JP2005262464A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インク循環回復動作時に、流路中に設けられたフィルタに密着する弁を備えたごみ除去装置において、インク循環回復動作時の気泡の除去効率を向上させ、また、弁動作の信頼性を向上させる。
【解決手段】流路中に設けられたフィルタ１の、インク循環回復動作時のインクの給送方向上流側に、弁７が設けられている。流路壁４１によって、フィルタ１の上流側と下流側にそれぞれ面して開口４４，１１が形成されており、下流側の開口１１は上流側の開口４４より小さい。弁７は、フィルタ１に密着した状態で、フィルタ１の、開口１１に面する領域を内包する領域を覆う外形を有し、弁７には、弁７がフィルタ１に密着した状態で、フィルタ１の、開口１１に面する領域に対向する位置に開口１１が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関し、特に、記録ヘッドから吐出するインクなどの液体の流路中にごみを除去するごみ除去装置を備えたインクジェット記録装置に関する。

従来、インクジェット記録装置に代表されるような、ノズルなどの微小な断面積を有する液路にインクを供給する装置においては、液路中のごみやインクからの析出物、さらには気泡による液路の目詰まりを防止する必要があった。特に、インクジェット記録装置では、ごみや析出物、さらには気泡などにより、インク液滴を吐出するための吐出口を詰まらせないために、インクをインクタンクから共通液室を介して吐出口まで供給する流路中に、微小なごみや気泡を除去するフィルタを有するごみ除去装置を設けた構成が知られている。

図７および図８は、このような従来のインクジェット記録装置に備えられたごみ除去装置１２０の全体構成を示す摸式的断面図である。

これらの図に示されるごみ除去装置１２０は、例えば、記録ヘッドに接続された循環流路中に設けられ、ポンプによってこの循環流路中にインク１０２を循環させて記録ヘッドおよびインク供給系内の気泡１０５やごみ１０４を除去するインク循環回復動作に用いられる。すなわち、この場合、ポンプによってインクタンクから圧送されたインク１０２は、インク往路を介して記録ヘッドに至り、さらに記録ヘッドからインク復路を介してインクタンクに戻され、インク往路にごみ除去装置１２０が設けられる。この際、ごみ除去装置１２０のところでは、流入チューブ１２１から流入したインク１０２が流出チューブ１２２に至るまでの間にフィルタ１０１を通り、ゴミ１０４がフィルタ１０１に捉えられて除去される。

この際、インク往路およびインク復路や記録ヘッド内に存在する気泡１０６はインクタンクに戻され、インクタンクにおいて大気中に放出される。したがって、ポンプによる圧送時には、気泡１０５を、上記のインク往路とインク復路の途中に設けられたごみ除去装置１２０のフィルタ１０１を通過させる必要がある。

一方、記録時にインク１０２をインクタンクからインク復路を介して記録ヘッドに供給する際には、一般にポンプによる圧送を行ず、記録ヘッド等においてインク１０２に対して働く毛管力等によってインク１０２の供給が行なわれる。そして、この際には、気泡１０５がごみ除去装置１２０のフィルタ１０１を通過しないようにする必要がある。その理由は、もしも気泡１０５が記録ヘッド内に入り、吐出口に至るノズルに入ると、吐出が不安定となり、最悪の場合にはインク不吐出の原因になるからである。

近年、インクジェット記録装置においては印刷速度がますます速くなってきており、そのために、例えばヘッドのノズル数を増加させる、吐出周波数を増加させるなどの手法が採られている。このような手法によると、単位時間当たりに印刷できる領域が広くなるため、簡単に印刷速度を上げることができるが、単位時間当たりに消費するインク量も増加する。その結果、ごみ除去装置１２０のフィルタ１０１を流れるインク１０２の流量も増加する。フィルタ１０１を通ってインク１０２が流れる場合、必ずフィルタ１０１の前後で圧力損失が生じる。この圧力損失はインク１０２の流量に比例するため、インク流量が増加するとフィルタ前後の圧力損失も大きくなる。

一方、記録ヘッドの共通液室内の圧力は、大気圧より大きくなるとノズルからインク１０２が漏れ、圧力が下がりすぎると適正なインク吐出量が保てなくなるため、通常は、所定の圧力範囲、例えば−０．３ｋＰ〜−２．０ｋＰの範囲に保つ必要がある。しかし、インク流量が増加してフィルタ１０１の圧力損失が大きくなると、共通液室内の圧力が下がり、上記の適正な圧力範囲を逸脱してしまう。そこで、一般には、インク流量を多くした構成では、同じ比率でフィルタ１０１の面積を増やすことによって圧力損失の増大を防止している。ところが実験を行なってみると、フィルタ１０１の面積を大きくした構成のごみ除去装置１２０においても、流れるインク１０２中に気体が混入していた場合には、フィルタ１０１の上流側に溜まる気泡１０５がさらに多くなってしまい、フィルタ１０１の有効濾過面積は、フィルタ１０１の面積を広くするのに比例しては大きくならないことが確かめられた。

このようなフィルタ１０１における気泡１０５による問題点に関して、先願発明（特許文献１）において、前述のインク循環回復動作時にフィルタの高圧側（上流側）に密着する弁を設ける事が提案されている。この構成では、記録時には前後の圧力差を小さくして気泡の通過を阻止するために弁を開いた状態とし、インク循環回復動作時にはフィルタ前後の圧力差を大きくして気泡を効率的に通過させるために弁をフィルタ表面に密着させている。

図９および図１０は、このような従来のインクジェット記録装置に備えられたごみ除去装置１２０の全体構成を示す摸式的断面図である。これらの図において、図７，８と同一の構成要素には同一の符号を付している。

これらの図に示される弁１０７は、ごみ除去装置１２０のフィルタ１０１の隅部付近で、揺動して開閉するように支持されており、閉じた状態でフィルタ１０１表面に密着可能になっている。

記録時には、インクは矢印ａの方向から矢印ｂの方向へゆっくり流れるため、弁１０７はフィルタ１０１表面に密着することなく、フィルタ１０１の隅部付近の支持部を中心に揺れ動く。この時、フィルタ１０１の前後の圧力差は小さいので、気泡はフィルタ１０１を通過しない。

一方、インク循環回復動作時には、インクは矢印ａの方向から矢印ｂの方向へ速く流れるため、弁１０７は図９の矢印ｃ方向に移動してフィルタ１０１表面に密着する（図９中、二点鎖線で示してある）。これによって、フィルタ１０１の有効濾過面積は小さくなり、フィルタ１０１の前後の圧力差が大きくなるので、気泡を、フィルタ１０１の、弁１０７が密着していない部分を通して効率的に通過させることができる。
特許第３１６０４１１号明細書

しかしながら、上記の特許文献１に開示された構成では、図１１に示すように、インク循環回復動作時、気泡を含んだインク１０２は、フィルタ１０１の、弁１０７によって覆われない部分のうち、本来、インク１０２を通過させるように意図され、一定の面積が確保された部分（図１１では上部の部分）からだけではなく、弁１０７の周囲の流路壁面との、他の狭い隙間１０８，１０９，１１０をも通過しようとする場合がある。この場合、これらの隙間１０８，１０９，１１０では、面積が狭すぎて気泡１０６が詰まることがある。インク循環回復動作時、気泡は、一定の面積が確保された、弁１０７の上部を優先的に通過するので、一旦このような狭い隙間１０８，１０９，１１０に詰まった気泡１０６はなかなか取り除くことができない。このように、インク循環回復動作時に除去されない気泡１０６が生じると、その分、気泡の除去効率が低下しまうことになり、また、このような気泡１０６は、インク循環回復動作終了後に、弁１０７がスムーズに開動作する妨げになり、弁１０７の動作の信頼性を低下させてしまうことも考えられる。このような隙間１０８，１０９，１１０に気泡が詰まらないようにするためには、ポンプの出力をより大きくする必要が生じてしまう。

本発明は、上記従来技術の実情に鑑み、フィルタと、インク循環回復動作時にフィルタに密着する弁を備えたごみ除去装置を有するインクジェット記録装置において、インク循環回復動作時の、気泡の除去効率を向上させ、また、弁動作の信頼性を向上させ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を目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明のインクジェット記録装置は、液体を吐出する記録ヘッドに供給する液体の貯留部と、貯留部から記録ヘッドに液体を送給するための流路と、流路中に設けられた、液体を送液する送液手段と、流路中に設けられたフィルタを備えるごみ除去装置とを有するインクジェット記録装置において、ごみ除去装置は、フィルタの、液体送給手段による液体の送液方向上流側に配置された、送液手段によって液体を送液した時にフィルタに密着する弁をさらに有し、弁は、フィルタに密着した状態で、フィルタの、液体が流れ得る有効領域を内包する領域を覆う外形を有し、弁には、弁がフィルタに密着した状態で、少なくとも一部がフィルタの有効領域に対向する開口が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、送液手段を用いた液体循環回復動作時に、弁は液体の流れによって下流側のフィルタに向かって流されて、ついにはフィルタ表面に密着する。その際、弁は、弁に形成された開口がフィルタの有効領域に対向する部分以外では、フィルタの有効領域を完全に覆う。したがって、弁に形成された開口が、フィルタの有効領域に対向する部分のみがインクおよび気泡が通る連通部となる。この際、弁と、流路を形成する流路壁との間に隙間があったとしても、この隙間は、フィルタの有効領域外にあるので液体が流れることはなく、したがって、この隙間に気泡が詰まることはない。

本発明によれば、液体循環回復動作時、フィルタに気泡が詰まるのを抑制することができ、それによって、インク循環回復動作時に、気泡がフィルタを効率的に通過するようにして気泡の除去効率を向上させることができる。したがって、液体吐出動作に伴う液体の供給時に、気泡がフィルタを通過して記録ヘッドに達するのを抑制し、記録ヘッドに液体を効率的に供給可能とすることができる。また、液体循環回復動作時に、フィルタに気泡が詰まらないようにすることによって、弁の動作の信頼性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態のインクジェット記録装置に備えられるごみ除去装置２０を示す摸式的断面図である。また、図２は、図１の矢印ａ側から見た、弁７およびフィルタ１の位置関係を表す図、図３は、図１に示すごみ除去装置２０を備えたインクジェット記録装置において、記録ヘッド１４に供給されるインク２などの液体（以下、単にインクと称する）のインク給送機構の構成を摸式的に示す図である。

本実施形態のインクジェット記録装置のインク給送機構には、図３に示すように、インク２を収容したインクタンク（貯留部）８が備えられている。インクタンク８には、２本のチューブ２１６，２１７が接続されている。このうちの一方のチューブ２１６は、ポンプ（送液手段）９、第１のごみ除去装置２０ａを経て記録ヘッド１４の一端部に接続されている。また、また、他方のチューブ２１７は、第２のごみ除去装置２０ｂを介して記録ヘッド１４の他端部に接続されている。これによって、インクタンク８から、ポンプ９、第１のごみ除去装置２０ａ、記録ヘッド１４の共通液室（図３の破線で模式的に示す）、および第２のごみ除去装置２０ｂを順に通ってインクタンク８に戻る循環流路が形成されている。

詳細には図示していないが、記録ヘッド１４は、共通液室にノズルを介して接続された複数のインク吐出口列を有しており、記録時には、記録ヘッド駆動回路の動作によってインク液滴が吐出される。この際、消費された分のインクが、チューブ２１６を経て記録ヘッド１４に供給される。

ごみ除去装置２０は、図１に示すように、流入チューブ２１から流出チューブ２２に通じる流路３を形成する流路壁４１を有しており、流路壁４１の両端部は、流入チューブ２１と流出チューブ２２にそれぞれ挿入されている。流路３は、ごみ除去装置２０の中央の部分で、流入チューブ２１または流出チューブ２２に挿入された両端部の部分よりも広い、図２に示す例では矩形の断面形状を有している。

流路３の、ごみ除去装置２０の中央の広くなった部分内の、流出チューブ２２側の端部に、フィルタ１が、この流路３の断面全体を覆って設けられている。したがって、フィルタ１の両側は、上流側の開口（第１の開口）４４と、この開口４４より小さい、下流側の開口（第２の開口）１１にそれぞれ面している。このため、フィルタ１の、インク２が流れ得る有効領域は下流側の開口１１に面する領域のみとなっている。フィルタ１は、流路３中の微小なゴミやインクの析出物の通過を阻止する構成を有しており、図７〜図１０に示した従来のものと同様のものを用いることができる。

フィルタ１に隣接して弁７が、その一端が回動軸４２，４３の周りに回動自在に流路壁４１の一部に軸支して設けられている。これによって、弁７は、図１の矢印ｃ方向に回動して、フィルタ１に密着した状態にすることができるようになっている。弁７は、開口４４の中で自由に回動できるように、フィルタ１の上流側の開口４４より小さいが、下流側の開口１１よりは大きい、図に示す例では矩形の外形を有している。そして、弁７は、回動してフィルタ１に密着した状態では、図２に示すように、フィルタ１の、下流側に面する開口１１の全面に対向する領域を内包する領域を覆う。弁７には、図に示す例では円形の開口７１が設けられており、弁７がフィルタ１に密着し、すなわち閉じた状態で、この開口７１は、フィルタ１を隔てて下流側の開口１１に必ず対向する位置に設けられている。したがって、弁７が閉じた状態では、開口７１の部分のみが、フィルタ１の上流側から下流側に通じる連通部となる。

このようなゴミ除去装置２０を備えるインク送給機構において、記録動作時およびインク循環回復動作時には、インク２が、流入チューブ２１を通って、図１の矢印ａで示す方向にごみ除去装置２０に流れ込み、フィルタ１を通過した後、流出チューブ２２を通って図中１の矢印ｂで示す方向へごみ除去装置２０から流れ出る。

これらのインク２が流れる場合のうち、記録時のインク吐出動作に伴うインク供給時には、インク２は、記録ヘッド１４の毛管力等によって供給され、矢印ａおよびｂの方向へゆっくりと流れる。このため、弁７は若干フィルタ１側に傾くものの、図１の実線で示すように、フィルタ１から離れた状態を保ち、フィルタ１には密着しない。この時のフィルタ１の、有効にインク２が流れる領域の面積は、弁７がフィルタ１に密着していないので、弁７が無い場合と同じであり、開口１１の面積に等しい。この状態では、インクの流量が比較的少ない上、このようにフィルタ１の有効面積を十分に確保することができるので、フィルタ１前後の圧力差を所定の大きより小さく抑え、微小気泡がフィルタ１を通過しないようにすることができる。

次に、インク循環回復動作時のフィルタ１および弁７の作用について説明する。

この場合、ポンプ９を用いた圧送によってインク２はａの方向からｂの方向に速く流れる。これによって、弁７はフィルタ１側へ回動し、ついにはフィルタ１に押し付けられて密着する。このようになった状態では、前述のように、弁７の開口７１の部分のみがインク２および気泡が通る連通部となり、すなわち、インク２が有効に流れる領域の面積は小さくなる。インク２が有効に流れる領域の面積が小さい上、インク２の流量が多くなるので、フィルタ１前後には大きな圧力差を生じさせることができ、これによって、気泡を効率的にフィルタ１を通過させることができる。

以上説明した本実施形態によれば、インク循環回復動作時に、気泡を効率的にフィルタ１を通過させてインクタンク２に導き、大気に解放することができる。この際、弁７と流路壁４１の間の隙間は、フィルタ１の下流側に面する開口１１の外側に位置しているので、従来技術におけるように、インク循環回復動作時に、インク２がこの隙間を通ることはなく、したがって、この隙間に気泡が詰まることはない。このため、本実施形態によれば、ポンプ９の出力をあまり大きくしなくても、インク循環回復動作時に気泡がフィルタ１に詰まるのを抑えることができ、それによって、気泡の除去効率を向上させることができ、また、弁７の動作の信頼性を向上させることができる。また、このように、インク循環回復動作時の気泡の除去効率を向上させることによって、記録動作に伴うインク供給時には、フィルタ１が気泡によって覆われるのを低減して、気泡がフィルタ１を通過して記録ヘッド１４側に流入するのを抑え、また、インク２を効率的に記録ヘッド１４に供給することが可能となる。

なお、本実施形態は、本発明を例示するものであり、本発明の範囲内で様々な変更が可能である。

図４に、このような変形の一例を示す。図４は、図２と同様に、ごみ除去装置２０の、図１の矢印ａ方向から見た断面図であり、図２と同様の部分については同一の符号を付している。

図４に示す変形例では、弁７２の形状が、図２の弁７と異なっている。すなわち、弁７２では、開口７１の替わりに、弁７２の外周部から延びる開口である切り欠き７３が形成されている。切り欠き７３は、弁７２がフィルタ１に密着した状態で、フィルタ１の下流側の開口１１に対面する領域に重なる部分を有しており、この部分が、弁７２が閉じた状態でインク２がフィルタ１を通って流れる連通部となる。この構成においても、弁７２がフィルタ１に密着した状態でインク２がフィルタ１を通って流れる領域は、連続した一定の面積を有する部分のみとなり、したがって、インク循環回復動作時に、気泡がフィルタ１に詰まるのを抑え、気泡を効率的にフィルタ１を通過させることができる。
（第２の実施形態）
次に、図５、図６を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。本発明のごみ除去装置に備えられる弁としては、第１の実施形態に示すように回動して動作する構成の他にもいろいろな形態が考えられる。本実施形態は、このような他の形態の弁を用いた例を示すものである。図５は、本実施形態のインクジェット記録装置に備えられるごみ除去装置５０の摸式的断面図である。また、図６は、図５の矢印ａ方向に見た弁２０７およびフィルタ１の位置関係を表す図である。これらの図において、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

フィルタ１は、第１の実施形態と同様に、流路３の断面全体を覆うように設けられ、流路３中の微小なゴミやインクの析出物の通過を阻止するものであり、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。

フィルタ１に隣接して弁２０７が設けられ、この弁２０７は、インク２の流れに応じて漂うように揺れ動くことが可能なフィルム材で形成されている。弁２０７としては、インクの流れに応じて漂うのに適した比重を有し、折れ曲がったりしない適度な腰を有する必要があり、例えば厚み１００μｍ程度のＰＥＴフィルムやＰＰＳフィルムなどの樹脂フィルムを用いることができる。弁２０７は、フィルタ１の上流側に面する開口４４よりは小さく、下流側に面する開口１１よりも大きい、図に示す例では矩形の外形を有している。弁２０７の所定の位置には開口２０８が形成されている。弁２０７は、力が加わっていない状態では、図５に示すように、フィルタ１から離れる側に向かって凸に湾曲している。

本実施形態においても、インク２は、記録動作に伴うインク供給時およびインク循環回復動作時に、流入チューブ２１を通って、図５の矢印ａで示す方向にごみ除去装置５０に流れ込み、フィルタ１を通過した後、流出チューブ２２を通って図５の矢印ｂで示す方向へごみ除去装置５０から流れ出る。

このようなゴミ除去装置５０を備える本実施形態のインク送給機構において、記録時のインク吐出動作に伴うインク供給時には、インク２は矢印ａおよびｂの方向へゆっくりと流れる。このため、弁２０７は若干フィルタ１側に揺れ動くものの、図５の実線で示すように、フィルタ１から離れた状態を保ち、フィルタ１には密着しない。この時のフィルタ１の、有効にインク２が流れる面積は、弁２０７がフィルタ１に密着していないので、弁２０７がない場合と同じである。この状態では、フィルタ１前後の圧力差を小さく抑え、微小気泡がフィルタ１を通過しないようにすることができる。

次に、インク循環回復動作時のフィルタ１および弁２０７の作用について説明する。

この場合、ポンプを用いた圧送によってインク２がａの方向からｂの方向に速く流れる。これによって、弁２０７はフィルタ１側に移動し、ついには、フィルタ１に押し付けられて平坦な状態になってフィルタ１に密着する。この時、弁２０７の外周は、フィルタ１の下流側の開口１１の全周について、この開口１１より外側に位置し、弁２０７に形成された開口２０８は、必ず開口１１にフィルタ１を隔てて対向する位置にくる。したがって、弁２０７の開口１１の部分のみが、インク２および気泡が通る連通部となる。

このように、フィルタ１の、インク２および気泡の通路となる領域が小さくなるので、フィルタ１の前後の圧力差を十分に大きなものとし、気泡を効率的にフィルタ１を通過させることができる。この際、弁２０７と流路壁４１の間の隙間は、フィルタ１の下流側に面する開口１１の外側に位置しているので、インク循環回復動作時に、インク２がこの隙間を通ることはなく、したがって、従来技術におけるように、この隙間に気泡が詰まることはない。このため、本実施形態によれば、インク循環回復動作時に気泡をフィルタ１を効率的に通過させて気泡の除去効率を高め、また、弁２０７の動作の信頼性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態のインクジェット記録装置に備えられるごみ除去装置を模式的に示す断面図である。 図１の矢印ａ方向から見た断面図である。 図１のごみ除去装置を備えるインク給送機構を模式的に示す構成図である。 図１の変形例の弁を備えるごみ除去装置の、図１の矢印ａ方向から見た断面図である。 本発明の第２の実施形態のインクジェット記録装置に備えられるごみ除去装置を模式的に示す断面図である。 図１の矢印ａ方向から見た断面図である。 従来例のインクジェット記録装置に備えられるごみ除去装置を模式的に示す断面図である。 他の従来例のインクジェット記録装置に備えられるごみ除去装置を模式的に示す断面図である。 さらに他の従来例のインクジェット記録装置に備えられるごみ除去装置を模式的に示す断面図である。 図９のごみ除去装置の他の状態を示す断面図である。 図９の矢印ａ方向から見た断面図である。

符号の説明

１ フィルタ
２ インク
３ 流路
７ 弁
１４ 記録ヘッド
２０ ごみ除去装置
４４，７１，２０８ 開口
７３ 切り欠き

Claims (2)

1. 液体を吐出する記録ヘッドに供給する前記液体の貯留部と、該貯留部から前記記録ヘッドに前記液体を送給するための流路と、前記流路中に設けられた、前記液体を送液する送液手段と、前記流路中に設けられたフィルタを備えるごみ除去装置とを有するインクジェット記録装置において、
   前記ごみ除去装置は、前記フィルタの、前記液体送給手段による前記液体の送液方向上流側に配置された、前記送液手段によって前記液体を送液した時に前記フィルタに密着する弁をさらに有し、該弁は、前記フィルタに密着した状態で、前記フィルタの、前記液体が流れ得る有効領域を内包する領域を覆う外形を有し、前記弁には、該弁が前記フィルタに密着した状態で、少なくとも一部が前記フィルタの前記有効領域に対向する開口が形成されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 液体を吐出する記録ヘッドに供給する前記液体の貯留部と、該貯留部から前記記録ヘッドに前記液体を送給するための流路と、前記流路中に設けられた、前記液体を送液する送液手段と、前記流路中に設けられたフィルタを備えるごみ除去装置とを有するインクジェット記録装置において、
   前記ごみ除去装置は、前記フィルタの、前記液体送給手段による前記液体の給送方向下流側に面する第１の開口と、前記フィルタの上流側に面する、前記第１の開口より大きい第２の開口を形成する流路壁と、前記フィルタの、前記第２の開口側に配置され、前記送液手段によって前記液体を送液した時に前記フィルタに密着する弁とをさらに有し、前記弁は、前記フィルタに密着した状態で、前記フィルタの、前記第１の開口に面する領域を内包する領域を覆う外形を有し、前記弁には、該弁が前記フィルタに密着した状態で、少なくとも一部が前記第１の開口に対向する開口が形成されていることを特徴とするインクジェット記録装置。

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