JP3903664B2

JP3903664B2 - インクジェット記録ヘッド

Info

Publication number: JP3903664B2
Application number: JP29016699A
Authority: JP
Inventors: 晃久鰐部; 宣昭岡沢
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-10-12
Filing date: 1999-10-12
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2019-10-12
Also published as: JP2001105620A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体に記録を行うインクジェット記録ヘッドのインク供給口流路系、より詳細にはフィルタルームの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７及び図８に示したように、記録ヘッド３８は、インクを一時的に溜めておくサブタンク１６とともにキャリッジ１７に搭載される。キャリッジはキャリッジ駆動モータ１８により記録用紙１９の幅方向に往復動する。記録ヘッド３８は、ノズルプレート３９に形成されたノズル４０からインク滴を吐出し、インク流路３７を介してサブタンク１６から印刷で消費した分のインクの供給を受けている。記録ヘッド３８と、記録ヘッド３８にインクを供給するサブタンク１６とを備えたインクジェット記録装置は、サブタンク１６のインク供給口２１を設けて、記録ヘッド３８に連通するインク供給針３１に装着することでインクの補給が可能となるように構成されている。
【０００３】
インク供給針３１は、図９に示したようにフィルタ３３が接合されたフィルタ流路形成板３５に接合され、上部フィルタルーム３２及び下部フィルタルーム３４を形成している。さらに記録ヘッド３８にゴムブッシュ３６を介して接続され、記録ヘッド３８に形成されているインク流路３７を介して、記録ヘッド３８に装備されるノズルプレート３９に形成されているノズル４０からインクを吐出させる。また、上記フィルタ３３にてインク中の異物等を捕捉して記録ヘッド３８への異物等の流れ込みを防止するように構成されている。
【０００４】
非印字領域には記録ヘッド３８を封止してノズル開口の乾燥を防止したり、またクリーニングによるインク充填の際に負圧を供給するためのキャッピング装置２０が設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、サブタンク１６などで発生した気泡がインク供給針３１を通過して上部フィルタルーム３２に流れこんだ場合、気泡はフィルタ３３に捕捉され気泡４１として上部フィルタルーム３２に溜まってしまう。この現象が繰り返され、気泡４１がフィルタ３３に接するほど大きくなると、フィルタ３３にメニスカスが形成されて流路の圧力損失が大きくなり、インク吐出特性の不安定を招く。このような場合に、記録ヘッドの高速化のためノズル数を増加させていくと、フィルタ部を大きくしなければならず、またクリーニング動作時に消費するインク量も多くしなければならないのだが、インク量が少ない場合、クリーニング動作で上部フィルタールーム３２内の気泡４１を排出しようとするとき、フィルタ３３を通過した気泡の一部分が気泡４５、４５、，，，のように下部フィルタールーム３４に残ってしまう場合があった。これは下部フィルタールーム３４に流れ出たインクの流速においてフィルタ３３の外周部が中央部にくらべ遅く、しかも少ないためで、外周部から排出された気泡はそのまま気泡４５のように残ってしまうためである。
【０００６】
この現象に対応すべく、従来は下部フィルタールーム３４に中央部から周辺部に向かって流路の深さを浅くしたテーパ状にしていたが、この形状で気泡を排出する場合、下部フィルタールーム３４の最も深い箇所を０．３ｍｍ程度、浅い部分は０ｍｍという値が良好な気泡排出性を得る形状であった。しかし、このように下部フィルタールーム３４の流路を全体的に狭くしてしまうとフィルタユニット全体の損失水頭が大きくなってしまい、好ましくない。そして、下部フィルタールーム３４のテーパ状の流路の勾配を大きくとってしまうと気泡排出性が落ちてしまうため、これを補うために大量のインクを消費しなければならない。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、フィルタールームの気泡排出性を向上し、インク吐出の安定性を実現したインクジェット式記録ヘッドを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解決するために本発明においては、インク供給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、サブタンクから上部フィルタルームまでインクを輸送する下部フィルタルームとの接続領域に介装されるフィルタからなるインクジェット式記録装置において、前記接続領域の下部フィルタルームにフィルタを接合する面と同一面の高さのインク流加速部を、フィルタの接合範囲より内部に設けた。そしてインク流加速部以外の下部フィルタルームは損失水頭に影響無い程度に深く形成する。ただし、フィルタ流路形成板にフィルタを接合する方法として、フィルタ流路形成板に熱溶着用のリブをフィルタ接合部形状に合わせて形成し、この上にフィルタをのせて接合することで、溶けた熱溶着用のリブ分の厚みがインク流加速部の流路として形成される。或いはフィルタ接合部外へ簡単に浸透することのない程度の粘度を持った接着剤をフィルタ接合に使用することで、フィルタに染み込まなかった接着剤の厚みが同様にインク流加速部の流路として形成される。この僅かな厚みを持ったインク流加速部でフィルタを通過したインクや気泡の流速を上げることができ、気泡排出に必要な流速が得られ、下部フィルタルームに気泡が残らないようにした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を示した詳細図に基づいて説明する。
【０００９】
図１は、インク供給針１からインクを吐出するノズルまでの流路を示すものであって、記録ヘッド８は、ゴムブッシュ６を介してフィルタ流路形成板５と固定され、フィルタ流路形成板５にはフィルタ３とインク供給針１が接合されている。
【００１０】
記録ヘッド１にはインクを導くための流路７が形成されており、インクを吐出するノズル１０が形成されたノズルプレート９が取り付けられている。
【００１１】
そして図２（イ）（ロ）に示すように、インク供給針１とフィルタ流路形成板５との接続領域には、境界部にインク中の気泡や異物を除去するフィルタ３が接合され、フィルタ３を挟んでインク供給針１側に上部フィルタルーム２を形成し、フィルタ流路形成板５側に下部フィルタルーム４を形成している。
【００１２】
ただし、フィルタ流路形成板５にフィルタ３を接合する方法として、フィルタ流路形成板５に熱溶着用のリブをフィルタ接合部１２の形状に合わせて形成し、この上にフィルタ３をのせて接合することで、溶けた熱溶着用のリブ分の厚みがインク流加速部の流路として形成される。或いはフィルタ接合部１２より内部へ簡単に浸透することのない程度の粘度を持った接着剤をフィルタ接合に使用することで、フィルタ３に染み込まなかった接着剤の厚みが同様にインク流加速部１３の流路として形成される。
【００１３】
本実施例において、サブタンク１６のインク供給口をインク供給針１に挿通し、記録ヘッド９をキャップ２０で封止して流路全体に負圧を作用させると、サブタンク１６のインクがインク供給針１から上部フィルタルーム２及び下部フィルタルーム４およびインク流路７を経由して記録ヘッド９に流れ込み、サブタンク以降の流路に停滞する空気がインクとともにノズル１０から外部に排出される。
【００１４】
このようにしてインク充填作業が終了した段階で、ノズル１０からインク滴を吐出させる。インク滴の吐出によりサブタンク１６のインクがインク流路７に流れ込み、印刷により消費されたインク量のインクを記録ヘッド９に補給する。
【００１５】
一方、図２（イ）に示したように、サブタンクなどで発生した気泡が上部フィルタルーム２に流れ込むと、気泡１１はフィルタ３により捕捉され、上部フィルタルーム２に溜まってしまい、これが繰り返されると次第にフィルタ面が気泡で覆われてしまい、そこにメニスカスが形成されて流路の圧力損失が大きくなりインク吐出特性の不安定を招く。
【００１６】
これを解消するために、記録ヘッド９をキャップ２０で封止した状態で吸引動作（クリーニング）を行うことで、まず上部フィルタルーム２に溜まった気泡１１がフィルタ３を覆い、気泡で覆われた部分はメニスカスが形成されてインクが流れなくなり、上部フィルタルーム２内の負圧が高まっていく。この状態で上部フィルタルーム２内の負圧がフィルタ３のメニスカスを打ち壊す大きさになると、一気にインクとともに殆どの気泡がフィルタ３を通過する。
【００１７】
このときフィルタ３を通過する流速は、周辺部と中央部とを比べると周辺部になる程インク供給針からの距離が中央部より遠く、しかも流線がフィルタ通過方向と平行から遠ざかるので、フィルタ外周部には気泡を排出できるほどの流速が得られず、従って気泡はフィルタ外周部に残り易くなってしまう。
【００１８】
しかし、上述した下部フィルタルーム４にフィルタの接合範囲より内部に設けたフィルタ３を接合する面と同一面の高さのインク流加速部１３は、僅かなフィルタ３との隙間をもつため、ここにインク流加速部１３を設けなかった場合と単位面積当たり同程度の流量が流れるので、インク流加速部１３の流速が著しく速くなることになる。この現象を利用してフィルタ３下の周辺部に停滞しようとする気泡４５、４５、．．．をインク排出口１４へ押し流すことができる。
【００１９】
次に本発明の別の実施例について詳細な図を用いて説明する。
図３（イ）（ロ）は、フィルタルーム全体が水平に対し傾斜して設置される場合である。
図３（ロ）に示すようにこの実施例では下部フィルタルーム４には、フィルタ３を接合する面１２と同一面の高さのインク流加速部１３が、フィルタ３の接合部より内部にしかも上側にのみ形成されている。このように、フィルタ３を接合する面１２と同一面の高さのインク流加速部１３を上部にのみ形成したのは、下部フィルタルーム４に残る気泡４５、４５、．．．が上側に集中するためで、しかもインク流加速部１３はフィルタ下の隙間が狭く流路抵抗があり、不要に大きくすると損失水頭の増加につながる。そこで本実施例のように必要な部分にのみインク流加速部１３を設ける事でフィルタの損失水頭を不要に大きくすることはないのである。ただ損失水頭の上昇を問題としなければインク流加速部１３を全周にわたって形成しても良い。
【００２０】
さらに次の図４（イ）（ロ）挙げる実施例は、フィルタルーム全体が水平にし傾斜して設置され、しかも下部フィルタルーム４のインク排出口１４が上部フィルタルーム２の開口部円周より外に出ている場合である。この場合、フィルタ３および下部フィルタルーム４の形状は涙型形状で、下部フィルタルーム４には、フィルタ３を接合する面１２と同一面の高さのインク流加速部１３を、フィルタの接合範囲より内部にしかも上部にのみ三日月形に形成する。この場合も、損失水頭を不要に大きくすることなく、気泡排出に必要な箇所のみにインク流加速部１３を設けたのであって、損失水頭の増加が問題とならなければ、涙型形状の全周にわたってフィルタ３を接合する面１２と同一面の高さのインク流加速部１３を形成しても良い。
【００２１】
また、次の図５（イ）（ロ）挙げる実施例は、インク排出口１４の位置がフィルタの接合部中心から偏って設置された場合である。この場合、下部フィルタルーム４でインク排出口１４から最も遠い位置に有る部分は流路が長くなる分だけ流路抵抗や流れのベクトル変位が大きくなるためフィルタ通過後の気泡排出に不利となる。よってインク排出口１４から最も遠い位置に有る部分にのみフィルタ３を接合する面１２と同一面の高さのインク流加速部１３を設けることで、損失水頭を不要に大きくすることなく、気泡排出に必要な箇所のみにインク流加速部１３を設けることができる。この場合も、損失水頭の増加が問題とならなければ、涙型形状の全周にわたってフィルタ３を接合する面１２と同一面の高さのインク流加速部１３を形成しても良い。
【００２２】
以上に挙げた何れの実施例においても、図６に示すように下部フィルタルーム４の気泡排出性を確保した上で損失水頭の増加をさらに抑えたい場合には、インク流加速部１３を、フィルタ３を接合する面１２より深く、且つ下部フィルタルームの深さより浅くして設定すれば、インク流加速部１３の流路抵抗が軽減され、しかも流速はその他の部分より速いため、同様の気泡排出性向上の効果がある。
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、下部フィルタルームの気泡が停滞しやすい箇所のクリーニング時の流速を、フィルタルームの流路を狭くすることなく他の部分より速めることができるため、フィルタルーム内の気泡排出性を向上させることができると同時に損失水頭を少なくすることができ、延いては印字時のインク吐出の安定性を向上させることが可能となる。
【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一実施例を示す断面図である。
【図２】同上インクジェット式記録ヘッドのフィルタルームの詳細断面図及び平面図である。
【図３】本発明の他の実施例を示すフィルタルームの詳細断面図及び平面図である。
【図４】本発明の他の実施例を示すフィルタルームの詳細断面図及び平面図である。
【図５】本発明の他の実施例を示すフィルタルームの詳細断面図及び平面図である。
【図６】本発明の他の実施例を示すフィルタルームの詳細断面図及び平面図である。
【図７】従来のインクジェット式記録ヘッドとインク供給系を交えた構造部分の断面図である。
【図８】従来のインクジェット式記録装置の一実施例を示す斜視図である。
【図９】従来のインクジェット式記録ヘッドの一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１インク導入針
２上部フィルタルーム
３フィルタ
４下部フィルタルーム
５フィルタ流路形成板
６ゴムブッシュ
７インク流路
８記録ヘッド
９ノズルプレート
１０ノズル
１１気泡
１２フィルタ接合部分
１３インク流加速部
１４下部フィルタルームのインク排出口
１５サブタンク
１６サブキャリッジ
１７キャリッジ駆動モータ
１８記録紙
１９キャップ
２０インク供給口
４１フィルタ上の気泡
４５フィルタ下に溜まった気泡

Claims

インク供給路の一部に、インク中の異物を取り除くフィルタと、前記フィルタの上流側に上部フィルタルームと下流側に下部フィルタルームとからなるフィルタユニットを備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記下部フィルタルームに、前記フィルタを接合する面と同一面の高さで前記フィルタを接合しないインク流加速部を、前記フィルタの接合範囲より内部に設けたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
前記インク流加速部は、上部フィルタルームの開口端より内側にあることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
前記フィルタの接合部中心から偏った位置に形成されたインク排出口を前記下部フィルタルームに有し、前記インク流加速部を最も前記インク排出口から遠い位置にある前記接合部の内部の一部に設けたことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
前記フィルタユニットの設置状態で、前記フィルタが水平であるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記インク流加速部を、前記下部フィルタルーム全周にドーナツ状に設けたことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
前記フィルタユニットの設置状態で、前記フィルタが水平より傾斜しているインクジェット記録ヘッドにおいて、前記インク流加速部を、前記下部フィルタルームの重力方向の上方になる側だけに形成したことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
インク供給路の一部に、インク中の異物を取り除く前記フィルタと、前記フィルタの上流側に上部フィルタルームと下流側に下部フィルタルームとからなるフィルタユニットを備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記下部フィルタルームに、前記フィルタを接合する面より深く、且つ下部フィルタルームの底面より浅い位置に、前記フィルタ面と平行面のインク流加速部を設けたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
前記インク流加速部は、上部フィルタルームの開口端より内側にあることを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録ヘッド。
前記フィルタの接合部中心から偏った位置に形成されたインク排出口を前記下部フィルタルームに有し、前記インク流加速部を最も前記インク排出口から遠い位置にある前記接合部の内部の一部に設けたことを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録ヘッド。
前記フィルタユニットの設置状態で、前記フィルタが水平であるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記インク流加速部を、前記下部フィルタルーム全周にドーナツ状に設けたことを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録ヘッド。
前記フィルタユニットの設置状態で、前記フィルタが水平より傾斜しているインクジェット記録ヘッドにおいて、前記インク流加速部を、前記下部フィルタルームの重力方向の上方になる側だけに形成したことを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録ヘッド。
前記フィルタと前記フィルタ流路形成板の接合方法として、熱溶着を使用することを特徴とする請求項１〜10に記載のインクジェット記録ヘッド。
前記フィルタと前記フィルタ流路形成板の接合方法として、接着時に前記フィルタの接合部より内側まで浸透しない程度の粘性をもった接着剤を使用することを特徴とする請求項１〜10に記載のインクジェット記録ヘッド。