液体吐出装置及び画像形成装置
【課題】簡易な構成によって液体の粘性の増加を抑える。
【解決手段】記録ヘッド３８は、圧力室５４のインクを加圧してノズル４０から外部に吐出させる振動板７６及び圧電素子７８と、圧力室５４へインクを供給する第１共通インク流路４８と、第１共通インク流路４８のインクを振動させる振動板７２及び圧電素子７４とを有している。制御ユニット１５によって圧電素子７４が駆動され、振動板７２が振動すると、第１共通インク流路４８のインクが振動して圧力波が伝播する。この圧力波によって、圧力室５４のインクが振動され攪拌されるので、インクの粘性の増加が発生しにくくなる。このように、個々の圧力室５４の振動を管理しなくても、第１共通インク流路４８の振動のみを管理すればよいので、記録ヘッド３８の構成が簡易な構成となる。
【解決手段】記録ヘッド３８は、圧力室５４のインクを加圧してノズル４０から外部に吐出させる振動板７６及び圧電素子７８と、圧力室５４へインクを供給する第１共通インク流路４８と、第１共通インク流路４８のインクを振動させる振動板７２及び圧電素子７４とを有している。制御ユニット１５によって圧電素子７４が駆動され、振動板７２が振動すると、第１共通インク流路４８のインクが振動して圧力波が伝播する。この圧力波によって、圧力室５４のインクが振動され攪拌されるので、インクの粘性の増加が発生しにくくなる。このように、個々の圧力室５４の振動を管理しなくても、第１共通インク流路４８の振動のみを管理すればよいので、記録ヘッド３８の構成が簡易な構成となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を吐出する液体吐出装置として、例えば、インクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッドがある。インクジェットヘッドでは、圧力室に貯留されたインクを圧電素子（ピエゾ素子）を用いて加圧して、ノズルから吐出させる。吐出によって減少したインクは、適宜インクタンクから圧力室へ補給される。このようなインクジェットヘッドの一例として、圧力室としての個別液室と共通液室とを有するものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のインクジェットヘッドでは、インクの吐出後に共通液室からインクが供給されるようになっている。
【特許文献１】特開平７−１５６４１７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、簡易な構成によって液体の粘性の増加を抑えられる液体吐出装置及び画像形成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の請求項１に係る液体吐出装置は、個別液室の液体を加圧して吐出口から吐出させる第１アクチュエータと、前記個別液室へ液体を供給する共通流路と、前記共通流路の液体を振動させる加振手段と、を有することを特徴としている。
【０００５】
本発明の請求項２に係る液体吐出装置は、前記加振手段が、前記吐出口から液体が吐出しない大きさで、前記共通流路の液体を振動させることを特徴としている。
【０００６】
本発明の請求項３に係る液体吐出装置は、前記加振手段が、前記共通流路に接する共通振動板と、前記共通振動板を振動させる第２アクチュエータと、を有することを特徴としている。
【０００７】
本発明の請求項４に係る液体吐出装置は、前記共通流路を液体の流れる方向に沿って仕切る壁体と、前記個別液室と反対側で前記壁体で仕切られた振動用共通流路と、前記振動用共通流路と各吐出口の近傍とをつなぐ連通路と、を有し、前記加振手段は、前記振動用共通流路の液体を振動させることを特徴としている。
【０００８】
本発明の請求項５に係る液体吐出装置は、前記加振手段は、液体の流れる方向に沿って前記共通流路を仕切る可変板と、前記個別液室と反対側で前記可変板で仕切られた空間に流体を供給して、前記可変板を変形させる流体供給手段と、を有することを特徴としている。
【０００９】
本発明の請求項６に係る液体吐出装置は、前記流体供給手段は、前記流体の温度を変化させる調温手段を備えることを特徴としている。
【００１０】
本発明の請求項７に係る液体吐出装置は、前記流体が、前記液体であることを特徴としている。
【００１１】
本発明の請求項８に係る液体吐出装置は、前記加振手段は、前記共通流路に液体を供給する液体供給室と、前記液体供給室に接する振動板と、前記振動板を振動させる第３アクチュエータと、を有することを特徴としている。
【００１２】
本発明の請求項９に係る液体吐出装置は、前記加振手段の振動数が、該加振手段の固有振動数であることを特徴としている。
【００１３】
本発明の請求項１０に係る画像形成装置は、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の液体吐出装置と、前記加振手段を駆動して前記個別液室内の液体を振動させながら、画像を形成するための画像情報に基づいて前記第１アクチュエータを駆動して媒体上に液体を吐出させる制御手段と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明は、個別液室毎の振動状態を管理する必要のない簡易な構成によって液体の粘性の増加を抑えられる。
【００１５】
請求項２の発明は、本構成を有していない場合と比較して、液体吐出手段の駆動に必要なエネルギーを低く抑えられる。
【００１６】
請求項３の発明は、簡易な構成によって液体を加振させることができる。
【００１７】
請求項４の発明は、本構成を有していない場合と比較して、吐出口が詰まりにくくなる。
【００１８】
請求項５の発明は、共通流路の液体を振動させることができる。
【００１９】
請求項６の発明は、本構成を有していない場合と比較して、液体の粘性を保持できる。
【００２０】
請求項７の発明は、吐出用の液体の他に流体を用意する必要がなくなる。
【００２１】
請求項８の発明は、複数の共通流路が設けられているときに、各共通流路の液体を一括して振動させることができる。
【００２２】
請求項９の発明は、本構成を有していない場合と比較して、加振手段が僅かなエネルギーで駆動されても、大きな振動を発生することができる。
【００２３】
請求項１０の発明は、本構成を有していない場合と比較して、液体の吐出不良による画像の乱れを抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の液体吐出装置及び画像形成装置の第１実施形態を図面に基づき説明する。図１には、画像形成装置としてのインクジェットプリンタ１０の概略構成が示されている。なお、本実施形態においては、記録媒体としての記録用紙Ｐの搬送方向を副走査方向（図１の矢印Ｓ方向）、副走査方向と直交する方向を主走査方向（図１の矢印Ｍ方向）とする。
【００２５】
インクジェットプリンタ１０は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各インクジェット記録ユニット１２を搭載するキャリッジ１４を備えている。キャリッジ１４の記録用紙Ｐの搬送方向上流側には、一対のブラケット１６が突設されており、ブラケット１６には、円形状の開口部１６Ａが設けられている。開口部１６Ａには、主走査方向に架設されたシャフト１８が挿通されている。
【００２６】
インクジェットプリンタ１０の主走査方向の両端部には、キャリッジ１４を移動させる主走査機構２０が設けられている。主走査機構２０は、駆動プーリー２２と従動プーリー２４が配設されており、駆動プーリー２２と従動プーリー２４には、タイミングベルト２６が巻回されている。タイミングベルト２６の一部には、キャリッジ１４が固定されている。これにより、キャリッジ１４は、主走査方向に往復移動可能となっている。
【００２７】
インクジェットプリンタ１０には、記録用紙Ｐを搬送して副走査方向への画像印刷（印字）を行う副走査機構３２が設けられている。副走査機構３２は、記録用紙Ｐを印字位置へ搬送する搬送ローラ２８と、印字された記録用紙Ｐを排出する排出ローラ３０とを備えている。また、副走査機構３２は、印字前の記録用紙Ｐを束にして収容する給紙トレイ３４から１枚ずつ給紙された記録用紙Ｐを、所定のピッチ或いは連続的に定速度で副走査方向へ搬送する。
【００２８】
また、キャリッジ１４の移動方向の一方端（駆動プーリー２２側）には、メンテナンスステーション３６が設けられている。メンテナンスステーション３６は、図示しないキャップ部材、吸引ポンプ、ダミージェット受け、クリーニング機構等を含んで構成されており、吸引回復動作、ダミージェット動作、クリニーニング動作等のメンテナンス動作を行う。
【００２９】
各色のインクジェット記録ユニット１２は、インク滴を吐出する記録ヘッド３８（図２参照）と、記録ヘッド３８へインクを供給するインクカートリッジ（図示せず）とが一体に構成されたものである。記録ヘッド３８の下面には、インク滴を吐出する複数のノズル４０(図３参照)が設けられており、ノズル４０と記録用紙Ｐが対峙するように、インクジェット記録ユニット１２がキャリッジ１４上に搭載されている。
【００３０】
インクジェットプリンタ１０の右側部には、画像形成のためにコンピュータ等（図示せず）から送信された画像情報（画像データ）に基づいて、キャリッジ１４の移動、インクジェット記録ユニット１２の駆動等を行い、記録用紙Ｐ上にインクを吐出させて画像形成させる制御ユニット１５が設けられている。
【００３１】
ここで、記録ヘッド３８（インクジェット記録ユニット１２）が、主走査機構２０によって主走査方向に移動しながら、記録用紙Ｐに対して、画像データに基づいて、ノズル４０から選択的にインク滴を吐出することにより、所定のバンド領域ＢＥに対して画像が形成（印字）される。
【００３２】
インクジェット記録ユニット１２の主走査方向の１回の移動が終了すると、記録用紙Ｐは、副走査機構３２によって副走査方向へ所定ピッチ搬送される。そして、再度インクジェット記録ユニット１２が主走査方向に移動しながら、次のバンド領域に対して画像を形成（印字）する。これを繰り返すことで、記録用紙Ｐには画像データに基づく全体画像が形成されることになる。
【００３３】
図２〜図４に示すように、インクジェット記録ユニット１２の記録ヘッド３８は、前述のインクカートリッジに接続された４箇所のインク供給部４２を有している。インク供給部４２には、該インク供給部４２から供給されたインクが充填される４本の第２共通インク流路４４がつなげられている。各第２共通インク流路４４には、５箇所の連通部４６を介して、第１共通インク流路４８がつなげられている。なお、矢印Ｆはインクの流れを表している。
【００３４】
第１共通インク流路４８は、インクジェット記録ユニット１２を平面視したとき、略長方形状となっており、各第１共通インク流路４８はそれぞれ平行に伸びている。また、各第１共通インク流路４８上には、各第１共通インク流路４８に向けて複数の開口部５０が設けられている。
【００３５】
開口部５０には、内側をインクが流通可能なインク供給路５２の一端がつなげられている。インク供給路５２の他端には、インク滴の吐出方向に平面視したときの形状が六角形であり、ノズル４０からインク滴を吐出させる圧力室５４がつなげられている。また、圧力室５４には、ノズル４０と圧力室５４とを連通させるノズル連通室５６がつなげられている。ここで、ノズル４０、ノズル連通室５６、圧力室５４、及びインク供給路５２によって、イジェクタ６０が構成されている。なお、インクジェット記録ユニット１２は、記録ヘッド３８全体を平面視すると、イジェクタ６０がマトリックス状に配置されている。
【００３６】
インクの吐出方向を垂直方向としたとき、垂直方向に平面視すると、第１共通インク流路４８、インク供給路５２、及び圧力室５４が重なるように配置されている。このような配置とすることで、第１共通インク流路４８、インク供給路５２、及び圧力室５４が、水平方向に対して高密度な配置となっている。
【００３７】
図４及び図５に示すように、記録ヘッド３８は、ノズル４０が形成されるノズルプレート５８と、ノズル連通室５６及び第１共通インク流路４８の壁部を形成する第１壁プレート６２及び第２壁プレート６４と、ノズル連通室５６及び開口部５０の壁部を形成するスループレート６６と、インク供給路５２の壁部を形成する供給路プレート６８と、圧力室５４の壁部が形成される圧力室プレート７０とを順番に積層して接合し、その後、ノズルプレート５８の表面に撥水コート膜を被覆すると共に、エキシマレーザにて複数のノズル４０が開けられることで形成される。なお、ノズルプレート５８の材質はポリイミドであり、第１壁プレート６２及び第２壁プレート６４、スループレート６６、供給路プレート６８の材質はＳＵＳである。
【００３８】
各第１壁プレート６２の下面には、各第１共通インク流路４８の下面側を塞ぐようにして、薄肉厚の鉄板等からなる振動板７２が取付けられている。振動板７２によって、第１共通インク流路４８の底面が形成されている。振動板７２の下面側には、制御ユニット１５（図１参照）によって駆動される圧電素子７４が接着されている。圧電素子に通電を行う基板の図示は省略している。
【００３９】
なお、制御ユニット１５には、圧電素子７４が圧電素子７４及び振動板７２からなる加振手段の固有振動数と等しい振動数で振動すると共に、振動板７２が共振によって大きく振動しても、ノズル４０からインクＬが吐出されない大きさの電圧出力を行うように、予め電圧出力のパラメータが設定されている。この出力値は、予め実験等により設定されるものである。
【００４０】
一方、圧力室プレート７０の上面部には、圧力室５４の上面を塞ぐ薄肉厚の鉄板等からなる振動板７６が取付けられている。振動板７６の上面側には、制御ユニット１５（図１参照）によって駆動される圧電素子７８が接着されている。圧電素子７８上には、ボール半田８０を介して駆動基板８２が接続されている。制御ユニット１５から圧電素子７８への電圧出力量は、ノズル４０からインクＬが吐出される大きさとなっている。
【００４１】
次に、本発明の第１実施形態の作用について説明する。
【００４２】
図２及び図５に示すように、インク供給部４２からインク（Ｌ）が導入され、第２共通インク流路４４に充填される。第２共通インク流路４４に充填後、インクＬは、各連通部４６から各第１共通インク流路４８に充填されていく。第１共通インク流路４８に充填された後、図４（ｂ）の矢印Ｆのように、開口部５０からインク供給路５２を通って各圧力室５４とノズル連通室５６とにインクＬが充填され、ノズル４０において表面が圧力室５４側に僅かにへこんだメニスカスを形成する。
【００４３】
続いて、図６（ａ）に示すように、インクＬが充填された状態で、制御ユニット１５（図１参照）が圧電素子７４に通電すると、圧電素子７４が歪む。ここで、制御ユニット１５から圧電素子７４への電圧出力の設定値は、圧力室５４内のインクＬに所定の振動を与えるものの、ノズル４０からインクが吐出しない程度のエネルギー（振幅）を有する電圧出力値となっている。
【００４４】
制御ユニット１５が、このような振幅のパルス波形で電圧出力を行うと、圧電素子７４の歪み状態が変化し、振動板７２が振動する。振動板７２の振動によって、インクＬに圧力波Ａが発生し、圧力波Ａは、第１共通インク流路４８からインク供給路５２を通って圧力室５４及びノズル連通室５６に伝播する。
【００４５】
ここで、ノズル４０のインクＬは外気に触れており、特に乾燥した環境下においては、水分が蒸発していくなどして粘性が増加する可能性がある。しかし、本発明では、圧力波Ａの伝播により、第１共通インク流路４８、インク供給路５２、圧力室５４、及びノズル連通室５６のインクＬが振動され攪拌されるため、ノズル４０近傍のインクＬが攪拌されて循環し、粘性の増加が抑えられる。これにより、ノズル４０の詰まりが抑えられる。
【００４６】
なお、圧電素子７４は、ノズル４０からインクＬが吐出しない大きさの振幅で振動しているため、圧電素子７４の振動のみではノズル４０からインクＬが吐出することはない。また、振動板７２が共振するため、圧電素子７４に供給される電圧出力は、必要最小限の出力となっている。
【００４７】
続いて、制御ユニット１５が、駆動基板８２を介して圧電素子７８にパルス波形状の電圧を出力して駆動すると、振動板７６が振動して、圧力室５４内のインクＬに圧力波Ｂが発生する。この圧力波Ｂの圧力によって、ノズル４０からインク（滴）Ｌが吐出され、図示しない記録用紙Ｐ上に画像が形成される。なお、圧電素子７４の駆動が継続して行われているときは、既に圧力室５４内のインクＬに、ノズル４０から吐出しないぎりぎりの大きさの圧力が作用している。このため、制御ユニット１５は、圧電素子７８のみを単独駆動するときより低い電圧を圧電素子７８へ出力するだけで、インクＬの吐出を行える。
【００４８】
次に、本発明の液体吐出装置及び画像形成装置の第２実施形態を図面に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部品には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【００４９】
図７（ａ）には、インクジェット記録ユニット１２（図１参照）の記録ヘッド３８（図２参照）に換えて設けられた記録ヘッド９０の断面構造が示されている。記録ヘッド９０は、記録ヘッド３８の第１壁プレート６２に換えて、下側から下プレート８３、中プレート８４、上プレート８６が用いられており、これらが積層された３層構造となっている。
【００５０】
上プレート８６と第２壁プレート６４の間には、インクの流れる方向に沿って、ＳＵＳ等の金属製の隔壁プレート８８が設けられている。隔壁プレート８８は、予め、ほとんど振動しない厚さに設定されている。隔壁プレート８８によって、第１共通インク流路４８は、供給用インク流路４８Ａと、攪拌用インク流路４８Ｂに仕切られている。
【００５１】
なお、供給用インク流路４８Ａと攪拌用インク流路４８Ｂは、連通部４６（図２参照）の位置では隔壁プレート８８が設けられていない。これにより、連通部４６では、供給用インク流路４８Ａと攪拌用インク流路４８Ｂが合流して第１共通インク流路４８となっており、連通部４６を介してそれぞれにインクが供給されるようになっている。
【００５２】
攪拌用インク流路４８Ｂにおけるノズル４０側の壁部では、中プレート８４が中抜きされており、インク流路９２が形成されている。インク流路９２によって、攪拌用インク流路４８Ｂと、ノズル連通室５６とが連通している。また、連通部４６を介して供給用インク流路４８Ａに供給されたインクは、矢印Ｃのように、インク供給路５２を通って圧力室５４内に供給される。
【００５３】
次に、本発明の第２実施形態の作用について説明する。
【００５４】
図７（ｂ）に示すように、インクＬが充填された状態で、制御ユニット１５（図１参照）が圧電素子７４に通電すると、圧電素子７４が歪む。ここで、制御ユニット１５から圧電素子７４への電圧出力の設定値は、圧力室５４内のインクＬに所定の振動を与えるものの、ノズル４０からインクが吐出しない程度のエネルギー（振幅）を有する電圧出力値となっている。
【００５５】
制御ユニット１５が、このような振幅のパルス波形で電圧出力を行うと、圧電素子７４の歪み状態が変化し、振動板７２が振動する。振動板７２の振動によって、インクＬに圧力波Ｄが発生し、圧力波Ｄは、攪拌用インク流路４８Ｂからインク流路９２を通ってノズル連通室５６に伝播する。
【００５６】
ここで、ノズル４０のインクＬは外気に触れており、特に乾燥した環境下においては、水分が蒸発していくなどして粘性が増加する可能性がある。しかし、本発明では、圧力波Ｄの伝播により、攪拌用インク流路４８Ｂからインク流路９２を介して、ノズル連通室５６のインクＬが振動され攪拌されるため、特にノズル４０近傍のインクＬが攪拌されて循環し、粘性の増加が抑えられる。これにより、ノズル４０の詰まりが抑えられる。なお、圧電素子７４は、ノズル４０からインクＬが吐出しない大きさの振幅で振動しているため、圧電素子７４の振動のみではノズル４０からインクＬが吐出することはない。
【００５７】
続いて、図７（ｃ）に示すように、制御ユニット１５（図１参照）が、駆動基板８２を介して圧電素子７８にパルス波形状の電圧を出力して駆動すると、振動板７６が振動して、圧力室５４内のインクＬに圧力波Ｂが発生する。この圧力波Ｂの圧力によって、ノズル４０からインク（滴）Ｌが吐出され、図示しない記録用紙Ｐ上に画像が形成される。
【００５８】
次に、本発明の液体吐出装置及び画像形成装置の第３実施形態を図面に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部品には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【００５９】
図８（ａ）には、インクジェット記録ユニット１２（図１参照）の記録ヘッド３８（図２参照）に換えて設けられた記録ヘッド１００の断面構造が示されている。記録ヘッド１００は、記録ヘッド３８の振動板７２及び圧電素子７４に換えて、ノズルプレート５８が取付けられている。
【００６０】
また、記録ヘッド１００は、第１壁プレート６２と第２壁プレート６４の間に、薄肉厚のＳＵＳ等の金属からなる振動板１０４が設けられている。第１共通インク流路４８は、振動板１０４によって、供給用インク流路４８Ｃと振動用インク流路４８Ｄに仕切られている。なお、供給用インク流路４８Ｃと振動用インク流路４８Ｄは、連通部４６（図２参照）の位置においても振動板１０４が設けられている。これにより、連通部４６では、供給用インク流路４８Ｃのみにインクが供給されるようになっている。連通部４６を介して供給用インク流路４８Ｃに供給されたインクは、矢印Ｃのように、インク供給路５２を通って圧力室５４内に供給される。
【００６１】
一方、振動用インク流路４８ＤにおけるインクＬの流れる方向（紙面手前から奥に向かう方向）には、対向配置された一組の壁部が設けられており、それぞれの壁部には、振動用インク流路４８Ｄの断面積よりも小さい開口面積の開口部１０６Ａ、１０６Ｂが形成されている。開口部１０６Ａ、１０６Ｂには、それぞれインク流路１１４、１１６の一端が接続されている。インク流路１１４、１１６の他端には、インク供給ユニット１１２が接続されており、振動用インク流路４８Ｄとインク供給ユニット１１２の間で、インクの循環路が形成されている。
【００６２】
インク供給ユニット１１２は、振動用インク流路４８Ｄにインクを供給するインク供給部１０８と、インクを循環させる循環ポンプ１１０とで構成されている。
【００６３】
インク供給部１０８は、箱状の筐体１１８を有しており、筐体１１８の内部には、インクが充填された圧力室１２０が形成されている。圧力室１２０の対向する壁部には、開口部１２２、１２４が形成されており、開口部１２２とインク流路１１４、開口部１２４とインク流路１１６がそれぞれつながっている。
【００６４】
また、インク供給部１０８は、筐体１１８の上面、即ち圧力室１２０の上面が開放された構造となっており、開放された圧力室１２０の上面を覆うようにして、薄厚のＳＵＳ等の金属からなる振動板１２６が取付けられている。振動板１２６によって、圧力室１２０が密閉される。振動板１２６の上面には、制御ユニット１５（図１参照）によって電圧供給されて駆動される圧電素子１２８が接着されている。
【００６５】
圧電素子１２８は、圧電素子１２８及び振動板１２６からなる加振手段の固有振動数と等しい振動数で振動すると共に、振動板１２６が共振によって大きく振動しても、ノズル４０からインクＬが吐出されない大きさの電圧出力を行うように、予め電圧出力のパラメータが設定されている。
【００６６】
圧力室１２０の内壁面の底側には、制御ユニット１５によって駆動され発熱する面状のヒータ１３０が設けられている。なお、インク流路１１４の内壁面には、図示しない温度センサが設けられており、この温度センサで検知された温度に基づいて、制御ユニット１５が、ヒータ１３０のＯＮ、ＯＦＦを行う。
【００６７】
一方、循環ポンプ１１０は、インク供給部１０８の圧力室１２０と連通している。ここで、制御ユニット１５によって循環ポンプ１１０が駆動されることにより、圧力室１２０からインク流路１１４を通って振動用インク流路４８Ｄにインクが供給されるようになっている。振動用インク流路４８Ｄ内のインクは、循環ポンプ１１０の駆動によってインク流路１１６へ送出され、循環ポンプ１１０を経由して再び圧力室１２０に送られる。このようにして、インクの循環路が形成されている。
【００６８】
次に、本発明の第３実施形態の作用について説明する。
【００６９】
図８（ｂ）に示すように、インクＬが充填された状態で、制御ユニット１５（図１参照）が圧電素子１２８に通電すると、圧電素子１２８が歪んで振動板１２６が振動する。振動板１２６の振動によって、圧力室１２０内のインクＬに圧力波Ｅが発生し、圧力波Ｅは、インク流路１１４から振動用インク流路４８Ｄに伝播する。振動用インク流路４８Ｄでは、インクＬが振動することにより、薄肉厚の振動板１０４が振動する。
【００７０】
振動板１０４の振動により、供給用インク流路４８Ｃでは、圧力波Ｆが発生する。圧力波Ｆは、供給用インク流路４８Ｃからインク供給路５２を通って圧力室５４及びノズル連通室５６のインクＬに伝播する。圧力波Ｆの伝播により、供給用インク流路４８Ｃからインク供給路５２を介して、ノズル連通室５６のインクＬが振動され攪拌されるため、特にノズル４０近傍のインクＬが攪拌されて循環し、粘性の増加が抑えられる。これにより、ノズル４０の詰まりが抑えられる。なお、圧電素子１２８は、ノズル４０からインクＬが吐出しない大きさの振幅で振動しているため、圧電素子１２８の振動のみではノズル４０からインクＬが吐出することはない。
【００７１】
ここで、インク流路１１４に設けられた温度センサ（図示せず）がインクＬの温度を検知して、所定の温度よりも低いとき、制御ユニット１５がヒータ１３０を駆動し、インクＬの温度を上昇させる。温度が上昇したインクＬは、制御ユニット１５が循環ポンプ１１０を駆動することにより、前述の循環路を循環して、振動板１０４を温める。温められた振動板１０４から供給用インク流路４８Ｃ内のインクＬに放熱が行われ、徐々にノズル４０までのインクＬが温められる。
【００７２】
寒冷地における一般的なインクジェットプリンタの使用では、外気温が低いため、インクの温度が所定の粘性を保持できる温度よりも低くなり、粘性が増加してノズルが詰まることがある。しかし、本発明では、ヒータ１３０によって、最終的にノズル４０までのインクＬが温められるので、外気温の低下によるインクＬの粘性増加を抑えられる。
【００７３】
続いて、制御ユニット１５（図１参照）が、圧電素子７８を駆動して振動板７６が振動し、圧力室５４内のインクＬに圧力波Ｂが発生する。この圧力波Ｂの圧力によって、ノズル４０からインク（滴）Ｌが吐出され、図示しない記録用紙Ｐ上に画像が形成される。
【００７４】
次に、本発明の液体吐出装置及び画像形成装置の第４実施形態を図面に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部品には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【００７５】
図９（ａ）には、インクジェット記録ユニット１２（図１参照）の記録ヘッド３８（図２参照）に換えて設けられた記録ヘッド１４０の一部（第２共通インク流路４４付近）が示されている。
【００７６】
記録ヘッド１４０は、第２共通インク流路４４の底面側の内壁面に取付けられた薄肉厚のＳＵＳ等の金属からなる振動板１４２と、振動板１４２の底面に接着され、制御ユニット１５（図１参照）によって駆動される圧電素子１４４とを有している。
【００７７】
圧電素子１４４は、圧電素子１４４及び振動板１４２からなる加振手段の固有振動数と等しい振動数で振動すると共に、振動板１４２が共振によって大きく振動しても、各ノズル４０からインクＬが吐出されない大きさの電圧出力を行うように、予め電圧出力のパラメータが設定されている。
【００７８】
次に、本発明の第４実施形態の作用について説明する。
【００７９】
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、インクＬが充填された状態で、制御ユニット１５（図１参照）が圧電素子１４４に通電すると、振動板１４２が振動する。振動板１４２の振動によって、第２共通インク流路４４内のインクＬに圧力波Ｇが発生する。
【００８０】
圧力波Ｇは、第２共通インク流路４４から第１共通インク流路４８を通って、個々のイジェクタ６０（図２参照）の圧力室５４及びノズル連通室５６のインクＬに伝播する。圧力波Ｇの伝播により、ノズル連通室５６まで流路のインクＬが振動され攪拌されるため、インクＬが循環して粘性の増加が抑えられる。これにより、ノズル４０の詰まりが抑えられる。
【００８１】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
【００８２】
第１共通インク流路４８に相当する場所に個室を形成し、この個室に配管を接続して、さらに各個室からの配管を共通インク流路に接続して、共通インク流路内のインクを加振手段で振動させるようにしてもよい。
【００８３】
ノズル４０は、一列に並ぶものだけでなく、千鳥配置されるものであってもよい。振動用インク流路４８Ｄに充填される流体は、インク以外に、空気、水、油、その他の圧力伝達可能な物質を用いることができる。振動板７２は、第１共通インク流路４８の底面側だけでなく、側面に取付けられていてもよい。ヒータ１３０だけでなく、ヒートシンク又は冷却ファンを用いて、温度上昇したインクの温度を低下させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る記録ヘッドを備えたインクジェットプリンタの斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る記録ヘッドの構成を示した模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る記録ヘッドの一部を拡大した部分図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る記録ヘッドの断面斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る記録ヘッドにおける圧力波の伝播状態を示す説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る記録ヘッドの構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０ インクジェットプリンタ（画像形成装置）
１５ 制御ユニット（制御手段）
３８ 記録ヘッド（液体吐出装置）
４０ ノズル（吐出口）
４４ 第２共通インク流路（液体供給室）
４８ 第１共通インク流路（共通流路）
４８Ａ 供給用インク流路（共通流路）
４８Ｂ 攪拌用インク流路（振動用共通流路）
４８Ｃ 供給用インク流路（共通流路）
４８Ｄ 振動用インク流路（共通流路）
５４ 圧力室（個別液室）
７２ 振動板（加振手段、共通振動板）
７４ 圧電素子（加振手段、第２アクチュエータ）
７６ 振動板（第１アクチュエータ）
７８ 圧電素子（第１アクチュエータ）
８８ 隔壁プレート（壁体）
９２ インク流路（連通路）
９０ 記録ヘッド（液体吐出装置）
１００ 記録ヘッド（液体吐出装置）
１０４ 振動板（可変板）
１１２ インク供給ユニット（流体供給手段）
１２６ 振動板（加振手段）
１２８ 圧電素子（加振手段）
１３０ ヒータ（調温手段）
１４０ 記録ヘッド（液体吐出装置）
１４２ 振動板（振動板）
１４４ 圧電素子（第３アクチュエータ）
Ｌ インク（液体）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を吐出する液体吐出装置として、例えば、インクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッドがある。インクジェットヘッドでは、圧力室に貯留されたインクを圧電素子（ピエゾ素子）を用いて加圧して、ノズルから吐出させる。吐出によって減少したインクは、適宜インクタンクから圧力室へ補給される。このようなインクジェットヘッドの一例として、圧力室としての個別液室と共通液室とを有するものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のインクジェットヘッドでは、インクの吐出後に共通液室からインクが供給されるようになっている。
【特許文献１】特開平７−１５６４１７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、簡易な構成によって液体の粘性の増加を抑えられる液体吐出装置及び画像形成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の請求項１に係る液体吐出装置は、個別液室の液体を加圧して吐出口から吐出させる第１アクチュエータと、前記個別液室へ液体を供給する共通流路と、前記共通流路の液体を振動させる加振手段と、を有することを特徴としている。
【０００５】
本発明の請求項２に係る液体吐出装置は、前記加振手段が、前記吐出口から液体が吐出しない大きさで、前記共通流路の液体を振動させることを特徴としている。
【０００６】
本発明の請求項３に係る液体吐出装置は、前記加振手段が、前記共通流路に接する共通振動板と、前記共通振動板を振動させる第２アクチュエータと、を有することを特徴としている。
【０００７】
本発明の請求項４に係る液体吐出装置は、前記共通流路を液体の流れる方向に沿って仕切る壁体と、前記個別液室と反対側で前記壁体で仕切られた振動用共通流路と、前記振動用共通流路と各吐出口の近傍とをつなぐ連通路と、を有し、前記加振手段は、前記振動用共通流路の液体を振動させることを特徴としている。
【０００８】
本発明の請求項５に係る液体吐出装置は、前記加振手段は、液体の流れる方向に沿って前記共通流路を仕切る可変板と、前記個別液室と反対側で前記可変板で仕切られた空間に流体を供給して、前記可変板を変形させる流体供給手段と、を有することを特徴としている。
【０００９】
本発明の請求項６に係る液体吐出装置は、前記流体供給手段は、前記流体の温度を変化させる調温手段を備えることを特徴としている。
【００１０】
本発明の請求項７に係る液体吐出装置は、前記流体が、前記液体であることを特徴としている。
【００１１】
本発明の請求項８に係る液体吐出装置は、前記加振手段は、前記共通流路に液体を供給する液体供給室と、前記液体供給室に接する振動板と、前記振動板を振動させる第３アクチュエータと、を有することを特徴としている。
【００１２】
本発明の請求項９に係る液体吐出装置は、前記加振手段の振動数が、該加振手段の固有振動数であることを特徴としている。
【００１３】
本発明の請求項１０に係る画像形成装置は、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の液体吐出装置と、前記加振手段を駆動して前記個別液室内の液体を振動させながら、画像を形成するための画像情報に基づいて前記第１アクチュエータを駆動して媒体上に液体を吐出させる制御手段と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明は、個別液室毎の振動状態を管理する必要のない簡易な構成によって液体の粘性の増加を抑えられる。
【００１５】
請求項２の発明は、本構成を有していない場合と比較して、液体吐出手段の駆動に必要なエネルギーを低く抑えられる。
【００１６】
請求項３の発明は、簡易な構成によって液体を加振させることができる。
【００１７】
請求項４の発明は、本構成を有していない場合と比較して、吐出口が詰まりにくくなる。
【００１８】
請求項５の発明は、共通流路の液体を振動させることができる。
【００１９】
請求項６の発明は、本構成を有していない場合と比較して、液体の粘性を保持できる。
【００２０】
請求項７の発明は、吐出用の液体の他に流体を用意する必要がなくなる。
【００２１】
請求項８の発明は、複数の共通流路が設けられているときに、各共通流路の液体を一括して振動させることができる。
【００２２】
請求項９の発明は、本構成を有していない場合と比較して、加振手段が僅かなエネルギーで駆動されても、大きな振動を発生することができる。
【００２３】
請求項１０の発明は、本構成を有していない場合と比較して、液体の吐出不良による画像の乱れを抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の液体吐出装置及び画像形成装置の第１実施形態を図面に基づき説明する。図１には、画像形成装置としてのインクジェットプリンタ１０の概略構成が示されている。なお、本実施形態においては、記録媒体としての記録用紙Ｐの搬送方向を副走査方向（図１の矢印Ｓ方向）、副走査方向と直交する方向を主走査方向（図１の矢印Ｍ方向）とする。
【００２５】
インクジェットプリンタ１０は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各インクジェット記録ユニット１２を搭載するキャリッジ１４を備えている。キャリッジ１４の記録用紙Ｐの搬送方向上流側には、一対のブラケット１６が突設されており、ブラケット１６には、円形状の開口部１６Ａが設けられている。開口部１６Ａには、主走査方向に架設されたシャフト１８が挿通されている。
【００２６】
インクジェットプリンタ１０の主走査方向の両端部には、キャリッジ１４を移動させる主走査機構２０が設けられている。主走査機構２０は、駆動プーリー２２と従動プーリー２４が配設されており、駆動プーリー２２と従動プーリー２４には、タイミングベルト２６が巻回されている。タイミングベルト２６の一部には、キャリッジ１４が固定されている。これにより、キャリッジ１４は、主走査方向に往復移動可能となっている。
【００２７】
インクジェットプリンタ１０には、記録用紙Ｐを搬送して副走査方向への画像印刷（印字）を行う副走査機構３２が設けられている。副走査機構３２は、記録用紙Ｐを印字位置へ搬送する搬送ローラ２８と、印字された記録用紙Ｐを排出する排出ローラ３０とを備えている。また、副走査機構３２は、印字前の記録用紙Ｐを束にして収容する給紙トレイ３４から１枚ずつ給紙された記録用紙Ｐを、所定のピッチ或いは連続的に定速度で副走査方向へ搬送する。
【００２８】
また、キャリッジ１４の移動方向の一方端（駆動プーリー２２側）には、メンテナンスステーション３６が設けられている。メンテナンスステーション３６は、図示しないキャップ部材、吸引ポンプ、ダミージェット受け、クリーニング機構等を含んで構成されており、吸引回復動作、ダミージェット動作、クリニーニング動作等のメンテナンス動作を行う。
【００２９】
各色のインクジェット記録ユニット１２は、インク滴を吐出する記録ヘッド３８（図２参照）と、記録ヘッド３８へインクを供給するインクカートリッジ（図示せず）とが一体に構成されたものである。記録ヘッド３８の下面には、インク滴を吐出する複数のノズル４０(図３参照)が設けられており、ノズル４０と記録用紙Ｐが対峙するように、インクジェット記録ユニット１２がキャリッジ１４上に搭載されている。
【００３０】
インクジェットプリンタ１０の右側部には、画像形成のためにコンピュータ等（図示せず）から送信された画像情報（画像データ）に基づいて、キャリッジ１４の移動、インクジェット記録ユニット１２の駆動等を行い、記録用紙Ｐ上にインクを吐出させて画像形成させる制御ユニット１５が設けられている。
【００３１】
ここで、記録ヘッド３８（インクジェット記録ユニット１２）が、主走査機構２０によって主走査方向に移動しながら、記録用紙Ｐに対して、画像データに基づいて、ノズル４０から選択的にインク滴を吐出することにより、所定のバンド領域ＢＥに対して画像が形成（印字）される。
【００３２】
インクジェット記録ユニット１２の主走査方向の１回の移動が終了すると、記録用紙Ｐは、副走査機構３２によって副走査方向へ所定ピッチ搬送される。そして、再度インクジェット記録ユニット１２が主走査方向に移動しながら、次のバンド領域に対して画像を形成（印字）する。これを繰り返すことで、記録用紙Ｐには画像データに基づく全体画像が形成されることになる。
【００３３】
図２〜図４に示すように、インクジェット記録ユニット１２の記録ヘッド３８は、前述のインクカートリッジに接続された４箇所のインク供給部４２を有している。インク供給部４２には、該インク供給部４２から供給されたインクが充填される４本の第２共通インク流路４４がつなげられている。各第２共通インク流路４４には、５箇所の連通部４６を介して、第１共通インク流路４８がつなげられている。なお、矢印Ｆはインクの流れを表している。
【００３４】
第１共通インク流路４８は、インクジェット記録ユニット１２を平面視したとき、略長方形状となっており、各第１共通インク流路４８はそれぞれ平行に伸びている。また、各第１共通インク流路４８上には、各第１共通インク流路４８に向けて複数の開口部５０が設けられている。
【００３５】
開口部５０には、内側をインクが流通可能なインク供給路５２の一端がつなげられている。インク供給路５２の他端には、インク滴の吐出方向に平面視したときの形状が六角形であり、ノズル４０からインク滴を吐出させる圧力室５４がつなげられている。また、圧力室５４には、ノズル４０と圧力室５４とを連通させるノズル連通室５６がつなげられている。ここで、ノズル４０、ノズル連通室５６、圧力室５４、及びインク供給路５２によって、イジェクタ６０が構成されている。なお、インクジェット記録ユニット１２は、記録ヘッド３８全体を平面視すると、イジェクタ６０がマトリックス状に配置されている。
【００３６】
インクの吐出方向を垂直方向としたとき、垂直方向に平面視すると、第１共通インク流路４８、インク供給路５２、及び圧力室５４が重なるように配置されている。このような配置とすることで、第１共通インク流路４８、インク供給路５２、及び圧力室５４が、水平方向に対して高密度な配置となっている。
【００３７】
図４及び図５に示すように、記録ヘッド３８は、ノズル４０が形成されるノズルプレート５８と、ノズル連通室５６及び第１共通インク流路４８の壁部を形成する第１壁プレート６２及び第２壁プレート６４と、ノズル連通室５６及び開口部５０の壁部を形成するスループレート６６と、インク供給路５２の壁部を形成する供給路プレート６８と、圧力室５４の壁部が形成される圧力室プレート７０とを順番に積層して接合し、その後、ノズルプレート５８の表面に撥水コート膜を被覆すると共に、エキシマレーザにて複数のノズル４０が開けられることで形成される。なお、ノズルプレート５８の材質はポリイミドであり、第１壁プレート６２及び第２壁プレート６４、スループレート６６、供給路プレート６８の材質はＳＵＳである。
【００３８】
各第１壁プレート６２の下面には、各第１共通インク流路４８の下面側を塞ぐようにして、薄肉厚の鉄板等からなる振動板７２が取付けられている。振動板７２によって、第１共通インク流路４８の底面が形成されている。振動板７２の下面側には、制御ユニット１５（図１参照）によって駆動される圧電素子７４が接着されている。圧電素子に通電を行う基板の図示は省略している。
【００３９】
なお、制御ユニット１５には、圧電素子７４が圧電素子７４及び振動板７２からなる加振手段の固有振動数と等しい振動数で振動すると共に、振動板７２が共振によって大きく振動しても、ノズル４０からインクＬが吐出されない大きさの電圧出力を行うように、予め電圧出力のパラメータが設定されている。この出力値は、予め実験等により設定されるものである。
【００４０】
一方、圧力室プレート７０の上面部には、圧力室５４の上面を塞ぐ薄肉厚の鉄板等からなる振動板７６が取付けられている。振動板７６の上面側には、制御ユニット１５（図１参照）によって駆動される圧電素子７８が接着されている。圧電素子７８上には、ボール半田８０を介して駆動基板８２が接続されている。制御ユニット１５から圧電素子７８への電圧出力量は、ノズル４０からインクＬが吐出される大きさとなっている。
【００４１】
次に、本発明の第１実施形態の作用について説明する。
【００４２】
図２及び図５に示すように、インク供給部４２からインク（Ｌ）が導入され、第２共通インク流路４４に充填される。第２共通インク流路４４に充填後、インクＬは、各連通部４６から各第１共通インク流路４８に充填されていく。第１共通インク流路４８に充填された後、図４（ｂ）の矢印Ｆのように、開口部５０からインク供給路５２を通って各圧力室５４とノズル連通室５６とにインクＬが充填され、ノズル４０において表面が圧力室５４側に僅かにへこんだメニスカスを形成する。
【００４３】
続いて、図６（ａ）に示すように、インクＬが充填された状態で、制御ユニット１５（図１参照）が圧電素子７４に通電すると、圧電素子７４が歪む。ここで、制御ユニット１５から圧電素子７４への電圧出力の設定値は、圧力室５４内のインクＬに所定の振動を与えるものの、ノズル４０からインクが吐出しない程度のエネルギー（振幅）を有する電圧出力値となっている。
【００４４】
制御ユニット１５が、このような振幅のパルス波形で電圧出力を行うと、圧電素子７４の歪み状態が変化し、振動板７２が振動する。振動板７２の振動によって、インクＬに圧力波Ａが発生し、圧力波Ａは、第１共通インク流路４８からインク供給路５２を通って圧力室５４及びノズル連通室５６に伝播する。
【００４５】
ここで、ノズル４０のインクＬは外気に触れており、特に乾燥した環境下においては、水分が蒸発していくなどして粘性が増加する可能性がある。しかし、本発明では、圧力波Ａの伝播により、第１共通インク流路４８、インク供給路５２、圧力室５４、及びノズル連通室５６のインクＬが振動され攪拌されるため、ノズル４０近傍のインクＬが攪拌されて循環し、粘性の増加が抑えられる。これにより、ノズル４０の詰まりが抑えられる。
【００４６】
なお、圧電素子７４は、ノズル４０からインクＬが吐出しない大きさの振幅で振動しているため、圧電素子７４の振動のみではノズル４０からインクＬが吐出することはない。また、振動板７２が共振するため、圧電素子７４に供給される電圧出力は、必要最小限の出力となっている。
【００４７】
続いて、制御ユニット１５が、駆動基板８２を介して圧電素子７８にパルス波形状の電圧を出力して駆動すると、振動板７６が振動して、圧力室５４内のインクＬに圧力波Ｂが発生する。この圧力波Ｂの圧力によって、ノズル４０からインク（滴）Ｌが吐出され、図示しない記録用紙Ｐ上に画像が形成される。なお、圧電素子７４の駆動が継続して行われているときは、既に圧力室５４内のインクＬに、ノズル４０から吐出しないぎりぎりの大きさの圧力が作用している。このため、制御ユニット１５は、圧電素子７８のみを単独駆動するときより低い電圧を圧電素子７８へ出力するだけで、インクＬの吐出を行える。
【００４８】
次に、本発明の液体吐出装置及び画像形成装置の第２実施形態を図面に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部品には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【００４９】
図７（ａ）には、インクジェット記録ユニット１２（図１参照）の記録ヘッド３８（図２参照）に換えて設けられた記録ヘッド９０の断面構造が示されている。記録ヘッド９０は、記録ヘッド３８の第１壁プレート６２に換えて、下側から下プレート８３、中プレート８４、上プレート８６が用いられており、これらが積層された３層構造となっている。
【００５０】
上プレート８６と第２壁プレート６４の間には、インクの流れる方向に沿って、ＳＵＳ等の金属製の隔壁プレート８８が設けられている。隔壁プレート８８は、予め、ほとんど振動しない厚さに設定されている。隔壁プレート８８によって、第１共通インク流路４８は、供給用インク流路４８Ａと、攪拌用インク流路４８Ｂに仕切られている。
【００５１】
なお、供給用インク流路４８Ａと攪拌用インク流路４８Ｂは、連通部４６（図２参照）の位置では隔壁プレート８８が設けられていない。これにより、連通部４６では、供給用インク流路４８Ａと攪拌用インク流路４８Ｂが合流して第１共通インク流路４８となっており、連通部４６を介してそれぞれにインクが供給されるようになっている。
【００５２】
攪拌用インク流路４８Ｂにおけるノズル４０側の壁部では、中プレート８４が中抜きされており、インク流路９２が形成されている。インク流路９２によって、攪拌用インク流路４８Ｂと、ノズル連通室５６とが連通している。また、連通部４６を介して供給用インク流路４８Ａに供給されたインクは、矢印Ｃのように、インク供給路５２を通って圧力室５４内に供給される。
【００５３】
次に、本発明の第２実施形態の作用について説明する。
【００５４】
図７（ｂ）に示すように、インクＬが充填された状態で、制御ユニット１５（図１参照）が圧電素子７４に通電すると、圧電素子７４が歪む。ここで、制御ユニット１５から圧電素子７４への電圧出力の設定値は、圧力室５４内のインクＬに所定の振動を与えるものの、ノズル４０からインクが吐出しない程度のエネルギー（振幅）を有する電圧出力値となっている。
【００５５】
制御ユニット１５が、このような振幅のパルス波形で電圧出力を行うと、圧電素子７４の歪み状態が変化し、振動板７２が振動する。振動板７２の振動によって、インクＬに圧力波Ｄが発生し、圧力波Ｄは、攪拌用インク流路４８Ｂからインク流路９２を通ってノズル連通室５６に伝播する。
【００５６】
ここで、ノズル４０のインクＬは外気に触れており、特に乾燥した環境下においては、水分が蒸発していくなどして粘性が増加する可能性がある。しかし、本発明では、圧力波Ｄの伝播により、攪拌用インク流路４８Ｂからインク流路９２を介して、ノズル連通室５６のインクＬが振動され攪拌されるため、特にノズル４０近傍のインクＬが攪拌されて循環し、粘性の増加が抑えられる。これにより、ノズル４０の詰まりが抑えられる。なお、圧電素子７４は、ノズル４０からインクＬが吐出しない大きさの振幅で振動しているため、圧電素子７４の振動のみではノズル４０からインクＬが吐出することはない。
【００５７】
続いて、図７（ｃ）に示すように、制御ユニット１５（図１参照）が、駆動基板８２を介して圧電素子７８にパルス波形状の電圧を出力して駆動すると、振動板７６が振動して、圧力室５４内のインクＬに圧力波Ｂが発生する。この圧力波Ｂの圧力によって、ノズル４０からインク（滴）Ｌが吐出され、図示しない記録用紙Ｐ上に画像が形成される。
【００５８】
次に、本発明の液体吐出装置及び画像形成装置の第３実施形態を図面に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部品には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【００５９】
図８（ａ）には、インクジェット記録ユニット１２（図１参照）の記録ヘッド３８（図２参照）に換えて設けられた記録ヘッド１００の断面構造が示されている。記録ヘッド１００は、記録ヘッド３８の振動板７２及び圧電素子７４に換えて、ノズルプレート５８が取付けられている。
【００６０】
また、記録ヘッド１００は、第１壁プレート６２と第２壁プレート６４の間に、薄肉厚のＳＵＳ等の金属からなる振動板１０４が設けられている。第１共通インク流路４８は、振動板１０４によって、供給用インク流路４８Ｃと振動用インク流路４８Ｄに仕切られている。なお、供給用インク流路４８Ｃと振動用インク流路４８Ｄは、連通部４６（図２参照）の位置においても振動板１０４が設けられている。これにより、連通部４６では、供給用インク流路４８Ｃのみにインクが供給されるようになっている。連通部４６を介して供給用インク流路４８Ｃに供給されたインクは、矢印Ｃのように、インク供給路５２を通って圧力室５４内に供給される。
【００６１】
一方、振動用インク流路４８ＤにおけるインクＬの流れる方向（紙面手前から奥に向かう方向）には、対向配置された一組の壁部が設けられており、それぞれの壁部には、振動用インク流路４８Ｄの断面積よりも小さい開口面積の開口部１０６Ａ、１０６Ｂが形成されている。開口部１０６Ａ、１０６Ｂには、それぞれインク流路１１４、１１６の一端が接続されている。インク流路１１４、１１６の他端には、インク供給ユニット１１２が接続されており、振動用インク流路４８Ｄとインク供給ユニット１１２の間で、インクの循環路が形成されている。
【００６２】
インク供給ユニット１１２は、振動用インク流路４８Ｄにインクを供給するインク供給部１０８と、インクを循環させる循環ポンプ１１０とで構成されている。
【００６３】
インク供給部１０８は、箱状の筐体１１８を有しており、筐体１１８の内部には、インクが充填された圧力室１２０が形成されている。圧力室１２０の対向する壁部には、開口部１２２、１２４が形成されており、開口部１２２とインク流路１１４、開口部１２４とインク流路１１６がそれぞれつながっている。
【００６４】
また、インク供給部１０８は、筐体１１８の上面、即ち圧力室１２０の上面が開放された構造となっており、開放された圧力室１２０の上面を覆うようにして、薄厚のＳＵＳ等の金属からなる振動板１２６が取付けられている。振動板１２６によって、圧力室１２０が密閉される。振動板１２６の上面には、制御ユニット１５（図１参照）によって電圧供給されて駆動される圧電素子１２８が接着されている。
【００６５】
圧電素子１２８は、圧電素子１２８及び振動板１２６からなる加振手段の固有振動数と等しい振動数で振動すると共に、振動板１２６が共振によって大きく振動しても、ノズル４０からインクＬが吐出されない大きさの電圧出力を行うように、予め電圧出力のパラメータが設定されている。
【００６６】
圧力室１２０の内壁面の底側には、制御ユニット１５によって駆動され発熱する面状のヒータ１３０が設けられている。なお、インク流路１１４の内壁面には、図示しない温度センサが設けられており、この温度センサで検知された温度に基づいて、制御ユニット１５が、ヒータ１３０のＯＮ、ＯＦＦを行う。
【００６７】
一方、循環ポンプ１１０は、インク供給部１０８の圧力室１２０と連通している。ここで、制御ユニット１５によって循環ポンプ１１０が駆動されることにより、圧力室１２０からインク流路１１４を通って振動用インク流路４８Ｄにインクが供給されるようになっている。振動用インク流路４８Ｄ内のインクは、循環ポンプ１１０の駆動によってインク流路１１６へ送出され、循環ポンプ１１０を経由して再び圧力室１２０に送られる。このようにして、インクの循環路が形成されている。
【００６８】
次に、本発明の第３実施形態の作用について説明する。
【００６９】
図８（ｂ）に示すように、インクＬが充填された状態で、制御ユニット１５（図１参照）が圧電素子１２８に通電すると、圧電素子１２８が歪んで振動板１２６が振動する。振動板１２６の振動によって、圧力室１２０内のインクＬに圧力波Ｅが発生し、圧力波Ｅは、インク流路１１４から振動用インク流路４８Ｄに伝播する。振動用インク流路４８Ｄでは、インクＬが振動することにより、薄肉厚の振動板１０４が振動する。
【００７０】
振動板１０４の振動により、供給用インク流路４８Ｃでは、圧力波Ｆが発生する。圧力波Ｆは、供給用インク流路４８Ｃからインク供給路５２を通って圧力室５４及びノズル連通室５６のインクＬに伝播する。圧力波Ｆの伝播により、供給用インク流路４８Ｃからインク供給路５２を介して、ノズル連通室５６のインクＬが振動され攪拌されるため、特にノズル４０近傍のインクＬが攪拌されて循環し、粘性の増加が抑えられる。これにより、ノズル４０の詰まりが抑えられる。なお、圧電素子１２８は、ノズル４０からインクＬが吐出しない大きさの振幅で振動しているため、圧電素子１２８の振動のみではノズル４０からインクＬが吐出することはない。
【００７１】
ここで、インク流路１１４に設けられた温度センサ（図示せず）がインクＬの温度を検知して、所定の温度よりも低いとき、制御ユニット１５がヒータ１３０を駆動し、インクＬの温度を上昇させる。温度が上昇したインクＬは、制御ユニット１５が循環ポンプ１１０を駆動することにより、前述の循環路を循環して、振動板１０４を温める。温められた振動板１０４から供給用インク流路４８Ｃ内のインクＬに放熱が行われ、徐々にノズル４０までのインクＬが温められる。
【００７２】
寒冷地における一般的なインクジェットプリンタの使用では、外気温が低いため、インクの温度が所定の粘性を保持できる温度よりも低くなり、粘性が増加してノズルが詰まることがある。しかし、本発明では、ヒータ１３０によって、最終的にノズル４０までのインクＬが温められるので、外気温の低下によるインクＬの粘性増加を抑えられる。
【００７３】
続いて、制御ユニット１５（図１参照）が、圧電素子７８を駆動して振動板７６が振動し、圧力室５４内のインクＬに圧力波Ｂが発生する。この圧力波Ｂの圧力によって、ノズル４０からインク（滴）Ｌが吐出され、図示しない記録用紙Ｐ上に画像が形成される。
【００７４】
次に、本発明の液体吐出装置及び画像形成装置の第４実施形態を図面に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部品には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【００７５】
図９（ａ）には、インクジェット記録ユニット１２（図１参照）の記録ヘッド３８（図２参照）に換えて設けられた記録ヘッド１４０の一部（第２共通インク流路４４付近）が示されている。
【００７６】
記録ヘッド１４０は、第２共通インク流路４４の底面側の内壁面に取付けられた薄肉厚のＳＵＳ等の金属からなる振動板１４２と、振動板１４２の底面に接着され、制御ユニット１５（図１参照）によって駆動される圧電素子１４４とを有している。
【００７７】
圧電素子１４４は、圧電素子１４４及び振動板１４２からなる加振手段の固有振動数と等しい振動数で振動すると共に、振動板１４２が共振によって大きく振動しても、各ノズル４０からインクＬが吐出されない大きさの電圧出力を行うように、予め電圧出力のパラメータが設定されている。
【００７８】
次に、本発明の第４実施形態の作用について説明する。
【００７９】
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、インクＬが充填された状態で、制御ユニット１５（図１参照）が圧電素子１４４に通電すると、振動板１４２が振動する。振動板１４２の振動によって、第２共通インク流路４４内のインクＬに圧力波Ｇが発生する。
【００８０】
圧力波Ｇは、第２共通インク流路４４から第１共通インク流路４８を通って、個々のイジェクタ６０（図２参照）の圧力室５４及びノズル連通室５６のインクＬに伝播する。圧力波Ｇの伝播により、ノズル連通室５６まで流路のインクＬが振動され攪拌されるため、インクＬが循環して粘性の増加が抑えられる。これにより、ノズル４０の詰まりが抑えられる。
【００８１】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
【００８２】
第１共通インク流路４８に相当する場所に個室を形成し、この個室に配管を接続して、さらに各個室からの配管を共通インク流路に接続して、共通インク流路内のインクを加振手段で振動させるようにしてもよい。
【００８３】
ノズル４０は、一列に並ぶものだけでなく、千鳥配置されるものであってもよい。振動用インク流路４８Ｄに充填される流体は、インク以外に、空気、水、油、その他の圧力伝達可能な物質を用いることができる。振動板７２は、第１共通インク流路４８の底面側だけでなく、側面に取付けられていてもよい。ヒータ１３０だけでなく、ヒートシンク又は冷却ファンを用いて、温度上昇したインクの温度を低下させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る記録ヘッドを備えたインクジェットプリンタの斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る記録ヘッドの構成を示した模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る記録ヘッドの一部を拡大した部分図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る記録ヘッドの断面斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る記録ヘッドにおける圧力波の伝播状態を示す説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る記録ヘッドの構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０ インクジェットプリンタ（画像形成装置）
１５ 制御ユニット（制御手段）
３８ 記録ヘッド（液体吐出装置）
４０ ノズル（吐出口）
４４ 第２共通インク流路（液体供給室）
４８ 第１共通インク流路（共通流路）
４８Ａ 供給用インク流路（共通流路）
４８Ｂ 攪拌用インク流路（振動用共通流路）
４８Ｃ 供給用インク流路（共通流路）
４８Ｄ 振動用インク流路（共通流路）
５４ 圧力室（個別液室）
７２ 振動板（加振手段、共通振動板）
７４ 圧電素子（加振手段、第２アクチュエータ）
７６ 振動板（第１アクチュエータ）
７８ 圧電素子（第１アクチュエータ）
８８ 隔壁プレート（壁体）
９２ インク流路（連通路）
９０ 記録ヘッド（液体吐出装置）
１００ 記録ヘッド（液体吐出装置）
１０４ 振動板（可変板）
１１２ インク供給ユニット（流体供給手段）
１２６ 振動板（加振手段）
１２８ 圧電素子（加振手段）
１３０ ヒータ（調温手段）
１４０ 記録ヘッド（液体吐出装置）
１４２ 振動板（振動板）
１４４ 圧電素子（第３アクチュエータ）
Ｌ インク（液体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
個別液室の液体を加圧して吐出口から吐出させる第１アクチュエータと、
前記個別液室へ液体を供給する共通流路と、
前記共通流路の液体を振動させる加振手段と、
を有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記加振手段が、前記吐出口から液体が吐出しない大きさで、前記共通流路の液体を振動させることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記加振手段が、
前記共通流路に接する共通振動板と、
前記共通振動板を振動させる第２アクチュエータと、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記共通流路を液体の流れる方向に沿って仕切る壁体と、
前記個別液室と反対側で前記壁体で仕切られた振動用共通流路と、
前記振動用共通流路と各吐出口の近傍とをつなぐ連通路と、
を有し、前記加振手段は、前記振動用共通流路の液体を振動させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記加振手段は、
液体の流れる方向に沿って前記共通流路を仕切る可変板と、
前記個別液室と反対側で前記可変板で仕切られた空間に流体を供給して、前記可変板を変形させる流体供給手段と、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記流体供給手段は、前記流体の温度を変化させる調温手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記流体が、前記液体であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記加振手段は、
前記共通流路に液体を供給する液体供給室と、
前記液体供給室に接する振動板と、
前記振動板を振動させる第３アクチュエータと、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項９】
前記加振手段の振動数が、該加振手段の固有振動数であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の液体吐出装置と、
前記加振手段を駆動して前記個別液室内の液体を振動させながら、画像を形成するための画像情報に基づいて前記第１アクチュエータを駆動して媒体上に液体を吐出させる制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
個別液室の液体を加圧して吐出口から吐出させる第１アクチュエータと、
前記個別液室へ液体を供給する共通流路と、
前記共通流路の液体を振動させる加振手段と、
を有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記加振手段が、前記吐出口から液体が吐出しない大きさで、前記共通流路の液体を振動させることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記加振手段が、
前記共通流路に接する共通振動板と、
前記共通振動板を振動させる第２アクチュエータと、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記共通流路を液体の流れる方向に沿って仕切る壁体と、
前記個別液室と反対側で前記壁体で仕切られた振動用共通流路と、
前記振動用共通流路と各吐出口の近傍とをつなぐ連通路と、
を有し、前記加振手段は、前記振動用共通流路の液体を振動させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記加振手段は、
液体の流れる方向に沿って前記共通流路を仕切る可変板と、
前記個別液室と反対側で前記可変板で仕切られた空間に流体を供給して、前記可変板を変形させる流体供給手段と、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記流体供給手段は、前記流体の温度を変化させる調温手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記流体が、前記液体であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記加振手段は、
前記共通流路に液体を供給する液体供給室と、
前記液体供給室に接する振動板と、
前記振動板を振動させる第３アクチュエータと、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項９】
前記加振手段の振動数が、該加振手段の固有振動数であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の液体吐出装置と、
前記加振手段を駆動して前記個別液室内の液体を振動させながら、画像を形成するための画像情報に基づいて前記第１アクチュエータを駆動して媒体上に液体を吐出させる制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１４３１２６（Ｐ２００９−１４３１２６Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２３４３５（Ｐ２００７−３２３４３５）
【出願日】平成１９年１２月１４日（２００７．１２．１４）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１４日（２００７．１２．１４）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]