JP2005219314A - 液体吐出カートリッジ及び液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 色の濃度ムラの無い印刷を行う。
【解決手段】 インク流路５２の長尺方向の両端部５２ａに波動吸収部５３が設けられており、インク流路５２内のインクｉ中に定在波が発生することを防止できることから、インク流路５２内のインクｉに圧力ムラが生じることを防ぎ、過不足のない適切な量のインクｉが供給されたインク液室６４のノズル６２ａより、適量のインクｉが吐出され、色の濃度ムラの無い優れた画質の印刷が行える。
【選択図】 図５

Description

本発明は、対象物に記録を行うための液体を対象物に吐出する液体吐出カートリッジ及び液体吐出装置に関する。

液体を吐出する装置として、対象物となる記録紙に対して液体吐出ヘッドより記録液、いわゆるインクを吐出させて、画像や文字を記録するインクジェット方式の液体吐出装置、いわゆるプリンタ装置がある。このインクジェット方式を用いた液体吐出装置は、低ランニングコスト、装置の小型化、印刷画像のカラー化が容易という利点がある。

インクジェット方式を用いた液体吐出装置では、インクは、複数の色（例えばイエロー、マゼンダ、シアン、ブラック等）のインクがそれぞれ充填されたインクタンクから液体吐出ヘッドのインク液室等に供給される。そして、インク液室等に供給されたインクは、インク液室内に配置された圧電素子や発熱抵抗体等の圧力発生素子にパルス電流等が供給されることで発生する圧力によって押圧される。その結果、インク液室内のインクは、液体吐出ヘッドに設けられた微小な吐出口、いわゆるノズルより吐出されて記録紙に着弾し、画像や文字を記録、すなわち印刷することになる。

インクジェット方式の液体吐出装置としては、インクタンクが液体吐出ヘッドに装着され、液体吐出ヘッドが記録紙の幅方向、すなわち記録紙の搬送方向と略直交する方向に移動することによって所定の色のインクを記録紙に着弾させるシリアル型のプリンタ装置がある。また、記録紙の幅とほぼ同じ範囲をインクの吐出範囲とした、すなわち記録紙の幅方向に並設させたノズルを備える液体吐出ヘッドより記録紙の幅方向に一度にインクを吐出する、いわゆるラインヘッド型の液体吐出装置がある。

シリアル型の液体吐出装置は、液体吐出ヘッドが記録紙の搬送方向と略直交する方向に移動するときに記録紙の走行を停止させ、停止している記録紙に液体吐出ヘッドを移動させながらインクを吐出し、これを繰り返すことで印刷を行う。一方、ラインヘッド型の液体吐出装置は、液体吐出ヘッドが固定、若しくは印刷ムラを避けるための僅かな微動できる程度に固定されており、連続的に走行している記録紙に液体吐出ヘッドが記録紙の幅方向に一度にインクを吐出、着弾させることで印刷する。

このため、このラインヘッド型の液体吐出装置は、シリアル型と異なり液体吐出ヘッドを移動させないものであることから、シリアル型の液体吐出装置に比べて高速印刷を行うことが可能となる。また、ラインヘッド型の液体吐出装置は、液体吐出ヘッドを移動させる必要がないことから、各インクタンクを大型化することができ、インクタンクのインク容量を増やすことができる。このようなラインヘッド型の液体吐出装置では、液体吐出ヘッドを移動させるものではないため構成の簡素化を図ることができ、各インクタンクと液体吐出ヘッドとを一体的に設けることが可能となる。

また、ラインヘッド型の液体吐出装置においては、液体吐出ヘッドのノズルが記録紙の幅方向に並設されていることから、各ノズルと相対するインク液室も記録紙の幅方向に並設されており、これらインク液室全てにインクを供給するために略直線状に形成されたインク流路が設けられている。すなわち、液体吐出ヘッドには、インク液室にインクを導入するために記録紙の幅と略同じ長さ、具体的には数ｃｍ〜数十ｃｍの長さの略直線状を成すインク流路が設けられている（特許文献１を参照。）。

このラインヘッド型の液体吐出装置において、圧力発生素子が発生した圧力は、ノズルよりインクを吐出するために作用するだけでなく、略直線状に形成されたインク流路にインクタンクより流入し、隙間なく充填されたインクにも伝播され、インク流路内のインク中に縦波（いわゆる音波）の定在波を発生させる原因となる虞がある。

具体的には、図２３に示すように、液体吐出ヘッド２０１に複数並設された圧力発生素子２０２が発生した圧力がインク液室２０３よりインク流路２０４内に充填されているインク中に縦波の圧力波となって伝播される。そして、インク流路２０４内のインク中に伝播された圧力波は、インク流路２０４に沿って進行してインク流路２０４の長尺方向、すなわち記録紙の幅方向の端部２０４ａに達して反射し、圧力波が進行してきた方向とは反対方向に進行して反対側の端部２０４ａに達すると再び反射し、減衰するまで両端部２０４ａでの反射が繰り返されてインク流路２０４内のインク中で定在波となる。

なお、液体吐出ヘッド２０１においては、複数の圧力発生素子２０２が記録紙の幅方向に並設されていて各圧力発生素子２０２それぞれが圧力発生源となっているが、各圧力発生素子２０２がインクを吐出するための圧力を略同時に発生することから、圧力発生素子２０２全てが１つの定在波発生源となる。

また、インク流路２０４のインク中の定在波は、インクの吐出間隔、すなわち圧力発生素子２０２の圧力発生間隔、具体的には圧力発生素子に供給されるパルス電流の周波数成分や、インク流路２０４の長さ等、諸条件を満たしたときに発生する。具体的には、インク流路２０４といった空間中に充填されたインクという媒体を伝播する圧力波は両端部２０４ａを固定端として反射することから、数１に示す一般式を満たすことが定在波発生の条件である。

Ｌ＝ｎ（λ／２）・・・（数１）
（但し、Ｌはインク流路の長さであり、ｎは自然数であり、λは圧力波の波長である。）
すなわち、ｎは１以上の整数であることから、数１において、ｎが小数等にならない限り定在波が発生する。また、インク中を縦波が伝わる速度ｖと、圧力波の波長λと、圧力波の周波数ｆとの間には、数２に示す一般式の関係が成り立つ。

ｖ＝ｆλ・・・（数２）
なお、圧力波の周波数ｆは、記録紙の幅方向に並設されている各圧力発生素子２０２が発生させた圧力波の合成波が持つ周波数成分であり、吐出周波数と深い関係がある。

そして、上述した数１に示す一般式のｎが１の場合、図２４に示すように、インク流路２０４の両端部２０４ａが節、インク流路２０４の長さ方向の略中央部が腹となるような定在波となる。また、一般式のｎが２の場合、図２５に示すように、インク流路２０４の両端部２０４ａと略中央部とが節、インク流路２０４の長さ方向の１／４、３／４の位置が腹となるような定在波となる。なお、図２４及び図２５では、節の部分をＸで示し、腹の部分をＹで示す。

具体的に、Ａ４サイズの記録紙に印刷することが可能なインク吐出ヘッド２０１は、インク流路２０４の長さが２０ｃｍ程度であり、吐出周波数７５００Ｈｚでインクを高速吐出、すなわち圧力発生素子２０２を周波数７５００Ｈｚのパルス電流で駆動させた場合、ｎは２となり、図２５に示すような定在波がインク流路２０４内のインク中に発生する。なお、インク中を縦波が伝わる速度ｖは、水中の音速と略同じと考えられることから１５００ｍ／ｓとした。また、吐出周波数７５００Ｈｚでインクを高速吐出した場合、１つのノズルからは１秒間に約７０００回、インクが吐出されることになる。

インク流路２０４内に充填されたインクは、インク中に定在波が発生すると、インク流路２０４の両端部２０４ａでは固定端、すなわち流路の端面に阻まれて移動し難くなり、両端部２０４ａ以外の定在波の節の部分でも媒体となるインクの振動が打ち消されて移動し難くなっている。一方、定在波の腹の部分では、媒体となるインクは大きく振動し、インク粒子（分子）の振動する速度（音響的粒子速度）が大きくなり、インクが移動し易くなっている。

換言すると、インク流路２０４内のインク中、インク粒子の速度が大きい定在波の腹の部分では媒体の粒子と粒子とが離れ、媒体の密度は低くなっている。密度が低いから激しく振動できるとも言える。一方、インク流路２０４内のインク中、インク粒子の速度が小さい定在波の節の部分では媒体の粒子同士が接近し、密度が高くなっている。

そして、インク流路２０４内のインクにおいては、密度が低い部分では圧力が低く、密度が高い部分では圧力が高くなる。

以上で説明したように、インク吐出ヘッド２０１においては、インク流路２０４内のインク中に定在波が発生した場合、インク流路２０４内のインク中では定在波の節や腹の部分でインクに掛かる圧力がことなることから、インク液室２０５や各インク液室２０５に設けられるノズルへのインクの供給に影響を及ぼす。インク吐出ヘッド２０１においては、ノズルが直径数μｍ〜十数μｍという微細な口径であり、ノズル内に供給されたインクによって形成されるメニスカス(ノズルの液面)の維持は、毛管力とインク液室２０５内のインク圧力との微妙なバランスの上に成り立っていることから、インク流路２０４内のインク中に掛かる圧力がノズル等へのインクの供給に及ぼす影響は大きいと言える。

具体的に、インク吐出ヘッド２０１においては、インク流路２０４内のインクの圧力が高い部分ではインク液室２０５やノズルへのインクの供給を促進し、インク流路２０４中のインクの圧力が低い部分ではインク液室２０５やノズルへのインクの供給を妨げるように作用する。

すなわち、インク流路２０４内のインクの圧力が低い部分と相対するインク液室２０５のノズルへのインクの供給に時間が掛かることになる。

そして、インク吐出ヘッド２０１においては、インクの供給に時間が掛かるノズルでインクの供給が十分にされていない状態でインクを吐出することになる。具体的には、１つのノズルより１秒間に約７０００回インクを吐出する高速吐出の場合、約７０００分の１秒毎に十分な量のインクをノズルに供給する必要があり、インク流路２０４中のインクの圧力が低い部分と相対する位置のノズルでは７０００分の１秒毎に十分な量のインクを供給することが困難になる。

この結果、インク吐出ヘッド２０１においては、インク流路２０４内のインクの圧力が低い部分と相対する位置のノズルでは吐出したインクの量が少なくなったり、不吐出が起こったりして記録紙に着弾したインクの量が少なくなり、この部分の印刷濃度、すなわち色の濃度が低くなって画質を低下させてしまう。

一方、インク吐出ヘッド２０１においては、インク流路２０４内のインクの圧力が高い部分と相対する位置のノズルでは吐出したインクの量が多くなることがあり、記録紙に着弾したインクの量が多くて滲みが発生したり、この部分の色の濃度が高くなったりして画質を低下させてしまう。

すなわち、インク吐出ヘッド２０１においては、インク流路２０４内のインク中に定在波が発生すると、各ノズルに対するインク供給量のムラが生じ、印刷濃度の高い箇所と低い箇所とが記録紙の幅方向と略直交方向、すなわち記録紙の搬送方向にスジ状になって現れ、色の濃度ムラによって画質が劣化することになる。

特開２００３−１２７４１２号公報

本発明は、吐出口への液体の供給ムラを抑制し、吐出口より吐出された液滴量を安定させて色の濃度ムラの無い優れた画質の印刷が可能な液体吐出カートリッジ及び液体吐出装置を提供するものである。

本発明に係る液体吐出カートリッジは、液体を吐出して対象物に着弾させる液体吐出装置に着脱自在に取り付けられ、液体が充填された液体収容部より流入した液体の導入路となる流路、及び流路を介して供給された液体を収容する液室と、液室に設けられ、液室に収容された液体を押圧する圧力を発生する圧力発生素子と、圧力発生素子によって押圧された液体を液滴の状態にして吐出する吐出口とを有する液体吐出ヘッドを備え、流路が、圧力発生素子が発生した圧力によって流路内の液体中に生じた波動を吸収する波動吸収部を有していることを特徴としている。

本発明に係る液体吐出装置は、液体を吐出して対象物に着弾させ、液体が充填された液体収容部より流入した上記液体の導入路となる流路と、流路より介して供給された液体を液滴の状態で吐出する液体吐出ヘッドとを有する液体吐出カートリッジと、液体吐出ヘッドが液滴を吐出するときの吐出動作を制御する制御部とを備え、液体吐出ヘッドが、流路を介して供給された液体を収容する液室と、液室に設けられ、液室に収容された液体を押圧する圧力を発生する圧力発生素子と、圧力発生素子によって押圧された液体を吐出する吐出口とを有し、流路が、圧力発生素子が発生した圧力によって流路内の液体中に生じた波動を吸収する波動吸収部を有していることを特徴としている。

本発明によれば、液体吐出カートリッジが、流路内に波動吸収部を有していることから、吐出口より液滴を吐出するときに圧力発生素子が発生した圧力によって流路内の液体中に生じた波動を流路内の波動吸収部で吸収することができ、流路内に定在波が発生することを防ぐことができる。

本発明によれば、液体吐出カートリッジの流路内に波動吸収部が設けられることで、圧力発生素子が発生した圧力によって流路内の液体中に生じた波動を流路内の波動吸収部で吸収し、流路内に定在波が発生することを防止できる。

本発明によれば、流路内の液体中で定在波の発生が抑えられていることから、流路内で液体に加わる圧力を略均一にすることができ、液室や吐出口に対する液体の供給量にムラが生じることを防止できる。

本発明によれば、液室や吐出口への液体の供給量にムラが生じることが防止されていることから、吐出口より吐出された液体の量が多くなったり、少なくなったりすることが無く、所定量の液体が対象物に着弾されて色の濃度ムラの無い優れた画質の印刷を行うことができる。

以下、本発明が適用された液体吐出カートリッジ及び液体吐出装置について、図面を参照して説明する。図１に示すインクジェットプリンタ装置（以下、プリンタ装置と記す。）１は、所定の方向に走行する記録紙Ｐに対してインク等を吐出して画像や文字を印刷するものである。また、このプリンタ装置１は、記録紙Ｐの印刷幅に合わせて、記録紙Ｐの幅方向、すなわち図１中矢印Ｗ方向にインク吐出口（ノズル）が略直線状に並設され、約７０００分の１秒毎にインク等を吐出する、いわゆる高速吐出が可能なライン型のプリンタ装置である。

このプリンタ装置１は、図２及び図３に示すように、記録紙Ｐに対して画像や文字等を記録する記録液であるインクｉを吐出するインクジェットプリンタヘッドカートリッジ（以下、ヘッドカートリッジと記す。）２と、このヘッドカートリッジ２を装着するプリンタ本体３とを備える。プリンタ装置１は、ヘッドカートリッジ２がプリンタ本体３に対して着脱可能であり、更に、ヘッドカートリッジ２に対してインク供給源となり、インクｉを収容する液体カートリッジであるインクタンク４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋが着脱可能となっている。このプリンタ装置１では、イエローのインクタンク４ｙ、マゼンタのインクタンク４ｍ、シアンのインクタンク４ｃ、ブラックのインクタンク４ｋが使用可能となっており、また、プリンタ本体３に対して着脱可能なヘッドカートリッジ２と、ヘッドカートリッジ２に対して着脱可能なインクタンク４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋとを消耗品として交換可能になっている。

このようなプリンタ装置１は、記録紙Ｐを積層して収納するトレイ６５ａをプリンタ本体３の前面底面側に設けられたトレイ装着部５に装着することにより、トレイ６５ａに収納されている記録紙Ｐをプリンタ本体３内に給紙できる。トレイ６５ａは、プリンタ本体３の前面のトレイ装着部５に装着されると、給排紙機構７４により記録紙Ｐが給紙口７５からプリンタ本体３の背面側に給紙される。プリンタ本体３の背面側に送られた記録紙Ｐは、後述する反転ローラ８３により走行方向が反転され、往路の上側をプリンタ本体３の背面側から前面側に送られる。プリンタ本体３の背面側から前面側に送られる記録紙Ｐは、プリンタ本体３の前面に設けられた排紙口７６より排紙されるまでに、パーソナルコンピュータ等の後述する情報処理装置８９より入力された文字データや画像データに応じた印刷データが文字や画像として印刷される。

次に、上述したプリンタ装置１を構成するプリンタ本体２に対して着脱可能なヘッドカートリッジ２と、このヘッドカートリッジ２に着脱可能にされたインクタンク４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋとについて図面を参照して説明する。

記録紙Ｐに印刷を行うヘッドカートリッジ２は、図１に示すように、プリンタ本体３の上面側から、すなわち図１中矢印Ａ方向から装着され、給排紙機構７４により走行する記録紙Ｐに対してインクｉを吐出して印刷を行う。

ヘッドカートリッジ２は、上述したインクｉを、例えば電気熱変換式又は電気機械変換式等を用いた圧力発生手段が発生した圧力により微細に粒子化して吐出し、記録紙Ｐ等といった対象物の主面に液滴状態にしたインクｉを吹き付ける。具体的に、ヘッドカートリッジ２は、図２及び図３に示すように、カートリッジ本体２１を有し、このカートリッジ本体２１にインクｉが充填された容器であるインクタンク４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋが装着される。なお、以下では、インクタンク４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋを単にインクタンク４ともいう。

ヘッドカートリッジ２に着脱可能なインクタンク４は、強度や耐インク性を有するポリプロピレン等の樹脂材料等を射出成形することにより成形されるタンク容器１１を有している。このタンク容器１１は、長手方向を使用する記録紙Ｐの幅方向の寸法と略同じ寸法にされた略矩形状に形成され、内部に収容するインク容量を最大限に増やす構成となっている。

具体的に、インクタンク４を構成するタンク容器１１には、インクｉを収容するインク収容部１２と、インク収容部１２からヘッドカートリッジ２のカートリッジ本体２１にインクｉを供給するインク供給部１３と、外部よりインク収容部１２内に空気を取り込む外部連通孔１４と、外部連通孔１４より取り込まれた空気をインク収容部１２内に導入する空気導入路１５と、外部連通孔１４と空気導入路１５との間でインクｉを一時的に貯留する貯留部１６と、インクタンク４をカートリッジ本体２１に係止するための係止突部１７及び係合段部１８とが設けられている。

インク収容部１２は、気密性の高い材料によりインクｉを収容するための空間を形成している。インク収容部１２は、略矩形に形成され、長手方向の寸法が使用する記録紙Ｐの幅方向、すなわち図３中矢印Ｗ方向で略同じ寸法となるように形成されている。

インク供給部１３は、インク収容部１２の下側略中央部に設けられている。このインク供給部１３は、インク収容部１２と連通した略突形状のノズルであり、このノズルの先端が後述するヘッドカートリッジ２の接続部２６に嵌合されることにより、インクタンク２のタンク容器１１とヘッドカートリッジ２のカートリッジ本体２１を接続する。

インク供給部１３は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、インクタンク４の底面１３ａにインクｉを供給する供給口１３ｂが設けられ、この底面１３ａに、供給口１３ｂを開閉する弁１３ｃと、弁１３ｃを供給口１３ｂの閉塞する方向に付勢するコイルバネ１３ｄと、弁１３ｃを開閉する開閉ピン１３ｅとを備えている。

ヘッドカートリッジ２の接続部２６に接続されるインクｉを供給する供給口１３ｂは、図４（Ａ）に示すように、インクタンク４がヘッドカートリッジ２のカートリッジ本体２１に装着される前の段階において、付勢部材であるコイルバネ１３ｄの付勢力により弁１３ｃが供給口１３ｂを閉じる方向に付勢され閉塞されている。

そして、インクタンク４がカートリッジ本体２１に装着されると、図４（Ｂ）に示すように、開閉ピン１３ｅがヘッドカートリッジ２を構成するカートリッジ本体２１の接続部２６の上部によりコイルバネ１３ｄの付勢方向とは反対の方向に押し上げられる。これにより、押し上げられた開閉ピン１３ｅは、コイルバネ１３ｄの付勢力に抗して弁１３ｃを押し上げて供給口１３ｂを開放する。

このようにして、インクタンク４のインク供給部１３は、ヘッドカートリッジ２の接続部２６に接続され、インク収容部１２とインク溜め部３１とを連通し、インク溜め部３１へのインクｉの供給が可能な状態となる。

また、インクタンク４をヘッドカートリッジ２側の接続部２６から引き抜くとき、すなわちインクタンク４をヘッドカートリッジ２の装着部２２より取り外すときは、弁１３ｃの開閉ピン１３ｅによる押し上げ状態が解除され、弁１３ｃがコイルバネ１３ｄの付勢方向に移動して供給口１３ｂを閉塞する。

これにより、インクタンク４をカートリッジ本体２１に装着する直前にインク供給部１３の先端部が下方を向いている状態であってもインク収容部１２内のインクｉが漏れることを防止することができる。また、インクタンク４をカートリッジ本体２１から引き抜いたときには、直ちに弁１３ｃが供給口１３ｂを閉塞するので、インク供給部１３の先端からインクｉが漏れることを防止できる。

外部連通孔１４は、図３に示すように、インクタンク４外部からインク収容部１２に空気を取り込む通気口であり、ヘッドカートリッジ２の装着部２２に装着されたときも、外部に臨み外気を取り込むことができるように、装着部２２への装着時に外部に臨む位置であるタンク容器１１の上面の所定の位置に、ここでは上面略中央に設けられている。外部連通孔１４は、インクタンク４がカートリッジ本体２１に装着されてインク収容部１２からカートリッジ本体２１側にインクｉが流下した際に、インク収容部１２内のインクｉが減少した分に相当する分の空気を外部よりインクタンク４内に取り込む。

空気導入路１５は、インク収容部１２と外部連通孔１４とを連通し、外部連通孔１４より取り込まれた空気をインク収容部１２内に導入する。これにより、このインクタンク４がカートリッジ本体２１に装着された際に、ヘッドカートリッジ２のカートリッジ本体２１にインクｉが供給されてインク収容部１２内のインクｉが減少し内部が減圧状態となっても、インク収容部１２には、空気導入路１５によりインク収容部１２に空気が導入されることから、内部の圧力が平衡状態に保たれてインクｉをカートリッジ本体２１に適切に供給することができる。

貯留部１６は、外部連通孔１４と空気導入路１５との間に設けられ、インク収容部１２に連通する空気導入路１５よりインクｉが漏れ出た際に、いきなり外部に流出することがないようにインクｉを一時的に貯留する。この貯留部１６は、長い方の対角線をインク収容部１２の長手方向とした略菱形に形成され、インク収容部１２の最も下側に位置する頂部に、すなわち短い方の対角線上の下側に空気導入路１５を設けるようにし、インク収容部１２より進入したインクｉを再度インク収容部１２に戻すことができるようにされている。また、貯留部１６は、短い方の対角線上の最も下側の頂部に外部連通孔１４を設けるようにし、インク収容部１２より進入したインクｉが外部連通孔１４より外部に漏れにくくする。

係止突部１７は、インクタンク４の短辺の一方の側面に設けられた突部であり、ヘッドカートリッジ２のカートリッジ本体２１のラッチレバー２４に形成された係合孔２４ａと係合する。この係止突部１７は、上面がインク収容部１２の側面に対して略直交するような平面で形成されると共に、下面は側面から上面に向かって傾斜するように形成されている。

係合段部１８は、インクタンク４の係止突部１７が設けられた側面の反対側の側面の上部に設けられている。係合段部１８は、タンク容器１１の上面と一端を接する傾斜面１８ａと、この傾斜面１８ａの他端と他方の側面と連続し、上面と略平行な平面１８ｂとからなる。インクタンク４は、係合段部１８が設けられていることで、平面１８ｂが設けられた側面の高さがタンク容器１１の上面より１段低くなるように形成され、この段部でカートリッジ本体２１の係合片２３と係合する。係合段部１８は、ヘッドカートリッジ２の装着部２２に挿入されるとき、挿入端側の側面に設けられ、ヘッドカートリッジ２の装着部２２側の係合片２３に係合することで、インクタンク４を装着部２２に装着する際の回動支点部となる。

以上のような構成のインクタンク４は、上述した構成の他に、例えばインク収容部１２内のインクｉの残量を検出するための残量検出部や、インクタンク４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋを識別するための識別部等を備えている。

次に、以上のように構成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのインクｉを収納したインクタンク４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋが装着されるヘッドカートリッジ２について説明する。

ヘッドカートリッジ２は、図２及び図３に示すように、上述したインクタンク４とカートリッジ本体２１とによって構成され、カートリッジ本体２１には、インクタンク４が装着される装着部２２ｙ，２２ｍ，２２ｃ，２２ｋ（以下、全体を示すときには単に装着部２２ともいう。）と、インクタンク４を固定する係合片２３及びラッチレバー２４と、インクタンク４を取り出し方向に付勢する付勢部材２５と、インク供給部１３と接続されてインクｉが供給される接続部２６と、インクｉを吐出するインク吐出ヘッド２７と、インク吐出ヘッド２７を保護するヘッドキャップ２８とを有している。

インクタンク４が装着される装着部２２は、インクタンク４が装着されるように上面をインクタンク４の挿脱口として略凹形状に形成され、ここでは４本のインクタンク４が記録紙Ｐの幅方向と略直交方向、すなわち記録紙Ｐの走行方向に並んで収納されている。装着部２２は、インクタンク４が収納されることから、インクタンク４と同様に印刷幅の方向に長く設けられている。カートリッジ本体２１には、インクタンク４が収納装着される。

装着部２２は、図２に示すように、インクタンク４が装着される部分であり、イエロー用のインクタンク４ｙが装着される部分を装着部２２ｙとし、マゼンタ用のインクタンク４ｍが装着される部分を装着部２２ｍとし、シアン用のインクタンク４ｃが装着される部分を装着部２２ｃとし、ブラック用のインクタンク４ｋが装着される部分を装着部２２ｋとし、各装着部２２ｙ，２２ｍ，２２ｃ，２２ｋは、隔壁２２ａによりそれぞれ区画されている。なお、上述したようにブラックのインクタンク４ｋは、一般的に使用量が多いことから、インクｉの内容量が大きくなるように厚く形成されているため、幅が他のインクタンク４ｙ，４ｍ，４ｃよりも大きくなっている。このため、装着部２２ｋは、インクタンク４ｋの厚みに合わせて他の装着部２２ｙ，２２ｍ，２２ｃよりも広くなっている。

また、インクタンク４が装着される装着部２２の開口端には、図３に示すように、係合片２３が設けられている。この係合片２３は、装着部２２の長手方向の一端縁に設けられており、インクタンク４の係合段部１８と係合する。インクタンク４は、インクタンク４の係合段部１８側を挿入端として斜めに装着部２２内に挿入し、係合段部１８と係合片２３との係合位置を回動支点として、インクタンク４の係合段部１８が設けられていない側を装着部２２側に回動させるようにして装着部２２に装着することができる。これによって、インクタンク４は、装着部２２に容易に装着することができる。

ラッチレバー２４は、板バネを折曲して形成されるものであり、装着部２２の係合片２３に対して反対側の側面、すなわち長手方向の他端の側面に設けられている。ラッチレバー２４は、基端部が装着部２２を構成する長手方向の他端の側面の底面側に一体的に設けられ、先端側がこの側面に対して近接離間する方向に弾性変位するように形成され、先端側に係合孔２４ａが形成されている。ラッチレバー２４は、インクタンク４が装着部２２に装着されると同時に、弾性変位し、係合孔２４ａがインクタンク４の係止突部１７と係合し、装着部２２に装着されたインクタンク４が装着部２２より脱落しないようにする。

付勢部材２５は、インクタンク４の係合段部１８に対応する側面側の底面上にインクタンク４を取り外す方向に付勢する板バネを折曲して設けられる。付勢部材２５は、折曲することにより形成された頂部を有し、底面に対して近接離間する方向に弾性変位し、頂部でインクタンク４の底面を押圧し、装着部２２に装着されているインクタンク４を装着部２２より取り外す方向に付勢するイジェクト部材である。付勢部材２５は、ラッチレバー２４の係合孔２４ａと係止突部１７との係合状態が解除されたとき、装着部２３よりインクタンク４を排出する。

各装着部２２ｙ，２２ｍ，２２ｃ，２２ｋの長手方向略中央には、インクタンク４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋが装着部２２ｙ，２２ｍ，２２ｃ，２２ｋに装着されたとき、インクタンク４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋのインク供給部１３が接続される接続部２６が設けられている。この接続部２６は、装着部２２に装着されたインクタンク４のインク供給部１３からカートリッジ本体２１の底面に設けられたインクｉを吐出するインク吐出ヘッド２７にインクｉを供給するインク供給路となる。

具体的に、接続部２６は、図５に示すように、インクタンク４から供給されるインクｉを溜めるインク溜め部３１と、接続部２６に連結されるインク供給部１３をシールするシール部材３２と、インクｉ内の不純物を除去するフィルタ３３と、インク吐出ヘッド２７側への供給路を開閉する弁機構３４とを有している。

インク溜め部３１は、インク供給部１３と接続されインクタンク４から供給されるインクｉを溜める空間部である。シール部材３２は、インク溜め部３１の上端に設けられた部材であり、インクタンク４のインク供給部１３が接続部２６のインク溜め部３１に接続されるとき、インクｉが外部に漏れないようインク溜め部３１とインク供給部１３との間を密閉する。フィルタ３３は、インクタンク４の着脱時等にインクｉに混入してしまった塵や埃等のごみを取り除くものであり、インク溜め部３１よりも下流に設けられている。

弁機構３４は、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、インク溜め部３１からインクｉが供給されるインク流入路４１と、インク流入路４１からインクｉが流入するインク室４２と、インク室４２からインクｉを流出するインク流出路４３と、インク室４２をインク流入路４１側とインク流出路４３側との間に設けられた開口部４４と、開口部４４を開閉する弁４５と、弁４５を開口部４４の閉塞する方向に付勢する付勢部材４６と、付勢部材４６の強さを調節する負圧調整ネジ４７と、弁４５と接続される弁シャフト４８と、弁シャフト４８と接続されるダイアフラム４９とを有する。

インク流入路４１は、インク溜め部３１を介してインクタンク４のインク収容部１２内のインクｉをインク吐出ヘッド２７に供給可能にインク収容部１２と連結する供給路である。インク流入路４１は、インク溜め部３１の底面側からインク室４２まで設けられている。インク室４２は、インク流入路４１、インク流出路４３及び開口部４４と一体となって形成された略直方体をなす空間部であり、インク流入路４１からインクｉが流入し、開口部４４を介してインク流出路４３からインクｉを流出する。

インク流出路４３は、インク室４２から開口部４４を介してインクｉが供給されて、更にインク吐出ヘッド２７と連結された供給路である。インク流出路４３は、インク室４２の底面側からインク吐出ヘッド２７まで延在されている。

弁４５は、開口部４４を閉塞してインク流入路４１側とインク流出路４３側とを分割する弁であり、インク室４２内に配設される。弁４５は、付勢部材４６の付勢力と、弁シャフト４８を介して接続されたダイアフラム４９の復元力と、インク流出路４３側のインクｉの負圧によって上下に移動する。弁４５は、下端に位置するとき、インク室４２をインク流入路４１側とインク流出路４３側とを分離するように開口部４４を閉塞し、インク流出路４３に対するインクｉの供給を遮断する。弁４５は、付勢部材４６の付勢力に抗して上端に位置するとき、インク室４２をインク流入路４１側とインク流出路４３側とを遮断せずに、インク吐出ヘッド２７へインクｉの供給を可能とする。なお、弁４５を構成する材質は、その種類を問わないが、高い閉塞性を確保するため例えばゴム弾性体、いわゆるエラストマー等により形成される。

付勢部材４６は、例えば圧縮コイルバネ等であり、弁４５の上面とインク室４２の上面との間で負圧調整ネジ４７と弁４５とを接続し、付勢力により弁４５を開口部４４の閉塞する方向に付勢する。負圧調整ネジ４７は、付勢部材４６の付勢力を調整するネジであり、負圧調整ネジ４７を調整することで付勢部材４６の付勢力を調整することができるようにしている。これにより、負圧調整ネジ４７は、詳細は後述するが開口部４４を開閉する弁４５を動作させるインクｉの負圧を調整することができる。

弁シャフト４８は、一端に接続された弁４５と、他端に接続されたダイアフラム４９とを連結して運動するように設けられたシャフトである。ダイアフラム４９は、弁シャフト４８の他端に接続された薄い弾性板である。このダイアフラム４９は、インク室４２のインク流出路４３側の一主面と、外気と接する他主面とからなり、大気圧とインクｉの負圧により外気側とインク流出路４３側とに弾性変位する。

以上のような弁機構３４では、図６（Ａ）に示すように、弁４５が付勢部材４６の付勢力とダイアフラム４９の付勢力とによってインク室４２の開口部４４を閉塞するように押圧されている。そして、インク吐出ヘッド２７からインクｉが吐出された際には、開口部４４で分割されたインク流出路４３側のインク室４２のインクｉの負圧が高まると、図６（Ｂ）に示すように、インクｉの負圧によりダイアフラム４９が大気圧により押し上げられて、弁シャフト４８と共に弁４５を付勢部材４６の付勢力に抗して押し上げる。

このとき、インク室４２のインク流入路４１側とインク流出路４３側と間の開口部４４が開放され、インクｉがインク流入路４１側からインク流出路４３側に供給される。そして、インクｉの負圧が低下してダイアフラム４９が復元力により元の形状に戻り、付勢部材４６の付勢力により弁シャフト４８と共に弁４５をインク室４２が閉塞するように引き下げる。以上のようにして弁機構３４では、インクｉを吐出する度にインクｉの負圧が高まると、上述の動作を繰り返す。

また、この接続部２６では、インク収容部１２内のインクｉがインク室４２に供給されると、インク収容部１２内のインクｉが減少するが、このとき、空気導入路１５から外気がインクタンク４内に入り込む。インクタンク４内に入り込んだ空気は、インクタンク４の上方に送られる。これにより、インク液滴が後述するノズル６２ａから吐出される前の状態に戻り、平衡状態となる。このとき、空気導入路１５内にインクｉがほとんどない状態で平衡状態となる。

インク吐出ヘッド２７は、図５に示すように、カートリッジ本体２１の底面に沿って配設されており、接続部２６から供給されるインクｉを液滴の状態にして吐出するインク吐出口である後述するノズル６２ａが色毎に、記録紙Ｐの幅方向、すなわち図５中矢印Ｗ方向に略直線状に並んで設けられている。

ヘッドキャップ２８は、図２に示すように、インク吐出ヘッド２７を保護するために設けられたカバーであり、印刷動作するときにはインク吐出ヘッド２７より退避する。ヘッドキャップ２８は、図２中矢印Ｗ方向の両端に開閉方向に設けられた一対の係合突部２８ａと、長手方向に設けられインク吐出ヘッド２７の吐出面２７ａに付着した余分なインクｉを吸い取るクリーニングローラ２８ｂとを有している。ヘッドキャップ２８は、係合突部２８ａがインク吐出ヘッド２７の吐出面２７ａに図２中矢印Ｗ方向とは略直交方向に亘って設けられたに一対の係合溝２７ｂに係合され、この一対の係合溝２７ｂに沿ってインクタンク４の短手方向、すなわち図２中矢印Ｗ方向とは略直交方向に開閉するようにされている。そして、ヘッドキャップ２８においては、開閉動作時に、クリーニングローラ２８ｂがインク吐出ヘッド２７の吐出面２７ａに当接しながら回転することで、余分なインクｉを吸い取り、インク吐出ヘッド２７の吐出面２７ａをクリーニングする。このクリーニングローラ２８ｂには、例えば吸湿性の高い部材、具体的にはスポンジ、不織布、織布等が用いられる。また、ヘッドキャップ２８は、印刷動作しないときにはインク吐出ヘッド２７内のインクｉが乾燥しないように吐出面２７ａを閉塞する。

インク吐出ヘッド２７は、図５及び図７に示すように、吐出面２７ａよりも上方に位置して、上述したインク供給部１３からインクｉが供給されるインク供給口５１と、このインク供給口５１から供給されたインクｉを各ノズルへと導くインク流路５２とを有している。

インク供給口５１は、インク流路５２の上面中央部に設けられ、上述した弁機構３４のインク流出路４３と連通されている。

インク流路５２は、後述する各色ノズル６２ａにインクｉが供給されるように記録紙の幅に相当する長さに亘って略直線状を成すように設けられている。

そして、インク流路５２には、その長尺方向の両端部５２ａに流路内のインクｉ中に生じる波動を吸収する波動吸収部５３が設けられている。この波動吸収部５３は、例えばウレタン等の有機樹脂材料等からなる発泡性樹脂材等からなり、インク流路５２内のインクｉ中をインク流路５２の長尺方向の端部５２ａに向かって伝播してきた波動を吸収する。具体的には、後述する発熱抵抗体６５がインクｉ中に発生させた気泡による圧力波を端部５２ａで伝播してきた方向に反射させないように吸収する。

これにより、インク流路５２では、例えば波動の波長や、流路の長さ等、諸条件が流路内のインクｉ中に定在波発生を裏付ける数１に示す一般式を満たしても、流路内のインクｉ中に定在波が発生することを防止できる。

Ｌ＝ｎ（λ／２）・・・（数１）
（但し、Ｌはインク流路の長さであり、ｎは自然数であり、λは圧力波の波長である。）
なお、以上では、波動吸収部５３としてインク流路５２の両端部５２ａに発泡樹脂材を設けた構成を例に挙げて説明したが、このような構成に限定されることはなく、例えばインク流路５２の長尺方向の端面に、この面に対して略垂直に突出する突片を１つ以上設け、流路内のインクｉ中を伝播して端面にまで達した波動を乱反射させることでインク流路５２内のインクｉ中に定在波が発生することを防止するような構成にさせることも可能である。

このインク吐出ヘッド２７には、後述するノズル６２ａを所定数で一組とするヘッドチップ５４が、色毎に千鳥状に配置されている。すなわち、このヘッドチップ５４は、図８に示すように、色毎に、インク流路５２を挟んで記録紙Ｐの幅方向に互い違いに並ぶように配置されている。

ヘッドチップ５４は、図９に示すように、ベースとなる回路基板６１と、複数のノズル６２ａが形成されたノズルシート６２と、回路基板６１とノズルシート６２との間をノズル６２ａ毎に区画するフィルム６３と、インク流路５２を通して供給されたインクｉを加圧するインク液室６４と、インク液室６４に供給されたインクｉを加熱する発熱抵抗体６５とを有している。

回路基板６１は、シリコン等からなる半導体ウェハ上に、ロジックＩＣ（Integrated Circuit）やドライバートランジスタ等からなる制御回路を構成すると共に、インク液室６４の上面部を形成している。

ノズルシート６２は、吐出面２７ａに向かって縮径されたノズル６２ａが穿設されると共に、回路基板６１とフィルム６３を挟んで対向配置されることで、インク液室６４の下面部を形成している。

フィルム６３は、例えば露光硬化型のドライフィルムレジストからなり、上述したインク流路５２と連通される部分を除いて各ノズル６２ａの周囲を囲むように形成されている。また、このフィルム６３は、回路基板６１とノズルシート６２との間に介在されることによって、インク液室６４の側面部を形成している。

インク液室６４は、上述した回路基板６１、ノズルシート６２及びフィルム６３により囲まれることで、ノズル６２ａ毎にインク流路５２から供給されたインクｉを加圧する加圧空間を形成している。

発熱抵抗体６５は、インク液室６４に臨む回路基板６１に配置されると共に、この回路基板６１の制御回路と電気的に接続されている。そして、この発熱抵抗体６５は、制御回路により制御されながら、インク液室６４内のインクｉを加熱する。

そして、このヘッドチップ５４では、回路基板６１の制御回路が発熱抵抗体６５を制御し、選択された発熱抵抗体６５に対して、例えば１〜３マイクロ秒程度の間だけパルス電流を供給する。これにより、発熱抵抗体６５が急速に加熱される。すると、発熱抵抗体６５と接するインク液室６４内のインクｉに気泡が発生する。そして、このインク液室６４内において、気泡が膨張しながらインクｉを加圧し、押し退けられたインクｉの液滴がノズル６２ａから吐出される。また、インクｉの液滴が吐出された後は、インク液室６４にインク流路５２を通してインクｉが供給されることによって、再び吐出前の状態へと戻る。

具体的には、発熱抵抗体６５によってインクｉが急速に加熱されると、インクｉの温度は急速に沸点を超えて上昇する。そして、インク温度が３００℃程度に熱せられて自発核生成温度に達すると、図１０に示すように、瞬間的に発熱抵抗体６５上に無数のインク気泡ｂが発生する。そして、インク液室６４内では、図１１に示すように、インクｉ中の過剰エネルギーが一気に放出されてインク気泡ｂの内圧が上昇する。

そして、インク気泡ｂは、図１２に示すように、急激に成長する。そして、インク液室６４内のインクｉは、図１３に示すように、インク気泡ｂの成長の勢いでノズル６２ａから飛び出し、インク気泡ｂはその膨張に伴い減圧されて収縮する。ノズル６２ａより飛び出したインクｉは、図１４に示すように、その慣性とインク気泡ｂの収縮によってノズル６２ａより外に伸びた尾が切れる、すなわちノズル６２ａよりインクｉが吐出される。

そして、インク液室６４内のインク気泡ｂは、図１５に示すように、発熱抵抗体６５上で崩壊する。そして、インク液室６４には、図１６に示すように、元のメニスカス（ノズル６２ａの液面）に戻ろうとするノズル６２ａの毛細管力によってノズル６２ａより吐出された量と同量のインクｉが、インク流路５２から供給される。このようにして、ヘッドチップ５４では、インクｉをノズル６２ａより吐出する。

なお、上述したヘッドチップ５４は、回路基板６１の一主面上にフィルム６３を全面に亘って形成し、フォトリソグラフィ技術を用いてフィルム６３をインク液室６４に対応した形状に成形した後に、この上にノズルシート６２を積層することで形成される。

また、上述したヘッドチップ５４は、発熱抵抗体６５によってインクｉを加熱しながら吐出させる電気熱変換方式を採用しているが、このような方式に限定されず、例えば圧電素子等の電気機械変換素子によってインクｉの液滴を電気機械的に吐出させる電気機械変換方式を採用したものであってもよい。

また、上述した各色に対応したインク供給部１３の下方には、それぞれインク吐出ヘッド２７が設けられている。そして、カートリッジ本体２１の底面部には、各色のインク吐出ヘッド２７の吐出面２７ａが、それぞれカートリッジ本体２１の短尺方向に並んで設けられており、これらは連続した吐出面２７ａを形成している。すなわち、ヘッドカートリッジ２は、各色に対応するインク吐出ヘッド２７が一体化されて連続した吐出面２７ａを形成する、いわゆるマルチラインヘッドを有している。そして、このインク吐出ヘッド２７には、色毎に、ノズル６２ａを１００個〜５０００個程度備え、全体では吐出面２７ａに４００個〜２００００個程度のノズル６２ａが設けられている。また、このインク吐出ヘッド２７においては、各ノズル６２ａより約７０００分の１秒毎にインクｉを吐出する、高速吐出を行うことが可能になっている。

このようなインク吐出ヘッド２７では、インクｉをノズル６２ａより吐出する際のインク気泡ｂが発生し、収縮するときに、インク気泡ｂによってインク液室６４内のインクｉ中に圧力波が生じ、この圧力波がインク流路５２内のインクｉ中にまで伝播する。そして、インク吐出ヘッド２７では、例えばインク流路５２の長尺方向の長さや、圧力波の周波数等といった諸条件が上述した数１に示す一般式を満たす場合、インク流路５２内のインクｉ中に定在波が発生する。

しかしながら、このインク吐出ヘッド２７では、インク流路５２の長尺方向の両端部５２ａに波動吸収部５３が設けられており、インク流路５２を長尺方向に伝播した圧力波が両端部５２ａで吸収され、圧力波が端部５２ａで反射されないことから、インク流路５２内のインクｉ中に定在波が発生することが防止される。

これにより、このインク吐出ヘッド２７では、インク流路５２のインクｉ中に定在波が発生することで起こっていたインク流路５２内のインクに圧力ムラが生じることを防止でき、インク流路５２内のインクの圧力を略均一にできることから、インク液室６４にはインクｉを吐出した後のノズル６２ａ内に再びメニスカスを形成しようとする毛細管力により適切な量のインクｉが供給される。

したがって、このインク吐出ヘッド２７では、適切な量のインクｉが供給されたインク液室６４に対応するノズル６２ａより、過不足のない量のインクｉを液滴の状態で吐出できる。

次に、以上で説明したヘッドカートリッジ２が装着されるプリンタ装置１を構成するプリンタ本体３について図面を参照して説明する。

プリンタ本体３は、図１及び図１７に示すように、ヘッドカートリッジ２が装着されるヘッドカートリッジ装着部７１と、ヘッドカートリッジ２をヘッドカートリッジ装着部７１に保持、固定するためのヘッドカートリッジ保持機構７２と、ヘッドキャップを開閉するヘッドキャップ開閉機構７３と、記録紙Ｐを給排紙する給排紙機構７４と、給排紙機構７４に記録紙Ｐを供給する給紙口７５と、給排紙機構７４から記録紙Ｐが出力される排紙口７６とを有する。

ヘッドカートリッジ装着部７１は、ヘッドカートリッジ２が装着される凹部であり、走行する記録紙にデータ通り印刷を行うため、インク吐出ヘッド２７の吐出面２７ａと走行する記録紙Ｐの紙面とが互いに略平行となるようにヘッドカートリッジ２が装着される。そして、ヘッドカートリッジ２は、インク吐出ヘッド２７内のインク詰まり等で交換する必要が生じる場合等があり、インクタンク４程の頻度はないが消耗品であるため、ヘッドカートリッジ装着部７１に対して着脱可能にヘッドカートリッジ保持機構７２によって保持される。

ヘッドカートリッジ保持機構７２は、ヘッドカートリッジ装着部７１にヘッドカートリッジ２を着脱可能に保持するための機構であり、ヘッドカートリッジ２に設けられたつまみ７２ａをプリンタ本体３の係止孔７２ｂ内に設けられた図示しないバネ等の付勢部材に係止することによってプリンタ本体３に設けられた基準面３ａに圧着するようにしてヘッドカートリッジ２を位置決めして保持、固定できるようにする。

ヘッドキャップ開閉機構７３は、ヘッドカートリッジ２のヘッドキャップ２８を開閉する駆動部を有しており、印刷を行うときにヘッドキャップ２８を開放してインク吐出ヘッド２７の吐出面７２ａが記録紙Ｐに対して露出するようにし、印刷が終了したときにヘッドキャップ２８を閉塞してインク吐出ヘッド２７を保護する。

給排紙機構７４は、記録紙Ｐを搬送する駆動部を有しており、給紙口７５から供給される記録紙Ｐをヘッドカートリッジ２のインク吐出ヘッド２７まで搬送し、ノズル６２ａより吐出されたインク液滴が着弾し、印刷された記録紙Ｐを排紙口７６に搬送して装置外部へ排出する。

給紙口７５は、給排紙機構７４に記録紙Ｐを供給する開口部であり、トレイ７５ａ等に複数枚の記録紙Ｐを積層してストックすることができる。排紙口７６は、インク液滴が着弾し、印刷された記録紙Ｐを排出する開口部である。

次に、以上のように構成されたプリンタ装置１による印刷を制御する図１８に示す制御回路８１について図面を参照して説明する。

制御回路８１は、上述したプリンタ本体３のヘッドキャップ開閉機構７３、給排紙機構７４等の駆動を制御するプリンタ駆動部８２と、各色のインクｉに対応するインク吐出ヘッド２７に供給される電流等を制御する吐出制御部８３と、各色のインクｉの残量を警告する警告部８４と、外部装置と信号の入出力を行う入出力端子８５と、制御プログラム等が記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）８６と、読み出された制御プログラム等を一旦格納し、必要に応じて読み出されるＲＡＭ（Random Access Memory）８７と、各部の制御を行う制御部８８とを有している。

プリンタ駆動部８２は、制御部８８からの制御信号に基づき、ヘッドキャップ開閉機構７３を構成する駆動モータを駆動させてヘッドキャップ２８を開閉動作するように、ヘッドキャップ開閉機構を制御する。また、プリンタ駆動部８２は、制御部８８からの制御信号に基づき、給排紙機構７４を構成する駆動モータを駆動させてプリンタ本体３の給紙口７５から記録紙Ｐを給紙し、印刷後に排紙口７６から記録紙Ｐを排出するように給排紙機構７４を制御する。

吐出制御部８３は、インク吐出ヘッド２７に備わる発熱抵抗体６５にパルス電流を供給する外部電源との電気的な接続をオン／オフするスイッチング素子や、発熱抵抗体６５に供給されるパルス電流値を調整する抵抗体や、スイッチング素子等のオン／オフの切り替えを制御する制御回路部等を有する電気回路である。そして、吐出制御部８３は、制御部８８からの制御信号に基づき、インク吐出ヘッド２７に備わる発熱抵抗体６５に供給されるパルス電流等を調整し、ノズル６２ａよりインクｉを吐出するインク吐出ヘッド２７を制御する。

警告部８４は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示手段であり、印刷条件、印刷状態、インク残量等の情報を表示する。また、警告部８４は、例えばスピーカ等の音声出力手段であってもよく、この場合は、印刷条件、印刷状態、インク残量等の情報を音声で出力する。なお、警告部８４は、表示手段及び音声出力手段をともに有するように構成してもよい。また、この警告は、情報処理装置８９のモニタやスピーカ等で行うようにしてもよい。

入出力端子８５は、上述した印刷条件、印刷状態、インク残量等の情報をインタフェースを介して外部の情報処理装置８９等に送信する。また、入出力端子８５は、外部の情報処理装置８９等から、上述した印刷条件、印刷状態、インク残量等の情報を出力する制御信号や、印刷データ等が入力される。ここで、上述した情報処理装置８９は、例えば、パーソナルコンピュータやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の電子機器である。

情報処理装置８９等と接続される入出力端子８５は、インタフェースとして例えばシリアルインタフェースやパラレルインタフェース等を用いることができ、具体的にＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＲＳ（Recommended Standard）２３２Ｃ、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）１３９４等の規格に準拠したものである。また、入出力端子８５は、情報処理装置８９との間で有線通信又は無線通信の何れ形式でデータ通信を行うようにしてもよい。なお、この無線通信規格としては、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ，８０２．１１ｂ，８０２．１１ｇ等がある。

入出力端子８５と情報処理装置８９との間には、例えばインターネット等のネットワークが介在していてもよく、この場合、入出力端子８５は、例えばＬＡＮ（Local Area Network）、ＩＳＤＮ（Integrated Services Digital Network）、ｘＤＳＬ（Digital Subscriber Line）、ＦＴＨＰ（Fiber To The Home）、ＣＡＴＶ（Community Antenna TeleVision）、ＢＳ（Broadcasting Satellite）等のネットワーク網に接続され、データ通信は、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）等の各種プロトコルにより行われる。

ＲＯＭ８６は、例えばＥＰ−ＲＯＭ（Erasable Programmable Read-Only Memory）等のメモリであり、制御部８８が行う各処理のプログラムが格納されている。この格納されているプログラムは、制御部８８によりＲＡＭ８７にロードされる。ＲＡＭ８７は、制御部８８によりＲＯＭ８６から読み出されたプログラムや、プリンタ装置１の各種状態を記憶する。

制御部８８は、入出力端子８５から入力された印刷データ、ヘッドカートリッジ２から入力されがインクｉの残量データ等に基づき、各部を制御する。制御部８８は、入力された制御信号等に基づいて各部を制御する処理プログラムをＲＯＭ８６から読み出してＲＡＭ８７に記憶し、この処理プログラムに基づき各部の制御や処理を行う。

なお、以上のように構成された制御回路８１においては、ＲＯＭ８６に処理プログラムを格納するようにしたが、処理プログラムを格納する媒体としては、ＲＯＭ８６に限定されるものでなく、例えば処理プログラムが記録された光ディスクや、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード等の各種記録媒体を用いることができる。この場合に制御回路８１は、各種記録媒体を駆動するドライブと直接又は情報処理装置８９を介して接続されてこれら記録媒体から処理プログラムを読み出すように構成する。

ここで、以上のように構成されるプリンタ装置１の印刷動作について図１９に示すフローチャートを参照にして説明する。なお、本動作はＲＯＭ８６等の記憶手段に格納された処理プログラムに基づいて制御部８８内の図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）の演算処理等により実行されるものである。

先ず、ユーザが、印刷動作をプリンタ装置１が実行するように、プリンタ本体３に設けられている操作パネル等を操作して命令する。次に、制御部８８は、ステップＳ１において、各装着部２２に所定の色のインクタンク４が装着されているかどうかを判断する。そして、制御部８８は、全ての装着部２２に所定の色のインクタンク４が適切に装着されているときはステップＳ２に進み、装着部２２においてインクタンク４が適切に装着されていないときはステップＳ７に進み、印刷動作を禁止する。

制御部８８は、ステップＳ２において、インクタンク４内のインクｉが所定量以下、すなわちインク無し状態であるか否かを判断し、インク無し状態であると判断されたときは、警告部８４でその旨を警告し、ステップＳ７において、印刷動作を禁止する。一方、制御部８８は、インクタンク４内のインクｉが所定量以上であるとき、すなわちインクｉが満たされているとき、ステップＳ３において、印刷動作を許可する。

印刷動作を行う際は、ステップＳ４において、制御部８８がプリンタ駆動部８２によって各駆動機構７３，７４を駆動制御して記録紙Ｐを印刷可能な位置まで移動させる。具体的に、制御部８８は、図２０に示すように、ヘッドキャップ開閉機構７３を構成する駆動モータを駆動させてヘッドキャップ２８をヘッドカートリッジ２に対してトレイ７５ａ側に移動させ、インク吐出ヘッド２７のノズル６２ａを露出させる。そして、制御部８８は、給排紙機構７４を構成する駆動モータを駆動させて記録紙Ｐを走行させる。具体的に、制御部８８は、トレイ７５ａから給紙ローラ９１によって記録紙Ｐを引き出し、同一方向に回転する一対の分離ローラ９２ａ，９２ｂによって引き出された記録紙Ｐの一枚を反転ローラ９３に搬送して搬送方向を反転させた後に搬送ベルト９４に記録紙Ｐを搬送し、搬送ベルト９４に搬送された記録紙Ｐを押さえ手段９５が所定の位置で保持させることでインクｉが着弾される位置が決定されるように給排紙機構７４を制御する。

次に、制御部８８は、ステップＳ５において、吐出制御部８３によってインク吐出ヘッド２７を制御し、この印刷位置に搬送された記録紙Ｐに対してノズル６２ａよりインク液滴を吐出、着弾させてインクドットからなる画像や文字等を記録させる。

このとき、インク吐出ヘッド２７では、例えばインク流路５２の長尺方向の長さや、圧力波の周波数等といった諸条件が上述した数１に示す一般式を満たし、インク流路５２のインクｉ中に定在波を生じさせるような場合でも、インク流路５２の長尺方向の両端部５２ａに波動吸収部５３が設けられており、インク流路５２を長尺方向に伝播したインク気泡ｂによって発生した圧力波が両端部５２ａで吸収され、圧力波が端部５２ａで反射されないことから、インク流路５２内のインクｉ中に定在波が発生することが防止される。

そして、インク液滴がノズル６２ａ吐出されると、インク液滴を吐出した量と同量のインクｉがインク流路５２から直ちにノズル６２に元のメニスカスを形成させようとする毛細管力によってインク液室６４内に補充され、図６（Ｂ）に示すように、元の状態に戻る。インク吐出ヘッド２７からインク液滴が吐出されると、付勢部材４６の付勢力とダイアフラム４９の付勢力とによってインク室４２の開口部４４を閉塞している弁４５は、図６（Ａ）に示すように、インク吐出ヘッド２７からインク液滴が吐出された際に、開口部４４に分割されたインク流出路４３側のインク室４２内のインクｉの負圧が高まると、インクｉの負圧によりダイアフラム４９が大気圧により押し上げられて、弁シャフト４８と共に弁４５を付勢部材４６の付勢力に抗して押し上げる。このとき、インク室４２のインク流入路４１側とインク流出路４３側との間の開口部４４が開放され、インクｉがインク流入路４１側からインク流出路４３側に供給され、インク吐出ヘッド２７のインク流路５６にインクｉが補充される。そして、インクｉの負圧が低下してダイアフラム４９が復元力により元の形状に戻り、付勢部材４６の付勢力により弁シャフト４８と共に弁４５をインク室４２が閉塞するように引き下げる。以上のようにして弁機構３４では、インク液滴を吐出する度にインクｉの負圧が高まると、上述の動作を繰り返す。

このようにして、給排紙機構７４によって走行している記録紙Ｐには、順に印刷データに応じた文字や画像が優れた画質で印刷されることになる。そして、印刷が終了した記録紙Ｐは、ステップＳ６において、給排紙機構７４によって排紙口７６より排出される。

以上で説明したプリンタ装置１では、例えばインク流路５２の長尺方向の長さや、圧力波の周波数等といった諸条件が上述した数１に示す一般式を満たすような場合でも、インク流路５２の長尺方向の両端部５２ａに波動吸収部５３が設けられていることから、インク流路５２内のインクｉ中に定在波が発生することを防止できる。

これにより、このプリンタ装置１では、インク流路５２のインクｉ中に発生した定在波によってインク流路５２内のインクｉに圧力ムラが生じることを防止でき、インク流路５２内のインクｉの圧力を略均一にできることから、インク液室６４には過不足のない適切な量のインクｉを安定して供給できる。

したがって、このプリンタ装置１では、適切な量のインクｉが供給されたインク液室６４に対応するノズル６２ａより、過不足のない量のインクｉが吐出されることから、所定量のインクｉが記録紙Ｐに着弾されて色の濃度ムラの無い優れた画質の印刷を行うことができる。

また、このプリンタ装置１では、例えば１つのノズル６２ａより１秒間に約７０００回インクｉを吐出するような高速吐出を行う場合、すなわち約７０００分の１秒毎に十分な量のインクｉを各ノズル６２ａに供給する必要がある場合でも、インク液室６４に過不足のない適切な量のインクｉを安定して供給できることから、約７０００分の１秒毎に過不足のない量のインクｉが各ノズル６２ａより吐出され、色の濃度ムラの無い優れた画質で高速印刷を行える。

なお、以上では、略直線上に形成されたインク流路５２を例に挙げて説明したが、このような構成に限定されることはなく、図２１に示すヘッドカートリッジ１０１のように、インク流路１０２に折曲部１０３を設けるような構成にしても上述した作用効果が得られる。ヘッドカートリッジ１０１においては、インク流路１０２以外の部位は、上述したヘッドカートリッジ２と同様な構成及び同様な機能であることから、その説明を省略すると共に、図２１においては同じ符号を付すものとする。

このヘッドカートリッジ１０１のインク流路１０２には、上述したインク流路５２と同様、両端部１０２ａに波動吸収部５３が設けられ、両端部１０２ａの間に同一方向に折曲された折曲部１０３が一カ所以上形成されている。なお、ここでは、折曲部１０３が２カ所形成されたインク流路１０２について説明する。

そして、この折曲部１０３には、インク流路１０２内のインクｉ中にインク気泡ｂにより発生した圧力波を波動吸収部５３に向かって、すなわち図２１中矢印Ｂ方向に反射させるための波動反射面１０３ａが形成されている。この波動反射面１０３ａは、図２２に示すように、インク流路１０２内のインクｉをインク流路１０２の長手方向に伝播される圧力波を、波動吸収部５３に向かって適切に反射させることが可能であれば、曲面にされていてもよい。

このようなヘッドカートリッジ１０１では、例えばカートリッジ本体２１の設計上、インク流路１０２を長尺方向に長くすることができず、略直線状に形成させるインク流路５２の両端部５２ａに波動吸収部５３を設けるスペースがないときに、インク流路１０２の折曲部１０３をカートリッジ本体２１の長尺方向の端部付近に配置することで、波動吸収部５３を吐出面２７ａに対して略垂直方向に設けることができる。すなわち、ヘッドカートリッジ１０１では、インク流路１０２に波動反射面１０３ａを有する折曲部１０３が形成されていることで、カートリッジ本体２１の所定のスペース、具体的には構造上空いているスペースに波動吸収部５３を配置することができ、小型化を図ることができる。

なお、ここでは、インク流路１０２を吐出面２７ａに対して上方へ略垂直に折曲させたが、このようなことに限定されることはなく、折曲させる方向はカートリッジ本体２１に波動吸収部５３を設けるスペースが有れば吐出面２７ａの面内方向と略平行方向に折曲でき、且つ折曲する角度は波動反射面１０３ａで圧力波を波動吸収部５３に向かって反射できれば所定の角度にできる。

なお、上述したヘッドカートリッジ２では、カートリッジ本体２１に対してインクタンク４が着脱可能となっているが、このような構成に必ずしも限定されるものではない。すなわち、このヘッドカートリッジ２自体が消耗品として取り扱われており、プリンタ本体３に対して着脱可能なことから、このカートリッジ本体２１にインクタンク４が一体に設けられた構成とすることも可能である。

以上は、本発明をプリンタ装置に適用した例について説明したが、本発明は、以上の例に限定されるものではなく、液体を吐出する他の液体吐出装置に広く適用することが可能である。例えばファクシミリやコピー機、液体中のＤＮＡチップ用吐出装置（特開２００２−２５３２００号公報）、プリンタ配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出したりする液体吐出装置等にも適用可能である。

以上では、１つの発熱抵抗体６５がインクｉを加熱して吐出するインク吐出ヘッド２７を例に挙げて説明したが、このような構造に限定されることはなく、複数の圧力発生素子を備え、各圧力発生素子に異なるエネルギー又は異なるタイミングでエネルギーを供給することで吐出方向を制御することが可能な吐出手段を備える液体吐出装置にも適用可能である。

以上では、１つの発熱抵抗体６５によってインクｉを加熱しながらノズル６２ａから吐出させる電気熱変換方式を採用しているが、このような方式に限定されず、例えばピエゾ素子といった圧電素子等の電気機械変換素子等によってインクを電気機械的にノズルより吐出させる電気機械変換方式（特開昭５５−６５５５９号公報、特開昭６２−１６０２４３号公報、特開平２−２７０５６１号公報）を採用したものであってもよい。

以上では、ライン型のプリンタ装置１を例に挙げて説明したが、このことに限定されることはなく、例えばインクヘッドが記録紙Ｐの走行方向と略直交する方向に移動するシリアル型の液体吐出装置にも適用可能である。

本発明が適用されたプリンタ装置を示す斜視図である。 同プリンタ装置に備わるヘッドカートリッジを示す斜視図である。 同ヘッドカートリッジを示す断面図である。 同ヘッドカートリッジにインクタンクが装着されたときのインク供給部を示しており、同図（Ａ）は供給口が閉塞された状態を示す模式図であり、同図（Ｂ）は供給口が開口された状態を示す模式図である。 同ヘッドカートリッジにおけるインクタンクとインク吐出ヘッドとの関係を示す模式図である。 同インクタンクの接続部における弁機構を示しており、同図（Ａ）は弁が閉じた状態を示す断面図であり、同図（Ｂ）は弁が開いた状態を示す断面図である。 同インク吐出ヘッドの要部を一部透視して示す斜視図である。 同インク吐出ヘッドの吐出面を一部透視して示す平面図である。 同インク吐出ヘッドのヘッドチップの構造を示す断面図である。 同ヘッドチップがインクを吐出する動作を説明する図であり、発熱抵抗体上に気泡が発生した状態を示す断面図である。 同ヘッドチップがインクを吐出する動作を説明する図であり、発熱抵抗体上の気泡が成長した状態を示す断面図である。 同ヘッドチップがインクを吐出する動作を説明する図であり、発熱抵抗体上の気泡がさらに成長した状態を示す断面図である。 同ヘッドチップがインクを吐出する動作を説明する図であり、ノズルよりインクが押し出される状態を示す断面図である。 同ヘッドチップがインクを吐出する動作を説明する図であり、ノズルよりインクが吐出された状態を示す断面図である。 同ヘッドチップがインクを吐出する動作を説明する図であり、発熱抵抗体上の気泡が収縮する状態を示す断面図である。 同ヘッドチップがインクを吐出する動作を説明する図であり、毛細管力によりインクがインク液室に供給される状態を示す断面図である。 同プリンタ装置の一部を透視して示す側面図である。 同プリンタ装置の制御回路を模式的に示すブロック図である。 同プリンタ装置の印刷動作を説明するフローチャートである。 同プリンタ装置において、ヘッドキャップが開いている状態を一部透視して示す側面図である。 同ヘッドカートリッジのインク流路に折曲部が形成された状態を示すに模式図である。 同インク流路に形成された折曲部の波動反射面が曲面にされている状態を示すに模式図である。 従来の液体吐出ヘッドを示しており、インク流路内に圧力波が発生した状態を一部透視して示す模式図である。 同液体吐出ヘッドのインク流路内に定在波が発生した状態を一部透視して示す模式図である。 同液体吐出ヘッドのインク流路内に定在波が発生した他の例を一部透視して示す模式図である。

符号の説明

１ インクジェットプリンタ装置、２，１０１ インクジェットプリンタヘッドカートリッジ、３ プリンタ本体、４ インクタンク、２１ カートリッジ本体、２７ インク吐出ヘッド、２７ａ 吐出面、５２，１０２ インク流路、５２ａ，１０２ａ 端部、５３ 波動吸収部、５４ ヘッドチップ、６１ 回路基板、６２ ノズルシート、６２ａ ノズル、６３ フィルム、６４ インク液室、６５ 発熱抵抗体、８１ 制御回路、８２ プリンタ駆動部、８３ 吐出制御部、８４ 警告部、８５ 入出力端子、８６ ＲＯＭ、８７ ＲＡＭ、８８ 制御部、１０３ 折曲部、１０３ａ 波動反射面

Claims (8)

1. 液体を吐出して対象物に着弾させる液体吐出装置に着脱自在に取り付けられる液体吐出カートリッジにおいて、
   上記液体が充填された液体収容部より流入した上記液体の導入路となる流路と、
   上記流路を介して供給された上記液体を収容する液室と、上記液室に設けられ、上記液室に収容された上記液体を押圧する圧力を発生する圧力発生素子と、上記圧力発生素子によって押圧された上記液体を液滴の状態にして吐出する吐出口とを有する液体吐出ヘッドとを備え、
   上記流路は、上記圧力発生素子が発生した圧力によって上記流路内の液体中に生じた波動を吸収する波動吸収部を有していることを特徴とする液体吐出カートリッジ。
2. 上記流路は、略直線状に形成され、
   上記波動吸収部は、上記流路の長尺方向の両端部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体吐出カートリッジ。
3. 上記吐出口は、上記流路に沿うようにして略直線状に並設されていることを特徴とする請求項２記載の液体吐出カートリッジ。
4. 上記流路は、折曲部を有し、この折曲部に、上記波動を上記波動吸収部に向かって反射させる反射面が設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体吐出カートリッジ。
5. 液体を吐出して対象物に着弾させる液体吐出装置において、
   上記液体が充填された液体収容部より流入した上記液体の導入路となる流路と、上記流路より介して供給された液体を液滴の状態で吐出する液体吐出ヘッドとを有する液体吐出カートリッジと、
   上記液体吐出ヘッドが上記液滴を吐出するときの吐出動作を制御する制御部とを備え、
   上記液体吐出ヘッドは、上記流路を介して供給された上記液体を収容する液室と、上記液室に設けられ、上記液室に収容された上記液体を押圧する圧力を発生する圧力発生素子と、上記圧力発生素子によって押圧された上記液体を吐出する吐出口とを有し、
   上記流路は、上記圧力発生素子が発生した圧力によって上記流路内の液体中に生じた波動を吸収する波動吸収部を有していることを特徴とする液体吐出装置。
6. 上記流路は、略直線状に形成され、
   上記波動吸収部は、上記流路の長尺方向の両端部に設けられていることを特徴とする請求項５記載の液体吐出装置。
7. 上記吐出口は、上記流路に沿うようにして略直線状に並設されていることを特徴とする請求項６記載の液体吐出装置。
8. 上記流路は、折曲部を有し、この折曲部に、上記波動を上記波動吸収部に向かって反射させる反射面が設けられていることを特徴とする請求項５記載の液体吐出装置。
   

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