(57)【要約】【課題】  インク流路内のフィルタ付近において、気泡が滞留することを防ぐことが出来るインクジェット式記録装置を提供する。【解決手段】  ノズル開口に連通する複数の溝と、当該溝のそれぞれにインクを供給するインク室と、インクが貯留されたインク貯留手段と前記インク室とを連通するインク溜まりとを有し、前記インク溜まりにインクを通過させるフィルタを有するインクジェットヘッドにおいて、前記インク溜まりのインク流入口から遠方となる前記フィルタの一部もしくは全体に撥水性を持たせた構造とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口に連通する複数の溝と、
当該溝のそれぞれにインクを供給するインク室と、
前記インク室にインクを供給するインク溜まりと、
前記インク溜まりに設けられ、少なくとも一部に撥水部分を有するフィルタと、
を含むインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記撥水部分が、前記インク溜まりへのインク流入部から離れたフィルタの一部に設けられていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記撥水部分が、前記フィルタ全面にわたって設けられていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
請求項１記載のインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドへ供給するインクを貯留するインク貯留部と、からなるインクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、プリンタ、ファックスなどに適用されるインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数のノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録するインクジェット式記録装置が知られている。かかるインクジェット式記録装置では、被記録媒体に対向するインクジェットヘッドはヘッドホルダに固定され、ヘッドホルダがキャリッジに搭載されて被記録媒体の搬送方向とは直交する方向に走査される。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドとしては、例えば、圧電セラミックプレートにノズル開口と連通する溝状のチャンバを設け、このチャンバの両側の側壁に電極を形成して、側壁に電界を印加することで、チャンバの容積を変化させてノズル開口からインク滴を吐出させるヘッドチップが提案されている。
【０００４】
このように構成されるインクジェットヘッドでは、製造後にインクジェット式記録装置に組み込んだ際や、インクジェットヘッドの交換及びインク貯留部の交換などを行った際などに、インク貯留部とチャンバとの間のインク流路及びチャンバ内に空気が侵入する恐れがある。このように侵入した空気によって、チャンバへのインク供給不良や、インク吐出不良などが発生してしまう。このため、ノズル開口からチャンバ及びインク流路内を吸引することで、チャンバ及びインク流路内にインクを充填し、チャンバ及びインク流路内の気泡の除去を行っていた。
【０００５】
しかしながら、インク流路には、インク貯留部とチャンバとを連通するインク溜まりが設けられており、ノズル開口からインクを吸引してもインク溜まり内には、インクの流れには実質的に干渉されない領域に気泡が溜まってしまう。特に、インクジェットヘッド内部にフィルタを設けた場合などは、フィルタのインク貯留部側（インクの流れで言うと上流側）に気泡が溜まりやすい。この気泡によって、インク溜まりの容積が変化してしまい、並設されたチャンバの中央部の領域と両端部側の領域とではインクの供給量が異なってしまい、インク供給不良及びインク吐出不良などが発生するという問題がある。
【０００６】
このような問題を解決するため、特開２００２−３３７３５２号公報に示されるように、インクタンクからインクジェットヘッドへのインクを授受するインク授受部に気泡を外部に排出する気泡排出路を設け、気泡排出路の他端に吸引手段を設けたインクタンク、インクジェットヘッド、インクジェット記録ユニット及びプリンタが提案されている。特に、インクによってメニスカスが形成され気泡が排出しづらくなるインク流路に設置されたフィルタ部では、特開２００２−５２７３０号公報に示されるようにフィルタの下方向からインクをゆっくり流入させたり、特開２００２−３６１８９２号公報に示されるようにフィルタ直前のインク流路を細かく分岐させたりといった手段を用いて、フィルタ付近、特にフィルタ上流側の気泡を排出することが考えられている。
【特許文献１】特開２００２−３３７３５２号公報
【特許文献２】特開２００２−５２７３０号公報
【特許文献３】特開２００２−３６１８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、気泡排出路を設け、吸引手段により気泡を吸引する従来のインクジェットヘッドでは、吸引手段として吸引ポンプ等の吸引装置が必要となり、インクジェットヘッドが複雑となると共に、高コストとなってしまうという問題がある。
また、下方向からインクを入れる手法や流路を分岐させる手法では、構造的にインク流路が複雑になってしまい、製造や組み立てのコストや部品の大きさの面で問題が生じてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで上記の課題を解決するために本発明は、ノズル開口に連通する複数の溝と、
溝のそれぞれにインクを供給するインク室と、インク室にインクを供給するインク溜まりと、インク溜まりに設けられ、少なくとも一部に撥水部分を有するフィルタと、を含むインクジェットヘッドとする。
【発明の効果】
【０００９】
前記構造をとることにより、フィルタ上流側に滞留する気泡を効果的に排出することができる。また、流路構造に大きな変更を加える必要が無いため、現行仕様からの移行が簡易におこなえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態におけるインクジェットヘッドの斜視図である。図２は、インクジェットヘッドの要部を示すA−A断面図であり、図３はインクジェットヘッドの要部を示すB−B断面図である。
【００１２】
図８は本発明の実施形態に用いるインクジェットヘッドチップの概略斜視図である。図８に示すようにインクジェットヘッドチップ６に設けた圧電セラミックスプレート１０１には、複数の溝１０２が並設され、各溝１０２は、側壁１０３で分離されている。各溝１０２の長手方向一端部は圧電セラミックスプレート１０１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面までは延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各溝１０２内の両側壁１０３の開口側表面には、長手方向に亘って、駆動電界印加用の電極１０５が形成されている。
【００１３】
また、圧電セラミックスプレート１０１の溝１０２の開口側には、カバープレート１０７が接着剤を介して接合されている。カバープレート１０７には、各溝１０２の浅くなった他端部と連通する凹部となる共通インク室１１１と、この共通インク室１１１の底部から溝１０２とは反対方向に貫通するインク供給口１１２とを有する。
【００１４】
また、圧電セラミックスプレート１０１とカバープレート１０７との接合体の溝１０２が開口している端面には、ノズルプレート１１５が接合されており、ノズルプレート１１５の各溝１０２に対向する位置にはノズル開口７が形成されている。
【００１５】
なお、圧電セラミックスプレート１０１のノズルプレート１１５とは反対側でカバープレート１０７とは反対側の面には、配線基板２０が固着されている。配線基板２０には、各電極１０５とボンディングワイヤ１２１等で接続された配線パターン１２２が形成され、この配線パターン１２２を介して電極１０５に駆動電圧を印加できるようになっている。
【００１６】
このように構成されるインクジェットヘッドチップでは、インク供給口１１２から各溝１０２内にインクを充填し、所定の溝１０２の両側の側壁１０３に電極１０５を介して所定の駆動電界を作用させると、側壁１０３が変形して所定の溝１０２内の容積が変化し、これにより、溝１０２内のインクがノズル開口７から吐出する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、本実施形態のインクジェットヘッド１はヘッドチップ６と、ヘッドチップ６のインク供給口１１２と連通するように設けられるインク流路２と、ヘッドチップ６を駆動するための駆動回路等が搭載された配線基板２０と、ヘッドチップ６内の圧力変化を緩和させる圧力緩和機構２２とを有し、これらの各部材はそれぞれベースプレート２１に固定されている。
【００１８】
図２および図３に示すように、インク流路２内にはインク溜まり３が形成され、インク溜まり３にはフィルタ４が設置されている。フィルタ４は５〜１５マイクロメートル程度のフィルタ開口面積を持っており、ヘッドチップ６にゴミ等が進入するのを防ぐ。フィルタ４は金属製や樹脂製など様々な種類を用いることができるが、耐久性やコスト、製造工程における量産性などから金属フィルタを用いることが多い。また、フィルタ４上において、インク流入部５に対して遠方となる端部であって、インク流路２又はインク溜まり３の側壁と接する辺りに撥水性を持たせた撥水部分１０が存在する。撥水性を持たせるための処理方法としては、真空中でフッ素系分子を蒸着させる真空蒸着法やコーティング剤の塗布などが可能であるが、フィルタ４の開口を妨げない膜厚にする必要がある。撥水部分１０は直径1ミリメートル程度の範囲があれば十分であり、それ以上広くなっても構わない。図３ではフィルタ４の中央部付近にインク流入部５があるため、撥水部分１０がフィルタ４の両端に存在しているが、フィルタ４の一方の端付近にインク流入部５がある場合は、撥水部分１０はインク流入部５とは逆側の端部に位置することになる。
【００１９】
ここで、本実施形態を用いたインク充填について説明する。インクの充填時はインク流入部５からインク溜まり３にインクが供給され、フィルタ４によってある程度のゴミや気泡などが除去されて、ヘッドチップ６内にインクが供給されるようになっている。インクの充填の方法は、ノズル開口７側にキャップを押し当てて負圧をかけインクを吸引する方法や、インク流入部側からインクを加圧して充填する方法などがある。
【００２０】
いずれの充填方法をとる場合でも、本実施形態は機能を満足するが、以下に吸引でインクを充填する場合の様子を説明する。インクジェットヘッド１が未使用である場合、インク流路２の内部は乾いており、インク溜まり３に気泡９は溜まりづらい。しかし、実際はインクジェットヘッド１が送品液で満たされていたり、一度インクを抜いて再充填する場合など、フィルタ４が送品液やインクで濡れていることが多い。図４に示すようにフィルタ４に撥水部分１０を持たない場合、インクの表面張力によりフィルタ４上にインクのメニスカス８が形成される。インクのメニスカス８が形成された状態でインクの充填を開始すると、インク流入部５から流れ込んだインクはフィルタ４に接触する。このとき、フィルタ４をインクが通過する抵抗力および、フィルタ４の上流側の気泡９がフィルタ４に形成されたメニスカス８を破ろうとする力が発生する。フィルタ４に対してインクの接触面積が狭い場合、同じ流量に対して狭い流域面積となるので、インクの通過抵抗は大きくなる。すると、インクの通過抵抗のほうがメニスカス８を破る力より大きくなるため、フィルタ４の上流側にある気泡９がフィルタ４のメニスカス８を破って通過していく。フィルタ４の上流側にある気泡９が小さくなるに伴ってフィルタ４の流域面積が広くなると、インクの通過抵抗は減少し、メニスカス８を破る力よりも小さくなる。すると、気泡９はフィルタ４を通過することができずに、フィルタ４の上流側に滞留することになる。この気泡９が原因となり、インク供給不良及びインク吐出不良などが発生してしまう。
【００２１】
本実施形態では図５に示すようにフィルタ４上に撥水部分１０が存在するため、撥水部分１０にはインクのメニスカス８が形成されない。この状態で充填を開始すると、インク流入部５から流れ込んだインクはフィルタ４に接触する。このとき、フィルタ４をインクが通過する抵抗力は働くものの、フィルタ４の端部にメニスカス８が形成されていないため、気泡９は抵抗力が働くことなくフィルタ４を通過することができる。そのため、気泡９がすべて通過してからインクがフィルタ４を通過することになるため、フィルタ４の上流側に気泡９が滞留しない。よって、気泡９に起因する問題を解決することができる。
【００２２】
また、図６に示すようにフィルタ４の全面に撥水性を持った場合でも、充填時に気泡９はフィルタ４の上流側に滞留しないため、同様の効果を得ることができる。
【００２３】
ここで、上述したインクジェットヘッド１を搭載したシリアル型のインクジェット式記録装置について説明する。図７は、インクジェット式記録装置の基本的な構成について模式的に示す構成図である。図７において、キャリッジ３０は、インクジェットヘッド１を搭載し、インクジェットヘッド１下部に配した図示しない被記録媒体上を被記録媒体の搬送方向と直交する主走査方向に往復動作可能に支持されている。
【００２４】
また、主走査方向の非印字領域外にインクジェットヘッド１の洗浄等を行なうサービスステーションが設けられており、このサービスステーションには、インクジェットヘッド１のノズル形成面を封止するキャッピング部３１が配設されている。このキャッピング部３１には、吸引ポンプ３２により負圧を印加することができ、また更にキャッピング部３１の負圧状態を開放可能なように大気開放弁も設けられている。このように構成することにより、インクジェットヘッド１内に堆積したゴミ等の除去（クリーニング動作）、及び装置内へのインクの初期充填動作が実行可能となっている。
【００２５】
インクの供給源となるインク貯留部４０は、装置内の所定の位置に設けられたインク貯留部収納部５０に装着可能な構造となっている。このインク貯留部４０には、インクの注入過程で十分に脱気したインクを貯留できる遮気容器４１が内装されており、本例においては、遮気容器４１は可撓性材料で形成したガゼットタイプの袋状インクパックとなっており、可撓性材料の一層にアルミ箔層を設けることにより十分な品質のガスバリア性を確保している。このインク貯留部４０から、インクジェットヘッド１の圧力緩和機構２２に連通しインクを供給するように、インク供給路３３が設けられている。
【００２６】
本図の形態はシリアル型のインクジェット式記録装置おける印刷１色に対応した一つの記録ヘッド１を含む構成について説明したが、ヘッド固定型のライン型プリンタや被記録物を移動させるフラットベッド型のプリンタにおいても同様の効果が得られるものであり、本実施形態の主旨に沿うものであれば他の実施形態を排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドに係る基本的な構成について模式的に示す図
【図２】本発明のインクジェットヘッドの要部を示す側面からの模式的な断面図
【図３】本発明のインクジェットヘッドの要部を示す正面からの模式的な断面図
【図４】従来のインクジェットヘッドにおける、充填時のインクの様子を模式的に示した図
【図５】本発明の実施例１のインクジェットヘッドにおける、充填時のインクの様子を模式的に示した図
【図６】本発明の実施例２のインクジェットヘッドにおける、充填時のインクの様子を模式的に示した図
【図７】本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置の基本的な構成について模式的に示す図
【図８】図８は本発明の実施形態に用いるインクジェットヘッドチップの斜視図
【符号の説明】
【００２８】
１    インクジェットヘッド（記録手段）
２    インク流路
３    インク溜まり
４    フィルタ
５    インク流入部
８    メニスカス
９    気泡
１０  撥水部分
【図１】
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【図２】
2007168220.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007168220.tif 000006
【図５】
2007168220.tif 000007
【図６】
2007168220.tif 000008
【図７】
2007168220.tif 000009
【図８】
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