JP2007021761A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 正圧パージ動作においてインクが無駄に消費されにくくする。
【解決手段】 インクジェットヘッドのインク吐出面に互いに異なる色のインク滴を吐出するノズル群が形成されている。パージ機構がインクジェットヘッドに供給される各色のインクを選択的に加圧可能になっている。パージ動作時においては、パージ制御部が、パージ機構を制御することによって、ブラックインク（Ｓ１０１）→マゼンタインク（Ｓ１０２）→シアンインク（Ｓ１０３）→イエローインク（Ｓ１０４）の順に、各ノズル群からインクを強制排出する。その後、インク吐出面を拭き取るワイピング動作を行う（Ｓ１０５）。最後に、全てのノズル群から所定量のインク滴を吐出するフラッシング動作を行う（Ｓ１０６）。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、被記録媒体にインクを吐出するインクジェット記録装置に関する。

インク滴を吐出すると共にインク吐出面に開口を有するノズルと、ノズルに連通する圧力室とを含む個別インク流路が多数形成されたインクジェットヘッドにおいては、その内部に気泡や劣化したインクが残留することによってインク吐出性能が低下することがある。したがって、インク吐出性能を回復するために、内部に残留した気泡や劣化したインクを外部に強制排出するいわゆるパージ動作を行う必要がある。このようなパージ動作の１つとしてインクジェットヘッドに供給されるインクを加圧する正圧パージ動作がある。この正圧パージ動作を実現するものとして、インクジェットヘッドに供給されるインクを貯溜するインクタンクの上流側に、空気ポンプから空気を供給されることによって所定の圧力を有する空気を貯溜する空気タンクが設けられたインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。このインクジェットプリンタにおいては、正圧パージ動作時に、空気タンク内の加圧された空気をインクタンクに供給することにより、インクタンク内のインクをインクジェットヘッドに供給し、インクジェットヘッド内に滞留する気泡や劣化したインクをノズルから強制排出する。

特開２００４−５８３４８号公報（図１）

この正圧パージ動作によってノズルから強制排出されたインクは、インク吐出面に沿って濡れ広がりやすい。このとき、インク吐出面において、強制排出されたインクが他のノズルの開口まで濡れ広がり、さらに、他のノズルの開口を介して個別インク流路内のインクに混入することがある。したがって、カラー印刷を行うために複数色のインク滴を吐出可能に構成されているインクジェットヘッドにおいては、個別インク流路内のインクに他色のインクが混入することになる。他色のインクが混入するとインクの色彩が変化するため、インクの色彩を回復するためにさらに個別インク流路内のインクを排出する必要がある。このとき、ブラックなど明度が小さいインクは、イエローなど明度が大きいインクが若干量混入してもその色彩は大きく変化しないが、明度が大きいインクは、明度が小さいインクが若干量混入するだけでその色彩は大きく変化する。このため、明度の小さいインクに係る個別インク流路においては、正圧パージ動作後に、さらにインクの色彩を回復させるために多量のインクを排出しなければならなくなり、インクが無駄に消費される。

本発明の目的は、正圧パージ動作においてインクが無駄に消費されにくいインクジェット記録装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のインクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズルがインク吐出面に複数配置された複数のノズル群、複数のノズル群へインクを供給する個別インク流路、及び、複数の前記個別インク流路内でインクに選択的に吐出エネルギーを付与する複数のアクチュエータを有するインクジェットヘッドを備えている。また、前記インクジェットヘッドに接続されて、複数の前記個別インク流路にインクを供給する複数のインク供給流路と、複数の前記ノズル群に対応する一又は複数の前記インク供給流路のうちの少なくとも１つの前記インク供給流路を単位として、前記インク供給流路内及び個別インク流路内のインクを加圧可能な加圧機構とを備えている。さらに、前記加圧機構の動作に基づいて複数の前記個別インク流路内及び前記インク供給流路内のインクを強制排出するパージ動作にて、複数の前記ノズル群のうちで吐出インク色の明度が最も大きい前記ノズル群に係る複数の前記個別インク流路内及び前記インク供給流路内のインクが、他の前記ノズル群に係る複数の前記個別インク流路内及び前記インク供給流路内のインクを強制排出した後に強制排出されるように、前記加圧機構を制御するパージ制御手段を備えている。

上述したように、ブラックなど明度の小さいインクは、イエローなど明度の大きいインクが若干量混入してもその色彩は大きく変化しないが、明度の大きいインクは、明度の小さいインクが若干量混入するだけでその色彩が大きく変化する。したがって、正圧パージ動作において、先に強制排出された明度の小さい他色のインクが、インク吐出面に濡れ広がって吐出インク色の明度が最も大きいノズル群に係る個別インク流路内のインクに混入すると、当該個別インク流路内のインクの色彩が大きく変化することになる。本発明によると、吐出インク色の明度が最も大きいノズル群に係る複数の個別インク流路内のインクが、他のノズル群に係る複数の個別インク流路内のインクを強制排出した後に強制排出されるため、正圧パージ動作時に、吐出インク色の明度が最も大きいノズル群に係る複数の個別インク流路内のインクに混入した他色のインクのほとんどが強制排出される。これにより、当該個別インク流路内のインクの色彩が回復する。このとき、他のノズル群に係る個別インク流路内のインクに他色のインクが混入することになるが、比較的明度の小さいインクに明度の大きいインクが若干量混入しても色彩が大きく変化しにくい。また、明度の小さいインク同士においても互いに若干量のインクが混入しても色彩が大きく変化しにくい。これにより、正圧パージ動作後に、さらに色彩を回復するためのフラッシングによって排出すべきインク量が少なくなり、インクが無駄に消費されにくくなる。

本発明において、前記パージ制御手段は、複数の前記ノズル群のうちで吐出インク色の明度が最も小さい前記ノズル群に係る複数の前記個別インク流路内及び前記インク供給流路内のインクが、他の前記ノズル群に係る複数の前記個別インク流路内及び前記インク供給流路内のインクを強制排出する前に強制排出されるように前記加圧機構を制御することが好ましい。これによると、正圧パージ動作において、最も明度の小さいインクが、インク吐出面に濡れ広がって吐出インク色の明度が大きいノズル群に係る個別インク流路内のインクに混入するため、当該個別インク流路内のインクの色彩が大きく変化することになるが、吐出インク色の明度が大きいノズル群に係る複数の個別インク流路内のインクが、吐出インク色の明度が最も小さいノズル群に係る複数の個別インク流路内のインクを強制排出した後に強制排出されるため、その正圧パージ動作時に混入した明度の最も小さいインクのほとんどが強制排出される。これにより、当該個別インク流路内のインクの色彩が回復する。このとき、吐出インク色の明度が最も小さいノズル群に係る個別インク流路内に明度の大きい他色のインクが混入することになるが、最も明度の小さいインクに明度の大きいインクが若干量混入してもその色彩は大きく変化しない。

このとき、前記パージ制御手段は、吐出インク色の明度の小さい前記ノズル群に係るものから順に複数の前記個別インク流路内及び前記インク供給流路内のインクが強制排出されるように前記加圧機構を制御することがより好ましい。これによると、正圧パージ動作において、吐出インク色の明度が大きいノズル群に係る複数の個別インク流路内のインクが、吐出インク色の明度が小さいノズル群に係る複数の個別インク流路内のインクを強制排出した後に強制排出されるため、その正圧パージ動作時に混入した明度の小さいインクのほとんどが強制排出される。これにより、各個別インク流路内のインクの色彩が回復する。このとき、各個別インク流路内に明度の大きい他色のインクが混入することになるが、明度の小さいインクに明度の大きいインクが若干量混入してもその色彩は大きく変化しない。

さらに、このとき、前記パージ制御手段は、吐出インク色の明度が同じ前記ノズル群に関して、吐出インク色の彩度が小さい前記ノズル群に係るものから順に複数の前記個別インク流路内及び前記インク供給流路内のインクが強制排出されるように前記加圧機構を制御することがより一層好ましい。これによると、正圧パージ動作において、吐出インク色の彩度が大きいノズル群に係る複数の個別インク流路内のインクが、吐出インク色の彩度が小さいノズル群に係る複数の個別インク流路内のインクを強制排出した後に強制排出されるため、そのパージ動作時に混入した彩度の小さいインクのほとんどが強制排出される。これにより、各個別インク流路内のインクの色彩が回復する。このとき、各個別インク流路内に彩度の大きい他色のインクが混入することになるが、彩度の小さいインクに彩度が大きいインクが若干量混入してもその色彩は大きく変化しない。

本発明においては、明度の最も大きいインクがイエローインクであってよい。これによると、正圧パージ動作時においてイエローのノズル群に係る個別インク流路内に混入した他色のインクのほとんどが強制排出される。

また、本発明においては、明度の最も小さいインクがブラックインクであってもよい。これによると、正圧パージ動作時において個別インク流路内に混入したブラックインクのほとんどが強制排出される。

さらに、本発明においては、前記パージ制御手段が前記加圧機構を制御することによって複数の前記個別インク流路内及び前記インク供給流路内のインクを強制排出した後に、前記複数のアクチュエータの駆動に基づいて複数の前記個別インク流路内のインクを排出するように前記複数のアクチュエータを制御するフラッシング制御手段をさらに備えていることが好ましい。これによると、正圧パージ動作時に混入した他色のインクを個別インク流路から確実に排出することができる。

加えて、本発明においては、前記加圧機構が、前記インクジェットヘッドの外部に配置されたポンプを含んでいることが好ましい。これによると、簡単な構成で加圧機構を構成することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明に係る好適な実施の形態のインクジェット記録装置の概略構成図である。図１に示すように、本実施の形態のインクジェット記録装置１０１は、キャリッジ１７と、このキャリッジ１７に搭載され、４色（イエロー、シアン、マゼンタ及びブラック）のインク滴を記録用紙Ｐに対して吐出可能なインクジェットヘッド１と、パージ機構（加圧機構）９０と、インクジェット記録装置１０１の動作を制御する制御装置８３とを有している。また、本体フレーム２内には、プラテン８５が設けられており、このプラテン８５上において、記録用紙Ｐが前方（図１の紙面手前方向）へ搬送される。さらに、本体フレーム２内には、記録用紙Ｐの搬送経路であるプラテン８５に対して走査方向一方側（図１では右側）に、インクジェットヘッド１がパージ動作を行うパージ位置が設けられている。このパージ位置には、廃液フォーム９４を備えた基台９５が設置されている。また、走査方向他方側（図１では左側）に、インクジェットヘッド１が記録用紙Ｐに対する記録を行わないときに退避する退避位置が設けられている。この退避位置には、ノズル面を覆うキャップ（図示省略）が設置されている。

キャリッジ１７は、本体フレーム２に設けられた２本のガイド軸１５、１６に沿って、記録用紙Ｐの搬送方向に直交する方向（図中左右方向）に移動可能となっている。インクジェットヘッド１には、４色（イエロー、シアン、マゼンタ及びブラック）のインクをそれぞれ貯留する４つのインクカートリッジ５３がチューブ（インク供給流路）４０を介して接続されている（図２参照）。そして、図１に２点鎖線で示すように、インクジェットヘッド１は、プラテン８５の上方において、キャリッジ１７と一体的に主走査方向（図１の左右方向）に往復移動しながら、前方へ搬送される記録用紙Ｐに４色のインク滴を吐出することによって、記録用紙Ｐに所望のカラー画像を記録する。つまり、インクジェットヘッド１はシリアル式のヘッドである。

次に、インクジェットヘッド１について図２〜図４を参照しつつ詳細に説明する。図２は、インクジェットヘッド１の外観斜視図である。図３は、図２のIII−III線における断面図である。図４は、図３に示すヘッド本体に補強板が接着された状態を示す斜視図である。図２及び図３に示すように、インクジェットヘッド１は、４色のインクをそれぞれ貯溜する４つのインク室３が形成されたインクタンク７１と、このインクタンク７１の下方に配置されたヘッド本体７０と、ヘッド本体７０に貼り付けられたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）５０とを備えている。

インクタンク７１の内部には、４つのインク室３が主走査方向に並んで形成されており、図３中左方のインク室３からイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックのインクが順に貯溜されている。これら４つのインク室３はチューブ４０（図１参照）を介して、対応する色のインクを貯溜するインクカートリッジ５３と接続されており、インクカートリッジ５３からインク室３に各色のインクが供給されるようになっている。また、図３及び図４に示すようにインクタンク７１が、平面矩形形状の補強板４１に組み付けられている。この補強板４１は、略直方体形状を有するホルダ７２に紫外線型硬化剤４３で固着されている。さらに、補強板４１に平面形状が長方形形状の開口部４２が形成されている。この開口部４２内に後述のアクチュエータユニット２１が配置されるように、補強板４１の下面（図２右方）にヘッド本体７０が接着固定されている。インクタンク７１の下端部には、各インク室３に連通する４つのインク導出口３ａが形成されている。一方、補強板４１には、この４つのインク導出口３ａとそれぞれ連なると共に平面形状が楕円形状の４つの貫通孔４１ａが形成されている。

ヘッド本体７０は、それぞれの色ごとに複数のインク流路が形成された流路ユニット４と、流路ユニット４の上面に接着されていると共に流路ユニット４内に形成された後述する圧力室１０（図７参照）内のインクに圧力（吐出エネルギー）を付与するアクチュエータユニット２１とを含んでいる。流路ユニット４の上面には、平面形状が楕円形状の４つのインク供給口４ａ（図５参照）が形成されている。流路ユニット４の下面は、多数のノズル８（図７参照）が開口しているインク吐出面７０ａとなっている。また、貫通孔４１ａと流路ユニット４に形成されたインク供給口４ａとがそれぞれ連なるように、流路ユニット４が補強板４１に接着されている。この構成により、インクタンク７１内の各色のインクが、インク導出口３ａ、貫通孔４１ａ及びインク供給口４ａを介して流路ユニット４内に供給される。

また、図３に示すように、補強板４１がホルダ７２の下面に形成された段付き状の開口部７２ａに装着されている。また、アクチュエータユニット２１の上面には、ＦＰＣ５０が熱硬化性接着剤によって固着され、主走査方向の一方に引き出されるとともに、屈曲しながら上方に引き出されている。このＦＰＣ５０上にドライバＩＣ７５が設置されている。ＦＰＣ５０は、ドライバＩＣ７５から出力された駆動信号をヘッド本体７０のアクチュエータユニット２１に伝達するように、アクチュエータユニット２１と電気的に接続されている。

ホルダ７２のドライバＩＣ７５に対向する側壁には、ドライバＩＣ７５の熱を外部に放散する為の開口部７２ｂが形成されている。さらに、ドライバＩＣ７５とホルダ７２の開口部７２ｂとの間には、略直方体形状のアルミ板からなるヒートシンク７６がドライバＩＣ７５に密着するように配置されている。

図５は、ヘッド本体７０の平面図である。図５に示すように、ヘッド本体７０は流路ユニット４の長手方向（副走査方向）に延在した矩形平面形状を有している。流路ユニット４内には、流路ユニット４の長手方向に沿って互いに平行に延在された４つのマニホールド流路５が形成されている。これらマニホールド流路５には、インクタンク７１のインク室３からインク供給口４ａを介してそれぞれインクが供給される。本実施の形態では、図５中上方に示すマニホールド流路５から下方に向かって順にイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックに対応するマニホールド流路５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄが形成されている。また、流路ユニット４の上面であって４つのインク供給口４ａを覆う位置には、フィルタ部材４５が配置されている。フィルタ部材４５は、各インク供給口４ａと重なる位置に複数の微小孔が形成されたフィルタ４５ａを有している。こうして、インクタンク７１から流路ユニット４内に供給されるインク内のゴミなどがフィルタ部材４５のフィルタ４５ａによって捕獲される。

流路ユニット４の上面には、平面形状が長方形形状のアクチュエータユニット２１が、インク供給口４ａを避けたほぼ中央部分に接着されている。アクチュエータユニット２１に対向する流路ユニット４の接着領域には、マトリクス状に配列された多数の圧力室１０（図７参照）及び空隙６０（図６参照）が形成されている。

図６は、図５内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図６に示すように、流路ユニット４においては、４つのマニホールド流路５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄが、それぞれ２本の副マニホールド流路５ａに分岐している。副マニホールド流路５ａは、平面視における幅方向の両側壁から外側に向かって突出していると共に、延在方向に沿って千鳥状に配列されている多数の突出部８０を備えている。また、流路ユニット４には、複数の圧力室１０がマニホールド流路５（副マニホールド流路５ａ）と平行に配列された１６本の圧力室列１１と、多数の空隙６０が圧力室列１１と平行に配列された４本の空隙列６１とが形成されている。１６本の圧力室列１１は、互いに隣接して形成された４本の空隙列６１の集団によって、１２本の集団と４本の集団とに隔てられている。圧力室１０及び空隙６０は平面形状及びサイズが同じである。

流路ユニット４に形成された圧力室１０は、角部にアールが施された略菱形の平面形状を有しており、その長い方の対角線は流路ユニット４の幅方向（主走査方向）に平行である。各圧力室１０の一端はディセンダ孔１４を介してノズル８に連通しており、他端はアパーチャ１３及び連通孔６８を介して副マニホールド流路５ａの突出部８０に連通している（図７参照）。なお、図６においては、図面を分かりやすくするために流路ユニット４内にあって破線で描くべき圧力室１０、空隙６０、アパーチャ１３及びノズル８等を実線で描いている。

後述するように、アクチュエータユニット２１上には、平面形状がほぼ菱形で圧力室１０よりも一回り小さい個別電極３５（図８参照）が、圧力室１０と対向するようにマトリクス状に配列されている。なお、図６には、図面を簡略にするために、複数の個別電極３５のうちの１つだけを描いている。

図７は、図６に示すVII−VII線に沿った個別インク流路７を示す断面図である。図７に示すように、副マニホールド流路５ａは矩形断面形状を有していると共に側壁からほぼ水平方向に突出する突出部８０を有している。各ノズル８は、ディセンダ孔１４、圧力室１０、アパーチャ（すなわち絞り）１３及び連通孔６８を介して副マニホールド流路５ａの突出部８０と連通している。このとき、連通孔６８、アパーチャ１３、圧力室１０、ディセンダ孔１４、ノズル８を含むものとして１つの個別インク流路７が形成されている。このように、各副マニホールド流路５ａには多数の個別インク流路７が連通している。

また、副マニホールド流路５ａの内壁面の一部を構成する上部薄膜部８１ａを介して副マニホールド流路５ａに隣接するように上部ダンパー室８１が形成されている。さらに、上部薄膜部８１ａに対向する内壁面の一部を構成する下部薄膜部８２ａを介して副マニホールド流路５ａに隣接するように下部ダンパー室８２が形成されている。したがって、上部ダンパー室８１及び下部ダンパー室８２は、副マニホールド流路５ａを挟んで互いに対向するように配置されている。

ヘッド本体７０は、図７に示すように、上から、アクチュエータユニット２１、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャプレート２４、サプライプレート２５、上部ダンパープレート６６、マニホールドプレート２６〜２９、下部ダンパープレート６７、及び、ノズルプレート３０の合計１２枚のシート材が積層された積層構造を有している。これらのうち、アクチュエータユニット２１を除いた１１枚のプレートから流路ユニット４が構成されている。

キャビティプレート２２は、圧力室１０及び空隙６０を構成する菱形の孔が、アクチュエータユニット２１の貼付範囲（接着領域）内に多数設けられた金属プレートである。ベースプレート２３は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０とアパーチャ１３との連絡孔及び圧力室１０からノズル８への連絡孔であるディセンダ孔１４となる孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。

アパーチャプレート２４は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、アパーチャ１３となる孔のほかにディセンダ孔１４となる孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。サプライプレート２５は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、アパーチャ１３と連通する連通孔６８の一部となる孔及びディセンダ孔１４となる孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。

上部ダンパープレート６６は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、アパーチャ１３と連通する連通孔６８の一部となる孔、ディセンダ孔１４となる孔及び上部ダンパー室８１の一部となる凹部がそれぞれ設けられた金属プレートである。つまり、サプライプレート２５、及び上部ダンパープレート６６の孔により連通孔６８が形成される。また、上部ダンパー室８１の一部となる凹部の底部は上部薄膜部８１ａとなる。

マニホールドプレート２６〜２９は、副マニホールド流路５ａの一部となる孔と、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、ディセンダ孔１４となる孔とが設けられた金属プレートである。なお、マニホールドプレート２６の副マニホールド流路５ａの一部となる孔には、突出部８０となる部分が含まれている。下部ダンパープレート６７は、下部ダンパー室８２の一部となる凹部及びディセンダ孔１４となる孔が設けられた金属プレートである。下部ダンパー室８２となる凹部の底部は下部薄膜部８２ａとなる。ノズルプレート３０は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０についてノズル８がそれぞれ設けられた金属プレートである。

これら１２枚のシート２１〜３０、６６及び６７は、図７に示すような個別インク流路７が形成されるように、互いに位置合わせして積層されている。この個別インク流路７は、副マニホールド流路５ａから連通孔６８を通って上方へ向かい、アパーチャ１３において水平に延在し、それからさらに上方に向かい、圧力室１０において再び水平に延在し、それからしばらくアパーチャ１３から離れる方向に斜め下方に向かってから垂直下方にノズル８へと向かう。

図６に戻って、上述したように、マトリクス状に配置された多数の圧力室１０は、配列方向Ａに沿って１６本の圧力室列１１を形成している。これら１６本の圧力室列１１は、平面視において、各マニホールド流路５との相対位置に応じて、第１の圧力室列１１ａ、第２の圧力室列１１ｂ、第３の圧力室列１１ｃ、及び、第４の圧力室列１１ｄに分けられる。これら第１〜第４の圧力室列１１ａ〜１１ｄは、アクチュエータユニット２１の幅方向における一方から他方（図６中下方から上方）に向けて、１１ａ→１１ｃ→１１ｂ→１１ｄ→１１ａ→１１ｃ→１１ｂ→１１ｄ→・・という順番で周期的に４個ずつ配置されている。なお、これら周期的に４個ずつ配置された第１〜第４の圧力室列毎に４つの圧力室群１２が形成されている。各圧力室群１２の圧力室１０が各マニホールド流路５とそれぞれアパーチャ１３を介して連通している。なお、図６においては、各圧力室群１２はマニホールド流路５毎に形成されているため、４色のインクに対応する圧力室群１２をそれぞれ圧力室群１２Ａ（イエロー）、１２Ｂ（シアン）、１２Ｃ（マゼンタ）、１２Ｄ（ブラック）と称している。そして、各圧力群１２に対応する複数のノズル８がノズル群１８を形成している。つまり、４つのノズル群１８は、吐出インク色（イエロー、シアン、マゼンタ及びブラック）が互いに異なっている。

次に、アクチュエータユニット２１及びＦＰＣ５０の構成について説明する。アクチュエータユニット２１上には、圧力室１０と同じ配列パターンで多数の個別電極３５がマトリクス状に配置されている。各個別電極３５は、平面視において圧力室１０と対向する位置に配置されている（図７参照）。

図８は、アクチュエータユニット２１を示している。図８（ａ）は図７における一点鎖線で囲まれた部分の拡大図であり、図８（ｂ）は個別電極の平面図である。なお、図８には、図面を分かりやすくするためにＦＰＣ５０内にあって破線で描くべき端子部４８ａ及び配線４８ｂなどを実線で描いている。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、個別電極３５は圧力室１０と対向する位置に配置されており、平面視において圧力室１０の平面領域内に形成された主電極領域３５ａと、主電極領域３５ａにつながっており且つ圧力室１０の平面領域外に形成された補助電極領域３５ｂとから構成されている。

アクチュエータユニット２１は、それぞれ厚みが１５μｍ程度に形成された４枚の圧電シート３１〜３４を含んでいる。これら圧電シート３１〜３４は、ヘッド本体７０内のインク吐出領域内に形成された多数の圧力室１０及び空隙６０に跨って配置されるように連続した層状の平板（連続平板層）となっている。圧電シート３１〜３４は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなるものである。

最上層の圧電シート３１上に形成された個別電極３５の主電極領域３５ａは、圧力室１０とほぼ相似である略菱形の平面形状を有している。略菱形の主電極領域３５ａにおける図８（ｂ）中左側の一鋭角部は、圧力室１０の一鋭角部と重なる領域に延出され、補助電極領域３５ｂとつながっている。補助電極領域３５ｂの先端には、個別電極３５と電気的に接続された円形のランド部３６が設けられている。このランド部３６は、後述の接合部となる端子部４８ａと電気的に接続される端子となっている。ランド部３６は、キャビティプレート２２において圧力室１０が形成されていない領域に対向しており、その直径が約０．３ｍｍ、厚さは約１０μｍとなっている。ランド部３６は、例えばガラスフリットを含む金からなり、補助電極領域３５ｂにおける表面上に形成されている。

最上層の圧電シート３１とその下側の圧電シート３２との間には、圧電シート３１と同じ外形及び略２μｍの厚みを有する共通電極３７が介在している。個別電極３５及び共通電極３７は共に、例えばＡｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる。共通電極３７は、図示しない領域において接地されている。これにより、共通電極３７は、すべての圧力室１０に対応する領域において等しく一定の電位、本実施の形態ではグランド電位に保たれている。

ＦＰＣ５０は、ベースフィルム４６と、ベースフィルム４６の下面に形成された導体パターン４７とを有している。ベースフィルム４６は、可撓性及び絶縁性を有したポリイミド樹脂フィルム等からなる。また、導体パターン４７は銅箔から形成されている。導体パターン４７は、ベースフィルム４６のランド部３６と対向する位置に形成された複数の端子部４８ａと、各端子部４８ａの下端中央からＦＰＣ５０の基端側に向かって引き出された配線４８ｂとを有している。端子部４８ａは、円形平面形状に形成されている。

複数の配線４８ｂは、ＦＰＣ５０の基端側においてドライバＩＣ７５とそれぞれ接続されている。ベースフィルム４６において、ランド部３６に対向する領域の一部は、ランド部３６の中心に向かって突出する凸部５１が形成されている。端子部４８ａに、凸部５１に対向するように、端子部４８ａの中央部分からランド部３６の中心に向かって突出した突出部５５が形成されている。

突出部５５の周囲には、非導電性材料からなるエポキシ系の熱硬化性接着剤５６が配置されており、その熱硬化性接着剤５６の硬化に伴う収縮力によって突出部５５の先端が、ランド部３６の表面と接触して押しつぶされたようになっている。これによって端子部４８ａとランド部３６とが電気的に接続された状態となる。このような構成により、ＦＰＣ５０はドライバＩＣ７５からの駆動信号を配線４８ｂ及び端子部４８ａを介して個別電極３５にそれぞれ伝送することが可能になる。つまり、複数の個別電極３５の夫々が、ＦＰＣ５０における独立した端子部４８ａ及び配線４８ｂを介してドライバＩＣ７５に接続される。これにより、圧力室１０毎にインク滴の吐出制御をすることが可能になる。

次に、アクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。アクチュエータユニット２１における圧電シート３１の分極方向はその厚み方向である。つまり、アクチュエータユニット２１は、上側（つまり、圧力室１０とは離れた）１枚の圧電シート３１を活性部が存在する層とし且つ下側（つまり、圧力室１０に近い）３枚の圧電シート３２〜３４を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。従って、個別電極３５を接地電位に対して正又は負の所定電位とすると、例えば電界と分極とが同方向であれば圧電シート３１中の電極に挟まれた電界印加部分が活性部として働き、圧電横効果により分極方向と直角方向に縮む。

本実施の形態では、圧電シート３１において個別電極３５と共通電極３７とによって挟まれた部分は、電界が印加されると圧電効果によって歪みを発生する活性部として働く。一方、圧電シート３１の下方にある３枚の圧電シート３２〜３４は、外部から電界が印加されることが無く、そのために活性部としてほとんど機能しない。したがって、圧電シート３１において主に主電極領域３５ａと共通電極３７とによって挟まれた部分が、圧電横効果により分極方向と直角方向に縮む。

一方、圧電シート３２〜３４は、電界の影響を受けないため自発的には変位しないので、上層の圧電シート３１と下層の圧電シート３２〜３４との間で、分極方向と垂直な方向への歪みに差を生じることとなり、圧電シート３１〜３４全体が非活性側に凸となるように変形しようとする（ユニモルフ変形）。このとき、図８（ａ）に示したように、圧電シート３１〜３４で構成されたアクチュエータユニット２１の下面は圧力室を区画する隔壁（キャビティプレート）２２の上面に固定されているので、結果的に圧電シート３１〜３４は圧力室側へ凸になるように変形する。このため、圧力室１０の容積が低下して、インクの圧力が上昇し、ノズル８からインク滴が吐出される。その後、個別電極３５を共通電極３７と同じ電位に戻すと、圧電シート３１〜３４は元の形状になって圧力室１０の容積が元の容積に戻るので、インクをマニホールド流路５側から吸い込む。

図１に戻って、パージ機構９０は、チューブ４０、インク室３、マニホールド流路５（副マニホールド流路５ａ）及び個別インク流路７内のインクに混入したエア、塵等の異物及び劣化したインク等を、インクと共に外部に強制排出するためのメンテナンス機構である。また、パージ機構９０は、空気ポンプ９１と、空気ポンプ９１で加圧された加圧空気を一旦貯留するサージタンク９２と、サージタンク９２内の加圧空気を４つのインクカートリッジ５３に選択的に供給する切替ユニット９３とを含んでいる。そして、パージ機構９０は、制御装置８３からの指示に基づいて、サージタンク９２に貯溜された加圧空気を、切替ユニット９３を介して所定のインクカートリッジ５３に選択的に供給する。これにより、インクカートリッジ５３内の空気が加圧され、この圧力でインクカートリッジ５３内のインクが、対応するチューブ４０を介してインクジェットヘッド１に強制的に供給される。このとき、インクカートリッジ５３からのインクが、各インクカートリッジ５３に対応するチューブ４０、インク室３、マニホールド流路５及び個別インク流路７の順に行き渡り、これらに対応するノズル群１８から一斉に強制排出される。つまり、パージ機構９０はいわゆる正圧パージ動作を行うように構成されている。さらに、切替ユニット９３により、加圧された空気を供給するインクカートリッジ５３を切り替えることができるため、各ノズル群１８に係るチューブ４０、インク室３、マニホールド流路５及び個別インク流路７内のインクが個別に強制排出される単色パージ動作が可能となっている。

なお、正圧パージ動作においては、ノズル８から直接インクを吸引することによってチューブ４０及びインクジェットヘッド１内のインクを強制排出させる吸引パージ動作に比べて、パージ圧力を高くすることができる。このため、正圧パージ動作は、各インク流路内に混入したエアや塵などの異物やノズル８内に詰まった増粘インクなどを排出する効果が高く、結果として消費（排出）するインクの量が少なくてすむという利点を有する。

また、基台９５の左側（プラテン８５側）に、上下方向に延在するワイプ部材９６が設置されている。ワイプ部材９６は、ゴム等の可撓性を有する材料からなる。また、ワイプ部材９６は、図示しない駆動機構により、上下方向に移動可能となっている。インクジェットヘッド１がプラテン８５上からパージ位置へ移動するときには、その先端部がインク吐出面７０ａに接触しないようにワイプ部材９６が下方へ移動される。また、後述するように、インクジェットヘッド１がパージ位置に移動し正圧パージ動作が行われた後には、その先端部がインク吐出面７０ａに接触するようにワイプ部材９６が上方へ移動される。そして、この状態でインクジェットヘッド１がパージ位置から左方へ移動することによって、ワイプ部材９６の先端部がインク吐出面７０ａに接触しつつ移動し、インク吐出面７０ａに付着したインクが拭き取られる（ワイピング動作）。

次に、制御装置８３について、図９を参照しつつ説明する。図９は、制御装置８３の機能ブロック図である。制御装置８３は、上述したように、インクジェットヘッド１、パージ機構９０及び図示しない搬送機構を含むインクジェット記録装置１０１全体を制御するものである。制御装置８３は、図９に示すように、印刷制御部８３ａと、パージ制御部（パージ制御手段）８３ｂと、フラッシング制御部（フラッシング制御手段）８３ｃとを有している。

印刷制御部８３ａは、インクジェット記録装置１０１における、記録用紙Ｐに対する記記録動作を制御するものである。具体的には、図示しない搬送機構を制御してプラテン８５上に記録用紙Ｐを搬送しつつ、記録用紙Ｐの上方をインクジェットヘッド１が主走査方向に移動するようにキャリッジ１７を駆動すると共に所望の色のインク滴がノズル８から記録用紙Ｐに吐出されるようにアクチュエータユニット２１を駆動する。これにより、記録用紙Ｐに所望のカラー画像が記録される。

パージ制御部８３ｂは、パージ機構９０を制御することによって正圧パージ動作を行うものである。具体的には、キャリッジ１７を駆動することによって、インクジェットヘッド１をパージ位置に移動させる。そして、ノズル群１８に係るチューブ４０、インク室３、マニホールド流路５及び個別インク流路７内のインクが、ノズル群１８から強制排出（単色パージ動作）されるように、パージ機構９０を制御する。パージ制御部８３ｂは、この単色パージ動作をノズル群１８毎に、言い換えればインク色毎に実行する。

このとき、パージ制御部８３ｂは、吐出インク色の明度（例えば、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表色系（ＣＩＥ１９７６）におけるＬ^*の値）の小さいノズル群１８に係るものから順にチューブ４０、インク室３、マニホールド流路５及び個別インク流路７内のインクが強制排出されるようにパージ機構９０を制御する。例えば、本実施の形態においては、パージ制御部８３ｂが、ブラック（Ｌ^*＝０）→マゼンタ（Ｌ^*＝４０〜６０）→シアン（Ｌ^*＝５０〜６５）→イエロー（Ｌ^*＝８５〜９０）の色順に各ノズル群１８からインクが強制排出されるようにパージ機構９０を制御する。つまり、明度が最も小さいインクがブラックインクとなっており、明度が最も大きいインクがイエローインクとなっている。なお、例えば、マゼンタインクとシアンインクとの明度差が小さいため、インクの種類によっては、マゼンタインク及びシアンインクの明度が同じ値になることがある。この場合は、パージ制御部８３ｂが、吐出インク色の彩度（例えば、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表色系（ＣＩＥ１９７６）におけるＣ^*＝（（ａ^*）²＋（ｂ^*）²）^1/2の値）の小さいノズル群１８に係るものから順にチューブ４０、インク室３、マニホールド流路５及び個別インク流路７内のインクが強制排出されるようにパージ機構９０を制御する。なお、各単色パージ動作によって強制排出されたインクは、基台９５に設置された廃液フォーム９４によって回収される。

そして、パージ制御部８３ｂは、全ての単色パージ動作が完了した後に、ワイピング動作を実行する。これによって、各単色パージ動作でインク吐出面７０ａに濡れ広がったインクが拭き取られる。

フラッシング制御部８３ｃは、正圧パージ動作及びワイピング動作が完了した後に、アクチュエータユニット２１を駆動することによって、全てのノズル８から所定量のインクを吐出させるフラッシング動作を行うものである。なお、フラッシング動作によるインクの吐出量は、ノズル群１８毎に決定されてもよい。上述したように、正圧パージ動作を行うと、強制排出されたインクの一部がインク吐出面７０ａに濡れ広がる。このとき、各個別インク流路内が負圧になっているため、ノズル８の開口を介して他色のインクが個別インク流路内のインクに混入することがある。この混入したインクを確実に排出するため、フラッシング動作が行われる。

以上に基づいて、パージ動作を実行するときの制御装置８３の処理手順を、図１０を参照しつつ説明する。図１０は、パージ動作を実行するときの処理手順を示すフローチャートである。図１０に示すように、パージ動作が開始されると、パージ制御部８３ｂが、インクジェットヘッド１をパージ位置に移動させて、吐出インク色がブラックのノズル群１８からインクが強制排出されるように、パージ機構９０を制御する（ステップＳ１０１：以下Ｓ１０１と略す。他のステップも同様）。次に、吐出インク色がマゼンタのノズル群１８からインクが強制排出されるように、パージ機構９０を制御する（Ｓ１０２）。さらに、吐出インク色がシアンのノズル群１８からインクが強制排出されるように、パージ機構９０を制御する（Ｓ１０３）。そして、吐出インク色がイエローのノズル群１８からインクが強制排出されるように、パージ機構９０を制御する（Ｓ１０４）。全ての単色パージ動作が完了すると、インク吐出面７０ａを拭き取るワイピング動作を行う（Ｓ１０５）。ワイピング動作が完了すると、フラッシング制御部８３ｃがノズル８からインク滴を吐出させるフラッシング動作を行う（Ｓ１０６）。以上でパージ動作を終了し、待機状態に移行する。

ところで、ブラックなど明度の小さいインクは、イエローなど明度の大きいインクが若干量混入してもその色彩は大きく変化しないが、明度の大きいインクは、明度の小さいインクが若干量混入するだけでその色彩が大きく変化する。したがって、正圧パージ動作において、先に強制排出された明度の小さい他色のインクが、インク吐出面７０ａに濡れ広がって吐出インク色の明度が最も大きいノズル群１８に係る個別インク流路７内のインクに混入すると、当該個別インク流路７内のインクの色彩が大きく変化することになる。以上に述べた、本実施形態に係るインクジェット記録装置１０１によると、正圧パージ動作において、吐出インク色の明度の小さいノズル群１８に係るものから順にチューブ４０、インク室３、マニホールド流路５及び個別インク流路７内のインクが強制排出されるため、各個別インク流路７内において、正圧パージ動作時に混入したより明度が小さいインクのほとんどが各個別インク流路７から強制排出される。このとき、個別インク流路７内に明度が大きい他色のインクが混入することになるが、明度が小さいインクに明度が大きいインクが若干量混入してもその色彩は大きく変化しない。

特に、吐出インク色が明度の最も大きいイエローであるノズル群１８に係る個別インク流路７内においては、混入した他色（ブラック、マゼンタ及びシアン）のインクのほとんどが強制排出される。これにより、当該個別インク流路７内のインクの色彩がほぼ完全に回復する。これにより、フラッシング動作において排出すべきインク量が少なくなり、インクが無駄に消費されにくくなる。

また、吐出インク色の明度が同じ値になる場合には、吐出インク色の彩度（例えば、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表色系（ＣＩＥ１９７６）におけるＣ^*の値）の小さいノズル群１８に係るものから順にチューブ４０、インク室３、マニホールド流路５及び個別インク流路７内のインクが強制排出されるため、彩度の大きい吐出インク色を有するノズル群１８に係る個別インク流路７内において、混入した彩度の小さいインクのほとんどが強制排出される。これにより、各個別インク流路７内のインクの色彩が一層回復する。このとき、彩度の小さい吐出インク色を有するノズル群１８に係る個別インク流路７内において、彩度の大きい他色のインクが混入することになるが、彩度が小さいインクに彩度が大きいインクが若干量混入してもその色彩は大きく変化しない。これにより、インクが一層無駄に消費されにくくなる。

さらに、正圧パージ動作を行った後に、フラッシング動作を行うため、個別インク流路７内に混入した他色のインクを完全に排出することができる。

加えて、パージ機構９０が、インクジェットヘッド１の外部に配置された空気ポンプ９１を含んでいるため、パージ機構９０を容易に構成することができる。

以上、本発明の好適な一実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述の実施の形態では、正圧パージ動作において、インクの明度の値が小さい順としてブラック→マゼンタ→シアン→イエローの順に各ノズル群１８からインクが強制排出される構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、最も明度の大きいインクであるイエローのインクが最後にノズル群１８から強制排出されるように構成されていれば、他の色のインクがノズル群１８から強制排出される順序は任意のものであってよい。例えば、正圧パージ動作において、ブラック→シアン→マゼンタ→イエローの順に各ノズル群１８からインクが強制排出されるように構成されていてもよいし、マゼンタ→ブラック→シアン→イエローの順に各ノズル群１８からインクが強制排出されるように構成されていてもよい。

また、本実施の形態においては、明度の値が同じインクを強制排出するときに、インクの彩度の値が小さい順に各インクがノズル群１８から強制排出される構成であるが、明度の値が同じインクを強制排出するときであっても、彩度の値とは関係ない順序で各インクがノズル群１８から強制排出される構成であってもよい。

さらに、本実施の形態においては、インクジェットヘッド１が、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの４色のインク滴を吐出可能に構成されているが、他の色のインク滴を吐出可能に構成されていてもよいし、５色以上のインク滴を吐出可能に構成されていてもよい。例えば、インクジェットヘッドが、ブラック、レッド、マゼンタ、ブルー、シアン、グリーン及びイエローの７色のインク滴を吐出可能に構成されていてもよい。この場合、正圧パージ動作においては、本実施の形態のように、明度の値の小さい順に各インクを強制排出するように構成されていることが好ましいが、上述したように、強制排出の順序はこれに限られるものではなく、最も明度の大きいインクが最後に強制排出されるように構成されていれば、他の色のインクが強制排出される順序は任意のものであってよい。例えば、ブラック→レッド→マゼンタ→ブルー→シアン→グリーン→イエローの順に各インクが強制排出されてもよいし、ブラック→レッド→マゼンタ→ブルー→グリーン→シアン→イエローの順に各インクが強制排出されてもよいし、ブラック→レッド→ブルー→マゼンタ→シアン→グリーン→イエローの順に各インクが強制排出されてもよいし、ブラック→レッド→ブルー→マゼンタ→グリーン→シアン→イエローの順に各インクが強制排出されてもよいし、ブラック→レッド→ブルー→シアン→マゼンタ→グリーン→イエローの順に各インクが強制排出されてもよい。

また、本実施の形態においては、制御装置８３が、正圧パージ動作の後にフラッシング動作を行う構成であるが、このようなフラッシング動作を行わない構成であってもよい。

さらに、本実施の形態においては、パージ機構９０が空気ポンプ９１を含むように構成されているが、他の機構によりパージ機構を構成してもよい。

加えて、本実施の形態においては、インクジェットヘッド１がシリアル式のヘッドとて構成されたものであるが、インクジェットヘッドは特開２００３−３１１９５５号公報に開示されたようなライン式のヘッドとして構成されてもよい。

本発明の一実施の形態に係るインクジェット記録装置の概略構成図である。 図１に示すインクジェットヘッドの斜視図である。 図２のIII-III線に沿ったインクジェットヘッドの断面図である。 図３に示すヘッド本体に補強板が接着された状態を示す斜視図である。 図３に示すヘッド本体の平面図である。 図５の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図６のVII-VII線に沿った部分断面図である。 図５に示すアクチュエータユニットの拡大図である。 図１に示す制御装置の機能ブロック図である。 図１に示すパージ動作の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
２ 本体フレーム
３ インク室
４ 流路ユニット
５ マニホールド流路
５ａ 副マニホールド流路
７ 個別インク流路
８ ノズル
２１ アクチュエータユニット
４０ チューブ
５３ インクカートリッジ
７０ａ インク吐出面
７０ ヘッド本体
８３ 制御装置
８３ａ 印刷制御部
８３ｂ パージ制御部
８３ｃ フラッシング制御部
９０ パージ機構
９１ 空気ポンプ
９２ サージタンク
９３ 切替ユニット
１０１ インクジェット記録装置

Claims (8)

1. インク滴を吐出するノズルがインク吐出面に複数配置された複数のノズル群、複数のノズル群へインクを供給する個別インク流路、及び、複数の前記個別インク流路内でインクに選択的に吐出エネルギーを付与する複数のアクチュエータを有するインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドに接続されて、複数の前記個別インク流路にインクを供給する複数のインク供給流路と、
   複数の前記ノズル群に対応する一又は複数の前記インク供給流路のうちの少なくとも１つの前記インク供給流路を単位として、前記インク供給流路内及び個別インク流路内のインクを加圧可能な加圧機構とからなるインクジェット記録装置において、
   前記加圧機構の動作に基づいて複数の前記個別インク流路内及び前記インク供給流路内のインクを強制排出するパージ動作にて、複数の前記ノズル群のうちで吐出インク色の明度が最も大きい前記ノズル群に係る複数の前記個別インク流路内及び前記インク供給流路内のインクが、他の前記ノズル群に係る複数の前記個別インク流路内及び前記インク供給流路内のインクを強制排出した後に強制排出されるように、前記加圧機構を制御するパージ制御手段を備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記パージ制御手段は、複数の前記ノズル群のうちで吐出インク色の明度が最も小さい前記ノズル群に係る複数の前記個別インク流路内及び前記インク供給流路内のインクが、他の前記ノズル群に係る複数の前記個別インク流路内及び前記インク供給流路内のインクを強制排出する前に強制排出されるように前記加圧機構を制御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記録装置。
3. 前記パージ制御手段は、吐出インク色の明度の小さい前記ノズル群に係るものから順に複数の前記個別インク流路内及び前記インク供給流路内のインクが強制排出されるように前記加圧機構を制御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記録装置。
4. 前記パージ制御手段は、吐出インク色の明度が同じ前記ノズル群に関して、吐出インク色の彩度が小さい前記ノズル群に係るものから順に複数の前記個別インク流路内及び前記インク供給流路内のインクが強制排出されるように前記加圧機構を制御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記録装置。
5. 明度が最も大きいインクが、イエローインクであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
6. 明度が最も小さいインクが、ブラックインクであることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記パージ制御手段が前記加圧機構を制御することによって複数の前記個別インク流路内及び前記インク供給流路内のインクを強制排出した後に、前記複数のアクチュエータの駆動に基づいて複数の前記個別インク流路内のインクを排出するように前記複数のアクチュエータを制御するフラッシング制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記加圧機構が、前記インクジェットヘッドの外部に配置されたポンプを含んでいることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置
   

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