(57)【要約】【課題】メンテナンスによるインク吸引動作が不要で気泡を含まないインクを吐出できる構成が簡易なインクジェット式記録ヘッドを提供する。【解決手段】インクタンクから供給されるインクをインク供給路２００を介して複数のノズルに供給するようにしたインクジェット式記録ヘッドにおいて、インク供給路２００を、仕切り部材４０によって、互いに連通する上段のインク流路２０と下段のインク流路３０とに分割し、下段のインク流路３０を、前記複数のノズルに連通し、かつ、下段のインク流路３０の高さを、上段のインク流路２０の高さよりも低く設定している。【選択図】図１
2004098300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクタンクから供給されるインクを、インク供給路を介して、ヘッドに設けられた複数のノズルに供給するようにしたインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記インク供給路が、仕切り部材によって、互いに連通する上段のインク流路と下段のインク流路とに分割され、
前記下段のインク流路が、前記複数のノズルに連通し、かつ、前記下段のインク流路の高さが、上段のインク流路の高さよりも低く設定されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項２】
前記下段のインク流路と、前記複数のノズルとの間には、フィルタ部材が配設されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項３】
前記上段のインク流路の上部に空気溜りを配設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式記録ヘッド。
【請求項４】
前記空気溜りの壁面が疎水化処理されていることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項５】
前記仕切り部材には、前記下段のインク流路と上段のインク流路とを連通する微小孔を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式記録ヘッド。
【請求項６】
前記微小孔の流路抵抗を、前記下段のインク流路の流路抵抗よりも小さく設定したことを特徴とする請求項５に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項７】
前記微小孔は、前記上段のインク流路に向けて先狭まりのテーパ状に形成されたことを特徴とする請求項５に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを吐出して記録媒体上に画像を形成するインクジェット式記録ヘッドのインク供給路の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式記録ヘッドにおいては、インクカートリッジから印字ヘッドへインクを供給する経路中に、インク内の異物を捕捉、除去し、印字ヘッドへの異物の流入を抑えるためにフィルタが配設されている。このフィルタは、異物のみならず気泡をも捕捉することができる。
【０００３】
そこで、インクジェットプリンタでは、インクを蓄えたタンクを印字ヘッドに連結する際に、インク供給路に接続してあるインク供給針の先からインクヘッド内に気泡が進入することがあるため、進入箇所よりもインク吐出側の位置にフィルタを配設して気泡を捕捉し吐出特性の劣化を防止している。
【０００４】
また、フィルタに気泡が蓄積されると、フィルタは気泡を微小化する働きがあり、気泡はフィルタ内部のメッシュの微細構造を通り抜けると、微小な気泡となってフィルタから流出する。一般的に、インクジェットプリンタで使用するインクは脱気しており、流出側に流出した微小な気泡は、少量の場合、インク中に溶解し消滅する。
【０００５】
しかしながら、インクタンクの取り換え等で気泡が過剰に進入した場合は、フィルタ流入側で気泡が過剰に成長し、最終的にはインクの吐出異常が発生する。
【０００６】
そこで、例えば、図４に示すように、インクタンク側から進入した気泡をフィルタ（４２）の設置部付近で捕捉し、蓄積されて吐出異常が起きないうちに、プリンタメカのメンテステーションでインク流路内部を吸引し、吸引時に捕捉された気泡はフィルタ内部よりも流路抵抗の低いバイパス（４５）を通り、インクと共に外部へ除去される工夫がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１４１８９０号公報（図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例の方法では、安定したインク吐出を維持するためには、メンテステーションでインクを吸引する必要があり、吸引時に気泡と共にインク流路内部に充填されたインクを外部へ放出しなければならない。そのため、吸引回数の増加とともにインク使用効率が低くなり、インクのランニングコストが高くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、メンテナンスによるインク吸引動作が不要で気泡を含まないインクを吐出できる構成が簡易なインクジェット式記録ヘッドを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を、以下のように構成している。
【００１１】
（１）インクタンクから供給されるインクを、インク供給路を介して、ヘッドに設けられた複数のノズルに供給するようにしたインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記インク供給路が、仕切り部材によって、互いに連通する上段のインク流路と下段のインク流路とに分割され、前記下段のインク流路が、前記複数のノズルに連通し、かつ、前記下段のインク流路の高さが、上段のインク流路の高さよりも低く設定されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成においては、下段のインク流路の高さを上段のインク流路よりも低く設定することで、インクから浮力を受けて上昇する気泡は下段のインク流路へは進入しにくくなり、上段のインク流路で気泡を上昇させて捕捉することができる。従って、メンテナンスによるインク吸引動作をおこなうことなく、下段のインク流路から気泡が除去されたインクを複数のノズルに供給することができる。
【００１３】
（２）前記下段のインク流路と、前記複数のノズルとの間には、フィルタ部材が配設されていることを特徴とする。
【００１４】
この構成においては、下段のインク流路と、前記複数のノズルとの間に設けたフィルタ部材により、残存した気泡がさらに捕捉されるため、気泡がより一層除去されたインクを吐出することができる。
【００１５】
（３）前記上段のインク流路の上部に空気溜りを配設したことを特徴とする。
【００１６】
この構成においては、上段のインク流路の上部に配設した空気溜りにより、気泡の捕捉量を増加させることができ、上段のインク流路における気泡捕捉効果が向上し、長時間気泡の含まれないインクをヘッド吐出側へ供給することが可能となる。
【００１７】
（４）前記空気溜りの壁面が疎水化処理されていることを特徴とする。
【００１８】
この構成においては、空気溜りの壁面が疎水化処理されているので、空気溜りに流入したインクが疎水効果によってはじき出される一方、その空気溜りに気泡を導入しやすくなり、一旦空気溜まり内部に蓄積された気泡を再びインク流路へ逃がすことなく、より確実に気泡を捕捉することができる。
【００１９】
（５）前記仕切り部材には、前記下段のインク流路と上段のインク流路とを連通する微小孔を形成したことを特徴とする。
【００２０】
この構成においては、上段のインク流路で捕捉できずに、下段のインク流路に進入した気泡を微小孔から再び上段のインク流路に誘導して捕捉することで、気泡の捕捉効率を向上させることができる。
【００２１】
（６）前記微小孔の流路抵抗を、前記下段のインク流路の流路抵抗よりも小さく設定したことを特徴とする。
【００２２】
この構成においては、微小孔の流路抵抗を、下段のインク流路の流路抵抗よりも小さく設定したので、気泡を上段のインク流路へより効果的に誘導することができるため、気泡の除去効果が向上する。
【００２３】
（７）前記微小孔は、前記上段のインク流路に向けて先狭まりのテーパ状に形成されたことを特徴とする。
【００２４】
この構成においては、微小孔を先狭まりのテーパ状に形成することで、上昇する気泡をより効果的に捕捉して上段のインク流路に導入し、排除できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド（インクジェット記録ユニット）について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録ユニットのインク供給部１００の構成を示し、このインク供給部１００は、その上部に、インクタンクに直接またはチューブ等を介して連通接続されるインク供給口１０が設けられ、そのインク供給口１０の直下には、水平な仕切り部材４０によって、互いに連通する上段のインク流路（水平路）２０と、下段のインク流路（狭流路）３０とに仕切られたインク供給路２００が設けられている。
【００２７】
その下段のインク流路３０の高さは、上段のインク流路２０の高さよりも充分低く設定され、かつ、その下段のインク流路３０が、ヘッド７０へ向けて末広がりのテーパ状に形成されたインク流出部６０を介して、ヘッド７０に配列された複数のノズルに連通している。そして、その下段のインク流路３０と、インク流出部６０と、の間には、気泡等の異物を除去するためのフィルタ５０が配設されている。
【００２８】
このように構成されるインク供給部１００とヘッド７０との一体化については、例えば、耐インク性の良好なエポキシ系、シリコン系接着剤による接着封止による固定、或いはインク供給部１００とヘッド７０との間をゴムパッキン等の別部材でシールし、爪や溶着等部材の一部を利用して構造的に固定する等の方法がある。
【００２９】
また、フィルタ５０の材料としては、耐インク性能を備えていればどの様な材料でも使用できる。例えば、ポリアセタール、ナイロン、ポリサルフォン、環状オレフィンコポリマー等の樹脂材料やステンレス等の金属材料を使用することができる。このような材料からなるフィルタのろ過精度は８μｍ〜２０μｍ程度である。
【００３０】
次いで、気泡の流れについて説明すると、まず、インクが貯蔵されたインクタンクから直接またはチューブを介してインク供給口１０にインクが流入し、その流れは図中矢印で示すように上段のインク流路２０から連通部２３を経て下段のインク流路３０を通り、フィルタ５０でインク中に含まれる異物が除去される。そして、フィルタ５０を通過したインクは、ヘッド７０に流入し、ヘッド７０内部において加えられる熱或いは変形エネルギーによって複数のノズルから吐出される。
【００３１】
次に、インクカートリッジ交換時等にインク供給針（図示省略）の先から進入した気泡（図中○で記載）については、インクの流れに沿ってインク供給口１０から上段のインク流路２０にインクと共に流入するが、形状の大きな気泡については上段のインク流路２０内でインクから浮力を受けて上昇し、上段のインク流路２０の上方で成長し捕捉される。
【００３２】
このように、インク供給部１００中に流入した気泡は上段のインク流路２０の上方で捕捉されるため、下段のインク流路３０中に進入する確率が少なくなり、フィルタ５０部には気泡の含有量の少ないインクを供給することができる。その気泡の含有量は、下段のインク流路３０の高さに対する上段のインク流路２０の高さの比が大きい程少なくなる。
【００３３】
例えば、上段のインク流路２０の高さを５ｍｍに設定し、下段のインク流路３０の高さを０．５ｍｍに設定すれば、流路の高さ比が約１０倍となり、上段のインク流路２０で気泡を上昇させて効果的に捕捉することができる。従って、従来のように、メンテナンスによるインク吸引動作をおこなうことなく、下段のインク流路３０からフィルタ５０を介して常時気泡が除去されたインクを複数のノズルに安定して供給することができる。
【００３４】
このような両インク流路２０，３０の高さの比率の設定と共に、図示のように、上段のインク流路２０と下段のインク流路３０との間の連通部２３のインク供給口１０に対する水平方向距離を長く設定するのが好ましい。両者間の水平距離が大である程、気泡が浮力により上昇するまでの時間をより長く稼ぐことができ、気泡をより確実に上段のインク流路２０の上部に捕捉することができる。
【００３５】
（第２の実施形態）
図２は本発明の第２の実施形態に係るインクジェット記録ユニットのインク供給部１００の構成を示し、本実施形態については、上記第１の実施形態と同じ部分の説明は省略し、異なる部分のみを説明する。
【００３６】
本実施形態では、インク供給路２００における上段のインク流路２０の上部に空気溜まり２５を設けている。その空気溜まり２５はインク供給口１０の下端部１５よりも高い位置に空間を設けることにより形成されている。該空気溜まり２５の容積、高さ、長さ、幅等は、静的な状態で設計、すなわち、捕捉する気泡の全体積等を考慮して決定してもよいが、インクジェットヘッドのスキャン動作により生じるインクの変動、インク供給部の姿勢変化等によって空気溜まり２５の位置、形状も変化する。従って、該空気溜まり２５の動的な変動があっても、該空気溜まり２５の空気が下段のインク流路３０に流入しないように最適化してもよい。
【００３７】
このように、空気溜まり２５を上段のインク流路２０の上方に設けると、進入した気泡が上段のインク流路２０中で浮力を受けながら上昇し、上方の空気溜まり２５内に捕捉される。そして、その捕捉量は空気溜まり２５の容積に応じて増加させることができ、その容積を大に設定することで、長時間気泡の含まないインクをヘッド吐出側へ供給することができる。また、ヘッド７０の交換やプリンタの移動時にインク供給路２００の内部が傾いた場合でも、捕捉した気泡を逃がすことなく蓄積させる効果がある。
【００３８】
（第３の実施形態）
本実施形態では、前記第２の実施形態における空気溜まり２５の内壁面を疎水化処理している。この疎水化処理方法としては、インク供給部材が樹脂剤の場合、フッ素系或いはシリコン系のコート剤が塗布される。
【００３９】
このように疎水化処理された空気溜まり２５を上段のインク流路２０の上方に設けると、空気溜まり２５の内部に初期充填されていたインクが疎水効果を受けてはじき出され、逆に空気溜まり２５内部に流入した気泡を捕捉し、その捕捉力は大きくなる。また、捕捉力が大きいため、一旦蓄積された気泡は、プリンタ本体に何らかの振動等があった場合でも離れることなく、空気溜まり２５内部に捕捉させておくことができ、より安定した気泡の補足によって常時安定したインク吐出を実現することができる。
【００４０】
（第４の実施形態）
本実施形態では、下段のインク流路３０内におけるフィルタ５０の設置部の上方に上段のインク流路２０側へ連通する微小孔５５を設けている。また、その微小孔５５の入口は上方に向けて先細り状のテーパ形状となっている。例えば、高さ０．５ｍｍ、幅５ｍｍの下段のインク流路３０に対して微小孔径を０．５ｍｍに設定すると、流路断面積比が約１３倍となる。
【００４１】
このように、下段のインク流路３０に設けたフィルタ５０の上方に上段のインク流路２０に連通する微小孔５５を設けておくと、上段のインク流路２０で捕捉しきれなかった微小な気泡が下段のインク流路３０に入り込み、フィルタ５０の流入側で成長する。その際、成長した気泡が浮力を受けて上昇し、微小孔５５を通過して再び上段のインク流路２０へ誘導され捕捉することができる。
【００４２】
フィルタ５０の流入側で成長した気泡を捕捉しやすくするため、微小孔５５の入り口側は、上述のように、テーパ状にするのが好ましい。また、上段のインク流路２０からインクが微小孔５５を通って下段のインク流路３０に流入するのを防ぐためには、インクの主流路となる下段のインク流路３０の流路抵抗よりも微小孔５５の流路抵抗を小さくすればよい。
【００４３】
以上のように、本実施形態の構成では、下段のインク流路３０のフィルタ５０の上方に、上段のインク流路２０に連通する微小孔５５を設けることにより、上段のインク流路２０で捕捉しきれなかった微小な気泡を成長させて再び、上段のインク流路２０へ誘導することができ、インク流路内での気泡の捕捉をより効果的におこなうことができ、インクの安定した吐出を実現することができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明のインクジェット記録ヘッドユニットは、各請求項において以下の効果が得られる。
【００４５】
（１）インク供給路を、仕切り部材によって、互いに連通する上段のインク流路と下段のインク流路とに分割し、その下段のインク流路の高さを、上段のインク流路の高さよりも低く設定するので、インクから浮力を受けて上昇する気泡は下段のインク流路へは進入しにくくなり、上段のインク流路で気泡を上昇させて捕捉することができる。従って、メンテナンスによるインク吸引動作をおこなうことなく、下段のインク流路から気泡が除去されたインクを複数のノズルに供給することができる。
【００４６】
（２）下段のインク流路と複数のノズルとの間にフィルタ部材を配設したので、残存した気泡がさらに捕捉されるため、気泡がより一層除去されたインクを吐出することができる。
【００４７】
（３）上段のインク流路の上部に空気溜りを配設したので、気泡の捕捉量を増加させることができ、上段のインク流路における気泡捕捉効果が向上し、長時間気泡の含まれないインクをヘッド吐出側へ供給することが可能となる。
【００４８】
（４）空気溜りの壁面を疎水化処理しているので、空気溜りに流入したインクが疎水効果によってはじき出される一方、その空気溜りに気泡を導入しやすくなり、一旦空気溜まり内部に蓄積された気泡を再びインク流路へ逃がすことなく、より確実に気泡を捕捉することができる。
【００４９】
（５）仕切り部材に、下段のインク流路と上段のインク流路とを連通する微小孔を形成したので、上段のインク流路で捕捉できずに、下段のインク流路に進入した気泡を微小孔から再び上段のインク流路に誘導して捕捉することで、気泡の捕捉効率を向上させることができる。
【００５０】
（６）微小孔の流路抵抗を下段のインク流路の流路抵抗よりも小さく設定するので、気泡を上段のインク流路へより効果的に誘導することができるため、気泡の除去効果が向上する。
【００５１】
（７）微小孔を、上段のインク流路に向けて先狭まりのテーパ状に形成するので、上昇する気泡をより効果的に捕捉して上段のインク流路に導入し、排除できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るインク供給部の構成説明図である。
【図２】同第２の実施形態に係るインク供給部の構成説明図である。
【図３】同第４の実施形態に係るインク供給部の構成説明図である。
【図４】従来フィルタユニットの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
２０−上段のインク流路
２５−空気溜り
３０−下段のインク流路
４０−仕切り部材
５０−フィルタ部材
５５−微小孔
１００−インク供給路
【図１】
2004098300.tif 000003
【図２】
2004098300.tif 000004
【図３】
2004098300.tif 000005
【図４】
2004098300.tif 000006