JP2006224567A - 液体噴射ヘッドおよびそれに用いるフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタの微視的な開口孔径のばらつきに起因する残留気泡のばらつきを解消し、液体に混入した気泡の吸引時の排出性を向上させた液体噴射ヘッドを提供する。
【解決手段】液滴を噴射するヘッド本体１と、インクカートリッジ２からのインクを上記ヘッド本体１に導く第１インク流路５と、上記第１インク流路５に設けられてヘッド本体１に導くインクをろ過するフィルタ９とを備え、上記フィルタ９は、上記第１インク流路５の上流側空間１８に臨むフィルタ面の周辺部にインク通過時の圧力損失が高い高圧損領域２０を設け、上記周辺部の高圧損領域２０に囲まれた部分に液体通過時の圧力損失が低い低圧損領域２１を設けたことにより、微視的な開口孔径に多少のばらつきがあったとしても、液体を吸引すると上流側空間１８に存在する気泡１７が低圧損領域２１から優先的に排出される。
【選択図】図４

Description

本発明は、液体カートリッジ等から供給された液体を液滴として噴射する液体噴射ヘッドに係るものであり、詳しくは液体中に混入した気泡の排出性に優れた液体噴射ヘッドおよびそれに用いるフィルタに関するものである。

液体噴射装置の代表例としては、画像記録用のインクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置がある。その他の液体噴射装置としては、例えば液晶ディスプレー等のカラーフィルタ製造に用いられる色材噴射ヘッドを備えた装置、有機ＥＬディスプレー、面発光ディスプレー（ＦＥＤ）等の電極形成に用いられる電極材（導電ペースト）噴射ヘッドを備えた装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドを備えた装置、精密ピペットとしての試料噴射ヘッドを備えた装置等があげられる。

上記液体噴射装置の代表例であるインクジェット式記録装置においては、圧力発生室を加圧する圧力発生手段と、加圧されたインクをインク滴として射出するノズル開口とを有するインクジェット式の記録ヘッド（液体噴射ヘッド）がキャリッジに搭載されて構成されている。

そして、上記記録ヘッドは、インクをインク滴として吐出するヘッド本体と、このヘッド本体に供給するインクが貯留されるインクカートリッジとを備えている。そして、上記記録ヘッドにインク供給針が設けられるとともに、インクカートリッジにインク供給口が設けられ、上記インク供給口に挿入されたインク供給針を介してヘッド本体にインクが補給されるように構成されている。

例えば、図１４に示すように、上記記録ヘッドは、ヘッドホルダ１０の下面に、印字信号に対応してインク滴を吐出するヘッド本体１が取り付けられ、上記ヘッドホルダ１０の上部には、インクカートリッジ２が収容されるカートリッジケース１２が設けられている。上記インクカートリッジ２は、その下面に、位置決め突部１３が形成されるとともに、この位置決め突部１３の下面に、インク供給口４が形成されている。このインク供給口４の開口は、インクカートリッジ２が記録ヘッドに装着されるまでは、フィルム１４で封止されている。

一方、上記ヘッドホルダ１０の上面には、上記位置決め突部１３が嵌合する凹部１１が形成され、この凹部１１に、インク供給針３が立設されている。なお、図は、インクカートリッジ２を装着する前の状態を示している。

上記インク供給針３の先端部は、インク供給口４のフィルム１４を容易に突き破れるように円錐状に形成されている。そして、先端の傾斜面の部分に、上下に貫通するインク誘導孔６が穿設されている。そして、インク供給針３の内部には、上記インク誘導孔６に連通する第１インク流路５が形成され、ヘッドホルダ１０には、インク供給針３の第１インク流路５内に誘導されたインクをヘッド本体１に供給する第２インク流路７が形成されている。

上記第２インク流路７の入り口部分には、インクカートリッジ２から供給されたインクをろ過して異物をトラップするフィルタ９が設けられている。

そして、上記ヘッドホルダ１０の下面には、上記第２インク流路７に連通する連通路８が形成されている。そして、この連通路８に導入されたインクは、ヘッド本体１に設けられたインク供給管１６によってヘッド本体１内に供給されるようになっている。

上記記録ヘッドにおいて、インクカートリッジ２を装着する際、インク供給針３の先端が、インクカートリッジ２のインク供給口４を封止するフィルム１４を突き破り、インク供給口４内にインク供給針３が挿通される。そして、インク供給針３のインク誘導孔６および第１インク流路５、第２インク流路７、連通路８を通って、インクカートリッジ２内のインクがヘッド本体１に供給される。

上記記録ヘッドは、インクカートリッジ２とともにキャリッジ（図示せず）に搭載され、上記キャリッジにより記録用紙の幅方向に往復動しながらヘッド本体１のノズルプレート１５に設けられたノズル開口からインク滴を吐出して印刷を行い、印刷で消費されたインクは、インクカートリッジ２から第１および第２インク流路５，７を介してヘッド本体１に供給される。

上記記録ヘッドでは、インクカートリッジ２等から流入しうるφ１０μｍ以上の異物をトラップする必要から、目の細かい金属メッシュのフィルタ９が用いられている。このような金属メッシュのフィルタ９は、流路抵抗が大きいため、インク吐出時の圧力損失をできるだけ小さくする必要があることから、フィルタ面積をできるだけ大きくすることが行われ、フィルタ９前の第１インク流路５はラッパ状の下広がりに拡径され、フィルタ９後の第２インク流路７は上広がりに拡径されている。

一方、図１５に示すように、上記フィルタ９の上流側に位置する流路空間には、インクカートリッジ２等から流下してきた気泡１７をトラップする空間としても機能している。上記のように、上記流路空間内に気泡１７が残って大きく成長すると、吐出時のインクの流れで気泡１７がフィルタ９を通過してヘッド本体１に流れ込み、正常にインク滴が吐出されないドット抜け等の吐出不良の原因となりやすい。また、フィルタ９を通過しないまでも、吐出時のインクの流れにより気泡１７がフィルタ９に貼り付いて、フィルタ９の圧力損失が大きくなり、印字不良の原因となるおそれもある。

そこで、フィルタ９上流側の流路空間の気泡１７は、定期的にノズルプレート１５のノズル開口から強制的に吸引ポンプでインクを吸引することにより、インクとともに強制的にフィルタ９を通過させて吸引除去することが行われる。
特開２００１−７１５２５号

上記金属メッシュのフィルタ９は、一般に綾畳の細かい金網でほぼ均一な開口孔径のものが用いられるが、どうしても微視的な開口孔径のばらつきが避けられない。このような孔径ばらつきがあると、フィルタ９のフィルタ面において気泡１７の抜ける場所がフィルタ９によって一定しないため、気泡１７の排出度合いがフィルタ９によってばらつき、記録ヘッドごとに気泡１７の排出性にばらつきが生じることとなり、同じ記録ヘッド内においてもフィルタ９ごとに気泡１７の排出性にばらつきが生じ、同じように吸引動作を行ったとしてもフィルタ９上流側の流路空間に残留する気泡１７の大きさにばらつきが生じることとなる。

このような現象は、図１６に示すように、吸引時の気泡１７の挙動に起因するものであり、吸引時のインクの流れによってフィルタ９に張り付いた気泡１７は、フィルタ面のうち最も小さな圧力差で気泡１７が抜けるポイント（例えばこの例で矢印で示す）からフィルタ９を通過し、ある程度（例えば図示で破線で示したところ）まで抜けてしまうと、あとは上記ポイントからインクだけが流れてそれ以上気泡１７が抜けなくなってしまう。したがって、気泡の排出性をよくしようとして吸引ポンプの吸引力を高くしたとしても、気泡１７は完全に抜けず、無駄なインクの消費が増えてしまうこととなる。このように、残留する気泡１７の大きさにばらつきが生じると、結果的に製品の信頼性や安定性に悪影響を及ぼすこととなる。

一方、不織布フィルタのように圧力損失の低いフィルタを用いると、小さな圧力差でもインクがどんどん流れてしまうため、吸引で気泡を排出することがかえって困難になる。上記特許文献１記載の記録ヘッドにおいても、このようなフィルタ９の微視的な開口孔径のばらつきに起因する残留気泡のばらつきを抑えるまでには至っていない。このような事情から、フィルタ９の微視的な開口孔径のばらつきに起因する残留気泡のばらつきを解消することが強く望まれていた。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、フィルタの微視的な開口孔径のばらつきに起因する残留気泡のばらつきを解消し、液体に混入した気泡の吸引時の排出性を向上させた液体噴射ヘッドおよびそれに用いるフィルタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の液体噴射ヘッドは、液滴を噴射するヘッド本体と、液体供給源からの液体を上記ヘッド本体に導く流路と、上記流路に設けられてヘッド本体に導く液体をろ過するフィルタとを備え、上記フィルタは、上記流路の上流側空間に臨むフィルタ面の周辺部に液体通過時の圧力損失が相対的に高い高圧損領域が設けられ、上記周辺部の高圧損領域に囲まれた部分に液体通過時の圧力損失が上記高圧損領域よりも相対的に低い低圧損領域が設けられていることを要旨とする。

また、本発明のフィルタは、液体供給源からの液体をヘッド本体に導く流路に設けられて液体をろ過する液体噴射ヘッド用のフィルタであって、上記流路の上流側空間に臨むフィルタ面の周辺部に液体通過時の圧力損失が相対的に高い高圧損領域が設けられ、上記周辺部の高圧損領域に囲まれた部分に液体通過時の圧力損失が上記高圧損領域よりも相対的に低い低圧損領域が設けられていることを要旨とする。

すなわち、本発明は、上記フィルタは、上記流路の上流側空間に臨むフィルタ面の周辺部に液体通過時の圧力損失が相対的に高い高圧損領域が設けられ、上記周辺部の高圧損領域に囲まれた部分に液体通過時の圧力損失が上記高圧損領域よりも相対的に低い低圧損領域が設けられている。このため、微視的な開口孔径に多少のばらつきがあったとしても、上流側空間に気泡が存在した状態で液体を吸引すると、気泡は優先的に低圧損領域からスムーズに排出される。すなわち、周辺部に設けられた高圧損領域とそれに囲まれるように設けられた低圧損領域との間に圧力損失に相対的な差がある。この状態から、上流側空間に気泡が存在した状態で液体を吸引すると、周囲に高圧損領域が存在することから、フィルタの上流側と下流側である程度の圧力差が生じて気泡がフィルタ側に流される。このとき、周囲の高圧損領域よりもそれに囲まれた低圧損領域において液体がよく流れることから、フィルタ側に押されてきた気泡は、低圧損領域に引き寄せられてフィルタに付着し、そのままフィルタに押し付けられる。このとき、周囲の高圧損領域よりもそれに囲まれた低圧損領域の方が低い圧力差で気泡が抜けることから、フィルタに付着した気泡は、低圧損領域からスムーズに下流側に抜けて排出される。

このように、上記高圧損領域や低圧損領域に微視的な開口孔径に多少のばらつきがあったとしても、気泡は低圧損領域からスムーズに抜けて排出されるのである。したがって、上流側空間に残留する気泡が小さくなってそのばらつきも少なくなり、製品の信頼性や安定性が向上する。また、小さな液流で確実に気泡を排出できるようになるため、気泡排出のための吸引動作で無駄に消費される液体量を節減し、有効に液体を使用できるようになる。さらに、廃液が少なくなる分それを貯めておく廃液タンクを小さくできるうえ、吸引動作のためのポンプ等の機器類も小さなものですむことから、装置自体の小型化にも有利である。

本発明において、上記高圧損領域および低圧損領域は、それぞれフィルタ面にフィルタの開口孔が複数開口するよう所定面積を有した領域として存在している場合には、上記高圧損領域および低圧損領域に微視的な開口孔径に多少のばらつきがあったとしても、気泡は低圧損領域からスムーズに抜けて排出される。

本発明において、上記高圧損領域はフィルタの有効孔径が相対的に小さい領域であり、上記低圧損領域はフィルタの有効孔径が上記高圧損領域よりも相対的に大きい領域である場合には、上記高圧損領域および低圧損領域に微視的な開口孔径に多少のばらつきがあったとしても、気泡は低圧損領域からスムーズに抜けて排出される。

本発明において、上記フィルタは、少なくとも上記フィルタ面が鉛直に対して略水平になるよう配置されている場合には、上流側空間の気泡が液流によってフィルタ側に流され、周囲の高圧損領域よりもそれに囲まれた低圧損領域の液流が強くなって、フィルタ側に押されてきた気泡が、低圧損領域に引き寄せられてフィルタに付着し、そのままフィルタに押し付けられ、低圧損領域からスムーズに下流側に抜けて排出される。このように、液流による気泡の排出がスムーズに行われるようになる。

本発明において、上記低圧損領域は、液体の流下によって気泡が上記フィルタ面に接触する位置の近傍に配置されている場合には、吸引等によって液体の流下が開始されると、上流側空間の上部に滞留していた気泡が液流に押されてフィルタ面に接触するが、そこに低圧損領域を設けることにより、よりスムーズな気泡の排出が実現する。

本発明において、上記流路の上流側空間は、上記フィルタ面から上流側に向けて先すぼまり状に縮径された空間であり、上記低圧損領域は、上流側空間の縮径部に対面するよう上記フィルタ面の中央部に設けられている場合には、液流がほとんどない状態では気泡が上流側空間で上部の縮径部近傍に存在することが多いことから、上記低圧損領域を上記縮径部に対面するフィルタ面の中央部に設けることにより、吸引による液流が発生したときに縮径部近傍の気泡がスムーズにフィルタ面中央部の低圧損領域に付着し、よりスムーズな気泡の排出が実現する。

本発明において、上記流路の上流側空間は、上記フィルタ面から上流側に向けて先すぼまり状に縮径された空間であり、上記低圧損領域は、上記フィルタ面の中心を挟んで上流側空間の縮径部とは反対側に位置するよう設けられている場合には、縮径部がフィルタ面の中央と対面した位置に存在せず、フィルタ面の中心からずれた位置にあるときは、液流はフィルタ面の中心でフィルタ面に直交するように流れるのではなく、縮径部からフィルタ面の中心部を挟んだ反対側に向かう方向に流れるようになる。したがって、液流がほとんどない状態で縮径部近傍に存在した気泡は、吸引による液流が発生したときに縮径部近傍から、フィルタ面の中心を挟んで縮径部とは反対側に位置する低圧損領域にスムーズに付着し、よりスムーズな気泡の排出が実現する。

本発明において、フィルタ面に開口穴を有する相対的に有効孔径が小さい板状の第１フィルタと、上記第１フィルタよりも相対的に有効孔径が大きい板状の第２フィルタとが積層されて構成され、上記第１フィルタの開口穴以外の領域が高圧損領域であり、上記開口穴から第２フィルタが露出した領域が低圧損領域である場合には、有効孔径の異なる第１フィルタと第２フィルタとを組み合わせることにより容易に本発明のフィルタを得ることができ、極めて低コストで気泡の排出性を向上させることができる。

つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。

図１は、本発明の液体噴射ヘッドが適用されるインクジェット式の記録ヘッドを利用した記録装置の周辺構造の一例を示す図である。この装置は、上部に液体供給源としてのインクカートリッジ２が搭載され、インク滴を噴射するヘッド本体１が下面に取り付けられたキャリッジ２５と、上記ヘッド本体１を封止等するキャッピング装置２６とを備えている。

上記キャリッジ２５は、タイミングベルト２７を介してステッピングモータ２８に接続され、ガイドバー２９に案内されて記録用紙３０の紙幅方向に往復移動するようになっている。また、上記キャリッジ２５には、記録用紙３０と対向する面（この例では下面）に、ヘッド本体１が取り付けられている。そして、このヘッド本体１にインクカートリッジ２からインクが供給され、キャリッジ２５を移動させながら記録用紙３０上面にインク滴を吐出させて記録用紙３０に画像や文字をドットマトリックスにより印刷するようになっている。

上記キャッピング装置２６は、キャリッジ２５の移動範囲内の非印刷領域に設けられ、印刷休止中にヘッド本体１のノズル開口を封止することによりノズル開口の乾燥をできるだけ防ぐようになっている。また、上記キャッピング装置２６でノズル開口を封止した状態で、吸引ポンプ４４でキャップ内に負圧与えることにより、ノズル開口から強制的にインクを吸引し、ノズル開口の目詰まりを回復したり、後述するように気泡を排出したりするようになっている。

図２は、本発明の記録ヘッドの構造を示す断面図である。この記録ヘッドは、基本的には図１１に示すものと同様であり、以下同様の部分には、同じ符号を用いて説明する。上記記録ヘッドは、ヘッド本体１と、このヘッド本体１に供給するインクを貯留するインクカートリッジ２とを備えている。そして、上記記録ヘッドにインク供給針３が設けられるとともに、インクカートリッジ２にインク供給口４が設けられ、上記インク供給口４に挿入されたインク供給針３を介してヘッド本体１にインクが補給されるようになっている。

より詳しく説明すると、上記記録ヘッドは、ヘッドホルダ１０の下面に、印字信号に対応してインク滴を吐出するヘッド本体１が取り付けられ、上記ヘッドホルダ１０の上部には、インクカートリッジ２が収容されるカートリッジケース１２が設けられている。上記インクカートリッジ２は、その下面に、位置決め突部１３が形成されるとともに、この位置決め突部１３の下面に、インク供給口４が形成されている。このインク供給口４の開口は、インクカートリッジ２が記録ヘッドに装着されるまでは、フィルム１４で封止されている。

一方、上記ヘッドホルダ１０の上面には、上記位置決め突部１３が嵌合する凹部１１が形成され、この凹部１１に、インク供給針３が立設されている。なお、図は、インクカートリッジ２を装着する前の状態を示している。

上記インク供給針３の先端部は、インク供給口４のフィルム１４を容易に突き破れるように円錐状に形成されている。そして、先端の傾斜面の部分に、上下に貫通するインク誘導孔６が穿設されている。そして、インク供給針３の内部には、上記インク誘導孔６に連通する第１インク流路５が形成され、ヘッドホルダ１０には、インク供給針３の第１インク流路５内に誘導されたインクをヘッド本体１に供給する第２インク流路７が形成されている。上記第１インク流路５と第２インク流路７とで、インクカートリッジ２からのインクをヘッド本体１に導く本発明の流路を形成している。

上記第１インク流路５はラッパ状の下広がりに拡径され、第２インク流路７は上広がりに拡径されている。そして、上記第１インク流路５の出口と第２インク流路７の入口とのつなぎ目の部分には、インクカートリッジ２から供給されて第１および第２インク流路５，７を通過するインクをろ過して異物をトラップするフィルタ９が設けられている。

すなわち、上記フィルタ９よりも上流側の第１インク流路５は、フィルタ面から上流側に向けて先すぼまり状に縮径された上流側空間１８を構成し、この上流側空間１８が、インクカートリッジ２の着脱時にインクカートリッジ２や流路内に混入した気泡１７をトラップする空間として機能している。また、上記第１および第２インク流路５，７が、フィルタ９が設けられている部分で拡径されているため、フィルタ９の有効面積を大きくでき、インク吐出時の圧力損失をある程度小さくできる。

図３に示すように、本発明では、上記フィルタ９として、フィルタ面に円形の開口穴１９を有する有効孔径が小さい円板状の第１フィルタ９Ａと、有効孔径が大きい円板状の第２フィルタ９Ｂとが積層され、第２フィルタ９Ｂ側から見ると上記第１フィルタ９Ａの開口穴１９を第２フィルタ９Ｂが覆い、第１フィルタ９Ａ側から見ると上記開口穴１９から第２フィルタ９Ｂが露出するように構成されている。上記第１フィルタ９Ａの有効孔径は第２フィルタ９Ｂの有効孔径よりも相対的に大きくなるように設定されている。

このように、開口穴１９を有する円板状の第１フィルタ９Ａとこの第１フィルタ９Ａと同じ大きさの円板状に形成された開口穴のない第２フィルタ９Ｂとが積層されることにより、第１フィルタ９Ａと第２フィルタ９Ｂが重なった開口穴１９以外の周辺部の領域は、有効孔径が小さい第１フィルタ９Ａの上記有効孔径が作用して液体通過時の圧力損失が高い高圧損領域２０になっている。また、第１フィルタ９Ａの開口穴１９の部分は、有効孔径が大きい第２フィルタ９Ｂしかないので、第２フィルタ９Ｂの上記有効孔径が作用して液体通過時の圧力損失が低い低圧損領域２１になっている。

このような構成により、上記フィルタ９は、上記流路の上流側空間１８に臨むフィルタ面の周辺部に高圧損領域２０が設けられ、上記周辺部の高圧損領域２０に囲まれた部分に低圧損領域２１が設けられている。そして、上記高圧損領域２０および低圧損領域２１は、それぞれフィルタ面にフィルタの開口孔（メッシュ孔）が複数開口するよう所定面積を有した領域として存在している。

また、上記第１フィルタ９Ａと第２フィルタ９Ｂは、第１フィルタ９Ａが第２フィルタ９Ｂの上流側に位置するように、インク供給針３の根元部に設けられ、上流側空間１８に露出した部分が有効なフィルタ面として機能する。この例では上記有効なフィルタ面は円形であり、その有効径は図にＦで示した径である。また、上記フィルタは、少なくとも上記上流側空間１８に露出したフィルタ面が鉛直に対して略水平になるよう配置されている。

上記第１フィルタ９Ａとしては、例えば、金属メッシュ，焼結金属，セラミックス焼結体等のフィルタに、円形の開口穴１９を設けたものを用いることができ、インクカートリッジ２から流入するφ１０μｍ以上の異物を確実にトラップできる、目の細かい金属メッシュのものが好適に用いられる。一方、上記第２フィルタ９Ｂとしては、インク中の異物をトラップしうるものであれば、特に限定するものではなく、各種のものを用いることができる。例えば、金属メッシュ，焼結金属，セラミックス焼結体，ガラスウール，ガラスウールメンブラン等各種のものを用いることができる。

このように、フィルタ面に開口穴１９を有する有効孔径が小さい板状の第１フィルタ９Ａと、上記開口穴１９を覆う有効孔径が大きい板状の第２フィルタ９Ｂとを積層することによりフィルタ９を構成し、上記第１フィルタ９Ａの開口穴１９以外の領域を高圧損領域２０に、上記開口穴１９から第２フィルタ９Ｂが露出した領域を低圧損領域２１に形成したことから、有効孔径の異なる第１フィルタ９Ａと第２フィルタ９Ｂとを組み合わせることにより容易に本発明のフィルタ９を得ることができ、極めて低コストで気泡の排出性を向上させることができる。

上記第１フィルタ９Ａと第２フィルタ９Ｂは、積層された状態で接合されている。第１フィルタ９Ａと第２フィルタ９Ｂの接合部の接合状態は、特に限定するものではなく、各種の接合態様のものを採用することができる。

例えば、上記第１フィルタ９Ａと第２フィルタ９Ｂとを焼結により接合したものとすることができる。すなわち、上記第２フィルタ９Ｂとして焼結金属や焼結セラミックスのような焼結フィルタを用い、第１フィルタ９Ａと第２フィルタ９Ｂを焼結により接合されたフィルタとすることにより、第２フィルタ９Ｂを焼結で形成する工程と、第１フィルタ９Ａと第２フィルタ９Ｂを接合する接合工程とを同時に行うことができるため、生産効率やエネルギ効率よく本発明のフィルタ９を得ることができる。このとき、焼結フィルタである第２フィルタ９Ｂと焼結で接合される第１フィルタ９Ａとしては、焼結フィルタと焼結で接合されうるものであれば、第２フィルタ９Ｂと同様に焼結フィルタを用いてもよいし、金属メッシュフィルタを用いることもできる。

また、上記第１フィルタ９Ａと第２フィルタ９Ｂとを溶接により接合したものとすることができる。すなわち、上記第１フィルタ９Ａと第２フィルタ９Ｂが少なくとも上記第１フィルタ９Ａの開口穴１９の内周部で溶接されることにより接合されたものとすることができる。また、第１フィルタ９Ａと第２フィルタ９Ｂをフィルタ９の外周部で溶接して接合したものとすることができる。さらに、第１フィルタ９Ａと第２フィルタ９Ｂをフィルタ９の内周部と外周部との双方で溶接して接合したものとすることもできる。

このように溶接で接合したものとすることにより、第１フィルタ９Ａと第２フィルタ９Ｂとを確実に接合したフィルタ９とすることができる。特に、少なくともフィルタ９の内周部で溶接して接合したものとすることにより、必要最小限の溶接で第１フィルタ９Ａと第２フィルタ９Ｂが接合されたフィルタ９を得ることができる。上記のように、溶接により第１フィルタ９Ａと第２フィルタ９Ｂを接合する場合、開口穴１９の内周部やフィルタ９の外周部の全周にわたって溶接してもよいし、複数箇所を部分的に溶接するようにしてもよい。

そして、上記ヘッドホルダ１０の下面には、上記第２インク流路７に連通する連通路８が形成されている。そして、この連通路８に導入されたインクは、ヘッド本体１に設けられたインク供給管１６によってヘッド本体１内に供給されるようになっている。

つぎに、インク供給針３の内部空間すなわち上流側空間１８を含む第１インク流路５や第２インク流路７と、フィルタ９の低圧損領域２１の位置関係について説明する。

図４は、インク供給針３とフィルタ９の配置構造の第１例を示す図である。この例では、インク供給針３およびその内部空間である上流側空間１８を含む第１インク流路５がその中心軸Ｃに対して対称に形成されており、上流側空間１８を含む第１インク流路５の中心軸Ｃとフィルタ９の有効フィルタ面の中心Ｃとが一致している。

この場合、上記低圧損領域２１は、上流側空間１８の縮径部に対面するようフィルタ面の中央部に設けられ、その中心Ｃが上流側空間１８を含む第１インク流路５の中心軸Ｃとフィルタ９の有効フィルタ面の中心Ｃと一致するように配置される。これにより、上記低圧損領域２１は、インクの流下によって気泡が上記フィルタ面に接触する位置の近傍に配置されることとなる。

図５および図６は、インク供給針３とフィルタ９の配置構造の第２例を示す図である。この例では、インク供給針３およびその内部空間である上流側空間１８を含む第１インク流路５がその中心軸Ｃに対して非対称に形成されている。そして、上流側空間１８を含まない第１インク流路５の中心軸Ｃｒとフィルタ９の有効フィルタ面の中心Ｃとがずれている。そして、第２インク流路７は、フィルタ９の中心Ｃから第１インク流路５の中心軸Ｃｒがずれた方向とは反対の方向に傾斜するように延びている。

ヘッド本体１のノズル開口からインク供給針３までの距離が遠くなると、上記フィルタ９の中心Ｃから上流側空間１８の先すぼまりの縮径部の中心軸Ｃｒとのずれ量が大きくなり、反対に、ヘッド本体１のノズル開口からインク供給針３までの距離が近いほど図４に近い構造となる。

この第２例では、上記低圧損領域２１は、上記フィルタ面の中心Ｃを挟んで上流側空間１８の縮径部とは反対側に位置するよう設けられ、低圧損領域２１の中心Ｃｆが、フィルタ９の有効フィルタ面の中心Ｃを挟んで上流側空間１８の縮径部の中心Ｃｒとは反対側に位置するように配置される。低圧損領域２１の中心Ｃｆと有効フィルタ面の中心Ｃとのずれ量は、有効フィルタ面の中心Ｃと上流側空間１８の縮径部の中心Ｃｒとのずれ量とほぼ等しくなるように設定される。これにより、上記低圧損領域２１は、インクの流下によって気泡が上記フィルタ面に接触する位置の近傍に配置されることとなる。

つぎに、上記記録ヘッドの作用について説明する。

図７および図８は、図４に示す記録ヘッドの作用を説明する図である。この記録ヘッドでは、上述したように、上記フィルタ９の上流側空間１８が、インクカートリッジ２の着脱時等に流路内に混入した気泡１７をトラップする空間として機能する。上記気泡１７が大きく成長してヘッド本体１に流れ込んだりフィルタ９に貼り付いたりすると印字不良の原因になるため、定期的にキャッピング装置２６を使用してノズル開口から強制的にインクを吸引して気泡１７も強制的に排出することが行われる。

図７に示すように、吸引開始前は、気泡１７は上流側空間の先窄まり状の縮径部に存在する。この状態から吸引を開始すると、インクの流れ（矢印で示す）が生じ、フィルタ９の圧力損失によりフィルタ９の上流側と下流側で圧力差が生じる。この圧力差とインクの流れによって、気泡１７は縮径部からフィルタ９側に押されて下降を開始し、やがて図８に示すように、フィルタ９のフィルタ面の中央部（縮径部と対面する箇所である）に付着して扁平状に変形する。気泡１７が低圧損領域２１を覆うまで変形すると、フィルタ９の上流側と下流側の圧力差が急激に上昇する。このとき、高圧損領域２０よりも低圧損領域２１の方が、有効孔径が大きいため、上流側と下流側の圧力差が低い段階で気泡１７が下流側に通過するのである。

このとき、フィルタ面の中央部に低圧損領域２１を設けたことから、フィルタ９の高圧損領域２０と低圧損領域２１とでインクの流速に差ができ、フィルタ面の中央部において液流が強くなる。このようなフィルタ面の中央部と周辺部との液流の強さの差により、上部に浮かんでいた気泡１７は液流の強い中央部の低圧損領域２１に引き寄せられて最初に付着する。

このように、上記フィルタ９の上記フィルタ面を鉛直に対して略水平になるよう配置したことから、上流側空間１８の気泡１７が液流によってフィルタ９側に流され、周囲の高圧損領域２０よりもそれに囲まれた低圧損領域２１の液流が強くなって、フィルタ９側に押されてきた気泡１７が、低圧損領域２１に引き寄せられてフィルタ９に付着し、そのままフィルタ９に押し付けられ、低圧損領域２１からスムーズに下流側に抜けて排出され、液流による気泡１７の排出がスムーズに行われるようになる。

そして、上記流路の上流側空間１８は、上記フィルタ面から上流側に向けて先すぼまり状に縮径された空間であり、上記低圧損領域２１は、上流側空間１８の縮径部に対面するよう上記フィルタ面の中央部に設けたことから、液流がほとんどない状態では気泡が上流側空間１８で上部の縮径部近傍に存在することが多いことから、上記低圧損領域２１を上記縮径部に対面するフィルタ面の中央部に設けることにより、吸引による液流が発生したときに縮径部近傍の気泡がスムーズにフィルタ面中央部の低圧損領域２１に付着し、よりスムーズな気泡の排出が実現する。

このように、上記低圧損領域２１が、インクの流下によって気泡１７が上記フィルタ面に接触する位置の近傍に配置されているため、吸引等によってインクの流下が開始されると、上流側空間１８の上部に滞留していた気泡１７が液流に押されてフィルタ面に接触するが、そこに低圧損領域２１を設けることにより、よりスムーズな気泡の排出が実現する。

また、上記記録ヘッドでは、上記フィルタ９は、開口穴１９を有する第１フィルタ９Ａが上流側空間１８に臨むように配置したことから、上流側空間の縮径部から液流に押されて低圧損領域２１に付着して扁平に変形した気泡１７が、第１フィルタ９Ａの開口穴１９周縁の段差の存在により、高圧損領域２０の方にはみ出ることがある程度防止され、低圧損領域２１から気泡１７がよりスムーズに排出できる。また、フィルタ９の下流側の第２インク流路７側に臨む面に段差を存在させないことにより、フィルタ９を通過した気泡１７が崩れて小さな気泡がフィルタ９に引っかかって残るようなトラブルを未然に防止できる。

図９および図１０は、図５に示す記録ヘッドの作用を説明する図である。この記録ヘッドでは、図９に示すように、吸引開始前は、気泡１７は上流側空間の先窄まり状の縮径部に存在する。このとき、上述したように、フィルタ面の中心Ｃと気泡１７が存在する縮径部の中心Ｃｒとにずれがある。

この状態から吸引を開始すると、上記低圧損領域２１の中心Ｃｆを上記フィルタ面の中心Ｃを挟んで上流側空間の縮径部の中心Ｃｒとは反対側に配置し、第２インク流路７がフィルタ９の中心Ｃから縮径部の中心軸Ｃｒがずれた方向とは反対の方向に傾斜していることから、インクの流れ（矢印で示す）は、縮径部からフィルタ面の中心部を挟んで反対側に向かって斜め方向に流れるようになる。この状態で、高圧損領域２０と低圧損領域２１とでインクの流速に差ができて斜め方向の液流が強くなるため、縮径部に浮かんでいた気泡１７は液流の強い低圧損領域２１に引き寄せられて最初に付着する。

このように、上記低圧損領域２１は、上記フィルタ面の中心Ｃを挟んで上流側空間１８の縮径部とは反対側に位置するよう設けられているため、縮径部がフィルタ面の中央と対面した位置に存在せず、フィルタ面の中心からずれた位置にある構造において、液流はフィルタ面の中心でフィルタ面に直交するように流れるのではなく、縮径部からフィルタ面の中心部を挟んだ反対側に向かう方向に流れるようになる。したがって、液流がほとんどない状態で縮径部近傍に存在した気泡１７は、吸引による液流が発生したときに縮径部近傍から、フィルタ面の中心を挟んで縮径部とは反対側に位置する低圧損領域２１にスムーズに付着し、よりスムーズな気泡の排出が実現する。

上記のようなフィルタ９は、例えば、つぎのようにしてつくることができる。

上記フィルタ９は、相対的に有効孔径が小さい第１フィルタ９Ａとなる第１シート３１と、上記第１フィルタ９Ａよりも相対的に有効孔径が大きい第２フィルタ９Ｂとなる第２シート３２とを準備し、下記の工程（１）〜（４）を行うことにより、開口穴を有する第１フィルタ９Ａと第２フィルタ９Ｂとが積層されたフィルタ９を得るものである。
（１）上記第１シート３１に開口穴１９を穿設する穿設工程
（２）上記開口穴１９が穿設された第１シート３１に対し、少なくとも上記開口穴１９とその周辺を含む領域に第２シート３２を積層して積層体３３を形成する積層工程
（３）上記積層体３３の少なくともフィルタ９となる領域Ｆｅ内において、第１シートと第２シートを接合する接合工程
（４）上記接合された積層体３３の積層部分において、上記開口穴１９を含んだフィルタ９となる領域Ｆｅを打ち抜く打抜工程

図１１〜１３は本発明のフィルタの製造方法の一例を示す図である。

この例は、第１フィルタ９Ａとして金属メッシュフィルタ、第２フィルタ９Ｂとして焼結フィルタを用いたものである。また、帯状の第１シート３１と帯状の第２シート３２とを使用し、各工程において、帯状の第１シート３１や第２シート３２ならびに積層体３３を長手方向に順送りしながら連続的に処理する場合を説明する。

図１１は、穿設工程を説明する図である。帯状の金属メッシュである第１シート３１を準備し、この第１シート３１を長手方向に一定のピッチで順送りしながらプレス装置２３により一定間隔で開口穴１９を穿設する。また、上記プレス装置２３によるプレス時に、開口穴１９を穿設するのと同時に、上記第１シート３１の側端近傍に位置決め穴３４を穿設する。

上記プレス装置２３は上型２２と下型２４とを備えて構成されている。上型２２には開口穴１９を穿設するための第１ポンチ２２Ａと、位置決め穴３４を穿設するための２本（図では１つしか見えていない）の第２ポンチ２２Ｂが下向きに配置されている。下型２４には、上記第１ポンチ２２Ａおよび第２ポンチ２２Ｂにそれぞれ対応するダイス穴２４Ａ，２４Ｂが形成されている。

上記上型２２と下型２４の間に第１シート３１を配置し、長手方向に一定ピッチで順送りしながら、上記上型２２と下型２４でプレス加工を行うことにより、開口穴１９と２つの位置決め穴３４とが、同じプレス装置による１回のプレス加工により同時に穿設加工されるようになっている。

この加工により、上記開口穴１９は帯状の第１シート３１の幅方向の中央部近傍に、長手方向に一定のピッチ間隔で並ぶように配置され、上記位置決め穴３４は、長手方向において各開口穴１９の間で、第１シートの幅方向における両側端部に上記一定のピッチ間隔で並ぶように配置される。また、上記開口穴１９は円形に、位置決め穴３４は四角形に形成される。

上記位置決め穴３４は、後述する打抜き工程において順送りするための位置決め穴であるとともに、打抜き工程においてフィルタ９の打抜き位置を決めるための位置決め穴も兼ねている。

図１２は、積層工程を説明する図である。この積層工程は、上記開口穴１９が穿設された第１シート３１に焼結のグリーンシートである第２シート３２を積層して積層体３３とする。すなわち、帯状の第１シート３１を長手方向に送るとともに、帯状の第２シート３２を長手方向に送りながら供給して上記第１シート３１の上面に載置する。このとき、第２シート３２は、第１シート３１の位置決め穴３４の列が存在する両側端部を避けた中央よりの部分に配置される。この状態で、第２シート３２が、列状の各開口穴１９が覆うとともに、上記開口穴１９周辺のフィルタとなる領域Ｆｅ（図１３参照）をカバーするようになっている。言い換えると、上記第２シート３２の幅寸法は、少なくともフィルタ９の径よりも大きな寸法に設定され、上記第１シート３１の幅寸法は、第２シートの幅寸法よりも位置決め穴３４を形成させる分だけ幅広に設定されている。

つぎに、上記積層体３３の第１シート３１と第２シートを接合する接合工程を行う。この例では、上記第１シート３１は金属メッシュであり、上記第２シート３２は焼結用のグリーンシートである。そして、第１シート３１に対して第２シート３２を積層した積層体３３を、焼結炉に入れて所定時間加熱して焼結することにより、グリーンシートである第２シート３２を焼結するのと同時に、第１シート３１と第２シート３２を接合することが行われる。この接合工程における焼結は、バッチ炉で行ってもよいし、連続炉において積層体３３を長手方向に送りながら連続的に行ってもよい。

このように、上記第２シート３２は焼結用のグリーンシートであり、第１シート３１に対して第２シートを積層したのち、焼結することにより第１シート３１と第２シート３２を接合するため、第２シート３２がグリーンシートであることから、帯状の第１シート３１に帯状の第２シート３２を積層する積層工程を連続的に行うことが容易になる。このため、順送りの穿設工程と連続して積層工程を行うことにより、生産性の向上を図ることができる。しかも、グリーンシートを焼結する工程と第１シート３１と第２シート３２を接合する接合工程とを同時に行うことができるため、生産効率やエネルギ効率がよい。

図１３は、打抜き工程を説明する図である。この打抜き工程は、上記接合工程で第１シート３１と第２シート３２が接合された積層体３３を長手方向に一定のピッチで順送りしながら打抜き装置３５によりフィルタ９となる領域Ｆｅを打ち抜くことが行われる。

上記打抜き装置３５は上型３６と下型３７とを備えて構成されている。上型３６にはフィルタ９を打抜くためのポンチ３６Ａが下向きに配置され、下型３７には、上記ポンチ３６Ａに対応するダイス穴３７Ａが形成されている。上記上型３６と下型３７の間に積層体３３を配置し、長手方向に一定ピッチで順送りしながら、上記上型３６と下型３７でプレス加工を行って、フィルタ９の外周部分を打抜くことにより、フィルタ９を打抜き形成するようになっている。図において３９はフィルタ９を打抜くことによって形成された抜き穴である。

上記打抜き工程では、上記位置決め穴３４を順送りするための位置決め穴として順送りが行われる。したがって、順送りの送りピッチは、穿設工程での送りピッチと同一になり、開口穴１９を穿設したピッチでフィルタ９の打抜きを行うことができる。また、下型３７に形成された位置決め突部３８と上記位置決め穴３４を嵌合させた状態で打抜きを行うことにより、上記位置決め穴３４によりフィルタ９の打抜き位置を決めて打抜くようになっている。そして、この例では、打抜かれたフィルタ９の中心に開口穴１９が位置するよう、開口穴１９外側の同心円状の外周部を打抜く。

このようにすることにより、図３に示す本発明のフィルタ９を得ることができる。開口穴１９がフィルタ９の中心からずれた位置に配置されたフィルタ（図５参照）をつくる場合は、上記位置決め穴３４に対する打ち抜き位置を調節し、開口穴１９の中心と打抜き円の中心位置をずらせて打抜くことが行われる。

このように、本発明の製造方法では、開口穴１９の穿設工程およびフィルタ９の打抜工程を順送りによる連続処理で行い、優れた生産性でフィルタ９を得ることができる。また、上記積層工程、接合工程、打抜き工程を順送りの連続工程とすることによりさらに生産性が向上する。

また、上記穿設工程において、開口穴１９と位置決め穴３４を同じプレス工程で同時に形成することから、開口穴１９と位置決め穴３４との位置精度が確保される。このようにして形成された上記位置決め穴３４を、打抜き工程において順送りするための位置決め穴とすることにより、打抜き工程において上記位置決め穴３４で第１シート３１を順送りする際に、開口穴１９と位置決め穴３４との位置精度が確保されていることから、順送りの際の開口穴１９の位置精度が確保され、打抜き精度を確保することができる。さらに、上記位置決め穴３４は、打抜き工程において打抜き位置を決めるための位置決め穴であるため、打抜き工程において上記位置決め穴３４で打抜き位置を決める際に、開口穴１９と位置決め穴３４との位置精度が確保されていることから、打抜きの際のフィルタ９に対する開口穴１９の位置精度が確保され、打抜き精度を確保することができる。さらに、上記積層工程は、第１シート３１の位置決め穴３４が存在する側端部を避けた部分に第２シート３２を積層するため、第２シート３２の存在が位置決め穴３４の精度に影響しないため、積層体３３の積層部を打抜く際の打抜き精度を確保することができる。

なお、上述した例では、第２シート３２を焼結用のグリーンシートとし、第１シート３１に金属メッシュを用いた例を示したが、第２シート３２に焼結用のグリーンシートを用いるとともに、第１シート３１も焼結用のグリーンシートを用いることもできる。

以上のように、本発明によれば、微視的な開口孔径に多少のばらつきがあったとしても、上流側空間１８に気泡１７が存在した状態でインクを吸引すると、気泡１７は優先的に低圧損領域２１からスムーズに排出される。すなわち、周辺部に設けられた高圧損領域２０とそれに囲まれるように設けられた低圧損領域２１との間に圧力損失に相対的な差がある。この状態から、上流側空間１８に気泡１７が存在した状態でインクを吸引すると、周囲に高圧損領域２０が存在することから、フィルタ９の上流側と下流側である程度の圧力差が生じて気泡１７がフィルタ９側に流される。このとき、周囲の高圧損領域２０よりもそれに囲まれた低圧損領域２１においてインクがよく流れることから、フィルタ９側に押されてきた気泡１７は、低圧損領域２１に引き寄せられてフィルタ９に付着し、そのままフィルタ９に押し付けられる。このとき、周囲の高圧損領域２０よりもそれに囲まれた低圧損領域２１の方が低い圧力差で気泡が抜けることから、フィルタ９に付着した気泡は、低圧損領域２１からスムーズに下流側に抜けて排出される。

このように、上記高圧損領域２０や低圧損領域２１に微視的な開口孔径に多少のばらつきがあったとしても、気泡は低圧損領域２１からスムーズに抜けて排出されるのである。したがって、上流側空間１８に残留する気泡１７が小さくなってそのばらつきも少なくなり、製品の信頼性や安定性が向上する。また、小さな液流で確実に気泡１７を排出できるようになるため、気泡１７排出のための吸引動作で無駄に消費されるインク量を節減し、有効にインクを使用できるようになる。さらに、廃液が少なくなる分それを貯めておく廃液タンクを小さくできるうえ、吸引動作のためのポンプ等の機器類も小さなものですむことから、装置自体の小型化にも有利である。

また、上記各実施の形態では、上記フィルタ９として、第１フィルタ９Ａと第２フィルタ９Ｂをそれぞれ１枚づつ積層して構成した例を示したが、これに限定するものではなく、第１フィルタ９Ａを２枚以上設けたり、第２フィルタ９Ｂを２枚以上設けたりして、合計で３枚以上を積層したフィルタ９とすることもできる。また、周辺部に高圧損領域２０を設け、それに囲まれた部分に低圧損領域２１が存在していれば、複数積層した構造とするものに限定するものではない。これらの場合も、同様の作用効果を奏する。

本発明の記録ヘッドが適用される記録装置の一例を示す斜視図である。 本発明の記録ヘッドを示す断面図である。 本発明のフィルタの一例を示す図である。 本発明の記録ヘッドの要部を示す断面図である。 本発明の記録ヘッドの要部を示す断面図である。 フィルタと低圧損領域とインク供給針の位置関係を示す図である。 本発明の記録ヘッドの作用を説明する図である。 本発明の記録ヘッドの作用を説明する図である。 本発明の記録ヘッドの作用を説明する図である。 本発明の記録ヘッドの作用を説明する図である。 本発明のフィルタの製造方法の第１例を示す工程図である。 本発明のフィルタの製造方法の第１例を示す工程図である。 本発明のフィルタの製造方法の第１例を示す工程図である。 従来の記録ヘッドを示す断面図である。 上記従来の記録ヘッドの作用を示す断面図である。 上記従来の記録ヘッドの作用を示す断面図である。

符号の説明

１ ヘッド本体, ２ インクカートリッジ，３ インク供給針，４ インク供給口，５ 第１インク流路，６ インク誘導孔，７ 第２インク流路，８ 連通路，９ フィルタ，９Ａ 第１フィルタ，９Ｂ 第２フィルタ，１０ ヘッドホルダ，１１ 凹部，１２ カートリッジケース，１３ 位置決め突部，１４ フィルム，１５ ノズルプレート，１６ インク供給管，１７ 気泡，１８ 上流側空間，１９ 開口穴，２０ 高圧損領域，２１ 低圧損領域，２２ 上型，２２Ａ 第１ポンチ，２２Ｂ 第２ポンチ，２３ プレス装置，２４ 下型，２４Ａ，２４Ｂ ダイス穴，２５ キャリッジ，２６ キャッピング装置，２７ タイミングベルト，２８ ステッピングモータ，２９ ガイドバー，３０ 記録用紙 ３１ 第１シート，３２ 第２シート，３３ 積層体，３４ 位置決め穴，３５ 打抜き装置，３６ 上型，３６Ａ ポンチ，３７ 下型，３７Ａ ダイス穴，３８ 位置決め突部，３９ 抜き穴，４４ 吸引ポンプ，

Claims (9)

1. 液滴を噴射するヘッド本体と、液体供給源からの液体を上記ヘッド本体に導く流路と、上記流路に設けられてヘッド本体に導く液体をろ過するフィルタとを備え、上記フィルタは、上記流路の上流側空間に臨むフィルタ面の周辺部に液体通過時の圧力損失が相対的に高い高圧損領域が設けられ、上記周辺部の高圧損領域に囲まれた部分に液体通過時の圧力損失が上記高圧損領域よりも相対的に低い低圧損領域が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 上記高圧損領域および低圧損領域は、それぞれフィルタ面にフィルタの開口孔が複数開口するよう所定面積を有した領域として存在している請求項１記載の液体噴射ヘッド。
3. 上記高圧損領域はフィルタの有効孔径が相対的に小さい領域であり、上記低圧損領域はフィルタの有効孔径が上記高圧損領域よりも相対的に大きい領域である請求項２記載の液体噴射ヘッド。
4. 上記フィルタは、少なくとも上記フィルタ面が鉛直に対して略水平になるよう配置されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
5. 上記低圧損領域は、液体の流下によって気泡が上記フィルタ面に接触する位置の近傍に配置されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
6. 上記流路の上流側空間は、上記フィルタ面から上流側に向けて先すぼまり状に縮径された空間であり、上記低圧損領域は、上流側空間の縮径部に対面するよう上記フィルタ面の中央部に設けられている請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
7. 上記流路の上流側空間は、上記フィルタ面から上流側に向けて先すぼまり状に縮径された空間であり、上記低圧損領域は、上記フィルタ面の中心を挟んで上流側空間の縮径部とは反対側に位置するよう設けられている請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
8. 液体供給源からの液体をヘッド本体に導く流路に設けられて液体をろ過する液体噴射ヘッド用のフィルタであって、上記流路の上流側空間に臨むフィルタ面の周辺部に液体通過時の圧力損失が相対的に高い高圧損領域が設けられ、上記周辺部の高圧損領域に囲まれた部分に液体通過時の圧力損失が上記高圧損領域よりも相対的に低い低圧損領域が設けられていることを特徴とするフィルタ。
9. フィルタ面に開口穴を有する相対的に有効孔径が小さい板状の第１フィルタと、上記第１フィルタよりも相対的に有効孔径が大きい板状の第２フィルタとが積層されて構成され、上記第１フィルタの開口穴以外の領域が高圧損領域であり、上記開口穴から第２フィルタが露出した領域が低圧損領域である請求項８記載のフィルタ。

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