成されたシール部材とを具備する流路部材と、を備え、前記シール部材は、前記取付部の周囲に亘って設けられる本体部と、この本体部に連結される係留部と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、シール部材の本体部が脱離しても、係留部が固定されているので、シール部材の脱離が防止できる。

ここで、前記係留部は、凹部に圧入して保持されており、前記係留部の肉厚が前記本体部の肉厚より大きいことが好ましい。これによれば、係留部が凹部に確実に固定され、本体部が確実に係留される。

また、前記係留部の上面側には、前記係留部を固定する部材が設けられていることが好ましい。これによれば、係留部の脱離がより確実に防止され、係留効果がより確実に発揮される。

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、シール部材の本体部が脱離しても、係留部が固定されているので、シール部材の脱離が防止できる液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置が実現される。

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に係るシール部材の斜視図である。 実施形態２に係るシール部材の斜視図である。 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３２０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液体流路３１１が設けられ、液体流路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、先端面に開口する液体流路３１１が設けられた円筒形状を有しており、液体流路３１１が開口する突出した先端面には液体流路３１１の開口を覆うフィルター３１７が設けられている。

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（液体流路３１１が開口する開口面）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、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３２０が設けられている。

ここで、シール部材３２０について図３を参照して詳細に説明する。なお、図３は、シール部材を示す斜視図である。

図３に示すように、シール部材３２０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、本体部３３０と、係留部３４０とからなる。本体部３３０は、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とからなる本体部３３０と、を具備する。一方、係留部３４０は、第３シール部３３３の外側に設けられた係留部本体３４１と、第３シール部３３３と係留部本体３４１とを連結する連結部３４２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、本体部３３０の縦断面形状は、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。

なお、本実施形態では、第２シール部３３２は、取付部３１６の外周にほぼ密着する大きさの内径を有する。また、第３シール部３３３は、取付部３１６の周囲に設けられた溝よりも若干小さな外径を有する。

一方、係留部本体３４１は、矩形形状を有し、裏面側に凹部３４３が設けられているが、本体部３３０の第１シール部３３１、第２シール部３３２及び第３シール部３３３の肉厚より厚い肉厚を有する。係留部本体３４１の凹部３４３は特に設ける必要は無く、中実であってもよい。また、連結部３４２は中実であり、幅方向の寸法は、本実施例では、本体部３３０の肉厚より大きくなっている。

このようなシール部材３２０は、本体部３３０を取付部３１６の外周に嵌合することにより取り付けられる。また、係留部３４０の係留部本体３４１及び連結部３４２は、凹部３５０に圧入されることにより保持されている。

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。また、係留部３４０は、凹部３５０内に圧入され、圧縮状態で保持されているので、容易には脱離しないようになっている。

ここで、係留部本体３４１は肉厚に、連結部３４２は中実に形成されているので、凹部３５０に圧入された際に凹部３５０の内壁を押圧する応力が大きく、脱離しがたくなる。このような理由からは、係留部本体３４１が中実であってもよい。

また、本実施形態では、係留部３４０の上方には、固定部材３６０が設けられている。固定部材３６０は、液体貯留手段であるインクカートリッジ２０の認証を行う電子回路部品を搭載した基板である。固定部材３６０は、係留部３４０の係留部本体３４１を覆うように固定されているので、係留部３４０の凹部３５０からの脱離が防止される。

このように、本実施形態では、シール部材３２０は、係留部３４０が凹部３５０に圧縮された状態で圧入されているので、脱離し難く、本体部３３０が脱離しても、シール部材３２０全体の脱離が防止される。

また、係留部３４０は、固定部材３６０で押さえられているので、凹部３５０からの脱離がより確実に防止される。なお、固定部材３６０は、係留部３４０を押える位置に必ずしも設ける必要はなく、係留部３４０とは干渉しない位置に設けてもよい。

ここで、流路部材３０に着脱されるインクカートリッジ２０は、図１及び図２に示すように、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の液体流路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せ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１０では、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。

（実施形態２）
上述したインクジェット式記録ヘッド１０において、シール部材は、上述した形状に限定されるものではない。図４には、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドが具備するシール部材の斜視図を示す。

図４に示すように、シール部材３２０Ａは、２本の連結部３４２Ａを有する以外は、上述した実施形態のシール部材３２０と同様である。すなわち、第１シール部３３１と、第２シール部３３２と、第３シール部３３３とからなる本体部３３０Ａと、係留部３４０Ａの矩形の係留部本体３４１Ａとは、２本の連結部３４２Ａにより連結されている。なお、本実施形態の係留部本体３４１Ａ及び連結部３４２Ａは、中実となっており、これらは若干小さな同一形状を有する図示しない凹部に圧入され、固定されるようになっている。

このようなシール部材３２０Ａは、本体部３３０Ａが仮に脱離しても、係留部３４０により固定されるが、連結部３４２Ａが２本あるので、本体部３３０Ａが元の位置に戻り易いものとなる。

なお、連結部３４２Ａは、シール部材３２０の本体部３３０Ａのシール性を低減させない限り、平面視した幅を大きくしてもよく、例えば、連結部３４２Ａの間の領域を全て連結部とてもよいが、本体部３３０Ａの変形をできる限り阻害しないようにするのが好ましい。

（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、シール部材３２０として、第１シール部３３１と第２シール部３３２と第３シール部３３３とで構成された一方面に開口する中空部材を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、シール部材として、中実部材を用いるようにしてもよく、その形状は特に限定されるものではない。

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５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５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に軸方向移動自在に設けられている。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に沿って搬送ローラー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が搬送ローラー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の製造方法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の製造方法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 液体流路、 ３１２ カートリッジ装着部、 ３１６ 取付部、 ３２０ シール部材、 ３３０ 本体部、 ３３１ 第１シール部、 ３３２ 第２シール部、 ３３３ 第３シール部、 ３４０、３４０Ａ 係留部、 ３４１、３４１Ａ 係留部本体、 ３４２、３４２Ａ 連結部、 ３４３、３５０ 凹部

Claims (4)

1. 液体を噴射するヘッド本体と、
   前記ヘッド本体に液体を供給する液体流路が設けられ、且つ該液体流路の一方側に液体を供給する液体供給手段が取り付けられる取付部が設けられた流路部材本体と、前記流路部材本体の前記取付部の周囲に亘って設けられて弾性材料で形成されたシール部材とを具備する流路部材と、を備え、
   前記シール部材は、前記取付部の周囲に亘って設けられる本体部と、この本体部に連結される係留部とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記係留部は、凹部に圧入して保持されており、前記係留部の肉厚が前記本体部の肉厚より大きいことを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記係留部の上面側には、前記係留部を固定する部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッド。
4. 請求項１〜３の何れか一項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。

Images