JPH11342634A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パージ動作時に、複数のヘッドユニットに供
給するインク量を均一にし、無駄にインクを消費するこ
となく吐出性能を良好に保つことができるインクジェッ
トプリンタを提供する。 【解決手段】 パージ動作時には、空気ポンプ８により
インクタンク６内のインクが循環往路４に圧送され、供
給路２１乃至２４を介して、並列に配されたヘッドユニ
ット１１乃至１４にインクを供給し、気泡や固形物と共
に多数のノズルからインクを排出して、残りのインクが
排出路３１乃至３４を経て循環復路５を通ってサブタン
ク７に回収される。各ヘッドユニット１１乃至１４にイ
ンクが到達するまで、流路抵抗に大きな差がないので、
用いるインク量を均一化でき、無駄にインクを使用する
ことなく信頼性の高いパージ動作が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多数のノズルを配
列して、それぞれからインク滴を吐出させて記録媒体に
対する印刷を行うインクジェットプリンタの技術分野に
属するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタにおいては、イ
ンクジェットヘッドのノズルの目詰まりや吐出不良が信
頼性上の大きな課題となっている。ノズルやインクタン
クから圧力室内に気泡が混入することにより、インクを
適切に加圧できず吐出が不安定になったり、インクの乾
燥等により生じた固形物により、インクの流れが妨げら
れたりするなど種々の弊害が生じて、インクジェットプ
リンタの性能の劣化を引き起こすことになる。よって、
インクジェットヘッド内部への気泡や固形物の混入に対
する何らかの対策を施す必要がある。

【０００３】このような問題に対し、いわゆるパージ動
作を行って対策する方法が知られている。すなわち、イ
ンクタンクからインクを供給して、インク流路とノズル
にインクを循環させ、混入した気泡や固形物を強制的に
ノズル外部に排出するものである。これにより、ノズル
の目詰まりや吐出不良が防止され、インク滴の吐出を安
定に行うことが可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のパージ動作を行
う場合、ノズル外部に排出させるために、大量のインク
を使用する必要があり、いったん排出されたインクは再
利用できず無駄になってしまうため、経済性の面では問
題がある。また、排出されたインクが記録用紙やその周
辺部を汚してしまうことも懸念される。従って、できる
だけ無駄なく最小限のインク量で、パージ動作を行うこ
とが望ましい。

【０００５】しかし、最近のインクジェットプリンタ
は、ノズル数が増加する傾向にあるので、それら全ての
ノズルに対するパージ動作を行う場合には、インクを一
層多く供給しなければならないと共に、インクを循環さ
せる流路は長く複雑なものとなる。しかも、流路抵抗の
影響で、パージ動作時のノズルにかかる圧力が一定にな
らず、各ノズルからのインク排出量に差が生じてしま
う。これにより、インクタンク近くにあるノズルからは
必要以上にインクが排出される一方、インクタンクの遠
方にあるノズルからは十分に気泡や固形物が排出されな
いことになる。

【０００６】このように、従来のインクジェットプリン
タでは、多数のノズルに対してパージ動作を行わせよう
とするとき、全てのノズルに対して最適に動作させるこ
とが困難であるという問題点があった。

【０００７】そこで、本発明はこのような問題に鑑みな
されたものであり、多数のノズルに対してパージ動作を
行う場合であっても、インクを無駄に消費することな
く、しかもインクジェットヘッドの吐出性能を適切に回
復させることができるインクジェットプリンタを提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１にインクジェットプリンタは、インク供給
口とインク排出口に連通する共通のマニホールドから複
数のノズルにそれぞれ圧力室を介してインクを分配供給
するヘッドユニットを複数個備えるインクジェットプリ
ンタであって、前記各ヘッドユニットに供給するインク
を蓄えるインクタンクと、前記インクタンクに連結さ
れ、前記各ヘッドユニットに供給されるインクが循環す
る流路となる循環往路と、前記各ヘッドユニットから排
出されるインクが循環する流路となる循環復路と、前記
循環往路と前記各ヘッドユニットのインク供給口の間を
連通する複数の供給路と、前記各ヘッドユニットのイン
ク排出口と前記循環往路の間を連通する複数の排出路
と、前記インクタンクに蓄えられたインクを前記循環往
路に給送すると共に、前記各ヘッドユニットを経由して
前記循環復路から前記インクタンクにインクを回収し
て、インクを循環させるインク循環機構とを備えること
を特徴とする。

【０００９】この発明によれば、パージ動作を行う場合
に、インクタンクに蓄えられたインクは、インク循環機
構により循環往路に給送され、複数の供給路を通って各
ヘッドユニットに到達する。そして、それぞれのヘッド
ユニットの共通のマニホールドから圧力室を介して複数
のノズルにインクが分配供給され、気泡や固形物をイン
クと共に外部に排出する。その後、残りのインクは複数
の排出路を通って循環復路に流れ込み、最終的にはイン
ク循環機構によりインクタンクに回収される。

【００１０】従って、前述のようにインクが循環するこ
とにより、それぞれのヘッドユニットにインクを供給す
る際に、流路抵抗の違いの影響を受けにくく、均一なイ
ンク量でパージが行われることになる。特に、各ヘッド
ユニットには並列にインクが流れ込むため、流路抵抗が
大きいマニホールド等を何回も通りパージの際のインク
圧力を低下させる事態を避けられる。これにより、イン
クを無駄に消費することなく、多数のノズルに対する適
切なパージ動作が実行される。

【００１１】請求項２に記載のインクジェットプリンタ
は、請求項１に記載のインクジェットプリンタにおい
て、前記インク循環機構は、前記循環復路から回収され
たインクを蓄え、前記インクタンクに連通されるサブタ
ンクと、前記インクタンクと前記サブタンクとの間のイ
ンク流路を開閉制御する第１のバルブと、前記サブタン
クと前記循環復路との間のインク流路を開閉制御する第
２のバルブと、前記インクタンクに蓄えられたインクを
加圧して前記循環往路に圧送する加圧手段とを含むこと
を特徴とする。

【００１２】この発明によれば、パージ動作を行う場合
に、第1のバルブを閉じて、第２のバルブを開いてお
き、インクタンク内のインクを加圧手段により加圧する
と、インクが循環往路に圧送されて、各ヘッドユニット
を経由してサブタンクに回収される。そして、第２のバ
ルブを閉じて、第1のバルブを開くと、サブタンクのイ
ンクがインクタンクに回収される。

【００１３】従って、インクは各ヘッドユニットに円滑
に供給されると共に、いったんサブタンクに蓄えるた
め、インクの供給と回収を効率的に行いつつ、前述した
パージ動作が実行される。

【００１４】請求項３に記載のインクジェットプリンタ
は、請求項２に記載のインクジェットプリンタにおい
て、前記循環往路と前記循環復路を直接連通するインク
流路を設け、該インク流路を開閉制御する第３のバルブ
を、更に備えることを特徴とする。

【００１５】この発明によれば、第３のバルブを閉じる
と、前述のようにインクが循環してパージ動作が行われ
るが、第３のバルブを開くと、インクは循環往路から直
接循環復路に抜けて流れるようになる。

【００１６】従って、循環往路や循環復路に存在する気
泡や不要物は、インク流路のサイズが小さい各ヘッドユ
ニットとは異なるルートを経由して流してしまうことが
でき、より状態の良好なインクを用いてパージ動作を行
うことができる。

【００１７】請求項４に記載のインクジェットプリンタ
は、請求項３に記載のインクジェットプリンタにおい
て、前記第1のバルブと前記第３のバルブを閉じ、前記
第２のバルブを開いた状態で、前記加圧手段によりイン
クを圧送して前記インクタンクから前記サブタンクにイ
ンクを循環させる第１の工程と、前記第1のバルブを閉
じ、前記第２のバルブと前記第３のバルブを開いた状態
で、前記加圧手段によりインクを圧送して前記インクタ
ンクから前記サブタンクにインクを循環させる第２の工
程と、前記第１のバルブを開き、前記第２のバルブを閉
じた状態で、前記サブタンクから前記インクタンクにイ
ンクを回収する第３の工程とを含むパージ動作を実行す
ることを特徴とする。

【００１８】この発明によれば、インクジェットプリン
タにおけるパージ動作の実行が開始されると、インクを
循環させるための加圧手段による圧送が行われる。この
とき、第1のバルブと第３のバルブを閉じ、第２のバル
ブを開いて行うと工程と、第1のバルブを閉じ、第２の
バルブと第３のバルブを開いて行う工程の２種の制御が
適宜に行われる。最終的には、第１のバルブを開き、第
２のバルブを閉じて、サブタンクからインクタンクにイ
ンクが回収される。

【００１９】従って、循環往路と循環復路から気泡や不
要物を取り除き、各ヘッドユニット間で均一なインク量
を用いてパージ動作を行った後、用いたインクを回収す
るという一連の制御手順を簡易に行わせることができ
る。

【００２０】請求項５に記載のインクジェットプリンタ
は、請求項１から請求項４の何れかに記載のインクジェ
ットプリンタにおいて、前記複数の供給路のそれぞれ
に、インクを通過させ不要物を除去するフィルタが設け
られていることを特徴とする。

【００２１】この発明によれば、インクを循環させ、各
ヘッドユニットに供給するに際し、インクをフィルタに
通して、気泡や固形物などの不要物を予め除去してお
く。

【００２２】従って、各ヘッドユニットに対し、不要物
の混入したインクを流し込むことがなく、ノズルの目詰
まり等が防止される。

【００２３】請求項６に記載のインクジェットプリンタ
は、請求項１から請求項５の何れかに記載のインクジェ
ットプリンタにおいて、前記供給路の前記循環往路側の
連結点から前記排出路の前記循環復路側の連結点に至る
流路におけるインクに対する流路抵抗を、前記ヘッドユ
ニットが前記インクタンクと近接して配置される場合は
大きくし、遠方に配置される場合は小さくすることを特
徴とする。

【００２４】この発明によれば、パージ動作を行う場合
に、インクタンクから給送されたインクが循環往路から
インクタンクに近接配置されたヘッドユニットに流れ込
むときは、大きな流路抵抗で循環復路側に到達し、イン
クタンクの遠方に配置されたヘッドユニットに流れ込む
ときは、小さな流路抵抗で循環復路側に到達する。

【００２５】従って、パージ動作に伴うインクの循環に
おいて、各ヘッドユニットの配置と構造で定まる流路抵
抗のばらつきを、減少させるようにインク流路の流路抵
抗を調整するので、各ヘッドユニットで用いるインク量
が均一化され、パージ時のインクの無駄な消費を避ける
ことができる。

【００２６】請求項７に記載のインクジェットプリンタ
は、請求項６に記載のインクジェットプリンタにおい
て、前記複数のヘッドユニットは何れも同一構造であっ
て、前記供給路の前記流路抵抗と前記排出路の前記流路
抵抗の和を、前記ヘッドユニットが前記インクタンクと
近接して配置される場合は大きくし、遠方に配置される
場合は小さくすることを特徴とする。

【００２７】この発明によれば、同一構造のヘッドユニ
ットに対するパージ動作を行う場合に、インクタンクに
近接配置されたヘッドユニットに流れ込むときは、流路
抵抗の大きい供給路及び排出路を通過し、インクタンク
の遠方に配置されたヘッドユニットに流れ込むときは、
流路抵抗の小さい供給路及び排出路を通過しで循環復路
側に到達する。

【００２８】従って、パージ動作に伴うインクの循環に
おいて、各ヘッドユニットの配置で定まる流路抵抗のば
らつきを、減少させるように供給路と排出路の流路抵抗
を調整するので、各ヘッドユニットで用いるインク量が
均一化され、パージ時のインクの無駄な消費を避けるこ
とができる。

【００２９】請求項８に記載のインクジェットプリンタ
は、請求項７に記載のインクジェットプリンタにおい
て、前記インクタンクに最も近接して配置される第１の
ヘッドユニットから順次遠方に離れて配置される第２乃
至第ｎのヘッドユニットのｎ個のヘッドユニットを備
え、隣接するヘッドユニット間で、前記供給路の前記循
環往路側の連結点の間の前記流路抵抗をａ、前記排出路
の前記循環復路側の連結点の間の前記流路抵抗をｂとし
て一致させ、各ヘッドユニットを配置すると共に、第１
乃至第ｎのヘッドユニットに対する前記供給路の前記流
路抵抗と前記排出路の前記流路抵抗の和をそれぞれＲ1
乃至Ｒnとするとき、Ｒ1乃至Ｒn-1の中の任意の流路抵
抗Ｒiが、 Ｒi ＝ （ｎ−ｉ）（ａ＋ｂ） ＋ Ｒi+1 の関係を満足することを特徴とする。

【００３０】この発明によれば、１からｎの順でインク
タンクから徐々に離れて配置されるｎ個の同一構造のヘ
ッドユニットに対するパージ動作を行う場合に、ｉ番目
のヘッドユニットにインクが流れ込むとき、その供給路
と排出路の流路抵抗の和が上式の関係を満たすように設
計されている。

【００３１】従って、どのヘッドユニットにインクを供
給する場合であっても、インクの循環に伴うトータルの
流路抵抗は一定値に保たれるので、流路抵抗が異なるこ
とによる圧力の変動に起因して、供給されるインク量の
不均一が生じることのないパージ動作が行われ、インク
の無駄を最小限に抑えることができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、そ
れぞれ複数のノズルを有するヘッドユニットを４つ設け
て構成されたインクジェットプリンタに対して、本発明
を適用した場合の実施の形態について説明する。

【００３３】図１は、本発明の実施形態に係るインクジ
ェットプリンタの全体構成を示す図である。図１に示す
インクジェットプリンタは、４つのヘッドユニット１
１、１２、１３、１４と、各ヘッドユニット１１乃至１
４にそれぞれ対応する４つの供給路２１、２２、２３、
２４と、４つの排出路３１、３２、３３、３４と、循環
往路４と、循環復路５と、インクタンク６と、サブタン
ク７と、空気ポンプ８と、第１バルブ４１と、第２バル
ブ４２とを備えている。

【００３４】図１の構成において、各ヘッドユニット１
１乃至１４は、それぞれ共通のマニホールドと複数の圧
力室及び複数のノズルを備えている。このように４つの
ヘッドユニット１１乃至１４を設けることは、１つのヘ
ッドユニットに多数のノズルや圧力室を設けるよりも、
製造上の歩留まりが向上する点で有利な構成である。な
お、本実施形態においては、ヘッドユニット１１乃至１
４が何れも同一構造である場合について説明を行う。

【００３５】ここで、図２及び図３により、ヘッドユニ
ット１１の構造について、より詳しく説明する。なお、
ヘッドユニット１２乃至１４の場合もヘッドユニット１
１と同様であるため、代表してヘッドユニット１１につ
いて説明する。

【００３６】図２は、ヘッドユニット１１の分解斜視図
である。図２に示すように、ヘッドユニット１１は、キ
ャビティプレート１０１と、ノズルプレート１０２と、
圧電素子１０３と、ダイヤフラム１０４を接着して一体
化したものである。

【００３７】キャビティプレート１０１には、側壁で仕
切られた複数の圧力室１０５が形成され、それぞれ共通
のマニホールド１０９に連通しインクが流れ込むように
なっている。そして、それぞれの圧力室１０５は、ノズ
ルプレート１０２に形成された複数のノズル１０６に連
通し、各圧力室１０５にて加圧されたインクは、各ノズ
ル１０６から吐出されるようになっている。

【００３８】また、キャビティプレート１０１上部の開
口側の全体を覆って、ダイヤフラム１０４が接合され、
更にその上部には圧電素子１０３が接合されている。圧
電素子１０３とダイヤフラム１０４には、マニホールド
１０９上部において、供給口１０７と排出口１０８が形
成されている。そして、供給口１０７が前述の供給路２
１に、排出口１０８が前述の排出路３１にそれぞれ連通
され、マニホールド１０９がインクの循環路の一部とな
るよう構成されている。

【００３９】なお、図２では、簡単のため、ヘッドユニ
ット１１に圧力室１０５とノズル１０６がそれぞれ１２
個づつ設けらているが、実際には、より多数の圧力室１
０５とノズル１０６を設けてヘッドユニット１１を構成
することが可能である。

【００４０】図３（ａ）は、ヘッドユニット１１のＸ−
Ｘ断面図である。下部のキャビティプレート１０１の上
面側に、圧電素子１０３が桁部をキャビティプレート１
０１の各側壁に重なるよう配置され、間にダイヤフラム
１０４が挟まる構造となっている。また各圧力室１０５
の上部には、圧電素子１０３の内部電極１１０を埋め込
んだ桁部が重なる配置となっている。なお、圧電素子１
０３の少なくとも桁部はそれぞれ分極が施されており、
本実施形態では各桁部が図３（ａ）の図面下向きの方向
に分極がなされている。

【００４１】そして、図示しない駆動回路により、前記
桁部にその分極方向と同方向の電界がかかるように、内
部電極１１０に駆動電圧を印加すると、図３（ｂ）に示
すように、ダイヤフラム１０４の各圧力室１０５の上部
を下に凸状に変形させる。これにより、各圧力室１０５
の容積を減少させ、インクの圧力を上昇させることがで
き、その結果、各ノズル１０６からインクを吐出させる
ことができる。

【００４２】なお、パージ動作時には、圧電素子１０５
の駆動は行われずに、供給口３１を介して強制的に供給
される大量のインクの一部が、各圧力室１０５を経由し
て各ノズル１０６から気泡や固形物と共に排出される。
このとき、各ノズル１０６の外部に、メインテナンスペ
ーパー等を設置して、排出されたインクを拭き取るよう
にしてもよい。

【００４３】さて、図１において、インクタンク６は各
ヘッドユニット１１乃至１４による印字やパージ動作の
際に使用するインクを蓄える容器である。インクタンク
６は、連結される循環往路４にインクを供給すると共
に、第１バルブ４１を介してサブタンク７に連通され、
循環したインクをここから回収する。

【００４４】空気ポンプ８は、インクタンク６に接続さ
れ、インクタンク６の上部の空気層を加圧する加圧手段
である。空気ポンプ８による加圧を行うと、インクタン
ク６内のインクの圧力が高まり、循環往路４にインクが
圧送されてインクの循環が行われる。

【００４５】循環往路４は、インクタンク６から圧送さ
れるインクが循環する流路であり、各ヘッドユニット１
１乃至１４にインクを供給するため、各供給路２１乃至
２４にそれぞれ連通されている。循環往路４から各供給
路２１乃至２４が連通される連結点までは、供給路２
１、２２、２３、２４の順でインクタンク６から遠ざか
っていくような配置となっている。

【００４６】循環復路５は、各ヘッドユニット１１乃至
１４から排出されたインクを再び循環させる流路であ
り、各排出路３１乃至３４にそれぞれ連通されている。
循環復路５から各排出路３１乃至３４が連通される連結
点までは、循環往路４の場合と同様、排出路３１、３
２、３３、３４の順でインクタンク６から遠ざかってい
く配置となっている。また、循環復路５は、第２バルブ
４２を介してサブタンク７に連通されている。

【００４７】サブタンク７は、各ヘッドユニット１１乃
至１４を経由して循環されたインクをいったん蓄えてお
く容器である。そして、適宜のタイミングにて第１バル
ブを介して、サブタンク７に蓄えられたインクがインク
タンク６に戻され、再度の循環に供される。

【００４８】前述したように、第１バルブ４１はインク
タンク６とサブタンク７の間に、第２バルブ４２は循環
復路５とサブタンク７の間にそれぞれ挿入され、インク
を通過あるいは遮断することができ、図示しない制御手
段により開閉が制御される。

【００４９】このように構成されたインクジェットプリ
ンタにおいて、パージ動作を実行する場合の手順を説明
する。

【００５０】まず、前記制御手段により、第１バルブ４
１を閉じ、第２バルブ４２を開いた状態とする。これに
より、インクタンク６から循環復路５側へのインクの逆
流を防いで、インクを循環させる方向が定まる。

【００５１】そして、この状態で空気ポンプ８を作動さ
せて、インクタンク６内のインクを加圧し、インクを循
環往路４に圧送する。その後、インクは各供給路２１乃
至２４を経て、各ヘッドユニット１１乃至１４に到達
し、前述のようにノズル１０６から一部のインクが排出
される。残りのインクは、各排出路３１乃至３４を経
て、循環復路５を通過し、第２バルブ４２を介してサブ
タンク７に回収される。このようにして、インクタンク
６からサブタンク７に至るインクの循環が行われる。

【００５２】その後、適当なタイミングで、前記制御手
段により第１バルブ４１を開き、第２バルブ４２を閉じ
た状態として、開閉の状態が切り換えられる。すると、
前述のようなインクの循環は停止して、サブタンク７に
回収されたインクが、第１バルブ４１を介してインクタ
ンク６に流れ込む。そのため、消費したインクを再度使
用することが可能となる。

【００５３】なお、図１に示す構成では、空気ポンプ８
を用いてインクタンク６内の空気を加圧することにより
インクを循環させるが、加圧を行わず、例えば歯車ポン
プやチューブポンプ等でインクを強制的に循環させてイ
ンク循環機構を構成してもよい。

【００５４】次に、本実施形態に係るインクジェットプ
リンタにおいて、インクを循環させる際の、インクに対
する流路抵抗について説明する。前述のパージ動作を最
適に行うためには、各ヘッドユニット１１乃至１４に供
給されるインク量をほぼ等しくする必要がある。以下で
は、各ヘッドユニット１１乃至１４の間で、流れるイン
ク量を等しくするための流路抵抗の設計条件について説
明する。

【００５５】ここで、流路の流路抵抗をＲ（kgf・s/cm
5）、単位時間あたりの流量をＱ（cc/s）、圧力損失を
ΔＰ（kgf/cm2）としたとき、これらの間には、

【数２】ΔＰ＝ＱＲ の関係が成り立つ。また、流路抵抗Ｒは、流路長に比例
する。このように、流路抵抗は、これらの点で電気抵抗
と同様の性質がある。

【００５６】図４は、本実施形態に係るインクジェット
プリンタのインク流路を等価な電気回路に置き換えて示
す図である。図４では、圧力を電圧に、インク流を電流
に、流路抵抗を電気抵抗に、それぞれ置き換えている。

【００５７】図４において、空気ポンプ８により、イン
クに圧力Ｖが加えられたとき、各ヘッドユニット１１乃
至１４を流れるインク流が、何れも等しくｉとなる条件
を求める。このとき、インクタンク６から供給されるト
ータルのインク流は４ｉとなる。また、ヘッドユニット
１１乃至１４は同一構造であるため、供給路２１乃至２
４から排出路３１乃至３４までの流路抵抗を、何れもｃ
とおく。

【００５８】そして、循環往路４では、供給路２１への
連結部分から供給路２２への連結部分までの流路抵抗を
ａとし、同様に、供給路２２への連結部分と供給路２３
への連結部分との間の流路抵抗、供給路２３への連結部
分と供給路２４への連結部分との間の流路抵抗は、何れ
もａに一致させるようにする。また、循環復路５では、
排出路３１との連結部分から排出路３２への連結部分ま
での流路抵抗をｂとし、同様に、排出路３２への連結部
分と排出路３３への連結部分との間の流路抵抗、排出路
３３への連結部分と排出路３４への連結部分との間の流
路抵抗は、何れもｂに一致させるようにする。

【００５９】更に、ヘッドユニット１１に対して、供給
路２１の流路抵抗と排出路３１の流路抵抗の和をＲ１と
表す。同様に、ヘッドユニット１２に対して、供給路２
２の流路抵抗と排出路３２の流路抵抗の和をＲ２と表
し、ヘッドユニット１３に対して、供給路２３の流路抵
抗と排出路３３の流路抵抗の和をＲ３と表し、ヘッドユ
ニット１４に対して、供給路２４の流路抵抗と排出路３
４の流路抵抗の和をＲ４と表す。

【００６０】以上の各値を用いて、図４の回路方程式を
立てると、次のようになる。

【００６１】

【数３】 （Ｒ１＋ｃ）ｉ ＝ ３ａｉ＋（Ｒ２＋ｃ）ｉ＋３ｂｉ （Ｒ２＋ｃ）ｉ ＝ ２ａｉ＋（Ｒ３＋ｃ）ｉ＋２ｂｉ （Ｒ３＋ｃ）ｉ ＝ ａｉ＋（Ｒ４＋ｃ）ｉ＋ｂｉ 数３の方程式から、更に次の式が導かれる。

【００６２】

【数４】Ｒ１ ＝ ３（ａ＋ｂ）＋Ｒ２ Ｒ２ ＝ ２（ａ＋ｂ）＋Ｒ３ Ｒ３ ＝ （ａ＋ｂ）＋Ｒ４

【００６３】従って、前記流路抵抗Ｒ１乃至Ｒ４を数４
の関係を満たすように設計することにより、各ヘッドユ
ニット１１乃至１４に流れるインク流ｉを等しくするこ
とができる。

【００６４】なお、本実施形態では、ヘッドユニットを
４つ設ける構成としたので、数４の３式を満足させれば
よいが、より一般的に、ｎ個のヘッドユニットを設ける
構成とした場合を考える。このとき、前述したように、
供給路への接続部分の流路抵抗が隣合うものどうし全て
ａ、排出路への接続部分の流路抵抗が隣合うものどうし
全てｂとなることを前提として、１からＮ−１までの範
囲の任意のｉに対し、次の式が導かれる。

【００６５】

【数５】Ｒi ＝ （ｎ−ｉ）（ａ＋ｂ） ＋ Ｒi+1

【００６６】ただし、数５において、Ｒiはｉ番目のヘ
ッドユニットについての供給路と排出路の流路抵抗の和
である。数５を満足させて複数のヘッドユニットを並べ
れば、何個ヘッドユニットがある場合であっても、全て
のヘッドユニットに、均一なインク流ｉを流し込むこと
ができる。

【００６７】なお、本実施形態に係るインクジェットヘ
ッドにおいて、より簡易に本発明の効果を達成するため
には、数４に代えて、Ｒ１乃至Ｒ４をそれぞれ次に示す
関係を満足させるように設計してもよい。

【００６８】

【数６】Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３＞Ｒ３

【００６９】すなわち、各ヘッドユニット１１乃至１４
を、インクタンク６に近接して配置されるものほど、供
給路と排出路の流路抵抗の和が大きくなるようにするも
のである。この場合には、各ヘッドユニットに流れ込む
インク流ｉは必ずしも一致せず、数４を満足させる場合
と同等の効果は得られないが、例えばＲ１乃至Ｒ３を同
一に設計する場合に比べれば、よりインク流ｉの差が減
少する方向になるため、より良好なパージ動作を行うこ
とができる。

【００７０】なお、ｎ個のヘッドユニットを設ける構成
の場合であっても、基本的に数６の関係は変わらず、単
に番号の小さいヘッドユニットほど、すなわちインクタ
ンク６に近接配置されたヘッドユニットほど、供給路と
排出路の流路抵抗の和が大きくなるように設計すればよ
い。

【００７１】以上のように、数５又は数６を満足させて
インク流路を設計し、インクジェットプリンタを構成す
ることにより、パージ動作時に各ヘッドユニットに供給
されるインク量を均一あるいはほぼ均一にすることがで
きるので、各ノズル１０６から外部に排出するインク圧
を一定にでき、概ね同量のインクを用いてパージ動作が
行われる。また、ヘッドユニットの数をより増加してイ
ンクジェットプリンタを構成した場合には、それぞれの
インク量を均一にする必要性は一層高まるので、本発明
を適用することにより更に顕著な効果が得られる。

【００７２】なお、それぞれ同一の構造ではない複数の
ヘッドユニットを用いる場合には、流路抵抗Ｒ１乃至Ｒ
４に、それぞれのヘッドユニット自体の流路抵抗を加え
て、数５又は数６を満足させることにより、前述同様の
効果が得られる。

【００７３】更に、数５又は数６に関係を満足しない場
合であっても、図１のようなインク流路を用いてインク
ジェットプリンタを構成すれば、各ヘッドユニット１１
乃至１４のインク流を、ある程度均一にすることが可能
である。すなわち、図１の構成においては、循環往路４
から、並列に供給路２１乃至２４を介して、各ヘッドユ
ニット１１乃至１４を経由し、更に排出路３１乃至３４
を介して、循環復路５に達するので、複数のヘッドユニ
ットを直列に通過してインクが循環することはない。イ
ンクタンク６から各供給路２１乃至２４に至るまでに通
過する循環往路４の長さは各ヘッドユニット１１乃至１
４毎に異なるが、この循環往路４の流路抵抗が、各ヘッ
ドユニット１１乃至１４のマニホールド１０９などと比
べ、はるかに小さくなるよう設計するのは可能である。
よって、インク循環の際のトータルの流路抵抗に与える
影響は小さく、各ヘッドユニット１１乃至１４をそれぞ
れ経由する場合のトータルの流路抵抗の違いはそれほど
大きくならない。そのため、図１に示す構成を採用した
インクジェットプリンタにおいては、各ヘッドユニット
１１乃至１４のインク量をある程度均一にする効果が得
られる。

【００７４】次に、本発明の実施形態に対する種々の変
形例について説明する。

【００７５】（第１の変形例）図５に示す第１の変形例
は、前記実施形態に係るインクジェットプリンタにおけ
る循環往路４から循環復路５に直接インクを流せるよう
にし、その間に第３バルブ４３を設ける構成としたもの
である。

【００７６】図５の全体構成において、各ヘッドユニッ
ト１１乃至１４、各供給路２１乃至２４、各排出路３１
乃至３４、インクタンク６、サブタンク７、空気ポンプ
８、第１バルブ４１、第２バルブ４２については、図１
の実施形態の場合と同様であるので説明を省略する。

【００７７】図５に示す構成では、循環往路４と循環復
路５が、図１に示す全体構成とは異なり、ヘッドユニッ
ト１１乃至１４を経由せずにインクを通過させるための
流路が設けられ、その間に第３バルブ４３が接続される
構成になっている。そして、第３バルブ４３も、第１バ
ルブ４１、第２バルブ４２と同様、図示しない制御手段
により開閉が制御される。第３バルブ４３を開いた状態
にすることにより、各ヘッドユニット１１乃至１４を経
由しない場合であっても、インクを循環させることが可
能となる。

【００７８】図５に示す構成を備えるインクジェットプ
リンタでは、循環往路４に存在する気泡や固形物を、第
３バルブを開いて、直接循環復路５に通過させ、サブタ
ンク７の側にインクと共に流し込むことができる。すな
わち、各ヘッドユニット１１乃至１４には、これらの気
泡や固形物が流れ込みにくくなるため、より良好な状態
のインクを用いてパージ動作を行うことが可能となる。

【００７９】（第２の変形例）図６に示す第２の変形例
は、図５の第１の変形例によるインクジェットプリンタ
に対し、各ヘッドユニット１１乃至１４の供給路の途中
に、フィルタ５１乃至５４を設ける構成としたものであ
る。なお、それ以外の構成については、図５に示す構成
と同様である。

【００８０】図６に示す構成では、循環往路４から各ヘ
ッドユニット１１乃至１４にインクが循環するに先立っ
て、フィルタ５１乃至５４を通り、インクのみが通過す
るが、気泡や固形物などの不要物は除去される。これに
より、不要物の少ない状態の良好なインクを、各ヘッド
ユニット１１乃至１４に供給することができるため、各
ノズル１０６の目詰まりや吐出不良を、起こりにくくす
ることができる。

【００８１】次に、図５又は図６に示す全体構成による
インクジェットプリンタにおいて、パージ動作を実行す
る場合の手順を説明する。

【００８２】まず、図示しない制御手段により、第１バ
ルブ４１を閉じ、第２バルブ４２と第３バルブ４３を開
いた状態とする。この状態で空気ポンプ８を作動させ、
インクタンク６内のインクを加圧し、循環往路４にイン
クを圧送する。これにより、インクは、各ヘッドユニッ
ト１１乃至１４を経由する流路と、循環往路４から直接
循環復路５に流れる流路の何れかでサブタンク７に至
る。このとき、循環往路４から直接循環復路５に流れる
場合は、流路が太く流れやすいため、循環往路４に存在
する気泡や固形物があると、インクと共にその大部分が
直接循環復路５に抜けて、サブタンク７に流れ込む。

【００８３】次いで、前記制御手段により、第１バルブ
４１と第２バルブ４２は状態を維持し、第３バルブ４３
を閉じた状態に切り換える。すると、循環するインク
は、各ヘッドユニット１１乃至１４の何れかを経由して
流れ、前述のように複数のノズル１０６から、一部のイ
ンクを排出して、残りのインクが循環復路５を通ってサ
ブタンク７に回収される。

【００８４】次いで、前記制御手段により、第１バルブ
４１と第２バルブ４２は状態を維持し、第３バルブ４３
を再び開いた状態に切り換える。これにより、パージ動
作により循環復路５に排出されたインクを、残存する気
泡や固形物と共に、より大きな流量でサブタンク７に流
し込むことができる。

【００８５】最後に、適当なタイミングで、前記制御手
段により第１バルブ４１を開き、第２バルブ４２を閉じ
た状態に切り換える。すると、前述のようなインクの循
環は停止して、サブタンク７に回収されたインクが第１
バルブ４１を介してインクタンク６に流れ込む。そのた
め、消費したインクを再度使用することが可能となる。

【００８６】以上のような手順でパージ動作を適宜行わ
せることにより、各ヘッドユニット１１乃至１４のそれ
ぞれのノズル１０６からの吐出状態を維持、回復させる
ことができる。この際、各ヘッドユニット１１乃至１４
の間では、使用されるインク量を均一にできるので、無
駄なくインクが使用されると共に、全てのノズル１０６
に十分にインクを供給して最適なパージ動作が行われ
る。

【００８７】なお、以上述べた手順に限らず、第３バル
ブ４３を開いて行うパージ動作と、第３バルブ４３を閉
じて行うパージ動作を適宜組み合わせることで、循環往
路４、循環復路５、各マニホールド１０９内の気泡や固
形物を排除できる手順であれば、よい。

【００８８】以上説明した実施形態では、各ヘッドユニ
ット１１乃至１４が物理的に別れている場合について説
明したが、一体化されたヘッドユニットにおいて、マニ
ホールド等のインク流路を分割して形成し、それぞれの
インク流路から複数の圧力室、ノズルにインクを分配供
給するように構成されたインクジェットプリンタに対し
ても、本発明を適用することが可能である。

【００８９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、各ヘッ
ドユニットに並列にインクが流れ込むので、流路抵抗の
違いに影響されにくく、各ノズルでは、均一なインク量
を用いてパージが行われる。よって、インクを無駄に消
費せず、全てのノズルに対する適切なパージ動作が実行
でき、吐出不良が少なく経済的なインクジェットプリン
タを提供できる。

【００９０】請求項２に記載の発明によれば、インクの
各ヘッドユニットに対する供給と回収を効率的に行いつ
つ、前述したパージ動作を実行できるので、吐出不良が
少なく経済的で、パージ動作の制御が容易なインクジェ
ットプリンタを提供できる。

【００９１】請求項３に記載の発明によれば、循環往
路。循環復路に存在する気泡や不要物を容易に排除し
て、状態の良好なインクを用いてパージ動作を実行でき
るので、一層吐出不良が少なく経済的なインクジェット
プリンタを提供できる。

【００９２】請求項４に記載の発明によれば、パージ動
作に伴う一連の制御手順を効率的にに行わせることがで
き、簡易かつ迅速に前述のパージ動作を実行させること
ができる。

【００９３】請求項５に記載の発明によれば、フィルタ
により、気泡や固形物などの不要物が予め除去されるの
で、ノズルの目詰まりが有効に防止でき、信頼性の高い
インクジェットプリンタを提供できる。

【００９４】請求項６に記載の発明によれば、パージ動
作に伴い、各ヘッドユニットの配置と構造で定まる流路
抵抗のばらつきを減少させるよう、流路抵抗を調整する
ので、インクを無駄に消費することなく適切なパージ動
作が実行でき、高性能かつ経済的なインクジェットプリ
ンタを提供できる。

【００９５】請求項７に記載の発明によれば、同一構造
のヘッドユニットに対し、各ヘッドユニットの配置で定
まる流路抵抗のばらつきを減少させるよう、流路抵抗を
調整するので、インクを無駄に消費することなく適切な
パージ動作が実行でき、高性能かつ経済的で、構成のシ
ンプルなインクジェットプリンタを提供できる。

【００９６】請求項８に記載の発明によれば、全てのヘ
ッドユニットにインクを供給する際に、インクに対する
トータルの流路抵抗を一定値に保つよう流路抵抗を調整
するので、各ヘッドユニットに対し正確に均等なパージ
動作を、インクの無駄を最小限に抑えつつ行い、一層高
性能で経済的なインクジェットプリンタを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットプリン
タの全体構成図である。

【図２】本発明の実施形態に係るヘッドユニットの分解
斜視図である

【図３】本発明の実施形態に係るヘッドユニットの図２
のＸ−Ｘ断面図であり、（ａ）が圧電素子に駆動電圧を
印加しない場合、（ｂ）が圧電素子に駆動電圧を印加し
た場合の図である。

【図４】本発明の実施形態に係るインクジェットプリン
タのインク流路を等価な電気回路で置き換えて示す図で
ある。

【図５】本発明の実施形態に係るインクジェットプリン
タの第１の変形例を示す全体構成図である。

【図６】本発明の実施形態に係るインクジェットプリン
タの第２の変形例を示す全体構成図である。

【符号の説明】

４…循環往路 ５…循環復路 ６…インクタンク ７…サブタンク ８…空気ポンプ １１、１２、１３、１４…ヘッドユニット ２１、２２、２３、２４…供給路 ３１、３２、３３、３４…排出路 ４１…第１バルブ ４２…第２バルブ ４３…第３バルブ ５１、５２、５３、５４…フィルタ １０１…キャビティプレート １０２…ノズルプレート １０３…圧電素子 １０４…ダイヤフラム １０５…圧力室 １０６…ノズル １０７…供給口 １０８…排出口 １０９…マニホールド １１０…内部電極

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク供給口とインク排出口に連通する
   共通のマニホールドから複数のノズルにそれぞれ圧力室
   を介してインクを分配供給するヘッドユニットを複数個
   備えるインクジェットプリンタであって、 前記各ヘッドユニットに供給するインクを蓄えるインク
   タンクと、 前記インクタンクに連結され、前記各ヘッドユニットに
   供給されるインクが循環する流路となる循環往路と、 前記各ヘッドユニットから排出されるインクが循環する
   流路となる循環復路と、 前記循環往路と前記各ヘッドユニットのインク供給口の
   間を連通する複数の供給路と、 前記各ヘッドユニットのインク排出口と前記循環往路の
   間を連通する複数の排出路と、 前記インクタンクに蓄えられたインクを前記循環往路に
   給送すると共に、前記各ヘッドユニットを経由して前記
   循環復路から前記インクタンクにインクを回収して、イ
   ンクを循環させるインク循環機構と、 を備えることを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 【請求項２】 前記インク循環機構は、 前記循環復路から回収されたインクを蓄え、前記インク
   タンクに連通されるサブタンクと、 前記インクタンクと前記サブタンクとの間のインク流路
   を開閉制御する第１のバルブと、 前記サブタンクと前記循環復路との間のインク流路を開
   閉制御する第２のバルブと、 前記インクタンクに蓄えられたインクを加圧して前記循
   環往路に圧送する加圧手段と、 を含むものである請求項１に記載のインクジェットプリ
   ンタ。
3. 【請求項３】 前記循環往路と前記循環復路を直接連通
   するインク流路を設け、該インク流路を開閉制御する第
   ３のバルブを、更に備え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。
4. 【請求項４】 前記第1のバルブと前記第３のバルブを
   閉じ、前記第２のバルブを開いた状態で、前記加圧手段
   によりインクを圧送して前記インクタンクから前記サブ
   タンクにインクを循環させる第１の工程と、 前記第1のバルブを閉じ、前記第２のバルブと前記第３
   のバルブを開いた状態で、前記加圧手段によりインクを
   圧送して前記インクタンクから前記サブタンクにインク
   を循環させる第２の工程と、 前記第１のバルブを開き、前記第２のバルブを閉じた状
   態で、前記サブタンクから前記インクタンクにインクを
   回収する第３の工程と、 を含むパージ動作を実行することを特徴とする請求項３
   に記載のインクジェットプリンタ。
5. 【請求項５】 前記複数の供給路のそれぞれに、インク
   を通過させ不要物を除去するフィルタが設けられている
   ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載
   のインクジェットプリンタ。
6. 【請求項６】 前記供給路の前記循環往路側の連結点か
   ら前記排出路の前記循環復路側の連結点に至る流路にお
   けるインクに対する流路抵抗を、前記ヘッドユニットが
   前記インクタンクと近接して配置される場合は大きく
   し、遠方に配置される場合は小さくすることを特徴とす
   る請求項１から請求項５の何れかに記載のインクジェッ
   トプリンタ。
7. 【請求項７】 前記複数のヘッドユニットは何れも同一
   構造であって、前記供給路の前記流路抵抗と前記排出路
   の前記流路抵抗の和を、前記ヘッドユニットが前記イン
   クタンクと近接して配置される場合は大きくし、遠方に
   配置される場合は小さくすることを特徴とする請求項６
   に記載のインクジェットプリンタ。
8. 【請求項８】 前記インクタンクに最も近接して配置さ
   れる第１のヘッドユニットから順次遠方に離れて配置さ
   れる第２乃至第ｎのヘッドユニットのｎ個のヘッドユニ
   ットを備え、隣接するヘッドユニット間で、前記供給路
   の前記循環往路側の連結点の間の前記流路抵抗をａ、前
   記排出路の前記循環復路側の連結点の間の前記流路抵抗
   をｂとして一致させ、各ヘッドユニットを配置すると共
   に、第１乃至第ｎのヘッドユニットに対する前記供給路
   の前記流路抵抗と前記排出路の前記流路抵抗の和をそれ
   ぞれＲ1乃至Ｒnとするとき、Ｒ1乃至Ｒn-1の中の任意の
   流路抵抗Ｒiが、 【数１】Ｒi ＝ （ｎ−ｉ）（ａ＋ｂ） ＋ Ｒi+1 の関係を満足することを特徴とする請求項７に記載のイ
   ンクジェットプリンタ。