JP3856335B2

JP3856335B2 - 液滴噴射装置

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Publication number: JP3856335B2
Application number: JP2005094358A
Authority: JP
Inventors: 久満堀
Original assignee: 富士フイルムホールディングス株式会社
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2025-03-29
Also published as: JP2005313622A

Description

本発明は液滴噴射装置に係り、特にノズルを介して対象物に液滴を噴射する液滴噴射装置に関する。

液滴噴射ヘッドおよびこれを用いた液滴噴射装置としては、たとえばインクを噴出するノズルが多数形成された記録ヘッドを内蔵したインクジェットプリンタが知られている。

インクジェットプリンタは、記録ヘッドの圧力室を機械的に変形させたり、インク流路に配置されたヒータに通電して気泡を発生させ、これにより得た圧力によって圧力室のノズルからインクを噴射し、記録紙などの対象物（被記録媒体）上にインクを塗布するものである。記録ヘッドと被記録媒体とは相対的に移動され、これにより被記録媒体上に所望の画像などが形成される。したがって、形成される画像の品質は、搭載される記録ヘッドの性能に大きく依存する。

ところで、記録ヘッド内部では、インクを初めて充填する場合に気泡が残留したり、インクに生ずる脈動によってノズルからインク流路に気泡が進入する場合がある。この気泡がインク供給を妨げたり、インクを吐出するための圧力を吸収するので、ノズルにおけるインクの噴射量（被記録媒体上に打滴されるドットサイズ）や飛翔方向（打滴位置）、飛翔速度（打滴位置）が不適切になるなどのインク吐出不良が発生し、記録画像の品質が低下する場合がある。

これを解決するために周知の如く、記録ヘッドの回復処理（フラッシング，ワイピング，予備吐出，ノズル吸引など）を必要に応じて行ない、気泡を排出する技術が知られている。また、気泡の排出性の向上と、画像形成時のノズルからのインク吐出の安定性の向上を図った発明も開示されている（特許文献１〜４参照）。

たとえば特許文献１では、圧力室へのインク供給部の断面積を共通液室（圧力室の上流側に設けられる）の断面積よりも小さくしてインク供給部でのインクの流速を早め、気泡排出性を向上させる記載がある。

特許文献２では、高速安定性の高いマトリクス型の記録ヘッドのインク供給形状が開示され、さらにインク供給部の流路抵抗を数値で限定し、高速かつ連続でのインク吐出の安定性を改善する記載がある。

特許文献３では、マトリクス型の記録ヘッドの本流中央または両端にインク供給口（特許文献３で言う液体供給手段）を設けて、流路抵抗を下げて記録ヘッドを小型化する記載がある。

特許文献４では、バッファタンクを介してインクを循環供給してポンプの脈動低減を図り、高速、連続でのインク吐出の安定性を改善する記載がある。

また特許文献５では、記録ヘッドの長手方向両端部にインク供給口を有するライン型ヘッドが示されている。
特開平９−２２６１４２号公報特開２００２−２８３５８５号公報特開２００２−３６１８６７号公報特開平８−１３２６４０号公報特開平９−２８６０９８号公報

特許文献１，２では、インク供給路の流速を早めたり、ダミーノズルを設けることでノズル吸引時の気泡排出性を改善する技術が開示されているが、インク供給路に終端部が存在し、この終端部に気泡が溜まり易く、気泡の排出性が不十分である欠点があった。このような部分に溜まった気泡を排出するために行なわれるノズル吸引では、大量のインクを吸引する必要があった。とくに、長尺の記録ヘッドにこのような技術を適用すると、さらに大量のインクを吸引する必要があった。

特許文献３に開示された技術では、本流中央、または両端にインク供給口を設けて流路抵抗を下げる発明がなされているが、インク供給口が１〜２個のみしか設けられておらず、たとえばライン型のインクジェットでは、記録ヘッドの大型化に伴ってインク供給不足を生じやすい問題があった。また、前述の従来技術と同様にインク供給路に終端部が存在するため、気泡排出性は不充分である。

特許文献４に開示された技術では、ライン型の記録ヘッドにおけるサブタンク補給，吐出補給，吐出回復，加圧吐出回復など、各種インク供給モードは開示されているものの、ヘッドの内部流路構造については言及されておらず、マトリクス型の記録ヘッドへの適用も示されていない。

特許文献５に開示された技術では、記録ヘッドの長手方向両端部にインク供給口を有する記録ヘッドが記載されているものの、具体的なインク供給に関しては言及されていない。さらにこのような記録ヘッドでは、いわゆる長尺かつ大型のマトリクス型記録ヘッドにおいてはインクの安定供給が困難となる欠点があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、とくにマトリクス型での液流路内の気泡排出性を向上させた液滴噴射ヘッドおよび、インクの供給や液滴吐出の安定性の向上を図った液滴噴射装置を提供することを目的とする。

本発明は前記目的を達成するために、液滴が吐出されるノズルが形成された複数の液室を２次元状に配し、該ノズルから所定の液滴量を吐出させる液加圧手段を備えた液滴噴射ヘッドであって、液供給口及び液排出口のうち少なくとも一方の通液口として機能する流路口を備えた２本の本流路と、これら２本の本流路の間にかけ渡されるようにして配置され、前記２本の本流路に連通されるとともに前記液室に連通され、各液室に液を供給可能な複数の支流路と、を有し、前記２本の本流路の両端部にそれぞれの前記流路口が形成された液滴噴射ヘッドと、前記２本の本流路のうち第１の本流路の一方側の端部に形成された流路口を通る液の流れを開閉すべく当該端部側に設けられた第１の弁手段と、前記２本の本流路のうち前記第１の本流路と異なる第２の本流路の端部のうち前記第１の本流路における前記第１の弁手段の配設位置と反対側の端部に形成された流路口を通る液の流れを開閉すべく当該端部側に設けられた第２の弁手段と、前記第１の弁手段および前記第２の弁手段を制御する弁制御手段と、を備え、前記弁制御手段は、電源投入時、または、画像不良発生時の前記液滴噴射ヘッドへの液供給において、前記第１の弁手段を開き、かつ前記第２の弁手段を閉じて、前記第１の弁手段を介して前記第１の本流路に液を充填させるステップと、前記第１の弁手段を閉じ、かつ前記第２の弁手段を開いて前記第２の弁手段を介して前記第２の本流路に液を充填させるステップとを実施し、前記２本の本流路に液を充填させた後、前記第１の弁手段および前記第２の弁手段の双方を閉じた状態とし、前記第１の弁手段および前記第２の弁手段が設けられていない他の２つ流路口を通して、前記２本の本流路および前記複数の支流路内に液を充填させるステップを実施し、画像形成時に前記ノズルから液滴を吐出する際の前記液滴吐出ヘッドへの液供給において、前記第１の弁手段と前記第２の弁手段との双方を開き、当該開いた状態の第１の弁手段および第２の弁手段を介して前記２本の本流路に液を供給させることを特徴とする。

なお、このような本流路は２本のみに限定されず、２本以上設けた態様としてもよい。この場合には、各本流路の両端部に流路口を形成してもよいし、複数の本流路のうちの少
なくとも２本の本流路の両端部に流路口を形成してもよい。

ここで、本流路には、本流路両端部の流路口を介して液供給手段から液が供給される。本明細書における「液供給手段」とは、液滴噴射ヘッドに液を供給させる手段を広く意味するものとする。具体的には、たとえば液タンクなどから液管にポンプなどで強制的に液を供給する態様における当該液管のほか、このような液管を用いずに直接ポンプと接続された態様における当該ポンプなど、液を供給可能な手段のすべてを広く意味するものとする。

本発明の一態様によれば、本流路および支流路には、流路としての終端部が形成されていないので、液の停留が発生せず、気泡の除去が効率よく行なえる。すなわち、本流路は２本設けられ、これら本流路に複数の支流路がかけ渡されていることから、支流路において液の円滑な流れの妨げとなる終端部を無くすことができる。したがって、液の停留が発生せず、回復処理による気泡の除去が効率よく行なえる。

この「終端部」とは、いわゆる流路の隅の部分であって、液が循環されずによどみ易い部分を意味するものとする。具体的には、たとえば流路の行き止まり部などが挙げられる。

請求項１に記載された本発明によれば、たとえば流路口を液供給口として機能させる場合には、流路口が２本の本流路の両端部に形成されているので、本流路の全ての端部から液を供給でき、高速かつ連続での液吐出動作時に液を安定して供給できる。これにより、たとえば長尺の記録ヘッドなどの大型の液滴噴射ヘッドを備えた液滴噴射装置に本発明を適用すれば、液の供給が不足することなく安定して行なえる。なお、流路口を液排出口として機能させる場合には、流路口が本流路の両端部に形成されているので、本流路の全ての端部から液の排出をスムーズに行なえる。

さらに、本流路は２本設けられ、これら本流路のうち第１の本流路の一方側の端部に設けられた第１の弁手段と、この第１の本流路と異なる第２の本流路の端部のうち、第１の弁手段の配設位置と反対側の端部に設けられた第２の弁手段と、を備えているので、少ない弁手段で流路内の液の流れを効率よく制御できる。また、これら弁手段を動作モードに応じて制御するので、液の充填や回復動作、液吐出動作などにおける液供給の安定化が図れる。

なお、２本の本流路に複数の支流路を掛け渡して連通させれば、支流部において液の円滑な流れの妨げとなる終端部を無くすことができる。したがって、液の停留が発生せず、回復処理による気泡の除去が効率よく行なえる。

請求項４に記載された本発明によれば、予備吐出時に、流路口と連結された液供給手段によって液を加圧供給させるので、予備吐出の能力を高めることができる。

請求項５に記載された本発明によれば、弁手段は、液の流れを規制するバルブであるので、第１の本流路、第２の本流路および支流路における液の流れをきめ細かに制御できる。

請求項７に記載された本発明によれば、本流路および支流路は、複数の液室の配置中心に対し、略回転対称性を有するように配置されているので、複数の液室に対して本流路および支流路の流路有効長さを略一定にでき、液の充填／置換やリフィル性に優れた流路を構成できる。

なお、本明細書において「被記録媒体」は、液滴が噴霧される媒体（被画像形成媒体、記録媒体、受像媒体、記録紙など呼ばれるもの）であり、連続用紙、カット紙、シール用紙、ＯＨＰシートなどの樹脂シート、フイルム、布、その他材質や形状を問わず、様々な媒体を含むものとする。

本発明によれば、本流路の全ての端部から液を供給させるので、高速かつ連続での液吐出動作に液を安定して供給できる。また、本流路や支流路に終端部を形成せず、液の停留を無くしたので、回復処理による気泡の除去が効率よく行なえる。さらに、少ない弁手段で液の充填／置換やリフィル、予備吐出に応じて流路内の液の流れを効率よく制御できる。

図１は本発明の実施の形態に係る液滴噴射ヘッドおよび液滴噴射装置が適用されたインクジェットプリンタの構成を模式的に示す構成図である。

同図に示すようにこのインクジェットプリンタ１０は、インクの色ごとに設けられた複数の記録ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを有する画像形成部１２と、各記録ヘッド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（被記録媒体）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、前記画像形成部１２の各記録ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙのノズル面（図１中不図示。図６における符号７８下面）に対向して配置され、記録紙１６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、画像形成部１２による画像形成結果を読み取る画像検出部２４と、画像形成済みの記録紙１６を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。

給紙部１８において、記録紙１６の一例としてロール紙（連続用紙）が示されているが、紙幅や紙質などが異なる複数のロール紙を併設してもよい。また、ロール紙に代えて、またはこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットから用紙を供給してもよい。なお、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或いは無線タグなどの情報記録体をロール紙のマガジンなどに取り付け、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、ロール紙として巻回されていたことによる巻きクセが残り、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における加熱ドラム３０によって記録紙の巻きクセ方向と逆方向に曲げつつ記録紙１６に熱を与える。このとき、多少、画像形成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。

ロール紙を使用する装置構成の場合、同図に示すようにデカール処理部２０の後段に裁断用のカッター２８が設けられており、このカッター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、たとえば記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する可動刃（丸刃でもよい）２８Ｂとから構成されており、画像形成面裏側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで画像形成面側に可動刃２８Ｂが配置される。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。

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、少なくとも画像形成部１２のノズル面および画像検出部２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）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不図時の吸引孔が形成されている。ローラ３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において、画像形成部１２のノズル面および画像検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ３４が設けられており、この吸着チャンバ３４をファン３５で吸引して吸着チャンバ３４内を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９中符号１５２として記載）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１上の時計まわり方向に駆動され、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。

なお、縁無しプリントなどではベルト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（画像形成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示さないが、たとえば、ブラシ・ロール、吸水ロールなどをニップする方式、清浄エアを吹き掛けるエアブロー方式、或いはこれらの組み合わせなどがある。

このほかにも、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、画像形成領域をローラ・ニップ搬送すると、画像形成直後に記録紙１６の画像形成面を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。したがって、本例のように画像形成領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送機構が好ましい態様と言える。

吸着ベルト搬送部２２によって形成される記録紙搬送路上において、画像形成部１２の上流側には記録紙検出部４０が設けられている。記録紙検出部４０は、画像形成時のインク吐出タイミングなどを決定するために、画像形成前の記録紙１６の位置を検出し、後述するシステムコントローラ（図９における符号１３２として記載）に検出信号を送信する。

画像形成部１２は、図２に示すように最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを記録紙搬送方向と直交方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドである。詳細な構造例は後述するが、各記録ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、本インクジェットプリンタ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の送り方向（以下、記録紙搬送方向という）に沿って上流側から黒（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記録ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各記録ヘッド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型ヘッドがインク色ごとに設けられてなる画像形成部１２によれば、副走査方向について記録紙１６と画像形成部１２とを相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち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、記録ヘッドが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の画像形成が可能であり、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。たとえばライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出する記録ヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。

図１において、インク貯蔵／装填部１４は、各記録ヘッド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、各タンクは後述する主流路（図８における符号６９として記載）を介して各記録ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙと連通されている。なお、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（たとえば表示手段、警告音発生手段）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。

画像検出部２４は、画像形成部１２による記録紙１６の画像形成面の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（不図示）を備え、この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。

なお、本実施の形態の画像検出部２４は、少なくとも各記録ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙによるインク吐出幅（画像形成幅）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、たとえば赤（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、受光素子が二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。

画像検出部２４は、各色の記録ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙにより画像が形成されたパターンを読み取り、各記録ヘッドの吐出検出を行う。吐出検出による検出結果から吐出判定が行われるが、この吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定などで構成される。

画像検出部２４の後段には、乾燥部４２が設けられている。乾燥部４２は、画像が形成された画像面を乾燥させる手段であり、たとえば、加熱ファンが用いられる。画像形成後のインクが乾燥するまでは画像形成面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。なお、多孔質のペーパーに染料系インクで画像を形成した場合などでは、加圧によりペーパーの孔を塞ぐことでオゾンなどの染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぎ、画像の耐候性がアップする効果がある。

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。

こうして画像が形成された記録紙１６は、排紙部２６から排出される。

次に、記録ヘッドの構造について説明する。インク色ごとに設けられてなる各記録ヘッド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によって記録ヘッドを示すものとする。

図３（ａ）は記録ヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図３（ｂ）は記録ヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図である。記録紙１６面上に画像形成されるドットピッチを高密度化するためには、記録ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例の記録ヘッド５０は、図３（ａ）に示したように、インク滴が吐出されるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２などからなる複数のインク室ユニット５３を千鳥でマトリックス状に配置させた構造を有し、これにより見かけ上のノズルピッチの高密度化を達成している。

すなわち、本実施の形態における記録ヘッド５０は、図３（ａ）に示すように、インクを吐出する複数のノズル５１が記録紙搬送方向と略直交する方向に記録紙１６の全幅に対応する長さにわたって配列された１列以上のノズル列を有するフルライン型ヘッドである。また、図３（ｂ）に示すように、短尺の２次元に配列された記録ヘッド５０を千鳥状に配列して繋ぎ合わせ、被記録媒体の全幅に対応する長さとした記録ヘッド５０’としてもよい。

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５１と供給口５４が設けられている。各圧力室５２は供給口５４を介して後述する支流路（図５中符号６２として記載）と連通される。なお、圧力室５２の形状は、本例に限定されず、平面形状が四角形（菱形、長方形など）、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。

図４に示すように記録ヘッド５０は、かかる構造を有する多数のインク室ユニット５３を、主走査方向に沿う行方向およ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並べ、一定の配列パターンで格子状に配列させた構造を有している。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となる。

すなわち、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。以下、説明の便宜上、ヘッドの長手方向（主走査方向）に沿って各ノズル５１が一定の間隔（ピッチＰ）で直線状に配列されているものとして説明する。

なお、用紙の全幅に対応したノズル列を有するフルライン型ヘッドで、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などの駆動制御が行われ、記録紙１６の幅方向（記録紙搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるラインまたは複数個のドットから成るライン）の画像を形成するようなノズルの駆動を主走査と定義する。

とくに、図４に示したようなマトリクス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。すなわち、ノズル５１−１１，５１−１２，５１−１３，５１−１４，５１−１５，５１−１６を１つのブロックとし（他にはノズル５１−２１，…，５１−２６を１つのブロック、ノズル５１−３１，…，５１−３６を１つのブロック…として）記録紙１６の搬送速度に応じてノズル５１−１１，５１−１２，…，５１−１６を順次駆動することで、記録紙１６の幅方向に１ラインの画像を形成する。

一方、上述したフルライン型ヘッドと用紙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（一列のドットによるラインまたは複数列のドットから成るライン）の画像形成を繰り返し行うことを副走査と定義する。なお、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ないこととする。

図５に示すように記録ヘッド５０は、本流路としての共通流路６０（６０Ａ，６０Ｂ）、支流路６２、主供給口６４、バルブＢ１，Ｂ２などからなるインク供給系を備えている。

共通流路６０は千鳥でマトリックス状に配置されたインク室ユニット５３を挟むように上下２列設けられ、たとえば主走査方向に沿うように配置されている。なお、同図下側の共通流路６０を符号６０Ａで表し、上側の共通流路６０を符号６０Ｂで表すこととする。共通流路６０Ａ，６０Ｂの左右端部６６には主供給口６４が形成され、この主供給口６４にはインク供給用の供給管６８が連結される。

供給管６８には、弁手段としてのバルブＢ１，Ｂ２が設けられている。それぞれのバルブＢ１，Ｂ２は記録ヘッド５０に対して対角に配置されており、本実施の形態においては例として、図５における下右側と上左側の供給管６８にバルブＢ１，Ｂ２がそれぞれ取り付けられている。なお、供給管６８は合流して主流路６９を構成する。

一方、支流路６２は角度θを有する各圧力室５２の配置と同列、主走査方向に沿って複数列設けられ、上下の共通流路６０と連結されている。したがって、支流路６２は上下２列の共通流路６０に掛け渡されるようにして配置される。また、各支流路６２は、各圧力室５２の供給口５４と連結されている。

ここで、同図に示すように共通流路６０および支流路６２は、千鳥でマトリックス状に配置されたインク室ユニット５３の配置中心に対して略回転対称性を有するように形成することが好ましい。つまり、記録ヘッド５０の中心位置であるインク室ユニット５３群の配置中心から左側の共通流路６０および支流路６２の流路有効長さと、この中心から右側の共通流路６０および支流路６２の流路有効長さとを略一定に設定する。これにより、記録ヘッド５０の左側と右側とでほぼ形状の等しい流路が形成できるので、液の充填／置換やリフィル性に優れた流路を形成できる。

このような構成のインク供給系によって、供給管６８からインクが供給されると、共通流路６０および支流路６２を通じて各圧力室５２にインクが供給される。

次に、記録ヘッド５０の内部構造について説明する。

図６は記録ヘッド５０の縦断面図であり、同図は共通流路６０、支流路６２、主供給口６４を説明する便宜上、図５の矢視Ａ−Ａにおける断面を示したものである。

図６に示すように記録ヘッド５０は、振動板７０および複数の基板７１，７２，７４，７６の積層構造によって構成されている。符号８０はアクチュエータとしての圧電素子（ピエゾ素子）である。

本実施の形態の振動板７０は導電性部材からなり、圧電素子８０の下面電極と電気的に接続され、共通電極としても機能する。

基板７２には圧力室５２用の開口が形成されており、基板７４には、基板７６に形成された支流路６２から圧力室５２にインクを供給する供給口５４が形成されている。

また、基板７１には共通流路６０が形成されている（図６は図５のＡ−Ａ断面のため、一部しか図示されない）。図６には図示されていないが、基板７１内に形成された共通流路６０と基板７６内に形成された支流路６２とを繋げるために、支流路６２の位置に対応した位置に基板７０，７２，７４を貫通した穴が形成されている。主供給口６４は液供給手段である供給管６８と連結されている。

供給管６８の内径と主供給口６４の内径とは、同寸法にて形成されており、供給管６８と主供給口６４の連結時には、それぞれの開口部がずれることなく連結される。したがって、主供給口６４および供給管６８を直管形状に形成でき、インクを停留させずに共通流路６０に流入できる。なお、符号９０は、主供給口６４と供給管６８とをシールするインク漏れ防止用のゴムパッキンである。

基板７６の下面には、前記ノズル５１が形成されたノズルプレート７８が接着され、このノズル５１と圧力室５２とを連通するインク吐出用の開口８６が基板７４，７６に形成されている。

なお、圧電素子８０上面には、圧電素子８０を駆動制御するための駆動信号を伝達する
不図示のフレキシブル配線板が設けられている。

さて、図５に示したように共通流路６０は、その端部にて供給管６８と連結されており、共通流路６０のすべての端部からインクが供給される。

また、共通流路６０、支流路６２、主供給口６４などからなるインク供給系には、終端部、すなわち流路の行き止まりとなる部分が介在しない。具体的には、上下２列の共通流路６０に掛け渡されるようにして配置される支流路６２によって、支流路６２の行き止まり部分を無くしている。これにより、インクの停留が発生せず、インクがよどまずにスムーズに流れ易い構造としている。

さらに、図６において、主供給口６４および供給管６８は直管形状であるために、インクの流れの方向を変化させずにインクを供給できる。また、インクの流路に停留の原因となる突起部などが介在しないことから、インクの流れの方向が変化せず、インクの停留を防止できる。なお、共通流路６０および支流路６２の横方向（すなわちノズルプレート７８のノズル面と並行な方向）の幅を広げると、インクの単位時間あたりの流量を増加させることができるが、同時に記録ヘッド５０が横方向に大型化し、ノズル５１の密度が低下する。したがって、これを防止するために共通流路６０および支流路６２は、縦方向（すなわちノズルプレート７８のノズル面と垂直な方向）に幅を広げることが望ましい。

このような記録ヘッド５０をインクジェットプリンタ１０に取り付けるには、図７に示すヘッドブロック９７ごと取り付ける。すなわち、記録ヘッド５０をホルダ９２にはめ込んだ後、アタッチメント９４を挟み、連結板９６にて固定する。連結板９６には前記供給管６８が設けられており、当該固定によって記録ヘッド５０の主供給口６４と供給管６８とが連結される。なお、図示していないがアタッチメント９４および連結板９６は同図手前側にも取り付けられる。

図８は、インクジェットプリンタ１０本体側のインク供給系の構成を示す概要図である。インクジェットプリンタ１０は、インク供給タンク１００と記録ヘッド５０との間にサブタンク１０２、ポンプＰ１，Ｐ２、バッファタンク１０４，１０６などを備えている。なお、符号１１０は記録ヘッド５０のメンテナンスユニットである。

インク供給タンク１００はインクを供給するための基タンクであり、図１で説明したインク貯蔵／装填部１４に設置される。インク供給タンク１００の形態には、インク残量が少なくなった場合に不図示の補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式などがあるが、使用用途に応じてインク種類を変える場合には後者のカートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコードなどで識別して、インク種類に応じた吐出制御を行うことが好ましい。

サブタンク１０２は、インク供給タンク１００から供給されるインクを集め、インク内の気泡を可能な限り除去するものである。サブタンク１０２に代えて、またはこれと併用して、異物や気泡を除去する不図示のフィルタを設けた構成としてもよい。なお、サブタンク１０２にはシステムコントローラ１３２（図９参照）と回路接続された不図示のセンサが設けられ、システムコントローラ１３２によってインクの有無が検知される。システムコントローラ１３２によってインクの残りが検出されなくなった場合には、インク供給タンク１００内にインクが無くなったと判断される。

バッファタンク１０４，１０６は、サブタンク１０２と記録ヘッド５０間において、記録ヘッド５０の近傍または記録ヘッド５０と一体的に設けられている。これらバッファタンクは、ポンプＰ１，Ｐ２を駆動させることによって共通流路６０および支流路６２内の圧力に生じる脈動（内圧変動）を吸収し、記録ヘッド５０内の圧力を適切な一定の値に維持するダンパー効果を得るためのものである。

また、記録ヘッド５０の近傍には、ノズル５１の乾燥防止またはノズル５１近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ１１６と、ノズル面の清掃手段としてのクリーニングブレード１１８などからなるメンテナンスユニット１１０が設けられている。

メンテナンスユニット１１０は、不図示の移動機構によって記録ヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から記録ヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。

キャップ１１６は、図示せぬ昇降機構によって記録ヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。電源ＯＦＦ時や画像形成待機時にキャップ１１６を所定の上昇位置まで上昇させ、記録ヘッド５０のノズルプレート７８に密着させることにより、記録ヘッド５０のノズルプレート面をキャップ１１６で覆う。

ここで、回復処理について説明すると、画像形成中または待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、ある時間以上インクが吐出されない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してインク粘度が高くなってしまう。このような状態になると、記録ヘッド５０の圧電素子８０を動作させてもノズル５１からインクを吐出できなくなってしまう。

このようになる前に（圧電素子８０の動作により吐出が可能な粘度の範囲内で）圧電素子８０を動作させ、その劣化インク（粘度が上昇したノズル近傍のインク）を排出すべくキャップ１１６に向かって予備吐出（パージ、空吐出、つば吐き、ダミー吐出）による回復処理が行われる。

また、記録ヘッド５０内のインク（圧力室５２内）に気泡が混入した場合、圧電素子８０を動作させても、ノズル５１からインクを吐出させることができなくなる。このような場合には記録ヘッド５０のノズルプレート７８下面にキャップ１１６を密着させ、ポンプＰ３を駆動して圧力室５２内の気泡が混入したインクを吸引除去する回復処理が行なわれる。当該回収されたインクは回収タンク１２０に送液され、必要に応じてサブタンク１０２に戻される。

この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも行なわれ、粘度上昇（固化）した不良インクの吸い出しが行われる。

なお、吸引動作は圧力室５２内のインク全体に対して行われるので、インク消費量が大きくなる。したがって、インクの粘度上昇が小さい場合には前述した予備吐出を行う態様が好ましい。

クリーニングブレード１１８は、たとえばゴムなどの弾性部材で構成されており、図示せぬブレード移動機構（ワイパー）により記録ヘッド５０のノズルプレート７８下面に摺動可能に設けられる。ノズルプレート７８下面にインク液滴または異物が付着した場合、クリーニングブレード１１８をノズルプレート７８下面に摺動させることでノズルプレート７８下面の表面を拭き取り、ノズルプレート７８下面を清浄する。なお、このブレード機構による清掃時には、クリーニングブレード１１８によるノズル５１への異物混入防止のため、清掃後に予備吐出が行われる。

図９はインクジェットプリンタ１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェットプリンタ１０は通信インターフェース１３０、システムコントローラ１３２、メモリ１３４、モータドライバ１３６、ヒータドライバ１３８、バルブ駆動装置１４０、ポンプ駆動装置１４１、プリント制御部１４２、画像バッファメモリ１４４、ヘッドドライバ１４６などを備えている。

通信インターフェース１３０は、ホストコンピュータ１５０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１３０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、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１５０から送出された画像データは通信インターフェース１３０を介してインクジェットプリンタ１０に取り込まれ、メモリ１３４に一旦記憶される。メモリ１３４は、通信インターフェース１３０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１３２を通じてデータの読み書きが行われる。なお、メモリ１３４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１３２は、通信インターフェース１３０、メモリ１３４、モータドライバ１３６、ヒータドライバ１３８などの各部を制御する制御部である。システムコントローラ１３２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）およびその周辺回路などから構成され、ホストコンピュータ１５０との間の通信制御、メモリ１３４の読み書き制御などを行うとともに、搬送系のモータ１５２やヒータ１５４を制御する制御信号を生成する。

モータドライバ１３６は、モータ１５２を駆動するドライバ（駆動回路）であり、ヒータドライバ１３８は、乾燥部４２のヒータ１５４を駆動するドライバである。また、バルブ駆動装置１４０はバルブＢ１，Ｂ２を駆動させ、ポンプ駆動装置１４１はポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３を駆動させる。これらドライバおよび駆動装置は、それぞれシステムコントローラ１３２からの指示にしたがって駆動される。

プリント制御部１４２は、システムコントローラ１３２の制御に従い、メモリ１３４内の画像データから画像形成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、生成した画像形成制御信号（画像形成データ）をヘッドドライバ１４６に供給する制御部である。プリント制御部１４２において所要の信号処理が施され、この画像データに基づいてヘッドドライバ１４６を介して記録ヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミング制御（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１４２には画像バッファメモリ１４４が備えられており、プリント制御部１４２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１４４に一時的に格納される。なお、同図において画像バッファメモリ１４４はプリント制御部１４２に付随する態様で示されているが、メモリ１３４と兼用することも可能である。また、プリント制御部１４２とシステムコントローラ１３２とを統合して一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１４６はプリント制御部１４２から与えられる画像形成データに基づいて各色の記録ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを駆動する。ヘッドドライバ１４６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めてもよい。

プログラム格納部（不図示）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１３２の指令に応じて制御プログラムが読み出されて実行される。プログラム格納部は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し、外部インターフェースを備えたメモリカードや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、前記プログラム格納部は動作パラメータなどの記録手段（不図示）と兼用してもよい。

画像検出部２４は、図１にて説明したラインセンサを含むブロックであり、記録紙１６に形成された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って画像形成状況（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１４２に提供する。

プリント制御部１４２は、必要に応じて画像検出部２４から得られる情報に基づき記録ヘッド５０に対する各種補正を行う。

なお、図１に示した例では、画像検出部２４が画像形成面側に設けられており、ラインセンサの近傍に配置された冷陰極管などの不図示の光源によって画像形成面を照明し、その反射光をイメージセンサで読み取る構成になっているが、本発明の実施に際しては他の構成でもよい。

つぎに、本発明にかかる液滴噴射ヘッドの作用を説明する。

はじめにインクジェットプリンタ１０の電源投入時（立ち上げモード）の動作シーケンスを、図１０を用い、図５，図８を参照しつつ説明する。

インクジェットプリンタ１０の立ち上げ時など、初回の電源ＯＮ時においては、バルブＢ１，Ｂ２は開いたままであり（ステップＳ１０）、この状態でポンプＰ１，Ｐ２を共に給液として駆動させ、サブタンク１０２およびバッファタンク１０４，１０６におけるインクが所定の液位となるまでサブタンク１０２およびバッファタンク１０４，１０６にインクを充填する（ステップＳ１２）。なお、サブタンク１０２への充填は図示しない別のポンプを用いてもよい。

ついで、共通流路６０Ａにインクを確実に充填させるためにバルブＢ１を開いたままとし、バルブＢ２を閉じ、ポンプＰ１を送液に、また、ポンプＰ２を吸液になるように駆動してインクを循環する（ステップＳ１４）。所定時間経過後、共通流路６０Ｂにインクを確実に充填させるためにバルブＢ１を閉じ、バルブＢ２を開き、ポンプをＳ１４と同様に駆動してインクを循環する（ステップＳ１６）。これによって、共通流路６０Ａ，６０Ｂ内にはインクが充填され、予備吐出しなくとも気泡はスムーズに排出される。なお、前記ステップＳ１４およびステップＳ１６は、その順番を入れ替えた構成としてもよい。

さらに、ステップＳ１８にてバルブＢ１、Ｂ２のうちの開いているバルブを閉じ、バルブＢ１、Ｂ２の双方を閉じた状態として、Ｓ１６と同様にポンプを駆動してインクを循環する。これにより、共通流路６０Ａ，６０Ｂに供給されたインクは支流路６２内に充填され、支流路６２内の気泡は予備吐出しなくともスムーズに排出される。

ついで、バルブＢ１、Ｂ２双方を開放した状態とし、Ｓ１８と同様にポンプを駆動してインクを循環しながら予備吐出を行い、ノズルから気泡を含むインクを排出する（ステップＳ２０）。これにより、圧力室５２における気泡を含むインクをノズル５１を介して放出できる。また、バルブＢ１、Ｂ２双方を開放した状態としていることから、排出されたインクのリフィルもスムーズに行なわれる。

さらに、共通流路６０および支流路６２内から気泡を含むインクを確実に排出するために、ポンプＰ１を送液に駆動したままポンプＰ２を停止するなど、ポンプＰ１，Ｐ２のすくなくともいずれか一方を駆動させてインクを加圧しつつ供給する（ステップＳ２２）。これによって、共通流路６０、支流路６２および圧力室５２内の気泡を含むインクをノズル５１から確実に排出できる。バルブＢ１，Ｂ２は開放状態とされているので、記録ヘッド５０にインクがスムーズに供給される。

これら処理が行なわれた後、ステップＳ２４にて画像形成の待機状態（待機モード）となる。ポンプＰ１，Ｐ２は停止させる。なお、前記ステップＳ２０およびステップＳ２２などのほか、以下に説明する回復処理において、ノズル５１から排出されたインクはキャップ１１６に打滴されて回収され、回収タンク１２０を介してサブタンク１０２に戻される。

ここで、インクジェットプリンタ１０の立ち上げ時における記録ヘッド５０の作用を説明する。

図５において、主供給口６４を介して供給管６８から記録ヘッド５０にインクが供給され、共通流路６０Ａ，６０Ｂ夫々にインクが充填される。ついで、共通流路６０Ａ，６０Ｂから支流路６２にインクが充填される。このようなインクの充填によってインク循環を行なうので、インクを確実に充填／置換できる。さらに、圧力室５２やノズル５１にインクが充填し、ノズル５１から予備吐出が行なわれ、圧力室５２のノズル５１から気泡を含むインクを確実に排出できる。

つぎに、図１０のステップＳ２４における画像形成待機モード以降の動作シーケンスを、図１１を用いて説明する。

ステップＳ３０にて画像形成待機中と判断された場合には、ステップＳ３２にて待機時間が計測される。所定の待機時間が経過し、ある時間以上ノズルからインクが吐出されない状態が続き、記録ヘッド５０の回復処理が必要とシステムコントローラ１３２（図９参照）によって判断された場合には、ステップＳ３４に進み、バルブＢ１、Ｂ２双方を開放させたまま記録ヘッド５０の圧電素子８０を駆動させてノズルからインクを排出する。圧力室５２における気泡や増粘インクなどの不良インクをノズル５１を介して排出できる。

ついで、不良インクを確実に排出するために、ステップＳ３６にてポンプＰ１，Ｐ２のすくなくともいずれか一方を駆動させてインクを加圧しつつ供給する。これによって、時間経過による増粘などによってノズル５１近傍に発生する不良インクを確実に排出できる。また、インクに気泡が生じていた場合には、気泡を含むインクを排出できる。なお、バルブＢ１，Ｂ２は開放状態とされているので、インクはスムーズに供給される。この後、ステップＳ３０に戻る。

ついで、画像形成時の液滴噴射モードについて説明する。

図９において、画像形成時には印刷すべき画像のデータがホストコンピュータ１５０から通信インターフェース１３０を介してインクジェットプリンタ１０に入力され、画像メモリ１３４に画像データが蓄えられる。システムコントローラ１３２はモータドライバ１３６を介してモータを駆動し、図１に示したロール紙から記録紙１６を引き出し、カッター２８まで搬送させる。システムコントローラ１３２は、プリント制御部１４２を介してカッター２８に画像データによって予め定められた用紙サイズに記録紙１６をカットさせ、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。ついで、システムコントローラ１３２はモータドライバ１３６を介してモータ１０８を駆動させ、これを受けてローラ３１、３２が回転制御される。これにより、記録紙１６がベルト３３によって画像形成部１２まで搬送される。記録紙１６が画像形成部１２に到達すると、記録紙１６への画像の形成が記録ヘッド５０にて行われる。すなわち、図９におけるメモリ１３４に蓄えられた画像データはプリント制御部１４２に送られ、ヘッドドライバ１４６を介してインク色ごとのドットのデータに変換される。ヘッドドライバ１４６はこのドットデータを取り込み、記録ヘッド１４の駆動制御信号を生成する。

ヘッドドライバ１４６で生成された駆動制御信号が記録ヘッド５０に加えられることによって、ノズル５１からインクが記録紙１６の画像記録面に吐出される。具体的には、システムコントローラ１３２では記録紙検出部４０からの検出結果をもとに記録紙１６の搬送速度に同期して、記録ヘッド５０からのインク吐出タイミングを制御し、記録紙１６の搬送を停止させることなく記録紙１６上に画像を形成する。記録済みの記録紙１６は吸着ベルト搬送部２２によって搬送され、排紙部２６から排出される。

図６において、振動板７０に接合された圧電素子８０に駆動電圧を印加することによって、圧電素子８０が変形して圧力室５２が加圧され、ノズル５１から下向きにインクが吐出される。このとき、図８に示したようにバッファタンク１０４，１０６と圧力室５２との圧力差（ノズル５１からのインク吐出によって生じる水頭差）によってサブタンク１０２のインクは、主流路６９を介して記録ヘッド５０に供給され、共通流路６０から支流路６２を通り、圧力室５２に供給される。

図５において、画像形成時ではバルブＢ１，Ｂ２を開放状態とし、この状態で記録ヘッド５０の圧電素子８０を駆動させてノズル５１にてインクの吐出を行う。ポンプＰ１，Ｐ２は駆動しない。共通流路のすべての端部にて供給管が連結されていることから、共通流路の全ての端部からインクを供給できるので、高速かつ連続でのインク吐出動作時にもインクを安定して供給できる。さらにバルブＢ１，Ｂ２は、動作をより各確実に行うため弁を一度閉じてから再度開放してもよい。

つぎに、インク内に発生した気泡を除去する回復モードについて説明する。

図１２は、画像不良発生時の回復モードを示す動作シーケンスである。

ステップＳ４０において、画像検出部２４により画像不良が検出された場合には、まずバルブＢ２を閉じ、共通流路６０Ａにインクを再充填させる（ステップＳ４２）。ついでバルブＢ１を閉じ、バルブＢ２を開いて、共通流路６０Ｂにインクを充填させる（ステップＳ４４）。これによって、共通流路６０Ａ，６０Ｂ内に介在するエアを気泡としてインク内に取り込むことができる。なお、ステップＳ４２およびステップＳ４４は、その順番を入れ替えた構成としてもよい。

さらに、ステップＳ４６にてバルブＢ１、Ｂ２のうちの開いているバルブを閉じ、バルブＢ１、Ｂ２の双方を閉じた状態とし、ポンプＰ１を送液に、また、ポンプＰ２を吸液になるように駆動してインクを循環する。これにより、共通流路６０Ａ，６０Ｂに供給されたインクは支流路６２内に充填され、支流路６２内の気泡は予備吐出しなくともスムーズに排出される。

この後、バルブＢ１、Ｂ２双方を開放した状態とし、記録ヘッド５０の圧電素子８０を駆動させてノズル５１から気泡を含む不良インクを排出する（ステップＳ４８）。

さらに、不良インクを確実に排出するために、ポンプＰ１，Ｐ２のすくなくともいずれか一方を駆動させてインクを加圧しつつ供給する（ステップＳ５０）。この際に、共通流路６０、支流路６２、圧力室５２のインクに生じる圧力は、画像形成時に圧電素子８０によって得られるインク吐出時の圧力よりも大きくなり、記録ヘッド５０内のインクをノズル５１を介して排出させる。この排出に伴い、圧力室５２内に残留する不良インクがノズル５１から確実に排出される。この後、前記ステップＳ４０に戻る。

このように、不良インクを効率よく除去でき、かつ気泡の残留を防止できるので、回復処理の回数を低減でき、画像形成の中断による利用率低下を防止できる。

以上、装置の一般的な動作シーケンスを説明したが、稼働率や印字内容などに応じて各モードを選択的に組み合わせてもよい。図１３にその例を示す。

図１３のように閑散処理では立ち上げモード、液滴噴射モード、待機モード、回復モードを、また、全面印字の連続処理では立ち上げモード、液滴噴射モードを用いるのが望ましい。

なお、前述したバルブＢ１，Ｂ２の構成は、既存の構成のバルブを２箇所に設けても良いが、たとえば図１４（ａ）（ｂ）に示すものを用いると好適である。同図に示すバルブ機構は、１つのモータ１６０の出力軸に固定された異形状の２枚のカム１６２，１６４によって、供給管６８の開閉タイミングを切り替えるものである。

図１４（ｃ）に示すように、カム１６２，１６４は、それぞれ略円盤状の形状を有しており、一方のカム１６２は上下が切り欠かれ、他方のカム１６４は片側側面および下部が切り欠かれている。また、これらカムの端部が押圧する供給管６８部分は、たとえばゴムなどの弾性材からなるチューブ管が用いられており、カム１６２，１６４を回転させればカム１６２，１６４の端部（切り欠きが形成されていない部分）にて当該チューブ管を押圧できる。これにより、チューブ管がカムによって押圧されている場合にはチューブ管の内径が狭まり、流れるインクの流量を制限できる。なお、チューブ管の押圧時においては、流れるインクの流量を制限する態様に限定されず、インクの流れをせき止める構成としてもよい。

図１４（ｃ）はバルブＢ１を閉じ、バルブＢ２を開いた状態を示しているが、説明上、カム１６２，１６４を離して記載している。また、図１４（ｂ）における符号１７０は、カムの回転位置を検出するためのエンコーダである。

このような構成のバルブ機構によれば、図１４（ｃ）に示した状態からモータ１６０を駆動して、カム１６２，１６４を図１４（ｃ）における時計まわり方向に回転させると、バルブＢ１，Ｂ２を開／閉（図１４（ｂ）から９０°回転）、閉／閉（１８０°回転）、開／開（２７０°回転）と、順次切り替えることができる。したがって、このような構成のバルブ機構によって、１つのモータによって２つのバルブを開閉制御でき、さらにバルブ開閉の４モードを切り替えできる。

上述したような実施の形態に示した液滴噴射ヘッドの構成は、前記実施の形態に限定されるものではない。たとえば図６において、ノズルプレート７８をポリイミドなどの光透過部材によって形成し、支流路６２内部を透過可能に設けるとともに、ノズルプレート７８の下面に光学センサを設けて、この光学センサによって支流路６２の気泡を検出させる態様としてもよい。光学センサが支流路６２の気泡を検出した場合に、前述した回復処理を行なわせる。これによって、支流路６２内部の気泡の発生を即座に検出できるので、記録画像の品質低下を防止でき、さらに不必要な回復処理を無くすことができる。なお、共通流路６０をアクリルなどの光透過部材によって形成し、共通流路６０における気泡を検出する光学センサを共通流路６０の上部に設けた構成としてもよい。

また、本実施の形態では、圧力室内のインクに圧力（吐出力）を付与するアクチュエータとして圧電素子を用いて、圧電素子の変形によってインク滴を飛ばす方式が採用されているが、本発明の実施に際してはこれに限定されず、インクに吐出力を付与する吐出力付与手段であれば、他の構成のアクチュエータでもよい。

また、本実施の形態では液滴噴射ヘッドとしてインクジェットプリンタに用いられる記録ヘッドに適用した例で示したが、本発明はウエハやガラス基板、エポキシなどの基板類の被吐出媒体上に水、薬液、レジスト、処理液などの液類を吐出させて画像、回路配線、加工パターンなどの形状を形成させる液滴噴射ヘッドにも適用可能である。

本発明の実施の形態に係る液滴噴射ヘッドおよび液滴噴射装置が適用されるインクジェットプリンタを示す側面図本発明の実施の形態に係る液滴噴射ヘッドおよび液滴噴射装置が適用されるインクジェットプリンタの、画像形成部周辺の要部平面図本発明の実施の形態に係る液滴噴射ヘッドとしての記録ヘッドの構成を示す平面透視図およびフルライン型ヘッドの他の構成例を示す平面透視図本発明の実施の形態に係る液滴噴射ヘッドとしての記録ヘッドのノズル配列を示す拡大図本発明の実施の形態に係る液滴噴射ヘッドとしての記録ヘッドのインク供給系を示す平面透視図図５中のＡ−Ａ線に沿う断面図本発明の実施の形態に係る液滴噴射ヘッドとしての記録ヘッドの外観構成を示す斜視図本発明の実施の形態に係る液滴噴射ヘッドおよび液滴噴射装置が適用されるインクジェットプリンタのインク供給系を示す模式図本発明の実施の形態に係る液滴噴射ヘッドおよび液滴噴射装置が適用されるインクジェットプリンタの制御ブロック図本発明の実施の形態に係る液滴噴射ヘッドおよび液滴噴射装置が適用されるインクジェットプリンタの電源投入時の動作シーケンスを示すフローチャート本発明の実施の形態に係る液滴噴射ヘッドおよび液滴噴射装置が適用されるインクジェットプリンタの待機時の動作シーケンスを示すフローチャート本発明の実施の形態に係る液滴噴射ヘッドおよび液滴噴射装置が適用されるインクジェットプリンタの画像不良時の動作シーケンスを示すフローチャートモードの組み合わせ例を示す図表本発明の実施の形態に係る液滴噴射ヘッドおよび液滴噴射装置が適用されるインクジェットプリンタに好的に用いられるバルブ機構を示す構成図

符号の説明

１０…インクジェットプリンタ、１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，５０…記録ヘッド、１６…記録紙、５１…ノズル、５２…圧力室、６０（６０Ａ，６０Ｂ）…共通流路、６２…支流路、６４…主供給口、Ｂ１，Ｂ２…バルブ、１３２…システムコントローラ

Claims

液滴が吐出されるノズルが形成された複数の液室を２次元状に配し、該ノズルから所定の液滴量を吐出させる液加圧手段を備えた液滴噴射ヘッドであって、液供給口及び液排出口のうち少なくとも一方の通液口として機能する流路口を備えた２本の本流路と、これら２本の本流路の間にかけ渡されるようにして配置され、前記２本の本流路に連通されるとともに前記液室に連通され、各液室に液を供給可能な複数の支流路と、を有し、前記２本の本流路の両端部にそれぞれの前記流路口が形成された液滴噴射ヘッドと、
前記２本の本流路のうち第１の本流路の一方側の端部に形成された流路口を通る液の流れを開閉すべく当該端部側に設けられた第１の弁手段と、
前記２本の本流路のうち前記第１の本流路と異なる第２の本流路の端部のうち前記第１の本流路における前記第１の弁手段の配設位置と反対側の端部に形成された流路口を通る液の流れを開閉すべく当該端部側に設けられた第２の弁手段と、
前記第１の弁手段および前記第２の弁手段を制御する弁制御手段と、を備え、
前記弁制御手段は、電源投入時、または、画像不良発生時の前記液滴噴射ヘッドへの液供給において、前記第１の弁手段を開き、かつ前記第２の弁手段を閉じて、前記第１の弁手段を介して前記第１の本流路に液を充填させるステップと、前記第１の弁手段を閉じ、かつ前記第２の弁手段を開いて前記第２の弁手段を介して前記第２の本流路に液を充填させるステップとを実施し、前記２本の本流路に液を充填させた後、前記第１の弁手段および前記第２の弁手段の双方を閉じた状態とし、前記第１の弁手段および前記第２の弁手段が設けられていない他の２つ流路口を通して、前記２本の本流路および前記複数の支流路内に液を充填させるステップを実施し、画像形成時に前記ノズルから液滴を吐出する際の前記液滴吐出ヘッドへの液供給において、前記第１の弁手段と前記第２の弁手段との双方を開き、当該開いた状態の第１の弁手段および第２の弁手段を介して前記２本の本流路に液を供給させることを特徴とする液滴噴射装置。
前記電源投入時、または、前記画像不良発生時の前記液滴噴射ヘッドへの液供給において、前記第１の弁手段および前記第２の弁手段の双方を閉じた状態として、前記２本の本流路および前記複数の支流路内に液を充填させるステップのときに、液を供給するためのタンクと前記本流路との間で液を循環させることを特徴とする請求項１記載の液滴噴射装置。
前記弁制御手段は、前記電源投入時、または、前記画像不良発生時において前記２本の本流路および前記複数の支流路内に液を充填させるステップを実施した後に実施される予備吐出時、または、所定の時間液滴が吐出されない画像形成待機時に実施される予備吐出時に、前記ノズルから液滴を吐出する際には、前記第１の弁手段および前記第２の弁手段の双方を開き、当該開いた状態の第１の弁手段および第２の弁手段を介して前記２本の本流路に液を供給させることを特徴とする請求項１又は２記載の液滴噴射装置。
前記流路口と連結された液供給手段を、前記第１の弁手段及び前記第２の弁手段を介して配置し、前記予備吐出時に、一方の液供給手段を送液、他方の液供給手段を送液若しくは送液停止にすることで、前記本流路に液を加圧供給することを特徴とする請求項３に記載の液滴噴射装置。
前記第１の弁手段および前記第２の弁手段は、液の流れを規制するバルブであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液滴噴射装置。
前記第１の弁手段および前記第２の弁手段は、１つのモータの出力軸に固定された異形状の２つのカムにより、弾性材からなるチューブ管を押圧する構成からなり、前記モータの駆動による前記２つのカムの回転位置に応じて、前記第１の弁手段および前記第２の弁手段の開／閉の組合せが切り替えられることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液滴噴射装置。
前記２本の本流路および前記複数の支流路は、前記複数の液室の配置中心に対し、略回転対称性を有するように配置されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液滴噴射装置。
前記支流路は前記２本の本流路に対して直交しない一定の角度で斜め方向に形成されており、前記第１の弁手段および前記第２の弁手段はそれぞれ、前記本流路の端部のうち、前記支流路との夾角が鋭角となる方向の前記本流路の端部に配置されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液滴噴射装置。
前記液滴噴射ヘッドの内部に発生した気泡を検出する手段を備えていることを特等とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液滴噴射装置。