(57)【要約】【課題】  外部からインク流路内に空気が透過することを抑える。【解決手段】  インクを吐出する吐出口と、インク吸収体Ｈ１９０２と吐出口とを連通してインク吸収体Ｈ１９０２から吐出口にインクを供給するインク流路２０３とを有するインクジェットヘッドにおいて、インク流路２０３の周囲には、インク流路２０３の流動方向に亘ってインク流路２０３の全周を包囲する第二流路２０５が設けられ、この第二流路２０５内にインクが満たされている。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する吐出口と、インク貯蔵部と前記吐出口とを連通して前記インク貯蔵部から前記吐出口にインクを供給するインク流路とを有するインク吐出ヘッドにおいて、
前記インク流路の周囲には、前記インク流路の流動方向に亘って前記インク流路の全周を包囲する空間部が設けられ、該空間部内に液体が満たされていることを特徴とするインク吐出ヘッド。
【請求項２】
前記インク流路を形成する周壁および前記空間部を形成する周壁は、少なくとも前記インク流路を形成する周壁が樹脂材料で形成されている請求項１に記載のインク吐出ヘッド。
【請求項３】
前記液体は前記インクである請求項１または２に記載のインク吐出ヘッド。
【請求項４】
前記液体は不揮発性液体である請求項１または２に記載のインク吐出ヘッド。
【請求項５】
前記空間部内には湿潤性部材が設けられている請求項１ないし４のいずれか１項に記載のインク吐出ヘッド。
【請求項６】
前記空間部には、前記インク貯蔵部と連通する連通口が形成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のインク吐出ヘッド。
【請求項７】
前記連通口にはフィルターが設けられている請求項６に記載のインク吐出ヘッド。
【請求項８】
前記吐出口が配された吐出面を有し、
前記空間部には、前記吐出面上に開口が形成されている請求項６または７に記載のインク吐出ヘッド。
【請求項９】
前記空間部は、前記開口にフィルターが設けられている請求項８に記載のインク吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記空間部は気密に封止されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のインク吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記インク貯蔵部に着脱自在に装着される請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のインク吐出ヘッド。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のインク吐出ヘッドと、前記インク吐出ヘッドに一体に形成された前記インク貯蔵部とを備えるインク吐出ヘッドカートリッジ。
【請求項１３】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のインク吐出ヘッドが搭載された記録装置。
【請求項１４】
請求項８または９に記載のインク吐出ヘッドが搭載された記録装置であって、前記吐出面に当接されて前記空間部の前記開口を含む前記吐出面を同一の凹部で覆うキャップを有する記録装置。
【請求項１５】
前記キャップの前記凹部と連通する吸引ポンプを備えてなる請求項１４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、例えば記録用紙等の被記録材にインク滴を吐出するためのインク吐出ヘッドおよびこのインク吐出ヘッドを備える記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、小型化が容易であることや、安価であることなどの利点がある。このインクジェットプリンタは、複数のノズルをもつインクジェットヘッドを使用するものであって、その中の複数のノズルを選択的に駆動させることによって、インク滴を被記録材上に吐出させ、画像を形成させるものである。
【０００３】
また、小型、安価である点を更に有効に生かすために、特にインクジェットヘッドの構成において、インク貯蔵部からノズルにインクを供給するためのインク流路部分を、比較的加工を行い易い樹脂材を用いて形成することはよく行われている。
【特許文献１】特開平８−２０７２９８号公報
【特許文献２】特開平１１−３４３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、インク流路部分を樹脂材で形成する場合には、加工が容易であるという利点がある反面、次のような問題が生じる。
【０００５】
すなわち、インク流路の周壁が樹脂製であることは、金属やガラス等で形成された場合に比べて気体を透過させ易い性質を有していることになる。この気体の透過性は、使用される樹脂材料の種類によって程度の差はあるが、金属類と比較して非常に大きいことは一般に知られている。
【０００６】
インクジェットヘッドでは、インク流路の周壁の外周部側が、通常は大気に曝されている。このため、インク吐出信号の入力がなく、待機状態にされているとき、インクジェットヘッド内のインク流路を構成する周壁の外側から、気体、すなわち空気がこの周壁を透過してインク流路内に侵入してくる可能性がある。この空気の透過量は時間経過に伴って進行するため、その透過してインク流路内に侵入した空気は、インク流路内で次第に気泡となって蓄積されていく。
【０００７】
このインク流路を形成している樹脂中を気体が透過する現象は、その流路壁の内壁側（インクと接している側）と外壁側（空気と接している側）におけるそれぞれの気体分子の濃度差によって起こる。つまり内壁側は気体分子の濃度が低く、外壁側は気体分子の濃度が高いため、これによる気体分子の濃度勾配が駆動力となって気体透過を引き起こす。
【０００８】
このように空気の透過によって生じる気泡がインク流路内に蓄積され、この気泡の量が増加していった場合には、次回にインクジェットヘッドを駆動させようとした際に、液体であるインクの正常な流れに抵抗を生じさせたり、気泡がノズル内に移動したりする。その結果、ノズルからの正常なインク吐出が損なわれ、いわゆる吐出不良を招く。また、この気泡の蓄積量が更に多くなったときには、インク流路内でのインクの連続性を途切れさせるために、良好なインク供給が阻害され、吐出不能状態に至る虞がある。
【０００９】
また、気体の透過性は、使用環境の温度や湿度によって、あるいはノズル形成材料によっても異なる。一般的には高温環境であるほど気体透過量が多くなるため、インクジェットヘッド、あるいはこのインクジェットヘッドが組み込まれたインクジェットプリンタの使用環境が高温環境であるほど、インク流路内における気泡発生量が多くなる。前述したように気体透過は気体分子が移動することであるため、温度が高いほど分子の運動エネルギーも高くなることによって、高温下では空気の透過量が多くなり、インク流路内の気泡量も多くなっていく。
【００１０】
一方、湿度に対しては、低いほどインク流路内とインク流路壁の外側とで水分量に差があるためインク流路内のインクの蒸発が促進され、この蒸発で液体が消失した分だけ空気が侵入しやすくなり、インク流路内の気泡発生にも結びつく。
【００１１】
このようなインク流路内での気泡発生による吐出不良または吐出不能の状態に至った際の解消方法としては、一般には、インク流路内からインクを流動させ、吐出口から外方にインクを強制的に排出させることで、インクと共に気泡も排出する方法が採られている。すなわち、インク流路内でインクの流れを起こすことで、インク流路内の気泡も同時に移動するので、気泡を吐出口からインクジェットヘッドの外方に排出させることができる。その結果、インク流路内をインクのみで再充填させることが可能となる。
【００１２】
このようにインク流路内のインクを強制的に流動させる具体的手法としては、通常は次に述べるようなものがある。第一の手法としては、ノズル先端の吐出口に、ゴム等で形成された開口空間を有するキャップを当接して、そのキャップ内空間が密閉状態になるようにした後に、そのキャップを介してインクジェットヘッド内のインク流路に負圧を作用させることで、内部のインクを吸引する、いわゆる吸引操作がある。また第二の手法としては、インク流路にインクを供給する上流側すなわちインク貯蔵部側から正圧をかけて加圧し、その圧力によってインク流路内のインクを強制的に流動させることによって、インクと共にインク流路内の気泡を吐出口から排出させる、いわゆる加圧操作である。
【００１３】
いずれの手法であっても、インク流路内に蓄積している気泡を除去するためには、使用するインクジェットヘッド内で占めるインク流路の内容積以上のインク量を流動させなければ、インク流路内に蓄積されている気泡の除去を完全に行うことはできない。したがって、上述した気泡蓄積の進行が早ければ、これらの気泡排出操作を頻繁に実行しなければならず、この気泡排出操作に伴ってインクの無駄な消費量の増大を引き起こしてしまう不都合がある。
【００１４】
つまり、インクジェットプリンタの吐出動作の信頼性を高め、かつ無駄なインク消費を抑制するためには、インクジェットヘッドのインク流路内における気泡の蓄積を抑えることが重要なことである。このためには、インク流路を構成する周壁を透過する空気を抑えればよく、これを実現するには、インク流路の周壁を気体透過性が低い材料で形成するか、あるいはインク流路の周壁の構造によって気体が透過しづらくなるようにすることが考えられる。
【００１５】
インク流路の周壁の形成材料として気体透過性が低い材料を使用する場合には、その要求を満たす物性を有する樹脂材料を選定したり、あるいは金属材料やガラス材料等を用いたりすることが考えられる。しかしながら、この対策によって気体透過を抑えることはできても、インクとの接触による材料変質有無や成形性、製造コストの点を考慮すると、実現する上で難点を示すものが多く、実用性が乏しい。
【００１６】
一方、インク流路の構造によって気体の透過を回避する場合には、インク流路の周壁を厚く形成する、インク貯蔵部から吐出口に至るインク流路の距離を短く形成する、インク流路内のインク流動方向に直交する断面積を大きくする、などの構成が考えられる。しかしながら、いずれの構成においても、インクジェットヘッド全体の構造や、インク貯蔵部と連結する構造等に及ぼす影響があり、インクジェットプリンタ全体の構成にも制約を与える可能性があり、好ましい方法とはいえない。
【００１７】
さらに、これらのインク流路内での気体の透過による気泡発生に対して、次のような提案もなされている。特許文献１には、インク供給部からインクジェットヘッドへと接続される部分に、中間のインク室が設けられ、この中間のインク室は上面に傾斜した連通路を有し、混入した気泡が気泡自身の浮力によって中間のインク室の上部に集積されることによって、気泡がヘッド部に移動することを抑える構成が開示されている。
【００１８】
また、特許文献２には、インク供給部からヘッド部に連通させる複数のインク流路が設けられ、気泡の除去を効率良く行い、ヘッド部内への気泡の侵入を防止することが開示されている。
【００１９】
しかしながら、上述のいずれの特許文献１，２にも、インク流路内に発生した気泡が、ヘッド部に進入することを防止することを目的とする構成であって、インクジェットヘッド内のインク流路内に気泡が発生することを抑制するための構成については何ら開示も示唆もされていない。
【００２０】
そこで、本発明は、インク流路の周壁の外部を直接的に大気に曝されないようにし、外部からインク流路内に気体が透過することを抑えることができるインク吐出ヘッドおよび記録装置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】
【００２１】
上述した目的を達成するため、本発明に係るインク吐出ヘッドは、インクを吐出する吐出口と、インク貯蔵部と吐出口とを連通してインク貯蔵部から吐出口にインクを供給するインク流路とを有するインク吐出ヘッドにおいて、インク流路の周囲には、インク流路の流動方向に亘ってインク流路の全周を包囲する空間部が設けられ、この空間部内に液体が満たされている。
【発明の効果】
【００２２】
上述したように、本発明によれば、インク流路の周囲に設けられた空間部に満たされた液体によって、インク流路の外部からインク流路内に気体が透過してくるのを抑制することができる。これによってインク流路内で発生する気泡量を抑制し、気泡排出操作の頻度を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
（インクジェットプリンタの構成例）
図１および図２に、実施形態のインクジェットプリンタの斜視図を示す。
【００２５】
図１に示すように、実施形態のインクジェットプリンタは、プリンタ本体Ｍ１０００の外筐が、下ケースＭ１００１、上ケースＭ１００２、アクセスカバーＭ１００３および排紙トレイＭ１００４を含む外装部材と、この外装部材内に覆われたシャーシＭ３０１９（図２参照）とを備えて構成されている。
【００２６】
シャーシＭ３０１９は、所定の剛性を有する複数の板状金属部材によって構成され、インクジェットプリンタを支持するフレームとしても機能し、後述の各プリント動作機構を支持するように構成されている。また、下ケースＭ１００１は、プリンタ本体Ｍ１０００の外筐の略下半分を、上ケースＭ１００２は、プリンタ本体Ｍ１０００の外筐の略上半分をそれぞれ形成しており、各ケースＭ１００１，Ｍ１００２の組み合わせによって内部に後述の各機構を収納する収納空間を有する中空体構造をなしている。プリンタ本体Ｍ１０００の上面部および前面部にはそれぞれ開口部が形成されている。
【００２７】
さらに、排出トレイＭ１００４は、その一端が下ケースＭ１００１に回転自在に支持され、回転されることで下ケースＭ１００１の前面部に形成される開口部を開閉させ得るように構成されている。このため、プリント動作を実行する際には、排出トレイＭ１００４を前面側へと回転させて開口部を形成させることによって、ここから記録用紙等の被記録材が排出可能となると共に、排出された被記録材が順次積載されるように構成されている。また、排紙トレイＭ１００４には、２枚の補助トレイＭ１００４ａ、Ｍ１００４ｂがスライド自在に収納されており、必要に応じて各補助トレイＭ１００４ａ，Ｍ１００４ｂを手前に引き出すことによって、被記録材の支持面積を３段階に拡大、縮小させ得るように構成されている。
【００２８】
アクセスカバーＭ１００３は、その一端部が上ケースＭ１００２に回転自在に支持され、上面に形成される開口部を開閉し得るように構成されており、このアクセスカバーＭ１００３を開くことによって、プリンタ本体内部に収納されているインクジェットヘッドカートリッジＨ１０００（図３参照）あるいはインクタンクＨ１９００（図４参照）等の交換が可能となる。なお、図示しないが、アクセスカバーＭ１００３を開閉させると、その裏面に形成された突起がカバー開閉レバーを回転させて、そのレバーの回転位置をマイクロスイッチなどで検出することによって、アクセスカバーＭ１００３の開閉状態が検出されるように構成されている。
【００２９】
また、上ケースＭ１００２の後部上面には、電源キーＥ００１８およびレジュームキーＥ００１９が押下可能に設けられると共に、表示燈Ｅ００２０が設けられている。電源キーＥ００１８を押下すると、表示燈Ｅ００２０が点燈してプリント可能であることをインクジェットプリンタの使用者に通知するように構成されている。また、表示燈Ｅ００２０は、点滅の状態や色の変化によって、インクジェットプリンタのトラブル等を使用者に通知する等の各種の表示機能を有している。さらに、ブザーを鳴らすことで通知することも可能である。なお、トラブル等が解決した場合には、レジュームキーＥ００１９を押下することによって、プリント動作が再開されるように構成されている。
【００３０】
（インクジェットプリンタのプリント動作機構）
次に、プリンタ本体Ｍ１０００に収納、保持されるプリント動作機構について説明する。
【００３１】
本実施形態のプリント動作機構としては、被記録材をプリンタ本体内へと自動的に給送する自動給送部Ｍ３０２２と、この自動給送部Ｍ３０２２から１枚ずつ送出される被記録材を所定のプリント位置へと導くと共に、プリント位置から排出部Ｍ３０３０へと被記録材を導く搬送部Ｍ３０２９と、プリント位置に搬送された被記録材に所望のプリントを行うプリント部と、プリント部等に対する吸引やワイピング等の回復処理を行う回復部Ｍ５０００とを備えて構成されている。
【００３２】
プリント部は、キャリッジ軸Ｍ４０２１によって移動可能に支持されたキャリッジＭ４００１と、このキャリッジＭ４００１に着脱可能に搭載されるインクジェットヘッドカートリッジＨ１０００（図３参照）とを有している。
【００３３】
（インクジェットヘッドカートリッジ）
プリント部に装着されるインクジェットヘッドカートリッジについて、図３〜図５を参照して説明する。
【００３４】
本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジＨ１０００は、図３に示すように、液状のインクを貯留するインクタンクＨ１９００と、このインクタンクＨ１９００から供給されたインクをプリント情報に応じてノズルから吐出するインクジェットヘッドＨ１００１とを有している。インクジェットヘッドＨ１００１では、上述したキャリッジＭ４００１に対して着脱可能に搭載される、いわゆるカートリッジ方式が採られている。
【００３５】
本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジＨ１０００は、写真調の高画質な画像形成を可能とするために、インクタンクとして、例えば、ブラック、ライトシアン、ライトマゼンタ、シアン、マゼンタおよびイエローの各色独立のインクタンクＨ１９００を備えており、図４に示すように、各インクタンクＨ１９００がインクジェットヘッドＨ１００１に対して着脱自在に構成されている。
【００３６】
そして、インクジェットヘッドＨ１００１は、図５に示すように、吐出素子基板Ｈ１１００、第１のプレートＨ１２００、電気配線基板Ｈ１３００、第２のプレートＨ１４００、タンクホルダーＨ１５００、流路形成部材Ｈ１６００、フィルターＨ１７００、シールゴムＨ１８００を有して構成されている。
【００３７】
吐出素子基板Ｈ１１００には、シリコン基板の片面にインクを吐出するための電気−熱変換素子等の複数の吐出素子と、各吐出素子に電力を供給するアルミニウム等の電気配線とが成膜技術により形成されている。また、吐出素子基板Ｈ１１００には、各吐出素子に対応する複数のインク流路と複数の吐出口Ｈ１１００Ｔとがフォトリソグラフィ技術によって形成されている。また、吐出素子基板Ｈ１１００には、複数のインク流路にインクを供給するための共通液室が裏面側に開口されて形成されている。これら複数の吐出口Ｈ１１００Ｔが形成されている面が吐出面Ｈ１１０１となる。
【００３８】
また、吐出素子基板Ｈ１１００は、第１のプレートＨ１２００に接着固定されている。この第１のプレートＨ１２００には、吐出素子基板Ｈ１１００にインクを供給するためのインク供給口Ｈ１２０１が形成されている。また、第１のプレートＨ１２００には、開口部を有する第２のプレートＨ１４００が接着固定されている。この第２のプレートＨ１４００は、電気配線基板Ｈ１３００と吐出素子基板Ｈ１１００とを電気的に接続させるように電気配線基板Ｈ１３００を保持している。この電気配線基板Ｈ１３００は、吐出素子基板Ｈ１１００にインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、吐出素子基板Ｈ１１００に対応する電気配線と、この電気配線端部に位置しプリンタ本体からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１とを有している。外部信号入力端子Ｈ１３０１は、タンクホルダーＨ１５００の背面側に位置決め固定されている。
【００３９】
一方、インクタンクＨ１９００を着脱可能に保持するタンクホルダーＨ１５００には、流路形成部材Ｈ１６００が例えば超音波溶着により固定され、インクタンクＨ１９００から第１のプレートＨ１２００に亘るインク流路Ｈ１５０１が形成されている。また、インクタンクＨ１９００と連結されるインク流路Ｈ１５０１には、インクタンクＨ１９００側の端部にフィルターＨ１７００が設けられており、インク流路Ｈ１５０１内への塵埃の侵入が防止されている。また、インクタンクＨ１９００との連結部には、シールゴムＨ１８００が装着されており、この連結部でインクタンクＨ１９００との密閉性を保ち、またインクタンクＨ１９００からの不必要なインクの蒸発が防止されている。
【００４０】
さらに、上述のようにタンクホルダーＨ１５００、流路形成部材Ｈ１６００、フィルターＨ１７００およびシールゴムＨ１８００とを有して構成されるタンクホルダー部と、吐出素子基板Ｈ１１００、第１のプレートＨ１２００、電気配線基板Ｈ１３００および第２のプレートＨ１４００とを有して構成される吐出素子部とを、接着材等で結合することによって、インクジェットヘッドＨ１００１が構成されている。
【００４１】
（キャリッジ）
次に、図２を参照して、インクジェットヘッドカートリッジＨ１０００が搭載されるキャリッジＭ４００１について説明する。
【００４２】
図２に示すように、キャリッジＭ４００１には、インクジェットヘッドＨ１００１をキャリッジＭ４００１上の所定の装着位置に案内するためのキャリッジカバーＭ４００２と、インクジェットヘッドＨ１００１のタンクホルダーＨ１５００に係合しインクジェットヘッドＨ１００１を所定の装着位置にセットさせるよう押圧するヘッドセットレバーＭ４００７とが設けられている。すなわち、ヘッドセットレバーＭ４００７は、キャリッジＭ４００１の上部に、ヘッドセットレバー軸に対して回動可能に設けられると共に、インクジェットヘッドＨ１００１との係合部にはばね付勢されるヘッドセットプレート（不図示）がばねを介して備えられ、このばねの付勢力によってインクジェットヘッドＨ１００１を押圧しながらキャリッジＭ４００１に装着させるように構成されている。
【００４３】
また、キャリッジＭ４００１のインクジェットヘッドＨ１００１との別の係合部には、コンタクトフレキシブルプリントケーブルＥ００１１が設けられ、コンタクトフレキシブルプリントケーブルＥ００１１上のコンタクト部と、インクジェットヘッドＨ１００１に設けられたコンタクト部（外部信号入力端子）Ｈ１３０１とが電気的に接触し、プリント動作のための各種情報の授受やインクジェットヘッドＨ１００１への電力の供給などを行い得るように構成されている。
【００４４】
ここで、コンタクトフレキシブルプリントケーブルＥ００１１のコンタクト部とキャリッジＭ４００１との間には、ゴムなどの弾性部材（不図示）が設けられ、この弾性部材の弾性力とヘッドセットレバーばねによる押圧力とによって、コンタクト部とキャリッジＭ４００１との良好な接触が確保されている。さらに、コンタクトフレキシブルプリントケーブルＥ００１１は、キャリッジＭ４００１の背面に搭載されたキャリッジ基板（不図示）に電気的に接続されている。
【００４５】
以上のように構成されたインクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッドカートリッジH１０００の構成で、本実施形態の要部であるインク流路の部分について説明する。
【００４６】
（インクジェットヘッド内のインク流路）
図６に、実施形態のインクジェットヘッドの断面図を示す。ここではインクジェットヘッドカートリッジＨ１０００にインクタンクＨ１９００を装着した状態で、インク流路の断面図を示している。図６において、図５に示した各部分と同一箇所には同一符号を付している。
【００４７】
図６に示すように、インクタンクＨ１９００の内部には、インクを貯蔵するインク貯蔵部をなす多孔質体であるインク吸収体Ｈ１９０２が収容されている。インクタンクＨ１９００の内部には、インクジェットヘッドの後述するインク流路２０３の一端に対応する位置に開口部Ｈ１９０５が形成されており、この開口部Ｈ１９０５内に、インク吸収体Ｈ１９０２に一体に形成されたインク送出部Ｈ１９０１が挿入されている。
【００４８】
したがって、インク吸収体Ｈ１９０２は、このインク送出部Ｈ１９０１を、インク流路２０３の一端に設けられたフィルターＨ１７００に当接させることで、インクの供給が行われる。これにより、インクはフィルターＨ１７００を介してインク流路２０３を経て共通液室２０２へと導かれ、共通液室２０２から各ノズル列２０１に供給されて吐出口から吐出が行われる。ノズル列２０１の各ノズルには、図示しないが、ヒータ等の電気−熱変換体、または電気−機械変換体（不図示）が設けられており、これらに電気信号が印加されることによって、インクを吐出するための力が発生する。
【００４９】
本実施形態では、インク吸収体Ｈ１９０２と共通液室２０２とを連通させるインク流路２０３が形成されている。そして、インク流路２０３の周囲には、インク流路２０３のインク流動方向に亘って、インク流路２０３の全周を包囲するように、空間部である第二流路２０５が設けられ、この第二流路２０５内にインクが注入されている。この第二流路２０５の上端には、図７に示すように、インクタンクＨ１９００内のインク貯蔵部に連通される２つの連通口２１０，２１１が、フィルターＨ１７００を挟んで対向する位置にそれぞれ形成されており、これら連通口２１０，２１１にフィルター２２０，２２１が配設されている。したがって、第二流路２０５の上端は、フィルター２２０，２２１を介してインク吸収体Ｈ１９０２に当接されている。
【００５０】
さらに、第二流路２０５の下端にも同様に、大気に開放された開口２１２，２１３が、ノズル列２０１を挟んで対向する位置にそれぞれ形成され、これら開口２１２，２１３にフィルター２２２，２２３が配設されている。したがって、第二流路２０５は、インクタンクＨ１９００のインク貯蔵部に連通された空間部として形成されている。また、インク流路２０３、共通液室２０２、および第二流路２０５は、インクジェットヘッドカートリッジＨ１０００内で、変性ポリフェニレンオキサイドを用いて一体に成形された成形品として形成されている。
【００５１】
このように構成されることで、インク流路２０３にインクが供給されると共に第二流路２０５にもインクが供給される。インク流路２０３および第二流路２０５にインクをそれぞれ満たす場合には、ノズル列２０１が配列されている吐出面Ｈ１１０１に対して、吐出面Ｈ１１０１およびフィルター２２２，２２３をそれぞれ同時に覆うように形成された凹部２３１を有するキャップ２３０を密着させ、キャップ２３０の接続口２３２に接続されている吸引ポンプ（不図示）を動作させる。これによって、吸引ポンプによる負圧の作用でインクタンクＨ１９００からのインクの流れを発生させ、インク流路２０３および共通液室２０２にインクを満たすと共に、第二流路２０５内にもインクを満たすことが可能となる。そして、その後、キャップ２３０を開放しても、ノズル列２０１の吐出口およびフィルター２２２，２２３におけるインクのメニスカス力によって、インク流路２０３および第二流路２０５内のインクは充填された状態で維持される。
【００５２】
このような状態となることにより、インクジェットプリンタにプリント信号がなく、インクジェットヘッドカートリッジＨ１０００が待機状態である場合に、インク流路２０３の周壁の外周部側に更に第二流路２０５が存在しているので、外部から空気が透過することによるインク流路２０３内での気泡を発生し難くさせている。これは、第二流路２０５の内部も常にインクまたはインクの蒸気で満たされており、インク流路２０３の内側と、インク流路２０３の外側にあたる第二流路２０５内との間における、空気の濃度差が小さくなり、その結果、インク流路２０３内に空気が透過することが抑制されるためである。
【００５３】
一方、インク流路の外側が空気に曝されている従来の構成の場合には、空気がこのインク流路の周壁を通じて透過することによりインク流路内部に侵入し、この空気がインク流路内に気泡として存在することになる。更に時間の経過と共に空気の透過が進行するのに伴って、インク流路内の気泡が蓄積されていき、気泡の存在する箇所が増加したり、あるいは気泡群が合体したりして、より一層大きな気泡となってしまう不都合がある。
【００５４】
なお、この第二流路２０５内に充填されたインクの状態は、完全に気泡がない状態にされる必要はなく、第二流路２０５の連通口２１０，２１１側から開口２１２，２１３側まで第二流路２０５内で液体であるインクが連続する状態が得られていれば、第二流路２０５の内部に気泡が存在していたとしても、上述の作用効果を得ることは可能である。また、第二流路２０５の内部に気泡が存在する場合には、気泡が、第二流路２０５内に沿って上方に浮上して、第二流路２０５に接続されているインクタンクＨ１９００内に移動することが考えられるが、フィルター２２０，２２１によって気泡を捕らえることができる。すなわち、フィルター２２０，２２１が設けられることで、第二流路２０５内の気泡がインク流路２０３内に回り込むことが良好に防止されている。また、フィルター２２２，２２３が設けられることで、第二流路２０５内に充填されたインクを良好に保持し、外部から第二流路２０５内に塵埃等が進入することが防止されている。
【００５５】
以上のように構成されることによって、通常のプリント動作において、インク流路２０３内における気泡溜まり（気泡の蓄積）を解消するために吸引回復動作を行う頻度が大幅に減少するので、無駄なインクの排出を抑制することが可能になる。さらに、このインクジェットヘッドによれば、排出されたインクを溜めるための貯留部の容積も大幅に縮小することが可能になり、インクジェットプリンタ内で貯蔵部が占めるスペースが削減されるので、インクジェットプリンタ全体の更なる小型化を実現することが可能になる。
【００５６】
なお、プリントに使用されない状態で比較的長期間が経過し、吸引回復動作が必要となった場合には、必要に応じて上述した吸引回復動作を行うことで、従来どおりにインク流路２０３内に新鮮なインクを満たすことが可能であり、同時に第二流路２０５内のインクも入れ替えることができるので、この第二流路２０５内の気泡も除去可能である。また、この吸引回復動作時におけるインクの総排出量は、インク流路２０３と第二流路２０５の両方の容積の総和分まで生じることになるが、従来に比べ吸引回復動作を行う頻度が著しく減少するので、インクジェットプリンタを使用する期間の全体で捉えれば、この点は全く問題にならない。
【００５７】
さらに、本実施形態の変形例として、フィルター２２０，２２１は必ずしも必要ではなく、インクタンク側とインク流路との接合が確実に行われるのであれば、省略してもかまわない。また、第二流路２０５内にインクを円滑に充填するために、第二流路２０５の内壁面に対して、プラズマ処理等の公知の方法で親水化処理が施されてもよい。また、図示しないが、第二流路内におけるインクの充填を円滑に行うために、この第二流路の内壁面は、例えば、水平方向および鉛直方向に対して傾斜されたテーパー状に形成されてもよい。
【００５８】
以上のように構成したことで、インクジェットヘッドの周囲が高温や低湿になったときに、インク流路２０３内への空気の透過量が増大したり、インク流路２０３内のインクの蒸発が促進された場合であっても、第二流路２０５内に充填されているインクの蒸気が満ちていることとなり、第二流路２０５の内側に配置されているインク流路２０３内に気体が侵入することを抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、インクジェットヘッドカートリッジＨ１０００が待機状態にあっても、インク流路２０３内に気泡溜まりが発生することが抑えられ、また気泡溜まりの成長速度を従来に比べて大幅に遅延させることができる。
【００５９】
加えて、以上のように構成されることによって、以下に示すような更なる効果を得ることができる。
【００６０】
通常のインクジェットプリンタでは、プリント動作の待機時に、吐出面の保護と吐出口からのインク蒸発を抑制することを目的とするキャッピングを行うが、キャップ２３０としては密着性を良好に確保するためにゴム材で構成されることが多い。ところが、ゴム材料は一般的に成形可能な樹脂材料に比較して気体の透過性が高いため、キャッピング中における吐出口からのインク蒸発が皆無ではない。このためキャップ２３０の凹部２３１内にはインクの蒸気が満ちていると考えられる。
【００６１】
しかしながら、本実施形態の構成によれば、キャッピング時に、ノズル列２０１の吐出面と第二流路２０５の開口２１２，２１３とが同一のキャップ２３０の凹部２３１で覆われるため、第二流路２０５の開口２１２，２１３からもインクの蒸発が起こり、キャップ２３０の凹部２３１内にインク蒸気が充満されるまでの時間が従来よりも早くなる。すなわち、キャップ２３０内にインク蒸気が充満されれば、それ以上の吐出口からのインク蒸発の進行が遅くなるので、本実施形態では、吐出口からのインク蒸発を従来よりも抑制することが可能となる。
【００６２】
また、吸引回復動作の目的として、吐出口近傍でのインク蒸発に伴って固着したインクを取り除くことも挙げられる。吐出口近傍に固着したインクを取り除く際にも、インク流路２０３と第二流路２０５とを同時に吸引することで、第二流路２０５内のインクも吐出口近傍に接触するので、吐出口近傍におけるインクの固着成分の溶解を早め、より一層回復し易くする効果も得られる。
【００６３】
さらに、吸引回復動作においては、インク吐出時に吐出面に付着しているインク滴を払拭するワイピング動作も行われるが、このワイピング動作時にも更なる効果が得られる。すなわち、ワイピング動作時には、ワイパーブレードを吐出面上に沿って摺接させるが、この際に第二流路２０５の開口２１２、あるいは２１３からノズル列２０１の吐出口が配列されている吐出面Ｈ１１０１に向かう方向に摺接動作を行わせることによって、ワイパーブレードが第二流路２０５の開口２１２、あるいは２１３を通過するときに、ワイパーブレードにインクを付着させて湿らせることができる。続いて、このワイパーブレードを吐出面Ｈ１１０１上に通過させることで、先の付着したインクが潤滑作用をもたらし、ワイパーブレードによって吐出面Ｈ１１０１が不必要に磨耗されることが防止され、インクジェットヘッドの寿命を向上させる効果も生じる。
【００６４】
ところで、従来のインクジェットヘッドとしては、例えば特開平２−５２２号公報に、インク流路の外周部に空間部が設けられるような構造が開示されている。しかしながら、この従来のインクジェットヘッドでは、インク流路の周囲にインク流路の全周を包囲する空間部が設けられる構成が採られておらず、空間部に大気に触れている部分も存在している。このため、この従来のインクジェットヘッドでは、空間部の大気に触れている部分の外周壁からインク流路内への空気の透過が起こり得る。一方、本発明に係るインクジェットヘッドでは、インク流路２０３の周囲に設けられた第二流路２０５が、インク流路２０３の流動方向に亘って、インク流路２０３の全周を実質的に包囲する空間部であり、この空間部内にインクが注入されているので、この構成によって、外部からインク流路２０３内への気体の透過を良好に抑制する作用を実現している。
【００６５】
なお、インク流路の周壁をなす部分を樹脂材によって形成する場合、使用できる樹脂材としては、一般的な成形に用いられる樹脂材であればよく、例えば、変性ポリフェニレンオキサイド、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリサルフォン、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。
【００６６】
さらに、この第二流路２０５内は、液体で満たされることによって、第二流路２０５内で気体の透過に伴う気泡の蓄積が起こり得るが、この第二流路２０５内では常に湿潤状態が保たれている。したがって、第二流路２０５を介して更にインク流路２０３内へ気体が透過することが生じ難く、インク流路２０３内への気体の侵入を更に良好に抑制することが可能となる。
【００６７】
また、第二流路内に液体を充填する構成を採る場合、使用する液体としては特に限定されるものでなく、吐出に使用されるインクや、例えば水等であってもかまわない。ただし、この第二流路は、インクジェットヘッドの待機時に、その外周壁が空気に曝されることになるので、液体はインクジェットヘッドを使用する温度範囲および湿度範囲で蒸発しにくいものが好ましい。したがって、使用する液体としては、不揮発性液体が充填されることがより好ましい。この不揮発性液体としては、一般的に不揮発性液体と呼ばれているものであればよく、例えばインクの成分としてよく用いられている、グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、各種の界面活性剤等を使用することが可能である。
【００６８】
以上のような構成は、インク貯蔵部の構成に特に影響を及ぼすものではなく、インクジェットヘッドとインク貯蔵部との間の構成において、両者が一体に構成されている型、およびインク貯蔵部を交換可能にした分離型のいずれにおいても適用できる。
【００６９】
（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態のインクジェットヘッドを示す断面図である。本実施形態では、インクジェットヘッドとインクタンクとが一体にされたカートリッジ型のものに適用された実施形態を示している。
【００７０】
図８に示すように、インクタンクＨ１９００のインク貯蔵部としては、ポリウレタンからなる多孔質体であるインク吸収体Ｈ１９０３にインクを含浸させたものが用いられ、このインク吸収体Ｈ１９０３が、フィルター３０４，３２１，３２２が設けられた上端面、およびフィルター３２３，３２４が設けられた側面にそれぞれ圧接されている。ノズルから吐出するためのインクは、インク吸収体Ｈ１９０３側からフィルター３０４を介してインク流路３０３に導入され、このインク流路３０３を経て共通液室３０２に導かれて、ノズル列３０１に供給される。ノズル列３０１の各ノズルには、電気−熱変換体（不図示）が設けられており、この電気−熱変換体に電気信号が印加されることによって、インクの吐出動作が行われる。
【００７１】
そして、インク流路３０３の周囲には、第二流路３０５が、インク流路３０３の流動方向に亘って、インク流路３０３の全周を包囲するように形成され、この第二流路３０５内にインクが注入されている。これらのインク流路３０３、共通液室３０２、および第二流路３０５は、インクジェットヘッドカートリッジＨ１０００内では、ポリスチレンで成形された部材で構成されている。
【００７２】
この第二流路３０５の上端部側には、インクタンクＨ１９００側の多孔質体であるインク吸収体Ｈ１９０３に連通される円形状の連通口３１１，３１２が、インク流路３０３の連通口３０６を挟んで対向する位置に形成されており、これら連通口３１１，３１２に円形状のフィルター３２１，３２２が設けられている。また、第二流路３０５の上端部側には、外周側の側面に、インク吸収体Ｈ１９０３に連通される円形状の連通口３１３，３１４が形成されており、これら連通口３１３，３１４に円形状のフィルター３２３，３２４が設けられている。したがって、第二流路３０５は、各フィルター３２１，３２２，３２３，３２４にインク吸収体Ｈ１９０３が圧接されており、このインク吸収体Ｈ１９０３から各連通口３１１，３１２，３１３，３１４を経て第二流路３０５内にインクが導入される。
【００７３】
また、第二流路３０５の下端部には、ノズル列を挟んで対向する位置に、大気に開放された円形状の開口３１５，５１６が形成されており、これら開口３１５，３１６にフィルター３２５，３２６が設けられている。このような第二流路３０５の構成を採ることによって、第１の実施形態と同様の作用によって、第二流路３０５内にインクを満たすことが可能となる。
【００７４】
すなわち、ノズル列３０１および第二流路３０５の各開口３１５，３１６を同一の凹部２３１で覆うようにキャップ２３０を当接させ、このキャップ２３０に接続された吸引ポンプを動作させる。この吸引ポンプの動作によってインク吸収体Ｈ１９０３からインクが供給され、インク流路３０３および共通液室３０２内にインクが満たされるのと同時に、第二流路３０５内にもインクが満たされる。その後、キャップ２３０がインクジェットヘッドから外されても、ノズル列３０１の吐出口、およびフィルター３２５，３２６のメニスカス力によって、インク流路３０３および第二流路３０５は、内部にインクが充填された状態に良好に維持される。
【００７５】
本実施形態は、比較的大きな容積をとっている第二流路３０５に、インク吸収体Ｈ１９０３から第二流路３０５にインクを導入するための複数の連通口３１１，３１２，３１３，３１４がそれぞれ確保されることで、第二流路３０５にインクが円滑に導入され、第二流路３０５へのインク充填が不完全にならないようにされている。
【００７６】
本実施形態によれば、インク流路３０３の周囲に形成されインク流路３０３の流動方向に亘ってインク流路３０３の全周を包囲する第二流路３０５を備え、この第二流路３０５内にインクが注入されていることによって、この第二流路３０５によってインク流路３０３内に外部から空気が透過することを抑制することができるが、第二流路３０５の容積が比較的大きく確保されたことで、空気の透過を更に良好に抑制することが可能にされている。
【００７７】
また、この第二流路３０５内をインクのみで完全に充填することは難しいと推定されるが、この点に関しては、第１の実施形態と同様に、第二流路３０５内が完全に気泡が無い状態でインクが充填されている必要はなく、第二流路３０５内で連通口３１１，３１２、３１３，３１４側から開口３１５，３１６側まで液体が連続する状態、つまりインク流路３０３の周壁を包囲するようにインクが存在している状態が得られていれば、第二流路３０５内に気泡が存在していたとしても、インク流路３０３内への空気の透過を抑制する効果が得られる。
【００７８】
（第３の実施形態）
図９は第３の実施形態のインクジェットヘッドを示す断面図である。本実施形態では、第１の実施形態の構成に比較して、第二流路内に繊維束が配置され、更に第二流路内に充填する液体として、インクではなく不揮発性液体を使用した点が異なっている。
【００７９】
図９に示すように、本実施形態では、インク貯留部と共通液室４０２とを連通させるインク流路４０３が形成されている。インク貯留部からのインクは、フィルター４０４を介してインク流路４０３を経て共通液室４０２に導入され、共通液室４０２から各ノズル列４０１に供給される。ノズル列４０１の各ノズルには、電気−熱変換体（不図示）が設けられており、この電気−熱変換体に電気信号が印加されることによって、インクの吐出動作が行われる。
【００８０】
そして、インク流路４０３の周囲には、インク流路４０３の流動方向に亘って、インク流路４０３の全周を包囲するように第二流路４０５が形成され、この第二流路４０５内に不揮発性液体が注入されている。第二流路４０５の上端部には、インクタンクＨ１９００のインク貯留部に連通される連通口４１０，４１１が形成されている。なお、これら各連通口４１０，４１１にはフィルターが設けられていない。また、第二流路４０５の下端部には、大気に開放された開口４１２が形成されている。
【００８１】
本実施形態における第二流路４０５への液体の充填は以下のように行われる。図９に示すように、第二流路４０５内には、湿潤性部材として液体の吸収性を有する繊維束４０６，４０７が、上端部側の連通口４１０，４１１からそれぞれ挿入されて配置されている。
【００８２】
また、第二流路４０５には、開口４１２から繊維束４０８が挿入されて配置されている。続いて、繊維束４０８を挿入した開口４１２から、不揮発性液体として、例えばエチレングリコールが注入され、第二流路４０５内が満たされている。第二流路４０５内に不揮発性液体が充填された後、各繊維束４０６，４０７，４０８を挿入した連通口４１０，４１１および開口４１２に、蓋部材４２０，４２１，４２２がそれぞれ圧入されて、気密に封止されることで、第二流路４０５内への液体の充填作業が完了する。
【００８３】
このような液体充填作業は、インクジェットヘッドカートリッジの製造時に行われればよく、第二流路４０５内に不揮発性液体が既に充填された形態で、インクジェットプリンタに装着され、その後、第二流路４０５に液体を充填するための操作が必要ない。なお、本実施形態では、繊維束４０６，４０７，４０８として例えばポリプロピレン繊維を用いている。
【００８４】
以上のような構成を採ることによって、インクジェットプリンタに組み込まれた状態で、第二流路４０５内に液体を充填する操作が不要となり、取り扱いも非常に簡便となって、動作信頼性も向上する。すなわち、本実施形態は、沸点の高い液体で、インクジェットプリンタの使用環境下では蒸発しない液体が第二流路４０５内に充填されたこと、および第二流路４０５内に液体の吸収性を有する繊維束４０６，４０７，４０８が配置されたことによって、第二流路４０５の内周壁の液体による湿潤性が良好に確保される。このため、本実施形態は、インク流路４０３の外部からインク流路４０３内への気体の透過およびインクの蒸発を更に良好に抑制することができるとともに、第二流路の形状等の構成を簡略化することができ、湿潤性も十分に保つことが可能となる。
【００８５】
なお、湿潤性部材としては、第二流路４０５内に充填される液体に濡れ易く、かつその液体を吸収して保持することが容易な性質を有する材料であれば、特に限定されるものではなく、例えばポリウレタンの多孔質体やポリプロピレンの繊維体の集束品等が挙げられる。
【００８６】
また、上述した各実施形態では、第二流路内に液体が満たされる構成が採られたが、必要に応じて例えばゲル等が充填される構成が採られてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】実施形態のインクジェットプリンタを示す斜視図である。
【図２】インクジェットプリンタの内部構成を示す斜視図である。
【図３】実施形態のインクジェットヘッドカートリッジを示す斜視図である。
【図４】インクジェットヘッドカートリッジからインクタンクを分離した状態を示す分解斜視図である。
【図５】インクジェットヘッドカートリッジを示す分解斜視図である。
【図６】第１の実施形態のインクジェットヘッドを示す断面図である。
【図７】第１の実施形態のインクジェットヘッドの一部を示す斜視図である。
【図８】第２の実施形態のインクジェットヘッドを示す模式図である。
【図９】第３の実施形態のインクジェットヘッドを示す模式図である。
【符号の説明】
【００８８】
２０１  ノズル列
２０２  共通液室
２０３  インク流路
２０５  第二流路
２１０，２１１，２１２，２１３  連通口
２２０，２２１，２２２，２２３  開口
Ｈ１０００  インクジェットヘッドカートリッジ
Ｈ１９００  インクタンク
Ｈ１９０２  インク吸収体
【図１】
2007030261.tif 000003
【図２】
2007030261.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007030261.tif 000006
【図５】
2007030261.tif 000007
【図６】
2007030261.tif 000008
【図７】
2007030261.tif 000009
【図８】
2007030261.tif 000010
【図９】
2007030261.tif 000011