JP2010284960A

JP2010284960A - 画像形成装置

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Publication number: JP2010284960A
Application number: JP2009142796A
Authority: JP
Inventors: Shinji Tanaka; 田中　　慎二
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2009-06-15
Filing date: 2009-06-15
Publication date: 2010-12-24

Abstract

【課題】駆動電圧を分割して印加するようにした場合、圧電アクチュエータの特性上、非吐出の圧電アクチュエータも変形してノズルから液垂れなどの不具合を生じる。
【解決手段】液体吐出ヘッド１の圧電アクチュエータ７は、振動板６上に、第１電極１１、第１圧電層１２、第２電極１３、第２圧電層１４、第３電極１５を順次積層して構成され、第１電極１１、第２電極１３には、液滴吐出時及び液滴非吐出時のいずれでも、同じ電位の駆動電圧Ｖ１、Ｖ２が印加され、第３電極１５には、液滴を吐出するとき、電位０Ｖの駆動電圧Ｖ３を印加し、液滴を吐出しないときには第２電極１３に印加した電位と同じ電位を印加することで、液滴吐出時には第１圧電層１２及び第２圧電層１４がいずれも面内方向に伸縮し、液滴非吐出時には第１圧電層１２が伸縮しようとするが、第２圧電層１４が伸縮しないので、結果として第１圧電層１２の伸縮が抑えられる。
【選択図】図１

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に圧電アクチュエータを含む液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして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、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、液体吐出記録方式の「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液体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（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「圧電素子」、「圧電層」は、電気機械変換素子、電気機械変換層を意味する。

従来、液体吐出ヘッドとして、液室内の液体であるインクを加圧する圧力を発生するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）として圧電アクチュエータを用いるもの、静電アクチュエータを用いるものなどが知られている。圧電アクチュエータを用いるものとして、振動板上に第１電極（下部電極）、第１圧電層、第２電極（上部電極）を積層したユニモルフ型圧電素子を配置し、第１電極と第２電極に駆動電圧を印加することで圧電素子の面内方向に伸縮を生じさせて振動板を面外方向に撓ませるものがある。

ところで、液体吐出ヘッドを駆動するための電子部品は、使用する電圧、電流値に応じて必要な耐圧が決まり、通常、耐圧が大きいほど部品コストが増大する。このことは、ヘッドの高集積化が進むほど、配線数が増えるため、製品コストが増大することにつながる。

そこで、例えば、駆動電圧Ｖを２分割し、例えば、一方の電極には正極性の電圧Ｖ／２を、他方の電極には極性の異なる負極性の電圧−Ｖ／２を印加することで、部品の耐圧を下げる方法が考えられる。し

かしながら、通常、２つの電極のうち、一方は、複数のアクチュエータで共通の電位を採って配線数を低減するよう構成されているため、この駆動方法では、液滴を吐出しないアクチュエータにも、液滴を吐出させる場合の１／２程度の大きさの電圧が加わることになる。そのため、圧電素子を用いた場合は、吐出時のほぼ１／２の駆動力（振動板を変位させる力）を発生させることになり、非吐出ノズルから液滴を吐出させるおそれが生じることになる。また、液滴が吐出されまでも、ノズルのメニスカスの盛り上がりによりノズル面にインクがはみ出してしまうおそれがあり、ヘッドの動作に不具合を与える可能性が高くなる。

この点、静電アクチュエータを用いる場合には、振動板が、対向電極とのギャップが初期の１／３までは電圧上昇に対して緩やかに（非線形で）変位量が増大し、１／３を超えると僅かな電圧増加で急激に変位するという特性があることから、上述したような駆動電圧Ｖの１／２をそれぞれ振動板と対向電極に印加するという構成が可能である（特許文献１）。

そのため、２つの圧電素子を用いて、一方の圧電素子は複数の振動板を変位させ、他方の圧電素子は各振動板を個別に変位させる構成とし、２つの圧電素子がともにくどうされるときに液滴が吐出されるようにしたものがある（特許文献２）。

特許第３８６５３８６号公報特許第２９８８２６５号公報

上述したように駆動電圧を２分割して２つの電極に印加する構成を採用するためには、発生する駆動力と電圧との間に非線形性を持たせることが必要になるが、圧電アクチュエータでは通常このような性質を持たせることが難しい。

この場合、特許文献２に記載のような構成を採用しても、液滴を吐出させない場合、２つの圧電素子（これを圧電素子Ａ、Ｂとする。）の一方（例えば圧電素子Ｂ）は駆動しないが、圧電素子Ａは駆動されるため、ノズル面へのインクのはみ出しのような不具合を防ぐためには、圧電素子Ａの変位量は液滴吐出時の振動板変位量の半分を大きく下回るようにしなければならず、駆動電圧Ｖを分割しても１／２にはならないことから、上述した駆動系部品の耐圧低減効果は小さく、十分なコストダウンも図れないという課題がある。

本願発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、駆動電圧の分割による電子部品の耐圧を低減して低コスト化を図れ、非吐出時の動作にも不都合な影響を与え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、画像形成装置は、
液滴を吐出するノズルと、前記ノズルが連通する液室と、前記液室の一部の壁面を形成する振動板と、前記振動板を変位させる圧電アクチュエータとを有する液体吐出ヘッドを備え、
前記液体吐出ヘッドの前記圧電アクチュエータは、前記振動板上に、第１電極、第１圧電層、第２電極、第２圧電層、第３電極を順次積層して構成され、
前記第１電極には前記液滴を吐出させるときと前記液滴を吐出させないときに同じ電位を印加し、
前記第２電極には前記液滴を吐出させるときと前記液滴を吐出させないときに同じ電位を印加し、
前記第３電極には前記液滴を吐出させるときと前記液滴を吐出させないときで異なる電位を印加する
構成とした。

ここで、前記第１圧電層及び前記第２圧電層に対して印加される電圧の大きさが同じである構成とできる。

また、前記第２電極はグランド電位に接続されている構成とできる。

本発明に係る画像形成装置によれば、液体吐出ヘッドの圧電アクチュエータは、振動板上に、第１電極、第１圧電層、第２電極、第２圧電層、第３電極を順次積層して構成され、第１電極及び第２電極には、それぞれ液滴を吐出させるときと液滴を吐出させないときに同じ電位を印加し、第３電極には液滴を吐出させるときと液滴を吐出させないときに異なる電位を印加する構成としたので、駆動電圧の分割による電子部品の耐圧を低減して低コスト化を図れ、非吐出時の動作にも不都合な影響を与えないようにすることができる。

本発明の第１実施形態の説明に供する説明図である。同実施形態における印加電圧の説明に供する説明図である。本発明の第２実施形態における印加電圧の説明に供する説明図である。本発明の第３実施形態における印加電圧の説明に供する説明図である。本発明における液体吐出ヘッドの製作工程の説明に供する断面説明図である。比較例の圧電アクチュエータの説明に供する断面説明図である。比較例の圧電アクチュエータに対する印加電圧の一例の説明に供する説明図である。比較例の圧電アクチュエータに対する印加電圧の他の例の説明に供する説明図である。実施例の圧電アクチュエータに対する印加電圧の一例の説明に供する説明図である。実施例の圧電アクチュエータに対する印加電圧の他の例の説明に供する説明図である。比較例及び実施例の圧電アクチュエータにおける振動板変位量の測定結果の説明に供する説明図である。本発明に係る画像形成装置の一例を示す全体構成図である。同じく要部平面説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施形態の説明に供する説明図である。
記録ヘッドを構成する液体吐出ヘッド１は、液滴を吐出するノズル２を形成したノズル板３と、ノズル２が連通する液室（圧力室）４を形成する流路板５と、液室４の一部の壁面を形成する振動板６と、振動板６を変位（変形）させる圧電アクチュエータ７とを有している。

圧電アクチュエータ７は、振動板６上に、第１電極１１、第１圧電層（第１圧電材料層）１２、第２電極１３、第２圧電層（第２圧電材料層）１４、第３電極１５を順次積層して構成されている。

駆動電圧印加手段２０は、印刷データに応じて、圧電アクチュエータ７の第１電極１１、第２電極１３、第３電極１５に対してそれぞれ駆動電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を印加する。

ここで、３つの電極１１、１３、１５はそれぞれ独立であり、液滴を吐出する場合には、第１圧電層１２、第２圧電層１４が共に面内方向に伸びる（又は共に縮む）ように電圧印加を行う。一方、吐出させない場合には、第１圧電層１２のみが伸びる（又は縮む）ように電圧印加を行い、第２圧電層１４は伸縮させない。つまり、第２電極１４と第３電極１５は同電位となるように駆動する。

これにより、非吐出時の場合、第１圧電層１２は面内方向に伸縮させるが、その両側には伸縮しない振動板６と第２圧電層１４が存在するため、単純なユニモルフ構造とはならず、第１圧電層１２の面内方向伸縮は大きく制限され、結果として、振動板６の面外方向撓みも非常に小さなものとなる。

一方、吐出を行う場合、第１圧電層１２に加え、第２圧電層１４も伸縮させるため、ユニモルフ構造となり、振動板６には大きな面外方向撓みが与えられる。

例えば、吐出時の駆動電圧をＶ０とすると、非吐出時に圧電素アクチュエータ７にはα×Ｖ０（α＜１）の電圧が印加されるが、得られる振動板６の変位量も吐出時のα倍になるのではなく、もっと小さい変位しか得られない。これにより、吐出時と非吐出時では駆動電圧と得られる振動板変位量の間に非線形性が生じることになり、駆動電圧を分割して、２つの圧電層を駆動することでアクチュエータの動作を行うことが可能となる。

次に、この実施形態における印加電圧について図２を参照して説明する。ここでは、吐出を行うための電圧を電圧Ｖ０とする。
第１電極１１には、図２（ａ）に示すように、液滴吐出時及び液滴非吐出時のいずれでも、同じ電位＋Ｖ０／３の駆動電圧Ｖ１が印加される。また、第２電極１３には、図２（ｂ）に示すように、液滴吐出時及び液滴非吐出時のいずれでも、同じ電位−Ｖ０／３の駆動電圧Ｖ２が印加される。つまり、第１電極１１と第２電極１３には、極性の異なる電位＋Ｖ０／３、−Ｖ０／３の駆動電圧Ｖ１、Ｖ２が印加される（駆動電圧Ｖ０を分割した電圧が印加される）。これにより、第１圧電層１２には２×Ｖ０／３の電圧が加えられる。

一方、第３電極１５には、図２（ｃ）に示すように、液滴を吐出するとき、電位０Ｖの駆動電圧Ｖ３を印加することで、第２圧電層１４には電位Ｖ０／３の電圧が加えられ、第２圧電層１４は面内方向に伸縮する。また、液滴を吐出しないとき、第２電極１３に印加した電位と同じ電位（この例では−Ｖ０／３）を印加することで、第２圧電層１４に加えられる電圧は「０」となり、第２圧電層１４は面内方向に伸縮しないことになる。

これにより、液滴吐出時には第１圧電層１２及び第２圧電層１４がいずれも面内方向に伸縮し、液滴非吐出時には第１圧電層１２が伸縮しようとするが、第２圧電層１４が伸縮しないので、結果として第１圧電層１２の伸縮が抑えられて、液滴を吐出せず、またノズルからの液垂れなどが防止される。

なお、印加する電圧に応じて、第１圧電層１２と第２圧電層１４の面内方向の伸縮が、共に伸びる或いは共に縮むように圧電材料の配向を行う必要がある。また、図２の印加電圧例では、第１圧電層１２と第２圧電層１４に印加される電圧が異なるので、非吐出時、第１圧電層１２のみに電圧が印加された場合に液滴が確実に吐出されないように、第１圧電層１２の厚みを第２圧電層１４の厚みよりも厚くしている。

このように、液体吐出ヘッドの圧電アクチュエータは、振動板上に、第１電極、第１圧電層、第２電極、第２圧電層、第３電極を順次積層して構成され、第１電極及び第２電極には、それぞれ液滴を吐出させるときと液滴を吐出させないときに同じ電位を印加し、第３電極には液滴を吐出させるときと液滴を吐出させないときに異なる電位を印加する構成とすることで、駆動電圧を分割することができて、電子部品の耐圧を低減して低コスト化を図れ、しかも、非吐出時の動作にも不都合な影響を与えないようにすることができる。

また、第１圧電層には、液滴吐出時も非吐出時も同じ電圧を加えるので、第１圧電層の両側の第１電極と第２電極は複数のアクチュエータで共通とすることで、電圧印加のための配線数を減らすことができて、更なるコストダウンにつなげることができる。

次に、本発明の第２実施形態における印加電圧について図３を参照して説明する。
ここでも、吐出を行うための電圧をＶ０とする。
第１電極１１には、図３（ａ）に示すように、液滴吐出時及び液滴非吐出時のいずれでも、同じ電位（０Ｖ）になる駆動電圧Ｖ１が印加される。また、第２電極１３には、図３（ｂ）に示すように、液滴吐出時及び液滴非吐出時のいずれでも、同じ電位Ｖ０／２になる駆動電圧Ｖ２が印加される。これにより、第１圧電層１２にはＶ０／２の電圧が加えられる。

一方、第３電極１５には、図３（ｃ）に示すように、液滴を吐出するときには電位０になる電圧Ｖ３を印加することで第２圧電層１４には電位Ｖ０／２の電圧が加えられる。また、液滴を吐出しないときには第２電極１３に印加した電位と同じ電位（Ｖ０／２）になる電圧を印加することで、第２の圧電層１４に加えられる電圧は「０」となり、圧電アクチュエータ７は面内方向に伸縮しないことになる。

このように第１の圧電層と第２圧電層に印加される電圧を略同じ大きさとすることで、アクチュエータ駆動における電子材料、電子部品の耐圧を下げることができ、コストダウンにつなげることができる。

なお、印加する電圧に応じて第一圧電層と第２圧電層の面内方向の伸縮が、共に伸びる或いは共に縮むように圧電材料の配向を行う必要がことは前述したとおりである。

次に、本発明の第３実施形態における印加電圧について図４を参照して説明する。
ここでも、吐出を行うための電圧をＶ０とする。
第１電極１１には、図４（ａ）に示すように、液滴吐出時及び液滴非吐出時のいずれでも、同じ電位＋Ｖ０／２になる駆動電圧Ｖ１が印加される。また、第２電極１３には、図４（ｂ）に示すように、液滴吐出時及び液滴非吐出時のいずれでも、電位０になる駆動電圧Ｖ２を与える（第２電極１３はグランド電位に接続する）。これにより、第１圧電層１２には吐出時も非吐出時もＶ０／２の電圧が加えられる。

一方、第３電極１５には、図４（ｃ）に示すように、液滴を吐出するときには電位−Ｖ０／２になる駆動電圧Ｖ３を印加することで第２圧電層１４には電位Ｖ０／２の電圧が加えられる。また、液滴を吐出しないときには電位０になる駆動電圧Ｖ３を印加することで、第２の圧電層１４に加えられる電圧は「０」となり、圧電アクチュエータ７は面内方向に伸縮しないことになる。

そして、一般的に、記録媒体にドキュメントを印刷する場合、液滴を吐出してドットを形成するよりも、ドットを形成しない（記録媒体上の）エリアが多くなる。したがって、ドットを形成しない場合（非吐出の場合）に、印加する電位を「０」Ｖとすることで消費電力が小さくなる。この実施形態のように、第２電極１３を常に電位０とする（ＧＮＤ電位にする）ことで、第３電極１５に印加する電位を、吐出する場合には「０」でない電位、吐出しない場合には電位０とすることができて、消費電力を下げることができる。

次に、圧電アクチュエータの製作方法の一例について図５を参照して説明する。なお、図５は１つのアクチュエータの振動板短辺方向断面図である。
ここでは、図５（ａ）に示すように、単結晶シリコン基板３１、３２の間にシリコン酸化膜４１を有するＳＯＩ基板３０を使用する。そして、図５（ｂ）に示すように、シリコン基板３１の表面に図示しないレジスト膜を形成し、酸化膜４１をストップ層としてシリコン基板３２のＫＯＨなどによるウェットエッチング処理を行い、掘り込み部を形成する。掘り込み部は、ヘッドの液室４となり、掘り込み以外の部分は液室間隔壁となる。また、シリコン基板３１は振動板６となる（例えば厚さ２μｍのシリコン基板３１を用いる）。

次に、図５（ｃ）に示すように、シリコン基板３１からなる振動板６上のレジストを除去し、ＣＶＤにより０．３μｍのＨＴＯ（酸化シリコン)膜４２を形成する。その後、図５（ｄ）に示すように、ＣＶＤによる製膜とパターニングにより、第１電極１１、第１圧電層１２、第２電極１３、第２圧電層１４、第３電極１５を順次積層して圧電アクチュエータ７を形成する。なお、電極の厚みはそれぞれ０．１μｍであり、圧電層の厚みは１μｍ、電極材料は白金とした。

なお、図５は振動板短辺方向断面図であるため明らかでないが、全アクチュエータで第１電極１１と第２電極１３は各々振動板長辺方向端部において配線が通じており、共通電極となっている。

次に、従来構成の圧電アクチュエータとの比較について説明する。
（実施例）
上記図５の作製工程で圧電アクチュエータを製作した。
（比較例）
前述した図５の作製工程で、図６に示すように、第２圧電層１３、第３電極１５を有していない圧電アクチュエータ５０７にしたこと、第１圧電層１２の厚みを２μｍとしたこと以外同様な構成のものを製作した。

そして、電極に電圧を印加した場合の振動板の変位量を計測した。ここでは、比較例の圧電アクチュエータに対して図７及び図８に示す電圧パルスを印加した。また、実施例の圧電アクチュエータに対して図９及び図１０に示す電圧パルスを印加した。それぞれ電位の値は図示した値である。また、電圧パルスの幅は１０μsであり、パルスの立ち上がり時間及び立ち下がり時間はそれぞれ２μｓとした。振動板の変位量の計測はレーザードップラー振動計で行い、振動板の短辺方向中央部の変位量を計測した。結果を図１１に示している。

この結果、圧電層の厚み辺りの電圧印加値が同じ図７及び図９に示す電圧を印加した場合、振動板の変位量は比較例及び実施例ともほぼ同じ０．１４μｍであった。しかしながら、全体で１１Ｖしか印加しない図８及び図１０に示す電圧を印加した場合には、振動板の変位量は実施例の方が小さくなる。すなわち、変位量が小さいということは、吐出に寄与する力も小さいとは明らかである、ノズルからの液垂れなどの不具合を防止できることが分かる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図１２及び図１３を参照して説明する。なお、図１２は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図１３は同機構部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、左右の側板２０１Ａ、２０１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３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２３３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ユニットからなる記録ヘッド２３４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２３４は、それぞれ２つのノズル列を有する液体吐出ヘッド２３４ａ、２３４ｂを１つのベース部材に取り付けた構成したもので、一方のヘッド２３４ａ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、他方のヘッド２３４ｂ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。なお、ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、各色毎の液体吐出ヘッドを備えることもできる。

また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４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２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「サブタンク２３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニット２２４によって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。

一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３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２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド部材２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４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２５１を備えている。

この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３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２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１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２５１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２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。

また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。

さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む本発明に係るヘッドの維持回復装置である維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４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。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）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２８３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２８４などを備えている。

また、キャリッジ２３３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２８８を配置し、この空吐出受け２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９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２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１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２５６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２５１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２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２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２４２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２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。

このとき、記録ヘッド２３４を構成する液体吐出ヘッドとしては前述した液体吐出ヘッドを使用して、各ノズルに対応する圧電アクチュエータに対して前述した各実施形態で説明した駆動電圧を印加するようにしている。

これにより、電子部品の耐圧を低下させることができてコストの低減を図れ、液垂れなどの不具合を生じることなく、安定して高画質画像を形成することができる。

なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、前述したように、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、また、狭義のインク以外の液体や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。

１液体吐出ヘッド
２ノズル
３ノズル板
４液室
５流路板
６振動板
７圧電アクチュエータ
１１第１電極
１２第１圧電層
１３第２電極
１４第２圧電層
１５第３電極
２０駆動電圧印加手段
２３４キャリッジ
２３５記録ヘッド（液体吐出ヘッド）

Claims

液滴を吐出するノズルと、前記ノズルが連通する液室と、前記液室の一部の壁面を形成する振動板と、前記振動板を変位させる圧電アクチュエータとを有する液体吐出ヘッドを備え、
前記液体吐出ヘッドの前記圧電アクチュエータは、前記振動板上に、第１電極、第１圧電層、第２電極、第２圧電層、第３電極を順次積層して構成され、
前記第１電極には前記液滴を吐出させるときと前記液滴を吐出させないときに同じ電位を印加し、
前記第２電極には前記液滴を吐出させるときと前記液滴を吐出させないときに同じ電位を印加し、
前記第３電極には前記液滴を吐出させるときと前記液滴を吐出させないときで異なる電位を印加する
ことを特徴とする画像形成装置。
前記第１圧電層及び前記第２圧電層に対して印加される電圧の大きさが同じであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第２電極はグランド電位に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。