特許 7031143 インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置

(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】2022-02-28

(45)【発行日】2022-03-08

(54)【発明の名称】インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/165 20060101AFI20220301BHJP

   B41J 2/18 20060101ALI20220301BHJP

   B41J 2/14 20060101ALI20220301BHJP

   B41J 2/175 20060101ALI20220301BHJP

【ＦＩ】

B41J2/165

B41J2/18

B41J2/14 603

B41J2/175 503

B41J2/14 301

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2017111995

(22)【出願日】2017-06-06

(65)【公開番号】P2018202768

(43)【公開日】2018-12-27

【審査請求日】2020-03-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101340

【弁理士】

【氏名又は名称】丸山 英一

(72)【発明者】

【氏名】倉持 裕介

【審査官】長田 守夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１９３００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０６８０９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１８９６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２９３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４０１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１４７８７９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－００８４３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１３７０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１１８３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１９３０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１４４５３６（ＪＰ，Ａ）

(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】

インクが注入される少なくとも１つの圧力室と、
前記圧力室の圧力変動を生じさせる圧力発生手段と、
前記圧力室に連通し、該圧力室の圧力変動により該圧力室内から外部に吐出されるインクの流路となるノズルと、
前記圧力室の前記ノズル近傍に連通し、該ノズルよりも内方のインクを排出させて該圧力室への注入経路に戻す少なくとも１つの循環路と、
前記圧力室に注入されるインクと該ノズルよりも内方のインクとの圧力差であるインク注入圧、及び、該ノズルよりも内方のインクと該圧力室から前記循環路へ排出されたインクとの圧力差であるインク排出圧の何れか一方又は両方を制御する圧力制御手段と、
を備え、
前記ノズル内に滞留しているインクが形成するメニスカスを破壊し、該インクを該ノズルの吐出側出口の周囲部又は前記ノズルよりも内方に移動させ、その後に該メニスカスを復帰させ、該ノズル内に滞留しているインクの少なくとも一部を該ノズルよりも内方のインクに置換するメンテナンス動作を行い、
前記圧力制御手段は、前記インク排出圧を制御して、前記ノズル内に滞留しているインクが形成するメニスカスを破壊したときには、該ノズルから巻き込まれ得る大きさの気泡の前記圧力室内における上昇速度よりも、該圧力室内における前記循環路に向かうインクの流速を速くしており、該ノズルから巻き込まれた気泡を該循環路に向けて流すことを特徴とするインクジェットヘッド。

【請求項2】

前記圧力制御手段は、前記循環路に向けて流した前記気泡を該循環路に排出した後に、前記メニスカスを復帰させることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。

【請求項3】

インクが注入される少なくとも１つの圧力室と、
前記圧力室の圧力変動を生じさせる圧力発生手段と、
前記圧力室に連通し、該圧力室の圧力変動により該圧力室内から外部に吐出されるインクの流路となるノズルと、
前記圧力室に連通し、該ノズルよりも内方のインクを排出させて該圧力室への注入経路に戻す少なくとも１つの循環路と、
前記圧力室に注入されるインクと該ノズルよりも内方のインクとの圧力差であるインク注入圧、及び、該ノズルよりも内方のインクと該圧力室から前記循環路へ排出されたインクとの圧力差であるインク排出圧の何れか一方又は両方を制御する圧力制御手段と、
を備え、
前記ノズル内に滞留しているインクが形成するメニスカスを破壊し、該インクを該ノズルの吐出側出口の周囲部又は前記ノズルよりも内方に移動させ、その後に該メニスカスを復帰させ、該ノズル内に滞留しているインクの少なくとも一部を該ノズルよりも内方のインクに置換するメンテナンス動作を行い、
前記圧力制御手段は、前記インク排出圧を制御して、前記ノズル内に滞留しているインクが形成するメニスカスを破壊し、該ノズル内に滞留しているインクを前記ノズルよりも内方に移動させたとき、該ノズルから気泡が巻き込まれたときには、直ちに前記メニスカスを復帰させることを特徴とするインクジェットヘッド。

【請求項4】

前記圧力制御手段は、前記インク排出圧を制御して、前記ノズル内に滞留しているインクが形成するメニスカスを破壊したときには、該ノズルから巻き込まれ得る大きさの気泡の前記圧力室内における上昇速度よりも、該圧力室内における前記循環路に向かうインクの流速を速くしており、該ノズルから巻き込まれた気泡を該循環路に向けて流すことを特徴とする請求項３記載のインクジェットヘッド。

【請求項5】

前記ノズルの内壁部は、親水処理がなされていることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載のインクジェットヘッド。

【請求項6】

前記圧力制御手段は、メンテナンス動作として、前記インク排出圧を制御して、前記ノズル内に滞留しているインクを前記ノズルよりも内方に移動させ、その後に前記メニスカスを復帰させることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載のインクジェットヘッド。

【請求項7】

インクが注入される少なくとも１つの圧力室と、
前記圧力室の圧力変動を生じさせる圧力発生手段と、
前記圧力室に連通し、該圧力室の圧力変動により該圧力室内から外部に吐出されるインクの流路となるノズルと、
前記圧力室に連通し、該ノズルよりも内方のインクを排出させて該圧力室への注入経路に戻す少なくとも１つの循環路と、
前記圧力室に注入されるインクと該ノズルよりも内方のインクとの圧力差であるインク注入圧、及び、該ノズルよりも内方のインクと該圧力室から前記循環路へ排出されたインクとの圧力差であるインク排出圧の何れか一方又は両方を制御する圧力制御手段と、
を備え、
前記ノズル内に滞留しているインクが形成するメニスカスを破壊し、該インクを該ノズルの吐出側出口の周囲部又は前記ノズルよりも内方に移動させ、その後に該メニスカスを復帰させ、該ノズル内に滞留しているインクの少なくとも一部を該ノズルよりも内方のインクに置換するメンテナンス動作を行い、
前記圧力制御手段は、前記インク注入圧を制御して、前記ノズル内に滞留しているインクが形成するメニスカスを破壊し、該ノズル内に滞留しているインクを該ノズルの吐出側出口の周囲部に移動させたとき、所望の体積のインクが該ノズルから溢れたときには、直ちに前記メニスカスを復帰させることを特徴とするインクジェットヘッド。

【請求項8】

前記圧力制御手段は、第１の圧力制御手段及び第２の圧力制御手段からなり、
前記第１の圧力制御手段は、メンテナンス動作として、前記インク排出圧を制御して、前記ノズル内に滞留しているインクを前記ノズルよりも内方に移動させ、その後に前記メニスカスを復帰させ、
前記第２の圧力制御手段は、メンテナンス動作として、前記インク注入圧を制御して、前記ノズル内に滞留しているインクを該ノズルの吐出側出口の周囲部に移動させ、その後に前記メニスカスを復帰させることを特徴とする請求項１～５の何れか又は７記載のインクジェットヘッド。

【請求項9】

前記圧力制御手段は、メンテナンス動作として、前記インク注入圧を制御して、前記ノズル内に滞留しているインクを該ノズルの吐出側出口の周囲部に移動させ、その後に前記メニスカスを復帰させることを特徴とする請求項１、３又は７記載のインクジェットヘッド。

【請求項10】

前記所望の体積は、前記ノズルの容積以上であることを特徴とする請求項７記載のインクジェットヘッド。

【請求項11】

前記圧力制御手段は、前記インク注入圧を制御して、前記ノズル内に滞留しているインクが形成するメニスカスを破壊したときには、該ノズルから溢れたインクを該ノズル内に引き戻すことにより、前記メニスカスを復帰させることを特徴とする請求項１、３又は７～１０の何れかに記載のインクジェットヘッド。

【請求項12】

前記ノズルの吐出側出口の周囲部は、撥水処理がなされていることを特徴とする請求項１、３又は７～１１の何れかに記載のインクジェットヘッド。

【請求項13】

請求項１～１２の何れかに記載のインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドに移送されるインクが貯蔵されるインクタンクと、
前記インクタンク内のインクを、前記インクジェットヘッドにおいて前記圧力室が連通された共通インク室に移送する移送路と、
前記共通インク室に移送されたインクを回収する回収路とを備え、
前記圧力室から前記循環路へ排出されたインクは、前記回収路において、前記共通インク室から回収されたインクに合流されることを特徴とするインクジェット記録装置。

【請求項14】

インクが注入される少なくとも１つの圧力室と、
前記圧力室の圧力変動を生じさせる圧力発生手段と、
前記圧力室に連通し該圧力室の圧力変動により該圧力室内から外部に吐出されるインクの流路となるノズルと、
前記圧力室に連通し該ノズルよりも内方のインクを排出させて該圧力室への注入経路に戻す少なくとも１つの循環路と
を備え、
前記ノズル内に滞留しているインクが形成するメニスカスを破壊し、該インクを該ノズルの吐出側出口の周囲部又は前記ノズルよりも内方に移動させ、その後に該メニスカスを復帰させ、該ノズル内に滞留しているインクの少なくとも一部を該ノズルよりも内方のインクに置換するメンテナンス動作を行うインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドに移送されるインクが貯蔵されるインクタンクと、
前記インクタンク内のインクを、前記インクジェットヘッドにおいて前記圧力室が連通された共通インク室に移送する移送路と、
前記共通インク室に移送されたインクを回収する回収路とを備え、
前記圧力室から前記循環路へ排出されたインクは、前記回収路において、前記共通インク室から回収されたインクに合流されることを特徴とするインクジェット記録装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関し、詳しくは、非印字時のメンテナンス動作により、ノズル内に滞留しているインクを無駄に消費することなく新しいインクに置換することにより、次に吐出を行うときの液滴速度の低下を十分に抑えることができるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的なプリンタ（インクジェット記録装置）において用いられるインクジェットヘッドとして、シアーモード（エッジ（エンド）シュータ、サイドシュータ）型、ベンドモード型など各種のインクジェットヘッドが提案されている。

【0003】

これら各種のインクジェットヘッドにおいては、インクを吐出しない非印字の時間が長くなると、インクを吐出するためのノズル内においてインク内粒子の沈降やインクの粘度上昇が生じ、次に吐出を行うときの液滴速度が低下してしまい、良好な印字を行うことができなくなる。このようなインク内粒子の沈降やインクの粘度上昇による問題を回避するために、非印字の時間が所定時間に達したときには、印字領域外にノズル内のインクを吐出して捨ててしまい、ノズル内のインクを置換するメンテナンス動作が提案されている。このようなメンテナンス動作により、インク内粒子の沈降やインクの粘度上昇による問題は回避されるが、インクを無駄に消費することになる。

【0004】

インクの無駄な消費を防止しつつ、インク内粒子の沈降やインクの粘度上昇による問題を回避するために、圧力室（インクチャネル）に注入されたインクをノズルの近傍から排出させ圧力室への注入経路に戻すノズル循環機構を備えたインクジェットヘッドが提案されている（特許文献１）。ノズル循環機構を設ける目的は、圧力室内の気泡の除去、インク内粒子の沈降防止、初期導入時のインク廃棄量の低減、デキャップの防止などである。

【0005】

さらに、インクジェットヘッドにおいては、いわゆるメニスカス揺らしを行うものが提案されている。メニスカス揺らしは、揺らし波形に基づいて圧力室の容積を一定の範囲で連続的に往復変動させ、インクを吐出せずに、ノズル内のインクが形成するメニスカス（屈曲した界面）を揺らすものである。

【0006】

インクを吐出しないとき（非印字時）に、ノズル循環及びメニスカス揺らしを行っておくことにより、ノズル内のインクが撹拌されるので、次に吐出（印字）を行うときに、沈降によるノズル詰まりやノズル内のインク増粘による吐出不良を抑制することができ、液滴速度の低下を抑えることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００９－１４３１６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、前述のような、ノズル循環機構を備え、また、メニスカス揺らしを行うようにしたインクジェットヘッドにおいては、ノズル内のインクを吐出して捨ててしまうことに比較すれば、ノズル内部のインクの新しいインクへの置換が不十分であり、特にインクを吐出しない時間が長時間に亘る場合には、次に吐出を行うときの液滴速度の低下を十分に抑えることができない。

【0009】

そこで、本発明は、非印字時のメンテナンス動作により、ノズル内に滞留しているインクを無駄に消費することなく新しいインクに置換することにより、次に吐出を行うときの液滴速度の低下を十分に抑えることができるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することを課題とする。

【0010】

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

【0012】

１．
インクが注入される少なくとも１つの圧力室と、
前記圧力室の圧力変動を生じさせる圧力発生手段と、
前記圧力室に連通し、該圧力室の圧力変動により該圧力室内から外部に吐出されるインクの流路となるノズルと、
前記圧力室に連通し、該ノズルよりも内方のインクを排出させて該圧力室への注入経路に戻す少なくとも１つの循環路と、
を備え、
前記ノズル内に滞留しているインクが形成するメニスカスを破壊し、該インクを該ノズルの吐出側出口の周囲部又は前記ノズルよりも内方に移動させ、その後に該メニスカスを復帰させ、該ノズル内に滞留しているインクの少なくとも一部を該ノズルよりも内方のインクに置換するメンテナンス動作を行うことを特徴とするインクジェットヘッド。
２．
前記圧力室に注入されるインクと該ノズルよりも内方のインクとの圧力差であるインク注入圧、及び、該ノズルよりも内方のインクと該圧力室から前記循環路へ排出されたインクとの圧力差であるインク排出圧の何れか一方又は両方を制御する圧力制御手段を備えることを特徴とする前記１記載のインクジェットヘッド。
３．
前記圧力制御手段は、第１の圧力制御手段及び第２の圧力制御手段からなり、
前記第１の圧力制御手段は、メンテナンス動作として、前記インク排出圧を制御して、前記ノズル内に滞留しているインクを前記ノズルよりも内方に移動させ、その後に前記メニスカスを復帰させ、
前記第２の圧力制御手段は、メンテナンス動作として、前記インク注入圧を制御して、前記ノズル内に滞留しているインクを該ノズルの吐出側出口の周囲部に移動させ、その後に前記メニスカスを復帰させることを特徴とする前記２記載のインクジェットヘッド。
４．
前記圧力制御手段は、メンテナンス動作として、前記インク排出圧を制御して、前記ノズル内に滞留しているインクを前記ノズルよりも内方に移動させ、その後に前記メニスカスを復帰させることを特徴とする前記２記載のインクジェットヘッド。
５．
前記圧力制御手段は、前記インク排出圧を制御して、前記ノズル内に滞留しているインクが形成するメニスカスを破壊したときには、該ノズルから巻き込まれ得る大きさの気泡の前記圧力室内における上昇速度よりも、該圧力室内における前記循環路に向かうインクの流速を速くしており、該ノズルから巻き込まれた気泡を該循環路に向けて流すことを特徴とする前記２、３又は４記載のインクジェットヘッド。
６．
前記圧力制御手段は、前記循環路に向けて流した前記気泡を該循環路に排出した後に、前記メニスカスを復帰させることを特徴とする前記５記載のインクジェットヘッド。
７．
前記圧力制御手段は、前記インク排出圧を制御して、前記ノズル内に滞留しているインクが形成するメニスカスを破壊し、該ノズル内に滞留しているインクを前記ノズルよりも内方に移動させたとき、該ノズルから気泡が巻き込まれたときには、直ちに前記メニスカスを復帰させることを特徴とする前記２～５の何れかに記載のインクジェットヘッド。
８．
前記ノズルの内壁部は、親水処理がなされていることを特徴とする前記１～７の何れかに記載のインクジェットヘッド。
９．
前記圧力制御手段は、メンテナンス動作として、前記インク注入圧を制御して、前記ノズル内に滞留しているインクを該ノズルの吐出側出口の周囲部に移動させ、その後に前記メニスカスを復帰させることを特徴とする前記２記載のインクジェットヘッド。
１０．
前記圧力制御手段は、前記インク注入圧を制御して、前記ノズル内に滞留しているインクが形成するメニスカスを破壊し、該ノズル内に滞留しているインクを該ノズルの吐出側出口の周囲部に移動させたとき、所望の体積のインクが該ノズルから溢れたときには、直ちに前記メニスカスを復帰させることを特徴とする前記２、３又は９の何れかに記載のインクジェットヘッド。
１１．
前記所望の体積は、前記ノズルの容積以上であることを特徴とする前記１０記載のインクジェットヘッド。
１２．
前記圧力制御手段は、前記インク注入圧を制御して、前記ノズル内に滞留しているインクが形成するメニスカスを破壊したときには、該ノズルから溢れたインクを該ノズル内に引き戻すことにより、前記メニスカスを復帰させることを特徴とする前記２、３又は９～１１の何れかに記載のインクジェットヘッド。
１３．
前記ノズルの吐出側出口の周囲部は、撥水処理がなされていることを特徴とする前記１～３又は９～１２の何れかに記載のインクジェットヘッド。
１４．
前記１～１３の何れかに記載のインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドに移送されるインクが貯蔵されるインクタンクと、
前記インクタンク内のインクを、前記インクジェットヘッドにおいて前記圧力室が連通された共通インク室に移送する移送路と、
前記共通インク室に移送されたインクを回収する回収路とを備え、
前記圧力室から前記循環路へ排出されたインクは、前記回収路において、前記共通インク室から回収されたインクに合流されることを特徴とするインクジェット記録装置。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、非印字時のメンテナンス動作により、ノズル内に滞留しているインクを無駄に消費することなく新しいインクに置換することにより、次に吐出を行うときの液滴速度の低下を十分に抑えることができるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係るインクジェット記録装置の一例を示す要部概略構成図

【図2】本発明に係るインクジェット記録装置におけるインクの流路を示す流路図

【図3】本発明に係るインクジェットヘッドのヘッドチップの斜視図

【図4】図３に示すインクジェットヘッドのヘッドチップの拡大断面図

【図5】図３に示すインクジェットヘッドのノズルプレートの平面図

【図6】図３に示すインクジェットヘッドのメンテナンス動作を概念的に示す断面図

【図7】図３に示すインクジェットヘッドのメンテナンス動作の他の例を概念的に示す断面図

【図8】図６に示すメンテナンス動作の例を示すフローチャート

【図9】本発明に係るインクジェットヘッドの他の例を示す縦断面図

【図10】図９に示すインクジェットヘッドの横断面図

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

【0016】

〔インクジェット記録装置〕
図１は、本発明に係るインクジェット記録装置１００の一例を示す要部概略構成図であり、インクジェットヘッド１を一部断面で示している。

【0017】

インクジェット記録装置１００は、搬送手段１０８によって一定方向（副走査方向）に搬送される記録媒体１０９上に、インクジェットヘッド１からインクを吐出してドットを形成して画像を記録する。いわゆるワンパス方式のインクジェット記録装置においては、インクジェットヘッド１は固定配置され、記録媒体１０９が搬送される過程で、ノズル２２から記録媒体１０９に向けてインクを吐出し画像を記録する。また、いわゆるスキャン方式のインクジェット記録装置においては、インクジェットヘッド１は、キャリッジ機構１０７に搭載され、該キャリッジ機構１０７により主走査方向に往復移動される過程で、ノズル２２から記録媒体１０９に向けてインクを吐出し画像を記録する。搬送手段１０８及びキャリッジ機構１０７は、制御部１０４によって駆動制御される。

【0018】

図１では、１つのインクジェットヘッド１のみを示しているが、一般にインクジェット記録装置１００には、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）等の各色インク用の複数のインクジェットヘッド１が搭載される。本実施形態に示すインクジェット記録装置１００においては、インクを貯蔵するインクタンク１０１とインクジェットヘッド１の共通インク室４１とが、移送路となるインク移送管１０２及び回収路となるインク返送管１０３によって連通されている。

【0019】

このインクジェットヘッド１は、インクタンク１０１と共通インク室４１とが高低差を有するように配置される。インクジェットヘッド１は、インクタンク１０１が共通インク室４１よりも高い位置となるように配置される。この高低差により、インクタンク１０１内のインクは、共通インク室４１内のインクよりも位置エネルギーが高いので、インク移送管１０２を介して共通インク室４１側に流れる。

【0020】

インク移送管１０２の途中には、インクジェット記録装置１００の制御部１０４によって駆動制御される移送ポンプ１０５ａが設けられている。この移送ポンプ１０５ａが駆動することにより、インクタンク１０１内のインクが、インク移送管１０２を介してインクジェットヘッド１に移送される。

【0021】

さらに、インク移送管１０２の途中には、移送側サブタンク１１１ａが設けられている。移送側サブタンク１１１ａは、インクジェットヘッド１に移送されるインクが一旦貯留されるバッファ空間として構成されている。この移送側サブタンク１１１ａを介して、圧力制御手段を構成する移送圧力制御ポンプ１１０ａにより、インク移送管１０２内のインクの圧力を制御することができる。移送圧力制御ポンプ１１０ａは、インクジェットヘッド１内の制御部１０４ａによって制御される。

【0022】

また、インク返送管１０３の途中には、制御部１０４によって駆動制御される返送ポンプ１０５ｂが設けられている。この返送ポンプ１０５ｂが駆動することにより、インクジェットヘッド１内のインクが、インク返送管１０３を介してインクタンク１０１に返送される。

【0023】

さらに、インク返送管１０３の途中には、返送側サブタンク１１１ｂが設けられている。返送側サブタンク１１１ｂは、インクジェットヘッド１から返送されてきたインクが一旦貯留されるバッファ空間として構成されている。この返送側サブタンク１１１ｂを介して、圧力制御手段を構成する返送圧力制御ポンプ１１０ｂにより、インク返送管１０３内のインクの圧力を制御することができる。返送圧力制御ポンプ１１０ｂは、インクジェットヘッド１内の制御部１０４ａによって制御される。

【0024】

なお、圧力制御手段は、移送圧力制御ポンプ１１０ａ及び返送圧力制御ポンプ１１０ｂから構成されるものに限定されず、これらの何れかによって構成されるものであってもよい。この場合には、返送圧力制御ポンプ１１０ｂが第１の圧力制御手段となり、移送圧力制御ポンプ１１０ａが第２の圧力制御手段となる。

【0025】

インクタンク１０１は、格別限定されないが、タンクの底面に到達しない仕切り板１０１ａによって、インク移送室１０１ｂとインク返送室１０１ｃとに仕切ることが好ましい。この場合、インク移送室１０１ｂ内にインク移送管１０２の一端部を配置し、また、インク返送室１０１ｃ内にインク返送管１０３の一端部を配置する。仕切り板１０１ａは、インク返送室１０１ｃに返送されてきたインクに含まれる気泡が再度インク移送管１０２に流入しないように、インクを十分に脱気するために設けられる。気泡自体は浮力が高いので、気泡が仕切り板１０１ａの下側を通過してインク移送室１０１ｂに流入することが抑制される。このような態様は、インクを循環使用する場合に好ましい態様である。

【0026】

〔インクジェットヘッド〕
次に、図１に示した本発明に係るインクジェットヘッド１の構成について説明する。

【0027】

本発明は、例えばシアーモード（エッジ（エンド）シュータ、サイドシュータ）型、ベンドモード型、いわゆるＭＥＭＳ型など各種のインクジェットヘッドに適用することができる。すなわち、本発明に係るインクジェットヘッドは、これら各種のインクジェットヘッドとして構成することができ、以下に述べる実施形態における方式のインクジェットヘッドに限定されない。

【0028】

本実施形態に示すインクジェットヘッド１は、シアーモードヘッド（エンドシュータ型）として構成したものである。この実施形態において、インクジェットヘッド１は、インク吐出面１Ｓを鉛直下方に向けて設置されている。ただし、本発明のインクジェットヘッド１の使用状態は、インク吐出面１Ｓを鉛直下方に向ける状態に限定されず、傾けた状態で使用してもよい。本明細書において、「上」及び「下」は、「鉛直上方」及び「鉛直下方」を意味し、図１に示す使用状態の側面図における上側及び下側に対応する。

【0029】

インクジェットヘッド１は、図１に示すように、共通インク室４１を構成するインクマニホールド４と、このインクマニホールド４に接着された配線基板３と、配線基板３の下面部に接着されたヘッドチップ２と、ヘッドチップ２の下面部に接着されたノズルプレート２１とを有して構成されている。

【0030】

インクマニホールド４は、合成樹脂材料等によって、下面部に開口部４ａを有する横長の箱型に形成されている。このインクマニホールド４は、開口部４ａを、下面部に接着された配線基板３によって塞がれている。インクマニホールド４の内部空間は、インクタンク１０１から移送されたインクが貯留される共通インク室４１となる。配線基板３は、例えばガラス基板である。この配線基板３には、図示しない電源回路にＦＰＣ基板を介して接続される図示しない配線パターンが形成されている。

【0031】

図２は、このインクジェットヘッド１におけるインクの流路を示す流路図である。なお、図２は、インクの循環路を示す流路図であるため、実際の高低差を表現していない。また、図２では、ノズルプレート２１は図示を省略している。

【0032】

共通インク室４１には、図１及び図２に示すように、この共通インク室４１内にインクを供給する流路となるインク供給管５ａが連設されている。このインク供給管５ａは、配線基板３から遠い側（上側）において、共通インク室４１に連通されている。このインク供給管５ａの上端側には、接続部７ａが設けられている。この接続部７ａは、インクジェット記録装置１００側の接続部１０６ａに着脱可能に接続される。インクジェット記録装置１００側の接続部１０６ａは、インク移送管１０２に連通している。これにより、インクジェットヘッド１は、インクタンク１０１からのインクの移送及び共通インク室４１へのインクの供給が可能となる。

【0033】

また、共通インク室４１には、この共通インク室４１内からインクを回収する流路となるインク回収管５ｂが連設されている。このインク回収管５ｂは、配線基板３から遠い側（上側）において、共通インク室４１に連通されている。このインク回収管５ｂの上端側には、接続部７ｂが設けられている。この接続部７ｂは、インクジェット記録装置１００側の接続部１０６ｂに着脱可能に接続される。インクジェット記録装置１００側の接続部１０６ｂは、インク返送管１０３に連通している。これにより、インクジェットヘッド１は、共通インク室４１からのインクの回収及びインクタンク１０１へのインクの返送が可能となる。

【0034】

このインクジェットヘッド１において、インク供給管５ａから、インク回収管５ｂの途中の後述するバッファ空間部６に至る流路が、主流路Ｆ１となる。

【0035】

インク供給管５ａとインク回収管５ｂとは、共通インク室４１の長手方向の両端部に離して配置することが好ましい。本実施形態におけるインク供給管５ａは、インクマニホールド４の上面側における図１中の左側の端部に配置され、また、インク回収管５ｂは、インクマニホールド４の上面側における図１中の右側の端部に配置されている。これにより、インク供給管５ａから共通インク室４１に供給されたインクを、インク回収管５ｂに向けて、共通インク室４１内の全体に亘って流すことができる。従って、共通インク室４１内にインクが滞留する部位が形成されにくく、インク中の気泡をより効率良く排除することができる。

【0036】

図３は、本発明に係るインクジェットヘッド１のヘッドチップ２の斜視図である。
図４は、図３に示すインクジェットヘッド１のヘッドチップ２の拡大断面図である。

【0037】

ヘッドチップ２には、図３及び図４に示すように、複数のインクチャネル（圧力室）２３及び複数のダミーチャネル（擬似圧力室）２５が形成されている。各インクチャネル２３及び各ダミーチャネル２５は、ヘッドチップ２の上面部から下面部に亘って穿設された透孔である。各インクチャネル２３は、上方端が配線基板３に開設された注入孔３１ａを介して共通インク室４１に連通している。各インクチャネル２３には、インクタンク１０１内のインクの位置エネルギー及び移送ポンプ１０５ａに起因し移送圧力制御ポンプ１１０ａにより制御された圧力により、注入孔３１ａからインクが流入されて充填される。各インクチャネル２３の下方端は、ノズル２２を介して外方（下方）に連通している。このインクジェットヘッド１においては、ノズル２２よりも内方は、インクチャネル２３内となる。インクチャネル２３とノズル２２との間に連通路が存在する場合には、ノズル２２よりも内方は、連通路内となる。各ダミーチャネル２５は、上方端を配線基板３により閉蓋され、下方端をノズルプレート２１により閉蓋されて、密閉された空気室となっている。各インクチャネル２３及び各ダミーチャネル２５は、一方向（図３及び図４中矢印Ｘ方向）に配列されてチャネル列を構成している。

【0038】

なお、チャネル列の数（列数）は、図３及び図４においては２列としているが、これに限定されず、３列又はそれ以上としてもよい。チャネル列の数（列数）を増やすことにより、インクチャネル２３間のピッチを狭めることなく、記録媒体上に形成するドット間のピッチを狭めることができる。

【0039】

各インクチャネル２３の両壁部（インクチャネル２３とダミーチャネル２５との間の隔壁）は、図４に示すように、圧力発生手段となる一対の圧電素子（駆動壁）２４，２４により構成されている。圧電素子２４，２４は、図示しない電源回路からＦＰＣ基板及び配線基板３の配線パターンを介して電圧を印加されることによって、せん断変形する。インクチャネル２３の両壁部をなす圧電素子２４、２４がせん断変形することにより、インクチャネル２３の圧力変動（膨張による減圧又は収縮による増圧）が生じる。インクチャネル２３の圧力変動（減圧又は増圧）により、ノズル２２よりも内方、すなわち、インクチャネル２３内のインクに圧力が付与され、このインクがノズル２２を介して吐出される。

【0040】

圧電素子２４，２４は、一つのインクチャネル２３あたり２枚（一対）が設けられており、各インクチャネル２３それぞれの両壁部をなしている。一のインクチャネル２３の壁部を構成する圧電素子２４と、隣接するインクチャネル２３の壁部を構成する圧電素子２４との間には空隙があり、この空隙がダミーチャネル２５である。したがって、各インクチャネル２３は、独立して駆動（減圧又は増圧）することができる。

【0041】

ダミーチャネル２５は、少なくともインクチャネル２３を挟んで両隣に位置し、隣接するインクチャネル２３の容積変動に伴って容積変動を生ずる。この実施形態においては、インクチャネル２３とダミーチャネル２５とが１つずつ交互に配列されることにより、ダミーチャネル２５が各インクチャネル２３を挟んで両隣に位置する状態になっている。

【0042】

なお、このインクジェットヘッド１は、ダミーチャネル２５を設けずに、隣接するインクチャネル２３，２３が１枚の駆動壁２４を共用するように構成してもよい。この場合には、各インクチャネル２３が独立して駆動（膨張又は収縮）することはできないので、いわゆる３サイクル駆動を行う。

【0043】

ヘッドチップ２に形成されるインクチャネル２３は、その数は特に問わない。本実施形態に示すヘッドチップ２は、複数のインクチャネル２３が、ヘッドチップ２の長手方向である図３及び図４中Ｘ方向に沿う複数列に配列されている。また、インクチャネル２３内のインクに吐出圧力を付与する圧力発生手段の具体的な構成は問わず、公知の種々の構成を採用することができる。

【0044】

そして、ヘッドチップ２には、導入路４２５を形成してもよい。この導入路４２５は、各インクチャネル２３及び各ダミーチャネル２５が構成するチャネル列の一端側の該チャネル列の外側に位置して設けられる。この導入路４２５は、ヘッドチップ２の上面部から下面部に亘って穿設された透孔であり、横断面開口面積が、１つのインクチャネル２３の横断面開口面積よりも大きくなっている。この導入路４２５は、上方端が配線基板３に開設された導入孔３１ｃを介して共通インク室４１に連通しており、インクタンク１０１内のインクの位置エネルギー及び移送ポンプ１０５ａに起因し移送圧力制御ポンプ１１０ａにより制御された圧力により、導入孔３１ｃからインクが流入される。

【0045】

図５は、図３に示すインクジェットヘッド１のノズルプレート２１の平面図である。

【0046】

ヘッドチップ２の下面部に接着された平板状のノズルプレート２１には、図３～図５に示すように、各インクチャネル２３に対応された複数のノズル２２が穿設されている。ノズル２２は、インクチャネル２３を外部（下方）に連通させる透孔である。各インクチャネル２３内のインクは、圧電素子２４の作用によって吐出圧力を付与され、ノズル２２を通って外部（下方）の記録媒体に向けて吐出される。すなわち、ノズル２２は、各インクチャネル２３内から外部（下方）に吐出されるインクの流路となる。ノズルプレート２１の下面部がインク吐出面１Ｓとなる。

【0047】

ノズルプレート２１は、シリコン材料、ポリイミド樹脂材料又はその他の有機物材料、ステンレス、ニッケル又はその他の金属材料により形成することが好ましい。価格の点（安価であること）では、ステンレス、ポリイミド樹脂材料が優れており、加工の容易性では、ステンレス、ポリイミド樹脂材料が優れており、加工精度では、シリコン材料が優れており、化学的安定性では、ポリイミド樹脂材料が優れている。シリコン材料は硬質材料であるが、インクチャネル２３の付近を薄く作成すれば、圧電素子２４、２４の駆動による隣接するインクチャネル２３へのクロストークを防止することができる。

【0048】

このインクジェットヘッド１は、インクチャネル２３に注入されたインクをノズル２２の近傍から排出させてインクチャネル２３への注入経路に戻すノズル循環機構を備えている。各インクチャネル２３には、図３、図４及び図５に示すように、それぞれ２本の個別インク循環路２６ａ、２６ａが連通されている。個別インク循環路２６ａ、２６ａは、インクチャネル２３の横断面長手方向の両端部においてインクチャネル２３に連通している。インクチャネル２３の両端部近傍は、気泡が残留することが多い箇所であるため、個別インク循環路２６ａ、２６ａをインクチャネル２３の横断面長手方向の両端部に設けることは好ましい。なお、個別インク循環路２６ａ、２６ａは、インクチャネル２３の何れの箇所においてインクチャネル２３に連通するようにしてもよい。また、１個のインクチャネル２３に対する個別インク循環路２６ａの本数は、増減してもよい。

【0049】

本実施形態において、個別インク循環路２６ａ、２６ａは、ノズルプレート２１の上面部にノズル２２近傍に始端部を有して形成された流路形成溝２８が、ヘッドチップ２の下面部によって閉蓋されることにより構成されている。

【0050】

このように、個別インク循環路２６ａ、２６ａを、ノズルプレート２１の上面部に形成した流路形成溝２８及びヘッドチップ２の下面部により構成し、インクチャネル２３の下側に設けることにより、インクチャネル２３の深さ方向の全体に渡る流路を形成することができ、インクチャネル２３の端部近傍に残留する気泡を良好に除去することができる。また、この場合、ノズルプレート２１のみの加工によって個別インク循環路２６ａ、２６ａを形成できるので、作製が容易である。

【0051】

導入路４２５を設けた場合には、この導入路４２５には、図５に示すように、２本の導入溝４２５ａ、４２５ａが連通される。導入溝４２５ａ、４２５ａは、導入路４２５の両側部において導入路４２５に連通している。なお、導入溝４２５ａ、４２５ａは、導入路４２５の何れの箇所において導入路４２５に連通するようにしてもよい。また、１個の導入路４２５に対する導入溝４２５ａ、４２５ａの本数は、増減してもよい。

【0052】

本実施形態において、導入溝４２５ａ、４２５ａは、ノズルプレート２１の上面部に導入路４２５近傍に始端部を有して形成され、ヘッドチップ２の下面部により閉蓋されて流路を構成している。

【0053】

このように、導入溝４２５ａ、４２５ａをノズルプレート２１の上面部に形成し、ヘッドチップ２の下面部とにより流路を構成することにより、ノズルプレート２１のみの加工によって流路を形成できるので、作製が容易である。

【0054】

そして、図３～図５に示すように、ヘッドチップ２の下面部には、共通インク循環路４２１が形成されている。共通インク循環路４２１は、ヘッドチップ２の下面部に形成された溝とノズルプレート２１の上面部に形成された溝４２２とが突き合わされることにより構成されている。このようにヘッドチップ２の下面部及びノズルプレート２１の上面部の双方に形成した溝により共通インク循環路４２１を構成することにより、共通インク循環路４２１の横断面開口面積を拡げて流路抵抗を下げることができ、十分なインク流量を確保することができる。ヘッドチップ２の厚さ（高さ）はノズルプレート２１の厚さよりも厚いので、共通インク循環路４２１を構成するヘッドチップ２の下面部の溝は、十分な深さとすることができる。

【0055】

共通インク循環路４２１は、チャネル列の方向（Ｘ方向）に形成された複数本の流路から構成されている。各インクチャネル２３に連通した各個別インク循環路２６ａ、２６ａは、共通インク循環路４２１に連通することにより合流している。各インクチャネル２３内と共通インク循環路４２１内との間の圧力差により、各インクチャネル２３から共通インク循環路４２１へのインクの流動が生じる。また、導入路４２５を設けた場合には、導入溝４２５ａ、４２５ａは、共通インク循環路４２１に連通している。導入路４２５内と共通インク循環路４２１内との間の圧力差により、導入路４２５から共通インク循環路４２１へのインクの流動が生じる。そして、これら流動が合流して共通インク循環路４２１内のインク流動が生じる。

【0056】

共通インク循環路４２１は、所望の流路抵抗に設定するために、共通インク循環路４２１を構成する流路の本数や、その構造を適宜変更することができる。共通インク循環路４２１を構成する流路の本数は、流路抵抗の設定に応じて、適宜増減することができる。また、ヘッドチップ２の下面部の溝のみで十分なインク流量が確保できる場合には、ノズルプレート２１の上面部に溝４２２を設けずに、ヘッドチップ２の下面部の溝をノズルプレート２１の上面部により閉蓋して共通インク循環路４２１を構成してもよい。ヘッドチップ２の下面部の溝は、十分な深さとすることができるからである。なお、ノズルプレート２１の上面部の溝４２２のみで十分なインク流量が確保できる場合には、ヘッドチップ２の下面部に溝を設けずに、ノズルプレート２１の上面部の溝４２２をヘッドチップ２の下面部により閉蓋して共通インク循環路４２１を構成してもよい。

【0057】

図２～図５に示すように、共通インク循環路４２１の他端側は、ヘッドチップ２に形成された排出チャネル４２４の下方端に連通されている。排出チャネル４２４は、各インクチャネル２３及び各ダミーチャネル２５が構成するチャネル列の他端側の該チャネル列の外側に位置して設けられている。なお、導入路４２５を設けた場合には、排出チャネル４２４の横断面開口面積は、導入路４２５の横断面開口面積の１．５倍～２倍程度となされる。排出チャネル４２４内のインク流量は、導入路４２５内のインク流量よりも、各インクチャネル２３を経たインクが合流している分だけ多くなるので、流路抵抗を増大させないために排出チャネル４２４の横断面開口面積を大きくするのである。

【0058】

なお、導入路は、複数のインクチャネル２３と同一の構造の透孔から構成することもできる。すなわち、ヘッドチップ２の一端側に、印字領域から外れてインクチャネル２３と同一の構造の透孔を複数作成し、これらの下にはノズル２２を設けず個別インク循環路２６ａのみを設ければ、これら複数の透孔は、導入路として機能する。この場合には、複数の透孔の横断面積の合計を、前述した導入路４２５の横断面積に等しくすることが好ましい。この構成では、導入路を、インクチャネル２３と同一の工程内容により各インクチャネル２３の作成工程に連続した工程で作成することができ、作成が容易である。

【0059】

図１及び図２に示すように、インクマニホールド４内には、排出チャネル４２４の上方に位置して、インク排出室４１２が設けられている。インク排出室４１２は、図１に示すように、インクマニホールド４内において、共通インク室４１に隣接して設けられている。インク排出室４１２は、共通インク室４１に対しては、隔壁４５によって分離されている。隔壁４５は、インクマニホールド４に一体的に形成することができる。

【0060】

このようにして、注入孔３１ａからインクチャネル２３に流入されたインクの一部（ノズル２２から吐出されないインク）は、個別インク循環路２６ａ、２６ａから共通インク循環路４２１を経て、排出チャネル４２４に至り、配線基板３に形成された排出孔３１ｂを通って、インク排出室４１２に至る。

【0061】

また、導入孔３１ｃから導入路４２５に流入されたインクは、導入溝４２５ａ、４２５ａ及び共通インク循環路４２１を経て排出チャネル４２４に至り、排出孔３１ｂを通ってインク排出室４１２に至る。

【0062】

このインクジェットヘッド１において、導入路４２５は、各インクチャネル２３よりも、共通インク循環路４２１内のインク流動における上流側に位置して設けることが好ましい。導入路４２５を各インクチャネル２３よりも共通インク循環路４２１内のインク流動における上流側に位置させると、共通インク循環路４２１の一端側（最上流部）におけるインク流量を多くすることができ、共通インク循環路４２１内及び各インクチャネル２３内の気泡の除去やインク内粒子の沈降防止等をより確実に行うことができる。

【0063】

また、このインクジェットヘッド１においては、導入路４２５から共通インク循環路４２１への流動により、導入路４２５を設けない場合に比較して、共通インク循環路４２１内の流速が速められている。そのため、共通インク循環路４２１内のインクが十分な流速となされ、ノズル２２からのインクの吐出が良好に行えて、かつ、共通インク循環路４２１内及び各インクチャネル２３内の気泡の除去やインク内粒子の沈降防止等を確実に行うことができる。

【0064】

さらに、前述したように、導入路４２５の横断面開口面積を、１つのインクチャネル２３の横断面開口面積よりも大きくした場合には、共通インク室４１から導入路４２５を経て共通インク循環路４２１に至る流路の流路抵抗は、共通インク室４１から１つのインクチャネル２３を経て共通インク循環路４２１に至る流路の流路抵抗よりも小さい。したがって、導入路４２５から共通インク循環路４２１に至る流路の流量を、１つのインクチャネル２３から共通インク循環路４２１に至る流路の流量よりも多くすることができる。そのため、共通インク循環路４２１の一端側（最上流部）におけるインク流量をより確実に多くすることができ、共通インク循環路４２１内及び各インクチャネル２３内の気泡の除去やインク内粒子の沈降防止等をより確実に行うことができる。

【0065】

このインクジェットヘッド１においては、導入路４２５内及び各インクチャネル２３内から共通インク循環路４２１を経てインク排出室４１２に至る流路が形成されているので、これらの流路抵抗の総和を考慮して、この条件においてノズル２２からのメニスカスブレイクが生じないように、インクタンク１０１と共通インク室４１との高低差、移送ポンプ１０５ａ及び返送ポンプ１０５ｂが与える圧力等の条件が決定される。また、各個別インク循環路２６ａ、２６ａの流路抵抗の合計は、ノズル２２からのメニスカスブレイクが生じないように、インクタンク１０１と共通インク室４１との高低差、移送ポンプ１０５ａ及び返送ポンプ１０５ｂが与える圧力等の条件を勘案して規定される。各個別インク循環路２６ａ、２６ａは、その流路抵抗の合計が既定値から外れない限りにおいて、適宜に開口面積及び長さを設定することができる。

【0066】

この実施形態においては、導入路４２５へのインクの流入は、各インクチャネル２３への注入と同様に、共通インク室４１から行われる。この態様は、各インクチャネル２３及び導入路４２５をヘッドチップ２に並列的に形成するだけで実現できるので、作成が容易である。

【0067】

そして、図１及び図２に示すように、インク排出室４１２には、循環路連結部５ｄを介して、インク排出室４１２内からインクを排出する流路をなすインク排出管５ｃが接続されている。循環路連結部５ｄは、排出チャネル４２４の上方側に位置して、各インクチャネル２３及び各ダミーチャネル２５が構成するチャネル列の他端側の該チャネル列の外側に位置して設けられている。インク排出管５ｃの上端側は、インク回収管５ｂに合流している。インク回収管５ｂとインク排出管５ｃとは、合流箱６１に接続されることによって合流している。

【0068】

合流箱６１は、合成樹脂材料や金属材料から一体的に構成されており、内部にバッファ空間部６が形成されている。合流箱６１の外面には、バッファ空間部６に至る第１乃至第３の開口部４８ａ，４８ｂ，４８ｃが形成されている。第１の開口部４８ａからバッファ空間部６を経て第３の開口部４８ｃに至る流路は、インク回収管５ｂの中途部に介在されている。実装状態としては、インク回収管５ｂを中途部において上流側及び下流側に分け、上流側を第１の開口部４８ａに接続させ、下流側を第３の開口部４８ｃに接続させることになる。そして、第２の開口部４８ｂには、インク排出管５ｃを接続させる。

【0069】

このように、本実施形態に示すインクジェットヘッド１は、インク回収管５ｂ及びインク排出管５ｃが合流箱６１によって合流されているため、インクジェット記録装置１００側の配管等との接続部位は、インク供給管５ａ（接続部７ａ）及びインク回収管５ｂ（接続部７ｂ）の２箇所のみで済む。従って、インクジェット記録装置１００側の配管等との接続部位の数は、一般的なインクジェットヘッドに対して増加せず、接続作業が煩雑化することはない。すなわち、本実施形態のインクジェットヘッド１は、既設装置を設計変更する必要なく、接続部７ａ、７ｂの２箇所のみの接続によって交換及び設置が可能である。

【0070】

このインクジェットヘッド１において、導入路４２５及び個別インク循環路２６ａ、２６ａから、共通インク循環路４２１、排出チャネル４２４、排出孔３１ｂ、インク排出室４１２及びインク排出管５ｃを経て、バッファ空間部６に至る流路が、循環路４２３となる。この循環路４２３は、導入路４２５及びインクチャネル２３に連通し、これら導入路４２５及びインクチャネル２３内のインクを排出させ、バッファ空間部６においてインク回収管５ｂに合流させる流路である。ただし、循環路４２３は、ノズル２２近傍の個別インク循環路２６ａ、２６ａからインクを排出し、このインクをインクチャネル２３への注入経路に戻すものであれば、途中の経路は何ら限定する必要はない。そして、導入孔３１ｃ及び各注入孔３１ａを経て、循環路４２３までが、副流路Ｆ２となる（図２参照）。

【0071】

なお、循環路４２３は、チャネル列の一端側の該チャネル列の外側及び該チャネル列の他端側の該チャネル列の外側の両方に設けてもよい。この場合には、排出チャネル４２４及びインク排出室４１２をチャネル列の両方に設け、それぞれにインク排出管５ｃを接続する。これらインク排出管５ｃは、それぞれインク回収管５ｂに合流される。この場合には、導入路４２５を設ける場合には、チャネル列の中央位置に設けることが望ましい。

【0072】

循環路４２３は各インクチャネル２３に対応した個別インク循環路２６ａ、２６ａの全てを通過する流路として構成されているため、インクチャネル２３の高密度化に伴い、循環路４２３全体の流路抵抗は大きくなっている。従って、インク排出管５ｃをインク回収管５ｂに合流させても、インク供給管５ａからインク回収管５ｂを経る主流路Ｆ１の流量が多く、各注入孔３１ａから循環路４２３に至る副流路Ｆ２の流量が少ないために、これらが円滑に合流しないことが考えられる。このインクジェットヘッド１においては、主流路Ｆ１と副流路Ｆ２との合流（インク排出管５ｃとインク回収管５ｂとの合流）を、バッファ空間部６において行い、また、流量調整部材８を使用することにより、これら主流路Ｆ１及び副流路Ｆ２の流量が異なっても、円滑に合流させることができる。

【0073】

流量調整部材８は、インク回収管５ｂ内に配置される円筒状部材であり、インク回収管５ｂの流路径を狭める。流量調整部材８は、主流路Ｆ１と副流路Ｆ２との流路抵抗の差に相当する圧力損失Δｐを、主流路Ｆ１に付与する。このインクジェットヘッド１においては、流量調整部材８により、主流路Ｆ１の流路抵抗と、副流路Ｆ２の流路抵抗とを均衡させることにより、インク供給管５ａ内のインク圧力ｐ０によって、容易に主流路Ｆ１及び副流路Ｆ２の両方に均等にインクを流すことができる。

【0074】

上述のようなインクジェットヘッド１及びこれを備えたインクジェット記録装置１００によれば、インク供給管５ａからインクを供給するだけで、共通インク室４１内の残留気泡を主流路Ｆ１を経てインク回収管５ｂから排出させるのみならず、ノズル２２から引き込まれたインクチャネル２３近傍の気泡をも、副流路Ｆ２を経てインク排出管５ｃから迅速に排出させることができる。よって、インクマニホールド４内の全体（共通インク室４１内及びインクチャネル２３の近傍）の残留気泡除去を効率的に行うことができる。また、沈降し易い粒子や顔料等が含まれているインクを使用する場合でも、画像記録中の個別インク循環路２６ａ、２６ａ及び共通インク循環路４２１における粒子や顔料等の沈降を効果的に抑制して、インクの濃度偏差を抑制することができる。

【0075】

〔メンテナンス動作〕
このインクジェットヘッド１は、記録媒体へのインクの吐出を行わないときには、ノズル２２内のインク内粒子の沈降及びインクの粘度増加を防止するために、メンテナンス動作を行う。メンテナンス動作は、圧力制御手段（移送圧力制御ポンプ１１０ａ及び返送圧力制御ポンプ１１０ｂ）により、インクチャネル２３に注入されるインク（共通インク室４１内のインク）とインクチャネル２３内のインクとの圧力差であるインク注入圧、及び、インクチャネル２３内のインクとインクチャネル２３から循環路４２３へ排出されたインクとの圧力差であるインク排出圧の何れか一方又は両方を制御することによって行う。

【0076】

図６は、図３に示すインクジェットヘッド１のメンテナンス動作を概念的に示す断面図である。図６は、返送圧力制御ポンプ１１０ｂにより、インク排出圧を制御するメンテナンス動作を示している。

【0077】

このメンテナンス動作は、返送圧力制御ポンプ１１０ｂにより、メニスカスブレイク水頭値よりも大きな負圧を発生させ、インク排出圧を強めて、図６（ａ）に示すように、ノズル２２内に滞留しているインクの全てをインクチャネル２３内に引き込む。このとき、ノズル２２内に滞留していたインクは、メニスカスが破壊されて、インクチャネル２３内に移動され、ノズル２２内は空になる。このとき、ノズル２２からは、外方の空気が気泡としてインクとともにインクチャネル２３内に引き込まれることが多い。

【0078】

ノズル２２内のインクが形成するメニスカス（屈曲した界面）は、通常は、その外周部がノズル２２の出口側の周縁部（エッジ部）に固定されている。したがって、メニスカスの破壊とは、メニスカスの外周部が、ノズル２２の出口側の周縁部から外れることをいう。このようにメニスカスが破壊されると、その形状も滑らかな曲面に維持されないことが多く、このとき、外方の空気が気泡として引き込まれる。

【0079】

その後に、インク排出圧を通常の強さに戻すと、図６（ｂ）に示すように、ノズル２２内のインクが形成するメニスカスが復帰される。このようにメニスカスが復帰したとき、ノズル２２内に滞留していたインクは、十分にインクチャネル２３内の新しいインクに置換されている。

【0080】

記録媒体へのインクの吐出が行われない状態（非印刷状態）が続く場合には、メンテナンス動作を所定の一定周期で繰返し行う。メンテナンス動作を所定の一定周期で繰返し行うことにより、ノズル２２内のインク内粒子の沈降及びインクの粘度増加が防止される。

【0081】

なお、インク移送管１０２に移送ポンプ１０５ａ及び移送圧力制御ポンプ１１０ａが設けられている場合には、この移送ポンプ１０５ａ及び移送圧力制御ポンプ１１０ａにより、インク排出圧を制御してもよい。この場合には、通常は正圧を発生している移送ポンプ１０５ａに負圧を発生させ、インク注入圧を負圧にしてインクチャネル２３内のインクを共通インク室４１に逆流させることにより、図６（ａ）に示すように、ノズル２２内に滞留しているインクの全てをインクチャネル２３内に引き込むことができる。その後、移送ポンプ１０５ａを通常の状態に戻すと、図６（ｂ）に示すように、インクチャネル２３からノズル２２内にインクが戻り、ノズル２２内のインクが形成するメニスカスが復帰される。

【0082】

このインクジェットヘッド１においては、インク排出圧又はインク注入圧の制御のみで、ノズル２２内に滞留しているインクを無駄に消費することなく、新しいインクに置換することができる。このインクジェットヘッド１においては、非印刷状態が続いた後、次に吐出を行って印刷を開始する場合でも、初吐出の液滴速度の低下を十分に抑えることができる。

【0083】

また、メンテナンス動作においては圧電素子２４を駆動する必要がないので、メンテナンス動作中にヘッドチップ２の温度が上昇することがなく、温度変化によるインクの粘度変化も生じない。また、メニスカス揺らしのような特別な駆動データを用意する必要がない。

【0084】

メンテナンス動作を実行する周期及びメンテナンス動作の継続時間（強い負圧を維持する時間）は、使用しているインクの物性に応じて設定することが好ましい。

【0085】

メンテナンス動作により引き込まれた気泡は、循環路４２３に排出することが好ましい。気泡がインクチャネル２３内に留まっていると、この気泡が再びノズル２２内に浸入する虞があるからである。そのためには、ノズル２２から巻き込まれ得る最大の大きさ（ノズル２２の直径に相当する大きさ）の気泡のインクチャネル２３内における上昇速度よりも、インクチャネル２３内における循環路４２３に向かうインクの流速を速くしておくことが好ましい。循環路４２３に向かう流速が速いことにより、ノズル２２から巻き込まれた気泡は、循環路４２３に向けて流され、循環路４２３に排出される。

【0086】

なお、インクチャネル２３内における気泡の上昇速度は、気泡の径及びインクの粘度等をパラメータとして、ナビエ・ストークス方程式によって求められる。インクチャネル２３内のインクの流速は、インクチャネル２３へのインクの注入量と排出量との差をインクチャネル２３の横断面積で除することによって求められる。

【0087】

メニスカスの復帰は、ノズル２２から引き込まれた気泡が循環路４２３に排出された後に行うことが好ましい。このようにすれば、ノズル２２から引き込まれた気泡がインクチャネル２３内に残留することを確実に防止することができる。

【0088】

また、メニスカスの復帰は、ノズル２２から気泡が巻き込まれたときに、直ちに行ってもよい。このようにすれば、ノズル２２から引き込まれた気泡がインクチャネル２３内を上昇する前に、循環路４２３に向けて流すことができる。

【0089】

ノズル２２の内壁部は、親水処理を施しておくことが好ましい。ノズル２２の内壁部を親水処理しておくことにより、ノズル２２の内壁部にインクが濡れ広がり易くなり、メニスカスの復帰が迅速に行えるようになる。

【0090】

図７は、図３に示すインクジェットヘッド１のメンテナンス動作の他の例を概念的に示す断面図である。図７は、移送圧力制御ポンプ１１０ａにより、インク注入圧を制御するメンテナンス動作を示している。

【0091】

このインクジェットヘッド１におけるメンテナンス動作は、インク移送管１０２に設けた移送圧力制御ポンプ１１０ａにより、メニスカスブレイク水頭値よりも大きな正圧を発生させ、インク注入圧を強めて、図７（ａ）に示すように、ノズル２２内に滞留しているインクを含む所望の体積のインクをノズル２２から溢れさせるようにしてもよい。このとき、ノズル２２内に滞留していたインクは、メニスカスが破壊されて、ノズル２２の吐出側出口の周囲部に移動される。ノズル２２の周囲部に移動されたインクは、表面張力によってインク吐出面１Ｓに付着し、滴状にまとまってその場所に留まる。

【0092】

その後に、インク注入圧を通常の強さに戻すと、インクチャネル２３内及び循環路４２３内には負圧がかかっているので、図７（ｂ）に示すように、ノズル２２の周囲部のインクがノズル２２内に引き戻され、ノズル２２内のインクが形成するメニスカスが復帰される。このようにメニスカスが復帰したとき、ノズル２２内に滞留していたインクは、十分にインクチャネル２３内の新しいインクに置換されている。

【0093】

メニスカスを復帰させるときにノズル２２内に引き戻せるインク量は、インクの循環流量（インクチャネル２３内の圧力）、溢れたインクのインク吐出面１Ｓに対する接触角、インクの表面張力に依存するので、これらを勘案して適宜に設定することができる。メンテナンス動作を実行する周期及びメンテナンス動作の継続時間（強い正圧を維持する時間）、ノズル２２からのインクの溢れ量は、使用しているインクの物性に応じて設定することが好ましい。

【0094】

記録媒体へのインクの吐出が行われない状態（非印刷状態）が続く場合には、メンテナンス動作を所定の一定周期で繰返し行う。メンテナンス動作を所定の一定周期で繰返し行うことにより、ノズル２２内のインク内粒子の沈降及びインクの粘度増加が防止される。

【0095】

なお、インク返送管１０３に設けられている返送ポンプ１０５ｂ及び返送圧力制御ポンプ１１０ｂにより、インク注入圧を制御してもよい。この場合には、通常は負圧を発生している返送ポンプ１０５ｂに正圧を発生させ、インク排出圧を正圧にして循環路４２３内のインクをインクチャネル２３に逆流させることにより、図７（ａ）に示すように、ノズル２２内に滞留しているインクを含む所望の体積のインクをノズル２２から溢れさせることができる。その後、返送ポンプ１０５ｂを通常の状態に戻すと、図７（ｂ）に示すように、ノズル２２内のインクが形成するメニスカスが復帰される。

【0096】

このインクジェットヘッド１においても、インク排出圧又はインク注入圧の制御のみで、ノズル２２内に滞留しているインクを無駄に消費することなく、新しいインクに置換することができる。このインクジェットヘッド１においては、非印刷状態が続いた後、次に吐出を行って印刷を開始する場合でも、初吐出の液滴速度の低下を十分に抑えることができる。

【0097】

メンテナンス動作においてノズル２２から溢れさせるインクの体積は、ノズル２２の容積以上とすることが好ましい。ノズル２２の容積以上の体積のインクがノズル２２から溢れることにより、ノズル２２内のインクが全て新しいインクに置換されるので、その後にノズル２２の周囲部からインクが戻っても、ノズル２２内に新しいインクが残る割合が大きくなるからである。

【0098】

メニスカスの復帰は、所望の体積のインクがノズル２２から溢れたときに、直ちに行うことが好ましい。ノズル２２の周囲部に長い時間に亘ってインクを付着させておくと、このインクが記録媒体等に移ってしまう確率が大きくなるからである。

【0099】

インク吐出面１Ｓは、少なくともノズル２２の吐出側出口の周囲部に、撥水処理を施しておくことが好ましい。撥水処理により、インク吐出面１Ｓに過度にインクが濡れ広がることを抑制できるので、その後のノズル２２内への回収が容易となるからである。また、撥水処理により、濡れ広がり易いインクの使用が可能となるので、幅広いインクに対応できるようになる。

【0100】

このようなメンテナンス動作は、インク移送管１０２に設けられた移送ポンプ１０５ａ及びインク返送管１０３に設けられた返送ポンプ１０５ｂを同時に用いて行ってもよい。この場合には、返送ポンプ１０５ｂ及び移送ポンプ１０５ａも圧力制御手段となる。また、返送ポンプ１０５ｂ及び返送圧力制御ポンプ１１０ｂが第１の圧力制御手段となり、移送ポンプ１０５ａ及び移送圧力制御ポンプ１１０ａが第２の圧力制御手段となる。

【0101】

メンテナンス動作において、返送ポンプ１０５ｂ及び返送圧力制御ポンプ１１０ｂは、インク排出圧を制御して、ノズル２２内に滞留しているインクをインクチャネル２３内に移動させ、その後にメニスカスを復帰させることが好ましい。また、移送ポンプ１０５ａ及び移送圧力制御ポンプ１１０ａは、インク注入圧を制御して、ノズル２２内に滞留しているインクをノズル２２の吐出側出口の周囲部に移動させ、その後にメニスカスを復帰させることが好ましい。

【0102】

メンテナンス動作において、インク排出圧又はインク注入圧の制御は、ヘッドチップ２の温度上昇が問題とならない範囲においては、圧力発生手段である圧電素子２４，２４によって行ってもよい。また、インク排出圧又はインク注入圧の制御は、圧力発生手段（圧電素子２４，２４）と圧力制御手段（移送圧力制御ポンプ１１０ａ及び返送圧力制御ポンプ１１０ｂ）とを併用して行うことができ、さらに、移送ポンプ１０５ａ及び返送ポンプ１０５ｂも併用して行うことができる。これらの場合には、圧力制御手段（移送圧力制御ポンプ１１０ａ及び返送圧力制御ポンプ１１０ｂ）の負担を軽減することができる。

【0103】

なお、インクジェットヘッド１内におけるインク圧力は、インクの流路にＴ字分岐を設け、分岐させた先においてマノメータにより測定することができる。

【0104】

図８は、図６に示すメンテナンス動作の例を示すフローチャートである。

【0105】

図６に示したメンテナンス動作は、例えば、図８に示すように、制御部１０４ａが返送圧力制御ポンプ１１０ｂに対する所定の制御を実行することによって行われる。図８は、メンテナンス動作のためのサブルーチンを示している。

【0106】

動作を開始し（ステップｓｔ１）、インクジェットヘッド１により印字が行われているか否かを判断する（ステップｓｔ２）。

【0107】

ステップｓｔ２で印字が行われていると判断された場合には、ｔ１を０にリセットする（ステップｓｔ３）。

【0108】

ｔ１は、０にリセットされた時点から順算式に進むタイマーであり、最後の印字からの経過時間を示す。

【0109】

ステップｓｔ２で印字が行われていないと判断された場合には、最後の印字からの経過時間（ｔ１）が所定時間に達しているか否かを判断する（ステップｓｔ４）。

【0110】

ステップｓｔ４で経過時間（ｔ１）が所定時間に達していると判断された場合には、負圧増大の終了からの経過時間（ｔ２）が所定時間に達しているか否かを判断する（ステップｓｔ５）。

【0111】

ｔ２は、０にリセットされた時点から順算式に進むタイマーであり、負圧増大の終了（メンテナンス動作の終了）からの経過時間を示す。

【0112】

ステップｓｔ５で経過時間（ｔ２）が所定時間に達していると判断された場合（つまり、前回のメンテナンス動作から所定時間を経過した場合）には、返送圧力制御ポンプ１１０ｂの発する負圧を大きくする（ステップｓｔ６）。

【0113】

ステップｓｔ４で経過時間（ｔ１）が所定時間に達していないと判断された場合及びステップｓｔ５で経過時間（ｔ２）が所定時間に達していると判断された場合には、ｔ３を０にリセットする（ステップｓｔ７）。

【0114】

ｔ３は、０にリセットされた時点から順算式に進むタイマーであり、返送圧力制御ポンプ１１０ｂの発する負圧を通常より大きくしている（メンテナンス動作継続の）時間を示す。

【0115】

ステップｓｔ６で返送圧力制御ポンプ１１０ｂの発する負圧を大きくした後、返送圧力制御ポンプ１１０ｂの発する負圧の値と、負圧を通常より大きくしている時間（ｔ３）の積が、所定値に達しているか否かを判断する（ステップｓｔ８）。

【0116】

ステップｓｔ８で、所定値に達していると判断された場合（つまり、メンテナンス動作の持続時間が所定時間になった場合）には、ｔ２を０にリセットする（ステップｓｔ９）。

【0117】

ステップｓｔ９でｔ２を０にリセットした後及びステップｓｔ３でｔ１を０にリセットした後は、返送圧力制御ポンプ１１０ｂの発する負圧を通常値にする（ステップｓｔ１０）。

【0118】

つまり、印字が行われているときには、メンテナンス動作は実行されない。また、メンテナンス動作が行われているときであっても、印字が開始されたときには、メンテナンス動作は中止される。

【0119】

ステップｓｔ１０で返送圧力制御ポンプ１１０ｂの発する負圧を通常値にした後、ステップｓｔ８で、所定値に達していないと判断された場合（つまり、メンテナンス動作の持続時間が所定時間になっていない場合）及びステップｓｔ７でｔ３を０にリセットした後は、リターンする（ステップｓｔ１１）。

【0120】

つまり、印字終了から所定時間を経過しなければ、メンテナンス動作は実行されない。また、前回のメンテナンス動作からの所定時間を経過しなければ、次のメンテナンス動作は実行されない。

【0121】

なお、図７に示すメンテナンス動作を実行するには、図８中の「負圧」を「正圧」に代える。また、返送圧力制御ポンプ１１０ｂは、移送圧力制御ポンプ１１０ａ、又は、返送圧力制御ポンプ１１０ｂ及び移送圧力制御ポンプ１１０ａの両方に代えてもよい。

【0122】

〔インクジェットヘッドの他の実施形態〕
この実施形態は、本発明のインクジェットヘッドを、シアーモード型ではないインクジェットヘッドとして構成した例である。図９は、本発明に係るインクジェットヘッドの他の例を示す縦断面図である。図１０は、図９に示すインクジェットヘッドの横断面図である。図１と同一符号の部位は同一構成の部位であるため、これらの説明は上記説明を援用し、ここでは省略する。

【0123】

本発明のインクジェットヘッド１１は、図９及び図１０に示すように、基板３上に圧電素子２４を配置した構成とすることもできる。このインクジェットヘッド１１においては、基板３上に圧電素子２４が配置されており、この基板３の下面側にインクチャネルとなるインクチャネル２３が構成されている。圧電素子２４は、インクチャネル２３の上面（天井面）の一部をなしており、駆動することにより、インクチャネル２３内の圧力を変動させる。インクチャネル２３の下面（底面）は、ノズルプレート２１によって閉蓋されている。ノズルプレート２１には、各インクチャネル２３に対応された複数の吐出ノズル２２が形成されている。吐出ノズル２２は、インクチャネル２３に対して連通し、インクチャネル２３を外部（下方）に連通させている。ノズルプレート２１の下面部がインク吐出面１Ｓとなる。各インクチャネル２３内のインクは、圧電素子２４の作用によって吐出圧力を付与され、吐出ノズル２２を通って外部の記録媒体に向けて（下方）に吐出される。

【0124】

各インクチャネル２３は、注入孔３１ａを介して共通インク室４１に連通している。共通インク室４１内のインクは、注入孔３１ａを介して、各インクチャネル２３に流入される。

【0125】

各インクチャネル２３内のノズル２２の近傍は、個別インク循環路２６ａを介して、マニホールド４内に穿設された共通インク循環路４２１に連通し合流している。個別インク循環路２６ａは、前述の実施形態と同様に、ノズルプレート２１の上面部に形成された溝がヘッドチップ２の下面部によって閉蓋されて構成され、ヘッドチップ２及びマニホールド４内に穿設された隧道を経て共通インク循環路４２１に至る。共通インク循環路４２１には、共通インク室４１から注入孔３１ａ、インクチャネル２３及び個別インク循環路２６ａを経たインクが流入する。

【0126】

共通インク循環路４２１に至ったインクは、前述したように、図示しないインク排出室に至り、インク排出管を経て、インク回収管に合流する。

【0127】

このインクジェットヘッド１１においても、前述した実施形態と同様のメンテナンス動作を実行することができ、このメンテナンス動作により、ノズル２２内に滞留しているインクを無駄に消費することなく、新しいインクに置換することができ、非印刷状態が続いた後、次に吐出を行って印刷を開始する場合でも、初吐出の液滴速度の低下を十分に抑えることができる。

【符号の説明】

【0128】

１：インクジェットヘッド（エンドシュータ型）
１１：インクジェットヘッド（ＭＥＭＳ型）
２：ヘッドチップ
２１：ノズルプレート
２２：ノズル
２３：インクチャネル
２４：圧電素子
２５：ダミーチャネル
２６ａ：個別インク循環路
２８：流路形成溝
３：配線基板
３１ａ：注入孔
３１ｂ：排出孔
３１ｃ：導入孔
４：インクマニホールド
４１：共通インク室
４１２：インク排出室
４２１：共通インク循環路
４２２：溝
４２３：循環路
４２４：排出チャネル
４２５：導入路
４２５ａ：導入溝
４５：隔壁
５ａ：インク供給管
５ｂ：インク回収管
５ｃ：インク排出管
５ｄ：循環路連結部
６：バッファ空間部
６１：合流箱
７ａ：接続部
７ｂ：接続部
８：流量調整部材
Ｆ１：主流路
Ｆ２：副流路
１００：インクジェット記録装置
１０１：インクタンク
１０２：インク移送管
１０３：インク返送管
１０４：制御部
１０４ａ：制御部
１０５ａ：移送ポンプ
１０５ｂ：返送ポンプ
１０７：キャリッジ機構
１０８：搬送手段
１０９：記録媒体
１１０ａ：移送圧力制御ポンプ
１１０ｂ：返送圧力制御ポンプ
１１１ａ：移送側サブタンク
１１１ｂ：返送側サブタンク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】