(57)【要約】【課題】記録ヘッド全域で安定した吐出動作を実現しながらも、記録ヘッドのインク液室や共通流路に初期充填する際、確実な気液交換を行って気泡の残留を抑制することが可能な液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置を提供する。【解決手段】導入口１６に接続する下層部１７の幅を導入口１６の２倍以下とすることにより、初期充填時の気液交換を確実に行いながら個別液室１４にインクを充填することが出来る。一方、共通流路１５内において、下層部１７に接続する上層部１８を下層部１７よりも十分大きくすることにより、個々の記録素子基板１１の吐出動作に伴う圧力損失の影響を、なるべく小さく抑えることが出来る。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧されることにより液体を吐出するノズルの複数が形成された記録素子基板と、
該記録素子基板に接続して液体を供給する個別液室と、
該個別液室に対し液体を供給する共通流路と、
を備える液体吐出ヘッドであって、
前記ノズルより液体を吐出する吐出動作を行う際には前記個別液室と前記共通流路の全体に液体が流入され、前記個別液室に液体を充填させる初期充填を行う際には前記個別液室の全体と前記共通流路の一部に液体が流入され、
前記共通流路は、液体が流入される上層部と、該上層部に対し重力方向の下方に接続して前記個別液室に接続する下層部とを有し、前記上層部は前記下層部よりも前記接続の方向および前記流入の方向に直交する方向に大きな幅を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記共通流路内の液体は、液体を流入するための供給口から液体を排出するための排出口に向けて移動す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】
前記共通流路に連結する複数の前記個別液室と該複数の個別液室のそれぞれに接続する複数の前記記録素子基板を備え、当該複数の記録素子基板および前記個別液室は前記移動の方向に配列していることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記初期充填を行う際の前記共通流路における液体の流速は、前記吐出動作を行う際の前記流速よりも小さいことを特徴とする請求項２または３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記初期充填を行う際の前記流速は２０ｍｍ／ｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記下層部は、前記個別液室と前記共通流路を連通する導入口に対し、前記接続の方向および前記流入の方向と直交する方向に２倍以下の幅を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記記録素子基板は、種類の異なる液体を吐出するための複数のノズル列を有し、
液体の種類に対応づけられた複数の前記共通流路および前記個別液室が１つの前記記録素子基板に対し、配備されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記記録素子基板は、液体を流入する流入口と液体を流出するための流出口とを有し、
前記流入口に接続する前記共通流路および前記個別液室と、前記流出口に接続する前記共通流路および前記個別液室とが、１つの前記記録素子基板に対し配備されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記上層部の幅は前記下層部に向かって小さくなっていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記吐出動作を行う際、前記個別液室および前記共通流路には色材を含有する液体が流入され、前記初期充填を行う際、前記個別液室および前記共通流路には前記液体よりも濡れ性の高い液体が流入されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
液体を吐出するために利用されるエネルギを発生する素子と、前記素子を内部に備える圧力室と、を備え、前記圧力室内の液体は当該圧力室の外部との間で循環されることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記液体吐出ヘッドは、フルライン型のインクジェット記録ヘッドであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
請求項２ないし５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、
前記供給口から前記共通流路を通って前記排出口に向かって液体を循環させるための循環手段と、
を具備することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを用い、記録媒体に向かって液体を吐出することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１５】
液体を吐出するために利用されるエネルギを発生する吐出エネルギ発生素子を備える第１及び第２の記録素子基板と、
前記第１及び第２の記録素子基板に夫々接続して前記第１及び第２の記録素子基板に液体を供給するための第１及び第２の個別液室と、
前記第１及び第２の個別液室に接続して前記第１及び第２の個別液室に液体を供給するための共通流路と、
を備える液体吐出ヘッドの液体供給方法であって、
前記共通流路は、重力方向の下方に配される第１共通流路と、前記第１共通流路に対して重力方向の上方に配される、液体が供給される方向に直交する方向の幅が前記第１共通流路より大きい第２共通流路と、を含み、
液体吐出ヘッドへ初期に液体を充填する初期充填の際には、前記共通流路の少なくとも前記第１共通流路を使って前記第１及び第２個別液室に液体を充填し、
前記吐出エネルギ発生素子を駆動して液体を吐出する吐出動作の際には、前記共通流路における液面の高さが前記初期充填の際の液面の高さより高く、前記共通流路の第１及び第２の共通流路を使って、前記第１及び第２の個別液室に液体を供給することを特徴とする液体吐出ヘッドの液体供給方法。
【請求項１６】
前記初期充填を行う際の前記共通流路における液体の流速は、前記吐出動作を行う際の前記流速よりも小さいことを特徴とする請求項１５に記載の液体吐出ヘッドの液体供給方法。
【請求項１７】
前記初期充填を行う際の前記流速は２０ｍｍ／ｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項１６に記載の液体吐出ヘッドの液体供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出エネルギ発生素子を利用して、複数の吐出口のそれぞれから液体を吐出する液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの液体供給方法および液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のインクジェット記録装置では、インクを複数のノズルに供給しつつ、吐出に使用されなかったインクは一度回収した後再び複数のノズルに供給する形態、いわゆる循環型のインク供給が有用されている。循環型のインク供給では、記録ヘッドに供給するインクを絶えず流動させているので、吐出頻度の低いノズルに対しても安定して新しいインクを供給することが出来る。つまり、吐出頻度の低いノズル近傍でインクの粘度が高まったり固着したりするのを抑制し、全てのノズルの吐出状態を安定させることが出来る。一方、吐出動作に伴う圧力変動の影響を、隣接する記録素子基板やノズルに及ぼさないようにするためには、インクを循環させながら個々のノズルにこれを供給する共通流路をなるべく大きくすることが有効である。このように、循環型のインク供給を採用すれば、記録ヘッド全域で安定した吐出動作を維持することが出来る。
【０００３】
ところで、循環型のインク供給では、共通流路はもとより、当該共通流路を流動するインクを個々のノズルに導くための個別液室にも、気泡を混入させないことが望まれる。個別液室に気泡が存在すると、複数のノズルに対するインク供給が滞ったり圧力分布が不均一になったりして、吐出状態を不安定にし、記録位置精度を劣化させるおそれが生じるからである。また、環境温度が高くなって気泡が成長すると、当該気泡が個別液室全体に広がり、連続する複数ノズルで吐出が出来なくなってしまうおそれもある。
【０００４】
これに対し特許文献１には、循環型のインク供給経路において、供給ポンプと吸引ポンプを用意し、供給ポンプによって個々のノズルから押し出されたインクを、吸引ポンプを介して再び記録ヘッド内に戻す構成が開示されている。このような特許文献１によれば、個別液室内に貯留した気泡は、個々のノズルから強制的に排出されるので、個別液室内の気泡に起因する吐出弊害を抑制することが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３２７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のようにノズルから気泡を吸引する構成では、小さな気泡を除去することは可能であるが、個別液室の隅などに残留する比較的大きな気泡を完全に除去することは難しい。そして、このような比較的大きな気泡は、既に説明したように、個々のノズルの記録位置精度を劣化させたり、不吐出を招致したりする。一方、このような大きな気泡は、主に記録装置の出荷時や着荷時において、記録ヘッドの個別液室や共通流路に最初にインクを充填する（以下、初期充填と言う）際に生成されることが多い。個別液室や共通流路にインクを初期充填する際、当該領域を占有している空気を効率的に追い出してインクを充填させるが、この気液交換が不十分であると、充填されたインクに出口を塞がれた空気がインク液室や共通流路に残留してしまうのである。すなわち、個別液室の隅などにポンプによる除去が困難な気泡を含まないようにするためには、初期充填する際の気液交換を確実に行うことが求められる。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものである。よってその目的とするところは、安定した吐出動作を実現しながらも、記録ヘッドのインク液室や共通流路に初期充填する際、確実な気液交換を行って気泡の残留を抑制することが可能な液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのために本発明は、加圧されることにより液体を吐出するノズルの複数が形成された記録素子基板と、該記録素子基板に接続して液体を供給する個別液室と、該個別液室に対し液体を供給する共通流路と、を備える液体吐出ヘッドであって、前記ノズルより液体を吐出する吐出動作を行う際には前記個別液室と前記共通流路の全体に液体が流入され、前記個別液室に液体を充填させる初期充填を行う際には前記個別液室の全体と前記共通流路の一部に液体が流入され、前記共通流路は、液体が流入される上層部と、該上層部に対し重力方向の下方に接続して前記個別液室に接続する下層部とを有し、前記上層部は前記下層部よりも前記接続の方向および前記流入の方向に直交する方向に大きな幅を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、初期充填時における気泡混入の回避と吐出動作時における吐出安定性を両立させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に採用可能なインクジェット記録装置の記録部の構成を示す図である。
【図２】インクジェット記録装置におけるインク供給システムを示す図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、実施例１で使用する記録ヘッドの内部構造図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は初期充填を行う際のインクの充填工程を説明する図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は実施例１で対応可能な記録ヘッドの変形例を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は実施例２で使用する記録ヘッドの内部構造を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は初期充填を行う際のインクの充填工程を説明する図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は実施例３で使用可能な記録ヘッドの内部構造例である。
【図９】図８（ａ）〜（ｄ）の共通流路を、２つの流路に分割した断面図である。
【図１０】シリアル型のインクジェット記録装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置として使用可能なインクジェット記録装置およびインクジェット記録ヘッドについて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の液体吐出装置として採用可能なインクジェット記録装置１の記録部の構成を示す図である。本実施形態のインクジェット記録装置１は、いわゆるフルライン型の記録装置であり、シート（記録媒体）２０１をＹ方向に連続的に搬送する搬送機構２０２と、インクを吐出可能な長尺な記録ヘッド１２０と、を備えている。搬送機構２０２としては、本例のように搬送ベルトを用いる構成の他、搬送ローラなどを用いる構成であってもよい。本実施形態の記録ヘッド１２０は、吐出エネルギ発生素子が発生するエネルギによりＺ方向にインクを加圧して吐出するノズルが搬送方向（Ｙ方向）と直交するＸ方向に配列してなる記録素子基板１１のさらに複数が、Ｘ方向に配置することによって構成されている。本実施形態においては、記録ヘッド１２０として、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｂｋ）のインクを吐出するための４つの記録ヘッド１２０Ｙ，１２０Ｍ，１２０Ｃ，１２０ＢがＹ方向に並列配置されている。これにより、矢印Ｙ方向に連続的に搬送されるシート２０１に対して、カラー画像を記録することができる。なお、図１において、個々の記録ヘッド１２０にインクを供給するシステムは省略している。
【００１３】
図２は、インクジェット記録装置１におけるインク供給システムを示す図である。ここでは、４つの記録ヘッド１２０Ｋ〜１２０Ｙのうち、１色分の記録ヘッド１２０に対する供給システムを示している。供給口１９はサブタンク１０４ａに接続され、排出口２０はサブタンク１０４ｂに接続されている。コントローラ１１０は、ポンプ１０５および弁１０２ａ，１０２ｂを制御することにより、メインタンク１０７内のインクをサブタンク１０４ａ，１０４ｂに供給したり、サブタンク１０４ａ，１０４ｂ内のインクをメインタンク１０７に排出したり出来る。サブタンク１０４ａ，１０４ｂには水位センサ１０６ａ，１０６ｂが備えられている。コントローラ１１０は、これらのセンサの検出信号に基づいてポンプ１０５および弁１０２ａ，１０２ｂを制御することにより、サブタンク１０４ａ，１０４ｂのインクの液面の位置を調整し一定に維持している。詳しくは、記録ヘッド１２０とサブタンク１０４ａとの間のインクの水頭差Ｈ１を、記録ヘッド１２０とサブタンク１０４ｂとの間のインクの水頭差Ｈ２よりも小さな値に維持している。このため、サブタンク１０４ａに接続されている供給口１９とサブタンク１０４ｂに接続されている排出口２０の間には、水頭差（Ｈ２−Ｈ１）に準ずる圧力差が発生し、記録ヘッド内のインクは供給口１９から排出口２０に向けて緩やかに流れる仕組みになっている。
【００１４】
なお、インクを循環させる方法は、本実施形態のように必ずしも水頭差を利用するものでなくても良い。サブタンク１０４ａおよび１０４ｂを、圧力調整が可能な圧力室として機能させてもよい。また、インク経路中にチューブポンプポンプなどを設け、より積極的に流速や流量を制御する形態としても良い。いずれにしても、後述する初期充填（初期の液体供給）を行う際と、実際の記録動作（吐出動作）を行う際のそれぞれにおいて、所定の流速でインクを循環させることが出来れば良い。本実施形態において、初期充填の際に液室や流路に空気が残留することを抑制するために、初期充填を行う際の共通流路における液体の流速を、記録動作を行う際の流速より小さくすることが好ましい。具体的には初期充填を行う際５ｍｍ／ｓｅｃ以下の流速が実現され、記録動作を行う際には１００ｍｍ／ｓｅｃ以下の流速とすることが好ましい。
【００１５】
なお、記録素子基板１１は、液体を吐出するために利用されるエネルギを発生する吐出エネルギ発生素子と、吐出エネルギ発生素子を内部に備える圧力室とを備えている。圧力室内から吐出されずに排出された液体を再度記録ヘッド１２０に供給して、圧力室内の液体を圧力室の外部との間で循環させてもよい。
【００１６】
以下、本発明に適用可能な記録ヘッド１２０の構成を、いくつかの実施例を挙げて説明する。
【００１７】
（実施例１）
図３（ａ）および（ｂ）は、実施例１で使用する記録ヘッド１２０の内部構造を示す図である。図３（ａ）はＸ−Ｚ平面における側断面図、同図（ｂ）は斜視図である。本実施例の記録ヘッド１２０は、主に、内部に共通流路１５を有するベース基板１３と、複数のノズルがＸ方向に配列した３つの記録素子基板１１と、個々の記録素子基板１１を支持する支持部材１２とで構成されている。ベース基板１３のＸ方向両端の側面には、共通流路に１５インクを供給するための供給口１９と、共通流路１５からインクを排出するための排出口２０とが設けられている。供給口１９から供給されたインクは、共通流路１５内を＋Ｘ方向に緩やかに移動し、排出口２０から排出される。記録動作に伴ってインクが消費されると、共通流路１５内を移動中のインクが、個々の記録素子基板１１に対応する導入口１６および支持部材１２内に形成された個別液室１４を介して記録素子基板１１に供給される。
【００１８】
Ｙ方向において、支持部材１２は記録素子基板１１を支持可能な程度の幅を有しているが、共通流路１５の幅は図３（ｂ）に見るように支持部材１２に比べてかなり大きくなっている。また、共通流路１５は供給口１９からインクを受容してこれを排出口２０へと導く重力方向の上方に位置する上層部（第２共通流路）１８と、個別液室１４に接続してインクを供給する重力方向の下方に位置する下層部（第１共通流路）１７とで構成されている。下層部１７の幅は上層部１８に比べて十分小さくなっている。
【００１９】
本実施例において、Ｙ方向における下層部１７の幅は導入口１６の幅に対しあまり大きくならないよう（本実施例では２倍以下）に設計している。このような設計は、工場出荷時やユーザ着荷時において記録ヘッド１２０に最初にインクを充填（以下、初期充填という）する際に、個別液室１４にインクを流入しやすくするためである。より詳しくは、下層部１７に充填されたインクが、導入口１６の外側を回り込んだり上層部１８に滲み出したりすること無く、重力方向下方に位置する個別液室１４に確実に進行して個別液室１４内の気液交換を確実に行うようにするためである。
【００２０】
一方、上層部１８の幅を下層部１７よりも大きくするのは、複数の記録素子基板１１にインクを供給する共通流路１５において、１つの記録素子基板１１の吐出動作に伴う圧力損失の影響を、なるべく他の記録素子基板１１に及ぼさないようにするためである。吐出動作に伴う圧力の影響は、共通流路１５を介在して個々の記録素子基板１１に及ぶ。特に、本実施例のように１つの共通流路１５から複数の記録素子基板１１にインクを供給しているライン型のインクジェット記録ヘッドでは、個々の記録素子基板１１で発生する圧力変動が共通流路１５内全体のインク液面の高さを不均衡にする。結果、複数の記録素子基板１１のそれぞれに作用する負圧および吐出状態が不安定になる。本実施例のように共通流路１５のＹ方向の幅を大きくし、局所的な圧力損失を吸収出来る容量を大きくすることは、個々の記録素子基板１１に作用する負圧のばらつきを抑制し、吐出状態を安定させるのに有効である。
【００２１】
図４（ａ）〜（ｆ）は、初期充填を行う際のインクの充填工程を説明するための図である。初期充填の際、記録ヘッド１２０はＺ方向を重力方向に一致させた姿勢で固定され、供給口１９より、緩やかに且つ連続的にインクが注入される。本発明者らの検討によれば、注入時の流速は、２０ｍｍ／ｓｅｃ以下（より好ましくは５ｍｍ／ｓｅｃ以下）とすることが好ましい。供給口１９より注入されたインクは、重力に従ってベース基板１３の壁面を伝わりながら滑らかに流下する。その後、共通流路内の下層部１７で広がりながら＋Ｘ方向に進行する。インクの進行が極めて緩やかなため、インク中に気泡が抱き込まれることは殆ど無い。進行経路中、個別液室１４が存在する位置で、インクは重力に従って個別液室１４内に流下し個別液室１４内に収容されている吸収部材に吸収される。すなわち、導入口１６の外側を回り込んだり上層部１８に滲み出したりすること無く、重力方向下方の個別液室１４に確実に進行する。そして、個別液室１４がインクで満たされると、再び下層部１７を＋Ｘ方向に進行する。なお、X方向は共通流路１５の長手方向でもある。また、X方向は共通流路１５の供給口１９から排出口２０へ向かう方向でもある。
【００２２】
図４（ａ）は、３つの個別液室１４のうち左端の個別液室１４にはインクが充填され、真ん中の個別液室１４にインクが左端より流下している状態を示している。インクは、緩やかに左端から流入されるので、個別液室１４の吸収部材に含まれている空気は、徐々に個別液室１４の右側に押しやられ、他の個別液室１４のインク充填を阻害することなく、やがて上層部１８へ移動し排出口２０から抜け出て行く。図４（ｂ）は、同図（ａ）のＡ面での断面図を示している。図４（ａ）において、インクは未だＡ面には達していない。よって、図４（ｂ）に示す個別液室１４および下層部１７には、まだインクが充填されていない。
【００２３】
図４（ｃ）は、３つの個別液室１４のうち中央の個別液室１４にインクが充填された直後の様子を示している。図４（ｄ）は、同図（ｃ）のＡ面での断面図を示している。図４（ｃ）において、インクは既にＡ面には達している。よって、図４（ｄ）に示す個別液室１４および下層部１７には、空気を残留することなくインクが充填されている。このように、初期充填において、インクは個別液室の全体と共通流路の一部に流入される。
【００２４】
図４（ｅ）は、３つの個別液室１４の全てにインクが充填されて初期充填が完了した後、記録動作を実行するために、さらにインクの供給を継続し上層部１８にもインクが充填された様子を示している。３つの個別液室１４の全てにインクが充填された後もさらにインクの供給を継続すると、インクは下層部１７から上層部１８に溢れ出してＸ−Ｙ平面に広がり、インク面は上昇する。そして、ベース基板１３の上面に到達したインク面は供給口１９に近い部分から徐々に排出口２０へ移行し、やがて排出口２０に到達する。この間、インクの流入速度は極緩やかで、上層部１８に含まれている空気は徐々に排出口２０へと押し出され、やがて完全に排出される。図４（ｆ）は、同図（ｅ）のＡ面での断面図を示している。個別液室１４、下層部１７および上層部１８の全領域はインクで満たされ、空気の残留は無い。
【００２５】
このように、本実施例では、下層部１７に接続する上層部１８を下層部１７よりも十分大きくしている。すなわち、共通流路１５内を、十分に大きな上層部１８と、上層部１８の重力方向下方に接続する十分に小さな下層部１７との２層構造としている。
【００２６】
このような構成の液体吐出ヘッドに対して、初期のインク充填時においては、少なくとも個別液室１４と共通流路１５の下層部１７を使って各個別液室１４にインクを順に充填する。この際に共通流路１５の領域は全て使用せず、つまり上層部１８の少なくとも一部は使用せずに各個別液室１４の全領域にインクを充填する。このように初期充填の段階では、少なくとも全ての個別液室１４をインクで充填すれば良く、必要に応じて共通流路１５にもインクを充填する。その後、液体吐出ヘッドを駆動して記録動作を行う際には、共通流路１５の上層部１８も使用してインクを充填（供給）する。つまり記録動作時は、共通流路内において、初期充填時の液面の高さより高い位置でのインクの供給を行う。このように初期充填時と記録動作時との夫々においてインク供給の液面高さを変えることで、初期充填時においては個別液室１４内に空気の残留を抑制でき、記録動作時においては個々の記録素子基板１１の吐出動作に伴う圧力損失の影響を抑制することができる。
【００２７】
さらに、本実施例のように、導入口１６に接続する下層部１７の幅を導入口１６に比べて２倍以下とすることが好ましい。これにより、初期充填時の気液交換を確実に行いながら個別液室１４にインクを充填することが出来るためである。
【００２８】
なお、以上では３つの記録素子基板１１のそれぞれに支持部材１２および個別液室１４を用意する形態で説明したが、本実施例は少なくとも１つの記録素子基板１１に少なくとも１つの個別液室１４からインクが供給されれば、同様の効果を得ることが出来る。
【００２９】
図５（ａ）〜（ｄ）は、本実施例で対応可能な記録ヘッド１２０の変形例を示す図である。図５（ａ）は、記録素子基板１１を１つだけ有する記録ヘッドを示している。１つの記録素子基板１１に１つの個別液室１４および１つの支持部材１２が対応している。記録素子基板１１が１つの場合、共通流路１５で発生する圧力損失は図３の場合よりも小さくなるが、同じ記録素子基板１１に配列する複数のノズル間である程度の圧力分布は生じる。よって、図５（ａ）のような構成であっても、十分に大きな上層部１８と十分に小さな下層部１７の２層構造とすることにより、初期充填時における気泡混入の回避と吐出動作時における吐出安定性を両立させることが出来る。
【００３０】
図５（ｂ）は、３つの記録素子基板１１のそれぞれに１つずつの個別液室１４が対応し、これら３つの個別液室１４を１つの支持部材１２で支持する構成を示している。図５（ｃ）は、長尺の記録素子基板１１に３つの個別液室１４からインクを供給し、これら３つの個別液室１４を１つの支持部材１２で支持する構成を示している。さらに、図５（ｄ）は、同じく長尺の記録素子基板１１に３つの個別液室１４からインクを供給し、これら３つの個別液室１４を３つの支持部材１２で支持する構成を示している。いずれの構成についても、十分に大きな上層部１８と十分に小さな下層部１７との２層構造とすることにより、初期充填時における気泡混入の回避と吐出動作時における吐出安定性を両立させることが出来る。
【００３１】
（実施例２）
図６（ａ）〜（ｃ）は、実施例２で使用する記録ヘッド１２０の内部構造を示す図である。図６（ａ）は共通流路１５から個別液室１４への流路接続状態を説明するための斜視図である。また、図６図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図、図６図（ｃ）はＢ−Ｂ断面図をそれぞれ示している。本実施例の記録素子基板１１は、第１インクを吐出するためのノズル列と第２インクを吐出するためのノズル列を有しており、それぞれのノズル列に対してインクを供給する個別液室１４と共通流路１５が用意されている。共通流路１５については、第１インクと第２インクにそれぞれ対応する２つの共通流路１５がＹ方向に並列している。個別液室１４については、第１インクについても第２インクについても複数が用意されており、第１インクの個別液室１４と第２インクの個別液室１４は、Ｘ方向に交互且つ等間隔に配置されている。このような配置により、個々のノズル列内における圧力分布を平滑化しながら、第１インクと第２インクの圧力条件を同等にすることが出来る。
【００３２】
本実施例の共通流路１５内も、第１実施例と同様、Ｙ方向において導入口１６の２倍以下の幅を有する下層部１７と、当該下層部１７よりも十分大きな幅を有する上層部１８の２層構造を有している。実施例１では、Ｙ方向において導入口１６よりも大きな幅を有する下層部１７を配置したが、本実施例の下層部１７は導入口１６と同じ幅を有している。
【００３３】
図７（ａ）〜（ｃ）は、初期充填を行う際のインクの充填工程を説明するための図である。初期充填の際、本実施例においても、記録ヘッド１２０はＺ方向を重力方向に一致させた姿勢で固定され、供給口１９より緩やかに且つ連続的にインクが注入される。本実施例では、最初に第１インクの初期充填を行った後、第２インクの初期充填を行うものとする。
【００３４】
図７（ａ）は、第１インクの初期充填が完了した状態における、第２インクの共通流路１５および個別液室１４をＸ−Ｚ平面で切断した断面図である。Ｘ方向に交互に配列する複数の個別液室１４のうち、１つおきの個別液室１４にのみ第１インクが充填されている。
【００３５】
図７（ｂ）は、第２インクの初期充填を行っている途中を示す図である。左側の個別液室１４にはインクが充填され、右側の個別液室１４にインクが左端より流下している状態である。本実施例では、Ｙ方向において下層部１７が導入口１６の位置のみに配置されているので下層部１７に流入したインクは、実施例１よりも更に積極的に個別液室１４に流下しやすくなっている。また、実施例１と同様、インクは、緩やかに左端から流入されるので、個別液室１４の吸収部材に含まれる空気は、徐々に個別液室１４の右側に押しやられ、他の個別液室１４のインク充填を阻害することなく上層部１８へ移動し排出口２０から抜け出て行く。
【００３６】
図７（ｃ）は、第２インクの初期充填が完了した後、記録動作を実行するために、さらに第１および第２インクの供給を行い、上層部１８にもインクを充填させた状態を示している。初期充填が完了した後にさらにインクの供給を行うと、インクは下層部１７から上層部１８に溢れ出してＸ−Ｙ平面に広がり、インク面は上昇する。そして、ベース基板１３の上面に到達したインク面は供給口１９に近い部分から徐々に排出口２０へ移行し、やがて排出口２０に到達する。この間、インクの流入速度は極緩やかで、上層部１８に含まれている空気は徐々に排出口２０へと押し出され、やがて完全に排出される。個別液室１４、下層部１７および上層部１８の全領域はインクで満たされ、空気の残留は無い。
【００３７】
以上説明したように、本実施例によれば、１つの記録素子基板１１に対し複数の共通流路１５より複数種類のインクを供給する構成においても、実施例１と同様の効果を得ることが出来る。すなわち、個々の共通流路１５内を、十分大きな上層部１８と、上層部１８の重力方向下方に接続する小さな下層部１７との２層構造とすることにより、初期充填時における気泡混入の回避と吐出動作時における吐出安定性を両立させることが出来る。
【００３８】
なお、上記説明では第１インクの初期充填を完了させた後に第２インクの初期充填を行ったが、本実施例はこのような順番に限定されるものではない。これら複数のインクの初期充填は同時に行うことも出来る。
【００３９】
また、図６および図７では、１つの記録素子基板１１に２種類のインクを供給する場合について説明したが、本実施例の形態は１つの記録素子基板１１にさらに多くの種類のインクを供給する場合についても対応可能である。例えば、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックのような４種類のインクを１つの記録素子基板１１に形成された４つのノズル列のそれぞれに供給する場合を考える。この場合、１つの記録素子基板１１に対し４つの共通流路１５を用意し、これら４つの共通流路１５を図６（ａ）のようにＹ方向に並列配置すれば良い。また、これら４種類のインクそれぞれに対応する個別液室１４を同じく図６（ａ）のようにＸ方向に順番に配置すれば良い。
【００４０】
ところで、以上では２つの共通流路１５を１つの記録素子基板１１に２種類のインクを供給するために利用したが、このような複数の共通流路を用意する構成は、記録素子基板１１に同種類のインクを循環させるための構成にも利用することが出来る。記録素子基板１１内でインクを循環させる場合、記録素子基板１１の流入口にインクを流入するための共通流路および個別液室と、記録素子基板１１の流出口からインクを流出するための共通流路および個別液室が必要となる。この際、図６（ａ）〜（ｃ）で示した第１インク用の共通流路１５および個別液室１４を記録素子基板１１にインクを供給するための共通流路および個別液室とすれば良い。また、第２インク用の共通流路１５および個別液室１４を記録素子基板１１からインクを排出するための共通流路および個別液室とすれば良い。但し、インクを供給するための共通流路とインクを排出するための共通流路は１つ以上用意されていれば必ずしも同数で無くても良い。個別液室についても同様である。
【００４１】
いずれにせよ、個々の共通流路１５内において、十分大きな上層部１８と、上層部１８の重力方向下方に接続する小さな下層部１７との２層構造とすることにより、初期重点時における気泡混入の回避と吐出動作時における吐出安定性を両立させることが出来る。
【００４２】
（実施例３）
図８（ａ）〜（ｄ）は、本実施例で使用可能な記録ヘッド１２０の内部構造例を示すＸ−Ｙ平面の側断面図である。本実施例の記録ヘッド１２０は、上層部１８の幅がＺ方向に向かって小さくなり下層部１７に連結していることに特徴がある。個々の例について説明する。図８（ａ）は、上層部１８と下層部１７が同じ傾斜を有し、導入口１６に連結する構成を示している。図８（ｂ）は、上層部１８は一定の傾斜で下層部１７に連結し、下層部１７は傾斜を有することなく導入口１６に連結する構成を示している。図８（ｃ）は、上層部１８の下半分のみが一定の傾斜で下層部１７に連結し、下層部１７は傾斜を有することなく導入口１６に連結する構成を示している。さらに、図８（ｄ）では、上層部１８は徐々に緩やかになる曲面で下層部１７に連結し、下層部１７は傾斜を有することなく導入口１６に連結する構成を示している。
【００４３】
実施例１の場合、供給口１９を設ける位置によっては、上層部１８の隅に貯留したインクが下層部１７や導入口１６へ進行し難い場合もあった。しかし、本実施例の場合は、図８（ａ）〜（ｄ）のいずれにおいても、上層部１８に供給されたインクは、下層部１７および導入口１６へ自然に流下できる形状になっている。つまり、本実施例によれば、供給口１９の位置によらず、上層部１８に供給されたインクは重力に従って下層部１７および導入口１６へと流れ、初期充填時における効率的な気液交換を実現することが出来る。
【００４４】
本実施例においても、実施例２のように、１つの記録素子基板１１に対し複数の共通流路１５を設けることは出来る。図９（ａ）〜（ｄ）は、図８（ａ）〜（ｄ）の形状を有する共通流路１５を、２つの流路に分割した場合の断面図である。いずれの場合も２つの共通流路１５はＹ方向に対称的な傾斜を有し、それぞれのインクが重力に従って導入口１６に導かれる形状になっている。つまり、１つの記録素子基板１１に複数の共通流路１５を用意する構成においても、初期重点時における気泡混入の回避と出動作時における吐出安定性とを両立させることが出来る。
【００４５】
（その他の実施例）
以上では、空の状態の（すなわち液体を含まない）個別液室にインクを初期充填する場合について説明したが、初期充填時における個別液室は必ずしも空の状態でなくても良い。工場でテストプリントのために初期充填および記録動作を行った後、インクをある程度吸引排出した状態で出荷し、ユーザ着荷時に改めて初期充填を行う場合には個別液室にある程度のインクが残存している場合もある。このような場合でも上述したような初期充填を改めて行えば、個別液室に残留している気体を残留させること無く排出し、効果的な気液交換を行うことが出来る。
【００４６】
また、初期充填で充填する液体は必ずしも色材を含有するインクでなくても良い。例えば、実際に記録に使用するインクよりも濡れ性の高い透明な液体を最初に初期充填し、その後当該液体と実使用するインクとの置換を行うことで、気泡の残留をより効果的に抑制することが出来る。
【００４７】
また、本発明においては、下層部１７のＹ方向の幅よりも大きな幅を有する上層部１８を備えるという条件さえ満たされれば、３以上の多層構造によって共通流路１５が構成されていても良い。
【００４８】
また、以上の実施例では、共通流路１５において、初期充填を行う際の流路方向と記録動作を行う際の流路方向が等しい場合について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。記録動作を行う際の排出口が初期充填の際には注入口となり、記録動作を行う際の流入口が初期充填の際には排出口となっても、上記実施例で説明した様なＸ−Ｚ平面において左右対称な構造の記録ヘッドであれば、上記実施例と同様の効果を得ることは出来る。
【００４９】
さらに、以上では、供給口１９と排出口２０の両方を備えた共通流路１５を有する記録ヘッド１２０を例に説明してきたが、本発明はこのような構成に限定されるものでもない。供給口１９のみを有し排出口２０を有さない形態の記録ヘッドであっても、十分大きな上層部と、上層部の重力方向下方に接続する小さな下層部との２層構造とすることにより、上記実施例と同様の効果を得ることは出来る。すなわち、本発明は必ずしも循環型の記録ヘッドでなくてもその効果を発揮することができる。但しこの場合、共通流路から排出される気泡の出口として、外部と連通する孔や調整弁を設けることが好ましい。この場合、インク供給口は下層部１７に直結する位置に設置しても良い。
【００５０】
さらに、上記実施例では、個々のノズルからインクを吐出ために電気熱変換素子（ヒータ）やピエゾ素子などを用いるのが有用であるが、特に電気熱変換素子の熱エネルギを利用する場合には、支持部材１２が断熱効果を有する材料で構成されることが好ましい。出来れば、熱抵抗が２．５ｋ／Ｗ以上の材質であることが好ましい。支持部材１２にこのような断熱効果を持たせることで、インクを吐出することによる排熱効率がアップし、ベース基板１３の温度上昇を抑制することができるからである。
【００５１】
さらにまた、以上では図１で示したようなフルライン型のインクジェット記録装置を例に説明してきたが、本発明は図１０に示すようなシリアル型のインクジェット記録装置にも応用することが出来る。このようなシリアル型のインクジェット記録装置の場合、インクを収容するインクタンクはキャリッジ４４に対し着脱可能であって、記録ヘッドの供給口に直接インクを供給する場合が多い。そして、記録ヘッドのメンテナンス処理を行うタイミングで、キャリッジ４４は図のホームポジションＨに移動し、ここに配備されている不図示のポンプやワイパなどによって所定の処理が施される。このようなシリアル型のインクジェット記録装置においても、初期充填を行う際にキャリッジ４４がホームポジションＨに移動しポンプによって所定の負圧がかけられれば、インクタンクから記録ヘッドの供給口に緩やかな流速でインクを供給することが出来る。すなわち、記録ヘッドにおいて、上記実施例で説明したような上層部と下層部を有する共通流路が用意されていれば、インクタンクに直結した記録ヘッドであっても、上記実施例と同様の効果を得ることが出来る。
【００５２】
さらに、本発明の特徴的なインクジェット記録ヘッドは、上述したインクジェット記録装置のほか、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置で使用することも可能である。さらには、ユーザが所望する画像を出力するという機能のみでなく、各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に適用することも可能である。具体的には、例えばバイオチップ作製や、電気回路印刷などの用途としても用いることもできる。
【符号の説明】
【００５３】
１１    記録素子基板
１４    個別液室
１５    共通流路
１６    導入口
１７    下層部
１８    上層部
１９    供給口
２０    排出口
【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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