(57)【要約】【課題】非分岐液室と分岐液室を併せ持つインクジェットヘッド内の泡を確実に除去する。【解決手段】分岐流路に接続される液室３ａ、３ｅ等の接続部９から記録素子２のノズル列までの距離が、非分岐流路に対応する液室３ｃの接続部９から記録素子２のノズル列までの距離よりも小さい。さらには、前記分岐流路に対応する液室の容積が、前記非分岐流路に対応する液室の容積以下である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクタンクからの流路を経て吐出口へインクを供給する液室を複数有し、１つのインクタンクから１つの前記液室へ途中で分岐せずに接続される非分岐流路と、同一のインクタンクから複数の前記液室へ分岐して接続される分岐流路と、を併せ持つインクジェットヘッドを搭載するインクジェット記録装置であり、かつ、前記非分岐流路に対応する液室及び吐出口と、前記分岐流路に対応する液室及び吐出口と、を略同一の圧力で吸引しインクジェットヘッドからインクを排出する機構を持つインクジェット記録装置において、
前記分岐流路に接続される液室の流路との接続部から吐出口までの距離が、前記非分岐流路に対応する液室の流路との接続部から吐出口までの距離よりも小さく、かつ、前記分岐流路に対応する液室の容積が、前記非分岐流路に対応する液室の容積以下であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
全ての前記液室において、複数の前記吐出口の吐出口配置方向における前記液室の幅が全て略同じであり、かつ、複数の前記液室の並び方向における前記液室の厚みが略同じであることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記非分岐流路に対応する吐出口と、前記分岐流路に対応する吐出口は、同一の吸引キャップにより、同時に吸引することを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記非分岐流路に対応する吐出口と、前記分岐流路に対応する吐出口は、同一の記録素子基板に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子とインクを吐出する吐出口とを含む記録素子基板と、前記記録素子基板を支持し、インクタンクから流路を介して供給されるインクを貯留する複数の液室が形成される支持部材と、有し、１つのインクタンクから１つの前記液室へ分岐せずに接続される非分岐流路と、同一のインクタンクから複数の前記液室へ分岐して接続される分岐流路と、を併せ持つインクジェットヘッドを搭載するインクジェット記録装置であり、かつ、前記非分岐流路に対応する吐出口と、前記分岐流路に対応する吐出口とを同一の部材により吸引し吐出口からインクを排出する機構を持つインクジェット記録装置において、
前記分岐流路に接続される液室における前記流路との接続部から前記吐出口までの距離が、前記非分岐流路に対応する液室における前記流路との接続部から前記吐出口までの距離よりも小さく、かつ、前記分岐流路に対応する液室の容積が、前記非分岐流路に対応する液室の容積以下であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数色の液滴を吐出するインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーインクジェットヘッドの1つの形態として、特許文献１に開示されるような、液滴を吐出するインクジェットヘッドを搭載して往復移動するキャリッジの往方向と復方向の双方で印刷可能とした構成（双方向構成）がある。
【０００３】
特許文献１に開示されている双方向構成のインクジェットヘッドの例は、シアン（以下、Ｃと記す）、マゼンタ（以下、Ｍと記す）、イエロー（以下、Ｙと記す）の３色のインクをそれぞれ収容するインクタンクを備える。そして、これら３つのインクタンクに適宜接続された５個の液室が、液滴を吐出する記録素子基板の裏面に並んで配置されている。
【０００４】
例えば図８に示すように、各液室３ａ〜３ｅはＣ色、Ｍ色、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色、のインクが充填される。そのため、Ｙ色インクはＹ色のインクタンク２１ｂから途中分岐しない流路６でＹ色の液室３ｃに供給される。Ｃ色のインクは、Ｃ色のインクタンク２１ｃから途中２分岐する流路４ａ及び４ｅで、離れた２個のＣ色液室３ａ及び３ｃへ供給される。Ｍ色のインクにおいても同様に、Ｍ色のインクタンク２１ａから途中２分岐する流路５ｂ及び５ｄで液室３ｂ及び３ｄに供給される。
【０００５】
以下、便宜的に、１つのインクタンクから１つの液室へ途中で分岐せずに接続される非分岐流路に対応する液室を「非分岐液室」と呼ぶ。さらに、同一のインクタンクから複数の液室へ分かれて接続される分岐流路に対応する液室を「分岐液室」と呼ぶことにする。
【０００６】
インクジェットヘッドでは、液体が供給される液室、液体を吐出する吐出口を吐出口、吐出口と液室を接続する流路などに滞留する泡を排出し、フレッシュなインクを充填するために、パージ機構により吸引回復が行われる。
【０００７】
特に、流路と液室に滞留する泡は、インク通路が狭くなり、吐出口へのインク供給性能を低下させるため、確実な除去が求められる。
【０００８】
図８は、双方向構成のように、分岐液室に対応する複数の吐出口からなる吐出口列と非分岐液室に対応する吐出口列とが近接して混在するインクジェットヘッドに好適な比較的簡単なパージ機構の例である。１個の吸引キャップ２２による同時吸引動作により、非分岐液室と分岐液室に同じ負圧を作用させ、各々の吐出口列から同時にインク及び泡を排出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2001-171119号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図９にて吸引時の液室内の泡の排出状態を説明する。
【００１１】
パージ機構による吸引前は、液室３の、流路を接続する接続部である液室の入り口９に泡１０が滞留している（図９（ａ））。泡１０は、液滴の吐出時のインクの消費に伴い流路の上流（インクタンク側）から流れてきた小泡と吐出口列８（図４の吐出口８ａを一列に複数並べたもの）付近に生じた小泡とが集合したものである。
【００１２】
泡１０が液室の入り口９に留まるのは、この部位のインク流速が、流路断面の変化によって、急激に変化することが要因の1つである。泡の滞留状態や挙動は、ＣＴ透視装置で可視化することもできる（図９（ｂ））。
【００１３】
記録素子基板２のフェイス面７から吸引キャップによる吸引動作が行われると、泡１０はインクタンクから吐出口列８へ向うインク流によって変形する（図９（ｃ））。泡１０の一部が吐出口列８に接すると、泡１０のメニスカスが壊れ、インクとともに排出される。
【００１４】
インクタンクから流路の途中に分岐がない非分岐液室では、吸引動作でインクタンクから流れるインクは全て１つの液室に流れ込み、比較的簡単に液室の入り口９の泡を排出することができる。
【００１５】
しかし、分岐流路により同一のインクタンクのインクが２つの液室に分割供給される系では、一方の分岐液室の泡１０のみが排出され他方の分岐液室の泡が液室の入り口９に留まったまま排出されない現象がしばしば見られる（図９（ｄ））。
【００１６】
これは、吸引途中に一旦、一方の液室の泡が排出されると、その液室の流抵抗が相対的に低下し、他方の、泡が滞留する液室のインク流量が低下するためであると考えられる。      
【００１７】
そのため、その後吸引を続けたとしても泡が排出された側の液室のインクが主体的に排出されてしまい、泡が滞留した側の液室からは殆どインクが排出されないため泡が除去されない。
【００１８】
分岐流路の系と、非分岐流路の系の泡を各々確実に排出する方法は、双方を個別に吸引することである。しかしこの方法では、パージ機構が複雑化する。特に双方向構成のように双方の吐出口列が近接するインクジェットヘッドでは、個々の吐出口列だけを吸引する小型で精密な吸引キャップが必要だが、そのような吸引キャップの製作自体が困難である。
【００１９】
複数吐出口の同時吸引動作で分岐流路の双方の液室の泡を排出する方法としては、吸引圧力（負圧）を大きくするなど、より強力な吸引動作を行うことである。しかし、その場合、同時に吸引される非分岐液室からのインク排出が必要以上に多くなってしまい、印刷に使用されない廃インク量が増加するという課題がある。
【００２０】
本発明は、上記背景技術が有する課題の少なくとも一つを解決できるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。その目的の一つは、非分岐液室と分岐液室を併せ持つインクジェットヘッド内の泡を確実に除去することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、インクタンクからの流路を経て吐出口列へインクを供給する液室を複数有し、１つのインクタンクから１つの前記液室へ途中で分岐せずに接続される非分岐流路と、同一のインクタンクから複数の前記液室へ分かれて接続される分岐流路と、を併せ持つインクジェットヘッドを搭載するインクジェット記録装置であり、かつ、前記非分岐流路に対応する液室及び吐出口列と、前記分岐流路に対応する液室及び吐出口列と、を略同一の負圧で吸引しインクを排出する機構を持つインクジェット記録装置に関わるものである。
【００２２】
このような記録装置の構成において、上記課題を解決すべく本発明の一態様は、前記分岐流路に接続される液室の流路との接続部から吐出口列までの距離が、前記非分岐流路に対応する液室の流路との接続部から吐出口列までの距離よりも小さく、かつ、前記分岐流路に対応する液室の容積が、前記非分岐流路に対応する液室の容積以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、吸引機構を複雑化することなく非分岐液室と分岐液室を併せ持つインクジェットヘッド内の泡の除去が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１によるインクジェットヘッド及び液室構造を説明する図である。
【図２】本発明の実施例１によるインクジェットヘッド及び液室構造を説明する図である。
【図３】本発明の実施例１によるインクジェットヘッド及び液室構造を説明する図である。
【図４】本発明の実施例１による液室構造を説明する図である。
【図５】本発明の実施例１によるパージ機構を説明する図である。
【図６】本発明の他の実施例を説明する図である。
【図７】本発明の他の実施例を説明する図である。
【図８】特許文献１に開示されたインクジェットヘッドの液室構造を説明する図である。
【図９】図８のヘッド内の泡を吸引して排出するときの様子を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
（実施例１）
図１〜３は、Ｃ，Ｍ，Ｙの３色のインクを吐出する双方向構成のインクジェットヘッド及び液室構造を説明する図である。吐出口内などの泡を排出するときの吸引は、既に説明した図８のパージ機構によってなされる。
【００２７】
本実施例のインクジェットヘッド１は、Ｃ，Ｍ，Ｙの３色のインクタンク２１を搭載したタンクホルダー２０と接合される。タンクホルダー２０は、記録用紙を搬送するインクジェット記録装置に着脱自在に搭載され、記録用紙の搬送方向と交差する方向に移動可能である。
【００２８】
インクジェットヘッド１は、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子（不図示）を備える0.625mm厚のシリコン基板からなる記録素子基板２を有する。また、記録素子基板２を支持する厚さ4.0mmのアルミナ（酸化アルミニウム）である支持部材１１と、支持部材１１の中に形成された５個の液室３ａ〜３ｅと、を有する。
【００２９】
３色のインクを吐出する記録素子基板２は、液室３ａ〜３ｅに対応する５個の吐出口列８ａ〜８ｅを有し、記録素子基板２の裏面から液室を通してインクが供給される。各吐出口列では、600dpi間隔で128個の吐出口が図１のＢ−Ｂ線方向に略直線状に配置される。
【００３０】
液室３ａ〜３ｅの各々は、Ｃ色、Ｍ色、Ｙ色のインクが充填される。Ｙ色のインクはＹ色用のインクタンク２１Ｙから非分岐流路で支持部材１１の中央の液室３ｃに接続される。一方、Ｃ色のインクはＣ色用のインクタンク２１Ｃから途中で２分岐する流路で導かれ、液室の直前で分岐した該流路が各々液室３ａ、３ｅへ接続される。同様にＭ色のインクはＭ色用のインクタンク２１Ｍから途中で２分岐する流路で導かれ、液室の直前で分岐した該流路が各々液室３ｂ、３ｄへ接続される。
【００３１】
上記の流路はタンクホルダー２０に形成されている。
【００３２】
５個の液室３ａ〜３ｅは、液室内の円滑なインク流れのために、吐出口の配置方向（吐出口配置方向）に沿った切断面で台形形状としている（図２（ｂ））。各液室は、記録素子基板２がマウントされる支持部材１１の表面が、その台形の底部となる。
【００３３】
各々の液室は液室の並び方向に0.65mmの厚みＤ（図２（ａ））をもつ。上記台形の下辺にあたる液室の幅Ｗ（図２（ｂ））は、吐出口列の長さよりも大きく、各液室とも6.6mmに統一される。上記台形の上辺にあたる部分は、インクタンクからの流路が接続される液室の入り口９（接続部）になる。
【００３４】
インクは、タンクホルダー２０内に形成された流路の水平部分から流路の垂直部分を経て液室３に供給される。液室の入り口９の幅ｗ（図２（ｂ））は1.15mmに統一されている。
【００３５】
液室の入り口９付近のごく上流（インクタンク側）には流路の垂直部分があり、この部分は断面の急な拡大がないため、この区間では印刷中や吸引時のインクの流れによって泡は比較的移動しやすい。液室の入り口９から下流（吐出口列８側）はインク流れの断面が急に拡大しインク流速が低下するため、泡１０は吐出口列８に対向する位置の液室の入り口９付近に滞留しやすい。
【００３６】
図３のように、本実施例においては、非分岐流路６に接続されたＹ色の液室３ｃの高さＨyは3.0mmとし（図３（ａ））、２分岐した流路４ａ、４ｅに接続されたＣ色の液室３ａ、３ｅの高さＨｃは1.89mmである（図３（ｂ））。同様に、Ｍ色の液室３ｂ、３ｄの高さは1.89mmである。
【００３７】
液室の入り口９から吐出口列８までの距離Ｌ（図２（ｂ））は、各液室の高さと支持部材２の厚みを足したものであるから、Ｙ色に対応する非分岐液室３ｃの距離Ｌは、その他の色に対応する分岐液室３ａ、３ｂ、３ｄ、３ｅよりも大きい。尚、ここでの距離Lは液室の入り口９から複数の吐出口の内の最も近い吐出口までの距離とする。
【００３８】
液室の直前で分岐した流路が接続されるＣ色の１組の液室３ａ、３ｅへは、インクタンク２１ｃから分岐までの区間の流路４内に生じた小泡が２分されて流入するが、Ｙ色用の液室３ｃへはＹ色流路内の泡が全て流入する。
【００３９】
液室３ａ〜３ｅの泡の排出は吸引によって同時に行われるため、液室３ｃの容積は他の液室容積よりも大きいことが好ましい。
【００４０】
液室の入り口９から剥離した泡が液室内部へ流入するとき、インクの流れがない状態で液室に貯留できる最も大きな泡の容積の比率は、図３（ｃ）のように液室の内接円Ｐの大きさとして簡易的に見積もることができる。本実施例では液室３ｃの内接円径は約2.9mm、その他の液室の内接円径は約2.0mmであり、液室３ｃは他の液室の約２倍の泡のバッファ性を持っている。
【００４１】
次に、吸引時の泡の挙動について図４を参照して説明する。
【００４２】
吸引時のインク流の勢いで泡１０が液室の入り口９から剥離すれば、泡１０は吐出口から排出される。インク流により剥離しない場合、泡１０は液室の底面側へ伸びるように変形させられる（図４（ａ））。
【００４３】
分岐流路に接続された液室３ａ，３ｅ双方の液室の入り口９に泡１０が滞留しているときは、双方の液室には同じ程度のインク流が生じる。もし一方の泡が排出され他方の液室のインク流が減少することで泡１０の変形が小さくなったとする。この場合、液室の入り口９から吐出口列８までの距離が比較的小さいため、泡１０を吐出口列に届かせるような吸引条件を選び、容易に排出することができる（図４（ｂ））。
【００４４】
本実施例では全ての液室の幅Ｗ及び厚みＤは同じとしたので、全ての吐出口列を同一の吸引キャップで吸引し、５個の吐出口列および、５個の液室には略同一の圧力（負圧）が作用する。よって、泡は吐出口列８の側へ同じように変形する。
【００４５】
したがって、液室の入り口９から吐出口列８までの距離が比較的小さい分岐液室の泡は非分岐液室の泡よりも吐出口列８に届きやすい。その結果、同一タンクに接続される分岐液室の泡抜けタイミングの違いが小さくなることが期待され、多量のインクを吸引することなく、分岐液室の泡を確実に排出することができる。
【００４６】
公知の技術のように液室３ａ、３ｅの高さＬを液室３ｃと等しくすると、泡１０をより大きく変形させなければならず（図４（ｃ）の点線で示した泡１０参照）、より多量のインクを排出しなければならない。
【００４７】
非分岐流路に接続される液室３ｃの高さを液室３ａ、３ｂ、３ｄ、３ｅと同じ寸法とすれば液室３ｃの泡抜け性も向上するが、本実施例のように、液室の厚さＷが全ての液室で共通である場合、その構成は好ましくはない。何故ならば、液室は、インクタンクや流路中に生じ、インク流にのって液室へ流れ込む小泡を溜めるバッファとして機能するためである。非分岐流路に接続される液室３ｃは１つのみであるため、液室３ｃの高さは出来る限り大きくしたほうがより多くの泡を保持できるため好ましい。
【００４８】
本実施例は、分岐液室と非分岐液室が１個の記録素子基板に対応し、１個の吸引キャップで同時に吸引する例であるが、図５のような他のパージ構成に適用することも考えられる。
【００４９】
図５（ａ）は、同一の支持部材１１にマウントされた、分岐液室と非分岐液室が混在した２つの記録素子基板２−１，２−２を１個の吸引キャップで吸引する例である。図５（ｂ）は、２個の個別のインクタンクホルダー２０に接合された記録素子基板２−１や記録素子基板２−２が、それぞれ、少なくとも１つの分岐液室と非分岐液室を含む例である。
【００５０】
（他の実施例）
図６及び図７は、さらに他の実施例を説明するものである。
【００５１】
図６は、吐出口の配置方向に沿った断面での液室の形状が等脚台形でない例である。ここでは、分岐液室３ａ、３ｂ、３ｄ、３ｅの高さは、非分岐液室３ｃの高さＨはよりも小さい。
【００５２】
図７は、記録素子基板２の構成面に対して流路４，５，６が斜めに液室に接続される例である。液室の入り口９に滞留する泡は吸引時に流路の軸Ｘと液室との交点であるＰを起点に変形すると予想される。そこで、液室高さＨｙを流路の軸Ｘと液室の入り口との交点Ｐから液室底面までの距離とすればよい。ここでは、分岐液室３ａ、３ｂ、３ｄ、３ｅの高さは、非分岐液室３ｃの高さＨｙよりも小さい。
【００５３】
以上説明したとおりの本発明の実施例によれば、以下のような作用及び効果を奏する。
【００５４】
公知の、インクタンクからの流路が接続される液室の入り口にて流路の断面が急に拡大するインクジェットヘッドは、液室の入り口付近に泡が滞留する。本発明では、双方の液室の長さが略同じで個々の分岐液室の容積が非分岐液室の容積以下であることから、双方の液室の入り口付近の泡は吸引時にインクが排出される吐出口列の方向に伸びるように変形する。分岐液室は、非分岐液室に比べ液室の入り口から吐出口列までの距離が短いため、分岐液室の入り口付近の泡は吐出口列に届きやすくなり、泡の排出が比較的容易となる。
【００５５】
この構成を用いることで、略同時に吸引される、分岐流路に接続される液室と吐出口列と非分岐流路に接続される液室と吐出口列との、泡排出のための吸引条件のバランスの悪さが改善される。この結果、分岐流路に接続される液室と吐出口列と非分岐流路に接続される液室と吐出口列の泡排出を同じ負圧で確実に行うことが可能になる。
【００５６】
その結果、分岐流路系のみならず、同時に吸引される比較的泡の排出が容易な非分岐流路系の廃インクを削減することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１ インクジェットヘッド
３ 液室
４〜６ 流路
８ 吐出口列
９ 液室の入り口（接続部）
２１ インクタンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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