JP4497239B2 - 液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに係り、特に、液体貯留部材に貯留された液体を液体導入針を介して圧力室に導入し、この圧力室内に導入した液体をノズル開口から液滴として吐出する液体噴射ヘッドに関する。

圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることでノズル開口から液滴として吐出させる液体噴射ヘッドとしては、例えば、インクジェット式記録装置（プリンタ）等の画像記録装置に用いられるインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等がある。

例えば、上記の記録ヘッドでは、液体状のインクを封入した液体貯留部材としてのインクカートリッジに、液体導入針の一種であるインク導入針を挿入することで、このインク導入針の先端側に開設された導入孔を通じてインクカートリッジ内のインクを記録ヘッドの圧力室側に導入している。また、プリンタ本体側に配置したインクカートリッジと記録ヘッドのインク導入針とをインクチューブで連結し、ポンプ等によってインクカートリッジ内のインクを記録ヘッド内に送り込む構成のものも提案されている。

上記構成の記録ヘッドでは、インク導入針から記録ヘッドのノズル開口までに至るインク流路（液体流路）がインクで満たされている状態が理想的であるが、記録ヘッド内へのインクの充填（初期充填）等でインク流路内に気泡が入りこむことを完全に阻止することは困難である。インク流路内に入り込んだ気泡は、時間の経過と共に成長して大きくなっていき、過度に成長した気泡がインクの流れによってインク流路の途中に配置されたフィルタを通過して圧力室側に移動すると、吐出動作時の圧力変動を気泡が吸収することによる圧力損失や、気泡が流路を塞ぐことによるインクの供給不足等の不具合を招く虞がある。

このような気泡による不具合を防止するための方法として、インク流路内に気泡がなるべく残留しないように気泡排出効率を高めることが挙げられる。この方法として、例えば、特許文献１には、インク導入針のフィルタ近傍（フィルタ取付け部材）の内周面に気泡誘導溝を設け、この気泡誘導溝によってインク流路内の気泡を下流側へと積極的に誘導する構成が提案されている。同様に、特許文献２には、インク導入針の根本側に形成されたフィルタ室の内周面にインク誘導路を形成することにより初期充填時のインクの流れを制御し、このインクによって気泡を下流側に押し出すようにして気泡排出性を向上させた構成が提案されている。

また、上記とは異なる方法として、インク導入針の根本側に円錐形状の気泡室（拡径部）を設け、この気泡室内に気泡を積極的に収容・保持するようにして、通常の記録動作（インク滴の吐出動作）におけるインクの流速では気泡がフィルタを通って下流側に移動しないようにすることが挙げられる。この例としては、特許文献３に、インク導入針の気泡室内に気泡干渉部材を配置して、この気泡干渉部材によって記録動作に気泡がフィルタ側に移動することを防止するようにした構成が提案されている。

特開平１１−０７８０４６号公報 特開平１１−２２７２２８号公報 特開２００５−１８６４９４号公報

しかしながら、何れの構成も、気泡室として機能する部分の空間が広く確保されていないので、インク導入針の内部で気泡が成長して大きくなった場合、この気泡がインク流路やフィルタを閉塞することを防止すべく、インクや気泡を強制的に排出するためのクリーニングを動作を頻繁に行う必要がある。その結果、インクが無駄に消費されてしまうという問題があった。
また、上記の円錐形状の気泡室の場合、内部空間をより広く取るべくサイズを大きくしようとすると、インク導入針が縦横に広がることとなり、これによりインク導入針同士の配置間隔が広がってしまう。その結果、記録ヘッドの小型化が困難となる等の悪影響が生じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クリーニング動作の実行回数を低減して液体の消費を抑制することが可能な液体噴射装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドは、液体貯留部材内の液体を液体導入針から液体流路を通じて圧力室側に導入し、圧力発生手段の作動によって圧力室内の液体をノズル開口から液滴として吐出可能な液体噴射ヘッドであって、前記液体導入針は、前記液体貯留部材内の液体を導入する液体導入孔が開設された導入針部と、該導入針部の下流側に形成され、その内径が前記導入針部の内径よりも拡径した円筒状の拡径ストレート部と、により中空針状に構成され、前記拡径ストレート部は、その内部空間を、気泡を収容可能な気泡室とし、内周面に上流側から下流側に向けて延在する溝部を有することを特徴とする。

上記構成によれば、液体導入針は、導入針部の内径よりも拡径した円筒状の拡径ストレート部を有し、当該拡径ストレート部は、その内部空間を、気泡を収容可能な気泡室としたので、拡径ストレート部の側方（中心軸に直交する方向）のサイズを変えることなく、高さ方向（中心軸方向）の寸法を設計時に調整することで、気泡を収容するための空間、即ち、気泡の成長代をより大きく確保することができる。このため、気泡による圧力損失や液体の供給量不足を招くことなく、より大きい気泡を拡径ストレート部内に収容・保持することが可能となる。その結果、液体流路内の液体や気泡を強制的にノズル開口から排出させるクリーニング動作の実行頻度を低減することができ、これにより、クリーニング動作に伴う液体の消費を抑えることができる。
また、拡径ストレート部は、内周面に上流側から下流側に向けて延在する溝部を有するので、気泡の大小に依らず液体を下流側（圧力室側）に円滑に流すことが可能となる。

上記構成において、溝部の下端部に前記拡径ストレート部の内周面側から中心軸側に向けて狭窄部を突設し、該狭窄部によって溝部の下端部を閉じる構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、液体流路内の液体や気泡を強制的にノズル開口から排出させるクリーニング動作時において、液体導入針内の気泡が、狭窄部に対応する位置で液体流路を一時的に閉塞する。これにより、この狭窄部を境として上流側と下流側とで圧力差を生じさせることができる。即ち、狭窄部よりも下流側の圧力を、上流側の圧力よりも一時的に低くすることができる。そして、この圧力差によって気泡を勢いよく下流側に流すことができる。これにより、従来よりも短時間で効率良く気泡を排出することが可能となる。その結果、一回のクリーニング動作時に消費する液体量を低減することができる。

また、上記各構成において、前記液体流路の途中であって前記液体導入針の下流側に、液体流路内の液体を濾過するフィルタを配置し、前記拡径ストレート部の下端に、上流側から下流側に向けて次第に拡径するスカート部を形成し、前記スカート部の下端開口を前記フィルタに対向させる状態で液体導入針を配設する構成とすることも可能である。

この構成によれば、液体導入針の導入針部をヘッド側インク流路の上流開口に対してオフセットさせる必要がある場合、スカート部の側壁の傾きを変更することにより、導入針部から拡径ストレート部までをヘッド側インク流路の上流開口に対してオフセットさせることができる。このようにすると、拡径ストレート部の形状を変更しなくても良いため、オフセットしない形状の液体導入針と、オフセットする形状の液体導入針とが混在する構成においても、全ての液体導入針の気泡の収容機能を揃えることができる。

さらに、拡径ストレート部を、導入針部の下流側に、上流側から下流側に向けて次第に拡径するテーパー部を介して連続的に形成する構成とすることも可能である。

この構成によれば、拡径ストレート部の形状を変更することなく、テーパー部の側壁の傾きを変更することにより、導入針部をヘッド側インク流路の上流開口に対してオフセットさせることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、本実施形態では、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（以下、記録ヘッド）を例に挙げて説明する。

まず、記録ヘッドを搭載するインクジェット式記録装置（液体噴射装置の一種。以下、プリンタという。）の概略構成について、図１を参照して説明する。例示したプリンタ１は、記録紙等の記録媒体（吐出対象物）２の表面へ液体状のインクを吐出して画像等の記録を行う装置である。このプリンタ１は、記録ヘッド３と、この記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ４と、このキャリッジ４を主走査方向に往復移動させるキャリッジ移動機構５と、記録媒体２を副走査方向（主走査方向に直交する方向）に移送する紙送り機構６等を備えている。ここで、上記のインクは、本発明における液体の一種であり、インクカートリッジ７（液体貯留部材の一種）に貯留されている。このインクカートリッジ７は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。

上記のキャリッジ移動機構５はタイミングベルト８を備えている。そして、このタイミングベルト８はＤＣモータ等のパルスモータ９により駆動される。従って、パルスモータ９が作動すると、キャリッジ４は、プリンタ１に架設されたガイドロッド１０に案内されて、主走査方向（記録紙２の幅方向）に往復移動する。

プリンタ１の非記録領域であるホームポジションには、キャッピング機構１２が配設されている。キャッピング機構１２は、記録ヘッド３のノズル形成面に当接し得るトレイ状のキャップ部材１２’を有する。このキャッピング機構１２では、キャップ部材１２’内の空間が封止空部として機能し、この封止空部内に記録ヘッド３のノズル開口２６（図２参照）を臨ませた状態でノズル形成面に密着可能に構成されている。また、このキャッピング機構１２には、ポンプユニット１３が接続されており、このポンプユニット１３の作動によって封止空部内を負圧化することができる。そして、ノズル形成面への密着状態でポンプユニット１３を作動し、封止空部（密閉空間）内を負圧化すると、ノズル開口２６から記録ヘッド３内のインクや気泡が吸引されてキャップ部材１２’の封止空部内に排出されるようになっている。つまり、このキャッピング機構１２は、記録ヘッド３内（インク流路内）のインクや気泡を強制的に吸引排出するクリーニング動作を行う構成となっている。

次に、記録ヘッド３の構成について説明する。ここで、図２は記録ヘッド３の概略分解斜視図、図３は記録ヘッド３の平面図、図４は記録ヘッド３の断面図である。例示した記録ヘッド３は、導入針ユニット１５、ヘッドケース１６、流路ユニット１７、及び、振動子ユニット２２等から概略構成されている。

導入針ユニット１５は、例えば合成樹脂によって作製されており、図３に示すように、その上面には複数のカートリッジ装着部１５’が設けられている。各カートリッジ装着部１５’には、フィルタ１８を介在させた状態でインク導入針１９（本発明における液体導入針に相当）が、先端を上方に突出させた状態でそれぞれ取り付けられている。また、これらのカートリッジ装着部１５’には、各種インクを貯留したインクカートリッジ７が装着される。カートリッジ装着部１５’にインクカートリッジ７を装着すると、インク導入針１９がインクカートリッジ７の内部に挿入される。これにより、カートリッジ内部のインク貯留空間と記録ヘッド３内部のインク流路とが、インク導入針１９の尖端部４３に開設されたインク導入孔４６（図６参照）を通じて連通し、カートリッジ内部に貯留されているインクがインク導入孔４６を通じて記録ヘッド３内に導入される。なお、インクカートリッジとしては、本実施形態のようにキャリッジ４に装着するタイプには限らず、プリンタ１の筐体側に装着されてインク供給チューブを通じて記録ヘッド側にインクを供給するタイプを採用することも可能である。

上記カートリッジ装着部１５’とは反対側となる導入針ユニット１５の下面とヘッドケース１６の上面との間には、図２に示すように、回路基板２０が取り付けられる。この回路基板２０は、例えば圧電振動子３０（図５参照）へ駆動信号を供給するための回路パターンや、プリンタ本体側との接続のためのコネクタ等を備えている。そして、この回路基板２０は、パッキンとして機能するシート部材２１を介して導入針ユニット１５に取り付けられる。

ヘッドケース１６は、圧電振動子３０を有する振動子ユニット２２を収容するための中空箱体状の部材である。このヘッドケース１６の内部には、振動子ユニット２２を収容可能な収容空部３２（図５参照）が形成されている。そして、振動子ユニット２２は、この収容空部３２内に収容され、収容空部３２の内壁面に接着等によって固定されている。そして、ヘッドケース１６の導入針ユニット１５の取付面とは反対側の先端面には、流路ユニット１７が接着剤等により固定されている。この流路ユニット１７は、振動板２３、流路形成基板２４、及びノズルプレート２５を積層した状態で接着剤等で接合して一体化することにより作製されている。

ノズルプレート２５は、例えばステンレス製の薄板から作製された部材であり、このノズルプレート２５には、プリンタ１のドット形成密度に対応したピッチで微細なノズル開口２６が列状に形成されている。ヘッドカバー２７は、例えば金属製の薄板部材によって作製されており、ノズルプレート２５の外側からその周縁部を包囲するようにヘッドケース１６の先端部に取り付けられる。このヘッドカバー２７は、流路ユニット１７やヘッドケース１６の先端部を保護すると共に、ノズルプレート２５の帯電を防止する機能を有する。

図５は、記録ヘッド３の要部断面図である。上記の振動子ユニット２２は、圧力発生手段としての圧電振動子群２９と、この圧電振動子群２９が接合される固定板３１と、圧電振動子群２９に回路基板２０からの駆動信号を供給するためのフレキシブルケーブル（図示せず）等から構成される。本実施形態の圧電振動子群２９は、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子３０を備える。各圧電振動子３０は、固定端部が固定板３１上に接合され、自由端部が固定板３１の先端面よりも外側に突出している。即ち、各圧電振動子３０は、所謂片持ち梁の状態で固定板３１上に取り付けられている。また、各圧電振動子３０を支持する固定板３１は、例えば厚さ１ｍｍ程度のステンレス鋼によって構成されている。なお、圧力発生手段としては、上記圧電振動子以外にも、静電アクチュエータ、磁歪素子、発熱素子等を用いることができる。

流路形成基板２４は、共通インク室３３となる空部、インク供給口３４となる溝部、及び、圧力室３５となる空部を隔壁で区画した状態で各ノズル開口２６に対応させて複数形成した板状の部材である。この流路形成基板２４は、例えば、シリコンウェハーをエッチング処理することによって作製される。上記の圧力室３５は、ノズル開口２６の列設方向（ノズル列方向）に対して直交する方向に細長い室として形成されている。また、共通インク室３３は、ヘッドケース１６の高さ方向を貫通して形成されたヘッド流路３７（ヘッド側インク流路）を介してインク導入針１９のインク導入路４２（インク導入針側インク流路。図６参照）と連通し、インクカートリッジ７に貯留されたインクが導入される室である。そして、この共通インク室３３に導入されたインクは、インク供給口３４を通じて各圧力室３５に供給される。

振動板２３は、ステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート加工した二重構造の複合板材である。この振動板２３の圧力室３５に対応する部分には、圧電振動子３０の自由端部の先端を接合するための島部３６が形成されており、この部分がダイヤフラム部として機能する。また、振動板２３は、共通インク室３３となる空部の一方の開口面を封止し、コンプライアンス部としても機能する。このコンプライアンス部として機能する部分については弾性フィルムだけにしている。

この記録ヘッド３は、圧電振動子３０を素子長手方向に伸縮させると、島部３６が圧力室３５に近接する方向或いは離隔する方向に移動する。これにより、圧力室３５の容積が変化し、圧力室３５内のインクに圧力変動が生じる。この圧力変動によってノズル開口２６からインク滴（液滴の一種）が吐出される。

次に、インク導入針１９の構成について説明する。
図６は、本実施形態におけるインク導入針１９の構成を示す図であり、（ａ）は針長手方向の断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。このインク導入針１９は、内部空間をインク導入路４２とした中空針状の部材であり、導入針部４４と、拡径ストレート部４５と、スカート部４１とにより概略構成されている。

導入針部４４は、上記インクカートリッジ７内に挿入される中空円筒状の部材であり、その先端部分には、先細り形状に形成された円錐形状の尖端部４３が形成されている。この尖端部４３には、インク導入針１９の外部とインク導入路４２とを連通するインク導入孔４６（本発明における液体導入孔に相当）が複数開設されている。即ち、上記したように、導入針部４４をインクカートリッジ７の内部に挿入すると、当該カートリッジ７内のインクをインク導入孔４６を通じてインク導入路４２内に導入することができる。なお、本実施形態においては、インク導入孔４６を尖端部４３に開設した構成を例示したが、例えば、尖端部４３よりも下流側の導入針部４４の側面にインク導入孔４６を開設する構成を採用することもできる。

拡径ストレート部４５は、上流側から下流側に向けて次第に拡径するテーパー部４７を介して導入針部４４の下流側に連続して形成された円筒形状に形成されている。この拡径ストレート部４５の内径は、導入針部４４の内径よりも大きく、また、その開口面積は、上記フィルタ１８の有効濾過面積（フィルタ１８においてインクが実際に通過可能な領域の面積）よりも小さく設定している。そして、この拡径ストレート部４５の内部空間は、インク導入路４２の一部として機能する他、図６（ａ）に示すように、インク導入路４２内の気泡Ｂを収容可能な気泡室としても機能する。この拡径ストレート部４５を、上下に渡って断面積が一定の円筒形状としたのは、気泡Ｂが拡径ストレート部４５の内周面に接触する程度まで成長した後、図６（ａ）においてハッチングで示すように、拡径ストレート部４５の中心軸方向（上下方向）に気泡Ｂを成長させるためである。これにより、この拡径ストレート部４５の内部空間の容積を、気泡Ｂが成長可能な成長代として効率的に利用することができる。なお、気泡Ｂは、通常の記録動作時においては、インクの流れによって多少下流側に押されるので、テーパー部４７の内周面から若干離れた位置（拡径ストレート部４５側）で滞留する。

また、拡径ストレート部４５の内周面には、インク流下方向に向けて延びる断面矩形状の溝部４８を設けている。本実施形態においては、図６（ｂ）に示すように、隣り合う溝部４８同士の周方向における位相が互いに９０°異なる状態で合計４条の溝部４８を拡径ストレート部４５の内周面に形成している。この溝部４８は、気泡Ｂが拡径ストレート部４５の内周面に接触する程度まで成長した場合においてもインクが流下することが可能な逃げ流路として設けている。これにより、気泡Ｂの大きさに拘らず、この気泡Ｂに阻害されることなくインクを下流側（圧力室側）に円滑に流すことが可能となり、また、通常の記録動作時のインク流速においてはインクの流れによって気泡Ｂがフィルタ１８側に押し流されることを防止することができる。なお、溝部４８の形状は、断面矩形状に限定されるものではなく、例えば、断面半円形状など、インクが流下可能であればどのような形状でも良い。また、溝部４８の形成数に関しても、少なくとも１条設けられていれば良い。

本実施形態においては、上記溝部４８の下端、即ち、拡径ストレート部４５とスカート部４１との境界部分に、拡径ストレート部４５の内周面側から中心軸側に向けて狭窄部４９を突設している。狭窄部４９の拡径ストレート部中心軸側の先端面は、拡径ストレート部４５の内周面に揃えてあり、この狭窄部４９によって溝部４８の下端部を閉じている。このように構成することによって、拡径ストレート部４５内の気泡Ｂの下部が狭窄部４９に対応する位置に到達すると、この気泡Ｂによってインク流路（インク導入路４２）が閉塞される。このインク流路の閉塞状態は、記録ヘッド３のインク流路内のインクや気泡を強制的に排出させるためのクリーニング動作時に、気泡Ｂを排出し易くするために意図的に生じさせる。この点の詳細については後述する。

スカート部４１は、拡径ストレート部４５の下端に連続して形成され、上流側から下流側に向けて次第に拡径している。このスカート部４１の上端開口の面積は、拡径ストレート部４５の下端開口の面積に揃える一方、下端開口の面積はその直下に配置されるフィルタ１８の有効濾過面の面積に揃えてある。したがって、このスカート部４１は、拡径ストレート部４５側からのインクや気泡をフィルタ１８側に向けて円滑に流すことができるように構成されている。

上記のインク導入針１９は、スカート部４１の下端開口をフィルタ１８に対向させる状態で、例えば超音波溶着によって導入針ユニット１５に取り付けられる。これにより、インク導入針１９のインク導入路４２とヘッドケース１６側のヘッド流路３７とが液密状態で連通する。このインク導入路４２とヘッド流路３７は、本発明における液体流路として機能する。

ところで、インクカートリッジ７にインク導入針１９を挿抜する際などに、空気がインク導入路４２内に入り込むことがある。そして、インク導入路４２内では、細かい気泡同士が結合して次第に大きな気泡Ｂ（図６（ａ）参照）に成長する。本実施形態においては、気泡Ｂの下部が狭窄部４９に対応する位置に到達する程度の大きさまでは、通常の記録動作時（インク滴の吐出動作時）の流速においてフィルタ１８を通過して圧力室側に移動させることなく、気泡に作用する浮力によってフィルタ１８よりも上方に浮かせた状態で拡径ストレート部４５内に気泡を収容・保持することができる。また、上記プリンタ１では、定期的にキャッピング機構１２を用いてクリーニング動作を行うことで、拡径ストレート部４５内に収容した気泡Ｂを排出するようになっている。

このクリーニング動作では、キャップ部材１２’をノズル形成面に密着させた状態でポンプユニット１３を作動させて通常の記録動作時の数倍の流速のインク流をインク流路内に生じさせ、拡径ストレート部４５内の気泡Ｂをこのインク流に乗せることでノズル開口２６からヘッド外部に排出する。このときのポンプユニット１３の吸引条件（吸引力，吸引時間）は、気泡の排出性を考慮した条件に設定される。このクリーニング動作を実行することによって消費されるインクを可及的に低減する観点から、このクリーニング動作を実行するタイミングは、気泡Ｂが拡径ストレート部４５の内周面に接触する程度の大きさから、拡径ストレート部４５の下端を超えてフィルタ１８に接触する手前に到達する程度の大きさに成長するまでの間に設定することが望ましい。

ここで、上記インク導入針１９は、円筒状のストレート部４５を有し、その内部空間を気泡室としている。このため、拡径ストレート部４５の側方（軸に直交する方向）のサイズを変えることなく、高さ方向（軸方向）の寸法を設計時に調整することで、気泡を収容するための空間、即ち、気泡の成長代をより大きく確保することができる。このため、気泡による圧力損失やインクの供給量不足を招くことなく、より大きい気泡Ｂを拡径ストレート部４５内に保持することが可能となる。その結果、クリーニング動作の実行頻度を低減することができ、これにより、クリーニング動作に伴うインクの消費を抑えることができる。また、拡径ストレート部４５の高さが気泡Ｂの成長代に直接的に関わっているため、従来の円錐形状の気泡室と比べて気泡の収容量に関する設計が容易であるという利点がある。さらに、インク導入針１９の側方のサイズを拡大しなくて良いため、従来構造の記録ヘッドに設計変更を施すことなく、当該記録ヘッドに上記構成のインク導入針１９を適用することが可能である。

また、本実施形態においては、拡径ストレート部４５の溝部４８の下端部分に狭窄部４９を突設しているので、クリーニング動作時において気泡Ｂを排出する際に、狭窄部４９に対応する位置で気泡Ｂがインク流路を一時的に閉塞する。これにより、この狭窄部４９を境として上流側と下流側とで圧力差を生じさせることができる。即ち、狭窄部４９よりも下流側の圧力を、上流側の圧力よりも一時的に低くすることができる。そして、一定以上の圧力差となったとき、この圧力差を利用して気泡Ｂを勢いよく下流側に流すことができる。これにより、気泡Ｂがフィルタ１８を通過し易くなるので、従来よりも短時間で効率良く気泡Ｂを排出することが可能となる。その結果、一回のクリーニング動作時に消費するインク量を低減することができる。

次に、本発明と従来構成との違いを図７を参照して説明する。
図７は、インク導入針内の気泡室における気泡の大きさ（体積）とインク流速との関係を示すグラフである。同図において、符号Ａで示す曲線は従来の円錐形状の気泡室の場合を、符号Ｂで示す曲線は本発明のストレート形状の気泡室（拡径ストレート部４５）の場合を、それぞれ示している。また、符号Ｆ１で示す直線はクリーニング動作における最大流速を示し、符号Ｆ２で示す直線は、通常の記録動作（吐出動作）の最大流速を示している。

図７に示すように、従来の場合および本発明の場合の何れも、インク充填時から気泡室内に気泡が形成され始めると、これに伴ってインクの流速が低下していき、その後、気泡体積の増加に対する流速の変化が少ない部分、即ち、従来の場合はＭ１で示す範囲、本発明の場合はＭ２で示す範囲に、それぞれ流速がほぼ一定な平坦部分が現れる。この範囲内の体積の気泡であれば、インクの供給量に悪影響を及ぼすことなく、気泡室内に収容・保持することができる。換言すれば、これらのＭ１，Ｍ２で示す範囲が、気泡成長の許容範囲である成長代を表している。そして、気泡の体積が一定以上となると、流速が急激に低下する。これは、気泡がフィルタの表面を塞いでしまうためにインクの流れが滞るためである。そして、従来の場合、気泡が成長できる許容範囲Ｍ１が比較的小さいので、その分、頻繁にクリーニング動作を行う必要があると言える。これに対し、本発明の場合、従来の場合よりも、気泡が成長できる許容範囲Ｍ１を大きく確保できることが分かる。したがって、許容範囲Ｍ１を大きくできる分だけクリーニング動作の実行回数を低減することができ、その結果、インクの消費量を抑えることが可能となる。

次に、上記インク導入針１９についての他の実施形態について説明する。
上記の記録ヘッド１では、インクカートリッジの配置位置と、ヘッドケース１６におけるヘッド流路３７の上流開口位置との関係から、導入針部４４をヘッド流路３７の上流開口に対してオフセットさせる場合がある。このような場合、上記インク導入針１９では、図８（ａ）に示す第２実施形態のように、テーパー部４７の側壁の傾きを変更することで、導入針部４４を、ヘッド流路３７の上流開口に対してオフセットさせることができる。また、図８（ｂ）に示す第３実施形態のように、スカート部４１の側壁の傾きを変更して、導入針部４４から拡径ストレート部４５までを、ヘッド流路３７の上流開口に対してオフセットさせることもできる。このようにすると、拡径ストレート部４５の形状を変更する必要が無いため、オフセットしない形状のインク導入針１９と、オフセットする形状のインク導入針１９とが混在する構成においても、全てのインク導入針１９の気泡の収容機能を揃えることができる。

図９は、本発明の第４実施形態におけるインク導入針１９の構成を示す図であり、（ａ）は通常の記録動作時における状態を示し、（ｂ）はクリーニング動作において気泡Ｂを排出する際の状態を示している。
この第４実施形態では、溝部４８の下端部に狭窄部４９を設けていない点が上記実施形態と異なる。このように狭窄部４９が無い場合でも、クリーニング時には気泡を問題なく排出することが可能であり、拡径ストレート部４５の気泡収容機能に関しては上記実施例形態と同等である。なお、本実施形態の場合は、溝部４８の下端が開放されているので、インク導入針１９を射出形成により一体形成することができるというメリットがある。

以上は、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド３を例に挙げて説明したが、本発明は、液体導入針を有する他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。

プリンタの構成を説明する斜視図である。 記録ヘッドの構成を説明する分解斜視図である。 記録ヘッドの構成を説明する平面図である。 記録ヘッドの内部構造を説明する断面図である。 記録ヘッドの内部構造を説明する部分断面図である。 インク導入針の構成を説明する断面図であり、（ａ）は針長手方向の断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 インク導入針内の気泡室における気泡の大きさとインク流速との関係を示すグラフである。 他の実施形態におけるインク導入針の構成を説明する断面図であり、（ａ）は第２実施形態の構成、（ｂ）は第３実施形態の構成を示す。 第４実施形態におけるインク導入針の構成を示す図であり、（ａ）は通常の記録動作時における状態、（ｂ）はクリーニング動作において気泡を排出する際の状態を示している。

符号の説明

１…プリンタ、３…記録ヘッド、１２…キャッピング機構、１３…ポンプユニット、１５…導入針ユニット、１６…ヘッドケース、１７…流路ユニット、１８…フィルタ、１９…インク導入針、２６…ノズル開口、２９…圧電振動子群、３０…圧電振動子、３２…収納空部、３３…共通インク室、３４…インク供給口、３５…圧力室、３７…ヘッド流路、４１…スカート部、４２…インク導入路、４３…尖端部、４４…導入針部、４５…拡径ストレート部、４６…インク導入孔、４７…テーパー部、４８…溝部、４９…狭窄部。

Claims (5)

1. 液体導入孔が開設された導入針部と、前記導入針部の内径より大きな内径を有する拡径ストレート部と、を有する中空針状の液体導入針と、
   前記液体導入針を介して導入された液体に圧力変動を生じさせ、ノズル開口から液滴を吐出する液体噴射ヘッドと、を備えた液体噴射装置であって、
   前記拡径ストレート部の内周面は、前記液体の上流側から下流側に延びる溝部を有し、
   前記溝部の前記液体の下流側には、前記拡径ストレート部の内周面側から中心軸側に向けて狭窄部が突設され、前記狭窄部により溝部の端部が閉じており、
   前記狭窄部の前記拡径ストレート部中心軸側の先端面は、前記拡径ストレート部の内周面に揃っていることを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記拡径ストレート部の内周面は、前記液体の上流側から下流側に渡って断面積が一定の円筒形状であることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記溝部を複数有することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射装置。
4. 前記導入針部と前記拡径ストレート部は、前記液体の上流側から下流側に向けて次第に拡径するテーパー部を介して接続されていることを特徴とする１乃至３何れか一項記載の液体噴射装置。
5. 前記液体導入針は、前記液体の上流側から下流側に向けて次第に拡張したスカート部が前記拡径ストレート部の下端に連続して形成されており、
   前記スカート部の下端開口に対向して前記液体を濾過するフィルタが配置されていることを特徴とする請求項１乃至４何れか一項に記載の液体噴射装置。

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