(57)【要約】【課題】気泡を確実に除去することができる液体噴射装置を提供する。【解決手段】液体を貯留する液体容器から前記液体を吐出するノズルに前記液体を供給する一連の供給流路２１を備え、前記供給流路２１の途中に、フィルタ２２と、フィルタ２２を配設する拡幅部としてのフィルタ室２３とを具備し、前記フィルタ室２３の前記フィルタ２２の上流側の圧力を検出する圧力検出手段４２と、前記フィルタ室２３の前記フィルタ２２の上流側に設けられた排出口２６に前記供給流路とは別系統で設けられた排出路１３を介して接続されて前記圧力検出手段４２が一定上の負圧を検出した場合に前記フィルタ室２３の液体を吸引する吸引手段とを具備する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留する液体容器から前記液体を吐出するノズルに前記液体を供給する一連の供給流路を備え、前記供給流路の途中に、フィルタと、該フィルタを配設する拡幅部としてのフィルタ室とを具備し、
前記フィルタ室の前記フィルタの上流側の圧力を検出する圧力検出手段と、前記フィルタ室の前記フィルタの上流側に設けられた排出口に前記供給流路とは別系統で設けられた排出路を介して接続されて前記圧力検出手段が一定以上の負圧を検出した場合に前記フィルタ室の液体を吸引する吸引手段とを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
前記排出路には、当該排出路を開閉する開閉手段が設けられていると共に、前記開閉手段が、前記圧力検出手段が一定以上の負圧を検出した場合に、当該排出路を開放することを特徴とする請求項１記載の液体噴射装置。
【請求項３】
前記吸引手段が、前記ノズルから前記供給流路を介して液体を吸引すると共に、当該吸引手段が前記排出路を介した液体の吸引と、前記供給路を介した液体の吸引とを選択的に行うことを特徴する請求項１及び２に記載の液体噴射装置。
【請求項４】
前記排出路が複数のフィルタ室に連通して設けられていると共に、前記圧力検出手段が前記排出路の複数のフィルタ室に共通して１つ設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液体噴射装置。
【請求項５】
前記フィルタ室が複数設けられていると共に、各フィルタ室に連通する排出路が複数設けられており、前記圧力検出手段が各排出路のそれぞれに設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液体噴射装置。
【請求項６】
前記圧力検出手段が、全ノズルからの液体の噴射及び前記ノズルから液体を吸引する吸引動作時に圧力を検出することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルから液体を噴射する液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの代表例であるインクジェット式記録ヘッドでは、一般的に、インクが充填されたインクカートリッジが固定部材から、このインクカートリッジに挿入されるインク供給針及び流路を介してヘッド本体にインクが供給され、ヘッド本体に供給されたインクは圧電素子等を駆動させることによりノズルから吐出される。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドでは、インクカートリッジのインク内に存在する気泡、あるいはインクカートリッジを着脱する際にインク内に混入した気泡がヘッド本体に供給されてしまうと、この気泡によるドット抜け等の吐出不良が発生するという問題がある。このような問題を解決するために、インク供給針とカートリッジとインクジェット式記録ヘッドとの間のインク流路に、インク内の気泡等を除去するためのフィルタを装着するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このようにフィルタを設けることにより、ヘッド本体に気泡が流れ込むのを防止することができるものの、フィルタ部分に溜まった気泡を排出し難いという問題がある。
【０００５】
このため、フィルタよりも上流側のフィルタ室と、フィルタよりも下流側の供給流路とをバイパスするバイパス流路を設け、フィルタ部分に溜まった気泡をバイパス流路を介して排出するようにしたインクジェット式記録装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、特許文献２の構成では、インクもフィルタを通過せずにバイパス流路を流れるため、ゴミ等の異物をフィルタで捕捉することができず、ノズルの目詰まり等が生じてしまうという問題がある。また、大きな異物の場合には、バイパス流路が目詰まりを起こし、バイパス流路が機能しないという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１０９０４号公報（第２〜３頁、第１図）
【特許文献２】特開平９−１４１８９０号公報（第３〜４頁、第２〜４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、気泡を確実に除去することができる液体噴射装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、液体を貯留する液体容器から前記液体を吐出するノズルに前記液体を供給する一連の供給流路を備え、前記供給流路の途中に、フィルタと、該フィルタを配設する拡幅部としてのフィルタ室とを具備し、前記フィルタ室の前記フィルタの上流側の圧力を検出する圧力検出手段と、前記フィルタ室の前記フィルタの上流側に設けられた排出口に前記供給流路とは別系統で設けられた排出路を介して接続されて前記圧力検出手段が一定以上の負圧を検出した場合に前記フィルタ室の液体を吸引する吸引手段とを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる第１の態様では、供給流路とは別系統の排出路を設けることで、フィルタを通過しない液体が供給流路に戻ることがなく、ゴミ等の異物を確実にフィルタで捕捉することができる。また、フィルタ上に溜まった気泡を排出口及び排出路を介して設けられた吸引手段によって確実に除去することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、前記排出路には、当該排出路を開閉する開閉手段が設けられていると共に、前記開閉手段が、前記圧力検出手段が一定上の負圧を検出した場合に、当該排出路を開放することを特徴とする第１の態様記載の液体噴射装置にある。
かかる第２の態様では、開閉手段を設けることによって、液体の無駄な消費を防止することができると共に、吸引手段によって、複数のフィルタ室の中から気泡の溜まったフィルタ室内の液体のみを選択的に吸引させることができる。
【００１１】
本発明の第３の態様は、前記吸引手段が、前記ノズルから前記供給流路を介して液体を吸引すると共に、当該吸引手段が前記排出路を介した液体の吸引と、前記供給路を介した液体の吸引とを選択的に行うことを特徴する第１及び２の態様に記載の液体噴射装置にある。
かかる第３の態様では、排出路を介して吸引する吸引手段を別途設ける必要がなく、部品点数を減らしてコストを低減することができる共に、小型化を図ることができる。
【００１２】
本発明の第４の態様は、前記排出路が複数のフィルタ室に連通して設けられていると共に、前記圧力検出手段が前記排出路の複数のフィルタ室に共通して１つ設けられていることを特徴とする第１〜３の何れかの態様に記載の液体噴射装置にある。
かかる第４の態様では、複数のフィルタ室に対して１つの圧力検出手段を設けることで、複数の圧力検出手段が不要となりコストを低減することができる。
【００１３】
本発明の第５の態様は、前記フィルタ室が複数設けられていると共に、各フィルタ室に連通する排出路が複数設けられており、前記圧力検出手段が各排出路のそれぞれに設けられていることを特徴とする第１〜３の何れかの態様に記載の液体噴射装置にある。
かかる第５の態様では、各排出路に連通するフィルタ室の圧力を検出することができ、気泡の溜まったフィルタ室から選択的に液体を気泡と共に排出させることができる。これにより無駄な液体の消費を防止することができる。
【００１４】
本発明の第６の態様は、前記圧力検出手段が、全ノズルからの液体の噴射及び前記ノズルから液体を吸引する吸引動作時に圧力を検出することを特徴とする第１〜５の何れかの態様に記載の液体噴射装置にある。
かかる第６の態様では、液体の流れがある場合に検出される圧力は、液体流量の関係があり、液体の流れが多いほど負圧が大きくなるため、圧力検出手段が、負圧を良好に検出して、吸引手段による吸引を確実に行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。図１に示すように、本実施形態では、インクジェット式記録ヘッドである記録ヘッド本体を有するインクジェット式記録ヘッド１（１Ａ及び１Ｂ）は、インク供給手段を構成するインクカートリッジ２（２Ａ及び２Ｂ）が着脱可能に設けられ、これらのインクジェット式記録ヘッド１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。これらのインクジェット式記録ヘッド１Ａ及び１Ｂは、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００１６】
そして、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、インクジェット式記録ヘッド１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００１７】
このようなインクジェット式記録装置では、キャリッジ３がキャリッジ軸５に沿って移動されると共にインクジェット式記録ヘッドによってインクが吐出されて記録シートＳに印刷される。
【００１８】
また、キャリッジ３の移動方向の端部であるプラテン８の側方には吸引手段１００が設けられている。吸引手段１００は、インクジェット式記録ヘッド１Ａ及び１Ｂのノズルに相対向するように設けられたキャップ１０１と、キャップ１０１に接続された吸引ポンプ１０２とから構成され、所定のタイミングで、ノズルからインクを吸引する所謂クリーニング操作が行われるようになっている。なお、キャップ１０１は、所定時間以上印刷待機しているインクジェット式記録ヘッド１Ａ及び１Ｂのノズル面をキャッピングしてノズルの乾燥を防止する。
【００１９】
ここでインクジェット式記録ヘッドについて説明する。図２は、インクジェット式記録ヘッドの要部断面図であり、図３は、図２（ｂ）のＡ−Ａ′断面図であり、図４は、インク供給針の断面図である。図２及び図３に示すように、インクジェット式記録ヘッド１は、上面に開放する箱状のカートリッジケース１０と、カートリッジケース１０の下面に取り付けられたヘッド本体３０とを具備する。
【００２０】
カートリッジケース１０は、インク供給手段であるインクカートリッジ２Ａ及び２Ｂがそれぞれ装着されるカートリッジ装着部１１を有する。例えば、本実施形態では、インクカートリッジ２は、ブラック及び３色のカラーインクが充填された別体で構成され、カートリッジケース１０には、各色のインクカートリッジ２Ａ及び２Ｂがそれぞれ装着される。また、カートリッジケース１０の底面には、一端が各カートリッジ装着部１１に開口し、他端が後述するヘッド本体３０側に開口する複数のインク連通路１２が設けられている。さらに、カートリッジ装着部１１のインク連通路１２の開口部分には、インクカートリッジ２のインク供給口（図示なし）に挿入されるインク供給針２０が設けられている。
【００２１】
インク供給針２０は、中空の針形状を有し、カートリッジケース１０の上面に開口を有するインク連通路１２と共に、インクを供給する供給流路２１を構成している。また、フィルタ２２は、インク供給針２０とカートリッジケース１０との間のインク連通路１２に相対向する領域に挟持されており、供給流路２１に直列に配置されている。
【００２２】
フィルタ２２は、例えば、金属を細かく編みこんだ部材であり、インクが通過する際の抵抗（損失水頭）をできるだけ小さくするために、図４に示すように、フィルタ２２が設けられたインク供給針２０の底面及びインク連通路１２の開口部は拡幅されたフィルタ室２３となっている。インクは、インク供給針２０の先端部に形成された貫通孔である導入孔２４から、インク供給針２０の上部に形成された導入路２５、フィルタ室２３及びフィルタ２２を通ってノズルの各色毎のインク連通路１２に供給される。
【００２３】
また、インク供給針２０には、フィルタ２２に隣接する領域にフィルタ室２３のフィルタの上流側に連通する排出口２６が設けられている。この排出口２６は、一端がフィルタ室２３のフィルタ２２よりも上流側に開口すると共に、他端がカートリッジケース１０に設けられた排出路１３に接続されている。
【００２４】
排出路１３は、各フィルタ室２３に対してそれぞれ独立して設けられており、一端が排出口２６に接続されると共に、他端がカートリッジケース１０の下面に開口している。本実施形態では、排出路１３の他端がヘッド本体３０の設けられていない領域に開口するようにした。
【００２５】
また、カートリッジケース１０の下面の排出路１３が開口する領域には、排出路１３と連通して排出路１３の一部を構成する排出連通路４１が設けられた吸引部４０が設けられている。吸引部４０は、ヘッド本体３０のノズルと面一となる厚さを有し、排出連通路４１が厚さ方向に貫通して設けられることで、排出連通路４１がヘッド本体３０のノズルと同一面に開口するようになっている。
【００２６】
また、吸引部４０には、フィルタ室２３のフィルタ２２よりも上流側のインクの圧力を検出する圧力検出手段４２と、排出連通路４１（排出路１３）の開閉を行う開閉手段４３とが設けられている。本実施形態では、図３に示すように、各排出路１３のそれぞれに、圧力検出手段４２及び開閉手段４３を設けるようにした。
【００２７】
圧力検出手段４２としては、例えば、圧力センサ等が挙げられる。また、開閉手段４３としては、例えば、電動ボールバルブ等が挙げられる。開閉手段４３は、圧力検出手段４２が検出したフィルタ室２３の圧力が一定以上の負圧を検出した場合には、排出路１３を開放し、圧力検出手段４２が検出したフィルタ室２３の圧力が一定以上の負圧を検出しない場合には、排出路１３を閉じるようになっている。
【００２８】
そして、圧力検出手段４２が検出したフィルタ室２３の圧力が一定以上の負圧を検出した場合には、キャリッジ３をキャリッジ軸５に沿って移動させることで、吸引部４０を吸引手段１００に相対向する領域まで移動させ、開閉手段４３に排出路１３を開放させると共に、吸引手段１００に吸引部４０、排出路１３及び排出口２６を介してフィルタ室２３のインクを気泡と共に吸引させる。
【００２９】
ここで、インクジェット式記録ヘッドの内部は、ノズルからインクが漏れないようにするために若干の負圧となっている。すなわち、フィルタ室２３内をインクが流れていない場合（インクが吐出されていない状態）では、若干の負圧（静圧）となっている。この状態で、圧力検出手段４２がフィルタ室２３内の圧力を検出しても、フィルタ室２３内で発生した気泡は浮遊した状態であるため、検出した負圧に変化は見られない。
【００３０】
また、インクを吐出させると、フィルタ室２３内にインクの流れが生じ、フィルタ２２や、インク連通路２１による抵抗分が静圧に加算された負圧となる。このとき、フィルタ室２３に気泡があると、気泡がフィルタ２２に張り付き、さらに負圧が増大する。そして、インクの流れが生じている状態で、圧力検出手段４２がフィルタ室２３の圧力を検出すると、フィルタ２２を塞ぐ気泡の大きさによって負圧が変化する。
【００３１】
すなわち、図５に示すように、インクが流れた際に、フィルタ室２３の気泡がフィルタ２２に接触していない状態では、領域Ａのように負圧が低く、フィルタ室２３の気泡がフィルタ２２に接触し、接触領域が広くなると、領域Ｂのように負圧が徐々に大きくなる。そして、ポイントＣ以上の負圧となると、気泡がほぼ完全にフィルタ２２の全面を覆ってフィルタ２２の抵抗が大きくなり、ノズルのメニスカス耐圧を越えるので、ドット抜け（多ノズル抜け）が生じてしまう。このため、圧力検出手段４２が、ポイントＣ以上の負圧を検出した場合、好ましくは、領域Ｂの負圧を検出した場合に、吸引手段１００によってフィルタ室２３のインクを気泡と共に吸引するのが好適である。
【００３２】
なお、インクの流れがある場合に検出される圧力（負圧）は、インク流量との関係があり、インク流量が大きいほど、負圧が大きくなるので、圧力検出手段４２がフィルタ室２３内の圧力を検出するのは、インクジェット式記録ヘッドの最大吐出量である、ベタ印字やフラッシングなどの全ノズルからのインクの吐出時や、吸引手段１００によってノズルからインクを吸引する吸引動作時などに行うのが好ましい。
【００３３】
また、本実施形態では、吸引部４０を吸引手段１００に相対向する領域まで移動させるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、吸引手段１００がヘッド本体３０のノズルから吸引する際に、同時に吸引部４０の排出連通路４１からインクを吸引するようにしてもよい。このとき、フィルタ室２３のインクを吸引させたくないときは、開閉手段４３により排出路１３を閉じていればよい。
【００３４】
さらに、本実施形態では、各排出路１３に圧力検出手段４２を設け、圧力検出手段４２が各フィルタ室２３の圧力を検出すると共に、検出結果に基づいて開閉手段４３が排出路１３を開閉するようにしたため、気泡が溜まったフィルタ室２３のみを選択的に吸引手段１００によって吸引させることができる。すなわち、複数のフィルタ室２３の中で、１つだけ気泡が溜まっていた場合には、気泡が溜まったフィルタ室２３に連通する排出路１３のみを開放し、他のフィルタ室２３に連通する排出路１３は閉じた状態で、吸引手段１００により吸引される。これにより、開放された排出路１３を介して気泡が溜まったフィルタ室２３のみのインクを気泡と共に吸引させることができ、無駄なインクの消費を防止することができる。
【００３５】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、ノズルから供給流路を介してインクを吸引する吸引手段１００によって、フィルタ室２３のインクを気泡と共に排出口２６及び排出路１３を介して吸引するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、ノズルから供給流路１２を介してインクを吸引する吸引手段１００とは別に、フィルタ室２３のインクを気泡と共に排出口２６及び排出路１３を介して吸引する吸引手段を設けるようにしてもよい。この場合、例えば、排出路１３に吸引手段を常に接続するようにすれば、開閉手段４３を設けずに、圧力検出手段４２が検出した圧力が負圧となった場合のみ、吸引手段にフィルタ室２３のインクを気泡と共に吸引させるようにすればよい。勿論、このような場合であっても、排出路１３の途中に開閉手段４３を設けてもよく、また、吸引手段に開閉手段の機能を付与するようにしてもよい。
【００３６】
また、上述した実施形態１では、各インク供給針２０のそれぞれに独立した排出路１３を設けるようにしたが、複数のインク供給針２０に連通する１つの排出路を設けるようにしてもよい。この場合、圧力検出手段４２を共通の排出路に１つだけ設ければよく、コストを低減することができる。
【００３７】
さらに、上述した実施形態１では、排出路１３の一部を構成する排出連通路４１が設けられた吸引部４０を設け、吸引手段１００が吸引部４０を介してフィルタ室２３のインクを気泡と共に吸引するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、ヘッド本体３０の一部に、排出連通路４１を設けるようにしてもよい。
【００３８】
また、上述した実施形態１では、ヘッド本体３０について得に言及していないが、ヘッド本体３０としては、例えば、成膜及びリソグラフィ法を応用して製造される薄膜型のインクジェット式記録ヘッド、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のインクジェット式記録ヘッド、電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型のインクジェット式記録ヘッド、発熱素子等の発熱で発生するバブルによってインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド等、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。
【００３９】
さらに、上述した実施形態１では、液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射装置全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射装置にも勿論適用することができる。その他の液体噴射装置としては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録装置、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射装置、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射装置、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射装置等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施形態１に係る記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの要部断面図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの要部断面図である。
【図４】実施形態１に係るインク供給針の断面図である。
【図５】実施形態１に係る負圧と気泡との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１、１Ａ、１Ｂ  インクジェット式記録ヘッド、  ２Ａ、２Ｂ  インクカートリッジ、  ３  キャリッジ、  ４  装置本体、  １０  カートリッジケース、  １２  インク連通路、  １３  排出路、  ２０  インク供給針、  ２１  供給流路、  ２２  フィルタ、  ２３  フィルタ室、  ２４  導入孔、  ２５  導入路、  ２６  排出口、  ３０  ヘッド本体、  ４０  吸引部、  ４１  排出連通路、  ４２  圧力検出手段、  ４３  開閉手段、  １００  吸引手段、  １０１  キャップ、  １０２  吸引ポンプ
【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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