JP4910368B2 - フィルター装置及び液滴吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィルター装置及び液滴吐出装置に係り、詳細には、液体中のゴミや異物を除去するフィルター装置、及び、そのフィルター装置を通過して供給された液体を液滴吐出ヘッドのノズルから吐出する液滴吐出装置に関する。

記録ヘッドのノズルからインク滴を吐出して記録媒体に印字を行うインクジェット記録装置では、インク中に存在するゴミや異物によるノズル詰まり、あるいはインク吐出性能の低下を防止するため、記録ヘッドへのインク供給路に、インク中のゴミや異物を取り除くフィルターを設けている。

例えば、インクカートリッジのインクを、サブタンクを介して記録ヘッドに供給する構成では、サブタンク内のインク室（圧力吸収室）にフィルターを設けたものがある。（例えば、特許文献１参照）。

あるいは、サブタンク内に、インク流動方向の上流側及び下流側に位置して連通する２つのインク室を設け、下流側のインク室に形成されたインク流出口にフィルターを設けたものがある。（例えば、特許文献２参照）。

また、ノズル面に対してフィルターが平行に配置され、フィルター部のノズル面への投影された形状がノズル面よりも大きく形成された構成がある。（例えば、特許文献３参照）。

さて、一方、近年のインクジェット記録ヘッドでは、高速印字を目的として、１つの記録ヘッドに設けるノズル数を増加させる、あるいはインク噴射の繰り返し周波数を大きくする傾向にあり、また、高画質印字を目的として、噴射するインク滴を小さくするためにノズル断面積をより小さくすることが進められている。

これらのことから、上記のフィルターには、より小さいゴミや異物が除去可能で、且つ、圧力損失の小さい形状が求められており、そのため、フィルターの目の微細化、及び、フィルターの面積の大型化が進められている。ただし、フィルターの面積を大きくすると、フィルターの配置によってはインクジェット記録ヘッドが大型化してしまうため、その改善策として、フィルターを複数に分割して並列配置することにより、インクジェット記録ヘッドのサイズの大型化を抑えることが考えられている。

しかしながら、上記の構成では、フィルターの下流側の流路が複数に分岐されるため、インク中に発生した気泡が１つの流路に停留した場合、他の流路での流速が増加して、気泡が停留した流路での気泡の除去性（排出性）が悪くなり、インク吐出性能の低下を招いてしまう問題がある。

そこで、本出願人は、特願２００５−０６８２２０で、フィルターを大面積化してもフィルターの下流側の流路における気泡の排出性を損なうことがないフィルター装置を提案している。
特開平９−２７７５６１号公報 特開平１０−３２９３３０号公報 特開２００４−１２２３９８号公報

さて、図１４は、特願２００５−０６８２２０の第二の実施形態（図６、図７、図８、図９、図１１）のフィルターユニット（フィルター装置）を、模式的に、且つ、単純化した図である。

図１４に示すように、フィルターユニット９１０がインクタンク（図示略）とインクジェット記録ヘッド９０２との間のインク流路に設けられている。インクジェット記録ヘッド９０２は、ノズル面９０４に形成されたノズル（図示略）からインク滴を記録媒体である記録用紙に吐出し、記録用紙に画像を形成する。

フィルターユニット９１０は、第一インク室９１２と第二インク室９１４と備えている。そして、第一インク室９１２と第二インク室９１４との間は、フィルター９１６で仕切られている。

第一インク室９１２には、インク供給路９２４とインク循環路９２６とが連通している。また、第二インク室９１４には、インク送出路９３０が連通している。そして、インクタンク（図示略）のインクがインク供給路９２４から供給され、インク送出路９３０からインクジェット記録ヘッド９０２に送られる。また、第一インク室９１２のインクは、インク循環路９２６からインクタンクへと循環可能となっている。

なお、第一インク室９１２が、特願２００５−０６８２２０の外室に相当し、第二インク室９１４が特願２００５−０６８２２０の内室に相当する。

まず、このフィルターユニット９１０にインクを最初に充填する際の空気の排出について説明する。

図１５（ａ）と図１５（ｂ）に示すように、インクがインク供給路９２４から第一インク室９２４へ注入され、第一インク室９１２と第二インク室９１４とをインクが徐々に満たしていく。

このとき、第一インク室９１２と第二インク室９１４とを隔てるフィルター９１６の下端部がインクに浸されると、毛細管力によってインクがフィルター９１６の上部に向かって濡れ広がる。そして、第一インク室９１２と第二インク室９１４とがインクで満たされるよりも先に、フィルター９１６の全面がインクで濡れた状態となる。

フィルター９１６の全面がインクで濡れると、第一インク室９１２と第二インク室９１４との間の、フィルター９１６を介した空気の出入りが妨げられる。このため、第二インク室９１４内の空気をインク循環路９２６を通して排出することができなくなる。よって、第二インク室９１４内の空気は排出抵抗の大きなインクジェット記録ヘッド９０２を通してしか排出されなくなる。

このため、図１５（ｃ）に示すように、それまで同一に保たれていた第一インク室９１２と第二インク室９１４との液面は同一でなくなり、抵抗の少ないインク循環路９２６から空気が排出する第一インク室９１２が先行してインクで満たされる。

図１５（ｄ）に示すように、第一インク室９１２がインクで満たされると、第二インク室９１４へのインクの注入が再開される。

そして、図１５（ｅ）に示すように、液面がインク送出路９３０の送出路入口９３０Ａの高さにまで達すると、インク送出路９３０からインクが排出されインクジェット記録ヘッド９０２へのインク供給が開始される。

なお、このとき、インク送出路９３０の断面積が大きいため、インク送出路９３０の壁面を伝って（滝のように）、インクジェット記録ヘッド９０２にインクが流れ込んでいく。換言すると、メニスカスが形成されない状態で、インクジェット記録ヘッド９０２にインクが流れ込んでいく。

このため、図１５（ｆ）に示すように、インクジェット記録ヘッド９０２にインクと空気が混ざり合った状態でインクが送られる。

また、第二インク室９１４の天井部に多くの空気Ｋが残留する。そして、この空気Ｋはフィルター９１６のため、第一インク室９１２に移動しくいので、インク循環路９２６に残留しつづける。

さて、図１６に示すように、なお、インク送出路９３０の送出路入口９３０Ａは天井部の近傍に開口しているので、残留している空気Ｋは送出路入口９３０Ａの近傍にある。

このため、インクジェット記録ヘッド９０２のノズルからインクを吸引するインク吸引動作などの際、矢印Ｙ９のように流れるインクにより、残留している空気が細かな気泡となって送出路入口９３０Ａからインク送出路９３０に入り、インクジェット記録ヘッド９０２に流入する。

そして、このように、インクジェット記録ヘッド９０２にインクと共に空気が流れ込むと、インクジェット記録ヘッド９０２の信頼性を著しく低下させてしまう。

よって、イフィルターユニットに残留している空気を流出しにくくすることが望まれている。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、フィルター装置内に残留している空気を流出しにくくすることを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載のフィルター装置は、液体が流入する供給路と、前記供給路と連通した第一液室と、前記第一液室と連通した第二液室と、前記第二液室と連通し、液体が排出する第一排出路と、前記第一液室の天井部と連通する第二排出路と、前記第一液室と前記第二液室との間に設けられたフィルターと、を有し、前記第一排出路は、該第一排出路の入口と出口との間の中間部分の最上位置部が、前記入口と前記出口より上方かつ、前記第二液室の天井部の最も高い位置より上方にあり、該第一排出路の該入口は、前記第二液室の底部近傍に開口しており、前記第一液室及び前記第二液室が液体で満たされ、液面が前記第二排出路の入口へ到達して、前記第一排出路の液体は前記中間部分を越えて前記出口から排出されることを特徴としている。

請求項１に記載のフィルター装置は、供給路から液体が第一液室に流入し、更に第二液室に流入する。このとき、液体が第一液室から第二液室へ流動する際に、第一液室と第二液室との間に設けられたフィルターを通過することで、液体中に存在するゴミ等の異物がフィルターに捕らえられ、液体中から取り除かれる。そして、第一排出路から排出される。

また、第一排出路は、第一排出路の入口と出口との間の中間部分が、入口と出口より上方にあり、更に入口は、第二液室の底部近傍に開口している。第二液室に残留した空気は上部の天井部分にあるので、残留した空気から入口が離れる。よって、第二残留室に残留した空気は第一排出路の入口から流入することが殆どない。

さて、単純に入口を下方に位置させる、つまり、中間部より入口を下方に位置させると、液体の流れが止まっている場合、フィルター装置の中の液体の液面は、この入口近傍まで下がってしまう。よって、フィルター装置中に液体が殆ど充填されていない状態に戻ってしまう。

しかし、中間部が入口より上方にあるので、液面はこの中間部の最上位置部にまでしか下がらない。よって、第一排出路の入口が下方に位置していても、フィルター装置に液体が充填されている状態を保つことができる。

請求項２に記載のフィルター装置は、請求項１に記載の構成において、前記第一排出路は、全体が逆Ｕ字形状をしていることを特徴としている。

請求項２に記載のフィルター装置は、第一排出路を全体が逆Ｕ字形状にすることで、容易に、入口と出口との間の中間部分が入口より上方にある構成にできる。

請求項３に記載のフィルター装置は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記供給路の出口は、前記第一液室の底部近傍に開口していることを特徴としている。

請求項３に記載のフィルター装置は、供給路の出口が第一液室の底部近傍に開口しているので、液体が第一液室の底部から徐々に充填されていく。よって、残留する空気が少なくなる。
請求項４に記載のフィルター装置は、請求項５に記載のフィルター装置であって、前記第一液室の底部に立設され、前記供給路の出口より高い整流板が設けられていることを特徴とする。
請求項４に記載のフィルター装置は、第一液室に供給された液体が整流板によって上昇することで、フィルターを広い領域で通過するため、フィルターの劣化を抑制できる。
また、請求項５に記載のフィルター装置は、請求項１〜４の何れか１項に記載のフィルター装置であって、前記フィルターは、上部フィルターと下部フィルターとで構成され、上部フィルターと下部フィルターとは仕切部で隔てられていることを特徴とする。
請求項５に記載のフィルター装置は、下部フィルターが毛細管力によって濡れた状態となっても、上部フィルターには濡れ広がらないため、液面が上部フィルターに到達するまで空気が出入りでき、残存する空気の量を低減することができる。

請求項６に記載のフィルター装置は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の構成において、前記第一排出路の断面積を、３ｍｍ^２以上、１２ｍｍ^２以下、とすることを特徴としている。

請求項６に記載のフィルター装置は、第一排出路の断面積を、３ｍｍ^２以上、１２ｍｍ^２以下、としたので、第一排出路を流れる液体は、メニスカスを保持したまま流れる。よて、第一排出路を流れる液体に空気が混入しない。

請求項７に記載のフィルター装置は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の構成において、前記第一排出路の中間部の最上位置部は、前記第二液室の天井部より高いことを特徴としている。

請求項７に記載のフィルター装置は、第一排出路の中間部の最上位置部が第二液室の天井部より高いので、液体の流れが止まっているときも、液面が下がることなく第二液室は液体で充填されている。

請求項８に記載のフィルター装置は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の構成において、前記第二液室は、前記第一液室の内側に設けられていることを特徴としている。

請求項８に記載のフィルター装置は、第一液室によって第二液室の外側面を囲う構成とすることにより、外側面の面積が大きくされるため、この外側面に沿って設けるフィルターの面積を大きくすることができる。

請求項９に記載のフィルター装置は、請求項８に記載の構成において、前記第一液室が前記第二液室の外側面を囲うように設けられ、前記フィルターは前記外側面に沿って設けられていることを特徴としている。

請求項９に記載のフィルター装置は、第一液室によって第二液室の外側面を囲う構成とすることにより、外側面の面積をより大きくできる。よって、この外側面に沿って設けるフィルターの面積もより大きくすることができる。

請求項１０に記載のフィルター装置は、請求項９に記載の構成において、前記第二液室及び前記フィルターは円筒状とされ、この円筒状のフィルターの略軸心位置に前記第一排出路が配置されていることを特徴としている。

請求項１０に記載のフィルター装置は、第二液室及びフィルターを円筒状とし、このフィルターの略軸心位置に流出路を配置することにより、フィルターを通過して第二液室に流れ込み、第一排出路に向かうインクの流速がいずれの方向でも同じになる。これにより、インク流動時に生じる淀み部が少なくなり、気泡排出性が良好になる。また、このような円筒のフィルターであれば、例えば外側面を多角形面としフィルターを多角形筒状とする場合等に比べ、フィルターの形状が簡素となり製造が容易となる。

請求項１１に記載のフィルター装置は、請求項８に記載の構成において、前記第一液室が前記第二液室を挟むように設けられ、前記フィルターは第一液室と第二液室の境界面に設けられていることを特徴としている。

請求項１１に記載のフィルター装置は、第一液室によって第二液室を挟む構成とすることにより、第一液室と第二液室の境界面の面積をより大きくできるので、この境界面に設けるフィルターの面積もより大きくすることができる。

請求項１２に記載の液滴吐出装置は、被吐出物に向けてノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドに供給される液体が貯留された液体貯留部と、前記液滴吐出ヘッドと前記液体貯留部との間に設けられた請求項１から請求項１１のいずれか１項記載のフィルター装置と、を有することを特徴としている。

請求項１２に記載の液滴吐出装置は、残留した空気が流出しにくい請求項１から請求項１１のいずれか１項記載のフィルター装置を備えているので、液滴吐出性能の低下が防止されている。

請求項１３に記載の液滴吐出装置は、請求項１２に記載の構成において、前記フィルターが、前記液滴吐出ヘッドの前記ノズルが形成されたノズル面に対して略直交する向きに配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の液滴吐出装置。

請求項１３に記載の液滴吐出装置は、フィルターをノズル面に対して略直交する向きに配置することにより、フィルターが大面積化してもノズル面への投影面積は大きくならない。

以上説明したように、本発明のフィルター装置は、上記構成としたので、フィルター装置内の空気が流出しにくい。また、このフィルター装置を備える本発明の液滴吐出装置は上記構成としたので、液滴吐出性能の低下を防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

図１に示すように、インクジェット記録装置０１は、フィルターユニット１０がインクタンク（図示略）とインクジェット記録ヘッド０２との間のインク流路に設けられている。インクジェット記録ヘッド０２は、ノズル面０４に形成されたノズル（図示略）からインク滴（図では点線の矢印で表している）を記録媒体である記録用紙Ｐに吐出し、記録用紙Ｐに画像を形成する。

フィルターユニット１０は、第一インク室１２と第二インク室１４とを備えている。そして、第一インク室１２と第二インク室１４との間は、フィルター１６で仕切られている。

このフィルター１６は、底部１０Ａと天井部１０Ｂまでの間を上下に仕切っている。よって、フィルター１６は、インクジェット記録ヘッド０２のノズルが形成されたノズル面０４に対して略直交する向きに配置された構成となっている。このためフィルター１６を大面積化してもノズル面９０４への投影面積は大きくならない。

また、フィルター１６は、下部フィルター１８と上部フィルター２０とからなり、その間には仕切部２２が設けられている。なお、仕切部２２は、天井部１０Ｂから若干下方に位置している。

第一インク室１２には、インク供給路２４とインク循環路２６とが連通されている。また、第二インク室１４には、インク送出路３０が連通している。そして、インクタンク（図示略）のインクがインク供給路２４から供給され、第一インク室１２、フィルター１６、第二インク室１４を通過したのち、インク送出路３０からインクジェット記録ヘッド０２にインクが送られる。また、第一インク室１２のインクは、インク循環路２６からインクタンクへと循環可能となっている。

インク供給路２４の供給路出口２４Ｂは、底部１０Ａの上方近傍に開口している。また、インク供給路２４とフィルター１６との間の底部１０Ａから整流板３６が立設している。この整流板３６の上部３６Ａは、インク供給路２４の供給路出口２４Ｂより上方にまで延びている。また、天井部１０Ｂに、インク循環路２６の循環路入口２６Ａが開口している
インク送出路３０は全体が逆Ｕ字形状をしている。インク送出路３０の送出路入口３０Ａは、底部１０Ａの上方近傍に開口している。また、インク送出路３０の断面積は、３ｍｍ^２以上、１２ｍｍ^２以下である。

天井部１０Ｂは、第二インク室１４から第一インク室１２方向に向かって上昇する傾斜面になっており、その最も高い位置にインク循環路２６の循環路入口２６Ａが開口している。

更に、インク送出路３０の凸状の頂点部分３０Ｃの高さ（インク送出路３０の最上位置）は、インク循環路２６の循環路入口２６Ａより高い。

よって、図２に示すように、高い方から順に、（１）インク送出路３０の凸状の頂点部分３０Ｃ＞（２）インク循環路２６の循環路入口２６Ａ＞（３）上部フィルター２０の下端部２０Ａとなり、大きく離れて、（４）整流板３６の上部３６Ａ＞（５）インク供給路２４の供給路出口２４Ｂ＝インク送出路３０の送出路入口３０Ａとなる。

つぎに、本実施形態の作用について説明する。

まず、このフィルターユニット１０にインクを最初に充填する際（初期充填）の気泡の排出について説明する。

図３（ａ）と図３（ｂ）とに示すように、インクがインク供給路２４からフィルターユニット１０の第一インク室１２へ注入され、第一インク室１２と第二インク室１４とをインクが徐々に満たしていく。

このとき、第一インク室１２と第二インク室１４とを隔てるフィルター１６の下端部がインクに浸されると、毛細管力によってインクがフィルター上部に向かって濡れ広がる。しかし、フィルター１６は上部フィルター２０と下部フィルター１８とからなり、その間には仕切部２２が設けられている。よって、下部フィルター１８はインクで濡れるが、仕切部２２でインクの濡れ広がりが止まるため、上部フィルター２０は濡れない状態で保たれる。そのため、上部フィルター２０を介して第一インク室１２と第二インク室１４との間で空気が出入りできる。よって、第二インク室１４内の空気は、第一インク室１２を介してインク循環路２６から排出する。

したがって、図３（ｃ）に示すように、第一インク室１２と第二インク室１４とは、同一液面を保った状態で徐々に満たされていく。また、インク送出路３０の内部も第一インク室１２及び第二インク室１４と略同一液面を保った状態でインクが満たされていく。なお、空気の排出抵抗はインク循環路２６よりインクジェット記録ヘッド０２（図１参照）につながるインク送出路３０の方が大きい。インク送出路３０内の空気はインクジェット記録ヘッド０２を通して抜けるため、第一インク室１２及び第二インク室１４よりも多少液面は低くなる。

図３（ｄ）に示すように、インクの液面が仕切部２２を越え、上部フィルター２０の下端に達すると、毛細管力によってインクが上部フィルター２０の上部に向かって濡れ広がり、第一インク室１２及び第二インク室１４がインクで満たされるよりも先に、上部フィルター２０の全面がインクで濡れた状態となる。そして、このとき初めて、第一インク室１２と第二インク室１４との間の空気の流れが遮断されることになる。

しかし、図３（ｅ）に示すように、このとき既に第二インク室１４には十分インクが満たされており、第二インク室１４内に残存する空気Ｋの量は非常に少ない（図３（ｅ）と図１５（ｅ）とを比較参照）。

図３（ｆ）に示すように、第一インク室１２及び第二インク室１４がインクで満たされると、インク送出路３０からインクジェット記録ヘッド０２へのインク供給が開始される。このとき、インク送出路３０の断面積を、３ｍｍ^２以上、１２ｍｍ^２以下としているので、インクのメニスカスＭが保たれたまま送られる。そのため、インクジェット記録ヘッド０２には殆ど空気が混入しない状態でインクが注入される。（図３（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）と図１５（ｅ）、（ｆ）とを比較参照）。更に、図３（ｇ）、図３（ｈ）に示すように、僅かな量の空気Ｋしか残留しない。

次に、充填後のインクの流れについて説明する。

図４に示すように、インク送出路３０の送出路入口３０Ａは底部１０Ａの近傍に開口しているので、残留している空気Ｋはインク送出路３０の送出路入口３０Ａから非常に遠い。このため、インクジェット記録ヘッド０２のノズルからインクを吸引するインク吸引動作などの際、第二インク室１４に残留している気泡Ｋが送出路入口３０Ａからインク送出路３０に入ることは殆どない。

このように、フィルターユニット１０に残留する空気が非常に少なくなっているうえ、インクジェット記録ヘッド０２にインクと共に空気（気泡）が流出することが非常に少なくなっている。したがって、フィルターユニット１０に残留する空気が流出し、インクジェット記録ヘッド０２に流入することにより、信頼性を低下させてしまうことがない。

また、フィルター１６のできるだけ広い領域を通過して第一インク室１２から第二インク室１４へとインクが送られる方が良い。よって、本実施形態では、矢印Ｙで示すように、整流板３６によってインクの流れに上昇流を生じさせることで、インク供給路２４の供給路出口２４Ｂから底部１０Ａに沿ってインク送出路３０の送出路入口３０Ａに流れることを防止し、フィルター１６のできるだけ広い領域を通過して第一インク室１２から第二インク室１４へとインクが送られるようになっている。

さて、図５は、インクジェット記録ヘッド０２（液滴吐出ヘッド）用のフィルターユニット（フィルター装置）に求められる各種条件をまとめた一覧表である。なお、図中のＦＵはフィルターユニットの略号であり、ＪＳはインクジェット記録ヘッドの略号である。

この表から判るように、従来のフィルターユニットは、これらの各種条件のうち、一部の条件に対して十分に満足することができていなかった。これに対し、本実施形態のフィルターユニット１０は、これらの条件を全て十分に満足することができ、その結果、インクジェット記録ヘッド０２の信頼性やメンテナンス性を大幅に改善することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されない。

例えば、図６に示すように、上部と下部とに分かれていない従来のフィルター９１６を用いた第一変形例のフィルターユニット８１０であっても良い。

なお、このような構成は、第一インク室１２と第二インク室１４とを隔てるフィルター９１６の下端部がインクに浸されると、毛細管力によってインクがフィルター９１６の上部に向かって濡れ広がり、第一インク室１２と第二インク室１４とがインクで満たされるよりも先にフィルター９１６の全面がインクで濡れた状態となる。フィルター９１６の全面がインクで濡れると、第一インク室１２と第二インク室１４との間の、フィルター１６を介した空気の出入りが妨げられる。このため、第二インク室１４内の空気はインク循環路２６を通して排出することができなくなる。よって、第二インク室１４内の空気は排出抵抗の大きなインクジェット記録ヘッド０２を通してしか排出されなくなる。

よって、抵抗の少ないインク循環路２６から空気が排出する第一インク室１２が先行してインクで満たされる。そして、第一インク室１２がインクで満たされた後、第二インク室１４がインクで満たされる。したがって、上記実施形態のフィルターユニット１０よりも、第二インク室１４に残る空気の量が増える。

しかし、前述したように、インク送出路３０の送出路入口３０Ａは底部１０Ａの近傍に開口しているので、残留している空気Ｋは、インク送出路３０の送出路入口３０Ａから非常に遠い。よって、インクジェット記録ヘッド０２のノズルからインクを吸引するインク吸引動作などの際、第二インク室１４に残留している空気Ｋが送出路入口３０Ａからインク送出路３０に入ることは殆どない。（図４を参考）
更に、図７に示すように、インク循環路２６が無い第二変形例のフィルターユニット７１０であっても良い。この場合は、第一インク室１２の空気の排出は、インク供給路７２４から行われる。

つぎに、本発明の実施例について説明する。
（第一実施例）
図８に示すように、第一実施例のフィルターユニット１１０は、全体が扁平の略台形箱形状をしている。フィルターユニット１１０は各構成部材が一体的に組み付けられてユニット化されている。そして、ユニット化された状態で、インクジェット記録装置に搭載されたインクジェット記録ヘッドとインクカートリッジとの間のインク流路に接続されて使用される。

図９にも示すように、フィルターユニット１１０は、ケース本体１５０、２枚の側板部材１７２、及び２枚のフィルター１１６により構成されている。

ケース本体１５０は、両側面が開口し内部が空洞となっている。ケース本体１５０の上面における左部及び右部はそれぞれ略水平面となっており、左部よりも右部が少し高くなっている。そして、これらの左部と右部の間には、左側から右側へ向けて上り傾斜した傾斜面となっている。

ケース本体１５０の内部には、天井部１５０Ｂと正面内壁面部１５０Ｃから所定の間隔を持った隔壁１５２が形成されている。この隔壁１５２の幅は、ケース本体１５０の幅より狭い。そして、この隔壁１５２にフィルター１１６が貼り付けられる。よって、２枚のフィルター１１６は対向して略平行に配置される。そして、ケース本体１５０の両側面に側板部材１７２が貼り付けられる。なお、図９は、一方側のみフィルター１１６と側板部材１７２が貼り付けられた状態である。

このような構成をしているので、図１０にも示すように、フィルター１１６で挟まれた内室１１４が形成され、更に内室の外側に外室１１２が形成される。つまり、内室１１４が外室１１２で挟まれた構成となる。また、フィルター１１６は、内室１１４と外室１１２の境界面に設けられる構成となる。なお、外室１１２が上記実施形態で説明した第一インク室１２に相当し、内室１１４が第二インク室１４に相当する。（図１参照）。

なお、フィルター１１６は、上部フィルター１２０及び下部フィルター１１８と、それらを仕切る仕切部１２２とで構成されている。

隔壁１５２の正面部分と正面内壁面部１５０Ｃとの間に隔壁１５４が設けられている。この隔壁１５４は天井部１５０Ｂから垂下し、下端は底部１５０Ａと間に隙間が生じるように形成されている。また、この隔壁１５４の幅は、ケース本体１５０の幅と同じである。そして、この隔壁１５４と正面内壁面部１５０Ｃとの間の空間がインク供給路１２４であり、供給路出口１２４Ｂは下端と底部１５Ａと間の隙間である。

更に、隔壁１５２と隔壁１５４との間に整流板１３６が設けられている。この整流板１３６は、底部１５０Ａから立設し、上端は供給路出口１２４Ｂより上方に位置する。

ケース本体１５０の上面左部には、円筒状の筒部１６０が突出している。この筒部１６０は、インク供給路１２４に連通している。

ケース本体７０の上面右部にも、円筒状の筒部１６２が突設されている。この筒部１６２は天井部１５０Ｂに開口している。そして、この筒部１６２がインク循環路１２６であり、天井部１５０Ｂの開口が循環路入口１２６Ａである。

内室１１４の略中央付近には、パイプを逆Ｕ字に曲げた形状のインク送出路１３０が配置されている。インク送出路１３０の一方の端部である送出路入口１３０Ａは、底部１５０Ａより若干上方に開口している。インク送出路１３０の他方の端部は、底部１５０Ａを貫通して突き出て、インクジェット記録ヘッド（図示略）に接続されている。更に、インク送出路１３０の凸部は天井部１５０Ｂを貫通し突き出ている。よって、インク送出路１３０の凸状の頂点部分１３０Ｃの高さ（インク送出路１３０の最上位置）は、インク循環路１２６の循環路入口１２６Ａより高い。

なお、インク供給路１２４、インク循環路１２６、インク送出路１３０は断面積４．９ｍｍ^２（インク送出路１３０は内径２．５ｍｍの円管路）となっており、ここを流れるインクは、メニスカスが安定して維持されるようになっている。

つぎに、実施形態と重複するが、フィルターユニット１１０のインクの流れを説明する。

インクタンク（図示略）のインクが筒部１６０からインク供給路１２４に送られる。インクがインク供給路１２４の供給路出口１２４Ｂから出る。整流板１３６によって上方に流れに変えられる。（図１０（Ａ）の矢印Ｙ１を参照）。そして、内室１１４と外室１１２とをインクで満たしていく。このとき、内室１１４と外室１１２とを隔てるフィルター１１６の下端部がインクに浸されると、毛細管力によってインクがフィルター上部に向かって濡れ広がる。しかし、フィルター１１６は上部フィルター１２０と下部フィルター１１８とからなり、その間には仕切部１２２が設けられている。よって、下部フィルター１１８はインクで濡れるが、仕切部２２でインクの濡れ広がりが止まるため、上部フィルター１２０は濡れない状態で保たれる。そのため、上部フィルター１２０を介して内室１１４と外室１１２との間で空気が出入りできる。よって、内室１１４内の空気は、外室１１２を介してインク循環路１２６から排出する。（実施形態の図３（ａ）と図３（ｂ）とに相当）。

したがって、内室１１４と外室１１２は、同一液面を保った状態で徐々に満たされていく。また、インク送出路１３０の内部も内室１１４及び外室１１２と略同一液面を保った状態でインクが満たされていく。（実施形態の図３（ｃ）に相当）。

インクの液面が仕切部１２２を越え、上部フィルター１２０の下端に達すると、毛細管力によってインクが上部フィルター１２０の上部に向かって濡れ広がり、内室１１４及び外室１１２がインクで満たされるよりも先に、上部フィルター１２０の全面がインクで濡れた状態となる。そして、このとき初めて、内室１１４と外室１１２との間の空気の流れが遮断されることになる。（実施形態の図３（ｄ）に相当）。

しかし、このとき既に内室１１４には十分インクが満たされており、内室１１４に残存する空気の量は非常に少ない（実施形態の図３（ｅ）に相当）。

外室１１２及び内室１１４がインクで満たされると、インク送出路１３０からインクジェット記録ヘッドへのインク供給が開始される。このとき、インク送出路１３０の断面積を、４．９ｍｍ^２（内径２．５ｍｍ）としているので、インクのメニスカスが保たれたまま送られる。そのため、インクジェット記録ヘッドには殆ど空気が混入しない状態でインクが注入される。（実施形態の図３（ｆ）に相当）。更に、内室１１４には僅かしか空気が残留しない。（実施形態の図３（ｇ）、図３（ｈ）に相当）。

また、インク送出路１３０の送出路入口１３０Ａは底部１５０Ａの近傍に開口している。よって、内室１１４の天井部１５０Ｂ近傍に残留している空気はインク送出路１３０の送出路入口１３０Ａから非常に遠い。このため、インクジェット記録ヘッドのノズルからインクを吸引するインク吸引動作などの際、残留している空気が送出路入口１３０Ａからインク送出路１３０に入ることは殆どない。

また、外室１１２によって内室１１４の挟み込む構成とすることにより、フィルター１１６の面積を大きくすることができる。
（第二実施例）
図１１に示すように、第二実施例のフィルターユニット２１０は、全体が円筒形状となっている。また、第一実施例と同様に、フィルターユニット２１０は各構成部材が一体的に組み付けられてユニット化されている。そして、ユニット化された状態で、インクジェット記録装置に搭載されたインクジェット記録ヘッドとインクカートリッジとの間のインク流路に接続されて使用される。

図１２と図１３とに示すように、フィルターユニット２１０は、蓋部材２７０、ケース本体部２５０、フィルター２１６からなっている。

蓋部材２７０は、下面が円形に開口し内部が空洞の円筒状である。蓋部材２７０の上部には、筒部２６０と筒部２６２とが突設されている。筒部２６０は、内部に延びており、この筒部２６０がインク供給路２２４であり、開口が供給路出口２２４Ｂである。また、筒部２６２がインク循環路２２６であり、天井部２７０Ｂの開口が循環路入口２２６Ａである。

ケース本体部２５０は、円盤状の底部２５０Ａを備えている。底部２５０Ａには、側面に縦長の四角形状の開口２５２が複数形成された円筒部２５４が設けられている。なお、この円筒部２５４の上部は、蓋部材２７０の天井部２７０Ｂより低い。

円筒部２５４の中には、パイプが逆Ｕ字に曲げた形状のインク送出路２３０が配置されている。インク送出路２３０の一方の端部である送出路入口２３０Ａは、底部２５０Ａより若干上方に開口している。インク送出路２３０の他方の端部は、底部２５０Ａを貫通して突き出し、インクジェット記録ヘッド（図示略）に接続されている。また、円筒部２５０の外側には、同心円状に整流板２３６が底部２５０Ａから立設している。

そして、円筒部２５４の周囲にフィルター２１６を貼り付けた後、蓋部材２７０をケース本体部２５０に被せて接合する。

このように組み立てると、円筒部２５４の内部の内室２１４が、円筒部２５４と蓋部材２７０との間の外室２１２の中にある構成となる。なお、内室２１４が実施形態の第二インク室１４に相当し、外室２１２が実施形態の第一インク室１２に相当する。

なお、内室２１４と外室２１２とを隔てるフィルター２１６は、上部フィルター２２０及び下部フィルター２１８と、それらを仕切る仕切部２２２とで構成されている。

インクの流れは、実施形態、第一実施例で説明と重複するので、省略する。

なお、このような構成としたので、図１３（Ａ）の矢印Ｙ５で示すように、インク供給路２２４のインクは整流板２３６によって上方の流れを発生させると共に、図１３（Ｂ）のＹ６で示すように、外室２１２の全周に渡ってインクが流れる。また、矢印Ｙ７で示すように、開口２５２からフィルター２１６を通過して内室２１４にインクが流れる。

また、円筒形状であるので、外室２１２からフィルター２１６を通過して内室２１４に流れ込み、インク送出路２３０に向かうインクの流速がいずれの方向でも同じになる。これにより、インク流動時に生じる淀み部が少なくなり、空気の排出性が良好になる。

なお、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されない。

例えば、フィルター装置は、インクジェット記録装置に限らず、半導体等のパターン形成のために液滴を吐出するパターン形成装置等の他の液滴吐出装置にも適用することができる。

本発明の実施形態に係るフィルターユニットの構成を模式的に示すと共に、このフィルターユニットを使用したインクジェット記録装置の要部を模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係るフィルターユニットの構造を模式的に示す図である。 図１のフィルターユニットにインクを充填する際の様子を、（a）から（ｈ）へと順番に示した図である。 インクが充填された図１のフィルターユニットでのインクの流れを示す図である。 図１のフィルターユニットと従来のフィルターユニットとの各種条件での性能を比較した表である。 本発明の実施形態に係るフィルターユニットの第一の変形例を示す図である。 本発明の実施形態に係るフィルターユニットの第二の変形例を示す図である。 第一実施例のフィルターユニットの外観を示す斜視図である。 図８のフィルターユニットの分解状態を示す分解斜視図である。 図８のフィルターユニットの断面を示し、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 第二実施例のフィルターユニットの外観を示す斜視図である。 図１１のフィルターユニットの分解状態を示す分解斜視図である。 図１１のフィルターユニットの断面を示し、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 従来のフィルターユニットの構造を模式的に示す図である。 図１４の従来のフィルターユニットにインクを充填する際の様子を、（a）から（ｈ）へと順番に示した図である。 インクが充填された図１４の従来のフィルターユニットでのインクの流れを示す図である。

符号の説明

０１ インクジェット記録装置（液滴吐出装置）
０２ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
１０ フィルターユニット（フィルター装置）
１０Ａ 底部
１０Ｂ 天井部
１２ 第一液室
１４ 第二液室
１６ フィルター
２４ インク供給路（供給路）
２６ インク循環路（第二排出路）
３０ インク送出路（第一排出路）

Claims (12)

1. 液体が流入する供給路と、
   前記供給路と連通した第一液室と、
   前記第一液室と連通した第二液室と、
   前記第二液室と連通し、液体が排出する第一排出路と、
   前記第一液室の天井部と連通する第二排出路と、
   前記第一液室と前記第二液室との間に設けられたフィルターと、
   を有し、
   前記第一排出路は、該第一排出路の入口と出口との間の中間部分の最上位置部が、前記入口と前記出口より上方かつ、前記第二液室の天井部の最も高い位置より上方にあり、該第一排出路の該入口は、前記第二液室の底部近傍に開口しており、前記第一液室及び前記第二液室が液体で満たされ、液面が前記第二排出路の入口へ到達して、前記第一排出路の液体は前記中間部分を越えて前記出口から排出されることを特徴とするフィルター装置。
2. 前記第一排出路は、全体が逆Ｕ字形状をしていることを特徴とする請求項１に記載のフィルター装置。
3. 前記供給路の出口は、前記第一液室の底部近傍に開口していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のフィルター装置。
4. 前記第一液室の底部から立設され、前記供給路の出口より高い整流板が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のフィルター装置。
5. 前記フィルターは、上部フィルターと下部フィルターとで構成され、上部フィルターと下部フィルターとは仕切部で隔てられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のフィルター装置。
6. 前記第一排出路の断面積を、３ｍｍ^２以上、１２ｍｍ^２以下、とすることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のフィルター装置。
7. 前記第二液室は、前記第一液室の内側に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のフィルター装置。
8. 前記第一液室が前記第二液室の外側面を囲うように設けられ、前記フィルターは前記外側面に沿って設けられていることを特徴とする請求項７に記載のフィルター装置。
9. 前記第二液室及び前記フィルターは円筒状とされ、この円筒状のフィルターの略軸心位置に前記第一排出路が配置されていることを特徴とする請求項８に記載のフィルター装置。
10. 前記第一液室が前記第二液室を挟むように設けられ、前記フィルターは第一液室と第二液室の境界面に設けられていることを特徴とする請求項７に記載のフィルター装置。
11. 被吐出物に向けてノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
    前記液滴吐出ヘッドに供給される液体が貯留された液体貯留部と、
    前記液滴吐出ヘッドと前記液体貯留部との間に設けられた請求項１から請求項１０のいずれか１項記載のフィルター装置と、
    を有することを特徴とする液滴吐出装置。
12. 前記フィルターが、前記液滴吐出ヘッドの前記ノズルが形成されたノズル面に対して略直交する向きに配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の液滴吐出装置。

Images