(57)【要約】【課題】ヘッド内のインクの増粘部分の除去、気泡の排出を効果的に行い、略リアルタイムでの回復動作を可能とする。【解決手段】インク供給口とインク吐出口に連通する圧力室の一部を形成する第１の振動板と、前記第１の振動板を変形させてインク吐出口から印字用のインク吐出をさせるための第１のアクチュエータを有するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記圧力室の一部を形成する第２の振動板と、前記第２の振動板を変形させて前記インク吐出口からメンテナンス用のインク吐出をさせるための第２のアクチュエータを備え、振動板に加えられる圧力とその変形により排除されるインクの体積との割合を、前記第１の振動板より前記第２の振動板の方が小さくなるように構成する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク供給口とインク吐出口に連通する圧力室の一部を形成する第１の振動板と、前記第１の振動板を変形させてインク吐出口から印字用のインク吐出をさせるための第１のアクチュエータを有するインクジェット記録ヘッドであって、
前記圧力室の一部を形成する第２の振動板と、
前記第２の振動板を変形させて前記インク吐出口からメンテナンス用のインク吐出をさせるための第２のアクチュエータを備え、
印字用のインク吐出時に前記第１のアクチュエータによって前記第１の振動板に加えられる圧力に対する前記第１の振動板の変形により排除されるインクの体積の割合Ｋ1 と、メンテナンス用のインク吐出時に前記第２のアクチュエータによって前記第２の振動板に加えられる圧力に対する前記第２の振動板の変形により排除されるインクの体積の割合Ｋ2 との間に、Ｋ1 ＞Ｋ2 という関係が成立することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記圧力室が複数存在する場合に、前記各圧力室毎に設けられた前記各第２の振動板を変形させる前記各第２のアクチュエータは、１つのアクチュエータ駆動源によって駆動されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記第２のアクチュエータは、前記第２の振動板とは別体構造で、前記第２のアクチュエータの非駆動時には退避可能に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記第２の振動板は、前記インク供給口近傍に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドを有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置に係り、特に、乾燥等より増粘したインクあるいは気泡が混入したインク等の、ノズル目詰まりや吐出不良の原因となるインクをノズルから確実に排除することによりメンテナンスを可能としたインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、画像形成装置として、多数のノズルを配列させたインクジェット記録ヘッド（インク吐出ヘッド）を有し、このインクジェット記録ヘッドと記録媒体を相対的に移動させながら、ノズルからインクを吐出することにより、記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録装置（インクジェットプリンタ）が知られている。
【０００３】
このようなインクジェット記録装置におけるインク吐出方法として、例えば、圧電素子（吐出用アクチュエータ）の変形によって圧力室（インク室）の一部を構成する振動板を変形させて、圧力室の容積を変化させ、圧力室の容積増大時にインク供給路から圧力室内にインクを導入し、圧力室の容積減少時に圧力室内のインクをノズルから液滴として吐出する圧電方式が知られている。
【０００４】
インクジェット記録装置においては、インクを貯蔵するインクタンクからインク供給路を介してインク吐出ヘッドにインクを供給し、インク吐出ヘッドのノズルから記録媒体に向けてインクを吐出しているが、ここで用いられるインクは、記録媒体上に吐出されると直ぐに乾燥し定着することが望ましい。
【０００５】
一方、印字の指示があった場合に直ちに印字が実行されるようにインク吐出ヘッドのノズルには常にインクが満たされており、このノズルのインクが乾燥するとノズルからのインク吐出が不安定になるため、非印字時においては、インク吐出ヘッドをキャップにより密閉して、ノズルのインクが乾燥しないようにしている。
【０００６】
しかし、印字中においては、ノズルのインクは空気中にさらされるため、長時間吐出が行われないノズルのインクが乾燥し、インクの粘度が高くなったり、ノズルが目詰まりしたり、ノズルのインクがなくなったりして吐出できなくなる虞があるため、一定時間毎にノズルからインクを強制的に吐出するパージを行う必要がある。
【０００７】
また、インク供給路内等に混入した気泡がインク吐出ヘッド内あるいはインク供給路に設置された異物除去用のフィルタ前に溜まり、この貯留した気泡によってインクの供給が遮断されると、ノズルからのインク吐出ができなくなる。
【０００８】
そこで、従来から、インクジェット記録装置における、このようなインク中の揮発成分の減少によるノズル近傍におけるインクの増粘や不溶成分の固着、あるいはインク流路に残留した気泡による圧力損失により、圧力が正常に加わらないことによるインクの不吐出や吐出不良に対し、ノズルの表側から負圧により吸引したり、供給側から大きな正圧をかけて増粘したインク等を吐き出して（パージして）ノズルを回復する等の様々な提案がなされている。
【０００９】
例えば、ヘッド内の強固な目詰まりに対する対策として、ポンプや吐出用アクチュエータを用いたパージを行うものとして、圧力室の固有振動周波数に近似する周波数の電気信号を吐出用アクチュエータに与えて圧力室を共鳴振動させ、充満しているインクに断続的に繰り返し共鳴振動を引き起こし、圧力室壁面に付着した気泡を剥離し異物とともに吸引排除するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【００１０】
また、パージ用のポンプや吐出用アクチュエータ以外のものを用いて、ヘッド内の強固な目詰まりに対する対策を行う構成例としては以下のものが知られている。
【００１１】
例えば、インクジェットヘッド内の共通液室または個別流路の直近に超音波振動子を設け、超音波振動を共通液室または個別流路内の洗浄流体に付与するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２等参照）。
【００１２】
また、例えば、目詰まりを生じているインク吐出路に対し、圧縮空気を送り込んで、目詰まりの原因となっているインクをインク吐出口から排出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献３等参照）。
【００１３】
さらに、例えば、インクジェットヘッド製造時にインク室形成後、純水または洗浄液をインク室に流入させ、アクチュエータに付着していた製造時に生じた切削粉等の異物をノズルから純水や洗浄液と共に排出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献４等参照）。
【特許文献１】特開２０００−１７７１２６号公報
【特許文献２】特開２００３−１４５７８２号公報
【特許文献３】特開平９−１５０５０９号公報
【特許文献４】特開平９−１９３３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来提案されている方法は、いずれも圧力室（インク室）から離れた場所から負圧や正圧により、個別流路から圧力室を介してノズルに至る通路内の気泡や異物、増粘インク等を取り除くものであり、圧力発生源から作用点までには長い流路が存在し、この間に存在するインクの慣性のために、問題箇所に衝撃力を作用させることができず、気泡、異物、増粘インク等を効果的に取り除くまでに多大な試行回数を要したり、インクの無駄が発生したりするという問題があった。
【００１５】
また、上記特許文献１に記載のものは、吐出用アクチュエータを用いて最大限の加振を与えることにより気泡等を排除するようにしているが、吐出用アクチュエータは元々吐出に最適化されており、余剰の発生力は持ち合わせていないため、効果は限定され、必ずしも充分な目詰まりの回復が望めないという問題がある。
【００１６】
また、上記特許文献２に記載のものは、超音波素子を各ノズルに個別に設置しようとすると多ノズルを有するヘッドの場合、高コストになってしまうという問題がある。
【００１７】
さらに、上記特許文献３及び４に記載のものは、インク室の洗浄を行うものであり、印字中にノズル目詰まりが発生した場合に直ちに目詰まりを回復して印字を再開するためのものではなく、回復動作のリアルタイム性が損なわれるという問題がある。
【００１８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ヘッド内のインクの増粘部分の除去、気泡の排出を効果的に行い、少ない時間とインク量で正常吐出に復帰させ、略リアルタイムで回復動作を行うことのできるインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、インク供給口とインク吐出口に連通する圧力室の一部を形成する第１の振動板と、前記第１の振動板を変形させてインク吐出口から印字用のインク吐出をさせるための第１のアクチュエータを有するインクジェット記録ヘッドであって、前記圧力室の一部を形成する第２の振動板と、前記第２の振動板を変形させて前記インク吐出口からメンテナンス用のインク吐出をさせるための第２のアクチュエータを備え、印字用のインク吐出時に前記第１のアクチュエータによって前記第１の振動板に加えられる圧力に対する前記第１の振動板の変形により排除されるインクの体積の割合Ｋ1 と、メンテナンス用のインク吐出時に前記第２のアクチュエータによって前記第２の振動板に加えられる圧力に対する前記第２の振動板の変形により排除されるインクの体積の割合Ｋ2 との間に、Ｋ1 ＞Ｋ2 という関係が成立することを特徴とするインクジェット記録ヘッドを提供する。
【００２０】
このように、通常の吐出用とは別にメンテナンス用の吐出を行うための第２の振動板及びこれを変形させる第２のアクチュエータを設けたため、増粘インク、気泡混入インクを確実に排除することができ、しかも第２の振動板は通常吐出用の第１の振動板よりも（例えば、剛性を大きくする等により）大きな圧力で変形するように構成することで、通常吐出時に影響することなく、メンテナンス時には通常吐出時よりも大きな衝撃でパージを行うことができ、確実な回復動作が可能となる。
【００２１】
また、前記インクジェット記録ヘッドは、前記圧力室が複数存在する場合に、前記各圧力室毎に設けられた前記各第２の振動板を変形させる前記各第２のアクチュエータは、１つのアクチュエータ駆動源によって駆動されることを特徴とする。これにより、装置構成を簡単にすることができ、コストを安価にすることができる。
【００２２】
また、前記第２のアクチュエータは、前記第２の振動板とは別体構造で、前記第２のアクチュエータの非駆動時には退避可能に設置されていることが好ましい。さらに、前記第２の振動板は、前記インク供給口近傍に配置されていることが好ましい。このように、第２の振動板をインク供給口の近傍に配置することにより、圧力室内の供給口から吐出口（ノズル）までの間にある気泡や異物等をノズル側から一気に排除することができるとともに、第２の振動板を変形させる第２のアクチュエータを別体構造とすることによって装置構成の自由度が増す。
【００２３】
また、同様に前記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、前記インクジェット記録ヘッドを有することを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明に係るインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置によれば、圧力室内に通常吐出時には発生し得ない大きな衝撃を加えて、増粘部分の除去や気泡の排出を少ない時間とインク量により効果的に行い、正常吐出に復帰させることで確実な回復動作を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付した図面を参照して、本発明に係るインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置について詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明に係るインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。図１に示したように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の印字ヘッド（インク吐出ヘッド）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部と、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６とを備えている。
【００２７】
図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
【００２８】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。
【００２９】
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
【００３０】
給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
【００３１】
デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面（フラット面）をなすように構成されている。
【００３２】
ベルト３３は、記録紙１６幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（図示省略）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。
【００３３】
ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（図示省略）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。
【００３４】
縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。
【００３５】
なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【００３６】
吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【００３７】
印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向と直交する方向に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。
【００３８】
記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。
【００３９】
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
【００４０】
なお、本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。
【００４１】
図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
【００４２】
印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
【００４３】
本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。
【００４４】
印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。
【００４５】
印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。
【００４６】
多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
【００４７】
後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００４８】
このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（図示省略）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。
【００４９】
また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。
【００５０】
次に、印字ヘッド（インク吐出ヘッド）について説明する。インク色毎に設けられている各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを表すものとし、図２に印字ヘッド５０の平面図を示す。
【００５１】
図２に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、インクを吐出するノズル５１、インクを吐出する際インクに圧力を付与する圧力室５２、図示しない共通流路から圧力室５２にインクを供給するインク供給口５３を含んで構成される圧力室ユニット５４が２次元的に配列され、ノズル５１の高密度化が図られている。
【００５２】
図２に示すように、各圧力室５２は、上方から見ると略正方形状をしており、その対角線の一方の端にノズル５１が形成され、他方の端にインク供給口５３が設けられている。
【００５３】
また、図２中に示した一点鎖線III-III に沿って１つの圧力室ユニット５４を切断した断面図を図３に示す。
【００５４】
図３に示すように、圧力室ユニット５４は、インクを吐出するノズル５１が形成された圧力室５２によって形成され、圧力室５２には、供給口５３を介してインクを供給する共通流路５５が連通するとともに、圧力室５２の一面（図では天面）は通常吐出用の振動板（第１の振動板）５６で構成され、その上部には、個別電極５７を備えた圧電素子（第１のアクチュエータ）５８が接合されている。
【００５５】
この個別電極５７に駆動電圧を印加することによって圧電素子５８が変形して第１の振動板５６が撓み、圧力室５２の容積が縮小されてノズル５１からインクが吐出されるようになっている。インクが吐出されると圧電素子５８がもとに戻り、圧力室５２の容積が元の大きさに回復し、共通流路５５から供給口５３を通って新しいインクが圧力室５２に供給されるようになっている。
【００５６】
なお、図３では、通常のインク吐出に係わる部分のみを示し、本発明のポイントであるメンテナンス用の第２の振動板及び第２のアクチュエータは省略した。これらについては、次の図４で説明することとする。
【００５７】
図４に、本実施形態に係るメンテナンス時の吐出（パージ）用の第２の振動板及び第２のアクチュエータを表示した圧力室ユニット５４を示す。図４は、図３とは上下が逆になっているが、通常の吐出に係わる部分については図３と全く同じである。
【００５８】
図４に示すように、圧力室５２の第１の振動板５６が形成されている側とは反対側の面のインク供給口５３の近傍に第２の振動板６０が形成されている。また、第２の振動板６０の外側（圧力室５２とは反対側）に、メンテナンス用の吐出時に、この第２の振動板６０に対して圧力（衝撃力）を加える第２のアクチュエータとして、図示しないモータによって回転駆動される回転軸６２の周りに回転する偏心カム６４が設けられている。
【００５９】
また、図５に、各圧力室５２毎にこのような第２の振動板６０と第２のアクチュエータ（偏心カム６４）が設けられた圧力室ユニット５４がマトリクス状に配置されて構成された印字ヘッド（インクジェット記録ヘッド）５０の斜視図を示す。
【００６０】
図５に示すように、各圧力室５２のインク供給口５３（図５では図示省略）付近に設けられた第２の振動板６０に圧力を加えて変形させるための第２のアクチュエータとしての偏心カム６４が、モータ６６によって回転駆動される回転軸６２の各第２の振動板６０に対応する位置に設置されている。
【００６１】
モータ６６によって回転軸６２が回転駆動されるとその回転に伴い、回転軸６２に設置固定された偏心カム６４も回転し、偏心カム６４の長径方向の回転軸６２から離れた先端部分が第２の振動板６０を叩いて圧力室５２内に衝撃を与えることにより、圧力室５２の増粘インクや気泡を含んだインク等がノズル５１から吐出（パージ）されるようになっている。
【００６２】
また、第２の振動板６０を叩く第２のアクチュエータ（衝撃伝達部材）としての偏心カム６４は、全ての圧力室５２の第２の振動板６０に対して設置されている必要はなく、例えば図５に示すように、２次元マトリクス状に配列された圧力室５２の１行分あるいは１列分に対応するように、１つの回転軸６２に複数の偏心カム６４を取り付けるようにしてもよい。この場合、この回転軸６２をモータ６６とともにノズル面５０ａに対して平行に移動し、あるいは逆に印字ヘッド５０の方を移動することにより全圧力室５２の第２の振動板６０を叩くことができる。
【００６３】
このように、１つの回転軸６２に複数の偏心カム６４を取り付けることにより、第２の振動板６０を叩く第２のアクチュエータが複数の圧力室５２にまたがって配置されることとなるため、全ての各圧力室５２毎に個別に偏心カム６４を作りつける必要がなく、装置コストを安価にすることができる。また、本実施形態では略リアルタイムに回復動作を行うことが可能である。
【００６４】
また、複数の圧力室５２からメンテナンス時の吐出を行う際、各偏心カム６４が第２の振動板６０を叩くタイミングは、同時でもよいし、時間差を設けるようにしてもよい。時間差を設ける場合には、回転軸６２に取り付ける偏心カム６４の位置を少しずつ角度をずらして取り付けるようにすればよい。
【００６５】
また、このようにメンテナンス時にパージをするための第２の振動板６０は、通常の印字用の吐出動作時に、第１のアクチュエータである圧電素子５８が第１の振動板５６を変形させて圧力室５２内に加えた圧力を、第２の振動板６０が変形することによって吸収し、圧力損失を生じては、吐出に影響を与えるので、通常吐出時に圧力損失を発生させないことが重要である。
【００６６】
また、パージの際には、通常の吐出時よりも大きな衝撃力が第２の振動板６０に加わることとなるため、メンテナンス用の第２の振動板６０は、通常吐出用の第１の振動板５６よりも剛性が高いものとすることが望ましい。
【００６７】
具体的には、例えば、第２の振動板６０としてはＳＵＳ金属を用い、厚みを分厚くして高剛性を実現したものでもよいし、これに対し、磨耗の少ないテフロン加工を施したＳＵＳの偏心カム６４が予圧を与えられた状態で接触するような構成でもよい。また、特に、意図的に衝撃を弱めるために、偏心カム６４に樹脂等の弾性部材を用いるようにしてもよい。
【００６８】
このように、第２の振動板６０及び第２のアクチュエータ（偏心カム６４）等から構成される衝撃伝達部材は、高剛性の第２の振動板６０に、カム状の突起物（偏心カム６４の長径方向の先端部）が衝突して衝撃が加わるようになっているが、この衝撃力は例えば、次のような大きさである。
【００６９】
すなわち、例えば市販の偏心振動モータのように回転周波数１２０［Ｈｚ］、発生力２［Ｎ］、おもりの重さ０．８５［ｇ］とすると、簡単な計算により、１２０［Ｈｚ］において、３［ｍ／ｓ］となる。
【００７０】
このとき、パージ能力としての運動量は、インク１［ｍｌ］を略１［ｇ] とすると、１［ｇ］×３［ｍ／ｓ］であり、１ノズル当たりの吐出液滴の運動量は、１［ｐｌ］×１０［ｍ／ｓ］分すなわち１［ｎｇ］×１０［ｍ／ｓ］であるから、吐出の３×１０7 倍の衝撃力を実現することができる。従って、仮に１００ノズルを同時に駆動する場合においては、付与される運動量は、１ノズル当たり吐出の約３×１０5 倍程度までであり、衝撃力としては十分大きいと考えられる。
【００７１】
また、このときの排除体積は、全体で最大  １／３［ｍｌ］であり、１ノズル当たりの排除体積は最大１／３００［ｇ］（≒３×１０6 ［ｐｌ］）となる。
【００７２】
以上の衝撃力をモーメントと時間との関係として図６に示す。図６において、横軸の時間はアクチュエータを用いてその吐出動作をするときの時間であり、縦軸のモーメントは運動量（力積）に対応するものである。図６において、Ａの領域は従来のアクチュエータによるパージの場合であり、Ｂの領域は吸引ポンプによるパージの場合である。このように、従来のアクチュエータは動作時間は短いが、付与できるモーメントは小さい。また、ポンプがモーメントの小さい上に動作時間が長い。
【００７３】
これに対し、Ｃの領域は、本実施形態の場合を表している。このように、本実施形態の衝撃伝達部材は、従来より大きなモーメント（衝撃力）を与えることができ、従来の吐出用の圧電素子では実現できない大きな衝撃をそこそこの排除体積で実現することができ、効率的な排除が可能となる。
【００７４】
上記計算は、偏心モータにおける最大能力の概算値であり、１ノズル当たりの排除量を低減することは緩衝材の導入等により設計が可能である。また、外部ポンプを用いる従来の場合、０．５［ｍｌ／回］の事例があるが、モータを用いてこれ以下に設計することも可能である。
【００７５】
このように、本実施形態の第２の振動板６０は、第２の振動板６０のサイズｌ2 、板厚ｔ2 、ヤング率Ｙ2 で決まる排除体積と圧力との割合（単位圧力当たりの排除体積の比率）Ｋ2 ＝ｆ（ｌ2 ，ｔ2 ，Ｙ2 ）が、通常吐出用の第１の振動板５６のサイズｌ1 、板厚ｔ1 、ヤング率Ｙ1 で決まる排除体積と圧力との割合（単位圧力当たりの排除体積の比率）Ｋ1 ＝ｆ（ｌ1 ，ｔ1 ，Ｙ1 ）より小さくなるように（Ｋ1 ＞Ｋ2 ）設計することで、大きな衝撃力でもインク吐出量を少なくできるため、無駄なインク消費量を低減することができる。
【００７６】
ここで、振動板が円盤状の場合である単純な円盤モデルを想定すると、振動板サイズ（円盤状の振動板の半径）をＬ、振動板の厚みをｔ、ヤング率をＹとすると、振動板のサイズＬ、厚みｔ、ヤング率Ｙによって決まる単位圧力当たりの排除堆積Ｋ＝ｆ（Ｌ，ｔ，Ｙ）は、ポアッソン比をνとすると、材料力学的導出により以下の式のようになる。
【００７７】
Ｋ＝π・（１−ν）・｛（７＋ν）・Ｌ6 ｝／｛１６・Ｙ・ｔ3 ｝
いま、２つの振動板で上に述べたようなＫ1 ＞Ｋ2 という関係を実現するには、例えば、同じ材質、同じ厚みを前提にすると、次の式（１）が求める条件となる。
【００７８】
Ｌ1 ＞Ｌ2           ・・・・・・（１）
また、材質のみ同じにすると、次の式（２）が求める条件となる。
【００７９】
（Ｌ1 2 ／ｔ1 ）＞（Ｌ2 2 ／ｔ2 ）      ・・・・・・（２）
例えば上記式（１）を実現するには、第２の振動板のサイズを第１の振動板のサイズよりも小さくすればよい。また、第２の振動板の厚みを厚くすることが出来れば、上記式（２）より、さらに第２の振動板のＫ2 の値を下げることが可能となる。
【００８０】
また、図７に、衝撃伝達部材（第２のアクチュエータ）の他の例を示す。図７に示す例は、第２の振動板６０を鎚で叩くようにしたものである。
【００８１】
すなわち、図７に示すように、各圧力室５２の第２の振動板６０に対して、これを叩く円柱状の鎚６８が第２の振動板６０の上に配置されている。各鎚６８は、支軸７０に設置固定され、支軸７０はその両端に設けられたソレノイド７２によって、図に矢印で示すように上下に駆動され、これによって鎚６８は第２の振動板６０を叩いて衝撃力を加えるようになっている。
【００８２】
支軸７０は、両端のソレノイド７２によって電磁的に上下に往復運動をするとともに、印字ヘッド５０のノズル面５０ａに対して平行に移動されることにより、２次元的に配列された全ての圧力室５２に対して回復動作を行うことができる。
【００８３】
また、以上説明した例では、いずれも第２の振動板６０は、第１の振動板５６に対して、圧力室５２の反対側の面に形成されていたが、第２の振動板６０の設置位置はこれに限定されるものではない。
【００８４】
例えば、図８に示すように、第１の振動板５６と同じ側に第１の振動板５６と連続してその形を変えて第２の振動板６０として形成するようにしてもよい。この場合、図８に示すように、第２の振動板６０は第１の振動板５６と同じ材質で、１つのつながった板として形成されているが、その形状が第１の振動板５６とは異なり、第２の振動板６０の方が小さく形成されている。例えば、図８に示す寸法Ｌ１よりＬ２の方が小さい。
【００８５】
このように、第２の振動板６０の形状を第１の振動板５６と変えることにより、第１の振動板５６よりも第２の振動板６０の方が剛性が高くなるようにしている。また、第１の振動板５６は圧電素子５８によって圧力が加えられるが、第２の振動板６０は図に矢印Ｐで示すように、前述したような第２のアクチュエータ（衝撃伝達部材）によって衝撃が加えられる。
【００８６】
また、図８の一点鎖線IX-IX 線に沿った断面図を図９に示す。図９に示す例では、第１の振動板５６と第２の振動板６０は、その厚さが略同一となっているが、この厚さを第１の振動板５６の部分と第２の振動板６０の部分で異なるようにして第２の振動板６０の方が剛性が高くなるようにしてもよい。その他、第２の振動板６０の方が剛性が高くなるようにする方法としては、その板厚が同じ場合に、ヤング率が第１の振動板５６よりも第２の振動板６０の方が大きくなるようにしてもよい。
【００８７】
なお、上で述べた例では、軸( 回転軸６２あるいは支軸７０）に交差する方向への走査は、これらの衝撃伝達部材で構成されるパージユニット（偏心カム６４が設置された回転軸６２や鎚６８が設置された支軸７０）をノズル面５０ａに平行に移動させて行ってもよいし、それに代えて印字ヘッド５０を動かすようにしてもよい。
【００８８】
従って、このようなパージユニットは、用紙搬送路の下部に配置しておき、昇降動作するような構成としてもよいし、用紙搬送部から離れた位置にあるメンテナンス・退避機構内に設置するようにしてもよい。
【００８９】
このように、本実施形態によれば、圧力室に圧電素子（第１のアクチュエータ）の搭載された通常吐出用の第１の振動板とは別に、高剛性の第２の振動板を圧力室のインク供給口の近傍に設け、外部から強い力でこの第２の振動板を叩き、強制的に吐出させるようにしたため、圧力室内のインク供給口からノズルに至るまでの範囲にある増粘インクあるいは気泡や異物等を含んだインクをノズル側から一気に排除することができ、効果的にメンテナンスを行うことが可能となる。
【００９０】
以上、本発明のインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明に係るインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。
【図２】印字ヘッドの概略構成を示す平面図である。
【図３】図２中のIII-III 線に沿った断面図である。
【図４】本実施形態の圧力室ユニットの概略を示す断面図である。
【図５】本実施形態の印字ヘッドの概略を示す斜視図である。
【図６】吐出時の動作時間とモーメントの関係を示す説明図である。
【図７】本実施形態の印字ヘッドの他の例の概略を示す斜視図である。
【図８】本実施形態の第２の振動板の他の例を示す説明図である。
【図９】図８中のIX-IX 線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１４…インク貯蔵／装填部、１６…記録紙、１８…給紙部、２０…デカール処理部、２２…吸着ベルト搬送部、２４…印字検出部、２６…排紙部、２８…カッター、３０…加熱ドラム、３１、３２…ローラー、３３…ベルト、３４…吸着チャンバー、３５…ファン、３６…ベルト清掃部、４０…加熱ファン、４２…後乾燥部、４４…加熱・加圧部、４５…加圧ローラー、４８…カッター、５０…印字ヘッド、５０ａ…ノズル面、５１…ノズル、５２…圧力室、５３…インク供給口、５４…圧力室ユニット、５６…第１の振動板、５８…圧電素子（第１のアクチュエータ）、６０…第２の振動板、６２…回転軸、６４…偏心カム（第２のアクチュエータ）、６６…モータ、６８…鎚、７０…支軸、７２…ソレノイド
【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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