JP2008183800A - フィルタ、液体吐出装置及び液体移送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタにおいて液体中の異物や気泡を捕捉するとともに、捕捉した気泡を除去する。
【解決手段】金属材料からなるフィルタプレート１１には、その略中央部に位置し複数の貫通孔１２が形成された貫通孔形成部１１ａ、貫通孔形成部１１ａを取り囲み、その上面に圧電層１３が配置された円環状の圧電層配置部１１ｂ、及び、圧電層配置部１１ｂを取り囲み、チューブ４に固定された円環状の固定部１１ｃが設けられている。圧電層１３の上面にはそのほぼ全域にわたって電極１４が形成されており、圧電層１３及び電極１４は保護膜１５により覆われている。電極１４の駆動電位を付与すると、圧電層１３に電界が発生し、圧電層１３が収縮する。これに伴ってフィルタプレート１１が変形する。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体中の異物や気泡を捕捉するフィルタ、このようなフィルタが設けられた液体吐出装置及び液体移送装置に関する。

ノズルから液体を吐出する液体吐出装置において、ノズルから液体吐出ヘッド内の液体を吸い出すパージを行うことにより、液体吐出ヘッド内の気泡や増粘した液体などを除去するものがある。例えば、特許文献１に記載のインクジェット式プリンタにおいては、クリーニング動作として、キャップ部材によりノズルの吐出口が形成されたノズル面を封止し、封止空部内にインクを供給させてから、吸引ポンプを作動させることにより、記録ヘッド内の気泡、粘度の増加したインク、異物などを吸い出すパージを行っている。

また、ノズルから液体を吐出する液体吐出装置や液体を移送する液体移送装置において、液体流路に液体中の気泡や異物を除去するためのフィルタが設けられているものがある。例えば、特許文献２に記載のインクジェット記録ヘッドにおいては、インク流路を構成するＳｉ基板にエッチングにより複数の貫通孔が形成されることによりフィルタが構成されており、これら複数の貫通孔によって増粘、固化したインクなどの異物が捕捉される。

特開２００２−３６１９０８号公報 特開２００６−１６８１４１号公報

ここで、液体流路中に特許文献２に記載されたようなフィルタが配置された液体吐出装置においては、フィルタの貫通孔に液体中の気泡が捕捉されるため、特許文献１に記載されているようなパージを行っても、貫通孔に付着した気泡を十分に除去することができず、気泡による貫通孔の目詰まりにより、フィルタの寿命が短くなってしまう。

本発明の目的は、液体中の異物や気泡を捕捉することができるとともに、捕捉した気泡を除去することが可能なフィルタ、並びに、このようなフィルタを有する液体吐出装置及び液体移送装置を提供することである。

本発明のフィルタは、液体が流れる液体流路に配置されるフィルタであって、液体流路に連通する複数の貫通孔が形成されたフィルタプレートと、フィルタプレートの一表面に配置された圧電層、及び、圧電層の表面に設けられた電極を有し、フィルタプレートを振動させる圧電アクチュエータとを備えている（請求項１）。

これによると、液体流路を流れる液体が、フィルタプレートに形成された複数の貫通孔を通過する際に、貫通孔を通過できない気泡や異物が貫通孔において捕捉される。また、圧電アクチュエータによりフィルタプレートを振動させることにより、複数の貫通孔に付着した気泡が複数の貫通孔から離れるので、複数の貫通孔の気泡による目詰まりが解消され、フィルタが長寿命なものとなる。

また、本発明のフィルタにおいては、フィルタプレートは、液体流路を画定する壁に固定される環状の固定部を有するとともに、その固定部により囲まれる領域には、複数の貫通孔が形成される貫通孔形成部と、圧電層が配置される圧電層配置部とが互いに重複しないように設けられていることが好ましい（請求項２）。これによると、フィルタプレートの固定部に囲まれた部分に、複数の貫通孔が形成されているとともに、フィルタプレートの固定部に囲まれた部分の表面に圧電層が形成されているため、圧電アクチュエータを駆動したときに、フィルタプレートの貫通孔が形成された部分が振動しやすく、貫通孔に付着した気泡が確実に貫通孔から離れる。なお、貫通孔形成部と圧電層配置部とが互いに重複しないように設けられているとは、フィルタプレートにおける貫通孔形成部が占める領域と圧電層配置部とが占める領域とが互いに重ならないことを意味している。

このとき、貫通孔形成部が、固定部に囲まれる領域の略中央に設けられ、圧電層配置部が、貫通孔形成部を取り囲むように設けられていることが好ましい（請求項３）。これによると、圧電層が固定部に囲まれた部分の外側に設けられているので、圧電層の表面に配置される電極に接続されて電極に電位を付与する配線を容易に形成することができる。

又はこのとき、貫通孔形成部が、固定部に囲まれる領域の外周側に設けられており、圧電層配置部が、貫通孔形成部よりも内側に設けられていることが好ましい（請求項４）。液体流路においては、一般にその中心部よりも外周部のほうが液体の流速が遅く、液体流路の外周部には気泡がたまりやすいが、これによると、複数の貫通孔が固定部に囲まれた領域の外周に沿って形成されているので、液体流路中の気泡を効率よく捕捉することができる。

また、本発明のフィルタにおいては、フィルタプレートの一表面には、圧電層及び電極を覆う保護膜がさらに設けられていることが好ましい（請求項５）。これによると、保護膜により、圧電アクチュエータが液体と接触してしまうのを防止することができる。

このとき、保護膜が、圧電アクチュエータと隣接して配置される部材の、少なくとも圧電アクチュエータと隣接している部分とともに、圧電アクチュエータを覆っていることが好ましい（請求項６）。これによると、圧電アクチュエータと圧電アクチュエータに隣接する部材との隙間から液体が浸入し、圧電アクチュエータが液体と接触してしまうのを防止することができる。

また、本発明のフィルタにおいては、圧電層の側面のうちの、少なくとも貫通孔形成部と隣接する部分が、フィルタプレートの一表面に近づくほど、貫通孔形成部に近づくように傾斜していることが好ましい（請求項７）。これによると、圧電層の側面が傾斜しているため、液体流路の圧電層の側面付近に気泡が溜まりにくい。

また、本発明のフィルタにおいては、フィルタプレートが、液体流路を画定する壁を越えて液体流路の外側まで延びているとともに、液体流路の壁によって変形可能に支持されており、圧電層が、フィルタプレートの液体流路の前記壁よりも外側の領域に配置されていることが好ましい（請求項８）。これによると、圧電アクチュエータが液体流路の外部に配置されているので、液体流路内の液体が圧電アクチュエータに接触するのを防止することができる。

また、本発明のフィルタにおいては、電極が、圧電層のフィルタプレートと反対側の面に設けられており、フィルタプレートが、導電性材料からなり、電極とフィルタプレートによって、圧電層の電極とフィルタプレートに挟まれた部分に電界が付与されることが好ましい（請求項９）。これによると、フィルタプレートを、圧電層を駆動するための電極の一方としても兼用できるので、フィルタにかかるコストを下げることができる。

本発明の液体吐出装置は、請求項１〜９のいずれかに記載のフィルタと、フィルタが配置される液体流路と、液体流路に連通するノズルを有し、ノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、ノズルから液体流路内及び液体吐出ヘッド内の液体を排出させる液体排出手段と、圧電アクチュエータ及び液体排出手段の動作を制御する制御手段とを備え、制御手段は、液体排出手段が前記ノズルから流路ユニット内の液体を排出させるときに、圧電アクチュエータがフィルタプレートを振動させるように、圧電アクチュエータ及び液体排出手段を制御する（請求項１０）。

これによると、液体排出手段によりノズルから液体吐出ヘッド内及び液体流路内の液体を排出させる際に、振動板の複数の貫通孔が形成された部分を振動させることにより、複数の貫通孔に付着した気泡が貫通孔から離れるので、貫通孔に付着した気泡を効率よく外部に除去することができる。

本発明の液体移送装置は、一表面に開口した複数の圧力室、及び、一表面に開口し、複数の圧力室に連通した共通液室を有する流路ユニットと、複数の圧力室の開口を覆う複数の圧力室閉塞部、及び、複数の貫通孔が形成され共通液室の開口を覆うフィルタ部とを有し、流路ユニットの一表面に配置された振動板と、複数の圧力室閉塞部の流路ユニットと反対側の表面に形成された複数の第１圧電素子と、複数の第１圧電素子を駆動させるための複数の第１駆動電極と、振動板の流路ユニットと反対側の表面のフィルタ部近傍に形成された第２圧電素子と、第２圧電素子を駆動させるための第２駆動電極とを備えている。そして、第１圧電素子及び第２圧電素子が、振動板の流路ユニットと反対側の表面に、複数の圧力室閉塞部及びフィルタ部に対向する領域にまたがって形成された圧電層により構成されており、複数の第１駆動電極及び第２駆動電極が、圧電層の同じ面上に形成されている（請求項１１）。

これによると、第１駆動電極に駆動電位を付与することにより、振動板の圧力室閉塞部を変形させて圧力室内の液体に圧力を付与し、圧力室内の液体を移送することができる。また、第２駆動電極に駆動電位を付与し振動板のフィルタ部を振動させることにより、複数の貫通孔に付着した気泡が複数の貫通孔から離れるので、複数の貫通孔の気泡による目詰まりが解消され、フィルタが長寿命なものとなる。

さらに、流路ユニットの表面に振動板を配置することにより、圧力室閉塞部とフィルタ部とを同時に形成することができ、振動板の表面に圧電層を形成することにより、第１圧電素子と第２圧電素子とを同時に形成することができ、第１駆動電極と第２駆動電極とが圧電層の同じ面上に形成されているため、第１駆動電極と第２駆動電極とを同時に形成することができる。これにより、液体移送装置の製造が簡略化される。

以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。本実施の形態は、本発明をノズルからインクを吐出するインクジェットプリンタに適用した一例である。

図１は、本実施の形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１（液体吐出装置、液体移送装置）は、インクタンク２、ポンプ３、チューブ４、フィルタ５、インクサブタンク６、キャリッジ７、インクジェットヘッド８（液体吐出ヘッド）、用紙搬送ローラ９及びパージユニット１０（液体排出装置）を備えている。

インクタンク２には、インクジェットヘッド８に供給されるインクが充填されている。ポンプ３は、インクタンク２からインクを吸い出し、チューブ４を介してインクサブタンク６にそのインクを移送する。チューブ４は、インクタンク２とインクサブタンク６とを接続しており、その内部にインクタンク２からインクサブタンク６にインクを供給するためのインク流路４ａ（図３参照）が形成されている。フィルタ５はチューブ４の途中に設けられており、インク流路４ａ中を流れるインク中の気泡や異物を捕捉する。これにより、インクサブタンク６には、フィルタ５によって異物が除去されたインクが供給される。インクサブタンク６は、インクタンク２から供給されたインクをその下面に形成されたインク供給管６ａからインクジェットヘッド８に供給する。

キャリッジ７は、図１の左右方向（走査方向）に往復移動可能に構成されており、その下面にインクジェットヘッド８が設けられている。インクジェットヘッド８は、その下面に形成された複数のノズル４６（図４参照）からインクを吐出する。用紙搬送ローラ９は、記録用紙Ｐを図１の手前方向（用紙搬送方向）に搬送する。そして、インクジェットプリンタ１においては、用紙搬送ローラ９により紙送り方向に搬送される記録用紙Ｐに、インクジェットヘッド８がキャリッジ７とともに走査方向に往復移動しながらノズル４６からインクを吐出することにより、記録用紙Ｐに印刷が行われる。

パージユニット１０は、パージキャップ１０ａ及び吸引ポンプ１０ｂ（図８参照）を有しており、インクジェットヘッド８内のインクを吸い出す。具体的には、印刷を行わないときに、パージキャップ１０ａにより、インクジェットヘッド８の下面を覆い、吸引ポンプにより、パージキャップ１０とインクジェットヘッド８の下面とにより画定される空間内の圧力を低下させることにより、インクジェットヘッド８内のインクを吸い出す。これにより、インクジェットヘッド８から気泡や粘度が増加したインクなどが排出される。なお、インクジェットプリンタ１は、後述する制御装置１００（図８参照）によってその動作が制御されている。

次に、フィルタ５について詳細に説明する。図２は、図１のフィルタ５及びその周辺部分の平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

図２、図３に示すように、フィルタ５は、フィルタプレート１１、圧電層１３、電極１４及び保護膜１５を備えており、フィルタプレート１１の圧電層１３に重なる部分、圧電層１３及び電極１４により圧電アクチュエータ１６が構成されている。なお、圧電アクチュエータ１６が本発明に係る圧電アクチュエータに相当する。

フィルタプレート１１は、ステンレス鋼等の鉄系合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、チタン合金等の金属材料（導電性材料）からなる平面形状が略円形の板状体である。フィルタプレート１１には、貫通孔形成部１１ａ、圧電層配置部１１ｂ及び固定部１１ｃが設けられている。

貫通孔形成部１１ａは、フィルタプレート１１の略中央部に位置する平面視で略円形の部分である。貫通孔形成部１１ａにはインク流路４ａに連通する複数の貫通孔１２が形成されている。複数の貫通孔１２は、それぞれ、略円形の平面形状を有しているとともに、流路の下流側（図３の下側）ほどその径が小さくなるようなテーパ状になっている。

圧電層配置部１１ｂは、フィルタプレート１１の貫通孔形成部１１ａに隣接して貫通孔形成部１１ａを取り囲むように設けられた平面視で略円環状の部分である。ここで、フィルタプレート１１において貫通孔形成部１１ａが占める領域と、フィルタプレート１１において圧電層配置部１１ｂとは互いに重なってはいない（貫通孔形成部１１ａと圧電層配置部１１ｂとは互いに重複しないように設けられている）。

圧電層配置部１１ｂの上面（一表面）には、そのほぼ全域にチタン酸鉛とジルコン酸鉛の重合体であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする強誘電性を有する圧電材料からなる圧電層１３が配置されている。圧電層１３は、予め、その厚み方向に分極されている。ここで、圧電層１３は、超微粒子の圧電材料をフィルタプレート１１の圧電層配置部１１ｂ上面に高速で衝突させて堆積させるエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）を用いて形成される。この他、圧電層１３は、ゾルゲル法、スパッタ法、水熱合成法、あるいは、ＣＶＤ（化学蒸着）法を用いて形成することもでき、さらには、ＰＺＴのグリーンシートを焼成することによって得られた圧電シートをフィルタプレート１１の上面に貼り付けることにより形成することもできる。

固定部１１ｃは、フィルタプレート１１の圧電層配置部１１ｂに隣接して圧電層配置部１１ｂを取り囲む、平面視で略円環状の部分である。これにより、前述した貫通孔形成部１１ａ及び圧電層配置部１１ｂは、ともに固定部１１ｃに囲まれる領域に位置し、貫通孔形成部１１ａがその領域の略中央部に、圧電層配置部１１ｂが貫通孔形成部１１ａを取り囲むように設けられることになる。フィルタプレート１１は、固定部１１ｃの両面においてチューブ４に接合されている。

また、フィルタプレート１１は、制御装置１００の後述するドライバＩＣ６３（図８参照）に接続されている。そして、フィルタプレート１１は、ドライバＩＣ６３により常にグランド電位に保持されている。

電極１４は金、銅、銀、パラジウム、白金、チタンなどの導電性材料からなり、圧電層１３上面（フィルタプレート１１と反対側の面）のほぼ全域にわたって形成されている。電極１４は、例えば、スクリーン印刷、スパッタ法、蒸着法等で形成することができる。電極１４はドライバＩＣ６３に接続されており、電極１４にはドライバＩＣ６３から駆動電位が付与される。ここで、圧電層１３が固定部１１ｃに囲まれる部分の外周側に配置されているので、電極１４とチューブ４の外側にあるドライバＩＣ６３とを接続するための配線を容易に形成することができる。

ここで、圧電アクチュエータ１６を駆動させる方法について説明する。圧電アクチュエータ１６においては、電極１４にはドライバＩＣ６３により予めグランド電位が付与されており、この状態でドライバＩＣ６３から電極１４に駆動電位が付与されると、電極１４と、グランド電位に保持された圧電アクチュエータ１６を駆動させるための電極の一方を兼ねるフィルタプレート１１との間に電位差が生じ（圧電層１３の電極１４とフィルタプレート１１とに挟まれた部分に圧電アクチュエータ１６を駆動する駆動電圧が付与され）、圧電層１３にはその厚み方向に電界が発生する。この電界により、圧電層１３は、厚み方向と直交する水平方向に収縮し、これにより、フィルタプレート１１が図３の一点鎖線で示すように、上に凸になるように変形する。電極１４の電位をグランド電位に戻すと、圧電層１３の収縮が元に戻ることによりフィルタプレート１１の変形も元に戻る。このような、電極１４に駆動電位を付与し、その後グランド電位に戻すといった動作を繰り返し行うことにより、フィルタプレート１１は振動し、この振動により貫通孔１２に付着した気泡がフィルタプレート１１から離れる。

保護膜１５は、絶縁性材料からなり、圧電層１３及電極１４を覆うようにフィルタプレート１１の上面に形成されている。これにより、インク流路４ａ内のインクが圧電層１３及び電極１４に接触し、ショートしてしまうのが防止されている。

次に、インクジェットヘッド８について説明する。図４は図１のインクジェットヘッド８の平面図である。図５は図４の部分拡大図である。図６は図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。図７は図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。

図４〜図７に示すように、インクジェットヘッド３は、内部に複数の個別インク流路が形成された流路ユニット３１と、流路ユニット３１の上面に配置された圧電アクチュエータ３２とを備えている。

流路ユニット３１は、キャビティプレート２１、ベースプレート２２、マニホールドプレート２３、及び、ノズルプレート２４を備えており、これらの４枚のプレートが積層状態で接合されている。このうち、キャビティプレート２１、ベースプレート２２及びマニホールドプレート２３は略矩形のステンレス鋼製の板である。また、ノズルプレート２４は、例えば、ポリイミド等の高分子合成樹脂材料により形成され、マニホールドプレート２２の下面に接着される。なお、ノズルプレート２４も他の３枚のプレート２１、２２、２３と同じ金属材料により形成されていてもよい。

キャビティプレート２１には、平面に沿って配列された複数の圧力室４０が形成されている。各圧力室４０は平面視で略楕円形状に形成されており、その長軸方向が走査方向（図４の左右方向）となるように配置されている。圧力室４０はキャビティプレート２１の上面（一表面）において開口している。また、キャビティプレート２１には、図４における下端部付近に平面視で走査方向を長軸方向とする略楕円形状の貫通孔４７ａが形成されている。貫通孔４７ａは、キャビティプレート２１の上面において開口している。

ベースプレート２２の平面視で圧力室４０の長軸方向両端部に重なる位置には、それぞれ連通孔４２、４３が形成されている。また、ベースプレート２２には、平面視で貫通孔４７ａに重なる位置に貫通孔４７ｂが形成されている。

マニホールドプレート２２には、紙送り方向（図４の上下方向）に２列に延び、平面視で圧力室４０の図４における左端部又は右端部と重なるマニホールド流路４４（共通液室）が形成されている。マニホールド流路４４の上記紙送り方向に延びた２つの部分は、それぞれ図４における下端部においてそれぞれ走査方向の内側に折れ曲がって互いに接続されている。そして、マニホールド流路４４は、この部分において、貫通孔４７ａ、４７ｂに連通している。ここで、マニホールド流路４４及び貫通孔４７ａ、４７ｂが本発明に係る共通液室に相当する。マニホールド流路４４にはインクサブタンク６から、インク供給管６ａ、後述する振動板５０に形成された貫通孔３９及び貫通孔４７ａ、４７ｂを介してインクが供給される。また、マニホールドプレート２２には、平面視で圧力室４０のマニホールド流路４４とは反対側の端部と重なる位置に、連通孔４５が形成されている。ノズルプレート２３には、平面視で複数の圧力室４０のマニホールド流路４４とは反対側の端部に重なる位置に、複数のノズル４６がそれぞれ形成されている。

そして、流路ユニット３１においては、図４〜図７に示すように、マニホールド流路４４が連通孔４２を介して圧力室４０に連通し、さらに、圧力室４０が連通孔４３、４５を介してノズル４６に連通している。このように、流路ユニット３１内には、マニホールド流路４４の出口から圧力室４０を経てノズル４６に至る複数の個別インク流路が形成されている。

次に、圧電アクチュエータ３２について説明する。図４〜図７に示すように、圧電アクチュエータ３２は、キャビティプレート２１の表面に配置され、導電性を有する振動板５０と、この振動板５０の上面に複数の圧力室４０に跨って連続的に形成された圧電層５１と、この圧電層５１の表面に複数の圧力室４０にそれぞれ対応して形成された複数の個別電極５２とを有している。

振動板５０は、ステンレス鋼等の鉄系合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、チタン合金等の金属材料からなり、図４〜図７に示すように、複数の圧力室４０を覆うようにキャビティプレート２１に接合されている。この振動板５０は、複数の個別電極５２に対向して個別電極５２と振動板５０との間の圧電層５１に電界を作用させる共通電極を兼ねており、ドライバＩＣ６６（図８参照）に接続されて常にグランド電位に保持されている。

振動板５０の上面には、ＰＺＴを主成分とする圧電層５１が形成されている。圧電層５１は、複数の圧力室４０に跨って振動板５０の上面の全域にわたって連続的に形成されている。圧電層５１は、予めその厚み方向に分極されている。なお、圧電層５１は、圧電層１３と同様、ＡＤ法等によって形成される。

圧電層５１の上面には、図４〜図７に示すように、平面形状が圧力室１０よりも一回り小さい略楕円形状である複数の個別電極５２が形成されている。複数の個別電極５２は、平面視で対応する圧力室４０の中央部に重なるようにそれぞれ形成されている。個別電極５２は金、銅、銀、パラジウム、白金、チタンなどの導電性材料からなる。さらに、圧電層５１の上面には、複数の個別電極５２の一端部（マニホールド流路４４側の端部）から、それぞれ、平面視で圧力室４０に対向しない部分まで延びた、複数の接点部５２ａが形成されている。個別電極５２及び接点部５２ａは、例えば、スクリーン印刷、スパッタ法、蒸着法等で形成することができる。また、接点部５２ａは、図示しないフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を介してドライバＩＣ６６（図８参照）に接続されている。

次に、圧電アクチュエータ３２の動作について説明する。ドライバＩＣ６６からＦＰＣを介して個別電極５２に選択的に駆動電位が付与されると、駆動電位が付与された個別電極５２と、共通電極を兼ねており、グランド電位に保持された振動板５０との間に挟まれている部分の圧電層５１に上下方向の電界が生じる。すると、圧電層５１のうち、駆動電位が付与された個別電極５２の真下の部分が分極方向である厚み方向と垂直な水平方向に収縮する。そして、この収縮に伴い、圧力室４０に対向する領域の圧電層５１及び振動板５０が圧力室４０側に凸になるように変形する。これにより、圧力室４０の体積が減少し、インクの圧力が上昇するので、圧力室４０に連通するノズル４６からインクが吐出される。

次に、制御装置１００について詳細に説明する。図８は、図１の制御装置１００の機能ブロック図である。

図８に示すように、制御装置１００は、用紙搬送ローラ制御部６１、キャリッジ制御部６２、ドライバＩＣ６３、６６、パージユニット制御部６４及び動作指示部６５を有している。用紙搬送ローラ制御部６１は用紙搬送ローラ９の動作を制御する。キャリッジ制御部６２はキャリッジ７の動作を制御する。ドライバＩＣ６３は圧電アクチュエータ１６の動作を制御する。ドライバＩＣ６６は圧電アクチュエータ３２の動作を制御する。パージユニット制御部６４はパージユニット１０のパージキャップ１０ａ及び吸引ポンプ１０ｂの動作を制御する。動作指示部６５はパージユニット制御部６４、及び、上記用紙搬送ローラ制御部６１、キャリッジ制御部６２、ドライバＩＣ６３、６６及びパージユニット制御部６４に、印刷及びパージを行うことを指示する信号を送信する。

ここで、インクジェットプリンタ１において印刷及びパージを行う場合の、制御装置１００の動作について説明する。

インクジェットプリンタ１により記録用紙Ｐに印刷を行う場合、制御装置１００においては、動作制御部６５が、用紙搬送ローラ制御部６１、キャリッジ制御部６２及びドライバＩＣ６６に印刷を行うことを指示する信号を送信する。この信号を受けて、用紙搬送ローラ制御部６１が用紙搬送ローラ９を制御して、記録用紙Ｐを用紙搬送方向に搬送させ、キャリッジ制御部６２がキャリッジ７の動作を制御して、キャリッジ７を走査方向に往復移動させ、ドライバＩＣ６６が印刷指令に対応して個別電極５２に駆動電位を付与する。これにより、用紙搬送方向に搬送された記録用紙Ｐに、キャリッジ７とともに走査方向に往復移動するインクジェットヘッド８のノズル４６からインクが吐出され、記録用紙Ｐに印刷が行われる。

このとき、印刷を行うためのインクは、インクタンク２からフィルタ５を通過してインクジェットヘッド８に供給されるため、インクジェットヘッド８にはフィルタ５の貫通孔１２においてインク中の気泡や異物が捕捉された後のインクが供給される。一方、ドライバＩＣ６３は、電極１４の電位を変化させずにグランド電位に保持し続けており、このときフィルタプレート１１は振動せず、貫通孔１２は気泡及び異物が捕捉された状態が保持される。これにより、インクジェットヘッド８内のインクには気泡や異物が混入しにくく、インク中の気泡や異物によりノズル４６からのインクの吐出特性が変動してしまうのを防止することができる。したがって、インクジェットプリンタ１において印刷品質が保たれる。

一方、パージを行う場合、動作指示部６５は、キャリッジ制御部６２、ドライバＩＣ６３及びパージユニット制御部６４にパージを行うことを指示する信号を送信する。これを受けて、キャリッジ制御部６２がキャリッジ７の動作を制御して、キャリッジ７をパージキャップ１０ａに対向する位置まで移動させ、キャリッジ７がパージキャップ１０ａに対向する位置まできたときに、パージユニット制御部６４がパージキャップ１０ａを上方に移動させてインクジェットヘッド８の下面に密着させた後、吸引ポンプ１０ｂにより、パージキャップ１０ａとインクジェットヘッド８の下面とによって囲まれる空間内の圧力を低下させることによって、インクジェットヘッド８からインクを吸い出す。これと同時に、ドライバＩＣ６３が電極１４の電位を前述したように変化させ、フィルタプレート１１を振動させる。

ここで、インクジェットヘッド８からインクを吸い出すと、インクジェットヘッド８には吸い出された分だけインクタンク２からチューブ４、フィルタ５、インクサブタンク６を介してインクが供給されるが、チューブ４内の気泡が貫通孔１２に捕捉されているため、フィルタプレート１１が振動していないと、インクジェットヘッド８内のインクを吸い出しても、貫通孔１２から気泡が離れず、貫通孔１２に気泡が残ったままになってしまう。そして、貫通孔１２に残留した気泡により貫通孔１２が目詰まりし、フィルタ５の寿命が短くなってしまう。

これに対して、本実施形態では、パージを行う際にフィルタプレート１１を振動させているため、フィルタプレート１１の振動により貫通孔１２から気泡が離れ、この気泡がインクとともにノズル４６から吸い出される。これにより、気泡による貫通孔１２の目詰まりが解消され、フィルタ５は長寿命なものとなる。

以上に説明した実施の形態によると、インクジェットヘッド８により記録用紙Ｐに印刷を行う場合には、インクジェットヘッド８には、フィルタプレート１１に形成された複数の貫通孔１２を通過することによりインク中の気泡や異物が捕捉されたインクが供給される。したがって、インク中の気泡や異物により、インクジェットヘッド８のインクの吐出特性が変動してしまうのを防止することができる。

一方、パージを行う際には、フィルタプレート１１を振動させているので、複数の貫通孔１２に付着した気泡が複数の貫通孔１２から離れる。したがって、複数の貫通孔１２に付着していた気泡が確実に吸い出される。これにより複数の貫通孔１２の気泡による目詰まりが解消され、フィルタ５が長寿命なものとなる。

また、フィルタプレート１１は環状の固定部１１ｃにおいてチューブ４に固定されているとともに、固定部１１ｃにより囲まれる領域の略中央部に位置する貫通孔形成部１１ａに複数の貫通孔１２が形成されており、貫通孔形成部１１ａを取り囲む圧電層配置領域１１ｂの上面に圧電層１３が配置されているため、圧電アクチュエータ１６を駆動させたときに、フィルタプレート１１の貫通孔１２が形成された部分が振動しやすく、貫通孔１２に付着した気泡が確実に貫通孔１２から離れる。また、圧電層１３が固定部１１ｃに囲まれた部分の外側に設けられているので、圧電層１３の表面に配置される電極１４とドライバＩＣ６３とを接続するための配線を容易に形成することができる。

また、圧電層１３及び電極１４が、保護膜１５により覆われているため、圧電層１３及び電極１４がインクと接触し、ショートしてしまうのを防止することができる。また、圧電層１３及び電極１４が、保護膜１５により覆われているとともに、フィルタプレート１１がドライブＩＣ６３により常に定電位（グランド電位）に保持されているので、液体（インク）に電位差が作用して電気分解することがない。よって、液体（インク）が水溶液であったとしても変質するおそれがない。

また、フィルタプレート１１が圧電層１３を駆動するための電極の一方を兼ねているため、フィルタ５にかかるコストを低減することができる。

次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、本実施の形態と同様の構成を有するものについては同じ符号を付し、適宜その説明を省略する。

本実施の形態では、圧電層形成部１１ｂの上面全域に圧電層１３が配置されていたが、一変形例では、図９に示すように、圧電層形成部１１ｂの一部分（図９における圧電層形成部１１ｂの左端部）の上面にのみ圧電層７３が形成されている（変形例１）。この場合には、フィルタプレート１１の圧電層７３に重なる部分、圧電層７３及び電極７４により圧電アクチュエータ７６が構成されている。

この場合でも、実施の形態と同様、チューブ４に固定された固定部１１ｃに囲まれる部分に複数の貫通孔１２及び圧電層１３が形成されているため、電極１４の電位を変化させることにより、フィルタプレート１１の複数の貫通孔１２が形成されている部分を大きく振動させることができ、これにより、貫通孔１２に付着した気泡が貫通孔１２から確実に離れる。

別の一変形例では、図１０に示すように、フィルタプレート１１の固定部１１ｃの上面にチューブ４とほぼ同じ径を有する筒状部材８０が接合されており、筒状部材８０の上端がチューブ４に接合されている。また、保護膜８１が、圧電層１３及び電極１４とともに、圧電層１３に隣接した筒状部材８０の内壁面及びチューブ４と接合される筒状部材８０の上端、並びに、フィルタプレート１１の上面全体を覆っている（変形例２）。

この場合には、圧電層１３及び電極１４が、圧電層１３に隣接する筒状部材８０及びフィルタプレート１１の、圧電層１３に隣接する部分とともに広く保護膜８１により覆われているため、筒状部材８０と保護膜８１との隙間又はフィルタプレート１１の保護膜８１との隙間からインクが浸入して圧電層１３及び電極１４に接触してしまうのを確実に防止することができる。

さらに、フィルタプレート１１の上面の全域が保護膜８１により覆われているため、フィルタプレート１１の耐食性が高くなり、フィルタが長寿命なものとなる。また、保護膜８１は、表面に圧電層１３、電極１４及び筒状部材８０が配置されたフィルタプレート１１に一方向（図１０の上方）からＡＤ法等により保護膜８１を構成する材料を堆積させる等して容易に形成することができる。

なお、フィルタプレート１１の腐食はインク中の異物が接触することの多いインク流路の上流側の表面、すなわち、図１０のフィルタプレート１１の上面において発生しやすいので、フィルタプレート１１の上面全域に保護膜８１を形成することにより、フィルタプレート１１の腐食を十分に防止することができるが、当然、フィルタプレート１１の上面に加えて、フィルタプレート１１の下面にも保護膜が形成されていてもよい。

別の一変形例では、図１１に示すように、圧電層８３の内側の側面（圧電層８３の側面のうちの、貫通孔形成部１１ａと隣接する部分）が図１１の下方ほど、フィルタプレート１１の内側に位置するように（フィルタプレート１１の一表面に近づくほど、貫通孔形成部１１ａに近づくように）傾斜している。圧電層８３の上面には実施の形態と同様、電極１４が形成されており、圧電層８３及び電極１４が保護膜８５により覆われている（変形例３）。この場合には、フィルタプレート１１の圧電層８３に重なる部分、圧電層８３及び電極８４により圧電アクチュエータ８６が構成されている。

この場合には、インク流路４ａ中のインクは、圧電層８３の傾斜した側面に沿って貫通孔１２に向かって流れやすくなる。これにより、圧電層８３の側面に隣接する部分に気泡が滞留しにくくなり、パージの際にインク中の気泡が確実に外部に排出される。

別の一変形例では、図１２、図１３に示すように、フィルタプレート９１の固定部９１ｃに取り囲まれる部分のうち、略中央部が圧電層配置部９１ｂとなっており、圧電層配置領域９１ｂを取り囲むように貫通孔形成部９１ａが設けられている。すなわち、貫通孔形成部９１ａが固定部９１ｃに囲まれる領域の外周側に設けられており、圧電層配置部９１ｂが貫通孔形成部９１ａよりも内側に設けられている。そして、圧電層配置部１１ｂの上面に圧電層９３が配置され、圧電層９３の上面に電極９４が形成されている。さらに、圧電層９３の上面には、圧電層９３及び電極９４を覆うように保護膜９５が形成されている。貫通孔形成部９１ａには、複数の貫通孔９２が形成されている（変形例４）。この場合には、フィルタプレート９１の圧電層９３に重なる部分、圧電層９３及び電極９４により圧電アクチュエータ９６が構成されている。

一般に、インク流路においては、その中央部よりもその外周部のほうがインクの流速が遅く、インク流路の外周側には気泡がたまりやすいが、変形例３の場合には、複数の貫通孔９２がチューブ４により構成されるインク流路４ａの外周側に形成されるため、インク流路４ａの外周側を流れるインク中の気泡を貫通孔９２により効率よく捕捉することができる。そして、電極９４の電位を実施の形態の電極１４（図３参照）と同様に変化させて圧電アクチュエータ９６を駆動させると、フィルタプレート９１が振動する。これにより、貫通孔９２により付着した気泡が貫通孔９２から離れるため、パージを行う際にフィルタプレート９１を振動させることによって、インク中の気泡を確実に外部に排出することができる。

また、別の一変形例では、図１４、図１５に示すように、フィルタプレート１１１が、固定部１１１ｃにおいて、その両面がそれぞれ弾性部材１１７を介してチューブ４に接合されており（インク流路４ａを画定する壁に変形可能に支持されており）、フィルタプレート１１１の固定部１１１ｃに囲まれた部分のほぼ全域が貫通孔形成部１１１ａとなっており、貫通孔形成部１１１ａのほぼ全域にわたって複数の貫通孔１１２が形成されている。また、フィルタプレート１１１の、固定部１１１ｃよりも外側の、チューブ４を越えてチューブ４の外側まで延びた部分には固定部１１１ｃを取り囲むように圧電層配置部１１１ｂが設けられており、圧電層配置部１１１ｂの上面に固定部１１１ｃを取り囲むように圧電層１１３が配置されている。圧電層１１３の上面には電極１１４が形成されている（変形例５）。この場合には、フィルタプレート１１１の圧電層１１３に重なる部分、圧電層１１３及び電極１１４により圧電アクチュエータ１１６が構成されている。

この場合には、フィルタプレート１１１は固定部１１１ｃにおいて、弾性部材１１７を介してチューブ４に接合されており固定部１１１ｃにおいて変形可能であるため、実施の形態と同様にして電極１１４の電位を変化させると、フィルタプレート１１１は、固定部１１１ｃ、貫通孔形成部１１１ａを含めて振動する。これにより、貫通孔１１２に付着した気泡は確実に貫通孔１１２から離れる。

そして、この場合には、圧電層１１３及び電極１１４がチューブ４の外側に位置しており、圧電層１１３及び電極１１４にインク流路４ａ中のインクが付着することがないため、実施の形態のような保護膜は形成されていない。また、フィルタプレート１１１のインク流路４ａの内部に位置する部分に圧電層１１３を配置していないので、その分だけ多くの貫通孔１１２を形成することができ、フィルタがさらに長寿命なものとなる。

また、フィルタはチューブ４の途中に設けられることには限られず、インクタンク２からインクジェットヘッド８にインクを供給するインク流路のいずれかの部分に配置されていればよい。この一例として、別の一変形例では、図１６、図１７に示すように、振動板１２０が、複数の圧力室４０のキャビティプレート２１上面における開口及び貫通孔４７ａのキャビティプレート２１上面における開口（共通液室の開口）を塞ぐように配置されている。振動板１２０は、貫通孔４７ａのキャビティプレート２１の上面における開口を塞ぐ部分に複数の貫通孔１２２が形成されている。振動板１２０の上面（流路ユニット３１と反対側の表面）には、複数の貫通孔１２２が形成されている領域を除く全域にわたって圧電層１２３が形成されており、圧電層１２３の上面には、平面視で複数の圧力室４０に重なる位置に実施の形態と同様の複数の個別電極５２（第１駆動電極）が形成されているのに加えて、圧電層１２３上面の平面視で複数の貫通孔１１２を取り囲む領域（貫通孔１１２の近傍）に電極１２４（第２駆動電極）が形成されている（個別電極５２と電極１３４とが同じ面上に形成されている）。（変形例６）。

なお、振動板１２０のうち、複数の圧力室４０の開口を覆っている部分が本発明に係る圧力室閉塞部に相当し、貫通孔４７ａの開口を塞いでいる部分が本発明に係るフィルタ部に相当する。また、圧電層１２３の平面視で複数の圧力室４０に重なる部分が、本発明に係る複数の第１圧電素子に相当し、圧電層１２３の振動板１２０と電極１２４とに挟まれた部分が、本発明に係る第２圧電素子に相当する。さらに、振動板１２０の貫通孔４７ａの開口を覆う部分、圧電層１２３の振動板１２０と電極１２４とに挟まれた部分、及び電極１２４が本発明に係るフィルタに相当する。

この場合には、１つの図示しないドライバＩＣにより、振動板１２０はグランド電位に保持されるとともに、このドライバＩＣにより個別電極５２及び電極１２４にそれぞれ駆動電位が付与される。そして、個別電極５２に駆動電位を付与することにより、実施の形態と同様、ノズル４６からインクを吐出させることができる。このとき、マニホールド流路４４には、振動板１２０に形成された複数の貫通孔１２２を通過したインクが供給されるが、この際、貫通孔１２２を通過できない気泡や異物が貫通孔１２２において捕捉される。このため、マニホールド流路４４及びマニホールド流路４４の出口から圧力室４０を経てノズル４６に至る個別インク流路内に気泡や異物が流れ込みにくく、異物や気泡によってノズル４６からのインクの吐出特性が変動してしまうのを防止することができる。

一方、電極１２４の電位を実施の形態の電極１４（図３参照）と同様に変化させることにより、振動板１２０の複数の貫通孔１２２が形成された部分を振動させることができる。これにより、貫通孔１２２に付着した気泡が貫通孔１２２から離れる。したがって、実施の形態と同様、パージを行う際に振動板１２０の複数の貫通孔１２２が形成された部分を振動させることにより、インクジェットヘッド中のインクとともに貫通孔１２２に付着した気泡が確実に外部に排出される。したがって、貫通孔１２２の気泡による目詰まりが解消され、フィルタが長寿命なものとなる。

また、この場合には、振動板１２０がフィルタを構成するフィルタプレートを兼ねるため、フィルタを構成するために別途フィルタプレートを必要とせず、プリンタ全体の構成が簡略化される。さらに、振動板１２０の上面に圧電層１２３を一度に形成し（第１圧電素子と第２圧電素子とを一度に形成し）、圧電層１２３の上面に複数の個別電極５２及び電極１２４を一度に形成することにより、ノズル４６からインクを吐出させるための圧電アクチュエータと振動板１２０（フィルタプレート）を振動させるための圧電アクチュエータ１２６とを同時に形成することができるため、プリンタの製造工程が簡略化される。

以上の説明では、フィルタプレート（振動板）が圧電アクチュエータを駆動させるための電極の一方を兼ねていたが、これには限られず、例えば、金属材料からなるフィルタプレート（振動板）の上面に絶縁膜を形成し、絶縁膜の上面に電極が形成されているなど、フィルタプレート（振動板）とは別に電極が設けられていてもよい。

また、上記実施の形態においては、吸引ポンプ１０ｂによりパージキャップ１０ａとインクジェットヘッド８の下面とにより囲まれる空間内の圧力を低下させることにより、インクジェットヘッド８内のインクを吸い出すことによりパージを行ったが、パージユニット１０に吸引ポンプ１０ｂが設けられておらず、パージキャップ１０ａをインクジェットヘッド８の下面に密着させた状態で、ポンプ３によりインク流路内のインクの圧力を増加させてノズル４６からパージキャップ１０ａにインクを排出することによりパージを行ってもよい。この場合には、ポンプ３とパージユニット１０とが本発明に係る液体排出手段に相当する。

また、以上の説明では、フィルタがインクジェットヘッドにインクを供給するインク流路に設けられていたが、これには限られず、インク以外の液体を供給するための液体流路に設けることも可能である。例えば、図１８に示すように、燃料となる液体が充填された燃料カートリッジ１３１と燃料電池１３２とを接続し、ポンプ１３３により燃料カートリッジ１３１から燃料電池１３２に燃料となる液体を供給するためのチューブ１３４（液体流路）にフィルタ１３５が設けられていてもよい。また、微小化学分析システム（μ−ＴＡＳ）などへ応用することも可能である。

本発明における実施の形態に係るプリンタの概略構成図である。 図１のフィルタ部分の平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図１のインクジェットヘッドの平面図である。 図４の部分拡大図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 図１の制御装置の機能ブロック図である。 変形例１の図２相当の平面図である。 変形例２の図３相当の断面図である。 変形例３の図３相当の断面図である。 変形例４の図２相当の平面図である。 変形例４の図３相当の断面図である。 変形例５の図２相当の平面図である。 変形例５の図３相当の断面図である。 変形例６の図４相当の平面図である。 図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。 本発明に係るフィルタを燃料電池に燃料カートリッジ内の燃料を供給するためのチューブに配置した一例を示す図である。

符号の説明

３ ポンプ
４ チューブ
４ａ インク流路
５ フィルタ
１０ パージユニット
１１ フィルタプレート
１１ａ 貫通孔形成部
１１ｂ 圧電層配置部
１１ｃ 固定部
１２ 貫通孔
１３ 圧電層
１４ 電極
１５ 保護膜
１６ 圧電アクチュエータ
４０ 圧力室
４４ マニホールド流路
４６ ノズル
５２ 個別電極
７２ 貫通孔
７３ 圧電層
７４ 電極
７５ 保護膜
７６ 圧電アクチュエータ
８０ 筒状部材
８１ 保護膜
８３ 圧電層
８５ 保護膜
８６ 圧電アクチュエータ
９１ フィルタプレート
９１ａ 貫通孔形成部
９１ｂ 圧電層配置部
９１ｃ 固定部
９２ 貫通孔
９３ 圧電層
９４ 電極
９５ 保護膜
９６ 圧電アクチュエータ
１００ 制御装置
１１１ フィルタプレート
１１１ａ 貫通孔形成部
１１１ｂ 圧電層配置部
１１１ｃ 固定部
１１２ 貫通孔
１１３ 圧電層
１１４ 電極
１１６ 圧電アクチュエータ
１１７ 弾性部材
１２０ 振動板
１２２ 貫通孔
１２３ 圧電層
１２４ 電極
１２６ 圧電アクチュエータ
１３５ フィルタ

Claims (11)

1. 液体が流れる液体流路に配置されるフィルタであって、
   前記液体流路に連通する複数の貫通孔が形成されたフィルタプレートと、
   前記フィルタプレートの一表面に配置された圧電層、及び、前記圧電層の表面に設けられた電極を有し、前記フィルタプレートを振動させる圧電アクチュエータとを備えていることを特徴とするフィルタ。
2. 前記フィルタプレートは、
   前記液体流路を画定する壁に固定される環状の固定部を有するとともに、
   その固定部により囲まれる領域には、前記複数の貫通孔が形成される貫通孔形成部と、 前記圧電層が配置される圧電層配置部とが互いに重複しないように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
3. 前記貫通孔形成部が、前記固定部に囲まれる領域の略中央に設けられ、
   前記圧電層配置部が、前記貫通孔形成部を取り囲むように設けられていることを特徴とする請求項２に記載のフィルタ。
4. 前記貫通孔形成部が、前記固定部に囲まれる領域の外周側に設けられており、
   前記圧電層配置部が、前記貫通孔形成部よりも内側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のフィルタ。
5. 前記フィルタプレートの前記一表面には、前記圧電層及び前記電極を覆う保護膜がさらに設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフィルタ。
6. 前記保護膜が、前記圧電アクチュエータと隣接して配置される部材の、少なくとも前記圧電アクチュエータと隣接している部分とともに、前記圧電アクチュエータを覆っていることを特徴とする請求項５に記載のフィルタ。
7. 前記圧電層の側面のうちの、少なくとも前記貫通孔形成部と隣接する部分が、前記フィルタプレートの前記一表面に近づくほど、前記貫通孔形成部に近づくように傾斜していることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載のフィルタ。
8. 前記フィルタプレートが、前記液体流路を画定する壁を越えて前記液体流路の外側まで延びているとともに、前記液体流路の壁によって変形可能に支持されており、
   前記圧電層が、前記フィルタプレートの前記液体流路の前記壁よりも外側の領域に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
9. 前記電極が、前記圧電層の前記フィルタプレートと反対側の面に設けられており、
   前記フィルタプレートが、導電性材料からなり、
   前記電極と前記フィルタプレートによって、前記圧電層の前記電極と前記フィルタプレートに挟まれた部分に電界が付与されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のフィルタ。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載のフィルタと、
    前記フィルタが配置される前記液体流路と、
    前記液体流路に連通するノズルを有し、前記ノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
    前記ノズルから前記液体流路内及び前記液体吐出ヘッド内の液体を排出させる液体排出手段と、
    前記圧電アクチュエータ及び前記液体排出手段の動作を制御する制御手段とを備え、
    前記制御手段は、
    前記液体排出手段が前記ノズルから前記流路ユニット内の液体を排出させるときに、前記圧電アクチュエータが前記フィルタプレートを振動させるように、前記圧電アクチュエータ及び前記液体排出手段を制御することを特徴とする液体吐出装置。
11. 一表面に開口した複数の圧力室、及び、前記一表面に開口し、前記複数の圧力室に連通した共通液室を有する流路ユニットと、
    前記複数の圧力室の開口を覆う複数の圧力室閉塞部、及び、複数の貫通孔が形成され前記共通液室の開口を覆うフィルタ部とを有し、前記流路ユニットの前記一表面に配置された振動板と、
    前記複数の圧力室閉塞部の前記流路ユニットと反対側の表面に形成された複数の第１圧電素子と、
    前記複数の第１圧電素子を駆動させるための複数の第１駆動電極と、
    前記振動板の前記流路ユニットと反対側の表面の前記フィルタ部近傍に形成された第２圧電素子と、
    前記第２圧電素子を駆動させるための第２駆動電極とを備え、
    前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子が、前記振動板の前記流路ユニットと反対側の表面に、前記複数の圧力室閉塞部及び前記フィルタ部に対向する領域にまたがって形成された圧電層により構成されており、
    前記複数の第１駆動電極及び前記第２駆動電極が、前記圧電層の同じ面上に形成されていることを特徴とする液体移送装置。

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