JP4561276B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置に係り、詳細には、インクを循環するための循環路を通して供給されるインクをインクジェット記録ヘッドから吐出し印字を行うインクジェット記録装置に関する。

記録ヘッドからインク滴を吐出して記録媒体に印字を行うインクジェット記録装置では、記録媒体を搬送しながらその搬送方向と直交する方向へ記録ヘッドを往復移動させて１ラインずつ印字を行うシリアルスキャンと呼ばれる印字方式が主にパーソナルユースで広く使用されている。また近年では、記録媒体の搬送方向と直交する方向（幅方向）に沿って多数のインク吐出口（ノズル）を配列した記録媒体幅対応の非走査型の記録ヘッドを用い、記録媒体を連続搬送しつつ印字を行うことにより、印字速度を向上させてオフィスユースにも対応可能とした、いわゆるフルラインヘッド式のインクジェット記録装置が製品化されている。

これらのインクジェット記録装置では、インクの乾燥やインク中の異物等によるノズル詰まりを防止するために、外部からノズルに負圧を掛けてノズル内のインクを吸引するバキューム動作（メンテナンス）を行っている。ただし、上記のようなフルラインタイプの記録ヘッドでは、ノズル数の増加に伴い、バキューム動作時のインク消費量が多くなってランニングコストの上昇を招くため、記録ヘッドに供給するインクを循環路で循環させ、その循環路に設けたフィルタでインク中の異物等を取り除くことにより、ノズル詰まりが起こりにくくなるようにしてバキューム回数を低減できるようにし、ランニングコストの上昇を抑えるようにしているものがある。

また、このように記録ヘッドに供給するインクを循環路で循環させる技術としては、電界を印加することで粘度が変化する電気粘性流体からなるインク（記録体）を循環路（供給流路）で循環させ、ノズルの下流側に設けた電極でインクに電界を印加し増粘させることにより、ノズルからのインク吐出を可能にしたもの（例えば、特許文献１参照）、又は、インク供給源（インク溜め）から延出された複数の共通流路の先端側にループ用流路を連通させて循環路を構成し、インク供給源から各共通流路へのインク充填時に、ループ用流路に接続された吸引路からポンプで吸引することにより、各共通流路にインクを迅速に充填できるようにしたもの（例えば、特許文献２参照）、又は、パージ動作を行う際にノズルからインクを排出するためのパージチャネルを、ノズルへのインク供給路となるインク流路に連通させて設け、これらのインク流路とパージチャネルによりインクの循環路を構成しているものがある（例えば、特許文献３参照）。
特開平２−２１２１４７号公報 特開２０００−２５２１８号公報 特開平３−１５０１６５号公報

ところで、上述した循環型のインクジェット記録装置に搭載される記録ヘッドでは、ノズルの目詰まりを回復するためには、循環路のノズルより下流側の流路断面積をノズルの断面積より大きくする必要がある。一方、インク吐出効率を高めるためには、下流側に絞り等を設けて流路断面積を極力小さくする必要がある。この２つの事柄は相反する問題であり、設計上の課題となっている。

これに対し、上述した特許文献１の技術では、循環路の流路断面積が流路全長に亘ってほぼ同じにされており、インクを増粘させて吐出エネルギーを発生させる電極の近傍等でも、特にインク吐出効率を考慮した構造にはなっていない。また、ノズルのメンテナンスを考慮した動作や構成も採られていない。

特許文献２の技術の場合、ノズル及び加圧室は共通流路から分岐しており、さらに、アクチュエータ（振動板）からインクに伝達される吐出エネルギーの伝達効率を高めるために、加圧室と共通流路を連通させる供給路を狭めているが、これでは流路構造が複雑化してインク中に発生した気泡の排出性が悪化する。また、インク供給源から各共通流路へインクを充填するときのみ、循環路から分岐した吸引路にポンプを接続してインクを吸引し各共通流路及び循環路にインクを行き渡らせるようにしているため、例えばメンテナンス時やインク吐出時にインクを循環路で循環させるようなことはできない。

また、特許文献３の技術では、パージ動作時にはインク流路からパージチャネルへとインクが流動されるが、インク吐出時にはインクを循環させておらず、また、特許文献１と同様に、インク吐出効率を考慮した構造にはされていない。

本発明は上記事実を考慮して、循環型のインクジェット記録ヘッドにおけるノズルの目詰まり回復とインク吐出効率の向上とを両立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課題とする。

上記目的を達成するために請求項１、２、３に記載の発明は、記録媒体にインクを吐出して印字を行うインクジェット記録ヘッドと、前記インクジェット記録ヘッドに供給するインクが貯留されるインク貯留手段と、前記インクジェット記録ヘッドと前記インク貯留手段に接続され、インク貯留手段から流入されたインクをインクジェット記録ヘッドへ供給しつつ循環させるための循環路と、前記循環路に設けられ、循環路内のインクを循環させる循環手段と、前記循環路における前記インクジェット記録ヘッドよりもインク流動方向上流側で且つインクジェット記録ヘッドと前記循環手段の間に設けられ、インクを通過させることでインク中の異物をトラップするフィルタユニットと、前記インクジェット記録ヘッドに設けられ、前記循環路の上流側からインクが流入されるとともにその流入されたインクを循環路の下流側へ流出させるインク流路と、前記インク流路に連通されたインク吐出口と、前記インク流路に前記インク吐出口よりもインク流動方向下流側に設けられ、インク流路内のインクに吐出エネルギーを印加するエネルギー印加手段と、前記インク流路に前記エネルギー印加手段よりもインク流動方向下流側に設けられ、インク流路の断面積を狭める絞り部と、を備え、印字動作時には前記循環路内のインクを順方向へ循環させ、前記インクジェット記録ヘッドのメンテナンス時には循環路内のインクを印字動作時とは逆方向へ循環させることを特徴としている。

請求項１、２、３に記載の発明では、インクジェット記録ヘッドに循環路を通してインクが供給され、この循環路では、インクジェット記録ヘッドがインクを吐出し印字を行うときにインクが循環される。インクジェット記録ヘッドに設けられたインク流路では、循環路の上流側からインクが流入されて流路内がインクで充填されるとともにその流入されたインクは循環路の下流側へ流出される。また、インク流路に連通されたインク吐出口には、インクがインク流路内の圧力によって流入し充填される。

この状態で、エネルギー印加手段が駆動すると、インク流路内のインクに吐出エネルギーが印加され、そのエネルギーがインク吐出口に充填されたインクに及んで、インク吐出口からインクが吐出される。

このインク吐出動作では、例えばエネルギー印加手段がインク吐出口よりもインク流動方向上流側に設けられた場合と比較して、インク流動方向下流側に設けられた絞り部では、インクの流動時（循環時）よりもエネルギー印加時の方が流体抵抗が大きくなる。これにより、エネルギー印加手段により印加されたエネルギーは、インク吐出口側へより大きく加えられるようになり、インク吐出効率が向上してインクを吐出するための消費エネルギーを抑えることができる。

また、インクの吐出後は、インクが循環路を循環してインク流路内では上流側から下流側へ流動していることにより、インク吐出口にインクが迅速に再充填される。これにより、エネルギー印加手段の駆動周波数が高められるようになり、インク吐出での駆動速度を向上させて印字速度を高めることができる。

また、インクジェット記録ヘッドのメンテナンス時には、循環路内のインクを印字動作時とは逆方向へ循環させることにより、インク吐出口及び絞り部で目詰まりが発生した場合に、その目詰まり発生させた異物等をインクジェット記録ヘッド内から循環路へ排出することができる。これにより、インク吐出口及び絞り部での目詰まりを確実に解消することができる。また、循環路へ排出された異物等は、循環路に設けられたフィルタユニットによってインク中から取り除かれるため、印字動作時に循環路内のインクを元の方向へ循環させても、異物等がインクジェット記録ヘッドに逆戻りしてインク吐出口及び絞り部で目詰まりを発生させることはない。

したがって、循環型のインクジェット記録ヘッドにおけるインク吐出口の目詰まり回復とインク吐出効率の向上とを両立させることができる。

請求項４に記載の発明は、前記循環路に、インクを通過させることでインク中の気泡をトラップする気泡トラップ手段が設けられていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明では、循環路内に進入した気泡を気泡トラップ手段によりトラップして除去することができるため、循環路内での気泡の循環を防いでインクジェット記録ヘッドによるインクの吐出を安定させることができる。

請求項５に記載の発明は、前記気泡トラップ手段が前記フィルタユニットに一体化されていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明では、気泡トラップ手段をフィルタユニットに一体化することにより、それぞれを個別に構成して循環路に取り付ける場合に比べて、循環路の流路構成を簡素化することができ、また、気泡トラップ手段及びフィルタユニットの構成も簡素化することができる。

請求項１、２、３に記載の発明は、前記フィルタユニットは、前記循環路内のインクが前記順方向及び前記逆方向の何れの方向へ循環されてもトラップした異物を内部に保持可能な保持手段を有することを特徴としている。

請求項１、２、３に記載の発明では、フィルタユニットがトラップした異物は、循環路内のインク循環が正逆方向に切り換えられても保持手段により保持されるため、循環路へ流出することが防止される。

請求項１に記載の発明は、前記保持手段は、前記フィルタユニット内に設けられ、インクが前記順方向へ循環されるときにはインクの流動圧力によって一方が開放されて他方が閉止され、インクが前記逆方向へ循環されるときにはインクの流動圧力によって一方が閉止されて他方が開放される逆止弁構造の一対のフィルタと、前記一対のフィルタの間に設けられトラップした異物を収容する収容部と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、保持手段を、逆止弁構造の一対のフィルタと、一対のフィルタの間に設ける収容部とによって実現することができ、このような逆止弁構造の一対のフィルタを有する保持手段であれば、駆動機構等が不要であり構成を簡素化することができる。

請求項２に記載の発明は、前記保持手段は、前記フィルタユニット内に設けられ、インクが前記順方向へ循環されるときには一方が開放されて他方が閉止され、インクが前記逆方向へ循環されるときには一方が閉止されて他方が開放される開閉構造の一対のフィルタと、前記一対のフィルタの間に設けられトラップした異物を収容する収容部と、を有することを特徴としている。

請求項２に記載の発明では、保持手段を、開閉構造の一対のフィルタと、一対のフィルタの間に設ける収容部とによって実現することができ、このような開閉構造の一対のフィルタを有する保持手段であれば、フィルタの開閉を制御することでインクの流動圧力等にフィルタの開閉状態が影響されることはないため、トラップした異物を確実に保持しておくことができる。

請求項３に記載の発明は、前記保持手段は、前記フィルタユニット内に設けられた２つの分割流路と、前記２つの分割流路の途中に設けられて各分割流路を閉塞する１つのフィルタと、前記２つの分割流路を選択的に開通及び閉鎖する開閉手段と、を有することを特徴としている。

請求項３に記載の発明では、保持手段を、フィルタユニット内に設ける２つの分割流路と、各分割流路を閉塞する１つのフィルタと、２つの分割流路を選択的に開通及び閉鎖する開閉手段とによって実現することができ、このような２つの分割流路を選択的に開通及び閉鎖する保持手段であれば、２つの分割流路の開閉を制御することでトラップした異物がインクの流動圧力等に影響されることはないため、トラップした異物を確実に保持しておくことができる。

請求項６に記載の発明は、前記フィルタユニットが前記循環路に着脱可能とされていることを特徴としている。

請求項６に記載の発明では、フィルタユニットを循環路に着脱可能に構成することにより、容易に交換できるようになる。そのため、トラップした異物の量が多くなってトラップ機能に支障が出る前に、定期的に交換することにより、循環路内のインクを常にクリーンな状態に保つことができる。

本発明のインクジェット記録装置は上記構成としたので、循環型のインクジェット記録ヘッドにおけるノズルの目詰まり回復とインク吐出効率の向上とを両立させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置について説明する。

（第１の実施形態）
図１に示される本実施形態のインクジェット記録ヘッド１０は、扁平な直方体状で、矢印Ｗで示される長手方向（幅方向）が用紙幅に対応した非走査型のフルラインヘッドとされており、図示のように４層に積層された圧電素子基板１２、樹脂膜１４、流路基板１６、及び、ノズル基板１８を備えている。

流路基板１６の内部には、矢印Ｌで示される短手方向の一端側（図１では後端側）に、長手方向に略沿って延出された共通給液流路２０が形成されており、他端側（図１では前端側）に、長手方向に略沿って延出された共通排液流路２２が形成されている。

共通給液流路２０には、共通給液流路２０の底面から下方へ向けて、流路基板１６、樹脂膜１４、及び圧電素子基板１２を貫通し、共通給液流路２０とインクジェット記録ヘッド１０の外部を連通させる流入路３６が接続形成されている。圧電素子基板１２の下面に開口形成されたこの流入路３６の流入口（図示省略）には、インクジェット記録ヘッド１０にインクを供給するための給液管１０６の一端が接続されている。

共通排液流路２２には、共通排液流路２２の底面から下方へ向けて、流路基板１６、樹脂膜１４、及び圧電素子基板１２を貫通し、共通排液流路２２とインクジェット記録ヘッド１０の外部を連通させる流出路３８が接続形成されている。圧電素子基板１２の下面に開口形成されたこの流出路３８の流出口（図示省略）には、インクジェット記録ヘッド１０からインクを排出するための排液管１０８の一端が接続されている。

共通給液流路２０と共通排液流路２２の間には、短手方向に沿って延設された複数の隔壁部２４により仕切られた複数の個別流路２６が形成されており、これら複数の個別流路２６と、共通給液流路２０及び共通排液流路２２は連通されている。

各個別流路２６の底面における中央部には、矩形状の開口２８がそれぞれ形成されている。各開口２８には、流路基板１６よりも下層に位置する圧電素子基板１２に実装された複数の圧電素子３０が対応して配置されており、各圧電素子３０は、圧電素子基板１２と流路基板１６の間に設けられた樹脂膜１４の下面にそれぞれ接触配置されている。この樹脂膜１４が保護層となり、各圧電素子３０は各個別流路２６に充填されるインクによる腐食から保護される。

流路基板１６の上層に位置するノズル基板１８には、各個別流路２６に対応するとともに長手方向に沿って配置された複数のノズル３２が形成されている。

このノズル３２は、図２に示されるように、圧電素子３０よりも共通給液流路２０側（インクの流動方向での上流側）に配置されている。また、個別流路２６には、圧電素子３０よりも共通排液流路２２側（インクの流動方向での下流側）に絞り部３４が設けられている。この絞り部３４は、インクの流動方向における上流側が、個別流路２６の流路断面積（最大断面積）から徐々に縮小されて最小断面積に至るテーパー状に形成されており、その最小断面積がノズル３２の断面積よりも大きくされている。

次に、上記の構成とされたインクジェット記録ヘッド１０を備える本実施形態のインクジェット記録装置について説明する。

図３に示されるように、本実施形態のインクジェット記録装置１００には、液体インクを貯留するインクタンク１０２が設けられている。インクタンク１０２には、インク供給管１０４の一端が接続されており、インクタンク１０２に貯留されたインクはこのインク供給管１０４へ流入可能とされる。

インク供給管１０４の他端には、上述した給液管１０６の他端と排液管１０８の他端がそれぞれ接続されている。これらのインク供給管１０４、給液管１０６及び排液管１０８の接続部１１０は図示のように三又とされ、また、給液管１０６と排液管１０８が接続されることで、給液管１０６と排液管１０８とにより循環路１１２が構成されている。

給液管１０６の途中には、接続部１１０を介してインク供給管１０４から給液管１０６へ流入されたインクをインクジェット記録ヘッド１０側へ流動させるインク循環用のポンプ１１４が接続されている。排液管１０８の接続部１１０近傍には、制御弁１１６が接続されており、この制御弁１１６は、排液管１０８の接続部１１０側を閉塞して排液管１０８とインク供給管１０４の連通状態を遮断し循環路１１２を大気開放する、又は、排液管１０８の接続部１１０側を開放して排液管１０８とインク供給管１０４の連通状態とし循環路１１２の大気開放を停止する切り替え動作をする。

また、給液管１０６におけるポンプ１１４とインクジェット記録ヘッド１０の間、及び、排液管１０８におけるインクジェット記録ヘッド１０と制御弁１１６の間には、インク中に存在する異物や気泡等を捕らえてインク中から取り除くフィルタユニット１１８、１２０が接続されている。これらのフィルタユニット１１８、１２０は、各管に着脱可能とされて交換できるよう構成されている。

また、インクジェット記録装置１００には、装置の各駆動部を制御したり装置全体の動作を制御する制御部１２２が設けられている。制御部１２２には、インクジェット記録ヘッド１０、ポンプ１１４、及び制御弁１１６が接続されており、この制御部１２２により、インクジェット記録ヘッド１０は各圧電素子３０が個別に駆動制御されて各ノズル３２からのインク滴の吐出が制御され、ポンプ１１４は駆動及び駆動停止が制御され、制御弁１１６は循環路１１２の大気開放及びその停止が制御される。

次に、上記の構成とされた本実施形態のインクジェット記録装置１００によるインクジェット記録ヘッド１０へのインクの供給（充填）動作、循環路１１２でのインク循環動作、印字動作、及び、メンテナンス動作について説明する。

インクジェット記録装置１００では、インクタンク１０２に貯留されたインクを循環路１１２とインクジェット記録ヘッド１０に充填させる際に、制御部１２２が制御弁１１６を制御してインク供給管１０４と排液管１０８の連通状態を遮断し循環路１１２を大気開放させ、循環路１１２の大気開放後にポンプ１１４を駆動させる。

ポンプ１１４が駆動されると、インクタンク１０２からインク供給管１０４へインクが流入し、そのインクは、給液管１０６を通ってインクジェット記録ヘッド１０へ供給される。さらに、インクジェット記録ヘッド１０へ供給されたインクが排液管１０８へ流入し、インクがインクジェット記録ヘッド１０と循環路１１２の全域に行き渡ると、制御部１２２は制御弁１１６を制御して排液管１０８をインク供給管１０４と連通状態にし、循環路１１２の大気開放を停止させる。

ここで、インクジェット記録ヘッド１０内では、図１に示されるように、給液管１０６から流入路３６へインクが流入し、そのインクは共通給液流路２０を通って各個別流路２６に流入する。さらに、各個別流路２６に流入したインクは、共通排液流路２２を通り、流出路３８から排液管１０８へ流出される。このように、各個別流路２６では、循環路１１２の上流側からインクが流入されて流路内がインクで充填されるとともにその流入されたインクは循環路１１２の下流側へ流出される。また、個別流路２６に連通されたノズル３２には、インクが個別流路２６内の圧力によって流入し充填され、図２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように所定の液面位置に静止する。

これにより、循環路１１２とインクジェット記録ヘッド１０にインクが充填される。なお、このインク充填では、インクジェット記録ヘッド１０のノズル形成面１０Ａに図示しないバキューム装置を密着させ、そのバキューム装置によりノズル３２に負圧を掛けて吸引するバキューム動作を併用してもよい。

インク充填後は、ポンプ１１４の駆動が継続され、インクが循環路１１２で循環されつつインクジェット記録ヘッド１０に常に供給される。また、インク中に存在する異物や気泡等は、循環路１１２の途中に設けられたフィルタユニット１１８、１２０により捕らえてインク中から取り除かれる。

インクジェット記録装置１００による印字動作では、制御部１２２に印字命令が入力されると、制御部１２２は印字データに基づいてインクジェット記録ヘッド１０の各圧電素子３０を駆動制御する。駆動された圧電素子３０は、図４に示されるように、樹脂膜１４を押圧し個別流路２６内へ膨出するよう変形して個別流路２６に充填されたインクを加圧する。この加圧により、インクに吐出エネルギーが印加されてノズル３２からインク滴ｉｄが吐出される。

そして、ノズル３２から吐出されるインク滴ｉｄは、図３に示されるように、インクジェット記録ヘッド１０のノズル形成面１０Ａ側に位置して所定の方向へ搬送される用紙Ｐに着弾する。これにより、インクジェット記録装置１００によって用紙Ｐに画像が記録される。また、インクジェット記録ヘッド１０からのインク吐出により消費された分のインクは、インクタンク１０２から供給されるインクにより循環路１１２に補充される。

また、インクジェット記録装置１００のメンテナンス動作では、制御部１２２は、循環路１１２内のインクが上記の印字動作時とは逆方向へ循環されるようポンプ１１４を駆動制御する。これにより、図５に示されるように、循環路１１２内ではインクが印字動作時とは逆方向へ循環される。

ここで、ノズル３２や絞り部３４で目詰まりが発生した場合には、循環路１１２内のインクが印字動作時とは逆方向へ循環されることにより、その目詰まりを発生させた異物等は、インクジェット記録ヘッド１０内から給液管１０６へ排出され、給液管１０６に設けられたフィルタユニット１１８を通過することでインク中から取り除かれる。

次に、上述したインクジェット記録ヘッド１０を備えるインクジェット記録装置１００による作用について説明する。

本実施形態では、インクジェット記録ヘッド１０に循環路１１２を通してインクが供給され、インクジェット記録装置１００による印字動作では、ポンプ１１４が駆動されて循環路１１２内のインクが所定の方向へ循環される。この状態で、インクジェット記録ヘッド１０の圧電素子３０を駆動し、圧電素子３０によって樹脂膜１４を押圧し個別流路２６内のインクを加圧すると（吐出エネルギー印加）、その圧力はノズル３２に充填されたインクに及んで、ノズル３２からインク滴ｉｄが吐出される。

このインク吐出動作では、例えば従来のように圧電素子等の駆動源（エネルギー印加手段）がノズルよりもインク流動方向上流側に設けられた場合に比べ、インク流動方向下流側に設けられた絞り部３４では、インクの流動時（循環時）よりも加圧時の方が流体抵抗が大きくなる。これにより、圧電素子３０により発生された圧力は、ノズル３２側へより大きく加えられるようになる。したがって、インク吐出効率が向上しインクを吐出するための消費エネルギーを抑えることができる。

また、インクの吐出後は、インクが循環路１１２を循環して個別流路２６内では上流側から下流側へ流動していることにより、例えば従来のように印字動作時にインクを循環させていない場合と比べ、ノズル３２へのインク再充填速度が高められる。したがって、圧電素子３０の駆動周波数が高められるようになり、インク吐出での駆動速度を向上させて印字速度を高めることができる。

また、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１０では、ノズル３２よりも印字動作時のインク流動方向下流側に圧電素子３０を配置し、さらに圧電素子３０よりもインク流動方向下流側に絞り部３４を設けることにより、上述したようにインク吐出効率の向上を実現できているが、このような構成のインクジェット記録ヘッドでは、メンテナンス時に循環路１１２内のインクを印字動作時と同じ方向へ循環させると、絞り部３４では、目詰まり発生要因の異物等が下流側へ流出しにくくなり、また、ノズル３２から流出された異物等は絞り部３４で詰まりを起こし易くなるため、それらの目詰まりを解消できない恐れがある。

これに対し、本実施形態では、メンテナンス時に循環路１１２内のインクを印字動作時とは逆方向へ循環させることにより、ノズル３２及び絞り部３４で目詰まりが発生した場合に、その目詰まり発生させた異物等をインクジェット記録ヘッド１０内から循環路１１２（給液管１０６）へ排出することができる。これにより、ノズル３２及び絞り部３４での目詰まりを確実に解消することができる。また、循環路１１２へ排出された異物等は、循環路１１２の給液管１０６に設けられたフィルタユニット１１８によってインク中から取り除かれるため、印字動作時に循環路１１２内のインクを元の方向へ循環させても、異物等がインクジェット記録ヘッド１０に逆戻りしてノズル３２及び絞り部３４で目詰まりを発生させることはない。

したがって、本実施形態のインクジェット記録装置１００では、循環型のインクジェット記録ヘッド１０におけるノズル３２の目詰まり回復とインク吐出効率の向上とを両立させることができる。

第２〜第４の実施形態は、第１の実施形態に係るインクジェット記録装置１００において、循環路１１２内のインクが順方向及び逆方向の何れに循環された場合でも、インク中から異物等を取り除くことができるフィルタユニットの具体例を示したものであり、以下、第２〜第４の実施形態に係るフィルタユニットの構成及びインク中の異物等をトラップする動作について説明する。なお、第２〜第４の実施形態で説明するフィルタユニットは全て、循環路１１２の給液管１０６及び排液管１０８の何れにも取り付けることができるが、以下では、給液管１０６に取り付けるフィルタユニットを用いて説明する。

（第２の実施形態）
図６に示されるように、第２実施形態のフィルタユニット１３０は、内部が空洞とされた扁平ケース状のユニット本体１３２を備えている。ユニット本体１３２の両側面には連結口１３４Ａ、１３４Ｂが形成されており、これらの連結口１３４Ａ、１３４Ｂにそれぞれ給液管１０６が差し込まれることにより、フィルタユニット１３０は給液管１０６の途中に取り付けられている。また、給液管１０６を連結口１３４Ａ、１３４Ｂに連結及び連結解除することによって、フィルタユニット１３０は給液管１０６の途中に容易に着脱できるようにされている。

ユニット本体１３２内には、２枚のフィルタ１３６Ａ、１３６Ｂが所定の間隔を置いて配置されている。このフィルタ１３６Ａ、１３６Ｂによって、ユニット本体１３２内の空間は、フィルタ１３６Ａ、１３６Ｂの間に区画形成されて異物等を収容する収容室１３８と、収容室１３８の両隣に形成されたインク流出入室１４０Ａ、１４０Ｂとの３室に分割されている。また、インク流出入室１４０Ａ、１４０Ｂは、連結口１３４Ａ、１３４Ｂに差し込まれた給液管１０６と連通され、これにより、インク流出入室１４０Ａ、１４０Ｂには給液管１０６からインクが流入され、又、インク流出入室１４０Ａ、１４０Ｂから給液管１０６へインクが流出される。

フィルタ１３６Ａ、１３６Ｂは、ユニット本体１３２内を流動するインクの圧力によって開閉する逆止弁構造とされている。この逆止弁構造として、本実施形態では、フィルタ１３６Ａ、１３６Ｂは図示しない枠状のフレームによって囲われており、そのフレームの上端部がユニット本体１３２の上部内壁面に回動可能に軸支されて、フレームと共に開閉する構造されている。また、ユニット本体１３２の下部内壁面には、フィルタ１３６Ａ、１３６Ｂに対応するストッパー１４２Ａ、１４２Ｂが設けられている。フィルタ１３６Ａ、１３６Ｂは、このストッパー１４２Ａ、１４２Ｂに先端部（下端部）の外縁を密着させることで閉止状態となり、インク流出入室１４０Ａ、１４０Ｂ側へは開放せずに収容室１３８側だけに開放する。

本実施形態のフィルタユニット１３０は以上の構成とされており、このフィルタユニット１３０では、図６（Ａ）に示されるように、循環路１１２内のインクが印字動作時に順方向へ循環されると（矢印Ａ方向）、インク流出入室１４０Ａから収容室１３８側へ流動するインクの圧力によってフィルタ１３６Ａが開放する。また、フィルタ１３６Ｂは、収容室１３８からインク流出入室１４０Ｂ側へ流動するインクの圧力によって閉止状態に保持される。ここで、開放されたフィルタ１３６Ａはフィルタ機能を果たさないため、上流側となるポンプ１１４側の給液管１０６からフィルタユニット１３０内へ運ばれた異物Ｃは、インク流出入室１４０Ａを通過して収容室１３８に入り、フィルタ１３６Ｂにトラップされる。

また、図６（Ｂ）に示されるように、循環路１１２内のインクがメンテナンス時に逆方向へ循環されると（矢印Ｂ方向）、インク流出入室１４０Ｂから収容室１３８側へ流動するインクの圧力によってフィルタ１３６Ｂが開放し、フィルタ１３６Ａは、収容室１３８からインク流出入室１４０Ａ側へ流動するインクの圧力によって閉止状態に保持される。この場合、印字動作時とは逆に、開放されたフィルタ１３６Ｂがフィルタ機能を果たなくなるため、この逆方向の循環では上流側となるインクジェット記録ヘッド１０側の給液管１０６からフィルタユニット１３０内へ運ばれた異物Ｃは、インク流出入室１４０Ｂを通過して収容室１３８に入り、フィルタ１３６Ａにトラップされる。

また、収容室１３８内に収容された異物Ｃは、インクの流動方向が変わると、そのインクの流動圧力を受けて収容室１３８内をインク流動方向へ移動する。しかし、移動先に存在するフィルタ１３６Ａ又はフィルタ１３６Ｂは閉止されているため、そのフィルタ１３６Ａ又はフィルタ１３６Ｂにトラップされて収容室１３８内からインク流出入室１４０Ａ、１４０Ｂへ流出することはない。

このように、本実施形態のフィルタユニット１３０では、循環路１１２内のインク循環が正逆方向に切り換えられても、インク中に存在する異物を確実にトラップすることができ、また、トラップした異物等を循環路１１２へ流出させることはない。また、このフィルタユニット１３０は、循環路１１２に着脱可能に構成されているため、容易に交換することができる。そのため、収容した異物の量が多くなってフィルタ１３６Ａ、１３６Ｂの開閉に支障が出る前に、定期的に交換することにより、循環路１１２内のインクを常にクリーンな状態に保つことができる。

また、本実施形態のフィルタユニット１３０では、循環路１１２内のインクが順方向及び逆方向の何れの方向へ循環されてもトラップした異物を内部に保持することができ、このような保持機構（保持手段）を、逆止弁構造の一対のフィルタ１３６Ａ、１３６Ｂと、一対のフィルタ１３６Ａ、１３６Ｂの間に設けた収容室１３８とによって実現できている。このような逆止弁構造の一対のフィルタ１３６Ａ、１３６Ｂを有する保持機構であれば、駆動機構等が不要であり構成を簡素化することができる。

（第３の実施形態）
図７に示されるように、第３実施形態のフィルタユニット１５０は、内部が空洞とされた矩形箱状のユニット本体１５２を備えている。ユニット本体１５２の下面には連結口１５４Ａ、１５４Ｂが形成されており、これらの連結口１５４Ａ、１５４Ｂにそれぞれ給液管１０６が差し込まれることにより、フィルタユニット１５０は給液管１０６の途中に取り付けられている。また、第２実施形態のフィルタユニット１３０と同様に、給液管１０６を連結口１５４Ａ、１５４Ｂに連結及び連結解除することによって、フィルタユニット１５０が給液管１０６の途中に着脱可能とされている。

このユニット本体１５２内にも、２枚のフィルタ１５６Ａ、１５６Ｂが所定の間隔を置いて配置されている。ユニット本体１５２内の空間は、フィルタ１５６Ａ、１５６Ｂの間に形成された異物等を収容する収容室１５８、収容室１５８の両隣に形成されたインク流出入室１６０Ａ、１６０Ｂに分割され、インク流出入室１６０Ａ、１６０Ｂには、連結口１５４Ａ、１５４Ｂに差し込まれた給液管１０６を通してインクが流出入可能とされている。

ユニット本体１５２の側面上部には、ユニット本体１５２内に充填されたインクの液面高さを制御する制御弁１６２が接続されている。この制御弁１６２によって、ユニット本体１５２内に充填されたインクｉは一定以上の液面高さを保持するよう制御され、また、ユニット本体１５２内の上部には空気溜まりＡＲが形成される。

フィルタ１５６Ａ、１５６Ｂは、図示しない移動機構により、ユニット本体１５２の上面に形成されたスリット１６４Ａ、１６４Ｂを通して上下に移動するよう構成されている。このフィルタ１５６Ａ、１５６Ｂは、下降位置では、上端部がスリット１６４Ａ、１６４Ｂを塞いでユニット本体１５２内の気密性を保つとともに、下端縁がユニット本体１３２内の底面に密着して閉止状態となる。また、上昇位置では、下端縁がインクｉの液面高さよりも少し高い位置に停止されて開放状態となる。

本実施形態のフィルタユニット１５０は以上の構成とされており、このフィルタユニット１５０では、通常は、フィルタ１５６Ａ、１５６Ｂが共に閉止状態とされており、印字動作時には、図７（Ａ）に示されるように、フィルタ１５６Ｂは閉止状態のままとされ、フィルタ１５６Ａが開放される。これにより、循環路１１２内のインクが順方向へ循環されると（矢印Ａ方向）、ポンプ１１４側の給液管１０６からフィルタユニット１５０内へ運ばれた異物Ｃは、インク流出入室１６０Ａを通過して収容室１５８に入り、フィルタ１５６Ｂにトラップされる。

また、メンテナンス時には、図７（Ｂ）に示されるように、フィルタ１５６Ａが閉止された後にフィルタ１５６Ｂが開放される。これにより、循環路１１２内のインクが逆方向へ循環されると（矢印Ｂ方向）、インクジェット記録ヘッド１０側の給液管１０６からフィルタユニット１５０内へ運ばれた異物Ｃは、インク流出入室１６０Ｂを通過して収容室１５８に入り、フィルタ１５６Ａにトラップされる。

また、収容室１５８内に収容された異物Ｃは、インクの流動方向が変わると、そのインクの流動圧力を受けて収容室１３８内をインク流動方向へ移動する。しかし、移動先に存在するフィルタ１５６Ａ又はフィルタ１５６Ｂは、インクの流動方向が変わる前に閉止されるため、そのフィルタ１３６Ａ又はフィルタ１３６Ｂにトラップされて収容室１５８内からインク流出入室１６０Ａ、１６０Ｂへ流出することはない。

また、このフィルタユニット１５０では、制御弁１６２により、ユニット本体１３２内に充填されたインクｉの液面高さを一定に保って空気溜まりＡＲを形成しているため、インクジェット記録ヘッド１０のノズル形成面１０Ａやインクカートリッジ（インクタンク１０２）から循環路１１２内へ気泡が進入した場合には、その気泡Ｄはフィルタユニット１５０内に入り込むとインクｉ中から空気溜まりＡＲへ排出されて消滅する。

このように、本実施形態のフィルタユニット１５０では、第２実施形態のフィルタユニット１３０と同じ効果が得られ、さらに、循環路１１２内に進入した気泡をトラップして除去することができるため、循環路１１２内での気泡の循環を防いでインクジェット記録ヘッド１０によるインクの吐出を安定させることができる。

また、本実施形態では、上記のように循環路１１２内の気泡をトラップする機構（気泡トラップ手段）がフィルタユニットに一体化されていることにより、それぞれを個別に構成して循環路１１２に取り付ける場合に比べて、循環路１１２の流路構成を簡素化することができる。また、気泡トラップ手段及びフィルタユニットの構成も簡素化することができる。

また、本実施形態では、トラップした異物をフィルタユニット１５０内に保持する保持機構を、開閉構造の一対のフィルタ１５６Ａ、１５６Ｂと、一対のフィルタ１５６Ａ、１５６Ｂの間に設けた収容室１５８とによって実現できている。このような開閉構造の一対のフィルタ１５６Ａ、１５６Ｂを有する保持機構であれば、フィルタ１５６Ａ、１５６Ｂの開閉を制御することでインクの流動圧力等にフィルタ１５６Ａ、１５６Ｂの開閉状態が影響されることはないため、トラップした異物を確実に保持しておくことができる。

（第４の実施形態）
図８に示されるように、第４実施形態のフィルタユニット１７０は、内部が空洞とされた扁平ケース状のユニット本体１７２を備えている。このフィルタユニット１７０は、第１実施形態と同様に、ユニット本体１７２の両側面に形成された連結口１７４Ａ、１７４Ｂに給液管１０６が差し込まれることで、給液管１０６の途中に取り付けられており、その給液管１０６を通してユニット本体１７２内にインクが流出入可能とされている。また、給液管１０６を連結口１７４Ａ、１７４Ｂに連結及び連結解除することによって、給液管１０６の途中に着脱できるようにされている。

ユニット本体１７２内の中央には、左右方向に沿って延出された流路分割部材１７６が設けられている。ユニット本体１７２内に形成されたインク流路は、この流路分割部材１７６によって一部が上下に２分割されている（分割流路部１８４Ａ、１８４Ｂ）。

流路分割部材１７６の中央部には、スリット１７８が形成されている。スリット１７８には、１枚のフィルタ１８０がインク流路を塞ぐようように差し込まれて取り付けられており、ユニット本体１７２内のインク流路は、このフィルタ１８０によってさらに左右に２分割されている。

また、流路分割部材１７６の左右側端部には、上記の上下に分割された２つの分割流路部１８４Ａ、１８４Ｂを開通及び閉鎖する流路開閉部材１８２Ａ、１８２Ｂが設けられている。流路開閉部材１８２Ａ、１８２Ｂは、図示しない移動機構によって、図８（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、一方の流路を開通させたときには他方の流路を閉鎖する２つの位置に移動可能とされている。

本実施形態のフィルタユニット１７０は以上の構成とされており、このフィルタユニット１７０では、通常は、流路開閉部材１８２Ａ、１８２Ｂが互いに逆の位置（図８の場合では一方が上側で他方が下側）に配置されており、印字動作時には、例えば図８（Ａ）に示されるように、流路開閉部材１８２Ａ、１８２Ｂが共に下側に配置されて上側の分割流路部１８４Ａが開通される。これにより、循環路１１２内のインクが順方向へ循環されると（矢印Ａ方向）、ポンプ１１４側の給液管１０６からフィルタユニット１７０内へ運ばれた異物Ｃ１は、分割流路部１８４Ａに入り込み、フィルタユニット１７０にトラップされる。

また、メンテナンス時には、図８（Ｂ）に示されるように、流路開閉部材１８２Ａ、１８２Ｂが共に上側に配置されて下側の分割流路部１８４Ｂが開通される。これにより、循環路１１２内のインクが逆方向へ循環されると（矢印Ｂ方向）、インクジェット記録ヘッド１０側の給液管１０６からフィルタユニット１７０内へ運ばれた異物Ｃ２は、分割流路部１８４Ｂに入り込み、フィルタユニット１７０にトラップされる。

また、インク循環が停止される際は、流路開閉部材１８２Ａが上側に、流路開閉部材１８２ＡＢが下側に配置され、フィルタユニット１７０にトラップされた異物Ｃ１、Ｃ２は、分割流路部１８４Ａ、１８４Ｂ内に収容された状態となり、フィルタユニット１７０にトラップされた異物が循環路１１２へ流出することはない。

このように、本実施形態のフィルタユニット１７０でも、第１実施形態のフィルタユニット１３０と同じ効果が得られ、さらに、１枚のフィルタ１８０でもインク循環方向の正逆切り換えに対応できるため、構成を簡素化することができる。また、フィルタ１８０にトラップされた異物は、インク循環時に分割流路部１８４Ａ、１８４Ｂが開通されたときにはインクの流動圧力によってフィルタ１８０に押し付けられ、また、インク循環時に分割流路部１８４Ａ、１８４Ｂが閉鎖されたとき、及び、インク循環停止時には、インクの流動圧力が加わることはない。そのため、このフィルタユニット１７０では、分割流路部１８４Ａ、１８４Ｂ内での異物の移動が少なくされ、異物をより確実にトラップしておくことができる。

以上、本発明を上述した第１〜第４の実施形態により詳細に説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の形態が実施可能である。

例えば、インク流路内のインクに吐出エネルギーを印加するエネルギー印加手段は、上述したように、電圧を印加することで変形する圧電素子の他に、電圧を印加することで発熱する発熱素子等を用いることもできる。

本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの外観とその内部構成を部分破断にて示す斜視図である。 （Ａ）は図１のインクジェット記録ヘッドにおける個別流路付近を模式的に示す縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）の２（Ｂ）部を拡大した拡大図、（Ｃ）は（Ａ）の２（Ｃ）部を拡大した拡大図である。 本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成を示す構成図である。 （Ａ）は図２（Ａ）に対応するインク吐出時におけるインクジェット記録ヘッドの個別流路付近を模式的に示す縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）の４（Ｂ）部を拡大した拡大図、（Ｃ）は（Ａ）の４（Ｃ）部を拡大した拡大図である。 図３のインクジェット記録装置におけるメンテナンス時のインク循環方向を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るフィルタユニット１の概略構成を示す構成図である。 本発明の第３の実施形態に係るフィルタユニット１の概略構成を示す構成図である。 本発明の第４の実施形態に係るフィルタユニット１の概略構成を示す構成図である。

符号の説明

１０ インクジェット記録ヘッド
２６ 個別流路（インク流路）
３０ 圧電素子（エネルギー印加手段）
３２ ノズル（インク吐出口）
３４ 絞り部
１００ インクジェット記録装置
１０２ インクタンク（インク貯留手段）
１０６ 給液管（循環路）
１０８ 排液管（循環路）
１１０ 接続部（循環路）
１１２ 循環路
１１４ ポンプ（循環手段）
１１８、１２０ フィルタユニット
１３０ フィルタユニット
１３６Ａ、１３６Ｂ フィルタ（逆止弁構造の一対のフィルタ）
１３８ 収容室
１５０ フィルタユニット
１５６Ａ、１５６Ｂ フィルタ（開閉構造の一対のフィルタ）
１５８ 収容室
１７０ フィルタユニット
１８４Ａ、１８４Ｂ 分割流路部（２つの分割流路）
１８０ フィルタ
１８２Ａ、１８２Ｂ 流路開閉部材（開閉手段）
ｉｄ インク滴

Claims (6)

1. 記録媒体にインクを吐出して印字を行うインクジェット記録ヘッドと、
   前記インクジェット記録ヘッドに供給するインクが貯留されるインク貯留手段と、
   前記インクジェット記録ヘッドと前記インク貯留手段に接続され、インク貯留手段から流入されたインクをインクジェット記録ヘッドへ供給しつつ循環させるための循環路と、
   前記循環路に設けられ、循環路内のインクを循環させる循環手段と、
   前記循環路における前記インクジェット記録ヘッドよりもインク流動方向上流側で且つインクジェット記録ヘッドと前記循環手段の間に設けられ、インクを通過させることでインク中の異物をトラップするフィルタユニットと、
   前記インクジェット記録ヘッドに設けられ、前記循環路の上流側からインクが流入されるとともにその流入されたインクを循環路の下流側へ流出させるインク流路と、
   前記インク流路に連通されたインク吐出口と、
   前記インク流路に前記インク吐出口よりもインク流動方向下流側に設けられ、インク流路内のインクに吐出エネルギーを印加するエネルギー印加手段と、
   前記インク流路に前記エネルギー印加手段よりもインク流動方向下流側に設けられ、インク流路の断面積を狭める絞り部と、
   を備え、
   印字動作時には前記循環路内のインクを順方向へ循環させ、前記インクジェット記録ヘッドのメンテナンス時には循環路内のインクを印字動作時とは逆方向へ循環させ、
   前記フィルタユニットは、前記循環路内のインクが前記順方向及び前記逆方向の何れの方向へ循環されてもトラップした異物を内部に保持可能な保持手段を有し、
   前記保持手段は、前記フィルタユニット内に設けられ、インクが前記順方向へ循環されるときにはインクの流動圧力によって一方が開放されて他方が閉止され、インクが前記逆方向へ循環されるときにはインクの流動圧力によって一方が閉止されて他方が開放される逆止弁構造の一対のフィルタと、前記一対のフィルタの間に設けられトラップした異物を収容する収容部と、を有するインクジェット記録装置。
2. 記録媒体にインクを吐出して印字を行うインクジェット記録ヘッドと、
   前記インクジェット記録ヘッドに供給するインクが貯留されるインク貯留手段と、
   前記インクジェット記録ヘッドと前記インク貯留手段に接続され、インク貯留手段から流入されたインクをインクジェット記録ヘッドへ供給しつつ循環させるための循環路と、
   前記循環路に設けられ、循環路内のインクを循環させる循環手段と、
   前記循環路における前記インクジェット記録ヘッドよりもインク流動方向上流側で且つインクジェット記録ヘッドと前記循環手段の間に設けられ、インクを通過させることでインク中の異物をトラップするフィルタユニットと、
   前記インクジェット記録ヘッドに設けられ、前記循環路の上流側からインクが流入されるとともにその流入されたインクを循環路の下流側へ流出させるインク流路と、
   前記インク流路に連通されたインク吐出口と、
   前記インク流路に前記インク吐出口よりもインク流動方向下流側に設けられ、インク流路内のインクに吐出エネルギーを印加するエネルギー印加手段と、
   前記インク流路に前記エネルギー印加手段よりもインク流動方向下流側に設けられ、インク流路の断面積を狭める絞り部と、
   を備え、
   印字動作時には前記循環路内のインクを順方向へ循環させ、前記インクジェット記録ヘッドのメンテナンス時には循環路内のインクを印字動作時とは逆方向へ循環させ、
   前記フィルタユニットは、前記循環路内のインクが前記順方向及び前記逆方向の何れの方向へ循環されてもトラップした異物を内部に保持可能な保持手段を有し、
   前記保持手段は、前記フィルタユニット内に設けられ、インクが前記順方向へ循環されるときには一方が開放されて他方が閉止され、インクが前記逆方向へ循環されるときには一方が閉止されて他方が開放される開閉構造の一対のフィルタと、前記一対のフィルタの間に設けられトラップした異物を収容する収容部と、を有するインクジェット記録装置。
3. 記録媒体にインクを吐出して印字を行うインクジェット記録ヘッドと、
   前記インクジェット記録ヘッドに供給するインクが貯留されるインク貯留手段と、
   前記インクジェット記録ヘッドと前記インク貯留手段に接続され、インク貯留手段から流入されたインクをインクジェット記録ヘッドへ供給しつつ循環させるための循環路と、
   前記循環路に設けられ、循環路内のインクを循環させる循環手段と、
   前記循環路における前記インクジェット記録ヘッドよりもインク流動方向上流側で且つインクジェット記録ヘッドと前記循環手段の間に設けられ、インクを通過させることでインク中の異物をトラップするフィルタユニットと、
   前記インクジェット記録ヘッドに設けられ、前記循環路の上流側からインクが流入されるとともにその流入されたインクを循環路の下流側へ流出させるインク流路と、
   前記インク流路に連通されたインク吐出口と、
   前記インク流路に前記インク吐出口よりもインク流動方向下流側に設けられ、インク流路内のインクに吐出エネルギーを印加するエネルギー印加手段と、
   前記インク流路に前記エネルギー印加手段よりもインク流動方向下流側に設けられ、インク流路の断面積を狭める絞り部と、
   を備え、
   印字動作時には前記循環路内のインクを順方向へ循環させ、前記インクジェット記録ヘッドのメンテナンス時には循環路内のインクを印字動作時とは逆方向へ循環させ、
   前記フィルタユニットは、前記循環路内のインクが前記順方向及び前記逆方向の何れの方向へ循環されてもトラップした異物を内部に保持可能な保持手段を有し、
   前記保持手段は、前記フィルタユニット内に設けられた２つの分割流路と、前記２つの分割流路の途中に設けられて各分割流路を閉塞する１つのフィルタと、前記２つの分割流路を選択的に開通及び閉鎖する開閉手段と、を有するインクジェット記録装置。
4. 前記循環路に、インクを通過させることでインク中の気泡をトラップする気泡トラップ手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記気泡トラップ手段が前記フィルタユニットに一体化されていることを特徴とする請求項４記載のインクジェット記録装置。
6. 前記フィルタユニットが前記循環路に着脱可能とされていることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項記載のインクジェット記録装置。

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