JP2006205415A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化することができるとともに安定した圧力をインクに加えることができるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】エアトラップ室１１ａの上面は、導電性高分子アクチュエータ１１ｂにより形成され、導電性高分子アクチュエータ１１ｂの一端には、電極１１ｃが備えられている。この導電性高分子アクチュエータ１１ｂは、電極１１ｃに電圧を印加すると変形するものであって、エアトラップ室１１ａに正圧を加えるように形成されている。電極１１ｃは、ドライバＩＣ１７ｃに接続され、ドライバＩＣ１７ｃから電圧が供給される。
ジョイント部材１２からエアトラップ室１１ａへインクが供給されるインク流入路１１ｆには、逆止弁１４が形成され、ジョイント部材１２からエアトラップ室１１ａへのインクの流れは許容し、エアトラップ室１１ａからジョイント部材１２の方へのインクの流れは阻止するように構成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関し、特に回復処理を行うことができるインクジェット記録装置に関するものである。

インクジェット記録装置では、時間の経過につれてインク中の水分が蒸発しインクが高粘度化したり、インク吐出孔からエアが混入してインク中に気泡が発生する場合がある。この高粘度化したインクや気泡は、インク吐出孔を閉塞してインクの吐出性能を阻害する要因となるため、インクジェット記録装置では、高粘度化したインク等を除去する回復処理が行われている。

この回復処理は、パージ処理と、予備吐出（フラッシング）とに大別され、パージ処理は、長期間の不使用によって発生する高粘度化したインク、乾燥したインクの塊、多量の気泡、塵等を排出すべく、強制的に記録ヘッドからインクを吸引したり、強制的に記録ヘッドにインクを加圧供給したりする処理である。一方、予備吐出は、主に連続使用中において、インク吐出孔から高粘度化したインクを排出するための処理である。予備吐出はパージ処理よりも頻繁に行われるものの、高粘度化したインク等と共に排出されるインク量は、パージ処理の場合に比べて少量であるのが一般的である。

特開平１０−１５１７６１号公報（特許文献１）には、パージ処理用のポンプを備え、そのポンプによってインクが貯留されているインクタンク内の圧力を高めることにより、インクジェットヘッドおよびインク供給装置内の気泡や固形物を除去することができるインクジェット記録装置が開示されている。

また、特開平１１−２３５８３１号公報（特許文献２）には、インクカートリッジを装着するための蓋に突起を形成し、蓋を閉じる際に突起によりインクカートリッジ内のインクを加圧して、インクジェットヘッドにインクを強制圧送することによりパージ処理を行うことができるインクジェット記録装置が開示されている。
特開平１０−１５１７６１号公報 特開平１１−２３５８３１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているインクジェット記録装置では、ポンプを小型化したとしても、ポンプおよびその駆動装置が必要であり、装置の機構が複雑となるばかりでなく、装置全体が大型化するという問題点があった。

また、特許文献２に開示されているインクジェット記録装置では、蓋を閉じることによりインクカートリッジ内に圧力を加えるものであるため、蓋を閉じる速さにより圧力が変化し、安定したパージ処理を行うことが困難であるという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、小型化することができるとともに安定した圧力をインクに加え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目的とする。

この目的を達成するために、請求項１記載のインクジェット記録装置は、インクタンクと、そのインクタンクから供給されるインクを貯留するインク貯留室と、そのインク貯留室から供給されるインクを貯留するインク圧力室と、そのインク圧力室にインクを吐出するように圧力をかける第１のアクチュエータと、その圧力がかけられたインクを外部に吐出するインク吐出孔とを備えたものであって、前記インク貯留室は、インクを貯留する空間を構成する少なくとも一部の面が電圧を印加することにより変形し、前記第１のアクチュエータに比べ変形量が大きい第２のアクチュエータにより形成されるとともに、インクを前記インクタンクから導入するインク流路にインクが逆流することを防止する逆流防止手段を備えている。

請求項２記載のインクジェット記録装置は、請求項１記載のインクジェット記録装置において、前記インク貯留室は、前記インクタンクから供給されるインクと前記インク流路内で発生する気泡とを貯溜するものである。

請求項３記載のインクジェット記録装置は、請求項１または２記載のインクジェット記録装置において、前記インク貯留室から前記インク圧力室へインクを供給し、インクが前記インク貯留室へ逆流することを抑制する絞り部と、前記インク圧力室と、前記第１のアクチュエータと、前記インク吐出孔とを備えたインクジェットヘッドを搭載し主走査方向へ往復移動するキャリッジを備え、前記インク貯留室は、前記キャリッジに搭載されるとともに、前記インクジェットヘッドに直結しているものである。

請求項４記載のインクジェット記録装置は、請求項１から３のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記インク貯留室は、複数のインクの色毎に備えられている。

請求項５記載のインクジェット記録装置は、請求項１記載のインクジェット記録装置において、前記インク圧力室は、平板状のキャビティプレートにより形成されるとともに、前記第１のアクチュエータは、前記キャビティプレートに積層され電圧を加えることにより変形する圧電シートにより形成され、前記インク貯留室は、前記圧電シートとは反対側であって、前記キャビティプレートに積層されるマニホールドプレートにより形成されるものである。

請求項６記載のインクジェット記録装置は、請求項１から５のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第２のアクチュエータに印加する電圧を可変設定する電圧設定手段を備えている。

請求項７記載のインクジェット記録装置は、請求項６記載のインクジェット記録装置において、前記第１のアクチュエータまたは第２のアクチュエータを作動させた後の経過時間を計時する計時手段と、その計時手段により計時された経過時間が長いほど前記第２のアクチュエータに印加する電圧が高くなるように前記電圧設定手段を制御する制御手段とを備えている。

請求項８記載のインクジェット記録装置は、請求項１から７のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第２のアクチュエータは、導電性高分子アクチュエータにより形成されている。

請求項１記載のインクジェット記録装置によれば、インク貯留室は、インクを貯留する空間を構成する少なくとも一部の面が電圧を印加することにより変形し、第１のアクチュエータに比べ変形量が大きい第２のアクチュエータにより形成されるとともに、インクをインクタンクから導入するインク流路にインクが逆流することを防止する逆流防止手段を備えているので、第２のアクチュエータに電圧を印加することにより、パージ処理などの回復処理を行うことができ、パージ処理用のポンプなどを備える場合に比べ、装置を小型化することができるとともに安定した圧力を加えることができるという効果がある。また、第２のアクチュエータの変形により発生される騒音は小さく、パージ用ポンプなどが発生する騒音より小さい騒音の装置とすることができるという効果もある。

請求項２記載のインクジェット記録装置によれば、請求項１記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、インク貯留室は、インクタンクから供給されるインクとインク流路内で発生する気泡とを貯溜するものであるので、従来備えられている気泡を貯留するためのインク貯留室を兼用することができ、装置の製造コストの低減および装置の小型化を行うことができるという効果がある。

請求項３記載のインクジェット記録装置によれば、請求項１または２記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、インク貯留室から前記インク圧力室へインクを供給し、インクがインク貯留室へ逆流することを抑制する絞り部と、インク圧力室と、第１のアクチュエータと、インク吐出孔とを備えたインクジェットヘッドを搭載し主走査方向へ往復移動するキャリッジを備え、インク貯留室は、キャリッジに搭載されるとともに、インクジェットヘッドに直結しているものであるので、従来より存在するインクジェット装置を改良することにより製造することができる。よって、装置の製造コストを高くすることなく改良できるという効果がある。

請求項４記載のインクジェット記録装置によれば、請求項１から３のいずれかに記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、インク貯留室は、複数のインクの色毎に備えられているので、インクの色毎の使用状況に応じてパージ処理などの回復処理を行うことができるという効果がある。

請求項５記載のインクジェット記録装置によれば、請求項１記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、インク圧力室は、平板状のキャビティプレートにより形成されるとともに、第１のアクチュエータは、キャビティプレートに積層され電圧を加えることにより変形する圧電シートにより形成され、インク貯留室は、圧電シートとは反対側であって、キャビティプレートに積層されるマニホールドプレートにより形成されるものであるので、インクジェットヘッドにパージ処理装置を形成することができ、インクジェットヘッドに至るまでの流路を安価に形成することができるという効果がある。

請求項６記載のインクジェット記録装置によれば、請求項１から５のいずれかに記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、第２のアクチュエータに印加する電圧を可変設定する電圧設定手段を備えているので、インクジェット記録装置の使用状況などに応じた圧力をインクにかけ、パージ処理などの回復処理を行うことができるという効果がある。

請求項７記載のインクジェット記録装置によれば、請求項６記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、第１のアクチュエータまたは第２のアクチュエータを作動させた後の経過時間を計時する計時手段と、その計時手段により計時された経過時間が長いほど第２のアクチュエータに印加する電圧が高くなるように電圧設定手段を制御する制御手段とを備えているので、前回インクを吐出した時からの経過時間に応じて、適切な圧力をインクにかけ、パージ処理などの回復処理を行うことができるという効果がある。

請求項８記載のインクジェット記録装置によれば、請求項１から７のいずれかに記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、第２のアクチュエータは、導電性高分子アクチュエータにより形成されているので、第２のアクチュエータに使用する材料を容易に、かつ安価に入手することができる。したがって、回復処理を行う装置を安価に形成することができるという効果がある。

以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態におけるインクジェット記録装置１の内部構成を概略的に示した平面図である。インクジェット記録装置１は、難燃性の樹脂で形成された本体フレーム２と、その本体フレーム２に内包され、記録媒体にインクを噴射する記録ヘッドユニット３と、その記録ヘッドユニット３に供給するインクを貯留するインク供給源４と、そのインク供給源４から記録ヘッドユニット３にインクを供給するチューブ５と、回復処理装置６とを備えている。

記録ヘッドユニット３は、主走査方向（矢印Ａ）に往復運動するキャリッジ３ａに搭載され、キャリッジ３ａの下面に配置されたインクジェットヘッド１５（図３参照）から記録媒体にインクを噴射する。

キャリッジ３ａの一端は、本体フレーム２の長手方向に横架されたガイドロッド７にスライド可能に挿嵌され、記録ヘッドユニット３の他端は、本体フレーム２の長手方向に横架されたガイドバー８に支持されている。また、キャリッジ３ａには、ベルトが装着されており、ベルトはＣＲモータ（キャリッジモータ）１６（図５参照）に取着されたローラに巻回されている。ＣＲモータ１６を駆動するとベルトが周回して、キャリッジ３ａをプリンタ本体の長手方向（主走査方向）へ往復移動させることができる。

インク供給源４は、本体フレーム２の長手方向に直列に配置された４つのインクカートリッジ４ａ〜４ｄで構成されており、これらのインクカートリッジ４ａ〜４ｄは、本体フレーム２に対して着脱自在に装着されている。

各インクカートリッジ４ａ〜４ｄには、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタのインクがそれぞれ密封されている。各インクカートリッジ４ａ〜４ｄのインクは、チューブ５ａ〜５ｄを介して、記録ヘッドユニット３上のエアートラップ（バッファタンク）３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ（図２参照）へ供給され、そのエアートラップ３ｃ〜３ｆからインクジェットヘッド１５の４色のインク流路へ供給される。

各エアトラップ３ｃ〜３ｆには、後述するように導電性高分子アクチュエータ１１ｂ（図３参照）が形成され、この導電性高分子アクチュエータ１１ｂに電圧を印加することにより、パージ処理が行われる。

本体フレーム２の左端部分には、パージ処理を実行する際にインクジェットヘッド１５から排出されたインクの受容等を行う回復処理装置６が配置されている。この回復処理装置６の配置位置は、インクジェットヘッド１５により記録媒体上に印刷する範囲外の位置であって、記録ヘッドユニット３の退避位置である。

回復処理装置６は、インクジェットヘッド１５のインク噴射口形成面と対向してインクジェットヘッド１５が排出するインクを受容するインク受容キャップ６ａと、そのインク受容キャップ６ａと図示しない廃インク容器とを連通する排出チューブ６ｃと、回復処理によってインク噴射口形成面に付着したインクを払拭するワイパ６ｂとから構成されている。

この回復処理装置６を使用してパージ処理を行う場合には、ＣＲモータ１６を駆動してキャリッジ３ａを回復処理実行位置に移動させる。回復処理実行位置に記録ヘッドユニット３が到達すると、図示しない駆動源を回転させ、インクジェットヘッド１５のインク噴射口形成面をインク受容キャップ６ａに対向させ、エアトラップ３ｃ〜３ｆに形成されている導電性高分子アクチュエータ１１ｂに電圧を印加し、インク受容キャップ６ａにインクを排出させる。

回復処理が終了すると、駆動源を逆回転させて、インク受容キャップ６ａをインク噴射口形成面から離隔させる。また、図示しないカム機構によって、ゴム板状に構成されたワイパ６ｂをインク噴射口形成面に当接させる。そして、記録ヘッドユニット３を僅かに移動させ、パージ処理によってインク噴射口形成面に付着したインクをワイパ６ｂによって払拭する。

次に、図２および図３を参照して、記録ヘッドユニット３について説明する。図２は、記録ヘッドユニット３の内部構成を示した断面図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図２及び図３に示すように、記録ヘッドユニット３には、箱状のキャリッジ３ａの下面にインクジェットヘッド１５が露出されて支持され、インクジェットヘッド１５の上部にジョイント部材１２とエアートラップユニット１１とが支持され、このエアートラップユニット１１を囲むように２つのヒートシンク２２，２３が配設されている。

ジョイント部材１２は、エアトラップユニット１１の後方に配設され、各チューブ５ａ〜５ｄと、エアトラップユニット１１の内部に区分された４つのエアトラップ３ｃ〜３ｆとをそれぞれ連通させるものである。

各エアトラップ３ｃ〜３ｆは、筐体３ｂの内部中央に配設され、チューブ５ａ〜５ｄから供給されるインクに含まれる気泡を貯留するためのものである。各エアトラップ３ｃ〜３ｆの内部には、フィルタなど（図示せず）が備えられ、インクに含まれる気泡が分離される。この分離された気泡は、浮力によって各エアトラップ３ｃ〜３ｆの内部であるエアトラップ室１１ａの上方に貯留され、エア塊を形成する。

各エアトラップ３ｃ〜３ｆの上面は、導電性高分子アクチュエータ１１ｂにより形成され、導電性高分子アクチュエータ１１ｂの一端には、電極１１ｃが備えられている。この導電性高分子アクチュエータ１１ｂは、電極１１ｃに電圧を印加すると変形するものであって、エアトラップ室１１ａに正圧を加えるように形成されている。電極１１ｃは、ドライバＩＣ１７ｃ（図５参照）に接続され、ドライバＩＣ１７ｃから電圧が供給される。

ジョイント部材１２からエアトラップ室１１ａへインクが供給される途中のインク流入路１１ｆには、逆止弁１４が形成され、ジョイント部材１２からエアトラップ室１１ａへのインクの流れを許容し、エアトラップ室１１ａからジョイント部材１２の方へのインクの流れを阻止するように構成されている。

インクジェットヘッド１５の回復処理であるパージ処理を行う際には、導電性高分子アクチュエータ１１ｂの電極１１ｃに、電圧を印加する。このことにより、導電性高分子アクチュエータ１１ｂは、エアトラップ室１１ａ内に変形し、エアトラップ室１１ａの容積が小さくなる。この時、エアトラップ室１１ａからジョイント部材１２の方へインクの流れが発生するが、逆止弁１４がこれを阻止する。したがって、エアトラップ室１１ａ内のインクは、強制的にインクジェットヘッド１５へ押し出される。

ヒートシンク２２，２３は、それぞれアルミや銅等の熱伝導性の高い板状金属をＬ字型に曲げて構成され、Ｌ字型を成す２辺をそれぞれ他のヒートシンクの２辺と平行に対抗させ、かつ両ヒートシンクの内角を互いに対角線方向に対抗させて内部に空間を有する略ロの字型に組み合わせられる。

そのロの字型の上辺を成すヒートシンク２２の一辺と、側辺を成すヒートシンク２３の一辺とは、その先端どうしが熱伝導可能に接合され、下辺を成すヒートシンク２３の一辺と、側辺を成すヒートシンク２２の一辺とは、その先端どうしの間にドライバＩＣ１７ｃが熱伝導可能に挟まれている。

ドライバＩＣ１７ｃは、フレキシブル配線基板１７ｂ上に実装され、フレキシブル配線基板１７ｂの一端はキャリッジ基板１７ａに、他端はインクジェットヘッド１５にそれぞれ接続されている。ドライバＩＣ１７ｃは、後述する本体制御基板３０（図５参照）からシリアルに転送された印刷データ信号を、複数のノズルに対応するパラレル信号に変換し、さらにその信号をノズル毎に設けた駆動素子に、該駆動素子を駆動するための大きさの電圧信号に変換して出力する半導体集積回路から成る駆動回路である。

インクジェットヘッド１５のインク噴射口形成面は、記録媒体が変形してインクジェットヘッド１５に接触するのを防ぐため、インク噴出口を除いてカバープレート１５ｂで覆われている。

次に、図４を参照してインクジェットヘッド１５の詳細について説明する。図４は、インクジェットヘッド１５の構成を模式的に示す断面図である。インクジェットヘッド１５は、ノズルプレート８１、２枚のマニホールドプレート８２，８３、スペーサプレート８４、アパチャプレート８５、ベースプレート８６、キャビティプレート８７、圧電シート８８の８枚のプレートをそれぞれ接着剤にて重ね接合して積層した構造である。

ノズルプレート８１には、インク吐出孔８１ａが形成され、マニホールドプレート８２，８３には、インク吐出孔８１ａとインク圧力室８７ａとを連通する貫通孔８２ａ、８３ａと、インクカートリッジから供給されるインクを貯留するインク室９１が形成されている。

スペーサプレート８４には、マニホールドプレート８３に形成されている連通孔８３ａととインク圧力室８７ａとを連通する貫通孔８４ａと、インク室９１とアパチャプレート８５に形成される絞り部８５ｂとを連通する貫通孔８４ｂが形成されている。アパチャプレート８５には、スペーサプレート８４に形成される貫通孔８４ａとインク圧力室８７ａとを連通する貫通孔８５ａと、インク室９１からインク圧力室８７ａへ連通する多数の微小径のインク通路である絞り部８５ｂが形成されている。

ベースプレート８６には、インク吐出孔８１ａとインク圧力室８７ａとを連通する貫通孔８６ａと、絞り部８５ｂとインク圧力室８７ａとを連通する連通路８６ｂとが形成されている。また、ベースプレート８６、アパチャプレート８５およびスペーサプレート８４には、インクカートリッジ４ａ〜４ｄからインクをマニホールドプレート８２，８３により形成されているインク室９１に供給するためのインク供給孔（図示せず）が穿設されている。

キャビティプレート８７には、インク吐出孔８１ａに対応してインク圧力室８７ａが、キャビティプレート８７の平面に沿って平面状に形成されている。

２枚のマニホールドプレート８２，８３には、インク室９１が形成され、このインク室９１は、キャビティプレート８７におけるインク圧力室８７ａがなす面と平行な面内に位置し、かつインク圧力室８７ａよりもノズルプレート８１における吐出孔８１ａの開口面側に配置されている。

以上の構成により、インク供給孔を介してインクカートリッジ４ａ〜４ｄからインク室９１内に流入したインクは、インク室９１から絞り部８５ｂを通ってインク圧力室８７ａに分配される。そして、圧力室８７ａから各貫通孔８６ａ、８５ａ、８４ａ、８３ａ、８２ａを通ってインク吐出孔８１ａに至ることとなる。

圧電シート８８の上面には、インク圧力室８７ａに対応する位置に駆動電極８９が形成され、駆動電極８９の上部には接点ランド９０が設けられ、フレキシブル配線基板１７ｂを介してドライバＩＣ１７ｃと接続されている。駆動電極８９と圧電シート８８とによりアクチュエータ（第１のアクチュエータ）が形成され、駆動電極８９に電圧が印加されることにより、インク圧力室８７ａに圧力が加えられ、インクが吐出口８１ａから吐出される。

次に、図５を参照して上述のように構成したインクジェット記録装置１の電気回路構成について説明する。図５は、インクジェット記録装置１の電気回路構成の概略を示すブロック図である。インクジェット記録装置１を制御するための制御装置は、本体制御基板３０と、キャリッジ基板１７ａとを備えており、本体制御基板３０には、１チップ構成のマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）３２と、そのＣＰＵ３２により実行される各種の制御プログラムや固定値データを記憶したＲＯＭ３３と、各種のデータ等を一時的に記憶するためのメモリであるＲＡＭ３４と、タイマ３５、イメージメモリ３７、ゲートアレイ（Ｇ／Ａ）３６等が搭載されている。

演算装置であるＣＰＵ３２は、ＲＯＭ３３に予め記憶された制御プログラム３３ａに従い、上述したパージ処理等、各処理の制御を実行するものである。また、印刷タイミング信号およびリセット信号を生成し、各信号を後述のゲートアレイ３６へ転送する。ＣＰＵ３２には、ユーザが印刷の指示などを行うための操作パネル３８、記録ヘッドユニット３を移動させるキャリッジモータ（ＣＲモータ）１６を駆動するためのＣＲモータ駆動回路３９、記録媒体を搬送する搬送モータ（ＬＦモータ）４０を動作させるためのＬＦモータ駆動回路４１、用紙の先端を検出するペーパセンサ４２、記録ヘッドユニット３の原点位置を検出する原点センサ４３などが接続されている。接続される各デバイスの動作はこのＣＰＵ３２により制御される。

タイマ３５は、日付を含む時間を計時するものであり、インクジェット記録装置１の電源が遮断されている期間も計時を行うように電池３５ａを備えている。このタイマ３５は、印刷処理またはパージ処理においてアクチュエータを作動させた時にリセットされ、インクジェット記録装置１の電源が投入された時や、所定の時間間隔で計時された時間が読み取られる。この時間が所定の時間より長い場合には、導電性高分子アクチュエータ１１ｂに電圧を印加することによりパージ処理が行われるとともに、この経過時間が長いほど導電性高分子アクチュエータ１１ｂに高い電圧が印加される。

ゲートアレイ３６は、ＣＰＵ３２から転送される印刷タイミング信号と、イメージメモリ３７に記憶されている画像データとに基づいて、その画像データを記録媒体に印刷するための印刷データと、その印刷データと同期する転送クロックと、ラッチ信号と、基本印刷波形信号を生成するためのパラメータ信号と、一定周期で出力される噴射タイミング信号とを出力し、それら各信号を、キャリッジ基板１７ａへ転送する。キャリッジ基板１７ａは、フレキシブル配線基板１７ｂを通してドライバＩＣ１７ｃに各信号を送信し、ドライバＩＣ１７ｃは、インクの噴射を行うインクジェットヘッド１５を駆動している。

また、パージ処理を行う際には、ＣＰＵ３２からゲートアレイ３６に制御信号が送られ、ゲートアレイ３６は、キャリッジ基板１７ａ及びフレキシブル基板１７ｂを介してドライバＩＣ１７ｃにその制御信号に対応する信号を送信し、ドライバＩＣ１７ｃは、導電性高分子アクチュエータ１１ｂの電極１１ｃにＣＰＵ３２により設定された電圧を印加する。

また、ゲートアレイ３６は、コンピュータなどの外部機器からＵＳＢインターフェース４４を介して転送されてくる画像データを、イメージメモリ３７に記憶させる。そして、ゲートアレイ３６は、ホストコンピュータなどからＵＳＢインターフェース４４を介して転送されてくる画像データに基づいてデータ受信割込信号を生成し、その信号をＣＰＵ３２へ転送する。

次に、図６を参照して逆止弁１４およびエアトラップユニット１１の詳細について説明する。図６は、逆止弁１４およびエアトラップユニット１１の断面図である。インク流入路１１ｆには、隔壁１１ｄがインク流入路１１ｆ内のインク流れに対して垂直に形成され、隔壁１１ｄには、逆止弁１４の軸部１４ｂを摺動可能に挿入される軸孔１１ｇと、軸孔１１ｇに隣接する周囲に複数のインク供給孔１１ｅが形成されている。

逆止弁１４は、弾性のある樹脂材料で一体に形成され、インク供給孔１１ｅと対向する膜状の傘部１４ａとそれに連接した軸部１４ｂとを有し、軸部１４ｂには、膨出部１４ｃが形成されている。この軸部１４ｂが、隔壁１１ｄに形成された軸孔１１ｇに摺動可能に挿入され、常態では、膨出部１４ｃが隔壁１１ｄの壁面に係止され、傘部１４ａがインク供給孔１１ｅと間隔を空けた状態に保持される。

したがって、常態においては、インク流入路１１ｆ内のインクはインク供給孔１１ｅからエアトラップ室１１ａへ流出することができる。

一方、エアトラップ室１１ａからインク流入路１１ｆに向かう流れが生じると、傘部１４ａが軸部１４ｂを伴って押し戻され、傘部１４ａがインク供給孔１１ｅに密着してインク供給孔１１ｅを塞ぎ、インクの逆流が阻止される。

図６（ａ）は、常態を示すものであって、導電性高分子アクチュエータ１１ｂには、電圧が印加されていない状態であり、逆止弁１４の傘部１４ａは、隔壁１１ｄから間隔を空けた状態で保持されている。一方、図６（ｂ）は、導電性高分子アクチュエータ１１ｂに、電圧が印加され導電性高分子アクチュエータ１１ｂが変形してエアトラップ室１１ａ内の容積が狭くなった状態を示している。この状態では、エアトラップ室１１ａ内の圧力が高くなり、逆止弁１４の傘部１４ａが隔壁１１ｄに密着し、インク供給孔１１ｅを塞いでいる。したがって、エアトラップ室１１ａのインクは、連通路１９を通りインクジェットヘッド１５へ供給される。

次に、図７を参照して導電性高分子アクチュエータ１１ｂに電圧を印加した場合のエアトラップ室１１ａ内の圧力の変化について説明する。図７（ａ）は、導電性高分子アクチュエータ１１ｂに印加する電圧を示すグラフであり、図７（ｂ）は、導電性高分子アクチュエータ１１ｂに電圧が印加された場合の、エアトラップ室１１ａ内の圧力の変化を示すグラフである。

図７（ａ）は、横軸を時間とし、縦軸を導電性高分子アクチュエータ１１ｂに印加する電圧（単位をボルトＶ）として導電性高分子アクチュエータ１１ｂに印加する電圧の変化を示すグラフであり、０．２秒から１．０秒間、１ｋＶから５ｋＶの一定の矩形波状の電圧を印加する。

図７（ｂ）は、横軸を時間とし、縦軸をエアトラップ室１１ａ内の圧力Ｐ（単位をパスカルＰａ）として圧力の変化を示すグラフであり、実線は、導電性高分子アクチュエータ１１ｂに５ｋＶを印加した場合、一点鎖線は、導電性高分子アクチュエータ１１ｂに１ｋＶの電圧を印加した場合をそれぞれ示している。

導電性高分子アクチュエータ１１ｂの厚さを０．１〜１ｍｍ、エアトラップ室１１ａの気体容積Ｖを約０．１ｃｃ、導電性高分子アクチュエータの変形量をこの気体容積の約５０％とすると、エアトラップ室１１ａのピーク圧力Ｐは、ＰＶ＝一定であるから、
０．１ｃｃ×１ａｔｍ＝０．０５ｃｃ×（１ａｔｍ＋Δｐ）
よって、Δｐ＝１ａｔｍ
となる。（１ａｔｍは、１気圧）
ただし、導電性高分子アクチュエータ１１ｂが変形するにしたがって、インク吐出孔８１ａからインクが排出されるので、導電性高分子アクチュエータ１１ｂに印加する電圧により、ピーク値が変化する。図７（ｂ）に示すように、導電性高分子アクチュエータ１１ｂに印加する電圧が大きいほど、エアトラップ室１１ａ内の圧力は、急激に立ち上がるとともに、ピーク値が大きくなる。逆に、導電性高分子アクチュエータ１１ｂに印加する電圧が小さいと、エアトラップ室１１ａ内の圧力は、緩慢に立ち上がるとともに、ピーク値は小さくなる。

したがって、導電性高分子アクチュエータ１１ｂに印加する電圧が大きいほど、急激にエアトラップ室１１ａ内のインクに圧力がかけられ、その圧力がインクジェットヘッド１５内のインクに伝わり、インク吐出孔８１ａからインクを排出させることができる。

次に、図８に示すフローチャートを参照して、パージ処理について説明する。図８は、ＣＰＵ３２により実行されるパージ処理を示すフローチャートである。このパージ処理は、インクジェット記録装置１の電源が投入された場合に起動される処理である。このパージ処理では、まず、タイマ３５から読み出された時間が１５日以上経過しているか否かが判断される（Ｓ１）。判断の結果１５日以上経過している場合は（Ｓ１：Ｙｅｓ）、インクの吐出状態が悪化している可能性が高いので導電性高分子アクチュエータ１１ｂに５ｋＶの電圧が印加される（Ｓ２）。これにより、エアトラップ室１１ａ内の圧力が急激に高められ、強力にインクの排出が行われる。

タイマ３５の時間が１５日以上経過してない場合は（Ｓ１：Ｎｏ）、タイマ３５の時間が１０日以上経過しているか否かが判断される（Ｓ３）。判断の結果１０日以上経過している場合は（Ｓ３：Ｙｅｓ）、導電性高分子アクチュエータ１１ｂに３ｋＶの電圧が印加される（Ｓ４）。これにより、エアトラップ室１１ａ内の圧力が高められインクの排出が行われる。
タイマ３５の時間が１０日以上経過してない場合は（Ｓ３：Ｎｏ）、タイマ３５の時間が５日以上経過しているか否かが判断される（Ｓ５）。判断の結果５日以上経過している場合は（Ｓ５：Ｙｅｓ）、導電性高分子アクチュエータ１１ｂに１ｋＶの電圧が印加される（Ｓ６）。これにより、エアトラップ室１１ａ内の圧力が高められインクの排出が行われる。

タイマ３５の時間が５日以上経過していない場合は、印刷を行う印刷データを受信しているか否かを判断する（Ｓ７）。印刷データを受信している場合は（Ｓ７：Ｙｅｓ）、
その印刷データに従ってインクジェットヘッド１５に形成されているアクチュエータの駆動電極８９に電圧を印加することによりインク圧力室８７ａに圧力を加えて印刷を行う（Ｓ８）。印刷データを受信していない場合は（Ｓ７：Ｎｏ）、Ｓ１の処理へ戻る。

Ｓ８の処理において、印刷を終了した場合およびＳ２、Ｓ４およびＳ６の処理において、導電性高分子アクチュエータ１１ｂに所定の電圧を印加して回復処理を行った場合は、タイマ３５の時間をリセット（時間の値を０にする）し（Ｓ９）、Ｓ１の処理へ戻る。

なお、このパージ処理は、タイマ３５をインクの色毎に備え、各インクの色毎に独立して行うようにしてもよい。

以上説明したように、上記第１実施形態では、インクカートリッジ４から供給されるインクを貯留するエアトラップ室１１ａ（インク貯留室）を備え、そのエアトラップ室１１ａは、上部の面を導電性高分子アクチュエータ１１ｂで形成している。したがって、パージ処理を行うにあたっては、この導電性高分子アクチュエータ１１ｂに電圧を印加することにより実行することができ、パージ処理を行うためのポンプが不要となり、装置を小型化することができる。また、エアトラップ室１１ａは、インクに含まれる気泡を除去する機能を有し、パージ処理を行う機能を兼用することができる。また、導電性高分子アクチュエータ１１ｂに印加する電圧を変化することにより、インクジェット記録装置１の使用状況に応じて最適なパージ処理を行うことができる。

次に、第２実施形態について図９を参照して説明する。なお、前記した第１実施形態のインクジェット記録装置１と同一部分には、同一の符号を付してその説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。

この第２実施形態では、エアトラップ室１１ａには、導電性高分子アクチュエータ１１ｂを設けずに、通常のエアトラップ室１１ａとし、インクジェットヘッド１５を構成する２枚のマニホールドプレート８２，８３により形成されるインク室９１に、導電性高分子アクチュエータ５１と電極５２とを備えるものである。電極５２は、第１実施形態と同様に、ドライバＩＣ１７ｃに接続され、ＣＰＵ３２により制御されるものである。

この場合には、エアトラップ室１１aからインクジェットヘッド１５へインクを供給する連通路１９にインクの逆流を阻止する逆止弁１４を備えているものとする（図示せず）。

図９（ａ）は、常態におけるインクジェットヘッド１５の断面を示す断面図であり、図９（ｂ）は、パージ処理において導電性高分子アクチュエータ５１に電圧が印加され、導電性高分子アクチュエータ５１が変形した様子を示すものである。

以上説明したように、第２実施形態では、インクジェットヘッド１５に形成されるインク室９１に、導電性高分子アクチュエータ５１を備えるものであり、第１実施形態と同様に、導電性高分子アクチュエータ５１に電圧を印加することによりパージ処理を実行することができ、パージ処理を行うためのポンプが不要になり、インクジェット記録装置１を小型化することができる。また、導電性高分子アクチュエータ５１に印加する電圧を変化させることにより、インクジェット記録装置１の使用状況に応じて最適なパージ処理を行うことができる。

なお、請求項６に記載の制御手段は、図８に示すフローチャートのＳ２，Ｓ４，Ｓ６の処理が該当する。

以上、上記実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に何ら限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

例えば、上記第１実施形態では、インクジェットヘッドは、キャリッジ３ａに搭載され移動するものとしたが、インクジェットヘッドを固定するインクジェット記録装置に本発明を適用してもよい。

また、導電性高分子アクチュエータ１１ｂ（５１）は、バイオメタルあるいは人工筋肉と呼ばれるもので形成してもよい。

また、上記第１実施形態では、タイマ３５は、印刷を実行した場合またはパージ処理を実行した場合にリセットし、その時からの経過時間を計時するものとしたが、時計のような絶対時刻を計時するタイマとし、印刷を実行した場合またはパージ処理を実行した場合に、不揮発性のＥＥＰＲＯＭなどに記憶し、現在時刻と比較することにより、経過時間を算出するようにしてもよい。

本発明の第１実施形態におけるインクジェット記録装置の内部構成を概略的に示した平面図である。 記録ヘッドユニットの内部構成を示す平面図である。 記録ヘッドユニットの内部構成を示す図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 インクジェットヘッドの構成を模式的に示す断面図である。 インクジェット記録装置の電気回路構成の概略を示すブロック図である。 逆止弁およびエアトラップユニットの断面図であり（ａ）は、常態を示し、（ｂ）は、導電性高分子アクチュエータに電圧が印加された場合を示すものである。 （ａ）は、導電性高分子アクチュエータに印加する電圧を示すグラフであり、（ｂ）は、導電性高分子アクチュエータに電圧が印加された場合の、エアトラップ室内の圧力の変化を示すグラフである。 パージ処理を示すフローチャートである。 第２実施形態におけるインクジェットヘッドの構成を示す断面図である。

符号の説明

１ インクジェット記録装置
３ａ キャリッジ
３ｃ〜３ｆ エアートラップ
４ａ〜４ｄ インクカートリッジ（インクタンク）
５ チューブ（インク流路の一部）
１１ａ エアトラップ室（インク貯留室）
１１ｂ 導電性高分子アクチュエータ（第２のアクチュエータ）
１１ｆ インク流入路（インク流路の一部）
１４ 逆止弁（逆流防止手段）
１５ インクジェットヘッド
１７ｃ ドライバＩＣ（電圧設定手段）
３２ ＣＰＵ
３５ タイマ（計時手段）
８１ａ インク吐出孔
８５ｂ 絞り部
８７ａ インク圧力室
８８ 圧電シート（第１のアクチュエータの一部）
８９ 駆動電極（第１のアクチュエータの一部）
９１ インク室 （インク貯留室）

Claims (8)

1. インクタンクと、そのインクタンクから供給されるインクを貯留するインク貯留室と、そのインク貯留室から供給されるインクを貯留するインク圧力室と、そのインク圧力室にインクを吐出するように圧力をかける第１のアクチュエータと、その圧力がかけられたインクを外部に吐出するインク吐出孔とを備えたインクジェット記録装置において、
   前記インク貯留室は、インクを貯留する空間を構成する少なくとも一部の面が電圧を印加することにより変形し、前記第１のアクチュエータに比べ変形量が大きい第２のアクチュエータにより形成されるとともに、インクを前記インクタンクから導入するインク流路にインクが逆流することを防止する逆流防止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. 前記インク貯留室は、前記インクタンクから供給されるインクと前記インク流路内で発生する気泡とを貯溜するものであ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装置。
3. 前記インク貯留室から前記インク圧力室へインクを供給し、インクが前記インク貯留室へ逆流することを抑制する絞り部と、前記インク圧力室と、前記第１のアクチュエータと、前記インク吐出孔とを備えたインクジェットヘッドを搭載し主走査方向へ往復移動するキャリッジを備え、前記インク貯留室は、前記キャリッジに搭載されるとともに、前記インクジェットヘッドに直結していることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェット記録装置。
4. 前記インク貯留室は、複数のインクの色毎に備えられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
5. 前記インク圧力室は、平板状のキャビティプレートにより形成されるとともに、前記第１のアクチュエータは、前記キャビティプレートに積層され電圧を加えることにより変形する圧電シートにより形成され、前記インク貯留室は、前記圧電シートとは反対側であって、前記キャビティプレートに積層されるマニホールドプレートにより形成されるものであ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装置。
6. 前記第２のアクチュエータに印加する電圧を可変設定する電圧設定手段を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
7. 前記第１のアクチュエータまたは第２のアクチュエータを作動させた後の経過時間を計時する計時手段と、その計時手段により計時された経過時間が長いほど前記第２のアクチュエータに印加する電圧が高くなるように前記電圧設定手段を制御する制御手段とを備え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. 前記第２のアクチュエータは、導電性高分子アクチュエータにより形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
   

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