JP2014037131A - 液体吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体抵抗の増大を招くことなく、フィルタ部材の寿命を長くする必要がある。
【解決手段】共通液室１０を形成する第１共通液室部材７と第２共通液室部材５とを有し、第１共通液室部材７と第２共通液室部材５との間にフィルタ部材６が配置され、フィルタ部材６は、ノズル径よりも狭い隙間６３をおいて重ねて保持された第１フィルタ板６１と第２フィルタ板６２とを有し、第１フィルタ板６１及び第２フィルタ板６２には、ノズル径よりも大きな複数個の貫通穴６１ａ、６２ａが形成され、複数個の貫通穴６１ａ、６２ａはノズル配列方向及びノズル配列方向と直交する方向に二次元状に配置されている。
【選択図】図５

Description

本発明は液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置、例えばインクジェット記録装置が知られている。

液体吐出ヘッドにおいて、液滴を吐出するノズルが通じる複数の個別液室に液体を供給する共通液室内に液体をろ過するフィルタ部材を配置したものが知られている（特許文献１など）。

従来、流路パターンを形成する複数枚の金属プレートに流路を形成する連通孔を設け、隣接して積層接着される金属プレートにおける連通孔の位置を孔中心位置がずれているように配置し、各連通孔をフィルタとなる複数本のスリット状の溝により連結したものが知られている（特許文献２）。

また、互いに積層された複数枚のプレートからなる積層体を備え、積層体を構成する複数枚のプレートの各々に液体流路に連通する複数の貫通孔を形成して、複数枚のプレートを、隣接するプレートに形成された貫通孔同士が、プレートの積層方向から見て部分的に重なるように積層して、複数枚のプレートの貫通孔が形成された部分がフィルタを構成するようにしたものが知られている（特許文献３）。

また、吐出口の断面積より小さい断面積を有する複数の開口部が曲路を形成している構造、突起を有する複数の開口部であって該開口部と突起で形成される間隔が吐出口の巾より小さく成形されている断面を有する構造、吐出口の断面積より小さい断面積を有する複数の開口部が形成され、かつ該開口部の吐出側に凹部を有する柱が反吐出口側に凹面を向けて設けられている構造、吐出口の巾より狭い間隔で巾方向に複数の突起が設けられた断面を有する構造でフィルタを構成するものも知られている（特許文献４）。

特開２００９−０６６９０４号公報 特開２００１−３２８２６４号公報 特開２００８−０１８６６２号公報 特開平０６−３１２５０６号公報

しかしながら、特許文献２に開示されている構成にあっては、溝をフィルタとして使用しているために、目詰まりが発生しやすくなり、また、流体抵抗が非常に大きくなるという課題がある。

また、特許文献４に開示されている構成にあっては、開口部を形成する柱部の高さがノズル径で規制されるため、流路内の流体抵抗が大きくなるという課題がある。この場合、流体抵抗を小さくするため、柱部の高さを高くすると、開口部の形状が長方形状となってしまい、長方形状の異物の捕獲性が悪くなるという課題が生じる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、流体抵抗の増大を招くことなく、フィルタ部材の寿命を長くすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出する複数のノズルと、
前記ノズルが通じる複数の個別液室と、
前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、を備え、
前記共通液室内には前記液体をろ過するフィルタ部材が設けられ、
前記フィルタ部材は、前記ノズル径よりも狭い隙間をおいて重ねて保持された少なくとも２枚のフィルタ板を有し、
前記フィルタ板には、前記ノズル径よりも大きな複数個の貫通穴が形成され、
前記複数個の貫通穴は、前記フィルタ板に二次元状に配列されている
構成とした。

本発明によれば、流体抵抗の増大を招くことなく、フィルタ部材の寿命を長くすることができる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの一例の外観斜視説明図である。 同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。 本発明の第１実施形態に係るフィルタ部材の平面説明図である。 同フィルタ部材の図４のＡ−Ａ線に沿う断面説明図及びノズルの拡大説明図であり。 第１フィルタ板及び第２フィルタ板の平面説明図である。 本発明の第２実施形態に係るフィルタ部材の平面説明図である。 本発明の第３実施形態に係るフィルタ部材の平面説明図である。 本発明の第４実施形態に係るフィルタ部材の平面説明図である。 同じく平面説明図である。 本発明の第５実施形態に係るフィルタ部材の平面説明図である。 本発明の第６実施形態に係るフィルタ部材の平面説明図である。 本発明の第７実施形態に係るフィルタ部材の平面説明図である。 本発明の第８実施形態に係るフィルタ部材の平面説明図である。 図１４のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面説明図である。 上記第８実施形態のフィルタ板を製造する方法の一例の説明に供する断面説明図である。 同じく上記第８実施形態のフィルタ板を製造する方法の他の例の説明に供する断面説明図である。 エッチング加工を行う場合のフィルタ板の板厚と貫通穴の穴径の関係の説明に供する断面説明図である。 本発明の第９実施形態に係るフィルタ部材の断面説明図である。 本発明の第１０実施形態に係るフィルタ部材の断面説明図である。 同フィルタ部材の第１フィルタ板側から見た平面説明図である。 本発明の第１１実施形態に係るフィルタ部材の第１フィルタ板側から見た平面説明図である。 本発明の第１２実施形態に係るフィルタ部材の第１フィルタ板側から見た平面説明図である。 本発明の第１３実施形態に係るフィルタ部材の前記図１５と同様な断面説明図である。 本発明の第１４実施形態に係るフィルタ部材の前記図１５と同様な断面説明図である。 本発明に係る画像形成装置の一例を示す機構部の側面説明図である。 同機構部の要部平面説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体吐出ヘッドの一例について図１ないし図３を参照して説明する。図１は同ヘッドの外観斜視説明図、図２は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図３は同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、ノズル板２と、流路部材である流路板３と、振動板部材４とを接着剤で接合している。

ノズル板２には、液滴を吐出する複数のノズル２０が千鳥状に４列配列されている。このノズル板２は、例えば、ステンレス（ここでは、ＳＵＳ３１６）を用いてプレス加工でノズル２０を形成している。

流路板３は、ノズル２０に連なって通じる個別液室である圧力室２１を形成している。この流路板３は、例えばステンレス（ここではＳＵＳ３０４）を用いてプレス加工で形成している。

振動板部材４は、圧力室２１の一部の壁面を変位可能な振動領域４ａとして形成する。また、振動板部材４には、後述する下流側共通液室２５に臨み、下流側共通液室２５と各圧力室２１とを通じる液体供給路２２が形成されている。この振動板部材４は、Ｎｉ電鋳で形成している。

そして、振動板部材４の圧力室２１と反対側には、第２共通液室部材５、フィルタ部材６、このヘッドのフレームを兼ねる第１共通液室部材７を順次積層して接着剤で接合している。

第１共通液室部材７と第２共通液室部材５とによって各圧力室２１に通じる共通液室１０を形成する。共通液室１０は、フィルタ部材６の上流側の上流側共通液室２６と、下流側の下流側共通液室２５とで構成されている。なお、フィルタ部材６の詳細については後述する。

フィルタ部材６は、上流側共通液室２６から下流側共通液室２５に流れる液体から異物を捕集（捕捉）する。

本実施形態では、第１共通液室部材７は、上流側共通液室２６を形成し、ノズル配列方向両端部に、外部から液体を供給するための液体供給口部３７と外部に液体を排出する液体排出口部３８が設けられている。

振動板部材４の振動領域４ａの圧力室２１とは反対側に圧電アクチュエータ８を配置している。圧電アクチュエータ８は、２列のノズル列に合わせて１つのベース部材３３に例えばノズルピッチの半分のピッチで柱状の圧電素子（圧電柱）３２Ａ、３２Ｂを交互に形成した２つの圧電部材３２を接合している。なお、本実施形態のノズル列は４列であるので、圧電アクチュエータ８を２つ配置している。

圧電部材３２の各圧電柱３２Ａは、振動板部材４の振動領域４ａと接合されて、フレキシブル配線部材３４に備えられる駆動ＩＣ８１（図３参照）からフレキシブル配線部材３４を介して駆動信号が与えられる。なお、振動板部材４の振動領域４ａと接合していない圧電柱３２Ｂは、圧力室間隔壁２１Ａに対応する位置に接合されている。

この液体吐出ヘッドでは、圧電アクチュエータ８を駆動することで振動板部材４の振動領域４ａが変位して、圧力室２１の液体が加圧されて、ノズル２０から液滴が吐出される。

次に、本発明の第１実施形態に係るフィルタ部材について図４ないし図６も参照して説明する。図４はフィルタ部材の平面説明図、図５は同フィルタ部材の図４のＡ−Ａ線に沿う断面説明図及びノズルの拡大説明図、図６は第１フィルタ板及び第２フィルタ板の平面説明図である。

フィルタ部材６は、第１フィルタ板６１と第２フィルタ板６２とを有している。第１フィルタ板６１には、ノズル２０の直径（以下、「ノズル径」という。）Ｄｎよりも大きな孔径Ｄｆ１の複数個の貫通穴６１ａが形成されている。同様に、第２フィルタ板６２には、ノズル径Ｄｎよりも大きな孔径Ｄｆ２の複数個の貫通穴６２ａが形成されている。

ここでは、第１フィルタ板６１及び第２フィルタ板６２の貫通穴６１ａ、６２ａは二次元状に配列されている。この例では、ノズル配列方向とノズル配列方向と直交する方向の２方向に配置されている。

なお、第１フィルタ板６１の貫通穴６１ａの孔径Ｄｆ１と第２フィルタ板６２の貫通穴６２ａの孔径Ｄｆ２とは同じでも、異なってもよい。

そして、第１フィルタ板６１と第２フィルタ板６２とは、隙間６３をおいて重ねて保持されている。ここで、隙間６３の重ね方向の高さ（以下、「ギャップ幅」という。）Ｇｈは、ノズル径Ｄｎよりも狭く（Ｄｎ＞Ｇｈ）している。

ここで、第１フィルタ板６１の複数個の貫通穴６１ａと第２フィルタ板６２の複数個の貫通穴６２ａとは、重ね方向で、各フィルタ板６１、６２の貫通穴６１ａ、６２ａが重ならない位置に形成されている。

また、本実施形態では、図４に示すように、第１フィルタ板６１の複数個の貫通穴６１ａは、一方の方向（ここでは、短手方向）では、互いに隣接させて配置し、一方の方向と直交する他方の方向（ここでは、長手方向）では、少なくとも１つの貫通穴分の間隔を空けて配置している。第２フィルタ板６２の複数個の貫通穴６２ａも同様に、短手方向では互いに隣接させて配置し、長手方向では少なくとも１つの貫通穴分の間隔を空けて配置している。

そして、第１フィルタ板６１の貫通穴６１ａと第２フィルタ板６２の貫通穴６２ａとは重ね方向重ならない位置に配置されるので、フィルタ部材６の長手方向では、第１フィルタ板６１の貫通穴６１ａと第２フィルタ板６２の貫通穴６２ａとが交互に配置される。なお、ここでは、一方の方向で交互に配置される関係としているが、他方の方向で交互に配置される関係とすることもできる。

このように構成したので、上流側共通液室２６から下流側共通液室２５に液体が流れるとき、液体は、図５（ａ）に矢印３０１で示すように、第１フィルタ板６１の貫通穴６１ａから第１フィルタ板６１と第２フィルタ板６２との間の隙間６３に入り、隙間６３から第２フィルタ板６２の貫通穴６２ａから流出する。

このとき、図５に示すように、液体中に含まれるノズル径Ｄｎより大きな異物３００は、第１フィルタ板６１の貫通穴６１ａを通過するが、第１フィルタ板６１と第２フィルタ板６２との間の隙間６３は、ギャップ幅Ｇｈがノズル径Ｄｎよりも狭いために、異物３００は隙間６３を通過することができず、第２フィルタ板６２の貫通穴６２ａから下流側共通液室２５に侵入することはない。

つまり、フィルタ部材６は、第１フィルタ板６１と第２フィルタ板６２との間の隙間６３にフィルタ機能を持たせたものである。

このように、少なくとも２枚のフィルタ板の隙間にフィルタ機能を持たせることによって、フィルタ板の隙間全体が流路なるので、目詰まりが発生しにくく、流体抵抗も溝に比べて小さくなり、フィルタの寿命が長くなる。

つまり、従前のように、プレート内に形成された溝にフィルタ機能を持たせる場合には、溝の深さはプレートの厚さによって規制され、必要な溝の深さを得るために使用できるプレートの厚さが限定されることになる。

これに対して、本実施形態のように、２枚のフィルタ板間の隙間によりフィルタとして必要な寸法を得ることで、フィルタ板の厚さは何ら制約を受けることがない。例えば、必要な隙間に対して、それよりも薄いプレートで構成することも可能であり、構成の自由度が高くなる。

また、プレート内に形成された溝にフィルタ機能を持たせ、１つの溝に対して液体の流入口を一つずつ配置した構成とすると、溝の流入口において異物が詰まることによって当該溝はフィルタとして機能しなくなるなど、目詰まりが発生し易くなる。

これに対し、本実施形態のように、２枚のフィルタ板間の隙間にフィルタ機能を持たせ、２枚のフィルタ板にはノズル径より大きな径の複数個の貫通穴を形成することで、隙間に繋がる液体が流入する貫通孔は複数個存在することになり、さらに溝のように側壁がないので隙間内における液体の流れる方向も空間的な制約が少ない。

これにより、隙間よって大きな異物が捕捉されても、液体の流れを阻害することが少なくなり、目詰まりが起こりにくく、フィルタとしての寿命が長くなる。

また、プレート内に形成された溝にフィルタ機能を持たせ、溝の深さで捕捉する異物の大きさを規定する場合、溝の深さに対して相対的に長い溝部を液体が流れる必要があり、液体に対する流体抵抗が非常に大きくなり、滴吐出に伴う液体供給が間に合わなくなるおそれがある。

これに対し、本実施形態のように、２枚のフィルタ板間の隙間にフィルタ機能を持たせ、２枚のフィルタ板にはノズル径より大きな径の複数個の貫通穴を形成することで、上述したように隙間内における液体の流れる方向に空間的な制約が少なくなり、流入口から流出口までの距離も溝に比べて短く、隙間と同等あるいはこれより短い距離しか離れていない構成とすることができる。これにより、より小さな異物を捕集することができるように隙間を狭くしても、流体抵抗が増大することはなく、液体の流れを妨げないので、滴吐出に伴う液体供給を十分に行うことができて、高速駆動が可能になる。

さらに、従前の他のフィルタ部材のように、大きな孔の開いたプレートをずらして重ねることで異物を捕集するのに必要な径（大きさ）の開口部を形成する構成にあっては、必要な径の開口部を得るために、孔の大きさや配列の精度を非常に高くする必要があり、組み付け精度も開口部以下の精度とする必要がある。

これに対し、本実施形態のように、２枚のフィルタ板間の隙間にフィルタ機能を持たせ、２枚のフィルタ板にはノズル径より大きな径の複数個の貫通穴を形成して重ならないように配置することで、２枚のフィルタ板の隙間を管理することで捕集できる異物の大きさを規定することができ、貫通穴の大きさや配列に若干の差があっても問題なくフィルタの機能を発揮することができる。そして、貫通穴をノズル径よりも大きくすることができることにより、加工の精度も落とせるので、製造時の歩留まりを向上することもできる。

次に、本発明の第２実施形態に係るフィルタ部材について図７を参照して説明する。図７は同フィルタ部材の平面説明図である。

本実施形態では、第１フィルタ板６１の複数個の貫通穴６１ａ、第２フィルタ板６２の貫通穴６２ａは、それぞれ千鳥配置で形成している。

このように構成することで、第１、第２フィルタ板６１、６２の貫通穴６１ａ、６２ａの配置は、同一のフィルタ板に形成された隣接する貫通穴同士の中心間距離Ｌａよりも、重ね方向で隣接する他のフィルタ板に形成された貫通穴までの距離Ｌｂの方が短くなる。

つまり、例えば第１フィルタ板６１の１つの貫通穴６１ａと同一のフィルタ板である第１フィルタ板６１に形成された隣接する他の貫通穴６１ａまでの中心間距離Ｌａよりも、重ね方向で隣接する他のフィルタ板である第２フィルタ板６２に形成された貫通穴６２ａまでの距離Ｌｂの方が短くなる。

これにより、同一のフィルタ板上での貫通穴を離すことができ、フィルタ部材６を厚み方向（重ね方向）に通過する液体が厚み方向に流れ易くなる。

次に、本発明の第３実施形態に係るフィルタ部材について図８を参照して説明する。図８は同フィルタ部材の平面説明図である。

本実施形態では、第１フィルタ板６１の複数個の貫通穴６１ａ、第２フィルタ板６２の貫通穴６２ａは、それぞれ、ほぼ１つの貫通穴分の間隔をおいてマトリクス状に形成している。

このように構成しても、前記第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

次に、本発明の第４実施形態に係るフィルタ部材について図９及び図１０を参照して説明する。図９は同フィルタ部材の側面説明図、図１０は同じく平面説明図である。なお、図１０ではスペーサ部（部材）を分かり易くするために、断面ではないが、ハッチングを施して示している（以下でも同様とする。）。

本実施形態では、第１フィルタ板６１と第２フィルタ板６２との間にスペーサ部材６４を配置して、第１フィルタ板６１と第２フィルタ板６２との間にノズル径よりも狭い隙間を形成して保持している。

ここでは、スペーサ部材６４は、フィルタ部材６の周辺部に枠状に配置している。

スペーサ部材６４の材質としては、液体に対して溶出しない材質のものが好ましい。また、隙間６３を規定するものであることから、十分な剛性を備えていること、貫通穴６１ａ、６２ａを形成した第１フィルタ板６１、第２フィルタ板６２をエッチングや電鋳によって製作する場合、これらは金属材料であり、これらとの接合性を考慮すると、金属プレートであることが好ましい。特に、液体として水性インクを使用する場合、防錆の観点からステンレス鋼が好ましく、例えば、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０３などを挙げることができる。

このように、第１フィルタ板６１と第２フィルタ板６２との間の隙間をスペーサ部材６４で規定することによって、簡単に、所要のギャップ幅Ｇｈを得ることができる。

次に、本発明の第５実施形態に係るフィルタ部材について図１１を参照して説明する。図１１は同フィルタ部材の平面説明図である。

本実施形態では、スペーサ部材６４として、枠状部分６４ａと、枠状部分６４ａを架橋する架橋部分６４ｂを設けて、架橋部分６４ｂでフィルタ部材６を複数（ここでは、３つ）の領域に区画している。

このように構成したので、スペーサ部材６４の架橋部分６４ｂが補強部材となって、第１フィルタ板６１、第２フィルタ板６２が変形して隙間のギャップ幅Ｇｈが変動することを低減できる。

また、本実施形態では、スペーサ部材６４の架橋部分６４ｂは、第１フィルタ板６１、第２フィルタ板６２の貫通穴６１ａ、６２ａと重ならない位置に配置している。言い換えれば、第１フィルタ板６１、第２フィルタ板６２の貫通穴６１ａ、６２ａはスペーサ部材６４の架橋部分６４ｂに対向しない位置に形成している。

これによって、区画された領域内では、補強として機能する架橋部分６４ｂによって液体の流れが阻害されなくなる。

次に、本発明の第６実施形態に係るフィルタ部材について図１２を参照して説明する。図１２は同フィルタ部材の平面説明図である。

本実施形態でも、前記第５実施形態と同様に、スペーサ部材６４として、枠状部分６４ａと、枠状部分６４ａを架橋する架橋部分６４ｂを設けて、架橋部分６４ｂでフィルタ部材６を複数（ここでは、２つ）の領域に区画している。

この場合、スペーサ部材６４の架橋部分６４ｂは、第１フィルタ板６１、第２フィルタ板６２の貫通穴６１ａ、６２ａと重なる位置に配置している。

このようにすれば、スペーサ部材６４の架橋部分６４ｂの形成位置精度は、前記第５実施形態よりも緩やかになる。

次に、本発明の第７実施形態に係るフィルタ部材について図１３を参照して説明する。図１３は同フィルタ部材の平面説明図である。

本実施形態では、スペーサ部材６４の架橋部分６４ｂは、第１フィルタ板６１、第２フィルタ板６２の貫通穴６１ａ、６２ａの各列と重なる位置に配置している。

次に、本発明の第８実施形態に係るフィルタ部材について図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は同フィルタ部材の平面説明図、図１５は図１４のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面説明図である。

本実施形態では、第１フィルタ板６１の第２フィルタ板６２と対向する面であって、貫通穴６１ａを形成しない領域で貫通穴６２ａに対向しない領域に、スペーサ部（ギャップ形成手段）となる突起部６５を一体形成している（第１フィルタ板６１と突起部６５を併せて「フィルタ板６０」という。）。なお、ここでは、第１フィルタ板６１に突起部６５を一体形成しているが、第２フィルタ板６２側に突起部６５を一体形成することもできる。

このように、対向する２つのフィルタ板（ここでは、第１フィルタ板６１及び第２フィルタ板６２）のいずれかの対向面にスペーサ部を一体に設けることにより、スペーサ部を別部材とした場合に生じるスペーサ部材とフィルタ板との接合工程が不要になり、製造工数を削減できる。

なお、上記第１ないし第８実施形態で説明したフィルタ孔の配置に関する実施形態とスペース部材を用いる実施形態とを組み合わせて実施することもできる。

次に、上記第８実施形態のフィルタ板を製造する方法の一例について図１６を参照して説明する。図１６は同説明に供する断面説明図である。

図１６（ａ）に示すように、電鋳支持基板４０１上に、貫通穴となる部分に対応したレジストパターン４０２を形成する。そして、図１６（ｂ）に示すように、電鋳支持基板４０１上に電鋳を施して貫通穴を形成する第１フィルタ板６１となる第１層４０３を形成する。

その後、図１６（ｃ）に示すように、第１層４０３上に隙間となる部分に対応したレジストパターン４０４を形成する。そして、図１６（ｄ）に示すように、第１層４０３上に電鋳を施してスペーサ部となる突起部６５を形成する第２層４０５を一体に形成する。

次いで、図１６（ｅ）に示すように、第１層４０３及び第２層４０５の積層電鋳膜を第２電鋳支持基板４０１から剥離し、レジストパターン４０２、４０４を除去する。

これにより、貫通穴６１ａが形成された第１フィルタ板６１となる第１層４０３とスペーサ部（突起部）６５を形成する第２層４０５とからなるフィルタ板６０が得られる。

このように、スペーサ部の形成は、電鋳によって形成する場合、２層構造とすることで容易に形成することができ、その高さは処理時間などにより制御することができるため、容易に同じの高さの突起（スペーサ部）を形成することができる。

次に、上記第８実施形態のフィルタ板の製造方法の他の例について図１７を参照して説明する。図１７は同説明に供する断面説明図である。

図１７（ａ）に示すように、フィルタ板となる基板５０１の一方の面に貫通穴以外の領域にレジストパターン５０２を形成し、他方の面にスペーサ部以外の領域に対応するレジストパターン５０４を形成する。

そして、図１７（ｂ）に示すように、基板５０１の両面からエッチングを行って、貫通穴及び隙間に対応する部分を除去する。

その後、図１７（ｃ）に示すように、基板５０１からレジストパターン５０２、５０４を除去する。

これにより、貫通穴６１ａが形成され、スペーサ部６５を有する第１フィルタ板６１が得られる。

なお、これらの製造方法の説明では第１フィルタ板で説明しているが、第２フィルタ板を同様にして製造することもできる。

ここで、エッチング加工を行う場合のフィルタ板の板厚と貫通穴の孔径の関係について図１８を参照して説明する。図１８は同説明に供する断面説明図である。

ここでは、基板５０１の両面に貫通穴形成用のレジストパターン５０２、５０２を形成して、エッチングによって貫通穴６１ａを形成した例を示している。

ここで、図１８（ａ１）、（ａ２）は、第１フィルタ板６１の板厚ｔに対して貫通穴６１ａの穴径Ｄｆが大きい場合、図１８（ｂ１）、（ｂ２）は、第１フィルタ板６１の板厚ｔに対して貫通穴６１ａの穴径Ｄｆが小さい場合である。

この図１８に示すように、基板５０１の両面からエッチング加工によって貫通穴６１ａを形成する場合、エッチング加工では、深さ方向（厚み方向）に対してアンダーカット（サイドエッチング）が必ず発生する。

そのため、エッチング加工では板厚方向の表面部と中央部とで必ず段差が発生し、両面エッチングの場合でも板厚の１０〜２０％は差が生じ、レジストパターンの開口径Ｄｒと加工後の穴径（所要の穴径）Ｄｆとは一致しなくなる。

ここで、図１８（ａ１）、（ａ２）に示すように、貫通穴６１ａの穴径Ｄｆが板厚ｔよりも大きい場合には、加工後の穴径Ｄｆとレジストパターンの開口径Ｄｒとの比は小さくなり、穴径の精度の管理が容易になる。

これに対して、図１８（ｂ１）、（ｂ２）に示すように、貫通穴６１ａの穴径が板厚ｔよりも大きい場合には、加工後の穴径Ｄｆとレジストパターンの開口径Ｄｒとの比が大きくなり、穴径の精度の管理が難しくなり、エッチング加工では穴径Ｄｆの精度を維持することが困難になる。

したがって、フィルタ板の貫通穴をエッチング加工で形成する場合には、貫通穴の穴径がフィルタ板の板厚以上とすることが好ましい。なお、ここでは、第１フィルタ板について説明しているが、第２フィルタ板についても同様である。

次に、本発明の第９実施形態に係るフィルタ部材について図１９を参照して説明する。図１９は同フィルタ部材の断面説明図である。

本実施形態では、フィルタ部材６は、ノズル径よりも狭い隙間をおいて重ねて保持された３枚のフィルタ板１６１ないし１６２を有している。このフィルタ部材６は、液体の流れ方向で、上流側から、第１フィルタ板１６１と、第２フィルタ板１６２と、第３フィルタ板１６３とで構成される。

第１フィルタ板１６１には、ノズル径Ｄｎよりも大きな孔径Ｄｆ１の複数個の貫通穴１６１ａが形成されている。同様に、第２フィルタ板１６２には、ノズル径Ｄｎよりも大きな孔径Ｄｆ２の複数個の貫通穴１６２ａが形成されている。同様に、第３フィルタ板１６３には、ノズル径Ｄｎよりも大きな孔径Ｄｆ３の複数個の貫通穴１６３ａが形成されている。

なお、第１フィルタ板１６１の貫通穴１６１ａの孔径Ｄｆ１、第２フィルタ板１６２の貫通穴１６２ａの孔径Ｄｆ２及び第２フィルタ板１６３の貫通穴１６３ａの孔径Ｄｆ３は同じ（Ｄｆ１＝Ｄｆ２＝Ｄｆ３）としているが、孔径Ｄｆ１，Ｄｆ２，Ｄｆ３は異なってもよい。

そして、第１フィルタ板１６１と第２フィルタ板１６２とは、隙間１６５をおいて、また、第２フィルタ板１６２と第３フィルタ板１６３とは、隙間１６６をおいて、それぞれ重ねて保持されている。

ここで、隙間１６５のギャップ幅Ｇｈｕ、隙間１６６のギャップ幅Ｇｈｄは、いずれもノズル径Ｄｎよりも狭く（Ｄｎ＞Ｇｈｕ、Ｄｎ＞Ｇｈｄ）している。隙間１６５のギャップ幅Ｇｈｕよりも、隙間１６６のギャップ幅Ｇｈｄを狭く（Ｇｈｕ＞Ｇｈｄ）している。つまり、液体の流れの下流側に向かうほど、対向する２枚のフィルタ板の間隔が小さくなるように配置している。

ここで、第１フィルタ板１６１の複数個の貫通穴１６１ａと第２フィルタ板１６２の複数個の貫通穴１６２ａとは、重ね方向で、各フィルタ板１６１、１６２の貫通穴１６１ａ、１６２ａが重ならない位置に形成されている。同様に、第２フィルタ板１６２の複数個の貫通穴１６２ａと第３フィルタ板１６３の複数個の貫通穴１６３ａとは、重ね方向で、各フィルタ板１６２、１６３の貫通穴１６２ａ、１６３ａが重ならない位置に形成されている。

このように構成したので、上流側共通液室２６から下流側共通液室２５に液体が流れるとき、液体は、図１９に矢印３０１で示すように、第１フィルタ板１６１の貫通穴１６１ａから第１フィルタ板１６１と第２フィルタ板１６２との間の隙間１６５に入る。

そして、隙間１６５から第２フィルタ板１６２の貫通穴１６２ａを通り、第２フィルタ板１６２と第３フィルタ板１６３との間の隙間１６６に入る。その後、隙間１６６から第３フィルタ板１６３の貫通穴１６３ａを通って流出する。

このとき、液体中に含まれるノズル径Ｄｎより大きな異物３００Ａ、３００Ｂは、第１フィルタ板１６１の貫通穴１６１ａを通過し、第１フィルタ板１６１と第２フィルタ板１６２との間の隙間１６５に入る。

ここで、第１フィルタ板１６１と第２フィルタ板１６２との間の隙間１６５は、ギャップ幅Ｇｈｕがノズル径Ｄｎよりも狭いために、ギャップ幅Ｇｈｕより大きな異物３００Ａは、隙間１６５を通過することができず、捕捉される。

一方、ギャップ幅Ｇｈｕより小さな異物３００Ｂは、隙間１６５を通過することができるので、第２フィルタ板１６２の貫通穴１６２ａから第２フィルタ板１６２と第３フィルタ板１６３との間の隙間１６５に入る。

ここで、ギャップ幅Ｇｈｄがノズル径Ｄｎよりも狭いために、ギャップ幅Ｇｈｄより大きな異物３００Ｂは隙間１６６を通過することができず、捕捉される。

このようにして、異物が下流側共通液室２５に侵入することが防止される。

つまり、フィルタ部材６は、第１フィルタ板１６１と第２フィルタ板１６２との間の隙間１６５、第２フィルタ板１６２と第３フィルタ板１６３との間の隙間１６６にそれぞれフィルタ機能を持たせたものである。

そして、液体の流れ方向において、下流側に向かうほどフィルタ板間の隙間を小さくして、細かな異物を捕集できるようにしている。

これにより、粗大な異物は上流側で捕捉し、細かな異物は下流側で捕捉することができる。したがって、各層で捕集しても目詰まりしてインク供給が機能しなくなるまでの異物の捕集量が同等である場合、層を重ねることでその許容量を増やすことが可能となり、結果として、フィルタの目詰まりが発生するまでの異物の捕集量を増やすことが可能となり、フィルタの寿命を伸ばすことができる。

次に、本発明の第１０実施形態に係るフィルタ部材について図２０及び図２１を参照して説明する。図２０は同フィルタ部材の断面説明図、図２１は同フィルタ部材の第１フィルタ板側から見た平面説明図である。

本実施形態では、第１フィルタ板１６１の貫通穴１６１ａと第２フィルタ板１６２の貫通穴１６２ａの一部が重なり合う状態で配置されている（重なり合う位置に貫通穴１６１ａ、１６２ａが形成されている）。

なお、第１フィルタ板１６１と第２フィルタ板１６２との隙間１６５のギャップ幅Ｇｈｕと第２フィルタ板１６２と第３フィルタ板１６３との隙間１６６のギャップ幅Ｇｈｄとは、同じにしてもよいし、あるいは、前記第９実施形態のようにＧｈｕ＞Ｇｈｄとしてもよい。

たとえば、請求項２に示すように上流側では、隣接するプレート間で孔に重なりができるような配置としてもよい。

このように、例えば第１フィルタ板１６１の貫通穴１６１ａと第２フィルタ板１６２の貫通穴１６２ａの一部が重なり合う状態で配置されているとき、隙間１６５と重なり幅の２乗和の平方根までの大きさの異物が通過することが可能になる。つまり、隙間１６５で捕集できるサイズＤｆｕは、貫通穴１６１ａと１６２ａの重なり幅をＸ、隙間１６５のギャップ幅Ｇｈｕ、とするとき、Ｄｆｕ＝√（Ｘ^２＋Ｇｈｕ^２）、となる。

したがって、第１フィルタ板１６１と第２フィルタ板１６２との隙間１６５で構成されるフィルタで捕集可能な異物の大きさは、重なり合いがない場合に比べて大きくなり、それ以下の異物は隙間１６５を通過し、さらに下流側の微細な異物を捕集できるフィルタにおいて捕集されるようになる。

これによって、直列に配置したフィルタ板で捕集できる異物の総量を増やすことができるので、目詰まりによる機能低下を防止することができる。

次に、本発明の第１１実施形態に係るフィルタ部材について図２２を参照して説明する。図２２は同フィルタ部材の第１フィルタ板側から見た平面説明図である。

前記第１０実施形態では第１フィルタ板１６１の貫通穴１６１ａと第２フィルタ板１６２の貫通穴１６２ａを同じ大きさとして、配置位置関係で重なり合いを形成している。

これに対し、本実施形態では、上流側の第１フィルタ板１６１の貫通穴１６１ａの大きさ（開口面積）を、第２フィルタ板１６２の貫通穴１６２ａの大きさよりも大きくして、貫通穴１６１ａと貫通穴１６２ａの重なり合いを形成している。

次に、本発明の第１２実施形態に係るフィルタ部材について図２３を参照して説明する。図２３は同フィルタ部材の第１フィルタ板側から見た平面説明図である。

本実施形態では、上流側の第１フィルタ板１６１の貫通穴１６１ａの数を、第２フィルタ板１６２の貫通穴１６２ａの数より多くして、貫通穴１６１ａと貫通穴１６２ａの重なり合いを形成している。

これらの第１１、第２実施形態のように、対向する２枚のフィルタ板のうちの上流側のフィルタ板の貫通穴の大きさを大きくし、或いは、数を多くすることで、単位面積あたりに捕集できる異物の量を増やすことができ、前記第１０実施形態のように貫通穴の大きさを同じにして位置をずらす場合よりも捕集できる異物の量を増やすことができる。

本発明におけるフィルタ部材では、貫通穴の外周部にて異物を捕集する構成であり、単位面積あたりに貫通穴の外周部が多くあるほど補修できる異物量を増やすことができる。

次に、本発明の第１３実施形態に係るフィルタ部材について図２４を参照して説明する。図２４は同フィルタ部材の前記図１５と同様な断面説明図である。

本実施形態では、第１フィルタ板１６１の第２フィルタ板１６２と対向する面であって、貫通穴１６１ａを形成しない領域で貫通穴１６２ａに対向しない領域に、スペーサ部（ギャップ形成手段）となる突起部１６７を一体形成している。また、第３フィルタ板１６３の第２フィルタ板１６２と対向する面であって、貫通穴１６３ａを形成しない領域で貫通穴１６２ａに対向しない領域に、スペーサ部（ギャップ形成手段）となる突起部１６８を一体形成している。

次に、本発明の第１４実施形態に係るフィルタ部材について図２５を参照して説明する。図２５は同フィルタ部材の前記図１５と同様な断面説明図である。

本実施形態では、第１フィルタ板１６１と第３のフィルタ板１６３とで挟まれる第２フィルタ板１６２の両面に、それぞれ、貫通穴１６２ａを形成しない領域で貫通穴１６１ａに対向しない領域に、スペーサ部（ギャップ形成手段）となる突起部１６９Ａを一体形成し、貫通穴１６２ａを形成しない領域で貫通穴１６３ａに対向しない領域に、スペーサ部（ギャップ形成手段）となる突起部１６９Ｂを一体形成している。

これにより、スペーサ部を形成するフィルタ板の数が前記第１３実施形態よりも少なくなる。

次に、本発明に係る画像形成装置の一例について図２６及び図２７を参照して説明する。図２６は同装置の機構部の側面説明図、図２７は同機構部の要部平面説明図である。

この画像形成装置はシリアル型画像形成装置である。左右の側板２２１Ａ、２２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２３４を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列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有する液体吐出ヘッド２３４ａ、２３４ｂを１つのベース部材に取り付けて構成したもので、一方のヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、他方のヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。なお、ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、各色毎の液体吐出ヘッドを備えることもできる。

また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「サブタンク２３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニット２２４によって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。

一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド部材２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。

この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。

また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。

さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャッピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。

また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８８を配置し、この空吐出受け２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。

このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド部材２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、帯電ローラ２５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト２５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。

このように、この画像形成装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、フィルタ部材の目詰まりを低減して（堆積した異物を除去して）、安定した液体供給を行うことができ、高画質画像を安定して形成することができる。

なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。

また、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。

また、「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。

また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。

２ ノズル板
３ 流路板
４ 振動板部材
５ 第２共通液室部材
６ フィルタ部材
７ 第１共通液室部材
８ 圧電アクチュエータ
１０ 共通液室
２０ ノズル
２１ 圧力室（個別液室）
６１ 第１フィルタ板
６２ 第２フィルタ板
６３ 隙間
６４ スペーサ部材（スペーサ部）
６５ 突起部（スペーサ部）
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド

Claims (13)

1. 液滴を吐出する複数のノズルと、
   前記ノズルが通じる複数の個別液室と、
   前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、を備え、
   前記共通液室内には前記液体をろ過するフィルタ部材が設けられ、
   前記フィルタ部材は、前記ノズル径よりも狭い隙間をおいて重ねて保持された少なくとも２枚のフィルタ板を有し、
   前記フィルタ板には、前記ノズル径よりも大きな複数個の貫通穴が形成され、
   前記複数個の貫通穴は、前記フィルタ板に二次元状に配列されている
   ている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記２枚のフィルタ板の前記複数の貫通穴は、重ね方向で、各フィルタ板の前記貫通穴が重ならない位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記フィルタ板の前記複数個の貫通穴の配置は、同一の前記フィルタ板に形成された隣接する貫通穴同士の中心間距離よりも、重ね方向で隣接する他の前記フィルタ板に形成された前記貫通穴までの距離の方が短いことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記２枚のフィルタ板の間に挟んだスペーサ部を介して前記隙間が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記スペーサ部は、前記２枚のフィルタ板の重ね方向から見て、前記フィルタ板を複数の領域に区画する位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記スペーサ部と前記フィルタ板の貫通穴とは、重ね方向で重なっていないことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記スペーサ部は、少なくとも一方の前記フィルタ板と一体に形成されていることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
8. 液滴を吐出する複数のノズルと、
   前記ノズルが通じる複数の個別液室と、
   前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、を備え、
   前記共通液室内には前記液体をろ過するフィルタ部材が設けられ、
   前記フィルタ部材は、前記ノズル径よりも狭い隙間をおいて重ねて保持された少なくとも３枚のフィルタ板を有し、
   前記フィルタ板には、前記ノズル径よりも大きな複数個の貫通穴が形成され、
   液体の流れの下流側に向かうほど、対向する２枚のフィルタ板の間隔が小さくなる
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
9. 液滴を吐出する複数のノズルと、
   前記ノズルが通じる複数の個別液室と、
   前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、を備え、
   前記共通液室内には前記液体をろ過するフィルタ部材が設けられ、
   前記フィルタ部材は、前記ノズル径よりも狭い隙間をおいて重ねて保持された少なくとも３枚のフィルタ板を有し、
   前記フィルタ板には、前記ノズル径よりも大きな複数個の貫通穴が形成され、
   少なくとも対向する２枚の前記フィルタ板は、前記貫通穴の一部が重なり合う状態で配置されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
10. 前記貫通穴が重なり合う状態で配置された２枚の前記フィルタ板のうち、液体の流れの方向で上流側に配置されたフィルタ板に形成された前記貫通穴の開口面積が、下流側に配置されたフィルタ板に形成された前記貫通穴の開口面積よりも大きいことを特徴とする請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記貫通穴が重なり合う状態で配置された２枚の前記フィルタ板のうち、液体の流れの方向で上流側に配置されたフィルタ板に形成された前記貫通穴の数が、下流側に配置されたフィルタ板に形成された前記貫通穴の数よりも多いことを特徴とする請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
12. ２枚のフィルタ板に挟まれて配置されるフィルタ板の両面に、対向するフィルタ板との隙間を形成するスペーサ部が設けられていることを特徴とする請求項８ないし１１に記載の液体吐出ヘッド。
13. 請求項１ないし１２のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。

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