JP2012086375A - 液体噴射装置、および、その制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体噴射ヘッド内の液体の圧力を安定させつつノズル近傍における不要物の滞留を防止することが可能な液体噴射装置、および、その制御方法を提供する。
【解決手段】各圧力室に共通なインクを貯留する共通液室２４と、共通液室に連通する第１の圧力室３１ａおよび第２の圧力室３１ｂと、第１の圧力室に連通する第１のノズル３０ａおよび第２の圧力室に連通する第２のノズル３０ｂと、第１の圧力室内のインクに圧力変動を生じさせる第１の圧電振動子２０ａおよび第２の圧力室内のインクに圧力変動を生じさせる第２の圧電振動子２０ｂと、第１の圧力室と第２の圧力室とを連通する連通流路３３と、を備え、第１の圧電振動子および第２の圧電振動子を駆動させることで、連通流路内にインクの流れを生じさせる。
【選択図】図２

Description

本発明は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置、および、その制御方法に関する。

液体噴射ヘッドの代表的なものとして、例えば、記録紙等の記録媒体（噴射対象）に対して液体状のインクを吐出・着弾させて記録を行うインクジェット式プリンター（液体噴射装置の一種。以下、プリンターという。）に搭載されるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドという。）を挙げることができる。この他、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタに用いられる色材、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイに用いられる有機材料、電極形成に用いられる電極材等、様々な種類の液体の噴射に液体噴射ヘッドが用いられている。

近年、上記プリンターにおいて、記録ヘッドとインクタンクとを一対のインク循環用チューブで連結し、当該循環用チューブの途中に設けられたポンプによってインクタンクと記録ヘッドとの間でインクを循環させる構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この構成によれば、増粘したインクや気泡等の不要物が記録ヘッドのノズル近傍に滞留することが抑制される。

特許３０９７７１８号公報

しかしながら、上記のように、記録ヘッド外部のポンプのみによってインクを循環させる構成では、記録ヘッド内のインクの圧力を安定させることが難しいという問題があった。これにより、記録ヘッドのノズルからインクが正常に噴射されなかったり、噴射されるインクの飛翔方向等が安定しなかったりといった不具合が生じる虞があった。

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、液体噴射ヘッド内の液体の圧力を安定させつつノズル近傍における不要物の滞留を防止することが可能な液体噴射装置、および、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、各圧力室に共通な液体を貯留する共通液室と、
前記共通液室に連通する第１の圧力室および第２の圧力室と、
前記第１の圧力室に連通する第１のノズルおよび前記第２の圧力室に連通する第２のノズルと、
前記第１の圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる第１の圧力発生手段および前記第２の圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる第２の圧力発生手段と、
前記第１の圧力室と前記第２の圧力室とを連通する連通流路と、を備え、
前記第１の圧力発生手段および前記第２の圧力発生手段を駆動させることで、前記連通流路内に液体の流れを生じさせることを特徴とする。

上記構成によれば、第１の圧力室側から連通流路を通じて第２の圧力室側への液体の流れを生じさせるので、液体噴射ヘッドの外部のポンプなどによって液体噴射ヘッド内部の流路に過度に強い液体の流れを生じさせる必要が無く、これにより、液体噴射ヘッド内部の流路における圧力を安定させつつ、ノズル近傍における不要物の滞留を防止することが可能となる。

上記構成において、前記連通流路が、各圧力室において前記共通液室とは反対側であって前記ノズルと連通する側の端部にそれぞれ開口している構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、よりノズルに近い位置で液体の流れを生じさせることができる。このため、ノズル近傍における不要物の滞留をより確実に防止することが可能となる。

また、前記連通流路は、その開口からの仮想延長線が前記ノズルの中心軸に対して偏心する状態で形成された構成を採ることができる。

この構成によれば、連通流路からの液体の流れが、平面視においてノズルの接線方向となるのでノズル近傍において渦が生じる。この渦によりノズル近傍の不要物をより効果的に除去することが可能となる。

また、上記構成において、前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段との駆動タイミングを異ならせることで前記連通流路に液体の流れを生じさせる構成を採用することが望ましい。

さらに、上記構成において、前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段との駆動順を変えることで、前記連通流路内における液体の流れの向きを変える構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、連通流路内における液体の流れの向きを変えることで、第１の圧力室と第２の圧力室との間で圧力が偏ることが防止される。これにより、液体噴射ヘッド内部の流路における圧力をより確実に安定させることができる。

そして、上記構成において、前記ノズルを封止するキャップ部材を備え、
前記キャップ部材によって各ノズルが封止された状態で各圧力発生手段を駆動させることで、前記連通流路により強い液体の流れを生じさせる構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、連通流路内により強い液体の流れを生じさせることで、ノズル近傍における不要物の滞留を一層確実に防止することが可能となる。

プリンターの構成を説明する模式図である。 記録ヘッドの構成を説明する断面図である。 流路基板の平面図である。 プリンターの電気的な構成を説明するブロック図である。 記録ヘッドの要部断面図である。 記録モードにおける各種動作パターンのタイミングチャートである。 クリーニングモードにおける動作パターンのタイミングチャートである。 第２の実施形態の構成について説明する図である。 第３の実施形態の構成について説明する図である。

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はプリンターの構成のうち、インクの循環経路を主に説明する模式図である。なお、本実施液体においては、一種類のインクを循環させる構成について説明するが、他のインクについても同様の構成であるため、その説明については省略する。
例示したプリンターは、記録紙等の記録媒体（着弾対象：図示せず）の表面に対して液体状のインクを噴射して画像等の記録を行う装置である。本実施形態におけるプリンターは、インクカートリッジ１と、サブタンク２と、記録ヘッド３と、キャップ部材４と、ワイパー部材５と、を備えている。インクカートリッジ１は、インク（本発明の液体の一種）を貯留する貯留部材（液体貯留源の一種）であり、プリンター本体側に着脱可能に配設されている。サブタンク２は、インクカートリッジ１と記録ヘッド３との間に配設されており、インクカートリッジ１からのインクがインク供給チューブ８を通じて供給され、当該インクを貯留するように構成されている。インク供給チューブ８の途中には供給調整弁９が設けられており、この供給調整弁９によってインクカートリッジ１からサブタンク２へのインクの供給・非供給を切り替えることができるようになっている。この供給調整弁９の切替は、サブタンク２に貯留されているインクの残量に応じて行われる。

サブタンク２と記録ヘッド３とは、一対のインク循環チューブ１０ａ，１０ｂによって接続されている。第１のインク循環チューブ１０ａはサブタンク２と記録ヘッド３の第１の循環流路２１ａ（後述）とを連通している。また、第２のインク循環チューブ１０ｂはサブタンク２と記録ヘッド３の第２の循環流路２１ｂとを連通している。第１の循環流路２１ａの途中には、例えばギヤポンプなどから構成される循環ポンプ１１が配設されている。この循環ポンプ１１が作動することにより、図１において白抜きの矢印で示すように、インク循環チューブ１０ａ，１０ｂを介してサブタンク２と記録ヘッド３との間でインクが循環するように構成されている。なお、インクの循環方向については、循環ポンプ１１によって逆転させることができる。インクの循環の詳細については後述する。

記録ヘッド３の移動範囲内であって、記録紙等の記録媒体（着弾対象）に対して画像等の記録を行わない休止状態等において記録ヘッド３が位置付けられるホームポジションには、キャップ部材４とワイパー部材５が設けられている。キャップ部材４は、記録ヘッド３のノズル形成面（ノズルプレート２７）の全ノズル３０を覆うことが可能な大きさの板材であり、ゴムやエラストマー等の弾性部材から作製されている。このキャップ部材４は、図示しない移動機構により、ホームポジションに位置する記録ヘッド３のノズル形成面に対して当接する封止状態と、ノズル形成面から離隔して待機する待機状態とに切り替えられる。封止状態では、キャップ部材４が、その弾性によりノズル形成面に密着するので、ノズル３０からインクの溶媒が蒸発することが抑制される。そして、この封止状態で後述するクリーニングが実行される。

ワイパー部材５は、キャップ部材４と同様にゴムやエラストマー等の弾性部材から作製された板材であり、移動機構によりホームポジションに位置する記録ヘッド３のノズル形成面に対して先端部が当接する状態と、ノズル形成面から離隔して待機する待機状態とに切り替えられる。そして、当接状態において記録ヘッド３が移動することでワイパー部材５の先端部がノズル形成面を摺動する。これにより、例えばクリーニング処理後にノズル形成面に付着した余分なインク滴を取り除くことができ、記録ヘッド３からインク滴が垂れ落ちて記録紙等の記録媒体を汚す不具合を防止することができる。

図２は、記録ヘッド３の構成を説明する断面図である。また、図３は、記録ヘッド３における流路基板２６の構成を説明する平面図である。図２に示すように、記録ヘッド３は、ケース１６と、流路ユニット１７と、振動子ユニット１８とから概略構成されている。ケース１６は、合成樹脂製のブロック状部材であり、その先端面（記録時における記録媒体と対向する側の面）には流路ユニット１７が接合されている。また、ケース１６の内部には、２つのアクチュエーターユニット１８ａ，１８ｂに対応して、合計２つの収容空部１９ａ，１９ｂが形成されている。各収容空部１９ａ，１９ｂ内には、各圧電振動子２０の先端を先端側開口に臨ませた状態で振動子ユニット１８ａ，１８ｂがそれぞれ収容されている。ケース１６内部において各収容空部１９ａ，１９ｂの外側には、第１の循環流路２１ａと第２の循環流路２１ｂがそれぞれケース１６の高さ方向を貫通した状態で形成されている。第１の循環流路２１ａのケース基端側の端部（上端部）は、上記の第１のインク循環チューブ１０ａと直接的、又は仲介部材などを介して間接的に連通する一方、第１の循環流路２１ａのケース先端側の端部（下端部）は、第１の連通口２３ａ（図３参照）を介して流路ユニット１８の共通液室２４と連通している。同様に、第２の循環流路２１ｂの上端部は、第２のインク循環流路１０ｂと直接的又は間接的に連通する一方、第２の循環流路２１ｂの下端部は、第２の連通口２３ｂ（図３参照）を介して流路ユニット１８の共通液室２４と連通している。

流路ユニット１７は、流路基板２６とノズルプレート２７と振動板２８とから構成されている。ノズルプレート２７は、ドット形成密度に対応したピッチで多数（例えば、３６０個）のノズル３０を列状に開設した薄い板状部材であり、例えば、ステンレス板によって構成されている。この列設されたノズル３０によってノズル列（ノズル群）が構成される。本実施形態のノズルプレート２７には、一つの種類（色）のインクに対応する第１のノズル列２９ａおよび第２のノズル列２９ｂが記録ヘッド３の主走査方向に横並びで形成されている。ノズル列２９を構成する各ノズル３０は、隣のノズル列２９のノズル３０に対してノズル列設方向（ノズル列方向）において互い違いとなるように半ピッチずらした状態で配列されている。

上記の流路基板２６は、例えば、シリコン基板から作製された板材であり、共通液室２４となる空部と、圧力室３１となる空部と、インク供給口３２となる空部と、がエッチング等により形成されている。上記の圧力室３１は、ノズル列方向とは略直交する方向に細長い空部であり、ノズル３０に対応する数だけ形成されている。当該圧力室３１は、長手方向の一端部がノズル３０と連通すると共に、他端部がインク供給口２３を介して共通液室２４に連通している。また、各圧力室３１は、一端部を隣のノズル列側に向けると共に、ノズル列方向において当該隣のノズル列の圧力室３１に対して互い違いに並ぶように形成されている。

さらに、第１のノズル列２９ａに対応する圧力室３１ａ（本発明における第１の圧力室に相当）と、この圧力室３１ａに隣り合う第２のノズル列２９ｂに対応する圧力室３１ｂ（本発明における第２の圧力室に相当）とは、連通流路３３によって一対一で連通している。本実施形態において、ノズル列２９の一端側のノズル３０から他端側のノズル３０まで順に番号が仮想的に付されており、隣り合うノズル列２９において同一の番号が付されたノズル３０に対応する圧力室同士が連通流路３３によって互いに連通している。この連通流路３３は、圧力室３１等と同様に、流路基板２６のノズルプレート接合側の面からエッチングによって形成された溝状の空部であり、その断面積はノズル３０の断面積よりも小さく設定されている。このため、当該連通流路３３内には、気泡等の異物が入りにくくなっている。また、連通流路３３は、各圧力室３１ａ，３１ｂにおいて共通液室２４とは反対側であってノズル３０と連通する側の一端部の内壁面にそれぞれ開口している。そして、第１の圧力室３１ａに対応する第１の圧電振動子２０ａと、第２の圧力室３１ｂに対応する第２の圧電振動子２０ｂと、をそれぞれ駆動させることで、この連通流路３３にインクの流れを生じさせることができるように構成されている。このように、連通流路３３をノズル３０により近い位置に開口させることにより、後述するように、ノズル３０により近い位置でインクの流れを生じさせることができる。このため、ノズル近傍における不要物の滞留をより確実に防止することが可能となる。この点の詳細については後述する。

共通液室２４は、図３に示すように、第１ノズル列２９ａの圧力室３１ａ群と第２のノズル列２９ｂの圧力室３１ｂ群を囲繞するように形成された各圧力室３１に共通なインク貯留空部であり、第１のノズル列２９ａと第２のノズル列２９ｂにそれぞれ沿って形成された主液室２４ａ，２４ｂと、各主液室２４ａ，２４ｂをそれぞれ一方の端部（図３における上側の端部）で連通させる連通液室２４ｃとから成る。各圧力室３１は、この共通液室２４に対してそれぞれインク供給口３２を介して連通している。また、主液室２４ａの他方の端部（図３における左下の端部）は、連通口２３ａを介して第１の循環流路２１ａと連通し、主液室２４ｂの他方の端部（図３における右下の端部）は、連通口２３ｂを介して第２の循環流路２１ｂと連通している。これにより、サブタンク２から、第１のインク循環チューブ１０ａ、第１の循環流路２１ａ、共通液室２４、第２の循環流路２１ｂ、および第２のインク循環チューブ１０ｂを通って、サブタンク２に戻る循環経路が形成されている。さらに、この流路ユニット１７では、共通液室２４からインク供給口３２および圧力室３１を通ってノズル３０に至る一連の個別インク流路がノズル毎に形成されている。

なお、流路基板２６は、複数の基板を積層して構成される場合もある。また、圧力室３１からノズル３０に至る部分（流路）に関し、例えば「ノズル連通口」等のように圧力室３１とは異なる称呼が付される場合もあるが、本実施形態では、当該部分も含めて圧力室３１としている。

振動板２８は、ステンレス鋼等の金属製の支持板３５上にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂フィルム３６をラミネート加工した二重構造の複合板材であり、圧力室３１の一方の開口面を封止してこの圧力室３１の容積を変動させるためのダイヤフラム部３７を有すると共に、共通液室２４の一方の開口面を封止するコンプライアンス部３８が形成された部材である。そして、ダイヤフラム部３７は、圧力室３１に対応した部分の支持板３５にエッチング加工を施し、当該部分を環状に除去して圧電振動子２０の自由端部の先端を接合するための島部３９を形成することで構成されている。この島部３９は、圧力室３１の平面形状と同様に、ノズル列に直交する方向に細長いブロック状に形成されている。また、この島部３９の周りの樹脂フィルム３６が弾性体膜として機能する。また、コンプライアンス部３８として機能する部分、すなわち共通液室２４に対応する部分は、この共通液室２４の開口形状に倣って支持板３５がエッチング加工で除去されて樹脂フィルム３６のみとなっている。

各アクチュエーターユニット１８ａ，１８ｂにおける圧電振動子２０（本発明における圧力発生手段の一種）は、縦方向に細長い櫛歯状に形成されており、数十μｍ程度の極めて細い幅に切り分けられている。そして、この圧電振動子２０は縦方向に伸縮可能な縦振動型の圧電振動子として構成されている。各圧電振動子２０は、固定端部を固定板４１上に接合することにより、自由端部を固定板４１の先端縁よりも外側に突出させて所謂片持ち梁の状態で固定されている。そして、各圧電振動子２０における自由端部の先端は、ダイヤフラム部３７を構成する島部３９に接合される。フレキシブルケーブル４２は、各圧電振動子２０を駆動する駆動信号を固定板４１とは反対側となる固定端部の側面で圧電振動子２０と電気的に接続されている。また、各圧電振動子２０を支持する固定板４１は、圧電振動子２０からの反力を受け止め得る剛性を備えた金属製の板材によって構成される。そして、噴射パルスの電位変化に応じて圧電振動子２０の自由端部が素子長手方向に伸縮すると、島部３９が圧力室３１側に押されたり、圧力室３１から離隔する側に引っ張られたりする。これにより、圧力室３１の容積が変動し、圧力室３１内のインク圧力が変化する。この圧力変動を利用してノズル３０からインク（インク滴）を噴射させることができる。

次に、プリンター１の電気的構成について説明する。図４に示すように、本実施形態におけるプリンターは、プリンターコントローラ４４と、プリントエンジン４５とを備えている。プリンターコントローラ４４は、図示しないホストコンピュータ等の外部装置からの印刷データ等を受信する外部インターフェース４６（外部Ｉ／Ｆ４６）と、各種データを記憶するＲＡＭ４７と、各種データ処理のための制御ルーチン等を記憶したＲＯＭ４８と、ＣＰＵ等からなる制御部４９と、記録ヘッド３に供給する駆動信号を発生可能な駆動信号発生回路５０と、クロック信号を生成する発振回路５１と、記録動作の駆動信号及びメンテナンス動作の制御信号等をプリントエンジン４５側に送信するための内部インターフェース５２（内部Ｉ／Ｆ５２）等を備えている。そして、これらの各部は、内部バスを介して電気的に相互に接続されている。また、プリントエンジン４５は、記録ヘッド３、循環ポンプ１１、及びキャップ部材４等の駆動系統を備えている。

制御部４９は、プリンターにおける各種制御を行う部分である。例えば、記録動作の制御では、外部装置から受信した印刷データに基づいてドットパターンデータを生成し、生成したドットパターンデータを記録ヘッド３に転送する。また、循環ポンプ１１を作動させてサブタンク２と記録ヘッド３との間でインクの循環を行ったり、初期充填時やクリーニング時においてキャップ部材４を記録ヘッド３のノズル形成面に当接させて封止したりする。

駆動信号発生回路５０は、第１の駆動信号ＣＯＭ１を発生可能な第１の駆動信号発生部５０ａと、第２の駆動信号ＣＯＭ２を発生可能な第２の駆動信号発生部５０ｂとを備えている。そして、駆動信号発生回路５０は、これらの第１の駆動信号ＣＯＭ１および第２の駆動信号ＣＯＭ２を、所定の周期Ｔで繰り返し発生するように構成されている。各駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２には、記録ヘッド３のノズル３０からインクを噴射させるための噴射パルス、インクが噴射されない程度にノズル３０におけるメニスカスを微振動させる微振動パルス、及び、後述するカウンターパルスが含まれている。噴射パルスや微振動パルスについては、この種のプリンターで用いられている周知のものを用いることができるため、その説明を省略する。

また、カウンターパルスは、噴射パルスの駆動電圧（最低電位から最高電位までの電位差）をノズル３０からインクが噴射されない程度まで低下させたものである。本実施形態において、第１の駆動信号ＣＯＭ１には、噴射パルスと第１の微振動パルスが含まれている。また第２の駆動信号ＣＯＭ２には、第１の駆動信号ＣＯＭ１の噴射パルスと同一タイミングで発生されるカウンターパルスと、第１の駆動信号ＣＯＭの第１の微振動パルスとは異なるタイミングで発生される第２の微振動パルスが含まれている。この第２の微振動パルスは、第１の微振動パルスと同一の波形から構成され、同一周期における第１の微振動パルスに対してΔｔだけ遅延して発生する。このΔｔは、例えば、微振動パルス全体の時間幅（微振動パルスの始端から終端までの時間）の１／２程度に設定される。

さらに駆動信号発生回路５０は、後述するクリーニングモードにおいて、クリーニング用駆動信号を発生するように構成されている。具体的には、第１の駆動信号発生部５０ａからは第１のクリーニング用駆動信号ＣＯＭ１ｃが発生され、第２の駆動信号発生部５０ｂからは第２のクリーニング用駆動信号ＣＯＭ２ｃが発生される。本実施形態における第１のクリーニング用駆動信号ＣＯＭ１ｃには、噴射パルスよりも駆動電圧が大きく設定された第１のクリーニングパルスが、繰り返し周期Ｔ内に２つ含まれる。また、第２のクリーニング用駆動信号ＣＯＭ２ｃには、第１のクリーニング用駆動信号ＣＯＭ１ｃにおける第１のクリーニングパルスとは異なるタイミングで発生される第２のクリーニングパルスが繰り返し周期Ｔ内に２つ含まれる。この第２のクリーニングパルスは、第１のクリーニングパルスと同一の波形から構成され、同一周期において対応する第１のクリーニングパルスに対してΔｔ′だけ遅延して発生する。

次に、上記の構成において、記録紙等の記録媒体（着弾対象）に対して画像やテキスト等を記録する記録モード（印刷モード）における各種動作パターンについて図６のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図６において、噴射パルスによって圧電振動子２０が駆動される期間をＤＰとし、カウンターパルスによって圧電振動子２０が駆動される期間をＣＰとし、第１の微振動パルスによって圧電振動子２０が駆動される期間ＶＰ１とし、第２の微振動パルスによって圧電振動子２０が駆動される期間をＶＰ２としている。また。Ａで示す上段が第１の圧力室３１ａ側についてのタイミングチャートであり、Ｂで示す下段が、当該第１の圧力室３１ａと連通流路３３を介して連通する第２の圧力室３１ｂ側についてのタイミングチャートである。

同一の周期において第１の圧力室３１ａに対応する第１のノズル３０ａと、第２の圧力室３１ｂに対応する第２のノズル３０ｂの両方からインクを噴射する場合、図６（ａ）の期間Ｔ（１）で示すように、第１の圧力室３１ａに対応する第１の圧電振動子２０ａおよび第２の圧力室３１ｂに対応する第２の圧電振動子２０ｂには、第１の駆動信号ＣＯＭ１の噴射パルスがそれぞれ同じタイミングで印加される。これにより、第１のノズル３０ａおよび第２のノズル３０ｂからはインクが同時に噴射される。このとき、各圧力室３１ａ，３１ｂには、同じタイミングで同程度の圧力変化が生じるので、両圧力室３１ａ，３１ｂを連通する連通流路３３には、インクの流れが殆ど生じない。

同一の周期において第１の圧力室３１ａに対応する第１のノズル３０ａからインクを噴射させる一方、第２の圧力室３１ｂに対応する第２のノズル３０ｂからはインクを噴射させない場合、図６（ａ）の期間Ｔ（２）で示すように、第１の圧力室３１ａに対応する第１の圧電振動子２０ａには第１の駆動信号ＣＯＭ１の噴射パルスが選択されて印加される一方、これと同じタイミングで、第２の圧力室３１ｂに対応する第２の圧電振動子２０ｂには第２の駆動信号ＣＯＭ２のカウンターパルスが選択されて印加される。これにより、第１のノズル３０ａからはインクが噴射される。これに対し、第２の圧力室３１ｂでは、第１の圧力室３１ａにおける圧力変動と同じタイミングで、第２のノズル３０ｂからインクが噴射されない程度の圧力変化が生じるので、第１の圧力室３１ａ側から連通流路３３を通じて第２の圧力室３１ｂ側へインクが流れることが抑制される。即ち、第１の圧力室３１ａ側で生じた圧力が第２の圧力室３１ｂ側に逃げることが抑制される。これにより、同一の周期において第１のノズル３０ａと第２のノズル３０ｂの両方からインクを噴射する場合と、第１のノズル３０ａのみからインクを噴射させる場合とで第１のノズル３０ａから噴射されるインクの量、飛翔速度、飛翔方向等の噴射特性が変動することが防止される。

同様に、同一の周期において第２の圧力室３１ｂに対応する第２のノズル３０ｂのみからインクを噴射させる場合、図６（ａ）の期間Ｔ（３）で示すように、第１の圧電振動子２０ａにカウンターパルスが選択されて印加される一方、これと同じタイミングで、第２の圧力室３１ｂに対応する第２の圧電振動子２０ｂには噴射パルスが選択されて印加される。これにより、第２のノズル３０ｂからはインクが噴射されるのに対し、第１の圧力室３１ａでは、第２の圧力室３１ｂにおける圧力変動と同じタイミングで、第１のノズル３０ａからインクが噴射されない程度の圧力変化が生じるので、第２の圧力室３１ｂ側から連通流路３３を通じて第１の圧力室３１ａ側へインクが流れることが抑制される。

また、同一の周期において第１の圧力室３１ａに対応する第１のノズル３０ａと、第２の圧力室３１ｂに対応する第２のノズル３０ｂの両方においてインクを噴射させない場合、図６（ｂ）の期間Ｔ（４）で示すように、第１の圧力室３１ａに対応する第１の圧電振動子２０ａには、第１の駆動信号ＣＯＭ１の第１の微振動パルスが選択されて印加される一方、第２の圧力室３１ｂに対応する第２の圧電振動子２０ｂには、第２の駆動信号ＣＯＭ２の第２の微振動パルスが選択されて印加される。これにより、両圧力室３１ａ，３１ｂには、ノズル３０からインクが噴射されない程度の圧力変動が生じ、この圧力変動によってノズル３０におけるメニスカスが微振動される。ここで、上述したように、第２の微振動パルスは、同一周期における第１の微振動パルスに対してΔｔだけ遅延して発生するので、第１の圧電振動子２０ａの駆動タイミングと、第２の圧電振動子２０ｂの駆動タイミングが異なる。より具体的には、図５に示すように、第１の微振動パルスにより第１の圧電振動子２０ａが駆動されることで第１の圧力室３１ａが初期の基準容積から一旦膨張した後、当該第１の圧力室３１ａが基準容積まで収縮するタイミングで、第２の微振動パルスにより第２の圧電振動子２０ｂが駆動されて第２の圧力室３１ｂが膨張するようにΔｔが設定されている。

これにより、図５に示すように、第１の圧力室３１ａ側の内圧が増加するタイミングで第２の圧力室３１ｂ側の内圧が減少するので、第１の圧力室３１ａの内圧と第２の圧力室３１ｂの内圧の差がより大きくなる。その結果、同図において矢印で示すように、第１の圧力室３１ａ側から連通流路３３を通じて第２の圧力室３１ｂ側へのインクの流れが生じる。このため、ノズル近傍に重点的にインクの流れを生じさせることができ、第２の圧力室３１ｂにおける第２のノズル３０ｂ近傍の増粘したインク、沈降したインクの顔料、或いは気泡などの不要物がこの流れによって除去されやすくなる。即ち、これらの不要物がノズル３０近傍に滞留しにくくなる。したがって、記録ヘッド３の外部の循環ポンプ１１などによって記録ヘッド３内部の流路に過度に強いインクの流れを生じさせる必要が無く、これにより、記録ヘッド３内部の流路における圧力を安定させつつ、ノズル近傍における不要物の滞留を防止することが可能となる。また、ノズル付近で局所的に増粘したインクなどの不純物は、流れによって撹拌されて均一化されることとなり、これにより、不純物の滞留を防ぐことができる。この不要物は、インク供給口３２を通じて共通液室２４側、即ち、上記の循環経路側に流される。したがって、循環経路上の不要物は、別途、循環ポンプ１１によるインクの循環により、サブタンク２側に排出される。なお、第２の微振動パルスにより第２の圧力室３１ｂの容積が膨張した後、基準容積まで単独で収縮する際に連通流路３３に生じるインクの流れは上記の場合と比較して十分に小さい。

ところで、上記のように第１の圧力室３１ａ側から連通流路３３を通じて第２の圧力室３１ｂ側にインクの流れを生じさせた場合、一時的に、両者の間で圧力の不均衡が生じる。両圧力室３１ａ，３１ｂにおける圧力は時間の経過と共に共通液室２４を通じて徐々に均衡するが、より短い間隔で連続的にインクを噴射させる場合（所謂高周波駆動）等では、できるだけ早く圧力を均衡させることが望ましい。そこで、連通流路３３に上記とは逆方向の流れを生じさせることで、より短時間で圧力を均衡させることができる。具体的には、図６（ｂ）の期間Ｔ（５）で示すように、第１の圧力室３１ａに対応する第１の圧電振動子２０ａに、第２の駆動信号ＣＯＭ２の第２の微振動パルスが印加される一方、第２の圧力室３１ｂに対応する第２の圧電振動子２０ｂには、第１の駆動信号ＣＯＭ１の第１の微振動パルスが選択されて印加される。このため、第１の微振動パルスにより第２の圧電振動子２０ｂが駆動されることで第２の圧力室３１ｂの容積が一旦膨張した後、当該第２の圧力室３１ｂが収縮するタイミングで、第２の微振動パルスにより第１の圧電振動子２０ａが駆動されて第１の圧力室３１ａが膨張する。これにより、第１の圧力室３１ａの内圧と第２の圧力室３１ｂの内圧の差が大きくなり、第２の圧力室３１ｂ側から連通流路３３を通じて第１の圧力室３１ａ側へのインクの流れが生じる。その結果、第１のノズル３０ａの近傍における不要物の滞留が防止されると共に、両圧力室３１ａ，３１ｂにおける圧力がより短時間で均衡する。即ち、第１の圧力室３１ａと第２の圧力室３１ｂとの間で圧力が偏ることが防止される。これにより、記録ヘッド３内部の流路における圧力をより確実に安定させることができる。また、逆方向の流れを生じさせることで、ノズル付近で局所的に増粘したインクがさらに撹拌されることとなるため、増粘したインクをより均一化することができる。

次に、上記の構成において、ホームポジションに位置付けられた記録ヘッド３のノズル形成面をキャップ部材４で封止した状態で当該記録ヘッド３内の流路により強いインクの流れを生じさせることで当該流路内の不要物を除去するクリーニングモード（循環クリーニングモード）における動作パターンについて図７のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図７において、第１のクリーニングパルスによって圧電振動子２０が駆動される期間をＣＬＰ１とし、第２のクリーニングパルスによって圧電振動子２０が駆動される期間をＣＬＰ２としている。また。図６と同様に、Ａで示す上段が第１の圧力室３１ａ側についてのタイミングチャートであり、Ｂで示す下段が、当該第１の圧力室３１ａと連通流路３３を介して連通する第２の圧力室３１ｂ側についてのタイミングチャートである。

クリーニング処理では、図７（ａ）の期間Ｔ（１）で示すように、第１の圧力室３１ａに対応する第１の圧電振動子２０ａに第１のクリーニング用駆動信号ＣＯＭ１ｃの２つの第１のクリーニングパルスが順次印加される一方、第２の圧力室３１ｂに対応する第２の圧電振動子２０ｂに第２のクリーニング用駆動信号ＣＯＭ２ｃの２つの第２のクリーニングパルスが順次印加される。これにより、両圧力室３１ａ，３１ｂには、噴射パルスによって駆動する場合よりも強い圧力変動が生じる。ここで、上述したように、第２のクリーニング用駆動信号ＣＯＭ２ｃの各第２のクリーニングパルスは、同一周期において対応する第１のクリーニングパルスに対してΔｔ′だけそれぞれ遅延して発生するので、第１の圧電振動子２０ａの駆動タイミングと、第２の圧電振動子２０ｂの駆動タイミングが異なる。より具体的には、第１のクリーニングパルスにより第１の圧電振動子２０ａが駆動されることで第１の圧力室３１ａの容積が一旦膨張した後、当該第１の圧力室３１ａが収縮するタイミングで、第２のクリーニングパルスにより第２の圧電振動子２０ｂが駆動されて第２の圧力室３１ｂが膨張するようにΔｔ′が設定されている。

これにより、第１の圧力室３１ａ側の内圧が増加するタイミングで第２の圧力室３１ｂ側の内圧が減少し、第１の圧力室３１ａの内圧と第２の圧力室３１ｂの内圧の差が、記録モードにおける微振動動作の場合よりも大きくなる。その結果、第１の圧力室３１ａ側から連通流路３３を通じて第２の圧力室３１ｂ側へ、記録モードにおける微振動動作の場合よりもより強いインクの流れが生じる。

続いて、図７の期間Ｔ（２）で示すように、第１の圧力室３１ａに対応する第１の圧電振動子２０ａに第２のクリーニング用駆動信号ＣＯＭ２ｃの２つの第２のクリーニングパルスが順次印加される一方、第２の圧力室３１ｂに対応する第２の圧電振動子２０ｂに第１のクリーニング用駆動信号ＣＯＭ１ｃの２つの第１のクリーニングパルスが順次印加される。これにより、第１のクリーニングパルスにより第２の圧電振動子２０ｂが駆動されることで第２の圧力室３１ｂの容積が一旦膨張した後、当該第２の圧力室３１ｂが収縮するタイミングで、第２のクリーニングパルスにより第１の圧電振動子２０ａが駆動されて第１の圧力室３１ａが膨張する。その結果、第２の圧力室３１ｂ側から連通流路３３を通じて第１の圧力室３１ａ側へより強いインクの流れが生じる。さらに、両圧力室３１ａ，３１ｂにおける圧力がより短時間で均衡する。

このように、上記のクリーニング動作を所定の回数だけ繰り返して行うことにより、各圧力室３１におけるノズル３０近傍の増粘したインク、沈降したインクの顔料、或いは気泡などの不要物がこの流れによって除去される。この不要物は、インク供給口３２を通じて共通液室２４側、即ち、上記の循環経路側に流される。したがって、循環経路上の不要物は、循環ポンプ１１によるインクの循環により、サブタンク２側に排出される。

次に、本発明における他の実施形態について説明する。
図８は、本発明の第２の実施形態の構成を説明する図であり、（ａ）は流路基板２６の拡大平面図、（ｂ）は記録ヘッド３の要部断面図である。本実施形態では、第１の圧力室３１ａと、第２の圧力室３１ｂとを連通する連通流路３３の、各圧力室３１ａ，３１ｂにおける開口位置が上記第１の実施形態と異なっている。具体的には、連通流路３３は、各圧力室３１ａ，３１ｂの一端部において、その開口からの仮想延長線（図８（ａ）において破線で示す。）がノズル３０の中心軸に対して偏心する位置にそれぞれ開口している。そして、上記第１の実施形態と同様に、第１の圧力室３１ａに対応する圧電振動子２０ａと、第２の圧力室３１ｂに対応する圧電振動子２０ｂとを、タイミングをずらしてそれぞれ駆動させることで、連通流路３３にインクの流れを生じさせることができるように構成されている。このとき、連通流路３３からのインクの流れが、平面視においてノズル３０の接線方向となるので、図８（ｂ）において矢印で示すように、ノズル近傍では渦が生じる。この渦によりノズル近傍の不要物をより効果的に除去することが可能となる。

図９は、本発明の第３の実施形態における流路基板２６の構成を説明する平面図である。本実施形態においては、第１のノズル列２９ａと第２のノズル列２９ｂには、それぞれ異なる色のインクが割り当てられている。このため、サブタンク２との間で形成される循環経路も、第１のノズル列２９ａと第２のノズル列２９ｂとで別個独立している。したがって、共通液室２４もノズル列毎に設けられている。具体的には、第１のノズル列２９ａに対応する共通液室２４′と第２ノズル列２９ｂに対応する共通液室２４″との２つの共通液室２４が流路基板２６に形成されている。また、同図に示すように、同一ノズル列２９において隣り合う一対の圧力室同士が連通流路３３によって連通している。即ち、同一ノズル列２９における隣り合う圧力室３１のうちの一方の圧力室３１が第１の圧力室３１ａに相当し、他方の圧力室３１が第２の圧力室３１ｂに相当する。連通流路３３は、各圧力室３１ａ，３１ｂにおいて共通液室２４とは反対側であってノズル３０と連通する側の一端部の内壁にそれぞれ開口している。そして、第１の実施形態と同様に、第１の圧力室３１ａに対応する圧電振動子２０ａと、第２の圧力室３１ｂに対応する圧電振動子２０ｂと、をそれぞれ駆動させることで、この連通流路３３にインクの流れを生じさせることができるように構成されている。当該第３の実施形態における制御方法については、上記第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略するが、この構成においても上記第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。

なお、上記各実施形態においては、プリンター本体側からのインクをサブタンク２で受けてからこのサブタンク３と記録ヘッド３との間でインクを循環させるタイプのプリンターを例示したが、これには限られず、インクを循環させないタイプのプリンターにも本発明を適用することができる。

なお、上記各実施形態では、圧力発生手段として、所謂縦振動型の圧電振動子２０を例示したが、これには限られず、例えば、所謂撓み振動型の圧電振動子や発熱素子等のその他の圧力発生手段を採用することも可能である。

また、本発明は、複数の駆動信号を用いて噴射制御が可能な液体噴射装置であれば、プリンターに限らず、プロッター、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体噴射装置、例えば、ディスプレイ製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。

１…インクカートリッジ，２…サブタンク，３…記録ヘッド，４…キャップ部材，１０…インク循環チューブ，１１…循環ポンプ，２０…圧電振動子，２１…循環流路，２４…共通液室，２６…流路基板，２７…ノズルプレート，２８…振動板，２９…ノズル列，３０ａ，３０ｂ…ノズル，３１ａ，３１ｂ…圧力室，３３…連通流路，４９…制御部，５０…駆動信号発生回路

Claims (7)

1. 各圧力室に共通な液体を貯留する共通液室と、
   前記共通液室に連通する第１の圧力室および第２の圧力室と、
   前記第１の圧力室に連通する第１のノズルおよび前記第２の圧力室に連通する第２のノズルと、
   前記第１の圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる第１の圧力発生手段および前記第２の圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる第２の圧力発生手段と、
   前記第１の圧力室と前記第２の圧力室とを連通する連通流路と、を備え、
   前記第１の圧力発生手段および前記第２の圧力発生手段を駆動させることで、前記連通流路内に液体の流れを生じさせることを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記連通流路は、各圧力室において前記共通液室とは反対側であって前記ノズルと連通する側の端部にそれぞれ開口していることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記連通流路は、その開口からの仮想延長線が前記ノズルの中心軸に対して偏心する状態で形成されたことを特徴とする請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段との駆動タイミングを異ならせることで前記連通流路に液体の流れを生じさせる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. 前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段との駆動順を変えることで、前記連通流路内における液体の流れの向きを変えることを特徴とする請求項４に記載の液体噴射装置。
6. 前記ノズルを封止するキャップ部材を備え、
   前記キャップ部材によって各ノズルが封止された状態で各圧力発生手段を駆動させることで、前記連通流路により強い液体の流れを生じさせることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の液体噴射装置。
7. 液体を貯留する各圧力室に共通な共通液室と、
   前記共通液室に連通する第１の圧力室および第２の圧力室と、
   前記第１の圧力室に連通する第１のノズルおよび前記第２の圧力室に連通する第２のノズルと、
   前記第１の圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる第１の圧力発生手段および前記第２の圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる第２の圧力発生手段と、
   前記第１の圧力室と前記第２の圧力室とを連通する連通流路と、を備えた液体噴射装置の制御方法であって、
   前記第１の圧力発生手段及び前記第２の圧力発生手段を、タイミングを異ならせて駆動させることで、前記連通流路内に液体の流れを生じさせることを特徴とする液体噴射装置の制御方法。

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