JP5434678B2

JP5434678B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5434678B2
Application number: JP2010045222A
Authority: JP
Inventors: 啓史澤瀬
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2030-03-02
Also published as: JP2011178059A

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に滴吐出状態検出装置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、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インクを着弾させ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、樹脂、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る。また、「用紙」とは、材質を紙に限定するものではなく、上述したＯＨＰシート、布なども含み、インク滴が付着されるものの意味であり、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ものの総称として用いる。また、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３次元的に造形して形成された像も含まれる。

このような画像形成装置においては、記録ヘッドは、インクをノズルから用紙に吐出させて記録を行なう関係上、ノズルからの溶媒の蒸発に起因するインク粘度の上昇や、インクの固化、塵埃の付着、さらには気泡の混入などにより吐出不良が発生すると、画像品質が低下することになる。

そこで、ヘッドからの滴吐出状態を検出する滴吐出状態検出装置を備え、滴吐出が正常でないノズルが検出されたときには、記録ヘッドの回復動作を行うことが知られている(特許文献１)。

なお、本件に関する関連する先行文献としては特許文献２、３もある。

特開２００７−１１８２６４号公報特開２００６−２０５７４４号公報特開２００８−１７９０５６号公報

ところで、記録ヘッドの維持回復動作としては、記録ヘッドのノズル面をキャップでキャッピングして、キャップに接続された吸引手段を駆動することにより、ノズルから強制的にインクを吸引排出させる吸引方式、記録ヘッドに供給側からインクを加圧供給することでノズルから強制的にインクを加圧排出させる加圧方式、及び、これらの吸引と加圧を組み合わせた方式などが採用されるが、いずれにしてもヘッドの回復動作を行うときには、画像形成に寄与しないインク消費を伴うことになる。

そのため、滴吐出状態検出装置で吐出異常が検出されたときに行う回復動作では、吐出が正常なノズルからもインクが排出され、インクが無駄に消費され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、滴吐出不良に伴う回復動作における無駄な液体消費量を低減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、
液滴を吐出する複数のノズルが連通する複数の流路と、各流路の流体抵抗を変化させる流体抵抗可変手段とを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドの各ノズルからの滴吐出状態を検出する滴吐出状態検出手段と、
前記記録ヘッドの前記記録ヘッドの回復動作を制御する回復制御手段と、を備え、
前記回復制御手段は、前記記録ヘッドの回復動作を行うとき、前記流体抵抗可変手段を制御して、前記滴吐出状態検出手段で滴吐出が正常であることが検出された吐出ノズルが連通する前記流路の流体抵抗を、前記滴吐出状態検出手段で滴吐出が正常でないことが検出された不吐出ノズルが連通する前記流路の流体抵抗よりも大きくし、
前記記録ヘッドは、前記ノズルが連通する個別液室と、前記個別液室の少なくも１つの壁面を形成する変形可能な振動板と、前記振動板を変位させる駆動手段と、有し、
前記駆動手段及び前記振動板が前記流体抵抗可変手段を兼ねている
構成とした。

本発明に係る画像形成装置によれば、正常なノズルからの液滴排出量を低減できて、滴吐出不良に伴う回復動作における無駄な液体消費量を低減することができる。

本発明に係る画像形成装置の一例の全体構成を説明する側面説明図である。同装置の模式的平面説明図である。同装置のインク供給排出系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の一例を示すノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。同じく図４のＡ−Ａ線に沿うノズル配列方向の要部断面説明図である。滴吐出状態検出装置の一例の説明に供する説明図である。同滴吐出状態検出装置における出力電圧の一例の説明に供する説明図である。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。同制御部による回復制御の説明に供するフロー図である。本発明の第１実施形態の説明に供する駆動波形の説明図である。不吐出ノズルの液室の状態の説明に供する断面説明図である。吐出ノズルの液室の状態の説明に供する断面説明図である。等価回路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の説明図である。吐出ノズルの液室の状態の説明に供する断面説明図である。本発明の第３実施形態の説明に供する駆動波形の説明図である。

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インクジェット記録装置であり、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、後述する主走査モータによってタイミングベルトを介して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メインタンクであるインクカートリッジ１０ｙ、１０ｍ、１０ｃ、１０ｋから、供給ポンプユニット２４によって各色の供給チューブ３６を介して、各色のインクが補充供給される。

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、後述する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、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、キャリッジ３３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、このヘッドの維持回復機構８１の下方側には維持回復動作によって生じる廃液を収容するための廃液タンク１００が装置本体に対して交換可能に装着される。

また、維持回復機構８１と搬送ベルト５１との間には、記録ヘッド３４のノズルからの液滴吐出状態を検出する滴吐出状態検出手段（装置）９０が配置され、所要のタイミングで滴吐出状態の検出が行われる。

また、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インク供給排出系の概要について図３を参照して説明する。
まず、インクカートリッジ１０から供給チューブ３６を介して送液ポンプ２４１でサブタンク３５にインクが供給され、サブタンク３５から記録ヘッド３４にインクが供給される。

そして、記録ヘッド３４の回復動作を行うときには、維持回復機構８１の吸引キャップ８２ａで記録ヘッド３４のノズル面をキャッピングし、維持回復機構８１の吸引ポンプ８１１を駆動することで吸引チューブ８１２を介してノズルからインクを強制的に吸引排出させる。吸引された廃インクは廃液タンク８１３に排出される。

次に、記録ヘッド３４を構成している液体吐出ヘッドの一例について図４及び図５を参照して説明する。なお、図４は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図５は同じく図４のＡ−Ａ線に沿うノズル配列方向の要部断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、流路板（流路基板、液室基板）１０１と、この流路板１０１の下面に接合した振動板部材１０２と、流路板１０１の上面に接合したノズル板１０３とを有し、これらによって液滴（液体の滴）を吐出する複数のノズル１０４がそれぞれノズル連通路１０５を介して連通する個別流路としての複数の液室（加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。）１０６、液室１０６にインクを供給する流体抵抗部を兼ねた供給路１０７、この供給路１０７を介して液室１０６と連通する連通部１０８を形成し、連通部１０８に振動板部材１０２に形成した供給口１０９を介して後述するフレーム部材１１７に形成した共通液室１１０からインクを供給する。

流路板１０１は、例えば結晶面方位（１１０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、ノズル連通路１０５、液室１０６となる凹部や穴部を形成したものであるが、単結晶シリコン基板に限られるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂などを用いることもできる。例えば、ＳＵＳ基板に酸性エッチング液でエッチング、あるいは打ち抜き（プレス）などの機械加工をすることで形成することもできる。流路板１０１の液室１０６の間は液室間隔壁１０６Ａとなる。

振動板部材１０２は、第１層１０２Ａと第２層１０２Ｂとで形成されて、第１層１０２Ａで薄肉部を形成し、第１層１０２Ａ及び第２層１０２Ｂで厚肉部を形成している。そして、この振動板部材１０２は、各液室１０６に対応してその壁面を形成する第１層１０２Ａで形成された各振動領域（ダイアフラム部）１０２ａを有し、この振動領域１０２ａの中に、面外側（液室１０６と反対面側）に第１層１０２Ａ及び第２層１０２Ｂの厚肉部で形成された島状凸部１０２ｂが設けられ、この島状凸部１０２ｂに振動領域１０２ａを変形（変位）させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ１００を配置している。

この圧電アクチュエータ１００は、ベース部材１１３上に接着剤接合した２つの積層型圧電部材１１２を有し、圧電部材１１２にはハーフカットダイシングによって溝を加工して１つの圧電部材１１２に対して所要数の圧電素子柱１１２Ａ、１１２Ｂを所定の間隔で櫛歯状に形成している。なお、圧電部材１１２の圧電素子柱１１２Ａ、１１２Ｂは、同じものであるが、駆動波形を与えて駆動させる圧電素子柱を駆動圧電素子柱１１２Ａ、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電素子柱を非駆動圧電素子柱１１２Ｂとして区別している。

そして、駆動圧電素子柱１１２Ａの上端面（接合面）を振動板部材１０２の島状凸部１０２ｂに接合している。

ここで、圧電部材１１２は、圧電材料層１２１と内部電極１２２Ａ、１２２Ｂとを交互に積層したものであり、内部電極１２２Ａ、１２２Ｂをそれぞれ端面、即ち圧電部材１１２の振動板部材１０２に略垂直な側面に引き出して、この側面に形成された端面電極（外部電極）１２３、１２４に接続し、端面電極（外部電極）１２３、１２４間に電圧を印加することで積層方向の変位を生じる。ここで、外部電極１２３を個別外部電極（個別電極）とし、外部電極１２４を共通外部電極（共通電極）として使用する。

また、圧電部材１１２には駆動圧電素子柱１１２Ａに駆動信号を与えるための可撓性を有する配線部材としてのＦＰＣ１１５が接続されている。ＦＰＣ１１５には、図示しないが駆動圧電素子柱１１２Ａに駆動波形を与えるドライバＩＣ（駆動回路）が搭載されている。

ノズル板１０３は、ニッケル（Ｎｉ）の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法（電鋳）で形成しているが、ステンレスなどの金属、ポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂、シリコン及びそれらの組み合わせからなるものなども用いることができる。このノズル板１０３には各液室１０６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル１０４を形成し、流路板１に接着剤接合している。そして、このノズル板１０３の液滴吐出側面（吐出方向の表面：吐出面、又は液室１０６側と反対の面）には撥水層を設けている。

さらに、これらの圧電部材１１２、ベース部材であるベース部材１１３及びＦＰＣ１１５などで構成される圧電アクチュエータ１００の外周側には、エポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したフレーム部材１１７を接合している。そして、このフレーム部材１１７には前述した共通液室１１０を形成し、更に共通液室１１０に外部からインクを供給するための供給口１９を形成している。

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば押し打ち方式で駆動する場合には、図示しない制御部から記録する画像に応じて駆動圧電素子柱１１２Ａに２０〜５０Ｖの駆動パルス電圧を選択的に印加することによって、パルス電圧が印加された駆動圧電素子柱１１２Ａが変位して振動板部材１０２の振動領域１０２ａをノズル板１０３方向に変形させ、液室１０６の容積（体積）変化によって液室１０６内の液体を加圧することで、ノズル板１０３のノズル１０４から液滴が吐出される。そして、液滴の吐出に伴って液室１０６内の圧力が低下し、このときの液流れの慣性によって液室１０６内には若干の負圧が発生する。この状態の下において、駆動圧電素子柱１１２Ａへの電圧の印加をオフ状態にすることによって、振動板部材１０２の振動領域１０２ａが元の位置に戻って液室１０６が元の形状になるため、さらに負圧が発生する。このとき、共通液室１１０から液室１０６内にインクが充填され、次の駆動パルスの印加に応じて液滴がノズル１０４から吐出される。

なお、液体吐出ヘッドは、上記の押し打ち以外にも、引き打ち方式（振動板部材１０２を引いた状態から開放して復元力で加圧する方式）、引き−押し打ち方式（振動板部材１０２を中間位置で保持しておき、この位置から引いた後、押出す方式）などの方式で駆動することもできる。

このような記録ヘッド３４（液体吐出ヘッド）においては、圧電部材１１２の駆動圧電素子柱１１２Ａを伸張変位させることで振動領域１０２ａが液室１０６側に押し込まれるので、ノズル１０４が連通する流路である液室１０６の流体抵抗を大きくすることができ、また、駆動圧電素子柱１１２Ａを収縮変位させることで振動領域１０２ａが液室１０６側と反対側に引かれるので、ノズル１０４が連通する流路である液室１０６の流体抵抗を小さくすることができ、また、駆動圧電素子柱１１２の変位量を変化させることで液室１０６の流体抵抗の大きさを変化させることができる。つまり、本実施形態では、液室１０６の壁面を形成する振動板部材１０２の振動領域（振動板）１０２ａと圧電部材１１２によって流体抵抗可変手段を構成している。

ただし、別途ノズル１０４に至る流路の流体抵抗を可変する手段を設けることもできる。

次に、滴吐出状態検出装置９０の一例について図６及び図７を参照して説明する。
この滴吐出状態検出装置９０は、レーザーダイオード９１から照射された光をコリメートレンズ９２を通して集光してレーザー光９３として射出し、レーザー光９３が液滴２０１で散乱されて生じる散乱光９４をフォトダイオード９５で受光して電圧に変換して出力する。

例えば、図６に示すように、記録ヘッド３４の各ノズル１０４から順次液滴２０１を吐出するとき、同図で左から３番目のノズル１０４について不吐出（図中符号２０２で示す）であるとき、フォトダイオード９５の出力電圧は、ノズル位置に応じて図７に示すように変化し、不吐出のノズル位置２０２では所定の出力電圧が得られない。

したがって、出力電圧が予め定めた閾値以上であるときには、当該液滴２０１を吐出したノズルは正常である（吐出ノズルである）と判定し、閾値未満であるときには、当該液滴２０１を吐出したノズルは正常でない（不吐出ノズルである）と判定することができる。

なお、滴吐出状態検出装置９０の構成はこれに限るものではない。また、不吐出ノズルは、ユーザーの長期使用によって紙紛などに代表される異物がノズル外部から詰まったり、インク内に含まれる突発的な異物により内部から詰まったりする場合がある。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図８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５００は、この装置全体の制御を司り、本発明に係る回復制御手段などを兼ねる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の吸引ポンプ８１２及び詳細は省略するがキャップ８２等を昇降させるキャップ昇降機構８２０を作動する維持回復モータ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。

また、この制御部５００には、滴吐出状態検出装置９０からの滴吐出状態検出信号が入力されている。制御部５００は、滴吐出状態の検出を行うときには、キャリッジ３３を移動走査して記録ヘッド３４を滴吐出状態検出装置９０による検出位置まで移動させ、記録ヘッド３４の各ノズル１０４から順次液滴を吐出させて滴吐出状態検出装置９０による滴吐出状態の検出を行わせ、検出結果に応じて、記録ヘッド３４の回復動作としてのノズル吸引動作を制御するとともに、記録ヘッド３４の駆動手段である圧電部材１１２を駆動して吐出ノズルに対応する液室１０６の流体抵抗を不吐出ノズルに対応する液室１０６の流体抵抗よりも大きくする制御を行う。

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。

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やモータ制御部５１０、ＡＣバイアス供給部５１１の制御に使用する。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、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。

次に、この画像形成装置における本発明に係る回復制御（処理）について図９のフロー図を参照して説明する。
まず、滴吐出状態検出処理を行い、液滴が正常に吐出されない不吐出ノズルの有無を判別し、不吐出ノズルがあるときには、回復処理を開始する。

この回復処理では、予めＲＯＭ５０２などに格納された回復処理用の駆動波形を読み出して、記録ヘッド３４の圧力発生手段（圧電部材１１２）に駆動波形（駆動電圧）の印加を開始する。このとき、吐出ノズルが連通する液室１０６の流体抵抗を、不吐出ノズルが連通する液室１０６の流体抵抗よりも大きくなる駆動波形を印加する。

そして、キャップ８２ａを上昇させて記録ヘッド３４のノズル面をキャッピングした状態で吸引ポンプ８１２の駆動を開始する。これにより、記録ヘッド３４のノズル面とキャップ８２ａとの間に負圧が発生してノズル１０４からインクがキャップ８２ａ内に吸引排出される。

その後、圧力発生手段（圧電部材１１２）に対する駆動波形（駆動電圧）の印加を終了し、吸引ポンプ８１２の駆動を停止する。そして、ワイパ部材８３にてノズル面のワイピングを行い、空吐出受け８４に画像形成に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行って回復処理を終了する。

そして、再度滴吐出状態検出処理を行い、不吐出ノズルがなくなるまで上述した処理を繰り返し、不吐出ノズルがなくなれば、この処理を抜ける。

次に、本発明の第１実施形態における回復制御で使用する駆動波形と流体抵抗の変化について図１０ないし図１３を参照して説明する。
先ず、図１０に示すように、液滴を吐出していないときに圧電部材１１２（正確には駆動圧電素子柱１１２Ａであるが、単に圧電部材１１２で説明する。）に印加する駆動波形の駆動電圧を電圧（基準電位）Ｖｅとする。この基準電位Ｖｅでは、図１１に示すように、圧電部材１１２は伸張変位せず、振動領域１０２ａは所定の位置に維持される（これを「初期状態」という。）。

ここで、吐出ノズルについては、図１０（ａ）に示すように基準電位Ｖｅより高い電圧Ｖａの駆動波形を圧電部材１１２に印加し、不吐出ノズルについては、図１０（ｂ）に示すように基準電位Ｖｅの駆動波形を圧電部材１１２に印加する。なお、吸引ポンプ８１２の駆動モータ（維持回復モータ）５５６に印加する電圧波形を同図（ｃ）に示している。

このとき、不吐出ノズルについては圧電部材１１２に基準電位Ｖｅが印加されているので、図１１に示すように、振動領域１０２ａは初期状態のままである。一方、吐出ノズルについては圧電部材１１２に電圧Ｖａが印加されているので、図１２に示すように、圧電部材１１２が伸張変位して振動領域１０２ａが液室１０６側に押し込まれる。

したがって、吐出ノズルが連通する液室１０６の流体抵抗は、不吐出ノズルが連通する液室１０６の流体抵抗よりも大きくなる。

これにより、吸引排出（ノズル吸引、ヘッド吸引）による回復処理を行うとき、流体抵抗が小さく、流れ易い不吐出ノズルから相対的に多くのインクが排出され、一方で、吐出ノズルからのインク排出量は少なくなるので、回復処理に伴う無駄なインク消費量が低減する。

これを図１３に示す等価回路で模式的に説明すると、吐出ノズルに連通する液室１０６が複数個（ｎ個）と、不吐出ノズルに連通する液室１０６が１個、並列に並んで、ノズル回復手段（吸引ポンプ８１２）からの吸引により、インクが排出される回路図で表現できる。吐出ノズルに連通する液室１０６の流体抵抗をＲ２、不吐出ノズルに連通する液室１０６の流体抵抗をＲ１とすると、ノズル回復手段８１２によって、すべてのノズル１０４に同一の吸引圧力が付与され、それぞれの流体抵抗Ｒ１、Ｒ２に応じたインク量Ｉ１、Ｉ２でインクが流れる。

このとき、不吐出ノズルに連通する液室１０６が、複数の吐出ノズルに連通する液室１０６に比べ、抵抗が小さい（Ｒ１＜Ｒ２）ので、相対的に多くのインクが流れる（Ｉ１＞Ｉ２）。なお、全体のインク量Ｉは、Ｉ１＋Ｉ２×ｎ、で表される。

これにより、不吐出ノズルに詰まった異物が大量のインクにより押し流され、異物が除去され易くなる。また、不吐出ノズルに流れるインク量が多いので、その分、通常より短い時間で吸引を止めることもでき、メンテナンス全体でのインク消費を抑えることができる。

このように、記録ヘッドの回復動作を行うとき、滴吐出が正常であることが検出された吐出ノズルが連通する流路の流体抵抗を、滴吐出が正常でないことが検出された不吐出ノズルが連通する流路の流体抵抗よりも大きくする構成とすることで、正常なノズルからの液滴排出量を低減できて、滴吐出不良に伴う回復動作における無駄な液体消費量を低減するができる。

次に、本発明の第２実施形態における回復制御で使用する駆動波形と流体抵抗の変化について図１４及び図１５を参照して説明する。
ここで、吐出ノズルについては、図１４（ａ）に示すように基準電位Ｖｅの駆動波形を圧電部材１１２に印加し、不吐出ノズルについては、図１４（ｂ）に示すように基準電位Ｖｅより低い電圧Ｖｂ（Ｖｂ＜Ｖｅ）の駆動波形を圧電部材１１２に印加する。なお、吸引ポンプ８１２の駆動モータ（維持回復モータ）５５６に印加する電圧波形を同図（ｃ）に示している。

このとき、吐出ノズルについては圧電部材１１２に基準電位Ｖｅが印加されているので、前述した図１１に示すように、振動領域１０２ａは初期状態のままである。一方、不吐出ノズルについては圧電部材１１２に電圧Ｖｂが印加されているので、図１５に示すように、圧電部材１１２が収縮変位して振動領域１０２ａが液室１０６側と反対側に引かれる。

この構成にあっては、不吐出ノズルからのインク排出量を多くしてメンテナンス時間を短縮することで、インク消費を低減している。
次に、本発明の第３実施形態における回復制御で使用する駆動波形と流体抵抗の変化について図１６を参照して説明する。
ここで、吐出ノズルについては、図１６（ａ）に示すように基準電位Ｖｅより高い電圧Ｖｃ（Ｖｃ＞Ｖｅ）の駆動波形を圧電部材１１２に印加し、不吐出ノズルについては、図１６（ｂ）に示すように基準電位Ｖｅより低い電圧Ｖｄ（Ｖｄ＜Ｖｅ）の駆動波形を圧電部材１１２に印加する。なお、吸引ポンプ８１２の駆動モータ（維持回復モータ）５５６に印加する電圧波形を同図（ｃ）に示している。

このとき、吐出ノズルについては圧電部材１１２に基準電位Ｖｅより高い電圧Ｖｃが印加されているので、前述した図１２と同様に、圧電部材１１２が伸張変位して、振動領域１０２ａが液室１０６側に押し込まれ、一方、不吐出ノズルについては圧電部材１１２に基準電位Ｖｅより低い電圧Ｖｄが印加されているので、前述した図１５と同様に、圧電部材１１２が収縮変位して振動領域１０２ａが液室１０６側と反対側に引かれる。

この構成にあっては、振動領域に与える変位量が前記第１、第２実施形態と同じとすると、吐出ノズルと不吐出ノズルとの間で液室間の流体抵抗差が大きくなるので、より大きな効果が得られる。

以上の回復制御や滴吐出状態検出処理など、本発明に係る処理は、ＲＯＭ５０２に格納されているプログラムによってコンピュータに実行させる。このプログラムは、情報処理装置（ホスト６００）側にダウンロードして画像形成装置にインストールすることができる。また、上記処理は、情報処理装置（ホスト６００）側のプリンタドライバで行う構成とすることもできる。さらに、本発明に係る画像形成装置と情報処理装置又は画像形成装置と本発明に係る処理を行うプログラムを有する情報処理装置とを組み合わせて画像形成システムとして構成することもできる。

１０インクカートリッジ
３３キャリッジ
３４、３４ａ、３４ｂ記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
３５サブタンク
８１維持回復機構
８２キャップ
９０滴吐出状態検出装置
１０２振動板部材
１０４ノズル
１０６液室
１１２圧電部材（圧力発生手段）
５００制御部
６００ホスト（情報処理装置）
８１２吸引ポンプ

Claims

液滴を吐出する複数のノズルが連通する複数の流路と、各流路の流体抵抗を変化させる流体抵抗可変手段とを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドの各ノズルからの滴吐出状態を検出する滴吐出状態検出手段と、
前記記録ヘッドの前記記録ヘッドの回復動作を制御する回復制御手段と、を備え、
前記回復制御手段は、前記記録ヘッドの回復動作を行うとき、前記流体抵抗可変手段を制御して、前記滴吐出状態検出手段で滴吐出が正常であることが検出された吐出ノズルが連通する前記流路の流体抵抗を、前記滴吐出状態検出手段で滴吐出が正常でないことが検出された不吐出ノズルが連通する前記流路の流体抵抗よりも大きくし、
前記記録ヘッドは、前記ノズルが連通する個別液室と、前記個別液室の少なくも１つの壁面を形成する変形可能な振動板と、前記振動板を変位させる駆動手段と、有し、
前記駆動手段及び前記振動板が前記流体抵抗可変手段を兼ねている
ことを特徴とする画像形成装置。
前記回復制御手段は、前記吐出ノズルについて前記流体抵抗可変手段の前記駆動手段を駆動し、前記不吐出ノズルについて前記流体抵抗可変手段の前記駆動手段を非駆動とする制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記回復制御手段は、前記吐出ノズルについて前記流体抵抗可変手段の前記駆動手段を非駆動とし、前記不吐出ノズルについて前記流体抵抗可変手段の前記駆動手段を駆動する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記回復制御手段は、前記吐出ノズル及び前記不吐出ノズルについて前記流体抵抗可変手段の前記駆動手段をいずれも駆動し、かつ駆動量を異ならせる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。