JP2017177489A - インクジェット記録装置及びインクジェット記録装置のリフレッシュ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固形粒子を含有するインクを用いた場合であっても、簡易な手段で、効率的にノズルの詰まりを防止することができるインクジェット記録装置等を提供する。【解決手段】インクジェットヘッド７が印画を行わない非印画領域に位置する際に、複数のノズル１３からインクを射出させるリフレッシュ手段（駆動信号発生部）を備え、リフレッシュ手段（駆動信号発生部）が、複数のノズルを複数のブロックに分け、ブロックごとに単位時間当たりのインクの射出量を制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、インクジェット記録装置及びインクジェット記録装置のリフレッシュ方法に関する。

従来、インクジェットヘッドに備えられた複数のノズルからインク滴を射出して被記録媒体に画像を形成するインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、近年では、紙、布帛、プラスチックシート等に印画を行うだけでなく、例えば、セラミックタイルの表面に図柄を印画する際にも用いられている。そして、これに伴い、インクジェット記録装置は多種多様のインクを安定に長時間射出できる性能が求められている。

しかし、インクとして、例えば、セラミックスの固形粒子を含むセラミックインクや、酸化チタン等の固形粒子を顔料として含む白インクを使用し、インクジェットヘッドからインク滴を射出することにより印画を行う場合、印画が行われない状態が一定時間続くと、インク中の固形粒子が沈降することがある。これは、インク中の固形粒子が、分散媒よりも比重が大きいためである。
ここで、ノズルに連通する圧力室内で固形粒子が沈降すると、ノズル近傍の固形粒子の密度が高くなり、ノズルが詰まることがある。また、密度が高くなった固形粒子が硬化すると、永続的に射出ができなくなるおそれもある。さらには、インク滴中の固形粒子が適正濃度ではなくなることで、射出速度の乱れや画像の不均一化を引き起こす原因にもなる。

従来、ノズルを形成した面を覆うようにキャップ部を設け、そのキャップ部に接続した吸引ポンプにより、そのキャップ部を介して印字ヘッドの内部からインクを吸引する吸引メンテナンス手段を有するインクジェット記録装置が知られている（特許文献１）。また、この吸引メンテナンス手段の応用として、キャップ部の内部を複数の領域に分けることで、吸引する必要のあるノズル領域のみを選択的に吸引できるようにしたインクジェット記録装置も知られている（特許文献２）。
これらの吸引メンテナンス手段により、ヘッド内のインクを新しいインクに置換できるため、上述したインク中の固形粒子の沈降を低減させ、ノズルの詰まりを防止できる。

また、他の例として、ヘッドチップ内にインクを循環させるための流路を有し、ノズル付近のインクを循環できるインクジェット記録装置が知られている（特許文献３）。この装置では、ヘッドチップ内のインクを循環できるため、インク中の固形粒子の沈降を低減させることができる。

特開平７−２７６６７１号公報 特開平１０−１８１０３４号公報 特開２０１４−５１０４９号公報

しかし、特許文献１のインクを吸引するメンテナンス手段を、近年の多数のノズルが配置されたインクジェットヘッドに使用する場合、それら多数のノズルのそれぞれからインクを射出する必要があるため、多量のインクを射出しなければならないという問題がある。
また、特許文献２のメンテナンス方法では、特定の領域のみを選択してインクを吸引できるため、射出するインクの合計量を抑えることができるものの、装置の構成が複雑になるという問題がある。
また、特許文献３のようなインクを循環できる流路を有するインクジェットヘッドを用いる方法では、特殊な構造を有するインクジェットヘッドが必要となる。

そのため、従来の方法よりも簡易な手段で、インク中の固形粒子を沈降しにくくし、効率的にノズルの詰まりを防止できるインクジェット記録装置が求められていた。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、固形粒子を含有するインクを用いた場合であっても、簡易な手段で、効率的にノズルの詰まりを防止することができるインクジェット記録装置及びインクジェット記録装置のリフレッシュ方法を提供することを目的とする。

上記課題の解決のために、請求項１に記載の発明は、インクジェット記録装置であって、
インクを射出する複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室の内部に圧力変化を生じさせることにより、前記複数のノズルの各々からインクを射出させる複数の圧力発生手段と、を有するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドが印画を行わない非印画領域に位置する際に、前記複数のノズルからインクを射出させるリフレッシュ手段と、
を備え、
前記リフレッシュ手段は、前記複数のノズルを複数のブロックに分け、当該ブロックごとに単位時間当たりのインクの射出量を制御することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
前記リフレッシュ手段は、前記複数のブロックのうち、ノズル列方向の端部に位置するノズルを含むブロックを、当該ノズル列方向の中央部に位置するノズルを含むブロックよりも、単位時間当たりのインクの射出量が多くなるように制御することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のインクジェット記録装置において、
前記リフレッシュ手段は、前記複数のノズルのそれぞれから、前記圧力室の容積と同等以上の液滴量を射出することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のインクジェット記録装置において、
前記圧力発生手段として圧電素子を備え、
前記リフレッシュ手段は、当該圧電素子の駆動周波数によって、単位時間当たりのインクの射出量を制御することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のインクジェット記録装置において、
前記複数のノズルが形成されたノズル面に当接する吸引キャップを備え、
前記ノズル面に前記吸引キャップを当接した状態で、前記リフレッシュ手段によって、単位時間当たりのインクの射出量を制御してインクを射出させながら、前記複数のノズルから前記インクジェットヘッド内のインクを吸引してインクを回収する吸引メンテナンス手段を備えることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のインクジェット記録装置において、
前記吸引メンテナンス手段は、前記吸引キャップを前記ノズル面に当接させた後、インクを吸引する前に、前記吸引キャップ内の空気を排出することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項５又は請求項６に記載のインクジェット記録装置において、
前記吸引キャップで回収したインクを、前記インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給系へ戻すインク帰還手段を備えることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のインクジェット記録装置において、
前記複数の圧力室が連通する共通インク室内のインクを循環させるインク循環手段を備えることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のインクジェット記録装置において、
前記共通インク室内を上下に分離するフィルターを有することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、
インクを射出する複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室の内部に圧力変化を生じさせることにより、前記複数のノズルの各々からインクを射出させる複数の圧力発生手段と、を有するインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置のリフレッシュ方法であって、
前記インクジェットヘッドが印画を行わない非印画領域に位置する際に、前記複数のノズルを複数のブロックに分け、当該ブロックごとにインクの単位時間当たりのインクの射出量を変更することを特徴とする。

本発明によれば、固形粒子を含有するインクを用いた場合であっても、簡易な手段で、効率的にノズルの詰まりを防止することができるインクジェット記録装置及びインクジェット記録装置のリフレッシュ方法を提供することができる。

インクジェット記録装置の主要部を示す斜視図 インクジェットヘッドの斜視図 インクジェットヘッドの主要部の断面図 インク滴の射出速度検出部を示す図 インクジェット記録装置の制御系を示すブロック図 インク供給系を示す概略図 インク射出時の隔壁の動作を示す図 圧力室及びノズル近傍を示す断面図 インクジェット記録装置の動作を示すフロー図

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。但し、発明の範囲は図示例に限定されない。

［インクジェット記録装置］
インクジェット記録装置１００は、図１に示すように、キャリッジ１、インクジェットヘッド７、搬送モーター１１、吸引キャップ１４、クリーニング部１５、射出速度検出部１６、ホームポジションセンサ１８、回収タンク２１、制御部２２等から構成されている。なお、射出速度検出部１６は、図１では記載を省略しているが、図４にその概略図を示す。
なお、被記録媒体６の搬送方向を前方向、被記録媒体６の搬送面において当該搬送方向（前方向）に直交する幅方向を左右方向とし、前後方向及び左右方向に垂直な方向を上下方向（インクの射出方向）として説明する。

キャリッジ１は、タイミングベルト２の一部に結合されており、キャリッジモーター３の正逆回転により駆動される。キャリッジ１は、ガイド部材４に案内されて、プラテン部５が設けられた位置に対応する印画領域Ａ１と、吸引キャップ１４が設けられた位置に対応する非印画領域Ａ２とを、左右方向に往復移動できるように構成されている（図１）。

被記録媒体６は、プラテン部５の上面に支持されており、搬送モーター１１の駆動により、前方向に搬送される。

インクジェットヘッド７は、被記録媒体６の搬送方向（前方向）と直交する幅方向（左右方向）に形成されたインク滴を射出する多数のノズル１３を有し、キャリッジ１に搭載されている。ここで、ノズル１３は、キャリッジ１への搭載時に、プラテン部５に対向するように配設されており、ノズル１３から被記録媒体６に向かってインク滴が射出されるようになっている。

また、インクジェットヘッド７は、図２及び図３に示すように、圧力発生手段としての圧電素子からなる隔壁２７で仕切られた筒状の複数の圧力室８０と複数の空気室８１が交互に形成されている。圧力室８０，…はそれぞれ上方向の端部で共通インク室８に連通し、共通インク室８からインクが流れ込むようになっている。また、圧力室８０，…はそれぞれ前方向の端部において、ノズル面１７に形成された複数のノズル１３に連通している。そして、各圧力室８０にて隔壁２７によって加圧されたインクは、各ノズル１３から射出されるようになっている。一方で、空気室８１，…は、共通インク室８には連通されておらず、空気室８１，…内にインクが流れ込まないようになっている。また、空気室８１，…は、ノズル１３にも連通されていない。

なお、インクジェットヘッド７では、インクが供給される圧力室８０と、インクが供給されない空気室８１とが交互に配置されているとしたが、必ずしもこれに限られず、空気室８１を設けずに圧力室８０のみで形成されていることとしてもよい。ここで、前者の場合には、圧力室８０の隔壁がせん断変形しても、隣接した他の圧力室８０に影響することがないため、隔壁の駆動が容易である。

また、インクジェットヘッド７は、共通インク室８の上部に、インクの供給部９と、インクの排出部１０が設けられている。そして、共通インク室８内のインクが循環できるようになっている（図６参照）。また、共通インク室８を上下に分離するフィルターＦが設けられている。これにより、仮に共通インク室８内に気泡や異物等が存在していても、その気泡や異物等がフィルターＦを通過しないため、圧力室８０内に入り込まないようになっている。
また、インクジェットヘッド７の上部にはコネクタ１２が設けられており、コネクタ１２はケーブル１９を介して制御部２２に接続されている。

吸引キャップ１４は、内部に空間部１４ａを有し、インクジェットヘッド７のノズル面１７に当接して、ノズル１３から射出や吸引されたインクを、その空間部１４ａによって回収することができる。

クリーニング部１５は、印画領域Ａ１と非印画領域Ａ２の境界位置に設けられており、印画領域Ａ１と非印画領域Ａ２の間をキャリッジ１が移動する際に、インクジェットヘッド７のノズル面１７に当接しながら清掃する。

射出速度検出部１６は、インクジェット記録装置１００の非印画領域Ａ２に設けられており（図示省略）、インクジェットヘッド７のノズル１３から射出されたインク滴の射出速度を検出することができる。射出速度検出部１６としては、インク滴の射出速度を検出できれば適宜公知の検出装置を用いることができるが、以下、その一例について説明する。

射出速度検出部１６は、図４に示すように、検出光Ｌを出射するＬＥＤやレーザー等からなる投光部１６ａと、この検出光Ｌを受光するフォトセンサー等からなる受光部１６ｂと、を備える。投光部１６ａと受光部１６ｂは、検出光Ｌの光軸がノズル１３の配列方向と平行にとなるよう、かつ、ノズル面１７と平行となるように、ノズル１３の直下に近接して配置されている。これにより、各ノズル１３から射出されたインク滴ａは、検出光Ｌと交差し、そのインク滴ａが通過したときの陰影が受光部１６ｂで捉えられるようになっている。そして、いずれかの圧力室８０に射出パルスＰ１が印加され、ノズル１３からインク滴ａが射出されると、射出速度検出部１６は、その射出パルスＰ１の印加から受光部１６ｂがインク滴ａの陰影をとらえるまでにかかった時間と、ノズル１３から検出光Ｌの光軸までの距離とから、インク滴ａの射出速度を算出することができる。

また、制御部２２のＣＰＵ２２ａ、又は射出速度検出部１６のいずれかには、インク滴ａの好ましい射出速度の下限を示す閾値が予め設定されている。そして、インク滴ａの射出速度が、この閾値を下回った場合に、吸引メンテナンスを行うべき状態にあると判別するようになっている（図９参照）。

ホームポジションセンサ１８は、光電センサ等からなり、キャリッジ１の側面を感知し、キャリッジ１の位置を検出する。

回収タンク２１は、吸引キャップ１４で回収したインクを貯溜するための回収タンクである。

制御部２２は、インクジェット記録装置１００の一連の動作を制御しており、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２２ａ、ＲＡＭ（Random Access Memory）２２ｂ、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２ｃ等を備えて構成される。ＲＯＭ２２ｃには、各種処理プログラムが記憶されており、ＣＰＵ２２ａは、ＲＯＭ２２ｃに記憶されている各種プログラムを読み出してＲＡＭ２２ｂに展開し、展開したプログラムに従ってインクジェット記録装置１００の各部の動作を制御する。

制御部２２は、例えば、キャリッジモーター３の駆動によるキャリッジ１の移動、搬送モーター１１の駆動による被記録媒体６の搬送、吸引キャップ１４の移動によってインクジェットヘッド７のノズル面１７に取り付けるキャッピング動作、射出速度検出部１６の駆動によるインク滴の射出速度の検出、駆動信号発生部５００の駆動によるインクジェットヘッド７におけるインク滴の射出、ポンプ２４の駆動による共通インク室８のインクの循環、ポンプ３０の駆動によるメインタンク２０からサブタンク４０へのインクの圧送、吸引ポンプ２８の駆動によるインクジェットヘッド７内のインクの吸引、及びポンプ３１の駆動による回収タンク２１からサブタンク４０へのインクの帰還等を制御する（図５）。

［インクの種類］
本実施形態のインクジェット記録装置１００において使用されるインクは、特に種類は問わないが、分散媒の他に、該分散媒よりも比重が大きい固形粒子を含んだインクを用いることができる。固形粒子としては、例えば、セラミックインクにおけるセラミック粒子の他、酸化チタン等の顔料粒子が挙げられる。以下の説明では、固形粒子を含んだインクを用いる場合を例として説明する。

また、インクは常温、常圧では乾燥により揮発しないものが使用されることが好ましい。ここで、揮発しないとは、常温における蒸気圧が水より大きい物質の含有量が１０％以下、好ましくは５％以下であるインクのことをいう。このようなインクは、使用時において、水系インク等のような揮発性のインクを使用する場合に見られる揮発成分の蒸発による粘度上昇が問題となることはない。このようなインクとしては、例えばＵＶインク、オイルインク等が挙げられる。

［インク供給系］
本実施形態のインク供給系は、メインタンク２０、回収タンク２１、サブタンク４０、保存液タンク４０３等によって構成されている（図６）。

メインタンク２０には、サブタンク４０に供給するためのインクが貯留されている。メインタンク２０は、第一流路２０３を介してサブタンク４０につながれている。第一流路２０３の途中には、弁５４と、ポンプ３０が設けられており、ポンプ３０の駆動によって、インクをメインタンク２０からサブタンク４０に圧送することができる。

サブタンク４０は、インクジェットヘッド７のノズル１３の液体背圧を安定させるために設けられており、インクジェットヘッド７に供給するためのインク及びインクジェットヘッド７から排出されたインクが貯留されている。サブタンク４０は、第二流路２３を介してインクジェットヘッド７の供給部９につながれており、第二流路２３は、サブタンク４０からインクジェットヘッド７へのインクの供給流路として用いられる。また、サブタンク４０は、第三流路２５を介してインクジェットヘッド７の排出部１０につながれており、第三流路２５は、インクジェットヘッド７からサブタンク４０へのインクの排出流路として用いられる。
また、第二流路２３には、流路の途中にインク循環手段としてのポンプ２４が設けられており、ポンプ２４の駆動によって、サブタンク４０からインクジェットヘッド７に向かってインクの循環流を発生させることができる。そのため、第二流路２３、インクジェットヘッド７の共通インク室８、及び第三流路２５を循環流路として、サブタンク４０を介してインクを循環させることができる。そしてインクの循環により、共通インク室８内のインク中の固形粒子の沈降や凝集を抑制することができる。

回収タンク２１は、第四流路２１３を介して吸引キャップ１４につながれており、インクジェットヘッド７から回収したインクが貯留されている。第四流路２１３の途中には、吸引メンテナンス手段としての吸引ポンプ２８が設けられており、吸引ポンプ２８の駆動によって、吸引キャップ１４内のインクや、ノズル１３からインクジェットヘッド７内のインクを吸引し、回収タンク２１に回収することができる。
また、回収タンク２１は、第五流路２１４を介してサブタンク４０につながれている。第五流路２１４の途中にはインク帰還手段としてのポンプ３１が設けられており、ポンプ３１の駆動によって、回収タンク２１内のインクをサブタンク４０に戻すことができる。このように、吸引キャップ１４で回収したインクをサブタンク４０に戻すことにより、インクを再利用することができる。
なお、回収タンク２１からサブタンク４０にインクを戻す例について説明したが、インクを再利用できるような構成であればこれに限られず、回収タンク２１からメインタンク２０に戻すこととしてもよく、第四流路２１３で直接サブタンク４０に戻す構成としてもよい。

ポンプ２４、３０、３１及び吸引ポンプ２８は、流路を可撓性のもので構成し、複数のローラー等の押圧部材でそのチューブの一部をチューブの長手方向に順次押しつぶすことで、液体を流動させる形式のものや、このほか公知の種々の形式のものが用いられる。

また、メインタンク２０、サブタンク４０及び回収タンク２１には、それぞれ撹拌スクリュー２０１、４０１、２１１と、超音波発生部２０２、４０２、２１２とが設けられており、超音波振動させながらタンク内のインクを撹拌できるようになっている。超音波発生部としては、特別なものを用意する必要はなく、公知の超音波発生器でかまわない。

保存液タンク４０３には、停止時にインクジェットヘッド７内に充填するための保存液が貯留されている。保存液タンク４０３は、保存液流路４０７、４０８によって、第二流路２３及び第三流路２５の途中にある切替え弁４０５、４０６につながっている。ここで、例えば、インクジェット記録装置１００を停止する場合に、切替え弁４０５、４０６を保存液流路４０７、４０８側に切り替え、インクジェットヘッド７のノズル面１７を吸引キャップ１４により封止して、キャップと接続されている吸引ポンプ２８によりキャップ内に負圧を発生させるようになっている。これにより、保存液タンク４０３からインクジェットヘッド７内に保存液を流し、インクジェットヘッド７内のインクを保存液に置換することができる。また、この際に吸引キャップ１４によって回収したインクは、吸引ポンプ２８を介して回収タンク２１に保持される。

また、インクジェット記録装置１００を起動させた場合は、逆に、切替え弁４０５、４０６を第二流路２３及び第三流路２５側に切り替え、インクジェットヘッド７のノズル面１７を吸引キャップ１４により封止して、吸引ポンプ２８によりキャップ内に負圧を発生させることにより、サブタンク４０からインクをインクジェットヘッド７内に流し、保存液をインクに完全に置換する。

なお、保存液を有するインクを回収する際には、インクを回収する回収タンク２１とは別のタンクに回収されることとしてもよく、回収せずに吐き捨てるようにしてもよい。

また、上記の置換方法のみに限定されず、少なくともインクジェットヘッド７内の保存液をインクに完全に置き換わる方法であればすべて利用可能である。このような置換により、装置停止中に、インクジェットヘッド７内部に固形粒子の沈降や凝集して、ノズルの詰まりの発生等を効果的に抑制できる。

保存液は、固形粒子を含有するインクを構成する溶媒と同一または類似の化合物を使用することが好ましい。インクを構成する溶媒と同一または類似の化合物を使用しているため、保存液が塗布するインクに混入した場合であっても、スペーサ粒子が沈降したり、凝集したりするおそれが少なくなる。

［インク射出時の隔壁の駆動］
本実施形態のインクジェットヘッド７は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、カバープレート１２４と基板２６の間に、ＰＺＴ等の圧電材料からなる複数の隔壁２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄで隔てられた圧力室８０と空気室８１が交互に多数並設されたせん断モード（シェアーモード）タイプである。なお、図７（ａ）〜（ｃ）では、多数の圧力室８０と空気室８１のうち一部のみを示している。

圧力室８０の一端はノズル１３に連通し、他端は共通インク室８に連通している。そして、各圧力室８０、空気室８１内の隔壁２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄ表面には上方から基板２６の底面に亘って繋がる電極２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃが密着形成され、各電極２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃは駆動信号発生部５００に接続されている。

また、各電極２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃのインクに接する表面には、絶縁性の保護膜が形成されている（図示省略）。保護膜としては、ポリパラキシリレンが好適である。

なお、各隔壁２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄは、ここでは図７の矢印で示すように分極方向が異なる２枚の圧電材料２７ａ、２７ｂによって構成されているが、片方の圧電材料２７ａのみであってもよく、構成は適宜変更可能である。

各隔壁２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄ表面に密着形成された電極２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃに、駆動信号発生部５００の制御により射出パルスが印加されると、以下に例示する動作によって圧力室８０内のインク滴をノズル１３から射出する。

まず、電極２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃのいずれにも射出パルスが印加されないときは、隔壁２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃのいずれも変形しない。ここで、図７（ａ）に示す状態において、電極２９Ａ及び２９Ｃを接地すると共に電極２９Ｂに射出パルスを印加すると、隔壁２７Ｂ、２７Ｃを構成する圧電材料の分極方向に直角な方向の電界が生じる。そして、各隔壁２７Ｂ、２７Ｃ共に、それぞれ圧電材料２７ａ、２７ｂの接合面にズリ変形を生じ、図７（ｂ）に示すように隔壁２７Ｂ、２７Ｃは互いに外側に向けて変形し、圧力室８０の容積を拡大して圧力室８０内に負の圧力が生じてインクが流れ込む。

また、この状態から電位を０に戻すと、隔壁２７Ｂ、２７Ｃは図７（ｂ）に示す膨張位置から図７（ａ）に示す中立位置に戻り、圧力室８０内のインクに高い圧力がかかる。次いで、図７（ｃ）に示すように、隔壁２７Ｂ、２７Ｃを互いに逆方向に変形するように射出パルスを印加して、圧力室８０の容積を縮小すると、圧力室８０内に正の圧力が生じる。これにより、圧力室８０を満たしているインクの一部によるノズル１３内のメニスカスがノズル１３から押し出される方向に変化する。この正の圧力がインク滴をノズル１３から吐出する程に大きくなると、インク滴はノズル１３から吐出する。他の各圧力室８０も射出パルスの印加によって上記と同様に動作する。このような射出をＤＲＲ駆動法と呼び、シェアーモードタイプのヘッドの代表的な駆動法である。

［インクジェットヘッドのリフレッシュ動作］
インクジェット記録装置１００は、インクジェットヘッドが印画を行わない非印画領域Ａ２に位置する際に、複数のノズル１３からインクを射出するリフレッシュ動作を行う。
具体的には、リフレッシュ手段としての駆動信号発生部５００が、複数のノズル１３を複数のブロックに分け、当該ブロックごとにインクの単位時間当たりのインクの射出量を制御している。例えば、ブロックごとに隔壁２７の駆動電極に印可する射出パルスを変更すれば、圧電素子からなる隔壁２７の駆動周波数が変わるため、単位時間当たりのインクの射出量を制御することができる。つまり、駆動周波数が大きいほど単位時間当たりのインクの射出量が多くなる。なお、本明細書において単位時間当たりとは、例えば単位秒当たりを示す。

このように、ブロックごとに単位時間当たりのインクの射出量が異なると、共通インク室８から各圧力室８０に流れるインクは、単位当たりのインクの射出量の多いブロックに対応する圧力室８０の方が、単位当たりのインクの射出量の少ないブロックに対応する圧力室８０よりも多くなる。これにより、共通インク室８と圧力室８０，…との境界付近において、単位時間当たりのインクの射出量の少ないブロックから多いブロックへ、インクの流れが発生する。このように、インクの流れが発生すると、インクの撹拌作用により、インク中の固形粒子を分散させやすいため、リフレッシュ時に必要となるインクの量を抑え、効率的にノズルの詰まりを防止することができる。

また、各ブロックは、少なくとも１つのノズル１３が含まれていればよいが、インクの流れを発生させ、インクの撹拌作用をより効果的に得る観点から、複数のノズル１３が含まれていることが好ましい。
また、本実施形態の共通インク室８には、フィルターＦが設けられているため、フィルターＦより下側では上側よりもインクの循環流が低下しやすくなるが、本発明におけるインクの撹拌効果により、インク中の固形粒子の沈降や凝集を効果的に抑制することができる。

また、駆動信号発生部５００は、複数のブロックのうち、ノズル列方向の端部に位置するノズル１３を含むブロックが、中央部に位置するノズル１３を含むブロックよりも、単位時間当たりのインクの射出量が多くなるように制御することが好ましい。共通インク室８のノズル列方向（左右方向）の端部付近の領域は、中央部付近と比較してインクの流れが発生しにくく、インク中の固形粒子も沈澱しやすくなるため、その領域の共通インク室８と圧力室８０の境界付近において、中央部から端部に向かうインクの流れを強制的に発生させることによって、インクの撹拌作用を、より効果的に得ることができる。

ここで、インクジェットヘッド７における複数のノズル１３を複数のブロックをわけ、当該ブロックごとに隔壁の駆動周波数（インクの単位時間当たりのインクの射出量）を変更した例について、具体例を挙げて説明する。

表１には、ノズル列方向にノズルが１００個並んでおり、最大駆動周波数が４０ｋＨｚであるインクジェットヘッド７について、ノズルを複数のブロックをわけ、当該ブロックごとにノズル駆動周波数を変更した例を示している。１〜１００の番号は、ノズル列方向に対して、左端から数えて何番目に位置しているかを示している。

実施例１では、１００個のノズルを、ノズル番号１〜１０、１１〜９０、及び９１〜１００の３つのブロックに分け、それぞれのブロックの駆動周波数を４０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、及び４０ｋＨｚに設定した例を示している。この実施例の駆動周波数で実際に駆動すれば、共通インク室８と圧力室８０，…との境界付近において、中央部から両端部に向かってインクの流れが発生するため、インクの撹拌作用により、固形粒子がより均等に分散されやすくなるという効果が得られる。

また、実施例２では、１００個のノズルを、ノズル番号１〜１０、１１〜２０、２１〜４０、４１〜６０、６１〜８０、８１〜９０、及び９１〜１００の７つのブロックに分け、それぞれのブロックの駆動周波数を４０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ及び４０ｋＨｚに設定した例を示している。実施例２についても、この実施例の駆動周波数で実際に駆動すれば、共通インク室８と圧力室８０，…との境界付近において、中央部から両端部に向かってインクの流れが発生するため、インクの撹拌作用により、固形粒子がより均等に分散されやすくなるという効果が得られる。また、実施例２の場合は、中央部のブロックから徐々に両端部に向かってインクが流れるため、より大きなインクの撹拌効果を得ることができると考えられる。

また、実施例１及び実施例２のように、両端部のノズル１３を含むブロックを、最大駆動周波数とし、そのブロックには複数のノズル１３が含まれることが好ましい。端部付近の領域は、中央部付近と比較してインクの流れが発生しにくく、インク中の固形粒子も沈澱しやすいため、中央部から両端部へ向かうインクの流れを強制的に発生させることで、固形粒子の沈澱を抑えることができる。

また、複数のノズル１３のそれぞれから、圧力室８０の容積と同等以上の液滴量を射出することが好ましい。ここでいう、圧力室８０の容積とは、図８に示すように、圧力室８０を形成する両隔壁２７，２７の間であって、圧力室８０と共通インク室８との境界である開口部８０ａからノズル１３の先端開口部１３ａまでのインク流路となる空間の容積のことである。１つの射出パルスによって射出される１滴の液滴体積は予め分かっているため、圧力室８０の容積と同等以上となる液滴量は、射出パルスの総印加数（総印加時間）によって算出することができる。

このようなリフレッシュ動作を実行することによって、圧力室８０内に貯留されているインクの全量をノズル１３から強制的に射出することができる。そのため、圧力室８０内で固形粒子の沈降が進行していたとしても、圧力室８０内のインクの全ては、共通インク室８から新たに供給されるインクと置換されるため、圧力室８０内で固形粒子が沈降したままとなることがなくなる。これにより、圧力室８０内のインク中の固形粒子の濃度を一定に保つことができ、ノズルの詰まりの発生が抑制されて、長期に亘って安定した射出が可能となる。

リフレッシュ時に射出されるインクは、そのまま廃棄してもかまわないが、インクの再利用するために、吸引キャップ１４によってインクを回収することが好ましい。なお、吸引キャップ１４によって回収する場合は、必ずしも吸引する必要はないため、吸引キャップ１４をノズル面１７に必ずしも当接させる必要はない。

［インクジェット記録装置の動作フロー］
本実施形態のインクジェット記録装置１００の動作フローの一例について説明する（図９）。
本実施形態のインクジェット記録装置１００は、印画領域Ａ１において、インクジェットヘッド７のノズル１３からインク滴を射出することによって、画像形成が行われる（ステップＳ１）。
ここで、画像形成が終了した場合や、画像形成開始から所定時間を経過したタイミングで、インクジェットヘッド７を搭載したキャリッジ１が印画領域Ａ１から非印画領域Ａ２に移動する。また、キャリッジ１が印画領域Ａ１から非印画領域Ａ２に移動する途中で、クリーニング部１５がインクジェットヘッド７のノズル面１７に当接し、ノズル面１７のクリーニングを行う（ステップＳ２）。

キャリッジ１が非印画領域Ａ２に移動した後、リフレッシュ手段としての駆動信号発生部５００によって生成された射出パルスが隔壁２７の駆動電極に印加され、ノズル１３からインク滴を射出するリフレッシュ動作が行われる（ステップＳ３）。リフレッシュ動作は、上述したように、インクジェットヘッド７における複数のノズル１３を複数のブロックをわけ、当該ブロックごとにインクの単位時間当たりのインクの射出量を変更して行う。

リフレッシュ動作の後、射出速度検出部１６によって、各ノズル１３からのインク滴の射出速度を検出する（ステップＳ４）。

次に、検出したインク滴の射出速度と、あらかじめ射出速度検出部１６に設定されている好ましい射出速度の下限値である閾値と比較し、すべてのノズル１３からのインク滴の射出速度が、閾値以上となっているかを判定する（ステップＳ５）。ここで、１つでも閾値を下回ったノズル１３がある場合（ステップＳ５；ＮＯ）、ステップＳ６に進み、すべてが閾値以上であった場合（ステップＳ５；ＹＥＳ）、ステップＳ８に進む。

ステップＳ６では、インクジェットヘッド７のノズル面１７に対し、吸引キャップ１４をノズル面１７に当接させて取り付ける（ステップＳ６）。そして、吸引メンテナンス手段としての吸引ポンプ２８によって、吸引キャップ１４内の空気を排出した後、ステップＳ３で行ったリフレッシュ動作を実行しながら、インクジェットヘッド７内のインクを吸引して回収タンク２１に送液し（ステップＳ７）、ステップＳ３に戻る。ここで、吸引前に、吸引キャップ１４内の空気を排出することで、吸引キャップ１４とインクジェットヘッド７を十分に密着させ、その後にインクを吸引することで、インクの吸引を効率よく行うことができる。また、リフレッシュ動作を実行しながら吸引することで、閾値を下回った不良ノズル内の気泡等の異物を除去しやすくなるため、メンテナンスの効果を高めることができる。

ステップＳ８では、印刷が完了していない画像データがあるかを判断し、画像データがある場合（ステップＳ８；ＹＥＳ）、キャリッジ１を非印画領域Ａ２から印画領域Ａ１に移動させ、ステップＳ１に戻る。他方、画像データがない場合（ステップＳ８；ＮＯ）、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、装置を停止する指令があるかを判断し、停止する場合（ステップＳ９；ＹＥＳ）、ステップＳ１１に進む。他方、停止しない場合（ステップＳ９；ＮＯ）、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、画像データが送られてくるまで、共通インク室８のインクを循環しながら待機し、画像データが送られてきたら、ステップＳ３に戻る。インクの循環では、インク循環手段としてのポンプ２４によって、サブタンク４０からインクジェットヘッド７に向かってインクの循環流を発生させ、第二流路２３、インクジェットヘッド７内の共通インク室８、及び第三流路２５を循環流路として、サブタンク４０を介してインクを循環する（図６）。

ステップＳ１１では、インクジェットヘッド７内のインクを保存液に置換した後、インクジェット記録装置１００を停止する。保存液の置換は、まず、図６に示すように、第二流路２３及び第三流路２５の途中にある切替え弁４０５、４０６を保存液流路４０７、４０８側に切り替え、インクジェットヘッド７のノズル面１７を吸引キャップ１４により封止する。そして、吸引ポンプ２８により吸引キャップ内に負圧を発生させることにより、保存液タンク４０３からインクジェットヘッド７内に保存液を流し、インクジェットヘッド７内のインクを保存液に置換する。そして、インクジェットヘッド７に吸引キャップを密着させた状態でインクジェット記録装置１００を停止する。

［本発明の技術的効果］
以上、説明した通り、本実施形態のインクジェット記録装置１００は、複数のノズル１３を複数のブロックに分け、当該ブロックごとに単位時間当たりのインクの射出量を制御するリフレッシュ手段（駆動信号発生部５００）を有する。これにより、共通インク室８から各圧力室８０に流れるインクは、単位当たりのインクの射出量の多いブロックに対応する圧力室８０の方が、単位当たりのインクの射出量の少ないブロックに対応する圧力室８０よりも多くなる。そして、共通インク室８と圧力室８０，…との境界付近において、単位時間当たりのインクの射出量の少ないブロックから多いブロックへ、インクの流れが発生するため、インクの撹拌作用により、固形粒子が均等に分散されやすくなるという効果が得られる。このような簡易な手段でインクの撹拌作用が得られ、固形粒子を含有するインクを用いた場合であっても、リフレッシュ動作によって、ノズルの詰まりを防止しやすくなる。また、インクの撹拌作用により、インク中の固形粒子を分散させやすいため、リフレッシュ時に必要となるインクの量を抑え、効率的にノズルの詰まり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装置１００は、リフレッシュ手段（駆動信号発生部５００）が、複数のブロックのうち、ノズル列方向の端部に位置するノズル１３を含むブロックを、当該ノズル列方向の中央部に位置するノズル１３を含むブロックよりも、単位時間当たりのインクの射出量が多くなるように制御することが好ましい。これによって、共通インク室８のノズル列方向（左右方向）の端部付近の領域は、中央部付近と比較してインクの流れが発生しにくく、インク中の固形粒子も沈澱しやすくなるため、その領域の共通インク室８と圧力室８０の境界付近において、中央部から端部に向かうインクの流れを強制的に発生させることによって、インクの撹拌作用をより効果的に得ることができる。

また、本実施形態のインクジェット記録装置１００は、リフレッシュ手段（駆動信号発生部５００）が、複数のノズル１３のそれぞれから、圧力室８０の容積と同等以上の液滴量を射出することが好ましい。これにより、圧力室８０内に貯留されているインクの全量をノズル１３から強制的に射出し、新しいインクに置換し、圧力室８０内で固形粒子が沈降したままとなることを防止できる。

また、本実施形態のインクジェット記録装置１００は、圧力発生手段として圧電素子を備え、リフレッシュ手段（駆動信号発生部５００）が、当該圧電素子の駆動周波数によって、単位時間当たりのインクの射出量を制御することが好ましい。これによって、安定したリフレッシュ動作を実行することができる。

また、本実施形態のインクジェット記録装置１００は、複数のノズル１３が形成されたノズル面１７に当接する吸引キャップ１４を備え、ノズル面１７に吸引キャップ１４を当接した状態で、リフレッシュ手段によって、単位時間当たりのインクの射出量を制御してインクを射出させながら、複数のノズル１３からインクジェットヘッド７内のインクを吸引してインクを回収する吸引メンテナンス手段（吸引ポンプ２８）を備えることが好ましい。このように、リフレッシュ動作を実行しながら吸引することで、不良ノズル内の気泡等の異物を除去しやすくなるため、メンテナンスの効果を高めることができる

また、本実施形態のインクジェット記録装置１００は、吸引メンテナンス手段が、吸引キャップ１４をノズル面１７に当接させた後、インクを吸引する前に、吸引キャップ１４内の空気を排出することが好ましい。これにより、吸引前に、吸引キャップ１４内の空気を排出することで、吸引キャップ１４とインクジェットヘッド７を十分に密着させ、その後にインクを吸引することで、インクの吸引を効率よく行うことができる。

また、本実施形態のインクジェット記録装置１００は、吸引キャップ１４で回収したインクを、インクジェットヘッド７にインクを供給するインク供給系へ戻すインク帰還手段（ポンプ３１）を備えることが好ましい。これにより、インクを再利用することができる。

また、本実施形態のインクジェット記録装置１００は、複数の圧力室８０が連通する共通インク室８内のインクを循環させるインク循環手段（ポンプ２４）を備えることが好ましい。これにより、共通インク室８内のインク中の固形粒子の沈降や凝集を抑制することができる。

また、本実施形態のインクジェット記録装置１００は、共通インク室８内を上下に分離するフィルターＦを有することが好ましい。これにより、共通インク室８から各圧力室８０へ気泡や異物等が入りこむことを防ぐことができる。また、フィルターＦを設けると、フィルターＦの下側では上側よりもインクの循環流が低下するが、本発明におけるインクの撹拌効果により、インク中の固形粒子の沈降や凝集を抑制することができる。

［その他］
本発明の今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した詳細な説明に限定されるものではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば、本実施形態では、エッジシューター型のインクジェットヘッド７を用いた例を示したが、ノズル１３からの単位時間当たりのインクの射出量を制御可能なインクジェットヘッド７であればよく、例えば、サイドシューター型のインクジェットヘッド７を用いることもでき、シェアーモードタイプのインクジェットヘッド７でなくても用いることができる。

また、本実施形態のインクジェット記録装置１００では、キャリッジ１に搭載されるインクジェットヘッドが１つのみである例を説明したが、これに限られず、複数のヘッドを搭載してもよい。なお、複数のヘッドを搭載して、複数の色のインクを使用する場合、インクの循環やインクの回収は、インクの色ごとに行う構成とすればよい。

また、インクジェット記録装置１００は、本実施形態の例に限られず、ラインヘッド方式とシリアルヘッド方式のいずれも使用可能である。
また、本実施形態では、印画領域Ａ１と非印画領域Ａ２がそれぞれ別々の位置に設けており、インクジェットヘッド７はそれらの領域を往復移動できることとしたが、インクジェットヘッド７が常に同じ位置に固定されていてもよい。その場合は、印刷を実行していないタイミングが非印画領域Ａ２であるとして、本実施形態のリフレッシュ動作を実行することが可能である。

また、本実施形態のインクジェットヘッド７では、ノズル列が１列である例を示したが、これに限られず、複数のノズル列を有するインクジェットヘッド７を用いてもよい。

また、本実施形態の吸引メンテナンス（ステップＳ７）では、吸引ポンプで吸引する例を示したが、インクジェットヘッド７側を加圧することによって、吸引キャップ１４にインクを射出することとしてもよい。

７ インクジェットヘッド
８ 共通インク室
１３ ノズル
１４ 吸引キャップ
１７ ノズル面
２８ 吸引ポンプ（吸引メンテナンス手段）
３１ ポンプ（インク帰還手段）
８０ 圧力室
１００ インクジェット記録装置
５００ 駆動信号発生部（リフレッシュ手段）
Ａ１ 印画領域
Ａ２ 非印画領域
Ｆ フィルター

Claims (10)

1. インクを射出する複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室の内部に圧力変化を生じさせることにより、前記複数のノズルの各々からインクを射出させる複数の圧力発生手段と、を有するインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドが印画を行わない非印画領域に位置する際に、前記複数のノズルからインクを射出させるリフレッシュ手段と、
   を備え、
   前記リフレッシュ手段は、前記複数のノズルを複数のブロックに分け、当該ブロックごとに単位時間当たりのインクの射出量を制御することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記リフレッシュ手段は、前記複数のブロックのうち、ノズル列方向の端部に位置するノズルを含むブロックを、当該ノズル列方向の中央部に位置するノズルを含むブロックよりも、単位時間当たりのインクの射出量が多くなるように制御することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記リフレッシュ手段は、前記複数のノズルのそれぞれから、前記圧力室の容積と同等以上の液滴量を射出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記圧力発生手段として圧電素子を備え、
   前記リフレッシュ手段は、当該圧電素子の駆動周波数によって、単位時間当たりのインクの射出量を制御することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記複数のノズルが形成されたノズル面に当接する吸引キャップを備え、
   前記ノズル面に前記吸引キャップを当接した状態で、前記リフレッシュ手段によって、単位時間当たりのインクの射出量を制御してインクを射出させながら、前記複数のノズルから前記インクジェットヘッド内のインクを吸引してインクを回収する吸引メンテナンス手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記吸引メンテナンス手段は、前記吸引キャップを前記ノズル面に当接させた後、インクを吸引する前に、前記吸引キャップ内の空気を排出することを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記吸引キャップで回収したインクを、前記インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給系へ戻すインク帰還手段を備えることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記複数の圧力室が連通する共通インク室内のインクを循環させるインク循環手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
9. 前記共通インク室内を上下に分離するフィルターを有することを特徴とする請求項８に記載のインクジェット記録装置。
10. インクを射出する複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室の内部に圧力変化を生じさせることにより、前記複数のノズルの各々からインクを射出させる複数の圧力発生手段と、を有するインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置のリフレッシュ方法であって、
    前記インクジェットヘッドが印画を行わない非印画領域に位置する際に、前記複数のノズルを複数のブロックに分け、当該ブロックごとにインクの単位時間当たりのインクの射出量を変更することを特徴とするインクジェット記録装置のリフレッシュ方法。

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