JP2009034859A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル面にインクが付着して乾燥した場合、乾燥インク上では撥水層上と比べてメニスカス保持力が弱くなり、吐出不良が生じ易くなる。
【解決手段】溢れ駆動信号Ｐ６を印加したとき、溢れ駆動信号Ｐ６の立下り波形要素でメニスカス位置はノズル１０４内に引き込まれ、立ち上がり波形要素で液室内１０６が加圧されるので、初期位置を越えて進出するが、駆動電圧が大きいことから、ノズル１０４内のインク１００のメニスカス１００ａはノズル開口の周囲１０４ａに溢れた状態になり、ノズル開口の周囲１０４ａに付着しているインクの付着物５００と合体して、次の駆動周期における印字駆動信号あるいは溢れ駆動信号Ｐ６の立ち下げ時に、メニスカス１００ａが戻るときにノズル開口の周囲１０４ａに付着するインクがノズ１０４ル内に引き込まれる。
【選択図】図１０

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッドを備える画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば、記録液（液体）の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを用いて、媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。）を搬送しながら、液体としての記録液（以下、インクともいう。）を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行うものがある。

なお、本願において、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体にインク滴を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与することをも意味する。また、「インク」とは狭義のインクに限るものではなく、上記の意味での画像形成を行うことができる液体であれば特に限定されるものではない。

このような画像形成装置においては、記録ヘッドのノズル内のインクが増粘して目詰まりを生じることを防止するため、例えば特許文献１に記載されているように、一印刷周期内に、印字駆動パルス以外に、液滴を吐出させない程度にメニスカスを微振動させる非吐出駆動パルスを印加するようにしている。
特開２００５−０４１０３９号公報

また、特許文献２に記載されているように、ノズル近傍の温度、湿度に基づいて非吐出駆動パルス（微駆動パルス）を印加するようにしたものもある。
特開２００６−２４８１３０号公報

その他、ノズルメニスカスの非吐出駆動に関しては、次のような文献もある。
特開２００５−２１２４１１号公報 特許第３７４１１８６号公報

ところで、記録ヘッドのノズル面には撥水層が形成されるが、ノズル面にインクが付着して乾燥した場合、乾燥インク上では撥水層上と比べてメニスカス保持力が弱くなり、吐出不良（吐出方向曲がりなど）が生じるという課題があることが判明した。

なお、上述した従来の微駆動（非吐出駆動）は、程度の差（振動の大きさの差）はあるものの、ノズルのメニスカスをノズル周囲から溢れ出すことがないようにメニスカスを振動（微駆動）させるようにしたものである。これは、そもそも、微駆動がノズル内のインクの増粘を抑えることを目的とするものであり、メニスカスを振動させることで十分であることによる。

本発明は上記の課題に鑑みなされたものであり、記録ヘッドのノズル面に乾燥インクが生じることを防止し、乾燥インクによる吐出不良が生じないように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、インクの液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、液滴とならない状態でノズル内のインクをノズル開口の周囲まで溢れさせる駆動信号を含む駆動波形を発生する駆動波形発生手段と、この駆動波形発生手段で発生される駆動信号を記録ヘッドの圧力発生手段に印加させる手段とを備えている構成とした。

ここで、記録ヘッドのノズル開口の周囲にインクが付着して乾燥する環境条件下で駆動信号を記録ヘッドの圧力発生手段に印加する構成とできる。

本発明に係る画像形成装置は、インク滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、液滴とならない状態でノズル内のインクを振動させる微駆動信号、及び、液滴とならない状態でノズル内のインクをノズル開口の周囲まで溢れさせる駆動信号を、１駆動周期内に含む駆動波形を発生する駆動波形発生手段と、駆動波形のうち、液滴とならない状態でノズル内のインクをノズル開口の周囲まで溢れさせる駆動信号を選択して記録ヘッドの圧力発生手段に印加させる手段とを備えている構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、インク滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、液滴とならない状態でノズル内のインクを振動させる微駆動信号を含む第１駆動波形と、液滴とならない状態でノズル内のインクをノズル開口の周囲まで溢れさせる駆動信号を含む第２駆動波形とを発生する駆動波形発生手段と、第１駆動波形及び第２駆動波形のいずれかを選択して記録ヘッドの圧力発生手段に印加させる手段とを備えている構成とした。

本発明に係る画像形成装置によれば、液滴とならない状態でノズル内のインクをノズル開口の周囲まで溢れさせる駆動信号を発生して記録ヘッドの圧力発生手段に印加する構成としたので、インクがノズル開口の周囲に溢れてノズル開口周囲に付着する乾燥インクをノズル内部に引き込むことができるようになり、記録ヘッドのノズル面に乾燥インクが生じることを低減して、乾燥インクの発生による吐出不良が生じないようにすることができる。

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。まず、本発明に係る画像形成装置の一例について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図２は同装置の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、装置本体１の左右の側板２１Ａ、２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド３１、３２でキャリッジ３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図２で矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド３４ａ、３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド３４」という。）を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、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３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、記録ヘッド３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、記録ヘッド３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。

また、キャリッジ３３には、記録ヘッド３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク３５ａ、３５ｂ（区別しないときは「サブタンク３５」という。）を搭載している。このサブタンク３５には、カートリッジ装填部４に着脱自在に装着される各色の記録液カートリッジ１０ｙ、１０ｍ、１０ｃ、１０ｋから、供給ポンプユニット５によって各色の供給チューブ３６を介して、各色の記録液が補充供給される。

一方、給紙トレイ２の用紙積載部（圧板）４１上に積載した用紙４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部４１から用紙４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）４３及び給紙コロ４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド４４を備え、この分離パッド４４は給紙コロ４３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４２を記録ヘッド３４の下方側に送り込むために、用紙４２を案内するガイド部材４５と、カウンタローラ４６と、搬送ガイド部材４７と、先端加圧コロ４９を有する押さえ部材４８とを備えるとともに、給送された用紙４２を静電吸着して記録ヘッド３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト５１を備えている。

この搬送ベルト５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５２とテンションローラ５３との間に掛け渡されて、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。また、この搬送ベルト５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ５６を備えている。この帯電ローラ５６は、搬送ベルト５１の表層に接触し、搬送ベルト５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ５２が回転駆動されることによって図２のベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド３４で記録された用紙４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト５１から用紙４２を分離するための分離爪６１と、排紙ローラ６２及び排紙コロである拍車６３とを備え、排紙ローラ６２の下方に排紙トレイ３を備えている。

また、装置本体１の背面部には両面ユニット７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット７１は搬送ベルト５１の逆方向回転で戻される用紙４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ４６と搬送ベルト５１との間に給紙する。また、この両面ユニット７１の上面は手差しトレイ７２としている。

さらに、図２に示すように、キャリッジ３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構８１を配置している。この維持回復機構８１には、記録ヘッド３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）８２ａ、８２ｂ（区別しないときは「キャップ８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのワイパ部材（ワイパブレード）８３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８４と、この空吐出受け８４に一体形成され、ワイパブレード８３に付着したインクを除去するための清掃部材であるワイパクリーナ部８５と、ワイパブレード８３のクリーニング時にワイパブレード８３をワイパクリーナ８５側に押し付けるワイパクリーナ８６と、キャリッジ２２をロックするキャリッジロック８７などとを備えている。

また、図２に示すように、キャリッジ３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに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８８を配置し、この空吐出受け８８には記録ヘッド３４のノズル列方向に沿った開口部８９などを備えている。

このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２から用紙４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙４２はガイド４５で案内され、搬送ベルト５１とカウンタローラ４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド３７で案内されて先端加圧コロ４９で搬送ベルト５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、帯電ローラ５６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５１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５１上に用紙４２が給送されると、用紙４２が搬送ベルト５１に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって用紙４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３４を駆動することにより、停止している用紙４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙４２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４２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４２を排紙トレイ３に排紙する。

そして、記録ヘッド３４のノズルの維持回復を行うときには、キャリッジ３３をホーム位置である維持回復機構８１に対向する位置に移動して、キャップ部材８２によるキャッピングを行ってノズルからの吸引を行うノズル吸引、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出などの維持回復動作を行うことにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができる。

次に、この画像形成装置における記録ヘッドを構成する液体吐出ヘッドの一例について図３及び図４を参照して説明する。なお、図３は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図４は同ヘッドの液室短手方向（ノズルの並び方向）の断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、例えばＳＵＳ基板或いは単結晶シリコン基板をエッチングして形成した流路板１０１と、この流路板１０１の下面に接合した例えばニッケル電鋳で形成した振動板１０２と、流路板１０１の上面に接合したノズル板１０３とを接合して積層し、これらによって液滴（インク滴）を吐出するノズル１０４が連通する流路であるノズル連通路１０５及び液室１０６、液室１０６にインクを供給するための共通液室１０８に連通するインク供給口１０９などを形成している。

また、振動板１０２を変形させて液室１０６内のインクを加圧するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）である電気機械変換素子としての２列（図３では１列のみ図示）の積層型圧電素子１２１と、この圧電素子１２１を接合固定するベース基板１２２とを備えている。なお、圧電素子１２１の間には支柱部１２３を設けている。この支柱部１２３は圧電素子部材を分割加工することで圧電素子１２１と同時に形成した部分であるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。

また、圧電素子１２１には図示しない駆動回路（駆動ＩＣ）に接続するためのＦＰＣケーブル１２６を接続している。

そして、振動板１０２の周縁部をフレーム部材１３０に接合し、このフレーム部材１３０には、圧電素子１２１及びベース基板１２２などで構成されるアクチュエータユニットを収納する貫通部１３１及び共通液室１０８となる凹部、この共通液室１０８に外部からインクを供給するためのインク供給穴１３２を形成している。

なお、ノズル板１０３は各液室１０６に対応して直径１０〜３０μｍのノズル１０４を形成し、流路板１０１に接着剤接合している。このノズル板１０３は、金属部材からなるノズル形成部材の表面に所要の層を介して最表面に撥水層を形成したものである。なお、このノズル板１０３の表面がノズル面３１ａとなる。

圧電素子１２１は、圧電材料１５１と内部電極１５２とを交互に積層した積層型圧電素子（ここではＰＺＴ）である。この圧電素子１２１の交互に異なる端面に引き出された各内部電極１５２には個別電極１５３及び共通電極１５４が接続されている。なお、この実施形態では、圧電素子１２１の圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて液室１０６内インクを加圧する構成としているが、圧電素子１２１の圧電方向としてｄ３１方向の変位を用いて加圧液室１０６内インクを加圧する構成とすることもできる。また、１つの基板１２２に１列の圧電素子１２１が設けられる構造とすることもできる。

このように構成した液体吐出ヘッドヘッドにおいては、例えば圧電素子１２１に印加する電圧を基準電位Ｖｅから下げることによって圧電素子１２１が収縮し、振動板１０２が下降して液室１０６の容積が膨張することで、液室１０６内にインクが流入し、その後圧電素子１２１に印加する電圧を上げて圧電素子１２１を積層方向に伸長させ、振動板１０２をノズル１０４方向に変形させて液室１０６の容積／体積を収縮させることにより、液室１０６内の記録液が加圧され、ノズル１０４から記録液の滴が吐出（噴射）される。

そして、圧電素子１２１に印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板１０２が初期位置に復元し、液室１０６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１０８から液室１０６内に記録液が充填される。そこで、ノズル１０４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。

なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図５を参照して説明する。なお、同図は同制御部の全体ブロック説明図である。
この制御部は、この画像形成装置全体の制御を司るマイクロコンピュータで構成した主制御部３０１及び印刷制御を司るマイクロコンピュータで構成した印刷制御部３０２とを備えている。

そして、主制御部３０１は、通信回路３００から入力される印刷処理の情報に基づいて用紙４２に画像を形成するために、前述したように、主走査モータ２４や副走査モータ５８を主走査モータ駆動回路３０３及び副走査モータ３０４を介して駆動制御するとともに、印刷制御部３０２に対して印刷用データを送出するなどの制御を行う。

また、主制御部３０１には、キャリッジ２３の位置を検出するキャリッジ位置検出回路３０５からの検出信号が入力され、主制御部３０１はこの検出信号に基づいてキャリッジ２３の移動位置及び移動速度を制御する。キャリッジ位置検出回路３０５は、例えばキャリッジ２３の走査方向に配置されたエンコーダシートのスリット数を、キャリッジ２３に搭載されたフォトセンサで読み取って計数することで、キャリッジ２３の位置を検出する。主走査モータ駆動回路３０３は、主制御部３０１から入力されるキャリッジ移動量に応じて主走査モータ２４を回転駆動させて、キャリッジ２３を所定の位置に所定の速度で移動させる。

また、主制御部３０１には搬送ベルト５１の移動量を検出する搬送量検出回路３０６からの検出信号が入力され、主制御部３０１はこの検出信号に基づいて搬送ベルト５１の移動量及び移動速度を制御する。搬送量検出回路３０６は、例えば搬送ローラ５２の回転軸に取り付けられた回転エンコーダシートのスリット数を、フォトセンサで読み取って計数することで搬送量を検出する。副走査モータ駆動回路３０４は、主制御部３０１から入力される搬送量に応じて副走査モータ５８を回転駆動させて、搬送ローラ５２を回転駆動して搬送ベルト５１を所定の位置に所定の速度で移動させる。

主制御部３０１は、給紙コロ駆動回路３０７に給紙コロ駆動指令を与えることによって給紙コロ４３を一回転させる。主制御部３０１は、維持回復機構駆動用モータ駆動回路３０８を介して維持回復機構８１のモータ２２１を回転駆動することにより、前述したようにキャップ８２の昇降、ワイパブレード８３の昇降、吸引ポンプの駆動などを行わせる。

主制御部３０１は、インク供給モータ駆動回路３１１を介して供給ユニットのポンプを駆動するためのインク供給モータを駆動制御し、カートリッジ装填部４に装填されたインクカートリッジ１０からサブタンク３２に対してインクを補充供給する。このとき、主制御部３０１には、サブタンク３２が満タン状態にあることを検知するサブタンク満タンセンサ３１２からの検知信号に基づいて補充供給を制御する。

また、主制御部３０１は、カートリッジ通信回路３１４を通じて、カートリッジ装填部４に装着された各インクカートリッジ１０に設けられる記憶手段である不揮発性メモリ３１６に記憶されている情報を取り込んで、所要の処理を行って、本体記憶手段である不揮発性メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）３１５に格納保持する。

また、主制御部３０１には、環境温度、環境湿度（環境条件）を検知する環境センサ３１３からの検知信号が入力される。

印刷制御部３０２は、主制御部３０１からの信号とキャリッジ位置検出回路３０５及び搬送量検出回路３０６などからのキャリッジ位置や搬送量に基づいて、記録ヘッド３１の液滴を吐出させるための圧力発生手段を駆動するためのデータを生成して、上述した画像データをシリアルデータでヘッド駆動回路３１０に転送するとともに、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、滴制御信号（マスク信号）などをヘッド駆動回路３１０に出力する以外にも、ＲＯＭに格納されてい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波形発生部及びヘッドドライバに与える駆動波形選択手段を含み、１の駆動パルス（駆動信号）或いは複数の駆動パルス（駆動信号）で構成される駆動信号群を複数含む駆動波形を生成してヘッド駆動回路３１０に対して出力する。

ヘッド駆動回路３１０は、シリアルに入力される記録ヘッド３１の１行分に相当する画像データに基づいて印刷制御部３０２から与えられる駆動波形を構成する駆動信号を選択的に記録ヘッド３１の液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子（例えば前述したような圧電素子）に対して印加することで記録ヘッド３１を駆動する。このとき、駆動波形を構成する駆動信号群の駆動パルス（駆動信号）を選択することによって、大きさの異なる液滴を吐出させて大きさの異なるドットを打ち分けることができる。

次に、印刷制御部３０２及びヘッド駆動回路（ヘッドドライバ）３１０の一例について図６を参照して説明する。
印刷制御部３０２は、駆動波形（共通駆動波形）を生成して出力する駆動信号発生手段である駆動波形発生部４０１と、印刷画像に応じた２ビットの画像データ（階調信号０、１）と、クロック信号、ラッチ信号（ＬＡＴ）、滴制御信号ＭＮ０ａ〜ＭＮ３ａ、ＭＮ０ｂ〜ＭＮ３ｂを出力する選択手段を兼ねるデータ転送部４０２とを備えている。

ここで、駆動波形発生部４０１は、１駆動周期（１印刷周期）内に、１又は複数の駆動信号（駆動パルス）で構成される駆動波形（共通駆動波形）を生成して出力する。また、データ転送部４０２は、この駆動波形発生部４０１から１駆動周期毎に出力される駆動波形に含まれる駆動信号を選択する滴制御信号ＭＮ０〜ＭＮを出力する。なお、滴制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３は、ヘッド駆動回路３１０のスイッチ手段であるアナログスイッチ４１５の開閉を滴毎に指示する２ビットの信号であり、選択すべき駆動信号でＬレベルに状態遷移し、非選択時にはＨレベルに状態遷移する。

ヘッド駆動回路３１０は、データ転送部４０２からの転送クロック（シフトクロック）及びシリアル画像データ（階調データ：２ビット／ＣＨ）を入力するシフトレジスタ４１１と、シフトレジスタ４１１の各レジスト値をラッチ信号によってラッチするためのラッチ回路４１２と、画像データと滴制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３をデコードして結果を出力するデコーダ４１３と、デコーダ４１３のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ４１５が動作可能なレベルへとレベル変換するレベルシフタ４１４と、レベルシフタ４１４を介して与えられるデコーダ４１３の出力でオン／オフ（開閉）されるアナログスイッチ４１５とを備えている。

このアナログスイッチ４１５は、各圧電素子１２１の選択電極（個別電極）１５４に接続され、駆動波形生成部４０１からの共通駆動波形が入力されている。したがって、シリアル転送された画像データ（階調データ）と滴制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３をデコーダ４１３でデコードした結果に応じてアナログスイッチ４１５がオンにすることにより、共通駆動波形に含まれる所要の駆動信号が通過して（選択されて）圧電素子１２１に印加される。

そこで、本発明の第1実施形態について図７を参照して説明する。なお、図７は駆動波形発生部４０１から出力する駆動波形の一例を示す説明図である。
駆動波形発生部４０１から生成出力（発生）される駆動波形ＰＶは、図７（ａ）に示すように、１駆動周期内で時系列的に出力される６個の駆動信号（駆動パルス）Ｐ１〜Ｐ６で構成される。

駆動信号Ｐ１は、液滴とならない状態でノズル１０４内のインクを振動させる微駆動信号であり、基準電位Ｖｅから立ち下がる波形要素、立下り後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Ｖｅまでそのまま立ち上がる波形要素で構成される。駆動信号Ｐ２、Ｐ３は、液滴を吐出させる吐出駆動信号であり、基準電位Ｖｅから立ち下がる波形要素、立下り後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Ｖｅまで段階的に立ち上がる波形要素で構成される。駆動信号Ｐ４は、液滴を吐出させる吐出駆動信号であり、基準電位Ｖｅから立ち下がる波形要素、立下り後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Ｖｅまでそのまま立ち上がる波形要素で構成される。駆動信号Ｐ５は、液滴を吐出させる吐出駆動信号であり、基準電位Ｖｅから立ち下がる波形要素、立下り後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Ｖｅを越えて所要の電位まで立ち上がる波形要素、ホールド後更に立ち上がる波形要素、ホールド後基準電位まで立ち下がる波形要素で構成される。

駆動信号Ｐ６は、液滴とならない状態でノズル１０４内のインクをノズル開口（ノズル開口とはノズル面３１ａに対する開口部分を意味する。）の周囲まで溢れさせる駆動信号（以下、これを「溢れ駆動信号」という。）であり、図７（ｃ）及び図８（ａ）にも示すように、基準電位Ｖｅから電位Ｖ６まで立ち下がり時定数ｔｒ６で立ち下がる波形要素、立下り後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Ｖｅまで立ち上がり時定数ｔｆ６でそのまま立ち上がる波形要素で構成される。

この駆動波形ＰＶの駆動信号Ｐ１〜Ｐ６は、前述したように滴制御信号ＭＮで選択される。例えば、微駆動信号Ｐ１が選択されたときには図７（ｂ）に示す駆動波形が記録ヘッドの圧力発生手段に印加され、溢れ駆動信号Ｐ６が選択されたときには図７（ｃ）に示す駆動波形が記録ヘッド３４の圧力発生手段（この例では圧電素子１２１）に印加されることになる。

ここで、溢れ駆動信号Ｐ６と従来から用いられている通常の微駆動信号Ｐ１との違いに図８をも参照して説明する。
微駆動信号Ｐ１は、図８（ａ）に破線で示すように駆動電圧が基準電位Ｖｅから電位Ｖ１まで時定数ｔｒ１で立ち下がり、ホールド後時定数ｔｆ１で基準電位Ｖｅまで立ち上がる（図７（ｂ）参照）波形である。この微駆動信号Ｐ１を印加したとき、図８（ｂ）に破線で示すように、微駆動信号Ｐ１の立下り波形要素でメニスカス位置はノズル１０４内に引き込まれ、立上がり波形要素で液室内１０６が加圧されるので、初期位置を越えて進出するが、駆動電圧が小さい（立下り量が小さい）ことから、例えば図９（ａ）に示すように、ノズル１０４内のインク１００のメニスカス１００ａはノズル開口の周囲１０４ａに溢れることなくノズル開口（ノズル面３１ａ）から突き出た状態になるだけである。なお、メニスカス変動速度は図８（ｃ）に破線で示すように変化する。

したがって、この微駆動信号Ｐ１を印加するだけでは、例えば、図９（ａ）に示すようにノズル開口の周囲１０４ａの部分にインクなどの付着物５００が存在した場合、同図（ｂ）に示すようにメニスカス１００ａがノズル１０４内に戻っても付着物５００はそのままノズル開口の周囲１０４ａに取り残され、付着物５００の乾燥が進行する。

これに対して、溢れ駆動信号Ｐ６は、図８（ａ）に実線で示すように駆動電圧が基準電位Ｖｅから電位Ｖ６まで時定数ｔｒ６で立ち下がり、ホールド後時定数ｔｆ６で立ち上がる（図７（ｃ）参照）波形である。この溢れ駆動信号Ｐ６を印加したとき、図８（ｂ）に実線で示すように、溢れ駆動信号Ｐ６の立下り波形要素でメニスカス位置はノズル１０４内に引き込まれ、立上がり波形要素で液室内１０６が加圧されるので、初期位置を越えて進出する。このとき、微駆動信号Ｐ１より駆動電圧が大きい（立下り量が大きい）ことから、例えば図１０（ａ）に示すように、ノズル１０４内のインク１００のメニスカス１００ａはノズル開口の周囲１０４ａに溢れた状態になる。

そして、次の印字駆動信号（例えば、次の駆動周期で当該ノズルが滴吐出となる場合）或いは次の溢れ駆動信号Ｐ６（例えば、次の駆動周期でも当該ノズルが非吐出となる場合）の立ち下げ時に、メニスカス１００ａは図１０（ｂ）の状態に戻り、このとき、ノズル開口の周囲１０４ａに付着するインク（付着物）がノズ１０４ル内に引き込まれる。なお、この溢れ駆動信号Ｐ６は、駆動電圧は大きいが、時定数ｔｒ６、ｔｆ６を大きくして緩やかに電圧を変化させているため、液滴が吐出されることはない。また、メニスカス変動速度は図８（ｃ）に実線で示すように変化し、微駆動信号Ｐ１と殆ど同じである。

したがって、この溢れ駆動信号Ｐ６を印加したときには、図１０（ａ）に示すようにノズル開口の周囲１０４ａの部分にインクなどの付着物５００が存在した場合、溢れたインク１００が付着物５００と合体し、上述したように、次の印字駆動信号或いは溢れ駆動信号でノズル１０４内に戻るときに同図（ｂ）に示すように付着物５００もインク１００に取り込んで（引き込んで）ノズル１０４に戻ることになり、付着物５００が乾燥にまでいたることがなくなる。

これによって、記録ヘッドのノズル面に乾燥インクが生じることが防止されて、乾燥インクによる吐出不良が生じないようにすることができる。

この点について具体的に説明すると、図１１（ａ）に示すようにノズル開口の周囲１０４ａ（特にノズルエッジ）にインクの付着物がなければ、前述した微駆動信号Ｐ１を与えてノズル１０４内のインク１００を振動させておくことでノズル１０４内のインクの増粘を抑えることができる。しかしながら、ノズル面３１ａの撥水性が低下した場合などには、上述したようにノズル開口の周囲１０４ａの部分にインクなどの付着物５００が発生し、当該ノズル１０４が長時間印字に用いられないと、前述した微駆動信号Ｐ１によるメニスカス振動では、ノズル１０４から突き出したインク１００と付着物５００が合体することがなく、付着物５００は増粘して、図１１（ｃ）に示すように乾燥した固体ないし膜（乾燥膜）５０１となる。

このようなインクが乾燥した乾燥膜５０１がノズル開口の周囲１０４ａに存在しなときには、図１２（ａ）に示すように、ノズル開口でメニスカス４００が正常に形成され、矢印Ａ方向に正常な液滴となって吐出される。これに対して、インクが乾燥した固体あるいは乾燥膜５０１がノズル開口の周囲１０４ａ、特にノズルエッジに存在すると、図１２（ｂ）に示すようにメニスカスが乾燥膜５０１と接触して、滴吐出を行うときに乾燥膜５０１との間で滴が正常に切れなくなって、液滴が矢印Ｂ方向に吐出されるなどの噴射曲がりやノズルダウンなどの問題が発生する。

そこで、前述したように溢れ駆動信号Ｐ６を与えてインク１００をノズル開口の周囲１０４ａまで溢れさせ、付着物５００をインク５００と合体させてノズル１０４内に引き込むことによって、付着物５００が固体化或いは膜化してしまうことが防止され、正常なメニスカスを維持することができ、噴射曲がりやノズルダウンなどが発生することがなくなる。

次に、駆動波形発生部４０１から出力する駆動波形の他の例について図１３を参照して説明する。
この駆動波形ＰＶは、図１３（ａ）に示すように、１駆動周期内で時系列的に出力される６個の駆動信号（駆動パルス）Ｐ１１〜Ｐ１６で構成され、駆動信号Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１４、Ｐ１５が液滴を吐出させる駆動信号、駆動信号Ｐ１３が微駆動信号、駆動信号Ｐ１６が溢れ駆動信号である。前述したと同様に、滴制御信号によって微駆動信号Ｐ１３を選択したときには同図（ｂ）に示す信号が、溢れ駆動信号Ｐ１６を選択したときには同図（ｃ）に示す信号がそれぞれ出力される。このように、微駆動信号Ｐ１３は駆動波形の途中に入れ込むこともできる。

次に、本発明の第２実施形態について図１４ないし図１６をも参照して説明する。なお、図１４は同実施形態の要部機能ブロック説明図、図１５は同実施形態の駆動波形の例を示す説明図、図１６は同じく選択部の作用説明に供するフロー図である。
この実施形態では、第１駆動波形ＰＶ１のデータを格納したデータ格納部６０１と、第２駆動波形ＰＶ２のデータを格納したデータ格納部６０２と、これらのデータ格納部６０１、６０２のいずれかの駆動波形ＰＶ１、ＰＶ２のデータを読み出してＤ／Ａ変換部６０４に与える選択部６０３と、Ｄ／Ａ変換部６０４で変換された駆動波形を増幅して出力する増幅部６０５とを備えている。

ここで、第１駆動波形ＰＶ１は、図１５（ａ）に示すように、前述した第１実施形態の駆動波形ＰＶの溢れ駆動信号Ｐ６がない駆動波形である（微駆動信号Ｐ１は含んでいる。）。また、第２駆動波形ＰＶ２は、図１５（ｂ）に示すように、前述した第１実施形態の駆動波形ＰＶと同じ駆動波形であり、微駆動信号Ｐ１とともに、溢れ駆動信号Ｐ６をも含む駆動波形である。

選択部６０３は、図１６に示すフロー図も参照して、環境センサ３１３の検出結果に基づいて、機内環境（装置内環境）条件が、温度２５℃以上で、湿度３０％以下のときに、第２駆動波形ＰＶ２を選択し、それ以外の環境条件では第１駆動波形ＰＶ１を選択する（具体的には駆動波形データをＤ／Ａ変換部６０４に与える。）。

つまり、前述したように、ノズル開口の周囲１０４ａに付着物５００が付着しても、当該付着物５００が乾燥して固体物や膜にならない環境条件下では噴射曲がりやノズルダウンが発生するおそれは低減する。そこで、環境条件が予め定めた環境条件、すなわち、記録ヘッドのノズル開口の周囲にインクが付着して乾燥する環境条件下でだけ、溢れ駆動信号Ｐ６を印加すれば足りることになる。

この場合、常時、溢れ駆動信号Ｐ６を含む駆動波形だけを発生して、予め定めた環境条件下で、前述したように滴制御信号によって溢れ駆動信号Ｐ６を選択するようにすることもできる。

しかしながら、第２駆動波形ＰＶ２のように溢れ駆動信号Ｐ６を入れ込んだ駆動波形は、溢れ駆動信号Ｐ６を含まない第１駆動波形ＰＶに比べて１駆動周期（所要の駆動信号をすべて出力するに要する時間）が相対的に長くなり、常時、第２駆動波形ＰＶ２を用いて印字を行っていると、結果として、印刷速度が低下することになる。

そこで、この実施形態のように、環境条件が予め定めた環境条件、すなわち、記録ヘッド３４のノズル開口の周囲１０４ａにインクが付着して乾燥する環境条件下でだけ、溢れ駆動信号Ｐ６を含む第２駆動波形を発生（選択）させ（波形が伸びた分、印刷速度、キャリッジ速度は低下させる。）、滴制御信号によって溢れ駆動信号Ｐ６を選択するようにする。これによって、印刷速度の無用な低下を招くことなく、噴射曲がりやノズルダウンの発生のおそれを低減することができる。

なお、上記各実施形態では本発明に係る画像形成装置としてプリンタ構成で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。なお、前述したように、本願における「インク」には媒体上の表面性質を改質する定着処理液なども含まれる。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す構成図である。 同機構部の要部平面説明図である。 同画像形成装置の記録ヘッドを構成する液体吐出ヘッドの一例を示す液室長手方向に沿う断面説明図である。 同ヘッドの液室短手方向に沿う断面説明図である。 同画像形成装置の制御部の概要を説明するブロック説明図である。 同制御部の印刷制御部の一例を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態の説明に供する駆動波形の一例を示す説明図である。 同駆動波形の微駆動信号Ｐ１と溢れ駆動信号Ｐ６の違いの説明に供する説明図である。 同じく微駆動信号を印加したときのメニスカスの状態の説明に供する説明図である。 同じく溢れ駆動信号を印加したときのメニスカスの状態の説明に供する説明図である。 同じくノズル開口周囲での乾燥膜の発生の説明に供する説明図である。 同じく乾燥膜の有無と液滴吐出状態の説明に供する説明図である。 同実施形態の説明に供する駆動波形の他の例を示す説明図である。 本発明の第２実施形態の説明に供する駆動波形発生及び選択に係る部分の機能ブロック説明図である。 同じく２種類の駆動波形を説明する説明図である。 同じく選択部の処理の説明に供するフロー図である。

符号の説明

３３…キャリッジ
３４…記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
１００…インク
１００ａ…メニスカス
１０４…ノズル
１０４ａ…ノズル開口の周囲
３０１…主制御部
３０２…印刷制御部
３１０…ヘッド駆動回路
４０１…駆動波形発生部
４０２…データ転送部

Claims (4)

1. インクの液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
   前記液滴とならない状態で前記ノズル内のインクをノズル開口の周囲まで溢れさせる駆動信号を含む駆動波形を発生する駆動波形発生手段と、
   この駆動波形発生手段で発生される前記駆動信号を前記記録ヘッドの圧力発生手段に印加させる手段と
   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、前記記録ヘッドのノズル開口の周囲に前記インクが付着して乾燥する環境条件下で前記駆動信号を前記記録ヘッドの圧力発生手段に印加することを特徴とする画像形成装置。
3. インク滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
   前記液滴とならない状態で前記ノズル内のインクを振動させる微駆動信号、及び、前記液滴とならない状態で前記ノズル内のインクをノズル開口の周囲まで溢れさせる駆動信号を、１駆動周期内に含む駆動波形を発生する駆動波形発生手段と、
   前記駆動波形のうち、前記液滴とならない状態で前記ノズル内のインクをノズル開口の周囲まで溢れさせる駆動信号を選択して前記記録ヘッドの圧力発生手段に印加させる手段と
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。
4. インク滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
   前記液滴とならない状態で前記ノズル内のインクを振動させる微駆動信号を含む第１駆動波形と、前記液滴とならない状態で前記ノズル内のインクをノズル開口の周囲まで溢れさせる駆動信号を含む第２駆動波形とを発生する駆動波形発生手段と、
   前記第１駆動波形及び前記第２駆動波形のいずれかを選択して前記記録ヘッドの圧力発生手段に印加させる手段と
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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