JP4948370B2 - 記録ヘッドおよび記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録ヘッドおよび記録ヘッドを備えた記録装置に関し、特に、大容量のインクを保持するメインタンクからサブタンクを介して記録ヘッドにインクを供給するインクジェット記録装置に関する。

近年、パーソナルコンピュータのプリンターや複写機として、インクを用いて記録を行うインクジェット記録装置が普及してきている。インクジェット記録装置は、安価でフルカラーの記録が可能であるため、その需要はますます大きくなっている。多階調画像記録が必要とされるフォト画像にもインクジェット記録が応用されている。

このような多階調画像記録装置では、異なる濃度を有する複数種類のインクを組み合わせ、インクを２回、３回と重ねて記録することによってインクの種類数よりもはるかに多い階調を表現することが可能である。そして、最近ではＡ１版やＡ０版のような大判のシートに写真調の画像を記録するようなプロッターにまで、インクジェット記録装置が使用されてきている。

しかし、上述のプロッターやフォト画像記録装置では、多量のインクを使用するため、インクタンクを記録ヘッドとともにキャリッジ上に搭載すると、頻繁にインクタンクの交換を行わなければならず不便である。

そこで、このように大量のインクを消費するインクジェット記録装置には、一般に、図１５に示すようなインク供給系が用いられている。図１５は、従来のインクジェット記録装置におけるインク供給系の概略構成を示す図である。

図１５に示すように、記録ヘッドＨ３０１は装置本体に対して移動可能なキャリッジＨ３０２に搭載されている。Ｍ３０３は装置本体に固定されたメインタンクを示す。メインタンクのインクが少なくなったときには、メインタンクＭ３０３を交換する構成を有している。

記録ヘッドＨ３０１とメインタンクＭ３０３とはチューブおよび継手等で構成されたインク流路Ｍ３０４によって連結されている。キャリッジＨ３０２は、印字時には往復移動するが、インク流路Ｍ３０４の少なくとも一部に柔軟性のあるチューブ（例えばシリコンチューブ、ポリエチレンチューブ等）を用いることで、キャリッジＨ３０２の移動が妨げられることはない。

メインタンクＭ３０３には大気連通孔Ｍ３０５が設けられ、メインタンクＭ３０３の内部は大気中に連通している。したがって、記録ヘッドＨ３０１からインクが吐出されると、インクはメインタンクＭ３０３からインク流路Ｍ３０４を経て、記録ヘッドＨ３０１に補給されていく。

記録ヘッドＨ３０１内部においては、前記インク流路Ｍ３０４より直接インクが入るサブタンクＨ３１０が設けられている。さらにサブタンクＨ３１０下部には、フィルタＨ３０７を介して、記録素子基板Ｈ３０８へとインクを導くためのインク保持領域として個別液室Ｈ３０９が設けられている。

記録ヘッドＨ３０１内の圧力は、吐出口Ｈ３０６からインクが漏れ出してこないように負圧状態に保たなければならない。記録ヘッドＨ３０１内の圧力はメインタンクＭ３０３のインクレベルによって決まり、メインタンクＭ３０３のインクレベルは記録ヘッドＨ３０１の吐出口Ｈ３０６の高さよりも２０〜１００ｍｍ程度低い位置に設けることが好ましい。

この方法を用いると、非常に簡単な構成によってインク供給を実現できるが、インク流路Ｍ３０４に用いている柔軟性のあるチューブは、ゴム製、樹脂製のものが用いられるため若干のガス透過性を有する。

チューブ内も記録ヘッドＨ３０１内と同様に負圧になっているため、チューブ内には大気からチューブ壁を通して少しずつ空気が侵入し、気泡が発生する。その気泡が記録ヘッドＨ３０１内のサブタンクＨ３１０に流れ込むと、ヘッド内部の負圧維持が困難であり、さらに個別液室Ｈ３０９へとインク供給が不十分となり、正常なインク滴を吐出できなくなり、印字不良が発生する。

また、仮に大気からチューブ壁を通して少しずつ空気が侵入することを防止できたとしても、インクに溶存した空気がチューブ内、サブタンクＨ３１０内で気泡に成長することもあり得る。また、サブタンクＨ３１０内で外気より気泡を取り込むこともあり得る。

そこで、気泡が発生してもその気泡が記録ヘッドＨ３０１内に入り込まないように、さらにはサブタンク内部の気泡を循環により除去する方式として、図１６に示すようなインク供給系が提案されている。

図１６は、従来のインクジェット記録装置における他のインク供給系の概略構成を示す図である。図１６において、符号Ｈ３０１は記録ヘッドを示し、符号Ｈ３１０は記録ヘッドＨ３０１内部に設けられ、記録素子基板Ｈ３０８へ供給するインクを貯蔵するサブタンクを示す。

記録ヘッドＨ３０１およびサブタンクＨ３１０は、装置本体に対して移動可能なキャリッジＨ３０２に搭載されている。符号Ｍ３０３は装置本体に固定されたメインタンクを示す。メインタンク内のインクが少なくなったときには、メインタンクＭ３０３を交換することができる。記録ヘッドＨ３０１とメインタンクＭ３０３とは、チューブおよび継手等で構成された２本のインク流路第一のインク流路Ｍ３０４１及び第二のインク流路Ｍ３０４２によって連結されている。

第一のインク流路Ｍ３０４１はメインタンクＭ３０３に収容されたインクをサブタンクＨ３１０へ送り、逆に第二のインク流路Ｍ３０４２はサブタンクＨ３１０に収容されたインクをメインタンクＭ３０３へ戻す。第二のインク流路Ｍ３０４２の途中には、いわゆるピストンタイプもしくは複数のコロを回転させることでインク流れを作るポンプＭ３１１が設けられている。サブタンクＨ３１０内のインクは、ポンプＭ３１１によってメインタンクＭ３０３に移送される。

メインタンクＭ３０３には大気連通孔Ｍ３０５が設けられており、メインタンクＭ３０３の内部は大気中に連通されているが、サブタンクＨ３１０は密閉構造になっているためサブタンクＨ３１０の内部は大気中に連通されていない。したがって、ポンプＭ３１１を駆動すると、サブタンクＨ３１０内のインクが第二のインク流路Ｍ３０４２を通ってメインタンクＭ３０３に送られるとともに、メインタンクＭ３０３内のインクが第一のインク流路Ｍ３０４２を通ってサブタンクＨ３１０に吸引される。このようにして、サブタンクＨ３１０とメインタンクＭ３０３との間でインクの循環が行われる。

サブタンクＨ３１０内の圧力は、記録ヘッドＨ３０１からインクが漏れ出してこないように負圧状態に保たなければならない。サブタンクＨ３１０はメインタンクＭ３０３の水面レベルによって決まり、記録ヘッドＨ３０１面（吐出口面）の高さよりも２０〜１００ｍｍ程度低い位置に設けることが好ましい。

このような構成によれば、第一のインク流路Ｍ３０４１の中には、図１５に示した従来技術と同様に気泡が発生するが、その気泡は一旦サブタンクＨ３１０内に入った後、第二のインク流路Ｍ３０４２を通ってメインタンクＭ３０３内に排出されてしまう。したがって、途中で発生した気泡は記録ヘッドＨ３０１内部のサブタンクＨ３１０には入っていかない構成が提案されている。

他にもサブタンクとメインタンクとの間でインクを循環させて気泡除去を行う先行技術として特許文献１に記載されたものもある。

しかしながら、上述したプロッターや医療画像用記録装置では、より複雑な階調表現を実現するためにインクの種類が増えていく傾向がある。

例えば、写真調のカラープロッターでは通常のシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの他にも濃度の薄いシアン、マゼンタを加えるなど、６色以上のインクを用いることが提案されている。医療画像用記録装置においても、Ｘ線画像のように１０００階調以上の階調表現を必要とする画像を出すためには、少なくとも濃淡６色のブラックインクが必要である。

例えば、６種類のインクを用いる場合には６系統のインク供給系が必要になり、サブタンクとメインタンクとの間に、６×２＝１２本のインク流路が必要になる。

一方、上記ではチューブ内に外部から空気が侵入することを説明したが、逆にインク中の水分や溶剤がチューブ壁を通して外部へ蒸発してしまうことも確認されている。したがって、サブタンクとメインタンクとの間のインク流路の数が多ければ、それだけ蒸発する水分や溶剤の量も多くなり、インクの濃度が変化してしまう。多階調画像、特に１０００階調以上の画像では、個々のインクの濃度が変化すると正確な階調表現ができなくなる。

さらには、図１６に示す循環のような構成をとったとしても、サブタンク内部に混入した気泡は循環動作により、除去できるが、サブタンクＨ３１０１の下の個別液室Ｈ３０９の領域は、循環動作を行うことができない。そのため、個別液室内部に印字などにより発生した気泡の除去には結局のところ、加圧手段Ｍ３０６を動作させて、吐出口Ｈ３０６よりインクを流しながら個別液室気泡を除去していたため、廃インクが発生してしまっていた。

さらに、このような加圧手段Ｍ３０６により、インクを流しながら個別液室内部気泡を除去する方法では、サブタンク気泡Ｈ３１０１が個別液室に移動する可能性がある。その際、フィルタＨ３０７を通過し、フィルタを通過した気泡はクリーミー状の微小な気泡となるため、前記した加圧手段Ｍ３０６を動作させても個別液室内部に残存しやすく、回復動作後にも残存する気泡が多くなってしまうことが問題となっている。そこで、特許文献２では、サブタンク内部にフロート弁を設けフロート弁より、気泡を除去する構成が提案されている。また、特許文献３や特許文献４では、インク室に逆止弁付の連通穴を儲け、ヘッド外部に有する機構により、逆止弁を開放してサブタンク内部のエアを除去する構成が提案されている。
特開平８−２４４２５０号公報 特開２０００−３０１７３７号公報 特開平１１−３２０９０１号公報 特開２００６−０９５８６８号公報

ところで図１６に示す記録ヘッドは複数のインク室を有し、特にサブタンクＨ３１０の下部に記録素子基板Ｈ３０８へとインクを供給する個別液室Ｈ３０９を備えている。そして、その二つの液室の間にフィルタＨ３０７を配置することにより、ヘッド外部より供給されてきたインク内部の不純物をろ過する構成になっている。そのため、従来の技術ではそれぞれの液室内部の気泡を、特に吐出口に直結する個別液室Ｈ３０９内部の気泡をより多く確実に除去することは困難である。

上記に鑑み、本発明は記録ヘッド内部に滞留した気泡を排出する際に発生する廃インクの量を少なくすることを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、インク供給源からインクが供給される第１のインク室と、該第１のインク室からインクが供給される第２のインク室と、該第２のインク室から供給されるインクを吐出する吐出口と、を備える記録ヘッドにおいて、前記第１のインク室の上部に設けられた排出口から気体を排出するための第１の排出流路と、前記第２のインク室から気体を排出するための第２の排出流路と、を備え、前記第１の排出流路により前記第１のインク室から気体を排出させた後に、前記第２の排出流路により前記第２のインク室から気体を排出させることを特徴とする。

本発明によれば、記録ヘッド内部に滞留した気泡を排出する際に発生する廃インクの量を少なくすることができる。

（第１の実施形態）
本実施形態が適用されるインクジェット記録ヘッドの供給構成を図１に示す。

図１に示すように、キャリッジＨ３０２には、インクを吐出する記録ヘッドＨ３０１が保持されている。記録ヘッドＨ３０１は、搬送ローラーなどによって副走査方向に搬送される記録媒体に対し、キャリッジＨ３０２によって主走査方向に移動しながら吐出口Ｈ３０６からインクを吐出し、記録を行う。

図１に示すように、記録ヘッドＨ３０１は、その内部の第１のインク室であるサブタンクＨ３１０にインク流路Ｈ３０４より流れてきたインクが流入口Ｈ３０５を介して直接入ってくるような構成になっている。さらにサブタンクＨ３１０下部には、第１のフィルタであるインク流入フィルタＨ３０７１を通じて、吐出口Ｈ３０６へと導かれるインクを保持している第２のインク室である個別液室Ｈ３０９が配置されている。

さらに、インク流入フィルタＨ３０７１は重力方向に対して傾斜して配置されており、個別液室Ｈ３０９内部にたまった個別液室気泡Ｈ３０９１を一部に集めることができる構成になっている。個別液室Ｈ３０９上部において、前記傾斜により気泡が集まりやすい部位には、第２のフィルタであるインク流出フィルタＨ３０７２が配置されている。

サブタンクＨ３１０上部には気泡を排出するための第１のエア排出口Ｈ５１（第１の排出口）が設けられている。前記第２のインク室である個別液室Ｈ３０９上部には気泡を排出するための第２のエア排出口Ｈ５２（第２の排出口）が設けられている。第１のエア排出口Ｈ５１と第２のエア排出口Ｈ５２は排出流路である排気液流路Ｈ３０４３に接続されている。排気液流路Ｈ３０４３は減圧手段であるポンプに接続され、ポンプによって排気液流路Ｈ３０４３を減圧し、第１のエア排出口Ｈ５１および第２のエア排出口Ｈ５２から流体を吸引することによって気泡をサブタンクＨ３１０および個別液室Ｈ３０９から排出する。

第１のエア排出口Ｈ５１には第１のフロートＨ９１（第１のフロート部材）とシール部材Ｈ４５（第１のフロートシール部材）からなるサブタンクフロート弁機構が設けられている。このフロート弁機構は、気体が前記第１のエア排出口Ｈ５１から排出されるのを許容し、液体が前記第１のエア排出口Ｈ５１から排出されるのを規制する気液分離手段を構成する。第１のフロートＨ９１がインクによる浮力でシール部材Ｈ４５に押し付けられることによって第１のエア排出口Ｈ５１を塞ぐ。第２のエア排出口Ｈ５２には第２のフロートＨ９２（第２のフロート部材）とシール部材Ｈ４５（第２のフロートシール部材）からなる個別液室フロート弁機構（第２のフロート弁機構）が設けられている。この第２のフロート弁機構は、第２の気液分離手段である。第２のフロートＨ９２がインクによる浮力でシール部材Ｈ４５に押し付けられることによって第２のエア排出口Ｈ５２を塞ぐ。

これら、サブタンクフロート弁機構と個別液室フロート弁機構はいずれか一方のみが設けられていても良い。

気泡を排出するときはポンプによって排気液流路Ｈ３０４３を負圧にし、サブタンクＨ３１０および個別液室Ｈ３０９の上方にたまっている気泡を第１のエア排出口Ｈ５１および第２のエア排出口Ｈ５２から吸い出す。気泡または気体が排出されるに従ってサブタンクＨ３１０および個別液室Ｈ３０９の中のインクの液面が上昇し、それに伴ってインクよりも比重の小さい第１のフロートＨ９１、第２のフロートＨ９２が上昇する。液面が第１のエア排出口Ｈ５１および第２のエア排出口Ｈ５２近くまで上昇すると、インクによる浮力によって第１のフロートＨ９１および第２のフロートＨ９２がシール部材Ｈ４５に押し付けられる。このようにインクの液面が第１のエア排出口Ｈ５１および第２のエア排出口Ｈ５２より高くなる前にこれらをフロートが遮断するので、インクの排出を規制し、気泡だけを排出することができる。

本実施形態においては、インク流路Ｈ３０４からのインクが流入するインク流入口から第１のエア排出口Ｈ５１までの流路抵抗が、インク流入口から第２のエア排出口Ｈ５２までの流路抵抗よりも小さくなる構成である。

例えば、フィルタ部材として、東京製綱（株）製のサスミックフィルタＳＨ１０Ｈを用いたとして、インク流入フィルタＨ３０７１の面積を２００ｍｍ^２、第２のフィルタであるインク流出フィルタＨ３０７２の面積を５０ｍｍ^２とする。そして、４ｃＰの粘度のインクが０．５ｍｌ／ｓｅｃの流量で流れる時を考える。その時は、実験値よりインク流入フィルタＨ３０７１部で実験値より約１４５．８ｍｍＡｑの圧力損失が、さらにはインク流出フィルタＨ３０７２部では約６４３．７ｍｍＡｑの圧力損失が発生する。このように圧力損失がフィルタによるものだけで、上記インク粘度、インク流量の条件で１４５．８＋６４３．７＝７８９．５ｍｍＡｑほど発生する。

そのためこのようにフィルタを配置することで、サブタンク内部気泡が個別液室内部気泡よりも先に除去される。

インク流入口から第１のエア排出口Ｈ５１までの流路抵抗を、インク流入口から第２のエア排出口Ｈ５２までの流路抵抗よりも小さくするために他の構成としてもよい。たとえば、サブタンクＨ３１０から第１のエア排出口Ｈ５１までのインク流路（フロート弁機構Ｈ４Ａの流路）の断面積を液室Ｈ３０９から第２のエア排出口５２までのインク流路（フロート弁機構Ｈ４Ｂの流路）の断面積よりも大きくしてもよい。

あるいは、サブタンクＨ３１０から第１のエア排出口Ｈ５１までのインク流路（フロート弁機構Ｈ４Ａの流路）の長さを液室Ｈ３０９から第２のエア排出口５２までのインク流路（フロート弁機構Ｈ４Ｂの流路）の長さよりも短くしてもよい。

本実施形態におけるフロート弁機構の構成の詳細を図２に示す。図２（ａ）に示すように、フロート弁機構は、フロートハウジングＨ４３及びフロート上部ハウジングＨ４４を有している。フロートハウジングＨ４２にはフロートＨ９が移動可能に収納されたフロート室Ｈ４７が形成されている。フロート室からの流体の出口にはシール部材Ｈ４５が設けられている。フロート室Ｈ４７が液体で満たされると、浮き上がったフロートＨ９がフロートシール部材Ｈ４５と接触し、フロート室Ｈ４７からエア排出口Ｈ５１、Ｈ５２を経て排気液流路Ｈ３０４３に至る流路が塞がれる。

それぞれの液室からフロート弁機構Ｈ４へと移動したエアは廃気液流路Ｈ３０４３より除去される。また、フロート弁構造は図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、そのシール部がＯリングＨ４５１であったり、テーパー状シール部材Ｈ４５２であってもよい。

本実施形態が適用されるインクジェット記録装置の供給系全体構成を図３に示す。

図３に示すように、記録ヘッドＨ３０１はインク供給源であるメインタンクＭ３０３よりインク流路Ｈ３０４を通じて連通している。メインタンクと記録ヘッドの間には、加圧手段Ｍ３０６が設けられていてもよい。インク流路Ｈ３０４より記録ヘッドＨ３０１内部のサブタンクＨ３１０に入り、その後、インク流入フィルタＨ３０７１を通じて不純物がろ過され、個別液室Ｈ３０９に入る。個別液室Ｈ３０９内部のインクは個別液室Ｈ３０９下部に配置された記録素子基板Ｈ３０８へと導かれる。個別液室Ｈ３０９の最上部近傍には、インク流出フィルタＨ３０７２が配置されており、インク流出フィルタＨ３０７２上部にはフロート弁機構Ｈ４が設けられ、廃気や廃液はフロート弁機構Ｈ４を通じて、廃気液流路Ｈ３０４３へと流れる。サブタンクフロート弁機構Ｈ４Ａ及び個別液室フロート弁機構Ｈ４Ｂ上部に設けられた各々の廃気液流路Ｈ３０４３はヘッド内部で統合され、ヘッド外部との本体廃気液流路に１系統として連通される。本体には廃インクタンクＭ３５が設けられている。記録ヘッドＨ３０１と廃インクタンクＭ３５の間の本体廃気液流路上にはヘッドに負圧を加えるために必要である廃気液ポンプＭ３１２が配置されており、エア除去動作実施時に駆動させる。

エア除去手段実施時のヘッドインク流れの図を図４ないし図６に示す。初期状態は図４に示すように、サブタンクＨ３１０と個別液室Ｈ３０９共にサブタンク内の気泡Ｈ３１０１及び個別液室内の気泡Ｈ３０９１が入っている。まず廃気液ポンプＭ３１２を駆動させる。上述したように、インク流路Ｈ３０４からサブタンクフロート弁手段Ｈ４Ａまでの流路抵抗が、インク流路Ｈ３０４から個別液室フロート弁手段Ｈ４Ｂまでの流路抵抗よりも小さい。そのため、排気液ポンプＭ３１２を駆動させるとまず、流路抵抗が小さいサブタンクＨ３１０側のエア除去動作が実施され、図５に示すように、サブタンクＨ３１０内部のエア除去を実行できる。サブタンクＨ３１０内部のエア除去終了後は、サブタンクフロート弁手段Ｈ４ＡのフロートＨ９１がシール部材Ｈ４５と接触し、シールされる。

その状態のまま、廃気液ポンプＭ３１２を駆動し続けると、個別液室フロート弁手段Ｈ４Ｂより個別液室Ｈ３０９内部のエアの除去動作が実行され、最終的には図６に示すようにサブタンク及び個別液室両方のエアが除去できる。

すなわち本実施形態の構成では、サブタンクＨ３１０内部の気泡が除去された後に個別液室Ｈ３０９内部の気泡を除去することができるため、サブタンクＨ３１０内部の気泡を個別液室Ｈ３０９に取り込むことがなくなる。すなわちサブタンクフィルタＨ３０７１を気泡が通過することにより、個別液室Ｈ３０９内部の気泡が微小気泡になることにより個別液室Ｈ３０９内部の気泡を除去しずらくなることを防止できる。また、廃気液ポンプと記録ヘッドＨ３０１の間には大気連通手段であるリリーフバルブＭ３３が配置されており、サブタンクフロート弁機構Ｈ４Ａ及び個別液室フロート弁機構Ｈ４Ｂを大気開放することもできる。以上の構成により、従来の回復方法では、大量の廃インクが発生していたが、廃インク量の低減および、サブタンクＨ３１０及び個別液室Ｈ３０９内部より気泡をより多く除去することができる。

（第２の実施形態）
本発明が適用されるインクジェット記録装置の第２の実施形態の供給系全体構成を図７に示す。図７に示すように、記録ヘッドはメインタンクＭ３０３よりインク流路Ｈ３０４を通じて連通している。メインタンクＭ３０３と記録ヘッドＨ３０１の間には、加圧手段Ｍ３０６が設けられていてもよい。

インク流路Ｈ３０４より記録ヘッドＨ３０１に入ってくるインクはまずサブタンクＨ３１０に入り、その後、インク流入フィルタＨ３０７１を通過し、不純物がろ過され、個別液室Ｈ３０９に入る。個別液室Ｈ３０９内部のインクは個別液室Ｈ３０９下部に配置された記録素子基板Ｈ３０８へと導かれる。個別液室Ｈ３０９の最上部近傍には、インク流出液室フィルタＨ３０７２が配置されている。サブタンクＨ３１０上部にはサブタンクフロート弁機構Ｈ４Ａ、インク流出フィルタＨ３０７２上部には個別液室フロート弁機構Ｈ４Ｂが設けられ、廃気や廃液はフロート弁機構Ｈ４を通じて、廃気液流路Ｈ３０４３へと流れる。

また、本実施形態においては、排気液流路Ｈ３０４３は記録ヘッドＨ３０１内部に配管され、吐出口Ｈ３０６が設けられている面へとつながり、記録ヘッド下面に開口が設けられている。プリンタ本体には、インク吐出面に対抗した位置にキャップＭ３２、及びキャップＭ３２より気泡及び廃液を排出する本体排気液流路、さらには廃インクタンクＭ３５が配置されている。本体排気液流路の途中にはキャップＭ３２を介して記録ヘッドＨ３０１に負圧を加えることができる廃気液ポンプＭ３１２が設けられている。

フロート弁Ｈ４を用いたエア排出動作を行う時には、前記キャップＭ３２を前記開口に密着させ、廃気液ポンプＭ３１２を駆動させることで、フロート弁機構Ｈ４部位よりエアを除去することができる。以上の構成により、従来の回復方法では、大量の廃インクが発生していたが、フロート弁構成が設けられていることにより、廃インク量の低減および、吸引キャップＭ３２よりフロート弁Ｈ４からのエアを除去する構成にすることで、装置本体の小型化が実施できる。

（第３の実施形態）
本発明が適用される第３の実施形態を図８に示す。図８に示すように、キャリッジＨ３０２には、インクを吐出する記録ヘッドＨ３０１が保持されている。記録媒体への印字動作は図示しない記録媒体に対して、図示しない記録媒体搬送ローラーなどによって、記録媒体が副走査方向に搬送されながら、前記キャリッジが主走査方向にスキャン動作を行いながらインクを前記記録媒体へと向かって吐出し、記録を行う。

図８に示すように、記録ヘッドＨ３０１内部にサブタンクＨ３１０がインク流路Ｈ３０４より流れてきたインクが直接入ってくるような構成になっている。さらにサブタンクＨ３１０下部には、インク流入フィルタＨ３０７１を介して、吐出口Ｈ３０６へと導かれるインクを保持している個別液室Ｈ３０９が配置されている。さらに、インク流入フィルタＨ３０７１は重力方向に対して傾斜して配置されており、個別液室Ｈ３０９内部にたまった個別液室気泡Ｈ３０９１を一部に集めることができる構成になっている。個別液室上部において、前記傾斜により気泡が集まりやすい部位には、インク流出フィルタＨ３０７２が配置されている。

そのような構成を有している記録ヘッドＨ３０１において、サブタンクＨ３１０上部及び、インク流出フィルタＨ３０７２上部にはそれぞれサブタンクフロート弁機構Ｈ４Ａ、個別液室フロート弁機構Ｈ４Ｂが配置されている。

サブタンクフロート弁機構Ｈ４Ａは第１のフロートＨ９１を移動可能に収納する第１のフロート室Ｈ４７ＡをサブタンクＨ３１０と第１のエア排出口Ｈ５１の間に備えている。個別液室フロート弁機構Ｈ４Ｂは第２のフロートＨ９２を移動可能に収納する第２のフロート室Ｈ４７Ｂを個別液室Ｈ３０９と第２のエア排出口Ｈ５２の間に備えている。

本実施形態におけるそれぞれのフロート弁における詳細構成を図９に示す。図９に示すように、フロート弁機構Ｈ９は、フロートハウジングＨ４３及びフロート上部ハウジングＨ４４が設けられている。フロート上部ハウジングＨ４４内部には下方向に突起が出ている開閉弁Ｈ４１が設けられている。第１のフロート室Ｈ４７Ａの上方の開閉弁は第１の開閉弁、第２のフロート室の上方の開閉弁は第２の開閉弁である。前記開閉弁Ｈ４１とシール保持部材Ｈ４６の間にはバネ部材Ｈ４８が配置されている。さらに、開閉弁Ｈ４１上部には押し下げ機構Ｈ４０が設けられており、可撓性膜Ｈ４２により、フロート弁機構Ｈ４はシールされている。

また、開閉弁Ｈ４１よりも下流側には、廃気液流路Ｈ３０４３が配置されており、サブタンクＨ３１０もしくは個別液室Ｈ３０９からフロート弁機構Ｈ４へと移動したエアは廃気液流路Ｈ３０４３より除去される。また、押し下げ機構Ｈ４０上部にはヘッド外部に配置されているカムなどの押し下げ手段Ｍ２が図示しない駆動源により駆動される構成になっている。

続いて押し下げ手段Ｍ２を駆動して、フロートバルブ機構Ｈ４を駆動させた時について説明する。押し下げ手段Ｍ２非駆動時においては、フロート上部ハウジングＨ４４と開閉弁シール部はバネ部材Ｈ４８により密着されており、記録ヘッドＨ３０１内部の負圧を維持している。

気泡除去動作を実施する時は、図９（Ｂ）に示したように、押し下げ手段Ｍ２を駆動し、押し下げ機構Ｈ４０を下方向に押し下げることで、開閉弁Ｈ４１を開くことができる。また図９（Ｃ）のように前記押し下げ機構Ｈ４０をさらに下方向に押し下げることもでき、この動作を行うことで、押し下げ機構のＨ４０の下端の押し下げロッドによってシール部材Ｈ４５に付着したフロートＨ９をシール部材Ｈ４５から離すことができる。開閉弁Ｈ４１の開放とフロートＨ９をシール部材Ｈ４５から離す動作は連動している。押し下げ機構はフロートをシール部材から離間させる離間手段を構成し、第１のフロートに作用するものは第１の離間手段、第２のフロートに作用するものは第２の離間手段である。

本実施形態が適用されるインクジェット記録装置の供給系全体構成を図１０に示す。図１０に示すように、記録ヘッドＨ３０１はメインタンクＭ３０３よりインク流路Ｈ３０４を通じて連通している。メインタンクＭ３０３と記録ヘッドＨ３０１の間には、加圧手段Ｍ３０６が設けられていてもよい。インク流路Ｈ３０４より記録ヘッドＨ３０１内部のサブタンクＨ３１０に入り、その後、インク流出フィルタＨ３０７１を通じて不純物がろ過され、個別液室Ｈ３０９に入る。個別液室Ｈ３０９内部のインクは個別液室Ｈ３０９下部に配置された記録素子基板Ｈ３０８へと導かれる。

個別液室Ｈ３０９の最上部近傍には、インク流出フィルタＨ３０７２が配置されており、インク流出フィルタＨ３０７２上部には個別液室フロート弁機構Ｈ４Ｂが、サブタンク上部にはサブタンクフロート弁機構Ｈ４Ａが設けられている。気泡や廃液はフロート弁機構Ｈ４を通じて、廃気液流路Ｈ３０４３へと流れる。サブタンクフロート弁機構Ｈ４Ａ及び個別液室フロート弁機構Ｈ４Ｂ上部に設けられた各々の廃気液流路Ｈ３０４３はヘッド内部で統合され、ヘッド外部との本体廃気液流路に１系統として連通される。

本体には廃インクタンクＭ３５が設けられている。記録ヘッドＨ３０１と廃インクタンクＭ３５の間の本体廃気液流路上にはヘッドに負圧を加えるために必要である廃気液ポンプＭ３１２が配置されており、エア除去動作実施時に駆動させる。

エア除去手段が終了した時には、サブタンクフロート弁機構Ｈ４Ａ及び個別液室フロート弁機構Ｈ４Ｂ上に設けられている押し下げ手段を駆動する。すると、シール部材Ｈ４５に張り付いている可能性があるフロートＨ９を押し、シール部材Ｈ４５からの張り付き防止動作を実行する。また、廃気液ポンプと記録ヘッドＨ３０１の間には大気連通手段であるリリーフバルブＭ３３が配置されており、記録ヘッドＨ３０１を大気開放することもできる。

以上の構成により、従来の回復方法では、大量の廃インクが発生していたが、押し下げ機構を用いたフロート弁構成が設けられていることにより、廃インク量が低減できる。さらに、フロートＨ９のシール部材への張り付きによる誤動作をなくし、通常時閉じる必要がある大気連通制御弁をフロート弁内部に配置したことで装置の小型化が実施できる。

（第４の実施形態）
本発明が適用されるフロート弁機構の第４の実施形態を図１１に示す。

それぞれのフロート弁においては、図１１（Ａ）に示すように、フロート弁機構Ｈ４は、フロートハウジングＨ４３及びフロート上部ハウジングＨ４４が設けられている。前記押し下げ機構Ｈ４０とシール保持部材Ｈ４６の間にはバネ部材Ｈ４８が配置されている。さらに、可撓性膜Ｈ４２により、フロート弁機構Ｈ４はシールされている。また、フロートＨ９よりも下流側には、廃気液流路Ｈ３０４３が配置されており、個別液室Ｈ３０９もしくはサブタンクＨ３１０からフロート弁機構Ｈ４へと移動したエアは廃気液流路Ｈ３０４３より除去される。また、押し下げ機構Ｈ４０上部にはヘッド外部に配置されているカムなどの押し下げ手段Ｍ２が図示しない駆動源により駆動される構成になっている。

図１１（Ｂ）に示したように、押し下げ手段Ｍ２を駆動し、押し下げ機構Ｈ４０を下方向に押し下げる。この動作を行うことで、シール部材Ｈ４５に付着したフロートＨ９を離すことができ、信頼性の高いフロートバルブシステムにすることができる。

（第５の実施形態）
本発明が適用されるインクジェット記録装置の第５の実施形態の供給系全体構成を図１２に示す。図１２に示すように、キャリッジＨ３０２には、インクを吐出する記録ヘッドＨ３０１が保持されている。記録媒体への印字動作は図示しない記録媒体に対して、図示しない記録媒体搬送ローラーなどによって、記録媒体が副走査方向に搬送されながら、前記キャリッジが主走査方向にスキャン動作を行いながらインクを前記記録媒体へと向かって吐出し、記録を行う。図１２に示すように、記録ヘッドＨ３０１内部にサブタンクＨ３１０がインク流路Ｈ３０４より流れてきたインクが直接入ってくるような構成になっている。さらにサブタンクＨ３１０下部には、インク流入フィルタＨ３０７１を通じて、吐出口Ｈ３０６へと導かれるインクを保持している個別液室Ｈ３０９が配置されている。さらに、インク流入フィルタＨ３０７１は重力方向に対して傾斜して配置されており、個別液室Ｈ３０９内部にたまった個別液室気泡Ｈ３０９１を一部に集めることができる構成になっている。

個別液室上部において、前記傾斜により気泡が集まりやすい部位には、インク流出液室フィルタＨ３０７２が配置されている。そのような構成を有している記録ヘッドＨ３０１において、サブタンク上部にはサブタンクフロート弁機構Ｈ４Ａが配置されており、一方、個別液室フィルタＨ３０７２上部にはフロート弁機構は配置されておらず、流抵抗増加機構Ｈ４９が設けられている。流抵抗増加機構Ｈ４９は流路が細くなっている構成やフィルタが流路中に複数個配置されている構成などで構成される。本実施形態においては、廃気液ポンプＭ３１２を駆動させた時において、まずサブタンクフロート機構Ｈ４ＡよりサブタンクＨ３１０内部のエアが除去される。その後、個別液室Ｈ３０９内部のエアが個別液室Ｈ３０９内部のインクとともに除去されるが、その際、前記した流路抵抗増加機構Ｈ４９が設けられているため、特別な機構を伴わず、わずかな廃インク量で個別液室内部のエアが除去できる。

（第６の実施形態）
本実施形態が適用されるインクジェット記録装置の供給系全体構成を図１３に示す。

図１３に示すように、本実施形態は記録ヘッドＨ３０１１が複数個の記録素子基板Ｈ３０８が支持基板上Ｈ３２に千鳥状、もしくは直列状に配置されている。インクの吐出口は記録される記録紙の全幅に渡って配列されているフルライン型のインクジェット記録ヘッドの構成である。

各々の記録素子基板Ｈ３０８に対向する位置の支持基板Ｈ３２には前記した記録素子基板Ｈ３０８へとインク供給する個別液室Ｈ３０９が設けられている。さらに支持基板Ｈ３２上部には、チップタンクＨ３３が設けられており、支持基板との間でサブタンクＨ３１０を形成している。チップタンクＨ３３にはインク流路が設けられており、外部のメインタンクＭ３０３に連通している。さらに、サブタンクＨ３１０と複数有る個別液室Ｈ３０９の間にはインク流入フィルタＨ３０７１が設けられており、記録素子基板へと供給されるインクについてヘッド外部からの不純物をろ過する。

さらに各々の個別液室上部にはインク流出フィルタＨ３０７２が設けられている。インク流出フィルタＨ３０７２より排出されたエアもしくはインクは個別液室廃気液流路Ｈ３４にてそれぞれ統合され、個別液室フロート弁機構より、ヘッド外部の廃気液タンクに移動される。

また、インク流出フィルタＨ３０７２は上述したように各々の個別液室Ｈ３０９に配置されていてもよいし、個別液室廃気液流路Ｈ３４にて統合された後、個別液室フロート弁機構Ｈ４Ｂまでの間に１つ設けるような形でもかまわない。さらには、インク流出フィルタＨ３０７２は必ずしも設けなくてもよい。

このような構成を有するフルライン型の記録ヘッドＨ３０１１においても、インク流路Ｈ３０４から第１のエア排出口Ｈ５１までの流路抵抗が、インク流路Ｈ３０４から第２のエア排出口Ｈ５２までの流路抵抗よりも小さくなるように構成する。かかる構成によって、先にサブタンク内部の気泡を除去した後に、個別液室内部の気泡をフロート弁手段により除去することができる。そのため、フロート弁手段Ｈ４を用いたことで廃液量を少なくして気泡を除去することができると同時にサブタンクＨ３１０内部の気泡を個別液室Ｈ３０９に取り込むことがなくなるので、個別液室内部の気泡をより多く確実に除去することができる。

（第７の実施形態）
本発明が適用される第７の実施形態を図１４に示す。図１４に示すように、記録ヘッドＨ３０１内部にサブタンクＨ３１０がインク流路Ｈ３０４より流れてきたインクが直接入ってくるような構成になっている。

さらにサブタンクＨ３１０下部には、インク流入フィルタＨ３０７１を通じて、吐出口Ｈ３０６へと導かれるインクを保持している個別液室Ｈ３０９が配置されている。さらに、インク流入フィルタＨ３０７１は重力方向に対して傾斜して配置されており、個別液室Ｈ３０９内部にたまった個別液室気泡Ｈ３０９１を一部に集めることができる構成になっている。

個別液室上部において、前記傾斜により気泡が集まりやすい部位には、インク流出フィルタＨ３０７２が配置されている。そのような構成を有している記録ヘッドＨ３０１において、サブタンクＨ３１０上部及び、インク流出フィルタＨ３０７２上部にはそれぞれ第一の気液分離膜Ｈ６１、第二の気液分離膜Ｈ６２が配置されている。廃気液ポンプＭ３１２により廃気液流路Ｈ３０４３を負圧にすることによって、第一の気液分離膜Ｈ６１及び第二の気液分離膜Ｈ６２の下側に滞留した気泡を除去することができる。

さらに、第一の気液分離膜Ｈ６１を介して廃気液流路Ｈ３０４３へと導かれ、前記第二の気液分離膜Ｈ６２を介して廃気液流路Ｈ３０４３へと導かれる流路は途中で合流する構成になっている。合流する部位におけるサブタンク側の流路出口には、第一のエア排出口Ｈ５１が設けられ、インク流出フィルタ側の流路出口には第二のエア排出口Ｈ５２が設けられている。

本実施形態の記録ヘッドにおいても、インク流路Ｈ３０４より第一のエア排出口Ｈ５１までの流抵抗がインク流路Ｈ３０４より第二のエア排出口までの流抵抗よりも小さくなるように構成されている。かかる構成によって、サブタンク内部の気泡を除去した後に、個別液室内部の気泡を除去することができる。すなわち、気液分離膜を用いたことで、廃液量を少なくして気泡を除去することができると同時にサブタンクＨ３１０内部の気泡を個別液室Ｈ３０９に取り込むことがなくなるので、個別液室内部の気泡をより多く確実に除去することができる。

上記各実施形態によれば、インク流路Ｈ３０４から第１のエア排出口Ｈ５１までの流路抵抗が、インク流路Ｈ３０４から第２のエア排出口Ｈ５２までの流路抵抗よりも小さくなる構成を有している。かかる構成により、フロート弁手段より気泡を除去する際、まずサブタンク内部の気泡を除去し、前記サブタンクフロート弁手段のフロート弁が閉められ、その後、個別液室内部の気泡が除去される。その結果、従来の構成よりも廃インク発生量を少なくしながら除去できる。さらに、サブタンクよりフィルタを通じて、サブタンク内部の気泡が個別液室に移動しない構成になるので、個別液室内部の気泡をより多く除去できる。

本発明の第１の実施形態を表すインクジェット記録ヘッドの供給構成を表す図である。 フロート弁機構の構成の詳細を示す図である。 本発明の第１の実施形態であるインクジェット記録装置の供給系全体構成を表す図である。 本発明の第１の実施形態におけるエア除去時のヘッド内部インク流れを表す図である。 本発明の第１の実施形態におけるエア除去時のヘッド内部インク流れを表す図である。 本発明の第１の実施形態におけるエア除去時のヘッド内部インク流れを表す図である。 本発明の第２の実施形態であるインクジェット記録装置の供給系全体構成を表す図である。 本発明の第３の実施形態であるインクジェット記録ヘッドの供給構成を表す図である。 本発明の第３の実施形態であるインクジェット記録ヘッドのフロート弁構造の詳細を表す図である。 本発明の第３の実施形態の供給系全体構成を表す図である。 本発明の第４の実施形態のフロート弁構造の詳細を表す図である。 本発明の第５の実施形態であるインクジェット記録ヘッドの供給構成を表す図である。 本発明の第６の実施形態であるフルライン型インクジェット記録ヘッドの供給構成を表す図である。 本発明の第７の実施形態であるインクジェット記録ヘッドの供給構成を表す図である。 従来のインクジェット記録装置におけるインク供給系の概略構成を表す図である。 従来のインクジェット記録装置における他のインク供給系の概略構成を表す図である。

符号の説明

Ｈ３０１ 記録ヘッド
Ｈ３０１１ フルライン型記録ヘッド
Ｈ３０４ インク流路
Ｈ３０４３ 排気液流路
Ｈ３０６ 吐出口
Ｈ３０７ フィルタ
Ｈ３０７１ インク流入フィルタ
Ｈ３０７２ インク流出フィルタ
Ｈ３０９ 個別液室
Ｈ３０９１ 個別液室気泡
Ｈ３１０ サブタンク
Ｈ３１０１ サブタンク気泡
Ｈ３４ 個別液室廃気液流路
Ｈ４ フロート弁機構
Ｈ４Ａ サブタンクフロート弁機構
Ｈ４Ｂ 個別液室フロート弁機構
Ｈ４１ 開閉弁
Ｈ４１１ 開閉弁シール部
Ｈ４２ 可撓性膜
Ｈ４３ フロートハウジング
Ｈ５１ 第１のエア排出口
Ｈ５２ 第２のエア排出口
Ｈ９ フロート
Ｈ９１ 第１のフロート
Ｈ９２ 第２のフロート
Ｍ２ 押し下げ手段
Ｍ３０３ メインタンク
Ｍ３０４ インク流路
Ｍ３０４１ 第一のインク流路
Ｍ３０４２ 第二のインク流路
Ｍ３０５ 大気連通孔

Claims (10)

1. インク供給源からインクが供給される第１のインク室と、該第１のインク室からインクが供給される第２のインク室と、該第２のインク室から供給されるインクを吐出する吐出口と、を備える記録ヘッドにおいて、
   前記第１のインク室の上部に設けられた排出口から気体を排出するための第１の排出流路と、
   前記第２のインク室から気体を排出するための第２の排出流路と、
   を備え、前記第１の排出流路により前記第１のインク室から気体を排出させた後に、前記第２の排出流路により前記第２のインク室から気体を排出させることを特徴とする記録ヘッド。
2. 前記第１のインク室と前記第２のインク室の間に配されたフィルタを備えることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
3. 前記第１のインク室と前記第１の排出流路との連通を遮断するための弁機構を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の記録ヘッド。
4. 前記弁機構は、インクよりも比重の小さいフロート部材と、該フロート部材が接触することにより前記第１のインク室と前記第１の排出流路との連通を遮断するシール部材とを有することを特徴とする請求項３に記載の記録ヘッド。
5. 前記フロート部材を前記シール部材から離間させる離間手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の記録ヘッド。
6. 前記第２のインク室と前記第２の排出流路の間に配された第２のフィルタを備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
7. 前記第２のインク室と前記第２の排出流路の連通を遮断するための第２の弁機構を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
8. 前記第２の弁機構は、インクよりも比重の小さい第２のフロート部材と、該第２のフロート部材が接触することにより前記第２のインク室と前記第２の排出流路との連通を遮断する第２のシール部材とを有することを特徴とする請求項７に記載の記録ヘッド。
9. 前記第２のフロート部材を前記第２のシール部材から離間させる第２の離間手段を備えることを特徴とする請求項８に記載の記録ヘッド。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の記録ヘッドと、前記第１の排出流路及び前記第２の排出流路を減圧するための減圧手段と、を備えることを特徴とする記録装置。

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