(57)【要約】【課題】簡単な方法でメニスカスを振動させ、ノズル開口の目詰まりを確実に防止することができ、あるいは、目詰まりまでは達していない状態においても発現する、インクの不安定な吐出を防止することができるインクネット式記録装置を提供すること。【解決手段】連続印刷時のメニスカス状態におけるメニスカスの共振周波数よりも、非印刷時のメニスカス状態におけるメニスカスの共振周波数に近い周波数で、インクが吐出しない程度に、メニスカスを振動させる手段を備えたインクジェット記録装置とした。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オンデマンド型インクジェット記録ヘッドにおいて、ノズル開口部のメニスカスを、連続印刷時のメニスカス状態におけるメニスカスの共振周波数よりも、印刷休止時のメニスカス状態におけるメニスカスの共振周波数に近い周波数で、インクが吐出しない程度に、振動させる手段を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記振動させる手段が、電歪素子の変位による加圧であることを特徴とする請求項１のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記振動させる手段が、加熱素子による発泡であることを特徴とする請求項１のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記振動させる手段が、静電気力を用いた圧力室の変形による加圧であることを特徴とする請求項１のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記振動させる手段が、機械的機構による加振器であることを特徴とする請求項１のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記振動が印字・非印字に関わらず、すべてのノズルのメニスカスに連続して印可することを特徴とする請求項１のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置に関し、特にインクジェットヘッドのメニスカスを振動させるインクジェット記録装置、並びに、ノズル開口の目詰まり防止技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オンデマンド型インクジェット記録ヘッドは、複数のノズル開口と、各ノズル開口に連通する加圧室とを備え、印刷信号に対応して加圧室を膨張、収縮させてインク滴を発生させるように構成されている。このような記録ヘッドは、印刷動作をおこなっているノズル開口では新しいインクが順次供給されるため、目詰まりがほとんどないものの、例えば上下端等のノズル開口のようにインク滴吐出の機会が極めて低いものや、また休止状態におかれると目詰まりが生じやすい。
【０００３】
このため、印刷動作を一定時間継続した場合には、記録ヘッドを非印刷領域のキャッピング手段まで待避させ、ここで圧電振動子に駆動信号を印加してキャップに向かってすべてのノズル開口からインク滴を強制的に噴出させる、いわゆるフラッシング動作を行わせることが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような対策を講じると印刷動作が中断されて印刷速度の低下や、またインクの消費を招くため、印刷動作中にインク滴を発生しないノズル開口に連通する加圧室に設けられた圧電振動子に、インク滴を吐出させない程度の微小な駆動信号を印加して、ノズル開口近傍のメニスカスを微小振動させて目詰まりを防止する技術が数多く提案されている（特開昭５５−１２３４７６号公報、特開昭５７−６１５７６号公報、米国特許第４３５０９８９号明細書）。
【０００５】
これらによればフラッシング動作の回数を減らして印刷速度の低下やインクの消費を防止できるものの、インクに比較的大きな圧力を印可するため、耳障りな騒音が発生する。
【０００６】
また、単純に圧力を印可すると、メニスカスの振動が残留して、吐出時のインク滴形成に悪影響を及ぼし、インクの不安定な吐出を引き起こしてしまう。
これを防止するためには、圧力の印可に際して、メニスカスの残留振動がインク吐出に影響を及ぼさないように十分に考慮された圧力の印加タイミングと、複雑な圧力の印加シーケンスが必要となるという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、騒音を発生させることなく、簡単な方法でメニスカスを振動させ、ノズル開口の目詰まりを確実に防止することができ、あるいは、目詰まりまでは達していない状態においても発現する、インクの不安定な吐出を防止することができるインクジェット式記録装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解消するために本発明においては、オンデマンド型インクジェット記録ヘッドにおいて、連続印刷時のメニスカス状態におけるメニスカスの共振周波数よりも、非印刷時のメニスカス状態におけるメニスカスの共振周波数に近い周波数で、インクが吐出しない程度に、メニスカスを振動させる手段を備えたインクジェット記録装置とした。
【０００９】
（作用）
連続印刷時のメニスカス状態におけるメニスカスの共振周波数よりも、非印刷時のメニスカス状態におけるメニスカスの共振周波数に近い周波数での、メニスカスへの振動の印可、さらには、非常に微少な振動を連続して印可することによって、たとえば、インク滴吐出の機会が低いノズルや、また休止状態におかれた場合などノズル開口の目詰まり状態に進行しているメニスカスに対して、印可した振動が共振状態となり、効果的にメニスカスの振動を発生させ、メニスカス近傍のインクと圧力室のインクを攪拌し、メニスカス近傍をフレッシュなインクに置換することができる。
【００１０】
一方、メニスカス近傍にフレッシュなインクが満たされているノズルでは、共振状態とならないため、メニスカスは大きく振動せず安定している。
【００１１】
この様にして、印刷を安定して行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
そこで以下に本発明の原理を、図示した実施の形態に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の主要構成を示すものであって、図中符号１はインクジェットヘッドの構造を概念的に示し、インクジェットヘッド１には、複数のノズル開口２が外面に設けられ、インク加圧室３、共通液室４、インク供給口５に連通している。
【００１４】
各インク加圧室３には、吐出用インク加圧手段６が取り付けられている。
また、共通液室４にはメニスカス微少振動用加圧手段７が取り付けられている。
【００１５】
インクジェットヘッド１の外部には、インクタンク８、吐出用インク加圧手段制御部９、微少振動用インク加圧手段制御部１０が配置し接続されている。
【００１６】
インクジェットヘッド１には、インク供給口５を介して、インクタンク８からインクが供給される。
【００１７】
吐出用インク加圧手段６は吐出用インク加圧手段制御部９に接続され、印刷時に該当するノズルの吐出用インク加圧手段６を制御しノズル開口２からインクを吐出させる。
【００１８】
吐出用インク加圧手段制御部９では、吐出タイミング毎に各ノズル開口２から画像に応じてインクを吐出するために、吐出用インク加圧室３に、図２に図示した圧力を発生するように、各ノズルに対応した吐出用インク加圧手段６を制御する。図２には各吐出用インク加圧手段６の発生圧力を例示している。図２に図示した圧力は、１回の圧力変動で、メニスカスを大きく変位させノズル開口２からインクを吐出するために十分なほど大きい圧力となっている。
【００１９】
メニスカス微少振動用加圧手段７は微少振動用インク加圧手段制御部１０に接続され、印刷に備えて、各ノズル開口２付近のインクが局部乾燥しないように、メニスカス微少振動用加圧手段７を制御しメニスカスを振動させノズル開口２付近のインクを攪拌させる。
【００２０】
微少振動用インク加圧手段制御部１０では、吐出の有無に関わりなく、共通液室４に、図３に図示した圧力を発生するように、メニスカス微少振動用加圧手段７を制御する。図３に図示した圧力は、ここで発生した圧力波は各ノズル開口２に伝播するが、１回の圧力変動では、ほとんどメニスカスを変位させることの無いほど小さなもので、ノズル開口２からインクを吐出する際には、ほとんど影響を及ぼさない。しかし、この圧力変動の周期がメニスカス振動の共振周波数と一致した場合には、各ノズル開口２付近のインクを攪拌するために十分なほど大きい変位の振動をメニスカスに与えることができる。
【００２１】
図４には時間経過におけるメニスカス振動の共振周波数の変化を示している。図４に示した共振周波数ｆは、インク物性を代表した値を理解しやすくするために用いた値であって、メニスカス振動を印加しながら測定した値を示しているものではない。図４における「通常の共振周波数の変化」に示したようにメニスカス振動の共振周波数ｆは、ノズル開口２付近のインクがフレッシュな状態ｆ０から、時間経過とともに高周波数にシフトしている。これはノズル開口２付近のインクの局部乾燥が原因していると考えられる。
【００２２】
図４の「本発明における共振周波数の変化」は、メニスカス微少振動用加圧手段７により共通液室４に、図３に図示した周期１／ｆｃの圧力変動を発生させた場合の、時間経過におけるメニスカス振動の共振周波数の変化を示している。図５に示したようにメニスカス振動の共振周波数ｆは、ノズル開口２付近のインクがフレッシュな状態ｆ０から、時間経過とともに高周波数にシフトしていくが、共振周波数ｆがｆｃに近づくとメニスカスの振動変位が共振により大きくなりインクの攪拌が起こり、ノズル開口２付近のインクの局部乾燥が緩和するため、メニスカス振動の共振周波数ｆはｆｃを超えて大きく変化しない。
【００２３】
すなわち、単純に微弱な圧力変動を印加し続けるだけで、ノズル開口２付近のインクの物性はフレッシュな状態から大きく変化しないことを意味している。
【００２４】
図５は、本発明のプリンタの印刷機構周辺の構造を示すものであって、図中符号１０１は、キャリッジで、タイミングベルト１０２を介してパルスモータ１０３に接続されていて、ガイド部材１０４に案内されて記録用紙１０５の紙幅方向に往復動するように構成されている。
【００２５】
キャリッジ１０１には記録用紙１０５と対向する面、この実施例では下面に後述するインクジェット式記録ヘッド１０６が取り付けられている。インクジェット式記録ヘッド１０６は、キャリッジ１０１の上部に載置されているインクカートリッジ１０７からインクの補給を受けてキャリッジ１０１の移動に合わせて記録用紙１０５にインク滴を吐出してドットを形成して、記録用紙に画像や文字を印刷する。
【００２６】
１０８は、キャッピング装置で、非印刷領域に設けられていて、休止中に記録ヘッド１０６のノズル開口を封止する一方、印刷動作中に行なわれるフラッシング動作による記録ヘッド１０６からのインク滴を受けるものである。なお、図中符号１０９は、クリーニング手段を示す。
【００２７】
印字中にノズル開口の粘度が上昇した場合には、このクリーニング機構により、フラッシングを行う。本発明では、メニスカスの微少振動によりノズル開口近傍の局部的粘度上昇は緩和されているが、長時間の印字動作中に全体的な粘度の上昇まで進行した場合にはこのフラッシング動作を行う。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、連続印刷時のメニスカス状態におけるメニスカスの共振周波数よりも、印刷休止時のメニスカス状態におけるメニスカスの共振周波数に近い周波数で、インクが吐出しない程度に、ノズル開口のメニスカスを振動させる手段を備えたことにより、十分に考慮された圧力の印加タイミングと、複雑な圧力の印加シーケンスを用いることや、騒音を発生させることなく、簡単な方法でメニスカスを振動させ、ノズル開口の目詰まりの確実な解消と、あるいは、ノズル開口近傍のインクを粘度が低い加圧室のインクと置換させて目詰まりまでは達していない状態においても印刷動作とを保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるインクジェット記録ヘッドの、本発明の主要構成を示す断面図ブロック図である。
【図２】各吐出用インク加圧手段の発生圧力。
【図３】メニスカス微少振動用加圧手段の発生圧力。
【図４】時間経過におけるメニスカス振動の共振周波数の変化。
【図５】本発明が適用されるインクジェット記録装置の一実施例を示す図である。
【図６】本発明が適用される振動手段が加熱素子による発泡であるインクジェット記録ヘッドの一実施例を示す図である。
【図７】本発明が適用される振動手段が静電気力を用いた圧力室の変形による加圧であるインクジェット記録ヘッドの一実施例を示す図である。
【図８】本発明が適用される振動手段が機械的機構による加振器であるインクジェット記録ヘッドの一実施例を示す図である。
【符号の説明】
１０６　インクジェット式記録ヘッド
１０８　キャッピング装置
１０９　クリーニング装置
３　加圧室
６，７　圧電振動子
２　ノズル開口
４　共通液室
【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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