液体噴射装置
【課題】全てのノズルからの液体噴射特性が変わることなく、且つ、パージのときにおける複数のノズルからの液体の排出量の差を小さくし、複数のノズルから排出される液体の総和を減らす。
【解決手段】インクジェットヘッド４は、パージのときに、インク供給口３６からの流路長さが最も長く、互いに隣接する２つのパージ用圧力室に対応する個別電極に印加する駆動パルス信号の位相をパルスＰのパルス幅分だけずらす。また、インクジェットヘッド４は、記録動作のときに、２つのパージ用圧力室に対応する個別電極に駆動パルス信号を印加しない。
【解決手段】インクジェットヘッド４は、パージのときに、インク供給口３６からの流路長さが最も長く、互いに隣接する２つのパージ用圧力室に対応する個別電極に印加する駆動パルス信号の位相をパルスＰのパルス幅分だけずらす。また、インクジェットヘッド４は、記録動作のときに、２つのパージ用圧力室に対応する個別電極に駆動パルス信号を印加しない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を噴射する液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ノズルから液体を噴射する液体噴射装置において、ノズルに連通する液体流路内に異物やエアなどが混入する、あるいは、ノズル内の液体が乾燥して増粘するなどして、ノズルからの液体噴射性能が低下した場合に、上記異物やエア、あるいは、増粘した液体をノズルから強制的に排出させるパージを実行し、ノズルからの液体噴射性能を回復させる手段を備えたものがある。
【０００３】
上述した液体噴射装置として、例えば、特許文献１には、被記録体に対してノズルからインクを噴射して文字や画像などの記録を行うインクジェットプリンタが開示されている。このインクジェットプリンタは、インクジェットヘッドと、インクジェットヘッドのノズル面に密着して複数のノズルを覆うキャップと、キャップに形成された吸引口に接続される吸引装置とを有している。そして、ノズル面にキャップが密着して複数のノズルがキャップで覆われた状態で、吸引装置によりキャップ内を減圧してノズルからインクを吸い出すことで、インクジェットヘッド内の異物やエアなどをインクとともに排出するパージを実行している。
【０００４】
ところで、複数の圧力室には、液体供給口に連通する共通液室から液体が供給される。そして、液体供給口から複数の圧力室までの共通液室を介した流路長さはそれぞれ異なっており、液体供給口から圧力室までの流路長さが長いほど、液体供給口から圧力室までの流路抵抗は大きくなっている。このように、複数の圧力室のそれぞれで流路抵抗が異なっていると、液体供給口からそれぞれのノズルへの液体の供給速度に影響を及ぼすことになる。すると、上記パージのときに、流路抵抗が大きいノズルほど液体が供給されにくくなり、供給不足が生じやすい。
【０００５】
そこで、液体供給口からの流路抵抗が最も大きいノズルを基準にパージのときの吸引装置による吸引力を設定すると、流路抵抗が小さい圧力室に連通するノズルからは、必要以上に多くの液体が無駄に排出されることになり、パージのときに複数のノズルから排出される液体の総和が増えていた。この液体の排出量を低減するため、特許文献２に記載のインクジェットヘッドにおいては、記録動作のときに記録用紙に対して液体を噴射する複数のノズルのうち、最も流路抵抗が大きい末端のノズルを駆動することで、このノズルへの液体の供給不足を解消させて液体を排出させていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２２１８３６号公報（図１）
【特許文献２】特開２０１０−８９３１２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献２に記載のインクジェットヘッドにおいて、パージのときに、液体の供給不足を解消するために駆動されるノズルは、全て記録動作のときに用いられるノズルである。このように、記録動作のときとは違い、吸引装置による負圧がノズル内のインクに生じた状態でノズルを駆動すると、圧力室を変形させる部分が負圧によって変形して凹んだ状態で、ノズルを駆動してさらに過剰に変形することになる。すると、圧力室を変形させる部分にクラックなどの機械的な損傷が生じてしまうおそれがあり、パージのときの駆動されたノズルだけ他のノズルと比べて液体噴射特性が変わってしまう。例えば、特許文献２に記載のインクジェットヘッドにおいては、圧電素子によりノズルを駆動しており、この圧電素子に機械的な損傷が生じてしまうと、圧電特性が変化してしまい、ノズルからの液体噴射特性が変わってしまう。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、全てのノズルからの液体噴射特性が変わることなく、且つ、パージのときにおける複数のノズルからの液体の排出量の差を小さくし、複数のノズルから排出される液体の総和を減らした液体噴射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の液体噴射装置は、液体供給口と、前記液体供給口と連通し、所定の一方向に延在する共通液室と、前記共通液室の延在方向に沿って配置され、前記共通液室に共通に連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室にそれぞれ連通する複数のノズルとを有する流路ユニットと、前記流路ユニットの外部から前記流路ユニット内の液体に圧力を作用させて前記複数のノズルから液体を強制的に排出させるパージを実行するパージ手段と、を備え、前記共通液室には、前記複数の圧力室よりもさらに前記延在方向下流側に加圧室が連通しており、前記複数の圧力室及び前記加圧室内の液体に圧力を付与するアクチュエータをさらに備え、前記アクチュエータは、前記パージ手段によるパージのときにのみ前記加圧室内の液体に圧力を付与し、被噴射媒体への液体噴射のときには前記加圧室内の液体に圧力を付与しない。
【００１０】
本発明における液体噴射装置によると、パージ手段によるパージのときに、アクチュエータによって、複数の圧力室よりも共通液室の延在方向下流側に配置された加圧室内の液体に対して圧力を付与している。これにより、複数の圧力室よりも液体供給口から離れた位置において局所的に圧力差を生じさせることで、共通液室内を流れる液体に対する共通液室の流路抵抗の影響が減少し、全ての圧力室に連通するノズルからの液体の排出量を大きくすることができる。このとき、加圧室に近い圧力室に連通するノズルほど液体の排出量が増大する。したがって、流路長さの違いに起因した複数の圧力室に連通するノズルからの液体の排出量の差を小さくし、パージ手段により流路ユニット内の液体に作用させる圧力を小さくして、複数のノズルから液体が無駄に排出されるのを抑制することができる。また、加圧室は、被噴射媒体への液体噴射のときには用いられず、パージのときにのみ用いられるので、たとえ加圧室を変形させる部分が損傷したとしても、圧力室を変形させる部分については損傷することはないため、全てのノズルからの液体噴射特性については変わることはない。
【００１１】
また、前記流路ユニットは、前記加圧室と連通するパージ用ノズルを有していることが好ましい。
【００１２】
これによると、加圧室に圧力を付与することで、共通液室内に加圧室に向かう液体の流れが生じる。そして、末端の加圧室に向かう液体の流れによって、加圧室には圧力室よりも液体とともにエアが流れ込みやすい。したがって、パージ用ノズルから液体とともにエアを排出することができ、圧力室やノズルにエアが詰まるのを抑制することができる。なお、加圧室やパージ用ノズルは、被噴射媒体への液体噴射のときには用いられないので、エアが詰まっても問題ない。
【００１３】
このとき、前記パージ用ノズルの径は、他の前記ノズルの径に比べて大きいことが好ましい。
【００１４】
これによると、パージ用ノズルの径は他のノズルの径に比べて大きいため、パージ用ノズルからは他のノズルに比べて大量の液体を迅速に排出することが可能となる。したがって、局所的に生じさせる圧力差が大きくなり、パージのときに共通液室内を流れる液体に対する共通液室の流路抵抗の影響をさらに減少させることができる。
【００１５】
また、前記アクチュエータは、前記流路ユニットに設けられて前記複数の圧力室及び前記加圧室の容積をそれぞれ変形させる複数の駆動素子を含んでおり、駆動パルス信号を前記駆動素子に印加する駆動装置をさらに備え、前記駆動装置は、前記パージ手段によるパージのときに、前記被噴射媒体への液体噴射のときの前記圧力室の容積変化よりも前記加圧室の容積変化が大きくなるような駆動パルス信号を前記加圧室に対応する前記駆動素子に印加してもよい。
【００１６】
これによると、被噴射媒体への液体噴射のときにおける圧力室の容積変化よりも加圧室の容積変化を大きくして、加圧室への液体の引き込み速度を増大させている。したがって、局所的に生じさせる圧力差が大きくなり、パージのときに共通液室内を流れる液体に対する共通液室の流路抵抗の影響をさらに減少させることができる。
【００１７】
また、前記流路ユニットは、複数の前記共通液室と、複数の加圧室とを有し、複数の前記共通液室が、平行に並んで配置されており、複数の前記加圧室が、前記複数の共通液室とそれぞれ連通し、前記共通液室の前記延在方向と交差する方向に沿って並んで配置されており、前記アクチュエータは、前記複数の圧力室及び前記複数の加圧室を覆うように前記流路ユニットに接合された振動板と、前記振動板に設けられて前記振動板の前記複数の圧力室及び前記複数の加圧室と対向する部分をそれぞれ変形させる複数の駆動素子とを含んでおり、駆動パルス信号を前記駆動素子に印加する駆動装置をさらに備え、前記駆動装置は、前記パージ手段によるパージのときに、互いに隣接する２つの前記加圧室間において前記駆動パルス信号の位相をずらしてもよい。
【００１８】
仮に、隣接する２つの圧力室に対応した２つの駆動素子に同位相の駆動パルス信号を印加すると、振動板の２つの圧力室に対向する部分が変形するタイミングが同じため、相互干渉（クロストーク）の影響が最も大きく、振動板の圧力室に対向する部分の変位量は小さくなる。一方、２つの駆動素子に印加する駆動パルス信号の位相差を大きくするにつれて、振動板の２つの圧力室に対向する部分が変形するタイミングがずれるため、クロストークの影響は小さくなり、振動板の圧力室に対向する部分の変位量は大きくなる。
【００１９】
そこで、互いに隣接する２つの加圧室間において駆動パルス信号の位相をずらすことで、同位相の駆動パルス信号の場合に比べて、駆動パルス信号の電圧を上げることなく消費電力を低減しながら、振動板の加圧室に対向する部分の変位量が大きくなり、加圧室への液体の引き込み速度を増大させることができる。したがって、局所的に生じさせる圧力差が大きくなり、パージのときに共通液室内を流れる液体に対する共通液室の流路抵抗の影響をさらに減少させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
流路長さの違いに起因した複数の圧力室に連通するノズルからの液体の排出量の差を小さくし、パージ手段により流路ユニット内の液体に作用させる圧力を小さくして、複数のノズルから液体が無駄に排出されるのを抑制することができる。また、加圧室は、被噴射媒体への液体噴射のときには用いられず、パージのときにのみ用いられるので、たとえ加圧室を変形させる部分が損傷したとしても、圧力室を変形させる部分については損傷することはないため、全てのノズルからの液体噴射特性については変わることはない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成を示す平面図である。
【図２】インクジェットヘッドの平面図である。
【図３】（ａ）は図２のＡ部拡大図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】インクジェットプリンタの制御系を概略的に示すブロック図である。
【図５】個別電極に印加する駆動パルス信号の波形である。
【図６】（ａ）はクロストークの影響により変位量が最小となったときの振動板近傍の模式図であり、（ｂ）はクロストークの影響により変位量が最大となったときの振動板近傍の模式図である。
【図７】パージのときにおけるインクジェットヘッドの縦断面図である。
【図８】変形例１におけるインクジェットヘッドの平面図である。
【図９】変形例２におけるインクジェットヘッドの縦断面図である。
【図１０】変形例３におけるインクジェットヘッドの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明の実施形態について説明する。本実施形態においては、記録用紙にインクを噴射して文字や画像などを記録するインクジェットプリンタを例に挙げて説明する。図１は、本実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成を示す平面図である。
【００２３】
図１に示すように、インクジェットプリンタ１（液体噴射装置）は、記録用紙２０が載置されるプラテン２と、このプラテン２と平行な走査方向に往復移動可能なキャリッジ３と、このキャリッジ３に搭載されたインクジェットヘッド４と、記録用紙２０を走査方向と直交する搬送方向に搬送する搬送機構５と、インクジェットヘッド４の液体噴射性能の回復・維持に関する各種メンテナンス作業を行うメンテナンスユニット６と、インクジェットプリンタ１の全体制御を司る制御装置７（図４参照）などを有している。
【００２４】
プラテン２の上面には、図示しない給紙機構から供給された記録用紙２０が載置される。また、プラテン２の上方には、図１の左右方向（走査方向）に平行に延びる２本のガイドレール１０、１１が設けられ、キャリッジ３は、プラテン２と対向する領域において２本のガイドレール１０、１１に沿って走査方向に往復移動可能に構成されている。
【００２５】
また、２本のガイドレール１０、１１は、プラテン２よりもさらに走査方向に沿って図１の右方に離れた位置まで延在しており、キャリッジ３は、プラテン２上の記録用紙２０と対向する領域（記録領域）から、非記録領域である、プラテン２から右方向に離れた位置まで移動可能に構成されている。また、キャリッジ３には、２つのプーリ１２、１３間に巻き掛けられた無端ベルト１４が連結されており、キャリッジ駆動モータ１５によって無端ベルト１４が走行駆動されると、キャリッジ３は、無端ベルト１４の走行にともなって走査方向に移動するようになっている。
【００２６】
インクジェットヘッド４は、キャリッジ３の下部に搭載されており、プラテン２の上面と平行な、インクジェットヘッド４の下面が、複数のノズル１６が開口するインク噴射面４ａ（図３（ｂ）参照）となっている。そして、このインク噴射面４ａの複数のノズル１６から、プラテン２に載置された記録用紙２０に対してインクを噴射する。
【００２７】
また、インクジェットヘッド４の上面には、各色のインクに対応した４つのインク供給口３６（図２参照）が設けられており、この４つのインク供給口３６に４本のチューブ１７の一端が接続されている。そして、４本のチューブ１７の他端は、各色のインクが貯留された４つのインクカートリッジ８を着脱自在なカートリッジ装着部９に接続されており、これにより、カートリッジ装着部９に装着された４つのインクカートリッジ８から４本のチューブ１７を介して供給された各色のインクが、インクジェットヘッド４へ供給される。
【００２８】
次に、インクジェットヘッド４について説明する。図２は、インクジェットヘッドの平面図である。図３（ａ）は図２のＡ部拡大図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図２、図３に示すように、インクジェットヘッド４は、複数のノズル１６及び複数のノズル１６にそれぞれ連通する複数の圧力室３４が形成された流路ユニット３０と、流路ユニット３０の上面に配置され、圧力室３４内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ３１と、を有している。
【００２９】
まず、流路ユニット３０について説明する。図３（ｂ）に示すように、流路ユニット３０は、４枚のプレートが積層された構造を有し、この流路ユニット３０の下面（インク噴射面４ａ）には複数のノズル１６が形成されている。図２に示すように、これら複数のノズル１６は搬送方向に配列され、走査方向に並ぶ４列のノズル列３３を構成している。４列のノズル列３３にそれぞれ属するノズル１６からは、ブラックインクと３色のカラーインク（イエロー、シアン、マゼンタ）との、合計４色のインクがそれぞれ噴射される。
【００３０】
また、流路ユニット３０には、複数のノズル１６にそれぞれ連通する複数の圧力室３４が形成され、４列のノズル列３３に対応して、複数の圧力室３４も搬送方向に圧力室列を形成して、この圧力室列が走査方向に４列に配列されている。さらに、流路ユニット３０には、それぞれ搬送方向に延在し、４列の圧力室列にブラック、イエロー、シアン、マゼンタの４色のインクをそれぞれ供給する４本のマニホールド３５が形成されている。４本のマニホールド３５は、延在方向の一端（図２の上端）が流路ユニット３０の上面に形成された４つのインク供給口３６に接続されている。すなわち、マニホールド３５の一端にインク供給口３６が接続され、マニホールド３５の延在方向に沿って圧力室列が配列されており、圧力室列に属する複数の圧力室３４は、インク供給口３６からのマニホールド３５を介した距離（流路の長さ）がそれぞれ異なっている。
【００３１】
なお、必要に応じて、複数の圧力室３４のうち、領域８０Ｂ、８０Ｃに囲まれ、各圧力室列に属し、連通するインク供給口３６からの距離が最も長い４つの圧力室３４をパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃ（加圧室）とし、領域８０Ａに囲まれた、残りの圧力室３４を記録用圧力室３４Ａとする。パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃは、走査方向に関して交互に並んで隣接して配置されている。また、複数のノズル１６のうち、記録用圧力室３４Ａに連通するノズルを記録用ノズル１６Ａとし、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに連通するノズルをパージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃとする。そして、詳しくは後述するが、記録用圧力室３４Ａと記録用ノズル１６Ａは、記録用紙２０にインクを噴射する記録動作のときに利用され、後述するパージのときには利用されず、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃとパージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃは、記録動作のときには利用されず、パージのときにのみ利用されるものである。
【００３２】
次に、圧電アクチュエータ３１について説明する。図３（ｂ）に示すように、圧電アクチュエータ３１は、複数の圧力室３４を覆うように流路ユニット３０の上面に配置された振動板４０と、この振動板４０の上面に、複数の圧力室３４と対向するように配置された圧電層４１と、圧電層４１の上面に複数の圧力室３４に対応して配置された複数の個別電極４２と、を有している。
【００３３】
圧電層４１の上面に位置する複数の個別電極４２は、圧電アクチュエータ３１を駆動するドライバＩＣ４７とそれぞれ接続されており、ドライバＩＣ４７（駆動装置）から複数の個別電極４２に対して所定の駆動電圧とグランド電位からなる駆動パルス信号が独立して印加されるようになっている。また、圧電層４１の下面に位置する振動板４０は金属材料で形成されており、圧電層４１を挟んで複数の個別電極４２と対向する共通電極の役割を果たす。この振動板４０はドライバＩＣ４７のグランド配線に接続されて常にグランド電位に保持されている。
【００３４】
この圧電アクチュエータ３１は、ドライバＩＣ４７から、ある個別電極４２と共通電極としての振動板４０の間に上記駆動電圧が印加されたときに、両者の間に挟まれた圧電層４１の部分（活性部Ｒ１：駆動素子）の圧電変形（圧電歪）によって圧力室３４に体積変化を生じさせ、圧力室３４内のインクに圧力を付与する。このとき、圧力が付与された圧力室３４に連通するノズル１６からインクが噴射されることになる。
【００３５】
図１に戻って、搬送機構５は、搬送方向にプラテン２を挟むように配置された２つの搬送ローラ１８、１９を有し、これら２つの搬送ローラ１８、１９によって、プラテン２に載置された記録用紙２０を搬送方向（図１の下方）に搬送する。
【００３６】
そして、インクジェットプリンタ１は、プラテン２上に載置された記録用紙２０に対して、キャリッジ３とともに走査方向（図１の左右方向）に往復移動するインクジェットヘッド４からインクを噴射させるとともに、２つの搬送ローラ１８、１９によって記録用紙２０を搬送方向（図１の前方）に搬送することにより、記録用紙２０に所望の文字や画像などを記録する。
【００３７】
次に、メンテナンスユニット６について説明する。図１に示すように、メンテナンスユニット６は、プラテン２に対して走査方向一方側（図１の右側）に離れた位置に、インクジェットヘッド４のインク噴射面４ａに接触して複数のノズル１６の開口を覆う吸引キャップ２１と、吸引キャップ２１に接続された吸引ポンプ２３とを有している。なお、本実施形態における吸引キャップ２１と吸引ポンプ２３が、本発明におけるパージ手段に相当する。
【００３８】
吸引キャップ２１は、キャップ昇降モータ２５（図４参照）により昇降駆動され、インク噴射面４ａに対して離接する。そして、吸引キャップ２１はインク噴射面４ａに接触（キャッピング）すると、複数のノズル１６を覆って密閉空間を画定する。このように、吸引キャップ２１がキャッピング状態にあるときに、吸引ポンプ２３を駆動して、吸引キャップ２１内を吸引して減圧させることで、吸引キャップ２１によって覆われた全てのノズル１６からインクを強制的に排出させる（以下、パージと称す）。このパージは、ノズル１６からのインク噴射性能が低下したときに行われ、このパージのときに、本実施形態においては、インク供給口３６からの距離が最も長い４つのパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに対応する個別電極４２にのみ駆動パルス信号を印加して、対応する活性部Ｒ１を圧電変形させることで、振動板４０を変形させて圧力室３４に体積変化を生じさせている。
【００３９】
次に、インクジェットプリンタ１の電気的な構成について、図４のブロック図を参照して説明する。図４に示すように、制御装置７は、中央処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）５０、ＲＯＭ（Read Only Memory）５１、ＲＡＭ（Random Access Memory）５２、及び、これらを接続するバス５３からなるマイクロコンピュータを有する。また、バス５３には、インクジェットヘッド４のドライバＩＣ４７、キャリッジ３を駆動するキャリッジ駆動モータ１５、搬送機構５、メンテナンスユニット６の吸引ポンプ２３とキャップ昇降モータ２５などを制御する、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）５４が接続されている。また、このＡＳＩＣ５４は、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）５８を介して外部装置であるＰＣ（パーソナルコンピュータ）７０とデータ通信可能に接続されている。
【００４０】
また、ＡＳＩＣ５４には、記録動作のときにＰＣ７０から入力された印刷データに基づいて、インクジェットヘッド４のドライバＩＣ４７とキャリッジ駆動モータ１５をそれぞれ制御し、また、パージのときに同じくインクジェットヘッド４のドライバＩＣ４７とキャリッジ駆動モータ１５をそれぞれ制御するヘッド制御回路６１と、同じく上記印刷データに基づいて搬送機構５を制御する搬送制御回路６２と、パージのときにメンテナンスユニット６の吸引ポンプ２３とキャップ昇降モータ２５とをそれぞれ制御するパージ制御回路６３などが組み込まれている。
【００４１】
次に、ヘッド制御回路６１について詳細に説明する。ヘッド制御回路６１は、駆動波形選択部６４を有している。駆動波形選択部６４は、記録動作のときやパージのときに後述する４種類の駆動波形から１種類を選択して決定する。４種類の駆動波形とは、記録動作のときに用いられるものであり、それぞれパルス幅やパルス数が異なり、液滴径の異なる３種類のインク玉（小玉、中玉、大玉）を噴射する３種類の記録用駆動波形と、パージのときに用いられるものであり、上述した３種類の記録用駆動波形とはパルス幅やパルス数が異なる１種類のパージ用駆動波形とからなる。なお、記録用とは異なるパージ用駆動波形としては、例えば、ストップパルスがなく、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに対するＡＬ（Acoustic Length）幅のパルスを複数重ねた波形が挙げられる。こうすることで、振動板４０を共振させてインクの排出量を多くすることができる。
【００４２】
具体的に、駆動波形選択部６４は、記録動作のときにＰＣ７０から入力された印刷データに基づいて、３種類の記録用駆動波形から１種類を選択して決定する。そして、ヘッド制御回路６１は、記録動作のときに、駆動波形選択部６４により選択された駆動波形をそのままドライバＩＣ４７に送信し、ドライバＩＣ４７に、駆動波形に基づいた所定電圧の駆動パルス信号を生成させる。そして、この駆動パルス信号が記録用圧力室３４Ａに対応する個別電極４２に供給されることで、この個別電極４２に対応する複数の記録用ノズル１６Ａからインクが噴射される。
【００４３】
ここで、仮に、上述したように、パージのときに、４つのパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに対応する個別電極４２に駆動パルス信号を印加しない場合には、インク供給口３６から複数の記録用圧力室３４Ａまでのマニホールド３５の流路長さがそれぞれ異なると、流路抵抗がそれぞれ異なることになり、インク供給口３６からそれぞれの記録用圧力室３４Ａへのインクの供給速度に影響を及ぼすことになり、パージのときにおける複数の記録用ノズル１６Ａからのインクの排出量に差が生じていた。
【００４４】
そこで、本実施形態では、パージのときに、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに対応する個別電極４２に駆動パルス信号を印加して、この個別電極４２に対応する活性部Ｒ１を積極的に変形させて、複数の記録用圧力室３４Ａよりもインク供給口３６から離れた位置において局所的に圧力差を生じさせている。具体的には、ヘッド制御回路６１は、駆動波形選択部６４に加えて、さらに位相変更部６５を有している。そして、上述したように、駆動波形選択部６４が、パージのときに４種類の駆動波形からパージ用駆動波形を選択して決定する。
【００４５】
位相変更部６５は、パージのときにおいて、駆動波形選択部６４が選択したパージ用駆動波形に基づいた駆動パルス信号の位相（すなわち駆動パルス信号を個別電極４２に印加するタイミング）を、走査方向に関して互いに隣接するパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃの間で１周期（３６０度）以内でずらす。より具体的には、位相変更部６５は、パージ用圧力室３４Ｂに対応する個別電極４２に印加する駆動パルス信号の位相を、パージ用圧力室３４Ｂと隣接するパージ用圧力室３４Ｃに対応する個別電極４２に印加する駆動パルス信号の位相に比べて、パルス幅分だけずらす（駆動パルス信号の印加タイミングをパルスＰの印加時間だけずらす）。
【００４６】
本実施形態では、パージ用駆動波形に基づいた駆動パルス信号は、図５（ａ）に示すような１周期の中に１つのパルスＰを有する駆動パルス信号となっている。そして、図５（ａ）に示す駆動パルス信号を、パージ用圧力室３４Ｂに対応する個別電極４２に印加する駆動パルス信号とすると、この駆動パルス信号におけるパルスＰの立ち上がり時間ｒｔ１１からパルス幅分だけ遅れた立ち上がり時間ｒｔ１２においてパルスＰが発生する、図５（ｂ）に示す駆動パルス信号がパージ用圧力室３４Ｃに対応する個別電極４２に印加する駆動パルス信号となる。
【００４７】
そして、ヘッド制御回路６１は、パージのときにおいて、駆動波形選択部６４により選択された駆動波形を、位相変更部６５で変更された位相にずらすように（すなわち、駆動パルス信号を個別電極４２に印加するタイミングをずらすように）、ドライバＩＣ４７に送信し、ドライバＩＣ４７に、駆動波形に基づいた所定電圧の駆動パルス信号を生成させる。そして、この駆動パルス信号がパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに対応する個別電極４２に供給されることで、パージのときにおいて、振動板４０のパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃと対向する部分を変形させて、パージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃからのインクの排出量を増大させている。ここで、本実施形態においては、パージの行われる時間は２ｓｅｃであり、このパージの間上述した１周期に１つのパルスＰを有する駆動パルス信号を２０ｋＨｚで印加している。すなわち、駆動パルス信号は、１周期５０μｓｅｃとなっており、パージの間に４万回、振動板４０のパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃと対向する部分が変形することになる。なお、パージ時間や駆動パルス信号の周波数、駆動パルス信号の印加時間は適宜変更可能である。
【００４８】
ここで、隣接する圧力室３４に対応する個別電極４２に印加する駆動パルス信号の位相をずらすことによるノズル１６からのインクの噴射量について図６を参照して説明する。図６（ａ）はクロストークの影響により変位量が最小となったときの振動板近傍の模式図であり、（ｂ）はクロストークの影響により変位量が最大となったときの振動板近傍の模式図である。なお、図６（ａ）、（ｂ）においては、振動板４０の変位量についてわかりやすく説明するため、振動板４０に接合された流路ユニット３０のプレートと圧力室３４の境界部分、すなわち振動板４０の拘束された端の部分を三角で模式的に示し、個別電極４２などの図示を省略している。
【００４９】
例えば、互いに隣接する圧力室３４に対応する個別電極４２に対して、位相をずらさずに同位相の駆動パルス信号を印加すると、図６（ａ）に示すように、振動板４０の２つの圧力室３４に対向する部分が変形するタイミングが同じため、相互干渉（クロストーク）の影響が最も大きく、振動板４０の圧力室３４に対向する部分の変位量は小さくなる。一方、互いに隣接する圧力室３４に対応する個別電極４２に対して印加する駆動パルス信号の位相を少しずつずらしていくにつれて、振動板４０の２つの圧力室３４に対向する部分が変形するタイミングがずれるため、クロストークの影響は小さくなり、振動板４０の圧力室３４に対向する部分の変位量は大きくなる。振動板４０の変形を阻害しないため、振動板４０の圧力室３４に対向する部分の変位量は大きくなる。また、別の観点では、振動板４０の両側の圧力室３４と対向する部分が中央の圧力室３４と対向する部分に引っ張られて、上に凸状に変形する。その後、振動板４０の両側の圧力室３４と対向する部分が下に凸に変形すると、振動が励起されて変形し易くなり、振動板４０の圧力室３４に対向する部分の変位量は大きくなる。
【００５０】
そして、互いに隣接する圧力室３４に対応する個別電極４２に対して、パルスＰのパルス幅分だけ位相をずらした駆動パルス信号（一例として、図５（ａ）、（ｂ）に示す２つの駆動パルス信号）を印加すると、一方の個別電極４２に印加される駆動パルス信号の電圧が立ち上がり（すなわちパルスＰが印加されて）、この個別電極４２に対応する圧力室３４と対向する振動板４０の部分が変形する。その後、一方の個別電極４２に印加される駆動パルス信号の電圧が立ち下がり、この個別電極４２に対応する圧力室３４と対向する振動板４０の部分の変形が戻るとともに、他方の個別電極４２に印加される駆動パルス信号の電圧が立ち上がり、この個別電極４２に対応する圧力室３４と対向する振動板４０の部分が変形する。このとき、図６（ｂ）に示すように、一方の個別電極４２に対応する圧力室３４と対向する振動板４０の部分の変形が戻る力を利用して、他方の個別電極４２に対応する圧力室３４と対向する振動板４０の部分が大きく変形することになる。したがって、効率的に振動板４０を大きく変形させることができ、最も変位量が大きくなる。
【００５１】
そして、本実施形態では、パージのときに、複数の記録用圧力室３４Ａよりもインク供給口３６から遠く、マニホールド３５の延在方向下流側に配置されたパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃと対向する振動板４０の部分を変形させて、パージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃから記録用ノズル１６Ａに比べて大量のインクを排出させている。このように、複数の記録用圧力室３４Ａよりもインク供給口３６から離れた位置において局所的に圧力差を生じさせることで、マニホールド３５内を流れるインクに対するマニホールド３５の流路抵抗の影響が減少し、全ての記録用圧力室３４Ａに連通する記録用ノズル１６Ａからのインクの排出量を大きくすることができる。このとき、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに近い記録用圧力室３４Ａに連通する記録用ノズル１６Ａほどインクの排出量が増大する。これにより、図７に示すように、パージのときにおける流路長さの違いに起因した複数の記録用圧力室３４Ａに連通する記録用ノズル１６Ａからのインクの排出量をほぼ均一化することができ、吸引ポンプ２３による吸引力を小さくして、複数のノズル１６からインクが無駄に排出されるのを抑制し、複数のノズル１６から排出されるインクの総和を減らすことができる。
【００５２】
また、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃは、記録動作のときには利用されず、パージのときにのみ利用されるので、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃを変形させる部分（振動板４０や個別電極４２など）が損傷したとしても、記録用圧力室３４Ａを変形させる部分については損傷することはないため、全ての記録用ノズル１６Ａからのインク噴射特性については変わることはない。
【００５３】
また、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに圧力を付与することで、マニホールド３５内にパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに向かうインクの流れが生じる。そして、末端のパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに向かうインクの流れによって、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃには記録用圧力室３４Ａよりもインクとともにエアが流れ込みやすい。したがって、記録用圧力室３４Ａやこれに連通する記録用ノズル１６Ａにエアが流れ込みにくくなり、記録用圧力室３４Ａや記録用ノズル１６Ａにエアが詰まるのを抑制することができる。なお、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃやパージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃは、記録用紙２０への記録動作のときには利用されないので、エアが詰まっても問題ない。
【００５４】
次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、上述した実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００５５】
本実施形態においては、１つのマニホールド３５に対して末端に１つのパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃを配置していたが、図８に示すように、１つのマニホールド３５に連通する複数の圧力室１３４のうち、領域１８０Ｂ、１８０Ｃにそれぞれ囲まれ、インク供給口３６からの距離が最も遠い圧力室とこの圧力室に隣接する圧力室とをパージ用圧力室１３４Ｂ、１３４Ｃとして、領域１８０Ａに囲まれた、残りを記録用圧力室１３４Ａとしてもよい（変形例１）。そして、この２つのパージ用圧力室１３４Ｂ、１３４Ｃの間で上述したように駆動パルス信号の位相をずらす。これにより、効率的に振動板４０を変形させて、複数の記録用圧力室１３４Ａよりもインク供給口３６から離れた位置において生じる局所的な圧力差を大きくなり、パージのときにマニホールド３５内を流れるインクに対するマニホールド３５の流路抵抗の影響をさらに減少させることができる。
【００５６】
また、本実施形態においては、記録用圧力室３４Ａとパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃの形状、及び、記録用ノズル１６Ａとパージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃの形状は全て同じであったが、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃへのインクの引き込み速度（パージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃからのインクの排出量）を向上させるために、これらの形状を適宜変えることができる。
【００５７】
例えば、本実施形態では、記録用ノズル１６Ａとパージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃの径は同じであったが、図９に示すように、パージ用ノズル２１６Ｂ（２１６Ｃ）の径が記録用ノズル２１６Ａの径に比べて大きくてもよい（変形例２）。これにより、パージ用ノズル２１６Ｂ（２１６Ｃ）から記録用ノズル２１６Ａに比べて大量のインクを迅速に排出することが可能となる。したがって、複数の記録用圧力室３４Ａよりもインク供給口３６から離れた位置において生じる局所的な圧力差が大きくなり、パージのときにマニホールド３５内を流れるインクに対するマニホールド３５の流路抵抗の影響をさらに減少させることができる。
【００５８】
また、図１０に示すように、パージ用圧力室３３４Ｂ（３３４Ｃ）と、このパージ用圧力室３３４Ｂ（３３４Ｃ）に対向する個別電極３４２Ｂの大きさを、記録用圧力室３３４Ａと対向する個別電極３４２Ａの大きさよりも大きくしてもよい（変形例３）。このとき、振動板４０の変位量が大きくなるため、パージ用ノズル３１６Ｂ、３１６Ｃから記録用ノズル３１６Ａに比べて大量のインクを迅速に排出することが可能となる。
【００５９】
さらに、本実施形態においては、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃは、パージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃに連通していたが、パージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃが形成されずに、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃは、複数の記録用圧力室３４Ａよりもインクの流れる方向の上流側、例えば、インク供給口３６などに連通して、マニホールド３５を介さずに複数の記録用圧力室３４Ａよりも上流側と下流側を循環させていてもよい。
【００６０】
さらに、本実施形態においては、駆動波形として、パージ専用のパージ用駆動波形を有していたが、パージ用駆動波形を有さずに、記録動作に用いる記録用駆動波形を用いて、パージのときの駆動パルス波形を生成してもよい。パージ専用のパージ用駆動波形を用いることで、自由に波形を設定することができ、例えば、最も流路長さが長い圧力室に連通するノズルから十分最小限にインクが排出されるように設定すれば、複数のノズルから排出される液体の排出量の差をさらに小さくすることができる。
【００６１】
加えて、本実施形態においては、吸引キャップ２１によりキャッピングして、吸引ポンプ２３を駆動して、吸引キャップ２１内を吸引して減圧させることで、吸引キャップ２１によって覆われた全てのノズル１６からインクを強制的に排出させていたが、例えば、インク供給口３６にマニホールド３５に向かって加圧を加えて、全てのノズル１６からインクを強制的に排出させるなど、あらゆる方法で、流路ユニット３０の外部からマニホールド３５内のインクに圧力を作用させて複数のノズル１６からインクを強制的に排出させるパージであってもよい。
【００６２】
さらに、本実施形態では、インクジェットヘッド４の圧電アクチュエータ３１の駆動方式として、待機状態では圧電層４１が変形しておらず、駆動パルス信号（パルスＰ）が印加されたときに圧電層４１に電界が作用して圧電層４１に変形が生じることによって、圧力室３４内のインクに圧力が付与される方式、いわゆる、押し打ち方式を例に挙げて説明していた。しかしながら、圧電アクチュエータ３１の駆動方式としては、この押し打ち方式に限らず引き打ち方式であってもよい。
【００６３】
また、本実施形態においては、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに対応する個別電極４２に印加する駆動パルス信号の位相をずらしていたが、これら駆動パルス信号の位相は同位相であってもよい。
【００６４】
さらに、本実施形態においては、圧力室列は４列配置されていたが、４列に限らず、複数列であってもよいし、また、１列だけ配置されていてもよい。
【００６５】
また、本実施形態は、本発明を、記録用紙にインクを噴射して文字や画像などを記録するインクジェットプリンタに適用したものであるが、本発明の適用対象は、このような用途に使用されるものに限られない。すなわち、インク以外のさまざまな種類の液体をその用途に応じて対象に噴射する、種々の液体噴射装置に本発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１ インクジェットプリンタ
４ インクジェットヘッド
６ メンテナンスユニット
１６ ノズル
２１ 吸引キャップ
２３ 吸引ポンプ
３０ 流路ユニット
３１ 圧電アクチュエータ
３４Ａ 記録用圧力室力室
３４Ｂ、３４Ｃ パージ用圧力室
３５ マニホールド
３６ インク供給口
Ｒ１ 活性部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を噴射する液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ノズルから液体を噴射する液体噴射装置において、ノズルに連通する液体流路内に異物やエアなどが混入する、あるいは、ノズル内の液体が乾燥して増粘するなどして、ノズルからの液体噴射性能が低下した場合に、上記異物やエア、あるいは、増粘した液体をノズルから強制的に排出させるパージを実行し、ノズルからの液体噴射性能を回復させる手段を備えたものがある。
【０００３】
上述した液体噴射装置として、例えば、特許文献１には、被記録体に対してノズルからインクを噴射して文字や画像などの記録を行うインクジェットプリンタが開示されている。このインクジェットプリンタは、インクジェットヘッドと、インクジェットヘッドのノズル面に密着して複数のノズルを覆うキャップと、キャップに形成された吸引口に接続される吸引装置とを有している。そして、ノズル面にキャップが密着して複数のノズルがキャップで覆われた状態で、吸引装置によりキャップ内を減圧してノズルからインクを吸い出すことで、インクジェットヘッド内の異物やエアなどをインクとともに排出するパージを実行している。
【０００４】
ところで、複数の圧力室には、液体供給口に連通する共通液室から液体が供給される。そして、液体供給口から複数の圧力室までの共通液室を介した流路長さはそれぞれ異なっており、液体供給口から圧力室までの流路長さが長いほど、液体供給口から圧力室までの流路抵抗は大きくなっている。このように、複数の圧力室のそれぞれで流路抵抗が異なっていると、液体供給口からそれぞれのノズルへの液体の供給速度に影響を及ぼすことになる。すると、上記パージのときに、流路抵抗が大きいノズルほど液体が供給されにくくなり、供給不足が生じやすい。
【０００５】
そこで、液体供給口からの流路抵抗が最も大きいノズルを基準にパージのときの吸引装置による吸引力を設定すると、流路抵抗が小さい圧力室に連通するノズルからは、必要以上に多くの液体が無駄に排出されることになり、パージのときに複数のノズルから排出される液体の総和が増えていた。この液体の排出量を低減するため、特許文献２に記載のインクジェットヘッドにおいては、記録動作のときに記録用紙に対して液体を噴射する複数のノズルのうち、最も流路抵抗が大きい末端のノズルを駆動することで、このノズルへの液体の供給不足を解消させて液体を排出させていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２２１８３６号公報（図１）
【特許文献２】特開２０１０−８９３１２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献２に記載のインクジェットヘッドにおいて、パージのときに、液体の供給不足を解消するために駆動されるノズルは、全て記録動作のときに用いられるノズルである。このように、記録動作のときとは違い、吸引装置による負圧がノズル内のインクに生じた状態でノズルを駆動すると、圧力室を変形させる部分が負圧によって変形して凹んだ状態で、ノズルを駆動してさらに過剰に変形することになる。すると、圧力室を変形させる部分にクラックなどの機械的な損傷が生じてしまうおそれがあり、パージのときの駆動されたノズルだけ他のノズルと比べて液体噴射特性が変わってしまう。例えば、特許文献２に記載のインクジェットヘッドにおいては、圧電素子によりノズルを駆動しており、この圧電素子に機械的な損傷が生じてしまうと、圧電特性が変化してしまい、ノズルからの液体噴射特性が変わってしまう。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、全てのノズルからの液体噴射特性が変わることなく、且つ、パージのときにおける複数のノズルからの液体の排出量の差を小さくし、複数のノズルから排出される液体の総和を減らした液体噴射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の液体噴射装置は、液体供給口と、前記液体供給口と連通し、所定の一方向に延在する共通液室と、前記共通液室の延在方向に沿って配置され、前記共通液室に共通に連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室にそれぞれ連通する複数のノズルとを有する流路ユニットと、前記流路ユニットの外部から前記流路ユニット内の液体に圧力を作用させて前記複数のノズルから液体を強制的に排出させるパージを実行するパージ手段と、を備え、前記共通液室には、前記複数の圧力室よりもさらに前記延在方向下流側に加圧室が連通しており、前記複数の圧力室及び前記加圧室内の液体に圧力を付与するアクチュエータをさらに備え、前記アクチュエータは、前記パージ手段によるパージのときにのみ前記加圧室内の液体に圧力を付与し、被噴射媒体への液体噴射のときには前記加圧室内の液体に圧力を付与しない。
【００１０】
本発明における液体噴射装置によると、パージ手段によるパージのときに、アクチュエータによって、複数の圧力室よりも共通液室の延在方向下流側に配置された加圧室内の液体に対して圧力を付与している。これにより、複数の圧力室よりも液体供給口から離れた位置において局所的に圧力差を生じさせることで、共通液室内を流れる液体に対する共通液室の流路抵抗の影響が減少し、全ての圧力室に連通するノズルからの液体の排出量を大きくすることができる。このとき、加圧室に近い圧力室に連通するノズルほど液体の排出量が増大する。したがって、流路長さの違いに起因した複数の圧力室に連通するノズルからの液体の排出量の差を小さくし、パージ手段により流路ユニット内の液体に作用させる圧力を小さくして、複数のノズルから液体が無駄に排出されるのを抑制することができる。また、加圧室は、被噴射媒体への液体噴射のときには用いられず、パージのときにのみ用いられるので、たとえ加圧室を変形させる部分が損傷したとしても、圧力室を変形させる部分については損傷することはないため、全てのノズルからの液体噴射特性については変わることはない。
【００１１】
また、前記流路ユニットは、前記加圧室と連通するパージ用ノズルを有していることが好ましい。
【００１２】
これによると、加圧室に圧力を付与することで、共通液室内に加圧室に向かう液体の流れが生じる。そして、末端の加圧室に向かう液体の流れによって、加圧室には圧力室よりも液体とともにエアが流れ込みやすい。したがって、パージ用ノズルから液体とともにエアを排出することができ、圧力室やノズルにエアが詰まるのを抑制することができる。なお、加圧室やパージ用ノズルは、被噴射媒体への液体噴射のときには用いられないので、エアが詰まっても問題ない。
【００１３】
このとき、前記パージ用ノズルの径は、他の前記ノズルの径に比べて大きいことが好ましい。
【００１４】
これによると、パージ用ノズルの径は他のノズルの径に比べて大きいため、パージ用ノズルからは他のノズルに比べて大量の液体を迅速に排出することが可能となる。したがって、局所的に生じさせる圧力差が大きくなり、パージのときに共通液室内を流れる液体に対する共通液室の流路抵抗の影響をさらに減少させることができる。
【００１５】
また、前記アクチュエータは、前記流路ユニットに設けられて前記複数の圧力室及び前記加圧室の容積をそれぞれ変形させる複数の駆動素子を含んでおり、駆動パルス信号を前記駆動素子に印加する駆動装置をさらに備え、前記駆動装置は、前記パージ手段によるパージのときに、前記被噴射媒体への液体噴射のときの前記圧力室の容積変化よりも前記加圧室の容積変化が大きくなるような駆動パルス信号を前記加圧室に対応する前記駆動素子に印加してもよい。
【００１６】
これによると、被噴射媒体への液体噴射のときにおける圧力室の容積変化よりも加圧室の容積変化を大きくして、加圧室への液体の引き込み速度を増大させている。したがって、局所的に生じさせる圧力差が大きくなり、パージのときに共通液室内を流れる液体に対する共通液室の流路抵抗の影響をさらに減少させることができる。
【００１７】
また、前記流路ユニットは、複数の前記共通液室と、複数の加圧室とを有し、複数の前記共通液室が、平行に並んで配置されており、複数の前記加圧室が、前記複数の共通液室とそれぞれ連通し、前記共通液室の前記延在方向と交差する方向に沿って並んで配置されており、前記アクチュエータは、前記複数の圧力室及び前記複数の加圧室を覆うように前記流路ユニットに接合された振動板と、前記振動板に設けられて前記振動板の前記複数の圧力室及び前記複数の加圧室と対向する部分をそれぞれ変形させる複数の駆動素子とを含んでおり、駆動パルス信号を前記駆動素子に印加する駆動装置をさらに備え、前記駆動装置は、前記パージ手段によるパージのときに、互いに隣接する２つの前記加圧室間において前記駆動パルス信号の位相をずらしてもよい。
【００１８】
仮に、隣接する２つの圧力室に対応した２つの駆動素子に同位相の駆動パルス信号を印加すると、振動板の２つの圧力室に対向する部分が変形するタイミングが同じため、相互干渉（クロストーク）の影響が最も大きく、振動板の圧力室に対向する部分の変位量は小さくなる。一方、２つの駆動素子に印加する駆動パルス信号の位相差を大きくするにつれて、振動板の２つの圧力室に対向する部分が変形するタイミングがずれるため、クロストークの影響は小さくなり、振動板の圧力室に対向する部分の変位量は大きくなる。
【００１９】
そこで、互いに隣接する２つの加圧室間において駆動パルス信号の位相をずらすことで、同位相の駆動パルス信号の場合に比べて、駆動パルス信号の電圧を上げることなく消費電力を低減しながら、振動板の加圧室に対向する部分の変位量が大きくなり、加圧室への液体の引き込み速度を増大させることができる。したがって、局所的に生じさせる圧力差が大きくなり、パージのときに共通液室内を流れる液体に対する共通液室の流路抵抗の影響をさらに減少させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
流路長さの違いに起因した複数の圧力室に連通するノズルからの液体の排出量の差を小さくし、パージ手段により流路ユニット内の液体に作用させる圧力を小さくして、複数のノズルから液体が無駄に排出されるのを抑制することができる。また、加圧室は、被噴射媒体への液体噴射のときには用いられず、パージのときにのみ用いられるので、たとえ加圧室を変形させる部分が損傷したとしても、圧力室を変形させる部分については損傷することはないため、全てのノズルからの液体噴射特性については変わることはない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成を示す平面図である。
【図２】インクジェットヘッドの平面図である。
【図３】（ａ）は図２のＡ部拡大図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】インクジェットプリンタの制御系を概略的に示すブロック図である。
【図５】個別電極に印加する駆動パルス信号の波形である。
【図６】（ａ）はクロストークの影響により変位量が最小となったときの振動板近傍の模式図であり、（ｂ）はクロストークの影響により変位量が最大となったときの振動板近傍の模式図である。
【図７】パージのときにおけるインクジェットヘッドの縦断面図である。
【図８】変形例１におけるインクジェットヘッドの平面図である。
【図９】変形例２におけるインクジェットヘッドの縦断面図である。
【図１０】変形例３におけるインクジェットヘッドの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明の実施形態について説明する。本実施形態においては、記録用紙にインクを噴射して文字や画像などを記録するインクジェットプリンタを例に挙げて説明する。図１は、本実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成を示す平面図である。
【００２３】
図１に示すように、インクジェットプリンタ１（液体噴射装置）は、記録用紙２０が載置されるプラテン２と、このプラテン２と平行な走査方向に往復移動可能なキャリッジ３と、このキャリッジ３に搭載されたインクジェットヘッド４と、記録用紙２０を走査方向と直交する搬送方向に搬送する搬送機構５と、インクジェットヘッド４の液体噴射性能の回復・維持に関する各種メンテナンス作業を行うメンテナンスユニット６と、インクジェットプリンタ１の全体制御を司る制御装置７（図４参照）などを有している。
【００２４】
プラテン２の上面には、図示しない給紙機構から供給された記録用紙２０が載置される。また、プラテン２の上方には、図１の左右方向（走査方向）に平行に延びる２本のガイドレール１０、１１が設けられ、キャリッジ３は、プラテン２と対向する領域において２本のガイドレール１０、１１に沿って走査方向に往復移動可能に構成されている。
【００２５】
また、２本のガイドレール１０、１１は、プラテン２よりもさらに走査方向に沿って図１の右方に離れた位置まで延在しており、キャリッジ３は、プラテン２上の記録用紙２０と対向する領域（記録領域）から、非記録領域である、プラテン２から右方向に離れた位置まで移動可能に構成されている。また、キャリッジ３には、２つのプーリ１２、１３間に巻き掛けられた無端ベルト１４が連結されており、キャリッジ駆動モータ１５によって無端ベルト１４が走行駆動されると、キャリッジ３は、無端ベルト１４の走行にともなって走査方向に移動するようになっている。
【００２６】
インクジェットヘッド４は、キャリッジ３の下部に搭載されており、プラテン２の上面と平行な、インクジェットヘッド４の下面が、複数のノズル１６が開口するインク噴射面４ａ（図３（ｂ）参照）となっている。そして、このインク噴射面４ａの複数のノズル１６から、プラテン２に載置された記録用紙２０に対してインクを噴射する。
【００２７】
また、インクジェットヘッド４の上面には、各色のインクに対応した４つのインク供給口３６（図２参照）が設けられており、この４つのインク供給口３６に４本のチューブ１７の一端が接続されている。そして、４本のチューブ１７の他端は、各色のインクが貯留された４つのインクカートリッジ８を着脱自在なカートリッジ装着部９に接続されており、これにより、カートリッジ装着部９に装着された４つのインクカートリッジ８から４本のチューブ１７を介して供給された各色のインクが、インクジェットヘッド４へ供給される。
【００２８】
次に、インクジェットヘッド４について説明する。図２は、インクジェットヘッドの平面図である。図３（ａ）は図２のＡ部拡大図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図２、図３に示すように、インクジェットヘッド４は、複数のノズル１６及び複数のノズル１６にそれぞれ連通する複数の圧力室３４が形成された流路ユニット３０と、流路ユニット３０の上面に配置され、圧力室３４内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ３１と、を有している。
【００２９】
まず、流路ユニット３０について説明する。図３（ｂ）に示すように、流路ユニット３０は、４枚のプレートが積層された構造を有し、この流路ユニット３０の下面（インク噴射面４ａ）には複数のノズル１６が形成されている。図２に示すように、これら複数のノズル１６は搬送方向に配列され、走査方向に並ぶ４列のノズル列３３を構成している。４列のノズル列３３にそれぞれ属するノズル１６からは、ブラックインクと３色のカラーインク（イエロー、シアン、マゼンタ）との、合計４色のインクがそれぞれ噴射される。
【００３０】
また、流路ユニット３０には、複数のノズル１６にそれぞれ連通する複数の圧力室３４が形成され、４列のノズル列３３に対応して、複数の圧力室３４も搬送方向に圧力室列を形成して、この圧力室列が走査方向に４列に配列されている。さらに、流路ユニット３０には、それぞれ搬送方向に延在し、４列の圧力室列にブラック、イエロー、シアン、マゼンタの４色のインクをそれぞれ供給する４本のマニホールド３５が形成されている。４本のマニホールド３５は、延在方向の一端（図２の上端）が流路ユニット３０の上面に形成された４つのインク供給口３６に接続されている。すなわち、マニホールド３５の一端にインク供給口３６が接続され、マニホールド３５の延在方向に沿って圧力室列が配列されており、圧力室列に属する複数の圧力室３４は、インク供給口３６からのマニホールド３５を介した距離（流路の長さ）がそれぞれ異なっている。
【００３１】
なお、必要に応じて、複数の圧力室３４のうち、領域８０Ｂ、８０Ｃに囲まれ、各圧力室列に属し、連通するインク供給口３６からの距離が最も長い４つの圧力室３４をパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃ（加圧室）とし、領域８０Ａに囲まれた、残りの圧力室３４を記録用圧力室３４Ａとする。パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃは、走査方向に関して交互に並んで隣接して配置されている。また、複数のノズル１６のうち、記録用圧力室３４Ａに連通するノズルを記録用ノズル１６Ａとし、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに連通するノズルをパージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃとする。そして、詳しくは後述するが、記録用圧力室３４Ａと記録用ノズル１６Ａは、記録用紙２０にインクを噴射する記録動作のときに利用され、後述するパージのときには利用されず、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃとパージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃは、記録動作のときには利用されず、パージのときにのみ利用されるものである。
【００３２】
次に、圧電アクチュエータ３１について説明する。図３（ｂ）に示すように、圧電アクチュエータ３１は、複数の圧力室３４を覆うように流路ユニット３０の上面に配置された振動板４０と、この振動板４０の上面に、複数の圧力室３４と対向するように配置された圧電層４１と、圧電層４１の上面に複数の圧力室３４に対応して配置された複数の個別電極４２と、を有している。
【００３３】
圧電層４１の上面に位置する複数の個別電極４２は、圧電アクチュエータ３１を駆動するドライバＩＣ４７とそれぞれ接続されており、ドライバＩＣ４７（駆動装置）から複数の個別電極４２に対して所定の駆動電圧とグランド電位からなる駆動パルス信号が独立して印加されるようになっている。また、圧電層４１の下面に位置する振動板４０は金属材料で形成されており、圧電層４１を挟んで複数の個別電極４２と対向する共通電極の役割を果たす。この振動板４０はドライバＩＣ４７のグランド配線に接続されて常にグランド電位に保持されている。
【００３４】
この圧電アクチュエータ３１は、ドライバＩＣ４７から、ある個別電極４２と共通電極としての振動板４０の間に上記駆動電圧が印加されたときに、両者の間に挟まれた圧電層４１の部分（活性部Ｒ１：駆動素子）の圧電変形（圧電歪）によって圧力室３４に体積変化を生じさせ、圧力室３４内のインクに圧力を付与する。このとき、圧力が付与された圧力室３４に連通するノズル１６からインクが噴射されることになる。
【００３５】
図１に戻って、搬送機構５は、搬送方向にプラテン２を挟むように配置された２つの搬送ローラ１８、１９を有し、これら２つの搬送ローラ１８、１９によって、プラテン２に載置された記録用紙２０を搬送方向（図１の下方）に搬送する。
【００３６】
そして、インクジェットプリンタ１は、プラテン２上に載置された記録用紙２０に対して、キャリッジ３とともに走査方向（図１の左右方向）に往復移動するインクジェットヘッド４からインクを噴射させるとともに、２つの搬送ローラ１８、１９によって記録用紙２０を搬送方向（図１の前方）に搬送することにより、記録用紙２０に所望の文字や画像などを記録する。
【００３７】
次に、メンテナンスユニット６について説明する。図１に示すように、メンテナンスユニット６は、プラテン２に対して走査方向一方側（図１の右側）に離れた位置に、インクジェットヘッド４のインク噴射面４ａに接触して複数のノズル１６の開口を覆う吸引キャップ２１と、吸引キャップ２１に接続された吸引ポンプ２３とを有している。なお、本実施形態における吸引キャップ２１と吸引ポンプ２３が、本発明におけるパージ手段に相当する。
【００３８】
吸引キャップ２１は、キャップ昇降モータ２５（図４参照）により昇降駆動され、インク噴射面４ａに対して離接する。そして、吸引キャップ２１はインク噴射面４ａに接触（キャッピング）すると、複数のノズル１６を覆って密閉空間を画定する。このように、吸引キャップ２１がキャッピング状態にあるときに、吸引ポンプ２３を駆動して、吸引キャップ２１内を吸引して減圧させることで、吸引キャップ２１によって覆われた全てのノズル１６からインクを強制的に排出させる（以下、パージと称す）。このパージは、ノズル１６からのインク噴射性能が低下したときに行われ、このパージのときに、本実施形態においては、インク供給口３６からの距離が最も長い４つのパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに対応する個別電極４２にのみ駆動パルス信号を印加して、対応する活性部Ｒ１を圧電変形させることで、振動板４０を変形させて圧力室３４に体積変化を生じさせている。
【００３９】
次に、インクジェットプリンタ１の電気的な構成について、図４のブロック図を参照して説明する。図４に示すように、制御装置７は、中央処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）５０、ＲＯＭ（Read Only Memory）５１、ＲＡＭ（Random Access Memory）５２、及び、これらを接続するバス５３からなるマイクロコンピュータを有する。また、バス５３には、インクジェットヘッド４のドライバＩＣ４７、キャリッジ３を駆動するキャリッジ駆動モータ１５、搬送機構５、メンテナンスユニット６の吸引ポンプ２３とキャップ昇降モータ２５などを制御する、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）５４が接続されている。また、このＡＳＩＣ５４は、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）５８を介して外部装置であるＰＣ（パーソナルコンピュータ）７０とデータ通信可能に接続されている。
【００４０】
また、ＡＳＩＣ５４には、記録動作のときにＰＣ７０から入力された印刷データに基づいて、インクジェットヘッド４のドライバＩＣ４７とキャリッジ駆動モータ１５をそれぞれ制御し、また、パージのときに同じくインクジェットヘッド４のドライバＩＣ４７とキャリッジ駆動モータ１５をそれぞれ制御するヘッド制御回路６１と、同じく上記印刷データに基づいて搬送機構５を制御する搬送制御回路６２と、パージのときにメンテナンスユニット６の吸引ポンプ２３とキャップ昇降モータ２５とをそれぞれ制御するパージ制御回路６３などが組み込まれている。
【００４１】
次に、ヘッド制御回路６１について詳細に説明する。ヘッド制御回路６１は、駆動波形選択部６４を有している。駆動波形選択部６４は、記録動作のときやパージのときに後述する４種類の駆動波形から１種類を選択して決定する。４種類の駆動波形とは、記録動作のときに用いられるものであり、それぞれパルス幅やパルス数が異なり、液滴径の異なる３種類のインク玉（小玉、中玉、大玉）を噴射する３種類の記録用駆動波形と、パージのときに用いられるものであり、上述した３種類の記録用駆動波形とはパルス幅やパルス数が異なる１種類のパージ用駆動波形とからなる。なお、記録用とは異なるパージ用駆動波形としては、例えば、ストップパルスがなく、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに対するＡＬ（Acoustic Length）幅のパルスを複数重ねた波形が挙げられる。こうすることで、振動板４０を共振させてインクの排出量を多くすることができる。
【００４２】
具体的に、駆動波形選択部６４は、記録動作のときにＰＣ７０から入力された印刷データに基づいて、３種類の記録用駆動波形から１種類を選択して決定する。そして、ヘッド制御回路６１は、記録動作のときに、駆動波形選択部６４により選択された駆動波形をそのままドライバＩＣ４７に送信し、ドライバＩＣ４７に、駆動波形に基づいた所定電圧の駆動パルス信号を生成させる。そして、この駆動パルス信号が記録用圧力室３４Ａに対応する個別電極４２に供給されることで、この個別電極４２に対応する複数の記録用ノズル１６Ａからインクが噴射される。
【００４３】
ここで、仮に、上述したように、パージのときに、４つのパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに対応する個別電極４２に駆動パルス信号を印加しない場合には、インク供給口３６から複数の記録用圧力室３４Ａまでのマニホールド３５の流路長さがそれぞれ異なると、流路抵抗がそれぞれ異なることになり、インク供給口３６からそれぞれの記録用圧力室３４Ａへのインクの供給速度に影響を及ぼすことになり、パージのときにおける複数の記録用ノズル１６Ａからのインクの排出量に差が生じていた。
【００４４】
そこで、本実施形態では、パージのときに、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに対応する個別電極４２に駆動パルス信号を印加して、この個別電極４２に対応する活性部Ｒ１を積極的に変形させて、複数の記録用圧力室３４Ａよりもインク供給口３６から離れた位置において局所的に圧力差を生じさせている。具体的には、ヘッド制御回路６１は、駆動波形選択部６４に加えて、さらに位相変更部６５を有している。そして、上述したように、駆動波形選択部６４が、パージのときに４種類の駆動波形からパージ用駆動波形を選択して決定する。
【００４５】
位相変更部６５は、パージのときにおいて、駆動波形選択部６４が選択したパージ用駆動波形に基づいた駆動パルス信号の位相（すなわち駆動パルス信号を個別電極４２に印加するタイミング）を、走査方向に関して互いに隣接するパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃの間で１周期（３６０度）以内でずらす。より具体的には、位相変更部６５は、パージ用圧力室３４Ｂに対応する個別電極４２に印加する駆動パルス信号の位相を、パージ用圧力室３４Ｂと隣接するパージ用圧力室３４Ｃに対応する個別電極４２に印加する駆動パルス信号の位相に比べて、パルス幅分だけずらす（駆動パルス信号の印加タイミングをパルスＰの印加時間だけずらす）。
【００４６】
本実施形態では、パージ用駆動波形に基づいた駆動パルス信号は、図５（ａ）に示すような１周期の中に１つのパルスＰを有する駆動パルス信号となっている。そして、図５（ａ）に示す駆動パルス信号を、パージ用圧力室３４Ｂに対応する個別電極４２に印加する駆動パルス信号とすると、この駆動パルス信号におけるパルスＰの立ち上がり時間ｒｔ１１からパルス幅分だけ遅れた立ち上がり時間ｒｔ１２においてパルスＰが発生する、図５（ｂ）に示す駆動パルス信号がパージ用圧力室３４Ｃに対応する個別電極４２に印加する駆動パルス信号となる。
【００４７】
そして、ヘッド制御回路６１は、パージのときにおいて、駆動波形選択部６４により選択された駆動波形を、位相変更部６５で変更された位相にずらすように（すなわち、駆動パルス信号を個別電極４２に印加するタイミングをずらすように）、ドライバＩＣ４７に送信し、ドライバＩＣ４７に、駆動波形に基づいた所定電圧の駆動パルス信号を生成させる。そして、この駆動パルス信号がパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに対応する個別電極４２に供給されることで、パージのときにおいて、振動板４０のパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃと対向する部分を変形させて、パージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃからのインクの排出量を増大させている。ここで、本実施形態においては、パージの行われる時間は２ｓｅｃであり、このパージの間上述した１周期に１つのパルスＰを有する駆動パルス信号を２０ｋＨｚで印加している。すなわち、駆動パルス信号は、１周期５０μｓｅｃとなっており、パージの間に４万回、振動板４０のパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃと対向する部分が変形することになる。なお、パージ時間や駆動パルス信号の周波数、駆動パルス信号の印加時間は適宜変更可能である。
【００４８】
ここで、隣接する圧力室３４に対応する個別電極４２に印加する駆動パルス信号の位相をずらすことによるノズル１６からのインクの噴射量について図６を参照して説明する。図６（ａ）はクロストークの影響により変位量が最小となったときの振動板近傍の模式図であり、（ｂ）はクロストークの影響により変位量が最大となったときの振動板近傍の模式図である。なお、図６（ａ）、（ｂ）においては、振動板４０の変位量についてわかりやすく説明するため、振動板４０に接合された流路ユニット３０のプレートと圧力室３４の境界部分、すなわち振動板４０の拘束された端の部分を三角で模式的に示し、個別電極４２などの図示を省略している。
【００４９】
例えば、互いに隣接する圧力室３４に対応する個別電極４２に対して、位相をずらさずに同位相の駆動パルス信号を印加すると、図６（ａ）に示すように、振動板４０の２つの圧力室３４に対向する部分が変形するタイミングが同じため、相互干渉（クロストーク）の影響が最も大きく、振動板４０の圧力室３４に対向する部分の変位量は小さくなる。一方、互いに隣接する圧力室３４に対応する個別電極４２に対して印加する駆動パルス信号の位相を少しずつずらしていくにつれて、振動板４０の２つの圧力室３４に対向する部分が変形するタイミングがずれるため、クロストークの影響は小さくなり、振動板４０の圧力室３４に対向する部分の変位量は大きくなる。振動板４０の変形を阻害しないため、振動板４０の圧力室３４に対向する部分の変位量は大きくなる。また、別の観点では、振動板４０の両側の圧力室３４と対向する部分が中央の圧力室３４と対向する部分に引っ張られて、上に凸状に変形する。その後、振動板４０の両側の圧力室３４と対向する部分が下に凸に変形すると、振動が励起されて変形し易くなり、振動板４０の圧力室３４に対向する部分の変位量は大きくなる。
【００５０】
そして、互いに隣接する圧力室３４に対応する個別電極４２に対して、パルスＰのパルス幅分だけ位相をずらした駆動パルス信号（一例として、図５（ａ）、（ｂ）に示す２つの駆動パルス信号）を印加すると、一方の個別電極４２に印加される駆動パルス信号の電圧が立ち上がり（すなわちパルスＰが印加されて）、この個別電極４２に対応する圧力室３４と対向する振動板４０の部分が変形する。その後、一方の個別電極４２に印加される駆動パルス信号の電圧が立ち下がり、この個別電極４２に対応する圧力室３４と対向する振動板４０の部分の変形が戻るとともに、他方の個別電極４２に印加される駆動パルス信号の電圧が立ち上がり、この個別電極４２に対応する圧力室３４と対向する振動板４０の部分が変形する。このとき、図６（ｂ）に示すように、一方の個別電極４２に対応する圧力室３４と対向する振動板４０の部分の変形が戻る力を利用して、他方の個別電極４２に対応する圧力室３４と対向する振動板４０の部分が大きく変形することになる。したがって、効率的に振動板４０を大きく変形させることができ、最も変位量が大きくなる。
【００５１】
そして、本実施形態では、パージのときに、複数の記録用圧力室３４Ａよりもインク供給口３６から遠く、マニホールド３５の延在方向下流側に配置されたパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃと対向する振動板４０の部分を変形させて、パージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃから記録用ノズル１６Ａに比べて大量のインクを排出させている。このように、複数の記録用圧力室３４Ａよりもインク供給口３６から離れた位置において局所的に圧力差を生じさせることで、マニホールド３５内を流れるインクに対するマニホールド３５の流路抵抗の影響が減少し、全ての記録用圧力室３４Ａに連通する記録用ノズル１６Ａからのインクの排出量を大きくすることができる。このとき、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに近い記録用圧力室３４Ａに連通する記録用ノズル１６Ａほどインクの排出量が増大する。これにより、図７に示すように、パージのときにおける流路長さの違いに起因した複数の記録用圧力室３４Ａに連通する記録用ノズル１６Ａからのインクの排出量をほぼ均一化することができ、吸引ポンプ２３による吸引力を小さくして、複数のノズル１６からインクが無駄に排出されるのを抑制し、複数のノズル１６から排出されるインクの総和を減らすことができる。
【００５２】
また、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃは、記録動作のときには利用されず、パージのときにのみ利用されるので、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃを変形させる部分（振動板４０や個別電極４２など）が損傷したとしても、記録用圧力室３４Ａを変形させる部分については損傷することはないため、全ての記録用ノズル１６Ａからのインク噴射特性については変わることはない。
【００５３】
また、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに圧力を付与することで、マニホールド３５内にパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに向かうインクの流れが生じる。そして、末端のパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに向かうインクの流れによって、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃには記録用圧力室３４Ａよりもインクとともにエアが流れ込みやすい。したがって、記録用圧力室３４Ａやこれに連通する記録用ノズル１６Ａにエアが流れ込みにくくなり、記録用圧力室３４Ａや記録用ノズル１６Ａにエアが詰まるのを抑制することができる。なお、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃやパージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃは、記録用紙２０への記録動作のときには利用されないので、エアが詰まっても問題ない。
【００５４】
次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、上述した実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００５５】
本実施形態においては、１つのマニホールド３５に対して末端に１つのパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃを配置していたが、図８に示すように、１つのマニホールド３５に連通する複数の圧力室１３４のうち、領域１８０Ｂ、１８０Ｃにそれぞれ囲まれ、インク供給口３６からの距離が最も遠い圧力室とこの圧力室に隣接する圧力室とをパージ用圧力室１３４Ｂ、１３４Ｃとして、領域１８０Ａに囲まれた、残りを記録用圧力室１３４Ａとしてもよい（変形例１）。そして、この２つのパージ用圧力室１３４Ｂ、１３４Ｃの間で上述したように駆動パルス信号の位相をずらす。これにより、効率的に振動板４０を変形させて、複数の記録用圧力室１３４Ａよりもインク供給口３６から離れた位置において生じる局所的な圧力差を大きくなり、パージのときにマニホールド３５内を流れるインクに対するマニホールド３５の流路抵抗の影響をさらに減少させることができる。
【００５６】
また、本実施形態においては、記録用圧力室３４Ａとパージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃの形状、及び、記録用ノズル１６Ａとパージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃの形状は全て同じであったが、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃへのインクの引き込み速度（パージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃからのインクの排出量）を向上させるために、これらの形状を適宜変えることができる。
【００５７】
例えば、本実施形態では、記録用ノズル１６Ａとパージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃの径は同じであったが、図９に示すように、パージ用ノズル２１６Ｂ（２１６Ｃ）の径が記録用ノズル２１６Ａの径に比べて大きくてもよい（変形例２）。これにより、パージ用ノズル２１６Ｂ（２１６Ｃ）から記録用ノズル２１６Ａに比べて大量のインクを迅速に排出することが可能となる。したがって、複数の記録用圧力室３４Ａよりもインク供給口３６から離れた位置において生じる局所的な圧力差が大きくなり、パージのときにマニホールド３５内を流れるインクに対するマニホールド３５の流路抵抗の影響をさらに減少させることができる。
【００５８】
また、図１０に示すように、パージ用圧力室３３４Ｂ（３３４Ｃ）と、このパージ用圧力室３３４Ｂ（３３４Ｃ）に対向する個別電極３４２Ｂの大きさを、記録用圧力室３３４Ａと対向する個別電極３４２Ａの大きさよりも大きくしてもよい（変形例３）。このとき、振動板４０の変位量が大きくなるため、パージ用ノズル３１６Ｂ、３１６Ｃから記録用ノズル３１６Ａに比べて大量のインクを迅速に排出することが可能となる。
【００５９】
さらに、本実施形態においては、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃは、パージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃに連通していたが、パージ用ノズル１６Ｂ、１６Ｃが形成されずに、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃは、複数の記録用圧力室３４Ａよりもインクの流れる方向の上流側、例えば、インク供給口３６などに連通して、マニホールド３５を介さずに複数の記録用圧力室３４Ａよりも上流側と下流側を循環させていてもよい。
【００６０】
さらに、本実施形態においては、駆動波形として、パージ専用のパージ用駆動波形を有していたが、パージ用駆動波形を有さずに、記録動作に用いる記録用駆動波形を用いて、パージのときの駆動パルス波形を生成してもよい。パージ専用のパージ用駆動波形を用いることで、自由に波形を設定することができ、例えば、最も流路長さが長い圧力室に連通するノズルから十分最小限にインクが排出されるように設定すれば、複数のノズルから排出される液体の排出量の差をさらに小さくすることができる。
【００６１】
加えて、本実施形態においては、吸引キャップ２１によりキャッピングして、吸引ポンプ２３を駆動して、吸引キャップ２１内を吸引して減圧させることで、吸引キャップ２１によって覆われた全てのノズル１６からインクを強制的に排出させていたが、例えば、インク供給口３６にマニホールド３５に向かって加圧を加えて、全てのノズル１６からインクを強制的に排出させるなど、あらゆる方法で、流路ユニット３０の外部からマニホールド３５内のインクに圧力を作用させて複数のノズル１６からインクを強制的に排出させるパージであってもよい。
【００６２】
さらに、本実施形態では、インクジェットヘッド４の圧電アクチュエータ３１の駆動方式として、待機状態では圧電層４１が変形しておらず、駆動パルス信号（パルスＰ）が印加されたときに圧電層４１に電界が作用して圧電層４１に変形が生じることによって、圧力室３４内のインクに圧力が付与される方式、いわゆる、押し打ち方式を例に挙げて説明していた。しかしながら、圧電アクチュエータ３１の駆動方式としては、この押し打ち方式に限らず引き打ち方式であってもよい。
【００６３】
また、本実施形態においては、パージ用圧力室３４Ｂ、３４Ｃに対応する個別電極４２に印加する駆動パルス信号の位相をずらしていたが、これら駆動パルス信号の位相は同位相であってもよい。
【００６４】
さらに、本実施形態においては、圧力室列は４列配置されていたが、４列に限らず、複数列であってもよいし、また、１列だけ配置されていてもよい。
【００６５】
また、本実施形態は、本発明を、記録用紙にインクを噴射して文字や画像などを記録するインクジェットプリンタに適用したものであるが、本発明の適用対象は、このような用途に使用されるものに限られない。すなわち、インク以外のさまざまな種類の液体をその用途に応じて対象に噴射する、種々の液体噴射装置に本発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１ インクジェットプリンタ
４ インクジェットヘッド
６ メンテナンスユニット
１６ ノズル
２１ 吸引キャップ
２３ 吸引ポンプ
３０ 流路ユニット
３１ 圧電アクチュエータ
３４Ａ 記録用圧力室力室
３４Ｂ、３４Ｃ パージ用圧力室
３５ マニホールド
３６ インク供給口
Ｒ１ 活性部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体供給口と、前記液体供給口と連通し、所定の一方向に延在する共通液室と、前記共通液室の延在方向に沿って配置され、前記共通液室に共通に連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室にそれぞれ連通する複数のノズルとを有する流路ユニットと、
前記流路ユニットの外部から前記流路ユニット内の液体に圧力を作用させて前記複数のノズルから液体を強制的に排出させるパージを実行するパージ手段と、を備え、
前記共通液室には、前記複数の圧力室よりもさらに前記延在方向下流側に加圧室が連通しており、
前記複数の圧力室及び前記加圧室内の液体に圧力を付与するアクチュエータをさらに備え、
前記アクチュエータは、前記パージ手段によるパージのときにのみ前記加圧室内の液体に圧力を付与し、被噴射媒体への液体噴射のときには前記加圧室内の液体に圧力を付与しないことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
前記流路ユニットは、前記加圧室と連通するパージ用ノズルを有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。
【請求項３】
前記パージ用ノズルの径は、他の前記ノズルの径に比べて大きいことを特徴とする請求項２に記載の液体噴射装置。
【請求項４】
前記アクチュエータは、前記流路ユニットに設けられて前記複数の圧力室及び前記加圧室の容積をそれぞれ変形させる複数の駆動素子を含んでおり、
駆動パルス信号を前記駆動素子に印加する駆動装置をさらに備え、
前記駆動装置は、前記パージ手段によるパージのときに、前記被噴射媒体への液体噴射のときの前記圧力室の容積変化よりも前記加圧室の容積変化が大きくなるような駆動パルス信号を前記加圧室に対応する前記駆動素子に印加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体噴射装置。
【請求項５】
前記流路ユニットは、複数の前記共通液室と、複数の加圧室とを有し、
複数の前記共通液室が、平行に並んで配置されており、
複数の前記加圧室が、前記複数の共通液室とそれぞれ連通し、前記共通液室の前記延在方向と交差する方向に沿って並んで配置されており、
前記アクチュエータは、前記複数の圧力室及び前記複数の加圧室を覆うように前記流路ユニットに接合された振動板と、前記振動板に設けられて前記振動板の前記複数の圧力室及び前記複数の加圧室と対向する部分をそれぞれ変形させる複数の駆動素子とを含んでおり、
駆動パルス信号を前記駆動素子に印加する駆動装置をさらに備え、
前記駆動装置は、前記パージ手段によるパージのときに、互いに隣接する２つの前記加圧室間において前記駆動パルス信号の位相をずらすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体噴射装置。
【請求項１】
液体供給口と、前記液体供給口と連通し、所定の一方向に延在する共通液室と、前記共通液室の延在方向に沿って配置され、前記共通液室に共通に連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室にそれぞれ連通する複数のノズルとを有する流路ユニットと、
前記流路ユニットの外部から前記流路ユニット内の液体に圧力を作用させて前記複数のノズルから液体を強制的に排出させるパージを実行するパージ手段と、を備え、
前記共通液室には、前記複数の圧力室よりもさらに前記延在方向下流側に加圧室が連通しており、
前記複数の圧力室及び前記加圧室内の液体に圧力を付与するアクチュエータをさらに備え、
前記アクチュエータは、前記パージ手段によるパージのときにのみ前記加圧室内の液体に圧力を付与し、被噴射媒体への液体噴射のときには前記加圧室内の液体に圧力を付与しないことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
前記流路ユニットは、前記加圧室と連通するパージ用ノズルを有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。
【請求項３】
前記パージ用ノズルの径は、他の前記ノズルの径に比べて大きいことを特徴とする請求項２に記載の液体噴射装置。
【請求項４】
前記アクチュエータは、前記流路ユニットに設けられて前記複数の圧力室及び前記加圧室の容積をそれぞれ変形させる複数の駆動素子を含んでおり、
駆動パルス信号を前記駆動素子に印加する駆動装置をさらに備え、
前記駆動装置は、前記パージ手段によるパージのときに、前記被噴射媒体への液体噴射のときの前記圧力室の容積変化よりも前記加圧室の容積変化が大きくなるような駆動パルス信号を前記加圧室に対応する前記駆動素子に印加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体噴射装置。
【請求項５】
前記流路ユニットは、複数の前記共通液室と、複数の加圧室とを有し、
複数の前記共通液室が、平行に並んで配置されており、
複数の前記加圧室が、前記複数の共通液室とそれぞれ連通し、前記共通液室の前記延在方向と交差する方向に沿って並んで配置されており、
前記アクチュエータは、前記複数の圧力室及び前記複数の加圧室を覆うように前記流路ユニットに接合された振動板と、前記振動板に設けられて前記振動板の前記複数の圧力室及び前記複数の加圧室と対向する部分をそれぞれ変形させる複数の駆動素子とを含んでおり、
駆動パルス信号を前記駆動素子に印加する駆動装置をさらに備え、
前記駆動装置は、前記パージ手段によるパージのときに、互いに隣接する２つの前記加圧室間において前記駆動パルス信号の位相をずらすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２４５７５９（Ｐ２０１２−２４５７５９Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２１４５７（Ｐ２０１１−１２１４５７）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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