JPS6325048A - インクジェット・ヘッドのパ−ジ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はインクジェット・プリンタ用インクジェット・
ヘッドから気泡及び不純物をパージ（浄化・除去）する
装置に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点１１個
或いは複数個のインクジェット・ヘッドを有し、インク
滴を紙或いは他の印刷媒体に噴射してグラフィック画像
や文章を記録するインクジェット・プリンタは近年径々
普及してきた。カラー画像を印刷する為には各々異なる
色のインクが供給される複数のインクジェット・ヘッド
を有するインクジェット・プリンタが用いられる。これ
らの色インクを単独で或いは合成して用いることにより
、印刷媒体上にカラー印刷する。このカラー印刷に必要
な色は総て、シアンとマゼンタとイエローの三原色のイ
ンクを合成して得られる。更に、文意の印刷或いは真の
４色印刷をするには黒インクも用いられる。

通常の構成では、印刷媒体は回転ドラムに巻き付けてあ
り、ドラムの回転軸方向に移動する可動キャリッジにイ
ンクジェット・ヘッドを取付けている。ヘッドに印刷媒
体上を走査させ、各ヘッドの外部噴射孔からインク滴を
噴射させて画像を形成する。適当な制御システムにより
インク滴の噴射とドラムの回転との同期がとられる。

インクジェット・ヘッドの１つの基本型では、インク滴
は必要に応じて形成される。典型的なエア・アシステツ
ド（空気、支援）ドロップ・オン・デマンド（以下ＡＡ
ＤＯＤと略す）型インクジェット・ヘッドはミウラ他に
よる米国特許第４，１０６，０３２号明細書に記載され
ている。このインクジェット・ヘッドは、内側の角型コ
ンパートメント及び外側のインク・コンパートメントか
ら成る２コンパートメント型インク室を有し、これら２
つのコンパートメントは断面積の小さい接続通路を介し
て互いに通じている。この外側のコンパートメントにイ
ンクが送られる。インク滴が必要になると、圧電結晶に
電気パルスが印加してこの結晶を圧縮させる。この結晶
は内側の角型コンパートメント内のインクと機械的に密
接しているので、圧力波がインク室内を伝播していく。

この圧力波に応じてインクは外側のインク・コンパート
メントからインク室壁のインク通路を通過して、インク
室壁の外側表面にある内部インク滴形成孔出口にインク
滴を形成する。このインク滴はインク滴形成孔・出口か
ら空気室を通過して、インクジェット・ヘッドの主外部
孔に向かって進む。この主外部孔は内部孔及び接続通路
と一直線上に並んでおり、インク滴を印刷媒体上に導く
、圧縮空気が空気室に送られ、略中心の揃った空気の流
れにインク滴を乗せて、この空気室を通過させる。この
空気の流れにより印刷媒体に向かうインク滴は加速され
、インク滴の噴射精度は向上する。

このようなインクジェット・ヘッドは非エア・アシステ
ツド型のインクジェット・ヘッドと同様に不純物により
すぐに目詰まりを起こし易い。また、インクジェット・
ヘッド内に気相があると、正常な動作が損なわれること
もなる。このような気泡及び不純物の侵入源も数多く考
えられる。例えば気相はインク孔通路を介してインク室
内のインクに侵入、するかもしれないし、また温度や圧
力の変化によってインクの中に発生することもありうる
。即ち、インクジェット・ヘッドを航空機で高空輸送／
出荷した場合や、高所で動作させた場合等が考えられる
。

インクジェット・ヘッドから気泡及び不純物を除去する
為に、従来様々な装置が開発されてきた。

、例えばヨシムラの米国特許第４，４６６．００５号明
細書に開示されているインクジェット・ヘッドの気相除
去システムは、インクジェット・ヘッドを駆動する圧電
結晶にいろいろな固定周波数及びいろいろな電圧のパー
ジ駆動信号を印加するものである。

この駆動信号により気相を揺さぶってインクジェット・
ヘッドから気泡を除去しやすくしている。

上記特許公報に記載された応用例では、パージ駆動信号
は１ｋｌｌｚと１２５ｋＨｚと４Ｈｚの３つの信号であ
る。

また、テクトロニソクス社（オレゴン州ビーバートン）
製インクジェット・プリンタ４６９２型にもこのような
階段的周波数のパージ信号を印加する技術が採られてい
る。この４６９２型ではインクジェット・ヘッドのイン
ク室から気泡を除去する為に、１５ｋＨｚと２０ｋＨｚ
と３０ｋ）Ｉｚのパージ信号を圧電結晶に印加している
。この４６９２型インクジエツト・プリンタでも、また
明らかに上述したヨシムラのシステムでも不純物は狭い
インク孔を通って排出される。この排出の際に不純物は
インク孔の目詰まりを起こし、インクジェット・ヘッド
を動作不能にしてしまう。気泡は自身の有する固有周波
数の圧力パルスを与えられると撮動するということが判
っている。また、このような撮動がインク室壁からの気
泡の遊離を促進するということも判っている。このこと
が記載されている例としては、１９８２年刊行のＮＡＳ
Ａ　Ｔｅｃｈ　Ｂｒ１ｅｆ　　（エヌエイエスエイ・チ
ク・ブリーフ）７巻２号第５３項の“液体中の気泡の音
響的除去方法”という記事、及び１９８３年７月刊行の
Ｊｅｔ　Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ
　Ｉｎｖｅｎ−ｔｉｏｎ　Ｒｅｐｏｒｔ　　（ジェット
推進研究所発明レポート）（ＮＰＯ−１５３３４１５０
４６）がある。ＮＡＳＡ　Ｔｅｃｈ　Ｂｒ１ｒｆの記事
ではインクジェット・ヘッドについて言及していないが
、液体槽から気泡を除去する方法が記載されている。こ
の方法によると、圧電制御発振器の発生する０、５〜４
０ｋＨｚの範囲の信号によりこの液体槽の気泡が一掃さ
れる。

別の従来例として、パンゲスの米国特許第４．５３３，
５６９号明細書には、ガラス製インクジェット・ノズル
の内面を化学溶液で浄化して気泡の付着を最小にし、ノ
ズルから気泡をパージしやすくしたインクジェット・ヘ
ッドが開示されている。

また、イサヤマの米国特許第４，５１８，９７４号明細
書には、空気とインクの境界面をノズル室内で一時的に
ノズル室内のインク供給側に引き込んで気泡を除去する
システムが開示されている。この境界面の引き込みが起
こると、ノズル内の気泡を大気中に排出することができ
る。他の従来例として、タザキの米国特許第４．５１８
．９７３号明細書には、ノズルから気泡と不純物を除く
為に、負圧のノズル孔出口から加える吸引復帰装置が開
示されている。

これらの従来例には全て数多くの限界がある。

動作中のインクジェット・ヘッドから気泡及び不純物を
除去する問題の他に、゛インクジェット・ヘッドに最初
にインクを充たす際、気泡をインクジェット・ヘッドに
侵入させないようにすることが困難であるという問題が
ある。テクトロニックス！！！　４６９２型インクジエ
ツト・プリンタで採られている如き通常の方法では、最
初次のようにインクジェット・ヘッドにインクを充填し
ている。始めに、インクジェット・ヘッドのインク室の
空気を抜いて真空状態にする。次にインク室内を水で見
たし、最後に水をインクと入れ換える。これらのインク
ジェット・ヘッドはミウラ他の米国特許第４．１０６，
０３２号明細書の如き典型的なダブル・コンパートメン
ト型インク室を有している。またこれらのインクジェッ
ト・ヘッドにはインクを充填するのに使う、角型インク
室と通じる供給口を設けている。インクの充填後、ネジ
を使ってこの供給口を閉じている。このインクジェット
・ヘッドのインク充填はインクジェット・プリンタから
インクジェット・ヘッドを取り外して行われ、特に時間
のかかる作業である。このようなインク充填作業中に角
型インク室内に存在する気泡を除去するのは特に困難で
あるということに留意すべきである。この方法の別の例
として、アンドウ他の米国特許第４．３８０．０１８号
明細書の第１３図及び第１４図にインク充填口を有する
２コンパートメント型インク室が開示されている。第１
３図の構成では外部コンパートメントと内部角型コンパ
ートメントとの間に通路を設けている。この通路はイン
ク充填口と通じており、インク充填後、このインク充填
口を閉じるのにネジが使用される。このインクジェット
・ヘッドの通常動作中、外部コンパートメントにインク
が供給される。第１４図の構成では外部コンパートメン
トと内部角型コンパートメント間の通路を取り除いてい
る。しかし、第１３図の場合と同様にインクジェット・
ヘッドの通常作業中インク充填口は閉じてあり、外部コ
ンパートメントにインクが供給される。

また、ドーリングの米国特許第４，３１２，０１０号明
細書には偏平な円錐形の単一コンパートメント型インク
室を有する非エア・アシステツド型インクジェット・ヘ
ッドが開示されている。このインク室の形状の為、イン
ク充瞑中に気泡はインクに包まれて円錐形インク室の先
端孔を介して外部に排出される。

このように、インクジェット・ヘッドにインクを充填し
たり、気泡及び不純物をパージする為の様々な方法が知
られているが、より改良された方法及び装置の実現が望
まれている。

本発明の目的はインクジェット・ヘッドから気泡及び不
純物をパージする改良された装置を提供することである
。

本発明の別の目的はインクジェット・プリンタからイン
クジェット・ヘッドを外すことなくインクジェット・ヘ
ッドのパージを行える装置を提供することである。

本発明の他の目的はパージ動作をするのに僅かな時間及
び僅かなインクしか要しないパージ装置を提供すること
である。

本発明の更に他の目的は、単一及び２コンパートメント
型インク室のインクジェット・ヘッドやＡＡＤＯＤ型及
び非ＡＡＤＯＤ型のインクジェット・ヘッドの双方を含
んだ様々なインクジェット・ヘッドに広く応用可能なイ
ンクジェット・ヘッドのパージ装置を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、インクジェット・ヘッドの最初の
インク充填、使用中のインクジェット・ヘッドのパージ
、及びインクジェット・ヘッドの保存等を容易にする為
にこのような作業中に発生する気泡を簡単に除去できる
インクジェット・ヘッドを提供することである。

〔発明の概要〕

本発明では様々な形式のインクジェット・ヘッドのイン
ク室から気泡及び不純物をパージする装置を開示してい
る。一般に、本発明のインクジェット・ヘッドはインク
供給通路からインクが供給されるインク室を有する。イ
ンク室内の印加された圧力パルスに応じて、インク室の
インク滴形成孔からインク滴を印刷媒体に向って噴射す
る。排出口が排出通路を介してインク室と通じている。

この排出通路は狭いインク滴形成孔出口とは離れている
。パージ動作中に気泡及び不純物はこの排出通路を通っ
て除去される。このパージ動作中には排出口は開かれて
いる。パージ動作が開始すると、インクはインク供給通
路から排出通路へと流れ、不純物及び気泡をインク室か
ら運び去る。

本発明をより具体的に述べると、インク供給口はインク
がインク室壁面に接しながらインク室に入るように配置
されている。それからこのインクはインク供給通路から
排出通路までインク室内を渦巻状の道筋を辿るように流
れる。このようにして、インク室壁から気泡及び不純物
を一掃する。

また、パージ中のインク室内のインクの流れ方をこの特
定態様にしたことにより、インクジェット・ヘッド内の
インクの停滞領域或いは低速領域を最小にしている。従
って、低動圧領域が最小となり、パージの効果が高めら
れる。また、インク供給口から排出口までのインク流は
狭い孔を通らないので、パージ中のインク室内のインク
の流速を増加できる。

本発明の他の側面として、パージ中にインク室内に送ら
れるインクの圧力を高くしてインクの流速を増す。また
、別の方法として負圧をパージ中に排出口に加えて、パ
ージを促進してもよい。

本発明の別の側面として、インクジェット・ヘッドのイ
ンク室をインクか他の流体で濡らしてから上述のように
パージしてもよい。インク室壁が濡でいると、気泡の除
去が容易になり、気泡はインク室壁から遊離し付着する
ことがなくなる。通常、インク室壁面は最初のインク充
填以前に濡でいるか、或いはインクジェット・ヘッドの
通常動作中に濡れ状態となる。

本発明の更に別の側面として、パージ動作中、可変周波
数の信号がインクジェット・ヘッドを駆動する圧電結晶
に印加される。この信号により、気泡を揺さぶり、イン
ク室壁から遊離させ、インク室から気泡をより簡単に取
り除くことができる。

〔実施例〕

第１図から第３図までに本発明のパージ装置を応用した
インクジェット・ヘッド（１０）の１実施例を示してい
る。インクジェット・ヘッド（１０）の本体（１２）の
中には単一コンパートメント型インク室（１４）及び空
気室（１６）がある。インク室（１４）はインク室壁（
１８）によって空気室（１６）と隔離している。また、
空気室（１６）は空気室壁（２０）に閉じ込められてい
る。インク室（１４）はインク室壁（１８）を貫通して
いる内部インク孔通路（２２）を介して空気室（１６）
と通している。インク孔通路（２２）の空気室（１６）
側面口部は内部インク滴形成孔出口（２３）である、外
部インクジェット孔（２４）は空気室（１６）からイン
クジェット・ヘッド（１０）の外側まで空気室壁（２０
）を貫通している。インクジェット孔（２４）は軸（２
５）で示されているように、インク孔通路（２２）及び
内部インク滴形成孔出口（２３）と中心が一直線上にあ
る。

本発明の第１図の実施例では、インク室（１４）は夫々
略円形の断面を存する２つの区分（２６）及び（２８）
から成っている。区分（２８）はインク室壁（１８）及
びインク孔通路（２２）と隣接し、インクジェット・ヘ
ッド本体（１２）の内部壁（３２）とも接している。区
分（２６）の直径は区分（２８）より大きく、内部壁（
３４）と接している。区分（２６）及び（２８）は共に
軸（２５）に対して対称になっている。

インクは加圧されてインク受入口（３６）へ送られ、イ
ンク通路（３８）を通ってインクジェット・ヘッド（１
０）のインク室（１４）に充満する。

不純物及び気泡をインクジェット・ヘッドからパージす
るのを容易にする為に、（詳細については後述する）イ
ンクは内部壁（３４）の接線方向に沿ってインク室（１
４）の中に入っていく。また、インク室排出口（４１）
が排出通路（４０）を介してインク室壁（１８）の内側
表面と接しているインク室区分（２８）と通じており、
インク室（１４）から気泡及び不純物を選択してパージ
する。インク入口通路（３８）と排出通路（４０）とは
パージ過程でインクが入口から出口まで非直線的な道筋
を辿るように配置されている。後述するように、この配
置によりインク室（１４）から気泡及び不純物の除去が
容易になる。より具体的に言えば、第３図の矢印（４２
）で示しているように、インクは入口通路（３８）から
排出通路（４０）までの間渦巻状の道筋を辿る。

インク室（１４）のインク孔出口（２２）と反対側の壁
はステンレス鋼等の可撓性隔壁で閉じられている。隔壁
（４３）とそれに被着した圧電結晶（４４）は圧力パル
ス発注アクチュエータの１形式を構成している。電気パ
ルスに応じて圧力波がインク室（１４）を通って伝播す
る。この圧力波によりインク滴は内部インク滴形成孔出
口（２３）から外部孔（２４）に向かって噴射される。

圧縮空気がインクジェット・ヘッド（１０）の空気供給
口（５１）に送られ、通路（５０）を通って空気室（１
６）に流入する。空気はインフジエラ）・ヘッドのイン
ク室壁（１８）の外側表面と空気室壁（２０）の内側表
面の間に拡散する。より明確に言うと、空気は空気室（
１６）を通ってあらゆる方向からインクジェット・ヘッ
ドの中心に向かつて流れ込む。空気が中心に近づくにつ
れて、流れる方向を変えて、外部孔（２４）を通って外
へ流れ出る。

この空気流は圧力パルスに応じてインク滴形成孔出口（
２３）に生成しているインク滴を加速し、インクジェッ
ト・ヘッドから外にインク滴を噴射するのを促進する。

この結果、インクジェット・ヘッド（１０）は均一で対
称なインク滴を発生する。

これらのインク滴は外部孔（２４）を通って印刷媒体に
向かって噴射される。第１図には示していないが、円錐
形の突起をインク室壁（１８）の外側表面に設けてもよ
い。その場合、インク孔通路（２２）はこの突起を貫通
し、この突起の先端にインク孔出口（２３）が位置する
ことになろう。この突起により空気が反射されて、空気
が外部孔（２４）を通って外に噴射され易くなる。

代表的な応用例では、空気圧力の１例は３０インチ水柱
であり、インク圧力の１例は２５インチ水柱である。従
って、空気とインクの代表的な圧力差は５インチ水柱と
なる。しかし、約３〜１０インチ水柱の圧力差が最適動
作の為に好適である。

第４図のインクジェット・ヘッドは第１図のものと類似
している。即ち、第４図のインクジェット・ヘッドの部
品は第１図のインクジェット・ヘットの部品と夫々対応
するように同数に設計されている。一般に、第４図の構
成では付加的な排出口がない。また、第４図のインク室
区分（２６）は略円錐台の形状をしているが、インク室
（１４）は円筒形成いは他の形状でもよい。

第１図のインクジェット・ヘッドは穴を開けたシート状
の材料或いは適当な開口部を組合わせたシート状の材料
を単に重ね合わせて製造し得る。

このような比較的単純な製造方法によって、インク滴形
成孔（２３）と外部孔（２４）を−直線上に並べること
が極めて容易になる。また、多数のインクジェット・ヘ
ッドのアレイを製作することも容易である。それに比べ
て、第４図のインクジェット・ヘッドには鋳造部品或い
は機械成形部品がいくつか含まれている。

第１図及び第４図のインクジェット・ヘッドは２０ｋｌ
ｌｚという非常に高い印刷動作速度（即ち、インク滴生
成速度）で動作できる。同時に、小さな連絡孔で分割し
た２コンパートメント型のインク室を有するインクジェ
ット・ヘッド特有の複雑さ及び困難を回避できる。これ
らを実現する為に、本発明のインクジェット・ヘッドで
は部品の固有周波数がヘッドの最高動作周波数よりも大
きくなるように設計されている。また、各部品の固有周
波数は各部品間の相互結合を防ぐ為夫々十分異なる値に
なっている。このような相互結合があるとインク滴生成
の邪魔になる。更に、インク供給通路（３８）はインク
室（１４）にインク供給できる程度に断面積が大きく設
計されている。同時に、このインク供給通路（３８）は
その通路内のインクの固有周波数が圧電結晶から発生し
た圧カバルスとインク室（１４）の中であまり干渉しな
い程度には断面積を小さく設計されている。即ち、イン
ク供給通路内のインクの固有周波数はインク室内の圧力
波の減衰率、振幅、周波数等にあまり影響を与えない。

代表的な例では、排出通路（４ｏ）はインク供給通路（
３８）と同じ大きさである。しかし、インクジェット・
ヘッドがインク滴生成中にインクがこの供給通路（３８
）を通って供給されるので、インク供給通路の大きさの
方がインクジェット・ヘッドの性能に大きく影響する。

これに関連して、インク孔通路（２２）及びインク室（
１４）の大きさはインク孔通路（２２）内のインクの固
有周波数が少くとも最高動作周波数の７５％以上の値と
なるように決められる。更に、インク滴の共振を防ぐ為
に、インク孔通路（２２）のインクの固有周波数が最高
動作周波数の９０〜１１０％の範囲外の値となるように
、このインクジェット・ヘッドは通常設計されている。

この固有周波数は基本的にはインク孔通路（２２）の幾
何学的寸法及びインク室全体の体積によって決まる。

また、圧電結晶（４４）及び隔壁板（４３）で構成され
るアクチュエータの固有周波数はインクジェット・ヘッ
ド（１０）の最高動作周波数の２５０％を越えていなけ
ればならない。このアクチュエータの好適な固有周波数
はインクジェット・ヘッド（１０）が２０ｋｌｌｚまで
の周波数で動作するのが望ましいとすると、　１００〜
２００ｋＨｚとすべきである。

また、インク室にインクが充満している時、隔壁板（４
３）とインク室壁（１Ｂ）間の軸（２５）上の距離によ
って決まる音響的共鳴周波数はできれば４００〜８ＱＯ
ｋＨｚとすべきである。これを算出するには、またイン
クジェット・ヘッドが２０ｋＨｚまで動作できることが
望ましいと仮定した。また、２０ｋＨｚまで動作可能な
インクジェット・ヘッドのインク室壁（１８）の固有周
波数は８５０ｋＨｚ以上とするのが望ましい。

更に、インク孔通路（２２）の寸法はこの通路内のイン
クの固有周波数が１６ｋｌｌｚを越えるように決められ
る。また、アクチュエータはピーク値が正の約５〜２０
ボンド／平方インチの圧力をインク室内部に発生すると
共に、ピーク値が負の約５〜２０ボンド／平方インチの
圧力も発生する。

上記の周波数とある程度異なる周波数でもインクシェツ
ト・ヘッドは十分に動作することは、当業者にとって望
ましいことであろう。しかし、−般に単一コンパートメ
ント型インク室のインクジェット・ヘッドの部品の固有
周波数は最高動作周波数より高く、且つ互いに異なる値
になっていなければならない。

第１図に関して本発明を更に説明する為に、以下の表で
はこの図に示した部品の寸法の代表的な好適値を示して
いる。この表で“範囲”として示した項目は好適値から
はずれる限界値を示しているのではなく、このインクジ
ェット・ヘッドが最も満足できる動作をすることが可能
であると考えられる範囲を示しているという事に留意す
べきである。また、′好適値”と示した項目には今日ま
での実験から得られた最適の結果（寸法）が示されてい
る。

〔表〕

上記〔表〕のＨからＪまでの部品の各寸法はミウラの米
国特許第４，１０６，０３２号明細書中のＡＡＤＯＤ型
インクジインクジエツトの対応部品の寸法と略同じであ
る。

このように、極めて高速動作（高いインク滴生成反復率
）の単一コンパートメント・インク室のＡＡＤＯＤ型イ
ンクジインクジエツトが実現できる。

この本発明のインクジェット・ヘッドはインク滴生成過
程が安定しており、１圧力パルス当り印刷媒体上に１個
の均一なインク滴を発生する。また、第５図によれば広
範囲のインク滴生成反復率に亘って駆動電圧のピーク値
ｖＤは比較的一定の値となっている。即ち、本発明のイ
ンクジェット・ヘッドの代表的な駆動電圧のピーク値は
２０ｋＨｚまでの全範囲に対して約４０ボルトである。

それに対し、従来のＡＡＤＯＤ型インクジインクジエツ
トの代表的な駆動電圧は遥かに高かったのである。従っ
て、本発明によるインクジェット・ヘッドの駆動回路は
簡素化され、しかも所望の性能が得られる。

インクジェット・ヘッドから不純物及び気泡をパージ（
除去）する本発明の装置について第６図と第７図を用い
て以下に説明する。この方法及び装置は、第１図のイン
クジェットの他の各種インクジェット・ヘッドに使用し
てもよい。例えば、エア・アシステツド型及び非エア・
アシステツドの双方のインクジェット・ヘッド用に好適
である。

このパージ（除去）能力によって、インクの人っていな
いヘッドに初めてインクを充たす場合、ある程度インク
の入ったヘッドにインクを充たす場合、ヘッドを保存す
る場合、ヘッドから気泡や不純物をパージする場合、ヘ
ッドを輸送する場合等の作業を容易にできる０例えば従
来のインクジェット・ヘッドにインクを充たし、航空機
で上空を輸送した場合にはインクジェット・ヘッド内の
インク中に気泡を発生しやすい。この気泡は非常に除去
しにくい上に、インクジェット・ヘッドの機能を損う。

従って、従来のインクジェット・ヘッドの梱包及び出荷
には特別の注意が不可欠であった。気泡を除去する簡単
な方法及び装置が実現できたので、インクジェット・ヘ
ッドの保存及び出荷中に発生する気泡を容易にパージす
ることができる。また、この図示した方法及び装置によ
りインクジェット・プリンタからヘッドを取り外すこと
なくインクジェット・ヘッドの不純物及び気泡をパージ
できるようになったので、プリンタの使用不能時間が最
小となり、気泡等のパージ手順もずっと簡単になった。

その上、このパージ動作にかかる時間は僅か数秒で、ま
たインクジェット・ヘッドと併用されるインク・カート
リッジ内のインクの体積変化も極めて僅かである。

第７図には第１図に示したようなインクジェット・ヘッ
ド（１０）　　、　　（１０ａ）　　、　　（１０ｂ）
　　、　　（１０ｃ）のアレイを示している。このアレ
イの通常動作中、空気ポンプ（６０）からの正の圧縮空
気が圧力調整器（６２）及びソレノイド制御の密閉バル
ブ（６４）（図では第１切換位置）を介して通路（６６
）へ送られ、その後各インクジェット・ヘッドの空気供
給口へ送られる。また、空気ポンプ（６０）からの空気
は別の圧力調整器（６８）　、ソレノイド制御のバルブ
（７０）　、及び通路（７２）を介して従来のインクジ
ェット・カートリッジ（７４）　、　　（７４ａ）　。

（７４ｂ）　、　　（７４ｃ）、のセットの空気圧力口
へ送られる。これらのカートリッジの１例はコースレイ
化による米国特許第４．５５１　＋　７３４号明細書に
示されている。

インク・カートリッジ（７４）のインク送出口は通路（
７６）及び従来の気泡捕獲器（７８）を介してインクジ
ェット・ヘッド（１０）のインク供給口（３６）へと送
られる。インク・カートリッジ（７４ａ〜７４ｃ）のイ
ンク送出口は夫々通路（７６ａ〜７６Ｃ）及び気泡捕獲
器（７８ａ〜７８Ｃ）を介してインクジェット・ヘッド
（１０ａ〜１０Ｃ）のインク供給口（３６ａ〜３６ｃ）
に送られている。インクジェット・ヘッド（１０）の排
出口は通路（８０）を介して通常は閉じているパージ・
バルブ（８２）の一端と接続している。バルブ（８２）
の他端は通路（８４）を介して排出タンク（８６）と接
続している。このタンク（８６）は任意の真空ポンプ（
８８）で内圧を下げた密封容器である。同様に、インク
ジェット・ヘッド（１０８〜１０ｃ　）の排出口は夫々
通路（８０８〜８０ｃ）を介してソレノイド制御のバル
ブ（８２ａ〜８２ｃ）と接続し、これらのバルブは夫々
通路（８４ａ〜８４Ｃ）を介して排出タンク（８６）と
接続している。

本発明のパージ過程中、ソレノイド制御のバルブ（７０
）は第７図の第２切換位置に切換えられ、空気ポンプ（
６０）を圧力調整器（６８）を通さずに通路（７２）と
接続する。すると、インク・カートリッジ（７４〜７４
Ｃ）のインク圧力が増加する。典型的な圧力増加は約４
ボンド／平方イチである。

この圧力増加に見合う圧力増加が各インク供給口（３６
〜３６ｃ）に発生シ、インクジェット・ヘッドのインク
室内の圧力を増加させる。同時に、（必然的とまでは言
えないが、）ソレノイド制御のバルブ（８２〜８２Ｃ）
が開かれるとインクジェット・ヘッド（１０〜１０Ｃ）
の各排出口が開かれる。こうなると、各インクジェット
・ヘッドのイク供給口からインクはヘッドのインク室及
び排出口を通って排出タンク（８６）へと流れる。また
、排出口を通って出るインクの他に、そのインクの例え
ば質量比で約２０％の少量のインクが各インクジェット
・ヘッドのインク孔通路（２２）を通って噴射される。

このインク室を通過するインク流によってインク室内の
不純物及び気泡が一掃される。このインク流は供給口か
ら排出口までの間に狭い孔を通過しないので、パージ動
作が開始すると急速にインク室内のインク流の速度が上
昇して、このパージ過程の動作が促進される。

また、前述のように、第１図のインクジェット・ヘッド
ではインク供給通路（３８）及び排出通路（４０）は互
いにインク室の端の正反対の位置にある。これら両道路
の位置により、パージ期間中のインク室内のインク流が
非直線的な道筋を通るようになっている。これによって
インク室内から不純物及び気泡を除去し易くしている。

第３図に示すように、インク室（１４）の中に壁面と接
するようにインクを供給して、インクはインク室内を渦
巻状に旋回して流れる。その結果、インク室壁に付着し
ている気泡及び不純物をインク室から効果的に除去でき
る。また、インクをインク室に壁面と接するように供給
し、壁面と接するように排出することによって、インク
室内のインクの低速流の領域或いは停滞領域を最小にし
ている。こうして、パージ期間中のインク室内の低圧領
域を略排除し、このパージの効果を実効的に高めている
。

数秒間（２〜２０秒以下）のパージ動作後、バルブ（８
２〜８２ｃ）は閉じて、各排出口を閉じる。バルブ（７
０）も第１切換位置に切換ねり、再び規定の空気をイン
ク・カートリッジに送る。パージ動作中にバルブ（６４
）は第２切換位置に切換わっており、通路（６６）から
空気を漏らす。その結果、パージ動作中にインクジェッ
ト・ヘッド（１０〜１０Ｃ）の空気室に空気が送り込ま
れるのを防止できる。

パージ期間中にインク・カートリッジ内の圧力を上昇さ
せる以外の方法として、次のようなパージ方法を採るこ
ともできる。この代りの方法では、真空ポンプ（８８）
により排出タンク（８６）内の圧力を例えば４ポンド／
平方インチだけ規定の圧力より引き下げる。パージ期間
中、バルブ（８２〜８２ｃ）が開かれ、この負圧がイン
クジェット・ヘッド（１０〜１０ｃ）の排出口に加えら
れる。同時にバルブ（６４）は第２切換位置に設定され
、バルブ（７０）は第７図に示した第１切換位置に設定
されるので、インクジェット・ヘッドのインク供給口の
圧力は規定の正の値となる。排出口の負圧の為に、各イ
ンクジェット・ヘッドのインク供給口から排出口へとイ
ンクが流れるばかりか、そのインク流の速度も増加する
。この方法ではインク孔通路（２２）に流れるインクは
殆んどない。従って、不純物及び気泡をインク孔通路に
押しやってパージ動作中にインクジェット・ヘッドを目
詰まりさせることもない。

一層確実にパージする方法としては、液体で濡れている
インクジェット・ヘッドから排出口を通して液体を抜く
方法がある。再び液体を充たした時、インク室の壁面は
インク或いは他の液体で濡れているので、パージ動作中
の気泡の除去が容易になる。例えば、乾いたインクジェ
ット・ヘッドは初め濡らして、それから上述のようにパ
ージ動作させてもよい０通常動作中の濡れているインク
ジェット・ヘッドからインクを抜いたり、パージ動作さ
せたり、適宜交互に行ってもよい。

第６図に於て、インクジェット・ヘッドの通常動作中、
正弦波の如き駆動信号を所望の周波数で従来の信号源（
９０）から得る。この駆動信号はアナログ・スイッチ（
９２）及びインクジェット増幅器（９４）を介して、イ
ンクジェット・ヘッド・アレイの各インクジェット・ヘ
ッドの圧電結晶に送られる。パージ動作を開始するには
、スイッチ（９６）を閉じて単安定マルチバイブレーク
（９８）をトリガする。このマルチバイブレーク（９８
）はトリガされると、（インク、空気、パージ用）バル
ブ駆動回路（１００）とアナログ・スイッチ（９２）へ
出力を発生する。マルチバイブレーク（９８）が出力信
号を発生すると、バルブ駆動回路（１００）は前述のよ
うに、パージ動作を行うようにバルブ（６４）　、　　
（７０）　、及び（８２〜８２ｃ）を制御する。

また、この時アナログ・スイッチ（９２）も制御されて
、駆動信号源（９０）からの駆動信号がインクジェット
・ヘッドの圧電結晶に印加しないように遮断する。単安
定マルチバイブレーク（９８）の出力信号が終ると、各
バルブはインクシェアド・ヘッドが通常動作をする通常
切換位置に戻る。

付加的な装置として、パージ信号源（１０２）を設けて
もよい。このパージ信号源（１０２）はパージ動作中ア
ナログ・スイッチ（９２）によりインクジェット増幅器
（９４）に接続される。パージ信号源（１０２）には電
圧制御発振器（１０６）と、これにランプ電圧信号を印
加するランプ（傾斜信号）発生器（１０４）がある。ラ
ンプ発生器（１０４）からのランプ電圧出力に応じて、
電圧制御発振器（１０６）は約５〜１００　ｋ　Ｈｚの
正弦波出力を発生する。

このパージ信号がインクジェット・ヘッドの圧電結晶に
印加されると、インク室内の気泡を振動させる。印加信
号の周波数が気泡の固を共鳴周波数と一致すると、共振
現象により振動が増大する。

気泡は振動するにつれて、インク室壁から遊離しやすく
なるので、パージ動作中により容易に気泡をインク室か
ら一掃することができる。また、印加するパージ信号の
周波数は、数個の異なる周波数の信号を印加するのでは
なく、可変範囲全域を連続的に変化させることかできる
。この為、インク室内の総ての大きさの気泡にも固有共
鳴周波数のパージ信号を印加することが実質的に可能で
ある。従って、気泡の除去を更に完全に行うことができ
る。通常のパージ動作の場合には、インクジェット・ヘ
ッドに可変周波数のパージ信号を印加することなく、前
述したパージサイクルにより十分パージが行えるという
ことに留意すべきである。

しかし、特に乾いたインクジェット・ヘッドに初めてイ
ンクを充たすような場合には、通常のパージ動作では除
去できない気泡を可変周波数のパージ信号を印加するこ
とにより効果的に除去できる。

以上、本発明の原理をいくつかの実施例について説明し
てきたが、本発明の要旨を逸脱することなく、様々な変
形及び変更を実施できることは当業者に明らかであろう
。

〔発明の効果〕 本発明のパージ動作中のインク流インク滴形成に必要な
内部インク孔通路を通過しないので、目詰まりを起こす
虞れがない。また、パージの為にインクジェット・ヘッ
ドをプリンタから外すことなく、バルブの開閉のみで簡
単且つ迅速（僅か数秒間）でパージができる上にパージ
に要するインクも少量で済む。更に、インク流がインク
室壁面に接するようにインク供給通路及び排出通路間の
位置関係を設定すれば、インクが壁面付近に停滞するこ
となく、壁面に付着している気泡及び不純物をより効果
的にパージし得る。本発明の構成は簡単で且つパージ効
果及び信頼性が高いので、様々な型のインクジェット・
ヘッドのパージ装置として応用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパージ装置を応用したインクジェット
・ヘッドの１実施例の断面図、第２図は第１図のインク
ジェット・ヘッドの１部を第１図の２−２線に沿って切
った断面図、第３図は第１図のインクジェット・ヘッド
の斜視図、第４図は別のインクジェット・ヘッドの断面
図、第５図はインク滴形成反復率を可変した時に第１図
のインクジェット・ヘッドの駆動電圧の闇値をプロット
した図、第６図は第１図のインクジェット・ヘッドから
気泡及び不純物をパージする本発明のパージ装置用制御
回路のブロック図、第７図は第１図のインクジェット・
ヘッドによるアレイと第６図の制御回路を用いたパージ
・システムとを組合わせたブロック図である。 （１４）はインク室、（３８）はインク供給通路、（４
０）は排出通路、（６４）　、　　（７０）　、　　（
８２）〜（８２Ｃ）はバルブ手段である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の圧力のインクを供給するインク供給通路及び
   インク滴形成孔出口に通じるインク孔通路を有するイン
   ク室を具備したインクジェット・ヘッドのパージ装置で
   あって、上記インク供給通路からのインク流の辿る道筋
   が上記インク孔通路を通らずに排出されるように設置し
   た排出通路と、上記インク供給通路から排出通路へイン
   クを流して上記インク室内の気泡及び不純物を除去する
   バルブ手段とを具備することを特徴とするインクジェッ
   ト・ヘッドのパージ装置。 ２、上記インク室内のインク流はインク室壁面に接する
   ように上記インク供給通路と上記排出通路との位置関係
   を設定することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のインクジェット・ヘッドのパージ装置。