JP2014043062A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の無駄な消費を抑制すると共にノズル開口近傍の液体の乾燥・増粘による吐出不良や成分の沈降を抑制することができる液体噴射装置を提供する。
【解決手段】流路に連通するノズル開口から液体を噴射させる圧力発生手段と、前記流路に液体を供給する液体貯留手段と、前記ノズル開口を覆うキャップを備えた液体噴射ヘッドであって、圧力発生手段は、前記液体貯留手段の交換時であって、前記液体噴射ヘッドに前記キャップがされていない時に、微振動駆動を行う。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録装置に関する。

液滴を吐出する液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置としては、圧力発生手段によって流路内に圧力を発生させ、流路に連通するノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装置が挙げられる。

インクジェット式記録ヘッドには、インクが貯留された液体貯留手段であるインクカートリッジが着脱可能に設けられて、インクカートリッジから供給されたインクをインクジェット式記録ヘッドがインク滴として吐出する。

このようなインクジェット式記録ヘッドでは、印刷動作を行わずに長期放置されると、ノズル開口近傍のインクが乾燥し、飛翔曲がりや目詰まりなどの吐出不良が発生する。また、印刷動作を行わないと、流路内にインクの流れが停滞し、インクに含まれる成分が流路内に沈降してしまうという問題が発生する。

このため、流路内のインクをノズル開口から吸引する吸引動作や、ノズル開口のインクのメニスカスをインク滴として吐出されないように振動させる微振動駆動や、ノズル開口を外気にさらされないように密封する方法などが行われていた（特許文献１等参照）。

特開２００３−３９７０１号公報

しかしながら、インクカートリッジ等の液体貯留手段を交換する際に、インクジェット式記録ヘッドを保持したキャリッジは、待機位置（ホームポジション）から交換可能な交換位置まで移動されるため、インクジェット式記録ヘッドは液体噴射面を覆うキャップから開放される。このようにインクジェット式記録ヘッドの液体噴射面がキャップから開放されると、ノズル開口近傍のインクが乾燥し、増粘することで、吐出されるインク滴の飛翔曲がりや目詰まり等の吐出不良が発生してしまうという問題がある。

また、インクカートリッジの交換を行う度にノズル開口の乾燥により増粘したインクをノズル開口から吸引して廃棄するクリーニング動作を行うと、インクの無駄な消費が増大してしまうという問題がある。

なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装置に限定されず、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置においても同様に存在する。

本発明はこのような事情に鑑み、液体の無駄な消費を抑制すると共にノズル開口近傍の液体の乾燥・増粘による吐出不良や成分の沈降を抑制することができる液体噴射装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、圧力発生手段の駆動によって流路内に圧力変化を生じさせて前記流路に連通するノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドを被噴射媒体に対して相対的に移動可能に保持する保持部材と、前記保持部材に保持されて前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体貯留手段と、前記液体噴射ヘッドの液体噴射面を覆うキャップと、を具備し、前記圧力発生手段は、前記液体貯留手段の交換時であって、前記液体噴射ヘッドに前記キャップがされていない時に、微振動駆動を行うことを特徴とする液体噴射装置にある。

かかる態様では、液体貯留手段交換時であって、キャップが液体噴射面を覆っていない時に、微振動駆動を行っているため、ノズル開口の液体のメニスカスが振動して、ノズル開口近傍の液体の乾燥による増粘や流路内の液体の成分の沈降を抑制することができる。したがって、液体貯留手段を交換した後にノズル開口から液体を吸引するクリーニング動作を行う必要がなく、液体の無駄な消費を抑制することができる。

ここで、前記液体噴射ヘッドは、液体として染料系液体を吐出する複数の前記ノズル開口を有する染料ノズル群と、液体として顔料系液体を吐出する複数の前記ノズル開口を有する顔料ノズル群と、を備え、前記顔料ノズル群に対応する前記圧力発生手段は、前記液体貯留手段の交換時であって、前記液体噴射ヘッドに前記キャップがされていない時に、微振動駆動を行うことが好ましい。これによれば、顔料ノズル群に対応する圧力発生手段のみに微振動駆動を行わせることで、乾燥により増粘し易い顔料系液体の増粘を抑制することができるとともに、発熱を抑えて、圧力発生手段の製品寿命を延ばすことができる。

本発明の実施形態１に係る記録装置を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 本発明の実施形態１に係る制御構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係る駆動波形を示す波形図である。 本発明の実施形態１に係る微振動駆動のフローチャートである。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置を示す概略図である。

図１に示すように、液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドを有するヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、液体貯留手段であるインクカートリッジ２Ａ及び２Ｂがそれぞれ着脱可能に設けられている。

このヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動可能に設けられている。なお、ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、液体として、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。

そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される（主走査方向）。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８上に搬送されるようになっている（副走査方向）。そして、このようなインクジェット式記録装置Ｉでは、キャリッジ３がキャリッジ軸５に沿って移動されると共にインクジェット式記録ヘッドによってインク滴が吐出されて記録シートＳに印刷される。

また、本実施形態のインクジェット式記録装置Ｉの非印字領域には、ノズル開口を覆う本実施形態のキャップである吸引キャップ９が設けられている。ここで、本実施形態の非印字領域とは、キャリッジ３の移動方向の端部であるプラテン８の側方のことである。また、吸引キャップ９にはチューブを介して、例えば、真空ポンプ等の吸引装置１０が接続されている。この吸引装置１０によってインクジェット式記録ヘッドの液体噴射面に密着した吸引キャップ９の内部の気体を吸引することで、ノズル開口を介してインクジェット式記録ヘッドの流路内のインクを吸引する。なお、吸引キャップ９は、非印刷時にインクジェット式記録ヘッドの液体噴射面に密着してノズル開口を封止して当該ノズル開口近傍のインクの乾燥及び増粘を抑制する密着キャップとしても機能する。もちろん、吸引キャップ９とは別に密着キャップを設けるようにしてもよい。本願の特許請求の範囲に記載のキャップとは、ノズル開口を覆ってノズル開口近傍のインクの乾燥及び増粘を抑制するものであれば特に限定されず、本実施形態の吸引キャップ９であっても密着キャップであってもよく、またその他のキャップであってもよい。

なお、本実施形態では、吸引キャップ９が設けられた領域をインクジェット式記録ヘッド（キャリッジ３）のホームポジションと称する。

ここで、液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドについて図２を用いて説明する。図２は、液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの断面図である。

図２に示すインクジェット式記録ヘッド２０は、縦振動型の圧電アクチュエーターを有するタイプであり、流路基板２１には、複数の圧力発生室２２が、同じ色のインクを吐出する複数のノズル開口２３が並設される方向に沿って並設されている。以降、この方向を圧力発生室２２の並設方向、又は第１の方向と称する。また、流路基板２１の両側（圧力発生室２２が開口する面とその反対側の面）は、各圧力発生室２２に対応してノズル開口２３を有するノズルプレート２４と、振動板２５とにより封止されている。また、流路基板２１には、各圧力発生室２２毎にそれぞれインク供給口２６を介して連通されて複数の圧力発生室２２の共通のインク室となるマニホールド２７が形成されており、マニホールド２７には、図１に示したインクカートリッジ２Ａ、２Ｂが接続される。

一方、振動板２５の圧力発生室２２とは反対側には、各圧力発生室２２に対応する領域にそれぞれ圧電アクチュエーター２８の先端が当接されて設けられている。これらの圧電アクチュエーター２８は、圧電材料２９と、電極形成材料３０及び３１とを縦に交互にサンドイッチ状に挟んで積層され、振動に寄与しない不活性領域が固定基板３２に固着されている。なお、固定基板３２と、振動板２５、流路基板２１及びノズルプレート２４とは、基台３３を介して一体的に固定されている。

このように構成されたインクジェット式記録ヘッド２０では、インクカートリッジ２Ａ、２Ｂに連通されるインク流路を介してマニホールド２７にインクが供給され、インク供給口２６を介して各圧力発生室２２に分配される。実際には、圧電アクチュエーター２８に電圧を印加することにより圧電アクチュエーター２８を収縮させる。これにより、振動板２５が圧電アクチュエーター２８と共に変形されて（図中上方向に引き上げられて）圧力発生室２２の容積が広げられ、圧力発生室２２内にインクが引き込まれる。そして、ノズル開口２３に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路からの記録信号に従い、圧電アクチュエーター２８の電極形成材料３０及び３１に印加していた電圧を解除すると、圧電アクチュエーター２８が伸張されて元の状態に戻る。これにより、振動板２５も変位して元の状態に戻るため圧力発生室２２が収縮され、内部圧力が高まりノズル開口２３からインク滴が吐出される。すなわち、本実施形態では、圧力発生室２２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として縦振動型の圧電アクチュエーター２８が設けられている。また、本実施形態では、ノズル開口２３が開口する面を液体噴射面としている。

ここで、図３を参照して、本実施形態のインクジェット式記録装置Ｉの制御について説明する。なお、図３は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の制御構成を示すブロック図である。

本実施形態のインクジェット式記録装置Ｉは、図３に示すように、プリンターコントローラー１１１とプリントエンジン１１２とから概略構成されている。プリンターコントローラー１１１は、外部インターフェース１１３（以下、外部Ｉ／Ｆ１１３という）と、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ１１４と、制御プログラム等を記憶したＲＯＭ１１５と、ＣＰＵ等を含んで構成した制御部１１６と、クロック信号を発生する発振回路１１７と、インクジェット式記録ヘッド２０へ供給するための駆動信号を発生する駆動信号発生部１１８と、この駆動信号発生部１１８で使用するための電源を生成する電源生成部１１９と、駆動信号や印刷データに基づいて展開されたドットパターンデータ（ビットマップデータ）等をプリントエンジン１１２に送信する内部インターフェース１２０（以下、内部Ｉ／Ｆ１２０という）と、を備えている。

外部Ｉ／Ｆ１１３は、例えば、キャラクターコード、グラフィック関数、イメージデータ等によって構成される印刷データを、図示しないホストコンピューター等から受信する。また、この外部Ｉ／Ｆ１１３を通じてビジー信号（ＢＵＳＹ）やアクノレッジ信号（ＡＣＫ）が、ホストコンピューター等に対して出力される。ＲＡＭ１１４は、受信バッファー１２１、中間バッファー１２２、出力バッファー１２３、及び、図示しないワークメモリーとして機能する。そして、受信バッファー１２１は外部Ｉ／Ｆ１１３によって受信された印刷データを一時的に記憶し、中間バッファー１２２は制御部１１６が変換した中間コードデータを記憶し、出力バッファー１２３はドットパターンデータを記憶する。なお、このドットパターンデータは、階調データをデコード（翻訳）することにより得られる印字データによって構成してある。

駆動信号発生部１１８は、本発明の駆動信号発生手段に相当し、吐出駆動信号や微振動駆動信号を発生させる。

ここで、吐出駆動信号（ＣＯＭ）は、詳しくは後述するが、インク滴を吐出させるように圧電アクチュエーター２８を駆動（吐出駆動）する吐出パルスを１記録周期Ｔ内に有する信号であり、記録周期Ｔ毎に繰り返し発生される。

微振動駆動信号は、詳しくは後述するが、インク滴が吐出されない程度に圧電アクチュエーター２８を駆動（微振動駆動）する微振動駆動パルスを周期Ｔ′内に有する信号であり、周期Ｔ′毎に繰り返し発生される。

なお、駆動信号として、吐出パルスと微振動駆動パルスとを複合させたものを用いて、所定のタイミングで吐出パルスのみ、微振動駆動パルスのみ又は両方を圧電アクチュエーターに供給するようにしてもよい。

ちなみに、記録周期Ｔは、吐出駆動信号の繰り返し単位であり、本発明における吐出周期の一種である。また、周期Ｔ′は、微振動駆動の繰り返し単位であり、任意の周期に設定できる。もちろん、微振動駆動の微振動駆動パルスを電圧や時間、周期等の異なるものを複数用意し、必要に応じて微振動駆動パルスを選択するようにしてもよい。ちなみに、微振動駆動には、印字中にインクを吐出しない圧電アクチュエーター３００を微振動させて非使用のノズル開口の目詰まりを抑制する印字内微振動と、その印字内微振動の範囲外で圧電アクチュエーター３００を微振動させる印字外微振動とがある。そして、印字内微振動と印字外微振動とは、同じ微振動駆動信号を用いてもよいし、印字外微振動として専用の微振動駆動信号を用いるようにしてもよい。詳しくは後述するが、本実施形態の図４（ｂ）に示す微振動駆動信号は、専用の印字外微振動駆動信号のことである。

また、ＲＯＭ１１５には、各種データ処理を行わせるための制御プログラム（制御ルーチン）の他に、フォントデータ、グラフィック関数等を記憶させてある。

制御部１１６は、受信バッファー１２１内の印刷データを読み出すと共に、この印刷データを変換して得た中間コードデータを中間バッファー１２２に記憶させる。また、中間バッファー１２２から読み出した中間コードデータを解析し、ＲＯＭ１１５に記憶させているフォントデータ及びグラフィック関数等を参照して、中間コードデータをドットパターンデータに展開する。そして、制御部１１６は、必要な装飾処理を施した後に、この展開したドットパターンデータを出力バッファー１２３に記憶させる。

そして、インクジェット式記録ヘッド２０の１行分に相当するドットパターンデータが得られたならば、この１行分のドットパターンデータは、内部Ｉ／Ｆ１２０を通じてインクジェット式記録ヘッド２０に出力される。また、出力バッファー１２３から１行分のドットパターンデータが出力されると、展開済みの中間コードデータは中間バッファー１２２から消去され、次の中間コードデータについての展開処理が行われる。

また、制御部１１６は、所定のタイミングでインクジェット式記録ヘッド２０の圧電アクチュエーター２８に微振動駆動を行わせる。

具体的には、制御部１１６は、液体貯留手段交換シーケンス実行判定手段２００と、キャッピング判定手段２０１と、液体貯留手段交換判定手段２０２と、を具備する。なお、本実施形態で記載するキャッピングとは、吸引キャップ９が少なくともノズル開口２３を覆うことを意味する。

液体貯留手段交換シーケンス実行判定手段２００は、液体貯留手段であるインクカートリッジ２Ａ、２Ｂ（図１参照）の交換シーケンスが実行されたか否かを判定する。ここで液体貯留手段交換シーケンスとは、液体貯留手段であるインクカートリッジ２Ａ、２Ｂを交換する手順を順番に実行するものである。例えば、液体貯留手段交換シーケンスは、ホームポジション（非印刷領域）で液体噴射面が吸引キャップ９によってキャッピングされた状態から、液体噴射面を開放し、キャリッジ３を走査方向に移動して所定の交換ポジションに移動する。そして、交換が必要なインクカートリッジ２Ａ、２Ｂを表示や音で示す。その後、インクカートリッジ２Ａ、２Ｂがユーザーによって交換されたら、キャリッジ３をホームポジション（非印刷領域）に移動して、液体噴射面を吸引キャップ９によってキャッピングする。また、インクカートリッジ２Ａ、２Ｂのインク残量カウントをリセットするなどの処理を行う。

このような液体貯留手段交換シーケンスは、例えば、ユーザーによって交換スイッチが押下されることによって実行される。なお、液体貯留手段交換シーケンスにおいて、実際にインクカートリッジ２Ａ、２Ｂを交換するのはユーザーである。したがって、ユーザーが交換をしない限り、インクジェット式記録ヘッド２０（キャリッジ３）は、交換ポジションに留まるようになっている。もちろん、一定時間が経過してもユーザーによってインクカートリッジ２Ａ、２Ｂが交換されない場合には、インクジェット式記録ヘッド２０（キャリッジ３）をホームポジションに移動させて、液体噴射面を吸引キャップ９によってキャッピングしてもよい。

ちなみに、インクカートリッジ２Ａ、２Ｂの交換は、ホームポジション（非印刷領域）で行うことはできない。これは、例えば、ホームポジション（非印刷領域）には、電源等が設けられており、ユーザーが誤って感電するなどの危険があるからである。また、ホームポジション（非印刷領域）でインクカートリッジ２Ａ、２Ｂを交換可能にしてしまうと、インクジェット式記録装置Ｉに電源が投入されていない状態でインクカートリッジ２Ａ、２Ｂが交換されてしまう虞がある。このようにインクジェット式記録装置Ｉに電源が投入されていない状態でインクカートリッジ２Ａ、２Ｂが交換されてしまうと、インクカートリッジ２Ａ、２Ｂのインク残量が正確に把握できなくなることや、間違った色のインクカートリッジが装着されるのなどの虞がある。本実施形態の液体貯留手段交換シーケンスでは、キャリッジ３を交換ポジション、具体的には、印刷領域等に移動してインクカートリッジ２Ａ、２Ｂの交換を可能とすることで、感電する危険性を低下させることができると共にインクジェット式記録装置Ｉの電源が投入されて、インクカートリッジ２Ａ、２Ｂの交換を把握することで、インクカートリッジ２Ａ、２Ｂの交換前の状態及び交換後の状態を確実に把握することができる。

キャッピング判定手段２０１は、インクジェット式記録ヘッド２０の液体噴射面が吸引キャップ９によってキャッピングされているか否かを判定する。例えば、吸引キャップ９にセンサーを設けて、液体噴射面に接触しているか否かを判定するようにしてもよく、また、吸引キャップ９の液体噴射面側への移動制御の状態によって液体噴射面に接触しているか判定するようにしてもよい。

液体貯留手段交換判定手段２０２は、液体貯留手段であるインクカートリッジ２Ａ、２Ｂが交換されたか否かを判定する。例えば、インクカートリッジ２Ａ、２Ｂが装着される部分にセンサーを設けて、インクカートリッジ２Ａ、２Ｂの装着・脱着状態を監視することでインクカートリッジ２Ａ、２Ｂが交換されたか否かを判定するようにしてもよく、また、インクカートリッジ２Ａ、２Ｂに当該インクカートリッジ２Ａ、２Ｂの情報（インク情報や識別ＩＤ等）が記録されたメモリーを搭載して、当該メモリーからインクカートリッジ２Ａ、２Ｂの情報を読み取ることでインクカートリッジ２Ａ、２Ｂが交換されたか否かを判定するようにしてもよい。

プリントエンジン１１２は、インクジェット式記録ヘッド２０と、紙送り機構１２４と、キャリッジ機構１２５とを含んで構成してある。紙送り機構１２４は、紙送りモーターとプラテン８等から構成してあり、記録紙等の記録シートＳをインクジェット式記録ヘッド２０の記録動作に連動させて順次送り出す。即ち、この紙送り機構１２４は、記録シートＳを副走査方向に相対移動させる。

キャリッジ機構１２５は、インクジェット式記録ヘッド２０を搭載可能なキャリッジ３と、このキャリッジ３を主走査方向に沿って走行させるキャリッジ駆動部とから構成してあり、キャリッジ３を走行させることによりインクジェット式記録ヘッド２０を主走査方向に移動させる。なお、キャリッジ駆動部は、上述したように駆動モーター６及びタイミングベルト７等で構成されている。

インクジェット式記録ヘッド２０は、副走査方向に沿って多数のノズル開口２３を有し、ドットパターンデータ等によって規定されるタイミングで各ノズル開口２３からインク滴を吐出する。そして、このようなインクジェット式記録ヘッド２０の圧電アクチュエーター２８には、図示しない外部配線を介して電気信号、例えば、吐出駆動信号（ＣＯＭ）や微振動駆動信号や印字データ（ＳＩ）等が供給される。なお、このように構成されるプリンターコントローラー１１１及びプリントエンジン１１２では、プリンターコントローラー１１１と、駆動信号発生部１１８から出力された所定の駆動波形を有する駆動信号を選択的に圧電アクチュエーター２８に入力するシフトレジスター１３１、ラッチ１３２、レベルシフター１３３及びスイッチ１３４等を有する駆動回路とが圧電アクチュエーター２８に所定の駆動信号を印加する駆動手段となる。ちなみに、これらシフトレジスター１３１、ラッチ１３２、レベルシフター１３３、スイッチ１３４及び圧電アクチュエーター２８は、それぞれインクジェット式記録ヘッド２０の各ノズル開口２３毎に設けられており、これらのシフトレジスター１３１、ラッチ１３２、レベルシフター１３３及びスイッチ１３４は、駆動信号形成回路が発生した吐出駆動信号や微振動駆動信号から駆動パルスを生成する。ここで、駆動パルスとは実際に圧電アクチュエーター２８に印加される印加パルスのことである。

このようなインクジェット式記録ヘッド２０では、最初に発振回路１１７からのクロック信号（ＣＫ）に同期して、ドットパターンデータを構成する印字データ（ＳＩ）が出力バッファー１２３からシフトレジスター１３１へシリアル伝送され、順次セットされる。この場合、まず、全ノズル開口２３の印字データにおける最上位ビットのデータがシリアル伝送され、この最上位ビットのデータシリアル伝送が終了したならば、上位から２番目のビットのデータがシリアル伝送される。以下同様に、下位ビットのデータが順次シリアル伝送される。

そして、当該ビットの印字データが全ノズル分が各シフトレジスター１３１にセットされたならば、制御部１１６は、所定のタイミングでラッチ１３２へラッチ信号（ＬＡＴ）を出力させる。このラッチ信号により、ラッチ１３２は、シフトレジスター１３１にセットされた印字データをラッチする。このラッチ１３２がラッチした印字データ（ＬＡＴｏｕｔ）は、電圧増幅器であるレベルシフター１３３に印加される。このレベルシフター１３３は、印字データが例えば「１」の場合に、スイッチ１３４が駆動可能な電圧値、例えば、数十ボルトまでこの印字データを昇圧する。そして、この昇圧された印字データは各スイッチ１３４に印加され、各スイッチ１３４は、当該印字データにより接続状態になる。

そして、各スイッチ１３４には、駆動信号発生部１１８が発生した吐出駆動信号も印加されており、スイッチ１３４が選択的に接続状態になると、このスイッチ１３４に接続された圧電アクチュエーター２８に選択的に駆動信号が印加される。このように、例示したインクジェット式記録ヘッド２０では、印字データによって圧電アクチュエーター２８に吐出駆動信号を印加するか否かを制御することができる。例えば、印字データが「１」の期間においてはラッチ信号（ＬＡＴ）によりスイッチ１３４が接続状態となるので、駆動信号（ＣＯＭｏｕｔ）を圧電アクチュエーター２８に供給することができ、この供給された駆動信号（ＣＯＭｏｕｔ）により圧電アクチュエーター２８が変位（変形）する。また、印字データが「０」の期間においてはスイッチ１３４が非接続状態となるので、圧電アクチュエーター２８への駆動信号の供給は遮断される。なお、この印字データが「０」の期間において、各圧電アクチュエーター２８は直前の電位を保持するので、直前の変位状態が維持される。

なお、上記の圧電アクチュエーター２８は、いわゆる縦振動型の圧電アクチュエーター２８である。この縦振動型の圧電アクチュエーター２８を用いると、充電により圧電アクチュエーター２８が電界と直交する方向に縮むことで圧力発生室２２が膨張し、充電された圧電アクチュエーター２８を放電すると、圧電アクチュエーター２８が伸張して圧力発生室２２が収縮する。このようなインクジェット式記録ヘッド２０では、圧電アクチュエーター２８に対する充放電に伴って対応する圧力発生室２２の容積が変化するので、圧力発生室２２の圧力変動を利用してノズル開口２３から液滴を吐出させることができる。

次に、駆動信号発生部１１８が発生する吐出駆動信号ＣＯＭ及び微振動駆動信号と、これらの駆動信号の圧電アクチュエーター２８への供給制御について説明する。なお、図４は、駆動信号の駆動波形を示す図である。

図４（ａ）に示すように、吐出駆動信号（ＣＯＭ）は、１記録周期Ｔで発生する吐出パルスを具備する。吐出パルスは、中間電位Ｖｈｍを維持した状態から第１膨張電位Ｖｈ１まで上昇させて圧力発生室２２を膨張させる第１膨張要素Ｐ０１と、第１膨張電位Ｖｈ１を一定時間維持する第１ホールド要素Ｐ０２と、第１膨張電位Ｖｈ１から第１収縮電位ＶＬまで急勾配で降下させて圧力発生室２２を収縮させる第１収縮要素Ｐ０３と、第１収縮電位ＶＬを一定時間維持する第２ホールド要素Ｐ０４と、第１収縮電位ＶＬから中間電位Ｖｈｍまでインク滴を吐出させない程度の一定勾配で電位を復帰させる第１制振要素Ｐ０５と、を具備する。

そして、このような吐出駆動信号ＣＯＭが圧電アクチュエーター２８に供給されると、第１膨張要素Ｐ０１によって圧電アクチュエーター２８が圧力発生室２２の容積を膨張させる方向に変形して、ノズル開口２３内のメニスカスが圧力発生室２２側に引き込まれると共に、圧力発生室２２にはマニホールド１７側からインクが供給される。そして、圧力発生室２２の膨張状態は、第１ホールド要素Ｐ０２で維持される。その後、第１収縮要素Ｐ０３が供給されて圧電アクチュエーター２８が伸長する。これにより、圧力発生室２２は膨張容積から第１収縮電位ＶＬに対応する収縮容積まで急激に収縮され、圧力発生室２２内のインクが加圧されてノズル開口２３からインク滴が吐出される。圧力発生室２２の収縮状態は、第２ホールド要素Ｐ０４で維持され、この間にインク滴の吐出によって減少した圧力発生室２２内のインク圧力は、その固有振動によって再び上昇する。この上昇タイミングに合わせて第１制振要素Ｐ０５が供給されて、圧力発生室２２が基準容積まで復帰し、圧力発生室２２内の圧力変動が吸収される。すなわち、本実施形態の吐出駆動信号ＣＯＭで発生する吐出パルスは、プル−プッシュ方式のものである。

図４（ｂ）に示すように、微振動駆動信号は、ノズル開口２３からインク滴が吐出されない程度に圧電アクチュエーター２８を駆動する非吐出駆動信号として機能し、１周期Ｔ′で発生する微振動駆動パルス（非吐出パルス）を具備する。微振動駆動パルス（非吐出パルス）は、本実施形態では、ノズル開口２３からインク滴が吐出されない程度の電圧を圧電アクチュエーター２８に印加する台形波である。もちろん、微振動駆動パルスは、台形波に限定されず、吐出パルスの駆動電圧（最低電位から最高電位までの電位差）をノズル開口２３からインク滴が吐出されない程度まで低下させたパルス、つまり、吐出パルスをそのまま縦方向（電圧変化軸方向）に縮小した形状としてもよく、その形状は特に限定されるものではない。

具体的には、微振動駆動パルスは、中間電位Ｖｈｍ′から第２膨張電位Ｖｈ２まで上昇させて圧力発生室２２を膨張させる第２膨張要素Ｐ１１と、第２膨張電位Ｖｈ２を維持する第３ホールド要素Ｐ１２と、第２膨張電位Ｖｈ２から中間電位Ｖｈｍ′まで下降させて圧力発生室２２を収縮させる第２収縮要素Ｐ１３と、を具備する。

このような微振動駆動パルスでは、ノズル開口２３からインク滴が吐出されないように第２膨張電位Ｖｈ２が設定されていると共に、第２膨張要素Ｐ１１及び第２収縮要素Ｐ１３の傾き（単位時間当たりの電位の変化量）が設定されている。

以上説明した吐出駆動信号の吐出パルスは、印刷実行時にインク滴を吐出するノズル開口２３に対応する圧電アクチュエーター２８に供給される。また、微振動駆動信号の微振動駆動パルスは、インク滴を吐出するノズル開口２３に対応する圧電アクチュエーター２８に対して、インク滴の吐出前やインク滴の吐出の合間などの所定のタイミングで供給される。また、微振動駆動パルスは、印刷実行時にインク滴を吐出させていないノズル開口２３に対応する圧電アクチュエーター２８に供給される。さらに、微振動駆動パルスは、本実施形態では、液体貯留手段交換シーケンスが実行されて、吸引キャップ９による液体噴射面のキャッピングが行われていない状態で圧電アクチュエーター２８に供給される。

ここで、微振動駆動パルスを供給するタイミングについて図３及び図５を参照して説明する。なお、図５は、微振動駆動パルスを供給する制御フローである。

図５に示すように、ステップＳ１で、液体貯留手段交換シーケンス実行判定手段２００が、液体貯留手段交換シーケンスが実行されているか否かを判定し、実行されていると判定した場合には（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２でキャッピング判定手段２０１が、吸引キャップ９が液体噴射面をキャッピングしているか否かを判定する。ステップＳ２で、キャッピング判定手段２０１が液体噴射面を吸引キャップ９がキャッピングしていないと判断した場合には（ステップＳ２：Ｎｏ）、ノズル開口２３が露出されてノズル開口２３近傍のインクが乾燥及び増粘してしまうため、ステップＳ３で制御部１１６は、圧電アクチュエーター２８に微振動駆動を行わせる。これにより、露出されたノズル開口２３のインクのメニスカスが振動して、ノズル開口２３近傍のインクが撹拌されて、ノズル開口２３近傍のインクの乾燥による増粘を抑制することができる。

次にステップＳ４で液体貯留手段交換判定手段２０２が、インクカートリッジ２Ａ、２Ｂ（図１参照）が交換されたか否かを判定し、液体貯留手段交換判定手段２０２がインクカートリッジ２Ａ、２Ｂが交換されたと判断した場合には（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、ステップＳ５で制御部１１６による圧電アクチュエーター２８の微振動駆動を停止する。また、ステップＳ４で液体貯留手段交換判定手段２０２がインクカートリッジ２Ａ、２Ｂが交換されていないと判断した場合には（ステップＳ４：Ｎｏ）、ステップＳ３に戻り圧電アクチュエーター２８の微振動駆動が継続される。

なお、ステップＳ１で、液体貯留手段交換シーケンス実行判定手段２００が、液体貯留手段交換シーケンスが実行されていないと判定した場合には（ステップＳ１：Ｎｏ）、液体貯留手段交換シーケンスが実行されるまで待機する（ループ処理）。ちなみに、液体貯留手段交換シーケンスは、上述したように、例えば、ユーザーによって交換ボタンが押下されることで実行される。

また、ステップＳ２で、キャッピング判定手段２０１が、液体噴射面が吸引キャップ９によってキャッピングされていると判断した場合には（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、キャッピングされなくなるまで待機する（ループ処理）。

なお、本実施形態では、制御部１１６に液体貯留手段交換判定手段２０２を設け、ステップＳ４で液体貯留手段交換判定手段２０２がインクカートリッジ２Ａ、２Ｂを交換したと判定するまで、制御部１１６が圧電アクチュエーター２８に微振動駆動を行わせるようにしたが、これは、通常、インクカートリッジ２Ａ、２Ｂが交換されたら直ちにインクジェット式記録ヘッド２０は吸引キャップ９に相対向するホームポジションに移動されて液体噴射面が吸引キャップ９で覆われるため、ノズル開口２３が露出される時間が短時間である。したがってインクカートリッジ２Ａ、２Ｂが交換されてから吸引キャップ９でキャッピングされるまでの短時間では、ノズル開口２３近傍のインクの乾燥・増粘がほとんど進まないため、この短時間に微振動駆動を行わせなくてもよい。もちろん、制御部１１６は、液体貯留手段交換判定手段２０２がインクカートリッジ２Ａ、２Ｂを交換したと判定しても、液体噴射面が吸引キャップ９でキャッピングされるまで圧電アクチュエーター２８に微振動駆動を行わせるようにしてもよい。

このように、本実施形態では、インクジェット式記録ヘッド２０にインクを供給する液体貯留手段であるインクカートリッジ２Ａ、２Ｂを交換する際に、吸引キャップ９が液体噴射面をキャッピングしていない間、圧電アクチュエーター２８に微振動駆動を行わせることで、ノズル開口２３のインクのメニスカスを振動させて、ノズル開口２３近傍のインクを撹拌することができる。したがって、ノズル開口２３近傍のインクの乾燥による増粘を抑制して、ノズル開口２３近傍のインクの増粘により吐出されるインク滴の飛翔曲がりやノズル開口の目詰まり等の吐出不良を低減することができると共に、インクの成分が沈降するのを抑制することができる。

また、インクカートリッジ２Ａ、２Ｂを交換する度に、ノズル開口２３から吸引キャップ９及び吸引装置１０を用いて増粘したインクを吸引して廃棄するクリーニング動作を行う必要がなく、インクの無駄な消費を抑制することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。

例えば、上述した実施形態１では、制御部１１６が所定のタイミングでインクジェット式記録ヘッド２０の全ての圧電アクチュエーター２８に微振動駆動を行わせるようにしたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、インクジェット式記録ヘッド２０又はインクジェット式記録ヘッドユニット１Ａ、１Ｂが、顔料系インクを吐出する複数のノズル開口を有する顔料ノズル群と、染料系インクを吐出する複数のノズル開口を有する染料ノズル群と、を具備する場合、制御部１１６は、液体貯留手段交換シーケンス実行判定手段２００が交換シーケンスを実行していると判定すると共にキャッピング判定手段２０１がキャッピングされていないと判定した際に顔料ノズル群に対応する圧電アクチュエーター２８のみに微振動駆動を選択的に行わせるようにすればよい。これにより、特に乾燥により増粘が発生し易い顔料系インクを吐出するノズル開口２３が吸引キャップ９により覆われていないインクカートリッジ２Ａ、２Ｂの交換時に、顔料系インクの乾燥による増粘や成分の沈降を抑制することができると共に、染料ノズル群に対応する圧電アクチュエーター２８には微振動駆動を行わせないことで、圧電アクチュエーター２８を駆動することによる発熱を抑制することができる。また、染料系インクを吐出するノズル開口２３に対応する圧電アクチュエーター２８を駆動しないことで、圧電アクチュエーター２８の製品寿命を延ばすことができる。

また、上述した実施形態１では、圧力発生室２２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電アクチュエーター２８を用いて説明したが、圧力発生手段としては、特にこれに限定されず、圧電材料２９と電極形成材料３０及び３１とを交互に積層させて積層方向の一端部を振動板２５に当接させる横振動型の圧電アクチュエーターを用いるようにしてもよい。また、圧電アクチュエーターとして、例えば、電極及び圧電材料を成膜及びリソグラフィー法により積層形成した薄膜型、グリーンシートを添付する等の方法により形成される厚膜型などの撓み振動型の圧電アクチュエーターを用いることができる。さらに、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用することができる。

さらに、本発明は、広く液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置全般を対象としたものであり、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種のインクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を具備する液体噴射装置にも適用することができる。

Ｉ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 ９ 吸引キャップ、 ２０ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 ２２ 圧力発生室、 ２３ ノズル開口、 ２７ マニホールド、 ２８ 圧電アクチュエーター（圧力発生手段）、 １１１ プリンターコントローラー、 １１２ プリントエンジン、 １１６ 制御部、 ２００ 液体貯留手段交換シーケンス実行判定手段、 ２０１ キャッピング判定手段、 ２０２ 液体貯留手段交換判定手段

Claims (2)

1. 圧力発生手段の駆動によって流路内に圧力変化を生じさせて前記流路に連通するノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
   該液体噴射ヘッドを被噴射媒体に対して相対的に移動可能に保持する保持部材と、
   前記保持部材に保持されて前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体貯留手段と、
   前記液体噴射ヘッドの液体噴射面を覆うキャップと、を具備し、
   前記圧力発生手段は、前記液体貯留手段の交換時であって、前記液体噴射ヘッドに前記キャップがされていない時に、微振動駆動を行うことを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記液体噴射ヘッドは、液体として染料系液体を吐出する複数の前記ノズル開口を有する染料ノズル群と、液体として顔料系液体を吐出する複数の前記ノズル開口を有する顔料ノズル群と、を備え、前記顔料ノズル群に対応する前記圧力発生手段は、前記液体貯留手段の交換時であって、前記液体噴射ヘッドに前記キャップがされていない時に、微振動駆動を行うことを特徴とする請求項１記載の液体噴射装置。

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