JP6054609B2 - 液体吐出ヘッドおよび液体吐出記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録のために液体を吐出する液体吐出ヘッドとそれを用いた液体吐出記録装置に関する。

液体吐出ヘッドから記録媒体に対して液体を吐出して記録を行う液体吐出記録装置（以下、単に記録装置ともいう）においては、一般に液体が吐出される複数のノズルが高密度に形成された小型の液体吐出ヘッドを用いて高精細な記録が行われる。この液体吐出ヘッドを複数配置し、各々のヘッドに異なる色のインクを供給することにより、比較的安価かつ小型な構成で、記録媒体にカラー記録を行うことができる。そのため液体吐出記録装置は、業務用、家庭用を問わず、プリンタ、ファクシミリおよび複写機など、様々な記録装置に用いられている。

上記のような液体吐出記録装置では、液体吐出ヘッドからの液体吐出動作を安定化させるために、液体吐出ヘッド内の液体に作用する圧力を所定の負圧に維持することが重要である。

このような液体吐出装置に搭載する液体吐出ヘッドの適切な形態として特許文献１には、液体吐出ヘッド内に設けた液体供給室の一つの空間に液体層と空気層とを共存させ、ヘッド内に流入、発生した気泡を消滅させ、効率的に気液分離させる提案がなされている。本提案においては、液体供給室の上部に設けられた供給口側から空気室側に向かって上昇するガイド面によって、液体供給室内の気泡を空気室側へ誘導し、ここから外部と接続される空気流路口へ導く構造としている。したがって、長時間安定した記録品位を保つことができる。

また液体吐出装置では、ノズルに供給される液体に混在した異物を除去するために液体吐出ヘッド内にフィルターを配置することが行われているが、フィルター部分における液体の流れの圧力損失は記録速度の高速化を妨げとなる虞もある。

特開２０１０−２０１９２５号公報

特許文献１の液体吐出ヘッドにおいては、液体に混在する異物を除去するためにインク供給口側にフィルター部が設けられているが、このフィルター部が液体に混在する空気に覆われてしまうことがある。この場合、インクが通過可能な面積が減少して液体がフィルターを通過する際の圧力損失が増大するという問題が生じる。

また、液体吐出ヘッドの液体供給室に供給されるインク内に含まれる色剤は、インクの溶剤と分離して液体供給室の下方に沈殿することがある。その場合には液体供給室からノズルへと供給されるインクの粘度や濃度にむらが生じ、記録画像の品質低下を招くという問題も発生する。

本発明は、液体供給室の供給口側のフィルター部に空気が蓄積しにくく、しかも液体供給室内の液体に生じる粘度や色剤濃度のむらを軽減可能な液体吐出ヘッドおよび液体吐出記録装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
すなわち、本発明の第１の形態は、液体を吐出する複数のノズルに連通するメイン液体供給室と、外部から液体が供給される液体流入部と、前記液体流入部から流入した液体を前記メイン液体供給室に供給する液体流出部とを有するサブ液体供給室と、前記液体流入部と前記液体流出部の間に重力方向に沿って配置され、通過する液体をろ過するフィルターと、前記液体流入部から流入した液体を下方に向かわせて前記サブ液体供給室内に存在する液体を撹拌する流れを形成するリブ状の液体案内部と、を有することを特徴とする。

また、本発明の第２の形態は、液体流入部へ記録に用いる液体を供給すると共に、前記第１の形態に記載の液体吐出ヘッドにより前記記録に用いる液体を吐出して記録を行なうことを特徴とする液体吐出記録装置である。

本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、液体吐出ヘッドに形成される液体供給室の供給口側のフィルター部に空気が蓄積されにくく、しかも液体供給室内の液体に生じる粘度や色剤濃度のむらを軽減することが可能になる。

本発明に係る液体吐出記録装置を模式的に示した正面図である。 （ａ）は、本発明を適用可能な液体吐出ヘッドを示した図であり、（ｂ）は、４本組の液体吐出ヘッドを示した図である。 液体タンクから液体吐出ヘッドまでの液体供給系および回復系を模式的に示した図である。 （ａ）は本実施形態の液体吐出ヘッドの構造例を説明するための正面図であり、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、(ｃ)は同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 （ａ）は第１リブと第２リブの形状を示す正面図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本実施形態を適用可能な液体吐出記録装置（以下、単に記録装置ともいう）を模式的に示した正面図である。記録装置１００はホストＰＣ１１０と接続されている。そして記録装置１００は、ホストＰＣ１１０から送信される記録情報に基づいて４つの液体吐出ヘッド（以下、単にヘッドともいう）２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙから記録媒体（以下、ロール紙ともいう）Ｐに液体を吐出して記録を行う。４つの液体吐出ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙは、記録媒体Ｐの搬送方向（矢印Ａ方向）に沿って配置されている。各液体吐出ヘッドは搬送方向に黒インク用の液体吐出ヘッ ド２２Ｋ、シアンインク用の液体吐出ヘッド２２Ｃ、マゼンタインク用の液体吐出ヘッド２２Ｍ、イエローインク用の液体吐出ヘッド２２Ｙの順で互いに平行に配置されている。液体吐出ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙは、いわゆるラインヘッドであり、記録媒体搬送方向と交差する方向（幅方向）に沿ってノズルを所定の密度で配置したものとなっている。ノズルの配置幅（幅方向におけるノズルの配列範囲）は、使用する記録媒体の最大記録幅以上の幅となっている。記録装置が記録を行う際は、各ヘッドを移動させることなく、液体吐出ヘッドに設けられたヒーターを駆動することによってノズルから液体を吐出して記録を行う。

液体吐出ヘッドは、記録に伴って、ノズルの開口部である吐出口が形成された面（以下、吐出口面ともいう）２２Ｋｓ、２２Ｃｓ、２２Ｍｓ、２２Ｙｓにゴミやインク滴等の異物が付着することで吐出状態が変わり、記録に影響を与えることがある。そのため、各ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙから安定して液体を吐出できるように、記録装置１００には回復ユニット４０が組み込まれている。この回復ユニット４０による吐出口面のクリーニングを定期的に行うことによって、液体吐出ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙのノズルからの液体吐出状態を良好な吐出状態に回復させることができる。回復ユニット４０には、クリ−ニング動作のときに４つの液体吐出ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙの吐出口面２２Ｋｓ、２２Ｃｓ、２２Ｍｓ、２２Ｙｓから液体および微細な気泡を除去する際に使用されるキャップ５０が備えられている。このキャップ５０は各液体吐出ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙに独立して設けられている。

記録媒体Ｐは、ロール紙供給ユニット２４から供給され、記録装置１００に組み込まれた搬送機構２６によって矢印Ａ方向に搬送される。搬送機構２６は、ロ−ル紙Ｐを載置して搬送する搬送ベルト２６ａ、この搬送ベルト２６ａを回転させる搬送モータ２６ｂ、搬送ベルト２６ａに張力を与えるローラ２６ｃなどから構成されている。記録を行う際には、搬送中のロール紙Ｐがブラックの液体吐出ヘッド２２Ｋの下に到達すると、ホストＰＣ１１０から送られた記録情報に基づいて、液体吐出ヘッド２２Ｋからブラックインクが吐出される。同様に液体吐出ヘッド２２Ｃ、液体吐出ヘッド２２Ｍ、液体吐出ヘッド２２Ｙの順に、各色のインクが吐出されてロール紙Ｐへのカラー記録が完成する。

本実施形態の液体吐出記録装置は、記録用紙Ｐの記録領域の幅方向の全域に亘って延在する長尺な液体吐出ヘッド２２を用いた記録装置としての適用例である。しかし本発明は、液体吐出ヘッドの主走査方向の記録走査と、その主走査方向と交差する副走査方向における記録用紙の所定量の搬送と、を繰り返すシリアルスキャン方式の記録装置にも適用することができる。

次に図２を用いて、記録装置に組み込まれる液体吐出ヘッドの形態について説明する。図２（ａ）は、本実施形態を適用可能な液体吐出ヘッドを示した正面図であり、（ｂ）は、４本組の液体吐出ヘッドを示した側面図である。本実施形態を適用可能な記録装置には各色のインクに対応した液体吐出ヘッドが４本搭載されるが、それらの液体吐出ヘッドは各々のノズル列が精密に位置決めされた状態で一体化されている（以下、この状態の４本組のヘッド形態を組みヘッドという）。すなわち、各液体吐出ヘッドのノズル列間ピッチ、ノズル列方向ずれ、ノズル列高さずれ及びノズル列間平行度が規定の精度内で組みヘッド化されるよう結合されている。本実施形態において４つの液体吐出ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙ間は連結されている。ノズル列が形成された吐出チップ（図示せず）を接着しているベースプレート２２Ｋｂ、２２Ｃｂ、２２Ｍｂ、２２Ｙｂの両端部に形成された貫通穴を同軸上に配列し、２本のシャフト５０を貫通させでストッパー５２にて固定することで組ヘッドを構成している。各液体吐出ヘッドのノズル列２２Ｋｎ、２２Ｃｎ、２２Ｍｎ、２２Ｙｎは、別途用意した組みヘッド化冶具により互いに高精度に位置決めされている。

ところで昨今、記録装置の超小型化、すなわち設置領域の省スペース化に対する要望が非常に高まっている。そのため、上述したような組みヘッドを記録装置に搭載する形態とする場合では、液体吐出ヘッド単体の小型化、特に液体吐出ヘッド間のピッチを低減させるための液体吐出ヘッドの薄型化が重要な課題となる。本実施形態においては上述した組みヘッド形態と後述する構成とを採用することで、液体供給性能と気泡除去機能を満足させながら板状形状化された液体吐出ヘッド単体の厚み（図２（ｂ）における左右方向の寸法）を１０．５ｍｍとすることが可能になっている。なお、各々の液体吐出ヘッドの複数のノズルの吐出口は、板状形状化された液体吐出ヘッドの端部に設けられている。

図３は、本実施形態の記録装置における液体タンク２８から液体吐出ヘッド２２までの液体供給系および回復系を模式的に示した図である。各液体吐出ヘッドは同じ構造であるため、以下、１つの液体吐出ヘッド２２について説明を行う。

記録装置１００は、液体吐出ヘッド２２、本体から着脱自在な液体タンク２８、液体タンク２８と液体吐出ヘッド２２とをつなぐ液体流路４０、液体吐出ヘッド内部を介して液体流路４０と連通するエア流路４１、エア流路４１に設けられたポンプ４２を有する。ポンプ４２がエア流路４１及び液体吐出ヘッド２２内を減圧するように駆動することによって、液体タンク２８より液体流路４０を介して液体吐出ヘッド２２内に液体が供給される。液体吐出ヘッド２２内には供給フィルター１８が配設されており、液体吐出ヘッド２２に供給された液体は、供給フィルター１８を介してメイン液体供給室２６に流入する。メイン液体供給室２６内の液体はやがてノズル内に供給され吐出されるが、液体吐出ヘッド内の液体供給系詳細については後述する。

メイン液体供給室２６の一部には液面検知センサ２１が取り付けられており、その測定結果で液体供給の制御が行われる。すなわち、メイン液体供給室２６の液面が一定レベル以下であると検知された時は、ポンプ４２を駆動させて液体タンク２８から液体を吸引する。そして、吸引した液体が液面検知センサ２１により一定レベル以上であると検知された時は、ポンプ４２が停止し、液体の供給が停止される。

一方、各液体吐出ヘッドが安定して液体を吐出するためのクリーニング動作には、ポンプ４４が使用される。クリーニング動作とはノズル内に残留した微細な気泡やごみを除去し、ノズル内を液体で満たす動作である。液体吐出ヘッド吐出口面の対向には回復キャップ４３（以下、キャップともいう）が設けられており、キャップ４３とポンプ４４をつなぐ回復流路４９がある。回復流路４９のうちキャップ４３が接続された側とは反対側には、クリーニング動作によって発生した廃液を貯留するための廃液タンク４６が接続されている。

クリーニング時、キャップ４３が液体吐出ヘッド２２の吐出口面を密閉するように覆う。その後、ポンプ４４を駆動させることによってキャップ４３内および回復流路４９が減圧され、液体吐出ヘッド２２のノズル面から液体とともに残留気泡およびごみを吸引する。吸引した液体や気泡等は廃液タンク４６に導かれる。

図４（ａ）は、本実施形態の液体吐出ヘッドの構造例を説明するための正面図であり、図４（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、図４(ｃ)は同図（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。説明の便宜上、正面図において液体供給ケースカバーは省略している。また、図４（ａ）における各部剤の上下位置関係は、液体吐出ヘッド２２を記録装置１００に組み込んだ際の上下位置関係と同一である。

これらの図において、セラミック製のベースプレート１０はシリコンにより形成されるヒーター基板１１を支持している。ヒーター基板１１には、液体の吐出エネルギー発生素子としての複数の電気熱変換体（ヒーターまたはエネルギー発生部）とこれらの電気熱変換体に対応するノズルを構成するための複数の流路壁とが形成されている。このノズルは、板状形状化された液体吐出ヘッド２２の長手方向（図４（ａ）の左右方向）に複数配置されており、この複数のノズルをノズル列と称す。また、ヒーター基板１１には各ノズルに連通する共通液体供給室１２を囲む液体供給室枠も形成されている。このように形成されたノズルの側壁および液体供給室枠の上には、共通液体供給室１２を形成する天板１３が接合されている。したがって、ヒーター基板１１と天板１３は互いに一体化した状態でベースプレート１０に積層接着されている。このような積層接着は、銀ペーストなどの熱伝導率のよい接着剤によって行われる。ベースプレート１０におけるヒーター基板１１の後方には、実装済みのＰＣＢ（電気配線基板）１４が両面テープ（図示せず）によりベースプレート１０に固定されている。ヒーター基板１１上の各吐出エネルギー発生素子とＰＣＢ１４とは、各々の配線に対応するワイヤボンディングにより電気的に接続されている。

天板１３上面には、液体供給部材１５が接合されている。液体供給部材１５は液体供給ケース１６（第１ケース）と液体供給ケースカバー１７（第２ケース）より構成されている。すなわち液体供給ケースカバー１７が液体供給ケース１６の正面を塞ぐことにより、後述する液体供給室や液体供給路が形成されると共に、液体吐出ヘッド２２を薄板化（板状形状化）している。本実施形態においては、液体供給ケース１６と液体供給ケースカバー１７の接合は、熱硬化型の接着剤により行われる。また、液体供給ケース１６には供給フィルター１８および排出フィルター１９が重力方向に沿って配設されている。すなわち、供給フィルター１８および排出フィルター１９は、その液体の通過面が重力方向と略平行になるように配置されている。供給フィルター１８は液体供給部材１５に供給された液体中の異物の除去を目的とし、排出フィルター１９は液体吐出ヘッド外部からの異物の侵入を防止することを目的とする。各々のフィルターは熱溶着によって液体供給ケース１６に固定されている。さらに液体供給ケース１６の一部には、メイン液体供給室２６に流入する液体と空気とを分離するスペースとしての気液分離部２０が形成されている。この気液分離部２０に外部に突出する形で液面検知センサ２１が実装されており、上述したような液体供給室内の液体量の制御を行う。

ここで、液体供給ケース１６と液体供給ケースカバー１７の２つの部品の接合により形成される液体供給室および液体供給路等の構成について説明する。液体供給ケース１６の天板１３との接合面には、ノズルの配列方向と略平行かつノズル列の幅に亘って矩形状の開口部（以下、液体供給口という）２７が形成されており、液体供給口２７の延長上にはメイン液体供給室２６が形成されている。すなわち、メイン液体供給室２６はノズル列と略平行かつノズル列の幅に亘って形成されている。また、液体供給口２７と上部の天面は、ほぼ全域に亘って気液分離部２０を最上部とした傾斜部（以下、メイン液体供給室傾斜部２９ともいう）を成している。メイン液体供給室傾斜部２９には２つの開口部が形成されており、１つはメイン液体供給室２６へのインク供給経路である液体連通部３１、他方は気液分離部２０である。

気液分離部２０はメイン液体供給室２６の一部を成し、メイン液体供給室２６の他の部分よりも深さが大きくなっている。これは、後述するように液体供給室内の液体に混在する気泡を破泡する効果を高めるためである。本実施形態においては、気液分離部２０の内部にステンレスの電極を３本実装しており、図中左側より上限検知電極２３、グランド電極２４、下限電極２５である。グランド電極２４と上限検知電極２３間の通電、グランド電極２４と下限検知電極間２５の通電により、メイン液体供給室２６内の液面を上限と下限の間に維持する構成となっている。本実施形態の液体吐出ヘッドにおいては、気液分離がなされた液体の液面を検知することで、検知の信頼性を向上させることが可能である。

気液分離部２０の延長上にはエア連通部３０があり、その先はエア流路（空気室）４１となる。さらに先には前述した排出フィルター１９が配設されており、排出ジョイント３３に連通する。排出フィルター１９は撥水性を有する材質によって構成されている。このため、万が一エア流路４１に液体が流入し、排出フィルター１９にインクが付着してフィルター内部にインクのメニスカスが形成されても、その撥水性によってフィルター部の毛管力を低減することができ、インクのメニスカスを容易に除去することができる。

一方、メイン液体供給室傾斜部２９に設けられた液体連通部３１を介して液体供給路３７が設けられている。液体供給路３７は、液体連通部３１から供給フィルター１８近傍まで管状を成しており、メイン液体供給室２６と略同一平行平面上に形成される。供給フィルター１８もまた、メイン液体供給室２６と略同一平行平面上に配置されている。供給フィルター１８はサブ液体供給室を二室に区画するように配設され、供給ジョイント３２に連通する側の室、すなわち液体吐出ヘッド内の液体供給の流れにおける上流側の室が第１液体供給室３４ａ、下流側が第２液体供給室３４ｂとなっている。

第２液体供給室３４ｂは供給フィルター１８上方に開口部３６（以下、第２開口部３６という）があり、これを介して液体供給路３７に連通している。また、第２液体供給室３４ｂの天面はこの開口を最上部（供給フィルターから最も離れた部分）とする傾斜（以下、第２液体供給室傾斜部３８という）が形成されている。なお、供給フィルター１８は、言い換えれば、ノズル列各々の吐出口と第２開口部３６との間に配置されている。同様に、供給フィルター１８は、ノズル列各々の吐出口と第２液体供給室傾斜部３８との間に配置されている。

以上のように、メイン液体供給室２６、気液分離部２０、液体供給路３７、及び供給フィルター１８は、各々ノズル配列面３９と交差（本実施形態では直交）する同一平面上（この平面を平面Ａとする）に設定される。一方でＡ−Ａ断面に示すように、メイン液体供給室２６、液体供給路３７、供給フィルター１８、気液分離部２０は平面Ａに交差する方向（液体吐出ヘッド２２の厚み方向）において互いに重ならないように配置することが重要である。その理由について以下に述べる。

高速記録を可能とする液体吐出ヘッドにおいては、液体吐出ヘッド内で液体が滞りなく流れることが重要であり、液体供給室や供給路の流路抵抗が過大にならないように設計する必要がある。また、液体供給室や供給路への気泡の残留を回避させなければならない。したがって、メイン液体供給室や供給路の液体の流れに対する断面積を大きくとることで、液体吐出ヘッド内の圧力損失を低減させ、気泡を移動し易くする必要がある。さらに、高速記録を可能とするためには液体吐出ヘッド内の流路抵抗増大の要因となるフィルターを大面積化することが有効である。上記の観点により、本実施形態では液体吐出ヘッド内流路抵抗計算および気泡の挙動確認により液体供給室厚みを２．２ｍｍ以上、フィルター面積をφ１４相当とした。

このような高速記録を可能とする液体吐出ヘッド開発においては、近年、記録装置の超小型化に対する要望に伴ってさらなる液体吐出ヘッドの小型化が求められている。特に複数の液体吐出ヘッドを並列に配列し、記録装置に組み込む形態とする場合、各液体吐出ヘッドの薄型化が重要な課題となる。よって、高速記録と薄型化を両立させるため、本実施形態では、メイン液体供給室２６、気液分離部２０、液体供給路３７、供給フィルター１８、第１，第２液体供給室３４ａ，３４ｂを、各々ノズル配列面３９と交差する同一平面（平面Ａ）に沿って設定する。そして、メイン液体供給室２６、液体供給路３７、供給フィルター１８、気液分離部２０は互いに平面Ａと交差する方向（液体吐出ヘッド２２の厚み方向）に重ならないように配置する構成とした。

さらに本実施形態の液体吐出ヘッドでは、液体供給室や供給路が形成された液体供給部材１５に対して液体吐出ヘッド２２の厚み方向に隣接してＰＣＢ１４を配置している。Ａ−Ａ断面に示すようにＰＣＢ１４は平面Ａに交差する方向に関して、メイン液体供給室２６と互いに少なくとも一部が重なり隣接する形で形成されている。さらにＰＣＢ１４は、第１液体供給室３４ａおよび気液分離部２０と平面Ａに交差する方向で互い重ならないように配置され、隣接しない領域に収められる。前述したとおり気液分離部２０は気泡を破泡するためにメイン液体供給室２６よりも厚みが大きく設定されており、供給フィルター１８が介在する第１液体供給室３４ａと第２液体供給室３４ｂの平面Ａに交差する方向も大きくなる（厚みが増える）。したがって、液体吐出ヘッド全体の厚みを抑えるには、第１液体供給室３４ａおよび気液分離部２０に対してＰＣＢ１４を平面Ａに交差する方向に重ならないようにする。メイン液体供給室２６に対して平面Ａに交差する方向において互いに少なくとも一部が重なるように積層する形態にすることが有効である。

次に同じく図４を用いて、本実施形態における液体吐出ヘッドの機能について液体の流れに沿って説明する。図３にて説明したポンプによる吸引動作によって、排出ジョイント３３を介して液体吐出ヘッド２２内が負圧に達する。そうすると、液体タンクから液体吐出ヘッドの供給ジョイント３２を通って液体が第１液体供給室３４ａへ供給される。第１液体供給室３４ａ内の液体は供給フィルター１８を通過し、第２液体供給室３４ｂを満たす。この時、第２液体供給室３４ｂ内の空気は液体の流入に伴って上方へ移動する。そして、液体及び空気供給フィルター１８上端部を越えると第２液体供給室傾斜部３８に沿って液体供給路３７のほうへ導かれる。すなわち、液体が液体供給路３７へ供給されるときには第２液体供給室３４ｂは液体で満たされた状態となる。液体供給路３７へ供給された液体及び空気はやがてメイン液体供給室２６へ流出する。このように、第２液体供給室傾斜部３８が構成されているため、第２液体供給室３４ｂに空気が流入したとしても、空気は流入してくる液体に押されて、確実に空気をメイン液体供給室２６に流入させることが可能となる。そして、メイン液体供給室２６内に流入した空気は液体の供給に伴って上方へ移動し、やがてメイン液体供給室傾斜部２９に沿って気液分離部２０へ導かれる。液体と空気が混在した液体が気液分離部２０に達すると、液体供給室の厚みが深くなっているため気泡が消滅する。さらに液体の供給が進むと、気液分離部２０に設置された液面検知センサ２１により、メイン液体供給室２６内の液体量が上限に達したと判定される。その時点でポンプの吸引動作が停止され、液体の供給が止まる。

次に記録動作中における液体吐出ヘッド内の液体の流れと気泡の挙動、および液体吐出ヘッドの機能に関して説明する。記録中、ノズル内の液体を使用して吐出面から液体滴が吐出されるが、吐出により液体吐出ヘッド内の内圧が下がり、ノズル内の毛細管現象により液体タンクから液体が補給される（以下、リフィルという）。この際、液体タンクから液体流路、供給室、供給フィルター、液体供給室、共通液体供給室等、ノズルに液体が達するまでの流路抵抗によりリフィル性能が決まる。特に供給フィルター１８の圧損が支配的となるが、本実施形態においては供給フィルター１８を大面積に設定可能な配置としているため、高速記録が可能となる。また、Ｂ−Ｂ線断面からわかるように、ノズル列全体に亘ってメイン液体供給室２６から液体供給口２７、共通液体供給室１２、ノズルに至るまで略直線的に液体が供給される構成としているため、スムーズにノズルに向かって液体が供給される。

ところで、本実施形態の液体吐出ヘッドは、液体の吐出に発熱エネルギーを必要とする。すなわち、ヒーター基板上の電気熱変換体が発生する熱エネルギーにより液体を発泡させ、その発泡エネルギーを利用してノズルから液体を吐出させるように構成されている。そのため、記録動作が長時間連続した場合には、熱エネルギーが液体に蓄積され、液体の温度が上昇して液体中に溶存する気体が液体吐出ヘッド内に溜まってしまうおそれがある。この液体吐出ヘッド内の気泡を除去しなければ、液体の吐出が適正に行われなくなる。そのため、本実施形態の液体吐出ヘッドのような構成であれば、液体吐出ヘッド内に生じた気泡を効率的に除去することができる。なお、液体を吐出させるための吐出エネルギー発生手段は、電気熱変換体を用いる構成のみに特定されず任意であり、例えば、ピエゾ素子などを用いて液体吐出させる構成であってもよい。

本実施形態における液体吐出ヘッドは、ノズル列全体にわたってノズルから共通液体供給室１２、メイン液体供給室２６まで略直線的に連通する構成である。そのため、ノズルに気泡が残っても気泡自体の浮力によって気泡がノズルから除去され、メイン液体供給室２６に導かれる。さらにメイン液体供給室２６に導かれた気泡は、メイン液体供給室傾斜２９にそって気泡が移動し、気液分離部２０に達すると消滅するようになっている。そのため、気泡が液体のスムーズな供給を妨げることがない。すなわち、長時間安定した記録動作が可能である。

このように、液体吐出ヘッドにおいて、メイン液体供給室２６、気液分離部２０、液体供給路３７、供給フィルター１８、第１液体供給室３４ａ、第２液体供給室３４ｂは各々ノズル配列面３９と略平行平面上（平面Ａ）に設定する。そして、メイン液体供給室２６、液体供給路３７、供給フィルター１８、気液分離部２０は互いに平面Ａに交差する方向に重ならないように配置する。このように液体吐出ヘッドの構成を有することで、液体吐出ヘッド内におけるノズルに対する液体の供給速度を高め、液体吐出ヘッド内の気泡を効率的に除去することができると共に、液体吐出ヘッドの小型化、特に薄型化を向上させることが可能となる。なお、本実施形態では、ポンプによる吸引動作によって液体を液体吐出ヘッドに満す今回は吸引形態を例に記載したが、本発明は吸引形態に限定したものではない。例えば、ポンプによる加圧動作によって液体を吐出ヘッドに満たすようにすることも可能である。

次に、図５を用いて本実施形態の特徴の一つである液体流動促進構造について説明する。図５(ａ)は、本実施形態における液体供給室の内部構造を示す拡大正面図、同図(ｂ)は同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。なお、図５（ａ）では、サブ液体供給室３５の内部構造を示すため、サブ液体供給室３５を第１供給液体供給室３４ａと第２供給液体供給室３４ｂとに画成する供給フィルター１８を取り外すと共に、液体供給ケースカバー１７を取り除いた状態を示している。

図５（ａ）,（ｂ）に示すように、サブ液体供給室３５を構成する液体供給ケース（第１ケース）１６の内面には、供給フィルター１８に向けて、液体案内部としてのリブ（第１リブ）５１が突設されている。本実施形態では、液体供給ケース１６の内面と一体に形成されている。また、サブ液体供給室３５の第２供給室３４ｂを構成する供給ケースカバー１７の内面には供給フィルター１８に向けて第２液体案内部としてのリブ（第２リブ）５２が突設されている。この第２リブ５２も液体供給ケースカバー１７の内面に一体に形成されている。なお、図５(ａ)では、前述のように液体供給ケースカバー１７を除いているが、第２リブ５２だけは、その正面形状を示すため示してある。

第１リブ５１は、第１液体供給室の下方から各液体供給室の上方に形成されている供給ジョイント３２の第１開口部３２ａと略同一の高さ位置まで延在している。また、第２リブ５２は、第２液体供給室３４ｂの下方から液体供給路３７との連結部である第２開口部３６と略同一の高さ位置まで延在している。図５（ａ）に示すように、第１リブ５１は供給ジョイント３２から流入した液体がスムーズに下方へ導かれるように放物線を描くような湾曲形状をなしている。また、第２リブ５２にあっても第２液体供給室３４ｂの下方から上方の第２開口部３６へと液体がスムーズに導かれるように放物線を描くような湾曲形状をなしている。

さらに、本実施形態では、第１リブ５１と第２リブ５２とを正面側から透視したとき、両リブ５１，５２は互いに下端部で連なり、Ｕ字形状を描くように配置されている。また、両リブ５１，５２の上端部および下端部は、液体供給室内に空気溜まりが形成されるのを防ぐために、リブの上端および下端の各々と液体供給室の内壁面との間には隙間を設けている。なお、サブ液体供給室３５の隅部では液体の滞留が発生し易く、液体の色剤、例えば顔料インクの顔料などが沈降する可能性がある。このため、図５に示すように所定の部材５３によって液体供給室供給室内の隅部を埋めることも、液体の流動性を高め、色剤の沈降などを防ぐ上で有効である。

本実施形態における液体吐出ヘッドのサブ液体供給室３５において、供給ジョイント３２から第１液体供給室３４ａに流入した液体は、リブ５１に沿って同サブ液体供給室３５の下方へと流れた後、供給フィルター１８を透過して第２液体供給室３４ｂへと透過する。そして、下流側液体供給室３４ｂの下方から透過してきた液体は、上方の第２開口部３６へ向かって延在するリブ５２に沿って流れる。このように、液体供給液体供給室３５内では上方から下方へ、下方から上方へと室内全体に液体の流れが形成されるため、サブ液体供給室３５内の液体に含まれる色剤などの沈降を大幅に軽減することが可能になる。

これに対し、リブ５１，５２が全く形成されていない場合には、第１液体供給室３４ａの上方に形成されている第１開口部３２ａから流入した液体が下方へと流下せず、最短経路を通って第２液体供給室３４ｂの上方に形成されている開口部３２ｂに到達する。つまりサブ液体供給室３５内には、上方部のみで液体が流動することとなり、サブ液体供給室３５の下方部では液体が十分に流動しない。このため、液体に含まれる色剤がサブ液体供給室３５の下方部に沈降してしまい、ノズルへ供給すべき液体の色剤濃度が低下したり、濃度ムラが発生したりする可能性がある。本実施形態では、このようなサブ液体供給室３５内での色剤の沈降を軽減することができる。なお、サブ液体供給室３５に形成する開口部３２ａ，３６をサブ液体供給室３５の下方に設けるようにすれば、サブ液体供給室３５の下方に色剤が沈降するのを軽減することも可能ではある。しかし、この場合には、液体供給室内の上部に貯留された空気を排出させる際に、液体供給室内に貯留されている液体を全て排出させなければ空気を排出することができないため、液体の消費量が増大し、ランニングコストの増大を招くこととなる。すなわち、サブ液体供給室３５の上方に溜まった空気を排出する際に無駄な液体の排出を伴わずに空気のみを排出させるためには、開口部３２ａ，３６を各液体供給室３４ａ，３４ｂの上部に形成する必要がある。本実施形態によれば、サブ液体供給室３５から空気を効率的に排出させ得るよう、開口部を上部に形成した構成を採用しつつ、色剤の沈降も大幅に軽減することが可能である。従って、本実施形態に係る液体吐出ヘッドを用いることにより、吐出する液体として色材の沈降が発生し易い顔料インクなどを用いる場合にも、ノズルに供給される色剤濃度のむらの発生を軽減可能となり、画像の品質向上にも大きく貢献する。

（他の実施形態）
上記実施形態では、第１リブ５１と第２リブ５２とを正面側から透視したとき、両リブ５１，５２が互いに下端部で連なり、Ｕ字形状を描くように配置した場合を例に採り説明したが、両リブをその他の形状または配置とすることも可能である。例えば、両リブの形状を湾曲のない平板状の形状としても良い。また、両リブを正面側から透視したとき、両リブ５１，５２がＵ字形状以外の形状、例えばＪ字形状をなすように両リブの形状、配置を定めても良い。

さらに、上記実施形態では、第１液体供給室３４ａと第２液体供給室３４ｂとにリブ５１と５２とをそれぞれ設けた場合を例にとり説明したが、第１液体供給液体供給室３４ａにのみ第１リブ５１を設けるようにしても良い。この場合、第２液体供給室内にはリブが形成されていないため第２液体供給室内での液体の流動抵抗は実施形態よりは大きくなる可能性はある。しかし、第１液体供給室内３４ａに流入した液体は第１リブ５１によって下方へと導かれるため、この場合にもサブ液体供給室３５の下方に液体の色材などが沈降を軽減する効果は十分に得られる。

また、以上の説明では、第１液体供給室および第２液体供給室において液体の流動を案内する案内部を、液体供給室の内面と一体に形成されたリブによって構成した。しかし、液体供給室の内面とは別体の板状部材を液体供給室の内面に固定することによって液体案内部を形成することも可能である。勿論、この場合には板状部材の形状は、平板状、放物線を描く湾曲形状、あるいはその他の湾曲形状などに定めることも可能である。すなわち、第１液体供給室内に設ける第１案内部では、流入した液体を上から下へと案内できる形状に第１案内部が形成されていれば良く、また、第２液体供給室内に設ける第２案内部材にあっては、流入した液体を下から上へと案内できる形状であれば良い。さらに、各案内部を構成する板状部材の材質、固定方法などは状況に応じて適宜定めることが可能である。

また、液体吐出ヘッドから液体を吐出させるためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた場合を例に採り説明したが、エネルギー発生素子としては、ピエゾなどの電気機械変換体を用いた構成を採ることも可能である。

１２ 共通液体供給室
１４ ＰＣＢ
１８ 供給フィルター
２０ 気液分離部
２２ 液体吐出ヘッド
２６ メイン液体供給室
２７ 液体供給口
３４ａ 第１液体供給室
３４ｂ 第２液体供給室
３５ サブ液体供給室
３６ 第２開口部
３７ 液体供給路
３９ ノズル配列面

Claims (16)

1. 液体を吐出する複数のノズルに連通するメイン液体供給室と、
   外部から液体が供給される液体流入部と、前記液体流入部から流入した液体を前記メイン液体供給室に供給する液体流出部とを有するサブ液体供給室と、
   前記液体流入部と前記液体流出部の間に重力方向に沿って配置され、通過する液体をろ過するフィルターと、
   前記液体流入部から流入した液体を下方に向かわせて前記サブ液体供給室内に存在する液体を撹拌する流れを形成するリブ状の液体案内部と、
   を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記液体流入部は前記サブ液体供給室の上部に設けられるとともに、
   前記液体案内部は前記フィルターに対して前記サブ液体供給室の前記液体流入部側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記液体案内部は、前記サブ液体供給室の前記液体流入部側に前記フィルターへ向けて突設されると共に、前記液体流入部から離れるに従って下方へ傾斜するリブにより形成されることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記液体案内部は、前記サブ液体供給室の前記液体流入部側に前記フィルターへ向けて突設されると共に、前記液体流入部から離れるに従って下方へ湾曲するリブにより形成されることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記液体案内部は下に凸となるように湾曲することを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記液体流出部は前記サブ液体供給室の上部に設けられると共に、
   前記液体案内部は前記フィルターに対して前記サブ液体供給室の前記液体流出部側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記液体案内部は、前記サブ液体供給室の前記液体流出部側に前記フィルターに向けて突設されると共に、前記液体流出部に接近するに従って上方へ傾斜するリブにより形成されることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記液体案内部は、前記サブ液体供給室の前記液体流出部側に前記フィルターに向けて突設されると共に、前記液体流出部に接近するに従って上方へ湾曲するリブにより形成されることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記液体案内部は下に凸となるように湾曲することを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記液体流出部は前記サブ液体供給室の上部に設けられると共に、
    前記フィルターに対して前記サブ液体供給室の前記液体流出部側にリブ状の第２の液体案内部を備えることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記第２の液体案内部は、前記サブ液体供給室の前記液体流出部側に前記フィルターに向けて突設されると共に、前記液体流出部に接近するに従って上方へ傾斜するリブにより形成されることを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記第２の液体案内部は、前記サブ液体供給室の前記液体流出部側に前記フィルターに向けて突設されると共に、前記液体流出部に接近するに従って上方へ湾曲するリブにより形成されることを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記第２の液体案内部は、下に凸となるように湾曲することを特徴とする請求項１２に記載の液体吐出ヘッド。
14. 前記液体案内部の上端および下端と前記サブ液体供給室の内壁面との間に隙間が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
15. 前記液体案内部と前記第２の液体案内部を前記フィルターの面と直交する方向から透視した場合、前記液体案内部と前記第２の液体案内部の下端が重なることを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
16. 前記液体流入部へ記録に用いる液体を供給すると共に、請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにより前記記録に用いる液体を吐出して記録を行なうことを特徴とする液体吐出記録装置。

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