特許 7003370 液滴吐出装置及びインクジェットプリンタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-06

(45)【発行日】2022-01-20

(54)【発明の名称】液滴吐出装置及びインクジェットプリンタ

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/175 20060101AFI20220113BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20220113BHJP

【ＦＩ】

B41J2/175 503

B41J2/01 301

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2017141813

(22)【出願日】2017-07-21

(65)【公開番号】P2019018527

(43)【公開日】2019-02-07

【審査請求日】2020-05-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000003562

【氏名又は名称】東芝テック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107928

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正則

(72)【発明者】

【氏名】深澤 正勝

(72)【発明者】

【氏名】西田 英明

【審査官】中村 博之

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－０１０９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１２１１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／００３０３５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国登録実用新案第２０－０４２４０４９（ＫＲ，Ｙ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液滴を吐出するノズルを備える液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドに供給する液体の流路に配置されるケーシングと、前記ケーシング内を一次側室と二次側室に仕切るように配置され、前記ケーシング内の液体の流れ方向の上流側に位置する濾過領域に下流側に位置する濾過領域よりも大きい通流孔を配置して前記上流側に位置する濾過領域のバブルポイントを前記下流側に位置する濾過領域のバブルポイントよりも小さくしたフィルタと、を備えるフィルタユニットと、を備える液滴吐出装置。

【請求項2】

前記上流側に位置する濾過領域と対向する前記ケーシングの二次側室の表面までの離間距離は、前記下流側に位置する濾過領域と対向する前記ケーシングの二次側室の表面までの離間距離よりも、小さい請求項１に記載の液滴吐出装置。

【請求項3】

前記フィルタは、濾過面が重力方向に配置された板状のフィルタであり、
前記ケーシングは、上方側に液体の流入口が位置し下方側に液体の流出口が位置する縦置きで前記液滴吐出ヘッドの側面に固定配置されている請求項１又は２に記載の液滴吐出装置。

【請求項4】

前記液滴吐出装置は、複数の液滴吐出ヘッドを備えており、
前記フィルタユニットは、前記複数の液滴吐出ヘッドの夫々にフィルタを通過した液体を供給する供給路を通じて前記複数の液滴吐出ヘッドと連結している請求項３に記載の液滴吐出装置。

【請求項5】

インクの液滴を吐出するノズルを備えるインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドに供給するインクの流路に配置されるケーシングと、前記ケーシング内を一次側室と二次側室に仕切るように配置され、前記ケーシング内のインクの流れ方向の上流側に位置する濾過領域に下流側に位置する濾過領域よりも大きい通流孔を配置して前記上流側に位置する濾過領域のバブルポイントを前記下流側に位置する濾過領域のバブルポイントよりも小さくしたフィルタと、を備えるフィルタユニットと、
前記インクジェットヘッドと対向する位置に記録媒体を搬送する記録媒体搬送装置と、
前記記録媒体の所定の位置にインクを吐出するように前記インクジェットヘッドを制御する制御部と、を備えるインクジェットプリンタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、液滴吐出装置及びインクジェットプリンタに関する。

【背景技術】

【0002】

所定量の液滴を所定の位置に供給する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置が知られている。液滴吐出装置は、例えばインクジェットプリンタ、３Ｄプリンタ、分注装置などに搭載される。インクジェットプリンタは、インクの液滴をインクジェットヘッドから吐出して、記録媒体の表面に画像等を形成する。３Ｄプリンタは、液体樹脂等の造形材の液滴を造形材吐出ヘッドから吐出し、硬化させて、三次元造形物を形成する。分注装置は、所定量の試料を複数の容器等へ供給する装置である。

【0003】

液滴吐出装置には、液滴吐出ヘッドに供給する液体の流路にフィルタユニットが設けられる。フィルタユニットは、例えば液体内に異物が混入した場合に、フィルタで異物を捕捉して液滴吐出ヘッドに目詰まりが発生するのを防ぐ。フィルタユニットは、例えば液体の初期通液時に内部に空気が残留してしまうことがある。フィルタユニット内に残留した空気は、フィルタの有効濾過面積を減少させてしまうことがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００５－１６１６１７号公報

【文献】特開２００９－１２３１６号公報

【文献】特開２０１４－１２４９４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、例えば液体の初期通液時に、内部に気体が残留するのを抑えることのできるフィルタユニットを備えた液滴吐出装置及びインクジェットプリンタを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、実施形態の液滴吐出装置は、液滴吐出ヘッド及びフィルタユニットを備える。液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルを備える。フィルタユニットは、液滴吐出ヘッドに供給する液体の流路に配置されるケーシング、及びケーシング内を一次側室と二次側室に仕切るように配置されるフィルタを備える。フィルタは、ケーシング内の液体の流れ方向の上流側に位置する濾過領域に下流側に位置する濾過領域よりも大きい通流孔を配置して前記上流側に位置する濾過領域のバブルポイントを前記下流側に位置する濾過領域のバブルポイントよりも小さくした。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態の液滴吐出装置を搭載したインクジェットプリンタの概略構成を示す縦断面図である。

【図2】第１実施形態の液滴吐出装置の概略構成を示す側面図である。

【図3】第１実施形態の液滴吐出装置の斜視図である。

【図4】第１実施形態の液滴吐出装置の展開図である。

【図5】第１実施形態のフィルタユニットの展開図である。

【図6】第１実施形態のフィルタユニットの縦断面図である。

【図7】第１実施形態のフィルタのバブルポイントの一例を示す説明図である。

【図8】第１実施形態のフィルタユニット内の液体流れを模式的に示す説明図である。

【図9】フィルタのバブルポイントが一律のフィルタユニット内の液体の流れを模式的に示す説明図である。

【図10】第２実施形態の液滴吐出装置のフィルタユニットの縦断面図である。

【図11】第２実施形態のフィルタユニット内の液体流れを模式的に示す説明図である。

【図12】第３実施形態の液滴吐出装置のフィルタユニットの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施形態に従う液滴吐出装置及びインクジェットプリンタについて、添付図面を参照しながら詳述する。なお、各図において、同一構成は同一の符号を付している。

【0009】

（第１実施形態）
実施形態の液滴吐出装置１を搭載したインクジェットプリンタとして、シートＳなどの記録媒体に画像を印刷するインクジェットプリンタ１００を例示して説明する。実施形態の液滴吐出装置１は、液滴吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッド１０Ａ（１０Ｂ～１０Ｄ）を備えている。さらに液滴吐出装置１は、インクジェットヘッド１０Ａ（１０Ｂ～１０Ｄ）に供給されるインクに例えば異物が混入したときに異物を捕捉するフィルタユニット２Ａを備えている（図２参照）。

【0010】

図１は、インクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄを搭載したインクジェットプリンタ１００の概略構成を示している。インクジェットプリンタ１００は、例えば外装体である箱型の筐体１０１を備えている。筐体１０１の内部には、記録媒体の一例であるシートＳを収納するカセット１０２Ａ，１０２Ｂ、シートＳの上流搬送路１０６、画像形成処理を行うシートＳを搬送自在に保持する搬送ベルト１１０、シートＳに向けてインクの液滴を吐出するインクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄ、シートＳの下流搬送路１２０、及び排出トレイ１２３が配置されている。インクジェットプリンタ１００は、さらに、ユーザーインターフェイスである表示画面等を含む操作部１４４、制御部としての制御基板１４０を備えている。

【0011】

インクジェットプリンタ１００がシートＳに形成する画像のデータは、例えばコンピュータ１５０で生成される。コンピュータ１５０で生成された画像データは、ケーブル１４３、コネクタ１４１Ａ，１４１Ｂを通してインクジェットプリンタ１００に入力される。インクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄは、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのインク滴を搬送ベルト１１０上のシートＳの所定の位置に所定量吐出して、画像データに対応する画像をシートＳに印刷する。

【0012】

カセット１０２Ａ及びカセット１０２Ｂは、例えば異なるサイズのシートＳを収容する。上流搬送路１０６は、送りローラ対１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃと、シート搬送経路を規定するシート案内板１０６ａ、１０６ｂで構成されている。ピックアップローラ１０４は、カセット１０２ＡからシートＳを一枚ずつ上流搬送路１０６へ供給する。シートＳは、回転する送りローラ対１０５ａ、１０５ｂによって搬送され、送りローラ対１０５ａを通過後、シート案内板１０６ａによって搬送ベルト１１０の上面へ送られる。図中の矢印Ａ１は、カセット１０２ＡからのシートＳの搬送経路を示す。一方、ピックアップローラ１０９は、カセット１０２ＢからシートＳを一枚ずつ上流搬送路１０６へ供給する。シートＳは、回転する送りローラ対１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃによって搬送され、送りローラ対１０５ｃを通過後、シート案内板１０６ａ、１０６ｂによって搬送ベルト１１０の上面へ送られる。図中の矢印Ａ２は、カセット１０２ＢからのシートＳの搬送経路を示す。

【0013】

搬送ベルト１１０は、表面に多数の貫通孔が形成された網状の無端ベルトである。搬送ベルト１１０は、駆動ローラ１１２ａ、従動ローラ１１２ｂ、１１２ｃの３本のローラによって回転自在に支持されている。駆動ローラ１１２ａは、駆動装置の一例であるモータ１１１によって回転される。図中Ａ３は、搬送ベルト１１０の回転方向を示す。搬送ベルト１１０の裏面側には、負圧容器１１３が配置されている。負圧容器１１３の上面は、搬送ベルト１１０の裏面に接している。負圧容器１１３上面には、多数の微細孔１１４が形成されている。負圧容器１１３は、減圧用のファン１１５と連結しており、ファン１１５が形成する気流によって容器内が減圧される。図中Ａ４は、気流の流れを示している。シートＳは、負圧容器１１３が減圧されることによって搬送ベルト１１０の上面に吸着保持される。カセット１０２Ａ、１０２Ｂ、上流搬送路１０６、及び搬送ベルト１１０によって、シートＳをインクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄと対向する位置まで搬送する記録媒体搬送装置が構成されている。搬送ベルト１１０の上面に吸着保持されたシートＳは、インクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄの下方を通過する際に、画像が形成される。

【0014】

インクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄは、搬送ベルト１１０上に吸着保持されたシートＳに対して例えば１ｍｍの僅かな隙間を介して対向するように配置されている。インクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄは、吐出するインクの色が異なることを除けば、同じ構造になっている。インクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄの詳細な構造は後述する。

【0015】

各インクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄには、インクの流路１３５を介してインクタンク１３０Ａ～１３０Ｄ及びインク供給圧力調整装置１３１Ａ～１３１Ｄが夫々連結されている。インクの流路１３５は、例えば樹脂製チューブである。さらにインクジェットヘッド１０Ａの側面に、後述するフィルタユニット２Ａが配置されている（図２参照）。インクジェットヘッド１０Ｂ～１０Ｄも、インクジェットヘッド１０Ａと同様である。インクタンク１３０Ａ～１３０Ｄは、インクを貯留した容器である。さらに、各インクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄの近傍に、メンテナンスユニット１３２Ａ～１３２Ｄが配置されている。例えばインクジェットヘッド１０Ａのメンテナンスユニット１３２Ａは、インクジェットヘッド１０Ａのインク吐出ノズルの表面を保護するキャップ１３３、インク吐出ノズルの表面に残留する付着物を除去するブレード１３４を備えている。他のインクジェットヘッド１０Ｂ～１０Ｄのメンテナンスユニット１３２Ｂ～１３２Ｄも、同様の構成である。

【0016】

各インクタンク１３０Ａ～１３０Ｄは、各インクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄの上方に配置されている。待機時に、インクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄのインク吐出ノズルからインクが漏れ出ないようにするために、各インク供給圧力調整装置１３１Ａ～１３１Ｄは、各インクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄ内を、大気圧に対して負圧になるようにしている。負圧は、例えば－１ｋＰａに設定している。画像形成時においては、各インクタンク１３０Ａ～１３０Ｄのインクは、インク供給圧力調整装置１３１Ａ～１３１Ｄによって各インクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄに供給される。

【0017】

筐体１０１内には、さらにインクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄの温度を調整する温度調整ユニット３が配置されている。温度調整ユニット３は、温度調整用流体の一例である温水を貯留する恒温タンク３１、及び温水を各インクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄに供給する送液装置の一例であるポンプ３２を備えている。温水の流路は、恒温タンク３１内の温水を各インクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄへ供給する供給路３３、および各インクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄから排出される温水を恒温タンク３１に戻す回収路３４を有する。温水は、供給路３３及び回収路３４を通じてインクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄと恒温タンク３１を循環する。温水の流路３３，３４は、例えば樹脂製のチューブ等で形成される。恒温タンク３１は、温水を所定の温度に保つための加熱又は冷却装置及び温度センサをさらに備えていてもよい。なお、図には、共通の温度調整ユニット３から各インクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄに温水を供給する構成を示しているが、各インクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄ用に個別の温度調整ユニット３を配置するようにしてもよい。

【0018】

画像が形成されたシートＳは、搬送ベルト１１０から下流搬送路１２０へ送られる。下流搬送路１２０は、送りローラ対１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄと、シートＳの搬送経路を規定するシート案内板１２１ａ、１２１ｂで構成されている。シートＳは、送りローラ対１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄによって、排出口１２２から排出トレイ１２３へ送られる。図中矢印Ａ５は、シートＳの搬送経路を示す。

【0019】

続いて、図２～図７を参照しながら、インクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄ及びフィルタユニット２Ａ～２Ｄの構成について説明する。インクジェットヘッド１０Ａ～１０Ｄには夫々フィルタユニット２Ａ～２Ｄが備えられている。以下は、インクジェットヘッド１０Ａ及びフィルタユニット２Ａについて説明しているが、インクジェットヘッド１０Ｂ～１０Ｄ及びフィルタユニット２Ｂ～２Ｄは、インクジェットヘッド１０Ａ及びフィルタユニット２Ａと同じ構造になっている。

【0020】

インクジェットヘッド１０Ａは、同色のインク滴を吐出できる対称構造のインクジェットヘッド部４Ａ，４Ｂを、温調部材５の両側面に一対に配置した構成である。温調部材５には恒温タンク３１からの温水が供給される。インクジェットヘッド部４Ａは、特に図４の展開図に示すように、ノズルヘッド部４１、インク供給部４２、フレキシブルプリント配線板４３、駆動回路基板４４、及びフレキシブルプリント配線板４３と駆動回路基板４４の保護カバー４８を備えている。ノズルヘッド部４１は、ノズルプレート４５、アクチュエータを構成する流路基板４６、圧力室形成用のカバー部材４７を備えている。なお、温調部材５の反対面に配置されているインクジェットヘッド部４Ｂは、インクジェットヘッド部４Ａと同じ構造になっている。

【0021】

ノズルプレート４５は、例えばポリイミドなどの樹脂又はステンレスなどの金属で形成された矩形状のプレートである。特に図２に部分断面で示すように、ノズルプレート４５の表面には、インク滴を吐出する吐出孔であるノズル４５ａが複数穿設されている。ノズルプレート４５のノズル密度は、例えば１５０～１２００ｄｐｉの範囲内に設定されている。圧力室形成用のカバー部材４７は、流路基板４６側の面とノズルプレート４５側の面が開口する箱型の部材である。カバー部材４７は、コの字状の枠の一面に天板を接着することによって形成してもよい。カバー部材４７で囲われている流路基板４６の一面には、重力方向に沿って延びるインクの圧力室４６ａと、圧力室４６ａを区画する壁となる圧電体４６ｂが複数形成されている。圧電体４６ｂで側壁が形成された複数の圧力室４６ａは、ノズル４５ａと１対１になるように夫々連通している。圧力室４６ａの側壁である圧電体４６ｂは、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成された板状の二枚の圧電体を、分極方向が互いに逆方向を向くように貼り合わすことによって形成されている。

【0022】

各圧力室４６ａの側壁及び底面には、例えばニッケル薄膜などの電極（不図示）が夫々形成されている。所定のパルス電圧を電極に印加すると、圧電体４６ａが変形しさらに元の状態に復帰する。圧電体４６ａの変形及び復帰によって発生する圧力室４６ａの容積変化は、圧力室４６ａ内のインクをノズル４５ａから吐出する駆動力となる。すなわち、圧力室４６ａ及び圧電体４６ｂによって、シェアモード変形するアクチュエータが構成されている。なお、圧力室４６ａの幅及び深さは、インクジェットプリンタ１００の仕様等によって適宜変えられる。一例として、数十～数百μｍの範囲内に設定されている。圧電体４６ｂの変形によって吐出されるインク滴は、例えば容量が１～１８０ピコリットルの範囲内に設定される。なお、ノズル４５ａ、圧力室４６ａ、圧電体４６ｂなどは、作図の便宜上、実際の寸法よりも大きく描いている。

【0023】

各圧力室４６ａの電極は、フレキシブルプリント配線板４３を介して駆動回路基板４４と電気的に接続されている。吐出動作の制御部となる駆動回路基板４４には、駆動用のＩＣ（Integrated Circuit）４４ａが搭載されている。駆動回路基板４４は、インクジェットプリンタ１００の制御基板１４０からの画像データを一時的にバッファに保存し、画像を形成する所定のタイミングでインク滴が吐出されるようにアクチュエータを動作させるための電気信号を出力する。電気信号は、各圧力室４５ａの電極に印加するパルス電圧である。駆動回路基板４４とインクジェットプリンタ１００の制御基板１４０を電気的に接続するケーブル（不図示）は、保護カバー４８の開口部４８ａを利用して配線される。ケーブルの一端は、駆動回路基板４４の例えばコネクタ４４ｂに接続される。

【0024】

インク供給部４２は、圧力室形成用のカバー部材４７の表面に固定配置されている。インク供給部４２は、内部にインク流路が形成された矩形状の部材である。インク供給部４２のインク流路は、一端側がカバー部材４７内の空間である共通インク室に連通しており、他端側がフィルタユニット２Ａに連結される。フィルタユニット２Ａを通過したインクは、インク供給部４２を通じてカバー部材４７内の共通インク室内に供給され、さらに共通インク室と連通する各圧力室４６ａに供給される。

【0025】

フレキシブルプリント配線板４３及び駆動回路基板４４の保護カバー４８は、例えば樹脂材で形成されている。保護カバー４８は、温調部材５に着脱可能なように固定されている。

【0026】

温調部材５は、例えばセラミックスによって形成されている。温調部材５の上面には、温水の供給口５１及び排出口５２が夫々形成されている。温水の供給口５１及び排出口５２は、温調部材５の内部に形成されている温水の流路５３に連通している。温調部材５は、ノズルヘッド部４１及び駆動回路基板４４を支持する支持部材を兼ねている。温調部材５は、温水からの伝熱によってノズルヘッド部４１及び／又は駆動回路基板４４の温度を所定の温度に維持する。例えば粘度の高いインクを用いる場合、インクの粘度を下げるためにノズルヘッド部４１が所定の温度になるように温水の温度を設定する。或いは、電流が流れることで高温になる駆動回路基板４４の温度を比較的低い温度に保つように温水の温度を設定する。温水の温度調節は、例えば恒温タンク３１の温度の設定を変えることによって行う。温調部材５の短辺側の側面には、インクジェットヘッド１０Ａを、インクジェットプリンタ１００に取り付ける際に使用する支持部材５４が設けられている。

【0027】

インクは、着色剤として染料または顔料を、溶媒に溶解または分散させた液体である。インク溶媒は、水性、油性、溶剤などがある。

【0028】

続いて、フィルタユニット２Ａについて説明する。フィルタユニット２Ａは、インクジェットヘッド１０Ａの短辺側の側面に縦置きに配置されている。フィルタユニット２Ａは、重力方向に延びる外形が略矩形状のケーシング２１を備えている。ケーシング２１は、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの樹脂材で形成されている。ケーシング２１の上面側には、インク供給圧力調整装置１３１Ａから流路１３５を介して送られてくるインクの流入口２２が形成されている。一方、ケーシング２１の底面側には、フィルタ６を通過したインクの流出口２３が形成されている。流出口２３は、例えば円筒状のノズルで形成されている。流出口２３は、ケーシング２１の底面に２ヵ所設けられており、一対のインクジェットヘッド部４Ａ，４Ｂのインク供給部４２に夫々接続されている。

【0029】

フィルタユニット２Ａは、インクに異物が混入したときにインクジェットヘッド部４Ａ，４Ｂに異物が侵入するのを防ぐために設置される。フィルタユニット２Ａは、異物を捕捉して有効濾過面積が縮小してもインクの流量が変わらないようにするために濾過面積を広くする必要がある。一方で、インクジェットヘッド１０Ａは、小型化が求められているので、フィルタユニット２Ａも同様に小容量化を実現しなければならない。特に、フィルタユニット２Ａは、一対のインクジェットヘッド部４Ａ，４Ｂの両方に供給されるインクが流れるので、インクジェットヘッド部が単一の場合に比べて流量が多い。インクジェットヘッド１０Ａの大きさは、一例として、長さ８０～９０ｍｍ、幅６０～７０ｍｍ、厚み２０～３０ｍｍである。フィルタユニット２Ａの外装体となるケーシング２１は、一例として、高さ５０ｍｍ、幅方向の長さ１０ｍｍ、厚さ方向の長さ１０ｍｍに設定されている。

【0030】

フィルタユニット２Ａのケーシング２１内には、図５及び図６の断面図に示すように、フィルタ６が設けられている。フィルタ６は、濾過面が重力方向に沿うように縦向きに配置されている。フィルタ６は、ケーシング２１の内部空間を、濾過前にあたる一次側室２４と濾過後にあたる二次側室２５に区画している。フィルタ６は、例えばケーシング２１の内部空間を等分するように中央位置に配置されている。インクの流入口２２及び流出口２３は、各々、ケーシング２１内の一次側室２４及び二次側室２５に連結している。

【0031】

ケーシング２１は、一次側室２４及び二次側室２５の部分で分割構造になっている。一次側室２４を形成するケーシング２１ａと、二次側室２５を形成するケーシング２１ｂとが互いに接合する縁の部分は、例えば段継ぎで接合されるように階段形状になっている。そして環状のガスケット２６及びフィルタ６を挟んでケーシング２１ａとケーシング２１ｂを接合することによって、フィルタユニット２Ａが形成される。ケーシング２１ａとケーシング２１ｂは、例えば接着剤で固定される。ガスケット２６は、例えばフッ素系樹脂、ゴムなどである。

【0032】

フィルタ６は、例えばニッケル電鋳箔、ステンレス、チタン等の金属で形成されたプレート状である。フィルタ６の寸法は、例えば高さ５０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ１０μｍに設定されている。フィルタ６の表面には、大きさが数μｍ～数十μｍに設定された通流孔６１（６１ａ，６１ｂ）が多数穿設され、インクが一次側室２４から二次側室２５に通過できるようになっている。通流孔６１（６１ａ，６１ｂ）を通過できない異物は、フィルタ６によって捕捉される。異物は、例えばインクタンク１３０Ａを交換する際などに外部から混入する粉塵などがある。通流孔６１（６１ａ，６１ｂ）は、例えば金属プレートをエッチングすることによって形成する。通流孔６１（６１ａ，６１ｂ）の形状は、円形が好ましいが、楕円や矩形としてもよい。さらに、メッシュ状のフィルタを用いてもよい。

【0033】

上記構成では、インクは、ケーシング２１内を上方側から下方側に向かって流れることになる。従って、インクの流れからみると、フィルタの濾過面全体のうち上部側が上流側に位置する濾過領域６２ａにあたり、下部側が下流側に位置する濾過領域６２ｂにあたる。そして上流側に位置する濾過領域６２ａ内の通流孔６１ａは、下流側に位置する濾過領域６２ｂ内の通流孔６１ｂよりも孔径を大きく設定している。

【0034】

図７に一例を示すように、通流孔６１（６１ａ，６１ｂ）の形状を円形とし、上流側の濾過領域６２ａの通流孔６１ａは、孔径Ｄ１を１０μｍ、ピッチＰ１を１８μｍに設定し、下流側の濾過領域６２ｂの通流孔６１ｂは、孔径Ｄ２を９．２５μｍ、ピッチＰ２を１８μｍに設定する。この通流孔６１ａ及び通流孔６１ｂの孔径は、バブルポイントに基づいて設定している。バブルポイントは、例えば日本工業規格（JIS K3802）を参照すると、「フィルタを十分に濡らし、溶媒への溶解性が低い気体でフィルタ表面の反対側から加圧したとき、フィルタ表面に最初に気泡が生じる圧力」である。バブルポイントの試験方法は、日本工業規格（JIS K3832）に規定の方法に準ずる。さらに、通流孔６１（６１ａ，６１ｂ）の孔径をＤ［ｍ］、インクの表面張力をγ［Ｎ／ｍ］、接触角をθ［ｒａｄ］、バブルポイントをＰ［Ｐａ］としたとき、Ｄ＝４γｃｏｓθ／Ｐの計算式が成立する。

【0035】

図７の表は、上記計算式を用いて、フィルタ６の上端から下端に向けて１ｍｍ間隔で通流孔６１の孔径Ｄ及びバブルポイントＰを算出した値である。上流側の濾過領域６２ａの通流孔６１ａの孔径１０μｍは、表の上端の値（デフォルト値）を採用している。一方、下流側の濾過領域６２ｂの通流孔６１ｂの孔径９．２５μｍは、表の下端の値を採用している。ケーシング２１内は、表に示すように、上端から下端に向けて下がるにつれて液圧が増加するので孔径Ｄを小さくしてバブルポイントを調節している。表に示す各孔径Ｄ［ｍｍ］の値は、この値よりも孔径を小さく設定すれば孔径１０μｍの通流孔から先にインクが流れることを示している。孔径１０μｍ及び孔径９．２５μｍのバブルポイントの値を見れば分かるように、上流側の濾過領域６２ａのバブルポイント（７３００［Ｐａ］）は、下流側の濾過領域６２ｂのバブルポイント（７８８８［Ｐａ］）よりも小さい。

【0036】

上流側の濾過領域６２ａは、フィルタ６の濾過面全体の３分の１を占めるように設定されている。既述の通り、フィルタユニット２Ａには一対のインクジェットヘッド部４Ａ，４Ｂの両方に供給されるインクが流れるので、フィルタ６の濾過面全体の３分の１に設定することによってインクジェットヘッド部が一つの場合の圧力損失と同じにしている。勿論、上流側の濾過領域６２ａは、フィルタユニット２Ａを流れるインクの種類や最大流量などに応じて変更することができる。一例として、上流側の濾過領域６２ａが、フィルタ６の濾過面全体の半分以下になる範囲で適宜変更することができる。また、フィルタ６の濾過面を通流孔６１ａ、６１ｂのように２つの孔径で分けるのではなく、３つ以上の複数の孔径で分けるようにしてもよい。

【0037】

上記構成のフィルタユニット２ＡにインクＩが充填されると、図８に模式的に示すように、まず一次側室２４にインクが満たされる。インクＩは比較的粘度が高く、且つ、通流孔６１（６１ａ，６１ｂ）の孔径が微細であるので、フィルタ６を通過するよりも一次側室２４を満たすように流れる方が、抵抗が小さいからである。そして、インクＩは、バブルポイントが小さく設定されている上部側の濾過領域６２ａから優先的に二次室側２５に流れ込み、二次室側２５を上部側から下部側に向かって流れることでケーシング２１内がインクＩで満たされる。ケーシング２１内全体がインクＩで満たされると、初期通液時のような圧力損失の大きな偏りが無くなるので、フィルタ６全体を概ね均一にインクＩが流れるようになる。

【0038】

これに対し、上流側の濾過領域６２ａのバブルポイントと下流側の濾過領域６２ｂのバブルポイントが一律に同じである場合、すなわちフィルタ６の通流孔６１ａと通流孔６２ｂの孔径が同じに設定されている場合、フィルタ６の高さの分だけ下部側の液圧が高いので、図９に模式的に示すように、上部側よりも下部側から先にインクＩが二次室側２５に流れ込む。フィルタ６を通過する圧力損失は初期通過時が最も大きいため、先に下部側からのインクＩの流れが形成されると、下部側からインクＩが優先して流れてしまう。そのため、二次側室２５の上部に空気が残留してしまうことが多い。上部側に空気が残留すると、フィルタ６の有効濾過面積が減少してしまう。

【0039】

上述の実施形態によれば、上流側の濾過領域６２ａのバブルポイントを下流側の濾過領域６２ｂのバブルポイントよりも小さくしたことにより、特にインクの初期充填時において、ケーシング２１の二次側室２５の上部に空気が残留してしまうのを抑えることができる。上述の実施形態は、プレート状のフィルタ６を用いているが、多孔質体であればプレート状に限らない。また、上流側の濾過領域６２ａと下流側の濾過領域６２ｂの間に、孔径が異なる中間の濾過領域を追加するようにしてもよい。

【0040】

（第２実施形態）
続いて、第２実施形態の液滴吐出装置が備えるフィルタユニットについて説明する。第２実施形態の液滴吐出装置は、フィルタユニットの構成が異なることを除けば、第１実施形態の液滴吐出装置と同じ構成である。従って、第１実施形態の液滴吐出装置と同様の構成については、同じ符号を付すことによって詳しい説明は省略する。

【0041】

第２実施形態のフィルタユニット７は、図１０に示すように、ケーシング７１の上部側が一次側室２４に向けて傾斜し、フィルタ６との離間距離が小さくなっている。一例として、バブルポイントが小さい濾過領域６２ａと対向するケーシング７１の表面（内面）を傾斜させて傾斜面７１ａを形成している。図５～図７に示したように、濾過領域６２ａが濾過面全体の３分の１を占めている場合、ケーシング７１も表面の３分の１を占める上部側を傾斜させて傾斜面７１ａを形成する。傾斜面７１ａは、フィルタ６の濾過面との間になす角θを形成している。傾斜面７１ａとフィルタ６とのなす角θは、例えば１７°である。但し、傾斜面７１ａは、ケーシング７１の表面の３分の１に限らず、例えば半分以下となる範囲で適宜変更してもよい。さらに、傾斜面７１ａとフィルタ６の濾過面とのなす角θは、例えば１５～２５°の範囲内で適宜変更してもよい。

【0042】

上記構成のフィルタユニット７１にインクＩが充填されると、図１１に模式的に示すように、まず一次側室２４にインクＩが満たされる。インクＩは比較的粘度が高く、且つ、通流孔６１ａ，６１ｂの孔径が微細であるので、フィルタ６を通過するよりも一次側室２４を満たすように流れる方が、抵抗が小さいからである。そして、インクＩは、バブルポイントが小さい濾過領域６２ａから優先的に二次側室２５に流れ込む。濾過領域６２ａと二次側室２５の傾斜面７１ａは接近しているので、二次側室２５に流れ込んだインクＩは、速やかに二次側室２５の表面と接触する。そして液体であるインクＩと固体であるケーシング７１の表面との親和作用によって、インクＩはケーシング７１の表面に沿って二次側室２５の下部側へと流れる。

【0043】

上述の実施形態によれば、上流側に位置する濾過領域６２ａのバブルポイントが下流側に位置する濾過領域６２ｂのバブルポイントよりも小さいフィルタ６を用いたことにより、特にインクの初期充填時においてケーシング７１の二次側室２５の上部に空気が残留してしまうのを抑えることができる。さらに、濾過領域６２ａと対向するケーシング７１の表面（内面）を傾斜させて、フィルタ６との離間距離を小さくなるようにしたことで、インクが二次側室２５内を上部側から下部側に向かって流れるのを促進できる。なお、ケーシング７１の表面を傾斜される構成に代えて、フィルタ６を傾斜配置して離間距離を小さくするようにしてもよい。

【0044】

（第３実施形態）
続いて、第３実施形態の液滴吐出装置が備えるフィルタユニットについて説明する。第３実施形態の液滴吐出装置は、フィルタユニットの構成が異なることを除けば、第１実施形態の液滴吐出装置と同じ構成である。従って、第１実施形態の液滴吐出装置と同様の構成については、同じ符号を付すことによって詳しい説明は省略する。

【0045】

第３実施形態のフィルタユニット８は、図１２に示すように、ケーシング８１を横置きに配置している。ケーシング８１は、一例として、フィルタ６が配置される下部側のケーシング８１ａに、天板となるケーシング８１ｂを取り付ける構成である。インクの流入口８２は、ケーシング８１の一端側の側面に配置され、フィルタ６を通過したインクの流出口８３は、ケーシング８１の他端側の側面に配置されている。フィルタ６は、濾過面が重力方向に沿う向きで横置きに配置されている。この場合もインクは流入口８２から流出口８３に向かってケーシング８内を流れるので、インクの流れからみると、フィルタ６の濾過面全体のうち一端側が上流側に位置する濾過領域６２ａにあたり、他端側が下流側に位置する濾過領域６２ｂにあたる。そして上流側に位置する濾過領域６２ａの通流孔６１ａは、第１実施形態と同様に、下流側に位置する濾過領域６２ｂの通流孔６１ｂよりも孔径は大きい。

【0046】

また、ケーシング８１は、上流側に位置する部分が下方から上方に向かって傾斜した形状になっている。そのため、フィルタ６は、上流側の上隅を逆三角状に切り欠いた形状になっている。ケーシング８１を横置きにした場合、二次側室２５の上流側の端面を下方から上方に向かって傾斜させて傾斜面８４にする。傾斜面８４とインクの親和作用を利用して、上部側に空気が残留するのを抑える。

【0047】

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0048】

１００ インクジェットプリンタ
１０Ａ～１０Ｄ インクジェットヘッド
２Ａ～２Ｄ フィルタユニット
２１ ケーシング
２２ 流入口
２３ 流出口
６ フィルタ
６１ａ 上流側の通流孔
６１ｂ 下流側の通流孔
６２ａ 上流側の濾過領域
６２ｂ 下流側の濾過領域
７１ ケーシング
７１ａ 傾斜面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】