(57)【要約】      （修正有）【課題】液体吐出ヘッドが姿勢変化した場合にも、液体吐出ヘッド内部に貯留された気体がノズルに移動せず、液体吐出を安定して行うことが可能な液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液体吐出ヘッド２のノズル３に供給すべき液体を貯留する液室５は、ノズルへ液体を供給する供給口に連通する液体貯留部５１と、液体貯留部５１に連通し、所定量以下の気体を貯留可能な気体貯留部５２と、を備える。気体貯留部５２は、液室５の姿勢が、ノズルから液体を第１の方向に沿って吐出するための第１の姿勢から第１の姿勢を回転させた第２の姿勢へと変化した場合にも、第１の姿勢において貯留された所定量以下の気体を内部に保持する。【選択図】図４
2018039179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する吐出口が形成されたノズルと、
前記ノズルに供給すべき液体を貯留する、前記吐出口から液体を吐出するための第１の姿勢と該第１の姿勢から所定の角度だけ回転させた第２の姿勢とに変位可能な液室と、
前記液室が前記第１の姿勢から前記第２の姿勢に変位した際に、前記液室の内部の気体が前記ノズルに移動するのを防ぐ気体移動防止部と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記第１の姿勢は、前記ノズルから液体を鉛直方向に向けて吐出する姿勢であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記第２の姿勢は、前記液室を、前記第１の姿勢から９０度回転させた姿勢であることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記気体移動防止部は、前記第２の姿勢において前記液室の壁面に設けられ、前記ノズルへの気体の移動路を、前記液室に貯留された液体と共に遮蔽する遮蔽部材を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
液体を吐出する液体吐出ヘッドを用い、前記液体吐出ヘッドから吐出された液体を記録媒体に付与することによって記録を行う記録装置であって、
前記液体吐出ヘッドは、
液体を吐出する吐出口が形成されたノズルと、
前記ノズルに供給すべき液体を貯留する、前記吐出口から液体を吐出するための第１の姿勢と該第１の姿勢から所定の角度だけ回転させた第２の姿勢とに変位可能な液室と、
前記液室が前記第１の姿勢から前記第２の姿勢に変位した際に、前記液室の内部の気体が前記ノズルに移動するのを防ぐ気体移動防止部と、
を有することを特徴とする記録装置。
【請求項６】
前記液室の内部に貯留されている気体の体積を検出する気体量検出手段と、
該気体量検出手段によって検出された前記気体量に基づいて前記液室の内部の気体を外部へと排出させる排気手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の記録装置。
【請求項７】
前記気体量検出手段は、前記液室内の液面を検出する液面検出手段を有し、該液面検出手段によって検出される液面の位置に基づいて前記液室に貯留されている気体量を検出することを特徴とする請求項６に記載の記録装置。
【請求項８】
前記液体吐出ヘッドは、回転移動可能な支持部材に取り付けられ、
前記支持部材は、前記液体吐出ヘッドの前記吐出口を前記記録媒体に対向させ得る第１の位置と、前記吐出口が記録媒体と対向しない第２の位置へと回転移動可能であり、
前記支持部材が前記第１の位置にあるとき前記液室が前記第１の姿勢をとり、
前記支持部材が前記第２の位置にあるとき前記液室が前記第２の姿勢をとることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか一項に記載の記録装置。
【請求項９】
前記支持部材は、前記記録ヘッドを覆う下側カバー体の開口部を閉塞、開放させる上側カバー体により構成されることを特徴とする請求項８に記載の記録装置。
【請求項１０】
前記支持部材が前記第２の姿勢をとることでユーザーが記録装置内の記録媒体に接触可能となることを特徴とする請求項９に記載の記録装置。
【請求項１１】
前記支持部材が前記第２の姿勢をとることでユーザーが前記液体吐出ヘッドの交換を行うことが可能となることを特徴とする請求項９に記載の記録装置。
【請求項１２】
前記支持部材が前記第２の姿勢をとることでユーザーが記録用の液体を貯留するタンクの交換を行うことが可能となることを特徴とする請求項９に記載の記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出するノズルを備えた液体吐出ヘッドおよび、該液体吐出ヘッドを用いて記録媒体への記録を行う記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
色材を含んだ液体（インク）を記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット方式の記録装置には、液体を吐出する複数のノズルが高密度に配置された液体吐出ヘッドが用いられている。液体吐出ヘッド内には、各ノズルに対して液体を供給する共通の液室が形成され、液室には液体供給源である液体貯蔵タンクなどから液体が供給される。このような液体吐出ヘッドでは、液体の吐出に伴って発生する微細な泡、液体吐出ヘッド内の液体に溶存している気体および、液体貯蔵タンクから液室内に供給される液体に混入した気泡などが、液室内に蓄積されることがある。液体吐出ヘッドでは、ノズルから液体を吐出した後、吐出した液体と同量の液体がノズルに流入することで次の吐出動作が可能となる。ところが、液室内に多くの気体が蓄積されると、その気体が、液室からノズルへのインクの供給を妨げることがある。この場合、ノズルには不吐出などの吐出不良が発生する。
【０００３】
特許文献１には、液体吐出ヘッドから定期的に気体を排出させ、液体吐出ヘッド内部に蓄積される気体の量を所定量以下に保つことにより、液体吐出ヘッドの内部に蓄積された気体による影響を低減するようにした記録装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６８４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在、液体吐出ヘッドは、様々な構造、形態および用途の記録装置に用いられている。このため、液体吐出ヘッドには、それを適用する記録装置に対応した構造が求められる。しかしながら、現在の液体吐出ヘッドは、記録動作中の姿勢を想定したものとなっており、液体吐出ヘッドの姿勢が変化する記録装置に対して十分な対策がとられていない。すなわち、特許文献１において液室内の気体量を所定量以下に抑えたとしても、液体吐出ヘッドの姿勢が変化した場合には、残留する気体が姿勢変化に伴ってノズル側へと移動して残留し、ノズルへのインクの供給を阻害することがある。
【０００６】
例えば、図８（ａ）に示すように正立した姿勢で記録動作が行われることを想定した従来の液体吐出ヘッド６０では、記録動作中は、下端に位置するノズル６１の上方に液室６３が位置し、液室６３内に混入した気体６２は液室６３内の上方に保持される。ところが、液体吐出ヘッド６０の姿勢が図８（ｂ）に示すように変化した場合、ノズル６１より下方に液体が移動し、液室６３内の液体とノズル６１との間に気体が介在した状態となる。この後、記録動作を開始すべく液体吐出ヘッド６０が元の正立した姿勢に戻された場合、ノズル付近に気体が残留することがあり、残留した気体によってノズルへのインクの供給が妨げられることがある。このような、液体吐出ヘッドの姿勢変化は、液体吐出ヘッドの下方に収容する記録媒体（例えばロールシート）の補充や交換、あるいは内部機構のメンテナンス作業などを実施するために液体吐出ヘッドを取り出す場合などに発生することが多い。特に内部機構を覆うカバー体の内面に液体吐出ヘッドを取り付け、カバー体の開成に伴って液体吐出ヘッドが取り出されるようにした記録装置では、液体吐出ヘッドの姿勢変化がカバー体の開成毎に行われることとなり、ノズルに気体が付着する可能性も高まる。
【０００７】
本発明は、液体吐出ヘッドの姿勢変化に対して、液体吐出ヘッド内部に貯留された気体がノズルに移動せず、液体吐出を安定して行うことが可能な液体吐出ヘッドおよびこれを備えた記録装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、液体を吐出する吐出口が形成されたノズルと、前記ノズルに供給すべき液体を貯留する液室と、を備え、前記液室は、前記ノズルに連通する液体貯留部と、前記液体貯留部に連通し、所定量以下の気体を貯留可能な気体貯留部と、を備え、前記気体貯留部は、前記液室の姿勢が、前記吐出口から液体を第１の方向に沿って吐出するための第１の姿勢から前記第１の姿勢を回転させた第２の姿勢へと変化した場合にも、前記第１の姿勢において貯留された前記所定量以下の気体を内部に保持することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、液体吐出ヘッドの姿勢変化に対して、液体吐出ヘッド内部に貯留された気体がノズルに移動せず、液体吐出を安定して行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態における液体吐出ヘッドを実装した記録装置の内部透過斜視図である。
【図２】記録装置の上側カバー体を開いた状態を示す斜視図である。
【図３】実施形態における液体吐出ヘッドの斜視図である。
【図４】図３に示した液体吐出ヘッドの縦断正面図である。
【図５】図３に示した液体吐出ヘッドの正立姿勢における縦断側面図である。
【図６】図５に示した液体吐出ヘッドの退避姿勢における縦断側面図である。
【図７】液体吐出ヘッドに接続される流路を示す模式図である。
【図８】従来の液体吐出ヘッドを示す縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本実施形態における液体吐出装置（以下、単に記録装置ともいう）の外観を示す斜視図である。なお、液体吐出装置において吐出する液体には、記録媒体に付着して画像を形成する記録液、記録媒体に付与された記録液により形成される画像の品質を向上させるための定着処理液などの液体が含まれる。
【００１２】
図１に示すように、記録装置１は、下側カバー体１Ａと上側カバー体１Ｂとからなる筐体１０によってその外殻が構成されている。記録装置１内には、記録動作を行うための機構、例えば、後述の液体吐出ヘッド２、液体タンク１１、記録媒体としてのロールシートＲＳ、および記録媒体を搬送する搬送手段などが収容される。上側カバー体（開閉板）１Ｂは、背面側に設けられたヒンジ１Ｃによって回転移動可能に連結されている。上側カバー体１Ｂの回転移動によって下側カバー体１Ａにおける開口部の閉塞または開放させることができる。
【００１３】
下側カバー体１Ａには、液体吐出ヘッド２を除く種々の機構が収容・保持されると共に、記録媒体としてのロールシートＲＳが着脱可能に収容される。ロールシートＲＳの装着、取り出し、あるいは内部機構のメンテナンスなどを行う場合には、図３に示すように、上側カバー体１Ｂを、ヒンジ１Ｃを中心に回転させる。本実施形態では、上側カバー体１Ｂは下側カバー体１Ａの開口部を閉塞する閉塞状態から所定の角度だけ変位可能となっている。本実施形態では、下側カバー体１Ａは、約９０度回転させることが可能になっている。
【００１４】
また、上側カバー体（支持部材）１Ｂの内面には、液体吐出ヘッド２が取り付けられている。上側カバー体１Ｂの閉塞時には、ロールシートＲＳから繰り出されたシートＳと所定の間隔を介して液体吐出ヘッドのノズルが対向し、液体吐出ヘッドによる記録動作が可能になる。また、上側カバー体１Ｂの開成時には、液体吐出ヘッド２が上側カバー体１Ｂと共に、移動する。従って、上側カバー体１Ｂが９０度回転した際の姿勢は、上側カバー体１Ｂの閉塞時の姿勢から９０度回転方向に変化することとなる。このように、液体吐出ヘッド２がカバー体１Ｂと共に移動することにより、ロールシートＲＳの上方から液体吐出ヘッド２が退避するため、ユーザーが記録装置内の記録媒体であるロールシートに接触可能となり、ロールシートＲＳの交換、装着を容易に行うことができる。また、この姿勢において液体を貯留するタンクの交換も可能になる。このように、本実施形態の記録装置は、記録媒体やタンクの交換、および内部機構のメンテナンスなどを容易にするため、筐体１０を構成する上側カバー体１Ｂを開閉可能に構成した、いわゆるクラムシェル型の記録装置となっている。
【００１５】
図３ないし図５は、本実施形態における液体吐出ヘッド２を示す図であり、図３は外観斜視図、図４は図３に示したものの縦断正面図、図４は図３に示したものの縦断側面図である。液体吐出ヘッド２には、液体を吐出する複数のノズルが配列されている。本実施形態における液体吐出ヘッドは、液体を吐出するノズル３を、シートＳの搬送方向Ｙと交差する方向（搬送方向と直交する方向（Ｘ方向））に沿って所定の密度で配列したノズル列３０を備えるラインヘッドを構成している。ノズルを配列した幅（ノズル列の長さ）は、使用する記録媒体Ｐの最大記録幅以上の幅となっている。
【００１６】
記録装置１が記録を行う際は、液体吐出ヘッド２を記録媒体Ｐと対向する所定位置に保持し、液体吐出ヘッド２の各ノズル３に設けられた吐出エネルギー発生手段を駆動してノズルから液体を吐出することにより、１ライン単位でシートＳへの記録を行う。このように、本実施形態における記録装置は、液体吐出ヘッドを用いて１ライン単位で記録を行う、フルライン型の記録装置となっている。なお、吐出エネルギー発生手段としては、液体を加熱することによって気泡を発生させ、その気泡の発生時の圧力によって液体を吐出させる電気熱変換素子（ヒータ）や、電気エネルギーを機械的エネルギーに変換する電気機械変換素子（ピエゾ）などが用いられる。
【００１７】
また、液体吐出ヘッド２の内部には、図４および図５に示すように、複数のノズル３に連通する液室５を備える。液室５の壁面内には、ノズル３に連通する液体貯留部５１と、液体貯留部５１内に混入した気体を貯留可能な気体貯留部５２とが形成されている。さらに、液体吐出ヘッド２には、図６に示すように、液体タンク１１に連結可能な連結部２ａと液体供給流路５３とが設けられている。液体吐出ヘッド２と液体タンク１１とが連結された状態で、液体タンク１１と液体吐出ヘッド２の液室５とが液体供給流路５３を介して連通する。これにより、液体タンク１１内の液体を液室５へと供給することが可能になる。
【００１８】
図７は、液体吐出ヘッド２および液体吐出ヘッド２に接続される流路を示した模式図である。液体タンク１１には液体Ｌが貯留されており、液体タンク１１内は不図示の負圧発生手段によって、常に、大気圧より所定圧だけ低い圧力(負圧)に保たれている。液体タンク１１内の液体Ｌは、液体供給流路５３を介して液体吐出ヘッド２の液室５に供給された後、ノズル列３０を構成する複数のノズル３に供給される。これにより、ノズル３から液体を吐出可能な状態となる。
【００１９】
液室５に形成された液体貯留部５１の上部には、気体貯留部５２が形成されている。気体貯留部５２は、外部に設けられたバッファ７に接続され、バッファ７はポンプ８と接続されている。このポンプ８を駆動することにより、必要に応じてバッファ７内部の圧力を変化させることができ、これによって液室５内に供給される液体の量を調整することができる。
【００２０】
また、液体吐出ヘッド２が安定した液体吐出を行うため、クリーニング動作が所定のタイミングで実施される。クリーニング動作では、キャップ４を液体吐出ヘッド２に押し付けた後、所望の負圧をかけることでノズル内の吐出に適さなくなった古い液体、ノズル内に進入した塵埃および気泡などの異物を吸い出す。吸い出された異物はバッファ７、ポンプ８を通り廃液タンク９に収集される。
【００２１】
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド２の構成および、液体吐出ヘッド２の姿勢変化に伴う内部の液体および空気の挙動を説明する。
【００２２】
記録動作時には、上側カバー体１Ｂは閉塞された状態となるため、液体吐出ヘッドは、図１に示すような姿勢をとる。すなわち、液体吐出ヘッド２は、ノズルの開口部（吐出口）がシートＳに対向し、シートＳへの記録が可能な姿勢をとる。この液体吐出ヘッド２の姿勢を、以下の説明において正立姿勢（第１の姿勢）という。なお、図４および図５において、矢印Ｅに示す方向は、液体の吐出方向を、矢印Ｚは鉛直方向を表している。
【００２３】
液体吐出ヘッド２が正立姿勢にあるとき、気体貯留部５２は、図４および図５に示すように、液体貯留部５１と気体貯留部５２との境界部分である連通口１４より上方に位置する。従って、記録動作によって液体吐出ヘッド内に混入した気体は、液体貯留部５１より上方に位置する気体貯留部５２内に集められ、収容される。但し、気体貯留部５２は連通口１４において液体貯留部５１と連通しているため、気体貯留部５２内には液体も侵入し、気体貯留部５２内には液体と気体との界面が形成された状態となる。
【００２４】
ここで、記録装置１でのシートＳの交換、補充またはメンテナンス等を行う場合には、図２に示すように、上側カバー体１Ａを矢印Ｃ方向に約９０度回転させた開成状態とする。液体吐出ヘッド２は、上側カバー体１Ａの移動に伴い、図２および図６に示すような姿勢をとる。この際、液体吐出ヘッド２における吐出口は、記録ヘッドとの対向位置から退避し、液体吐出方向（Ｅ方向）が鉛直方向（Ｚ方向）と直交した状態となる。以下、この図１および図６に示す液体吐出ヘッド２の姿勢を、退避姿勢（第２の姿勢）という。
【００２５】
気体貯留部５２は、液体吐出ヘッド２が正立姿勢から退避姿勢に至るまで間、常に、連通口１４の上端部１４ａを通過する水平面より上方に位置するように構成されている。すなわち、気体貯留部５２は、気体貯留部５２における気体と液体との界面が、気体移動防止部を構成する遮蔽部材１４ｂの下端部、すなわち連通口１４の上端部１４ａを下回らない限り、気体貯留部５２内の空気が液体貯留部５１内に侵入しないように構成されている。また、気体貯留部５２は、液体吐出ヘッド２が正立姿勢から退避姿勢に至る間にその内部容積（気体貯留可能容積）が変化する。このため、気体貯留部５２は、液体吐出ヘッド２が正立姿勢から退避姿勢に至る間に変化する内部容積の中の最小容積が、所定容積より大きくなるように設定されている。ここで、所定容積とは、所定期間内に液体吐出ヘッド２内に発生することが予想される気体の体積を指す。なお、液体吐出ヘッド２が正立状態にあるときの気体貯留部５２の内部容積（気体貯留可能容積）は、最小容積より大きな容積に設定されている。
【００２６】
液体吐出ヘッド２が正立姿勢から退避姿勢へと移動する場合、気体貯留部５２内の気体は図５に示す位置から図６に示す位置へと移動する。この際、液体吐出ヘッド２内に発生する気体の体積が、気体貯留部５２内の気体の最小容積を上回らない限り、気体貯留部５２における気体と液体との界面（液面）が連通口１４の上端部１４ａを下回ることはなく、気体が液体貯留部５１内へ移動することはない。つまり、気体は気体貯留部５２内に保持され、液体貯留部５１は液体で満たされた状態を維持する。このため、記録動作を行うべく再び正立位置に液体吐出ヘッド２が復帰した場合にも、ノズルの液体流入口などに気体が残留することはなく、ノズルに対する液体の供給は確実に行われるようになる。よって、液体の供給が阻止されることに起因する吐出不良の発生を抑制することが可能になる。
【００２７】
また、液体吐出ヘッド２の使用期間が所定期間を経過すると、液体吐出ヘッド２の最小容積を超える体積の気体が気体貯留部５２内に蓄積されることもある。この場合、液体吐出ヘッド２の姿勢が変化した際に、気体貯留部５２内の液面が連通口１４の上端部１４ａを下回り、液体貯留部５１を移動路としてノズル３側へと移動してノズルに付着し、ノズル３への液体の供給が妨げられる可能性がある。従って、本実施形態では、気体貯留部５２に貯留されている気体の体積を検出する気体量検出手段と、気体量検出手段によって検出された気体の体積が所定量を超えた時点で、気体貯留部５２内の空気を外部へと排出させる排気手段と、を備える。
【００２８】
気体量検出手段は、液体吐出ヘッド２の液室５が第１または第２の姿勢にあるとき、気体貯留部５２における気体と液体との界面である液面を検出し、液面の位置に基づき気体貯留部５２内に貯留されている気体量を検出する。液面の検出を行う液面検出手段１５は気体貯留部５２内に突出する電極１５ａ、１５ｂと、両電極１５ａと１５ｂとの間に所定電圧を印加する電圧印加手段と、電極１５ａ、１５ｂの間が導通したか否かを検出する電流検出手段とを備える。この液面検出手段１５は、気体貯留部５２内の液体が電極１５ａ、１５ｂの間に存在するか否かを検出する。電極１５ａ、１５ｂは、液体吐出ヘッド２が正立状態にあり、気体貯留部５２内の気体量が最小容積に達した時点で、電極１５ａ、１５ｂの下端が液面から離間するように配置されている。従って、両電極１５ａ、１５ｂが非導通となった時点で、気体貯留部５２内の空気が前述の最小容積と同一の体積に達したか否かを検出することができる。なお、この液面検出は、液体吐出ヘッド２が正立姿勢にあるときに行う。
【００２９】
液体吐出ヘッド２が図５に示すような正立姿勢をとり、液面検出手段１５ａ、１５ｂによって空気と液体の界面が液面検出手段１５ａ、１５ｂより下にあることが検出された場合、排出手段としてのポンプ１８が所望の負圧を気体貯留部５２に印加する。これにより、気体貯留部５２内の空気は液体吐出ヘッド２から排出され、排出された空気の体積分の液体が液体タンク１１から液体吐出ヘッド２へと導入される。液体が液体吐出ヘッド２内へと導入されることにより、気体貯留部５２内に位置する液体と空気との界面（液面）は上昇する。そして、液面が液面検出手段１５ａ、１５ｂ下端に達した時点でポンプ８による負圧の印加を停止させる。これにより、液体吐出ヘッド２の気体貯留部５２内の気体量を常に最小体積以下に保つことが可能になり、液体吐出ヘッド２の姿勢変化により気体貯留部５２内の空気がノズル３へと移動することはなくなる。
【００３０】
以上のように、本実施形態においては、記録媒体の交換や補充、またはメンテナンス等に応じて、液体吐出ヘッド２が取り付けられている上部ユニット１３を矢印Ｃ方向に約９０度開けた場合にも気体がノズルへと移動することはない。従って、正立姿勢に戻した後にはノズル３への液体の供給を適正に行うことができ、安定した液体吐出を継続的に行うことが可能になる。このため、ノズルから空気を抜くための回復動作を頻繁に実行する必要はなくなり、液体の消費量を低減することが可能になる。
【００３１】
（他の実施形態）
上記実施形態では、クラムシェル型の記録装置の上側カバー体に液体吐出ヘッドを取り付けた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、液体吐出ヘッドを用いる記録装置において広く適用可能である。液体吐出ヘッドを備えた記録装置にあっては、運搬時などにおいて、記録装置が傾いた場合に液体吐出ヘッド内の液体に含まれる気泡がノズルに付着する可能性がある。従って、本発明のような液体吐出ヘッドを搭載することにより、液体吐出ヘッドの姿勢が傾くような状況が発生しても適正な吐出を実現することが可能になる。
【００３２】
また、本発明は、フルライン型の記録装置に限らず、液体吐出ヘッドを記録媒体の搬送方向と交差する方向に移動させつつ記録を行う、シリアル型の記録装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１  記録装置
２  液体吐出ヘッド
３  ノズル
５  液室
５１  液体貯留部
５２  気体貯留部
【図１】
2018039179.tif 000003
【図２】
2018039179.tif 000004
【図３】
2018039179.tif 000005
【図４】
2018039179.tif 000006
【図５】
2018039179.tif 000007
【図６】
2018039179.tif 000008
【図７】
2018039179.tif 000009
【図８】
2018039179.tif 000010