流路部材、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
【課題】比較的大きな気泡を滞留させることができると共に、鉛直方向に小型化することができる流路部材、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】鉛直方向Ｚに向かって液体が流れる第１流路３１０と、該第１流路３１０に交差して、当該第１流路３１０よりも鉛直方向に直交する水平方向側に向かって液体が流れる第２流路３２０と、を具備し、前記第２流路３２０は、気泡が滞留する第２流路用気泡溜まり部３２１と、該第２流路用気泡溜まり部３２１に連通して設けられた第２流路用溝流路３２２と、を具備する。
【解決手段】鉛直方向Ｚに向かって液体が流れる第１流路３１０と、該第１流路３１０に交差して、当該第１流路３１０よりも鉛直方向に直交する水平方向側に向かって液体が流れる第２流路３２０と、を具備し、前記第２流路３２０は、気泡が滞留する第２流路用気泡溜まり部３２１と、該第２流路用気泡溜まり部３２１に連通して設けられた第２流路用溝流路３２２と、を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に流路が設けられた流路部材、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（ヘッドケース、流路ユニット及び振動子ユニットで構成されたヘッド本体）と、ヘッド本体に固定されてインクが貯留されたインクカートリッジ（液体貯留部材）からのインクを各ヘッド本体に供給する共通の流路部材（導入針ユニット）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）。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドでは、流路部材（導入針ユニット）にインクカートリッジに挿入されるインク供給針が設けられており、流路部材にインクカートリッジを装着することで、インク導入針がインクカートリッジに挿入されて、インクカートリッジ内のインクがインク導入針の内部を通過して流路部材に供給される。
【０００４】
このようにインク供給針を有する流路部材では、インク供給針の内部にインクに含まれる気泡を収容する気泡溜まりと、気泡溜まりの下流側にフィルターとが設けられており、気泡溜まりに気泡を収容することで、気泡がフィルターを塞いでフィルターの有効面積を減少させる不具合などを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−６７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、気泡溜まりは、鉛直方向に伸びたインク供給針の中に設けられているため、気泡が成長すると、気泡の浮力によってインク供給針の上部に接触し、流路を気泡がチョークしてしまい、インクを供給することができなくなってしまう。このため、気泡溜まりに比較的大きな気泡を収容するためには、インク供給針の内部に鉛直方向に高い気泡溜まりとなる空間を画成する必要があり、流路部材が鉛直方向に大型化してしまうという問題がある。
【０００７】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在し、また、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。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、比較的大きな気泡を滞留させることができると共に、鉛直方向に小型化することができる流路部材、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】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の態様は、鉛直方向に向かって液体が流れる第１流路と、該第１流路に交差して、当該第１流路よりも鉛直方向に直交する水平方向側に向かって液体が流れる第２流路と、を具備し、前記第２流路は、気泡が滞留する第２流路用気泡溜まり部と、該第２流路用気泡溜まり部に連通して設けられた第２流路用溝流路と、を具備することを特徴とする流路部材にある。
かかる態様では、第１流路よりも水平方向に液体が流れる第２流路を設けると共に、第２流路用気泡溜まり部と第２流路用溝流路とを設けることで、第２流路用気泡溜まり部内に比較的大きな気泡を収容しても第２流路用溝流路によって液体を下流に供給することができる。したがって、流路部材を鉛直方向に大型化することなく、大きな気泡を収容することができる。
【００１０】
ここで、前記第２流路用気泡溜まり部と前記第２流路用溝流路とが、当該第２流路を流れる液体の流方向に亘って連続して連通していることが好ましい。これによれば、第２流路用溝流路内を流れる液体に含まれる気泡が、第１流路用気泡溜まり部内に収容され易い。
【００１１】
また、前記第２流路用気泡溜まり部と、前記第２流路用溝流路とは、鉛直方向上端部側で連通し、前記第２流路用気泡溜まり部と前記第２流路用溝流路とは鉛直方向下側に設けられたリブによって区分けされていることが好ましい。これによれば、第２流路用溝流路内を流れる液体に含まれる気泡が、第２流路用気泡溜まり部に収容され易く、且つ第２流路用気泡溜まり部に収容された気泡が第２流路用溝流路内に入り込むのを抑制することができる。
【００１２】
また、前記第１流路は、気泡が滞留する第１流路用気泡溜まり部と、該第１流路用気泡溜まり部に連通して設けられた第１流路用溝流路と、を具備することが好ましい。これによれば、第１流路の第１流路用気泡溜まり部に気泡を収容しても、第１流路用溝流路を介して液体を供給することができる。
【００１３】
また、前記第１流路用気泡溜まり部と前記第１流路用溝流路とは、前記第１流路を流れる液体の流方向に亘って連通して設けられていることが好ましい。これによれば、第１流路用気泡溜まり部に収容された気泡によって第１流路がチョークされるのを抑制することができる。
【００１４】
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の流路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、流路部材内に比較的大きな気泡を収容することで、気泡を外部に排出するクリーニング動作を行う回数を減少させて、液体の無駄な消費を抑制することができると共に、小型化を図ることができる。
【００１５】
また、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、液体の無駄な消費を抑制して小型化した液体噴射装置を実現できる。
【００１６】
また、本発明の他の態様は、上記態様の流路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、液体の無駄な消費を抑制して小型化した液体噴射装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るヘッド本体の要部断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る流路部材の断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る流路部材の要部断面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る流路部材の要部断面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る流路部材の要部断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る記録装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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を示す分解斜視図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０は、液体としてインク滴を吐出可能なヘッド本体２０と、ヘッド本体２０にインクを供給する流路部材３０と、ヘッド本体２０と流路部材３０との間に保持された配線基板４０と、を具備する。
【００２０】
ここで、ヘッド本体２０についてさらに図２を参照して詳細に説明する。なお、図２は、ヘッド本体の要部を示す断面図である。
【００２１】
図２に示すように、本実施形態のヘッド本体２０は、複数のアクチュエーターユニット２１０と、アクチュエーターユニット２１０を内部に収容可能なケース２５０と、ケース２５０の一方面に接合された流路ユニット２３０と、を具備する。
【００２２】
本実施形態のアクチュエーターユニット２１０は、複数の圧電アクチュエーター２１１がその幅方向に並設された圧電アクチュエーター形成部材２１２と、圧電アクチュエーター形成部材２１２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２１３とを有する。
【００２３】
圧電アクチュエーター形成部材２１２は、圧電材料２１４と、圧電アクチュエーター２１１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２１１と電気的に独立する個別電極を構成する個別内部電極２１５と、隣接する圧電アクチュエーター２１１と電気的に共通する共通電極を構成する共通内部電極２１６とを交互に挟んで積層することにより形成されている。
【００２４】
この圧電アクチュエーター形成部材２１２には、例えば、ワイヤーソー等によって複数のスリット２１７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２１１の列が形成されている。
【００２５】
ここで、圧電アクチュエーター２１１の固定板２１３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２１１を構成する個別内部電極２１５及び共通内部電極２１６間に電圧を印加すると、固定板２１３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２１１の先端面が、後述する振動板２３２の島部２４０に接着剤等を介して固定される。
【００２６】
また、アクチュエーターユニット２１０の各圧電アクチュエーター２１１には、当該圧電アクチュエーター２１１を駆動するための駆動ＩＣ等の駆動回路２２０が搭載されたＣＯＦ等の回路基板２２１が接続されている。
【００２７】
流路ユニット２３０は、流路形成基板２３１、振動板２３２及びノズルプレート２３３を具備する。
【００２８】
流路形成基板２３１は、シリコン単結晶基板からなり、その一方面側の表層部分には、複数の隔壁２３４によって画成された圧力発生室２３５がその幅方向（短手方向）に並設されている。
【００２９】
また、各圧力発生室２３５の長手方向一端部側には、各圧力発生室２３５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２３６が液体供給路の一例であるインク供給路２３７を介して連通されている。また、流路形成基板２３１の圧力発生室２３５の開口面側は振動板２３２で封止され、他方面側にはノズル開口２３８が穿設されたノズル形成部材の一例であるノズルプレート２３３が接着剤や熱溶着フィルムを介して接着されている。ノズルプレート２３３のノズル開口２３８と圧力発生室２３５とは、流路形成基板２３１を貫通して設けられたノズル開口連通孔２３９を介して連通している。
【００３０】
振動板２３２は、例えば、樹脂フィルム等の弾性部材からなる第１の部材である弾性膜２３２ａと、この弾性膜２３２ａを支持する、例えば、金属材料等からなる第２の部材である支持板２３２ｂとの複合板で形成されており、弾性膜２３２ａ側が流路形成基板２３１に接合されている。例えば、本実施形態では、第１の部材である弾性膜２３２ａは、厚さが数μｍ程度のＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルムからなり、第２の部材である支持板２３２ｂは、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼板（ＳＵＳ）からなる。
【００３１】
また、振動板２３２の各圧力発生室２３５に対向する領域内には、圧電アクチュエーター２１１の先端部が当接する島部２４０が設けられている。すなわち、振動板２３２の各圧力発生室２３５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２４１が形成され、この薄肉部２４１の内側にそれぞれ島部２４０が設けられている。このような島部２４０には、上述したアクチュエーターユニット２１０の圧電アクチュエーター２１１の先端部が例えば、接着剤等を介して固定される。
【００３２】
また、振動板２３２のマニホールド２３６に対向する領域には、薄肉部２４１と同様に、支持板２３２ｂがエッチングにより除去されて実質的に弾性膜２３２ａのみで構成されるコンプライアンス部２４２が設けられている。なお、このコンプライアンス部２４２は、マニホールド２３６内に圧力変化が生じた時に、このコンプライアンス部２４２の弾性膜２３２ａ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２３６内の圧力を常に一定に保持する役割を果たす。
【００３３】
なお、本実施形態では、振動板２３２を弾性膜２３２ａと支持板２３２ｂとで構成し、島部２４０の周辺部及びコンプライアンス部２４２を弾性膜２３２ａのみで構成したが、特にこれに限定されず、例えば、振動板として、１枚の板状部材を用いて、板状部材の厚さ方向の一部を除去した凹形状の薄肉部２４１、２４２等を設けることで、島部２４０及びコンプライアンス部２４２を形成するようにしてもよい。
【００３４】
ケース２５０は、流路形成基板２３１の振動板２３２上に固定されたものであり、振動板２３２とは反対側に設けられた流路部材３０に配線基板４０を介して接続されて、図示しないインクカートリッジ等の液体貯留部からインクをマニホールド２３６に供給するインク導入路２５１が設けられている。
【００３５】
また、ケース２５０には、厚さ方向に貫通する複数の収容部２５２が設けられており、各収容部２５２にアクチュエーターユニット２１０が位置決めされて固定されている。本実施形態では、アクチュエーターユニット２１０を８個設け、アクチュエーターユニット２１０がそれぞれ独立して収容されるように８個の収容部２５２を設けるようにした。
【００３６】
また、ケース２５０には、コンプライアンス部２４２に対向する領域に開口する凹形状を有するコンプライアンス空間２５３が設けられている。このコンプライアンス空間２５３によってコンプライアンス部２４２は変形可能に保持される。
【００３７】
さらに、図１に示すように、ケース２５０の振動板２３２に接合された面とは反対側の面には、回路基板２２１の各配線が接続される導電パッドが設けられた配線基板４０が固定されている。ケース２５０の収容部２５２は、この配線基板４０によって実質的に塞がれている。配線基板４０には、ケース２５０の収容部２５２に対抗する領域にスリット状の開口部４１が形成されており、回路基板２２１はこの配線基板４０の開口部４１から収容部２５２の外側に引き出されて配線基板４０のケース２５０とは反対側の面で配線基板４０と電気的に接続されている。
【００３８】
また、配線基板４０には、流路部材３０の流路が内部に設けられた突起部を挿通する挿通部４２が設けられており、挿通部４２を挿通した流路部材３０の流路とインク導入路２５１とが連通する。
【００３９】
このようなヘッド本体２０では、インク滴を吐出する際に、圧電アクチュエーター２１１及び振動板２３２の変形によって各圧力発生室２３５の容積を変化させて所定のノズル開口２３８からインク滴を吐出させるようになっている。具体的には、図示しないインクカートリッジからケース２５０に設けられたインク導入路２５１を介してマニホールド２３６にインクが供給されると、インク供給路２３７を介して各圧力発生室２３５にインクが分配される。実際には、圧電アクチュエーター２１１に電圧を印加することにより圧電アクチュエーター２１１を収縮させる。これにより、振動板２３２が圧電アクチュエーター２１１と共に変形されて圧力発生室２３５の容積が広げられ、圧力発生室２３５内にインクが引き込まれる。そして、ノズル開口２３８に至るまで内部にインクを満たした後、回路基板２２１を介して供給される記録信号に従い、圧電アクチュエーター２１１の電極２１５、２１６に印加していた電圧を解除する。これにより、圧電アクチュエーター２１１が伸張されて元の状態に戻ると共に振動板２３２も変位して元の状態に戻る。結果として圧力発生室２３５の容積が収縮して圧力発生室２３５内の圧力が高まりノズル開口２３８からインク滴が吐出される。
【００４０】
一方、流路部材３０は、ヘッド本体２０のケース２５０に配線基板４０を間に挟んだ状態で固定される。ここで、流路部材３０についてさらに図３〜図６を参照して詳細に説明する。なお、図３は、本発明の実施形態１に係る流路部材を示す断面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ′線断面図及びＢ−Ｂ′線断面図であり、図５及び図６は、流路部材の内部をインクが流れる状態を示す断面図である。
【００４１】
図示するように流路部材３０は、第１流路部材３１、第２流路部材３２及び第３流路部材３３が積層されて構成されたものであり、内部にインクが流れる流路３００が設けられている。
【００４２】
具体的には、流路部材３０は、ヘッド本体２０側に設けられた第１流路部材３１と、第１流路部材３１のヘッド本体２０とは反対側に設けられた第２流路部材３２と、第２流路部材３２の第１流路部材３１とは反対側に設けられた第３流路部材３３と、を具備し、これら第１流路部材３１、第２流路部材３２及び第３流路部材３３は鉛直方向Ｚに積層されている。
【００４３】
この流路部材３０に設けられた流路３００は、鉛直方向Ｚに向かってインクが流れるように設けられた第１流路３１０と、第１流路３１０に連通して鉛直方向Ｚに対して直交する水平方向に向かってインクが流れるように設けられた第２流路３２０と、を具備する。
【００４４】
また、流路３００は、第２流路３２０に連通して鉛直方向Ｚに向かってインクが流れるように設けられた第３流路３３０と、第１流路３１０に連通して内部にフィルター３４が設けられたフィルター室３４０と、フィルター室３４０に連通して、ヘッド本体２０にインクを供給する第４流路３５０と、をさらに具備する。
【００４５】
このような流路部材３０では、インクが第３流路３３０から供給されて、第３流路３３０から第２流路３２０、第１流路３１０、フィルター室３４０及び第４流路３５０を順番に通過してヘッド本体２０に供給される。
【００４６】
ここで第１流路３１０は、鉛直方向Ｚに向かってインク（液体）が流れるように設けられたものである。なお、鉛直方向Ｚに向かってインク（液体）が流れるとは、インク（液体）の流れる方向に鉛直方向Ｚに向かう成分（ベクトル）が存在することを言う。したがって、第１流路３１０は、鉛直方向Ｚに対して直交する水平方向を含まなければ、鉛直方向Ｚに対して傾斜した方向も含むものである。
【００４７】
また、第１流路３１０は、図３及び図４（ａ）に示すように、円柱形状の空間である第１流路用気泡溜まり部３１１と、第１流路用気泡溜まり部３１１に連通する第１流路用溝流路３１２と、を具備する。
【００４８】
第１流路用溝流路３１２は、インクの流れる方向に直交する方向の断面が凹形状となるように鉛直方向Ｚに向かって形成されている。また、第１流路用溝流路３１２は、第１流路用気泡溜まり部３１１の周方向に一定の間隔で４つ設けられている。また、第１流路用気泡溜まり部３１１と第１流路用溝流路３１２とは、第２流路３２０の鉛直方向Ｚに亘って連続して連通して設けられている。
【００４９】
このような第１流路３１０では、初期状態では、インクは第１流路用気泡溜まり部３１１と第１流路用溝流路３１２との内部を流れ、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、インクに含まれる気泡５００が成長すると、第１流路用気泡溜まり部３１１に気泡５００が保持される。このとき、第１流路用気泡溜まり部３１１内に気泡５００が滞留してもインクは第１流路用溝流路３１２を通過することができるため、第１流路３１０が気泡５００によってチョークされることがない。すなわち、第１流路３１０として第１流路用気泡溜まり部３１１と第１流路用溝流路３１２とを設けることによって、第１流路用気泡溜まり部３１１内に比較的大きな気泡５００を収容することができる。ちなみに、第１流路３１０として、第１流路用溝流路３１２を設けずに、第１流路用気泡溜まり部３１１のみを設けた場合、成長した気泡５００によって第１流路３１０がチョークされないように第１流路３１０内には大きな気泡５００を収容することができないため、第１流路３１０内のインクや気泡５００を強制的にノズル開口２３８から排出させるクリーニングを行う頻度を多くし、インクの無駄な消費が増大してしまう。本実施形態では、第１流路３１０として第１流路用気泡溜まり部３１１と第１流路用溝流路３１２とを設けることで、第１流路用気泡溜まり部３１１内に大きな気泡５００を収容しても、第１流路用溝流路３１２を介してインクを供給することができるため、クリーニングを行う頻度を減少させて、インクの無駄な消費を低減することができる。
【００５０】
また、第１流路用気泡溜まり部３１１と第１流路用溝流路３１２とは、第２流路３２０の鉛直方向Ｚに亘って連続して連通して設けることで、第１流路用気泡溜まり部３１１に気泡５００が収容された際に、第１流路用気泡溜まり部３１１が気泡５００によって塞がれても、第１流路用溝流路３１２を介してインクを下流に確実に供給することができる。
【００５１】
第２流路３２０は、図３及び図４（ｂ）に示すように、第１流路３１０よりも鉛直方向Ｚに直交する水平方向側に向かってインクが流れるように設けられている。すなわち、第２流路３２０は、鉛直方向Ｚのみにインクが流れるものを含まず、水平方向に対して第１流路３１０よりも小さい角度で設けられたものを言う。本実施形態では、第２流路３２０を水平方向（鉛直方向Ｚに直交する方向）にインク（液体）が流れるように設けた。
【００５２】
この第２流路３２０は、円柱形状を有する第２流路用気泡溜まり部３２１と、第２流路用気泡溜まり部３２１に連通する第２流路用溝流路３２２と、を具備する。
【００５３】
第２流路用気泡溜まり部３２１は、円柱形状の軸方向（高さ方向）を水平方向に配置した形状を有し、一端部が第１流路用気泡溜まり部３１１と連通して設けられている。
【００５４】
また、第２流路用溝流路３２２は、第２流路用気泡溜まり部３２１の水平方向の両側と、第２流路用気泡溜まり部３２１の鉛直方向Ｚの下側とにそれぞれ設けられている。
【００５５】
この３つの第２流路用溝流路３２２は、それぞれ第２流路用気泡溜まり部３２１にインク（液体）の流れる方向、本実施形態では水平方向に亘って連通して設けられている。また、第２流路部材用気泡溜まり部３２１の鉛直方向Ｚの下側に設けられた第２流路用溝流路３２２ａは、インクの流れる方向に直交する方向の断面が凹形状となるように鉛直方向Ｚに向かって形成されており、第２流路用気泡溜まり部３２１の鉛直方向Ｚの下側に開口して設けられている。
【００５６】
また、第２流路用気泡溜まり部３２１の水平方向の両側に設けられた第２流路用溝流路３２２ｂは、第２流路用気泡溜まり部３２１と鉛直方向上側で連通して設けられている。すなわち、第２流路用溝流路３２２ｂと第２流路用気泡溜まり部３２１とは、両者が連通する領域の鉛直方向Ｚの下側に設けられたリブ３２３によって区画されている。
【００５７】
これら第２流路用溝流路３２２は、第２流路用気泡溜まり部３２１と第２流路３２０のインクの流れる方向に亘って連続して連通して設けられている。
【００５８】
このような第２流路３２０では、初期状態では、インクは第２流路用気泡溜まり部３２１と第２流路用溝流路３２２との内部を流れ、図６に示されるように、インクに含まれる気泡５００が成長すると、第２流路用気泡溜まり部３２１に気泡５００が保持される。このとき、第２流路用気泡溜まり部３２１内に気泡５００が滞留してもインクは第２流路用溝流路３２２を通過することができるため、第２流路３２０が気泡５００によってチョークされることがない。すなわち、第２流路３２０として第２流路用気泡溜まり部３２１と第２流路用溝流路３２２とを設けることによって、第２流路用気泡溜まり部３２１内に比較的大きな気泡５００を収容することができる。ちなみに、第２流路３２０として、第２流路用溝流路３２２を設けずに、第２流路用気泡溜まり部３２１のみを設けた場合、成長した気泡５００によって第２流路３２０がチョークされないように、第２流路３２０内には大きな気泡５００を収容することができず、第２流路３２０内のインクや気泡５００を強制的にノズル開口２３８から排出させるクリーニングを行う頻度を多くする必要があり、インクの無駄な消費が増大してしまう。本実施形態では、第２流路３２０として第２流路用気泡溜まり部３２１と第２流路用溝流路３２２とを設け、第２流路用気泡溜まり部３２１内に比較的大きな気泡５００を収容しても第２流路用溝流路３２２を介してインクを供給することができるため、気泡５００が比較的大きく成長するまでの間、クリーニングを行う必要がない。したがって、クリーニングを行う頻度を減少させて、インクの無駄な消費を低減することができる。
【００５９】
また、第２流路用気泡溜まり部３２１と、この第２流路用気泡溜まり部３２１の水平方向両側に設けられた２つの第２流路用溝流路３２２ｂは、鉛直方向Ｚの上側で互いに連通して設けられており、鉛直方向Ｚの下側がリブ３２３によって区画されている。このため、第２流路用溝流路３２２ｂ内を通過するインクに含まれる気泡５０１は、第２流路用気泡溜まり部３２１内に効率良く排出されて、インクに含まれる気泡５０１が下流の第１流路３１０側に流れ難くなっていると共に、第２流路用気泡溜まり部３２１に収容された気泡５００が第２流路用溝流路３２２内に侵入するのを抑制することができる。
【００６０】
さらに、第２流路用溝流路３２２と第２流路用気泡溜まり部３２１とは、第２流路３２０のインクの流れる方向に亘って連続して連通して設けられることで、第２流路用溝流路３２２内を通過するインクに含まれる気泡が確実に第２流路用気泡溜まり部３２１に排出されるようになっている。
【００６１】
また、図３に示すように、このような第２流路３２０には、第３流路３３０が連通して設けられている。第３流路３３０は、第３流路部材３３に設けられた針部３５の内部に設けられている。
【００６２】
針部３５は、第３流路部材３３に一体的に形成されており、その内部に鉛直方向に向かってインクが流れる第３流路３３０が設けられている。
【００６３】
第３流路３３０は、針部３５の先端において開口面積が徐々に漸減するテーパー形状に形成されており、針部３５の先端部よりも下側では、鉛直方向に略同一の開口面積で設けられている。つまり、第３流路３３０は、針部３５の先端部以外では、水平方向の断面積がインクの流れる方向に向かって略同一で形成されている。
【００６４】
本実施形態では、上述したように第１流路３１０と第２流路３２０とのそれぞれに気泡を収容する第１流路用気泡溜まり部３１１と第２流路用気泡溜まり部３２１とを設けるようにしたため、針部３５の内部に気泡溜まり部となる空間を鉛直方向に長く設ける必要がない。また、水平な第２流路３２０に第２流路用気泡溜まり部３２１を設けたため、第１流路３１０の鉛直方向Ｚの長さを短くすることができる。したがって、針部３５の鉛直方向Ｚの長さを短くして、流路部材全体の鉛直方向の高さを低くすることができる。ちなみに、流路部材３０に水平方向にインクが流れる第２流路３２０を設けずに、流路部材３０に鉛直方向Ｚにインクが流れる第１流路３１０と第３流路３３０とフィルター室３４０と第４流路３５０とのみを設けた場合、気泡を収容する容積が小さくなることから鉛直方向Ｚに長い流路３００を設けなくてはならなくなり、流路部材３０が鉛直方向Ｚに大型化してしまう。
【００６５】
また、流路部材３０には、第１流路３１０に第２流路３２０とは反対側で連通するフィルター室３４０と、フィルター室３４０に連通してヘッド本体２０のインク導入路２５１に連通する第４流路３５０と、が設けられている。
【００６６】
フィルター室３４０は、第１流路部材３１と第２流路部材３２との間に第４流路３５０及び第１流路３１０よりも広い開口面積（インクの流れる方向に直交する断面方向）で設けられている。
【００６７】
また、フィルター室３４０は、第１流路３１０に連通する領域から第１流路部材３１と第２流路部材３２との境界に向かって開口面積が徐々に漸大し、第１流路部材３１と第２流路部材３２との境界から第４流路３５０に連通する側で開口面積が徐々に漸小するように設けられている。
【００６８】
このようなフィルター室３４０の内部には、第１流路部材３１と第２流路部材３２との間にインクに含まれる異物や気泡などを除去するフィルター３４が設けられている。フィルター室３４０は、上述のように、第１流路部材３１と第２流路部材３２との境界部分で最も大きな開口面積で設けられているため、第１流路部材３１と第２流路部材３２との境界部分にフィルター３４を設けることで、フィルター３４の有効面積を広げることができる。
【００６９】
また、フィルター室３４０に連通する第４流路３５０は、本実施形態では、鉛直方向Ｚに向かって開口面積が同一となるように形成されている。
【００７０】
このような流路部材３０には、第３流路部材３３の針部３５が設けられた面にインクが貯留されたインクカートリッジが装着されることで、インクカートリッジに針部３５が挿入され、インクカートリッジ内のインクは第３流路３３０から第２流路３２０、第１流路３１０、フィルター室３４０及び第４流路３５０を介してヘッド本体２０に供給される。
【００７１】
もちろん、針部３５にインクカートリッジを接続せずに、インクタンクなどのインク貯留部に接続されたチューブ状の供給管を接続するようにしてもよい。
【００７２】
（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ものに限定されるものではない。
【００７３】
例えば、上述した実施形態１では、第１流路３１０が第１流路用気泡溜まり部３１１及び第１流路用溝流路３１２を有するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、第１流路３１０が第１流路用気泡溜まり部３１１のみで構成されていてもよい。この場合には、第１流路３１０で収容可能な気泡の量が減少するが、第２流路３２０で大きな気泡を収容することができるため、従来のように針部３５内で気泡を収容するのに比べて、鉛直方向の高さの小さな流路部材３０で従来よりも多くの気泡を収容することができる。
【００７４】
また、上述した実施形態１では、流路部材３０に第１流路３１０、第２流路３２０、第３流路３３０、フィルター室３４０及び第４流路３５０を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、第１流路３１０と第２流路３２０とが設けられていれば、その他の流路が設けられていなくても、またさらに他の流路が設けられていてもよい。
【００７５】
さらに、上述した実施形態１では、圧力発生室２３５に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、圧電材料２１４と電極２１５、２１６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２１１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、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圧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。また、圧力発生手段として、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。
【００７６】
また、これら各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７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。
【００７７】
図７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を有するインクジェット式記録ヘッドユニット１（以下、ヘッドユニット１とも言う）は、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、このヘッドユニット１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に軸方向移動可能に設けられている。この記録ヘッドユニット１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。
【００７８】
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、ヘッドユニット１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に沿ってプラテン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がプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００７９】
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（ヘッドユニット１）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。
【００８０】
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貯留手段が、キャリッジ３に搭載されずに、装置本体４に固定されて、貯留手段とヘッド本体２０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、貯留手段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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【符号の説明】
【００８３】
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 ヘッド本体、 ３０ 流路部材、 ３１ 第１流路部材、 ３２ 第２流路部材、 ３３ 第３流路部材、 ３４ フィルター、 ３５ 針部、 ４０ 配線基板、 ３００ 流路、 ３１０ 第１流路、 ３１１ 第１流路用気泡溜まり部、 ３１２ 第１流路用溝流路、 ３２０ 第２流路、 ３２１ 第２流路用気泡溜まり部、 ３２２、３２２ａ、３２２ｂ 第２流路用溝流路、 ３３０ 第３流路、 ３４０ フィルター室、 ３５０ 第４流路、 ５００、５０１ 気泡
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に流路が設けられた流路部材、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（ヘッドケース、流路ユニット及び振動子ユニットで構成されたヘッド本体）と、ヘッド本体に固定されてインクが貯留されたインクカートリッジ（液体貯留部材）からのインクを各ヘッド本体に供給する共通の流路部材（導入針ユニット）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）。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドでは、流路部材（導入針ユニット）にインクカートリッジに挿入されるインク供給針が設けられており、流路部材にインクカートリッジを装着することで、インク導入針がインクカートリッジに挿入されて、インクカートリッジ内のインクがインク導入針の内部を通過して流路部材に供給される。
【０００４】
このようにインク供給針を有する流路部材では、インク供給針の内部にインクに含まれる気泡を収容する気泡溜まりと、気泡溜まりの下流側にフィルターとが設けられており、気泡溜まりに気泡を収容することで、気泡がフィルターを塞いでフィルターの有効面積を減少させる不具合などを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−６７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、気泡溜まりは、鉛直方向に伸びたインク供給針の中に設けられているため、気泡が成長すると、気泡の浮力によってインク供給針の上部に接触し、流路を気泡がチョークしてしまい、インクを供給することができなくなってしまう。このため、気泡溜まりに比較的大きな気泡を収容するためには、インク供給針の内部に鉛直方向に高い気泡溜まりとなる空間を画成する必要があり、流路部材が鉛直方向に大型化してしまうという問題がある。
【０００７】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在し、また、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。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、比較的大きな気泡を滞留させることができると共に、鉛直方向に小型化することができる流路部材、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】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の態様は、鉛直方向に向かって液体が流れる第１流路と、該第１流路に交差して、当該第１流路よりも鉛直方向に直交する水平方向側に向かって液体が流れる第２流路と、を具備し、前記第２流路は、気泡が滞留する第２流路用気泡溜まり部と、該第２流路用気泡溜まり部に連通して設けられた第２流路用溝流路と、を具備することを特徴とする流路部材にある。
かかる態様では、第１流路よりも水平方向に液体が流れる第２流路を設けると共に、第２流路用気泡溜まり部と第２流路用溝流路とを設けることで、第２流路用気泡溜まり部内に比較的大きな気泡を収容しても第２流路用溝流路によって液体を下流に供給することができる。したがって、流路部材を鉛直方向に大型化することなく、大きな気泡を収容することができる。
【００１０】
ここで、前記第２流路用気泡溜まり部と前記第２流路用溝流路とが、当該第２流路を流れる液体の流方向に亘って連続して連通していることが好ましい。これによれば、第２流路用溝流路内を流れる液体に含まれる気泡が、第１流路用気泡溜まり部内に収容され易い。
【００１１】
また、前記第２流路用気泡溜まり部と、前記第２流路用溝流路とは、鉛直方向上端部側で連通し、前記第２流路用気泡溜まり部と前記第２流路用溝流路とは鉛直方向下側に設けられたリブによって区分けされていることが好ましい。これによれば、第２流路用溝流路内を流れる液体に含まれる気泡が、第２流路用気泡溜まり部に収容され易く、且つ第２流路用気泡溜まり部に収容された気泡が第２流路用溝流路内に入り込むのを抑制することができる。
【００１２】
また、前記第１流路は、気泡が滞留する第１流路用気泡溜まり部と、該第１流路用気泡溜まり部に連通して設けられた第１流路用溝流路と、を具備することが好ましい。これによれば、第１流路の第１流路用気泡溜まり部に気泡を収容しても、第１流路用溝流路を介して液体を供給することができる。
【００１３】
また、前記第１流路用気泡溜まり部と前記第１流路用溝流路とは、前記第１流路を流れる液体の流方向に亘って連通して設けられていることが好ましい。これによれば、第１流路用気泡溜まり部に収容された気泡によって第１流路がチョークされるのを抑制することができる。
【００１４】
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の流路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、流路部材内に比較的大きな気泡を収容することで、気泡を外部に排出するクリーニング動作を行う回数を減少させて、液体の無駄な消費を抑制することができると共に、小型化を図ることができる。
【００１５】
また、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、液体の無駄な消費を抑制して小型化した液体噴射装置を実現できる。
【００１６】
また、本発明の他の態様は、上記態様の流路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、液体の無駄な消費を抑制して小型化した液体噴射装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るヘッド本体の要部断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る流路部材の断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る流路部材の要部断面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る流路部材の要部断面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る流路部材の要部断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る記録装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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を示す分解斜視図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０は、液体としてインク滴を吐出可能なヘッド本体２０と、ヘッド本体２０にインクを供給する流路部材３０と、ヘッド本体２０と流路部材３０との間に保持された配線基板４０と、を具備する。
【００２０】
ここで、ヘッド本体２０についてさらに図２を参照して詳細に説明する。なお、図２は、ヘッド本体の要部を示す断面図である。
【００２１】
図２に示すように、本実施形態のヘッド本体２０は、複数のアクチュエーターユニット２１０と、アクチュエーターユニット２１０を内部に収容可能なケース２５０と、ケース２５０の一方面に接合された流路ユニット２３０と、を具備する。
【００２２】
本実施形態のアクチュエーターユニット２１０は、複数の圧電アクチュエーター２１１がその幅方向に並設された圧電アクチュエーター形成部材２１２と、圧電アクチュエーター形成部材２１２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２１３とを有する。
【００２３】
圧電アクチュエーター形成部材２１２は、圧電材料２１４と、圧電アクチュエーター２１１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２１１と電気的に独立する個別電極を構成する個別内部電極２１５と、隣接する圧電アクチュエーター２１１と電気的に共通する共通電極を構成する共通内部電極２１６とを交互に挟んで積層することにより形成されている。
【００２４】
この圧電アクチュエーター形成部材２１２には、例えば、ワイヤーソー等によって複数のスリット２１７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２１１の列が形成されている。
【００２５】
ここで、圧電アクチュエーター２１１の固定板２１３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２１１を構成する個別内部電極２１５及び共通内部電極２１６間に電圧を印加すると、固定板２１３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２１１の先端面が、後述する振動板２３２の島部２４０に接着剤等を介して固定される。
【００２６】
また、アクチュエーターユニット２１０の各圧電アクチュエーター２１１には、当該圧電アクチュエーター２１１を駆動するための駆動ＩＣ等の駆動回路２２０が搭載されたＣＯＦ等の回路基板２２１が接続されている。
【００２７】
流路ユニット２３０は、流路形成基板２３１、振動板２３２及びノズルプレート２３３を具備する。
【００２８】
流路形成基板２３１は、シリコン単結晶基板からなり、その一方面側の表層部分には、複数の隔壁２３４によって画成された圧力発生室２３５がその幅方向（短手方向）に並設されている。
【００２９】
また、各圧力発生室２３５の長手方向一端部側には、各圧力発生室２３５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２３６が液体供給路の一例であるインク供給路２３７を介して連通されている。また、流路形成基板２３１の圧力発生室２３５の開口面側は振動板２３２で封止され、他方面側にはノズル開口２３８が穿設されたノズル形成部材の一例であるノズルプレート２３３が接着剤や熱溶着フィルムを介して接着されている。ノズルプレート２３３のノズル開口２３８と圧力発生室２３５とは、流路形成基板２３１を貫通して設けられたノズル開口連通孔２３９を介して連通している。
【００３０】
振動板２３２は、例えば、樹脂フィルム等の弾性部材からなる第１の部材である弾性膜２３２ａと、この弾性膜２３２ａを支持する、例えば、金属材料等からなる第２の部材である支持板２３２ｂとの複合板で形成されており、弾性膜２３２ａ側が流路形成基板２３１に接合されている。例えば、本実施形態では、第１の部材である弾性膜２３２ａは、厚さが数μｍ程度のＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルムからなり、第２の部材である支持板２３２ｂは、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼板（ＳＵＳ）からなる。
【００３１】
また、振動板２３２の各圧力発生室２３５に対向する領域内には、圧電アクチュエーター２１１の先端部が当接する島部２４０が設けられている。すなわち、振動板２３２の各圧力発生室２３５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２４１が形成され、この薄肉部２４１の内側にそれぞれ島部２４０が設けられている。このような島部２４０には、上述したアクチュエーターユニット２１０の圧電アクチュエーター２１１の先端部が例えば、接着剤等を介して固定される。
【００３２】
また、振動板２３２のマニホールド２３６に対向する領域には、薄肉部２４１と同様に、支持板２３２ｂがエッチングにより除去されて実質的に弾性膜２３２ａのみで構成されるコンプライアンス部２４２が設けられている。なお、このコンプライアンス部２４２は、マニホールド２３６内に圧力変化が生じた時に、このコンプライアンス部２４２の弾性膜２３２ａ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２３６内の圧力を常に一定に保持する役割を果たす。
【００３３】
なお、本実施形態では、振動板２３２を弾性膜２３２ａと支持板２３２ｂとで構成し、島部２４０の周辺部及びコンプライアンス部２４２を弾性膜２３２ａのみで構成したが、特にこれに限定されず、例えば、振動板として、１枚の板状部材を用いて、板状部材の厚さ方向の一部を除去した凹形状の薄肉部２４１、２４２等を設けることで、島部２４０及びコンプライアンス部２４２を形成するようにしてもよい。
【００３４】
ケース２５０は、流路形成基板２３１の振動板２３２上に固定されたものであり、振動板２３２とは反対側に設けられた流路部材３０に配線基板４０を介して接続されて、図示しないインクカートリッジ等の液体貯留部からインクをマニホールド２３６に供給するインク導入路２５１が設けられている。
【００３５】
また、ケース２５０には、厚さ方向に貫通する複数の収容部２５２が設けられており、各収容部２５２にアクチュエーターユニット２１０が位置決めされて固定されている。本実施形態では、アクチュエーターユニット２１０を８個設け、アクチュエーターユニット２１０がそれぞれ独立して収容されるように８個の収容部２５２を設けるようにした。
【００３６】
また、ケース２５０には、コンプライアンス部２４２に対向する領域に開口する凹形状を有するコンプライアンス空間２５３が設けられている。このコンプライアンス空間２５３によってコンプライアンス部２４２は変形可能に保持される。
【００３７】
さらに、図１に示すように、ケース２５０の振動板２３２に接合された面とは反対側の面には、回路基板２２１の各配線が接続される導電パッドが設けられた配線基板４０が固定されている。ケース２５０の収容部２５２は、この配線基板４０によって実質的に塞がれている。配線基板４０には、ケース２５０の収容部２５２に対抗する領域にスリット状の開口部４１が形成されており、回路基板２２１はこの配線基板４０の開口部４１から収容部２５２の外側に引き出されて配線基板４０のケース２５０とは反対側の面で配線基板４０と電気的に接続されている。
【００３８】
また、配線基板４０には、流路部材３０の流路が内部に設けられた突起部を挿通する挿通部４２が設けられており、挿通部４２を挿通した流路部材３０の流路とインク導入路２５１とが連通する。
【００３９】
このようなヘッド本体２０では、インク滴を吐出する際に、圧電アクチュエーター２１１及び振動板２３２の変形によって各圧力発生室２３５の容積を変化させて所定のノズル開口２３８からインク滴を吐出させるようになっている。具体的には、図示しないインクカートリッジからケース２５０に設けられたインク導入路２５１を介してマニホールド２３６にインクが供給されると、インク供給路２３７を介して各圧力発生室２３５にインクが分配される。実際には、圧電アクチュエーター２１１に電圧を印加することにより圧電アクチュエーター２１１を収縮させる。これにより、振動板２３２が圧電アクチュエーター２１１と共に変形されて圧力発生室２３５の容積が広げられ、圧力発生室２３５内にインクが引き込まれる。そして、ノズル開口２３８に至るまで内部にインクを満たした後、回路基板２２１を介して供給される記録信号に従い、圧電アクチュエーター２１１の電極２１５、２１６に印加していた電圧を解除する。これにより、圧電アクチュエーター２１１が伸張されて元の状態に戻ると共に振動板２３２も変位して元の状態に戻る。結果として圧力発生室２３５の容積が収縮して圧力発生室２３５内の圧力が高まりノズル開口２３８からインク滴が吐出される。
【００４０】
一方、流路部材３０は、ヘッド本体２０のケース２５０に配線基板４０を間に挟んだ状態で固定される。ここで、流路部材３０についてさらに図３〜図６を参照して詳細に説明する。なお、図３は、本発明の実施形態１に係る流路部材を示す断面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ′線断面図及びＢ−Ｂ′線断面図であり、図５及び図６は、流路部材の内部をインクが流れる状態を示す断面図である。
【００４１】
図示するように流路部材３０は、第１流路部材３１、第２流路部材３２及び第３流路部材３３が積層されて構成されたものであり、内部にインクが流れる流路３００が設けられている。
【００４２】
具体的には、流路部材３０は、ヘッド本体２０側に設けられた第１流路部材３１と、第１流路部材３１のヘッド本体２０とは反対側に設けられた第２流路部材３２と、第２流路部材３２の第１流路部材３１とは反対側に設けられた第３流路部材３３と、を具備し、これら第１流路部材３１、第２流路部材３２及び第３流路部材３３は鉛直方向Ｚに積層されている。
【００４３】
この流路部材３０に設けられた流路３００は、鉛直方向Ｚに向かってインクが流れるように設けられた第１流路３１０と、第１流路３１０に連通して鉛直方向Ｚに対して直交する水平方向に向かってインクが流れるように設けられた第２流路３２０と、を具備する。
【００４４】
また、流路３００は、第２流路３２０に連通して鉛直方向Ｚに向かってインクが流れるように設けられた第３流路３３０と、第１流路３１０に連通して内部にフィルター３４が設けられたフィルター室３４０と、フィルター室３４０に連通して、ヘッド本体２０にインクを供給する第４流路３５０と、をさらに具備する。
【００４５】
このような流路部材３０では、インクが第３流路３３０から供給されて、第３流路３３０から第２流路３２０、第１流路３１０、フィルター室３４０及び第４流路３５０を順番に通過してヘッド本体２０に供給される。
【００４６】
ここで第１流路３１０は、鉛直方向Ｚに向かってインク（液体）が流れるように設けられたものである。なお、鉛直方向Ｚに向かってインク（液体）が流れるとは、インク（液体）の流れる方向に鉛直方向Ｚに向かう成分（ベクトル）が存在することを言う。したがって、第１流路３１０は、鉛直方向Ｚに対して直交する水平方向を含まなければ、鉛直方向Ｚに対して傾斜した方向も含むものである。
【００４７】
また、第１流路３１０は、図３及び図４（ａ）に示すように、円柱形状の空間である第１流路用気泡溜まり部３１１と、第１流路用気泡溜まり部３１１に連通する第１流路用溝流路３１２と、を具備する。
【００４８】
第１流路用溝流路３１２は、インクの流れる方向に直交する方向の断面が凹形状となるように鉛直方向Ｚに向かって形成されている。また、第１流路用溝流路３１２は、第１流路用気泡溜まり部３１１の周方向に一定の間隔で４つ設けられている。また、第１流路用気泡溜まり部３１１と第１流路用溝流路３１２とは、第２流路３２０の鉛直方向Ｚに亘って連続して連通して設けられている。
【００４９】
このような第１流路３１０では、初期状態では、インクは第１流路用気泡溜まり部３１１と第１流路用溝流路３１２との内部を流れ、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、インクに含まれる気泡５００が成長すると、第１流路用気泡溜まり部３１１に気泡５００が保持される。このとき、第１流路用気泡溜まり部３１１内に気泡５００が滞留してもインクは第１流路用溝流路３１２を通過することができるため、第１流路３１０が気泡５００によってチョークされることがない。すなわち、第１流路３１０として第１流路用気泡溜まり部３１１と第１流路用溝流路３１２とを設けることによって、第１流路用気泡溜まり部３１１内に比較的大きな気泡５００を収容することができる。ちなみに、第１流路３１０として、第１流路用溝流路３１２を設けずに、第１流路用気泡溜まり部３１１のみを設けた場合、成長した気泡５００によって第１流路３１０がチョークされないように第１流路３１０内には大きな気泡５００を収容することができないため、第１流路３１０内のインクや気泡５００を強制的にノズル開口２３８から排出させるクリーニングを行う頻度を多くし、インクの無駄な消費が増大してしまう。本実施形態では、第１流路３１０として第１流路用気泡溜まり部３１１と第１流路用溝流路３１２とを設けることで、第１流路用気泡溜まり部３１１内に大きな気泡５００を収容しても、第１流路用溝流路３１２を介してインクを供給することができるため、クリーニングを行う頻度を減少させて、インクの無駄な消費を低減することができる。
【００５０】
また、第１流路用気泡溜まり部３１１と第１流路用溝流路３１２とは、第２流路３２０の鉛直方向Ｚに亘って連続して連通して設けることで、第１流路用気泡溜まり部３１１に気泡５００が収容された際に、第１流路用気泡溜まり部３１１が気泡５００によって塞がれても、第１流路用溝流路３１２を介してインクを下流に確実に供給することができる。
【００５１】
第２流路３２０は、図３及び図４（ｂ）に示すように、第１流路３１０よりも鉛直方向Ｚに直交する水平方向側に向かってインクが流れるように設けられている。すなわち、第２流路３２０は、鉛直方向Ｚのみにインクが流れるものを含まず、水平方向に対して第１流路３１０よりも小さい角度で設けられたものを言う。本実施形態では、第２流路３２０を水平方向（鉛直方向Ｚに直交する方向）にインク（液体）が流れるように設けた。
【００５２】
この第２流路３２０は、円柱形状を有する第２流路用気泡溜まり部３２１と、第２流路用気泡溜まり部３２１に連通する第２流路用溝流路３２２と、を具備する。
【００５３】
第２流路用気泡溜まり部３２１は、円柱形状の軸方向（高さ方向）を水平方向に配置した形状を有し、一端部が第１流路用気泡溜まり部３１１と連通して設けられている。
【００５４】
また、第２流路用溝流路３２２は、第２流路用気泡溜まり部３２１の水平方向の両側と、第２流路用気泡溜まり部３２１の鉛直方向Ｚの下側とにそれぞれ設けられている。
【００５５】
この３つの第２流路用溝流路３２２は、それぞれ第２流路用気泡溜まり部３２１にインク（液体）の流れる方向、本実施形態では水平方向に亘って連通して設けられている。また、第２流路部材用気泡溜まり部３２１の鉛直方向Ｚの下側に設けられた第２流路用溝流路３２２ａは、インクの流れる方向に直交する方向の断面が凹形状となるように鉛直方向Ｚに向かって形成されており、第２流路用気泡溜まり部３２１の鉛直方向Ｚの下側に開口して設けられている。
【００５６】
また、第２流路用気泡溜まり部３２１の水平方向の両側に設けられた第２流路用溝流路３２２ｂは、第２流路用気泡溜まり部３２１と鉛直方向上側で連通して設けられている。すなわち、第２流路用溝流路３２２ｂと第２流路用気泡溜まり部３２１とは、両者が連通する領域の鉛直方向Ｚの下側に設けられたリブ３２３によって区画されている。
【００５７】
これら第２流路用溝流路３２２は、第２流路用気泡溜まり部３２１と第２流路３２０のインクの流れる方向に亘って連続して連通して設けられている。
【００５８】
このような第２流路３２０では、初期状態では、インクは第２流路用気泡溜まり部３２１と第２流路用溝流路３２２との内部を流れ、図６に示されるように、インクに含まれる気泡５００が成長すると、第２流路用気泡溜まり部３２１に気泡５００が保持される。このとき、第２流路用気泡溜まり部３２１内に気泡５００が滞留してもインクは第２流路用溝流路３２２を通過することができるため、第２流路３２０が気泡５００によってチョークされることがない。すなわち、第２流路３２０として第２流路用気泡溜まり部３２１と第２流路用溝流路３２２とを設けることによって、第２流路用気泡溜まり部３２１内に比較的大きな気泡５００を収容することができる。ちなみに、第２流路３２０として、第２流路用溝流路３２２を設けずに、第２流路用気泡溜まり部３２１のみを設けた場合、成長した気泡５００によって第２流路３２０がチョークされないように、第２流路３２０内には大きな気泡５００を収容することができず、第２流路３２０内のインクや気泡５００を強制的にノズル開口２３８から排出させるクリーニングを行う頻度を多くする必要があり、インクの無駄な消費が増大してしまう。本実施形態では、第２流路３２０として第２流路用気泡溜まり部３２１と第２流路用溝流路３２２とを設け、第２流路用気泡溜まり部３２１内に比較的大きな気泡５００を収容しても第２流路用溝流路３２２を介してインクを供給することができるため、気泡５００が比較的大きく成長するまでの間、クリーニングを行う必要がない。したがって、クリーニングを行う頻度を減少させて、インクの無駄な消費を低減することができる。
【００５９】
また、第２流路用気泡溜まり部３２１と、この第２流路用気泡溜まり部３２１の水平方向両側に設けられた２つの第２流路用溝流路３２２ｂは、鉛直方向Ｚの上側で互いに連通して設けられており、鉛直方向Ｚの下側がリブ３２３によって区画されている。このため、第２流路用溝流路３２２ｂ内を通過するインクに含まれる気泡５０１は、第２流路用気泡溜まり部３２１内に効率良く排出されて、インクに含まれる気泡５０１が下流の第１流路３１０側に流れ難くなっていると共に、第２流路用気泡溜まり部３２１に収容された気泡５００が第２流路用溝流路３２２内に侵入するのを抑制することができる。
【００６０】
さらに、第２流路用溝流路３２２と第２流路用気泡溜まり部３２１とは、第２流路３２０のインクの流れる方向に亘って連続して連通して設けられることで、第２流路用溝流路３２２内を通過するインクに含まれる気泡が確実に第２流路用気泡溜まり部３２１に排出されるようになっている。
【００６１】
また、図３に示すように、このような第２流路３２０には、第３流路３３０が連通して設けられている。第３流路３３０は、第３流路部材３３に設けられた針部３５の内部に設けられている。
【００６２】
針部３５は、第３流路部材３３に一体的に形成されており、その内部に鉛直方向に向かってインクが流れる第３流路３３０が設けられている。
【００６３】
第３流路３３０は、針部３５の先端において開口面積が徐々に漸減するテーパー形状に形成されており、針部３５の先端部よりも下側では、鉛直方向に略同一の開口面積で設けられている。つまり、第３流路３３０は、針部３５の先端部以外では、水平方向の断面積がインクの流れる方向に向かって略同一で形成されている。
【００６４】
本実施形態では、上述したように第１流路３１０と第２流路３２０とのそれぞれに気泡を収容する第１流路用気泡溜まり部３１１と第２流路用気泡溜まり部３２１とを設けるようにしたため、針部３５の内部に気泡溜まり部となる空間を鉛直方向に長く設ける必要がない。また、水平な第２流路３２０に第２流路用気泡溜まり部３２１を設けたため、第１流路３１０の鉛直方向Ｚの長さを短くすることができる。したがって、針部３５の鉛直方向Ｚの長さを短くして、流路部材全体の鉛直方向の高さを低くすることができる。ちなみに、流路部材３０に水平方向にインクが流れる第２流路３２０を設けずに、流路部材３０に鉛直方向Ｚにインクが流れる第１流路３１０と第３流路３３０とフィルター室３４０と第４流路３５０とのみを設けた場合、気泡を収容する容積が小さくなることから鉛直方向Ｚに長い流路３００を設けなくてはならなくなり、流路部材３０が鉛直方向Ｚに大型化してしまう。
【００６５】
また、流路部材３０には、第１流路３１０に第２流路３２０とは反対側で連通するフィルター室３４０と、フィルター室３４０に連通してヘッド本体２０のインク導入路２５１に連通する第４流路３５０と、が設けられている。
【００６６】
フィルター室３４０は、第１流路部材３１と第２流路部材３２との間に第４流路３５０及び第１流路３１０よりも広い開口面積（インクの流れる方向に直交する断面方向）で設けられている。
【００６７】
また、フィルター室３４０は、第１流路３１０に連通する領域から第１流路部材３１と第２流路部材３２との境界に向かって開口面積が徐々に漸大し、第１流路部材３１と第２流路部材３２との境界から第４流路３５０に連通する側で開口面積が徐々に漸小するように設けられている。
【００６８】
このようなフィルター室３４０の内部には、第１流路部材３１と第２流路部材３２との間にインクに含まれる異物や気泡などを除去するフィルター３４が設けられている。フィルター室３４０は、上述のように、第１流路部材３１と第２流路部材３２との境界部分で最も大きな開口面積で設けられているため、第１流路部材３１と第２流路部材３２との境界部分にフィルター３４を設けることで、フィルター３４の有効面積を広げることができる。
【００６９】
また、フィルター室３４０に連通する第４流路３５０は、本実施形態では、鉛直方向Ｚに向かって開口面積が同一となるように形成されている。
【００７０】
このような流路部材３０には、第３流路部材３３の針部３５が設けられた面にインクが貯留されたインクカートリッジが装着されることで、インクカートリッジに針部３５が挿入され、インクカートリッジ内のインクは第３流路３３０から第２流路３２０、第１流路３１０、フィルター室３４０及び第４流路３５０を介してヘッド本体２０に供給される。
【００７１】
もちろん、針部３５にインクカートリッジを接続せずに、インクタンクなどのインク貯留部に接続されたチューブ状の供給管を接続するようにしてもよい。
【００７２】
（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ものに限定されるものではない。
【００７３】
例えば、上述した実施形態１では、第１流路３１０が第１流路用気泡溜まり部３１１及び第１流路用溝流路３１２を有するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、第１流路３１０が第１流路用気泡溜まり部３１１のみで構成されていてもよい。この場合には、第１流路３１０で収容可能な気泡の量が減少するが、第２流路３２０で大きな気泡を収容することができるため、従来のように針部３５内で気泡を収容するのに比べて、鉛直方向の高さの小さな流路部材３０で従来よりも多くの気泡を収容することができる。
【００７４】
また、上述した実施形態１では、流路部材３０に第１流路３１０、第２流路３２０、第３流路３３０、フィルター室３４０及び第４流路３５０を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、第１流路３１０と第２流路３２０とが設けられていれば、その他の流路が設けられていなくても、またさらに他の流路が設けられていてもよい。
【００７５】
さらに、上述した実施形態１では、圧力発生室２３５に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、圧電材料２１４と電極２１５、２１６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２１１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、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圧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。また、圧力発生手段として、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。
【００７６】
また、これら各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７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。
【００７７】
図７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を有するインクジェット式記録ヘッドユニット１（以下、ヘッドユニット１とも言う）は、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、このヘッドユニット１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に軸方向移動可能に設けられている。この記録ヘッドユニット１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。
【００７８】
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、ヘッドユニット１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に沿ってプラテン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がプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００７９】
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（ヘッドユニット１）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。
【００８０】
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貯留手段が、キャリッジ３に搭載されずに、装置本体４に固定されて、貯留手段とヘッド本体２０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、貯留手段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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【符号の説明】
【００８３】
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 ヘッド本体、 ３０ 流路部材、 ３１ 第１流路部材、 ３２ 第２流路部材、 ３３ 第３流路部材、 ３４ フィルター、 ３５ 針部、 ４０ 配線基板、 ３００ 流路、 ３１０ 第１流路、 ３１１ 第１流路用気泡溜まり部、 ３１２ 第１流路用溝流路、 ３２０ 第２流路、 ３２１ 第２流路用気泡溜まり部、 ３２２、３２２ａ、３２２ｂ 第２流路用溝流路、 ３３０ 第３流路、 ３４０ フィルター室、 ３５０ 第４流路、 ５００、５０１ 気泡
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に向かって液体が流れる第１流路と、
該第１流路に交差して、当該第１流路よりも鉛直方向に直交する水平方向側に向かって液体が流れる第２流路と、を具備し、
前記第２流路は、気泡が滞留する第２流路用気泡溜まり部と、該第２流路用気泡溜まり部に連通して設けられた第２流路用溝流路と、を具備することを特徴とする流路部材。
【請求項２】
前記第２流路用気泡溜まり部と前記第２流路用溝流路とが、当該第２流路を流れる液体の流方向に亘って連続して連通していることを特徴とする請求項１記載の流路部材。
【請求項３】
前記第２流路用気泡溜まり部と、前記第２流路用溝流路とは、鉛直方向上端部側で連通し、前記第２流路用気泡溜まり部と前記第２流路用溝流路とは鉛直方向下側に設けられたリブによって区分けされていることを特徴とする請求項１又は２記載の流路部材。
【請求項４】
前記第１流路は、気泡が滞留する第１流路用気泡溜まり部と、該第１流路用気泡溜まり部に連通して設けられた第１流路用溝流路と、を具備することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の流路部材。
【請求項５】
前記第１流路用気泡溜まり部と前記第１流路用溝流路とは、前記第１流路を流れる液体の流方向に亘って連通して設けられていることを特徴とする請求項４記載の流路部材。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の流路部材を具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項６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。
【請求項８】
請求項１〜５の何れか一項に記載の流路部材を具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１】
鉛直方向に向かって液体が流れる第１流路と、
該第１流路に交差して、当該第１流路よりも鉛直方向に直交する水平方向側に向かって液体が流れる第２流路と、を具備し、
前記第２流路は、気泡が滞留する第２流路用気泡溜まり部と、該第２流路用気泡溜まり部に連通して設けられた第２流路用溝流路と、を具備することを特徴とする流路部材。
【請求項２】
前記第２流路用気泡溜まり部と前記第２流路用溝流路とが、当該第２流路を流れる液体の流方向に亘って連続して連通していることを特徴とする請求項１記載の流路部材。
【請求項３】
前記第２流路用気泡溜まり部と、前記第２流路用溝流路とは、鉛直方向上端部側で連通し、前記第２流路用気泡溜まり部と前記第２流路用溝流路とは鉛直方向下側に設けられたリブによって区分けされていることを特徴とする請求項１又は２記載の流路部材。
【請求項４】
前記第１流路は、気泡が滞留する第１流路用気泡溜まり部と、該第１流路用気泡溜まり部に連通して設けられた第１流路用溝流路と、を具備することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の流路部材。
【請求項５】
前記第１流路用気泡溜まり部と前記第１流路用溝流路とは、前記第１流路を流れる液体の流方向に亘って連通して設けられていることを特徴とする請求項４記載の流路部材。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の流路部材を具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項６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。
【請求項８】
請求項１〜５の何れか一項に記載の流路部材を具備す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６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８２１８５（Ｐ２０１３−８２１８５Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２５３７１（Ｐ２０１１−２２５３７１）
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【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５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]