JP5449296B2

JP5449296B2 - インクジェット装置およびインクジェットヘッドユニット

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Inventors: 順也川瀬; 泰之田村; 亨中窪
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Description

本発明は、液滴を吐出するインクジェットヘッドを備えたインクジェット装置、および該インクジェット装置に対して着脱されるインクジェットヘッドユニットに関する。

印刷用紙といった記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドを備えたインクジェット装置が知られている。

インクジェット装置は記録媒体上で往復動するキャリッジを備えており、当該キャリッジにインクジェットヘッドが搭載されている。キャリッジの往復動に連動してインクジェットヘッドの吐出ノズルからインク滴が吐出され、記録媒体上に文字や画像が形成される。

インクジェット装置にはインク補給容器（以下、インクタンクという）が設けられている。インクタンクは柔軟な素材で中空形状に形成された流体導管を介してインクジェットヘッドに接続されており、インクタンク中のインクは流体導管を通ってインクジェットヘッドへ供給される。

このようなインクジェット装置では、吐出ノズル内のインクが良好なメニスカスを形成することによってインク滴の液滴量と飛翔方向を安定させることができ、記録媒体上に記録される画像の品質が向上する。吐出ノズル内のインクの良好なメニスカスの形成は、例えばインクジェットヘッド内を所定の微負圧に維持することにより実現される。

また、インクジェット装置では、吐出ノズルが目詰まりを起こすことによって記録画像の品質が低下する。吐出ノズルの目詰まりによって、インク滴の記録媒体上での着弾位置が所望の位置からずれるからである。吐出ノズルの目詰まりの状態がさらに悪化すると吐出ノズルからインク滴が吐出されなくなることもあった。

吐出ノズルの目詰まりは、インク中の溶媒が大気へ蒸発することによって起きる。吐出ノズル内のインクの溶媒が蒸発して該インクの粘度が上昇し、インクが吐出ノズル内で固まることで吐出ノズルが目詰まりを起こす。

特許文献１では、記録画像の品質を向上させるため、インクジェットヘッド内を所定の微負圧に保ちながらインクタンクとインクジェットヘッドとの間でインクを循環させる機構を備えたインクジェット装置が開示されている。

特許文献１に開示されているインクジェット装置は、インクタンク中のインクを加圧してインクジェットヘッドへインクを送る加圧ポンプと、インクジェットヘッドからインクタンクへ向かう経路の途中に設けられた圧力調整手段と、を備えている。当該圧力調整手段は、インクジェットヘッドの吐出ノズルと圧力調整手段内のインクの液面との間の水頭差を利用してインクジェットヘッド内を微負圧に保っている。すなわち、当該インクジェット装置は、加圧ポンプおよび水頭差方式の圧力調整手段を用いて、インクの循環およびインクの圧力調整を行っている。

特表２０００−５０７５２２号公報

しかしながら、水頭差方式の圧力調整手段は、インクジェットヘッドの吐出面（吐出ノズルが形成されている面をいう）よりも重力方向下方に配置されていなければ、インクジェットヘッド内を所定の微負圧に維持することができない。そのため、特許文献１に開示されているインクジェット装置では、圧力調整手段の設置場所はインクジェットヘッドよりも重力方向下側に制限されていた。

また、水頭差方式の圧力調整手段では、インクジェットヘッドの吐出面と圧力調整手段との間の重力方向における距離によってインクジェットヘッド内の圧力が決定される。したがって、インクジェットヘッド内をより低い負圧で維持したい場合には圧力調整手段をより重力方向下側に配置しなければならず、圧力調整手段の設置場所がいっそう制限されていた。

本発明者らは、これらの課題を解決する手段として、減圧ポンプを用いてインクジェットヘッド内のインクの圧力を低下させることを考えた。しかしながら、減圧ポンプを直接インクジェットヘッドに接続した場合、減圧ポンプの出力によってはインクジェットヘッド内のインクの圧力が低下しすぎる虞があった。当該圧力が低下しすぎると、吐出ノズルに良好なメニスカスが形成されず、インクジェットヘッドから吐出されるインク滴の液滴量が不安定になり記録画像の品質が低下してしまう。

特に、吐出ノズルにおいて良好なメニスカスが形成される微負圧は、大気圧よりも０．６ｋＰａ低い程度の微負圧である。このような微負圧を、減圧ポンプの出力制御によって達成することは非常に困難であった。

そこで、本発明は、圧力調整手段の設置場所が制限されることなく、液体の流れを止めないでインクジェットヘッド内の圧力を所定の微負圧に調整することができるインクジェット装置およびインクジェットヘッドユニットを提供することを目的とする。

本発明の一つの態様は、インク流路を介してインク貯留部と負圧源との間に配置され、インク貯留部と負圧源との間のインク流路部分で取り付け、取り外しが可能に構成されたインクジェットヘッドユニットに係る。この態様において、インクジェットヘッドユニットは、インクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドと負圧源との間のインク流路に配置された圧力調整手段と、を有する。圧力調整手段は、インクジェットヘッドと連通する側のインク流路と連通する収納室と、負圧源と連通する側のインク流路と連通して収納室を該インク流路に対して開閉する開閉機構と、を備え、インクジェットヘッドに対して負圧を維持してインク貯留部からインクジェットヘッドを経由して収納室までインクを移動させる構成である。収納室の一面は、該収納室の内側から外側へ向かって該収納室の容積を拡大する方向へ付勢された可撓性部材で形成されており、該可撓性部材は、開閉機構が閉じた状態ではインクジェットヘッドに負圧を作用させることでインクをインク貯留部からインクジェットヘッドを経由して収納室まで移動させ、開閉機構が開いた状態では負圧源の負圧が収納室に作用することで収納室の容積が縮小する方向に変位する。開閉機構は、収納室にインクが流入して該収納室の容積が拡大する方向へ可撓性部材が変位して該収納室が特定の容積以上に拡大することに連動して開かれ、かつ収納室の容積が縮小する方向へ可撓性部材が変位して該収納室が特定の容積以下に縮小することに連動して閉じるように構成され、インクジェットヘッドと連通する側のインク流路と負圧源と連通する側のインク流路との圧力差に応じて開閉されることを特徴とする。
本発明の他の態様は、インクジェット装置を構成するインクジェットヘッドユニットに係る。この態様において、インクジェットヘッドユニットは、インクジェットヘッドと、
インクジェットヘッドと連通してインクジェットヘッドに対する圧力を調整する圧力調整手段と、を備えている。圧力調整手段は、一面が可撓性部材で形成され該可撓性部材が大気に面している収納室と、該収納室の、インクジェットヘッドと連通する第１の連通部分とは異なる第２の連通部分で収納室とインク流路とを連通しかつ収納室の状態に応じて該インク流路を開閉する開閉機構と、を有する。開閉機構は、可撓性部材が変位して収納室の容積が特定の容積以上に拡大することに連動して開かれ、可撓性部材が変位して収納室の容積が特定の容積以下に縮小することに連動して閉じられるよう構成されており、インクジェットヘッドと連通する側のインク流路と、第２の連通部分のインク流路と、の圧力差に応じて開閉されることを特徴とする。
本発明の他の態様は、インク貯留部と、インクジェットヘッドと、負圧源と、を備え、この順でインク流路によって連結され、インク貯留部とインクジェットヘッドとの高さ方向の配置と、負圧源が生起する負圧と、によってインクジェットヘッドの圧力を調整するインクジェット装置に係る。この態様において、インクジェットヘッドと負圧源との間のインク流路には、インクジェットヘッド側の流路内圧力と、負圧源側の流路内圧力と、の差に応じて動作する動作機構が具備されている。動作機構は、インクジェットヘッドと連通する側のインク流路と連通する収納室と、負圧源と連通する側のインク流路と連通して収納室をインク流路に対して開閉する開閉機構と、を備える。収納室の一面は、該収納室の内側から外側へ向かって付勢された可撓性部材を用いて形成されており、該可撓性部材は、動開閉構が閉じた状態ではインクジェットヘッドに対して負圧を作用させてインクをインク貯留部からインクジェットヘッドを経由して収納室まで移動させ、開閉機構が開いた状態では負圧源の負圧が収納室に作用することで収納室の容積が縮小する方向に変位する。開閉機構は、収納室にインクが流入して該収納室の容積が拡大する方向へ可撓性部材が変位して該収納室が特定の容積以上に拡大することに連動して開かれ、かつ収納室が特定の容積以下に縮小することに連動して閉じられるよう構成され、インクジェットヘッドと連通する側のインク流路と負圧源と連通する側のインク流路との圧力差に応じて開閉される。インクジェットヘッドのインク吐出動作がなされている間に、動作機構と負圧源との協働によってインクジェットヘッドの圧力がインクの吐出に適した状態に維持されるように、インク貯留部からインクジェットヘッドを経て負圧源に至るインクの流れが調整されることを特徴とする。

本発明によれば、圧力調整手段の設置場所が制限されることなく、液体の流れを止めないでインクジェットヘッド内の圧力を所定の微負圧に調整することができる。

本発明の第１の実施形態に係るインクジェット装置の概略斜視図。図１に示すインクジェット装置のインク供給系および回復装置の構造を示す模式図。圧力調整手段の構造および動作を説明するための模式図。インク供給動作中における液体収容室のインクの圧力の時系列変化を示したグラフ。他の圧力調整手段の例を示す断面図。図５に示す圧力調整手段の動作を説明するための図。第２の実施形態に係るインクジェット装置のインク供給系の構造を示す模式図。第３の実施形態に係るインクジェット装置が有するインクジェットヘッドユニットの斜視図。第３の実施形態に係るインクジェット装置のインク供給系を示す模式図。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。

（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るインクジェット装置の概略斜視図である。図１に示すように、インクジェット装置は、インクジェットヘッドユニット１（以下、単にヘッドユニット１と称す）と、ヘッドユニット１へ供給される液体（インク）を貯留するインクタンク２と、を備えている。ヘッドユニット１は、第１の流体導管３といった導管を介してヘッドユニット１に接続されている。

インクタンク２は、インクジェット装置に取り替え可能に設けられている。インクタンク２の内部のインクは、加圧ポンプ４によりインクタンク２から押し出され、第１の流体導管３、第１のサブタンク５、更には第２の流体導管６を経由してヘッドユニット１へ供給される。ヘッドユニット１に供給されたインクは、図示されていないインクジェット装置制御基板による制御下において、プラテン７上に搬送された記録媒体８へ向けて吐出される。

ヘッドユニット１は、スライド軸９に沿って往復動可能なキャリッジ１０に搭載されている。キャリッジ１０は、キャリッジモーター１１、キャリッジベルト１２およびプーリー１３を用いてスライド軸９に沿って移動させられる。キャリッジ１０の移動に伴いキャリッジ１０に搭載されたヘッドユニット１がプラテン７の上方を往復動する。

プラテン７の下方にはロール状に巻き回された記録媒体８が回転自在に支持されている。記録媒体８は、ガイド１４およびＬＦローラ群１５を用いてプラテン７上に搬送される。

インクジェット装置は、記録媒体８をプラテン７上に間欠的に送り出し、ヘッドユニット１をプラテン７上で往復動させながらヘッドユニット１からインクを吐出する。その結果、プラテン７上の記録媒体８に連続的に記録が行われる。なお、キャリッジ１０の往復動と記録媒体８の搬送を交互に行いながら記録を行うこのようなインクジェット装置は、シリアル型インクジェット装置と呼ばれる。

また、インクジェット装置は、ヘッドユニット１が記録動作において往復動する範囲よりも外側に、ヘッドユニット１の吐出不良を回復する回復装置１６を備えている。

図２を参照して、インクジェット装置のインク供給系および回復装置１６の構造を説明する。図２（ａ）は、図１に示すインクジェット装置のインク供給系および回復装置１６の構造を示す模式図である。

まず、回復装置１６の構造について説明する。

図２（ａ）に示すように、回復装置１６は、回復ポンプ１７とノズルキャップ１８を有する。ヘッドユニット１の吐出不良を回復する場合には、まず、ヘッドユニット１が回復装置１６上に移動してノズルキャップ１８がヘッドユニット１に押し当てられる。その後、回復ポンプ１７が発生させる負圧により、ヘッドユニット１の吐出ノズル１９内のインクが吸引除去される。

インクが吐出ノズル１９内に残ったまま放置されると、吐出ノズル１９内のインクが増粘し、吐出ノズル１９に吐出不良が生じることがある。回復装置１６によって吐出ノズル１９内にインクが残らなくなり、インクの増粘による吐出不良を防止できる。

続いて、インク供給系の構造について説明する。

インクタンク２は、柔軟な材料で形成された袋体２０と、袋体２０のインク導出口を密閉する第１のゴム栓２１と、袋体２０を密封するケース２２と、を有する。第１の流体導管３の一端には先端が鋭利な中空管からなる第１のインク針２３が設けられている。第１のインク針２３が第１のゴム栓２１に差し込まれており、第１の流体導管３が袋体２０と連通されている。

また、ケース２２には加圧ポンプ４が接続されている。加圧ポンプ４は、ケース２２内に加圧空気を送ることで袋体２０を押圧し、袋体２０に収容されているインクを第１の流体導管３に押出す。

インクタンク２と第１のサブタンク５を接続する第１の流体導管３にはタンク開閉弁２４が配設されている。タンク開閉弁２４が開放された状態で加圧ポンプ４が駆動することによって、インクタンク２から第１のサブタンク５へインクが供給される。

第１のサブタンク５は常に大気に開放されている。第１のサブタンク５には、第１のサブタンク５がインクで満たされているかを検知する第１の液面センサ２５、および第１のサブタンク５が空であるかを検知する第２の液面センサ２６が設けられている。第１および第２の液面センサ２５，２６は、第１のサブタンク５内のインクの液面を検出することによって、第１のサブタンク５がインクで満たされているか空であるかを検知する。

第１の液面センサ２５により第１のサブタンク５内のインクの液面の低下が検知された場合、タンク開閉弁２４が開放され、加圧ポンプ４が駆動される。その結果、袋体２０が押圧されて袋体２０内のインクが第１のサブタンク５へ供給される。インクが供給されて第１のサブタンク５内のインクの液面を第１の液面センサ２５が検知したところで、タンク開閉弁２４が閉じられ第１のサブタンク５へのインク供給動作が終了する。

第１のサブタンク５は第２の流体導管６を用いてヘッドユニット１に接続されている。ヘッドユニット１のインク用の流入口には第２のゴム栓２７が配設されており、第２の流体導管６の一端には第２のインク針２８が設けられている。第２のインク針２８が第２のゴム栓２７に差し込まれており、第２の流体導管６およびヘッドユニット１が接続されている。

ヘッドユニット１は、液滴を吐出するインクジェットヘッド２９を含んでいる。インクジェットヘッド２９には重力方向下方に向けて液滴を吐出するための吐出ノズル１９と、吐出ノズル１９にインクを供給する共通液室３０と、が形成されている。また、インクジェットヘッド２９には、インクを共通液室３０へ導き入れるためのヘッド流入口３１と、インクを共通液室３０から流出させるためのヘッド流出口３２と、が形成されている。

第２のゴム栓２７が配設されているヘッドユニット１の流入口からヘッド流入口３１までインクの流入流路が形成されており、ヘッドユニット１へ供給されたインクは当該流入流路を通ってインクジェットヘッド２９へ送られる。当該流入流路には第１のフィルタ３３が配設されている。

また、ヘッドユニット１は、インクジェットヘッド２９内を所定の微負圧に調整するとともに第１のサブタンク５のインクを共通液室３０へ送液する圧力調整手段３４を含んでいる。圧力調整手段３４には、インクを収容して該インクの圧力を増減させる液体収容室３５と、インクを液体収容室３５へ導き入れるための収容室流入口３６と、インクを液体収容室３５から流出させるための収容室流出口３７と、が形成されている。

収容室流入口３６は、流路を介してヘッド流出口３２に接続されている。すなわち、圧力調整手段３４は、インクの流れ方向に関してインクジェットヘッド２９よりも下流側に配置されている。

収容室流出口３７は、流出流路を介してヘッドユニット１のインク用の流出口に接続されている。当該流出流路の途中には第２のフィルタ３８が配設されている。

ヘッドユニット１のインク用の流出口は、第３の流体導管３９を介して第２のサブタンク４０に接続されている。ヘッドユニット１の流出口には第３のゴム栓４１が配設されており、第３の流体導管３９の一端には第３のインク針４２が設けられている。第３のインク針４２が第３のゴム栓４１に差し込まれており、ヘッドユニット１のインク流出口と第３の流体導管３９とが連通されている。

液体収容室３５には、インク中に溶存している気体（空気）が溜まることがある。液体収容室３５に溜まった気体（空気）を第２のサブタンク４０に効率よく排出するために、液体収容室３５の重力方向の上側に収容室流出口３７を配置することが望ましい。

第２のサブタンク４０は大気開放弁４３を備えており、大気開放弁４３を閉じることによって第２のサブタンク４０内は密閉される。また、第２のサブタンク４０には、第２のサブタンク４０内の圧力を検知する圧力センサ４４が設けられている。

第２のサブタンク４０には減圧ポンプ４５が接続されており、大気開放弁４３を閉じた状態で減圧ポンプ４５を駆動させることで第２のサブタンク４０内の気体が外部に排出されて第２のサブタンク４０内の圧力が低下する。第２のサブタンク４０内の圧力の低下に伴ってインクジェットヘッド２９内のインクが第２のサブタンク４０へ送液される。インクジェットヘッド２９内のインクの流出によってインクジェットヘッド２９内が減圧され、第１のサブタンク５内のインクがインクジェットヘッド２９へ送液される。

このように、本実施形態では、密閉された第２のサブタンク４０および減圧ポンプ４５により送液手段が形成されている。当該送液手段は、インクジェットヘッド２９内を減圧することによって第１のサブタンク５内のインクをインクジェットヘッド２９へ送液する。

なお、減圧ポンプ４５としてはダイアフラムポンプが好ましいが、その他の方式のポンプであっても構わない。

第２のサブタンク４０は、第４の流体導管４６を介して第１のサブタンク５に接続されている。第４の流体導管４６には、第４の流体導管４６を開放または遮断する流路開閉弁４７と、第２のサブタンク４０から第１のサブタンク５へインクを送液する送液ポンプ４８と、が配設されている。

本実施形態では、送液ポンプ４８として、可撓性を有するチューブを複数のコロで連続的に押し潰しながら当該チューブ内のインクを輸送させるチューブポンプが用いられている。

また、第２のサブタンク４０は、第２のサブタンク４０がインクで満たされているかを検知する第３の液面センサ４９、および第２のサブタンク４０が空であるかを検知する第４の液面センサ５０を備えている。

第２のサブタンク４０内のインク液面が上昇したことを第３の液面センサ４９が検知したところで、インクジェット装置は、流路開閉弁４７を開放するとともに送液ポンプ４８を駆動し、第２のサブタンク４０のインクを第１のサブタンク５へ送液する。もちろん、第１のサブタンク５がインクで満たされていることを第１の液面センサ２５が検知している場合には、第２のサブタンク４０から第１のサブタンク５へのインクの送液は行われない。

第２のサブタンク４０内のインクが空になったことを第４の液面センサ５０が検知したところで、インクジェット装置は、流路開閉弁４７を閉じて送液ポンプ４８の駆動を停止する。第１のサブタンク５がインクで満たされたことを第１の液面センサ２５が検知した場合にも、第２のサブタンク４０から第１のサブタンク５へのインクの送液は停止される。

第１のサブタンク５へ送液されたインクはその後再びインクジェットヘッド２９へ供給される。

次に、圧力調整手段３４の構造および動作について、図３を用いて詳細に説明する。図３（ａ）ないし（ｃ）は、圧力調整手段３４の構造および動作を説明するための模式図である。

図３（ａ）に示すように、圧力調整手段３４は、窪み部５１を有する収容室部材５２と、窪み部５１の開口を覆う可撓性部材５３と、を備えている。すなわち、可撓性部材５３は液体収容室３５の周囲壁の一部を形成している。なお、本実施形態では窪み部５１は円柱形状を有している。

可撓性部材５３としては可撓性とガスバリア性を有する樹脂フィルムが好ましいが、その他の可撓性を有する材質を可撓性部材５３として用いても良い。

収容室流出口３７には、収容室流出口３７を開閉する収容室開閉弁５４が配設されている。収容室開閉弁５４は液体収容室３５の外側から収容室流出口３７を閉塞する弁体５５を備えている。弁体５５は、第１のバネ５６により収容室流出口３７の周縁に向かって付勢されている。

また、圧力調整手段３４は、液体収容室３５内に、液体収容室３５の容積を拡大させる方向（以下、Ｙ１方向）に可撓性部材５３を押圧する第２のバネ５７と、回転中心５８を中心に回転可能に設けられたアーム５９とを備えている。可撓性部材５３の、液体収容室３５側の面（以下、内側面）には、円形状のバネ受板６０が接着されている。

バネ受板６０は、Ｙ１方向からみたときにバネ受板６０の中心と円柱形状を有する窪み部５１の中心とが一致するように可撓性部材５３に配設されている。また、バネ受板６０の直径は円柱形状を有する窪み部５１の直径よりも小さく、可撓性部材５３にはバネ受板６０が接着されていない部分が存在している。

可撓性部材５３の、バネ受板６０が接着されていない部分は、可撓性を喪失していない。したがって、液体収容室３５内のインク量の増減に伴い可撓性部材５３の当該部分が撓み、バネ受板６０がＹ１方向、またはＹ１方向とは反対の方向（以下、Ｙ２方向という）に移動する。

アーム５９の一方の端部（以下、第１のアーム端部６１という）はバネ受板６０に連結されている。したがって、バネ受板６０の移動、すなわち可撓性部材５３の変形に伴って、アーム５９は回転中心５８を中心に回転する。

図３（ｂ）に示すように、バネ受板６０がＹ１方向に移動すると、アーム５９は回転中心５８を中心にＸ方向（図３（ｂ）における時計回り方向）に回転する。その結果、アーム５９の、第１のアーム端部６１とは反対側の端部（以下、第２のアーム端部６２という）は弁体５５に接触する。

第２のアーム端部６２が弁体５５に接触した状態からバネ受板６０がＹ１方向にさらに移動してアーム５９がＸ方向にさらに回転すると、図３（ｃ）に示すように、アーム５９は、収容室流出口３７を開放する方向に弁体５５を移動させる。収容室流出口３７が開放されることによって、液体収容室３５と第２のサブタンク４０（図２参照）とが連通される。

収容室流出口３７が開放されている状態からバネ受板６０がＹ２方向に移動してアーム５９がＸ方向とは反対の方向に回転すると、図３（ａ）に示すように、第２のアーム端部６２が弁体５５から離れる。その結果、第１のバネ５６が収容室流出口３７へ向かって弁体５５を押圧し、液体収容室３５と第２のサブタンク４０（図２）との間の連通が遮断される。

続いて、本実施形態のインクジェット装置のインク循環動作について、図２（ｂ）、図３および図４を用いて説明する。

図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すインク供給系の模式図に、ヘッド流入口３１、ヘッド流出口３２、収容室流出口３７および圧力調整手段３４の、インクジェットヘッド２９の吐出面に対するそれぞれの重力方向距離（以下、高さという）を記した図である。なお、高さは、重力方向の上側を正、下側を負とする。図４は、インク供給動作中における液体収容室３５のインクの圧力の時系列変化を示したグラフ。

なお、インクジェットヘッド２９の吐出面とは、インクジェットヘッド２９の、吐出ノズル１９が形成されている面をいう。

図２（ｂ）に示すように、吐出面に対する、ヘッド流入口３１、ヘッド流出口３２、収容室流出口３７（すなわち収容室開閉弁５４）および液体収容室３５の高さをそれぞれｈ１，ｈ２，ｈ３およびｈａとする。また、ヘッド流入口３１、ヘッド流出口３２、収容室開閉弁５４内、吐出ノズル１９内および液体収容室３５内のインクの絶対圧力をそれぞれＰ１，Ｐ２，Ｐ３，ＰｈおよびＰａとする。

ヘッド流入口３１と吐出ノズル１９との間の流路には、比較的大きい流抵抗値を有する部材（例えばフィルタなど）が設けられていない。したがって、吐出ノズル１９内のインクの絶対圧力Ｐｈと、ヘッド流入口３１でのインクの絶対圧力Ｐ１と、の差圧は水頭差で概ね表すことができる。すなわち、絶対圧力Ｐｈと絶対圧力Ｐ１との差圧Ｐｈ−Ｐ１は、次のように表される。

なお、本書の説明において、インクの密度をρ、重力加速度をｇとしている。

吐出ノズル１９から圧力調整手段３４までの流路には比較的大きい流抵抗値を有する部材が設けられていない。したがって、吐出ノズル１９内のインクの絶対圧力Ｐｈとヘッド流出口３２でのインクの絶対圧力Ｐ２との差圧Ｐｈ−Ｐ２、および絶対圧力Ｐｈと液体収容室３５内のインクの絶対圧力Ｐａとの差圧Ｐｈ−Ｐａも水頭差で概ね次のように表される。

したがって、ヘッドユニット１内のインクが流動していない状態では、力の平衡から次の関係が導き出される。

また、液体収容室３５の容積が一定の場合、すなわち可撓性部材５３およびバネ受板６０が移動していない場合には、可撓性部材５３およびバネ受板６０に働く力の平衡から次の関係が導き出される。

Ｐ０はインクジェットヘッド２９や圧力調整手段３４の外部の絶対圧力（例えば大気圧）であり、ＭａはＹ２方向に投影された可撓性部材５３およびバネ受板６０の面積であり、Ｗａは第２のバネ５７の荷重である。

式２からわかるように、圧縮バネである第２のバネ５７がバネ受板６０を介して可撓性部材５３の内側面を押圧することによって、液体収容室３５におけるインクの絶対圧力Ｐａは圧力調整手段３４の外部の絶対圧力Ｐ０よりも低くなる。なお、第２のバネ５７の荷重Ｗａは第２のバネ５７の圧縮量に伴い変動するため、絶対圧力Ｐａも、第２のバネ５７の圧縮量に伴って変動する。

第２のアーム端部６２が弁体５５に接触しておらず、かつ弁体５５が収容室流出口３７を閉じている状態では、次の関係が成り立っている。

Ｍ３は収容室流出口３７の開口面積であり、Ｗ３は第１のバネ５６の荷重の大きさである。

また、アーム５９が弁体５５へ加える荷重Ｗｂの最大値Ｗｂｍａｘは、第１のアーム端部６１から回転中心５８までの距離Ｌ１、および第２のアーム端部６２から回転中心５８までの距離Ｌ２を用いて次のように表される。

インクが流動していない状態、すなわち、式１ないし式３に現される関係が成り立っている状態から減圧ポンプ４５が駆動すると、第２のサブタンク４０内の圧力が低下する。その結果、収容室開閉弁５４内のインクが第２のサブタンク４０へ向かって流れ、収容室開閉弁５４内のインクの絶対圧力Ｐ３が低下する。

第２のサブタンク４０内のインクの圧力を低下させすぎないように、圧力センサ４４で第２のサブタンク４０の空気の圧力を検知しながら、減圧ポンプ４５を駆動させることが好ましい。

収容室流出口３７でのインクの絶対圧力Ｐ３が所定の値まで低下すると、式３に示される関係は次のように変化する。

式５は、弁体５５が収容室流出口３７を解放する方向に移動し始めることを示している。収容室流出口３７が開放されることにより液体収容室３５内のインクは第２のサブタンク４０へ向かって流れ始める。その結果、液体収容室３５内のインクの絶対圧力Ｐａが低下し、第１のサブタンク５内のインクはヘッド流入口３１、ヘッド流出口３２を経て液体収容室３５へ送液される。すなわち、減圧ポンプ４５の駆動によってインクが流動している状態では、式１に示される関係は次のように変化する。

収容室流出口３７でのインクの絶対圧力Ｐ３は、減圧ポンプ４５によって減圧されているため、Ｐ３＋ρ・ｇ・ｈａはＰａ＋ρ・ｇ・ｈａよりも小さい。

また、液体収容室３５内のインクの絶対圧力Ｐａの低下によって、式２に示される関係は次のように変化する。

式６は、可撓性部材５３およびバネ受板６０がＹ２方向へ移動し始めることを示している。すなわち、圧力調整手段３４の内外との圧力差に応じて可撓性部材５３およびバネ受板６０がＹ２方向へ移動し、第２のアーム端部６２を弁体５５から引き離す方向にアーム５９が回転する。

液体収容室３５内のインクの流出により液体収容室３５内のインクの絶対圧力Ｐａが低下すると、式５に示される関係は式３に示される関係に戻る。すなわち、弁体５５は第１のバネ５６の付勢力によって収容室流出口３７を閉じる。その結果、圧力調整手段３４は図３（ａ）に示される状態になる（図４における時間Ｔ１）。なお、このときの液体収容室３５内のインクの絶対圧力ＰａをＰａ１とする。

収容室流出口３７が閉じられると、インクジェットヘッド２９から液体収容室３５へ流入したインクは液体収容室３５内に滞留する。したがって、液体収容室３５内の絶対圧力Ｐａが上昇する（図４における期間Ｔ２）とともに、可撓性部材５３およびバネ受板６０はＹ１方向へ移動する。

バネ受板６０がＹ１方向へ移動することによってアーム５９がＸ方向に回転して第２のアーム端部６２が弁体５５に接触する（図３（ｂ））。なお、このときの液体収容室３５内のインクの絶対圧力ＰａをＰａ２とする。

バネ受板６０がＹ１方向へさらに移動すると、アーム５９は、収容室流出口３７を開放する方向に弁体５５を移動させる（図３（ｃ）に示す状態、図４における期間Ｔ３）。

液体収容室３５内のインクの絶対圧力Ｐａ２は収容室開閉弁５４内のインクの絶対圧力Ｐ３よりも大きい。したがって、収容室流出口３７が開放されることによって、液体収容室３５のインクは収容室流出口３７から流出して第２のサブタンク４０へ向かう。

液体収容室３５のインクが収容室流出口３７から流出することによって、液体収容室３５における絶対圧力Ｐａが低下するとともにバネ受板６０がＹ２の方向に移動する。その結果、アーム５９はＸ１方向とは反対の方向に回転して弁体５５から離れ、弁体５５は収容室流出口３７を塞ぐ（図３（ａ）、図４の時間Ｔ１）。

以上のように、圧力調整手段３４は、圧力調整手段３４の内外の圧力差に応じ、図３（ｂ）の状態を経ながら図３（ａ）と図３（ｃ）の状態を繰り返す。このような圧力調整手段３４の動作により、液体収容室３５内のインクの絶対圧力ＰａはＰａ１以上かつＰａ２以下の範囲内に調整されるとともに、第１のサブタンク５のインクはインクジェットヘッド２９を経由して第２のサブタンク４０まで送液される。

液体収容室３５はインクジェットヘッド２９と常時連通されている。したがって、圧力調整手段３４は、インクジェットヘッド２９の内外の圧力差に応じて収容室流出口３７を開閉し、インクジェットヘッド２９内の圧力を調整していることになる。

なお、圧力調整手段３４は、収容室流出口３７の弁体５５による開閉が繰り返される動作を必ずしも必要としない。例えば、第２のアーム端部６２によって収容室流出口３７が僅かに開放されてインクが流れ続けるものであっても良い。

本実施形態に係るインクジェット装置では、第２のサブタンク４０および減圧ポンプ４５を含む送液手段によってインクジェットヘッド２９内が減圧される。したがって、圧力調整手段３４がインクジェットヘッド２９よりも重力方向上側に設置されていても、インクジェットヘッド２９内を負圧にすることができる。すなわち、圧力調整手段の設置場所が制限されない。

また、インクジェットヘッド２９内の圧力を調整する圧力調整手段３４は、インクジェットヘッド２９から第２のサブタンク４０までのインクの経路の途中に設けられている。したがって、減圧ポンプ４５によって第２のサブタンク４０内が比較的低い圧力まで低下しても、インクジェットヘッド２９内の圧力は所定の微負圧に保たれる。

さらに、圧力調整手段３４は、インクジェットヘッド２９とともにキャリッジ１０に搭載されている。

シリアル型インクジェット装置において、圧力調整手段をキャリッジ上でなくインクジェット装置の本体に固定し、柔軟な素材からなる流体導管を用いて圧力調整手段とインクジェットヘッドを接続した場合、インクジェットヘッド内の圧力が変動する場合がある。キャリッジの往復動に伴い当該流体導管が撓み、流体導管の撓みによってインクジェットヘッド内の圧力が変動してしまうからである。

本実施形態では、圧力調整手段３４は、インクジェットヘッド２９とともにキャリッジ１０に搭載されているため、圧力調整手段３４に対するインクジェットヘッド２９の位置は変化しない。したがって、インクジェットヘッド２９と圧力調整手段３４との間の流路に撓みが生じることがなく、インクジェットヘッド２９内のインクの圧力の変動をより抑制することができる。

また、本実施形態に係るインクジェット装置は、第１のサブタンク５からインクジェットヘッド２９までのインクの経路の途中に第１のフィルタ３３を備えている。第１のフィルタ３３によって、第１のサブタンク５内のインク中に含まれるゴミがインクジェットヘッド２９に到達しないため、当該ゴミによる吐出ノズル１９の詰りを防止することができる。

圧力調整手段３４から第２のサブタンク４０までの液体の経路の途中に、第２のフィルタ３８が配設されている。

図２に示される圧力調整手段３４では、収容室流出口３７を開閉する際の弁体５５の移動により微細なゴミ（パーティクル）が発生することがある。このようなゴミがインクジェットヘッド２９内へ流入すると、吐出ノズル１９が目詰まりを起こす虞がある。

本実施形態に係るインクジェット装置では、インクジェットヘッド２９よりもインクの流れ方向に関して下流側に圧力調整手段３４および第２のフィルタ３８が設けられている。そのため、圧力調整手段３４で発生した微細なゴミがインクジェットヘッド２９内へ流入することがなく、吐出ノズル１９の目詰まりを抑制することができる。

インクジェットヘッド２９と送液手段との間に第２のフィルタ３８を有するインクジェット装置において、送液手段によるインクの送液力が十分でない場合には、インク中の気泡や吐出ノズルから流入した気泡が第２のフィルタ３８を通過しないことがある。例えば、第２のフィルタ３８にゴミが付着し、第２のフィルタ３８の流抵抗が増加した場合である。

第２のフィルタ３８を気泡が通過しないため、第２のフィルタ３８に気体が滞留することがあった。また、気泡が第２のフィルタ３８を通過できるように送液手段によるインクの送液力を高めると、インクジェットヘッド２９内の圧力が下がり過ぎてしまう。

本実施形態では、圧力調整手段３４よりもインクの流れ方向に関して下流側に第２のフィルタ３８が設けられている。したがって、送液手段によるインクの送液力を高めることによってインク中の気泡や吐出ノズルから流入した気泡を第２のフィルタ３８を通過させることができ、圧力調整手段３４によってインクジェットヘッド２９内の圧力の低下を防ぐことができる。

インクジェットヘッド２９内のインクの圧力が所定の値に維持されることによってインクの流量が一定に保たれるため、インクジェットヘッド２９内のインクの温度のばらつきを抑制することができる。特に、熱を利用してインクを吐出するインクジェットヘッド２９では、インクの温度がばらつくとインクの吐出量が変動し、記録画像の品質が低下することがある。インクの流量を一定に保つことによってインクジェットヘッド２９内のインクの温度のばらつきが抑制され、記録画像の品質が向上する。

さらに、本実施形態では、インクジェットヘッド２９、圧力調整手段３４並びに第１および第２のフィルタ３８が１つのヘッドユニット１として形成されており、ヘッドユニット１がインクジェット装置に着脱可能に設けられている。第１および第２のフィルタ３８によって、ヘッドユニット１がインクジェット装置に装着されていない状態における、空気中のゴミのインクジェットヘッド２９や圧力調整手段３４への流入を防ぐことができる。

また、１つのユニットとして形成されていることによって、インクジェットヘッド２９や圧力調整手段３４を個別に交換する必要がなくなり、より簡単にインクジェットヘッド２９や圧力調整手段３４を交換することができる。

本実施形態に係るインクジェット装置の具体的な構成について説明する。

例えば、インクジェットヘッド２９では、吐出ノズル１９におけるインクの絶対圧力Ｐｈをインクジェットヘッド２９の外部の絶対圧力Ｐ０よりも０．６ｋＰａ程度低い圧力に維持することで良好なインクメニスカスが形成されることが確認されている。

吐出ノズル１９に対するヘッド流出口３２の高さｈ２が２ｃｍである場合には、ヘッド流出口３２におけるインクの絶対圧力Ｐ２は、インクの密度ρと重力加速度ｇとの積を１０ｋＰａ／ｍとして、次のように表される。

また、吐出ノズル１９に対する液体収容室３５の高さｈａが４ｃｍ、吐出ノズル１９に対する収容室流出口３７の高さｈ３が６ｃｍである場合には、液体収容室３５内のインクの絶対圧力Ｐａは、次のように表される。

第１のサブタンク５のインク液面に対する吐出ノズル１９の高さｈ１１が１ｃｍ、吐出ノズル１９に対するヘッド流入口３１の高さｈ１が１ｃｍである場合には、ヘッド流入口３１のインクの絶対圧力Ｐ１は、次のようになる。

可撓性部材５３およびバネ受板６０の面積Ｍａが１０ｃｍ２である場合、液体収容室３５内のインクの絶対圧力Ｐａが式７を満たすために、第２のバネ５７の荷重Ｗａは式２から次のように設計される。

またアーム５９の距離Ｌ１，Ｌ２が２ｃｍ，１ｃｍである場合には、アーム５９が弁体５５に加える最大荷重Ｗｂｍａｘは、式４から次のように求められる。

最大荷重Ｗｂｍａｘが弁体５５に加えられた場合には収容室流出口３７を開放する方向に弁体５５が移動するように、収容室開閉弁５４の第１のバネ５６の荷重Ｗ３を４０ｇｆとした。

収容室流出口３７の開口面積Ｍ３が４πｍｍ２である場合、アーム５９が弁体５５と接触していない状態で収容室流出口３７が閉じられるためには、収容室開閉弁５４内の絶対圧力Ｐ３は式５から次の関係を満たしていなければならない。

すなわち、減圧ポンプ４５を駆動させて収容室開閉弁５４内の絶対圧力Ｐ３がＰ０−３１．８ｋＰａ以下になると、収容室流出口３７が常に開放されてしまう。したがって、絶対圧力Ｐ３がＰ０−１０ｋＰａとなるように減圧ポンプを駆動した。

以上のように構成されたインクジェット装置を駆動させたところ、インクジェットヘッド２９内のインクの圧力は約Ｐ０−０．６ｋＰａで安定した。また、第２のフィルタ３８の付近に気体が滞留することはなかった。第２のフィルタ３８付近の圧力（すなわち、収容室開閉弁５４内のインクの絶対圧力Ｐ３）がＰ０−１０ｋＰａまで下げられているからである。

以下、図２，３に示される圧力調整手段３４とは異なる構造を有する圧力調整手段に付いて、図５および図６を用いて説明する。なお、図２，３に示される圧力調整手段３４の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を用いて簡単な説明に留めることにする。

図５は図２，３に示される圧力調整手段３４とは異なる構造を有する圧力調整手段６３を示す断面図であり、図６は図５に示す圧力調整手段６３の動作を説明するための図である。

図５に示すように、圧力調整手段６３は、窪み部５１を有する収容室部材５２と、窪み部５１の開口を覆う、薄肉化されたステンレス材料からなるメタルダイアフラム６４と、を備えている。窪み部５１およびメタルダイアフラム６４により圧力調整手段６３の液体収容室３５が形成されている。

メタルダイアフラム６４は、メタルダイアフラム６４の中央部分に形成された比較的厚い肉厚を有する肉厚部６５と、メタルダイアフラム６４の周辺部分に形成された、肉厚部６５よりも薄い肉厚を有する薄肉部６６と、を含んでいる。

インクジェット装置がインクの循環動作を始めることによって、メタルダイアフラム６４が厚さ方向（図５のＡ１方向）に撓む。メタルダイアフラム６４の、元の形状に戻ろうとする弾性力Ｗｃによって、液体収容室３５のインクは微負圧状態に調整される。

弁体５５は軸６７を介してメタルダイアフラム６４に固定されている。メタルダイアフラム６４のＡ１方向、Ａ２方向への変形に伴い弁体５５が移動し、収容室流出口３７が開閉される。

図６（ａ）は収容室流出口３７が閉じられている状態を示したものであり、図６（ｂ）は収容室流出口３７が開放されている状態を示したものである。

減圧ポンプ４５が駆動されることによって液体収容室３５内のインクが収容室流出口３７から流出し、液体収容室３５内のインクの絶対圧力Ｐ３が低下してメタルダイアフラム６４がＡ１方向に移動する。その結果、収容室流出口３７が閉じられる。

収容室流出口３７が閉じられた状態では、図６（ａ）に示すようにメタルダイアフラム６４はＡ１方向に最大量撓んでいる（このときのメタルダイアフラム６４の撓み量をＣ１とする）。また、この状態では、液体収容室３５内のインクの絶対圧力Ｐａは最小圧力値（図４の絶対圧力Ｐａ１）になる。

図６（ａ）に示される状態から、メタルダイアフラム６４は弾性力ＷｃによりＡ２方向に移動し、図６（ｂ）に示すように収容室流出口３７が開放される。この状態のメタルダイアフラム６４の撓み量をＣ２とする。

図６（ｂ）に示される状態では、メタルダイアフラム６４が、Ｃ１よりも小さいＣ２だけ撓んでいる状態である。したがって、液体収容室３５内のインクは、絶対圧力Ｐａ１よりも大きい絶対圧力Ｐａ２（図４参照）を有している。

インクの循環動作において、圧力調整手段６３は、図６（ａ）と図６（ｂ）の状態を繰返しながら動作する。

可撓性部材５３（図３）としてメタルダイアフラム６４を用いることで、圧力調整手段３４（図３）に含まれていた第１および第２のバネ５６，５７を含まない圧力調整手段６３が提供される。

（実施例２）
次に、本発明の第２の実施形態に係るインクジェット装置について、図７をもとに説明する。図７は本実施形態のインクジェット装置のインク供給系の構造を示す概略図である。なお、第１の実施形態に係るインクジェット装置と同一の構成要素については、同一の符号を付し、簡単な説明にとどめるものとする。

図７に示すように、本実施形態に係るインクジェット装置は、第２の流体導管６の途中に送液ポンプ６８を備えている。送液ポンプ６８はインクジェットヘッド２９へ定量のインクを送液できるポンプが好ましく、例えばチューブポンプが適している。

本実施形態においても、インクを循環させる際には、ヘッド流入口３１のインクの絶対圧力Ｐ１、ヘッド流出口３２のインクの絶対圧力Ｐ２、および収容室流出口３７のインクの絶対圧力Ｐ３は、次の関係を満たしている。

本実施形態では送液ポンプ６８で第１のサブタンク５のインクがインクジェットヘッド２９へ加圧供給される。

ヘッド流入口３１のインクの絶対圧力Ｐ１と、ヘッド流出口３２のインクの絶対圧力Ｐ２とが次の関係を有していることによって、インクジェットヘッド２９のインクが圧力調整手段３４に送液される。

また、吐出ノズル１９内のインクの絶対圧力ＰｈはＰ２＋ρ・ｇ・ｈ２であり、大気圧Ｐ０よりも低い圧力（微負圧状態）に保たれている。

ヘッド流出口３２の絶対圧力Ｐ２と収容室流出口３７のインクの絶対圧力Ｐ３の関係も次の関係を満たすようにされることで、液体収容室３５内のインクは第２のサブタンク４０まで送液される。

また、本実施形態に係るインクジェット装置は、第２の流体導管６に送液ポンプを含んでいる。したがって、第２の流体導管６の流抵抗が増加した場合、たとえばキャリッジの移動に伴って第２の流体導管６が撓んだ場合でも、より確実にインクジェットヘッド２９へ第１のサブタンク５からインクを供給することができる。

（実施例３）
次に、本発明の第３の実施形態について図８および図９をもとに説明する。

図８は本実施形態に係るインクジェット装置が有するインクジェットヘッドユニットの斜視図である。図９は、本実施形態に係るインクジェット装置のインク供給系を示す模式図である。

図８に示すように、本実施形態に係るインクジェット装置には、ヘッドユニット１が複数設けられている。複数のヘッドユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅおよび１Ｆのそれぞれは、第１の実施形態に係るインクジェット装置のヘッドユニット１と同じ構造を有している。

複数のヘッドユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅおよび１Ｆは、所定の方向に沿って千鳥配列されている。また、ヘッドユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅおよび１Ｆのそれぞれのノズル列は当該所定の方向に平行に配されている。

複数のヘッドユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅおよび１Ｆのノズル列からなるノズル列群の所定の方向における幅は、当該所定の方向における記録媒体８の幅よりも大きい。すなわち、本実施形態に係るインクジェット装置では、複数のヘッドユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅおよび１Ｆを所定の方向に往復動させることなく記録媒体８の全域に記録を行うことができる。このようなインクジェット装置は、ライン型インクジェット装置と呼ばれている。

ライン型インクジェット装置は、固定されたヘッドユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅおよび１Ｆの吐出面と対向して配置された記録媒体８を所定の方向と交わる方向に移動させながらインク滴を吐出することで記録媒体８に画像形成を行なう。

本実施形態では、第１のサブタンク５（図９）に接続された第２の流体導管６が６本に分岐されてそれぞれのヘッドユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅおよび１Ｆの流入口に接続されている。また、第２のサブタンク４０（図９）に接続された第３の流体導管３９も６本に分岐されてそれぞれのヘッドユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅおよび１Ｆの流出口に接続されている。

それぞれのヘッドユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅおよび１Ｆは、第１のフィルタ３３、インクジェットヘッド２９、圧力調整手段３４、第２のフィルタ３８がユニット化された構成となっている。また回復装置１６は６つのノズルキャップ１８ａ，１８ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅおよび１８Ｆを含んでおり、これらは１つの回復ポンプ１７に並列接続されている。

また、インクジェットヘッド２９内の圧力を調整する圧力調整手段３４は、各インクジェットヘッド２９に対応して各インクジェットヘッド２９からインクの流れに関して下流側にそれぞれ設けられている。したがって、減圧ポンプ４５によって第２のサブタンク４０内が予定していたよりも低い圧力まで低下しても、それぞれのインクジェットヘッド２９内の圧力は所定の圧力に保たれる。

さらに、それぞれのインクジェットヘッド２９に流れるインク流量を均一にすることができる。したがって、ライン型インクジェットヘッド装置で画像形成する際に生じやすい各インクジェットヘッド２９間のインクの温度のバラつきによる印刷濃度ムラを抑えることが可能となる。

なお、複数のヘッドユニットがキャリッジ１０（図１）に搭載され、当該複数のヘッドユニットがキャリッジ１０とともに記録媒体８上を往復動してもよい。

１インクジェットヘッドユニット
２インクタンク
５第１のサブタンク
１９吐出ノズル
２９インクジェットヘッド
３４圧力調整手段
４０第２のサブタンク
４５減圧ポンプ
５４収容室開閉弁

Claims

インク流路を介してインク貯留部と負圧源との間に配置され、前記インク貯留部と前記負圧源との間のインク流路部分で取り付け、取り外しが可能に構成されたインクジェットヘッドユニットであって、
前記インクジェットヘッドユニットは、インクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドと前記負圧源との間のインク流路に配置された圧力調整手段と、を有し、
前記圧力調整手段は、前記インクジェットヘッドと連通する側のインク流路と連通する収納室と、前記負圧源と連通する側のインク流路と連通して前記収納室を該インク流路に対して開閉する開閉機構と、を備え、前記インクジェットヘッドに対して負圧を維持して前記インク貯留部から前記インクジェットヘッドを経由して前記収納室までインクを移動させる構成であり、
前記収納室の一面は、該収納室の内側から外側へ向かって該収納室の容積を拡大する方向へ付勢された可撓性部材で形成されており、該可撓性部材は、前記開閉機構が閉じた状態では前記インクジェットヘッドに負圧を作用させることでインクを前記インク貯留部から前記インクジェットヘッドを経由して前記収納室まで移動させ、前記開閉機構が開いた状態では前記負圧源の負圧が前記収納室に作用することで前記収納室の容積が縮小する方向に変位し、
前記開閉機構は、前記収納室にインクが流入して該収納室の容積が拡大する方向へ前記可撓性部材が変位して該収納室が特定の容積以上に拡大することに連動して開かれ、かつ前記収納室の容積が縮小する方向へ前記可撓性部材が変位して該収納室が前記特定の容積以下に縮小することに連動して閉じるように構成され、前記インクジェットヘッドと連通する側のインク流路と前記負圧源と連通する側のインク流路との圧力差に応じて開閉されることを特徴とするインクジェットヘッドユニット。
前記インクジェットヘッドユニットは、前記インク貯留部と接続されるインク流路を第１インク流路として有し、前記負圧源と接続されるインク流路を第２インク流路として有し、前記第１および第２インク流路のそれぞれにフィルタを備え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ヘッドユニット。
前記インクジェットヘッドユニットは、前記インク貯留部と連通する側の前記インクジェットヘッドの流入口と、前記負圧源と連通する側の前記開閉機構の流出口と、を備えており、
前記インクジェットヘッドユニットは、前記流入口のインクの圧力をＰ１、前記流出口のインクの圧力をＰ２、前記開閉機構の下流側のインクの圧力をＰ３とし、前記インクジェットヘッドの吐出ノズルに対する前記流入口の高さをｈ１、前記吐出ノズルに対する前記流出口の高さをｈ２、前記吐出ノズルに対する前記開閉機構の高さをｈ３とし、インクの密度をρ、重力加速度をｇとしたとき、
Ｐ１＋ρ・ｇ・ｈ１＞Ｐ２＋ρ・ｇ・ｈ２＞Ｐ３＋ρ・ｇ・ｈ３
の関係を満たし、
前記開閉機構は、前記インクジェットヘッドと前記開閉機構とを連通するインク流路内の圧力と、前記開閉機構と前記負圧源とを連通するインク流路内の圧力と、の差が特定の差圧であるときを境界にして開閉動作されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドユニット。
インクジェット装置を構成するインクジェットヘッドユニットであって、
前記インクジェットヘッドユニットは、
インクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドと連通して前記インクジェットヘッドに対する圧力を調整する圧力調整手段と、を備えており、
前記圧力調整手段は、一面が可撓性部材で形成され該可撓性部材が大気に面している収納室と、該収納室の、前記インクジェットヘッドと連通する第１の連通部分とは異なる第２の連通部分で前記収納室とインク流路とを連通しかつ前記収納室の状態に応じて該インク流路を開閉する開閉機構と、を有しており、
前記開閉機構は、前記可撓性部材が変位して前記収納室の容積が特定の容積以上に拡大することに連動して開かれ、前記可撓性部材が変位して前記収納室の容積が特定の容積以下に縮小することに連動して閉じられるよう構成されており、前記インクジェットヘッドと連通する側のインク流路と、前記第２の連通部分のインク流路と、の圧力差に応じて開閉されることを特徴とするインクジェットヘッドユニット。
前記インクジェットヘッドユニットは、前記インク貯留部と接続される液体の流入流路と、前記開閉機構と接続される流出流路と、を備えており、前記流入流路および前記流出流路のそれぞれにフィルタを備えていることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッドユニット。
前記インクジェットヘッドユニットは、前記インク貯留部と連通する側の前記インクジェットヘッドの流入口と、前記負圧源と連通する側の前記開閉機構の流出口と、を備えており、
前記インクジェットヘッドユニットは、前記流入口のインクの絶対圧力をＰ１、前記流出口のインクの絶対圧力をＰ２、前記開閉機構の下流側のインクの絶対圧力をＰ３とし、前記インクジェットヘッドの吐出ノズルに対する前記流入口の高さをｈ１、前記吐出ノズルに対する前記流出口の高さをｈ２、前記吐出ノズルに対する前記開閉弁の高さをｈ３とし（ｈ１とｈ２とｈ３の値は、吐出ノズルに対して重力方向の上側を正、下側を負とする）、インクの密度をρ、重力加速度をｇとしたとき、
Ｐ１＋ρ・ｇ・ｈ１＞Ｐ２＋ρ・ｇ・ｈ２＞Ｐ３＋ρ・ｇ・ｈ３
の関係を満たし、
前記開閉機構は前記圧力調整手段の内外の圧力差が所定の値よりも大きいときに前記流路を遮断するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッドユニット。
インク貯留部と、インクジェットヘッドと、負圧源と、を備え、この順でインク流路によって連結され、前記インク貯留部と前記インクジェットヘッドとの高さ方向の配置と、前記負圧源が生起する負圧と、によって前記インクジェットヘッドの圧力を調整するインクジェット装置において、
前記インクジェットヘッドと前記負圧源との間のインク流路には、前記インクジェットヘッド側の流路内圧力と、前記負圧源側の流路内圧力と、の差に応じて動作する動作機構が具備されており、
前記動作機構は、前記インクジェットヘッドと連通する側のインク流路と連通する収納室と、前記負圧源と連通する側のインク流路と連通して前記収納室をインク流路に対して開閉する開閉機構と、を備え、前記収納室の一面は、該収納室の内側から外側へ向かって付勢された可撓性部材を用いて形成されており、該可撓性部材は、前記動開閉構が閉じた状態では前記インクジェットヘッドに対して負圧を作用させてインクを前記インク貯留部から前記インクジェットヘッドを経由して前記収納室まで移動させ、前記開閉機構が開いた状態では前記負圧源の負圧が前記収納室に作用することで前記収納室の容積が縮小する方向に変位し、
前記開閉機構は、前記収納室にインクが流入して該収納室の容積が拡大する方向へ前記可撓性部材が変位して該収納室が特定の容積以上に拡大することに連動して開かれ、かつ前記収納室が特定の容積以下に縮小することに連動して閉じられるよう構成され、前記インクジェットヘッドと連通する側のインク流路と前記負圧源と連通する側のインク流路との圧力差に応じて開閉され、
前記インクジェットヘッドのインク吐出動作がなされている間に、前記動作機構と前記負圧源との協働によって前記インクジェットヘッドの圧力がインクの吐出に適した状態に維持されるように、前記インク貯留部から前記インクジェットヘッドを経て前記負圧源に至るインクの流れが調整されることを特徴とするインクジェット装置。
前記インクジェット記録装置は、記録媒体の搬送経路に対して重力方向上方の位置で前記記録媒体の幅方向に往復動作するキャリッジを備えており、
前記インクジェットヘッドおよび前記動作機構は、前記キャリッジに搭載されていることを特徴とする請求項７に記載のインクジェット装置。
前記インク貯留部と前記インクジェットヘッドとの間をつなぐ流路の途中に配された第１のフィルタと、前記圧力調整機構から前記負圧源までの流路の途中に配された第２のフィルタと、を備えていることを特徴とする請求項７に記載のインクジェット装置。
前記インクジェットヘッドと前記圧力調整機構をひと組として、前記インクジェット記録装置はこの組を複数備えていることを特徴とする請求項７に記載のインクジェット装置。
前記インク貯留部と連通する側の前記インクジェットヘッドの流入口と、前記負圧源と連通する側の前記開閉機構の流出口と、を備えており、
前記インクジェット記録装置は、前記流入口のインクの圧力をＰ１、前記流出口のインクの圧力をＰ２、インクの流れ方向に関して前記開閉機構の下流側のインクの圧力をＰ３とし、前記インクジェットヘッドが備える吐出ノズルに対する前記流入口の高さをｈ１、前記吐出ノズルに対する前記流出口の高さをｈ２、前記吐出ノズルに対する前記開閉機構の高さをｈ３とし、インクの密度をρ、重力加速度をｇとしたとき、
Ｐ１＋ρ・ｇ・ｈ１＞Ｐ２＋ρ・ｇ・ｈ２＞Ｐ３＋ρ・ｇ・ｈ３
の関係を満たし、
前記開閉機構は前記インクジェットヘッド側と連通するインク流路の圧力と、前記負圧源と連通するインク路の圧力との差に応じて開閉動作することを特徴とする請求項７に記載のインクジェット装置。