JP7014863B2 - インク循環装置、インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、インク循環装置およびインクジェット記録装置に関する。

インク循環式のインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置は、インクがノズル部の付近に滞留することなく循環する。このため、インクの変質および色材の沈降を防ぐことができ、インクの吐出安定性を向上させることができる。近年では、インクジェットヘッドとインク循環装置とを一体に連結してユニット化したものもあり、コンパクト化が図られている。
しかし、特に、装置の小型化のために、インク循環ポンプとして圧電ポンプを採用する場合は、高い周波数で圧力変動する圧電ポンプの圧力室で細かな気泡が発生し易い。インク中に含まれる気泡は、インクとともにインクジェットヘッド及びインク循環装置を循環してしまう。

気泡がインクジェットヘッド内のインク圧力室に入ると、インク滴を吐出させる圧力が減少し、吐出不良を発生させる。これを防止するために、インク循環装置内で圧電ポンプの吐出側には、インク中に含まれる気泡を捕獲するエアトラップフィルターが設けられる。これにより、フィルター上流側の空間にはインク内の気泡が溜められる。
しかし、装置を小型化するとフィルター上流側の空間も容積が小さくなり、フィルターでトラップした気泡は比較的短い時間でフィルターの上流側に溜まりやすい。

フィルターの上流側に空気が溜まると、インクとフィルターとの接触面積が小さくなり、フィルターを通過する単位面積当たりの流量が増大してしまう。その結果、フィルターの圧力損失が大きくなり、インクの循環流量が低下してしまう。
さらに、インクとフィルターとの接触面積が小さくなると、フィルターの圧力損失が大きくなる。フィルター上流側の圧力が、フィルターを空気が通過するバブルポイント圧力を超えてしまうと、インク内の気泡はインクと一緒にフィルターを通過してしまい、気泡による吐出不良を発生させる。

特開２０１０－２１４６９３号公報 特開２０１０－２０８２７５号公報

本発明が解決しようとする課題は、インク内の気泡をフィルターで除去しつつ、フィルター上流側の液面高さを適正に保ち、フィルターの圧力損失の上昇による気泡の通過を抑えることができるインク循環装置およびインクジェット記録装置を提供することである。

実施形態のインク循環装置は、インク供給部と、インク戻し部と、インク循環ポンプと、フィルターと、バイパス部と、を持つ。インク供給部は、インクジェットヘッドのノズル部にインクを供給する。インク戻し部は、前記ノズル部で吐出されなかったインクが戻される。インク循環ポンプは、前記インク供給部と前記インク戻し部との間に配置される。フィルターは、前記インク循環ポンプの吐出部と前記インク供給部との間に設けられる上流側インク流路を、前記インク循環ポンプの吐出部に連通する第一流路と前記インク供給部に連通する第二流路とに仕切り、前記第一流路にインク内の気泡を捕獲する。バイパス部は、前記フィルターよりも鉛直方向の上方に配置され、前記第一流路と、前記インク戻し部と前記インク循環ポンプの吸入部との間に設けられる下流側インク流路と、を直接連通させる。
本実施形態のインクジェット記録装置は、上記インク循環装置と、前記ノズル部を有す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よる印刷位置に記録媒体を搬送する搬送部と、を備える。

実施形態のインク循環装置を含むインクジェット記録装置を概略的に示す正面図。 実施形態のインク循環装置を含むインクジェットユニットの斜視図。 実施形態のインク循環装置の図２の３－３線に沿う断面図。 実施形態のインク循環装置の図３の４－４線に沿う断面図。 実施形態のインク循環装置の図４の５－５線に沿う断面図。 実施形態のインク循環装置の図５の６－６線に沿う断面図。 実施形態のインク循環装置の図６の７－７線に沿う断面図。

以下、実施形態のインク循環装置１２およびインクジェット記録装置１を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態のインクジェット記録装置１は、ケーシング２内に送りテーブル３と、キャリッジ４と、メンテナンスユニット５とが設置されている。
送りテーブル３は、ケーシング２内に設置された送り用ガイドレール６にスライド可能に保持されている。送り用ガイドレール６は、略水平方向に直線状に延びている。送りテーブル３は、図示しない送りモータによって送り用ガイドレール６に沿う方向に移動される。送りテーブル３には、送りテーブル３上に枚葉紙等のシート状の記録媒体Ｓを吸着固定する負圧発生装置７が設けられている。これら送りテーブル３、送り用ガイドレール６、前記送りモータ及び負圧発生装置７により、記録媒体Ｓを、後述するインクジェットヘッド１１による印刷位置に搬送する搬送部８が構成されている。なお、記録媒体Ｓは、紙に限らず、樹脂や金属のフィルム、木材の板等であってもよい。

キャリッジ４は、ケーシング２内に設置された図示しない走査用ガイドレールにスライド可能に保持されている。走査用ガイドレールは、送り用ガイドレール６と直交する略水平方向に直線状に延びている。キャリッジ４は、図示しない走査モータによって駆動する搬送ベルト９により、走査用ガイドレールに沿う方向に移動される。
キャリッジ４には、複数のインクジェットユニット１０が搭載されている。複数のインクジェットユニット１０は、キャリッジ４の走査方向に沿って配列されている。

図２を併せて参照し、各インクジェットユニット１０は、インクを記録媒体Ｓに吐出するインクジェットヘッド１１と、インクジェットヘッド１１の上部側でインクジェットヘッド１１に結合される本実施形態のインク循環装置１２と、を備えている。各インクジェットユニット１０は、記録媒体Ｓに吐出するインクの種類に応じて設けられている。各インクジェットユニット１０から吐出するインクは、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラック、ホワイト等の色の異なるものの他、透明光沢インク、または赤外線若しくは紫外線を照射したときに発色する特殊インク等が用いられる。各インクジェットユニット１０のインク循環装置１２には、それぞれ図示しないインクカートリッジが接続されている。

複数のインクジェットユニット１０は、キャリッジ４上に集約して配置され、キャリッジ４とともに走査用ガイドレールに沿って移動する。キャリッジ４は、送りテーブル３上の記録媒体Ｓにインクジェットヘッド１１からインクを吐出するときには、送りテーブル３の移動軌道と交差する範囲を移動する。キャリッジ４は、インクジェットヘッド１１からインクの吐出を行わないときには、送りテーブル３の移動軌道から外れた待機位置に停止する。

メンテナンスユニット５は、複数のインクジェットユニット１０がキャリッジ４とともに待機位置に戻ったときに、各インクジェットヘッド１１のインクの吐出部（ノズル部）を覆ってインクの蒸発を防止する。メンテナンスユニット５は、複数のインクジェットユニット１０が待機位置に戻ったときに、インクジェットヘッド１１の記録媒体Ｓとの接触部を適宜清掃する。

インクジェットヘッド１１は、インクを吐出する図示しない複数のノズル部と、複数のノズル部に対向するように設けられる図示しないアクチュエータと、複数のノズル部とアクチュエータとの間に設けられる図示しないインクインク圧力室と、インク圧力室に連通して外部からインクを導入可能とするインク導入部１１ａと、インク圧力室に連通してノズル部から吐出されなかったインクを外部に排出可能とするインク排出部１１ｂと、を備えている。

インクジェットヘッド１１のアクチュエータは、例えば、圧電セラミックを用いた圧電振動膜等によって構成されている。アクチュエータの構造は、この構造に限らず、入力信号に応じてインクの圧力を高め得るものであれば他の構造であってもよい。
この実施形態に係るインクジェット記録装置１は、記録媒体Ｓ上に入力信号に応じた印刷を行う場合に、複数のインクジェットユニット１０を搭載したキャリッジ４と、記録媒体Ｓを載せた送りテーブル３とを適宜直線移動させる。このとき、複数のインクジェットユニット１０への入力信号に応じて、インクジェットヘッド１１のアクチュエータがインクの圧力を高め、複数のノズル部からインクを噴射して記録媒体Ｓに印刷を行う。

本実施形態においては、記録媒体Ｓを送りテーブル３に吸着固定し、その送りテーブル３を一方向に移動させるとともに、複数のインクジェットユニット１０を送りテーブル３の移動方向と直交する方向に移動させて、記録媒体Ｓ上に入力信号に応じた印刷を行う。なお、記録媒体Ｓおよび記録媒体Ｓの送り方式は、これに限るものではない。例えば、巻取り紙のようなロールタイプの記録媒体を用いて、その記録媒体をロールから引き出しながら、該記録媒体上にインクジェットヘッド１１で画像を形成してもよい。また、シート状の記録媒体Ｓを一枚ずつプラテンロールで送りながら、インクジェットヘッド１１で記録媒体Ｓ上に画像を形成してもよい。

図２に示すように、インクジェットユニット１０は、インク循環式のインクジェットヘッド１１の上方に、該インクジェットヘッド１１にインクを循環させるインク循環装置１２を配置している。インクジェットヘッド１１及びインク循環装置１２は、互いに一体に連結されてインクジェットユニット１０を構成している。インクジェットヘッド１１及びインク循環装置１２は、金属製の連結部材１０ａにより機械的に強固に連結されている。これにより、インク循環装置１２とインクジェットヘッド１１とをキャリッジ４に搭載する際、インクジェットヘッド１１のマウントをキャリッジ４に固定するのみで、キャリッジ４の高速移動に耐えるような強固な固定が可能である。
また、インクジェットヘッド１１とインク循環装置１２とを一体化してインクジェットユニット１０とすることで、インクジェットヘッド１１とインク循環装置１２との間のインク吸排管が簡素化されている。インクジェットユニット１０には、インクカートリッジからインク循環装置１２へインクを送液する図示しない補給チューブおよび電力供給配線が接続されている。

インク循環装置１２は、ケーシング１７、インク供給管１８、インク戻し管１９、ポンプユニット２５及び圧力調整部２４を備えている。
ケーシング１７は、全体がほぼ直方体状に形成されている。ケーシング１７は、インクジェットユニット１０が前記キャリッジ４に搭載された状態で、キャリッジ４の走査方向と合致する幅方向Ｗの寸法が、送りテーブル３の送り方向と合致する奥行方向Ｄの寸法と高さ方向Ｈの寸法に比較して小さくなっている。なお、インクジェットヘッド１１も同様の直方体状に形成され、もってインクジェットユニット１０の幅方向Ｗの寸法が抑えられている。

インク供給管１８は、インク循環装置１２からインクジェットヘッド１１にインクを供給する管であり、ケーシング１７の下端から下方へ延びている。
インク戻し管１９は、インクジェットヘッド１１からインク循環装置１２にインクを戻す管であり、ケーシング１７の下端から下方へ延びている。
ポンプユニット２５は、外部からケーシング１７内にインクを補給可能とする後述するインク補給ポンプ１５と、インク循環装置１２とインクジェットヘッド１１との間でインクを循環させる後述するインク循環ポンプ１６と、を備えている。
圧力調整部２４は、ケーシング１７内部の圧力を調整し、インクジェットヘッド１１のノズル部内のインク圧力を適正に保つ。圧力調整部２４は、ケーシング１７の上端に設置されている。

図３を併せて参照し、ケーシング１７は、供給側インク室２１と回収側インク室２２とを形成するケーシング本体１７Ａと、ケーシング本体１７Ａの幅方向Ｗの一側面に結合される偏平状のポンプユニットケース１７Ｂと、を備えている。ケーシング１７は、さらに、ポンプユニットケース１７Ｂにおけるケーシング本体１７Ａと反対側の側面を閉塞するユニットカバー１７Ｃを備えている。ユニットカバー１７Ｃおよびポンプユニットケース１７Ｂは、これらの間にポンプユニット２５を挟み込んでいる。

ケーシング１７の各部材は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）で形成されている。なお、ケーシング１７は、インクを変質させない材質であれば、ＰＰＳ以外にも、ポリイミド、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、エポキシ樹脂及びポリカーボネート等の樹脂材料で形成されてもよい。ケーシング１７は、合成樹脂以外にも、アルミニウム、ステンレス及び真鍮等の金属材料（純金属、合金を含む）で形成されてもよい。
供給側インク室２１および回収側インク室２２は、ケーシング本体１７Ａ内で奥行方向Ｄに並んで配置されている。供給側インク室２１の下端には、インク供給管１８を接続するインク供給部１２ａが形成されている。回収側インク室２２の下端には、インク戻し管１９を接続するインク戻し部１２ｂが形成されている。

ポンプユニットケース１７Ｂは、正面視が奥行方向Ｄに長い略楕円状に形成されている。ポンプユニットケース１７Ｂにおいて、その周壁の内部は、高さ方向Ｈに延びる第一の仕切壁２６と第二の仕切壁２７とによって三つの領域に仕切られている。ポンプユニットケース１７Ｂの第一の仕切壁２６と第二の仕切壁２７とに挟まれた中央領域には、三つの連通部２８が形成されている。三つの連通部２８は、ポンプユニットケース１７Ｂの高さ方向Ｈの下方側に偏った範囲に連通口を形成している。

ポンプユニットケース１７Ｂにおけるケーシング本体１７Ａと反対側の側面には、偏平状のポンプユニット２５が配置されている。ポンプユニット２５は、ポンプユニットケース１７Ｂの側面に対向するように重なるベースプレート３４と、ベースプレート３４上で奥行方向Ｄに並んで配置されるインク補給ポンプ１５およびインク循環ポンプ１６と、を備えている。
ポンプユニットケース１７Ｂの中央領域は、ポンプユニット２５およびケーシング本体１７Ａとともに、吐出室２０を形成している。吐出室２０には、ポンプユニット２５の両ポンプ１５，１６の吐出部１５ａ，１６ａが臨んでいる。ポンプユニットケース１７Ｂの三つの連通部２８には、インク中の気泡を捕獲するフィルター２９が取り付けられている。

フィルター２９は、エアトラップフィルターであり、例えば、直径１０μｍの孔が多数設けられた薄膜状の金属フィルターである。なお、フィルター２９は、金属メッシュ、又は樹脂製のメンブレンフィルタでもよい。また、エアトラップフィルターと呼称しているが、当然、インク中のゴミ等の異物も捕捉する。
このフィルター２９により、両ポンプ１５，１６が吐出したインク中の気泡は、供給側インク室２１に至る前に捕獲される。フィルター２９は、ポンプユニットケース１７Ｂの三つの連通部２８の周縁部に対向する枠状のホルダ２９ａにより、ポンプユニットケース１７Ｂに固定される。

ポンプユニット２５は、インク戻し部１２ｂ及びインク補給部３３からインク供給部１２ａに至る経路の途中に配置されている。ポンプユニット２５は、ポンプユニットケース１７Ｂとともに、ケーシング１７の幅方向Ｗの一側面に取り付けられる。
インク補給ポンプ１５は、印刷やメンテナンス動作等で消費した量のインクを前記インクカートリッジから吸引してケーシング１７に補給する。
インク循環ポンプ１６は、回収側インク室２２からインクを吸引して吐出室２０及び供給側インク室２１へ送給する。

各ポンプ１５，１６は、例えば圧電素子ポンプであり、圧電素子の歪みによって撓む振動膜の約５０Ｈｚから２００Ｈｚの駆動によって、圧力室の容積を高速で変化させ、インクを吸入かつ圧送する。各ポンプ１５，１６は、幅方向Ｗの厚さを抑えた偏平状をなし、インク循環装置１２の幅方向Ｗの大型化を抑えている。
圧電ポンプは、モータやソレノイド等の大きな駆動源が不要なので、一般的なダイヤフラムポンプ、ピストンポンプ、チューブポンプ等よりも圧倒的に小さく作ることができるメリットがある。しかし、圧電ポンプは、圧電アクチュエータが圧力室の体積を高速で変化させるという特徴から、圧力室内でインクと空気が激しくぶつかり合い、インク内に気泡を取り込み易い。また、圧電アクチュエータの駆動条件によっては、圧力室内でキャビテーションが起き、インク内に溶存している気体が気泡として現われてしまうこともある。
このように、各ポンプに圧電ポンプを採用する場合は、高い周波数で圧力変動する圧電ポンプの圧力室で発生する細かい気泡を除去するために、圧電ポンプの出口にエアトラップフィルター２９を設けることが好ましい。

図３～図５に示すように、ケーシング１７内には、インクを貯留する供給側インク室２１及び回収側インク室２２が設けられている。供給側インク室２１及び回収側インク室２２は、奥行方向Ｄで互いに並んで配置されている。供給側インク室２１には、吐出室２０から流入したインクＩ１が貯留される。供給側インク室２１内のインクＩ１は、インク供給管１８を介してインクジェットヘッド１１に供給される。回収側インク室２２には、インクジェットヘッド１１からインク戻し管１９を経て戻ったインクＩ２が貯留される。
供給側インク室２１には、吐出室２０が連通している。吐出室２０は、各インク室２１，２２における奥行方向Ｄの内側部と幅方向Ｗで隣接している。吐出室２０には、各ポンプ１５，１６の吐出側の逆止弁が臨んでいる。

ケーシング１７内には、インク循環ポンプ１６の吸入側の逆止弁が臨む吸入室２３が設けられている。吸入室２３は、回収側インク室２２における奥行方向Ｄの外側部と幅方向Ｗで隣接している。吸入室２３は、回収側インク室２２と連通している。
ケーシング１７内には、インク補給ポンプ１５の吸入側の逆止弁が臨む補給室３２が設けられている。補給室３２は、供給側インク室２１における奥行方向Ｄの外側部と幅方向Ｗで隣接している。補給室３２には、外部からインクを補給可能とするインク補給部３３が設けられている。インク補給部３３には、ケーシング１７外に突出する接続ノズル部３３ａが連設されている。接続ノズル部３３ａには、前記インクカートリッジからインク循環装置１２へインクを送液可能とする補給チューブが接続される。

吐出室２０と補給室３２との間は、ケーシング１７における補給側仕切壁４８により仕切られている。補給室３２に至ったインクは、インク補給ポンプ１５を経て吐出室２０に送られる。
吐出室２０と吸入室２３との間は、ケーシング１７における回収側仕切壁４９により仕切られている。吸入室２３に至ったインクは、インク循環ポンプ１６を経て吐出室２０に送られる。

図４に示すように、供給側インク室２１に貯留されたインクの液面の上方、及び回収側インク室２２に貯留されたインクの液面の上方には、それぞれ空気室Ｋ１，Ｋ２が形成される。供給側インク室２１および回収側インク室２２における空気室Ｋ１，Ｋ２の圧力は、それぞれ図示しない圧力センサによって検出される。この圧力センサの検出値に応じて、ケーシング１７の上部に設けられる圧力調整部２４が作動し、ケーシング１７内部の圧力が適宜調整される。

ポンプユニット２５は、各ポンプ１５，１６に対応してベースプレート３４のユニットカバー１７Ｃ側の面に取り付けられた一対の圧電振動膜３５を備えている。一対の圧電振動膜３５は、それぞれベースプレート３４との間に、各ポンプ１５，１６のポンプ室４０，４１を形成している。各圧電振動膜３５は、それぞれ円板状の図示しない圧電素子および金属板を互いに張り合わせて構成されている。

各ポンプ１５，１６は、それぞれ圧電振動膜３５が通電により撓むことで、ポンプ室４０，４１内の容積を周期的に変化させてインクを送液する。各ポンプ１５，１６は、それぞれ一対の逆止弁によってインク送液方向を一方向に規制している。各ポンプ１５，１６において、一方の逆止弁は吸入部１５ｂ，１６ｂに設けられ、他方の逆止弁は吐出部１５ａ，１６ａに設けられている。吸入部１５ｂ，１６ｂの逆止弁は、吸入部１５ｂ，１６ｂにおいてインクの流れをポンプ室４０，４１への吸入方向に規制する。吐出部１５ａ，１６ａの逆止弁は、吐出部１５ａ，１６ａにおいてインクの流れをポンプ室４０，４１からの吐出方向に規制する。

インク補給ポンプ１５は、奥行方向Ｄで互いに隣接する補給室３２と吐出室２０とに跨って設けられている。インク補給ポンプ１５は、吸入部１５ｂを補給室３２に臨ませ、吐出部１５ａを吐出室２０に臨ませている。
インク循環ポンプ１６は、奥行方向Ｄで互いに隣接する吸入室２３と吐出室２０とに跨って設けられている。インク循環ポンプ１６は、吸入部１６ｂを吸入室２３に臨ませ、吐出部１６ａを吐出室２０に臨ませている。

回収側インク室２２へインクを供給するインクカートリッジは、インク循環装置１２より重力方向において相対的に下方に配置されている。インクカートリッジを下方に配置することで、インクカートリッジ内のインクの水頭圧が回収側インク室２２の設定圧力より低く保たれる。このため、インク補給ポンプ１５が駆動している時に限り、回収側インク室２２へインクが供給可能である。

供給側インク室２１は、流入するインク中に含まれる気泡を除去する機能を有している。供給側インク室２１内のインク中の気泡は、浮力によって鉛直方向の上方に上昇し、液面上方の空気室Ｋ１に到達して除去される。空気室Ｋ１の空気量は、例えば供給側インク室２１上部のエア抜き構造により設定値に維持される。供給側インク室２１の空気室Ｋ１には、補給室３２内に混入した空気も流入する。なお、補給室３２の上部に別途エア抜き構造を備えてもよい。
同様に、回収側インク室２２も、流入するインク中に含まれる気泡を除去する機能を有するとともに、空気室Ｋ２の空気量が設定値に維持される。回収側インク室２２の空気室Ｋ２には、吸入室２３に混入した空気も流入する。なお、吸入室２３の上部に別途エア抜き構造を備えてもよい。

各インク室２１，２２の空気室Ｋ１，Ｋ２は、各ポンプ１５，１６の駆動による脈動（圧力変動）を吸収するダンパとして機能する。
各インク室２１，２２の空気室Ｋ１，Ｋ２は、初期インク充填時等に残った空気で満たされているが、空気以外にインクと反応し難い窒素や希ガスで満たすことも可能である。すなわち、インク初期充填前にインクジェットユニット１０内の空気を窒素や希ガスで置換し、この置換後にインクジェットユニット１０にインクを供給すれば、窒素や希ガスを空気室Ｋ１，Ｋ２に充填することが可能である。

インク循環装置１２の循環経路において、両ポンプ１５，１６の吐出部１５ａ，１６ａ、吐出室２０、供給側インク室２１及びインク供給部１２ａの順にインクが流れる流路は、上流側インク流路４６とされる。インク循環装置１２の循環経路において、インク戻し部１２ｂ、回収側インク室２２、吸入室２３及びインク循環ポンプ１６の吸入部１６ｂの順にインクが流れる流路は、下流側インク流路４７とされる。
上流側インク流路４６は、フィルター２９により、インク循環ポンプ１６の吐出部１６ａに連通する第一流路４６ａと、インク供給部１２ａに連通する第二流路４６ｂと、に仕切られている。吐出室２０は、フィルター２９により、第一流路４６ａ側の上流室３０と、第二流路４６ｂ側の下流室３１と、に仕切られている。

図６、図７を併せて参照し、インク循環装置１２は、フィルター２９、第二流路４６ｂ及びインクジェットヘッド１１を経ずに第一流路４６ａと下流側インク流路４７とを直接連通させるバイパス部５０を備えている。バイパス部５０は、例えば、ケーシング１７の回収側仕切壁４９に設けられる貫通孔形成部５１で構成されている。貫通孔形成部５１は、吐出室２０と吸入室２３との間の回収側仕切壁４９の上部を貫通して吐出室２０と吸入室２３とを連通させる貫通孔を形成している。
第一流路４６ａと下流側インク流路４７とは回収側仕切壁４９を介して隣接しているので、貫通孔によりバイパス部５０を簡単に設けることができる。バイパス部５０の貫通孔は、第一流路４６ａからフィルター２９、第二流路４６ｂ及びインクジェットヘッド１１を経由して下流側インク流路４７に至る通常経路の流路抵抗よりも大きな流路抵抗を持っている。

バイパス部５０の貫通孔は、フィルター２９よりも鉛直方向の上方に位置するように設けられている。フィルター２９の上部は、吐出室２０の上壁から下方に延びる垂下壁２０ａに支持されている。垂下壁２０ａにより、吐出室２０に貯留されるインクＩ３の液面Ｉ３ａの上方に空気室Ｋ３が形成される。垂下壁２０ａの下端高さがフィルター２９の実際の上端高さである場合、貫通孔形成部５１は垂下壁２０ａの下端よりも上方に位置すればよい。

バイパス部５０の貫通孔形成部５１は、吐出室２０内において奥行方向Ｄを指向して開口している。バイパス部５０から吐出室２０内に流入するインクによって、吐出室２０内において奥行方向Ｄに沿う流れが形成される。吐出室２０内には、平板状のフィルター２９における厚さ方向（幅方向Ｗ）の一側面が臨んでいる。バイパス部５０から吐出室２０内に流入するインクは、フィルター２９の一側面に沿って流れ、一側面に気泡が付着することを抑制している。

次に、本実施形態の作用について説明する。
まず、インクジェット記録装置１は、記録媒体Ｓへの印刷時、キャリッジ４の走査によりインクジェットユニット１０を移動させる。インクジェットユニット１０は、キャリッジ４の走査に同期して、印刷する画像データに応じたインクを記録媒体Ｓに対して吐出し、記録媒体Ｓに画像を形成する。

記録媒体Ｓへの印刷の間、インクジェットヘッド１１は、インク循環装置１２の駆動によりインクを循環させる。インクジェットヘッド１１のノズル部では、インクジェットヘッド１１のアクチュエータの駆動により、循環するインクの一部がメニスカス（インクと空気の界面）を破り、インク滴となって吐出する。
インクジェットヘッド１１からインクが吐出すると、ケーシング１７内のインクの量が瞬間的に減少し、回収側インク室２２内の圧力が低下する。回収側インク室２２内の圧力の低下を圧力センサが検知すると、インク補給ポンプ１５が駆動し、吐出したインク量相当のインクを前記インクカートリッジから回収側インク室２２へ補給する。

上記したインクの循環及び補給によって、ケーシング１７内のインクに気泡が混入することがある。この気泡は、フィルター２９により吐出室２０の上流室３０に捕獲され、インクジェットヘッド１１への流入が阻止される。フィルター２９が捕獲した気泡は、上流室３０内に溜まって該上流室３０内の空気層となる。この空気層は、各ポンプ１５，１６の駆動による脈動を吸収するダンパとして機能するが、上流室３０の液面を過度に押し下げると、フィルター２９の圧力損失を増加させて循環流量に影響を与えてしまう。

特に、装置の小型化のためにフィルター２９手前の上流室３０の容積を小さくしている場合、フィルター２９でトラップした気泡が比較的短い時間で液面を押し下げる。上流室３０の液面が下がると、インクとフィルター２９との接触面積が小さくなり、フィルター２９を通過する単位面積当たりのインク流量が増大し、フィルター２９の圧力損失が増大する。その結果、フィルター２９上流の圧力とフィルター２９下流の圧力の差が、フィルター孔でのインクの表面張力により決まるバブルポイント圧力を超えてしまい、フィルター２９上流の空気がフィルター孔を通過してしまう。フィルター孔を通過した空気は、気泡としてインクと一緒に流れ続ける。インクと一緒に流れる気泡がインクジェットヘッド１１のノズル部近傍を通過するとき、インクの吐出が不安定になってしまう。

本実施形態では、上流室３０内に溜まった空気層（空気室Ｋ３）がインクＩ３の液面Ｉ３ａを押し下げても、液面Ｉ３ａがある程度下がった時点で、フィルター２９よりも上方に位置するバイパス部５０の開口（貫通孔）が液面Ｉ３ａ上に露出する。これにより、上流室３０内の空気層の空気の一部が、バイパス部５０を通じて下流側インク流路４７（本実施形態では吸入室２３）に流出する。このように、上流室３０内の空気層の空気がバイパス部５０を介して流出することで、上流室３０のインクＩ３の液面Ｉ３ａが上昇し、再びバイパス部５０の開口がインク液面の下方に戻る。

バイパス部５０を境にインク液面の上昇と下降とが繰り返されることで、フィルター２９は常にインク液面の下方にあり、インクとフィルター２９との接触面積が小さくなることがない。よって、フィルター２９の圧力損失が大きくなることもなく、フィルター２９上流の圧力とフィルター２９下流の圧力との差がバブルポイント圧力を超えることもない。つまり、微小な気泡も捕捉可能となり、気泡を下流に流してしまうことが抑止される。上流室３０から流出した空気は、例えば回収側インク室２２上部のエア抜き構造により除去される。

バイパス部５０は、上流室３０からフィルター２９、下流室３１及びインクジェットヘッド１１を経由して下流側インク流路４７に至る通常経路の流路抵抗よりも大きな流路抵抗をもっている。このため、バイパス部５０の開口（貫通孔）が液中にあっても、バイパス部５０を通じて下流側インク流路４７へ直接流入するインクの量は少なく、インクの循環流量が維持される。

バイパス部５０により、フィルター２９上流の上流室３０の液面が常に適正に保たれ、フィルター２９の圧力損失が適正に保たれる。しかも、バイパス部５０がフィルター２９の一側面に沿うインクの流れを形成するので、フィルター２９への気泡の付着が抑えられ、この点でもフィルター２９の圧力損失が適正に保たれる。
これにより、インクの循環流量が安定するとともに、フィルター２９上流の圧力がバブルポイント圧力よりも小さく抑えられ、インクジェットヘッド１１へのエアの混入が抑えられる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、インク循環装置１２が、フィルター２９およびバイパス部５０を備えている。フィルター２９は、インク循環ポンプ１６の吐出部１６ａとインク供給部１２ａとの間に設けられる上流側インク流路４６を、インク循環ポンプ１６の吐出部１６ａに連通する第一流路４６ａと、インク供給部１２ａに連通する第二流路４６ｂとに仕切り、第一流路４６ａにインク内の気泡を捕獲する。バイパス部５０は、フィルター２９よりも鉛直方向の上方に配置され、第一流路４６ａと、インク戻し部１２ｂとインク循環ポンプ１６の吸入部１６ｂとの間に設けられる下流側インク流路４７と、を直接連通させる。

この構成によれば、インク内の気泡をフィルター２９で除去しつつ、フィルター２９上流側の液面高さを適正に保ち、空気層によるポンプ脈動の吸収効果を得ながら、インクとフィルター２９との接触面積が小さくなることによるフィルター２９の圧力損失の増大を抑えることができる。すなわち、インク循環ポンプ１６の出口に配置したフィルター２９の手前に溜まる空気を、フィルター２９よりも上方に配置したバイパス部５０により効率よく排出し、常にフィルター２９の全体をインクと接触させることができる。このため、フィルター２９の圧力損失の増大を抑え、インクの流量を確保するとともに、装置の小型化のためにフィルター２９の手前の空間の容積を小さくした場合でも、空気がフィルター２９を突破することがなく、インクに気泡が混ざることもない。
このように、インクの循環流量が低下したりインク内の気泡がフィルター２９を通過したりすることを抑え、インクの吐出不良を抑えることができる。

また、バイパス部５０が、第一流路４６ａからフィルター２９、第二流路４６ｂ及びインクジェットヘッド１１を経由して下流側インク流路４７に至る通常経路の流路抵抗よりも大きな流路抵抗を持つことで、バイパス部５０の開口（貫通孔）が液中にあっても、バイパス部５０を通じて下流側インク流路４７へ直接流入するインクの量を抑え、インクの循環流量を維持することができる。

また、バイパス部５０における吐出室２０内に臨む開口（貫通孔）が、フィルター２９における吐出室２０内に臨む一側面に沿う方向を指向するので、バイパス部５０が液中にあるときには、バイパス部５０がフィルター２９の一側面に沿うインクの流れを形成し、フィルター２９への気泡の付着を抑えることができる。この場合、バイパス部５０の流路抵抗を小さくしてインクを積極的に流す構成としてもよい。バイパス部５０の流路抵抗に係る内径等は、インクの特性、およびインクジェットヘッド１１のインク吐出が安定する循環流量、等を考慮して適宜決めればよい。

なお、本実施形態のバイパス部５０は、例えば回収側仕切壁４９を貫通する管部材（バイパスパイプ）で構成されてもよい。この場合、貫通孔形成部５１によりバイパス部５０を設ける場合と比べて、バイパス部５０の設定自由度を高めることができ、かつ液面高さの設定自由度を高めることができる。
本実施形態のバイパス部５０は、奥行方向Ｄに延びる流路を形成しているが、幅方向Ｗおよび高さ方向Ｈに延びる流路を含んでもよい。また、バイパス部５０は、上流側インク流路４６の上流室３０と下流側インク流路４７の回収側インク室２２とを連通させてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。

１…インクジェット記録装置、８…搬送部、１１…インクジェットヘッド、１２…インク循環装置、１２ａ…インク供給部、１２ｂ…インク戻し部、１５…インク補給ポンプ、１６…インク循環ポンプ、１６ａ…吐出部、１６ｂ…吸入部、２９…フィルター、４６…上流側インク流路、４６ａ…第一流路、４６ｂ…第二流路、４７…下流側インク流路、５０…バイパス部、５１…貫通孔形成部（開口形成部）

Claims (6)

1. インクジェットヘッドに供給するインクを貯留する供給側インク室と、
   前記インクジェットヘッドで吐出されなかったインクを貯留する回収側インク室と、
   前記供給側インク室に連通し、前記供給側インク室にインクを流入させる吐出室と、
   前記回収側インク室から前記吐出室を介してインクを前記供給側インク室に送給するインク循環ポンプと、
   前記吐出室を上流室と下流室とに仕切り、インク内の気泡を捕獲するフィルターと、
   前記フィルターよりも鉛直方向の上方に配置され、前記上流室と前記回収側インク室とを連通させるバイパス部と、
   を備え、
   前記供給側インク室、前記回収側インク室、前記吐出室、前記インク循環ポンプ、前記フィルターおよび前記バイパス部は、一つのケーシングに配置される、
   インク循環装置。
2. 前記インク循環ポンプは、圧電素子により圧電アクチュエータを駆動する圧電ポンプである、
   請求項１に記載のインク循環装置。
3. 前記インク循環ポンプの吐出部に連通する第一流路に接続されて前記第一流路にメインタンクからインクを補給可能とするインク補給ポンプを備え、
   前記インク補給ポンプは、圧電素子により圧電アクチュエータを駆動する圧電ポンプである、
   請求項１又は２に記載のインク循環装置。
4. 前記バイパス部は、前記インク循環ポンプの吐出部に連通する第一流路から、前記フィルター、前記供給側インク室に連通する第二流路、及び前記インクジェットヘッドを経由して、前記回収側インク室と前記インク循環ポンプの吸入部との間に設けられる下流側インク流路に至る経路に対し、この経路の流路抵抗よりも大きな流路抵抗を持って、前記第一流路と前記下流側インク流路とを直接連通させる、
   請求項１から３の何れか一項に記載のインク循環装置。
5. 前記バイパス部における前記インク循環ポンプの吐出部に連通する第一流路に臨む開口形成部は、前記フィルターにおける前記第一流路に臨む面に沿う方向を指向する、
   請求項１から４の何れか一項に記載のインク循環装置。
6. 請求項１から５の何れか一項に記載のインク循環装置と、
   前記インクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドによる印刷位置に記録媒体を搬送する搬送部と、
   を備えるインクジェット記録装置。

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