JP4366217B2 - 液体吐出ヘッド、液体吐出カートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出カートリッジ及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、インクジェット記録装置やカラーフィルタ製造装置等に用いられ、各々のノズル径が異なる複数のノズル群を有するインクジェット記録用ヘッド内の各インク流路の流体抵抗を最適化することによって、インクジェット記録用ヘッドの機能維持のために行う吸引回復処理時にインクを無駄に消費することがない、液体吐出ヘッド、液体吐出カートリッジ及び画像形成装置に関する。

複数のノズル群を有し、ノズル群毎にノズルの開口面積の合計値が互いに異なる複数のノズル板からインクを吐出する液体吐出ヘッドにおいて、吐出機能維持のために吸引回復処理を行うと、ノズル板から排出されるインクの量が互いに異なるが、従来は排出されるインクの量が最も少ないノズル板に合わせた量のインクの排出を行なっている。この際、それ以外のノズル板から排出されるインクの量は過剰なものとなっており、無駄にインクを消費する。このような問題点を解決するために、以下のような従来例が知られている。

引用文献１に記載された液体吐出ヘッドは、液体供給口と、この液体供給口に一端側が連通する複数の分岐供給管と、これら分岐供給管の他端側に各々連通する複数の共通液室を共通のフレーム内に設け、これらの共通液室に各々液路を介して連通し、かつ、各々の液滴が吐出される複数の吐出口群が形成された吐出口板を前記フレームと接着接合してなる液体吐出ヘッドであって、吐出口の開口面積の合計値が大きい吐出口群が形成された吐出口板に連通する分岐供給管の流路断面積、または流路長を吐出口の開口面積の合計値が小さい吐出口群に連通する分岐供給路の流路断面積、または流路長よりも各々小さく、または長くしたことを特徴とする。

引用文献２に記載されたインクジェット記録ヘッドは、共通液室から連通してインク吐出口へ至る個別液室流路の流体抵抗が共通液室の流体抵抗とインクタンクから共通液室へ至る流路の流体抵抗の和よりも大きく設定したことを特徴とする。

引用文献３に記載された記録ヘッドは、シリコン基板を用いたインクジェットプリンタヘッドであって、前記シリコン基板内に形成された共通液室から個別液室に至る流路の流体抵抗がノズルの流体抵抗より大きくしたことを特徴とする。
特開２００３−２６６７４０号公報 特開２０００−３１３１２３号公報 特開２００２−１７８５１３号公報

本発明の液体吐出ヘッド、液体吐出カートリッジ及び画像形成装置に関連する従来技術として、特許文献１〜３に開示されたような発明が知られているが、特許文献１に開示されている従来の液体吐出ヘッドは、フレーム内に形成された液体供給口から共通液室に至る分岐供給管の流体抵抗が、各吐出口板に形成された個別流路と全吐出口群の流体抵抗よりも小さい場合には、前記分岐供給管の断面積または長さを変化させても個別流路と吐出口の流体抵抗で全体の流体抵抗が律則されるため、吐出口板間で流体抵抗を等しくすることは困難であり、結局ヘッド機能回復動作で吸引排出される液体の量は吐出口間で差が生じ、無駄に液体を消費してしまうといった問題があった。

また、特許文献２に開示されている従来のインクジェット記録ヘッドの場合、個別液室からインク吐出口へ至る流体抵抗が大きく設定されているので、この領域の流体抵抗で全体の流体抵抗が律則されるために、前記分岐供給管の断面積や長さを変化させても各吐出板間の流体抵抗を制御することは不可能である。

また、特許文献３に開示されている従来の記録ヘッドは、シリコン基板を用いたインクジェットプリンタヘッドであって、シリコン基板内に形成された共通液室から個別液室に至る流路の流体抵抗がノズルの流体抵抗より大きく設定されているが、この場合においても共通液室から個別液室に至る流路の流体抵抗が一番大きいので、この領域の流体抵抗で全体の流体抵抗が律則されるために、フレーム内に形成された分岐供給管の断面積や長さを変化させて各吐出板管の流体抵抗を制御することは不可能であった。

本発明は、前記従来技術が有する問題点を解決するためになされたものであって、回復動作処理に伴う前記問題点を解決すること目的とし、各々の吐出口径が異なる複数の吐出口群を有する液体吐出ヘッド内の各流路の流体抵抗を最適化することによって、液体吐出ヘッドの機能維持のために行う吸引回復処理時に液体を無駄に消費することがない液体吐出ヘッド、液体吐出カートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、液体が供給される液体供給口に連通して途中から分岐する複数の分岐供給路と、該分岐供給路に夫々連通する複数の共通液室が設けられた共通のフレームと、前記共通液室に連通する複数の個別流路と該個別流路を大気に開口する複数の吐出口からなる吐出口群を備えた複数の吐出口板を接合してなり、前記各分岐供給路から前記共通液室と前記個別流路を経て前記複数の吐出口群に至る夫々の液体経路の流体抵抗を等しくする手段を有する液体吐出ヘッドにおいて、前記液体供給口から前記共通液室に至る前記フレームに形成された前記各分岐供給路の流体抵抗は、前記個別流路から前記各吐出口に至る前記吐出口板の流体抵抗より大であることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記各吐出口の開口面積は前記複数の吐出口群毎に異なり、前記各分岐供給路から前記共通液室と前記個別流路を経て前記複数の吐出口群に至る夫々の液体経路の流体抵抗を等しくする手段は、前記各吐出口の開口面積が大きい方の吐出口群に連通する前記分岐供給路の断面積が、前記各吐出口の開口面積が小さい方の吐出口群に連通する前記分岐供給路の断面積より小であることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記各吐出口の開口面積は前記複数の吐出口群毎に異なり、前記各分岐供給路から前記共通液室と前記個別流路を経て前記複数の吐出口群に至る夫々の液体経路の流体抵抗を等しくする手段は、前記複数の吐出口群の中で、前記各吐出口の開口面積が大きい方の吐出口群に連通する前記分岐供給路の長さが、前記吐出口の開口面積が小さい方の吐出口群に連通する前記分岐供給路の長さより大であることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記個別流路に設けられる液体吐出エネルギー発生部は、液体に膜沸騰を生じさせるための熱エネルギーを発生する電気熱エネルギー変換体を有することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに供給する液体を蓄える液体タンクを具備した液体吐出カートリッジであることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドまたは請求項５に記載の液体吐出カートリッジを搭載した画像形成装置であることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６に記載の画像形成装置において、前記液体吐出ヘッドにおける前記各吐出口群は、共通のキャップ部材にて覆われ、一括して吸引が行なわれることを特徴とする。

請求項１に対する作用効果
共通液室に至る全分岐供給路の流体抵抗が液体吐出ヘッドの全吐出口群の流体抵抗より大きいので、ヘッド機能回復のために行う吸引動作時に、単位時間当たりに吸引排出される液量は、分岐された各供給路の流体抵抗で規定され、この分岐された各供給路の流体抵抗を独立に制御することで吸引回復処理に伴う各吐出口群の液体の排出量を独立に制御することが可能となる。この結果、吸引排出時に各吐出口群の間の液体排出量を等しく制御することが可能となり、吸引回復処理に伴う無駄な液体の排出を抑制できる。

請求項２に対する作用効果
各分岐供給路と、分岐供給路に連通した吐出口群の合計の流体抵抗を各々の液体経路で等しくする手段は、各吐出口の全開口面積の合計値が大きい方の吐出口群に連通する前記分岐供給路の断面積が、前記吐出口の開口面積が小さい方の吐出口群に連通する前記分岐供給路の断面積より小さいので、吸引回復処理時に吐出口の開口面積の合計値が大きい吐出口群から吸引排出される液量と、吐出口の開口面積の合計値が小さい吐出口群から吸引排出される液量とをほぼ等しくすることができ、吸引回復処理に伴う無駄な液体排出を抑制できる。

請求項３に対する作用効果
各分岐供給路と、分岐供給路に連通した吐出口群の合計の流体抵抗を各々の液体経路で等しくする手段は、前記複数の吐出口群の中で、吐出口の開口面積の合計が大きい方の吐出口群に連通する前記分岐供給路の長さが、前記吐出口群の開口面積が小さい方の吐出口群に連通する前記分岐路の長さより長いので、吸引回復処理時に吐出口の開口面積の合計値が大きい吐出口群から吸引排出される液量と、吐出口の開口面積の合計値が小さい吐出口群から吸引排出される液量とをほぼ等しくすることができ、吸引回復処理に伴う無駄な液体排出を抑制できる。

請求項４に対する作用効果
液体吐出ヘッドは、液体吐出エネルギー発生部が液体に膜沸騰を生じさせるための熱エネルギーを発生する電気熱エネルギー変換体であるので、エネルギーの変換効率が良く、吐出する液滴量も面積を変えることで容易に制御できる。

請求項５に対する作用効果
液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドに供給される液体を蓄える液体タンクを具備しているので、ヘッド機能回復動作時に無駄な液体の吸引排出を抑制したインクジェットカートリッジ等の液体吐出カートリッジが実現できる。

請求項６に対する作用効果
請求項１〜４記載の液体吐出ヘッド、または請求項５記載の液体吐出カートリッジを有する画像形成装置であるので、インク無駄のない、低コストの記録装置等が実現できる。

請求項７に対する作用効果
液体吐出ヘッドの各吐出口群は、共通のキャップ部材にて覆われ、一括で吸引するので、各液体吐出ヘッドの吸引回復処理を効率的に、短時間で行なうことができる。

本発明は、インクジェット記録ヘッド等の液体吐出ヘッドの機能回復のため液体吸引動作を行う際の問題点を解決するもので、各々の吐出口径が異なる複数の吐出口群を有する液体吐出ヘッド内の各インク流路の流体抵抗を最適化することによって、吸引回復処理時にインクを無駄に消費することがない液体吐出ヘッド、及び液体吐出カートリッジ、画像形成装置を提供することを目的とし、そのため、液体が供給される液体供給口に連通して途中から分岐する複数の分岐供給路と、該分岐供給路に夫々連通する複数の共通液室が設けられた共通のフレームと、前記共通液室に連通する複数の個別流路と該個別流路を大気に開口する複数の吐出口からなる吐出口群を備えた複数の吐出口板を接合してなり、前記各分岐供給路から前記共通液室と前記個別流路を経て前記複数の吐出口群に至る夫々の液体経路の流体抵抗を等しくする手段を有する液体吐出ヘッドにおいて、前記液体供給口から前記共通液室に至る前記フレームに形成された前記各分岐供給路の流体抵抗は、前記個別流路から前記各吐出口に至る前記吐出口板の流体抵抗より大であることを特徴としている。

以下、本発明の実施例１の液体吐出ヘッドについて、図１〜図３を用いて説明する。実施例１の液体吐出ヘッドは、液体吐出ヘッドをインクジェット記録ヘッドに適用した例であるが、インクジェット記録ヘッドのみならず、カラーフィルタ製造装置における色材を吐出するヘッド等、広範囲の技術分野において微量の液体を制御しながら吐出する際の液体吐出ヘッドとして適用することが可能である。
図１は実施例１のインクジェット記録ヘッドがキャップ部材でキャッピングされた状態を断面するとともに透視して示す模式的斜視図、図２は図１の断面図、図３は実施例１のインクジェット記録ヘッドの吐出口板を示す正面図である。

インクジェット記録ヘッド１０は、共通のフレーム内にインク等の液体が供給される１つの液体供給口１１、分岐供給路１２ａ，１２ｂ、２つの共通液室１３ａ，１３ｂが形成され、分岐供給路１２ａ，１２ｂにはそれぞれ２つの共通液室１３ａ，１３ｂが接続され、これらの分岐供給路１２ａ，１２ｂの他端部は相互に連結され、液体供給口１１に連通している。共通液室１３ａ，１３ｂの分岐供給路１２ａ，１２ｂが接続されていないもう片方の端部には、個別流路（図示無し）とインク等の液体に膜沸騰を生じるような液体吐出エネルギー発生素子（図示無し）と液体吐出のための吐出口（ノズル）１５ａ，１５ｂが開口された吐出口板（ノズル板）１４ａ，１４ｂが接着、接合等により取り付けられている。

液体供給口１１から供給されたインク等の液体は、二股に分岐した分岐供給路１２ａ、１２ｂをそれぞれ経由して共通液室１３ａ，１３ｂに入り、吐出口板１４ａ，１４ｂに形成された吐出口１５ａ、１５ｂから液滴となって吐出される。吐出口板１４ａは、個々の吐出口１５ａの直径とこれに連通する個別流路（個別液室）の容積が大きな大滴吐出用の吐出口板であって、一方、吐出口板１４ｂは個々の吐出口１５ｂの直径とこれに連通する個別流路（個別液室）の容積が小さな小滴吐出用の吐出口板である。本実施例においては、共に１２８個の吐出口１５ａ，１５ｂをそれぞれ６００ｄｐｉの間隔で配置し、各吐出口の直径は大滴吐出用の吐出口１５ａが１６μｍであって、小滴吐出用の吐出口１５ｂが１０μｍに設定した。この時、大滴吐出用の吐出口１５ａからは４ｐｌの体積の液体が吐出し、小滴吐出用の吐出口１５ｂからは２ｐｌの体積の液体が吐出するように設定した。

このような構成のインクジェット記録ヘッド１０において、液体供給口１１から共通液室１３ａ，１３ｂに至る前記フレーム内に形成された各分岐供給路１２ａ，１２ｂの流体抵抗は、吐出口板１４ａ，１４ｂに形成した個別流路（図示無し）から吐出口１５ａ，１５ｂに至る全ノズル群が形成された吐出口板１４ａ，１４ｂの流体抵抗より大きくしている。

さらに、大滴吐出用の吐出口１５ａが形成された吐出口板１４ａに連通する分岐供給路１２ａの流路断面積は、小滴吐出用の吐出口１５ｂが形成された吐出口板１４ｂに連通する分岐供給路１２ｂの流路断面積の１／３に設定した。このような構成にすることにより、後述するインクジェット記録ヘッド１０の吐出回復時に排出されるインクの量を大滴用の吐出口板１４ａと小滴用の吐出口板１４ｂの間で等しくすることが可能となる。

従来、液体供給口１１から分岐供給路１２ａ，１２ｂを通り共通液室１３ａ，１３ｂに至る流体抵抗が、個別流路（図示無し）と液体に膜沸騰を生じるような液吐出エネルギー発生部（図示無し）と吐出口１５ａ，１５ｂが形成された吐出口板１４ａ，１４ｂの流体抵抗よりも小さくなる場合があった。このような場合は、吐出口板１４ａ，１４ｂの流体抵抗が大であることに基づいて生ずることとなるため、分岐供給路１２ａ，１２ｂの断面積を変更して液体供給口１１から分岐供給路１２ａ，１２ｂを通り共通液室１３ａ，１３ｂに至る流体抵抗を可変しても、その効果は少なかった。しかしながら、実施例１のインクジェット記録ヘッドを用いて機能回復動作を行なったところ、ヘッド機能回復に用いた廃インクの量は従来の構成に比較して少量で済むことが分かった。

次に、インクジェット記録ヘッドの吐出機能回復について述べる。
インクジェット記録ヘッド１０の吐出機能回復は、キャップ部材２０を吐出口板１４ａ，１４ｂの吐出面１６ａ，１６ｂに対するキャッピングにより行なう。このような状態で、吸引ポンプ（図示無し）により液体吸引動作や液体供給路の途中に組み込んだ加圧ポンプ（図示無し）によって、インク等の液体を個々の液体吐出口１５ａ，１５ｂから強制的に排出させることにより、吐出口１５ａ，１５ｂと、それらに連通する個別流路内に存在するゴミや増粘したインクを除去する回復処理が行なわれる。この時、回復処理に用いられたインク等の液体は、液体を吸収保持するための廃インク等の廃液吸収体２１から吸引配管２２を介してインク等の廃液を回収している。さらに、液体の吐出が終了した場合は、このキャップ部材２０により吐出面１６ａ，１６ｂを一括で被覆することで液体吐出口１５ａ，１５ｂを含む吐出面１６ａ，１６ｂを保護している。

本発明の実施例２の液体吐出ヘッドについて、図４〜図６を用いて説明する。
図４は実施例２のインクジェット記録ヘッドがキャップ部材でキャッピングされた状態を断面するとともに透視して示す模式的斜視図、図５は図４の断面図、図６は実施例２のインクジェット記録ヘッドの吐出口板を示す正面図である。
実施例２のインクジェット記録ヘッドは、実施例１と同様に液滴吐出ヘッドを記録用に適用した例であるが、インクジェット記録ヘッドのみならず、記録用以外の液体を吐出するヘッドにも適用することが可能である。なお、実施例１のインクジェット記録ヘッドと同様の構成要素については、実施例１のインクジェット記録ヘッドで用いた用語を用いて説明し、説明を省略する。

インクジェット記録ヘッド１０に形成された２つの共通液室１３ｃ，１３ｄには、それぞれ分岐供給路１２ｃ，１２ｄが接続され、これらの分岐供給路１２ｃ，１２ｄの他端部は相互に連結され、インク等の液体が供給される１つの液体供給口１１に連通している。共通液室１３ｃ，１３ｄの分岐供給路１２ｃ，１２ｄが接続されていないもう片方の端部には、個別流路（図示無し）と液体に膜沸騰を生じるような液体吐出エネルギー発生素子（図示無し）と液体吐出のための吐出口１５ｃ，１５ｄが開口された吐出口板１４ｃ，１４ｄが取り付けられている。液体供給口１１から供給されたインク等の液体は、二股に分岐した分岐供給路１２ｃ，１２ｄをそれぞれ通って共通液室１３ｃ，１３ｄに入り、吐出口板１４ｃ，１４ｄが形成された吐出口１５ｃ，１５ｄから液滴となって吐出される。吐出口板１４ｃは、個々の吐出口１５ｃの直径とこれに連通する個別流路（個別液室）の容積が大きな大滴吐出用の吐出口板であって、一方吐出口板１４ｄは、個々の吐出口１５ｄの直径とこれに連通する個別流路（個別液室）の容積が小さな小滴吐出用の吐出口板である。

本実施例においては、共に２５６個の吐出口１５ｃ，１５ｄをそれぞれ６００ｄｐｉの間隔で配置し、各吐出口の直径は大滴用の吐出口１５ｃが１６μｍであって、小滴用の吐出口１５ｄが１０μｍに設定した。この時、大滴吐出用の吐出口１５ｃからは４ｐｌの体積の液体が吐出し、小滴吐出用の吐出口１５ｄからは２ｐｌの体積の液体が吐出するように設定した。このような構成のインクジェット記録ヘッド１０において、液体供給口１１から共通液室１３ｃ，１３ｄに至る前記フレーム内に形成された各分岐供給路１２ｃ，１２ｄの流体抵抗は、吐出口板１４ｃ，１４ｄに形成した個別流路（図示無し）から吐出口１５ｃ，１５ｄに至る全吐出口が形成された吐出口板１４ｃ，１４ｄの流体抵抗より大きくしている。

さらに、大滴吐出用の吐出口１５ｃが形成された吐出口板１４ｃに連通する分岐供給路１２ｃの長さを小滴吐出用の吐出口１５ｄが形成された吐出口板１４ｄに連通する分岐供給路１２ｄの長さの３倍に設定した。このような構成にすることにより、後述するインクジェット記録ヘッドの吐出回復時に排出されるインクの量を大滴用吐出口板１４ｃと小滴用吐出口板１４ｄの間で等しくすることが可能となる。

従来、液体供給口１１から分岐流路１２ｃ，１２ｄを通り共通液室１３ｃ，１３ｄに至る流体抵抗が、個別流路（図示無し）と液体に膜沸騰を生じるような液吐出エネルギー発生素子（図示無し）と吐出口１５ｃ，１５ｄが形成された吐出口板１４ｃ，１４ｄの流体抵抗よりも小さくなる場合があった。このような場合は、吐出口板１４ａ，１４ｂの流体抵抗に基づいて生ずることとなるため、分岐流路の断面積を変更して液体供給口１１から分岐供給路１２ｃ，１２ｄを通り共通液室１３ｃ，１３ｄに至る流体抵抗を可変しても、その効果は少なかった。一方、実施例２のインクジェット記録ヘッドを用いて回復動作を行なったところ、ヘッド機能回復に用いた廃インクの量は従来の構成に比較して少量で済むことが分かった。

実施例２のインクジェット記録ヘッドの吐出機能回復について述べる。
インクジェット記録ヘッドの吐出機能回復は、キャップ部材２０をインクジェット記録ヘッド１０の吐出面１６ｃ，１６ｄに対するキャッピングにより行なう。このような状態で、吸引ポンプ（図示無し）により液体吸引動作や液体供給路の途中に組み込んだ加圧ポンプ（図示無し）によって、液体を個々の吐出口１５ｃ，１５ｄから強制的に排出させることにより、吐出口１５ｃ，１５ｄとそれらに連通する個別流路内に存在するゴミや増粘したインクを除去する回復処理が行なわれる。この時、回復処理に用いられたインクは液を吸収保持するための廃液吸収体２１から吸引配管２２を介して廃液を回収している。更に、液の吐出が終了した場合は、このキャップ部材２０により吐出面１６ｃ，１６ｄを一括で被覆することで、インクジェット記録ヘッドの吐出口１５ｃ，１５ｄを含む吐出面１６ｃ，１６ｄを保護している。

本発明の実施例３の液体吐出ヘッドについて、図７〜図９を用いて説明する。
図７は実施例３のインクジェット記録ヘッドがキャップ部材でキャッピングされた状態を断面するとともに透視して示す模式的斜視図、図８は図７の断面図、図９は実施例３のインクジェット記録ヘッドの吐出口板を示す正面図である。
実施例３のインクジェット記録ヘッドは、吐出口群が３列以上のインクジェット記録ヘッドであって、図７〜図９は吐出口群が３列のインクジェット記録ヘッドに適用した例であるが、インクジェット記録ヘッドのみならず、記録用以外の液体を吐出するヘッドにも適用することが可能である。なお、実施例１のインクジェット記録ヘッドと同様の構成要素については、実施例１のインクジェット記録ヘッドで用いた用語を用いて説明し、説明を省略する。

インクジェット記録ヘッド１０の３つの共通液室１３ｅ，１３ｆ，１３ｇには、それぞれ分岐供給路１２ｅ，１２ｆ，１２ｇが接続され、これらの分岐供給路１２ｅ，１２ｆ，１２ｇの他端部は相互に連結され、液体が供給される液体供給口１１に連通している。共通液室１３ｅ，１３ｆ，１３ｇの分岐供給路１２ｅ，１２ｆ，１２ｇが接続されていないもう片方の端部には、個別流路（図示無し）と液体に膜沸騰を生じるような液吐出エネルギー発生素子（図示無し）と液体吐出のための吐出口１５ｅ，１５ｆ，１５ｇが開口された吐出口板１４ｅ，１４ｆ，１４ｇが取り付けられている。液体供給口１１から供給された液体は、分岐供給路１２ｅ，１２ｆ，１２ｇをそれぞれ通って共通液室１３ｅ，１３ｆ，１３ｇに入り、吐出口板１４ｅ，１４ｆ，１４ｇが形成された吐出口１５ｅ，１５ｆ，１５ｇから液滴となって吐出される。

吐出口板１４ｅは、個々の吐出口１５ｅとこれに連通する個別液室の容積が相対的に大きな大滴吐出用の吐出口板であって、一方吐出口板１４ｆは、個々の吐出口１５ｆとこれに連通する個別液室の容積が相対的に中位の中滴吐出用の吐出口板であり、更に吐出口板１４ｇは、個々の吐出口１５ｇとこれに連通する個別液室の容積が相対的に小さな小滴吐出用の吐出口板である。

実施例３のインクジェット記録ヘッド１０においては、共に１２８個の吐出口１５ｅ，１５ｆ，１５ｇをそれぞれ６００ｄｐｉの間隔で配置し、各吐出口の直径は大滴用の吐出口１５ｅが２０μｍであって、中滴用の吐出口１５ｆが１６μｍであり、小滴用の吐出口１５ｇが１０μｍに設定した。この時、大滴吐出用の吐出口１５ｅからは６ｐｌの体積の液体が吐出し、中滴吐出用の吐出口１５ｆからは４ｐｌの液体が吐出し、更に、小滴吐出用の吐出口１５ｇからは２ｐｌの体積の液体が吐出するように設定した。

このような構成のインクジェット記録ヘッド１０において、液体供給口１１から共通液室１４ｅ，１４ｆ，１４ｇに至る前記フレーム内に形成された各分岐供給路１２ｅ，１２ｆ，１２ｇの流体抵抗が、吐出口板１４ｅ，１４ｆ，１４ｇに形成した個別流路（図示無し）から吐出口１５ｅ，１５ｆ，１５ｇに至る全ノズルが形成された液体吐出板１４ｅ，１４ｆ，１４ｇの流体抵抗より大きくしている。

この時、大滴吐出用の吐出口１５ｅが形成された吐出口板１４ｅに連通する分岐供給路１２ｅの流路断面積を、小滴吐出用の吐出口１５ｇが形成された吐出口板１４ｇに連通する分岐供給路１２ｇの１／３に設定し、更に液体供給口１１から大適吐出用の分岐供給路１２ｅに至る流路長を小滴吐出用の分岐供給路１２ｇの流路長の３倍に設定した。一方、中滴吐出用の吐出口１５ｆが形成された吐出口板１４ｆに連通する分岐供給路１２ｆの流路断面積を１／２に設定し、液体供給口１１から中適吐出用の分岐供給路１２ｆに至る流路長を小滴吐出用の分岐供給路１２ｇの流路長の２倍に各々設定した。このような構成にすることにより、後述するインクジェット記録ヘッドの吐出回復時に排出されるインクの量を大滴用の吐出口板１４ｅと中滴用の吐出口板１４ｆと小滴用の吐出口板１４ｇの間で等しくすることが可能となる。

従来、液体供給口１１から分岐流路１２ｅ，１２ｆ，１２ｇを通り共通液室１３ｅ，１３ｆ，１３ｇに至る流体抵抗が、個別流路（図示無し）と液体に膜沸騰を生じるような液吐出エネルギー発生素子（図示無し）と吐出口１５ｅ，１５ｆ，１５ｇが形成された吐出口板１４ｅ，１４ｆ，１４ｇの流体抵抗よりも小さくなる場合があった。このような場合は、吐出口板１４ｅ，１４ｆ，１４ｇの流体抵抗に基づいて生ずることとなるため、分岐流路の断面積を変更したり、流路長を変更して液体供給口１１から分岐流路１２ｅ，１２ｆ，１２ｇを通り共通液室１３ｅ，１３ｆ，１３ｇに至る流体抵抗を可変しても、その効果は少なかった。しかしながら、実施例３のようなインクジェット記録ヘッドを用いて回復動作を行なったところ、ヘッド機能回復に用いた廃液の量は従来の構成に比較して少量で済むことが分かった。

実施例３のインクジェット記録ヘッド１０の吐出機能回復について述べる。
実施例３のインクジェット記録ヘッド１０の吐出機能回復は、キャップ部材２０をヘッドカートリッジの吐出面１６ｅ，１６ｆ，１６ｇに対するキャッピングにより行なう。このような状態で、吸引ポンプにより液体吸引動作や液体供給路の途中に組み込んだ加圧ポンプ（図示無し）によって、液体を個々の吐出口１５ｅ，１５ｆ，１５ｇから強制的に排出させることにより、吐出口１５ｅ，１５ｆ，１５ｇに連通する個別流路内に存在するゴミや増粘したインクを除去する回復処理が行なわれる。この時、回復処理に用いられたインクは液を吸収保持するための廃液吸収体２１から吸引配管２２を介して廃液を回収している。更に、液体の吐出が終了した場合は、このキャップ部材２０により吐出面１６ｅ，１６ｆ，１６ｇを一括で被覆することにより吐出口１５ｅ，１５ｆ，１５ｇを含む吐出面１６ｅ，１６ｆ，１６ｇを保護している。

次に、本発明の液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置の一例について説明する。
図１０は実施例４のインクジェット記録装置の斜視図、図１１は同インクジェット記録装置の機構部の側断面図である。
実施例４のインクジェット記録装置は、記録装置本体３１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ４３、キャリッジ４３に搭載し本発明を実施したインクジェット記録ヘッドからなる記録ヘッド４４、記録ヘッド４４へインクを供給するインクカートリッジ４５等で構成される印字機構部３２等を収納し、記録装置本体３１の下方部には前方側から多数枚の用紙３３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）３４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙３３を手差しで給紙するための手差しトレイ３５を開倒することができ、給紙カセット３４或いは手差しトレイ３５から給送される用紙３３を取り込み、印字機構部３２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ３６に排紙する。

印字機構部３２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド４１と従ガイドロッド４２とでキャリッジ４３を主走査方向に摺動自在に保持し、キャリッジ４３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明の実施例１〜３に係るインクジェット記録ヘッドからなる記録ヘッド４４を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ４３には記録ヘッド４４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ４５を交換可能に装着している。

インクカートリッジ４５は、上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェット記録ヘッド１０へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により記録ヘッド４４へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、記録ヘッド４４として、ここでは各色のヘッドを用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。ここで、キャリッジ４３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド４１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド４２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ４３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ４７で回転駆動される駆動プーリ４８と従動プーリ４９との間にタイミングベルト５０を張装し、このタイミングベルト５０をキャリッジ４３に固定しており、主走査モータ４７の正逆回転によりキャリッジ４３が往復駆動される。

一方、給紙カセット３４にセットした用紙３３を記録ヘッド４４の下方側に搬送するために、給紙カセット３４から用紙３３を分離給装する給紙ローラ５１及びフリクションパッド５２と、用紙３３を案内するガイド部材５３と、給紙された用紙３３を反転させて搬送する搬送ローラ５４と、この搬送ローラ５４の周面に押し付けられる搬送コロ５５及び搬送ローラ５４からの用紙３３の送り出し角度を規定する先端コロ５６とを設けている。搬送ローラ５４は副走査モータ５７によってギヤ列を介して回転駆動される。そして、キャリッジ４３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ５４から送り出された用紙３３を記録ヘッド４４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材５９を設けている。この印写受け部材５９の用紙搬送方向下流側には、用紙３３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ６１、拍車６２を設け、さらに用紙３３を排紙トレイ３６に送り出す排紙ローラ６３及び拍車６４と、排紙経路を形成するガイド部材６５，６６とを配設している。

記録時には、キャリッジ４３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド４４を駆動することにより、停止している用紙３３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙３３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙３３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙３３を排紙する。また、キャリッジ４３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド４４の吐出不良を回復するための回復装置６７を配置している。回復装置６７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ４３は印字待機中にはこの回復装置６７側に移動されてキャップ手段で記録ヘッド４４がキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中等に記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。

吐出不良が発生した場合等には、キャップ手段で記録ヘッド４４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（図示無し）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。

このように、実施例４のインクジェット記録装置においては、本発明の実施例１〜４の発明を実施したインクジェット記録ヘッド、またはインクジェットカートリッジを搭載しているので、ヘッド機能回復時の廃液の量が少なくて済み、インク消費の少ない低コストの印字が可能となる。

なお、以上の実施例１〜４においては、本発明をインクジェット記録ヘッド、インクジェットカートリッジ、インクジェット記録装置に適用した例を示したが、インク以外の液体、例えばパターニング用の液体レジストやＤＮＡを吐出する液吐出ヘッド等多方面の用途にも適用することができる。

実施例１のインクジェット記録ヘッドがキャップ部材でキャッピングされた状態を断面するとともに透視して示す模式的斜視図である。 図１の断面図である。 実施例１のインクジェット記録ヘッドの吐出口板を示す正面図である。 実施例２のインクジェット記録ヘッドがキャップ部材でキャッピングされた状態を断面するとともに透視して示す模式的斜視図である。 図４の断面図である。 実施例２のインクジェット記録ヘッドの吐出口板を示す正面図である。 実施例３のインクジェット記録ヘッドがキャップ部材でキャッピングされた状態を断面するとともに透視して示す模式的斜視図である。 図７の断面図である。 実施例３のインクジェット記録ヘッドの吐出口板を示す正面図である。 実施例４のインクジェット記録装置の斜視図である。 実施例４のインクジェット記録装置の機構部の側断面図である。

符号の説明

１０…インクジェット記録ヘッド、１１…液体供給口、１２ａ〜１２ｇ…分岐供給路、１３ａ〜１３ｇ…共通液室、１４ａ〜１４ｇ…吐出口板、１５ａ〜１５ｇ…吐出口、１６ａ〜１６ｇ…吐出面、２０…キャップ部材、２１…廃液吸収体、２２…吸引配管、３１…記録装置本体、３２…印字機構部、３３…用紙、３４…給紙カセット、３５…手差しトレイ、３６…排紙トレイ、４１…主ガイドロッド、４２…従ガイドロッド、４３…キャリッジ、４４…記録ヘッド、４５…インクカートリッジ、４７…主走査モータ、４８…駆動プーリ、４９…従動プーリ、５０…タイミングベルト、５１…給紙ローラ、５２…フリクションパッド、５３…ガイド部材、５４…搬送ローラ、５５…搬送コロ、５６…先端コロ、５７…副走査モータ、５９…印写受け部材、６１…搬送コロ、６２…拍車、６３…排紙ローラ、６４…拍車、６５，６６…ガイド部材、６７…回復装置。

Claims (7)

1. 液体が供給される液体供給口に連通して途中から分岐する複数の分岐供給路と、該分岐供給路に夫々連通する複数の共通液室が設けられた共通のフレームと、前記共通液室に連通する複数の個別流路と該個別流路を大気に開口する複数の吐出口からなる吐出口群を備えた複数の吐出口板を接合してなり、前記各分岐供給路から前記共通液室と前記個別流路を経て前記複数の吐出口群に至る夫々の液体経路の流体抵抗を等しくする手段を有する液体吐出ヘッドにおいて、
   前記液体供給口から前記共通液室に至る前記フレームに形成された前記各分岐供給路の流体抵抗は、前記個別流路から前記各吐出口に至る前記吐出口板の流体抵抗より大であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記各吐出口の開口面積は前記複数の吐出口群毎に異なり、前記各分岐供給路から前記共通液室と前記個別流路を経て前記複数の吐出口群に至る夫々の液体経路の流体抵抗を等しくする手段は、前記各吐出口の開口面積が大きい方の吐出口群に連通する前記分岐供給路の断面積が、前記各吐出口の開口面積が小さい方の吐出口群に連通する前記分岐供給路の断面積より小であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記各吐出口の開口面積は前記複数の吐出口群毎に異なり、前記各分岐供給路から前記共通液室と前記個別流路を経て前記複数の吐出口群に至る夫々の液体経路の流体抵抗を等しくする手段は、前記複数の吐出口群の中で、前記各吐出口の開口面積が大きい方の吐出口群に連通する前記分岐供給路の長さが、前記吐出口の開口面積が小さい方の吐出口群に連通する前記分岐供給路の長さより大であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記個別流路に設けられる液体吐出エネルギー発生部は、液体に膜沸騰を生じさせるための熱エネルギーを発生する電気熱エネルギー変換体を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに供給する液体を蓄える液体タンクを具備したことを特徴とする液体吐出カートリッジ。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドまたは請求項５に記載の液体吐出カートリッジを搭載したことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６に記載の画像形成装置において、
   前記液体吐出ヘッドにおける前記各吐出口群は、共通のキャップ部材にて覆われ、一括して吸引が行なわれることを特徴とする画像形成装置。