JP2013132895A

JP2013132895A - 流路部材、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

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Publication number: JP2013132895A
Application number: JP2011286919A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Miyajima; 弘樹宮嶋; Koji Morikoshi; 耕司森腰
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2013-07-08
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: JP5843064B2

Abstract

【課題】圧力室に連通する開口縁部に液体が堆積することを抑えることで弁体の開閉動作を安定化し、液体の供給を安定的に行うことができる流路部材、該流路部材を用いて液体の吐出特性が安定し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に連通する連通路５２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、弁体９０は鍔部９２、これに接続された軸部９１、及び鍔部９２に設けられたシール部材９３を備え、シール部材９３は軸部９１を囲む楕円状に形成する。
【選択図】図６

Description

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。

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。

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。

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）。

弁体には、連通路の開口縁部に当接するシール部材が設けられている。このようなシール部材により、弁体で連通路を確実に閉じることができる。

特開２００８−２３０１９６号公報

しかしながら、圧力室内の圧力変動により弁体が連通路を開閉するたびに、連通路の開口縁部にインクが徐々に堆積してしまう。インクの堆積が進むと、弁体の開閉動作が不安定になる。例えば、圧力室内部の圧力変動の程度が同じであっても、インクの堆積量に応じて弁体が開く程度が異なってしまう。このため、ヘッド本体へのインクの供給が不安定になり、インクの吐出特性が変動し、印刷品質が低下してしまう。また、さらにインクの堆積が進むと、弁体が連通路を閉じた状態であっても、シール部材によるシールが不完全になる。この場合、意図しないタイミングでヘッド本体のノズルからインクが吐出されてしまう虞がある。

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。

本発明は、上記事情に鑑み、圧力室に連通する連通路の開口縁部に液体が堆積することを抑えることで弁体の開閉動作を安定化し、液体の供給を安定的に行うことができる流路部材、該流路部材を用いて液体の吐出特性が安定し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。

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及び該溝状流路に連通する連通路と、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、前記連通路に挿通される軸部及び該軸部に設けられた弁本体を有し、前記弁本体が前記連通路を閉じた閉弁状態及び前記弁本体が前記連通路から離れた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、前記弁体が開弁状態となる方向に前記軸部を押圧可能な受圧部材とを備え、前記弁体は、前記軸部を中心として回動可能であり、前記弁本体には、前記連通路の開口縁部に接するシール部材が設けられ、前記シール部材は、前記軸部からの距離が不均一である環状に形成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、開口縁部に形成される液体の堆積物を、広く薄くすることができるので、弁体が連通路を開閉する動作に対する堆積物の影響をほとんど無くすことができる。これにより、流路部材は、弁体の開閉動作にばらつきを生じさせず、弁体の動作を安定化することができ、液体を安定的に供給することができる。

ここで、前記シール部材は、前記軸部に直交する平面において、前記軸部を通り、直交する２つの軸について線対称となるように形成されていることが好ましい。これによれば、弁体に掛かる付勢力がシール部材全体に均等に掛かり、開口縁部とのシール性が向上する。

また、前記シール部材は、円環状に形成され、該円環の中心が前記軸部から偏心していることが好ましい。これによれば、開口縁部に形成される液体の堆積物を、より確実に広く薄くすることができる。

また、前記シール部材は、前記軸部側に向かい突出した部分と、前記軸部よりも外側に向かい突出した部分とからなる波形状に形成されていることが好ましい。これによれば、開口縁部に形成される液体の堆積物を、より確実に広く薄くすることができる。

また、前記軸部には、前記受圧部材に押圧されて前記弁体を回動させるスクリューが設けられていることが好ましい。これによれば、弁体の回動が促進されるので、開口縁部に形成される液体の堆積物を、より確実に広く薄くすることができる。

また、前記弁体の側面には、前記液体流路中の液体の圧力を受けて前記弁体を回動させる溝が設けられていることが好ましい。これによれば、弁体の回動が促進されるので、開口縁部に形成される液体の堆積物を、より確実に広く薄くすることができる。

また、前記液体流路は、前記連通路に連通し、前記弁体を収容する弁体収容室を含み、前記弁体収容室の側面には、該弁体収容室から前記連通路に向かう液体を旋回させる溝が設けられていることが好ましい。これによれば、弁体の回動が促進されるので、開口縁部に形成される液体の堆積物を、より確実に広く薄くすることができる。

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、液体の吐出特性が安定した液体噴射ヘッドが提供される。

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、液体の吐出特性が安定した液体噴射装置が提供される。

インクジェット式記録装置の平面図である。流路部材（カバー部材を取り外した状態）の平面図である。第１流路部材の平面図である。図２のＡ−Ａ線断面図である。弁体の平面図及び断面図である。弁体の開閉動作を示す要部断面図である。弁体収容室側から連通路を見た平面図及びそのＡ−Ａ’線断面図である。弁体収容室側から連通路を見た平面図及びそのＡ−Ａ’線断面図である。弁体収容室側から連通路を見た平面図及びそのＡ−Ａ’線断面図である。弁体の平面図である。弁体の平面図である。スクリューを有する弁体の開閉動作を説明する要部断面図である。スクリューを有する弁体の開閉動作を説明する要部断面図である。スクリューを有する弁体の開閉動作を説明する要部断面図である。弁体及び弁体収容室を示す要部断面図である。

〈実施形態１〉
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。

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。

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。

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、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。

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。

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。

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。

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。

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。

図２は、本実施形態に係る流路部材（カバー部材及びフィルムを取り外した状態）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線断面図である。

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。

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。

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。

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。

図２〜図４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。

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。

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。

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（図１参照）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。

また、第１流路部材４０には、インク供給チューブ２４（図１参照）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。

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。

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、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に連通路５２を介して連通している。溝状流路５１の前端側は、フィルター室４４に連通路５５を介して連通している。

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。

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。

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の開口縁部に、接着剤７０で接着されている。もちろん、開口縁部のみならず、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。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。

上述したように、流路部材３０には、インク導入路４８、弁体収容室４６、連通路５２、圧力室５３、連通路５５、フィルター室４４、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。なお、連通路５２は、請求項にいう溝状流路（圧力室）に連通した連通路に相当する。

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。

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。

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。

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。

図４〜図６を用いて弁体９０を具体的に説明する。図５は、弁体の平面図及び断面図、図６は、弁体の開閉動作を示す要部断面図である。

図４に示すように、弁体９０は、円柱状に形成された軸部９１と、円板状に形成された鍔部９２と、シール部材９３とを備えている。鍔部９２は、請求項の弁本体の一例である。軸部９１の外径は、連通路５２の内径よりも小さく形成され、連通路５２に挿通されている。また、鍔部９２の外径は、連通路５２の内径よりも大きく形成され、弁体収容室４６内に配置されている。軸部９１の下端は鍔部９２の上面における中心に連結され、軸部９１の上端は作動板８１の下面に当接している。

なお、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、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。

図５に示すように、鍔部９２の上面には、弾性材料よりなるシール部材９３が固着されている。シール部材９３は、連通路５２の開口縁部５２ａ（図４参照）に接し、鍔部９２と開口縁部５２ａとの間をシールするものである。シール部材９３は、軸部９１からの距離が不均一である環状に形成されている。すなわち、シール部材９３は、図５（ａ）に示すように、軸部９１を囲むように切れ目なく連続して形成され、かつ軸部９１からの距離が一定ではない。換言すれば、シール部材９３は、軸部９１と同心の円環状以外の形状に形成されていない。また、シール部材９３の高さ（鍔部９２の上面からの高さ）は、均一になっている。本実施形態では、シール部材９３は、軸部９１を囲むように楕円状に形成されている。シール部材９３をこのような形状とすることで、詳細は後述するが、開口縁部５２ａにインクが堆積することを抑制することができる。

さらに、シール部材９３は、軸部９１に直交する平面である鍔部９２の上面において、軸部９１を通り、直交する２つの軸（Ａ−Ａ’線を示す点線とこれに直交する点線）について線対称となるように形成されている。シール部材９３をこのような形状とすることで、詳細は後述するが、コイルばね９４による付勢力がシール部材９３全体に均等に掛かり、開口縁部５２ａとのシール性が向上する。

また、図４、図５（ｂ）に示すように、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。コイルばね９４の一端は、弁体収容室４６の底面に固定され、他端は、鍔部９２の下面に設けられた溝９５に嵌合されている。この溝９５は、軸部９１を中心として円環状に形成されており、鍔部９２は、コイルばね９４に対して摺動可能になっている。これにより、弁体９０全体は、コイルばね９４の伸縮に伴い上下動が可能であり、かつ軸部９１を中心として回動可能になっている。

このように構成された弁体９０の開閉動作を説明する。図６（ａ）に示すように、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が連通路５２を囲んだ状態で連通路５２の開口縁部５２ａに密着して連通路５２が閉鎖された状態、すなわち弁体収容室４６内と圧力室５３内とが非連通状態になっている。さらに、上述したように、シール部材９３は、直交する２つの軸について線対称となるように形成されている（図５参照）ため、コイルばね９４による付勢力がシール部材９３全体に均等に掛かり、開口縁部５２ａとのシール性が向上する。

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（図１参照）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、大気圧との差圧により各圧力室５３は負圧となり、受圧部６１（図４参照）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（図４参照）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。

図６（ｂ）に示すように、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。すなわち、シール部材９３が開口縁部５２ａから離間することで、弁体９０が開弁される。そして、弁体９０が開弁状態にある場合には、連通路５２が開放された状態、すなわち、弁体収容室４６内と圧力室５３内とが連通状態になっている。

弁体９０が開弁状態であると、各弁体収容室４６のインクが連通路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。

ここで、上述したシール部材９３により、開口縁部５２ａにインクが堆積することを抑制できることについて詳細に説明する。図７（ａ）、図７（ｃ）及び図８（ａ）は、弁体収容室４６側から圧力室５３に連通する連通路５２を見た平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ’線断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。

まず、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、弁体９０（図４〜図６参照）の開閉動作により、開口縁部５２ａにシール部材９３（図５参照）が当接する。上述したようにシール部材９３は楕円状に形成したので、開口縁部５２ａには、その楕円状と同形状にインクが堆積し始める。この開口縁部５２ａに堆積したインクを堆積インク９６と称する。

弁体９０は、上述したように軸部９１を中心に回動可能に構成されている。したがって、弁体９０が開閉動作（上下動）するたびに弁体９０が少しずつ回動し、この弁体９０の回動に伴ってシール部材９３も回動する。シール部材９３は楕円状に形成したので、図７（ｃ）に示すように、シール部材９３が開口縁部５２ａに当接する位置に堆積する堆積インク９６の位置は、図７（ａ）に示した位置とは異なる。図７（ｃ）に示す例では長軸が右上から左下に伸びた楕円状に堆積インク９６が形成される。

以降、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、弁体９０が開閉動作を繰り返すたびに弁体９０が回動するため、これに伴い回動するシール部材９３により形成される堆積インク９６を、比較的薄く広くすることができる。図８（ａ）に示すように、堆積インク９６は、連通路５２を中心としてドーナツ状に形成されるが、その外周の半径は、楕円状のシール部材９３の長軸の半径Ｒ_Ｌであり、その内周の半径は、シール部材９３の短軸の半径Ｒ_Ｓである。

仮に、シール部材９３が軸部９１を中心として円環状に形成されていた場合、すなわち、軸部９１からの距離が均一である環状にシール部材９３を形成した場合は、図９に示すように堆積インク９６が形成される。図９（ａ）は、弁体収容室４６側から圧力室５３に連通する連通路５２を見た平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。

図９（ａ）に示すように、シール部材９３が軸部９１を中心に円環状に形成されていると、開口縁部５２ａに形成される堆積インク９６も円環状に形成される。シール部材９３の軸部９１からの距離が均一であるため、弁体９０が回動しても、堆積インク９６は同じ位置に堆積し続ける。したがって、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、堆積インクは、比較的厚く狭く堆積する。このため、弁体９０の開閉動作にばらつきが生じる。例えば、圧力室５３内部の圧力変動の程度が同じであっても、堆積インク９６が比較的厚く形成されているので、弁体９０が開く程度が異なってしまう。この結果、ヘッド本体１９へのインクの供給が不安定になり、インクの吐出特性が変動し、印刷品質が低下してしまう。また、さらにインクの堆積が進むと、図９（ｂ）に示すように、堆積インク９６の厚さのばらつきが顕著となり、弁体９０が連通路を閉じた状態であっても、シール部材９３によるシールが不完全になる。この場合、弁体収容室４６から圧力室５３にインクが流入し、意図しないタイミングでヘッド本体１９のノズルからインクが吐出されてしまう虞がある。

一方、上述したように、本発明に係る流路部材３０では、シール部材９３は軸部９１からの距離が不均一な環状に形成されている。このため、図７及び図８に示したように、開口縁部５２ａにインクが堆積しても、幅方向に広がる。すなわち、半径Ｒ_Ｌの円と半径Ｒ_Ｓの円との間の領域に堆積インク９６が広がるので、厚さ方向に堆積することが抑制される。したがって、弁体９０が連通路５２を開閉する動作に対する堆積インク９６の影響をほとんど無くすことができる。

これにより、流路部材３０は、弁体９０の開閉動作にばらつきを生じさせず、弁体９０の動作を安定化することができ、ヘッド本体１９にインクを安定的に供給することができる。

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により安定的に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。

〈実施形態２〉
実施形態１では、軸部９１からの距離が不均一な環状に形成されたシール部材９３として、楕円状に形成されたものを例示した。しかし、シール部材９３はこのような形状に限定されない。以下、シール部材の他の態様について説明する。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１０は、弁体の平面図である。シール部材９３Ａは、軸部９１を囲むように円環状に形成されている。シール部材９３Ａの中心は、軸部９１からずれている。すなわち、シール部材９３Ａの中心は、軸部９１から偏心している。

弁体９０の回動に伴いシール部材９３Ａが回動したときの、シール部材９３の軌跡を点線で示す。内側の点線は、軸部９１とシール部材９３Ａとの最短距離となる半径Ｒ_Ｓの円であり、外側の点線は、軸部９１とシール部材９３Ａとの最長距離となる半径Ｒ_Ｌの円である。したがって、これらの２つの円の間の領域は、シール部材９３の上面が通る領域となり、該領域に対向する開口縁部５２ａに堆積インク９６が形成されることになる。

このように、シール部材９３Ａは軸部９１からの距離が不均一な環状に形成されている。したがって、実施形態１と同様に、開口縁部５２ａにインクが堆積しても、幅方向に広がる。すなわち、半径Ｒ_Ｌの円と半径Ｒ_Ｓの円との間の領域に堆積インク９６が広がるので、厚さ方向に堆積することが抑制される。したがって、弁体９０が連通路５２を開閉する動作に対する堆積インク９６の影響をほとんど無くすことができる。

図１１は、弁体の平面図である。図１１（ａ）に示すように、シール部材９３Ｂは、軸部９１を囲むように波形状に形成されている。すなわち、シール部材９３Ｂは、軸部９１側に突出した８つの部分と、軸部９１から外側に向けて突出した８つの部分とから構成された波形状に形成されている。また、シール部材９３Ｂは、軸部９１に直交する平面である鍔部９２の上面において、軸部９１を通る２つの直交する軸（図示せず。図５と同様の点線）について線対称である。

弁体９０の回動に伴いシール部材９３Ｂが回動したときの、シール部材９３Ｂの軌跡を点線で示す。内側の点線は、軸部９１とシール部材９３Ｂとの最短距離となる半径Ｒ_Ｓの円であり、外側の点線は、軸部９１とシール部材９３Ｂとの最長距離となる半径Ｒ_Ｌの円である。したがって、これらの２つの円の間の領域は、シール部材９３Ｂの上面が通る領域となり、該領域に対向する開口縁部５２ａに堆積インク９６が形成されることになる。

このように、シール部材９３Ｂは軸部９１からの距離が不均一な環状に形成されている。したがって、実施形態１と同様に、開口縁部５２ａにインクが堆積しても、幅方向に広がる。すなわち、半径Ｒ_Ｌの円と半径Ｒ_Ｓの円との間の領域に堆積インク９６が広がるので、厚さ方向に堆積することが抑制される。したがって、弁体９０が連通路５２を開閉する動作に対する堆積インク９６の影響をほとんど無くすことができる。

また、シール部材９３Ｂは、２つの直交する軸（図示せず）について線対称であるため、コイルばね９４による付勢力がシール部材９３Ｂ全体に均等に掛かり、開口縁部５２ａとのシール性が向上する。

図１１（ｂ）に示すように、略四角形の各辺の中央部を軸部９１側に突出させた波形状のシール部材９３Ｃであってもよい。このような形状においても、図１１（ａ）に示したシール部材９３Ｂと同様の作用効果を奏する。

〈実施形態３〉
実施形態１では、弁体９０は、弁体９０の上下動に伴い回動するものであったが、流路部材３０は、弁体９０の回動を促進させる構造を有していてもよい。

図１２〜図１４は、スクリューを有する弁体の開閉動作を説明する要部断面図である。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態に係る弁体９０は、軸部９１に、受圧部材８０（作動板８１）に押圧されて弁体９０を回動させるスクリュー９７が設けられている。スクリュー９７は、軸部９１を中心として螺旋状に形成された部材である。本実施形態では、スクリュー９７は軸部９１を４周しており、最上段が作動板８１に当接している。

図１３に示すように、圧力室５３内が負圧になり、フィルム６０が圧力室５３側に撓むと、作動板８１がフィルム６０に押圧されて圧力室５３側に弾性変形する。この作動板８１の弾性変形によりスクリュー９７が押圧され、該押圧力でスクリュー９７が軸部９１を回動させる。

このようなスクリュー９７を設けることで、弁体９０は上下動するたびに回動されるので、シール部材９３により形成される堆積インク９６をより確実に広く薄くすることができる。

また、図１４に示すように、作動板８１に、スクリュー９７側に突出する突起部９８を設けてもよい。作動板８１に突起部９８を設けることで、作動板８１の弾性変形に伴うスクリュー９７の押圧をより確実にすることができる。

〈実施形態４〉
実施形態３では、弁体９０の回動を促進させるために、弁体９０に作動板８１の押圧力を作用させて直接的に回動を促進させたが、このような態様に限られない。

図１５は、弁体及び弁体収容室を示す要部断面図である。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、シール部材９３、コイルばね９４などの図示も省略している。

同図に示すように、弁体９０の側面である鍔部９２の側面には、インクの圧力を受けて弁体９０を回動させる溝９９が設けられている。具体的には、溝９９は、軸部９１に対して平行ではなく交差する方向に延設されている。

このように鍔部９２の側面に溝９９を設けることで、弁体収容室４６から連通路５２に向かい流れるインクが溝９９に流れ込む。そして、該インクの圧力が溝９９の側面を押圧することで弁体９０が回動される。このように溝９９に流れるインクの圧力で弁体９０が回動されるので、シール部材９３により形成される堆積インク９６をより確実に広く薄くすることができる。

さらに、弁体収容室４６の側面に、弁体収容室４６から連通路５２に向かうインクを旋回させる溝４６ａを設けてもよい。具体的には、弁体収容室４６の側面に螺旋状の溝４６ａが設けられている。

弁体収容室４６の側面に溝４６ａを設けることで、弁体収容室４６から連通路５２に向かい流れるインクが旋回する。このインクの旋回流により弁体９０が回動される。このように溝４６ａにより生じたインクの旋回流で弁体９０が回動されるので、シール部材９３により形成される堆積インク９６をより確実に広く薄くすることができる。

〈他の実施形態〉
本発明に用いられるインクは、特に限定されず、染料系インク・顔料系インクのどちらでも本発明を適用できる。また、インク以外の液体を用いる場合であっても、弁体９０の開弁・閉弁により連通路５２の開口縁部５２ａに堆積するような液体であれば本発明を適用することができる。

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。

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。

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、４６弁体収容室、５０第２流路部材、５１溝状流路、５２連通路、５２ａ開口縁部、５３圧力室、６１受圧部、７０接着剤、８０受圧部材、８１作動板、９０弁体、９１軸部、９２鍔部、９３シール部材

Claims

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及び該溝状流路に連通する連通路と、
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、
前記連通路に挿通される軸部及び該軸部に設けられた弁本体を有し、前記弁本体が前記連通路を閉じた閉弁状態及び前記弁本体が前記連通路から離れた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、前記弁体が開弁状態となる方向に前記軸部を押圧可能な受圧部材とを備え、
前記弁体は、前記軸部を中心として回動可能であり、
前記弁本体には、前記連通路の開口縁部に接するシール部材が設けられ、
前記シール部材は、前記軸部からの距離が不均一である環状に形成されている
ことを特徴とする流路部材。
請求項１に記載する流路部材において、
前記シール部材は、前記軸部に直交する平面において、前記軸部を通り、直交する２つの軸について線対称となるように形成されている
ことを特徴とする流路部材。
請求項１又は請求項２に記載する流路部材において、
前記シール部材は、円環状に形成され、該円環の中心が前記軸部から偏心している
ことを特徴とする流路部材。
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する流路部材において、
前記シール部材は、前記軸部側に向かい突出した部分と、前記軸部よりも外側に向かい突出した部分とからなる波形状に形成されている
ことを特徴とする流路部材。
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載する流路部材において、
前記軸部には、前記受圧部材に押圧されて前記弁体を回動させるスクリューが設けられている
ことを特徴とする流路部材。
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載する流路部材において、
前記弁体の側面には、前記液体流路中の液体の圧力を受けて前記弁体を回動させる溝が設けられている
ことを特徴とする流路部材。
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載する流路部材において、
前記液体流路は、前記連通路に連通し、前記弁体を収容する弁体収容室を含み、
前記弁体収容室の側面には、該弁体収容室から前記連通路に向かう液体を旋回させる溝が設けられている
ことを特徴とする流路部材。
請求項１〜請求項７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８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。