(57)【要約】【課題】インクジェット記録ヘッドにおいて、記録ヘッド内に残留あるいは成長する気泡を効率的に除去するための構成をおよびその回復方法を提供する。【解決手段】記録素子基板にインクを供給するインク個別液室の重力方向の上端に、当該インク個別液室に生成された空気を通過させるための気液分離膜を配備し、さらに当該気液分離膜を通過した空気を外部へ排出するためのエア抜き管を備える。これにより、効率的な気泡の除去が可能となり、必要以上にランニングコストを上昇させることなく、好適な記録動作を安定して維持することが可能なインクジェット記録装置が実現される。【選択図】図１
2009143023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する記録素子の複数を配列して構成される記録素子基板と、
該記録素子基板よりも実使用時において重力方向の上方に設置され、前記記録素子基板にインクを供給するためのインク個別液室と、
該インク個別液室にインクを供給するためのインク共通液室と、
前記インク個別液室の重力方向の上端で、前記インク共通液室と前記インク個別液室との境界に配備されたフィルタと、
前記インク個別液室の重力方向の上端に設けられ、前記インク個別液室からの空気を通過させる気液分離膜と、
該気液分離膜を通過した前記空気を外部へ排出するためのエア抜き管と
を備えることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記気液分離膜は、前記インクジェット記録ヘッドの実使用時において、前記フィルタよりも重力方向のさらに上方に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記フィルタは、前記気液分離膜と隣接しつつも、前記インクジェット記録ヘッドの実使用時において、水平面に対し前記気液分離膜よりも重力の低い方向に傾斜を持つように配備されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記エア抜き管の中の前記気液分離膜に接触する位置に液体が貯留されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記液体は前記インクであることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記液体は前記インク以外の液体であることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
前記インク共通液室は、複数の前記記録素子基板のそれぞれに設置されたインク個別液室に共通してインクを供給することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドを用い、
前記エア抜き管を大気に連通させない状態で前記インク共通液室にインクを加圧流入させる工程と、前記エア抜き管を大気に連通させた状態で前記インク個別液室から前記気液分離膜を介して前記エア抜き管に空気を通過させる工程と、を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの回復方法。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドを用い、記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置であって、
前記インクジェット記録ヘッドに供給するためのインクを収容するインクタンクと、
前記インク共通液室に流入するインクの圧力を制御するためのポンプと、
前記エア抜き管の大気への連通を制御するバルブと
を備えることを特徴とする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、インク等の液体を吐出して記録動作を行うインクジェット記録ヘッド、当該記録ヘッドを用いて画像を記録するインクジェット記録装置および当該インクジェット記録ヘッドの回復方法に関する。特に、サイドシュータ型の記録素子基板の複数に対して共通してインクを供給する構成において生成される泡の効率的な除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、いわゆるノンインパクト記録方式の記録装置である。様々な記録メディアに対して高速に記録可能であり、騒音もほとんど生じないので、プリンタ、ワードプロセッサ、ファクシミリ、複写機などの出力装置として広く普及している。このようなインクジェット記録装置が用いるインクジェット記録ヘッドでは、微小な液滴（インク）を吐出するための記録素子を複数備えているのが一般である。この微小な液滴を吐出するためのエネルギ発生手段としては、いくつかのものを挙げることが出来るが、中でも電気熱変換素子を用いる構成は、複数の記録素子を高密度に配置可能で液滴の吐出を高周波に行うことが出来ることから、有用されている。
【０００３】
電気熱変換素子を用いるインクジェット記録ヘッドでは、個々の記録素子に対応して、インクが導入および充填される加圧室、加圧室内のインクに発泡を生じさせるための電気熱変換素子、および吐出口が設けられている。そして、記録データに応じて電気熱変換素子に電圧パルスが印加されると、電気熱変換素子の急激な発熱によって加圧室内のインクに発泡が生じ、このときの発泡圧力によって吐出口からインクが滴として吐出される仕組みになっている。このような仕組みの記録ヘッドは、一般に、電気熱変換素子やこれに電圧パルスを印加するための配線を有する記録素子基板と、個々の電気熱変換素子に対応して加圧室や吐出口が形成されたインク供給機構が、接合されて構成される。この場合、電気熱変換素子と吐出口の相対的な位置関係の違いから、電気熱変換方式を用いたインクジェット記録ヘッドは、エッジシュータ型とサイドシュータ型に分類することが出来る。
【０００４】
エッジシュータ型の記録ヘッドとは、電気熱変換素子が配列された記録素子基板に対し、吐出口面が垂直に形成され、液滴が記録素子基板面に対し平行に吐出される形態の記録ヘッドのことを言う。一方、サイドシュータ型の記録ヘッドとは、上記記録素子基板に対し、吐出口面が平行に形成され、液滴が記録素子基板面に対し垂直に吐出される形態の記録ヘッドのことを言う。近年では、より少量の液滴を高密度に且つより高周波に吐出することが可能なことから、サイドシュータ型の記録ヘッドが主流になってきている。以下、サイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドの具体的な構成について説明する。
【０００５】
図１４はサイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドＨ１０００の外観斜視図である。ここでは、インクを吐出する複数の記録素子が高密度に配置された複数の記録素子基板Ｈ１１００が、ベースプレートＨ１２００上に図のようにＹ方向に互い違いにずれながらＸ方向に配置して、長尺な１つの記録ヘッドＨ１０００が構成される例を示している。隣接する２つの記録素子基板Ｈ１１００の間には、互いに重複する領域（Ｌ）が設けられており、個々の記録素子基板の配置に多少の誤差が含まれても、Ｙ方向に移動する記録媒体上に、この誤差に伴う隙間が生じないようになっている。Ｈ１６００は、個々の記録素子基板Ｈ１１００に記録信号を供給するための、ガラスエポキシ等の複合材料からなる電気回路基板であり、外部からの記録信号を受信するための電気コネクタＨ１６０１を備えている。ベースプレートＨ１２００、電気回路基板Ｈ１６００、および個々の記録素子基板Ｈ１１００と電気回路基板Ｈ１６００を電気的に接続するフレキシブル回路基板Ｈ１３００は、支持部材Ｈ１５００によって接続され、図のように一体的に支持されている。記録素子基板Ｈ１１００およびフレキシブル回路基板Ｈ１３００の電気的接続部は、エポキシ樹脂等の封止性、イオン遮断性に優れた封止剤Ｈ２１００により被覆、保護されている。これは、吐出口から飛散した液滴もしくは紙上より跳ね返った液滴が付着することによって招致される、電極やその下地金属の腐食を回避するためである。
【０００６】
図１５（ａ）〜（ｃ）は、記録ヘッドＨ１０００を吐出口側から観察した場合の上面図および断面図である。図１５（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面、図１５（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断面をそれぞれ示している。
【０００７】
ベースプレートＨ１２００においては、その表側には各記録素子基板Ｈ１１００に対応する位置に複数のインク個別液室Ｈ１２０１が開口しており、裏側には複数の記録素子基板Ｈ１１００に共通してインクを供給するインク共通液室Ｈ１５０１が開口している。そして、これら複数のインク個別液室Ｈ１２０１とインク共通液室Ｈ１５０１とは、その境界においてフィルタＨ１７００を介して連通している。インク共通液室Ｈ１５０１には、第１のインクジョイントＨ１５０４を介して外部に設置されたインクタンクから不図示のチューブを介してインクが供給され、供給されたインクは第２のインクジョイントＨ１５０５へと循環可能になっている。ここでは示していないが、第１のインクジョイントＨ１５０４にインクを流入するチューブ近傍には、当該チューブからの加圧流入を制御するためのポンプが装置内に配備されている。
【０００８】
図１６（ａ）および（ｂ）は、１つの記録素子基板Ｈ１１００の詳細な構成を説明するための図である。 図１６（ａ）は、記録素子基板Ｈ１１００の斜視図であり、図１６（ｂ）は同図（ａ）に示すＡ−Ａ断面図である。
【０００９】
記録素子基板Ｈ１１００は、Ｓｉ基板Ｈ１１０８上にノズルプレートＨ１１１０が積層されることにより構成される。Ｓｉ基板Ｈ１１０８には、この裏面側に配置されるインク個別液室Ｈ１２０１からインクを表面側に供給するためのインク供給口Ｈ１１０１が、長溝状の貫通口として形成されている。
【００１０】
Ｓｉ基板Ｈ１１０８上には、インク供給口Ｈ１１０１の両側に所定のピッチで配列する電気熱変換素子Ｈ１１０２や、これら電気熱変換素子Ｈ１１０２のそれぞれを電気接続部Ｈ１１０３と接続するＡｌ等の電気配線が、成膜技術によって形成されている。電気熱変換素子Ｈ１１０２を駆動するためのトランジスタ回路やトランジスタを駆動するためのロジック回路も、記録素子基板Ｈ１１００上に作り込まれている。ロジック回路を駆動するための信号は、図１４で示したフレキシブル回路基板Ｈ１３００から接続端子Ｈ１１０３を通じて供給される。
【００１１】
ノズルプレートＨ１１１０には、個々の電気熱変換素子Ｈ１１０２が位置する圧力室Ｈ１１０７へインクを導くためのインク路や、さらにインクを吐出口まで導くノズルＨ１１０５が、フォトリソ技術によって形成されている。
【００１２】
以上説明したＳｉ基板Ｈ１１０８とノズルプレートＨ１１１０が図のように積層接着されることにより、１つの記録素子基板Ｈ１１００が完成する。吐出動作を行う際、該当する記録素子の電気熱変換素子Ｈ１１０２に電圧パルスが印加される。すると、電気熱変換素子Ｈ１１０２の急激な発熱によって、これに接触するインク中に発泡が生じ、この泡の成長エネルギによってノズルＨ１１０５からインクが滴として押し出される。
【００１３】
図１７は、以上説明した長尺なインクジェット記録ヘッドＨ１０００を複数のインク色分用い、カラー画像を出力可能なフルラインタイプのインクジェット記録装置の構成例を示す図である。記録装置本体Ｍ４０００の内部には、上述した長尺な記録ヘッドＨ１０００が６色分、図のように、吐出口を下向きにした状態で、Ｙ方向に並列配置されている。個々の記録ヘッドＨ１０００から所定の周波数でインクを吐出しつつ、当該周波数に対応した速度で記録媒体Ｋ１０００をＹ方向に搬送することにより、記録媒体Ｋ１０００にはフルカラーの画像が高速に形成される。
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−１６７９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述した構成のインクジェット記録ヘッドにおいては、記録装置Ｍ４０００にこれを搭載しインクを流入したり、インクの吐出動作を継続したりすると、インク個別液室Ｈ１２０１の内部に徐々に気泡が蓄積していくことが知られている。
【００１６】
図１８は上記気泡の発生状態を説明するための記録ヘッドの断面図である。記録ヘッドにインクを充填する際、インクジョイントＨ１５０４からインクを供給し、もう片方のインクジョイントＨ１５０５の方へと循環させ、共通液室Ｈ１５０１をインクで満たす。その後、インクジョイントＨ１５０４からインクを加圧することにより、共通液室Ｈ１５０１内のインクが複数の個別液室Ｈ１２０１へと流入する。インク個別液室Ｈ１２０１においては、上記加圧に伴って徐々にインクが満たされていくが、その上方にはある程度の気泡Ａ１がどうしても残り、このような気泡Ａ１はインクジョイントＨ１５０４からインクを加圧流入しても排出され難い。さらに、この状態で記録動作を継続すると、これら気泡Ａ１は、記録動作時に発生する気泡と合体したり、記録素子基板Ｈ１１００で発生する熱の影響によって膨張したりして、徐々に成長する。そして、成長した気泡Ａ１が何らかの拍子にノズルＨ１１０５の内部に流入すると、当該ノズルから吐出するインク滴の量や速度に影響を及ぼしたり、当該ノズルを不吐出としてしまったりして、記録媒体における着弾精度ひいては画像品位を劣化させる。
【００１７】
よって従来では、個別液室内の気泡を出来るだけ取り除いたり、なるべく吐出動作に影響を及ぼさないようにしたりするための工夫が、検討され提案されている。例えば、インクジョイントＨ１５０４からの加圧力を上げれば、ある程度の気泡を除去することはできる。しかし、これでは同時に大量のインクが消費されることになり、必要以上にランニングコストを上昇させてしまう。また、生成されてしまった気泡が個々のノズルから抜け出しやすいようにインクの流速を上げるための工夫を、ベースプレートＨ１２００のインク供給口の形状に施すことも出来る。しかし、ベースプレートの加工費が嵩み記録ヘッドの価格を上昇させてしまう。
【００１８】
さらに、特許文献１には、サイドシュータ型の記録ヘッドにおける泡の除去方法が開示されている。特許文献１によれば、記録ヘッドの姿勢を傾斜して泡抜きを行うが、装置の大型化が避けられないという問題点がある。
【００１９】
本発明は、上記問題点を解決するために成されたものである。よって、その目的とするところは、記録ヘッド内に残留あるいは成長する気泡を効率的に除去するための構成を有するインクジェット記録ヘッドおよびその回復方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
そのために本発明においては、インクを吐出する記録素子の複数を配列して構成される記録素子基板と、
該記録素子基板よりも実使用時において重力方向の上方に設置され、前記記録素子基板にインクを供給するためのインク個別液室と、該インク個別液室にインクを供給するためのインク共通液室と、前記インク個別液室の重力方向の上端で、前記インク共通液室と前記インク個別液室との境界に配備されたフィルタと、前記インク個別液室の重力方向の上端に設けられ、前記インク個別液室からの空気を通過させる気液分離膜と、該気液分離膜を通過した前記空気を外部へ排出するためのエア抜き管とを備えることを特徴とする。
【００２１】
また、上記インクジェット記録ヘッドの回復方法であって、前記エア抜き管を大気に連通させない状態で前記インク共通液室にインクを加圧流入させる工程と、前記エア抜き管を大気に連通させた状態で前記インク個別液室から前記気液分離膜を介して前記エア抜き管に空気を通過させる工程と、を有することを特徴とする。
【００２２】
さらに、上記インクジェット記録ヘッドを用い、記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置であって、前記インクジェット記録ヘッドに供給するためのインクを収容するインクタンクと、前記インク共通液室に流入するインクの圧力を制御するためのポンプと、前記エア抜き管の大気への連通を制御するバルブとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、個々のインク個別液室に配備した気液分離膜、およびこれらを介して収集した空気を外部へ排出するエア抜き管という比較的簡易な構成を備えることによって、効率的な気泡の除去が可能となる。これにより、必要以上にランニングコストを上昇させることなく、好適な記録動作を安定して維持することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１の実施形態）  
以下、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。本実施形態においても、図１４で示したサイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドＨ１０００を用い、その記録素子基板Ｈ１１００構成は、図１６（ａ）および（ｂ）で説明した従来の構成と同等とする。
【００２５】
図１は、本実施形態におけるインク個別液室の構成を説明するための断面図である。本実施形態の個別液室Ｈ１２０１は、その上端において、インク共通液室Ｈ１５０１と連通する第１の開口部Ｈ１２０２のほかに、エア抜き管Ｈ１９００に連通する第２の開口部Ｈ１２０３を有している。第１の開口部Ｈ１２０２は、すでに背景技術の項で説明したように、フィルタＨ１７００を介してインク個別液室Ｈ１２０１にインクを供給する役割を果たす。一方、第２の開口部Ｈ１２０３は、インク個別液室Ｈ１２０１に残留する気泡を気液分離膜Ｈ１７０２を介してエア抜き管Ｈ１９００に排出する役割を果たす。記録装置の実使用時において図のような姿勢にある記録ヘッドでは、インク個別液室に残留する気泡は浮力によって上方へ向かおうとする。よって、本実施形態では、気液分離膜Ｈ１７０２をフィルタＨ１７００よりも高い位置に備えることにより、気泡をエア抜き管Ｈ１９００の方に誘導しつつ、共通液室Ｈ１５０１にこれが侵入するのを防いでいる。
【００２６】
図２は、本実施形態の記録ヘッドＨ１０００の特徴的な構成を、従来の構成として説明した図１５（ｂ）と比較しながら説明するための記録ヘッドの側断面図である。本実施形態の記録ヘッドＨ１０００では、全てのインク個別液室Ｈ１２０１に接続し逆止弁Ｂ１（バルブ）を介して外気と連通するエア抜き管Ｈ１９００が、共通液室Ｈ１５０１の内部に図のように配備されている。
【００２７】
インク共通液室Ｈ１５０１には、インクタンクに接続するチューブＨ１８０２から第１のインクジョイントＨ１５０４を介してインクが供給される。そして、供給されたインクは第２のインクジョイントＨ１５０５およびこれに接続するチューブＨ１８０３へと循環可能になっている。第１のインクジョイントＨ１５０４に接続されたチューブＨ１８０２には、当該チューブＨ１８０２からの加圧流入を制御するためのポンプＰ１が装置内に配備されている。また、第２のインクジョイントＨ１５０５に接続されたチューブＨ１８０３には、当該チューブＨ１８０３からのインク流出を制御するためのバルブＢ２が配備されている。以下、記録ヘッドへのインク流入および回復動作について、図２および図３（ａ）〜（ｃ）を参照しながら段階的に説明する。
【００２８】
インク共通液室Ｈ１５０１およびインク個別液室Ｈ１２０１にインクを充填する際、まず、記録素子基板Ｈ１１００に対しキャップＭ１０００を押し当て、吐出口周りを外気から密閉する。次に、第１の段階として、第２のインクジョイントＨ１５０５に接続するバルブＢ２を開放した状態で、ポンプＰ１を作動させ、第１のインクジョイントからインクを加圧流入する。バルブＢ２が開放されているので、第１のインクジョイントＨ１５０４から流入したインクは、インク共通液室Ｈ１５０１を通り、第２のインクジョイントＨ１５０５へと向かう。図３（ａ）は、上記第１の段階が終了した時点における記録ヘッドへのインク充填状態を示している。インクは、インク共通液室Ｈ１５０１には満たされているが、インク個別液室Ｈ１２０１にはまだ充填されていない。
【００２９】
続く第２の段階では、第１のインクジョイントからインクを加圧流入するようにポンプＰ１を作動させたまま、バルブＢ２を閉じる。このとき、エア抜き管Ｈ１９００に接続される逆止弁Ｂ１は開放状態にしておき、エア抜き管Ｈ１９００の内部を外気に連通させる。図３（ｂ）は、上記第２の段階における記録ヘッドへのインク充填状態を示している。バルブＢ２が閉鎖されているので、第１のインクジョイントから加圧流入されるインクはフィルタＨ１７００を通過してインク個別液室Ｈ１２０１に侵入する。同時に、インク個別液室Ｈ１２０１に存在していた空気は、インクの流入と浮力によって、より高い位置にある気液分離膜Ｈ１７０２の下に集まる。
【００３０】
気液分離膜Ｈ１７０２は、気体の通過は許容するが液体の通過は許容しないので、ポンプＰ１による加圧流入が継続されると、インク個別液室Ｈ１２０１に存在する空気（気泡Ａ１）は、気液分離膜Ｈ１７０２を介して徐々にエア抜き管Ｈ１９００へと排出される。そして、開放された逆止弁Ｂ１より外気へと抜け出ていく。よって、最終的には図３（ｃ）に示すように、インク共通液室Ｈ１５０１およびインク個別液室Ｈ１２０１内の全てが、インクによって満たされる状態となる。その後第３の段階として、逆止弁Ｂ１を閉じることによって、以後の動作における、記録ヘッドＨ１０００の内部への気液分離膜Ｈ１７０２からの空気の逆流を抑制する。以上で、記録ヘッドへのインク流入あるいは気泡排出のための回復動作が終了する。
【００３１】
以上説明した本実施形態の記録ヘッド構成および回復動作によれば、個々のインク個別液室に配備した気液分離膜、およびこれらを介して収集した空気を外部へ排出するエア抜き管という比較的簡易な構成を備えることによって、効率的な気泡の除去を実現している。これにより、必要以上にランニングコストを上昇させることなく、好適な記録動作を安定して維持することが可能なインクジェット記録装置が実現される。
【００３２】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施の形態について詳細に説明する。本実施形態においても、図１４で示したサイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドＨ１０００を用い、その記録素子基板Ｈ１１００構成は、図１６（ａ）および（ｂ）で説明した従来の構成と同等とする。
【００３３】
図４は、本実施形態におけるインク個別液室の構成を説明するための断面図である。本実施形態においても、第１の実施形態と同様、エア抜き管Ｈ１９００に連通する第２の開口部Ｈ１２０３を有している。但し、本実施形態のインク共通液室Ｈ１５０１と連通する第１の開口部Ｈ１２０４については、第２の開口部Ｈ１２０３と隣接しつつも、図のように第２の開口部Ｈ１２０３よりも低い方向に傾きを持った形態で設けられている。よって、ここに配備するフィルタＨ１７０３も、気液分離膜Ｈ１７０２とほぼ隣接しつつも、水平面に対し気液分離膜Ｈ１７０２側よりも重力方向に低い方向に傾斜を持つように備えられている。第１の開口部Ｈ１２０４とフィルタＨ１７０３、および第２の開口部Ｈ１２０３と気液分離膜Ｈ１７０２の役割については、第１の実施形態と同様である。
【００３４】
図５（ａ）〜図８（ｂ）は、本実施形態における記録ヘッドへのインク流入および回復動作について、段階的に説明するための模式図である。ここでは、まず、記録ヘッド全体の側断面図である図５（ａ）を用いて、本実施形態の記録ヘッドＨ１０００の特徴的な構成を説明する。図において、本実施形態の記録ヘッドＨ１０００においても、第１の実施形態とほぼ同様の構成を有しており、同じ働きを有する部材は同じ符号で示している。以下、第１の実施形態と異なる本実施形態特有の構成部分について説明する。
【００３５】
本実施形態の記録ヘッドでは、第１のインクジョイントＨ１５０４および第２のインクジョイントＨ１５０５に接続されているチューブＨ１８０２およびＨ１８０３のそれぞれに、インクの流動を制御するためのバルブＢ１およびＢ３が設けられている。また、これらチューブを介してのインクの加圧流入や流出を制御するためのポンプＰ１およびＰ３も、装置内部に配備されている。更に、エア抜き管Ｈ１９００の排気口Ｈ１８０５にもチューブＨ１８０４が連結され、チューブ内のエア流動を制御するためのバルブＢ２およびポンプＰ２が配備されている。
【００３６】
インク共通液室Ｈ１５０１およびインク個別液室Ｈ１２０１にインクを充填する際、まず記録素子基板Ｈ１１００に対しキャップＭ１０００を押し当て、吐出口周りを外気から密閉する。次に、第１の段階として、バルブＢ１とバルブＢ３を開放し、ポンプＰ１をヘッド内へインクを流入する方向へ、ポンプＰ３をヘッド外へインクを流出する方向へそれぞれ作動させる。これにより、第１のインクジョイントＨ１５０４から流入したインクは、インク共通液室Ｈ１５０１を通り、第２のインクジョイントＨ１５０５へと向かう。このとき、ポンプＰ３の排出圧力をポンプＰ１の流入圧力と同等あるいはそれ以上にしておくこと、およびエア抜き管Ｈ１９００に接続するバルブＢ２を閉塞しておくことにより、インクが記録素子基板側へ流入し吐出口から無駄に排出されるのを防ぐことが出来る。結果、図５（ｂ）に示すように、第１の段階が終了した時点において、インクは、インク共通液室Ｈ１５０１には満たされているが、インク個別液室Ｈ１２０１にはまだ充填されていない状態となる。
【００３７】
図６（ａ）および（ｂ）は、続く第２の段階における記録ヘッド全体および、個々のインク個別液室の様子を示した断面図である。第２の段階では、ポンプＰ１の作動およびバルブＢ１の開放状態は維持したまま、バルブＢ３を閉じ、ポンプＰ３の動作を停止する。また、エア抜き管Ｈ１９００に接続されるバルブＢ２は開放状態に切り替える。これにより、第１のインクジョイントＨ１５０４から加圧流入されるインクはフィルタＨ１７０３を通過してインク個別液室Ｈ１２０１に侵入する。同時に、インク個別液室Ｈ１２０１に存在していた空気は、インクの流入と浮力によってより高い位置にある気液分離膜Ｈ１７０２の下に押し上げられ、気液分離膜Ｈ１７０２を介して、大気に連通しているエア抜き管Ｈ１９００へと徐々に排出されていく。このとき、本実施形態のフィルタＨ１７０３は、水平面に対し傾きを有しているので、多くのインクは重力方向のより低い側から（フィルタＨ１７０３の右側のほうから）インク個別液室内に進入する。その結果、気泡は、より高い位置に隣接する気液分離膜Ｈ１７０２側に移動しやすく、第１の実施形態の場合よりも、さらに気液分離膜Ｈ１７０２側に収集されやすくなる。本実施形態における第２の段階では、図６（ａ）および（ｂ）が示すように、インク個別液室Ｈ１２０１にある程度の気泡Ａ１が残っていてもよい。ただし、インク個別液室Ｈ１２０１に入り込んだインクが記録素子基板Ｈ１１００に配列する吐出口から排出されない程度に、内部の圧力と時間が、ポンプＰ１〜Ｐ３の動作やバルブの開閉制御によって調整されるのが好ましい。
【００３８】
図７（ａ）および（ｂ）は第３の段階の工程中における、また図８（ａ）および（ｂ）は第３の段階が終了した時点における、記録ヘッド全体および、個々のインク個別液室の様子をそれぞれ示した断面図である。第３の段階では、ポンプＰ１およびポンプＰ３の作動を停止した状態で、バルブＢ１およびバルブＢ３の少なくとも一方を開放状態とし、ポンプＰ２をエア抜き管Ｈ１９００からエアを排出する方向に作動させる。この動作により、インク個別液室Ｈ１２０１に残留する気泡Ａ１のほぼ全てが、気液分離膜Ｈ１７０２を介してエア抜き管Ｈ１９００を経て、外気へと排出される。
【００３９】
第３の段階が終了した時点で、インク共通液室Ｈ１５０１およびインク個別液室Ｈ１２０１内のほぼ全てが、インクによって満たされる状態となる。その後、第４の段階において、バルブＢ２を閉じ、記録ヘッドへのインク流入あるいは気泡排出のための回復動作が終了する。
【００４０】
以上説明した本実施形態の記録ヘッド構成および回復動作によれば、個々のインク個別液室に配備した気液分離膜、およびこれらを介して収集した空気を外部へ排出するエア抜き管という比較的簡易な構成を備えることによって、効率的な気泡の除去を実現している。また、インク共通液室からインク個別液室への流路に重力方向に傾斜を有するフィルタを配備することによって、気液分離をより確実に行うことが可能となる。これにより、必要以上にランニングコストを上昇させることなく、好適な記録動作を安定して維持することが可能なインクジェット記録装置が実現される。
【００４１】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施の形態について詳細に説明する。本実施形態においても、図１４で示したサイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドＨ１０００を用い、その記録素子基板Ｈ１１００構成は、図１６（ａ）および（ｂ）で説明した従来の構成と同等とする。
【００４２】
図９（ａ）および（ｂ）は、本実施形態の記録ヘッド全体Ｈ１０００とインク個別液室Ｈ１２０１の構成を説明するための断面図である。本実施形態においても、第１の実施形態と同様、全てのインク個別液室Ｈ１２０１に開口部Ｈ１２０３介して接続し、外気と連通するエア抜き管Ｈ１９００が、共通液室Ｈ１５０１の内部に図のように配備されている。但し、実施形態の第１の開口部Ｈ１２０４とフィルタＨ１７００は、第２の開口部Ｈ１２０３と気液分離膜Ｈ１７０２とほぼ同じ高さに設置され、第１の実施形態に比べ、インク個別液室Ｈ１２０１の容積がより大きくなっている。そして、本実施形態のエア抜き管Ｈ１９００の下部、すなわち個々のインク個別液室Ｈ１２０１との境界にある気液分離膜Ｈ１７０２の上側には、少量の液体Ｌ１が予め貯留されている。本実施形態において、液体の種類は特に限定されるものではなく、液体Ｌ１はインク共通液室Ｈ１５０１から供給されるものと同種のインクであっても構わないし、インク以外の液体であっても構わない。気液分離膜Ｈ１７０２は、液体を通過させることはないので、液体Ｌ１は重力に従ってインク個別液室に進入することはなく、気液分離膜Ｈ１７０２の上に層となって水平に留まっている。
【００４３】
図１０（ａ）〜図１３（ｂ）は、本実施形態における記録ヘッドへのインク流入および回復動作について、第２の実施形態と同様に段階的に説明するための模式図である。本実施形態においても、第２の実施形態と同様の３つのポンプＰ１〜Ｐ３、３つのバルブＢ１〜Ｂ３およびチューブが、それぞれ第２の実施形態と同じ位置に設置されているものとする。
【００４４】
インク共通液室Ｈ１５０１およびインク個別液室Ｈ１２０１にインクを充填する際、まず、記録素子基板Ｈ１１００に対しキャップＭ１０００を押し当て、吐出口周りを外気から密閉する。次に、第１の段階として、バルブＢ１とバルブＢ３を開放し、ポンプＰ１をヘッド内へインクを流入する方向へ、ポンプＰ３をヘッド外へインクを流出する方向へそれぞれ作動させる。これにより、第１のインクジョイントＨ１５０４から流入したインクは、インク共通液室Ｈ１５０１を通り、第２のインクジョイントＨ１５０５へと向かう。このとき、ポンプＰ３の排出圧力をポンプＰ１の流入圧力と同等あるいはそれ以上にしておくこと、およびエア抜き管Ｈ１９００に接続するバルブＢ２を閉塞しておくことにより、インクが記録素子基板側へ流入し吐出口から無駄に排出されるのを防ぐことが出来る。結果、図１０（ｂ）に示すように、第１の段階が終了した時点において、インクは、インク共通液室Ｈ１５０１には満たされているが、インク個別液室Ｈ１２０１にはまだ充填されていない状態となる。
【００４５】
図１１（ａ）および（ｂ）は、第２の段階における記録ヘッド全体および、個々のインク個別液室の様子を示した断面図である。第２の段階では、ポンプＰ１の作動およびバルブＢ１の開放状態は維持したまま、バルブＢ３を閉じ、ポンプＰ３の動作を停止する。また、エア抜き管Ｈ１９００に接続されるバルブＢ２は開放状態に切り替える。これにより、第１のインクジョイントＨ１５０４から加圧流入されるインクはフィルタＨ１７００を通過してインク個別液室Ｈ１２０１に侵入する。インク個別液室Ｈ１２０１では、インクの流入と空気の浮力によって、フィルタＨ１７００より流入されてきたインクが下層に、もともと存在していた空気が上層に位置するようになる。
【００４６】
第２の段階では、図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、インク個別液室Ｈ１２０１にある程度の加圧された空気が残っていてもよい。ただし、インク個別液室Ｈ１２０１に入り込んだインクが記録素子基板Ｈ１１００に配列する吐出口からキャップＭ１０００内に排出されない程度に、内部の圧力と時間がポンプＰ１〜Ｐ３およびバルブＢ１〜Ｂ３を用いて調整されるのが好ましい。
【００４７】
図１２（ａ）および（ｂ）は第３の段階の工程中における、また図１２（ａ）および（ｂ）は第３の段階が終了した時点における、記録ヘッド全体および、個々のインク個別液室の様子をそれぞれ示した断面図である。第３の段階では、ポンプＰ１およびポンプＰ３の作動を停止した状態で、バルブＢ１およびバルブＢ３の少なくとも一方を開放状態とし、ポンプＰ２をエア抜き管Ｈ１９００からエアを排出する方向に作動させる。この動作により、エア抜き管Ｈ１９００内部が負圧状態となり、インク個別液室Ｈ１２０１に残留する気泡Ａ１が、気液分離膜Ｈ１７０２を通過し液体層Ｌ１を上昇してエア抜き管Ｈ１９００内部に引き込まれ、外気へと排出される。
【００４８】
第３の段階が終了した時点で、インク共通液室Ｈ１５０１およびインク個別液室Ｈ１２０１内のほぼ全てが、インクによって満たされる状態となる。その後、第４の段階において、バルブＢ２を閉じ、記録ヘッドへのインク流入あるいは気泡排出のための回復動作が終了する。
【００４９】
以上説明した本実施形態では、気液分離膜Ｈ１７０２の上部に液体層Ｌ１が介在しているので、エア抜き管Ｈ１９００に排出された気体が再び気液分離膜Ｈ１７０２を通過してインク個別液室内に逆流してくる心配はない。すなわち、その後の記録動作などでインク個別液室内のインクが消費されてインク個別液室内が多少負圧状態になっても、個別液室内には安定してフィルタ側からインクが供給され、好適な記録動作を安定して維持することが可能となる。
【００５０】
なお、以上の説明では、記録媒体の幅に相当する分だけ配列した複数の記録素子基板にそれぞれ設けられたインク個別液室に対し、１つのインク共通液室から共通してインクを供給する内容、すなわちフルラインタイプのインクジェット記録装置を例に説明した。しかしながら、本発明はこのような形態に限定されるものではない。本発明は、例えば１つのインク個別液室に対し１つのインク共通液室が対応するような比較的小型な記録ヘッドであっても、インク個別液室内に発生する泡を効率的に排除するという効果を発揮することは出来る。すなわち、記録媒体の幅方向に走査する記録ヘッドから吐出動作を行う記録主走査と、当該主走査とは交差する方向に記録媒体を搬送する搬送動作とを交互に繰り返すことにより、段階的に画像を記録するシリアル型の記録装置でも本発明を利用することは出来る。また、以上実施形態では、記録ヘッドに供給するインクを収容するインクタンクを記録装置内部に設置する形態としたが、本発明はこのような構成に限定されるものでもない。上記シリアル型の記録装置の場合などには、記録ヘッドと共にインクタンクもキャリッジに搭載され、記録走査に伴って装置内を移動する形態であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるインク個別液室の構成を説明するための断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の記録ヘッドＨ１０００の特徴的な構成を、従来の構成と比較しながら説明するための記録ヘッドの側断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態における記録ヘッドへのインク流入および回復動作について段階的に説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施形態におけるインク個別液室の構成を説明するための断面図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第２の実施形態における記録ヘッドへのインク流入および回復動作の第１段階を説明するための模式図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第２の実施形態における記録ヘッドへのインク流入および回復動作の第２段階を説明するための模式図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第２の実施形態における記録ヘッドへのインク流入および回復動作の第３段階を説明するための模式図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第２の実施形態における記録ヘッドへのインク流入および回復動作の第３段階の終了時の状態を説明するための模式図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第３の実施形態の記録ヘッド全体Ｈ１０００とインク個別液室Ｈ１２０１の構成を説明するための断面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第３の実施形態における記録ヘッドへのインク流入および回復動作の第１段階を説明するための模式図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第３の実施形態における記録ヘッドへのインク流入および回復動作の第２段階を説明するための模式図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第３の実施形態における記録ヘッドへのインク流入および回復動作の第３段階を説明するための模式図である。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第３の実施形態における記録ヘッドへのインク流入および回復動作の第３段階の終了時の状態を説明するための模式図である。
【図１４】サイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドＨ１０００の外観斜視図である。
【図１５】（ａ）〜（ｃ）は、記録ヘッドを吐出口側から観察した場合の上面図および断面図である。
【図１６】（ａ）および（ｂ）は、１つの記録素子基板の詳細な構成を説明するための図である。
【図１７】長尺なインクジェット記録ヘッドを複数のインク色分用い、カラー画像を出力可能なインクジェット記録装置の構成例を示す図である。
【図１８】気泡の発生状態を説明するための記録ヘッドの断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
Ｈ１０００    記録ヘッド
Ｈ１１００    記録素子基板
Ｈ１２０１    個別液室
Ｈ１２０２    第１の開口部
Ｈ１２０３    第２の開口部
Ｈ１２０４    第１の開口部
Ｈ１５０１    インク共通液室
Ｈ１５０４    第１のインクジョイント
Ｈ１５０５    第２のインクジョイント
Ｈ１７００    フィルタ
Ｈ１７０２    気液分離膜
Ｈ１７０３    フィルタ
Ｈ１８０２    チューブ
Ｈ１８０３    チューブ
Ｈ１８０４    チューブ
Ｈ１８０５    排気口
Ｈ１９００    エア抜き管
Ｍ１０００    キャップ
【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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