JP2007245424A - 液体吐出装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体吐出ヘッドの吸引の際、簡素な構成で個別吸引を行う。
【解決手段】 液体を吐出する複数のノズルと、前記ノズルに液体を供給する圧力室と、各々の前記圧力室に液体を供給する共通液室と、前記ノズルのうち選択される一部について、前記ノズルの吸引の際、前記ノズル内の液体を吸引する個別吸引部を有し、前記ノズルのうち、前記個別吸引部により吸引されていない非吸引ノズルの前記非吸引ノズル内の圧力Ｐｎであり、前記非吸引ノズルより空気が流入しない前記非吸引ノズル内の圧力の限界値をＰ０-ΔＰinであるとした場合、前記ノズルの吸引時において、Ｐ０-ΔＰin＜Ｐｎであることを特徴とする液体吐出装置を提供することにより、上記課題を解決する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、液体吐出装置並びに、これを備えた画像形成装置に関するものであり、特に、記録媒体等にインクを吐出させて画像形成を行う装置において、ノズル詰まり等が生じた場合、吐出を回復するための吸引機構を有する液体吐出装置及び、これを備えた画像形成装置に関するものである。

従来からある画像形成装置として、多数の液体吐出ノズルを配置させたインクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）を有し、このインクジェットヘッドと記録媒体とを相対的に移動させながら、ノズルから記録媒体に向けてインク（液体）を吐出することにより記録媒体上に画像を記録するインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）が知られている。

このようなインクジェットプリンタのインクジェットヘッドは、たとえばインクタンクからインク供給路を介してインクが供給される圧力室と、画像データに応じた電気信号によって駆動される圧電素子と、圧電素子の駆動によって変形する圧力室の一部を構成する振動板と、振動板の変形によって圧力室の容積が減少することにより圧力室内のインクが液滴として吐出される圧力室に連通するノズルを含む圧力発生ユニットを有している。そして、インクジェットプリンタにおいては、圧力発生ユニットのノズルから吐出されたインクによって形成されるドットを組み合わせることによって記録媒体上に１つの画像が形成される。

このようなインクジェットプリンタは、微細なノズルからインクを直接吐出して情報を記録するため、ノズル状態の異常である吐出不良や不吐出に起因する印刷不良が問題となり、常にインクを正常吐出可能な状態に保持する必要がある。

特に、画像信号が入力される時のみインクの吐出が行われるオンデマンド型のインクジェットプリンタにおいては、長期にわたってインクの吐出が行われないノズルが存在する場合があり、その場合、このノズルからインク溶媒が蒸発し、インクの粘度が上昇したり、さらには乾燥したりして吐出不良が発生する。また、このような現象は、長期間記録動作が行われない場合にも発生する。

又、近年のインクジェットヘッドは、印刷の高速化を目的としてノズル数が増加する傾向にある。吐出不良の生じているヘッドの吐出回復手段としては、ノズル内の液体を液体吐出方向に吸引することにより、圧力室内のインクを入れ替える方法が一般的に行われている。

しかしながら、ノズル数の多いヘッドについて、このような吸引を行うと、全ての圧力室内のインクを入れ替えることなる。即ち、正常に吐出しているノズル内のインクまでも入れ替えることとなり、インクの無駄が生じる。

従って、無駄なインクの消費をなくすためインクジェットヘッドのノズルを複数の領域に分割し、吸引が必要な一部のノズルが含まれる領域のみ吸引を行う「個別吸引」という手法が考えられている。しかし、インクジェットヘッドの複数のノズルのうち、一部のノズルのみから吸引を行うと、インクは吸引を行っているノズルから液体吐出方向に引っ張られる。ノズルに供給されるインクは、一般に共通流路より供給されるため、各ノズル間は、共通流路を介し連通している。このため吸引を行っているノズルにおいて液体吐出方向へと働く力は、共通流路を介し、他の吸引を行っていないノズルにも伝達される。この力によりインクは逆流し、吸引を行ってないノズルからは、空気等を吸込んでしまうおそれがある。

このため、特許文献１に記載された発明のようにインクジェットヘッド内の共通流路からノズルに至るまでの間に開閉弁等を設ける構成が提案されている。このような構成とすることで、インクの逆流を防止することができ、吸引を行っていないノズルから、空気等を吸込んでしまうことを防止することができる。
特開平１１−３１４３７６号公報

しかしながら、このような開閉弁を設けた場合、その分インクジェットヘッドのコストアップにつながる。また、実際にインクジェットヘッドの内部に開閉弁を設けることは、製造上困難であるとともに、装置の大型化を招く。更に、ノズル数が１００００ノズルといった大型ヘッドの場合では、各々のノズルに開閉弁を設けた場合、歩留まりの低下が懸念される。以上のように、コスト、製造、歩留まりの観点から、各々のノズルに開閉弁を設けることは実用上問題が大きい。

一方、特許文献１に記載された発明を応用して、ある程度のまとまったノズルごと（例えば１０００ノズルごと）を１ユニットとして、ユニット単位で開閉弁を設けることも可能である。この場合、開閉弁の数を減らすことができ、上記問題点を幾らか改善することはできるが、各々のユニット間での圧力のバラツキが生じ、この圧力のバラツキが原因となり画質に悪影響を与えるため実用的でない。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、液体吐出装置におけるインクジェットヘッド内に開閉弁を設けることなく、インクジェットヘッドのノズルの個別吸引を行うことを目的とするものである。

請求項１に記載された発明は、液体を吐出する複数のノズルと、前記ノズルに液体を供給する圧力室と、各々の前記圧力室に液体を供給する共通液室と、前記ノズルのうち選択される一部について、前記ノズルの吸引の際、前記ノズル内の液体を吸引する個別吸引部と、を有し、前記ノズルのうち、前記個別吸引部により吸引されていない非吸引ノズルの前記非吸引ノズル内の圧力Ｐｎであり、前記非吸引ノズルより空気が流入しない前記非吸引ノズル内の圧力の限界値をＰ０-ΔＰinであるとした場合、前記ノズルの吸引時において、Ｐ０-ΔＰin＜Ｐｎであることを特徴とする液体吐出装置である。

請求項２に記載された発明は、液体を吐出する複数のノズルと、前記ノズルに液体を供給する圧力室と、各々の前記圧力室に液体を供給する共通液室と、前記ノズルのうち選択される一部について、前記ノズルの吸引の際、前記ノズル内の液体を吸引する個別吸引部と、を有し、前記ノズルのうち、前記個別吸引部により吸引されていない非吸引ノズルの前記非吸引ノズル内の圧力がＰｎであり、前記非吸引ノズルより液体が垂れない前記非吸引ノズル内の圧力の限界値がＰ０+ΔＰoutであり、前記非吸引ノズルより空気が流入しない前記非吸引ノズル内の圧力の限界値がＰ０-ΔＰinであるとした場合、前記ノズルの吸引時において、Ｐ０-ΔＰin＜Ｐｎ＜Ｐ０+ΔＰoutであることを特徴とする液体吐出装置である。

請求項３に記載された発明は、前記非吸引ノズルより液体が垂れない前記非吸引ノズル内の圧力の限界値がＰ０+ΔＰoutであるとした場合、前記ノズルの吸引時において、Ｐ０+ΔＰout＜Ｐｎであることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置である。

請求項４に記載された発明は、前記共通液室と前記圧力室との境界部分、前記圧力室内、或いは、前記圧力室と前記ノズル間のいずれかに、前記ノズルの径よりも小さな径の孔により構成されたフィルタを設置したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液体吐出装置である。

請求項５に記載された発明は、前記ノズルの吸引の際、前記共通液室内の液体を加圧することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液体吐出装置である。

請求項６に記載された発明は、前記共通液室に液体を供給するためのインクタンクと、前記インクタンクと前記共通液室とを連結するインク供給流路と、前記供給流路内に流路調整機構と、を有し、前記流路調整機構は、前記個別吸引部により吸引しているノズル数に対し、略反比例となるように、流路抵抗を調整するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の液体吐出装置である。

請求項７に記載された発明は、前記ノズルの吸引の際、前記液体吐出ヘッド全体を、インク供給流路の接続されている部分が上となるように、水平位置から傾けることを有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の液体吐出装置である。

請求項８に記載された発明は、請求項１から７に記載の液体吐出装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

以上説明したように、本発明によれば、液体吐出装置におけるインクジェットヘッド内に開閉弁を設けることなく、インクジェットヘッドのノズルの個別吸引を行うことができるため、従来の個別吸引を行うインクジェットヘッドと比べ、コスト低下、製造工程の簡素化、歩留まりの向上といった効果を得ることができる。

以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。

〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置であるインクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。図１に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」と称する場合あり）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙのノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６（記録媒体）の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６を備えている。

図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、前記カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、前記固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラ３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくともヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙのノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラ３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。ベルト３３が巻かれているローラ３１、３２の少なくとも一方にモータ（図１中不図示、図６に符号８８で図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

図２は、インクジェット記録装置１０の印字部１２周辺を示す要部平面図である。

図２に示すように、印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙送り方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドを有している。印字部１２を構成する各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。

記録紙１６の搬送方向に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙送り方向について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（即ち、１回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、ヘッドが紙送り方向と直交する主走査方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

なお本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出するヘッドを追加する構成も可能である。

図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、前記イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が２次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部２４は、各色のヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。

印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいため、熱風を吹きつける方式が好ましい。

多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことができ、画像の耐候性がアップする効果がある。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。

また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。

〔液体吐出ヘッドの構成〕
次に、ヘッドの構造について説明する。色別の各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によってヘッドを示すものとする。

図３(a) はヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図３(b) はその一部の拡大図である。また、図３(c) はヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図である。

記録紙１６上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド５０は、図３(a)〜(c) に示したように、インク滴の吐出孔であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室（液室）５２、供給口５４等からなる複数のインク室ユニット５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する主走査方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）を狭め、高密度化を達成している。

紙送り方向と略直交する主走査方向に記録紙１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図３(a) の構成に代えて、図３(c) に示すように、複数のノズル５１が２次元状に配列された短尺のヘッドブロック５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。

なお、本例では圧力室５２の平面形状が略正方形である態様を示したが、圧力室５２の平面形状は略正方形に限定されず、略円形状、略だ円形状、略平行四辺形（ひし形）など様々な形状を適用することができる。また、ノズル５１や供給口５４の配置も図３(a)〜(c)に示す配置に限定されず、圧力室５２の略中央部にノズル５１を配置してもよいし、圧力室５２の側壁側に供給口５４を配置してもよい。

図３(b) に示すように、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。

即ち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ×cosθとなり、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。

本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、副走査方向に１列のノズル列を有する配置構造や、２列の千鳥配置されたノズル列を有する構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。

なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、記録媒体の幅方向（主走査方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。

特に、図３(a)〜(c)に示すようなマトリクス状に配置されたノズル５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。

一方、上述したフルラインヘッドと記録紙１６とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。

なお、本実施形態ではフルラインヘッドを例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、記録紙１６の幅よりも短い長さのノズル列を有する短尺のヘッドを記録紙１６の幅方向に走査させながら、記録紙１６の幅方向の印字を行うシリアル型ヘッドにも適用可能である。

尚、図３(a)〜(c)に示すように、各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部にノズル基板５９に形成されたノズル５１と供給口５４が設けられている。各圧力室５２は図３(a),(b)に示す供給口を介して不図示の共通流路（共通液室）と連通されている。前記共通流路は不図示のインク供給タンクと連通しており、前記インク供給タンクから供給されるインクは前記共通流路を介して各圧力室５２に分配供給される。

〔液体吐出ヘッドの構造〕
次に、液体吐出ヘッドの構造の詳細について図４に基づき説明する。図４は液体吐出ヘッドにおける一つのイジェクタに対応する領域の断面図（図３(a),(b) 中の４Ａ−４Ｂ線に沿う断面図）である。

図４に示すように液体吐出ヘッドは、イジェクタ層１５３と共通液室層６０により形成されており、共通液室層６０は、イジェクタ層１５３にインクを供給するための共通流路である共通液室５５を有している。共通液室５５は、イジェクタ層１５３と壁面６９に囲まれており、この中をインクが流れる構造となっている。イジェクタ層１５３は、インクを吐出するノズル５１と連通する個別液室である圧力室５２等によって形成され、供給口５４を介してインクを供給する共通液室５５と連通している。圧力室５２の一面（図では天面）は振動板５６で構成され、その上部には、振動板５６を変形させる圧電素子５８が接合されており、圧電素子５８の上面には個別電極５７が形成されている。尚、振動板５６は共通電極を兼ねており、ノズル５１は、ノズルプレート５９に設けた穿孔により形成されている。

圧電素子５８は、共通電極（振動板５６）と個別電極５７によって挟まれており、共通電極（振動板５６）と個別電極５７との間に駆動電圧を印加することによって変形する。圧電素子５８の変形によって振動板５６が変形し、圧力室５２の容積が縮小されて、圧力室５２内のインクに圧力がかかり、ノズル５１からインクが吐出されるような構造となっている。共通電極（振動板５６）と個別電極５７との間に印加されていた電圧が解除されると圧電素子５８がもとに戻り、圧力室５２の容積が元の大きさに回復し、共通液室５５から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給されるようになっている。

〔吐出回復機構〕
本実施の形態に係る液体吐出装置における吸引について説明するにあたり、本発明の原理について説明する。

図５は、個別吸引の行われているイジェクタ５０ａと個別吸引の行われていないイジェクタ５０ｂを示した図である。イジェクタ５０ａにおいてインクの個別吸引を行った際、吸引の行われているノズル（「吸引ノズル」）５１ａでは、液体吐出方向に液体が引っ張られるような方向に力（負圧）が働きインクが吸引される。この際、吸引ノズル５１ａからインクは吸引されるため、インクが圧力室５２ａ、供給口５４ａを介し、共通液室５５から流入する方向に力が働く。この力は、個別吸引の行われていないイジェクタ５０ｂにおける吸引されていないノズル（「非吸引ノズル」）５１ｂにも影響を与え、非吸引ノズル５１ｂの圧力室５２ｂから供給口５４ｂを介し、共通液室５５にインクが引っ張られる方向に力が働き、さらにはノズル５１ｂから圧力室５２ｂへとインクが引っ張られる方向に力が働く。この力により、図６（ａ）に示すように、ノズル５１ｂのメニスカス面５は後退し、この力がさらに強い場合には、メニスカス面５はさらに後退し、ついにはノズル５１ｂより大気が流入してしまう。

このように、ノズル５１ｂより大気が流入すると、ノズル５１ｂ近傍を浮遊しているゴミや塵等といったものも大気と一緒にノズル５１ｂ内或いは圧力室５２ｂ内に入り込んでしまい、ノズル５１ｂの吐出不良の原因となってしまう。

一方、前記の場合とは逆の場合、即ち、共通液室５５のインクが加圧状態となった場合を考える。この場合、個別吸引の行われていないイジェクタ５０ｂでは、共通液室５５から供給口５４ｂを介し圧力室５２ｂへとインクを圧す方向に力が働き、さらに、この力は、圧力室５２ｂからノズル５１ｂへとインクを圧し出す方向に力が働く。この力により、図６（ｂ）に示すように、ノズル５１ｂのメニスカス面５は前進し、この力がさらに強い場合には、メニスカス面５はさらに前進してしまい、ついにはノズル５１よりインク滴としてインクが垂れてしまう。このように、非吸引ノズル５１ｂからもインクが垂れてしまうと、このインクは画像形成に寄与するわけでもなく、無駄なインクとなってしまい経済的でない。ノズル５１間では上記関係にあるが、ノズル５１に連通する共通液室５５は、後述するインクタンクとも接続されており、インクタンクにおける圧力にも依存する。

以上より、ノズル５１ｂ内においてインクにかかる圧力は、ノズル５１ｂから大気が逆流することなく、また、インクが滴として垂れないことが要求される。

具体的には、ノズル５１ｂより大気が逆流しないためのノズル５１ｂにおける限界となる圧力をＰ０−ΔＰinとする。ここで、Ｐ０は大気圧であり、ΔＰinはノズル５１ｂより大気が逆流しないための限界圧力差である。

また、ノズル５１よりインクが垂れないためのノズル５１ｂにおける限界となる圧力をＰ０＋ΔＰoutとする。ここで、Ｐ０は大気圧であり、ΔＰoutは、ノズル５１ｂよりインクが垂れないための限界圧力差である。

これより、ノズル５１ｂにおける圧力Ｐｎは、
Ｐ０−ΔＰin＜Ｐｎ＜Ｐ０＋ΔＰout
を満たしていることが要求される。

次に、本実施の形態に係る液体吐出装置について、図７、図８に基づき説明する。

図７は、本実施の形態に係る液体吐出装置の斜視図である。本実施の形態に係る液体吐出装置は、インクタンク６１を有しており、インク供給路６２をインクが矢印の方向に流れることにより、共通液室層６０内の共通液室５５にインクが供給される。共通液室５５に供給されたインクは、さらに矢印の方向へと流れつつ、イジェクタ層１５３内の圧力室５２の各々へと供給される。

インクの吸引はキャップ部材６３を液体吐出ヘッドのノズル５１面に密着させ、所定の領域のノズル５１について、キャップ部材６３に連通するインク吸引路６５を介し吸引ポンプ６４により個別吸引を行う。

図８に、キャップ部材６３の構造を示す。図８（ａ）はキャップ部材６３の斜視図、（ｂ）は、上面図、（ｃ）は、断面図である。

キャップ部材６３は、各々のエリアごとに個別吸引を行うことができるように、個別吸引部６６が設けられている。キャップ部材６３をイジェクタ層１５３に密着させた際、個別吸引部６６に覆われた領域内に、吸引を行う必要のあるノズル５１が存在している場合、即ち、吐出異常ノズルが存在している場合に、その個別吸引部６６の吸引が行われる。一方、個別吸引部６６に覆われた領域内に吸引を行う必要のあるノズル５１が存在していない場合には、その個別吸引部６６の吸引は行われない。この場合、その個別吸引部６６に設けられたバルブ６７は、閉められた状態のままであり、その個別吸引部６６が負圧となることはない。尚、吐出異常ノズルについては、図１に示した印字検出部２４や各々のノズル５１に設けられた不図示の不吐出検出機構等により検出される。個別吸引部６６において、個別吸引を行う場合は、その個別吸引部６６に設けられたバルブ６７が開くことにより、その個別吸引部６６の領域内は負圧となる。個別吸引部６６の領域内が負圧になることにより、その領域内に存在しているノズル５１から、インクが吸引される。ノズル５１より吸引されたインクは、共通吸引部６８を介し、インク吸引路６５より吸引される。

次に、図７、図８で説明した液体吐出装置の液体吐出ヘッドの全体の流路抵抗について、図９に基づき説明する。

図９は、液体吐出ヘッドの全体の流路を音響回路図として記載したものである。

インクタンク６１より供給されたインクは、インク供給路６２を介し、共通液室５５に供給されるが、この間における、インクの流路抵抗として、インク供給路抵抗１０２が存在している。このインク供給路抵抗１０２により、インクタンク６１のインクの圧力値Ｐ１は、Ｐ２へと値が変化する。この後、共通液室５５内では共通液室抵抗１０３が存在している。この共通液室抵抗１０３により、インク供給路６２の出口、即ち、共通液室５５の入口におけるインクの圧力値Ｐ２は、Ｐ３へと値が変化する。この後、インクはイジェクタ層１５３に供給されるが、イジェクタ層１５３においても流路抵抗としてイジェクタ抵抗１０４が存在している。図１０に示すように、イジェクタ抵抗１０４は、必要に応じて設けられる個別フィルタによる抵抗１１１、インク供給口５４における抵抗１１２、圧力室５２における抵抗１１３、ノズル５１連通路及びノズル５１における抵抗１１４等からなる。

尚、液体吐出ヘッドの全体の流路抵抗は、吸引ノズル１０６数に依存する。即ち、
（液体吐出ヘッド全体の流路抵抗）∝（１／吸引ノズル数）
であるため、
（液体吐出ヘッド全体の体積速度（流量））∝（吸引ノズル数）
となる。ここでは、
（インク供給路における圧力損失）＝（流路抵抗）×（液体吐出ヘッド全体の流量）
より、
（インク供給路における圧力損失）∝（吸引ノズル数）
となるからである。

個別吸引の際は、吸引ポンプ６４により吸引ノズル１０６の吸引が行われるが、このときの吸引ノズル５１の圧力の値はＰ４である。この個別吸引はイジェクタ抵抗１０４による影響を受けた後、圧力値Ｐ３の値に変動を与える。影響を受けた共通液室５５出口の圧力値Ｐ３により、非吸引ノズル１０７においては、ノズル先端部のインクの圧力値Ｐｎとなる。

液体が流れていないとことは圧力が一定である（パスカルの原理）より、ノズル先端部のインクの圧力値Ｐｎは、Ｐ３からＰ２の範囲内に収まるため、
Ｐ３≦Ｐｎ≦Ｐ２
の関係が成立している。

即ち、Ｐｎの値の下限はＰ３であり、上限はＰ２である。

本実施の形態では、インクタンク６１には圧力を加えないため、各々の圧力は、図１１に示すような関係となる。即ち、インクタンクにおけるインクの圧力値Ｐ１は、圧力を加えないため大気圧Ｐ０と同一となる。吸引ノズル１０６よりインクの吸引が行われた場合、インク供給路抵抗１０２、共通液室抵抗１０３の流路抵抗により、圧力値Ｐ２、Ｐ３は図に示すように減圧される。Ｐｎの値は、このＰ２とＰ３の間に存在するため、Ｐ３の値が、Ｐ０−ΔＰinよりも大きければよいことになる。

〔実施例〕
次に、本実施の形態における実施例を具体的な数値に基づき説明する。尚、流路抵抗の値については、図１２のグラフにも示す。

本実施例では、イジェクタ層１５３に設けられたノズル５１は、１５６００〔本〕有しており、キャップ部材６３に形成された個別吸引部６６は、ノズル５１を２００〔本〕まとめて吸引できるように形成されている。従って、キャップ部材６３には、７８の領域の個別吸引部６６が設けられている。
インクの粘度：１０〔ｃＰ〕
インク供給路抵抗１０２：５．０×１０＾８〔Ｎｓ/ｍ＾５〕
インク供給路６２の長さ：１００〔ｍｍ〕、内径：３〔ｍｍ〕
共通液室抵抗１０３：７．４×１０＾７〔Ｎｓ/ｍ＾５〕
共通液室５５の幅：２０〔ｍｍ〕、高さ：３〔ｍｍ〕、長さ：３００〔ｍｍ〕
１イジェクタあたりの流路抵抗１０４：５．０×１０＾１３〔Ｎｓ/ｍ＾５〕
図１２に示すグラフより、一つのイジェクタにおける流路抵抗１０４は、インク供給路抵抗１０２、共通液室抵抗１０３と比べて、相対的に大きな値である。ここで示しているのは、一つのイジェクタにおける流路抵抗の値であり、本実施の形態における液体吐出装置の全てのノズルの本数が、１５６００〔本〕であることを考慮しても、共通液室抵抗１０３と比較すると大きな値となる。

１イジェクタあたりの流路抵抗１０４は、２〜３〔ｐｌ〕の液滴を２０〜４０〔ｋＨｚ〕で吐出する場合から算出される値である。

尚、共通液室抵抗１０３は、吸引するノズル５１の存在する場所により、その値が変化するものである。本実施の形態では、説明の関係上、共通液室抵抗１０３の値が最も大きくなる場合を想定して算出した。図９、図１０より、本実施の形態でもっとも厳しい条件となるのは、共通液室抵抗１０３が最大になる場合だからである。

次に、このような液体吐出装置において、インクを吸引したときの圧力の値について、図１３に基づき具体的に説明する。

図１３は、吸引部におけるゲージ圧が−５００００〔Ｐａ〕となるような吸引ポンプにより個別吸引を行ったときの圧力の値を示す。吸引しているノズルは、１１の領域の個別吸引部６６を同時に吸引している場合を想定する。即ち、２２００〔本〕のノズルを同時に吸引している場合である。

図１２に示すように、インクタンク６１におけるゲージ圧（相対圧力）の値Ｐ１は、圧力が加えられていないため大気圧と同じであるため０〔Ｐａ〕であり、個別吸引を行っている吸引ポンプ６４により、個別吸引を行っている吸引ノズル１０６におけるゲージ圧の値Ｐ４は−５００００〔Ｐａ〕である。先に記載した流路抵抗の値に基づき、共通液室５５入口の圧力値Ｐ２、共通液室５５出口の圧力値Ｐ３は、それぞれ、Ｐ２＝−１０７９〔Ｐａ〕、Ｐ３＝−１２３７〔Ｐａ〕となる。本実施の形態においては、ΔＰinは３０００〔Ｐａ〕であることから、インクがノズル５１から逆流し大気が圧力室５２に流れ込むことはない。

〔制御系の説明〕
図１４はインクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ（Universal serial bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦メモリ７４に記憶される。メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒータ８９を制御する制御信号を生成する。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがって後乾燥部４２（図１に図示）等のヒータ８９を駆動するドライバである。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ８４を介してヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御（打滴制御）が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。なお、図１４において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられる印字データに基づいて各色のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの圧電素子５８を駆動する。ヘッドドライバ８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

プログラム格納部９０には各種制御プログラムが格納されており、システムコントローラ７２の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。プログラム格納部９０はＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどの半導体メモリを用いてもよいし、磁気ディスクなどを用いてもよい。また、外部インターフェースを備え、メモリカードやＰＣカードを用いてもよい。もちろん、これらの記録媒体のうち、複数の記録媒体を備えてもよい。なお、 プログラム格納部９０は動作パラメータ等の記憶手段（不図示）と兼用してもよい。

印字検出部２４は、図１で説明したように、ラインセンサを含むブロックであり、記録紙１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供する。
プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいてヘッド５０に対する各種補正を行う。

なお、システムコントローラ７２及びプリント制御部８０は、１つのプロセッサから構成されていてもよいし、システムコントローラ７２とモータドライバ７６及びヒータドライバ７８とを一体に構成したデバイスや、プリント制御部８０とヘッドドライバとを一体に構成したデバイスを用いてもよい。

〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、キャップ部材６３を移動させながら吸引を行うものである。

第２の実施の形態について、図１５に基づき説明する。

液体吐出装置の液体吐出ヘッドでは、インクタンク６１からインク供給路６２の介し、共通液室層６０内の共通液室５５に供給された後、イジェクタ層１５３に供給される。

吸引を行う際キャップ部材１６３より吸引が行われるが、このキャップ部材１６３は、図１６に示すように、ノズルプレート５９に形成されたノズル５１の一部を覆うものであり、キャップ部材１６３に覆われた領域に存在しているノズル５１のみ吸引が行われる。吸引は、キャップ部材１６３に接続されたインク吸引路６５を介し、吸引ポンプ６４により行われる。

キャップ部材１６３は、イジェクタ層１５３に沿って左右に移動可能であり、吸引は、図１に示す印字検出部２４や各々のノズル５１に設けられた不図示の不吐出検出機構等により検出された異常ノズル５１が、キャップ部材１６３に覆われた際に、吸引ポンプ６４が起動して、キャップ部材１６３に覆われた領域内のノズル５１の吸引が行われる。尚、吸引の制御は、吸引ポンプ６４のオンオフによる制御ではなく、キャップ部材６３と吸引ポンプ６４の間のインク吸引路６５にバルブを設け、バルブの開閉による制御を行ってもよい。

このように、ノズル５１面の一部を覆うキャップ部材１６３を移動させながら吸引を行うことにより、キャップ部材１６３の大きさを小さくすることができること、キャップ部材１６３内にバルブ等を設ける必要がなく構造上簡単なものとなること等の利点を有している。

〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態は、液体吐出装置においてイジェクタごとに個別フィルタを設けた構成のものである。

具体的には、図１７に示すように、共通液室５５と供給口５４の間に個別フィルタ１５０を設けたものである。

個別フィルタ１５０は流路抵抗を有しているため、個別フィルタ１５０を設けることにより、ノズル５１より共通流路５５に至るまでの流路抵抗がない場合と比べて大きくなる。

個別フィルタ１５０を設けた場合の圧力の関係を図１８に示す。

個別フィルタ１５０を設けていない場合、点線で示す空気を吸込む直前の圧力であるＰ０＋ΔＰinが矢印に示すように、Ｐ０＋ΔＰ´inへと下がる。このため、個別フィルタ１５０を設けることで、個別吸引を行う際の圧力範囲が広がり、吸引ポンプ６４の吸引力の依存性を低くすることができる。

例えば、ノズル径が２５〔μｍ〕である場合、ノズル径よりも５倍細かい５〔μｍ〕メッシュの個別フィルタ１５０を設けた場合、ラプラスヤングの式より、ΔＰ´inの値は、約１５０００〔Ｐａ〕となり、個別フィルタ１５０を設けていない場合ΔＰinが３０００〔Ｐａ〕であるのに対し大きく広がることが解る。これにより、Ｐ２、Ｐ３のとりうる値が広がることになり、吸引ポンプ６４による吸引力が、多少大きくなった場合であってもノズル５１より空気が流入することはない。

また、このように個別フィルタ１５０を設けることの利点としては、万が一非吸引ノズル５１のメニスカス面５が破れて大気が流入したとしても、個別フィルタ１５０でメニスカスが維持され、吸引終了後は再びノズル５１においてメニスカス面５が形成される。このため、空気が流入する際に同時に流入される可能性の高いゴミ等が圧力室５２に流入することを最小限にとどめることができ、共通液室５５へ塵等が流入することもない。

尚、個別フィルタ１５０の設置位置に関しては、本実施の形態で示した供給口５４と共通液室５５の間だけでなく、供給口５４内、供給口５４と圧力室５２の間等であってもよい。

〔第４の実施の形態〕
第４の実施の形態は、共通液室５５内のインクを加圧した構成のものである。

液体吐出装置が大型化した場合、インクタンク６１から共通流路５５に至るまでのインク供給路６２が長くなり圧力損失が大きくなってしまう。

図１９に、インク供給路６２の長さが、１０００〔ｍｍ〕、内径は、３〔ｍｍ〕である場合における液体吐出ヘッドの各地点における圧力の値を示す。尚、他の条件は第１の実施の形態の場合と同一である。

図１９に示すように、インクタンク６１は大気圧のままで、共通液室５５内のインクを加圧しない場合には、インク供給路６２の長さを長くすることにより、共通液室５５出口の圧力値Ｐ３＝−９１６９〔Ｐａ〕、共通液室５５入口の圧力値Ｐ２＝−９０３７〔Ｐａ〕であり、メニスカス維持圧力であるＰinの値である３０００〔Ｐａ〕を超えてしまう。このように、メニスカス維持圧力である３０００〔Ｐａ〕を超えてしまうと、非吸引のノズル５１では、メニスカス面５が後退し、空気が流入してしまう。

このため、共通液室５５を加圧することにより、共通液室５５出口の圧力値Ｐ３、共通液室５５入口の圧力値Ｐ２をメニスカス維持の圧力であるＰinの値である３０００〔Ｐａ〕に収めることができる。

以上のことに基づいて、本実施の形態を図２０に基づき説明する。

本実施の形態では、共通液室層６０内の共通液室５５のインクの圧力を高めるためインク加圧用ポンプ１９０を利用するものである。

インクタンク６１を密閉状態にした後、図２０に示すようにインク供給路６２のバルブ１８１を設け、このバルブ１８１を閉じ、インク加圧用ポンプ１９０が所定の圧力になった後、インク加圧用ポンプ１９０を停止し、吸引開始と同時にバルブ１８１を開く。吸引によりインクタンク６１や共通液室５５内のインクの圧力は低下するものの、共通液室５５出口Ｐ３における圧力が、メニスカス維持圧力ΔＰinである３０００〔Ｐａ〕の範囲に収まっている間に、吸引が完了すればノズル５１より大気が流入することはなく問題はない。

図２１に、インク加圧用ポンプ１９０により共通液室５５内のインクの加圧を行った場合における液体吐出ヘッドの各地点における圧力の値を示す。インク供給路６２の長さは、１０００〔ｍｍ〕、内径は、３〔ｍｍ〕と、先に記載のものと同じであり、インクタンク６１を９０００〔Ｐａ〕加圧した場合である。

図２１に示すように、インク加圧用ポンプ１９０により、インクタンク６１を９０００〔Ｐａ〕加圧を行うと、全体が９０００〔Ｐａ〕上にシフトした状態となる。

これにより、共通液室５５入口の圧力値Ｐ２＝−３７〔Ｐａ〕、共通液室５５出口の圧力値Ｐ３＝−１６９〔Ｐａ〕は、大気圧である０〔Ｐａ〕に対し、メニスカス維持圧力ΔＰinである３０００〔Ｐａ〕以内に収まっており、ノズル５１より大気が流入することはない。

尚、このインク加圧用ポンプ１９０による加圧は、吸引ノズル５１数に略比例して圧力を加えればよい。何故ならば、インク供給路６２における圧力損失は、吸引ノズル数に比例するからである。

また、本実施の形態では、吸引の際ノズル５１数が、２２００〔本〕の場合について加圧量を算出したが、例えば、吸引ノズル５１数が、１０００〔本〕の吸引を行う場合は、加圧量は、４０９０〔Ｐａ〕（９０００〔Ｐａ〕×１０００〔本〕／２２００〔本〕）に設定すればよい。尚、このことは、後述する実施の形態においても同様である。

本実施の形態では、インクタンク６１には圧力を加えているため、各々の圧力は、図２２に示すような関係となる。即ち、インクタンクにおけるインクの圧力Ｐ１は、共通液室５５入口の圧力Ｐ２、共通液室５５出口の圧力Ｐ３全体に、インク加圧用ポンプ１９０による加圧分だけ上にシフトした状態となる。なお、加圧の際には、Ｐ２がＰ０＋ΔＰoutの値を超えないよう注意する必要がある。

第４の実施の形態の変形として、図２３に示すように、バルブ１８１を閉じた後、共通液室循環ポンプ１８０を起動させ、インクを矢印の方向に流す。これにより、共通液室層６０内の共通液室５５のインクは加圧される。この後、吸引を行うことによっても同様の効果が得られる。

〔第５の実施の形態〕
第５の実施の形態は、吸引の際インクタンク６１の位置を液体吐出ヘッドよりも上に移動させるものである。

第５の実施の形態を図２４に示す。

図２４に示すように、吸引の際、インクタンク６１を共通液室層６０内の共通液室５５よりも上の位置に移動させることにより、共通液室５５内のインクを加圧される。インクタンク６１を共通液室５５よりも約９００〔ｍｍ〕上にすることにより、相対的にインクタンク６１には、９０００〔Ｐａ〕の圧力が加わった状態となる。これにより、液体吐出ヘッドの各所の圧力は、図２１と同じとなり、吸引を行った際にも、非吸引ノズル５１より大気が逆流することなく、メニスカス面５が維持される（地上では、１０００〔ｍｍ〕の高低差で、約１００００〔Ｐａ〕加圧される。）。

〔第６の実施の形態〕
第６の実施の形態は、インクタンク６１と共通液室層６０にある共通液室５５との間に設けたバルブを調整することにより、共通液室５５内の圧力を調整するものである。

例えば、図２５に示すように、共通液室循環ポンプ１８０を設け、吸引時に共通液室循環ポンプ１８０を起動させる構成のものについて、バルブ１８１、バルブ１８２を設ける。このバルブ１８１を閉じた状態で、バルブ１８２により流量調整を行うことにより、共通液室循環ポンプ１８０において出力調整することなく、共通液室層６０内に形成されている共通液室５５内のインクの圧力調整が可能となる。

また、図２６に示すように、吸引時にインクタンク６１を上に移動させる構成のものについて、インクタンク６１と共通液室層６０との間を連通するインク供給路６２にバルブ１８３を設け、バルブ１８３の流量調整を行うことにより、インクタンク６１を上に移動させた場合、移動させる位置を気にすることなく共通液室層６０内に形成されている共通液室５５内のインクに所望の圧力を印加することができる。

〔第７の実施の形態〕
第７の実施の形態は、吸引を行う際、液体吐出装置全体を水平位置よりも傾けることにより共通液室層６０内に形成されている共通液室５５のインクを加圧する方法である。

図２７に本実施の形態を示す。

図に示すように、吸引時において、インクタンク６１よりインクが供給されるインク供給路６２と共通液室層６０の接合部分が上になるように傾ける。

例えば、長さ３００〔ｍｍ〕の液体吐出ヘッドを水平位置より３０度傾けた場合、共通液室５５と液体吐出ヘッドの長さが略等しいと仮定すると、共通液室５５の両端の高低差は、１５０〔ｍｍ〕となり、共通液室５５の低い部分の端は、高い部分の端よりも１５００〔Ｐａ〕高くなる。これにより、共通液室５５内の圧力差を解消することができ、平行に設置した状態では、液体吐出ヘッドの一部のノズル５１のみ空気等の流入が起こることを防ぐことができる。

また、共通液室５５の両端で最大の圧力差を生じさせたい場合には、図２８に示すように、インク供給路６２と共通液室層６０との接合部分を上に液体吐出ヘッドを垂直にすることも可能である。

〔第８の実施の形態〕
第８の実施の形態は、インクタンク６１の加圧を高くしたものである。

ノズル５１より大気が逆流した場合では、これによりノズル５１より塵等が流入するため、これによりインクが吐出することができない等の液体吐出装置に致命的なダメージを与える場合があるが、ノズル５１よりインクが垂れることは、インクの無駄となり経済的ではないというデメリットはあるものの致命的ではない。

むしろ、多少インクが無駄となっても、不吐出ノズル５１により使用不能となっている液体吐出ヘッドが使用することができるようになれば、メリットは大きい。

よって、このような条件を満たすためには、
Ｐ０＋ΔＰout＜Ｐｎ
となる。

インクタンク６１への加圧を強めることにより、通常の吸引では再生することのできなかったノズル５１の再生も可能となる。

インクタンク６１の加圧の手法としては、第４から第７の実施の形態のいずれかにより加圧する。

具体的には、ノズル数１５６００〔本〕のノズル５１全てを吸引した場合、吸引されるインクの量は８．６×１０＾−６〔ｍ＾３／ｓ〕であり、このうち吸引されるノズル５１が全体の１０％であるとすると、９０％に相当する７．８×１０＾−６〔ｍ＾３／ｓ〕が無駄となる。

これに対し、図２９に示すように、共通液室５５入口における圧力値Ｐ２と共通液室５５出口における圧力値Ｐ３との中間に、Ｐ０＋ΔＰoutが存在するように共通液室５５を加圧する。

これより、この加圧により非吸引ノズル５１よりインクが漏れ出るのは、非吸引ノズルの約半分である６６００〔本〕（（１５６００〔本〕−２２００〔本〕）／２）であり、１イジェクタあたりの流路抵抗は、５．０×１０＾１３〔Ｎｓ／ｍ＾５〕であり、６６００〔本〕をあわせた流路抵抗は、７．５×１０＾９〔Ｎｓ／ｍ＾５〕である。

よって、インクは、ゲージ圧約３０００〔Ｐａ〕によりインクが漏れ出るため、流量は、４．０×１０＾−７〔ｍ＾３／ｓ〕（３０００〔Ｐａ〕／（７．５×１０＾９）〔Ｎｓ／ｍ＾５〕）となる。

この値は、全ノズルの吸引を行う場合と比べ、不必要となるインクの無駄が約５％で済み、インクの無駄が少なく、不吐出ノズル５１の再生が可能となる。又、この場合、漏れ出たインクを用いウエットワイピングも可能となる。

以上、本発明に係る液体吐出装置並びに画像形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行うことが可能である。

本発明に係る画像形成装置の全体構成図 図１に示す画像形成装置の印字部周辺の要部平面図 液体吐出ヘッドの構造例を示す平面透視図 液体吐出ヘッドの断面図 本発明説明のための液体吐出ヘッドの断面図 ノズル近傍断面図 本発明の第１の実施の形態に係る液体吐出装置の斜視図 本発明の第１の実施の形態に係るキャップ部材の構成図 液体吐出装置の音響回路図 イジェクタ部における音響回路図 圧力関係図 液体吐出装置における流路抵抗比較図 圧力分布図 本発明に係る画像形成装置のシステム構成を示す要部ブロック図 本発明の第２の実施の形態に係る液体吐出装置の斜視図 本発明の第２の実施の形態に係るキャップ部材の構成図 本発明の第３の実施の形態に係る液体吐出ヘッドの断面図 本発明の第３の実施の形態における圧力関係図 第４の実施の形態を説明するための圧力分布図 本発明の第４の実施の形態に係る液体吐出装置の斜視図 本発明の第４の実施の形態における圧力分布図 本発明の第４の実施の形態における圧力関係図 本発明の第４の実施の形態に係る他の液体吐出装置の斜視図 本発明の第５の実施の形態に係る液体吐出装置の斜視図 本発明の第６の実施の形態に係る液体吐出装置の斜視図 本発明の第６の実施の形態に係る他の液体吐出装置の斜視図 本発明の第７の実施の形態に係る液体吐出装置の斜視図 本発明の第７の実施の形態に係る他の液体吐出装置の斜視図 本発明の第８の実施の形態における圧力関係図

符号の説明

６０…共通液室層、６１…インクタンク、６２…インク供給路、６３…キャップ部材、６４…吸引ポンプ、６５…インク吸引路、１５３…イジェクタ層

Claims (8)

1. 液体を吐出する複数のノズルと、
   前記ノズルに液体を供給する圧力室と、
   各々の前記圧力室に液体を供給する共通液室と、
   前記ノズルのうち選択される一部について、前記ノズルの吸引の際、前記ノズル内の液体を吸引する個別吸引部と、
   を有し、前記ノズルのうち、前記個別吸引部により吸引されていない非吸引ノズルの前記非吸引ノズル内の圧力Ｐｎであり、
   前記非吸引ノズルより空気が流入しない前記非吸引ノズル内の圧力の限界値をＰ０-ΔＰinであるとした場合、前記ノズルの吸引時において、
   Ｐ０-ΔＰin＜Ｐｎ
   であることを特徴とする液体吐出装置。
2. 液体を吐出する複数のノズルと、
   前記ノズルに液体を供給する圧力室と、
   各々の前記圧力室に液体を供給する共通液室と、
   前記ノズルのうち選択される一部について、前記ノズルの吸引の際、前記ノズル内の液体を吸引する個別吸引部と、
   を有し、前記ノズルのうち、前記個別吸引部により吸引されていない非吸引ノズルの前記非吸引ノズル内の圧力がＰｎであり、
   前記非吸引ノズルより液体が垂れない前記非吸引ノズル内の圧力の限界値がＰ０+ΔＰoutであり、
   前記非吸引ノズルより空気が流入しない前記非吸引ノズル内の圧力の限界値がＰ０-ΔＰinであるとした場合、前記ノズルの吸引時において、
   Ｐ０-ΔＰin＜Ｐｎ＜Ｐ０+ΔＰout
   であることを特徴とする液体吐出装置。
3. 前記非吸引ノズルより液体が垂れない前記非吸引ノズル内の圧力の限界値がＰ０+ΔＰoutであるとした場合、前記ノズルの吸引時において、
   Ｐ０+ΔＰout＜Ｐｎ
   であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
4. 前記共通液室と前記圧力室との境界部分、前記圧力室内、或いは、前記圧力室と前記ノズル間のいずれかに、前記ノズルの径よりも小さな径の孔により構成されたフィルタを設置したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液体吐出装置。
5. 前記ノズルの吸引の際、前記共通液室内の液体を加圧することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液体吐出装置。
6. 前記共通液室に液体を供給するためのインクタンクと、
   前記インクタンクと前記共通液室とを連結するインク供給流路と、
   前記供給流路内に流路調整機構と、
   を有し、
   前記流路調整機構は、前記個別吸引部により吸引しているノズル数に対し、略反比例となるように、流路抵抗を調整するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の液体吐出装置。
7. 前記ノズルの吸引の際、前記液体吐出ヘッド全体を、インク供給流路の接続されている部分が上となるように、水平位置から傾けることを有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の液体吐出装置。
8. 請求項１から７に記載の液体吐出装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

Images