WO2016190349A1 - インクジェットヘッド、インクジェットヘッドの気泡除去方法及びインクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェットヘッド、インクジェットヘッドの気泡除去方法及びインクジェット記録装置 Download PDF

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一樹 比江島
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コニカミノルタ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an ink jet head, a method for removing bubbles in an ink jet head, and an ink jet recording apparatus.
  • the present invention relates to an ink jet recording apparatus.
  • an ink jet head bubbles in an ink storage chamber (also referred to as a common ink chamber) that stores ink to be supplied in common to a plurality of pressure chambers remain in the pressure chamber or in the vicinity of the pressure chamber, so Ink ejection may be affected.
  • an ink jet head provided with an ink storage chamber with a filter for preventing contaminants and bubbles in the ink from flowing into the pressure chamber has an air bubble attached under the filter (pressure chamber side). Bubbles may flow into the pressure chamber and affect ink ejection.
  • an ink storage chamber is divided into an upstream side and a downstream side by a filter, and an ink inlet and a circulation outlet are provided in the upstream ink chamber, whereby ink is circulated on the upstream side to generate bubbles.
  • Patent Document 1 Is known (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 since the circulating flow only passes through the ink chamber on the upstream side of the filter, the bubbles remaining under the filter cannot be discharged to the outside.
  • a bubble removal path communicating with the downstream side of the filter via a filter is provided in the ink storage chamber, and the ink is pressurized and introduced from the ink inflow path, and bubbles are passed through the filter.
  • An ink jet head has been proposed in which bubbles remaining on the downstream side of the filter are removed by flowing out from the extraction path (Patent Document 3).
  • an object of the present invention is to provide an inkjet head, an inkjet head bubble removal method, and an inkjet recording apparatus that can efficiently remove residual bubbles in an ink storage chamber provided with a filter.
  • a nozzle that ejects ink; a pressure chamber that communicates with the nozzle; an ink manifold that forms an ink reservoir chamber that communicates with the pressure chamber; and a filter disposed within the ink manifold, wherein the ink reservoir chamber comprises: And an upstream ink chamber far from the pressure chamber and a downstream ink chamber near the pressure chamber with the filter interposed therebetween, and an inflow path and a first outflow path communicate with the upstream ink chamber, respectively.
  • An inkjet head in which a second outflow path communicates with the downstream ink chamber without passing through the filter, A pressure loss is applied to the first outflow path and / or ink is sucked from the second outflow path and the ink flowing into the upstream ink chamber from the inflow path is passed through the filter to the downstream ink chamber.
  • the ink jet head is configured so that ink flows simultaneously into the upstream ink chamber and the downstream ink chamber by causing the ink to also flow. 2.
  • a flow rate adjusting member is provided in the first outflow path so as to impart pressure loss by partially narrowing a cross-sectional area of the first outflow path. 3.
  • a method for removing air bubbles from an ink jet head wherein a second outflow path communicates with the downstream ink chamber without passing through the filter, and ink is allowed to flow from the inflow path to remove residual bubbles in the ink storage chamber.
  • a pressure loss is applied to the first outflow path and / or ink is sucked from the second outflow path and the ink flowing into the upstream ink chamber from the inflow path is passed through the filter to the downstream ink chamber.
  • Ink jet air bubble removal method in which ink is allowed to flow simultaneously into the upstream ink chamber and the downstream ink chamber. 9.
  • the flow rate adjusting member is a constricting member that is held in the first outflow path and partially reduces the flow path of the first outflow path.
  • 11. The method of removing bubbles in an ink jet head according to 8, 9, or 10, wherein ink is sucked from the second outflow path by providing a suction pump in the second outflow path.
  • 12 12.
  • 13 13 The method of removing bubbles in an ink jet head according to any one of 8 to 12, wherein the first outflow path and the second outflow path are joined together by a pipe connection portion.
  • an inkjet head an inkjet head bubble removal method, and an inkjet recording apparatus that can efficiently remove residual bubbles in an ink storage chamber provided with a filter.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part showing an example of an inkjet recording apparatus according to the present invention. Partial enlarged sectional view of the inkjet head shown in FIG.
  • the perspective view which shows an example of the constriction member which shows the state which notched the 1st outflow pipe partially (A) (b) is a figure explaining the bubble removal method which concerns on this invention
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part showing an example of an ink jet recording apparatus according to the present invention, and shows a partial cross section of an ink jet head.
  • the ink jet recording apparatus 100 records an image by ejecting ink from the ink jet head 1 onto a recording medium transported in a certain direction (sub-scanning direction) by a transport unit (not shown).
  • the ink jet head 1 is mounted on a carriage (not shown), and ejects ink from a nozzle toward a recording medium in the process of moving the carriage along the main scanning direction.
  • the ink jet head 1 is installed such that main scanning is performed in the horizontal direction and the ink ejection direction from the nozzles is downward in the vertical direction.
  • the inkjet recording apparatus 100 includes, for example, yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and K (black) ink colors.
  • a plurality of inkjet heads 1 are provided.
  • an ink tank 101 for storing ink and the ink jet head 1 are communicated with each other by an ink supply pipe 102 and an ink return pipe 103.
  • a circulation pump 105 that is driven and controlled by the control unit 104 of the ink jet recording apparatus 100 is provided in the middle of the ink supply pipe 102.
  • the circulation pump 105 When the circulation pump 105 is driven, the ink in the ink tank 101 is supplied to the inkjet head 1 via the ink supply pipe 102, and the ink (ink including bubbles and the like) is supplied from the inkjet head 1 to the ink return pipe 103. Is returned to the ink tank 101.
  • the ink supply pipe 102, the control unit 104, and the circulation pump 105 constitute an ink supply unit that supplies ink in the ink tank 101 to the inkjet head 1.
  • the ink tank 101 is not particularly limited, but is preferably partitioned into an ink supply chamber 101b and an ink return chamber 101c by a partition plate 101a that does not reach the bottom plate of the tank.
  • One end of the ink supply tube 102 is disposed in the ink supply chamber 101b, and one end of the ink return tube 103 is disposed in the ink return chamber 101c.
  • the partition plate 101a is provided to sufficiently deaerate ink so that bubbles in the ink returned to the ink return chamber 101c are not supplied from the ink supply pipe 102 again. Since the bubbles themselves have high buoyancy, the bubbles are restricted from passing under the partition plate 101a and being sent to the ink supply chamber 101b.
  • Such an embodiment is a preferred embodiment when the ink is circulated.
  • FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of the inkjet head 1.
  • the inkjet head 1 has a head chip 2, a substrate 3 bonded to the head chip 2, and an ink manifold 4 bonded to a surface opposite to the head chip 2 with the substrate 3 interposed therebetween.
  • a nozzle plate 21 having nozzles 22 is bonded to the surface opposite to the substrate 3.
  • the inkjet head 1 shown in this embodiment is installed and used so that the ejection surface 1S faces the lower side in FIGS.
  • “upper” or “lower” is based on the use state shown in FIGS. Accordingly, the upper side in FIGS. 1 and 2 is “upper” and the lower side is “lower”.
  • the head chip 2 has a pressure chamber 23.
  • the number of pressure chambers 23 is not particularly limited. In the head chip 2 shown in the present embodiment, a plurality of pressure chambers 23 are arranged along the X direction which is the longitudinal direction of the head chip 2.
  • the pressure chamber 23 applies ejection pressure to the ink inside, and ejects ink from the nozzle 22 communicating with one end of the pressure chamber 23.
  • the other end of the pressure chamber 23 is opened on the end surface of the head chip 2 on the substrate 3 side.
  • the head chip 2 is illustrated in which the partition wall that separates the adjacent pressure chambers 23 and 23 is the drive wall 24 formed by a piezoelectric element.
  • the drive wall 24 undergoes shear deformation when a drive signal of a predetermined voltage is applied to a drive electrode (not shown) formed on a surface facing the pressure chamber 23, for example, from the control unit 104.
  • a drive signal of a predetermined voltage is applied to a drive electrode (not shown) formed on a surface facing the pressure chamber 23, for example, from the control unit 104.
  • the drive walls 24, 24 on both sides of the pressure chamber 23 undergo shear deformation, the pressure chamber 23 expands or contracts. As a result, pressure is applied to the ink in the pressure chamber 23, and the ink is ejected from the nozzle 22.
  • the substrate 3 is a glass substrate, for example, and has wiring (not shown) for applying a voltage to the drive electrodes of the drive walls 24 of the head chip 2.
  • the substrate 3 is bonded to the end face of the head chip 2 where the other end of the pressure chamber 23 is open.
  • the size of the substrate 3 is larger than the end face of the head chip 2. For this reason, the outer periphery of the substrate 3 protrudes outside the head chip 2.
  • the substrate 3 is formed with through holes 31 that individually communicate with the pressure chambers 23 of the head chip 2 and allow ink to flow into the pressure chambers 23.
  • the ink manifold 4 is formed of a synthetic resin or the like into a horizontally long box shape having an opening 4a on one surface, and is bonded to the substrate 3 so as to close the opening 4a.
  • the internal space of the ink manifold 4 forms an ink storage chamber 41 in which ink supplied from the ink tank 101 is stored.
  • the ink storage chamber 41 communicates with all the pressure chambers 23 of the head chip 2 through the through holes 31 of the substrate 3. Accordingly, the ink in the ink storage chamber 41 is commonly supplied to all the pressure chambers 23 through the respective through holes 31.
  • a filter 42 formed of a mesh-like metal or resin porous body is arranged substantially parallel to the substrate 3 so that the ink storage chamber 41 is divided into two in the vertical direction in FIG. Has been. Accordingly, the ink storage chamber 41 is divided into an upstream ink chamber 411 far from the pressure chamber 23 and a downstream ink chamber 412 near the pressure chamber 23 with the filter 42 interposed therebetween.
  • the filter 42 prevents bubbles and contaminants contained in the ink flowing into the upstream ink chamber 411 via the ink supply pipe 102 from flowing into the downstream ink chamber 412.
  • the filter 42 is one of the pressure loss elements when the ink supplied to the ink storage chamber 41 flows into the downstream ink chamber 412.
  • the pressure loss factor in the ink pump circulation, the length of the pipe, the number of bent parts of the pipe, and the like can be considered, but these are negligible compared with the pressure loss of the filter.
  • the circulation pump 105 has a pressure exceeding the pressure loss due to the pressure loss element such as the filter 42.
  • a damper member 43 in which a gas is sealed is disposed in the downstream ink chamber 412.
  • the damper member 43 is arranged at a predetermined distance from the substrate 3 so that a damper surface 431 formed of a flexible film faces the substrate 3.
  • the damper member 43 absorbs a pressure wave propagating from the pressure chamber 23 to the ink storage chamber 41 when ink is ejected. As a result, the influence of the pressure wave generated in the pressure chamber 23 on the other pressure chambers 23 via the ink storage chamber 41 can be reduced.
  • pipe joint portions 44a, 44b, and 44c are raised upward.
  • the pipe joint portion 44 a communicates with the upstream ink chamber 411 and forms an ink inflow port for allowing ink to flow into the upstream ink chamber 411.
  • One end of the inflow pipe 5a is connected to the pipe joint portion 44a. Thereby, the inflow pipe 5 a communicates with the upstream ink chamber 411.
  • the pipe joint portion 44 a and the inflow pipe 5 a constitute an inflow path that communicates with the upstream ink chamber 411 in the inkjet head 1.
  • the pipe joint portion 44b communicates with the upstream ink chamber 411 and forms a first ink outflow port for allowing ink to flow out from the upstream ink chamber 411 together with air bubbles.
  • One end of the first outflow pipe 5b is connected to the pipe joint portion 44b.
  • the first outflow pipe 5b communicates with the upstream ink chamber 411.
  • pipe joint portion 44b and the first outflow pipe 5b constitute a first outflow path that communicates with the upstream ink chamber 411 in the inkjet head 1.
  • the pipe joint portion 44c communicates with the downstream ink chamber 412 and forms a second ink outflow port for allowing ink to flow out from the downstream ink chamber 412 together with air bubbles.
  • One end of the second outflow pipe 5c is connected to the pipe joint 44c.
  • the filter 42 does not cover the opening of the pipe joint portion 44c. Thereby, the second outflow pipe 5 c communicates with the downstream ink chamber 412 without passing through the filter 42.
  • the pipe joint portion 44 c and the second outflow pipe 5 c constitute a second outflow path that communicates with the downstream ink chamber 412 without the filter 42 in the inkjet head 1.
  • the inner diameter of the first outflow path constituted by the pipe joint portion 44b and the first outflow pipe 5b, and the second outflow path constituted by the pipe joint portion 44c and the second outflow pipe 5c. are set to have the same inner diameter.
  • the pipe joint part 44a and the pipe joint part 44b are arranged apart from each other at both ends in the longitudinal direction of the upstream ink chamber 411.
  • the pipe joint portion 44a is disposed on the left side in FIG. 1 on the upper surface of the ink manifold 4, and the pipe joint portion 44b is disposed on the right side in FIG.
  • the ink that has flowed into the upstream ink chamber 411 from the inflow pipe 5a can flow over the entire upstream ink chamber 411 toward the first outflow pipe 5b. Therefore, it is difficult to form a portion where the ink stays in the upstream ink chamber 411, and bubbles in the ink can be more efficiently removed.
  • the pipe joint portion 44c is disposed near the end of the downstream ink chamber 412 on the side farther from the pipe joint portion 44a than the pipe joint portion 44b.
  • the ink manifold 4 in this embodiment is formed such that the downstream ink chamber 412 protrudes further to the right in the longitudinal direction in FIG. 1 than the upstream ink chamber 411.
  • the pipe joint part 44c is arrange
  • the ink jet head 1 is joined by connecting the first outflow pipe 5b and the second outflow pipe 5c to a common pipe connecting member 6, which is a preferred embodiment in the present invention.
  • the pipe connecting member 6 has two inlets 6a and 6b and one outlet 6c.
  • the inlets 6a and 6b are connected to the outlet ends of the first outlet pipe 5b and the second outlet pipe 5c.
  • An outlet pipe 61 is connected to the outlet 6c.
  • the pipe connection member 6 joins the ink flowing through the first outflow pipe 5b and the second outflow pipe 5c, and causes the ink to flow out from one outlet 6c.
  • Such a pipe connection member 6 can use, for example, a T-shaped joint, a Y-shaped joint, or the like.
  • connection joint portions 7a and 7b are connection means for connecting the inkjet head 1 to piping or the like constituting an ink circulation system on the inkjet recording apparatus 100 side.
  • the connecting joint portion 7a is detachably connected to the connecting joint portion 106a communicating with the ink supply pipe 102 on the ink jet recording apparatus 100 side
  • the connecting joint portion 7b is connected to the ink jet recording apparatus 100. It is detachably connected to a connecting joint portion 106b communicating with the ink return pipe 103 on the side.
  • the inkjet head 1 is installed so that ink can be supplied and returned to the inkjet recording apparatus 100.
  • the first outflow pipe 5b and the second outflow pipe 5c are joined to the single outlet pipe 61 by the single pipe connecting member 6, and therefore, the inkjet recording apparatus 100.
  • the connection part with the side piping or the like is also only required at two locations of the inflow pipe 5a (connecting joint part 7a) and the outlet pipe 61 (connecting joint part 7b). Therefore, the number of connection parts with the piping or the like on the ink jet recording apparatus 100 side does not increase, and the connection work does not become complicated.
  • the inkjet head 1 shown in the present embodiment includes only two locations of the inflow pipe 5a (connecting joint portion 7a) and the outlet pipe 61 (connecting joint portion 7b), and the connecting joint portions 106a and 106b on the ink jet recording apparatus 100 side. Since the structure is connected, there is also an effect of having compatibility with an ink jet head of an existing ink jet recording apparatus provided with a circulation mechanism. That is, in general, an ink jet recording apparatus having a circulation mechanism that circulates ink in an ink manifold has a structure in which piping connection is made to each ink jet head at two locations, an ink inflow portion and an outflow portion. For this reason, according to the inkjet head 1 shown in the present embodiment, it is possible to replace and install by connecting only two places of the connection joint portions 7a and 7b without changing the design of the existing apparatus.
  • a check valve 8 is provided in the second outflow pipe 5c.
  • the check valve 8 functions to permit the outflow of ink from the downstream ink chamber 412 toward the pipe connection member 6 and to block the flow of ink on the opposite side.
  • the filter 42 is clogged by impurities contained in the ink and the pressure on the downstream ink chamber 412 side is reduced, a pressure difference is generated between the upstream ink chamber 411 and the upstream ink chamber 411.
  • the ink flowing out from the first outflow pipe 5b may flow backward from the pipe connecting member 6 to the second outflow pipe 5c.
  • the check valve 8 By providing the check valve 8 in the second outflow pipe 5c, it is possible to prevent bubbles and foreign substances from entering the downstream ink chamber 412 due to the back flow of ink.
  • the aspect which provides the non-return valve 8 is a preferable aspect when the 1st outflow pipe 5b and the 2nd outflow pipe 5c are made to merge by the piping connection member 6.
  • FIG. This check valve 8 is also one of the pressure loss elements.
  • a pressure loss is applied to the first outflow path.
  • a flow rate adjusting member that partially narrows the cross-sectional area of the first outflow path is provided in the first outflow path.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the first outflow pipe 5b provided with an example of the flow rate adjusting member is partially cut away.
  • 1 and 3 is a narrowing member 9 that is held in the first outflow pipe 5b and partially reduces the flow path of the first outflow pipe 5b. According to this, it is possible to easily provide a flow rate adjusting member that imparts a desired pressure loss to the first outflow path by simply connecting the first outflow pipe 5b holding the constriction member 9 in advance to the pipe joint portion 44b. it can.
  • the constricting member 9 integrally has large-diameter portions 92 and 92 having a diameter larger than that of the small-diameter portion 91 on the both end sides of the small-diameter portion 91.
  • the material of the constricting member 9 is not particularly limited, and examples thereof include metals such as stainless steel, ceramics, and synthetic resins that are excellent in ink impermeability, easy to insert into the first outflow pipe 5b, and excellent in corrosion resistance to ink.
  • the outer diameters of the large diameter portions 92 and 92 are formed such that the outer peripheral surface thereof can be in close contact with the inner peripheral surface of the first outflow pipe 5b. Therefore, after the constriction member 9 is inserted into the first outflow pipe 5b, the large diameter portions 92 and 92 are brought into close contact with the inner peripheral surface of the first outflow pipe 5b, whereby a predetermined position in the first outflow pipe 5b is obtained. Retained.
  • the narrowing member 9 is formed with a small-diameter portion 91 and a flow passage hole 94 extending vertically through the large-diameter portions 92 and 92. Since the large diameter portions 92 and 92 are in close contact with the inner peripheral surface of the first outflow pipe 5b, the flow path in the first outflow pipe 5b at the portion where the narrowing member 9 is disposed is only the flow path hole 94. . Accordingly, the narrowing member 9 partially narrows the flow passage cross-sectional area of the first outflow pipe 5b by the flow passage hole 94, and loses the pressure of the ink flowing in the first outflow pipe 5b.
  • a groove 93 extending along the axial direction is formed on a part of the outer peripheral surface of the large-diameter portion 92 on the ink inflow side. Due to the groove 93, air bubbles in the ink flow between the inner wall of the first outflow pipe 5b and the small diameter portion 91, and this air is trapped. Since this air is in contact with the ink in the first outflow pipe 5b, it plays the role of a damper. The role of the damper is to prevent the carriage vibration from propagating inside the head. When the ink is deaerated, the air between the inner wall of the first outflow pipe 5b and the small diameter portion 91 decreases, but this air is filled by the gas permeability of the tube.
  • the large diameter portion 92 may be provided only on the ink outflow side. Further, when the flow rate adjusting member 9 does not need to have a damper function, the small diameter portion 91 may not be provided.
  • the pressure loss applied by the constricting member 9 is caused by the fact that the ink flowing into the ink storage chamber 41 flows through the upstream ink chamber 411 toward the first outflow pipe 5b, and at the same time, a part of the ink passes through the filter 42. This is a pressure loss that passes through and flows through the downstream ink chamber 412 toward the second outflow pipe 5c. This pressure loss is adjusted by the inner diameter of the flow path hole 94.
  • the ink flowing into the ink storage chamber 41 from the inflow pipe 5a passes through the upstream ink chamber 411 and flows out from the first outflow pipe 5b.
  • Part of the ink pressure is lost and part of the ink pressure is lost.
  • the pressure corresponding to the loss becomes a pressure at which the ink can pass through the filter 42 by appropriately adjusting the inner diameter of the flow path hole 94. Therefore, part of the ink that has flowed into the upstream ink chamber 411 passes through the filter 42 and flows into the downstream ink chamber 412.
  • the ink that has flowed into the upstream ink chamber 411 flows not only through the upstream ink chamber 411 but also through the filter 42 into the downstream ink chamber 412 at the same time.
  • the remaining bubbles in the ink storage chamber 41 are allowed to flow through the upstream ink chamber 411 to the first outflow only by flowing ink from the inflow pipe 5 a.
  • it can be discharged from the second outflow pipe 5c through the downstream ink chamber 412 with the filter 42 therebetween. Therefore, the residual bubbles in the entire ink storage chamber 41 can be efficiently removed without the need for opening / closing control of the opening / closing valve or the like as in the prior art.
  • the ink in the downstream ink chamber 412 is also circulated through the filter 42 when the ink is circulated with the ink tank 101 during image recording. Can be made. For this reason, air bubbles drawn from the nozzles 22 during image recording can be quickly discharged.
  • ink containing particles or pigments that easily settle is used, sedimentation of particles or pigments in the downstream ink chamber 412 during image recording is effectively suppressed, and the ink density distribution is reduced. Can be suppressed.
  • the specific inner diameter of the flow path hole 94 of the constriction member 9 takes into consideration the pressure loss of the filter 42, the check valve 8, etc., which are pressure loss elements, and the pressure loss of the first outflow path becomes the desired pressure loss. Is adjusted as appropriate.
  • the inner diameter of the flow path hole 94 of the constriction member 9 is adjusted so that the ink flow rate flowing out from the first outflow tube 5b and the ink flow rate passing through the filter 42 and outflowing from the second outflow tube 5c are uniform. In this case, the ink can flow evenly in the upstream ink chamber 411 and the downstream ink chamber 412. This is a preferable mode particularly when ink is initially introduced because ink can be quickly stored in the upstream ink chamber 411 and the downstream ink chamber 412.
  • the ink flow rate flowing out from the first outflow tube 5b and the ink flow rate flowing through the filter 42 and out of the second outflow tube 5c are made different. You can also For example, since the ink flow rate that passes through the filter 42 and flows out from the second outflow tube 5c is larger than the ink flow rate that flows out from the first outflow tube 5b, there are also bubbles that are difficult to remove attached to the lower surface of the filter 42. It can be easily removed.
  • constriction member 9 shown in FIG. 3 is merely an example, and the specific structure is not limited to that shown in FIG.
  • the large diameter portion 92 may be provided only on one side. Further, the small diameter portion 91 may not be provided.
  • the bubble removing operation in the inkjet recording apparatus 100 is performed by controlling the driving of the circulation pump 105 according to a predetermined program stored in advance in the control unit 104, for example.
  • control unit 104 drives the circulation pump 105 to cause the ink in the ink tank 101 to flow into the ink storage chamber 41 in the ink manifold 4 from the inflow pipe 5a with a predetermined pressure.
  • the ink that has flowed into the ink storage chamber 41 flows toward the first outflow pipe 5b through the upstream ink chamber 411 (FIG. 4A).
  • the first outflow pipe 5 b is provided with a constriction member 9 as a flow rate adjusting member in consideration of pressure loss such as the filter 42 and the check valve 8. Therefore, a part of the ink about to flow out from the first outflow pipe 5b is stopped by the constriction member 9, and the ink pressure is partially lost.
  • the pressure corresponding to the loss is a pressure at which ink can pass through the filter 42 by appropriately adjusting the inner diameter of the flow path hole 94. Accordingly, a part of the ink flowing in the upstream ink chamber 411 flows into the downstream ink chamber 412 through the filter 42 (FIG. 4B).
  • the ink storage chamber 41 passes through the upstream ink chamber 411 and flows out of the first outflow pipe 5b as it is, and passes through the filter 42 and flows into the downstream ink chamber 412. A flow of ink flowing out from the second outflow pipe 5c through the ink chamber 412 is simultaneously formed (FIG. 4C).
  • the ink flowing into the ink storage chamber 41 flows out from both the first outflow pipe 5b and the second outflow pipe 5c. At this time, the remaining bubbles in the upstream ink chamber 411 are discharged from the first outflow pipe 5b together with the ink, and the remaining bubbles in the downstream ink chamber 412 are discharged from the second outflow pipe 5c together with the ink.
  • the control unit 104 stops the driving of the circulation pump 105 after continuing for a predetermined time set in advance.
  • a sensor for detecting bubbles in the ink is provided in the ink return pipe 103, and when this sensor no longer detects bubbles in the ink flowing in the pipe, the driving of the circulation pump 105 is stopped. Also good. As a result, the bubble removing operation is completed, and the ink storage chamber 41 is filled with ink.
  • the ink jet head 1 not only causes the ink to flow out from the first outflow pipe 5b only by flowing the ink into the ink storage chamber 41, but also causes the ink to flow out from the second outflow pipe 5c via the filter 42. Can be drained. Since it is not necessary to operate the on-off valve or the like to remove bubbles, and to separately cause ink to flow out of the upstream ink chamber 411 and the downstream ink chamber 412, the ink storage chamber can be obtained without complicating the structure of the inkjet head 1. Residual bubbles in 41 can be efficiently removed.
  • the bubble removal operation can be performed as compared with the case where the bubble removal operation is individually performed in each of the ink chambers 411 and 412. This time can be shortened and ink consumption for removing bubbles can be suppressed.
  • the above bubble removal operation can be performed not only when ink is initially introduced but also when an image is recorded on a recording medium.
  • the circulation pump 105 by driving the circulation pump 105 during image recording, not only the ink in the upstream ink chamber 411 but also the ink in the downstream ink chamber 412 between the filter 42 and the pressure chamber 23 can be circulated. .
  • the ink circulation not only removes bubbles even during image recording, but also supplies homogeneous ink having no density distribution to each pressure chamber 23. For this reason, a higher quality image can be formed.
  • an inkjet head As described above, according to the present invention, it is possible to provide an inkjet head, an inkjet head bubble removal method, and an inkjet recording apparatus that can efficiently remove residual bubbles in an ink storage chamber equipped with a filter. .
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a main part showing another example of the ink jet recording apparatus according to the present invention, in which the ink jet head is partially shown in cross section. Since the site
  • suction pump 10 is driven by the control of the control unit 104 and forcibly sucks the ink in the second outflow pipe 5c.
  • the drive amount (suction amount) of the suction pump 10 at this time is such that a part of the ink that flows into the upstream ink chamber 411 can pass through the filter 42 and also flow into the downstream ink chamber 412. 104 is adjusted appropriately.
  • the ink jet head 1 provided with such a suction pump 10, not only does the ink flow into the ink storage chamber 41, but the ink flows out from the first outflow pipe 5 b as well as through the filter 42. Since the ink can also flow out from the second outflow pipe 5c, the residual bubbles in the ink storage chamber 41 can be efficiently removed as in the case where the narrowing member 9 is provided.
  • the suction pump 10 can appropriately adjust the ink flow rate by controlling the drive amount. For this reason, the ink flow rate flowing out from the first outflow tube 5b and the ink flow rate flowing out from the second outflow tube 5c are made uniform, or, for example, the ink flow rate flowing out from the second outflow tube 5c is larger than that of the first outflow tube 5b. As described above, it is possible to easily change the flow rates of ink flowing out from the first outflow pipe 5b and the second outflow pipe 5c only by adjusting the driving amount of the suction pump 10.
  • the negative pressure is generated in the downstream ink chamber 412 by driving the suction pump 10, it is possible to suppress the wasteful discharge of the ink from the nozzles 22 when the ink is initially introduced.
  • the inner diameter of the first outflow path constituted by the pipe joint portion 44b and the first outflow pipe 5b is set the same as the inner diameter of the second outflow path by the pipe joint portion 44c and the second outflow pipe 5c.
  • the suction pump 10 is provided in this way, it is also preferable to make the inner diameter of the second outflow path smaller than the inner diameter of the first outflow path.
  • the flow rate adjusting member provided in the first outflow path constituted by the pipe joint portion 44b and the first outflow pipe 5b is not limited to the narrowing member 9 described above.
  • a flow rate adjusting valve may be provided in the first outflow pipe 5b, and the pressure loss may be applied by partially narrowing the cross-sectional area of the first outflow pipe 5b. Appropriate pressure loss can be imparted to the first outflow passage by appropriately adjusting the opening of the flow regulating valve.
  • the flow rate adjusting member may be a check valve.
  • pressure loss is applied by partially narrowing the cross-sectional area of the flow path from the outside of the first outflow pipe 5b using a sandwiching member or the like. May be.
  • the first outflow pipe 5b is provided with a flow rate adjusting member such as a constriction member 9 to remove bubbles.
  • a flow rate adjusting member such as a constriction member 9 to remove bubbles.
  • the driving amount of the suction pump 10 can be reduced accordingly.
  • the suction pump 10 may be a low capacity pump, and the initial cost and running cost can be reduced.
  • the first outflow pipe is compared with the case where the flow rate adjusting member is provided only in the first outflow pipe 5b.
  • the pressure loss applied to the pipe 5b can be set small.
  • the constriction member 9 is used as the flow rate adjusting member, the inner diameter of the flow path hole 94 can be made larger than when the constriction member 10 is not used together. For this reason, it is possible to use high-viscosity ink that does not easily flow in the narrow flow passage hole 94, and the types of usable ink can be expanded.
  • the ink flowing through the first outflow pipe 5b and the ink flowing through the second outflow pipe 5c are merged by the common pipe connection member 6, but the pipe connection The member 6 is not necessarily provided.
  • the pipe connection The member 6 is not necessarily provided.
  • the check valve 8 of the second outflow pipe 5c becomes unnecessary.
  • ink is circulated between the ink jet head 1 and the ink tank 101.
  • the present invention is not limited to this.
  • the ink that has flowed out of the first outflow pipe 5b and the second outflow pipe 5c is not returned to the ink tank 101 but is returned to the waste ink tank. You may comprise so that it may discharge
  • Inkjet head 1S Discharge surface 2: Head chip 21: Nozzle plate 22: Nozzle 23: Pressure chamber 24: Drive wall 3: Substrate 31: Through hole 4: Ink manifold 4a: Opening 41: Ink reservoir chamber 411: Upstream Side ink chamber 412: Downstream ink chamber 42: Filter 43: Damper member 431: Damper surface 44a, 44b, 44c: Piping joint 5a: Inflow pipe 5b: First outflow pipe 5c: Second outflow pipe 6: Piping connection member 6a, 6b: Inlet 6b: Outlet 61: Outlet pipe 7a, 7b: Connection joint 8: Check valve 9: Narrowing member (flow rate adjusting member) 91: Small diameter part 92: Large diameter part 93: Groove part 94: Channel hole 10: Suction pump (flow rate adjusting member) DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Inkjet recording device 101: Ink tank 102: Ink supply pipe 103: Ink return pipe 104: Control part 105: Circulation

Abstract

本発明は、フィルターを備えたインク貯留室の残留気泡を効率的に除去できるインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの気泡除去方法及びインクジェット記録装置を提供することを課題とし、インクマニホールド4内にフィルター42を備え、インク貯留室41が、フィルター42を挟んで上流側インク室411と下流側インク室412に分かれ、上流側インク室411に流入路44a,5a及び第１流出路44b,5bが連通し、下流側インク室412にフィルター42を介さずに第２流出路44c,5cが連通したインクジェットヘッド1において、第１流出路44b,5bに圧力損失を付与し、及び又は、第２流出路44c,5cからインクを吸引し、流入路44a,5aから上流側インク室411に流入したインクを、フィルター42を通して下流側インク室412にも流入させることにより、上流側インク室411と下流側インク室412に同時にインクが流れるように構成することで解決される。

Description

インクジェットヘッド、インクジェットヘッドの気泡除去方法及びインクジェット記録装置
　本発明はインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの気泡除去方法及びインクジェット記録装置に関し、詳しくは、フィルターを備えたインク貯留室内の残留気泡を効率的に除去できるようにしたインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの気泡除去方法及びインクジェット記録装置に関する。
　インクジェットヘッドでは、複数の圧力室に対して共通に供給するインクを貯留するインク貯留室（共通インク室ともいう。）内の気泡が、圧力室内や圧力室付近に残留することにより、ノズルからのインク射出に影響を与えることがある。特に、インク中の夾雑物や気泡等が圧力室内に流入することを防止するためのフィルターをインク貯留室に備えたインクジェットヘッドは、フィルター下（圧力室側）に気泡が付着している場合、気泡が圧力室内に流入してインク射出に影響を及ぼすおそれがある。
　従来、フィルターを備えたインクジェットヘッドにおいて、インク貯留室をフィルターによって上流側と下流側とに分け、上流側のインク室に流入口及び循環出口を設けることにより、上流側でインクを循環させて気泡を排出させるものが知られている（特許文献１）。しかし、循環流はフィルター上流側のインク室を通過するだけであるため、フィルター下に残留する気泡を外部に排出させることはできない。
　また、液体がフィルターを通過する第１の状態と、液体がフィルターに沿って流れる第２の状態との間でフィルターを回転可能に設けることにより、フィルターを第２の状態にしたときに、フィルターに付着した気泡を外部に排出させるようにしたインクジェットヘッドも知られている（特許文献２）。しかし、この場合、フィルターを回転させるための回転機構が必要となり、インクジェットヘッドの構造が複雑化する問題がある。
　このため、インク流入路及びインク排出路の他に、フィルターを介して該フィルターの下流側と連通する泡抜き路をインク貯留室に設け、インク流入路からインクを加圧流入させ、フィルターを通して泡抜き路から流出させることにより、フィルターよりも下流側に残留する気泡の除去を図るようにしたインクジェットヘッドが提案されている（特許文献３）。
特開２００６－２６３９９６号公報 特開２０１２－７９９号公報 特開２０１２－２１８３９８号公報
　しかしながら、特許文献３記載のインクジェットヘッドにおいて、実際にフィルター下の気泡を泡抜き路から流出させるには、フィルター上流側のインク排出路を閉じた状態でインク流入路からインクを流入させなくてはならない。フィルターは圧力損失を持つため、インク流入路からインクを流入させても、フィルター上流側のインク流出が優先されてしまう。このため、フィルター上流側のインク排出路に電磁弁等の開閉弁を設けて、気泡除去時に開閉制御する必要がある。
　また、インク貯留室の気泡を完全に除去するためには、開閉弁を制御しつつ、フィルター上流側のインクを流出させる工程とフィルター下流側のインクを流出させる工程とをそれぞれ個別に実行する必要があり、気泡除去のための時間及びその間のインク消費量が多くなる問題もある。
　そこで、本発明は、フィルターを備えたインク貯留室の残留気泡を効率的に除去できるインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの気泡除去方法及びインクジェット記録装置を提供することを課題とする。
　本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。
　上記課題は、以下の各発明によって解決される。
　１．
　インクを吐出させるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室に連通するインク貯留室を形成するインクマニホールドと、前記インクマニホールド内に配置されるフィルターとを備え、前記インク貯留室が、前記フィルターを挟んで、前記圧力室から遠い上流側インク室と前記圧力室から近い下流側インク室とに分かれていると共に、前記上流側インク室にそれぞれ流入路及び第１流出路が連通し、前記下流側インク室に前記フィルターを介することなく第２流出路が連通したインクジェットヘッドであって、
　前記第１流出路に圧力損失を付与し、及び又は、前記第２流出路からインクを吸引し、前記流入路から前記上流側インク室に流入したインクを、前記フィルターを通して前記下流側インク室にも流入させることにより、前記上流側インク室と前記下流側インク室に同時にインクが流れるように構成したインクジェットヘッド。
　２．
　前記第１流出路に、該第１流出路の流路断面積を部分的に狭めることによって圧力損失を付与する流量調整部材を設けた前記１記載のインクジェットヘッド。
　３．
　前記流量調整部材は、前記第１流出路内に保持され、該第１流出路の流路を部分的に小さくする狭窄部材である前記２記載のインクジェットヘッド。
　４．
　前記第２流出路に、該第２流出路からインクを吸引する吸引ポンプを設けた前記１、２又は３記載のインクジェットヘッド。
　５．
　前記第２流出路の内径を、前記第１流出路の内径よりも小さくした前記４記載のインクジェットヘッド。
　６．
　前記第１流出路と前記第２流出路が、配管接続部材によって合流している前記１～５の何れかに記載のインクジェットヘッド。
　７．
　前記第２流出路に逆止弁を設けた前記６記載のインクジェットヘッド。
　８．
　インクを吐出させるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室に連通するインク貯留室を形成するインクマニホールドと、前記インクマニホールド内に配置されるフィルターとを備え、前記インク貯留室が、前記フィルターを挟んで、前記圧力室から遠い上流側インク室と前記圧力室から近い下流側インク室とに分かれていると共に、前記上流側インク室にそれぞれ流入路及び第１流出路が連通し、前記下流側インク室に前記フィルターを介することなく第２流出路が連通し、前記流入路からインクを流入させることによって前記インク貯留室の残留気泡を除去するようにしたインクジェットヘッドの気泡除去方法であって、
　前記第１流出路に圧力損失を付与し、及び又は、前記第２流出路からインクを吸引し、前記流入路から前記上流側インク室に流入したインクを、前記フィルターを通して前記下流側インク室にも流入させることにより、前記上流側インク室と前記下流側インク室に同時にインクを流すインクジェットヘッドの気泡除去方法。
　９．前記第１流出路に、該第１流出路の流路断面積を部分的に狭める流量調整部材を設けることによって圧力損失を付与する前記８記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
　１０．
　前記流量調整部材は、前記第１流出路内に保持され、該第１流出路の流路を部分的に小さくする狭窄部材である前記９記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
　１１．
　前記第２流出路に吸引ポンプを設けることによって、該第２流出路からインクを吸引する前記８、９又は１０記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
　１２．
　前記第２流出路の内径を、前記第１流出路の内径よりも小さくした前記１１記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
　１３．
　前記第１流出路と前記第２流出路が、配管接続部によって合流している前記８～１２の何れかに記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
　１４．
　前記第２流出路に逆止弁を設けた前記１３記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
　１５．
　前記１～７の何れかに記載のインクジェットヘッドと、
　前記インクジェットヘッドに供給するインクが貯蔵されるインクタンクと、
　前記インクタンク内のインクを前記インクジェットヘッドに供給するインク供給部とを備えるインクジェット記録装置。
　本発明によれば、フィルターを備えたインク貯留室の残留気泡を効率的に除去できるインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの気泡除去方法及びインクジェット記録装置を提供することができる。
本発明に係るインクジェット記録装置の一例を示す要部概略構成図 図１に示すインクジェットヘッドの部分拡大断面図 第１流出管を一部切欠した状態を示す狭窄部材の一例を示す斜視図 （ａ）（ｂ）は本発明に係る気泡除去方法を説明する図 本発明に係るインクジェットヘッドの他の一例を一部断面で示す概略構成図
　以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
（インクジェット記録装置）
　図１は、本発明に係るインクジェット記録装置の一例を示す要部概略構成図であり、インクジェットヘッドを一部断面で示している。
　インクジェット記録装置１００は、図示しない搬送手段によって一定方向（副走査方向）に搬送される記録媒体上に、インクジェットヘッド１からインクを吐出して画像を記録するものである。インクジェットヘッド１は、図示しないキャリッジに搭載され、該キャリッジが主走査方向に沿って移動する過程でノズルから記録媒体に向けてインクを吐出する。本実施形態に示すインクジェット記録装置１００では、水平方向に主走査を行い、ノズルからのインク吐出方向が鉛直方向下向きとなるようにインクジェットヘッド１が設置される。
　図１では、１つのインクジェットヘッド１のみを示しているが、一般にインクジェット記録装置１００には、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、Ｋ（ブラック）等のインク色毎の複数のインクジェットヘッド１が設けられる。本実施形態に示すインクジェット記録装置１００は、インクを貯蔵するインクタンク１０１とインクジェットヘッド１とが、インク供給管１０２とインク返送管１０３によって連通している。
　インク供給管１０２の途中には、インクジェット記録装置１００の制御部１０４によって駆動制御される循環ポンプ１０５が設けられている。この循環ポンプ１０５が駆動することにより、インクタンク１０１内のインクがインク供給管１０２を介してインクジェットヘッド１に供給されると共に、インクジェットヘッド１からインク（気泡等を含むインク）がインク返送管１０３を介してインクタンク１０１に戻される。なお、このインクジェット記録装置１００において、インク供給管１０２、制御部１０４及び循環ポンプ１０５は、インクタンク１０１内のインクをインクジェットヘッド１へ供給するインク供給部を構成している。
　インクタンク１０１は、格別限定されないが、タンクの底板までは到達しない仕切り板１０１ａによってインク供給室１０１ｂとインク返送室１０１ｃに仕切られていることが好ましい。インク供給室１０１ｂにインク供給管１０２の一端が配置され、インク返送室１０１ｃにインク返送管１０３の一端が配置されている。仕切り板１０１ａは、インク返送室１０１ｃに返送されてきたインク中の気泡が再度インク供給管１０２から供給されないように、インクを十分に脱気するために設けられる。気泡自体は浮力が高いので、気泡が仕切り板１０１ａの下を通過してインク供給室１０１ｂに送られることは制限される。このような態様は、インクを循環使用する場合に好ましい態様である。
（インクジェットヘッド）
　次に、図１に示した本発明に係るインクジェットヘッド１の具体的構成について説明する。図２は、インクジェットヘッド１の部分拡大断面図である。
　インクジェットヘッド１は、ヘッドチップ２と、このヘッドチップ２に接着された基板３と、基板３を挟んでヘッドチップ２と反対側の面に接着されたインクマニホールド４とを有している。ヘッドチップ２において、基板３と反対側の面には、ノズル２２を有するノズルプレート２１が接着されている。
　なお、本実施形態に示すインクジェットヘッド１は、吐出面１Ｓが図１、図２における下側に向くように設置されて使用される。本明細書において、「上」又は「下」は、図１、図２に示す使用状態を基準とする。従って、図１、図２における上側が「上」、下側が「下」である。
　ヘッドチップ２は圧力室２３を有している。圧力室２３の数は特に問わない。本実施形態に示すヘッドチップ２は、複数の圧力室２３が、ヘッドチップ２の長手方向であるＸ方向に沿って配列されている。圧力室２３は、内部のインクに吐出圧力を付与し、圧力室２３の一端に連通するノズル２２からインクを吐出させる。圧力室２３の他端は、ヘッドチップ２の基板３側の端面に開口している。
　圧力室２３内のインクに吐出圧力を付与するための具体的な手段は問わず、公知の手段を採用することができる。本実施形態では、隣り合う圧力室２３、２３を隔てている隔壁が圧電素子によって形成された駆動壁２４であるヘッドチップ２を例示している。駆動壁２４は、圧力室２３内に臨む面に形成された図示しない駆動電極に、例えば制御部１０４から所定電圧の駆動信号が印加されることによってせん断変形する。圧力室２３の両側の駆動壁２４、２４がせん断変形することにより、圧力室２３は膨張又は収縮する。これにより、圧力室２３内のインクに圧力が付与され、ノズル２２からインクが吐出される。
　基板３は、例えばガラス基板であり、ヘッドチップ２の各駆動壁２４の駆動電極に電圧を印加するための不図示の配線を有している。基板３は、圧力室２３の他端が開口しているヘッドチップ２の端面に接着されている。基板３の大きさは、ヘッドチップ２の端面よりも大きい。このため、基板３の外周は、ヘッドチップ２よりも外側にはみ出している。基板３には、ヘッドチップ２の各圧力室２３に個別に連通して、圧力室２３にインクを流入させるための貫通孔３１が形成されている。
　インクマニホールド４は、合成樹脂等によって、一面に開口部４ａを有する横長の箱型に形成され、開口部４ａを塞ぐように基板３に接着されている。インクマニホールド４の内部空間は、インクタンク１０１から供給されるインクが貯留されるインク貯留室４１を形成している。インク貯留室４１は、基板３の各貫通孔３１を介してヘッドチップ２の全ての圧力室２３と連通している。従って、インク貯留室４１のインクは、各貫通孔３１を介して全ての圧力室２３に共通に供給される。
　インクマニホールド４内には、例えばメッシュ状の金属や樹脂の多孔質体等によって形成されたフィルター４２が、インク貯留室４１を図１中の上下に二分するように、基板３とほぼ平行に配置されている。これにより、インク貯留室４１は、フィルター４２を挟んで、圧力室２３から遠い上流側インク室４１１と、圧力室２３から近い下流側インク室４１２とに分けられている。フィルター４２は、インク供給管１０２を介して上流側インク室４１１に流入したインク中に含まれる気泡や夾雑物が、下流側インク室４１２へ流入することを阻止する。
　本発明において、このフィルター４２は、インク貯留室４１に供給されたインクが、下流側インク室４１２に流入する際の圧力損失要素の一つである。圧力損失要素は、インクのポンプ循環においては、配管の長さや、配管の曲り部の数等が考えられるが、これらはフィルターの圧力損失と比較すれば無視できる程度である。なお、循環ポンプ１０５は、フィルター４２等の圧力損失要素による圧力損失を上回る圧力を持つ。
　下流側インク室４１２には、内部に気体が封入されたダンパー部材４３が配置されている。ダンパー部材４３は、可撓膜によって形成されたダンパー面４３１が基板３と対面するように、基板３から所定の距離をおいて配置されている。ダンパー部材４３は、インクの吐出時に圧力室２３からインク貯留室４１に伝播する圧力波を吸収する。これにより、圧力室２３内で発生した圧力波が、インク貯留室４１を介して他の圧力室２３に与える影響を低減することができる。
　インクマニホールド４には、配管継手部４４ａ、４４ｂ、４４ｃが上方に向けて立ち上げられている。
　配管継手部４４ａは、上流側インク室４１１と連通し、該上流側インク室４１１にインクを流入させるためのインク流入ポートを形成している。この配管継手部４４ａには流入管５ａの一端が接続されている。これにより、流入管５ａは上流側インク室４１１に連通している。
　なお、これら配管継手部４４ａ及び流入管５ａは、このインクジェットヘッド１において、上流側インク室４１１に連通する流入路を構成している。
　配管継手部４４ｂは、上流側インク室４１１と連通し、該上流側インク室４１１から気泡と共にインクを流出させるための第１インク流出ポートを形成している。この配管継手部４４ｂには第１流出管５ｂの一端が接続されている。これにより、第１流出管５ｂは上流側インク室４１１に連通している。
　なお、これら配管継手部４４ｂ及び第１流出管５ｂは、このインクジェットヘッド１において、上流側インク室４１１に連通する第１流出路を構成している。
　配管継手部４４ｃは、下流側インク室４１２と連通し、下流側インク室４１２から気泡と共にインクを流出させるための第２インク流出ポートを形成している。配管継手部４４ｃには第２流出管５ｃの一端が接続されている。フィルター４２は、この配管継手部４４ｃの開口を覆っていない。これにより、第２流出管５ｃは、フィルター４２を介することなく下流側インク室４１２に連通している。
　なお、これら配管継手部４４ｃ及び第２流出管５ｃは、このインクジェットヘッド１において、下流側インク室４１２にフィルター４２を介することなく連通する第２流出路を構成している。
　本実施形態に示すインクジェットヘッド１において、配管継手部４４ｂ及び第１流出管５ｂによって構成される第１流出路の内径と、配管継手部４４ｃ及び第２流出管５ｃによって構成される第２流出路の内径は同一に設定されている。
　配管継手部４４ａと配管継手部４４ｂは、上流側インク室４１１の長手方向の両端側に離れて配置されていることが好ましい。本実施形態における配管継手部４４ａは、インクマニホールド４の上面における図１中の左側に配置され、配管継手部４４ｂは、インクマニホールド４の上面における図１中の右側に配置されている。これにより、流入管５ａから上流側インク室４１１に流入したインクを、第１流出管５ｂに向けて、上流側インク室４１１の全体に亘って流すことができる。従って、上流側インク室４１１にインクが滞留する部位が形成されにくく、インク中の気泡をより効率良く除去することができる。
　また、配管継手部４４ｃは、配管継手部４４ｂよりも、配管継手部４４ａから遠い側の下流側インク室４１２の端部近傍に配置されていることが好ましい。本実施形態におけるインクマニホールド４は、下流側インク室４１２が、上流側インク室４１１よりもさらに図１中の長手方向右側に張り出すように形成されている。そして、その張り出した端部近傍に配管継手部４４ｃが配置されている。これにより、流入管５ａから上流側インク室４１１及びフィルター４２を通って下流側インク室４１２に流入したインクを、第２流出管５ｃに向けて、下流側インク室４１２の全体に亘って流すことができる。従って、下流側インク室４１２にインクが滞留する部位が形成されにくく、インク中の気泡をより効率良く除去することができる。
　このインクジェットヘッド１は、第１流出管５ｂと第２流出管５ｃが共通の配管接続部材６に接続されることによって合流しており、本発明において好ましい態様を示している。配管接続部材６は、２つの入口６ａ、６ｂと１つの出口６ｃとを有している。入口６ａ、６ｂには、第１流出管５ｂと第２流出管５ｃのそれぞれの出口側の端部が接続されている。出口６ｃには出口管６１が接続されている。これにより、配管接続部材６は、第１流出管５ｂと第２流出管５ｃを流れるインクを合流させ、１つの出口６ｃから流出させる。このような配管接続部材６は、例えばＴ字継手、Ｙ字継手等を用いることができる。
　流入管５ａ及び出口管６１の端部には、それぞれ接続継手部７ａ、７ｂが設けられている。接続継手部７ａ、７ｂは、このインクジェットヘッド１を、インクジェット記録装置１００側のインク循環系を構成する配管等と接続するための接続手段である。本実施形態に示すインクジェットヘッド１は、接続継手部７ａが、インクジェット記録装置１００側のインク供給管１０２と連通する接続継手部１０６ａと着脱可能に接続され、接続継手部７ｂが、インクジェット記録装置１００側のインク返送管１０３と連通する接続継手部１０６ｂと着脱可能に接続されている。これにより、インクジェットヘッド１がインクジェット記録装置１００にインクの供給及び返送が可能となるように設置されている。
　このように、本実施形態に示すインクジェットヘッド１は、第１流出管５ｂと第２流出管５ｃが１つの配管接続部材６によって１本の出口管６１に合流しているため、インクジェット記録装置１００側の配管等との接続部位も、流入管５ａ（接続継手部７ａ）と出口管６１（接続継手部７ｂ）の２箇所のみで済む。従って、インクジェット記録装置１００側の配管等との接続部位の数は増加せず、接続作業が煩雑化することはない。
　また、本実施形態に示すインクジェットヘッド１は、流入管５ａ（接続継手部７ａ）と出口管６１（接続継手部７ｂ）の２箇所のみで、インクジェット記録装置１００側の接続継手部１０６ａ、１０６ｂと接続される構造であるため、循環機構を備えた既設のインクジェット記録装置のインクジェットヘッドとの互換性を備える効果もある。すなわち、一般に、インクマニホールド内のインクを循環させる循環機構を有するインクジェット記録装置は、各インクジェットヘッドに対して、インクの流入部と流出部の２箇所で配管接続する構造となっている。このため、本実施形態に示すインクジェットヘッド１によれば、既設装置を設計変更する必要なく、接続継手部７ａ、７ｂの２箇所のみの接続によって交換及び設置が可能となる。
　第２流出管５ｃには逆止弁８が設けられている。この逆止弁８は、下流側インク室４１２から配管接続部材６に向けたインクの流出を許容し、その反対側のインクの流れを阻止するように機能する。例えば、インク中に含まれる夾雑物によってフィルター４２が目詰まりし、下流側インク室４１２側の圧力が下がると、上流側インク室４１１との間に圧力差が生じる。この場合に、第１流出管５ｂから流出したインクが、配管接続部材６から第２流出管５ｃに逆流するおそれがある。第２流出管５ｃに逆止弁８を設けることにより、インクの逆流によって下流側インク室４１２に気泡や夾雑物が入り込むことを防止することができる。このように逆止弁８を設ける態様は、配管接続部材６によって第１流出管５ｂと第２流出管５ｃを合流させた場合に好ましい態様である。なお、この逆止弁８も圧力損失要素の一つである。
　本実施形態に示すインクジェットヘッド１において、第１流出路に圧力損失が付与されている。具体的には、第１流出路に、該第１流出路の流路断面積を部分的に狭める流量調整部材が設けられている。
　この流量調整部材の一例を図３に示す。図３は、流量調整部材の一例が設けられた第１流出管５ｂを一部切欠した状態を示す斜視図である。
　図１、図３に示す流量調整部材は、第１流出管５ｂ内に保持され、該第１流出管５ｂの流路を部分的に小さくする狭窄部材９である。これによれば、予め狭窄部材９を保持させた第１流出管５ｂを配管継手部４４ｂに接続するだけで、第１流出路に所望の圧力損失を付与する流量調整部材を容易に設けることができる。
　狭窄部材９は、図３に示すように、小径部９１の両端側に、該小径部９１よりも大径な大径部９２、９２を同軸状に一体に有している。狭窄部材９の材質は特に限定されないが、インクの非浸透性、第１流出管５ｂへの挿入し易さ及びインクに対する耐腐食性に優れるステンレス等の金属、セラミックス、合成樹脂が挙げられる。
　大径部９２、９２の外径は、その外周面が第１流出管５ｂの内周面に密接し得る大きさに形成されている。従って、狭窄部材９は、第１流出管５ｂ内に挿入された後、大径部９２、９２が第１流出管５ｂの内周面に密接することによって、第１流出管５ｂ内の所定位置に保持される。
　狭窄部材９には、小径部９１と大径部９２、９２に亘って縦貫する流路孔９４が形成されている。大径部９２、９２は第１流出管５ｂの内周面に密接するため、この狭窄部材９が配置された部位における第１流出管５ｂ内の流路は、この流路孔９４のみとなる。従って、狭窄部材９は、この流路孔９４によって第１流出管５ｂの流路断面積を部分的に狭め、第１流出管５ｂ内を流れるインクの圧力を損失させる。
　インクが流入する側の大径部９２の外周面の一部には、軸方向に沿って延びる溝部９３が形成されている。この溝部９３によって、第１流出管５ｂの内壁と小径部９１との間には、インク中の気泡が流入し、この空気が閉じ込められる。この空気は、第１流出管５ｂ内のインクと接しているため、ダンパーの役割を果たす。ダンパーの役割とは、キャリッジの振動をヘッド内部に伝播させないことである。なお、インクの脱気をしている場合には、第１流出管５ｂの内壁と小径部９１との間の空気は減ってゆくが、この空気は、チューブのガス透過性により充填される。大径部９２は、インクの流出側のみに設けてもよい。また、流量調整部材９にダンパーの役割を持たせる必要がない場合には、小径部９１はなくてもよい。
　この狭窄部材９によって付与される圧力損失は、インク貯留室４１に流入したインクが、上流側インク室４１１を第１流出管５ｂに向けて流れるのと同時に、そのインクの一部がフィルター４２を通過し、下流側インク室４１２を第２流出管５ｃに向けて流れるようにする圧力損失である。この圧力損失は、流路孔９４の内径によって調整される。
　すなわち、本実施形態に示すインクジェットヘッド１の場合、流入管５ａからインク貯留室４１に流入したインクは、上流側インク室４１１を通って第１流出管５ｂから流出する際、この狭窄部材９で一部止められ、インクの圧力は一部損失する。この損失分の圧力は、流路孔９４の内径が適切に調整されることにより、インクがフィルター４２を通過し得る圧力となる。このため、上流側インク室４１１に流入したインクの一部は、フィルター４２を通過して下流側インク室４１２に流入する。これにより、上流側インク室４１１に流入したインクは、上流側インク室４１１のみならず、フィルター４２を通過して下流側インク室４１２にも同時に流れるようになる。
　従って、このインクジェットヘッド１及びこれを備えたインクジェット記録装置１００によれば、流入管５ａからインクを流入させるだけで、インク貯留室４１の残留気泡を、上流側インク室４１１を通って第１流出管５ｂから排出させるのみならず、フィルター４２を隔てた下流側インク室４１２を通って第２流出管５ｃからも排出させることができる。よって、従来のように開閉弁等を開閉制御する必要なく、インク貯留室４１全体の残留気泡を効率的に除去することができる。
　また、このインクジェットヘッド１及びこれを備えたインクジェット記録装置１００によれば、画像記録中にインクタンク１０１との間でインクを循環させた際に、フィルター４２を通して下流側インク室４１２のインクも循環させることができる。このため、画像記録中にノズル２２から引き込まれた気泡も迅速に排出させることができる。また、沈降し易い粒子や顔料等が含まれているインクを使用する場合には、画像記録中の下流側インク室４１２における粒子や顔料等の沈降を効果的に抑制して、インクの濃度分布を抑制することができる。
　狭窄部材９の流路孔９４の具体的な内径は、圧力損失要素であるフィルター４２や逆止弁８等の圧力損失を考慮して、第１流出路の圧力損失が所望の圧力損失となるように適宜調整される。例えば、第１流出管５ｂから流出するインク流量と、フィルター４２を通過して第２流出管５ｃから流出するインク流量とが均一になるように、狭窄部材９の流路孔９４の内径を調整すれば、上流側インク室４１１と下流側インク室４１２に均等にインクを流すことができる。これは、上流側インク室４１１と下流側インク室４１２とに迅速にインクを貯留させることができるため、特にインクの初期導入の際に好ましい態様である。
　また、狭窄部材９の流路孔９４の内径を調整することにより、第１流出管５ｂから流出するインク流量と、フィルター４２を通過して第２流出管５ｃから流出するインク流量とを異ならせることもできる。例えば、第１流出管５ｂから流出するインク流量よりも、フィルター４２を通過して第２流出管５ｃから流出するインク流量の方が多くすることにより、フィルター４２の下面に付着した取り除きにくい気泡も容易に除去することができる。
　なお、図３に示す狭窄部材９はあくまで一例であり、具体的な構造は図３に示したものに何ら限定されない。例えば、前述したように、大径部９２は一方のみに設けられるだけでもよい。また、小径部９１はなくてもよい。
（気泡除去方法）
　次に、このように構成されたインクジェットヘッド１において、インクの初期導入時にインク貯留室４１の残留気泡を除去する方法について、図１、図４を参照して説明する。なお、図４において、流入管５ａ、狭窄部材９が保持された第１流出管５ｂ及び第２流出管５ｃは図示を省略した。
　インクジェット記録装置１００における気泡除去動作は、例えば制御部１０４に予め記憶された所定のプログラムに従って循環ポンプ１０５の駆動が制御されることによって行われる。
　まず、制御部１０４は循環ポンプ１０５を駆動させ、インクタンク１０１内のインクを流入管５ａからインクマニホールド４内のインク貯留室４１に所定の圧力で流入させる。インク貯留室４１に流入したインクは、上流側インク室４１１を通って第１流出管５ｂに向けて流れる（図４（ａ））。
　ここで、第１流出管５ｂには、図１、図３に示したように、フィルター４２や逆止弁８等の圧力損失分が考慮された流量調整部材としての狭窄部材９が設けられているため、第１流出管５ｂから流出しようとするインクは狭窄部材９で一部止められ、インクの圧力は一部損失する。この損失分の圧力は、流路孔９４の内径が適切に調整されることにより、インクがフィルター４２を通過し得る圧力である。従って、上流側インク室４１１を流れるインクの一部は、フィルター４２を通って下流側インク室４１２にも流れ込む（図４（ｂ））。
　これにより、インク貯留室４１には、上流側インク室４１１を通ってそのまま第１流出管５ｂから流出するインクの流れと、フィルター４２を通過して下流側インク室４１２に流入し、該下流側インク室４１２を通って第２流出管５ｃから流出するインクの流れとが同時に形成される（図４（ｃ））。
　従って、インク貯留室４１に流入したインクは、第１流出管５ｂと第２流出管５ｃの両方から流出する。このとき、上流側インク室４１１の残留気泡は、インクと共に第１流出管５ｂから排出され、下流側インク室４１２の残留気泡は、インクと共に第２流出管５ｃから排出される。
　制御部１０４は、循環ポンプ１０５の駆動を、予め設定された所定時間継続した後に停止させる。この他、例えばインク返送管１０３にインク中の気泡を検出するセンサーを設け、このセンサーが配管内を流れるインク中の気泡を検出しなくなった際に、循環ポンプ１０５の駆動を停止させるようにしてもよい。これにより、気泡除去動作は終了し、インク貯留室４１はインクで満たされる。
　このように、このインクジェットヘッド１は、インクをインク貯留室４１に流入させるだけで、第１流出管５ｂからインクを流出させるのみならず、フィルター４２を介して第２流出管５ｃからもインクを流出させることができる。気泡除去のために開閉弁等を操作して上流側インク室４１１と下流側インク室４１２から個別にインクを流出させる必要がないため、インクジェットヘッド１の構造を複雑にすることなく、インク貯留室４１内の残留気泡を効率的に除去することができる。
　また、上流側インク室４１１と下流側インク室４１２の両方から気泡を含むインクを流出させることができるため、気泡除去作業を各インク室４１１、４１２で個別に行う場合に比べて、気泡除去にかかる時間を短縮できると共に、気泡除去のためのインク消費量も抑えることができる。
　以上の気泡除去動作は、インクの初期導入時に限らず、記録媒体上への画像記録時にも実施することができる。すなわち、画像記録時、循環ポンプ１０５を駆動させておくことにより、上流側インク室４１１のインクのみならず、フィルター４２と圧力室２３の間の下流側インク室４１２のインクも循環させることができる。これにより、インク循環によって、画像記録中でも気泡が除去されるのみならず、濃度分布のない均質なインクを各圧力室２３に供給することができる。このため、より高品質の画像を形成することができる。
　以上述べたように、本発明によれば、フィルターを備えたインク貯留室の残留気泡を効率的に除去できるインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの気泡除去方法及びインクジェット記録装置を提供することができるものである。
（流量調整部材の他の実施形態）
　流量調整部材は、図１、図３に示した狭窄部材９のように第１流出路に設けられるものに限定されず、図５に示すように、第２流出路に設けることもできる。図５は、本発明に係るインクジェット記録装置の他の一例を示す要部概略構成図であり、インクジェットヘッドを一部断面で示している。図１と同一符号の部位は同一構成の部位であるため、これらの説明は上記説明を援用し、ここでは省略する。
　図５における流量調整部材は、第２流出管５ｃに設けられた吸引ポンプ１０によって構成されている。吸引ポンプ１０は、制御部１０４の制御によって駆動され、第２流出管５ｃ内のインクを強制的に吸引する。これにより、フィルター４２の圧力損失によってインクが流れにくい上流側インク室４１１から下流側インク室４１２へ向けたインクの流量を増大させる。このときの吸引ポンプ１０の駆動量（吸引量）は、上流側インク室４１１に流入したインクの一部が、フィルター４２を通過して下流側インク室４１２にも流入し得るように、制御部１０４によって適切に調整される。
　従って、このような吸引ポンプ１０を設けたインクジェットヘッド１によれば、インクをインク貯留室４１に流入させるだけで、第１流出管５ｂからインクを流出させるのみならず、フィルター４２を介して第２流出管５ｃからもインクを流出させることができるので、狭窄部材９を設けた場合と同様、インク貯留室４１内の残留気泡を効率的に除去することができる効果が得られる。
　また、吸引ポンプ１０は、駆動量を制御することによってインク流量を適宜調整可能である。このため、第１流出管５ｂから流出するインク流量と第２流出管５ｃから流出するインク流量とを均一化したり、例えば第１流出管５ｂよりも第２流出管５ｃから流出するインク流量を多くする等のように、第１流出管５ｂと第２流出管５ｃからそれぞれ流出するインク流量を異ならせることも、吸引ポンプ１０の駆動量の調整だけで容易に行うことができる。
　さらに、吸引ポンプ１０の駆動によって、下流側インク室４１２には負圧が発生するため、インクの初期導入時にノズル２２から無駄にインクが排出されることを抑制できる効果もある。
　なお、本実施形態では、配管継手部４４ｂ及び第１流出管５ｂによって構成される第１流出路の内径と、配管継手部４４ｃ及び第２流出管５ｃによって第２流出路の内径を同一に設定したが、このように吸引ポンプ１０を設けた場合、第２流出路の内径を、第１流出路の内径よりも小さくすることも好ましい。吸引ポンプ１０の駆動時に、下流側インク室４１２の圧力変動を抑えることができ、インク流量の調整が容易となる。
　本発明において、配管継手部４４ｂ及び第１流出管５ｂによって構成される第１流出路に設けられる流量調整部材も、以上説明した狭窄部材９に何ら限定されない。例えば、図示しないが、第１流出管５ｂに流量調整弁を設け、第１流出管５ｂの流路断面積を部分的に狭めることによって圧力損失を付与するようにしてもよい。流量調整弁の開度を適宜調整することによって、第１流出路に適切な圧力損失を付与することができる。また、流量調整部材は逆止弁であってもよい。さらに、第１流出管５ｂを可撓管によって形成した場合は、第１流出管５ｂの外側から挟着部材等を用いて流路断面積を部分的に狭めることによって圧力損失を付与するようにしてもよい。
（インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置の他の実施形態）
　図５に示すインクジェットヘッド１及びインクジェット記録装置１００において、第２流出管５ｃに吸引ポンプ１０を設けることに加えて、例えば第１流出管５ｂに狭窄部材９等の流量調整部材を設け、気泡除去時にこれらを併用することも好ましい。第１流出管５ｂに設けた流量調整部材によって圧力損失が付与されるため、それだけ吸引ポンプ１０の駆動量を低減することができる。これにより、吸引ポンプ１０は低容量のポンプで済み、イニシャルコスト及びランニングコストを低減できる。
　また、このように第１流出管５ｂの流量調整部材と第２流出管５ｃの吸引ポンプ１０とを併用する場合は、第１流出管５ｂのみに流量調整部材を設ける場合に比べ、第１流出管５ｂに付与する圧力損失を小さく設定することもできる。例えば、流量調整部材として狭窄部材９を使用する場合、吸引ポンプ１０と併用しない場合に比べて流路孔９４の内径を大きくすることができる。このため、狭い流路孔９４では流れにくい高粘度インクの使用も可能となり、使用可能なインクの種類を広げることができる。
　さらに、図１、図５に示すインクジェットヘッド１では、第１流出管５ｂ内を流れるインクと第２流出管５ｃ内を流れるインクを共通の配管接続部材６によって合流させるようにしたが、配管接続部材６は必ずしも設けなくてもよい。この場合には、インクジェット記録装置１００側の配管等との接続部位が３箇所になるため既設装置との互換性は損なわれるが、第１流出管５ｂと第２流出管５ｃからそれぞれ流出するインク同士が合流することがないため、第２流出管５ｃの逆止弁８は不要となる。
　以上説明したインクジェット記録装置１００は、インクジェットヘッド１とインクタンク１０１との間でインクを循環させるようにしたが、これに限定されない。例えば、残留気泡をインクの初期導入時に除去するだけでよい場合は、図示しないが、第１流出管５ｂ及び第２流出管５ｃから流出したインクをインクタンク１０１に戻さずに、廃インクタンクに排出させるように構成してもよい。
　１：インクジェットヘッド
　　１Ｓ：吐出面
　２：ヘッドチップ
　　２１：ノズルプレート
　　２２：ノズル
　　２３：圧力室
　　２４：駆動壁
　３：基板
　　３１：貫通孔
　４：インクマニホールド
　　４ａ：開口部
　　４１：インク貯留室
　　　４１１：上流側インク室
　　　４１２：下流側インク室
　　４２：フィルター
　　４３：ダンパー部材
　　　４３１：ダンパー面
　　４４ａ、４４ｂ、４４ｃ：配管継手部
　５ａ：流入管
　５ｂ：第１流出管
　５ｃ：第２流出管
　６：配管接続部材
　　６ａ、６ｂ：入口
　　６ｂ：出口
　　６１：出口管
　７ａ、７ｂ：接続継手部
　８：逆止弁
　９：狭窄部材（流量調整部材）
　　９１：小径部
　　９２：大径部
　　９３：溝部
　　９４：流路孔
１０：吸引ポンプ（流量調整部材）
１００：インクジェット記録装置
　１０１：インクタンク
　１０２：インク供給管
　１０３：インク返送管
　１０４：制御部
　１０５：循環ポンプ
　１０６ａ：接続継手部
　１０６ｂ：接続継手部

Claims (15)

  1. 　インクを吐出させるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室に連通するインク貯留室を形成するインクマニホールドと、前記インクマニホールド内に配置されるフィルターとを備え、前記インク貯留室が、前記フィルターを挟んで、前記圧力室から遠い上流側インク室と前記圧力室から近い下流側インク室とに分かれていると共に、前記上流側インク室にそれぞれ流入路及び第１流出路が連通し、前記下流側インク室に前記フィルターを介することなく第２流出路が連通したインクジェットヘッドであって、
    　前記第１流出路に圧力損失を付与し、及び又は、前記第２流出路からインクを吸引し、前記流入路から前記上流側インク室に流入したインクを、前記フィルターを通して前記下流側インク室にも流入させることにより、前記上流側インク室と前記下流側インク室に同時にインクが流れるように構成したインクジェットヘッド。
  2. 　前記第１流出路に、該第１流出路の流路断面積を部分的に狭めることによって圧力損失を付与する流量調整部材を設けた請求項１記載のインクジェットヘッド。
  3. 　前記流量調整部材は、前記第１流出路内に保持され、該第１流出路の流路を部分的に小さくする狭窄部材である請求項２記載のインクジェットヘッド。
  4. 　前記第２流出路に、該第２流出路からインクを吸引する吸引ポンプを設けた請求項１、２又は３記載のインクジェットヘッド。
  5. 　前記第２流出路の内径を、前記第１流出路の内径よりも小さくした請求項４記載のインクジェットヘッド。
  6. 　前記第１流出路と前記第２流出路が、配管接続部材によって合流している請求項１～５の何れかに記載のインクジェットヘッド。
  7. 　前記第２流出路に逆止弁を設けた請求項６記載のインクジェットヘッド。
  8. 　インクを吐出させるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室に連通するインク貯留室を形成するインクマニホールドと、前記インクマニホールド内に配置されるフィルターとを備え、前記インク貯留室が、前記フィルターを挟んで、前記圧力室から遠い上流側インク室と前記圧力室から近い下流側インク室とに分かれていると共に、前記上流側インク室にそれぞれ流入路及び第１流出路が連通し、前記下流側インク室に前記フィルターを介することなく第２流出路が連通し、前記流入路からインクを流入させることによって前記インク貯留室の残留気泡を除去するようにしたインクジェットヘッドの気泡除去方法であって、
    　前記第１流出路に圧力損失を付与し、及び又は、前記第２流出路からインクを吸引し、前記流入路から前記上流側インク室に流入したインクを、前記フィルターを通して前記下流側インク室にも流入させることにより、前記上流側インク室と前記下流側インク室に同時にインクを流すインクジェットヘッドの気泡除去方法。
  9. 　前記第１流出路に、該第１流出路の流路断面積を部分的に狭める流量調整部材を設けることによって圧力損失を付与する請求項８記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
  10. 　前記流量調整部材は、前記第１流出路内に保持され、該第１流出路の流路を部分的に小さくする狭窄部材である請求項９記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
  11. 　前記第２流出路に吸引ポンプを設けることによって、該第２流出路からインクを吸引する請求項８、９又は１０記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
  12. 　前記第２流出路の内径を、前記第１流出路の内径よりも小さくした請求項１１記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
  13. 　前記第１流出路と前記第２流出路が、配管接続部によって合流している請求項８～１２の何れかに記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
  14. 　前記第２流出路に逆止弁を設けた請求項１３記載のインクジェットヘッドの気泡除去方法。
  15. 　請求項１～７の何れかに記載のインクジェットヘッドと、
    　前記インクジェットヘッドに供給するインクが貯蔵されるインクタンクと、
    　前記インクタンク内のインクを前記インクジェットヘッドに供給するインク供給部とを備えるインクジェット記録装置。
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