(57)【要約】本発明は、ノズル循環機構を備えたインクジェットヘッドにおいて、圧力室内の気泡を確実にノズル循環の経路に排出できるようにしたインクジェットヘッドを提供することを課題とし、当該課題は、圧力室２３に注入されるインクと圧力室２３から排出路４２３へ排出されるインクとの圧力差を制御する圧力制御手段１０５ａ、１０５ｂを備え、圧力制御手段１０５ａ、１０５ｂが生じさせる圧力室２３内のインク流動の流速（V1）は、圧力室２３内のインク中に気泡が存在する場合に、気泡の上昇速度のインク流動に対向する方向の成分（V2）よりも速いことにより解決される。
2018225333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクが注入される少なくとも１つの圧力室と、
前記圧力室の圧力変動を生じさせる圧力発生手段と、
前記圧力室に連通し、該圧力室の圧力変動により該圧力室内から外部に吐出されるインクの流路となるノズルと、
前記ノズルよりも内方に該ノズルの近傍において連通し、該ノズルの近傍のインクを排出させる少なくとも１つの排出路と、
を備え、
前記ノズルよりも内方のインクの前記排出路に向かうインク流動の流速は、該ノズルよりも内方のインク中に気泡が存在する場合に、該気泡の上昇速度の前記インク流動に対向する方向の成分よりも速いインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記圧力室に注入されるインクと該圧力室から前記排出路へ排出されるインクとの圧力差であるインク排出圧を調整して、前記ノズルよりも内方のインクの該排出路に向かう流動を生じさせる圧力調整手段を備える請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記ノズルよりも内方のインク流動の流速Ｖ１は、以下のように求められ、
Ｖ１＝（Ｐ１−Ｐ２）／（８πηＬ／Φ）〔ｍ／ｓ〕
Ｐ１：圧力室の入口の圧力〔Ｐａ〕
Ｐ２：圧力室の出口の圧力（∵Ｐ１＞Ｐ２）〔Ｐａ〕
η：インク粘度〔Ｐａ・ｓ〕
Ｌ：圧力室の長さ〔ｍ〕
Φ：等価流路断面積〔ｍ２〕
前記ノズルよりも内方のインク中に存在する気泡の上昇速度Ｖ０は、以下のように求められる請求項１又は２記載のインクジェットヘッド。
Ｖ０＝｜（Ｐｓ−Ｐｗ）ｇＤ２／１８η｜〔ｍ／ｓ〕
Ｐｓ：空気密度（＝１．２１）〔ｋｇ／ｍ３〕
Ｐｗ：インク密度〔ｋｇ／ｍ３〕
ｇ：重力加速度〔ｍ／ｓ２〕
Ｄ：気泡径（≦ノズル２２の直径）〔ｍ〕
η：インク粘度〔Ｐａ・ｓ〕
【請求項４】
前記ノズルよりも内方のインク流動の方向の鉛直下方に対する傾斜角度をθとし、該ノズルよりも内方のインク中の気泡の上昇速度をＶ０としたとき、該上昇速度Ｖ０の前記インク流動に対向する方向の成分は、Ｖ０・cosθである請求項１、２又は３記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記圧力調整手段は、前記ノズルよりも内方のインクの密度に応じて、前記ノズル内のインクのメニスカスが維持される範囲で、前記インク排出圧を調整する請求項２、３又は４記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記ノズルよりも内方のインク中に存在し得る気泡は、該ノズルよりも内方のインクを前記ノズルから吐出するときに該インク中に巻き込まれた気泡であって、その最大径は、前記ノズルの内径に等しい請求項１〜５の何れかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記排出路内のインクの流速も、前記気泡の上昇速度の前記インク流動に対向する方向の成分よりも速い請求項１〜６の何れかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記排出路は、流路抵抗が流路断面積に反比例する形状である請求項１〜７の何れかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
請求項１〜８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移送され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おいて前記圧力室が連通された共通インク室に移送する移送路と、
前記共通インク室に移送されたインクを回収する回収路とを備え、
前記圧力室から前記排出路へ排出されたインクは、前記回収路において、前記共通インク室から回収されたインクに合流され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】
本発明はインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関し、詳しくは、ノズル循環機構を備えたインクジェットヘッドにおいて、圧力室内の気泡を確実にノズル循環の経路に排出できるようにしたインクジェットヘッド及びこのインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なプリンタ（インクジェット記録装置）において用いられるインクジェットヘッドとして、シアーモード（エッジ（エンド）シュータ、サイドシュータ）型、ベンドモード型など各種のインクジェットヘッドが提案されている。【０００３】
これら各種のインクジェットヘッドにおいては、ノズル循環機構を備えたインクジェットヘッドが提案されている（特許文献１）。ノズル循環機構は、圧力室（インクチャネル）に注入されたインクを、記録媒体へのインクの吐出を行うノズルの近傍から排出させる機構である。ノズルの近傍から排出させたインクは、インクタンクに戻すことができる。ノズル循環機構を設ける目的は、圧力室内の気泡の除去、インク内粒子の沈降防止、初期導入時のインク廃棄量の低減、デキャップの防止などである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１０７４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述のような、ノズル循環機構を備えたインクジェットヘッドにおいて、圧力室内の気泡が圧力室内のインク中を上昇する速度が速い場合には、この気泡をノズル循環の経路に確実には除去できない虞がある。除去できなかった気泡は、次にノズルからの吐出を行うときに、圧力室内のインクの流れによってノズルに達して、良好な吐出を阻害する虞がある。また、圧力室内のインク中に気泡が存在すると、圧力室内を加圧したときに、気泡の体積が縮小してしまうためにインクの圧力が十分に上がらず、正常な吐出ができない虞がある。【０００６】
そこで、本発明は、ノズル循環機構を備えたインクジェットヘッドにおいて、圧力室内の気泡を確実にノズル循環の経路に排出できるようにしたインクジェットヘッド及びこのインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置を提供することを課題とする。【０００７】
本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。【０００９】
１．
インクが注入される少なくとも１つの圧力室と、
前記圧力室の圧力変動を生じさせる圧力発生手段と、
前記圧力室に連通し、該圧力室の圧力変動により該圧力室内から外部に吐出されるインクの流路となるノズルと、
前記ノズルよりも内方に該ノズルの近傍において連通し、該ノズルの近傍のインクを排出させる少なくとも１つの排出路と、
を備え、
前記ノズルよりも内方のインクの前記排出路に向かうインク流動の流速は、該ノズルよりも内方のインク中に気泡が存在する場合に、該気泡の上昇速度の前記インク流動に対向する方向の成分よりも速いインクジェットヘッド。
２．
前記圧力室に注入されるインクと該圧力室から前記排出路へ排出されるインクとの圧力差であるインク排出圧を調整して、前記ノズルよりも内方のインクの該排出路に向かう流動を生じさせる圧力調整手段を備える前記１記載のインクジェットヘッド。
３．
前記ノズルよりも内方のインク流動の流速Ｖ１は、以下のように求められ、
Ｖ１＝（Ｐ１−Ｐ２）／（８πηＬ／Φ）〔ｍ／ｓ〕
Ｐ１：圧力室の入口の圧力〔Ｐａ〕
Ｐ２：圧力室の出口の圧力（∵Ｐ１＞Ｐ２）〔Ｐａ〕
η：インク粘度〔Ｐａ・ｓ〕
Ｌ：圧力室の長さ〔ｍ〕
Φ：等価流路断面積〔ｍ２〕
前記ノズルよりも内方のインク中に存在する気泡の上昇速度Ｖ０は、以下のように求められる前記１又は２記載のインクジェットヘッド。
Ｖ０＝｜（Ｐｓ−Ｐｗ）ｇＤ２／１８η｜〔ｍ／ｓ〕
Ｐｓ：空気密度（＝１．２１）〔ｋｇ／ｍ３〕
Ｐｗ：インク密度〔ｋｇ／ｍ３〕
ｇ：重力加速度〔ｍ／ｓ２〕
Ｄ：気泡径（≦ノズル２２の直径）〔ｍ〕
η：インク粘度〔Ｐａ・ｓ〕
４．
前記ノズルよりも内方のインク流動の方向の鉛直下方に対する傾斜角度をθとし、該ノズルよりも内方のインク中の気泡の上昇速度をＶ０としたとき、該上昇速度Ｖ０の前記インク流動に対向する方向の成分は、Ｖ０・cosθである前記１、２又は３記載のインクジェットヘッド。
５．
前記圧力調整手段は、前記ノズルよりも内方のインクの密度に応じて、前記ノズル内のインクのメニスカスが維持される範囲で、前記インク排出圧を調整する前記２、３又は４記載のインクジェットヘッド。
６．
前記ノズルよりも内方のインク中に存在し得る気泡は、該ノズルよりも内方のインクを前記ノズルから吐出するときに該インク中に巻き込まれた気泡であって、その最大径は、前記ノズルの内径に等しい前記１〜５の何れかに記載のインクジェットヘッド。
７．
前記排出路内のインクの流速も、前記気泡の上昇速度の前記インク流動に対向する方向の成分よりも速い前記１〜６の何れかに記載のインクジェットヘッド。
８．
前記排出路は、流路抵抗が流路断面積に反比例する形状である前記１〜７の何れかに記載のインクジェットヘッド。
９．
前記１〜８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移送され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おいて前記圧力室が連通された共通インク室に移送する移送路と、
前記共通インク室に移送されたインクを回収する回収路とを備え、
前記圧力室から前記排出路へ排出されたインクは、前記回収路において、前記共通インク室から回収されたインクに合流されるインクジェット記録装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ノズル循環機構を備えたインクジェットヘッドにおいて、圧力室内の気泡を確実にノズル循環の経路に排出できるようにしたインクジェットヘッド及びこのインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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２】本発明に係るインクジェット記録装置におけるインクの流路を示す流路図
【図３】本発明に係るインクジェットヘッドのヘッドチップ及びノズルプレートの斜視図
【図４】図３に示すヘッドチップの拡大断面図
【図５】図３に示すノズルプレートの平面図
【図６】図１に示すインクジェットヘッドのインクチャネルの拡大断面図
【図７】図１に示すインクジェットヘッドが傾斜している状態のインクチャネルの拡大断面図
【図８】図１に示すインクジェットヘッドにおける流路抵抗を示す等価回路図
【図９】本発明に係るインクジェットヘッド（サイドシュータ型）の要部を示す縦断面図
【図１０】本発明に係るインクジェットヘッド（ＭＥＭＳ型）の要部を示す縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
〔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１００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１を一部断面で示している。
【００１４】
インクジェット記録装置１００は、搬送手段１０８によって一定方向（副走査方向）に搬送される記録媒体１０９上に、インクジェットヘッド１からインクを吐出してドットを形成して画像を記録する。いわゆるワンパス方式のインクジェット記録装置においては、インクジェットヘッド１は固定配置され、記録媒体１０９が搬送される過程で、ノズル２２から記録媒体１０９に向けてインクを吐出し画像を記録する。また、いわゆるスキャン方式のインクジェット記録装置においては、インクジェットヘッド１は、キャリッジ機構１０７に搭載され、該キャリッジ機構１０７により主走査方向に往復移動される過程で、ノズル２２から記録媒体１０９に向けてインクを吐出し画像を記録する。搬送手段１０８及びキャリッジ機構１０７は、制御部１０４によって駆動制御される。
【００１５】
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）、ブラック（Ｋ）等の各色インク用の複数のインクジェットヘッド１が搭載される。本実施形態に示すインクジェット記録装置１００においては、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の共通インク室４１とが、移送路となるインク移送管１０２及び回収路となるインク返送管１０３によって連通されている。
【００１６】
このインクジェットヘッド１は、インクタンク１０１と共通インク室４１とが高低差を有するように配置される。インクジェットヘッド１は、インクタンク１０１が共通インク室４１よりも高い位置となるように配置される。この高低差により、インクタンク１０１内のインクは、共通インク室４１内のインクよりも位置エネルギーが高いので、インク移送管１０２を介して共通インク室４１側に流れる。
【００１７】
インク移送管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移送ポンプ１０５ａが設けられている。この移送ポンプ１０５ａが駆動することにより、インクタンク１０１内のインクが、インク移送管１０２を介してインクジェットヘッド１に移送される。
【００１８】
さらに、インク移送管１０２の途中には、移送側サブタンク１１１ａが設けられている。移送側サブタンク１１１ａは、インクジェットヘッド１に移送されるインクが一旦貯留されるバッファ空間として構成されている。この移送側サブタンク１１１ａを介して、圧力調整手段を構成する移送圧力調整ポンプ１１０ａにより、インク移送管１０２内のインクの圧力を調整することができる。移送圧力制御ポンプ１１０ａは、インクジェットヘッド１内の制御部１０４ａによって制御される。
【００１９】
また、インク返送管１０３の途中には、制御部１０４によって駆動制御される返送ポンプ１０５ｂが設けられている。この返送ポンプ１０５ｂが駆動することにより、インクジェットヘッド１内のインクが、インク返送管１０３を介してインクタンク１０１に返送される。
【００２０】
さらに、インク返送管１０３の途中には、返送側サブタンク１１１ｂが設けられている。返送側サブタンク１１１ｂは、インクジェットヘッド１から返送されてきたインクが一旦貯留されるバッファ空間として構成されている。この返送側サブタンク１１１ｂを介して、圧力調整手段を構成する返送圧力調整ポンプ１１０ｂにより、インク返送管１０３内のインクの圧力を調整することができる。返送圧力制御ポンプ１１０ｂは、インクジェットヘッド１内の制御部１０４ａによって制御される。
【００２１】
なお、圧力調整手段は、移送圧力調整ポンプ１１０ａ及び返送圧力調整ポンプ１１０ｂから構成されるものに限定されず、これらの何れかによって構成されるものであってもよい。
【００２２】
インクタンク１０１は、格別限定されないが、タンクの底面に到達しない仕切り板１０１ａによって、インク移送室１０１ｂとインク返送室１０１ｃとに仕切ることが好ましい。この場合、インク移送室１０１ｂ内にインク移送管１０２の一端部を配置し、また、インク返送室１０１ｃ内にインク返送管１０３の一端部を配置する。仕切り板１０１ａは、インク返送室１０１ｃに返送されてきたインクに含まれる気泡が再度インク移送管１０２に流入しないように、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の下側を通過してインク移送室１０１ｂに流入することが抑制される。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。
【００２３】
〔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の構成について説明する。
【００２４】
本発明は、例えばシアーモード（エッジ（エンド）シュータ、サイドシュータ）型、ベンドモード型、いわゆるＭＥＭＳ型など各種のインクジェットヘッドに適用することができる。すなわち、本発明に係るインクジェットヘッドは、これら各種のインクジェットヘッドとして構成することができ、以下に述べる実施形態における方式のインクジェットヘッドに限定されない。
【００２５】
本実施形態に示すインクジェットヘッド１は、シアーモードヘッド（エンドシュータ型）として構成したものである。この実施形態において、インクジェットヘッド１は、インク吐出面１Ｓを鉛直下方に向けて設置されている。ただし、本発明のインクジェットヘッド１の使用状態は、インク吐出面１Ｓを鉛直下方に向ける状態に限定されず、傾けた状態で使用してもよい。本明細書において、「上」及び「下」は、「鉛直上方」及び「鉛直下方」を意味し、図１に示す使用状態の側面図における上側及び下側に対応する。
【００２６】
インクジェットヘッド１は、図１に示すように、共通インク室４１を構成するインクマニホールド４と、このインクマニホールド４に接着された配線基板３と、配線基板３の下面部に接着されたヘッドチップ２と、ヘッドチップ２の下面部に接着されたノズルプレート２１とを有して構成されている。
【００２７】
インクマニホールド４は、合成樹脂材料等によって、下面部に開口部４ａを有する横長の箱型に形成されている。このインクマニホールド４は、開口部４ａを、下面部に接着された配線基板３によって塞がれている。インクマニホールド４の内部空間は、インクタンク１０１から移送されたインクが貯留される共通インク室４１となる。配線基板３は、例えばガラス基板である。この配線基板３には、図示しない電源回路にＦＰＣ基板を介して接続される図示しない配線パターンが形成されている。
【００２８】
図２は、このインクジェットヘッド１におけるインクの流路を示す流路図である。なお、図２は、インクの排出路を示す流路図であるため、実際の高低差を表現していない。また、図２では、ノズルプレート２１は図示を省略している。
【００２９】
共通インク室４１には、図１及び図２に示すように、この共通インク室４１内にインクを供給する流路となるインク供給管５ａが連設されている。このインク供給管５ａは、配線基板３から遠い側（上側）において、共通インク室４１に連通されている。このインク供給管５ａの上端側には、接続部７ａが設けられている。この接続部７ａは、インクジェット記録装置１００側の接続部１０６ａに着脱可能に接続される。インクジェット記録装置１００側の接続部１０６ａは、インク移送管１０２に連通している。これにより、インクジェットヘッド１は、インクタンク１０１からのインクの移送及び共通インク室４１へのインクの供給が可能となる。
【００３０】
また、共通インク室４１には、この共通インク室４１内からインクを回収する流路となるインク回収管５ｂが連設されている。このインク回収管５ｂは、配線基板３から遠い側（上側）において、共通インク室４１に連通されている。このインク回収管５ｂの上端側には、接続部７ｂが設けられている。この接続部７ｂは、インクジェット記録装置１００側の接続部１０６ｂに着脱可能に接続される。インクジェット記録装置１００側の接続部１０６ｂは、インク返送管１０３に連通している。これにより、インクジェットヘッド１は、共通インク室４１からのインクの回収及びインクタンク１０１へのインクの返送が可能となる。
【００３１】
このインクジェットヘッド１において、インク供給管５ａから、インク回収管５ｂの途中の後述するバッファ空間部６に至る流路が、主流路Ｆ１となる。
【００３２】
インク供給管５ａとインク回収管５ｂとは、共通インク室４１の長手方向の両端部に離して配置することが好ましい。本実施形態におけるインク供給管５ａは、インクマニホールド４の上面側における図１中の左側の端部に配置され、また、インク回収管５ｂは、インクマニホールド４の上面側における図１中の右側の端部に配置されている。これにより、インク供給管５ａから共通インク室４１に供給されたインクを、インク回収管５ｂに向けて、共通インク室４１内の全体に亘って流すことができる。従って、共通インク室４１内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排除することができる。
【００３３】
図３は、本発明に係るインクジェットヘッド１のヘッドチップ２の斜視図である。
図４は、図３に示すインクジェットヘッド１のヘッドチップ２の拡大断面図である。
【００３４】
ヘッドチップ２には、図３及び図４に示すように、複数のインクチャネル（圧力室）２３及び複数のダミーチャネル（擬似圧力室）２５が形成されている。各インクチャネル２３及び各ダミーチャネル２５は、ヘッドチップ２の上面部から下面部に亘って穿設された透孔である。各インクチャネル２３は、上方端が配線基板３に開設された注入孔３１ａを介して共通インク室４１に連通している。各インクチャネル２３には、インクタンク１０１内のインクの位置エネルギー及び移送ポンプ１０５ａに起因し移送圧力調整ポンプ１１０ａにより調整された圧力により、注入孔３１ａからインクが注入されて充填される。各インクチャネル２３の下方端は、ノズル２２を介して外方（下方）に連通している。このインクジェットヘッド１においては、ノズル２２よりも内方は、インクチャネル２３内となる。インクチャネル２３とノズル２２との間に連通路が存在する場合には、ノズル２２よりも内方は、連通路内となる。各ダミーチャネル２５は、上方端を配線基板３により閉蓋され、下方端をノズルプレート２１により閉蓋されて、密閉された空気室となっている。各インクチャネル２３及び各ダミーチャネル２５は、一方向（図３及び図４中矢印Ｘ方向）に配列されてチャネル列を構成している。
【００３５】
なお、チャネル列の数（列数）は、図３及び図４においては２列としているが、これに限定されず、３列又はそれ以上としてもよい。チャネル列の数（列数）を増やし、チャネル列の方向（Ｘ方向）に直交する方向に走査することにより、インクチャネル２３間のピッチを狭めることなく、記録媒体上に形成するドット間のピッチを狭めることができる。
【００３６】
各インクチャネル２３の両壁部（インクチャネル２３とダミーチャネル２５との間の隔壁）は、図４に示すように、圧力発生手段となる一対の圧電素子（駆動壁）２４，２４により構成されている。圧電素子２４，２４は、図示しない電源回路からＦＰＣ基板及び配線基板３の配線パターンを介して電圧を印加されることにより、せん断変形する。インクチャネル２３の両壁部をなす圧電素子２４、２４がせん断変形することにより、インクチャネル２３の圧力変動（膨張による減圧又は収縮による増圧）が生じる。インクチャネル２３の圧力変動（減圧又は増圧）により、ノズル２２よりも内方、すなわち、インクチャネル２３内のインクに圧力が付与され、このインクがノズル２２を介して吐出される。
【００３７】
圧電素子２４は、一つのインクチャネル２３あたり２枚（一対）が設けられており、各インクチャネル２３それぞれの両壁部をなしている。一のインクチャネル２３の壁部を構成する圧電素子２４，２４と、隣接するインクチャネル２３の壁部を構成する圧電素子２４，２４との間には空隙があり、この空隙がダミーチャネル２５である。したがって、各インクチャネル２３は、独立して駆動（減圧又は増圧）することができる。
【００３８】
ダミーチャネル２５は、少なくともインクチャネル２３を挟んで両隣に位置し、隣接するインクチャネル２３の容積変動に伴って容積変動を生ずる。この実施形態においては、インクチャネル２３とダミーチャネル２５とが１つずつ交互に配列されることにより、ダミーチャネル２５が各インクチャネル２３を挟んで両隣に位置する状態になっている。
【００３９】
なお、このインクジェットヘッド１は、ダミーチャネル２５を設けずに、隣接するインクチャネル２３，２３が１枚の駆動壁２４を共用するように構成してもよい。この場合には、各インクチャネル２３が独立して駆動（膨張又は収縮）することはできないので、いわゆる３サイクル駆動を行う。
【００４０】
ヘッドチップ２に形成されるインクチャネル２３は、そ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、複数のインクチャネル２３が、ヘッドチップ２の長手方向である図３及び図４中Ｘ方向に沿う複数列に配列されている。また、インクチャネル２３内のインクに吐出圧力を付与する圧力発生手段の具体的な構成は問わず、公知の種々の構成を採用することができる。
【００４１】
そして、ヘッドチップ２には、導入路４２５を形成してもよい。この導入路４２５は、各インクチャネル２３及び各ダミーチャネル２５が構成するチャネル列の一端側の該チャネル列の外側に位置して設けられる。この導入路４２５は、ヘッドチップ２の上面部から下面部に亘って穿設された透孔であり、横断面開口面積が、１つのインクチャネル２３の横断面開口面積よりも大きくなっている。この導入路４２５は、上方端が配線基板３に開設された導入孔３１ｃを介して共通インク室４１に連通しており、インクタンク１０１内のインクの位置エネルギー及び移送ポンプ１０５ａに起因し移送圧力調整ポンプ１１０ａにより調整された圧力により、導入孔３１ｃからインクが導入される。
【００４２】
図５は、図３に示すインクジェットヘッド１のノズルプレート２１の平面図である。
【００４３】
ヘッドチップ２の下面部に接着された平板状のノズルプレート２１には、図３〜図５に示すように、各インクチャネル２３に対応された複数のノズル２２が穿設されている。ノズル２２は、インクチャネル２３を外部（下方）に連通させる透孔である。各インクチャネル２３内のインクは、圧電素子２４の作用によって吐出圧力を付与され、ノズル２２を通って外部（下方）の記録媒体に向けて吐出される。すなわち、ノズル２２は、各インクチャネル２３内から外部（下方）に吐出されるインクの流路となる。ノズルプレート２１の下面部がインク吐出面１Ｓとなる。
【００４４】
ノズルプレート２１は、シリコン材料、ポリイミド樹脂材料又はその他の有機物材料、ステンレス、ニッケル又はその他の金属材料により形成することが好ましい。価格の点（安価であること）では、ステンレス、ポリイミド樹脂材料が優れており、加工の容易性では、ステンレス、ポリイミド樹脂材料が優れており、加工精度では、シリコン材料が優れており、化学的安定性では、ポリイミド樹脂材料が優れている。シリコン材料は硬質材料であるが、インクチャネル２３の付近を薄く作成すれば、圧電素子２４、２４の駆動による隣接するインクチャネル２３へのクロストークを防止することができる。
【００４５】
図６は、図１に示すインクジェットヘッドのインクチャネルの拡大断面図である。
【００４６】
なお、図６に示すように、共通インク室４１内の各注入孔３１ａの近傍には、インクチャネル２３内の圧力波が共通インク室４１内のインクを介して他のインクチャネル２３内に伝搬するクロストークを防止するための空気ダンパ４６を設けてもよい。
【００４７】
このインクジェットヘッド１は、図６に示すように、インクチャネル２３に注入されたインクをノズル２２の近傍から排出させるノズル循環機構を備えている。ノズル２２の近傍から排出させたインクは、インクタンク１０１に戻すことができる。各インクチャネル２３には、図３〜図６に示すように、それぞれ２本の個別インク排出路２６ａ、２６ａが連通されている。個別インク排出路２６ａ、２６ａは、インクチャネル２３の横断面長手方向の両端部において、インクチャネル２３に連通している。インクチャネル２３の両端部近傍は、気泡が残留することが多い箇所であるため、個別インク排出路２６ａ、２６ａをインクチャネル２３の横断面長手方向の両端部に設けることは好ましい。なお、個別インク排出路２６ａ、２６ａは、インクチャネル２３の何れの箇所においてインクチャネル２３に連通していてもよい。また、１個のインクチャネル２３に対する個別インク排出路２６ａの本数は、増減してもよい。
【００４８】
本実施形態において、個別インク排出路２６ａ、２６ａは、ノズルプレート２１の上面部にノズル２２近傍を始端部として形成した流路形成溝２８を、ヘッドチップ２の下面部によって閉蓋することにより構成されている。
【００４９】
このように、個別インク排出路２６ａ、２６ａを、ノズルプレート２１の上面部に形成した流路形成溝２８及びヘッドチップ２の下面部により構成し、インクチャネル２３の下側に設けることにより、インクチャネル２３の深さ方向の全体に渡るインクの流路を形成することができ、インクチャネル２３の端部近傍に残留する気泡を良好に除去することができる。また、この場合、ノズルプレート２１のみの加工によって個別インク排出路２６ａ、２６ａを形成できるので、作製が容易である。
【００５０】
導入路４２５を設けた場合には、この導入路４２５には、図５に示すように、２本の導入溝４２５ａ、４２５ａが連通される。導入溝４２５ａ、４２５ａは、導入路４２５の両側部において導入路４２５に連通している。なお、導入溝４２５ａ、４２５ａは、導入路４２５の何れの箇所において導入路４２５に連通していてもよい。また、１個の導入路４２５に対する導入溝４２５ａ、４２５ａの本数は、増減してもよい。
【００５１】
本実施形態において、導入溝４２５ａ、４２５ａは、ノズルプレート２１の上面部に導入路４２５近傍を始端部として形成され、ヘッドチップ２の下面部により閉蓋されて流路を構成している。
【００５２】
このように、導入溝４２５ａ、４２５ａをノズルプレート２１の上面部に形成し、ヘッドチップ２の下面部とにより流路を構成することにより、ノズルプレート２１のみの加工によって流路を形成できるので、作製が容易である。
【００５３】
そして、図３〜図６に示すように、ヘッドチップ２の下面部には、共通インク排出路４２１が形成されている。共通インク排出路４２１は、ヘッドチップ２の下面部に形成された溝とノズルプレート２１の上面部に形成された溝４２２とが突き合わされることにより構成されている。このようにヘッドチップ２の下面部及びノズルプレート２１の上面部の双方に形成した溝により共通インク排出路４２１を構成することにより、共通インク排出路４２１の横断面開口面積を拡げて流路抵抗を下げることができ、十分なインク流量を確保することができる。ヘッドチップ２の厚さ（高さ）はノズルプレート２１の厚さよりも厚いので、共通インク排出路４２１を構成するヘッドチップ２の下面部の溝は、十分な深さとすることができる。
【００５４】
共通インク排出路４２１は、チャネル列の方向（Ｘ方向）に形成された複数本の流路から構成されている。各インクチャネル２３に連通した各個別インク排出路２６ａ、２６ａは、共通インク排出路４２１に連通することにより合流している。各インクチャネル２３内と共通インク排出路４２１内との間の圧力差により、各インクチャネル２３から共通インク排出路４２１へのインクの流動が生じる。また、導入路４２５を設けた場合には、導入溝４２５ａ、４２５ａは、共通インク排出路４２１に連通している。導入路４２５内と共通インク排出路４２１内との間の圧力差により、導入路４２５から共通インク排出路４２１へのインクの流動が生じる。そして、これら流動が合流して共通インク排出路４２１内のインク流動が生じる。
【００５５】
共通インク排出路４２１は、所望の流路抵抗に設定するために、共通インク排出路４２１を構成する流路の本数や、その構造を適宜変更することができる。共通インク排出路４２１を構成する流路の本数は、流路抵抗の設定に応じて、適宜増減することができる。また、ヘッドチップ２の下面部の溝のみで十分なインク流量が確保できる場合には、ノズルプレート２１の上面部に溝４２２を設けずに、ヘッドチップ２の下面部の溝をノズルプレート２１の上面部により閉蓋して共通インク排出路４２１を構成してもよい。ヘッドチップ２の下面部の溝は、十分な深さとすることができるからである。なお、ノズルプレート２１の上面部の溝４２２のみで十分なインク流量が確保できる場合には、ヘッドチップ２の下面部に溝を設けずに、ノズルプレート２１の上面部の溝４２２をヘッドチップ２の下面部により閉蓋して共通インク排出路４２１を構成してもよい。
【００５６】
図２〜図５に示すように、共通インク排出路４２１の他端側は、ヘッドチップ２に形成された排出チャネル４２４の下方端に連通されている。排出チャネル４２４は、各インクチャネル２３及び各ダミーチャネル２５が構成するチャネル列の他端側の該チャネル列の外側に位置して設けられている。なお、導入路４２５を設けた場合には、排出チャネル４２４の横断面開口面積は、導入路４２５の横断面開口面積の１．５倍〜２倍程度となされている。排出チャネル４２４内のインク流量は、導入路４２５内のインク流量よりも、各インクチャネル２３を経たインクが合流している分だけ多くなるので、流路抵抗を増大させないために排出チャネル４２４の横断面開口面積を大きくするのである。
【００５７】
なお、導入路４２５は、複数のインクチャネル２３と同一の構造の透孔から構成することもできる。すなわち、ヘッドチップ２の一端側に、印字領域から外れてインクチャネル２３と同一の構造の透孔を複数作成し、これらの下にはノズル２２を設けず個別インク排出路２６ａのみを設ければ、これら複数の透孔は、導入路として機能する。この場合には、複数の透孔の横断面積の合計を、前述した導入路４２５の横断面積に等しくすることが好ましい。この構成では、導入路を、インクチャネル２３と同一の工程内容により各インクチャネル２３の作成工程に連続した工程で作成することができ、作成が容易である。
【００５８】
図１、図２及び図４に示すように、インクマニホールド４内には、排出チャネル４２４の上方に位置して、インク排出室４１２が設けられている。インク排出室４１２は、図１及び図４に示すように、インクマニホールド４内において、共通インク室４１に隣接して設けられている。インク排出室４１２は、共通インク室４１に対しては、隔壁４５によって分離されている。隔壁４５は、インクマニホールド４に一体的に形成することができる。
【００５９】
このようにして、注入孔３１ａからインクチャネル２３に流入されたインクの一部（ノズル２２から吐出されないインク）は、個別インク排出路２６ａ、２６ａから共通インク排出路４２１を経て、排出チャネル４２４に至り、配線基板３に形成された排出孔３１ｂを通って、インク排出室４１２に至る。
【００６０】
また、導入孔３１ｃから導入路４２５に流入されたインクは、導入溝４２５ａ、４２５ａ及び共通インク排出路４２１を経て排出チャネル４２４に至り、排出孔３１ｂを通ってインク排出室４１２に至る。
【００６１】
このインクジェットヘッド１において、導入路４２５は、各インクチャネル２３よりも、共通インク排出路４２１内のインク流動における上流側に位置していることが好ましい。導入路４２５を各インクチャネル２３よりも共通インク排出路４２１内のインク流動における上流側に位置させると、共通インク排出路４２１の一端側（最上流部）におけるインク流量を多くすることができ、共通インク排出路４２１内及び各インクチャネル２３内の気泡の除去やインク内粒子の沈降防止等をより確実に行うことができる。
【００６２】
また、このインクジェットヘッド１においては、導入路４２５から共通インク排出路４２１への流動により、導入路４２５を設けない場合に比較して、共通インク排出路４２１内の流速が速められている。そのため、共通インク排出路４２１内のインクが十分な流速となされ、ノズル２２からのインクの吐出が良好に行えて、かつ、共通インク排出路４２１内及び各インクチャネル２３内の気泡の除去やインク内粒子の沈降防止等を確実に行うことができる。
【００６３】
さらに、前述したように、導入路４２５の横断面開口面積を、１つのインクチャネル２３の横断面開口面積よりも大きくした場合には、共通インク室４１から導入路４２５を経て共通インク排出路４２１に至る流路の流路抵抗は、共通インク室４１から１つのインクチャネル２３を経て共通インク排出路４２１に至る流路の流路抵抗よりも小さい。したがって、導入路４２５から共通インク排出路４２１に至る流路の流量を、１つのインクチャネル２３から共通インク排出路４２１に至る流路の流量よりも多くすることができる。そのため、共通インク排出路４２１の一端側（最上流部）におけるインク流量をより確実に多くすることができ、共通インク排出路４２１内及び各インクチャネル２３内の気泡の除去やインク内粒子の沈降防止等をより確実に行うことができる。
【００６４】
このインクジェットヘッド１においては、導入路４２５内及び各インクチャネル２３内から共通インク排出路４２１を経てインク排出室４１２に至る流路が形成されているので、これらの流路抵抗の総和を考慮して、この条件においてノズル２２からのメニスカスブレイクが生じないように、インクタンク１０１と共通インク室４１との高低差、移送ポンプ１０５ａ及び返送ポンプ１０５ｂが与える圧力等の条件が決定される。また、各個別インク排出路２６ａ、２６ａの流路抵抗の合計は、ノズル２２からのメニスカスブレイクが生じないように、インクタンク１０１と共通インク室４１との高低差、移送ポンプ１０５ａ及び返送ポンプ１０５ｂが与える圧力等の条件を勘案して規定される。各個別インク排出路２６ａ、２６ａは、その流路抵抗の合計が既定値から外れない限りにおいて、適宜に開口面積及び長さを設定することができる。
【００６５】
この実施形態においては、導入路４２５へのインクの流入は、各インクチャネル２３への注入と同様に、共通インク室４１から行われる。この態様は、各インクチャネル２３及び導入路４２５をヘッドチップ２に並列的に形成するだけで実現できるので、作成が容易である。
【００６６】
そして、図１及び図２に示すように、インク排出室４１２には、排出路連結部５ｄを介して、インク排出室４１２内からインクを排出する流路をなすインク排出管５ｃが接続されている。排出路連結部５ｄは、排出チャネル４２４の上方側に位置して、各インクチャネル２３及び各ダミーチャネル２５が構成するチャネル列の他端側の該チャネル列の外側に位置して設けられている。インク排出管５ｃの上端側は、インク回収管５ｂに合流している。インク回収管５ｂとインク排出管５ｃとは、合流箱６１に接続されることによって合流している。
【００６７】
合流箱６１は、合成樹脂材料や金属材料から一体的に構成されており、内部にバッファ空間部６が形成されている。合流箱６１の外面には、バッファ空間部６に至る第１乃至第３の開口部４８ａ，４８ｂ，４８ｃが形成されている。第１の開口部４８ａからバッファ空間部６を経て第３の開口部４８ｃに至る流路は、インク回収管５ｂの中途部に介在されている。実装状態としては、インク回収管５ｂを中途部において上流側及び下流側に分け、上流側を第１の開口部４８ａに接続させ、下流側を第３の開口部４８ｃに接続させることになる。そして、第２の開口部４８ｂには、インク排出管５ｃを接続させる。
【００６８】
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、インク回収管５ｂ及びインク排出管５ｃが合流箱６１によって合流されているため、インクジェット記録装置１００側の配管等との接続部位は、インク供給管５ａ（接続部７ａ）及びインク回収管５ｂ（接続部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、一般的なインクジェットヘッドに対して増加せず、接続作業が煩雑化することはない。すなわち、本実施形態のインクジェットヘッド１は、既設装置を設計変更する必要なく、接続部７ａ、７ｂの２箇所のみの接続によって交換及び設置が可能である。
【００６９】
このインクジェットヘッド１において、導入路４２５及び個別インク排出路２６ａ、２６ａから、共通インク排出路４２１、排出チャネル４２４、排出孔３１ｂ、インク排出室４１２及びインク排出管５ｃを経て、バッファ空間部６に至る流路が、排出路４２３となる。この排出路４２３は、導入路４２５及びインクチャネル２３に連通し、これら導入路４２５及びインクチャネル２３内のインクを排出させ、バッファ空間部６においてインク回収管５ｂに合流させる流路である。ただし、排出路４２３は、ノズル２２近傍の個別インク排出路２６ａ、２６ａからインクを排出するものであれば、その後の経路は何ら限定する必要はない。そして、導入孔３１ｃ及び各注入孔３１ａを経て、排出路４２３までが、副流路Ｆ２となる（図２参照）。
【００７０】
なお、排出路４２３は、チャネル列の一端側の該チャネル列の外側及び該チャネル列の他端側の該チャネル列の外側の両方に設けてもよい。この場合には、排出チャネル４２４及びインク排出室４１２をチャネル列の両方に設け、それぞれにインク排出管５ｃを接続する。これらインク排出管５ｃは、それぞれインク回収管５ｂに合流される。この場合には、導入路４２５を設ける場合には、チャネル列の中央位置に設けることが望ましい。
【００７１】
排出路４２３は各インクチャネル２３に対応した個別インク排出路２６ａ、２６ａの全てを通過する流路として構成されているため、インクチャネル２３の高密度化に伴い、排出路４２３全体の流路抵抗は大きくなっている。従って、インク排出管５ｃをインク回収管５ｂに合流させても、インク供給管５ａからインク回収管５ｂを経る主流路Ｆ１の流量が多く、各注入孔３１ａから排出路４２３に至る副流路Ｆ２の流量が少ないために、これらが円滑に合流しないことが考えられる。このインクジェットヘッド１においては、主流路Ｆ１と副流路Ｆ２との合流（インク排出管５ｃとインク回収管５ｂとの合流）を、バッファ空間部６において行い、また、流量調整部材８を使用することにより、これら主流路Ｆ１及び副流路Ｆ２の流量が異なっても、円滑に合流させることができる。
【００７２】
流量調整部材８は、インク回収管５ｂ内に配置される円筒状部材であり、インク回収管５ｂの流路径を狭める。流量調整部材８は、主流路Ｆ１と副流路Ｆ２との流路抵抗の差に相当する圧力損失を、主流路Ｆ１に付与する。このインクジェットヘッド１においては、流量調整部材８により、主流路Ｆ１の流路抵抗と、副流路Ｆ２の流路抵抗とを均衡させることにより、インク供給管５ａ内のインク圧力ｐ０によって、容易に主流路Ｆ１及び副流路Ｆ２の両方に均等にインクを流すことができる。
【００７３】
上述のような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、インク供給管５ａからインクを供給するだけで、共通インク室４１内の残留気泡を主流路Ｆ１を経てインク回収管５ｂから排出させるのみならず、ノズル２２から引き込まれたインクチャネル２３近傍の気泡をも、副流路Ｆ２を経てインク排出管５ｃから迅速に排出させることができる。よって、インクマニホールド４内の全体（共通インク室４１内及びインクチャネル２３の近傍）の残留気泡除去を効率的に行うことができる。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でも、画像記録中の個別インク排出路２６ａ、２６ａ及び共通インク排出路４２１における粒子や顔料等の沈降を効果的に抑制して、インクの濃度偏差を抑制することができる。
【００７４】
〔気泡排出動作〕
このインクジェットヘッド１は、記録媒体へのインクの吐出を行いながら、また、吐出を行わないときにも、インクチャネル２３内の気泡排出動作を行う。インクチャネル２３内のインク中の気泡は、ノズル２２からインクを吐出した後にノズル２２から巻き込まれたものや、注入孔３１ａから注入されたインク中に混入していたものや、インクチャネル２３内のインクの圧力が急激に低下したときにインク中に発生したもの等である。
【００７５】
この気泡排出動作は、圧力調整手段（移送圧力調整ポンプ１１０ａ及び返送圧力調整ポンプ１１０ｂ）により、図６に示すように、注入孔３１ａからインクチャネル２３に注入されるインクの圧力Ｐ１と、インクチャネル２３から個別インク排出路２６ａへ排出されるインクの圧力Ｐ２との圧力差であるインク排出圧ΔＰを調整することにより行う。インクチャネル２３に注入されるインクの圧力Ｐ１は、インクチャネル２３から排出されるインクの圧力Ｐ２よりも大きく、インク排出圧ΔＰは、インクチャネル２３内のインクが個別インク排出路２６ａに向かうインク流動を生じさせる。
【００７６】
インク排出圧ΔＰによるインク流動の流速をＶ１とする。インクチャネル２３内のインク中に気泡Ｂが存在する場合には、気泡Ｂの上昇方向は鉛直上方である。インクチャネル２３内のインク流動の流速Ｖ１は、気泡Ｂの上昇速度Ｖ０のインク流動に対向する方向の成分Ｖ２よりも速くなっている。インクジェットヘッド１に傾きがない場合（インク流動の方向及びインクの吐出方向が鉛直下方である場合）には、気泡Ｂの上昇速度Ｖ０のインク流動に対向する方向の成分Ｖ２は、上昇速度Ｖ０に等しい（Ｖ２＝Ｖ０）。
【００７７】
このインクジェットヘッド１においては、インク流動の流速Ｖ１が、気泡Ｂの速度成分Ｖ２よりも速いことにより、インクチャネル２３内に気泡Ｂが残留することを防止することができる。インク流動の流速Ｖ１は、気泡Ｂの速度成分Ｖ２に対して、速くなるほど迅速に、気泡Ｂをインクチャネル２３内から除去することができる。ただし、圧力調整手段は、ノズル２２内のインクのメニスカスが維持される範囲で、インク排出圧ΔＰを調整する。圧力調整手段は、インク流動の流速Ｖ１と気泡Ｂの速度成分Ｖ２との比率が、予め設定された所定の比率になるように、インク排出圧ΔＰを調整することが好ましい。
【００７８】
このインクジェットヘッド１においては、ノズル２２からインクを吐出した後に、ノズル２２から気泡Ｂが巻き込まれたとき等、インクチャネル２３内のインク中に気泡Ｂが存在する場合にも、極めて短い時間内にインクチャネル２３内から個別インク排出路２６ａに気泡Ｂを排出することができる。したがって、このインクジェットヘッド１は、気泡Ｂを原因とする吐出不良から迅速に復帰することができ、吐出不良により毀損され廃棄しなければならない印刷物を減らすことができる。
【００７９】
図７は、図１に示すインクジェットヘッドが傾斜している状態のインクチャネルの拡大断面図である。
【００８０】
図７（ａ）に示すように、インクジェットヘッド１が傾斜しており、インクチャネル２３内のインク流動方向の鉛直下方に対する傾斜角度がθであるときには、図７（ｂ）に示すように、気泡Ｂの上昇速度Ｖ０のインク流動に対向する方向の成分Ｖ２は、Ｖ０・cosθとなる。
【００８１】
このインクジェットヘッド１においては、傾斜して使用されても、気泡Ｂの迅速な除去が可能である。このインクジェットヘッド１は、傾斜させた状態でも、傾斜のない状態と同等の気泡排除能力を発揮することができる。
【００８２】
図８は、図１に示すインクジェットヘッドにおける流路抵抗を示す等価回路図である。
【００８３】
このインクジェットヘッド１においては、インクチャネル２３内の流路抵抗Ｒと、排出路４２３の流路抵抗Ｒ´とは、図８の等価回路に示すように、直列に接続された状態となっている。インクチャネル２３内の流路抵抗Ｒは、ハーゲン・ポアズイユの法則により、以下のように求めることができる。
Ｒ＝８πηＬ／（ＳΦ）
＝８πηＬ／（ａｂΦ）
＝８πηＬ／（ａｂ（ｄ／２）２π）
＝８ηＬ／（ａｂ｛ａ２ｂ２／（ａ＋ｂ）２｝）
＝８ηＬ（ａ＋ｂ）２／（ａ３ｂ３）〔Ｐａ・ｓ／ｍ３〕
η：インク粘度〔Ｐａ・ｓ〕（＝〔Ｎｓ／ｍ２〕＝〔ｋｇ／ｍｓ〕）
Ｌ：インクチャネルの長さ〔ｍ〕
ａ，ｂ：流路横断面の各辺の長さ〔ｍ〕
Ｓ：流路断面積（＝ａｂ）〔ｍ２〕
ｄ：等価直径（＝４ａｂ／２（ａ＋ｂ））〔ｍ〕
Φ：等価流路断面積（＝（ｄ／２）２π）〔ｍ２〕
【００８４】
インクチャネル２３内から排出路４２３に排出されるインクの量（排出流量）Ｑ１は、以下のように求めることができる。
Ｑ１＝ΔＰ／（８πηＬ／（ＳΦ））
＝（Ｐ１−Ｐ２）／（８πηＬ／（ＳΦ））〔ｍ３／ｓ〕
ΔＰ：インクチャネル２３の入口（注入孔３１ａ）の圧力Ｐ１と出口（個別インク排出路２６ａ）の圧力Ｐ２（∵Ｐ１＞Ｐ２）との差（＝Ｐ１−Ｐ２）〔Ｐａ〕
【００８５】
インクチャネル２３内におけるインク流動の速度（流速）Ｖ１は、以下のように求めることができる。
Ｖ１＝Ｑ１／Ｓ
＝ΔＰ／（８πηＬ／Φ）〔ｍ／ｓ〕
【００８６】
インクチャネル２３内における気泡Ｂの上昇速度Ｖ０は、ストークスの式により、以下のように求めることができる。
Ｖ０＝｜（Ｐｓ−Ｐｗ）ｇＤ２／１８η｜〔ｍ／ｓ〕
∵絶対値にしないとマイナスになる。
Ｐｓ：空気密度（＝１．２１）〔ｋｇ／ｍ３〕
Ｐｗ：インク密度〔ｋｇ／ｍ３〕
ｇ：重力加速度〔ｍ／ｓ２〕
Ｄ：気泡径（≦ノズル２２の直径）〔ｍ〕
【００８７】
インクジェットヘッド１の傾き角がθであるとき、気泡Ｂの上昇速度Ｖ０のインク流動に対向する成分Ｖ２は、以下のように求めることができる。
Ｖ２＝Ｖ０・cosθ〔ｍ／ｓ〕
【００８８】
インクジェットヘッド１を傾斜させて使用する場合には、圧力調整手段は、インクジェットヘッド１の傾き角θに応じて、インク排出圧ΔＰを変化させることが好ましい。圧力調整手段は、傾き角θに応じてインク排出圧ΔＰを変化させることにより、傾き角θに依らず、インク流動の流速Ｖ１と気泡Ｂの速度成分Ｖ２との比率を予め設定された所定の比率にすることが好ましい。
【００８９】
前述のように、インクチャネル２３内における気泡Ｂの上昇速度Ｖ０は、インク密度Ｐｗによって異なる。したがって、圧力調整手段は、インクチャネル２３内のインク密度Ｐｗに応じて、インク排出圧ΔＰを変化させ、インク流動の流速Ｖ１と気泡Ｂの速度成分Ｖ２との比率を予め設定された所定の比率にすることが好ましい。インク密度Ｐｗは、インクジェットヘッド１の仕様に適合されたインクであれば概ね一定の値であるので、使用するインクの種類に応じて予め設定しておいてよい。
【００９０】
また、インク密度Ｐｗは、インクジェットヘッド１内の温度によって変化するので、圧力調整手段は、インクジェットヘッド１内の温度に応じて、インク排出圧ΔＰを変化させ、インク流動の流速Ｖ１と気泡Ｂの速度成分Ｖ２との比率を予め設定された所定の比率にすることが好ましい。インク密度Ｐｗと温度との相関関係は、インクの仕様ごとに予めわかっているので、インク排出圧ΔＰと温度との相関関係も予め設定しておくことができる。インクジェットヘッド１内の温度の情報は、インクジェットヘッド１内に設けた温度センサから得ることができる。
【００９１】
このように、このインクジェットヘッド１は、使用するインクの密度Ｐｗが異なる様々な仕様のインクジェットヘッドとして構成することができる。
【００９２】
ところで、インクチャネル２３内のインク中に存在し得る気泡Ｂは、インクをノズル２２から吐出したときにインク中に巻き込まれてインクチャネル２３内に浸入したものであるので、その最大径は、ノズル２２の内径にほぼ等しい。そして、インクチャネル２３内の気泡Ｂの上昇速度Ｖ０は、気泡径Ｄが大きくなるほど速くなる。したがって、このインクジェットヘッド１は、気泡径Ｄがノズル２２の内径に等しい気泡Ｂが排出できるように、インク排出圧ΔＰが設定され調整されることが好ましい。インク排出圧ΔＰがこのように調整されることにより、インクチャネル２３内の全ての気泡Ｂを迅速に排除することができる。
【００９３】
また、このインクジェットヘッド１においては、排出路４２３内のインクの流速も、気泡Ｂの上昇速度Ｖ０のインク流動に対向する方向の成分Ｖ２よりも速いことが好ましい。
【００９４】
排出路４２３内のインクの流速が、気泡Ｂの速度成分Ｖ２より速いことにより、インクチャネル２３から排出された気泡Ｂを迅速にインクチャネル２３から遠ざけることができ、高い気泡排除能力を実現することができる。
【００９５】
排出路４２３内のインクの流速を速めるには、排出路４２３は、流路内から圧損を生じさせる形状を極力排除し、その流路抵抗が流路断面積に反比例する形状としておくことが好ましい。また、前述したように、インクチャネル２３内の流路抵抗Ｒは、排出路４２３の流路抵抗Ｒ´と直列に接続された状態となっているので、排出路４２３の流路抵抗Ｒ´を低くしておけば、インク排出圧ΔＰの調整により、インクチャネル２３内のインク流動の流速を効率良く速めることができる。
【００９６】
なお、インクジェットヘッド１内の各箇所におけるインク圧力は、インクの流路にＴ字分岐を設け、分岐させた先においてマノメータにより測定することができる。
【００９７】
以上説明した実施形態のインクジェット記録装置１００においては、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ているが、本発明はこれに限定されない。図示しないが、インク回収管５ｂ及びインク排出管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。
【００９８】
〔インクジェットヘッドの他の実施形態〕
図９は、本発明に係るインクジェットヘッド（サイドシュータ型）の要部を示す縦断面図である。
図１０は、本発明に係るインクジェットヘッド（ＭＥＭＳ型）の要部を示す縦断面図である。
【００９９】
本発明は、前述したように、シアーモード型のインクジェットヘッド１に限定されることなく、図９に示すサイドシュータ型のインクジェットヘッド１０や、図１０に示すいわゆるＭＥＭＳ型のインクジェットヘッド１１など、各種のインクジェットヘッドに適用することができる。なお、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。
【０１００】
サイドシュータ型のインクジェットヘッド１０においては、図９に示すように、インクチャネル２３内のインク流動の方向が、ノズル２２からのインクの吐出方向に対してほぼ直交する方向となっている。インクの吐出方向を鉛直下方とした場合には、インクチャネル２３内のインク流動の方向は、水平方向となる。
【０１０１】
このインクジェットヘッド１０においても、インクチャネル２３内のインク流動の流速Ｖ１を、気泡Ｂの上昇速度Ｖ０よりも十分に速くしておくことにより、インクチャネル２３内に気泡Ｂが残留することを防止することができる。
【０１０２】
なお、このインクジェットヘッド１０においては、気泡Ｂの上昇速度Ｖ０のインク流動に対向する方向の成分Ｖ２は、Ｖ０・cos９０°＝０である。したがって、インク流動の流速Ｖ１は、気泡Ｂの速度成分Ｖ２＝０よりも必ず速くなるが、上昇速度Ｖ０よりも速くしておかないと、気泡Ｂがインクチャネル２３内の上方に移動してしまう虞がある。
【０１０３】
ＭＥＭＳ型のインクジェットヘッド１１においては、図１０に示すように、基板３上に圧電素子２４が配置されており、この基板３の下面側にインクチャネル２３が構成されている。圧電素子２４は、インクチャネル２３の上面（天井面）に配置されており、駆動することにより、インクチャネル２３の容積を変動させ、圧力変動を生じさせる。インクチャネル２３の下面（底面）には、ノズル２２へ連通路２３ａが形成されている。ノズル２２は、連通路２３ａを介してインクチャネル２３に連通し、インクチャネル２３を外部（下方）に連通させている。インクジェットヘッド１１の下面部がインク吐出面１Ｓとなる。各インクチャネル２３内のインクは、圧電素子２４の作用によって吐出圧力を付与され、ノズル２２を通って外部の記録媒体に向けて（下方）に吐出される。
【０１０４】
インクチャネル２３は、注入孔３１ａを介して共通インク室４１に連通している。共通インク室４１内のインクは、注入孔３１ａを介して、インクチャネル２３に注入される。
【０１０５】
インクチャネル２３からノズル２２への連通路２３ａには、個別インク排出路２６ａが連通している。個別インク排出路２６ａは、共通インク排出路４２１に連通している。
【０１０６】
共通インク排出路４２１に至ったインクは、前述の実施形態と同様に、図示しないインク排出室に至り、インク排出管を経て、インク回収管に合流する。
【０１０７】
このインクジェットヘッド１１においても、インクチャネル２３内から個別インク排出路２６ａに向かうインク流動の流速Ｖ１を、ノズル２２よりも内方（連通路２３ａ内又はインクチャネル２３内）の気泡Ｂの上昇速度Ｖ０のインク流動に対向する方向の成分Ｖ２よりも速くしておくことにより、連通路２３ａ内及びインクチャネル２３内に気泡Ｂが浸入し残留することを防止することができる。
【０１０８】
以上の説明においては、圧力調整手段を用いることにより、ノズルよりも内方のインクの排出路に向かうインク流動の流速を、該ノズルよりも内方のインク中に気泡が存在する場合に、該気泡の上昇速度のインク流動に対向する方向の成分よりも速くする態様について説明したが、これに限定されない。例えば、圧力発生手段である圧電素子２４を用いてもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１：インクジェットヘッド（エンドシュータ型）
１０：インクジェットヘッド（サイドシュータ型）
１１：インクジェットヘッド（ＭＥＭＳ型）
２：ヘッドチップ
２１：ノズルプレート
２２：ノズル
２３：インクチャネル
２３ａ：連通路
２４：圧電素子
２５：ダミーチャネル
２６ａ：個別インク排出路
２８：流路形成溝
３：配線基板
３１ａ：注入孔
３１ｂ：排出孔
３１ｃ：導入孔
４：インクマニホールド
４１：共通インク室
４１２：インク排出室
４２１：共通インク排出路
４２２：溝
４２３：排出路
４２４：排出チャネル
４２５：導入路
４２５ａ：導入溝
４５：隔壁
４６：空気ダンパ
５ａ：インク供給管
５ｂ：インク回収管
５ｃ：インク排出管
５ｄ：排出路連結部
６：バッファ空間部
６１：合流箱
７ａ：接続部
７ｂ：接続部
８：流量調整部材
Ｆ１：主流路
Ｆ２：副流路
１００：インクジェット記録装置
１０１：インクタンク
１０２：インク移送管
１０３：インク返送管
１０４：制御部
１０４ａ：制御部
１０５ａ：移送ポンプ
１０５ｂ：返送ポンプ
１０７：キャリッジ機構
１０８：搬送手段
１０９：記録媒体
１１０ａ：移送圧力制御ポンプ
１１０ｂ：返送圧力制御ポンプ
１１１ａ：移送側サブタンク
１１１ｂ：返送側サブタンク
【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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【図１０】
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【国際調査報告】
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