圧力緩衝器、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
【課題】圧力緩衝器１に異物が滞留して圧力緩衝機能やフィルタ機能が低下することを防止する。
【解決手段】圧力緩衝器１は、液体を流入する流入口８と液体を流出する第一及び第二流出口９ａ、９ｂを有するチャンバ３と、チャンバ３の一部を構成する可撓性膜７と、流入口８と第一及び第二流出口９ａ、９ｂとの間に設置されるフィルタ６とを備える。チャンバ３は、フィルタ６を介して第一室４と第二室５に分離され、流入口８が第一室４に開口し、第一及び第二流出口９ａ、９ｂが第二室５に開口する。
【解決手段】圧力緩衝器１は、液体を流入する流入口８と液体を流出する第一及び第二流出口９ａ、９ｂを有するチャンバ３と、チャンバ３の一部を構成する可撓性膜７と、流入口８と第一及び第二流出口９ａ、９ｂとの間に設置されるフィルタ６とを備える。チャンバ３は、フィルタ６を介して第一室４と第二室５に分離され、流入口８が第一室４に開口し、第一及び第二流出口９ａ、９ｂが第二室５に開口する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体の圧力変動を緩和させる圧力緩衝器であり、特に液体に混入する異物を除去するフィルタ機能を有する圧力緩衝器、これを用いた液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、記録紙等にインク滴を吐出して文字、図形を描画する、或いは素子基板の表面に液体材料を吐出して機能性薄膜を形成するインクジェット方式の液体噴射ヘッドが利用されている。この方式は、インクや液体材料を液体タンクから供給管を介して液体噴射ヘッドに供給し、チャンネルに充填したインクや液体材料（以下、総称して液体という。）をチャンネルに連通するノズルから吐出させる。液体の吐出の際には、液体噴射ヘッドや噴射した液体を記録する被記録媒体を移動させて、文字や図形を記録する、或いは所定形状の機能性薄膜を形成する。
【０００３】
特許文献１にはこの種の液体噴射ヘッドが記載されている。図６（特許文献１の図１０）は、インクジェットヘッド２００とその上に設置される圧力緩衝器１００の模式図である。インクジェット装置は、インクタンク等の液体貯留部からチューブを介してインクジェットヘッドに液体を輸送し、インクジェットヘッドで液滴を吐出して被記録媒体に記録する。被記録媒体に記録する際には、インクジェットヘッドが高速で移動する。そのため、チューブ等に充填される液体に慣性力が働き、液体の内圧を変動させた。その結果、インクジェットヘッド２００のノズル孔に形成されるメニスカスが変化して、吐出する液滴の体積や速度を一定に維持することができなくなり、記録品質を低下させる原因となった。そこで、インクジェットヘッド２００の手前の流路に圧力緩衝器１００を挿入し、インクジェットヘッド２００に供給する液体の圧力変動を減衰させ、記録品質が低下することを防止する。
【０００４】
図６に示されるように、圧力緩衝器１００は、図示しないチューブ等から液体を流入する流入口１０２と、流入した液体を貯留するチャンバ１１５と、チャンバ１１５から液体を流出させる開口部１０１と、隔壁１１０によってチャンバ１１５から隔たれた、液体を導く流路１０７と、液体を流出させる流出口１０８を備える。従って、液体は流入口１０２からチャンバ１１５に流入し、開口部１０１から流路１０７、流出口１０８を介してインクジェットヘッド２００へ流出する。インクジェットヘッド２００は流出口１０８から流入した液体をノズルから吐出して被記録媒体に記録する。
【０００５】
圧力緩衝器１００はチャンバ１１５と流路１０７の間に貫通開口部１０９を備える。これは、インクジェットヘッドが上下に振動すると、流路１０７に内在する液体の上下方向に慣性力が働き、液体圧力が変動してメニスカス１０４を変化させる。これを防止するために、流出口１０８の近傍に貫通開口部１０９を形成し、この貫通開口部１０９を通じて流路１０７で発生する圧力変動が貫通開口部１０９を通じてチャンバ１１５に開放される。その結果、メニスカス１０４の変位が低減し、印字の濃度差が著しく減少して記録品質が大幅に改善される、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１１０５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載される圧力緩衝器１００は、液体に加わる圧力変動の緩衝機能を有するが、液体に混入する気泡や塵埃などの異物を除去するフィルタ機能を有していない。しかし、液体タンクから供給される液体には異物が混入するので、ヘッドチップの吐出ノズルに到達する前にこれら異物を除去すべきである。吐出ノズルに異物が流入すると、吐出ノズルが詰まってドット抜けなどの不具合が発生する。
【０００８】
また、液体タンクとヘッドチップの間にフィルタを設置する場合に、フィルタによる圧力損失をできるだけ小さくする必要がある。フィルタによる圧力損失が大きくなるとヘッドチップから液滴を吐出させる際の吐出安定領域が狭くなり、使用できる液体の種類が限定される、或いは使用できる環境条件が狭く限られてくる。
【０００９】
また、ヘッドチップを使用するにつれてチャンバ内に滞留物が蓄積されるが、滞留物の性質によりそのチャンバ内における蓄積場所が異なる。例えば、インクの充填時や交換時にはインクよりも比重の軽い気泡が滞留物として蓄積される。一方、圧力緩衝器を使用するにつれて、インクよりも比重の重いインク中の含有物が滞留物として蓄積される。つまり、気泡と含有物とはチャンバ内の異なる場所に滞留物として蓄積される。チャンバから液体を流出させる流出口が一箇所である場合は性質の異なる複数種類の滞留物を同時に排出させることできず、いずれかの滞留物が次第に蓄積し、チャンバの実効的な容積を減少させて緩衝機能が損なわれる、あるいは流路抵抗が増大して吐出特性が劣化する等の不具合が発生する。また、固化した含有物が吐出ノズル側に進入してドット抜け等の不具合が発生する原因となった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、液体の圧力緩衝機能と気泡や塵埃がヘッドチップ側に流れることを阻止するフィルタ機能を有し、更に性質の異なる複数種類の滞留物を外部に流出させることを可能とする圧力緩衝器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の圧力緩衝器は、液体を流入する流入口と液体を流出する第一流出口と第二流出口が開口するチャンバと、前記チャンバの一部を構成する可撓性膜と、前記流入口と前記第一及び第二流出口との間に設置されるフィルタと、を備え、前記チャンバは、前記フィルタを挟んで第一室と第二室に分離され、前記流入口が前記第一室に開口し、前記第一及び第二流出口が前記第二室に開口することとした。
【００１２】
また、前記第一流出口は、前記第二室の重力方向に対して最上位となる領域に開口し、前記第二流出口は、前記第二室の重力方向に対して最下位となる領域に開口することとした。
【００１３】
また、前記チャンバは、基体に形成される凹部と、前記凹部の開口端を塞ぐ前記可撓性膜により囲まれる領域からなり、前記第一室が前記凹部の底面側に、前記第二室が前記凹部の開口端側に設置されることとした。
【００１４】
また、前記凹部は前記開口端を前記凹部の底面に対して垂直方向から見る平面視で略四角形の形状を有し、前記開口端が側方となるように前記基体を重力方向に対して立設したときに、前記第一流出口は前記略四角形の上辺と左辺の角部又は上辺と右辺の角部において前記第二室に開口し、前記第二流出口は前記略四角形の下辺において、又は、下辺と左辺の角部又は下辺と右辺の角部において前記第二室に開口することとした。
【００１５】
また、前記第一流出口に連通する第一流出路と、前記第二流出口に連通する第二流出路が形成され、前記第一流出路の流路抵抗は前記第二流出路の流路抵抗よりも小さいこととした。
【００１６】
また、前記第二流出路は複数形成されていることとした。
【００１７】
本発明の液体噴射ヘッドは、上記いずれか一に記載の圧力緩衝器と、前記圧力緩衝器の前記第一及び第二流出口から流出する液体を吐出するヘッドチップと、を備えることとした。
【００１８】
本発明の液体噴射装置は、上記液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドを往復移動させる移動機構と、前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備えることとした。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の圧力緩衝器は、液体を流入する流入口と液体を流出する第一流出口と第二流出口が開口するチャンバと、チャンバの一部を構成する可撓性膜と、流入口と第一及び第二流出口との間に設置されるフィルタと、を備え、チャンバは、フィルタを挟んで第一室と第二室に分離され、流入口が第一室に開口し、第一及び第二流出口が第二室に開口する。即ち、可撓性膜による圧力緩衝機能の他に、液体の流入口と流出口の間にフィルタを設置して気泡や塵埃などの異物がヘッドチップ側に進入することを阻止するフィルタ機能を有するとともに、第二室に複数の流出口を設けて滞留物が第二室に蓄積して圧力緩衝機能やフィルタ機能を低下させる、あるいは流路抵抗を増大させることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る圧力緩衝器の基本構成を表す概念図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る圧力緩衝器の説明図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの正面模式図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドに用いる圧力緩衝器の説明図である。
【図５】本発明の第三実施形態に係る液体噴射装置の模式的な斜視図である。
【図６】従来から公知のインクジェットヘッドとその上に設置される圧力緩衝器の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は本発明に係る圧力緩衝器１の基本構成を表す概念図である。圧力緩衝器１は、液体を流入する流入口８と液体を流出する第一流出口９ａ及び第二流出口９ｂが開口するチャンバ３と、このチャンバ３の一部を構成する可撓性膜７と、流入口８と第一及び第二流出口９ａ、９ｂとの間に設置されるフィルタ６を備える。チャンバ３は、フィルタ６を挟んで第一室４と第二室５に分離され、第一室４に流入口８が開口し、第二室５に第一及び第二流出口９ａ、９ｂが開口する。
【００２２】
流入口８から第一室４に流入した液体は、フィルタ６を介して第二室５に流れ、第二室５の上部に設置される第一流出口９ａと下部に設置される第二流出口９ｂから流出する。フィルタ６は所定径以上の異物が第一室４から第二室５に進入することを阻止する。可撓性膜７は第二室５の一部を構成し、第二室５に充填される液体の圧力変動を可撓性膜７の伸縮により緩和させる。そのため、第一及び第二流出口９ａ、９ｂからは圧力変動の緩和された液体が流出する。
【００２３】
本発明の圧力緩衝器１は、可撓性膜７により液体の圧力変動を緩和させる圧力緩衝機能を有する他に、異物がヘッドチップ２側に進入することを阻止するフィルタ機能を有する。更に、第二室５に第一及び第二流出口９ａ、９ｂを設けて、性質の異なる複数種類の滞留物が第二室５に蓄積して圧力緩衝機能やフィルタ機能を低下させる、あるいは圧力緩衝器１の流路抵抗を増大させることを防止することができる。
【００２４】
例えば重力方向が上方から下方に向く場合に、液体の充填時や交換時に第一室４や第二室５の上部に気泡が蓄積しやすく、圧力緩衝器１を長時間使用しない場合に第一室４や第二室５の下部に液体に含有される含有物が蓄積しやすい。第一流出口９ａは、第二室５の重力方向に対して最上位となる領域に開口するので気泡からなる滞留物を流出させることができ、第二流出口９ｂは、第二室５の重力方向に対して最下位となる領域に開口するので沈殿した含有物からなる滞留物を流出させることができる。
【００２５】
なお、図１において可撓性膜７は第二室５の一部を構成しているが、本発明はこの構成に限定されず、可撓性膜７を第一室４に設置してもよいし、第二室５と第一室４の両方に設置してもよい。また、第二室５から液体を流出させる流出口を３箇所以上形成してもよい。以下、本発明について実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
（第一実施形態）
図２は、本発明の第一実施形態に係る圧力緩衝器１の説明図である。図２（ａ）は圧力緩衝器１の上面模式図であり、図２（ｂ）は部分ＡＡの断面模式図である。図２（ａ）においては説明を容易にするために可撓性膜７とカバー１５を除去した上面模式図を示す。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付した。
【００２７】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、圧力緩衝器１は、凹部１０が形成される基体１２と、凹部１０の側面に形成される段差部１６に設置されるフィルタ６と、凹部１０の開口端Ｅを塞ぐ可撓性膜７と、可撓性膜７を保護するカバー１５を備える。凹部１０と可撓性膜７により囲まれる領域によりチャンバ３が構成される。チャンバ３は、凹部１０の底面側に設置される第一室４と、凹部１０の開口端Ｅ側に設置される第二室５を含み、第一室４と第二室５はフィルタ６により分離される。即ち、第一室４は凹部１０の底面と側面とフィルタ６に囲まれる領域であり、第二室５は凹部１０の側面とフィルタ６と可撓性膜７により囲まれる領域であり、第一室４と第二室５はフィルタ６を挟んで積層される。
【００２８】
圧力緩衝器１は、更に、液体を流入する流入接続部１３と液体を流出する流出接続部１４を備え、流入接続部１３は基体１２の上部に、流出接続部１４は基体１２の下部に設置される。凹部１０はその開口端Ｅを凹部１０の底面に対して垂直方向から見る平面視で略四角形の形状を有する。凹部１０の底面には第一室４に液体を流入するための流入口８が開口する。流入口８は流入接続部１３に連通する。凹部１０の上辺と右辺の角部には第一流出口９ａが、右辺と下辺の角部には第二流出口９ｂが開口する。凹部１０の右辺の側の基体１２には第一流出路１１ａと第二流出路１１ｂが設置され、第一流出口９ａが第一流出路１１ａを介して流出接続部１４に連通し、第二流出口９ｂが第二流出路１１ｂを介して流出接続部１４に連通する。ここで、第一流出路１１ａと第二流出路１１ｂは合流点Ｐで合流し流出路１１となる。ここで、上部又は上辺とは図２（ａ）を正視したときの上方の部又は辺であり、下部又は下辺とは図２（ａ）を正視したときの下方の部又は辺であり、左辺又は右辺は図２（ａ）を正視したときの左方又は右方の辺である。本実施形態に限らず、以下説明する実施形態における図３及び図４（ａ）においても同様とする。
【００２９】
液体は、流入接続部１３から流入口８を介して第一室４に流入し、フィルタ６を通して第二室５に流入する。第二室５の液体は、第一及び第二流出口９ａ、９ｂから第一及び第二流出路１１ａ、１１ｂを介して流出接続部１４から流出する。フィルタ６により第一室４から第二室５に異物が侵入することが阻止される。また、可撓性膜７により第二室５の液体の圧力変動が緩和される。更に、第二室５の上辺側に蓄積する滞留物は第一流出口９ａから流出させることができ、第二室５の下辺側に蓄積する滞留物は第二流出口９ｂから流出させることができる。なお、第一室４と第二室５は平面視でほぼ同じ外形を有している。
【００３０】
本第一実施形態において、第一室４と第二室５は扁平な形状を有し、平面視で外形がほぼ同じ形状を有する。フィルタ６の面積を大きく形成できるのでフィルタ６による圧力損失を低減させることができる。更に、第一流出口９ａは第二室５の上辺に蓄積する滞留物に加えて第一室４の上辺に蓄積するフィルタ６の開口径より径の小さな滞留物も外部へ流出させることができる。同様に、第二流出口９ｂは第二室５の下辺に蓄積する滞留物に加えて第一室４の下辺に蓄積するフィルタ６の開口径より径の小さな滞留物も外部へ流出させることができる。これにより、滞留物が第一室４や第二室５に蓄積して圧力緩衝機能やフィルタ機能を低下させ、あるいは流路抵抗を増大させることを防止することができる。
【００３１】
ここで、第一流出路１１ａの流路抵抗を第二流出路１１ｂの流路抵抗よりも小さくすれば、第二流出口９ｂよりも第一流出口９ａからより多くの液体を流出させることができる。
【００３２】
なお、第一流出路１１ａの流路長は第一流出口９ａから合流点Ｐまでであり、第二流出路１１ｂの流路長は第二流出口９ｂから合流点Ｐまでであるため、第一流出路１１ａの流路長は第二流出路１１ｂの流路長よりも長い。そのため、第一流出路１１ａの流路抵抗を第二流出路１１ｂの流路抵抗よりも小さくするには、双方の流路長を考慮した設計を行わなければならない。具体的には、第一流出口９ａの開口面積を１０ｍｍ2とし、第二流出口９ｂの開口面積を２ｍｍ2とした。実施可能範囲としては、第一流出口９ａの開口面積は６ｍｍ2以上１５ｍｍ2以下とし、第二流出口９ｂの開口面積は１ｍｍ2以上５ｍｍ2以下が挙げられる。
【００３３】
さらに、第一流出路１１ａの流路抵抗を第二流出路１１ｂの流路抵抗よりも小さくする点について、第一流出口９ａと第二流出口９ｂとの開口面積に差異を設ける以外の方法により実施することも可能である。例えば、第一流出口９ａと第二流出口９ｂとの開口面積が同じという条件のもと、第二流出路１１ｂの途中に不図示の第二フィルタを設ける形態が可能である。この場合に、第二フィルタは、フィルタ６と同じメッシュの細かさであるフィルタを用いることができる。その他、第二流出路１１ｂが下流に向かうに従って徐々に開口面積が狭くなる形態を実施することも可能である。
【００３４】
これにより、液体の充填時や交換時に第一室４や第二室５に滞留し、あるいはフィルタ６に付着した気泡を第一流出口９ａから迅速に流出させることができる。
【００３５】
また、本実施形態では、凹部１０の底面側に第一室４を、凹部１０の開口端Ｅ側に第二室５を設置したが、これに代えて、凹部１０の底面側に第二室５を、凹部１０の開口端Ｅ側に第一室４を設置する構成としてもよい。また、流入接続部１３及び流出接続部１４の位置や、流入口８の位置は図２に示す位置に限定されず、図示しないヘッドチップの液体供給口の位置に応じて適宜構成することができる。
【００３６】
（第二実施形態）
図３及び図４は本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド２０及びこれに用いる圧力緩衝器１を表す。図３は液体噴射ヘッド２０の正面模式図であり、図４（ａ）は圧力緩衝器１の正面模式図であり、図４（ｂ）は圧力緩衝器１の部分ＢＢの断面模式図である。図４（ａ）においては説明を容易にするために可撓性膜７とカバー１５を除去した正面模式図を示す。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付した。
【００３７】
図３に示すように、液体噴射ヘッド２０は圧力緩衝器１とヘッドチップ２を備える。液体噴射ヘッド２０は、重力方向ｇに対して圧力緩衝器１を上方にヘッドチップ２を下方にして立設される。圧力緩衝器１は、基体に固定されるカバー１５の上部の流入接続部１３から液体を流入し、圧力変動が緩和され、フィルタ６により異物が除去された液体を流出接続部１４からヘッドチップ２に流出する。ヘッドチップ２はベースに固定するための固定部材１８に固定され、流出接続部１４から液体を流入し、下方に向けて液滴を吐出して図示しない被記録媒体に記録する。
【００３８】
図４に示されるように、圧力緩衝器１は、凹部１０が形成される基体１２と、凹部１０の側面に形成される段差部１６に設置されるフィルタ６と、凹部１０の開口端Ｅを塞ぐ可撓性膜７と、フィルタ６と可撓性膜７の間に設置される弾性部材１７と、可撓性膜７を保護するカバー１５を備える。凹部１０と可撓性膜７により囲まれる領域によりチャンバ３が構成される。チャンバ３は、凹部１０の底面側に設置される第一室４と凹部１０の開口端Ｅ側に設置される第二室５を含み、第一室４と第二室５はフィルタ６により分離される。即ち、第一室４は凹部１０の底面と側面とフィルタ６に囲まれる領域であり、第二室５は凹部１０の側面とフィルタ６と可撓性膜７により囲まれる領域であり、第一室４と第二室５はフィルタ６を挟んで積層される。
【００３９】
凹部１０は扁平な形状であり、その開口端Ｅを凹部１０の底面に対して垂直方向から見る平面視で略四角形の形状を有する。従って、第一室４及び第二室５はいずれも扁平な略四角形を有する。基体１２は開口端Ｅの上方から見たときに凹部１０と略相似形の形状を有する。基体１２の上辺の左側に流入接続部１３が設置され、基体１２の下辺の左側に流出接続部１４が設置される。基体１２の右辺側の表面に第一及び第二流出路１１ａ、１１ｂが形成され、基体１２の下辺側の表面に流出路１１が形成される。第一流出口９ａと第二流出口９ｂは合流点Ｐで合流し、流出路１１となる。
【００４０】
凹部１０の底面であり、第一室４の左辺と上辺の角部近傍には第一室４に液体を流入するための流入口８が開口する。流入口８は流入接続部１３に連通する。第二室５の上辺は左辺から右辺に向かって高くなるように傾斜する。第一室４の上辺も同様に傾斜する。第二室５の上辺と右辺の角部に第一流出口９ａが開口し、第二室５の右辺と下辺の角部に第二流出口９ｂが開口する。第一流出口９ａは第一流出路１１ａと流出路１１を介して流出接続部１４に連通する。第二流出口９ｂは第二流出路１１ｂと流出路１１を介して流出接続部１４に連通する。弾性部材１７は板バネからなり、可撓性膜７をカバー１５側に付勢する。弾性部材１７は、チャンバ３が負圧となったときに可撓性膜７がフィルタ６に貼りついて第一及び第二流出口９ａ、９ｂを塞ぐことを防止するために設けられている。
【００４１】
なお、弾性部材１７は、段差部１６に設けた不図示の突起部に固定されている。この突起部は段差部１６の表面からカバー１５側に凸となる突起形状を有しており、弾性部材１７の端部を固定することができる。これによって、弾性部材１７が第二室５の内部を移動することによる、可撓性膜７の破壊や圧力緩衝性能の低下を防止することができる。この場合、突起部と弾性部材１７の端部の固定について、フィルタ６を間に介しても構わないし、介さないように突起部がフィルタ６を突き破るように構成することも可能である。
【００４２】
さらに、弾性部材１７の端部は、フィルタ６の有効面に位置しないこととした。つまり、図４に示すように、弾性部材１７の端部が段差部１６の位置まで引き延ばされている。言い換えれば、弾性部材１７の端部が第一室４に対向するフィルタ６の有効面を塞いでいない。よって、フィルタ６を通過する際に流路抵抗を低減することができる。
【００４３】
第二室５及び第一室４の上辺を左辺から右辺に向けて高くなるように傾斜させたので、液体より軽い気泡は上辺と右辺の角部に移動し、第一流出口９ａから流出する。特に、液体の充填時や交換時に液体に混入する気泡を流出接続部１４側に流出させることが容易となる。
【００４４】
第一室４及び第二室５の右辺と下辺の角部は、左辺側の流入口８から流入する液体が滞留しやすい。また、圧力緩衝器１を長時間使用しない場合に液体に含有する含有物が滞留しやすい。第二流出口９ｂを第二室５の下辺と右辺の角部に設置したので、これらの滞留物を第二流出口９ｂから流出させることができる。
【００４５】
以上のとおり、本発明の圧力緩衝器１は、可撓性膜７により液体の圧力変動を緩和させる圧力緩衝機能を有するほかに、液体の流入口８と第一及び第二流出口９ａ、９ｂの間にフィルタ６を設置して異物がヘッドチップ２側に進入することを阻止するフィルタ機能を有する。特に、フィルタ６の面積を大きく形成できるのでフィルタ６による圧力損失を低減させることができる。更に、第一流出口９ａは第二室５の最上位の領域に開口するので気泡などの液体よりも比重の軽い滞留物を第二室５の外部に流出させることができる。また、第二流出口９ｂは第二室５の最下位の領域に開口するので液体に含有する含有物などの液体よりも比重の重い滞留物を第二室５の外部に流出させることができる。その結果、滞留物が第一室４や第二室５に蓄積してチャンバ３の実効的な容積やフィルタ６の実効的な開口面積が減少し、圧力緩衝機能やフィルタ機能が低下する、あるいは流路抵抗が増大して吐出特性が劣化することを防止することができる。
【００４６】
なお、第二流出口９ｂは下辺と右辺の角部に設置することに代えて、下辺の中央部や左辺側に設置してもよいし、複数個所に設置してもよい。また、第一及び第二流出路１１ａ、１１ｂや流出路１１を基体１２の表面に形成することに代えて、基体１２の背面側や、基体１２から分離して構成してもよい。また、第一流出路１１ａの流路抵抗を第二流出路１１ｂの流路抵抗よりも小さくすれば、液体の充填時や交換時に第一室４や第二室５に滞留し、あるいはフィルタ６に付着した気泡を第一室４や第二室５の外部へ流出させることが容易となる。また、本実施形態における圧力緩衝器１に代えて、第一実施形態の圧力緩衝器１を設置してもよい。
【００４７】
（第三実施形態）
図５は本発明の第三実施形態に係る液体噴射装置３０の模式的な斜視図である。液体噴射装置３０は、液体噴射ヘッド２０、２０’を往復移動させる移動機構４０と、液体噴射ヘッド２０、２０’に液体を供給する流路部３５、３５’と、流路部３５、３５’に液体を供給する液体ポンプ３３、３３’及び液体タンク３４、３４’を備えている。各液体噴射ヘッド２０、２０’は複数の吐出溝を備え、各吐出溝に連通するノズルから液滴を吐出する。各液体噴射ヘッド２０、２０’は第二実施形態において説明したものを使用する。
【００４８】
液体噴射装置３０は、紙等の被記録媒体４４を主走査方向に搬送する一対の搬送手段４１、４２と、被記録媒体４４に液体を吐出する液体噴射ヘッド２０、２０’と、液体噴射ヘッド２０、２０’を載置するキャリッジユニット４３と、液体タンク３４、３４’に貯留した液体を流路部３５、３５’に押圧して供給する液体ポンプ３３、３３’と、液体噴射ヘッド２０、２０’を主走査方向と直交する副走査方向に走査する移動機構４０を備えている。図示しない制御部は液体噴射ヘッド２０、２０’、移動機構４０、搬送手段４１、４２を制御して駆動する。
【００４９】
一対の搬送手段４１、４２は副走査方向に延び、ローラ面を接触しながら回転するグリッドローラとピンチローラを備えている。図示しないモータによりグリッドローラとピンチローラを軸周りに移転させてローラ間に挟み込んだ被記録媒体４４を主走査方向に搬送する。移動機構４０は、副走査方向に延びた一対のガイドレール３６、３７と、一対のガイドレール３６、３７に沿って摺動可能なキャリッジユニット４３と、キャリッジユニット４３を連結し副走査方向に移動させる無端ベルト３８と、この無端ベルト３８を図示しないプーリを介して周回させるモータ３９を備えている。
【００５０】
キャリッジユニット４３は、複数の液体噴射ヘッド２０、２０’を載置し、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の液滴を吐出する。液体タンク３４、３４’は対応する色の液体を貯留し、液体ポンプ３３、３３’、流路部３５、３５’を介して液体噴射ヘッド２０、２０’に供給する。各液体噴射ヘッド２０、２０’は駆動信号に応じて各色の液滴を吐出する。液体噴射ヘッド２０、２０’から液体を吐出させるタイミング、キャリッジユニット４３を駆動するモータ３９の回転及び被記録媒体４４の搬送速度を制御することにより、被記録媒体４４上に任意のパターンを記録することできる。
【００５１】
本発明の液体噴射装置３０によれば、圧力緩衝器１が液体の圧力変動を緩和させる圧力緩衝機能を有するほかに、異物がヘッドチップ２側に進入することを阻止するフィルタ機能を有する。更に、性質の異なる滞留物が第二室５に滞留して圧力緩衝機能やフィルタ機能を低下させる、あるいは流路抵抗を増大させることを防止することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 圧力緩衝器
２ ヘッドチップ
３ チャンバ
４ 第一室
５ 第二室
６ フィルタ
７ 可撓性膜
８ 流入口
９ａ 第一流出口、９ｂ 第二流出口
１０ 凹部
１１ 流出路、１１ａ 第一流出路、１１ｂ 第二流出路１１ｂ
１２ 基体
２０ 液体噴射ヘッド
３０ 液体噴射装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体の圧力変動を緩和させる圧力緩衝器であり、特に液体に混入する異物を除去するフィルタ機能を有する圧力緩衝器、これを用いた液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、記録紙等にインク滴を吐出して文字、図形を描画する、或いは素子基板の表面に液体材料を吐出して機能性薄膜を形成するインクジェット方式の液体噴射ヘッドが利用されている。この方式は、インクや液体材料を液体タンクから供給管を介して液体噴射ヘッドに供給し、チャンネルに充填したインクや液体材料（以下、総称して液体という。）をチャンネルに連通するノズルから吐出させる。液体の吐出の際には、液体噴射ヘッドや噴射した液体を記録する被記録媒体を移動させて、文字や図形を記録する、或いは所定形状の機能性薄膜を形成する。
【０００３】
特許文献１にはこの種の液体噴射ヘッドが記載されている。図６（特許文献１の図１０）は、インクジェットヘッド２００とその上に設置される圧力緩衝器１００の模式図である。インクジェット装置は、インクタンク等の液体貯留部からチューブを介してインクジェットヘッドに液体を輸送し、インクジェットヘッドで液滴を吐出して被記録媒体に記録する。被記録媒体に記録する際には、インクジェットヘッドが高速で移動する。そのため、チューブ等に充填される液体に慣性力が働き、液体の内圧を変動させた。その結果、インクジェットヘッド２００のノズル孔に形成されるメニスカスが変化して、吐出する液滴の体積や速度を一定に維持することができなくなり、記録品質を低下させる原因となった。そこで、インクジェットヘッド２００の手前の流路に圧力緩衝器１００を挿入し、インクジェットヘッド２００に供給する液体の圧力変動を減衰させ、記録品質が低下することを防止する。
【０００４】
図６に示されるように、圧力緩衝器１００は、図示しないチューブ等から液体を流入する流入口１０２と、流入した液体を貯留するチャンバ１１５と、チャンバ１１５から液体を流出させる開口部１０１と、隔壁１１０によってチャンバ１１５から隔たれた、液体を導く流路１０７と、液体を流出させる流出口１０８を備える。従って、液体は流入口１０２からチャンバ１１５に流入し、開口部１０１から流路１０７、流出口１０８を介してインクジェットヘッド２００へ流出する。インクジェットヘッド２００は流出口１０８から流入した液体をノズルから吐出して被記録媒体に記録する。
【０００５】
圧力緩衝器１００はチャンバ１１５と流路１０７の間に貫通開口部１０９を備える。これは、インクジェットヘッドが上下に振動すると、流路１０７に内在する液体の上下方向に慣性力が働き、液体圧力が変動してメニスカス１０４を変化させる。これを防止するために、流出口１０８の近傍に貫通開口部１０９を形成し、この貫通開口部１０９を通じて流路１０７で発生する圧力変動が貫通開口部１０９を通じてチャンバ１１５に開放される。その結果、メニスカス１０４の変位が低減し、印字の濃度差が著しく減少して記録品質が大幅に改善される、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１１０５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載される圧力緩衝器１００は、液体に加わる圧力変動の緩衝機能を有するが、液体に混入する気泡や塵埃などの異物を除去するフィルタ機能を有していない。しかし、液体タンクから供給される液体には異物が混入するので、ヘッドチップの吐出ノズルに到達する前にこれら異物を除去すべきである。吐出ノズルに異物が流入すると、吐出ノズルが詰まってドット抜けなどの不具合が発生する。
【０００８】
また、液体タンクとヘッドチップの間にフィルタを設置する場合に、フィルタによる圧力損失をできるだけ小さくする必要がある。フィルタによる圧力損失が大きくなるとヘッドチップから液滴を吐出させる際の吐出安定領域が狭くなり、使用できる液体の種類が限定される、或いは使用できる環境条件が狭く限られてくる。
【０００９】
また、ヘッドチップを使用するにつれてチャンバ内に滞留物が蓄積されるが、滞留物の性質によりそのチャンバ内における蓄積場所が異なる。例えば、インクの充填時や交換時にはインクよりも比重の軽い気泡が滞留物として蓄積される。一方、圧力緩衝器を使用するにつれて、インクよりも比重の重いインク中の含有物が滞留物として蓄積される。つまり、気泡と含有物とはチャンバ内の異なる場所に滞留物として蓄積される。チャンバから液体を流出させる流出口が一箇所である場合は性質の異なる複数種類の滞留物を同時に排出させることできず、いずれかの滞留物が次第に蓄積し、チャンバの実効的な容積を減少させて緩衝機能が損なわれる、あるいは流路抵抗が増大して吐出特性が劣化する等の不具合が発生する。また、固化した含有物が吐出ノズル側に進入してドット抜け等の不具合が発生する原因となった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、液体の圧力緩衝機能と気泡や塵埃がヘッドチップ側に流れることを阻止するフィルタ機能を有し、更に性質の異なる複数種類の滞留物を外部に流出させることを可能とする圧力緩衝器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の圧力緩衝器は、液体を流入する流入口と液体を流出する第一流出口と第二流出口が開口するチャンバと、前記チャンバの一部を構成する可撓性膜と、前記流入口と前記第一及び第二流出口との間に設置されるフィルタと、を備え、前記チャンバは、前記フィルタを挟んで第一室と第二室に分離され、前記流入口が前記第一室に開口し、前記第一及び第二流出口が前記第二室に開口することとした。
【００１２】
また、前記第一流出口は、前記第二室の重力方向に対して最上位となる領域に開口し、前記第二流出口は、前記第二室の重力方向に対して最下位となる領域に開口することとした。
【００１３】
また、前記チャンバは、基体に形成される凹部と、前記凹部の開口端を塞ぐ前記可撓性膜により囲まれる領域からなり、前記第一室が前記凹部の底面側に、前記第二室が前記凹部の開口端側に設置されることとした。
【００１４】
また、前記凹部は前記開口端を前記凹部の底面に対して垂直方向から見る平面視で略四角形の形状を有し、前記開口端が側方となるように前記基体を重力方向に対して立設したときに、前記第一流出口は前記略四角形の上辺と左辺の角部又は上辺と右辺の角部において前記第二室に開口し、前記第二流出口は前記略四角形の下辺において、又は、下辺と左辺の角部又は下辺と右辺の角部において前記第二室に開口することとした。
【００１５】
また、前記第一流出口に連通する第一流出路と、前記第二流出口に連通する第二流出路が形成され、前記第一流出路の流路抵抗は前記第二流出路の流路抵抗よりも小さいこととした。
【００１６】
また、前記第二流出路は複数形成されていることとした。
【００１７】
本発明の液体噴射ヘッドは、上記いずれか一に記載の圧力緩衝器と、前記圧力緩衝器の前記第一及び第二流出口から流出する液体を吐出するヘッドチップと、を備えることとした。
【００１８】
本発明の液体噴射装置は、上記液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドを往復移動させる移動機構と、前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備えることとした。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の圧力緩衝器は、液体を流入する流入口と液体を流出する第一流出口と第二流出口が開口するチャンバと、チャンバの一部を構成する可撓性膜と、流入口と第一及び第二流出口との間に設置されるフィルタと、を備え、チャンバは、フィルタを挟んで第一室と第二室に分離され、流入口が第一室に開口し、第一及び第二流出口が第二室に開口する。即ち、可撓性膜による圧力緩衝機能の他に、液体の流入口と流出口の間にフィルタを設置して気泡や塵埃などの異物がヘッドチップ側に進入することを阻止するフィルタ機能を有するとともに、第二室に複数の流出口を設けて滞留物が第二室に蓄積して圧力緩衝機能やフィルタ機能を低下させる、あるいは流路抵抗を増大させることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る圧力緩衝器の基本構成を表す概念図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る圧力緩衝器の説明図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの正面模式図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドに用いる圧力緩衝器の説明図である。
【図５】本発明の第三実施形態に係る液体噴射装置の模式的な斜視図である。
【図６】従来から公知のインクジェットヘッドとその上に設置される圧力緩衝器の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は本発明に係る圧力緩衝器１の基本構成を表す概念図である。圧力緩衝器１は、液体を流入する流入口８と液体を流出する第一流出口９ａ及び第二流出口９ｂが開口するチャンバ３と、このチャンバ３の一部を構成する可撓性膜７と、流入口８と第一及び第二流出口９ａ、９ｂとの間に設置されるフィルタ６を備える。チャンバ３は、フィルタ６を挟んで第一室４と第二室５に分離され、第一室４に流入口８が開口し、第二室５に第一及び第二流出口９ａ、９ｂが開口する。
【００２２】
流入口８から第一室４に流入した液体は、フィルタ６を介して第二室５に流れ、第二室５の上部に設置される第一流出口９ａと下部に設置される第二流出口９ｂから流出する。フィルタ６は所定径以上の異物が第一室４から第二室５に進入することを阻止する。可撓性膜７は第二室５の一部を構成し、第二室５に充填される液体の圧力変動を可撓性膜７の伸縮により緩和させる。そのため、第一及び第二流出口９ａ、９ｂからは圧力変動の緩和された液体が流出する。
【００２３】
本発明の圧力緩衝器１は、可撓性膜７により液体の圧力変動を緩和させる圧力緩衝機能を有する他に、異物がヘッドチップ２側に進入することを阻止するフィルタ機能を有する。更に、第二室５に第一及び第二流出口９ａ、９ｂを設けて、性質の異なる複数種類の滞留物が第二室５に蓄積して圧力緩衝機能やフィルタ機能を低下させる、あるいは圧力緩衝器１の流路抵抗を増大させることを防止することができる。
【００２４】
例えば重力方向が上方から下方に向く場合に、液体の充填時や交換時に第一室４や第二室５の上部に気泡が蓄積しやすく、圧力緩衝器１を長時間使用しない場合に第一室４や第二室５の下部に液体に含有される含有物が蓄積しやすい。第一流出口９ａは、第二室５の重力方向に対して最上位となる領域に開口するので気泡からなる滞留物を流出させることができ、第二流出口９ｂは、第二室５の重力方向に対して最下位となる領域に開口するので沈殿した含有物からなる滞留物を流出させることができる。
【００２５】
なお、図１において可撓性膜７は第二室５の一部を構成しているが、本発明はこの構成に限定されず、可撓性膜７を第一室４に設置してもよいし、第二室５と第一室４の両方に設置してもよい。また、第二室５から液体を流出させる流出口を３箇所以上形成してもよい。以下、本発明について実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
（第一実施形態）
図２は、本発明の第一実施形態に係る圧力緩衝器１の説明図である。図２（ａ）は圧力緩衝器１の上面模式図であり、図２（ｂ）は部分ＡＡの断面模式図である。図２（ａ）においては説明を容易にするために可撓性膜７とカバー１５を除去した上面模式図を示す。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付した。
【００２７】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、圧力緩衝器１は、凹部１０が形成される基体１２と、凹部１０の側面に形成される段差部１６に設置されるフィルタ６と、凹部１０の開口端Ｅを塞ぐ可撓性膜７と、可撓性膜７を保護するカバー１５を備える。凹部１０と可撓性膜７により囲まれる領域によりチャンバ３が構成される。チャンバ３は、凹部１０の底面側に設置される第一室４と、凹部１０の開口端Ｅ側に設置される第二室５を含み、第一室４と第二室５はフィルタ６により分離される。即ち、第一室４は凹部１０の底面と側面とフィルタ６に囲まれる領域であり、第二室５は凹部１０の側面とフィルタ６と可撓性膜７により囲まれる領域であり、第一室４と第二室５はフィルタ６を挟んで積層される。
【００２８】
圧力緩衝器１は、更に、液体を流入する流入接続部１３と液体を流出する流出接続部１４を備え、流入接続部１３は基体１２の上部に、流出接続部１４は基体１２の下部に設置される。凹部１０はその開口端Ｅを凹部１０の底面に対して垂直方向から見る平面視で略四角形の形状を有する。凹部１０の底面には第一室４に液体を流入するための流入口８が開口する。流入口８は流入接続部１３に連通する。凹部１０の上辺と右辺の角部には第一流出口９ａが、右辺と下辺の角部には第二流出口９ｂが開口する。凹部１０の右辺の側の基体１２には第一流出路１１ａと第二流出路１１ｂが設置され、第一流出口９ａが第一流出路１１ａを介して流出接続部１４に連通し、第二流出口９ｂが第二流出路１１ｂを介して流出接続部１４に連通する。ここで、第一流出路１１ａと第二流出路１１ｂは合流点Ｐで合流し流出路１１となる。ここで、上部又は上辺とは図２（ａ）を正視したときの上方の部又は辺であり、下部又は下辺とは図２（ａ）を正視したときの下方の部又は辺であり、左辺又は右辺は図２（ａ）を正視したときの左方又は右方の辺である。本実施形態に限らず、以下説明する実施形態における図３及び図４（ａ）においても同様とする。
【００２９】
液体は、流入接続部１３から流入口８を介して第一室４に流入し、フィルタ６を通して第二室５に流入する。第二室５の液体は、第一及び第二流出口９ａ、９ｂから第一及び第二流出路１１ａ、１１ｂを介して流出接続部１４から流出する。フィルタ６により第一室４から第二室５に異物が侵入することが阻止される。また、可撓性膜７により第二室５の液体の圧力変動が緩和される。更に、第二室５の上辺側に蓄積する滞留物は第一流出口９ａから流出させることができ、第二室５の下辺側に蓄積する滞留物は第二流出口９ｂから流出させることができる。なお、第一室４と第二室５は平面視でほぼ同じ外形を有している。
【００３０】
本第一実施形態において、第一室４と第二室５は扁平な形状を有し、平面視で外形がほぼ同じ形状を有する。フィルタ６の面積を大きく形成できるのでフィルタ６による圧力損失を低減させることができる。更に、第一流出口９ａは第二室５の上辺に蓄積する滞留物に加えて第一室４の上辺に蓄積するフィルタ６の開口径より径の小さな滞留物も外部へ流出させることができる。同様に、第二流出口９ｂは第二室５の下辺に蓄積する滞留物に加えて第一室４の下辺に蓄積するフィルタ６の開口径より径の小さな滞留物も外部へ流出させることができる。これにより、滞留物が第一室４や第二室５に蓄積して圧力緩衝機能やフィルタ機能を低下させ、あるいは流路抵抗を増大させることを防止することができる。
【００３１】
ここで、第一流出路１１ａの流路抵抗を第二流出路１１ｂの流路抵抗よりも小さくすれば、第二流出口９ｂよりも第一流出口９ａからより多くの液体を流出させることができる。
【００３２】
なお、第一流出路１１ａの流路長は第一流出口９ａから合流点Ｐまでであり、第二流出路１１ｂの流路長は第二流出口９ｂから合流点Ｐまでであるため、第一流出路１１ａの流路長は第二流出路１１ｂの流路長よりも長い。そのため、第一流出路１１ａの流路抵抗を第二流出路１１ｂの流路抵抗よりも小さくするには、双方の流路長を考慮した設計を行わなければならない。具体的には、第一流出口９ａの開口面積を１０ｍｍ2とし、第二流出口９ｂの開口面積を２ｍｍ2とした。実施可能範囲としては、第一流出口９ａの開口面積は６ｍｍ2以上１５ｍｍ2以下とし、第二流出口９ｂの開口面積は１ｍｍ2以上５ｍｍ2以下が挙げられる。
【００３３】
さらに、第一流出路１１ａの流路抵抗を第二流出路１１ｂの流路抵抗よりも小さくする点について、第一流出口９ａと第二流出口９ｂとの開口面積に差異を設ける以外の方法により実施することも可能である。例えば、第一流出口９ａと第二流出口９ｂとの開口面積が同じという条件のもと、第二流出路１１ｂの途中に不図示の第二フィルタを設ける形態が可能である。この場合に、第二フィルタは、フィルタ６と同じメッシュの細かさであるフィルタを用いることができる。その他、第二流出路１１ｂが下流に向かうに従って徐々に開口面積が狭くなる形態を実施することも可能である。
【００３４】
これにより、液体の充填時や交換時に第一室４や第二室５に滞留し、あるいはフィルタ６に付着した気泡を第一流出口９ａから迅速に流出させることができる。
【００３５】
また、本実施形態では、凹部１０の底面側に第一室４を、凹部１０の開口端Ｅ側に第二室５を設置したが、これに代えて、凹部１０の底面側に第二室５を、凹部１０の開口端Ｅ側に第一室４を設置する構成としてもよい。また、流入接続部１３及び流出接続部１４の位置や、流入口８の位置は図２に示す位置に限定されず、図示しないヘッドチップの液体供給口の位置に応じて適宜構成することができる。
【００３６】
（第二実施形態）
図３及び図４は本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド２０及びこれに用いる圧力緩衝器１を表す。図３は液体噴射ヘッド２０の正面模式図であり、図４（ａ）は圧力緩衝器１の正面模式図であり、図４（ｂ）は圧力緩衝器１の部分ＢＢの断面模式図である。図４（ａ）においては説明を容易にするために可撓性膜７とカバー１５を除去した正面模式図を示す。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付した。
【００３７】
図３に示すように、液体噴射ヘッド２０は圧力緩衝器１とヘッドチップ２を備える。液体噴射ヘッド２０は、重力方向ｇに対して圧力緩衝器１を上方にヘッドチップ２を下方にして立設される。圧力緩衝器１は、基体に固定されるカバー１５の上部の流入接続部１３から液体を流入し、圧力変動が緩和され、フィルタ６により異物が除去された液体を流出接続部１４からヘッドチップ２に流出する。ヘッドチップ２はベースに固定するための固定部材１８に固定され、流出接続部１４から液体を流入し、下方に向けて液滴を吐出して図示しない被記録媒体に記録する。
【００３８】
図４に示されるように、圧力緩衝器１は、凹部１０が形成される基体１２と、凹部１０の側面に形成される段差部１６に設置されるフィルタ６と、凹部１０の開口端Ｅを塞ぐ可撓性膜７と、フィルタ６と可撓性膜７の間に設置される弾性部材１７と、可撓性膜７を保護するカバー１５を備える。凹部１０と可撓性膜７により囲まれる領域によりチャンバ３が構成される。チャンバ３は、凹部１０の底面側に設置される第一室４と凹部１０の開口端Ｅ側に設置される第二室５を含み、第一室４と第二室５はフィルタ６により分離される。即ち、第一室４は凹部１０の底面と側面とフィルタ６に囲まれる領域であり、第二室５は凹部１０の側面とフィルタ６と可撓性膜７により囲まれる領域であり、第一室４と第二室５はフィルタ６を挟んで積層される。
【００３９】
凹部１０は扁平な形状であり、その開口端Ｅを凹部１０の底面に対して垂直方向から見る平面視で略四角形の形状を有する。従って、第一室４及び第二室５はいずれも扁平な略四角形を有する。基体１２は開口端Ｅの上方から見たときに凹部１０と略相似形の形状を有する。基体１２の上辺の左側に流入接続部１３が設置され、基体１２の下辺の左側に流出接続部１４が設置される。基体１２の右辺側の表面に第一及び第二流出路１１ａ、１１ｂが形成され、基体１２の下辺側の表面に流出路１１が形成される。第一流出口９ａと第二流出口９ｂは合流点Ｐで合流し、流出路１１となる。
【００４０】
凹部１０の底面であり、第一室４の左辺と上辺の角部近傍には第一室４に液体を流入するための流入口８が開口する。流入口８は流入接続部１３に連通する。第二室５の上辺は左辺から右辺に向かって高くなるように傾斜する。第一室４の上辺も同様に傾斜する。第二室５の上辺と右辺の角部に第一流出口９ａが開口し、第二室５の右辺と下辺の角部に第二流出口９ｂが開口する。第一流出口９ａは第一流出路１１ａと流出路１１を介して流出接続部１４に連通する。第二流出口９ｂは第二流出路１１ｂと流出路１１を介して流出接続部１４に連通する。弾性部材１７は板バネからなり、可撓性膜７をカバー１５側に付勢する。弾性部材１７は、チャンバ３が負圧となったときに可撓性膜７がフィルタ６に貼りついて第一及び第二流出口９ａ、９ｂを塞ぐことを防止するために設けられている。
【００４１】
なお、弾性部材１７は、段差部１６に設けた不図示の突起部に固定されている。この突起部は段差部１６の表面からカバー１５側に凸となる突起形状を有しており、弾性部材１７の端部を固定することができる。これによって、弾性部材１７が第二室５の内部を移動することによる、可撓性膜７の破壊や圧力緩衝性能の低下を防止することができる。この場合、突起部と弾性部材１７の端部の固定について、フィルタ６を間に介しても構わないし、介さないように突起部がフィルタ６を突き破るように構成することも可能である。
【００４２】
さらに、弾性部材１７の端部は、フィルタ６の有効面に位置しないこととした。つまり、図４に示すように、弾性部材１７の端部が段差部１６の位置まで引き延ばされている。言い換えれば、弾性部材１７の端部が第一室４に対向するフィルタ６の有効面を塞いでいない。よって、フィルタ６を通過する際に流路抵抗を低減することができる。
【００４３】
第二室５及び第一室４の上辺を左辺から右辺に向けて高くなるように傾斜させたので、液体より軽い気泡は上辺と右辺の角部に移動し、第一流出口９ａから流出する。特に、液体の充填時や交換時に液体に混入する気泡を流出接続部１４側に流出させることが容易となる。
【００４４】
第一室４及び第二室５の右辺と下辺の角部は、左辺側の流入口８から流入する液体が滞留しやすい。また、圧力緩衝器１を長時間使用しない場合に液体に含有する含有物が滞留しやすい。第二流出口９ｂを第二室５の下辺と右辺の角部に設置したので、これらの滞留物を第二流出口９ｂから流出させることができる。
【００４５】
以上のとおり、本発明の圧力緩衝器１は、可撓性膜７により液体の圧力変動を緩和させる圧力緩衝機能を有するほかに、液体の流入口８と第一及び第二流出口９ａ、９ｂの間にフィルタ６を設置して異物がヘッドチップ２側に進入することを阻止するフィルタ機能を有する。特に、フィルタ６の面積を大きく形成できるのでフィルタ６による圧力損失を低減させることができる。更に、第一流出口９ａは第二室５の最上位の領域に開口するので気泡などの液体よりも比重の軽い滞留物を第二室５の外部に流出させることができる。また、第二流出口９ｂは第二室５の最下位の領域に開口するので液体に含有する含有物などの液体よりも比重の重い滞留物を第二室５の外部に流出させることができる。その結果、滞留物が第一室４や第二室５に蓄積してチャンバ３の実効的な容積やフィルタ６の実効的な開口面積が減少し、圧力緩衝機能やフィルタ機能が低下する、あるいは流路抵抗が増大して吐出特性が劣化することを防止することができる。
【００４６】
なお、第二流出口９ｂは下辺と右辺の角部に設置することに代えて、下辺の中央部や左辺側に設置してもよいし、複数個所に設置してもよい。また、第一及び第二流出路１１ａ、１１ｂや流出路１１を基体１２の表面に形成することに代えて、基体１２の背面側や、基体１２から分離して構成してもよい。また、第一流出路１１ａの流路抵抗を第二流出路１１ｂの流路抵抗よりも小さくすれば、液体の充填時や交換時に第一室４や第二室５に滞留し、あるいはフィルタ６に付着した気泡を第一室４や第二室５の外部へ流出させることが容易となる。また、本実施形態における圧力緩衝器１に代えて、第一実施形態の圧力緩衝器１を設置してもよい。
【００４７】
（第三実施形態）
図５は本発明の第三実施形態に係る液体噴射装置３０の模式的な斜視図である。液体噴射装置３０は、液体噴射ヘッド２０、２０’を往復移動させる移動機構４０と、液体噴射ヘッド２０、２０’に液体を供給する流路部３５、３５’と、流路部３５、３５’に液体を供給する液体ポンプ３３、３３’及び液体タンク３４、３４’を備えている。各液体噴射ヘッド２０、２０’は複数の吐出溝を備え、各吐出溝に連通するノズルから液滴を吐出する。各液体噴射ヘッド２０、２０’は第二実施形態において説明したものを使用する。
【００４８】
液体噴射装置３０は、紙等の被記録媒体４４を主走査方向に搬送する一対の搬送手段４１、４２と、被記録媒体４４に液体を吐出する液体噴射ヘッド２０、２０’と、液体噴射ヘッド２０、２０’を載置するキャリッジユニット４３と、液体タンク３４、３４’に貯留した液体を流路部３５、３５’に押圧して供給する液体ポンプ３３、３３’と、液体噴射ヘッド２０、２０’を主走査方向と直交する副走査方向に走査する移動機構４０を備えている。図示しない制御部は液体噴射ヘッド２０、２０’、移動機構４０、搬送手段４１、４２を制御して駆動する。
【００４９】
一対の搬送手段４１、４２は副走査方向に延び、ローラ面を接触しながら回転するグリッドローラとピンチローラを備えている。図示しないモータによりグリッドローラとピンチローラを軸周りに移転させてローラ間に挟み込んだ被記録媒体４４を主走査方向に搬送する。移動機構４０は、副走査方向に延びた一対のガイドレール３６、３７と、一対のガイドレール３６、３７に沿って摺動可能なキャリッジユニット４３と、キャリッジユニット４３を連結し副走査方向に移動させる無端ベルト３８と、この無端ベルト３８を図示しないプーリを介して周回させるモータ３９を備えている。
【００５０】
キャリッジユニット４３は、複数の液体噴射ヘッド２０、２０’を載置し、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の液滴を吐出する。液体タンク３４、３４’は対応する色の液体を貯留し、液体ポンプ３３、３３’、流路部３５、３５’を介して液体噴射ヘッド２０、２０’に供給する。各液体噴射ヘッド２０、２０’は駆動信号に応じて各色の液滴を吐出する。液体噴射ヘッド２０、２０’から液体を吐出させるタイミング、キャリッジユニット４３を駆動するモータ３９の回転及び被記録媒体４４の搬送速度を制御することにより、被記録媒体４４上に任意のパターンを記録することできる。
【００５１】
本発明の液体噴射装置３０によれば、圧力緩衝器１が液体の圧力変動を緩和させる圧力緩衝機能を有するほかに、異物がヘッドチップ２側に進入することを阻止するフィルタ機能を有する。更に、性質の異なる滞留物が第二室５に滞留して圧力緩衝機能やフィルタ機能を低下させる、あるいは流路抵抗を増大させることを防止することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 圧力緩衝器
２ ヘッドチップ
３ チャンバ
４ 第一室
５ 第二室
６ フィルタ
７ 可撓性膜
８ 流入口
９ａ 第一流出口、９ｂ 第二流出口
１０ 凹部
１１ 流出路、１１ａ 第一流出路、１１ｂ 第二流出路１１ｂ
１２ 基体
２０ 液体噴射ヘッド
３０ 液体噴射装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を流入する流入口と液体を流出する第一流出口と第二流出口が開口するチャンバと、
前記チャンバの一部を構成する可撓性膜と、
前記流入口と前記第一及び第二流出口との間に設置されるフィルタと、を備え、
前記チャンバは、前記フィルタを挟んで第一室と第二室に分離され、前記流入口が前記第一室に開口し、前記第一及び第二流出口が前記第二室に開口する圧力緩衝器。
【請求項２】
前記第一流出口は、前記第二室の重力方向に対して最上位となる領域に開口し、
前記第二流出口は、前記第二室の重力方向に対して最下位となる領域に開口する請求項１に記載の圧力緩衝器。
【請求項３】
前記チャンバは、基体に形成される凹部と、前記凹部の開口端を塞ぐ前記可撓性膜により囲まれる領域からなり、
前記第一室が前記凹部の底面側に、前記第二室が前記凹部の開口端側に設置される請求項１又は２に記載の圧力緩衝器。
【請求項４】
前記凹部は前記開口端を前記凹部の底面に対して垂直方向から見る平面視で略四角形の形状を有し、前記開口端が側方となるように前記基体を重力方向に対して立設したときに、
前記第一流出口は前記略四角形の上辺と左辺の角部又は上辺と右辺の角部において前記第二室に開口し、
前記第二流出口は前記略四角形の下辺において、又は、下辺と左辺の角部又は下辺と右辺の角部において前記第二室に開口する請求項３に記載の圧力緩衝器。
【請求項５】
前記第一流出口に連通する第一流出路と、前記第二流出口に連通する第二流出路が形成され、
前記第一流出路の流路抵抗は前記第二流出路の流路抵抗よりも小さい請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧力緩衝器。
【請求項６】
前記第二流出路は複数形成されている請求項５に記載の圧力緩衝器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧力緩衝器と、
前記圧力緩衝器の前記第一及び第二流出口から流出する液体を吐出するヘッドチップと、を備える液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項７に記載の液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドを往復移動させる移動機構と、
前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、
前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備える液体噴射装置。
【請求項１】
液体を流入する流入口と液体を流出する第一流出口と第二流出口が開口するチャンバと、
前記チャンバの一部を構成する可撓性膜と、
前記流入口と前記第一及び第二流出口との間に設置されるフィルタと、を備え、
前記チャンバは、前記フィルタを挟んで第一室と第二室に分離され、前記流入口が前記第一室に開口し、前記第一及び第二流出口が前記第二室に開口する圧力緩衝器。
【請求項２】
前記第一流出口は、前記第二室の重力方向に対して最上位となる領域に開口し、
前記第二流出口は、前記第二室の重力方向に対して最下位となる領域に開口する請求項１に記載の圧力緩衝器。
【請求項３】
前記チャンバは、基体に形成される凹部と、前記凹部の開口端を塞ぐ前記可撓性膜により囲まれる領域からなり、
前記第一室が前記凹部の底面側に、前記第二室が前記凹部の開口端側に設置される請求項１又は２に記載の圧力緩衝器。
【請求項４】
前記凹部は前記開口端を前記凹部の底面に対して垂直方向から見る平面視で略四角形の形状を有し、前記開口端が側方となるように前記基体を重力方向に対して立設したときに、
前記第一流出口は前記略四角形の上辺と左辺の角部又は上辺と右辺の角部において前記第二室に開口し、
前記第二流出口は前記略四角形の下辺において、又は、下辺と左辺の角部又は下辺と右辺の角部において前記第二室に開口する請求項３に記載の圧力緩衝器。
【請求項５】
前記第一流出口に連通する第一流出路と、前記第二流出口に連通する第二流出路が形成され、
前記第一流出路の流路抵抗は前記第二流出路の流路抵抗よりも小さい請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧力緩衝器。
【請求項６】
前記第二流出路は複数形成されている請求項５に記載の圧力緩衝器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧力緩衝器と、
前記圧力緩衝器の前記第一及び第二流出口から流出する液体を吐出するヘッドチップと、を備える液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項７に記載の液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドを往復移動させる移動機構と、
前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、
前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備える液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−６７１１２（Ｐ２０１３−６７１１２Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０８１７６（Ｐ２０１１−２０８１７６）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（５０１１６７７２５）エスアイアイ・プリンテック株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（５０１１６７７２５）エスアイアイ・プリンテック株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]