JPH11277758A - インクジェット式記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクの圧力損失を抑えて、且つ異物の発生
を抑え、且つ確実に固定できるフィルタを具備するイン
クジェット式記録装置を提供する。 【解決手段】 インク滴を吐出する複数のノズルを有す
るインクジェット式記録ヘッドと、このインクジェット
式記録ヘッドにインクを供給するインク供給手段と、こ
れらの間の流路に設けられるフィルタを具備するインク
ジェット式記録装置において、前記フィルタは、フィル
タ本体１の前記流路内に配置される領域には前記ノズル
径よりも小さい内径を有する複数のフィルタ孔２を有
し、前記フィルタ本体１の周縁部には前記フィルタ孔２
より大径で当該フィルタ本体１を前記流路の周縁部に固
定するための固定用孔４を有することにより、フィルタ
１を確実に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
記録ヘッドに用いられ、インク内の異物及び気泡等を除
去するためのフィルタを具備するインクジェット式記録
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、インクジェット式記録ヘッドで
は、インクが充填されたインクカートリッジから、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
を介してインクが供給され、供給されたインクは圧電振
動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
は、インクカートリッジのインク内に存在する異物、あ
るいはインクカートリッジを着脱する際に、例えば、イ
ンク供給針への付着等によってインク内に混入した異物
が供給されると、吐出不良を起こすという問題がある。
また、インク内に存在する気泡によっても、同様に、吐
出不良を起こすという問題がある。そのため、通常、イ
ンクカートリッジとインクジェット式記録ヘッドとの間
のインクの流路には、複数の微細な孔を有し、インク内
の異物及び気泡を除去するためのフィルタが装着されて
いる。

【０００４】このフィルタとしては、従来から、繊維を
織って織り目をフィルタ孔としたフィルタが用いられ、
このフィルタをインクが通過する際に異物及び気泡が除
去される。しかし、このタイプのフィルタでは、除去し
ようとする異物より、かなり小さい目のフィルタ孔とし
なければならない。したがって、全体の開口率が小さく
なるため、インクの流れによる圧力損失が大きく、吐出
特性が低下するという問題がある。

【０００５】この問題を解決するために、フィルタ自体
の面積を増大する、あるいはインクの流れる孔径を増大
して、全体の流路面積を拡大することにより圧力損失を
低下させる方法が考えられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
場合、ヘッド自体の寸法が大きくなってしまい、ひいて
は記録装置の長大化を招いてしまうという問題がある。
また、後者の場合、異物及び気泡がフィルタを通過して
しまい、十分に除去できないという問題がある。

【０００７】さらには、このようなフィルタを、例え
ば、樹脂等で形成されたヘッドケースに接着又は溶着す
る場合、フィルタ孔の径が小さいため十分な接着強度が
得られず、フィルタの固定状態にバラツキが生じるとい
う問題がある。また、フィルタを固着後、インク供給針
を、例えば超音波溶着によってヘッドケースに溶着する
場合、その振動によりフィルタ孔内に入り込んだ接着剤
又は樹脂が欠落して、流路内に異物として混入するとい
う問題がある。

【０００８】そこで、本発明は、このような事情に鑑
み、インクの圧力損失を抑え、且つ異物の発生を抑え
て、フィルタを確実に固定できるインクジェット式記録
装置を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１の態様は、インク滴を吐出する複数のノズルを
有するインクジェット式記録ヘッドと、このインクジェ
ット式記録ヘッドにインクを供給するインク供給手段と
を有し、これらの間の流路にフィルタを具備するインク
ジェット式記録装置において、前記フィルタは、フィル
タ本体の前記流路内に配置される領域に前記ノズル径よ
りも小さい内径を有する複数のフィルタ孔を有し、前記
フィルタ本体の周縁部には前記フィルタ孔より大径で当
該フィルタ本体を前記流路の周縁部に固定するための固
定用孔を有することを特徴とするインクジェット式記録
装置にある。

【００１０】かかる第１の態様では、フィルタ本体の周
縁部に設けられたフィルタ孔より大径の固定用孔によ
り、フィルタが流路内に確実に固定される。

【００１１】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記フィルタには、前記フィルタ孔を形成した領域
と前記固定用孔を形成した領域との間に、貫通孔が実質
的に形成されていない無孔領域があることを特徴とする
インクジェット式記録装置にある。

【００１２】かかる第２の態様では、フィルタを固定す
る際に、フィルタ孔への樹脂等の流れ込みが防止され、
異物の発生が抑えられる。

【００１３】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記フィルタは、少なくとも前記フィルタ本
体の周縁部の前記固定用孔が設けられた固定部に対応す
る領域の少なくとも一方側の面に、前記フィルタ本体の
他の部分より厚さ方向内側に凹んだ凹部を有することを
特徴とするインクジェット式記録装置。

【００１４】かかる第３の態様では、凹部と他の部分と
の境界の段差部分により、フィルタを固定する際の異物
の発生が抑えられる。

【００１５】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記フィルタは、前記固定用孔を介し
て前記流路の周縁部に溶着されることを特徴とするイン
クジェット式記録装置にある。

【００１６】かかる第４の態様では、フィルタが流路の
周縁部に溶着により固定される際に、溶融した樹脂のフ
ィルタ孔への流れ込みが防止される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を実施形態に基づ
いて詳細に説明する。

【００１８】図１は、本発明の一実施形態に係るインク
ジェット式記録装置に用いられるフィルタの平面図であ
り、図２は、フィルタ部の形状を示す図である。

【００１９】本実施形態のフィルタ１は、図示するよう
に、中央部のインクの流路に対応する領域に、インクが
通過する複数のフィルタ孔２が設けられたフィルタ部３
を有し、このフィルタ部３の外側のフィルタ周縁には、
フィルタを固定するための複数の固定孔４が設けられた
固定部５を有する。また、フィルタ部３と固定部５との
間には、貫通孔が実質的に形成されていない無孔部６を
有する。

【００２０】このようなフィルタ１に設けられているフ
ィルタ孔２は、本実施形態では、丸形で、開口面積がフ
ィルタ１の厚さ方向の上流側から下流側に向かって徐々
に大きくなるテーパ形状を有する。すなわち、上流側の
内径ｄ１は下流側の内径ｄ２よりも小さくなるように形
成されている。また、フィルタ孔２の内径は、インクジ
ェット式記録ヘッドのインクを吐出するノズルの径より
も小さく、例えば、本実施形態では、ノズル径が約２０
〜３０μｍであるのに対し、フィルタ孔の内径は約１／
２の１０〜１５μｍに形成されている。

【００２１】これら複数のフィルタ孔２は、隣接する三
つのフィルタ孔２が正三角形形状に並ぶように、フィル
タ２の並設方向がそれぞれ互いに略６０°の角度になる
ように設けられ、また、それぞれのフィルタ孔２が、例
えば、本実施形態では、約２０〜２５μｍの間隔で並設
されている。さらに、フィルタ孔２全体のパターンとし
ては、略六角形形状になるようにフィルタ孔２が並設さ
れている。

【００２２】また、固定孔４は、断面が丸形で、フィル
タ１の周縁に略等間隔で形成されている。この固定孔４
の直径は、フィルタを確実に固定するために、少なくと
もフィルタ孔２の直径よりも大きいことが望ましく、例
えば、本実施形態では、４０〜１００μｍで形成した。

【００２３】さらに、本実施形態では、このようなフィ
ルタ部３と固定部５との間に、貫通孔が実質的に形成さ
れていない領域である無孔部６を設けられ、後述するよ
うに、この無孔部６により、フィルタ１等を接着する際
の異物の発生が防止される。

【００２４】このフィルタ１の厚さは、フィルタ孔２の
直径よりも厚く形成されることが好ましく、例えば、本
実施形態では、フィルタ孔２の直径の約２倍の約２０〜
３０μｍで形成されている。これにより、フィルタ１
は、十分な剛性を保持することができる。

【００２５】上述のように、フィルタ部３にノズル径よ
りも小さな内径を有するフィルタ孔２を高密度で設ける
ことにより、本実施形態では、フィルタ１のインク流路
内の有効面積に対するフィルタ孔２の開口面積の合計の
割合である開口率が３０％以上になっている。

【００２６】このようなフィルタ１の製造方法として
は、特に限定されないが、フィルタ１が微小な直径のフ
ィルタ孔２を多数有するため、本実施形態では、エレク
トロフォーミング（電鋳）で形成した。また、フィルタ
１の材質としては、特に限定されないが、フィルタ１を
エレクトロフォーミングで形成する場合には、ニッケル
を用いるのが好ましい。

【００２７】ここで、本実施形態のフィルタ１の製造工
程について説明する。

【００２８】まず、図３（ａ）に示すように、ステンレ
ス等の導電性材料に、剥離を良好にするための酸化クロ
ム等の酸化膜が形成された基板１０上にレジスト膜１１
を形成する。このレジスト膜１１の厚さは、少なくとも
製造するフィルタ１の厚さよりも厚く形成することが好
ましい。これは、以下の工程に示すように、所望の形状
のフィルタ１を容易に形成するためのものである。

【００２９】次いで、図３（ｂ）に示すように、レジス
ト膜１１をフィルタ１の形状に合わせてパターニングす
る。すなわち、フィルタ孔２及び固定孔４に対応する部
分のレジスト膜２０を残して、他の部分のレジスト膜１
１を除去する。

【００３０】次いで、図３（ｃ）に示すように、レジス
ト膜１１が除去され基板１０上に、フィルタ１となる、
例えば、ニッケル等の金属層１２を所定の厚さまでメッ
キする。このとき、レジスト膜１１は、上述のように、
フィルタ１よりも厚く形成されているため、金属層１２
をレジスト膜１１の厚さ以上に形成することがない。し
たがって、フィルタ孔２等は、容易に所望の形状に形成
される。

【００３１】その後、図３（ｄ）に示すように、全ての
レジスト膜１１を除去して、基板１０から取り外すこと
により、所望の形状のフィルタ孔２及び固定孔４を有す
るフィルタ１が形成される。

【００３２】このように、レジスト膜１１をフィルタ１
の厚さよりも厚く形成して、エレクトロフォーミングに
よりフィルタ１を形成すれば、所望の形状のフィルタ１
を容易に形成することができる。しかし、エレクトロフ
ォーミングを用いても、従来のように、レジスト膜１１
の厚さをフィルタ１の厚さと同一あるいは薄く形成する
方法では、図４に示すように、レジスト膜１１の上部に
まで金属層１２がメッキされてしまい、所望の形状のフ
ィルタ１を形成するのが困難である。したがって、本実
施形態のフィルタ１を形成するためには、上述の製造方
法を用いることが最も好ましい。

【００３３】このように形成されたフィルタは、図５の
断面図に示すような記録ユニット２０に組み込まれる。
この記録ユニット２０は、記録ユニット２０を構成する
フレーム２１と、インクカートリッジ２２のインク供給
孔２２ａに挿入されるインク供給針２３と、インクジェ
ット式記録ヘッド３０とインク供給針２３とを連通する
流路２４ａを有するヘッドケース２４とを有する。

【００３４】ここで、このような記録ユニットに用いら
れるインクジェット式記録ヘッドの一例を示す。図６
は、インクジェット式記録ヘッドの一例を示す断面図で
ある。

【００３５】このようなインクジェット式記録ヘッドで
は、例えば、図６に示すように、圧力発生室３１が形成
された流路形成基板３２の一方面には、弾性膜３３が形
成されている。この弾性膜３３上には、下電極膜３４、
圧電体膜３５及び上電極膜３６が積層及びパターニング
され、各圧力発生室３１毎に圧電体能動部３００を構成
している。この圧電体能動部３００上には、電気絶縁性
を備えた絶縁体層３７が形成され、さらに、絶縁体層３
７の各圧電体能動部３００に対応する部分には、リード
電極３８と接続するために上電極膜３６の一部を露出さ
せるコンタクトホール３７ａが形成されている。このコ
ンタクトホール３７ａを介して、各上電極膜３６に一端
が接続し、また他端が接続端子部に延びるリード電極３
８が形成されている。

【００３６】一方、流路形成基板３２の他方面側には、
ノズル４１ａが穿設されたノズル形成基板４１が設けら
れ、このノズル４１ａと圧力発生室３１とを連通するノ
ズル連通孔４２が封止板４３、共通インク室形成基板４
４、薄肉板４５、及びインク室側板４６を貫通するよう
に配されている。

【００３７】また、封止板４３、共通インク室形成基板
４４及び薄肉板４５により、共通インク室４７が形成さ
れている。この共通インク室４７と各圧力発生室３１と
は封止板４３に形成されたインク供給連通孔４８を介し
て連通されており、また、封止板４３には、外部からイ
ンク供給を受けるインク導入口４９が形成されている。
また、この共通インク室４７に対向する部分のインク室
側板４６に開口４６ａが形成されている。この開口４６
ａ部分の薄肉壁４５により、インクを吐出する際に発生
するノズル４１ａと反対側に向かう圧力が吸収され、他
の圧力発生室３１に、共通インク室４７を経由して不要
な正又は負の圧力が加わるのを防止している。

【００３８】このようなインクジェット式記録ヘッドで
は、インク導入口４９から共通インク室４７にインクが
供給され、インク供給連通孔４８を介して各圧力発生室
３１に分配される。そして、ノズル４１ａに至るまで内
部をインクで満たした後、図示しない外部の駆動回路か
らの記録信号に従い、リード電極３８を介して下電極膜
３４と上電極膜３６との間に電圧を印加し、弾性膜３
３、下電極膜３４及び圧電体膜３５を撓み変形させるこ
とにより、圧力発生室３１内の圧力が高まりノズル４１
ａからインクを吐出する。

【００３９】また、このようなインクジェット式記録ヘ
ッドにインクを供給する流路２４ａを有するヘッドケー
ス２４とインクカートリッジ２２に挿入されるインク供
給針２３との間に、フィルタ１は、後述するように、熱
溶着により固着される（図５参照）。なお、フィルタ１
を、例えば、接着剤等で固着するようにしてもよいこと
はいうまでもない。

【００４０】図７は、フィルタ１の固定部分を模式的に
示した図である。

【００４１】フィルタ１は、ヘッドケース２４とインク
供給針２３との間に、フィルタ部３が流路内に位置する
ように固定される。

【００４２】すなわち、まず、図７（ａ）に示すよう
に、フィルタ１は、ヘッドケース２４の流路２４ａの周
縁部に設けられたリブ２４ｂと、フィルタ１の固定孔４
とが対向するように配置される。このとき、フィルタ孔
２を有するフィルタ部３は、流路２４ａに対向する領域
に位置することになる。次いで、フィルタ１の上部から
図示しないヒートツールにより加熱及び加圧することに
よりリブ２４ｂが溶融され、溶融したリブ２４ｂがフィ
ルタ１とヘッドケース２４との間に広がり、フィルタ１
はヘッドケース２４に溶着される。このとき、溶融され
たリブ２４ｂが、同時に固定孔４を介してフィルタ１の
上面側にも流れ込むことにより、フィルタ１の面方向の
ズレが防止される。

【００４３】また、フィルタ１を固定する際、本実施形
態では、フィルタ孔２を有するフィルタ部３を流路２４
ａ内で下流側に突出するようにした（図７（ｂ））。こ
れにより、流路２４ａ内のフィルタ部３の有効面積を増
加させることにより、流路２５ａ内のフィルタ部３の開
口率の向上を図っている。

【００４４】その後、図７（ｂ）に示すように、インク
供給針２３がフィルタ１の上方からヘッドケース２４に
固定され、インクカートリッジ２２からヘッド３０に連
通する全体の流路が形成される。

【００４５】本実施形態では、これらインク供給針２３
とヘッドケース２４とを超音波溶着により固着するよう
にした。すなわち、インク供給針２３をヘッドケース２
４にはめ込み、その上部から超音波を当てる。これによ
り、インク供給針２３のヘッドケース２４との接合面に
凸状に設けられたダイレクタ２３ａが溶融され、インク
供給針２３とヘッドケース２４とが溶着される。

【００４６】このとき、インク供給針２３に当てられる
超音波は、フィルタ１にも振動等を与えてしまう。例え
ば、フィルタ孔２が固定孔４の近傍まで設けられている
場合には、上述のように、フィルタ１を熱溶着により固
着する際、フィルタ孔２内まで溶融した樹脂が流れ込
み、独立して固まることがある。この場合、フィルタ１
に超音波により振動等が発生すると、フィルタ孔２内で
固まった樹脂が欠落し、流路内に異物として入り込んで
しまう。しかしながら、本実施形態では、図８に示すよ
うに、フィルタ孔２と固定孔４との間に、実質的に貫通
孔を有さない無孔部６が設けられているため、溶融した
樹脂はフィルタ孔２に入り込むことがなく、また、一つ
の固まりとして存在しているため、超音波よる振動等に
よっても樹脂が欠落する心配がない。

【００４７】このように、本発明に係るフィルタをイン
クの流路に設けることにより、インク内に存在する異物
及び気泡等を確実に除去することができる。また、フィ
ルタを確実に固定できると共に、フィルタを固定する際
の異物の発生を抑えることができる。したがって、イン
クの吐出特性を良好な状態に保持することができる。

【００４８】なお、本実施形態では、断面が略円形の固
定孔４をフィルタ１の外径に沿って１列に設けるように
したが、これに限定されず、例えば、図９に示すよう
に、固定孔４Ａの形状をフィルタ１の外径に沿った長円
形に形成するようにしてもよい。また、例えば、固定孔
を複数列で設けるようにしてもよい。

【００４９】また、本実施形態では、フィルタ孔を断面
が丸形で、下流側が大きくなるテーパ形状に形成するよ
うにしたが、これに限定されず、例えば、図１０に示す
ように、フィルタ孔２Ａを六角形形状に形成するように
してよいし、あるいは八角形形状等の多角形状に形成す
るようにしてもよい。また、厚さ方向の形状は、ストレ
ート形状に形成するようにしてもよい。何れにしても、
複数のフィルタ孔を高密度に併設することができるた
め、上述のように、インクの吐出特性を良好な状態に保
持することができる。

【００５０】（実施形態２）図１１は、実施形態２に係
るフィルタの要部断面図である。

【００５１】本実施形態では、図１１に示すように、無
孔部６を設けずに、固定部５に対応する領域に、他の部
分よりも厚さ方向に凹んだ凹部７を形成するようにした
以外は、実施形態１と同様である。また、このようなフ
ィルタ１Ａは、実施形態１と同様に熱溶着によりヘッド
ケース２４に固着される。

【００５２】このように、フィルタ１に凹部７を設ける
ことにより、実施形態１と同様に、ヘッドケース２４と
フィルタ１とを溶着する際、凹部７とフィルタ部３との
段差により、溶融したリブ２４ｂの流れが阻止される。
したがって、周囲への無駄な広がりが防止され、樹脂が
異物として流路内に入り込むことを防止できる。

【００５３】なお、本実施形態では、凹部７をヘッドケ
ース２４との固着側とは反対側に設けるようにしたが、
これに限定されず、例えば、図１２に示すように、逆
に、ヘッドケース２４との固着側に設けるようにしても
よい。この場合には、固定孔４を通って流れ出した樹脂
が、凹部７とフィルタ部３との段差により阻止され、フ
ィルタ孔２に流れ込むことがない。

【００５４】また、本実施形態では、凹部７とフィルタ
部３の段差により溶融された樹脂の周囲への広がりを阻
止しているが、さらに、実施形態１と同様な無孔部を設
けるようにしてもよい。これにより、さらに確実に異物
の発生を防止することができる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インクの流路でのフィルタの開口率を向上することがで
きるので、インクの圧力損失の増大を抑えることができ
る。また、フィルタの周縁には、フィルタ孔よりも大径
の固定孔を設け、フィルタ孔と、固定孔との間には無孔
部を設けるようにしたので、フィルタを確実に接着でき
ると共に、接着時に発生する異物発生を防止することが
できる。これにより、インクジェット式記録ヘッドのイ
ンクの吐出特性を向上することができるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録装置に用いられるフィルタの平面図である。

【図２】図１のフィルタ部の平面図及び断面図である。

【図３】本発明に係るフィルタの製造工程を示す図であ
る。

【図４】従来のフィルタの製造工程を示す図である。

【図５】本発明に係るフィルタを有する記録ユニットの
断面図である。

【図６】インクジェット式記録ヘッドの一例を示す断面
図である。

【図７】本発明に係るフィルタの固定部分を示す断面図
である。

【図８】本発明に係るフィルタの固着部分を示す断面図
である。

【図９】本発明に係るフィルタの変形例を示す平面図で
ある。

【図１０】本発明に係るフィルタの変形例を示す平面図
である。

【図１１】本発明の実施形態２に係るフィルタの固定部
分を示す断面図である。

【図１２】本発明の実施形態２に係るフィルタの変形例
を示す断面図である。

【符号の説明】 １ フィルタ ２ フィルタ孔 ３ フィルタ部 ４ 固定孔 ５ 固定部 ６ 無孔部 ７ 凹部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク滴を吐出する複数のノズルを有す
   るインクジェット式記録ヘッドと、このインクジェット
   式記録ヘッドにインクを供給するインク供給手段とを有
   し、これらの間の流路にフィルタを具備するインクジェ
   ット式記録装置において、 前記フィルタは、フィルタ本体の前記流路内に配置され
   る領域に前記ノズル径よりも小さい内径を有する複数の
   フィルタ孔を有し、前記フィルタ本体の周縁部には前記
   フィルタ孔より大径で当該フィルタ本体を前記流路の周
   縁部に固定するための固定用孔を有することを特徴とす
   るインクジェット式記録装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記フィルタには、
   前記フィルタ孔を形成した領域と前記固定用孔を形成し
   た領域との間に、貫通孔が実質的に形成されていない無
   孔領域があることを特徴とするインクジェット式記録装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記フィルタ
   は、少なくとも前記フィルタ本体の周縁部の前記固定用
   孔が設けられた固定部に対応する領域の少なくとも一方
   側の面に、前記フィルタ本体の他の部分より厚さ方向内
   側に凹んだ凹部を有することを特徴とするインクジェッ
   ト式記録装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかにおいて、前記フ
   ィルタは、前記固定用孔を介して前記流路の周縁部に溶
   着されることを特徴とするインクジェット式記録装置。