(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
印字面に対しインクを噴射する複数の印字ノズルと、
この印字ノズルのそれぞれに対応して設けられた圧力室と、
この複数の圧力室にインクを分配する共通インク室と、
個々の前記圧力室ごとにインクに噴射エネルギーを付与可能に構成したアクチュエータと、
インク供給源と前記共通インク室とを繋ぐインク供給路と、
このインク供給路の中途に配設されるフィルタと、
インク供給路の前記フィルタより前記インク供給源側に形成される経路分岐部と、
この経路分岐部から延出されるバイパス経路と、
該バイパス経路の終端に形成されるダミーノズルと、を有し、
前記経路分岐部からダミーノズルへ至る流路の総流路抵抗をＲｂ、前記経路分岐部から前記共通インク室を経由して複数の前記印字ノズルへ至る流路の総流路抵抗をＲｃとしたときに、Ｒｂ≧Ｒｃであることを特徴とする、
インクジェットプリンタヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドと、該インクジェットプリンタヘッド内部のインクを強制的に吸引するパージ機構と、を備えるインクジェットプリンタであって、
該パージ機構は、（i）パージポンプの吸引力を前記印字ノズルのみに作用させるモードと、（ii）パージポンプの吸引力を前記ダミーノズルのみに作用させるモードと、を少なくとも有することを特徴とする、
インクジェットプリンタ。
【請求項３】
前記パージ機構は、前記印字ノズルの吸引のための空間と前記ダミーノズルの吸引のための空間とに隔てられたパージキャップと、前記印字ノズルの吸引のための空間と前記ダミーノズルの吸引のための空間とに独立して接続された２つのパージポンプと、を有することを特徴とする、
請求項２に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項４】
前記パージ機構は、前記印字ノズルの吸引のための空間と前記ダミーノズルの吸引のための空間とに隔てられたパージキャップと、前記パージポンプと、前記パージポンプに接続されると共に、前記印字ノズルの吸引のための空間と前記ダミーノズルの吸引のための空間とのそれぞれに接続されるように分岐した吸引経路と、前記吸引経路における分岐点から前記印字ノズルに向かう経路と前記分岐点から前記ダミーノズルに向かう経路とにそれぞれ設けられ、独立して開閉制御される２つの開閉弁と、を有することを特徴とする、
請求項２に記載のインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクの微小液滴を噴射させて印字面上に画像を印字するインクジェットプリンタとそのヘッドの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインクジェットプリンタにおいて、印字トラブルの原因となるプリンタヘッド内部の気泡やゴミを除去するために、印字ノズルとは別にインクを排出するためのノズル（ダミーノズル）を設けて、インク供給源から印字ノズルへ至る経路の中途からバイパス経路を分岐してダミーノズルに接続し、それら気泡やゴミをバイパス経路からダミーノズルを介して排出できるようにする構成が知られている。
【０００３】
この構成の一つに特許第２８８１８７０号公報に開示されるインクジェット記録装置がある。同号公報においては、インクタンク（インク供給源）と印字ノズルと連通する流路にフィルタを設け、該流路のフィルタより手前側から該フィルタを通過せずに大気に開放される通路（バイパス経路）を分岐させて設けて、該通路は印字ノズルと連通する流路よりも総流路抵抗が小さくなるよう構成している。
この構成は、流路抵抗の小さいバイパス経路へ気泡を優先的に移動させ、ダミーノズルから排出させることで、印字ノズル側へ気泡が侵入しにくい構成を達成して、ドット抜け等の印字不良の低減を狙ったものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、同号公報のようなダミーノズルを有する構成では、プリンタを駆動して印字ノズルからインクを噴射すると、その吐出に伴って印字ノズル側の流路が負圧になってインクの引込作用が発生するため、ダミーノズルに連通するバイパス経路内のインクが印字ノズル側の流路内へ引き込まれやすい。この場合、印字ノズル側の流路内に空気が入って、インクの供給を阻害してしまう可能性があるため、インク引込作用に充分耐え得る強力なインクメニスカスをダミーノズル側に得る必要がある。
ここで、インクメニスカスの耐力を向上させるにはダミーノズルの径を小さくするのが効果的であるが、バイパス経路側の総流路抵抗を印字ノズル側の流路のそれよりも小さくしなければならない要請上、それも困難である。
また、印字ノズルとダミーノズルの双方を同時に覆って吸引を行うパージ処理では、流路抵抗の小さいバイパス経路に優先的にインクが流れるので、印字ノズルに連通する圧力室や共通インク室部分の気泡やゴミを除去しにくいという問題もある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
即ち、請求項１においては、印字面に対しインクを噴射する複数の印字ノズルと、この印字ノズルのそれぞれに対応して設けられた圧力室と、この複数の圧力室にインクを分配する共通インク室と、個々の前記圧力室ごとにインクに噴射エネルギーを付与可能に構成したアクチュエータと、インク供給源と前記共通インク室とを繋ぐインク供給路と、このインク供給路の中途に配設されるフィルタと、インク供給路の前記フィルタより前記インク供給源側に形成される経路分岐部と、この経路分岐部から延出されるバイパス経路と、該バイパス経路の終端に形成されるダミーノズルと、を有し、前記経路分岐部からダミーノズルへ至る流路の総流路抵抗をＲｂ、前記経路分岐部から前記共通インク室を経由して複数の前記印字ノズルへ至る流路の総流路抵抗をＲｃとしたときに、Ｒｂ≧Ｒｃであるものである。
【０００７】
この構成では、Ｒｂ≧Ｒｃとしたことにより、印字ノズルでの印字の際のダミーノズル側流路に対するインク引込作用を小さくできる。また、ダミーノズルの径を小さくすることがより容易になり、ダミーノズル側に強力なインクメニスカスを形成できる。したがって、印字ノズルでのインクの吐出動作にともないダミーノズル側からの空気が印字ノズル側の流路に引き込まれてインク供給を阻害することがなくなり、インクの吐出動作を安定して行うことができる。さらに、印字ノズルとダミーノズルの双方を同時に覆ってパージ機構のインク吸引力を両ノズルに等しく作用させた場合でも、流路抵抗の小さい印字ノズル側から優先的にインクを吸引できるから、印字品質に悪影響を及ぼし易い、圧力室や共通インク室部分に存在する気泡やゴミを効果的に除去することができ、印字ノズルの詰まりも生じにくくなる。
【０００８】
請求項２においては、インクジェットプリンタヘッドと、該インクジェットプリンタヘッド内部のインクを強制的に吸引するパージ機構と、を備えるインクジェットプリンタであって、該パージ機構は、（i）パージポンプの吸引力を前記印字ノズルのみに作用させるモードと、（ii）パージポンプの吸引力を前記ダミーノズルのみに作用させるモードと、を少なくとも有するものである。
【０００９】
この構成により、必要に応じて（i）（ii）のモードを使い分けることで、インクの無駄な消費を防止しながら、効率的にゴミや気泡を除去することができる。請求項３においては、前記パージ機構は、前記印字ノズルの吸引のための空間と前記ダミーノズルの吸引のための空間とに隔てられたパージキャップと、前記印字ノズルの吸引のための空間と前記ダミーノズルの吸引のための空間とに独立して接続された２つのパージポンプと、を有するものである。請求項４においては、前記パージ機構は、前記印字ノズルの吸引のための空間と前記ダミーノズルの吸引のための空間とに隔てられたパージキャップと、前記パージポンプと、前記パージポンプに接続されると共に、前記印字ノズルの吸引のための空間と前記ダミーノズルの吸引のための空間とのそれぞれに接続されるように分岐した吸引経路と、前記吸引経路における分岐点から前記印字ノズルに向かう経路と前記分岐点から前記ダミーノズルに向かう経路とにそれぞれ設けられ、独立して開閉制御される２つの開閉弁と、を有するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタの全体的な概略構成を示した斜視図である。
【００１１】
図１において、カラーインクジェットプリンタ１００のプリンタヘッドは、その本体フレーム６８に、四色（例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）のインクを噴射させるために各色ごとに配設された計四個の圧電式のインクジェットヘッド（以下「ヘッド」）６を固着し、更に、カラーインクがそれぞれ充填される計四個のインクカートリッジ６１を本体フレーム６８に着脱可能に取り付けた構成としている。この本体フレーム６８は、駆動機構６５により直線方向に往復駆動されるキャリッジ６４に固着されている。用紙を送るためのプラテンローラ６６は、その軸線がキャリッジ６４の往復移動方向に沿うよう配置され、ヘッド６と対向されている。
【００１２】
キャリッジ６４は、プラテンローラ６６の支軸と平行に配設されるガイド軸７１およびガイド板７２によって、摺動自在に支持される。ガイド軸７１の両端部の近傍にはプーリー７３・７４が支持され、これらのプーリー７３・７４の間に無端ベルト７５が掛け渡される。前記のキャリッジ６４はこの無端ベルト７５に固定される。
このような駆動機構６５の構成において、一方のプーリー７３がモータ７６の駆動により正逆回転されると、それに伴ってキャリッジ６４がガイド軸７１およびガイド板７２に沿って直線方向に往復駆動され、ヘッド６の往復移動を行わせる。
【００１３】
用紙６２は、インクジェットプリンタ１００の側方に設けられた給紙カセット（図示せず）から給紙され、ヘッド６とプラテンローラ６６との間の空間に導かれて、往復移動するヘッド６から吐出されるインクにより所定の印字がなされた後に排紙される。なお、図１においては、用紙６２の給紙機構および排紙機構の図示を省略している。
【００１４】
図１に示されるパージ機構６７は、前記ヘッド６の内部に溜まる気泡やゴミなどを含んだ不良インクを強制的に吸引して除去するためのものである。
このパージ機構６７はプラテンローラ６６の側方に設けられ、前述の駆動機構６５によってプリンタヘッド６３がリセット位置に至ったときにそのヘッド６に対向するよう、該パージ機構６７の配設位置が定められている。このパージ機構６７はパージキャップ８１を備えており、ヘッド６の下面に設けられる多数の印字ノズル１５（および、後述するダミーノズル１７）を覆うように、当該ヘッド６の下面に対し当接する。
この構成で、プリンタヘッド６３がリセット位置にあるときに、このキャリッジ６４に設けられているヘッド６のノズルをパージキャップ８１で覆って、ヘッド６の内部に溜まる気泡などを含んだ不良インクを、カム８３の駆動によりパージポンプ８２によって吸引して廃インク溜め８４へ廃棄するようにしている。これにより、ヘッド６に対するインクの初期導入時において気泡を除去でき、あるいは、印字に伴う内部の気泡の成長などによって吐出不良状態に陥っていたヘッド６を正常状態へ復旧させることができる。
【００１５】
なお、図１に示すキャップ８７は、印字が終了してリセット位置に戻されるヘッド６の印字ノズル１５を覆って、インクの乾燥を防止するためのものである。
【００１６】
次に、前記プリンタヘッド６３に設けられたインクジェットプリンタヘッド６の構成を説明する。
図２はインクジェットプリンタヘッドの概略平面図、図３は同じく断面図である。
図４はインクが印字ノズルへ至る経路およびバイパス経路を介してダミーノズルへ至る経路を示した断面図である。図５はインクをパージポンプで吸引する様子を示した図である。
図６は印字ノズルとダミーノズルとを個別独立に吸引し得る変形例を示した断面図である。
【００１７】
ヘッド６の概略図が図２・図３に示され、このヘッド６は、薄い平板を幾重にも積層接着した積層型の本体プレート１０を有している。また、プレート型の圧電アクチュエータ（以下「アクチュエータ」）２０が、該本体プレート１０に対して接着剤または接着シートを介して接着、積層されている。
【００１８】
図２・図３に示すように、本体プレート５の下面には微小径の印字ノズル１５が微小の間隔をおいて多数並べて開口され、ノズル群を形成している。印字ノズル１５の一つ一つに対応させて、本体プレート５の上面には細幅の圧力室１６を凹設し、圧力室１６と印字ノズル１５とは、連絡孔８を介して連通されている。なお、図１で図示される印字ノズル１５および圧力室１６の数は四つずつであるが、実際には、より多数の印字ノズル１５・圧力室１６が本体プレート５に設けられている。
【００１９】
前記圧力室群１６の上側を覆うように、本体プレート５の上面にはアクチュエータ２０が接着されている（図１では説明の便宜上、本来は実線で示されるべきアクチュエータ２０を鎖線で示している）。このアクチュエータ２０の構成は通例のものであって、圧電シートを、複数の圧力室１６で共通のコモン電極と、各圧力室１６ごとに個別に形成された駆動電極とで挟んで構成している。
この構成で、吐出させたい印字ノズル１５の圧力室１６に対応する駆動電極と、コモン電極との間に電圧を印加すると、圧電シートに歪みが発生して圧力室１６の容積が縮小される。こうして圧力室１６内のインクに噴射エネルギーが与えられ、インクは印字ノズル１５から用紙６２の印字面に対し噴射される。
【００２０】
多数並べて形成される圧力室群１６にインクを分配して供給するために、その圧力室群１６に跨るようにして、本体プレート５内部に共通インク室７が形成されている。共通インク室７と各圧力室１６との間は、絞り２２を介して連通されている。
【００２１】
この共通インク室７は、以下に説明するインク供給路を介して、本体プレート５上方に配設されるインク供給源（具体的には、前述のインクカートリッジ６１内に形成されるインクタンク）１２に接続されている。
インク供給路の具体的な構成を説明する。前記共通インク室７に一端を接続させて、本体プレート５内部に接続路１１が形成され、この接続路１１の他端は図３に示すように、本体プレート５の上面に開口されている。この接続路１１が形成する開口を覆うように、本体プレート５の上面には継手部材１３が固着され、この継手部材１３の内部には連絡路１４が形成される。そして、この連絡路１４の一端が前記接続路１１の端部開口に接続され、連絡路１４の他端は前述のインク供給源１２に接続される。この接続路１１と連絡路１４とによりインク供給路が構成される。
【００２２】
図３に示すように、前記接続路１１が本体プレート５の上面になす開口には、フィルタ１８が設置されている。従って、前述の接続路１４を通じて供給されたインクは、本体プレート５内部の接続路１１へ導入される際にフィルタ１８を通じて濾過され、インクに含まれる不純物やゴミが捕捉される。
【００２３】
次に、バイパス経路を図３を参照しながら説明する。
前記本体プレート５には、前述の接続路１１とは別に、インク排出路２１が上下方向に形成されている。このインク排出路２１の下端に接続されて、本体プレート５の下面には四つのダミーノズル１７が開口される（図２には二つのみ図示している）。
インク排出路２１の上端は本体プレート５の上面に開口され、この開口も前述の継手部材１３によって覆われる。そしてこの開口は、継手部材１３に形成される溝１９を介して、継手部材１３内部の前記連絡路１４と接続される。
このインク排出路２１と溝１９とにより、バイパス経路が構成されている。
【００２４】
そして、前記連絡路１４とバイパス経路（溝１９とインク排出路２１）との経路分岐部Ｐからバイパス経路（溝１９とインク排出路２１）を経由してダミーノズル１７へ至る流路（図４で（ｂ）で示す流路）の総流路抵抗（ダミーノズル１７自体の流路抵抗も含めたもの）をＲｂとし、前記経路分岐部Ｐから、フィルタ１８、接続路１１、共通インク室７、絞り２２、全圧力室１６、連絡孔８と経由して全印字ノズル１５へ至る流路（図４で（ｃ）で示す流路）の総流路抵抗（印字ノズル１５自体の流路抵抗も含めたもの）をＲｃとしたときに、Ｒｂ≧Ｒｃとなるよう、各部分の流路断面積や流路の長さが定められている。
【００２５】
この構成で、ヘッド６内部のインクを吸引すべくパージ機構６７によるパージを行わせる場合は、ヘッド６を前述のリセット位置へ移動させるとともに、本体プレート１０の下面（インク吐出面）にパージキャップ８１を押し当てる。すると図５に示すように、ダミーノズル１７と印字ノズル１５の両方がパージキャップ８１で覆われ、この状態でパージポンプ８２を駆動させることになる。
このとき、パージポンプ８２の吸引力はダミーノズル１７と印字ノズル１５に均等に作用するが、この場合でも、流路抵抗の低い（ｃ）の流路からインクが優先的に吸引されることとなるから、（ｃ）の流路内に存在するゴミや気泡を効率良く除去することができる。
【００２６】
ここで、印字面へ実際に印字を行うのはダミーノズル１７ではなく印字ノズル１５であるので、ゴミや気泡が（ｂ）のバイパス経路内にある場合よりも、（ｃ）の経路内にある場合の方が、印字品質に及ぼす悪影響は直接的であるといえる。この点、インクを（ｃ）の流路から優先的にパージできる本実施形態の構成は、上述した事情に適合し、パージ効果が向上して印字品質を容易に復旧させることができ、また、印字ノズル１５の詰まりも生じにくくなる。
【００２７】
なお、経路に気泡などがあると流路抵抗の低下要因となるため、前述の流路抵抗の条件、即ちＲｂ≧Ｒｃは、（ｂ）（ｃ）いずれの経路にもインクが隙間なく満たされ、気泡が存在しないことが前提となる。
従って、例えば、バイパス経路（１９・２１）に気泡が大量に存在するような場合は、ダミーノズル１７側の流路（ｂ）の流路抵抗Ｒｂが低下して、印字ノズル１５側の流路（ｃ）の流路抵抗Ｒｃを下回るような場合もあり得る（Ｒｂ＜Ｒｃ）。
この場合は、インクは、流路抵抗の低い（ｂ）の経路からダミーノズル１７を介して優先的に吸引され、これによって当該流路（ｂ）にある気泡が効率よく除去される。そしてバイパス経路（１９・２１）から気泡が除去されてダミーノズル１７側の流路（ｂ）の流路抵抗が復旧して、Ｒｂ≧Ｒｃの条件が満たされると、今度は印字ノズル１５側の流路（ｃ）からの吸引が優先して行われるのである。
【００２８】
本実施形態の利点を更に説明する。
即ち、プリンタを駆動して印字ノズル１５からインクを噴射すると、その吐出に伴って印字ノズル１５側の流路（ｃ）および連絡路１４が負圧になり、インクの引込作用が発生する。この引込作用を利用してインク供給源１２からのインクの供給を行わせているのであるが、かりに前述の特許第２８８８１７０号公報のようにＲｂ＜Ｒｃ（即ち、印字ノズル１５側の流路（ｃ）よりもダミーノズル１７側の流路（ｂ）の方が流路抵抗が小さい）ように構成すると、前述の引込作用がバイパス経路（ｂ）側に作用し易くなり、ダミーノズル１７側の流路（ｂ）のインクが、印字ノズル１５側の流路（ｃ）内へ引き込まれやすくなってしまう。この場合、印字ノズル１５側の流路（ｃ）内に空気が入って、インクの供給を阻害してしまう可能性があるため、インク引込作用に充分耐え得る強力なインクメニスカスをダミーノズル１７側に得る必要がある。
しかしながら同号公報の構成では、流路（ｂ）の流路抵抗を小さくする要請上、ダミーノズル１７の径はあまり小さくすることができないために、ダミーノズル１７部分で強力なインクメニスカスを形成できない。
このために、印字ノズル１５による印字がある程度継続されると、ダミーノズル１７においてインクが形成しているメニスカスが前述の引込作用に抗しきれず壊れてしまい、当該流路（ｂ）から連絡路１４および流路（ｃ）に空気が逆流して入り込んでしまって印字がもはや不可能になる不都合が考えられる。
【００２９】
この点、本実施形態ではＲｂ≧Ｒｃとしてあるので、印字ノズル１５での印字の際のダミーノズル１７側流路（ｂ）に対するインク引込作用を小さくできる。また、ダミーノズル１７の径を小さくすることが容易で、インク引込作用によっても容易には壊れない強力なインクメニスカスをダミーノズル１７に形成できる。この結果、空気がダミーノズル１７からバイパス経路（１９・２１）へ逆流することは確実に回避され、インクの吐出動作を安定して行うことができるのである。
【００３０】
なお、前述のパージ装置は、印字ノズル１５とダミーノズル１７とを互いに独立に（それぞれ個別に）吸引させるように構成することもできる。
この実施形態が図６に示される。パージキャップ８１の内部には隔壁８５・８６が設けられて、この隔壁８５・８６によって、パージキャップ８１の内部空間が、印字ノズル１５の吸引のための空間と、ダミーノズル１７の吸引のための空間とに隔てられている。
そして、互いに独立の経路を介して、印字ノズル１５側を覆う吸引空間にはパージポンプ８２ａが接続され、ダミーノズル１７側を覆う吸引空間にはパージポンプ８２ｂが接続される。
【００３１】
図６に示されるのは、パージキャップ８１を本体プレート５の下面に押し当てた状態である。このとき、印字ノズル１５とダミーノズル１７は、いずれも外気から隔絶されながら、対応するパージポンプ８２ａ，８２ｂに連通される。そして、パージポンプ８２ａを駆動すれば印字ノズル１５側からインクをパージすることができ、また、パージポンプ８２ｂを駆動すればダミーノズル１７側からインクをパージすることができる。
このように、（i）パージポンプ８２ａを駆動するモード（パージポンプの吸引力を印字ノズル１５へ作用させるモード）と、（ii）パージポンプ８２ｂを駆動するモード（パージポンプの吸引力をダミーノズル１７へ作用させるモード）と、の二つのモードをパージ機構に備えさせることで、必要に応じてインクジェットヘッドの（ｂ）（ｃ）の経路のうちいずれか一方のみからインクをパージすることが可能であり、インクの無駄な消費を防止しながら、効率的にゴミや気泡を除去することができる。
【００３２】
なお、図６のようにパージポンプを二つ設ける構成に限らず、一つのパージポンプから吸引経路を分岐させて印字ノズル１５とダミーノズル１７とに接続し、その分岐された吸引経路にそれぞれ開閉弁を設けて開閉制御することによっても、印字ノズル１５とダミーノズル１７とを互いに独立に吸引させることが可能である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、印字ノズルでの印字の際のダミーノズル側流路に対するインク引込作用を小さくできる。また、ダミーノズルの径を小さくすることがより容易になって、ダミーノズル側に強力なインクメニスカスを形成できる。したがって、印字ノズルでのインクの吐出動作にともないダミーノズル側から空気を引き込んでインク供給を阻害することがなくなり、インクの吐出動作を安定して行うことができる。さらに、印字ノズルとダミーノズルの双方を同時に覆ってパージ機構のインク吸引力を両ノズルに等しく作用させた場合でも、流路抵抗の小さい印字ノズル側から優先的にインクを吸引でき、印字品質により悪影響を及ぼし易い、圧力室や共通インク室部分に存在する気泡やゴミを効果的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタの全体的な概略構成を示した斜視図。
【図２】  インクジェットプリンタヘッドの概略平面図。
【図３】  同じく断面図。
【図４】  インクが印字ノズルへ至る経路およびバイパス経路を介してダミーノズルへ至る経路を示した断面図。
【図５】  インクをパージポンプで吸引する様子を示した図。
【図６】  印字ノズルとダミーノズルとを個別独立に吸引し得る変形例を示した断面図。
【符号の説明】
７  共通インク室
１５  印字ノズル
１６  圧力室
１７  ダミーノズル
１８  フィルタ
Ｐ  経路分岐部
（ｂ）  バイパス経路（ダミーノズル側の流路）
（ｃ）  印字ノズル側の流路
【図１】
0003879525.tif 000002
【図２】
0003879525.tif 000003
【図３】
0003879525.tif 000004
【図４】
0003879525.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003879525.tif 000007