JP2011110737A - 液体噴射装置、及び、その制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体流路内に存在する気泡の排出性を向上させることが可能な液体噴射装置、及び、その制御方法を提供する。
【解決手段】プリンターコントローラーは、圧電素子を駆動してインク流路中の気泡を除去するための気泡除去フラッシング処理用駆動パルスを含む気泡除去フラッシング用駆動信号を発生し、加熱機構によるインク流路内のインクの加熱が行われる前に、気泡除去フラッシング用駆動信号を用いて記録ヘッドの噴射能力を回復させるための気泡除去フラッシング処理を行う。
【選択図】図６

Description

本発明は、インクジェット式プリンター等の液体噴射装置、及び、その制御方法に関するものであり、特に、液体噴射ヘッドの噴射能力を回復させるメンテナンス処理を行う液体噴射装置、及び、その制御方法に関するものである。

例えば、液体噴射装置は、ノズルから液体を噴射可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズルから液体状のインクを記録用紙等の記録媒体（着弾対象）に対して噴射・着弾させることで画像やテキスト等の記録を行うインクジェット式プリンター（以下、単にプリンターという。）等の画像記録装置を挙げることができる。

ここで、上記インクジェット式プリンター（以下、単にプリンターと略記する）を例に挙げると、このプリンターは、リザーバーから圧力室を通りノズルに至る一連のインク流路や、圧力室の容積を変動させるための圧力発生手段（例えば、圧電素子）等を有する記録ヘッドを搭載し、また、圧力発生手段を駆動するための駆動信号を発生する駆動信号発生手段等を備えている。そして、駆動信号に含まれる駆動パルスを圧電素子に印加して圧力室内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルからインクを噴射するように構成されている。このようなインクジェット方式を採用するプリンターでは、圧力室等のインク流路内に気泡が混入し、この気泡により圧力変化が吸収される等して、インクが噴射されなかったり（所謂ドット抜け）、噴射されたインクの飛翔方向が曲がったりする等の噴射不良が生じる場合がある。

このため、上記噴射不良を防止してインクの噴射を良好に維持するために、種々のメンテナンス処理に関する技術が提案されてきた。例えば、ノズルをキャップで一時的に封止して、この封止状態でキャップ内部を負圧にすると共に、噴射駆動パルスを圧電素子に印加して圧力室内のインクに圧力変動を生じさせてインクの空噴射を行い、増粘インクや気泡を強制的に排出させるクリーニング処理が行われている。しかしながら、上記のクリーニング処理を実行しても気泡を完全に除去することは困難であった。なお、空噴射とは、プリンターの本来の目的である記録媒体に対する画像等の印刷のためにインクを噴射することとは別に、記録ヘッドの噴射特性を正常な状態（設計・仕様上、目標とする噴射特性に近い状態）に回復することを目的としてインクを噴射することである。

そこで、この種のプリンターでは、上記のクリーニング処理とは別に、ノズルからインクを強制的に噴射させるメンテナンス処理としてフラッシング処理を行っている。具体的には、上記のクリーニング処理を行った後や、インクカートリッジを交換した時の初期充填を行った後、或いは、印刷処理中（記録動作中）において所定の印刷単位毎、例えば一定時間印刷する毎、所定回数のパス（記録ヘッドの走査）を行う毎、又は、所定のページ数を印刷する毎に、記録媒体から外れた位置にあるインク受け部材まで記録ヘッドを移動させ、その位置でインクを繰り返し空噴射させるようにしている。このフラッシング処理には、ノズル近傍で増粘したインクを排出することを主な目的としてインクを空噴射させる増粘インク排出用フラッシング処理の他に、インク中の気泡を除去することを主眼とした気泡除去フラッシング処理等がある（例えば、特許文献１）。

一方、近年において上記液体噴射装置は、常温（例えば、１５〜２５℃）における粘度が３０〜４０ｍＰａｓ程度の液体（以下、高粘度液体）を噴射する用途にも用いられる場合がある。この高粘度のインクは、記録紙上で滲みにくいため記録画像の濃度にムラが生じ難く乾燥も早いという利点がある。また、紫外線を照射することで硬化する紫外線硬化型インクや液晶等も高粘度液体の一種である。このような高粘度液体を記録ヘッドのノズルから噴射する場合、噴射されるインクの量（重量・体積）や飛翔速度などの噴射特性がインクの粘度に左右されるため、安定した噴射特性を確保するべく、加熱手段によってインクを加熱することにより粘度を低下させてから噴射を行う構成が提案されている（例えば、特許文献２又は特許文献３参照）。

特開２００９−０７３０７４号公報 特開２００３−１８２１０３号公報 特開２００６−３３４９６７号公報

ところで、上記のようにインク等の高粘度液体を加熱する構成において、液体の温度が高温（例えば、４０℃以上）である状態で、上記の気泡除去フラッシング処理を行うと、常温時と比較して液体に対する気泡の溶解度が低下するので、却ってインク中に気泡を生じさせてしまう虞があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、メンテナンス処理における気泡の排出性を向上させることが可能な液体噴射装置、及び、その制御方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体を噴射するノズル及び当該ノズルに連通する圧力室を含む液体流路を有し、圧力発生手段の駆動により前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせて前記ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
液体を直接的又は間接的に加熱する加熱手段と、該液体噴射ヘッドによる噴射動作、及び、前記加熱手段を制御する制御手段と、
を備えた液体噴射装置であって、
前記制御手段は、
前記圧力発生手段を駆動して液体流路中の気泡を除去するためのメンテナンスパルスを含むメンテナンス駆動信号を発生可能に構成され、
前記加熱手段による前記液体流路内の液体の加熱が行われる前に、前記メンテナンス駆動信号を用いて前記液体噴射ヘッドの噴射能力を回復させるためのメンテナンス処理を行うことを特徴とする。
なお、「気泡を除去する」とは、液体流路中の気泡を液体内に溶解させる現象を含め、ノズルからの液体の噴射によって液体と共に気泡をノズルから排出させる現象を意味する。

本発明によれば、加熱手段による液体流路内の液体の加熱が行われる前に、液体噴射ヘッドの噴射能力を回復させるためのメンテナンス処理を行うので、液体に対する気泡の溶解をより確実に促進させ、より確実に気泡を除去することができる。これにより、その後の印刷処理等の噴射動作においては液体中の気泡残存量を低減させた状態で液体の噴射を安定して行うことができ、気泡による噴射不良を防止することができる。また、液体が高温である状態でメンテナンス処理を行う場合と比較して、液中の気泡を除去するために必要な、圧力発生手段に印加するメンテナンスパルスの総数を低減することができるので、メンテナンス処理に要する時間を短縮することが可能となる。

また、本発明は、液体を噴射するノズル及び当該ノズルに連通する圧力室を含む液体流路を有し、圧力発生手段の駆動により前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせて前記ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
前記液体を直接的又は間接的に加熱する加熱手段と、該液体噴射ヘッドによる噴射動作、及び、前記加熱手段を制御する制御手段と、
を備えた液体噴射装置であって、
前記制御手段は、
前記圧力発生手段を駆動して液体流路中の気泡を除去するためのメンテナンスパルスを含むメンテナンス駆動信号を発生可能に構成され、
前記メンテナンス駆動信号を用いて前記液体噴射ヘッドの噴射能力を回復させるためのメンテナンス処理を行うときの前記液体流路内の液体の温度が、前記着弾対象に対して液体を噴射する際の前記液体流路内の液体の温度よりも低くなるように前記加熱手段を制御することを特徴とする。

本発明によれば、メンテナンス処理を行うときの液体流路内の液体の温度が、着弾対象に対して液体を噴射する際の液体流路内の液体の温度よりも低くなるように加熱手段を制御するので、メンテナンス処理によって液体に対する気泡の溶解をより確実に促進させ、より確実に気泡を除去することができる。これにより、その後の印刷処理等の噴射動作においては液体中の気泡残存量を低減させた状態で液体の噴射を安定して行うことができ、気泡による噴射不良を防止することができる。また、液体が高温である状態でメンテナンス処理を行う場合と比較して、液中の気泡を除去するために必要な、圧力発生手段に印加するメンテナンスパルスの総数を低減することができるので、メンテナンス処理に要する時間を短縮することが可能となる。

上記構成において、液体を貯留した液体貯留部材、および、当該液体貯留部材内の液体を前記液体噴射ヘッドに供給する供給手段を備え、
前記加熱手段は、前記液体貯留部材側から前記液体噴射ヘッド側に供給される液体を直接的又は間接的に加熱する供給側加熱部と、前記液体噴射ヘッドの液体流路内の液体を直接的又は間接的に加熱するヘッド側加熱部と、から成り、
前記制御手段は、メンテナンス処理を行う際に、前記供給側加熱部を加熱状態にする一方、前記ヘッド側加熱部を非加熱状態にする構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、液体貯留部材から液体噴射ヘッドへの液体の供給容易性を確保しつつも、液体噴射ヘッドの圧力室やノズルに液体が到達するまでの間に液体の温度が低下するので、メンテナンス処理時には少なくともヘッド側加熱部によって液体を加熱する場合よりも液体に対する気泡が溶解し易い状態となり、液中の気泡を十分に排出させることができる。

さらに、上記構成において、前記メンテナンスパルスは、前記圧力発生手段を駆動させることによって、電位が第１の方向に変化して前記圧力室の容積を変化させる第１の変化部と、当該第１の変化部の後端電位を一定時間維持して第１の変化部により変化させられた圧力室の容積を維持するホールド部と、前記第１の変化部の後端電位から前記第１の方向とは反対側の第２の方向に電位が変化して前記圧力室の容積を変化させる第２の変化部とを含み、着弾対象に対して前記液体を噴射するための噴射駆動パルスよりも前記圧力室内の圧力変化が高まるように設定される構成を採用することが望ましい。

また、本発明は、液体を噴射するノズル及び当該ノズルに連通する圧力室を含む液体流路を有し、圧力発生手段の駆動により前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせて前記ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドと、液体を直接的又は間接的に加熱する加熱手段と、該液体噴射ヘッドによる噴射動作、及び、前記加熱手段を制御する制御手段と、を備えた液体噴射装置の制御方法であって、
前記圧力発生手段を駆動して液体流路中の気泡を除去するためのメンテナンスパルスを含むメンテナンス駆動信号を発生し、
前記加熱手段による前記液体流路内の液体の加熱処理を実行する前に、前記メンテナンス駆動信号を用いて前記液体噴射ヘッドの噴射能力を回復させるためのメンテナンス処理を行うことを特徴とする。

そして、本発明は、液体を噴射するノズル及び当該ノズルに連通する圧力室を含む液体流路を有し、圧力発生手段の駆動により前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせて前記ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドと、液体を直接的又は間接的に加熱する加熱手段と、該液体噴射ヘッドによる噴射動作、及び、前記加熱手段を制御する制御手段と、を備えた液体噴射装置の制御方法であって、
前記圧力発生手段を駆動して液体流路中の気泡を除去するためのメンテナンスパルスを含むメンテナンス駆動信号を発生し、
前記メンテナンス駆動信号を用いて前記液体噴射ヘッドの噴射能力を回復させるためのメンテナンス処理を行うときの前記液体流路内の液体の温度が、前記着弾対象に対して液体を噴射する際の前記液体流路内の液体の温度よりも低くなるように前記加熱手段を制御することを特徴とする。

プリンターの構成を説明する平面図である。 記録ヘッドの分解斜視図である。 ヘッドユニットの要部断面図である。 プリンターの電気的構成を説明するブロック図である。 気泡除去フラッシング用駆動信号の構成を説明する波形図である。 プリンターの動作について説明するフローチャートである。 変形例における記録ヘッドとプラテン周辺の構成を説明する断面図である。 変形例における記録ヘッド、インクカートリッジ、及びインクの供給系の構成を説明する模式図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、インクジェット式記録装置（以下、プリンター）を例に挙げて説明する。

図１は、本発明に係るプリンター１の構成を示す平面図である。このプリンター１は、外郭の一部を構成するフレーム１′と、このフレーム１′内に配設されたプラテン３とを備えており、紙送り機構８（図４参照）における紙送りモーターの駆動により回転する紙送りローラ（何れも図示せず）によってプラテン３上に記録用紙（記録媒体又は着弾対象の一種：図示せず）が搬送されるようになっている。また、フレーム１′内には、プラテン３と平行にガイドロッド４が架設されており、このガイドロッド４には、インクジェット式記録ヘッド２（液体噴射ヘッドの一種。以下、記録ヘッド）を収容したキャリッジ５が摺動可能に支持されている。このキャリッジ５は、キャリッジ移動モーター９の駆動によって回転する駆動プーリー１０ａと、この駆動プーリー１０ａとはフレーム１′における反対側に設けられた遊転プーリー１０ｂとの間に架設されたタイミングベルト１１に接続されている。そして、キャリッジ５は、キャリッジ移動モーター９を駆動することで、ガイドロッド４に沿って紙送り方向と直交する主走査方向に往復移動するように構成されている。即ち、これらのキャリッジ移動モーター９、駆動プーリー１０ａ、遊転プーリー１０ｂ、及び、タイミングベルト１１によりキャリッジ移動機構７（図４参照）が構成されている。

キャリッジ移動モーター９は、キャリッジ移動機構７における駆動源として機能し、例えば、パルスモーターやＤＣモーターが用いられる。このキャリッジ移動モーター９は、制御手段として機能する制御部５７（図４参照）により、その回転速度や回転方向等が制御される。そして、キャリッジ移動モーター９が回転すると、駆動プーリー１０ａ及びタイミングベルト１１が回転し、キャリッジ５がガイドロッド４に沿って移動する。つまり、キャリッジ４に搭載された記録ヘッド２は、制御部５７による制御の下で主走査方向に往復移動される。なお、キャリッジ５の走査位置については、走査位置に応じたエンコーダーパルスを主走査方向における位置情報として出力するリニアエンコーダー５６（図４参照）によって把握することができる。

フレーム１′の一方側には、インクカートリッジ６（液体貯留部材の一種）が着脱可能に搭載されており、本実施形態では合計４個のインクカートリッジ６が設けられる。このインクカートリッジ６は、エアチューブ１２を介してエアポンプ１３（供給手段の一種）と接続されており、このエアポンプ１３からの空気が各インクカートリッジ６内に供給される。そして、この空気によるインクカートリッジ６内の加圧により、インク供給チューブ１４を通じて記録ヘッド２側にインクが供給（圧送）されるように構成されている。インク供給チューブ１４は、例えば、シリコーン等の合成樹脂で作製された可撓性を有する中空部材であり、このインク供給チューブ１４の内部には、各インクカートリッジ６に対応するインク流路が形成されている。

キャリッジ５の移動範囲内であってプラテン３とインクカートリッジ６の間の領域には、ホームポジションが設定されている。記録ヘッド２は、待機状態においてホームポジションに位置付けられる。このホームポジションには、非記録状態において記録ヘッド２のノズル形成面（ノズルプレート３８）を封止可能なキャッピング機構１５が配設されている。このキャッピング機構１５は、後述するメンテナンス処理である気泡除去フラッシング処理においてノズル３７から排出されたインク等を受けるフラッシングポイントとしても機能する。

図２は、記録ヘッド２の構成の一例を説明する分解斜視図である。この記録ヘッド２は、上記のインクカートリッジ６に貯留されたインク（本発明における液体の一種であり、高粘度液体の一種。）をヘッド内部に導入するインク導入針１７が複数配設された導入針ユニット１６と、圧電素子１８（図３参照）を有する圧力発生ユニット１９及び流路ユニット２０から成るヘッドユニット２１とを、ヘッドケース２２に備えて概略構成される。また、この記録ヘッド２において、ヘッドケース２２の先端側（導入針ユニット１６の接合面とは反対側）には、ヘッドユニット２１を保護すると共に、ノズルプレート３８を接地するための金属製のヘッドカバー２３が取り付けられるようになっている。

導入針ユニット１６は、インク導入針１７がヘッド主走査方向（ノズル列直交方向）に横並びに配設された合成樹脂製の部材である。この導入針ユニット１６に配設されるインク導入針１７は、先端部が円錐状に尖った中空円筒状の部材である。このインク導入針１７の先端部には、インク導入針１７の内部流路に連通する導入孔（図示せず）が開設されており、この導入孔を通じてインクカートリッジ６からインク供給チューブ１４を通じて供給されるインクが記録ヘッド２のインク流路（液体流路）に導入される。

ヘッドケース２２は、上記導入針ユニット１６や駆動基板２４が取り付けられるベース部２２ａと、このベース部２２ａの底部から下方に向けて延出し、開口面にヘッドユニット２１が取り付けられる中空箱体状のケース部２２ｂとにより構成される部材である。そして、ヘッドケース２２のベース部２２ａには、導入針ユニット１６から導入されたインクを後述するリザーバーに供給するインク供給路２５の上部開口が、導入針ユニット１６の各インク導入針１７に対応した位置にそれぞれ開設されている。また、ベース部２２ａには、駆動基板２４を配設するための基板配置部２６が区画されている。

上記駆動基板２４は、コネクタ２４ａを備えており、このコネクタ２４ａには、プリンター本体側からのＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）等の配線ケーブル２７（図１参照。）が接続されるようになっている。また、駆動基板２４には、接続用端子２４ｂが形成されており、この接続用端子２４ｂには、ＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）等のフィルム状のフレキシブルケーブル２８が電気的に接続される。そして、この駆動基板２４は、プリンター本体側からの駆動信号を、配線ケーブル２７を通じて受けると共に、この駆動信号を、フレキシブルケーブル２８を介して圧力発生ユニット１９の圧電素子１８に供給するようになっている。

図３は、上記ヘッドユニット２１の構成を説明する要部断面図である。本実施形態におけるヘッドユニット２１は、流路ユニット２０の上面（アクチュエータ載置面）に圧力発生ユニット１９を積層した状態で一体化して構成されている。流路ユニット２０は、オリフィスとして機能するインク供給口３１及びノズル連通口３２の一部となる通孔３２ｂが形成された供給口プレート３３と、インク導入針１７側からのインクが供給されるリザーバー３４（共通液体室）及びノズル連通口３２の一部となる通孔３２ｃが形成されたリザーバープレート３５と、ノズル３７が開設されたノズルプレート３８とから構成されている。このノズルプレート３８には、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル３７が列状に開設されており、本実施形態においては、このノズル列（ノズル群の一種）が、主走査方向に４列並設されている。そして、流路ユニット２０は、リザーバープレート３５の一方の面にノズルプレート３８を、他方の面に供給口プレート３３をそれぞれ配置し、これらの部材の間を接合して構成されている。そして、この流路ユニット２０は、リザーバー３４からノズル３７に至るまでのインク流路（液体流路）を形成している。

圧力発生ユニット１９は、圧力室３９となる通孔を開設した圧力室プレート４０と、圧電素子１８が複数横並びに実装されると共に圧力室３９の一部を区画する振動子プレート４１と、供給側連通口４２となる通孔及びノズル連通口３２の一部となる通孔３２ａを形成した連通口プレート４３とを積層した状態で備えている。これらの圧力室プレート４０、振動子プレート４１、及び、連通口プレート４３は、アルミナや酸化ジルコニウム等のセラミックスで作製されており、焼成によって一体化される。

上記の圧力室３９は、ノズル列に直交する方向に細長い空部となっており、ノズル３７に対応して複数形成されている。そして、各圧力室３９の一端側は、供給側連通口４２及びインク供給口３１を通じてリザーバー３４に連通している。また、供給側連通口４２とは反対側の圧力室３９の他端側は、ノズル連通口３２を通じてノズル３７に連通している。この圧力室３９の一部、即ち、連通口プレート４３とは反対側となる面は、振動子プレート４１によって区画されている。

圧力室３９とは反対側となる振動子プレート４１の外側表面には、各圧力室３９にそれぞれ対応した状態で複数の圧電素子１８が配設される。例示した圧電素子１８（圧力発生手段の一種）は所謂撓み振動モードの振動子であり、駆動電極１８ａと共通電極１８ｂとによって圧電体１８ｃを挟んで構成されている。そして、圧電素子１８の駆動電極に駆動信号（駆動パルス）が印加されると、駆動電極１８ａと共通電極１８ｂとの間には電位差に応じた電場が発生する。この発生した電場の強さに応じて圧電体１８ｃが変形する。即ち、駆動電極１８ａの電位を高くする程、圧電体層２０ｃは電場と直交する方向に収縮し、圧力室３９の容積を少なくするように振動子プレート４１を変形させる。

本実施形態におけるヘッドユニット２１のリザーバー３４には、シーズヒーター等からなる発熱体４５が配設されている。また、リザーバー３４内には、図示しないサーミスター等の温度検出部が設けられており、これらの発熱体４５および温度検出部により加熱機構４７（図４参照）が構成される。加熱機構４７（本発明における加熱手段の一種）は、プリンターコントローラー５１に接続されており、リード線４６を通じて発熱体４５に通電されることで当該発熱体４６が発熱し、これによりリザーバー３４内のインクが加熱されるように構成されている。また、リザーバー３４内のインクの温度は温度検出部により検出され、プリンターコントローラー５１によって把握される。そして、加熱機構４７は、例えば、常温（２０℃前後）における粘度が３０〜４０ｍＰａ・ｓの光硬化型インク等の高粘度インクを所定の温度（例えば、４０℃）まで加熱することにより、粘度を５〜１５ｍＰａ・ｓまで低下させる。このように記録ヘッド２では、加熱機構４７によりインクの粘度を噴射に適した値まで低下させてからノズル３７から噴射するので、安定した噴射特性（インク重量、飛翔速度等）を得られることができる。なお、本発明に係るプリンター１は、光硬化型インク以外の水系及び溶剤系インクにおける高粘度のインクにも対応することができる。

図４はプリンター１の電気的な構成を示すブロック図である。このプリンター１は、プリンターコントローラー５１とプリントエンジン５２とで概略構成されている。プリンターコントローラー５１は、本発明における制御手段に相当し、記録ヘッド２の圧電素子１８を駆動するための駆動パルスを含む駆動信号を発生し、当該駆動パルスの電位変化によって圧電素子１８を変形駆動させる。このプリンターコントローラー５１は、ホストコンピュータ等の外部装置からの印刷データ等が入力される外部インターフェース（外部Ｉ／Ｆ）５３と、各種データ等を記憶するＲＡＭ５４と、各種データ処理のための制御ルーチン等を記憶したＲＯＭ５５と、各部の制御を行う制御部５７と、クロック信号を発生する発振回路５８と、記録ヘッド２へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路５９と、印刷データをドット毎に展開することで得られる画素データや駆動信号等を記録ヘッド２に出力するための内部インターフェース（内部Ｉ／Ｆ）６１と、を備えている。

制御部５７は、記録ヘッド２の動作を制御するためのヘッド制御信号を記録ヘッド２に出力したり、駆動信号を生成させるための制御信号を駆動信号発生回路５９に出力したりする。制御部５７は、記録ヘッド２の走査位置に応じてリニアエンコーダー５６から出力されるエンコーダーパルスＥＰからタイミングパルスＰＴＳを生成するタイミングパルス生成手段としても機能する。このタイミングパルスＰＴＳは、駆動信号発生回路５９が発生する駆動信号の発生開始タイミングを規定する信号である。駆動信号発生回路５９は、このタイミングパルスＰＴＳを受信する毎に駆動信号を出力する。換言すると、駆動信号は、タイミングパルスＰＴＳで区切られる単位周期で繰り返し発生される。また、制御部５７は、タイミングパルスＰＴＳに同期して、ラッチ信号ＬＡＴやチェンジ（チャンネル）信号ＣＨを記録ヘッド２に出力する。ラッチ信号ＬＡＴは、駆動信号の単位周期Ｔの開始タイミングを規定する信号であり、チェンジ信号ＣＨは、駆動信号に含まれる駆動パルスの供給開始タイミングを規定する。

駆動信号発生回路５９（駆動信号発生手段）は、記録用紙等の記録媒体（着弾対象）に対してインクを噴射して画像等を記録するプリンター本来の目的のために用いられる記録用噴射駆動パルスを含む記録用駆動信号を発生する。また、本実施形態における駆動信号発生回路５９は、記録用駆動信号の他に、メンテナンスパルス（フラッシング駆動パルス）を含む複数のメンテナンス用駆動信号（気泡排出フラッシング用駆動信号）を発生可能に構成されている。このメンテナンス用駆動信号を用いたメンテナンス処理の詳細については後述する。

次に、プリントエンジン５２側の構成について説明する。プリントエンジン５２は、記録ヘッド２と、キャリッジ移動機７と、紙送り機構８と、リニアエンコーダー５６と、から構成されている。記録ヘッド２は、シフトレジスター（ＳＲ）６２、ラッチ６３、デコーダー６４、レベルシフター（ＬＳ）６５、スイッチ６６、及び圧電素子１８を、各ノズル３７に対応させて複数備えている。プリンターコントローラー５１からの画素データ（ＳＩ）は、発振回路５８からのクロック信号（ＣＫ）に同期して、シフトレジスター６２にシリアル伝送される。

シフトレジスター６２には、ラッチ６３が電気的に接続されており、プリンターコントローラー５１からのラッチ信号（ＬＡＴ）がラッチ６３に入力されると、シフトレジスター６２の画素データをラッチする。このラッチ６３にラッチされた画素データは、デコーダー６４に入力される。このデコーダー６４は、２ビットの画素データを翻訳してパルス選択データを生成する。本実施形態におけるパルス選択データは、合計２ビットのデータによって構成されている。

そして、デコーダー６４は、ラッチ信号（ＬＡＴ）又はチェンジ信号（ＣＨ）の受信を契機にパルス選択データをレベルシフター６５に出力する。この場合、パルス選択データは、上位ビットから順にレベルシフター６５に入力される。このレベルシフター６５は、電圧増幅器として機能し、パルス選択データが「１」の場合、スイッチ６６を駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の電圧に昇圧された電気信号を出力する。レベルシフター６５で昇圧された「１」のパルス選択データは、スイッチ６６に供給される。このスイッチ６６の入力側には、駆動信号発生回路５９からの駆動信号ＣＯＭが供給されており、スイッチ６６の出力側には、圧電素子１８が接続されている。

そして、パルス選択データは、スイッチ６６の作動、つまり、駆動信号中の駆動パルスの圧電素子１８への供給を制御する。例えば、スイッチ６６に入力されるパルス選択データが「１」である期間中は、スイッチ６６が接続状態になって、対応する駆動パルスが圧電素子１８に供給され、この駆動パルスの波形に倣って圧電素子１８の電位レベルが変化する。一方、パルス選択データが「０」である期間中は、レベルシフター６５からはスイッチ６６を作動させるための電気信号が出力されない。このため、スイッチ６６は切断状態となり、圧電素子１８へは駆動パルスが供給されない。

次に、上記の構成において、記録ヘッド２の噴射能力を回復させるためのメンテナンス処理について説明する。
この種のプリンターでは、新たに装着されたインクカートリッジ内のインクを記録ヘッドのインク流路に初期充填する際などにおいて、インクに空気（気泡）が混入する場合がある。そして、インクが充填されてから時間の経過と共に徐々にインク中に空気が溶解していき、最終的には飽和状態となる。このように空気が飽和状態まで溶解したインクを、適宜、飽和インクと呼ぶ。このような飽和インクでは、温度が高くなるほど溶解度が低下するので、印刷処理中にノズルから連続的にインクを噴射して圧力変動を繰り返したり、加熱機構による加熱などによりインクの温度が上昇したりすると、インク中に溶解していた空気が気泡となって現れ、インク流路内に蓄積していく。インク流路内に滞留する気泡はインクを噴射する際の圧力変化を吸収してしまい、これにより、上記の噴射不良が生じる虞がある。

このため、本発明に係るプリンター１では、記録ヘッド２を正常な状態、即ち、噴射不良を防止してノズル３７からのインクの噴射が適切に行われる状態（設計・仕様上、目標とする噴射特性に近い状態）に回復させるためのメンテナンス処理として、気泡除去フラッシング処理を行う。この気泡除去フラッシング処理では、記録媒体に対して画像等の印刷を行うことを目的としてインクを噴射する印刷処理（噴射動作）とは別に、後述するフラッシング駆動パルスを圧電素子１８に印加してノズル３７からインクを空噴射させることで、インクと共に気泡を排出させる。この気泡除去フラッシング処理は、例えば、プリンター１の電源が投入されたときや、新たに装着されたインクカートリッジのインクを記録ヘッド２内部に充填した後など、上記加熱機構４７により加熱処理が行われる前に実行される。

図５は、気泡除去フラッシング処理で用いられる気泡除去フラッシング用駆動信号ＣＯＭ−Ｓ（本発明におけるメンテナンス駆動信号の一種）を説明する図である。この駆動信号ＣＯＭ−Ｓは、２つの気泡除去フラッシング用駆動パルスＤＰ（ＤＰａ，ＤＰｂ）を、タイミング信号（ＬＡＴ）で区切られる単位周期内に含んで構成されている。なお、単位周期に含まれる気泡除去用フラッシング用駆動パルスＤＰの数については、本実施形態において例示した２つには限定されない。
この駆動信号の基準電位（駆動パルスの電位変化の基準となる電位）ＶＢは、圧電素子１８が圧力室３９側に変位可能な範囲の最大限に変位して圧力室３９を収縮させた状態に対応する電位（収縮電位）に調整される。なお、膨張電位ＶＬは、圧電素子１８が圧力室３９とは反対側に変位可能な範囲の最大限に変位して圧力室３９を膨張させた状態に対応する電位（膨張電位）である。

気泡除去フラッシング用駆動パルスＤＰ（本発明におけるメンテナンスパルスの一種）は、上記の記録用噴射駆動パルスと比較して、圧電素子１８を駆動したときに圧力室３９内に生じる圧力変動が十分に大きくなるように設定された駆動パルスであり、これによりインク流路内の気泡に対してより確実に圧力変化を付与することができ、以て当該気泡の排出性がより高められている。この気泡除去フラッシング用駆動パルスＤＰは、基準電位ＶＢ（収縮電位）から膨張電位ＶＬまでマイナス側（第１の方向）に電位が変化して圧力室３９を膨張させる膨張要素Ｐ１１（第１の変化部）と、膨張電位ＶＬを一定時間維持する膨張維持要素Ｐ１２（ホールド部）と、膨張電位ＶＬから基準電位ＶＢまでプラス側（第２の方向）に電位が変化して圧力室３９を急激に収縮させる収縮要素Ｐ１３（第２の変化部）と、から構成される。すなわち、気泡除去フラッシング用駆動パルスＤＰは、インク流路内の気泡をインクに溶け込ませるべく圧力室３９内に圧力変化を生じさせるための一連の波形要素からなる。

この気泡除去フラッシング用駆動パルスＤＰが圧電素子１８に印加されると、まず、膨張要素Ｐ１１によって圧電素子１８は圧力室３９から離隔する方向に撓み、これにより圧力室３９が基準電位ＶＢに対応する収縮容積から膨張電位ＶＬに対応する膨張容積まで膨張する。この膨張により、ノズル３７におけるメニスカスが圧力室３９側に大きく引き込まれる。そして、この圧力室３９の膨張状態は、膨張維持要素Ｐ１２の供給期間中に亘って維持される。その後、収縮要素Ｐ１３が印加されることで圧電素子１８が圧力室３９側に撓む。この圧電素子１８の変位により、圧力室３９は膨張容積から収縮容積まで急激に収縮される。この圧力室３９の急激な収縮により圧力室３９内のインクが加圧され、ノズル３７からインクが噴射される。この気泡除去フラッシング処理においてノズル３７から噴射されるインクの量及び飛翔速度は、何れも、印刷処理の場合や他のフラッシング処理の場合と比較して大きい。

図６は、本実施形態におけるプリンター１の動作を説明するフローチャートである。まず、ステップＳ１において、プリンター１の電源が投入される（電源ＯＮ）。或いは、プリンター１にインクカートリッジ６が新たに装着された場合、インクカートリッジ６のインクが記録ヘッド２内部に充填される（初期充填）。このように、プリンター１の電源が投入された後や初期充填の後であって加熱機構４７による加熱が行われる前においては、記録ヘッド２のインク流路内に満たされているインクの温度は比較的低い温度（例えば、１５〜２５℃）となっている。この状態で、制御手段として機能するプリンターコントローラー５１は、メンテナンス処理、即ち、気泡除去フラッシング処理を実行する（ステップＳ２）。

気泡除去フラッシング処理において、プリンターコントローラー５１は、キャリッジ移動機構７を制御して、記録ヘッド２をキャッピング機構１５上或いはプラテン３の端部領域に設定されたフラッシングポイント（図示せず）上まで移動させる。そして、この状態で、プリンターコントローラー５１は、駆動信号発生回路５９から発生される気泡除去フラッシング用駆動パルスＤＰを繰り返し圧電素子１８に印加することで、各ノズル３７に対して予め設定された回数のインクの空噴射を連続的に実行させる。この連続した空噴射を連続フラッシングセグメントと呼ぶ。なお、気泡除去フラッシング用駆動パルスＤＰの圧電素子１８に対する印加周波数（駆動周波数）は、例えば２ｋＨｚ程度に設定される。そして、この気泡除去フラッシング処理では、印刷処理における噴射時の圧力変化と比較して十分に大きい圧力変化が、インク流路内に滞留している気泡に対して作用する。このような強い圧力変化を繰り返すことで、インク流路中の気泡がインク内に溶け込むことが促進される。これにより、インク流路中に滞留していた気泡をインクと共にノズル３７から排出することができる。

気泡除去フラッシング処理が所定のフラッシングセグメントだけ実行されたならば、続いて、プリンターコントローラー５１は、加熱機構４７を制御してインクの加熱処理を行う（Ｓ３）。プリンターコントローラー５１は、温度検出部による検出温度を監視しつつリザーバー３４内のインクを所定の温度（例えば、４０℃）まで加熱することにより、当該インクの粘度を噴射に適した粘度まで低下させる。本実施形態においては、インクが噴射されるノズル３７に近いリザーバー３４内のインクを加熱するので、インクの粘度をより精度良く調整することができる。インクを加熱してその粘度を低下させたならば、記録用駆動パルスを用いて、記録用紙等の記録媒体に対して画像等を記録する印刷処理を実行する（Ｓ４）。

このように、本発明に係るプリンター１では、加熱機構４７によるインクの加熱が行われる前に、気泡除去フラッシング処理を行うので、インクに対する気泡の溶解をより確実に促進させることができる。これにより、その後の印刷処理においてはインク中の気泡残存量を低減させた状態でインクの噴射を安定して行うことができ、気泡による噴射不良を防止することができる。また、インクが高温である状態でフラッシング処理を行う場合と比較して、インク中の気泡を除去するために必要なフラッシングセグメント数（圧電素子１８に印加する気泡除去フラッシング用駆動パルスＤＰの総数）を低減することができるので、気泡除去フラッシング処理に要する時間を短縮することが可能となる。これにより、速やかに印刷処理に移行することができる。

なお、加熱機構４７に関し、上記実施形態では、リザーバー３４内のインクを加熱する構成を例示したが、これには限られない。例えば、図２に示すように、記録ヘッド２におけるインク流路の外部、具体的には、ヘッドカバー１０の側面等に加熱機構４７を配設して当該加熱機構４７によって記録ヘッド２内部のインクを加熱する構成を採用することもできる。或いは、図７に示すように、記録ヘッド２とは異なる位置、例えば、記録用紙Ｐを支持するプラテン３に加熱機構４７を配設し、これにより記録ヘッド２内部のインクを間接的に加熱する構成を採用することもできる。

また、例えば、図８に示すように、加熱機構４７が、記録ヘッド２のインク流路内のインクを加熱するためのヘッド側加熱部４７ａと、インクカートリッジ６に貯留されているインクを加熱するための供給側加熱部４７ｂとにより構成され、これらの加熱部４７ａ，４７ｂが、それぞれ個別に制御される構成を採用することも可能である。供給側加熱部４７ｂは、なるべく小さい力で効率良く円滑にインクを記録ヘッド２側に圧送できるようにインクカートリッジ６内のインクを加熱して粘度を低下させるように構成されている。そして、プリンターコントローラー３５は、気泡除去フラッシング処理を行う際に、供給側加熱部４７ｂを加熱状態にする一方、ヘッド側加熱部４７ａを非加熱状態にする。これにより、インクカートリッジ６から記録ヘッド２へのインクの供給容易性を確保しつつも、記録ヘッド２の圧力室３９やノズル３７にインクが到達するまでの間にインクの温度が低下するので、気泡除去フラッシング処理時には少なくともヘッド側加熱部４７ａによってインクを加熱する場合よりもインクに対する気泡が溶解し易い状態となり、インク中の気泡を十分に排出させることができる。なお、ヘッド側加熱部４７ａおよび供給側加熱部４７ｂに関し、インクを直接的に加熱する構成であっても良いし、インクを間接的に加熱する構成であっても良い。

さらに、上記各実施形態では、気泡除去フラッシング処理を行う際に、加熱機構４７をオフ（非加熱状態）にする構成を例示したがこれには限られない。要は、気泡除去フラッシング処理を行うときのインクの温度が、印刷処理を行うときのインクの温度よりも低くなるように加熱機構４７が制御されればよいので、気泡除去フラッシング処理を行う際に、加熱機構４７をオン（加熱状態）にする構成を採用することも可能である。この構成においても上記実施形態と同様な作用効果を奏する。

また、上記各実施形態では、圧力発生手段として、所謂撓み振動型の圧電素子１８を例示したが、これには限られず、例えば、所謂縦振動型の圧電素子を採用することも可能である。この場合、例示した駆動信号に関し、電位の変化方向、つまり上下が反転した波形となる。

そして、以上では、液体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンター１を例に挙げて説明したが、本発明は、気泡の残留が問題となる他の液体噴射装置にも適用することができる。例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルターを製造するディスプレー製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレーやＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極を形成する電極製造装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置，ごく少量の試料溶液を正確な量供給するマイクロピペットにも適用することができる。そして、ディスプレー製造装置では、色材噴射ヘッドからＲ（Ｒｅｄ）・Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）・Ｂ（Ｂｌｕｅ）の各色材の溶液が噴射される。また、電極製造装置では、電極材噴射ヘッドから液状の電極材料が噴射される。チップ製造装置では、生体有機物噴射ヘッドから生体有機物の溶液が噴射される。

１…プリンター，２…記録ヘッド，６…インクカートリッジ，１５…キャッピング機構，１８…圧電素子，３７…ノズル，３９…圧力室，４５…発熱体，４７…加熱機構，５１…プリンターコントローラー

Claims (6)

1. 液体を噴射するノズル及び当該ノズルに連通する圧力室を含む液体流路を有し、圧力発生手段の駆動により前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせて前記ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
   液体を直接的又は間接的に加熱する加熱手段と、該液体噴射ヘッドによる噴射動作、及び、前記加熱手段を制御する制御手段と、
   を備えた液体噴射装置であって、
   前記制御手段は、
   前記圧力発生手段を駆動して液体流路中の気泡を除去するためのメンテナンスパルスを含むメンテナンス駆動信号を発生可能に構成され、
   前記加熱手段による前記液体流路内の液体の加熱が行われる前に、前記メンテナンス駆動信号を用いて前記液体噴射ヘッドの噴射能力を回復させるためのメンテナンス処理を行うことを特徴とする液体噴射装置。
2. 液体を噴射するノズル及び当該ノズルに連通する圧力室を含む液体流路を有し、圧力発生手段の駆動により前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせて前記ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
   前記液体を直接的又は間接的に加熱する加熱手段と、該液体噴射ヘッドによる噴射動作、及び、前記加熱手段を制御する制御手段と、
   を備えた液体噴射装置であって、
   前記制御手段は、
   前記圧力発生手段を駆動して液体流路中の気泡を除去するためのメンテナンスパルスを含むメンテナンス駆動信号を発生可能に構成され、
   前記メンテナンス駆動信号を用いて前記液体噴射ヘッドの噴射能力を回復させるためのメンテナンス処理を行うときの前記液体流路内の液体の温度が、前記着弾対象に対して液体を噴射する際の前記液体流路内の液体の温度よりも低くなるように前記加熱手段を制御することを特徴とする液体噴射装置。
3. 液体を貯留した液体貯留部材、および、当該液体貯留部材内の液体を前記液体噴射ヘッドに供給する供給手段を備え、
   前記加熱手段は、前記液体貯留部材側から前記液体噴射ヘッド側に供給される液体を直接的又は間接的に加熱する供給側加熱部と、前記液体噴射ヘッドの液体流路内の液体を直接的又は間接的に加熱するヘッド側加熱部と、から成り、
   前記制御手段は、メンテナンス処理を行う際に、前記供給側加熱部を加熱状態にする一方、前記ヘッド側加熱部を非加熱状態にすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 前記メンテナンスパルスは、前記圧力発生手段を駆動させることによって、電位が第１の方向に変化して前記圧力室の容積を変化させる第１の変化部と、当該第１の変化部の後端電位を一定時間維持して第１の変化部により変化させられた圧力室の容積を維持するホールド部と、前記第１の変化部の後端電位から前記第１の方向とは反対側の第２の方向に電位が変化して前記圧力室の容積を変化させる第２の変化部とを含み、着弾対象に対して前記液体を噴射するための噴射駆動パルスよりも前記圧力室内の圧力変化が高まるように設定されたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液体噴射装置。
5. 液体を噴射するノズル及び当該ノズルに連通する圧力室を含む液体流路を有し、圧力発生手段の駆動により前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせて前記ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドと、液体を直接的または間接的に加熱する加熱手段と、該液体噴射ヘッドによる噴射動作、及び、前記加熱手段を制御する制御手段と、を備えた液体噴射装置の制御方法であって、
   前記圧力発生手段を駆動して液体流路中の気泡を除去するためのメンテナンスパルスを含むメンテナンス駆動信号を発生し、
   前記加熱手段による前記液体流路内の液体の加熱処理を実行する前に、前記メンテナンス駆動信号を用いて前記液体噴射ヘッドの噴射能力を回復させるためのメンテナンス処理を行うことを特徴とする液体噴射装置の制御方法。
6. 液体を噴射するノズル及び当該ノズルに連通する圧力室を含む液体流路を有し、圧力発生手段の駆動により前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせて前記ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドと、液体を直接的又は間接的に加熱する加熱手段と、該液体噴射ヘッドによる噴射動作、及び、前記加熱手段を制御する制御手段と、を備えた液体噴射装置の制御方法であって、
   前記圧力発生手段を駆動して液体流路中の気泡を除去するためのメンテナンスパルスを含むメンテナンス駆動信号を発生し、
   前記メンテナンス駆動信号を用いて前記液体噴射ヘッドの噴射能力を回復させるためのメンテナンス処理を行うときの前記液体流路内の液体の温度が、前記着弾対象に対して液体を噴射する際の前記液体流路内の液体の温度よりも低くなるように前記加熱手段を制御することを特徴とする液体噴射装置の制御方法。

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