JP4557641B2 - 液滴吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、ノズルからインク滴等の液滴を吐出する液滴吐出装置に関し、さらに詳しくは、インクジェット記録装置等に利用され塵埃等によるノズルの目詰まりやインクの増粘あるいは気泡の混入等により生じた液滴吐出部材の吐出不良を除去する吐出回復系を備えた液滴吐出装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の各種画像形成装置として用いられるインクジェット記録装置においては、インク滴を吐出する液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドを記録ヘッドに用いて画像を記録（形成、印刷）するものである。

インクジェットヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズルに連通する吐出室（圧力室、加圧液室、液室、インク室、インク流路等とも称される）と、この吐出室内のインクを加圧するエネルギーを発生するアクチュエータ（エネルギー発生手段）とを備えて、アクチュエータを駆動することで吐出室内のインクを加圧して、ノズルからインク滴を吐出させるものであり、記録の必要なときにのみインク滴を吐出するインク・オン・デマンド方式のものが主流である。

そして、インクジェットヘッドはインク滴（記録液体）を吐出させるアクチュエータ手段の種類により、幾つかの方式に大別される。
液室の壁の一部を薄い振動板とし、これに対応して電気機械変換素子としての圧電素子を配置し、電圧印加に伴って発生する圧電素子の変形により振動板を変形させることで液室内の圧力を変化させてインク滴を吐出させるピエゾ（圧電）型のもの、液室内部に発熱体素子を配置し、通電による発熱体の加熱によって気泡を発生させ、気泡の圧力によってインク滴を吐出させるサーマル型のもの、液室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向して配置された液室外の個別電極とを備え、振動板と電極との間に電界を印加することで発生する静電力により振動板を変形させて、液室内の圧力／体積を変化させることによりノズルからインク滴を吐出させる静電型のもの等が知られている。

従来のインクジェット記録装置における記録ヘッドは、共にインク圧の変化によりインク滴を吐出するため、加圧液室内に気泡が侵入したり、あるいはヘッド内に気泡が発生したりする場合には、これらを除去する動作が必要になる。通常、これらの動作としては、ノズル開口部にキャップを当接し、吸引ポンプ等によりキャップ内に負圧を作用させて、インクと共に吸引排出する方法が取られる。また、供給側より加圧することにより、同様に、ノズル開口よりインクと共に加圧排出する方法も知られている。

特許文献１には、個別液室の両側からインクを供給する構成のインクジェット記録装置であって、個別液室の両側にはそれぞれ共通液室が配設されており、各々の共通液室間に圧力差を与える手段を設け、圧力差でインクを循環させ、無駄なインク廃棄をしないようにするものが記載されているが、機能回復動作やフィルタに関しては記載されてない。

また、特許文献２には、回復系の大型化や、各部の高耐圧化設計を回避して低価格化するため、第１及び第２液流路と、第１液流路に設けたポンプと、第１及び第２液流路を連通する第３液流路と、第２液流路に設けた第１弁部材を有するインク供給系で、第１弁部材を閉じて供給する第１ステップ（ノズルから排出）と、第２弁部材を開いてインクが循環するように供給する第２ステップを順次実行する回復方法が開示されている。第２ステップで気泡等は除去することができ、大半のインクは循環するので無駄がなく、また長時間放置したような場合には第１ステップで押し出すことができるものである。

しかし、いずれにしても、これらの手段は気泡排出をインクの排出・廃棄によって実行するため、インクの無駄な消費は免れない。また、インクの多大な廃棄は、その廃棄システムにも大きな負担を与えることになる。すなわち、廃インクを貯留する廃インク溜の大型化あるいは交換頻度の増大、インク漏れの可能性の増加等である。この気泡排出動作は（これ以外にも）、特に、プリンタの初めの立上げ時の初期インク充填時や、インクカートリッジ交換時にも行われることになる。特に、ノズル数の著しく多い、いわゆるフルラインタイプの装置では、これらの動作によるインク廃棄量が膨大になる。

そのため、フルラインプタイプの記録ヘッドでは、廃液回収機構を備えて、排出したインクを回収再利用するインクジェット記録装置も提案されている。但し、廃液回収機構を付加することはコスト高になり、ラインプリンタのような高価格帯の記録装置でなければ採用が難しいという面がある。また、一度ノズルから排出したインクを回収するので、インクにゴミ等の不純物が混入したり、気泡を巻き込んでインクの脱気度が低下したりする。この場合、フィルタを通す等により不純物処理は行うけれども、再利用には限界がある。

記録ヘッドが長尺化した場合の充填性の問題の１つは、共通液室の気泡排出である。記録ヘッドの長尺化は、吐出時に十分なインク供給をするために共通液室の断面積を広くする必要があるが、断面積が大きくなると毛管力が働かなくなり、気泡が残り易い。
そこで、共通液室の両端にインク供給／排出口を設けて、共通液室内を循環させて充填性を高める方式が提案されている。これは、インクを共通液室の両側から供給することで、吐出時のインク供給量を十分に確保する目的もある。
ノズルからインクを排出しないので、比較的インク管理がし易くインク再利用が容易な面と、ノズルを通さないので共通液室の気泡が抜け易く、インク再利用の面と共通液室の充填性を確保するのに有効である。

図８は、この方式（特許文献２）のインクジェット記録装置のインク供給系を示す概念図である。
通常の記録状態では、キャップ部材１０４は吐出エレメント１０１の記録動作を阻害しない適宜の位置に設定されると共に、第１弁部材Ｂ１及び第２弁部材Ｂ２が閉状態に保たれ、吐出エレメント１０１にインクがインクタンク１０６より毛管現象により供給される。吐出エレメント１０１の吐出回復処理を行う時には、キャップ部材１０４が吐出エレメント１０１に装着され、まず、第１弁部材Ｂ１が開状態、第２弁部材Ｂ２が閉状態に保たれ、その状態でポンプ１０７を駆動して、インクタンク１０６よりインク供給経路にインクを圧送し、インクタンク１０６→ポンプ１０７→インク供給路１０８Ａ→吐出エレメント１０１→インク供給路１０９Ｂ→インクタンク１０６の順序でインクを循環させることにより、インク供給路１０８Ａと１０９Ｂと、吐出エレメント１内の気泡を取り除き、次に、第１弁部材Ｂ１を閉状態にすることで、吐出エレメント１０１へ圧送されたインクを供給してノズルより強制的にインクを噴出させる。この時、吐出不良の要因となった微小のゴミ、インクの溶媒の揮発によってできる増粘インク、インク中に含まれる気泡などは吐出エレメント１０１から排出される。このようにして、ノズルより噴出したインクはキャップ部材１０４に受容され、廃液吸収体１０５へと導かれる。
特開平７−１６４６４０号公報 特許第３１０６０１３号明細書（特開平６−７９８７６号公報）

特許文献２の本文中に記載されているように、ヘッド（吐出エレメント１０１）へのインク流入口にはゴミの侵入を防止するために、フィルタＦ１，Ｆ２が設けられている。しかしながら、前記したようにインクを共通液室で循環すると、少なくとも一方のフィルタにはインクが逆流することになる。具体的には、インク供給路１０９Ｂに設置されたフィルタＦ２の吐出エレメント１０１側に、ノズルから混入した気泡や増粘したインクがフィルタＦ２のヘッド側に捕らえられることになる。
フィルタのヘッド側に捕らえられる気泡や増粘したインクは、基本的にはヘッド内からの流出なので不純物は少ないと言えるが、これの吐出時には、再びヘッドへ流入する流れになるため、個別液室まで流入し、噴射を不安定にする原因になる。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、加圧液室内に侵入した気泡、ヘッド内で発生した気泡、あるいは増粘したインク等を除去する際においても無駄なインク廃棄をしないと共に、信頼性の高いインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、記録液体を吐出する複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドに供給する記録液体を貯留するインクタンクと、前記液滴吐出ヘッドと前記インクタンクを連通する流路と、前記インクタンク内の記録液体を前記液滴吐出ヘッドへ供給するポンプを有する液滴吐出装置において、前記流路は、前記インクタンクから前記液滴吐出ヘッドへ記録液体を供給する複数の供給路及び前記液滴吐出ヘッドから前記インクタンクへ記録液体を還流する還流路からなる循環経路を有し、前記複数の供給路は、前記液滴吐出ヘッドの共通液室の一端側に設けられた第１インク供給口に接続された第１供給路と、該第１供給路から分岐して第２インク供給口に接続された第２供給路からなり、前記還流路は、前記共通液室の他端側に設けられたインク排出口から前記インクタンクに接続され、前記第２インク供給口は、前記第１インク供給口と前記インク排出口との間であって、前記インク排出口の近傍に設けられ、前記第１供給路及び前記第２供給路には、それぞれフィルタが設けられており、記録液体を循環する時は、前記第１インク供給口から記録液体を流入させると共に前記インク排出口から排出させ、記録液体を加圧充填する時は、前記第１インク供給口及び前記第２インク供給口から記録液体を供給することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の液滴吐出装置において、前記還流路には逆止弁を設けることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の液滴吐出装置において、前記還流路にフィルタを設けることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし３いずれかに記載の液滴吐出装置において、前記インクタンクは前記液滴吐出ヘッドよりも低い位置に設置され、水頭差により記録液体に負圧を発生させることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかに記載の液滴吐出装置において、前記液滴吐出ヘッドに対する記録液体の初期充填時に、前記複数の供給路を用いて加圧充填を行った後、前記循環経路を用いて記録液体を循環させることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１乃至４いずれかに記載の液滴吐出装置において、前記液滴吐出ヘッドの機能回復動作時に、前記複数の供給路を用いて加圧充填を行った後、前記循環経路を用いて記録液体を循環させることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項５または６に記載の液滴吐出装置において、前記循環経路を用いて記録液体を循環させた後、前記複数の供給路を用いて加圧充填を行うことを特徴とする。

請求項１記載の液滴吐出装置においては、インクが共通液室を通して循環する経路を有するが、液滴吐出ヘッドに流入するフィルタに対しては、記録液体の流れの方向が、インクタンクから液滴吐出ヘッドへ向う一定方向であって、フィルタに対する記録液体の流れ方向が一定で逆流することがないので、フィルタに捕まった気泡や不純物が液滴吐出ヘッドに戻ることがなく、液滴吐出ヘッドの噴射を安定させ、信頼性の高いインクジェット記録装置等の液滴吐出装置を提供することができる。特に、ノズル数が多く長尺化した液滴吐出ヘッドでは、吐出時のインク供給を十分に確保することができる。また、循環する経路を用いる循環経路の循環は共通液室の一端から他端を通り、複数の供給路を用いる加圧経路の加圧充填の供給口は共通液室の一端と他端の間にも存在するので、液滴吐出ヘッド内の気泡を確実に排出でき、信頼性の高いインクジェット記録装置等の液滴吐出装置を提供することができる。

請求項２記載の液滴吐出装置においては、液滴吐出ヘッドからタンクに出て行く還流路に逆止弁を設けているので、比較的簡単で低コストの構成で、フィルタへの流れの方向を制御できる。これにより、信頼性の高いインクジェット記録装置等の液滴吐出装置を提供することができる。

請求項３記載の液滴吐出装置においては、液滴吐出ヘッドからタンクに出て行く還流路にもフィルタを設けているので、循環経路の気泡、不純物を常に減少させて、信頼性の高いインクジェット等の液滴吐出装置を提供することができる。さらに、還流路に設けるフィルタは液滴吐出ヘッドに流入する供給路に設けたフィルタよりも目の粗いフィルタとすることができるので、低コストで信頼性の高い液滴吐出装置を提供することができる。

請求項４記載の液滴吐出装置においては、タンクは液滴吐出ヘッドよりも低い位置に設置され、水頭差によりインクに負圧を発生させているので、装置構成が簡略であり、信頼性の高いインクジェット記録装置等の液滴吐出装置を低コストで提供することができる。

請求項５記載の液滴吐出装置においては、インクの初期充填時に、複数の供給路を用いる加圧経路ｂの加圧充填をした後、循環する経路を用いる循環経路ａの循環を行うので、液滴吐出ヘッド内の気泡を確実に排出でき、信頼性の高いインクジェット記録装置等の液滴吐出装置を提供することができる。

請求項６記載の液滴吐出装置においては、液滴吐出ヘッドの機能回復動作時に、複数の供給路を用いる加圧経路ｂの加圧充填をした後、循環する経路を用いる循環経路ａの循環を行うので、液滴吐出ヘッド内の気泡を確実に排出でき、信頼性の高いインクジェット記録装置等の液滴吐出装置を提供することができる。

請求項７記載の液滴吐出装置においては、循環する経路を用いる循環経路ａの循環の後に、複数の供給路を用いる加圧経路ｂの加圧充填しているので、液滴吐出ヘッド内の気泡を確実に排出でき、信頼性の高いインクジェット記録装置等の液滴吐出装置を提供することができる。

本発明は、インクが液滴吐出ヘッドの共通液室を通して循環する経路を有し、循環する経路中にフィルタが介在するインクジェット記録装置等の液滴吐出ヘッドにおいて、共通液室や加圧液室内に存在する気泡、あるいは増粘したインク等を除去する機能回復動作時に無駄なインク廃棄をせず、信頼性の高いインクジェット記録装置を提供するもので、そのために、記録液体を吐出する複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドに供給する記録液体を貯留するタンクと、前記液滴吐出ヘッドとタンクを連通する流路と、前記タンク内の記録液体を前記液滴吐出ヘッドへ供給するポンプを有する液滴吐出装置において、前記流路は、前記タンクから前記液滴吐出ヘッドへ記録液体を供給する複数の供給路及び前記液滴吐出ヘッドから前記タンクへ記録液体を還流する還流路からなる循環経路を有し、前記複数の供給路にはそれぞれフィルタを配置すると共に、該フィルタを通過する記録液体の流れの方向は、前記液滴吐出ヘッドへ記録用として記録液体を供給する時と、前記液滴吐出ヘッドの機能回復動作用として記録液体を供給する時とで一定とするように構成されている。
以下、本発明の液滴吐出装置を適用した実施例のインクジェット記録装置について、図１〜図７を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例１によるインクジェット記録装置のインク供給系を示す概念図である。
インクジェット記録装置は、図１に示すインク供給系を備えた記録ヘッド１と、図示しない用紙搬送機構を有し、記録ヘッド１は記録用紙の全幅に亘る多数の個別ヘッドを備えたフルラインタイプであるものとする。
記録ヘッド１には、第１〜第３のインク流路が接続されており、第１のインク流路は共通液室２の一端に設けられた第１インク供給口３からポンプ８に接続された第１供給路Ｌ１であり、第２のインク流路は第１供給路Ｌ１から分岐し、共通液室２の他端寄りに設けられた第２インク供給口４に接続された第２供給路Ｌ２である。また、第３のインク流路は共通液室２の他端に設けられたインク排出口５からインクタンク７に接続された還流路Ｌ３である。第１、第２供給路Ｌ１，Ｌ２、還流路Ｌ３によってインクを循環する経路が形成される。

記録ヘッド１への第１供給路Ｌ１，第２供給路Ｌ２には、それぞれ第１フィルタＦ１，第２フィルタＦ２が設けられ、記録ヘッド１へゴミ等の不純物が侵入することを阻止する。また、インクの流れる方向を制御する第１制御弁Ｂ１，第２制御弁Ｂ２が、第２供給路Ｌ２、還流路Ｌ３に図１に示すように配置されている。
インクを循環する経路中には、インクを貯蔵するインクタンク７と、インクタンク７からヘッド１へインクを加圧するポンプ８が設けられており、記録ヘッド１のインク排出口５から排出されたインクは還流路Ｌ３を経由してインクタンク７に還流する。
また、記録ヘッド１のノズルから吐出されたインクを受けるためのキャップ６と、キャップに排出された廃インクを吸収する廃液吸収体９が設けられている。

本実施例のインクの流れは、第１制御弁Ｂ１，第２制御弁Ｂ２の開閉を制御することによって、循環経路ａと、加圧経路ｂが形成される。
具体的には、第１制御弁Ｂ１＝閉、第２制御弁Ｂ２＝開で循環経路ａとなり、インクは共通液室２を循環してインクタンク７に戻るように流れる。ノズル方向へも圧力が掛かるので個別液室の充填も行われるが、ノズルは径が小さく流体抵抗が大きいので、インクの大部分は共通液室２を循環するだけである。循環したインクは再利用できるので、大量のインクをある程度速い流速で流しても良く、共通液室２の気泡排出効果が高い。
また、第１制御弁Ｂ１＝開，第２制御弁Ｂ２＝閉で加圧経路ｂとなり、インクは記録ヘッド１のノズルから排出される。個別液室の充填性を上げるには、この経路のインクの流れも必要になる。

また、フルラインタイプのような長尺の記録ヘッド１において、記録ヘッド１の吐出動作時は、インク供給量を多くするために、加圧経路ｂの状態にする。これにより、記録ヘッド１の共通液室２の一端に設けられた第１インク供給口３と他端寄りに設けられた第２インク供給口４からインク供給できるようになる。但し、吐出動作時はポンプ８は動作させない。
ここで、実施例１のインクジェット記録装置の特徴は、第１フィルタＦ１、第２フィルタＦ２はインクタンク７からヘッド１に流れる方向だけにインクが流れることである。

このように循環経路ａの記録ヘッド１からインクタンク７に戻る帰還経路、つまり還流路Ｌ３を、第２供給路Ｌ２から独立させたことで、第２フィルタＦ２を通す流れを制御する。
これにより、循環経路ａで加圧した場合に記録ヘッド１から出てくる気泡や不純物が第２フィルタＦ２に捕まり、記録ヘッド１が吐出動作時に上記気泡や不純物を記録ヘッド１に逆流させることがなくなる。したがって、気泡巻き込み等による不安定な噴射の起こる確率を下げることができ、信頼性の高いインクジェット記録装置が提供できる。

なお、ポンプ８はチュービングポンプを用いることが好ましく、充填完了時には、ポンプ経由でインクタンク７の負圧が記録ヘッド１に伝わるように、吐出時にはチュービングポンプがチューブをつぶしていない（経路が開いている）状態で保持している。

インクタンク７は、記録ヘッド１より低い位置に設置して、ポンプ８を駆動しない場合は水頭差による負圧を発生させておく。これは、ノズルのメニスカスを保持するためである。バネ等を用いた負圧発生機構を用いてもよいが、水頭差で負圧を作るのが簡略な構成で実現できる。

図２は、本発明の実施例２によるインクジェット記録装置のインク供給系を示す概念図である。
実施例２のインクジェット記録装置は、図１に示す実施例１のインクジェット記録装置において、第２インク供給口４がインク排出口５によって兼用されている。そして、第２供給路Ｌ２は第１供給路Ｌ１から分岐し、第２供給路Ｌ２の途中の第１制御弁Ｂ１、第２フィルタを経由して環流路Ｌ３に合流する。
これにより、共通液室２の一端に設けられた第１インク供給口３から流入し、他端のインク排出口５から排出され、インクタンク７へ還流する循環経路ａと、共通液室２の一端に設けられた第１インク供給口３及び他端のインク排出口５から流入されたインクをノズルから吐出する加圧経路ｂを形成している。つまり、この場合はインク排出口５が第２インク供給口として使用される。

インクの流れる方向を制御する第１制御弁Ｂ１，第２制御弁Ｂ２は、それぞれ第２供給路Ｌ２、還流路Ｌ３中に図２に示すように配置され、第１フィルタＦ１、第２フィルタＦ２は、それぞれ第１供給路Ｌ１、第２供給路Ｌ２に図２に示すように配置される。
本発明は、実施例２のように、記録ヘッド１において循環用のインク排出口が第２インク流路のためのインク供給口を兼ねる構成としても良い。

実施例２のインク供給系においても、インクの流れは、第１制御弁Ｂ１，第２制御弁Ｂ２の開閉によって、循環経路ａと、加圧経路ｂが形成される。
具体的には、第１制御弁Ｂ１＝閉、第２制御弁Ｂ２＝開で循環経路ａとなり、インクは共通液室２を循環してインクタンク７に戻るように流れる。
また、第１制御弁Ｂ１＝開，第２制御弁Ｂ２＝閉で加圧経路ｂとなり、インクは記録ヘッド１のノズルから排出される。

実施例２のインク供給系においては、第１インク供給口３から記録ヘッド１へ流入するインクの流れは、第１フィルタＦ１を通って不純物を除去し、循環経路ａで記録ヘッド１から排出され、同じフィルタを通らず、第１フィルタＦ１には同じ方向からの流れだけを通すように制御される。
これにより、気泡巻き込み等による不安定な噴射の起こる確率を下げることができるので、信頼性の高いインクジェット記録装置が提供できる。

図３は、本発明の実施例３によるインクジェット記録装置のインク供給系を示す概念図である。
実施例３のインクジェット記録装置のインク供給系では、実施例２のインク供給系において、第２制御弁Ｂ２を使用せずに第１制御弁Ｂ１のみを使用し、第２制御弁Ｂ２に代えて、逆並列接続した第１逆止弁Ｂ３，第２逆止弁Ｂ４を用い、第１逆止弁Ｂ３には第２フィルタＦ２を接続し、図３に示すように配置することで、流路の流れを制御している。電気配線の必要な制御弁（第２制御弁Ｂ２）を少なくすることは、コスト上有利になる。
第１制御弁Ｂ１の動作は、第１制御弁１＝閉の場合に循環経路ａとなり、第１制御弁１＝開の場合に加圧経路ｂとなる。

循環経路ａと、加圧経路ｂの意味合いは実施例１，２のインク供給系と同様であり、第２フィルタＦ２には共通液室２にインクを加圧充填する場合にインクが記録ヘッド１に流入する方向にだけインクが流れる。
これにより、記録ヘッド１の共通液室２へ流入する流れは第１フィルタＦ１を通って不純物が除去され、循環経路ａで記録ヘッド１から排出される流は同じフィルタは通らず、第１フィルタＦ１に気泡や不純物が捕らわれて、吐出時に逆流することはない。したがって、気泡巻き込み等による不安定な噴射の起こる確率を下げることができるので、信頼性の高いインクジェット記録装置を提供することができる。

図４は、本発明の実施例４によるインクジェット記録装置のインク供給系を示す概念図である。
実施例４のインク供給系では、実施例３のインク供給系に追加して、循環経路ａの排出側にも第３フィルタＦ３を設けている。第３フィルタＦ３を設置する位置は、加圧経路ｂを形成した場合に逆流しない経路である必要があり、図４に示す位置がこれにあたる。
記録ヘッド１からインクタンク７への排出経路にもフィルタを設けることにより、インク経路全体の不純物を抑えることができ、不安定吐出の確率を下げることができる。

また、記録ヘッド１へ流入する第１供給路Ｌ１，第２供給路Ｌ２中に設ける第１フィルタＦ１，第２フィルタＦ２と、還流路Ｌ３の第３フィルタＦ３は分離されているので、フィルタに気泡や不純物が捕らわれて、吐出時に逆流することはない。さらに、還流路Ｌ３に設ける第３フィルタＦ３は、記録ヘッド１に流入する供給路に設けた第１フィルタＦ１、第２フィルタＦ２よりも目の粗いフィルタとすることができ、この場合には信頼性の高いインクジェット記録装置でありながら、気泡巻き込み等による不安定な噴射の起こる確率を下げることができるので、信頼性の高いインクジェット記録装置を低コストで提供することができる。

図５は、本発明の実施例５のインクジェット記録装置に対してインクを初期充填する際のインク供給系の状態を示す概念図で、図５（Ａ）は初期充填時の循環経路ａの状態を示し、図５（Ｂ）は初期充填時の加圧経路ｂの状態を示す。ここで、インク供給系は実施例１のインク供給系の構成を使用しているが、実施例２、実施例３のインク供給系を使用した場合も同様である。
図５に示す初期充填方法においては、図５（Ａ）の状態は循環経路ａで先に共通液室２のインク充填を行い、続いて、図５（Ｂ）に示すように加圧経路ｂでインク充填を実施している。

図６は、本発明の実施例６のインクジェット記録装置に対して異なる方法でインクを初期充填する際のインク供給系の状態を示す概念図で、図６（Ａ）は初期充填時の加圧経路ｂの状態を示し、図６（Ｂ）は初期充填時の循環経路ａの状態を示す。ここで、インク供給経路は実施例１のインク供給系の構成を使用しているが、実施例２、実施例３のインク供給系を使用した場合も同様である。
図６に示す初期充填方法においては、図６（Ａ）の状態は加圧経路ｂで先に共通液室２の充填を行い、続いて、図６（Ｂ）に示すように循環経路ａでインク充填を実施している。

図５（Ａ），（Ｂ）に示す初期充填方法と、図６（Ａ），（Ｂ）に示す初期充填方法は、初期充填時の循環経路ａと加圧経路ｂの選択順序が異なり、この相違により充填性にも相違が生じる。
図５（Ａ）の記載から分るように、先に循環経路ａで充填すると、第２フィルタＦ２の周辺経路（図中、太線で示す）が未充填で残される。この場合に、次に図５（Ｂ）で示すように、加圧経路ｂで充填したとしても、未充填経路の空気を既に充填されている記録ヘッドを通してノズルから排出しなければならない。これは非常に難しく、共通液室２や幾つかの個別液室にも気泡が残り易い。なぜなら、インクが既に充填されているところでは、毛管力が働かないからである。

一方、図６（Ａ）に示したように、先に加圧経路ｂで充填した場合は、循環する経路の還流路の部分が未充填になるが、これは、次の循環経路ａの加圧で充填されるので気泡が残り難い。ノズルに比べれば環流路の流体抵抗はかなり低く設計できるので、インクの流速を大として気泡を流すことが出来るからである。環流路にインクを流しても多くは再利用できるので、無駄なく十分な量のインクを流せることも充填性を上げることに役立つ。
つまり、実施例６の加圧充填では、初期充填の時に、加圧経路ｂの充填を先に行い、続いて循環経路ａの充填をすることで充填性を高くすることができる。

実施例５，実施例６のインク供給系では、初期充填の場合の経路選択順序について述べたが、回復動作時の充填順序も加圧経路ｂ、循環経路ａの順序であることが好ましい。なぜなら、インク供給経路に使用するチューブ等の透気性等により、経路自体に気泡が混入してしまう場合が考えられるからである。
充填後に気泡をノズルから排出するのは難しいので、前記と同様に先に加圧経路ｂでインクを流して少なくとも共通液室までは気泡を押し流す。共通液室の気泡は循環経路ａのインクの流れで排出しやすいので、記録ヘッドから気泡を排除することが可能である。回復動作の主な目的は、ノズル周辺の増粘インクの排出等であるが、記録ヘッドへの気泡混入を考慮して加圧経路ｂ、循環経路ａの順序で回復動作することが好ましい。

なお、更に好ましくは、循環経路ａの加圧充填の後に、加圧経路ｂの充填を行うことが好ましい。最終的には個別液室の充填状態が噴射安定性に影響するからである。
前記したように、吐出時は加圧経路ｂを選択するので、経路を切り替えた後に少しだけポンプ８を駆動させてインクを排出すれば良い。

図７は、本発明の実施例７によるインクジェット記録装置のヘッドを示す図で、図７（Ａ）は記録ヘッドのノズル面を下方にして示す正面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。ここで、記録ヘッドは実施例１のインクジェット記録装置の記録ヘッドの構成を使用している。
実施例７のインクジェット記録装置の記録ヘッド１は、インクの吐出方式がバブル方式であり、シリコン基板１０に貫通した共通液室２を構成する溝の両側に、図示しない発熱抵抗体を並べている。記録ヘッド１の共通液室２へのインク供給／排出口は図７に示すように３つ設けている。つまり、共通液室２の一端に第１インク供給口３、共通液室２の他端にインク排出口５を設け、第２インク供給口４はその間に設けたことを特徴としている。また、ノズル面に多数形成された各ノズルに対してインク供給を確保するために第２インク供給口４はインク排出口５の方に近く配置するのが好ましい。

本発明は、共通液室２の気泡排出を循環経路ａに沿ったインクの流れで確実に行う必要がある。循環経路ａを選択した場合に、共通液室２内にはできるだけ袋小路がないように、インク供給口３，４、インク排出口５を配置するのが好ましい。加圧経路ｂの場合も袋小路がない方が好ましいが、共通液室の気泡排出の観点から循環経路ａを優先するのが好ましい。
つまり、循環経路の第１インク供給口３、第２インク供給口４、インク排出口５は共通液室２のできるだけ端部寄りに配置して、図７のように袋小路の構成をできるだけ避けてインクが淀みなく流れるようにする。これにより、確実な共通液室２に対するインクの充填が確保できて、信頼性の高いインクジェット記録装置を提供することができる。

なお、以上説明した実施例のインクジェット記録装置は、効果を最も発揮するフルラインヘッドを有するインクジェット記録装置について主に記述しているが、本発明はシリアルスキャンのインクジェット記録装置に関しても有効である。シリアルタイプでもノズル数が多く、ある程度長尺化してきた場合、インク供給と充填性を共立させるために効果がある。

本発明の実施例１によるインクジェット記録装置のインク供給系を示す概念図である。 本発明の実施例２によるインクジェット記録装置のインク供給系を示す概念図である。 本発明の実施例３によるインクジェット記録装置のインク供給系を示す概念図である。 本発明の実施例４によるインクジェット記録装置のインク供給系を示す概念図である。 本発明の実施例５のインクジェット記録装置に対してインクを初期充填する際のインク供給系の状態を示す概念図である。 本発明の実施例６のインクジェット記録装置に対して異なる方法でインクを初期充填する際のインク供給系の状態を示す概念図である。 本発明の実施例７によるインクジェット記録装置の記録ヘッドを示す図である。 従来のインクジェット記録装置のインク供給系を示す概念図である。

符号の説明

１…記録ヘッド、２…共通液室、３…第１インク供給口、４…第２インク供給口、５…インク排出口、６…キャップ、７…インクタンク、８…ポンプ、９…廃液吸収体、１０…基板、１１…ノズル、Ｌ１…第１供給路、Ｌ２…第２供給路、Ｌ３…還流路、Ｆ１…第１フィルタ、Ｆ２…第２フィルタ、Ｆ３…第３フィルタ、Ｂ１…第１制御弁、Ｂ２…第２制御弁、Ｂ３…第１逆止弁、Ｂ４…第２逆止弁、ａ…循環経路、ｂ…加圧経路。

Claims (7)

1. 記録液体を吐出する複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと、
   該液滴吐出ヘッドに供給する記録液体を貯留するインクタンクと、
   前記液滴吐出ヘッドと前記インクタンクを連通する流路と、
   前記インクタンク内の記録液体を前記液滴吐出ヘッドへ供給するポンプを有する液滴吐出装置において、
   前記流路は、前記インクタンクから前記液滴吐出ヘッドへ記録液体を供給する複数の供給路及び前記液滴吐出ヘッドから前記インクタンクへ記録液体を還流する還流路からなる循環経路を有し、
   前記複数の供給路は、前記液滴吐出ヘッドの共通液室の一端側に設けられた第１インク供給口に接続された第１供給路と、該第１供給路から分岐して第２インク供給口に接続された第２供給路からなり、
   前記還流路は、前記共通液室の他端側に設けられたインク排出口から前記インクタンクに接続され、
   前記第２インク供給口は、前記第１インク供給口と前記インク排出口との間であって、前記インク排出口の近傍に設けられ、
   前記第１供給路及び前記第２供給路には、それぞれフィルタが設けられており、
   記録液体を循環する時は、前記第１インク供給口から記録液体を流入させると共に前記インク排出口から排出させ、
   記録液体を加圧充填する時は、前記第１インク供給口及び前記第２インク供給口から記録液体を供給することを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記還流路には逆止弁を設けることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 前記還流路にフィルタを設けることを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出装置。
4. 前記インクタンクは前記液滴吐出ヘッドよりも低い位置に設置され、水頭差により記録液体に負圧を発生させることを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の液滴吐出装置。
5. 前記液滴吐出ヘッドに対する記録液体の初期充填時に、前記複数の供給路を用いて加圧充填を行った後、前記循環経路を用いて記録液体を循環させることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の液滴吐出装置。
6. 前記液滴吐出ヘッドの機能回復動作時に、前記複数の供給路を用いて加圧充填を行った後、前記循環経路を用いて記録液体を循環させることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の液滴吐出装置。
7. 前記循環経路を用いて記録液体を循環させた後、前記複数の供給路を用いて加圧充填を行うことを特徴とする請求項５または６に記載の液滴吐出装置。