流体噴射ヘッド、流体噴射装置および流体噴射方法
【課題】簡単な構成で定期的なフラッシングを確実に行える流体噴射ヘッド、流体噴射装置および流体噴射方法を提供する。
【解決手段】本発明の流体噴射ヘッドは、圧力室３１と、圧力室３１内に圧力変動を生じさせる圧電素子２５と、圧力室３１にそれぞれ連通するとともに流路抵抗が互いに異なる第１ノズル１７および第２ノズル７７と、を備えている。
【解決手段】本発明の流体噴射ヘッドは、圧力室３１と、圧力室３１内に圧力変動を生じさせる圧電素子２５と、圧力室３１にそれぞれ連通するとともに流路抵抗が互いに異なる第１ノズル１７および第２ノズル７７と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体噴射ヘッド、流体噴射装置および流体噴射方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体噴射装置は、流体を噴射可能な噴射ヘッドを備え、この噴射ヘッドから各種の流体を被記録材等に向けて噴射する装置である。流体噴射装置の代表的なものとして、例えば、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（噴射ヘッド）のノズルから液体状のインク（流体）をインク滴として記録紙等の被記録材に向けて噴射、着弾させてドットを形成することで記録を行うインクジェット式記録装置がある。
【０００３】
このような流体噴射装置では、ノズルから噴射される流体の良好な噴射状態を維持又は回復するためのクリーニング処理を定期的に行っている。その具体的なクリーニング動作として、例えば、インクの増粘が進まないように各ノズルからインクを噴射させるフラッシング動作などが挙げられる。これは、流体噴射ヘッドの圧力室内の増粘インクを定期的に噴射させることによって除去し、常に新しいインクを圧力室内に供給するようにしている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−１７４７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特にライン型の記録ヘッドの場合はその位置が固定されているので、フラッシング動作を実施する際には、プラテンなどの搬送装置を移動させるかメンテナンスユニットを上昇させる必要がある。この場合、メンテナンス処理が終了するまでに時間がかかる。また、その間は当然に印刷を行なうことができないので、印刷効率が低下してしまうという問題があった。また、印刷中は、記録ヘッドの下方を常に記録紙が通過しているために、印刷途中で定期的なフラッシング動作を行うことが困難であった。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、簡単な構成で、定期的なフラッシングを迅速且つ確実に行える流体噴射ヘッド、流体噴射装置および流体噴射方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の流体噴射ヘッドは、上記課題を解決するために、ノズルから流体を噴射させる流体噴射ヘッドにおいて、圧力室と、前記圧力室内に圧力変動を生じさせる圧電素子と、前記圧力室にそれぞれ連通するとともに流路抵抗が互いに異なる第１ノズルおよび第２ノズルと、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、同一の圧力室に流路抵抗の異なる第１ノズルと第２ノズルとが連通していることから、圧電素子に印加される電圧の大きさ（圧力室内の圧力変動の大きさ）等に応じて、第１ノズルおよび第２ノズルのいずれか、あるいは両方から流体が噴射されることになる。すなわち、用途に応じて流体が噴射されるノズルを選択することが可能となっており、例えば、記録時とフラッシング時とで流体を噴射するノズルを選択することができる。フラッシング時では、媒体に噴射するのではなく圧力室内に流体を流通させるために一方のノズルから流体を噴射させることで、他方のノズルによる記録品質を維持できる。また、流体噴射ヘッドを移動させることなくフラッシング動作が可能になるので、記録動作中にもフラッシングすることが可能である。
【０００８】
また、前記第１ノズルのみが前記媒体に向けて流体を噴射することが好ましい。
本発明によれば、第１ノズルのみから噴射される流体によって媒体に対する記録が行われるようになっている。このため、フラッシング時には第２ノズルから圧力室内の増粘した流体を噴射させることで、第１ノズルの目詰まり等を防止でき、ドット抜けが生じるのを阻止することが可能となる。
【０００９】
また、前記第２ノズルは、前記第１ノズルよりも流路抵抗が小さいことが好ましい。
本発明によれば、第１ノズルよりも第２ノズルの流路抵抗の方が小さいことから、圧電素子に印加される電圧の大きさ（圧力室内の圧力変動の大きさ）等に応じて、第１ノズルおよび第２ノズルの打ち分けを確実に行うことができる。また、第１ノズルよりも第２ノズルから噴射される流体の量の方が多くなるので、増粘した流体を圧力室内から効率よく除去することが可能である。
【００１０】
また、前記第２ノズルは、前記第１ノズルよりも孔径が大きいことが好ましい。
本発明によれば、孔径の大きい第２ノズルから増粘した流体を効率よく除去させることが可能になる。
【００１１】
また、前記第２ノズルから噴射される前記流体を回収する流体回収部を備えていることが好ましい。
本発明によれば、流体回収部によって、第２ノズルから噴射される（増粘した）流体を圧力室から回収することができる。また、流体噴射ヘッドを移動させることなくフラッシング動作を実施することが可能なため、固定されたライン型ヘッドであっても、定期的なフラッシング動作を迅速且つ確実に実施することができる。
【００１２】
また、前記流体回収部が、複数の前記第２ノズルからなるノズル列に沿って設けられていることが好ましい。
本発明によれば、流体回収部が、複数の第２ノズルからなるノズル列に沿って設けられていることから、ノズル列を構成している全ての第２ノズルから噴射された流体を回収することが可能である。
【００１３】
また、複数の第２ノズルからなるノズル列が複数列形成されており、前記流体回収部が、複数の前記ノズル列に共通であることが好ましい。
本発明によれば、流体回収部が隣り合うノズル列に共通して設けられていることから、流体回収部の数が減ってヘッド構成が簡素化される他、コストを削減できる。また、流体回収部から流体を回収する作業数を減らすことができるので手間も省ける。
【００１４】
また、隣り合う前記ノズル列に対応する前記圧力室の列間に前記流体回収部が設けられていることが好ましい。
本発明によれば、流体回収部を内蔵したヘッドとすることができる。
【００１５】
また、前記第１ノズルと前記第２ノズルとで前記流体の噴射方向が異なることが好ましい。
本発明によれば、第２ノズルの流体噴射方向を第１ノズルの流体噴射方向と異ならせることによって、第２ノズルから噴射された流体が記録に影響するのを阻止できるとともに、所望容量の流体回収部を形成することが可能となる。
【００１６】
本発明の流体噴射装置は、圧力室と、前記圧力室内に圧力変動を生じさせる圧電素子と、前記圧力室にそれぞれ連通するとともに流路抵抗が互いに異なる第１ノズルおよび第２ノズルと、を備えた流体噴射ヘッドと、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルからの前記流体の噴射状態を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の流体噴射装置によれば、制御装置によって第１ノズルおよび第２ノズルからの流体の噴射状態を制御することによって、記録動作とフラッシング動作とに応じて流体を噴射するノズルを選択することができる。
【００１８】
また、制御装置が、記録動作とフラッシング動作とで前記圧電素子に印加する電圧値を制御することが好ましい。
本発明によれば、制御装置によって記録動作とフラッシング動作とで圧電素子に印加する電圧値を制御することによって、流体を噴射させるノズルを選択することができる。このように、記録時とクリーニング時とにおいて第１ノズルと第２ノズルとの打ち分けを行うことが可能である。これにより、記録に使用される第１ノズルの目詰まりを防止することが可能となる。したがって、第１ノズルの噴射特性を良好に維持することができ、記録品質が低下してしまうのを阻止することができる。
【００１９】
本発明の流体噴射方法は、流路抵抗が異なる第１ノズルおよび第２ノズルを複数有する流体噴射ヘッドを備えた流体噴射装置を用いた流体噴射方法であって、記録時に前記第１ノズルおよび前記第２ノズルの両方から流体を噴射させ、フラッシング時に前記第２ノズルのみから前記流体を噴射させることを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、フラッシング動作において第１ノズルからは流体を噴射させず、第２ノズルからのみ流体を噴射させることが可能になる。これにより、圧力室内の増粘した流体を除去することができるので、第１ノズルの噴射特性を維持できる。したがって、記録用の第１ノズルの噴射特性を良好に維持することができ、記録品質が低下してしまうのを阻止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る流体噴射装置の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。本実施形態では、本発明に係る流体噴射装置として、インクジェット式プリンタを例示する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態のインクジェット式プリンタ（以下、インクジェットプリンタ１００と称す）の概略構成図、図２は、記録ヘッド１３の周辺の要部平面図である。
インクジェットプリンタ１００は、図１及び図２に示すように、記録対象物である記録紙１２（媒体）に対して記録を行う記録部１０と、記録部１０のクリーニング処理を行うメンテナンス部１１とを有している。
【００２３】
記録部１０は、インク滴を噴射して記録紙１２に画像形成する記録ヘッド１３（流体噴射ヘッド）と、記録紙１２を搬送する記録紙搬送機構３４と、記録ヘッド１３に供給するインク（流体）を貯留したインク貯留部１５とを有している。
【００２４】
記録ヘッド１３は、インクジェットプリンタ１００が対象とする最大サイズの記録紙１２の少なくとも一辺を越える長さ（最大記録紙幅Ｗ）に亘って第１ノズル１７（図３）が多数配列された、所謂ラインヘッド型の記録ヘッドである。本実施形態においては、少なくとも各色（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂｋ）に対応した４つの印刷部５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋを備えている。各印刷部５Ｙ〜５Ｂｋは、記録紙１２の搬送方向に沿って順に配設されている。
【００２５】
インク貯留部１５は、プリンタ本体１６の一側に配置されており、不図示のインク供給手段により後述の記録ヘッド１３へインクを供給する。このインク貯留部１５は、インクジェットプリンタ１００の各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）に対応する４色のインクを貯蔵するインクタンク１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｂｋを有している。インク貯留部１５と記録ヘッド１３とは、不図示のインク供給手段を介して接続されており、各インクタンク１５Ｙ〜１５Ｂｋから各印刷部５Ｙ〜５Ｂｋへとインクが供給される。
【００２６】
記録紙搬送機構３４は、紙送りモータ（不図示）や、この紙送りモータによって回転駆動される紙送りローラなどを有しており、記録ヘッド１３による記録（印字・印刷）動作に連動させて、記録ヘッド１３に対向する搬送経路１２Ａに沿って記録紙１２を順次送り出すことができるようになっている。
【００２７】
メンテナンス部１１は、記録ヘッド１３からインクを吸引するキャッピング装置５０と、キャッピング装置５０によって排出されたインクを回収する廃インクタンク３９とを含んでいる。
【００２８】
キャッピング装置５０は、記録ヘッド１３のノズル形成面２１Ａを封止可能なキャップ部材５１と、キャップ部材５１と廃インクタンク３９とを接続する排出チューブ５４と、排出チューブ５４上に配置された吸引機構４０とを有している。このキャッピング装置５０は、記録ヘッド１３に対して上下方向に移動可能であり、不図示の移動機構によって印刷位置とクリーニング位置との間で変動する。
【００２９】
以下、図３を参照して本発明に係る記録ヘッド１３の構成について詳述する。図３（ａ）は、記録ヘッド１３の一部を示す断面図、（ｂ）はノズル形成面２１Ａの一部を示す平面図である。
図３（ａ）に示すように、記録ヘッド１３は、ヘッド本体１８と、ヘッド本体１８に接続された流路形成ユニット２２とを備えている。流路形成ユニット２２は、振動板１９と、流路基板２０と、ノズル基板２１とを備えている。
【００３０】
ヘッド本体１８は、合成樹脂製のもので、駆動ユニット２４を収容する収容空間２３と、外部から供給されたインクを流路形成ユニット２２に案内する内部流路２８とが形成されている。
駆動ユニット２４は、収容空間２３内に配置され、複数の圧電素子２５、複数の圧電素子２５の上端を支持する固定部材２６、および駆動信号を圧電素子２５に供給する柔軟なケーブル２７を備えている。圧電素子２５は、圧力室３１に対応して設けられている。
内部流路２８は、ヘッド本体１８を図３（ａ）の上下方向に貫通して形成されており、図示上側から供給されるインクを流通させ、図示下端側の開口端を介して流路形成ユニット２２に供給する。
【００３１】
流路形成ユニット２２は、振動板１９、流路基板２０及びノズル基板２１を積層し、接着剤等で接合一体化したものである。流路形成ユニット２２は、ヘッド本体１８の内部流路２８と接続された共通インク室２９と、共通インク室２９と接続されたインク供給口３０と、インク供給口３０と接続された圧力室３１とを備えている。
【００３２】
振動板１９は、例えばステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート加工したものである。振動板１９の圧力室３１に対応する部分には、エッチングなどにより支持板を環状に除去することで、圧電素子２５の下端と接合される島部３２が形成されている。島部３２はダイヤフラム部として機能する。すなわち、振動板１９は、圧力室３１上において、島部３２の周囲の弾性フィルムの部分が圧電素子２５の駆動に応じて弾性変形し、島部３２を上下動させる。
【００３３】
流路基板２０は、シリコン単結晶基板からなり、その厚さ方向両側に振動板１９とノズル基板２１とが積層されることで形成される、共通インク室２９、インク供給口３０および圧力室３１を有している。
【００３４】
圧力室３１には、共通インク室２９と反対側の端部において一つの第１ノズル１７と一つの第２ノズル７７とが接続されている。
【００３５】
ノズル基板２１は、例えばステンレス鋼などの金属からなる板材であり、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で配列された複数のノズル１７，７７からなるノズル列Ｌ１，Ｌ２を複数列有している。ノズル列Ｌ１は複数の第１ノズル１７による一列のラインからなり、ノズル列Ｌ２は複数の第２ノズル７７による一列のラインからなる。
【００３６】
ノズル列Ｌ１，Ｌ２は、プリンタの４色インクに対応して４列ずつ設けられており、各印刷部５Ｙ〜５Ｂｋにノズル列Ｌ１，Ｌ２が一列ずつ対応している。なお、図３（ｂ）ではノズル１７，７７の数を少なく描いている。
【００３７】
第１ノズル１７及び第２ノズル７７はそれぞれ圧力室３１に対応して配列されている。すなわち、各圧力室３１に第１ノズル１７と第２ノズル７７とがそれぞれ一つずつ連通する構成とされている。
【００３８】
本実施形態において、第１ノズル１７（ノズル列Ｌ１）は記録用として、第２ノズル７７（ノズル列Ｌ２）は主にフラッシング用として使用される。そこで、本実施形態では第１ノズル１７と第２ノズル７７との孔径に差を設けることで互いの流路抵抗を異ならせてある。具体的に、第１ノズル１７は、記録紙１２の記録に適した所定重量（約１．５ピコリットル）の流体を噴射できる孔径で形成されているのに対し、第２ノズル７７は、第１ノズル１７の孔径よりも大きい寸法で形成されている。
【００３９】
このように、第１ノズル１７と第２ノズル７７との流路抵抗を異ならせることによって、圧電素子２５に印加される電圧値の大きさに応じて流体が噴射されるノズルを選択することができる。すなわち、用途に応じてノズル１７，７７の打ち分けが可能なプリンタ１となっている。本実施形態においては、記録動作時とフラッシング動作時とで打ち分けを行う。
【００４０】
ここで、第２ノズル７７は、第１ノズル１７よりも孔径が大きく流路抵抗が小さいことから、圧力室３１内の増粘インクを効率よく排出させることができる。このため、第１ノズル１７の近傍に第２ノズル７７を配置することによって、圧力室３１内における第１ノズル１７近傍の増粘インクを第２ノズル７７から効率よく排出させることができるようになっている。
【００４１】
そして、各ノズル列Ｌ１を構成している複数の第１ノズル１７から記録紙１２に向けてインク滴が噴射されることにより、記録紙１２に画像が記録される。一方、各ノズル列Ｌ２を構成している複数の第２ノズル７７から噴射されるインク滴は、記録紙１２上に着弾することなく後述の流体回収部７９において回収されるようになっている。
【００４２】
本実施形態における記録ヘッド１３は、第２ノズル７７から噴射された流体を回収する流体回収部７８を備えている。流体回収部７８は、各ノズル列Ｌ２に対応して複数設けられている。具体的には、ノズル列Ｌ２を構成する全ての第２ノズル７７から噴射されるインクを回収すべくこれら第２ノズル７７の配置方向に沿って延在している。
【００４３】
流体回収部７８は、内部に凹部７８ａを有しており、その開口側をノズル形成面２１Ａに当接させた状態で固定されている。これにより、複数の第２ノズル７７およびその周辺が一括して覆われるので、フラッシング動作時に第２ノズル７７から噴射されたインクが凹部７８ａ内に受容されて保持されることとなる。
【００４４】
流体回収部７８の高さｈは、その底面７８ｂが記録紙１２の表面に接触しない程度に設定され、記録紙１２の搬送の妨げにならない大きさで形成されている。また、凹部７８ａは、複数回のフラッシング動作に対応できる容積を有していることが好ましい。
【００４５】
図４は、インクジェットプリンタ１００の電気的な構成を示すブロック図である。
本実施形態におけるインクジェットプリンタ１００は、全体の動作を制御する制御装置５８を備えている。この制御装置５８には、インクジェットプリンタ１００の動作に関する各種情報を入力する入力装置５９と、インクジェットプリンタ１００の動作に関する各種情報を記憶した記憶装置６０とが接続されている。
【００４６】
また、制御装置５８には、記録紙搬送機構３４、キャリッジ駆動装置７、キャッピング装置５０を含むメンテナンス部１１等が接続されている。また、インクジェットプリンタ１００は、圧電素子２５を含む駆動ユニットに入力する駆動信号を発生する駆動信号発生器６２を備えている。この駆動信号発生器６２は、制御装置５８に接続されている。
【００４７】
駆動信号発生器６２には、記録ヘッド１３の圧電素子２５に入力する噴射パルスの電圧値の変化量を示すデータ、及び噴射パルスの電圧を変化させるタイミングを規定するタイミング信号が入力される。駆動信号発生器６２は、入力されたデータ及びタイミング信号に基づいて、図５（ａ）に示すような記録用噴射パルスＤＰ１、および図５（ｂ）に示すようなフラッシング用噴射パルスＤＰ２のいずれかを含む駆動信号を発生する。噴射パルスＤＰ１のうち、最高電位ＶＨ１と最低電位ＶＬ１との電位差である駆動電圧ＶＤ１が設定され、噴射パルスＤＰ２のうち、最高電位ＶＨ２と最低電位ＶＬ２との電位差である駆動電圧ＶＤ２が設定される。なお、図５（ａ），（ｂ）に示す噴射パルスＤＰ１，ＤＰ２は一例であり、種々の波形のものを用いることができる。
【００４８】
以下、インクジェットプリンタ１００の動作の一実施形態について説明する。
（記録動作）
駆動信号発生器６２より記録用噴射パルスＤＰ１が圧電素子２５に記録動作用の駆動信号が入力されると、圧電素子２５が伸縮し、これによって、振動板１９がキャビティに接近する方向及び離れる方向に変形（移動）する。すると、圧力室３１の容積が変化して、インクを収容した圧力室３１の圧力が変動する。この圧力室３１内の圧力の変動によって、各ノズル列Ｌ１における複数の第１ノズル１７からインク滴が噴射される。そして、各第１ノズル１７から噴射されたインク滴によって記録紙１２に所望の画像が形成される。
【００４９】
ここで、第２ノズル７７は、第１ノズル１７よりも大きい孔径で形成されているため第１ノズル１７よりも流路抵抗が小さい。このため、圧電素子２５に記録用の駆動信号が入力されると第１ノズル１７からだけでなく、第２ノズル７７からもインク滴が噴射される。第２ノズル７７から噴射されたインク滴は流体回収部７８において回収される。
【００５０】
つまり、本実施形態においては、記録紙に対して記録を行っている間に第２ノズル７７からインクを流すことによって、常に新しいインクが圧力室３１内に供給されるようになる。この結果、第１ノズル１７の噴射状態を良好に維持することができるので、ドット抜けなどによって記録品質が低下してしまうのを防止することができる。
【００５１】
（フラッシング動作）
フラッシング動作は、露出している第１ノズル１７からインク中の水分が蒸発することによって生じた圧力室３１内（特に第１ノズル１７の近傍）の増粘インクを除去するために実施される動作であって、非記録状態から記録動作へと移行する際、あるいは記録動作途中において適宜実施される。
【００５２】
駆動信号発生器６２よりフラッシング用噴射パルスＤＰ２が圧電素子２５に入力されると、圧電素子２５が伸縮し、この圧電素子２５の伸縮に伴う圧力室３１内の圧力変動に伴ってインク滴が噴射される。図５（ａ），（ｂ）に示すように、記録用噴射パルスＤＰ１の駆動電圧ＶＤ１よりもフラッシング用噴射パルスＤＰ２の駆動電圧ＶＤ２の方が小さい。つまり、フラッシング動作時では、記録動作時よりも低電圧にすることで、第２ノズル７７よりも流路抵抗が大きい第１ノズル１７（ノズル列Ｌ１）からインク滴を噴射させることなく、第２ノズル７７（ノズル列Ｌ２）からのみインク滴を噴射させることができる。
【００５３】
このように、インクジェットプリンタ１００では、記録動作時とフラッシング動作時とで圧電素子２５に印加する駆動電圧値を変化させることにより、インク滴が噴射されるノズル列を選択することが可能である。
【００５４】
上述したように、フラッシング動作時には、記録動作時よりも低い電圧を圧電素子２５に印加することによって、第１ノズル１７からインク滴を噴射させることなく第２ノズル７７からのみインク滴を噴射させることができる。孔径の大きい第２ノズル７７からインク滴を噴射させることによって、第１ノズル１７から噴射させるよりも、圧力室３１内の増粘したインクを効率よく除去することができる。
【００５５】
これにより、増粘インクに起因する第１ノズル１７の目詰まりを防ぐことができるので、記録動作を再開した際にドット抜けなどによって記録品質が低下してしまうのを防止することができる。
また、第２ノズル７７から排出されたインクは流体回収部７８によって回収されるため、記録位置にある記録ヘッド１３を移動させることなくフラッシング動作が可能である。記録ヘッド１３の移動が不要であることから、短時間で処理を終了させることができるので、記録動作中の僅かな間であっても定期的にフラッシング動作を実施することが可能である。このように、本実施形態のプリンタ１００によれば、簡単な構成で、定期的なフラッシング動作を迅速且つ確実に行えるので、印刷効率が低下してしまうのを防止することができる。
【００５６】
なお、流体回収部７８にて回収した廃インクのうち、増粘インクを取り除くことで正常なインクのみを再利用することも可能である。
【００５７】
（変形例）
図６に示すように、隣り合うノズル列Ｌ２，Ｌ２同士に共通する流体回収部７９を設けても良い。これにより、流体回収部７９の数を減らすことができるので、流体回収部７９の取付作業が容易になる他、ヘッド自体の構成が簡素化されるためコストを削減できる。また、流体回収部７９の幅を広くすることができるので、回収したインクの流通を円滑にすることが可能となる。
【００５８】
（第２実施形態）
以下に示す第２実施形態のインクジェットプリンタの基本構成は、上記第１実施形態と略同様であるが、記録ヘッドにおける第２ノズルの位置が異なっている。よって以下では、先の実施形態と異なる部分について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図１〜図５と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
【００５９】
図７は、第２実施形態におけるインクジェットプリンタの記録ヘッド４３の主要部を拡大して示す図、図８は記録ヘッド４３のノズル形成面８４Ａ側から見た平面図である。
図７に示す記録ヘッド４３は、複数の第１ノズル１７からなるノズル列Ｌ１を各印刷部５Ｙ〜５Ｂｋに対応して複数列有したノズル基板８４を備えている。ノズル基板８４には、図８に示すようにノズル列Ｌ１が４列形成されている。
【００６０】
流路基板８３には、その側面に各ノズル列Ｌ１に対応するノズル列Ｌ２が形成されている。ノズル列Ｌ２は、各圧力室３１に連通するようにして圧力室３１の側壁部となる部分に穿設された複数の第２ノズル７７から構成されている。複数のノズル列Ｌ２のうち、隣り合うノズル列Ｌ２（Ｌ２１）、Ｌ２（Ｌ２２）同士が互いに対向しており、それぞれ対向するノズル列Ｌ２１，Ｌ２２に向かってインク滴が噴射されるようになっている。
【００６１】
流体回収部８０は、これに連通するノズル列Ｌ２１，Ｌ２１の各第２ノズル７７から噴射されたインク滴を回収する機能を備え、一対のノズル列Ｌ１，Ｌ１間に存在する。流体回収部８０は、ヘッド本体８１、振動板８２、流路基板８３などに共通する凹部によって構成され、ノズル列Ｌ２１，Ｌ２２におけるノズル７７の配置方向に沿って延在している。この流体回収部８０は、ノズル列Ｌ２１，Ｌ２２（各第２ノズル７７）によるフラッシング動作を数回行えるだけの容積を有する。
なお、例えば、この凹部内に取替え可能なインク吸収体を設けてもよいし、回収したインクを排出する排出口を凹部に連通するように設けてもよい。
【００６２】
このように、本実施形態では、第１ノズル１７と第２ノズル７７とで流体を噴射する方向を異ならせてあり、ノズル列Ｌ２１、Ｌ２２を構成している全ての第２ノズル７７が、ノズル列Ｌ２１、Ｌ２２間に存在する流体回収部８０に連通している。
【００６３】
本実施形態の構成によれば、流体回収部８０が記録ヘッド４３に内蔵された構成とされており、見かけ上は従来の記録ヘッドと殆ど変わらない。
記録ヘッドと記録紙（搬送経路）との間は記録品質を高めるため非常に狭くなっていることが多く、ノズル基板の外面側（ノズル形成面上）に流体回収部を備えるだけの空間的な余裕がないことも考えられる。この場合、流体回収部の形状制限や記録ヘッドと記録紙とのクリアランスを広げる必要がある。
【００６４】
これに対し、本実施形態では、流体回収部８０を内部に備える構成としたことで、記録ヘッド４３と記録紙１２（搬送経路）との間隔を流体回収部の大きさに応じて調整したりする必要がない。また、記録ヘッド４３の内部に流体回収部８０を設けることによって、高さ等の形状制限のある外付けタイプの流体回収部に比べて、十分なインク保持容量を確保することが可能となり多くのインク量を回収することが可能である。
【００６５】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもなく、上記各実施形態を組み合わせても良い。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６６】
第１実施形態において、流体回収部７８の断面形状が矩形となっているが、これに限らず、半円状など様々な形状に変更することが可能である。
また、記録ヘッド１３の長手方向に沿うノズル列Ｌ２に対して流体回収部７８を設けたが、記録ヘッド１３の短手方向に並ぶ複数の第２ノズル７７から構成されるノズル列に対して流体回収部を設けるようにしても良い。
また、第１ノズル１７および第２ノズル７７の孔径の比率は、インクの種類などに応じて適宜設定される。
また、第２実施形態では、流体回収部８０が対向するノズル列Ｌ２（Ｌ２１），Ｌ２（Ｌ２２）で共通となっているが、ノズル列Ｌ２ごとに設けてもよい。
【００６７】
上記実施形態では、インクジェット式のプリンタが採用されているが、インク以外の他の流体を噴射したり吐出したりする流体噴射装置と、その流体を収容した流体容器を採用しても良い。微小量の液滴を吐出させる流体噴射ヘッド等を備える各種の流体噴射装置に流用可能である。なお、液滴とは、上記流体噴射装置から吐出される流体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう流体とは、流体噴射装置が噴射させることができるような材料であれ良い。
【００６８】
例えば、物質が液相であるときの状態のものであれば良く、粘性の高い又は低い液状態、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）のような流状態、また物質の一状態としての流体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散または混合されたものなどを含む。また、流体の代表的な例としては上記実施例の形態で説明したようなインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インクおよび油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種流体組成物を包含するものとする。
【００６９】
流体噴射装置の具体例としては、例えば液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散または溶解のかたちで含む流体を噴射する流体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する流体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる流体を噴射する流体噴射装置、捺染装置やマイクロディスペンサ等であってもよい。
【００７０】
さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する流体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する流体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する流体噴射装置を採用しても良い。そして、これらのうちいずれか一種の噴射装置および流体容器に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１実施形態のインクジェットプリンタの概略構成図。
【図２】第１実施形態の記録ヘッド周辺の要部平面図。
【図３】（ａ）記録ヘッドの概略構成を示す断面図、（ｂ）記録ヘッドのノズル形成面を示す平面図
【図４】インクジェットプリンタの電気的な構成を示すブロック図。
【図５】（ａ）記録用噴射パルス、（ｂ）フラッシング用噴射パルス
【図６】ノズル基板の変形例。
【図７】第２実施形態のインクジェットプリンタにおける記録ヘッドの概略構成を示す断面図。
【図８】第２実施形態におけるノズル形成面を示す平面図。
【符号の説明】
【００７２】
１００…インクジェットプリンタ、１３，４３…記録ヘッド、１７…第１ノズル、７７…第２ノズル、Ｌ１、Ｌ２，Ｌ２１，Ｌ２１…ノズル列、３１…圧力室、２５…圧電素子、２９…共通インク室（流体貯留室）、１２…記録紙（媒体）、７８，８０…液滴回収部、５８…制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体噴射ヘッド、流体噴射装置および流体噴射方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体噴射装置は、流体を噴射可能な噴射ヘッドを備え、この噴射ヘッドから各種の流体を被記録材等に向けて噴射する装置である。流体噴射装置の代表的なものとして、例えば、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（噴射ヘッド）のノズルから液体状のインク（流体）をインク滴として記録紙等の被記録材に向けて噴射、着弾させてドットを形成することで記録を行うインクジェット式記録装置がある。
【０００３】
このような流体噴射装置では、ノズルから噴射される流体の良好な噴射状態を維持又は回復するためのクリーニング処理を定期的に行っている。その具体的なクリーニング動作として、例えば、インクの増粘が進まないように各ノズルからインクを噴射させるフラッシング動作などが挙げられる。これは、流体噴射ヘッドの圧力室内の増粘インクを定期的に噴射させることによって除去し、常に新しいインクを圧力室内に供給するようにしている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−１７４７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特にライン型の記録ヘッドの場合はその位置が固定されているので、フラッシング動作を実施する際には、プラテンなどの搬送装置を移動させるかメンテナンスユニットを上昇させる必要がある。この場合、メンテナンス処理が終了するまでに時間がかかる。また、その間は当然に印刷を行なうことができないので、印刷効率が低下してしまうという問題があった。また、印刷中は、記録ヘッドの下方を常に記録紙が通過しているために、印刷途中で定期的なフラッシング動作を行うことが困難であった。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、簡単な構成で、定期的なフラッシングを迅速且つ確実に行える流体噴射ヘッド、流体噴射装置および流体噴射方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の流体噴射ヘッドは、上記課題を解決するために、ノズルから流体を噴射させる流体噴射ヘッドにおいて、圧力室と、前記圧力室内に圧力変動を生じさせる圧電素子と、前記圧力室にそれぞれ連通するとともに流路抵抗が互いに異なる第１ノズルおよび第２ノズルと、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、同一の圧力室に流路抵抗の異なる第１ノズルと第２ノズルとが連通していることから、圧電素子に印加される電圧の大きさ（圧力室内の圧力変動の大きさ）等に応じて、第１ノズルおよび第２ノズルのいずれか、あるいは両方から流体が噴射されることになる。すなわち、用途に応じて流体が噴射されるノズルを選択することが可能となっており、例えば、記録時とフラッシング時とで流体を噴射するノズルを選択することができる。フラッシング時では、媒体に噴射するのではなく圧力室内に流体を流通させるために一方のノズルから流体を噴射させることで、他方のノズルによる記録品質を維持できる。また、流体噴射ヘッドを移動させることなくフラッシング動作が可能になるので、記録動作中にもフラッシングすることが可能である。
【０００８】
また、前記第１ノズルのみが前記媒体に向けて流体を噴射することが好ましい。
本発明によれば、第１ノズルのみから噴射される流体によって媒体に対する記録が行われるようになっている。このため、フラッシング時には第２ノズルから圧力室内の増粘した流体を噴射させることで、第１ノズルの目詰まり等を防止でき、ドット抜けが生じるのを阻止することが可能となる。
【０００９】
また、前記第２ノズルは、前記第１ノズルよりも流路抵抗が小さいことが好ましい。
本発明によれば、第１ノズルよりも第２ノズルの流路抵抗の方が小さいことから、圧電素子に印加される電圧の大きさ（圧力室内の圧力変動の大きさ）等に応じて、第１ノズルおよび第２ノズルの打ち分けを確実に行うことができる。また、第１ノズルよりも第２ノズルから噴射される流体の量の方が多くなるので、増粘した流体を圧力室内から効率よく除去することが可能である。
【００１０】
また、前記第２ノズルは、前記第１ノズルよりも孔径が大きいことが好ましい。
本発明によれば、孔径の大きい第２ノズルから増粘した流体を効率よく除去させることが可能になる。
【００１１】
また、前記第２ノズルから噴射される前記流体を回収する流体回収部を備えていることが好ましい。
本発明によれば、流体回収部によって、第２ノズルから噴射される（増粘した）流体を圧力室から回収することができる。また、流体噴射ヘッドを移動させることなくフラッシング動作を実施することが可能なため、固定されたライン型ヘッドであっても、定期的なフラッシング動作を迅速且つ確実に実施することができる。
【００１２】
また、前記流体回収部が、複数の前記第２ノズルからなるノズル列に沿って設けられていることが好ましい。
本発明によれば、流体回収部が、複数の第２ノズルからなるノズル列に沿って設けられていることから、ノズル列を構成している全ての第２ノズルから噴射された流体を回収することが可能である。
【００１３】
また、複数の第２ノズルからなるノズル列が複数列形成されており、前記流体回収部が、複数の前記ノズル列に共通であることが好ましい。
本発明によれば、流体回収部が隣り合うノズル列に共通して設けられていることから、流体回収部の数が減ってヘッド構成が簡素化される他、コストを削減できる。また、流体回収部から流体を回収する作業数を減らすことができるので手間も省ける。
【００１４】
また、隣り合う前記ノズル列に対応する前記圧力室の列間に前記流体回収部が設けられていることが好ましい。
本発明によれば、流体回収部を内蔵したヘッドとすることができる。
【００１５】
また、前記第１ノズルと前記第２ノズルとで前記流体の噴射方向が異なることが好ましい。
本発明によれば、第２ノズルの流体噴射方向を第１ノズルの流体噴射方向と異ならせることによって、第２ノズルから噴射された流体が記録に影響するのを阻止できるとともに、所望容量の流体回収部を形成することが可能となる。
【００１６】
本発明の流体噴射装置は、圧力室と、前記圧力室内に圧力変動を生じさせる圧電素子と、前記圧力室にそれぞれ連通するとともに流路抵抗が互いに異なる第１ノズルおよび第２ノズルと、を備えた流体噴射ヘッドと、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルからの前記流体の噴射状態を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の流体噴射装置によれば、制御装置によって第１ノズルおよび第２ノズルからの流体の噴射状態を制御することによって、記録動作とフラッシング動作とに応じて流体を噴射するノズルを選択することができる。
【００１８】
また、制御装置が、記録動作とフラッシング動作とで前記圧電素子に印加する電圧値を制御することが好ましい。
本発明によれば、制御装置によって記録動作とフラッシング動作とで圧電素子に印加する電圧値を制御することによって、流体を噴射させるノズルを選択することができる。このように、記録時とクリーニング時とにおいて第１ノズルと第２ノズルとの打ち分けを行うことが可能である。これにより、記録に使用される第１ノズルの目詰まりを防止することが可能となる。したがって、第１ノズルの噴射特性を良好に維持することができ、記録品質が低下してしまうのを阻止することができる。
【００１９】
本発明の流体噴射方法は、流路抵抗が異なる第１ノズルおよび第２ノズルを複数有する流体噴射ヘッドを備えた流体噴射装置を用いた流体噴射方法であって、記録時に前記第１ノズルおよび前記第２ノズルの両方から流体を噴射させ、フラッシング時に前記第２ノズルのみから前記流体を噴射させることを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、フラッシング動作において第１ノズルからは流体を噴射させず、第２ノズルからのみ流体を噴射させることが可能になる。これにより、圧力室内の増粘した流体を除去することができるので、第１ノズルの噴射特性を維持できる。したがって、記録用の第１ノズルの噴射特性を良好に維持することができ、記録品質が低下してしまうのを阻止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る流体噴射装置の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。本実施形態では、本発明に係る流体噴射装置として、インクジェット式プリンタを例示する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態のインクジェット式プリンタ（以下、インクジェットプリンタ１００と称す）の概略構成図、図２は、記録ヘッド１３の周辺の要部平面図である。
インクジェットプリンタ１００は、図１及び図２に示すように、記録対象物である記録紙１２（媒体）に対して記録を行う記録部１０と、記録部１０のクリーニング処理を行うメンテナンス部１１とを有している。
【００２３】
記録部１０は、インク滴を噴射して記録紙１２に画像形成する記録ヘッド１３（流体噴射ヘッド）と、記録紙１２を搬送する記録紙搬送機構３４と、記録ヘッド１３に供給するインク（流体）を貯留したインク貯留部１５とを有している。
【００２４】
記録ヘッド１３は、インクジェットプリンタ１００が対象とする最大サイズの記録紙１２の少なくとも一辺を越える長さ（最大記録紙幅Ｗ）に亘って第１ノズル１７（図３）が多数配列された、所謂ラインヘッド型の記録ヘッドである。本実施形態においては、少なくとも各色（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂｋ）に対応した４つの印刷部５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋを備えている。各印刷部５Ｙ〜５Ｂｋは、記録紙１２の搬送方向に沿って順に配設されている。
【００２５】
インク貯留部１５は、プリンタ本体１６の一側に配置されており、不図示のインク供給手段により後述の記録ヘッド１３へインクを供給する。このインク貯留部１５は、インクジェットプリンタ１００の各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）に対応する４色のインクを貯蔵するインクタンク１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｂｋを有している。インク貯留部１５と記録ヘッド１３とは、不図示のインク供給手段を介して接続されており、各インクタンク１５Ｙ〜１５Ｂｋから各印刷部５Ｙ〜５Ｂｋへとインクが供給される。
【００２６】
記録紙搬送機構３４は、紙送りモータ（不図示）や、この紙送りモータによって回転駆動される紙送りローラなどを有しており、記録ヘッド１３による記録（印字・印刷）動作に連動させて、記録ヘッド１３に対向する搬送経路１２Ａに沿って記録紙１２を順次送り出すことができるようになっている。
【００２７】
メンテナンス部１１は、記録ヘッド１３からインクを吸引するキャッピング装置５０と、キャッピング装置５０によって排出されたインクを回収する廃インクタンク３９とを含んでいる。
【００２８】
キャッピング装置５０は、記録ヘッド１３のノズル形成面２１Ａを封止可能なキャップ部材５１と、キャップ部材５１と廃インクタンク３９とを接続する排出チューブ５４と、排出チューブ５４上に配置された吸引機構４０とを有している。このキャッピング装置５０は、記録ヘッド１３に対して上下方向に移動可能であり、不図示の移動機構によって印刷位置とクリーニング位置との間で変動する。
【００２９】
以下、図３を参照して本発明に係る記録ヘッド１３の構成について詳述する。図３（ａ）は、記録ヘッド１３の一部を示す断面図、（ｂ）はノズル形成面２１Ａの一部を示す平面図である。
図３（ａ）に示すように、記録ヘッド１３は、ヘッド本体１８と、ヘッド本体１８に接続された流路形成ユニット２２とを備えている。流路形成ユニット２２は、振動板１９と、流路基板２０と、ノズル基板２１とを備えている。
【００３０】
ヘッド本体１８は、合成樹脂製のもので、駆動ユニット２４を収容する収容空間２３と、外部から供給されたインクを流路形成ユニット２２に案内する内部流路２８とが形成されている。
駆動ユニット２４は、収容空間２３内に配置され、複数の圧電素子２５、複数の圧電素子２５の上端を支持する固定部材２６、および駆動信号を圧電素子２５に供給する柔軟なケーブル２７を備えている。圧電素子２５は、圧力室３１に対応して設けられている。
内部流路２８は、ヘッド本体１８を図３（ａ）の上下方向に貫通して形成されており、図示上側から供給されるインクを流通させ、図示下端側の開口端を介して流路形成ユニット２２に供給する。
【００３１】
流路形成ユニット２２は、振動板１９、流路基板２０及びノズル基板２１を積層し、接着剤等で接合一体化したものである。流路形成ユニット２２は、ヘッド本体１８の内部流路２８と接続された共通インク室２９と、共通インク室２９と接続されたインク供給口３０と、インク供給口３０と接続された圧力室３１とを備えている。
【００３２】
振動板１９は、例えばステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート加工したものである。振動板１９の圧力室３１に対応する部分には、エッチングなどにより支持板を環状に除去することで、圧電素子２５の下端と接合される島部３２が形成されている。島部３２はダイヤフラム部として機能する。すなわち、振動板１９は、圧力室３１上において、島部３２の周囲の弾性フィルムの部分が圧電素子２５の駆動に応じて弾性変形し、島部３２を上下動させる。
【００３３】
流路基板２０は、シリコン単結晶基板からなり、その厚さ方向両側に振動板１９とノズル基板２１とが積層されることで形成される、共通インク室２９、インク供給口３０および圧力室３１を有している。
【００３４】
圧力室３１には、共通インク室２９と反対側の端部において一つの第１ノズル１７と一つの第２ノズル７７とが接続されている。
【００３５】
ノズル基板２１は、例えばステンレス鋼などの金属からなる板材であり、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で配列された複数のノズル１７，７７からなるノズル列Ｌ１，Ｌ２を複数列有している。ノズル列Ｌ１は複数の第１ノズル１７による一列のラインからなり、ノズル列Ｌ２は複数の第２ノズル７７による一列のラインからなる。
【００３６】
ノズル列Ｌ１，Ｌ２は、プリンタの４色インクに対応して４列ずつ設けられており、各印刷部５Ｙ〜５Ｂｋにノズル列Ｌ１，Ｌ２が一列ずつ対応している。なお、図３（ｂ）ではノズル１７，７７の数を少なく描いている。
【００３７】
第１ノズル１７及び第２ノズル７７はそれぞれ圧力室３１に対応して配列されている。すなわち、各圧力室３１に第１ノズル１７と第２ノズル７７とがそれぞれ一つずつ連通する構成とされている。
【００３８】
本実施形態において、第１ノズル１７（ノズル列Ｌ１）は記録用として、第２ノズル７７（ノズル列Ｌ２）は主にフラッシング用として使用される。そこで、本実施形態では第１ノズル１７と第２ノズル７７との孔径に差を設けることで互いの流路抵抗を異ならせてある。具体的に、第１ノズル１７は、記録紙１２の記録に適した所定重量（約１．５ピコリットル）の流体を噴射できる孔径で形成されているのに対し、第２ノズル７７は、第１ノズル１７の孔径よりも大きい寸法で形成されている。
【００３９】
このように、第１ノズル１７と第２ノズル７７との流路抵抗を異ならせることによって、圧電素子２５に印加される電圧値の大きさに応じて流体が噴射されるノズルを選択することができる。すなわち、用途に応じてノズル１７，７７の打ち分けが可能なプリンタ１となっている。本実施形態においては、記録動作時とフラッシング動作時とで打ち分けを行う。
【００４０】
ここで、第２ノズル７７は、第１ノズル１７よりも孔径が大きく流路抵抗が小さいことから、圧力室３１内の増粘インクを効率よく排出させることができる。このため、第１ノズル１７の近傍に第２ノズル７７を配置することによって、圧力室３１内における第１ノズル１７近傍の増粘インクを第２ノズル７７から効率よく排出させることができるようになっている。
【００４１】
そして、各ノズル列Ｌ１を構成している複数の第１ノズル１７から記録紙１２に向けてインク滴が噴射されることにより、記録紙１２に画像が記録される。一方、各ノズル列Ｌ２を構成している複数の第２ノズル７７から噴射されるインク滴は、記録紙１２上に着弾することなく後述の流体回収部７９において回収されるようになっている。
【００４２】
本実施形態における記録ヘッド１３は、第２ノズル７７から噴射された流体を回収する流体回収部７８を備えている。流体回収部７８は、各ノズル列Ｌ２に対応して複数設けられている。具体的には、ノズル列Ｌ２を構成する全ての第２ノズル７７から噴射されるインクを回収すべくこれら第２ノズル７７の配置方向に沿って延在している。
【００４３】
流体回収部７８は、内部に凹部７８ａを有しており、その開口側をノズル形成面２１Ａに当接させた状態で固定されている。これにより、複数の第２ノズル７７およびその周辺が一括して覆われるので、フラッシング動作時に第２ノズル７７から噴射されたインクが凹部７８ａ内に受容されて保持されることとなる。
【００４４】
流体回収部７８の高さｈは、その底面７８ｂが記録紙１２の表面に接触しない程度に設定され、記録紙１２の搬送の妨げにならない大きさで形成されている。また、凹部７８ａは、複数回のフラッシング動作に対応できる容積を有していることが好ましい。
【００４５】
図４は、インクジェットプリンタ１００の電気的な構成を示すブロック図である。
本実施形態におけるインクジェットプリンタ１００は、全体の動作を制御する制御装置５８を備えている。この制御装置５８には、インクジェットプリンタ１００の動作に関する各種情報を入力する入力装置５９と、インクジェットプリンタ１００の動作に関する各種情報を記憶した記憶装置６０とが接続されている。
【００４６】
また、制御装置５８には、記録紙搬送機構３４、キャリッジ駆動装置７、キャッピング装置５０を含むメンテナンス部１１等が接続されている。また、インクジェットプリンタ１００は、圧電素子２５を含む駆動ユニットに入力する駆動信号を発生する駆動信号発生器６２を備えている。この駆動信号発生器６２は、制御装置５８に接続されている。
【００４７】
駆動信号発生器６２には、記録ヘッド１３の圧電素子２５に入力する噴射パルスの電圧値の変化量を示すデータ、及び噴射パルスの電圧を変化させるタイミングを規定するタイミング信号が入力される。駆動信号発生器６２は、入力されたデータ及びタイミング信号に基づいて、図５（ａ）に示すような記録用噴射パルスＤＰ１、および図５（ｂ）に示すようなフラッシング用噴射パルスＤＰ２のいずれかを含む駆動信号を発生する。噴射パルスＤＰ１のうち、最高電位ＶＨ１と最低電位ＶＬ１との電位差である駆動電圧ＶＤ１が設定され、噴射パルスＤＰ２のうち、最高電位ＶＨ２と最低電位ＶＬ２との電位差である駆動電圧ＶＤ２が設定される。なお、図５（ａ），（ｂ）に示す噴射パルスＤＰ１，ＤＰ２は一例であり、種々の波形のものを用いることができる。
【００４８】
以下、インクジェットプリンタ１００の動作の一実施形態について説明する。
（記録動作）
駆動信号発生器６２より記録用噴射パルスＤＰ１が圧電素子２５に記録動作用の駆動信号が入力されると、圧電素子２５が伸縮し、これによって、振動板１９がキャビティに接近する方向及び離れる方向に変形（移動）する。すると、圧力室３１の容積が変化して、インクを収容した圧力室３１の圧力が変動する。この圧力室３１内の圧力の変動によって、各ノズル列Ｌ１における複数の第１ノズル１７からインク滴が噴射される。そして、各第１ノズル１７から噴射されたインク滴によって記録紙１２に所望の画像が形成される。
【００４９】
ここで、第２ノズル７７は、第１ノズル１７よりも大きい孔径で形成されているため第１ノズル１７よりも流路抵抗が小さい。このため、圧電素子２５に記録用の駆動信号が入力されると第１ノズル１７からだけでなく、第２ノズル７７からもインク滴が噴射される。第２ノズル７７から噴射されたインク滴は流体回収部７８において回収される。
【００５０】
つまり、本実施形態においては、記録紙に対して記録を行っている間に第２ノズル７７からインクを流すことによって、常に新しいインクが圧力室３１内に供給されるようになる。この結果、第１ノズル１７の噴射状態を良好に維持することができるので、ドット抜けなどによって記録品質が低下してしまうのを防止することができる。
【００５１】
（フラッシング動作）
フラッシング動作は、露出している第１ノズル１７からインク中の水分が蒸発することによって生じた圧力室３１内（特に第１ノズル１７の近傍）の増粘インクを除去するために実施される動作であって、非記録状態から記録動作へと移行する際、あるいは記録動作途中において適宜実施される。
【００５２】
駆動信号発生器６２よりフラッシング用噴射パルスＤＰ２が圧電素子２５に入力されると、圧電素子２５が伸縮し、この圧電素子２５の伸縮に伴う圧力室３１内の圧力変動に伴ってインク滴が噴射される。図５（ａ），（ｂ）に示すように、記録用噴射パルスＤＰ１の駆動電圧ＶＤ１よりもフラッシング用噴射パルスＤＰ２の駆動電圧ＶＤ２の方が小さい。つまり、フラッシング動作時では、記録動作時よりも低電圧にすることで、第２ノズル７７よりも流路抵抗が大きい第１ノズル１７（ノズル列Ｌ１）からインク滴を噴射させることなく、第２ノズル７７（ノズル列Ｌ２）からのみインク滴を噴射させることができる。
【００５３】
このように、インクジェットプリンタ１００では、記録動作時とフラッシング動作時とで圧電素子２５に印加する駆動電圧値を変化させることにより、インク滴が噴射されるノズル列を選択することが可能である。
【００５４】
上述したように、フラッシング動作時には、記録動作時よりも低い電圧を圧電素子２５に印加することによって、第１ノズル１７からインク滴を噴射させることなく第２ノズル７７からのみインク滴を噴射させることができる。孔径の大きい第２ノズル７７からインク滴を噴射させることによって、第１ノズル１７から噴射させるよりも、圧力室３１内の増粘したインクを効率よく除去することができる。
【００５５】
これにより、増粘インクに起因する第１ノズル１７の目詰まりを防ぐことができるので、記録動作を再開した際にドット抜けなどによって記録品質が低下してしまうのを防止することができる。
また、第２ノズル７７から排出されたインクは流体回収部７８によって回収されるため、記録位置にある記録ヘッド１３を移動させることなくフラッシング動作が可能である。記録ヘッド１３の移動が不要であることから、短時間で処理を終了させることができるので、記録動作中の僅かな間であっても定期的にフラッシング動作を実施することが可能である。このように、本実施形態のプリンタ１００によれば、簡単な構成で、定期的なフラッシング動作を迅速且つ確実に行えるので、印刷効率が低下してしまうのを防止することができる。
【００５６】
なお、流体回収部７８にて回収した廃インクのうち、増粘インクを取り除くことで正常なインクのみを再利用することも可能である。
【００５７】
（変形例）
図６に示すように、隣り合うノズル列Ｌ２，Ｌ２同士に共通する流体回収部７９を設けても良い。これにより、流体回収部７９の数を減らすことができるので、流体回収部７９の取付作業が容易になる他、ヘッド自体の構成が簡素化されるためコストを削減できる。また、流体回収部７９の幅を広くすることができるので、回収したインクの流通を円滑にすることが可能となる。
【００５８】
（第２実施形態）
以下に示す第２実施形態のインクジェットプリンタの基本構成は、上記第１実施形態と略同様であるが、記録ヘッドにおける第２ノズルの位置が異なっている。よって以下では、先の実施形態と異なる部分について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図１〜図５と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
【００５９】
図７は、第２実施形態におけるインクジェットプリンタの記録ヘッド４３の主要部を拡大して示す図、図８は記録ヘッド４３のノズル形成面８４Ａ側から見た平面図である。
図７に示す記録ヘッド４３は、複数の第１ノズル１７からなるノズル列Ｌ１を各印刷部５Ｙ〜５Ｂｋに対応して複数列有したノズル基板８４を備えている。ノズル基板８４には、図８に示すようにノズル列Ｌ１が４列形成されている。
【００６０】
流路基板８３には、その側面に各ノズル列Ｌ１に対応するノズル列Ｌ２が形成されている。ノズル列Ｌ２は、各圧力室３１に連通するようにして圧力室３１の側壁部となる部分に穿設された複数の第２ノズル７７から構成されている。複数のノズル列Ｌ２のうち、隣り合うノズル列Ｌ２（Ｌ２１）、Ｌ２（Ｌ２２）同士が互いに対向しており、それぞれ対向するノズル列Ｌ２１，Ｌ２２に向かってインク滴が噴射されるようになっている。
【００６１】
流体回収部８０は、これに連通するノズル列Ｌ２１，Ｌ２１の各第２ノズル７７から噴射されたインク滴を回収する機能を備え、一対のノズル列Ｌ１，Ｌ１間に存在する。流体回収部８０は、ヘッド本体８１、振動板８２、流路基板８３などに共通する凹部によって構成され、ノズル列Ｌ２１，Ｌ２２におけるノズル７７の配置方向に沿って延在している。この流体回収部８０は、ノズル列Ｌ２１，Ｌ２２（各第２ノズル７７）によるフラッシング動作を数回行えるだけの容積を有する。
なお、例えば、この凹部内に取替え可能なインク吸収体を設けてもよいし、回収したインクを排出する排出口を凹部に連通するように設けてもよい。
【００６２】
このように、本実施形態では、第１ノズル１７と第２ノズル７７とで流体を噴射する方向を異ならせてあり、ノズル列Ｌ２１、Ｌ２２を構成している全ての第２ノズル７７が、ノズル列Ｌ２１、Ｌ２２間に存在する流体回収部８０に連通している。
【００６３】
本実施形態の構成によれば、流体回収部８０が記録ヘッド４３に内蔵された構成とされており、見かけ上は従来の記録ヘッドと殆ど変わらない。
記録ヘッドと記録紙（搬送経路）との間は記録品質を高めるため非常に狭くなっていることが多く、ノズル基板の外面側（ノズル形成面上）に流体回収部を備えるだけの空間的な余裕がないことも考えられる。この場合、流体回収部の形状制限や記録ヘッドと記録紙とのクリアランスを広げる必要がある。
【００６４】
これに対し、本実施形態では、流体回収部８０を内部に備える構成としたことで、記録ヘッド４３と記録紙１２（搬送経路）との間隔を流体回収部の大きさに応じて調整したりする必要がない。また、記録ヘッド４３の内部に流体回収部８０を設けることによって、高さ等の形状制限のある外付けタイプの流体回収部に比べて、十分なインク保持容量を確保することが可能となり多くのインク量を回収することが可能である。
【００６５】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもなく、上記各実施形態を組み合わせても良い。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６６】
第１実施形態において、流体回収部７８の断面形状が矩形となっているが、これに限らず、半円状など様々な形状に変更することが可能である。
また、記録ヘッド１３の長手方向に沿うノズル列Ｌ２に対して流体回収部７８を設けたが、記録ヘッド１３の短手方向に並ぶ複数の第２ノズル７７から構成されるノズル列に対して流体回収部を設けるようにしても良い。
また、第１ノズル１７および第２ノズル７７の孔径の比率は、インクの種類などに応じて適宜設定される。
また、第２実施形態では、流体回収部８０が対向するノズル列Ｌ２（Ｌ２１），Ｌ２（Ｌ２２）で共通となっているが、ノズル列Ｌ２ごとに設けてもよい。
【００６７】
上記実施形態では、インクジェット式のプリンタが採用されているが、インク以外の他の流体を噴射したり吐出したりする流体噴射装置と、その流体を収容した流体容器を採用しても良い。微小量の液滴を吐出させる流体噴射ヘッド等を備える各種の流体噴射装置に流用可能である。なお、液滴とは、上記流体噴射装置から吐出される流体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう流体とは、流体噴射装置が噴射させることができるような材料であれ良い。
【００６８】
例えば、物質が液相であるときの状態のものであれば良く、粘性の高い又は低い液状態、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）のような流状態、また物質の一状態としての流体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散または混合されたものなどを含む。また、流体の代表的な例としては上記実施例の形態で説明したようなインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インクおよび油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種流体組成物を包含するものとする。
【００６９】
流体噴射装置の具体例としては、例えば液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散または溶解のかたちで含む流体を噴射する流体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する流体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる流体を噴射する流体噴射装置、捺染装置やマイクロディスペンサ等であってもよい。
【００７０】
さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する流体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する流体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する流体噴射装置を採用しても良い。そして、これらのうちいずれか一種の噴射装置および流体容器に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１実施形態のインクジェットプリンタの概略構成図。
【図２】第１実施形態の記録ヘッド周辺の要部平面図。
【図３】（ａ）記録ヘッドの概略構成を示す断面図、（ｂ）記録ヘッドのノズル形成面を示す平面図
【図４】インクジェットプリンタの電気的な構成を示すブロック図。
【図５】（ａ）記録用噴射パルス、（ｂ）フラッシング用噴射パルス
【図６】ノズル基板の変形例。
【図７】第２実施形態のインクジェットプリンタにおける記録ヘッドの概略構成を示す断面図。
【図８】第２実施形態におけるノズル形成面を示す平面図。
【符号の説明】
【００７２】
１００…インクジェットプリンタ、１３，４３…記録ヘッド、１７…第１ノズル、７７…第２ノズル、Ｌ１、Ｌ２，Ｌ２１，Ｌ２１…ノズル列、３１…圧力室、２５…圧電素子、２９…共通インク室（流体貯留室）、１２…記録紙（媒体）、７８，８０…液滴回収部、５８…制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルから流体を噴射させる流体噴射ヘッドにおいて、
圧力室と、
前記圧力室内に圧力変動を生じさせる圧電素子と、
前記圧力室にそれぞれ連通するとともに流路抵抗が互いに異なる第１ノズルおよび第２ノズルと、を備えた
ことを特徴とする流体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記第１ノズルのみが前記媒体に向けて前記流体を噴射する
ことを特徴とする請求項１記載の流体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記第２ノズルは、前記第１ノズルよりも流路抵抗が小さい
ことを特徴とする請求項１または２記載の流体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記第２ノズルは、前記第１ノズルよりも孔径が大きい
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記第２ノズルから噴射される前記流体を回収する流体回収部を備えている
ことを特徴とする請求項１〜４記載の流体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記流体回収部が、複数の前記第２ノズルからなるノズル列に沿って設けられている
ことを特徴とする請求項５記載の流体噴射ヘッド。
【請求項７】
複数の第２ノズルからなるノズル列が複数列形成されており、
前記流体回収部が、複数の前記ノズル列に共通である
ことを特徴とする請求項６記載の流体噴射ヘッド。
【請求項８】
隣り合う前記ノズル列に対応する前記圧力室の列間に前記流体回収部が設けられている
ことを特徴とする請求項７記載の流体噴射ヘッド。
【請求項９】
前記第１ノズルと前記第２ノズルとで前記流体の噴射方向が異なる
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項１０】
圧力室と、前記圧力室内に圧力変動を生じさせる圧電素子と、前記圧力室にそれぞれ連通するとともに流路抵抗が互いに異なる第１ノズルおよび第２ノズルと、を備えた流体噴射ヘッドと、
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルからの前記流体の噴射状態を制御する制御装置と、を備えた
ことを特徴とする流体噴射装置。
【請求項１１】
制御装置が、記録動作とフラッシング動作とで前記圧電素子に印加する電圧値を制御する
ことを特徴とする請求項１０記載の流体噴射装置。
【請求項１２】
流路抵抗が異なる第１ノズルおよび第２ノズルを複数有する流体噴射ヘッドを備えた流体噴射装置を用いた流体噴射方法であって、
記録時に前記第１ノズルおよび前記第２ノズルの両方から流体を噴射させ、
フラッシング時に前記第２ノズルのみから前記流体を噴射させる
ことを特徴とする流体噴射方法。
【請求項１】
ノズルから流体を噴射させる流体噴射ヘッドにおいて、
圧力室と、
前記圧力室内に圧力変動を生じさせる圧電素子と、
前記圧力室にそれぞれ連通するとともに流路抵抗が互いに異なる第１ノズルおよび第２ノズルと、を備えた
ことを特徴とする流体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記第１ノズルのみが前記媒体に向けて前記流体を噴射する
ことを特徴とする請求項１記載の流体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記第２ノズルは、前記第１ノズルよりも流路抵抗が小さい
ことを特徴とする請求項１または２記載の流体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記第２ノズルは、前記第１ノズルよりも孔径が大きい
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記第２ノズルから噴射される前記流体を回収する流体回収部を備えている
ことを特徴とする請求項１〜４記載の流体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記流体回収部が、複数の前記第２ノズルからなるノズル列に沿って設けられている
ことを特徴とする請求項５記載の流体噴射ヘッド。
【請求項７】
複数の第２ノズルからなるノズル列が複数列形成されており、
前記流体回収部が、複数の前記ノズル列に共通である
ことを特徴とする請求項６記載の流体噴射ヘッド。
【請求項８】
隣り合う前記ノズル列に対応する前記圧力室の列間に前記流体回収部が設けられている
ことを特徴とする請求項７記載の流体噴射ヘッド。
【請求項９】
前記第１ノズルと前記第２ノズルとで前記流体の噴射方向が異なる
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項１０】
圧力室と、前記圧力室内に圧力変動を生じさせる圧電素子と、前記圧力室にそれぞれ連通するとともに流路抵抗が互いに異なる第１ノズルおよび第２ノズルと、を備えた流体噴射ヘッドと、
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルからの前記流体の噴射状態を制御する制御装置と、を備えた
ことを特徴とする流体噴射装置。
【請求項１１】
制御装置が、記録動作とフラッシング動作とで前記圧電素子に印加する電圧値を制御する
ことを特徴とする請求項１０記載の流体噴射装置。
【請求項１２】
流路抵抗が異なる第１ノズルおよび第２ノズルを複数有する流体噴射ヘッドを備えた流体噴射装置を用いた流体噴射方法であって、
記録時に前記第１ノズルおよび前記第２ノズルの両方から流体を噴射させ、
フラッシング時に前記第２ノズルのみから前記流体を噴射させる
ことを特徴とする流体噴射方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１１５８７３（Ｐ２０１０−１１５８７３Ａ）
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９１０５８（Ｐ２００８−２９１０５８）
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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