JP2006247900A - 液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】印字ユニット毎に分割吸引を行っても、隣接する印字ユニットのノズルから空気が吸引されることを防止した液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】インクタンク５４と、インクタンクの下流側に接続された第１インクライン６９と、第１インクラインの下流側に接続され、インクを複数本の個別流路８２へ分岐させる分岐部８０と、個別流路８２の下流側に接続された複数の印字ユニット７２と、印字ユニットからのインクを収容するキャップ８８と、キャップを介して吐出ノズルからインクを吸い出す吸引ポンプ９８と、吸引ポンプの吸引圧を制御するコントローラとを備えている。吸引ポンプ９８による吸引圧をＰｖ、印字ユニット７２のメニスカス保持圧をＰｍ、第１インクライン６９の流路抵抗をＲ１、インクタンク５４から吐出ノズルまでの全流路抵抗をＲａ、とすると、コントローラは、Ｒ１／Ｒａ＜Ｐｍ／Ｐｖの関係が満たされるように制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、液滴を吐出する液滴吐出装置に関し、更に詳細には、インク滴を吐出して画像形成するのに最適な液滴吐出装置に関する。

インクジェット記録ヘッドの吐出面から記録媒体へ向けてインク滴を吐出させて記録するインクジェット記録装置が多用されている。このようなインクジェット記録装置では、吐出液を収容する液体受け（キャップ）を、液体受けとして吐出面に対向する位置に配置している。

インクジェット記録装置を長時間放置した後に記録を開始する場合、インクジェット記録ヘッドの回復動作として、キャップをヘッド吐出面に押付けて装着状態（ＯＮ状態）にし、吐出口（ノズル）近傍の増粘インクを吸い出して除去することを行っている。

ところで、ＦＷＡプリンタ（紙幅ヘッド）では、紙幅相当を一括して印字する為に多数のノズルを備えている。そのため、一括して吸引を行う為には、ポンプに高い吸引能力が必要とされ、ポンプのサイズが大きくなりコストが嵩むという難点がある。このため、近年では、インクジェット記録ヘッドを構成する印字ユニット毎に分割して吸引する分割吸引を行うことにより、ポンプの小型化、低コスト化を実現させることが図られている。

この分割吸引を行う際には、インクジェット記録ヘッドに形成されているノズル群毎に分割して吸引を行う。ノズル群とは、同一の個別流路に接続されている一群のノズルのことであり、印字ユニット単位毎のノズル（個別流路毎のノズル）のことである。

ところが、分割吸引により一つの印字ユニットのノズル群のみに吸引圧を与えると、個別流路の上流側が接続している共通のインク供給流路に負圧が発生する。そして、この負圧が、隣接する非吸引の印字ユニットのノズル群におけるメニスカス保持圧を超えると、非吸引の印字ユニットのノズルから空気を吸入してしまうという問題がある。

なお、このような問題はＦＷＡプリンタやプリンタ一般に限らず、このようにユニット毎に分割吸引を行っている場合にしばしば生じていた。
特開２０００−２２５７１５号公報 特開平１１−０９１１４０号公報 特開２００２−３４７２６０号公報

本発明は、上記事実を考慮して、液滴吐出ヘッドを構成する構成ユニット毎に分割吸引を行っても、隣接する構成ユニットのノズルから空気が吸引されることを防止した液滴吐出装置を提供することを課題とする。

本発明者は、分割吸引する際の分割単位が、同一の個別流路に接続されたノズル群（印字ユニット毎のノズル群）であることに着目した。そして、鋭意検討の結果、インクタンクから各個別流路に分割される分岐部までの流路（共通流路）の流路抵抗と、共通流路から分岐した後の各個別流路からノズルまでの流路抵抗と、の比の範囲を規定することにより、分岐部に発生する負圧を吐出ノズルの持つメニスカス保持圧以下になるように設定できることを見出し、更に検討を重ね、本発明を完成するに至った。

請求項１に記載の発明は、吐出用の液体を貯留しているタンクと、前記タンクの下流側に接続された共通流路と、前記共通流路の下流側に接続され、前記共通流路から流出した液体を複数本の個別流路へ分岐させる分岐部と、液体を吐出する吐出ノズルを有して液滴吐出ヘッドを構成し、前記個別流路の下流側に接続された複数の構成ユニットと、前記構成ユニットからの吐出液を収容する液体受けと、前記液体受けを介して前記吐出ノズルから液体を前記構成ユニット毎に吸い出す吸出手段と、を備え、前記吸引手段による吸引圧をＰｖ、前記構成ユニットのメニスカス保持圧をＰｍ、前記共通流路の流路抵抗をＲ１、前記タンクから前記吐出ノズルまでの全流路抵抗をＲａ、とすると、
Ｒ１／Ｒａ ＜ Ｐｍ／Ｐｖ
の関係が満たされている、ことを特徴とする。

上記の液滴吐出装置は、例えば、インク液を吐出して画像を形成する画像形成装置であるが、画像以外の用途に使用される装置であってもよい。例えば、半導体製造時に用いるパターン形成装置であってもよい。

吸引によって分岐部に発生する圧力がノズルのメニスカス保持圧より小さくなるように設定すると、分割吸引を行っても隣接する吐出ノズルから空気が吸引されることはない。

ここで、以下の式に示すように、分岐部に発生する圧力（分岐部圧力）は、共通流路の流路抵抗と、タンクから吐出ノズルまでの全流路抵抗と、の比に上記の吸引圧を乗算したものである。

分岐部圧力＝吸引圧×（共通流路の流路抵抗）／（上記の全流路抵抗）
＝Ｐｖ×Ｒ１／Ｒａ
ここで、上記の全流路抵抗とは、分割吸引によりインクの流れが発生する部分の流路抵抗の総和を指し、共通流路の流路抵抗、個別流路の流路抵抗、構成ユニットの流路抵抗、フィルタやバルブ等の流路抵抗、などを加算したものである。分割吸引によって直接吸引しない構成ユニット、個別流路の流路抵抗は含まない。また、個別流路が構成ユニットに並列に複数本接続されている場合には、流路抵抗はそれだけ減少した値となる。

上記の分岐部圧力がメニスカス保持圧よりも小さければ、すなわち、
Ｐｖ×Ｒ１／Ｒａ ＜ Ｐｍ
の関係を満たしていれば、構成ユニット毎に分割吸引を行っても、隣接する構成ユニットの吐出ノズルから空気が吸引されることはない。

上記の不等号式の両辺をＰｖで除算することにより、
Ｒ１／Ｒａ ＜ Ｐｍ／Ｐｖ
の条件式が導出される。

請求項１に記載の発明により、構成ユニット毎に分割吸引を行っても、隣接する構成ユニットの吐出ノズルから空気が吸引されることを防止した液滴吐出装置が実現される。

請求項２に記載の発明は、前記Ｐｖを制御する制御手段が設けられ、前記制御手段は、
Ｒ１／Ｒａ ＜ Ｐｍ／Ｐｖ
の関係を満たすように前記吸引圧を制御する、ことを特徴とする。

これにより、Ｒ１、Ｒａ、Ｐｍが変動しても、請求項１に記載の発明によって得られる効果を確実に奏することができる。

請求項３に記載の発明は、一の前記構成ユニットに前記個別流路が複数本接続されている、ことを特徴とする。

これにより、構成ユニットへの液体供給をスムーズに行うことができる。

請求項４に記載の発明は、前記個別流路は前記構成ユニットと同数設けられて、前記構成ユニットにはそれぞれ１本の前記個別流路が接続されている、ことを特徴とする。

これにより、個別流路における気泡の除去が容易になる。

請求項５に記載の発明は、前記液体受けは前記構成ユニットと同数設けられ、前記液体受けの配置は前記構成ユニットの吐出面の配置と同じにされていることを特徴とする。

これにより、吐出ノズルの回復動作を行う際、構成ユニット或いは液体受けをあまり移動させる必要がないので、回復動作を著しく短時間で行うことができる。

請求項６に記載の発明は、前記液体受けの個数は１つであり、前記液体受けを前記構成ユニットの吐出面に沿って移動させる移動機構が設けられていることを特徴とする。

これにより、液体受けの個数が大幅に低減しているので、装置を小型化し易い。

請求項７に記載の発明は、液体としてインク液を用いて画像形成を行うことを特徴とする。

これにより、良好な画像を形成できる画像形成装置を実現させることができる。

本発明によれば、液滴吐出ヘッドを構成する構成ユニット毎に分割吸引を行っても、隣接する構成ユニットのノズルから空気が吸引されることを防止した液滴吐出装置とすることができる。

以下、液滴吐出装置としてインクジェット記録装置を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、第２実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付してその説明を省略する。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。

（全体構成）
図１には、本発明の第１実施形態のインクジェット記録装置１２が示されている。インクジェット記録装置１２の筐体１４内の下部には給紙トレイ１６が備えられており、給紙トレイ１６内に積層された用紙Ｐをピックアップロール１８で１枚ずつ取り出すことができる。取り出された用紙Ｐは、所定の搬送経路２２を構成する複数の搬送ローラ対２０で搬送される。以下、単に「搬送方向」というときは、記録媒体である用紙Ｐの搬送方向をいう。

給紙トレイ１６の上方には、駆動ロール２４及び従動ロール２６に張架された無端状の搬送ベルト２８が配置されている。搬送ベルト２８の上方には記録ヘッドアレイ３０が配置されており、搬送ベルト２８の平坦部分２８Ｆに対向している。この対向した領域が、記録ヘッドアレイ３０からインク滴が吐出される吐出領域ＳＥとなっている。搬送経路２２を搬送された用紙Ｐは、搬送ベルト２８で保持されてこの吐出領域ＳＥに至り、記録ヘッドアレイ３０に対向した状態で、記録ヘッドアレイ３０から画像情報に応じたインク滴が付着される。

そして、用紙Ｐを搬送ベルト２８で保持した状態で周回させることで、吐出領域ＳＥ内に複数回通過させて、いわゆるマルチパスによる画像記録を行うことができる。したがって、搬送ベルト２８の表面が、本発明における用紙Ｐの周回経路となっている。

なお、搬送ベルト２８は、一例として、半導電性ポリイミド材（表面抵抗値１０¹⁰〜１０¹³Ω／□、体積抵抗値１０⁹〜１０¹²Ω・ｃｍ）を、厚さ７５μｍ、幅３８０ｍｍ、周長１０００ｍｍに成形したものを使用できる。また、駆動ロール２４及び従動ロール２６としては、一例として、φ５０ｍｍのＳＵＳロールを使用できる。

また、搬送ベルト２８を設けずに、例えば円筒状あるいは円柱状に形成された搬送ローラの外周に、記録媒体（用紙Ｐ）を吸着保持して回転させる構成にしてもよい。ただし、本実施形態のように搬送ベルト２８を使用すると平坦部分２８Ｆが構成されるので、この平坦部分２８Ｆに対応させて記録ヘッドアレイ３０を配置でき、好ましい。

記録ヘッドアレイ３０は、本実施形態では、有効な記録領域が用紙Ｐの幅（搬送方向と直交する方向の長さ）以上とされた長尺状とされ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、サイアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の４色それぞれに対応した４つのインクジェット記録ヘッドユニット３２（以下、単にヘッドユニット３２という）が搬送方向に沿って配置されており、フルカラーの画像を記録可能になっている。なお、それぞれのヘッドユニット３２においてインク滴を吐出する方法は特に限定されず、いわゆるサーマル方式や圧電方式等、公知のものを適用できる。

各ヘッドユニット３２を構成するインクジェット記録ヘッド３３（図５、図６参照）は、ヘッドコントローラ６０によって制御されるようになっている。ヘッドコントローラ６０は、たとえば、画像情報に応じてインク滴の吐出タイミングや使用するインク吐出口（ノズル）を決め、駆動信号をインクジェット記録ヘッド３３に送る。

また、記録ヘッドアレイ３０は、搬送方向と直交する方向に不動とされていてもよいが、必要に応じて移動するように構成しておくと、マルチパスによる画像記録で、より解像度の高い画像を記録したり、インクジェット記録ヘッド３３の不具合を記録結果に反映させないようにしたりできる。

記録ヘッドアレイ３０の近傍（本実施形態では搬送方向の両側）には、それぞれのヘッドユニット３２に対応した４つのメンテナンスユニット３４が配置されている。ヘッドユニット３２に対してメンテナンスを行う場合には、図２に示すように、記録ヘッドアレイ３０が上方へ移動し、搬送ベルト２８との間に構成された間隙にメンテナンスユニット３４が移動して入り込む。そして、吐出面であるノズル面３３Ｎ（図３、図７参照）に対向した状態で、所定のメンテナンス動作（バキューム、ダミージェット、ワイピング、キャッピング等）を行う。

なお、本実施形態では、４つのメンテナンスユニット３４を２つずつの２組に分割し、記録ヘッドアレイ３０、画像記録時には記録ヘッドアレイ３０の搬送方向上流側及び搬送方向下流側にそれぞれ配置されるようにしている。

図３にも詳細に示すように、記録ヘッドアレイ３０の搬送方向上流側には、電源３８が接続された帯電ロール３６が配置されている。帯電ロール３６は、従動ロール２６との間で搬送ベルト２８及び用紙Ｐを挟みつつ従動し、用紙Ｐを搬送ベルト２８に押圧する押圧位置と、搬送ベルト２８から離間した離間位置との間を移動可能とされている。押圧位置では、接地された従動ロール２６との間に所定の電位差が生じるため、用紙Ｐに電荷を与えて搬送ベルト２８に静電吸着させることができる。

帯電ロール３６としては、例えば、シリコーンゴムの表面に導電性カーボンを被覆し、体積抵抗値１０⁶〜１０⁷Ω・ｃｍ程度に調整したφ１４ｍｍのロールを使用することができる。

また、電源３８としては、図３では直流電源を挙げているが、用紙Ｐを所定電位に帯電させることが可能であれば、交流電源でもよい。

なお、帯電ロール３６よりもさらに搬送方向上流側には、図示しないレジロールが設けられており、用紙Ｐが搬送ベルト２８と帯電ロール３６との間に至る前に位置合わせされる。

記録ヘッドアレイ３０の搬送方向下流側には、剥離プレート４０（図１、２参照）が配置されており、用紙Ｐを搬送ベルト２８から剥離することができる。剥離プレート４０としては、たとえば、厚さ０．５ｍｍ、幅３３０ｍｍ、長さ１００ｍｍのアルミプレートを使用することができる。

剥離された用紙Ｐは、剥離プレート４０の搬送方向下流側で排出経路４４を構成する複数の回動可能な排出ローラ対４２で搬送され、筐体１４の上部に設けられた排紙トレイ４６に排出される。

剥離プレート４０の下方には、駆動ロール２４との間で搬送ベルト２８を挟持可能はクリーニングロール４８が配置されており、搬送ベルト２８の表面をクリーニングするようになっている。

給紙トレイ１６と搬送ベルト２８の間には、反転手段として、複数の反転用ローラ対５０で構成された反転経路５２が設けられており、片面に画像記録された用紙Ｐを反転させて搬送ベルト２８に保持させることで、用紙Ｐの両面への画像記録を容易に行えるようになっている。

また、インクジェット記録装置１２には、４色の各インクをそれぞれ貯留するインクタンク５４と、が設けられている。また、インクタンク５４のインクは後述の第１インクライン６９を経由して各ヘッドユニット３２に供給されるようになっている。インクとしては、水性インク、油性インク、溶剤系インク等、公知の各種インクを使用できる。なお、図１、図２では便宜上、インクタンク５４をヘッドユニット３２よりも上方に描いているが、実際には、図５に示すように、水頭差によりインクジェット記録ヘッド３３に負圧を発生できる高さ位置にインクタンク５４は配置されている。

図４に示すように、インクジェット記録装置１２の全体は、コントローラ５６によって制御され、用紙Ｐの取出しから画像記録、排出、さらにはメンテナンスを含む動作が制御されるようになっている。また、記録画像に関する各種のデータ等は、画像コントローラ５８からコントローラ５６に送られる。たとえば、後述するように、第１帯電モードや第２帯電モードでの印加電圧等は、記録画像のデータなどに応じて、コントローラ５６で制御される。また、インクジェット記録ヘッド３３はヘッドコントローラ６０によって制御されており、コントローラ５６からヘッドコントローラ６０へ信号が送信されるようになっている。なお、コントローラ５６、ヘッドコントローラ６０及び帯電ロール３６は、電源３８から電力供給を受けるようになっている。

このような全体構成とされた本実施形態のインクジェット記録装置１２では、上記したように、給紙トレイ１６から取り出された用紙Ｐが搬送され、搬送ベルト２８に至る。そして、帯電ロール３６によって搬送ベルト２８に押し付けられると共に、帯電ロール３６からの印加電圧によって搬送ベルト２８に吸着（密着）して保持される。この状態で、搬送ベルトの循環によって用紙Ｐが吐出領域ＳＥを通過しつつ、記録ヘッドアレイ３０からインク滴が吐出されて、用紙Ｐ上に画像が記録される。１パスのみで画像記録する場合には、剥離プレート４０で用紙Ｐで搬送ベルト２８から剥離し、排出ローラ対４２で搬送して排紙トレイ４６に排出する。これに対し、マルチパスで画像記録を行う場合には、必要な回数に達するまで用紙Ｐを周回させて吐出領域ＳＥを通過させた後、剥離プレート４０で用紙Ｐで搬送ベルト２８から剥離し、排出ローラ対４２で搬送して排紙トレイ４６に排出する。

（インク流動ライン）
以下、インク流動に関して一色（例えばイエロー）について説明し、他の色については同様の構成、作用であるので、その説明を省略する。

図５に示すように、インクジェット記録装置１２には、ヘッドユニット３２とインクタンク５４とを接続する第１インクライン６９が設けられている。この第１インクライン６９はヘッドユニット３２へのインク供給用ラインである。

インクジェット記録ヘッド３３は、複数の印字ユニット７２で構成される。各印字ユニットの吐出面側には、それぞれ、吐出ノズル７８（図７参照）が配列されており、吐出ノズル毎に設けられたインク室内の圧力を高めてインク滴を吐出ノズル７８から吐出するようになっている。すなわち、図７に示すように、インクジェット記録ヘッド３３の下面側は吐出面となっており、１０２４個×印字ユニット数の吐出ノズル７８が配列されている。

そして、ヘッドユニット３２内には、インクジェット記録ヘッド３３と平行に設けられて第１インクライン６９の端部が接続している分岐部８０と、分岐部８０と各印字ユニット７２とにそれぞれ接続する個別流路８２と、が形成されている。ここで、第１インクライン６９は、各印字ユニット７２についてのインク液が共通して流れるので共通流路である言える。

なお、ヘッドユニット３２からインクタンク５４へのインク帰還用ラインとして、インクタンク５４とヘッドユニット３２とを接続する第２インクライン（図示せず）を更に設け、ヘッドユニット３２内に、第２インクラインの端部が接続している分岐部（図示せず）と、分岐部と各印字ユニット７２とにそれぞれ接続する個別流路（図示せず）と、を更に形成していてもよい。これにより、インク液を循環させてインク中の気泡等を除去し易い。

メンテナンスユニット３４は、図５、図８に示すように、インクジェット記録装置１２の回復動作時、ノズル面３３Ｎからのインクを受けるキャップ８８と、キャップ８８で受けたインクを排出する排液ライン９２と、ノズル面３３Ｎをワイピングするワイピング機構（図示せず）と、を備えている。排液ライン９２のインク流れ下流端にはバルブ９４を介して廃インクタンク９６が設けられている。また、インクジェット記録装置１２は、キャップ８８から排液ライン９２へのインク送出し力（インク吸出し力）を与える吸引ポンプ（インクジェット記録ヘッド３３の回復動作用ポンプ）９８と、吸引ポンプ９８を駆動させるモータ（図示せず）と、を備えている。このモータによる吸引ポンプ９８の作動や吸引ポンプ９８の吸引圧は、コントローラ５６によって制御されている。また、図５に示すように、キャップ８８の寸法は、印字ユニット毎に吸引できる寸法にされている。

メンテナンスユニット３４を使用するには、メンテナンスする印字ユニット７２のノズル面３３Ｎにキャップ８８を当接させ、吸引ポンプ９８で吸引する。その後、キャップ８８をノズル面３３Ｎから離し、ワイピングする。

吸引するのに要する時間と消費インクとを低減させるために、吸引圧の立ち上がり及び立ち下がりは急峻なほうが望ましい。キャップ容量が大きい場合、すなわち同時に吸引する吐出ノズル数が多い場合、吸引ポンプ９８による負圧を蓄積しておく圧力室を設け、ノズル面３３Ｎから吸引する際にこの負圧を利用して吸引することも有効である。

なお、図５に示したように、キャップ８８や吸引ポンプ９８の個数が何れも１つであって、図示しない可動ステージにより印字ユニット７２の吸引を順次行ってもよいし、印字ユニット７２と同数のキャップ８８を備え、吸引ポンプ９８に接続するキャップ８８をバルブ等で順次切り替えることにより、印字ユニット７２の吸引を順次行ってもよい。

以下、図６に示す等価回路を用い、吸引ポンプ９８の吸引圧を制御することを説明する。簡便の為、図６では、図５に示した４つの印字ユニット７２のうち、吸引する印字ユニット７２Ｖと、この印字ユニット７２Ｖに隣接する非吸引の印字ユニット７２Ｎと、をそれぞれ１ユニットずつ示す。

印字ユニット７２Ｖを吸引するとき、隣接する印字ユニット７２Ｎの吐出ノズルのメニスカスが破壊されない限り、印字ユニット７２Ｎのインク経路にはインク流動は生じない。従って、吸引ポンプ９８による吸引圧をＰｖ、インクタンク５４の背圧をＰｈ、印字ユニット７２Ｖ、７２Ｎのメニスカス保持圧をＰｍ、共通流路である第１インクライン６９の流路抵抗をＲ１、インクタンク５４から吐出ノズル７８までの全流路抵抗をＲａ、とすると、分岐部８０におけるインク圧力は、
（Ｐｖ−Ｐｈ）×Ｒ１／Ｒａ （１）
で求められる。分岐部８０におけるインク圧力は、非吸引の印字ユニット７２Ｎのインク圧力と同じであり、このインク圧力が印字ユニット７２Ｎのメニスカス保持圧Ｐｍを超えなければ、空気を吐出ノズル７８内に引き込んでしまうことはない。従って、
（Ｐｖ−Ｐｈ）×Ｒ１／Ｒａ ＜ Ｐｍ （２）
が成立することによって、隣接する印字ユニット７２Ｎで空気を吐出ノズル７８内に引き込むことはない。

ここで、ＰｈはＰｖに比べて著しく小さいので、
Ｐｖ×Ｒ１／Ｒａ ＜ Ｐｍ （３）
が成立することによって、隣接する印字ユニット７２Ｎで空気を吐出ノズル７８内に引き込むことはないとしてもよい。

Ｒａについては、Ｒ１と、個別流路８２の流路抵抗Ｒｒ１と、印字ユニット７２の流路抵抗Ｒｕ１と、を加算したものである。

Ｒａ ＝ Ｒ１＋Ｒｒ１＋Ｒｕ１ （４）
分岐部８０における負圧を小さくするためには、第１インクライン６９の流路抵抗Ｒ１を小さく設計すれば良い。

上記の式（３）を満たすためには、１）インクジェット記録ヘッド３３の流路抵抗を変更する（例えば、インクジェット記録ヘッド３３内にフィルタを備える）、２）共通流路である第１インクライン６９の流路抵抗を小さくする（例えば、流路径、流路長の調整、流路数増などを行う）、３）流路抵抗の大きいフィルタユニット等を個別流路８２に配置する、等を行うことにより実現可能である。

以上説明したように、本実施形態では、Ｐｖ、Ｐｍ、Ｒ１、Ｒａが式（３）のように制御されているので、印字ユニット７２毎に分割吸引を行った際、隣接する印字ユニット７２の吐出ノズル７８から空気が吸引されることが確実に防止される。

なお、各印字ユニット７２にそれぞれ複数本の個別流路８２が接続されていてもよい。これにより、印字ユニット７２へのインク供給をスムーズに行うことができ、Ｐｖの値を下げることができる。

また、図９に示すように、ヘッド内部に分岐部１００を形成したインクジェット記録ヘッド１０３を用いてもよい。この場合、分岐部１００にそれぞれ接続する複数の個別流路１０２と、吐出面側に配列され、個別流路１０２からそれぞれ供給されたインクを吐出する複数の印字素子１１２と、を設ける。これにより、個別流路長を短く出来るので、分割吸引時の気泡の除去性能が向上する。また、インクジェット記録装置を更に小型化できる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態に係るインクジェット記録装置では、図１０、図１１に示すように、平板状のヒータ（発熱抵抗体）１２４（図１２参照）が配列された印字素子１２２を千鳥状に配列した紙幅のインクジェット記録ヘッド１２３が用いられている。印字素子１２２には、吐出面側に吐出ノズル１３８（図１２参照）が配列されている。そして、本実施形態に係るインクジェット記録装置には、第１実施形態同様に、回復動作時に印字素子１２２から吐出されたインク滴を受けるキャップ１４８が設けられている。キャップ１４８の寸法は、印字素子１２２毎に吸引できる寸法にされている。

インクジェット記録ヘッド１２３の上面側には、第１インクライン（共通流路）１２９が接続する第１接続口１２６が設けられている。

図１１に示すように、インクジェット記録ヘッド１２３内には、第１接続口１２６からインクが流入する１つの分岐部１３０が形成されている。分岐部１３０は、流路抵抗が小さくなるように第１インクライン１２９と同等以上の断面積にされていることが望ましい。

更に、インクジェット記録ヘッド１２３内には、分岐部１３０の下側に各印字素子１２２毎に設けられ分岐部１３０からインクが供給される複数のインク供給路（個別流路）１３２（図１２参照）が設けられている。

また、インクジェット記録ヘッド１２３の上面側には、分岐部１３０からインクが流出する第２接続口１２８が形成されている。そして、本実施形態に係るインクジェット記録装置では、第２接続口１２８とインクタンク５４とを接続する第２インクライン１４０が設けられている。第２インクライン１４０には、インクジェット記録ヘッド１２３からインクタンク５４へインクを流動させる循環用ポンプ１４６が設けられており、インク循環時、第２インクライン１４０はインクジェット記録ヘッド１２３からインクタンク５４へのインク帰還用ラインとして設けられている。

また、本実施形態に係るインクジェット記録装置では、第１実施形態で説明したメンテナンス３４と同様のメンテナンスユニット１４４を備えている。第１実施形態と同様、キャップ１４８や吸引ポンプ９８の個数が何れも１つであって、図示しない可動ステージにより印字素子１２２の吸引を順次行ってもよいし、印字素子１２２と同数のキャップ１４８を備え、吸引ポンプ９８に接続するキャップ１４８をバルブ等で順次切り替えることにより、印字素子１２２の吸引を順次行ってもよい。

図１２に示すように、インク供給路１３２は印字素子１２２の略中央をほぼ貫通するように設けられている。ヒータ１２４は、図１２（Ｂ）に示すように、吐出方向Ｚに対して直交向きで、千鳥状に600dpiのピッチで印字素子１２２の吐出ノズル１３８に合わせて並べられている。そして、ヒータ１２４と吐出ノズル１３８との間に、ヒータ１２４でインクを加熱するインク加熱室１５０が形成されており、インク供給路１３２、インク加熱室１５０、及び吐出ノズル１３８は連通している。

なお、インク供給路１３２の両サイド（インク加熱室側）にはノズルプレート柱１５２がチャネル幅に合わせて配列されており、ノズルプレート柱１５２はフィルタとしても機能する。このノズルプレート柱１５２によってチャネル高さＨ１が決まる。また、インク加熱室１５０の下面から印字素子１２２の下面（吐出面）までの距離がノズル高さＨ２となる。また、インク加熱室１５０を形成しているインク流路壁１５４によってチャネル幅Ｂが決定される。

本実施形態では、インクタンク５４から循環用ポンプ１４６によりインクを循環させインクジェット記録ヘッド１２３内にインクを充填する。そして、第１実施形態と同様、インクタンク５４とインクジェット記録ヘッド１２３との水頭差によりインクジェット記録ヘッド１２３に負圧を発生させる。この状態ではインク加熱室１５０はインクで満たされている。

更に、ヒータ１２４に通電すると、インク加熱室１５０内のインクに発生する気泡の圧力により、インク滴Ｌが吐出ノズル１３８から吐出する。

本実施形態により、個別流路を著しく短くする事が可能であり、分割吸引時の気泡除去性を向上することができる。更に、共通流路と分岐部のインクを循環可能としているので、供給路全体の気泡を低減することができる。

なお、循環用ポンプ１４６は非動作時には流路抵抗とならない構成にされていることが望ましい。これにより、インク吐出時、循環用ポンプ１４６を作動させないで第１インクライン１２９及び第２インクライン１４０の両者からインクを供給することができる。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。

第１実施形態のインクジェット記録装置の構成を画像記録状態で示す正面断面図である。 第１実施形態のインクジェット記録装置の構成をメンテナンス状態で示す正面断面図である。 第１実施形態のインクジェット記録装置の搬送ベルト及びその近傍の構成を示す概念図である。 第１実施形態のインクジェット記録装置の制御系の構成を示すブロック図である。 第１実施形態のインクジェット記録装置で、ヘッドユニットの構成を示す模式的正面図である。 第１実施形態のインクジェット記録装置で、流路抵抗の等価回路を示す回路図である。 第１実施形態でインクジェット記録ヘッドの構成を示す背面図である。 第１実施形態でメンテナンスユニットの構成を示す模式的側面図である。 第１実施形態のインクジェット記録装置の変形例で、ヘッドユニットの構成を示す模式的正面図である。 第２実施形態のインクジェット記録装置で、インクジェット記録ヘッドにインクが供給されることを示す模式的正面図である。 図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第２実施形態のインクジェット記録装置を構成するインクジェット記録ヘッドの背面図、及び、側面断面図である。 図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第２実施形態のインクジェット記録装置で、印字素子の構成を示す部分平面断面図、及び、矢視１２Ｂ−１２Ｂの部分正面断面図である。

符号の説明

１２ インクジェット記録装置（液滴吐出装置）
３３ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
５４ インクタンク（タンク）
５６ コントローラ（制御手段）
６９ 第１インクライン（共通流路）
７２ 印字ユニット（構成ユニット）
７２Ｎ 印字ユニット（構成ユニット）
７２Ｖ 印字ユニット（構成ユニット）
７８ 吐出ノズル
８０ 分岐部
８２ 個別流路
８８ キャップ（液体受け）
９８ 吸引ポンプ（吸出手段）
１００ 分岐部
１０２ 個別流路
１０３ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出装置）
１１２ 印字素子（構成ユニット）
１２２ 印字素子（構成ユニット）
１２３ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出装置）
１２９ 第１インクライン（共通流路）
１３０ 分岐部
１３２ インク供給路（個別流路）
１３８ 吐出ノズル
１４０ 第２インクライン（共通流路）
１４８ キャップ（液体受け）

Claims (7)

1. 吐出用の液体を貯留しているタンクと、
   前記タンクの下流側に接続された共通流路と、
   前記共通流路の下流側に接続され、前記共通流路から流出した液体を複数本の個別流路へ分岐させる分岐部と、
   液体を吐出する吐出ノズルを有して液滴吐出ヘッドを構成し、前記個別流路の下流側に接続された複数の構成ユニットと、
   前記構成ユニットからの吐出液を収容する液体受けと、
   前記液体受けを介して前記吐出ノズルから液体を前記構成ユニット毎に吸い出す吸出手段と、
   を備え、
   前記吸引手段による吸引圧をＰｖ、前記構成ユニットのメニスカス保持圧をＰｍ、前記共通流路の流路抵抗をＲ１、前記タンクから前記吐出ノズルまでの全流路抵抗をＲａ、とすると、
   Ｒ１／Ｒａ ＜ Ｐｍ／Ｐｖ
   の関係が満たされている、ことを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記Ｐｖを制御する制御手段が設けられ、
   前記制御手段は、
   Ｒ１／Ｒａ ＜ Ｐｍ／Ｐｖ
   の関係を満たすように前記吸引圧を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 一の前記構成ユニットに前記個別流路が複数本接続されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出装置。
4. 前記個別流路は前記構成ユニットと同数設けられて、前記構成ユニットにはそれぞれ１本の前記個別流路が接続されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出装置。
5. 前記液体受けは前記構成ユニットと同数設けられ、前記液体受けの配置は前記構成ユニットの吐出面の配置と同じにされていることを特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項に記載の液滴吐出装置。
6. 前記液体受けの個数は１つであり、
   前記液体受けを前記構成ユニットの吐出面に沿って移動させる移動機構が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項に記載の液滴吐出装置。
7. 液体としてインク液を用いて画像形成を行うことを特徴とする請求項１〜６のうち何れか１項に記載の液滴吐出装置。

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