JP6133370B2 - 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、インクを吐出可能なインクジェット記録ヘッド、および、それを備えるインクジェット記録装置などとして、広く適用可能な液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関するものである。

この種の液体吐出ヘッドには、一般に、液体の供給方向の上流側から吐出口に向う液流路が設けられており、その液流路には、電気熱変換体（ヒータ）やピエゾ素子などの吐出エネルギー発生素子が備えられている。電気熱変換体を備えた場合には、その発熱により液流路内の液体を発泡させ、その発泡エネルギーを利用して吐出口から液体を吐出することができる。

このような液体吐出ヘッドの内部は、吐出口から安定的に液体を吐出するために一定の負圧に維持される。特許文献１には、インクカートリッジに備えられた負圧発生部により負圧が付与された液体が液体タンクから供給される構成が記載されている。

特開２００９−４００６２号公報

特許文献１には、インクカートリッジに負圧発生部が備えられその負圧発生部のみで液体吐出ヘッドに圧力（負圧）を付与する構成となっているため、液体吐出ヘッドの内部の圧力を調整することはできなかった。

本発明の目的は、液体吐出ヘッド内部の圧力を調整することができる液体吐出ヘッドを提供することにある。

本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出口から吐出可能な液体吐出ヘッドにおいて、液体を収納する液室と、前記液室に連通し、前記液体吐出ヘッドに対して着脱可能であり、負圧発生部を内部に備える液体収納容器から前記液室への液体の供給を許容する液体供給部と、前記液室に連通し、前記液室の内部へ少なくとも気体が流入可能な開口部と、を有し、前記液室内は前記液体収納容器内部の前記負圧発生部により負圧となり、前記開口部は制御信号によって開放されると共に、前記吐出口から液体が吐出される際には、前記開口部を閉鎖状態に維持するように前記開口部を開放する制御信号が出力されないことを特徴とする。

本発明によれば、記録ヘッド内部の圧力を調整可能な記録ヘッドを提供することができる。

本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドとしての記録ヘッドを備えた記録装置の概略構成である。 図１の記録装置におけるインクの供給系の概略構成図である。 図２におけるインクタンクの断面図である。 図２における記録ヘッドの断面図である。 図４におけるインク保持部材の説明図である。 インクの静止時におけるインクの供給系の状態の説明図である。 記録時におけるインクの供給系の状態の説明図である。 記録時におけるインクの供給系の状態の説明図である。 記録ヘッドの清掃時におけるインクの供給系の状態の説明図である。 記録ヘッドの清掃時におけるインクの供給系の状態の説明図である。 インクの攪拌時におけるインクの供給系の状態の説明図である。 インクの攪拌動作の他の例における一部分の動作の説明図である。 図１２のインクの攪拌動作における他の部分の動作の説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１（ａ）は、本発明を適用可能なインクジェット記録装置（液体吐出装置）１００の概略構成を説明するための要部の斜視図、図１（ｂ）は、記録装置１００の制御系のブロック図である。記録装置１００には、本発明の液体吐出ヘッドの一実施形態として、インク（液体）を吐出するインクジェット記録ヘッド２０が交換可能に備えられている。

本例の記録装置１００は、いわゆるフルラインタイプの記録装置であり、搬送系（搬送機構）１１０によって記録媒体Ｐを矢印Ａ方向に連続的に搬送しつつ、記録ヘッド２０からインクを吐出することにより、記録媒体Ｐに画像を記録することができる。本例の搬送系１１０は、搬送ベルト１１０Ａを用いて記録媒体Ｐを搬送する。しかし、搬送系１１０の構成は限定されず、搬送ローラなどを用いて記録媒体Ｐを搬送するものであってもよい。また本例の場合は、記録ヘッド２０として、後述するインク供給系（インク供給機構）１２０によって供給されたイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）を吐出する記録ヘッド２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋが備えられている。これにより、カラー画像を記録することができる。

記録装置１００には、記録ヘッド２０におけるインクの吐出状態を良好に維持するための回復処理に用いられる回復処理系１３０が備えられている。回復処理としては、画像の記録に寄与しないインクを吐出口からキャップ内に吐出する予備吐出動作、および、記録ヘッド内のインクを加圧して、それを吐出口からキャップ内に強制的に排出させる加圧回復動作などを含むことができる。さらに、吐出口からキャップ内にインクを吸引排出させる吸引回復動作、吐出口が形成される記録ヘッドの吐出口面をワイピングするワイピング動作などを含むことができる。

記録装置１００のＣＰＵ（制御部）１０１は、本記録装置の動作の制御処理やデータ処理等を実行する。ＲＯＭ１０２には、それらの処理手順等のプログラムが格納され、ＲＡＭ１０３は、それらの処理を実行するためのワークエリアなどとして用いられる。ＣＰＵ１０１は、記録ヘッド２０、搬送系１１０、インク供給系１２０、および回復処理系１３０をそれらに対応するドライバ２０Ａ，１１０Ａ，１２０Ａ，１３０Ａを介して制御する。ＣＰＵ１０１は、ホストコンピュータなどのホスト装置２００から入力した画像データに基づいて、記録ヘッド２０からインクを吐出させることにより、記録媒体Ｐに画像を記録させる。ＣＰＵ１０１は、記録ヘッド２０、搬送系１１０、インク供給系１２０、および回復処理系１３０を動作させることにより、後述する「記録ヘッドの清掃時」、「インク攪拌時」及び「インクの供給開始時」の制御を実行する。

図２は、インク供給系１２０および回復処理系１３０の説明図であり、図３は、図２におけるインクタンク３０の拡大断面図、図４は、図２における記録ヘッド２０の拡大断面図である。

液体収納容器としてのインクタンク３０の内部にはインクを収容するインク室（液室）３１が形成されており、そのインク室３１は、ジョイント部３２のみにおいて外部と連通可能な閉空間となっている。インクタンク３０は、記録ヘッド２０に対して着脱可能に構成されている。また、インクタンク３０は、記録ヘッド２０の上部に備えられている。インク室３１は柔軟性のある部材により形成されており、その内部には負圧発生用のバネ３３−１に接続された圧力板３３−２が内蔵されている。このバネ３３−１は、圧力板３３−２を介してインク室３１の内部空間を拡大させるように、インク室３１を内部から外部に向かって付勢している。これによって、バネ３３−１はインク室３１の内部に所定の負圧を発生させる。これらバネ３３−１、圧力板３３−２及びインク室３１によって負圧発生部が構成される。ジョイント部３２には不織布のフィルタ３４が備えられている。

記録ヘッド２０には、インク室２１内のインクＩ（液室内の液体）を吐出口２０Ａから吐出するための不図示の吐出エネルギー発生素子が備えられている。吐出エネルギー発生素子としては、電気熱変換素子（ヒータ）やピエゾ素子などを用いることができる。電気熱変換体を用いた場合には、その発熱によりインクを発泡させ、その発泡エネルギーを利用して吐出口２０Ａからインクを吐出することができる。インク室２１には、インクＩと共に空気（気体）が存在する。したがって、インク室２１内には、インクＩを収容するインク収容部（液体収容部）と、空気（気体）を収容する空気収容部（気体収容部）と、が形成されることになる。

インク室２１の上部には、インクタンク（液体タンク）３０との連通するためのインク供給部（液体供給部）２２が設けられており、その供給部２２の開口部にはフィルタ部材２３が備えられている。本例の場合、そのフィルタ部材２３は、ＳＵＳ製のメッシュにより形成されている。そのメッシュは金属繊維を織り込んだ構成であり、また、供給部２２の平均的な幅は１０ｍｍ程度である。フィルタ部材２３が細かい目を持つことにより、外部から記録ヘッド内へのゴミの侵入が防止される。フィルタ部材２３の下面は、インクを保持可能なインク保持部材（液体保持部材）２４に圧接されている。図５のように、インク保持部材２４の内部には断面円形の流路２４Ａが複数形成されている。それぞれの流路２４Ａの口径は１．０ｍｍ程度である。

また、インク室２１の上部には、外部の流路として気体又及び／又は液体を移送するための移送部５１に接続可能な開口部２５が設けられており、その開口部２５にはフィルタ２６が備えられている。この開口部２５は、インク室２１内の液体（インク）又は気体を外部に流出可能に構成されている。開口部２５は、インク室２１内の液体（インク）と気体とを一緒に流出させることも可能である。また、この開口部２５は、記録ヘッド２０の外部の液体（インク）又は気体を流入可能に構成されている。さらに、開口部２５は、記録ヘッド２０の外部の液体（インク）と気体とを流入させることも可能である。

記録ヘッド２０とインクタンク３０は図２のように連結される。すなわち、記録ヘッド２０側のフィルタ部材２３とインクタンク３０側のフィルタ３４とが上下に圧接するように、記録ヘッド２０の供給部２２とインクタンク３０のジョイント部３２とが連結される。このような記録ヘッド２０とインクタンク３０との連結部は、その周囲がゴム製の弾性キャップ部材５０によって囲まれることにより、密閉性が維持される。本例においては、このように記録ヘッド２０とインクタンク３０が直接的に接続されることにより、それらの間のインク供給路（液体供給路）は極めて短い。

記録ヘッド２０の開口部２５に接続される移送部５１は二股に分かれており、一方は、開閉可能な弁５２を介して外気と連通し、他方は、開閉可能な弁５３を介してバッファ室５４に連通している。バッファ室５４には１０ｍＬ程度の空間が形成されており、ポンプ５５を通して廃インクタンク５６に連通している。ポンプ５５は、液体（インク）及び／又は気体（空気）を記録ヘッド２０に流入させたり、液体（インク）及び／又は気体（空気）を記録ヘッド２０から流出させたりする、液体（インク）及び／又は気体（空気）を移送させる手段としての移送部である。本例の場合は、ポンプ５５として正逆回転可能なチューブポンプが用いられる。

バッファ室５４には、キャップ６０が開閉可能な弁６１を介して接続されている。キャップ６０は、記録ヘッド２０における吐出口２０Ａの形成面（吐出口形成面）に密着可能である。キャップ６０が吐出口形成面に密着して、吐出口２０Ａをキャッピングした状態において、キャップ６０の内部をポンプ５５によって吸引することにより、吐出口２０Ａからキャップ６０内にインクを吸引排出（吸引回復動作）させることができる。また、画像の記録に寄与しないインクを吐出口２０Ａからキャップ６０内に吐出する予備吐出動作、および、記録ヘッド２０内のインクを加圧して、それを吐出口２０Ａからキャップ６０内に強制的にインクを排出させる加圧回復動作を実施することもできる。その加圧回復動作においては、バッファ室５４および弁５３を通して、ポンプ５５によって発生させた加圧力を記録ヘッド２０内に作用させることができる。このような回復処理によりキャップ６０内に受容されたインクは、ポンプ５５によって発生させた吸引力によって廃インクタンク５６（図２参照）に排出することができる。

次に、記録装置の状態をインクの静止時、記録動作時、記録ヘッドの清掃時、インクの攪拌時、およびインクの供給開始時に分けて説明する。

（インクの静止時）
記録装置の停止時等におけるインクの静止時は、図６（ａ）のように弁５２，５３が閉じている。インク保持部材２４の流路２４Ａ内にはインクが充填されている。記録ヘッド２０のインク室２１内は所定の負圧状態にあり、吐出口２０Ａに形成されているインクのメニスカスは維持されている。インク保持部材２４の流路２４Ａには、図６（ｂ）のようにインクのメニスカスが形成され、そのメニスカスに対しては、力Ｐｔ，Ｐｈ，Ｐｋ，Ｐｇが作用する。力Ｐｔは、インクタンク３０内の負圧によりメニスカスをインクタンク側へ引き込む力であり、力Ｐｈは、記録ヘッド２０内の負圧によりメニスカスを記録ヘッド内へ引き込む力である。力Ｐｋは、インクの表面張力によってインクがインクタンク側へ引き込むメニスカス力であり、力Ｐｇは、インクの自重によりインクが下方へ移動しようとする力である。これらの力が釣り合うことによって、インク保持部材２４に形成されるメニスカスが維持され、記録ヘッド２０内のインクは静止状態が保たれる。

（記録動作時）
記録装置の記録動作時は、図７のように弁５２，５３が閉じられている。図７（ａ）のように吐出口２０Ａからインクを吐出することにより、インク室２１内のインクＩが消費されて、図７（ｂ）のようにインク室２１内がさらに減圧される。このように増大するインク室２１内の負圧は、インク保持部材２４の流路２４Ａ内のインクをインクタンク３０内に引き込む方向に力として作用する。インク室２１内の負圧が所定以上に増大したときに、インク保持部材２４の流路２４Ａに形成されているインクのメニスカスが破れて、図７（ｃ）のように、インクタンク３０内のインクが記録ヘッド２０に供給される。そして、このようなインクの供給によってインク室２１内の負圧が低下することにより、再び、図７（ａ）のようにインク保持部材２４の流路２４Ａにメニスカスが形成されて、インクの供給が止まる。このように、記録ヘッド２０のインク室２１内には、インクの消費量に応じてインクタンク３０からインクが供給される。

インク保持部材２４の流路２４Ａに形成されるメニスカスのメニスカス力Ｐｋは、インクタンク３０から記録ヘッド２０に供給されるインクの流れに抗する力として作用する。そのため、そのメニスカス力Ｐｋが大き過ぎた場合には、インクが供給しにくくなって、インクの供給性能が低下する。液体流路の開口部に形成される液体のメニスカスのメニスカス力Ｐは、液体の表面張力をγ、開口部の半径をｒ、液体流路内におけるインクの接触角度をθとした場合、下式１によって表すことができる。

また、流路の開口部が円でない場合、開口部のメニスカス力Ｐは周長Ｌと開口面積Ｓに対して下式２の関係である（メニスカス力Ｐは、Ｌ／Ｓに比例する）。仮に開口部が真円でない場合でも、その開口部と同じ面積を有する半径ｒの円形管に換算すると、式１の理論式が形状によらず適用される。
Ｐ∝Ｌ／Ｓ ・・・（式２）

したがって、液体流路の開口部の半径ｒが大きい程、メニスカス力Ｐは小さくなる。
本実施形態におけるインク保持部材２４には、内径が１ｍｍ程度の流路２４Ａが複数貫通形成されている。この流路２４Ａの内径は、その流路２４Ａにおけるインクのメニスカス力がフィルタ部材２３，３４におけるメニスカス力よりも小さくなるように設定されている。記録動作に伴うインクの供給時には、フィルタ部材２３，３４にインクのメニスカスが形成されないため、インクの供給性能を高めて、高速記録にも対応することができる。

仮に、インク保持部材２４を備えなかった場合には、フィルタ部材２３または３４にメニスカスが形成されることになり、インクの供給性能が低下する。具体的には、フィルタ部材２３，３４に形成されるインクの流路の内径がインク保持部材２４の流路２４Ａの内径の１０００分の１程度であるため、前者のインクの流路におけるメニスカス力は、後者の流路２４Ａにおけるメニスカス力の１０００倍程度となる。したがって、インク保持部材２４を備えなかった場合には、インクの供給性能が大幅に低下することになる。

（記録ヘッドの清掃時）
記録ヘッド２０の吐出口形成面をワイピングして清掃する際には、記録ヘッド２０内を加圧して、インク室２１内のインクＩを吐出口２０Ａから外部に押し出すことにより、吐出口形成面の潤滑性をよくする。

まずは、図８（ａ）のように弁５２を開けて、記録ヘッド２０内に外気を流入させることにより、インク室２１内の負圧を解消させる。次に、図８（ｂ）のように、弁５２，５３を閉じた状態でポンプ５５を一方向に回転させることにより、バッファ室５４内に空気を送り込んでバッファ室５４内を加圧する。次に、図８（ｃ）のように弁５３を開けることにより、バッファ室５４内の加圧された空気を記録ヘッド２０内に流入させてインク室２１内を加圧する。この際、バッファ室５４や移送部５１に液体（インク）が混入している場合などでは、液体（インク）及び／又は気体（空気）を記録ヘッド２０に流入させることとなる。

このようにインク室２１内を加圧することにより、インク保持部材２４の流路２４Ａ内のインク、およびインク室２１内のインクには、図９（ａ），（ｂ）のように移動する。

記録ヘッド側のフィルタ部材２３に形成されるインクの流路の内径Ｄｆ、インク保持部材２４の流路２４Ａの内径Ｄｋ、および吐出口２０Ａの内径Ｄｎは、次のような関係に設定されている。
Ｄｆ＜Ｄｎ＜Ｄｋ

したがって、記録ヘッド側のフィルタ部材２３におけるメニスカス力Ｐｆ、インク保持部材２４の流路２４Ａにおけるメニスカス力Ｐｋ、および吐出口２０Ａにおけるメニスカス力Ｐｎは、次のような関係となる。
Ｐｆ＞Ｐｎ＞Ｐｋ

インク室２１内が加圧された場合には、図９（ａ）のように、インク保持部材２４の流路２４Ａにおけるメニスカスが同図中の上方に後退し、そのメニスカスがフィルタ部材２３に達してから、図９（ｂ）のようにインクが吐出口２０Ａから押し出される。より具体的には、まずは、図１０（ａ）のように、メニスカス力Ｐｋが小さいインク保持部材２４のメニスカスが後退し、流路２４Ａ内のインクがインクタンク３０内に逆流する。図１０（ｂ）のように、流路２４Ａ内のインクが全てインクタンク３０内に戻されることにより、フィルタ部材２３にメニスカスが形成される。フィルタ部材２３のメニスカス力Ｐｆよりも吐出口２０Ａのメニスカス力Ｐｎが小さいため、図１０（ｂ）のように、インク室２１内のインクが吐出口２０Ａから押し出される。

インク室２１内は圧力Ｐｃまで加圧する。その圧力Ｐｃがメニスカス力Ｐｋを上回るとインク保持部材２４のメニスカスをインクタンク３０側へ移動させ、かつメニスカス力Ｐｆのフィルタ部材２３のメニスカスを移動させることなく、吐出口２０Ａからインクを押し出す。したがって、フィルタ部材２３のメニスカスを移動させることなく、つまり記録ヘッド内の空気をインクタンク内に押し込むことなく、吐出口２０Ａからインクを押し出すことができる。

このようにして押し出されたインクによって吐出口形成面を充分に濡らした後、あるいは、吐出口２０Ａからインクを押し出しつつ、図９（ｃ）のように、板状の清掃部材５７によって吐出口形成面をワイピングする。これにより、吐出口形成面の清掃能力を高めることができる。清掃部材５７は例えばウレタンゴム製であり、吐出口形成面に接触したまま図９（ｃ）中の左右方向に移動する。このような移動は、清掃部材５７と記録ヘッド２０の少なくとも一方の移動を伴って実施することができる。

清掃部材５７によるワイピング動作後は、ポンプ５５を逆方向に回転させて記録ヘッド２０内に負圧を導入することにより、液体（インク）及び／又は気体（空気）を記録ヘッド２０の外部に流出させることにより図６のような状態に戻すことができる。

（インクの攪拌時）
インクタンク３０が長期間放置された場合、その内部のインクの成分が不均一となることがある。特に、インクタンク３０内のインクが顔料インクの場合には、インクタンク３０内の下方に色材が沈降して、記録画像の濃度が変化するおそれがある。本実施形態においては、インクタンク３０内のインクの成分を均一化するために、インクタンク３０内に対して、インク保持部材２４の流路２４Ａ内のインクを出し入れする。

まずは、図１１（ａ）のように弁５２を開いて、記録ヘッド２０のインク室２１を大気に開放する。次に、図１１（ｂ）のように、弁５２を閉じかつ弁５３を開いてから、ポンプ５５を一方向に回転させてインク室２１内を加圧する。インク室２１を圧力Ｐｓまで加圧し、その圧力Ｐｓは、吐出口２０Ａからインクを押し出すことなく、かつメニスカス力Ｐｆのフィルタ部材２３のメニスカスを移動させることなく、メニスカス力Ｐｋのインク保持部材２４のメニスカスを移動させる大きさとする。このような圧力Ｐｓにより、図１１（ｂ）のようにインク保持部材２４の流路２４Ａ内のインクがインクタンク３０に戻り、そのインクによって、インクタンク３０内の下層に沈降したインク成分が巻き上げられる。この結果、インクタンク３０内のインクを攪拌することができる。

その後、ポンプ５５を逆方向に回転させて記録ヘッド２０内を減圧することにより、図１１（ｃ）のように、インクタンク３０内のインクを再びインク保持部材２４の流路２４Ａ内に入れる。これにより、インクタンク３０内の上層に位置するインクを下方に引き寄せて、インクタンク３０内のインクを攪拌することができる。

このような記録ヘッド２０内の加圧および減圧を繰り返して、インク保持部材２４の流路２４Ａ内のインクをインクタンク３０内に所望回数出し入れすることにより、インクタンク３０のインクを充分に攪拌して、インク成分を均一化することができる。

また、インク室２１内のインクＩの液面がインク保持部材２４の底面よりも高くなるまで、インクタンク３０からインク室２１内にインクを供給して、そのインク室２１内のインクＩをインク保持部材２４の流路２４Ａを通してインクタンク３０に戻してもよい。これにより、インクタンク３０内に出し入れするインクの量を増大させて、インクタンク３０内のインクをより効果的に攪拌することができる。このようなインクの攪拌動作の具体例を図１２および図１３を用いて説明する。

まず、図１２（ａ）のように、弁５２を閉じかつ弁５３を開いた状態でポンプ５５を他方向に回転させてインク室２１内の気体を排出し、そのインク室２１内を減圧して負圧を発生させることにより、インクタンク３０からインク室２１内にインクを供給する。そして、インク室２１内のインクＩの量を検知する不図示のインク量センサによって、インク室２１内のインクＩの液面がインク保持部材２４の底面よりも高くなったことが検出されるまで、インクタンク３０からインク室２１内にインクを供給する。インク量センサとしては、例えば、インク室２１内に複数の電極を備えた液面センサを用いることができる。その液面センサは、インクの液面が所定位置に達したときに、電極同士がインクによって電気的に導通あるいは不導通となることによって、インクの液面を検出する構成となっている。また、インク量センサは、インク室２１内のインクＩの量を検知することができればよく、インクの液面を検知する構成のみに特定されない。

インクＩの液面がインク保持部材２４の底面よりも高くなるまでインクを供給した後は、図１２（ｂ）のように、ポンプ５５を一方向に回転させてインク室２１内に気体を導入し、そのインク室２１内を加圧する。これにより、インク室２１内のインクはインク保持部材２４の流路２４Ａを通してインクタンク３０に戻される。その後、図１３（ａ）のように、インク室２１内のインクＩの液面がインク保持部材２４の底面から離れてから、図１３（ｂ）のように、インク保持部材２４の流路２４Ａ内のインクがインクタンク３０に戻される。

このように、インクタンク３０に対してインクを出し入れするインクを攪拌動作は、所定回数繰り返してもよい。また、このようなインクの攪拌動作は、インク保持部材２４の流路２４Ａ内のインクをインクタンク３０内に出し入れする図１１の場合と比較して、１回の攪拌動作においてインクタンク３０に対してインクを出し入れするインクを増大させることができる。この結果、インクタンク３０内のインクをより効果的に攪拌することができる。

また、ポンプ５５によってインク室２１内のインクＩをインクタンク３０に戻す際に、インク室２１内を断続的に加圧したり、インク室２１内に加圧力を変化（強弱）させてもよい。さらに、インクタンク３０の放置期間の長さに応じて、インクタンク３０に対するインクの出し入れの量を変更してもよい。例えば、インクタンク３０の放置期間が長いほど、インクタンク３０からインク室２１内に供給するインク量を多くして、その後に、インク室２１からインクタンク３０に戻すインクの量を多くすることができる。また、インクタンク３０の放置期間に応じて、図１１のようなインクの攪拌動作と、図１２および図１３のようなインクの攪拌動作と、を切換えて実行するようにしてもよい。また、インクタンク３０に対するインクの出し入れの量は、１回の攪拌動作において変更するだけではなく、攪拌動作の実行回数に応じて変更することもできる。

（インクの供給開始時）
インクが存在していない記録ヘッド２０にインクタンク３０を接続したときには、キャップ６０を記録ヘッド２０の吐出口形成面に密着させたキャッピング状態としてから、そのキャップ６０の内部をポンプ５５によって吸引する。これにより、図６（ａ）のように、記録ヘッド２０にインクタンク３０内のインクを供給することができる。また、ポンプ５５によって負圧を発生させて、その負圧をバッファ室５４、弁５３、および開口部２５を通してインク室２１内に作用させることによって、記録ヘッド２０にインクタンク３０内のインクを供給することもできる。前者のキャップ６０を用いて吸引する場合には、吸引回復動作時と同様に、キャップ６０内に画像の記録に寄与しないインクが排出されることになる。一方、後者のように開口部２５を通して吸引する場合には、記録に寄与しないインクの排出させることなく記録ヘッド２０内にインクを供給して、インクの消費を抑えることができる。

記録ヘッド２０のインク室２１内に供給する供給量は、インク室２１内のインク量を検知する不図示のインク量センサ（インクの液面センサなど）を用いることにより、最適な量に調整することができる。吐出口２０Ａにおけるインクのメニスカスは、キャッピング状態のキャップ６０の内部をポンプ５５によって吸引する吸引回復動作によって形成することができる。

また、記録ヘッド２０に接続されているインクタンク３０内のインク残量がなくなって記録ヘッド２０内のインク量が減少した後、その記録ヘッド２０に新たなインクタンク３０を接続した場合には、記録ヘッド２０内のインク量を最適な量まで増やす必要がある。この場合には、ポンプ５５によって発生した負圧を開口部２５から導入して、新たに接続されたインクタンク３０内のインクを記録ヘッド２０内に供給することができる。また、記録ヘッド２０内のインク量がインク量センサによって検知できない程度にまで減少したときには、開口部２５を通して記録ヘッド２０内に負圧を導入することにより、インクタンク３０内のインクを記録ヘッド２０内に供給することができる。

このように、開口部２５を通して、記録ヘッド２０内に負圧（記録ヘッド２０内を減圧するための吸引力）を導入することにより、インクを無駄に消費することなく、記録ヘッド２０内にインクを供給することができる。このようなインクの供給時には、キャップ６０をキャッピング状態としてもよい。

上述した実施形態においては、インク保持部材２４を記録ヘッド２０側に備えている。しかし、そのインク保持部材２４はインクタンク３０側に備えてもよく、あるいは記録ヘッド２０が装着される記録装置側の記録ヘッド装着部に備えてもよい。同様に、フィルタ部材２３はインクタンク３０側に備えてもよく、あるいは記録ヘッド２０が装着される記録装置側の記録ヘッド装着部に備えてもよい。

また、記録動作時における記録ヘッド２０内の負圧変動を小さく抑えるために、開口部２５を通して記録ヘッド２０内の圧力を制御してもよい。記録ヘッド２０内に加圧力を供給するときには、開口部２５は気体及び／又は液体の導入により加圧力の導入を許容する加圧力導入部として機能し、移送部５１は加圧力を供給可能な加圧力供給路として機能する。また、記録ヘッド２０内に吸引（減圧）力を作用させるときには、開口部２５は気体及び／又は液体の排出による吸引力の導入を許容する吸引力導入部として機能し、移送部５１は吸引力を供給可能な吸引力供給路として機能する。開口部２５は、このような加圧を行う導入部と吸引を行う排出部とに分けて備えてもよい。また、それらの加圧力および吸引力は、記録ヘッド２０内を加圧する圧力および減圧する圧力であればよく、必ずしも大気圧を基準とする正圧および負圧に限定されない。

本発明は、フルラインタイプの記録装置の他、記録ヘッドの移動と、記録媒体の搬送動作と、を伴って画像を記録するシリアルスキャンタイプの記録装置等、種々の記録方式の記録装置に対して適用することができる。

また、本発明の液体吐出ヘッドは、インクを吐出可能なインクジェット記録ヘッドの他、種々の液体を吐出するためのヘッドとして広く適用することができる。例えば、液流路内に供給される種々の処理液や薬剤などを吐出するためのヘッドとして用いることもできる。また、本発明の液体吐出装置は、インクジェット記録ヘッドを用いるインクジェット記録装置の他、種々の処理液や薬剤などを処理部材に付与するための装置として、広く適用することができる。

２０ 記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
２１ インク室（液室）
２２ インク供給部（液体供給部）
２３ フィルタ部材
２４ インク保持部材
２４Ａ 流路
２５ 開口部
５１ 移送部 ５５ ポンプ
１００ インクジェット記録装置（液体吐出装置）

Claims (14)

1. 液体を吐出口から吐出可能な液体吐出ヘッドにおいて、
   液体を収納する液室と、
   前記液室に連通し、前記液体吐出ヘッドに対して着脱可能であり、負圧発生部を内部に備える液体収納容器から前記液室への液体の供給を許容する液体供給部と、
   前記液室に連通し、前記液室の内部へ少なくとも気体が流入可能な開口部と、
   を有し、
   前記液室内は前記液体収納容器内部の前記負圧発生部により負圧となり、
   前記開口部は制御信号によって開放されると共に、前記吐出口から液体が吐出される際には、前記開口部を閉鎖状態に維持するように前記開口部を開放する制御信号が出力されないことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 液体を吐出口から吐出可能な液体吐出ヘッドにおいて、
   液体を収納する液室と、
   前記液室に連通し、負圧発生部を内部に備える液体収納容器から前記液室への液体の供給を許容する液体供給部と、
   前記液室に連通し、前記液室の内部へ少なくとも気体が流入可能な開口部と、
   前記液体供給部と前記液室との間を連通する流路を、該流路の液体のメニスカス力が前記吐出口の液体のメニスカス力よりも小さくなるように形成し、液体を、該液体の下面にメニスカスが形成された状態で保持する流路形成部と、
   を有し、
   前記液室内は前記液体収納容器内部の前記負圧発生部により負圧となり、
   前記開口部は制御信号によって開放されると共に、前記吐出口から液体が吐出される際には、前記開口部を閉鎖状態に維持するように前記開口部を開放する制御信号が出力されないことを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 前記液室は、液体を収容する液体収容部と気体を収容する気体収容部とを含み、
   前記開口部は前記気体収容部に連通していることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記液室は、液体を収容する液体収容部と気体を収容する気体収容部とを含み、
   前記液体供給部は前記気体収容部に連通し、前記液室の内部は、前記負圧発生部により負圧が付与されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記液室内の液体の量を検出するための検出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記検出手段は、前記液室内の液体の液面の高さを検出するために設けられていることを特徴とした請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを用い、前記液体吐出ヘッドから吐出される液体を記録媒体に付与する液体吐出装置において、
   前記液体吐出ヘッドとして、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを用い、
   前記液室に連通する前記液体吐出ヘッドの開口部に、少なくとも気体を移送するための移送部を備えることを特徴とする液体吐出装置。
8. 液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを用い、前記液体吐出ヘッドから吐出される液体を記録媒体に付与する液体吐出装置において、
   前記液体吐出ヘッドとして請求項３に記載の液体吐出ヘッドを用い、
   前記開口部を通して前記気体収容部に気体を移送するための移送部を備えることを特徴とする液体吐出装置。
9. 液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを用い、前記液体吐出ヘッドから吐出される液体を記録媒体に付与する液体吐出装置において、
   前記液体吐出ヘッドとして請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを用い、
   前記液体吐出ヘッドの開口部を通して前記液室に、少なくとも気体に移送するための移送部と、
   負圧を付与した液体を前記液体供給部に供給可能な液体供給路を備えることを特徴とする液体吐出装置。
10. 液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを用い、前記液体吐出ヘッドから吐出される液体を記録媒体に付与する液体吐出装置において、
    前記液体吐出ヘッドとして請求項２に記載の液体吐出ヘッドを用い、
    前記流路のメニスカスを移動させかつ前記吐出口のメニスカスが維持される程度に、前記開口部を通して前記液室に少なくとも気体を移送するための移送部を備えることを特徴とする液体吐出装置。
11. 液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを用い、前記液体吐出ヘッドから吐出される液体を記録媒体に付与する液体吐出装置において、
    前記液体吐出ヘッドとして請求項２に記載の液体吐出ヘッドを用い、
    前記吐出口のメニスカスを移動させかつ前記流路のメニスカスが維持される程度に、前記開口部を通して前記液室に液体及び／又は気体を移送するための移送部を備えることを特徴とする液体吐出装置。
12. 前記液体吐出ヘッドが液体を吐出しないときに、前記移送部を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
13. 前記移送部を開閉可能な開閉部をさらに備え、
    前記開閉部は、開くことによって前記液室と前記液室の外部とを連通可能に構成されていることを特徴とする請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
14. 前記開閉部を制御する制御部をさらに備え、
    前記制御部は、前記開閉部を開くことによって前記液室と前記液室の外部とを連通させた後、前記開閉部を閉じることを特徴とする請求項１３に記載の液体吐出装置。

Images