(57)【要約】【課題】インクジェット記録装置において、インクの不吐出の発生を確実に抑える。【解決手段】本発明のインクジェット記録装置１は、インクジェットヘッド２にインクを供給するためのインク供給流路７ａ〜７ｄ中に、ポアサイズが２．２〜５．８μｍであるフィルタによりインクを濾過するフィルタ部５を設けることで構成されている。これにより、インク供給流路７ａ〜７ｄを流れるインクは、フィルタ部５によって迅速に濾過され、インクジェットヘッド２に対して遅延無く供給されるため、インクの不吐出の発生を確実に抑えることができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを収容するインク収容部と、
インクを収容するインク収容室を有し、前記インク収容室に連通するノズルから前記インク収容室内のインクをインク滴として吐出させるインクジェットヘッドと、
前記インク収容部と前記インク収容室とを連通し、前記インク収容部から前記インク収容室にインクを供給するためのインク供給流路と、
前記インク供給流路中に設けられ、ポアサイズが２．２〜５．８μｍであって前記インク供給流路を流れるインクを濾過するフィルタと、
を備えるインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記インク収容部は、前記インクとして油性顔料インクを収容している請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記油性顔料インクの顔料はカーボンブラックである請求項２記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記フィルタのポアサイズは、特に２．５〜３．０μｍである請求項１、２又は３記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
インクを収容しているインク収容室と、
前記インク収容室に連通するノズルと、
前記インク収容室内のインクを前記ノズルからインク滴として吐出させる駆動手段と、を備え、
前記インクは、ポアサイズが２．２〜５．８μｍであるフィルタによって濾過されたインクであるインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記インクは油性顔料インクである請求項５記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記油性顔料インクの顔料はカーボンブラックである請求項６記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記フィルタのポアサイズは、特に２．５〜３．０μｍである請求項５、６又は７記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクをインク滴として吐出させるインクジェットヘッド及びそのインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェットプリンタなどのインクジェット記録装置は、圧力室内のインクを加圧することでそのインクをノズルからインク滴として吐出させ、記録媒体にインク滴を付着させて画像形成を行う装置である。
【０００３】
このため、ノズルの目詰まりや圧力室内での気泡の発生などによって、インクの不吐出が発生してしまうことがある。これは、記録媒体への印字不良の要因になり問題である。
【０００４】
この問題を解決する方法としては、圧力室内に連通するインク供給流路中にフィルタを設ける方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法では、ポアサイズが０．５μｍ以下であるフィルタが用いられている。このようなフィルタを用いることで、ノズルの目詰まりの原因となるゴミや圧力室内で発生する気泡の核となる微小な粒子などを取り除くことができ、水性インクの不吐出の発生を防止することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２−１３２４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インクジェット記録装置に平均粒子径が１００〜４００ｎｍの顔料インクを用いた場合には、ポアサイズが０．５μｍ以下であるフィルタは、インク供給流路を流れるインクに対して大きな抵抗となり、フィルタのインク濾過速度を遅くするため、インクジェットヘッド、すなわち圧力室へのインク供給を遅延させてしまう。これにより、インクの不吐出が発生することがあり問題となっている。
【０００７】
本発明の目的は、インクの不吐出の発生を確実に抑えることができるインクジェット記録装置及びインクジェットヘッドを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドにインクを供給するためのインク供給流路中にポアサイズが２．５〜５．８μｍであってインクを濾過するフィルタを設けることで構成されており、このフィルタによって、インク供給流路を流れるインクを迅速に濾過する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態のインクジェット記録装置におけるインク供給流路を概略的に示す説明図、図２はフィルタの内部構造を概略的に示す縦断側面図、図３はそのＡ−Ａ線断面図、図４はインクジェットヘッドを概略的に示す縦断側面図、図５はそのＢ−Ｂ線断面図である。
【００１０】
インクジェット記録装置１は、図１に示すように、インクジェットヘッド２、インクタンク３、送液ポンプ４、フィルタ部５、そして、インク貯留部６などから構成されている。そして、それらはインクパイプ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄにより接続されている。なお、インクパイプ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、インクタンク３からインクジェットヘッド２にインクを供給するためのインク供給流路として機能する。
【００１１】
インクタンク３は、インクジェットヘッド２に供給されるインクを収容するタンクである。すなわち、インクタンク３は、インクを収容するインク収容部として機能する。インクタンク３内のインクは、送液ポンプ４の駆動によりフィルタ部５とインク貯留部６とを介してインクジェットヘッド２に供給される。供給されるインクとしては、油性の液体タイプのインクが用いられており、色材としては、顔料が用いられている。
【００１２】
フィルタ部５は、図２及び図３に示すように、インクを濾過するフィルタＦを内蔵しており、このフィルタＦによって、内部を通過するインクから所定の大きさの粒子を取り除く。フィルタＦは、例えばポリプロピレンなどで繊維のように網目状に形成されている。そして、フィルタＦは、その内部に進むほど目が細かくなり、インクを徐々に濾過する構造になっている。また、フィルタ部５には、インクパイプ７ｂに接続され送液ポンプ４により供給されたインクが流入する流入開口部５ａ、及び、インクパイプ７ｃに接続されフィルタＦを通過したインクが流出する流出開口部５ｂが設けられている。
【００１３】
したがって、流入開口部５ａから流入したインクは、フィルタ部５内に一旦溜まり、フィルタＦの内部に向かって徐々に浸透していき、フィルタＦを通過して流出開口部５ｂから流出する。これにより、インクは、フィルタＦによって濾過され、ノズル８の目詰まりの原因となるゴミやインクジェットヘッド２内で発生する気泡の核となる微小な粒子などが取り除かれる。
【００１４】
インク貯留部６は、フィルタ部５によって濾過されたインクを一時貯留する部分であり、さらに、内部に貯留したインクの液面とインクジェットヘッド２に設けられたノズル８との水頭差“ｈ”を利用することでノズル８内のインクに負圧を作用させる部分である。この負圧の作用により、ノズル８からのインクの漏れ出しが防止される。ここで、インク貯留部６は、インクを収容するインク収容部として機能する。なお、インクパイプ７ｄの途中にフィルタ部５を設けた場合でも、同様にノズル８内のインクに負圧が作用する。また、ここでは、インクジェット記録装置１にインク貯留部６を設けているが、これに限るものではなく、例えばインク貯留部６を設けなくても良い。
【００１５】
インクジェットヘッド２は、図４及び図５に示すように、複数のノズル（吐出孔）８が形成されたノズルプレート９、複数のノズル８に各々対向する位置に設けられインクを収容する複数個の圧力室１０を備えている。すなわち、圧力室１０は、インクを収容するインク収容室として機能する。複数個の圧力室１０は、それぞれに共通インク室１１からインクが供給されるように構成されている。圧力室１０の一部を形成してノズルプレート９に対向する面は振動板１２によって形成されている。振動板１２には、各圧力室１０に対応させて複数個の圧電部材１３が設けられている。
【００１６】
ここで、振動板１２及び圧電部材１３は、アクチュエータを構成しており、圧電部材１３は駆動信号発生回路１４の出力端子に電気的に接続されている。なお、圧電部材１３としては、圧電素子（ピエゾ素子）が用いられているが、これに限るものではない。そして、振動板１２、圧電部材１３、そして、駆動信号発生回路１４から、圧力室１０内のインクをノズル８からインク滴として吐出させる駆動手段が構成されている。
【００１７】
共通インク室１１には、インクパイプ７ｄに接続されてインクを供給するための開口部であるインク供給口１５が設けられている。また、ノズルプレート９には、複数のノズル８が略一直線上に形成されている。そして、インクジェットヘッド２は、ノズルプレート９のノズル８からインクをインク滴として吐出させるように構成されている。
【００１８】
このようなインクジェットヘッド２は、駆動信号発生回路１４から圧電部材１３に駆動信号を付与し、圧電部材１３を変形させて、振動板１２を振動させる。この振動によって圧力室１０の容積が変化する。圧力室１０の容積が増える過程で、共通インク室１１のインクが圧力室１０に吸引され、圧力室１０の容積が減る過程で、圧力室１０のインクがインク滴となってノズル８から外部に向けて吐出する。
【００１９】
なお、本実施の形態においては、アクチュエータとして圧電部材１３が用いられているが、これに限るものではなく、例えば、アクチュエータとして発熱体が用いられても良い。この場合には、インクジェットヘッドは、発熱体によりインクを沸騰させることで、ノズル８からインクをインク滴として吐出させる構造になっている。
【００２０】
図６はインクジェット記録装置１が備える各部の電気的接続を概略的に示すブロック図である。インクジェット記録装置１は、図６に示すように、コントローラ２０を内蔵している。コントローラ２０は、各部を集中的に制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２１、ＣＰＵ２１が実行する各種プログラム等を格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）２２、ＣＰＵ２１のワークエリアとして機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２３等をバスライン２４で接続することによって構成されている。なお、インクジェット記録装置１は、用紙などの記録媒体を順次送り出して副走査方向に搬送する搬送部２５、そして、インクジェットヘッド２を搭載して主走査方向に移動するキャリッジ２６を備えている。
【００２１】
ＣＰＵ２１には、インクジェットヘッド制御回路２７を介してインクジェットヘッド２が接続されており、搬送部制御回路２８を介して搬送部２５が接続されており、キャリッジ制御回路２９を介してキャリッジ２６が接続されており、さらに、ポンプ制御回路３０を介して送液ポンプ４が接続されている。なお、インクジェットヘッド制御回路２７は駆動信号発生回路１４を備えている。また、ＣＰＵ２１には、通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）３１を介して例えばパーソナルコンピュータなどの外部装置（図示せず）が接続されている。
【００２２】
このようなインクジェット記録装置１は、通信Ｉ／Ｆ３１を介して外部装置から受信した画像データに基づいて、搬送部２５によって副走査方向に記録媒体を搬送しながら、インクジェットヘッド２が搭載されたキャリッジ２６をホームポジション（待機位置）から主走査方向に移動させ、インクジェットヘッド２を駆動制御することによって画像を記録媒体に記録（印字）する。
【００２３】
本実施の形態のフィルタＦとしては、ポアサイズが２．２〜５．８μｍであるフィルタＦが用いられている。すなわち、ポアサイズが２．２〜５．８μｍであるフィルタＦを用いることによって、インクは迅速に濾過され、インクジェットヘッド２に対して遅延無く供給されるため、インクの不吐出の発生を確実に抑えることができる。つまり、インクジェットヘッド２は安定して連続吐出を行うことができる。また、特に、ポアサイズが２．５〜３．０μｍであるフィルタＦを用いることによって、インクの不吐出の発生をより確実に抑えることができる。
【００２４】
ここで、本実施の形態では、ポアサイズが２．２〜５．８μｍであるフィルタＦがインクジェット記録装置１に用いられているが、その根拠となる実験結果について説明する。
【００２５】
まず、ポアサイズが１．５μｍ、２．５μｍ、３．０μｍ、５．０μｍ、８．０μｍである５種類のフィルタＦが用意され、上述したようなインクジェット記録装置１にそれらのフィルタＦが各々取り付けられ、その都度印字実験が行われた。印字実験に使用するインクとしては、油性顔料インクが用いられている。油性顔料インクの組成は以下の通りである。
【００２６】
顔料                                ２〜７ｗｔ％
溶剤                                ８３〜９２ｗｔ％
分散剤                              ５ｗｔ％以下
その他（添加剤や界面活性剤など）    １〜５ｗｔ％
なお、色材である顔料の粒径は平均１００〜４００ｎｍである。
【００２７】
印字実験は、インクジェット記録装置１に所定時間、例えば１０時間連続で印字を実行させ、１時間毎にノズル８の抜け数を計測することで行われた。なお、印字を連続して実行させる際には、ホームポジションからキャリッジ２６（すなわち、インクジェットヘッド２）を所定の位置に移動させ、搬送部２５によって記録媒体を搬送しながら、インクジェットヘッド２の全てのノズル８から連続してインクを吐出させる制御が実行される。また、抜けとは、例えばノズル８にインクが詰まり、インクがノズル８から吐出せず、記録媒体にインクが付着していない状態である。ここで、本実施の形態では、例えばインクジェットヘッド２のノズル８数は３１８本である。なお、連続・大量印刷を考慮すると、上述の印字条件下では、抜け率が１．０以下であることが望ましく、印字実験では、抜け率が１．０以下に収まるフィルタのポアサイズ範囲を選定することを目的とした。
【００２８】
このような印字実験から得られた結果が図７に示されている。ここで、図７は、フィルタＦのポアサイズと抜け率との関係を示すグラフである。抜け率（ｎ／Ｈ）とは、１時間（１Ｈ）当たりに抜けが発生したノズル８数（ｎ）である。
【００２９】
図７に示すように、ポアサイズが２．２〜５．８μｍである範囲フィルタを用いた場合には、抜け率が１．０以下になり、抜けの発生、すなわちインクの不吐出の発生を確実に抑えることができることがわかる。また、特に、ポアサイズが２．５〜３．０μｍであるフィルタを用いた場合には、抜け率が０．５付近になり、抜けの発生、すなわちインクの不吐出の発生をより確実に抑えることができることがわかる。
【００３０】
一方、ポアサイズが１．５μｍや８．０μｍであるフィルタを用いた場合には、抜け率が１．０より大きくなってしまい、抜けの発生、すなわちインクの不吐出の発生を抑えることができないことがわかる。また、ポアサイズが１．５μｍであるフィルタを用いた場合には、用意したフィルタの中でポアサイズが最も小さいためインク内の粒子を除去する効果が高まるはずであるが、抜け率は２．０となり、抜けの発生、すなわちインクの不吐出を確実に抑えることができないことがわかる。
【００３１】
したがって、ポアサイズが２．２〜５．８μｍであるフィルタＦをインクジェット記録装置１に用いることによって、インクは迅速に濾過され、インクジェットヘッド２に対して遅延無く供給される。さらに、インクはフィルタＦによって濾過されるため、ノズル８の目詰まりの原因となるゴミや気泡の核となる微小な粒子などが良好に取り除かれる。これらにより、例えば油性顔料インクを用いた場合でも、インクの不吐出の発生を確実に抑えることができる。また、特に、ポアサイズが２．５〜３．０μｍであるフィルタＦを用いることによって、インクの不吐出の発生をより確実に抑えることができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、インクは油性顔料インクであることから、すなわち、インク収容部であるインクタンク３は、インクとして油性顔料インクを収容していることから、インクの不吐出の発生を抑える効果が高まる。また、染料インクなどに比べ、用紙などの記録媒体に付着したインクのにじみや色あせを抑えることができる。さらに、油性顔料インクの顔料はカーボンブラックであることから、インクの不吐出の発生を抑える効果がよりいっそう高まる。
【００３３】
また、圧力室１０内のインクは、ポアサイズが２．２〜５．８μｍであるフィルタＦによって濾過されたインクであることから、このインクは良好にゴミや微小な粒子などが取り除かれて迅速に圧力室１０に供給されているため、インクの不吐出の発生を確実に抑えることができる。特に、ポアサイズが２．５〜３．０μｍであるフィルタＦを用いることによって、インクの不吐出の発生をより確実に抑えることができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、インクの不吐出の発生を確実に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のインクジェット記録装置におけるインク供給流路を概略的に示す説明図である。
【図２】フィルタの内部構造を概略的に示す縦断側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】インクジェットヘッドを概略的に示す縦断側面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】インクジェット記録装置が備える各部の電気的接続を概略的に示すブロック図である。
【図７】フィルタのポアサイズと抜け率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１                  インクジェット記録装置
２                  インクジェットヘッド
３、６              インク収容部（インクタンク、インク貯留部）
７ａ〜７ｄ          インク供給流路（インクパイプ）
８                  ノズル
１０                インク収容室（圧力室）
１２、１３、１４    駆動手段（振動板、圧電部材、駆動信号発生回路）
Ｆ                  フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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