(57)【要約】【課題】メンテナンス時において、ノズル内の液体が増粘していた場合であっても、安定して液体を噴射することができる液体噴射装置を提供する。【解決手段】メンテナンスパルスＦＰは、圧力室２５を膨張させる膨張要素ｐ１と、当該膨張要素ｐ１によって膨張された圧力室２５を収縮させる収縮要素ｐ３と、当該収縮要素ｐ３によって収縮された圧力室２５を再び膨張させる再膨張要素ｐ５と、を含むパルス波形であり、収縮要素ｐ３の始端から再膨張要素ｐ５の始端までの時間をＴ１、圧力室２５内の液体に生じる固有振動周期をＴｃとしたとき、以下の条件（１）を満たす。  １．２×Ｔｃ≦Ｔ１＜１．５×Ｔｃ…（１）【選択図】図４
2015085573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルに連通する圧力室、及び、該圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の作動によって前記ノズルから液体を噴射可能な液体噴射ヘッドと、
メンテナンス時において、前記ノズルから液体を噴射させるメンテナンスパルスを含むメンテナンス駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
を備えた液体噴射装置であって、
前記メンテナンスパルスは、圧力室を膨張させる膨張要素と、当該膨張要素によって膨張された圧力室を収縮させる収縮要素と、当該収縮要素によって収縮された圧力室を再び膨張させる再膨張要素と、を含むパルス波形であり、
前記収縮要素の始端から前記再膨張要素の始端までの時間をＴ１、前記圧力室内の液体に生じる固有振動周期をＴｃとしたとき、
１．２×Ｔｃ≦Ｔ１＜１．５×Ｔｃ…（１）
を満たすことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
前記メンテナンスパルスは、前記再膨張要素の始端から後端までの時間をＴ２としたとき、
０．２×Ｔｃ≦Ｔ２＜０．５×Ｔｃ…（２）
を満たす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】
前記メンテナンスパルスは、前記収縮要素の電圧変化をＶｈ、前記再膨張要素の電圧変化をＶｈｍとしたとき、
０．１×Ｖｈ≦Ｖｈｍ≦０．５×Ｖｈ…（３）
を満たすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射装置。
【請求項４】
前記駆動信号は、前記ノズルから液体が噴射されない程度に前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる微振動パルスを含み、
該微振動パルスが前記圧力発生手段に印加された後に、前記メンテナンスパルスが前記圧力発生手段に印加されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルから液体を噴射する液体噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置は液体噴射ヘッドを備え、この噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。
【０００３】
上記のような液体噴射ヘッドは、インク（液体の一種）が貯留されたカートリッジから圧力室にインクを導入し、当該圧力室のインクに圧力変動を生じさせて、この圧力室に通じるノズルからインクを噴射するように構成されている。また、このような液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置では、ノズルからインクを強制的に噴射させるフラッシング動作と呼ばれるメンテナンス処理が行われている（例えば、特許文献１）。このフラッシング動作は、気泡や増粘したインクを排出することを目的として、例えばカートリッジを交換した後や、所定の時間が経過した後等に行われる。具体的には、液体噴射ヘッドを記録領域から外れた位置まで移動させ、この位置でインクを繰り返し噴射させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−７３３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、記録媒体に対して印刷処理を実行している最中においては、液体噴射ヘッドのノズル内に露出したインクの表面（メニスカス）が大気に曝されているので、時間の経過と共にインクの水分が徐々に蒸発し、ノズル近傍のインクの粘度が増加していた。ノズル近傍（特に、メニスカス周辺）のインクの粘度が増粘すると、フラッシング動作において、ノズルから安定して気泡や増粘したインクを噴射できない不具合があった。これについて、図８を用いて説明する。
【０００６】
図８は、フラッシング動作においてインクが噴射される様子を説明したノズル９７の周辺の断面図である。また、図８では、外気に曝されているメニスカス周辺のインクが増粘インク（高粘度のインク）Ｉｈになり、これより圧力室９８側のインクが通常インク（メニスカス側よりも低粘度のインク）Ｉｎになっている。フラッシング動作において、まず、圧力室９８を膨張させてメニスカスを圧力室９８側に引き込んだ後、圧力室９８を急激に収縮させると、図８（ａ）に示すようにインク滴Ｉｄが噴射される。そして、このインク滴Ｉｄの噴射後に、図９に示すように、残留振動が生じる。すなわち、インク滴Ｉｄの噴射後、図８（ｂ）に示すように、メニスカスが再び圧力室９８側に移動し、その後、図８（ｃ）に示すように、メニスカスが再び噴射側に移動する。なお、図９の座標軸において、横軸は時間ｔを示し、縦軸はメニスカスの位置を圧力室９８側から噴射側に向う方向が正となるようにして示している。また、符号Ｐｂで示す時点は、インク滴Ｉｄが噴射される時点である。さらに、時点Ｐａと時点Ｐｃとの間隔は、圧力室１９内のインクの固有の周期Ｔｃ（固有振動周期Ｔｃ）とほぼ一致しており、その後の残留振動においてもこの固有振動周期Ｔｃと略同じ周期で振動する。
【０００７】
ここで、時点Ｐｃと時点Ｐｄの間、すなわち、図８（ｃ）に示すようにメニスカスが噴射側に移動している際において、圧力室９８側から移動してくるインクＩｎと比べてメニスカス周辺に留まっている増粘インクＩｈの流動性が悪いため、空気の一部が当該インクに巻き込まれ、この巻き込まれた空気が気泡Ｂとしてインク内に取り残される。この気泡Ｂが浮力等によって圧力室９８側に入り込んで、流路内に残留すると、インクの噴射不良の原因となっていた。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、メンテナンス時において、ノズル内の液体が増粘していた場合であっても、安定して液体を噴射することができる液体噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、ノズルに連通する圧力室、及び、該圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の作動によって前記ノズルから液体を噴射可能な液体噴射ヘッドと、
メンテナンス時において、前記ノズルから液体を噴射させるメンテナンスパルスを含むメンテナンス駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
を備えた液体噴射装置であって、
前記メンテナンスパルスは、圧力室を膨張させる膨張要素と、当該膨張要素によって膨張された圧力室を収縮させる収縮要素と、当該収縮要素によって収縮された圧力室を再び膨張させる再膨張要素と、を含むパルス波形であり、
前記収縮要素の始端から前記再膨張要素の始端までの時間をＴ１、前記圧力室内の液体に生じる固有振動周期をＴｃとしたとき、
１．２×Ｔｃ≦Ｔ１＜１．５×Ｔｃ…（１）
を満たすことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、収縮要素の始端から再膨張要素の始端までの時間Ｔ１が条件（１）を満たすため、液体を噴射した後、圧力室側に引き込まれたノズル内のメニスカスが再び噴射側（圧力室とは反対側）に移動している際に、再膨張要素によって圧力室を膨張させることができる。これにより、圧力室側から噴射側に移動するメニスカスの動きを緩やかにすることができる。その結果、メニスカス周辺の液体が増粘したとしても、ノズル内の液体に気泡が混入することを抑制できる。
【００１１】
上記構成において、前記メンテナンスパルスは、前記再膨張要素の始端から後端までの時間をＴ２としたとき、
０．２×Ｔｃ≦Ｔ２＜０．５×Ｔｃ…（２）
を満たすことが望ましい。
【００１２】
また、上記各構成において、前記メンテナンスパルスは、前記収縮要素の電圧変化をＶｈ、前記再膨張要素の電圧変化をＶｈｍとしたとき、
０．１×Ｖｈ≦Ｖｈｍ≦０．５×Ｖｈ…（３）
を満たすことが望ましい。
【００１３】
これらの構成によれば、再膨張要素によって十分に圧力室を膨張させることができ、圧力室側から噴射側に移動するメニスカスの動きを確実に緩やかにすることができる。その結果、ノズル内の液体に気泡が混入することをより確実に抑制できる。
【００１４】
また、前記駆動信号は、前記ノズルから液体が噴射されない程度に前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる微振動パルスを含み、
該微振動パルスが前記圧力発生手段に印加された後に、前記メンテナンスパルスが前記圧力発生手段に印加されることが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、ノズル内の液体が増粘していた場合に、微振動パルスによって増粘した液体を攪拌することができる。これにより、メニスカス周辺の液体の流動性を改善することができ、その後のメンテナンスパルスによって液体を噴射する際にノズル内の液体に気泡が混入することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】プリンターの構成を説明する斜視図である。
【図２】記録ヘッドの断面図である。
【図３】プリンターの電気的な構成を説明するブロック図である。
【図４】メンテナンスパルスの構成を説明する波形図である。
【図５】フラッシング動作においてインクが噴射される様子を説明したノズル周辺の断面図である。
【図６】フラッシング動作においてインクが噴射される様子を説明したノズル周辺の断面図である。
【図７】第２実施形態におけるメンテナンスパルスの構成を説明する波形図である。
【図８】従来の構成におけるインクが噴射される様子を説明したノズル周辺の断面図である。
【図９】インク噴射時におけるノズル内のメニスカスの動きを説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下の説明では、本発明の液体噴射装置として、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド）を搭載したインクジェット式プリンター（以下、プリンター）を例に挙げる。
【００１８】
プリンター１の構成について、図１を参照して説明する。プリンター１は、記録紙等の記録媒体２（着弾対象の一種）の表面に対して液体状のインクを噴射して画像等の記録を行う装置である。このプリンター１は、記録ヘッド３、この記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５、記録媒体２を副走査方向に移送する搬送機構６等を備えている。ここで、上記のインクは、本発明の液体の一種であり、液体供給源としてのインクカートリッジ７に貯留されている。このインクカートリッジ７は、記録ヘッド３（後述するホルダ１４）に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッジ７がプリンター１の本体側に配置され、当該インクカートリッジ７からインク供給チューブを通じて記録ヘッド３に供給される構成を採用することもできる。
【００１９】
上記のキャリッジ移動機構５はタイミングベルト８を備えている。そして、このタイミングベルト８はＤＣモーター等のパルスモーター９により駆動される。従ってパルスモーター９が作動すると、キャリッジ４は、プリンター１に架設されたガイドロッド１０に案内されて、主走査方向（記録媒体２の幅方向）に往復移動する。
【００２０】
記録動作時の記録ヘッド３の下方には、プラテン１１が配置されている。このプラテン１１は、記録動作を行う際の記録ヘッド３のノズル形成面（ノズルプレート：図２参照）に対して間隔を空けて配置され、記録媒体２を支持する。また、プラテン１１の主走査方向の端部、詳しくは、プラテン１１に配置された記録媒体２に対してインクが噴射される領域（記録領域）から外れた領域に、フラッシングボックス１２が設けられている。このフラッシングボックス１２は、メンテナンス動作の一種であるフラッシング動作において、記録ヘッド３から噴射されたインクを捕集する部材である。本実施形態のフラッシングボックス１２は、上方（記録ヘッド３側）に向けて開口した箱体状に形成されている。そして、フラッシングボックス１２の内部の底面には、例えばウレタンスポンジ等で作製されたインク吸収材が配設されている。なお、このフラッシングボックス１２は、プラテン１１の主走査方向両側に設けることが望ましいが、少なくとも一方に設けられていればよい。
【００２１】
図２は、上記記録ヘッド３の構成を説明する要部断面図である。この記録ヘッド３は、ケース１３と、このケース１３内に収納される振動子ユニット１４と、ケース１３の底面（先端面）に接合される流路ユニット１５等を備えて構成されている。上記のケース１３は、例えば、エポキシ系樹脂により作製され、その内部には振動子ユニット１４を収納するための収納空部１６が形成されている。振動子ユニット１４は、圧力発生手段の一種として機能する圧電素子１７と、この圧電素子１７が接合される固定板１８と、圧電素子１７に駆動信号等を供給するためのフレキシブルケーブル１９とを備えている。圧電素子１７は、圧電体層と電極層とを交互に積層した圧電板を櫛歯状に切り分けることで作製された積層型であって、積層方向に直交する方向に伸縮可能な縦振動モードの圧電素子である。
【００２２】
流路ユニット１５は、流路形成基板２０の一方の面にノズルプレート２１を、流路形成基板２０の他方の面に弾性板２２をそれぞれ接合して構成されている。この流路ユニット１５には、リザーバー２３と、インク供給口２４と、圧力室２５と、ノズル連通口２６と、ノズル２７とが設けられている。そして、インク供給口２４から圧力室２５及びノズル連通口２６を経てノズル２７に至る一連のインク流路が、ノズル２７毎に対応して形成されている。
【００２３】
上記ノズルプレート２１は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）又はシリコン単結晶等からなる薄いプレートであり、ノズル２７の列（ノズル列）が複数設けられている。上記弾性板２２は、金属等からなる支持板２８の表面に樹脂フィルム等からなる弾性体膜２９を積層した二重構造である。この弾性板２２には、圧力室２５の容積を変化させるダイヤフラム部３０が設けられている。このダイヤフラム部３０は、圧電素子１７の先端面が接合される島部３２と、この島部３２を囲う薄肉弾性部３３とからなる。また、この弾性板２２には、リザーバー２３の一部を封止するコンプライアンス部３１が設けられている。コンプライアンス部３１は、リザーバー２３に貯留されたインクの圧力変動を吸収するダンパーとして機能する。
【００２４】
そして、上記の島部３２には圧電素子１７の先端面が接合されているので、この圧電素子１７の自由端部を伸縮させることで圧力室２５の容積を変動させることができる。この容積変動に伴って圧力室２５内のインクに圧力変動が生じる。そして、記録ヘッド３は、この圧力変動を利用してノズル２７からインク滴を吐出させる。
【００２５】
図３はプリンター１の電気的な構成を示すブロック図である。このプリンター１は、プリンターコントローラー３５とプリントエンジン３６とで概略構成されている。プリンターコントローラー３５は、ホストコンピュータ等の外部装置からの印刷データ等が入力される外部インターフェース（外部Ｉ／Ｆ）３７と、各種データ等を記憶するＲＡＭ３８と、各種データ処理のための制御ルーチン等を記憶したＲＯＭ３９と、各部の制御を行う制御部４１と、クロック信号を発生する発振回路４２と、記録ヘッド３へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路４３（本発明における駆動信号発生手段の一種）と、印刷データをドット毎に展開することで得られる画素データや駆動信号等を記録ヘッド３に出力するための内部インターフェース（内部Ｉ／Ｆ）４５と、を備えている。
【００２６】
制御部４１は、記録ヘッド３の動作を制御するためのヘッド制御信号を記録ヘッド３に出力したり、駆動信号ＣＯＭを生成させるための制御信号を駆動信号生成回路４３に出力したりする。また、制御部４１は、上記印刷データに基づき、ハーフトーン処理、ドットパターン展開処理等を経て、記録ヘッド３の吐出制御に用いる画素データＳＩを生成する。この画素データＳＩは、印刷される画像の画素に関するデータであり、吐出制御情報の一種である。ここで、画素とは、着弾対象物である記録紙等の記録媒体上に仮想的に定められたドット形成領域を示す。
【００２７】
駆動信号発生回路４３は、制御部４１によって制御され、駆動信号ＣＯＭや各種の駆動信号を発生する。駆動信号ＣＯＭは、記録動作時やフラッシング動作時の記録ヘッド３の
圧電素子１７に印加されるアナログの電圧信号であり、単位記録周期（液体噴射周期）内に複数のパルス波形を有する一連の信号である。なお、フラッシング動作とは、気泡や増粘したインクを排出することを目的として、強制的にノズル２７からインクを噴射させる動作のことである。このフラッシング動作時における駆動信号ＣＯＭ（メンテナンス駆動信号）については、後で詳しく説明する。
【００２８】
次に、プリントエンジン３６側の構成について説明する。プリントエンジン３６は、記録ヘッド３と、キャリッジ移動機構５と、紙送り機構６と、リニアエンコーダー４０と、から構成されている。記録ヘッド３は、シフトレジスター（ＳＲ）４８、ラッチ４９、デコーダー５０、レベルシフター（ＬＳ）５１、スイッチ５２、及び圧電素子１７を、各ノズル２７に対応させて複数備えている。プリンターコントローラー３５からの画素データＳＩは、発振回路４２からのクロック信号ＣＫに同期して、シフトレジスター４８にシリアル伝送される。
【００２９】
シフトレジスター４８には、ラッチ４９が電気的に接続されており、プリンターコントローラー３５からのラッチ信号ＬＡＴがラッチ４９に入力されると、シフトレジスター４８の画素データをラッチする。このラッチ４９にラッチされた画素データは、デコーダー５０に入力される。このデコーダー５０は、２ビットの画素データを翻訳してパルス選択データを生成する。また、デコーダー５０は、ラッチ信号ＬＡＴ又はチャンネル信号ＣＨの受信を契機にパルス選択データをレベルシフター５１に出力する。この場合、パルス選択データは、上位ビットから順にレベルシフター５１に入力される。このレベルシフター５１は、電圧増幅器として機能し、スイッチ５２を駆動できる電圧に昇圧された電気信号を出力する。レベルシフター５１で昇圧されたパルス選択データは、スイッチ５２に供給される。このスイッチ５２の入力側には、駆動信号発生回路４３からの駆動信号ＣＯＭが供給されており、スイッチ５２の出力側には、圧電素子１７が接続されている。そして、パルス選択データは、スイッチ５２の作動、つまり、駆動信号中の吐出パルスの圧電素子１７への供給を制御する。
【００３０】
次に、フラッシング動作時における駆動信号ＣＯＭ（メンテナンス駆動信号）について説明する。図４は、メンテナンス駆動信号に含まれるメンテナンスパルスＦＰの構成の一例を示す波形図である。なお、メンテナンス駆動信号にはメンテナンスパルスＦＰの他に、メニスカスを振動させるような他のパルス（例えば微振動パルス等）が含まれる。この点については後述する。また、図４において、縦軸は電位であり、横軸は時間である。さらに、図４に示すように、本実施形態のメンテナンスパルスＦＰは平均するとプラスの極性である。メンテナンスパルスＦＰは、基準電位（中間電位）Ｖｂから最大電位（最大電圧）Ｖｍａｘまでプラス側に電位が変化して圧力室２５を基準容積（膨張・収縮の起点となる容積）から膨張させる膨張要素ｐ１と、最大電位Ｖｍａｘを一定時間維持する膨張維持要素ｐ２と、最大電位Ｖｍａｘから最小電位（最小電圧）Ｖｍｉｎまでマイナス側に電位が変化して膨張された圧力室２５を急激に収縮させる収縮要素ｐ３と、最小電位Ｖｍｉｎを一定時間維持する収縮維持要素ｐ４と、最小電位Ｖｍｉｎから基準電位Ｖｂまでプラス側に電位が変化して収縮された圧力室を基準容積まで再び膨張させる再膨張要素ｐ５と、を含んでいる。
【００３１】
ここで、メンテナンスパルスＦＰは、収縮要素ｐ３の始端から再膨張要素ｐ５の始端までの時間をＴ１、圧力室内のインクに生じる固有振動周期（ヘルムホルツ周期）をＴｃとしたとき、以下の条件（１）を満たすように設定される。
１．２×Ｔｃ≦Ｔ１＜１．５×Ｔｃ…（１）
また、本実施形態のメンテナンスパルスＦＰは、再膨張要素ｐ５の始端から後端までの時間をＴ２としたとき、以下の条件（２）を満たすように設定される。
０．２×Ｔｃ≦Ｔ２＜０．５×Ｔｃ…（２）
さらに、本実施形態のメンテナンスパルスＦＰは、収縮要素ｐ３の電圧変化をＶｈ、再膨張要素ｐ５の電圧変化をＶｈｍとしたとき、以下の条件（３）を満たすように設定される。
０．１×Ｖｈ≦Ｖｈｍ≦０．５×Ｖｈ…（３）
【００３２】
その他、本実施形態のメンテナンスパルスＦＰは、膨張要素ｐ１の始端から膨張維持要素ｐ２の後端までの時間が、Ｔｃ／２に設定されている。また、収縮要素ｐ３の始端から後端までの時間が、Ｔｃ／３に設定されている。
【００３３】
なお、固有振動周期Ｔｃは、ノズル２７、圧力室２５、インク供給口２４、及び圧電素子１７等の各構成部材の形状、寸法、及び剛性などにより固有に定まる。この固有の振動周期Ｔｃは、例えば、次式（４）で表すことができる。
Ｔｃ＝２π√［〔（Ｍｎ×Ｍｓ）／（Ｍｎ＋Ｍｓ）〕×Ｃｃ］…（４）
但し、式（４）において、Ｍｎはノズル２７におけるイナータンス、Ｍｓはインク供給口２４におけるイナータンス、Ｃｃは圧力室２５のコンプライアンス（単位圧力あたりの容積変化、柔らかさの度合いを示す。）である。また、上記式（４）において、イナータンスＭとは、ノズル２７等の流路における液体の移動し易さを示し、換言すると、単位断面積あたりの液体の質量である。そして、流体の密度をρ、流路の流体の流下方向と直交する面の断面積をＳ、流路の長さをＬとしたとき、イナータンスＭは次式（５）で近似して表すことができる。
Ｍ＝（ρ×Ｌ）／Ｓ…（５）
なお、Ｔｃは、上記式（４）で規定されるものに限られず、記録ヘッド３の圧力室２５が有している振動周期であればよい。
【００３４】
上記のように構成されたメンテナンスパルスＦＰが含まれるメンテナンス駆動信号は、フラッシング動作時に圧電素子１７に供給される。ここで、フラッシング動作は、インクカートリッジ７を交換した時の初期充填を行った後や、記録動作中において所定の時間が経過する毎（或いは、所定回数のパス（記録ヘッド３の走査）を行う毎、または、所定のページ数を印刷する毎）等に行われる。本実施形態のフラッシング動作では、キャリッジ移動機構５を駆動させて、記録ヘッド３がフラッシングボックス１２の上方に移動した状態で行われる。このようなフラッシング動作において、メニスカス周辺のインクが増粘していた場合、従来のメンテナンス駆動信号では、気泡が混入することにより安定してインクの噴射が行えない不具合があった。すなわち、気泡が混入すると、この気泡によりインクの噴射が阻害されて増粘インクが排出されにくい等の不具合があった。このため、従来では増粘インクを排出するためにより多くのインクを消費することとなっていた。これに対し、本発明のメンテナンスパルスＦＰを有するメンテナンス駆動信号を用いることで、メニスカス周辺のインクが増粘していたとしても、気泡の混入を抑制して安定してインクの噴射が行えるようになる。この点について、以下で説明する。
【００３５】
図５および図６は、フラッシング動作においてインクが噴射される様子を説明したノズル２７の周辺の断面図である。図５および図６では、メニスカス周辺のインクが増粘インク（高粘度のインク）Ｉｈになり、これより圧力室側のインクが通常インク（低粘度のインク）Ｉｎになっている。上記したメンテナンスパルスＦＰが、圧電素子１７に供給されると、まず、膨張要素ｐ１によって圧電素子１７は長手方向に収縮し、これに伴って圧力室２５が基準電位Ｖｂに対応する基準容積から最大電位Ｖｍａｘに対応する膨張容積まで膨張する。この膨張により、図５に示すように、メニスカス（メニスカス周辺の増粘インクＩｈ）が圧力室２５側（図５における上側）に大きく引き込まれると共に、圧力室２５内にはリザーバー２３側からインク供給口２４を通じてインクが供給される。そして、この圧力室２５の膨張状態は、膨張維持要素ｐ２によって維持（ホールド）される。
【００３６】
膨張維持要素ｐ２によるホールドの後、収縮要素ｐ３が供給されて圧電素子１７が急激に伸長する。これに伴い、圧力室２５は膨張容積から最小電位Ｖｍｉｎに対応する収縮容積まで急激に収縮される。これにより、圧力室２５内のインクが加圧されて、メニスカスが圧力室２５とは反対側（図６における下側（噴射側））に移動すると共に、メニスカスの中央部分が下側に押し出される。この押し出された部分が液柱（インク柱）のように伸び、その先端部分が途中で分離する。この分離した部分が、図６（ａ）に示すように、インク滴Ｉｄとしてノズル２７から噴射されて飛翔する。なお、メニスカスの振動は、固有振動周期Ｔｃの残留振動として、インク滴Ｉｄ噴射後も残る。すなわち、図９に示すように、圧力室２５内が収縮し始める時点Ｐａから、周期Ｔｃでメニスカスが上下に振動する。なお、図９における時点Ｐａは、収縮要素ｐ３の始端とほぼ一致する。また、時点Ｐａから時点Ｐｃまでの期間は、固有振動周期Ｔｃとほぼ一致し、時点Ｐｃから時点Ｐｄまでの期間は、固有振動周期Ｔｃの半分の期間とほぼ一致する。
【００３７】
その後、収縮維持要素ｐ４によって、収縮要素ｐ３の始端からの時間がＴ１になる時間だけ収縮容積が維持される。このとき、メニスカスは、図６（ｂ）に示すように、インク柱を残しながら上側（圧力室２５側）に移動する。そして、メニスカスは、圧力室２５内が収縮し始めた時点Ｐａ（収縮要素ｐ３の始端）からＴｃとほぼ等しい時間が経過すると、上側の最大位置（インク滴Ｉｄ噴射後、メニスカスが圧力室２５側に最も引き込まれた位置）まで変位する（図９における時点Ｐｃ）。その後、メニスカスは、上側の最大位置から再び下側（噴射側（圧力室２５とは反対側））に向けて移動し始める。次に、再膨張要素ｐ５が供給されると、圧電素子１７が長手方向に収縮し、これに伴って圧力室２５が収縮容積から基準電位Ｖｂに対応する基準容積まで再び膨張する。
【００３８】
ここで、収縮要素ｐ３の始端から再膨張要素ｐ５の始端までの時間Ｔ１が上記条件（１）を満たすため、インクを噴射した後、上側の最大位置に引き込まれたノズル２７内のメニスカスが再び下側に移動している際（図９における時点Ｐｃから時点Ｐｄまでの期間）に、再膨張要素ｐ５によって圧力室２５を膨張させることができる。この再膨張要素ｐ５による圧力室２５の再膨張によって、上側の最大位置から下側に向けて移動しているメニスカスを上側に引っ張ることができ、残留振動の振幅を抑えることができる。これにより、メニスカスの動きが緩やかになり、メニスカス周辺のインクが渦を巻くなどのような複雑な動きをすることが抑制される。その結果、図６（ｃ）に示すように、メニスカス周辺のインクが増粘したとしても、ノズル２７内のインクに気泡が混入することを抑制できる。なお、残留振動の位相がずれた場合にこの残留振動を強めないように、再膨張要素ｐ５の始端を、特に振幅の大きい時点Ｐｃから０．２×Ｔｃの期間以上ずらすことが望ましい。すなわち、再膨張要素ｐ５の始端を極大点または極小点からずらすことで、残留振動が強められることを抑制でき、より確実にメニスカスの動きを緩やかにすることができる。
【００３９】
また、本実施形態の再膨張要素ｐ５の始端から後端までの時間Ｔ２が上記条件（２）および条件（３）を満たすため、再膨張要素ｐ５によって十分に圧力室２５を膨張させることができ、圧力室２５側から下側に向けて移動するメニスカスの動きを確実に緩やかにすることができる。すなわち、上記条件（２）および条件（３）によって、メニスカスの下側への移動を空気が混入しない程度まで緩やかにすることができる。その結果、ノズル２７内のインクに気泡が混入することをより確実に抑制できる。換言すると、上記条件（２）および条件（３）を満たすことにより、メニスカスの引き込みが不足してメニスカスの動きを緩やかにできずに気泡が混入すること、または逆にメニスカスを過度に引き込むことで気泡が混入したり、インクの誤噴射（サテライト）が生じたりすることを防止することができる。
【００４０】
ところで、本実施形態のメンテナンス駆動信号は、ノズル２７からインクが噴射されない程度に圧力室２５内のインクに圧力変動を生じさせる微振動パルスが含まれている。微振動パルスは、例えば、基準電位（中間電位）からプラス側に電位が変化して圧力室２５を基準容積から膨張させる膨張要素と、この電位を一定時間維持する膨張維持要素と、基準電位まで変化して膨張された圧力室２５を収縮させる収縮要素とからなる所謂台形波等が用いられる。そして、この微振動パルスが圧電素子１７に印加されると、圧力室２５が微振動し、ノズル２７内のインクが攪拌される。本実施形態では、微振動パルスが圧電素子１７に印加された後に、メンテナンスパルスＦＰが圧電素子１７に印加されるように構成されている。これにより、ノズル２７内のインクが増粘していた場合に、微振動パルスによって増粘したインクを攪拌することができる。その結果、メニスカス周辺のインクの流動性を改善することができ、その後のメンテナンスパルスＦＰによってインクを噴射する際にノズル２７内の液体に気泡が混入することを一層抑制できる。
【００４１】
ところで、メンテナンスパルスの構成は、上記した実施形態に限定されない。例えば、図７に示す第２実施形態のメンテナンスパルスＦＰ′では、再膨張要素ｐ５′の後に再膨張維持要素ｐ６′および再収縮要素ｐ７′を含んでいる。また、第２実施形態のメンテナンスパルスＦＰ′では、基準電位Ｖｂが最大電位Ｖｍａｘと最小電位Ｖｍｉｎとの中間の電位よりも低い電位に設定されている。
【００４２】
具体的に説明すると、第２実施形態のメンテナンスパルスＦＰ′は、基準電位Ｖｂから最大電位Ｖｍａｘまでプラス側に電位が変化して圧力室２５を基準容積から膨張させる膨張要素ｐ１′と、最大電位Ｖｍａｘを一定時間維持する膨張維持要素ｐ２′と、最大電位Ｖｍａｘから最小電位Ｖｍｉｎまでマイナス側に電位が変化して膨張された圧力室２５を急激に収縮させる収縮要素ｐ３′と、最小電位Ｖｍｉｎを一定時間維持する収縮維持要素ｐ４′と、最小電位Ｖｍｉｎから基準電位Ｖｂよりも高い電位Ｖｍまでプラス側に電位が変化して収縮された圧力室を再び膨張させる再膨張要素ｐ５′と、電位Ｖｍを一定時間維持する再膨張維持要素ｐ６′と、電位Ｖｍから基準電位Ｖｂまでマイナス側に電位が変化して膨張された圧力室を基準容積まで緩やかに収縮させる再膨張要素ｐ７′と、を含んでいる。なお、膨張要素ｐ１′の始端から再膨張要素ｐ５′の始端までの構成は、上記した第１実施形態におけるメンテナンスパルスＦＰの膨張要素ｐ１の始端から再膨張要素ｐ５の始端までの構成と同じであるため、説明を省略する。
【００４３】
ここで、本実施形態のように基準電位Ｖｂが低く設定されたメンテナンスパルスでは残留振動の制振効果が十分得られない虞がある。このため、本実施形態のメンテナンスパルスＦＰ′では、再膨張要素ｐ５′の後端電位が基準電位Ｖｂを超えてプラス側まで変化するように構成されている。そして、本実施形態のメンテナンスパルスＦＰ′でも、第１実施形態の条件（３）と同様に、収縮要素ｐ３′の電圧変化をＶｈ′、再膨張要素ｐ５′の電圧変化をＶｈｍ′としたとき、以下の条件（６）を満たすように設定される。
０．１×Ｖｈ′≦Ｖｈｍ′≦０．５×Ｖｈ′…（６）
これにより、基準電位Ｖｂを低くした場合でも制振効果を高めることができる。その結果、ノズル２７内のインクに気泡が混入することをより確実に抑制できる。なお、本実施形態の再膨張要素ｐ５′の始端から後端までの時間Ｔ２は、上記条件（２）を満たすように設定される。
【００４４】
そして、再膨張要素ｐ５′の後、基準電位Ｖｂよりも高い電位Ｖｍは、再膨張維持要素ｐ６′によって一定時間維持され、再膨張要素ｐ７′によって基準電位Ｖｂまで緩やかに戻される。ここで、再膨張要素ｐ７′の始端から終端までの時間Ｔ３は、Ｔｃ以上に設定される。これにより、電位Ｖｍに対応する容積まで膨張された圧力室２５を基準容積まで緩やかに戻すことができる。その結果メニスカスが急激に噴射側へ押されることによるメニスカスの乱れを抑制でき、ノズル２７内のインクに気泡が混入することを抑制できる。
【００４５】
ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。例えば、上記した実施形態では、圧力発生手段として、所謂縦振動型の圧電素子１７を例示したが、これには限られず、例えば、所謂撓み振動型の圧電素子を採用することも可能である。この場合、例示した駆動信号に関し、電位の変化方向、つまり上下が反転した波形となる。
【００４６】
そして、上述した実施形態では、インクジェットプリンターに搭載されるインクジェット式記録ヘッドを例示したが、インク以外の液体を噴射するものにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１…プリンター，３…記録ヘッド，４…キャリッジ，５…キャリッジ移動機構，７…インクカートリッジ，１１…プラテン，１２…フラッシングボックス，１７…圧電素子，２３…リザーバー，２４…インク供給口，２５…圧力室，２６…ノズル連通口，２７…ノズル，３５…プリンターコントローラー，３６…プリントエンジン，４１…制御部，４３…駆動信号発生回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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