JP4741761B2 - インクジェット記録ヘッド、該インクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置、およびインクジェット記録ヘッドの製造方法 - 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ヘッド、該インクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置、およびインクジェット記録ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ等の記録方式のうち、吐出口（ノズル）からインクを吐出させて被記録媒体に文字や画像等を形成するインクジェット記録方式は、低騒音のノンインパクト記録方式で高密度かつ高速の記録動作が可能であるため、近年では広く採用されている。
【０００３】
一般的なインクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッドと、これを搭載するキャリッジを駆動する手段と、被記録媒体を搬送する手段と、これらを制御するための制御手段とを備えている。このように、キャリッジを移動させながら記録動作を行うものをシリアル型という。一方、インクジェット記録ヘッドを移動させずに被記録媒体の搬送のみで記録動作を行うものをライン型という。ライン型のインクジェット記録装置では、インクジェット記録ヘッドは、被記録媒体の幅方向全幅にわたって配列された多数のノズルを有する。
【０００４】
インクジェット記録ヘッドは、ノズルからインク滴を吐出させるために、ノズル内のインクに与える吐出用のエネルギーを発生するエネルギー発生手段を有する。エネルギー発生手段としては、ピエゾ素子等の電気機械変換体素子を用いたもの、発熱抵抗体等の電気熱変換体素子を用いたもの、あるいは電波やレーザ等の電磁波を機械的振動または熱に変換する電磁波機械変換体素子、電磁波熱変換体素子を用いたもの等がある。その中でも、熱エネルギーを利用してインク滴を吐出させる方式は、ノズルを高密度に配列させることができるため高解像度の記録を行うことが可能である。特に、電気熱変換体素子をエネルギー発生素子とし用いたインクジェット記録ヘッドは、電気機械変換体素子を用いたものよりも小型化が容易であり、更には、最近の半導体製造分野において進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術を応用してその長所を十分に活用することにより、高密度実装化が容易でかつ製造コストを低くできるという利点がある。
【０００５】
インクジェット記録ヘッドへのインクの供給方式としては、インクを収容するインクタンクをインクジェット記録ヘッドと一体とした、いわゆるヘッドタンク一体方式、インクタンクとインクジェット記録ヘッドとをチューブで接続した、いわゆるチューブ供給方式、および、インクタンクとインクジェット記録ヘッドとを別々に設け、必要に応じてインクジェット記録ヘッドをインクタンクの位置まで移動させて両者を接続し、その間にインクタンクからインクジェット記録ヘッドヘインクを供給する、いわゆるピットイン方式がある。
【０００６】
インクタンクの交換頻度を少なくするために、インクタンクの容量を大きくすると、インクタンクの重量が増大するため、シリアル型のインクジェット記録装置においては、キャリッジに加わる重量が増大することを考慮すると、ヘッドタンク一体方式は好ましくない。したがって、大容量のインクタンクを用いるシリアル型のインクジェット記録装置では、チューブ供給方式やピットイン方式を採用する場合が多い。中でも、ピットイン方式はインクの供給中は記録動作を停止させる必要があるため、長時間の連続記録が可能なチューブ供給方式が多く採用される。
【０００７】
以下に、チューブ供給方式のインクジェット記録装置のインク供給系について、図１６を参照して説明する。
【０００８】
図１６に示すインク供給系は、インク１２０９を内部に収納するメインタンク１２０４と、メインタンク１２０４が着脱可能に装着される供給ユニット１２０５と、供給チューブ１２０６を介して供給ユニット１２０５と接続されている記録ヘッド１２０１とを有する。
【０００９】
供給ユニット１２０５はインク室１２０５ｃをその内部に有している。インク室１２０５ｃは、上部において大気連通口１２０５ｇにより大気に開放されるとともに、底部において供給チューブ１２０６と接続されている。また、供給ユニット１２０５には、それぞれ下端がインク室１２０５ｃ内に位置し、かつ上端が供給ユニット１２０５の上面から突出している中空のインク供給針１２０５ａおよび大気導入針１２０５ｂが固定されている。インク供給針１２０５ａの下端は、大気導入針１２０５ｂの下端よりも低い位置にある。
【００１０】
メインタンク１２０４は、メインタンク１２０４の内部を密閉するための、ゴム栓等で構成される２つのコネクタ部を底部に有し、メインタンク単独では密閉構造となっている。メインタンク１２０４を供給ユニット１２０５に装着する際は、インク供給針１２０５aおよび大気導入針２０５ｂがそれぞれコネクタ部を貫通しメインタンク１２０４の内部に侵入するように装着する。インク供給針１２０５ａの下端の位置と大気導入針１２０５ｂの下端の位置は上記のように設定されているので、メインタンク１２０４内のインクはインク供給針１２０５ａを介してインク室１２０５ｃへ供給され、それによるメインタンク１２０４内の圧力の減少分を補うように、大気導入針１２０５ｂを介してメインタンク１２０４内に大気が導入される。大気導入針１２０５ａの下端がインクに浸かる位置までインク室１２０５ｃ内にインクが供給されると、メインタンク１２０４からインク室１２０５ｃへのインクの供給が停止する。
【００１１】
記録ヘッド１２０１は、一定量のインクを蓄えるサブタンク部１２０１ｂと、インクを吐出する複数のノズルが配列されたインク吐出部１２０１ｇと、サブタンク部１２０１ｂとインク吐出部１２０１ｇとを接続する流路とを有する。インク吐出部１２０１ｇではノズルの開口面が下方を向いており、インクは下向きに吐出される。インク吐出部１２０１ｇの各ノズル内には、上述したエネルギー発生手段が設けられている。サブタンク部１２０１ｂはインク吐出部１２０１ｇの上方に位置しており、供給チューブ１２０６はこのサブタンク部１２０１ｂと接続されている。サブタンク部１２０１ｂと流路１２０１ｆとの間には、インク中の微細な異物がインク吐出部１２０１ｇに侵入することによって生じるノズルの目詰まりを防止するために、微細なメッシュ構造を有するフィルタ１２０１ｃが取り付けられている。
【００１２】
フィルタ１２０１ｃの面積はインクによる圧力損失を許容値以下とするように設定される。フィルタ１２０１ｃでの圧力損失は、フィルタ１２０１ｃのメッシュが細かいほど、また、フィルタ１２０１ｃを通過するインクの流量が多いほど高くなる。逆に、フィルタ１２０１ｃの面積には反比例する。近年の高速、多ノズル、小ドットの記録ヘッドにおいては圧力損失が高くなる傾向にあるので、フィルタ１２０１ｃの面積をできるだけ大きくして圧力損失の上昇を抑えている。
【００１３】
ノズルは大気に対して開放されており、しかもノズルの開口面は下方を向いて配置されているので、ノズルからのインクの漏れを防止するために、記録ヘッド１２０１の内部は負圧に保たれている必要がある。一方、負圧が大きすぎるとノズル内に空気が侵入し、ノズルからインクを吐出することができなくなってしまう。そこで、記録ヘッド１２０１内を適度の負圧状態とするために、ノズルの開口面の位置がインク室１２０５ｃ内でのインクの液面に対して高さＨだけ高い位置になるように記録ヘッド１２０１を配置し、記録ヘッド１２０１内が高さＨの水頭差分の負圧に保たれた状態とする。これによりノズルは開ロ面にメニスカスを形成した状態でインクを満たした状態に保たれる。
【００１４】
ノズルからのインクの吐出は、エネルギー発生手段の駆動によりノズル内のインクを押し出すことによって行われる。インクの吐出後、ノズル内には毛管力によってインクが充墳される。記録動作中は、ノズルからのインクの吐出と、ノズル内へのインクの充填が繰り返され、インクは供給チューブ１２０６を介して随時インク室１２０５ｃから吸い上げられる。
【００１５】
インク室１２０５ｃ内のインクが記録ヘッド１２０１に吸い上げられ、インク室１２０５ｃ内のインクの液面位置が大気導入針１２０５ｂの下端よりも低くなると、大気導入針１２０５ｂを介してメインタンク１２０４内に大気が導入され、それに伴ってメインタンク１２０４内のインクがインク室１２０５ｃに供給され、大気導入針１２０５ｂの下端が再びインク室１２０５ｃのインクに浸かる。こういった挙動を繰り返しながら、記録ヘッド１２０１からのインクの吐出に伴い、メインタンク１２０４内のインクが記録ヘッド１２０１へ供給される。
【００１６】
ところで、記録ヘッド１２０１のサブタンク部１２０１ｂには、供給チューブ１２０６などの樹脂材料を透過して侵入した空気や、インク中に溶存していた空気が次第に蓄積してくる。サブタンク部１２０１ｂに蓄積した余分な空気を排出するために、サブタンク部１２０１ｂには、排気ポンプ１２１１ａと接続された排気チューブ１２１１が接続されている。ただし、上述したように記録ヘッド１２０１内を適度な負圧状態に保つため、排気チューブ１２１１には弁１２１１ｂが設けられており、排気動作時にのみ弁１２１１ｂを開くことによって、記録ヘッド１２０１内が大気圧にならないようにしている。
【００１７】
なお、インク吐出部１２０１ｇ内にインクの増粘物が詰まった場合や、インク吐出部１２０１ｇのインク中に溶存していた空気が蓄積され気泡となって生じた場合に、これらを除去するために、インクジェット記録装置においては回復ユニット１２０７が一般的に設けられている。回復ユニット１２０７は、記録ヘッド１２０１のノズルの開口面をキャッピングするキャップ１２０７ａと、このキャップ１２０７ａに接続された吸引ポンプ１２０７ｃとを有し、キャップ１２０７ａでノズルの開口面をキャッピングした状態で吸引ポンプ１２０７ｃを駆動し、記録ヘッド１２０１内のインクを強制的に吸引することで、インクの増粘物や余分な気泡をインク吐出部１２０１ｇから除去する。
【００１８】
この吸引回復動作の際、インクの流速が速ければ、インクの増粘物や余分な気泡を効果的に除去できるので、流路１２０１ｆ内でのインクの流速を速くするために、流路１２０１ｆの断面積は小さくされる。一方、前述したように、フィルタ１２０１ｃの断面積はできるだけ大きく設定されるので、フィルタ１２０１ｃの下では流路１２０１ｆは断面積を絞った形状とされる。
【００１９】
以上、チューブ供給方式を例に挙げて従来のインク供給系を説明したが、ヘッド一体方式やピットイン方式においても、インクタンクから記録ヘッドまでのインクの供給経路に関する構造が異なるだけで、記録ヘッドのフィルタから下側の構造は、基本的にはチューブ供給方式と同様である。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような記録ヘッドは、サブタンクユニットの液室部分に流路蓋を接合することで密閉空間を構成する。しかし、各液室の密閉が不完全な場合には、リークが発生する。例えば、接着剤の塗布時に接合部に泡を抱き込み、タンクユニットと流路蓋との接合時にその泡を内包してしまうと、液室間を繋ぐ空洞ができるため、その空洞を通してリークが発生する。
【００２１】
図１７（ａ）のように泡を内包した状態で接着剤を塗布した後にタンクユニットと流路蓋との接合を行うと、図１７（ｂ）のように液室Ａ，Ｂ間をつなぐ空洞ができてしまうため、液室Ａ，Ｂ間にリークが発生する。このリークにより液室内のインクが交じり合い、混色が発生する可能性がある。
【００２２】
また、例えば接着剤の硬化キュア時において、温度上昇に伴ってタンクユニット及び流路蓋から発生する水蒸気が成長することによっても液室間を繋ぐ空洞ができるため、その空洞を通してリークが発生する。
【００２３】
図１８（ａ）のようにタンクユニットと流路蓋とを接合した後に接着剤のキュアを行うと、図１８（ｂ）のようにタンクユニット及び流路蓋を構成している部材の材料から水蒸気が発生する。これが接着剤中に混入して図１８（ｃ）のように成長すると液室間を繋ぐ空洞ができるため、液室Ａ，Ｂ間にリークが発生し、上記の場合と同様にこのリークにより液室内のインクが交じり合い、混色が発生する可能性がある。
【００２４】
本発明の目的は、記録ヘッドの液室の部分に蓋部材を接合する際に接着剤中に泡が内包されることを防止し、これにより液室間のリークによる不具合が発生することを防止することのできるインクジェット記録ヘッド、該インクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置、およびインクジェット記録ヘッドの製造方法を実現することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクタンクと、インクを吐出するノズルと、前記インクタンクからフィルタを介して供給されたインクを一定量貯蔵するとともに前記ノズルへ供給する液室と、該液室に接合される蓋部材とを有し、前記液室の周囲には接着剤が塗布される溝部が形成されており、前記蓋部材には前記溝部に嵌合される凸部が形成されているインクジェット記録ヘッドにおいて、前記溝部内に前記接着剤を塗布した後に前記凸部を前記溝部内に嵌合させて前記蓋部材を前記液室に接合する際に、前記接着剤中に残留する気体を前記溝部の外に放出させる気体放出手段を有することを特徴とする。
【００２６】
上記本発明のインクジェット記録ヘッドによれば、接着剤中に残留する気体が溝部の外に放出されるので、互いに隣接する液室間をつなぐ空洞が溝部内の接着剤中に残留する気体によって形成されることがなく、各液室が確実に密閉されるため、液室間にリークが発生することが防止される。
【００２７】
さらに、前記気体放出手段は前記蓋部材側に設けられている構成としてもよく、この場合、前記前記気体放出手段は、前記蓋部材の前記凸部に沿って前記蓋部材の表裏を貫通するように形成された穴である構成としてもよい。この構成によれば、接着剤中に残留する気体は、凸部を溝部内に嵌合させて蓋部材を液室に接合する際に、蓋部材の穴を通って溝部の外に放出される。
【００２８】
あるいは、前記気体放出手段は前記液室側に設けられている構成としてもよく、この場合、前記気体放出手段は、前記溝部内の空間と前記液室内の空間とを連通させる通路である構成としてもよい。この構成によれば、接着剤中に残留する気体は、凸部を溝部内に嵌合させて蓋部材を液室に接合する際に、溝部から該通路を通って液室内に放出される。
【００２９】
また、前記インクタンクと前記ノズルと前記液室とからなる組が独立に複数設けられている構成としてもよい。
【００３０】
さらに、前記液室のそれぞれは、前記複数のノズルにより形成される幅が前記複数のインクタンクにより形成される幅よりも小さくなるように、前記複数のノズルから前記複数のインクタンクに向けて拡がる放射形状とされている構成としてもよい。
【００３１】
また、前記溝部は、底面から入口に向かうにつれて幅が拡がり、かつ、底面と側面とをつなぐ滑らかな曲線が形成された断面形状を有している構成としてもよい。これによれば、溝部が底面から入口に向かうにつれて幅が拡がっていることから、溝部内に接着剤を塗布しやすく、かつ溝部の底部まで確実に接着剤が入り込み、接着剤が泡を抱き込むような不具合を解消することが可能になる。また、泡は角部に溜まりやすいという性質を有しているが、この溝部には底面と側面とをつなぐ滑らかな曲線が形成されているので、泡が隅部に溜まることを防ぐことが可能になる。
【００３２】
さらに、前記凸部は、先端部が丸みを帯びた断面形状を有している構成とすることにより、先端が角張っているものに比べて、溝部内の接着剤中に押し込まれる際に、接着剤に滑らかに接してこれを徐々に押しのけるため、接着剤中に泡を発生させたり、泡を抱き込んだりすることをより確実に防止することができる。
【００３４】
また、前記蓋部材を接合する側から見た前記溝部の形状が、縦方向成分と、該縦方向成分に対して直交する横方向成分と、前記縦方向成分または前記横方向成分の少なくとも一方に交差する斜め方向成分とからなる構成としてもよい。これにより、溝部と凸部との間に「ガタ」がある場合であっても、３方向の成分からなる溝部が全体としてこの「ガタ」を極力抑え、より精度良く互いを接合することが可能になる。
【００３５】
さらに、前記溝部の前記各成分のうちの任意の４つ以上の成分が交差する部分の接着剤塗布面積が、前記任意の３つ以下の成分が交差する部分の接着剤塗布面積よりも大きい構成としてもよい。接着剤は塗布される際に交差する部分に特に泡が発生しやすい傾向にあるが、上記のように接着剤塗布面積が大きくなっている部分では、多少の泡が発生した場合においても、接着剤の塗布量が他の部分よりも多いので、その泡による影響は相対的に小さくなるため、その泡によって液室間をリークさせる空洞が形成されるおそれが少なくなる。
【００３６】
また、本発明のインクジェット記録装置は、上記本発明のインクジェット記録ヘッドを用いている。
【００３７】
また、本発明のインクジェット記録装置の製造方法は、インクタンクと、インクを吐出するノズルと、前記インクタンクからフィルタを介して供給されたインクを一定量貯蔵するとともに前記ノズルへ供給する液室と、該液室に接合される蓋部材とを有し、前記液室の周囲には接着剤が塗布される溝部が形成されており、前記蓋部材には前記溝部に嵌合される凸部が形成されているインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記溝部内に前記接着剤を塗布する工程と、前記凸部を前記溝部内に嵌合させて前記蓋部材を前記液室に接合する工程と、前記接着剤中に残留する気体を前記溝部の外に放出させる工程と、を有することを特徴とする。
【００３８】
上記本発明のインクジェット記録装置の製造方法によれば、接着剤中に残留する気体が溝部の外に放出されるので、互いに隣接する液室間をつなぐ空洞が溝部内の接着剤中に残留する気体によって形成されることがなく、各液室が確実に密閉されるため、液室間にリークが発生することを防止できるインクジェット記録装置を製造することができる。
【００３９】
さらに、前記蓋部材には前記凸部に沿って前記蓋部材の表裏を貫通する穴が形成されており、前記接着剤中に残留する気体を前記溝部の外に放出させる工程は、前記気体を前記穴を通して前記溝部の外に放出させる工程からなる構成としてもよい。
【００４０】
あるいは、前記液室には前記溝部内の空間と前記液室内の空間とを連通させる通路が設けられており、前記接着剤中に残留する気体を前記溝部の外に放出させる工程は、前記気体を前記通路を通して前記液室内に放出させる工程からなる構成としてもよい。
【００４１】
また、前記溝部内に前記接着剤を塗布する工程は、前記接着剤の塗布開始から塗布終了までの間、前記接着剤を連続的に塗布し続けることからなる構成とすることにより、塗布された接着剤中に気泡が混入することを抑えることが可能になる。
【００４２】
さらに、接着剤を吐出するニードルからの前記接着剤の単位時間当たりの塗布量を一定に保ち、前記溝部に対する前記ニードルの移動速度を、前記溝部の直線部分に前記接着剤を塗布するときと、前記溝部の角部分に前記接着剤を塗布するときとで変化させる構成としてもよい。溝部の全ての部分に対して同じ速度で塗布を行うと、溝部の角部分では直線部分に比べて接着剤の塗布量が多くなる。そのため、角部分ではニードルの移動速度を上げ、直線部分でその速度を下げることにより、塗布量の安定化とともに、気泡の取り込みの防止を図ることができる。
【００４３】
あるいは、接着剤を吐出するニードルの前記溝部に対する移動速度を一定に保ち、前記ニードルからの前記接着剤の吐出圧力を、前記溝部の直線部分に前記接着剤を塗布するときと、前記溝部の角部分に前記接着剤を塗布するときとで変化させる構成としてもよい。溝部の全ての部分に対して同じ吐出圧力で塗布を行うと、溝部の角部分では直線部分に比べて接着剤の塗布量が多くなる。そのため、角部分ではニードルの吐出圧力を低くし、直線部分でその吐出圧力を高くすることにより、塗布量の安定化とともに、気泡の取り込みの防止を図ることができる。
【００４４】
また、前記接着剤中に残留する気体を前記溝部の外に放出させる工程の後に、前記接着剤を硬化させるためのキュア工程をさらに有する構成としてもよい。
【００４５】
さらに、前記キュア工程は、比較的低い温度で前記接着剤を硬化させるプレキュア工程と、該プレキュア工程の後に比較的高い温度で前記接着剤を硬化させる本キュア工程とからなる構成としてもよい。接着剤の溝部および流路蓋に接する部分は、プレキュアを経ると半硬化状態になる。そのため、プレキュア後に行う本キュア中の高温で溝部や流路蓋の構成材料から水蒸気が発生した場合であっても、その水蒸気は半硬化状態の接着剤を透過することはできないため、水蒸気が接着剤中に混入することを抑制することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００４７】
図１は、本発明の一実施形態によるインクジェット記録装置の概略の構成を示す斜視図である。
【００４８】
図１に示すインクジェット記録装置は、記録ヘッド２０１の往復移動（主走査）と、一般記録紙、特殊紙、ＯＨＰフィルム等の記録用シートＳの所定ピッチごとの搬送（副走査）とを繰り返しつつ、これらの動きと同期させながら記録ヘッド２０１から選択的にインクを吐出させ、記録用シートＳに付着させることで、文字や記号、画像等を形成するシリアル型の記録装置である。
【００４９】
図１において、記録ヘッド２０１は、２本のガイドレールに揺動自在に支持され不図示のモータ等の駆動手段によりガイドレールに沿って往復移動されるキャリッジ２０２に着脱可能に搭載されている。記録用シートＳは、搬送ローラ２０３により、記録ヘッド２０１のインク吐出面に対面し、かつ、インク吐出面との距離を一定に維持するように、キャリッジ２０２の移動方向と交差する方向（例えば、直交する方向である矢印Ａ方向）に搬送される。
【００５０】
記録ヘッド２０１は、それぞれ異なる色のインクを吐出するための複数のノズル列を有する。記録ヘッド２０１から吐出されるインクの色に対応して、複数独立したメインタンク２０４が、インク供給ユニット２０５に着脱可能に装着される。インク供給ユニット２０５と記録ヘッド２０１とは、それぞれインクの色に対応した複数のインク供給チューブ２０６によって接続され、メインタンク２０４をインク供給ユニット２０５に装着することで、メインタンク２０４内に収納された各色のインクを、記録ヘッド２０１の各ノズル列に独立して供給することが可能となる。
【００５１】
記録ヘッド２０１の往復移動範囲内で、かつ、記録用シートSの通過範囲外の領域である非記録領域には、回復ユニット２０７が、記録ヘッド２０１のインク吐出面と対面するように配置されている。
【００５２】
次に、このインクジェット記録装置のインク供給系の詳細な構成について図２を参照して説明する。図２は、図１に示すインクジェット記録装置のインク供給経路を説明するための図であり、説明を簡単にするため、１色分の経路についてのみ示している。
【００５３】
まず、記録ヘッド２０１について説明する。
【００５４】
記録ヘッド２０１へは、インク供給チューブ２０６の先端に設けられた液体コネクタが気接続されるコネクタ挿入口２０１ａからインクが供給される。コネクタ挿入口２０１ａは記録ヘッド２０１の上部に形成されたサブタンク部２０１ｂと連通している。サブタンク部２０１ｂの下には、並列に配列された複数のノズル２０１ｇを有するノズル部にインクを直接供給する液室２０１ｆが形成されている。サブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとはフィルタ２０１ｃによって区画されているが、サブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとの境界には開口部２０１ｄが形成された仕切部２０１ｅを有し、フィルタ２０１ｃはこの仕切部２０１ｅ上に設置されている。
【００５５】
上述の構成により、コネクタ挿入口２０１ａから記録ヘッド２０１に供給されたインクは、サブタンク部２０１ｂ、フィルタ２０１ｃ、液室２０１ｆを経てノズル２０１ｇに供給される。コネクタ挿入口２０１ａからノズル２０１ｇまでの間は大気に対して気密な状態に保つ必要がある。
【００５６】
サブタンク部２０１ｂの上面には開口部が形成され、この開口部はドーム状の弾性部材２０１ｈで覆われている。この弾性部材２０１ｈで囲まれた空間（圧力調整室２０１ｉ）は、サブタンク部２０１ｂ内の圧力に応じて容積が変化し、後述するようにサブタンク部２０１ｂ内の圧力を調整する機能を有する。
【００５７】
ノズル２０１ｇは、断面幅が２０μｍ程度の筒状の構造を持ち、ノズル２０１ｇ内のインクに吐出エネルギーを与えることでインクをノズル２０１ｇから吐出させ、インクの吐出後、ノズル２０１ｇの毛管力によりノズル２０１ｇ内にインクが満たされる。通常は、この吐出を２０ｋＨｚ以上のサイクルで繰り返し、微細で高速な画像形成を行っている。ノズル２０１ｇ内のインクに吐出エネルギーを与えるために、記録ヘッド２０１は、ノズル２０１ｇごとにエネルギー発生手段を有する。本実施形態では、エネルギー発生手段として、ノズル２０１ｇ内のインクを加熱する発熱抵抗素子を用いており、記録ヘッド２０１の駆動を制御するヘッド制御部（不図示）からの指令により発熱抵抗素子を選択的に駆動し、所望のノズル２０１ｇ内のインクを膜沸騰させ、これにより生じる気泡の圧力を利用してノズル２０１ｇからインクを吐出させている。
【００５８】
ノズル２０１ｇは、インクを吐出する先端を下向きにして配列されているが、その先端を閉鎖する弁機構は設けられておらず、インクはメニスカスを形成した状態でノズル２０１ｇを満たしている。そのため、記録ヘッド２０１の内部、特にノズル２０１ｇ内は負圧の状態に保たれている。ただし、負圧が小さすぎると、ノズル２０１ｇの先端に異物やインクが付着した場合、インクのメニスカスが崩れてインクがノズル２０１ｇから漏れ出てしまうことがある。またこの逆に負圧が大きすぎると、吐出時にインクに与えられるエネルギーよりもノズル２０１ｇ内にインクを引き戻す力が強くなってしまい、吐出不良となってしまう。よって、ノズル２０１ｇ内における負圧は、大気圧よりも若干低い一定の範囲に保たれる。この負圧の範囲は、ノズル２０１gの数、断面積、発熱抵抗素子の性能等により異なるが、実験結果によれば、−４０ｍｍＡｑ（約−０.００４０ａｔｍ＝−４.０５３ｋＰａ）〜−２００ｍｍＡｑ（約−０.０２００ａｔｍ＝−２.０２６５ｋＰａ）（ただし、インクの比重≒水の比重とする）の範囲が好ましい。
【００５９】
本実施形態では、インク供給ユニット２０５と記録ヘッド２０１とをインク供給チューブ２０６で接続しており、インク供給ユニット２０５に対する記録ヘッド２０１の位置を比較的に自由に設定できるので、記録ヘッド２０１内を負圧とするために、記録ヘッド２０１をインク供給ユニット２０５よりも高い位置に配置している。この高さについて詳しくは後述する。
【００６０】
フィルタ２０１ｃは、ノズル２０１ｇを詰まらせるような異物がサブタンク部２０１ｂから液室２０１ｆへ流出するのを防止するための、ノズル２０１ｇの断面幅よりも小さい１０μｍ以下の微細孔を有する金属メッシュで構成される。フィルタ２０１ｃは、フィルタ２０１ｃの一方の面のみにインクが接触すると各微細孔に毛管力によるインクのメニスカスが形成され、インクは容易に透過するが空気の流れは困難な性質を持っている。微細孔のサイズが小さいほどメニスカスの強度は強くなり、より空気を通しにくくなる。
【００６１】
本実施形態で用いたようなフィルタ２０１ｃでは、空気を透過させるのに必要な圧力は０．１ａｔｍ（１０.１３２５ｋＰａ）程度（実験値）である。そのため、記録ヘッド１内でのインクの移動方向に関してフィルタ２０１ｃの下流に位置する液室２０１ｆに空気が存在すると、空気は空気自身の浮力程度ではフィルタ２０１ｃを通過することができないので、液室２０１ｆ内の空気は液室２０１ｆ内に留まる。本実施形態においてはこの現象を利用しており、液室２０１ｆをインクで満たさず、液室２０１ｆ内のインクとフィルタ２０１ｃとの間に空気の層が存在するように、一定量のインクを液室２０１ｆ内に蓄えている。
【００６２】
液室２０１ｆ内に蓄えられるインクの量は、最低限、ノズル２０１ｇをインクで満たすのに必要な量である。ノズル２０１ｇ内に液室２０１ｆからの空気が侵入すると、インク吐出後のノズル２０１ｇにインクが補充されず吐出不良をおこすため、ノズル２０１ｇ内は常にインクで満たされている必要がある。
【００６３】
フィルタ２０１ｃの上面にはサブタンク部２０１ｂ内のインクが接触しているが、このインクと接触している面積がフィルタ２０１ｃの有効面積となる。従来の技術でも述べたようにフィルタ２０１ｃによる圧力損失はフィルタ２０１ｃの有効面積に依存している。本実施形態では、フィルタ２０１ｃを記録ヘッド２０１の使用状態において水平となるように配置し、フィルタ２０１ｃの上面全体にインクを接触させることによりフィルタの有効面積を最大とし、圧力損失を低くしている。
【００６４】
圧力調整室２０１ｉは、内部の負圧が高まるにつれてその容積が縮小する部屋であり、圧力調整室２０１ｉが本実施形態のように弾性部材２０１ｈで構成される場合は、弾性部材２０１ｈとしてはゴム材等が好ましく用いられる。また、弾性部材２０１ｈの他に、プラスチックシートとばねとの組み合わせによって構成してもよい。圧力調整室２０１ｉの容積は、この記録ヘッド２０１が使用される環境温度やサブタンク部２０１ｂの容積等に応じて設定されるが、本実施形態では約０．５ｍｌとした。
【００６５】
圧力調整室２０１ｉを設けない場合、サブタンク部２０１ｂ内の圧力は、インクがメインタンク２０４、インク供給ユニット２０５、およびインク供給チューブ２０６を通過する際の圧力損失による抵抗を直接受ける。そのため、全てのノズル２０１ｇよりインクを吐出するなど、高い割合でインクを吐出するいわゆる高デューティーの場合には、吐出されるインクに対して記録ヘッド２０１に供給されるインクが不足状態となり、負圧が急激に上昇してしまう。ノズル２０１ｇの負圧が、前述した限界値である−２００ｍｍＡｑ（約−２.０２６５ｋＰａ）を越えると、吐出が不安定になり画像形成の上で不都合な状態となる。
【００６６】
本実施形態のような、シリアル型の記録装置においては、高デューティーでの画像形成であってもキャリッジ２０２（図１参照）の反転の際にインクの吐出を中断する状態が存在する。圧力調整室２０１ｉは、インクの吐出中には容積を縮小させてサブタンク部２０１ｂ内の負圧の上昇を緩和し、反転時に復元するといった、コンデンサのような役割を果たす。
【００６７】
例えば、圧力調整室２０１ｉの容積の縮小に対する負圧の変化の割合をＫ＝−１．０１３２５ｋＰａ／ｍｌ、サブタンク部２０１ｂの容積をＶS＝２ｍｌとすると、吐出されたインクに対して供給されたインクが△Ｖ＝０．０５ｍｌ不足した場合を考える。この場合、圧力調整室２０１ｉがなければ、「ＰＶ＝一定」の原理により、サブタンク部２０１ｂ内の負圧の変化は△Ｐ＝ＶS／（ＶS＋△Ｖ）−１＝−２．２７０ｋＰａとなり、前述した限界値を越えてしまうため、吐出が不安定になる。これに対し、圧力調整室２０１ｉがあると、△Ｐ＝Ｋ×△Ｖ＝−０．５０７ｋＰａとなり、負圧の上昇が抑制され、安定した吐出が可能となる。
【００６８】
上述のように、圧力調整室２０１ｉにより、インクの吐出の安定化を図るとともに、メインタンク２０４から記録ヘッド２０１までのインクの供給経路での圧力損失の影響が抑えられる。そのため、キャリッジ２０２に従動するインク供給チューブ２０６も直径の細いものを使用することができ、キャリッジ２０２の移動の負荷低減にも貢献する。
【００６９】
次に、インク供給ユニット２０５およびメインタンク２０４について説明する。
【００７０】
メインタンク２０４は、供給ユニット２０５に対して着脱可能な構成であり、その底部に、ゴム栓２０４ｂで密封されたインク供給口と、ゴム栓２０４ｃで密封された大気導入口とを有する。メインタンク２０４は、単体では気密な容器であり、インク２０９はメインタンク２０４内にそのまま収容される。
【００７１】
一方、インク供給ユニット２０５は、メインタンク２０４からインク２０９を取り出すためのインク供給針２０５ａと、メインタンク２０４内へ大気を導入させるための大気導入針２０５ｂとを有する。インク供給針２０５ａおよび大気導入針２０５ｂはともに中空の針であり、メインタンク２０４のインク供給口および大気導入口の位置に対応させて針先を上方に向けて配置されており、メインタンク２０４がインク供給ユニット２０５に装着されることで、インク供給針２０５ａおよび大気導入針２０５ｂがそれぞれゴム栓２０４ｂ，２０４ｃを貫通し、メインタンク２０４の内部に侵入する構成となっている。
【００７２】
インク供給針２０５ａは、液路２０５ｃ、遮断弁２１０、および液路２０５ｄという経路を経て、インク供給チューブ２０６と接続される。大気導入針２０５ｂは、液路２０５ｅ、バッファ室２０５ｆ、大気連通口２０５ｇを経て大気と連適する。インク供給針２０５ａからインク供給チューブ２０６までのインク供給経路のうち最も高さの低い位置にある液路２０５ｃと、大気導入針２０５ｂから大気運通口２０５ｇまでの経路のうち最も高さの低い位置にある液路２０５ｅとは、ともに同じ高さである。インク供給針２０５ａおよび大気導入針２０５ｂは、本実施形態では、インクの流動抵抗を抑えるため、内径が１．６ｍｍの太いものを使用し、また、針穴についても直径を１〜１．５ｍｍとした。
【００７３】
遮断弁２１０は、ゴム材からなるダイアフラム２１０ａを有し、このダイアフラム２１０ａを変位させることにより２つの液路２０５ｃ，２０５ｄ間の開閉を行う。ダイアフラム２１０ａの上面には、押圧ばね２１０ｃを内部に保持する筒状のばねホルダ２１０ｂが取り付けられており、この押圧ばね２１０ｃによりダイアフラム２１０ａを押し潰すことにより、液路２０５ｃ，２０５ｄ間が遮断される。ばねホルダ２１０ｂは、後述する回復ユニット２０７のリンク２０７ｅにより動作されるレバー２１０ｄが係合するフランジを有する。レバー２１０ｄを動作させて、押圧ばね２１０ｃのばね力に抗してばねホルダ２１０ｂを持ち上げることで、液路２０５ｃ，２０５ｄ間が連通する。遮断弁２１０は、記録ヘッド２０１がインクを吐出している状態では開かれ、待機中および休止中は閉じられ、後述するインク充頃動作時には、回復ユニット２０７とタイミングを合わせて開閉される。
【００７４】
上述したインク供給ユニット２０５の構成は、レバー２１０ｄを除き、メインタンク２０４ごと、すなわちインクの色ごとに設けられている。レバー２１０ｄは全ての色に共通のものであり、全ての色についての遮断弁２１０を同時に開閉させる。
【００７５】
以上の構成により、記録ヘッド２０１内のインクが消費されると、その負圧により、インクが随時メインタンク２０４からインク供給ユニット２０５およびインク供給チューブ２０６を介して記録ヘッド２０１へ供給される。その際、メインタンク２０４から供給されたインクと同量の空気が、大気連通□２０５ｇからバッファ室２０５ｆ、大気導入針２０５ｂを経て、メインタンク２０４内に導入される。
【００７６】
バッファ室２０５ｆは、メインタンク２０４内の空気の膨張によりメインタンク２０４から流出したインクを一時的に保持する目的の空間であり、大気導入針２０５ｂの下端はバッファ室２０５ｆの底部に位置している。インクジェット記録装置の待機中または休止中に環境温度が上昇したり外気圧が低下する等、メインタンク２０４内の空気が膨張した場合は、遮断弁２１０は閉じられているため、メインタンク２０４内のインクが大気導入針２０５ｂから液路２０５ｅを経てバッファ室２０５ｆへ流出する。逆に、環境温度が低下する等、メインタンク２０４内の空気が収縮した場合は、バッファ室２０５ｆ内に流出していたインクはメインタンク２０４へ戻る。また、バッファ室２０５ｆにインクが存在している状態で記録ヘッド２０１からインクを吐出させると、まず、バッファ室２０５ｆ内のインクがメインタンク２０４へ戻り、バッファ室２０５ｆ内のインクがなくなった後、メインタンク２０４内に空気が導入される。
【００７７】
バッファ室２０５ｆの容積Ｖbは、製品の使用環境を満足するように設定する。例えば、５℃（２７８Ｋ）〜３５℃（３０８Ｋ）の温度範囲内での使用を前提とする製品であれば、メインタンク２０４の容量を１００ｍｌとすると、Ｖb＝１００×（３０８−２７８）／３０８＝９．７ｍｌ以上として設定される。
【００７８】
ここで、メインタンク２０４の基本水頭と、メインタンク２０４内に空気が導入される際のインク供給ユニット２０５の液路内での空気およびインクの挙動について、図３を用いて説明する。
【００７９】
図３（ａ）に、メインタンク２０４から記録ヘッド２０１（図２参照）へインクを供給可能な通常の状態を示す。この状態では、メインタンク２０４内は、バッファ室２０５ｆを除いて気密状態であるためメインタンク２０４内は負圧に保たれ、インクの先端２０９ａは、液路２０５ｅの途中に留まっている。インクの先端２０９ａの圧力は、大気と接しているため大気圧（＝０ｍｍＡｑ）である。インクの先端２０９ａが位置する液路２０５ｃとインク供給チューブ２０６（図２参照）に連通する液路２０５ｅとは同じ高さであり、両液路２０５ｃ，２０５ｅ間はインクのみで連通されているので、液路２０５ｃの圧力も大気圧となる。これはインクの先端２０９ａと液路２０５ｃとの高さの関係で決まるものであり、メインタンク２０４内のインク２０９の量には影響されない。
【００８０】
メインタンク２０４内のインクが消費されると、図３（ｂ）に示すように、インクの先端２０９ａは徐々に大気導入針２０５ｂへ向かって移動し、大気導入針２０５ｂの直下に達した時点で、図３（ｃ）に示すように、気泡となって大気導入針２０５ｂ内を浮上し、メインタンク２０４内に導入される。これと入れ替えに、メインタンク２０４内のインクが大気導入針２０５ｂ内に侵入し、インクの先端２０９ａは図３（ａ）に示した元の状態に戻る。
【００８１】
図３（ｄ）に、バッファ室２０５ｆ内にインクが溜まった状態を示す。この場合、インクの先端２０９ａはバッファ室２０５ｆの高さ方向中間の、液路２０５ｃよりもｈ１（ｍｍ）だけ高い位置に位置しており、液路２０５ｃの圧力が−ｈ１（ｍｍＡｑ）となっている。
【００８２】
以上より、本実施形態において、ノズル２０１ｇ（図２参照）にかかる水頭差による圧力は、図４に示すように流路２０５ｃからサブタンク部２０１ｂ内のインク上面２０９ｂまでの高さをｈ２（ｍｍ）、フィルタ２０１ｃからサブタンク部２０１ｂ内のインク上面２０９ｂまでの高さをｈ３（ｍｍ）、ノズル２０１ｇの下端から液室２０１ｆ内のインク上面２０９ｃまでの高さをｈ４（ｍｍ）とすると、ノズル２０１ｇ下端での負圧Ｐnは、通常の状態では、Ｐn≒−（ｈ２−ｈ３−ｈ４）ｍｍＡｑとなり、バッファ室２０５ｆにインクが溜まった状態では、Ｐn＝−（ｈ２−ｈ１−ｈ３−ｈ４）ｍｍＡｑとなる。Ｐnの値は、前述した負圧の範囲（−４０ｍｍＡｑ〜−２００ｍｍＡｑ）の範囲に収まるように設定される。
【００８３】
再び図２を参照すると、インク供給針２０５ａと大気連通針２０５ｂとにはインクの電気抵抗を測定する回路２０５ｈが接続されており、メインタンク２０４内のインクの有無を検出可能となっている。この回路２０５ｈは、メインタンク２０４内にインクが存在している状態で２は、メインタンク２０４内のインクを介して回路２０５ｈに電流が流れるため電気的クローズを検出し、インクが存在しないまたはメインタンク２０４が装着されていない状態では電気的オープンを検出する。検出電流は微弱であるため、インク供給針２０５ａと大気導入針２０５ｂとの絶縁は重要であり、本実施形態では、インク供給針２０５ａから記録ヘッド２０１までの経路と、大気運通針２０５ｂから大気運通口２０５ｇまでの経路とを完全に独立させ、メインタンク２０４内のインクのみの電気抵抗を測定可能なように配慮している。
【００８４】
次に、回復ユニット２０７について説明する。
【００８５】
回復ユニット２０７は、ノズル２０１ｇからのインクや空気の吸引と、遮断弁２１０の開閉を行うものであり、記録ヘッド２０１のインク吐出面（ノズル２０１ｇが開口した面）をキャッピングする吸引キャップ２０７ａと、遮断弁２１０のレバー２１０ｄを動作させるリンク２０７ｅとを有する。
【００８６】
吸引キャップ２０７ａは、少なくともインク吐出面と接触する部分がゴム等の弾性部材で構成され、インク吐出面を密閉する位置と記録ヘッド２０１から退避した位置との間を移動可能に設けられている。吸引キャップ２０７ａには、中間部位にチューブポンプ式の吸引ポンプ２０７ｃを有するチューブが接続されており、ポンプモータ２０７ｄによって吸引ポンプ２０７ｃを駆動することで、連続吸引が可能である。また、ポンプモータ２０７ｄの回転量に応じて吸引量を変えることが可能である。本実施形態では、０．４ａｔｍ（４０．５３ｋＰａ）まで減圧可能な吸引ポンプ２０７ｃを用いている。
【００８７】
カム２０７ｂは吸引キャップ２０７ａを動作させるものであり、カム制御モータ２０７ｇにより、リンク２０７ｅを動作させるカム２０７ｆと同期して回転される。カム２０７ｂのａ〜ｃの位置がそれぞれ吸引キャップ２０７ａと接触するタイミングは、カム２０７ｆのａ〜ｃの位置がそれぞれリンク２０７ｅと接触するタイミングと一致している。ａの位置では、カム２０７ｂは吸引キャップ２０７ａを記録ヘッド２０１のインク吐出面から離間させ、カム２０７ｆはリンク２０７ｅを押しつけてレバー２１０ｄを押し上げ、遮断弁２１０を開かせる。ｂの位置では、カム２０７ｂは吸引キャップ２０７ａをインク吐出面に密着させ、カム２０７ｆはリンク２０７ｅを引き戻して遮断弁を閉じさせる。ｃの位置では、カム２０７ｂは吸引キャップ２０７ａをインク吐出面に密着させ、カム２０７ｆはリンク２０７ｅを押しつけて遮断弁２１０を開かせる。
【００８８】
記録動作の際は、カム２０７ｂ，２０７ｆをａの位置とし、ノズル２０１ｇからのインクの吐出、およびメインタンク２０４から記録ヘッド２０１へのインクの供給を可能とする。待機中および休止中を含む非動作時は、カム２０７ｂ，２０７ｆをｂの位置とし、ノズル２０１ｇの乾燥を防止するとともに、記録ヘッド２０１からのインクの流出を防止する（特に装置自身の移動時は、装置が傾けられてインクが流出する場合もある）。カム２０７ｂ，２０７ｆのｃの位置は、以下に説明する、記録ヘッド２０１へのインク充填動作時に用いられる。
【００８９】
以上、メインタンク２０４から記録ヘッド２０１までのインク供給経路を説明したが、図２に示したような構成では、長期にわたって見ると、記録ヘッド２０１内に空気が蓄積してしまう。
【００９０】
サブタンク部２０１ｂにおいては、インク供給チューブ２０６や弾性部材２０１ｈを透過して侵入する空気や、インク内に溶存していた空気が蓄積する。インク供給チューブ２０６や弾性部材２０１ｈを透過する空気については、それらを構成する材料としてガスバリア性の高いものを使用すればよいが、ガスバリア性の高い材料は高価であり、大量生産される民生用の機器では、コスト面の都合上、高性能な材料を容易に使用することはできない。本実施形態では、インク供給チューブ２０６には低コストかつ柔軟性が高く使い易いポリエチレンチューブを用い、弾性部材２０１ｈにはブチルゴムを使用している。
【００９１】
一方、液室２０１ｆにおいては、ノズル２０１ｇからインクを吐出する際にインクの膜沸騰により生じた気泡が分裂して液室２０１ｆに戻ったり、インク中に溶存している微細な気泡がノズル２０１ｇ内のインクの温度上昇により集まって大きな気泡となったりすることにより、徐々に空気が蓄積する。
【００９２】
実験によると、本実施形態に示した構成においては、サブタンク部２０１ｂ内での空気の蓄積量は１ヶ月当たり約１ｍｌ、液室２０１ｆ内での空気の蓄積量は１ヶ月当たり約０．５ｍｌであった。
【００９３】
サブタンク部２０１ｂ内および液室２０１ｆ内での空気の蓄積量が多いと、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆが各々収納しているインク量が減少してしまう。サブタンク部２０１ｂにおいては、インクが不足すると、フィルタ２０１ｃが空気に露出してフィルタ２０１ｃの有効面積が減少し、その結果的としてフィルタ２０１ｃの圧力損失が上昇し、最悪の場合は液室２０１ｆヘインクが供給できなくなってしまう。一方、液室２０１ｆにおいては、ノズル２０１ｇの上端が空気に露出すると、ノズル２０１ｇへのインク供給が不能となる。このように、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆのいずれも、一定量以上のインクが収納されていないと致命的な問題が生じる。
【００９４】
そこで、所定の期間ごとにサブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの各々に適量のインクを充頃することで、ガスバリア性の高い材料を使用しなくてもインクの吐出機能を長期間にわたって安定して維持することができる。例えば本実施形態の場合、１ヶ月当たりに蓄積する空気の量に充填時のばらつきをプラスした量を、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆにそれぞれ１ヶ月ごとに充填すればよい。
【００９５】
サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆへのインクの充填は、回復ユニット２０７による吸引動作を利用して行う。すなわち、吸引キャップ２０７ａで記録ヘッド２０１のインク吐出面を密閉した状態で吸引ポンプ２０７ｃを駆動し、記録ヘッド２０１内のインクをノズル２０１ｇから吸引することによって行う。ただし、単にノズル２０１ｇからインクを吸引しただけでは、ノズル２０１ｇから吸引したインクとほぼ同量のインクがサブタンク部２０１ｂから液室２０１ｆへ流れ込み、同様に、サブタンク２０１ｂから流出したインクとほぼ同量のインクがメインタンク２０４からサブタンク部２０１ｂへ流れ込むだけで、吸引前と状況はほとんど変わらない。
【００９６】
したがって、本実施形態では、フィルタ２０１ｃで仕切られたサブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとに各々適量のインクを充填するために、遮断弁２１０を利用してサブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆを所定の圧力まで減圧し、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの容積設定を行う。
【００９７】
以下に、サブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとへのインク充墳動作、および容積設定について説明する。
【００９８】
インク充墳動作は、まず、記録ヘッド２０１が吸引キャップ２０７ａと対向する位置までキャリッジ２０２（図１参照）を移動させ、回復ユニット２０７の力ム制御モータ２０７ｇを駆動してカム２０７ｂ，２０７ｅを、それぞれｂの位置が吸引キャップ１０７ａおよびリンク２０７ｅと接触するまで回転させる。これにより、記録ヘッド２０１のインク吐出面が吸引キャップ２０７ａにより密閉され、遮断弁２１０はメインタンク２０４から記録ヘッド２０１までのインク経路を閉じた状態となる。
【００９９】
この状態でポンプモータ２０７ｄを駆動し、吸引ポンプ２０７ｃにより吸引キャップ２０７ａから吸引を行う。この吸引により、記録ヘッド２０１内に残留しているインクおよび空気がノズル２０１ｇを通して吸引され、記録ヘッド２０１内が減圧される。吸引ポンプ２０７ｃによる吸引量が所定の量に達した時点で、吸引ポンプ２０７ｃを停止させ、カム制御モータ２０７ｇを駆動してカム２０７ｂ，２０７ｆをそれぞれｃの位置が吸引キャップ２０７ａおよびリンク２０７ｅと接触するまで回転させる。これにより、吸引キャップ２０７ａによるインク吐出面の密閉状態はそのままで、遮断弁２１０が開かれる。吸引ポンプ２０７ｃによる吸引量は、記録ヘッド２０１内の圧力が、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆ内に適量のインクを充填するのに必要な所定の圧力となる吸引量であり、これは計算や実験等によって求めることができる。
【０１００】
記録ヘッド２０１内が減圧されると、インク供給チューブ２０６を介して記録ヘッド２０１内にインクが流れ込み、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの各々にインクが充填される。充填されるインクの量は、減圧されているサブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆがほぼ大気圧に戻るのに必要な体積であり、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの容積および圧力により決定される。
【０１０１】
サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆへのインクの充填は、速断弁２１０が開かれてから約１秒程度で完了する。インクの充填が完了すると、カム制御モータ２０７ｇを駆動してカム２０７ｂ，２０７ｆをｂの位置がそれぞれ吸引キャップ２０７ａおよびリンク２０７ｅと接触する位置まで回転させる。これにより吸引キャップ２０７ａを記録ヘッド２０１から離間させ、再び吸引ポンプ２０７ｃを駆動して吸引キャップ２０７ａ内に残ったインクを吸引する。また、この状態では遮断弁２１０は開いた状態であるので、ノズル２０１ｇからインクを吐出して記録用シートＳ（図１参照）へ文字や画像等を形成可能な状態となる。なお、待機中および休止中の場合は、カム制御モータ２０７ｇを再び駆動してカム２０７ｂ，２０７ｆをそれぞれｂの位置が吸引キャップ２０７ａおよびリンク２０７ｅと接触する位置まで回転させ、記録ヘッド２０１のインク吐出面を吸引キャップ２０７ａで密閉するとともに、遮断弁２１０を閉じる。
【０１０２】
サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆ内のインクの量が長期間にわたって不足することがなければ、回復ユニット２０７による吸引動作を頻繁に行う必要もなく、インクを無駄にする機会も減る。さらに、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの両方にインクの充填が必要な場合であっても１回の充填動作で済むのでインクを節約することができる。
【０１０３】
ここで、サブタンク部２０１ｂの容積をＶ１、サブタンク部２０１ｂに充墳すべきインクの量をＳ１、サブタンク部２０１ｂ内の圧力をＰ１（大気圧からの相対値）とする。ここで、「ＰＶ＝一定」の原理により、これらの関係をＶ１＝Ｓ１／｜Ｐ１｜となるように設定することにより、充填動作によりサブタンク部２０１ｂに対して適量のインクを充墳することができる。同様に、液室２０１ｆの容積をＶ２、液室２０１ｆに充填すべきインクの量をＳ１、液室２０１ｆ内の圧力をＰ２（大気圧からの相対値）としたとき、これらの関係をＶ２＝Ｓ２／｜Ｐ２｜となるように設定することにより、充填動作により液室２０１ｆに対して適量のインクを充墳することができる。
【０１０４】
また、サブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとを区画するフィルタ２０１ｃは微細なメッシュ構造であり、前述したようにメニスカスが形成された状態では空気の流れが困難な性質を持っている。ここで、メニスカスが形成されたフィルタ２０１ｃに対して空気を透過させるのに必要な圧力をＰｍとする。回復ユニット２０７のよりノズル２０１ｇから吸引した場合、液室２０１ｆ内の圧力Ｐ２は、フィルタ２０１ｃを通してサブタンク部２０１ｂ内の空気を透過させるために、サブタンク部２０１ｂ内の圧力Ｐ１よりも上記圧力Ｐｍ分だけ低くなる。よって、この関係を、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの容積を決定する際に用いると、充填動作の条件を容易に決定することができる。
【０１０５】
ここで、上述した充填動作および容積設定についての具体的な例を説明する。
【０１０６】
インクの充填は、１ヶ月に１回実施し、１ヶ月間で蓄積する空気の量は、サブタンク部２０１ｂで１ｍｌ、液室２０１ｆで０．５ｍｌとする。また、サブタンク部２０１ｂにおいてフィルタ２０１ｃを空気に露出させないようにするために必要なインクの量は０．５ｍｌ、液室２０１ｆにおいてノズル２０１ｇを空気に吐出させないようにするために必要なインクの量は０．５ｍｌ、インクの充墳量のばらつきは、サブタンク部２０１ｂ、液室２０１ｆとも０．２ｍｌとする。これらの数値は、実験によって求められたものである。以上より、１回の充填で充墳すべきインクの量はこれらの合計値であり、サブタンク部２０１ｂでは１．７ｍｌ、液室２０１ｆでは１．２ｍｌと設定される。
【０１０７】
記録ヘッド２０１内の減圧圧力は、回復ユニット２０７の能力を超えない範囲で設定される。本実施形態では吸引ポンプ２０７ｃの実力限界が−０．６ａｔｍ（−６０．７９５ｋＰａ）であるため、余裕を持たせて、吸引キャップ２０７ａ内の圧力が−０．５ａｔｍ（−５０．６６２５ｋＰａ）となるように、吸引ポンプ２０７ｃの吸引量が実験により求められて設定され、ポンプモータ２０７ｄの回転量として制御される。
【０１０８】
ここで、ノズル２０１ｇのメニスカスによる空気を透過させるのに必要な圧力は実験値で−０．０５ａｔｍ（−５．０６６２５ｋＰａ）であるので、吸引キャップ２０７ａ内の圧力と液室２０１ｆ内の圧力との間にノズル２０１ｇの抵抗分の差が生じ、液室２０１ｆ内の圧力がキャップ２０７ａ内の圧力よりも０．０５ａｔｍ（５．０６６２５ｋＰａ）だけ高くなる。同様に、フィルタ２０１ｃのメニスカスによる空気を透過させるのに必要な圧力は実験値で−０．１ａｔｍ（−１０．１３２５ｋＰａ）なので、液室２０１ｆ内の圧力とサブタンク部２０１ｂ内の圧力との間にフィルタ２０１ｃの抵抗分の差が生じ、サブタンク部２０１ｂ内の圧力が液室２０１ｆ内の圧力よりも０．１ａｔｍ（１０．１３２５ｋＰａ）だけ高くなる。よって、吸引キャップ２０７ａ内の圧力を−０．５ａｔｍ（−５０．６６２５ｋＰａ）に設定すると、液室２０１ｆ内の圧力は−０．４５ａｔｍ（−４５．５９６３ｋＰａ）、サブタンク部２０１ｂ内の圧力は−０．３５ａｔｍ（−３５．４６３８ｋＰａ）となる。
【０１０９】
サブタンク部２０１ｂに１．７ｍｌのインクを充填するためには、内圧がほぼ１ａｔｍ（１０１．３２５ｋＰａ）となっているサブタンク部２０１ｂから１．７ｍｌだけインクを吸引した時点で内圧が−０．３５ａｔｍ（−３５．４６３８ｋＰａ）となるように、サブタンク部２０１ｂの容積Ｖ１を設定する。すなわち、Ｖ１＝１．７／０．３５＝４．８５ｍｌとなる。同様にして、液室２０１ｆの容積Ｖ２についても、Ｖ２＝１．２／０．４５＝２．６７ｍｌと設定する。
【０１１０】
以上の条件で記録ヘッド２０１内を減圧した後、遮断弁２１０を開くことで、負圧となっている記録ヘッド２０１内へインクが流れ込む。より詳しく説明すると、まず、サブタンク部２０１ｂ内にインクが流れ込み、減圧によってＶ１まで膨張していた空気がほぼ大気圧まで復元する。そのときのサブタンク部２０１ｂ内での空気の体積をＶ１aとすると、Ｖ１a＝Ｖ１×（１−０．３５）＝３．１５ｍｌであり、サブタンク部２０１ｂにＶ１−Ｖ１a＝１．７ｍｌのインクが充填された時点で落ち着く。同様に液室２０１ｆについても、サブタンク部２０１ｂからインクが流れ込み、減圧によってＶ２まで膨張していた空気がほぼ大気圧まで復元する。そのときの液室２０１ｆ内での空気の体積をＶ２aとすると、Ｖ２a＝Ｖ２×（１−０．４５）＝１．４７ｍｌであり、液室２０１ｆにＶ２−Ｖ２a＝１．２ｍｌのインクが充填された時点で落ち着く。
【０１１１】
以上のように、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの各々の容積と減圧する圧力とを設定することにより、フィルタ２０１ｃで仕切られたサブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとに各々適量のインクを１回の充填動作で充境することができ、空気が記録ヘッド２０１内に蓄積する状況下であってもその吸引動作なしに、長期間にわたって正常に稼働させることができる。
【０１１２】
また、前述したように、フィルタ２０１ｃと液室２０１ｆ内のインクの上面との間には空気層が介在しているが、この空気層の量は回復ユニット２０７による吸引動作での吸引圧力で任意に設定することが可能である。つまり、空気層は管理可能な空気層である。
【０１１３】
そのため、従来、フィルタとノズルとの間に発生した気泡が原因となって起こっていた吐出不良に対する信頼性を大幅に向上させることができる。すなわち、管理できない気泡がフィルタの下に存在することによってフィルタの有効面積が変化（低減）するという従来の問題に対しては、本実施形態においては、フィルタ２０１ｃは初めから管理された部分（図１の開口部２０１ｄ）で空気層と接しており、フィルタ２０１ｃの有効面積は変化しないので、設計段階よりこのことを考慮しておけばよい。
【０１１４】
また、フィルタとノズルとの間の流路を気泡が塞いでしまうという問題に対しては、液室２０１ｆ内に存在し得る気泡の直径に対して液室２０１ｆの断面積を十分に大きく構成しているので、液室１０１ｆ内の気泡がインクの流れを妨げることはなくなる。
【０１１５】
さらに、液室内の気泡がノズル内に侵入したり、液室とノズルとの間の連通部を塞いだりしてしまうことによる問題に関しては、上述したように液室２０１ｆの断面積が十分に大きいので、液室２０１ｆ内に生じた気泡はその浮力により液室２０１ｆ内のインク中を上昇し、空気層と合体するので、ノズル２０１ｇ内に侵入することはなくなる。しかも、液室２０１ｆ内に生じた気泡が空気層と合体しても、この空気層は上述のように管理された空気層であるため、フィルタ２０１ｃの有効面積は変化しない。
【０１１６】
すなわち、フィルタ２０１ｃでサブタンク部２０１ｂと仕切られた液室２０１ｆを以上のように構成することで、液室２０１ｆ内に気泡が生じたり、生じた気泡が移動することが原因となって発生していた吐出不良に対する信頼性を大幅に向上させることができる。
【０１１７】
図５は、図２に示した記録ヘッド２０１の構成を詳細に示す断面図である。
【０１１８】
図５に示す断面図は、図２を図面左から右に向かって見たときの断面図である。本実施例の記録ヘッド２０１は、６個のノズル２０１ｇからそれぞれインクを吐出するもので、各ノズル２０１ｇのそれぞれについて、図１に示したメインタンク２０４およびインク供給チューブ２０６、さらに、サブタンク２０１ｂおよび液室２０１ｆを介してインクが独立に供給されている。
【０１１９】
図６は記録ヘッド２０１をノズル２０１ｇ側から見た底面図である。
【０１２０】
ノズル２０１ｇは、複数の記録素子列からなる長手方向を有するもので、本実施例のものにおいては６個（２０１ｇ1〜２０１ｇ6）設けられている。また、サブタンク２０１ｂおよび液室２０１ｆもノズル２０１ｇと平行な長手方向を有する形状とされている。
【０１２１】
本実施例において、各ノズル２０１ｇ1〜２０１ｇ6は２０１ｇ1〜２０１ｇ3、２０１ｇ4〜２０１ｇ6それぞれが一組とされ、各組内でノズルは近接して配置され、その結果、記録ヘッドのインク吐出面としての幅（図６における左右方向の長さ）はサブタンク２０１ｂ群についての幅よりも短いものとしている。これは、吸引キャップ２０７ａによるインク吐出面についての密閉空間を小さくするためである。
【０１２２】
本実施例のようなインクを大量に消費するインクジェット記録装置の場合、サブタン２０１ｂの容量が大きくなることからサブタンク２０１ｂ群の幅も従来のものよりも大きくなる。各サブタンク２０１ｂからインクの供給を受けるノズル２０１ｇ1〜２０１ｇ6を各サブタンク２０１ｂの下方に配置すると、インク吐出面の幅も大きくなり、吸引キャップ２０７ａによるインク吐出面についての密閉空間も大きくなってしまい、吸引量も大きくなってしまう。このため、必要とされる吸引ポンプも大型化してしまい、装置全体が大きくなってしまう。本実施例においては、上述のようにインク吐出面としての幅はサブタンク２０１ｂ群についての幅よりも短いものとして装置の大型化を防止している。
【０１２３】
本実施例においては、インク吐出面の幅をサブタンク２０１ｂ群の幅よりも短いものとするために、各サブタンク２０１ｂと各ノズル２０１ｇとを結ぶ液室２０１ｆのそれぞれを各ノズル２０１ｇから各サブタンク２０１ｂに向けて放射状に拡がるものとしている。これにより、従来と同等の吸引ポンプを使用することができるとともに、複数のノズル列からなる吐出面について、小型のインクジェット記録装置との共通化を図ることができ、製造コストを低減することができるものとなっている。
【０１２４】
図７および図８は、流路蓋が接合されるサブタンクの構成を説明するための図である。図７（ａ）はサブタンクを流路蓋が接着される面から見た全体図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示したサブタンクの流路蓋が接着される部分を拡大して表した図、図７（ｃ）は図７（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。また、図８（ａ）は図７（ｂ）におけるＢ部の拡大図、図８（ｂ）は図７（ｂ）におけるＢ部の斜視図である。
【０１２５】
これに対し、図９は図７等に示したサブタンクの液室を塞ぐ流路蓋を示す図であり、図９（ａ）は図７等に示したサブタンクの液室を塞ぐ流路蓋を示す図、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるＣ部の拡大図、図９（ｃ）は図９（ｂ）におけるＤ−Ｄ線に沿った断面図、図９（ｄ）はサブタンクに流路蓋を接着剤で接合させた直後から接着剤を硬化させるまでの接合部の状態を示す図である。
【０１２６】
本実施形態にかかるサブタンク２０１ｂは、図７（ａ）に示すように、流路蓋３５０（図９（ａ）参照）が接合される流路蓋接合部３０１を有している。流路蓋接合部３０１は、図７（ｂ）に示すように６つの液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6を含んでおり、これらの液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6を形成する壁部材の端面に、流路蓋３５０を接合するための接着剤が塗布される溝部３０２（図７（ｂ）の斜線部）が形成されている。各液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6は、各ノズル２０１ｇ1〜２０１ｇ6（図６参照）に対応している。各液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6のそれぞれは、複数のノズル２０１ｇ1〜２０１ｇ6により形成される幅が複数のサブタンク２０１ｂにより形成される幅よりも小さくなるように、上述したように各ノズル２０１ｇ1〜２０１ｇ6から各サブタンク２０１ｂに向けて放射状に拡がるものとなっており、各液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6の形状も互いに異なるものとなっている。
【０１２７】
さらに、溝部３０２の随所には、溝部３０２から各液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6内に延びた泡抜き部３０３が設けられている。図７（ｃ）に示すように、泡抜き部３０３は、溝部３０２と各液室２０１ｆとを連通させる通路を構成しており、溝部３０２から液室２０１ｆに向かうにつれて流路を狭くするような斜面を有している。
【０１２８】
これに対し、サブタンク２０１ｂの流路蓋接合部３０１に接合されて液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6を塞ぐ流路蓋３５０は、図９（ａ）に示すように、流路蓋接合部３０１の溝部３０２に対応する形状を有する凸部３５２を有している。この凸部３５２は、流路蓋接合部３０１の溝部３０２に嵌合して流路蓋接合部３０１に対する流路蓋３５０の位置合わせを行う役割に加えて、流路蓋３５０自身の反りを防止するリブとしての役割も有している。さらに、流路蓋３５０には、流路蓋３５０の表裏を貫通する複数の空気抜き穴３５１が、凸部３５２に沿ってその両側に形成されている（図９（ｂ）および（ｃ）参照）。これらの空気抜き穴３５１は、接着剤の塗布から硬化時にかけて接着剤中に発生する泡を図９（ｄ）に示すように大気中へと放出することを可能にする。
【０１２９】
ここで、サブタンク２０１ｂの流路蓋接合部３０１を流路蓋３５０が接合される側から見たとき、つまり図７（ｂ）に示す状態において、溝部３０２は、横方向成分（図の左右方向に延びている成分）、縦方向成分（図の上下方向に延びている成分）、および斜め成分（縦方向成分および横方向成分の少なくとも一方に交わる成分）の３つの成分で構成されている。これにより、溝部３０２と凸部３５２との間に「ガタ」がある場合であっても、３方向の成分からなる溝部３０２が全体としてこのガタを極力抑え、より精度良く互いを接合することが可能になる。
【０１３０】
また、溝部３０２の３つの方向成分のうち、４つ以上の成分が交差する部分（図７（ｂ）のＸ部分）における接着剤塗布面積が、３つ以下の成分が交差する部分（図７（ｂ）のＹ部分やＺ部分）の該面積よりも大きく形成されているので、特にＸＹ塗布機等の自動塗布機を使用する場合に接着剤が交差する部分の塗布性が向上している。接着剤は塗布される際に交差する部分に特に泡が発生しやすい傾向にあるが、上記のように接着剤塗布面積が大きくなっている部分Ｘでは、多少の泡が発生した場合においても、接着剤の塗布量が他の部分よりも多いので、その泡による影響は相対的に小さくなるため、その泡によって液室間リークさせる空洞を形成するするおそれは少ない。
【０１３１】
次に、上記に説明したサブタンク２０１ｂの流路蓋接合部３０１に対する流路蓋３５０の接合工程について、その概略を説明する。
【０１３２】
この接合工程においては、まず、サブタンク２０１ｂを位置決め固定し、ディスペンサによって流路蓋接合部３０１の溝部３０２内に接着剤を連続して塗布する。このとき、例えば使用するニードルのサイズを２０ゲージとし、そのニードルの溝部３０２に対する移動速度を６ｍｍ／秒に設定すると、接着剤を溝部３０２内にうまく充填することができる。溝部３０２内に塗布された接着剤中に混入した泡は、図８（ａ），（ｂ）に示すように溝部３０２の随所に設けられた泡抜き部３０３の斜面に沿って移動し、大気中に放出される。
【０１３３】
続いて、同様に位置決めされた流路蓋３５０の凸部３５２をサブタンク２０１ｂの流路蓋接合部３０１の溝部３０２にはめ込み、両者を接合させる。このとき、溝部３０２内に塗布された接着剤中に泡がまだ残留していた場合でも、接合の際に接着剤が凸部３５２に押されて泡抜き部３０３の方に移動する。そのため、溝部３０２内の残留気泡が溝部３０２を跨いで液室間方向に拡がることを防止できるので、液室間のリークを生じる原因となる空洞が発生することを防止できる。例えば、図１０（ａ）のように泡抜き部３０３が設けられていない構成では、溝部３０２に塗布された接着剤中に泡が混入していると、流路蓋３５０の接合時に図１０（ｂ）のように液室間を繋ぐ空洞ができてしまう。これに対し、図１０（ｃ）に示す本実施形態のように泡抜き部３０３が設けられている構成では、流路蓋３５０の接合時に接着剤が凸部３５２に押されるのに伴って混入泡も泡抜き部３０３の方向へ移動し、混入泡は泡抜き部３０３から外へ放出される。そのため、リークをもたらす液室間を跨ぐ空洞の発生を防ぐことができる。
【０１３４】
そして最後に、接着剤を完全硬化させるために、接合されたサブタンク２０１ｂと流路蓋３５０をオーブンに入れてキュアを行う。この際、キュアは１０５℃で５時間行った。
【０１３５】
以上により、流路蓋接合部３０１に対する流路蓋３５０の接合工程が完了する。
【０１３６】
＜本実施形態の変形例＞
（第１の変形例）
−流路蓋接合部の溝部に対する接着剤の塗布手順等について−
流路蓋接合部３０１の溝部３０２に対する接着剤の塗布は、塗布した接着剤中に気泡が混入することを防ぐために、連続的に、好ましくは一筆書きのように行うことがよい。しかしながら、本実施形態の流路蓋接合部３０１のように、溝部３０２の全ての部分に対して一筆書きのように接着剤を塗布できない場合もある。このような場合には、図１１に示すように、まず流路蓋接合部３０１の外周の溝部３０２に連続して接着剤を塗布し（手順▲１▼）、その後、各液室間を仕切る各壁部の端面に設けられた溝部３０２に接着剤を塗布する（手順▲２▼〜▲４▼）。このように、流路蓋接合部３０１の外周部を先に塗布することにより、流動性の良い接着剤を使用した場合でも未塗布の溝部３０２への流れ込み量を最小限に抑えることができ、塗布された接着剤中に気泡が混入することが防止されるので、液室間の混色をより安定して防ぐことが可能となる。
【０１３７】
溝部３０２に接着剤を塗布する際に、溝部３０２の全ての部分に対して同じ塗布速度で塗布を行うと、溝部３０２の角部分では直線部分に比べて接着剤の塗布量が多くなる。そのため、角部分では塗布速度を上げ、直線部分で塗布速度を下げることにより、塗布量の安定化とともに、気泡の取り込みの防止を図ることができる。例えば、接着剤として信越化学工業（株）製のサイフェル６１４（粘度：２０ｐｓ±５ｐｓ）を使用し、ニードルのサイズを２２ゲージとした場合には、接着剤を吐出するニードルからの単位時間当たりの塗布量を一定に保ち、直線部部分の塗布速度を６ｍｍ／秒とし、角部分の塗布速度を１２ｍｍ／秒とすることで、流路蓋接合部３０１に対する流路蓋３５０の接合を良好に行うことができた。
【０１３８】
また、溝部３０２の角部分と直線部分とで接着剤の塗布量を変える手法として、上記手法の代わりに、接着剤を吐出するニードルの溝部３２０に対する移動速度を一定に保ち、ニードルからの接着剤の吐出圧力を角部分で低くし、直線部分で高くする手法によっても、上記と同様の効果を得ることが可能である。
【０１３９】
（第２の変形例）
−流路蓋の溝部の形状および流路蓋の凸部の形状について−
図１２は本変形例にかかる流路蓋を示す図であり、同図（ａ）はその流路蓋の上面図、同図（ｂ）はその流路蓋の正面図、同図（ｃ）は同図（ｂ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。また、図１３は本変形例にかかる流路蓋と流路蓋接合部との接合状態を示す図であり、同図（ａ）は流路蓋と流路蓋接合部とを互いに位置合わせした状態を示す断面図、同図（ｂ）は流路蓋の凸部と流路蓋接合部の溝部との接合状態を拡大して示した拡大断面図である。
【０１４０】
図１２に示すように、本変形例における流路蓋３５０も図９に示した流路蓋と同様に凸部３５２を有している。ただし本変形例では、図１２（ｃ）に示すように、凸部３５２の先端が丸みを帯びた断面形状（例えばＲ形状）を有している。凸部３５２は、そのいずれの断面部分においても、先端が同じように丸みを帯びた形状を有している。
【０１４１】
一方、本変形例におけるサブタンクの流路蓋接合部３０１に設けられている溝部３０２は、図１３（ｂ）の断面図からわかるように、底面から入口に向かうにつれた拡がる形状を有しており、かつ溝部３０２の底面と側面とを滑らかにつなぐ曲線部（Ｒ部）が設けられている。溝部３０２もまた、そのいずれの断面部分においても同一の断面形状を有している。
【０１４２】
次に、本変形例における流路蓋接合部３０１と流路蓋３５０との接合工程について説明する。
【０１４３】
両者を接合する際には、まず、サブタンクの流路蓋接合部３０１の溝部３０２に対して、所与のＸＹ座標に基づいてディスペンサの位置制御を行う、いわゆるＸＹ塗布機等を用いて、溝部３０２の形状に沿って接着剤を流し込む。
【０１４４】
このとき、溝部３０２は上述したように断面形状に関して入口に向かって拡がる形状を有しているため、溝部３０２内に接着剤を塗布しやすく、かつ溝部３０２の底部まで確実に接着剤が入り込み、接着剤が泡を抱き込むような不具合を解消することができる。また、泡は隅部に溜まりやすいという性質を有しているが、溝部３０２の底面と側面とが成す各稜線にはＲ部が設けられているため、泡がこの稜線部に溜まることを防ぐことができる。なお、このときの接着剤の塗布量としては、図１３（ａ）のように溝部３０２の入口よりも少し盛り上がる程度とするのが望ましい。
【０１４５】
続いて、流路蓋３５０の凸部３５２が流路蓋接合部３０１の溝部３０２に嵌合するように、流路蓋３５０を流路蓋接合部３０１に接合させる。
【０１４６】
流路蓋３５０の凸部３５２が流路蓋接合部３０１の溝部３０２内に押し込まれると、溝部３０２内の接着剤は、溝部３０２内に押し込まれた凸部３５２の体積の分だけ溝部３０２の外に流れ出る。凸部３５２を溝部３０２内に完全に押し込んだ状態では、図１３（ｂ）のように流路蓋３５０と流路蓋接合部３０１とが互いに当接する。このとき、流路蓋３５０と流路蓋接合部３０１とが成す稜線部分は、溝部３０２の外に流れ出た接着剤で封止されるので、隣接する液室同士の連通がより効果的に防止される。また、流路蓋３５０の凸部３５２は、先端がＲ形状になっているため、図９に示す凸部３５２のように先端が角張っているものに比べて、溝部３０２内の接着剤中に押し込まれる際に、接着剤に滑らかに接してこれを徐々に押しのけるため、接着剤中に泡を発生させたり、泡を抱き込んだりすることをより確実に防止することができる。
【０１４７】
なお、両者の接合時には、サブタンク側に設けられた２カ所の長穴（不図示）に対して、流路蓋３５０側に設けられた２つの突起３５０ａを圧入することで、互いの位置決めの簡略化と、接着剤が硬化するまでの両者同士の保持とを図ることができ、これにより、接着剤が硬化する前に流路蓋３５０がサブタンクから外れてしまうことを防止できる。
【０１４８】
また、流路蓋３５０は、自身の形状に起因して、図１２（ａ）のように両側の位置決めボスを基準に内側に反る傾向がある。このため、流路蓋３５０の接着リブとしての凸部３５２の高さを、流路蓋３５０の全体の反り量よりも大きくすることが必要である。凸部３５２の高さと流路蓋３５０の全体の反り量とは、
凸部の高さ ＞ 流路蓋の全体の反り量
の関係が成り立つことが望ましい。
【０１４９】
本例では、具体的には、流路蓋３５０の全体の反り量は０．２〜０．３ｍｍの範囲にあるため、流路蓋３５０の凸部３５２の高さは０．４ｍｍとした。これにより、両側２カ所の位置決めを兼ねた突起３５０ａが突き当たって、流路蓋３５０の中央部が全体の反り量の分だけ浮き上がったとしても、流路蓋３５０の中央部における凸部３５２の先端は溝部３０２内に入り込む。そのため、接着不良などによって液室同士の間にリーク等が発生することを防止できる。
【０１５０】
（第３の変形例）
−接着剤のキュアについて−
図１４は、本変形例による接着剤のキュア硬化時の温度変化を示すグラフである。
【０１５１】
本変形例では、本キュア（１０５℃）の前にプレキュア（温度８０℃）を行う。ここで「プレキュア」とは、比較的高い温度（例えば、１００℃以上）で接着剤を硬化させる本キュアに先立って、比較的低い温度（例えば、１００℃未満）で接着剤を硬化させることをいい、接合する部材から発生する水蒸気が接着剤中に混入することを抑えるために行われるものである。
【０１５２】
本例では、プレキュア（温度８０℃）にて加温する期間▲１▼中に、接着剤がサブタンク２０１ｂおよび流路蓋３５０によって加温されて、それぞれに接する部分の硬化が進む。これに続いて本キュア（１０５℃）の期間▲２▼を経ると、接着剤は完全に硬化する。このとき、接着剤のサブタンク２０１ｂおよび流路蓋３５０に接する部分は、プレキュアを経て既に半硬化状態（図１５の×印部を参照）になっている。そのため、本キュア中の高温でサブタンク２０１ｂや流路蓋３５０から水蒸気が発生した場合であっても、その水蒸気は半硬化状態の接着剤を透過することはできないため、水蒸気が接着剤中に混入することを抑制することができる。
【０１５３】
なお、上記のインクジェット記録ヘッドを搭載することにより効果を奏するインクジェット記録装置としては、図１に示したようなシリアル型に限定されることはなく、いわゆるライン型のものであっても同様の効果を奏することができることは言うまでもない。
【０１５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、溝部内に接着剤を塗布した後に凸部を溝部内に嵌合させて蓋部材を液室に接合する際に、接着剤中に残留する気体を溝部の外に放出させるように構成されているので、互いに隣接する液室間をつなぐ空洞が溝部内の接着剤中に残留する気体によって形成されることが防止され、各液室が確実に密閉されるため、液室間にリークが発生することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるインクジェット記録装置の概略の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示すインクジェット記録装置の、１色分についてのインク供給経路を説明するための図である。
【図３】図２に示すインク供給経路での、メインタンク内に空気が導入される際の、インク供給ユニットの液路内での空気およびインクの挙動を説明する図である。
【図４】図２に示すインク供給経路での、ノズルにかかる水頭差による圧力を説明する図である。
【図５】図２に示した記録ヘッドの構成を詳細に示す断面図である。
【図６】記録ヘッドをノズル側から見た底面図である。
【図７】流路蓋が接合されるサブタンクの構成を説明するための図である。
【図８】流路蓋が接合されるサブタンクの構成を説明するための図である。
【図９】図７等に示したサブタンクの液室を塞ぐ流路蓋を示す図である。
【図１０】溝部内に混入した泡が外に放出される様子を説明するための図である。
【図１１】溝部内への接着剤の塗布順序を示す図である。
【図１２】変形例にかかる流路蓋を示す図である。
【図１３】本変形例にかかる流路蓋と流路蓋接合部との接合状態を示す図である。
【図１４】接着剤のキュア硬化時の温度変化を示すグラフである。
【図１５】プレキュアが行われた接着剤の状態を示す図である。
【図１６】従来のチューブ供給方式のインクジェット記録装置におけるインク供給系の図である。
【図１７】接着剤中に混入した泡が、液室間をつなぐ空洞を形成する様子を示す図である。
【図１８】接着剤中に混入した泡が、液室間をつなぐ空洞を形成する様子を示す図である。
【符号の説明】
２０１ 記録ヘッド
２０１ａ コネクタ挿入口
２０１ｂ サブタンク
２０１ｃ フィルタ
２０１ｄ 開口部
２０１ｅ 仕切部
２０１ｆ，２０１ｆ1〜２０１ｆ6 液室
２０１ｇ ノズル
２０１ｈ 弾性部材
２０１ｉ 圧力調整室
２０２ キャリッジ
２０３ 搬送ローラ
２０４ メインタンク
２０４ｂ，２０４ｃ ゴム栓
２０５ インク供給ユニット
２０５ａ インク供給針
２０５ｂ 大気導入針
２０５ｃ、２０５ｄ、２０５ｅ 液路
２０５ｆ バッファ室
２０５ｇ 大気連通口
２０５ｈ 回路
２０６ インク供給チューブ
２０７ 回復ユニット
２０７ａ 吸引キャップ
２０７ｂ，２０７ｆ カム
２０７ｃ 吸引ポンプ
２０７ｄ ポンプモータ
２０７ｅ リンク
２０７ｇ カム制御モータ
２０９ インク
２０９ａ 先端
２０９ｂ，２０９ｃ インク上面
２１０ 遮断弁
２１０ａ ダイアフラム
２１０ｂ ホルダ
２１０ｃ 押圧ばね
２１０ｄ レバー
３０１ 流路蓋接合部
３０２ 溝部
３０３ 泡抜き部
３５０ 流路蓋
３５０ａ 突起
３５１ 空気抜き穴
３５２ 凸部
Ｓ 記録用シート
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録ヘッド、該インクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置、およびインクジェット記録ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ等の記録方式のうち、吐出口（ノズル）からインクを吐出させて被記録媒体に文字や画像等を形成するインクジェット記録方式は、低騒音のノンインパクト記録方式で高密度かつ高速の記録動作が可能であるため、近年では広く採用されている。
【０００３】
一般的なインクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッドと、これを搭載するキャリッジを駆動する手段と、被記録媒体を搬送する手段と、これらを制御するための制御手段とを備えている。このように、キャリッジを移動させながら記録動作を行うものをシリアル型という。一方、インクジェット記録ヘッドを移動させずに被記録媒体の搬送のみで記録動作を行うものをライン型という。ライン型のインクジェット記録装置では、インクジェット記録ヘッドは、被記録媒体の幅方向全幅にわたって配列された多数のノズルを有する。
【０００４】
インクジェット記録ヘッドは、ノズルからインク滴を吐出させるために、ノズル内のインクに与える吐出用のエネルギーを発生するエネルギー発生手段を有する。エネルギー発生手段としては、ピエゾ素子等の電気機械変換体素子を用いたもの、発熱抵抗体等の電気熱変換体素子を用いたもの、あるいは電波やレーザ等の電磁波を機械的振動または熱に変換する電磁波機械変換体素子、電磁波熱変換体素子を用いたもの等がある。その中でも、熱エネルギーを利用してインク滴を吐出させる方式は、ノズルを高密度に配列させることができるため高解像度の記録を行うことが可能である。特に、電気熱変換体素子をエネルギー発生素子とし用いたインクジェット記録ヘッドは、電気機械変換体素子を用いたものよりも小型化が容易であり、更には、最近の半導体製造分野において進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術を応用してその長所を十分に活用することにより、高密度実装化が容易でかつ製造コストを低くできるという利点がある。
【０００５】
インクジェット記録ヘッドへのインクの供給方式としては、インクを収容するインクタンクをインクジェット記録ヘッドと一体とした、いわゆるヘッドタンク一体方式、インクタンクとインクジェット記録ヘッドとをチューブで接続した、いわゆるチューブ供給方式、および、インクタンクとインクジェット記録ヘッドとを別々に設け、必要に応じてインクジェット記録ヘッドをインクタンクの位置まで移動させて両者を接続し、その間にインクタンクからインクジェット記録ヘッドヘインクを供給する、いわゆるピットイン方式がある。
【０００６】
インクタンクの交換頻度を少なくするために、インクタンクの容量を大きくすると、インクタンクの重量が増大するため、シリアル型のインクジェット記録装置においては、キャリッジに加わる重量が増大することを考慮すると、ヘッドタンク一体方式は好ましくない。したがって、大容量のインクタンクを用いるシリアル型のインクジェット記録装置では、チューブ供給方式やピットイン方式を採用する場合が多い。中でも、ピットイン方式はインクの供給中は記録動作を停止させる必要があるため、長時間の連続記録が可能なチューブ供給方式が多く採用される。
【０００７】
以下に、チューブ供給方式のインクジェット記録装置のインク供給系について、図１６を参照して説明する。
【０００８】
図１６に示すインク供給系は、インク１２０９を内部に収納するメインタンク１２０４と、メインタンク１２０４が着脱可能に装着される供給ユニット１２０５と、供給チューブ１２０６を介して供給ユニット１２０５と接続されている記録ヘッド１２０１とを有する。
【０００９】
供給ユニット１２０５はインク室１２０５ｃをその内部に有している。インク室１２０５ｃは、上部において大気連通口１２０５ｇにより大気に開放されるとともに、底部において供給チューブ１２０６と接続されている。また、供給ユニット１２０５には、それぞれ下端がインク室１２０５ｃ内に位置し、かつ上端が供給ユニット１２０５の上面から突出している中空のインク供給針１２０５ａおよび大気導入針１２０５ｂが固定されている。インク供給針１２０５ａの下端は、大気導入針１２０５ｂの下端よりも低い位置にある。
【００１０】
メインタンク１２０４は、メインタンク１２０４の内部を密閉するための、ゴム栓等で構成される２つのコネクタ部を底部に有し、メインタンク単独では密閉構造となっている。メインタンク１２０４を供給ユニット１２０５に装着する際は、インク供給針１２０５aおよび大気導入針２０５ｂがそれぞれコネクタ部を貫通しメインタンク１２０４の内部に侵入するように装着する。インク供給針１２０５ａの下端の位置と大気導入針１２０５ｂの下端の位置は上記のように設定されているので、メインタンク１２０４内のインクはインク供給針１２０５ａを介してインク室１２０５ｃへ供給され、それによるメインタンク１２０４内の圧力の減少分を補うように、大気導入針１２０５ｂを介してメインタンク１２０４内に大気が導入される。大気導入針１２０５ａの下端がインクに浸かる位置までインク室１２０５ｃ内にインクが供給されると、メインタンク１２０４からインク室１２０５ｃへのインクの供給が停止する。
【００１１】
記録ヘッド１２０１は、一定量のインクを蓄えるサブタンク部１２０１ｂと、インクを吐出する複数のノズルが配列されたインク吐出部１２０１ｇと、サブタンク部１２０１ｂとインク吐出部１２０１ｇとを接続する流路とを有する。インク吐出部１２０１ｇではノズルの開口面が下方を向いており、インクは下向きに吐出される。インク吐出部１２０１ｇの各ノズル内には、上述したエネルギー発生手段が設けられている。サブタンク部１２０１ｂはインク吐出部１２０１ｇの上方に位置しており、供給チューブ１２０６はこのサブタンク部１２０１ｂと接続されている。サブタンク部１２０１ｂと流路１２０１ｆとの間には、インク中の微細な異物がインク吐出部１２０１ｇに侵入することによって生じるノズルの目詰まりを防止するために、微細なメッシュ構造を有するフィルタ１２０１ｃが取り付けられている。
【００１２】
フィルタ１２０１ｃの面積はインクによる圧力損失を許容値以下とするように設定される。フィルタ１２０１ｃでの圧力損失は、フィルタ１２０１ｃのメッシュが細かいほど、また、フィルタ１２０１ｃを通過するインクの流量が多いほど高くなる。逆に、フィルタ１２０１ｃの面積には反比例する。近年の高速、多ノズル、小ドットの記録ヘッドにおいては圧力損失が高くなる傾向にあるので、フィルタ１２０１ｃの面積をできるだけ大きくして圧力損失の上昇を抑えている。
【００１３】
ノズルは大気に対して開放されており、しかもノズルの開口面は下方を向いて配置されているので、ノズルからのインクの漏れを防止するために、記録ヘッド１２０１の内部は負圧に保たれている必要がある。一方、負圧が大きすぎるとノズル内に空気が侵入し、ノズルからインクを吐出することができなくなってしまう。そこで、記録ヘッド１２０１内を適度の負圧状態とするために、ノズルの開口面の位置がインク室１２０５ｃ内でのインクの液面に対して高さＨだけ高い位置になるように記録ヘッド１２０１を配置し、記録ヘッド１２０１内が高さＨの水頭差分の負圧に保たれた状態とする。これによりノズルは開ロ面にメニスカスを形成した状態でインクを満たした状態に保たれる。
【００１４】
ノズルからのインクの吐出は、エネルギー発生手段の駆動によりノズル内のインクを押し出すことによって行われる。インクの吐出後、ノズル内には毛管力によってインクが充墳される。記録動作中は、ノズルからのインクの吐出と、ノズル内へのインクの充填が繰り返され、インクは供給チューブ１２０６を介して随時インク室１２０５ｃから吸い上げられる。
【００１５】
インク室１２０５ｃ内のインクが記録ヘッド１２０１に吸い上げられ、インク室１２０５ｃ内のインクの液面位置が大気導入針１２０５ｂの下端よりも低くなると、大気導入針１２０５ｂを介してメインタンク１２０４内に大気が導入され、それに伴ってメインタンク１２０４内のインクがインク室１２０５ｃに供給され、大気導入針１２０５ｂの下端が再びインク室１２０５ｃのインクに浸かる。こういった挙動を繰り返しながら、記録ヘッド１２０１からのインクの吐出に伴い、メインタンク１２０４内のインクが記録ヘッド１２０１へ供給される。
【００１６】
ところで、記録ヘッド１２０１のサブタンク部１２０１ｂには、供給チューブ１２０６などの樹脂材料を透過して侵入した空気や、インク中に溶存していた空気が次第に蓄積してくる。サブタンク部１２０１ｂに蓄積した余分な空気を排出するために、サブタンク部１２０１ｂには、排気ポンプ１２１１ａと接続された排気チューブ１２１１が接続されている。ただし、上述したように記録ヘッド１２０１内を適度な負圧状態に保つため、排気チューブ１２１１には弁１２１１ｂが設けられており、排気動作時にのみ弁１２１１ｂを開くことによって、記録ヘッド１２０１内が大気圧にならないようにしている。
【００１７】
なお、インク吐出部１２０１ｇ内にインクの増粘物が詰まった場合や、インク吐出部１２０１ｇのインク中に溶存していた空気が蓄積され気泡となって生じた場合に、これらを除去するために、インクジェット記録装置においては回復ユニット１２０７が一般的に設けられている。回復ユニット１２０７は、記録ヘッド１２０１のノズルの開口面をキャッピングするキャップ１２０７ａと、このキャップ１２０７ａに接続された吸引ポンプ１２０７ｃとを有し、キャップ１２０７ａでノズルの開口面をキャッピングした状態で吸引ポンプ１２０７ｃを駆動し、記録ヘッド１２０１内のインクを強制的に吸引することで、インクの増粘物や余分な気泡をインク吐出部１２０１ｇから除去する。
【００１８】
この吸引回復動作の際、インクの流速が速ければ、インクの増粘物や余分な気泡を効果的に除去できるので、流路１２０１ｆ内でのインクの流速を速くするために、流路１２０１ｆの断面積は小さくされる。一方、前述したように、フィルタ１２０１ｃの断面積はできるだけ大きく設定されるので、フィルタ１２０１ｃの下では流路１２０１ｆは断面積を絞った形状とされる。
【００１９】
以上、チューブ供給方式を例に挙げて従来のインク供給系を説明したが、ヘッド一体方式やピットイン方式においても、インクタンクから記録ヘッドまでのインクの供給経路に関する構造が異なるだけで、記録ヘッドのフィルタから下側の構造は、基本的にはチューブ供給方式と同様である。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような記録ヘッドは、サブタンクユニットの液室部分に流路蓋を接合することで密閉空間を構成する。しかし、各液室の密閉が不完全な場合には、リークが発生する。例えば、接着剤の塗布時に接合部に泡を抱き込み、タンクユニットと流路蓋との接合時にその泡を内包してしまうと、液室間を繋ぐ空洞ができるため、その空洞を通してリークが発生する。
【００２１】
図１７（ａ）のように泡を内包した状態で接着剤を塗布した後にタンクユニットと流路蓋との接合を行うと、図１７（ｂ）のように液室Ａ，Ｂ間をつなぐ空洞ができてしまうため、液室Ａ，Ｂ間にリークが発生する。このリークにより液室内のインクが交じり合い、混色が発生する可能性がある。
【００２２】
また、例えば接着剤の硬化キュア時において、温度上昇に伴ってタンクユニット及び流路蓋から発生する水蒸気が成長することによっても液室間を繋ぐ空洞ができるため、その空洞を通してリークが発生する。
【００２３】
図１８（ａ）のようにタンクユニットと流路蓋とを接合した後に接着剤のキュアを行うと、図１８（ｂ）のようにタンクユニット及び流路蓋を構成している部材の材料から水蒸気が発生する。これが接着剤中に混入して図１８（ｃ）のように成長すると液室間を繋ぐ空洞ができるため、液室Ａ，Ｂ間にリークが発生し、上記の場合と同様にこのリークにより液室内のインクが交じり合い、混色が発生する可能性がある。
【００２４】
本発明の目的は、記録ヘッドの液室の部分に蓋部材を接合する際に接着剤中に泡が内包されることを防止し、これにより液室間のリークによる不具合が発生することを防止することのできるインクジェット記録ヘッド、該インクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置、およびインクジェット記録ヘッドの製造方法を実現することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクタンクと、インクを吐出するノズルと、前記インクタンクからフィルタを介して供給されたインクを一定量貯蔵するとともに前記ノズルへ供給する液室と、該液室に接合される蓋部材とを有し、前記液室の周囲には接着剤が塗布される溝部が形成されており、前記蓋部材には前記溝部に嵌合される凸部が形成されているインクジェット記録ヘッドにおいて、前記溝部内に前記接着剤を塗布した後に前記凸部を前記溝部内に嵌合させて前記蓋部材を前記液室に接合する際に、前記接着剤中に残留する気体を前記溝部の外に放出させる気体放出手段を有することを特徴とする。
【００２６】
上記本発明のインクジェット記録ヘッドによれば、接着剤中に残留する気体が溝部の外に放出されるので、互いに隣接する液室間をつなぐ空洞が溝部内の接着剤中に残留する気体によって形成されることがなく、各液室が確実に密閉されるため、液室間にリークが発生することが防止される。
【００２７】
さらに、前記気体放出手段は前記蓋部材側に設けられている構成としてもよく、この場合、前記前記気体放出手段は、前記蓋部材の前記凸部に沿って前記蓋部材の表裏を貫通するように形成された穴である構成としてもよい。この構成によれば、接着剤中に残留する気体は、凸部を溝部内に嵌合させて蓋部材を液室に接合する際に、蓋部材の穴を通って溝部の外に放出される。
【００２８】
あるいは、前記気体放出手段は前記液室側に設けられている構成としてもよく、この場合、前記気体放出手段は、前記溝部内の空間と前記液室内の空間とを連通させる通路である構成としてもよい。この構成によれば、接着剤中に残留する気体は、凸部を溝部内に嵌合させて蓋部材を液室に接合する際に、溝部から該通路を通って液室内に放出される。
【００２９】
また、前記インクタンクと前記ノズルと前記液室とからなる組が独立に複数設けられている構成としてもよい。
【００３０】
さらに、前記液室のそれぞれは、前記複数のノズルにより形成される幅が前記複数のインクタンクにより形成される幅よりも小さくなるように、前記複数のノズルから前記複数のインクタンクに向けて拡がる放射形状とされている構成としてもよい。
【００３１】
また、前記溝部は、底面から入口に向かうにつれて幅が拡がり、かつ、底面と側面とをつなぐ滑らかな曲線が形成された断面形状を有している構成としてもよい。これによれば、溝部が底面から入口に向かうにつれて幅が拡がっていることから、溝部内に接着剤を塗布しやすく、かつ溝部の底部まで確実に接着剤が入り込み、接着剤が泡を抱き込むような不具合を解消することが可能になる。また、泡は角部に溜まりやすいという性質を有しているが、この溝部には底面と側面とをつなぐ滑らかな曲線が形成されているので、泡が隅部に溜まることを防ぐことが可能になる。
【００３２】
さらに、前記凸部は、先端部が丸みを帯びた断面形状を有している構成とすることにより、先端が角張っているものに比べて、溝部内の接着剤中に押し込まれる際に、接着剤に滑らかに接してこれを徐々に押しのけるため、接着剤中に泡を発生させたり、泡を抱き込んだりすることをより確実に防止することができる。
【００３４】
また、前記蓋部材を接合する側から見た前記溝部の形状が、縦方向成分と、該縦方向成分に対して直交する横方向成分と、前記縦方向成分または前記横方向成分の少なくとも一方に交差する斜め方向成分とからなる構成としてもよい。これにより、溝部と凸部との間に「ガタ」がある場合であっても、３方向の成分からなる溝部が全体としてこの「ガタ」を極力抑え、より精度良く互いを接合することが可能になる。
【００３５】
さらに、前記溝部の前記各成分のうちの任意の４つ以上の成分が交差する部分の接着剤塗布面積が、前記任意の３つ以下の成分が交差する部分の接着剤塗布面積よりも大きい構成としてもよい。接着剤は塗布される際に交差する部分に特に泡が発生しやすい傾向にあるが、上記のように接着剤塗布面積が大きくなっている部分では、多少の泡が発生した場合においても、接着剤の塗布量が他の部分よりも多いので、その泡による影響は相対的に小さくなるため、その泡によって液室間をリークさせる空洞が形成されるおそれが少なくなる。
【００３６】
また、本発明のインクジェット記録装置は、上記本発明のインクジェット記録ヘッドを用いている。
【００３７】
また、本発明のインクジェット記録装置の製造方法は、インクタンクと、インクを吐出するノズルと、前記インクタンクからフィルタを介して供給されたインクを一定量貯蔵するとともに前記ノズルへ供給する液室と、該液室に接合される蓋部材とを有し、前記液室の周囲には接着剤が塗布される溝部が形成されており、前記蓋部材には前記溝部に嵌合される凸部が形成されているインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記溝部内に前記接着剤を塗布する工程と、前記凸部を前記溝部内に嵌合させて前記蓋部材を前記液室に接合する工程と、前記接着剤中に残留する気体を前記溝部の外に放出させる工程と、を有することを特徴とする。
【００３８】
上記本発明のインクジェット記録装置の製造方法によれば、接着剤中に残留する気体が溝部の外に放出されるので、互いに隣接する液室間をつなぐ空洞が溝部内の接着剤中に残留する気体によって形成されることがなく、各液室が確実に密閉されるため、液室間にリークが発生することを防止できるインクジェット記録装置を製造することができる。
【００３９】
さらに、前記蓋部材には前記凸部に沿って前記蓋部材の表裏を貫通する穴が形成されており、前記接着剤中に残留する気体を前記溝部の外に放出させる工程は、前記気体を前記穴を通して前記溝部の外に放出させる工程からなる構成としてもよい。
【００４０】
あるいは、前記液室には前記溝部内の空間と前記液室内の空間とを連通させる通路が設けられており、前記接着剤中に残留する気体を前記溝部の外に放出させる工程は、前記気体を前記通路を通して前記液室内に放出させる工程からなる構成としてもよい。
【００４１】
また、前記溝部内に前記接着剤を塗布する工程は、前記接着剤の塗布開始から塗布終了までの間、前記接着剤を連続的に塗布し続けることからなる構成とすることにより、塗布された接着剤中に気泡が混入することを抑えることが可能になる。
【００４２】
さらに、接着剤を吐出するニードルからの前記接着剤の単位時間当たりの塗布量を一定に保ち、前記溝部に対する前記ニードルの移動速度を、前記溝部の直線部分に前記接着剤を塗布するときと、前記溝部の角部分に前記接着剤を塗布するときとで変化させる構成としてもよい。溝部の全ての部分に対して同じ速度で塗布を行うと、溝部の角部分では直線部分に比べて接着剤の塗布量が多くなる。そのため、角部分ではニードルの移動速度を上げ、直線部分でその速度を下げることにより、塗布量の安定化とともに、気泡の取り込みの防止を図ることができる。
【００４３】
あるいは、接着剤を吐出するニードルの前記溝部に対する移動速度を一定に保ち、前記ニードルからの前記接着剤の吐出圧力を、前記溝部の直線部分に前記接着剤を塗布するときと、前記溝部の角部分に前記接着剤を塗布するときとで変化させる構成としてもよい。溝部の全ての部分に対して同じ吐出圧力で塗布を行うと、溝部の角部分では直線部分に比べて接着剤の塗布量が多くなる。そのため、角部分ではニードルの吐出圧力を低くし、直線部分でその吐出圧力を高くすることにより、塗布量の安定化とともに、気泡の取り込みの防止を図ることができる。
【００４４】
また、前記接着剤中に残留する気体を前記溝部の外に放出させる工程の後に、前記接着剤を硬化させるためのキュア工程をさらに有する構成としてもよい。
【００４５】
さらに、前記キュア工程は、比較的低い温度で前記接着剤を硬化させるプレキュア工程と、該プレキュア工程の後に比較的高い温度で前記接着剤を硬化させる本キュア工程とからなる構成としてもよい。接着剤の溝部および流路蓋に接する部分は、プレキュアを経ると半硬化状態になる。そのため、プレキュア後に行う本キュア中の高温で溝部や流路蓋の構成材料から水蒸気が発生した場合であっても、その水蒸気は半硬化状態の接着剤を透過することはできないため、水蒸気が接着剤中に混入することを抑制することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００４７】
図１は、本発明の一実施形態によるインクジェット記録装置の概略の構成を示す斜視図である。
【００４８】
図１に示すインクジェット記録装置は、記録ヘッド２０１の往復移動（主走査）と、一般記録紙、特殊紙、ＯＨＰフィルム等の記録用シートＳの所定ピッチごとの搬送（副走査）とを繰り返しつつ、これらの動きと同期させながら記録ヘッド２０１から選択的にインクを吐出させ、記録用シートＳに付着させることで、文字や記号、画像等を形成するシリアル型の記録装置である。
【００４９】
図１において、記録ヘッド２０１は、２本のガイドレールに揺動自在に支持され不図示のモータ等の駆動手段によりガイドレールに沿って往復移動されるキャリッジ２０２に着脱可能に搭載されている。記録用シートＳは、搬送ローラ２０３により、記録ヘッド２０１のインク吐出面に対面し、かつ、インク吐出面との距離を一定に維持するように、キャリッジ２０２の移動方向と交差する方向（例えば、直交する方向である矢印Ａ方向）に搬送される。
【００５０】
記録ヘッド２０１は、それぞれ異なる色のインクを吐出するための複数のノズル列を有する。記録ヘッド２０１から吐出されるインクの色に対応して、複数独立したメインタンク２０４が、インク供給ユニット２０５に着脱可能に装着される。インク供給ユニット２０５と記録ヘッド２０１とは、それぞれインクの色に対応した複数のインク供給チューブ２０６によって接続され、メインタンク２０４をインク供給ユニット２０５に装着することで、メインタンク２０４内に収納された各色のインクを、記録ヘッド２０１の各ノズル列に独立して供給することが可能となる。
【００５１】
記録ヘッド２０１の往復移動範囲内で、かつ、記録用シートSの通過範囲外の領域である非記録領域には、回復ユニット２０７が、記録ヘッド２０１のインク吐出面と対面するように配置されている。
【００５２】
次に、このインクジェット記録装置のインク供給系の詳細な構成について図２を参照して説明する。図２は、図１に示すインクジェット記録装置のインク供給経路を説明するための図であり、説明を簡単にするため、１色分の経路についてのみ示している。
【００５３】
まず、記録ヘッド２０１について説明する。
【００５４】
記録ヘッド２０１へは、インク供給チューブ２０６の先端に設けられた液体コネクタが気接続されるコネクタ挿入口２０１ａからインクが供給される。コネクタ挿入口２０１ａは記録ヘッド２０１の上部に形成されたサブタンク部２０１ｂと連通している。サブタンク部２０１ｂの下には、並列に配列された複数のノズル２０１ｇを有するノズル部にインクを直接供給する液室２０１ｆが形成されている。サブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとはフィルタ２０１ｃによって区画されているが、サブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとの境界には開口部２０１ｄが形成された仕切部２０１ｅを有し、フィルタ２０１ｃはこの仕切部２０１ｅ上に設置されている。
【００５５】
上述の構成により、コネクタ挿入口２０１ａから記録ヘッド２０１に供給されたインクは、サブタンク部２０１ｂ、フィルタ２０１ｃ、液室２０１ｆを経てノズル２０１ｇに供給される。コネクタ挿入口２０１ａからノズル２０１ｇまでの間は大気に対して気密な状態に保つ必要がある。
【００５６】
サブタンク部２０１ｂの上面には開口部が形成され、この開口部はドーム状の弾性部材２０１ｈで覆われている。この弾性部材２０１ｈで囲まれた空間（圧力調整室２０１ｉ）は、サブタンク部２０１ｂ内の圧力に応じて容積が変化し、後述するようにサブタンク部２０１ｂ内の圧力を調整する機能を有する。
【００５７】
ノズル２０１ｇは、断面幅が２０μｍ程度の筒状の構造を持ち、ノズル２０１ｇ内のインクに吐出エネルギーを与えることでインクをノズル２０１ｇから吐出させ、インクの吐出後、ノズル２０１ｇの毛管力によりノズル２０１ｇ内にインクが満たされる。通常は、この吐出を２０ｋＨｚ以上のサイクルで繰り返し、微細で高速な画像形成を行っている。ノズル２０１ｇ内のインクに吐出エネルギーを与えるために、記録ヘッド２０１は、ノズル２０１ｇごとにエネルギー発生手段を有する。本実施形態では、エネルギー発生手段として、ノズル２０１ｇ内のインクを加熱する発熱抵抗素子を用いており、記録ヘッド２０１の駆動を制御するヘッド制御部（不図示）からの指令により発熱抵抗素子を選択的に駆動し、所望のノズル２０１ｇ内のインクを膜沸騰させ、これにより生じる気泡の圧力を利用してノズル２０１ｇからインクを吐出させている。
【００５８】
ノズル２０１ｇは、インクを吐出する先端を下向きにして配列されているが、その先端を閉鎖する弁機構は設けられておらず、インクはメニスカスを形成した状態でノズル２０１ｇを満たしている。そのため、記録ヘッド２０１の内部、特にノズル２０１ｇ内は負圧の状態に保たれている。ただし、負圧が小さすぎると、ノズル２０１ｇの先端に異物やインクが付着した場合、インクのメニスカスが崩れてインクがノズル２０１ｇから漏れ出てしまうことがある。またこの逆に負圧が大きすぎると、吐出時にインクに与えられるエネルギーよりもノズル２０１ｇ内にインクを引き戻す力が強くなってしまい、吐出不良となってしまう。よって、ノズル２０１ｇ内における負圧は、大気圧よりも若干低い一定の範囲に保たれる。この負圧の範囲は、ノズル２０１gの数、断面積、発熱抵抗素子の性能等により異なるが、実験結果によれば、−４０ｍｍＡｑ（約−０.００４０ａｔｍ＝−４.０５３ｋＰａ）〜−２００ｍｍＡｑ（約−０.０２００ａｔｍ＝−２.０２６５ｋＰａ）（ただし、インクの比重≒水の比重とする）の範囲が好ましい。
【００５９】
本実施形態では、インク供給ユニット２０５と記録ヘッド２０１とをインク供給チューブ２０６で接続しており、インク供給ユニット２０５に対する記録ヘッド２０１の位置を比較的に自由に設定できるので、記録ヘッド２０１内を負圧とするために、記録ヘッド２０１をインク供給ユニット２０５よりも高い位置に配置している。この高さについて詳しくは後述する。
【００６０】
フィルタ２０１ｃは、ノズル２０１ｇを詰まらせるような異物がサブタンク部２０１ｂから液室２０１ｆへ流出するのを防止するための、ノズル２０１ｇの断面幅よりも小さい１０μｍ以下の微細孔を有する金属メッシュで構成される。フィルタ２０１ｃは、フィルタ２０１ｃの一方の面のみにインクが接触すると各微細孔に毛管力によるインクのメニスカスが形成され、インクは容易に透過するが空気の流れは困難な性質を持っている。微細孔のサイズが小さいほどメニスカスの強度は強くなり、より空気を通しにくくなる。
【００６１】
本実施形態で用いたようなフィルタ２０１ｃでは、空気を透過させるのに必要な圧力は０．１ａｔｍ（１０.１３２５ｋＰａ）程度（実験値）である。そのため、記録ヘッド１内でのインクの移動方向に関してフィルタ２０１ｃの下流に位置する液室２０１ｆに空気が存在すると、空気は空気自身の浮力程度ではフィルタ２０１ｃを通過することができないので、液室２０１ｆ内の空気は液室２０１ｆ内に留まる。本実施形態においてはこの現象を利用しており、液室２０１ｆをインクで満たさず、液室２０１ｆ内のインクとフィルタ２０１ｃとの間に空気の層が存在するように、一定量のインクを液室２０１ｆ内に蓄えている。
【００６２】
液室２０１ｆ内に蓄えられるインクの量は、最低限、ノズル２０１ｇをインクで満たすのに必要な量である。ノズル２０１ｇ内に液室２０１ｆからの空気が侵入すると、インク吐出後のノズル２０１ｇにインクが補充されず吐出不良をおこすため、ノズル２０１ｇ内は常にインクで満たされている必要がある。
【００６３】
フィルタ２０１ｃの上面にはサブタンク部２０１ｂ内のインクが接触しているが、このインクと接触している面積がフィルタ２０１ｃの有効面積となる。従来の技術でも述べたようにフィルタ２０１ｃによる圧力損失はフィルタ２０１ｃの有効面積に依存している。本実施形態では、フィルタ２０１ｃを記録ヘッド２０１の使用状態において水平となるように配置し、フィルタ２０１ｃの上面全体にインクを接触させることによりフィルタの有効面積を最大とし、圧力損失を低くしている。
【００６４】
圧力調整室２０１ｉは、内部の負圧が高まるにつれてその容積が縮小する部屋であり、圧力調整室２０１ｉが本実施形態のように弾性部材２０１ｈで構成される場合は、弾性部材２０１ｈとしてはゴム材等が好ましく用いられる。また、弾性部材２０１ｈの他に、プラスチックシートとばねとの組み合わせによって構成してもよい。圧力調整室２０１ｉの容積は、この記録ヘッド２０１が使用される環境温度やサブタンク部２０１ｂの容積等に応じて設定されるが、本実施形態では約０．５ｍｌとした。
【００６５】
圧力調整室２０１ｉを設けない場合、サブタンク部２０１ｂ内の圧力は、インクがメインタンク２０４、インク供給ユニット２０５、およびインク供給チューブ２０６を通過する際の圧力損失による抵抗を直接受ける。そのため、全てのノズル２０１ｇよりインクを吐出するなど、高い割合でインクを吐出するいわゆる高デューティーの場合には、吐出されるインクに対して記録ヘッド２０１に供給されるインクが不足状態となり、負圧が急激に上昇してしまう。ノズル２０１ｇの負圧が、前述した限界値である−２００ｍｍＡｑ（約−２.０２６５ｋＰａ）を越えると、吐出が不安定になり画像形成の上で不都合な状態となる。
【００６６】
本実施形態のような、シリアル型の記録装置においては、高デューティーでの画像形成であってもキャリッジ２０２（図１参照）の反転の際にインクの吐出を中断する状態が存在する。圧力調整室２０１ｉは、インクの吐出中には容積を縮小させてサブタンク部２０１ｂ内の負圧の上昇を緩和し、反転時に復元するといった、コンデンサのような役割を果たす。
【００６７】
例えば、圧力調整室２０１ｉの容積の縮小に対する負圧の変化の割合をＫ＝−１．０１３２５ｋＰａ／ｍｌ、サブタンク部２０１ｂの容積をＶS＝２ｍｌとすると、吐出されたインクに対して供給されたインクが△Ｖ＝０．０５ｍｌ不足した場合を考える。この場合、圧力調整室２０１ｉがなければ、「ＰＶ＝一定」の原理により、サブタンク部２０１ｂ内の負圧の変化は△Ｐ＝ＶS／（ＶS＋△Ｖ）−１＝−２．２７０ｋＰａとなり、前述した限界値を越えてしまうため、吐出が不安定になる。これに対し、圧力調整室２０１ｉがあると、△Ｐ＝Ｋ×△Ｖ＝−０．５０７ｋＰａとなり、負圧の上昇が抑制され、安定した吐出が可能となる。
【００６８】
上述のように、圧力調整室２０１ｉにより、インクの吐出の安定化を図るとともに、メインタンク２０４から記録ヘッド２０１までのインクの供給経路での圧力損失の影響が抑えられる。そのため、キャリッジ２０２に従動するインク供給チューブ２０６も直径の細いものを使用することができ、キャリッジ２０２の移動の負荷低減にも貢献する。
【００６９】
次に、インク供給ユニット２０５およびメインタンク２０４について説明する。
【００７０】
メインタンク２０４は、供給ユニット２０５に対して着脱可能な構成であり、その底部に、ゴム栓２０４ｂで密封されたインク供給口と、ゴム栓２０４ｃで密封された大気導入口とを有する。メインタンク２０４は、単体では気密な容器であり、インク２０９はメインタンク２０４内にそのまま収容される。
【００７１】
一方、インク供給ユニット２０５は、メインタンク２０４からインク２０９を取り出すためのインク供給針２０５ａと、メインタンク２０４内へ大気を導入させるための大気導入針２０５ｂとを有する。インク供給針２０５ａおよび大気導入針２０５ｂはともに中空の針であり、メインタンク２０４のインク供給口および大気導入口の位置に対応させて針先を上方に向けて配置されており、メインタンク２０４がインク供給ユニット２０５に装着されることで、インク供給針２０５ａおよび大気導入針２０５ｂがそれぞれゴム栓２０４ｂ，２０４ｃを貫通し、メインタンク２０４の内部に侵入する構成となっている。
【００７２】
インク供給針２０５ａは、液路２０５ｃ、遮断弁２１０、および液路２０５ｄという経路を経て、インク供給チューブ２０６と接続される。大気導入針２０５ｂは、液路２０５ｅ、バッファ室２０５ｆ、大気連通口２０５ｇを経て大気と連適する。インク供給針２０５ａからインク供給チューブ２０６までのインク供給経路のうち最も高さの低い位置にある液路２０５ｃと、大気導入針２０５ｂから大気運通口２０５ｇまでの経路のうち最も高さの低い位置にある液路２０５ｅとは、ともに同じ高さである。インク供給針２０５ａおよび大気導入針２０５ｂは、本実施形態では、インクの流動抵抗を抑えるため、内径が１．６ｍｍの太いものを使用し、また、針穴についても直径を１〜１．５ｍｍとした。
【００７３】
遮断弁２１０は、ゴム材からなるダイアフラム２１０ａを有し、このダイアフラム２１０ａを変位させることにより２つの液路２０５ｃ，２０５ｄ間の開閉を行う。ダイアフラム２１０ａの上面には、押圧ばね２１０ｃを内部に保持する筒状のばねホルダ２１０ｂが取り付けられており、この押圧ばね２１０ｃによりダイアフラム２１０ａを押し潰すことにより、液路２０５ｃ，２０５ｄ間が遮断される。ばねホルダ２１０ｂは、後述する回復ユニット２０７のリンク２０７ｅにより動作されるレバー２１０ｄが係合するフランジを有する。レバー２１０ｄを動作させて、押圧ばね２１０ｃのばね力に抗してばねホルダ２１０ｂを持ち上げることで、液路２０５ｃ，２０５ｄ間が連通する。遮断弁２１０は、記録ヘッド２０１がインクを吐出している状態では開かれ、待機中および休止中は閉じられ、後述するインク充頃動作時には、回復ユニット２０７とタイミングを合わせて開閉される。
【００７４】
上述したインク供給ユニット２０５の構成は、レバー２１０ｄを除き、メインタンク２０４ごと、すなわちインクの色ごとに設けられている。レバー２１０ｄは全ての色に共通のものであり、全ての色についての遮断弁２１０を同時に開閉させる。
【００７５】
以上の構成により、記録ヘッド２０１内のインクが消費されると、その負圧により、インクが随時メインタンク２０４からインク供給ユニット２０５およびインク供給チューブ２０６を介して記録ヘッド２０１へ供給される。その際、メインタンク２０４から供給されたインクと同量の空気が、大気連通□２０５ｇからバッファ室２０５ｆ、大気導入針２０５ｂを経て、メインタンク２０４内に導入される。
【００７６】
バッファ室２０５ｆは、メインタンク２０４内の空気の膨張によりメインタンク２０４から流出したインクを一時的に保持する目的の空間であり、大気導入針２０５ｂの下端はバッファ室２０５ｆの底部に位置している。インクジェット記録装置の待機中または休止中に環境温度が上昇したり外気圧が低下する等、メインタンク２０４内の空気が膨張した場合は、遮断弁２１０は閉じられているため、メインタンク２０４内のインクが大気導入針２０５ｂから液路２０５ｅを経てバッファ室２０５ｆへ流出する。逆に、環境温度が低下する等、メインタンク２０４内の空気が収縮した場合は、バッファ室２０５ｆ内に流出していたインクはメインタンク２０４へ戻る。また、バッファ室２０５ｆにインクが存在している状態で記録ヘッド２０１からインクを吐出させると、まず、バッファ室２０５ｆ内のインクがメインタンク２０４へ戻り、バッファ室２０５ｆ内のインクがなくなった後、メインタンク２０４内に空気が導入される。
【００７７】
バッファ室２０５ｆの容積Ｖbは、製品の使用環境を満足するように設定する。例えば、５℃（２７８Ｋ）〜３５℃（３０８Ｋ）の温度範囲内での使用を前提とする製品であれば、メインタンク２０４の容量を１００ｍｌとすると、Ｖb＝１００×（３０８−２７８）／３０８＝９．７ｍｌ以上として設定される。
【００７８】
ここで、メインタンク２０４の基本水頭と、メインタンク２０４内に空気が導入される際のインク供給ユニット２０５の液路内での空気およびインクの挙動について、図３を用いて説明する。
【００７９】
図３（ａ）に、メインタンク２０４から記録ヘッド２０１（図２参照）へインクを供給可能な通常の状態を示す。この状態では、メインタンク２０４内は、バッファ室２０５ｆを除いて気密状態であるためメインタンク２０４内は負圧に保たれ、インクの先端２０９ａは、液路２０５ｅの途中に留まっている。インクの先端２０９ａの圧力は、大気と接しているため大気圧（＝０ｍｍＡｑ）である。インクの先端２０９ａが位置する液路２０５ｃとインク供給チューブ２０６（図２参照）に連通する液路２０５ｅとは同じ高さであり、両液路２０５ｃ，２０５ｅ間はインクのみで連通されているので、液路２０５ｃの圧力も大気圧となる。これはインクの先端２０９ａと液路２０５ｃとの高さの関係で決まるものであり、メインタンク２０４内のインク２０９の量には影響されない。
【００８０】
メインタンク２０４内のインクが消費されると、図３（ｂ）に示すように、インクの先端２０９ａは徐々に大気導入針２０５ｂへ向かって移動し、大気導入針２０５ｂの直下に達した時点で、図３（ｃ）に示すように、気泡となって大気導入針２０５ｂ内を浮上し、メインタンク２０４内に導入される。これと入れ替えに、メインタンク２０４内のインクが大気導入針２０５ｂ内に侵入し、インクの先端２０９ａは図３（ａ）に示した元の状態に戻る。
【００８１】
図３（ｄ）に、バッファ室２０５ｆ内にインクが溜まった状態を示す。この場合、インクの先端２０９ａはバッファ室２０５ｆの高さ方向中間の、液路２０５ｃよりもｈ１（ｍｍ）だけ高い位置に位置しており、液路２０５ｃの圧力が−ｈ１（ｍｍＡｑ）となっている。
【００８２】
以上より、本実施形態において、ノズル２０１ｇ（図２参照）にかかる水頭差による圧力は、図４に示すように流路２０５ｃからサブタンク部２０１ｂ内のインク上面２０９ｂまでの高さをｈ２（ｍｍ）、フィルタ２０１ｃからサブタンク部２０１ｂ内のインク上面２０９ｂまでの高さをｈ３（ｍｍ）、ノズル２０１ｇの下端から液室２０１ｆ内のインク上面２０９ｃまでの高さをｈ４（ｍｍ）とすると、ノズル２０１ｇ下端での負圧Ｐnは、通常の状態では、Ｐn≒−（ｈ２−ｈ３−ｈ４）ｍｍＡｑとなり、バッファ室２０５ｆにインクが溜まった状態では、Ｐn＝−（ｈ２−ｈ１−ｈ３−ｈ４）ｍｍＡｑとなる。Ｐnの値は、前述した負圧の範囲（−４０ｍｍＡｑ〜−２００ｍｍＡｑ）の範囲に収まるように設定される。
【００８３】
再び図２を参照すると、インク供給針２０５ａと大気連通針２０５ｂとにはインクの電気抵抗を測定する回路２０５ｈが接続されており、メインタンク２０４内のインクの有無を検出可能となっている。この回路２０５ｈは、メインタンク２０４内にインクが存在している状態で２は、メインタンク２０４内のインクを介して回路２０５ｈに電流が流れるため電気的クローズを検出し、インクが存在しないまたはメインタンク２０４が装着されていない状態では電気的オープンを検出する。検出電流は微弱であるため、インク供給針２０５ａと大気導入針２０５ｂとの絶縁は重要であり、本実施形態では、インク供給針２０５ａから記録ヘッド２０１までの経路と、大気運通針２０５ｂから大気運通口２０５ｇまでの経路とを完全に独立させ、メインタンク２０４内のインクのみの電気抵抗を測定可能なように配慮している。
【００８４】
次に、回復ユニット２０７について説明する。
【００８５】
回復ユニット２０７は、ノズル２０１ｇからのインクや空気の吸引と、遮断弁２１０の開閉を行うものであり、記録ヘッド２０１のインク吐出面（ノズル２０１ｇが開口した面）をキャッピングする吸引キャップ２０７ａと、遮断弁２１０のレバー２１０ｄを動作させるリンク２０７ｅとを有する。
【００８６】
吸引キャップ２０７ａは、少なくともインク吐出面と接触する部分がゴム等の弾性部材で構成され、インク吐出面を密閉する位置と記録ヘッド２０１から退避した位置との間を移動可能に設けられている。吸引キャップ２０７ａには、中間部位にチューブポンプ式の吸引ポンプ２０７ｃを有するチューブが接続されており、ポンプモータ２０７ｄによって吸引ポンプ２０７ｃを駆動することで、連続吸引が可能である。また、ポンプモータ２０７ｄの回転量に応じて吸引量を変えることが可能である。本実施形態では、０．４ａｔｍ（４０．５３ｋＰａ）まで減圧可能な吸引ポンプ２０７ｃを用いている。
【００８７】
カム２０７ｂは吸引キャップ２０７ａを動作させるものであり、カム制御モータ２０７ｇにより、リンク２０７ｅを動作させるカム２０７ｆと同期して回転される。カム２０７ｂのａ〜ｃの位置がそれぞれ吸引キャップ２０７ａと接触するタイミングは、カム２０７ｆのａ〜ｃの位置がそれぞれリンク２０７ｅと接触するタイミングと一致している。ａの位置では、カム２０７ｂは吸引キャップ２０７ａを記録ヘッド２０１のインク吐出面から離間させ、カム２０７ｆはリンク２０７ｅを押しつけてレバー２１０ｄを押し上げ、遮断弁２１０を開かせる。ｂの位置では、カム２０７ｂは吸引キャップ２０７ａをインク吐出面に密着させ、カム２０７ｆはリンク２０７ｅを引き戻して遮断弁を閉じさせる。ｃの位置では、カム２０７ｂは吸引キャップ２０７ａをインク吐出面に密着させ、カム２０７ｆはリンク２０７ｅを押しつけて遮断弁２１０を開かせる。
【００８８】
記録動作の際は、カム２０７ｂ，２０７ｆをａの位置とし、ノズル２０１ｇからのインクの吐出、およびメインタンク２０４から記録ヘッド２０１へのインクの供給を可能とする。待機中および休止中を含む非動作時は、カム２０７ｂ，２０７ｆをｂの位置とし、ノズル２０１ｇの乾燥を防止するとともに、記録ヘッド２０１からのインクの流出を防止する（特に装置自身の移動時は、装置が傾けられてインクが流出する場合もある）。カム２０７ｂ，２０７ｆのｃの位置は、以下に説明する、記録ヘッド２０１へのインク充填動作時に用いられる。
【００８９】
以上、メインタンク２０４から記録ヘッド２０１までのインク供給経路を説明したが、図２に示したような構成では、長期にわたって見ると、記録ヘッド２０１内に空気が蓄積してしまう。
【００９０】
サブタンク部２０１ｂにおいては、インク供給チューブ２０６や弾性部材２０１ｈを透過して侵入する空気や、インク内に溶存していた空気が蓄積する。インク供給チューブ２０６や弾性部材２０１ｈを透過する空気については、それらを構成する材料としてガスバリア性の高いものを使用すればよいが、ガスバリア性の高い材料は高価であり、大量生産される民生用の機器では、コスト面の都合上、高性能な材料を容易に使用することはできない。本実施形態では、インク供給チューブ２０６には低コストかつ柔軟性が高く使い易いポリエチレンチューブを用い、弾性部材２０１ｈにはブチルゴムを使用している。
【００９１】
一方、液室２０１ｆにおいては、ノズル２０１ｇからインクを吐出する際にインクの膜沸騰により生じた気泡が分裂して液室２０１ｆに戻ったり、インク中に溶存している微細な気泡がノズル２０１ｇ内のインクの温度上昇により集まって大きな気泡となったりすることにより、徐々に空気が蓄積する。
【００９２】
実験によると、本実施形態に示した構成においては、サブタンク部２０１ｂ内での空気の蓄積量は１ヶ月当たり約１ｍｌ、液室２０１ｆ内での空気の蓄積量は１ヶ月当たり約０．５ｍｌであった。
【００９３】
サブタンク部２０１ｂ内および液室２０１ｆ内での空気の蓄積量が多いと、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆが各々収納しているインク量が減少してしまう。サブタンク部２０１ｂにおいては、インクが不足すると、フィルタ２０１ｃが空気に露出してフィルタ２０１ｃの有効面積が減少し、その結果的としてフィルタ２０１ｃの圧力損失が上昇し、最悪の場合は液室２０１ｆヘインクが供給できなくなってしまう。一方、液室２０１ｆにおいては、ノズル２０１ｇの上端が空気に露出すると、ノズル２０１ｇへのインク供給が不能となる。このように、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆのいずれも、一定量以上のインクが収納されていないと致命的な問題が生じる。
【００９４】
そこで、所定の期間ごとにサブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの各々に適量のインクを充頃することで、ガスバリア性の高い材料を使用しなくてもインクの吐出機能を長期間にわたって安定して維持することができる。例えば本実施形態の場合、１ヶ月当たりに蓄積する空気の量に充填時のばらつきをプラスした量を、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆにそれぞれ１ヶ月ごとに充填すればよい。
【００９５】
サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆへのインクの充填は、回復ユニット２０７による吸引動作を利用して行う。すなわち、吸引キャップ２０７ａで記録ヘッド２０１のインク吐出面を密閉した状態で吸引ポンプ２０７ｃを駆動し、記録ヘッド２０１内のインクをノズル２０１ｇから吸引することによって行う。ただし、単にノズル２０１ｇからインクを吸引しただけでは、ノズル２０１ｇから吸引したインクとほぼ同量のインクがサブタンク部２０１ｂから液室２０１ｆへ流れ込み、同様に、サブタンク２０１ｂから流出したインクとほぼ同量のインクがメインタンク２０４からサブタンク部２０１ｂへ流れ込むだけで、吸引前と状況はほとんど変わらない。
【００９６】
したがって、本実施形態では、フィルタ２０１ｃで仕切られたサブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとに各々適量のインクを充填するために、遮断弁２１０を利用してサブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆを所定の圧力まで減圧し、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの容積設定を行う。
【００９７】
以下に、サブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとへのインク充墳動作、および容積設定について説明する。
【００９８】
インク充墳動作は、まず、記録ヘッド２０１が吸引キャップ２０７ａと対向する位置までキャリッジ２０２（図１参照）を移動させ、回復ユニット２０７の力ム制御モータ２０７ｇを駆動してカム２０７ｂ，２０７ｅを、それぞれｂの位置が吸引キャップ１０７ａおよびリンク２０７ｅと接触するまで回転させる。これにより、記録ヘッド２０１のインク吐出面が吸引キャップ２０７ａにより密閉され、遮断弁２１０はメインタンク２０４から記録ヘッド２０１までのインク経路を閉じた状態となる。
【００９９】
この状態でポンプモータ２０７ｄを駆動し、吸引ポンプ２０７ｃにより吸引キャップ２０７ａから吸引を行う。この吸引により、記録ヘッド２０１内に残留しているインクおよび空気がノズル２０１ｇを通して吸引され、記録ヘッド２０１内が減圧される。吸引ポンプ２０７ｃによる吸引量が所定の量に達した時点で、吸引ポンプ２０７ｃを停止させ、カム制御モータ２０７ｇを駆動してカム２０７ｂ，２０７ｆをそれぞれｃの位置が吸引キャップ２０７ａおよびリンク２０７ｅと接触するまで回転させる。これにより、吸引キャップ２０７ａによるインク吐出面の密閉状態はそのままで、遮断弁２１０が開かれる。吸引ポンプ２０７ｃによる吸引量は、記録ヘッド２０１内の圧力が、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆ内に適量のインクを充填するのに必要な所定の圧力となる吸引量であり、これは計算や実験等によって求めることができる。
【０１００】
記録ヘッド２０１内が減圧されると、インク供給チューブ２０６を介して記録ヘッド２０１内にインクが流れ込み、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの各々にインクが充填される。充填されるインクの量は、減圧されているサブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆがほぼ大気圧に戻るのに必要な体積であり、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの容積および圧力により決定される。
【０１０１】
サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆへのインクの充填は、速断弁２１０が開かれてから約１秒程度で完了する。インクの充填が完了すると、カム制御モータ２０７ｇを駆動してカム２０７ｂ，２０７ｆをｂの位置がそれぞれ吸引キャップ２０７ａおよびリンク２０７ｅと接触する位置まで回転させる。これにより吸引キャップ２０７ａを記録ヘッド２０１から離間させ、再び吸引ポンプ２０７ｃを駆動して吸引キャップ２０７ａ内に残ったインクを吸引する。また、この状態では遮断弁２１０は開いた状態であるので、ノズル２０１ｇからインクを吐出して記録用シートＳ（図１参照）へ文字や画像等を形成可能な状態となる。なお、待機中および休止中の場合は、カム制御モータ２０７ｇを再び駆動してカム２０７ｂ，２０７ｆをそれぞれｂの位置が吸引キャップ２０７ａおよびリンク２０７ｅと接触する位置まで回転させ、記録ヘッド２０１のインク吐出面を吸引キャップ２０７ａで密閉するとともに、遮断弁２１０を閉じる。
【０１０２】
サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆ内のインクの量が長期間にわたって不足することがなければ、回復ユニット２０７による吸引動作を頻繁に行う必要もなく、インクを無駄にする機会も減る。さらに、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの両方にインクの充填が必要な場合であっても１回の充填動作で済むのでインクを節約することができる。
【０１０３】
ここで、サブタンク部２０１ｂの容積をＶ１、サブタンク部２０１ｂに充墳すべきインクの量をＳ１、サブタンク部２０１ｂ内の圧力をＰ１（大気圧からの相対値）とする。ここで、「ＰＶ＝一定」の原理により、これらの関係をＶ１＝Ｓ１／｜Ｐ１｜となるように設定することにより、充填動作によりサブタンク部２０１ｂに対して適量のインクを充墳することができる。同様に、液室２０１ｆの容積をＶ２、液室２０１ｆに充填すべきインクの量をＳ１、液室２０１ｆ内の圧力をＰ２（大気圧からの相対値）としたとき、これらの関係をＶ２＝Ｓ２／｜Ｐ２｜となるように設定することにより、充填動作により液室２０１ｆに対して適量のインクを充墳することができる。
【０１０４】
また、サブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとを区画するフィルタ２０１ｃは微細なメッシュ構造であり、前述したようにメニスカスが形成された状態では空気の流れが困難な性質を持っている。ここで、メニスカスが形成されたフィルタ２０１ｃに対して空気を透過させるのに必要な圧力をＰｍとする。回復ユニット２０７のよりノズル２０１ｇから吸引した場合、液室２０１ｆ内の圧力Ｐ２は、フィルタ２０１ｃを通してサブタンク部２０１ｂ内の空気を透過させるために、サブタンク部２０１ｂ内の圧力Ｐ１よりも上記圧力Ｐｍ分だけ低くなる。よって、この関係を、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの容積を決定する際に用いると、充填動作の条件を容易に決定することができる。
【０１０５】
ここで、上述した充填動作および容積設定についての具体的な例を説明する。
【０１０６】
インクの充填は、１ヶ月に１回実施し、１ヶ月間で蓄積する空気の量は、サブタンク部２０１ｂで１ｍｌ、液室２０１ｆで０．５ｍｌとする。また、サブタンク部２０１ｂにおいてフィルタ２０１ｃを空気に露出させないようにするために必要なインクの量は０．５ｍｌ、液室２０１ｆにおいてノズル２０１ｇを空気に吐出させないようにするために必要なインクの量は０．５ｍｌ、インクの充墳量のばらつきは、サブタンク部２０１ｂ、液室２０１ｆとも０．２ｍｌとする。これらの数値は、実験によって求められたものである。以上より、１回の充填で充墳すべきインクの量はこれらの合計値であり、サブタンク部２０１ｂでは１．７ｍｌ、液室２０１ｆでは１．２ｍｌと設定される。
【０１０７】
記録ヘッド２０１内の減圧圧力は、回復ユニット２０７の能力を超えない範囲で設定される。本実施形態では吸引ポンプ２０７ｃの実力限界が−０．６ａｔｍ（−６０．７９５ｋＰａ）であるため、余裕を持たせて、吸引キャップ２０７ａ内の圧力が−０．５ａｔｍ（−５０．６６２５ｋＰａ）となるように、吸引ポンプ２０７ｃの吸引量が実験により求められて設定され、ポンプモータ２０７ｄの回転量として制御される。
【０１０８】
ここで、ノズル２０１ｇのメニスカスによる空気を透過させるのに必要な圧力は実験値で−０．０５ａｔｍ（−５．０６６２５ｋＰａ）であるので、吸引キャップ２０７ａ内の圧力と液室２０１ｆ内の圧力との間にノズル２０１ｇの抵抗分の差が生じ、液室２０１ｆ内の圧力がキャップ２０７ａ内の圧力よりも０．０５ａｔｍ（５．０６６２５ｋＰａ）だけ高くなる。同様に、フィルタ２０１ｃのメニスカスによる空気を透過させるのに必要な圧力は実験値で−０．１ａｔｍ（−１０．１３２５ｋＰａ）なので、液室２０１ｆ内の圧力とサブタンク部２０１ｂ内の圧力との間にフィルタ２０１ｃの抵抗分の差が生じ、サブタンク部２０１ｂ内の圧力が液室２０１ｆ内の圧力よりも０．１ａｔｍ（１０．１３２５ｋＰａ）だけ高くなる。よって、吸引キャップ２０７ａ内の圧力を−０．５ａｔｍ（−５０．６６２５ｋＰａ）に設定すると、液室２０１ｆ内の圧力は−０．４５ａｔｍ（−４５．５９６３ｋＰａ）、サブタンク部２０１ｂ内の圧力は−０．３５ａｔｍ（−３５．４６３８ｋＰａ）となる。
【０１０９】
サブタンク部２０１ｂに１．７ｍｌのインクを充填するためには、内圧がほぼ１ａｔｍ（１０１．３２５ｋＰａ）となっているサブタンク部２０１ｂから１．７ｍｌだけインクを吸引した時点で内圧が−０．３５ａｔｍ（−３５．４６３８ｋＰａ）となるように、サブタンク部２０１ｂの容積Ｖ１を設定する。すなわち、Ｖ１＝１．７／０．３５＝４．８５ｍｌとなる。同様にして、液室２０１ｆの容積Ｖ２についても、Ｖ２＝１．２／０．４５＝２．６７ｍｌと設定する。
【０１１０】
以上の条件で記録ヘッド２０１内を減圧した後、遮断弁２１０を開くことで、負圧となっている記録ヘッド２０１内へインクが流れ込む。より詳しく説明すると、まず、サブタンク部２０１ｂ内にインクが流れ込み、減圧によってＶ１まで膨張していた空気がほぼ大気圧まで復元する。そのときのサブタンク部２０１ｂ内での空気の体積をＶ１aとすると、Ｖ１a＝Ｖ１×（１−０．３５）＝３．１５ｍｌであり、サブタンク部２０１ｂにＶ１−Ｖ１a＝１．７ｍｌのインクが充填された時点で落ち着く。同様に液室２０１ｆについても、サブタンク部２０１ｂからインクが流れ込み、減圧によってＶ２まで膨張していた空気がほぼ大気圧まで復元する。そのときの液室２０１ｆ内での空気の体積をＶ２aとすると、Ｖ２a＝Ｖ２×（１−０．４５）＝１．４７ｍｌであり、液室２０１ｆにＶ２−Ｖ２a＝１．２ｍｌのインクが充填された時点で落ち着く。
【０１１１】
以上のように、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの各々の容積と減圧する圧力とを設定することにより、フィルタ２０１ｃで仕切られたサブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとに各々適量のインクを１回の充填動作で充境することができ、空気が記録ヘッド２０１内に蓄積する状況下であってもその吸引動作なしに、長期間にわたって正常に稼働させることができる。
【０１１２】
また、前述したように、フィルタ２０１ｃと液室２０１ｆ内のインクの上面との間には空気層が介在しているが、この空気層の量は回復ユニット２０７による吸引動作での吸引圧力で任意に設定することが可能である。つまり、空気層は管理可能な空気層である。
【０１１３】
そのため、従来、フィルタとノズルとの間に発生した気泡が原因となって起こっていた吐出不良に対する信頼性を大幅に向上させることができる。すなわち、管理できない気泡がフィルタの下に存在することによってフィルタの有効面積が変化（低減）するという従来の問題に対しては、本実施形態においては、フィルタ２０１ｃは初めから管理された部分（図１の開口部２０１ｄ）で空気層と接しており、フィルタ２０１ｃの有効面積は変化しないので、設計段階よりこのことを考慮しておけばよい。
【０１１４】
また、フィルタとノズルとの間の流路を気泡が塞いでしまうという問題に対しては、液室２０１ｆ内に存在し得る気泡の直径に対して液室２０１ｆの断面積を十分に大きく構成しているので、液室１０１ｆ内の気泡がインクの流れを妨げることはなくなる。
【０１１５】
さらに、液室内の気泡がノズル内に侵入したり、液室とノズルとの間の連通部を塞いだりしてしまうことによる問題に関しては、上述したように液室２０１ｆの断面積が十分に大きいので、液室２０１ｆ内に生じた気泡はその浮力により液室２０１ｆ内のインク中を上昇し、空気層と合体するので、ノズル２０１ｇ内に侵入することはなくなる。しかも、液室２０１ｆ内に生じた気泡が空気層と合体しても、この空気層は上述のように管理された空気層であるため、フィルタ２０１ｃの有効面積は変化しない。
【０１１６】
すなわち、フィルタ２０１ｃでサブタンク部２０１ｂと仕切られた液室２０１ｆを以上のように構成することで、液室２０１ｆ内に気泡が生じたり、生じた気泡が移動することが原因となって発生していた吐出不良に対する信頼性を大幅に向上させることができる。
【０１１７】
図５は、図２に示した記録ヘッド２０１の構成を詳細に示す断面図である。
【０１１８】
図５に示す断面図は、図２を図面左から右に向かって見たときの断面図である。本実施例の記録ヘッド２０１は、６個のノズル２０１ｇからそれぞれインクを吐出するもので、各ノズル２０１ｇのそれぞれについて、図１に示したメインタンク２０４およびインク供給チューブ２０６、さらに、サブタンク２０１ｂおよび液室２０１ｆを介してインクが独立に供給されている。
【０１１９】
図６は記録ヘッド２０１をノズル２０１ｇ側から見た底面図である。
【０１２０】
ノズル２０１ｇは、複数の記録素子列からなる長手方向を有するもので、本実施例のものにおいては６個（２０１ｇ1〜２０１ｇ6）設けられている。また、サブタンク２０１ｂおよび液室２０１ｆもノズル２０１ｇと平行な長手方向を有する形状とされている。
【０１２１】
本実施例において、各ノズル２０１ｇ1〜２０１ｇ6は２０１ｇ1〜２０１ｇ3、２０１ｇ4〜２０１ｇ6それぞれが一組とされ、各組内でノズルは近接して配置され、その結果、記録ヘッドのインク吐出面としての幅（図６における左右方向の長さ）はサブタンク２０１ｂ群についての幅よりも短いものとしている。これは、吸引キャップ２０７ａによるインク吐出面についての密閉空間を小さくするためである。
【０１２２】
本実施例のようなインクを大量に消費するインクジェット記録装置の場合、サブタン２０１ｂの容量が大きくなることからサブタンク２０１ｂ群の幅も従来のものよりも大きくなる。各サブタンク２０１ｂからインクの供給を受けるノズル２０１ｇ1〜２０１ｇ6を各サブタンク２０１ｂの下方に配置すると、インク吐出面の幅も大きくなり、吸引キャップ２０７ａによるインク吐出面についての密閉空間も大きくなってしまい、吸引量も大きくなってしまう。このため、必要とされる吸引ポンプも大型化してしまい、装置全体が大きくなってしまう。本実施例においては、上述のようにインク吐出面としての幅はサブタンク２０１ｂ群についての幅よりも短いものとして装置の大型化を防止している。
【０１２３】
本実施例においては、インク吐出面の幅をサブタンク２０１ｂ群の幅よりも短いものとするために、各サブタンク２０１ｂと各ノズル２０１ｇとを結ぶ液室２０１ｆのそれぞれを各ノズル２０１ｇから各サブタンク２０１ｂに向けて放射状に拡がるものとしている。これにより、従来と同等の吸引ポンプを使用することができるとともに、複数のノズル列からなる吐出面について、小型のインクジェット記録装置との共通化を図ることができ、製造コストを低減することができるものとなっている。
【０１２４】
図７および図８は、流路蓋が接合されるサブタンクの構成を説明するための図である。図７（ａ）はサブタンクを流路蓋が接着される面から見た全体図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示したサブタンクの流路蓋が接着される部分を拡大して表した図、図７（ｃ）は図７（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。また、図８（ａ）は図７（ｂ）におけるＢ部の拡大図、図８（ｂ）は図７（ｂ）におけるＢ部の斜視図である。
【０１２５】
これに対し、図９は図７等に示したサブタンクの液室を塞ぐ流路蓋を示す図であり、図９（ａ）は図７等に示したサブタンクの液室を塞ぐ流路蓋を示す図、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるＣ部の拡大図、図９（ｃ）は図９（ｂ）におけるＤ−Ｄ線に沿った断面図、図９（ｄ）はサブタンクに流路蓋を接着剤で接合させた直後から接着剤を硬化させるまでの接合部の状態を示す図である。
【０１２６】
本実施形態にかかるサブタンク２０１ｂは、図７（ａ）に示すように、流路蓋３５０（図９（ａ）参照）が接合される流路蓋接合部３０１を有している。流路蓋接合部３０１は、図７（ｂ）に示すように６つの液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6を含んでおり、これらの液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6を形成する壁部材の端面に、流路蓋３５０を接合するための接着剤が塗布される溝部３０２（図７（ｂ）の斜線部）が形成されている。各液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6は、各ノズル２０１ｇ1〜２０１ｇ6（図６参照）に対応している。各液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6のそれぞれは、複数のノズル２０１ｇ1〜２０１ｇ6により形成される幅が複数のサブタンク２０１ｂにより形成される幅よりも小さくなるように、上述したように各ノズル２０１ｇ1〜２０１ｇ6から各サブタンク２０１ｂに向けて放射状に拡がるものとなっており、各液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6の形状も互いに異なるものとなっている。
【０１２７】
さらに、溝部３０２の随所には、溝部３０２から各液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6内に延びた泡抜き部３０３が設けられている。図７（ｃ）に示すように、泡抜き部３０３は、溝部３０２と各液室２０１ｆとを連通させる通路を構成しており、溝部３０２から液室２０１ｆに向かうにつれて流路を狭くするような斜面を有している。
【０１２８】
これに対し、サブタンク２０１ｂの流路蓋接合部３０１に接合されて液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6を塞ぐ流路蓋３５０は、図９（ａ）に示すように、流路蓋接合部３０１の溝部３０２に対応する形状を有する凸部３５２を有している。この凸部３５２は、流路蓋接合部３０１の溝部３０２に嵌合して流路蓋接合部３０１に対する流路蓋３５０の位置合わせを行う役割に加えて、流路蓋３５０自身の反りを防止するリブとしての役割も有している。さらに、流路蓋３５０には、流路蓋３５０の表裏を貫通する複数の空気抜き穴３５１が、凸部３５２に沿ってその両側に形成されている（図９（ｂ）および（ｃ）参照）。これらの空気抜き穴３５１は、接着剤の塗布から硬化時にかけて接着剤中に発生する泡を図９（ｄ）に示すように大気中へと放出することを可能にする。
【０１２９】
ここで、サブタンク２０１ｂの流路蓋接合部３０１を流路蓋３５０が接合される側から見たとき、つまり図７（ｂ）に示す状態において、溝部３０２は、横方向成分（図の左右方向に延びている成分）、縦方向成分（図の上下方向に延びている成分）、および斜め成分（縦方向成分および横方向成分の少なくとも一方に交わる成分）の３つの成分で構成されている。これにより、溝部３０２と凸部３５２との間に「ガタ」がある場合であっても、３方向の成分からなる溝部３０２が全体としてこのガタを極力抑え、より精度良く互いを接合することが可能になる。
【０１３０】
また、溝部３０２の３つの方向成分のうち、４つ以上の成分が交差する部分（図７（ｂ）のＸ部分）における接着剤塗布面積が、３つ以下の成分が交差する部分（図７（ｂ）のＹ部分やＺ部分）の該面積よりも大きく形成されているので、特にＸＹ塗布機等の自動塗布機を使用する場合に接着剤が交差する部分の塗布性が向上している。接着剤は塗布される際に交差する部分に特に泡が発生しやすい傾向にあるが、上記のように接着剤塗布面積が大きくなっている部分Ｘでは、多少の泡が発生した場合においても、接着剤の塗布量が他の部分よりも多いので、その泡による影響は相対的に小さくなるため、その泡によって液室間リークさせる空洞を形成するするおそれは少ない。
【０１３１】
次に、上記に説明したサブタンク２０１ｂの流路蓋接合部３０１に対する流路蓋３５０の接合工程について、その概略を説明する。
【０１３２】
この接合工程においては、まず、サブタンク２０１ｂを位置決め固定し、ディスペンサによって流路蓋接合部３０１の溝部３０２内に接着剤を連続して塗布する。このとき、例えば使用するニードルのサイズを２０ゲージとし、そのニードルの溝部３０２に対する移動速度を６ｍｍ／秒に設定すると、接着剤を溝部３０２内にうまく充填することができる。溝部３０２内に塗布された接着剤中に混入した泡は、図８（ａ），（ｂ）に示すように溝部３０２の随所に設けられた泡抜き部３０３の斜面に沿って移動し、大気中に放出される。
【０１３３】
続いて、同様に位置決めされた流路蓋３５０の凸部３５２をサブタンク２０１ｂの流路蓋接合部３０１の溝部３０２にはめ込み、両者を接合させる。このとき、溝部３０２内に塗布された接着剤中に泡がまだ残留していた場合でも、接合の際に接着剤が凸部３５２に押されて泡抜き部３０３の方に移動する。そのため、溝部３０２内の残留気泡が溝部３０２を跨いで液室間方向に拡がることを防止できるので、液室間のリークを生じる原因となる空洞が発生することを防止できる。例えば、図１０（ａ）のように泡抜き部３０３が設けられていない構成では、溝部３０２に塗布された接着剤中に泡が混入していると、流路蓋３５０の接合時に図１０（ｂ）のように液室間を繋ぐ空洞ができてしまう。これに対し、図１０（ｃ）に示す本実施形態のように泡抜き部３０３が設けられている構成では、流路蓋３５０の接合時に接着剤が凸部３５２に押されるのに伴って混入泡も泡抜き部３０３の方向へ移動し、混入泡は泡抜き部３０３から外へ放出される。そのため、リークをもたらす液室間を跨ぐ空洞の発生を防ぐことができる。
【０１３４】
そして最後に、接着剤を完全硬化させるために、接合されたサブタンク２０１ｂと流路蓋３５０をオーブンに入れてキュアを行う。この際、キュアは１０５℃で５時間行った。
【０１３５】
以上により、流路蓋接合部３０１に対する流路蓋３５０の接合工程が完了する。
【０１３６】
＜本実施形態の変形例＞
（第１の変形例）
−流路蓋接合部の溝部に対する接着剤の塗布手順等について−
流路蓋接合部３０１の溝部３０２に対する接着剤の塗布は、塗布した接着剤中に気泡が混入することを防ぐために、連続的に、好ましくは一筆書きのように行うことがよい。しかしながら、本実施形態の流路蓋接合部３０１のように、溝部３０２の全ての部分に対して一筆書きのように接着剤を塗布できない場合もある。このような場合には、図１１に示すように、まず流路蓋接合部３０１の外周の溝部３０２に連続して接着剤を塗布し（手順▲１▼）、その後、各液室間を仕切る各壁部の端面に設けられた溝部３０２に接着剤を塗布する（手順▲２▼〜▲４▼）。このように、流路蓋接合部３０１の外周部を先に塗布することにより、流動性の良い接着剤を使用した場合でも未塗布の溝部３０２への流れ込み量を最小限に抑えることができ、塗布された接着剤中に気泡が混入することが防止されるので、液室間の混色をより安定して防ぐことが可能となる。
【０１３７】
溝部３０２に接着剤を塗布する際に、溝部３０２の全ての部分に対して同じ塗布速度で塗布を行うと、溝部３０２の角部分では直線部分に比べて接着剤の塗布量が多くなる。そのため、角部分では塗布速度を上げ、直線部分で塗布速度を下げることにより、塗布量の安定化とともに、気泡の取り込みの防止を図ることができる。例えば、接着剤として信越化学工業（株）製のサイフェル６１４（粘度：２０ｐｓ±５ｐｓ）を使用し、ニードルのサイズを２２ゲージとした場合には、接着剤を吐出するニードルからの単位時間当たりの塗布量を一定に保ち、直線部部分の塗布速度を６ｍｍ／秒とし、角部分の塗布速度を１２ｍｍ／秒とすることで、流路蓋接合部３０１に対する流路蓋３５０の接合を良好に行うことができた。
【０１３８】
また、溝部３０２の角部分と直線部分とで接着剤の塗布量を変える手法として、上記手法の代わりに、接着剤を吐出するニードルの溝部３２０に対する移動速度を一定に保ち、ニードルからの接着剤の吐出圧力を角部分で低くし、直線部分で高くする手法によっても、上記と同様の効果を得ることが可能である。
【０１３９】
（第２の変形例）
−流路蓋の溝部の形状および流路蓋の凸部の形状について−
図１２は本変形例にかかる流路蓋を示す図であり、同図（ａ）はその流路蓋の上面図、同図（ｂ）はその流路蓋の正面図、同図（ｃ）は同図（ｂ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。また、図１３は本変形例にかかる流路蓋と流路蓋接合部との接合状態を示す図であり、同図（ａ）は流路蓋と流路蓋接合部とを互いに位置合わせした状態を示す断面図、同図（ｂ）は流路蓋の凸部と流路蓋接合部の溝部との接合状態を拡大して示した拡大断面図である。
【０１４０】
図１２に示すように、本変形例における流路蓋３５０も図９に示した流路蓋と同様に凸部３５２を有している。ただし本変形例では、図１２（ｃ）に示すように、凸部３５２の先端が丸みを帯びた断面形状（例えばＲ形状）を有している。凸部３５２は、そのいずれの断面部分においても、先端が同じように丸みを帯びた形状を有している。
【０１４１】
一方、本変形例におけるサブタンクの流路蓋接合部３０１に設けられている溝部３０２は、図１３（ｂ）の断面図からわかるように、底面から入口に向かうにつれた拡がる形状を有しており、かつ溝部３０２の底面と側面とを滑らかにつなぐ曲線部（Ｒ部）が設けられている。溝部３０２もまた、そのいずれの断面部分においても同一の断面形状を有している。
【０１４２】
次に、本変形例における流路蓋接合部３０１と流路蓋３５０との接合工程について説明する。
【０１４３】
両者を接合する際には、まず、サブタンクの流路蓋接合部３０１の溝部３０２に対して、所与のＸＹ座標に基づいてディスペンサの位置制御を行う、いわゆるＸＹ塗布機等を用いて、溝部３０２の形状に沿って接着剤を流し込む。
【０１４４】
このとき、溝部３０２は上述したように断面形状に関して入口に向かって拡がる形状を有しているため、溝部３０２内に接着剤を塗布しやすく、かつ溝部３０２の底部まで確実に接着剤が入り込み、接着剤が泡を抱き込むような不具合を解消することができる。また、泡は隅部に溜まりやすいという性質を有しているが、溝部３０２の底面と側面とが成す各稜線にはＲ部が設けられているため、泡がこの稜線部に溜まることを防ぐことができる。なお、このときの接着剤の塗布量としては、図１３（ａ）のように溝部３０２の入口よりも少し盛り上がる程度とするのが望ましい。
【０１４５】
続いて、流路蓋３５０の凸部３５２が流路蓋接合部３０１の溝部３０２に嵌合するように、流路蓋３５０を流路蓋接合部３０１に接合させる。
【０１４６】
流路蓋３５０の凸部３５２が流路蓋接合部３０１の溝部３０２内に押し込まれると、溝部３０２内の接着剤は、溝部３０２内に押し込まれた凸部３５２の体積の分だけ溝部３０２の外に流れ出る。凸部３５２を溝部３０２内に完全に押し込んだ状態では、図１３（ｂ）のように流路蓋３５０と流路蓋接合部３０１とが互いに当接する。このとき、流路蓋３５０と流路蓋接合部３０１とが成す稜線部分は、溝部３０２の外に流れ出た接着剤で封止されるので、隣接する液室同士の連通がより効果的に防止される。また、流路蓋３５０の凸部３５２は、先端がＲ形状になっているため、図９に示す凸部３５２のように先端が角張っているものに比べて、溝部３０２内の接着剤中に押し込まれる際に、接着剤に滑らかに接してこれを徐々に押しのけるため、接着剤中に泡を発生させたり、泡を抱き込んだりすることをより確実に防止することができる。
【０１４７】
なお、両者の接合時には、サブタンク側に設けられた２カ所の長穴（不図示）に対して、流路蓋３５０側に設けられた２つの突起３５０ａを圧入することで、互いの位置決めの簡略化と、接着剤が硬化するまでの両者同士の保持とを図ることができ、これにより、接着剤が硬化する前に流路蓋３５０がサブタンクから外れてしまうことを防止できる。
【０１４８】
また、流路蓋３５０は、自身の形状に起因して、図１２（ａ）のように両側の位置決めボスを基準に内側に反る傾向がある。このため、流路蓋３５０の接着リブとしての凸部３５２の高さを、流路蓋３５０の全体の反り量よりも大きくすることが必要である。凸部３５２の高さと流路蓋３５０の全体の反り量とは、
凸部の高さ ＞ 流路蓋の全体の反り量
の関係が成り立つことが望ましい。
【０１４９】
本例では、具体的には、流路蓋３５０の全体の反り量は０．２〜０．３ｍｍの範囲にあるため、流路蓋３５０の凸部３５２の高さは０．４ｍｍとした。これにより、両側２カ所の位置決めを兼ねた突起３５０ａが突き当たって、流路蓋３５０の中央部が全体の反り量の分だけ浮き上がったとしても、流路蓋３５０の中央部における凸部３５２の先端は溝部３０２内に入り込む。そのため、接着不良などによって液室同士の間にリーク等が発生することを防止できる。
【０１５０】
（第３の変形例）
−接着剤のキュアについて−
図１４は、本変形例による接着剤のキュア硬化時の温度変化を示すグラフである。
【０１５１】
本変形例では、本キュア（１０５℃）の前にプレキュア（温度８０℃）を行う。ここで「プレキュア」とは、比較的高い温度（例えば、１００℃以上）で接着剤を硬化させる本キュアに先立って、比較的低い温度（例えば、１００℃未満）で接着剤を硬化させることをいい、接合する部材から発生する水蒸気が接着剤中に混入することを抑えるために行われるものである。
【０１５２】
本例では、プレキュア（温度８０℃）にて加温する期間▲１▼中に、接着剤がサブタンク２０１ｂおよび流路蓋３５０によって加温されて、それぞれに接する部分の硬化が進む。これに続いて本キュア（１０５℃）の期間▲２▼を経ると、接着剤は完全に硬化する。このとき、接着剤のサブタンク２０１ｂおよび流路蓋３５０に接する部分は、プレキュアを経て既に半硬化状態（図１５の×印部を参照）になっている。そのため、本キュア中の高温でサブタンク２０１ｂや流路蓋３５０から水蒸気が発生した場合であっても、その水蒸気は半硬化状態の接着剤を透過することはできないため、水蒸気が接着剤中に混入することを抑制することができる。
【０１５３】
なお、上記のインクジェット記録ヘッドを搭載することにより効果を奏するインクジェット記録装置としては、図１に示したようなシリアル型に限定されることはなく、いわゆるライン型のものであっても同様の効果を奏することができることは言うまでもない。
【０１５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、溝部内に接着剤を塗布した後に凸部を溝部内に嵌合させて蓋部材を液室に接合する際に、接着剤中に残留する気体を溝部の外に放出させるように構成されているので、互いに隣接する液室間をつなぐ空洞が溝部内の接着剤中に残留する気体によって形成されることが防止され、各液室が確実に密閉されるため、液室間にリークが発生することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるインクジェット記録装置の概略の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示すインクジェット記録装置の、１色分についてのインク供給経路を説明するための図である。
【図３】図２に示すインク供給経路での、メインタンク内に空気が導入される際の、インク供給ユニットの液路内での空気およびインクの挙動を説明する図である。
【図４】図２に示すインク供給経路での、ノズルにかかる水頭差による圧力を説明する図である。
【図５】図２に示した記録ヘッドの構成を詳細に示す断面図である。
【図６】記録ヘッドをノズル側から見た底面図である。
【図７】流路蓋が接合されるサブタンクの構成を説明するための図である。
【図８】流路蓋が接合されるサブタンクの構成を説明するための図である。
【図９】図７等に示したサブタンクの液室を塞ぐ流路蓋を示す図である。
【図１０】溝部内に混入した泡が外に放出される様子を説明するための図である。
【図１１】溝部内への接着剤の塗布順序を示す図である。
【図１２】変形例にかかる流路蓋を示す図である。
【図１３】本変形例にかかる流路蓋と流路蓋接合部との接合状態を示す図である。
【図１４】接着剤のキュア硬化時の温度変化を示すグラフである。
【図１５】プレキュアが行われた接着剤の状態を示す図である。
【図１６】従来のチューブ供給方式のインクジェット記録装置におけるインク供給系の図である。
【図１７】接着剤中に混入した泡が、液室間をつなぐ空洞を形成する様子を示す図である。
【図１８】接着剤中に混入した泡が、液室間をつなぐ空洞を形成する様子を示す図である。
【符号の説明】
２０１ 記録ヘッド
２０１ａ コネクタ挿入口
２０１ｂ サブタンク
２０１ｃ フィルタ
２０１ｄ 開口部
２０１ｅ 仕切部
２０１ｆ，２０１ｆ1〜２０１ｆ6 液室
２０１ｇ ノズル
２０１ｈ 弾性部材
２０１ｉ 圧力調整室
２０２ キャリッジ
２０３ 搬送ローラ
２０４ メインタンク
２０４ｂ，２０４ｃ ゴム栓
２０５ インク供給ユニット
２０５ａ インク供給針
２０５ｂ 大気導入針
２０５ｃ、２０５ｄ、２０５ｅ 液路
２０５ｆ バッファ室
２０５ｇ 大気連通口
２０５ｈ 回路
２０６ インク供給チューブ
２０７ 回復ユニット
２０７ａ 吸引キャップ
２０７ｂ，２０７ｆ カム
２０７ｃ 吸引ポンプ
２０７ｄ ポンプモータ
２０７ｅ リンク
２０７ｇ カム制御モータ
２０９ インク
２０９ａ 先端
２０９ｂ，２０９ｃ インク上面
２１０ 遮断弁
２１０ａ ダイアフラム
２１０ｂ ホルダ
２１０ｃ 押圧ばね
２１０ｄ レバー
３０１ 流路蓋接合部
３０２ 溝部
３０３ 泡抜き部
３５０ 流路蓋
３５０ａ 突起
３５１ 空気抜き穴
３５２ 凸部
Ｓ 記録用シート
Claims (21)
- インクタンクと、インクを吐出するノズルと、前記インクタンクからフィルタを介して供給されたインクを一定量貯蔵するとともに前記ノズルへ供給する液室と、該液室に接合される蓋部材とを有し、
前記液室の周囲には接着剤が塗布される溝部が形成されており、前記蓋部材には前記溝部に嵌合される凸部が形成されているインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記溝部内に前記接着剤を塗布した後に前記凸部を前記溝部内に嵌合させて前記蓋部材を前記液室に接合する際に、前記接着剤中に残留する気体を前記溝部の外に放出させる気体放出手段を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 - 前記気体放出手段は前記蓋部材側に設けられている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記気体放出手段は、前記蓋部材の前記凸部に沿って前記蓋部材の表裏を貫通するように形成された穴である、請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記気体放出手段は前記液室側に設けられている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記気体放出手段は、前記溝部内の空間と前記液室内の空間とを連通させる通路である、請求項４に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記インクタンクと前記ノズルと前記液室とからなる組が独立に複数設けられている、請求項１から５のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記液室のそれぞれは、前記複数のノズルにより形成される幅が前記複数のインクタンクにより形成される幅よりも小さくなるように、前記複数のノズルから前記複数のインクタンクに向けて拡がる放射形状とされている、請求項６に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記溝部は、底面から入口に向かうにつれて幅が拡がり、かつ、底面と側面とをつなぐ滑らかな曲線が形成された断面形状を有している、請求項１から７のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記凸部は、先端部が丸みを帯びた断面形状を有している、請求項１から８のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記蓋部材を接合する側から見た前記溝部の形状が、縦方向成分と、該縦方向成分に対して直交する横方向成分と、前記縦方向成分または前記横方向成分の少なくとも一方に交差する斜め方向成分とからなる、請求項１から９のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記溝部の前記各成分のうちの任意の４つ以上の成分が交差する部分の接着剤塗布面積が、前記任意の３つ以下の成分が交差する部分の接着剤塗布面積よりも大きい、請求項１０に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 請求項１から１１のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置。
- インクタンクと、インクを吐出するノズルと、前記インクタンクからフィルタを介して供給されたインクを一定量貯蔵するとともに前記ノズルへ供給する液室と、該液室に接合される蓋部材とを有し、
前記液室の周囲には接着剤が塗布される溝部が形成されており、前記蓋部材には前記溝部に嵌合される凸部が形成されているインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記溝部内に前記接着剤を塗布する工程と、
前記凸部を前記溝部内に嵌合させて前記蓋部材を前記液室に接合する工程と、
前記接着剤中に残留する気体を前記溝部の外に放出させる工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。 - 前記蓋部材には前記凸部に沿って前記蓋部材の表裏を貫通する穴が形成されており、
前記接着剤中に残留する気体を前記溝部の外に放出させる工程は、前記気体を前記穴を通して前記溝部の外に放出させる工程からなる、請求項１３に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 - 前記液室には前記溝部内の空間と前記液室内の空間とを連通させる通路が設けられており、
前記接着剤中に残留する気体を前記溝部の外に放出させる工程は、前記気体を前記通路を通して前記液室内に放出させる工程からなる、請求項１３に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 - 前記溝部内に前記接着剤を塗布する工程は、前記接着剤の塗布開始から塗布終了までの間、前記接着剤を連続的に塗布し続けることからなる、請求項１３から１５のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 接着剤を吐出するニードルからの前記接着剤の単位時間当たりの塗布量を一定に保ち、前記溝部に対する前記ニードルの移動速度を、前記溝部の直線部分に前記接着剤を塗布するときよりも、前記溝部の角部分に前記接着剤を塗布するときを速くする、請求項１６に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 接着剤を吐出するニードルの前記溝部に対する移動速度を一定に保ち、前記ニードルからの前記接着剤の吐出圧力を、前記溝部の直線部分に前記接着剤を塗布するときよりも、前記溝部の角部分に前記接着剤を塗布するときを低くする、請求項１６に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記接着剤中に残留する気体を前記溝部の外に放出させる工程の後に、前記接着剤を硬化させるためのキュア工程をさらに有する、請求項１３から１８のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記キュア工程は、比較的低い温度で前記接着剤を硬化させるプレキュア工程と、該プレキュア工程の後に比較的高い温度で前記接着剤を硬化させる本キュア工程とからなる、請求項１９に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- インクを吐出するノズルと、前記ノズルへ供給するインクを貯蔵する液室と、該液室に接合される蓋部材と、を有し、前記液室の周囲には接着剤が塗布される溝部が形成されており、前記蓋部材には前記溝部に嵌合される凸部が形成されているインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記溝部内に前記接着剤を塗布する工程と、
前記凸部を前記溝部内に嵌合させるとともに、前記接着剤中に残留する気体を、前記溝部と大気とを連通させる穴から大気中に放出させる工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
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