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特開2023-132781液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体吐出装置及び液体循環装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023132781
(43)【公開日】2023-09-22
(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体吐出装置及び液体循環装置
(51)【国際特許分類】
B41J 2/14 20060101AFI20230914BHJP
B41J 2/18 20060101ALI20230914BHJP
【ＦＩ】
B41J2/14 605
B41J2/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022038308
(22)【出願日】2022-03-11
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100127111
【弁理士】
【氏名又は名称】工藤 修一
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 佑
【テーマコード（参考）】
2C056
2C057
【Ｆターム（参考）】
2C056EA14
2C056KB16
2C056KB25
2C057AF72
2C057AG44
2C057AG77
2C057BA04
2C057BA14
(57)【要約】
【課題】流路内の異物をヘッド外に排出しやすい液体吐出ヘッドの提供。
【解決手段】 液体を吐出するための複数のノズルと、複数の前記ノズルのそれぞれに連通する複数の圧力室と、前記圧力室に対して前記液体を供給する供給共通液室と、前記圧力室から前記液体を回収する回収共通液室と、前記供給共通液室に前記液体を供給する供給口と、前記回収共通液室から前記液体を排出する排出口と、前記供給口と前記圧力室との間に設けられた第１のフィルターと、前記排出口と前記圧力室との間に設けられた第２のフィルターと、を有し、前記第１のフィルターの開口径は、前記ノズルの開口径よりも小さく、前記第２のフィルターの開口径は、前記ノズルの開口径よりも大きいことを特徴とする。
【選択図】図２
【解決手段】 液体を吐出するための複数のノズルと、複数の前記ノズルのそれぞれに連通する複数の圧力室と、前記圧力室に対して前記液体を供給する供給共通液室と、前記圧力室から前記液体を回収する回収共通液室と、前記供給共通液室に前記液体を供給する供給口と、前記回収共通液室から前記液体を排出する排出口と、前記供給口と前記圧力室との間に設けられた第１のフィルターと、前記排出口と前記圧力室との間に設けられた第２のフィルターと、を有し、前記第１のフィルターの開口径は、前記ノズルの開口径よりも小さく、前記第２のフィルターの開口径は、前記ノズルの開口径よりも大きいことを特徴とする。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体を吐出するための複数のノズルと、
複数の前記ノズルのそれぞれに連通する複数の圧力室と、
前記圧力室に対して前記液体を供給する供給共通液室と、
前記圧力室から前記液体を回収する回収共通液室と、
前記供給共通液室に前記液体を供給する供給口と、
前記回収共通液室から前記液体を排出する排出口と、
前記供給口と前記圧力室との間に設けられた第１のフィルターと、
前記排出口と前記圧力室との間に設けられた第２のフィルターと、を有し、
前記第１のフィルターの開口径は、前記ノズルの開口径よりも小さく、前記第２のフィルターの開口径は、前記ノズルの開口径よりも大きいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
複数の前記ノズルのそれぞれに連通する複数の圧力室と、
前記圧力室に対して前記液体を供給する供給共通液室と、
前記圧力室から前記液体を回収する回収共通液室と、
前記供給共通液室に前記液体を供給する供給口と、
前記回収共通液室から前記液体を排出する排出口と、
前記供給口と前記圧力室との間に設けられた第１のフィルターと、
前記排出口と前記圧力室との間に設けられた第２のフィルターと、を有し、
前記第１のフィルターの開口径は、前記ノズルの開口径よりも小さく、前記第２のフィルターの開口径は、前記ノズルの開口径よりも大きいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項2】
請求項１に記載の液体吐出ヘッドであって、
前記第１のフィルターは、前記供給口と前記供給共通液室との間に設けられ、
前記第２のフィルターは、前記排出口と前記回収共通液室との間に設けられたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記第１のフィルターは、前記供給口と前記供給共通液室との間に設けられ、
前記第２のフィルターは、前記排出口と前記回収共通液室との間に設けられたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項3】
請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドであって、
前記第１のフィルターと前記第２のフィルターとは、開口面積の合計が略一致するように設けられたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記第１のフィルターと前記第２のフィルターとは、開口面積の合計が略一致するように設けられたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項4】
請求項１乃至３の何れか１つに記載の液体吐出ヘッドであって、
前記第１のフィルターと前記第２のフィルターとは、開口が前記ノズルに近い側の径が遠い側の径に比べて大きいテーパー形状をしていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記第１のフィルターと前記第２のフィルターとは、開口が前記ノズルに近い側の径が遠い側の径に比べて大きいテーパー形状をしていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項5】
請求項１乃至４の何れか１つに記載の液体吐出ヘッドを有する液体吐出ユニット。
【請求項6】
請求項５に記載の液体吐出ユニットを有する液体吐出装置。
【請求項7】
請求項１乃至４の何れか１つに記載の液体吐出ヘッドと、
前記ノズルから洗浄液を吸引するとともに、前記排出口から排出させて前記ノズルと前記圧力室とを洗浄する洗浄機構と、を備えた液体循環装置。
前記ノズルから洗浄液を吸引するとともに、前記排出口から排出させて前記ノズルと前記圧力室とを洗浄する洗浄機構と、を備えた液体循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体吐出装置及び液体循環装置に関する。
【背景技術】
【0002】
インクジェット方式の画像形成装置等に用いられるインクジェットヘッドとして、電圧が印加されると圧電素子の変形によって圧力室の体積が変わり、圧力室内部のインクが押し出されて吐出されるピエゾ方式のものが知られている（例えば特許文献１等参照）。
このようなインクジェットヘッドにおいては、十数ミクロンのノズル部分からインクが吐出されるが、圧力室へはインクを供給し続ける必要があり、ヘッドによっては吐出されるインクの粘度を一定に保って安定性を高めるため、インクジェットヘッドの上流側からポンプ等でインクが供給されるとともに、回収用のポートを圧力室下流側に設けてインクを循環させるような構成も知られている。
こうした循環式のインクジェットヘッドを用いる場合には、供給および回収されるインクから異物を取り除くために、圧力室の供給口や回収口にフィルターを設け、当該フィルターによってインク中の不純物をトラップする構成を有することも多い。
このようなインクジェットヘッドにおいては、十数ミクロンのノズル部分からインクが吐出されるが、圧力室へはインクを供給し続ける必要があり、ヘッドによっては吐出されるインクの粘度を一定に保って安定性を高めるため、インクジェットヘッドの上流側からポンプ等でインクが供給されるとともに、回収用のポートを圧力室下流側に設けてインクを循環させるような構成も知られている。
こうした循環式のインクジェットヘッドを用いる場合には、供給および回収されるインクから異物を取り除くために、圧力室の供給口や回収口にフィルターを設け、当該フィルターによってインク中の不純物をトラップする構成を有することも多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、このようなフィルターを設けたとしても、フィルターを異物がすり抜けてしまうことはあり、かかる異物によるノズルの詰まりを防ぐことは難しい。さらに、一度フィルターを通過してしまうと、回収側からはフィルターによって出られず、ノズル穴に詰まってしまう懸念もある。
また同様に、圧力室内でインクが固着してしまった時などにも、回収側にフィルターがあることによってインクジェットヘッド外に流れていかず、結果としてノズルに詰まってしまうという問題も懸念される。
また同様に、圧力室内でインクが固着してしまった時などにも、回収側にフィルターがあることによってインクジェットヘッド外に流れていかず、結果としてノズルに詰まってしまうという問題も懸念される。
【0004】
このような問題を解決するために、例えば回収側のフィルターを可動にして、異物が圧力室に入った際には可動フィルターを開状態として異物をヘッド外へと排出するような方式も考えられているが、小さなインクジェットヘッドにさらに可動部分を設けることは、部品点数の増大や可動部分の故障のリスク要因もあって、小型のインクジェットヘッドを求める際には適していないという問題が生じていた。
【課題を解決するための手段】
【0005】
このような課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドでは、液体を吐出するための複数のノズルと、複数の前記ノズルのそれぞれに連通する複数の圧力室と、前記圧力室に対して前記液体を供給する供給共通液室と、前記圧力室から前記液体を回収する回収共通液室と、前記供給共通液室に前記液体を供給する供給口と、前記回収共通液室から前記液体を排出する排出口と、前記供給口と前記圧力室との間に設けられた第１のフィルターと、前記排出口と前記圧力室との間に設けられた第２のフィルターと、を有し、前記第１のフィルターの開口径は、前記ノズルの開口径よりも小さく、前記第２のフィルターの開口径は、前記ノズルの開口径よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、ヘッド内に入ってしまった異物やヘッド内で生成されてしまった物質を容易にヘッド外に排出可能である。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の液体吐出ヘッドの構成の一例を示す図である。
【図4】第１のフィルターと第２のフィルターの開口部の構成を比較するための模式図である。
【図5】第１のフィルターの縦断面方向の形状について示す図である。
【図6】第２のフィルターの縦断面方向の形状について示す図である。
【図7】従来のフィルターを用いた際にインクヘッド内に異物が入り込む場合の一例を示す模式図である。
【図8】本発明の構成による効果の一例を示す図である。
【図9】本発明のクリーニング装置の構成の一例を示す図である。
【図11】本発明における液体吐出装置の構成の一例を示す図である。
【図12】本発明における液体吐出ユニットの構成の一例を示す図である。
【図13】本発明における液体吐出ユニットの構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明の液体吐出ヘッドであるインクジェットヘッドとして、圧電素子を駆動手段とした液体吐出ヘッド１００について説明する。
【0009】
本実施形態の液体吐出ヘッド１００は、供給口６ａから流入した液体を排出口である回収口６ｂから排出することで液体を循環させる循環型液体吐出ヘッドであり、図１に示すように、第１液室基板２と、ダンパー３と、第２液室基板４と、ノズル基板５と、を積層接合して構成されている。
液体吐出ヘッド１００はまた、ヘッドの筐体部分を兼ねているヘッドフレーム部材１と、ＦＰＣである可撓性を備えたプリント基板７と、を備えている。
液体吐出ヘッド１００には、供給側のインク通液孔である供給口６ａと、回収側のインク通液孔である回収口６ｂと、が設けられており、それぞれ後述するように流路を構成するためのチューブ４５６で接続されている。
液体吐出ヘッド１００はまた、ヘッドの筐体部分を兼ねているヘッドフレーム部材１と、ＦＰＣである可撓性を備えたプリント基板７と、を備えている。
液体吐出ヘッド１００には、供給側のインク通液孔である供給口６ａと、回収側のインク通液孔である回収口６ｂと、が設けられており、それぞれ後述するように流路を構成するためのチューブ４５６で接続されている。
【0010】
かかる液体吐出ヘッド１００の断面の模式図を図２、図３に示す。
第２液室基板４の内部には、供給側共通液室１０と、回収側共通液室１１と、が設けられており、隔壁１２によって遮断されている。これらの供給側共通液室１０と回収側共通液室１１とは、一体化して１つの共通液室としても良いが、供給口６ａから流入するインクＰと回収口６ｂから排出されるインクＰとの流れを形成しやすくするために、隔壁１２によって分離しておくことが望ましい。
また、第２液室基板４の内部には、図３に示すように供給側共通液室１０と回収側共通液室１１とに接続された圧力室１６が複数設けられており、それぞれの圧力室１６に設けられた圧電アクチュエータ１５によって圧力室１６を構成する壁面が押圧されることで、圧力室１６の体積が変化して、液体であるインクＰが吐出される。以上のような構成により、本実施形態においては、供給側共通液室１０は、複数の圧力室１６に対して前記液体を供給する供給共通液室として機能する。また、回収側共通液室１１は、圧力室１６から前記液体を回収する回収共通液室として機能する。
ノズル基板５は、インクＰを吐出するためのノズルとしての開口部であるノズル孔１７を有している。
ダンパー３の供給側共通液室１０との境界位置には、供給側フィルター部８が設けられている。同様に、回収側共通液室１１との境界位置には、回収側フィルター部９が設けられている。
供給側共通液室１０には、供給側フィルター部８とは反対側に、圧力室１６に流れ込むための開口孔である圧力室入口１３が設けられている。また、回収側共通液室１１には、圧力室１６からインクＰが回収される圧力室出口１４が設けられている。
供給口６ａ側から流入する液体であるインクＰは、図中に矢印で示すように、第１液室基板２と第２液室基板４との間に設けられた開口より、供給側フィルター部８を通過して供給側共通液室１０に流入する。また、圧力室入口１３を介して圧力室１６へと流入し、一部は圧電アクチュエータ１５によってノズル孔１７から吐出されるが、残りは圧力室出口１４を介して回収側共通液室１１へ移動し、回収側フィルター部９を通って回収口６ｂへと移動していく。なお、例えば回収口６ｂの先はチューブ４５６がつながれて、後述するような液体貯留手段たるインクタンク２０５やインクＰを循環させる駆動源となるポンプ等が接続されている。
このように、供給側フィルター部８は本実施形態において「供給口６ａと圧力室１６との間に設けられた」第１のフィルターとして機能し、回収側フィルター部９は本実施形態において「排出口６ｂと圧力室１６との間に設けられた」第２のフィルターとして機能する。
なお、供給側フィルター部８は供給口６ａと圧力室１６との間の何れかの位置に配置されれば良いが、特に好ましくは、本実施形態において示すように供給口６ａと供給側共通液室１０との間に配置される方が良い。また同様に、回収側フィルター部９は回収口６ｂと圧力室１６との間の何れかの位置に配置されれば良いが、回収口６ｂと回収側共通液室１１との間に配置されることが特に好ましい。
かかる配置とすることによって、液体吐出ヘッド１００の内部に異物が侵入することを防ぎつつも、仮に侵入した異物に対しては排除が容易となる。
第２液室基板４の内部には、供給側共通液室１０と、回収側共通液室１１と、が設けられており、隔壁１２によって遮断されている。これらの供給側共通液室１０と回収側共通液室１１とは、一体化して１つの共通液室としても良いが、供給口６ａから流入するインクＰと回収口６ｂから排出されるインクＰとの流れを形成しやすくするために、隔壁１２によって分離しておくことが望ましい。
また、第２液室基板４の内部には、図３に示すように供給側共通液室１０と回収側共通液室１１とに接続された圧力室１６が複数設けられており、それぞれの圧力室１６に設けられた圧電アクチュエータ１５によって圧力室１６を構成する壁面が押圧されることで、圧力室１６の体積が変化して、液体であるインクＰが吐出される。以上のような構成により、本実施形態においては、供給側共通液室１０は、複数の圧力室１６に対して前記液体を供給する供給共通液室として機能する。また、回収側共通液室１１は、圧力室１６から前記液体を回収する回収共通液室として機能する。
ノズル基板５は、インクＰを吐出するためのノズルとしての開口部であるノズル孔１７を有している。
ダンパー３の供給側共通液室１０との境界位置には、供給側フィルター部８が設けられている。同様に、回収側共通液室１１との境界位置には、回収側フィルター部９が設けられている。
供給側共通液室１０には、供給側フィルター部８とは反対側に、圧力室１６に流れ込むための開口孔である圧力室入口１３が設けられている。また、回収側共通液室１１には、圧力室１６からインクＰが回収される圧力室出口１４が設けられている。
供給口６ａ側から流入する液体であるインクＰは、図中に矢印で示すように、第１液室基板２と第２液室基板４との間に設けられた開口より、供給側フィルター部８を通過して供給側共通液室１０に流入する。また、圧力室入口１３を介して圧力室１６へと流入し、一部は圧電アクチュエータ１５によってノズル孔１７から吐出されるが、残りは圧力室出口１４を介して回収側共通液室１１へ移動し、回収側フィルター部９を通って回収口６ｂへと移動していく。なお、例えば回収口６ｂの先はチューブ４５６がつながれて、後述するような液体貯留手段たるインクタンク２０５やインクＰを循環させる駆動源となるポンプ等が接続されている。
このように、供給側フィルター部８は本実施形態において「供給口６ａと圧力室１６との間に設けられた」第１のフィルターとして機能し、回収側フィルター部９は本実施形態において「排出口６ｂと圧力室１６との間に設けられた」第２のフィルターとして機能する。
なお、供給側フィルター部８は供給口６ａと圧力室１６との間の何れかの位置に配置されれば良いが、特に好ましくは、本実施形態において示すように供給口６ａと供給側共通液室１０との間に配置される方が良い。また同様に、回収側フィルター部９は回収口６ｂと圧力室１６との間の何れかの位置に配置されれば良いが、回収口６ｂと回収側共通液室１１との間に配置されることが特に好ましい。
かかる配置とすることによって、液体吐出ヘッド１００の内部に異物が侵入することを防ぎつつも、仮に侵入した異物に対しては排除が容易となる。
【0011】
第２液室基板４において圧力室１６を形成する壁面の、圧力室１６とは反対側には、当該壁面を変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ１５を配置している。
【0012】
圧電アクチュエータ１５は、ベース部材上に接合した圧電部材にハーフカットダイシングによって溝加工をして、ノズル配列方向において、所要数の柱状の圧電素子を所定の間隔で櫛歯状に形成して形成される圧電駆動部であり、プリント基板７を介した電気的な制御により、圧力室１６の容積を変更する手段である。
【0013】
圧電アクチュエータ１５は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極（端面電極）に接続され、外部電極にフレキシブル配線部材でもあるプリント基板７が接続されている。
かかる構成により、液体吐出ヘッド１００においては、例えば圧電素子に与える電圧を基準電位（中間電位）から下げることによって圧電素子が収縮し、圧力室１６の容積が膨張することで、圧力室１６内に液体が流入する。
かかる構成により、液体吐出ヘッド１００においては、例えば圧電素子に与える電圧を基準電位（中間電位）から下げることによって圧電素子が収縮し、圧力室１６の容積が膨張することで、圧力室１６内に液体が流入する。
【0014】
逆に、圧電素子に印加する電圧を上げて圧電素子を積層方向に伸長させると、圧力室１６の上壁面がノズル孔１７に向かう方向に変形し、圧力室１６の容積を収縮させることとなり、圧力室１６内の液体が加圧され、ノズル孔１７から液体が吐出される。
【0015】
図４は、供給側フィルター部８に取り付けられているフィルターの開口部１８と、回収側フィルター部９に取り付けられているフィルターの開口部１９と、を示す図である。
図４に示すように、供給側フィルター部８に設けられた開口部１８と、回収側フィルター部９に設けられた開口部１９とでは、互いに径が異なっており、供給側フィルター部８の開口部１８の径の方が小さい。また、それぞれのフィルターのサイズは等しく、フィルターに設けられた開口部１８の開口面積の総和Ｓｉｎと、開口部１９の開口面積の総和Ｓｏｕｔは略一致するように設けられている。
図４に示すように、供給側フィルター部８に設けられた開口部１８と、回収側フィルター部９に設けられた開口部１９とでは、互いに径が異なっており、供給側フィルター部８の開口部１８の径の方が小さい。また、それぞれのフィルターのサイズは等しく、フィルターに設けられた開口部１８の開口面積の総和Ｓｉｎと、開口部１９の開口面積の総和Ｓｏｕｔは略一致するように設けられている。
【0016】
また、図５に示すように、本実施形態の供給側フィルター部８の開口部１８は、図５に矢印で示されたインクの流れる方向に対して、下流側の径が上流側の径よりも大きいテーパー形状を形成している。
言い換えると、供給側フィルター部８はノズル孔１７側に近い側の径が遠い側の径に比べて大きいテーパー形状をしている。
また、図６に示すように、本実施形態の回収側フィルター部９の開口部１９は、図６に矢印で示されたインクの流れる方向に対して、下流側の径が上流側の径よりも小さいテーパー形状を形成している。
言い換えると、回収側フィルター部９はノズル孔１７側に近い側の径が遠い側の径に比べて大きいテーパー形状をしている。
このように、ノズル孔１７に近い側の径が遠い側の径に比べて大きくなるように、開口部１８、１９の径を構成することとすれば、図５に示すように供給側フィルター部８を超えて侵入しようとする異物３０は、供給側共通液室１０に入り込みにくいのに対し、流出する側である回収側フィルター部９の開口部１９では、上流側の径が広がっているために、図６に示すように斜めに異物３０が位置するので、開口部１９よりも径が小さく、細長いような異物３０である場合には、開口部１９を通過しやすい。
言い換えると、供給側フィルター部８はノズル孔１７側に近い側の径が遠い側の径に比べて大きいテーパー形状をしている。
また、図６に示すように、本実施形態の回収側フィルター部９の開口部１９は、図６に矢印で示されたインクの流れる方向に対して、下流側の径が上流側の径よりも小さいテーパー形状を形成している。
言い換えると、回収側フィルター部９はノズル孔１７側に近い側の径が遠い側の径に比べて大きいテーパー形状をしている。
このように、ノズル孔１７に近い側の径が遠い側の径に比べて大きくなるように、開口部１８、１９の径を構成することとすれば、図５に示すように供給側フィルター部８を超えて侵入しようとする異物３０は、供給側共通液室１０に入り込みにくいのに対し、流出する側である回収側フィルター部９の開口部１９では、上流側の径が広がっているために、図６に示すように斜めに異物３０が位置するので、開口部１９よりも径が小さく、細長いような異物３０である場合には、開口部１９を通過しやすい。
【0017】
従来、インク内に混入した異物の回収のため、共通液室あるいは流路内の何れかの位置に、こうしたフィルターを設けることは知られていた。
しかしながら、従来のフィルターＦは、単に供給／回収されるインクに含まれる異物が、ヘッド内に侵入しないように設けられているものであって、例えば何らかの事情で一度ヘッド内に異物が混入してしまった場合には、自動で除去されることはないので、ノズルに詰まってしまう問題や、フィルターの目詰まりを生じてしまう等の懸念がある。
例えば、図７に示すように、径こそ小さいものの全長が長めの細長い異物３０であれば、異物３０の向きによってはフィルターＦの開口部をすり抜けてしまう危険性が考えられる。さらに、こうした異物３０は、向きが適度に合致しない限りは侵入しないものの、同じ理由により一度侵入してしまうと勝手に排出されることもまた生じにくい。
異物が液体吐出ヘッド１００の内部に侵入してしまうことは、例えばノズル孔１７の目詰まりを生じてしまうという問題も懸念され、こうしたフィルターには、ヘッド内に異物３０の進入を防ぐ効果の他、仮に侵入してしまった場合には出来る限り速やかに液体吐出ヘッド１００の内部からは排除される構成としておくことが好ましい。
しかしながら、従来のフィルターＦは、単に供給／回収されるインクに含まれる異物が、ヘッド内に侵入しないように設けられているものであって、例えば何らかの事情で一度ヘッド内に異物が混入してしまった場合には、自動で除去されることはないので、ノズルに詰まってしまう問題や、フィルターの目詰まりを生じてしまう等の懸念がある。
例えば、図７に示すように、径こそ小さいものの全長が長めの細長い異物３０であれば、異物３０の向きによってはフィルターＦの開口部をすり抜けてしまう危険性が考えられる。さらに、こうした異物３０は、向きが適度に合致しない限りは侵入しないものの、同じ理由により一度侵入してしまうと勝手に排出されることもまた生じにくい。
異物が液体吐出ヘッド１００の内部に侵入してしまうことは、例えばノズル孔１７の目詰まりを生じてしまうという問題も懸念され、こうしたフィルターには、ヘッド内に異物３０の進入を防ぐ効果の他、仮に侵入してしまった場合には出来る限り速やかに液体吐出ヘッド１００の内部からは排除される構成としておくことが好ましい。
【0018】
そこで、本発明の液体吐出ヘッド１００では、供給側フィルター部８に設けられた開口部１８と、回収側フィルター部９に設けられた開口部１９とでは、互いに径が異なっており、供給側フィルター部８に設けられた開口部１８の開口径はノズル孔１７の径よりも小さく、回収側フィルター部９に設けられた開口部１９の開口径はノズル孔１７よりも大きい。
かかる構成により、供給側フィルター部８に設けられた開口部１８と、回収側フィルター部９に設けられた開口部１９とでは、互いに径が異なっており、供給側フィルター部８の開口部１８の径の方が小さくなるので、仮にインクＰに不純物として異物が混在していたとしても、供給側共通液室１０には供給側フィルター部８によってかかる異物が進入できず、さらにもし仮に図５に示すように細長い異物が、供給側フィルター部８をすり抜けてしまったときにも、供給側フィルター部８よりも目の粗い回収側フィルター部９を通過しやすいために、液体吐出ヘッド１００のヘッド部分にこうした異物が残る危険性が少ない。
さらに、回収側フィルター部９の開口部１９がノズル孔１７の開口径よりも大きい構成とすることで、侵入した異物は、ノズル孔１７から排出されるよりも回収側フィルター部９の開口部１９を通過して液体吐出ヘッド１００の内部から排出される可能性が高くなる。
従って、液体吐出ヘッド１００のヘッド内に入ってしまった異物やヘッド内で生成されてしまった物質を容易にヘッド外に排出可能である。
かかる構成により、供給側フィルター部８に設けられた開口部１８と、回収側フィルター部９に設けられた開口部１９とでは、互いに径が異なっており、供給側フィルター部８の開口部１８の径の方が小さくなるので、仮にインクＰに不純物として異物が混在していたとしても、供給側共通液室１０には供給側フィルター部８によってかかる異物が進入できず、さらにもし仮に図５に示すように細長い異物が、供給側フィルター部８をすり抜けてしまったときにも、供給側フィルター部８よりも目の粗い回収側フィルター部９を通過しやすいために、液体吐出ヘッド１００のヘッド部分にこうした異物が残る危険性が少ない。
さらに、回収側フィルター部９の開口部１９がノズル孔１７の開口径よりも大きい構成とすることで、侵入した異物は、ノズル孔１７から排出されるよりも回収側フィルター部９の開口部１９を通過して液体吐出ヘッド１００の内部から排出される可能性が高くなる。
従って、液体吐出ヘッド１００のヘッド内に入ってしまった異物やヘッド内で生成されてしまった物質を容易にヘッド外に排出可能である。
【0019】
また、このようにフィルターの目を細かくする場合には、かかるフィルター部分がインクの流れを遮ってしまい、インクの流れが悪くなってしまう虞もある。
そこで、本実施形態ではさらに、供給側フィルター部８と回収側フィルター部９とは、開口面積の合計が互いに略一致するように設けられている。
かかる構成によれば、供給側共通液室１０に流れ込むインクの量と、回収側共通液室１１から流出するインクの量とが、開口面積に応じてある程度一様になることで、流れを妨げることなく、異物の除去が可能となる。
そこで、本実施形態ではさらに、供給側フィルター部８と回収側フィルター部９とは、開口面積の合計が互いに略一致するように設けられている。
かかる構成によれば、供給側共通液室１０に流れ込むインクの量と、回収側共通液室１１から流出するインクの量とが、開口面積に応じてある程度一様になることで、流れを妨げることなく、異物の除去が可能となる。
【0020】
また、本実施形態では、供給側フィルター部８と回収側フィルター部９とは、いずれもその開口がノズル孔１７側に近い側の径が遠い側の径に比べて大きいテーパー形状をしている。
かかる構成により、供給側フィルター部８では流れ方向において上流側の径が小さくなるため、異物３０の供給側共通液室１０への流入が難しくなる一方、回収側フィルター部９では流れ方向において上流側の径が大きくなるため、より異物３０が下流側に向かって移動しやすい形状となっている。
このように、ノズル孔１７に近い側の径が大きくなるテーパー形状を形成していることによって、異物３０がヘッド内に侵入しづらく、また仮に侵入したとしても、ノズル孔１７に詰まってしまう前に速やかに排出されやすい形状となっているので、ノズル孔１７の目詰まりを防ぐことができる。
かかる構成により、供給側フィルター部８では流れ方向において上流側の径が小さくなるため、異物３０の供給側共通液室１０への流入が難しくなる一方、回収側フィルター部９では流れ方向において上流側の径が大きくなるため、より異物３０が下流側に向かって移動しやすい形状となっている。
このように、ノズル孔１７に近い側の径が大きくなるテーパー形状を形成していることによって、異物３０がヘッド内に侵入しづらく、また仮に侵入したとしても、ノズル孔１７に詰まってしまう前に速やかに排出されやすい形状となっているので、ノズル孔１７の目詰まりを防ぐことができる。
【0021】
図８には、本発明の数値実施例として、ノズル孔１７の径を２４μｍ、供給側フィルター部８の開口部１８の径を１２μｍとしたときのノズル孔１７の異物詰まりの数量の比較を例示する。
なお、図８においては、差異をわかりやすくするために、敢えてインク中には２０～３０μｍの異物を混入した検査液をヘッドに流入させ、１ヘッド当たり８００チャンネルのノズル孔１７に対して、目詰まりを生じたノズル孔１７の量を示している。また、供給側フィルター部８と同じ位置に、開口径をノズル孔１７の径と同じく２４μｍとしたフィルターを挿入したときの、目詰まりを生じたノズル孔１７の量を比較例として挙げている。このように、比較例である２４μｍの場合には、３０チャンネルの目詰まりが生じたが、本発明では目詰まりが生じないことが明らかとなった。
このように、供給側フィルター部８と回収側フィルター部９との径を、ノズル孔１７の径に対して変更させることは、異物の流入に対して効果的であることが確認できた。
なお、図８においては、差異をわかりやすくするために、敢えてインク中には２０～３０μｍの異物を混入した検査液をヘッドに流入させ、１ヘッド当たり８００チャンネルのノズル孔１７に対して、目詰まりを生じたノズル孔１７の量を示している。また、供給側フィルター部８と同じ位置に、開口径をノズル孔１７の径と同じく２４μｍとしたフィルターを挿入したときの、目詰まりを生じたノズル孔１７の量を比較例として挙げている。このように、比較例である２４μｍの場合には、３０チャンネルの目詰まりが生じたが、本発明では目詰まりが生じないことが明らかとなった。
このように、供給側フィルター部８と回収側フィルター部９との径を、ノズル孔１７の径に対して変更させることは、異物の流入に対して効果的であることが確認できた。
【0022】
さらに、かかる液体吐出ヘッド１００の目詰まりの回復についても評価するべく、図９に液体吐出ヘッド１００を洗浄液（純水）によって洗浄する場合の模式図を示した。図９においては、図９（ａ）で示すように液体吐出ヘッド１００のノズル孔１７の位置を洗浄液に着水させるとともに、回収口６ｂからポンプ２０１によって吸い上げることで、図９（ｂ）に拡大図として示すようにノズル孔１７に詰まった異物３０を逆流によって回収側へと流すことでノズル孔１７の目詰まりの解消を目的としている。図９（ａ）においては、液体吐出ヘッド１００の供給口６ａと回収口６ｂとにそれぞれチューブ４５６を介してポンプ２０１が接続され、液体吐出ヘッド１００のノズル孔１７の部分が洗浄液を湛える洗浄液保持層２０２上に保持される。これらの各機構を備える装置を液体循環装置２００として示している。
【0023】
図１０には回収側フィルター部９の開口部１９の径について、３０μｍとした本実施例と、２４μｍとした比較例とで、ノズル孔１７側から回収側フィルター部９に向けて純水を通液したときのノズル孔１７の復活率（目詰まりが解消されたチャンネル数／目詰まりがあったチャンネル数）を示している。このように、供給側フィルター部８と回収側フィルター部９との径を、ノズル孔１７の径に対して変更させることは、異物の流入および流入した後の異物の洗浄・排出においても、効果的であることが確認できた。
【0024】
このように、本実施形態における液体吐出ヘッド１００は、ノズル孔１７から洗浄液を吸引するとともに、回収口６ｂから排出させてノズル孔１７と圧力室１６とを洗浄する洗浄機構と、を備えた液体循環装置２００としても用いることができる。
かかる構成は、例えば液体吐出ヘッド１００をインクヘッドとして用いた印刷装置等において、インクヘッドの洗浄動作を行うときなどに洗浄機構として用いることができる。
かかる構成は、例えば液体吐出ヘッド１００をインクヘッドとして用いた印刷装置等において、インクヘッドの洗浄動作を行うときなどに洗浄機構として用いることができる。
【0025】
【0026】
この印刷装置５００は、シリアル型装置であり、図１１に示す主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。
【0027】
このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッド１００と、液体吐出ヘッド１００にインクを供給するためのインクタンク２０５とを備えた液体吐出ユニット４４０が搭載されている。液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッド１００は、接続されたインクタンク２０５に従い、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド１００は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。
【0028】
液体吐出ヘッド１００は、インクタンク２０５と接続されて、既に述べたように、所要の色の液体が循環供給される。
【0029】
この印刷装置５００は、記録媒体としての用紙４１０を搬送するための搬送機構を備えている。搬送機構は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を含む。
【0030】
搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド１００に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。
【0031】
そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によって搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
【0032】
このように構成したこの印刷装置５００においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。
【0033】
そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド１００を駆動することにより、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成する。
【0034】
液体吐出ユニット４４０は、液体吐出装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、液体吐出ヘッド１００で構成されている。
【0035】
【0036】
この液体吐出ユニット４４０は、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド１００と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６で構成されている。
【0037】
なお、流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク２０５を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド１００のプリント基板７等と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。
【0038】
本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特にインクには限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。
【0039】
液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。
【0040】
「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構、液体循環装置の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。
【0041】
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。
【0042】
例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。
【0043】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。
【0044】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。
【0045】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。
【0046】
また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。
【0047】
「液体吐出装置」には、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体吐出装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を 気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。
【0048】
この「液体吐出装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
【0049】
例えば、「液体吐出装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。
【0050】
また、「液体吐出装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。
【0051】
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
【0052】
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
【0053】
また、「液体吐出装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。
【0054】
また、「液体吐出装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。
【0055】
なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。
【0056】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【0057】
８・・・第１フィルター（供給側フィルター部）
９・・・第２フィルター（回収側フィルター部）
６ａ・・・供給口
６ｂ・・・排出口
１０・・・供給側共通液室（共通液室）
１１・・・回収側共通液室（共通液室）
１６・・・圧力室
１７・・・ノズル
１００・・・液体吐出ヘッド
２００・・・液体循環装置
５００・・・印刷装置（液体吐出装置）
Ｓｉｎ、Ｓｏｕｔ・・・開口面積
９・・・第２フィルター（回収側フィルター部）
６ａ・・・供給口
６ｂ・・・排出口
１０・・・供給側共通液室（共通液室）
１１・・・回収側共通液室（共通液室）
１６・・・圧力室
１７・・・ノズル
１００・・・液体吐出ヘッド
２００・・・液体循環装置
５００・・・印刷装置（液体吐出装置）
Ｓｉｎ、Ｓｏｕｔ・・・開口面積
【先行技術文献】
【特許文献】
【0058】
【特許文献1】特開２０１６－１９９０３２号公報
【特許文献2】特開２０１２－２４５７２５号公報
【特許文献3】特開２０２０－０４９８１８号公報
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】