JP2000033696A - 印字ヘッドおよびプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク加圧室内に残存している空気を除去す
ることで、印字品質の向上を図ることを目的とする。 【解決手段】 インクを吐出するためのオリフィス５お
よびインク加圧室４とは別に、共同インク室３と外界と
をつなぐ空導管１１を設ける。インク加圧室４へのイン
ク充填の際には、この空導管１１を通じて空気を吸引す
ることで、共同インク室３内の空気（気泡）を排出でき
る。空導管１１と共同インク室３とは共同インク室３の
最上部において連通するようにしておく。これにより共
同インク室３内の空気はこの最上部すなわち連通部に集
中するため、空気を残すことなく完全に排出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット方式
の印字ヘッドおよびこれを使用するためのプリンタに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット方式のプリンタは、印字
ヘッドに設けられた微小なオリフィスから印字データに
応じてインクの微小な液滴を噴出することで、紙等の媒
体に画像を印刷する。以下、このインクジェット方式の
プリンタにおける印字ヘッドへのインクの供給機構およ
び印字ヘッドを説明する。

【０００３】まず、インクの供給機構を図１２を用いて
説明する。

【０００４】なお、図１２は、インクタンクから印字ヘ
ッドへインクを供給する機構の概要を示す図であり、
（ａ）は側面側から見た様子を示す模式図、（ｂ）は正
面側から見た様子を示す模式図である。

【０００５】インクタンク１０１に充填されているイン
クは流路１０２を通じて印字ヘッド１１０の共同インク
室１０３へ導かれ、その後さらにインク加圧室１０４へ
と導かれるようになっている。印字ヘッド１１０の先端
には、インクを吐出するオリフィス１０５が各インク加
圧室１０４ごとに形成されたオリフィスプレート１０６
が取り付けられている。さらに、印字ヘッド１１０の下
方には、必要に応じてこのオリフィスプレート１０６に
接続され、オリフィス１０５を通じて空気およびインク
を吸引する吸引機構（キャップ部１０７、吸引ポンプ１
０８等）が設けられている。

【０００６】次に、インクタンク１０１を新たに装填し
た場合における、インクの供給動作を説明する。

【０００７】まず、キャップ部１０７をオリフィスプレ
ート１０６に密着させる。このキャップ部１０７には、
吸引ポンプ８と連通する孔が形成されている。従って、
この状態で吸引ポンプ１０８を作動させて吸引すること
で、インクタンク１０１内のインクを、流路１０２およ
び共同インク室１０３を通じて、インク加圧室１０４ま
で導く。最終的には、オリフィス１０５においてインク
がメニスカスを形成した状態となるまで、各インク加圧
室１０４内にインクを充填する。この過程において、流
路１０２および共同インク室１０３にもインクが充填さ
れる。

【０００８】印字は、印字データに応じて各インク加圧
室１０４内のインクを吐出することで行われる。インク
を吐出させる方式には様々あるが、圧電方式において
は、各インク加圧室１０４の容積を変化させることによ
って吐出させている。

【０００９】次にこの圧電方式の印字ヘッドについて図
１３および図１４を用いて説明する。

【００１０】図１３は圧電方式の印字ヘッドの内部構成
を示す正面側透視図、図１４は圧電方式の印字ヘッドの
内部構成を示す側面側透視図である。

【００１１】圧電方式の印字ヘッドは、分極された圧電
体に溝状のインク加圧室１０４を設けるとともに、各溝
壁には電極を設けた構造となっている。この電極に電圧
を印加し電界を発生させることで溝壁のせん断モードの
変形を生じさせ、インク加圧室１０４のインクを加圧し
てからインクを噴出させることができる。この圧電方式
では、電圧を加減し圧電体の変形を制御することにより
インクの加圧量及びインク噴出滴量をコントロールでき
るため、階調印刷が容易であるという特徴がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来のインク供給機構
には以下のような問題があった。

【００１３】先に述べたとおり、上記従来技術において
は流路１０２からインク加圧室１０４までインクが充填
されていない場合（例えば、インクタンク１０１を交換
した場合）には、オリフィスプレート１０６にキャップ
部１０７を密着させた状態で吸引することで、流路１０
２、共同インク室１０３およびインク加圧室１０４にイ
ンクを充填している。この場合、上記従来技術において
は、共同インク室１０３がインクで満たされていない状
態でインクがインク加圧室１０４へ流入するため、共同
インク室１０３内にインクが完全に充填されず、気泡や
空気のスペースが残ってしまうことがあった。また、オ
リフィス１０５から気泡がインク加圧室１０４へ進入す
ることもある。さらには、インク中にも微小な気泡が含
まれておりこれがインクと共にインク加圧室１０４へ進
入することもある。気泡、空気は、液体であるインクに
較べて体積変化が容易である。そのため、気泡あるいは
空気が共同インク室１０３やインク加圧室１０４に残留
していると、インク加圧室１０４の容積変化に起因して
生じる圧力変化が、これらによって吸収されてしまう。
すなわち、インクを十分に加圧できず、インクの吐出が
不安定になるという問題があった。具体的には、吐出す
る液滴の速度が遅くなったり、吐出不良を起こしてい
た。

【００１４】このような問題を解決するべく、共同イン
ク室１０６からオリフィス１０５までインクの通路の内
壁面に親水化処理を施すことで、気泡の進入を抑制する
とともに気泡を排出し易くしていた。親水化処理として
は、例えば、親水性の樹脂等を化学蒸着等によってコー
ティングする処理が挙げられる。より具体的には、Ｓｉ
Ｏ₂を化学蒸着させる方法が一般的である。

【００１５】しかし、このような対策だけでは十分とは
いえず、印字ヘッド内部のさまざまな部分に点在浮遊す
る微小な気泡に起因した、印字品位の悪化を完全には解
決できてはいなかった。

【００１６】また、別の問題として、上記構成の印字ヘ
ッドでは、共同インク室１０３から各インク加圧室１０
４へインクが流れ込むまでの吸引量にばらつきが大き
く、インクの無駄が大きいという問題があった。つま
り、あるインク加圧室１０４には既にインクが充填され
ていたとしても、インクがまだ充填されていないインク
加圧室１０４が一つでも残っている限りは吸引を続けな
ければならない。そのため、最終的にすべてのインク加
圧室１０４にインクが充填されるまで、先にインクが充
填されてしまっているインク加圧室１０４からはそのオ
リフィス１０５からインクが排出され続けることにな
る。そして、これはインクの消費量の増大、ランニング
コストの増大につながっていた。なお、流路２からイン
ク加圧室１０４までインクを充填するために必要な吸引
インク体積（Ｖ）は、式（１）で示される。式（１）に
おいて、ｖ１は流路１０２の容積、ｖ２は共同インク室
１０３の容積、ｖ３はインク加圧室１０４の総容積であ
る。また、ｖ４は、すべてのインク加圧室１０４がイン
クで充填されるまでに、オリフィス１０５から排出され
てしまう排出インク体積である。先に述べたとおり従来
技術においては、この排出インク体積（ｖ４）が大きい
という問題があった。

【００１７】 Ｖ＝ｖ１＋ｖ２＋ｖ３＋ｖ４ ・・・（１） 本発明は、インクタンクの交換の際等におけるインクの
無駄が少ないインクジェット方式の印字ヘッドおよびプ
リンタを提供することを目的とする。

【００１８】本発明は、インクタンクの交換の際等にお
ける、インクの流路等への空気の混入を防止することで
インクの安定した吐出が可能な、インクジェット方式の
印字ヘッドおよびプリンタを提供することを目的とす
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたものであり第１の態様としては、印
字データに応じた電圧が印加されてインクの液滴を噴出
する印字ヘッドにおいて、インクの液滴を噴出するオリ
フィスが形成されたオリフィス構成部材と、インクが充
填されるインク加圧室をオリフィスごとに形成するとと
もに、電圧の印加に応じて所定のインク加圧室内に充填
されたインクを当該インク加圧室に対応したオリフィス
を通じて噴出させる加圧室構成部材と、複数のインク加
圧室と連通し、前記インク加圧室に供給されるインクが
溜められる共同インク室を形成する、共同インク室構成
部材と、前記共同インク室の天井面において前記共同イ
ンク室と連通した、該共同インク室と外界とを連通する
連通路とを有することを特徴とする印字ヘッドが提供さ
れる。

【００２０】前記連通路は、前記オリフィスが形成され
ている面に形成された開口を通じて外界と連通している
ことが好ましい。

【００２１】本発明の第２の態様としては、前述した第
１の態様の印字ヘッドが装着されて使用されるプリンタ
において、前記印字ヘッドのオリフィスと該印字ヘッド
の共同インク室と外界とをつなぐ連通路とのいずれか一
方を選択し、選択した方についてはこれを塞ぎ、選択し
なかった方からは吸引を行う選択吸引手段を有すること
を特徴とするプリンタが提供される。

【００２２】前記選択吸引手段は、前記インク加圧室へ
のインクの充填の際には、まず、オリフィスを選択し、
その後、前記連通路を選択するものであることが好まし
い。本発明の第３の態様としては、インクの液滴を噴出
するオリフィスが形成されたオリフィス構成部材と、イ
ンクが充填されるインク加圧室をオリフィスごとに形成
するとともに、電圧の印加に応じて所定のインク加圧室
内に充填されたインクを当該インク加圧室に対応したオ
リフィスを通じて噴出させる加圧室構成部材と、前記イ
ンク加圧室に充填するインクを溜めるための共同インク
室を構成すると共に、該共同インク室にインクを導入す
る導入部と、該共同インク室を前記インク加圧室に連通
させる導出部とが形成された共同インク室構成部材とを
備え、前記導入部は、前記導出部よりも低い位置に形成
されていることを特徴とする印字ヘッドが提供される。

【００２３】前記導出部は前記共同インク室の最上部に
位置することが好ましい。

【００２４】前記共同インク室の天井面は、前記導出部
に向けて傾斜していることが好ましい。

【００２５】前記導出部の幅は、前記インク加圧室の幅
よりも狭いことが好ましい。

【００２６】本発明の第４の態様としては、印字データ
に応じた電圧が印加されてインクの液滴を噴出する印字
ヘッドにおいて、インクの液滴を噴出するオリフィスが
形成されたオリフィス構成部材と、インクが充填される
インク加圧室をオリフィスごとに形成するとともに、電
圧の印加に応じて所定のインク加圧室内に充填されたイ
ンクを当該インク加圧室に対応したオリフィスを通じて
噴出させる加圧室構成部材と、複数のインク加圧室と連
通し、前記インク加圧室に供給されるインクが溜められ
る共同インク室を形成する、共同インク室構成部材とを
備え、前記共同インク室の天井面は、部分ごとにその高
さ位置が異なることを特徴とする印字ヘッドが提供され
る。

【００２７】前記インク加圧室の内壁面は親水性であ
り、前記共同インク室の内壁面は、少なくともその天井
面の高さ位置が最も高い領域が、疎水性であることが好
ましい。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を用い
て説明する。

【００２９】実施の形態１．本実施の形態１におけるイ
ンクジェット方式のプリンタは、印字ヘッドへのインク
供給の際に、共同インク室内の空気を積極的に除去する
とともに、各インク加圧室へは同じタイミングで一斉に
インクを流入させることを主な特徴としている。具体的
には、共同インク室内の空気の除去は、共同インク室と
外界とを連通する専用の空導管を設け、ここを通じて空
気を吸引することで実現している。一方、インク加圧室
へのインクの流入開始のタイミングは、共同インク室に
インクが一杯に溜まるまでオリフィスを塞ぎインクの流
入を阻止することで制御している。以下、図１、図２、
図３および図４を用いて詳細に説明する。

【００３０】図１は、本発明の実施の形態１におけるイ
ンクタンクから印字ヘッドへインクを供給する機構の概
要を示す図であり、（ａ）は側面側から見た様子を示す
模式図、（ｂ）は正面側から見た様子を示す模式図であ
る。図２は印字ヘッド３の内部構成を斜め上方から見た
様子を示す透視図である。図３は、印字ヘッド３の内部
構成を斜め下方から見た様子を示す断面斜視図である。
図４は図１（ｂ）におけるＡ−Ａ矢視図である。

【００３１】このインク供給機構は、インクタンク１に
充填されているインクを印字ヘッド１０に導く流路２、
印字ヘッド１０内に形成された共同インク室３、インク
加圧室４、オリフィス５を備えて構成されている。さら
には、オリフィス５および空気孔１２を通じて空気およ
びインクを吸引する吸引機構（キャップ部７、吸引ポン
プ８等）を備えて構成されている。

【００３２】流路２は上端吸入口部がインクタンク１の
底部に設けられた供出口と接合されている。この接合部
９には、インクの漏れを防止するため弾性部材が設置さ
れている。また、流路２は、その下流側端部開口部にお
いて印字ヘッド１０内に形成された共同インク室３と連
通している。

【００３３】印字ヘッド１０には、図２および図３に示
すとおり、その上側から順に、共同インク室３、インク
加圧室４およびオリフィス５が形成されている。

【００３４】共同インク室３は流路２を通じてインクタ
ンク１から供給されたインクを各インク加圧室４に供給
するためのものである。この共同インク室３は、その上
側壁部に形成された連通部１０ａにおいて流路２と連通
している。また、その最下部に各インク加圧室ごとに形
成された連通部においてインク加圧室４と連通してい
る。以下、共同インク室３と流路２との連通部を「イン
ク導入部」、共同インク室３とインク加圧室４との連通
部を「インク導出部」と呼ぶ。

【００３５】さらに本実施の形態１における共同インク
室３は、この印字ヘッド１０内に形成された空導管１１
および後述する空気孔１２を通じて大気と連通してい
る。この空導管１１は共同インク室３の天井部分におい
てこの共同インク室３と連通している。この天井面は傾
斜しており、空導管１１との連通部（開口）である空導
管連通部１１ａは、そのほぼ最も高い位置に形成されて
いる。また、この空導管１１は、後述する空気孔１２を
通じて外部と連通している。

【００３６】インク加圧室４は、この印字ヘッドへの電
圧印加に応じてその容積が変更可能に構成されており、
この容積変化に伴ってインクを加圧するように構成され
ている。このインク加圧室４は、共同インク室３の下方
に形成されている。

【００３７】インクが吐出されるオリフィス５は、印字
ヘッド１０の先端に取り付けられたオリフィスプレート
６に各インク加圧室４ごとに形成されている。なお、こ
のオリフィスプレート６は、インク加圧室４の下側壁面
を構成している。オリフィス５は各インク加圧室４に対
して少なくとも１つ以上設けられている。流路２および
共同インク室３が１個だけ設けられているのに対し、こ
のインク加圧室４は複数個が設けられている。さらに、
本実施の形態におけるオリフィスプレート６には、前述
した空導管１１に連通した空気孔１２が形成されてい
る。

【００３８】吸引機構は、オリフィス５あるいは空気孔
１２を通じて空気およびインクを吸引するためのもので
あり、具体的には、キャップ部７、吸引ポンプ８、図示
しないキャップ駆動機構等を備えて構成されている。

【００３９】キャップ部７は、吸引ポンプ８による吸引
の際にオリフィスプレート６に密着させられることで空
気の漏れを防止するためのものである。このキャップ部
７は、ゴム等の弾性材料で構成された、カップ状の凹部
を備えた部材であり、その底部には表裏を貫通した貫通
孔が設けられている。この貫通孔は吸引ポンプ８の吸引
口に接続されており、吸引ポンプ８を作動させるとキャ
ップ部７の凹部内の空気が吸引されるようになってい
る。このキャップ部７は、後述するキャップ駆動機構に
よってオリフィスプレート６に密着／離間可能に構成さ
れている。

【００４０】さらに、本実施の形態におけるキャップ部
７は後述するキャップ駆動機構とともに、吸引の対象と
してオリフィス５と空気孔１２とのいずれかを選択する
ための役割をも果たしている。すなわち、このキャップ
部７は、オリフィスプレート６に密着／離間可能なだけ
でなく、後述するキャップ駆動機構によってオリフィス
プレート６上における密着位置も変更可能に構成されて
いる。この密着位置を変更することで、オリフィス５
と、空気孔１２とのいずれかを選択的に塞ぐことができ
る。また、いずれか一方を塞いでいる状態においては、
他方はこのキャップ部７の凹部内に位置するように、キ
ャップ部７の形状、大きさ、空気孔１２の位置等が設定
されている。

【００４１】吸引ポンプ８は、キャップ部７内に負圧を
発生させることでオリフィス５あるいは空気孔１２から
インク、空気を吸引するものである。

【００４２】キャップ駆動機構は、キャップ部７をオリ
フィスプレート６に密着／離間させるとともに、その密
着位置も変更できる構成となっている。既に述べたとお
り本実施の形態においては、この密着位置を変更するこ
とで、オリフィス５と空気孔１２とのいずれかを選択的
に塞ぐことが可能になっている。

【００４３】特許請求の範囲において言う「オリフィス
構成部材」とは、本実施の形態１においてはオリフィス
プレート６に相当する。「加圧室構成部材」は、インク
加圧室４を形成している部材、例えば、オリフィスプレ
ート６等に相当する。「共同インク室構成部材」は、共
同インク室３を形成している部材に相当する。「共同イ
ンク室と外界とを連通する連通路」とは、空導管１１に
相当する。「選択吸引手段」とは、キャップ部７、吸引
ポンプ８，キャップ駆動機構に相当する。

【００４４】次に、インクタンク１を新たに装填した場
合における、インクの供給動作を説明する。

【００４５】ここでは初期状態において、流路２、共同
インク室３、インク加圧室４にはインクがないものとす
る。

【００４６】この状態においてインクを供給するには、
まず、オリフィスプレート６にキャップ部７を密着させ
る。この場合、キャップ部７の位置を適当に調整するこ
とで、図４（ａ）に示すように、キャップ部７の縁部に
よってオリフィス５の全てを塞ぎ、一方、空気孔１２が
キャップ部７の凹部空間と連通した状態にする。また、
この状態において、吸引ポンプ８を作動させて吸引を行
うことによりキャップ部７内に負圧を発生させる。する
と、キャップ部７内に生じた負圧が空気孔１２および空
導管１１を通じて印字ヘッド１０、さらには、流路２、
インクタンク１に伝わる。その結果、インクタンク１内
のインクが、流路２へと流れ始める。

【００４７】流路２に導かれたインクは、さらに後段の
共同インク室３内に流れ込む。この場合、オリフィス５
がキャップ部７によってすべて塞がれているため、イン
ク加圧室４内の空気は逃げ場がない。従って、この段階
で、共同インク室３に流入したインクがさらにインク加
圧室４へ流れ込むことはない。一方、共同インク室３に
はその上部に空導管１１が設けられており、共同インク
室３内の空気はここを通じて外界に逃げることができ
る。従って、流路２から流入したインクは、そのままこ
の共同インク室３に溜まりつづけてゆく。そして最終的
には、共同インク室３に溜まったインクの液面は、空導
管１１の位置にまで達する。なお、共同インク室３はそ
の天井部分が空導管１１の空導管連通部１１ａに向かっ
て傾斜しているため、共同インク室３内に空気が残るこ
とはない。この天井部分が水平である場合には、インク
の液面が上昇し天井に達した時点でその上昇速度がいき
なりゼロになり、気泡が流れなくなりそのまま共同イン
ク室３内に残留してしまう可能性がある。

【００４８】この後も更にインクが流入して行くと、共
同インク室３内をあふれたインクは、空導管１１を通っ
て空気孔１２まで達する。

【００４９】このような状態に達した段階で次の段階に
進む。すなわち、次に図４（ｂ）に示したように、キャ
ップ部７の位置をずらすことで、それまで開かれていた
空気孔１２を塞ぎ、逆に、それまで塞いでいたオリフィ
ス５を開いた状態（キャップ部７内の空間部と連通させ
る）にする。また、吸引ポンプ８を作動させて吸引する
ことで、キャップ部７内に負圧を発生させる。すると、
共同インク室３に溜まっているインクが一斉にすべての
インク加圧室４に流れ込み、速やかにオリフィス５まで
インクが達する。

【００５０】オリフィス５からキャップ部７内に排出さ
れたインクは吸引ポンプ８を通じて吸引ポンプ８の排出
側まで運ばれる。但し、各インク加圧室４にはほぼ同時
期にインクが満たされたため、印字に使用されることな
く排出されるインクの量は少ない。

【００５１】以上説明したとおり本実施の形態１のプリ
ンタ、印字ヘッドでは、共同インク室３の上方部から共
同インク室３内の空気を抜くための空導管１１および空
気孔１２を設けたことで、気泡を残留させることなく共
同インク室３内に完全にインクを満たすことができる。
従って、インクをオリフィス５から安定的に吐出でき
る。

【００５２】また、共同インク室３に十分インクが満た
された後に、キャップ部７によるオリフィス５の閉鎖を
放くことで、各インク加圧室４にはほぼ同時期に一斉に
インクが流れ込む。従って、各インク加圧室４が完全に
インクで満たされるタイミングのずれが小さい。すなわ
ち、すべてのインク加圧室４にインクが充填されるまで
にオリフィス５から排出されるインク量を低減できるた
め、インクタンク１の長寿命化、ランニングコストの低
減が可能となる。

【００５３】実施の形態２．本実施の形態２は、共同イ
ンク室３にインクが流入する導入部を、共同インク室３
からインク加圧室４へインクが流出する導出部よりも低
い位置に設置することで、共同インク室３にインクが十
分溜まってからインク加圧室４へのインクの流入が開始
されるようにしたことを主な特徴とするものである。以
下、図５を用いて詳細に説明する。

【００５４】図５は、本発明の実施の形態２におけるイ
ンクタンクから印字ヘッドへインクを供給する機構の概
要を示す図であり、（ａ）は側面側から見た様子を示す
模式図、（ｂ）は正面側から見た様子を示す模式図であ
る。

【００５５】このインク供給機構は、インクタンク１に
充填されているインクを印字ヘッド１０に導く流路２、
印字ヘッド１０内に形成された共同インク室３、インク
加圧室４、オリフィス５を備えて構成されている。さら
には、オリフィス５を通じて空気およびインクを吸引す
る吸引機構（キャップ部７、吸引ポンプ８等）を備えて
構成されている。

【００５６】流路２は上端吸入口部がインクタンク１の
底部に設けられた供出口と接合されている。この接合部
９には、インクの漏れを防止するため弾性部材が設置さ
れている。また、流路２は、その下流側端部開口部にお
いて印字ヘッド１０内に形成された共同インク室３と連
通している。

【００５７】印字ヘッド１０には、図５に示すとおり、
その上側から順に、共同インク室３、インク加圧室４お
よびオリフィス５が形成されている。

【００５８】共同インク室３は流路２を通じてインクタ
ンク１から供給されたインクを各インク加圧室４に供給
するためのものである。本実施の形態における共同イン
ク室３は、その下側壁部に形成された連通部において流
路２と連通している。また、その最上部に形成された連
通部においてインク加圧室４と連通している。以下、共
同インク室３と流路２との連通部を「インク導入部」、
共同インク室３とインク加圧室４との連通部を「インク
導出部」と呼ぶ。

【００５９】インク加圧室４は、その容積が変更可能に
構成されており、この容積変化に伴ってインクを加圧す
るように構成されている。本実施の形態２におけるイン
ク加圧室４は、共同インク室３とほぼ同じ高さ位置に並
べて配置されている。また、先に述べたとおり、共同イ
ンク室３とは共同インク室３およびインク加圧室４の最
上部に各インク加圧室ごとに形成された連通部（インク
導出部）において連通している。さらに、本実施の形態
２においては、共同インク室３内の空気、気泡が容易に
インク加圧室４へ流出しやすくするため、特に、図６に
示すように、このインク加圧室４と共同インク室３との
連通部（インク導出部）における流路の幅ｂを、インク
加圧室４内の流路の幅ａよりも狭くしている。

【００６０】インクが吐出されるオリフィス５は、印字
ヘッド１０の先端に取り付けられたオリフィスプレート
６に各インク加圧室４ごとに形成されている。オリフィ
ス５は各インク加圧室４に対して少なくとも１つ以上設
けられている。

【００６１】吸引機構は、既に述べたとおりオリフィス
５を通じて空気およびインクを吸引するためのものであ
り、キャップ部７、吸引ポンプ８、図示しないキャップ
駆動機構等を備えて構成されている。この吸引機構は実
施の形態１における吸引機構と同様のものである。但
し、実施の形態１とは異なり、本実施の形態２における
オリフィスプレート６には空気孔１２が形成されていな
いことに対応して、キャップ部７の密着位置を変更する
機能は備えていない。

【００６２】特許請求の範囲において言う「オリフィス
構成部材」とは、本実施の形態２においてはオリフィス
プレート６に相当する。同様に、「加圧室構成部材」
は、インク加圧室４を形成している部材、例えば、オリ
フィスプレート６等に相当する。「共同インク室構成部
材」は、共同インク室３を形成している部材に相当す
る。「導入部」とは、共同インク室３と流路２との連通
部（インク導入部）に相当する。「導出部」とは、共同
インク室３とインク加圧室４との連通部（インク導出
部）に相当する。

【００６３】インク供給動作を説明する。

【００６４】ここでは初期状態において、流路２、共同
インク室３、インク加圧室４にはインクがないものとす
る。

【００６５】この状態においてインクを供給するには、
まず、キャップ部７の凹部がオリフィス５のすべてを覆
うようにオリフィスプレート６にキャップ部７を密着さ
せる。また、この状態において、吸引ポンプ８を作動さ
せて吸引を行うことによりキャップ部７内に負圧を発生
させる。すると、キャップ部７内に生じた負圧がオリフ
ィス５を通じて印字ヘッド１０、さらには、流路２、イ
ンクタンク１に伝わる。その結果、インクタンク１内の
インクが、流路２へと流れ始める。

【００６６】流路２に導かれたインクは、さらに後段の
共同インク室３内に流れ込む。この場合、インク導入部
は共同インク室３の最下部に設けられており、一方、イ
ンク導出部は共同インク室３の最上部に設けられている
ため、共同インク室３に溜まったインクはすぐにはイン
ク加圧室４へは流出しない。

【００６７】この後、さらにインクが流入し共同インク
室３が完全にインクで満たされると、あふれたインクが
インク加圧室４へと流出しはじめる。この場合、共同イ
ンク室３と各インク加圧室４との各導出部は、いずれも
同じ高さ位置にあるため、インクの流出は各インク加圧
室４に対して一斉に開始される。従って、この後は、す
べてのオリフィス５に速やかにインクが達する。

【００６８】共同インク室３の天井部分が水平である場
合には、インクの液面が上昇してゆき天井に達した時点
でその上昇速度がいきなりゼロになり、気泡が流れなく
なる。その結果、気泡がそのまま共同インク室３内に残
留してしまう可能性がある。しかし、本実施の形態にお
いては共同インク室３はその天井部分が導出部に向かっ
て傾斜しているため、共同インク室３内に空気が残るこ
とはない。さらには、仮に共同インク室３内の上部に空
気、気泡が残っていたとしても、インク導出部における
インクの流路の幅ｂは、インク加圧室４内の幅ａよりも
狭くされているため、インク加圧室４へと流出しやす
い。また、ａとｂを略等しくしても、ｂが極端に大きく
なければ同様の効果を得ることができる。

【００６９】オリフィス５からキャップ部７内に排出さ
れたインクは吸引ポンプ８を通じて吸引ポンプ８の排出
側まで運ばれる。但し、各インク加圧室４にはほぼ同時
期にインクが満たされたため、印字に使用されることな
く排出されるインクの量は少ない。

【００７０】以上説明した通り本実施の形態２では、共
同インク室３と流路２との連通部（インクの導入部）
を、共同インク室３とインク加圧室４の連通部（インク
の導出部）よりも低い位置に設けている。このような構
成では、共同インク室３がインクで満たされた後にイン
ク加圧室４へのインクの流入が開始されるため、共同イ
ンク室３内に気泡が残留することがない。従って、印字
ヘッドのインク滴の安定吐出が維持できる。

【００７１】また、このような構成を採用することで、
共同インク室３から各インク加圧室４へインクが流れ込
む時期がほぼ同時になる。従って、すべてのインク加圧
室４にインクが充填されるまでにオリフィス５から排出
されるインク量が少なくて済む。すなわち、インクタン
ク１の長寿命化が図れる。

【００７２】本実施の形態２では、流路から共同インク
室３との連通部（インク導入部）を共同インク室３の最
下部に設けていた。しかし、このインク導入部は必ずし
も最下部である必要はない。例えば、図７に示した例の
ように、共同インク室３とインク加圧室４との連通部
（インク導出部）よりも低い位置にありさえすれば本実
施の形態２と同様の効果を期待できる。

【００７３】実施の形態３ 本実施の形態３は、共同インク室６０内にエア溜り部６
００を形成するとともに、ここに気泡が集まりやすくな
るように、共同インク室６０等の内壁面の親水性（ある
いは、疎水性）を適当に設定したことを主な特徴とす
る。さらには、このエア溜り部６００に集まった気泡を
排出するための排出溝５９０を備えたこと等を主な特徴
とする。以下、図８および図９を用いて詳細に説明す
る。

【００７４】図８は本実施の形態３における印字ヘッド
の内部構成を示す正面側透視図、図９は本実施の形態３
における印字ヘッドの内部構成を示す側面側透視図であ
る。

【００７５】この印字ヘッド５０は、圧電体べース５
１、圧電体５２、カバー部材５３、オリフィスプレート
５４等によって構成されている。

【００７６】圧電体ベース５１は、圧電体５２、オリフ
ィスプレート５４等とともにインク加圧室５９を形成す
るものであり、その一面にはインク加圧室５９の一部を
形成する溝が、等間隔、等幅に形成されている。また、
その上面には、電極５１ａが形成されている。なお、こ
の溝は、ダイシングソー等によって作成されている。こ
の圧電体ベース５１には、その両面に電極を備えた薄板
状の圧電体５２が導電性接着剤によって接着されてい
る。この圧電体５２は、圧電体ベース５１とともに溝が
形成されており、圧電体５２のさらに上側には、その下
面に電極を備えたカバー部材５３が、導電性接着剤によ
って接着されている。また、圧電体ベース５１、圧電体
５２およびカバー部材５３の図８、図９における下側端
面には、インクを噴出するオリフィス５５が形成された
オリフィスプレート５４が、非導電性接着剤によって接
着されている。このような構成を採ることでインク加圧
室５９は、圧電体ベース５１と圧電体５２によって構成
される溝およびカバー部材５３、オリフィスプレート５
４によって形成されている。圧電体ベース５１および圧
電体５２は所定の方向に分極処理されており、電極５１
ａへの電圧印加に応じてインク加圧室５９を構成する壁
が変形し、この変形に伴うインク加圧室５９の容積変動
を利用してインクの吸入、噴出を行うようになってい
る。

【００７７】さらに本実施の形態３においては後述する
エア溜り部６００に気泡が移動するのを容易とするため
に、このインク加圧室５９の内壁面が親水性にされてい
る。具体的には、内壁面を構成する樹脂等が化学蒸着等
でコーティングされている。

【００７８】インク加圧室５９の両側には、エア溜り部
６００と、オリフィスプレート５４に形成された排出孔
５５０とを繋ぐ流路５９０（以下「排出溝５９０」と呼
ぶ）が設けられている。

【００７９】図９からわかるように、圧電体５２は、圧
電体ベース５１よりもその上下方向における長さが短く
されており、圧電体ベース５１の上端領域には達してい
ない。同様に、カバー部材５３は、圧電体５２よりもそ
の上下方向における長さが短くされており、圧電体５２
の上端部領域には達していない。そして、圧電体ベース
５１の上端領域には、共同インク室６０を構成する共同
インク室構成部材５６が、圧電体５２およびカバー部材
５３の図９における上端部を被うようにして設置されて
いる。共同インク室構成部材５６とカバー部材５３等と
は、封止材５８ａ，５８ｂによって密閉固着されている
ため、接合部からインクが漏れることはない。

【００８０】共同インク室６０はその天井面の高さ位置
が場所によって異なっており、最も高い領域に空気、気
泡が集まるようにされている。以下、この最も高い領域
を「エア溜り部６００」と呼ぶ。この共同インク室６０
の天井面は、気泡がエア溜り部６００に集まりやすくす
る一方で、エア溜り部６００に既に集まっている気泡が
印字ヘッドの移動動作等に伴ってエア溜り部６００の外
側に出てしまうのが困難な構造とされている。すなわ
ち、印字動作時における印字ヘッドの移動方向から見た
場合、共同インク室６０の天井面が中央から側面にかけ
てテーパ状に高くなっており、エア溜り部６００とその
外側領域とはなめらかな曲面でつながっている（図８参
照）。一方、印字ヘッドの移動方向に垂直な側の内壁面
は略鉛直面とされており、このエア溜り部６００とその
外側領域との境界には段差が形成されている（図９参
照）。さらには、同様の目的から共同インク室構成部材
５６は、例えばＰＢＴ等の樹脂で成形されている。つま
り、樹脂表面は一般的に疎水性であり、共同インク室６
０の内壁面も疎水性とされている（少なくとも親水性で
はない）。

【００８１】既に述べたとおりこのエア溜り部６００は
排出溝５９０と連通しており、ここに集まった気泡はこ
の排出溝５９０を通じて排出可能になっている。

【００８２】なお、この印字ヘッドの装着されるプリン
タは、前述したオリフィス５および排出溝５９０を通じ
て吸引を行う吸引機構を備えているものとする。この吸
引機構は、ポンプ等を備えて構成されている。

【００８３】特許請求の範囲において言う「オリフィス
構成部材」とは、本実施の形態３においてはオリフィス
プレート５４に相当する。同様に、「加圧室構成部材」
は、インク加圧室５９を形成している部材、例えば、オ
リフィスプレート５４等に相当する。「共同インク室構
成部材」は、共同インク室６０を形成している部材に相
当する。「共同インク室と外界とを連通する連通路」と
は、排出溝５９０、排出孔５５０に相当する。

【００８４】作用を説明する。

【００８５】インクを充填する際には、図示しない吸引
機構によってオリフィス５５および排出孔５５０を通じ
て吸引を行う。すると、共同インク室６０からは排出溝
５９０を通じて空気が排出されて行く。またこれと並行
して、インク吸入口６０５からは、共同インク室６０、
インク加圧室５９へとインクが供給され充填されてゆ
く。

【００８６】インクが充填されて行くにつれて、共同イ
ンク室６０に残存する空気は少なくなってくる。この残
存している空気はエア溜り部６００に集中する。排出溝
５９０はこのエア溜り部６００に連通しているため、こ
の空気（気泡）を残すことなくすべて排出できる。

【００８７】印字ヘッド５０はオリフィス５５を下側に
向けて垂直な姿勢状態にプリンタに装着されているた
め、インク充填の際にインク加圧室５９に混入した気泡
もエア溜り部６００に移動する。エア溜り部６００とそ
の周囲の領域とは傾斜を有するなめらかな曲面で繋がっ
ているためこの移動は速やかに行われる（図８参照）。
インク加圧室５９の内壁面は親水性であるため気泡が吸
着しにくい。従って、エア溜り部６００への移動途中
に、気泡がインク加圧室５９の内壁に吸着してしまうこ
ともない。一方、共同インク室６０の内壁面は疎水性で
あるため、気泡が比較的強く吸着する。また、エア溜り
部６００の印字動作時における印字ヘッドの移動方向に
垂直な側の内壁面が切り立った状態となっている（図９
参照）。従って、エア溜り部６００内の気泡が印字動作
に伴ってエア溜り部６００から飛び出し再びインク加圧
室５９にもどるようなことはない。

【００８８】印字の際にオリフィス５５からインク加圧
室５９へ進入した微小な気泡も同様にエア溜り部６００
に移動しここに吸着する。エア溜り部６００はインク加
圧室５９に対してオリフィス５５とは反対側にあるた
め、ここに気泡が存在していても印字の際インクの吐出
にはほとんど影響しない。

【００８９】インク充填時以外にも必要に応じて排出溝
５９０を通じて吸引を行ってもよい。エア溜り部６００
に溜まっている気泡を、同様に排出できる。

【００９０】以上説明したとおり本実施の形態の印字で
は、エア溜り部６００を設けると共に、インク加圧室５
９を親水化し、また、共同インク室６０を疎水性にする
ことで、空気、気泡が確実にエア溜り部６００に集まる
ようにしていた。さらには、排出溝５９０等を設けるこ
とで、エア溜り部６００に集まった気泡を確実に排出で
きるようにしていた。そのため、印字ヘッド内から気泡
を完全に排除することができ、よって印字不良を大幅に
削減することが出来る。

【００９１】本実施の形態では、共同インク室６０を構
成する材料として、疎水性の強いものを採用することで
共同インク室６０の内壁を疎水性に保っていた。しか
し、より積極的に共同インク室６０の内壁面に撥水処理
を施してもよい。

【００９２】本実施の形態３では排出溝５９０を設け、
ここを通じて吸引を行うことでエア溜り部６００に溜ま
っている気泡を排出していた。しかし、多数個の微小な
気泡が結合してできた大きな気泡については、オリフィ
ス５５を通じてポンプ等によって強力に吸引すれば、少
しずつではあるがインク加圧室５９およびオリフィス５
５を通じて排出することが出来る。従って、微小な気泡
まで完全に排出する必要がない場合には、排出溝５９０
は省略することも可能である。このような構成を図１０
および図１１に示した。印字に対する影響が大きいの
は、インク加圧室５９内に存在する気泡である。共同イ
ンク室６０（エア溜り部６００を含む）内に存在する気
泡がインク加圧室５９における圧力に与える影響は小さ
いため、このような構成でも高い印字品質が得られる。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば印字
ヘッド内に気泡が混入したままの状態となり難い。従っ
て、気泡の影響を排して常に高品質な印字が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１におけるインクタンク
から印字ヘッドに至るインクの供給系の構成概要を示す
模式図であり、（ａ）は側面側から見た様子を示す模式
図、（ｂ）は正面側から見た様子を示す模式図である。

【図２】 本発明の実施の形態１における印字ヘッド３
の内部構成を示す透視図である。

【図３】 実施の形態１における印字ヘッド３の内部構
成を示す断面透視図である。

【図４】 図１（ｂ）におけるＡ−Ａ矢視図であり、
（ａ）はキャップ部によってオリフィスを塞いだ状態、
（ｂ）はキャップ部によって空気孔を塞いだ状態であ
る。

【図５】 本発明の実施の形態２におけるインクタンク
から印字ヘッドに至るインクの供給系の構成概要を示す
模式図であり、（ａ）は側面側から見た様子を示す模式
図、（ｂ）は正面側から見た様子を示す模式図である。

【図６】 実施の形態２における印字ヘッド内の構成を
示す模式図である。

【図７】 実施の形態２の変形例の概要構成を示す模式
図であり、（ａ）は側面側から見た様子を示す模式図、
（ｂ）は正面側から見た様子を示す模式図である。

【図８】 本発明の実施の形態３における印字ヘッドの
内部構成を示す上面透視模式図である。

【図９】 本発明の実施の形態３における印字ヘッドの
内部構成を示す側面透視模式図である。

【図１０】 実施の形態３の変形例における上面透視模
式図である。

【図１１】 実施の形態３の変形例における上面透視模
式図である。

【図１２】 従来のインク供給系の機構の概要を示す図
であり、（ａ）は側面側から見た様子を示す模式図、
（ｂ）は正面側から見た様子を示す模式図である。

【図１３】 従来の圧電方式の印字ヘッドの内部構成
を、正面側から透視した様子を示す模式図である。

【図１４】 従来の圧電方式の印字ヘッドの内部構成
を、側面側から透視した様子を示す模式図である。

【符号の説明】

１ インクタンク、 ２ 流路、 ３ 共同インク室、
４ インク加圧室、５ オリフィス、 ６ オリフィ
スプレート、 ７ キャップ部、 ８ 吸引ポンプ、
９接合部、１０ 印字ヘッド、 １０ａ 連通部、 １
１ 空導管、１１ａ 空導管連通部、 １２ 空気孔、
５０ 印字ヘッド、 ５１ 圧電体ベース、 ５１ａ
電極、 ５２ 圧電体、 ５３ カバー部材、 ５４
オリフィスプレート、 ５５ オリフィス、 ５６
共同インク室構成部材、 ５９ インク加圧室、 ６０
共同インク室、 ５５０ 排出孔、 ５９０ 排出
溝、 ６００ エア溜り部、 ６０５ インク吸入口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅香 俊行 東京都港区芝浦４丁目11番地22号 株式会 社沖データ内 (72)発明者 三村 隆則 東京都港区芝浦４丁目11番地22号 株式会 社沖データ内 Ｆターム(参考） 2C056 EA15 EC03 EC16 EC51 FA04 2C057 AF62 AF78 AG44

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印字データに応じた電圧が印加されてイ
   ンクの液滴を噴出する印字ヘッドにおいて、 インクの液滴を噴出するオリフィスが形成されたオリフ
   ィス構成部材と、 インクが充填されるインク加圧室をオリフィスごとに形
   成するとともに、電圧の印加に応じて所定のインク加圧
   室内に充填されたインクを当該インク加圧室に対応した
   オリフィスを通じて噴出させる加圧室構成部材と、 複数のインク加圧室と連通し、前記インク加圧室に供給
   されるインクが溜められる共同インク室を形成する、共
   同インク室構成部材と、 前記共同インク室の天井面において前記共同インク室と
   連通した、該共同インク室と外界とを連通する連通路と
   を有することを特徴とする印字ヘッド。
2. 【請求項２】 前記連通路は、前記オリフィスが形成さ
   れている面に形成された開口を通じて外界と連通してい
   ることを特徴とする請求項１記載の印字ヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の印字ヘッドが装
   着されて使用されるプリンタにおいて、 前記印字ヘッドのオリフィスと該印字ヘッドの共同イン
   ク室と外界とをつなぐ連通路とのいずれか一方を選択
   し、選択した方についてはこれを塞ぎ、選択しなかった
   方からは吸引を行う選択吸引手段を有することを特徴と
   するプリンタ。
4. 【請求項４】 前記選択吸引手段は、前記インク加圧室
   へのインクの充填の際には、まず、オリフィスを選択
   し、その後、前記連通路を選択するものであることを特
   徴とする請求項３記載のプリンタ。
5. 【請求項５】 インクの液滴を噴出するオリフィスが形
   成されたオリフィス構成部材と、 インクが充填されるインク加圧室をオリフィスごとに形
   成するとともに、電圧の印加に応じて所定のインク加圧
   室内に充填されたインクを当該インク加圧室に対応した
   オリフィスを通じて噴出させる加圧室構成部材と、 前記インク加圧室に充填するインクを溜めるための共同
   インク室を構成すると共に、該共同インク室にインクを
   導入する導入部と、該共同インク室を前記インク加圧室
   に連通させる導出部とが形成された共同インク室構成部
   材とを備え、 前記導入部は、前記導出部よりも低い位置に形成されて
   いることを特徴とする印字ヘッド。
6. 【請求項６】 前記導出部は前記共同インク室の最上部
   に位置することを特徴とする請求項５記載の印字ヘッ
   ド。
7. 【請求項７】 前記共同インク室の天井面は、前記導出
   部に向けて傾斜していることを特徴とする請求項６記載
   の印字ヘッド。
8. 【請求項８】 前記導出部の幅は、前記インク加圧室の
   幅よりも狭いことを特徴とする請求項５，６または７記
   載の印字へッド。
9. 【請求項９】 印字データに応じた電圧が印加されてイ
   ンクの液滴を噴出する印字ヘッドにおいて、 インクの液滴を噴出するオリフィスが形成されたオリフ
   ィス構成部材と、 インクが充填されるインク加圧室をオリフィスごとに形
   成するとともに、電圧の印加に応じて所定のインク加圧
   室内に充填されたインクを当該インク加圧室に対応した
   オリフィスを通じて噴出させる加圧室構成部材と、 複数のインク加圧室と連通し、前記インク加圧室に供給
   されるインクが溜められる共同インク室を形成する、共
   同インク室構成部材とを備え、 前記共同インク室の天井面は、部分ごとにその高さ位置
   が異なることを特徴とする印字ヘッド。
10. 【請求項１０】 前記インク加圧室の内壁面は親水性で
    あり、 前記共同インク室の内壁面は、少なくともその天井面の
    高さ位置が最も高い領域が、疎水性であることを特徴と
    する請求項９記載の印字ヘッド。