(57)【要約】【課題】  濾過性能の向上と目詰まり耐久性の向上を両立するフィルター構成および洗浄シーケンスを提供する。【解決手段】  表面濾過フィルターと記録素子にインクタンクから供給される液体を流す流路と連通した容積可変部を備える記録ヘッドを用いた、インクジェット装置とする。【選択図】  図１
2007168111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクタンクと記録ヘッドが分離可能なインクジェット記録装置において、記録ヘッドの吐出するインクがインクタンクからフィルターを介して記録素子へ供給され、フィルターと記録素子の間の流路に接続された可変容量部を持つことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
可変容量部の容積は記録ヘッドの外部からの物理的な駆動により変化できることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
可変容量部の容積は記録ヘッドの外部からの電気信号により変化できることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
可変容量部の容積をインクタンク装着状態で増減させることを特徴とする、請求項２又は、請求項３に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
可変容量部の容積をインクタンク交換前に減少させる動作を行うことを特徴とする、請求項４に記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
可変容量部の容積をインクタンク交換後に増大させる動作を行うことを特徴とする、請求項５に記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
可変容量部の容積は弾性部材により最大容量側に付勢されていることを特徴とする、請求項２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項８】
可変容量部の駆動力は記録素子のキャップ吸引負圧より高いことを特徴とする、請求項２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項９】
可変容量部の容積を減少させるときの速度が増大させる速度より早いことを特徴とする、請求項４に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録分野などで好適に利用される液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置には記録ヘッドとインクタンクが一体となっており、インクタンク内のインクを消費したときには記録ヘッドごと交換する方式と、インクタンクが記録ヘッドと別になっていて、インクタンク内のインクを消費したときにはインクタンクのみの交換でインクを補充できる方式に大別できる。図１０，図１１にインクタンクが着脱可能な記録ヘッドの構成を示す。501は記録ヘッド、502はインクを吐出する素子を含む記録素子、503はインクタンクからインクを受けるインク供給部、504はインクをインクタンクから記録素子へ送るインク流路、505はインクに含まれる異物を記録素子に入るのを防ぐフィルター、506はインクタンクである。図１０はインクタンク装着前の記録ヘッドのみを示し、図１１はインクタンク装着後の記録ヘッドとの装着状態を示している。
【０００３】
記録ヘッドとインクタンクが一体になった構成よりインクタンクが着脱可能な構成の方が記録ヘッドを使い捨てることがないため、ランニングコストという点ではメリットを持っている。しかし、インクタンクと一体となっている記録ヘッドの場合フィルターを透過するインクの総量が限られているのに対して、インクタンクのみを交換する記録ヘッドの場合には、フィルターはインクタンク交換によって繰り返し使用され、記録ヘッドの寿命が来るまで性能を維持する必要がある。フィルターに求められる性能としては、異物の濾過性能、インクを透過するときに発生する圧力損失、形状を維持する強度などがある。
【０００４】
描画品位の向上を目的として記録ヘッドが吐出する液滴の体積を小さくする場合、吐出口径もそれに従って小さくする必要がある。
【０００５】
吐出口径の微細化に伴いフィルターの濾過性能を向上するには、図１２に示したような繊維を織り込んだ金網状のメッシュフィルター(woven filter, textile filter)を使用している場合、繊維径を細くして線数（繊維本数/インチ）を増やして濾過率を上げることができる。このタイプのフィルターはフィルター表面の織り目の繊維と繊維の隙間で異物を捕獲する構造である。
【０００６】
また、図１３に示したような繊維を不織布状に重ねてお互いを溶着したフィルター(Nonwoven filter)を使用する場合、濾過性能の向上には繊維径を細くして目付け量（g/m2）を上げてフィルターの密度を上げる（空隙率を下げる）、フィルター全体の厚さを厚くして濾過部の行程を長くする、等の方法がとられる。このタイプのフィルターはフィルター全体の繊維の隙間で異物を捕獲するので、表面と内部両方で濾過を行う構造である。濾過を行う体積が比較的大きく取れるので全体の空隙率が高く、圧力損失が比較的低く、目詰まり寿命が長いなどの利点がある。
【０００７】
また、描画速度の向上を目的として、吐出口数の増加や吐出周波数の向上がすすめられており、単位時間当たりに消費されるインク量が増大するため、インクがフィルターを透過するときに発生する圧力損失をより低減すること必要がある。
【０００８】
又、別の従来例としては、特許文献１をあげることが出来る。
【特許文献１】特開平05-263028号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、更なる描画品質や描画速度の向上に対応して、フィルターの濾過性能を向上する必要があるが、従来手法の延長ではフィルターとしての性能が限界に近づいている。
【００１０】
メッシュフィルターでは繊維径を微細化するとフィルター自体の剛性が低くなり、扱いが難しくなる。また空隙率も低下する為、液体が透過するときの圧力損失の影響も過大となってしまう。
【００１１】
不織布フィルターはメッシュフィルターと比較すれば圧力損失の増加は少ないものの、濾過性能を向上するには繊維径を細くし、密度を向上させ、全体の厚さも厚くなる方向なので、圧力損失の増大の影響がある。また、濾過性能の向上と共に異物がフィルターの空隙部に詰まる量が増加し、目詰まりによる圧力損失増加の影響も無視できなくなっている。
【００１２】
これらに対して、図１４に示したようなSUSの微小な粒を焼結した多孔質フィルターは空隙率を比較的高く保ちつつ、濾過性能を向上できるが、表面濾過を主体としているために目詰まりが起こり易く、それに伴う圧力損失の増加が実使用上では問題となる場合がある。
【００１３】
以上の様に、インクジェット記録装置の性能の向上行う場合、従来の方法では濾過性能を向上しつつ圧力損失上昇を抑えるフィルター材料を得ることは困難であり、フィルター材料のみでなく、使用方法からも濾過性能と圧力損失を両立する手段が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本出願に係る第一の発明は、
濾過性能および初期の圧力損失を満足するが目詰まりが最表面で起きる表面濾過フィルターを用い、使用時に濾過液を逆流させることによりフィルター表面の異物の除去を行う。逆流させたときに異物をインクタンクに移動させることで、使用済みインクタンクと共に異物を廃棄する。このことにより、濾過性能を満足し目詰まりによる圧力損失の増大を抑制することで寿命が長いインクジェット記録装置用フィルター構成を提供できる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本出願に係る発明によれば、フィルターに堆積した異物をインクの逆流により取り除き、インクタンクと共に廃棄することで目詰まりによる圧力損失の増大を抑制することができ、寿命が長いインクジェット記録装置用フィルター構成を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【００１７】
（第一の実施例）
図１は本発明の特徴を最もよく表す記録ヘッドの要部の断面図であり、同図において101は記録ヘッド、102はインクを吐出する記録素子、103はインクタンクからのインクを受けるインク供給部、104はインクタンクから供給されたインクを記録素子に送るインク流路、105はインクに混入している異物を除去するフィルター、110はインク流路に接続された容量可変部、111は容量可変部の容積を変えるために摺動するピストン、112は容量可変部の容積を最大側に付勢するバネ、113は記録ヘッド外にありピストンを操作する操作部材である。図２，図３は図１と合わせて容量可変部の動作を示す図であり、図１はインクタンク未装着時で容量可変部の容積は最小、図２はインクタンク装着直後で容量可変部の容積は最小、図３は描画時で容量可変部の容積は最大である。
【００１８】
ピストンは記録ヘッド以外のインクジェット記録装置本体側の操作部材から操作が可能になるように突起が出ている。
【００１９】
容量可変部の動作は以下のとおりである。
【００２０】
インクタンク未装着時は操作部材をピストンに当接することで容積を最小とし、インクタンク装着後に操作部材を離すことでバネの弾性により容積を増加させインクを貯留する。インクタンク内のインクを消費し、インクタンク交換行う操作がユーザーにより行われると、容量可変部の容積を減少させて貯留していたインクをインクタンク内に戻すと同時に、フィルター表面に堆積した異物をインク共にインクタンク内に流し込む。容積を最小とした後、ユーザーによってインクタンク交換可能な位置に記録ヘッドを移動して交換を促す。使い切ったインクタンクを取り外した後、新規のインクタンクを装着するときにはフィルター上の異物は取り除かれている為、異物がフィルター表面上に累積して圧力損失が過大になることを防ぐことができる。
【００２１】
容積を増減するときには、記録素子内の液滴吐出口から空気を吸ったり、インクを漏らすことがないよう、吐出口のメニスカス力を超えない圧力変動に抑える必要がある。また、急激な容積増加がインクタンクの供給能力を超えないようにする必要もある。フィルター表面上の異物を効率よく取り除くには逆流の流速を速める必要があるため、インクジェット記録装置本体内にある蒸発抑制用のキャップに記録ヘッドが当接している状態で逆流を行うことで吐出口からの漏れを容認することもできる。
【００２２】
（第二の実施例）
図４は本発明の特徴を最もよく表す記録ヘッドの要部の断面図であり、同図において201は記録ヘッド、202はインクを吐出する記録素子、203はインクタンクからのインクを受けるインク供給部、204はインクタンクから供給されたインクを記録素子に送るインク流路、205はインクに混入している異物を除去するフィルター、210はインク流路に接続された容量可変部、211は容量可変部の容積を変えるために摺動するピストン、212は摺動部の密閉性と摩擦抵抗を得る為の弾性部材、213は記録ヘッド外にありピストンを操作する操作部材である。図５は図４と合わせて容量可変部の動作を示す図であり、図４はインクタンク装着直後で容量可変部の容積は最小、図６は描画時で容量可変部の容積は最大である。
【００２３】
ピストンは記録ヘッド以外のインクジェット記録装置本体側から操作が可能になるように突起が出ている。
【００２４】
容量可変部の動作自体は実施例１と同等であるが、バネによる付勢を行わない為、容積を変化させた後は弾性部材の摩擦抵抗によって容量可変部の容積を維持することができるため、容積最小時に操作部材の当接を維持する必要はない。但し、摩擦抵抗は、記録ヘッドの吸引回復による圧力変化に対抗するだけ強い必要がある。
【００２５】
（第三の実施例）
図６は本発明の特徴を最もよく表す記録ヘッドの要部の断面図であり、同図において301は記録ヘッド、302はインクを吐出する記録素子、303はインクタンクからのインクを受けるインク供給部、304はインクタンクから供給されたインクを記録素子に送るインク流路、305はインクに混入している異物を除去するフィルター、310はインク流路に接続された容量可変部、311は容量可変部の容積を変えるために摺動し永久磁石を内蔵したピストン、312は電気信号により磁気を発生する電磁コイルである。図７は図６と合わせて容量可変部の動作を示す図であり、図６はインクタンク装着直後で容量可変部の容積は最小、図７は描画時で容量可変部の容積は最大である。
【００２６】
容量可変部の容積は電磁コイルの発生する磁気により、ピストンが吸着および反発することで増減が行われる。ピストンの操作が電気信号で行われる為、構造が単純となり、電気信号によるため、任意のタイミングで容量の増減を行うことができる。
【００２７】
（第四の実施例）
図８は本発明の特徴を最もよく表す記録ヘッドの要部の断面図であり、同図において401は記録ヘッド、402はインクを吐出する記録素子、403はインクタンクからのインクを受けるインク供給部、404はインクタンクから供給されたインクを記録素子に送るインク流路、405はインクに混入している異物を除去するフィルター、410はインク流路に接続された容量可変部、411は容量可変部の容積を変えるために収縮自在の蛇腹部、412は記録ヘッド外から空気を送り込み蛇腹部を操作するエアチューブである。図９は図８と合わせて容量可変部の動作を示す図であり、図８はインクタンク装着直後で容量可変部の容積は最小、図９は描画時で容量可変部の容積は最大である。
【００２８】
容量可変部に蛇腹を用いて空気ポンプとチューブによる操作とすることで、構造が単純でインクの漏洩の起きない構成とすることがでる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第一の実施例の構成に付いて説明する断面図である
【図２】本発明の第一の実施例の動作に付いて説明する断面図である
【図３】本発明の第一の実施例の動作に付いて説明する断面図である
【図４】本発明の第二の実施例の構成に付いて説明する断面図である
【図５】本発明の第二の実施例の動作に付いて説明する断面図である
【図６】本発明の第三の実施例の構成に付いて説明する断面図である
【図７】本発明の第三の実施例の動作に付いて説明する断面図である
【図８】本発明の第四の実施例の構成に付いて説明する断面図である
【図９】本発明の第四の実施例の動作に付いて説明する断面図である
【図１０】従来の記録ヘッドの構成に付いて説明する断面図である
【図１１】従来の記録ヘッドのインクタンク装着時の構成に付いて説明する断面図である
【図１２】従来のメッシュフィルター表面の概要図である
【図１３】従来の不織布フィルター表面の概要図である
【図１４】従来の多孔質フィルター断面の概要図である
【符号の説明】
【００３０】
101  記録ヘッド
102  記録素子
103  インク供給部
104  インク流路
105  フィルター
106  インクタンク
110  容量可変部
111  ピストン
112  バネ
113  操作部材
201  記録ヘッド
202  記録素子
203  インク供給部
204  インク流路
205  フィルター
210  容量可変部
211  ピストン
212  弾性体
213  操作部材
301  記録ヘッド
302  記録素子
303  インク供給部
304  インク流路
305  フィルター
310  容量可変部
311  ピストン
312  電磁コイル
401  記録ヘッド
402  記録素子
403  インク供給部
404  インク流路
405  フィルター
410  容量可変部
411  蛇腹
412  操作エアチューブ
501  記録ヘッド
502  記録素子
503  インク供給部
504  インク流路
505  フィルター
506  インクタンク
510  メッシュ繊維
511  隙間
520  不織布繊維
521  空隙
530  SUS粒子
531  空隙
【図１】
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【図２】
2007168111.tif 000004
【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】
2007168111.tif 000009
【図８】
2007168111.tif 000010
【図９】
2007168111.tif 000011
【図１０】
2007168111.tif 000012
【図１１】
2007168111.tif 000013
【図１２】
2007168111.tif 000014
【図１３】
2007168111.tif 000015
【図１４】
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