(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子を含むインクを吐出するノズルと、
前記ノズルに連通する圧力室と、
前記圧力室のインク入口に連通すると共に、前記インクの流入口及び第１の送出口を有し、前記流入口及び前記第１の送出口を介して前記インクが外部の循環手段によって循環可能に構成されたインク貯留室と、
前記インク貯留室の内部に、前記インク入口から離間し、且つ、前記インク入口を覆うように配置され、沈降する前記粒子を受け止める粒子受け部材とを備え、
前記粒子受け部材は、前記粒子を受け止める面が凸面であるインクジェットヘッド。
【請求項２】
粒子を含むインクを吐出するノズルと、
前記ノズルに連通する圧力室と、
前記圧力室のインク入口に連通すると共に、前記インクの流入口及び第１の送出口を有し、前記流入口及び前記第１の送出口を介して前記インクが外部の循環手段によって循環可能に構成されたインク貯留室と、
前記インク貯留室の内部に、前記インク入口から離間し、且つ、前記インク入口を覆うように配置され、沈降する前記粒子を受け止める粒子受け部材とを備え、
前記インク貯留室内に、前記圧力室内の圧力変化によって生じる圧力波を減衰させるダンパー部材を有し、
前記ダンパー部材は前記粒子受け部材に一体に設けられ、
前記粒子受け部材の前記インク入口に対向する面が、前記圧力室内の圧力変化によって生じる圧力波を減衰させるダンパー面を構成しているインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記圧力室は複数列設けられ、
前記粒子受け部材は、前記インク入口と前記ダンパー面との間の離間距離が、当該インク入口とそれに隣接する前記圧力室の列の前記インク入口との間の離間距離よりも小さくなるように配置されている請求項２記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記インクは、インク溶媒中に該インク溶媒よりも比重の大きい粒子を含む請求項１、２又は３記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記流入口及び前記第１の送出口は、前記インク貯留室内の前記粒子受け部材を挟んで前記インク入口側とは反対側に位置する壁面に形成されている請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記インク貯留室は、前記流入口及び前記第１の送出口と前記粒子受け部材との間に、前記インク中の夾雑物を除去するフィルターを有する請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記粒子受け部材は、前記粒子を受け止める面が凸面である請求項２〜６のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェットヘッドと、
前記流入口及び前記第１の送出口を介して前記インク貯留室の内部と外部との間で前記インクを循環させる循環手段と、
前記インクの吐出動作時、前記インクを常時循環させるように前記循環手段の駆動を制御する制御手段とを有するインクジェット記録装置。
【請求項９】
粒子を含むインクを吐出するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室のインク入口に連通すると共に、前記インクの流入口及び第１の送出口を有し、前記流入口及び前記第１の送出口を介して前記インクが外部の循環手段によって循環可能に構成されたインク貯留室と、前記インク貯留室の内部に、前記インク入口から離間し、且つ、前記インク入口を覆うように配置され、沈降する前記粒子を受け止める粒子受け部材とを備えるインクジェットヘッドと、
前記流入口及び前記第１の送出口を介して前記インク貯留室の内部と外部との間で前記インクを循環させる循環手段と、
前記インクの吐出動作時、前記インクを常時循環させるように前記循環手段の駆動を制御する制御手段とを有し、
前記循環手段による前記インクの循環量を検出する検出手段を有し、
前記制御手段は、前記検出手段による循環量の検出結果から前記インクの循環量の変動があったことを判別した際に、インクの循環量を前記インクの吐出動作時よりも増加させるように前記循環手段の駆動を制御するインクジェット記録装置。
【請求項１０】
前記インクは、インク溶媒中に該インク溶媒よりも比重の大きい粒子を含む請求項９記載のインクジェット記録装置。
【請求項１１】
前記インクジェットヘッドは、前記粒子受け部材の近傍に、前記インク貯留室内のインクを外部に流出させる第２の送出口をさらに有し、
インクの循環量を前記インクの吐出動作時よりも増加させるように前記循環手段の駆動を制御する際、前記インク貯留室内のインクを前記第２の送出口から外部に流出させる請求項９又は１０記載のインクジェット記録装置。
【請求項１２】
前記流入口及び前記第１の送出口は、前記インク貯留室内の前記粒子受け部材を挟んで前記インク入口側とは反対側に位置する壁面に形成されている請求項９、１０又は１１記載のインクジェット記録装置。
【請求項１３】
前記インク貯留室は、前記流入口及び前記第１の送出口と前記粒子受け部材との間に、前記インク中の夾雑物を除去するフィルターを有する請求項９〜１２のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１４】
前記粒子受け部材は、前記粒子を受け止める面が凸面である請求項９〜１３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１５】
前記インク貯留室内に、前記圧力室内の圧力変化によって生じる圧力波を減衰させるダンパー部材を、前記粒子受け部材と一体又は別体に有する請求項９〜１４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１６】
前記ダンパー部材は前記粒子受け部材に一体に設けられ、
前記粒子受け部材の前記インク入口に対向する面が、前記圧力室内の圧力変化によって生じる圧力波を減衰させるダンパー面を構成している請求項１５記載のインクジェット記録装置。
【請求項１７】
前記圧力室は複数列設けられ、
前記粒子受け部材は、前記インク入口と前記ダンパー面との間の離間距離が、当該インク入口とそれに隣接する前記圧力室の列の前記インク入口との間の離間距離よりも小さくなるように配置されている請求項１６記載の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、インク中に含まれる粒子の沈降によるノズル詰りを簡単な構成で抑制できるようにした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する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インク溶媒中に比重の大きい粒子（スペーサー粒子、顔料等）を含むインクをインクジェットヘッドのノズルから吐出して媒体上に画像等を形成する技術が知られている（特許文献１〜３）。【０００３】
粒子は比重が大きいほどインク中で沈降し易い。沈降した粒子が圧力室内に堆積するとノズル詰りの原因となる。このため、特許文献１、３では、インクジェットヘッドに設けられたインク貯留室内のインクを外部との間で循環させることにより、インクジェットヘッド内での粒子の沈降を抑制するようにしている。なお、特許文献４、５にもインクジェットヘッドの内部と外部との間でインクを循環させる技術が開示されているが、粒子の沈降を抑制することの開示はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００７／０９７１５４号
【特許文献２】特開２００８−１６２０５５号公報
【特許文献３】特開２０１２−９６５１１号公報
【特許文献４】特開２０１２−１１６７８号公報
【特許文献５】特開２０１３−１０３４８５号公報
【特許文献６】特開２０１４−８６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
装置の稼働中、常時インクは循環している。しかし、循環ポンプが停止する装置の稼働停止時はもちろん、装置の稼働中でもわずかな循環量の変動等があった場合は粒子が沈降するおそれがある。【０００６】
沈降した粒子が圧力室内に入り込んだ場合、インクを再度循環させても排出させることが困難である。このため、装置の稼働開始直後等には、一般に、ノズルから所定量のインクを強制的に排出したり、ノズルからインクを強制的に吸引したりすることによって、粒子濃度が高くなった圧力室内のインクを新たなインクと置換する作業を行っている。しかし、この作業はその都度インクの消費を伴うため、インクの無駄が多くなるという問題がある。【０００７】
また、特許文献３には、インク中の異物を除去するフィルターが、インク循環を行う供給管及び排出管の接続部位とインク貯留室内に面する圧力室のインク入口との間に、全てのインク入口を覆うように配置されている。本発明者が検討したところ、この場合、フィルターが大きな圧力損失となるため、供給管及び排出管を介してインクの循環を行っても、フィルターを越えたインク入口側の領域では、インクの循環流速が低下し、インク貯留室内にフィルターがない場合と比べて粒子の沈降が発生し易くなることも判明した。なお、特許文献６にもフィルターを備えたインクジェットヘッドが開示されているが、インク中の粒子の沈降に関する開示はない。【０００８】
そこで、本発明は、インク中に含まれる粒子の沈降によるノズル詰りを簡単な構成で抑制することのできるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することを課題とする。【０００９】
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】
【００１０】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。【００１１】
１．インク溶媒中に該インク溶媒よりも比重の大きい粒子を含むインクを吐出するノズルと、
前記ノズルに連通する圧力室と、
前記圧力室のインク入口に連通すると共に、前記インクの流入口及び第１の送出口を有し、前記流入口及び前記第１の送出口を介して前記インクが外部の循環手段によって循環可能に構成されたインク貯留室と、
前記インク貯留室の内部に、前記インク入口から離間し、且つ、前記インク入口を覆うように配置され、沈降する前記粒子を受け止める粒子受け部材とを備えるインクジェットヘッド。【００１２】
２．前記流入口及び前記第１の送出口は、前記インク貯留室内の前記粒子受け部材を挟んで前記インク入口側とは反対側に位置する壁面に形成されている前記１記載のインクジェットヘッド。【００１３】
３．前記インク貯留室は、前記流入口及び前記第１の送出口と前記粒子受け部材との間に、前記インク中の夾雑物を除去するフィルターを有する前記１又は２記載のインクジェットヘッド。【００１４】
４．前記粒子受け部材は、前記粒子を受け止める面が凸面である前記１、２又は３記載のインクジェットヘッド。【００１５】
５．前記インク貯留室内に、前記圧力室内の圧力変化によって生じる圧力波を減衰させるダンパー部材を、前記粒子受け部材と一体又は別体に有する前記１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。【００１６】
６．前記ダンパー部材は前記粒子受け部材に一体に設けられ、
前記粒子受け部材の前記インク入口に対向する面が、前記圧力室内の圧力変化によって生じる圧力波を減衰させるダンパー面を構成している前記５記載のインクジェットヘッド。【００１７】
７．前記圧力室は複数列設けられ、
前記粒子受け部材は、前記インク入口と前記ダンパー面との間の離間距離が、当該インク入口とそれに隣接する前記圧力室の列の前記インク入口との間の離間距離よりも小さくなるように配置されている前記６記載のインクジェットヘッド。【００１８】
８．前記１〜７のいずれかに記載のインクジェットヘッドと、
前記流入口及び前記第１の送出口を介して前記インク貯留室の内部と外部との間で前記インクを循環させる循環手段と、
前記インクの吐出動作時、前記インクを常時循環させるように前記循環手段の駆動を制御する制御手段とを有するインクジェット記録装置。【００１９】
９．前記循環手段による前記インクの循環量を検出する検出手段を有し、
前記制御手段は、前記検出手段による循環量の検出結果から前記インクの循環量の変動があったことを判別した際に、インクの循環量を前記インクの吐出動作時よりも増加させるように前記循環手段の駆動を制御する前記８記載のインクジェット記録装置。【００２０】
１０．前記インクジェットヘッドは、前記粒子受け部材の近傍に、前記インク貯留室内のインクを外部に流出させる第２の送出口をさらに有し、
インクの循環量を前記インクの吐出動作時よりも増加させるように前記循環手段の駆動を制御する際、前記インク貯留室内のインクを前記第２の送出口から外部に流出させる前記９記載のインクジェット記録装置。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るインクジェットヘッドの一例を示す分解斜視図
【図２】図１中の(ii)−(ii)線に沿って切断したインクジェットヘッドの断面図
【図３】図１に示すインクジェットを備えたインクジェット記録装置におけるインク循環系を示す模式図
【図４】隣り合う圧力室の列におけるインク入口間の距離を説明する図
【図５】脚部を有する粒子受け部材の一態様を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明に係るインクジェットヘッドの一例を示す分解斜視図、図２は図１中の(ii)−(ii)線に沿って切断したインクジェットヘッドの断面図、図３は図１に示すインクジェットを備えたインクジェット記録装置のインク循環系を示す模式図である。
【００２４】
インクジェットヘッド１は、図１中の下から順に、ノズルプレート１１、ヘッドチップ１２、配線基板１３、マニホールド部材１４を有し、これらが互いに接着されることによって構成されている。なお、ここでは、インクジェットヘッド１のノズルプレート１１が最も下位となるように配置され、ノズル面の垂直方向にインクを吐出するものを例示している。
【００２５】
ヘッドチップ１２は六面体形状をしており、本発明における圧力室であるチャネル１２１が設けられている。各チャネル１２１は、ヘッドチップ１２のノズルプレート１１側の面と配線基板１３側の面とに亘ってストレート状に貫通するように形成されている。ここでは７つのチャネル１２１が、図１中のＸ方向に沿って並設されることによって１列のチャネル列を形成し、このチャネル列がＸ方向と交差するＹ方向に沿って４列配列されている。しかし、本発明においてインクジェットヘッド１が備えるチャネル１２１の数は少なくとも１つであればよい。また、チャネル１２１が複数設けられる場合、複数のチャネル１２１によって構成されるチャネル列の列数は少なくとも１列あればよい。
【００２６】
このヘッドチップ１２は、各チャネル列において隣り合うチャネル１２１、１２１の間を仕切る隔壁１２２の少なくとも一部が、分極処理された圧電素子によって形成されている。各隔壁１２２の両面には駆動電極（図示せず）が形成されている。隔壁１２２は、その両面の駆動電極に所定電圧の駆動信号が印加されることによってせん断変形し、一対の隔壁１２２、１２２に挟まれるチャネル１２１の容積を膨張、収縮させる。これにより、チャネル１２１内に圧力波が発生し、チャネル１２１内のインクに吐出のための圧力が付与される。
【００２７】
ノズルプレート１１には複数のノズル１１１が形成されている。各ノズル１１１はチャネル１２１の内部と連通している。隔壁１２２の変形によって吐出のための圧力が付与されたチャネル１２１内のインクは、インク出口１２１ａを通ってノズル１１１から吐出される。なお、インク出口１２１ａは、ヘッドチップ１２における図２中の下側のチャネル１２１の開口部である。
【００２８】
配線基板１３は、ヘッドチップ１２との接合面よりも大きな面積を有する平板状の薄板であり、例えばガラス、セラミックス、シリコン、合成樹脂等によって形成されている。配線基板１３のヘッドチップ１２側の面に、該ヘッドチップ１２の各駆動電極と電気的に接続される不図示の配線が形成されている。ヘッドチップ１２から張り出した配線基板１３の領域は、この配線と駆動回路（図示せず）との間を電気的に接続するフレキシブル基板等の外部配線部材（図示せず）の接続部となっている。
【００２９】
また、配線基板１３には、ヘッドチップ１２が接合される領域内に、ヘッドチップ１２においてインクの吐出を行うチャネル１２１にそれぞれ対応して貫通孔１３１が個別に形成されている。チャネル１２１の内部は、それと対応する貫通孔１３１と連通している。貫通孔１３１のヘッドチップ１２側の開口部は、チャネル１２１の開口部とほぼ同等の面積を有し、該チャネル１２１の開口部と同一形状となるように形成されている。
【００３０】
マニホールド部材１４は、一面が開口する箱型に形成され、この開口を塞ぐように配線基板１３と接合されることによって、チャネル１２１にインクを供給するインク貯留室１４１を形成している。配線基板１３の各貫通孔１３１は、このインク貯留室１４１に向けて開口している。インク貯留室１４１内に臨む各貫通孔１３１の開口部は、それに対応するチャネル１２１のインク入口１３１ａを構成している。なお、本実施形態ではヘッドチップ１２に複数のチャネル１２１が形成され、各インク入口１３１ａがインク貯留室１４１内に臨んでいるため、このインク貯留室１４１は、インクを吐出させる全てのチャネル１２１に共通にインクを供給する共通インク室を構成している。
【００３１】
インク貯留室１４１を構成するマニホールド部材１４は、インクを流入させる流入口１４３と、インク貯留室１４１のインクを流出させる送出口１４４（第１の送出口）とを有している。流入口１４３及び送出口１４４は、インク貯留室１４１内において、後述する粒子受け部材１５を挟んでインク入口１３１ａとは反対側に位置するいずれかの壁面に形成されていることが好ましい。この場合は、流入口１４３及び送出口１４４よりもインク貯留室１４１内の下部側（インク入口１３１ａ側）でインクの循環量が少なくなる傾向があり、粒子の沈降が起こり易くなるため、粒子受け部材１５を設けることによる本発明の効果が顕著に得られるからである。ここでは、流入口１４３及び送出口１４４は、インク貯留室１４１内において粒子受け部材１５を挟んでインク入口１３１ａとは反対側に位置する天井壁面１４２に形成した態様を示している。この態様は、インク貯留室１４１内の下部側で粒子の沈降がより起こり易くなり、本発明の効果がより顕著に得られるために好ましい。流入口１４３及び送出口１４４には、図３に示すインク供給管２０１及びインク返送管２０２の一端と接続するためのジョイント部１４３ａ、１４４ａが突設されている。
【００３２】
図３に示すように、インクジェット記録装置１００は、インクジェットヘッド１の外部に、インクが貯留されるインクタンク２０３を有している。インク供給管２０１及びインク返送管２０２の他端は、このインクタンク２０３内に配置されている。インク供給管２０１の途中には、循環手段としての循環ポンプ２０４が設けられている。そして、この循環ポンプ２０４の駆動によって、インクタンク２０３内のインクが、インク供給管２０１、ジョイント部１４３ａ及び流入口１４３を通って、図２に示すようにインク貯留室１４１内に供給される。インク貯留室１４１内のインクは、図２に示す送出口１４４、ジョイント部１４４ａ及びインク返送管２０２を通って、インクタンク２０３（図３参照）に戻されるようになっている。
【００３３】
なお、図３中の符号２００は、循環ポンプ２０４のＯＮ／ＯＦＦ及び駆動量（インクの循環量）を制御する制御手段としての制御部である。この制御部２００は、インクジェット記録装置１００におけるインクジェットヘッド１の駆動やその他の駆動部を制御する制御部を兼用することができる。
【００３４】
ここで、本発明において使用されるインクについて説明する。インクはインク溶媒と粒子とを含んでいる。粒子はノズル１１１（一般にφ２０〜３０μｍ）から吐出可能なサイズで、インク溶媒よりも比重の大きいものである。具体的な粒子としては、例えば、酸化チタン等の顔料粒子や液晶表示装置の基板間のセルギャップを一定に維持するためのスペーサー粒子の他、セラミック粒子、蛍光体粒子等が挙げられる。一般的な顔料インクに含まれる顔料粒子（粒径約０．１μｍ）よりも大きいものを使用する場合に、特に粒子の沈降が問題となり易い。従って、本発明の適用によって顕著な効果が得られる。なお、粒径は体積平均粒径で定義される。体積平均粒径は、レーザー式粒度分布測定装置ＬＡ−９２０（堀場製作所製）やマルチタイザーIII（コールター社製）で測定することができる。
【００３５】
インク溶媒は、インクジェットヘッド１から吐出させることができる液体であればよく、特に問わない。通常は揮発性の有機溶媒または水系溶媒、これらの混合溶媒を用いることができる。粒子とインク溶媒との比率は、ノズル１１１から吐出可能な範囲で適宜設定することができる。
【００３６】
インクは、ヒーター等の加温手段によって所定温度まで加温し、粘度をノズル１１１からの吐出に適した粘度まで低下させて使用するインクであってもよい。加温手段は、いずれも図示しないが、例えばインクを貯留するインクタンク２０３、インクジェットヘッド１のマニホールド部材１４、インク供給管２０１等に設けることができる。
【００３７】
インク貯留室１４１の内部に粒子受け部材１５が配設されている。粒子受け部材１５は、インク貯留室１４１内のインク中の粒子がインク入口１３１ａに向けて沈降する際、その粒子がインク入口１３１ａを介してチャネル１２１内に入り込むことがないように、沈降する粒子をその上面１５１で受け止める部材である。粒子受け部材１５は、インク入口１３１ａから離間し、且つ、インク入口１３１ａを覆うように配置されている。
【００３８】
なお、インク入口１３１ａを覆うとは、インク中の粒子が沈降する方向に沿う方向からインク入口１３１ａを観察した場合に、該インク入口１３１ａが粒子受け部材１５で遮蔽される状態のことをいう。一般に、インク入口１３１ａが配列される面に対して垂直な方向から粒子受け部材１５を投影したときに、インク入口１３１ａは粒子受け部材１５の投影領域の内側に配置される状態となる。
【００３９】
粒子受け部材１５は、沈降する粒子を上面１５１で受け止めて載置することができるように、粒子やその他のインク中の夾雑物を通過させる孔や隙間等を有していない。図示する態様では平面視で矩形状に形成されているが、インク入口１３１ａを覆って沈降する粒子を受け止めることができるものであれば、円形状、楕円形状、多角形状等任意である。
【００４０】
粒子受け部材１５の上面１５１の面積は、マニホールド部材１４の開口面積よりも小さい。このため、図２に示すように、粒子受け部材１５の周囲とインク貯留室１４１の内側壁面との間に、インク入口１３１ａへのインクの流路１４１ａが確保されている。
【００４１】
本実施形態に示すインクジェットヘッド１のようにノズル１１１から垂直方向にインクを吐出するように配置される場合、粒子受け部材１５は、図１に示すように、インク貯留室１４１に臨む全てのインク入口１３１ａを覆うことができる程度の大きさを有することが好ましい。これにより、全てのインク入口１３１ａで、沈降する粒子の侵入を抑制することができる。
【００４２】
しかし、粒子受け部材１５は、必ずしも全てのインク入口１３１ａを覆う大きさに形成する必要はなく、インク入口１３１ａの配列数、インク貯留室１４１の内部形状、インクジェットヘッド１の配置角度、粒子の種類等に応じて適宜設定することができる。例えば、粒子受け部材１５は、インク貯留室１４１内で特に粒子が沈降し易い領域に配置されたいずれか１つ又は複数のインク入口１３１ａのみを覆う程度の大きさであってもよい。
【００４３】
また、インクジェットヘッド１におけるインク貯留室１４１内には、流入口１４３及び送出口１４４と粒子受け部材１５との間に、フィルター１６が設けられている。フィルター１６は本発明において好ましく設けられる。フィルター１６は全てのインク入口１３１ａの上方を覆うように、インク貯留室１４１を構成しているマニホールド部材１４の全ての内壁面に亘って張設されている。このフィルター１６は、インク中の粒子以外の夾雑物を除去するものである。従って、フィルター１６は粒子が通過可能な程度の目合いを有している。
【００４４】
インク貯留室１４１内は、このフィルター１６を境にして上側領域と下側領域とに分けられている。上側領域には、流入口１４３及び送出口１４４が配置されている。下側領域には、インク入口１３１ａが臨んでいる。
【００４５】
次に、このインクジェットヘッド１及びインクジェット記録装置１００の作用について説明する。
【００４６】
インクジェットヘッド１の駆動中は、制御部２００によって制御される循環ポンプ２０４の駆動によって、インク供給管２０１とインク返送管２０２を介して、インクタンク２０３内とインクジェットヘッド１のインク貯留室１４１内との間で常時インクが循環している。これにより、インク貯留室１４１内でのインク中の粒子の沈降は抑制される。しかし、装置の稼働終了によって循環ポンプ２０４が駆動停止した後や循環ポンプ２０４の駆動中でも、わずかな循環量の変動があるとインク貯留室１４１内のインク中の粒子の沈降が起こり得る。
【００４７】
このとき、粒子はインク入口１３１ａに向けて沈降するが、インク入口１３１ａの手前の粒子受け部材１５の上面１５１で受け止められる。これにより、この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、過剰の粒子がインク入口１３１ａからチャネル１２１内に入り込むことが抑制され、インク中に含まれる粒子の沈降によるノズル詰りを、インク貯留室１４１内に粒子受け部材１５を配置するだけの簡単な構成で抑制することができる。
【００４８】
特に、本実施形態のように、インクの循環を行う流入口１４３及び送出口１４４が、インク貯留室１４１内の天井壁面１４２に形成されている場合、インクは主にインク貯留室１４１内の上部側で多く循環し、インク入口１３１ａが配置される下部側では循環量は少なくなる傾向がある。このため、インク貯留室１４１内の下部側で粒子の沈降が起こり易くなる。しかし、粒子受け部材１５は、沈降する粒子を効果的に受け止めることができるため、インク入口１３１ａへの粒子の侵入を抑制することができる。
【００４９】
また、本実施形態のように、インク貯留室１４１内にフィルター１６を有し、フィルター１６を挟んでインク入口１３１ａ側と反対側に流入口１４３や送出口１４４が配置される場合、インク貯留室１４１内のインクは、フィルター１６を境にした下側領域では循環流速が低下してインクが流動しにくく、わずかな循環量の変動でも沈降が起こり易くなる。粒子受け部材１５は、フィルター１６よりもインク入口１３１ａ側に近接して配置されているため、このフィルター１６の下側領域で沈降する粒子を粒子受け部材１５で効果的に受け止めることができ、インク入口１３１ａへの粒子の侵入を効果的に抑制することができる。
【００５０】
本発明において、粒子受け部材１５の上面１５１は、凹面とすることもできるが、平坦面又は凸面であることが好ましい。凹面の場合、上面１５１で受け止められた粒子は、循環ポンプ２０４の駆動再開時又は循環量の復帰時にインクが流動しても、凹面の底部が淀みとなって堆積した粒子を舞い上がらせにくく、粒子をインク中に分散させることが困難となる。しかし、上面１５１を平坦面や凸面とすることによって、インクが流動した際、上面１５１に堆積した粒子を舞い上がらせ易くすることができ、粒子をインク中に効果的に分散させることができる。
【００５１】
特に図１、図２に示すように上面１５１は凸面である方が、インクが流動した際に、上面１５１に堆積した粒子をより舞い上がらせ易くすることができるために好ましい。ここでは、上面１５１を緩やかに湾曲する凸面に形成することで、インクが流動した際に上面１５１に淀みが形成されず、粒子が舞い上がり易くするようにした。その凸面形状は、受け止められた粒子が上面１５１から自然に落下しない程度の傾斜で突出しているものであれば特に問わない。例えば上面１５１のほぼ中央部を頂点として緩やかな角度で突出する円錐状、角錐状等に形成することもできる。また、頂部が平坦面となる台形状や、ほぼ中央部を頂部とする階段状に形成することもできる。
【００５２】
ところで、インクジェット記録装置１００は、ノズル１１１からインクを吐出して画像記録動作を行う通常時は、流入口１４３と送出口１４４とを介して常時インク循環を行っている。しかし、装置の稼働開始によって循環ポンプ２０４の駆動を開始させた後で、インクの循環量の変動があったことが判別された際、インクの通常の吐出動作時よりもインクの循環量を増加させるように循環ポンプ２０４の駆動を制御することが好ましい。
【００５３】
このようにインクの循環量の変動があった場合は、インク中の粒子が沈降し易くなることにより、粒子受け部材１５の上面１５１に粒子が沈降して堆積している可能がある。この場合にインクの循環量をインクの通常の吐出動作時よりも増加させることによって、粒子受け部材１５の上面１５１に沈降、堆積した粒子を効果的に舞い上がらせてインク貯留室１４１内に分散させることができる。これにより、粒子受け部材１５近傍の粒子濃度が高いインクが、インクの再循環時にインク入口１３１ａに直ちに流入してしまうことを抑制することができる。
【００５４】
循環量の変動は、図３に示すように、インクの循環量を検出する検出手段としての流量計２０７を、例えば循環ポンプ２０４よりも下流側のインク供給管２０１に設け、それによって検出されるインクの流量を監視することによって検出することができる。制御部２００は、この検出値がある設定値の下限値を下回ったことを検出した場合に、沈降を起こし易い循環量の変動があったことを判別することができる。
【００５５】
このようにインクの循環量を一時的に増加させることは、装置を稼働させて循環ポンプ２０４の駆動を開始させた後で、ノズル１１１からインクの吐出を開始する前に所定期間だけ行うようにすることも好ましい。装置の稼働停止時に粒子受け部材１５の上面１５１に沈降、堆積した粒子を効果的に舞い上がらせ、インク貯留室１４１内に分散させることができる。このため、上記同様に、粒子受け部材１５近傍の粒子濃度が高いインクが、インクの再循環時にインク入口１３１ａに直ちに流入してしまうことを抑制することができる。
【００５６】
ところで、本実施形態に示す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では、図１〜図３に示すように、マニホールド部材１４の粒子受け部材１５の近傍の側壁面に、インク貯留室１４１内のインクを外部に流出させるもう一つの送出口１４５（第２の送出口）が形成されている。より詳細には、この送出口１４５はインク貯留室１４１内のフィルター１６とインク入口１３１ａが配列された配線基板１３との間の側壁面に形成されている。送出口１４５にはジョイント部１４５ａが突設されている。
【００５７】
図３に示すように、インク返送管２０２のインクジェットヘッド１側の端部は、分岐管部２０２ａと２０２ｂとに分岐している。一方の分岐管部２０２ａは、第１の送出口である送出口１４４のジョイント部１４４ａと接続されている。また、他方の分岐管部２０２ｂは、第２の送出口である送出口１４５のジョイント部１４５ａと接続されている。これら分岐管部２０２ａ、２０２２ｂには、それぞれ開閉弁２０５、２０６が設けられている。開閉弁２０５、２０６の開閉は、制御部２００によって制御されるようになっている。
【００５８】
そして、画像記録動作を行う通常動作時、インクジェット記録装置１００は、開閉弁２０５を開き、開閉弁２０６を閉じて、流入口１４３と第１の送出口である送出口１４４とを介してインク循環を行っている。しかし、上述したように循環量の変動があったことが判別された場合や装置稼働直後には、制御部２００は、開閉弁２０５を閉じ、開閉弁２０６を開いて、流入口１４３と第２の送出口である送出口１４５を介してインク循環を行うようにすることが好ましい。
【００５９】
これにより、流入口１４３からインク貯留室１４１内に流入したインクは、フィルター１６を通って、該フィルター１６よりも下側領域の粒子受け部材１５に近い送出口１４５から外部に流出されるようになる。このため、粒子受け部材１５の上面１５１に沈降、堆積した粒子をより効果的に舞い上がらせることができると共に、舞い上がらせた粒子を送出口１４５からインク貯留室１４１の外部に速やかに排出させることができる。従って、インクの再循環直後の粒子濃度が高い粒子受け部材１５近傍のインクが、インクの再循環時にインク入口１３１ａに直ちに流入してしまうことをより効果的に抑制することができる。
【００６０】
本発明における粒子受け部材１５は、インク吐出時のチャネル１２１内の圧力変化によって生じる圧力波を減衰させるダンパー部材を有していることが好ましい。これにより、インク吐出時にチャネル１２１内で発生する圧力波が他のチャネル１２１に伝播することによって圧力変動を発生させるクロストークの問題を抑制することができる。
【００６１】
本実施形態では、このようなダンパー部材を一体に有する粒子受け部材１５を例示している。ダンパー部材は、インク貯留室１４１内に粒子受け部材１５とは別体に設けることもできる。しかし、粒子受け部材１５がダンパー部材を一体に有することにより、粒子受け部材１５がダンパー部材を兼用するため、インク貯留室１４１内に粒子受け部材１５とは別部材としてダンパー部材を設ける必要がなく、構造簡単でコンパクトなインクジェットヘッド１とすることができる。
【００６２】
ダンパー部材を有する粒子受け部材１５は、沈降する粒子を受け止める機能を有する上面１５１よりも下側（インク入口１３１ａ側）の部位にダンパー機能を持たせることができる。ここでは、図１、図２に示すように、粒子受け部材１５におけるインク入口１３１ａに対向する下面が、チャネル１２１内の圧力変化によって生じる圧力波を減衰させるダンパー面１５２を構成している。すなわち、この粒子受け部材１５は、矩形枠状のフレーム１５３の上面１５１によって沈降する粒子を受け止め、下面のダンパー面１５２によって圧力波を緩衝するように構成されている。
【００６３】
ここで、フレーム１５３は、剛性を有する部材によって上面１５１と一体に形成されている。ダンパー面１５２とされるフレーム１５３の下面側は開口しており、この開口を塞ぐように可撓膜が設けられている。ダンパー面１５２は、この可撓膜によって形成されている。
【００６４】
上面１５１及びフレーム１５３のうちの少なくとも一部が金属で形成されていることが好ましい。金属は上面１５１及びフレーム１５３の一部の壁面に使用されていてもよいし、全ての壁面を形成するものでもよい。一般に、金属はインク（液体）よりも熱伝導率が高いため、インク貯留室１４１内のインクの温度分布を素早く均一化することができる。これにより、温度分布に起因する粘度のばらつきを抑え、安定した吐出を行うことができる。
【００６５】
金属としては、例えばアルミニウム、銅、ステンレス等の熱伝導率が良好な金属を好ましく使用することができる。このような金属は、インク貯留室１４１内のインクと直に接するように、上面１５１やフレーム１５３の表面に露出していることが好ましい。
【００６６】
ダンパー面１５２を形成する可撓膜は、フレーム１５３の下面側の開口を塞ぐように張り付けられている。そして、これら上面１５１、フレーム１５３と可撓膜によって画成される内部空間によってダンパー室１５４が構成されている。ダンパー室１５４には例えば空気等の気体が封入されている。
【００６７】
可撓膜としては合成樹脂製フィルムを用いることができる。合成樹脂としては、例えばＰＩ（ポリイミド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）等が挙げられる。可撓膜の厚みは、特に限定されるものではないが、可撓膜によるダンパー効果を効果的に発揮させる観点から、１０μｍ以上１５０μｍ以下とすることが好ましい。
【００６８】
ダンパー部材を有する粒子受け部材１５は、ダンパー面１５２が配線基板１３に配列されたインク入口１３１ａと対向するようにインク貯留室１４１内に配置される。本実施形態に示すように複数のチャネル列を有するインクジェットヘッド１の場合、粒子受け部材１５は、インク貯留室１４１内において、少なくとも一つのインク入口１３１ａとダンパー面１５２との間の離間距離Ｄ（図２参照）が、当該インク入口１３１ａと、該インク入口１３１ａの隣りのチャネル列のインク入口１３１ａとの間の離間距離よりも小さくなる位置に配置されていることが好ましい。
【００６９】
これにより、チャネル１２１からインク入口１３１ａを通ってインク貯留室１４１内に伝播した圧力波のうち、ダンパー面１５２に向けて直進する成分を直ちに可撓膜からなるダンパー面１５２に衝突した圧力波は、ダンパー室１５３に封入されている気体の圧縮によって、ダンパー面１５２が撓み変形することによって吸収される。このとき、離間距離Ｄによって規定されるインク入口１３１ａからダンパー面１５２までの直線距離は、隣りの列のインク入口１３１ａまでの距離よりも近いので、インク入口１３１ａからインク貯留室１４１内に伝播した圧力波は、隣りの列のインク入口１３１ａに到達する前にダンパー面１５２によって吸収される。
【００７０】
従って、このようにダンパー面１５２を有する粒子受け部材１５によれば、インク入口１３１ａからインク貯留室１４１内に伝播した圧力波を、隣りのチャネル列のインク入口１３１ａに到達する前に吸収して低減し、インク貯留室１４１を介して連通している隣り合うチャネル列のチャネル１２１に与えるクロストークの影響を低減することができる。
【００７１】
この離間距離Ｄは、インク入口１３１ａからダンパー部材１５２の可撓膜１５２に向けた垂直の距離である。この離間距離Ｄは、隣り合うチャネル列間のクロストークの影響をより効果的に低減する観点から、隣り合うチャネル列におけるインク入口１３１ａ間の距離をそれぞれｄ１、ｄ２、ｄ３（図４参照）とするとき、Ｄ＜ｄ１、且つ、Ｄ＜ｄ２、且つ、Ｄ＜ｄ３であることが好ましい。
【００７２】
すなわち、ダンパー面１５２を有する粒子受け部材１５は、離間距離Ｄが、隣り合うチャネル列のインク入口１３１ａ、１３１ａ間の距離ｄ１、ｄ２、ｄ３のいずれとの比較でも、その距離ｄ１、ｄ２、ｄ３よりも小さくなるようにインク貯留室１４１内に配置されていることが好ましい。このとき、インク入口１３１ａから粒子受け部材１５を見た場合、隣りのチャネル列のインク入口１３１ａまでの距離よりも粒子受け部材１５のダンパー面１５２までの距離の方が近くなる。
【００７３】
なお、上記距離ｄ１、ｄ２、ｄ３は、一つのチャネル列内のインク入口（これをインク入口Ａとする。）と、その隣りのチャネル列内においてインク入口Ａに最も近接したインク入口（これをインク入口Ｂとする。）との間の最短距離である。この距離ｄ１、ｄ２、ｄ３は、一般には、図４に示すように、隣り合うチャネル列のインク入口１３１ａ、１３１ａ間に形成される列間間隙の幅となる。距離ｄ１、ｄ２、ｄ３は同一の値でなくてもよい。
【００７４】
本実施形態に示すインクジェットヘッド１は、図２中に破線で示す直線Ｌのように、インク入口１３１ａ、インク出口１２１ａ及びノズル１１１が一直線上に配置され、この直線Ｌがダンパー面１５２と交差している。この構成によれば、チャネル１２１内で発生してインク入口１３１ａに向かう圧力波の成分をダンパー面１５２で直接吸収できる。従って、圧力波の吸収効果が最も高く、クロストークの影響を低減する効果が顕著に得られるために好ましい。
【００７５】
粒子受け部材１５をインク入口１３１ａから所定の離間距離Ｄをおいて配置させる手段は特に問わない。例えば図５に示すように、粒子受け部材１５に適宜数の脚部１５５を突設しておくことが挙げられる。この脚部１５５の先端を配線基板１３に当接させて粒子受け部材１５をインク貯留室１４１内に配置させれば、脚部１５５の突出高さによって離間距離Ｄを容易に規定することができる。脚部１５５は配線基板１３側に突設してもよい。
【００７６】
その他、図示しないが、粒子受け部材１５とインク貯留室１４１の内壁面との間に支柱を架け渡して、粒子受け部材１５を配線基板１３から所定の離間距離Ｄとなるように支持してもよい。
【００７７】
以上、本発明におけるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば以下に例示される実施形態とすることもできる。
【００７８】
インクジェットヘッド１は、チャネル１２１がインク入口１３１ａからインク出口１２１ａにかけてストレート状に形成されたヘッドチップ１２を有するものに限らない。例えば、チャネルがインク出口からインク入口に向かうに従って、次第に溝深さが浅くなるように形成され、インクの吐出方向に対して交叉する方向から各チャネルにインクが供給されるように構成されるものであってもよい。
【００７９】
また、インクジェットヘッド１は、チャネル１２１と隔壁１２２とが交互に並設されたせん断モード型のものに限らない。例えば圧力室内のインクを加熱した際に発生する気泡の破裂作用によって圧力室内のインクをノズルから吐出させるインクジェットヘッドや、圧力室の一壁面を振動板とし、この振動板をＰＺＴ等の圧電素子への電圧の印加によって振動させて圧力室内のインクをノズルから吐出させるインクジェットヘッドであってもよい。
【００８０】
さらに、以上の実施形態におけるインクジェットヘッド１は、ストレート状のチャネル１２１を有し、垂直方向にインクを吐出させるように配置されるものを例示した。このようなインクジェットヘッド１は、インク中の沈降した粒子が圧力室に入り込み易いため、本発明の適用によって顕著な効果が得られるために好ましい。しかし、本発明においてインクジェットヘッドは、インクを垂直方向でなく斜め下向きに吐出させるように配置されるものであってもよい。この場合、粒子受け部材１５は、インクジェットヘッドの配置角度に応じて、上面１５１がほぼ水平面となるようにインク貯留室１４１内に配置されることはもちろんである。
【００８１】
また、粒子受け部材１５は、１つのインク貯留室１４１内に１つだけ配置させるものに限らず、１つのインク貯留室１４１内に必要に応じて複数に分割して配置するようにしてもよい。例えば、インク貯留室１４１内でも特に粒子が沈降し易い部位に配置された１又は複数のインク入口１３１ａを個別に覆うように、複数の粒子受け部材１５をそれぞれ配置するようにしてもよいし、チャネル毎又はチャネル列毎にそれぞれ粒子受け部材１５を配置するようにしてもよい。
【００８２】
さらに、インクジェットヘッド１において、フィルターは流入口１４３のジョイント部１４３ａに設けてもよい。
【００８３】
さらに、インクジェット記録装置は、１つのインクジェットヘッドを備えるものに限らず、以上説明したいずれかのインクジェットヘッドを複数備えるものであってもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１：インクジェットヘッド
１１：ノズルプレート
１１１：ノズル
１２：ヘッドチップ
１２１：チャネル（圧力室）
１２１ａ：インク出口
１２２：隔壁
１３：配線基板
１３１：貫通孔
１３１ａ：インク入口
１４：マニホールド部材
１４１：インク貯留室
１４１ａ：インク流路
１４２：天井壁面
１４３：流入口
１４３ａ：ジョイント部
１４４：送出口（第１の送出口）
１４４ａ：ジョイント部
１４５：送出口（第２の送出口）
１４５ａ：ジョイント部
１５：粒子受け部材
１５１：上面
１５２：ダンパー面
１５３：フレーム
１５４：ダンパー室
１５５：脚部
１６：フィルター
１００：インクジェット記録装置
２００：制御部
２０１：インク供給管
２０２：インク返送管
２０２ａ、２０２ｂ：分岐管部
２０３：インクタンク
２０４：循環ポンプ
２０５、２０６：開閉弁
２０７：流量計
【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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