JP2013046961A - 液体吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で共通液室内の気泡を除去して、確実にヘッド内流路に液体を充填できない。
【解決手段】複数のノズル２１７が通じる複数の第１個別液室２１５と、１又は複数のダミーノズル２１６が通じる１又は複数の第２個別液室２１８と、第１個別液室２１５に液体を供給する第１共通液室２２１と、第１共通液室２２１に通じ、第２個別液室２１８に通じる第２共通液室２２２と、第１共通液室２２１及び第２共通液室２２２よりも高さ方向で上方に配置されたフィルタ２３２と、フィルタ２３２を通過した液体を集めて第１共通液室２２１のみに共通する傾斜面２３４及び開口部２３５を有するフィルタケース２３１とを備えている
【選択図】図４

Description

本発明は液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置として例えばインクジェット記録装置などが知られている。

液体吐出ヘッドとしては、液滴を吐出するノズル、ノズルが通じる個別液室（加圧液室、吐出室、圧力室、液体流路などとも称される。）、圧力室内の液体を加圧する圧力（エネルギー）を発生する圧力発生手段（エネルギー発生手段）と、各圧力室に液体を供給する比較的容積の大きな共通液室とを備えて、圧力発生手段で発生させる圧力で圧力室内の液体を加圧することによってノズルから液滴を吐出させる。ここで、圧力発生手段としては、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマル方式、圧電素子（本願では電気機械変換素子と同義語として用いる。）などを用いる圧電方式、静電力を発生する静電型アクチュエータを用いる静電方式などが知られている。

このような液体吐出ヘッドにおいて、個別液室へ液体を安定的に供給するために、共通液室を大容量化し、液体をフィルタ部材（以下、単に「フィルタ」という。）でろ過した後に液体吐出ヘッドの共通液室に供給するものがある。

ところで、フィルタは一旦液体で濡れると、気泡を通過させないため、共通液室に溜まった気泡はフィルタを介して排出ことができなくなる。そのため、空の状態の液体吐出ヘッドに液体を充填（最初の液体充填、交換時の液体充填を含む）するとき、共通液室に気泡が入り込んだ状態のまま液室全体に液体を確実に初期充填することが難しいという問題がある。

ヘッド内に気泡が混入されると、吐出されて液滴の吐出方向が曲がる噴射曲がりや、液滴を吐出できない吐出不能などの吐出不良が発生して、安定して高画質画像を形成できなくなる。

そこで、従来、フィルタよりも下流部から分岐するエア排出流路と、このエア排出流路を開閉可能なエア排出弁を設けることにより、気泡の排出を行うものが知られている（特許文献１）。

特開２００５−１６９８３９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている構成にあっては、エア排出流路を開閉可能なエア排出弁を設ける必要があるため、部品点数が増え、部品構成が複雑になって、コストが増加し、排出弁の故障による不具合が発生するおそれを伴うという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で共通液室内の気泡を除去して、確実にヘッド内流路に液体を充填できるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
画像形成に寄与する液滴を吐出する複数のノズルが通じる複数の第１個別液室と、
画像形成に寄与しない１又は複数のダミーノズルが通じる１又は複数の第２個別液室と、
前記第１個別液室に液体を供給する第１共通液室と、
前記第１共通液室に通じ、前記第２個別液室に通じる第２共通液室と、
前記第１共通液室及び第２共通液室よりも高さ方向で上方に配置された、前記液体をろ過するフィルタ部材と、を備え、
前記フィルタ部材でろ過された前記液体を前記第１共通液室のみに供給する優先供給手段を有する
構成とした。

ここで、前記第１個別液室と前記第２個別液室とを通じるバイパス流路が設けられている構成とできる。

この場合、前記バイパス流路の流体抵抗は前記第２個別液室の流体抵抗よりも大きい構成とできる。

また、前記第１共通液室と前記第２共通液室とを隔てる隔壁部を有し、前記隔壁部の高さは前記隔壁以外の壁面を形成する壁部よりも低い構成とできる。

また、前記優先供給手段は、前記フィルタ部材を保持するフィルタケースを有し、
前記フィルタケースには、前記ろ過された液体を集めて前記第１共通液室の上方で開口する開口部が設けられている
構成とできる。

また、前記優先供給手段は、前記第１共通液室の壁面に設けられた、前記ろ過された液体を導く凹部、溝、スリット及び凹凸のいずれかである
構成とできる。

また、前記優先供給手段は、前記フィルタの前記第１共通液室に対向する位置に設けられた、凸部、凹部、親水性領域、疎水性領域、親油性領域及び撥油性領域のいずれかである構成とできる。

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えたものである。

ここで、前記液体吐出ヘッドのノズル面を密封するキャップと、
前記キャップに接続された吸引手段と、
前記キャップで前記ノズル面を密封した状態で前記吸引手段を駆動して前記液体吐出ヘッドに前記液体を充填する充填動作を制御する手段と、を備え、
前記制御する手段は、
前吸引工程と、緩和工程と、後吸引工程とで、それぞれ前記吸引手段を駆動させ、
各工程のうち、前記吸引工程の吸引圧を最も高くし、前記緩和工程の吸引圧を前記後吸引工程の吸引圧以下とする
構成とできる。

この場合、前記緩和工程では、前記キャップ内を大気開放する構成とできる。

本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、個別液室に液体を供給する第１共通液室と、第１共通液室に通じ、第２個別液室に通じる第２共通液室と、第１共通液室及び第２共通液室よりも高さ方向で上方に配置された、液体をろ過するフィルタ部材と、を備え、フィルタ部材でろ過された液体を第１共通液室のみに供給する優先供給手段を有する構成としたので、初期充填時に第１共通液室の気泡が第２共通液室から第２個別液室、ダミーノズルを通じて外部に排出され、簡単な構成で共通液室内の気泡を除去して、確実にヘッド内流路に液体を充填できる。

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、気泡を除去して確実にヘッド内流路に液体が充填され、噴射曲がりや吐出不良が防止されて、安定した高画質画像を形成できる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図である。 同装置の要部平面説明図である。 同装置におけるインク供給排出系の説明に供する説明図である。 本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。 同装置の制御部の全体ブロック説明図である。 充填動作の各工程における吸引キャップ内圧力（負圧）の変化を説明する説明図である。 ヘッド内の液体充填状態の説明に供する説明図である。 本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドを充填動作の各工程における液体充填状態とともに説明する説明図である。 本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。 本発明の第４実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。 本発明の第５実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。 本発明の第６実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。 本発明の第７実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置をヘッドに対する充填動作の各工程における液体充填状態とともに説明する説明図である。 本発明の第４実施形態に係る画像形成装置をヘッドに対する充填動作の各工程における液体充填状態とともに説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図２は同装置の要部平面説明図である。

この画像形成装置はシリアル型インクジェット記録装置であり、装置本体１の左右の側板２１Ａ、２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド３１、３２でキャリッジ３３を主走査方向に摺動自在に保持し、後述する主走査モータによってタイミングベルトを介してキャリッジ主走査方向に移動走査する。

このキャリッジ３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド３４ａ、３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド３４」という。）を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、記録ヘッド３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、記録ヘッド３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。

また、キャリッジ３３には、記録ヘッド３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのヘッドタンク３５ａ、３５ｂ（区別しないときは「ヘッドタンク３５」という。）を搭載している。このヘッドタンク３５には、カートリッジ装填部４に着脱自在に装着される各色のメインタンクであるインクカートリッジ１０ｙ、１０ｍ、１０ｃ、１０ｋから、供給ポンプユニット２４によって各色の供給チューブ３６を介して、各色の記録液が補充供給される。

また、キャリッジ３３の主走査方向に沿ってエンコーダスケール９１が配設され、キャリッジ３３にはエンコーダスケール９１を読み取るエンコーダセンサ９２が設けられて、これらのエンコーダスケール９１とエンコーダセンサ９２によってリニアエンコーダ９０を構成し、このリニアエンコーダ９０の検出信号によってキャリッジ３３の主走査方向位置（キャリッジ位置）や移動量を検出するようにしている。

一方、給紙トレイ２の用紙積載部（圧板）４１上に積載した用紙４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部４１から用紙４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）４３及び給紙コロ４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド４４を備え、この分離パッド４４は給紙コロ４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙４２を記録ヘッド３４の下方側に送り込むために、用紙４２を案内するガイド部材４５と、カウンタローラ４６と、搬送ガイド部材４７と、先端加圧コロ４９を有する押さえ部材４８とを備えるとともに、給送された用紙４２を静電吸着して記録ヘッド３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト５１を備えている。

この搬送ベルト５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５２とテンションローラ５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ５６を備えている。この帯電ローラ５６は、搬送ベルト５１の表層に接触し、搬送ベルト５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト５１は、後述する副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド３４で記録された用紙４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト５１から用紙４２を分離するための分離爪６１と、排紙ローラ６２及び排紙コロである拍車６３とを備え、排紙ローラ６２の下方に排紙トレイ３を備えている。

また、装置本体１の背面部には両面ユニット７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット７１は搬送ベルト５１の逆方向回転で戻される用紙４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ４６と搬送ベルト５１との間に給紙する。また、この両面ユニット７１の上面は手差しトレイ７２としている。

さらに、キャリッジ３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構８１を配置している。この維持回復機構８１には、記録ヘッド３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）８２ａ、８２ｂ（区別しないときは「キャップ８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのワイパ部材（ワイパブレード）８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８４と、キャリッジ３３をロックするキャリッジロック８７などとを備えている。また、このヘッドの維持回復機構８１の下方側には維持回復動作によって生じる廃液を収容するための廃液タンク１００が装置本体に対して交換可能に装着される。

また、キャリッジ３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８８を配置し、この空吐出受け８８には記録ヘッド３４のノズル列方向に沿った開口部８９などを備えている。

このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２から用紙４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙４２はガイド４５で案内され、搬送ベルト５１とカウンタローラ４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド３７で案内されて先端加圧コロ４９で搬送ベルト５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、帯電ローラ５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト５１上に用紙４２が給送されると、用紙４２が搬送ベルト５１に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって用紙４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３４を駆動することにより、停止している用紙４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙４２を排紙トレイ３に排紙する。

そして、記録ヘッド３４のノズルの維持回復を行うときには、キャリッジ３３をホーム位置である維持回復機構８１に対向する位置に移動して、キャップ部材８２によるキャッピングを行ってノズルからの吸引を行うノズル吸引、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出などの維持回復動作を行うことにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができる。

次に、この画像形成装置におけるインク供給排出系について図３を参照して説明する。

まず、インクカートリッジ（以下、「メインタンク」という。）１０からヘッドタンク３５に対するインク供給は、供給ユニット２４の送液手段である送液ポンプ８１１によって供給チューブ３６を介して行なわれる。なお、供給ポンプ８１１は、チューブポンプなどで構成した可逆型ポンプであり、インクカートリッジ１０からヘッドタンク３５にインクを供給する動作と、ヘッドタンク３５からインクカートリッジ１０にインクを戻す動作とを行なえるようにしている。

また、維持回復機構８１は、前述したように記録ヘッド３４のノズル面をキャッピングする吸引キャップ８２ａと、吸引キャップ８２ａに接続された吸引ポンプ８１２を有し、キャップ８２ａでキャッピングした状態で吸引ポンプ８１２を駆動することで吸引チューブ８１１を介してノズルからインクを吸引することによってヘッドタンク３５内のインクを吸引することができる。なお、吸引された廃インクは廃液タンク１００に排出される。

次に、記録ヘッド３４を構成する本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図４を参照して説明する。なお、図４は同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。

この液体吐出ヘッド２００は、ヘッド部２０１と、フィルタ部２０２とを有している。ヘッド部２０１は、ノズル板２１１と、流路板２１１と、振動板２１３とを接合し、振動板２１３には共通液室部材２１４が接合されている。

ノズル板２１１には、画像形成に寄与する液滴を吐出する複数のノズル２１５と、画像形成に寄与しない１又は複数のダミーノズル２１６とが設けられている。ノズル板２１１、流路板２１２及び振動板２１３を積層接合することで、ノズル２１５が通じる第１個別液室２１７とダミーノズル２１６が通じる第２個別液室２１８とが、ノズル配列方向に沿って形成され、各個別液室間は液室間隔壁部２１９にて仕切られている。ここで、隣り合う第１個別液室２１７と第２個別液室２１８との間の液室間隔壁部２１９に、両液室を通じるバイパス流路２２０が設けられている。

共通液室部材２１４は、内部が隔壁部２２３で仕切られた、第１個別液室２１７に液体を供給する第１共通液室２２１と、第２個別液室２１８に通じる第２共通液室２２２とを形成している。ここで、隔壁部２２３は、第１共通液室２２１、第２共通液室２２２を形成する外壁部２１４Ａと高さ方向で同じ高さで形成している。また、第２共通液室２２２は、第１共通液室２２１よりも容量を小さくしている。

なお、第１共通液室２２１は、振動板部材２１３に設けらた開口２２４を介して第１個別液室２１７に通じる。第２共通液室２２２は、振動板部材２１３に設けらた開口２２５を介して第１個別液室２１８に通じる。

このヘッド部２０１の高さ方向で上方にフィルタ部２０２が配置されている。フィルタブ２０２は、ヘッド部２０１の共通液室部材２１４の上端面にシール部材２０３を介して取付けられる。

フィルタ部２０２は、フィルタケース２３１に、ヘッド部２０１の第１共通液室２２１及び第２共通液室２２２の上方に位置して液体（ここではインク）をろ過するフィルタ２３２を保持している。

フィルタケース２３１には、ヘッド部２０１のヘッド部２０１の第１共通液室２２１及び第２共通液室２２２に対向して、フィルタ２３２の下方に配置された壁部２３３を設けている。壁部２３３のフィルタ２３２に対向する面は傾斜面２３４とし、第１共通液室２２１の上方で、第１共通液室２２１に対向して開口する開口部２３５を設けることで、優先供給手段を構成している。これにより、フィルタ２３２でろ過された液体は傾斜面２３４に沿って開口部２３５に集められて、第１共通液室２２１にのみ供給される。

なお、図示は省略するが、圧力発生手段（アクチュエータ手段）として、第１個別液室２１７の壁面を形成する振動板２１３を変位させる図示しない圧電部材を備えている。また、第１、第２個別液室２１７、２１８の第１、第２共通液室２２１、２２２側に流体抵抗部を有するときには、バイパス流路２２０は、流体抵抗部よりも第１、第２共通液室２２１、２２２側で通じる位置に設けられる。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図５を参照して説明する。なお、同図は同制御部の全体ブロック説明図である。
この制御部５００は、この装置全体の制御を司り、本発明における初期充填制御など行う手段を兼ねるＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ５０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ５０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な記憶保持手段を兼ねる不揮発性メモリ５０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ５０５とを備えている。

また、記録ヘッド３４を駆動制御するためのデータ転送手段、駆動信号発生手段を含む印刷制御部５０８と、キャリッジ３３側に設けた記録ヘッド３４を駆動するためのヘッドドライバ（ドライバＩＣ）５０９と、キャリッジ３３を移動走査する主走査モータ５５４、搬送ベルト５１を周回移動させる副走査モータ５５５、維持回復機構８１の維持回復モータ５５６を駆動するためのモータ駆動部５１０と、帯電ローラ５６にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部５１１と、送液ポンプ８１３を駆動する供給系駆動部５１２などを備えている。維持回復モータ５５６を回転駆動することで吸引手段である吸引ポンプ８１２が駆動される。

また、この制御部５００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５１４が接続されている。

この制御部５００は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ５０６を持っていて、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置（画像を撮る装置）などのホスト６００側から、ケーブル或いはネットワークを介してＩ／Ｆ５０６で受信する。

そして、制御部５００のＣＰＵ５０１は、Ｉ／Ｆ５０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ５０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行い、この画像データを印刷制御部５０８からヘッドドライバ５０９に転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成はホスト６００側のプリンタドライバ６０１で行っている。

印刷制御部５０８は、上述した画像データをシリアルデータで転送するとともに、この画像データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、制御信号などをヘッドドライバ５０９に出力する以外にも、ＲＯＭに格納されている駆動パルスのパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器及び電圧増幅器、電流増幅器等で構成される駆動信号生成部を含み、１の駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動信号をヘッドドライバ５０９に対して出力する。

ヘッドドライバ５０９は、シリアルに入力される記録ヘッド３４の１行分に相当する画像データに基づいて印刷制御部５０８から与えられる駆動信号を構成する駆動パルスを選択的に記録ヘッド７の液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子（例えば圧電素子）に対して印加することで記録ヘッド３４を駆動する。このとき、駆動信号を構成する駆動パルスを選択することによって、例えば、大滴、中滴、小滴など、大きさの異なるドットを打ち分けることができる。

Ｉ／Ｏ部５１３は、装置に装着されている各種のセンサ群５１５からの情報を取得し、プリンタの制御に必要な情報を抽出し、印刷制御部５０８やモータ制御部５１０、ＡＣバイアス供給部５１１の制御、ヘッドタンク３５に対するインク供給の制御などに使用する。

センサ群５１５は、用紙の位置を検出するための光学センサや、機内の温度、湿度を監視するためのサーミスタ（環境温度センサ、環境湿度センサ）、帯電ベルトの電圧を監視するセンサ、カバーの開閉を検出するためのインターロックスイッチなどがあり、Ｉ／Ｏ部５１３は様々のセンサ情報を処理することができる。

次に、このように構成した画像形成装置における液体吐出ヘッド２００で構成される記録ヘッド３４に対する充填動作について図６を参照して説明する。なお、図６は同充填動作の各工程における吸引キャップ内圧力（負圧）の変化を説明する説明図である。

充填動作では、液体吐出ヘッド２００のノズル面（ノズル２１５が形成されている面）を吸引キャップ８２ａで封止する。そして、吸引ポンプ８１２を駆動して封止状態にあるキャップ８２ａ内の負圧を高くして、ヘッド２００のノズル２１５から吸引を行うことで、ヘッド２００内に液体を充填する。

ここで、本実施形態では、図６に示すように、前吸引工程、緩和工程、後吸引工程を行う。前吸引工程では、各工程のうちで最も吸引圧を高くして吸引を行う。緩和工程では、吸引圧を最も低くするか、吸引キャップ８２ａ内を大気圧にする。後吸引工程では、前吸引工程よりも低い吸引圧で吸引を行う。

この場合、緩和工程においては、前吸引工程及び後吸引工程の吸引圧よりも低い吸引圧を維持するようにしている。この緩和工程における前吸引工程及び後吸引工程の吸引圧よりも低い吸引圧の維持は、例えば吸引ポンプ８１２を、前吸引工程及び後吸引工程での回転数より低い回転数で駆動することによって行うことができる。あるいは、緩和工程における前吸引工程及び後吸引工程の吸引圧よりも低い吸引圧の維持は、吸引キャップ８２ａをヘッド２００から離間させずに、吸引キャップ８２ａ内に残存する吸引圧を維持することでも行える。

また、緩和工程では、図６に実線で示すように、前吸引工程及び後吸引工程の吸引圧よりも低い吸引圧として負圧を維持するようにしてもよいし、或いは同図に破線で示すように大気圧に維持するようにすることもできる。

この充填動作の各工程を行うときのヘッド内の液体充填状態について図７を参照して説明する。なお、図７（ａ）は前吸引工程における液体充填状態、（ｂ）は緩和工程における液体充填状態、（ｃ）は後吸引工程における液体充填状態をそれぞれ示す説明図である。

図７（ａ）に示すように、ヘッド２００が空の状態で前吸引工程を行うことにより、液体４００はフィルタ２３２を通過してろ過され、フィルタケース２３１の傾斜面２３４で開口部２３５に向けて集められ、開口部２３５から第１共通液室２２１のみに供給され、第２共通液室２２２には開口部２３５が対向していないため、第２共通液室２２２には上方から液体は供給されず、気体が充填されたままとなる。

そして、第１共通液室２２１が液体４００で満たされていくにつれて、第１共通液室２２１の気体（空気）は第２共通液室２２２側に移動し、第２共通液室２２２に通じた第２個別液室２１８のダミーノズル２１６から外部へ排出される。

ここで、第１個別液室２１７の１つと第２個別液室２１８は、バイパス流路２２０により通じており、第１共通液室２２１から第１個別液室２１７を介して第２個別液室２１８にも液体４００が流入する。

しかし、バイパス流路２２０の流体抵抗は、第２個別液室２１８を通って外部へ流れる流体抵抗よりも高くなるように、バイパス流路２２０の管径が形成されている。そのため、第２個別液室２１８が液体４００で満たされ、第２個別液室２１８を介して液体４００のみが排出されるのではなく、第２共通液室２２２の気体も排出することができる。

次に、前述した緩和工程に移行し、吸引圧力を低下させる。これにより、図７（ｂ）に示すように、フィルタ２３２を介して第１共通液室２２１に液体４００が供給されるのが止まる。また、第１個別液室２１７及び第２個別液室２１８から液体４００が吸引排出されるのも止まる。

ここで、緩和工程の吸引圧は、第１個別液室２１７のノズル２１５から気体が逆流し第１個別液室２１７に流入するのを防止するために、大気圧よりも低い負圧状態とすることもできる。しかし、この場合には、ノズル２１５から若干の液体４００を吸引してしまうおそれがあり、吐出に用いられない無駄な液体４００が吸引廃棄されることとなる。

一方、この緩和工程の圧力を大気圧とすることもできる。大気圧とすることにより、ノズル２１５から液体４００が吸引排出されて無駄に廃棄されることを低減することができる。

そして、この緩和工程では、第１個別液室２１７→バイパス流路２２０→第２個別液室２１８を介して、第１共通液室２２１の液体４００が第２共通液室２２２内に流入し、第１共通液室２２１と第２共通液室２２２の液面高さはほぼ同じになる。

続いて、再び吸引圧を高くする後吸引工程に移行する。後吸引工程に移行するときには、第１共通液室２２１も、第２共通液室２２２も液体４００で満たされているため、吸引により、図７（ｃ）に示すように、第１共通液室２２１及び第２共通液室２２２から第１個別液室２１７及び第２個別液室２１８に液体４００が供給され、第１共通液室２２１、第２共通液室２２２、第１個別液室２１７及び第２個別液室２１８が液体４００で満たされることとなる。

このように、個別液室に液体を供給する第１共通液室と、第１共通液室に通じ、第２個別液室に通じる第２共通液室と、第１共通液室及び第２共通液室よりも高さ方向で上方に配置された、液体をろ過するフィルタ部材とを備え、フィルタ部材でろ過された液体を第１共通液室のみに供給する優先供給手段を有する構成とすることで、充填時に第１共通液室の気泡が第２共通液室から第２個別液室、ダミーノズルを通じて外部に排出され、簡単な構成で共通液室内の気泡を除去して、確実にヘッド内流路に液体を充填できる。

そして、充填動作において、前吸引工程、緩和工程、後吸引工程を行うことにより、共通液室が大容量であっても共通液室と各個別液室に液体充填を確実に行うことができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて充填工程とともに図８を参照して説明する。なお、図８（ａ）は前吸引工程における液体充填状態、（ｂ）は緩和工程における液体充填状態、（ｃ）は後吸引工程における液体充填状態を示す説明図である。

本実施形態では、第１共通液室２２１と第２共通液室２２２との間の隔壁部２２３の高さを、第１共通液室２２１、第２共通液室２２２を形成する外壁部２１４Ａの高さよりも低く形成している。また、本実施形態では、前記第１実施形態におけるバイパス流路２２０は設けていない。

このように、構成したので、図８（ａ）に示すように、ヘッド２００が空の状態で前吸引工程を行うことにより、液体４００はフィルタ２３２を通過してろ過され、フィルタケース２３１の傾斜面２３４で開口部２３５に向けて集められ、開口部２３５から第１共通液室２２１のみに供給され、第２共通液室２２２には開口部２３５が対向していないため、第２共通液室２２２には上方から液体は供給されず、気体が充填されたままとなる。

そして、第１共通液室２２１が液体４００で満たされていくにつれて、第１共通液室２２１の気体（空気）は第２共通液室２２２側に移動し、第２共通液室２２２に通じた第２個別液室２１８のダミーノズル２１６から外部へ排出される。

そして、前吸引工程で第１共通液室２２１が液体４００で満たされると、図８（ｂ）に示すように、緩和工程で、第１共通液室２２１と第２共通液室２２２の隔壁部２２３を越えて液体４００が第２共通液室２２２に流れ込む。

このように、バイパス流路が無くても、第１共通液室２２１が液体４００で満たされれば一部の液体４００が第２共通液室２２１へ流れ、第２共通液室２２２を充填することができる。

その後、図８（ｃ）に示すように、後吸引工程に移行し、第２個別液室２１８からも液体４００を吸引排出することで、第１個別液室２１７、第２個別液室２１８共に液体４００で満たすことができる。。

次に、本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図９を参照して説明する。なお、図９は同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。

本実施形態では、フィルタケース２３１の壁面及び第１共通液室２２１の壁面に溝部（或いは、凸部、スリット、凹凸部）２４１、２４２を設けている。つまり、フィルタケースの壁面及び第１共通液室の壁面に形成した溝部、凸部、スリット、凹凸部の少なくともいずれかで優先供給手段を構成している。

これにより、フィルタ２３２を通過した液体４００は、この溝部２４１、２４２を伝って第１共通液室２２１に優先的に供給され、第２共通液室２２２には供給されない。なお、その他の作用効果は前記第１実施形態と同様である。

次に、本発明の第４実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１０を参照して説明する。なお、図１０は同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。

本実施形態では、フィルタ２３２の第１共通液室２２１に対向する部分に、第１共通液室２２１側に向けて突出した凸部（又は凹部）２５１を設けている。つまり、フィルタに設けた凸部又は凹部で優先供給手段を構成している。

これにより、フィルタ２３２を通過した液体４００は、凸部２５１に溜まり易くなり、第１共通液室２２１に優先的に供給され、第２共通液室２２２には供給されない。なお、その他の作用効果は前記第１実施形態と同様である。

次に、本発明の第５実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１１を参照して説明する。なお、図１１は同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。

本実施形態では、フィルタケース２３１の壁面及び第１共通液室２２１の壁面に、親水性、或いは疎水性、或いは親油性、或は撥油性の領域（これを「表面性変更領域」という。）２６１、２６２を形成している。つまり、フィルタケースの壁面及び第１共通液室の壁面に設けた表面性変更領域で優先供給手段を構成している。

これにより、フィルタ２３２を通過した液体４００は、表面性変更領域２６１、２６２に優先的に集まり、第１共通液室２２１に優先的に供給され、第２共通液室２２２には供給されない。なお、その他の作用効果は前記第１実施形態と同様である。

次に、本発明の第６実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１２を参照して説明する。なお、図１２は同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。

本実施形態では、フィルタ２３２の第１共通液室２２１に対向する部分に、親水性、或いは疎水性、或いは親油性、或は撥油性の領域（これを「表面性変更領域」という。）２７１を設けている。つまり、フィルタに設けた表面性変更領域で優先供給手段を構成している。

これにより、フィルタ２３２を通過した液体４００は、表面性変更領域２７１に優先的に集まり、第１共通液室２２１に優先的に供給され、第２共通液室２２２には供給されない。なお、その他の作用効果は前記第１実施形態と同様である。

次に、本発明の第７実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１３を参照して説明する。なお、図１３は同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。

本実施形態では、前記第１実施形態におけるバイパス流路２２０を振動板部材２１３に形成している。

これにより、振動板部材として微細な加工が可能な材料、工法を採用することで、バイパス流路を用意に形成することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置について図１４を参照して説明する。なお、図１４（ａ）は同画像形成装置のヘッドに対する充填動作の前吸引工程におけるヘッドの液体充填状態、（ｂ）は同じく緩和工程における液体充填状態、（ｃ）は同じく後吸引工程における液体充填状態をそれぞれ示す説明図である。

本実施形態では、液体吐出ヘッド２００のダミーノズル２１６の領域のみをキャッピング（封止）する独立キャップ２８１を備えている。この独立キャップ２８１には図示しない吸引手段が接続されている。なお、吸引手段は、前記吸引ポンプ８１２を兼用している。

そして、前吸引工程では、図１４（ａ）に示すように、独立キャップ２８１でダミーノズル２１６の領域のみをキャッピング（封止）して、吸引を行う。

その後、緩和工程では、図１４（ｂ）に示すように、独立キャップ２８１をヘッド２００のノズル面から離間させる。このとき、前記第１実施形態と同様に第２個別液室２１８、第２共通液室２２２に液体４００が充填される。

さらに、後吸引工程では、図１４（ｃ）に示すように、吸引キャップ８２ａでノズル２１５及びダミーノズル２１６のすべてをキャッピング（封止）して吸引を行う。これにより、第１、第２共通液室２２１、２２２及び第１、第２個別液室２１７、２１８への液体供給を行うことができる。

このように構成することで、前吸引工程にてノズル２１５からの吸引排出を行わないようにすることができ、前吸引工程で廃棄する無駄な液体消費量を少なくすることができる。

次に、本発明の第３実施形態に係る画像形成装置について図１５を参照して説明する。なお、図１５（ａ）は同画像形成装置のヘッドに対する充填動作の前吸引工程におけるヘッドの液体充填状態、（ｂ）は同じく緩和工程における液体充填状態、（ｃ）は同じく後吸引工程における液体充填状態をそれぞれ示す説明図である。

本実施形態では、液体吐出ヘッド２００のノズル２１５を封止する第１キャップ部２８２ａとダミーノズル２１６を封止する第２キャップ部２８２ｂとに分割された分割吸引キャップ２８２を備えている。このキャップ２８２には図示しない吸引手段が接続されている。

そして、前吸引工程では、図１５（ａ）に示すように、分割吸引キャップ２８２でヘッド２００のノズル面をキャッピングし、第２キャップ部２８２ｂのみに吸引手段を接続することで、ダミーノズル２１６のみから吸引を行う。

その後、緩和工程に移行して、図１５（ｂ）に示すように、第２キャップ部２８２ｂからの吸引を停止する。

さらに、後吸引工程では、図１５（ｃ）に示すように、分割吸引キャップ２８２の第１、ダ２キャップ部２８２ａ、２８２ｂを使用して、ノズル２１５及びダミーノズル２１６の全領域を吸引する。これにより、第１、第２共通液室２２１、２２２及び第１、第２個別液室２１７、２１８への液体供給を行うことができる。

このように構成することで、前吸引工程にてノズル２１５からの吸引排出を行わないようにすることができ、前吸引工程で廃棄する無駄な液体消費量を少なくすることができる。

なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。

また、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。

また、「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。

また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。

１０ インクカートリッジ（メインタンク）
３３ キャリッジ
３４、３４ａ、３４ｂ 記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
３５ ヘッドタンク
８１ 維持回復機構
８２ａ 吸引キャップ
２００ 液体吐出ヘッド
２０１ ヘッド部
２０２ フィルタ部
２１１ ノズル板
２１２ 流路板
２１３ 振動板部材
２１４ 共通液室部材
２１５ ノズル
２１６ ダミーノズル
２１７ 第１個別液室
２１８ 第２個別液室
２１９ 隔壁部
２２０ バイパス流路
２２１ 第１共通液室
２２２ 第２共通液室
２２３ 隔壁部
２３１ フィルタケース
２３２ フィルタ
２３４ 傾斜面
２３５ 開口部
２４１、２４２ 凸部
２５１ 凸部
２６１、２６２ 表面性変更領域
２７１ 表面性変更領域
２８１ 独立キャップ
２８２ 分割吸引キャップ
５００…制御部

Claims (10)

1. 画像形成に寄与する液滴を吐出する複数のノズルが通じるる複数の第１個別液室と、
   画像形成に寄与しない１又は複数のダミーノズルが通じる１又は複数の第２個別液室と、
   前記第１個別液室に液体を供給する第１共通液室と、
   前記第１共通液室に通じ、前記第２個別液室に通じる第２共通液室と、
   前記第１共通液室及び第２共通液室よりも高さ方向で上方に配置され、前記液体をろ過するフィルタ部材と、を備え、
   前記フィルタ部材でろ過された前記液体を前記第１共通液室のみに供給する優先供給手段を有する
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記第１個別液室と前記第２個別液室とを通じバイパス流路が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記バイパス流路の流体抵抗は前記第２個別液室の流体抵抗よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第１共通液室と前記第２共通液室とを隔てる隔壁部を有し、前記隔壁部の高さは前記隔壁以外の壁面を形成する壁部よりも低いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記優先供給手段は、前記フィルタ部材を保持するフィルタケースを有し、
   前記フィルタケースには、前記ろ過された液体を集めて前記第１共通液室の上方で開口する開口部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記優先供給手段は、前記第１共通液室の壁面に設けられた、前記ろ過された液体を導く凹部、溝、スリット及び凹凸のいずれかである
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記優先供給手段は、前記フィルタの前記第１共通液室に対向する位置に設けられた、凸部、凹部、親水性領域、疎水性領域、親油性領域及び撥油性領域のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。
9. 前記液体吐出ヘッドのノズル面を密封するキャップと、
   前記キャップに接続された吸引手段と、
   前記キャップで前記ノズル面を密封した状態で前記吸引手段を駆動して前記液体吐出ヘッドに前記液体を充填する充填動作を制御する手段と、を備え、
   前記制御する手段は、
   前吸引工程と、緩和工程と、後吸引工程とで、それぞれ前記吸引手段を駆動させ、
   各工程のうち、前記吸引工程の吸引圧を最も高くし、前記緩和工程の吸引圧を前記後吸引工程の吸引圧より低くする
   ことを特徴とする画像形成装置。
10. 前記緩和工程では、前記キャップ内を大気開放することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。

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