(57)【要約】      （修正有）【課題】フィルターで除去しきれない異物を除去することが可能な液体噴射ヘッドを提供する。【解決手段】液体噴射ヘッド３は、フィルター２１と、ノズル３４との間に、フィルタ２１で除去しきれなかった液体流路内の異物をインクから分離する遠心分離機１５とを備える。遠心分離機１５は、少なくとも一部が円筒形を有する分離室２４を備え、分離室２４の内周に沿ってインクを流すことにより分離室２４内に旋回流を生じさせ、フィルタ２１で除去しきれなかった液体流路内の異物を異物収容室２８に収容する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が噴射されるノズルに液体を供給する液体流路と、
該液体流路の途中に設けられたフィルターと、
前記ノズルと前記フィルターとの間の液体流路内の異物を液体から分離する遠心分離機
と、を備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記遠心分離機は、少なくとも一部が円筒形を有する分離室を備え、
前記分離室の内周に沿って液体を流すことにより当該分離室内に旋回流を生じさせるこ
とを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記遠心分離機は、少なくとも一部が円筒形を有する分離室と、
前記分離室内の液体を回転させることにより当該分離室の内周に沿った旋回流を生じさ
せる旋回流発生機と、を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射
ヘッド。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする
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ヘッド、及び、これを備えた液体噴射装
置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置は液体噴射ヘッドを備え、この噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置
である。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェ
ット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確
に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例
えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置，有機Ｅ
Ｌ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形
成する電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用さ
れている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレ
イ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液
を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チ
ップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。
【０００３】
上記の液体噴射ヘッドは、インクカートリッジ等の液体貯留源からの液体を、液体流路
を介して圧力室に導入し、当該圧力室の液体に圧力変動を生じさせてノズルから液体を噴
射するように構成されている。上記の液体流路の途中には、当該液体流路内の液体を濾過
するフィルターが設けられている（例えば、特許文献１参照）。これにより、ゴミや気泡
等の異物がノズルへ混入することを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２６６７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、フィルターによって下流側の液体流路への流入が阻止された気泡が、当
該フィルターよりも上流側の空間内に残留し、その一部が小さくなってフィルターを通過
する虞があった。また、フィルターで除去しきれない小さなゴミや気泡等の異物が、下流
側の液体流路へ通過する虞があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィルターで除
去しきれない異物を除去することが可能な液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置を提供す
ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液体噴射ヘッドは、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体が
噴射されるノズルに液体を供給する液体流路と、
該液体流路の途中に設けられたフィルターと、
前記ノズルと前記フィルターとの間の液体流路内の異物を液体から分離する遠心分離機
と、を備えたことを特徴とする。
なお、「異物」は、ゴミや気泡等のノズルから噴射予定の液体とは異なるものを意味し
、固体に限らず、液体および気体も含む。
【０００８】
この構成によれば、上流側のフィルターにより、比較的大きい異物を捉えることができ
ると共に、下流側の遠心分離機により、フィルターを通過した比較的小さい異物を捉える
ことができる。その結果、下流側の液体流路やノズルに異物が混入することによる液体の
噴射不良を抑制することができる。
【０００９】
上記構成において、前記遠心分離機は、少なくとも一部が円筒形を有する分離室を備え
、
前記分離室の内周に沿って液体を流すことにより当該分離室内に旋回流を生じさせるこ
とを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、モーター等の動力源を用いることなく旋回流を発生させることが可
能なため、遠心分離機の構成が簡単になる。
【００１１】
また、上記各構成において、前記遠心分離機は、少なくとも一部が円筒形を有する分離
室と、
前記分離室内の液体を回転させることにより当該分離室の内周に沿った旋回流を生じさ
せる旋回流発生機と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、旋回流発生機により積極的に旋回流を発生させることができる。そ
の結果、異物の除去性能が向上する。
【００１３】
そして、本発明の液体噴射装置は、上記各構成の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴と
する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】プリンターの構成を説明する斜視図である。
【図２】（ａ）記録ヘッドの構成を説明する模式図、（ｂ）遠心分離機内の液体の流れを説明する模式図である。
【図３】（ａ）第２実施形態における記録ヘッドの構成を説明する模式図、（ｂ）第２実施形態における遠心分離機内の液体の流れを説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述
べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の
範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に
限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、液体噴射
ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッド３と称する。）
を搭載したインクジェット式プリンター（以下、単にプリンター１と称する。）を例に挙
げて説明する。
【００１６】
プリンター１の構成について、図１を参照して説明する。プリンター１は、記録紙等の
記録媒体２（着弾対象の一種）の表面に対してインク（液体の一種）を噴射して画像等の
記録を行う装置である。このプリンター１は、記録ヘッド３、この記録ヘッド３が取り付
けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５、
記録媒体２を副走査方向に移送する搬送機構６等を備えている。ここで、上記のインクは
、液体供給源としてのインクカートリッジ７に貯留されている。このインクカートリッジ
７は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッジがプリン
ターの筐体側に配置され、当該インクカートリッジからインク供給チューブを通じて記録
ヘッドに供給される構成を採用することもできる。また、本実施形態では、インクとして
、比重が比較的大きいものが用いられている。
【００１７】
上記のキャリッジ移動機構５はタイミングベルト８を備えている。そして、このタイミ
ングベルト８はＤＣモーター等のパルスモーター９により駆動される。したがってパルス
モーター９が作動すると、キャリッジ４は、プリンター１に架設されたガイドロッド１０
に案内されて、主走査方向（記録媒体２の幅方向）に往復移動する。キャリッジ４の主走
査方向の位置は、位置情報検出手段の一種であるリニアエンコーダー（図示せず）によっ
て検出される。リニアエンコーダーは、その検出信号、即ち、エンコーダーパルス（位置
情報の一種）をプリンター１の制御部に送信する。
【００１８】
また、キャリッジ４の移動範囲内における記録領域よりも外側の端部領域には、キャリ
ッジ４の走査の基点となるホームポジションが設定されている。このホームポジションに
は、端部側から順に、記録ヘッド３のノズル面（下面）に形成されたノズル３４を封止す
るキャップ１１、及び、ノズル面を払拭するためのワイピングユニット１２が配置されて
いる。
【００１９】
次に記録ヘッド３について説明する。図２（ａ）は、記録ヘッド３の構成を説明する模
式図であり、図２（ｂ）は、遠心分離機１５内のインクの流れを説明する模式図である。
本実施形態の記録ヘッド３は、インク導入針１４、遠心分離機１５及び圧電素子１６等を
備えている。なお、便宜上、インクが噴射される側、すなわちノズル３４が開口した面側
を下側とし、それとは反対側（インク導入針１４側）を上側として説明する。
【００２０】
インク導入針１４は、記録ヘッド３の上面から先端が上方に向けて突出した針状の部材
である。このインク導入針１４は、インクカートリッジ７に挿入されて当該インクカート
リッジ７内のインクを記録ヘッド３側に導入する。インク導入針１４の内部には、インク
カートリッジ７からのインクが流入する導入流路１８が形成されている。また、インク導
入針１４の先端には、インクカートリッジ７に挿入された状態で当該インクカートリッジ
７の内部と導入流路１８とを連通させる貫通孔１９が形成されている。さらに、インク導
入針１４の下部には、下方にフィルター２１が配置された上流側フィルター空間２０が形
成されている。この上流側フィルター空間２０は、上端が導入流路１８の下端と連通し、
この導入流路１８との連通部分からフィルター２１側に向けて次第に径が広がるように形
成されている。すなわち、下方に向けて拡径されている。そして、この上流側フィルター
空間２０の内部にフィルター２１により捉えられた気泡等を保留することができる。なお
、記録ヘッド３とインクカートリッジ７との接続方法はインク導入針１４をインクカート
リッジ７に挿入する形式によらず、例えば、ホルダに不織布やスポンジ等の多孔質材から
なる部分を露出させ、インクカートリッジに形成された多孔質材からなる部分と接触させ
て、インクをホルダ内の液体流路内に取り込む所謂フォーム形式の接続方法を採用するこ
ともできる。
【００２１】
本実施形態のフィルター２１は、細かな網目を有する金属製の平板状網材からなり、網
目を通してインクを濾過する。なお、このようなフィルター２１は、通過するインクを濾
過できれば、すなわちインク中に含まれるゴミ、気泡、増粘したインク等の異物を補足で
きれば、どのようなものであってもよい。例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属や樹
脂等からなる繊維を細かく編むことで複数の微細孔が形成されたシート状のものや、金属
や樹脂等の板状部材に複数の微細孔を貫通させたものなどを用いることができる。
【００２２】
また、フィルター２１の下方には、当該フィルター２１を挟んで上流側フィルター空間
２０と連通する下流側フィルター空間２２が形成されている。換言すると、フィルター２
１は、上流側フィルター空間２０と下流側フィルター空間２２との間に配置されている。
この下流側フィルター空間２２は、フィルター２１側から下方に向けて次第に径が狭まる
ように形成されている。すなわち、下方に向けて縮径されている。そして、下流側フィル
ター空間２２の下端部は、接続流路２３の上流側の端部と連通されている。接続流路２３
は、下流側フィルター空間２２と遠心分離機１５（分離室２４）とを接続する流路であり
、下流側の端部が分離室２４の側方上部に連通する。
【００２３】
遠心分離機１５は、流路内の異物（ゴミ、気泡、増粘したインク等）をインクから分離
するための装置であり、インクと異物とを分離する分離室２４を備えている。分離室２４
は、鉛直方向に沿って長尺な円筒状を呈する空間である。本実施形態では、分離室２４の
上部を形成する、鉛直方向に沿って長尺な円筒状の円筒部２５と、分離室２４の下部を形
成する、下方へ向かうに連れて次第に径が小さくなった（すなわち、下方に向けて縮径し
た）漏斗状の円錐台部２６とからなる。そして、円筒部２５の上部には、円筒部２５の内
周に沿ってインクを流し込めるように接続流路２３の下端部が開口している。具体的には
、接続流路２３の下流側が円筒部２５の中心軸に対し一側の内周壁に偏る状態で形成され
、その一部が円筒部２５の内周壁の円周方向に沿って延在し、当該円周方向にインクが流
れるように形成されている。このため、接続流路２３からインクを流入させることで、分
離室２４内に渦を巻くようなインクの流れ（旋回流）を発生させることができる。なお、
遠心分離機１５による異物の分離に関し、詳しくは後述する。
【００２４】
また、円筒部２５の上端部には、異物を収容する異物収容槽２８が排出路２９を介して
連通している。本実施形態では、インクの比重が比較的大きいため、ゴミ、気泡等の異物
が上方に浮上し易い。このため、遠心分離機１５により分離された異物を、当該遠心分離
機１５よりも上方に設けられた異物収容槽２８内に捕集することができる。なお、異物収
容槽２８は、記録ヘッド３の内部に備えるようにしても良いし、記録ヘッド３の外側に設
けるようにしても良い。本実施形態の異物収容槽２８は、記録ヘッド３に対して着脱可能
に構成されており、記録ヘッド３から取り外して捕集した異物等を捨てることが可能にな
っている。さらに、円錐台部２６の下端部には、供給流路３０の上流側の端部が接続され
ている。分離室２４により異物が分離されたインクは、この供給流路３０に向けて流出す
る。
【００２５】
供給流路３０の下流側の端部は圧力室３２に連通している。すなわち、遠心分離機１５
により異物が分離されたインクは、供給流路３０を介して圧力室３２に導入される。この
圧力室３２の上面は、弾性を有する振動板３３によって区画されている。また、圧力室３
２の振動板３３とは反対側には、ノズル３４が開口している。そして、振動板３３上には
、圧電素子１６が積層されている。本実施形態の圧電素子１６は、所謂撓みモードの圧電
素子である。この圧電素子１６は、例えば、下電極層、圧電体層および上電極層（いずれ
も図示せず）が順次積層されてなる。このように構成された圧電素子１６は、下電極層と
上電極層との間に両電極の電位差に応じた電界が付与されると、上下方向に撓み変形する
。なお、ノズル３４、並びに、これに対応する圧力室３２及び圧電素子１６等は複数設け
られている。また、供給流路３０の下流側は各圧力室３２に共通する流路となっており、
この供給流路３０から各圧力室３２にインクが分配される。
【００２６】
そして、このように構成された記録ヘッド３では、インクカートリッジ７からのインク
が導入流路１８、上流側フィルター空間２０、下流側フィルター空間２２、接続流路２３
、分離室２４、供給流路３０および圧力室３２からなる一連の液体流路を通じてノズル３
４まで供給される。この状態で、図示しない制御部からの駆動信号を、圧電素子１６に供
給することで、圧電素子１６を駆動させて圧力室３２に圧力変動を生じさせる。この圧力
変動を利用することでノズル３４からインク滴を噴射させる。
【００２７】
次に、遠心分離機１５による異物の分離について説明する。分離室２４に接続流路２３
からインクが流入すると、図２（ｂ）に示すように分離室２４内に旋回流Ｆが発生する。
旋回流Ｆに乗って旋回する際に発生する遠心力によって比較的比重の大きいインクが外側
に追いやられる。一方、比較的比重の小さいゴミや気泡等の異物は、内側（旋回流Ｆの中
心側）において浮力により上昇する（図２（ｂ）における太矢印参照）。そして、上昇し
た異物は、排出路２９を介して上方に設けられた異物収容槽２８に収容される。このよう
にして、インクから異物が分離される。そして、異物が分離されたインクは、下方の供給
流路３０に流入する。
【００２８】
このようにして、インク内の異物がノズル３４に混入することを抑制できる。特に、フ
ィルター２１と遠心分離機１５とを備えているため、上流側のフィルター２１により比較
的大きい異物を捉えることができると共に、下流側の遠心分離機１５によりフィルター２
１を通過した比較的小さい異物を捉えることができる。すなわち、下流側の遠心分離機１
５によりフィルター２１で除去しきれない異物を捉えることができる。また、上流側にフ
ィルター２１を備えているため、遠心分離機１５に比較的大きい異物が混入することを抑
制できる。これにより、遠心分離機１５にかかる負荷を軽減し、異物の除去性能を向上さ
せることができる。その結果、下流側の液体流路やノズル３４に異物が混入することによ
るインクの噴射不良を抑制することができる。また、遠心分離機１５を液体流路内に２つ
備えた構成に比べて、記録ヘッド３を小型化することができる。さらに、分離室２４の内
周に沿って液体を流すことにより当該分離室２４内に旋回流Ｆを生じさせたので、モータ
ー等の動力源が不要となる。すなわち、分離室２４の内周に沿って液体を流すだけで良い
ため、遠心分離機１５の構成が簡単になる。
【００２９】
ところで、上記実施形態では、インクの比重が比較的大きく、異物を遠心分離機１５の
上方で捕集する構成を説明したが、これには限られない。例えば、図３に示す第２実施形
態では、異物を遠心分離機１５の下方で捕集するように構成されている。なお、図３（ａ
）は、第２実施形態における記録ヘッド３′の構成を説明する模式図であり、図２（ｂ）
は、第２実施形態における遠心分離機１５内のインクの流れを説明する模式図である。
【００３０】
本実施形態のインクは、比重が比較的小さいものが用いられる。このため、インクの比
重に対して、異物の比重が相対的に大きくなる。そして、本実施形態では、比較的比重の
大きい異物を捕集するために、遠心分離機１５の下方に異物収容槽２８′を設けている。
具体的には、遠心分離機１５の円錐台部２６の下端に異物収容槽２８′と接続される排出
路２９′を連通し、円筒部２５の上端部に圧力室３２と接続される供給流路３０′を連通
している。これにより、遠心分離機１５により分離された異物は、排出路２９′を介して
下方に設けられた異物収容槽２８′に収容される。一方、異物が分離されたインクは、供
給流路３０′を介して圧力室３２に供給される。なお、圧力室３２は上記した実施形態と
同様に記録ヘッド３の下方に設けられているため、供給流路３０′は遠心分離機１５の上
方から圧力室３２まで延設されている。また、その他の構成は上記した実施形態と略同じ
であるため、説明を省略する。
【００３１】
このように構成することで、インクの比重に比べて比重の大きい異物を捕集することが
できる。具体的には、分離室２４に接続流路２３からインクが流入すると、図３（ｂ）に
示すように分離室２４内に旋回流Ｆが発生する。これにより、旋回流Ｆに乗って旋回する
際に発生する遠心力によって比較的比重の大きい異物が外側に追いやられ、自重により下
方に沈降する。そして、異物は、円錐台部２６の内周縁に沿いながら排出路２９′へ向け
て移動し、一部のインクと共に排出路２９′を介して異物収容槽２８′に収容される（図
３（ｂ）における太矢印参照）。一方、比較的比重の小さいインクは、円筒部２５の上方
から供給流路３０′内に流入する。このようにして、インクから異物が分離される。そし
て、異物が分離されたインクは、供給流路３０′を介して圧力室３２に供給される。
【００３２】
これにより、本実施形態でもインク内の異物がノズル３４に混入することを抑制できる
。すなわち、本実施形態でも、フィルター２１と遠心分離機１５とを備えているため、上
流側のフィルター２１により比較的大きい異物を捉えることができると共に、下流側の遠
心分離機１５によりフィルター２１を通過した比較的小さい異物を捉えることができる。
その結果、下流側の液体流路やノズル３４に異物が混入することによるインクの噴射不良
を抑制することができる。
【００３３】
ところで、上記した第２実施形態では、遠心分離機１５の円錐台部２６の下端に異物収
容槽２８′と接続される排出路２９′を連通し、円筒部２５の上端部に圧力室３２と接続
される供給流路３０′を連通したが、これには限られない。例えば、遠心分離機の円錐台
部の下端の中央部に圧力室と接続される供給流路を連通し、円錐台部の側壁に異物収容槽
と接続される排出路を連通しても良い。これにより、遠心分離器により外側に移動し、か
つ自重により下方に沈降する比較的比重の大きい異物を、排出路から排出することができ
る。
【００３４】
また、上記した各実施形態では、フィルター２１はインク導入針１４の下方に設けられ
ていたが、これには限られない。すなわち、フィルターは、インク導入針の貫通孔からノ
ズルに至るまでの一連の液体流路のうち、遠心分離機よりも上流側であれば、どの位置に
設けられていても良い。また、フィルターは１つに限らず、一連の液体流路内に複数のフ
ィルターを設けることもできる。
【００３５】
さらに、上記した各実施形態では、動力源を有さない遠心分離機１５を例示したがこれ
には限られない。例えば、分離室内に回転自在に支持された羽根（プロペラ）と、当該羽
根を回転させる駆動モーター等の動力源と、を備えた旋回流発生機を遠心分離機に設ける
ようにしても良い。このように構成することで、羽根を回転させることによって分離室内
の液体を回転させることができ、分離室の内周に沿った旋回流を生じさせることができる
。その結果、積極的に旋回流を発生させることができ、異物の除去性能が向上する。なお
、旋回流発生機は、上記の構成に限られず、分離室内に旋回流を生じさせることができれ
ば、どのような構成であっても良い。
【００３６】
そして、以上では、液体噴射ヘッドとして、インクジェットプリンターに搭載されるイ
ンクジェット式記録ヘッドを例示したが、インク以外の液体を噴射するものにも適用する
ことができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材
噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプ
レイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製
造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１…プリンター，３…記録ヘッド，１４…インク導入針，１５…遠心分離機，１６…圧
電素子，１８…導入流路，１９…貫通孔，２０…上流側フィルター空間，２１…フィルタ
ー，２２…下流側フィルター空間，２３…接続流路，２４…分離室，２５…円筒部，２６
…円錐台部，２８…異物収容槽，２９…排出路，３０…供給流路，３２…圧力室，３３…
振動板，３４…ノズル
【図１】
2016101661.tif 000003
【図２】
2016101661.tif 000004
【図３】
2016101661.tif 000005