JP3554242B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置の記録ヘッドの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録は、ノズルからインクをインク液滴として吐出させることによって、記録媒体上にドットを形成する技術である。この技術が適用されたプリンタのうち、シリアル走査型インクジェット記録装置は、記録媒体を所定距離ずつ間欠的に搬送（副走査）しながら、ノズルが複数設けられた記録ヘッドをその記録媒体を横切る方向に往復移動（主走査）させることによって、記録媒体上に画像を形成してゆく。
【０００３】
このシリアル走査型インクジェット記録装置の記録速度を速くするには、記録ヘッドのノズル数を増加させればよい。例えば、主走査方向に記録ヘッドを長尺にして、主走査方向へのノズル配列数を増やせば、記録ヘッドの主走査速度を速くすることができるため、インクジェット記録装置の記録速度を速くすることができる。特開平１１−７８０１３号公報には、主走査方向に記録ヘッドを長尺にするための技術が記載されている。この技術においては、歩留まり良く製造できる小型のマルチヘッドを主走査方向に複数並べることによって、主走査方向に長尺な記録ヘッド（以下、従来の記録ヘッドと呼ぶ）を低いコストで実現している。そして、主走査方向へのノズルピッチが狭くなるように、各小型マルチヘッドをそれぞれ副走査方向に対して適当な角度傾斜させることによって、解像度の向上を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、主走査方向へのノズル数を増やしても、主走査方向にシリアル型記録ヘッドが長尺になり、主走査方向への記録ヘッドの往復距離が長くなるため、実質的な記録速度の向上にはなりにくい。
【０００５】
また、特開平１１−７８０１３号公報の技術においては、複数の小型マルチヘッドを固定するため固定部材として、薄板状の枠体が用いられている。このような薄板状の枠体は、複数の小型マルチヘッドが取り付けられると変形を起こす可能性がある。例えば、マルチヘッドの個数が多くなると、枠体がたわむ可能性が高くなる。そして、枠体にたわみ等の変形が生じると、ノズルからのインク液滴が所期の方向に向かって飛翔しなくなるため、記録媒体上の記録画像の画質が低下する。
【０００６】
ところで、インクジェット記録装置の記録ヘッドに最初にインクを導入したときには、記録画像の記録開始前に、すべてのノズルからインクを吐出させることによって、インク流路内の空気抜きを行う必要がある。ところが、記録ヘッドに導入されたインクを微小なノズルから放出させるだけでは、インク流路内の残留空気を排出させきるのは困難である。そして、記録画像の記録開始前にインク流路の空気抜きが十分になされていないと、インク流路内の残留空気によってインクが流れにくくなり、ノズルからのインク吐出が不安定となる。
【０００７】
そこで、本発明は、高画質な画像を高速に記録することができるインクジェット記録装置を提供することを第一の目的とする。また、本発明は、インク流路内の残存気体を排出させやすいインクジェット記録装置を提供することを第二の目的とする。なお、本発明は、これらの目的のうち少なくとも１つを解決するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、
本発明は、
記録ヘッドからインクを飛翔させるインクジェット記録装置であって、
前記記録ヘッドは、
前記インクを吐出する第１及び第２のインク吐出部の列が交互に並べられたヘッド基板と、
前記第 1 及び第２のインク吐出部の列が交互に並べられた方向に沿って前記ヘッド基板に接触し、第１のインクタンクからのインクを前記第１のインク吐出部に供給するためのインク流路を形成している第１のインク導入部材と、
前記第 1 及び第２のインク吐出部の列が交互に並べられた方向に沿って前記ヘッド基板に接触し、前記第１のインクタンクのインクとは異なるインクの第２のインクタンクからのインクを前記第２のインク吐出部に供給するためのインク流路を形成している第２のインク導入部材と、
を備えることを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。
【０００９】
また、本発明は、インクジェット記録装置において、
インク吐出部にインクを導くためのインク流路に、流路内部のインクを排出するための排出口を開け、この排出口を栓で塞ぐこととした。
【００１０】
なお、これら２つの構成は、組み合わせることもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明に係る実施の一形態について説明する。
【００１２】
最初に、本実施の形態に係るシリアル走査型インクジェット記録装置の概略構成について説明する。ここでは、２色印刷のインクジェット記録装置を一例に挙げる。
【００１３】
図１に示すように、本インクジェット記録装置１０は、以下の筐体５００およびその内部に収容された装置群を備えている。
【００１４】
筐体５００には、未使用の記録媒体ａを筐体内部に挿入するための給紙口（不図示）、画像記録済みの記録媒体（本実施の形態では連続紙ａ）を筐体外部に排出させるための記録媒体排出口５００ａが設けられている。
【００１５】
この筐体内部の装置群には、少なくとも５つの装置、すなわち、（１）記録ヘッド２００、（２）記録ヘッド２００に印加される電圧を発生する高周波発振装置１００、（３）記録ヘッド２００にインクを供給するインク供給装置３００、（４）記録ヘッド２００の前方で記録媒体ａを副走査方向Ａに搬送する記録媒体搬送装置４００、（５）搬送中の記録媒体ａを横切る方向（主走査方向）に記録ヘッド２００を往復移動させるヘッド移動装置（不図示）、（６）外部の情報処理装置等からの画像データに応じてインクジェット記録装置全体を制御するコントローラ（不図示）、が含まれている。
【００１６】
インク供給装置３００は、各色のインクタンク３０１ａ，３０１ｂがつながれる２本の配管３０２ａ，３０２ｂ、記録ヘッド２００につながれた２本の配管３０４ａ，３０４ｂ、タンク側の配管３０４ａ，３０４ｂからヘッド側の配管３０１ａ，３０１ｂへインクを送る２台のポンプ３０３ａ，３０３ｂを備えている。コントローラの制御によって各ポンプ４０４ａ，４０４ｂが駆動すると、インクタンク４０２ａ，４０２ｂ内からインクが吸いあげられ、そのインクが記録ヘッド２００へと送りこまれる。なお、本実施の形態では、互いに異なる色のインクが蓄えられたインクタンク３０１ａ，３０１ｂを各配管３０２ａ，３０２ｂにつなぐことによって２色印刷のインクジェット記録装置を実現しているが、記録ヘッド２００のノズルピッチ等を調整し、同色のインクが蓄えられたインクタンクを両方の配管３０２ａ，３０２ｂにつなげば、単色印刷用のインクジェット記録装置を実現することができる。
【００１７】
記録媒体搬送装置４００は、未使用の記録媒体ａがおかれる給紙台４０１、給紙台４０１から記録媒体排出口５００ａへとつづく所定の搬送経路にそって配置された複数組のローラ４０２およびガイド板（不図示）、各組のローラ４０２を回転させるモータ（不図示）を備えている。コントローラの制御によってモータが駆動させられると、給紙台４０１上の記録媒体ａが、回転中の各組ローラ４０２のあいだから、各ガイド板の案内する方向へと順次送り出され、所定の搬送経路上を搬送されてゆく。
【００１８】
ヘッド移動装置は、搬送経路上を副走査方向Ａに進行する記録媒体ａを横切るようにかけ渡された案内レール、案内レールにスライド可能に取り付けられた移動台、案内レールにそって移動台を移動させるベルト駆動機構（モータ、ベルト、プーリ等）を有している。記録ヘッド２００は、インク吐出面を記録媒体ａに対向させた状態で移動台に固定されている。ベルト移動機構のモータがコントローラの制御によって駆動させられると移動台が主走査方向に往復移動するため、この移動台に固定された記録ヘッド２００も主走査方向に往復移動する。
【００１９】
コントローラは、外部の情報処理装置等から画像データが転送されてくると、インク供給装置３００のポンプ３０３ａ，３０３ｂを制御することによって、記録ヘッド２００へのインク供給を開始させるとともに、高周波発生装置、記録媒体搬送機構４００およびヘッド移動装置の各モータを制御することによって、記録媒体ａと記録ヘッド２００とを相対移動させながら、記録ヘッド２００の各ピエゾ素子（後述）に適宜に記録電圧を印加させる。このようなコントローラの制御処理によって、記録媒体ａ上における記録ヘッド２００の軌跡に画像が記録されてゆき、最終的に、画像データが表す全体画像が記録媒体ａ上に形成される。
【００２０】
記録ヘッド２００は、圧電形のマルチヘッド（ピエゾ素子のひずみでインク室の体積を変化させることによって複数のノズルからインクを吐出させる記録ヘッド）である。その構造例を図２（ａ）（ｂ）に示す。
【００２１】
この記録ヘッド２００は、図２（ａ）に示すように、ヘッド基板２０１、インク供給装置からのインクをノズルへ導くインク流路（後述）の一部２０２ａ１，２０２ｂ１を形成する２本のインク導入部材２０２ａ，２０２ｂを有している。
【００２２】
そして、ヘッド基板２０１には、図２（ｂ）に示すように、その前面（記録媒体ａとの対向面）に複数のノズル２０３が形成されている。また、ヘッド基板２０１の内部には、図５（ｂ）に示すように、ノズル２０３につながるインク室２０７が各ノズルごとに個別に設けられている。そして、ヘッド基板２０１の背面（記録媒体ａとの対向面の反対側の面）には、各ノズル２０３のインク室２０７の上部領域にそれぞれピエゾ素子２０４が貼り付けられている。そして、これらのピエゾ素子２０４に記録電極を印加することができるように、各ピエゾ素子２０４は、それぞれ、高周波発振装置に接続されている。
【００２３】
これら複数のノズル２０３および複数のピエゾ素子２０４は、ヘッド基板２０１の前面内および背面内において規則的に配列している。具体的には、主走査方向Ｂに対して適当な角度θ傾斜した複数のノズル列２０３ａ１，２０３ａ２およびピエゾ素子列２０４が副走査方向Ａに等間隔で並んでいる。これらのノズル列２０３ａ１，２０３ａ２およびピエゾ素子列２０４ａのうち、一方側から数えて奇数番目にあるノズル列２０３ａ１およびピエゾ素子列２０４ａ１は、一方のインクタンク３０１ａ内のインクを吐出させるためのものであり、偶数番目の複数ノズル列２０３ａおよびピエゾ素子列２０４ａ２は、他方のインクタンク３０１ｂ内のインクを吐出させるためのものである。
【００２４】
ここで、ノズル列２０３ａ１，２０３ａ２およびピエゾ素子列２０４ａ１，２０４ａ２を主走査方向Ｂに対して傾斜させているのは、ノズル２０３の主走査線（記録ヘッド２００の主走査中に、１のノズル２０３が連続的に吐出するインク液滴によって形成される線）のピッチを狭くするためである。したがって、例えば、高密度記録の要請がなければ、ノズル列を主走査方向Ｂに対して傾斜させる必要はない。
【００２５】
本実施の形態のように、主走査方向Ｂに対してノズル列２０３ａ１，２０３ａ２を傾斜させる場合、その傾斜角度θ、および、各ノズル列２０３ａ１，２０３ａ２内におけるノズルピッチは、例えば、３００ｄｐｉの記録ヘッドであれば、各ノズル列２０３ａ１，２０３ａ２内におけるノズル２０３の主走査線のピッチが約８４．７μｍとなるように定めればよい。また、奇数番目のノズル列２０３ａ１の間隔は、３００ｄｐｉの記録ヘッドであれば、奇数番目２ｎ−１のノズル列２０３ａ１の一端のノズル２０３の主走査線と、そのつぎの奇数番目２（ｎ＋１）−１の他端のノズル２０３の主走査線との間隔が約８４．７μｍとなるように定めればよい。偶数番目のノズル列２０３ａ２の間隔についても同様である。
【００２６】
このようなノズル配列において、各色のノズル列２０３ａ１，２０３ａ２の数を副走査方向Ａにそれぞれ増加させれば、記録ヘッド２００の１回の主走査によって記録媒体ａに記録される記録領域（帯状の画像）の幅が広くなるため、各ノズル列２０３ａ１，２０３ａ２に含まれるノズル数を増やさなくても記録速度を速くすることができる。また、各ノズル列２０３ａ１，２０３ａ２に含まれるノズル数を増やさなければ、主走査方向に記録ヘッド２００が長尺になることはないため、主走査方向への記録ヘッドの往復距離が長くなることもない。したがって、確実な記録速度の向上を図ることができる。
【００２７】
そして、２本のインク導入部材２０２ａ，２０２ｂは、図２（ａ）および図３に示すように、それぞれ、ヘッド基板２０１の裏面（記録媒体ａとの対向面の反対側の面）に副走査方向Ａにそって接着されている。記録速度向上のために各色のノズル列２０３ａ１，２０３ａ２の数が増やされ、ヘッド基板２０１が副走査方向Ａに長尺になっても、このようにヘッド基板２０１の裏面にインク導入管２０２ａ，２０２ｂが副走査方向Ａにそって貼り付けてあれば、長尺なヘッド基板２０１に生じがちな変形（たわみ等）を防止することができる。したがって、各ノズル２０１からインク液滴が適正な方向に向かって吐出されるため、記録媒体ａ上に高画質な画像を記録することができる。
【００２８】
さて、この記録ヘッド２００には、以下に示すように、インク供給装置３００からのインクを各ノズル２０３まで導くためのインク流路が形成されている。
【００２９】
ヘッド基板２０１に接着された２本のインク導入部材２０２ａ，２０２ｂには溝が形成されており、図２（ａ）および図３に示すように、この溝が、ヘッド基板２０１上に、副走査方向Ａ方向へのインク流路２０２ａ１，２０２ｂ１を形成している。各インク導入部材２０２ａ，２０２ｂには、それぞれ、その両端部に貫通孔２０２ａ２，２０２ａ３，２０２ｂ２，２０２ｂ３が開けられている。各インク導入部材２０２ａ，２０２ｂの一端部の貫通孔２０２ａ２，２０２ｂ２（以下、インク導入口２０２ａ２，２０２ｂ２と呼ぶ）には、図３（ａ）に示すように、インク供給装置３００の配管３０４ａ，３０４ｂが接続されている。したがって、一方のインク導入部材２０２ａ内のインク流路２０２ａ１には、一方のインクタンク３０１ａからのインクが供給され、他方のインク導入部材２０２ｂ内のインク流路２０２ｂ１には、他方のインクタンク３０１ａからのインクが供給される。また、各インク導入部材２０２ａ，２０２ｂの他端部の貫通孔２０２ａ３，２０２ｂ３（以下、インク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３と呼ぶ）は、装置使用開始前のインク流路内からの空気抜き処理（後述）のあと、図３（ｃ）に示すように封止栓２０５ａ，２０５ｂで塞がれる。これら各インク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３は、外部にちかづくほど徐々に径が小さくなっている。このような形状にすることによって、空気抜き処理後のインク流路内に多少空気残存していても、その残存空気をインク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３内部に集めることができるからである。このような各インク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３を塞ぐ封止栓２０５ａ，２０５ｂを、空気が内部に取り込む機能がある材料（例えば、スポンジ等）で形成すれば、インク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３内部に集まった残存空気も排出することができるようになる。
【００３０】
また、ヘッド基板２０１の内部には、図４に示すように、各ピエゾ素子列２０４ａ１，２０４ａ２に沿ってインク流路２０６が通っている。図５に示すように、ピエゾ素子列２０４の各ピエゾ素子２０４の下部に設けられたインク室２０７は、すべて、インクの供給を受けるため、そのピエゾ素子列に沿って設けられたインク流路２０６につながっている。そして、これらのインク流路２０６は、１本おきに、その一端部２０６ａ１が、一方のインクタンクにつながったインク流路２０２ａ１へ開放されている（以下、この開放端部２０６ａ１をインク供給口２０６ａ１と呼ぶ）。また、残りのインク流路２０６は、その一端２０６ｂ１が、一方のインクタンクにつながったインク流路２０２ｂ１へ開放されている（以下、この開放端部２０６ｂ１をインク供給口２０６ｂ１と呼ぶ）。したがって、奇数番目のノズル列２０３ａ１のノズル２０３につながっているインク室２０７と、偶数番目のノズル列２０３ａ２のノズル２０３につながっているインク室２０７とには、互いに異なるインクタンクからインクが供給される。
【００３１】
そして、インク供給口が共通のインク流路に面している複数のインク流路２０６の他端側は適当な方向に延長されて１本に合流し、この合流路２０６Ａ，２０６Ｂの末端部２０６ａ２，２０６ｂ２が外部に開放されている（以下、この開放端部２０６ａ２，２０６ｂ２をインク排出口２０６ａ２，２０６ｂ２と呼ぶ）。ここで、各インク流路２０６に個別にインク排出口を設けずに、インク流路２０６を合流させて、その合流路２０６Ａ，２０６Ｂの端部にインク排出口を設けているのは、インク排出口の数を少なくすることによって、後述の空気抜き処理中における排出インクの始末を行いやすくするためである。なお、これら各インク排出口２０６ａ２，２０６ｂ１は、装置使用開始前のインク流路内からの空気抜き処理のあと、それぞれ、封止栓２０８ａ，２０８ｂで塞がれる。
【００３２】
つぎに、図４により、本実施の形態に係るインクジェット記録装置の記録ヘッド２００のインク流路内からの空気抜き処理について説明する。
【００３３】
一般的なインクジェット記録装置は、記録ヘッドのインク流路内からの空気抜きが行われてから使用が開始される。このことは、本実施の形態に係るインクジェット記録装置も同様であるが、本実施の形態に係るインクジェット記録装置は、その記録ヘッド２００のインク流路にインク排出口が設けられているため、以下に示すように、従来のインクジェット記録装置よりもスムーズに、記録ヘッドのインク流路内から残留空気を排出させることができる。
【００３４】
記録ヘッド２００の各インク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３，２０６ａ２，２０６ｂ１が封止栓で塞がれていていない状態で、インク供給装置３００の各ポンプ３０３ａ，３０３ｂを駆動させると、一方のインクタンク３０１ａからのインクが、一方のインク導入部材２０２ａのインク導入口２０２ａ２からインク流路２０２ａ１の一端へ流れ込み、他方のインクタンク３０１ｂからのインクが、他方のインク導入部材２０２ｂのインク導入口２０２ｂ２からインク流路２０２ｂ１の一端へ流れ込む。
【００３５】
そして、各インク流路２０２ａ１，２０２ｂ１に流れ込んだインクの一部は、インク流路２０２ａ１，２０２ｂ１を通過したあと、各インク導入部材２０２ａ，２０２ｂのインク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３から外部に放出される。このようにインク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３から外部に放出されるインクとともに、インク流路２０２ａ１，２０２ｂ１内部の空気も外部に排出されるため、インク流路２０２ａ１，２０２ｂ１内にはほとんど空気が残存することはない。
【００３６】
各インク流路２０２ａ１，２０２ｂ１に流れ込んだインクの残部は、それぞれ、インク供給口２０６ａ１，２０６ｂ１からインク流路２０６へ流れ込む。各インク供給口２０６ａ１からインク流路２０６に流れ込んだインクは、一部が各インク室２０７内部に充填され、その残部が合流路２０６Ａに流れ込んで、その末端部のインク排出口２０６ａ２から外部に放出される。同様に、各インク供給口２０６ｂ１からインク流路２０６に流れ込んだインクは、一部が各インク室２０７内部に充填され、その残部が各合流路２０６Ｂの末端部のインク排出口２０６ｂ２から外部に放出される。このようにインク排出口２０６ａ２，２０６ｂ２から外部に放出されるインクとともに、インク流路２０６内部の空気も外部に排出されるため、インク流路２０６内にはほとんど空気が残存することはない。
【００３７】
このとき、高周波発振装置からの電圧を各ピエゾ素子２０４にそれぞれ印加することによって、全ノズル２０３からもインクを吐出させる。インク室２０７内の空気は、このときノズルから吐出されるインクととも外部に排出される。
【００３８】
以上の処理を適当な時間行ったあと、インク供給装置３００のポンプ３０２ａ，３０２ｂを停止させ、記録ヘッド２００の各インク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３，２０６ａ２，２０６ｂ２をそれぞれ封止栓２０５ａ，２０５ｂ２０８ａ，２０８ｂで塞ぐ。このような空気抜き処理が実行されたあと、本インクジェット記録装置は、使用可能となる。なお、本インクジェット記録装置の画像記録処理実行中には、インクタンクからインク流路内に供給されたインクはノズルからのみ吐出され、このインク吐出によって消費されたぶんだけ、各インクタンクのインクがインク導入口からインク流路内に補給される。
【００３９】
このように、本実施の形態に係るインクジェット記録装置によれば、記録ヘッドのインク流路内を通過したインクがインク排出口から放出されるため、記録ヘッドのインク流路内部の空気をインクとともにインク排出口からスムーズに排出することができる。このようにインク流路に開けられるインク排出口は、ノズル孔のように微細なものである必要がない。したがって、ノズル孔よりも大きな適当な径のインク排出口、すなわち、ノズル孔よりもスムーズにインクを放出できるインク排出口をインク流路の末端に設けることによって、インク流路内の空気をノズル孔だけから抜く場合に比べて、インク流路内の空気をスムーズに排出させることができる。このように、インク流路内の空気抜きがスムーズに行われれば、インク流路内部にほとんど空気が残留することはなくなるため、ノズルからのインク吐出安定性が増し、記録媒体上に記録画像の画質が向上する。
【００４０】
つぎに、本実施の形態に係るインクジェット記録装置の記録ヘッド２００の製造方法について説明する。
【００４１】
前述したヘッド構造は、図５（ｂ）に示したように、ヘッド基板を７枚の薄板２１０，２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６（例えば、ＳＵＳ板、セラミック基板等）の積層体とすることによって容易に実現することができる。このような積層体を作成するには、その構成層となる以下の薄板を予め準備しておく。
【００４２】
最下層となる適当な板厚の薄板２１０には、図６に示すように、適当な径（例えば、約３０〜５０μｍ）の貫通孔２０３を複数開けておく。これらの貫通孔２０３は、前述のノズルとなるものであるため、前述の所定の配列に並んでいる必要がある。
【００４３】
薄板２１０上に積み重ねられる適当な板厚の薄板２１１には、薄板２１０と同様な配列で、薄板２１０の貫通孔２０３の貫通孔よりも径の大きな貫通孔２１１ａ（例えば、直径６０〜１００μｍ程度の貫通孔）を開けておく。
【００４４】
薄板２１１上に積み上げられる適当な板厚の薄板２１２からは、図７に示すように、前述のインク流路２０６，２０６Ａ，２０６Ｂとなるパターンを打ち抜いておく。また、この薄板２１１には、インク室２０７とノズル２０３とのあいだをつなぐための貫通孔２１２ａをノズル数分だけ開けておく（図５参照）。
【００４５】
薄板２１２上に積み重ねられる適当な板厚の薄板２１３には、図８に示すように、前述のインク排出口２０６ａ２，２０６ｂ２の一部となる２つの貫通孔を適当な位置に開けておく。また、前述のインク供給口２０６ａ１，２０６ｂ１の一部となる複数の貫通穴を適当な位置に開けておく。さらに、この薄板２１３には、インク室２０７とインク流路２０６とのあいだをつなぐための貫通孔２１３ｂ、および、インク室２０７とノズル２０３とのあいだをつなぐための貫通孔２１３ａもノズル数ぶんだけ開けておく（図５参照（ｂ））。
【００４６】
薄板２１３上に積み重ねられる適当な厚さの薄板２１４には、図９に示すように、前述のインク排出口２０６ａ２，２０６ｂ２の一部となる２つの貫通孔を適当な位置に開けておく。また、この薄板２１４には、前述のインク供給口２０６ａ１，２０６ｂ１の一部となる複数の貫通穴を適当な位置に開けておく。さらに、この薄板２１４には、インク室２０７とインク流路２０６とのあいだをつなぐための貫通孔２１４ｂ、および、インク室２０７とノズル２０３とのあいだをつなぐための貫通孔２１４ａもノズル数ぶんだけ開けておく（図５参照（ｂ））。
【００４７】
薄板２１４上に積み重ねられる適当な厚さの薄板２１５には、図１０に示すように、前述のインク排出口２０６ａ２，２０６ｂ２の一部となる２つの貫通孔をそれぞれ適当な位置に開けておく。また、この薄板２１５には、前述のインク供給口２０６ａ１，２０６ｂ１の一部となる複数の貫通穴を適当な位置に開けておく。さらに、この薄板２１４には、インク室２０７となる貫通孔をノズル数分だけ開けておく。
【００４８】
積層体の最上層となる適当な厚さの薄板２１６には、図１１に示すように、前述のインク排出口２０６ａ２，２０６ｂ２の開口端となる２つの貫通孔を適当な位置に開けておく。また、この薄板２１５には、前述のインク供給口２０６ａ１，２０６ｂ１の一部となる複数の貫通穴を適当な位置に開けておく。
【００４９】
これらの７枚の薄板２１０，２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６を以下に示すように順次積み重ねることによって、図５に示した積層構造のヘッド基板２０１が完成する。
【００５０】
まず、最下層となる図６の薄板２１０上に薄板２１１を積み重ねると、最下層薄板２１０のノズル孔２０３上に薄板２１１の各貫通孔２１１ａがそれぞれ位置付けられる（図５（ｂ）参照）。
【００５１】
そのうえに、順次、図７の薄板２１２、図８の薄板２１３を積み重ねると、薄板２１２の打ち抜きパターンの内壁と、その上下層薄板２１１，２１３とによってインク流路２０６，２０６Ａ，２０６Ｂが形成される。さらに、そのうえに、順次、図９の薄板２１４、図１０の薄板２１５、図１１の薄板２１６を積み重ねることによって、図５に示した積層構造のヘッド基板２０１が完成する。このヘッド基板２０１の内部においては、薄板２１５の各貫通孔２０７の内壁と、その上下薄板２１４，２１６とによって前述のインク室２０７が複数形成され、これら各インク室２０７とインク流路２０６とがそれぞれ２枚の薄板２１３，２１４の貫通孔２１３ｂ，２１４ｂによってつながれている（図５（ｂ）参照）。また、これら各インク室２０７と最下層薄板２１０のノズル孔２０３とのあいだも、それぞれ、４枚の薄板２１１，２１２，２１３，２１４の貫通孔２１１ａ，２１２ａ，２１３ａ，２１４ａによってつながれている（図５（ｂ）参照）。そして、最上層薄板２１６およびその下位３層の薄板２１３，２１４，２１５の貫通孔２０６ａ２，２０６ｂ２がインク流路２０６Ａ，２０６Ｂの末端部につながって、前述のインク排出口２０６ａ２，２０６ｂ２が形成されている。さらに、薄板２１３，２１４，２１５の貫通孔２０６ａ１，２０６ｂ１がインク流路２０６につながって、前述のインク供給口２０６ａ１，２０６ｂ１が形成されている。
【００５２】
そして、ヘッド基板２０１の最上薄板２１６上の所定の位置にピエゾ素子２０４を貼り付けるとともに、２本の溝付きインク導入部材２０２ａ，２０２ｂを、インク供給口２０６ａ１，２０６ｂ１の並びにかぶさるようにヘッド基板２０１上に接着することによって記録ヘッド２００が完成する
ところで、以上においては、各インク流路２０６の一端側を適当な方向に延長させて合流させ、その合流路２０６Ａ，２０６Ｂの末端部にインク排出口２０６ａ２，２０６ｂ２を設けているが、必ずしも、このようにする必要はない。例えば、各インク流路２０６の両端をインク供給口として利用してもよい。以下、このように各インク流路２０６の両端をインク供給口として利用した場合に、前述の場合とは異なってくる点を説明する。
【００５３】
この場合の記録ヘッドの背面には、図１２に示すように、前述のインク導入部材２０２ａ，２０２ｂに加えて、さらに同様なインク導入部材２０２ｃ，２０２ｄが２本副走査方向Ａにそって接着されている。そして、これらの新たなインク導入部材２０２ｃ，２０２ｄのインク導入口２０２ｃ２，２０２ｄ２にもインクを供給することができるように、この場合のインク供給装置３００は、前述の構成（配管、ポンプ）をさらにもう一組備えている。このもう１組の構成によって、インク導入部材２０２ｃのインク導入口２０２ｃ２に接続されている配管３０４ｃからは、インク導入部材２０２ｂのインク導入口２０２ｂ２に接続された配管３０４ｂからのインクと同色のインクが放出でき、インク導入部材２０２ｄのインク導入口２０２ｄ２に接続されている配管３０４ｄからは、インク導入部材２０２ａのインク導入口２０２ａ２に接続された配管３０４ａからのインクと同色のインクが放出できるようになっている。
【００５４】
そして、図１３に示すように、インク流路２０２ａ１内で一端部２０６ａ１が開放されている各インク流路２０６の他端部２０６ｄ１は、前述の場合のような合流はせずに、そのそれぞれがインク導入部材２０２ｄのインク流路２０２ｄ１内で開放されている。同様に、インク流路２０２ｂ１内で一端部２０６ｂ１が開放されている各インク流路２０６の他端部２０６ｃ１も、前述の場合のような合流はせずに、そのそれぞれがインク導入部材２０２ｃのインク流路２０２ｃ１内で開放されている。
【００５５】
このような記録ヘッドのインク流路からの空気抜き処理は、２本のインク導入部材２０２ａ，２０２ｂのインク導入口２０２ａ２，２０２ｂ２へのインク導入から開始される。これにより各インク流路２０６に流れ込んだインクは、インク導入部材２０２ｃ，２０２ｄのインク流路２０２ｃ１，２０２ｄ１内に放出される。そして、このとき放出されるインクとともに、インク流路２０６内部の空気もインク流路２０２ｃ１，２０２ｄ１に排出される。そのあと、残りのインク導入部材２０２ｃ，２０２ｄのインク導入口２０２ｃ２，２０２ｄ２にもインクを供給する。これによりインク導入部材２０２ｃ，２０２ｄのインク流路２０２ｃ１，２０２ｄ１に流れ込んだインクは、インク導入部材２０２ｃ，２０２ｄのインク排出口２０２ｃ３，２０２ｄ３から外部に放出される。このとき放出されるインクとともに、インク流路２０２ｃ１，２０２ｄ１内部の空気も外部に排出される。
【００５６】
このとき、高周波発振装置からの電圧を各ピエゾ素子２０４にそれぞれ印加することによって、全ノズル２０３からインクを吐出させる。これにより、インク室２０７内の空気は、インクとともにノズルから外部に排出される。
【００５７】
以上の処理を適当な時間行ったあと、インク供給装置３００の全ポンプを停止させ、記録ヘッド２００の各インク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３，２０６ｃ３，２０６ｄ３をそれぞれ封止栓で塞ぐ。
【００５８】
このようなヘッド構造とすれば、画像記録処理中は、全インク導入部材２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄのインク導入口２０２ａ２，２０２ｂ２，２０２ｃ２，２０２ｄ２からインクを供給することによって、各インク流路２０６にその両端からインクが供給されるようにすることができる。このようにすれば、全ノズルへのインク供給速度が速くなるため、画像記録処理の高速化への対応が可能となる。なお、このようなヘッド構造の記録ヘッド２００は、前述の記録ヘッドと同様な方法によって製造することができる。ただし、ヘッド基板に使用する薄板に開ける貫通孔の数、打ち抜きパターンの形状等には、適宜の変更を加える必要がある。例えば、薄板２１２に打ち抜かれるパターン２０６は、図１４に示すように形状となる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、インクジェット記録装置によって高画質な画像を高速に記録することができる。また、インクジェット記録装置の記録ヘッドのインク流路の空気抜きをスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るインクジェット記録装置の断面図である。
【図２】（ａ）は、図１の記録ヘッドの正面図であり、（ｂ）は、図１の記録ヘッドの背面図である。
【図３】（ａ）は、図２のａ−ａ断面図であり、（ｂ）は、図２のｂ−ｂ断面図であり、（ｃ）は、図２のｃ−ｃ断面図である。
【図４】（ａ）は、図２の記録ヘッドの側面図であり、（ｂ）は、そのｄ−ｄ断面図である。
【図５】（ａ）は、図２のピエゾ素子列の一部の拡大図であり、（ｂ）は、そのａ−ａ断面図である。
【図６】図５のヘッド基板の構成層のうちの最下層となる薄板の上面図である。
【図７】図５のヘッド基板の構成層のうちの一中間層となる薄板の上面図である。
【図８】図５のヘッド基板の構成層のうちの一中間層となる薄板の上面図である。
【図９】図５のヘッド基板の構成層のうちの一中間層となる薄板の上面図である。
【図１０】図５のヘッド基板の構成層のうちの一中間層となる薄板の上面図である。
【図１１】図５のヘッド基板の構成層のうちの最上層となる薄板の上面図である。
【図１２】（ａ）は、本発明の実施の一形態に係る記録ヘッドの背面図であり、（ｂ）は、そのａ−ａ断面図である。
【図１３】図１２（ｂ）のｂ−ｂ断面図である。
【図１４】図１２の記録ヘッドのヘッド基板の構成層のうちの一中間層となる薄板の上面図である。
【符号の説明】
２００…記録ヘッド
２０１…ノズル
２０２ａ，２０２ｂ…インク導入部材
２０２ａ３，２０２ｂ３…インク排出口
２０２ａ２，２０２ｂ２…インク導入口
２０４…ピエゾ素子
２０５ａ，２０５ｂ…封止栓
２０６，２０６Ａ，２０６Ｂ…インク流路
２０６ａ１，２０６ｂ１…インク供給口
２０６ａ２，２０６ｂ２…インク排出口
２０７…インク室
２０８ａ，２０８ｂ…封止栓
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置の記録ヘッドの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録は、ノズルからインクをインク液滴として吐出させることによって、記録媒体上にドットを形成する技術である。この技術が適用されたプリンタのうち、シリアル走査型インクジェット記録装置は、記録媒体を所定距離ずつ間欠的に搬送（副走査）しながら、ノズルが複数設けられた記録ヘッドをその記録媒体を横切る方向に往復移動（主走査）させることによって、記録媒体上に画像を形成してゆく。
【０００３】
このシリアル走査型インクジェット記録装置の記録速度を速くするには、記録ヘッドのノズル数を増加させればよい。例えば、主走査方向に記録ヘッドを長尺にして、主走査方向へのノズル配列数を増やせば、記録ヘッドの主走査速度を速くすることができるため、インクジェット記録装置の記録速度を速くすることができる。特開平１１−７８０１３号公報には、主走査方向に記録ヘッドを長尺にするための技術が記載されている。この技術においては、歩留まり良く製造できる小型のマルチヘッドを主走査方向に複数並べることによって、主走査方向に長尺な記録ヘッド（以下、従来の記録ヘッドと呼ぶ）を低いコストで実現している。そして、主走査方向へのノズルピッチが狭くなるように、各小型マルチヘッドをそれぞれ副走査方向に対して適当な角度傾斜させることによって、解像度の向上を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、主走査方向へのノズル数を増やしても、主走査方向にシリアル型記録ヘッドが長尺になり、主走査方向への記録ヘッドの往復距離が長くなるため、実質的な記録速度の向上にはなりにくい。
【０００５】
また、特開平１１−７８０１３号公報の技術においては、複数の小型マルチヘッドを固定するため固定部材として、薄板状の枠体が用いられている。このような薄板状の枠体は、複数の小型マルチヘッドが取り付けられると変形を起こす可能性がある。例えば、マルチヘッドの個数が多くなると、枠体がたわむ可能性が高くなる。そして、枠体にたわみ等の変形が生じると、ノズルからのインク液滴が所期の方向に向かって飛翔しなくなるため、記録媒体上の記録画像の画質が低下する。
【０００６】
ところで、インクジェット記録装置の記録ヘッドに最初にインクを導入したときには、記録画像の記録開始前に、すべてのノズルからインクを吐出させることによって、インク流路内の空気抜きを行う必要がある。ところが、記録ヘッドに導入されたインクを微小なノズルから放出させるだけでは、インク流路内の残留空気を排出させきるのは困難である。そして、記録画像の記録開始前にインク流路の空気抜きが十分になされていないと、インク流路内の残留空気によってインクが流れにくくなり、ノズルからのインク吐出が不安定となる。
【０００７】
そこで、本発明は、高画質な画像を高速に記録することができるインクジェット記録装置を提供することを第一の目的とする。また、本発明は、インク流路内の残存気体を排出させやすいインクジェット記録装置を提供することを第二の目的とする。なお、本発明は、これらの目的のうち少なくとも１つを解決するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、
本発明は、
記録ヘッドからインクを飛翔させるインクジェット記録装置であって、
前記記録ヘッドは、
前記インクを吐出する第１及び第２のインク吐出部の列が交互に並べられたヘッド基板と、
前記第 1 及び第２のインク吐出部の列が交互に並べられた方向に沿って前記ヘッド基板に接触し、第１のインクタンクからのインクを前記第１のインク吐出部に供給するためのインク流路を形成している第１のインク導入部材と、
前記第 1 及び第２のインク吐出部の列が交互に並べられた方向に沿って前記ヘッド基板に接触し、前記第１のインクタンクのインクとは異なるインクの第２のインクタンクからのインクを前記第２のインク吐出部に供給するためのインク流路を形成している第２のインク導入部材と、
を備えることを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。
【０００９】
また、本発明は、インクジェット記録装置において、
インク吐出部にインクを導くためのインク流路に、流路内部のインクを排出するための排出口を開け、この排出口を栓で塞ぐこととした。
【００１０】
なお、これら２つの構成は、組み合わせることもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明に係る実施の一形態について説明する。
【００１２】
最初に、本実施の形態に係るシリアル走査型インクジェット記録装置の概略構成について説明する。ここでは、２色印刷のインクジェット記録装置を一例に挙げる。
【００１３】
図１に示すように、本インクジェット記録装置１０は、以下の筐体５００およびその内部に収容された装置群を備えている。
【００１４】
筐体５００には、未使用の記録媒体ａを筐体内部に挿入するための給紙口（不図示）、画像記録済みの記録媒体（本実施の形態では連続紙ａ）を筐体外部に排出させるための記録媒体排出口５００ａが設けられている。
【００１５】
この筐体内部の装置群には、少なくとも５つの装置、すなわち、（１）記録ヘッド２００、（２）記録ヘッド２００に印加される電圧を発生する高周波発振装置１００、（３）記録ヘッド２００にインクを供給するインク供給装置３００、（４）記録ヘッド２００の前方で記録媒体ａを副走査方向Ａに搬送する記録媒体搬送装置４００、（５）搬送中の記録媒体ａを横切る方向（主走査方向）に記録ヘッド２００を往復移動させるヘッド移動装置（不図示）、（６）外部の情報処理装置等からの画像データに応じてインクジェット記録装置全体を制御するコントローラ（不図示）、が含まれている。
【００１６】
インク供給装置３００は、各色のインクタンク３０１ａ，３０１ｂがつながれる２本の配管３０２ａ，３０２ｂ、記録ヘッド２００につながれた２本の配管３０４ａ，３０４ｂ、タンク側の配管３０４ａ，３０４ｂからヘッド側の配管３０１ａ，３０１ｂへインクを送る２台のポンプ３０３ａ，３０３ｂを備えている。コントローラの制御によって各ポンプ４０４ａ，４０４ｂが駆動すると、インクタンク４０２ａ，４０２ｂ内からインクが吸いあげられ、そのインクが記録ヘッド２００へと送りこまれる。なお、本実施の形態では、互いに異なる色のインクが蓄えられたインクタンク３０１ａ，３０１ｂを各配管３０２ａ，３０２ｂにつなぐことによって２色印刷のインクジェット記録装置を実現しているが、記録ヘッド２００のノズルピッチ等を調整し、同色のインクが蓄えられたインクタンクを両方の配管３０２ａ，３０２ｂにつなげば、単色印刷用のインクジェット記録装置を実現することができる。
【００１７】
記録媒体搬送装置４００は、未使用の記録媒体ａがおかれる給紙台４０１、給紙台４０１から記録媒体排出口５００ａへとつづく所定の搬送経路にそって配置された複数組のローラ４０２およびガイド板（不図示）、各組のローラ４０２を回転させるモータ（不図示）を備えている。コントローラの制御によってモータが駆動させられると、給紙台４０１上の記録媒体ａが、回転中の各組ローラ４０２のあいだから、各ガイド板の案内する方向へと順次送り出され、所定の搬送経路上を搬送されてゆく。
【００１８】
ヘッド移動装置は、搬送経路上を副走査方向Ａに進行する記録媒体ａを横切るようにかけ渡された案内レール、案内レールにスライド可能に取り付けられた移動台、案内レールにそって移動台を移動させるベルト駆動機構（モータ、ベルト、プーリ等）を有している。記録ヘッド２００は、インク吐出面を記録媒体ａに対向させた状態で移動台に固定されている。ベルト移動機構のモータがコントローラの制御によって駆動させられると移動台が主走査方向に往復移動するため、この移動台に固定された記録ヘッド２００も主走査方向に往復移動する。
【００１９】
コントローラは、外部の情報処理装置等から画像データが転送されてくると、インク供給装置３００のポンプ３０３ａ，３０３ｂを制御することによって、記録ヘッド２００へのインク供給を開始させるとともに、高周波発生装置、記録媒体搬送機構４００およびヘッド移動装置の各モータを制御することによって、記録媒体ａと記録ヘッド２００とを相対移動させながら、記録ヘッド２００の各ピエゾ素子（後述）に適宜に記録電圧を印加させる。このようなコントローラの制御処理によって、記録媒体ａ上における記録ヘッド２００の軌跡に画像が記録されてゆき、最終的に、画像データが表す全体画像が記録媒体ａ上に形成される。
【００２０】
記録ヘッド２００は、圧電形のマルチヘッド（ピエゾ素子のひずみでインク室の体積を変化させることによって複数のノズルからインクを吐出させる記録ヘッド）である。その構造例を図２（ａ）（ｂ）に示す。
【００２１】
この記録ヘッド２００は、図２（ａ）に示すように、ヘッド基板２０１、インク供給装置からのインクをノズルへ導くインク流路（後述）の一部２０２ａ１，２０２ｂ１を形成する２本のインク導入部材２０２ａ，２０２ｂを有している。
【００２２】
そして、ヘッド基板２０１には、図２（ｂ）に示すように、その前面（記録媒体ａとの対向面）に複数のノズル２０３が形成されている。また、ヘッド基板２０１の内部には、図５（ｂ）に示すように、ノズル２０３につながるインク室２０７が各ノズルごとに個別に設けられている。そして、ヘッド基板２０１の背面（記録媒体ａとの対向面の反対側の面）には、各ノズル２０３のインク室２０７の上部領域にそれぞれピエゾ素子２０４が貼り付けられている。そして、これらのピエゾ素子２０４に記録電極を印加することができるように、各ピエゾ素子２０４は、それぞれ、高周波発振装置に接続されている。
【００２３】
これら複数のノズル２０３および複数のピエゾ素子２０４は、ヘッド基板２０１の前面内および背面内において規則的に配列している。具体的には、主走査方向Ｂに対して適当な角度θ傾斜した複数のノズル列２０３ａ１，２０３ａ２およびピエゾ素子列２０４が副走査方向Ａに等間隔で並んでいる。これらのノズル列２０３ａ１，２０３ａ２およびピエゾ素子列２０４ａのうち、一方側から数えて奇数番目にあるノズル列２０３ａ１およびピエゾ素子列２０４ａ１は、一方のインクタンク３０１ａ内のインクを吐出させるためのものであり、偶数番目の複数ノズル列２０３ａおよびピエゾ素子列２０４ａ２は、他方のインクタンク３０１ｂ内のインクを吐出させるためのものである。
【００２４】
ここで、ノズル列２０３ａ１，２０３ａ２およびピエゾ素子列２０４ａ１，２０４ａ２を主走査方向Ｂに対して傾斜させているのは、ノズル２０３の主走査線（記録ヘッド２００の主走査中に、１のノズル２０３が連続的に吐出するインク液滴によって形成される線）のピッチを狭くするためである。したがって、例えば、高密度記録の要請がなければ、ノズル列を主走査方向Ｂに対して傾斜させる必要はない。
【００２５】
本実施の形態のように、主走査方向Ｂに対してノズル列２０３ａ１，２０３ａ２を傾斜させる場合、その傾斜角度θ、および、各ノズル列２０３ａ１，２０３ａ２内におけるノズルピッチは、例えば、３００ｄｐｉの記録ヘッドであれば、各ノズル列２０３ａ１，２０３ａ２内におけるノズル２０３の主走査線のピッチが約８４．７μｍとなるように定めればよい。また、奇数番目のノズル列２０３ａ１の間隔は、３００ｄｐｉの記録ヘッドであれば、奇数番目２ｎ−１のノズル列２０３ａ１の一端のノズル２０３の主走査線と、そのつぎの奇数番目２（ｎ＋１）−１の他端のノズル２０３の主走査線との間隔が約８４．７μｍとなるように定めればよい。偶数番目のノズル列２０３ａ２の間隔についても同様である。
【００２６】
このようなノズル配列において、各色のノズル列２０３ａ１，２０３ａ２の数を副走査方向Ａにそれぞれ増加させれば、記録ヘッド２００の１回の主走査によって記録媒体ａに記録される記録領域（帯状の画像）の幅が広くなるため、各ノズル列２０３ａ１，２０３ａ２に含まれるノズル数を増やさなくても記録速度を速くすることができる。また、各ノズル列２０３ａ１，２０３ａ２に含まれるノズル数を増やさなければ、主走査方向に記録ヘッド２００が長尺になることはないため、主走査方向への記録ヘッドの往復距離が長くなることもない。したがって、確実な記録速度の向上を図ることができる。
【００２７】
そして、２本のインク導入部材２０２ａ，２０２ｂは、図２（ａ）および図３に示すように、それぞれ、ヘッド基板２０１の裏面（記録媒体ａとの対向面の反対側の面）に副走査方向Ａにそって接着されている。記録速度向上のために各色のノズル列２０３ａ１，２０３ａ２の数が増やされ、ヘッド基板２０１が副走査方向Ａに長尺になっても、このようにヘッド基板２０１の裏面にインク導入管２０２ａ，２０２ｂが副走査方向Ａにそって貼り付けてあれば、長尺なヘッド基板２０１に生じがちな変形（たわみ等）を防止することができる。したがって、各ノズル２０１からインク液滴が適正な方向に向かって吐出されるため、記録媒体ａ上に高画質な画像を記録することができる。
【００２８】
さて、この記録ヘッド２００には、以下に示すように、インク供給装置３００からのインクを各ノズル２０３まで導くためのインク流路が形成されている。
【００２９】
ヘッド基板２０１に接着された２本のインク導入部材２０２ａ，２０２ｂには溝が形成されており、図２（ａ）および図３に示すように、この溝が、ヘッド基板２０１上に、副走査方向Ａ方向へのインク流路２０２ａ１，２０２ｂ１を形成している。各インク導入部材２０２ａ，２０２ｂには、それぞれ、その両端部に貫通孔２０２ａ２，２０２ａ３，２０２ｂ２，２０２ｂ３が開けられている。各インク導入部材２０２ａ，２０２ｂの一端部の貫通孔２０２ａ２，２０２ｂ２（以下、インク導入口２０２ａ２，２０２ｂ２と呼ぶ）には、図３（ａ）に示すように、インク供給装置３００の配管３０４ａ，３０４ｂが接続されている。したがって、一方のインク導入部材２０２ａ内のインク流路２０２ａ１には、一方のインクタンク３０１ａからのインクが供給され、他方のインク導入部材２０２ｂ内のインク流路２０２ｂ１には、他方のインクタンク３０１ａからのインクが供給される。また、各インク導入部材２０２ａ，２０２ｂの他端部の貫通孔２０２ａ３，２０２ｂ３（以下、インク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３と呼ぶ）は、装置使用開始前のインク流路内からの空気抜き処理（後述）のあと、図３（ｃ）に示すように封止栓２０５ａ，２０５ｂで塞がれる。これら各インク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３は、外部にちかづくほど徐々に径が小さくなっている。このような形状にすることによって、空気抜き処理後のインク流路内に多少空気残存していても、その残存空気をインク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３内部に集めることができるからである。このような各インク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３を塞ぐ封止栓２０５ａ，２０５ｂを、空気が内部に取り込む機能がある材料（例えば、スポンジ等）で形成すれば、インク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３内部に集まった残存空気も排出することができるようになる。
【００３０】
また、ヘッド基板２０１の内部には、図４に示すように、各ピエゾ素子列２０４ａ１，２０４ａ２に沿ってインク流路２０６が通っている。図５に示すように、ピエゾ素子列２０４の各ピエゾ素子２０４の下部に設けられたインク室２０７は、すべて、インクの供給を受けるため、そのピエゾ素子列に沿って設けられたインク流路２０６につながっている。そして、これらのインク流路２０６は、１本おきに、その一端部２０６ａ１が、一方のインクタンクにつながったインク流路２０２ａ１へ開放されている（以下、この開放端部２０６ａ１をインク供給口２０６ａ１と呼ぶ）。また、残りのインク流路２０６は、その一端２０６ｂ１が、一方のインクタンクにつながったインク流路２０２ｂ１へ開放されている（以下、この開放端部２０６ｂ１をインク供給口２０６ｂ１と呼ぶ）。したがって、奇数番目のノズル列２０３ａ１のノズル２０３につながっているインク室２０７と、偶数番目のノズル列２０３ａ２のノズル２０３につながっているインク室２０７とには、互いに異なるインクタンクからインクが供給される。
【００３１】
そして、インク供給口が共通のインク流路に面している複数のインク流路２０６の他端側は適当な方向に延長されて１本に合流し、この合流路２０６Ａ，２０６Ｂの末端部２０６ａ２，２０６ｂ２が外部に開放されている（以下、この開放端部２０６ａ２，２０６ｂ２をインク排出口２０６ａ２，２０６ｂ２と呼ぶ）。ここで、各インク流路２０６に個別にインク排出口を設けずに、インク流路２０６を合流させて、その合流路２０６Ａ，２０６Ｂの端部にインク排出口を設けているのは、インク排出口の数を少なくすることによって、後述の空気抜き処理中における排出インクの始末を行いやすくするためである。なお、これら各インク排出口２０６ａ２，２０６ｂ１は、装置使用開始前のインク流路内からの空気抜き処理のあと、それぞれ、封止栓２０８ａ，２０８ｂで塞がれる。
【００３２】
つぎに、図４により、本実施の形態に係るインクジェット記録装置の記録ヘッド２００のインク流路内からの空気抜き処理について説明する。
【００３３】
一般的なインクジェット記録装置は、記録ヘッドのインク流路内からの空気抜きが行われてから使用が開始される。このことは、本実施の形態に係るインクジェット記録装置も同様であるが、本実施の形態に係るインクジェット記録装置は、その記録ヘッド２００のインク流路にインク排出口が設けられているため、以下に示すように、従来のインクジェット記録装置よりもスムーズに、記録ヘッドのインク流路内から残留空気を排出させることができる。
【００３４】
記録ヘッド２００の各インク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３，２０６ａ２，２０６ｂ１が封止栓で塞がれていていない状態で、インク供給装置３００の各ポンプ３０３ａ，３０３ｂを駆動させると、一方のインクタンク３０１ａからのインクが、一方のインク導入部材２０２ａのインク導入口２０２ａ２からインク流路２０２ａ１の一端へ流れ込み、他方のインクタンク３０１ｂからのインクが、他方のインク導入部材２０２ｂのインク導入口２０２ｂ２からインク流路２０２ｂ１の一端へ流れ込む。
【００３５】
そして、各インク流路２０２ａ１，２０２ｂ１に流れ込んだインクの一部は、インク流路２０２ａ１，２０２ｂ１を通過したあと、各インク導入部材２０２ａ，２０２ｂのインク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３から外部に放出される。このようにインク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３から外部に放出されるインクとともに、インク流路２０２ａ１，２０２ｂ１内部の空気も外部に排出されるため、インク流路２０２ａ１，２０２ｂ１内にはほとんど空気が残存することはない。
【００３６】
各インク流路２０２ａ１，２０２ｂ１に流れ込んだインクの残部は、それぞれ、インク供給口２０６ａ１，２０６ｂ１からインク流路２０６へ流れ込む。各インク供給口２０６ａ１からインク流路２０６に流れ込んだインクは、一部が各インク室２０７内部に充填され、その残部が合流路２０６Ａに流れ込んで、その末端部のインク排出口２０６ａ２から外部に放出される。同様に、各インク供給口２０６ｂ１からインク流路２０６に流れ込んだインクは、一部が各インク室２０７内部に充填され、その残部が各合流路２０６Ｂの末端部のインク排出口２０６ｂ２から外部に放出される。このようにインク排出口２０６ａ２，２０６ｂ２から外部に放出されるインクとともに、インク流路２０６内部の空気も外部に排出されるため、インク流路２０６内にはほとんど空気が残存することはない。
【００３７】
このとき、高周波発振装置からの電圧を各ピエゾ素子２０４にそれぞれ印加することによって、全ノズル２０３からもインクを吐出させる。インク室２０７内の空気は、このときノズルから吐出されるインクととも外部に排出される。
【００３８】
以上の処理を適当な時間行ったあと、インク供給装置３００のポンプ３０２ａ，３０２ｂを停止させ、記録ヘッド２００の各インク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３，２０６ａ２，２０６ｂ２をそれぞれ封止栓２０５ａ，２０５ｂ２０８ａ，２０８ｂで塞ぐ。このような空気抜き処理が実行されたあと、本インクジェット記録装置は、使用可能となる。なお、本インクジェット記録装置の画像記録処理実行中には、インクタンクからインク流路内に供給されたインクはノズルからのみ吐出され、このインク吐出によって消費されたぶんだけ、各インクタンクのインクがインク導入口からインク流路内に補給される。
【００３９】
このように、本実施の形態に係るインクジェット記録装置によれば、記録ヘッドのインク流路内を通過したインクがインク排出口から放出されるため、記録ヘッドのインク流路内部の空気をインクとともにインク排出口からスムーズに排出することができる。このようにインク流路に開けられるインク排出口は、ノズル孔のように微細なものである必要がない。したがって、ノズル孔よりも大きな適当な径のインク排出口、すなわち、ノズル孔よりもスムーズにインクを放出できるインク排出口をインク流路の末端に設けることによって、インク流路内の空気をノズル孔だけから抜く場合に比べて、インク流路内の空気をスムーズに排出させることができる。このように、インク流路内の空気抜きがスムーズに行われれば、インク流路内部にほとんど空気が残留することはなくなるため、ノズルからのインク吐出安定性が増し、記録媒体上に記録画像の画質が向上する。
【００４０】
つぎに、本実施の形態に係るインクジェット記録装置の記録ヘッド２００の製造方法について説明する。
【００４１】
前述したヘッド構造は、図５（ｂ）に示したように、ヘッド基板を７枚の薄板２１０，２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６（例えば、ＳＵＳ板、セラミック基板等）の積層体とすることによって容易に実現することができる。このような積層体を作成するには、その構成層となる以下の薄板を予め準備しておく。
【００４２】
最下層となる適当な板厚の薄板２１０には、図６に示すように、適当な径（例えば、約３０〜５０μｍ）の貫通孔２０３を複数開けておく。これらの貫通孔２０３は、前述のノズルとなるものであるため、前述の所定の配列に並んでいる必要がある。
【００４３】
薄板２１０上に積み重ねられる適当な板厚の薄板２１１には、薄板２１０と同様な配列で、薄板２１０の貫通孔２０３の貫通孔よりも径の大きな貫通孔２１１ａ（例えば、直径６０〜１００μｍ程度の貫通孔）を開けておく。
【００４４】
薄板２１１上に積み上げられる適当な板厚の薄板２１２からは、図７に示すように、前述のインク流路２０６，２０６Ａ，２０６Ｂとなるパターンを打ち抜いておく。また、この薄板２１１には、インク室２０７とノズル２０３とのあいだをつなぐための貫通孔２１２ａをノズル数分だけ開けておく（図５参照）。
【００４５】
薄板２１２上に積み重ねられる適当な板厚の薄板２１３には、図８に示すように、前述のインク排出口２０６ａ２，２０６ｂ２の一部となる２つの貫通孔を適当な位置に開けておく。また、前述のインク供給口２０６ａ１，２０６ｂ１の一部となる複数の貫通穴を適当な位置に開けておく。さらに、この薄板２１３には、インク室２０７とインク流路２０６とのあいだをつなぐための貫通孔２１３ｂ、および、インク室２０７とノズル２０３とのあいだをつなぐための貫通孔２１３ａもノズル数ぶんだけ開けておく（図５参照（ｂ））。
【００４６】
薄板２１３上に積み重ねられる適当な厚さの薄板２１４には、図９に示すように、前述のインク排出口２０６ａ２，２０６ｂ２の一部となる２つの貫通孔を適当な位置に開けておく。また、この薄板２１４には、前述のインク供給口２０６ａ１，２０６ｂ１の一部となる複数の貫通穴を適当な位置に開けておく。さらに、この薄板２１４には、インク室２０７とインク流路２０６とのあいだをつなぐための貫通孔２１４ｂ、および、インク室２０７とノズル２０３とのあいだをつなぐための貫通孔２１４ａもノズル数ぶんだけ開けておく（図５参照（ｂ））。
【００４７】
薄板２１４上に積み重ねられる適当な厚さの薄板２１５には、図１０に示すように、前述のインク排出口２０６ａ２，２０６ｂ２の一部となる２つの貫通孔をそれぞれ適当な位置に開けておく。また、この薄板２１５には、前述のインク供給口２０６ａ１，２０６ｂ１の一部となる複数の貫通穴を適当な位置に開けておく。さらに、この薄板２１４には、インク室２０７となる貫通孔をノズル数分だけ開けておく。
【００４８】
積層体の最上層となる適当な厚さの薄板２１６には、図１１に示すように、前述のインク排出口２０６ａ２，２０６ｂ２の開口端となる２つの貫通孔を適当な位置に開けておく。また、この薄板２１５には、前述のインク供給口２０６ａ１，２０６ｂ１の一部となる複数の貫通穴を適当な位置に開けておく。
【００４９】
これらの７枚の薄板２１０，２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６を以下に示すように順次積み重ねることによって、図５に示した積層構造のヘッド基板２０１が完成する。
【００５０】
まず、最下層となる図６の薄板２１０上に薄板２１１を積み重ねると、最下層薄板２１０のノズル孔２０３上に薄板２１１の各貫通孔２１１ａがそれぞれ位置付けられる（図５（ｂ）参照）。
【００５１】
そのうえに、順次、図７の薄板２１２、図８の薄板２１３を積み重ねると、薄板２１２の打ち抜きパターンの内壁と、その上下層薄板２１１，２１３とによってインク流路２０６，２０６Ａ，２０６Ｂが形成される。さらに、そのうえに、順次、図９の薄板２１４、図１０の薄板２１５、図１１の薄板２１６を積み重ねることによって、図５に示した積層構造のヘッド基板２０１が完成する。このヘッド基板２０１の内部においては、薄板２１５の各貫通孔２０７の内壁と、その上下薄板２１４，２１６とによって前述のインク室２０７が複数形成され、これら各インク室２０７とインク流路２０６とがそれぞれ２枚の薄板２１３，２１４の貫通孔２１３ｂ，２１４ｂによってつながれている（図５（ｂ）参照）。また、これら各インク室２０７と最下層薄板２１０のノズル孔２０３とのあいだも、それぞれ、４枚の薄板２１１，２１２，２１３，２１４の貫通孔２１１ａ，２１２ａ，２１３ａ，２１４ａによってつながれている（図５（ｂ）参照）。そして、最上層薄板２１６およびその下位３層の薄板２１３，２１４，２１５の貫通孔２０６ａ２，２０６ｂ２がインク流路２０６Ａ，２０６Ｂの末端部につながって、前述のインク排出口２０６ａ２，２０６ｂ２が形成されている。さらに、薄板２１３，２１４，２１５の貫通孔２０６ａ１，２０６ｂ１がインク流路２０６につながって、前述のインク供給口２０６ａ１，２０６ｂ１が形成されている。
【００５２】
そして、ヘッド基板２０１の最上薄板２１６上の所定の位置にピエゾ素子２０４を貼り付けるとともに、２本の溝付きインク導入部材２０２ａ，２０２ｂを、インク供給口２０６ａ１，２０６ｂ１の並びにかぶさるようにヘッド基板２０１上に接着することによって記録ヘッド２００が完成する
ところで、以上においては、各インク流路２０６の一端側を適当な方向に延長させて合流させ、その合流路２０６Ａ，２０６Ｂの末端部にインク排出口２０６ａ２，２０６ｂ２を設けているが、必ずしも、このようにする必要はない。例えば、各インク流路２０６の両端をインク供給口として利用してもよい。以下、このように各インク流路２０６の両端をインク供給口として利用した場合に、前述の場合とは異なってくる点を説明する。
【００５３】
この場合の記録ヘッドの背面には、図１２に示すように、前述のインク導入部材２０２ａ，２０２ｂに加えて、さらに同様なインク導入部材２０２ｃ，２０２ｄが２本副走査方向Ａにそって接着されている。そして、これらの新たなインク導入部材２０２ｃ，２０２ｄのインク導入口２０２ｃ２，２０２ｄ２にもインクを供給することができるように、この場合のインク供給装置３００は、前述の構成（配管、ポンプ）をさらにもう一組備えている。このもう１組の構成によって、インク導入部材２０２ｃのインク導入口２０２ｃ２に接続されている配管３０４ｃからは、インク導入部材２０２ｂのインク導入口２０２ｂ２に接続された配管３０４ｂからのインクと同色のインクが放出でき、インク導入部材２０２ｄのインク導入口２０２ｄ２に接続されている配管３０４ｄからは、インク導入部材２０２ａのインク導入口２０２ａ２に接続された配管３０４ａからのインクと同色のインクが放出できるようになっている。
【００５４】
そして、図１３に示すように、インク流路２０２ａ１内で一端部２０６ａ１が開放されている各インク流路２０６の他端部２０６ｄ１は、前述の場合のような合流はせずに、そのそれぞれがインク導入部材２０２ｄのインク流路２０２ｄ１内で開放されている。同様に、インク流路２０２ｂ１内で一端部２０６ｂ１が開放されている各インク流路２０６の他端部２０６ｃ１も、前述の場合のような合流はせずに、そのそれぞれがインク導入部材２０２ｃのインク流路２０２ｃ１内で開放されている。
【００５５】
このような記録ヘッドのインク流路からの空気抜き処理は、２本のインク導入部材２０２ａ，２０２ｂのインク導入口２０２ａ２，２０２ｂ２へのインク導入から開始される。これにより各インク流路２０６に流れ込んだインクは、インク導入部材２０２ｃ，２０２ｄのインク流路２０２ｃ１，２０２ｄ１内に放出される。そして、このとき放出されるインクとともに、インク流路２０６内部の空気もインク流路２０２ｃ１，２０２ｄ１に排出される。そのあと、残りのインク導入部材２０２ｃ，２０２ｄのインク導入口２０２ｃ２，２０２ｄ２にもインクを供給する。これによりインク導入部材２０２ｃ，２０２ｄのインク流路２０２ｃ１，２０２ｄ１に流れ込んだインクは、インク導入部材２０２ｃ，２０２ｄのインク排出口２０２ｃ３，２０２ｄ３から外部に放出される。このとき放出されるインクとともに、インク流路２０２ｃ１，２０２ｄ１内部の空気も外部に排出される。
【００５６】
このとき、高周波発振装置からの電圧を各ピエゾ素子２０４にそれぞれ印加することによって、全ノズル２０３からインクを吐出させる。これにより、インク室２０７内の空気は、インクとともにノズルから外部に排出される。
【００５７】
以上の処理を適当な時間行ったあと、インク供給装置３００の全ポンプを停止させ、記録ヘッド２００の各インク排出口２０２ａ３，２０２ｂ３，２０６ｃ３，２０６ｄ３をそれぞれ封止栓で塞ぐ。
【００５８】
このようなヘッド構造とすれば、画像記録処理中は、全インク導入部材２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄのインク導入口２０２ａ２，２０２ｂ２，２０２ｃ２，２０２ｄ２からインクを供給することによって、各インク流路２０６にその両端からインクが供給されるようにすることができる。このようにすれば、全ノズルへのインク供給速度が速くなるため、画像記録処理の高速化への対応が可能となる。なお、このようなヘッド構造の記録ヘッド２００は、前述の記録ヘッドと同様な方法によって製造することができる。ただし、ヘッド基板に使用する薄板に開ける貫通孔の数、打ち抜きパターンの形状等には、適宜の変更を加える必要がある。例えば、薄板２１２に打ち抜かれるパターン２０６は、図１４に示すように形状となる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、インクジェット記録装置によって高画質な画像を高速に記録することができる。また、インクジェット記録装置の記録ヘッドのインク流路の空気抜きをスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るインクジェット記録装置の断面図である。
【図２】（ａ）は、図１の記録ヘッドの正面図であり、（ｂ）は、図１の記録ヘッドの背面図である。
【図３】（ａ）は、図２のａ−ａ断面図であり、（ｂ）は、図２のｂ−ｂ断面図であり、（ｃ）は、図２のｃ−ｃ断面図である。
【図４】（ａ）は、図２の記録ヘッドの側面図であり、（ｂ）は、そのｄ−ｄ断面図である。
【図５】（ａ）は、図２のピエゾ素子列の一部の拡大図であり、（ｂ）は、そのａ−ａ断面図である。
【図６】図５のヘッド基板の構成層のうちの最下層となる薄板の上面図である。
【図７】図５のヘッド基板の構成層のうちの一中間層となる薄板の上面図である。
【図８】図５のヘッド基板の構成層のうちの一中間層となる薄板の上面図である。
【図９】図５のヘッド基板の構成層のうちの一中間層となる薄板の上面図である。
【図１０】図５のヘッド基板の構成層のうちの一中間層となる薄板の上面図である。
【図１１】図５のヘッド基板の構成層のうちの最上層となる薄板の上面図である。
【図１２】（ａ）は、本発明の実施の一形態に係る記録ヘッドの背面図であり、（ｂ）は、そのａ−ａ断面図である。
【図１３】図１２（ｂ）のｂ−ｂ断面図である。
【図１４】図１２の記録ヘッドのヘッド基板の構成層のうちの一中間層となる薄板の上面図である。
【符号の説明】
２００…記録ヘッド
２０１…ノズル
２０２ａ，２０２ｂ…インク導入部材
２０２ａ３，２０２ｂ３…インク排出口
２０２ａ２，２０２ｂ２…インク導入口
２０４…ピエゾ素子
２０５ａ，２０５ｂ…封止栓
２０６，２０６Ａ，２０６Ｂ…インク流路
２０６ａ１，２０６ｂ１…インク供給口
２０６ａ２，２０６ｂ２…インク排出口
２０７…インク室
２０８ａ，２０８ｂ…封止栓
Claims (2)
- 記録ヘッドからインクを飛翔させるインクジェット記録装置であって、
前記記録ヘッドは、
前記インクを吐出する第１及び第２のインク吐出部の列が交互に並べられたヘッド基板と、
前記第 1 及び第２のインク吐出部の列が交互に並べられた方向に沿って前記ヘッド基板に接触し、第１のインクタンクからのインクを前記第１のインク吐出部に供給するためのインク流路を形成している第１のインク導入部材と、
前記第 1 及び第２のインク吐出部の列が交互に並べられた方向に沿って前記ヘッド基板に接触し、前記第１のインクタンクのインクとは異なるインクの第２のインクタンクからのインクを前記第２のインク吐出部に供給するためのインク流路を形成している第２のインク導入部材と、
を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。 - 請求項１記載のインクジェット記録装置であって、
前記第１及び第２のインク導入部材には、前記インク流路内を通過したインクを排出させるための排出口が開けられ、
当該インクジェット記録装置は、前記排出口を塞ぐための栓を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
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