JP2009023289A - 液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出液タンクと液滴吐出ヘッドとの間を複数の経路により吐出液を循環させる構成において、循環路の一部と送液手段を共有としても、複数の経路のうちノズル側の位置から吐出液タンクへ還流させる還流路の流量の低下が抑えられ、気泡除去性に優れる。
【解決手段】弁内へ気泡が進入すると開放され、弁内がインクで満たされていると閉鎖する弁の一例としてのフロートボール弁５２を、インク循環復路４２に設ける。これにより、ノズル側の位置から吐出液タンクへ還流させる還流路５４の流量の低下が抑えられ、気泡除去性に優れる。
【選択図】図３

Description

本発明は、液滴吐出装置に関する。

液滴吐出装置としては、特許文献１に開示されるインクジェット記録装置が公知である。特許文献１に開示されるインクジェット記録装置は、第１の循環路でインクを循環させると同時に、第２の循環路でインクを循環させる様になっている。

第１の循環路は、インクタンクから第１の供給管、ポンプ手段、第１の供給管、第１の供給口、第１のリザーバ、第３のリザーバ、第２のリザーバ、第２の供給口、第２の供給管を経て再びインクタンクに戻る経路である。

第２の循環路は、インクタンクから第１の供給管、ポンプ手段、第１の供給管、第１の供給口、第１のリザーバ、圧力室、第２のリザーバ、第２の供給口、第２の供給管を経て再びインクタンクに戻る経路である。上記２系統のインクの循環により、ヘッドの内部に残留する気泡は、インクタンクに送り出される。
特開平６−１４３６０２号公報

本発明は、吐出液タンクと液滴吐出ヘッドとの間を複数の経路により吐出液を循環させる構成において、循環路の一部と送液手段を共有としても、弁を持たない場合に比べて、複数の経路のうちノズル側の位置から吐出液タンクへ還流させる還流路の流量の低下が抑えられ、気泡除去性に優れる液滴吐出装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る液滴吐出装置は、吐出液を貯留する吐出液タンクと、前記吐出液タンクに貯留された吐出液を下流へ供給する吐出液循環往路と、前記吐出液循環往路が下流へ供給した吐出液が充填され該吐出液に圧力を付与するための圧力室と、前記圧力室と通じ圧力が付与された前記吐出液を吐出するノズルと、を有する液滴吐出ヘッドと、前記吐出液循環往路が下流へ供給した吐出液を前記液滴吐出ヘッドから前記吐出液タンクへ送る吐出液循環復路と、前記吐出液循環復路に設けられ、弁内へ気泡が進入すると開放され、弁内が前記吐出液で満たされていると閉鎖する弁と、前記弁の下流側で前記吐出液循環復路に接続され、前記吐出液が前記ノズルへ流通する前記液滴吐出ヘッド内の流通経路において前記吐出液循環復路よりも前記ノズル側の位置から前記吐出液循環復路へ前記吐出液を還流させる還流路と、前記吐出液循環往路、前記吐出液循環復路及び前記還流路により、前記吐出液タンクと前記液滴吐出ヘッドとの間で前記吐出液を循環させる送液手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の請求項２に係る液滴吐出装置は、請求項１の構成において、前記弁は、前記吐出液より比重の小さい弁体と、鉛直下方に向いて開いた先細形状の弁体受けと、を備えていることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る液滴吐出装置は、請求項１又は請求項２の構成において、前記液滴吐出ヘッドは、前記吐出液循環往路が下流へ供給した前記吐出液を受けると共に、その受けた吐出液を前記圧力室へ送る供給受け部を備え、前記吐出液循環復路は、前記吐出液を前記供給受け部から前記吐出液タンクへ送り、前記弁は、前記供給受け部の鉛直上方に配置されていることを特徴とする。

本発明の請求項１の構成によれば、吐出液タンクと液滴吐出ヘッドとの間を複数の経路により吐出液を循環させる構成において、循環路の一部と送液手段を共有としても、弁を持たない場合に比べて、複数の経路のうちノズル側の位置から吐出液タンクへ還流させる還流路の流量の低下が抑えられ、気泡除去性に優れる。

本発明の請求項２の構成によれば、本構成を有していない場合に比して、制御不要な簡易な構成で、複数の経路により吐出液を循環させることができる。

本発明の請求項３の構成によれば、吐出液循環往路の気泡は圧力室を通ることなく、吐出液循環復路で吐出液タンクへ送られるので、本構成を有していない場合に比して、液滴吐出ヘッドの吐出信頼性が向上する。

以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。

本実施形態では、液滴を吐出する液滴吐出装置の一例として、インク滴を吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置について説明する。

なお、液滴吐出装置は、インクジェット記録装置に限定されるものではない。液滴吐出装置としては、例えば、フィルムやガラス上にインク等を吐出してカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造装置、溶解状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成する装置、金属を含む液体を吐出して配線パターンを形成する装置及び液滴を吐出して膜を形成する各種の成膜装置であってもよく、液滴を吐出するものであればよい。

（本実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成）
まず、本実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成を説明する。図１及び図２には、本実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成が概略図にて示されている。

図１及び図２に示すように、インクジェット記録装置１０は、用紙等の記録媒体Ｐが収容される記録媒体収容部１２と、記録媒体Ｐに画像を記録する画像記録部１４と、記録媒体収容部１２から画像記録部１４へ記録媒体Ｐを搬送する搬送手段１６と、画像記録部１４によって画像が記録された記録媒体Ｐが排出される記録媒体排出部１８と、を備えている。

画像記録部１４は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの一例として、インク滴を吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録ヘッド２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ（以下、２０Ｙ〜２０Ｋと示す）を備えている。

このインクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋは、記録媒体Ｐの搬送方向の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の色の順で配置されており、その各色に対応したインク滴を、圧電方式によって、ノズル面に形成された複数のノズルから吐出し、画像を記録する構成となっている。なお、サーマル方式等の他の方式によって吐出する構成であっても良い。

また、インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋは、ぞれぞれ、画像記録が可能な幅が、記録媒体Ｐの被記録領域の幅以上とされている。なお、ここでいう幅とは、記録媒体Ｐの搬送方向と交差する方向の長さである。

インクジェット記録装置１０には、吐出液を貯留する吐出液タンクの一例として、インクを貯留するインクタンク２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ（以下、２１Ｙ〜２１Ｋと示す）が設けられている。このインクタンク２１Ｙ〜２１Ｋから、各インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋへインクが供給される。なお、インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋへ供給されるインクとしては、水性インク、油性インク、溶剤系インク等、各種インクの使用が可能である。

更に、インクジェット記録装置１０には、インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋのメンテナンスをするメンテナンスユニット２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ（以下、２２Ｙ〜２２Ｋと示す）が設けられている。このメンテナンスユニット２２Ｙ〜２２Ｋは、それぞれ、インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋのノズル面に対向する対向位置（図２参照）と、インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋのノズル面から退避した退避位置（図１参照）との間を移動可能に構成されている。

各メンテナンスユニット２２Ｙ〜２２Ｋは、インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋのノズル面を覆うキャップ、予備吐出（空吐出）された液滴を受ける受け部材、インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋのノズル面を清掃する清掃部材、ノズル内のインクを吸引するための吸引装置等を有しており、各インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋをメンテナンスする際には、各インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋが所定高さ上昇すると共にメンテナンスユニット２２Ｙ〜２２Ｋが対向位置に移動し、各種のメンテナンスを行う。

搬送手段１６は、記録媒体収容部１２に収容された記録媒体Ｐを送り出す送出しロール２４と、送出しロール２４によって送り出された記録媒体Ｐを挟持搬送する搬送ロール対２５と、搬送ロール対２５によって搬送された記録媒体Ｐの被記録面をインクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋに対面させる無端状の搬送ベルト３０と、を備えている。

搬送ベルト３０は、記録媒体Ｐの搬送方向下流側に配置された駆動ロール２６と、記録媒体Ｐの搬送方向上流側に配置された従動ロール２８とに巻き掛けられ、所定方向（図１においてＡ方向）に循環移動するように構成されている。

また、従動ロール２８の上部には、記録媒体Ｐを搬送ベルト３０へ押え付ける押さえロール２７が設けられている。この押さえロール２７は搬送ベルト３０に従動すると共に帯電ロールを兼ねており、この押さえロール２７によって搬送ベルト３０が帯電されることにより、記録媒体Ｐが搬送ベルト３０に静電吸着されて搬送される構成である。

この搬送ベルト３０が記録媒体Ｐを搬送することにより、インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋと記録媒体Ｐとが相対移動し、相対移動する記録媒体Ｐにインク滴が吐出されて画像が形成される。

なお、記録媒体Ｐに対してインクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋが移動する構成であっても良く、記録媒体Ｐとインクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋとが相対移動する構成であればよい。

また、搬送ベルト３０は、記録媒体Ｐを静電吸着して保持する構成に限定されるものではなく、記録媒体Ｐとの摩擦により、あるいは記録媒体Ｐを吸引や粘着などの非静電的手段によって保持する構成にしてもよい。

また、搬送ベルト３０の下流側には、その搬送ベルト３０から記録媒体Ｐを剥離する剥離爪が接近・離隔可能に配設されている。インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋにより画像が記録された記録媒体Ｐは、搬送ベルト３０の曲率及び剥離爪により記録媒体Ｐが搬送ベルト３０から剥離される構成となっている。なお、図１及び図２においては、剥離爪の図示を省略している。

剥離爪の下流側には、記録媒体Ｐの被記録面側がスターホイールとされた複数の搬送ロール対２９が設けられている。この搬送ロール対２９により、画像記録部１４で画像が記録された記録媒体Ｐが、記録媒体排出部１８へ搬送される。

また、搬送ベルト３０の下方には、記録媒体Ｐを反転させる反転部３７が設けられており、搬送ロール対２９が記録媒体Ｐを下流に一旦搬送した後、搬送ロール対２９が逆転して記録媒体Ｐが反転部３７に送られる構成となっている。

この反転部３７には、記録媒体Ｐの被記録面側がスターホイールとされた複数の搬送ロール対２３が設けられ、反転部３７に送り込まれた記録媒体Ｐが再度、搬送ベルト３０へ送られるようになっている。

また、インクジェット記録装置１０は、図示しないが、画像データに応じてインク滴の吐出タイミングと、使用するインクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋのノズルを決定するヘッドコントローラーと、インクジェット記録装置１０の全体の動作を制御するシステム制御手段と、を備えている。

次に、インクジェット記録装置１０の画像記録動作について説明する。

まず、送出しロール２４により、記録媒体収容部１２から記録媒体Ｐが送り出され、搬送ベルト３０よりも上流側の搬送ロール対２５により、搬送ベルト３０へ送られる。

搬送ベルト３０へ送られた記録媒体Ｐは、その搬送ベルト３０の搬送面に吸着・保持され、インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋの記録位置へ搬送され、記録媒体Ｐの被記録面に画像が記録される。そして、その画像記録終了後、記録媒体Ｐは搬送ベルト３０から剥離爪によって剥離される。

記録媒体Ｐの片面へのみ画像を記録する場合は、搬送ベルト３０よりも下流側の搬送ロール対２９によって記録媒体排出部１８へ排出される。

記録媒体Ｐの両面へ画像を記録する場合には、片面に画像が記録された後、記録媒体Ｐは、反転部３７で反転されて、再び搬送ベルト３０に送られる。記録媒体Ｐの反対面側に上記と同様に画像が記録され、記録媒体Ｐの両面へ画像が記録され、記録媒体排出部１８へ排出される。

（本実施形態に係る各インクタンク２１Ｙ〜２１Ｋと各インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋとの間で循環するインクのインク循環路の構成）
次に、本実施形態に係る各インクタンク２１Ｙ〜２１Ｋと各インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋとの間で循環するインクのインク循環路の構成を説明する。なお、ここでは、インクタンク２１Ｙとインクジェット記録ヘッド２０Ｙとの間で循環するインクのインク循環路を例に挙げて説明するが、インクタンク２１Ｍ〜２１Ｋとインクジェット記録ヘッド２０Ｍ〜２０Ｋとの間でそれぞれ循環するインクのインク循環路についても同様に構成されている。図３は、インクタンク２１Ｙとインクジェット記録ヘッド２０Ｙとの間で循環するインクのインク循環路を模式的に示す図である。

本実施形態に係るインクジェット記録装置１０は、図３に示すように、吐出液タンクに貯留された吐出液を下流へ供給する吐出液循環往路の一例として、インクタンク２１Ｙに貯留されたインクをインクタンク２１Ｙからインクジェット記録ヘッド２０Ｙへ供給するインク循環往路４０を備えている。

また、インクジェット記録装置１０は、吐出液循環往路が下流へ供給した吐出液を液滴吐出ヘッドから吐出液タンクへ送る吐出液循環復路の一例として、インク循環往路４０がインクジェット記録ヘッド２０Ｙへ供給したインクをインクジェット記録ヘッド２０Ｙからインクタンク２１Ｙへ送るインク循環復路４２を備えている。

本実施形態に係るインクジェット記録ヘッド２０Ｙは、液滴を吐出する液滴吐出ユニットの一例としてのヘッドユニット１９を複数繋ぎ合わせて構成されている。なお、インクジェット記録ヘッド２０Ｙとしては、複数のヘッドユニット１９で構成されたものに限られず、単一のヘッドユニット１９で構成されたものであってもよい。

各ヘッドユニット１９は、インク循環往路４０によりインクタンク２１Ｙから供給されるインクを受ける供給受け部３４と、複数のプレートを積層してインク流路が形成された流路部３２と、を備えている。

供給受け部３４は、箱状に形成され内部に所定の空間を有した供給受け部本体３５を備えている。供給受け部本体３５の上部には、内部へインクを流入させるためのインク流入口３５Ａ及び内部からインクを流出させるためのインク流出口３５Ｂが形成されている。

インク流入口３５Ａには、インク循環往路４０が形成された往路管の一端部がそれぞれ接続され、往路管の他端部は、インクタンク２１Ｙに接続されている。

インクタンク２１Ｙに貯留されたインクは、インク循環往路４０を通って供給受け部本体３５に供給され、この供給されたインクは、供給受け部本体３５内部の空間に一時的に収容される。

供給受け部本体３５内部に収容されたインクは、供給受け部本体３５内部に設けられたフィルタ４５で濾過されて流路部３２へ送られる構成となっている。

インク流出口３５Ｂには、インク循環復路４２が形成された復路管の一端部がそれぞれ接続され、復路管の他端部は、インクタンク２１Ｙに接続されている。これにより、各供給受け部本体３５のインク流出口３５Ｂからインクタンク２１Ｙへインクが送り戻される経路が形成される。

インク循環復路４２には、弁内へ気泡が進入すると開放され、弁内がインクで満たされていると閉鎖する弁の一例としてのフロートボール弁５２が設けられている。

フロートボール弁５２は、インクより比重の小さい球状の弁体５２Ａと、鉛直下方に向いて開いた先細形状（テーパ形状）の弁体受け５２Ｂと、を備えている。

図４に示すように、弁体受け５２Ｂは、インク流出口３５Ｂからインクが流入する円形状の入口５２Ｃが下側に、この入口５２Ｃから流入したインクが排出される円形状の出口５２Ｄが入口５２Ｃと同軸線上の上側に設けられており、出口５２Ｄから入口５２Ｃへかけてテーパ状に拡径されている。

また、弁体受け５２Ｂ内では、出口５２Ｄよりも大径且つ入口５２Ｃよりも小径で、インクよりも比重が小さい球体状の弁体５２Ａが、インクに浮遊している。

また、弁体受け５２Ｂの入口５２Ｃには、網目状の開口部材５９が取付けられている。この開口部材５９の網目によって形成された開口をインクが通過し、弁体５２Ａは開口部材５９によって入口５２Ｃで止められ、入口５２Ｃから下側へ落下しないようになっている。

フロートボール弁５２は、供給受け部３４の鉛直上方に配置されている。供給受け部本体３５の上部の内壁には、インク流出口３５Ｂへ向けて上り勾配とされた傾斜面３５Ｃが形成されている。供給受け部本体３５に混入した気泡は、その浮力により上昇し、傾斜面３５Ｃをつたってインク流出口３５Ｂへ向かうようにされている。すなわち、傾斜面３５Ｃは、気泡を供給受け部本体３５の上部へ集める機能を有する。

フロートボール弁５２の弁内がインクにより満たされていると、弁体５２Ａの浮力により、弁体５２Ａが弁体受け５２Ｂに押し付けられて、フロートボール弁５２は閉鎖状態となる。一方、弁内がインクで満たされていないと、すなわち、弁内に気泡が進入すると、弁体５２Ａの自重により、弁体５２Ａは、弁体受け５２Ｂから離れるので、フロートボール弁５２は開放状態となる。このように、フロートボール弁５２は、弁内にインクが満たされるか否かによって開閉する弁となっている。なお、弁体５２Ａの形状は、球状に限られず、円板形状や角錐台形状であっても良い。

流路部３２は、図３に示すように、インク循環往路４０が供給受け部３４へ供給したインクが充填され、その充填されたインクに圧力を付与するための圧力室５０と、圧力室５０と通じ圧力が付与されたインクを吐出するノズル５６と、を備えている。ノズル５６が配置されたノズル面１９Ａが形成されており、ノズル面１９Ａのノズル５６からインク滴を吐出して記録媒体Ｐに画像を記録するようになっている。

インク循環復路４２には、インクがノズル５６へ流通するインクジェット記録ヘッド２０Ｙ内の流通経路においてインク循環往路４０よりもノズル５６側の位置からインク循環復路４２へインクを還流させる還流路５４が、フロートボール弁５２の下流側で接続されている。

還流路５４は、後述する排出路６８、排出孔６９、共通排出路４１、排出受け部６０、排出受け部６０の排出口６０Ａに接続される排出路６１を備えて構成されている。

本実施形態では、インクタンク２１Ｙからインク循環往路４０、供給受け部３４、インク循環復路４２を通って、インクタンク２１Ｙへ循環させる上流側循環と、インクタンク２１Ｙからインク循環往路４０、供給受け部３４、流路部３２、還流路５４、インク循環復路４２を通って、インクタンク２１Ｙへ循環させる下流側循環と、の２系統の循環経路が設けられている。

また、本実施形態では、上流側循環及び下流側循環において、インク循環往路４０、供給受け部３４、インク循環復路４２の一部が共有に用いられる。なお、上流側循環より下流側循環は、その流路抵抗が大きくなっている。

このように、本実施形態では、上流側循環は、流路部３２の流入する前のインクをインクタンク２１Ｙへ送る構成となっている。上流側循環としては、インクタンク２１Ｙからノズル５６までのインク流通経路において、圧力室５０に充填される前のインクをインクタンク２１Ｙへ送る構成でもよい。

また、本実施形態では、下流側循環は、ノズル５６の付近からインクをインクタンク２１Ｙへ送る構成となっている。下流側循環としては、流路部３２内であって、上流側循環よりもノズル５６側（下流側）の位置からインクをインクタンク２１Ｙへ送る構成であれば良い。すなわち、後述する共通供給路３９と圧力室５０との間、圧力室５０、圧力室５０とノズル５６との間のいずれかの位置から、インクタンク２１Ｙに送る構成であっても良い。

インク循環復路４２には、インク循環往路４０、インク循環復路４２及び還流路５４により、インクタンク２１Ｙとインクジェット記録ヘッド２０Ｙとの間でインクを循環させる送液手段の一例としてのポンプ５８が設けられている。

ポンプ５８は、インク循環復路４２に負圧を発生され、インクジェット記録ヘッド２０Ｙのインクをインクジェット記録ヘッド２０Ｙからインクタンク２１Ｙへ引っ張ることにより、上流側循環及び下流側循環により、インクを循環させる構成となっている。

このように、本実施形態では、単一のポンプ５８が設けられており、上流側循環及び下流側循環において、共有として用いられる。

なお、ポンプ５８は、インク循環往路４０に設ける構成であっても良い。この構成では、インク循環往路４０内を加圧し、インク循環往路４０内のインクをインクジェット記録ヘッド２０Ｙへ押し込むことにより循環させる。

ポンプ５８は、上流側循環において、最適な流量、例えば、４ｃｃ／ｓｅｃと、下流側循環において、最適な流量、例えば、上流側循環の場合より小さい２ｃｃ／ｓｅｃとに、インクを循環させる流量を調整可能となっている。

なお、最適な流量は、流量が小さくなることで生じる気泡排出性の悪化と、流量が大きくなることで生じるノズルからの空気を引き込みが、発生しない範囲で決定される。なお、加圧による循環の場合は、流量が大きくなることで生じるノズルからインクの吐出が、発生しない範囲で決定される。

また、本実施形態では、インクタンク２１Ｙは、ヘッドユニット１９よりも下方に設けられており、ヘッドユニット１９のノズル面１９Ａよりもインクタンク２１Ｙのインクの液面は下方に配置されている。

これにより、インクタンク２１Ｙのインクと、ヘッドユニット１９のノズル内のインクとの水頭差によって、ヘッドユニット１９へ付与される背圧（負圧）が発生する。本実施形態では、ヘッドユニット１９のノズルの高さは、各ヘッドユニット１９間において一定であるので、ヘッドユニット１９において生じる背圧も、各ヘッドユニット１９間において一定となっている。

（本実施形態に係る流路部３２の構成）
本実施形態に係る流路部３２の構成の一例を説明する。図５は、本実施形態に係る流路部３２を部分的に取り出して主要部分を示した図であり、（Ａ）が平面図、（Ｂ）が概略縦断面図である。図６は、流路部３２においてインクが流通する部分を抜き出した斜視図である。

本実施形態に係る流路部３２は、図５（Ｂ）に示すように、凹部形成プレート３１、ノズルプレート３３、排出路形成プレート３６、排出孔形成プレート４３、共通排出路形成プレート４４、樹脂プレート４７、共通供給路形成プレート４９、第１供給孔形成プレート５３、供給路形成プレート５５、第２供給孔形成プレート５７、圧力室形成プレート６３、振動板３８、圧力室５０へ圧力を付与する圧力付与手段の一例としての圧電体４６を備えている。凹部形成プレート３１、ノズルプレート３３、排出路形成プレート３６、排出孔形成プレート４３、共通排出路形成プレート４４、樹脂プレート４７、共通供給路形成プレート４９、第１供給孔形成プレート５３、供給路形成プレート５５、第２供給孔形成プレート５７、圧力室形成プレート６３、振動板３８、圧電体４６は、この順に積層されている。

ノズルプレート３３には、図５（Ａ）、（Ｂ）及び図６に示すように、インク滴を吐出するノズル５６が形成されている。凹部形成プレート３１には、このノズル５６の周縁に凹部７２が形成されている。凹部７２は、ノズル５６の周縁に形成された段差であり、ノズル５６が形成された部分を周囲のプレート面よりも後退させることで、例えば、ノズル５６周辺が、記録用紙Ｐの接触による摩擦や、ノズル面の払拭等による機械的な摩擦を受けないようにするものである。

ノズル５６と通じると共にインクが充填される圧力室５０が、圧力室形成プレート６３に形成されている。この圧力室５０は、排出路形成プレート３６、排出孔形成プレート４３、共通排出路形成プレート４４、樹脂プレート４７、共通供給路形成プレート４９、第１供給孔形成プレート５３、供給路形成プレート５５及び第２供給孔形成プレート５７に形成された通路４８を介して、ノズル５６と通じており、圧力室５０からノズル５６へインクが流通可能となっている。

共通供給路形成プレート４９には、供給受け部３４と通じる共通供給路３９が形成されており、この共通供給路３９から各圧力室５０へインクを供給する供給路６４が、供給路形成プレート５５に形成されている。この供給路６４は、第１供給孔形成プレート５３に沿って形成された溝部によって構成されている。

また、供給路６４は、第１供給孔形成プレート５３に形成された第１供給孔６５を介して、共通供給路３９と通じている。さらに、供給路６４は、第２供給孔形成プレート５７に形成された第２供給孔６７を介して、圧力室５０と通じている。

このように、本実施形態では、圧力室５０へインクを供給するインク供給路は、共通供給路３９と、第１供給孔６５と、供給路６４と、第２供給孔６７を備えて構成されている。

これにより、供給受け部３４から共通供給路３９へ供給されたインクは、第１供給孔６５と、供給路６４と、第２供給孔６７を通じて圧力室５０に充填される（図６参照）。

圧力室形成プレート６３上に形成された振動板３８は、圧力室５０の上部開口を閉鎖して、圧力室５０の上壁をなすことにより、圧力室５０の一部を構成している。

振動板３８に積層された圧電体４６の上面には、電極７３が形成されており、圧電体４６は、電極７３を介して、駆動信号としての電気信号を取得して駆動するようになっている。

圧電体４６は、電気信号を取得して、圧力室５０内の容積を減少させるように振動板３８を変位させて、圧力室５０内のインクへ圧力を付与する。これより、圧力室５０から通路４８を介してノズル５６へインクが送られ、ノズル５６からインク滴が吐出される。

なお、インクを吐出する方式としては、発熱によりインクを沸騰させ、その時発生する気泡の圧力によりインクを吐出させるサーマル方式であっても良く、この場合は、圧力室５０内のインクへ圧力を付与する圧力付与手段としては、発熱素子が用いられる。

一方、ノズルプレート３３の直上に積層された排出路形成プレート３６には、通路４８と通じる排出路６８が形成されている。この排出路６８は、排出孔形成プレート４３に形成された排出孔６９を介して、共通排出路４１と通じ、共通排出路４１は排出受け部６０と通じている。

また、排出路６８は、ノズルプレート３３に沿って形成された溝部によって構成されているが、プレートの積層方向に沿って排出路形成プレート３６形成された貫通孔で構成されていても良い。さらに、排出路６８は、圧力室５０からノズル５６の間の通路４８のいずれかの箇所と通じていればよく、ノズル５６の直上にある必要はない。

このように、本実施形態では、圧力室５０よりインクを外部へ排出するインク排出路は、通路４８と、排出路６８と、排出孔６９と、共通排出路４１と、を備えて構成されている。

圧力室５０に充填されたインクは、フィルタ７０で濾過されると共にその一部がノズル５６からインク滴として吐出され、他のインクは、排出路６８を通って共通排出路４１に送られる。共通排出路４１に送られたインクは、排出受け部６０に戻される。

共通排出路４１と共通供給路３９とは、ノズル５６が形成されたノズル面から見て重なるように配置されており、２階建て構造となっている。

なお、共通排出路４１と共通供給路３９とは、ノズル面から見てその一部又は全部が重なっている構成であっても、ノズル面から見て全く重なっていない構成であってもよい。

また、共通排出路４１及び共通供給路３９と、圧力室５０と、供給路６４と、排出路６８とについても、それぞれの一部が、ノズル面から見て重なるように配置されている。

樹脂プレート４７は、共通排出路４１と共通供給路３９との間に配置され、共通排出路４１と共通供給路３９とを仕切る隔壁を構成している。樹脂プレート４７は、インク（詳細には、インクの溶媒）と体積弾性率がほぼ同一である材料、例えば、ポリイミド等が用いられる。インク及び樹脂プレート４７の体積弾性率のほぼ同一の範囲とは、音響容量の観点から見た場合に、共通排出路４１と共通供給路３９が１つの共通流路として機能する範囲であればよい。

また、共通排出路４１と共通供給路３９とを仕切る隔壁としては、樹脂プレートや弾性プレートに限られず、他の材料を用いても良い。

また、樹脂プレート４７には、通路４８を流通するインクを濾過するフィルタ７０が形成されている。フィルタ７０は、エキシマレーザーで小径の孔を複数形成することにより、フィルタとしての機能を持たせている。フィルタに形成する孔の径は、ノズル径以下に設定されており、ノズル詰まりの原因となるようなゴミ等の異物は、このフィルタ７０で捕獲できるようにされている。
なお、フィルタ７０の孔の加工には、エキシマレーザー加工以外の方法を適用してもかまわない。また、フィルタ７０は、流路部３２内の任意の位置に形成しても良い。

（インクジェット記録ヘッド２０Ｙへインクを充填する充填動作）
次に、インクジェット記録ヘッド２０Ｙへインクを充填する充填動作について説明する。

図７−１（Ａ）に示すように、インクジェット記録ヘッド２０Ｙの初期状態においては、供給受け部３４内及びフロートボール弁５２内に、インクがない空の状態となっている。この状態においては、フロートボール弁５２の弁体５２Ａは、インクからの浮力をうけず、その自重により弁内で落下した状態となり、フロートボール弁５２は開放状態となる。

次に、上流側循環において最適な流量になるようにポンプ５８を駆動すると、図７−１（Ｂ）に示すように、流路部３２は流路抵抗が大きいので、インクは流路部３２へ向かいにくく、供給受け部３４内に充填されていく。なお、図７−１（Ｂ）に示すように、インクタンク２１Ｙに近い側から順にインクの充填がなされる。

さらに、供給受け部３４への充填を行うと、図７−２（Ｃ）に示すように、供給受け部３４内がインクで満たされ、フロートボール弁５２内もインクで満たされると、フロートボール弁５２の弁体５２Ａが浮いて、フロートボール弁５２が閉鎖状態となる。フロートボール弁５２が閉鎖状態となると、流路部３２へインクが供給されて、流路部３２を経由して、排出受け部６０にインクが充填され始める。

さらに、供給受け部３４への充填を行うと、図７−２（Ｄ）に示すように、全ての供給受け部３４及びフロートボール弁５２内もインクで満たされて、フロートボール弁５２が閉鎖状態となり、順次、排出受け部６０がインクで満たされる。

全ての排出受け部６０内にインクが満たされることにより、図７−３（Ｅ）に示すように、インクの初期充填が完了する。インクの初期充填が終了した後に、下流側循環において最適な流量になるようにポンプ５８を駆動し、下流側循環を行う。

（供給受け部３４に気泡が混入した際の動作）
次に、供給受け部３４に気泡が混入した際の動作を説明する。

下流側循環によるインク循環動作中において、供給受け部３４に気泡が混入すると、図８−１（Ａ）に示すように、気泡はその浮力により上方に浮いて、上部の傾斜面３５Ｃをつたい、インク流出口３５Ｂを通じて、フロートボール弁５２内に気泡が集まる。

気泡がフロートボール弁５２内に集まると、図８−１（Ｂ）に示すように、フロートボール弁５２が相当量開放される。

フロートボール弁５２が開放されると、図８−２（Ｃ）に示すように、フロートボール弁５２の弁内からインク循環復路４２へ気泡が排出される。排出された気泡はインクタンク２１Yに送られ、インクタンク２１Yに設けられた大気連通孔（不図示）より外部に排出されることとなる。供給受け部３４に混入した気泡はフロートボール弁５２を介してインクタンク２１Yへ送られ、気泡が流路部３２へ混入することが抑制される。

気泡が排出されると、図８−２（Ｄ）に示すように、再びフロートボール弁５２は閉鎖状態となり、気泡の排出が完了し、下流側循環によるインクの循環のみが行われる。フロートボール弁５２が無く常に上流側循環と下流側循環の両方が行われる場合に比べると、還流路５４に流れるインク流量の低下が抑えられ、還流路５４に存在する気泡をインク還流復路４２を通じてインクタンク２１Yに排出する能力にも優れている。

なお、図９に示すように、インクジェット記録ヘッド２０Ｙとしては、供給受け部３４及び排出受け部６０を設けない構成であってもよい。

また、図１０に示すように、インクジェット記録ヘッド２０Ｙとしては、気泡を収集する気泡収集部６６を形成した構成であっても良い。この構成では、供給受け部３４に混入した気泡を誘導するガイド７４が形成され、気泡が誘導されることにより、気泡が収集される。インク流出口３５Ｂ及びフロートボール弁５２は、気泡収集部６６の上部に形成され、気泡収集部６６に収集された気泡は、インク流出口３５Ｂを通じて、フロートボール弁５２へ進入するようになっている。

本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。

図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成を示す概略図である。 図２は、本実施形態に係るインクジェット記録装置において、メンテナンスユニットがインクジェット記録ヘッドのノズル面に対向する対向位置にある状態を示す概略図である。 図３は、本実施形態に係るインクタンクとインクジェット記録ヘッドとの間で循環するインクのインク循環路の構成を模式的に示す図である。 図４は、本実施形態に係るフロートボール弁の構成を示す図である。 図５は、本実施形態に係る流路部を部分的に取り出して主要部分を示した図であり、（Ａ）が平面図、（Ｂ）が概略縦断面図である。本実施形態に係る流路部の構成を示す図である。 図６は、流路部においてインクが流通する部分を抜き出した斜視図である。 図７−１は、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドへインクを充填する充填動作（Ａ）、（Ｂ）を示す図である。 図７−２は、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドへインクを充填する充填動作（Ｃ）、（Ｄ）を示す図である。 図７−３は、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドへインクを充填する充填動作（Ｅ）を示す図である。 図８−１は、本実施形態に係る供給受け部に気泡が混入した際の動作（Ａ）、（Ｂ）を示す図である。 図８−２は、本実施形態に係る供給受け部に気泡が混入した際の動作（Ｃ）、（Ｄ）を示す図である。 図９は、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドにおいて供給受け部及び排出受け部を設けない変形例を示す図である。 図１０は、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドにおいて、気泡を収集する気泡収集部を形成した変形例を示す図である。

符号の説明

１０ インクジェット記録装置（液滴吐出装置）
２０Ｙ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
２１Ｙ インクタンク（吐出液タンク）
４０ インク循環往路（吐出液循環往路）
４２ インク循環復路（吐出液循環復路）
５０ 圧力室
５２ フロートボール弁（弁）
５２Ａ 弁体
５２Ｂ 弁体受け
５４ 還流路
５６ ノズル
５８ ポンプ（送液手段）

Claims (3)

1. 吐出液を貯留する吐出液タンクと、
   前記吐出液タンクに貯留された吐出液を下流へ供給する吐出液循環往路と、
   前記吐出液循環往路が下流へ供給した吐出液が充填され該吐出液に圧力を付与するための圧力室と、前記圧力室と通じ圧力が付与された前記吐出液を吐出するノズルと、を有する液滴吐出ヘッドと、
   前記吐出液循環往路が下流へ供給した吐出液を前記液滴吐出ヘッドから前記吐出液タンクへ送る吐出液循環復路と、
   前記吐出液循環復路に設けられ、弁内へ気泡が進入すると開放され、弁内が前記吐出液で満たされていると閉鎖する弁と、
   前記弁の下流側で前記吐出液循環復路に接続され、前記吐出液が前記ノズルへ流通する前記液滴吐出ヘッド内の流通経路において前記吐出液循環復路よりも前記ノズル側の位置から前記吐出液循環復路へ前記吐出液を還流させる還流路と、
   前記吐出液循環往路、前記吐出液循環復路及び前記還流路により、前記吐出液タンクと前記液滴吐出ヘッドとの間で前記吐出液を循環させる送液手段と、
   を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記弁は、
   前記吐出液より比重の小さい弁体と、
   鉛直下方に向いて開いた先細形状の弁体受けと、
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 前記液滴吐出ヘッドは、前記吐出液循環往路が下流へ供給した前記吐出液を受けると共に、その受けた吐出液を前記圧力室へ送る供給受け部を備え、
   前記吐出液循環復路は、前記吐出液を前記供給受け部から前記吐出液タンクへ送り、
   前記弁は、前記供給受け部の鉛直上方に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出装置。

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