JP2006088575A - インクジェット記録ヘッドのメンテナンス方法及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ノズル内に滞留したインクをリフレッシュしインク吐出特性を良好にすることができるインクジェット記録ヘッドのメンテナンス方法を得る。
【解決手段】 インクジェット記録ヘッド１０のメンテナンス時に、個別流路２６内のインクを循環させつつ圧電素子３０を駆動させてノズル３２内に滞留したインクを振動させる。この振動により、ノズル３２内のインクは撹拌されて個別流路２６へ流出し、また個別流路２６から新たなインクがノズル３２内へ流入してリフレッシュされる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、インクジェット記録ヘッドのメンテナンス方法及びインクジェット記録装置に係り、詳細には、インクを循環するための循環路を通して供給されるインクを吐出し印字を行うインクジェット記録ヘッドのメンテナンス方法及びそのインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置に関する。

記録ヘッドからインク滴を吐出して記録媒体に印字を行うインクジェット記録装置では、記録媒体を搬送しながらその搬送方向と直交する方向へ記録ヘッドを往復移動させて１ラインずつ印字を行うシリアルスキャンと呼ばれる印字方式が主にパーソナルユースで広く使用されている。また近年では、記録媒体の搬送方向と直交する方向（幅方向）に沿って多数のインク吐出口（ノズル）を配列した記録媒体幅対応の非走査型の記録ヘッドを用い、記録媒体を連続搬送しつつ印字を行うことにより、印字速度を向上させてオフィスユースにも対応可能とした、いわゆるフルラインヘッド式のインクジェット記録装置が製品化されている。

これらのインクジェット記録装置では、インクの乾燥やインク中の異物等によるノズル詰まりを防止するために、外部からノズルに負圧を掛けてノズル内のインクを吸引するバキューム動作（メンテナンス）を行っている。ただし、上記のようなフルラインタイプの記録ヘッドでは、ノズル数の増加に伴い、バキューム動作時のインク消費量が多くなってランニングコストの上昇を招くため、記録ヘッドに供給するインクを循環路で循環させ、その循環路に設けたフィルタでインク中の異物等を取り除くことにより、ノズル詰まりが起こりにくくなるようにしてバキューム回数を低減できるようにし、ランニングコストの上昇を抑えるようにしているものがある。

また、このように記録ヘッドに供給するインクを循環路で循環させる技術としては、電界を印加することで粘度が変化する電気粘性流体からなるインク（記録体）を循環路（供給流路）で循環させ、ノズルの下流側に設けた電極でインクに電界を印加し増粘させることにより、ノズルからのインク吐出を可能にしたもの（例えば、特許文献１参照）、又は、インク供給源（インク溜め）から延出された複数の共通流路の先端側にループ用流路を連通させて循環路を構成し、インク供給源から各共通流路へのインク充填時に、ループ用流路に接続された吸引路からポンプで吸引することにより、各共通流路にインクを迅速に充填できるようにしたもの（例えば、特許文献２参照）、又は、パージ動作を行う際にノズルからインクを排出するためのパージチャネルを、ノズルへのインク供給路となるインク流路に連通させて設け、これらのインク流路とパージチャネルによりインクの循環路を構成しているものがある（例えば、特許文献３参照）。
特開平２−２１２１４７号公報 特開２０００−２５２１８号公報 特開平３−１５０１６５号公報

ところで、上述した循環型のインクジェット記録装置に搭載される記録ヘッドでは、インク流路内のメンテナンスを行う際に、均一な圧力でインク循環を行うと、ノズル内のインクはノズル内に留まってインク流路には逆流しにくくなり、そのインクは循環路を通して循環されない状態となる。そのため、インク吐出開始時（吐出開始からの数ドット）に、インクの吐出特性が連続吐出時とは異なってしまい、画質低下を招く問題がある。また、印字中にインク吐出が長時間行われないノズルでは、インクが乾燥しやすくなるため同様の問題が発生する。

これに対し、上述した特許文献１の技術では、循環路のメンテナンスを行う際に、ノズル内のインクを循環路に戻すような動作は行っておらず、また、インク吐出開始時の吐出特性を考慮した動作も行っていないため、上記の問題が発生する。

特許文献２の技術の場合、インク供給源から各共通流路へインクを充填するときのみ、循環路から分岐した吸引路にポンプを接続してインクを吸引し各共通流路及び循環路にインクを行き渡らせるようにしているため、例えば循環路のメンテナンス時や印字動作におけるインク吐出時にインクを循環路で循環させるようなことはできない。そのため、やはり、同様の問題が発生する。

また、特許文献３の技術では、パージ動作時にはインク流路からパージチャネルへとインクが流動されるが、インク吐出時にはインクを循環させておらず、また、特許文献１と同様に、循環路のメンテナンス時にノズル内のインクを循環路に戻すような動作や、インク吐出開始時の吐出特性を考慮した動作は行ってはいないため、やはり、上記の問題が発生する。

本発明は上記事実を考慮して、循環型のインクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドのメンテナンスを行う際に、ノズル内に滞留したインクをリフレッシュしインク吐出開始時の吐出特性を連続吐出時と同等にして印字する画像の画質低下を防止することができるインクジェット記録ヘッドのメンテナンス方法及びインクジェット記録装置を提供することを課題とする。また、印字中にインク吐出が長時間行われないノズルでのインク乾燥を防止しインク吐出開始時の吐出特性を連続吐出時と同等にして印字する画像の画質低下を防止することができるインクジェット記録装置を提供することを課題とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、インクを循環させるための循環路に接続され、その循環路を通して供給されるインクをインク吐出口から吐出し印字を行うインクジェット記録ヘッドのメンテナンス方法であって、前記インクジェット記録ヘッドのメンテナンス時に前記循環路内のインクを循環させると共に前記インク吐出口内のインクを振動させることを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、インクジェット記録ヘッドのメンテナンス時に、循環路内のインクを循環させつつ、インク吐出口内に滞留したインクを振動させることにより、そのインクは撹拌されて循環路へ流出し、また循環路から新たなインクがインク吐出口内へ流入する。このメンテナンスにより、ノズル内に滞留したインクはリフレッシュされるため、インク吐出開始時の吐出特性を連続吐出時と同等にして印字する画像の画質低下を防止することができる。

請求項３に記載の発明は、記録媒体にインクを吐出して印字を行うインクジェット記録ヘッドと、前記インクジェット記録ヘッドに供給するインクが貯留されるインク貯留手段と、前記インクジェット記録ヘッドと前記インク貯留手段に接続され、インク貯留手段から流入されたインクをインクジェット記録ヘッドへ供給しつつ循環させるための循環路と、前記循環路に設けられ、循環路内のインクを所定の方向へ循環させる循環手段と、前記インクジェット記録ヘッドに設けられ、前記循環路の上流側からインクが流入されるとともにその流入されたインクを循環路の下流側へ流出させるインク流路と、前記インク流路に連通されたインク吐出口と、前記インク流路に設けられ、インク流路内のインクの圧力を高めて吐出エネルギーを印加する加圧手段と、を備え、前記インクジェット記録ヘッドのメンテナンス時に前記循環手段を駆動させて前記循環路内のインクを循環させると共に前記加圧手段を駆動させて前記インク吐出口内のインクを振動させることを特徴としている。

請求項３に記載の発明では、循環手段を駆動させると、インク貯留手段に貯留されたインクは循環路を循環され、その循環に伴ってインクジェット記録ヘッドに供給される。インクジェット記録ヘッドでは、循環路を通して供給されるインクは、循環路の上流側からインク流路に流入され、インク流路を通って循環路の下流側へ流出される。

インクジェット記録ヘッドによる印字動作では、インク流路に設けられた加圧手段を駆動させると、インク流路内のインクは圧力が高められて吐出エネルギーが印加される。これにより、インク流路に連通されたインク吐出口からインクが吐出され、記録媒体に着弾されて印字が行われる。

また、インクジェット記録ヘッドのメンテナンス時には、循環手段を駆動させて循環路内のインクを循環させつつ、インクジェット記録ヘッドのインク流路に設けられた加圧手段を駆動させてインク吐出口内に滞留したインクを振動させる。これにより、インク吐出口内のインクは撹拌されて循環路へ流出し、また循環路から新たなインクがインク吐出口内へ流入する。このメンテナンスにより、ノズル内に滞留したインクはリフレッシュされるため、インク吐出開始時の吐出特性は連続吐出時と同等にされ印字する画像の画質低下を防止することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載のインクジェット記録ヘッドのメンテナンス方法において、前記メンテナンス時は前記循環路のインクを印字動作時とは逆方向へ循環させることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項３記載のインクジェット記録装置において、前記メンテナンス時は前記循環路のインクを印字動作時とは逆方向へ循環させることを特徴としている。

請求項２及び請求項４に記載の発明では、例えば、インク吐出効率を高めるために、インク吐出口よりもインク流動方向下流側に流路断面積を狭める絞り部等を設けるような構成では、その絞り部やインク吐出口で目詰まりが発生した場合、メンテナンス時に循環路のインクを印字動作時と同じ方向へ循環させると、絞り部では、目詰まり発生要因の異物等が下流側へ流出しにくくなり、また、インク吐出口から流出された異物等は絞り部で詰まりを起こし易くなるため、それらの目詰まりを解消できない恐れがある。

これに対し、上記のようにメンテナンス時に循環路のインクを印字動作時とは逆方向へ循環させることにより、インク吐出口及び絞り部で目詰まりが発生した場合に、その目詰まりを発生させた異物等をインクジェット記録ヘッド内から循環路へ排出することができる。これにより、インク吐出口及び絞り部で目詰まりを確実に解消することができる。また、循環路へ排出された異物等は、例えば循環路に設けたフィルタユニット等によってインク中から容易に取り除くことができるため、印字動作時に循環路のインクを元の方向へ循環させても、異物等がインクジェット記録ヘッドに逆戻りしてインク吐出口及び絞り部で目詰まりを発生させることはない。

請求項５に記載の発明は、記録媒体にインクを吐出して印字を行うインクジェット記録ヘッドと、前記インクジェット記録ヘッドに供給するインクが貯留されるインク貯留手段と、前記インクジェット記録ヘッドと前記インク貯留手段に接続され、インク貯留手段から流入されたインクをインクジェット記録ヘッドへ供給しつつ循環させるための循環路と、前記循環路に設けられ、循環路内のインクを所定の方向へ循環させる循環手段と、前記インクジェット記録ヘッドに設けられ、前記循環路の上流側からインクが流入されるとともにその流入されたインクを循環路の下流側へ流出させるインク流路と、前記インク流路に連通されたインク吐出口と、前記インク流路に設けられ、インク流路内のインクの圧力を高めて吐出エネルギーを印加する加圧手段と、を備え、前記インクジェット記録ヘッドの印字動作時に前記循環手段を駆動させて前記循環路内のインクを循環させると共にインク吐出を行わないインク吐出口では前記加圧手段を駆動させてインク吐出口内のインクを振動させることを特徴としている。

請求項５に記載の発明では、インクジェット記録ヘッドの印字動作時に、循環手段を駆動させて循環路内のインクを循環させつつ、インク吐出を行わないインク吐出口では、インク流路に設けられた加圧手段を駆動させてインク吐出口内に滞留したインクを振動させる。これにより、インク吐出口内のインクは撹拌されて乾燥が防止されるため、インク吐出を行わないインク吐出口でインク吐出が開始された際には、インク吐出開始時の吐出特性を連続吐出時と同等にすることができて印字する画像の画質低下を防止することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５記載のインクジェット記録装置において、前記インクジェット記録ヘッドは、前記インク吐出口よりもインク流動方向上流側にインク流路内のインクの圧力を変動させてインク吐出口内のインクを振動させる圧力発生手段が設けられ、前記インク吐出口内のインクの振動は前記加圧手段に代えて前記圧力発生手段を駆動させることにより行うことを特徴としている。

請求項６に記載の発明では、圧力発生手段がインク吐出口よりもインク流動方向上流側に配置されているため、この圧力発生手段が発生した圧力によりインク循環が妨げられることはない。これにより、インク吐出後のインク吐出口ではインクが迅速に再充填されるため、インク吐出の駆動速度を向上することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項６記載のインクジェット記録装置において、前記圧力発生手段は、前記インクジェット記録ヘッドに設けられた複数の前記インク吐出口に対応していることを特徴としている。

請求項７に記載の発明では、圧力発生手段が複数のインク吐出口に対応しており、１つの圧力発生手段で複数のインク吐出口内のインクを振動させる構成であるため、このような圧力発生手段をノズル毎にそれぞれ設けるような構成に比べて、電気配線の簡略化、流路構成等の簡素化、及びインクジェット記録ヘッドの小型化が可能である。

請求項８に記載の発明は、請求項３〜請求項６の何れか１項記載のインクジェット記録装置において、前記循環路における前記インクジェット記録ヘッドよりもインク流動方向上流側に、インクを通過させることでインク中の不純物を取り除くフィルタユニットが設けられていることを特徴としている。

請求項８に記載の発明では、メンテナンス時に、循環路のインクが印字動作時とは逆方向へ循環されることにより、インクジェット記録ヘッドから循環路へ排出された不純物は、循環路に設けたフィルタユニットを通過することでインク中から取り除かれる。これにより、印字動作時に循環路のインクを元の方向へ循環させても、不純物がインクジェット記録ヘッドに逆戻りしてインク吐出口の目詰まり等を発生させることはない。

また、このフィルタユニットは、インクジェット記録ヘッドよりもインク流動方向上流側に配置されるため、インクジェット記録ヘッドに圧力発生手段を設ける構成の場合でも、圧力発生手段により発生された圧力がフィルタユニットに影響されることはない。

本発明のインクジェット記録ヘッドのメンテナンス方法及びインクジェット記録装置は上記としたので、循環型のインクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドのメンテナンスで、ノズル内に滞留したインクがリフレッシュされインク吐出開始時の吐出特性が連続吐出時と同等にされて印字する画像の画質低下を防止することができる。また、循環型のインクジェット記録ヘッドを備える本発明のインクジェット記録装置は上記構成としたので、印字中にインク吐出が長時間行われないノズルでのインク乾燥が防止されインク吐出開始時の吐出特性が連続吐出時と同等にされて印字する画像の画質低下を防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置について説明する。

（第１の実施形態）
図１に示される本実施形態のインクジェット記録ヘッド１０は、扁平な直方体状で、矢印Ｗで示される長手方向（幅方向）が用紙幅に対応した非走査型のフルラインヘッドとされており、図示のように４層に積層された圧電素子基板１２、樹脂膜１４、流路基板１６、及び、ノズル基板１８を備えている。

流路基板１６の内部には、矢印Ｌで示される短手方向の一端側（図１では後端側）に、長手方向に略沿って延出された共通給液流路２０が形成されており、他端側（図１では前端側）に、長手方向に略沿って延出された共通排液流路２２が形成されている。

共通給液流路２０には、共通給液流路２０の底面から下方へ向けて、流路基板１６、樹脂膜１４、及び圧電素子基板１２を貫通し、共通給液流路２０とインクジェット記録ヘッド１０の外部を連通させる流入路３６が接続形成されている。圧電素子基板１２の下面に開口形成されたこの流入路３６の流入口（図示省略）には、インクジェット記録ヘッド１０にインクを供給するための給液管１０６の一端が接続されている。

共通排液流路２２には、共通排液流路２２の底面から下方へ向けて、流路基板１６、樹脂膜１４、及び圧電素子基板１２を貫通し、共通排液流路２２とインクジェット記録ヘッド１０の外部を連通させる流出路３８が接続形成されている。圧電素子基板１２の下面に開口形成されたこの流出路３８の流出口（図示省略）には、インクジェット記録ヘッド１０からインクを排出するための排液管１０８の一端が接続されている。

共通給液流路２０と共通排液流路２２の間には、短手方向に沿って延設された複数の隔壁部２４により仕切られた複数の個別流路２６が形成されており、これら複数の個別流路２６と、共通給液流路２０及び共通排液流路２２は連通されている。

各個別流路２６の底面における中央部には、矩形状の開口２８がそれぞれ形成されている。各開口２８には、流路基板１６よりも下層に位置する圧電素子基板１２に実装された複数の圧電素子３０が対応して配置されており、各圧電素子３０は、圧電素子基板１２と流路基板１６の間に設けられた樹脂膜１４の下面にそれぞれ接触配置されている。この樹脂膜１４が保護層となり、各圧電素子３０は各個別流路２６に充填されるインクによる腐食から保護される。

流路基板１６の上層に位置するノズル基板１８には、各個別流路２６に対応するとともに長手方向に沿って配置された複数のノズル３２が形成されている。

このノズル３２は、図２に示されるように、圧電素子３０よりも共通給液流路２０側（インクの流動方向での上流側）に配置されている。また、個別流路２６には、圧電素子３０よりも共通排液流路２２側（インクの流動方向での下流側）に絞り部３４が設けられている。この絞り部３４は、インクの流動方向における上流側が、個別流路２６の流路断面積（最大断面積）から徐々に縮小されて最小断面積に至るテーパー状に形成されており、その最小断面積がノズル３２の断面積よりも大きくされている。

次に、上記の構成とされたインクジェット記録ヘッド１０を備える本実施形態のインクジェット記録装置について説明する。

図３に示されるように、本実施形態のインクジェット記録装置１００には、液体インクを貯留するインクタンク１０２が設けられている。インクタンク１０２には、インク供給管１０４の一端が接続されており、インクタンク１０２に貯留されたインクはこのインク供給管１０４へ流入可能とされる。

インク供給管１０４の他端には、上述した給液管１０６の他端と排液管１０８の他端がそれぞれ接続されている。これらのインク供給管１０４、給液管１０６及び排液管１０８の接続部１１０は図示のように三又とされ、また、給液管１０６と排液管１０８が接続されることで、給液管１０６と排液管１０８とにより循環路１１２が構成されている。

給液管１０６の途中には、接続部１１０を介してインク供給管１０４から給液管１０６へ流入されたインクをインクジェット記録ヘッド１０側へ流動させるインク循環用のポンプ１１４が接続されている。排液管１０８の接続部１１０近傍には、制御弁１１６が接続されており、この制御弁１１６は、排液管１０８の接続部１１０側を閉塞して排液管１０８とインク供給管１０４の連通状態を遮断し循環路１１２を大気開放する、又は、排液管１０８の接続部１１０側を開放して排液管１０８とインク供給管１０４の連通状態とし循環路１１２の大気開放を停止する切り替え動作をする。

また、給液管１０６におけるポンプ１１４とインクジェット記録ヘッド１０の間、及び、排液管１０８におけるインクジェット記録ヘッド１０と制御弁１１６の間には、インク中に存在する異物や気泡等を捕らえてインク中から取り除くフィルタユニット１１８、１２０が接続されている。これらのフィルタユニット１１８、１２０は、各管に着脱可能とされて交換できるよう構成されている。

また、インクジェット記録装置１００には、装置の各駆動部を制御したり装置全体の動作を制御する制御部１２２が設けられている。制御部１２２には、インクジェット記録ヘッド１０、ポンプ１１４、及び制御弁１１６が接続されており、この制御部１２２により、インクジェット記録ヘッド１０は各圧電素子３０が個別に駆動制御されて各ノズル３２からのインク滴の吐出が制御され、ポンプ１１４は駆動及び駆動停止が制御され、制御弁１１６は循環路１１２の大気開放及びその停止が制御される。

次に、上記の構成とされた本実施形態のインクジェット記録装置１００によるインクジェット記録ヘッド１０へのインクの供給（充填）動作、循環路１１２でのインク循環動作、印字動作、及び、メンテナンス動作について説明する。

インクジェット記録装置１００では、インクタンク１０２に貯留されたインクを循環路１１２とインクジェット記録ヘッド１０に充填させる際に、制御部１２２が制御弁１１６を制御してインク供給管１０４と排液管１０８の連通状態を遮断し循環路１１２を大気開放させ、循環路１１２の大気開放後にポンプ１１４を駆動させる。

ポンプ１１４が駆動されると、インクタンク１０２からインク供給管１０４へインクが流入し、そのインクは、給液管１０６を通ってインクジェット記録ヘッド１０へ供給される。さらに、インクジェット記録ヘッド１０へ供給されたインクが排液管１０８へ流入し、インクがインクジェット記録ヘッド１０と循環路１１２の全域に行き渡ると、制御部１２２は制御弁１１６を制御して排液管１０８をインク供給管１０４と連通状態にし、循環路１１２の大気開放を停止させる。

ここで、インクジェット記録ヘッド１０内では、図１に示されるように、給液管１０６から流入路３６へインクが流入し、そのインクは共通給液流路２０を通って各個別流路２６に流入する。さらに、各個別流路２６に流入したインクは、共通排液流路２２を通り、流出路３８から排液管１０８へ流出される。このように、各個別流路２６では、循環路１１２の上流側からインクが流入されて流路内がインクで充填されるとともにその流入されたインクは循環路１１２の下流側へ流出される。また、個別流路２６に連通されたノズル３２には、インクが個別流路２６内の圧力によって流入し充填され、図２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように所定の液面位置に静止する。

これにより、循環路１１２とインクジェット記録ヘッド１０にインクが充填される。なお、このインク充填では、インクジェット記録ヘッド１０のノズル形成面１０Ａに図示しないバキューム装置を密着させ、そのバキューム装置によりノズル３２に負圧を掛けて吸引するバキューム動作を併用してもよい。

インク充填後は、ポンプ１１４の駆動が継続され、インクが循環路１１２で循環されつつインクジェット記録ヘッド１０に常に供給される。また、インク中に存在する異物や気泡等は、循環路１１２の途中に設けられたフィルタユニット１１８、１２０により捕らえてインク中から取り除かれる。

インクジェット記録装置１００による印字動作では、制御部１２２に印字命令が入力されると、制御部１２２は印字データに基づいてインクジェット記録ヘッド１０の各圧電素子３０を駆動制御する。駆動された圧電素子３０は、図４に示されるように、樹脂膜１４を押圧し個別流路２６内へ膨出するよう変形して個別流路２６に充填されたインクを加圧する。この加圧により、インクに吐出エネルギーが印加されてノズル３２からインク滴ｉｄが吐出される。

このインク吐出動作で、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１０では、例えば圧電素子等の駆動源がノズルよりもインク流動方向上流側に設けられた場合に比べ、インク流動方向下流側に設けられた絞り部３４では、インクの流動時（循環時）よりも加圧時の方が流体抵抗が大きくなる。これにより、圧電素子３０により発生された圧力は、ノズル３２側へより大きく加えられるようになる。したがって、インク吐出効率が向上しインクを吐出するための消費エネルギーを抑えることができる。

また、インクの吐出後は、インクが循環路１１２を循環して個別流路２６内では上流側から下流側へ流動していることにより、例えば印字動作時にインクを循環させていない場合と比べ、ノズル３２へのインク再充填速度が高められる。したがって、圧電素子３０の駆動周波数が高められるようになり、インク吐出での駆動速度を向上させて印字速度を高めることができる。

そして、ノズル３２から吐出されるインク滴ｉｄは、図３に示されるように、インクジェット記録ヘッド１０のノズル形成面１０Ａ側に位置して所定の方向へ搬送される用紙Ｐに着弾する。これにより、インクジェット記録装置１００によって用紙Ｐに画像が記録される。また、インクジェット記録ヘッド１０からのインク吐出により消費された分のインクは、インクタンク１０２から供給されるインクにより循環路１１２に補充される。

また、インクジェット記録装置１００のメンテナンス動作では、制御部１２２は、循環路１１２内のインクが上記の印字動作時とは逆方向へ循環されるようポンプ１１４を駆動制御する。これにより、図５に示されるように、循環路１１２内ではインクが印字動作時とは逆方向へ循環される。

また、制御部１２２は、インクジェット記録ヘッド１０の各圧電素子３０を、印字動作時よりも小さな変形量で且つ所定の周波数で駆動するよう駆動制御する。各圧電素子３０が上記のように駆動されると、各ノズル３２では、図６に示されるように、ノズル３２内に滞留したインクが漏れ出さない程度に振動（微振動）する。ここで、メニスカスＭは、加圧時には図６（Ｂ）に示されるようにノズル３２の開口部付近で凸状となり、減圧時には図６（Ｃ）に示されるように個別流路２６内に引き込まれて凹状となる。これにより、ノズル３２内のインクは撹拌され、古いインクが個別流路２６へ流出して個別流路２６から新たなインクがノズル３２内へ流入する。

また、ノズル３２や絞り部３４で目詰まりが発生した場合には、循環路１１２内のインクが印字動作時とは逆方向へ循環されることにより、その目詰まりを発生させた異物等は、インクジェット記録ヘッド１０内から給液管１０６へ排出され、給液管１０６に設けられたフィルタユニット１１８を通過することでインク中から取り除かれる。

次に、上述したインクジェット記録ヘッド１０を備えるインクジェット記録装置１００による作用について説明する。

本実施形態のインクジェット記録装置１００では、インクジェット記録ヘッド１０のメンテナンス時に、循環路１１２内のインクを循環させつつ、ノズル３２内に滞留したインクを振動させることにより、そのインクは撹拌されて個別流路２６から循環路１１２（給液管１０６）へ流出し、また循環路１１２から個別流路２６を通して新たなインクがインク吐出口内へ流入する。このメンテナンスにより、ノズル３２内に滞留したインクはリフレッシュされるため、インク吐出開始時の吐出特性を連続吐出時と同等にすることができて印字する画像の画質低下を防止することができる。

また、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１０では、ノズル３２よりも印字動作時のインク流動方向下流側に圧電素子３０を配置し、さらに圧電素子３０よりもインク流動方向下流側に絞り部３４を設けることにより、上述したようにインク吐出効率の向上を実現できているが、このような構成のインクジェット記録ヘッドでは、メンテナンス時に循環路１１２内のインクを印字動作時と同じ方向へ循環させると、絞り部３４では、目詰まり発生要因の異物等が下流側へ流出しにくくなり、また、ノズル３２から流出された異物等は絞り部３４で詰まりを起こし易くなるため、それらの目詰まりを解消できない恐れがある。

これに対し、本実施形態では、メンテナンス時に循環路１１２内のインクを印字動作時とは逆方向へ循環させるため、ノズル３２及び絞り部３４で目詰まりが発生した場合に、その目詰まりを発生させた異物等をインクジェット記録ヘッド１０内から循環路１１２（給液管１０６）へ排出することができる。これにより、ノズル３２及び絞り部３４で目詰まりを確実に解消することができる。また、循環路１１２へ排出された異物等は、循環路１１２の給液管１０６に設けられたフィルタユニット１１８によってインク中から取り除かれるため、印字動作時に循環路１１２内のインクを元の方向へ循環させても、異物等がインクジェット記録ヘッド１０に逆戻りしてノズル３２及び絞り部３４で目詰まりを発生させることはない。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、第１の実施形態に係るインクジェット記録装置１００において、印字中に長時間吐出が行われないノズルに起こるインク吐出特性の悪化を改善するものであり、以下、第２の実施形態に係る印字動作について説明する。

第２の実施形態に係るインクジェット記録装置１００の印字動作では、第１の実施形態と同じく、制御部１２２は、循環路１１２内のインクが順方向へ循環されるようポンプ１１４を駆動制御する（図３参照）。

また、制御部１２２は、インクジェット記録ヘッド１０による印字で、インク吐出を行わないノズル３２に対応する圧電素子３０を、メンテナンス時と同様に印字動作時よりも小さな変形量で且つ所定の周波数で駆動するよう駆動制御する。圧電素子３０が上記のように駆動されると、インク吐出を行わないノズル３２では、図７に示されるように、ノズル３２内に滞留したインクが漏れ出さない程度に振動（微振動）する。ここで、メニスカスＭは、加圧時には図７（Ｂ）に示されるようにノズル３２の開口部付近で凸状となる。また、減圧時には、インク循環による圧力が上流側から加わるため、図７（Ｃ）に示されるようにノズル３２の奥側に引き込まれる程度まで後退し、個別流路２６付近で凸状を保っている。

以上の動作により、本実施形態では、印字動作時にインク吐出が行われないノズル３２内のインクは撹拌されて乾燥が防止されるため、そのノズル３２でインク吐出が開始された際には、インク吐出開始時の吐出特性を連続吐出時と同等にすることができる。これにより、印字する画像の画質低下を防止することができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド１０において、圧電素子３０とは別に、ノズル３２内のインクを振動させる圧力発生手段を設けたものであり、以下、第３の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成及びその印字動作について説明する。なお、図８に示される本実施形態のインクジェット記録ヘッド５０では、第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド１０と同一構成には同一符号を付してその説明を省略する。

図８に示されるように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド５０には、流入路３６を構成する流路壁面３６Ａの内側に、圧電素子５２が設けられている。この圧電素子５２は、圧電素子３０よりも小型とされ、圧電素子３０と同様に制御部１２２により駆動制御される。

このインクジェット記録ヘッド５０による印字動作では、第１及び第２実施形態と同じく、制御部１２２は、循環路１１２内のインクが順方向へ循環されるようポンプ１１４を駆動制御する（図３参照）。

また、制御部１２２は、印字動作中に圧電素子５２を所定の変形量で且つ所定の周波数で駆動するよう駆動制御する。圧電素子５２が上記のように駆動されると、インクジェット記録ヘッド５０の各ノズル３２では、図８に示されるように、ノズル３２内に滞留したインクが漏れ出さない程度に振動（微振動）する。ここで、メニスカスＭは、加圧時には図８（Ａ）、（Ｂ）に示されるようにノズル３２の開口部付近で凸状となる。また、減圧時には、第２実施形態と同様にインク循環による圧力が上流側から加わるため、図８（Ｃ）、（Ｄ）に示されるようにノズル３２の奥側に引き込まれる程度まで後退し、個別流路２６付近でなだらかな凸状を保っている。

以上の動作により、本実施形態では、印字動作時に各ノズル３２内のインクは微振動され、インク吐出が行われないノズル３２内ではインクが撹拌されて乾燥が防止されるため、そのノズル３２でインク吐出が開始された際には、インク吐出開始時の吐出特性を連続吐出時と同等の安定したものにできる。これにより、印字する画像の画質低下を防止することができる。

また、本実施形態では、圧電素子５２がノズル３２よりもインク流動方向上流側に配置されているため、この圧電素子５２が発生した圧力によりインク循環が妨げられることはない。これにより、インク吐出後のノズル３２ではインクが迅速に再充填されるため、インク吐出の駆動速度を向上することができる。

また、本実施形態では、圧電素子５２がインクジェット記録ヘッド５０の複数のノズル３２に対応しており、１つの圧電素子５２で複数のノズル３２内のインクを微振動させる構成であるため、このような圧力発生手段をノズル毎にそれぞれ設けるような構成に比べて、電気配線の簡略化、流路構成等の簡素化、及びインクジェット記録ヘッド５０の小型化が可能である。

また、本実施形態では、圧電素子５２がノズル３２よりもインク流動方向上流側に配置されているが、この圧電素子５２は、メンテナンス時にインクジェット記録ヘッド５０から循環路１１２の給液管１０６へ排出された異物等を取り除くフィルタユニット１１８よりも下流側に位置しているため、このような圧電素子５２を循環路中に設ける場合でも、本実施形態のようにノズル３２よりもインク流動方向上流側で且つノズル３２とフィルタユニット１１８の間に配置することにより、圧電素子５２により発生させた圧力をフィルタユニット１１８に影響されることはなくノズル３２内のインクに作用させることができ、所望するメニスカスＭの微振動を起こすことができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態は、第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド１０において、ノズル３２内のインクを振動させる圧力発生手段を第３の実施形態とは異なる位置に配置したものであり、以下、第４の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成及びその印字動作について説明する。なお、図９及び図１０に示される本実施形態のインクジェット記録ヘッド６０では、第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド１０と同一構成には同一符号を付してその説明を省略する。

図９に示されるように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド６０には、圧電素子基板１２の表面に圧電素子６２Ａ、６２Ｂが２個設けられている。これらの圧電素子６２Ａ、６２Ｂは、循環路１１２の給液管１０６が接続される流入路３６を挟んで、共通給液流路２０に対応する位置に配置されており（図１０参照）、第３実施形態の圧電素子５２と同様に制御部１２２により駆動制御される。

このインクジェット記録ヘッド６０の場合も、印字動作では制御部１２２が循環路１１２内のインクを順方向へ循環するようポンプ１１４を駆動制御する（図３参照）。

また、制御部１２２は、印字動作中に圧電素子６２Ａ、６２Ｂを所定の変形量で且つ所定の周波数で駆動するよう駆動制御する。これにより、圧電素子６２Ａ、６２Ｂが圧電素子基板１２を押圧及び押圧解除するのに伴い個別流路２６に充填されたインクは加圧及び減圧が繰り返され、インクジェット記録ヘッド６０の各ノズル３２内に滞留したインクが漏れ出さない程度に振動（微振動）する。

以上の動作により、本実施形態のインクジェット記録ヘッド６０でも、第３の実施形態と同様の作用、効果が得られる。さらに、本実施形態では、圧電素子６２Ａ、６２Ｂを共通給液流路２０に対応させて配置することで、第３の実施形態の圧電素子５２よりもノズル３２に近接させて配置しており、これにより、圧電素子６２Ａ、６２Ｂにより発生される圧力をノズル３２内のインクに効率よく伝達することができる。

以上、本発明を上述した第１〜第３の実施形態により詳細に説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の形態が実施可能である。

本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの外観とその内部構成を部分破断にて示す斜視図である。 （Ａ）は図１のインクジェット記録ヘッドにおける個別流路付近を模式的に示す縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）の２（Ｂ）部を拡大した拡大図、（Ｃ）は（Ａ）の２（Ｃ）部を拡大した拡大図である。 本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成を示す構成図である。 （Ａ）は図２（Ａ）に対応するインク吐出時におけるインクジェット記録ヘッドの個別流路付近を模式的に示す縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）の４（Ｂ）部を拡大した拡大図、（Ｃ）は（Ａ）の４（Ｃ）部を拡大した拡大図である。 図３のインクジェット記録装置におけるメンテナンス時のインク循環方向を示す説明図である。 （Ａ）は図２（Ａ）に対応するメンテナンス時におけるインクジェット記録ヘッドの個別流路付近を模式的に示す縦断面図、（Ｂ）は加圧時におけるノズル内のメニスカスを拡大した拡大図、（Ｃ）は減圧時におけるノズル内のメニスカスを拡大した拡大図である。 （Ａ）は図２（Ａ）に対応するインクジェット記録ヘッドにおいて印字動作時にインク吐出を行わない個別流路付近を模式的に示す縦断面図、（Ｂ）は加圧時におけるノズル内のメニスカスを拡大した拡大図、（Ｃ）は減圧時におけるノズル内のメニスカスを拡大した拡大図である。 第３の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドにおいて印字動作時の個別流路付近を模式的に示す（Ａ）が加圧時の縦断面図、（Ｃ）が減圧時の縦断面図、（Ｂ）が（Ａ）に対応するノズル内のメニスカスを拡大した拡大図、（Ｄ）が（Ｃ）に対応するノズル内のメニスカスを拡大した拡大図である。 本発明の第４の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドをノズル形成面側とは反対面側から見た外観を示す斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドをノズル形成面側とは反対面側から見た外観とその内部構成を部分破断にて示す斜視図である。

符号の説明

１０ インクジェット記録ヘッド
２６ 個別流路（インク流路）
３０ 圧電素子（加圧手段）
３２ ノズル（インク吐出口）
５０ インクジェット記録ヘッド
５２ 圧電素子（圧力発生手段）
６０ インクジェット記録ヘッド
６２Ａ、６２Ｂ 圧電素子（圧力発生手段）
１００ インクジェット記録装置
１０２ インクタンク（インク貯留手段）
１０６ 給液管（循環路）
１０８ 排液管（循環路）
１１０ 接続部（循環路）
１１２ 循環路
１１４ ポンプ（循環手段）
ｉｄ インク滴

Claims (8)

1. インクを循環させるための循環路に接続され、その循環路を通して供給されるインクをインク吐出口から吐出し印字を行うインクジェット記録ヘッドのメンテナンス方法であって、
   前記インクジェット記録ヘッドのメンテナンス時に前記循環路内のインクを循環させると共に前記インク吐出口内のインクを振動させることを特徴とするインクジェット記録ヘッドのメンテナンス方法。
2. 前記メンテナンス時は前記循環路のインクを印字動作時とは逆方向へ循環させることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッドのメンテナンス方法。
3. 記録媒体にインクを吐出して印字を行うインクジェット記録ヘッドと、
   前記インクジェット記録ヘッドに供給するインクが貯留されるインク貯留手段と、
   前記インクジェット記録ヘッドと前記インク貯留手段に接続され、インク貯留手段から流入されたインクをインクジェット記録ヘッドへ供給しつつ循環させるための循環路と、
   前記循環路に設けられ、循環路内のインクを所定の方向へ循環させる循環手段と、
   前記インクジェット記録ヘッドに設けられ、前記循環路の上流側からインクが流入されるとともにその流入されたインクを循環路の下流側へ流出させるインク流路と、
   前記インク流路に連通されたインク吐出口と、
   前記インク流路に設けられ、インク流路内のインクの圧力を高めて吐出エネルギーを印加する加圧手段と、
   を備え、
   前記インクジェット記録ヘッドのメンテナンス時に前記循環手段を駆動させて前記循環路内のインクを循環させると共に前記加圧手段を駆動させて前記インク吐出口内のインクを振動させることを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 前記メンテナンス時は前記循環路のインクを印字動作時とは逆方向へ循環させることを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録装置。
5. 記録媒体にインクを吐出して印字を行うインクジェット記録ヘッドと、
   前記インクジェット記録ヘッドに供給するインクが貯留されるインク貯留手段と、
   前記インクジェット記録ヘッドと前記インク貯留手段に接続され、インク貯留手段から流入されたインクをインクジェット記録ヘッドへ供給しつつ循環させるための循環路と、
   前記循環路に設けられ、循環路内のインクを所定の方向へ循環させる循環手段と、
   前記インクジェット記録ヘッドに設けられ、前記循環路の上流側からインクが流入されるとともにその流入されたインクを循環路の下流側へ流出させるインク流路と、
   前記インク流路に連通されたインク吐出口と、
   前記インク流路に設けられ、インク流路内のインクの圧力を高めて吐出エネルギーを印加する加圧手段と、
   を備え、
   前記インクジェット記録ヘッドの印字動作時に前記循環手段を駆動させて前記循環路内のインクを循環させると共にインク吐出を行わないインク吐出口では前記加圧手段を駆動させてインク吐出口内のインクを振動させることを特徴とするインクジェット記録装置。
6. 前記インクジェット記録ヘッドは、前記インク吐出口よりもインク流動方向上流側にインク流路内のインクの圧力を変動させてインク吐出口内のインクを振動させる圧力発生手段が設けられ、
   前記インク吐出口内のインクの振動は前記加圧手段に代えて前記圧力発生手段を駆動させることにより行うことを特徴とする請求項５記載のインクジェット記録装置。
7. 前記圧力発生手段は、前記インクジェット記録ヘッドに設けられた複数の前記インク吐出口に対応していることを特徴とする請求項６記載のインクジェット記録装置。
8. 前記循環路における前記インクジェット記録ヘッドよりもインク流動方向上流側に、インクを通過させることでインク中の不純物を取り除くフィルタユニットが設けられていることを特徴とする請求項３〜請求項７の何れか１項記載のインクジェット記録装置。

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