特許 7673756 液滴吐出装置及び送液方法

(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】2025-04-28

(45)【発行日】2025-05-09

(54)【発明の名称】液滴吐出装置及び送液方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/19 20060101AFI20250430BHJP

   B41J 2/18 20060101ALI20250430BHJP

   B41J 2/175 20060101ALI20250430BHJP

【ＦＩ】

B41J2/19

B41J2/18

B41J2/175 201

B41J2/175 503

B41J2/175 501

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022563272

(86)(22)【出願日】2020-11-17

(86)【国際出願番号】 JP2020042799

(87)【国際公開番号】W WO2022107204

(87)【国際公開日】2022-05-27

【審査請求日】2023-10-24

(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】110001254

【氏名又は名称】弁理士法人光陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】濱野 光

【審査官】中村 博之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１６８４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８１０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０２４３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１２５６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０８３３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０４３２６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１４７８７９（ＵＳ，Ａ１）

(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】

液体を吐出するノズルと、
前記ノズルに供給される液体が通る供給流路と、
前記供給流路に連通し、前記ノズルから吐出されずに排出される液体が通る排出流路と、
前記供給流路に設けられ、当該供給流路を通る液体が通過するフィルターであって、前記フィルターのメッシュ径よりも大きい気泡を少なくとも捕捉するために設けられた前記フィルターと、
前記供給流路のうち液体の送液方向について前記フィルターより上流側から分岐して前記排出流路に連通する連通流路と、
を有する液滴吐出ヘッドと、
前記供給流路及び前記排出流路の液体を前記送液方向に流動させる送液動作を行う送液部と、
を備え、
前記フィルターの前記メッシュ径は、前記ノズルの開口径よりも小さく、
前記送液部は、前記フィルターにおける圧力損失が、前記フィルターにおいて前記気泡の液面であるメニスカスが壊れる第１のメニスカスブレイク圧力よりも小さくなる態様で前記送液動作を行う、液滴吐出装置。

【請求項2】

前記供給流路における液体の流量のうち、前記ノズルからの単位時間当たりの液体の最大吐出量に相当する流量を最大吐出流量とした場合に、
前記最大吐出流量の液体によって前記フィルターにおいて生じる圧力損失が、前記ノズルにおいて液体のメニスカスが壊れる第２のメニスカスブレイク圧力よりも小さい、請求項１に記載の液滴吐出装置。

【請求項3】

前記供給流路は、前記送液方向が鉛直下方成分を有する下降部分を有し、
前記送液部は、前記ノズルの前記開口径より小さい気泡が浮力により浮上する速度よりも、前記下降部分における液体の速度の鉛直下方成分の方が大きくなる態様で前記送液動作を行う、請求項１又は２に記載の液滴吐出装置。

【請求項4】

前記ノズルは、液体の吐出方向に垂直な断面積が、当該ノズルの開口に近いほど小さくなるテーパー部を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。

【請求項5】

前記液体は水性インクである、請求項１～４のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。

【請求項6】

液体を吐出するノズルと、前記ノズルに供給される液体が通る供給流路と、前記供給流路に連通し、前記ノズルから吐出されずに排出される液体が通る排出流路と、前記供給流路に設けられ、当該供給流路を通る液体が通過するフィルターであって、前記フィルターのメッシュ径よりも大きい気泡を少なくとも捕捉するために設けられた前記フィルターと、前記供給流路のうち液体の送液方向について前記フィルターより上流側から分岐して前記排出流路に連通する連通流路と、を有する液体吐出部を備え、前記フィルターの前記メッシュ径が前記ノズルの開口径よりも小さい液滴吐出装置における送液方法であって、
前記供給流路及び前記排出流路の液体を前記送液方向に流動させる送液ステップを含み、
前記送液ステップでは、前記フィルターにおける圧力損失が、前記フィルターにおいて前記気泡の液面であるメニスカスが壊れる第１のメニスカスブレイク圧力よりも小さくなる態様で液体を流動させる、送液方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液滴吐出装置及び送液方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、液滴吐出ヘッドに設けられたノズルからインクなどの液体を吐出させて記録媒体上の所望の位置に着弾させることで画像などを形成する液滴吐出装置がある。液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドは、ノズルに連通するチャネル（圧力室）を有し、チャネル内の液体の圧力を変動させることでノズルから液体の液滴を吐出する。

【0003】

チャネル内に気泡があると、チャネル内の液体に対して正常に圧力が印加されなくなるため、ノズルからの液体の吐出不良が生じて画質が低下する。
これに対し、液体中の気泡や溶存気体を除去する脱気装置を設け、脱気後の液体をチャネルに供給することで、気泡による不具合の発生を抑制する技術がある（例えば、特許文献１）。
また、ノズルへの液体の供給流路の途中から脱気路を分岐させ、液体中の気泡を脱気路から液滴吐出ヘッドの外部に排出させる技術がある（例えば、特許文献２）。

【0004】

近年では、画像の高精細化や生産性の向上などの要求に応じて、液滴吐出ヘッドにおけるノズル数の増大、及び駆動の高速化が進んでおり、これらに伴ってノズルからの液滴吐出量が増大している。液滴吐出量の大きい液滴吐出ヘッドでは、液体の流路の流路抵抗が高いと吐出時の圧力変動が大きくなり、安定した吐出を行うことができなくなる。このため、流路抵抗を低くする設計、すなわち液滴吐出ヘッドにおける圧力損失を小さくする設計が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第６０９８２６４号公報

【文献】特許第５５３１８７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１のように脱気装置を設けた構成では、この脱気装置の流路抵抗が高いために大きな圧力損失が生じる。
また、特許文献２のように脱気路を設けた構成では、脱気路において気泡を排出させる流れを生じさせるために液滴吐出ヘッドへの液体の流入量を増大させる必要があるため、液滴吐出ヘッドにおける圧力損失が大きくなる。
このように、上記従来の技術では、圧力損失の増大を抑えつつ気泡による不具合の発生を効果的に抑制することが困難であるという課題がある。

【0007】

この発明の目的は、圧力損失の増大を抑えつつ気泡による不具合の発生を効果的に抑制することができる液滴吐出装置及び送液方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の液滴吐出装置の発明は、
液体を吐出するノズルと、
前記ノズルに供給される液体が通る供給流路と、
前記供給流路に連通し、前記ノズルから吐出されずに排出される液体が通る排出流路と、
前記供給流路に設けられ、当該供給流路を通る液体が通過するフィルターであって、前記フィルターのメッシュ径よりも大きい気泡を少なくとも捕捉するために設けられた前記フィルターと、
前記供給流路のうち液体の送液方向について前記フィルターより上流側から分岐して前記排出流路に連通する連通流路と、
を有する液滴吐出ヘッドと、
前記供給流路及び前記排出流路の液体を前記送液方向に流動させる送液動作を行う送液部と、
を備え、
前記フィルターの前記メッシュ径は、前記ノズルの開口径よりも小さく、
前記送液部は、前記フィルターにおける圧力損失が、前記フィルターにおいて前記気泡の液面であるメニスカスが壊れる第１のメニスカスブレイク圧力よりも小さくなる態様で前記送液動作を行う。

【0009】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液滴吐出装置において、
前記供給流路における液体の流量のうち、前記ノズルからの単位時間当たりの液体の最大吐出量に相当する流量を最大吐出流量とした場合に、
前記最大吐出流量の液体によって前記フィルターにおいて生じる圧力損失が、前記ノズルにおいて液体のメニスカスが壊れる第２のメニスカスブレイク圧力よりも小さい。

【0010】

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の液滴吐出装置において、
前記供給流路は、前記送液方向が鉛直下方成分を有する下降部分を有し、
前記送液部は、前記ノズルの前記開口径より小さい気泡が浮力により浮上する速度よりも、前記下降部分における液体の速度の鉛直下方成分の方が大きくなる態様で前記送液動作を行う。

【0011】

請求項４に記載の発明は、請求項１～３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置において、
前記ノズルは、液体の吐出方向に垂直な断面積が、当該ノズルの開口に近いほど小さくなるテーパー部を有する。

【0012】

請求項５に記載の発明は、請求項１～４のいずれか一項に記載の液滴吐出装置において、
前記液体は水性インクである。

【0013】

また、上記目的を達成するため、請求項６に記載の送液方法の発明は、
液体を吐出するノズルと、前記ノズルに供給される液体が通る供給流路と、前記供給流路に連通し、前記ノズルから吐出されずに排出される液体が通る排出流路と、前記供給流路に設けられ、当該供給流路を通る液体が通過するフィルターであって、前記フィルターのメッシュ径よりも大きい気泡を少なくとも捕捉するために設けられた前記フィルターと、前記供給流路のうち液体の送液方向について前記フィルターより上流側から分岐して前記排出流路に連通する連通流路と、を有する液体吐出部を備え、前記フィルターの前記メッシュ径が前記ノズルの開口径よりも小さい液滴吐出装置における送液方法であって、
前記供給流路及び前記排出流路の液体を前記送液方向に流動させる送液ステップを含み、
前記送液ステップでは、前記フィルターにおける圧力損失が、前記フィルターにおいて前記気泡の液面であるメニスカスが壊れる第１のメニスカスブレイク圧力よりも小さくなる態様で液体を流動させる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、圧力損失の増大を抑えつつ気泡による不具合の発生を効果的に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】液滴吐出装置の概略構成を示す図である。

【図2】ヘッドユニットの構成を示す模式図である。

【図3】液滴吐出ヘッドの斜視図である。

【図4】液体収容タンクの本体部の内部を底面側から見た断面斜視図である。

【図5A】液滴吐出ヘッドのインク流路を説明する断面図である。

【図5B】液滴吐出ヘッドのインク流路を説明する断面図である。

【図6A】液滴吐出ヘッドのインク流路を説明する断面図である。

【図6B】液滴吐出ヘッドのインク流路を説明する断面図である。

【図6C】液滴吐出ヘッドのインク流路を説明する断面図である。

【図6D】液滴吐出ヘッドのインク流路を説明する断面図である。

【図6E】液滴吐出ヘッドのインク流路を説明する断面図である。

【図7】図６Ｂのうちノズルの近傍範囲を拡大して示した図である。

【図8】インク循環機構の構成を示す模式図である。

【図9】液滴吐出装置の主要な機能構成を示すブロック図である。

【図10】液滴吐出ヘッドにおけるインクの流路を模式的に示した図である。

【図11】実施形態の効果を確認するための実験の内容及び結果を示す図である。

【図12】変形例に係る液滴吐出ヘッドのインク流路を説明する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の液滴吐出装置及び送液方法に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。

【0017】

＜液滴吐出装置の構成＞
図１は、液滴吐出装置１の概略構成を示す図である。
液滴吐出装置１は、搬送部２と、ヘッドユニット３などを備える。本実施形態の液滴吐出装置１は、液体としてのインクの液滴を記録媒体Ｍに吐出して画像を形成するインクジェット記録装置である。

【0018】

搬送部２は、図１のＹ方向に延びる回転軸を中心に回転する２本の搬送ローラー２ａ、２ｂと、これらの搬送ローラー２ａ、２ｂにより内側が支持された輪状の搬送ベルト２ｃとを備える。搬送部２は、搬送ベルト２ｃの搬送面上に記録媒体Ｍが載置された状態で搬送ローラー２ａが図示略の搬送モーターの動作に応じて回転して搬送ベルト２ｃが周回移動することで記録媒体Ｍを搬送ベルト２ｃの移動方向（搬送方向；図１のＸ方向）に搬送する。

【0019】

記録媒体Ｍは、一定の寸法に裁断された枚葉紙とすることができる。記録媒体Ｍは、図示略の給紙装置により搬送ベルト２ｃ上に供給され、ヘッドユニット３からインクが吐出されて画像が記録された後に搬送ベルト２ｃから所定の排紙部に排出される。なお、記録媒体Ｍとしては、ロール紙が用いられてもよい。また、記録媒体Ｍとしては、普通紙や塗工紙といった紙のほか、布帛又はシート状の樹脂等、表面に着弾したインクを定着させることが可能な種々の媒体を用いることができる。

【0020】

ヘッドユニット３は、搬送部２により搬送される記録媒体Ｍに対して画像データに基づいて適切なタイミングでインクを吐出して画像を記録する。本実施形態の液滴吐出装置１では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のインクにそれぞれ対応する４つのヘッドユニット３が記録媒体Ｍの搬送方向上流側からＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの色の順に所定の間隔で並ぶように配列されている。なお、ヘッドユニット３の数は３つ以下又は５つ以上であってもよい。

【0021】

図２は、ヘッドユニット３の構成を示す模式図であり、ヘッドユニット３を搬送ベルト２ｃの搬送面に相対する側から見た平面図である。ヘッドユニット３は、板状の支持部３ａと、支持部３ａに設けられた貫通孔に篏合した状態で支持部３ａに固定された複数の（ここでは８つの）液滴吐出ヘッド１００とを有する。液滴吐出ヘッド１００は、ノズルＮの開口部が設けられたノズル開口面１００ａが支持部３ａの貫通孔から－Ｚ方向に向けて露出した状態で支持部３ａに固定されている。

【0022】

液滴吐出ヘッド１００では、複数のノズルＮが記録媒体Ｍの搬送方向と交差する方向（本実施形態では搬送方向と直交する幅方向、すなわちＹ方向）に等間隔にそれぞれ配列されている。本実施形態では、各液滴吐出ヘッド１００は、Ｙ方向に等間隔に一次元配列されたノズルＮの列（ノズル列）を４つ有している。これらの４つのノズル列は、ノズルＮのＹ方向についての位置が重ならないようにＹ方向の位置が互いにずらされて配置されている。なお、液滴吐出ヘッド１００が有するノズル列の数は４つに限られず、３つ以下又は５つ以上であってもよい。

【0023】

ヘッドユニット３における８つの液滴吐出ヘッド１００は、ノズルＮのＹ方向についての配置範囲が連続するように千鳥格子状に配置されている。ヘッドユニット３に含まれるノズルＮのＹ方向についての配置範囲は、搬送ベルト２ｃにより搬送される記録媒体Ｍのうち画像が記録可能な領域のＹ方向の幅をカバーしている。ヘッドユニット３は、画像の記録時には位置が固定されて用いられ、記録媒体Ｍの搬送に応じて搬送方向についての所定間隔（搬送方向間隔）の各位置に対してノズルＮからインクを吐出することで、シングルパス方式で画像を記録する。

【0024】

本実施形態では、液滴吐出ヘッド１００から吐出されるインクとして水性インクが用いられている。水性インクは、例えば、分散媒としての水と、着色剤としての顔料又は染料とを含み、この他に各種の水溶性有機溶剤や疎水性高分子などを含有していてもよい。
なお、液滴吐出ヘッド１００から吐出されるインクは水性インクに限られず、有機溶剤を分散媒とする溶剤インクや、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化性インクなどが用いられてもよい。

【0025】

図３は、液滴吐出ヘッド１００の斜視図である。
液滴吐出ヘッド１００は、吐出動作部１０と、液体収容タンク２０と、カバー部材３０などを備える。

【0026】

吐出動作部１０は、ノズルＮを有し、底面側（－Ｚ方向側）がノズルＮの開口の配置されたノズル開口面１００ａとなっている。吐出動作部１０は、液体収容タンク２０から供給された液体、ここではインクをノズルＮから吐出させる。また、吐出動作部１０は、供給されたインクのうちノズルＮから吐出されなかったものを、液体収容タンク２０に排出させることができる。吐出動作部１０は、さらに、各ノズルＮに連通するインクチャネル１５１（図５Ｂ参照）、及びインクチャネル１５１内のインクに対して圧力変動を与えるための圧力変動手段などを備える。

【0027】

カバー部材３０は、吐出動作部１０と篏合し、吐出動作部１０の圧力変動手段に駆動信号を供給するための回路部などを内部に格納する。

【0028】

液体収容タンク２０は、吐出動作部１０のノズル開口面１００ａ側（吐出面側）とは反対側（＋Ｚ方向側）において、カバー部材３０の外側の一部を覆う位置に取り付けられている。液体収容タンク２０は、外部のインクタンクなどから供給されるインクの供給口２１（インレット）と、供給されたインク（液体）を収容（貯留）する液体収容部２３（図４参照）が設けられた本体部２０ａと、液体収容部２３から吐出動作部１０へインクを流入させる流出口２５と、吐出動作部１０から排出されたインクが流入する流入口２６と、排出されたインクを外部に排出させる排出口２８（アウトレット）などを有する。

【0029】

液体収容タンク２０の内部には、供給口２１から液体収容部２３を経て流出口２５へつながり、吐出動作部１０に供給するインクを通過させるインク流路と、流入口２６から排出口２８へつながり、吐出動作部１０から排出されるインクを通過させるインク流路とが各々設けられている。流出口２５は、吐出動作部１０のインク流入口１１に接続され、流入口２６は、吐出動作部１０のインク流出口１７に接続される。これにより、液滴吐出ヘッド１００において、液体収容タンク２０の供給口２１から排出口２８までのインク流路（液体流路）が一つながりとなる。流出口２５及び流入口２６は、本体部２０ａから突出した脚部に設けられている。液体収容タンク２０は、これらの脚部がねじＳによって吐出動作部１０に対してねじ止めがなされることで着脱可能に固定されている。

【0030】

液体収容タンク２０は、上面側（供給口２１及び排出口２８を見下ろす側）から見て、すなわち、ここでは平面視で（＋Ｚ方向から見て）、Ｙ方向に長く、Ｘ方向に薄い形状となっている。供給口２１及び排出口２８は、液体収容タンク２０の長手方向（Ｙ方向）について両端付近に分かれて配置されている。また、流出口２５と流入口２６も同様に、液体収容タンク２０の長手方向（Ｙ方向）について両端付近に分かれて配置されている。
以降で上部、上端とは、＋Ｚ方向について最も高い（Ｚ座標が最大の）位置を意味する。また、下部、下端とは、＋Ｚ方向について最も低い（Ｚ座標が最小の）位置を意味する。

【0031】

図４は、液体収容タンク２０の本体部２０ａの内部を底面側から見た断面斜視図である。また、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ～図６Ｅ、図７は、液滴吐出ヘッド１００のインク流路を説明する断面図である。図５Ａ及び図５Ｂは、ＹＺ面に平行な面での断面図であり、図５Ａでは、液体収容部２３（後室２３ｂ）を含む面で切断され、図５Ｂでは、供給口２１、排出口２８及びノズルＮを含む面で切断されている。図６Ａ～図６Ｅは、それぞれ図５Ａ及び図５Ｂにおける断面線ＡＡ～ＥＥの位置でのＸＺ面に平行な切断面における断面図である。図７は、図６ＢのうちノズルＮの近傍範囲を拡大して示した図である。

【0032】

液体収容タンク２０の本体部２０ａに設けられてインクを貯留する液体収容部２３は、内部に設けられたフィルター２３１により、前室２３ａと後室２３ｂとに分割される（図４、図６Ｂ、図６Ｃ）。フィルター２３１は、前室２３ａから後室２３ｂに流入するインク中の気泡及び異物（夾雑物）を捕捉する。フィルター２３１は、ここでは、ＹＺ面に平行な面内、すなわち、水平面に垂直に設けられて、長手方向に延在している。

【0033】

フィルター２３１としては、例えば樹脂又は金属等の板状部材にインクを通過させる多数の微細な貫通孔が設けられた構造のもの（以下では「貫通孔フィルター」と記す）、又は、液体が通過可能な３次元の微細な流路を内部に有する構成のもの（以下では「多孔板フィルター」と記す）などを用いることができる。多孔板フィルターとしては、金属等の繊維が立体的に編み込まれたものや、ポリエチレン樹脂などの樹脂粒子を焼結させて生成された多孔質部材などが挙げられる。

【0034】

本実施形態では、フィルター２３１として、メッシュ径がノズルＮの開口径（ノズルＮの開口がなす円の直径）よりも小さいものが用いられている。
フィルター２３１が貫通孔フィルターである場合には、フィルター２３１のメッシュ径は、貫通孔の直径である。
フィルター２３１が多孔板フィルターである場合には、フィルター２３１のメッシュ径は、そのフィルター２３１の絶対ろ過精度として表示されている粒子径（表示がない場合には、絶対ろ過精度に相当する粒子径）である。ここで、絶対ろ過精度は、そのフィルター２３１が粒子径Ｘの粒子を９９．９％以上捕捉可能である、との条件を満たすＸの最小値である。

【0035】

供給口２１と前室２３ａとは、第１供給路２２により接続されており（図４、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ）、外部から供給されるインクが前室２３ａに流入する。第１供給路２２が前室２３ａに接続する開口端２３２は、前室２３ａのＹ方向について供給口２１に近い側の端の下部に設けられている（図４、図５Ａ）。また、後室２３ｂと流出口２５とは、第２供給路２４により接続されており（図４、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｃ）、後室２３ｂから吐出動作部１０に供給するインクが流出する。第２供給路２４が後室２３ｂに接続する開口端２３３は、後室２３ｂのＹ方向について排出口２８（排出路２７）に近い側の端の上部に設けられている（図５Ａ、図６Ｃ）。

【0036】

開口端２３２と開口端２３３とは、液体収容部２３において対角となる位置に設けられている（図５Ａ）。これにより、開口端２３２から流入したインクは、液体収容部２３の広い範囲でフィルター２３１を透過しやすく、残りの部分でインクがよどむのを抑制する。ここでいう対角となる位置とは、対角となる頂点を含むように開口が設けられていることを示し、開口は、当該頂点をなす３つの面のいずれに設けられていても（これら３つの面のうち複数の面にまたがっていても）よい。

【0037】

ここでは、供給口２１と流出口２５とは、Ｙ方向について同一の側であって、流入口２６及び排出口２８（排出路２７）とは反対側（ここでは、＋Ｙの側）に設けられており、開口端２３３は、これら供給口２１及び流出口２５とはＹ方向について反対の側に設けられている（図５Ａ、図６Ｂ）。また、開口端２３３（後室２３ｂへの接続端）は、ＸＹ面（すなわち吐出面に平行な面）内でＹ方向に垂直な方向（Ｘ方向）について、後室２３ｂの幅にわたって設けられている（図６Ｃ）。第２供給路２４は、開口端２３３から後室２３ｂの上方（＋Ｚ方向側）をＹ方向に延びた後、下向きに折れ曲がって、第１供給路の下方（－Ｚ方向側）に入りこむ形で流出口２５につながっている（図５Ａ、図５Ｂ）、図６Ａ）。このとき、第２供給路２４及び共通インク室１２は、下向きにインクが流れる部分で気泡を浮力に抗して当該インクの流れる方向に進めることができる流速が得られるように、適宜な径に定められる。

【0038】

流入口２６及び排出口２８は、Ｙ方向について同一の側であって、供給口２１及び流出口２５とは反対側（ここでは－Ｙの側）に設けられており、これら流入口２６と排出口２８とは、Ｚ方向に延びる排出路２７により接続されている（図５Ａ、図５Ｂ、図６Ｅ）。

【0039】

流入口２６は、複数のインク流出口１７ａ、１７ｂに合わせて複数、ここでは２つ設けられている（図６Ｅ）。２つの流入口２６ａ、２６ｂにそれぞれつながるインクの排出路２７ａ、２７ｂは、液体収容タンク２０の内部で合流して、単一の排出口２８へと連通している。

【0040】

排出路２７における排出路２７ａ、２７ｂの合流位置と排出口２８との間には、逆止弁２７１が設けられ（図５Ｂ、図６Ｅ）、排出口２８からインクが逆流して吐出動作部１０に流入するのを防止している。

【0041】

前室２３ａと排出路２７とは、連通流路２９により接続されている（図５Ａ、図５Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄ）。すなわち、連通流路２９は、液体収容部２３におけるインクの送液方向についてフィルター２３１より上流側（前室２３ａ）から分岐して排出路２７に連通する。連通流路２９は、フィルター２３１を通過しない気泡（空気）を前室２３ａから排出路２７に導いて排出させる脱気路として機能する。連通流路２９は、前室２３ａの開口端２３４から－Ｙ方向に延びた後、＋Ｚ方向、Ｘ方向、－Ｙ方向に順に折れて排出路２７に至る。ここでは、連通流路２９の排出路２７の側の開口は、流入口２６と逆止弁２７１との間にある。また、連通流路２９の前室２３ａ側の開口端２３４は、前室２３ａの上部であって、Ｙ方向について排出路２７に近い側の端に設けられている。これにより、気泡は、浮力により連通流路２９へ流入しやすくなっている。

【0042】

吐出動作部１０は、インク流入口１１及びインク流出口１７（１７ａ、１７ｂ）を有するインクマニホールド１６と、インクマニホールド１６の下面（－Ｚ方向側の面）に固着されているヘッドチップ１５とを備える（図５Ａ、図５Ｂ）。

【0043】

インクマニホールド１６には、インク流入口１１及びインク流出口１７ａに連通する共通インク室１２が設けられている（図５Ｂ、図６Ｅ）。共通インク室１２は、ノズル開口面１００ａに平行かつＹ方向に延在して設けられている。すなわち、共通インク室１２は、液体収容部２３の長手方向と平行に延びている。インク流入口１１と共通インク室１２との間は、共通供給流路１３によりつながれており、共通インク室１２とインク流出口１７ａとの間は、第１共通排出流路１４によりつながれている。

【0044】

また、インクマニホールド１６には、共通インク室１２と隔てられた第２共通排出流路１８が設けられている（図６Ｂ～図６Ｅ、図７）。第２共通排出流路１８は、ノズル開口面１００ａに平行かつＹ方向に延在して設けられている。すなわち、第２共通排出流路１８は、共通インク室１２と平行に延びている。第２共通排出流路１８は、吐出動作部１０のインク流出口１７側（－Ｙ方向側）の端部で＋Ｚ方向に屈曲して、その端がインク流出口１７ｂとなっている（図６Ｅ）。このインク流出口１７ｂは、上述の流入口２６ｂに接続される。

【0045】

ヘッドチップ１５は、ノズルＮと、ノズルＮに連通するインクチャネル１５１と、インクチャネル１５１から分岐する個別排出流路１５２とを備える（図５Ａ、図５Ｂ、図６Ｂ、図７）。以下、図７を参照してヘッドチップ１５の構成を説明する。

【0046】

ヘッドチップ１５は、ノズルプレート１５ａ、流路基板１５ｂ及び圧力室基板１５ｃがＺ方向に積層された構成を有する。
ノズルプレート１５ａは、ノズルＮとなる貫通孔が設けられている板状部材である。本実施形態のノズルＮは、ストレート部Ｎｓ及びテーパー部Ｎｔを有する。ストレート部Ｎｓは、ノズルＮの開口（吐出口）からＺ方向について所定範囲内に設けられている円筒状の、すなわちストレート形状の部分である。テーパー部Ｎｔは、ストレート部Ｎｓの＋Ｚ方向側の端部に接続されており、インクの吐出方向（Ｚ方向）に垂直な断面積が、ノズルＮの開口に近いほど（すなわち、ストレート部Ｎｓに近いほど）小さくなっている。

【0047】

ノズルＮ（ここではストレート部Ｎｓ）内のインクのメニスカスｍ（液面）は、ノズルＮの内部側に僅かに引き込まれた状態、すなわち図７において上に凸の状態となっている。これは、ノズルＮの内部の圧力が、大気圧に対して僅かに負圧となるように調整されているためである。これにより、インクの非吐出時にインクが意図せずに滴下しないようになっている。以下、大気圧からノズルＮの内部の圧力を差し引いた圧力を、ノズルのメニスカス圧力と記す。
ノズルＮの内部の圧力を低下させていくと、ある圧力でメニスカスｍが壊れ、ノズルＮの内部に気泡が混入する。メニスカスｍが壊れるときのノズルのメニスカス圧力を、第２のメニスカスブレイク圧力（ノズルＮのメニスカスブレイク圧力）と記す。第２のメニスカスブレイク圧力をＰ２［Ｐａ］、ノズルＮの開口径をｄｎ［ｍ］、インクの表面張力をσ［Ｎ／ｍ］とした場合に、Ｐ２＝４σ／ｄｎの関係が成り立つ。

【0048】

流路基板１５ｂ及び圧力室基板１５ｃには、インクチャネル１５１及び個別排出流路１５２が形成されている。
インクチャネル１５１は、１つのノズルＮに対して１つ設けられている。インクチャネル１５１は、流路基板１５ｂ及び圧力室基板１５ｃをＺ方向に貫通しており、上端が共通インク室１２の下面に連通しているとともに、下端が１つのノズルＮに連通している。共通インク室１２に供給されたインクは、このインクチャネル１５１を介してノズルＮに供給される。

【0049】

インクチャネル１５１の壁面の一部を構成する圧力室基板１５ｃの材質は、セラミックスの圧電体（電圧の印加に応じて変形する部材）である。このような圧電体の例としては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛などが挙げられる。また、圧力室基板１５ｃの内壁面には、図示しない駆動電極が設けられている。上述の回路部から駆動電極への駆動信号の印加に応じて、隣接するインクチャネル１５１を仕切る側壁がシアモード型の変位を行うことで、インクチャネル１５１内のインクの圧力が変動する。この圧力の変動に応じて、インクチャネル１５１内のインクがノズルＮから吐出される。このように、本実施形態の液滴吐出ヘッド１００は、シアモード型のインク吐出を行う。インクチャネル１５１の側壁及び駆動電極により、上述の圧力変動手段が構成される。
なお、図５ＢにおけるＹ方向について一つおきのインクチャネル１５１の形成位置に、インクチャネル１５１に代えて、インクの流入経路を有しない空気室を設けてもよい。このような構成とすることで、インクチャネル１５１の隔壁が変形した際に、他のインクチャネル１５１に当該変形の影響が及ばないようにすることができる。

【0050】

個別排出流路１５２は、インクチャネル１５１のノズルＮ側の端部から分岐して－Ｘ方向に延びる水平部１５２ａと、水平部１５２ａの端部から＋Ｚ方向に折れて第２共通排出流路１８に連通する垂直部１５２ｂとを有する。個別排出流路１５２は、１つのインクチャネル１５１に対して１つ設けられている。個別排出流路１５２の水平部１５２ａは、板状の流路基板１５ｂの－Ｚ方向側の面に設けられた溝であり、垂直部１５２ｂは、流路基板１５ｂ及び圧力室基板１５ｃに設けられた貫通孔である。
なお、個別排出流路１５２の水平部１５２ａは、流路基板１５ｂに設けられた溝に限られず、流路基板１５ｂを貫通していてもよいし、ノズルプレート１５ａに設けられた溝であってもよい。また、インクチャネル１５１における個別排出流路１５２の接続位置は、ノズルＮ側の端部に限られず、インクチャネル１５１の任意の位置から個別排出流路１５２を分岐させることができる。

【0051】

個別排出流路１５２は、インクチャネル１５１に供給されたインクのうちノズルＮから吐出されなかったインクを第２共通排出流路１８に導く。このインクの流れによって、インクチャネル１５１内の微小な気泡６２や異物も第２共通排出流路１８に排出される。第２共通排出流路１８に排出されたインクは、インク流出口１７ｂ、流入口２６ｂ、排出路２７を経て排出口２８から排出される。

【0052】

以上に説明した液滴吐出ヘッド１００の構成のうち、供給口２１、第１供給路２２、液体収容部２３、第２供給路２４、共通供給流路１３、共通インク室１２、インクチャネル１５１により、ノズルに供給されるインクが通る供給流路１０１（図１０参照）が構成される。よって、この供給流路１０１を通るインクがフィルター２３１を通過する。
また、第１共通排出流路１４、個別排出流路１５２、第２共通排出流路１８、排出路２７（２７ａ、２７ｂ）、排出口２８により、ノズルから吐出されずに排出されるインクが通る排出流路１０２（図１０参照）が構成される。連通流路２９は、供給流路１０１と排出流路１０２とを連通している。

【0053】

液滴吐出ヘッド１００の供給口２１から、供給流路１０１及び排出流路１０２を経て排出口２８に至るインクの流れは、液滴吐出装置１が有するインク循環機構９により発生させることができる。

【0054】

図８は、インク循環機構９の構成を示す模式図である。
インク循環機構９は、供給用サブタンク９１、還流用サブタンク９２、メインタンク９３、インク流路９４～９７、ポンプ９８、９９などを備える。
供給用サブタンク９１は、液滴吐出ヘッド１００に供給されるインクを貯留する。供給用サブタンク９１は、インク流路９４によって供給口２１に接続されている。
還流用サブタンク９２は、インク流路９５によって排出口２８に接続されており、排出口２８から排出されたインクを貯留する。
供給用サブタンク９１及び還流用サブタンク９２は、インク流路９６により接続されている。そして、インク流路９６に設けられたポンプ９８により、還流用サブタンク９２から供給用サブタンク９１にインクを戻すことができるようになっている。
メインタンク９３は、供給用サブタンク９１に供給されるインクを貯留する。メインタンク９３は、インク流路９７によって供給用サブタンク９１に接続されている。また、インク流路９７に設けられたポンプ９９により、メインタンク９３から供給用サブタンク９１にインクが供給される。

【0055】

供給用サブタンク９１は、その液面が、吐出動作部１０のノズル開口面１００ａより高さＨ１だけ高くなる位置に設けられている。また、還流用サブタンク９２は、その液面がノズル開口面１００ａより高さＨ２だけ低くなる位置に設けられている。これにより、ノズルＮ内の圧力（≒大気圧）を基準圧力とした場合に、供給口２１の圧力は、水頭差により基準圧力に対して正の圧力Ｐｉｎとなっており、排出口２８の圧力は、水頭差により基準圧力に対して負の圧力Ｐｏｕｔとなっている。この圧力Ｐｉｎと圧力Ｐｏｕｔとの圧力差により、供給口２１から供給流路１０１及び排出流路１０２を経て排出口２８に向かうインクの流れが生じる。各サブタンクの液面の位置を変更することで、圧力Ｐｉｎ及び圧力Ｐｏｕｔを調整することができ、これによりインクの流量を調整することができる。
インク循環機構９は「送液部」に相当する。また、供給流路１０１及び排出流路１０２のインクを流動させるためのインク循環機構９の動作が「送液動作」に相当する。ここでは、送液動作には、ポンプ９８、９９によるインクの汲み上げ動作が含まれる。

【0056】

図９は、液滴吐出装置１の主要な機能構成を示すブロック図である。
液滴吐出装置１は、上述したヘッドユニット３と、制御部４０と、搬送駆動部５１と、通信部５２などを備え、これらの各部はバス５３により接続されている。このうちヘッドユニット３は、ヘッド駆動部２００及び液滴吐出ヘッド１００を有する。また、制御部４０は、ＣＰＵ４１（Central Processing Unit）、ＲＡＭ４２（Random Access Memory）、ＲＯＭ４３（Read Only Memory）及び記憶部４４を有する。

【0057】

ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４３に記憶された各種制御用のプログラムや設定データを読み出してＲＡＭ４２に記憶させ、当該プログラムを実行して各種演算処理を行う。また、ＣＰＵ４１は、液滴吐出装置１の全体動作を統括制御する。

【0058】

ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１に作業用のメモリー空間を提供し、一時データを記憶する。ＲＡＭ４２は、不揮発性メモリーを含んでいてもよい。

【0059】

ＲＯＭ４３は、ＣＰＵ４１により実行される各種制御用のプログラムや設定データ等を格納する。なお、ＲＯＭ４３に代えてＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）やフラッシュメモリー等の書き換え可能な不揮発性メモリーが用いられてもよい。

【0060】

記憶部４４には、通信部５２を介して外部装置から入力されたプリントジョブ及び当該プリントジョブに係る画像データが記憶される。記憶部４４としては、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）などが用いられる。

【0061】

ヘッド駆動部２００は、制御部４０からの制御信号に基づいて、液滴吐出ヘッド１００の回路部に対して適切なタイミングで各種制御信号や画像データを供給する。

【0062】

インク循環機構９は、制御部４０からの制御信号に基づいてポンプ９８、９９を動作させて上述の送液動作を行う。

【0063】

搬送駆動部５１は、ＣＰＵ４１から供給される制御信号に基づいて搬送部２の搬送ローラー２ａ、２ｂを駆動するモーターに駆動信号を供給して搬送ローラー２ａ、２ｂを所定の速度及びタイミングで回転させ、搬送ベルト２ｃを周回移動させる。

【0064】

通信部５２は、外部機器との間での通信動作を制御する通信インターフェースである。通信インターフェースとしては、例えば、ＬＡＮボードやＬＡＮカードなど、各種通信プロトコルに対応したものが一又は複数含まれる。通信部５２は、制御部４０の制御に基づいて外部装置から記録対象の画像データや画像記録に係る設定データ（ジョブデータ）を取得し、また、外部機器に対してステータス情報などを送信する。

【0065】

＜液滴吐出装置の動作＞
次に、液滴吐出装置１の動作について、インクの循環に関する動作を中心に説明する。
図１０は、液滴吐出ヘッド１００におけるインクの流路を模式的に示した図である。
図１０に示すように、供給口２１の圧力Ｐｉｎと排出口２８の圧力Ｐｏｕｔとの圧力差により、供給口２１から、液体収容部２３の前室２３ａ、後室２３ｂ、第２供給路２４、共通供給流路１３、共通インク室１２、第１共通排出流路１４、排出路２７を経て排出口２８に至るインクの流れが生じる。また、上記の圧力差によって、共通インク室１２からインクチャネル１５１、個別排出流路１５２、第２共通排出流路１８を経て排出路２７に至るインクの流れが生じる。また、上記の圧力差によって、液体収容部２３の前室２３ａから連通流路２９を経て排出路２７に至るインクの流れが生じる。

【0066】

このうち、第１共通排出流路１４、第２共通排出流路１８及び連通流路２９を通って排出路２７に流入し、排出口２８から排出されるインクの流量を、以下では循環流量と記す。循環流量は、ノズルＮからのインクの吐出状況（吐出量）によらず一定となる。

【0067】

ノズルＮからのインクの吐出量は、形成する画像の内容に応じて増減する。ノズルＮからのインク吐出に応じて、吐出された量のインクが共通インク室１２に供給される。よって、ノズルＮからの単位時間当たりのインクの吐出量が多いほど、供給流路１０１におけるインクの流量、すなわちフィルター２３１を通過するインクの流量が多くなる。以下では、供給流路１０１におけるインクの流量のうち、ノズルＮからの単位時間当たりのインクの最大吐出量に相当する流量を最大吐出流量と記す。したがって、供給流路１０１を通るインクの最大流量は、最大吐出流量と循環流量との和となる。

【0068】

一般に、流路を流れるインクの流量をＱ［ｍ³／ｓ］、流路の両端の圧力差（差圧）をΔＰ［Ｐａ］、流路抵抗をＲ［Ｐａ・ｓ／ｍ³］とした場合に、Ｑ＝ΔＰ／Ｒの関係が成り立つ。また、流路が円管路でありインクの流れが層流である場合には、下記のハーゲンポアズイユの式が成り立つ。
Ｒ＝（１２８・μ・Ｌ）／（π・ｄ⁴）
ここで、μ［Ｐａ・ｓ］はインクの粘度であり、Ｌ［ｍ］は流路の長さであり、ｄ［ｍ］は流路の直径である。

【0069】

前室２３ａには、フィルター２３１のメッシュ径より大きな気泡６１がフィルター２３１により捕捉されて滞留する。この気泡６１は、供給口２１から流入するもののほか、インク中の溶存気体が圧力変化及び温度変化等により気泡化したものが含まれ得る。気泡６１は、インクとともに連通流路２９を通って排出路２７に導かれ、排出口２８から排出される。

【0070】

フィルター２３１における圧力損失、すなわち前室２３ａと後室２３ｂとの圧力差が所定の圧力以上となると、気泡６１の液面（メニスカス）が壊れ、より小さな気泡に分裂する。このときの圧力差を、第１のメニスカスブレイク圧力（フィルターのメニスカスブレイク圧力）と記す。
フィルター２３１が貫通孔フィルターである場合には、第１のメニスカスブレイク圧力Ｐ１［Ｐａ］は、フィルター２３１の貫通孔の開口径をｄｔ［ｍ］、インクの表面張力をσ［Ｎ／ｍ］とした場合に、関係式Ｐ１＝４σ／ｄｔにより求めることができる。
また、フィルター２３１が多孔板フィルターである場合には、第１のメニスカスブレイク圧力Ｐ１［Ｐａ］は、絶対ろ過精度の値をｄａとして、関係式Ｐ１＝４σ／ｄａにより求めることができる。あるいは、以下のように実験的に第１のメニスカスブレイク圧力を求めることもできる。すなわち、フィルター２３１の後室２３ｂを液体で満たし、前室２３ａを空気で満たし、前室２３ａを加圧したときに、フィルター２３１がメニスカスブレイクする前室２３ａの圧力を測定して第１のメニスカスブレイク圧力とすることができる。ここで、フィルター２３１がメニスカスブレイクするとは、後室２３ｂに気泡が透過（通過）し始めることをいう。

【0071】

フィルター２３１でトラップされた気泡６１がメニスカスブレイクして（壊れて）フィルター２３１を通過する現象においては、フィルター２３１を通過した後の気泡がフィルター２３１のメッシュ径よりも大きくなる場合がある。これは、当該現象においては、メッシュ径よりも大きな気泡が変形してフィルター２３１のメッシュを通過したり、複数の気泡がフィルター２３１の通過後に合一したりするためである。フィルター２３１を通過した後のメッシュ径よりも大きな気泡が、後室２３ｂからインクチャネル１５１に入ると、インクの吐出不良を発生させる可能性がある。
そこで、本実施形態の送液部としてのインク循環機構９は、フィルター２３１において気泡６１が壊れない条件が満たされる態様で送液動作を行う。言い換えると、インク循環機構９は、「フィルター２３１における圧力損失が、フィルター２３１において液体のメニスカスが壊れる第１のメニスカスブレイク圧力よりも小さい」との条件（以下、第１条件と記す）が満たされる態様で送液動作を行う。このような第１条件が満たされるように、供給口２１の圧力Ｐｉｎ及び排出口２８の圧力Ｐｏｕｔが調整されている。これにより、前室２３ａにおいて気泡６１が壊れずに滞留し、連通流路２９から排出される。
なお、圧力Ｐｉｎ、Ｐｏｕｔの調整に代えて（又は当該調整に加えて）、インクの循環流量を調整することで第１条件が満たされるようにしてもよい。インクの循環流量は、流路の形状、フィルター２３１の面積などにより調整することができる。

【0072】

また、フィルター２３１における圧力損失の増減幅が第２のメニスカスブレイク圧力以上となると、当該増減幅に相当する圧力変動がノズルＮのメニスカスｍに生じ、メニスカスｍが壊れてノズルＮに気泡が流入してしまう。ここで、フィルター２３１において生じ得る圧力損失の増減幅は、ノズルＮからの単位時間当たりのインク吐出量が０であるときの圧力損失と、単位時間当たりのインク吐出量が最大であるときの圧力損失との差分に相当する。よって、フィルター２３１における圧力損失の増減幅は、上述した最大吐出流量のインクによってフィルター２３１において生じる圧力損失に等しい。
そこで、本実施形態の液滴吐出装置１は、「最大吐出流量のインクによってフィルター２３１において生じる圧力損失が、第２のメニスカスブレイク圧力よりも小さい」との条件（以下、第２条件と記す）が満たされるように構成されている。すなわち、第２条件が満たされるように、フィルター２３１の面積及びメッシュ径が定められている。また、インク循環機構９は、第２条件が満たされる態様で送液動作を行う。

【0073】

ところで、前室２３ａに存在する気泡には、もともとフィルター２３１のメッシュ径より小さいものもある。このような大きさの気泡６２はフィルター２３１を通過可能であり、図１０に示すように、後室２３ｂに流入し得る。後室２３ｂに流入した気泡６２の一部は、インクとともに第２供給路２４、共通供給流路１３、共通インク室１２、第１共通排出流路１４、排出路２７を経て排出口２８から排出される。また、気泡６２の残りの一部は、共通インク室１２からインクチャネル１５１に流入し、個別排出流路１５２、第２共通排出流路１８を経て排出路２７に流入する。

【0074】

図７に示すように、インクチャネル１５１では、インクは鉛直下方（－Ｚ方向）に向かって流れる。すなわち、供給流路１０１の一部であるインクチャネル１５１は、送液方向が鉛直下方成分を有する下降部分に相当する。インク循環機構９は、気泡６２が浮力により浮上する速度よりも、インクチャネル１５１におけるインクの速度の鉛直下方成分の方が大きくなる態様で送液動作を行う。これにより、インクチャネル１５１において気泡６２は下方に流動する。
また、図５Ａに示す第２供給路２４のうち下向きにインクが流れる部分も、上述の下降部分に相当する。インク循環機構９は、第２供給路２４の当該部分において気泡６２が下方に流動するように、気泡６２が浮力により浮上する速度よりも、当該部分におけるインクの速度の鉛直下方成分の方が大きくなる態様で送液動作を行う。これにより、第２供給路２４の上記部分において気泡６２は下方に流動する。
なお、下降部分は、鉛直方向に延びるものに限られず、送液方向が鉛直下方成分を有する任意の部分が含まれる。

【0075】

図７に示すように、気泡６２の流動経路にはインクチャネル１５１が含まれるが、フィルター２３１を通過可能な大きさの気泡６２がインクチャネル１５１に流入したとしても、ノズルＮからのインクの吐出不良にはつながりにくい。これは、フィルター２３１のメッシュ径がノズルＮの開口径よりも小さくなっていることにより、気泡６２がノズルＮの開口径よりも小さいためである。
一般に、インクチャネル１５１内の気泡が吐出不良を引き起こすのは、圧力変動手段がインクチャネル１５１内に発生させた圧力波を気泡が吸収してしまうためである。ここで、ノズルＮの開口径が小さいほど、インクの吐出に必要なエネルギーが大きいため、小さな気泡が吐出不良につながりやすい。より具体的には、シミュレーションの結果、気泡の大きさがノズルＮの開口径以上である場合に吐出不良が生じ、気泡がノズルＮの開口径よりも小さい場合には、吐出不良につながりにくいことが分かっている。

【0076】

このように、本実施形態の液滴吐出ヘッド１００においては、ノズルＮの開口径より小さい気泡６２がインクチャネル１５１に流入しても、この気泡６２に起因する吐出不良が生じにくい。このことを利用して、フィルター２３１のメッシュ径をある程度大きくすることで、吐出不良の発生を抑えつつ、液滴吐出ヘッド１００全体の圧力損失を低減させることができる。この観点では、フィルター２３１のメッシュ径は、例えばノズルＮの開口径の１／３以上とすることが好ましく、ノズルＮの開口径の１／２以上とすることがより好ましい。

【0077】

＜効果＞
以上のように、本実施形態に係る液滴吐出装置１は、液滴吐出ヘッド１００と、送液部としてのインク循環機構９とを備える。液滴吐出ヘッド１００は、インクを吐出するノズルＮと、ノズルＮに供給されるインクが通る供給流路１０１と、供給流路１０１に連通し、ノズルＮから吐出されずに排出されるインクが通る排出流路１０２と、供給流路１０１に設けられ、当該供給流路１０１を通るインクが通過するフィルター２３１と、供給流路１０１のうちインクの送液方向についてフィルター２３１より上流側から分岐して排出流路１０２に連通する連通流路２９と、を有する。フィルター２３１のメッシュ径は、ノズルＮの開口径よりも小さく、インク循環機構９は、フィルター２３１における圧力損失が、フィルター２３１においてインクのメニスカスが壊れる第１のメニスカスブレイク圧力よりも小さくなる態様で送液動作を行う。
これにより、少なくともノズルＮの開口径以上の大きさの気泡をフィルター２３１により捕捉することができるとともに、連通流路２９及び排出流路１０２を介して当該気泡を外部に排出することができる。
また、フィルター２３１における圧力損失を第１のメニスカスブレイク圧力よりも小さくできるため、フィルター２３１に捕捉された気泡が壊れにくい。よって、捕捉した気泡を連通流路２９から効率よく排出することができるとともに、気泡が壊れてインクチャネル１５１に流入することによるインクの吐出不良の発生を抑えることができる。
また、ノズルＮの開口径より小さい気泡の一部（フィルター２３１のメッシュ径より小さい気泡６２）がフィルター２３１を通過することを許容することで、供給流路１０１の流路抵抗を低くすることが可能となっている。これにより、液滴吐出ヘッド１００全体の圧力損失、すなわち供給口２１におけるインクの圧力とノズルＮにおけるインクの圧力との差分を小さく抑えつつ、吐出不良に繋がる大きな気泡（ノズルＮの開口径よりも大きな気泡）がインクチャネル１５１に流入するのを抑制して外部に排出させることができる。

【0078】

また、供給流路１０１におけるインクの流量のうち、ノズルＮからの単位時間当たりのインクの最大吐出量に相当する流量を最大吐出流量とした場合に、最大吐出流量のインクによってフィルター２３１において生じる圧力損失が、ノズルＮにおいてインクのメニスカスが壊れる第２のメニスカスブレイク圧力よりも小さい。
これにより、ノズルＮからのインク吐出量が変動しても、当該変動に起因するノズルＮのメニスカスｍの破壊を抑制することができる。よって、ノズルＮから気泡が流入することに起因する吐出不良の発生を抑制することができる。

【0079】

また、供給流路１０１は、送液方向が鉛直下方成分を有する下降部分としてのインクチャネル１５１を有し、インク循環機構９は、ノズルＮの開口径より小さい気泡６２が浮力により浮上する速度よりも、インクチャネル１５１におけるインクの速度の鉛直下方成分の方が大きくなる態様で送液動作を行う。
これにより、インクチャネル１５１内の気泡を浮力に抗して下方に流動させて、個別排出流路１５２から排出することができる。

【0080】

また、ノズルＮは、インクの吐出方向に垂直な断面積が、当該ノズルＮの開口に近いほど小さくなるテーパー部Ｎｔを有する。
ノズルＮがテーパー部Ｎｔを有することにより、インクの吐出に必要なエネルギーを低減させることができる。よって、インクチャネル１５１への気泡の流入に起因する吐出不良を生じにくくすることができる。

【0081】

また、本実施形態では水性インクが用いられている。水性インクは、溶剤インク等と比較して高い圧力で溶存気体が気泡化する傾向があり、キャビテーション（インク吐出後にインクチャネル１５１内が負圧状態となること）により気泡が発生がし易い。このため、本実施形態の液滴吐出装置１に水性インクを適用した場合には、気泡による不具合の発生を効果的に抑制することができる。

【0082】

また、本実施形態に係る送液方向は、供給流路１０１及び排出流路１０２のインクを送液方向に流動させる送液ステップを含み、当該送液ステップでは、フィルター２３１における圧力損失が、フィルター２３１においてインクのメニスカスが壊れる第１のメニスカスブレイク圧力よりも小さくなる態様でインクを流動させる。
これにより、液滴吐出ヘッド１００全体の圧力損失を小さく抑えつつ、吐出不良に繋がる大きな気泡がインクチャネル１５１に流入するのを抑制して外部に排出させることができる。

【0083】

＜実施例＞
次に、上記実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。
図１１は、実験の内容及び結果を示す図である。
実験１～実験１１の計１１種類の実験を行った。
各実験では、フィルター２３１のメッシュ径、開口率、面積、ノズルＮの開口径、及び最大吐出流量のうち少なくとも一部を互いに異ならせた。
このうちフィルター２３１のメッシュ径、開口率、面積を変えることで、フィルターの流路抵抗、圧力損失（ａ１）、圧力損失（ａ２）及び第１のメニスカスブレイク圧力（ｂ）（表では「ＭＢ圧力」と表記）の水準を調整した。ここで、圧力損失（ａ１）は、循環流量と最大吐出流量とを合わせた最大流量のインクにより生じる圧力損失であり、圧力損失（ａ２）は、このうち最大吐出流量のインクにより生じる圧力損失である。圧力損失（ａ１）及び圧力損失（ａ２）は、流路抵抗の計算値から算出した。また、フィルター２３１としては多孔板フィルターを用い、第１のメニスカスブレイク圧力（ｂ）は計算により算出した。
また、ノズルＮの開口径を４０［μｍ］、２０［μｍ］の２水準で変えることで、第２のメニスカスブレイク圧力（ｃ）の水準を調整した。
また、インクの循環流量を９０［ｍｌ／ｍｉｎ］、２０［ｍｌ／ｍｉｎ］の２水準とし、最大吐出流量を８０、６０［ｍｌ／ｍｉｎ］の２水準とした。これらの組み合わせにより、循環流量及び最大吐出流量を合わせた最大流量を、１７０［ｍｌ／ｍｉｎ］、１５０［ｍｌ／ｍｉｎ］、８０［ｍｌ／ｍｉｎ］の３水準とした。
なお、実験１～実験１１で共通するパラメーターは、以下のとおりである。
フィルターの厚み：１００［μｍ］
インクの粘度：０．０１［Ｐａ・ｓ］
インクの表面張力：３０［ｍＮ／ｍ］
ノズルＮのテーパー角度：８［度］
インクの種類：水性インク

【0084】

各実験では、ノズルＮから最大吐出量で１０分間連続吐出を行い、ノズルＮからのインクの不吐出による欠不良の有無を判定した。図１１の「連続吐出評価結果」における「○」は、欠不良が発生しなかったことを示し、「×」は、欠不良が発生したことを示す。連続吐出評価における欠不良は、主に前室２３ａの気泡６１が壊れて小さな気泡６２がインクチャネル１５１に流入することに起因して生じる。

【0085】

また、各実験では、ノズルＮからの吐出量を０．５秒間隔で最小（ＯＦＦ）／最大（ＯＮ）で切り替える断続吐出を１０分間行い、ノズルＮからのインクの不吐出による欠不良の有無を判定した。図１１の「断続吐出評価結果」における「○」は、欠不良が発生しなかったことを示し、「×」は、欠不良が発生したことを示す。断続吐出評価における欠不良は、主に圧力損失の変動によるノズルＮのメニスカスｍの破壊に起因して生じる。

【0086】

実験の結果、「フィルター２３１の圧力損失（ａ１）が第１のメニスカスブレイク圧力（ｂ）よりも小さい」との条件（上述の第１条件に相当）を満たす実験２～４、６、７、９～１１では、連続吐出評価結果が「○」となった。また、当該第１条件を満たさない実験１、５、８では、連続吐出評価結果が「×」となった。
また、「最大吐出流量のインクによってフィルター２３１において生じる圧力損失（ａ２）が第２のメニスカスブレイク圧力（ｃ）よりも小さい」との条件（上述の第２条件に相当）を満たす実験２～４、６、７、１０、１１では、断続吐出評価結果が「○」となった。また、第２条件を満たさない実験１、５、８、９では、断続吐出評価結果が「×」となった。

【0087】

＜変形例＞
次に、液滴吐出装置１の変形例について説明する。
図１２は、変形例に係る液滴吐出ヘッド１００のインク流路を説明する断面図である。
本変形例の液滴吐出ヘッド１００は、共通インク室１２が、上層１２ａと、上層１２ａの－Ｚ方向側に位置する下層１２ｂとを有している。また、上層１２ａ及び下層１２ｂは、ＸＹ面に平行なフィルター２３１により仕切られている。このように、フィルター２３１は、液体収容タンク２０の外部に設けられていてもよい。

【0088】

上層１２ａは、上述した第１共通排出流路１４、流入口２６ａ及び排出路２７ａにつながっている。また、下層１２ｂは、流入口２６ａ、２６ｂとは別個に設けられた流入口２６ｃにつながっているとともに、排出路２７ａ、２７ｂとは別個に設けられた排出路２７ｃにつながっている。排出路２７ｃは、排出路２７ａ、２７ｂに合流するとともに排出口２８に連通している。

【0089】

インク流入口１１から共通供給流路１３を通ったインクは、まず共通インク室１２の上層１２ａに流入する。上層１２ａのインクの一部は、気泡や異物とともに第１共通排出流路１４、流入口２６ａ、排出路２７ａを経て排出口２８から排出される。本変形例では、第１共通排出流路１４から排出路２７ａまでが「連通流路」に相当し、脱気路として機能する。

【0090】

また、上層１２ａのインクの一部は、フィルター２３１を通過して下層１２ｂに流入する。下層１２ｂのインクの一部は、インクチャネル１５１に流入し、その一部がノズルＮから吐出され、残りが個別排出流路１５２、第２共通排出流路１８、流入口２６ｂ、排出路２７ｂを経て排出口２８から排出される。また、下層１２ｂのインクのうちインクチャネル１５１に流入しなかったものは、流入口２６ｃ、排出路２７ｃを経て排出口２８から排出される。

【0091】

このような本変形例の構成によっても、液滴吐出ヘッド１００全体の圧力損失を小さく抑えつつ、吐出不良に繋がる大きな気泡がインクチャネル１５１に流入するのを抑制して外部に排出させることができる。

【0092】

＜その他＞
なお、本発明は、上記実施形態及び変形例に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、液滴吐出ヘッド１００は、インク以外の液体、例えば記録媒体上に回路パターンなどを形成するための機能液を吐出してもよい。

【0093】

また、前室２３ａから分岐する連通流路２９に加えて、後室２３ｂから分岐して排出路２７に連通する連通流路をさらに設けてもよい。

【0094】

また、シアモードの液滴吐出ヘッド１００を例示したが、これに限られない。例えば、ノズルに連通する圧力室の壁面に固着された圧電素子（圧力変動手段）を変形させることで圧力室内のインクの圧力を変動させてインクを吐出させる、ベントモードの液滴吐出ヘッド１００を用いてもよい。この場合には、圧力室からノズルに至る範囲のいずれかの位置から個別排出流路を分岐させることができる。

【0095】

また、排出流路１０２として、インクチャネル１５１から分岐する個別排出流路１５２、及び当該個別排出流路１５２に連通する第２共通排出流路１８を有するものを例示したが、これに限られず、個別排出流路１５２及び第２共通排出流路１８は省略してもよい。

【0096】

また、シングルパス形式の液滴吐出装置１を例に挙げて説明したが、ヘッドユニット又は液滴吐出ヘッドを走査させながら画像の記録を行う液滴吐出装置に本発明を適用してもよい。

【0097】

また、搬送ベルト２ｃにより記録媒体Ｍを搬送する例を用いて説明したが、これに限定する趣旨ではなく、例えば回転する搬送ドラムの外周面上で記録媒体Ｍを保持して搬送してもよい。

【0098】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。

【産業上の利用可能性】

【0099】

本発明は、液滴吐出装置及び送液方法に利用することができる。

【符号の説明】

【0100】

１ 液滴吐出装置
２ 搬送部
３ ヘッドユニット
９ インク循環機構
１０ 吐出動作部
１１ インク流入口
１２ 共通インク室
１３ 共通供給流路
１４ 第１共通排出流路
１５ インクチャネル
１５ａ ノズルプレート
１５ｂ 流路基板
１５ｃ 圧力室基板
１５１ インクチャネル
１５２ 個別排出流路
１６ インクマニホールド
１７、１７ａ、１７ｂ インク流出口
１８ 第２共通排出流路
２０ 液体収容タンク
２０ａ 本体部
２１ 供給口
２２ 第１供給路
２３ 液体収容部
２３ａ 前室
２３ｂ 後室
２３１ フィルター
２３２、２３３、２３４ 開口端
２４ 第２供給路
２５ 流出口
２６、２６ａ～２６ｃ 流入口
２７、２７ａ～２７ｃ 排出路
２７１ 逆止弁
２８ 排出口
２９ 連通流路
３０ カバー部材
４０ 制御部
６１、６２ 気泡
１００ 液滴吐出ヘッド
１００ａ ノズル開口面
１０１ 供給流路
１０２ 排出流路
Ｍ 記録媒体
Ｎ ノズル
Ｎｓ ストレート部
Ｎｔ テーパー部
ｍ メニスカス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】