液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置
【課題】液体貯留部材を取り付ける際等に発生する衝撃が流路内の液体を伝播することによりメニスカスが破壊されることを抑制できる液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置を提供する。
【解決手段】液体貯留部材３内の液体を液体導入部２１から液体流路を通じて圧力室４３に液体を供給し、圧力発生手段４６の作動によって圧力室４３内の液体をノズル４４から液滴として噴射可能な液体噴射ヘッド２であって、前記液体流路の一部に、弾性部材３５で形成した弾性流路部３６を設け、該弾性流路部３６に下端部が対向すると共に、上端部が液体貯留部材３に当接する当接部材２９を備え、該当接部材２９は、前記液体貯留部材３の姿勢の変化に応じて上下に移動可能に構成され、該当接部材２９の移動により、該当接部材２９の下端部が前記弾性流路部３６を押し潰して内部の流路を縮小させた。
【解決手段】液体貯留部材３内の液体を液体導入部２１から液体流路を通じて圧力室４３に液体を供給し、圧力発生手段４６の作動によって圧力室４３内の液体をノズル４４から液滴として噴射可能な液体噴射ヘッド２であって、前記液体流路の一部に、弾性部材３５で形成した弾性流路部３６を設け、該弾性流路部３６に下端部が対向すると共に、上端部が液体貯留部材３に当接する当接部材２９を備え、該当接部材２９は、前記液体貯留部材３の姿勢の変化に応じて上下に移動可能に構成され、該当接部材２９の移動により、該当接部材２９の下端部が前記弾性流路部３６を押し潰して内部の流路を縮小させた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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から液滴として吐出する液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることでノズルから液滴として噴射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（以下、単にプリンターという）など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）、液晶ディスプレイなど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（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）など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などがある。
【０００３】
例えば、上記のような記録ヘッドでは、図７に示すように、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９１に、液体導入部の一種であるインク導入針９２を挿入することで、インクカートリッジ９１内のインクを記録ヘッド９３内のインク流路（インク導入針９２内からケース流路９５、リザーバー９６、インク供給口９７、圧力室９８を介してノズル９９に至る一連の流路）に導入している。これにより、インク流路をインクで満たしている。そして、圧力発生手段（図示せず）の作動によって圧力室９８内のインクをノズル９９から液滴として噴射している。
【０００４】
ところが、インク導入針９２にインクカートリッジ９１を挿入する際に加わる押圧力や、インク導入針９２をインクカートリッジ９１に挿入した後のインクカートリッジ９１に加わる外的作用（衝撃）等により、インク導入針９２に衝撃が加えられるおそれがある。特に、インクカートリッジ９１が装着部に対して傾いた状態（図７（ａ）に示す破線の状態）で取り付けられると、押圧力が偏るおそれがあり、より強い衝撃が発生するおそれがあった。この衝撃による圧力が、インク導入針９２内のインクに伝播し、さらにインク流路を介してノズル９９に伝播することにより（図７（ｂ）の白矢印）、ノズル９９に形成されているメニスカス１００が破壊されるおそれがあった。その結果、インクの噴射（吐出）不良が起きるおそれがあった。
【０００５】
上記のような不具合を防止するための方法として、インク流路内に弁を設け、衝撃による圧力変動が発生したときに弁を閉じることで、ノズルに衝撃が伝わらないようにすることが挙げられる。このような構造として、例えば、特許文献１には、インク流路内に板ばねにより閉状態に保持された弁体と、下流側が減圧したときに、弁体に当接して該弁体を開状態に変位させるフイルムと、を備え、インク流路内の圧力変動に応じて、弁を開閉する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４９６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような構造では、インク流路内の圧力に応じたフイルムの変動と板ばねの付勢力により弁を開閉しているため、急激な圧力変動に対応することができなかった。このため、インク導入針にインクカートリッジを挿入する際等に、インク導入針内に急激な圧力変動が発生したとしても、この圧力変動がノズルに伝播することを防ぐことができず、メニスカスの破壊を防ぐことができなかった。
【０００８】
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、液体貯留部材を取り付ける際等に発生する衝撃が流路内の液体を伝播することによりメニスカスが破壊されることを抑制できる液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の液体噴射ヘッドは、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体貯留部材内の液体を液体導入部から液体流路を通じて圧力室に液体を供給し、圧力発生手段の作動によって圧力室内の液体をノズルから液滴として噴射可能な液体噴射ヘッドであって、
前記液体流路の一部に、弾性部材で形成した弾性流路部を設け、
該弾性流路部に一端部が当接すると共に他端部が液体貯留部材に当接し、前記弾性流路部に対して移動可能に構成された当接部材を備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、液体貯留部材の液体導入部への挿入や、液体導入部を液体貯留部材に挿入した後の液体貯留部材に加わる外的作用（衝撃）等により、液体導入部に急激な圧力変動が発生したとしても、当該外的作用による液体貯留部材の姿勢変化に応じて当接部材が移動し、この当接部材の移動により、衝撃が弾性流路部に伝わるよりも先に弾性流路部の流路の幅を縮小させるため、この圧力変動がノズル側に伝播することを抑制することができる。これにより、ノズルに形成されているメニスカスが破壊されることを防止でき、液体の噴射（吐出）不良を防止できる。
【００１１】
上記構成において、前記弾性流路部の外周を囲む環状部材を備え、
該環状部材に少なくとも２つ以上の当接部材の他端部を接続し、
少なくとも１つの当接部材の移動により、前記環状部材の前記弾性流路部に対する傾きを変化させることで該環状部材を介して前記弾性流路部を変形させて、当該弾性流路部を押し潰して内部の流路を縮小させることが望ましい。
【００１２】
この構成によれば、２つ以上の当接部材が共働して環状部材の姿勢を変化させることで当該環状部材を介して前記弾性流路部をより大きく変形させることができるので、圧力変動がノズル側に伝播することをより確実に抑制することができる。
【００１３】
上記各構成において、当接部材の移動により、弾性流路部の内部の流路を遮断するまで縮小させることが望ましい。
【００１４】
この構成によれば、弾性流路部の内部の流路を遮断させるため、液体導入部に発生する圧力変動がノズルに伝播することを確実に防ぐことができる。これにより、ノズルに形成されているメニスカスが破壊されることを更に防止でき、液体の噴射（吐出）不良を防止できる。
【００１５】
そして、本発明の液体噴射装置は、上記各構成の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】プリンターの斜視図である。
【図２】インクカートリッジを装着した状態における記録ヘッドの断面図である。
【図３】インクカートリッジを傾いた状態で装着する際における記録ヘッドの断面図である。
【図４】アーム部材の移動による弾性流路部の変形を説明する図であり、（ａ）はアーム部材が移動していない状態の要部拡大図、（ｂ）は一方のアーム部材が下方に移動した状態の要部拡大図である。
【図５】第２の実施形態のインクカートリッジを装着した状態における記録ヘッドの断面図である。
【図６】第２の実施形態のインクカートリッジを傾いた状態で装着する際における記録ヘッドの断面図である。
【図７】従来の記録ヘッドを説明する図であり、（ａ）は記録ヘッド内の流路の模式図、（ｂ）は領域Ａ拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を、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２（以下、記録ヘッド）を例に挙げて説明する。
【００１８】
プリンター１は、記録ヘッド２が取り付けられると共に、液体貯留部材の一種であるインクカートリッジ３が着脱可能に取り付けられるキャリッジ４と、記録ヘッド２の下方に配設されたプラテン５と、キャリッジ４を記録紙６（ノズル４４から噴射された液体が着弾する着弾対象の一種）の紙幅方向に移動させるキャリッジ移動機構７と、紙幅方向に直交する方向である紙送り方向に記録紙６を搬送する紙送り機構８等を備えている。ここで、紙幅方向とは、主走査方向（記録ヘッド２の往復移動方向）であり、紙送り方向とは、副走査方向（即ち、記録ヘッド２の走査方向に直交する方向）である。
【００１９】
キャリッジ４は、主走査方向に架設されたガイドロッド９に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構７の作動により、ガイドロッド９に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ４の主走査方向の位置は、リニアエンコーダー１０によって検出され、検出信号が位置情報として制御部（図示せず）に送信される。これにより、制御部はこのリニアエンコーダー１０からの位置情報に基づいてキャリッジ４（記録ヘッド２）の走査位置を認識しながら、記録ヘッド２による記録動作（噴射動作）等を制御することができる。
【００２０】
次に、インクカートリッジ３および記録ヘッド２の構成について説明する。図２は、インクカートリッジ３を装着した状態における記録ヘッド２の断面図である。インクカートリッジ３は、例えば熱可塑性プラスチック等の成型により作製された箱状のケース１２を備え、このケース１２内には収容室１３が形成されている。この収容室１３には、インク保持材が収容されている。インク保持材は、本発明における液体の一種であるインクを吸収し保持する。このインク保持材としては、例えば、スポンジ状の発泡素材１４が好適に用いられる。また、インクカートリッジ３（ケース１２）の底面部には、記録ヘッド２のインク導入針２１が挿入される針挿入部１５と、後述するアーム部材２９（本発明における当接部材に相当）の上端面が当接するアーム当接部１６と、が形成されている。針挿入部１５は、開口部分の内周面にパッキン１７が設けられている。このパッキン１７は、針挿入部１５内にインク導入針２１が挿入されると、インク導入針２１の外周面に液密状態で密着し、インクカートリッジ３内に貯留されたインクがカートリッジ外部に漏れ出すことを防止する。アーム当接部１６は、針挿入部１５を挟んだ副走査方向の両側に合計２箇所設けられており、下方（記録ヘッド２側）に向けて凸状に形成されている。このアーム当接部１６の下端面にアーム部材２９の上端面が当接する。後述するようにアーム部材２９はバネ部材３１によって上方（カートリッジ装着部２０から離隔する側）に付勢されている。さらに、副走査方向側のケース１２の両側面には、後述する保持部材２７の突起部２７ｂに係合される係合受け部１８が内側に凹んだ状態で形成されている。したがって、インクカートリッジ３は、カートリッジ装着部２０に装着されると、アーム部材２９からの付勢力を受けつつ保持部材２７の突起部２７ｂが係合受け部１８に嵌合することによって所定の位置に保持される。なお、インクカートリッジ３（液体貯留部材）に関し、例示したものには限られず、種々の構成のものを用いることができる。
【００２１】
記録ヘッド２は、カートリッジ装着部２０に立設されたインク導入針２１（本発明における液体導入部に相当）を有する導入針ホルダー２２と、この導入針ホルダー２２の下部に接続される記録ヘッド本体２３と、を備えている。
【００２２】
導入針ホルダー２２は、上面を形成する上板部２２ａと、その周縁部から下方に向けて延出し、下端が記録ヘッド本体２３に当接する側板部２２ｂと、を有する中空箱体状に作製され、例えば合成樹脂によって形成される。この導入針ホルダー２２の上板部２２ａの上面には、図２に示すように、複数のカートリッジ装着部２０が設けられている。各カートリッジ装着部２０には、先端側が先細り形状（円錐形状）に形成されたインク導入針２１が、先端部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。このインク導入針２１は、内部にフィルター２４を備えた導入針流路２５が形成されており、その先端部にはインクカートリッジ３内のインクを導入針流路２５に導入するインク導入孔２６が複数開設されている。また、カートリッジ装着部２０の副走査方向における両側には、インクカートリッジ３を把持する保持部材２７が設けられている。各保持部材２７は、薄板状の板部２７ａをカートリッジ装着部２０から上側（インクカートリッジ３側）に向けて延出しており、その先端部分にインクカートリッジ３の係合受け部１８に係合する突起部２７ｂをインクカートリッジ３側へ向けて突出している。互いに対向する突起部２７ｂの先端同士の距離は、インクカートリッジ３の奥行き（副走査方向に対応する方向の寸法）よりも少し短く設定されている。そして、これらの保持部材２７は、インクカートリッジ３が上方から押し込まれて、カートリッジ装着部２０に取り付けられる際に、少なくとも一方の板部２７ａが、インクカートリッジ３からの押圧を受けて撓んで（あるいは、突起部２７ｂが変形して）、インクカートリッジ３の下端部の挿入を許容する。その後インクカートリッジ３がカートリッジ装着部２０側にさらに押し込まれると、係合受け部１８に突起部２７ｂが係合し、この時点で、保持部材２７がその弾性により元の形状に復帰する。なお、各カートリッジ装着部２０には、各種インク（例えば、シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ブラックインク）を貯留したインクカートリッジ３が装着される。
【００２３】
また、カートリッジ装着部２０の副走査方向における両側であって、保持部材２７とインク導入針２１の間には、アーム部材２９が挿通されるアーム挿通孔３０が、外側（保持部材２７側）から内側（後述する流路形成管３２の弾性流路部３６側）に向けて斜めに上板部２２ａを貫通した状態で、それぞれ２つ形成されている。アーム部材２９は、インクカートリッジ３の姿勢の変化に応じて上下方向（斜めも含む）に移動可能に構成され、下端部が弾性流路部３６に対向すると共に、上端部がインクカートリッジ３に当接する棒状の部材である。本実施形態のアーム部材２９は、下端部が後述する環状部材３７に接続される棒状部２９ａと、その上端部においてフランジ状に形成された当接部２９ｂと、から構成される。この当接部２９ｂの上面にインクカートリッジ３のアーム当接部１６が当接する。また、当接部２９ｂの下面と上板部２２ａにおけるアーム挿通孔３０の開口周縁部との間には、棒状部２９ａの周囲に巻かれたバネ部材３１が設けられている。このバネ部材３１の一端は、アーム挿通孔３０の開口周縁部に当接され、バネ部材３１の他端は、アーム挿通孔３０の縁に当接されている。このバネ部材３１の付勢力と図示しないストッパーによって、アーム部材２９は所定の高さに保持されている。そして、インクカートリッジ３を装着する際に、インクカートリッジ３およびアーム部材２９が所定位置よりも下方に移動したとしても、バネ部材３１の付勢力によって、インクカートリッジ３およびアーム部材２９を所定の位置まで押し戻すことができる。
【００２４】
さらに、上記カートリッジ装着部２０とは反対側となるインク導入針２１の下面には、複数のインク導入針２１に対応して、記録ヘッド本体２３に向けて管状の流路形成管３２が複数形成されている。この流路形成管３２の内部には、上流側で導入針流路２５に連通し、下流側で後述するヘッドケース３９のケース流路４０と連通する連通流路３３が形成されている。本実施形態では、流路形成管３２は、上板部２２ａの下面から、鉛直下方向に延出した鉛直部分と、その下端部から対応するヘッドケース３９のケース流路４０に向けて、副走査方向および主走査方向に傾斜した傾斜部分とから構成されている。そして、流路形成管３２の鉛直部分の一部に、管自体がゴム等の弾性部材３５で形成された弾性流路部３６が設けられている。この弾性流路部３６の上下（インク流下方向）略中央部分の周囲には、該弾性流路部３６の外周を囲む環状部材３７が設けられている。この環状部材３７には、上記したアーム部材２９の棒状部２９ａの下端部が２つ接続されている。アーム部材２９が移動していない状態では、環状部材３７が、カートリッジ装着部２０（導入針ホルダー２２の上板部２２ａ）に対して平行な状態で弾性流路部３６の中央部に保持される。本実施形態の環状部材３７は、弾性流路部３６を挟んだ副走査方向の両側に、２本の棒状部２９ａの下端部がそれぞれ接続されている。また、環状部材３７の内径は、弾性流路部３６の側部において上下動可能なように、流路形成管３２の外形よりも僅かに大きく形成されている。そして、インクカートリッジ３に押圧されてアーム部材２９が移動すると、アーム部材２９の下端部が環状部材３７を介して弾性流路部３６を押し潰し、内部の流路を縮小させる。この点に関しては、後で説明する。
【００２５】
記録ヘッド本体２３は、合成樹脂製のヘッドケース３９を備え、ヘッドケース３９の内部には、ケース流路４０と、該ケース流路４０と連通するリザーバー４１、インク供給口４２、圧力室４３、及びノズル４４に至るまでのインク流路と、圧力発生手段の一種として機能する圧電振動子４６と、が設けられている。なお、本実施形態では、インク導入針２１の導入針流路２５から、連通流路３３、ケース流路４０、リザーバー４１、およびインク供給口４２を介して圧力室４３に至る一連のインク流路が本発明の液体流路に相当する。
【００２６】
ケース流路４０は、一端（上流端）が連通流路３３に連通し、他端がリザーバー４１に連通した流路である。本実施形態のケース流路４０は、鉛直方向（カートリッジ装着部２０（導入針ホルダー２２の上板部２２ａ）に対して垂直な方向）に延在している。リザーバー４１は、複数の圧力室４３に共通の空部であり、インクの種類、即ち、インクの色毎に設けられている。各圧力室４３は、インク供給口４２を介してリザーバー４１と連通している。したがって、リザーバー４１内のインクは、インク供給口４２を通じて圧力室４３に供給される。インク供給口４２は、圧力室４３よりも狭い幅で形成されており、リザーバー４１から圧力室４３に流入するインクに対して一定の流路抵抗を付与する。また、圧力室４３は、ノズル４４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。
【００２７】
ノズル４４は、記録ヘッド本体２３の底面（ノズル形成面４５）にドット形成密度に対応したピッチ（例えば、１８０ｄｐｉ）で主走査方向に沿って複数開設されている。詳しく説明すると、ノズル４４は、ノズル形成面４５側（記録紙６側）に向けて内径が縮径したテーパー部と、ノズル形成面４５に対して軸が垂直となるように形成された内径が一定のストレート部と、を有している。テーパー部の一端（上端）は、圧力室４３内に開口し、テーパー部の他端はストレート部と連通している。また、ストレート部のテーパー部とは反対側は、ノズル形成面４５に開口している。そして、このストレート部にメニスカスが形成されている。なお、本実施形態では、例えば、１８０個のノズル４４を列状に開設し、これらのノズル４４によってノズル列を構成している。
【００２８】
圧力室４３の上面には、可撓性を有する作動面４７が設けられている。この作動面４７の圧力室４３とは反対側の面には、圧電振動子４６が形成されている。圧電振動子４６は、例えば、所謂撓み振動モードの圧電振動子４６であり、駆動電極４８と共通電極４９とによって圧電体５０を挟んで構成されている。そして、圧電振動子４６の駆動電極４８に駆動電圧（駆動パルス）が印加されると、駆動電極４８と共通電極４９との間には電位差に応じた電場が発生する。この電場は圧電体５０に付与され、圧電体５０が付与された電場の強さに応じて変形する。即ち、駆動電極４８の電位を高くする程、圧電体５０の中央部が圧力室４３の内側（ノズル４４側）に撓み、圧力室４３の容積を減少させるように作動面４７を変形させる。一方、駆動電極４８の電位を低くする程（０に近づける程）、圧電体５０の中央部が圧力室４３の外側（ノズル形成面４５から離れる側）に撓み、圧力室４３の容積を増加させるように作動面４７を変形させる。なお、圧力発生手段としては、上記圧電振動子４６以外にも、静電アクチュエーター、磁歪素子、発熱素子等を用いることができる。
【００２９】
そして、上記のように圧電振動子４６を作動させると、圧力室４３の容積を変化させることができる。これにより、圧力室４３内のインクに圧力変動が生じるので、当該圧力変動を利用してノズル４４からインクを噴射させることができる。例えば、圧電振動子４６を充電して圧力室４３を膨張させ、その後、圧電振動子４６を急激に放電して圧力室４３を収縮させると、圧力室４３の膨張によって圧力室４３内に流入したインクが急激に加圧され、ノズル４４からインク滴が噴射される。
【００３０】
次に、インクカートリッジ３の上記のように構成した記録ヘッド２への装着について説明する。インクカートリッジ３は、上記したようにカートリッジ装着部２０に装着される。このインクカートリッジ３の着脱は手動で行われるため、その底面をカートリッジ装着部２０に対して平行な状態にして取り付けることは困難である。このため、インクカートリッジ３が、カートリッジ装着部２０に対して傾いた状態で取り付けられることがある。例えば、図３に示すように、インクカートリッジ３を傾けた状態（図３では、左側が下方（記録ヘッド２側）に傾けた状態）でカートリッジ装着部２０内に挿入すると、一方（図３における左側）の保持部材２７がインクカートリッジ３からの押圧を受けて側方に向けて撓み、インクカートリッジ３の進入を許容する。さらに、インクカートリッジ３を下方向けて進入させれば、針挿入部１５内にインク導入針２１が挿入されると共に、アーム当接部１６の下端にアーム部材２９の上端（当接部２９ｂ）が当接し、バネ部材３１の付勢力に抗しつつアーム部材２９が下方に押し下げられる。このとき、図３に示すように、インクカートリッジ３が傾いているため、一方のアーム部材２９には、他方のアーム部材２９よりも強い押圧力がかかる。このため、図３または図４（ｂ）に示すように、一方のアーム部材２９が、他方のアーム部材２９よりも下方に押し下げられる。これに伴って、環状部材３７は、押し下げられたアーム部材２９側の端部が下方に押し下げられ、弾性流路部３６に対して傾斜する（平面（弾性流路部３６の断面）に対する環状部材３７の投影面積が減少する）。これにより、弾性流路部３６が押圧されて変形し、内部の流路が押し潰されて、その幅を縮小させる。また、インクカートリッジ３の傾きがより大きい場合、一方のアーム部材２９が下方に移動する一方で、他方のアーム部材２９が上方に移動する。この場合、両方のアーム部材２９が共働して環状部材３７をより大きく傾けるので、その分、弾性流路部３６の内部の流路の幅がより縮小される。
【００３１】
その後、手動によるインクカートリッジ３に対する押圧が解除されると、インクカートリッジ３は、バネ部材３１の付勢力により、それぞれのアーム部材２９の当接部２９ｂを介して上方に押圧される。これにより、その姿勢がカートリッジ装着部２０に対して平行になると共に、係合受け部１８が保持部材２７の突起部２７ｂに係合して、インクカートリッジ３が所定の位置に保持される。また、これに伴い、環状部材３７は、元の姿勢（すなわち、カートリッジ装着部２０に対して平行な姿勢）に復帰し、弾性流路部３６の押圧を解除する。なお、本実施形態では、手動によるインクカートリッジ３の取り付け時に当該インクカートリッジ３の姿勢が傾斜する場合について例示したが、振動などの他の外的作用によりインクカートリッジ３の姿勢が傾斜した場合においても、アーム部材２９や環状部材３７等が上記したような作用を奏する。
【００３２】
このように、例えば、インクカートリッジ３のインク導入針２１への挿入や、インク導入針２１をインクカートリッジ３に挿入した後のインクカートリッジ３に加わる外的作用（衝撃）等により、インク導入針２１に急激な圧力変動が発生したとしても、インクカートリッジ３に当接するアーム部材２９が、インクカートリッジ３の姿勢の変化に応じて移動し、このアーム部材２９の移動により、衝撃が弾性流路部３６に伝わるよりも先に弾性流路部３６の流路の幅を縮小させる。このため、インク導入針２１内のインクに生じた圧力変動がノズル４４側のインクに伝播することを抑制することができる。これにより、ノズル４４に形成されているメニスカスが破壊されることを防止でき、液体の噴射（吐出）不良を防止できる。なお、環状部材３７の傾き変位量に対して、弾性流路部３６の内部の流路の幅を十分細くすることにより、弾性流路部３６の内部の流路を遮断するまで縮小させることもできる。このようにすれば、インク導入針２１に発生する圧力変動がノズル４４に伝播することを確実に防ぐことができる。これにより、ノズル４４に形成されているメニスカスが破壊されることを更に防止でき、液体の噴射（吐出）不良を防止できる。
【００３３】
また、本実施形態では、インクカートリッジ３の姿勢変化に応じて、各アーム部材２９が共働して環状部材３７の姿勢を変化させることで当該環状部材３７を介して弾性流路部３６をより大きく変形させることができるので、圧力変動がノズル側４４に伝播することをより確実に抑制することができる。
【００３４】
ところで、上記第１の実施形態では、弾性流路部３６を流路形成管３２の鉛直部分の一部に設けたが、これには限られない。例えば、図５に示す、第２の実施形態は、ケース流路４０′の一部に弾性流路部３６′を設けている点、アーム部材２９′の下端部に環状部材３７を設けず、アーム部材２９′の下端部を弾性流路部３６′に直接対向させている点等において、第１の実施形態と異なる。
【００３５】
詳しく説明すると、流路形成管３２′は、導入針ホルダー２２の上板部２２ａの下面から対応するヘッドケース３９のケース流路４０′の開口に向けて、アーム部材２９′と干渉しないように副走査方向および主走査方向に傾斜した傾斜部分のみから構成されている。また、ケース流路４０′は、断面においてカートリッジ装着部２０（導入針ホルダー２２の上板部２２ａ）に対して平行な方向に延在した横流路４０ａ′と、横流路４０ａ′より下流側に位置し、横流路４０ａ′に対して垂直な方向に延在した縦流路４０ｂ′とから構成されている。この縦流路４０ｂ′の下側（ノズル形成面４５側）の端部は、リザーバー４１に向けて屈曲してリザーバー４１と連通している。また、横流路４０ａ′の上流側の一部には流路形成管３２′に対応して開口部４０ｃ′が形成され、この開口部４０ｃ′を介して連通流路３３′の下端と横流路４０ａ′が液密に連通している。そして、この開口部４０ｃ′より下流側（縦流路４０ｂ′側）であって、横流路４０ａ′の一部には、その流路の上面のみを弾性部材３５′で形成した弾性流路部３６′が設けられている。この弾性流路部３６′の上壁部（弾性部材３５′）の上面にアーム部材２９′の下端部が直接当接されている。なお、アーム部材２９′の下端部は、必ずしも弾性流路部３６′に当接させる必要は無く、間隙を設けても良い。この間隙を調節することで、アーム部材２９′の移動に対する遊びを調節することができる。なお、その他の構成は、第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００３６】
第２の実施形態においては、図６に示すように、インクカートリッジ３を傾けた状態（図６では、左側が下方（記録ヘッド２側）に傾けた状態）でカートリッジ装着部２０内に進入させると、アーム当接部１６の下端にアーム部材２９′の上端（当接部２９ｂ′）が当接し、一方（図６における左側）のアーム部材２９′を下方に押し下げる。これにより、アーム部材２９′の下端が弾性流路部３６′を押圧し、弾性流路部３６′の内部の流路を押し潰して、その幅を縮小させる。なお、本実施形態では、アーム部材２９′の変位量に対し、横流路４０ａ′（弾性流路部３６′）を十分に細くしているため、弾性流路部３６′の内部の流路を遮断するまで縮小させることができる。
【００３７】
このように、例えば、インクカートリッジ３のインク導入針２１への挿入や、インク導入針２１をインクカートリッジ３に挿入した後のインクカートリッジ３に加わる外的作用（衝撃）等により、インク導入針２１に急激な圧力変動が発生したとしても、インクカートリッジ３に当接するアーム部材２９′が、インクカートリッジ３の姿勢の変化に応じて移動し、このアーム部材２９′の移動により、衝撃が弾性流路部３６′に伝わるよりも先に弾性流路部３６′の流路の幅を縮小させる。このため、インク導入針２１内のインクに生じた圧力変動がノズル４４内のインクに伝播することを抑制することができる。これにより、ノズル４４に形成されているメニスカスが破壊されることを防止でき、液体の噴射（吐出）不良を防止できる。また、本実施形態では、弾性流路部３６′の内部の流路を遮断するまで縮小させているため、インク導入針２１に発生する圧力変動がノズル４４に伝播することを確実に防ぐことができる。これにより、ノズル４４に形成されているメニスカスが破壊されることを更に防止でき、液体の噴射（吐出）不良を防止できる。
【００３８】
なお、上記各実施形態では、アーム部材は２つ設けたが、これには限られない。第１の実施形態のように環状部材を設ける場合は、少なくとも２つ以上のアーム部材を設ければよく、第２の実施形態のように環状部材を設けない場合は、少なくとも１つ以上のアーム部材を設ければよい。
【００３９】
また、以上の説明では、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッドを例に挙げて説明したが、本発明は、液体貯留部材からの液体を導入する構成を採用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ー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。
【符号の説明】
【００４０】
１…プリンター，２…記録ヘッド，３…インクカートリッジ，２０…カートリッジ装着部，２１…インク導入針，２９…アーム部材，３２…流路形成管，３３…連通流路，３５…弾性部材，３６…弾性流路部，３７…環状部材，４０…ケース流路，４３…圧力室，４４…ノズル，４６…圧電振動子
【技術分野】
【０００１】
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から液滴として吐出する液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることでノズルから液滴として噴射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（以下、単にプリンターという）など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）、液晶ディスプレイなど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（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）など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などがある。
【０００３】
例えば、上記のような記録ヘッドでは、図７に示すように、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９１に、液体導入部の一種であるインク導入針９２を挿入することで、インクカートリッジ９１内のインクを記録ヘッド９３内のインク流路（インク導入針９２内からケース流路９５、リザーバー９６、インク供給口９７、圧力室９８を介してノズル９９に至る一連の流路）に導入している。これにより、インク流路をインクで満たしている。そして、圧力発生手段（図示せず）の作動によって圧力室９８内のインクをノズル９９から液滴として噴射している。
【０００４】
ところが、インク導入針９２にインクカートリッジ９１を挿入する際に加わる押圧力や、インク導入針９２をインクカートリッジ９１に挿入した後のインクカートリッジ９１に加わる外的作用（衝撃）等により、インク導入針９２に衝撃が加えられるおそれがある。特に、インクカートリッジ９１が装着部に対して傾いた状態（図７（ａ）に示す破線の状態）で取り付けられると、押圧力が偏るおそれがあり、より強い衝撃が発生するおそれがあった。この衝撃による圧力が、インク導入針９２内のインクに伝播し、さらにインク流路を介してノズル９９に伝播することにより（図７（ｂ）の白矢印）、ノズル９９に形成されているメニスカス１００が破壊されるおそれがあった。その結果、インクの噴射（吐出）不良が起きるおそれがあった。
【０００５】
上記のような不具合を防止するための方法として、インク流路内に弁を設け、衝撃による圧力変動が発生したときに弁を閉じることで、ノズルに衝撃が伝わらないようにすることが挙げられる。このような構造として、例えば、特許文献１には、インク流路内に板ばねにより閉状態に保持された弁体と、下流側が減圧したときに、弁体に当接して該弁体を開状態に変位させるフイルムと、を備え、インク流路内の圧力変動に応じて、弁を開閉する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４９６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような構造では、インク流路内の圧力に応じたフイルムの変動と板ばねの付勢力により弁を開閉しているため、急激な圧力変動に対応することができなかった。このため、インク導入針にインクカートリッジを挿入する際等に、インク導入針内に急激な圧力変動が発生したとしても、この圧力変動がノズルに伝播することを防ぐことができず、メニスカスの破壊を防ぐことができなかった。
【０００８】
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、液体貯留部材を取り付ける際等に発生する衝撃が流路内の液体を伝播することによりメニスカスが破壊されることを抑制できる液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の液体噴射ヘッドは、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体貯留部材内の液体を液体導入部から液体流路を通じて圧力室に液体を供給し、圧力発生手段の作動によって圧力室内の液体をノズルから液滴として噴射可能な液体噴射ヘッドであって、
前記液体流路の一部に、弾性部材で形成した弾性流路部を設け、
該弾性流路部に一端部が当接すると共に他端部が液体貯留部材に当接し、前記弾性流路部に対して移動可能に構成された当接部材を備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、液体貯留部材の液体導入部への挿入や、液体導入部を液体貯留部材に挿入した後の液体貯留部材に加わる外的作用（衝撃）等により、液体導入部に急激な圧力変動が発生したとしても、当該外的作用による液体貯留部材の姿勢変化に応じて当接部材が移動し、この当接部材の移動により、衝撃が弾性流路部に伝わるよりも先に弾性流路部の流路の幅を縮小させるため、この圧力変動がノズル側に伝播することを抑制することができる。これにより、ノズルに形成されているメニスカスが破壊されることを防止でき、液体の噴射（吐出）不良を防止できる。
【００１１】
上記構成において、前記弾性流路部の外周を囲む環状部材を備え、
該環状部材に少なくとも２つ以上の当接部材の他端部を接続し、
少なくとも１つの当接部材の移動により、前記環状部材の前記弾性流路部に対する傾きを変化させることで該環状部材を介して前記弾性流路部を変形させて、当該弾性流路部を押し潰して内部の流路を縮小させることが望ましい。
【００１２】
この構成によれば、２つ以上の当接部材が共働して環状部材の姿勢を変化させることで当該環状部材を介して前記弾性流路部をより大きく変形させることができるので、圧力変動がノズル側に伝播することをより確実に抑制することができる。
【００１３】
上記各構成において、当接部材の移動により、弾性流路部の内部の流路を遮断するまで縮小させることが望ましい。
【００１４】
この構成によれば、弾性流路部の内部の流路を遮断させるため、液体導入部に発生する圧力変動がノズルに伝播することを確実に防ぐことができる。これにより、ノズルに形成されているメニスカスが破壊されることを更に防止でき、液体の噴射（吐出）不良を防止できる。
【００１５】
そして、本発明の液体噴射装置は、上記各構成の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】プリンターの斜視図である。
【図２】インクカートリッジを装着した状態における記録ヘッドの断面図である。
【図３】インクカートリッジを傾いた状態で装着する際における記録ヘッドの断面図である。
【図４】アーム部材の移動による弾性流路部の変形を説明する図であり、（ａ）はアーム部材が移動していない状態の要部拡大図、（ｂ）は一方のアーム部材が下方に移動した状態の要部拡大図である。
【図５】第２の実施形態のインクカートリッジを装着した状態における記録ヘッドの断面図である。
【図６】第２の実施形態のインクカートリッジを傾いた状態で装着する際における記録ヘッドの断面図である。
【図７】従来の記録ヘッドを説明する図であり、（ａ）は記録ヘッド内の流路の模式図、（ｂ）は領域Ａ拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を、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２（以下、記録ヘッド）を例に挙げて説明する。
【００１８】
プリンター１は、記録ヘッド２が取り付けられると共に、液体貯留部材の一種であるインクカートリッジ３が着脱可能に取り付けられるキャリッジ４と、記録ヘッド２の下方に配設されたプラテン５と、キャリッジ４を記録紙６（ノズル４４から噴射された液体が着弾する着弾対象の一種）の紙幅方向に移動させるキャリッジ移動機構７と、紙幅方向に直交する方向である紙送り方向に記録紙６を搬送する紙送り機構８等を備えている。ここで、紙幅方向とは、主走査方向（記録ヘッド２の往復移動方向）であり、紙送り方向とは、副走査方向（即ち、記録ヘッド２の走査方向に直交する方向）である。
【００１９】
キャリッジ４は、主走査方向に架設されたガイドロッド９に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構７の作動により、ガイドロッド９に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ４の主走査方向の位置は、リニアエンコーダー１０によって検出され、検出信号が位置情報として制御部（図示せず）に送信される。これにより、制御部はこのリニアエンコーダー１０からの位置情報に基づいてキャリッジ４（記録ヘッド２）の走査位置を認識しながら、記録ヘッド２による記録動作（噴射動作）等を制御することができる。
【００２０】
次に、インクカートリッジ３および記録ヘッド２の構成について説明する。図２は、インクカートリッジ３を装着した状態における記録ヘッド２の断面図である。インクカートリッジ３は、例えば熱可塑性プラスチック等の成型により作製された箱状のケース１２を備え、このケース１２内には収容室１３が形成されている。この収容室１３には、インク保持材が収容されている。インク保持材は、本発明における液体の一種であるインクを吸収し保持する。このインク保持材としては、例えば、スポンジ状の発泡素材１４が好適に用いられる。また、インクカートリッジ３（ケース１２）の底面部には、記録ヘッド２のインク導入針２１が挿入される針挿入部１５と、後述するアーム部材２９（本発明における当接部材に相当）の上端面が当接するアーム当接部１６と、が形成されている。針挿入部１５は、開口部分の内周面にパッキン１７が設けられている。このパッキン１７は、針挿入部１５内にインク導入針２１が挿入されると、インク導入針２１の外周面に液密状態で密着し、インクカートリッジ３内に貯留されたインクがカートリッジ外部に漏れ出すことを防止する。アーム当接部１６は、針挿入部１５を挟んだ副走査方向の両側に合計２箇所設けられており、下方（記録ヘッド２側）に向けて凸状に形成されている。このアーム当接部１６の下端面にアーム部材２９の上端面が当接する。後述するようにアーム部材２９はバネ部材３１によって上方（カートリッジ装着部２０から離隔する側）に付勢されている。さらに、副走査方向側のケース１２の両側面には、後述する保持部材２７の突起部２７ｂに係合される係合受け部１８が内側に凹んだ状態で形成されている。したがって、インクカートリッジ３は、カートリッジ装着部２０に装着されると、アーム部材２９からの付勢力を受けつつ保持部材２７の突起部２７ｂが係合受け部１８に嵌合することによって所定の位置に保持される。なお、インクカートリッジ３（液体貯留部材）に関し、例示したものには限られず、種々の構成のものを用いることができる。
【００２１】
記録ヘッド２は、カートリッジ装着部２０に立設されたインク導入針２１（本発明における液体導入部に相当）を有する導入針ホルダー２２と、この導入針ホルダー２２の下部に接続される記録ヘッド本体２３と、を備えている。
【００２２】
導入針ホルダー２２は、上面を形成する上板部２２ａと、その周縁部から下方に向けて延出し、下端が記録ヘッド本体２３に当接する側板部２２ｂと、を有する中空箱体状に作製され、例えば合成樹脂によって形成される。この導入針ホルダー２２の上板部２２ａの上面には、図２に示すように、複数のカートリッジ装着部２０が設けられている。各カートリッジ装着部２０には、先端側が先細り形状（円錐形状）に形成されたインク導入針２１が、先端部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。このインク導入針２１は、内部にフィルター２４を備えた導入針流路２５が形成されており、その先端部にはインクカートリッジ３内のインクを導入針流路２５に導入するインク導入孔２６が複数開設されている。また、カートリッジ装着部２０の副走査方向における両側には、インクカートリッジ３を把持する保持部材２７が設けられている。各保持部材２７は、薄板状の板部２７ａをカートリッジ装着部２０から上側（インクカートリッジ３側）に向けて延出しており、その先端部分にインクカートリッジ３の係合受け部１８に係合する突起部２７ｂをインクカートリッジ３側へ向けて突出している。互いに対向する突起部２７ｂの先端同士の距離は、インクカートリッジ３の奥行き（副走査方向に対応する方向の寸法）よりも少し短く設定されている。そして、これらの保持部材２７は、インクカートリッジ３が上方から押し込まれて、カートリッジ装着部２０に取り付けられる際に、少なくとも一方の板部２７ａが、インクカートリッジ３からの押圧を受けて撓んで（あるいは、突起部２７ｂが変形して）、インクカートリッジ３の下端部の挿入を許容する。その後インクカートリッジ３がカートリッジ装着部２０側にさらに押し込まれると、係合受け部１８に突起部２７ｂが係合し、この時点で、保持部材２７がその弾性により元の形状に復帰する。なお、各カートリッジ装着部２０には、各種インク（例えば、シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ブラックインク）を貯留したインクカートリッジ３が装着される。
【００２３】
また、カートリッジ装着部２０の副走査方向における両側であって、保持部材２７とインク導入針２１の間には、アーム部材２９が挿通されるアーム挿通孔３０が、外側（保持部材２７側）から内側（後述する流路形成管３２の弾性流路部３６側）に向けて斜めに上板部２２ａを貫通した状態で、それぞれ２つ形成されている。アーム部材２９は、インクカートリッジ３の姿勢の変化に応じて上下方向（斜めも含む）に移動可能に構成され、下端部が弾性流路部３６に対向すると共に、上端部がインクカートリッジ３に当接する棒状の部材である。本実施形態のアーム部材２９は、下端部が後述する環状部材３７に接続される棒状部２９ａと、その上端部においてフランジ状に形成された当接部２９ｂと、から構成される。この当接部２９ｂの上面にインクカートリッジ３のアーム当接部１６が当接する。また、当接部２９ｂの下面と上板部２２ａにおけるアーム挿通孔３０の開口周縁部との間には、棒状部２９ａの周囲に巻かれたバネ部材３１が設けられている。このバネ部材３１の一端は、アーム挿通孔３０の開口周縁部に当接され、バネ部材３１の他端は、アーム挿通孔３０の縁に当接されている。このバネ部材３１の付勢力と図示しないストッパーによって、アーム部材２９は所定の高さに保持されている。そして、インクカートリッジ３を装着する際に、インクカートリッジ３およびアーム部材２９が所定位置よりも下方に移動したとしても、バネ部材３１の付勢力によって、インクカートリッジ３およびアーム部材２９を所定の位置まで押し戻すことができる。
【００２４】
さらに、上記カートリッジ装着部２０とは反対側となるインク導入針２１の下面には、複数のインク導入針２１に対応して、記録ヘッド本体２３に向けて管状の流路形成管３２が複数形成されている。この流路形成管３２の内部には、上流側で導入針流路２５に連通し、下流側で後述するヘッドケース３９のケース流路４０と連通する連通流路３３が形成されている。本実施形態では、流路形成管３２は、上板部２２ａの下面から、鉛直下方向に延出した鉛直部分と、その下端部から対応するヘッドケース３９のケース流路４０に向けて、副走査方向および主走査方向に傾斜した傾斜部分とから構成されている。そして、流路形成管３２の鉛直部分の一部に、管自体がゴム等の弾性部材３５で形成された弾性流路部３６が設けられている。この弾性流路部３６の上下（インク流下方向）略中央部分の周囲には、該弾性流路部３６の外周を囲む環状部材３７が設けられている。この環状部材３７には、上記したアーム部材２９の棒状部２９ａの下端部が２つ接続されている。アーム部材２９が移動していない状態では、環状部材３７が、カートリッジ装着部２０（導入針ホルダー２２の上板部２２ａ）に対して平行な状態で弾性流路部３６の中央部に保持される。本実施形態の環状部材３７は、弾性流路部３６を挟んだ副走査方向の両側に、２本の棒状部２９ａの下端部がそれぞれ接続されている。また、環状部材３７の内径は、弾性流路部３６の側部において上下動可能なように、流路形成管３２の外形よりも僅かに大きく形成されている。そして、インクカートリッジ３に押圧されてアーム部材２９が移動すると、アーム部材２９の下端部が環状部材３７を介して弾性流路部３６を押し潰し、内部の流路を縮小させる。この点に関しては、後で説明する。
【００２５】
記録ヘッド本体２３は、合成樹脂製のヘッドケース３９を備え、ヘッドケース３９の内部には、ケース流路４０と、該ケース流路４０と連通するリザーバー４１、インク供給口４２、圧力室４３、及びノズル４４に至るまでのインク流路と、圧力発生手段の一種として機能する圧電振動子４６と、が設けられている。なお、本実施形態では、インク導入針２１の導入針流路２５から、連通流路３３、ケース流路４０、リザーバー４１、およびインク供給口４２を介して圧力室４３に至る一連のインク流路が本発明の液体流路に相当する。
【００２６】
ケース流路４０は、一端（上流端）が連通流路３３に連通し、他端がリザーバー４１に連通した流路である。本実施形態のケース流路４０は、鉛直方向（カートリッジ装着部２０（導入針ホルダー２２の上板部２２ａ）に対して垂直な方向）に延在している。リザーバー４１は、複数の圧力室４３に共通の空部であり、インクの種類、即ち、インクの色毎に設けられている。各圧力室４３は、インク供給口４２を介してリザーバー４１と連通している。したがって、リザーバー４１内のインクは、インク供給口４２を通じて圧力室４３に供給される。インク供給口４２は、圧力室４３よりも狭い幅で形成されており、リザーバー４１から圧力室４３に流入するインクに対して一定の流路抵抗を付与する。また、圧力室４３は、ノズル４４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。
【００２７】
ノズル４４は、記録ヘッド本体２３の底面（ノズル形成面４５）にドット形成密度に対応したピッチ（例えば、１８０ｄｐｉ）で主走査方向に沿って複数開設されている。詳しく説明すると、ノズル４４は、ノズル形成面４５側（記録紙６側）に向けて内径が縮径したテーパー部と、ノズル形成面４５に対して軸が垂直となるように形成された内径が一定のストレート部と、を有している。テーパー部の一端（上端）は、圧力室４３内に開口し、テーパー部の他端はストレート部と連通している。また、ストレート部のテーパー部とは反対側は、ノズル形成面４５に開口している。そして、このストレート部にメニスカスが形成されている。なお、本実施形態では、例えば、１８０個のノズル４４を列状に開設し、これらのノズル４４によってノズル列を構成している。
【００２８】
圧力室４３の上面には、可撓性を有する作動面４７が設けられている。この作動面４７の圧力室４３とは反対側の面には、圧電振動子４６が形成されている。圧電振動子４６は、例えば、所謂撓み振動モードの圧電振動子４６であり、駆動電極４８と共通電極４９とによって圧電体５０を挟んで構成されている。そして、圧電振動子４６の駆動電極４８に駆動電圧（駆動パルス）が印加されると、駆動電極４８と共通電極４９との間には電位差に応じた電場が発生する。この電場は圧電体５０に付与され、圧電体５０が付与された電場の強さに応じて変形する。即ち、駆動電極４８の電位を高くする程、圧電体５０の中央部が圧力室４３の内側（ノズル４４側）に撓み、圧力室４３の容積を減少させるように作動面４７を変形させる。一方、駆動電極４８の電位を低くする程（０に近づける程）、圧電体５０の中央部が圧力室４３の外側（ノズル形成面４５から離れる側）に撓み、圧力室４３の容積を増加させるように作動面４７を変形させる。なお、圧力発生手段としては、上記圧電振動子４６以外にも、静電アクチュエーター、磁歪素子、発熱素子等を用いることができる。
【００２９】
そして、上記のように圧電振動子４６を作動させると、圧力室４３の容積を変化させることができる。これにより、圧力室４３内のインクに圧力変動が生じるので、当該圧力変動を利用してノズル４４からインクを噴射させることができる。例えば、圧電振動子４６を充電して圧力室４３を膨張させ、その後、圧電振動子４６を急激に放電して圧力室４３を収縮させると、圧力室４３の膨張によって圧力室４３内に流入したインクが急激に加圧され、ノズル４４からインク滴が噴射される。
【００３０】
次に、インクカートリッジ３の上記のように構成した記録ヘッド２への装着について説明する。インクカートリッジ３は、上記したようにカートリッジ装着部２０に装着される。このインクカートリッジ３の着脱は手動で行われるため、その底面をカートリッジ装着部２０に対して平行な状態にして取り付けることは困難である。このため、インクカートリッジ３が、カートリッジ装着部２０に対して傾いた状態で取り付けられることがある。例えば、図３に示すように、インクカートリッジ３を傾けた状態（図３では、左側が下方（記録ヘッド２側）に傾けた状態）でカートリッジ装着部２０内に挿入すると、一方（図３における左側）の保持部材２７がインクカートリッジ３からの押圧を受けて側方に向けて撓み、インクカートリッジ３の進入を許容する。さらに、インクカートリッジ３を下方向けて進入させれば、針挿入部１５内にインク導入針２１が挿入されると共に、アーム当接部１６の下端にアーム部材２９の上端（当接部２９ｂ）が当接し、バネ部材３１の付勢力に抗しつつアーム部材２９が下方に押し下げられる。このとき、図３に示すように、インクカートリッジ３が傾いているため、一方のアーム部材２９には、他方のアーム部材２９よりも強い押圧力がかかる。このため、図３または図４（ｂ）に示すように、一方のアーム部材２９が、他方のアーム部材２９よりも下方に押し下げられる。これに伴って、環状部材３７は、押し下げられたアーム部材２９側の端部が下方に押し下げられ、弾性流路部３６に対して傾斜する（平面（弾性流路部３６の断面）に対する環状部材３７の投影面積が減少する）。これにより、弾性流路部３６が押圧されて変形し、内部の流路が押し潰されて、その幅を縮小させる。また、インクカートリッジ３の傾きがより大きい場合、一方のアーム部材２９が下方に移動する一方で、他方のアーム部材２９が上方に移動する。この場合、両方のアーム部材２９が共働して環状部材３７をより大きく傾けるので、その分、弾性流路部３６の内部の流路の幅がより縮小される。
【００３１】
その後、手動によるインクカートリッジ３に対する押圧が解除されると、インクカートリッジ３は、バネ部材３１の付勢力により、それぞれのアーム部材２９の当接部２９ｂを介して上方に押圧される。これにより、その姿勢がカートリッジ装着部２０に対して平行になると共に、係合受け部１８が保持部材２７の突起部２７ｂに係合して、インクカートリッジ３が所定の位置に保持される。また、これに伴い、環状部材３７は、元の姿勢（すなわち、カートリッジ装着部２０に対して平行な姿勢）に復帰し、弾性流路部３６の押圧を解除する。なお、本実施形態では、手動によるインクカートリッジ３の取り付け時に当該インクカートリッジ３の姿勢が傾斜する場合について例示したが、振動などの他の外的作用によりインクカートリッジ３の姿勢が傾斜した場合においても、アーム部材２９や環状部材３７等が上記したような作用を奏する。
【００３２】
このように、例えば、インクカートリッジ３のインク導入針２１への挿入や、インク導入針２１をインクカートリッジ３に挿入した後のインクカートリッジ３に加わる外的作用（衝撃）等により、インク導入針２１に急激な圧力変動が発生したとしても、インクカートリッジ３に当接するアーム部材２９が、インクカートリッジ３の姿勢の変化に応じて移動し、このアーム部材２９の移動により、衝撃が弾性流路部３６に伝わるよりも先に弾性流路部３６の流路の幅を縮小させる。このため、インク導入針２１内のインクに生じた圧力変動がノズル４４側のインクに伝播することを抑制することができる。これにより、ノズル４４に形成されているメニスカスが破壊されることを防止でき、液体の噴射（吐出）不良を防止できる。なお、環状部材３７の傾き変位量に対して、弾性流路部３６の内部の流路の幅を十分細くすることにより、弾性流路部３６の内部の流路を遮断するまで縮小させることもできる。このようにすれば、インク導入針２１に発生する圧力変動がノズル４４に伝播することを確実に防ぐことができる。これにより、ノズル４４に形成されているメニスカスが破壊されることを更に防止でき、液体の噴射（吐出）不良を防止できる。
【００３３】
また、本実施形態では、インクカートリッジ３の姿勢変化に応じて、各アーム部材２９が共働して環状部材３７の姿勢を変化させることで当該環状部材３７を介して弾性流路部３６をより大きく変形させることができるので、圧力変動がノズル側４４に伝播することをより確実に抑制することができる。
【００３４】
ところで、上記第１の実施形態では、弾性流路部３６を流路形成管３２の鉛直部分の一部に設けたが、これには限られない。例えば、図５に示す、第２の実施形態は、ケース流路４０′の一部に弾性流路部３６′を設けている点、アーム部材２９′の下端部に環状部材３７を設けず、アーム部材２９′の下端部を弾性流路部３６′に直接対向させている点等において、第１の実施形態と異なる。
【００３５】
詳しく説明すると、流路形成管３２′は、導入針ホルダー２２の上板部２２ａの下面から対応するヘッドケース３９のケース流路４０′の開口に向けて、アーム部材２９′と干渉しないように副走査方向および主走査方向に傾斜した傾斜部分のみから構成されている。また、ケース流路４０′は、断面においてカートリッジ装着部２０（導入針ホルダー２２の上板部２２ａ）に対して平行な方向に延在した横流路４０ａ′と、横流路４０ａ′より下流側に位置し、横流路４０ａ′に対して垂直な方向に延在した縦流路４０ｂ′とから構成されている。この縦流路４０ｂ′の下側（ノズル形成面４５側）の端部は、リザーバー４１に向けて屈曲してリザーバー４１と連通している。また、横流路４０ａ′の上流側の一部には流路形成管３２′に対応して開口部４０ｃ′が形成され、この開口部４０ｃ′を介して連通流路３３′の下端と横流路４０ａ′が液密に連通している。そして、この開口部４０ｃ′より下流側（縦流路４０ｂ′側）であって、横流路４０ａ′の一部には、その流路の上面のみを弾性部材３５′で形成した弾性流路部３６′が設けられている。この弾性流路部３６′の上壁部（弾性部材３５′）の上面にアーム部材２９′の下端部が直接当接されている。なお、アーム部材２９′の下端部は、必ずしも弾性流路部３６′に当接させる必要は無く、間隙を設けても良い。この間隙を調節することで、アーム部材２９′の移動に対する遊びを調節することができる。なお、その他の構成は、第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００３６】
第２の実施形態においては、図６に示すように、インクカートリッジ３を傾けた状態（図６では、左側が下方（記録ヘッド２側）に傾けた状態）でカートリッジ装着部２０内に進入させると、アーム当接部１６の下端にアーム部材２９′の上端（当接部２９ｂ′）が当接し、一方（図６における左側）のアーム部材２９′を下方に押し下げる。これにより、アーム部材２９′の下端が弾性流路部３６′を押圧し、弾性流路部３６′の内部の流路を押し潰して、その幅を縮小させる。なお、本実施形態では、アーム部材２９′の変位量に対し、横流路４０ａ′（弾性流路部３６′）を十分に細くしているため、弾性流路部３６′の内部の流路を遮断するまで縮小させることができる。
【００３７】
このように、例えば、インクカートリッジ３のインク導入針２１への挿入や、インク導入針２１をインクカートリッジ３に挿入した後のインクカートリッジ３に加わる外的作用（衝撃）等により、インク導入針２１に急激な圧力変動が発生したとしても、インクカートリッジ３に当接するアーム部材２９′が、インクカートリッジ３の姿勢の変化に応じて移動し、このアーム部材２９′の移動により、衝撃が弾性流路部３６′に伝わるよりも先に弾性流路部３６′の流路の幅を縮小させる。このため、インク導入針２１内のインクに生じた圧力変動がノズル４４内のインクに伝播することを抑制することができる。これにより、ノズル４４に形成されているメニスカスが破壊されることを防止でき、液体の噴射（吐出）不良を防止できる。また、本実施形態では、弾性流路部３６′の内部の流路を遮断するまで縮小させているため、インク導入針２１に発生する圧力変動がノズル４４に伝播することを確実に防ぐことができる。これにより、ノズル４４に形成されているメニスカスが破壊されることを更に防止でき、液体の噴射（吐出）不良を防止できる。
【００３８】
なお、上記各実施形態では、アーム部材は２つ設けたが、これには限られない。第１の実施形態のように環状部材を設ける場合は、少なくとも２つ以上のアーム部材を設ければよく、第２の実施形態のように環状部材を設けない場合は、少なくとも１つ以上のアーム部材を設ければよい。
【００３９】
また、以上の説明では、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッドを例に挙げて説明したが、本発明は、液体貯留部材からの液体を導入する構成を採用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ー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。
【符号の説明】
【００４０】
１…プリンター，２…記録ヘッド，３…インクカートリッジ，２０…カートリッジ装着部，２１…インク導入針，２９…アーム部材，３２…流路形成管，３３…連通流路，３５…弾性部材，３６…弾性流路部，３７…環状部材，４０…ケース流路，４３…圧力室，４４…ノズル，４６…圧電振動子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体貯留部材内の液体を液体導入部から液体流路を通じて圧力室に液体を供給し、圧力発生手段の作動によって圧力室内の液体をノズルから液滴として噴射可能な液体噴射ヘッドであって、
前記液体流路の一部に、弾性部材で形成した弾性流路部を設け、
該弾性流路部に一端部が当接すると共に他端部が液体貯留部材に当接し、前記弾性流路部に対して移動可能に構成された当接部材を備えることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記弾性流路部の外周を囲む環状部材を備え、
該環状部材に少なくとも２つ以上の当接部材の他端部を接続し、
少なくとも１つの当接部材の移動により、前記環状部材の前記弾性流路部に対する傾きを変化させることで該環状部材を介して前記弾性流路部を変形させて、当該弾性流路部を押し潰して内部の流路を縮小させることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
当接部材の移動により、弾性流路部の内部の流路を遮断するまで縮小させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載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。
【請求項１】
液体貯留部材内の液体を液体導入部から液体流路を通じて圧力室に液体を供給し、圧力発生手段の作動によって圧力室内の液体をノズルから液滴として噴射可能な液体噴射ヘッドであって、
前記液体流路の一部に、弾性部材で形成した弾性流路部を設け、
該弾性流路部に一端部が当接すると共に他端部が液体貯留部材に当接し、前記弾性流路部に対して移動可能に構成された当接部材を備えることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記弾性流路部の外周を囲む環状部材を備え、
該環状部材に少なくとも２つ以上の当接部材の他端部を接続し、
少なくとも１つの当接部材の移動により、前記環状部材の前記弾性流路部に対する傾きを変化させることで該環状部材を介して前記弾性流路部を変形させて、当該弾性流路部を押し潰して内部の流路を縮小させることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
当接部材の移動により、弾性流路部の内部の流路を遮断するまで縮小させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載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。
【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２０１２−２１８１６８（Ｐ２０１２−２１８１６８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８２５０９（Ｐ２０１１−８２５０９）
【出願日】平成２３年４月４日（２０１１．４．４）
【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２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月４日（２０１１．４．４）
【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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