JP5881000B2

JP5881000B2 - 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置

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Inventors: 隆文佐々木
Original assignee: 株式会社リコー
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Description

本発明は、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関するものである。

一般に、プリンタ、ファックス、複写機、プロッタ、或いはこれらの内の複数の機能を複合した画像形成装置としては、例えばインクの液滴を吐出する液体吐出ヘッドを備え、媒体を搬送しながらインク滴を用紙に付着させて画像形成を行うインクジェット記録装置がある。ここでの媒体は「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。また、画像形成装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。そして、画像形成とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与する（単に液滴を吐出する）ことをも意味する。また、インクとは、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる液体の総称として用いる。

画像形成装置の一例であるインクジェット記録装置におけるインクジェット記録ヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する加圧液室と、この加圧液室内を昇圧するエネルギーを発生するアクチュエータ手段と、加圧液室に連通しインクカートリッジ等のインクタンクからインクを供給する共通液室とを備えている。そして、アクチュエータ手段を駆動することで加圧液室内を昇圧してノズルからインク滴を吐出させ、吐出したインクの液量分のインクが共通液室から加圧液室に供給される。インクジェット記録装置では、インクカートリッジを交換するときにインク流路内に気泡や異物が混入することがある。この気泡や異物が加圧液室に入るとノズルが詰り吐出不良を招く。この吐出不良を防ぐために、インクカートリッジと共通液室との間の流路内にフィルタを設けることが例えば特許文献１に提案されている。この特許文献１の液滴吐出ヘッドでは、液滴吐出ヘッドの共通液室と各加圧液室とをそれぞれ連通する各連通路に、各加圧液室と共通液室との連通を確保しつつ異物や気泡を通さない複数のフィルタ用の開口を有するフィルタがそれぞれ配置されている。

しかしながら、上記特許文献１の液滴吐出ヘッドでは、ヘッド上流にあるインク供給タンクやチューブで発生した異物や気泡が共通液室内に到達して溜まることがある。そして、フィルタに異物が詰まって加圧液室内への液体の供給が徐々に不十分となっていくと、液滴を吐出するごとに加圧液室内が徐々に過負圧状態になっていく。この過負圧がノズルの持つ張力を上回ると、ノズルのメニスカスが破れ、空気を巻き込む。その空気は加圧液室を逆流し、フィルタの開口を通過して共通液室まで到達し、共通液室内には空気がより多く溜まることなる。上記特許文献１の液滴吐出ヘッドとは異なり、上記フィルタを備えていない液滴吐出ヘッドでは、共通液室内に到達して滞留している異物や気泡を、例えば維持回復動作時にノズル面をキャッピングしてキャップ内を負圧にすることで液滴吐出ヘッド内の残存するインクと共に排出できる。しかし、上記特許文献１のように上記フィルタを備えている液滴吐出ヘッドでは、上記維持回復動作を行っても異物や気泡がフィルタを通過し辛く、共通液室内の異物や気泡を排出できない。これは、元来のフィルタの機能を果たしていることにはなるが、これらの異物や気泡が長期間にわたり滞留し続け、各加圧液室と共通液室との間の連通路であったフィルタ用の開口を塞ぐことにつながる。このフィルタ用の開口が塞がると共通液室から加圧液室に十分なインクが供給されず、吐出不良を招くことになる。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、各加圧液室と共通液室との間のフィルタが詰まることによる吐出不良を抑制できる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数のノズルと、該各ノズルに連通する各加圧液室と、該各加圧液室に連通する共通液室と、前記各加圧液室と前記共通液室とをそれぞれ連通する複数の連通路とを有し、前記各加圧液室及び前記共通液室の各室内は所定の負圧値の負圧状態となっており、前記各連通路には、前記各加圧液室と前記共通液室との間の流路となるノズルの開口面積より小さい開口面積のフィルタ用の開口を複数有し、前記共通液室内に侵入した気泡が前記加圧液室に侵入することを防ぐフィルタが設けられている液滴吐出ヘッドにおいて、前記共通液室内に流れる液体の流れ方向の下流側領域であって気泡が滞留する滞留部分を含む前記共通液室の液室部分と連通する連通路と、該連通路を介して侵入してきた気泡を排出する排出用の開口とを有する気泡排出室を備え、該気泡排出室の前記連通路における開口面積は、前記加圧液室の前記連通路におけるフィルタ用の開口面積より大きくし、維持回復動作時に前記気泡排出室の排出用の開口から気泡を排出することを特徴とするものである。
請求項９の発明は、複数のノズルと、該各ノズルに連通する各加圧液室と、該各加圧液室に連通する共通液室と、前記各加圧液室と前記共通液室とをそれぞれ連通する複数の連通路とを有し、前記各加圧液室及び前記共通液室の各室内は所定の負圧値の負圧状態となっており、前記各連通路には、前記各加圧液室と前記共通液室との間の流路となるノズルの開口面積より小さい開口面積のフィルタ用の開口を複数有し、前記共通液室内に侵入した異物が前記加圧液室に侵入することを防ぐフィルタが設けられている液滴吐出ヘッドにおいて、前記共通液室内に流れる液体の流れ方向の下流側領域であって異物が滞留する滞留部分を含む前記共通液室の液室部分と連通する連通路と、該連通路を介して侵入してきた気泡を排出する排出用の開口とを有する異物排出室を備え、該異物排出室の前記連通路における開口面積は、前記加圧液室の前記連通路におけるフィルタ用の開口面積より大きくし、維持回復動作時に前記異物排出室の排出用の開口から異物を排出することを特徴とするものである。

請求項１の発明においては、共通液室内の液体が気泡排出室との連通路及びこの気泡排出室を介して気泡排出室の排出用の開口へ流れるような流路が形成される。維持回復動作時以外では共通液室内の負圧状態に応じて気泡排出室内も負圧状態であるので、液体が気泡排出室の排出用の開口から排出されることはない。維持回復動作時に例えば共通液室内が大気状態にされたとき共通液室内の液体は気泡排出室の連通路を介して排出用の開口へと流れる。このため、各加圧液室に気泡の侵入を防ぐフィルタの共通液室側に気泡が滞留したとしても、維持回復動作時に気泡を気泡排出室を通して外部に排出することができる。これにより、共通液室内に気泡が滞留し続けることがなくなってフィルタが詰まることがなくなる。よって、各加圧液室に液体を十分に供給することができ、各加圧液室と共通液室との間のフィルタが詰まることによる吐出不良を抑制することができる。
請求項９の発明においては、共通液室内の液体が異物排出室との連通路及びこの異物排出室を介して異物排出室の排出用の開口へ流れるような流路が形成される。維持回復動作時以外では共通液室内の負圧状態に応じて異物排出室内も負圧状態であるので、液体が異物排出室の排出用の開口から排出されることはない。維持回復動作時に例えば共通液室内が大気状態にされたとき共通液室内の液体は異物排出室の連通路を介して排出用の開口へと流れる。このため、各加圧液室に異物の侵入を防ぐフィルタの共通液室側に異物が滞留したとしても、維持回復動作時に異物を異物排出室を通して外部に排出することができる。これにより、共通液室内に異物が滞留し続けることがなくなってフィルタが詰まることがなくなる。よって、各加圧液室に液体を十分に供給することができ、各加圧液室と共通液室との間のフィルタが詰まることによる吐出不良を抑制することができる。

本発明によれば、各加圧液室と共通液室との間のフィルタが詰まることによる吐出不良を抑制できるという特有な効果が得られる。

本実施形態に係るインクジェット記録装置を前方から見た斜視図である。インクジェット記録装置の機構部の概要を示す側面図である。インクジェット記録装置の機構部の要部平面図である。本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの全体構成を示す斜視図である。図４のａ−ａ線断面図である。本実施形態の液滴吐出ヘッドのインク流路を模式的に説明した図である。排出用の開口の別の例を模式的に説明した図である。排出用の開口の別の例を模式的に説明した図である。本実施形態の第１の変形例の液滴吐出ヘッドのインク流路を模式的に説明した図である。本実施形態の第２の変形例の液滴吐出ヘッドのインク流路を模式的に説明した図である。本実施形態の第３の変形例の液滴吐出ヘッドのインク流路を模式的に説明した図である。

以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態に係るインクジェット記録装置について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本実施形態に係るインクジェット記録装置を前方から見た斜視図である。同図に示す本実施形態のインクジェット記録装置１００は、装置本体１０１と、装置本体１０１に装着された用紙を装填するための給紙トレイ１０２と、装置本体１０１に着脱自在に装着されて画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ１０３とを備えている。また、装置本体１０１の前面の一端部側（給排紙トレイ部の側方）には、前面から装置本体１０１の前方側に突き出し、上面よりも低くなったインクカートリッジを装填するためのカートリッジ装填部１０４を有し、このカートリッジ装填部１０４の上面には操作ボタンや表示器などの操作／表示部１０５が設けられている。

このカートリッジ装填部１０４には、色の異なる色材である記録液（インク）、例えばブラック（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した複数の記録液収容手段としての記録液カートリッジであるインクカートリッジ１１０ｋ、１１０ｃ、１１０ｍ、１１０ｙ（色を区別しないときは「インクカートリッジ１１０」という。）を、装置本体１０１の前面側から後方側に向って挿入して装填可能とし、このカートリッジ装填部１０４の前面側には、インクカートリッジ１１０を着脱するときに開く前カバー（カートリッジカバー）１０６が開閉可能に設けられている。また、インクカートリッジ１１０ｋ、１１０ｃ、１１０ｍ、１１０ｙは縦置き状態で横方向に並べて装填する構成となっている。

また、操作／表示部１０５には、各色のインクカートリッジ１１０ｋ、１１０ｃ、１１０ｍ、１１０ｙの装着位置（配置位置）に対応する配置位置で、各色のインクカートリッジ１１０ｋ、１１０ｃ、１１０ｍ、１１０ｙの残量がニアーエンド及びエンドになったことを表示するための各色の残量表示部１１１ｋ、１１１ｃ、１１１ｍ、１１１ｙを配置している。更に、この操作／表示部１０５には、電源ボタン１１２、用紙送り／印刷再開ボタン１１３、キャンセルボタン１１４も配置されている。

次に、このインクジェット記録装置の機構部について図２及び図３を参照して説明する。なお、図２は同機構部の概要を示す側面図、図３は同じく要部平面図である。

インクジェット記録装置の機構部において、フレーム１２１を構成する左右の側板１２１Ａ、１２１Ｂに横架したガイド部材であるガイドロッド１３１とステー１３２とでキャリッジ１３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図３で矢示方向である双方向のキャリッジ主走査方向に移動走査する。

キャリッジ１３３には、前述したように、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出する４個の液滴吐出ヘッド１３４ａ〜１３４ｄとからなる液滴吐出ヘッド１３４が、主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着されている。なお、各色のインク液滴を吐出するノズル列を有する１又は複数のヘッド構成などを採用することもできる。

ここで、液滴吐出ヘッド１３４を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。

また、キャリッジ１３３には、各液滴吐出ヘッド１３４ａ〜１３４ｄに各色のインクを供給するためのヘッドタンク１３５ａ〜１３５ｄを搭載している。各ヘッドタンク１３５ａ〜１３５ｄには各色のインクを送液する可撓性のインク供給チューブ１３６を介してカートリッジ装填部１０４に装着された各色のインクカートリッジ１１０ｙ，１１０ｍ，１１０ｃ，１１０ｋから各色のインクが充填供給される。なお、このカートリッジ装填１０４にはインクカートリッジ１１０内のインクを送液するための供給ポンプユニット１２４が設けられ、またインク供給チューブ１３６は這い回しの途中でフレーム１２１を構成する後板１２１Ｃに係止部材１２５にて保持されている。供給ポンプユニット１２４は逆方向に送液（逆転送液）することもできる。

一方、図２の給紙トレイ１０２の用紙積載部（圧板）１４１上に積載した用紙１４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１４１から用紙１４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）１４３及び給紙コロ１４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１４４を備え、この分離パッド１４４は給紙コロ１４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙１４２を液滴吐出ヘッド１３４の下方側に送り込むために、用紙１４２を案内するガイド部材１４５と、カウンタローラ１４６と、搬送ガイド部材１４７と、先端加圧コロ１４９を有する押さえ部材１４８とを備えるとともに、給送された用紙１４２を静電吸着して液滴吐出ヘッド１３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト１５１を備えている。

この搬送ベルト１５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１５２とテンションローラ１５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト１５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１５６を備えている。この帯電ローラ１５６は、搬送ベルト１５１の表層に接触し、搬送ベルト１５１の回動に従動して回転するように配置されている。更に、搬送ベルト１５１の裏側には、液滴吐出ヘッド１３４による印写領域に対応してガイド部材１５７が配置されている。

この搬送ベルト１５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ１５２が回転駆動されることによって図２のベルト搬送方向に周回移動する。

更に、液滴吐出ヘッド１３４で記録された用紙１４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１５１から用紙１４２を分離するための分離爪１６１と、排紙ローラ１６２及び排紙コロ１６３とを備え、排紙ローラ１６２の下方に排紙トレイ１０３を備えている。

また、装置本体１０１の背面部には両面ユニット１７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット１７１は搬送ベルト１５１の逆方向回転で戻される用紙１４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１４６と搬送ベルト１５１との間に給紙する。また、この両面ユニット１７１の上面は手差しトレイ１７２としている。

更に、図３に示すように、キャリッジ１３３の走査方向一方側の非印字領域には、液滴吐出ヘッド１３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持回復機構１８１を配置している。

この維持回復機構１８１には、液滴吐出ヘッド１３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）１８２ａ〜１８２ｄ（区別しないときは「キャップ１８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード１８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け１８４などを備えている。ここでは、キャップ１８２ａを吸引及び保湿用キャップとし、他のキャップ１８２ｂ〜１８２ｄは保湿用キャップとしている。

そして、この維持回復機構１８１による維持回復動作で生じる記録液の廃液、キャップ１８２に排出されたインク、あるいはワイパーブレード１８３に付着してワイパークリーナ１８５で除去されたインク、空吐出受け１８４に空吐出されたインクは図示しない廃液タンクに排出されて収容される。

また、図３に示すように、キャリッジ１３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け１８８を配置し、この空吐出受け１８８には液滴吐出ヘッド１３４のノズル列方向に沿った開口１８９などを備えている。

このように構成した本実施形態のインクジェット記録装置においては、給紙トレイ１０２から用紙１４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１４２はガイド１４５で案内され、搬送ベルト１５１とカウンタローラ１４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド１３７で案内されて先端加圧コロ１４９で搬送ベルト１５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、後述する制御部のＡＣバイアス供給部から帯電ローラ１５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト１５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト１５１上に用紙１４２が給送されると、用紙１４２が搬送ベルト１５１に吸着され、搬送ベルト１５１の周回移動によって用紙１４２が副走査方向に搬送される。

そこで、リニアエンコーダ１３７による主走査位置情報に基づいてキャリッジ１３３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液滴吐出ヘッド１３４を駆動することにより、停止している用紙１４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１４２を排紙トレイ１０３に排紙する。

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ１３３は維持回復機構１８１側に移動されて、キャップ１８２で液滴吐出ヘッド１３４がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ１８２で液滴吐出ヘッド１３４をキャッピングした状態で図示しない吸引ポンプによってノズルから記録液を吸引（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行う。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、液滴吐出ヘッド１３４の安定した吐出性能を維持する。

図４は本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの全体構成を示す斜視図である。図５は図４のａ−ａ線断面図である。
図５に示すように、エネルギー印加素子としてＰＺＴからなる圧電素子５を用いている。圧電素子５はベース部材６に接着されており、電気配線７を通して図示しない電気回路および制御系より任意の駆動波形の駆動信号が印加される。圧電素子５は駆動波形の駆動信号により変位変形し、ダイアフラムプレート（振動板）３を介して加圧液室１１内の記録材にエネルギーを与える。これにより、加圧液室１１内の記録材はノズル１０を通じて吐出する。減少した分の記録材は、共通液室１２より連通路１３を介して適宜供給される。また、加圧液室１１は、Ｓｉウエハ上に異方性エッチングで加工形成されている。加圧液室１１は、所定の深さにエッチングされ、その一部はノズル１０に連通するために貫通された形状になっている。本実施形態のように、圧電素子５の主変形方向と、液体の噴射方向が同一のフェイスシュータータイプの液体吐出ヘッドは近年主流となりつつある。板状部材からなる各液室構成部材の接合が容易になるという利点がある。

本実施形態では、圧電素子５は３００［ｄｐｉ］の間隔でダイシングされており、それが対向して２列に並んでいる。ノズル１０及び加圧液室１１は、１列１５０［ｄｐｉ］の間隔で２列千鳥配置に整列しており、ユーザは３００［ｄｐｉ］の解像度を１スキャンで得ることができる。

図６は本実施形態の液滴吐出ヘッドのインク流路を模式的に説明した図である。同図は図５の点線で囲んだ部分のみを示している。加圧液室１１内には、一部島形状を形成して流体抵抗部１５が設けられている。共通液室１２は、図示しないインクタンクなどのインク貯留部からインクを供給する管路１６に連通している。この例では、この管路１６を共通液室１２の長手方向の略中央に位置し、例えば通常の印写や維持回復動作などでインクの流れが生じれば、図中の矢印方向へとインクが流れることになる。このような流れが生じれば、共通液室１２内の存在する異物や気泡は、インクの流れに乗ってインクの供給方向の下流側である共通液室１２の両端側の端部領域まで移動する。そして、図６に示すように、両端側の加圧液室２０へと通じる各連通路２１の開口の開口面積は連通路１３より広くなるように形成されている。ここで、連通路１３の一つの穴の開口面積は、ノズル１０−１の開口面積よりも小さくなっている。このような構成とすることで、各連通路１３は各加圧液室内に異物を持ち込ませないフィルタとして機能する。一方、連通路２１の開口の開口面積はノズル１０−２の開口面積よりも大きくなっている。このような構成とすることで、維持回復動作時に維持回復機構のキャップで少なくともノズル１０−２を塞いだ後、共通液室１２内の両端側の端部領域に移動してくる気泡や異物は連通路２１の開口を通過し、ノズル１０−２からキャップを介して液滴吐出ヘッドの外部へ排出される。これにより、共通液室１２内に気泡や異物が蓄積されることを抑制することができる。ここでの異物はノズル１０−２を通過できるようにノズル１０−２の開口面積より小さいサイズのものとする。ノズル１０−２は、いわゆるダミービットとしたものであり、実際の画像形成には用いないビットとしてもよい。図６に示す実施形態では気泡や異物を共通液室１２と連通路２１を介して外部に排出する開口としてノズル１０−２を用いているが、図７に示すように排出する開口をノズル位置と異なるノズル面の一部に、あるいは図８に示すように加圧液室の側壁面の一部に設けてもよい。

図９は本実施形態の第１の変形例の液滴吐出ヘッドのインク流路を模式的に説明した図である。図６と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。この例では各加圧液室１１は５つノズル分ずつ連通路付近で連結されている。このようにすることで、一つの加圧液室１１に連通する連通路１３の開口数を増やすことができる。図６に示す例では一つの加圧液室に対して連通路は５穴しかないため、連通路１３の穴のいつかが異物や気泡によって塞がれてしまうと、その連通路１３の流体抵抗が増加し、吐出特性に悪影響を与えやすいばかりか、最悪の場合５つの穴全てが塞がってしまい、インクを供給できなくなる恐れもある。一方、図９の例のように隣接する加圧液室間を連通させると、上記不具合の発生確率を格段に低下させることができる。この場合でも共通液室１１の両端側の端部領域に位置する加圧液室２０と、加圧液室２０に隣接する加圧液室１１とは、連通させない構成とする。端部のビットはダミービットとし、連通路２１の開口の開口面積は連通路１３よりも大きくする。

図１０は本実施形態の第２の変形例の液滴吐出ヘッドのインク流路を模式的に説明した図である。図６と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。この例では、図７に第１の変形例と同様であるが、共通液室１１の両端側の端部領域の加圧液室２０としてのダミービットを２ビットとし、それらのビットにおいては流体抵抗となる島形状の流体抵抗部を取り除いている。このようにすることで、ダミービットの流体抵抗が低下し、よりインクが流れやすくなると同時に、比較的大きな異物や気泡もヘッド外へと排出しやすくなる。もちろん、さらにダミービットを増やしてもよいが、ヘッド自体が大型化していくのでアプリケーションに応じて適当な数を設定すればよい。また、この例では連通路２１の開口の長手方向の最外側が共通液室１１よりも外側に位置するようにしている。これにより、共通液室１１の両端側の端部領域に流れてくる異物や気泡がより連通路２１に流れ込みやすくなる。従来、ダミービット液室内にある流体抵抗部を排したり、また液室の断面積を大きくしたりして、端部ビットの流体抵抗を小さくし、共通液室１１の両端側の端部領域の気泡を流出させやすくする構成が知られているが、それだけでは十分ではない。すなわち、例えば端部のダミービットまで図８の連通路２１のような小さい連通路を拡張した場合には共通液室内に存在する気泡がこの小さい穴にトラップされやすくなる。特に、小さい気泡はその表面張力が高いために、容易な圧力では連通路に張るメニスカスを破ることができず、残留してしまう。そのため、連通路２１の開口は大きくしておくことが必要となる。

図１１は本実施形態の第３の変形例の液滴吐出ヘッドのインク流路を模式的に説明した図である。図６と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。この例では、共通液室１１に連通する管路１６が共通液室１１の一端側の端部領域にある例である。レイアウトの制約上、このような端部供給にせざるを得ない場合がある。このような場合は、管路１６が設けられた反対側の端部領域の位置で連通路２１の開口面積を上記実施形態及び上記変形例の連通路２１の開口面積よりも大きい構成とすればよい。各加圧液室を連通路の部位で連結したり、共通液室におけるインクの流れ方向での下流側の端部のビットをダミービットにしたりすることも可能である。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
共通液室内に流れる液体の流れ方向の下流側領域であって気泡が滞留する滞留部分を含む共通液室の液室部分と連通する連通路と、該連通路を介して侵入してきた気泡を排出する排出用の開口とを有する気泡排出室を備え、維持回復動作時に気泡排出室の排出用の開口から気泡を排出する。これによれば、上記実施形態について説明したように、共通液室１２と各加圧液室１１とを連通する連通路１３の開口を有するフィルタにより各加圧液室１１には気泡の侵入を防いでいるが、共通液室内に気泡が滞留し続け、フィルタが詰まることになる。本態様では、気泡排出室の連通路における開口面積を加圧液室の連通路におけるフィルタ用の開口面積より大きくする。これにより、気泡排出室の連通路における流体抵抗が、加圧液室の連通路よりも低くなり、気泡排出室の連通路における流れ易さが高められ、共通液室１２内の液体がダミーの加圧液室２０の連通路２１を介してダミーの加圧液室の排出用のノズル１０−２へ流れる。維持回復動作時以外では共通液室１２内の負圧状態に応じてダミーの加圧液室２０内も負圧状態であるので、液体がダミーの加圧液室の排出用のノズル１０−２から排出されることはない。維持回復動作時に例えば共通液室１２内が大気状態にされたとき共通液室１２内の液体は、ダミーの加圧液室２０の連通路２１を介して排出用のノズル１０−２へと流れる。これにより、各加圧液室１１に気泡の侵入を防ぐフィルタ用の開口１３の共通液室側に気泡が滞留したとしても、維持回復動作時に気泡をダミーの加圧液室２０を通して外部に排出することができる。これにより、各加圧液室と共通液室との間のフィルタが詰まることがなくなって各加圧液室にインクが十分に供給されることで、各加圧液室と共通液室との間のフィルタが詰まることによる吐出不良を抑制することができる。
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、気泡排出室の排出用の開口は、気泡排出室を構成する壁面の一部に設けられている。これによれば、上記実施形態について説明したように、維持回復動作時に例えばキャップ部材等でダミーの加圧液室２０のノズル１０−２を覆うことができ、共通液室１２内に滞留続ける気泡を外部に排出することができる。これにより、吐出不良を抑制することができる。
（態様Ｃ）
（態様Ｂ）において、気泡排出室の排出用の開口は、ノズルが設けられているノズル面と同一の面方向を向く壁面の一部に設けられている。これによれば、上記実施形態について説明したように、維持回復動作時に例えばキャップ部材等でダミーの加圧液室２０のノズル１０−２を覆うことができ、共通液室内に滞留続ける気泡を外部に排出することができる。これにより、吐出不良を抑制することができる。
（態様Ｄ）
（態様Ａ）〜（態様Ｃ）のいずれかにおいて、気泡排出室の連通路における開口面積は、加圧液室の連通路における開口面積より大きい。これによれば、上記実施形態について説明したように、共通液室１２内に滞留続ける気泡をダミーの加圧液室２０内に取り込むことができる。これにより、吐出不良を抑制することができる。
（態様Ｅ）
（態様Ａ）において、共通液室内における気泡の滞留部分を含む液体の流れ方向の下流側領域に、気泡排出室を複数設ける。これによれば、上記実施形態について説明したように、共通液室１２内に滞留続ける気泡を効率良くダミーの加圧液室２０内に取り込むことができる。これにより、吐出不良を抑制することができる。
（態様Ｆ）
（態様Ｅ）において、各気泡排出室の各連通路のうち互いに隣接する連通路同士をつなぐ。これによれば、上記実施形態の第２の変形例について説明したように、ダミーの加圧液室２０の連通路２１の開口面積が増え、共通液室１２内に滞留続ける気泡を効率良くダミーの加圧液室２０内に取り込むことができる。これにより、吐出不良を抑制することができる。
（態様Ｇ）
（態様Ａ）〜（態様Ｆ）のいずれかにおいて、共通液室内の液体の流れ方向の下流側の液室壁から気泡排出室側へ伸びた仮想線が気泡排出室の連通路における最外側内壁の端部と一致し、または気泡排出室の連通路の内部に伸びている。これによれば、上記実施形態について説明したように、共通液室の下流側では気泡が滞留しやすい。そのため、気泡排出室の連通路に入っていきやすいように、滞留部分がない構造となっている。これにより、吐出不良を抑制することができる。
（態様Ｈ）
（態様Ａ）〜（態様Ｇ）のいずれかにおいて、隣接する複数の加圧液室同士における各連通路を連通する。上記実施形態の第１の変形例について説明したように、着目する加圧液室１１に対する各連通路１３の開口数が増え、連通路のいくつかの開口が詰まったとしても、つながった同士の加圧液室には液体が供給されるようにできる。これにより、吐出不良を抑制することができる。
（態様Ｉ）
共通液室内に流れる液体の流れ方向の下流側領域であって異物が滞留する滞留部分を含む共通液室の液室部分と連通する連通路と、該連通路を介して侵入してきた異物を排出する開口とを有する異物排出室を備え、維持回復動作時に異物排出室の開口から異物を排出する。これによれば、上記実施形態について説明したように、共通液室１２と各加圧液室１１とを連通する連通路１３の開口を有するフィルタにより各加圧液室１１には異物の侵入を防いでいるが、共通液室内に異物が滞留し続け、フィルタが詰まることになる。このため、共通液室１２と連通する連通路１３と、外部に異物を排出する開口とを有する異物排出室を、共通液室１２の下流側領域であって異物が滞留する部分に設ける。この異物排出室は滞留する異物を外部に排出する流路となる。そして、本態様では、異物排出室の連通路における開口面積が、加圧液室の連通路におけるフィルタ用の開口面積より大きくする。これにより、異物排出室の連通路における流体抵抗が、加圧液室の連通路よりも低くなり、異物排出室の連通路における流れ易さが高められ、維持回復動作時に異物を異物排出室を通して外部に排出することができる。これにより、フィルタが詰まることがなくなり、加圧液室にインクが十分に供給でき、吐出不良を抑制することができる。
（態様Ｊ）
（態様Ａ）〜（態様Ｉ）のいずれかの液滴吐出ヘッドを備えた。これによれば、上記実施形態について説明したように、安定した液滴吐出を行うことができ、信頼性の高い液滴吐出装置を提供することができる。

１０−１ノズル
１０−２ノズル
１１加圧液室
１２共通液室
１３連通路
１４
１５流体抵抗部
１６管路
２０加圧液室
２１連通路

特許第３８８５２２６号公報

Claims

複数のノズルと、該各ノズルに連通する各加圧液室と、該各加圧液室に連通する共通液室と、前記各加圧液室と前記共通液室とをそれぞれ連通する複数の連通路とを有し、前記各加圧液室及び前記共通液室の各室内は所定の負圧値の負圧状態となっており、前記各連通路には、前記各加圧液室と前記共通液室との間の流路となるノズルの開口面積より小さい開口面積のフィルタ用の開口を複数有し、前記共通液室内に侵入した気泡が前記加圧液室に侵入することを防ぐフィルタが設けられている液滴吐出ヘッドにおいて、
前記共通液室内に流れる液体の流れ方向の下流側領域であって気泡が滞留する滞留部分を含む前記共通液室の液室部分と連通する連通路と、該連通路を介して侵入してきた気泡を排出する排出用の開口とを有する気泡排出室を備え、該気泡排出室の前記連通路における開口面積は、前記加圧液室の前記連通路におけるフィルタ用の開口面積より大きくし、維持回復動作時に前記気泡排出室の排出用の開口から気泡を排出することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項１記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記気泡排出室の前記排出用の開口は、前記気泡排出室を構成する壁面の一部に設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項２記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記気泡排出室の前記排出用の開口は、前記ノズルが設けられているノズル面と同一の面方向を向く前記壁面の一部に設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項１〜３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記気泡排出室の前記連通路における開口面積は、前記加圧液室の前記連通路における開口面積より大きいことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項１記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記共通液室内における気泡の滞留部分を含む液体の流れ方向の下流側領域に、前記気泡排出室を複数設けることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項５記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記各気泡排出室の前記各連通路のうち互いに隣接する連通路同士をつなぐことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項１〜６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記共通液室内の液体の流れ方向の下流側の液室壁から前記気泡排出室側へ伸びた仮想線が前記気泡排出室の前記連通路における最外側内壁の端部と一致し、または前記気泡排出室の前記連通路の内部に伸びていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項１〜７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
隣接する複数の前記加圧液室同士における前記各連通路を連通することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
複数のノズルと、該各ノズルに連通する各加圧液室と、該各加圧液室に連通する共通液室と、前記各加圧液室と前記共通液室とをそれぞれ連通する複数の連通路とを有し、前記各加圧液室及び前記共通液室の各室内は所定の負圧値の負圧状態となっており、前記各連通路には、前記各加圧液室と前記共通液室との間の流路となるノズルの開口面積より小さい開口面積のフィルタ用の開口を複数有し、前記共通液室内に侵入した異物が前記加圧液室に侵入することを防ぐフィルタが設けられている液滴吐出ヘッドにおいて、
前記共通液室内に流れる液体の流れ方向の下流側領域であって異物が滞留する滞留部分を含む前記共通液室の液室部分と連通する連通路と、該連通路を介して侵入してきた気泡を排出する排出用の開口とを有する異物排出室を備え、該異物排出室の前記連通路における開口面積は、前記加圧液室の前記連通路におけるフィルタ用の開口面積より大きくし、維持回復動作時に前記異物排出室の排出用の開口から異物を排出することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項１〜９のいずれかの液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。