(57)【要約】【課題】マニホールド内の気泡を外部に排出することができ、万一、インクの異物が発生してもノズル穴に到達させない液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置を提供することを目的とする。【解決手段】圧力室１１２と連通するノズル開口２５から前記圧力室１１２内の液体を噴射するための駆動部２０と、複数の前記圧力室１１２と連通する共通液室１００と、前記共通液室１００と連通し、前記共通液室１００内の気泡を排出するための気泡戻し流路８０と、前記気泡戻し流路に設けられた制御弁４００と、を備え、前記制御弁４００は、弁座４１２と該弁座４１２と接触又は離間する弁体４０２とを具備すると共に、前記弁体４０２と前記弁座４１２との当接部には隙間を具備し、前記弁座４１２と前記弁体４０２との離間により前記気泡を排出する方向である一方向への流れを許容する一方、前記弁座４１２と前記弁体４０２との接触時には前記隙間を介しての流れを許容する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力室と連通するノズル開口から前記圧力室内の液体を噴射するための駆動部と、
複数の前記圧力室と連通する共通液室と、
前記共通液室と連通し、前記共通液室内の気泡を排出するための気泡戻し流路と、
前記気泡戻し流路の途中に設けられた制御弁と、を備え、
前記制御弁は、弁座と該弁座と接触又は離間する弁体とを具備すると共に、前記弁体と前記弁座との当接部には隙間を具備し、前記弁座と前記弁体との離間により前記気泡を排出する方向である一方向への流れを許容する一方、前記弁座と前記弁体との接触時には前記隙間を介しての流れを許容する
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記弁座の前記弁体との当接面又は前記弁体の前記弁座との当接面の少なくとも一方には、溝又は凹凸部が形成されている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記凹凸部が、算術平均粗さＲａが１〜１０μｍの粗面である
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記液体が粒子を含有するものであり、
前記凹凸部の算術平均粗さＲａが、前記粒子の平均粒径より大きい
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記制御弁が、前記弁体がボールであるボール式逆止弁である
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記ボールがタングステン系材料からなる
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記ボールがタングステンカーバイトからなる
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記弁座がその周囲の壁より突出して設けられている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドを複数備え、さらに、
複数の前記気泡戻し流路と連通する合流点と、
前記合流点と連通し、複数の前記気泡戻し流路内の前記気泡を排出するための集合戻し流路と、を備える
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項１０】
請求項９に記載する液体噴射ヘッドユニットにおいて、
さらに、前記集合戻し流路の途中に設けられ、気体を透過し、前記液体を透過しない気体透過部を備える
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０に記載する液体噴射ヘッドユニットを備えることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載する液体噴射装置において、
前記集合戻し流路と連通する開閉弁と、
前記共通液室内を加圧する液体圧送機構と、を備え、
前記開閉弁を閉じた状態で、前記液体圧送機構により前記液体噴射ヘッドに前記液体を加圧する加圧クリーニング工程を実行する制御手段を具備する
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載する液体噴射装置において、
液体充填の際に、前記開閉弁を開いて、前記気泡戻し流路を介して前記気泡を排出し、
液体充填の後に、前記開閉弁を閉じる
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１４】
請求項１１から請求項１３の何れか一項に記載する液体噴射装置において、
前記集合戻し流路に連通する複数の液体噴射ヘッドのうちの一部のみでフラッシングを行うフラッシング工程を実行する制御手段を具備する
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１５】
請求項１１から請求項１３の何れか一項に記載する液体噴射装置のメンテナンス方法において、
前記集合戻し流路に連通する前記複数の液体噴射ヘッドのうちの一部のみでフラッシングを行うメンテナンス工程を実行する
ことを特徴とするメンテナンス方法。
【請求項１６】
請求項１２から請求項１５の何れか一項に記載する液体噴射装置のメンテナンス方法において、
前記開閉弁を閉じた状態で、前記液体圧送機構により前記液体噴射ヘッドに前記液体を加圧する加圧クリーニング工程を実行する
ことを特徴とする液体噴射装置のメンテナンス方法。
【請求項１７】
請求項１１に記載する液体噴射装置への液体導入方法であって、
前記開閉弁を開いて、前記液体圧送機構により前記液体噴射ヘッドに前記液体を加圧供給し、前記気泡戻し流路を介して前記気泡を排出する
ことを特徴とする液体導入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット、液体噴射装置、液体噴射装置のメンテナンス方法、液体導入方法に関し、特に液体としてインクを噴射するインクジェット式記録ヘッドユニット及びインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドユニットの代表例としては、例えば、圧力発生手段である圧電素子の変位による圧力室内の圧力変化を利用して、ノズル列を構成する複数のノズル開口からインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドユニットが知られている。
【０００３】
インクジェット式記録ヘッドユニットは、複数のノズル開口に共通したマニホールドを備えており、マニホールドには、インクカートリッジ等のインク供給手段からインクが供給される。インクには、気泡が含まれることがあり、マニホールドから圧力室内に進入する場合がある。
【０００４】
このように圧力室へ気泡が進入することを抑制するために、マニホールドに気泡貯留部を設けた液体噴射ヘッドユニットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。マニホールド内に進入した気泡はマニホールドの天井部分に設けられた気泡貯留部に貯留されるので、気泡が圧力室へ進入することが抑制される。その結果、圧力室の内部において気泡による圧力の損失を少なくし、インクの噴射不良が低減されている。
【０００５】
上述した液体噴射ヘッドユニットでは、マニホールドの気泡貯留部に貯留された気泡を、外部に排出させるためには、例えば、ノズル開口側から負圧でインクと共に気泡を吸引しなければならない。このため、印刷に用いないインクの消費量が増大してしまう。
【０００６】
そこで、複数の圧力室と連通する共通液室に連通し、共通液室内の気泡を排出するための気泡戻し流路と、複数の気泡戻し流路と連通する合流点と、合流点と連通し、複数の気泡戻し流路内の気泡を排出するための集合戻し流路と、前記気泡戻し流路の途中に設けられた一方向弁と、を備え、共通液室から気泡戻し流路へ排出した気泡が他の共通液室の内部に逆流することを抑制し、各共通液室内の気泡を効率的に外部に排出することができる液体噴射ヘッドユニットが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
一方、サイングラフィックス用途等を中心に、インク溶媒の吸収性の低いメディアにインクジェット印刷する要望が増え、メディアへのインク定着性向上と滲み防止を目的として、インク固化分が多くインク溶媒の揮発性の高いインクが用いられる傾向がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１８３６７９号公報
【特許文献２】特開２０１７−１９３１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このようなインク固化分が多くインク溶媒の揮発性の高いインクを用いた場合、ヘッド流路内に残った気泡によりインク固化物が発生してしまう可能性があり、この固化物は、ノズルに到達することで吐出不良を生じさせる虞がある。また、このようなインクを特許文献２の液体噴射ヘッドユニットに用いた場合、集合戻し流路に溜まった気泡によりインク固形物が発生し、長期間使用すると気泡戻し流路として使用できなくなる虞があった。また、気泡戻し流路からインク固形分が逆流する可能性もある。
【００１０】
また、印刷速度を高めるためにヘッドを多数搭載したインクジェット装置では、キャップからの吸引動作でインクを充填しようとすると、多数のキャップが必要となり設備が大型化してコストアップに繋がる。そのため、インクジェットヘッドのインク供給口からの加圧送液のみでヘッド内への初期充填することが望まれている。
【００１１】
よって、加圧送液により流路内に気泡が残ることなくインク充填が可能で、万一、インク固形物が発生してもノズル穴に到達させないインクジェットヘッドが望まれていた。
【００１２】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドユニットだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドユニットにおいても同様に存在する。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑み、マニホールド内の気泡を外部に排出することができ、万一、インク固形物が発生してもノズル穴に到達させない液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット、液体噴射装置、液体噴射装置のメンテナンス方法、液体導入方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
［態様１］上記課題を解決する本発明の態様は、圧力室と連通するノズル開口から前記圧力室内の液体を噴射するための駆動部と、複数の前記圧力室と連通する共通液室と、前記共通液室と連通し、前記共通液室内の気泡を排出するための気泡戻し流路と、前記気泡戻し流路の途中に設けられた制御弁と、を備え、前記制御弁は、弁座と該弁座と接触又は離間する弁体とを具備すると共に、前記弁体と前記弁座との当接部には隙間を具備し、前記弁座と前記弁体との離間により前記気泡を排出する方向である一方向への流れを許容する一方、前記弁座と前記弁体との接触時には前記隙間を介しての流れを許容することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、気泡戻し流路に所定の機能を有する制御弁が設けられているので、共通液室から気泡戻し流路へ排出した気泡が逆流することを抑制し、共通液室内の気泡を効率的に外部に排出することができ、また、制御弁の閉時であっても隙間を介して微小な流れが生じるので、前記制御弁の共通液室とは反対側に液体の滞留が生じず、固形分が発生し易い液体であっても、固形分の発生が抑制される。
【００１５】
［態様２］態様１の液体噴射ヘッドにおいて、前記弁座の前記弁体との当接面又は前記弁体の前記弁座との当接面の少なくとも一方には、溝又は凹凸部が形成されていることが好ましい。これによれば、弁座又は弁体の当接面に設けられた溝又は凹凸部により隙間が形成され、閉時であっても微小な流れが許容されるが、気泡の逆流は制御される。
【００１６】
［態様３］態様２の液体噴射ヘッドにおいて、前記凹凸部が、算術平均粗さＲａが１〜１０μｍの粗面であることが好ましい。これによれば、共通液室への気泡の逆流をより確実に防止するが、微小な流れは許容することができる。
【００１７】
［態様４］態様２又は態様３に記載する液体噴射ヘッドにおいて、前記液体が粒子を含有するものであり、前記凹凸部の算術平均粗さＲａが、前記粒子の平均粒径より大きいことが好ましい。
【００１８】
［態様５］態様１から態様４の液体噴射ヘッドにおいて、前記制御弁が、前記弁体がボールであるボール式逆止弁であることが好ましい。これによれば、比較的簡便に制御弁を構成することができる。
【００１９】
［態様６］態様５の液体噴射ヘッドにおいて、前記ボールがタングステン系材料からなることが好ましい。これによれば、ボールの比重が大きいので、弁座と接触している閉時に、開方向へのボールの移動がより確実に抑制され、閉時の気泡や固形分の漏れが回避される。
【００２０】
［態様７］態様６の液体噴射ヘッドにおいて、前記ボールがタングステンカーバイトからなることが好ましい。これによれば、ボールの比重が大きく且つ耐溶剤性も優れているので、表面粗さが変化しがたく、弁座と接触している閉時に、開方向へのボールの移動がより確実に抑制され、閉時の気泡や固形分の漏れが回避される。
【００２１】
［態様８］態様１から態様７の液体噴射ヘッドにおいて、前記弁座がその周囲の壁より突出して設けられていることが好ましい。これによれば、弁座の周りに固形分が存在しても、弁座と弁体との間に入り難く、閉時の固形分の漏れがより確実に回避される。
【００２２】
［態様９］本発明の他の態様は、態様１から態様８の液体噴射ヘッドを複数備え、さらに、複数の前記気泡戻し流路と連通する合流点と、前記合流点と連通し、複数の前記気泡戻し流路内の前記気泡を排出するための集合戻し流路と、を備える液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる態様では、各気泡戻し流路に所定の機能を有する制御弁が設けられているので、各共通液室から気泡戻し流路へ排出した気泡が他の共通液室の内部に逆流することを抑制し、各共通液室内の気泡を合流点から集合戻し流路を介して効率的に外部に排出することができ、また、制御弁の閉時であっても隙間を介して微小な流れが生じるので、前記制御弁の共通液室とは反対側に液体の滞留が生じず、固形分が発生し易い液体であっても、固形分の発生が抑制される。
【００２３】
［態様１０］態様９の液体噴射ヘッドユニットにおいて、さらに、前記集合戻し流路の途中に設けられ、気体を透過し、前記液体を透過しない気体透過部を備えることが好ましい。これによれば、気体透過部を透過させて気泡を外部に排出させることで、より確実に共通液室内の気泡を外部に排出することができる。
【００２４】
［態様１１］本発明の他の態様は、態様９又は態様１０の液体噴射ヘッドユニットを備えることを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、共通液室内の気泡を外部に排出することができ、制御弁の閉時であっても隙間を介して微小な流れが生じるので、前記制御弁の共通液室とは反対側に液体の滞留が生じず、固形分が発生し易い液体であっても、固形分の発生が抑制される。
【００２５】
［態様１２］態様１１の液体噴射装置において、前記集合戻し流路と連通する開閉弁と、前記共通液室内を加圧する液体圧送機構と、を備え、前記開閉弁を閉じた状態で、前記液体圧送機構により前記液体噴射ヘッドに前記液体を加圧する加圧クリーニング工程を実行する制御手段を具備することが好ましい。これによれば、いわゆる加圧クリーニングの際に、開閉弁を閉じ、加圧された液体は、集合戻し流路から開閉弁の外部へ排出されず、ノズル開口へ排出させることができるので、効果的に液体をノズル開口から排出することができる。
【００２６】
［態様１３］態様１２の液体噴射装置において、液体充填の際に、前記開閉弁を開いて、前記気泡戻し流路を介して前記気泡を排出し、液体充填の後に、前記開閉弁を閉じることが好ましい。これによれば、共通液室などの流路に液体を効率的に充填することができる。
【００２７】
［態様１４］態様１１から態様１３の液体噴射装置において、前記集合戻し流路に連通する複数の液体噴射ヘッドのうちの一部のみでフラッシングを行うフラッシング工程を実行する制御手段を具備することが好ましい。これによれば、ヘッドの一部のみでフラッシングを行うと、フラッシングを行わないヘッド内の液体が気泡戻し流路を介して集合戻し流路に入り、さらに制御弁を介してフラッシングを行っているヘッドの気泡戻し流路に入り込む流れが形成され、集合戻し流路内の液体の滞留が防止され、固形分の発生が回避される。
【００２８】
［態様１５］態様１１から態様１３の液体噴射装置のメンテナンス方法において、前記集合戻し流路に連通する前記複数の液体噴射ヘッドのうちの一部のみでフラッシングを行うメンテナンス工程を実行することが好ましい。これによれば、ヘッドの一部のみでフラッシングを行うことができ、これによりフラッシングを行わないヘッド内の液体が気泡戻し流路を介して集合戻し流路に入り、さらに制御弁を介してフラッシングを行っているヘッドの気泡戻し流路に入り込む流れが形成され、集合戻し流路内の液体の滞留が防止され、固形分の発生が回避される。
【００２９】
［態様１６］態様１２又は態様１５の液体噴射装置のメンテナンス方法において、前記開閉弁を閉じた状態で、前記液体圧送機構により前記液体噴射ヘッドに液体を加圧する加圧クリーニング工程を実行することが好ましい。これによれば、いわゆる加圧クリーニングの際に、開閉弁を閉じるので、加圧された液体は、集合戻し流路から開閉弁の外部へ排出されず、ノズル開口へ排出させることができるので、効果的に液体をノズル開口から排出することができる。
【００３０】
［態様１７］態様１１の液体噴射装置への液体導入方法であって、前記開閉弁を開いて、前記液体圧送機構により前記液体噴射ヘッドに液体を加圧供給し、前記気泡戻し流路を介して前記気泡を排出することが好ましい。これによれば、共通液室などの流路に液体を効率的に充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】インクジェット式記録装置の概略構成を示す上面図である。
【図２】インクジェット式記録装置の概略構成を示す側面図である。
【図３】ヘッドユニット及び支持体の分解斜視図である。
【図４】ヘッドユニット及び支持体の上面図である。
【図５】ヘッドユニットの斜視図である。
【図６】ヘッドユニットの分解斜視図である。
【図７】ヘッドユニットの要部平面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ′線断面図である。
【図９】流路部材及び駆動部の断面図である。
【図１０】図９の弁機構を拡大した断面図である。
【図１１】図９の逆止弁を拡大した断面図である。
【図１２】制御弁の動作を示す断面図である。
【図１３】制御弁の動作を示す断面図である。
【図１４】ヘッドユニット内部の流路を示す平面図である。
【図１５】初期充填時におけるヘッドユニットの概略図である。
【図１６】通常使用時におけるヘッドユニットの概略図である。
【図１７】脱泡動作時におけるヘッドユニットの概略図である。
【図１８】制御弁の作用効果を説明する模式図である。
【図１９】制御弁の変形例を示す断面図である。
【図２０】制御弁の他の変形例を示す平面図である。
【図２１】制御弁の他の変形例を示す図２０のＢ−Ｂ´線断面図である。
【図２２】実施形態２を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
〈実施形態１〉
本発明の一実施形態について詳細に説明する。本実施形態では、液体噴射ヘッドユニットの一例としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドユニット（以下、単にヘッドユニットともいう）について説明する。また、液体噴射装置の一例としてヘッドユニットを備えたインクジェット式記録装置について説明する。
【００３３】
図１は本実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略構成を示す上面図であり、図２はインクジェット式記録装置の概略構成を示す側面図である。
【００３４】
インクジェット式記録装置Ｉは、被噴射媒体である記録シートＳを搬送するだけで印刷を行う、所謂ライン式のインクジェット式記録装置である。
【００３５】
インクジェット式記録装置Ｉは、複数のヘッドユニット１と、複数のヘッドユニット１にインクを供給する供給部材２と、複数のヘッドユニット１を支持する支持体３と、インクを貯留したインクタンク等の液体供給手段４と、を具備する。さらに、インクジェット式記録装置Ｉは、搬送手段、圧力調整機構１８及び開閉弁７８を具備してもよい。
【００３６】
支持体３には、複数のヘッドユニット１が保持されている。具体的には、ヘッドユニット１は、記録シートＳの搬送方向と交差する方向に複数、本実施形態では、３つ並設されている。以降、ヘッドユニット１の並設された方向を第１の方向Ｘと称する。また、支持体３には、ヘッドユニット１が第１の方向Ｘに並設された列が、記録シートＳの搬送方向に複数列、本実施形態では２列設けられている。このヘッドユニット１の列が複数列設された方向を第２の方向Ｙとも称し、第２の方向Ｙにおいて記録シートＳの搬送方向上流側をＹ１側、下流側をＹ２側と称する。さらに、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙの双方に交差する方向を本実施形態では、第３の方向Ｚと称し、ヘッドユニット１側をＺ１側、記録シートＳ側をＺ２側と称する。なお、本実施形態では、各方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の関係を直交とするが、各構成の配置関係が必ずしも直交するものに限定されるものではない。このようなヘッドユニット１を保持する支持体３は、装置本体７に固定されている。また、支持体３に保持された複数のヘッドユニット１には、供給部材２が固定されている。供給部材２から供給されたインクがヘッドユニット１に供給される。
【００３７】
液体供給手段４は、液体としてインクが貯留されたタンク等を備え、本実施形態では、装置本体７に固定されている。装置本体７に固定された液体供給手段４からのインクはチューブ等の供給管８を介して供給部材２に供給され、供給部材２に供給されたインクがヘッドユニット１に供給される。なお、ヘッドユニット１の供給部材２が液体供給手段４を具備する態様、例えば、供給部材２の第３の方向ＺのＺ１側にインクカートリッジ等の液体供給手段４を搭載するようにしてもよい。
【００３８】
圧力調整機構１８は、詳細は後述するが、ヘッドユニット１に設けられた流路を加圧又は減圧を選択的に行うことができるポンプなどからなる装置である。圧力調整機構１８は、接続管１８ａを介して各ヘッドユニット１に接続されている。開閉弁７８は、後述する集合戻し流路８８に接続された弁である。開閉弁７８は、接続管７８ａを介して各ヘッドユニット１に接続されている。
【００３９】
搬送手段の一例としての第１搬送手段５は、第２の方向ＹのＹ１側に設けられている。第１搬送手段５は、第１搬送ローラー５０１と、第１搬送ローラー５０１に従動する第１従動ローラー５０２と、を具備する。第１搬送ローラー５０１は、記録シートＳのインクが着弾する着弾面Ｓ１とは反対側の裏面Ｓ２側に設けられており、第１駆動モーター５０３の駆動力によって駆動される。また、第１従動ローラー５０２は、記録シートＳの着弾面Ｓ１側に設けられており、第１搬送ローラー５０１との間で記録シートＳを挟持する。このような第１従動ローラー５０２は、図示しないばね等の付勢部材によって記録シートＳを第１搬送ローラー５０１側に向かって押圧している。
【００４０】
搬送手段の一例としての第２搬送手段６は、第１搬送手段５よりも下流側であるＹ２側に設けられており、搬送ベルト６０１、第２駆動モーター６０２、第２搬送ローラー６０３、第２従動ローラー６０４及びテンションローラー６０５を具備する。
【００４１】
第２搬送ローラー６０３は、第２駆動モーター６０２の駆動力によって駆動される。搬送ベルト６０１は、無端ベルトからなり、第２搬送ローラー６０３と第２従動ローラー６０４との外周に掛けられている。このような搬送ベルト６０１は、記録シートＳの裏面Ｓ２側に設けられている。テンションローラー６０５は、第２搬送ローラー６０３と第２従動ローラー６０４との間に設けられて、搬送ベルト６０１の内周面に当接し、ばね等の付勢部材６０６の付勢力によって搬送ベルト６０１に張力を付与している。これにより、搬送ベルト６０１は、第２搬送ローラー６０３と第２従動ローラー６０４との間でヘッドユニット１に相対向する面が平坦になっている。
【００４２】
装置本体７には、制御部７００が設けられている。制御部７００は、インクジェット式記録装置Ｉ及びヘッドユニット１の動作を制御するものである。
【００４３】
このようなインクジェット式記録装置Ｉでは、第１搬送手段５及び第２搬送手段６によって記録シートＳを、ヘッドユニット１に対して第２の方向ＹのＹ１側からＹ２側に向かって搬送しながら、ヘッドユニット１からインクを噴射させて、噴射したインクを記録シートＳの着弾面Ｓ１に着弾させて印刷を行う。搬送手段は、上述の第１搬送手段５及び第２搬送手段６に限られず、所謂ドラムによるものやプラテンを具備するもの等が用いられてもよい。
【００４４】
図３〜図８を参照してヘッドユニット１について詳細に説明する。図３はヘッドユニット及び支持体の分解斜視図であり、図４はヘッドユニット及び支持体の上面図であり、図５はヘッドユニットの斜視図であり、図６はヘッドユニットの分解斜視図であり、図７はヘッドユニットの要部平面図であり、図８は図７のＡ−Ａ′線断面図であり、図９は流路部材及び駆動部の断面図である。なお、図５のヘッドユニット１はカバー部材６５を省略し、カバー部材６５の内部を示している。また、図９では第１の駆動部２１について例示してあるが、他の第２の駆動部２２、第３の駆動部２３及び第４の駆動部２４についても同様である。
【００４５】
図３及び図４に示すように、複数のヘッドユニット１を支持する支持体３は、金属等の導電性材料で形成された板状部材からなる。支持体３には、各ヘッドユニット１を保持するための支持孔３ａが設けられている。支持孔３ａは、本実施形態では、ヘッドユニット１毎に独立して設けられている。もちろん、支持孔３ａは、複数のヘッドユニット１に亘って連続して設けるようにしてもよい。
【００４６】
支持体３の支持孔３ａ内に、ヘッドユニット１が支持体３のＺ２側の面から噴射面１０を突出させた状態で保持されている。本実施形態の噴射面１０は、ヘッドユニット１の記録シートＳに対向する面であり、後述する固定板４０のＺ２側の面である。
【００４７】
ヘッドユニット１は、後述する駆動部を保持するホルダー３０を備えている。ホルダー３０の第１の方向Ｘの両側には、当該ホルダー３０と一体的にフランジ部３５が設けられている。このフランジ部３５が支持体３に固定ネジ３６によって固定されている。このようにして支持体３に保持されたヘッドユニット１は、第１の方向Ｘに複数、本実施形態では、３つ並設された列が、第２の方向Ｙに２列設けられている。
【００４８】
図５、図６及び図９に示すように、ヘッドユニット１は、ノズル開口２５からインクを噴射させる第１の駆動部２１、第２の駆動部２２、第３の駆動部２３及び第４の駆動部２４と、共通液室の一例であるマニホールド１００と、気泡戻し流路８０と、合流点８５と、集合戻し流路８８と、制御弁４００とを備えている。さらに、ヘッドユニット１は、インクを噴射する複数のノズル開口２５が形成された噴射面１０と、ノズル開口２５からインクを噴射するための第１の回路基板７１、第２の回路基板７２及び第３の回路基板７３とを備えている。さらに、ヘッドユニット１は、ホルダー３０と、固定板４０と、補強板４５と、流路部材６０とを具備する。
【００４９】
第１の駆動部２１、第２の駆動部２２、第３の駆動部２３及び第４の駆動部２４を駆動部２０とも総称する。また、第１の回路基板７１、第２の回路基板７２及び第３の回路基板７３を回路基板７０とも総称する。
【００５０】
図７に示すように、駆動部２０には、インクを噴射するノズル開口２５が第１の方向Ｘに沿って並設されている。また、駆動部２０には、ノズル開口２５が第１の方向Ｘに並設された列が第２の方向Ｙに複数列、本実施形態では、２列設けられている。
【００５１】
駆動部２０は、ノズル開口２５に連通する流路と、流路内にインクに圧力変化を生じさせる圧力発生手段とを備えている。また、駆動部２０のノズル開口２５が開口する面がノズル面２０ａとなっている。すなわち、ヘッドユニット１の噴射面１０には、ノズル開口２５が形成されたノズル面２０ａが含まれる。なお、圧力発生手段としては、例えば、電気機械変換機能を呈する圧電材料を有する圧電アクチュエーターの変形によって流路の容積を変化させて流路内のインクに圧力変化を生じさてノズル開口２５からインク滴を吐出させるものや、流路内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口２５からインク滴を吐出させるものや、振動板と電極との間に静電気力を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口２５からインク滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用することができる。
【００５２】
図５から図８に示すように、ホルダー３０は、例えば金属等の導電性材料からなる。また、ホルダー３０は、固定板４０よりも大きい強度を有する。ホルダー３０の第３の方向ＺのＺ２側の面には、複数の駆動部２０を収容する収容部３１が設けられている。収容部３１は、第３の方向Ｚの一方側に開口する凹形状を有し、固定板４０によって固定された複数の駆動部２０を収容する。また、収容部３１の開口は固定板４０によって封止される。すなわち、収容部３１と固定板４０とによって形成された空間の内部に駆動部２０が収容される。なお、収容部３１は、駆動部２０毎に設けられていてもよく、複数の駆動部２０に亘って連続して設けられていてもよい。本実施形態では、駆動部２０毎に独立した収容部３１を設けるようにした。
【００５３】
ホルダー３０には、駆動部２０が第１の方向Ｘに沿って千鳥状に配置されている。駆動部２０を第１の方向Ｘに沿って千鳥状に配置するとは、第１の方向Ｘに並設された駆動部２０を交互に第２の方向Ｙにずらして配置することである。すなわち、第１の方向Ｘに並設された駆動部２０の列が第２の方向Ｙに２列並設され、２列の駆動部２０の列を第１の方向Ｘに半ピッチずらして配置することである。このように駆動部２０を第１の方向Ｘに沿って千鳥状に配置することで、２つの駆動部２０のノズル開口２５を第１の方向Ｘで部分的に重複させて、第１の方向Ｘに亘って連続したノズル開口２５の列を形成することができる。
【００５４】
また、図６から図８に示すように、ホルダー３０の収容部３１が設けられたＺ２側の面には、補強板４５及び固定板４０が固定される凹形状を有する凹部３３が設けられている。すなわち、ホルダー３０のＺ２側の面の外周縁部は、Ｚ２側に突出して設けられた縁部３４となっており、Ｚ２側に突出する縁部３４によって、凹部３３が形成されている。この凹部３３の底面に補強板４５と固定板４０とが順次積層されている。本実施形態では、ホルダー３０の凹部３３の底面と補強板４５とを接着剤で接着し、補強板４５と固定板４０とを接着剤で接着するようにした。
【００５５】
固定板４０は、金属等の導電性材料で形成された板状部材からなる。また、固定板４０には、各駆動部２０のノズル面２０ａを露出する露出開口部４１が設けられている。露出開口部４１は、本実施形態では、駆動部２０毎に独立して設けられている。なお、固定板４０は、露出開口部４１の周縁部において、駆動部２０のノズル面２０ａ側と固定されている。
【００５６】
このような固定板４０が、ホルダー３０の収容部３１の開口を塞ぐように、ホルダー３０の凹部３３内に補強板４５を介して固定されている。
【００５７】
補強板４５は、固定板４０よりも強度が大きい材料を用いるのが好ましい。本実施形態では、補強板４５として、固定板４０と同じ材料で且つ固定板４０よりも第３の方向Ｚの厚さが厚い板状部材を用いるようにした。
【００５８】
また、補強板４５には、固定板４０と接合された駆動部２０に対応して、駆動部２０の外周よりも大きな内径を有する開口部４６が第３の方向Ｚに貫通して設けられている。この補強板４５の開口部４６内に挿通された駆動部２０が固定板４０のＺ１側の面と接合されている。
【００５９】
固定板４０とホルダー３０とは、固定板４０のＺ２側の面を図示しない支持具によって支持した状態で所定の圧力で互いに押圧されて接合される。ちなみに、本実施形態では、固定板４０は、駆動部２０、補強板４５及び固定板４０が予め接合された接合体がホルダー３０に固定される。
【００６０】
流路部材６０は、ホルダー３０のＺ１側に固定されている。本実施形態では、流路部材６０は、第１の流路部材６１と、第２の流路部材６２と、カバー部材６５とを備えている。第１の流路部材６１は、第２の流路部材６２のＺ１側に設けられ、第２の流路部材６２は、ホルダー３０のＺ１側に支持されている。そして、カバー部材６５は、第１の流路部材６１及び第２の流路部材６２と、回路基板７０を内部に収容する凹形状を有しており、それらを内部に収容した状態でホルダー３０に固定されている。
【００６１】
第１の流路部材６１及び第２の流路部材６２の図示しない内部には、駆動部２０にインクを供給するための流路が設けられている。また、第１の流路部材６１のＺ１側には、当該流路に連通した導入口６４が設けられている。導入口６４は、供給管８及び供給部材２に接続され、液体供給手段４からインクが供給される。本実施形態では、導入口６４は第１の方向Ｘに沿って２つ設けられている。さらに、第１の流路部材６１のＺ１側には、排出口６８及び圧力調整口６９が設けられている。排出口６８は、接続管７８ａが接続され、その接続管７８ａを介して開閉弁７８に接続される。圧力調整口６９は、接続管１８ａが接続され、その接続管１８ａを介して圧力調整機構１８に接続される。これらの導入口６４、排出口６８及び圧力調整口６９に接続されたヘッドユニット１の内部構成については後述する。
【００６２】
図５及び図８に示すように、第１の回路基板７１は、基板７４と、中継配線９０に接続される端子部（図示せず）と、第１の接続配線９１に接続される端子部（図示せず）とを備えている。同様に、第２の回路基板７２は、基板７４と、中継配線９０に接続される端子部（図示せず）と、第２の接続配線９２に接続される端子部（図示せず）とを備えている。第３の回路基板７３は、基板７４と、第１の接続配線９１が接続される第１コネクタ７５と、第２の接続配線９２が接続される第２コネクタ７６と、第３コネクタ７７とを備えている。なお、これらの回路基板７０は、上述した端子部やコネクタの他に特に図示しない電子部品や配線などが設けられている。
【００６３】
第３の回路基板７３は、基板７４の両面が第２の方向ＹのＹ１、Ｙ２側にそれぞれ面するように、第１の流路部材６１のＺ１側に立設されている。本実施形態では、第３の回路基板７３は、第２の流路部材６２のＺ１側に立設した支持部６３に固定されている。
【００６４】
第３の回路基板７３に設けられた第１コネクタ７５には、第１の接続配線９１が接続されている。第１の接続配線９１は、第１コネクタ７５と第１の回路基板７１の端子部（図示せず）とを接続する配線である。また、第３の回路基板７３に設けられた第２コネクタ７６には、第２の接続配線９２が接続されている。第２の接続配線９２は、第２コネクタ７６と第２の回路基板７２の端子部（図示せず）とを接続する配線である。
【００６５】
カバー部材６５には、第３の回路基板７３を収容する基板収容部６６が設けられており、基板収容部６６のＺ１側に設けられた接続開口部６７から第３コネクタ７７が露出している。第３コネクタ７７は、外部の制御部に接続するための配線（図示せず）が接続される。当該配線を介して、第３の回路基板７３には外部の制御部からの印刷信号や電源が供給される。
【００６６】
第１の回路基板７１は、第２の流路部材６２のＹ２側に面した側面に設けられている。第１の回路基板７１は、第１の接続配線９１を介して第３の回路基板７３に接続され、また、中継配線９０、中継基板９５及び配線基板９６を介して、第１の駆動部２１及び第３の駆動部２３（図６及び図７参照）に接続されている。
【００６７】
第２の回路基板７２は、第２の流路部材６２のＹ１側に面した側面に設けられている。第２の回路基板７２は、第２の接続配線９２を介して第３の回路基板７３に接続され、また、中継配線９０、中継基板９５及び配線基板９６を介して、第２の駆動部２２及び第４の駆動部２４（図６及び図７参照）に接続されている。
【００６８】
中継基板９５は、ホルダー３０のＺ１側の面に設けられている。また、ホルダー３０にはＺ方向に貫通し、収容部３１と、Ｚ１側とを連通させる連通孔３９が設けられている。この連通孔３９には、駆動部２０に接続された配線基板９６が挿通されている。配線基板９６の一端は駆動部２０に接続され、他端は中継基板９５に接続されている。中継配線９０や配線基板９６は、可撓性（フレキシブル）のあるシート状のもの、例えば、ＣＯＦ基板等を用いることができる。他にも、中継配線９０や配線基板９６として、ＦＦＣ、ＦＰＣ等を用いてもよい。
【００６９】
配線基板９６は、駆動部２０を駆動させるための信号や電源を供給するための配線が実装された基板である。このような配線基板９６が中継基板９５及び中継配線９０を介して第１の回路基板７１又は第２の回路基板７２に接続されている。
【００７０】
このように回路基板７０が構成されることで、外部の制御部から印刷信号や電源が第３コネクタ７７から第３の回路基板７３に供給される。そして、それらの印刷信号等は、第１の接続配線９１、第１の回路基板７１、中継基板９５及び配線基板９６を介して第１の駆動部２１及び第３の駆動部２３に供給される。また、それらの印刷信号等は、第２の接続配線９２、第２の回路基板７２、中継基板９５及び配線基板９６を介して第２の駆動部２２及び第４の駆動部２４に供給される。
【００７１】
上述した構成のヘッドユニット１は、供給部材２から流路部材６０を介してインクが供給され、回路基板７０を介して供給された印刷信号に基づいて駆動部２０内の圧力発生手段が駆動することによってノズル開口２５からインク滴を噴射する。
【００７２】
図９を用いて、ヘッドユニット１の流路及び駆動部について詳細に説明する。第１の駆動部２１は、流路形成基板１１０、連通板１１５、ノズルプレート１２０、保護基板１３０、コンプライアンス基板１７０及びマニホールド形成部材１４０等の複数の部材で構成されている。
【００７３】
流路形成基板１１０には、複数の隔壁によって区画された圧力室１１２が並設されている。ヘッドユニット１は、各駆動部２０の圧力室１１２の並設方向が第１の方向Ｘとなるようにインクジェット式記録装置Ｉに搭載される（図７参照）。また、流路形成基板１１０には、第１の方向Ｘに圧力室１１２が並設された列が複数列、本実施形態では２列、第１の方向Ｘと直交する第２の方向Ｙに並設されている。
【００７４】
流路形成基板１１０は、ステンレス鋼やＮｉなどの金属、ＺｒＯ２あるいはＡｌ２Ｏ３を代表とするセラミック材料、ガラスセラミック材料、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ３のような酸化物などを用いることができる。本実施形態では、流路形成基板１１０は、シリコン単結晶基板からなる。この流路形成基板１１０には、一方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された圧力室１１２がインクを吐出する複数のノズル開口２５が並設される方向に沿って並設されている。
【００７５】
流路形成基板１１０の第３の方向ＺのＺ２側には、連通板１１５とノズルプレート１２０とが順次積層されている。すなわち、流路形成基板１１０の第３の方向ＺのＺ２側の面に設けられた連通板１１５と、連通板１１５の流路形成基板１１０とは反対面側、すなわち連通板１１５のＺ２側の面に設けられたノズル開口２５を有するノズルプレート１２０と、を具備する。
【００７６】
連通板１１５には、圧力室１１２とノズル開口２５とを連通するノズル連通路１１６が設けられている。連通板１１５は、流路形成基板１１０よりも大きな面積を有し、ノズルプレート１２０は流路形成基板１１０よりも小さい面積を有する。このように連通板１１５を設けることによってノズルプレート１２０のノズル開口２５と圧力室１１２とを離せるため、圧力室１１２の中にあるインクは、ノズル開口２５付近のインクで生じるインク中の水分の蒸発による増粘の影響を受け難くなる。また、ノズルプレート１２０は圧力室１１２とノズル開口２５とを連通するノズル連通路１１６の開口を覆うだけでよいので、ノズルプレート１２０の面積を比較的小さくすることができ、コストの削減を図ることができる。
【００７７】
また、連通板１１５には、マニホールド１００の一部を構成する第１マニホールド部１１７と、第２マニホールド部１１８（絞り流路、オリフィス流路）とが設けられている。
【００７８】
第１マニホールド部１１７は、連通板１１５を厚さ方向に貫通して設けられている。ここでいう厚さ方向とは、連通板１１５と流路形成基板１１０とが積層された第３の方向Ｚである。第２マニホールド部１１８は、連通板１１５を厚さ方向に貫通することなく、連通板１１５のノズルプレート１２０側に開口して設けられている。
【００７９】
連通板１１５には、圧力室１１２の第２の方向Ｙの一端部に連通する供給連通路１１９が、圧力室１１２毎に独立して設けられている。この供給連通路１１９は、第２マニホールド部１１８と圧力室１１２とを連通する。
【００８０】
このような連通板１１５としては、ステンレスやニッケル（Ｎｉ）などの金属、またはジルコニウム（Ｚｒ）などのセラミックス等を用いることができる。なお、連通板１１５は、流路形成基板１１０と線膨張係数が同等の材料が好ましい。すなわち、連通板１１５として流路形成基板１１０と線膨張係数が大きく異なる材料を用いた場合、加熱や冷却されることで、流路形成基板１１０及び連通板１１５に反りが生じてしまう。本実施形態では、連通板１１５として流路形成基板１１０と同じ材料、すなわち、シリコン単結晶基板を用いることで、熱による反りや熱によるクラック、剥離等の発生を抑制することができる。
【００８１】
ノズルプレート１２０には、各圧力室１１２とノズル連通路１１６を介して連通するノズル開口２５が形成されている。このようなノズル開口２５は、第１の方向Ｘに並設され、この第１の方向Ｘに並設されたノズル開口２５の列が第２の方向Ｙに２列形成されている。また、ノズルプレート１２０の両面のうちインク滴を吐出する面、すなわち圧力室１１２とは反対側の面をノズル面２０ａと称する。
【００８２】
このようなノズルプレート１２０としては、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）等の金属、ポリイミド樹脂のような有機物、又はシリコン単結晶基板等を用いることができる。なお、ノズルプレート１２０としてシリコン単結晶基板を用いることで、ノズルプレート１２０と連通板１１５との線膨張係数を同等として、加熱や冷却されることによる反りや熱によるクラック、剥離等の発生を抑制することができる。
【００８３】
一方、流路形成基板１１０の連通板１１５とは反対面側には、振動板１５０が形成されている。本実施形態では、振動板１５０として、流路形成基板１１０側に設けられた酸化シリコンからなる弾性膜と、弾性膜上に設けられた酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜と、を設けるようにした。なお、圧力室１１２等の液体流路は、流路形成基板１１０を一方面側（ノズルプレート１２０が接合された面側）から異方性エッチングすることにより形成されており、圧力室１１２等の液体流路の他方面は、弾性膜によって画成されている。
【００８４】
流路形成基板１１０の振動板１５０上には、本実施形態の圧力発生手段である圧電アクチュエーター１６０が設けられている。圧電アクチュエーター１６０は、特に図示しないが、第１電極と圧電体層と第２電極とが第３の方向Ｚに積層されたものである。一般的には、圧電アクチュエーター１６０の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極を圧力室１１２毎にパターニングして構成する。本実施形態では、第１電極を複数の圧電アクチュエーター１６０に亘って連続して設けることで共通電極とし、第２電極を圧電アクチュエーター１６０毎に独立して設けることで個別電極としている。もちろん、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。なお、上述した例では、振動板１５０が弾性膜及び絶縁体膜で構成されたものを例示したが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、振動板１５０として弾性膜及び絶縁体膜の何れか一方を設けたものであってもよく、また、振動板１５０として弾性膜及び絶縁体膜を設けずに、第１電極のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電アクチュエーター１６０自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００８５】
圧電体層は、分極構造を有する酸化物の圧電材料からなり、例えば、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト型酸化物からなることができ、鉛を含む鉛系圧電材料や鉛を含まない非鉛系圧電材料などを用いることができる。
【００８６】
特に図示しないが、圧電アクチュエーター１６０の個別電極である各第２電極には、リード電極が接続されている。そして、リード電極の一端には、圧電アクチュエーター１６０を駆動するための配線基板９６（図８参照）が接続されている。
【００８７】
流路形成基板１１０の圧電アクチュエーター１６０側の面には、流路形成基板１１０と略同じ大きさを有する保護基板１３０が接合されている。保護基板１３０は、圧電アクチュエーター１６０を保護するための空間である保持部１３１を有する。保持部１３１は、保護基板１３０を厚さ方向である第３の方向Ｚに貫通することなく、流路形成基板１１０側に開口する凹形状を有する。また、保持部１３１は、第１の方向Ｘに並設された複数の圧電アクチュエーター１６０により構成される列毎に独立して設けられている。すなわち、保持部１３１は、圧電アクチュエーター１６０の第１の方向Ｘに並設された列を収容するように設けられており、圧電アクチュエーター１６０の列毎、すなわち２つが第２の方向Ｙに並設されている。このような保持部１３１は、圧電アクチュエーター１６０の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。
【００８８】
このような保護基板１３０としては、流路形成基板１１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。また、流路形成基板１１０と保護基板１３０との接合方法は特に限定されず、例えば、本実施形態では、流路形成基板１１０と保護基板１３０とは接着剤（図示せず）を介して接合されている。
【００８９】
マニホールド形成部材１４０は、平面視において上述した連通板１１５と略同一形状を有し、保護基板１３０に接合されると共に、上述した連通板１１５にも接合されている。具体的には、マニホールド形成部材１４０は、保護基板１３０側に流路形成基板１１０及び保護基板１３０が収容される深さの凹部１４１を有する。この凹部１４１は、保護基板１３０の流路形成基板１１０に接合された面よりも広い開口面積を有する。そして、凹部１４１に流路形成基板１１０等が収容された状態で凹部１４１のノズルプレート１２０側の開口面が連通板１１５によって封止されている。これにより、流路形成基板１１０の外周部には、マニホールド形成部材１４０によって第３マニホールド部１４２が画成されている。
【００９０】
このような連通板１１５及びマニホールド形成部材１４０により、第１マニホールド部１１７、第２マニホールド部１１８、及び第３マニホールド部１４２によって、共通液室の一例であるマニホールド１００が構成されている。本実施形態では、マニホールド１００は、圧力室１１２の列毎に１つ設けられている。
【００９１】
マニホールド形成部材１４０には、マニホールド１００に連通した導入口１４４が設けられている。導入口１４４は、後述する共通マニホールド５０に連通し、共通マニホールド５０からインクが供給される。また、マニホールド形成部材１４０には、マニホールド１００に連通した排出口１４５が設けられている。
【００９２】
マニホールド形成部材１４０の材料としては、例えば、樹脂や金属等を用いることができる。ちなみに、マニホールド形成部材１４０として、樹脂材料を成形することにより、低コストで量産することができる。
【００９３】
連通板１１５の第１マニホールド部１１７及び第２マニホールド部１１８が開口する面には、コンプライアンス基板１７０が設けられている。コンプライアンス基板１７０は、平面視において上述した連通板１１５と略同じ大きさを有し、ノズルプレート１２０を露出する第１露出開口部１４６が設けられている。そして、このコンプライアンス基板１７０が第１露出開口部１４６によってノズルプレート１２０を露出した状態で、第１マニホールド部１１７と第２マニホールド部１１８のノズル面２０ａ側の開口を封止している。すなわち、コンプライアンス基板１７０がマニホールド１００の一部を画成している。
【００９４】
コンプライアンス基板１７０は、図示しない封止膜と固定基板とを具備する。封止膜は、可撓性を有するフィルム状の薄膜からなり、固定基板は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属等の硬質の材料で形成される。マニホールド１００の一方面は可撓性を有する封止膜のみで封止されている。このようなコンプライアンス基板１７０により、マニホールド１００の圧力変動が吸収される。
【００９５】
このような構成の第１の駆動部２１では、インクを噴射する際に、導入口１４４を介してインクを取り込み、マニホールド１００からノズル開口２５に至るまで流路内部をインクで満たす。その後、回路基板７０等（図８等参照）から送信された印刷信号に従い、圧力室１１２に対応する各圧電アクチュエーター１６０に電圧を印加することにより、圧電アクチュエーター１６０と共に振動板１５０をたわみ変形させる。これにより、圧力室１１２内の圧力が高まり所定のノズル開口２５からインク滴が噴射される。
【００９６】
図９から図１１を用いて、上述した構成の各駆動部２０にインクを供給する流路、及びインク中の気泡を排出する脱泡経路について説明する。図１０は図９の弁機構２００を拡大した断面図であり、図１１は図９の逆止弁Ｖ２を拡大した断面図である。
【００９７】
図９に示すように、第２の流路部材６２には、２つのマニホールド１００に連通する空間である共通マニホールド５０が形成されている。この共通マニホールド５０は、マニホールド１００よりも上流側の上流流路の一例である。共通マニホールド５０は、第１の駆動部２１に設けられた２つの導入口１４４に連通し、各導入口１４４を介して各マニホールド１００に連通している。
【００９８】
共通マニホールド５０には、流路部材６０に形成された流路である第１供給流路５１及び第２供給流路５２が接続されている。第１供給流路５１は、ヘッドユニット１の外部から供給されるインクの導入部である導入口６４に連通した流路である。第２供給流路５２は、第１供給流路５１よりも共通マニホールド５０側に設けられた流路である。
【００９９】
第１供給流路５１と第２供給流路５２との間には、弁機構２００が設けられている。弁機構２００は、第１供給流路５１及び第２供給流路５２の間に設けられた空間Ｒ１及び空間Ｒ２と、制御室Ｒｃとを備えている。空間Ｒ１と空間Ｒ２との間には、開閉弁Ｖ１が設置され、空間Ｒ２と制御室Ｒｃとの間には可動膜２０１が設けられている。空間Ｒ１は、第１供給流路５１を介して液体供給手段４に接続される。本実施形態の液体供給手段４は、液体圧送機構１６と液体容器１４とを備える。液体圧送機構１６は、液体容器１４に貯留されたインクを加圧状態で第１の駆動部２１に供給（すなわち圧送）するポンプなどを備えた機構である。
【０１００】
図１０に示すように、開閉弁Ｖ１は、弁座２２１と弁体２２２と受圧板２２３とバネ２２４とを具備する。弁座２２１は、空間Ｒ１と空間Ｒ２とを仕切る平板状の部分である。弁座２２１には、空間Ｒ１と空間Ｒ２とを連通させる連通孔２３０が形成されている。受圧板２２３は、可動膜２０１のうち弁座２２１との対向面に設置された略円形状の平板材である。
【０１０１】
弁体２２２は、基部２２５と弁軸２２６と封止部２２７（シール）とを包含する。基部２２５の表面から弁軸２２６が垂直に突起し、平面視で弁軸２２６を包囲する円環状の封止部２２７が基部２２５の表面に設置される。弁体２２２は、連通孔２３０に弁軸２２６が挿入された状態で空間Ｒ１内に配置され、バネ２２４により弁座２２１側に付勢される。弁軸２２６の外周面と連通孔２３０の内周面との間には隙間が形成されている。
【０１０２】
制御室Ｒｃには袋状体２４０が設置されている。袋状体２４０は、ゴム等の弾性材料で形成された袋状の部材であり、内部空間の加圧により膨張するとともに内部空間の減圧により収縮する。
【０１０３】
袋状体２４０は、脱泡経路５８、圧力調整口６９を介して圧力調整機構１８に接続されている。圧力調整機構１８は、圧力調整機構１８に接続された脱泡経路５８に空気を供給する加圧動作と、脱泡経路５８から空気を吸引する減圧動作とを、制御部からの指示に応じて選択的に実行可能である。圧力調整機構１８から内部空間に空気が供給されること（すなわち加圧）で袋状体２４０は膨張し、圧力調整機構１８による空気の吸引（すなわち減圧）により袋状体２４０は収縮する。
【０１０４】
袋状体２４０が収縮した状態では、空間Ｒ２内の圧力が所定の範囲内に維持されている場合には、弁体２２２をバネ２２４が付勢することで封止部２２７が弁座２２１の表面に密着する。したがって、空間Ｒ１と空間Ｒ２とは遮断される。他方、第１の駆動部２１によるインクの噴射や外部からの吸引に起因して空間Ｒ２内の圧力が所定の閾値を下回る数値まで低下すると、可動膜２０１が弁座２２１側に変位することで受圧板２２３が弁軸２２６を押圧し、弁体２２２がバネ２２４による付勢に対抗して移動することで封止部２２７が弁座２２１から離間する。したがって、空間Ｒ１と空間Ｒ２とが連通孔２３０を介して相互に連通する。
【０１０５】
また、圧力調整機構１８による加圧で袋状体２４０が膨張すると、袋状体２４０による押圧で可動膜２０１が弁座２２１側に変位する。したがって、受圧板２２３による押圧で弁体２２２が移動して開閉弁Ｖ１が開放される。すなわち、空間Ｒ２内の圧力の高低に関わらず、圧力調整機構１８による加圧で強制的に開閉弁Ｖ１を開放することが可能である。
【０１０６】
弁機構２００の開閉弁Ｖ１が開放すると、第１供給流路５１から空間Ｒ１、空間Ｒ２、第２供給流路５２を介して共通マニホールド５０にインクが供給される。
【０１０７】
図９に示すように、流路部材６０には、共通マニホールド５０と第２供給流路５２との間に、フィルター３４０が設けられている。また、流路部材６０には、脱泡空間Ｑと逆止弁３００とが設けられている。脱泡空間Ｑは、インクから抽出された気泡が一時的に滞留する空間である。
【０１０８】
フィルター３４０は、第２供給流路５２を横断するように設置され、インクに混入した気泡や異物を捕集する。具体的には、フィルター３４０は、空間ＲＦ１と空間ＲＦ２とを仕切るように設置される。上流側の空間ＲＦ１は弁機構２００の空間Ｒ２に連通し、下流側の空間ＲＦ２は共通マニホールド５０に連通する。
【０１０９】
空間ＲＦ１と脱泡空間Ｑとの間には気体透過膜ＭＣが介在する。具体的には、空間ＲＦ１の天井面が気体透過膜ＭＣで構成されている。気体透過膜ＭＣは、気体（空気）は透過させるが、インク等の液体は透過させない気体透過性の膜体（気液分離膜）であり、例えば公知の高分子材料で形成される。フィルター３４０で捕集された気泡は、浮力による上昇で空間ＲＦ１の天井面に到達し、気体透過膜ＭＣを透過することで脱泡空間Ｑに排出される。すなわち、インクに混入した気泡が分離される。
【０１１０】
共通マニホールド５０は、インクを一時的に貯留するための空間である。共通マニホールド５０には、第２供給流路５２（空間ＲＦ２）からインクが流入し、共通マニホールド５０から導入口１４４を介して各マニホールド１００にインクが流入する。
【０１１１】
共通マニホールド５０と脱泡空間Ｑとの間には気体透過膜ＭＡが介在する。具体的には、共通マニホールド５０の天井面が気体透過膜ＭＡで構成されている。気体透過膜ＭＡは、前述の気体透過膜ＭＣと同様に気体透過性の膜体である。したがって、フィルター３４０を通過して共通マニホールド５０に進入した気泡は浮力により上昇し、共通マニホールド５０の天井面の気体透過膜ＭＡを透過して脱泡空間Ｑに排出される。
【０１１２】
第１の駆動部２１のマニホールド１００には、前述の通り、共通マニホールド５０から導入口１４４を介してインクが流入する。このインクは、マニホールド１００から各圧力室１１２に供給される。また、マニホールド１００には排出口１４５が形成されている。排出口１４５は、マニホールド１００の天井面１４９に形成された流路である。マニホールド１００の天井面１４９は、導入口１４４側から排出口１４５側にかけて第３の方向ＺにおいてＺ１側に高くなる傾斜面（平面または曲面）である。
【０１１３】
したがって、導入口１４４から進入した気泡は浮力の作用で天井面１４９に沿って排出口１４５側に誘導される。本実施形態に係るヘッドユニット１は、このような天井面１４９を有する天井を設けることで、マニホールド１００から気泡をより確実に気泡戻し流路８０に排出させることができる。なお、図９では、第２の方向Ｙに沿って天井面１４９が高くなっているが、第１の方向Ｘに沿って天井面１４９が高くなるようにしてもよい。
【０１１４】
マニホールド１００と脱泡空間Ｑとの間には気体透過膜ＭＢが介在する。気体透過膜ＭＢは、気体透過膜ＭＡや気体透過膜ＭＣと同様に気体透過性の膜体である。したがって、マニホールド１００から排出口１４５に進入した気泡は浮力により上昇し、気体透過膜ＭＢを透過して脱泡空間Ｑに排出される。前述の通り、マニホールド１００内の気泡は天井面１４９に沿って排出口１４５に誘導されるため、例えばマニホールド１００の天井面１４９を水平面とした構成と比較してマニホールド１００内の気泡を効果的に排出することが可能である。なお、気体透過膜ＭＡと気体透過膜ＭＢと気体透過膜ＭＣとを単一の膜体で形成することも可能である。
【０１１５】
以上に説明した通り、第１実施形態では、共通マニホールド５０と脱泡空間Ｑとの間に気体透過膜ＭＡが介在し、マニホールド１００と脱泡空間Ｑとの間に気体透過膜ＭＢが介在し、空間ＲＦ１と脱泡空間Ｑとの間に気体透過膜ＭＣが介在する。すなわち、気体透過膜ＭＡと気体透過膜ＭＢと気体透過膜ＭＣとの各々を透過した気泡が共通の脱泡空間Ｑに到達する。したがって、ヘッドユニット１の各部にて抽出された気泡が別個の空間に供給される構成と比較して、気泡の排出のための構造が簡素化されるという利点がある。
【０１１６】
脱泡空間Ｑは脱泡経路５８に連通する。脱泡経路５８は、脱泡空間Ｑに滞留した空気を装置外部に排出するための経路である。本実施形態の脱泡経路５８は、流路部材６０に設けられた第１脱泡経路５５と第２脱泡経路５６とを備える。第１脱泡経路５５は、流路部材６０のＺ１側に設けられた圧力調整口６９に連通した流路である。圧力調整口６９は圧力調整機構１８が接続される筒状の部位である。第１脱泡経路５５は途中で分岐し、一方が制御室Ｒｃに連通し、もう一方は第２脱泡経路５６に連通している。
【０１１７】
第２脱泡経路５６には、脱泡空間Ｑと対向する領域に逆止弁Ｖ２が設けられている。逆止弁Ｖ２は、脱泡空間Ｑから脱泡経路５８に向かう空気の流通を許可する一方、脱泡経路５８から脱泡空間Ｑに向かう空気の流通を阻害する弁機構である。
【０１１８】
図１１に示すように、逆止弁Ｖ２は、弁座３４１と弁体３４２とバネ３４３とを包含する。弁座３４１は、脱泡空間Ｑと脱泡経路５８とを仕切る平板状の部分である。弁座３４１には、脱泡空間Ｑと脱泡経路５８とを連通させる連通孔３３０が形成されている。弁体３４２は、弁座３４１に対向するとともにバネ３４３により弁座３４１側に付勢される。脱泡経路５８内の圧力が脱泡空間Ｑ内の圧力以上に維持された状態（脱泡経路５８内が大気開放または加圧された状態）では、バネ３４３からの付勢により弁体３４２が弁座３４１に密着することで連通孔３３０が閉塞される。したがって、脱泡空間Ｑと脱泡経路５８とは遮断される。他方、脱泡経路５８内の圧力が脱泡空間Ｑ内の圧力を下回る状態（脱泡経路５８内が減圧された状態）では、弁体３４２がバネ３４３による付勢に対抗して弁座３４１から離間する。したがって、脱泡空間Ｑと脱泡経路５８とが連通孔３３０を介して相互に連通する。
【０１１９】
図９を用いて、マニホールド１００から気泡を排出するための構成について説明する。そのような構成として、ヘッドユニット１（流路部材６０）には、気泡戻し流路８０、合流点８５、集合戻し流路８８及び制御弁４００が設けられている。
【０１２０】
気泡戻し流路８０は、共通液室の一例であるマニホールド１００に連通し、マニホールド１００内の気泡を排出するための流路である。本実施形態では、気泡戻し流路８０は、流路部材６０に形成された第１戻し流路８１及び第２戻し流路８２を備えている。
【０１２１】
第１戻し流路８１は、マニホールド１００の下流側に連通した気泡戻し流路の一例である。マニホールド１００の下流側としては、本実施形態では天井面１４９のうち、第３の方向Ｚの高さが最も高い部分としてある。第２戻し流路８２は、マニホールド１００より上流側の共通マニホールド５０内の気泡を排出するための流路である。第１戻し流路８１は、２つのマニホールド１００のそれぞれに対応して２つ設けられており、第２戻し流路８２は、１つの共通マニホールド５０に対応して１つ設けられている。もちろん、第１戻し流路８１は１つのマニホールド１００に対して複数本設けられていてもよいし、第２戻し流路８２は１つの共通マニホールド５０に複数本設けられていてもよい。
【０１２２】
第１戻し流路８１及び第２戻し流路８２は、請求項に記載する気泡戻し流路の一例であり、さらに第２戻し流路８２は、請求項に記載する上流側気泡戻し流路の一例である。これらの第１戻し流路８１及び第２戻し流路８２を気泡戻し流路８０とも総称する。
【０１２３】
合流点８５は、複数の気泡戻し流路８０と連通する部分である。また、集合戻し流路８８は合流点８５と連通し、複数の気泡戻し流路８０内の気泡を排出するための流路である。換言すれば、合流点８５よりもマニホールド１００又は共通マニホールド５０側の流路が気泡戻し流路８０であり、合流点８５よりも上流側（マニホールド１００又は共通マニホールド５０とは反対側）の流路が集合戻し流路８８である。
【０１２４】
本実施形態では合流点８５は流路部材６０に２箇所設けられている。集合戻し流路８８は、２つの合流点８５の間の流路、及び一方（Ｙ２側）の合流点８５から排出口６８に至るまでの流路から構成されている。Ｙ１側の第１戻し流路８１は、Ｙ１側の合流点８５からマニホールド１００に至るまでの流路であり、Ｙ２側の第１戻し流路８１は、Ｙ２側の合流点８５からマニホールド１００に至るまでの流路である。第２戻し流路８２は、Ｙ１側の合流点８５から共通マニホールド５０に至るまでの流路である。
【０１２５】
なお、本実施形態では、３本の気泡戻し流路８０が２つの合流点８５で合流していたが、このような態様に限定されない。例えば、３本の気泡戻し流路８０が１つの合流点８５で合流していてもよい。
【０１２６】
また、排出口６８は、流路部材６０のＺ１側の面に設けられ、ヘッドユニット１の外部に設けられた開閉弁７８が接続される部位である。集合戻し流路８８の一端は排出口６８に連通しており、排出口６８を介して開閉弁７８に接続されている。開閉弁７８は、通常状態では集合戻し流路８８を閉塞し（ノーマリークローズ）、一時的に集合戻し流路８８を大気開放することが可能な弁機構である。
【０１２７】
各気泡戻し流路８０と集合戻し流路８８との合流点８５には、制御弁４００が設けられている。この制御弁４００の位置はこれに制限されず、気泡戻し流路８０の途中に設けてもよい。制御弁４００は、開状態では、マニホールド１００又は共通マニホールド５０から外部（開閉弁７８）へインク（気泡を含む液体）を流通させるが、閉状態では、外部からマニホールド１００又は共通マニホールド５０へは基本的にはインクを流通させない弁機構であるが、詳細は後述するように、微量のインクを流通させる機能を備えている。
【０１２８】
図１２及び図１３を用いて、制御弁４００の具体例について説明する。図１２及び図１３は制御弁４００の動作を示す断面図である。
【０１２９】
図１２に示すように、制御弁４００は、本実施形態では、基本構成はボール式逆止弁と同じであり、第１戻し流路８１の途中に形成された弁室４０１を備えている。弁室４０１のＺ方向に交差する側面には、第１開口部４１１が複数開口している。第１開口部４１１は集合戻し流路８８に連通している開口である。弁室４０１のＺ２側の下面には、弁座４１２が設けられ、弁座４１２の中央部には第２開口部４１３が開口している。この弁座４１２はＺ２側に向かって直径が漸小する円錐形状であり、第２開口部４１３は第１戻し流路８１（マニホールド１００側）に連通している。
【０１３０】
弁室４０１の第２開口部４１３上には、球状の弁体４０２が配置されている。第１開口部４１１及び第２開口部４１３の開口径は、いずれも弁体４０２の直径よりも小さく形成されている。また、弁座４１２の弁体４０２との当接面には、凹凸面４１４が形成されている。
【０１３１】
このような構成の制御弁４００は、下流側から上流側にインクが流れようとすると、図１２に示されるように、その流れにより弁体４０２が第２開口部４１３を塞ぐ閉状態となる。この結果、下流側から上流側にインクは基本的には流通しない。
【０１３２】
また、制御弁４００は、図１３に示すように、上流側から下流側にインクが流れると、その流れにより弁体４０２が弁座４１２から離間するので、インクは第１開口部４１１を通り、集合戻し流路８８へ流れる。この結果、上流側から下流側にインク及び気泡が流通することが可能となっている。
【０１３３】
制御弁４００は、図１３に示すように、上流側から下流側にインクが流れると、その流れにより弁体４０２が第２開口部４１３から離間するので、インクは第１開口部４１１を通り、集合戻し流路８８へ流れ、気泡も一緒に流れる。この結果、上流側から下流側にインク及び気泡は流通することが可能となっている。
【０１３４】
また、制御弁４００では、弁体４０２と弁座４１２との当接面が凹凸面４１４となっているので、図１２の閉状態であっても、弁体４０２と凹凸面４１４との間に形成されて隙間を介して微量のインクが流通できるようになっている。微量のインクの流れが下流側から上流側（図中、Ｚ１方向）に行くか、上流側から下流側（図中、Ｚ２方向）に行くかは、両側の圧力の関係による。このように制御弁４００は、閉時において微量がインクの流れを許容するが、気泡は流通させない。なお、微量なインクの流れの作用効果は後述する。
【０１３５】
ここで、凹凸面４１４により形成される隙間は、基本的には、例えば、約２０μｍ以上の気泡が通過できないものであればよい。２０μｍ未満の気泡はノズル開口２５から容易に吐出され、また、時間の経過と共に消滅するものである。また、凹凸面４１４は、ランダムな粗面であっても、成形や加工により所定形状の凹凸面を形成してもよいが、粗面であれば、例えば、算術平均粗さＲａが１μｍ〜１０μｍのものがよい。算術平均粗さＲａはＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１を使って計算することができる。
【０１３６】
なお、粒子が混入されたインクを用いる場合、隙間は、インク内の粒子の通過は許容するものである必要がある。よって、インク内の粒子の平均粒径がＤｍとした場合、算術平均粗さＲａは、Ｒａ＞Ｄｍとするのが好ましい。これにより、制御弁４００の弁体４０２と凹凸面４１４との隙間にインク内の粒子が堆積することが防止される。
【０１３７】
ここで、インクに混入される粒子は、顔料や金属光沢を付与するための金属粒子、液晶ディスプレイなどでのギャップ形成に用いられるスペーサボールなどを挙げることができる。
【０１３８】
また、粒子の平均粒径とは、数平均粒径（Ｍｎ）のことである。数平均粒径（Ｍｎ）は動的光散乱法を測定原理とする粒径分布測定装置によって測定できる。なお、このような粒径分布測定装置としては、例えば、株式会社堀場製作所製の動的光散乱式粒径分布測定装置ＬＢ−５００を挙げることができる。
【０１３９】
図１２及び図１３では、第１戻し流路８１に設けた制御弁４００について説明したが、第２戻し流路８２に設けた制御弁４００についても同様である。なお、制御弁４００は、上述した構成に限定されず、気泡戻し流路８０のマニホールド１００側へインクが逆流せず、且つ閉状態で微量なインクの流通が可能なものであれば、特に限定されない。
【０１４０】
図１４を用いて、インクをマニホールド１００へ供給する導入口６４と、インクを集合戻し流路８８から排出する排出口６８とについて説明する。図１４は、ヘッドユニット内部の流路を示す平面図である。
【０１４１】
本実施形態のヘッドユニット１は、２つのマニホールド１００を有する駆動部２０が合計４つ設けられている。これらの駆動部２０に対して、インクを供給する接続口となる導入口６４は、ヘッドユニット１のＺ１側の面に２つ設けられている。流路部材６０には、２つの駆動部２０に対して１つ、合計２つの共通マニホールド５０が設けられている。
【０１４２】
各導入口６４は、第１供給流路５１及び第２供給流路５２を介して、各共通マニホールド５０に接続されている。１つの共通マニホールド５０は２つの駆動部２０に対してインクを分配する（図９参照）。本実施形態では、１つの共通マニホールド５０は、第１の駆動部２１、第４の駆動部２４にインクを分配し、もう一つの共通マニホールド５０は第２の駆動部２２及び第３の駆動部２３にインクを分配する。
【０１４３】
一方、本実施形態のヘッドユニット１では、各駆動部２０の第１戻し流路８１は、各合流点８５で合流して集合戻し流路８８に連通している。集合戻し流路８８は、一つの排出口６８に接続されている。
【０１４４】
このように本実施形態のヘッドユニット１では、排出口６８の数は１であり、導入口６４の数は２であり、排出口６８の数は導入口６４の数よりも少ない。排出口６８の数が導入口６４の数よりも少ないため、ヘッドユニット１と支持体３（インクジェット式記録装置Ｉ）との脱着を簡素化することができる。仮に排出口６８が導入口６４と同数であると、その排出口６８に接続管７８ａ（図１参照）を取り付ける手間が増えてしまう。
【０１４５】
また、導入口６４の数が排出口６８よりも多い。つまり、導入口６４からマニホールド１００へ至る流路を、少なくとも導入口６４の数だけ独立して設けることができる。このため、あるマニホールド１００の内部の圧力変動が流路を介して他のマニホールドへ伝播することを低減することができる。もちろん、導入口６４及び排出口６８の数には特に制約はない。
【０１４６】
図１５から図１７を用いて、ヘッドユニット１の動作を説明する。図１５は初期充填時におけるヘッドユニット１の概略図であり、図１６は通常使用時におけるヘッドユニット１の概略図であり、図１７は脱泡動作時におけるヘッドユニット１の概略図である。
【０１４７】
図１５に示すように、ヘッドユニット１に最初にインクを充填（以下「初期充填」という）する段階では、圧力調整機構１８が加圧動作を実行する。すなわち、袋状体２４０の内部空間と脱泡経路５８内とが空気の供給により加圧される。したがって、制御室Ｒｃ内の袋状体２４０が膨張して可動膜２０１および受圧板２２３が変位し、受圧板２２３からの押圧により弁体２２２が移動して空間Ｒ１と空間Ｒ２とが連通する。脱泡経路５８が加圧された状態では逆止弁Ｖ２により脱泡空間Ｑと脱泡経路５８とが遮断されるので、脱泡経路５８内の空気は脱泡空間Ｑには流入しない。他方、初期充填の段階では開閉弁７８が開放される。
【０１４８】
このような初期充填の状態において、液体圧送機構１６は、液体容器１４に貯留されたインクをヘッドユニット１に圧送する。具体的には、液体圧送機構１６から圧送されたインクは、開放状態にある開閉弁Ｖ１を介して共通マニホールド５０に供給され、共通マニホールド５０からマニホールド１００および各圧力室１１２（図９参照）に供給される。前述の通り開閉弁７８は開放されているため、マニホールド１００などに存在していた空気やインク中の気泡Ｂは、インクとともに第１戻し流路８１、第２戻し流路８２、集合戻し流路８８、及び開閉弁７８を通過してインクジェット式記録装置Ｉの外部に排出される。
【０１４９】
したがって、ヘッドユニット１のマニホールド１００と各圧力室１１２とを含む流路の全体にインクが充填され、圧電アクチュエーター１６０の動作によりノズル開口２５からインクを噴射可能な状態となる。以上に例示した通り、液体圧送機構１６のポンプによってヘッドユニット１にインクが圧送されるときに開閉弁７８が開放されるため、ヘッドユニット１のマニホールド１００などの流路にインクを効率的に充填することが可能である。以上に説明した初期充填が完了すると、圧力調整機構１８による加圧動作が停止するとともに開閉弁７８が閉塞される。
【０１５０】
本実施形態に係るヘッドユニット１は、ノズル開口２５から、気泡戻し流路８０を介して、気泡戻し流路８０の出口となる開閉弁７８までの流路の流路抵抗の最小値は、ノズル開口２５のメニスカス耐圧よりも小さい。本実施形態では、当該流路は、ノズル開口２５、圧力室１１２、マニホールド１００、第１戻し流路８１、集合戻し流路８８、排出口６８、接続管７８ａから構成されている。ここでいう流路抵抗とは、制御弁４００を開くための圧力を含む。
【０１５１】
このような構成のヘッドユニット１において、上述したように加圧してインクを初期充填する際に、ノズル開口２５からインクが排出される量を低減することができる。これは上記流路を流通するインクの圧力は、上記流路の流路抵抗（の最小値）によってメニスカス耐圧よりも小さく抑えられるからである。すなわち、上記流路を流通するインクの圧力がメニスカス耐圧よりも小さくなるように、上記流路が形成されている。もちろん、上記流路抵抗の最小値は、ノズル開口２５のメニスカス耐圧以上であってもよい。
【０１５２】
図１６に示すように、初期充填が完了した後の通常使用時では、ヘッドユニット１のマニホールド１００等に存在する気泡Ｂが常時的に脱泡空間Ｑに排出される。具体的には、空間ＲＦ１内の気泡Ｂは気体透過膜ＭＣを介して脱泡空間Ｑに排出され、共通マニホールド５０内の気泡Ｂは気体透過膜ＭＡを介して脱泡空間Ｑに排出され、マニホールド１００内の気泡Ｂは第１戻し流路８１の途中に設けられた気体透過膜ＭＢを介して脱泡空間Ｑに排出される。他方、開閉弁Ｖ１は、空間Ｒ２内の圧力が所定の範囲内に維持された状態では閉塞され、空間Ｒ２内の圧力が所定の閾値を下回ると開放される。開閉弁Ｖ１が開放されると、液体圧送機構１６から圧送されるインクが空間Ｒ１から空間Ｒ２に流入し、結果的に空間Ｒ２の圧力が上昇することで開閉弁Ｖ１は閉塞される。
【０１５３】
通常使用時において脱泡空間Ｑに滞留した空気は、脱泡動作により装置外部に排出される。脱泡動作は、例えばインクジェット式記録装置Ｉの電源投入の直後や印刷動作の間等の任意の時期に実行され得る。
【０１５４】
図１７に示すように、ヘッドユニット１は脱泡動作時においては、圧力調整機構１８が減圧動作を実行する。すなわち、袋状体２４０の内部空間と脱泡経路５８とが空気の吸引により減圧される。
【０１５５】
脱泡経路５８が減圧されると、逆止弁Ｖ２の弁体３４２がバネ３４３による付勢に対抗して弁座３４１から離間し、脱泡空間Ｑと脱泡経路５８とが連通孔３３０を介して相互に連通する。したがって、脱泡空間Ｑ内の空気は脱泡経路５８を介してインクジェット式記録装置Ｉの外部に排出される。他方、内部空間の減圧により袋状体２４０は収縮するが、制御室Ｒｃ内の圧力（ひいては可動膜２０１）には影響しないので、開閉弁Ｖ１は閉塞した状態に維持される。
【０１５６】
ここで、図９を用いて、通常使用時における制御弁４００の作用について説明する。通常使用時においては、マニホールド１００のインクに含まれる気泡は、主として、気体透過膜ＭＢを介して脱泡空間Ｑに排出される。また、マニホールド１００のインクに含まれる気泡の一部は、制御弁４００を通過し、第１戻し流路８１から合流点８５を超え、他のマニホールド１００に連通する第１戻し流路８１にも達し得る。
【０１５７】
ここで、仮に各気泡戻し流路８０に制御弁４００が設けられていない構成のヘッドユニットでは、ある気泡戻し流路８０から合流点８５を超えた気泡は、インクとともに開閉弁７８へ排出されるのみならず、一部が他の気泡戻し流路８０を経由して、マニホールド１００や共通マニホールド５０に逆流してしまい、インクの噴射不良を引き起こす虞がある。特に、一方のマニホールド１００に連通したノズル開口２５からインクを噴射し、他方のマニホールド１００に連通したノズル開口２５からはほとんどインクを噴射しない場合に、このような逆流が生じる可能性が高い。
【０１５８】
しかしながら、本実施形態のヘッドユニット１は、各第１戻し流路８１に制御弁４００が設けられているので、各マニホールド１００から排出された気泡が他のマニホールド１００に逆流することを抑制することができる。第２戻し流路８２についても同様に、制御弁４００が設けられているので、各マニホールド１００からの気泡が第２戻し流路８２を経由して共通マニホールド５０に逆流することを抑制することができる。
【０１５９】
そして、このようなヘッドユニット１を備えるインクジェット式記録装置Ｉは、マニホールド１００から排出する気泡を他のマニホールド１００に逆流させることなく外部へ排出させ、インクの噴射不良を抑制することができる。
【０１６０】
また、本実施形態のヘッドユニット１は、ヘッドユニット１内（流路部材６０内）に合流点８５が設けられているので、ヘッドユニット１の外部（例えば、流路部材６０とは別部材）に合流点８５を設ける構成と比較して、ヘッドユニット１を小型化することができる。さらに、複数の気泡戻し流路８０は、集合戻し流路８８に一本化され、インクジェット式記録装置Ｉの開閉弁７８に接続されるので、インクジェット式記録装置Ｉに着脱する際に、開閉弁７８との接続が容易となる。
【０１６１】
なお、集合戻し流路８８から開閉弁７８に流通したインク及びインクに含まれる気泡は、廃棄してもよいし、液体供給手段４に戻してもよい。
【０１６２】
本実施形態に係るヘッドユニット１は、気泡戻し流路８０の途中に、気体透過部の一例として気体透過膜ＭＢが設けられている。このような気体透過膜ＭＢを設けることで、気泡戻し流路８０に進入したインク中の気泡は、気体透過膜ＭＢを透過し、脱泡空間Ｑを経由して外部へ排出される。このようにインク中の気泡を、集合戻し流路８８を経由してインクとともに排出するだけでなく、気体透過膜ＭＢを透過させて気泡のみを外部に排出させ、より確実にマニホールド１００内の気泡を外部に排出することができる。
【０１６３】
本実施形態に係るヘッドユニット１は、共通マニホールド５０に連通した第２戻し流路８２が設けられている。このような第２戻し流路８２により、共通マニホールド５０中のインクに含まれる気泡をインクとともに開閉弁７８から外部へ排出することができる。
【０１６４】
本実施形態に係るヘッドユニット１は、マニホールド１００の内部の気泡を強制的にインクとともに排出するクリーニング動作を行ってもよい。この動作は、このクリーニング動作は、任意のタイミングで制御部７００の図示しない加圧クリーニング手段からの指令により実施される。具体的には、液体圧送機構１６により、マニホールド１００の内部のインクを加圧してノズル開口２５から排出させることで、いわゆる加圧クリーニングを行う。この加圧クリーニングの際には、開閉弁７８を閉じて行う。なお、かかる加圧クリーニングは、本実施形態でのメンテナンス工程の１つである。
【０１６５】
このように、加圧クリーニングの際に、開閉弁７８を閉じるので、加圧されたインクは、集合戻し流路８８から開閉弁７８の外部へ排出されず、ノズル開口２５のみへ排出させることができるので、効果的にインクをノズル開口２５から排出し、効率的に加圧クリーニングを実施できる。なお、加圧クリーニングの際に、開閉弁７８を開放してもよい。
【０１６６】
次に、制御弁４００を設けたことによる作用効果を、制御弁４００及び集合戻し流路８８を模式的に示した図１８を参照して説明する。例えば、ヘッドＡ〜ヘッドＣの気泡戻し流路８０Ａ〜８０Ｃが集合戻し流路８８に連通し、合流点８５に制御弁４００Ａ〜４００Ｃが設けられているとする。ここで、ヘッドＡ及びヘッドＢのみだけ、フラッシングを行い、ヘッドＣについてはフラッシングを行わないこととする。この場合、ヘッドＡ及びヘッドＢのマニホールド１００Ａ及び１００Ｂは負圧になり、インク導入口Ａ及びＢからインクが供給されるが、制御弁４００Ａ及び４００Ｂを介して微量のインクが集合戻し流路８８から気泡戻し流路８８Ａ及び８８Ｂに流れ込むことになり、集合戻し流路８８内にもインクの流れが形成され、制御弁４００Ｃでは、ヘッドＣのマニホールド１００Ｃに連通する気泡戻し流路８０Ｃから集合戻し流路８８への微量なインクの流れが生じる。これにより、制御弁４００Ａ〜４００Ｃの周囲や集合戻し流路８８内でインクの滞留が解消されてインクの流れが生じるという効果を生じる。
【０１６７】
ここで、上述した一部のヘッドのみを行う部分フラッシング動作は、ノズル開口のメンテナンスの目的の他、集合戻し流路８８内のインク滞留を防止する目的で行われるものであり、任意のタイミングで制御部７００（図１参照）の図示しない加圧クリーニング手段からの指令により実施される。なお、かかる部分フラッシングは、本実施形態でのメンテナンス工程の１つである。
【０１６８】
このような集合戻し流路８８内でのインク、気泡の滞留回避の目的は、インクの滞留による異物の発生の回避にある。特に、インクが気泡と接した状態で時間経過が生じると、樹脂固形物などが異物として発生することがある。このような異物は、弁の近傍に存在すると、弁が開放された場合など、気泡戻し流路８８を介してマニホールド１００側に異物が混入し、ノズル開口２５を封鎖するなどの虞があった。
【０１６９】
本実施形態では、弁を制御弁４００とすることで、制御弁４００の閉時での微量なインクの流通を介して集合戻し流路８８内での滞留を極力防止し、異物の発生を防止している。また、集合戻し流路８８内でのインクの流れを形成することで、気泡の滞留も防止でき、気泡排出の向上を図ることもできる。
【０１７０】
ここで、制御弁４００での閉時の微量インクの流通の典型的な例として、部分フラッシングを例示して説明したが、微量インクの流通は、部分フラッシングの際のみに生じるものではなく、通常の印刷動作の印刷デューティ差によって生じる内圧差によっても生じる。すなわち、印刷時や待機状態などの際にも生じ、マニホールド１００内の負圧が大きくなると、閉状態の制御弁４００を介して集合戻し流路８８から気泡戻し流路８０への微量なインクの流れが生じることになる。また、通常の印刷状態や待機状態でマニホールド１００側が加圧状態になることもあり、この場合、制御弁４００は開状態にはならないが、気泡戻し流路８０から集合戻し流路８８への微量なインクの流れが生じる場合があり、これも集合戻し流路８８内のインクの滞留防止に寄与する。
【０１７１】
また、一般的なボール式逆止弁を用いた場合、弁の開放を意図しない場合でも、ボールの微小な浮き上がりにより、インクが集合戻し流路８８内に流れ込み、この際に集合戻し流路８８内に存在していた異物が気泡戻し流路８０内に流れ込むという不具合もあったが、制御弁４００を用いることで、弁体４０２と凹凸面４１４との間に隙間が生じるので、弁体４０２が微小に浮き上がることがなく、マニホールド１００への異物の混入が防止される。なお、弁体４０２は、通常、ステンレスボールなどで構成されるが、タングステン系材料からなるボールとすると、比重が大きく、弁体４０２の微小な浮き上がりが防止されるという効果を生じる。また、タングステン系材料としては、タングステンカーバイトが好ましい。タングステンカーバイトは、比重が大きいだけでなく、耐インク性に優れ、表面状態が変化し難いので、凹凸面４１４との隙間の大きさが変化し難い。
【０１７２】
また、制御弁４００を用いることにより、集合戻し流路８８内でのインクの滞留を防止しても異物の発生が避けられない場合があり、このような異物が発生した場合でも、弁体４０２と凹凸面４１４との間の隙間から気泡戻し流路８０に流れ込まないように、弁座を重量方向上方に突出した状態とするのが好ましい。
【０１７３】
このような制御弁の例を図１９に示す。なお、図１２及び図１３と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【０１７４】
この制御弁４１０は、弁座４１２が周囲の壁面８８ａ、すなわち、集合戻し流路８８の内壁より重力方向上方に突出して設けられている。この結果、第１開口部４１１が壁面８８ａから重力方向上方に位置し、壁面８８ａ上に異物が存在しても、第１開口部４１１から弁室４０１内に入り込むことがない。なお、この目的では、図１２及び図１３の構成において、第１開口部４１１を重力方向上方に設けて、第１開口部４１１が壁面８８ａから重力方向上方に位置するようにしてもよく、この場合も、弁座４１２が突出しているものとする。
【０１７５】
何れにしても、本実施形態では、制御弁４００、４１０を設けることにより、閉時であっても、微量なインクな流通が許容されるので、集合戻し流路８８内でのインクの滞留が回避され、インクと気泡との接触による異物の発生が低減される。
【０１７６】
このような作用効果を有する制御弁は、制御弁４００、４１０に限定されず、種々の変更が考えられる。
【０１７７】
例えば、凹凸面は弁座ではなく、弁体側に設けてもよく、両者に設けてもよい。
【０１７８】
また、凹凸面は、ランダムに形成した溝で凹凸面を構成してもよいが、凹凸面の代わりに、弁座４１２の内周面に上流側と下流側とを連通する溝としてもよい。
【０１７９】
図２０及び図２１には、溝を形成した制御弁の例を示す。なお、図１２及び図１３と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【０１８０】
制御弁４２０は、弁座４１２に複数の溝４１５を放射状に形成されている。このような弁座４１２上に弁体４０２が載置されても、溝４１５を介して微量なインクの流通が可能である。なお、溝４１５の大きさは、上述したとおり、直径約２０μｍの気泡が通過できないものであればよく、例えば、深さ及び幅が１μｍ〜１０μｍ程度のものとすればよい。また、インクに粒子が含有されている場合には、粒子の通過を許容できるようにする必要があり、粒子の平均粒径より溝の断面を大きくする必要がある。
【０１８１】
また、上述した実施形態では、制御弁としては、ボール式逆止弁を採用し、ボールの質量により閉状態を構成するものとしたが、例えば、バネ力などの弾性変形力により弁体を付勢する構成としてもよい。なお、この場合、弁体はボールには限定されないことは言うまでもなく、また、開閉方向も重力方向のみに限定されない。
【０１８２】
<実施形態２>
本実施形態は、集合戻し流路８８に気体透過膜と減圧室を設けた以外は、上述した実施形態と同様であるので、同一部材には、同一符号を付して重複する説明は省略する。
【０１８３】
図２２は、本実施形態を説明する模式図である。
図２２に示すように、集合戻し流路８８の上壁の一部には、気泡溜まり８８１が形成され、気泡溜まり８８１の天井面は気体透過膜ＭＤで構成され、その上方には減圧室となる脱泡空間Ｑ１が設けられている。気体透過膜ＭＤは、気体（空気）は透過させるが、インク等の液体は透過させない気体透過性の膜体（気液分離膜）であり、上述した実施形態１の気体透過膜と同様である。気泡戻し流路８０を介して捕集された気泡は、集合戻し流路８８中で浮力により上昇し、気泡溜まり８８１に到達すると、気体透過膜ＭＤを透過することで脱泡空間Ｑ１に排出される。すなわち、インクに混入した気泡が分離される。そして、脱泡されたことにより、新たなインクが供給されることで、集合戻し流路８８内には気泡が残り難くなる。また、上述した通り、制御弁４００を介しての集合戻し流路８８内の滞留が抑制され、非定常の流れが生じるので、気泡が局在化し難く、気泡が気泡溜まり８８１に溜まり易くなる。なお、集合戻し流路８８の天井を気泡溜まり８８１が高い位置になるように傾斜させることで、より積極的に気泡を気泡溜まり８８１に溜めることができる。
【０１８４】
〈他の実施形態〉
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
【０１８５】
実施形態１のヘッドユニット１は、気泡戻し流路８０の途中には気体透過膜ＭＢが設けられていたが、このような態様に限定されず、気体透過膜ＭＢを設けなくてもよい。
【０１８６】
実施形態１のヘッドユニット１は、マニホールド１００の天井は傾斜した天井面１４９を有していたが、このような態様には限定されず、ノズル面２０ａと略平行な天井面であってもよいし、それ以外の任意の形状であってもよい。
【０１８７】
実施形態１のヘッドユニット１は、共通マニホールド５０に第２戻し流路８２が設けられていたが、このような態様に限定されず、第２戻し流路８２は設けられていなくてもよい。
【０１８８】
実施形態１のヘッドユニット１は、初期充填の際には、開閉弁７８を開いて気泡戻し流路８０を介して気泡を排出し、初期充填後に開閉弁７８を閉じたが、このような態様に限定されない。
【０１８９】
実施形態１のヘッドユニット１は、第２脱泡経路５６に逆止弁Ｖ２を設けたが、設けなくても良い。圧力調整機構１８の加圧動作は減圧動作に比べて短時間で行われるため、圧力調整機構１８が加圧動作を行っても、脱泡空間Ｑの空気は気体透過膜ＭＡや気体透過膜ＭＣを透過し難い。
【０１９０】
また、上述した実施形態では、インクジェット式記録装置Ｉとして、ヘッドユニット１が装置本体７に固定されて、記録シートＳを搬送するだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、ヘッドユニット１を記録シートＳの搬送方向である第２の方向Ｙと交差する第１の方向Ｘに移動するキャリッジ等の支持体に搭載して、支持体と共にヘッドユニット１を第１の方向Ｘに移動しながら印刷を行う、所謂シリアル型記録装置にも本発明を適用することができる。
【０１９１】
なお、上記実施の形態においては、液体噴射ヘッドユニットの一例としてインクジェット式記録ヘッドユニットを、また液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドユニットや液体噴射装置にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッドユニット、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッドユニット、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッドユニット、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドユニット等が挙げられ、かかる液体噴射ヘッドユニットを備えた液体噴射装置にも適用できる。
【符号の説明】
【０１９２】
Ｉ…インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、１…ヘッドユニット（液体噴射ヘッドユニット）、ＭＢ…気体透過膜（気体透過部）、Ｖ１…開閉弁、Ｖ２…逆止弁、１６…液体圧送機構、１８…圧力調整機構、２０…駆動部、２０ａ…ノズル面、２５…ノズル開口、３０…ホルダー、５０…共通マニホールド（上流流路）、５８…脱泡経路、６０…流路部材、６４…導入口、６８…排出口、６９…圧力調整口、７０…回路基板、７８…開閉弁、８０…気泡戻し流路、８１…第１戻し流路、８２…第２戻し流路、８５…合流点、８８…集合戻し流路、１００…マニホールド（共通液室）、１１２…圧力室、１２０…ノズルプレート、１６０…圧電アクチュエーター、２００…弁機構、３００…逆止弁、４００…制御弁
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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