流路部材、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
【課題】弁体の作動圧のばらつきを抑制できる流路部材、これを用いて液体吐出速度や吐出された液滴の重量ばらつきが抑制された液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】液体流路の一部を構成する溝状流路５１の開口をフィルム６０で封止して形成した圧力室５３と、圧力室５３に連通する液体流路を開閉する弁体９０と、圧力室５３の負圧により圧力室５３側に変位したフィルム６０に押圧されるとともに弁体９０を開弁状体となる方向に押圧可能な受圧部材８０とを備え、フィルム６０を、脂肪族炭化水素を含む接着剤７０で溝状流路５１の開口縁部５１ａに接着する。
【解決手段】液体流路の一部を構成する溝状流路５１の開口をフィルム６０で封止して形成した圧力室５３と、圧力室５３に連通する液体流路を開閉する弁体９０と、圧力室５３の負圧により圧力室５３側に変位したフィルム６０に押圧されるとともに弁体９０を開弁状体となる方向に押圧可能な受圧部材８０とを備え、フィルム６０を、脂肪族炭化水素を含む接着剤７０で溝状流路５１の開口縁部５１ａに接着する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流路部材、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドのノズルからターゲットに液体を噴射する液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」ともいう）のノズルからインク滴を噴射するインクジェット式記録装置（以下、単に「記録装置」ともいう）が広く知られている。
【０００３】
記録ヘッドは、インクを吐出するヘッド本体と、インクカートリッジ等のインク貯留手段からインクが供給され、そのインクを該ヘッド本体に供給する流路部材とから構成されたものがある。この流路部材には、例えば、ヘッド本体に供給されるインクの圧力を所定の範囲となるように調整するための圧力調整手段が設けられたものがある。
【０００４】
圧力調整手段としては、例えば、溝状流路の開口をフィルムで封止して圧力室を形成し、この圧力室内部の圧力変動により、圧力室に連通する連通路を弁体で開閉するように構成したものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２３０１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
溝状流路の開口をフィルムで封止する方法は、接着剤による接着が挙げられる。この場合、若干の接着剤が圧力室内部にはみ出し、そのはみ出した部分は、フィルムと溝状流路の内壁部分とに亘って付着して硬化する。このため、フィルムが溝状流路の開口を封止した部分の周縁は、硬化した接着剤で固定されることになる。この結果、フィルムの変位可能な領域（以下、可動領域と称する）がはみ出した接着剤の分だけ小さくなってしまう。
【０００７】
このように、はみ出した接着剤により、フィルムの可動領域の大きさが変動するが、その変動幅は溝状流路をフィルムで封止した圧力室ごとに異なる。これは、接着剤のはみ出す量を一定量に制御することが難しいからである。フィルムの可動領域が圧力室ごとに異なると、フィルムが弁体を押圧して連通路を開放するために必要な作動圧も、圧力室ごとにばらついてしまう。当該作動圧にばらつきが生じると、各圧力室を経由してノズルから吐出されるインクの速度や吐出されたインク滴の重量にばらつきが生じる虞がある。
【０００８】
なお、接着剤が圧力室内部にはみ出さないように、溝状流路の開口縁部から離れた位置に接着剤でフィルムを接着することも考えられる。しかし、この場合、溝状流路の開口縁部の接着剤が塗布されていない部分とフィルムとの間で気泡が成長してしまう。インクの流路中で気泡が成長すると、インクの吐出不良などを生じる虞がある。
【０００９】
なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッド用の流路部材に限らず、インク以外の液体を他の部材に供給する流路部材においても同様に存在する。また、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドに限らず、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置においても同様に存在する。
【００１０】
本発明は、上記従来技術に鑑み、弁体の作動圧のばらつきを抑制できる流路部材、これを用いて液体吐出速度や吐出された液滴の重量ばらつきが抑制された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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の態様は、液体が流通する液体流路と、前記液体流路の一部を構成する溝状流路と、前記溝状流路の開口を封止して該溝状流路とで圧力室を形成するとともに、該圧力室内の圧力変動で撓み変形する可撓性部材と、前記圧力室に液体が流入しない閉弁状態及び前記圧力室に液体が流入する開弁状態となることが可能であり、閉弁状態となるように付勢された弁体と、前記可撓性部材の前記圧力室側への変位に伴い該可撓性部材から押圧力を受けて変位することで、前記弁体を付勢力に抗して開弁状態となる方向に押圧可能な受圧部材とを備え、前記可撓性部材は、脂肪族炭化水素を含む接着剤で前記溝状流路の開口縁部に接着さ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、接着剤に脂肪族炭化水素が含まれることで、接着剤は液体で軟化しやすくなる。これにより、該接着剤が圧力室にはみ出す量によらず、可撓性部材の変形可能な領域が圧力室ごとにばらつくことが抑制される。これにより、可撓性部材が受圧部材を介して弁体を押圧して開弁状態にするために必要な作動圧は、圧力室ごとにばらつくことなく、一定にすることができる。したがって、本発明に係る流路部材は、圧力室における弁体の作動圧にばらつきが生じることを抑制できるので、各液体流路間でばらつきのない均等な圧力で液体をヘッド本体に供給することができる。
【００１２】
ここで、前記接着剤は、シリコーン系接着剤であることが好ましい。これによれば、耐液性が高いので信頼性の高い流路部材が提供される。
【００１３】
また、前記接着剤は、ジブチル錫を含むことが好ましい。これによれば、高温環境下で放置された場合でも可撓性部材が剥がれにくい流路部材が提供される。
【００１４】
また、本発明の他の態様は、上記態様の流路部材と、前記流路部材から供給された液体を吐出するヘッド本体とを備え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、流路部材から液体流路間でばらつきのない均等な液体がヘッド本体に供給されるので、高品質な液体の吐出を行うことができる液体噴射ヘッドが提供される。
【００１５】
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを備え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、流路部材から液体流路間でばらつきのない均等な液体がヘッド本体に供給されるので、高品質な液体の吐出を行うことができる液体噴射装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】インクジェット式記録装置の平面図である。
【図２】流路部材（カバー部材を取り外した状態）の平面図である。
【図３】第１流路部材の平面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。インクジェット式記録ヘッドは液体噴射ヘッドの一例であり、単に記録ヘッドとも言う。また、インクジェット式記録装置は液体噴射装置の一例である。さらに、「前後方向」、「左右方向」、「上下方向」という場合は各図の「前」「右」「上」と表示された各矢印で示す方向をそれぞれ示すものとする。
【００１８】
図１は、インクジェット式記録装置の平面図である。図１に示すように、インクジェット式記録装置１１は平面視矩形状をなす本体フレーム１２を備えている。この本体フレーム１２内にはプラテン１３が主走査方向となる左右方向に沿って延設されている。プラテン１３上には、図示しない紙送り機構により記録用紙（図示略）が副走査方向となる前後方向に沿って給送されるようになっている。また、本体フレーム１２内におけるプラテン１３の上方には、プラテン１３の長手方向（左右方向）と平行に延びる棒状のガイド軸１４が架設されている。
【００１９】
ガイド軸１４には、キャリッジ１５がガイド軸１４に沿って往復移動可能な状態で支持されている。キャリッジ１５は、本体フレーム１２の後壁内面に設けられた一対のプーリー１６ａ間に掛装された無端状のタイミングベルト１６を介して本体フレーム１２の背面に設けられたキャリッジモーター１７に連結されている。これにより、キャリッジ１５は、キャリッジモーター１７の駆動によってガイド軸１４に沿って往復移動されるようになっている。
【００２０】
キャリッジ１５におけるプラテン１３と対向する下端側には、液体噴射ヘッドの一例である記録ヘッド１８が支持されている。記録ヘッド１８は、インクを噴射するヘッド本体１９と、インクカートリッジ２２からのインクをヘッド本体１９に供給する流路部材３０とを具備している。
【００２１】
ヘッド本体１９の下面には図示しない複数のノズルが開口しており、ヘッド本体１９内に設けられた図示しない圧電素子を駆動することにより、各ノズルからプラテン１３上に給送された記録用紙（図示略）にそれぞれインク滴が噴射されることで印刷が行われるようになっている。
【００２２】
本体フレーム１２内の右端部にはカートリッジホルダー２１が設けられており、カートリッジホルダー２１には液体供給源としての複数のインクカートリッジ２２がそれぞれ着脱自在に装着されている。本実施形態ではインクカートリッジ２２は５個設けられている。各インクカートリッジ２２には、互いに種類（色）の異なるインクが収容されている。
【００２３】
カートリッジホルダー２１に装着された各インクカートリッジ２２は、各インク供給チューブ２４を介して流路部材３０に接続されている。流路部材３０は、各インクカートリッジ２２から各インク供給チューブ２４を介して供給される各色のインクをそれぞれ一時貯留するようになっており、個別に一時貯留した各色のインクはそれぞれヘッド本体１９に供給されるようになっている。
【００２４】
本体フレーム１２内における右端部寄りの位置であって、キャリッジ１５のホームポジション領域には、ヘッド本体１９のクリーニング等のメンテナンスを行うためのメンテナンスユニット２６が設けられている。このメンテナンスユニット２６は、ヘッド本体１９の各ノズルの開口を囲うように該ヘッド本体１９に当接したり各ノズルの開口からフラッシングによって吐出されるインクを受容したりするためのキャップ２７と、キャップ２７内を吸引可能な吸引ポンプ（図示略）とを備えている。
【００２５】
そして、ヘッド本体１９の各ノズルの開口を囲うようにヘッド本体１９にキャップ２７を当接した状態でキャップ２７内を吸引ポンプ（図示略）によって吸引することで、各ノズルの開口から増粘したインクや気泡などをキャップ２７内に強制的に排出させる、いわゆるクリーニングが行われるようになっている。
【００２６】
図２は、本実施形態に係る流路部材３０（カバー部材を取り外した状態）の平面図であり、図３は、本実施形態に係る第１流路部材４０の平面図であり、図４は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、図５は、図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２７】
これらの図に示すように、流路部材３０は、有底四角箱状をなす保持部材３１と、保持部材３１の上部開口を封止可能なカバー部材３２と、保持部材３１内部に収納された第１流路部材４０及び第２流路部材５０とを備えている。
【００２８】
保持部材３１の内底面と第１流路部材４０の下面、第１流路部材４０の上面と第２流路部材５０の下面、及び保持部材３１の上面とカバー部材３２の下面は、それぞれ互いに接着剤によって接着されている。なお、保持部材３１、カバー部材３２、第１流路部材４０、第２流路部材５０は、剛性を有するとともに液体を透過しない合成樹脂によって構成されている。
【００２９】
図３に示すように、第１流路部材４０の上面における前端側（前方向の端部）には、複数のフィルター室凹部４１が設けられている。本実施形態では、用いるインクの種類に応じて５つのフィルター室凹部４１を左右方向に並設してある。
【００３０】
また、第１流路部材４０の内底面における後端側（後方向の端部）には、弁体９０（詳細は後述する）が配設される弁体用凹部４３が左右方向に並設されている。本実施形態では、１つのフィルター室凹部４１につき１つの弁体用凹部４３が設けられ、合計５つの弁体用凹部４３が左右方向に並設されている。
【００３１】
図２〜図５に示すように、第１流路部材４０の上面に第２流路部材５０が積層されることで、フィルター室４４及び弁体収容室４６が形成されている。
【００３２】
フィルター室４４は、各フィルター室凹部４１と、第２流路部材５０とで囲まれて形成された空間であり、本実施形態では５つのフィルター室４４が形成されている。また、弁体収容室４６は、弁体用凹部４３と、第２流路部材５０とで囲まれて形成された空間であり、本実施形態では５つの弁体収容室４６が形成されている。
【００３３】
フィルター４５は、フィルター室凹部４１の開口形状と略同一形状であり、フィルター室凹部４１のインクが流れる上下方向を横断するように配設されている。フィルター４５により、上流側から流入する各インク中に含まれる異物などが除去される。なお、フィルター４５は、金属を細かく編み込んで形成したものであってもよいし、微細な単孔が設けられた金属板や不織布等であってもよい。
【００３４】
各フィルター室４４の底面には、フィルター４５で異物等が除去されたインクを、下流側に位置するヘッド本体１９側へ流出させるための流出孔４７が開口している。流出孔４７は、保持部材３１の底面に形成された貫通孔である連通孔３３に連通しており、連通孔３３を介してインクがヘッド本体１９へ流出する。
【００３５】
また、第１流路部材４０には、インク供給チューブ２４から供給されるインクが導入されるインク導入路４８が形成されている。インク導入路４８の一方の開口は、第１流路部材４０の上面に形成され、他方の開口は、弁体収容室４６の底面に形成されている。
【００３６】
第２流路部材５０の上面には、流路部材３０に形成される液体流路の一部を構成する溝状流路５１が前後方向に５つ延設されている。本実施形態では、前後方向の長さを略同一にした５つの溝状流路５１が設けられている。
【００３７】
溝状流路５１は、第２流路部材５０の弁体収容室４６に対向する領域から、第１流路部材４０の後端側のフィルター室４４に対向する領域にまで延設されている。溝状流路５１の後端側は、弁体収容室４６に連通孔５２を介して連通している。溝状流路５１の前端側は、第１流路部材４０の後端側のフィルター室４４に連通孔５５を介して連通している。
【００３８】
第２流路部材５０の上面には、可撓性を有する合成樹脂製のフィルム（可撓性部材）６０が設けられている。
【００３９】
フィルム６０は、溝状流路５１の上部開口を封止しており、このフィルム６０と溝状流路５１とで形成された空間は圧力室５３とされる。フィルム６０の溝状流路５１に対向する領域、すなわち、圧力室５３の一面を構成する領域を、受圧部６１と称する。各溝状流路５１の開口形状は、それぞれ同一形状としたので、受圧部６１の形状も同一となっている。フィルム６０の受圧部６１は、大気と圧力室５３内の気圧との差で撓み変形する。圧力室５３内が大気に対して負圧になることで、受圧部６１は、圧力室５３の内部側に撓む。
【００４０】
本実施形態では、フィルム６０は、第２流路部材５０の上面全体を覆う一枚のフィルムである。フィルム６０は、第２流路部材５０の上面のうち溝状流路５１の開口縁部５１ａに、接着剤７０で接着されている。もちろん、開口縁部５１ａのみならず、フィルム６０は第２流路部材５０の上面全体に接着剤で接着されていてもよい。この接着剤についての詳細は後述する。なお、フィルム６０は、一枚で形成する必要はなく、溝状流路５１ごとに形成してもよい。
【００４１】
上述したように、流路部材３０には、各インク導入路４８、各弁体収容室４６、各圧力室５３、各連通孔５５、各フィルター室４４、各流出孔４７、及び連通孔３３から構成される液体流路が設けられている。各インク供給チューブ２４（図１参照）から供給されたインクは、流路部材３０の液体流路を流通してヘッド本体１９に供給される。
【００４２】
第２流路部材５０と、フィルム６０との間には、受圧部材８０が配設されている。受圧部材８０は、フィルムの圧力室５３側への変位に伴い、フィルムから押圧力を受けて変位し、後述する弁体９０を押圧するものである。
【００４３】
具体的には、受圧部材８０は、５つの作動板８１と、各作動板８１が共通して接続される基端部８２とから構成されている。受圧部材８０の材料は特に限定されないが、本実施形態では、適度な弾力性を有するステンレス製の１枚の薄板から形成されている。作動板８１は、その幅が圧力室５３の幅よりも若干狭い程度に形成され、前後方向に長尺に形成されている。
【００４４】
受圧部材８０は、基端部８２で第２流路部材５０の上面に接着されるとともに、その上面がフィルム６０に覆われている。そして、受圧部材８０の基端部８２が第２流路部材５０とカバー部材３２とに挟持されている。また、各作動板８１は、平面視において受圧部６１に対向するように配置され、溝状流路５１の底部からは離間している。すなわち、受圧部材８０は、基端部８２が固定端、作動板８１が自由端である片持ち梁構造となっている。
【００４５】
受圧部材８０の下方には、弁体９０が設けられている。弁体９０は、圧力室５３にインクが流入しない閉弁状体及び圧力室５３にインクが流入する開弁状体となることが可能に構成され、閉弁状体となるように付勢されている。具体的には、弁体９０は、次のように構成されている。
【００４６】
第２流路部材５０の底面には、弁体収容室４６内に上下方向に延びる円筒状のケース部５４が形成されており、ケース部５４の下面は弁体収容室４６の底面に当接している。ケース部５４の前端側には、ケース部５４の内外を連通するスリット５４ａが形成されている。したがって、ケース部５４内と弁体収容室４６内とは連通している。
【００４７】
圧力室５３内及び弁体収容室４６内には、これらの圧力室５３内及び弁体収容室４６を跨ぐように弁体９０が収容されている。この弁体９０は、連通孔５２に挿通された円柱状のバルブ軸９１と、ケース部５４内においてバルブ軸９１の下端部に設けられたバルブ軸９１の外径よりも大きい外径を持つ円板状の鍔部９２とを備えている。バルブ軸９１の下端は鍔部９２の上面における中心に連結されているとともに、バルブ軸９１の上端は作動板８１の下面に当接している。
【００４８】
鍔部９２の外径は、連通孔５２の内径よりも大きく、且つケース部５４の内径よりも僅かに小さくなっている。鍔部９２の上面には、この上面の周縁に沿って可撓性材料よりなる円環状のシール部材９３がバルブ軸９１を囲むように固着されている。このシール部材９３の外径は鍔部９２の外径とほぼ同じになっている。また、ケース部５４内において、鍔部９２の下面と弁体収容室４６の底面との間には付勢部材の一例であるコイルばね９４が介装されている。
【００４９】
コイルばね９４は、弁体９０を常に閉弁状態となる方向である上方に向かって付勢するようになっている。そして、この弁体９０の閉弁状態では、シール部材９３が連通孔５２を囲んだ状態でケース部５４内の上壁面に密着して連通孔５２が閉鎖された状態、すなわちケース部５４内と圧力室５３内とが非連通状態になっている。
【００５０】
そして、圧力室５３内がヘッド本体１９へのインクの供給によって負圧になると、大気圧との差圧によって受圧部６１が圧力室５３側（下側）に撓むように変位する。この受圧部６１の変位に伴って作動板８１が基端部８２をヒンジとして下方に向かって屈曲するように弾性変形する。
【００５１】
作動板８１の弾性変形により、作動板８１によってバルブ軸９１がコイルばね９４の付勢力に抗して下方に押し下げられてシール部材９３がケース部５４内の上壁面から離間することで、弁体９０が開弁されるようになっている。そして、弁体９０が開弁状態にある場合には、連通孔５２が開放された状態、すなわち、ケース部５４内と圧力室５３内とが連通状態になっている。
【００５２】
なお、フィルム６０の変位に伴い作動板８１を押圧する構成であれば、フィルム６０と作動板８１とは、常時当接している必要は無く、離間していてもよい。同様に、作動板８１の変位に伴い弁体９０を押圧する構成であれば、作動板８１と弁体９０とは、常時当接している必要は無く、離間していてもよい。
【００５３】
上述した流路部材３０には、インクカートリッジ２２からのインクが、インク供給チューブ２４を介して供給され、該インクはヘッド本体１９に供給される。このとき、受圧部材８０や圧力室５３、弁体９０等は次のように動作する。
【００５４】
初期充填もしくは以前のインクの吐出により、インクが液体流路に供給された状態で、ヘッド本体１９から各インクが噴射されると、各圧力室５３内のインクが減少する。これにより、各圧力室５３は負圧となり、受圧部６１が圧力室５３側（下側）に撓むように変位する。受圧部６１に押圧されて各作動板８１が弾性変形し、さらに作動板８１に押圧されて各弁体９０が押し下げられる。弁体９０が、圧力コイルばね９４の付勢力に抗して押し下げられると、弁体９０が開弁状態となる。すると、各弁体収容室４６のインクが連通孔５２を介して各圧力室５３内に流れ込む。そして、各圧力室５３内にそれぞれインクが十分に補充されると、各圧力室５３内の負圧が解消されて各受圧部６１及び各作動板８１が元の位置に戻るとともに、各コイルばね９４の付勢力により各弁体９０がそれぞれ閉弁状態となり、各圧力室５３は常に一定の圧力に保たれる。
【００５５】
ここで、接着剤７０について詳細に説明する。
本発明に係る接着剤７０は、脂肪族炭化水素を含む樹脂接着剤である。樹脂接着剤としては、インク（液体）に対して耐インク性（耐食性）を有するものであれば特に限定されないが、熱硬化接着剤、紫外線硬化接着剤、湿気硬化接着剤などを用いることができる。例えば、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系の接着剤を用いることができ、特に、耐インク性に優れるシリコーン系接着剤を用いることが好ましい。
【００５６】
脂肪族炭化水素は、炭素数が５〜９であるもの及びその異性体である。具体的には、ペンタン（Ｃ５Ｈ１２）、ヘキサン（Ｃ６Ｈ１４）、ヘプタン（Ｃ７Ｈ１６）、オクタン（Ｃ８Ｈ１８）、ノナン（Ｃ９Ｈ２０）及びこれらの異性体である。これらの脂肪族炭化水素は、それぞれ単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５７】
これらの脂肪族炭化水素は、接着剤７０の溶剤として添加されたものであり、揮発性が比較的高いものである。例えば、ペンタンの沸点は３６℃であり、ヘキサンの沸点は６９℃であり、ヘプタンの沸点は９８℃であり、オクタンの沸点は１２６℃であり、ノナンの沸点は１５１℃である。
【００５８】
このような組成の接着剤７０は、図５に示すように、第２流路部材５０とフィルム６０とを接着している。接着剤７０の一部は、圧力室５３内側にはみ出している。接着剤７０のうち、溝状流路５１の開口縁部５１ａから圧力室５３内部にはみ出した部分を符号７０ａで示す。
【００５９】
フィルム６０と第２流路部材５０とを接着した接着剤７０は、接着剤の硬化を促進するために加熱されている。この加熱により、接着剤７０が脂肪族炭化水素の沸点を超えるような温度に達すると、脂肪族炭化水素が接着剤７０から蒸発する。この結果、接着剤７０（接着剤７０ａ）には、脂肪族炭化水素が蒸発したことによる間隙が形成されている。
【００６０】
また、接着剤７０ａは、圧力室５３内に露出しているため、圧力室５３内に供給されたインクに接する。上述したように、接着剤７０ａには間隙が形成されているため、インクは接着剤７０ａ内部にまで浸透する。インクが浸透した接着剤７０ａは、インクの水分を吸収して膨潤する。インクの水分で膨潤した接着剤７０ａは、当初の硬化した状態から比較して軟化したものとなる。
【００６１】
この接着剤７０ａは、軟化したことで変形しやすい状態となっている。したがって、圧力室５３内の負圧で変形するフィルム６０の受圧部６１とともに接着剤７０ａも変形する。つまり、接着剤７０ａは、接着剤７０ａが接着している受圧部６１の周縁部が変形することを阻害しない。
【００６２】
すなわち、接着剤７０ａが圧力室５３内にどれだけはみ出していようとも、受圧部６１が変形可能な領域Ｓは受圧部６１全体となる。
【００６３】
脂肪族炭化水素が含まれていない接着剤を用いた場合は、当該接着剤はフィルム６０とともに変形しないので、当該接着剤が接着している受圧部６１の周縁部は固定された状態となる。つまり、受圧部６１のうち、接着剤７０ａと接していない部分が変形可能な領域Ｓ’となる。従来技術の説明に述べたように、はみ出した接着剤７０ａの幅Ｄを全ての圧力室５３について同じ幅にすることは困難であり、幅Ｄは圧力室５３ごとに異なる。結局、脂肪族炭化水素が含まれていない接着剤を用いた場合では、受圧部６１のうち変形可能な領域Ｓ’は圧力室５３ごとに異なってしまう。
【００６４】
しかしながら、本発明では、脂肪族炭化水素を含む接着剤７０を用いたことで、受圧部６１の変形可能な領域Ｓは受圧部６１の大きさそのものとなり、接着剤７０ａのはみ出す幅Ｄによらない。これにより、フィルム６０が作動板８１を介して弁体９０を押圧して開弁状態にするために必要な作動圧は、圧力室５３ごとにばらつくことなく、一定にすることができる。
【００６５】
したがって、流路部材３０は、圧力室５３における弁体９０の作動圧にばらつきが生じることを抑制できるので、各液体流路間でばらつきのない均等な圧力でインクをヘッド本体１９に供給することができる。
【００６６】
そして、このような流路部材３０とヘッド本体１９とを備えた記録ヘッド１８及びインクジェット式記録装置１１によれば、上述したように流路部材３０により各液体流路間でばらつきのない均等な圧力でインクがヘッド本体１９に供給されるので、各液体流路を経由してノズルから吐出されるインクの吐出速度や、吐出されたインク滴の重量にばらつきが生じることを抑制することができる。このようにインクの吐出特性が向上することで、高品質な印刷を行うことができる記録ヘッド１８及びインクジェット式記録装置１１が提供される。
【００６７】
ここで、具体的な接着剤の組成例と、受圧部６１の作動圧のばらつきを測定した結果を示す。
【００６８】
比較例に係る接着剤Ａ、本発明の実施例に係る接着剤Ｂ及び接着剤Ｃは、可塑剤、溶剤、触媒、樹脂、フィラーからなる組成物であり、組成比は表１の通りである。
【００６９】
【表１】
【００７０】
これらの接着剤Ａ〜Ｃを用いて、上述したような流路部材３０を形成した。すなわち、フィルム６０を第２流路部材５０に接着する接着剤７０としてこれらの接着剤Ａ〜Ｃを用いた。
【００７１】
製作した流路部材３０について、接着剤７０のはみ出した幅Ｄを測定した。また、流路部材３０の液体流路にインクを通液し、その後の弁体９０の作動圧を測定し、一定期間放置後、再度、弁体９０の作動圧を測定した。さらに、１０日間７０℃の環境下に流路部材３０を放置し、接着剤の信頼性を評価した。この結果を表２に示す。
【００７２】
なお、接着剤のはみ出した幅は、マイクロスコープ（株式会社キーエンス社製 ＶＨＸ−５００）を用いて溝状流路５１からはみ出した接着剤の幅を測定したものである。また、作動圧の測定は、次のように行った。まず、インクを貯留したインクボトルから液体流路にインクを供給し、ノズルから吐出されたインクをインクボトルに回収する循環流路を形成し、さらに、この循環流路にチューブポンプを介装した。このチューブポンプを作動させることで、インクが、インクボトルから流路部材３０、チューブポンプ、インクボトルと循環するようにした。そして、バルブが開閉したときの受圧部６１（弁体９０）に掛かる圧力を圧力計（オムロン株式会社製 Ｅ８Ｙ）で測定した。
【００７３】
【表２】
【００７４】
表２に示すように、接着剤Ａに関しては、通液直後・一定期間放置後の弁体の作動圧に変化はなかった。すなわち、接着剤Ａが膨潤・軟化していないと考えられる。そして、はみ出し幅Ｄが最も小さい０．１ｍｍの場合の弁体９０の作動圧は−１．３（ｋＰａ）であり、はみ出し幅Ｄが最も大きい０．３ｍｍの場合の弁体９０の作動圧は−１．６（ｋＰａ）であり、差は、０．３（ｋＰａ）である。
【００７５】
一方、接着剤Ｂ及び接着剤Ｃに関しては、一定期間放置後の弁体の作動圧は、通液直後の弁体の作動圧に比べて小さくなっており、接着剤Ｂ及び接着剤Ｃが膨潤・軟化していると考えられる。そして、接着剤Ｂ及び接着剤Ｃを用いた場合の、はみ出し幅Ｄが最も小さい０．１ｍｍの場合の弁体９０の作動圧は−１．２４（ｋＰａ）であり、はみ出し幅Ｄが最も大きい０．３ｍｍの場合の弁体９０の作動圧は−１．３７（ｋＰａ）であり、差は、０．１３（ｋＰａ）である。
【００７６】
この結果から、比較例に係る接着剤Ａを用いた場合、接着剤のはみ出し幅Ｄが異なれば、それに応じて弁体の作動圧のばらつきも大きくなると言える。一方、本発明に係る接着剤Ｂ及び接着剤Ｃを用いた場合、接着剤のはみ出し幅Ｄが異なっても、弁体の作動圧のばらつきは小さいと言える。
【００７７】
また、接着剤の信頼性が「○」の場合は、フィルム６０が第２流路部材５０から剥離しなかったことを表しており、「×」の場合は、フィルム６０が第２流路部材５０から剥離したことを表している。この結果によれば、触媒にジブチル錫を用いた接着剤Ｂ（及び接着剤Ａ）が「○」であった。このことから、触媒としてジブチル錫を含む接着剤を用いた場合、高温放置後における接着剤の信頼性が高い流路部材３０が提供されることがわかった。
【００７８】
〈他の実施形態〉
本発明に用いられるインクは、特に限定されないが、水を主溶媒とし、水に溶解・分散可能な含量を含む水系インクを用いることができる。このようなインクであれば接着剤７０が上述したように膨潤・軟化する作用を奏する。また、インク以外の液体を吐出する場合には、当該液体は、水を溶媒に含むものであれば特に限定されない。
【００７９】
脂肪族炭化水素を蒸発させるための加熱温度は、脂肪族炭化水素の沸点を超える温度とするが、流路部材３０の構成部材が許容できる温度以下とすることが好ましい。逆に言えば、流路部材３０の構成部材が許容できる温度以下の沸点を有する脂肪族炭化水素を接着剤に含めることができる。
【００８０】
また、接着剤７０として、脂肪族炭化水素を含む紫外線硬化接着剤や湿気硬化接着剤を用いた場合、これらを硬化させた後、別途加熱を行って、脂肪族炭化水素を蒸発させてもよい。
【００８１】
また、脂肪族炭化水素の蒸発に伴い、接着剤にインクの水分が浸透しやすくなるような間隙が形成される。このことに鑑みれば、接着剤に揮発しやすい成分が含まれていれば、同様の作用効果を奏すると考えられる。そのような揮発しやすい成分としては、低級アルコールやケトン系化合物を挙げることができる。
【００８２】
また、上述したインクジェット式記録装置１１では、記録ヘッド１８がキャリッジ１５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ない。例えば、記録ヘッド１８が固定されて、紙等の記録シート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。
【００８３】
なお、上記各実施形態においては、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。
【符号の説明】
【００８４】
１１ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １８ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １９ ヘッド本体、 ３０ 流路部材、 ３１ 保持部材、 ３２ カバー部材、 ４０ 第１流路部材、 ５０ 第２流路部材、 ５１ 溝状流路、 ５１ａ 開口縁部、 ５３ 圧力室、 ６１ 受圧部、 ７０、７０ａ 接着剤、 ８０ 受圧部材、 ８１ 作動板、 ９０ 弁体
【技術分野】
【０００１】
本発明は流路部材、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドのノズルからターゲットに液体を噴射する液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」ともいう）のノズルからインク滴を噴射するインクジェット式記録装置（以下、単に「記録装置」ともいう）が広く知られている。
【０００３】
記録ヘッドは、インクを吐出するヘッド本体と、インクカートリッジ等のインク貯留手段からインクが供給され、そのインクを該ヘッド本体に供給する流路部材とから構成されたものがある。この流路部材には、例えば、ヘッド本体に供給されるインクの圧力を所定の範囲となるように調整するための圧力調整手段が設けられたものがある。
【０００４】
圧力調整手段としては、例えば、溝状流路の開口をフィルムで封止して圧力室を形成し、この圧力室内部の圧力変動により、圧力室に連通する連通路を弁体で開閉するように構成したものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２３０１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
溝状流路の開口をフィルムで封止する方法は、接着剤による接着が挙げられる。この場合、若干の接着剤が圧力室内部にはみ出し、そのはみ出した部分は、フィルムと溝状流路の内壁部分とに亘って付着して硬化する。このため、フィルムが溝状流路の開口を封止した部分の周縁は、硬化した接着剤で固定されることになる。この結果、フィルムの変位可能な領域（以下、可動領域と称する）がはみ出した接着剤の分だけ小さくなってしまう。
【０００７】
このように、はみ出した接着剤により、フィルムの可動領域の大きさが変動するが、その変動幅は溝状流路をフィルムで封止した圧力室ごとに異なる。これは、接着剤のはみ出す量を一定量に制御することが難しいからである。フィルムの可動領域が圧力室ごとに異なると、フィルムが弁体を押圧して連通路を開放するために必要な作動圧も、圧力室ごとにばらついてしまう。当該作動圧にばらつきが生じると、各圧力室を経由してノズルから吐出されるインクの速度や吐出されたインク滴の重量にばらつきが生じる虞がある。
【０００８】
なお、接着剤が圧力室内部にはみ出さないように、溝状流路の開口縁部から離れた位置に接着剤でフィルムを接着することも考えられる。しかし、この場合、溝状流路の開口縁部の接着剤が塗布されていない部分とフィルムとの間で気泡が成長してしまう。インクの流路中で気泡が成長すると、インクの吐出不良などを生じる虞がある。
【０００９】
なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッド用の流路部材に限らず、インク以外の液体を他の部材に供給する流路部材においても同様に存在する。また、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドに限らず、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置においても同様に存在する。
【００１０】
本発明は、上記従来技術に鑑み、弁体の作動圧のばらつきを抑制できる流路部材、これを用いて液体吐出速度や吐出された液滴の重量ばらつきが抑制された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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の態様は、液体が流通する液体流路と、前記液体流路の一部を構成する溝状流路と、前記溝状流路の開口を封止して該溝状流路とで圧力室を形成するとともに、該圧力室内の圧力変動で撓み変形する可撓性部材と、前記圧力室に液体が流入しない閉弁状態及び前記圧力室に液体が流入する開弁状態となることが可能であり、閉弁状態となるように付勢された弁体と、前記可撓性部材の前記圧力室側への変位に伴い該可撓性部材から押圧力を受けて変位することで、前記弁体を付勢力に抗して開弁状態となる方向に押圧可能な受圧部材とを備え、前記可撓性部材は、脂肪族炭化水素を含む接着剤で前記溝状流路の開口縁部に接着さ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、接着剤に脂肪族炭化水素が含まれることで、接着剤は液体で軟化しやすくなる。これにより、該接着剤が圧力室にはみ出す量によらず、可撓性部材の変形可能な領域が圧力室ごとにばらつくことが抑制される。これにより、可撓性部材が受圧部材を介して弁体を押圧して開弁状態にするために必要な作動圧は、圧力室ごとにばらつくことなく、一定にすることができる。したがって、本発明に係る流路部材は、圧力室における弁体の作動圧にばらつきが生じることを抑制できるので、各液体流路間でばらつきのない均等な圧力で液体をヘッド本体に供給することができる。
【００１２】
ここで、前記接着剤は、シリコーン系接着剤であることが好ましい。これによれば、耐液性が高いので信頼性の高い流路部材が提供される。
【００１３】
また、前記接着剤は、ジブチル錫を含むことが好ましい。これによれば、高温環境下で放置された場合でも可撓性部材が剥がれにくい流路部材が提供される。
【００１４】
また、本発明の他の態様は、上記態様の流路部材と、前記流路部材から供給された液体を吐出するヘッド本体とを備え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、流路部材から液体流路間でばらつきのない均等な液体がヘッド本体に供給されるので、高品質な液体の吐出を行うことができる液体噴射ヘッドが提供される。
【００１５】
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを備え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、流路部材から液体流路間でばらつきのない均等な液体がヘッド本体に供給されるので、高品質な液体の吐出を行うことができる液体噴射装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】インクジェット式記録装置の平面図である。
【図２】流路部材（カバー部材を取り外した状態）の平面図である。
【図３】第１流路部材の平面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。インクジェット式記録ヘッドは液体噴射ヘッドの一例であり、単に記録ヘッドとも言う。また、インクジェット式記録装置は液体噴射装置の一例である。さらに、「前後方向」、「左右方向」、「上下方向」という場合は各図の「前」「右」「上」と表示された各矢印で示す方向をそれぞれ示すものとする。
【００１８】
図１は、インクジェット式記録装置の平面図である。図１に示すように、インクジェット式記録装置１１は平面視矩形状をなす本体フレーム１２を備えている。この本体フレーム１２内にはプラテン１３が主走査方向となる左右方向に沿って延設されている。プラテン１３上には、図示しない紙送り機構により記録用紙（図示略）が副走査方向となる前後方向に沿って給送されるようになっている。また、本体フレーム１２内におけるプラテン１３の上方には、プラテン１３の長手方向（左右方向）と平行に延びる棒状のガイド軸１４が架設されている。
【００１９】
ガイド軸１４には、キャリッジ１５がガイド軸１４に沿って往復移動可能な状態で支持されている。キャリッジ１５は、本体フレーム１２の後壁内面に設けられた一対のプーリー１６ａ間に掛装された無端状のタイミングベルト１６を介して本体フレーム１２の背面に設けられたキャリッジモーター１７に連結されている。これにより、キャリッジ１５は、キャリッジモーター１７の駆動によってガイド軸１４に沿って往復移動されるようになっている。
【００２０】
キャリッジ１５におけるプラテン１３と対向する下端側には、液体噴射ヘッドの一例である記録ヘッド１８が支持されている。記録ヘッド１８は、インクを噴射するヘッド本体１９と、インクカートリッジ２２からのインクをヘッド本体１９に供給する流路部材３０とを具備している。
【００２１】
ヘッド本体１９の下面には図示しない複数のノズルが開口しており、ヘッド本体１９内に設けられた図示しない圧電素子を駆動することにより、各ノズルからプラテン１３上に給送された記録用紙（図示略）にそれぞれインク滴が噴射されることで印刷が行われるようになっている。
【００２２】
本体フレーム１２内の右端部にはカートリッジホルダー２１が設けられており、カートリッジホルダー２１には液体供給源としての複数のインクカートリッジ２２がそれぞれ着脱自在に装着されている。本実施形態ではインクカートリッジ２２は５個設けられている。各インクカートリッジ２２には、互いに種類（色）の異なるインクが収容されている。
【００２３】
カートリッジホルダー２１に装着された各インクカートリッジ２２は、各インク供給チューブ２４を介して流路部材３０に接続されている。流路部材３０は、各インクカートリッジ２２から各インク供給チューブ２４を介して供給される各色のインクをそれぞれ一時貯留するようになっており、個別に一時貯留した各色のインクはそれぞれヘッド本体１９に供給されるようになっている。
【００２４】
本体フレーム１２内における右端部寄りの位置であって、キャリッジ１５のホームポジション領域には、ヘッド本体１９のクリーニング等のメンテナンスを行うためのメンテナンスユニット２６が設けられている。このメンテナンスユニット２６は、ヘッド本体１９の各ノズルの開口を囲うように該ヘッド本体１９に当接したり各ノズルの開口からフラッシングによって吐出されるインクを受容したりするためのキャップ２７と、キャップ２７内を吸引可能な吸引ポンプ（図示略）とを備えている。
【００２５】
そして、ヘッド本体１９の各ノズルの開口を囲うようにヘッド本体１９にキャップ２７を当接した状態でキャップ２７内を吸引ポンプ（図示略）によって吸引することで、各ノズルの開口から増粘したインクや気泡などをキャップ２７内に強制的に排出させる、いわゆるクリーニングが行われるようになっている。
【００２６】
図２は、本実施形態に係る流路部材３０（カバー部材を取り外した状態）の平面図であり、図３は、本実施形態に係る第１流路部材４０の平面図であり、図４は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、図５は、図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２７】
これらの図に示すように、流路部材３０は、有底四角箱状をなす保持部材３１と、保持部材３１の上部開口を封止可能なカバー部材３２と、保持部材３１内部に収納された第１流路部材４０及び第２流路部材５０とを備えている。
【００２８】
保持部材３１の内底面と第１流路部材４０の下面、第１流路部材４０の上面と第２流路部材５０の下面、及び保持部材３１の上面とカバー部材３２の下面は、それぞれ互いに接着剤によって接着されている。なお、保持部材３１、カバー部材３２、第１流路部材４０、第２流路部材５０は、剛性を有するとともに液体を透過しない合成樹脂によって構成されている。
【００２９】
図３に示すように、第１流路部材４０の上面における前端側（前方向の端部）には、複数のフィルター室凹部４１が設けられている。本実施形態では、用いるインクの種類に応じて５つのフィルター室凹部４１を左右方向に並設してある。
【００３０】
また、第１流路部材４０の内底面における後端側（後方向の端部）には、弁体９０（詳細は後述する）が配設される弁体用凹部４３が左右方向に並設されている。本実施形態では、１つのフィルター室凹部４１につき１つの弁体用凹部４３が設けられ、合計５つの弁体用凹部４３が左右方向に並設されている。
【００３１】
図２〜図５に示すように、第１流路部材４０の上面に第２流路部材５０が積層されることで、フィルター室４４及び弁体収容室４６が形成されている。
【００３２】
フィルター室４４は、各フィルター室凹部４１と、第２流路部材５０とで囲まれて形成された空間であり、本実施形態では５つのフィルター室４４が形成されている。また、弁体収容室４６は、弁体用凹部４３と、第２流路部材５０とで囲まれて形成された空間であり、本実施形態では５つの弁体収容室４６が形成されている。
【００３３】
フィルター４５は、フィルター室凹部４１の開口形状と略同一形状であり、フィルター室凹部４１のインクが流れる上下方向を横断するように配設されている。フィルター４５により、上流側から流入する各インク中に含まれる異物などが除去される。なお、フィルター４５は、金属を細かく編み込んで形成したものであってもよいし、微細な単孔が設けられた金属板や不織布等であってもよい。
【００３４】
各フィルター室４４の底面には、フィルター４５で異物等が除去されたインクを、下流側に位置するヘッド本体１９側へ流出させるための流出孔４７が開口している。流出孔４７は、保持部材３１の底面に形成された貫通孔である連通孔３３に連通しており、連通孔３３を介してインクがヘッド本体１９へ流出する。
【００３５】
また、第１流路部材４０には、インク供給チューブ２４から供給されるインクが導入されるインク導入路４８が形成されている。インク導入路４８の一方の開口は、第１流路部材４０の上面に形成され、他方の開口は、弁体収容室４６の底面に形成されている。
【００３６】
第２流路部材５０の上面には、流路部材３０に形成される液体流路の一部を構成する溝状流路５１が前後方向に５つ延設されている。本実施形態では、前後方向の長さを略同一にした５つの溝状流路５１が設けられている。
【００３７】
溝状流路５１は、第２流路部材５０の弁体収容室４６に対向する領域から、第１流路部材４０の後端側のフィルター室４４に対向する領域にまで延設されている。溝状流路５１の後端側は、弁体収容室４６に連通孔５２を介して連通している。溝状流路５１の前端側は、第１流路部材４０の後端側のフィルター室４４に連通孔５５を介して連通している。
【００３８】
第２流路部材５０の上面には、可撓性を有する合成樹脂製のフィルム（可撓性部材）６０が設けられている。
【００３９】
フィルム６０は、溝状流路５１の上部開口を封止しており、このフィルム６０と溝状流路５１とで形成された空間は圧力室５３とされる。フィルム６０の溝状流路５１に対向する領域、すなわち、圧力室５３の一面を構成する領域を、受圧部６１と称する。各溝状流路５１の開口形状は、それぞれ同一形状としたので、受圧部６１の形状も同一となっている。フィルム６０の受圧部６１は、大気と圧力室５３内の気圧との差で撓み変形する。圧力室５３内が大気に対して負圧になることで、受圧部６１は、圧力室５３の内部側に撓む。
【００４０】
本実施形態では、フィルム６０は、第２流路部材５０の上面全体を覆う一枚のフィルムである。フィルム６０は、第２流路部材５０の上面のうち溝状流路５１の開口縁部５１ａに、接着剤７０で接着されている。もちろん、開口縁部５１ａのみならず、フィルム６０は第２流路部材５０の上面全体に接着剤で接着されていてもよい。この接着剤についての詳細は後述する。なお、フィルム６０は、一枚で形成する必要はなく、溝状流路５１ごとに形成してもよい。
【００４１】
上述したように、流路部材３０には、各インク導入路４８、各弁体収容室４６、各圧力室５３、各連通孔５５、各フィルター室４４、各流出孔４７、及び連通孔３３から構成される液体流路が設けられている。各インク供給チューブ２４（図１参照）から供給されたインクは、流路部材３０の液体流路を流通してヘッド本体１９に供給される。
【００４２】
第２流路部材５０と、フィルム６０との間には、受圧部材８０が配設されている。受圧部材８０は、フィルムの圧力室５３側への変位に伴い、フィルムから押圧力を受けて変位し、後述する弁体９０を押圧するものである。
【００４３】
具体的には、受圧部材８０は、５つの作動板８１と、各作動板８１が共通して接続される基端部８２とから構成されている。受圧部材８０の材料は特に限定されないが、本実施形態では、適度な弾力性を有するステンレス製の１枚の薄板から形成されている。作動板８１は、その幅が圧力室５３の幅よりも若干狭い程度に形成され、前後方向に長尺に形成されている。
【００４４】
受圧部材８０は、基端部８２で第２流路部材５０の上面に接着されるとともに、その上面がフィルム６０に覆われている。そして、受圧部材８０の基端部８２が第２流路部材５０とカバー部材３２とに挟持されている。また、各作動板８１は、平面視において受圧部６１に対向するように配置され、溝状流路５１の底部からは離間している。すなわち、受圧部材８０は、基端部８２が固定端、作動板８１が自由端である片持ち梁構造となっている。
【００４５】
受圧部材８０の下方には、弁体９０が設けられている。弁体９０は、圧力室５３にインクが流入しない閉弁状体及び圧力室５３にインクが流入する開弁状体となることが可能に構成され、閉弁状体となるように付勢されている。具体的には、弁体９０は、次のように構成されている。
【００４６】
第２流路部材５０の底面には、弁体収容室４６内に上下方向に延びる円筒状のケース部５４が形成されており、ケース部５４の下面は弁体収容室４６の底面に当接している。ケース部５４の前端側には、ケース部５４の内外を連通するスリット５４ａが形成されている。したがって、ケース部５４内と弁体収容室４６内とは連通している。
【００４７】
圧力室５３内及び弁体収容室４６内には、これらの圧力室５３内及び弁体収容室４６を跨ぐように弁体９０が収容されている。この弁体９０は、連通孔５２に挿通された円柱状のバルブ軸９１と、ケース部５４内においてバルブ軸９１の下端部に設けられたバルブ軸９１の外径よりも大きい外径を持つ円板状の鍔部９２とを備えている。バルブ軸９１の下端は鍔部９２の上面における中心に連結されているとともに、バルブ軸９１の上端は作動板８１の下面に当接している。
【００４８】
鍔部９２の外径は、連通孔５２の内径よりも大きく、且つケース部５４の内径よりも僅かに小さくなっている。鍔部９２の上面には、この上面の周縁に沿って可撓性材料よりなる円環状のシール部材９３がバルブ軸９１を囲むように固着されている。このシール部材９３の外径は鍔部９２の外径とほぼ同じになっている。また、ケース部５４内において、鍔部９２の下面と弁体収容室４６の底面との間には付勢部材の一例であるコイルばね９４が介装されている。
【００４９】
コイルばね９４は、弁体９０を常に閉弁状態となる方向である上方に向かって付勢するようになっている。そして、この弁体９０の閉弁状態では、シール部材９３が連通孔５２を囲んだ状態でケース部５４内の上壁面に密着して連通孔５２が閉鎖された状態、すなわちケース部５４内と圧力室５３内とが非連通状態になっている。
【００５０】
そして、圧力室５３内がヘッド本体１９へのインクの供給によって負圧になると、大気圧との差圧によって受圧部６１が圧力室５３側（下側）に撓むように変位する。この受圧部６１の変位に伴って作動板８１が基端部８２をヒンジとして下方に向かって屈曲するように弾性変形する。
【００５１】
作動板８１の弾性変形により、作動板８１によってバルブ軸９１がコイルばね９４の付勢力に抗して下方に押し下げられてシール部材９３がケース部５４内の上壁面から離間することで、弁体９０が開弁されるようになっている。そして、弁体９０が開弁状態にある場合には、連通孔５２が開放された状態、すなわち、ケース部５４内と圧力室５３内とが連通状態になっている。
【００５２】
なお、フィルム６０の変位に伴い作動板８１を押圧する構成であれば、フィルム６０と作動板８１とは、常時当接している必要は無く、離間していてもよい。同様に、作動板８１の変位に伴い弁体９０を押圧する構成であれば、作動板８１と弁体９０とは、常時当接している必要は無く、離間していてもよい。
【００５３】
上述した流路部材３０には、インクカートリッジ２２からのインクが、インク供給チューブ２４を介して供給され、該インクはヘッド本体１９に供給される。このとき、受圧部材８０や圧力室５３、弁体９０等は次のように動作する。
【００５４】
初期充填もしくは以前のインクの吐出により、インクが液体流路に供給された状態で、ヘッド本体１９から各インクが噴射されると、各圧力室５３内のインクが減少する。これにより、各圧力室５３は負圧となり、受圧部６１が圧力室５３側（下側）に撓むように変位する。受圧部６１に押圧されて各作動板８１が弾性変形し、さらに作動板８１に押圧されて各弁体９０が押し下げられる。弁体９０が、圧力コイルばね９４の付勢力に抗して押し下げられると、弁体９０が開弁状態となる。すると、各弁体収容室４６のインクが連通孔５２を介して各圧力室５３内に流れ込む。そして、各圧力室５３内にそれぞれインクが十分に補充されると、各圧力室５３内の負圧が解消されて各受圧部６１及び各作動板８１が元の位置に戻るとともに、各コイルばね９４の付勢力により各弁体９０がそれぞれ閉弁状態となり、各圧力室５３は常に一定の圧力に保たれる。
【００５５】
ここで、接着剤７０について詳細に説明する。
本発明に係る接着剤７０は、脂肪族炭化水素を含む樹脂接着剤である。樹脂接着剤としては、インク（液体）に対して耐インク性（耐食性）を有するものであれば特に限定されないが、熱硬化接着剤、紫外線硬化接着剤、湿気硬化接着剤などを用いることができる。例えば、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系の接着剤を用いることができ、特に、耐インク性に優れるシリコーン系接着剤を用いることが好ましい。
【００５６】
脂肪族炭化水素は、炭素数が５〜９であるもの及びその異性体である。具体的には、ペンタン（Ｃ５Ｈ１２）、ヘキサン（Ｃ６Ｈ１４）、ヘプタン（Ｃ７Ｈ１６）、オクタン（Ｃ８Ｈ１８）、ノナン（Ｃ９Ｈ２０）及びこれらの異性体である。これらの脂肪族炭化水素は、それぞれ単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５７】
これらの脂肪族炭化水素は、接着剤７０の溶剤として添加されたものであり、揮発性が比較的高いものである。例えば、ペンタンの沸点は３６℃であり、ヘキサンの沸点は６９℃であり、ヘプタンの沸点は９８℃であり、オクタンの沸点は１２６℃であり、ノナンの沸点は１５１℃である。
【００５８】
このような組成の接着剤７０は、図５に示すように、第２流路部材５０とフィルム６０とを接着している。接着剤７０の一部は、圧力室５３内側にはみ出している。接着剤７０のうち、溝状流路５１の開口縁部５１ａから圧力室５３内部にはみ出した部分を符号７０ａで示す。
【００５９】
フィルム６０と第２流路部材５０とを接着した接着剤７０は、接着剤の硬化を促進するために加熱されている。この加熱により、接着剤７０が脂肪族炭化水素の沸点を超えるような温度に達すると、脂肪族炭化水素が接着剤７０から蒸発する。この結果、接着剤７０（接着剤７０ａ）には、脂肪族炭化水素が蒸発したことによる間隙が形成されている。
【００６０】
また、接着剤７０ａは、圧力室５３内に露出しているため、圧力室５３内に供給されたインクに接する。上述したように、接着剤７０ａには間隙が形成されているため、インクは接着剤７０ａ内部にまで浸透する。インクが浸透した接着剤７０ａは、インクの水分を吸収して膨潤する。インクの水分で膨潤した接着剤７０ａは、当初の硬化した状態から比較して軟化したものとなる。
【００６１】
この接着剤７０ａは、軟化したことで変形しやすい状態となっている。したがって、圧力室５３内の負圧で変形するフィルム６０の受圧部６１とともに接着剤７０ａも変形する。つまり、接着剤７０ａは、接着剤７０ａが接着している受圧部６１の周縁部が変形することを阻害しない。
【００６２】
すなわち、接着剤７０ａが圧力室５３内にどれだけはみ出していようとも、受圧部６１が変形可能な領域Ｓは受圧部６１全体となる。
【００６３】
脂肪族炭化水素が含まれていない接着剤を用いた場合は、当該接着剤はフィルム６０とともに変形しないので、当該接着剤が接着している受圧部６１の周縁部は固定された状態となる。つまり、受圧部６１のうち、接着剤７０ａと接していない部分が変形可能な領域Ｓ’となる。従来技術の説明に述べたように、はみ出した接着剤７０ａの幅Ｄを全ての圧力室５３について同じ幅にすることは困難であり、幅Ｄは圧力室５３ごとに異なる。結局、脂肪族炭化水素が含まれていない接着剤を用いた場合では、受圧部６１のうち変形可能な領域Ｓ’は圧力室５３ごとに異なってしまう。
【００６４】
しかしながら、本発明では、脂肪族炭化水素を含む接着剤７０を用いたことで、受圧部６１の変形可能な領域Ｓは受圧部６１の大きさそのものとなり、接着剤７０ａのはみ出す幅Ｄによらない。これにより、フィルム６０が作動板８１を介して弁体９０を押圧して開弁状態にするために必要な作動圧は、圧力室５３ごとにばらつくことなく、一定にすることができる。
【００６５】
したがって、流路部材３０は、圧力室５３における弁体９０の作動圧にばらつきが生じることを抑制できるので、各液体流路間でばらつきのない均等な圧力でインクをヘッド本体１９に供給することができる。
【００６６】
そして、このような流路部材３０とヘッド本体１９とを備えた記録ヘッド１８及びインクジェット式記録装置１１によれば、上述したように流路部材３０により各液体流路間でばらつきのない均等な圧力でインクがヘッド本体１９に供給されるので、各液体流路を経由してノズルから吐出されるインクの吐出速度や、吐出されたインク滴の重量にばらつきが生じることを抑制することができる。このようにインクの吐出特性が向上することで、高品質な印刷を行うことができる記録ヘッド１８及びインクジェット式記録装置１１が提供される。
【００６７】
ここで、具体的な接着剤の組成例と、受圧部６１の作動圧のばらつきを測定した結果を示す。
【００６８】
比較例に係る接着剤Ａ、本発明の実施例に係る接着剤Ｂ及び接着剤Ｃは、可塑剤、溶剤、触媒、樹脂、フィラーからなる組成物であり、組成比は表１の通りである。
【００６９】
【表１】
【００７０】
これらの接着剤Ａ〜Ｃを用いて、上述したような流路部材３０を形成した。すなわち、フィルム６０を第２流路部材５０に接着する接着剤７０としてこれらの接着剤Ａ〜Ｃを用いた。
【００７１】
製作した流路部材３０について、接着剤７０のはみ出した幅Ｄを測定した。また、流路部材３０の液体流路にインクを通液し、その後の弁体９０の作動圧を測定し、一定期間放置後、再度、弁体９０の作動圧を測定した。さらに、１０日間７０℃の環境下に流路部材３０を放置し、接着剤の信頼性を評価した。この結果を表２に示す。
【００７２】
なお、接着剤のはみ出した幅は、マイクロスコープ（株式会社キーエンス社製 ＶＨＸ−５００）を用いて溝状流路５１からはみ出した接着剤の幅を測定したものである。また、作動圧の測定は、次のように行った。まず、インクを貯留したインクボトルから液体流路にインクを供給し、ノズルから吐出されたインクをインクボトルに回収する循環流路を形成し、さらに、この循環流路にチューブポンプを介装した。このチューブポンプを作動させることで、インクが、インクボトルから流路部材３０、チューブポンプ、インクボトルと循環するようにした。そして、バルブが開閉したときの受圧部６１（弁体９０）に掛かる圧力を圧力計（オムロン株式会社製 Ｅ８Ｙ）で測定した。
【００７３】
【表２】
【００７４】
表２に示すように、接着剤Ａに関しては、通液直後・一定期間放置後の弁体の作動圧に変化はなかった。すなわち、接着剤Ａが膨潤・軟化していないと考えられる。そして、はみ出し幅Ｄが最も小さい０．１ｍｍの場合の弁体９０の作動圧は−１．３（ｋＰａ）であり、はみ出し幅Ｄが最も大きい０．３ｍｍの場合の弁体９０の作動圧は−１．６（ｋＰａ）であり、差は、０．３（ｋＰａ）である。
【００７５】
一方、接着剤Ｂ及び接着剤Ｃに関しては、一定期間放置後の弁体の作動圧は、通液直後の弁体の作動圧に比べて小さくなっており、接着剤Ｂ及び接着剤Ｃが膨潤・軟化していると考えられる。そして、接着剤Ｂ及び接着剤Ｃを用いた場合の、はみ出し幅Ｄが最も小さい０．１ｍｍの場合の弁体９０の作動圧は−１．２４（ｋＰａ）であり、はみ出し幅Ｄが最も大きい０．３ｍｍの場合の弁体９０の作動圧は−１．３７（ｋＰａ）であり、差は、０．１３（ｋＰａ）である。
【００７６】
この結果から、比較例に係る接着剤Ａを用いた場合、接着剤のはみ出し幅Ｄが異なれば、それに応じて弁体の作動圧のばらつきも大きくなると言える。一方、本発明に係る接着剤Ｂ及び接着剤Ｃを用いた場合、接着剤のはみ出し幅Ｄが異なっても、弁体の作動圧のばらつきは小さいと言える。
【００７７】
また、接着剤の信頼性が「○」の場合は、フィルム６０が第２流路部材５０から剥離しなかったことを表しており、「×」の場合は、フィルム６０が第２流路部材５０から剥離したことを表している。この結果によれば、触媒にジブチル錫を用いた接着剤Ｂ（及び接着剤Ａ）が「○」であった。このことから、触媒としてジブチル錫を含む接着剤を用いた場合、高温放置後における接着剤の信頼性が高い流路部材３０が提供されることがわかった。
【００７８】
〈他の実施形態〉
本発明に用いられるインクは、特に限定されないが、水を主溶媒とし、水に溶解・分散可能な含量を含む水系インクを用いることができる。このようなインクであれば接着剤７０が上述したように膨潤・軟化する作用を奏する。また、インク以外の液体を吐出する場合には、当該液体は、水を溶媒に含むものであれば特に限定されない。
【００７９】
脂肪族炭化水素を蒸発させるための加熱温度は、脂肪族炭化水素の沸点を超える温度とするが、流路部材３０の構成部材が許容できる温度以下とすることが好ましい。逆に言えば、流路部材３０の構成部材が許容できる温度以下の沸点を有する脂肪族炭化水素を接着剤に含めることができる。
【００８０】
また、接着剤７０として、脂肪族炭化水素を含む紫外線硬化接着剤や湿気硬化接着剤を用いた場合、これらを硬化させた後、別途加熱を行って、脂肪族炭化水素を蒸発させてもよい。
【００８１】
また、脂肪族炭化水素の蒸発に伴い、接着剤にインクの水分が浸透しやすくなるような間隙が形成される。このことに鑑みれば、接着剤に揮発しやすい成分が含まれていれば、同様の作用効果を奏すると考えられる。そのような揮発しやすい成分としては、低級アルコールやケトン系化合物を挙げることができる。
【００８２】
また、上述したインクジェット式記録装置１１では、記録ヘッド１８がキャリッジ１５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ない。例えば、記録ヘッド１８が固定されて、紙等の記録シート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。
【００８３】
なお、上記各実施形態においては、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。
【符号の説明】
【００８４】
１１ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １８ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １９ ヘッド本体、 ３０ 流路部材、 ３１ 保持部材、 ３２ カバー部材、 ４０ 第１流路部材、 ５０ 第２流路部材、 ５１ 溝状流路、 ５１ａ 開口縁部、 ５３ 圧力室、 ６１ 受圧部、 ７０、７０ａ 接着剤、 ８０ 受圧部材、 ８１ 作動板、 ９０ 弁体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が流通する液体流路と、
前記液体流路の一部を構成する溝状流路と、
前記溝状流路の開口を封止して該溝状流路とで圧力室を形成するとともに、該圧力室内の圧力変動で撓み変形する可撓性部材と、
前記圧力室に液体が流入しない閉弁状態及び前記圧力室に液体が流入する開弁状態となることが可能であり、閉弁状態となるように付勢された弁体と、
前記可撓性部材の前記圧力室側への変位に伴い該可撓性部材から押圧力を受けて変位することで、前記弁体を付勢力に抗して開弁状態となる方向に押圧可能な受圧部材とを備え、
前記可撓性部材は、脂肪族炭化水素を含む接着剤で前記溝状流路の開口縁部に接着されている
ことを特徴とする流路部材。
【請求項２】
請求項１に記載する流路部材において、
前記接着剤は、シリコーン系接着剤である
ことを特徴とする流路部材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する流路部材において、
前記接着剤は、ジブチル錫を含む
ことを特徴とする流路部材。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する流路部材と、
前記流路部材から供給された液体を吐出するヘッド本体とを備える
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載する液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１】
液体が流通する液体流路と、
前記液体流路の一部を構成する溝状流路と、
前記溝状流路の開口を封止して該溝状流路とで圧力室を形成するとともに、該圧力室内の圧力変動で撓み変形する可撓性部材と、
前記圧力室に液体が流入しない閉弁状態及び前記圧力室に液体が流入する開弁状態となることが可能であり、閉弁状態となるように付勢された弁体と、
前記可撓性部材の前記圧力室側への変位に伴い該可撓性部材から押圧力を受けて変位することで、前記弁体を付勢力に抗して開弁状態となる方向に押圧可能な受圧部材とを備え、
前記可撓性部材は、脂肪族炭化水素を含む接着剤で前記溝状流路の開口縁部に接着されている
ことを特徴とする流路部材。
【請求項２】
請求項１に記載する流路部材において、
前記接着剤は、シリコーン系接着剤である
ことを特徴とする流路部材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する流路部材において、
前記接着剤は、ジブチル錫を含む
ことを特徴とする流路部材。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する流路部材と、
前記流路部材から供給された液体を吐出するヘッド本体とを備える
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載する液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−５２５１３（Ｐ２０１３−５２５１３Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９０１０３（Ｐ２０１１−１９０１０３）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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