(57)【要約】【課題】ノズルにかかる圧力を適正値に保ちながらインクを循環させることのできる新たなインク経路を提供する。【解決手段】記録ヘッド１２は、ノズルから液体であるインクを吐出する。インク循環部２は、記録ヘッド１２を経由してインクを循環させる循環経路を構成している。補充部４は、循環経路から分岐しているインク補充経路１９より当該循環経路へインクを補充する。この補充部１４は、大気圧を受けているインクを収容しているインクカートリッジ５からインク補充経路１９を介して当該循環経路へインクを補充する。そして、インクを循環させない待機時、及びインクを循環させる循環時において記録ヘッド１２のノズルにかかる圧力を、記録ヘッド１２のノズル面とインクカートリッジ５との水頭差２７によって制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルから液体であるインクを吐出する記録ヘッドと、
該記録ヘッドを経由して該インクを循環させる循環経路を構成しているインク循環部と、
該循環経路から分岐している補充経路より該循環経路へ該インクを補充する補充部と、
を有しており、
該補充部は、大気圧を受けている該インクを収容しているインク収容器から該補充経路を介して該循環経路へ該インクを補充し、
該記録ヘッドのノズルにおける該インクの非吐出時の圧力を、該記録ヘッドのノズル面と該インク収容器内のインク液面との水頭差によって制御する、
ことを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項２】
該循環経路で該インクを循環させる無脈動のポンプを更に有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項３】
該循環経路で該インクを循環させるポンプと、
該循環経路上に備えられ、内部に該インクを溜めることで該循環経路内での該インクの圧力の過渡変動を吸収するバッファと、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項４】
該補充経路が、該循環経路における該記録ヘッドと該ポンプの流入口との間で該循環経路から分岐している、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項５】
該補充経路が、該循環経路における該ポンプの流出口と該記録ヘッドとの間で該循環経路から分岐している、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタには、経路内でインクを循環させながらインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出して、記録媒体に画像記録を行うものがある。
例えば、特許文献１には、インク循環経路を有しているインクジェットプリンタが開示されている。この循環経路は、インクジェットヘッドと、当該ヘッドより重力方向上方に配置された上方容器と、当該ヘッドより重力方向下方に配置された下方容器と、下方容器のインクを上方容器に送るポンプと、これらを接続するチューブと、によって構成されている。このプリンタでは、インクの循環中における上方容器と下方容器との液面を一定に保ち、ヘッドのノズル面と上方容器及び下方容器各々のインク液面との高低差によって、当該ヘッドのノズルにかかる圧力を適正な範囲に保っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００２−５３３２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述したように、特許文献１のインクジェットプリンタでは、上方容器と下方容器との２つの容器の高さ関係を調整することでノズルに適正な圧力をかけている。しかしながら、このような容器のプリンタ装置筐体内での配置には物理的な制約がある場合が多いため、上記の高さ関係を調整することは困難であり、調整できたとしてもインク循環経路全体が大型化してしまう。
【０００５】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、ノズルにかかる圧力を適正値に保ちながらインクを循環させることのできる新たなインク経路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様のひとつであるインクジェットプリンタは、ノズルから液体であるインクを吐出する記録ヘッドと、該記録ヘッドを経由して該インクを循環させる循環経路を構成しているインク循環部と、該循環経路から分岐している補充経路より該循環経路へ該インクを補充する補充部と、を有しており、該補充部は、大気圧を受けている該インクを収容しているインク収容器から該補充経路を介して該循環経路へ該インクを補充し、該記録ヘッドのノズルにおける該インクの非吐出時の圧力を、該記録ヘッドのノズル面と該インク収容器内のインク液面との水頭差によって制御する、というものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ノズルにかかる圧力を適正値に保ちながらインクを循環させることのできる新たなインク経路をインクジェットプリンタに提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係るインクジェットプリンタ１のインク経路の構成を概略的に示した図である。
【図２】待機時とインク循環時とにおける、インクジェットプリンタ１のインク経路上の各場所での圧力の第１の例を図解した図である。
【図３】待機時とインク循環時とにおける、インクジェットプリンタ１のインク経路上の各場所での圧力の第２の例を図解した図である。
【図４】第１の実施形態に係るインクジェットプリンタ１におけるインクカートリッジ５の下降動作を説明する図である。
【図５】インクカートリッジ５の下降前と下降後のインクジェットプリンタ１のインク経路上の各場所での圧力を図解した図である。
【図６】第２の実施形態に係るインクジェットプリンタ１のインク経路の構成を概略的に示した図である。
【図７】第３の実施形態に係るインクジェットプリンタ１のインク経路の構成を概略的に示した図である。
【図８】待機時とインク循環時とにおける、インクジェットプリンタ１のインク経路上の各場所での圧力の第３の例を図解した図である。
【図９】待機時とインク循環時とにおける、インクジェットプリンタ１のインク経路上の各場所での圧力の第４の例を図解した図である。
【図１０】第３の実施形態に係るインクジェットプリンタ１におけるインクカートリッジ５の上昇動作を説明する図である。
【図１１】インクカートリッジ５の上昇前と上昇後のインクジェットプリンタ１のインク経路上の各場所での圧力を図解した図である。
【図１２】第４の実施形態に係るインクジェットプリンタ１のインク経路の構成を概略的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、これより説明するいずれの実施形態に係るインクジェットプリンタにおいても、例えば、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）、マゼンダ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）の４種類の色のインクを用いて記録媒体に画像記録を行う。従って、インク経路もインク色毎に同様のものを備えているが、以下の説明においては、代表的に１色のインクに係るインク経路のみの構成を説明するものとする。
【００１０】
また、インクジェットプリンタは、記録媒体を供給する供給部、供給された記録媒体を搬送する搬送部、画像形成後の記録媒体を搬出する排出部、記録ヘッドのクリーニングを行うクリーニング部、インク吐出制御等の装置全体を制御する装置制御部等を備えている。これより説明するいずれの実施形態に係るインクジェットプリンタにおいても、このような、インクジェットプリンタが通常備えている構成要素を備えている。但し、インクジェットプリンタの構成を表した後述の各図面では、これらの構成要素についての描画を省略している。
【００１１】
〔第１の実施形態〕
まず図１について説明する。図１は、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１のインク経路の構成を概略的に示したものである。
【００１２】
このインクジェットプリンタ１のインク経路は、液体であるインクを循環させるインク循環部２と、インク循環部２にインクを補給するための補充部４とを備えており、この両者が接続部１７において接続されて構成されている。
【００１３】
まず、インク循環部２について説明する。
インク循環部２は、ヘッド部８、ポンプ９、ポンプ９の流出側とヘッド部８の流入側とを接続する第１のインク経路１３、及び、ポンプ９の流入側とヘッド部８の流出側とを接続する第２のインク経路１４を備えて構成されている。
【００１４】
なお、図１に示した破線矢印は、インク循環部２においてインクを循環させるときのインクが流れる方向を示している。すなわち、インク循環部２では、ポンプ９によって送液されたインクが第１のインク経路１３を介してヘッド部８に供給される。そして、ヘッド部８で使用（吐出）されなかったインクが、第２のインク経路１４を介してポンプ９へ帰還する。つまり、インク循環部２では、ポンプ９と、第１のインク経路１３と、ヘッド部８と、第２のインク経路１４とにより、ヘッド部８の記録ヘッド１２を経由する循環経路が構成されており、ヘッド部８に対して密閉された経路内でインクを循環させている。
【００１５】
次に、インク循環部２の個々の構成について説明する。
ヘッド部８は記録ヘッド１２を有しており、外部から入力された画像信号に基づいて記録ヘッド１２のノズルから液体であるインクを吐出することで記録媒体に対して画像を記録する。なお、本実施形態では、ヘッド部８は、記録ヘッド１２を複数備えてラインヘッドを構成している。もちろん、ヘッド部８は、ラインタイプ（ラインヘッド）の構成に限定されるものではなく、シリアルタイプ（シリアルヘッド）の構成であってもよい。
【００１６】
ポンプ９は、ヘッド部８にインクを送液すると共に、ヘッド部８の記録ヘッド１２で吐出されなかったインクを帰還させてインク循環部２の循環経路でインクを循環させるためのものである。従って、ポンプ９の送液能力は、第１のインク経路１３を経てヘッド部８に供給するインク量が記録ヘッド１２のノズルから吐出されるインク量を上回るように設定されている。また、このポンプ９は、インク循環中は、常に駆動されている。
【００１７】
なお、ポンプ９によってインクを循環させる際、その揚水圧が脈動変化すると、インク循環部２を流れるインクの流量と、ヘッド部８（より具体的には記録ヘッド１２のノズル）にかかる圧力とが脈動変化する。このため、ヘッド部８にかかる圧力を安定させるために、脈動が少ない、又は無脈動のポンプを使用することが望ましい。また、上記に加えてインクは、温度によって粘性が変化することが知られている。このため、インクの粘性の変化に起因するヘッド部８（記録ヘッド１２のノズル）にかかる圧力変化を生じさせないポンプ（定圧ポンプ）を使用することがさらに望ましい。
【００１８】
第１のインク経路１３には、フィルタ１１とインク分配器１５とが途中に備えられている。
フィルタ１１は、ヘッド部８に供給されるインクに含まれる異物を除去して、ノズルの目詰まり等に起因する画像形成の不良を防止するために設けられている。なお、フィルタ１１は、後述のインク補充経路１９に備えるようにしてもよく、あるいは、後述の分岐後経路２９に設けられてもよい。
【００１９】
インク分配器１５は、ヘッド部８に備えられている複数の記録ヘッド１２の各々の流入口と接続されており、ポンプ９から送られてきたインクを記録ヘッド１２の各々に略均等に分配する。
【００２０】
このように、第１のインク経路１３では、ポンプ９から供給されたインクが、フィルタ１１によって異物が除去された後に、インク分配器１５によってヘッド部８の複数の記録ヘッド１２に供給される。なお、複数の記録ヘッド１２を用いない場合などでは、インク分配器１５を設けなくてもよい。
【００２１】
第２のインク経路１４には、インク回収器１６と温度調整部１８とが途中に備えられている。
インク回収器１６は、ヘッド部８の複数の記録ヘッド１２の流出口と接続されており、ポンプ９から送られてきたインクのうちで記録ヘッド１２のノズルから吐出されなかったものをまとめて回収する。
【００２２】
温度調整部１８は、インク循環部２を流れるインクの温度を適正な範囲となるように調整する。このために、インク循環部２には、インクの温度を検出する不図示の温度検出部が備えられている。この温度検出部が検出したインクの温度が適正な範囲より低い場合には、温度調整部１８がインクを加熱し、この温度検出部が検出したインクの温度が適正な範囲より高い場合には、温度調整部１８がインクを冷却する。なお、温度調整部１８を、第２のインク経路１４に備える代わりに、第１のインク経路１３の途中に備えるようにしてもよい。
【００２３】
また、第２のインク経路１４には、補充部４と接続するための接続部１７が設けられている。詳細は後述するが、ヘッド部８からインクが吐出されたことでインク循環部２内のインクが減少すると、減少分のインクが、補充部４から接続部１７を介して補充される。
【００２４】
なお、以下の説明では、第２のインク経路１４のうち、ヘッド部８の流出口から接続部１７までのインクの経路を分岐前経路２１と称し、接続部１７からポンプ９の流入口までインクの経路を分岐後経路２９と称することとする。
【００２５】
このように、第２のインク経路１４では、ヘッド部８で吐出されなかったインクをインク回収器１６が回収し、回収したインクの温度を温度調整部１８で適正な温度に調整してポンプ９へと帰還させる。また、第２のインク経路１４では、インク循環部２内のインクが減少すると、減少分のインクが補充部４から補充される。なお、複数の記録ヘッド１２を用いない場合などでは、インク回収器１６を設けなくてもよい。
【００２６】
次に、補充部４について説明する。補充部４は、ヘッド部８からの吐出によって減少した分のインクを、インク循環部２で構成されている循環経路へ、前述の接続部１７において当該循環経路から分岐しているインク補充経路１９より補充する。
【００２７】
補充部４は、インクが充填されているインクカートリッジ５、インクカートリッジ５を着脱可能に保持するホルダ６０、及び、ホルダ６０とインク循環部２とを接続するインク補充経路１９を備えている。
【００２８】
インクカートリッジ５はインクを収容しているインク収容器であるが、本実施形態のインクカートリッジ５は、収容されているインクが大気圧を受けるような構成を有している。このような構成を有するインクカートリッジ５には、例えば、液体であるインクが充填されている袋体のもの、あるいは、ホルダ６０に装着されると容器内部が大気開放される構造を有するものなどがある。本実施形態では、このようなものをインクカートリッジ５として使用する。
【００２９】
ホルダ６０は、記録ヘッド１２よりも重力方向下方に配置されている。このホルダ６０には、インクカートリッジ５の供給口６と接続するためのジョイント部７が設けられている。ジョイント部７は、インク補充経路１９を介して第２のインク経路１４上の接続部１７と接続されている。ジョイント部７とインクカートリッジ５の供給口６とが接続されると、インクカートリッジ５内のインクが、インク補充経路１９を介して第２のインク経路１４のインクと連通する。なお、前述したように、インク補充経路１９は、インク循環部２の循環経路における記録ヘッド１２とポンプ９の流入側との間に配置されている接続部１７において循環経路から分岐している。
【００３０】
記録ヘッド１２がインクの吐出を行うと、インク循環部２の循環経路内のインクの量が減って循環経路内の圧力が減圧される。換言すれば、インク循環部２は、密閉された循環経路となっているため記録ヘッド１２からインクが吐出されると、吐出されたインク量だけ循環経路内の圧力が減圧される。すると、大気圧を受けているインクが、その減少分だけインクカートリッジ５から押し出されてインク補充経路１９を通りインク循環部２に補充される。そして、循環経路内の圧力が所定の圧力になると、インクカートリッジ５からインクが補充されなくなる。
【００３１】
このように形成されたインクジェットプリンタ１のインク経路において、待機時、すなわちポンプ９を動作させていないときには、循環経路をインクが流れない。
この待機時において、記録ヘッド１２には、記録ヘッド１２のノズル面の位置６１とインクカートリッジ５の位置２５との高低差（水頭差）２７によって生じる水頭差圧が与えられる。以下の説明では、この水頭差圧を「第１の圧力」と称することとする。
【００３２】
第１の圧力の値は、待機時において記録ヘッド１２からインクが吐出する（重力方向に垂れ落ちる）ことがないようにするために、記録ヘッド１２のノズル内に形成させたメニスカスを破壊しないような範囲の圧力、つまり、所定範囲の負圧にする必要がある。この圧力（負圧）の範囲はインクの物性により決まるものである。本実施形態では、第１の圧力がこのような値の範囲内となるように、インクカートリッジ５を水頭差２７の分だけ記録ヘッド１２よりも重力方向の下方の位置に配置している。
【００３３】
次に、この状態でポンプ９を駆動してインクの循環を開始させると、第１のインク経路１３及び分岐前経路２１はポンプ９によって加圧される。このとき、記録ヘッド１２には第１の圧力とは異なる第２の圧力が与えられるようになる。この第２の圧力の値は、インク循環時において記録ヘッド１２からインク吐出に適した範囲の圧力にする必要がある。つまり、第２の圧力は、所定範囲の負圧にする必要がある。なお、本実施形態の記録ヘッド１２は、第１の圧力、及び第２の圧力が０〜−２[ＫＰａ]の範囲内にある時、待機時における記録ヘッド１２のノズル内に形成させたメニスカスが破壊されず、またインク循環時おける記録ヘッド１２からインクが適正に吐出される。
【００３４】
ここで図２及び図３について説明する。図２及び図３は、それぞれ、待機時とインク循環時とにおける、インクジェットプリンタ１のインク経路上の各場所での圧力の第１の例及び第２の例を図解したものである。なお、図２に示した第１の例と図３に示した第２の例とは、ポンプ９の揚水圧力が異なっている。すなわち、図３の第２の例では、インクの循環流量を増加させるために、揚水圧力が図２の第１の例よりも高いポンプ９を使用した場合における、インク経路上の各場所での圧力を表している。
【００３５】
図２及び図３に示した直交軸において、横軸は、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１のインク経路上の各場所を表している。この横軸は、より具体的には、第１のインク経路１３、記録ヘッド１２のノズル孔、分岐前経路２１、接続部１７、及び分岐後経路２９の各場所を表している。また、縦軸は、その場所での圧力を表している。更に、図２及び図３の各々に示されている黒丸（●）印は待機時（インクが流れておらず循環していない状態）における圧力を表しており、バツ（×）印はインクの循環時における圧力を表している。
【００３６】
まず、図２の第１の例において待機時は、インクが循環していないためインク経路上のいずれの場所においても高低差（水頭差）２７によって生じる第１の圧力がかかる。この第１の圧力は、前述した適正な圧力範囲内となるように設定されている。つまり、待機時においては、記録ヘッド１２のノズル孔には、適正な圧力（負圧）がかかっている。
【００３７】
また、図２の第１の例においてインク循環時は、ポンプ９の駆動によってポンプ９の流出側に接続されている第１のインク経路１３にかかる圧力は正圧方向に上昇する。すると、これに伴い、記録ヘッド１２のノズル孔にかかる圧力は第１の圧力から第２の圧力へと正圧方向に上昇し、また、分岐前経路２１における圧力も正圧方向に上昇する。但し、インクカートリッジ５の接続部１７における圧力は、水頭差２７によって生じる第１の圧力のまま変化しない。一方、ポンプ９の流入側に接続されている分岐後経路２９内での圧力は負圧側に大きくなる。ここで、記録ヘッド１２のノズル孔にかかる圧力は第１の圧力から第２の圧力へと正圧方向に上昇するが、この第２の圧力は、図２の場合では、前述した適正な圧力範囲内になっている。そのため、記録ヘッド１２から適正にインクを吐出することができる。
【００３８】
一方、図３の第２の例は、インク循環時に図２に示した第１の例よりインクの循環流量を増加させている。つまり、図３の第２の例は、揚水圧力が図２の第１の例よりも高いポンプ９を使用している。この場合、待機時は、図２と同様にインク経路上のいずれの場所においても高低差（水頭差）２７によって生じる第１の圧力がかかる。つまり、待機時においては、記録ヘッド１２のノズル孔には、適正な圧力（負圧）がかかっている。
【００３９】
インク循環時は、図２の場合と比較し、接続部１７を除く上述の各場所における圧力の待機時からの変化量が大きくなる。換言すれば、図２の場合と比較し、第１のインク経路１３、ノズル孔、分岐前経路２１における圧力はより正圧側に大きくなり、分岐後経路２９における圧力はより負圧側に大きくなる。その結果、記録ヘッド１２のノズル孔にかかる圧力、すなわち第２の圧力が、適正圧力範囲内から逸脱し、負圧でなくなってしまう場合がある。この第２の圧力が負圧でなくなると、記録ヘッド１２から適正にインクを吐出することができなくなったり、意図せずにノズル孔からインクが垂れ落ちてしまうことになる。
【００４０】
そこで、このような場合は、図４に図解するように、インクの循環動作を開始させるときに、不図示のインクカートリッジ昇降機構によってインクカートリッジ５を重力方向下方に下降させる。つまり、この下降操作によって、インクカートリッジ５を位置２５から位置２６に変更する。すると、記録ヘッド１２のノズル面とインクカートリッジ５との水頭差が水頭差２７から水頭差２８に変化する。この時のインクジェットプリンタ１のインク経路上の各場所での圧力を図５に示す。なお、図５において▲印は、インクカートリッジ５を下降させる前における圧力を表しており、△印は、インクカートリッジ５を下降させた後における圧力を表している。
【００４１】
前述したようにインクカートリッジ５を重力方向下方に下降する前では、図５に示すように、記録ヘッド１２のノズル孔にかかる圧力（下降前の第２の圧力）が、適正圧力範囲内から逸脱している。そこで、インクカートリッジ５を位置２５から位置２６に下降させると、インクカートリッジ５を下降させた分だけ接続部１７にかかる圧力が負圧側に大きくなる（移動する）。これに伴い、第１の経路１３にかかる圧力、記録ヘッド１２のノズルにかかる圧力、分岐前経路２１にかかる圧力、分岐後経路２９にかかる圧力も負圧側に遷移する。これによってインクカートリッジ５を下降する前では、記録ヘッド１２のノズルにかかる圧力（下降前の第２の圧力）が正圧であったが、インクカートリッジ５を下降させることによって記録ヘッド１２のノズルにかかる圧力（下降後の第２の圧力）を適正圧力範囲である適正な圧力（負圧）にすることができる。従って、記録ヘッド１２から適正にインクを吐出することができる。インクの循環動作を終了し、待機状態に戻す場合は、インクカートリッジ５をインクカートリッジ昇降機構によって位置２６から位置２５に上昇させる（図４）。これによって、インク経路上のいずれの場所においても高低差（水頭差）２７によって生じる第１の圧力（下降前の第１の圧力）がかかる。この第１の圧力は、前述した適正な圧力範囲内となるように設定されている。つまり、待機時においては、記録ヘッド１２のノズル孔には、適正な圧力（負圧）がかかっている。
【００４２】
なお、インクカートリッジ５は、記録ヘッド１２のノズルにかかる圧力が適正圧力範囲となるように予め定められた値（高さ）だけ下降させる。また、前述したように、記録ヘッド１２がインクの吐出を行うと、インク循環部２の循環経路内のインクの量が減って循環経路内の圧力が減圧される。一方、記録ヘッド１２のノズル孔にかかる圧力が負圧側に余りに大きいと、以降の記録ヘッド１２のインク吐出動作に支障を生じることがある。従って、インクカートリッジ５の位置に変更することによって生じる水頭差は、インクの吐出による上記の減圧が生じても、記録ヘッド１２のノズル孔にかかる圧力が適正圧力範囲を逸脱しないように設定するとよい。
【００４３】
以上のように、本実施形態では、待機時及びインク循環時における記録ヘッド１２のノズルにかかる圧力を、記録ヘッド１２のノズル面とインクカートリッジ５との水頭差によって制御する。このようにすることで、記録ヘッド１２のノズルにかかる圧力を適正値に保ちながら、インクを循環させることのできるインク経路を備えたインクジェットプリンタ１を提供することができる。
【００４４】
なお、上述した実施形態においては、インクカートリッジ５を重力方向下方に下降させて圧力の調整を行うようにしていた。この代わりに、インクカートリッジ５の位置を固定し、記録ヘッド１２を重力方向上方に上昇させて圧力の調整を行うようにしてもよい。
【００４５】
〔第２の実施形態〕
次に図６について説明する。図６は、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１のインク経路の構成を概略的に示したものである。
【００４６】
図６に示した構成要素において、図１に示した第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付している。これらの構成要素については詳細な説明を省略する。
この図６に示した構成は、インクの循環経路における第１のインク経路１３上のフィルタ１１とインク分配器１５との間に、バッファ２２が備えられている点のみにおいて、図１に示した第１の実施形態に係る構成と異なっている。
【００４７】
バッファ２２は、内部にインクを溜めるインク溜め部と空気を溜める空気溜め部とを有し、循環経路内での圧力の過渡変動を空気溜め部が吸収する。このバッファ２２を備えると、循環経路でインクを循環させるポンプ９として無脈動ポンプを使用しなくても、インク循環部２を流れるインクの流量と記録ヘッド１２のノズルにかかる圧力との脈動変化を、バッファ２２で吸収することが可能になる。
【００４８】
この図６のインク経路における待機時及びインク循環時の動作は、第１の実施形態におけるものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
なお、図６の構成において、フィルタ１１をバッファ２２内部に備えるようにして、ポンプ９から排出されたインクから異物を除去したものを、バッファ２２内部で溜めるようにしてもよい。
【００４９】
〔第３の実施形態〕
次に図７について説明する。図７は、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１のインク経路の構成を概略的に示したものである。
【００５０】
図７に示した構成要素において、図１に示した第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付している。
この図７に示した構成は、補充部４と接続するための接続部３１が第１のインク経路１３に設けられている点において、図１に示した、補充部４と接続するための接続部１７が第２のインク経路１４に設けられている第１の実施形態に係る構成と異なっている。
【００５１】
図７に示した本実施形態に係るインクジェットプリンタ１のインク経路は、液体であるインクを循環させるインク循環部２と、インク循環部２にインクを補給するための補充部４とを備えており、この両者が接続部３１において接続されて構成されている。
【００５２】
なお、図７に示した破線矢印は、インク循環部２においてインクを循環させるときのインクが流れる方向を示している。すなわち、インク循環部２では、ポンプ９によって送液されたインクが第１のインク経路１３を介してヘッド部８に供給される。そして、ヘッド部８で使用（吐出）されなかったインクが、第２のインク経路１４を介してポンプ９へ帰還する。つまり、インク循環部２では、ポンプ９と、第１のインク経路１３と、ヘッド部８と、第２のインク経路１４とにより、ヘッド部８の記録ヘッド１２を経由する循環経路が構成されており、ヘッド部８に対して密閉された経路内でインクを循環させている。
【００５３】
次に、インク循環部２の個々の構成について説明する。但し、これらの構成のうち、図１に示した第１の実施形態と同一の符号を付した、第１の実施形態と同一の構成要素については、詳細な説明を省略する。
【００５４】
前述したように、第１のインク経路１３には、補充部４と接続するための接続部３１が設けられている。詳細は後述するが、ヘッド部８からインクが吐出されたことでインク循環部２内のインクが減少すると、減少分のインクが、補充部４から接続部１７を介して補充される。
【００５５】
なお、以下の説明では、第１のインク経路１３のうち、ポンプ９の流出口から接続部３１までのインクの経路を分岐前経路３０と称し、接続部３１からヘッド部８の流入口までインクの経路を分岐後経路３２と称することとする。従って、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１では、フィルタ１１は分岐後経路３２に備えられている。なお、フィルタ１１をインク補充経路１９に設けてもよい。
【００５６】
次に、補充部４について説明する。本実施形態では、補充部４は、ヘッド部８からの吐出によって減少した分のインクを、インク循環部２で構成されている循環経路へ、前述の接続部３１において当該循環経路から分岐しているインク補充経路１９より補充する。なお、この補充部４は、第１の実施形態と同様に、インクが充填されているインクカートリッジ５、インクカートリッジ５を着脱可能に保持するホルダ６０、及び、ホルダ６０とインク循環部２とを接続するインク補充経路１９を備えている。
【００５７】
インクカートリッジ５はインクを収容しているインク収容器であるが、本実施形態のインクカートリッジ５も、第１の実施形態におけるものと同様に、収容されているインクが大気圧を受けるような構成を有している。
【００５８】
ホルダ６０は、第１の実施形態におけるものと同様に、記録ヘッド１２よりも重力方向下方に配置されている。このホルダ６０には、インクカートリッジ５の供給口６と接続するためのジョイント部７が設けられている。ジョイント部７は、本実施形態では、インク補充経路１９を介して第１のインク経路１３上の接続部３１と接続されている。ジョイント部７とインクカートリッジ５の供給口６とが接続されると、インクカートリッジ５内のインクが、インク補充経路１９を介して第１のインク経路１３のインクと連通する。なお、前述したように、インク補充経路１９は、インク循環部２の循環経路におけるポンプ９の流出口と記録ヘッド１２との間に配置されている接続部３１において循環経路から分岐している。
【００５９】
記録ヘッド１２が吐出を行うと、インク循環部２の循環経路内のインクの量が減って循環経路内の圧力が減圧される。すると、大気圧を受けているインクが、その減少分だけインクカートリッジ５から押し出されてインク補充経路１９を通りインク循環部２に補充される。そして、循環経路内の圧力が所定の圧力になると、インクカートリッジ５からインクが補充されなくなる。
【００６０】
このように形成されたインクジェットプリンタ１のインク経路において、待機時、すなわちポンプ９を動作させていないときには、循環経路をインクが流れない。
この待機時において、記録ヘッド１２には、記録ヘッド１２のノズル面の位置６１とインクカートリッジ５の位置３３との水頭差３５によって生じるインクの水頭差圧が与えられる。本実施形態の説明においても、この水頭差圧を「第１の圧力」と称することとする。
【００６１】
第１の圧力の値は、待機時において記録ヘッド１２からインクが吐出する（重力方向に垂れ落ちる）ことがないようにするために、記録ヘッド１２のノズル内にインク液面により形成させたメニスカスを破壊しないような圧力の範囲内にする必要がある。この圧力の範囲はインクの物性により決まるものである。本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、第１の圧力が適正圧力範囲として０〜−２[ＫＰａ]の範囲内となるようにインクカートリッジ５を水頭差３５の分だけ記録ヘッド１２よりも重力方向の下方の位置に配置している。
【００６２】
次に、この状態でポンプ９を駆動してインクの循環を開始させると、第１のインク経路１３及び分岐前経路２１はポンプ９によって加圧される。このとき、記録ヘッド１２には第１の圧力とは異なる第２の圧力が与えられるようになる。この第２の圧力の値は、インク循環時において記録ヘッド１２からインク吐出に適した範囲の圧力にする必要がある。なお、本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、第１の圧力、第２の圧力が０〜−２[ＫＰａ]の範囲内にある時、待機時における記録ヘッド１２のノズル内に形成させたメニスカスが破壊されず、またインク循環時おける記録ヘッド１２からインクが適正に吐出される。
【００６３】
ここで図８及び図９について説明する。図８及び図９は、それぞれ、待機時とインク循環時とにおける、インクジェットプリンタ１のインク経路上の各場所での圧力の第３の例及び第４の例を図解したものである。なお、図８に示した第３の例と図９に示した第４の例とは、ポンプ９の揚水圧力が異なっている。すなわち、図９の第４の例では、インクの循環流量を増加させるために、揚水圧力が図８の第３の例よりも高いポンプ９を使用した場合における、インク経路上の各場所での圧力を表している。
【００６４】
図８及び図９に示した直交軸において、横軸は、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１のインク経路上の各場所を表している。この横軸は、より具体的には、分岐前経路３０、接続部１７、分岐後経路３２、記録ヘッド１２のノズル孔、及び第２のインク経路１４の各場所を表している。また、縦軸は、その場所での圧力を表している。更に、図８及び図９の各々に示されている黒丸（●）印は待機時（インクが流れておらず循環していない状態）における圧力を表しており、バツ（×）印はインクの循環時における圧力を表している。
【００６５】
まず、図８の第３の例において待機時は、インクが循環していないためインク経路上のいずれの場所においても高低差（水頭差）３５によって生じる第１の圧力がかかる。この第１の圧力は、前述した適正な圧力範囲内となるように設定されている。つまり、待機時においては、記録ヘッド１２のノズル孔には、適正な圧力（負圧）がかかっている。
【００６６】
また、図８の第３の例においてインク循環時は、ポンプ９の駆動によってポンプ９の流出側に接続されている分岐前経路３０内での圧力は正圧方向に上昇する。但し、インクカートリッジ５の接続部１７における圧力は、水頭差３５によって生じる第１の圧力のまま変化しない。一方、ポンプ９の流入側に接続されている第２のインク経路１４内での圧力は負圧側に大きくなる。すると、これに伴い、記録ヘッド１２のノズル孔にかかる圧力は第１の圧力から第２の圧力へと負圧方向に大きくなり、また、分岐後経路３２における圧力も負圧方向に大きくなる。ここで、記録ヘッド１２のノズル孔にかかる圧力は第１の圧力から第２の圧力へと正圧方向に上昇するが、この第２の圧力は、図８の場合では、前述した適正な圧力範囲内になっている。そのため、記録ヘッド１２から適正にインクを吐出することができる。
【００６７】
一方、図９の第４の例は、インク循環時に図８に示した第３の例よりインクの循環流量を増加させている。つまり、図９の第４の例は、揚水圧力が図８の第３の例よりも高いポンプ９を使用している。この場合、待機時は、図８と同様にインク経路上のいずれの場所においても高低差（水頭差）３５によって生じる第１の圧力がかかる。つまり、待機時においては、記録ヘッド１２のノズル孔には、適正な圧力（負圧）がかかっている。
【００６８】
インク循環時は、図８の場合と比較し、接続部３１を除く上述の各場所における圧力の待機時からの変化量が大きくなる。換言すれば、図８の場合と比較し、分岐前経路３０にかかる圧力はより正圧側に大きくなり、分岐後経路２９、ノズル孔、第２の経路１４にかかる圧力はより負圧側に大きくなる。その結果、記録ヘッド１２のノズル孔にかかる圧力、すなわち第２の圧力が、適正圧力範囲内から逸脱し、より負圧側に大きくなっている。これにより、記録ヘッド１２から適正にインクを吐出することができなったり、意図せずにノズル孔からインクが垂れ落ちたりしてしまうことになる。
【００６９】
そこで、このような場合は、図１０に図解するように、インクの循環動作を開始させるときに、不図示のインクカートリッジ昇降機構によってインクカートリッジ５を重力方向上方に上昇させる。つまり、この上昇操作によって、インクカートリッジ５を位置３３から位置３４に変更する。すると、水頭差３５が水頭差３６に変化する。この時の、インクジェットプリンタ１のインク経路上の各場所での圧力を図１１に示す。なお、図１１において▲印は、インクカートリッジ５を上昇させる前における圧力を表しており、△印は、インクカートリッジ５を上昇させた後における圧力を表している。
【００７０】
前述したようにインクカートリッジ５を重力方向に上昇する前では、図１１に示すように、記録ヘッド１２のノズル孔にかかる圧力（上昇前の第２の圧力）が、適正圧力範囲内から逸脱している。そこで、インクカートリッジ５を位置３３から位置３４に上昇させると、インクカートリッジ５を上昇させた分だけ接続部３１にかかる圧力が正圧側に大きくなる（移動する）。これに伴い、分岐前経路３０にかかる圧力、記録ヘッド１２のノズルにかかる圧力、分岐後経路３２にかかる圧力、第２の経路１４にかかる圧力も正圧側に遷移する。これによってインクカートリッジ５を上昇する前では、記録ヘッド１２のノズルにかかる圧力（上昇前の第２の圧力）が負圧側に適正値より大きくなっていたが、インクカートリッジ５を上昇させることによって記録ヘッド１２のノズルにかかる圧力（上昇後の第２の圧力）を適正圧力範囲である適正な圧力（負圧）にすることができる。従って、記録ヘッド１２から適正にインクを吐出することができる。インクの循環動作を終了し、待機状態に戻す場合は、インクカートリッジ５をインクカートリッジ昇降機構によって位置３４から位置３３に下降させる（図１０）。これによって、インク経路上のいずれの場所においても高低差（水頭差）３５によって生じる第１の圧力（上昇前の第１の圧力）がかかる。この第１の圧力は、前述した適正な圧力範囲内となるように設定されている。つまり、待機時においては、記録ヘッド１２のノズル孔には、適正な圧力（負圧）がかかっている。
【００７１】
なお、インクカートリッジ５は、記録ヘッド１２のノズルにかかる圧力が適正圧力範囲となるように予め定められた値（高さ）だけ上昇させる。また、前述したように、記録ヘッド１２がインクの吐出を行うと、インク循環部２の循環経路内のインクの量が減って循環経路内の圧力が減圧される。一方、記録ヘッド１２のノズル孔にかかる圧力が負圧側に余りに大きいと、以降の記録ヘッド１２のインク吐出動作に支障を生じることがある。従って、インクカートリッジ５の位置に変更することによって生じる水頭差は、インクの吐出による上記の減圧が生じても、記録ヘッド１２のノズル孔にかかる圧力が適正圧力範囲を逸脱しないように設定するとよい。
【００７２】
以上のように、本実施形態においても、待機時とインク循環時との記録ヘッド１２のノズルにかかる圧力を、記録ヘッド１２のノズル面とインクカートリッジ５との水頭差によって制御する。このようにすることで、記録ヘッド１２のノズルにかかる圧力を適正値に保ちながら、インクを循環させることのできるインク経路を備えたインクジェットプリンタ１を提供することができる。
【００７３】
なお、上述した実施形態においては、インクカートリッジ５を重力方向上方に上昇させて圧力の調整を行うようにしていた。この代わりに、インクカートリッジ５の位置を固定し、記録ヘッド１２を重力方向下方に下降させて圧力の調整を行うようにしてもよい。
【００７４】
〔第４の実施形態〕
次に図１２について説明する。図１２は、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１のインク経路の構成を概略的に示したものである。
【００７５】
図１２に示した構成要素において、図７に示した第３の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付している。これらの構成要素については詳細な説明を省略する。
この図１２に示した構成は、インクの循環経路における第２のインク経路１４上の温度調整部１８とポンプ９との間に、バッファ２３が備えられている点のみにおいて、図７に示した第３の実施形態に係る構成と異なっている。
【００７６】
バッファ２３は、図６に示した第２の実施形態におけるバッファ２２と同様のものであり、内部にインクを溜めるインク溜め部と空気を溜める空気溜め部とを有し、循環経路内での圧力の過渡変動を空気溜め部が吸収する。このバッファ２３を備えると、循環経路でインクを循環させるポンプ９として無脈動ポンプを使用しなくても、インク循環部２を流れるインクの流量と記録ヘッド１２のノズルにかかる圧力との脈動変化を、バッファ２３で吸収することが可能になる。
【００７７】
この図１２のインク経路における待機時及びインク循環時の動作は、第３の実施形態におけるものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
以上までに説明したいずれの実施形態に係るインクジェットプリンタ１においても、待機時及びインク循環時において記録ヘッド１２のノズルにかかる圧力を、記録ヘッド１２のノズル面のとインクカートリッジ５との水頭差によって制御する。このようにすることで、記録ヘッド１２のノズルにかかる圧力を適正値に保ちながら、インクを循環させることができる。
【００７８】
なお、本発明は、これまでに説明した実施の形態に限定されるものではなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１  インクジェットプリンタ
２  インク循環部
４  補充部
５  インクカートリッジ
６  供給口
７  ジョイント部
８  ヘッド部
９  ポンプ
１１  フィルタ
１２  記録ヘッド
１３  第１のインク経路
１４  第２のインク経路
１５  インク分配器
１６  インク回収器
１７、３１  接続部
１８  温度調整部
１９  インク補充経路
２１、３０  分岐前経路
２２、２３  バッファ
２５、２６、３３、３４  インクカートリッジ５の位置
２７、２８、３５、３６  水頭差
２９、３２  分岐後経路
６０  ホルダ
６１  記録ヘッドのノズル面の位置
【図１】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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【図１２】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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