JP6597777B2

JP6597777B2 - インクジェットヘッド、インクジェットヘッドの気泡除去方法及びインクジェット記録装置

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Publication number: JP6597777B2
Application number: JP2017520737A
Authority: JP
Inventors: 一樹比江島
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2015-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2036-05-25
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Description

本発明はインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの気泡除去方法及びインクジェット記録装置に関し、詳しくは、フィルターを備えたインク貯留室内の残留気泡を効率的に除去できるようにしたインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの気泡除去方法及びインクジェット記録装置に関する。

インクジェットヘッドでは、複数の圧力室に対して共通に供給するインクを貯留するインク貯留室（共通インク室ともいう。）内の気泡が、圧力室内や圧力室付近に残留することにより、ノズルからのインク射出に影響を与えることがある。特に、インク中の夾雑物や気泡等が圧力室内に流入することを防止するためのフィルターをインク貯留室に備えたインクジェットヘッドは、フィルター下（圧力室側）に気泡が付着している場合、気泡が圧力室内に流入してインク射出に影響を及ぼすおそれがある。

従来、フィルターを備えたインクジェットヘッドにおいて、インク貯留室をフィルターによって上流側と下流側とに分け、上流側のインク室に流入口及び循環出口を設けることにより、上流側でインクを循環させて気泡を排出させるものが知られている（特許文献１）。しかし、循環流はフィルター上流側のインク室を通過するだけであるため、フィルター下に残留する気泡を外部に排出させることはできない。

また、液体がフィルターを通過する第１の状態と、液体がフィルターに沿って流れる第２の状態との間でフィルターを回転可能に設けることにより、フィルターを第２の状態にしたときに、フィルターに付着した気泡を外部に排出させるようにしたインクジェットヘッドも知られている（特許文献２）。しかし、この場合、フィルターを回転させるための回転機構が必要となり、インクジェットヘッドの構造が複雑化する問題がある。

このため、インク流入路及びインク排出路の他に、フィルターを介して該フィルターの下流側と連通する泡抜き路をインク貯留室に設け、インク流入路からインクを加圧流入させ、フィルターを通して泡抜き路から流出させることにより、フィルターよりも下流側に残留する気泡の除去を図るようにしたインクジェットヘッドが提案されている（特許文献３）。

特開２００６−２６３９９６号公報特開２０１２−７９９号公報特開２０１２−２１８３９８号公報

しかしながら、特許文献３記載のインクジェットヘッドにおいて、実際にフィルター下の気泡を泡抜き路から流出させるには、フィルター上流側のインク排出路を閉じた状態でインク流入路からインクを流入させなくてはならない。フィルターは圧力損失を持つため、インク流入路からインクを流入させても、フィルター上流側のインク流出が優先されてしまう。このため、フィルター上流側のインク排出路に電磁弁等の開閉弁を設けて、気泡除去時に開閉制御する必要がある。

また、インク貯留室の気泡を完全に除去するためには、開閉弁を制御しつつ、フィルター上流側のインクを流出させる工程とフィルター下流側のインクを流出させる工程とをそれぞれ個別に実行する必要があり、気泡除去のための時間及びその間のインク消費量が多くなる問題もある。

そこで、本発明は、フィルターを備えたインク貯留室の残留気泡を効率的に除去できるインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの気泡除去方法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。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

１．
インクを吐出させるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室に連通するインク貯留室を形成するインクマニホールドと、前記インクマニホールド内に配置されるフィルターとを備え、前記インク貯留室が、前記フィルターを挟んで、前記圧力室から遠い上流側インク室と前記圧力室から近い下流側インク室とに分かれていると共に、前記上流側インク室にそれぞれ流入路及び第１流出路が連通し、前記下流側インク室に前記フィルターを介することなく第２流出路が連通したインクジェットヘッドであって、
前記第１流出路に圧力損失を付与し、及び又は、前記第２流出路からインクを吸引し、前記流入路から前記上流側インク室に流入したインクを、前記フィルターを通して前記下流側インク室にも流入させることにより、前記上流側インク室と前記下流側インク室に同時にインクが流れるように構成したインクジェットヘッド。
２．
前記第１流出路に、該第１流出路の流路断面積を部分的に狭めることによって圧力損失を付与する流量調整部材を設けた前記１記載のインクジェットヘッド。
３．
前記流量調整部材は、前記第１流出路内に保持され、該第１流出路の流路を部分的に小さくする狭窄部材である前記２記載のインクジェットヘッド。
４．
前記第２流出路に、該第２流出路からインクを吸引する吸引ポンプを設けた前記１、２又は３記載のインクジェットヘッド。
５．
前記第２流出路の内径を、前記第１流出路の内径よりも小さくした前記４記載のインクジェットヘッド。
６．
前記第１流出路と前記第２流出路が、配管接続部材によって合流している前記１〜５の何れかに記載のインクジェットヘッド。
７．
前記第２流出路に逆止弁を設けた前記６記載のインクジェットヘッド。
８．
インクを吐出させるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室に連通するインク貯留室を形成するインクマニホールドと、前記インクマニホールド内に配置されるフィルターとを備え、前記インク貯留室が、前記フィルターを挟んで、前記圧力室から遠い上流側インク室と前記圧力室から近い下流側インク室とに分かれていると共に、前記上流側インク室にそれぞれ流入路及び第１流出路が連通し、前記下流側インク室に前記フィルターを介することなく第２流出路が連通し、前記流入路からインクを流入させることによって前記インク貯留室の残留気泡を除去するようにしたインクジェットヘッドの気泡除去方法であって、
前記第１流出路に圧力損失を付与し、及び又は、前記第２流出路からインクを吸引し、前記流入路から前記上流側インク室に流入したインクを、前記フィルターを通して前記下流側インク室にも流入させることにより、前記上流側インク室と前記下流側インク室に同時にインクを流すインクジェットヘッドの気泡除去方法。
９．前記第１流出路に、該第１流出路の流路断面積を部分的に狭める流量調整部材を設けることによって圧力損失を付与する前記８記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
１０．
前記流量調整部材は、前記第１流出路内に保持され、該第１流出路の流路を部分的に小さくする狭窄部材である前記９記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
１１．
前記第２流出路に吸引ポンプを設けることによって、該第２流出路からインクを吸引する前記８、９又は１０記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
１２．
前記第２流出路の内径を、前記第１流出路の内径よりも小さくした前記１１記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
１３．
前記第１流出路と前記第２流出路が、配管接続部によって合流している前記８〜１２の何れかに記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
１４．
前記第２流出路に逆止弁を設けた前記１３記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
１５．
前記１〜７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供給す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供給するインク供給部とを備えるインクジェット記録装置。

本発明によれば、フィルターを備えたインク貯留室の残留気泡を効率的に除去できるインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの気泡除去方法及びインクジェット記録装置を提供することができる。

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１に示すインクジェットヘッドの部分拡大断面図第１流出管を一部切欠した状態を示す狭窄部材の一例を示す斜視図（ａ）（ｂ）は本発明に係る気泡除去方法を説明する図本発明に係るインクジェットヘッドの他の一例を一部断面で示す概略構成図

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。

（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を一部断面で示している。

インクジェット記録装置１００は、図示しない搬送手段によって一定方向（副走査方向）に搬送される記録媒体上に、インクジェットヘッド１からインクを吐出して画像を記録するものである。インクジェットヘッド１は、図示しないキャリッジに搭載され、該キャリッジが主走査方向に沿って移動する過程でノズルから記録媒体に向けてインクを吐出する。本実施形態に示すインクジェット記録装置１００では、水平方向に主走査を行い、ノズルからのインク吐出方向が鉛直方向下向きとなるようにインクジェットヘッド１が設置される。

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）、Ｋ（ブラック）等のインク色毎の複数のインクジェットヘッド１が設けられる。本実施形態に示すインクジェット記録装置１００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とが、インク供給管１０２とインク返送管１０３によって連通している。

インク供給管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循環ポンプ１０５が設けられている。この循環ポンプ１０５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供給管１０２を介してインクジェットヘッド１に供給されると共に、インクジェットヘッド１からインク（気泡等を含むインク）がインク返送管１０３を介してインクタンク１０１に戻される。なお、このインクジェット記録装置１００において、インク供給管１０２、制御部１０４及び循環ポンプ１０５は、インクタンク１０１内のインクをインクジェットヘッド１へ供給するインク供給部を構成している。

インクタンク１０１は、格別限定されないが、タンクの底板までは到達しない仕切り板１０１ａによってインク供給室１０１ｂとインク返送室１０１ｃに仕切られていることが好ましい。インク供給室１０１ｂにインク供給管１０２の一端が配置され、インク返送室１０１ｃにインク返送管１０３の一端が配置されている。仕切り板１０１ａは、インク返送室１０１ｃに返送されてきたインク中の気泡が再度インク供給管１０２から供給されないように、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の下を通過してインク供給室１０１ｂに送られることは制限される。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。

（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の具体的構成について説明する。図２は、インクジェットヘッド１の部分拡大断面図である。

インクジェットヘッド１は、ヘッドチップ２と、このヘッドチップ２に接着された基板３と、基板３を挟んでヘッドチップ２と反対側の面に接着されたインクマニホールド４とを有している。ヘッドチップ２において、基板３と反対側の面には、ノズル２２を有するノズルプレート２１が接着されている。

なお、本実施形態に示すインクジェットヘッド１は、吐出面１Ｓが図１、図２における下側に向くように設置されて使用される。本明細書において、「上」又は「下」は、図１、図２に示す使用状態を基準とする。従って、図１、図２における上側が「上」、下側が「下」である。

ヘッドチップ２は圧力室２３を有している。圧力室２３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、複数の圧力室２３が、ヘッドチップ２の長手方向であるＸ方向に沿って配列されている。圧力室２３は、内部のインクに吐出圧力を付与し、圧力室２３の一端に連通するノズル２２からインクを吐出させる。圧力室２３の他端は、ヘッドチップ２の基板３側の端面に開口している。

圧力室２３内のインクに吐出圧力を付与するための具体的な手段は問わず、公知の手段を採用することができる。本実施形態では、隣り合う圧力室２３、２３を隔てている隔壁が圧電素子によって形成された駆動壁２４であるヘッドチップ２を例示している。駆動壁２４は、圧力室２３内に臨む面に形成された図示しない駆動電極に、例えば制御部１０４から所定電圧の駆動信号が印加されることによってせん断変形する。圧力室２３の両側の駆動壁２４、２４がせん断変形することにより、圧力室２３は膨張又は収縮する。これにより、圧力室２３内のインクに圧力が付与され、ノズル２２からインクが吐出される。

基板３は、例えばガラス基板であり、ヘッドチップ２の各駆動壁２４の駆動電極に電圧を印加するための不図示の配線を有している。基板３は、圧力室２３の他端が開口しているヘッドチップ２の端面に接着されている。基板３の大きさは、ヘッドチップ２の端面よりも大きい。このため、基板３の外周は、ヘッドチップ２よりも外側にはみ出している。基板３には、ヘッドチップ２の各圧力室２３に個別に連通して、圧力室２３にインクを流入させるための貫通孔３１が形成されている。

インクマニホールド４は、合成樹脂等によって、一面に開口部４ａを有する横長の箱型に形成され、開口部４ａを塞ぐように基板３に接着されている。インクマニホールド４の内部空間は、インクタンク１０１から供給されるインクが貯留されるインク貯留室４１を形成している。インク貯留室４１は、基板３の各貫通孔３１を介してヘッドチップ２の全ての圧力室２３と連通している。従って、インク貯留室４１のインクは、各貫通孔３１を介して全ての圧力室２３に共通に供給される。

インクマニホールド４内には、例えばメッシュ状の金属や樹脂の多孔質体等によって形成されたフィルター４２が、インク貯留室４１を図１中の上下に二分するように、基板３とほぼ平行に配置されている。これにより、インク貯留室４１は、フィルター４２を挟んで、圧力室２３から遠い上流側インク室４１１と、圧力室２３から近い下流側インク室４１２とに分けられている。フィルター４２は、インク供給管１０２を介して上流側インク室４１１に流入したインク中に含まれる気泡や夾雑物が、下流側インク室４１２へ流入することを阻止する。

本発明において、このフィルター４２は、インク貯留室４１に供給されたインクが、下流側インク室４１２に流入する際の圧力損失要素の一つである。圧力損失要素は、インクのポンプ循環においては、配管の長さや、配管の曲り部の数等が考えられるが、これらはフィルターの圧力損失と比較すれば無視できる程度である。なお、循環ポンプ１０５は、フィルター４２等の圧力損失要素による圧力損失を上回る圧力を持つ。

下流側インク室４１２には、内部に気体が封入されたダンパー部材４３が配置されている。ダンパー部材４３は、可撓膜によって形成されたダンパー面４３１が基板３と対面するように、基板３から所定の距離をおいて配置されている。ダンパー部材４３は、インクの吐出時に圧力室２３からインク貯留室４１に伝播する圧力波を吸収する。これにより、圧力室２３内で発生した圧力波が、インク貯留室４１を介して他の圧力室２３に与える影響を低減することができる。

インクマニホールド４には、配管継手部４４ａ、４４ｂ、４４ｃが上方に向けて立ち上げられている。

配管継手部４４ａは、上流側インク室４１１と連通し、該上流側インク室４１１にインクを流入させるためのインク流入ポートを形成している。この配管継手部４４ａには流入管５ａの一端が接続されている。これにより、流入管５ａは上流側インク室４１１に連通している。

なお、これら配管継手部４４ａ及び流入管５ａは、このインクジェットヘッド１において、上流側インク室４１１に連通する流入路を構成している。

配管継手部４４ｂは、上流側インク室４１１と連通し、該上流側インク室４１１から気泡と共にインクを流出させるための第１インク流出ポートを形成している。この配管継手部４４ｂには第１流出管５ｂの一端が接続されている。これにより、第１流出管５ｂは上流側インク室４１１に連通している。

なお、これら配管継手部４４ｂ及び第１流出管５ｂは、このインクジェットヘッド１において、上流側インク室４１１に連通する第１流出路を構成している。

配管継手部４４ｃは、下流側インク室４１２と連通し、下流側インク室４１２から気泡と共にインクを流出させるための第２インク流出ポートを形成している。配管継手部４４ｃには第２流出管５ｃの一端が接続されている。フィルター４２は、この配管継手部４４ｃの開口を覆っていない。これにより、第２流出管５ｃは、フィルター４２を介することなく下流側インク室４１２に連通している。

なお、これら配管継手部４４ｃ及び第２流出管５ｃは、このインクジェットヘッド１において、下流側インク室４１２にフィルター４２を介することなく連通する第２流出路を構成している。

本実施形態に示すインクジェットヘッド１において、配管継手部４４ｂ及び第１流出管５ｂによって構成される第１流出路の内径と、配管継手部４４ｃ及び第２流出管５ｃによって構成される第２流出路の内径は同一に設定されている。

配管継手部４４ａと配管継手部４４ｂは、上流側インク室４１１の長手方向の両端側に離れて配置されていることが好ましい。本実施形態における配管継手部４４ａは、インクマニホールド４の上面における図１中の左側に配置され、配管継手部４４ｂは、インクマニホールド４の上面における図１中の右側に配置されている。これにより、流入管５ａから上流側インク室４１１に流入したインクを、第１流出管５ｂに向けて、上流側インク室４１１の全体に亘って流すことができる。従って、上流側インク室４１１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除去することができる。

また、配管継手部４４ｃは、配管継手部４４ｂよりも、配管継手部４４ａから遠い側の下流側インク室４１２の端部近傍に配置されていることが好ましい。本実施形態におけるインクマニホールド４は、下流側インク室４１２が、上流側インク室４１１よりもさらに図１中の長手方向右側に張り出すように形成されている。そして、その張り出した端部近傍に配管継手部４４ｃが配置されている。これにより、流入管５ａから上流側インク室４１１及びフィルター４２を通って下流側インク室４１２に流入したインクを、第２流出管５ｃに向けて、下流側インク室４１２の全体に亘って流すことができる。従って、下流側インク室４１２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除去することができる。

このインクジェットヘッド１は、第１流出管５ｂと第２流出管５ｃが共通の配管接続部材６に接続されることによって合流しており、本発明において好ましい態様を示している。配管接続部材６は、２つの入口６ａ、６ｂと１つの出口６ｃとを有している。入口６ａ、６ｂには、第１流出管５ｂと第２流出管５ｃのそれぞれの出口側の端部が接続されている。出口６ｃには出口管６１が接続されている。これにより、配管接続部材６は、第１流出管５ｂと第２流出管５ｃを流れるインクを合流させ、１つの出口６ｃから流出させる。このような配管接続部材６は、例えばＴ字継手、Ｙ字継手等を用いることができる。

流入管５ａ及び出口管６１の端部には、それぞれ接続継手部７ａ、７ｂが設けられている。接続継手部７ａ、７ｂは、このインクジェットヘッド１を、インクジェット記録装置１００側のインク循環系を構成する配管等と接続するための接続手段である。本実施形態に示すインクジェットヘッド１は、接続継手部７ａが、インクジェット記録装置１００側のインク供給管１０２と連通する接続継手部１０６ａと着脱可能に接続され、接続継手部７ｂが、インクジェット記録装置１００側のインク返送管１０３と連通する接続継手部１０６ｂと着脱可能に接続されている。これにより、インクジェットヘッド１がインクジェット記録装置１００にインクの供給及び返送が可能となるように設置されている。

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、第１流出管５ｂと第２流出管５ｃが１つの配管接続部材６によって１本の出口管６１に合流しているため、インクジェット記録装置１００側の配管等との接続部位も、流入管５ａ（接続継手部７ａ）と出口管６１（接続継手部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増加せず、接続作業が煩雑化することはない。

また、本実施形態に示すインクジェットヘッド１は、流入管５ａ（接続継手部７ａ）と出口管６１（接続継手部７ｂ）の２箇所のみで、インクジェット記録装置１００側の接続継手部１０６ａ、１０６ｂと接続される構造であるため、循環機構を備えた既設のインクジェット記録装置のインクジェットヘッドとの互換性を備える効果もある。すなわち、一般に、インクマニホールド内のインクを循環させる循環機構を有するインクジェット記録装置は、各インクジェットヘッドに対して、インクの流入部と流出部の２箇所で配管接続する構造となっている。このため、本実施形態に示すインクジェットヘッド１によれば、既設装置を設計変更する必要なく、接続継手部７ａ、７ｂの２箇所のみの接続によって交換及び設置が可能となる。

第２流出管５ｃには逆止弁８が設けられている。この逆止弁８は、下流側インク室４１２から配管接続部材６に向けたインクの流出を許容し、その反対側のインクの流れを阻止するように機能する。例えば、インク中に含まれる夾雑物によってフィルター４２が目詰まりし、下流側インク室４１２側の圧力が下がると、上流側インク室４１１との間に圧力差が生じる。この場合に、第１流出管５ｂから流出したインクが、配管接続部材６から第２流出管５ｃに逆流するおそれがある。第２流出管５ｃに逆止弁８を設けることにより、インクの逆流によって下流側インク室４１２に気泡や夾雑物が入り込むことを防止することができる。このように逆止弁８を設ける態様は、配管接続部材６によって第１流出管５ｂと第２流出管５ｃを合流させた場合に好ましい態様である。なお、この逆止弁８も圧力損失要素の一つである。

本実施形態に示すインクジェットヘッド１において、第１流出路に圧力損失が付与されている。具体的には、第１流出路に、該第１流出路の流路断面積を部分的に狭める流量調整部材が設けられている。

この流量調整部材の一例を図３に示す。図３は、流量調整部材の一例が設けられた第１流出管５ｂを一部切欠した状態を示す斜視図である。

図１、図３に示す流量調整部材は、第１流出管５ｂ内に保持され、該第１流出管５ｂの流路を部分的に小さくする狭窄部材９である。これによれば、予め狭窄部材９を保持させた第１流出管５ｂを配管継手部４４ｂに接続するだけで、第１流出路に所望の圧力損失を付与する流量調整部材を容易に設けることができる。

狭窄部材９は、図３に示すように、小径部９１の両端側に、該小径部９１よりも大径な大径部９２、９２を同軸状に一体に有している。狭窄部材９の材質は特に限定されないが、インクの非浸透性、第１流出管５ｂへの挿入し易さ及びインクに対する耐腐食性に優れるステンレス等の金属、セラミックス、合成樹脂が挙げられる。

大径部９２、９２の外径は、その外周面が第１流出管５ｂの内周面に密接し得る大きさに形成されている。従って、狭窄部材９は、第１流出管５ｂ内に挿入された後、大径部９２、９２が第１流出管５ｂの内周面に密接することによって、第１流出管５ｂ内の所定位置に保持される。

狭窄部材９には、小径部９１と大径部９２、９２に亘って縦貫する流路孔９４が形成されている。大径部９２、９２は第１流出管５ｂの内周面に密接するため、この狭窄部材９が配置された部位における第１流出管５ｂ内の流路は、この流路孔９４のみとなる。従って、狭窄部材９は、この流路孔９４によって第１流出管５ｂの流路断面積を部分的に狭め、第１流出管５ｂ内を流れるインクの圧力を損失させる。

インクが流入する側の大径部９２の外周面の一部には、軸方向に沿って延びる溝部９３が形成されている。この溝部９３によって、第１流出管５ｂの内壁と小径部９１との間には、インク中の気泡が流入し、この空気が閉じ込められる。この空気は、第１流出管５ｂ内のインクと接しているため、ダンパーの役割を果たす。ダンパーの役割とは、キャリッジの振動をヘッド内部に伝播させないことである。なお、インクの脱気をしている場合には、第１流出管５ｂの内壁と小径部９１との間の空気は減ってゆくが、この空気は、チューブのガス透過性により充填される。大径部９２は、インクの流出側のみに設けてもよい。また、流量調整部材９にダンパーの役割を持たせる必要がない場合には、小径部９１はなくてもよい。

この狭窄部材９によって付与される圧力損失は、インク貯留室４１に流入したインクが、上流側インク室４１１を第１流出管５ｂに向けて流れるのと同時に、そのインクの一部がフィルター４２を通過し、下流側インク室４１２を第２流出管５ｃに向けて流れるようにする圧力損失である。この圧力損失は、流路孔９４の内径によって調整される。

すなわち、本実施形態に示すインクジェットヘッド１の場合、流入管５ａからインク貯留室４１に流入したインクは、上流側インク室４１１を通って第１流出管５ｂから流出する際、この狭窄部材９で一部止められ、インクの圧力は一部損失する。この損失分の圧力は、流路孔９４の内径が適切に調整されることにより、インクがフィルター４２を通過し得る圧力となる。このため、上流側インク室４１１に流入したインクの一部は、フィルター４２を通過して下流側インク室４１２に流入する。これにより、上流側インク室４１１に流入したインクは、上流側インク室４１１のみならず、フィルター４２を通過して下流側インク室４１２にも同時に流れるようになる。

従って、この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、流入管５ａからインクを流入させるだけで、インク貯留室４１の残留気泡を、上流側インク室４１１を通って第１流出管５ｂから排出させるのみならず、フィルター４２を隔てた下流側インク室４１２を通って第２流出管５ｃからも排出させることができる。よって、従来のように開閉弁等を開閉制御する必要なく、インク貯留室４１全体の残留気泡を効率的に除去することができる。

また、この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、画像記録中にインクタンク１０１との間でインクを循環させた際に、フィルター４２を通して下流側インク室４１２のインクも循環させることができる。このため、画像記録中にノズル２２から引き込まれた気泡も迅速に排出させることができる。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には、画像記録中の下流側インク室４１２における粒子や顔料等の沈降を効果的に抑制して、インクの濃度分布を抑制することができる。

狭窄部材９の流路孔９４の具体的な内径は、圧力損失要素であるフィルター４２や逆止弁８等の圧力損失を考慮して、第１流出路の圧力損失が所望の圧力損失となるように適宜調整される。例えば、第１流出管５ｂから流出するインク流量と、フィルター４２を通過して第２流出管５ｃから流出するインク流量とが均一になるように、狭窄部材９の流路孔９４の内径を調整すれば、上流側インク室４１１と下流側インク室４１２に均等にインクを流すことができる。これは、上流側インク室４１１と下流側インク室４１２とに迅速にインクを貯留させることができるため、特にインクの初期導入の際に好ましい態様である。

また、狭窄部材９の流路孔９４の内径を調整することにより、第１流出管５ｂから流出するインク流量と、フィルター４２を通過して第２流出管５ｃから流出するインク流量とを異ならせることもできる。例えば、第１流出管５ｂから流出するインク流量よりも、フィルター４２を通過して第２流出管５ｃから流出するインク流量の方が多くすることにより、フィルター４２の下面に付着した取り除きにくい気泡も容易に除去することができる。

なお、図３に示す狭窄部材９はあくまで一例であり、具体的な構造は図３に示したものに何ら限定されない。例えば、前述したように、大径部９２は一方のみに設けられるだけでもよい。また、小径部９１はなくてもよい。

（気泡除去方法）
次に、このように構成されたインクジェットヘッド１において、インクの初期導入時にインク貯留室４１の残留気泡を除去する方法について、図１、図４を参照して説明する。なお、図４において、流入管５ａ、狭窄部材９が保持された第１流出管５ｂ及び第２流出管５ｃは図示を省略した。

インクジェット記録装置１００における気泡除去動作は、例えば制御部１０４に予め記憶された所定のプログラムに従って循環ポンプ１０５の駆動が制御されることによって行われる。

まず、制御部１０４は循環ポンプ１０５を駆動させ、インクタンク１０１内のインクを流入管５ａからインクマニホールド４内のインク貯留室４１に所定の圧力で流入させる。インク貯留室４１に流入したインクは、上流側インク室４１１を通って第１流出管５ｂに向けて流れる（図４（ａ））。

ここで、第１流出管５ｂには、図１、図３に示したように、フィルター４２や逆止弁８等の圧力損失分が考慮された流量調整部材としての狭窄部材９が設けられているため、第１流出管５ｂから流出しようとするインクは狭窄部材９で一部止められ、インクの圧力は一部損失する。この損失分の圧力は、流路孔９４の内径が適切に調整されることにより、インクがフィルター４２を通過し得る圧力である。従って、上流側インク室４１１を流れるインクの一部は、フィルター４２を通って下流側インク室４１２にも流れ込む（図４（ｂ））。

これにより、インク貯留室４１には、上流側インク室４１１を通ってそのまま第１流出管５ｂから流出するインクの流れと、フィルター４２を通過して下流側インク室４１２に流入し、該下流側インク室４１２を通って第２流出管５ｃから流出するインクの流れとが同時に形成される（図４（ｃ））。

従って、インク貯留室４１に流入したインクは、第１流出管５ｂと第２流出管５ｃの両方から流出する。このとき、上流側インク室４１１の残留気泡は、インクと共に第１流出管５ｂから排出され、下流側インク室４１２の残留気泡は、インクと共に第２流出管５ｃから排出される。

制御部１０４は、循環ポンプ１０５の駆動を、予め設定された所定時間継続した後に停止させる。この他、例えばインク返送管１０３にインク中の気泡を検出するセンサーを設け、このセンサーが配管内を流れるインク中の気泡を検出しなくなった際に、循環ポンプ１０５の駆動を停止させるようにしてもよい。これにより、気泡除去動作は終了し、インク貯留室４１はインクで満たされる。

このように、このインクジェットヘッド１は、インクをインク貯留室４１に流入させるだけで、第１流出管５ｂからインクを流出させるのみならず、フィルター４２を介して第２流出管５ｃからもインクを流出させることができる。気泡除去のために開閉弁等を操作して上流側インク室４１１と下流側インク室４１２から個別にインクを流出させる必要がないため、インクジェットヘッド１の構造を複雑にすることなく、インク貯留室４１内の残留気泡を効率的に除去することができる。

また、上流側インク室４１１と下流側インク室４１２の両方から気泡を含むインクを流出させることができるため、気泡除去作業を各インク室４１１、４１２で個別に行う場合に比べて、気泡除去にかかる時間を短縮できると共に、気泡除去のためのインク消費量も抑えることができる。

以上の気泡除去動作は、インクの初期導入時に限らず、記録媒体上への画像記録時にも実施することができる。すなわち、画像記録時、循環ポンプ１０５を駆動させておくことにより、上流側インク室４１１のインクのみならず、フィルター４２と圧力室２３の間の下流側インク室４１２のインクも循環させることができる。これにより、インク循環によって、画像記録中でも気泡が除去されるのみならず、濃度分布のない均質なインクを各圧力室２３に供給することができる。このため、より高品質の画像を形成することができる。

以上述べたように、本発明によれば、フィルターを備えたインク貯留室の残留気泡を効率的に除去できるインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの気泡除去方法及びインクジェット記録装置を提供することができるものである。

（流量調整部材の他の実施形態）
流量調整部材は、図１、図３に示した狭窄部材９のように第１流出路に設けられるものに限定されず、図５に示すように、第２流出路に設けることもできる。図５は、本発明に係るインクジェット記録装置の他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を一部断面で示している。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。

図５における流量調整部材は、第２流出管５ｃに設けられた吸引ポンプ１０によって構成されている。吸引ポンプ１０は、制御部１０４の制御によって駆動され、第２流出管５ｃ内のインクを強制的に吸引する。これにより、フィルター４２の圧力損失によってインクが流れにくい上流側インク室４１１から下流側インク室４１２へ向けたインクの流量を増大させる。このときの吸引ポンプ１０の駆動量（吸引量）は、上流側インク室４１１に流入したインクの一部が、フィルター４２を通過して下流側インク室４１２にも流入し得るように、制御部１０４によって適切に調整される。

従って、このような吸引ポンプ１０を設けたインクジェットヘッド１によれば、インクをインク貯留室４１に流入させるだけで、第１流出管５ｂからインクを流出させるのみならず、フィルター４２を介して第２流出管５ｃからもインクを流出させることができるので、狭窄部材９を設けた場合と同様、インク貯留室４１内の残留気泡を効率的に除去することができる効果が得られる。

また、吸引ポンプ１０は、駆動量を制御することによってインク流量を適宜調整可能である。このため、第１流出管５ｂから流出するインク流量と第２流出管５ｃから流出するインク流量とを均一化したり、例えば第１流出管５ｂよりも第２流出管５ｃから流出するインク流量を多くする等のように、第１流出管５ｂと第２流出管５ｃからそれぞれ流出するインク流量を異ならせることも、吸引ポンプ１０の駆動量の調整だけで容易に行うことができる。

さらに、吸引ポンプ１０の駆動によって、下流側インク室４１２には負圧が発生するため、インクの初期導入時にノズル２２から無駄にインクが排出されることを抑制できる効果もある。

なお、本実施形態では、配管継手部４４ｂ及び第１流出管５ｂによって構成される第１流出路の内径と、配管継手部４４ｃ及び第２流出管５ｃによって第２流出路の内径を同一に設定したが、このように吸引ポンプ１０を設けた場合、第２流出路の内径を、第１流出路の内径よりも小さくすることも好ましい。吸引ポンプ１０の駆動時に、下流側インク室４１２の圧力変動を抑えることができ、インク流量の調整が容易となる。

本発明において、配管継手部４４ｂ及び第１流出管５ｂによって構成される第１流出路に設けられる流量調整部材も、以上説明した狭窄部材９に何ら限定されない。例えば、図示しないが、第１流出管５ｂに流量調整弁を設け、第１流出管５ｂの流路断面積を部分的に狭めることによって圧力損失を付与するようにしてもよい。流量調整弁の開度を適宜調整することによって、第１流出路に適切な圧力損失を付与することができる。また、流量調整部材は逆止弁であってもよい。さらに、第１流出管５ｂを可撓管によって形成した場合は、第１流出管５ｂの外側から挟着部材等を用いて流路断面積を部分的に狭めることによって圧力損失を付与するようにしてもよい。

（インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置の他の実施形態）
図５に示すインクジェットヘッド１及びインクジェット記録装置１００において、第２流出管５ｃに吸引ポンプ１０を設けることに加えて、例えば第１流出管５ｂに狭窄部材９等の流量調整部材を設け、気泡除去時にこれらを併用することも好ましい。第１流出管５ｂに設けた流量調整部材によって圧力損失が付与されるため、それだけ吸引ポンプ１０の駆動量を低減することができる。これにより、吸引ポンプ１０は低容量のポンプで済み、イニシャルコスト及びランニングコストを低減できる。

また、このように第１流出管５ｂの流量調整部材と第２流出管５ｃの吸引ポンプ１０とを併用する場合は、第１流出管５ｂのみに流量調整部材を設ける場合に比べ、第１流出管５ｂに付与する圧力損失を小さく設定することもできる。例えば、流量調整部材として狭窄部材９を使用する場合、吸引ポンプ１０と併用しない場合に比べて流路孔９４の内径を大きくすることができる。このため、狭い流路孔９４では流れにくい高粘度インクの使用も可能となり、使用可能なインクの種類を広げることができる。

さらに、図１、図５に示すインクジェットヘッド１では、第１流出管５ｂ内を流れるインクと第２流出管５ｃ内を流れるインクを共通の配管接続部材６によって合流させるようにしたが、配管接続部材６は必ずしも設けなくてもよい。この場合には、インクジェット記録装置１００側の配管等との接続部位が３箇所になるため既設装置との互換性は損なわれるが、第１流出管５ｂと第２流出管５ｃからそれぞれ流出するインク同士が合流することがないため、第２流出管５ｃの逆止弁８は不要となる。

以上説明したインクジェット記録装置１００は、インクジェットヘッド１とインクタンク１０１との間でインクを循環させるようにしたが、これに限定されない。例えば、残留気泡をインクの初期導入時に除去するだけでよい場合は、図示しないが、第１流出管５ｂ及び第２流出管５ｃから流出したインクをインクタンク１０１に戻さずに、廃インクタンクに排出させるように構成してもよい。

１：インクジェットヘッド
１Ｓ：吐出面
２：ヘッドチップ
２１：ノズルプレート
２２：ノズル
２３：圧力室
２４：駆動壁
３：基板
３１：貫通孔
４：インクマニホールド
４ａ：開口部
４１：インク貯留室
４１１：上流側インク室
４１２：下流側インク室
４２：フィルター
４３：ダンパー部材
４３１：ダンパー面
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ：配管継手部
５ａ：流入管
５ｂ：第１流出管
５ｃ：第２流出管
６：配管接続部材
６ａ、６ｂ：入口
６ｂ：出口
６１：出口管
７ａ、７ｂ：接続継手部
８：逆止弁
９：狭窄部材（流量調整部材）
９１：小径部
９２：大径部
９３：溝部
９４：流路孔
１０：吸引ポンプ（流量調整部材）
１００：インクジェット記録装置
１０１：インクタンク
１０２：インク供給管
１０３：インク返送管
１０４：制御部
１０５：循環ポンプ
１０６ａ：接続継手部
１０６ｂ：接続継手部

Claims

インクを吐出させるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室に連通するインク貯留室を形成するインクマニホールドと、前記インクマニホールド内に配置されるフィルターとを備え、前記インク貯留室が、前記フィルターを挟んで、前記圧力室から遠い上流側インク室と前記圧力室から近い下流側インク室とに分かれていると共に、前記上流側インク室にそれぞれ流入路及び第１流出路が連通し、前記下流側インク室に前記フィルターを介することなく第２流出路が連通したインクジェットヘッドであって、
前記第１流出路に圧力損失を付与し、及び又は、前記第２流出路からインクを吸引し、前記流入路から前記上流側インク室に流入したインクを、前記フィルターを通して前記下流側インク室にも流入させることにより、前記上流側インク室と前記下流側インク室に同時にインクが流れるように構成し、
前記第２流出路に、該第２流出路からインクを吸引する吸引ポンプを設けたインクジェットヘッド。
前記第１流出路に、該第１流出路の流路断面積を部分的に狭めることによって圧力損失を付与する流量調整部材を設けた請求項１記載のインクジェットヘッド。
前記流量調整部材は、前記第１流出路内に保持され、該第１流出路の流路を部分的に小さくする狭窄部材である請求項２記載のインクジェットヘッド。
前記狭窄部材を内部に保持する流出管を備え、
前記流出管は、前記上流側インク室のインク流出ポートに接続されている請求項３記載のインクジェットヘッド。
前記第２流出路の内径を、前記第１流出路の内径よりも小さくした請求項１〜４の何れかに記載のインクジェットヘッド。
前記第１流出路と前記第２流出路が、配管接続部材によって合流している請求項１〜５の何れかに記載のインクジェットヘッド。
前記第２流出路に逆止弁を設けた請求項６記載のインクジェットヘッド。
インクを吐出させるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室に連通するインク貯留室を形成するインクマニホールドと、前記インクマニホールド内に配置されるフィルターとを備え、前記インク貯留室が、前記フィルターを挟んで、前記圧力室から遠い上流側インク室と前記圧力室から近い下流側インク室とに分かれていると共に、前記上流側インク室にそれぞれ流入路及び第１流出路が連通し、前記下流側インク室に前記フィルターを介することなく第２流出路が連通し、前記流入路からインクを流入させることによって前記インク貯留室の残留気泡を除去するようにしたインクジェットヘッドの気泡除去方法であって、
前記第１流出路に圧力損失を付与し、及び又は、前記第２流出路からインクを吸引し、前記流入路から前記上流側インク室に流入したインクを、前記フィルターを通して前記下流側インク室にも流入させることにより、前記上流側インク室と前記下流側インク室に同時にインクを流し、
前記第２流出路に吸引ポンプを設けることによって、該第２流出路からインクを吸引するインクジェットヘッドの気泡除去方法。
前記第１流出路に、該第１流出路の流路断面積を部分的に狭める流量調整部材を設けることによって圧力損失を付与する請求項８記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
前記流量調整部材は、前記第１流出路内に保持され、該第１流出路の流路を部分的に小さくする狭窄部材である請求項９記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
前記狭窄部材を内部に保持する流出管を設け、
前記流出管は、前記上流側インク室のインク流出ポートに接続されている請求項１０記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
前記第２流出路の内径を、前記第１流出路の内径よりも小さくした請求項８〜１１の何れかに記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
前記第１流出路と前記第２流出路が、配管接続部によって合流している請求項８〜１２の何れかに記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
前記第２流出路に逆止弁を設けた請求項１３記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
請求項１〜７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供給す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供給するインク供給部とを備えるインクジェット記録装置。