JP5090219B2 - インクジェット記録装置およびインクジェット記録ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体に液体を吐出して記録を行うインクジェット記録装置に関するものである。

記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置に用いられる記録ヘッドは、種々の方式によりインクを吐出するものが知られている。中でも、インクを吐出するために利用されるエネルギとして熱を用いる記録ヘッドは、電気熱変換体（ヒータ）を発熱させることによってインクに気泡を発生させ、その圧力を利用してインクを吐出させるものである。このようなインクジェット記録装置では、一般にインクが吐出される複数のノズルが高密度に形成された小型の記録ヘッドを用いて高精細な記録が行われる。また、この小型の記録ヘッドを複数配置して各記録ヘッドに異なる色のインクを供給することにより、比較的安価でかつ小型な構成で、記録媒体にカラー記録を行うことができる。そのためインクジェット記録装置は、業務用、家庭用を問わず、プリンタ、ファクシミリおよび複写機など、様々な記録装置に用いられている。

このようなインクジェット記録装置では、記録ヘッドからのインク吐出動作を安定させるために、記録ヘッド内のインクを所定の負圧に維持する（記録ヘッド内のインクに作用する圧力を所定の負圧に保つ）ことが重要である。このため、一般には記録ヘッドにインクを供給するインク供給系の中に負圧発生手段を備え、その負圧発生手段によって負圧が付与されたインクを記録ヘッドに供給している。

負圧発生手段として特許文献１には、インクタンク内に収容したスポンジ状のインク吸収体の毛管作用を利用して負圧を発生する構成が開示されている。また他の負圧発生手段として特許文献２には、可撓性のインクバッグと弓形ばねとを備えた構成が開示されている。さらに他の負圧発生手段として特許文献３には、記録ヘッドよりも下方にインクタンクを配置し、記録ヘッドとインクタンクとの水頭差を利用してインクに負圧を付与する構成が開示されている。

特許文献１から特許文献３のような負圧発生手段を備えたインク供給系では、記録ヘッドからのインク吐出に伴って、記録ヘッド内の負圧は上昇する。この上昇する負圧を利用して、インクタンクから記録ヘッドへインクが供給される。このため、単位時間当りに記録ヘッドから吐出されるインクの量が多いときには、インクタンクから記録ヘッドへのインク供給が追いつかず、記録ヘッド内の負圧が所定の負圧より大きくなることがある。また逆に、単位時間当りに記録ヘッドから吐出されるインクの量が少ないときは、インクの慣性によって記録ヘッド内の負圧が所定の負圧よりも小さくなることがある。

このような課題に対して特許文献４では、記録ヘッドとインクタンクの間にサブタンク（以下、貯留部ともいう）を設けてこのサブタンクへのインク供給をポンプにより行う。そして、貯留部から記録ヘッドにインクを供給しつつ、貯留部に設けたファンによって記録ヘッド内の負圧を制御している。このように、インクの供給と負圧の制御とを別々に行う構成が提案されている。

特開２００２−１９８８号公報 特開平０６−１９８９０４号公報 特開２００３−１１３８０号公報 特開２００６−３２６８５５号公報

しかし、記録ヘッド内には気泡が発生することがある。これは、インク中の溶存ガスが析出することに起因する。溶存ガスとはインク中に溶け込んでいる空気を指し、一般に温度が低い程多く溶け込む。このような溶存ガスは、記録動作中にインクが記録ヘッドのノズルへ移動するのに伴い温度が上昇し、その温度上昇に伴って析出する。

特許文献４のように記録ヘッドとインクタンクの間にサブタンクを設けた構成では、記録ヘッド近傍で発生（析出）した気泡がサブタンクに到達することが考慮されていないため、記録ヘッドに残ってしまうおそれがある。その場合、気泡が記録ヘッドのノズルに入りインクを良好な状態で吐出することができなくなり記録品位を低下させるおそれがある。

よって本発明は、記録ヘッドに混入した気泡によって記録品位を低下することのないインクジェット記録装置、インクジェット記録ヘッドを提供することを目的とする。

そのため本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出可能な吐出部と、前記吐出部の上方に設けられ、前記インクを貯留する貯留部と、前記貯留部の上部空間の空気を放出するための空気流路と、前記空間と前記空気流路の間にあるバルブと、前記空気流路内を減圧する負圧発生手段と、前記バルブが閉じられた状態の前記空気流路内の圧力が所定の圧力以下となることに応答してバルブを開放させるための圧力センサとを有することを特徴とする。

また、本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出可能な吐出部と、前記吐出部の上方に設けられ、前記インクを貯留する貯留部と、前記貯留部の上部空間の空気を放出するための空気流路と、前記空間と前記空気流路の間にあるバルブと、前記空気流路内を減圧する負圧発生手段と、前記バルブが閉じられた状態の前記空気流路内の圧力が所定の圧力以下となることに応答してバルブを開放させるための圧力センサとを有することを特徴とする。

本発明によればインクジェット記録装置およびインクジェット記録ヘッドにおいて、吐出部と貯留部とを一体に形成し、貯留部は吐出部の上方に設け、吐出部で発生する気泡は、浮力によって貯留部を経由して貯留部上部の空間に到達するように構成する。これによって、記録ヘッドに混入した気泡によって記録品位を低下することのないインクジェット記録装置、インクジェット記録方法を実現することができた。

以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態を適用可能なインクジェット記録装置（以下、単に記録装置ともいう）を模式的に示した正面図である。記録装置１０はホストＰＣ１２と接続されており、ホストＰＣ１２から送信される記録情報に基づいて、４つの記録ヘッド（以下、ヘッドユニットともいう）２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙから記録媒体Ｐにインクを吐出することで記録を行う。４つのヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙは、記録媒体（以下、ロール紙ともいう）Ｐの搬送方向（矢印Ａ方向）に沿って配置されている。各ヘッドユニットは搬送方向に黒インク用ヘッドユニット２２Ｋ、シアンインク用ヘッドユニット２２Ｃ、マゼンタインク用ヘッドユニット２２Ｍ、イエローインク用ヘッドユニット２２Ｙの順で配置されている。ヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙは所謂ラインヘッドであり、記録媒体搬送方向に対して記録幅全域に亘ってそれぞれを平行に並べた状態で設けられている。記録装置が記録を行う際は、各ヘッドユニットを移動させることなく、ヘッドユニットに設けられたヒータを駆動することによってノズルからインクを吐出して記録を行う。

ヘッドユニットは記録に伴って、ノズルを有する面（以下、インク吐出口面ともいう）２２Ｋｓ、２２Ｃｓ、２２Ｍｓ、２２Ｙｓにゴミやインク滴等の異物が付着することで吐出状態が変わり、記録に影響を与えることがある。そのため、各ヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙから安定してインクを吐出できるように、記録装置１０には回復ユニット４０が組み込まれている。この回復ユニット４０によるインク吐出口面のクリーニングを定期的に行うことによって、ヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙのノズルからのインク吐出状態を初期の良好なインク吐出状態に回復することができる。回復ユニット４０には、クリーニング動作のときに４つのヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙのインク吐出口面２２Ｋｓ、２２Ｃｓ、２２Ｍｓ、２２Ｙｓからインクを除去するキャップ５０が備えられている。キャップ５０は各ヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙに独立して設けられており、ブレード、インク除去部材、ブレード保持部材、キャップ等から構成されている。

記録媒体Ｐはロール紙供給ユニット２４から供給され、記録装置１０に組み込まれた搬送機構２６によって矢印Ａ方向に搬送される。搬送機構２６は、ロール紙Ｐを載置して搬送する搬送ベルト２６ａ、この搬送ベルト２６ａを回転させる搬送モータ２６ｂ、搬送ベルト２６ａに張力を与えるローラ２６ｃなどから構成されている。

記録を行う際には、搬送中のロール紙Ｐがブラックのヘッドユニット２２Ｋの下に到達すると、ホストＰＣ１２から送られた記録情報に基づいて、ヘッドユニット２２Ｋからブラックインクが吐出される。同様にヘッドユニット２２Ｃ、ヘッドユニット２２Ｍ、ヘッドユニット２２Ｙの順に、各色のインクが吐出されてロール紙Ｐへのカラー記録が完成する。

更に記録装置１０には各ヘッドユニットに供給されるインクを貯めておくメインタンク２８Ｋ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８Ｙや、後述するクリーニング動作をするためのポンプ（図３等参照）などが備えられている。

図２は、図１の記録装置１０の制御系を示すブロック図である。
ホストＰＣ（ホスト装置）１２から送信された記録情報やコマンドは、インターフェイスコントローラ１０２を介してＣＰＵ１００で受信される。ＣＰＵ１００は、記録装置１０の記録情報の受信、記録動作、ロール紙Ｐのハンドリング等全般の制御を掌る演算処理装置である。ＣＰＵ１００では、受信したコマンドを解析した後に、記録データの各色成分のイメージデータをイメージメモリ１０６にビットマップ展開して描画する。記録前に行う動作処理では、出力ポート１１４およびモータ駆動部１１６を介してキャッピングモータ１２２とヘッドアップダウンモータ１１８を駆動し、各ヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙをキャップ５０から離して記録位置に移動させる。またＣＰＵ１００は、出力ポート１１４およびモータ駆動部１１６を介してロール紙Ｐを繰り出すロールモータ１２６およびロール紙Ｐを搬送する搬送モータ１２０等を駆動してロール紙Ｐを記録位置に搬送する制御を行う。

記録を行う際は、一定速度で搬送されるロール紙Ｐにインクを吐出するタイミング（記録タイミング）を決定するため、先端検知センサ１０９でロール紙Ｐの先端位置を検出する。その後、ロール紙Ｐの搬送に同期してＣＰＵ１００はイメージメモリ１０６から記録情報を順次読み出し、この読み出した記録情報を各ヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙに、ヘッドユニット制御回路１１２経由して転送する。

ＣＰＵ１００の動作はプログラムＲＯＭ１０４に記憶された処理プログラムに基づいて実行される。プログラムＲＯＭ１０４には、制御フローに対応する処理プログラムおよびテーブルなどが記憶されている。また、ＣＰＵ１００は作業用のメモリとしてワークＲＡＭ１０８を使用する。さらにＣＰＵ１００は、各ヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙのクリーニングや回復動作時に、出力ポート１１４、モータ駆動部１１６を介してクリーニングポンプモータ１２４を駆動してインクの加圧および吸引等の制御を行う。また、ファンモータ１２５の駆動制御もＣＰＵ１００が行っている。

図３は、本実施形態の記録装置におけるブラックインク用のインクタンク２８Ｋからヘッドユニット２２Ｋまでのインクの通る経路を模式的に示した図である。各色のヘッドユニットは同じ構造であるため、ここでは例としてブラックインク用ヘッドユニット２２Ｋについてのみ説明を行う。

記録装置１０には、ヘッドユニット２２Ｋにインクを供給するインク供給装置６０が組み込まれており、ヘッドユニット２２Ｋは、貯留部２２Ｋｒとインクを吐出可能な吐出部２２ＫＳｉとを備えている。インク供給装置６０は、記録装置１０の本体に着脱自在なインクタンク２８Ｋと、このインクタンク２８Ｋとヘッドユニット２２Ｋとをつなぐインク供給路６２の途中に配置されたインク供給ポンプ７２などから構成されている。供給ポンプ７２は、インクフィルタ９０を介して貯留部２２Ｋｒへのインク供給を担う。

貯留部２２Ｋｒには、貯留されているインクの液面２２Ｋｒｓのレベルを検知する液面検知センサ８６Ｋが取り付けられている。また、貯留部２２Ｋｒ下方では、ヘッドユニット２２Ｋのノズル２２Ｋｎと、ノズル２２Ｋｎへのインク供給口が形成された吐出部２２ＫＳｉとが接続されている。

貯留部２２Ｋｒ上部には、空気で満たされた空間（以下、空気室という）６６Ｋにエアフィルタ９５Ｋを介して、圧力制御機構であるファン６８が接続されており、エアフィルタ９５Ｋとファン６８の間には大気開放バルブ８４と圧力センサ８１が設けられている。圧力センサ８１は空気室６６の空間内の圧力を検出することが可能である。なお本実施形態では空気室６６よりファン６８に至る流路は１本で例示しているが、適時複数本、もしくは途中で分岐するような構成をとってもよい。また圧力センサにおいてはファン６８の作動安定性によっては設けなくともよい。

インクタンク２８Ｋには、このインクタンク内のインクの有無を検出する検出センサ（不図示）が取り付けられている。また、インクタンク２８Ｋには、インクタンク２８Ｋの内部圧力を大気圧にするための大気開放バルブ７４Ｋが取り付けられている。

貯留部２２Ｋｒの液面検知センサ８６Ｋの測定結果でインク液面２２Ｋｒｓが一定レベル以下と判断した時は、インクタンク２８Ｋの大気開放バルブ７４が開放され、供給ポンプ７２を稼動してインクタンク２８Ｋからインクを吸引する。そして、吸引したインクを貯留部２２Ｋｒ内に供給する。一方、液面検知センサ８６Ｋが一定レベル以上のインク液面２２Ｋｒｓを検知したときは、供給ポンプ７２が停止し、インクタンク２８Ｋの大気解放バルブ７４が密閉されてインクの供給は停止される。

ところで、供給ポンプ７２にはチューブポンプが用いられており、供給ポンプ７２が非稼動時にはインク供給路６２は遮断される（インクタンク２８Ｋと貯留部２２Ｋｒとの間の流路が遮断される。

ヘッドユニット２２Ｋにおけるノズル２２Ｋｎのクリーニングを行う場合は、キャップ５０内を減圧させる方向にクリーニングポンプ９２を駆動させ、貯留部２２Ｋｒ内のインクをノズル２２Ｋｎからキャップ５０に引き込んで排出させる。このインクの排出によって、記録動作中等にノズル２２Ｋｎの周囲部に溜まったゴミ等の異物を除去することができる。

図４は、ヘッドユニット２２Ｋの吐出口面２２Ｋｓをクリーニングする際の手順を示したフローチャートである。また、図５は、吐出面２２Ｋｓからワイパ５２によってインクを拭き取る手順を示す模式図であり、（ａ）は拭き取り開始前を示し、（ｂ）は拭き取り終了直後を示し、（ｃ）は拭き取り終了後の待機状態を示す図である。ここでいうクリーニングとは、ヘッドユニット２２Ｋのインク吐出を良好な状態に継続的に維持するために行われる動作をいい、経過時間や吐出状況等の条件を満たした場合、または記録品位に異常が見られる場合等に自動的もしくは任意で実施される動作である。以下、図４を参照してクリーニングの動作について順に説明する。

ステップＳ４０１でクリーニング指令を受信すると、ステップＳ４０２で大気開放バルブ８４を解放する。その後、ステップＳ４０３でクリーニングポンプ９２がキャップ５０内を減圧させる方向に駆動し、貯留部２２Ｋｒ内のインクをノズル２２Ｋｎからキャップ５０に引き込んで排出させる。このインクの排出によって、記録動作中等にノズル２２Ｋｎの周囲部に溜まった微細な気泡や、ヘッドユニット２２Ｋの吐出口面２２Ｋｓ上に付着したゴミ等の異物を除去することができる。そして一定時間経過後、ステップ４０４でクリーニングポンプ９２の駆動を停止し、ステップ４０５で大気開放バルブ８４を閉じる。

なお、この状態ではヘッドユニット２２Ｋの各ノズル２２Ｋｎの開口を含む吐出口面２２Ｋｓに、まだインクが付着していることがある。そこで、このような汚れを除去するために、後述するように、キャップ５０と共に設けられたワイパ５２で吐出口面２２Ｋｓを拭く。その際、先ずステップＳ４０６で図５（ａ）に示すように、ヘッドユニット２２Ｋが回復キャップ５０の上方へと移動する。その後、ステップＳ４０７でキャップ５０が矢印Ｂ方向に移動することにより、図５（ｂ）に示すように、吐出口面２２Ｋｓに付着しているインクなどの汚れがワイパ５２で拭き取られる。この動作をワイピング動作と呼び、ワイピング動作終了後は、ステップＳ４０８で図５（ｃ）に示すように、ヘッドユニット２２Ｋは再びキャッピングされて待機状態になる。この待機状態にあるヘッドユニット２２Ｋは吐出口面２２Ｋｓがキャップ当接部５４でキャッピングされている（塞がれている）ので、キャップ５０内での空気の対流がほとんど無く、ノズル２２Ｋｎにあるインクが増粘するのを防止することができる。ヘッドユニット２２Ｋが待機状態になってクリーニング動作は終了となる。

なお、ノズル２２Ｋｎから排出されたインク（廃インク）はキャップ５０に受容されて吸引ポンプ９２（図３参照）によって吸引される。吸引された廃インクは、廃インクタンク７１（図３参照）に圧送される。廃インクタンク７１には微小な大気開放口７５が設けられており、廃インク（および気泡）の流入に伴い変化する廃インクタンク７１内の圧力を大気へと開放する役割を担う。

図６は、ヘッドユニット２２Ｋとその周囲を拡大して示した図である。記録時にはノズル２２Ｋｎにメニスカスを形成するためにヘッドユニット２２Ｋに適正な負圧を付与する必要がある。そのため、記録時には大気開放バルブ８４を開放状態にして、ファン６８をＣ方向への空気の流れを作るように作動させることによって、ヘッドユニット２２Ｋ内の空気室６６が減圧される。その結果、貯留部２２Ｋｒを介してノズル２２Ｋｎ内も同様に減圧される。

本実施形態では大気と連通した貯留部２２Ｋｒが、吐出部２２Ｋｓの上方に配置されているので、大気開放バルブ８４が開くことによりノズル２２Ｋｎ先端の開口部には液面２２Ｋｒｓからの水頭圧力Ｈの正圧力がノズル２２Ｋｎ開口部に作用する。そのため、ファン６８による空気室６６内への減圧量は水頭圧力Ｈ以上に設定される。これによりヘッドユニット２２Ｋのノズル２２Ｋｎに負圧が付与される。この結果、ノズル２２Ｋｎの開口部においてインクのメニスカスが形成される。

なお、ファン６８を一定の駆動条件（回転数）で作動させた場合、記録時に用いられるインクの消費によって液面２２Ｋｒｓは下方へ下がり、水頭差Ｈも減少するためノズル２２Ｋｎ開口部に作用する負圧は相対的に大きくなってゆき、液面検知センサ８６による液面位置の下限検知に従ってインクの供給が実施され、上限位置を検知してインク供給が停止されるまでは逆にノズル２２Ｋｎ開口部に作用する負圧は小さくなる。この一連のサイクルによるノズル２２Ｋｎ開口部に作用する負圧の変動が問題のない範囲にあるように、ファン６８の作動条件、および液面検知センサ８６の検知位置を設定するとよい。

ただし、必要に応じてファン６８の駆動条件を適時変化させるようにしても何ら問題ない。

ところで、貯留部２２Ｋｒ内には記録動作および待機時に、インク中の溶存ガスの析出や、インク供給動作により気泡６９が混入する場合がある。尚、インク中の溶存ガスとはインクに溶け込んでいる空気を指し、一般に温度が低い程多く溶け込む。こういったガスがインク中に析出する一例としては、記録動作中にインクが吐出部２２ＫＳiの方へ移動するのに伴い、吐出部２２ＫＳiに設けられたヒータの熱によって、インクの温度が上昇していくケースが挙げられる。また、貯留部２２Ｋｒ内への供給インクに気泡が含まれる一例としては、供給路６２（図３参照）でのガス透過が挙げられる。供給路６２内は通常インクで満たされているが、供給路６２をチューブ等で構成する場合、時間の経過とともに大気中の空気がチューブを透過し内部に混入する。このようにして混入した空気が気泡となり、インク供給動作にともない貯留部２２Ｋｒ内へ混入する。こういった気泡は累積するように溜まっていき、やがてインク供給路を塞ぐ等、記録品位に問題を発生させるような現象を引き起こす。そのため従来は、所定の間隔で記録に寄与しないインクを吐出口から排出させると同時に気泡６９も排出して気泡の除去を行ったり、累積して溜まった気泡を所定位置（例えばインクタンク）まで押し流すといった手法をとっていた。

本実施形態のヘッドユニット２２Ｋは、特許文献４のように貯留部と吐出部とが分かれていない。つまり、貯留部と吐出部とが一体で形成されたヘッドユニット２２Ｋになっている。このように一体で構成することで、吐出口近傍で発生した気泡６９が浮力によって貯留部２２Ｋｒを介してインク液面２２Ｋｒｓに容易に到達し空気室６６で消滅（以下、気液分離という）する。このように空気室６６に到達した気泡６９は、記録時に大気開放バルブ８４が開放されると、ヘッドユニット内の負圧を調整するために駆動されるファン６８の動作によって外部へと放出される。すなわち記録動作が実行されている間、貯留部２２Ｋｒのインクは記録によるインク消費よって減っていくが、本実施形態のヘッドユニット２２Ｋの構成では、減ったインクと同等体積の空気が吸入口６１および空気流路６４を経由して空気室６６内に導かれる。また、液面検知センサ８６によって液面２２Ｋｒｓが一定レベル以下になったと検知した場合にはインク供給ポンプ７２により、液面検知センサ８６がインク液面２２Ｋｒｓの上限レベルを検知するまで貯留部２２Ｋｒ内へインクを供給する。この際も、貯留部２２Ｋｒｓの上限レベルを検知するまで貯留部２２Ｋｒ内へインクを供給する。この際も、貯留部２２Ｋｒ内に流入するインクの体積相当の空気が空気流路６４を介して大気へ放出される。従って、気泡６９が空気室６６に累積して溜まっていくことはない。

ただし、ノズル２２Ｋｎは、きわめて極細な流路で構成されており、気泡６９が貯留部２２Ｋｒに出てこない場合があり、吐出部２２ＫＳｉ内に留まることがある。このような場合には、上述したようなクリーニング動作によりインクの排出を伴ってノズル２２Ｋｎより気泡６９を排出する。ただし上述したように気泡６９の大部分は通常の動作内で取り除かれる。よってここでは貯留部２２Ｋｒに出てこない少量の気泡６９を除去するのみである。そして、そのような少量の気泡６９はノズル２２Ｋｎ近傍に存在するため、クリーニング動作により排出するインクの量が少ない量で気泡６９を取り除くことができる。

図７は、記録信号を受信してから記録が終了するまでの動作を表わしたフローチャートである。通常、記録装置を使用していない状態では、ノズルＫｎからのインクの漏れを防止する目的で大気開放バルブ８４は閉じられている。記録を開始する場合には、先ず大気開放バルブ８４が閉じられている状態で、ファン６８を作動させて空気流路６４内を減圧させてから、大気開放バルブ８４を開く。以下、記録を行う際の処理に関して順に説明する。

ステップＳ７０１で記録装置１０が記録信号を受信すると、ステップＳ７０２へ進みファン６８を作動させる。次にステップＳ７０３で、ファン６８による減圧が正常に行われているかを確認するために空気流路６４内の圧力を圧力センサ８１で確認する。ここで、所定の圧力が得られていない場合には、ステップＳ７０４へ進み、ファン６８の回転数の補正を行う。ステップＳ７０３で所定の圧力が得られていればステップＳ７０５へと移行して大気開放バルブ８４を解放する。大気開放バルブ８４の解放によって空気室６６が減圧されてノズル２２Ｋｎにも負圧が作用するようになり、ノズルＫｎの開口（吐出口）にはメニスカスが最適な状態で形成される。

次に、ステップＳ７０６でヘッドユニット２２Ｋをワイピング位置へ移動させて、ステップＳ７０７でヘッドユニット２２Ｋの吐出口面２２Ｋｓのワイピングを行う。その後、ステップ７０８で記録を行うためヘッドユニット２２Ｋを下降させてから記録位置へ移動させる。ステップ７０９で記録媒体Ｐに対して記録を行い、記録動作終了後、ステップＳ７１０でヘッドユニット２２Ｋを上昇させて、待機位置まで移動して再びキャップ５０によってキャッピングされる。その後、ステップＳ７１１で大気開放バルブ８４を閉じて、ステップＳ７１２でファン６８の作動を停止し、再び待機モードとなってこのフローチャートを終了する。

図８は、図６のVIII−VIII断面を示した図である。
吐出部２２ＫＳｉ内のノズル２２Ｋｎは、ヒーターボード２２Ｋｈと供給口形成部材２２Ｋｔとの２つのチップを接合することで形成されている。また、供給口形成部材２２Ｋｔには貯留部２２Ｋｒを形成する液室２５Ｋが当接し、供給口形成部材２２Ｋｔのインク流路と貯留部２２Ｋｒとは連通している。また、ヒーターボード２２Ｋｈとヘッド基板２４Ｋとは、通電ワイヤ２６Ｋによって結線され、ヘッドユニット２２Ｋと外部基板との間で信号のやり取りを行う。また、吐出部２２ＫＳi、ヘッド基板２４Ｋ、液室２５Ｋ等は図示せぬ手段によりベースプレート２３Ｋに固定されている。

本実施形態のインクジェット記録装置では、供給口形成部材２２Ｋｔと液室２５Ｋとの当接面からインク液面２２Ｋｒｓに至る流路では、気泡６９が自らの浮力により上方へ移動できるように形成されている。貯留部２２Ｋｒに混入した気泡６９は、上方へ移動するとともにインク液面２２Ｋｒｓに達し消滅（以下、気液分離という）する。また、上述したインク供給動作により貯留部２２Ｋｒのインク量は一定範囲内に維持されており、ファン６８によってヘッドユニット内の負圧調整が行われているため、気液分離した気泡６９が貯留部２２Ｋｒ上方の空気室６６に累積して溜まっていくことはない。なお、気泡６９が壁面等に付着する場合があるが、こうした気泡６９は微細であり、流路を塞ぐ等の弊害になることはない。また大きくなる場合にはいずれ壁面から離れて気液分離される。

このように、本実施形態のインクジェット記録装置では、気泡６９の除去は記録動作、インク供給動作、待機時等、通常の動作サイクルの中で自動的に行われるため特別に気泡除去のためのシーケンスを実施する必要がない。

なお、上述の説明における貯留部２２Ｋｒは、気泡６９がノズル２２Ｋｎから液面２２Ｋｒｓに達するまでに遮るものがない構成を示しているが、これに限定するものではなく以下で説明するような構成でもよい。

図９および図１０は、本実施形態の変形例であるヘッドユニット２２Ｋｘ、２２Ｋｙをそれぞれ示した図である。図９のヘッドユニット２２Ｋｘでは貯留部２２Ｋｒに、吐出部２２ＫＳｉとインク液面２２Ｋｒｓとの間に流路が設けられた仕切りが備えられている。この流路は、発生する気泡６９の径より大きな間隔Ｄを備えているため、気泡が浮力によって上昇するのを妨げずない。そのため気泡６９は流路を通過可能であり、流路を通過した気泡６９はインク液面２２Ｋｒｓに達して気液分離する。

また、図１０のヘッドユニット２２Ｋｙも同様に貯留部２２Ｋｒに、吐出部２２ＫＳｉとインク液面２２Ｋｒｓとの間に流路が設けられた仕切りが備えられている。そして、この仕切りには一部気泡が滞留する滞留部２２Ｋｒｔが設けられる。ただし滞留部２２Ｋｒｔは、気泡６９がインク流路を塞ぐほど累積する前に、滞留した気泡７０が一部分離するように構成されており、さらにこの仕切りは、分離した気泡６９の径よりも大きな間隔Ｄの絞り部２２Ｋｒｄを備えている。その結果、分離した気泡６９はインク液面２２Ｋｒｓまで上昇して気液分離する。

なお、上記変形例では、ヘッドユニットと仕切りとは一体で構成された例を示しているが、これに限定するものではなく、別体で構成されていてもよい。

このように、ヘッドユニットの吐出部と貯留部とを一体で構成し、吐出部や貯留部で発生した気泡が貯留部内のインクの液面まで、容易に到達可能な構成にする。これにより気液分離が可能であり、ファンによって負圧制御と同時に気泡の排出を行う構成によって、ヘッドユニット内に累積で溜まることがない。そのため、気泡の除去のためのクリーニング実施頻度が低減し、同時に記録に寄与しないインクの吐出量を抑制することができた。またクリーニング実施頻度の低減のより記録速度をアップすることができた。

よって本実施形態のインクジェット記録装置を用いることで、インクの吐出部に供給するインクの負圧制御を単純化し、それに伴う装置構成の簡略化によるコストダウンを実現可能なインク供給装置、インクジェット記録装置を実現することができた。

本実施形態を適用可能なインクジェット記録装置を模式的に示した正面図である。 図１の記録装置の制御系を示すブロック図である。 本実施形態の記録装置におけるブラックインク用のインクタンクからヘッドユニットまでのインクの通る経路を模式的に示した図である。 ヘッドユニットの吐出口面をクリーニングする際の手順を示したフローチャートである。 吐出面からワイパによってインクを拭き取る手順を示す模式図であり、（ａ）は拭き取り開始前を示し、（ｂ）は拭き取り終了直後を示し、（ｃ）は拭き取り終了後の待機状態を示す図である。 ヘッドユニットとその周囲を拡大して示した図である。 記録信号を受信してから記録が終了するまでの動作を表わしたフローチャートである。 図６のVIII−VIII断面を示した図である。 本実施形態の変形例であるヘッドユニットを示した図である。 本実施形態の変形例であるヘッドユニットを示した図である。

符号の説明

２２Ｋ ヘッドユニット
２２Ｋｎ ノズル
２２Ｋｒ 貯留部
２８Ｋ インクタンク
５０ キャップ
６４ 空気流路
６６ 空気室
６８ ファン
６９ 気泡
８４ 大気開放バルブ
９０ インクフィルタ
９５Ｋ エアフィルタ

Claims (2)

1. インクを吐出可能な吐出部と、
   前記吐出部の上方に設けられ、前記インクを貯留する貯留部と、
   前記貯留部の上部空間の空気を放出するための空気流路と、
   前記空間と前記空気流路の間にあるバルブと、
   前記空気流路内を減圧する負圧発生手段と、
   前記バルブが閉じられた状態の前記空気流路内の圧力が所定の圧力以下となることに応答してバルブを開放させるための圧力センサとを有することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. インクを吐出可能な吐出部と、
   前記吐出部の上方に設けられ、前記インクを貯留する貯留部と、
   前記貯留部の上部空間の空気を放出するための空気流路と、
   前記空間と前記空気流路の間にあるバルブと、
   前記空気流路内を減圧する負圧発生手段と、
   前記バルブが閉じられた状態の前記空気流路内の圧力が所定の圧力以下となることに応答してバルブを開放させるための圧力センサとを有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。

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