JP2005014566A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット記録装置において、安定してインクを供給し、さらに、インクの不吐出の発生を確実に抑える。
【解決手段】本発明のインクジェット記録装置１は、インクジェットヘッド２のインク供給口１５に連通するインク供給流路６ａ，６ｂ，６ｃ中に、複数の貫通孔を有してインクを濾過するフィルタＦをインク供給口１５より高い位置に配置して水平面に対し傾けて設けることで構成されている。これにより、インクジェットヘッド２から移動してきた気泡はフィルタＦの外周の一部に集められ、フィルタの貫通孔を容易に通過するため、気泡の広がり及び滞留を防止することが可能になるので、安定してインクを供給することができ、さらに、インクの不吐出の発生を確実に抑えることができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクをインク滴として吐出させるインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェットプリンタなどのインクジェット記録装置は、インクジェットヘッド内のインクをノズルからインク滴として吐出させ、記録媒体にインク滴を付着させることで画像形成を行う装置である。
【０００３】
このようなインクジェット記録装置では、異物によるノズルの目詰まりの発生やインクジェットヘッド内での気泡の発生などによって、インクの吐出が不安定になったり、インクの不吐出が発生したりしてしまう。これは、記録媒体への印字不良の要因になり問題である。
【０００４】
この問題を解決する方法としては、インクタンクからインクジェットヘッドまで連通するインク供給流路中に、インクを濾過するフィルタを設ける方法が提案されている（特許文献１参照）。このフィルタによって異物などがインクから取り除かれる。さらに、水平面に対してフィルタを傾け、インクタンクからインクと共に流れてきた気泡を捕獲（トラップ）することで、気泡がインクジェットヘッドまで流入することが防止されている。
【０００５】
また、異物だけを除去し気泡を通過させるようにフィルタを構成し、インクジェットヘッドのノズル部分を吸引することで、インクジェットヘッド内から気泡を除去する方法も提案されている（特許文献２参照）。
【０００６】
一方、これらの方法に用いられるフィルタの特性としては、絶対濾過精度が小さく、所定の大きさの異物を通さないことが必須である。しかし、インクジェット記録装置に顔料系のインクを使用した場合には、フィルタがインクの顔料成分を除去してしまい、フィルタの目詰まりが発生することがある。顔料の平均粒子径は一般的に０．０５〜０．５０μｍ程度であるが、顔料の粒子径には分布があり１μｍを超える粒子も存在している。インクジェット記録装置に使用されているフィルタは、一般的に、金属細線の編み込みや金属燒結などにより形成されている。このため、フィルタの捕獲率は粒子径毎に異なっており、例えば、図８に示すグラフのように変動する。
【０００７】
インクジェット記録装置に顔料系のインクを使用した場合、フィルタの目詰まりを生じさせないためには、顔料の最大粒子径におけるフィルタの捕獲率が０％であることが必要である。上述したようなフィルタは、例えば顔料の最大粒子径が２μｍであるとすると、図８に示すように、２μｍ以下では捕獲率が０％であることが必要であり、２μｍ以上になると捕獲率が増加するフィルタである。このようなフィルタに大きさが５μｍである異物が混入した場合、その異物は一定の確率でフィルタによって捕獲される。この捕獲された異物がフィルタの隙間に埋まって、フィルタの目が詰まっていく。このような状態のフィルタでは、大きさが２μｍ以下である顔料が捕獲されることがある。このように粒子径が２μｍ以下である顔料の捕獲率は０％でなくなってしまう。
【０００８】
また、顔料がフィルタによって捕獲されると、顔料インクはインクとしてのスペックを満たさなくなる可能性があり、さらに、捕獲された顔料はフィルタの目詰まりを加速させる原因になる。一方、捕獲率が１００％付近である異物、例えば１０μｍ程度の異物がインクに混入していた場合には、その異物がフィルタを通り抜けインクジェットヘッド内に到達し、悪影響を及ぼすこともある。
【０００９】
【特許文献１】
特許第３１６８１２２号
【特許文献２】
特開平９−９４９７８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の方法では、インクタンクからインクと共に流れてくる気泡は、フィルタによって捕獲（トラップ）されるため、インクジェットヘッドの性能に影響を与えない。しかしながら、インクジェットヘッドのノズル付近では、温度や気圧の変化によるノズルからの気泡の引き込みやインクに溶存している気体などによって、気泡が発生してしまう。このようにインクジェットヘッドの内部に発生した気泡を特許文献１の方法によって取り除くことは不可能である。
【００１１】
また、フィルタが水平に配置されている構造では、インクジェットヘッドから移動してきた気泡はフィルタ面に留まり、たとえ少量の気泡であっても広がるため、薄い気泡層を形成してしまう。この気泡層がクッションとなり、インクの供給を妨げるので、インクの吐出に大きな影響を与えてしまう。
【００１２】
なお、特許文献１の方法のようにフィルタを傾けている構造であっても、フィルタ面に気泡が留まり徐々に大きくなるため、フィルタの濾過有効面積が狭くなり、インクの濾過速度が遅くなってしまい、さらに、インク供給に必要な圧力制御が困難になってしまう。
【００１３】
また、特許文献２の方法では、インクジェットヘッドのノズル部分に気泡を引き込む可能性が高く、気泡は圧力衝撃を吸収してしまうため、ノズル部分への気泡の混入はインクジェット記録装置の性能を著しく低下させてしまう。
【００１４】
本発明の目的は、安定してインクを供給することができ、さらに、インクの不吐出の発生を確実に抑えることができるインクジェット記録装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドのインク供給口に連通するインク供給流路中に、複数の貫通孔を有してインクを濾過するフィルタをインク供給口より高い位置に配置して水平面に対し傾けて設けることで、インクジェットヘッドから移動してきた気泡をフィルタの外周の一部に集める。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態のインクジェット記録装置におけるインク供給流路を概略的に示す説明図、図２はフィルタ部の内部構造を概略的に示す縦断側面図、図３はフィルタを概略的に示す平面図、図４はフィルタの濾過精度を示すグラフ、図５はインクジェットヘッドを概略的に示す縦断側面図、図６はそのＡ−Ａ線断面図である。
【００１７】
図１に示すように、インクジェット記録装置１は、インクジェットヘッド２、インクタンク３、送液ポンプ４、そして、フィルタ部５などから構成されている。そして、それらはインクパイプ６ａ、６ｂ、６ｃにより接続されている。なお、インクパイプ６ａ、６ｂ、６ｃは、インクが流れるインク供給流路として機能する。
【００１８】
インクタンク３は、インクジェットヘッド２に供給されるインクを収容するインク収容部である。インクタンク３内のインクは、送液ポンプ４の駆動によりフィルタ部５を介してインクジェットヘッド２に供給される。供給されるインクとしては、例えば、色材として顔料を含む顔料インクが用いられているが、これに限るものではない。
【００１９】
図２及び図３に示すように、フィルタ部５は、インクを濾過するフィルタＦを収容しており、このフィルタＦによって、内部を通過するインクから所定の大きさの粒子を取り除く。なお、フィルタ部５、すなわちフィルタＦはインクジェットヘッド２より高い位置に配置されている。これは、インクジェットヘッド２内の気泡を浮力によってインクパイプ６ｃを介してフィルタ部５に移動させるための構成である。
【００２０】
フィルタＦには、所定の直径を有する複数の貫通孔７が均一に形成されている。このようなフィルタＦは、水平面に対し傾けられて設けられており、インクジェットヘッド２内からインクパイプ６ｃを介して移動してくる気泡をフィルタＦの外周の一部に案内して集める。なお、フィルタＦを傾ける角度は、フィルタＦの外周の一部に良好に気泡を案内する角度に設定されている。ここで、フィルタＦの外形は、図３に示すように、長方形状に形成されているが、これに限るものはなく、例えば円状に形成されていても良い。なお、フィルタ部５の内壁は、フィルタＦの形状に合わせて形成されている。
【００２１】
フィルタ部５には、インクパイプ６ｂに接続され送液ポンプ４により供給されたインクが流入する流入開口部５ａ、及び、インクパイプ６ｃに接続されフィルタＦを通過したインクが流出する流出開口部５ｂが設けられている。なお、流入開口部５ａは、フィルタ部５内の気泡がその外部に出ていくように、すなわち、流出開口部５ｂからフィルタ部５の内部に入ってフィルタＦを通過した気泡がフィルタ部５の外部に出ていくように広く形成されている。なお、ここでは、例えば、流入開口部５ａは流出開口部５ｂより広く、すなわち大口径に形成されている。また、フィルタ部５の内部は、流入開口部５ａ側の容積が流出開口部５ｂ側の容積より大きくなるようにフィルタＦによって２つに仕切られている。さらに、フィルタ部５の内部には、流出開口部５ｂからフィルタ部５の内部に移動してフィルタＦを通過した気泡が流入開口部５ａに移動しやすいように、その気泡を流入開口部５ａに案内する傾斜部５ｃが設けられている。
【００２２】
ここで、流入開口部５ａから流入したインクは、フィルタＦを通過して流出開口部５ｂから流出する。これにより、インクは、フィルタＦによって濾過され、ノズル８の目詰まりの原因となるゴミやインクジェットヘッド２内で発生する気泡の核となる微小な粒子などが取り除かれる。
【００２３】
なお、本実施の形態のフィルタＦとしては、金属メッキプロセスにより形成されたフィルタＦが用いられている。この金属メッキプロセスは、金属ベース上に形成されたレジストをフォトプロセスにより現像し、貫通孔７となる部分を残して除去し、その後、電気メッキ、例えばニッケルメッキを施してからレジストを除去し、所定の直径の貫通孔７が複数開いた金属板を形成するプロセスである。このプロセスにより形成された金属板をフィルタＦとして用いることで、図４に示すような濾過精度を有するフィルタＦを得ることができる。このフィルタＦは、従来のフィルタ（図８参照）のように粒子径の増加に伴い捕獲率が徐々に増加することがなく、異物の除去と顔料の透過とに優秀な選択性を有し、インクジェット記録装置１に用いるフィルタＦとして非常に有効である。
【００２４】
なお、このようなフィルタＦを水平に配置した場合には、フィルタＦの表面の平滑度が高いため、気泡がフィルタＦの下部で広がりやすく、薄い気泡層を形成してしまう。これを防止するため、本実施の形態では、フィルタＦは水平面に対し傾けられて設けられている。これにより、インクジェットヘッド２内からインクパイプ６ｃを介して移動してくる気泡はフィルタＦの外周の一部に案内されて集められるので、気泡層の発生を防止することができる。さらに、フィルタＦの表面の平滑度が高いので、気泡を良好にフィルタＦの外周の一部に案内して集めることができる。
【００２５】
図５及び図６に示すように、インクジェットヘッド２は、複数のノズル（吐出孔）８が形成されたノズルプレート９、複数のノズル８に各々対向する位置に設けられインクを収容する複数個の圧力室１０を備えている。複数個の圧力室１０は、それぞれに共通インク室１１からインクが供給されるように構成されている。圧力室１０の一部を形成してノズルプレート９に対向する面は振動板１２によって形成されている。振動板１２には、各圧力室１０に対応させて複数個の圧電部材１３が設けられている。
【００２６】
ノズルプレート９には、複数のノズル８が略一直線上に形成されている。そして、インクジェットヘッド２は、ノズルプレート９のノズル８からインクをインク滴として吐出させるように構成されている。振動板１２及び圧電部材１３は、アクチュエータを構成しており、圧電部材１３は駆動信号発生回路１４の出力端子に電気的に接続されている。なお、圧電部材１３としては、圧電素子（ピエゾ素子）が用いられているが、これに限るものではない。そして、振動板１２、圧電部材１３、そして、駆動信号発生回路１４から、圧力室１０内のインクをノズル８からインク滴として吐出させる駆動手段が構成されている。
【００２７】
共通インク室１１には、インクパイプ６ｃに接続されてインクを供給するための開口部であるインク供給口１５が設けられている。このインク供給口１５は、インクジェットヘッド２の上部側に位置付けられている。これにより、インクジェットヘッド２の内部に発生した気泡は、浮力などによりインク供給口１５からインクパイプ６ｃ内に移動することが可能になる。そして、フィルタ部５、すなわちフィルタＦはインクジェットヘッド２のインク供給口１５より高い位置に位置付けられている。したがって、インクジェットヘッド２内の気泡は浮力によってインクパイプ６ｃを介してフィルタ部５に移動することが可能になる。つまり、インクジェット記録装置１は、インクジェットヘッド２内の気泡が浮力などによってフィルタ部５に移動するように構成されている。
【００２８】
このようなインクジェットヘッド２は、駆動信号発生回路１４から圧電部材１３に駆動信号を付与し、圧電部材１３を変形させて、振動板１２を振動させる。この振動によって圧力室１０の容積が変化する。圧力室１０の容積が増える過程で、共通インク室１１のインクが圧力室１０に吸引され、圧力室１０の容積が減る過程で、圧力室１０のインクがインク滴となってノズル８から外部に向けて吐出する。
【００２９】
なお、本実施の形態においては、アクチュエータとして圧電部材１３が用いられているが、これに限るものではなく、例えば、アクチュエータとして発熱体が用いられても良い。この場合には、インクジェットヘッドは、発熱体によりインクを沸騰させることで、ノズル８からインクをインク滴として吐出させる構造になっている。また、本実施の形態においては、インクタンク３の内部に貯留したインクの液面とインクジェットヘッド２に設けられたノズル８との水頭差を利用することでノズル８内のインクに負圧を作用させている。この負圧の作用により、ノズル８からのインクの漏れ出しが防止される。
【００３０】
このような構成において、インクジェットヘッド２の内部には、温度や気圧の変化によるノズルからの気泡の引き込みやインクに溶存している気体などによって、気泡が発生する。インクジェットヘッド２の内部の気泡は、浮力などによりインクジェットヘッド２のインク供給口１５からインクパイプ６ｃを介してフィルタ部５に向かって移動する。この気泡は、フィルタ部５の流出開口部５ｂからその内部に入り、フィルタＦ面に沿ってその外周の一部に案内され一箇所に集められるので、フィルタＦ面での気泡の広がりや滞留により貫通孔７を塞ぐことで濾過精度を低下させる気泡層の発生を防止することが可能になる。これにより、インク供給に必要な圧力制御を安定して行うことができ、さらに、フィルタＦの濾過有効面積が減少せず、インクの濾過速度が遅くなることを防止することができる。
【００３１】
また、図７に示すように、気泡がフィルタＦの外周の一部に集められてある程度の大きさになると、その集められた気泡Ｋは、浮力やインクによる圧力、特にフィルタ部５を矢印７ａ方向に通過する際のインクによる圧力などによって、矢印７ｂ方向にフィルタＦを通過してフィルタ部５の内部から外部に出ていく。これにより、フィルタＦの外周の一部に集められた気泡Ｋがインクの供給を妨げることは無くなり、さらに、フィルタＦの濾過有効面積も減少せず、インクの濾過速度が遅くなることを防止することができる。ここで、インクの表面張力や比重、フィルタＦに対するインクの濡れ性、そして、フィルタ径などを考慮し、フィルタＦの濡れ性や傾き角度などを調整することで、フィルタ部５はフィルタＦの外周の一部に集められた気泡ＫがフィルタＦを通過するように構成されている。
【００３２】
このようにして、本実施の形態のインクジェット記録装置１によれば、インクジェットヘッド２からフィルタＦまで移動してきた気泡はフィルタＦの外周の一部に集められ、フィルタＦの貫通孔７を容易に通過するため、気泡の広がり及び滞留を防止することが可能になるので、安定してインクを供給することができ、さらに、インクの不吐出の発生を確実に抑えることができる。つまり、インクジェット記録装置１は安定してインクを吐出させることができる。また、複数の貫通孔７を具備して図４に示すような濾過精度を有するフィルタＦを用いることで、精度良くインクを濾過することができ、さらに、フィルタＦの外周の一部に集められた気泡Ｋは容易にフィルタＦを通過することができる。
【００３３】
なお、本実施の形態においては、フィルタＦは金属メッキプロセスにより形成されていることから、そのフィルタＦの表面の平滑度が高いため、気泡を良好にフィルタＦの外周の一部に案内して集めることができる。また、顔料インクを使用するインクジェット記録装置１に従来のフィルタを用いた場合に比べ、顔料インクに対するフィルタＦの寿命が延びるため、フィルタＦの高寿命化を実現することができる。
【００３４】
また、本実施の形態においては、インク収容部であるインクタンク３は、インクとして顔料を含む顔料インクを収容していることから、染料インクなどに比べ、用紙などの記録媒体に付着したインクのにじみや色あせを抑えることができる。
【００３５】
また、本実施の形態においては、インク供給流路であるインクパイプ６ａ，６ｂ，６ｃ中に設けられフィルタＦを収容するフィルタ部５を備え、フィルタ部５は、インクパイプ６ａ，６ｂ，６ｃを流れるインクが流入する流入開口部５ａとフィルタＦを通過したインクが流出する流出開口部５ｂとを有し、流入開口部５ａは、フィルタ部５内の気泡がその外部に出ていくように流出開口部５ｂより広く形成されていることから、気泡がフィルタ部５内に留まらずにフィルタ部５の流入開口部５ａから良好に出ていくため、フィルタＦの濾過有効面積が減少せず、インクの濾過速度が遅くなることを防止することが可能になる。これにより、安定してインクを供給することができ、さらに、インクの不吐出の発生を確実に抑えることができる。
【００３６】
また、本実施の形態においては、フィルタ部５は、流入開口部５ａにフィルタ部５内の気泡を案内する傾斜部５ｃを有していることから、フィルタ部５内の気泡が流入開口部５ａに移動しやすくなり、気泡がフィルタ部５内に留まることを防止することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、インクジェットヘッドからフィルタまで移動してきた気泡はフィルタの外周の一部に集められ、フィルタを容易に通過するため、フィルタ面での気泡の広がり及び滞留を防止することが可能になるので、安定してインクを供給することができ、さらに、インクの不吐出の発生を確実に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のインクジェット記録装置におけるインク供給流路を概略的に示す説明図である。
【図２】フィルタ部の内部構造を概略的に示す縦断側面図である。
【図３】フィルタを概略的に示す平面図である。
【図４】フィルタの濾過精度を示すグラフである。
【図５】インクジェットヘッドを概略的に示す縦断側面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】フィルタ部の一部分を拡大して概略的に示す縦断側面図である。
【図８】従来のフィルタの濾過精度を示すグラフである。
【符号の説明】
１ インクジェット記録装置
２ インクジェットヘッド
３ インク収容部（インクタンク）
５ フィルタ部
５ａ 流入開口部
５ｂ 流出開口部
５ｃ 傾斜部
６ａ，６ｂ，６ｃ インク供給流路（インクパイプ）
７ 貫通孔
８ ノズル
１５ インク供給口
Ｆ フィルタ

Claims (5)

1. インクを収容するインク収容部と、
   前記インク収容部にインク供給流路を介して連通するインク供給口を上部側に有し、インクをノズルからインク滴として吐出させるインクジェットヘッドと、
   前記インク供給口より高い位置に配置され水平面に対し傾けられて前記インク供給流路中に設けられ、複数の貫通孔を有してインクを濾過するフィルタと、
   を備えるインクジェット記録装置。
2. 前記フィルタは金属メッキプロセスにより形成されている請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 前記インク収容部は、前記インクとして顔料を含む顔料インクを収容している請求項１又は２記載のインクジェット記録装置。
4. 前記インク供給流路中に設けられ、前記フィルタを収容するフィルタ部を備え、
   前記フィルタ部は、前記インク供給流路を流れるインクが流入する流入開口部と前記フィルタを通過したインクが流出する流出開口部とを有し、
   前記流入開口部は、前記フィルタ部内の気泡がその外部に出ていくように前記流出開口部より広く形成されている請求項１、２又は３記載のインクジェット記録装置。
5. 前記フィルタ部は、前記流入開口部にフィルタ部内の気泡を案内する傾斜部を有している請求項４記載のインクジェット記録装置。

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