JP2014008696A - 液体吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタ部材に幅広い動きを与えフィルタ部材に堆積した異物を除去し易くする。
【解決手段】共通液室を形成する第１共通液室部材７と第２共通液室部材５とを有し、第１共通液室部材７と第２共通液室部材５との間に、多数のフィルタ孔を形成したフィルタ領域２９が設けられたフィルタダンパ部材６を配置して、上流側共通液室２６から下流側共通液室２５に流れる液体から異物を捕捉し、フィルタダンパ部材６のフィルタ領域２９の下流側共通液室２５側表面には、フィルタ領域２９を振動させる屈曲型アクチュエータ３１が直接取付けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は液体吐出ヘッド及び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、例えばインクジェット記録装置が知られている。

液体吐出ヘッドにおいて、液滴を吐出するノズルが通じる複数の個別液室に液体を供給する共通液室内に液体をろ過するフィルタ部材を配置したものが知られている（特許文献１など）。

また、液体供給経路内に配置したフィルタ部材を圧電素子などのアクチュエータを用いて振動させることで、フィルタ部材が捕捉した異物をフィルタ部材から振り払うようにして、フィルタ部材のフィル多機能を維持するようにしたものが知られている（特許文献２ないし５）。

特開２００９−０６６９０４号公報 特開２００８−１８３８００号公報 特開２００６−０５６２０１号公報 特開２００５−０５３０７５号公報 特開２００１−２３２８１０号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている圧電アクチュエータは、フィルタ部材を変形させる力が弱く、堆積した異物を除去できないおそれがある。

また、引用文献２に開示の構成にあっては、フィルタ部に圧電素子が貼り付けられていないため、フィルタを変形させる力が弱く、堆積した異物を除去できないおそれがある。

また、特許文献３に開示の構成にあっては、フィルタ部材に直接振動子を取り付けているが、振動子によって超音波を発生させてフィルタ部材を微細振動させることしかできず、フィルタ部材を大きく変位させることができず、堆積した異物を除去できないおそれがある。

引用文献４に開示の構成にあっては、縦振動型の圧電素子を有するアクチュエータ装置でフィルタを振動させ、かつアクチュエータ装置がフィルタ部材に直接取り付けられていないので、フィルタ部材を大きく変位させることができず、堆積した異物を除去できないおそれがある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、フィルタ部材を微細振動から大きな変位まで振動させることができ、しかもフィルタ部材に幅広い動きを与えることで、フィルタ部材に堆積した異物をより除去し易くすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出する複数のノズルと、
前記ノズルが通じる複数の個別液室と、
前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、を備え、
前記共通液室内には前記液体をろ過するフィルタ部材が設けられ、
前記フィルタ部材の表面には、前記フィルタ部材を振動させる屈曲型アクチュエータが取付けられている
構成とした。

本発明によれば、フィルタ部材を微細振動から大きな変位まで振動させることができ、しかもフィルタ部材に幅広い動きを与えることで、フィルタ部材に堆積した異物をより除去し易くなる。

本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの外観斜視説明図である。 同ヘッドの構成部材のノズル配列方向における分解説明図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。 図３のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図である。 図３のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図である。 フィルタダンパ部材の平面説明図である。 フィルタダンパ部材のフィルタ領域の要部拡大平面説明図である。 同フィルタ領域を変形させた状態を示す図３と同様な断面説明図である。 屈曲型アクチュエータの異なる例を示す説明図である。 屈曲型アクチュエータの固定構成と変位量の関係の説明に供する説明図である。 本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図である。 本発明の第３実施形態の説明に供するノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図である。 本発明の第４実施形態の説明に供するノズル配列方向に沿う要部断面説明図である。 本発明の第５実施形態の説明に供するノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図である。 本発明の第６実施形態の説明に供するノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図である。 本発明の第７実施形態の説明に供するノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図である。 同じく動作説明に供するノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図である。 本発明に係る画像形成装置の一例を示す機構部の側面説明図である。 同機構部の要部平面説明図である。 同画像形成装置の制御部の概要を示すブロック説明図である。 制御部によるフィルタ部材の撓み量検出に伴う処理の一例の説明に供するフロー図である。 フィルタ部材にダンパ機能を持たせる場合の屈曲型アクチュエータの駆動制御の一例の説明に供するフロー図である。

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。本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１ないし図７を参照して説明する。図１は同ヘッドの外観斜視説明図、図２は同ヘッドの構成部材のノズル配列方向における分解説明図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面説明図、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図、図５は図３のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図、図６は図３のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図、図７はフィルタダンパ部材の平面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、ノズル板２と、流路部材である流路板３と、振動板部材４とを接着剤で接合している。

ノズル板２には、液滴を吐出する複数のノズル２０が千鳥状に４列配列されている。このノズル板２は、例えば、ステンレス（ここでは、ＳＵＳ３１６）を用いてプレス加工でノズル２０を形成している。

流路板３は、ノズル２０に連なって通じる個別液室である圧力室２１を形成している。この流路板３は、例えばステンレス（ここではＳＵＳ３０４）を用いてプレス加工で形成している。

振動板部材４は、圧力室２１の一部の壁面を変位可能な振動領域４ａとして形成する。また、振動板部材４には、後述する下流側共通液室２５に臨み、下流側共通液室２５と各圧力室２１とを通じる液体供給路２２が形成されている。この振動板部材４は、Ｎｉ電鋳で形成している。

そして、振動板部材４の圧力室２１と反対側には、第２共通液室部材５、フィルタダンパ部材６、このヘッドのフレームを兼ねる第１共通液室部材７を順次積層して接着剤で接合している。

第１共通液室部材７と第２共通液室部材５とによって各圧力室２１に通じる共通液室１０を形成する。共通液室１０は、フィルタダンパ部材６の上流側の上流側共通液室２６と、下流側の下流側共通液室２５とで構成されている（図６参照）。

フィルタダンパ部材６には、多数のフィルタ孔２９ａを形成したフィルタ領域２９が設けられ、上流側共通液室２６から下流側共通液室２５に流れる液体から異物を捕集（捕捉）する。

このフィルタダンパ部材６のフィルタ領域２９の下流側共通液室２５側の表面には、フィルタ領域２９を振動させる屈曲型アクチュエータ３１が直接取付けられている。

また、フィルタダンパ部材６のノズル配列方向の両端部には、図６に示すように、上流側共通液室２６の一部の壁面を形成する変形可能な領域（以下、「ダンパ領域」という。）３０を形成している。

そして、第２共通液室部材５にはダンパ領域３０を挟んで上流側共通液室２６に対向するダンパ室３６を形成している。ダンパ室３６は大気開放通路２７（図４参照）を介して圧電アクチュエータ８を配置する貫通穴（フィルタダンパ部材６の貫通穴は図７に貫通穴６１として図示している）に開口して大気に開放されている。

本実施形態では、第１共通液室部材７は、上流側共通液室２６を形成し、ノズル配列方向両端部に、外部から液体を供給するための液体供給口部３７と外部に液体を排出する液体排出口部３８が設けられている。また、液体供給口部３７及び液体排出口部３８は、ノズル配列方向でダンパ領域３０の外側端部に配置されている。

振動板部材４の振動領域４ａの圧力室２１とは反対側に圧電アクチュエータ８を配置している。圧電アクチュエータ８は、２列のノズル列に合わせて１つのベース部材３３に例えばノズルピッチの半分のピッチで柱状の圧電素子（圧電柱）３２Ａ、３２Ｂを交互に形成した２つの圧電部材３２を接合している。なお、本実施形態のノズル列は４列であるので、圧電アクチュエータ８を２つ配置している。

圧電部材３２の各圧電柱３２Ａは、振動板部材４の振動領域４ａと接合されて、フレキシブル配線部材３４に備えられる駆動ＩＣ８１（図５参照）からフレキシブル配線部材３４を介して駆動信号が与えられる。なお、振動板部材４の振動領域４ａと接合していない圧電柱３２Ｂは、圧力室間隔壁２１Ａに対応する位置に接合されている。

また、下流側共通液室２５の壁面を形成する振動板部材４の部分の一部は変形可能な領域（ダンパ領域）２４とし、流路板３にはダンパ領域２４を挟んで下流側共通液室２５に対向するダンパ室３５を形成している。

この液体吐出ヘッドでは、圧電アクチュエータ８を駆動することで振動板部材４の振動領域４ａが変位して、圧力室２１の液体が加圧されて、ノズル２０から液滴が吐出される。

次に、この液体吐出ヘッドにおけるフィルタ部材であるフィルタ領域を振動させる構成の詳細について図８及び図９も参照して説明する。図８はフィルタダンパ部材のフィルタ領域の要部拡大平面説明図、図９は同フィルタ領域を変形させた状態を示す図３と同様な断面説明図である。

フィルタダンパ部材６のフィルタ領域２９には多数のフィルタ孔２９ａが形成されている。そして、上述したように、フィルタダンパ部材６の下流側共通液室２５側表面にはフィルタ領域２９を振動させる屈曲型アクチュエータ３１が直接取付けられている。

屈曲型アクチュエータ３１は、一端部をフィルタダンパ部材６と第２共通液室部材５との間で接着して固定し、他端部を自由端（フィルタ領域以外には固定されていない端部）としている。

ここで、屈曲型アクチュエータ３１について図１０を参照して説明する。図１０は圧電素子を使用した屈曲型アクチュエータの異なる例を示す説明図である。

〈モノモルフ型〉
図１０（ａ）に示すように、圧電セラミックなどからなる圧電層３０１の両面に電極３０２、３０２を設けたものである。

〈ユニモルフ型〉
図１０（ｂ）に示すように、圧電層３０１に電極を兼ねる金属板３０３を接合し、圧電層３０１のｄ３１方向の変位を利用するものである。

〈バイモルフ型〉
図１０（ｃ）に示すように、二枚の圧電層３０１、３０１間に電極となる金属板３０４を挟んだ構成のものであり、分極方向が同方向のものと１８０度異なる方向のものがある。

〈マルチモルフ型〉
薄い圧電セラミックスと電極層を複数層積層させた積層型圧電アクチュエータ。圧電セラミックスに対する電界強度が大きく、駆動電圧を下げられるメリットの反面、静電容量が大きく駆動の際の電流が大きくなるデメリットもある。また、積層型は厚みが厚くなることから、共通液室内に配置するにはあまり適していない。

このように構成したので、屈曲型アクチュエータ３１に駆動電圧を印加することによって、例えば、図９に示すように、フィルタ領域２９を変形させることができ、駆動電圧を変化させることでフィルタ領域２９を振動させることができる。

そこで、フィルタダンパ部材６のフィルタ領域２９にろ過した異物（例えばゴミや内容物の塊など）が堆積したときには、屈曲型アクチュエータ３１によってフィルタ領域２９を振動させることにより、フィルタ領域２９に堆積した異物を共通液室１０内に再浮遊させることができ、フィルタ領域２９のフィルタ機能を回復することができる。

なお、屈曲型アクチュエータ３１に代えて、フィルタ領域２９の周囲に圧電素子を貼り付けて伸縮させることで、フィルタ領域２９に張りと撓みを持たせてフィルタ領域２９を変位させる従前の構成にあっては、フィルタ領域２９を変形させる力が弱く、堆積した異物を除去できないおそれがある。

また、屈曲型アクチュエータ３１を使用することで、駆動波形を制御することによって、微細振動から大きな変位までを行わせることができ、さらに、変位方向をコントロールすることもできて、フィルタ領域２９に対して幅広い動きを与えることができ、堆積した異物をより除去し易くなる。

また、本実施形態のように屈曲型アクチュエータ３１の一端部を固定端とし、他端部を自由端とすることで、より大きな変位を確保することができる。つまり、図１１（ａ）に示すように、一端部を固定端として、他端部を自由端とすることで、変位量Ａを得ることができるのに対し、図１３（ｂ）に示すように、いずれの端部も自由端とした場合の変位量Ｂは、変位量Ａよりも小さくなる。

次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１２を参照して説明する。図１２は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図である。

本実施形態では、ノズル２０からの液滴の吐出方向が、重力方向で、上方から下方であり、かつ、フィルタダンパ部材６の上流側である上流側共通液室２６からフィルタダンパ部材６の下流側である下流側共通液室２５への液体の流れ方向が、重力方向で、下方から上方である構成としている。

この場合、上流側共通液室２６は、流路板３に形成した凹部３ａと、振動板部材４に形成した開口部４ｂと、第２共通液室部材５に形成した開口部５ａによって構成されている。

そして、屈曲型アクチュエータ３１は、フィルタダンパ部材６のフィルタ領域２９の上流側共通液室側表面に取り付けている。

つまり、前記第１実施形態では、重力方向で、上流側共通液室２６が下流側共通液室２５よりも上方向に配置し、上流側共通液室２６から下流側共通液室２５への液体の流れが上方から下方である構成としているので、上流側共通液室２６内で浮遊している異物が液中で浮力が足りず沈む方向であるとき、異物が下方のフィルタ領域２９に沈殿し易やすくなる。

これに対し、本実施形態のようにフィルタ領域２９を通過する液体が、重力方向で下方から上方へと流れる構成とすることで、上流側共通液室２６内に侵入して浮遊中の異物は、浮力が足りず沈む方向であるときでもフィルタ領域２９に堆積しなくなる。

また、フィルタ領域２９でトラップされた異物についても、屈曲型アクチュエータ３１を駆動することで、フィルタ領域２９から離れ、上流側共通液室２６の底部へと堆積されていくため、異物除去の効率が向上する。

次に、本発明の第３実施形態について図１３を参照して説明する。図１３は同実施形態の説明に供するノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図である。

本実施形態では、ヘッドのノズル面２ａをキャッピングするキャップ部材７１を有し、キャップ部材７１は図示しない液体供給手段に接続されている。

そこで、屈曲型アクチュエータ３１を駆動するときに、キャップ部材７１内に外部から液体を加圧供給することで、供給された液体は、白抜き矢印で示すように、ノズル２０から圧力室２１、液体供給路２２を通じて下流側共通液室２５に至り、フィルタダンパ部材６のフィルタ領域２９を通過して上流側共通液室２６まで侵入する。つまり、屈曲型アクチュエータ３１を駆動するときに、液体を液滴吐出時と逆方向に流動させる。

なお、ノズル２０から液体を流入させるとき、ヘッド内を正圧にし、ノズル２０から出る液体でキャップ部材３００内の空気を追い出してから流入を行うことで、圧力室２１内部に気泡は流入しない。

このように、フィルタ領域２９に通常（液滴吐出時）とは逆向きの流れが発生することで、フィルタ領域２９に堆積した異物４０１等がより離れ易くなる。

また、ノズル２０から流入する液体については、ノズル２０自体がフィルタとなっており、ノズル２０の孔径以上の異物は圧力室２１内部に侵入しないので、不吐出の原因となることは少ない。

次に、本発明の第４実施形態について図１４を参照して説明する。図１４は同実施形態の説明に供するノズル配列方向に沿う要部断面説明図である。

本実施形態では、屈曲型アクチュエータ３１を駆動するときに、液体供給口部３７から液体を供給し、液体排出口部３８から液体を排出させる動作を行うことで、上流側共通液室２６内の液体を白抜き矢印で示す方向に流動させている。この場合、液体排出口部３８から排出される液体を液体供給口部３７に戻して液体を循環させることもできるし、あるいは、液体排出口部３８から液体を排出したままにすることもできる。

これにより、屈曲型アクチュエータ３１を駆動することで、フィルタダンパ部材６のフィルタ領域２９から離れた異物をヘッド外に排出することができるようになる。なお、循環させる場合には、外部の循環経路中にフィルタ部材を配置する。

次に、本発明の第５実施形態について図１４を参照して説明する。図１４は同実施形態の説明に供するノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図である。

本実施形態では、屈曲型アクチュエータ３１を駆動するときに、ヘッドを液滴吐出時とは上下逆向きに位置を変更している。例えば、前記第１実施形態の構成では、ノズル面２ａを上方向に向けた状態で、屈曲型アクチュエータ３１を駆動する。

これにより、フィルタダンパ部材６のフィルタ領域２９から離れた異物４０１が、液中で沈む場合には、自重にて上流側共通液室２６内を落下し、上流側共通液室２６内に効率的に異物を浮遊させることができる。

また、前記第２実施形態の構成に適用した場合には、異物が液中で浮かぶ場合に有効である。また、どちらの向きでも行えれば、異物の浮力を問わず排出させることが可能である。

次に、本発明の第６実施形態について図１６を参照して説明する。図１６は同実施形態の説明に供するノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図である。

本実施形態では、ヘッドに対する初期充填を行うときに、屈曲型アクチュエータ３１を駆動するようにしている。

これにより、ヘッド内部に残ってしまう気泡４０２を効率的に排出させることができる。つまり、特にフィルタ領域２９の直下部には、構造上、気泡４０２がたまり易く、一度取り残されてしまうと、その場に留まり続け、フィルタ領域２９の液体通過の阻害することになる。

そこで、屈曲型アクチュエータ３１にてフィルタ領域２９を変位，振動させることで、その取り残された気泡４０２を集約したり、排出させたりすることができる。

次に、本発明の第７実施形態について図１７及び図１８を参照して説明する。図１７は同実施形態の説明に供するノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図、図１８は同じく動作説明に供するノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図である。

本実施形態では、屈曲型アクチュエータ３１として圧電素子を利用し、屈曲型アクチュエータ３１の曲がりに応じて生じる電位を検出して、フィルタ領域２９での圧力損失量を検知するようにしている。

つまり、圧電素子を使用した屈曲型アクチュエータ３１を直接フィルタ領域２９に貼り付けることで、フィルタ領域２９が撓むことで屈曲型アクチュエータ３１に撓みが発生して撓み量に応じた起電力が生じるので、これを検知することでフィルタ領域２９の撓み量を検知できる。

ここで、フィルタ領域２９の撓み量は、詰まっているフィルタ孔２９ａの割合が多くなると大きくなるので、フィルタ領域２９の撓み量を検知することで、フィルタ孔２９ａの目詰まりの程度を検出できる。

例えば、図１８に示すように、フィルタ撓み検知開始時に、フィルタ領域２９が上流側共通液室２６に向かって凸状に撓んだ状態で待機させる。その後、上流側共通液室２６内の液体を加圧し、あるいは、ノズル２０側から液体を吸引することで、図１７に示すように、フィルタ領域２９の流体抵抗で押されて凹状態となる時間、及びその撓み量によってフィルタ孔２９ａの堰き止められている量を検知することができる。この場合、フィルタ領域２９を凸状態にして検知を開始することにより、屈曲型アクチュエータ３１には、より多くの起電力を生じさせ、検知が容易になる。

そして、フィルタ領域２９の詰まりが検知されたときには、屈曲型アクチュエータ３１を駆動してフィルタ領域２９を振動させて目詰まりを回復させる動作を行う。

次に、本発明の第８実施形態について説明する。

屈曲型アクチュエータ３１はフィルタ領域２９の目詰まりの解消目的以外に、例えば、液滴吐出中の滴吐出に伴う共通液室１０内の圧力変動を減衰させる目的で駆動することもできる。

つまり、液滴を吐出させるために圧力室２１を加圧することで、圧力変動が液体供給路２２から共通液室１０に伝播し、その圧力変動によって、隣接チャンネルへ影響を及ぼし、吐出させたいタイミングで吐出しない、いわゆる不吐出が発生したり、逆に、吐出させないノズルから液たれが生じるなどの相互干渉が発生する。

この場合、前記実施形態では、ダンパ領域３０を設けて圧力変動を吸収ないし減衰させているが、これで十分でないこともある。

そこで、滴吐出中に、共通液室１０内に伝播する圧力変動と逆位相で圧力変動を打ち消すように屈曲型アクチュエータ３１を駆動することで、より効果的に相互干渉を防止できる。

なお、上述した液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに液体を供給するタンクを一体化することでヘッド一体型液体カートリッジ（カートリッジ一体型ヘッド）を得ることができる。

次に、本発明に係る画像形成装置の一例について図１９及び図２０を参照して説明する。図１９は同装置の機構部の側面説明図、図２０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２２１Ａ、２２１Ｂ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て構成したもので、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ッ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、増粘したインク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インク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はガイド部材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。

このように、この画像形成装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、フィルタ部材の目詰まりを低減して（堆積した異物を除去して）、安定した液体供給を行うことができ、高画質画像を安定して形成することができる。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図２１を参照して説明する。図２１は同制御部の全体ブロック説明図である。

この制御部５００は、この装置全体の制御を司り、本発明における屈曲型アクチュエータ３１の駆動制御、フィルタ部材２９の撓み量検出などの各種制御手段を兼ねるＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ５０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ５０３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５０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行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ＡＳＩＣ５０５とを備えている。

また、記録ヘッド３４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印刷制御部５０８と、キャリッジ３３側に設けた記録ヘッド３４を駆動するためのヘッドドライバ（ドライバＩＣ）５０９と、キャリッジ３３を移動走査する主走査モータ５５４、搬送ベルト５１を周回移動させる副走査モータ５５５、維持回復機構８１の維持回復モータ５５６を駆動するためのモータ駆動部５１０と、帯電ローラ５６にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部５１１と、送液ポンプ２４１を駆動する供給系駆動部５１２などを備えている。

また、この制御部５００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５１４が接続されている。

この制御部５００は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ５０６を持っていて、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６００側から、ケーブル或いはネットワークを介してＩ／Ｆ５０６で受信する。

そして、制御部５００のＣＰＵ５０１は、Ｉ／Ｆ５０６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、ＡＳＩＣ５０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行い、この画像データを印刷制御部５０８からヘッドドライバ５０９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６００側のプリンタドライバ６０１で行っている。

印刷制御部５０８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５０９に出力する以外にも、ＲＯＭに格納されている駆動パルス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部を含み、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５０９に対して出力する。

ヘッドドライバ５０９は、シリアルに入力される記録ヘッド３４の１行分に相当する画像データに基づいて印刷制御部５０８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３４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３４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。

Ｉ／Ｏ部５１３は、装置に装着されている各種のセンサ群５１５からの情報を取得し、プリンタの制御に必要な情報を抽出し、印刷制御部５０８やモータ駆動部５１０、ＡＣバイアス供給部５１１の制御、ヘッドタンク３５に対するインク供給の制御などに使用する。

センサ群５１５は、用紙の位置を検出するための光学センサや、機内の温度、湿度を監視するためのサーミスタ（環境温度センサ、環境湿度センサ）、帯電ベルトの電圧を監視するセンサ、カバーの開閉を検出するためのインターロックスイッチなどがあり、Ｉ／Ｏ部５１３は様々のセンサ情報を処理することができる。

また、制御部５００は、Ｉ／Ｏ５１３を介して、アクチュエータ駆動検出部５２０を介して、屈曲型アクチュエータ３１を振動駆動させ、また、屈曲型アクチュエータ３１の変位に伴う起電力を検出させて、フィルタ部材２０の撓み量を検出する。

次に、制御部によるフィルタ部材（フィルタ領域）の撓み量検出に伴う処理の一例について図２２のフロー図を参照して説明する。

まず、所定のタイミング（印刷動作の途中や電源投入時など）で、維持回復機構２８１の吸引キャップ２８２ａによって記録ヘッド２３４のノズル面をキャッピングする。そして、図示しない吸引手段を駆動して、記録ヘッド２３４のノズルから吸引を行う。

これにより、前述した図１７で説明したように、フィルタ領域２９の流体抵抗によってフィルタ領域２９は下流側共通液室２５側に凹状態となり、フィルタ領域２９の変形に伴う屈曲型アクチュエータ３１の変形によって、屈曲型アクチュエータ３１には起電力が発生する。

そこで、アクチュエータ駆動検出部５２０によって屈曲型アクチュエータ３１で発生する起電力を検出し、予め定めた起電力−撓み量テーブルなどを参照することで、フィルタ領域２９の撓み量を算出する。ここで、目詰まりしているフィルタ孔２９ａの数（目詰まり量という。）が多くなるほど流体抵抗が大きくなるので、フィルタ領域２９の撓み量が大きくなる。

そして、算出した撓み量を予め定めた閾値と比較し、撓み量≧閾値であるときには、フィルタ領域２９の目詰まり量が所定量以上になったものと判断して、屈曲型アクチュエータ３１を振動駆動させて、フィルタ領域２９の異物除去動作を行なって、フィルタ領域２９の目詰まりを回復する。

次に、フィルタ部材にダンパ機能を持たせる場合の屈曲型アクチュエータの駆動制御の一例について図２３のフロー図を参照して説明する。

印刷動作を開始したときには、印刷動作を終了するまで、圧電アクチュエータ８の圧電柱３２Ａを駆動するときに、共通液室１０に伝播する圧力変動と逆位相（圧力変動を減殺する方向）に屈曲型アクチュエータ３１を振動駆動する。

この場合、圧力室２１の固有振動周期（共振周期）は定まっているので、圧電アクチュエータ８の駆動柱３２Ａに対する駆動波形開始から共通液室１０に圧力変動が生じるまでのタイムラグを予め計測ないし算出しておき、圧電アクチュエータ８の駆動柱３２Ａに対する駆動波形の印加タイミングに合わせて屈曲型アクチュエータ３１の駆動を開始すればよい。

また、前述したように、複数の大きさの液滴を打ち分けることができるこの画像形成装置においては、圧力変動が大きくなる大滴を吐出するときだけ、屈曲型アクチュエータ３１を逆位相で振動駆動させるようにすることもできる。

なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、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、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。

また、「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、特に限定しない限り、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、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。

２ ノズル板
３ 流路板
４ 振動板部材
５ 第２共通液室部材
６ フィルタダンパ部材
７ 第１共通液室部材
８ 圧電アクチュエータ
１０ 共通液室
２０ ノズル
２１ 圧力室（個別液室）
２９ フィルタ領域
３１ 屈曲型アクチュエータ
３２ 圧電部材
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド

Claims (7)

1. 液滴を吐出する複数のノズルと、
   前記ノズルが通じる複数の個別液室と、
   前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、を備え、
   前記共通液室内には前記液体をろ過するフィルタ部材が設けられ、
   前記フィルタ部材の表面には、前記フィルタ部材を振動させる屈曲型アクチュエータが取付けられている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記ノズルからの前記液滴の吐出方向が、重力方向で、上方から下方であり、かつ、
   前記フィルタ部材の上流側から前記フィルタ部材の下流側への前記液体の流れ方向が、重力方向で、下方から上方である
   ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記屈曲型アクチュエータを駆動するときに、前記個別液室側から前記共通液室側に前記液体を流動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記共通液室の前記フィルタ部材より上流側の液室には外部から前記液体が供給される供給口部と前記液体を外部に排出する排出口部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。
6. 前記屈曲型アクチュエータの起電力を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果から前記フィルタ部材の撓み量を算出する算出手段と、
   前記算出手段で算出された前記撓み量が予め定めた閾値以上になったときに、前記屈曲型アクチュエータを駆動させて前記フィルタ部材を振動させる制御をする制御手段と、を備えている
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記屈曲型アクチュエータを、液滴吐出時に前記共通液室に伝播する圧力変動と逆位相で駆動する手段を備えていることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。

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