JP2007062249A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録ヘッドに対する微駆動制御をソフト的に行なわなければならないにソフトの負担が重くなっている。
【解決手段】 電源投入後、記録ヘッド７に対して常時微駆動信号を与える常時微駆動制御を開始し、印刷命令を受信すると、記録ヘッド７を印字開始位置に移動するが、このときも微駆動信号を与えて微駆動を継続し、印字中は通常の滴吐出駆動信号を与えるとともに、次のドットまでの間に微駆動信号Ｐｓの一部Ｐｓ１を印加して微駆動を行なう動作を行い、印字終了位置に達したときには、常時微駆動制御を再開するようにし、印字停止状態でも微駆動制御を行なう。
【選択図】 図５

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に記録液の液滴を吐出する記録ヘッドをノズル目詰まり防止のためなどに微駆動することが可能な画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、プリンタ／ファックス／複写機複合機等の各種画像形成装置としては、記録液（例えばインク）の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドで構成した記録ヘッド（印字ヘッド）をキャリッジに搭載して、このキャリッジを被記録媒体（以下「用紙」というが、材質を紙に限定するものではなく、また、記録媒体、記録紙、転写材などとも称される。）の搬送方向に対して直交する方向にシリアルスキャンさせるとともに、被記録媒体を記録幅に応じて間歇的に搬送し、搬送と記録を交互に繰り返すことによって被記録媒体に画像を形成（記録、印刷、印字、印写も同義で使用する。）するシリアル型画像形成装置がある。

このような記録ヘッドを搭載した画像形成装置においては、記録ヘッドのノズルの目詰まりを防止するために液滴を吐出させない程度の駆動信号を与えてヘッドを駆動する制御（微駆動制御）を行なうようにしている。
特開２００４−２０９８４３号公報 特開２００５−０１４３３５号公報

また、記録ヘッドのノズルの目詰まりを防止するために、印刷上目立たない程度の液滴を吐出させる駆動信号を与えてヘッドを駆動する制御（これも、微駆動制御という。）を行なうようにしたものもある。
特開２００５−０６６９０９号公報

しかしながら、上述したように微駆動制御における微駆動開始／終了をソフト的に処理するようにした場合、ソフトの負担が大きくなるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ソフト側の負担を減らした微駆動制御を行なうことができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、印字停止状態で記録ヘッドに対して常時微駆動信号を与える常時微駆動制御を行なう手段を備えている構成とした。

ここで、常時微駆動制御を行なっているときに省エネモードに移行したときには常時微駆動制御を終了することが好ましい。この場合、省エネモードに移行した後所定時間経過した時に常時微駆動制御を終了することが好ましい。

また、記録ヘッドが置かれている環境に基づいて常時微駆動制御を行なうことが好ましい。

さらに、微駆動制御には、微駆動ＯＮ／ＯＦＦ制御、微駆動期間制御、微駆動波形制御を含むことが好ましい。

また、常時微駆動制御を行なうときの微駆動波形制御が、常時微駆動制御を行なわないときの微駆動波形制御と異なることが好ましい。

本発明に係る画像形成装置によれば、印字停止状態で記録ヘッドに対して常時微駆動信号を与える常時微駆動制御を行なう手段を備えているので、微駆動制御を行なうか否かを判別する必要がなく、ハード的に処理できるのでソフト側の負担が軽くなる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。先ず、本発明に係る画像形成装置の機構部の一例について図１及び図２を参照して説明する。図１は同機構部の全体構成を説明する側面説明図、図２は同機構部の平面説明図である。
この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１とガイドレール２とでキャリッジ３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ４で駆動プーリ６Ａと従動プーリ６Ｂとの間に張架したタイミングベルト５を介して図２で矢示方向（主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ３には、例えば、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）のインク滴を吐出する液滴吐出ヘッドからなる４個の記録ヘッド７ｙ、７ｃ、７ｍ、７ｋ（色を区別しないときは「記録ヘッド７」という。）を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド７を構成する液体吐出ヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて記録液の膜沸騰を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどをインク（液体）を吐出するためのエネルギー発生手段（圧力発生手段）として備えたものなどを使用できる。

キャリッジ３には、記録ヘッド７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク８を搭載している。このサブタンク８にはインク供給チューブ９を介して図示しないメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。

一方、給紙カセット１０などの用紙積載部（圧板）１１上に積載した用紙１２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１１から用紙１２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙ローラ）１３及び給紙ローラ１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１４を備え、この分離パッド１４は給紙ローラ１３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙１２を記録ヘッド７の下方側で搬送するため、用紙１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト２１と、給紙部からガイド１５を介して送られる用紙１２を搬送ベルト２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ２２と、略鉛直上方に送られる用紙１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト２１上に倣わせるための搬送ガイド２３と、押さえ部材２４で搬送ベルト２１側に付勢された押さえコロ２５とを備えている。また、搬送ベルト２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２６を備えている。

ここで、搬送ベルト２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２７とテンションローラ２８との間に掛け渡されて、副走査モータ３１からタイミングベルト３２及びタイミングローラ３３を介して搬送ローラ２７が回転されることで、図２のベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、搬送ベルト２１の裏面側には記録ヘッド７による画像形成領域に対応してガイド部材２９を配置している。また、帯電ローラ２６は、搬送ベルト２１の表層に接触し、搬送ベルト２１の回動に従動して回転するように配置されている。

また、図２に示すように、搬送ローラ２７の軸には、スリット円板３４を取り付け、このスリット円板３４のスリットを検知するセンサ３５を設けて、これらのスリット円板３４及びセンサ３５によってロータリエンコーダ３６を構成している。

さらに、記録ヘッド７で記録された用紙１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２１から用紙１２を分離するための分離爪５１と、排紙ローラ５２及び排紙コロ５３と、排紙される用紙１２をストックする排紙トレイ５４とを備えている。

また、背部には両面給紙ユニット５５が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット５５は搬送ベルト２１の逆方向回転で戻される用紙１２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２２と搬送ベルト２１との間に給紙する。

さらに、図２に示すように、キャリッジ３の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド７のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構５６を配置している。

この維持回復機５６は、記録ヘッド７の各ノズル面をキャピングするための各キャップ５７と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード５８と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け５９などを備えている。

このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙１２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１２はガイド１５で案内され、搬送ベルト２１とカウンタローラ２２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３で案内されて押さえコロ２５で搬送ベルト２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、図示しない制御部によってＡＣバイアス供給部から帯電ローラ２６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト２１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２１上に用紙１２が給送されると、用紙１２が搬送ベルト２１に静電力で吸着され、搬送ベルト２１の周回移動によって用紙１２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ３を往路及び復路方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド７を駆動することにより、停止している用紙１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１２を排紙トレイ５４に排紙する。

また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト２１を逆回転させることで、記録済みの用紙１２を両面給紙ユニット６１内に送り込み、用紙１２を反転させて（裏面が印刷面となる状態にして）再度カウンタローラ２２と搬送ベルト２１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル２１上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ５４に排紙する

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ３は維持回復機構５５側に移動されて、キャップ５７で記録ヘッド７のノズル面がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ５７で記録ヘッド７をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行い、この回復動作によって記録ヘッド７のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード５８でワイピングを行う。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド７の安定した吐出性能を維持する。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図３のブロック図を参照して説明する。
この制御部２００は、この装置全体の制御を司るＣＰＵ２１１と、ＣＰＵ２１１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ２０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ２０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ２０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行なう画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ２０５とを備えている。

また、この制御部２００は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行なうためのＩ／Ｆ２０６と、記録ヘッド７を駆動制御するためのデータ転送手段、駆動信号発生手段を含むヘッド駆動制御部２０７、キャリッジ３側に設けた記録ヘッド７を駆動するためのヘッド駆動装置であるヘッドドライバ（ドライバＩＣ）２０８と、主走査モータ４及び副走査モータ３１を駆動するためのモータ駆動部２１０と、帯電ローラ３４にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部２１２と、各種センサからの検出信号を入力するためのＩ／Ｏ２１３などを備えている。また、この制御部２００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行なうための操作パネル２１４が接続されている。

ここで、制御部２００は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介してＩ／Ｆ２０６で受信する。

そして、制御部２００のＣＰＵ２０１は、Ｉ／Ｆ２０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ２０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ない、この画像データをヘッド駆動制御部２０７からヘッドドライバ２０８に転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成はホスト側のプリンタドライバで行なっている。

ヘッド駆動制御部２０７は、上述した画像データをシリアルデータで転送するとともに、この画像データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、制御信号などをヘッドドライバ２０８に出力するとともに、ＲＯＭ２０２に格納されてＣＰＵ２０１で読み出される駆動信号のパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器及び電圧増幅器、電流増幅器等で構成される駆動信号生成手段を含み、１の駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動信号をヘッドドライバ２０８に対して出力する。

ヘッドドライバ２０８は、シリアルに入力される記録ヘッド７の１行分に相当する画像データに基づいてヘッド駆動制御部２０７から与えられる駆動信号を構成する駆動パルスを選択的に記録ヘッド７の液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子（例えば圧電素子）に対して印加することで記録ヘッド７を駆動する。このとき、駆動信号を構成する駆動パルスを選択することによって、例えば、大滴、中滴、小滴など、大きさの異なるドットを打ち分けることができる。

モータ駆動部２１０は、ＣＰＵ２０１側から与えられる目標値とリニアエンコーダを構成するエンコーダセンサ４３からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値に基づいて制御値を算出して内部のモータドライバを介して主走査モータ４を駆動する。また、ＣＰＵ２０１側から与えられる目標値とエンコーダセンサ３５からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値に基づいて制御値を算出して内部のモータドライバを介して副走査モータ３１を駆動する。

次に、この画像形成装置における本発明の第１実施形態について図４及び図５を参照して説明する。なお、図４は印字位置を説明するための平面説明図、図５はヘッドドライバ２０８に対する駆動信号の一例を説明する説明図である。
ここでは、図４に示すように、記録ヘッド７が搭載されたキャリッジ３は、電源ＯＮ時ホームポジションＡに位置しており、印刷命令により印字開始位置Ｂから印字終了位置Ｃまで印字を行なう。その後、反対側のホームポジションＤまで移動し、図４に記載の印字方向とは逆方向（復路）における印字を開始するものとする。

そこで、図５に示すように、印字開始位置Ｂ〜印字終了位置Ｃの間における印字位置Ｉ１〜Ｉ７の全期間において、記録ヘッド７に対して液滴を吐出させない程度に圧力変動を生じさせる微駆動信号Ｐｓの全部又は一部Ｐｓ１を印加し、常時微駆動させる微駆動制御を行うようにしている。

つまり、印字中である印字開始位置Ｂから印字終了位置Ｃまでの間（実際に液滴を吐出させることがある印字位置Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５）においては、１ドット印字を行なう吐出駆動信号Ｐｄを印加した後次の１ドット印字位置前までの空き期間に、微駆動信号Ｐｓの一部Ｐｓ１を印加することで微駆動を行なう。

また、ホームポジションＡから印字開始位置Ｂの期間、及び、印字終了位置Ｃから反対側のホームポジションＤの期間は印字停止状態にあり、この印字停止状態の期間（印字位置Ｉ１、Ｉ２、Ｉ６、Ｉ７）においても、全期間中、微駆動信号Ｐｓを印加することで微駆動を行なう。

このような常時微駆動制御を行なう場合の動作について図６のフロー図を参照して説明する。
電源投入後、記録ヘッド７に対して常時微駆動信号を与える常時微駆動制御を開始する。そして、印刷命令を受信すると、記録ヘッド７を印字開始位置に移動するが、このときも微駆動信号を与えて微駆動を継続する。その後、記録ヘッド７が印字開始位置に達したときには微駆動を終了して、印字（通常の滴吐出駆動信号を与えるとともに、次のドットまでの間に微駆動信号Ｐｓの一部Ｐｓ１を印加して微駆動を行なう動作）を行い、記録ヘッド７が印字終了位置に達したときには、微駆動信号Ｐｓを与える常時微駆動制御を再開する。そして、次の印字命令が来なければ、電源ＯＦＦ又は待機状態に移行する。

このように、印字停止状態で記録ヘッドに対して常時微駆動信号を与える常時微駆動制御を行なう手段を備えているので、微駆動を行なうか否かの判別処理を行なう必要がなくなり、ハード的に電源オンで微駆動を開始し、電源オフで微駆動を停止する処理を行なわせることができるようになってソフトの負担が軽くなる。

次に、本発明の第２実施形態について図７のブロック図を参照して説明する。
上述したように常時微駆動制御を行なうと、微駆動制御を選択的に行なう（以下「非常時微駆動制御）という。）場合と比較すると、装置の消費電力が高くなる。そこで、常時微駆動制御を行なうか、非常時微駆動制御を行なうかを選択できるようにする。

ここで、常時微駆動制御を行なうか、非常時微駆動制御を行うかは、記録液（インク）特性、特に粘化率（固形化率）に基づいて選択することが好ましい。すなわち、インクの固形化率が高いほどインクの固形化が早期に進行するので、常時微駆動を行なう方が好ましい。

ここで、ヘッド温度などの環境条件からインク粘度を予測できる場合、インク固形化率を予測することができる。そこで、図７に示すように、記録ヘッド７が置かれている環境に関する情報、例えばヘッド環境温度を検出する温度センサ３０１の検知信号を、ＡＳＩＣなどで構成した印字制御部（ＣＴＬ部）３０２に入力し、ＣＴＬ部３０２のＡ／Ｄ変換部３０３で検知信号（検出温度）をＡ／Ｄ変換し、閾値比較部３０４で検出温度と予め定めたインク固形化率に対応する温度（閾値）とを比較する。

そして、微駆動制御部３０５は、比較結果がインク固形化率閾値（温度）を越えているときには、常時微駆動制御を継続して行い、インク固形化閾値（温度）に達していないときには、常時微駆動制御を実施中であっても閾値に達するまで微駆動動作を停止する。

このようにインク固形化率が閾値に達していない、微駆動の必要がない場合においては、微駆動制御を行なわないので、低消費電力化を図ることができる。

次に、本発明の第３実施形態について図８のフロー図を参照して説明する。
この実施形態では、常時微駆動制御中に、印字命令を予め定めた期間受信しないときには、いわゆる省エネモードへ移行するが、この省エネモードに移行したときには常時微駆動制御を停止するようにしている。

つまり、省エネモードへ移行するか否かを上述した印字制御部（ＣＴＬ部）３０２内に設けた内部カウンタのカウント値で管理する。具体的には、電源投入後、省エネモードへの移行期間として内部カウンタのカウント値を設定しておく。そして、図９の待機中は上述した第１実施形態で説明したように、常時微駆動制御を行なっているが、この期間中に１微駆動制御動作（微駆動期間は電源投入後に設定される。）終了時に、内部カウンタ値をデクリメント（−１）する（カウント値＝カウント値―１）。

そして、内部カウンタのカウント値が「０」になると、待機期間超過と判断し、常時微駆動制御期間であっても、微駆動制御を終了し、省エネモードに移行する。これによりシステム的な省エネ移行が完了し、低消費電力化を図ることができる。なお、省エネモード移行後における印字再開時は、ヘッド維持動作を実施することで印字動作が開始される。

次に、本発明の第４実施形態について図９の説明図を参照して説明する。この図１０は、常時微駆動制御を行なう場合の駆動波形シーケンスと、非常時微駆動制御を行なう場合の駆動波形シーケンスを示している。また、印字終了位置Ｉ１１、微駆動期間Ｉ１２〜Ｉ１７、印字開始位置Ｉ１８とする。

通常、高電圧印加によるヘッド損傷防止のため、印字／微駆動開始、終了時において電圧レベルを徐々に変化させるようにする。図９では駆動波形立ち上げ期間Ｔｒ及び立ち下げ期間Ｔｆに相当する。

ここで、図９に示すように、印字終了直後から微駆動制御を開始する場合、駆動波形立ち上げ／立ち下げ期間が必要でない場合でも、同図（ｂ）に示す非常時微駆動制御では、必ず駆動波形立ち上げ／立ち下げ期間を設ける構成とする。これは、印字終了から微駆動開始までに期間がある場合においても確実にヘッド損傷を防止するためである。

これに対して、印字期間以外は必ず微駆動を行なう常時微駆動制御では、印字終了後の駆動波形立ち下げ期間を設ける必要がなく、印字終了後直ちに微駆動を開始する。その後、次の印字開始位置においては、微駆動を終了させ、駆動波形立ち上げ期間を設けることなく印字を開始する。このシーケンスにより、微駆動と印字を切り替える時間を短期化することが可能となり、微駆動動作を必要期間実施することにより、ノズル詰まりを確実に防止できる。

本発明に係る画像形成装置の機構部の全体構成を説明する側面説明図である。 同機構部の平面説明図である。 同画像形成装置における制御部の概要を説明するブロック説明図である。 本発明の第１実施形態の説明に供する平面説明図である。 同実施形態における印字位置と駆動波形（駆動信号）との関係を説明する説明図である。 同実施形態の説明に供するフロー図である。 本発明の第２実施形態の説明に供するブロック図である。 本発明の第３実施形態の説明に供するフロー図である。 本発明の第４実施形態の説明に供する説明図である。

符号の説明

３…キャリッジ
７…記録ヘッド
７ｋ、７ｃ、７ｍ、７ｙ…記録ヘッド
２０７…ヘッド駆動制御部
２０８…ヘッドドライバ
３０２…印字制御部

Claims (6)

1. ノズルから記録液の液滴を吐出する記録ヘッドと、この記録ヘッドの前記液滴を吐出させるための圧力発生手段に対して液滴を吐出しない程度の微駆動信号を与える手段とを備えた画像形成装置において、印字停止状態で前記記録ヘッドに対して常時微駆動信号を与える常時微駆動制御を行なう手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、前記常時微駆動制御を行なっているときに省エネモードに移行したときには前記常時微駆動制御を終了することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、前記省エネモードに移行した後所定時間経過した時に前記常時微駆動制御を終了することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記記録ヘッドが置かれている環境に基づいて前記常時微駆動制御を行なうことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記微駆動制御には、微駆動ＯＮ／ＯＦＦ制御、微駆動期間制御、微駆動波形制御を含むことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記常時微駆動制御を行なうときの微駆動波形制御が、前記常時微駆動制御を行なわないときの微駆動波形制御と異なることを特徴とする画像形成装置。
   

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