JPH11291514A

JPH11291514A - インクジェット式記録装置

Info

Publication number: JPH11291514A
Application number: JP9640598A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Kurashima; 憲彦倉島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-04-08
Filing date: 1998-04-08
Publication date: 1999-10-26
Anticipated expiration: 2018-04-08
Also published as: JP3820744B2

Abstract

(57)【要約】【課題】インクが流れる孔径を十分に小さく保ちなが
ら、且つ全体の開口率を向上させた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を有
し、これらの間の流路２４ａ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１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２を有し、前記フィルタ本体１の前記流
路２４ａ内の有効面積に対する前記フィルタ孔２の開口
面積の合計の割合である開口率が３０％以上であり、前
記フィルタ本体１の厚さが前記フィルタ孔２の直径より
大きいことにより、インクの圧力損失が抑えられる。

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
なるので、インクの流れによる圧力損失が大きくなり、
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】そこで、本発明は、このような事情に鑑
み、インクが流れる孔径を十分に小さく保ちながら、且
つ全体の開口率を向上させた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ことを課題とする。

【０００８】

【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前記流路内の有
効面積に対する前記フィルタ孔の開口面積の合計の割合
である開口率が３０％以上であり、前記フィルタ本体の
厚さが前記フィルタ孔の直径より大きいことを特徴とす
るインクジェット式記録装置にある。

【０００９】かかる第１の態様では、フィルタにより圧
力損失を最小限に抑え、インク内の異物及び気泡が確実
に除去され、常にインクを良好な状態で吐出することの
できるインクジェット式記録装置が実現される。

【００１０】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記フィルタ孔は、前記開口面積が前記フィルタ本
体の厚さ方向の上流側から下流側に向かって徐々に大き
くなっていることを特徴とするインクジェット式記録装
置にある。

【００１１】かかる第２の態様では、インクの流れの流
路抵抗が低減され、インクの圧力損失が抑えられる。

【００１２】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記フィルタ孔は、隣接する三つのフィルタ
孔が正三角形形状に並ぶように並設されていることを特
徴とするインクジェット式記録装置にある。

【００１３】かかる第３の態様では、フィルタの剛性の
低下を抑えて、フィルタ孔を高密度に並設することがで
き、フィルタの開口率が向上される。

【００１４】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記フィルタ本体は、前記流路内に配
置されて前記フィルタ孔が形成されたフィルタ部が、前
記流路内の前記フィルタ本体の厚さ方向下流側に突出す
るように固定されていることを特徴とするインクジェッ
ト式記録装置にある。

【００１５】かかる第４の態様では、流路内に配置され
たフィルタ部の面積を大きくでき、フィルタの開口率が
向上される。

【００１６】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記フィルタ孔を有する前記フィルタ
本体が、エレクトロフォーミングにより形成されたもの
で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。

【００１７】かかる第５の態様では、所望の形状のフィ
ルタ孔を容易に形成することができる。

【００１８】本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか
の態様において、前記フィルタ孔が、丸形、六角形又は
八角形で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。

【００１９】かかる第６の態様では、複数のフィルタ孔
が効率的に並設され、フィルタの開口率が向上される。

【００２０】

【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。

【００２１】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。

【００２２】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、また、フィルタ部３の外側のフィルタ周縁に
は、フィルタ１を固定するための複数の固定孔４を有す
る。

【００２３】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。

【００２４】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°の角度となる
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。

【００２５】また、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。

【００２６】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。

【００２７】このように、フィルタ１の開口率を向上さ
せるためには、以下に説明するように、フィルタ１をエ
レクトロフォーミング（電鋳）で形成することが必要で
ある。そのため、フィルタ１の材質としては、ニッケル
を用いるのが好ましい。

【００２８】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。

【００２９】まず、図３（ａ）に示すように、例えば、
ステンレス鋼等からなる基板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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】このように、レジスト膜１１を製造するフ
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の厚さを製造するフィルタ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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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
溶着により固定される（図５参照）。

【００４１】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。

【００４２】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。すなわち、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。そして、インク供給針６は、上
部から図示しないヒートツールにより加熱及び加圧しな
がらヘッドケース２４に嵌合される。これにより、図７
（ｂ）に示すように、リブ２４ｂが溶融され、フィルタ
１は、ヘッドケース５とインク供給針６との間に熱溶着
される。また、溶融されたリブ２４ｂが固定孔４に流れ
込むことにより、フィルタ１は面方向にズレることがな
い。

【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。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、流路２
５ａ内のフィルタ部３の開口率増加を図っている。

【００４４】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
ルタの開口率が向上され、インクの圧力損失を抑えるこ
とができるので、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。

【００４５】なお、本実施形態では、外形が略円形のフ
ィルタについて説明したが、これに限定されず、例え
ば、図８に示すように、ヘッドケース２４とインク供給
針２３とにより水平方向に延びる水平流路２４ｃが形成
されている場合には、フィルタ１Ａを、水平流路２４ｃ
を覆う大きさの長円形状に形成し、上述と同様に、ヘッ
ドケース２４とインク供給針２３との間に固定するよう
にしてもよい。この場合には、フィルタ１Ａに、少なく
とも水平流路２４ｃを長手方向に覆う領域に複数のフィ
ルタ孔２を有するフィルタ部３Ａを設けることが好まし
い。これにより、さらにフィルタ部３の有効面積を増加
することができ、インクの圧力損失を抑えることができ
るまた、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９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。

【００４６】

【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が抑えられ、また、
インク内の異物及び気泡も確実に除去されるため、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変形例を示す平面図で
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。

【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

Claims

【特許請求の範囲】

【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
タ本体の前記流路内の有効面積に対する前記フィルタ孔
の開口面積の合計の割合である開口率が３０％以上であ
り、前記フィルタ本体の厚さが前記フィルタ孔の直径よ
り大きいことを特徴とするインクジェット式記録装置。
【請求項２】請求項１において、前記フィルタ孔は、
前記開口面積が前記フィルタ本体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っていることを特徴
とするインクジェット式記録装置。
【請求項３】請求項１又は２において、前記フィルタ
孔は、隣接する三つのフィルタ孔が正三角形形状に並ぶ
ように並設されていることを特徴とするインクジェット
式記録装置。
【請求項４】請求項１〜３の何れかにおいて、前記フ
ィルタ本体は、前記流路内に配置されて前記フィルタ孔
が形成されたフィルタ部が、前記流路内の前記フィルタ
本体の厚さ方向下流側に突出するように固定されている
ことを特徴とするインクジェット式記録装置。
【請求項５】請求項１〜４の何れかにおいて、前記フ
ィルタ孔を有する前記フィルタ本体が、エレクトロフォ
ーミングにより形成されたものであることを特徴とする
インクジェット式記録装置。
【請求項６】請求項１〜５の何れかにおいて、前記フ
ィルタ孔が、丸形、六角形又は八角形であることを特徴
とするインクジェット式記録装置。