(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を液滴として吐出する複数のノズルと、複数の該ノズルに供給する液体が通過する共通液室とを備えるヘッド部と、
該ヘッド部に供給する液体を収容する液体収容タンクとを有し、
該液体収容タンクの内部空間は、その底部から上方に延在するように配置された隔壁によって、上記ヘッド部に供給する液体を収容する液体収容部と、該液体収容部から該共通液室に供給される液体が通過する供給流路とに空間的に仕切られ、
該隔壁の上端は該液体収容タンクの内部空間の天井部よりも低く、該隔壁の上端と該液体収容タンクの内部空間の天井部との隙間によって形成される連通路で該液体収容部と該供給流路とが連通する構成の液体吐出ヘッドユニットにおいて、
該液体収容部内の上記隔壁寄りの天井部から下方に延在し、その下端の位置が上記隔壁の上端の位置よりも低い位置となるように配置された仕切り壁を備え、
該仕切り壁の下端と該隔壁との隙間を流路入口とし、該仕切り壁と該隔壁との隙間によって該液体収容部から該連通路に向かって流れる液体の流路となる隔壁手前流路が形成され、
該流路入口から、該隔壁手前流路、該連通路及び該供給流路を経由して該供給流路の上記共通液室と連通する供給流路出口に至るまでの液体の流路である液体収容タンク排出流路が逆Ｕ字形状となっており、
上記液体収容タンク排出流路は、上流側から下流側に向かって流路断面積が連続的に減少する形状であることを特徴とする液体吐出ヘッドユニット。
【請求項２】
ヘッド部からインク滴を吐出するインク吐出ヘッドユニットを備え、
該ヘッド部から吐出されたインク滴が記録媒体に付着させることで画像を形成する画像形成装置において、
上記インク吐出ヘッドユニットとして、請求項１の液体吐出ヘッドユニットを用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体をノズルから液滴として吐出する液体吐出ヘッドユニット及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば液状のインクを液滴として吐出するヘッド部を備えた記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置が知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行うものである。このような液体吐出記録方式の画像形成装置としては、記録ヘッドが主走査方向に移動しながらインク滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置や、記録ヘッドが移動しない状態でインク滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。
【０００３】
なお、本願において、液体吐出記録方式の「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し、また、「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こと（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を３次元的に造形して形成された像も含まれる。
【０００４】
このような画像形成装置として用いられるインクジェット記録装置としては、記録ヘッドのヘッド部の上方にサブタンクを配置し、装置本体側にメインタンクを配置したものが知られている。サブタンクを備えたインクジェット記録装置では、メインタンクから記録ヘッドのサブタンクにインクを補充供給し、サブタンクからヘッド部にインクを供給する方式が知られている。
【０００５】
従来のサブタンクの構成として、その内部空間を底部から上方に延在する隔壁によって、メインタンクから供給されたインクを収容するインク収容部と、インク収容部からヘッド部に供給されるインクが通過する供給流路とに空間的に仕切られたものがある（例えば、特許文献１）。このようなサブタンクでは、隔壁の上端はサブタンクの内部空間の天井部よりも低く、隔壁の上端とサブタンクの内部空間の天井部との隙間によって形成される連通路でインク収容部と供給流路とが連通する構成である。そして、サブタンク内が空の状態でメインタンクからインクが供給されると、まず、インク収容部内にインクが充填され、隔壁の上端より高い位置に達すると、インクが連通路を通過して、供給流路に流入する。供給流路はその底部にヘッド部内の流路と連通する供給流路出口を備え、供給流路に流入したインクは供給流路を通過して、供給流路出口からヘッド部内の流路へと流れていく。このような構成で、供給流路出口からのインクの流出速度よりもメインタンクからサブタンクへの流入速度が速くなるように設定することで、サブタンクからヘッド部へのインクの流出が始まった後でもサブタンク内のインクの量は増加する。その後、供給流路内や隔壁の上端よりも上方の空間もインクで満たされ、サブタンクに対するインクの充填が完了する。
【０００６】
このように、隔壁を備えたサブタンクでは、隔壁によって仕切られたインク収容部内にある程度のインクが充填されてから隔壁の上方を通過したインクがヘッド部へと供給されるため、隔壁の上端の高さまで充填されるまでの間は、インクの流出は無い、または、ほとんど無い。
一方、隔壁を設けずにサブタンクの内部空間の底部に出口を設けた構成では、サブタンク内が空の状態でインクが供給されたときに、供給開始当初から底部にある出口からインクが流出する状態となる。この状態では、サブタンク内へのインクの流入速度を出口からの流出速度よりも速くすることで、いずれはサブタンクに対するインクの充填は完了するものの、充填するまでに時間がかかり、さらに、出口からヘッド部に向けて排出されるインクの量も多くなる。そして、ヘッド部に供給されたインクがメインタンクやサブタンクに戻るようなインクを循環させる構成を備えない装置では、充填動作時にヘッド部に供給されたインクは、後から供給されるインクや空気に押し出され破棄される。このため、サブタンクに対するインクの充填が完了するまでにサブタンクから排出されるインクの量が多いと、インクの消費量の増加に繋がる。
これに対して、隔壁を備えたサブタンクでは、隔壁の上端の高さまで充填されるまでの間は、インクの流出は無い、または、ほとんど無いため、サブタンクにインクを充填するまでの時間を短縮できる。また、インクを循環させる構成を備えない装置では、インクの消費量を抑制することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、隔壁を備えたサブタンクを備えた記録ヘッドでは、気泡を含んだインクがヘッド部に供給されることがあった。これは、以下の理由によると考える。
すなわち、上述したようにサブタンク内が空の状態からインクが充填され、インク収容部内のインクが隔壁の上端より高い位置に達すると、インクが連通路を通過して供給流路に流入する。このとき、連通路を通過するインクは水平方向に移動するが、その水平方向に移動するインクの上方には空気が存在する。インクの移動方向に沿うように空気が存在することで、インクの移動に伴ってインクと接する空気も水平方向へ移動する。その後、連通路を通過したインクが供給流路に落下すると、インクと共に空気も落下し、インクと空気とが混ざり合って気泡を含んだインクが供給流路内に供給され、供給流路出口からヘッド部へと供給される。
また、サブタンク内が空の状態からインクが充填される場合に限らず、インク収容部内のインクが隔壁の上端よりも低い状態からインクを補充する場合であっても、インク収容部内のインクが隔壁の上端よりも高い位置に達し、連通路を通過することで同様の現象が生じ得る。
【０００８】
ヘッド部は、ノズル孔と、ノズル孔により外部と連通して吐出するインクを収容する液室を備え、液室内を一時的に加圧することでノズル孔からインク滴を吐出する。このようなヘッド部に気泡を含んだインクが供給され液室内に気泡が進入すると、所定量の加圧を行ったときのインクの吐出量にバラツキが生じ、ヘッド部からのインク滴の吐出が不安定になる。
このような問題は、記録ヘッドのように吐出する液体がインクであるインク吐出ヘッドユニットに限らず、液体を吐出する液体吐出ヘッドユニットであれば同様に生じ得る問題である。
【０００９】
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、ヘッド部からの安定した液滴の吐出を行うことが出来る液体吐出ヘッドユニット、及びこの液体吐出ヘッドユニットを備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、液体を液滴として吐出する複数のノズルと、複数の該ノズルに供給する液体が通過する共通液室とを備えるヘッド部と、該ヘッド部に供給する液体を収容する液体収容タンクとを有し、該液体収容タンクの内部空間は、その底部から上方に延在するように配置された隔壁によって、上記ヘッド部に供給する液体を収容する液体収容部と、該液体収容部から該共通液室に供給される液体が通過する供給流路とに空間的に仕切られ、該隔壁の上端は該液体収容タンクの内部空間の天井部よりも低く、該隔壁の上端と該液体収容タンクの内部空間の天井部との隙間によって形成される連通路で該液体収容部と該供給流路とが連通する構成の液体吐出ヘッドユニットにおいて、該液体収容部内の上記隔壁寄りの天井部から下方に延在し、その下端の位置は上記隔壁の上端の位置よりも低い位置となるように配置された仕切り壁を備え、該仕切り壁の下端と該隔壁との隙間を流路入口とし、該仕切り壁と該隔壁との隙間によって該液体収容部から該連通路に向かって流れる液体の流路となる隔壁手前流路が形成され、該流路入口から、該隔壁手前流路、該連通路及び該供給流路を経由して該供給流路の上記共通液室と連通する供給流路出口に至るまでの液体の流路である液体収容タンク排出流路が逆Ｕ字形状となっており、上記流路入口から上記隔壁手前流路、上記連通路及び上記供給流路を経由して上記供給流路出口に至るまでの液体の流路は、上流側から下流側に向かって流路断面積が連続的に減少する形状であることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、ヘッド部からインク滴を吐出するインク吐出ヘッドユニットを備え、該ヘッド部から吐出されたインク滴が記録媒体に付着させることで画像を形成する画像形成装置において、上記インク吐出ヘッドユニットとして、請求項１の液体吐出ヘッドユニットを用いることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明においては、仕切り壁の下端は、隔壁の上端よりも低い位置にある。このため、外部から液体収容部内へ液体が供給され、液体が仕切り壁の下端より高い位置に達すると、仕切り壁と隔壁との隙間によって形成される隔壁手前流路の流路入口は液体によって断面全体が満たされる。その後、液体収容部内にさらに液体が供給されることで隔壁手前流路内の液表面が上昇し、この液表面は、隔壁手前流路、連通路及び供給流路によって形成される逆Ｕ字形状の液体収容タンク排出流路内を進行する。
流路入口から液表面までの液体収容タンク排出流路は、隙間なく液体で満たされた状態となり、その液表面では表面張力が作用するため、液表面には流路断面に略一致する表面を維持しようとする作用が働く。
この作用により、液表面が連通路にあるときには、液表面を境に横方向に液体と気体が存在する状態となろうとし、液表面が供給流路にあるときには、液表面を境に気体の上方に液体が存在する状態となろうとする。しかし、気体に対して液体が横方向や上方に液体がある状態では、液体の自重によって流路内を垂れて、流路断面に略一致する液表面を崩して気体側に流入しようとする作用が働く。このため、液表面が液体収容タンク排出流路内を進行する速度が遅いと、液体が自重によって流路内を垂れて液表面を維持できなくなり、液体が気体側に流入することで液体と気体とが混合するおそれがある。これに対して、液体が自重によって流路内を垂れる速度よりも速い速度で液表面を進行させることによって連通路や供給流路でも液表面を維持することが出来る。
【００１２】
液表面の進行速度は、流路入口を通過する液体の流量を流路の断面積で除したものである。流路入口を通過する液体の流量は液体収容部への単位時間当たりの供給量が多いほど多くなるため、液体収容部への単位時間当たりの供給量が多いほど液体収容タンク排出流路を進行する液表面が維持されるように作用する。また、流路の断面積が小さいほど液体収容タンク排出流路を進行する液表面が維持されるように作用する。
また、液体が自重によって流路内を垂れにくいほど液体収容タンク排出流路内の液表面が維持されるように作用する。このため、液体の特性としては、液体収容タンク排出流路の表面に対する濡れ性や粘度が高く、比重が小さいほど液体収容タンク排出流路内の液表面が維持され易くなる。
よって、液体の特性に応じて液体収容タンク排出流路内の液表面が維持されるように、液体収容部への単位時間当たりの供給量と流路の断面積とを設定する。
【００１３】
このように、液体収容タンク排出流路を進行する液表面が維持される液体収容タンク排出流路構成では、流路入口の断面全体が液体で満たされた後は、液体収容タンク排出流路内の気体は液面によって押され、ヘッド部内へと排出される。このため、気体と液体とが混ざり合うことで生成される気泡を含んだ液体が生成されること防止でき、気泡を含んだ液体がヘッド部に供給されることを防止できるため、液体内の気泡に起因してヘッド部からの液滴の吐出量にバラツキが生じることを防止できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ヘッド部からの液滴の吐出量にバラツキが生じることを防止できるため、ヘッド部からの安定した液滴の吐出を行うことが出来るという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】参考構成例１の記録ヘッドの概略説明図。
【図２】インクジェットプリンタの概略構成図。
【図３】参考構成例１の記録ヘッドを含むインク搬送系の説明図。
【図４】参考構成例１の記録ヘッドの水平断面の断面図。
【図５】インク充填動作のフローチャート。
【図６】気泡排出動作のフローチャート。
【図７】参考構成例１の記録ヘッドの連通路周辺の拡大説明図。
【図８】参考構成例２の記録ヘッドの概略説明図。
【図９】参考構成例２の記録ヘッドの水平断面図、（ａ）は、Ａ−Ａ断面の断面図、（ｂ）は、Ｂ−Ｂ断面の断面図。
【図１０】参考構成例２の記録ヘッドの側方断面図、（ａ）は、Ｃ−Ｃ断面の断面図、（ｂ）は、Ｄ−Ｄ断面の断面図。
【図１１】実施例の記録ヘッドの概略説明図。
【図１２】比較例１の記録ヘッドの概略説明図。
【図１３】比較例１の記録ヘッドの連通路周辺の拡大説明図。
【図１４】比較例２の記録ヘッドの概略説明図。
【図１５】比較例２の記録ヘッドの水平断面図、（ａ）は、Ａ−Ａ断面の断面図、（ｂ）は、Ｂ−Ｂ断面の断面図。
【図１６】比較例２の記録ヘッドのＣ−Ｃ断面の側方断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態として、インクジェットプリンタ（以下、プリンタ１００）について説明する。
図２は、プリンタ１００の概略構成図である。
プリンタ１００は、ノズル孔からインクを吐出するインク吐出ヘッドユニットである記録ヘッド１をキャリッジ１０３に搭載している。そして、左側板１００Ａと右側板１００Ｂとの間に横架した主ガイドロッド１０４と、図示しない副ガイド部材とによってキャリッジ１０３を摺動自在に支持している。
【００１７】
また、プリンタ１００は、主走査モータ１０６と、主走査モータ１０６が駆動することで無端移動するタイミングベルト１０５とを備え、主走査モータ１０６を駆動し、タイミングベルト１０５を無端移動させることで、キャリッジ１０３を主走査方向に移動させる構成となっている。一方、記録媒体である記録紙１０７は搬送ローラ１０９によって記録ヘッド１の移動方向と直交する方向（図２中の紙面に直交する方向）に搬送され、記録ヘッド１のノズル面１１ａと対向する位置を通過する構成である。記録紙１０７は、ノズル面１１ａと対向する位置で、記録ヘッド１から画像に応じて吐出されるインク滴が付着し、その表面に画像が形成される。
記録ヘッド１へのインクの供給は、メインタンク５からインク供給ポンプ５２を経由して記録ヘッド１に接続されたフレキシブルなインク供給管５１によってなされる。また、記録ヘッド１にはインク排出管５３が接続されており、ノズル孔から吐出または排出されなかったインクはフレキシブルなインク排出管５３を通じて廃液タンク６に排出される。
【００１８】
また、プリンタ１００内の主走査方向（図２中の左右方向）における記録領域外（記録紙１０７が通過し得る領域から外れた位置）には、キャップ部材１１１が配置されている。このキャップ部材１１１は、複数のノズル孔１１を有するノズル面１１ａをキャッピングする弾性体（好ましくはシリコンゴム等）からなる。
プリンタ１００が非画像形成時には、記録ヘッド１を搭載したキャリッジ１０３の主走査方向の位置が、図２に示すように、記録領域外のキャップ部材１１１の上方となる。そして、図２に示す状態からキャップ部材１１１が不図示のキャップ移動機構によって上方に移動し、ノズル面１１ａをキャッピングする。
また、キャップ部材１１１内には、インク吸引の際の吸引容易化、キャップ内雰囲気湿潤化等のため、インク吸収シート１１２が設けられている。
【００１９】
このキャップ部材１１１には、底面に大気開放チューブ１１３と廃液チューブ１１４との二つのチューブが連結されている。大気開放チューブ１１３は大気開放弁１１５を介して大気に連通され、廃液チューブ１１４は廃液吸引ポンプ１１６に接続されている。
キャップ部材１１１でノズル面１１ａをキャッピングし、大気開放弁１１５を閉じた状態で、廃液吸引ポンプ１１６を駆動してキャップ部材１１１内に負圧を発生させることで、記録ヘッド１のノズルからインクを吸引する。その後、大気開放弁１１５を開放することでキャップ部材１１１内の空間１１７に溜まったインクを廃液タンク６に排出することができる。
また、キャップ部材１１１は、大気開放弁１１５を閉じた状態でノズル面１１ａに接触させた状態で保持することで、記録ヘッド１のノズルの乾燥を防止する。
【００２０】
また、図２に示すように、キャップ部材１１１の図中の左側にはノズル面１１ａをワイピングするワイパー部材であるワイパーブレード１１９が配置されている。ワイパーブレード１１９は、不図示のワイパー移動機構によって上下方向に移動可能である。プリンタ１００での画像形成が終わると、ワイパーブレード１１９はノズル面１１ａに接触する高さまで移動し、記録紙１０７が通過し得る領域と対向する位置から、キャップ部材１１１に対向する位置へと主走査方向に移動する記録ヘッド１のノズル面１１ａと接触する。このように、ワイパーブレード１１９を接触させた状態で記録ヘッド１を主走査方向に移動させることで、ノズル面１１ａに付着したインクや塵埃をワイパーブレード１１９で払拭し、ノズル面１１ａのメニスカスの生成やクリーニングを行うことができる。
【００２１】
〔参考構成例１〕
次に、液体吐出ヘッドユニットである記録ヘッド１の一つ目の参考構成例（以下、参考構成例１と呼ぶ）について図面を用いて説明する。図１は参考構成例１の記録ヘッド１の概略説明図であり、図３は、参考構成例１の記録ヘッド１を含むインク搬送系の説明図である。
また、図４は、図１に示す記録ヘッド１の水平断面の断面図である。図４（ａ）は、図１中のＡ−Ａ断面の断面図であり、図４（ｂ）は、図１中のＢ−Ｂ断面の断面図である。
図１及び図３に示すように、記録ヘッド１は、液滴を吐出するヘッド部２と、ヘッド部２に供給するインクを収容する液体収容タンクであるサブタンク４とを備えている。
【００２２】
ヘッド部２は、液滴を吐出する複数のノズル孔１１と、各ノズル孔１１によって外部と連通し、ノズル孔１１から吐出する液を収容する液吐出収容部である液室１２とを備える。また、ヘッド部２は、各液室１２にインクを供給する共通液室１３と、共通液室１３にインクを供給される供給口部であるインク供給ポート１４と、共通液室１３からインクを排出する排出口部であるインク排出ポート１５等を備えている。
液室１２内には不図示の圧力変化手段が配置されており、液室１２内にインクが充填された状態で瞬間的に液室１２内を加圧することで、ノズル孔１１からインク滴を吐出する。インク滴を吐出した後、加圧が解除されると、内部のインクが無くなった液室１２内は圧力が下がるため共通液室１３内のインクが液室１２内に供給される。
本実施形態では圧力変化手段としては、振動部材を設けて液室１２内の圧力を一時的に高める構成となっているが、圧力変化手段としてはこれに限るものではない。
【００２３】
サブタンク４は、タンクケース２１内にヘッド部２に供給するインクを収容するインク収容部２２と、インク収容部２２からインクをヘッド部２のインク供給ポート１４に供給する供給流路２４とを備える。また、サブタンク４は、ヘッド部２のインク排出ポート１５から排出されるインクを外部に排出する排出流路２５を備える。また、インク収容部２２の天面２２ａを中央部に向かって傾斜する傾斜面とした形状の中央部の最も高い部位となる天面中央部２２ｂにインク収容部２２と排出流路２５とを連通するタンク上部連通路２６を設けている。タンク上部連通路２６の流体抵抗は、ヘッド部２のインク供給ポート１４からからインク排出ポート１５までの流体抵抗よりも大きく形成されている。
さらに、サブタンク４のタンクケース２１には、インク収容部２２の底面から延びる（立ち上がる）隔壁２０２によって仕切られ、インク収容部２２からインク供給ポート１４へ向かうインクが通過するた供給流路２４が設けられている。隔壁２０２の上端２０２ａはサブタンク４の内部空間（インク収容部２２及び供給流路２４）の天井部（天面２２ａ及び供給流路２４の上端）よりも低い。そして、隔壁２０２の上端２０２ａとサブタンク４の内部空間の天井部との隙間によって形成される連通路２０６でインク収容部２２と供給流路２４とが連通する構成である。
【００２４】
図４に示すように、サブタンク４のタンクケース２１は、図１中の手前奥方向の手前側が開口した部材であり、開口部には可撓性の弾性変形可能な部材としてのフィルム部材２３が貼り付けられている。サブタンク４の内部空間の圧力変動が生じるようなインクの振動が発生すると、フィルム部材２３が弾性変形し、圧力変動を吸収する構成となっている。サブタンク４では、隔壁２０２により仕切られたインク収容部２２と供給流路２４とにのそれぞれが図１中の手前側の壁面をフィルム部材２３によって構成されているため、インク収容部２２と供給流路２４とのそれぞれにおいて、インクの振動による圧力変動を吸収するダンパ効果を得られるようになっている。
また、タンクケース２１は、インク収容部２２の上方にサブタンク供給口２７が設けられている。
図１に示す記録ヘッド１は、図２を用いて説明したプリンタ１００のキャリッジ１０３に搭載されており、キャリッジ１０３の移動によってプリンタ１００の装置本体に対して移動する構成である。
【００２５】
一方、プリンタ１００の装置本体側には、サブタンク４に補充供給するインクを収容し、装置本体に対して着脱することで交換可能なインクカートリッジであるメインタンク５が配置されている。また、プリンタ１００の装置本体側には、サブタンク４から排出されるインクを収容する廃液タンク６が配置されている。
インク供給ポンプ５２を駆動することにより、メインタンク５からインク供給管５１を通じてサブタンク４に送液される。また、サブタンク４と廃液タンク６とを接続するインク排出管５３には、開閉弁であるインク排出バルブ５４が介装されている。
【００２６】
メインタンク５は、メインタンク５内のインクが外気に対して長時間の露出し、乾燥または凝固することを防止するために大気開放管５５が設けられている。この大気開放管５５の流路は、細長い管状の形状になっており、管内の湿度はその長さに沿って変化するため、メインタンク５内のインクが外気と直接接することを防止することができ、インクの乾燥、増粘または凝固の発生を防止するようになっている。
図３に示すインク搬送系においては、サブタンク４に収容されたインクは、供給流路２４を通じてヘッド部２の一端部のインク供給ポート１４から共通液室１３の一端部（図１中の右端部）から供給される。共通液室１３に供給されたインクのうち、液室１２に供給されたインクはノズル孔１１から滴吐出される。一方、液室１２に供給されず共通液室１３の他端部（図１中の左端部）に到達したインクは、インク排出ポート１５を通り、サブタンク４の排出流路２５からインク排出管５３を介して廃液タンク６に送液される。このインク搬送系では、サブタンク４から廃液タンク６へと流れるインクは、インク排出管５３に設けたインク排出バルブ５４を閉じることで止めることができる。
【００２７】
次に、参考構成例１の記録ヘッド１にインクを充填動作について、図５を用いて説明する。図５は、インクの充填動作のフローを示すフローチャートである。
まず、インク排出バルブ５４を開き（Ｓ１１）、インク供給ポンプ５２を駆動する（Ｓ１２）ことでメインタンク５からインク供給管５１を通じてサブタンク４へ送液する。このインクは、サブタンク４のサブタンク供給口２７からインク収容部２２へ流れ込み、一部はヘッド部２へ送液される。
一方、サブタンク４内のインク収容部２２内の空気は、インクの供給によってインク収容部２２内のインクの高さが高くなることで、インク収容部２２と排出流路２５とを連通するタンク上部連通路２６を通して、排出流路２５へ排出される。このようにして、インク収容部２２へのインク充填が開始される。
【００２８】
インクの供給によってインク収容部２２内のインクの高さが高くなり、インク収容部２２の天面２２ａの最も高い部位となる天面中央部２２ｂまで充填され、その後、タンク上部連通路２６を通って排出流路２５まで達する。
また、インク収容部２２からヘッド部２へ送液されたインクは、インク供給ポート１４を通じて共通液室１３へ送液される。共通液室１３へ流れ込んだインクの一部は、各ノズル孔１１から排出される。さらに、共通液室１３のインクは、インク排出ポート１５を通して排出流路２５へ流れ、タンク上部連通路２６から流れ出たインクと合流する。
排出流路２５の上端まで到達したインクは、さらにインク排出管５３へ送液されて、廃液タンク６へと送られる。
【００２９】
また、インク供給ポンプ５２の稼動を開始した後は、不図示のセンサによってインク排出バルブ５４をインクが通過したかどうかを監視し続ける（Ｓ１３）。サブタンク４内及びヘッド部２内がインクで満たされると、インク排出ポート１５を通したインクとタンク上部連通路２６とが排出流路２５で合流して、インクがインク排出管５３へと送液される。その後、インクがインク排出バルブ５４を通過すると、上述した不図示のセンサによってそれが検知される（Ｓ１３で「Ｙ」）。
インクがインク排出バルブ５４を通過したことが検知されると、インク排出バルブ５４を閉じる（Ｓ１４）。その後、インク供給ポンプ５２の稼動力を調節して（Ｓ１５）、サブタンク４やヘッド部２の内部空間の圧力を調整することで、ヘッド部２のノズル孔１１からインクを外部へ排出し、ノズル孔１１及び液室１２内の気泡を排出する（Ｓ１６）。
【００３０】
その後、インク供給ポンプ５２の稼動を停止して、ポンプによるインクの流れを止め、ポンプを配置した位置をインクが通過可能な状態とするように、インク供給ポンプ５２を開放する（Ｓ１７）。これにより、インク供給管５１のメインタンク５側の開口と、ヘッド部２のノズル孔１１との水頭差によって、ノズル孔１１では負圧が発生する。この負圧によって、ノズル孔１１からインクが垂れないように保持することが出来る。
インク供給ポンプ５２を開放した後は、図２に示したワイパーブレード１１９によりノズル面１１ａをワイピングし（Ｓ１８）、ノズル面１１ａに垂れたインクを払拭し、ノズル孔１１のメニスカスを形成させ、記録ヘッド１に対するインク充填を完了させる。
このようにして、ヘッド部２へインクを充填させ、常にメインタンク５からサブタンク４を通じてヘッド部２にインクを供給してインク吐出可能な状態とすることができる。
【００３１】
なお、上述した不図示のセンサとしては、インクの有無を検知するインク検知センサを用いる。インクを充填する前は、インク排出管５３内は空であるため、インクがインク排出バルブ５４を通過する前は、インク検知センサはインクが無い状態を検出し続ける。そして、インクがインク排出バルブ５４を通過すると、インク検知センサの位置にインクが存在する状態となるため、インク検知センサはインクがある状態を検出するため、この検出結果に基づいてインクがインク排出バルブ５４を通過したことを検知できる。
【００３２】
次に、インク搬送系内に混入した気泡を排出する気泡排出動作について、図６を用いて説明する。図６は、気泡排出動作のフローを示すフローチャートである。
印刷などにより消費されたインクを補給するために行うメインタンク５の交換したときや、ノズル孔１１等から何らかの原因で空気が進入したときなど、各インクの流路及びインク収容部２２に気泡が混入する場合がある。気泡が混入するとノズル孔１１からの滴吐出に支障が生じルことがあるため、これを解消するための気泡排出動作を行う。
【００３３】
まず、インク供給ポンプ５２を稼動させ（Ｓ２１）、メインタンク５からサブタンク４への送液させ、直ちにインク排出バルブ５４（Ｓ２２）を開く。なお、インク供給ポンプ５２を開放した状態のままインク排出バルブ５４を開くと、サブタンク内のインクが逆流するおそれがある。これに対して、インク供給ポンプ５２を稼動させて加圧した状態で、インク排出バルブ５４を開くことで、インクの逆流を防止することが出来る。
【００３４】
インク供給ポンプ５２を稼動させ、インク排出バルブ５４を開くことにより、インクがサブタンク供給口２７からインク収容部２２へ流入する。インク供給管５１内に気泡が混入していた場合には、この気泡はインク収容部２２内へ流れ込み、インク収容部２２上部へ溜まることになる。さらに、インクの送液によりインク収容部２２内は加圧され、インク収容部２２の上部へ溜まった気泡はタンク上部連通路２６から排出流路２５へ排出される。
また、インク収容部２２からヘッド部２へもインクが送液され、共通液室１３内に気泡が混入していた場合には、この気泡は排出流路２５へ排出される。
この排出流路２５で合流したインクは、さらにインク排出管５３に送られて廃液タンク６に送られため、タンク上部連通路２６から排出流路２５に排出された気泡や共通液室１３から排出流路２５に排出された気泡は、インクとともに廃液タンク６に送られる。
また、インク排出バルブ５４を開いた後は、不図示のセンサによってインク排出バルブ５４をすべての気泡が通過したかどうかを監視し続ける（Ｓ２３）。インク排出バルブ５４を開いた後、ある程度の時間が経過した後、インク排出バルブ５４近傍に配置された不図示のインク検知センサによってインクがある状態が検出され続ける状態を検知することで、全ての気泡が通過したことを検知することが出来る。これは、気泡がインク検知センサによる検知位置を通過するときには、インクが無い状態を検出されるため、インクがある状態が検出され続けることで、全ての気泡が通過したと判断できるためである。
【００３５】
インク収容部２２や各流路に混入した気泡の全てが、インク排出バルブ５４の下流部に搬送されたことを検知すると（Ｓ２３で「Ｙ」）、インク排出バルブ５４を閉じる（Ｓ２４）。その後、インク供給ポンプ５２の稼動力を調節して（Ｓ２５）、サブタンク４やヘッド部２の内部空間の圧力を調整することで、ヘッド部２のノズル孔１１からインクを外部へ排出し、ノズル孔１１及び液室１２内の気泡を排出する（Ｓ２６）。
その後、インク供給ポンプ５２の稼動を停止して、ポンプによるインクの流れを止め、ポンプを配置した位置をインクが通過可能な状態とするように、インク供給ポンプ５２を開放する（Ｓ２７）。これにより、インク供給管５１のメインタンク５側の開口と、ヘッド部２のノズル孔１１との水頭差によって、ノズル孔１１では負圧が発生する。この負圧によって、ノズル孔１１からインクが垂れないように保持することが出来る。
【００３６】
インク供給ポンプ５２を開放した後は、図２に示したワイパーブレード１１９によりノズル面１１ａをワイピングし（Ｓ２８）、ノズル面１１ａに垂れたインクを払拭し、ノズル孔１１のメニスカスを形成させ、記録ヘッド１に対するインク充填を完了させる。
このようにして、インク収容部２２や各流路に混入した気泡の全てを排出することができ、インク滴吐出性能の回復を行うことができるようになる。
【００３７】
また、サブタンク４の上部にはインク収容部２２内のインク量が所定量以下になったことを検知するための２本の検知電極２９（ａ及びｂ）を装着している。この検知電極２９は、検知信号を入力する不図示の制御部に接続されており、液量検知センサを構成している。２本の検知電極２９の両方がインクに浸されている状態と少なくとも一方がインクに浸されていない状態とで２本の検知電極２９の間の導通状態が変化する。この導通状態の変化を制御部が検出することによってインクが所定量以下になったことを検知することができるものである。
【００３８】
この液量検知センサを用いることにより、インク収容部２２内に気泡が溜まった状態を検知できる。さらに、インク充填時にインク収容部２２内が空の状態からインクが充填された状態を検知でき、気泡排出時には、インク収容部２２内に気泡が溜まっている状態から気泡が排出された状態となったことを確実に認識することができるようになる。
【００３９】
また、図５を用いて説明したインク充填動作時には、インク供給ポンプ５２の稼動を開始した後は（Ｓ１２）、不図示のセンサによってインク排出バルブ５４をインクが通過したかどうかを監視し続ける（Ｓ１３）制御を行っていた。これに対して、検知電極２９によってインク収容部２２内にインクが充填された状態を検知した後に、インク排出バルブ５４をインクが通過したかどうかを監視し始める方がより好ましい。これは、インク収容部２２内のインクが充填されてからインクがインク排出バルブ５４を通過するまでの短い時間でインクの通過を監視する制御を行えばよく、インクの充填性の信頼性を上げることができるためである。
【００４０】
また、図６を用いて説明した気泡排出動作時には、インク排出バルブ５４を開放した後は（Ｓ２２）、不図示のセンサによって全ての気泡がインク排出バルブ５４をインクが通過したかどうかを監視し続ける（Ｓ２３）制御を行っていた。これに対して、検知電極２９によってインク収容部２２内にインクが充填された状態を検知した後に、全ての気泡がインク排出バルブ５４を通過したかどうかを監視し始める方がより好ましい。これは、インク収容部２２内の気泡が排出されてから流路内に残っている気泡がインク排出バルブ５４を通過するまでの短い時間で気泡の通過を監視する制御を行えばよく、気泡排出によるインク吐出機能の回復性能の信頼性を上げることができるためである。
【００４１】
次に、参考構成例１の記録ヘッド１の特徴部について説明する。
図１に示すように、参考構成例１の記録ヘッド１は、インク収容部２２内の隔壁２０２寄りの天面２２ａから下方に延在するように配置された仕切り壁２０５を備える。そして、仕切り壁２０５の下端２０５ａの位置は隔壁２０２の上端２０２ａの位置よりも低い位置となっている。これにより、仕切り壁２０５の下端２０５ａと隔壁２０２との隙間を流路入口とし、仕切り壁２０５と隔壁２０２との隙間によってインク収容部２２から連通路２０６に向かって流れるインクの流路となる隔壁手前流路２０７が形成される。隔壁手前流路２０７は、インクが流路入口から仕切り壁２０５と隔壁２０２との隙間を通って連通路２０６の上流側端部までの流路である。また、供給流路２４は、連通路２０６の下流側端部から供給流路出口２４ｅまでの流路である。
【００４２】
ここで、従来の液体吐出ヘッドユニットの課題について説明する。
上記特許文献１に記載の構成は、サブタンク内の空間を入側空間と出側空間とに仕切る板状の隔壁を備え、隔壁の上方の連通路とは別に、幅方向の隔壁部材の両端部とサブタンクの内壁との間に流体抵抗を高めたスリットを設けた構成である。そして、メインタンクからのインクは入側空間に供給され、ヘッド部へは出側空間の底部に設けられた出口からなされる。
このような構成により、入側空間のインクの液面が隔壁の上端よりも高い位置に到達していなくても、入側空間内のインクがスリットを通過して出側空間へ移動可能である。スリットは流体抵抗が高く、インクが通過し難いため、メインタンクからサブタンクにインクが供給されたときに、メインタンクから入側空間にインクが供給されて入側空間内のインクの液面が上昇しても、出側空間内のインクの液面はすぐには追従しない。すなわち、出側空間内のインクの液面が入側空間のインクの液面と同じ高さとなるまで時間がかかる構成となっている。
【００４３】
この特許文献１の構成では、サブタンク内の気体を吸引するために吸引装置によってヘッド部内に負圧を作用させ出側空間に負圧が作用させる。このとき、吸引によって出側空間の気体ともに出側空間に残留するインクが吸引されても、上述のようなスリットが形成された隔壁を備えることによって入側空間内のインクが出側空間に移動し難く、メインタンクからサブタンクの入側空間内に供給されたインクがすぐに出側空間に移動することを抑制できる。このように、入側空間から出側空間へのインクの移動を抑制することで、サブタンク内の気体を除去する吸引動作で気体と共に吸引装置に吸引されるインクの量を抑制でき、インクの消耗を抑制することができる。
しかし、スリットによってインクが移動し難い構成であっても、出側空間に移動する。このため、入側空間内のインクが隔壁の上端の高さまで充填されるまでの間もインクが排出され、充填するまでに時間がかかるという不具合や、ヘッド部に供給されたインクを破棄する構成ではインクの消費量の増大に繋がる。
【００４４】
このようなスリットを設けず、インク収容部内にインクが充填され、インクの液面が隔壁の上端よりも低いときには供給流路に流入せず、隔壁の上端よりも高い位置に達すると、インクが供給流路に流入する比較例１の構成を図１２に示す。
図１２は、比較例１の記録ヘッド１の概略説明図である。
【００４５】
比較例１の記録ヘッド１は、参考構成例１の記録ヘッド１と同様に、サブタンク４のタンクケース２１には、インク収容部２２の底面から延びる（立ち上がる）隔壁２０２によって仕切られて、インク収容部２２からインク供給ポート１４へ向かうインクが通過する供給流路２４が設けられている。また、隔壁２０２の上端２０２ａはサブタンク４の内部空間（インク収容部２２及び供給流路２４）の天井部（天面２２ａ及び供給流路２４の上端）よりも低い。そして、隔壁２０２の上端２０２ａとサブタンク４の内部空間の天井部との隙間によって形成される連通路２０６でインク収容部２２と供給流路２４とが連通する構成を備えている。
そして、比較例１の記録ヘッド１は、仕切り壁２０５を備えていない点と、連通路２０６近傍の流路の形状とが参考構成例１の記録ヘッド１と相違する。
【００４６】
比較例１の記録ヘッド１のサブタンク４は、参考構成例１の記録ヘッド１と同様に、隔壁２０２を備え、インク収容部２２から供給流路２４に向かうインクは、必ず連通路２０６を通過する構成となっている。このため、インク収容部２２内のインクが隔壁２０２の上端２０２ａの高さまで充填されるまでの間は、ヘッド部２へのインクの流出は無い。このため、上記特許文献１に記載の構成に比べて、充填するまでに時間を短縮することができ、さらに、ヘッド部に供給されたインクを破棄する構成ではインクの消費量を抑制することができる。
【００４７】
しかし、比較例１の記録ヘッド１では、気泡を含んだインクがヘッド部２に供給されることがあった。この原因について図１３を用いて説明する。
図１３は、比較例１の記録ヘッド１において、インク収容部２２内のインクが隔壁２０２の上端２０２ａの高さまで充填された状態の連通路２０６周辺の拡大説明図である。
サブタンク４内が空の状態からインクＩの充填され、インク収容部２２内のインクＩが隔壁２０２の上端２０２ａより高い位置に達すると、図１３に示すようにインクＩが連通路２０６を通過して供給流路２４に流入する。このとき、連通路２０６を通過するインクＩは、図１３中の矢印Ｆで示すように水平方向に移動するが、その水平方向に移動するインクＩの上方の図中Ｇで示す領域には空気が存在する。図１３に示すように、インクＩの移動方向に沿うように空気が存在することで、インクＩの移動に伴ってインクＩと接する空気も図１３中の矢印Ｆ´で示すように水平方向へ移動する。その後、連通路２０６を通過したインクＩが供給流路２４に落下すると、インクＩと共に空気も落下し、インクＩと空気とが混ざり合って気泡Ｇ１を含んだインクＩが供給流路２４内に供給され、供給流路出口２４ｅからヘッド部２へと供給される。
ヘッド部２に気泡Ｇ１を含んだインクＩが供給され液室１２内に気泡Ｇ１が進入すると、所定量の加圧を行ったときのインクＩの吐出量にバラツキが生じ、ヘッド部２からのインク滴の吐出が不安定になる。
【００４８】
このような問題に対して、参考構成例１の記録ヘッド１は、インク収容部２２内の隔壁２０２寄りの天面２２ａから下方に延在するように配置された仕切り壁２０５を備えている。図７は、参考構成例１の記録ヘッド１において、インク収容部２２内に充填されたインクＩが連通路２０６を通過し始めた状態を示す、連通路２０６周辺の拡大図である。
【００４９】
図７に示すように、仕切り壁２０５の下端２０５ａは、隔壁２０２の上端２０２ａよりも低い位置にある。このため、メインタンク５からインク収容部２２内へインクＩが供給され、インクＩが仕切り壁２０５の下端２０５ａより高い位置に達すると、仕切り壁２０５と隔壁２０２との隙間によって形成される隔壁手前流路２０７の流路入口２０７ａはインクＩによって断面全体が満たされる。その後、インク収容部２２内にさらにインクＩが供給されることで隔壁手前流路２０７内のインクＩの液表面Ｉｆは上昇し、液表面Ｉｆは、隔壁手前流路２０７、連通路２０６及び供給流路２４によって形成される逆Ｕ字形状の液体収容タンク排出流路内を進行する。
【００５０】
流路入口２０７ａから液表面Ｉｆまでの液体収容タンク排出流路は、隙間なくインクＩで満たされており、液表面Ｉｆでは表面張力が作用するため、液表面Ｉｆには流路断面に略一致する表面を維持しようとする作用が働く。
このような参考構成例１の記録ヘッド１では、流路入口２０７ａの断面全体が液体で満たされた後は、隔壁手前流路２０７、連通路２０６及び供給流路２４内の空気は液表面によって押され、ヘッド部２内の共通液室１３へと排出される。すなわち、隔壁手前流路２０７、連通路２０６及び供給流路２４内では液表面Ｉｆによって空気が存在する領域とインクＩが存在する領域とに分けられた状態となる。このため、空気とインクＩとが混ざり合うことで生成される気泡Ｇ１を含んだインクＩが生成されること防止できる。これにより、気泡Ｇ１を含んだインクＩが共通液室１３に供給されることを防止できるため、インクＩ内の気泡Ｇ１に起因してヘッド部２からのインク滴の吐出量にバラツキが生じることを防止できる。
【００５１】
また、この構成では、液表面Ｉｆが供給流路２４の供給流路出口２４ｅに到達するまでは、ヘッド部２内の共通液室１３には空気のみが供給され、液表面Ｉｆが供給流路出口２４ｅに到達した後はインクＩのみが供給される。このため、最初に供給される空気はヘッド部２から排出し、後から供給されるインクＩで共通液室１３が満たされた状態とすることで、ヘッド部２の共通液室１３内をインクＩで満たすことが出来る。
このように、参考構成例１の記録ヘッド１では、ヘッド部２からの吐出量にバラツキが生じることを防止できるため、ヘッド部２からの安定したインク滴の吐出を行うことが出来る。
【００５２】
また、比較例１の記録ヘッド１では、インク収容部２２内のインクＩが連通路２０６を通過して供給流路２４に流入し始めた後も、インク収容部２２内のインクＩの上方に存在する空気は連通路２０６に向かって移動可能である。このため、インクＩが連通路２０６を通過するときに領域Ｇに存在する空気を巻き込んで気泡Ｇ１を含有するインクＩが生成されると、インク収容部２２から連通路２０６へはインクＩだけでなく、その上方にある空気も供給される。よって、比較例１の記録ヘッド１は、インク収容部２２内がインクＩで満たされるまでの間、気泡Ｇ１の原因となる空気が連通路２０６に向けて供給され得る構成である。
【００５３】
一方、参考構成例１の記録ヘッド１では、インク収容部２２内のインクＩによって流路入口２０７ａの断面全体が満たされると、図１中の仕切り壁２０５よりも左側に存在する連通路２０６に向かって移動することができなくなる。このため、インク収容部２２内のインクＩが仕切り壁２０５の下端２０５ａの高さまで到達した後は、連通路２０６に向けて移動する空気は隔壁手前流路２０７内の空気だけであり、気泡Ｇ１の原因となる空気が連通路２０６に向けて供給され続けることを防止できる。
このため、隔壁手前流路２０７、連通路２０６及び供給流路２４内で空気が存在する領域とインクＩが存在する領域とを仕切る液表面Ｉｆが何らかの原因によって維持できずに空気とインクＩが混ざる状態となったとしても、インクＩに含有される気泡Ｇ１の量を最小限に抑制することが出来る。
【００５４】
また、図４（ｂ）に示すように、参考構成例１の記録ヘッド１では、隔壁手前流路２０７の流路断面は四角の形状となっており、これは、供給流路２４の流路断面と同じ形状としている。また、参考構成例１の記録ヘッド１では、隔壁手前流路２０７及び供給流路２４の水平断面は、幅方向（図１及び図４中の左右方向）の長さを３［ｍｍ］、奥行き方向（図１中の手前奥方向、図４中の上下方向）の長さを９［ｍｍ］に設定している。さらに、連通路２０６の高さ方向の長さを３［ｍｍ］、奥行き方向の長さを９［ｍｍ］に設定している。すなわち、液体収容タンク排出流路の流路断面の面積を一定に設定している。
これにより、流路入口２０７ａから隔壁手前流路２０７、連通路２０６及び供給流路２４を経由して供給流路出口２４ｅに至るまでのインクＩの流路である液体収容タンク排出流路が、流路断面積が急激に大きくならないように形成されている。流路断面積が急激に広くなる箇所があると、その箇所を通過するときに液体であるインクＩが拡散し、空気と混ざって気泡Ｇ１を含んだ状態となるおそれがある。これに対して、流路断面積が急激に広くならないように形成することで、インクＩ内に気泡Ｇ１が含有されることを防止できる。
また、参考構成例１の記録ヘッド１を備えたプリンタ１００では、インク充填動作時及び気泡排出動作時のメインタンク５からサブタンク４へのインクの単位時間当たりの供給量は、２［ｍｌ／ｓ］程度である。
【００５５】
また、図１及び図７に示すように、参考構成例１の記録ヘッド１では、流路入口２０７ａから隔壁手前流路２０７及び連通路２０６を経由して供給流路２４に至るまでのインクＩの流路は、角のない逆Ｕ字形状となっている。
流路入口２０７ａを通過したインクＩは、隔壁手前流路２０７では上方に移動し、連通路２０６では水平方向に移動し、供給流路２４では下方に移動する。このような構成で、流路の方向が直角方向に変化する位置で、流路に角があると、その部分で流路断面積が急激に広くなり、角を通過するときに液体であるインクＩが拡散し、空気と混ざって気泡Ｇ１を含んだ状態となるおそれがある。これに対して、参考構成例１の記録ヘッド１のように、流路入口２０７ａから供給流路２４に至るまでの流路を角のない逆Ｕ字形状とすることで、角のような流路断面積が急激に広くなることがなく、インクＩ内に気泡Ｇ１が含有されることを防止できる。
【００５６】
〔参考構成例２〕
次に、液体吐出ヘッドユニットである記録ヘッド１の二つ目の実施例（以下、参考構成例２と呼ぶ）について図面を用いて説明する。
図８は参考構成例２の記録ヘッド１の概略説明図であり、図９は、図８に示す記録ヘッド１の水平断面の断面図である。図９（ａ）は、図８中のＡ−Ａ断面の断面図であり、図９（ｂ）は、図８中のＢ−Ｂ断面の断面図である。また、図１０は、図８及び図９に示す記録ヘッド１の側方断面図であり、図１０（ａ）は、図８及び図９中のＣ−Ｃ断面の断面図であり、図１０（ｂ）は、図８及び図９中のＤ−Ｄ断面の断面図である。
また、図８は、図９及び図１０中のＨ−Ｈ断面の正面断面図である。図９及び図１０中のＥ−Ｅ断面の断面図は、図１に示す参考構成例１の正面断面図に対してインク収容部２２（参考構成例２では、第二インク収容部２２ｅ）の上方にサブタンク供給口２７及びタンク上部連通路２６が設けられていない点で異なるのみであるので図示は省略する。
【００５７】
参考構成例２の記録ヘッド１は、サブタンク４の内部空間のうち、インク収容部２２が、第一インク収容部２２ｄ、第二インク収容部２２ｅ及びインク溜まり室２０４の三つに空間的に仕切られている点で参考構成例１の記録ヘッド１と相違する。他の構成は共通し、同じ符号の各部材は同様の機能を有するものである。また、図５を用いて説明したインクの充填動作や、図６を用いて説明した気泡排出動作の動作フローも参考構成例１と同様である。
【００５８】
以下、参考構成例２の記録ヘッド１の参考構成例１の記録ヘッド１と相違する点について説明する。
図８乃至図１０に示すように、参考構成例２の記録ヘッド１は、インク収容部２２が、第一インク収容部２２ｄ、第二インク収容部２２ｅ及びインク溜まり室２０４の三つに空間的に仕切られている。また、参考構成例２では、隔壁手前流路２０７はインク溜まり室２０４の上部の空間である。
第一インク収容部２２ｄと第二インク収容部２２ｅとは、インクフィルタ２０によって仕切られており、第一インク収容部２２ｄとインク溜まり室２０４とは、遮蔽壁２０８によって仕切られている。
メインタンク５から供給されるインクが流入するサブタンク供給口２７は第一インク収容部２２ｄの天面２２ａに設けられている。このため、インク収容部２２内に供給されたインクは、図９中の矢印Ｊで示すように第一インク収容部２２ｄからインクフィルタ２０を通過しないと第二インク収容部２２ｅやインク溜まり室２０４に流入することは出来ない構成である。インクフィルタ２０は、インクに含まれている異物を濾過するためのものである。
【００５９】
Ｂ−Ｂ断面のように、サブタンク４の上部では、第二インク収容部２２ｅとインク溜まり室２０４（隔壁手前流路２０７）とは、図９（ｂ）に示すように仕切り壁２０５によって空間的に仕切られているが、仕切り壁２０５の下端２０５ａよりも下方は図９（ａ）で示すように連通する。
インク溜まり室２０４と第二インク収容部２２ｅとの連通は、高さ方向で仕切り壁２０５の下端までとなっており、隔壁２０２の上端２０２ａより低い位置となっている。
第一インク収容部２２ｄからインクフィルタ２０を通過して第二インク収容部２２ｅに流入したインクは、第二インク収容部２２ｅとインク溜まり室２０４とによって形成される空間に充填される。このため、第二インク収容部２２ｅとインク溜まり室２０４との内部では、インクがそれぞれ同じ高さで溜まっていく。
【００６０】
第二インク収容部２２ｅとインク溜まり室２０４とでは、インクが下側から溜まり、仕切り壁２０５の下端２０５ａに到達するまでは、同じ高さで溜まっていく。インクが仕切り壁２０５の下端２０５ａまで到達すると、隔壁手前流路２０７の流路断面の全体がインク溜まり室２０４のインクによって満たされる。
第一インク収容部２２ｄにインクが供給されつづけることで、第二インク収容部２２ｅにもインクが供給されつづけることで、隔壁手前流路２０７内の液表面が上昇する。その後は、参考構成例１と同様に、隔壁手前流路２０７、連通路２０６及び供給流路２４内の空気は液表面によって押され、ヘッド部２内の共通液室１３へと排出される。これにより、気泡を含んだインクがヘッド部２に供給されることを防止できるため、インク内の気泡に起因してヘッド部２からのインク滴の吐出量にバラツキが生じることを防止できる。
【００６１】
ここで、参考構成例２と同様にインクフィルタ２０を備える構成で、参考構成例２の記録ヘッド１が備える仕切り壁２０５及びインク溜まり室２０４を備えない比較例２の構成を図１４に示す。
図１４は比較例２の記録ヘッド１の概略説明図であり、図１５は、図１４に示す記録ヘッド１の水平断面の断面図である。図１５（ａ）は、図１４中のＡ−Ａ断面の断面図であり、図１５（ｂ）は、図１４中のＢ−Ｂ断面の断面図である。また、図１６は、図１４及び図１５に示す記録ヘッド１の側方断面図であり、図１４及び図１５中のＣ−Ｃ断面の断面図である。
また、図１４は、図１５及び図１６中のＨ−Ｈ断面の正面断面図である。図１５及び図１６中のＥ−Ｅ断面の断面図は、図１２に示す比較例１の正面断面図に対してインク収容部２２（参考構成例２では、第二インク収容部２２ｅ）の上方にサブタンク供給口２７及びタンク上部連通路２６が設けられていない点で異なるのみであるので図示は省略する。
【００６２】
比較例２の記録ヘッド１は、インク溜まり室２０４を備えていないため、遮蔽壁２０８と隔壁２０２とが一体となっている。
比較例２の記録ヘッド１では、第一インク収容部２２ｄからインクフィルタ２０を通過したインクは、第二インク収容部２２ｅに流入し、第二インク収容部２２ｅ内に下から溜まっていく。第二インク収容部２２ｅ内のインクが隔壁２０２の上端２０２ａより高い位置に達すると、図１３を用いて説明した比較例１と同様にインクが連通路２０６を通過して供給流路２４に流入する。このため、比較例１と同様に、インクと空気とが混ざり合って気泡を含んだインクが供給流路２４内に供給され、供給流路出口２４ｅからヘッド部２へと供給される。
【００６３】
また、第二インク収容部２２ｅから供給流路２４に向かうインクの流路である連通路２０６は、図１６に示すように流路断面積が狭くなっている。このような流路断面積が狭い連通路２０６を通過したインクが供給流路２４に流入すると、流路断面積が急激に広がるため、インクが拡散し、より気泡を含有し易くなる。
【００６４】
一方、参考構成例２の記録ヘッド１では、隔壁手前流路２０７の下端（流路入口２０７ａ）から連通路２０６までのインクの流路の断面形状は四角の形状で供給流路２４と同じ形状となっている。これにより、インク溜まり室２０４にインクが溜まって、流路入口２０７ａでインクが隔壁手前流路２０７の流路断面の全体に満たされ、その状態を保ったまま供給流路２４及びインク供給ポート１４にインクが気泡を混入することなく満たされることになる。
このような構成により、流路断面積が急激に大きくなることが無く、インクが拡散して発生するような気泡を抑えることができ、流路内に気泡が残留することを防止できる。
【００６５】
また、参考構成例２の記録ヘッド１では、インクフィルタ２０を通過したインクが第二インク収容部２２ｅ及びインク溜まり室２０４に溜まってから、隔壁手前流路２０７に流入する。インクフィルタ２０は、ある程度の流体抵抗があるため、サブタンク供給口２７から第一インク収容部２２ｄ内にインクが供給されるときの勢いでの液面の変動が伝播し難い。このため、隔壁手前流路２０７に流入したインクの液表面を安定した表面とすることができ、隔壁手前流路２０７、連通路２０６及び供給流路２４内の空気をより確実にインクの液表面によって押し出すことが出来る。
【００６６】
参考構成例２の記録ヘッド１では、隔壁手前流路２０７、連通路２０６及び供給流路２４の断面形状は同じである。これらの流路断面の具体的数値の一例は、３［ｍｍ］×９［ｍｍ］の長方形である。また、参考構成例２の記録ヘッド１のインク収容部２２は、水平面が５８［ｍｍ］×９［ｍｍ］の長方形で、高さが１９［ｍｍ］である。さらに、インク収容部２２の底面から隔壁２０２の上端２０２ａまでの距離は１６［ｍｍ］であり、仕切り壁２０５の下端２０５ａまでの距離は１３［ｍｍ］である。また、参考構成例２の記録ヘッド１を備えたプリンタ１００では、インク充填動作時及び気泡排出動作時のメインタンク５からサブタンク４へのインクの単位時間当たりの供給量は、２［ｍｌ／ｓ］程度である。
【００６７】
〔実施例〕
次に、参考構成例１及び参考構成例２の記録ヘッド１に適用可能な実施例について説明する。
図１１は、実施例の記録ヘッド１の概略説明図である。
実施例の記録ヘッド１は、ヘッド部２のインク供給ポート１４に繋がる供給流路２４が、インクが隔壁２０２を乗り越えて流入する上端部から供給流路出口２４ｅに向かって流路断面積が連続的になだらかに小さくなっている。このような構成により、供給流路２４内を流れるインクの流速が隔壁２０２の上端２０２ａ側から供給流路出口２４ｅに向かって、速くなる。
流速が速いほど気泡排出に適しているが、流路断面積が同じ場合は、流速が速いとそれだけ廃棄されるインクの量が多くなることから、流路断面積を小さくすることで同じ流速を確保した場合、廃棄されるインクを減らすことができる。
実施例の記録ヘッド１では、低い圧力でも流速を稼ぐことができるので、廃棄するインクの量が少ない量でインクの充填およびサブタンク４の流路内の気泡排出が効率よく行われることが可能となる。
【００６８】
上述した実施形態のプリンタ１００は、インク搬送系が記録ヘッド１の排出流路２５から排出されたインクを廃液タンク６に搬送する構成であるがこれに限るものではない。参考構成例１及び参考構成例２で説明した本発明の特徴部を備えた記録ヘッド１を備えるプリンタ１００としては、インク搬送系が排出流路２５から排出されたインクをメインタンク５に搬送する構成であってもよい。
また、上述した実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、前述したように、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができ、また、狭義のインク以外の液体や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。
【００６９】
以上、本実施形態の液体吐出ヘッドユニットである記録ヘッド１は、液体であるインクをインク滴として吐出する複数のノズル孔１１と、複数のノズル孔１１に供給するインクが通過する共通液室１３とを備えるヘッド部２と、ヘッド部２に供給するインクを収容する液体収容タンクであるサブタンク４とを有する。このサブタンク４の内部空間は、その底部から上方に延在するように配置された隔壁２０２によって、ヘッド部２に供給するインクを収容する液体収容部であるインク収容部２２と、インク収容部２２から共通液室１３に供給されるインクが通過する供給流路２４とに空間的に仕切られている。隔壁２０２の上端２０２ａはサブタンク４の内部空間の天井部である天面２２ａ及び供給流路２４の上端よりも低い。そして、隔壁２０２の上端２０２ａとサブタンク４の内部空間の天井部との隙間によって形成される連通路２０６でインク収容部２２と供給流路２４とが連通する構成である。そして、記録ヘッド１は、インク収容部２２内の隔壁２０２寄りの天面２２ａから下方に延在し、の下端２０５ａの位置は隔壁２０２の上端２０２ａの位置よりも低い位置となるように配置された仕切り壁２０５を備える。このような構成により、仕切り壁２０５の下端２０５ａと隔壁２０２との隙間を流路入口２０７ａとし、仕切り壁２０５と隔壁２０２との隙間によってインク収容部２２から連通路２０６に向かって流れるインクの流路となる隔壁手前流路２０７が形成される。そして、流路入口２０７ａから、隔壁手前流路２０７、連通路２０６及び供給流路２４を経由して供給流路２４の共通液室１３と連通する供給流路出口２４ｅに至るまでのインクの流路である液体収容タンク排出流路が逆Ｕ字形状となっている。
仕切り壁２０５の下端２０５ａが、隔壁２０２の上端２０２ａよりも低い位置にあるため、メインタンク５からインク収容部２２内へインクが供給され、インクが仕切り壁２０５の下端２０５ａより高い位置に達すると、仕切り壁２０５と隔壁２０２との隙間によって形成される隔壁手前流路２０７の流路入口２０７ａはインクによって断面全体が満たされる。その後、インク収容部２２内にさらにインクが供給されることで隔壁手前流路２０７内の液表面は上昇する。その後、インク収容部２２内にさらにインクが供給されることで、この液表面は、隔壁手前流路２０７、連通路２０６及び供給流路２４によって形成される逆Ｕ字形状の液体収容タンク排出流路内を進行する。
流路入口２０７ａから液表面までの液体収容タンク排出流路は、隙間なくインクで満たされた状態となり、インクの液表面では表面張力が作用するため、液表面には流路断面に略一致する表面を維持しようとする作用が働く。
この作用により、インクの液表面が連通路２０６にあるときには、液表面を境に横方向に液体と気体が存在する状態となろうとし、液表面が供給流路２４にあるときには、液表面を境に気体の上方に液体が存在する状態となろうとする。しかし、空気に対してインクが横方向や上方に液体がある状態では、インクの自重によって流路内を垂れて、流路断面に略一致する液表面を崩して空気側に流入しようとする作用が働く。このため、液表面が液体収容タンク排出流路内を進行する速度が遅いと、インクが自重によって流路内を垂れて液表面を維持できなくなり、インクが空気側に流入することでインクと空気とが混合するおそれがある。これに対して、インクが自重によって流路内を垂れる速度よりも速い速度で液表面を進行させることによって連通路２０６や供給流路２４でも液表面を維持することが出来る。このため、メインタンク５からインク収容部２２への単位時間当たりのインクの供給量が多いほど、流路の断面積が狭いほど、液表面を維持し易くなる。
【００７０】
このような構成では、流路入口２０７ａの断面全体が液体で満たされた後は、隔壁手前流路２０７、連通路２０６及び供給流路２４内の空気は液表面によって押され、ヘッド部２内へと排出される。すなわち、隔壁手前流路２０７、連通路２０６及び供給流路２４内では液表面によって空気が存在する領域とインクが存在する領域とに分けられた状態となる。このため、空気とインクとが混ざり合うことで生成される気泡を含んだインクが生成されること防止でき、気泡を含んだインクがヘッド部２に供給されることを防止できるため、インク内の気泡に起因してヘッド部２からの液滴の吐出量にバラツキが生じることを防止できる。これにより、インクを初期充填する際にサブタンク４内のインク収容部２２及び各流路に気泡が残留することなくインクの充填が行え、インクの消費量を抑え、かつ安定的にヘッド部２へインクを供給することができる。
また、この構成では、液表面が供給流路出口２４ｅに到達するまでは、ヘッド部２内の流路には空気のみが供給され、液表面が供給流路出口２４ｅに到達した後はインクのみが供給される。このため、最初に供給される空気はヘッド部２から排出し、後から供給されるインクでヘッド部２内の流路が満たされた状態とすることで、ヘッド部２内の流路内をインクで満たすことが出来る。
よって、本実施形態の記録ヘッド１では、ヘッド部２からの吐出量にバラツキが生じることを防止できるため、ヘッド部２からの安定した液滴の吐出を行うことが出来る。
【００７１】
また、参考構成例２の記録ヘッド１では、流路入口２０７ａにインクが到達する前にインクが溜まるインク溜まり室２０４を備えている。インク充填時、サブタンク４のインク収容部２２から供給流路２４に流れ込むときに、一旦インク溜まり室２０４にインクが収容され、下側から徐々にインクが溜まった後に隔壁２０２を越えて供給流路２４にインクが流れ込む。このため、流路断面積に急激な変化がないのでインクが淀みなく流れて、気泡が発生しにくくなる。サブタンク４内に気泡が大量に残ってしまうとサブタンク４内の圧力（負圧）を一定範囲内に保持することができなくなる。これに対して、本実施形態の記録ヘッド１は、サブタンク４での気泡の残留を防止することで、負圧を維持できるとともに、気泡がヘッド部２に流れ込むのを防止できるため、サブタンク４のインクタンクとしての信頼性を向上することができる。
【００７２】
また、本実施形態の記録ヘッド１では、流路入口２０７ａから隔壁手前流路２０７及び連通路２０６を経由して供給流路２４に至るまでのインクの流路は、逆Ｕ字形状となっている。この流路に角があると、その部分で流路断面積が急激に広くなり、角を通過するときにインクが拡散し、空気と混ざって気泡を含んだ状態となるおそれがある。本実施形態のように、液体収容タンク排出流路を角のない逆Ｕ字形状とすることで、角を有する流路のような流路断面積が急激に広くなることがなく、インク内に気泡が含有されることを防止できる。また、逆Ｕ字になっていることにより、Ｕ字中央となる隔壁２０２の上端２０２ａを乗り越えるまで、ヘッド部２にインクが供給されず、また、インクが流路断面を満たした状態を保持しながら一気に流れ込むため、インク充填が完了するまでに、ヘッド部２に流れて廃棄されてしまうインクの量を低減することができる。
【００７３】
また、本実施形態の記録ヘッド１の、流路入口２０７ａから隔壁手前流路２０７及び連通路２０６を経由して供給流路２４に至るまでのインクの流路としては、図１１に示すように、上流側から下流側に向かって流路断面積が連続的に減少する形状であってもよい。図１１に示す構成では、流路断面積がなだらかに小さくなっている。これにより、供給流路２４内を流れるインクの流速が隔壁２０２の上端２０２ａから供給流路出口２４ｅに向かって、速くなる。それによって、低い圧力でも流速を稼ぐことができるので、廃棄するインクの量が少ない量でインクの充填およびサブタンク４の流路内の気泡排出が効率よく行われることが可能となる。
【００７４】
また、本実施形態のプリンタ１００は、ヘッド部２からインク滴を吐出するインク吐出ヘッドユニットを備え、ヘッド部２から吐出されたインク滴が記録媒体である記録紙１０７に付着させることで画像を形成する画像形成装置である。このようなプリンタ１００のインク吐出ヘッドユニットとして、参考構成例１や参考構成例２の記録ヘッド１を用いることで、ヘッド部２からの安定した液滴の吐出を行うことが出来るため、信頼性が向上し、画像品質を維持することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１  記録ヘッド
２  ヘッド部
４  サブタンク
５  メインタンク
６  廃液タンク
１１  ノズル孔
１２  液室
１３  共通液室
１４  インク供給ポート
１５  インク排出ポート
２０  インクフィルタ
２１  タンクケース
２２  インク収容部
２２ａ  天面
２２ｄ  第一インク収容部
２２ｅ  第二インク収容部
２３  フィルム部材
２４  供給流路
２４ｅ  供給流路出口
２５  排出流路
５１  インク供給管
５２  インク供給ポンプ
５３  インク排出管
５４  インク排出バルブ
５５  大気開放管
１００  プリンタ
２０２  隔壁
２０４  インク溜まり室
２０５  仕切り壁
２０６  連通路
２０７  隔壁手前流路
２０８  遮蔽壁
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７６】
【特許文献１】特開２００４−１８８７４０公報
【図１】
0005510820.tif 000002
【図２】
0005510820.tif 000003
【図３】
0005510820.tif 000004
【図４】
0005510820.tif 000005
【図５】
0005510820.tif 000006
【図６】
0005510820.tif 000007
【図７】
0005510820.tif 000008
【図８】
0005510820.tif 000009
【図９】
0005510820.tif 000010
【図１０】
0005510820.tif 000011
【図１１】
0005510820.tif 000012
【図１２】
0005510820.tif 000013
【図１３】
0005510820.tif 000014
【図１４】
0005510820.tif 000015
【図１５】
0005510820.tif 000016
【図１６】
0005510820.tif 000017