JP4968040B2 - 液滴吐出ユニット、液滴吐出ヘッド、及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴を吐出する液滴吐出ユニット及び液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ユニット及び液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置に関する。

特許文献１には、液滴吐出ヘッドのノズルから吐出される液滴の増粘を防ぐため、休止中のノズルのメニスカスに振動を与えたり、画像形成とは無関係に液滴をノズルから吐出させる技術が開示されている。

詳細には、画像形成装置は、ノズルから液滴を吐出させない液滴吐出待機時に液滴が吐出しない程度にノズルのメニスカスに間欠的に振動を与える工程と、ノズルから液滴を吐出させた後、一定時間経過すると液滴吐出ヘッドを画像形成とは無関係の退避位置へ退避させ、ノズルから液滴を吐出される工程と、を備えている。

つまり、液滴吐出待機時には、全てのノズルのメニスカスに同じ振動を与えることで、液滴の粘度の上昇を防止し、一定時間経過すると液滴吐出ヘッドを画像形成とは無関係の退避位置へ退避させ、ノズルから液滴を吐出される構成となっている。

このように、２つの工程を組み合わせることで、ノズル近傍に存在する液体の粘度の上昇を防止することでノズルから液滴を安定して吐出させることができるようになっている。
特開平９−２９９９６号公報

しかしながら、この画像形成装置では、全てのノズルのメニスカスに同じ振動を与えている構造となっているため、一番厳しい条件に合わせて全てのノズルのメニスカスを振動させなければならないため、消費電力が増加していた。

本発明は、上記事実を考慮し、消費電力の増加を抑制した上で、ノズル近傍に存在する液体の粘度の上昇を抑制することが課題である。

本発明の請求項１に係る液滴吐出ユニットは、液滴を吐出するノズルと、連通路を介して前記ノズルに通じる圧力室と、前記圧力室内の液体へ圧力を付与するアクチュエータと、を有する複数個のイジェクタと、前記イジェクタの前記圧力室に供給される液体が流れる第１流体流路と、前記第１流体流路から前記圧力室へ供給された液体が前記連通路を通じて流れ込む第２流体流路と、前記第１流体流路を通して前記イジェクタへ、前記イジェクタから前記第２流体流路を通して液体を循環させる循環手段と、夫々の前記イジェクタを循環する液体の循環量に基づいて、ノズル近傍の液体を攪拌するための予備波形を、前記ノズルから液滴を吐出させる本波形に対して前記アクチュエータに印加する電圧を小さくして印加時間を変える駆動制御部と、を備え、前記駆動制御部は、前記循環量が少ない場合は、多い場合に比して、前記印加時間を長くするように前記アクチュエータに前記予備波形を印加することを特徴とする。

上記構成によれば、イジェクタには、循環手段によって、第１流体流路を通してイジェクタへ、イジェクタから第２流体流路へ流れる液体が循環する。

詳細には、循環手段が作動すると、液体は第１流体流路を通りイジェクタの圧力室へ流れ込む。また、圧力室へ流れ込んだ液体はイジェクタの連通路を通り、第２流体流路を通って循環する。このようにして、夫々のイジェクタの液体が循環する。

ここで、駆動制御部は、夫々のイジェクタを循環する液体の循環量に基づいて、アクチュエータに異なる予備波形を印加して圧力室内の液体へ付与する圧力を変え、ノズルのメニスカスを振動させる。これにより、夫々のノズルのメニスカスを振動させ、ノズルから吐出させる液体の増粘の上昇が抑制される。

つまり、循環量が少ないイジェクタには大きな予備波形を印加してメニスカスを大きく振動させ、循環量が多いイジェクタには小さな予備波形を印加する。

このように、循環量に基づいて異なった予備波形を印加することで消費電力の増加を抑制した上で、ノズル近傍に存在する液体の粘度の上昇を抑制することができる。

本発明の請求項２に係る液滴吐出ユニットは、請求項１に記載において、前記循環量は、前記第１流体流路及び前記第２流体流路の流路抵抗に基づいて算出されることを特徴とする。

上記構成によると、液体の循環量は、第１流体流路及び第２流体流路の流路抵抗に基づいて算出される。このため、夫々のイジェクタを流れる液体の流量を直接測定する必要がない。

本発明の請求項３に係る液滴吐出ユニットは、請求項１又は２に記載において、前記駆動制御部は、前記循環量に基づいて複数個のグループに分けられた前記イジェクタの前記アクチュエータに異なった予備波形を印加することを特徴とする。

上記構成によると、駆動制御部は、循環量に基づいて複数個のグループに分けられたイジェクタのアクチュエータに異なった予備波形を印加する。このため、アクチュエータの駆動制御が複雑にならない。

本発明の請求項４に係る液滴吐出ユニットは、請求項１〜３何れか１項に記載において、前記駆動制御部は、前記第１流体流路及び前記第２流体流路の流路抵抗、並びに前記イジェクタを流れる液体の粘度によって算出された前記循環量に基づいて前記アクチュエータに異なった前記予備波形を印加することを特徴とする。

上記構成によると、駆動制御部は、イジェクタを流れる液体の種類に基づいてアクチュエータに異なった予備波形を印加する。

例えば、粘度が高い液体の場合は、大きな予備波形を印加してメニスカスを大きく振動させ、粘度が低い液体の場合は、小さな予備波形を印加する。

このように、液体の性質に合った予備波形を印加することで効果的にノズルから吐出される液体の増粘を抑制することでノズルから液滴を安定して吐出させることができる。

本発明の請求項５に係る画像形成装置は、請求項１〜４何れか１項に記載された液滴吐出ユニットを備えたことを特徴とする。

上記構成によると、画像形成装置が請求項１〜４何れか１項に記載された液滴吐出ユニットを備えているため、ドッド抜けのない高品質な出力画像を得ることができる。

本発明の請求項６に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、連通路を介して前記ノズルに通じる圧力室と、前記圧力室内の前記液体へ圧力を付与するアクチュエータと、を有する複数個のイジェクタと、前記イジェクタの前記圧力室に供給される液体が流れる第１流体流路と、前記第１流体流路から前記圧力室へ供給された液体が前記連通路を通じて流れ込む第２流体流路と、を備える複数個の液滴吐出ユニットと、夫々の前記液滴吐出ユニットの前記第１流体流路へ液体を供給する第１共通流路と、前記第１共通流路から前記第１流体流路を通して前記液滴吐出ユニットへ供給された液体が前記液滴吐出ユニットの前記第２流体流路を通じて流れ込む第２共通流路と、前記第１共通流路を通して前記液滴吐出ユニットへ、前記液滴吐出ユニットから前記第２共通流路を通して液体を循環させる循環手段と、夫々の前記イジェクタを循環する液体の循環量に基づいて、ノズル近傍の液体を攪拌するための予備波形を、前記ノズルから液滴を吐出させる本波形に対して前記アクチュエータに印加する電圧を小さくして印加時間を変える駆動制御部と、を備え、前記駆動制御部は、前記循環量が少ない場合は、多い場合に比して、前記印加時間を長くするように前記アクチュエータに前記予備波形を印加することを特徴とする。

上記構成によれば、複数個の液滴吐出ユニットには、循環手段によって、第１共通流路を通して液滴吐出ユニットへ、さらに、液滴吐出ユニットから第２共通流路へ流れる液体が循環する。

詳細には、循環手段が作動すると、液体は第１共通流路を通り、さらに、第１共通流路から分岐して各液滴吐出ユニットの第１流体流路へ流れ込み、夫々のイジェクタの圧力室へ流れ込む。

また、圧力室へ流れ込んだ液体は、イジェクタの連通路を通り、第２流体流路を通って第２共通流路に流れ込む。このようにして、夫々の液滴吐出ユニットの液体が循環する。

ここで、駆動制御部は、夫々のイジェクタを流れる液体の循環量に基づいて、アクチュエータに異なる予備波形を印加して圧力室内の液体へ付与する圧力を変え、ノズルのメニスカスを振動させる。このように、夫々のノズルのメニスカスを振動させ、ノズルから吐出させる液体の増粘の上昇が抑制される。

つまり、循環量が少ないイジェクタには大きな予備波形を印加してメニスカスを大きく振動させ、循環量が多いイジェクタには小さな予備波形を印加する。

このように、循環量に基づいて異なった予備波形を印加することで消費電力の増加を抑制した上で、ノズルから吐出される液体の増粘を抑制し、ノズルから液滴を安定して吐出させることができる。

本発明の請求項７に係る液滴吐出ヘッドは、請求項６に記載において、前記循環量は、前記第１流体流路、前記第２流体流路、前記第１共通流路及び前記第２共通流路の流路抵抗に基づいて算出されることを特徴とする。

上記構成によれば、液体の循環量は、第１流体流路、第２流体流路、第１共通流路及び第２共通流路の流路抵抗に基づいて算出される。このため、夫々のイジェクタを流れる液体の流量を直接測定する必要がない。

本発明の請求項８に係る液滴吐出ヘッドは、請求項６又は７に記載において、前記駆動制御部は、前記循環量に基づいて複数個のグループに分けられた前記イジェクタの前記アクチュエータに異なった予備波形を印加することを特徴とする。

上記構成によれば、駆動制御部は、液体の循環量に基づいて複数個のグループに分けられたイジェクタのアクチュエータに異なった予備波形を印加する。このため、アクチュエータの駆動制御が複雑にならない。

本発明の請求項９に係る液滴吐出ヘッドは、請求項６〜８何れか１項に記載において、前記駆動制御部は、前記第１流体流路及び前記第２流体流路の流路抵抗、並びに前記イジェクタを流れる液体の粘度によって算出された循環量によって算出された前記循環量に基づいて前記アクチュエータに異なった前記予備波形を印加することを特徴とする。

上記構成によれば、駆動制御部は、イジェクタを流れる液体の種類に基づいてアクチュエータに異なった予備波形を印加する。

例えば、粘度が高い液体の場合は、大きな予備波形を印加してメニスカスを大きく振動させ、粘度が低い液体の場合は、小さな予備波形を印加する。

このように、液体の性質に合った予備波形を印加することで効果的にノズルから吐出される液体の増粘を抑制することができる。

本発明の請求項１０に係る画像形成装置は、請求項６〜９何れか１項に記載された液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。

上記構成によると、画像形成装置が請求項６〜９何れか１項に記載された液滴吐出ヘッドを備えているため、ドッド抜けのない高品質な出力画像を得ることができる。

本発明によれば、消費電力の増加を抑制した上で、ノズル近傍に存在する液体の粘度の上昇を抑制することができる。

本発明の液滴吐出ユニットが採用された画像形成装置の第１実施形態を図１〜図５に従って説明する。

（全体構成）
図５に示されるように、画像形成装置としてのインクジェット記録装置１０は、液滴吐出ユニット１２が装着されるキャリッジ１４と、キャリッジ１４を主走査方向Ｍに沿って走査させる主走査機構１６と、シート材Ｐを副走査方向Ｓに沿って搬送する副走査機構１８と、メンテナンスステーション２０とを備えている。

液滴吐出ユニット１２は、ノズル３０が形成されたノズルプレート３２（図２参照）が記録媒体としてのシート材Ｐと対向するようにキャリッジ１４上に装着され、主走査機構１６によって主走査方向Ｍに移動しつつノズル３０から液滴としてのインク滴を吐出することにより、シート材Ｐの一定のバンド領域ＢＥに対して画像の記録を行う。主走査方向への１回の移動が終了すると、副走査機構１８によってシート材Ｐが副走査方向Ｓに搬送され、再びキャリッジ１４が主走査方向Ｍに移動しながらバンド領域ＢＥを記録する。こうした動作を複数回繰り返すことにより、シート材Ｐの全面にわたって画像記録を行うことができる。

（要部構成）
図１に示されるように、液滴吐出ユニット１２には、液滴を吐出するノズル３０を備えたイジェクタ２６が３列に並んで設けられている。さらに、各列のイジェクタ２６の隣には、各イジェクタ２６にインクを供給する第１分岐流路３４がイジェクタ２６の列方向に延びて設けられている。また、各列のイジェクタ２６を挟んで第１分岐流路３４の反対側には、イジェクタ２６から排出されたインクが流れる第２分岐流路３６がイジェクタ２６の列方向に延びて設けられている。

さらに、各第１分岐流路３４の端部（図１に示す下端部）には、各第１分岐流路３４へインクを供給する第１主流路３８が、第１分岐流路３４の長手方向と交差する方向に延びて設けられている。

また、各第２分岐流路３６の端部（図１に示す上端部）には、各第２分岐流路３６を通って排出されるインクが流れ込む第２主流路４０が、第２分岐流路３６の長手方向と交差する方向に延びて設けられている。

さらに、イジェクタ２６に供給するインクが貯留された液体タンク４２が設けられており、第１主流路３８の端部（図１に示す左端部）は、流路抵抗が充分小さい流路管４４と介して液体タンク４２に連通されている。また、第２主流路４０の端部（図１に示す右端部）は、流路抵抗が充分小さい流路管４６と介して液体タンク４２に連通されている。

さらに、液体タンク４２と第２主流路４０を連通させる流路管４６には、循環手段としての循環ポンプ４８が設けられており、循環ポンプ４８を作動させると、液体タンク４２に貯留されたインクが、液体タンク４２から流路管４４を流れて第１主流路３８を通り、さらに、第１主流路３８から分岐して延びる第１分岐流路３４を流れ、各イジェクタ２６の圧力室５０（図２参照）へ流れ込む。さらに、圧力室５０へ流れ込んだインクは、イジェクタ２６の連通路７６（図２参照）を通り、第２分岐流路３６を流れて第２主流路４０へ流れ込む。そして、第２主流路４０に流れ込んだインクは流路管４６を流れて液体タンクへ回収される。このようにして、各イジェクタ２６と液体タンク４２との間でインクが循環するようになっている。

図２に示されるように、イジェクタ２６は、インク滴（液滴）を吐出するノズル３０と、ノズル３０と連通路７６を通して通じると共にインクに吐出するための圧力を付与する圧力室５０と、圧力室５０内のインクへ圧力を付与するアクチュエータ５１を備えて構成されている。また、駆アクチュエータ５１は、板状の振動板７４と駆動素子５２を備えている。そして、駆動素子５２の上部電極５３には、半田バンプ５５を介して回路基板５７が設けられている。

また、第１分岐流路３４は、イジェクタ２６の列間に配置されると共に、その一部が、ノズル面から見てイジェクタ２６と重なるように配置されている。

さらに、第２分岐流路３６は、イジェクタ２６の列間に配置され、各イジェクタ２６と通じており、各イジェクタ２６から排出されたインクは、第２分岐流路３６を通じて第２主流路４０（図１参照）へ送られるようになっている。

また、本実施形態に係る液滴吐出ユニット１２は、凹部形成プレート５４、ノズルプレート３２、排出路形成プレート５６、排出孔形成プレート５８、分岐流路形成プレート６０、樹脂プレート６２、分岐流路形成プレート６４、第１供給孔形成プレート６６、供給路形成プレート６８、第２供給孔形成プレート７０、圧力室形成プレート７２、振動板７４、駆動素子５２を備えている。

そして、凹部形成プレート５４、ノズルプレート３２、排出路形成プレート５６、排出孔形成プレート５８、分岐流路形成プレート６０、樹脂プレート６２、分岐流路形成プレート６４、第１供給孔形成プレート６６、供給路形成プレート６８、第２供給孔形成プレート７０、圧力室形成プレート７２、振動板７４、駆動素子５２は、この順に積層されている。

ノズルプレート３２には、インク滴を吐出するノズル３０が形成されている。凹部形成プレート５４には、このノズル３０の周縁に凹部５４Ａが形成されている。凹部５４Ａは、ノズル３０の周縁に形成された段差であり、ノズル３０が形成された部分を周囲のプレート面よりも後退させることで、例えば、ノズル３０周辺が、シート材Ｐとの接触による摩擦や、ノズル面の払拭等による機械的な摩擦を受けないようにするものである。

また、ノズル３０と通じると共にインクに吐出するための圧力を付与する圧力室５０が、圧力室形成プレート７２に形成されている。この圧力室５０は、排出路形成プレート５６、排出孔形成プレート５８、分岐流路形成プレート６０、樹脂プレート６２、分岐流路形成プレート６４、第１供給孔形成プレート６６、供給路形成プレート６８及び第２供給孔形成プレート７０に形成された連通路７６を介して、ノズル３０と通じており、圧力室５０からノズル３０へインクが流通可能となっている。

さらに、分岐流路形成プレート６４には、第１分岐流路３４が形成されており、この
第１分岐流路３４から各圧力室５０へインクを供給する供給路７８が、供給路形成プレート６８に形成されている。

また、供給路７８は、第１供給孔形成プレート６６に形成された第１供給孔８０を介して、第１分岐流路３４と通じている。さらに、供給路７８は、第２供給孔形成プレート７０に形成された第２供給孔８２を介して、圧力室５０と通じている。

一方、ノズルプレート３２の直上に積層された排出路形成プレート５６には、連通路７６と通じる排出路８４が形成されている。この排出路８４は、排出孔形成プレート５８に形成された排出孔８６を介して、第２分岐流路３６と通じている。

また、樹脂プレート６２をクロストークを防止するダンパーとして効率的に働かせるために、分岐流路形成プレート６０と分岐流路形成プレート６４には、第１分岐流路３４、および、第２分岐流路３６の、樹脂プレート６２を挟んだ対向側領域にダンパー室４５、４７の空洞が形成されている
この構成により、第１分岐流路３４からイジェクタ２６に流入したインクは、第１供給孔８０、供給路７８及び第２供給孔８２を通って圧力室５０へ流れる。圧力室５０へ流れ込んだインクは、連通路７６を通りノズル３０の上側を流れ、排出路８４及び排出孔８６を流れて第２分岐流路３６へ排出されるようになっている。

さらに、循環ポンプ４８（図１参照）によって夫々のイジェクタ２６を流れるインクの循環量に基づいて、回路基板５７を介して駆動素子５２に異なる予備波形を印加して圧力室５０内の液体へ圧力を付与し、ノズル３０のメニスカスを振動させる駆動制御部８８が設けられている。なお、予備波形とは、ノズル３０からインクを吐出させる本波形と異なり、インクの粘度増加を防止するためにノズル３０近傍のインクを攪拌するための波形である。

この構成により、駆動素子５２へ印加する駆動波形を制御する駆動制御部８８が予備駆動波形を回路基板５７を介して駆動素子５２に印加すると、駆動素子５２が圧力室５０に充填されるインクを加圧して圧力室５０及び連通路７６に存在するインクを攪拌するようになっている。

（作用・効果）
ここで、本願発明者は、各イジェクタ２６に流れるインクの循環量を、第１分岐流路３４と第1主流路３８から構成される第１流体流路９２と、第２分岐流路３６と第２主流路４０から構成される第２流体流路９４の流路抵抗に基づいて算出した。

図１に示されるように、インクの循環量が最も少ないイジェクタ２６のグループは、マトリックス状に配置されるイジェクタ２６の略中央部近傍に配置される範囲Ａ内に配置されるイジェクタ２６であった。これらのイジェクタ２６をグループＡとした。

さらに、グループＡの次に循環量が少ないイジェクタ２６のグループは、範囲Ａを囲むように配置された範囲Ｂに配置されるイジェクタ２６であった。これらのイジェクタ２６をグループＢとした。

そして、範囲Ｂの外の範囲Ｃに配置される循環量が多いイジェクタ２６をグループＣとした。このように、循環量に基づいてイジェクタ２６を３つのグループに分類した。

先ず、本発明者は、この３つのグループに分けたイジェクタ２６に同一の予備波形を印加し、その後本波形を印加してノズル３０からインク滴を吐出させ、このインク滴の滴速を確認した。

図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、回路基板５７を介して駆動素子５２に印加される予備波形及び本波形を示し、縦軸は電圧、横軸は時間を表す。そして、図４（Ａ）に示す最も印加時間（パルス幅）が短い予備波形を本波形の前に、全てのイジェクタ２６に印加した。

図３（Ａ）は、予備波形後に本波形を印加して、ノズル３０からインク滴を吐出させた時のインク滴の滴速であり、横軸は最後にノズル３０からインク滴を吐出させた時から経過した時間であって、縦軸はインク滴の滴速を示す。

インクの循環量の最も少ないグループＡのイジェクタ２６から吐出されるインク滴については、最後にインク滴を吐出させてから時間がある程度経過した後にインク滴を吐出させると滴速が大きく低下していることが分かる。一方、インクの循環量の最も多いグループＣのイジェクタ２６から吐出されるインク滴については、最後にインク滴を吐出させてから時間がある程度経過した後にインク滴を吐出させても滴速がほとんど低下していないことが分かる。

つまり、循環量の少なグループＡのイジェクタ２６に対しては、図４（Ａ）に示す予備波形では不十分であることが分かる。なお、本実施形態では、滴速１０ｍ／ｓを基準とし、滴速が低下した場合でも出力画像の低下を防止するため、８ｍ／ｓ以上の滴速を確保することを目標とした。

そこで、図２に示す駆動制御部８８が、グループ毎に異なる予備波形を駆動素子５２に印加した。

詳細には、循環量の最も少ないグループＡのイジェクタ２６に対しては、パルス幅の最も長い図４（Ｃ）に示す予備波形を印加し、次に循環量の少ないグループＢのイジェクタ２６には、図４（Ｃ）に示す予備波形のパルス幅より短いパルス幅の図４（Ｂ）に示す予備波形を印加した。そして、循環量の最も多いグループＣのイジェクタ２６には、パルス幅の最も短い図４（Ａ）に示す予備波形を印加した。

図３（Ｂ）に示されるように、インクの循環量に基づいて駆動制御部８８（図２参照）が駆動素子５２に異なる予備波形を印加すると、予備波形印加後のインクの滴速は、全てのグループで目標の８ｍ／ｓ以上となった。

このように、駆動制御部８８が、イジェクタ２６を流れるインクの循環量に基づいて異なった予備波形を駆動素子５２へ印加することで、同一の予備波形を印加する場合と比較して、消費電力の増加を抑制した上で、ノズル３０近傍に存在するインクの粘度の上昇を抑制することができ、さらに、ノズル３０からインクを安定して吐出させることができる。

また、駆動制御部８８は、第１流体流路９２及び第２流体流路９４（図１参照）の流路抵抗に基づいて算出された循環量に基づいて駆動素子５２に異なった予備波形を印加する。このため、夫々のイジェクタ２６を流れるインクの流量を直接測定する必要がない。

また、個々のイジェクタに最適な駆動波形を設定すると、駆動制御が複雑となり、駆動部のコストがかかり、また、処理速度が遅くなるなどの問題が出るが、本発明では、駆動制御部８８は、循環量に基づいて複数個のグループ（本実施形態では、グループＡ、Ｂ、Ｃ）に分けられたイジェクタ２６の駆動素子５２に異なった予備波形を印加する。このため、アクチュエータ５１の駆動制御が複雑にならない。

また、ノズル３０からインクを安定して吐出させることができるため、ドッド抜けのない高品質な出力画像を得ることができる。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、予備波形のパルス幅を変えることで、異なった予備波形を作成したが、パルス幅、電圧及び周波数等のパラメータを変えたり、さらには、各パラメータを組み合わせで変えることで異なった予備波形を作成してもよい。

また、上記実施形態では、予備波形をインクを吐出される本波形の前に一回だけ印加したが、最後にノズル３０がインク滴を吐出させてから連続的に予備波形を印加してもよい。

次に本発明の液滴吐出ユニットが採用された画像形成装置の第２実施形態を図６〜図８に従って説明する。

なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。

図６で示されるように、この実施形態では前記第１実施形態とは違い、液滴吐出ユニット１２が２個設けられている。そして、夫々の液滴吐出ユニット１２の液体タンク４２と液体タンク９６には異なる種類の液体が収納されている。

詳細には、液体タンク４２には、シート材Ｐに吐出されて画像を形成する着色されたインクが貯留され、液体タンク９６には処理液（例えば、シート材Ｐに先に吐出され、後に吐出されるインクの定着をコントロールし、画質を高める液体）が貯留されている。

ここで、本願発明者は、各イジェクタ２６に流れるインクの循環量を、第１分岐流路３４と第1主流路３８から構成される第１流体流路９２と第２分岐流路３６と第２主流路４０から構成される第２流体流路９４の流路抵抗と、液体の種類（例えば液体の粘度等）に基づいて算出した。

図６に示されるように、第１実施形態同様に、液体タンク４２に貯留されるインクが流れるイジェクタ２６については、循環量が最もすくないイジェクタ２６のグループは、マトリックス状に配置されるイジェクタ２６の略中央部近傍に配置される範囲Ａ内に配置されるイジェクタ２６であった。これらのイジェクタ２６をグループＡとした。さらに、第１実施形態同様に範囲Ｂに配置されるイジェクタ２６をグループＢとし、範囲Ｃに配置されるイジェクタ２６をグループＣとした。

一方、液体タンク９６に貯留される処理液が流れるイジェクタ２６については、循環量が最も少ないイジェクタ２６のグループは、マトリックス状に配置されるイジェクタ２６の略中央部近傍に配置される範囲Ａ´内に配置されるイジェクタ２６であった。これらのイジェクタ２６をグループＡ´とした。さらに、第１実施形態同様に範囲Ｂ´に配置されるイジェクタ２６をグループＢ´とし、範囲Ｃ´に配置されるイジェクタ２６をグループＣ´とした。

インクの循環量は、グループＡ、グループＢ、グループＡ´、グループＢ´、グループＣ、グループＣ´の順番で増えている。

先ず、本発明者は、この６つのグループに分けたイジェクタ２６に同一の予備波形を印加し、その後本波形を印加してノズル３０からインク滴を吐出させ、このインク滴の滴速を確認した。

図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）は、回路基板５７を介して５２駆動素子５２に印加される予備波形及び本波形示し、縦軸は電圧、横軸は時間を表す。そして、図８（Ａ）に示す最も印加時間（パルス幅）が短い予備波形を本波形の前に、全てのイジェクタ２６に印加した。

図７（Ａ）は、予備波形後に本波形を印加して、ノズル３０からインク滴を吐出させた時のインク滴の滴速であり、横軸は最後にノズル３０からインク滴を吐出させた時から経過した時間であって、縦軸はインク滴の滴速を示す。

循環量の最も少ないグループＡのイジェクタ２６から吐出されるインク滴については、最後にインク滴を吐出させてから時間がある程度経過した後にインク滴を吐出させると滴速が大きく低下していることが分かる。一方、循環量の多いグループＣ及びグループＣ´のイジェクタ２６から吐出されるインク滴については、最後にインク滴を吐出させてから時間がある程度経過した後にインク滴を吐出させても滴速がほとんど低下していないことが分かる。

つまり、循環量の少なグループＡのイジェクタ２６に対しては、図８（Ａ）に示す予備波形では不十分であることが分かる。なお、本実施形態では、滴速１０ｍ／ｓを基準とし、滴速が低下した場合でも出力画像の低下を防止するため、８ｍ／ｓ以上の滴速を確保することを目標とした。

そこで、駆動制御部８８が、グループ毎に異なる予備波形を駆動素子５２に印加した。

詳細には、循環量の最も少ないグループＡのイジェクタ２６には、パルス幅の最も長い図８（Ｅ）に示す予備波形を印加し、次に循環量の少ないグループＢのイジェクタ２６には、図８（Ｅ）に示す予備波形のパルス幅より短いパルス幅の図８（Ｄ）に示す予備波形を印加した。さらに、次に循環量の少ないグループＡ´のイジェクタ２６には、図８（Ｄ）に示す予備波形のパルス幅より短いパルス幅の図８（Ｃ）に示す予備波形を印加した。また、次に循環量の少ないグループＢ´のイジェクタ２６には、図８（Ｃ）に示す予備波形のパルス幅より短いパルス幅の図８（Ｂ）に示す予備波形を印加した。

そして、循環量の多いグループＣ及びグループＣ´のイジェクタ２６には、最もパルス幅の短い図８（Ａ）に示す予備波形を印加した。

図７（Ｂ）に示されるように、インクの循環量に基づいて駆動制御部８８が駆動素子５２に異なる予備波形を印加すると、予備波形印加後のインクの滴速は、全てのグループで目標の８ｍ／ｓ以上あった。

このように、液体の性質を考慮して予備波形を印加することで効果的にノズルから吐出される液体の増粘を抑制することができ、さらに、ノズルから液滴を安定して吐出させることができる。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、予備波形のパルス幅を変えることで、異なった予備波形を作成したが、パルス幅、電圧及び周波数等のパラメータを変えたり、さらには、各パラメータを組み合わせで変えることで異なった予備波形を作成してもよい。

また、上記実施形態では、予備波形をインクを吐出される本波形の前に一回だけ印加したが、最後にノズルがインク滴を吐出させてから連続的に予備波形を印加してもよい。

次に本発明の液滴吐出ヘッドが採用された画像形成装置の第３実施形態を図９〜図１１に従って説明する。

なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。

図１１に示されるように、この実施形態では第１実施形態とは違い、画像形成装置としてのインクジェット記録装置１１０には、複数個の液滴吐出ユニット９８（図９参照）を備えた液滴吐出ヘッド１１２が設けられている。以下インクジェット記録装置１１０について説明する。

（全体構成）
インクジェット記録装置１１０の筐体１１４内の下部には給紙トレイ１１６が備えられており、給紙トレイ１１６内に積層されたシート材Ｐをピックアップロール１１８で１枚ずつ取り出すことができる。取り出されたシート材Ｐは、所定の搬送経路１２２を構成する複数の搬送ローラ１２０で搬送される。以下、単に「搬送方向」というときは、記録媒体であるシート材Ｐの搬送方向をいい、「上流」、「下流」というときはそれぞれ、搬送方向の上流及び下流を意味するものとする。

給紙トレイ１１６の上方には、駆動ロール１２４及び従動ロール１２６に張架された無端状の搬送ベルト１２８が配置されている。搬送ベルト１２８の上方には記録ヘッドアレイ１３０が配置されており、搬送ベルト１２８の平坦部分１２８Ｆに対向している。この対向した領域が、記録ヘッドアレイ１３０から液滴が吐出される吐出領域ＳＥとなっている。搬送経路１２２を搬送されたシート材Ｐは、搬送ベルト１２８で保持されてこの吐出領域ＳＥに至り、記録ヘッドアレイ１３０に対向した状態で、記録ヘッドアレイ１３０から画像情報に応じた液滴が吐出される。

そして、シート材Ｐを搬送ベルト１２８で保持した状態で周回させることで、吐出領域ＳＥ内に複数回通過させて、いわゆるマルチパスによる画像記録を行うことができる。したがって、搬送ベルト１２８の表面が、シート材Ｐの周回経路となっている。

さらに、記録ヘッドアレイ１３０は、有効な記録領域がシート材Ｐの幅（搬送方向と直交する方向の長さ）以上とされた長尺状とされ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の４色それぞれに対応した４つの液滴吐出ヘッド１１２が搬送方向に沿って配置されており、フルカラーの画像を記録可能になっている。

また、記録ヘッドアレイ１３０は、搬送方向と直交する方向に不動とされていてもよいが、必要に応じて移動するように構成しておくと、マルチパスによる画像記録でより解像度の高い画像を記録したり、液滴吐出ヘッド１１２の不具合を記録結果に反映させないようにしたりできる。なお、液滴吐出ヘッド１１２については詳細を後述する。

さらに、記録ヘッドアレイ１３０の近傍（本実施形態では搬送方向の両側）には、それぞれの液滴吐出ヘッド１１２に対応した４つのメンテナンスユニット１３４が配置されている。このメンテナンスユニット１３４は、所定のメンテナンス動作（バキューム、ダミージェット、ワイピング、キャッピング等）を行う。

また、記録ヘッドアレイ１３０の上流側には、帯電ロール１３６が配置されている。帯電ロール１３６は、従動ロール１２６との間で搬送ベルト１２８及びシート材Ｐを挟みつつ従動し、シート材Ｐを搬送ベルト１２８に押圧する押圧位置と、搬送ベルト１２８から離間した離間位置との間を移動可能とされている。押圧位置では、接地された従動ロール１２６との間に所定の電位差が生じるため、シート材Ｐに電荷を与えて搬送ベルト１２８に静電吸着させることができる。

記録ヘッドアレイ１３０の下流側には、図示しない剥離プレートが配置されており、シート材Ｐを搬送ベルト１２８から剥離するようになっている。

剥離されたシート材Ｐは、排出経路１４４を構成する複数の排出ローラ１４２で搬送され、筐体１１４の上部に設けられた排紙トレイ１４６に排出される。

また、給紙トレイ１１６と搬送ベルト１２８の間には、複数の反転用ローラ１５０で構成された反転経路１５２が設けられており、片面に画像記録されたシート材Ｐを反転させて搬送ベルト１２８に保持させることで、シート材Ｐの両面への画像記録を容易に行えるようになっている。

このようなインクジェット記録装置１１０では、４色のインクが収容された４台の液滴吐出ヘッド１１２を備えているので、シート材Ｐの搬送方向におけるヘッド幅の小型化が可能であり、小型の記録ヘッドアレイ１３０を実現することができる。

（要部構成）
次に、液滴吐出ヘッド１１２の構成について説明する。

図９に示されるように、液滴吐出ヘッド１１２には、シート材Ｐの最大幅よりも幅広の長尺状となるように、シート材Ｐの搬送方向と直交する方向に並べられた複数個（本実施形態では４つ）の液滴吐出ユニット９８が設けられている。各液滴吐出ユニット９８は、インク滴を吐出する複数個のイジェクタ２６と、各イジェクタ２６へインクを供給する第１主流路３８及び第１分岐流路３４と、各イジェクタ２６から排出されたインクが流れ込む第２分岐流路３６及び第２主流路４０とを備えて構成されている。

なお、液滴吐出ユニット９８は、図９に示す左側から順番に液滴吐出ユニット９８Ａ、液滴吐出ユニット９８Ｂ、液滴吐出ユニット９８Ｃ、液滴吐出ユニット９８Ｄとするが、特に配置位置を区別しない場合は、液滴吐出ユニット９８と記載する。

さらに、液滴吐出ヘッド１１２には、夫々の液滴吐出ユニット９８に供給されるインクが貯留された液体タンク１５４と、この液体タンク１５４のインクを液滴吐出ユニット９８に供給する長尺状の第１共通流路１５６と、液滴吐出ユニット９８から排出されたインクを回収して液体タンク１５４に戻す長尺状の第２共通流路１５８が備えられている。詳細には、第１共通流路１５６は、第１供給流路を構成するフィルター１５６Ａを通してインクを液滴吐出ユニット９８へ供給し、第２共通流路１５８は、第２共通流路１５８を構成するフィルター１５８Ａを通してインクを回収する。

また、第１共通流路１５６には、循環手段としての循環ポンプ１６０が第２共通流路１５８には、循環ポンプ１６１が設けられており、循環ポンプ１６０、１６１を作動させることで、液体タンク１５４に貯留されたインクを第１共通流路１５６を通して夫々の液滴吐出ユニット９８に供給し、夫々の液滴吐出ユニット９８から排出されたインクを第２共通流路１５８を通して液体タンク１５４に戻すことができる。このように、複数個の液滴吐出ユニット９８と液体タンク１５４との間でインクが循環されるようになっている。

（作用・効果）
ここで、本願発明者は、各イジェクタ２６に流れるインクの循環量を、第１分岐流路３４と第1主流路３８から構成される第１流体流路９２と、第２分岐流路３６と第２主流路４０から構成される第２流体流路９４と、第１共通流路１５６と、第２共通流路１５８の流路抵抗に基づいて算出した。

図９に示されるように、第１実施形態同様に、各液滴吐出ユニット９８内では、インクの循環量別に、範囲Ａ、範囲Ｂ及び範囲Ｃの３つのグループに分けられる。

そして、図１０（Ａ）に示されるように、液滴吐出ユニット９８Ｄ（最も右側に配置される液滴吐出ユニット９８）の範囲Ｃに配置されるイジェクタ２６の循環量が最も多く流量ランク６であった。一方、液滴吐出ユニット９８Ａ（最も左側に配置される液滴吐出ユニット９８）の範囲Ａに配置されるイジェクタ２６の循環量が最も少なく流量ランク１であった。流量ランク１が最も循環量が少なくランクが２、３と増えるにつれて循環量が増えるように分類し、流量ランク１、２、３、４、５，６の６個のグループに分類することができた。

そして、図１０（Ｂ）に示されるように、駆動制御部８８は、流量ランク毎に、パルス幅、電圧及び周波数を定めた異なった予備波形を各イジェクタ２６の駆動素子５２へ印加した。この結果、ノズルから吐出するインクの滴速が安定した。

このように、駆動制御部８８が、第１共通流路１５６、第１流体流路９２、第２共通流路１５８及び第２流体流路９４の流路抵抗に基づいて算出された循環量に基づいて駆動素子５２に異なった予備波形を印加する。これにより、消費電力の増加を抑制した上で、ノズル３０から吐出されるインクの増粘を抑制することができ、さらに、ノズル３０からインクを安定して吐出させることができる。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、予備波形をインクを吐出される本波形の前に一回だけ印加したが、最後にノズルがインク滴を吐出させてから連続的に予備波形を印加してもよい。

また、上記実施形態では、液滴吐出ヘッド１１２は、４個の液滴吐出ユニット９８を備えたが、４個ではなく、例えば８個等の他の個数であってもよい。

また、本発明は、インクの無駄な消費をなくすため、第２流体流路に流れ込んだ液体を液体タンクに戻し、再利用する循環型を用いて説明したが、循環式に限定されるものでなく、第２流体流路に流れ込んだ液体をそのまま廃棄するような構成においても実施可能である。

本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ユニットを示した模式図である。 本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ユニットに採用されたイジェクタを示した断面図である。 （Ａ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ユニットの比較例であって、各グループのイジェクタに同一の予備波形を印加した場合の滴速を示した図面である。（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ユニットの各グループのイジェクタに異なった予備波形を印加した場合の滴速を示した図面である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ユニットの駆動素子に印加される予備波形を示した図面である。 本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ユニットを採用したインクジェット記録装置を示した斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ユニットを示した模式図である。 （Ａ）本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ユニットの比較例であって、各グループのイジェクタに同一の予備波形を印加した場合の滴速を示した図面である。（Ｂ）本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ユニットの各グループのイジェクタに異なった予備波形を印加した場合の滴速を示した図面である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ユニットの駆動素子に印加される予備波形を示した図面である。 本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドを示した模式図である。 （Ａ）本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドに設けられたイジェクタを循環量別に分けた図面である（Ｂ）本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドに設けられたイジェクタに印加する予備波形のパラメータを示した図面である。 本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドを採用したインクジェット記録装置を示した概略構成図である。

符号の説明

１０ インクジェット記録装置（画像形成装置）
１２ 液滴吐出ユニット
２６ イジェクタ
３０ ノズル
４２ 液体タンク
４８ 循環ポンプ（循環手段）
５１ アクチュエータ
５２ 駆動素子
８８ 駆動制御部
９２ 第１流体流路
９４ 第２流体流路
９６ 液体タンク
９８ 液滴吐出ユニット
１１０ インクジェット記録装置（画像形成装置）
１１２ 液滴吐出ヘッド
１５６ 第１共通流路
１５８ 第２共通流路
１６０ 循環ポンプ（循環手段）

Claims (10)

1. 液滴を吐出するノズルと、連通路を介して前記ノズルに通じる圧力室と、前記圧力室内の液体へ圧力を付与するアクチュエータと、を有する複数個のイジェクタと、
   前記イジェクタの前記圧力室に供給される液体が流れる第１流体流路と、
   前記第１流体流路から前記圧力室へ供給された液体が前記連通路を通じて流れ込む第２流体流路と、
   前記第１流体流路を通して前記イジェクタへ、前記イジェクタから前記第２流体流路を通して液体を循環させる循環手段と、
   夫々の前記イジェクタを循環する液体の循環量に基づいて、ノズル近傍の液体を攪拌するための予備波形を、前記ノズルから液滴を吐出させる本波形に対して前記アクチュエータに印加する電圧を小さくして印加時間を変える駆動制御部と、を備え、
   前記駆動制御部は、前記循環量が少ない場合は、多い場合に比して、前記印加時間を長くするように前記アクチュエータに前記予備波形を印加する液滴吐出ユニット。
2. 前記循環量は、前記第１流体流路及び前記第２流体流路の流路抵抗に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ユニット。
3. 前記駆動制御部は、前記循環量に基づいて複数個のグループに分けられた前記イジェクタの前記アクチュエータに異なった予備波形を印加することを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出ユニット。
4. 前記駆動制御部は、前記第１流体流路及び前記第２流体流路の流路抵抗、並びに前記イジェクタを流れる液体の粘度によって算出された前記循環量に基づいて前記アクチュエータに異なった前記予備波形を印加することを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の液滴吐出ユニット。
5. 請求項１〜４何れか１項に記載された液滴吐出ユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。
6. 液滴を吐出するノズルと、連通路を介して前記ノズルに通じる圧力室と、前記圧力室内の前記液体へ圧力を付与するアクチュエータと、を有する複数個のイジェクタと、
   前記イジェクタの前記圧力室に供給される液体が流れる第１流体流路と、
   前記第１流体流路から前記圧力室へ供給された液体が前記連通路を通じて流れ込む第２流体流路と、
   を備える複数個の液滴吐出ユニットと、
   夫々の前記液滴吐出ユニットの前記第１流体流路へ液体を供給する第１共通流路と、
   前記第１共通流路から前記第１流体流路を通して前記液滴吐出ユニットへ供給された液体が前記液滴吐出ユニットの前記第２流体流路を通じて流れ込む第２共通流路と、
   前記第１共通流路を通して前記液滴吐出ユニットへ、前記液滴吐出ユニットから前記第２共通流路を通して液体を循環させる循環手段と、
   夫々の前記イジェクタを循環する液体の循環量に基づいて、ノズル近傍の液体を攪拌するための予備波形を、前記ノズルから液滴を吐出させる本波形に対して前記アクチュエータに印加する電圧を小さくして印加時間を変える駆動制御部と、を備え、
   前記駆動制御部は、前記循環量が少ない場合は、多い場合に比して、前記印加時間を長くするように前記アクチュエータに前記予備波形を印加する液滴吐出ユニット。
7. 前記循環量は、前記第１流体流路、前記第２流体流路、前記第１共通流路及び前記第２共通流路の流路抵抗に基づいて算出されることを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出ヘッド。
8. 前記駆動制御部は、前記循環量に基づいて複数個のグループに分けられた前記イジェクタの前記アクチュエータに異なった予備波形を印加することを特徴とする請求項６又は７に記載の液滴吐出ヘッド。
9. 前記駆動制御部は、前記第１流体流路及び前記第２流体流路の流路抵抗、並びに前記イジェクタを流れる液体の粘度によって算出された循環量によって算出された前記循環量に基づいて前記アクチュエータに異なった前記予備波形を印加することを特徴とする請求項６〜８何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
10. 請求項６〜９何れか１項に記載された液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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