JP3484932B2 - インクジェット式記録装置 - Google Patents

インクジェット式記録装置

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術の分野】本発明は、印刷信号に対応
してノズル開口からインク滴を吐出する記録ヘッドと、
記録ヘッドにインクを供給するインクカートリッジとを
備えたインクジェット式記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】インクジェット式記録ヘッドは、圧力発
生室のインクを圧電振動子等の加圧手段により加圧して
数十μm程度のノズル開口からインク滴として吐出させ
る関係上、インクに含まれる塵によるノズル開口の目詰
まりや、大きな気泡の圧力発生室への浸入を防止するた
め、インクカートリッジと記録ヘッドとを接続する流路
の途中にフィルタを挿入して塵や大きな気泡の圧力発生
室への流れ込みを防止するように構成されている。
【0003】図12(イ)は、流路の一部にフィルター
材が挿入された記録ヘッドの一例を示すものであって、
インクカートリッジAとの接続流路の一部を形成するイ
ンク供給針Bと記録ヘッドCに連通するインク流路Dと
の接続領域を拡開してフィルター室Eを形成し、ここに
不織布やメッシュ材からなるフィルタ−材Fを配設し、
インクカートリッジで発生したり、また成長した気泡
や、また塵埃等をフィルター材Fにより補足して記録ヘ
ッドCへの流れ込みを防止するように構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フィル
タ本来の機能による気泡の捕捉性を高めるためにフィル
ター材の微細開口はノズル開口の径よりも小さく選択さ
れており、またフィルター材の挿入による流路抵抗の増
大を防止を図るためにフィルター室Eの断面積を大きく
してインクの流速を低下させているため、フィルター材
Fを通過するインク流速が比較的高くなるインク充填時
や回復動作時にあっても、メッシュのサイズに比較して
大きく成長した気泡は、フィルター材Fに形成されるメ
ニスカスにより阻止されるため、フィルタFから気泡を
完全には排出することができず、フィルタFの表面で成
長してインクの流れを阻害し、印刷性能を極端に低下さ
せるという問題がある。本発明はこのような問題に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところはフィ
ルター材での気泡の停滞を防止して、印刷時に記録ヘッ
ドに十分なインクを供給することができるインクジェッ
ト式記録装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、第1のインク供給流路から
インクの供給を受けてインク滴を吐出する記録ヘッド
と、インクカートリッジから第1のインク供給路までイ
ンクを輸送する第2のインク供給路と、第1のインク供
給路と第2のインク供給路との接続領域に介装されるフ
ィルター材とからなるインクジェット式記録装置におい
て、前記フィルター材の第1のインク供給路側の少なく
とも一部の面に親インク性層が、また第2のインク供給
路側の全面に撥インク性層が形成されている
【0006】
【作用】フィルター材の上流側の気泡をフィルター材の
細孔により分解してフィルター材を通過させ、通過後の
気泡を下流側の親インク性層により再付着させることな
く記録ヘッドに移動させて容易に外部に排出させる
【0007】
【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図1は本発明の一実施例をフィル
タ近傍の構造をもって示すものであって、記録ヘッドC
(図12(イ))に連通する第1のインク供給流路1の
上流側にはインクカートリッジAに接続して第2のイン
ク供給流路2を形成するインク供給針3が基台4に植設
され、これらインク供給流路1、2の接続領域に拡開部
を形成してフィルター室5a、5bが形成され、インク
の流れ方向に直交するようにフィルター材6が設けられ
ている。上流側のフィルター室5bの内面には親インク
性処理が施されている。
【0008】フィルター材6は、金属や合成樹脂の繊維
を綾織にした布材や、金属繊維を焼結した不織布、エッ
チングにより金属箔に微小通孔を形成した板材、さらに
は電鋳により細孔を形成した板材等が基材6aとして使
用され、細孔6bを含む露出面には電子ビームを照射す
るなでの処理を行なうことにより、インク中の気泡の接
触角θが70度乃至90度程度となる親インク性層6c
が形成されている。
【0009】この実施例において、インク供給針3のイ
ンクカートリッジを挿通し、記録ヘッドをキャップ部材
で封止してインク供給流路2、1に負圧を作用させる
と、インクカートリッジのインクは記録ヘッドに流れ込
む。この過程で、フィルター材6よりも上流側に位置す
る気泡Bは、図3に示したように接触角θが70〜90
度程度でフィルター材6に接触するため、気泡Bの付着
により細孔6bの個々に形成されるメニスカスMの保持
力が小さく、気泡Bがフィルター材5の個々の細孔6b
を通過する。
【0010】ちなみに、メッシュ径20μmで、面積5
0平方mmのフィルター材に、粘度3×10のマイナス
3乗Pa・sのインクを0.3グラム/sで通過させる
と、200〜300Paの差圧が生じる。一方、メッシ
ュ径20μmのフィルター材を気泡が通過するに必要な
圧力は、フィルター材に対する気泡の接触角をθとする
と、約600×cosθで表される。
【0011】したがって、フィルター材に対する気泡の
接触角θが70〜90度となるように表面処理すると、
フィルター材6を通過するに必要な圧力が600×0.
342乃至0程度に低下するから、記録ヘッドを介して
外部に排出することができる。
【0012】これに対して、このような処理が施されて
いないフィルタにあっては、図12(ロ)に示したよう
に接触角θ’が70度よりも小さいため、気泡により形
成されるメニスカスM’の保持力が、フィルター材の上
流と下流との差圧よりも大きく、気泡B’が細孔を通り
抜けるのが極めて困難となる。
【0013】図4は、フィルター材の他の実施例を示す
ものであって、この実施例においてはフィルター材の基
材10aの上流側となる面、及び細孔10bの内面に撥
インク性層10cを形成し、また下流側の面に親インク
性層10dを形成したものである。
【0014】このようなフィルタは、フィルター材の基
材11の下流側となる面に上述の親インク性層12を形
成し、親インク性層12の面を剥離が容易でかつ接着強
度の大きな膜、たとえばドライフィルム13により封止
して(図5(I))、特開昭56-89569号公報に記載され
たようなフッ素含有シリコンカップリング処理や、特開
昭57-157765公報に記載されたように、フッ化炭素を接
着剤層を介して塗布する方法や、特開昭60-183161号公
報に記載されたような共析メッキ、プラズマ重合等によ
りフッ素樹脂粒子の層を形成する処理や、特開平7-2054
28号公報に記載されたようにチタネートカップリング剤
を蒸着するなどして撥インク性層14を形成し(図5
(II))、最後にドライフィルム13を除去すれば(図
5(III))簡単に製作することができる。
【0015】この実施例によれば、フィルター材の上流
側に到達して気泡B2は、インクの流れにより押されて
フィルター材の細孔10bを通過し、下流側の面に到達
する。下流側の面は親インク性層が形成されているか
ら、この面における気泡B3の接触角θは70〜90度
程度となり、簡単に剥がされてさらに下流側に流れ、記
録ヘッドから外部に排出される。
【0016】図7は、本発明の他の実施例を示すもので
あって、フィルター材15の上流側の中央領域にのみ撥
インク性層15aを形成し、下流側の全面、及び上流側
の外周領域に親インク性層15bを形成したものであ
る。
【0017】この実施例によれば、吸引により速い流速
でインクがフィルター室5a、5bを通過すると、大き
く成長した気泡B4は(図8(イ))、撥インク性層1
5aから抜け出し下流側に小さな気泡B5を形成する
(図8(ロ))。このようにしてフィルター材15を抜
け出して小さくなった気泡B6は、フィルター材15の
下流側の親インク性層に弾かれるため、インク流に乗っ
て記録ヘッドに簡単に排出される(図8(ハ))
【0018】図9は、本発明の他の実施例を示すもので
あって、この実施例においてはフィルター室20a、2
0bにフィルター材21を略垂直に配置し、またインク
流入口22が、流出口23よりも上方に位置させて、斜
め上方から下方にインクが流れるように構成されてい
る。そしてフィルター材21は、上方の領域に撥インク
性層21aが、また下方となる領域に親インク性層21
bが形成されている。
【0019】この実施例によれば、印刷時のようにイン
ク流速が低い場合には気泡B7はフィルター材21の上
方の親インク性層21aにより捕獲され、フィルタ21
を通過することができない。
【0020】一方、記録ヘッドに負圧を作用させて速い
流速でフィルター室20a、20bをインクが通過する
と、大きく成長した気泡B8は、動圧の影響を受けて下
方に押し下げられて、この領域に形成されている撥イン
ク性層21bを通過して記録ヘッドに流れ込み、外部に
排出される。
【0021】なお、上述の実施例においては、流入口を
水平方向に配置するようにしているが、図11に示した
ように流入口24を垂直方向の上方に配置しても、同様
の作用を奏する。
【0022】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
フィルター材により気泡を細分化させて、気泡を下流側
に簡単に排出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインクジェット式記録ヘッドのフィル
タ部の一実施例を示す断面図である。
【図2】同上フィルター材の一実施例を拡大して示す断
面図である。
【図3】同上フィルター材に補足された気泡の挙動を示
す図である。
【図4】本発明のフィルター材の他の実施例を拡大して
示す断面図である。
【図5】図(I)乃至(III)は、それぞれ同上フィルタ
ー材の製造工程を示す図である。
【図6】同上フィルター材に補足された気泡の挙動を示
す図である。
【図7】本発明のフィルター材の他の実施例を示す図で
ある。
【図8】図(I)乃至(III)は、同上フィルター材に補
足された気泡の挙動を示す図である。
【図9】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図10】図(イ)、(ロ)は、それぞれ印刷時とイン
ク吸引時における気泡の挙動を示す図である。
【図11】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図12】図(イ)、(ロ)は、それぞれインクジェッ
ト式記録ヘッドへのインクの供給系を示す図、及びフィ
ルター材に補足された気泡の挙動を示す図である。
【符号の説明】
1 第1のインク供給路 2 第2のインク供給路 3 インク供給針 5a、5b フィルター室 6 フィルター材 6a 基材 6b 細孔 6c 親インク性層
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−261904(JP,A) 特開 平6−286150(JP,A) 特開 平6−340071(JP,A) 特開 平7−76103(JP,A) 特開 平7−117239(JP,A) 特開 平7−205444(JP,A) 特開 平7−329311(JP,A) 特開 平8−118672(JP,A) 特開 平8−183185(JP,A) 特開 平8−238783(JP,A) 特開 昭56−89569(JP,A) 特開 昭61−37435(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/175

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のインク供給流路からインクの供給
    を受けてインク滴を吐出する記録ヘッドと、インクカー
    トリッジから第1のインク供給路までインクを輸送する
    第2のインク供給路と、第1のインク供給路と第2のイ
    ンク供給路との接続領域に介装されるフィルター材とか
    らなるインクジェット式記録装置において、前記フィル
    ター材の第1のインク供給路側の少なくとも一部の面に
    親インク性層が、また第2のインク供給路側の全面に撥
    インク性層が形成されているインクジェット式記録装
    置。
  2. 【請求項2】 前記フィルター材が水平方向に配置さ
    れ、前記フィルター材の中央領域に前記撥インク性層が
    形成されている請求項1に記載のインクジェット式記録
    装置。
  3. 【請求項3】 前記フィルター材が垂直方向に配置さ
    れ、前記フィルター材の下部領域に前記撥インク性層が
    形成されている請求項1に記載のインクジェット式記録
    装置。
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