JP6236877B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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、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のインクジェット記録装置が知られている。

このような画像形成装置において、記録ヘッド内に気泡が混入した場合、気泡によって吐出不良を発生することになる。

従来、温度検知手段によって検知した装置内温度により定められた間隔で画像形成に寄与しない液滴を吐出する予備吐出動作を行うものが知られている（特許文献１）。

特開２００２−１７８５３３号公報

ところで、装置本体の環境が、温度変化が比較的大きく、その頻度も多いような環境であると、記録ヘッドの液体内に溶存可能な飽和気体量を超えた分の気体が発生する。この気体は、記録ヘッド内の流路に詰まってノズル抜け（吐出不能）を起こしたり、液室内の抵抗となって供給不足（滴特性の低下）を起こしたりする。

そこで、温度変化によって、記録ヘッド内に自然発生する気泡を効率的に排出できるようにすることが求められる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ヘッド内で自然発生する気泡を、無駄な液体消費を低減しつつ、効率的に排出できる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、本発明の請求項１に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する複数のノズルが通じる複数の第１流路と、前記複数の第１流路が通じる第２流路と、前記第１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、
装置本体内の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出結果に基づいて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、
前回の前記回復動作を行ったときの検出温度を記憶し、前記記憶した検出温度に対する温度変化に基づいて前記回復動作を行い、
前記回復動作を行うとき、前記流体抵抗可変手段を駆動して、前記第２流路における液体の流れ方向で下流側から上流側に行くにつれて、上流側の前記第１流路の流体抵抗が下流側の前記第１流路の流体抵抗よりも大きくなるように制御する
構成とした。

本発明によれば、ヘッド内で自然発生する気泡を、無駄な液体消費を低減しつつ、効率的に排出できるようになる。

本発明に係る画像形成装置の一例の機構部を説明する側面説明図である。 同機構部の要部平面説明図である。 同装置におけるインク供給排出系の概要の説明に供する模式的説明図である。 記録ヘッドを構成している液体吐出ヘッドの一例の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Ｘ−Ｘ線に沿うノズル配列方向の要部断面説明図である。 同装置の制御部の概要の説明に供するブロック説明図である。 液体の温度と飽和溶存気体量の関係の一例を示す説明図である。 記録ヘッド内で気泡が発生している状態の説明に供する模式的説明図である。 同じく共通液室に供給口からノズルまでの流路の模式的斜視説明図である。 共通液室内で発生した気泡の排出過程の説明に供する模式的斜視説明図である。 流体抵抗の制御の説明に供する等価回路図である。 流体抵抗制御手段である圧電アクチュエータを駆動して流体抵抗を大きくする場合の説明に供する説明図である。 同じく流体抵抗を小さくする場合の説明に供する説明図である。 本発明の第１実施形態における気泡排出の回復動作の開始の説明に供する時間経過と温度変化の一例を示す説明図である。 本発明の第２実施形態における気泡排出の回復動作の開始の説明に供する時間経過と温度変化の一例を示す説明図である。 本発明の第３実施形態における気泡排出の回復動作の開始の説明に供する時間経過と温度変化の一例を示す説明図である。 本発明の第４実施形態における回復動作の説明に供する断面説明図である。 本発明の第５実施形態における回復動作の説明に供する断面説明図である。 本発明の第６実施形態における回復動作の説明に供する断面説明図である。 共通液室形状と回復動作時の流体抵抗の関係の異なる例を説明する説明図である。 共通液室形状と回復動作時の流体抵抗の関係の異なる例を説明する説明図である。

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機構部を説明する側面説明図、図２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インクジェット記録装置である。装置本体１の左右の側板２１Ａ、２１Ｂに架け渡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ている。そして、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。）を搭載している。記録ヘッド３４は、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、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ている。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、それぞれ吐出する。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供給するインクを一時的に貯留するヘッドタンク３５ａ、３５ｂ（区別しないときは「ヘッドタンク３５」という。）を搭載している。このヘッドタンク３５には、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。インクカートリッジ１０は、カートリッジ装填部４に着脱自在に装着される。

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に対向する分離パッド４４を備えている。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。そして、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ッピングするためのキャップ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とを備えている。また、維持回復機構８１には、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、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を配置している。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はガイド部材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る。そして、用紙４２は、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。

そして、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。

また、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する。そして、キャップ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、液体カートリッジである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でヘッドタンク３５にインクが供給され、ヘッドタンク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する。その後、維持回復機構８１の吸引ポンプ８１２を駆動することで吸引チューブ８１１を介してノズルからインクを強制的に吸引排出させる（ノズル吸引による回復動作）。吸引された廃インクは廃液タンク１００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。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Ｘ−Ｘ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とを有している。

これらによって、液滴（インク滴）を吐出するノズル１０４が通路１０５を介して通じる個別液室１０６、個別液室１０６に通じる流体抵抗部（液体供給路）１０７、液導入部１０８を形成している。そして、供給口１０９を通じて第２流路である共通液室１１０から個別液室１０６にインクが供給される。

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、通路１０５、個別液室１０６となる凹部や穴部を形成している。なお、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の個別液室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、各個別液室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を有する。さらに、この振動領域１０２ａの中に、面外側（個別液室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が設けられている。

そして、この振動板部材１０２の島状凸部１０２ｂに接合されて、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１１１を配置している。

この圧電アクチュエータ１１１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を有している。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に対して所要数の柱状圧電素子（圧電柱）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駆動圧電柱を圧電柱（駆動柱）１１２Ａとし、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する非駆動圧電柱を圧電柱（非駆動柱）１１２Ｂとして区別している。

そして、駆動柱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をそれぞれ端面に引き出して、端面に形成された端面電極（外部電極）１２３、１２４に接続している。そして、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には駆動柱１１２Ａに駆動信号を与えるための撓むことが可能な配線部材としての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。この他、例えば、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には各個別液室１０６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル１０４を形成し、流路板１０１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、又は個別液室１０６側と反対の面）には撥液層を設けている。

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１１１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１１９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、例えば駆動柱１１２Ａに与える電圧を基準電位Ｖｅから下げることによって駆動柱１１２Ａが収縮し、振動板部材１０２が変位して個別液室１０６の体積が膨張する。これにより、個別液室１０６内にインクが流入する。

その後、駆動柱１１２Ａに与える電圧を上げて駆動柱１１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板部材１０２をノズル１０４方向に変形させて個別液室１０６の体積を収縮させる。これにより、個別液室１０６内のインクが加圧され、ノズル１０４からインク滴が吐出（噴射）される。

そして、駆動柱１１２Ａに与える電圧を基準電位Ｖｅに戻すことによって振動板部材１０２が初期位置に復元し、個別液室１０６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１１０から個別液室１０６内にインクが充填される。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。

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の駆動柱１１２Ａを伸張変位させることで、振動領域１０２ａが個別液室１０６側に押し込まれるので、共通液室１１０から個別液室１０６の間の流体抵抗を大きくすることができる。

また、駆動柱１１２Ａを収縮変位させることで、振動領域１０２ａが個別液室１０６側と反対側に引かれるので、共通液室１１０から個別液室１０６の間の流体抵抗を小さくすることができる。

また、駆動柱１１２Ａの変位量を変化させることで、共通液室１１０から個別液室１０６の間の流体抵抗の大きさを駆動柱１１２Ａの変位量に応じて変化させることができる。

つまり、本実施形態では、個別液室１０６を第１流路とし、個別液室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を含む圧電アクチュエータ１１１によって流体抵抗可変手段を兼用している。

ただし、共通液室１１０から個別液室１０６に至る流路の流体抵抗を可変する手段を別途設けることもできる。また、共通液室１１０とノズル１０４との間の流路を第１流路として、個別液室１０６以外で流体抵抗を変化させるようにすることもできる。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図６を参照して説明する。図６は同制御部の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とを備えている。

また、制御部５００は、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、制御部５００は、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とを備えている。

また、制御部５００は、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、維持回復モータ５５６を駆動するためのモータ駆動部５１０を備えている。維持回復モータ５５６は、維持回復機構８１の吸引ポンプ８１２及びキャップ８２等を進退移動させるキャップ昇降機構８２０を作動する。また、制御部５００は、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。

また、印刷制御部５０８は、ＲＯＭ５０２に格納されている駆動波形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んでいる。そして、印刷制御部５０８は、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、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波形を構成する駆動パルスを選択的に記録ヘッド３４の各圧電アクチュエータ１１１に対して与える。これにより、記録ヘッド３４が駆動される。このとき、駆動波形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及び装置本体内の温度を検出する温度検出手段である温度センサ５１６からの情報を取得し、装置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。

制御部５００は、温度センサ５１６の検出温度に基づいて回復動作の制御を行う。回復動作は、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（封止）した状態で、吸引ポンプ８１２を駆動して、ノズルからインクを強制吸引して排出することで行う。このとき、記録ヘッド３４の流体抵抗可変手段を駆動制御して共通液室１１０から個別液室１０６に至る流路の流体抵抗を、個別液室１０６が共通液室１１０に通じる位置に応じて変化させる。

次に、ヘッド内での温度変化による気泡の発生について図７を参照して説明する。図７は液体の温度と飽和溶存気体量の関係の一例を示す説明図である。

図７に示すように、飽和溶存気体量は液体の温度によって変化し、低温である方が高温であるときよりも相対的に飽和溶存気体量が多くなる。

したがって、液体の温度が低温から高温に変化すると、飽和溶存気体量が少なくなるので、液体中に溶存していた気体が気泡となって現れることになる。

このような温度変化によって記録ヘッド３４内の液体（インク）内から自然発生する気泡は、インク容量の多い共通液室１１０において特に発生しやすい。

次に、本実施形態における記録ヘッド内での気泡の発生について図８及び図９を参照して説明する。図８は記録ヘッド内で気泡が発生している状態の説明に供する模式的説明図、図９は同じく共通液室に供給口からノズルまでの流路の模式的斜視説明図である。

この画像形成装置では、記録ヘッド３４はノズル面を下向きにして配置している。そして、ヘッドタンク３５の収容部２０２からフィルタ部材２２０を介して記録ヘッド３４の供給口１１９を経て共通液室１１０にインクが供給される。

ここで、記録ヘッド３４の共通液室１１０に対してはノズル配列方向の一端部に配置した供給口１１９から液体を供給する構成としている。

また、共通液室１１０のノズル配列方向に沿う断面形状は、供給口１１９が配置された一端部と反対側の他端部において、傾斜部１１０ａが形成されることで流路の開口断面積が絞られている形状としている。ここで、開口断面積は、供給口１１９から供給された液体は傾斜部１１０ａ側に流れるので、この液体の流れ方向と直交する方向の断面の断面積とする。

この場合、共通液室１１０内で自然発生した気泡３００は、浮力によって共通液室１１０の内部天面側に溜まり易い。このように共通液室１１０内に気泡が発生した場合、気泡３００が個別液室１０６に流れ込むと、吐出不良を起こすことになる。また、気泡３００は共通液室１１０内で抵抗となるので、個別液室１０６側へのインク供給が阻害されて供給不足（リフィル不足）が生じて吐出不良を起こすことになる。

そこで、例えば前述したようなノズル吸引による回復動作を行って気泡３００をインクともにノズル１０４から排出する。この気泡排出には、少なくとも個別液室１０６と共通液室１１０の容量以上のインク量のインクを排出して置換すればよい。

しかしながら、このように気泡排出のために個別液室１０６と共通液室１１０の容量以上のインクを排出する回復動作を行ったので、無駄に大量のインクが消費されることになる。

そのため、気泡排出のための回復動作を効率的に行って無駄な液体消費を抑制することが求められるのである。

次に、共通液室内で発生した気泡の排出過程について図１０を参照して説明する。図１０は同説明に供する模式的斜視説明図である。

温度変化によって共通液室１１０内で自然発生した気泡３００は、図１０（ａ）に示すように、共通液室１１０の天面側に浮力で移動する。ここで、ノズル吸引による回復動作が行なわれると、気泡３００が図１０（ｂ）に示すように供給口１１９から傾斜部１１０ａへの液体の流れに沿って移動する。これは、共通液室１１０内において、鉛直方向の流速Ｓａよりも傾斜部１１０ａに沿った流速Ｓｂの方が大きくなるためである。

そして、図１０（ｃ）に示すように、気泡３００は傾斜部１１０ａの天面に沿って移動して、図１０（ｄ）に示すように、供給口１１９から離れた端部側の個別液室１０６からノズル１０４を通じて排出される。

このように、共通液室１１０の天面側（鉛直方向上側）に溜まった気泡３００は、供給口１１９から遠い共通液室１１０の下流側に通じる個別液室１０６に誘導されるという特徴がある。

そこで、本発明では、回復動作を行うとき、流体抵抗可変手段（圧電アクチュエータ１１１）を駆動して、第２流路である共通液室１１０における液体の流れ方向において、共通液室１１０の上流側に通じる第１流路である個別液室１０６の流体抵抗を、共通液室１１０の下流側に通じる個別液室１０６の流体抵抗よりも大きくする。

なお、第２流路（共通液室１１０）の下流側、第２流路（共通液室１１０）の上流側は、いずれも第２流路内（共通液室１１０内）における下流側、上流側を意味している。以下では、共通液室１１０の下流側に通じる個別液室１０６を「下流側個別液室１０６」、共通液室１１０の上流側に通じる個別液室１０６を「上流側個別液室１０６」とも称する。

また、共通液室１１０の下流側に通じる個別液室１０６は、１又は複数の個別液室とすることができ、共通液室１１０の下流側に通じる個別液室１０６以外の個別液室１０６を共通液室１１０の上流側の個別液室１０６とする。

これにより、共通液室１１０内の気泡は、流体抵抗が相対的に小さい下流側の個別液室１０６に積極的に誘導されてノズル１０４から排出される。一方、流体抵抗が相対的に大きい上流側の個別液室１０６からは液体が排出されにくくなり、液体消費量が低減する。

このように、回復動作を行うとき、流体抵抗が小さく、流れ易い共通液室下流側に通じる個別液室とノズルから相対的に多くの液体が排出され、一方で、共通液室上流側に通じる個別液室とノズルからの液体排出量は少なくなる。したがって、回復動作に伴う無駄な液体消費量を低減しつつ、効率的に気泡を排出することができる。

次に、この流体抵抗の制御について図１１の等価回路を参照して説明する。

回復動作を行うときの液体供給排出系は、共通液室１１０の下流側に通じるｎ個の第１流路１２０Ａと、共通液室１１０の上流側に通じるｍ個の第１流路１２０Ｂが並列に並び、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。

ここで、共通液室下流側に通じる第１流路１２０Ａのそれぞれの流体抵抗をＲ１、共通液室上流側に通じる第１流路１２０Ｂのそれぞれの流体抵抗をＲ２とすると、回復手段によって、すべてのノズル１０４に同一の吸引圧力が付与されるので、各第１流路１２０Ａ、１２０Ｂには、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とになる。なお、全体のインク量Ｉは、Ｉ１×ｎ＋Ｉ２×ｍ、で表される。

このとき、共通液室下流側に通じる第１流路１２０Ａが、共通液室上流側に通じる第１流路１２０Ｂに比べ、流体抵抗が小さい（Ｒ１＜Ｒ２）ので、相対的に多くのインクが流れる（Ｉ１＞Ｉ２）。

これにより、共通液室下流側から大量のインクが流れるので、気泡が除去され易くなる。また、共通液室下流側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もできる。

このようにして、気泡排出のための回復動作に伴う液体消費を全体として低減しつつ、気泡排出性を向上できる。

次に、流体抵抗制御手段である圧電アクチュエータの駆動と流体抵抗の変化について図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は流体抵抗を大きくする場合の説明に供する説明図、図１３は流体抵抗を小さくする場合の説明に供する説明図である。

図１２（ａ）に示すように圧電部材１１２の駆動柱１１２Ａに対して中間電位Ｖｅよりも高い電圧を与えることによって、図１２（ａ）に示す状態１から図１２（ｃ）に示す状態２のように、駆動柱１１２Ａが伸張する。これにより、振動領域１０２ａが個別液室１０６側に押し込まれるので、個別液室１０６の流体抵抗は、状態１よりも状態２の方が大きくなる。

図１３（ａ）に示すように圧電部材１１２の駆動柱１１２Ａに対して中間電位Ｖｅよりも低い電圧を与えることによって、図１３（ａ）に示す状態１から図１２（ｃ）に示す状態２のように、駆動柱１１２Ａが収縮する。これにより、振動領域１０２ａが個別液室１０６側から引き出されるので、個別液室１０６の流体抵抗は、状態１よりも状態２の方が小さくなる。

そこで、これらの状態１と、図１２（ｃ）の状態２、図１３（ｃ）の状態２の組み合わせによって、共通液室下流側に通じる個別液室１０６の流体抵抗を共通液室上流側に通じる個別液室１０６の流体抵抗に比べて小さくする。

次に、本発明の第１実施形態における気泡排出の回復動作の開始について図１４を参照して説明する。図１４は同説明に供する時間経過と温度変化の一例を示す説明図である。

前述したように、温度によって飽和溶存気体量が変化することから、温度を検出することによって気体量に換算することができる。

本実施形態では、前回の回復手段を行ったとき（Ａ時点）の検出温度を記憶しておき、現在（Ｂ時点）の検出温度を得て、記憶している検出温度と現在の検出温度の差が、予め定めた温度以上であるときに、気泡排出の回復動作を行うようにしている。

このように、前回の回復動作を行ったときの検出温度（検出結果）を記憶し、記憶した検出温度に対する温度変化に基づいて気泡排出のための回復動作を開始する。本実施形態のようにすれば、装置本体の電源を切られているなどの理由で温度の変化を継続して検出し続けられないような状況でも、確実に気泡を排出する回復動作（メンテナンス）を実施することができる。

ただし、前回と現在の間で、どのような温度変化が発生したかは把握していないので、実際の気体量とかけ離れている可能性がある。

次に、本発明の第２実施形態における気泡排出の回復動作の開始について図１５を参照して説明する。図１５は同説明に供する時間経過と温度変化の一例を示す説明図である。

本実施形態では、前回の回復手段を行ったとき（Ａ時点）の検出温度を記憶し、その後も温度検出を継続し、液体中に溶けきれなくなって発生する気体量のみを累積し、累積の気体量が特定の閾値を超えたとき（Ｂ時点）に、気泡排出の回復動作を行うようにしている。

この場合も、前回の回復動作を行ったときの検出温度を記憶し、記憶した検出温度に対する温度変化に基づいて気泡排出のための回復動作を開始する。そして、本実施形態では温度変化によって発生する気体量を随時把握しているので、最適なタイミングで回復動作（メンテナンス）を開始でき、画像不具合が出にくくなる。ただし、温度上昇により発生する気体量のみを累積するので、回復動作の頻度が高くなるおそれがある。

次に、本発明の第３実施形態における気泡排出の回復動作の開始について図１６を参照して説明する。図１６は同説明に供する時間経過と温度変化の一例を示す説明図である。

本実施形態では、前回の回復手段を行ったとき（Ａ時点）の検出温度を記憶し、その後も温度検出を継続し、温度上昇によって液体内に溶けきれなくなって発生する気体量と、温度低下によって液体中に溶ける気体量の差を累積する。そして、累積の気体量が所定の閾値を超えたとき（Ｂ時点）に、気泡排出のための回復動作を開始する。

この場合も、前回の回復動作を行ったときの検出温度を記憶し、記憶した検出温度に対する温度変化に基づいて気泡排出のための回復動作を開始する。そして、本実施形態では温度変化によって発生する気体量と溶け込む気体量の両方を随時把握しているので、気体量を精度よく推量することができる。上記第２実施形態よりも更に最適なタイミングで気泡排出の回復動作（メンテナンス）を実施することができる。

次に、本発明の第４実施形態における回復動作について図１７を参照して説明する。図１７（ａ）は同説明に供する下流側個別液室の断面説明図、（ｂ）は上流側個別液室の断面説明図である。

本実施形態では、図１７（ａ）に示すように、下流側個別液室１０６の圧電アクチュエータ１１１を非駆動とし、図１７（ｂ）に示すように、それ以外の上流側個別液室１０６の圧電アクチュエータ１１１を伸張方向に駆動した状態で回復動作を行う。

これにより、下流側個別液室１０６の流体抵抗は、それ以外の上流側個別液室１０６の流体抵抗よりも小さくなる。

したがって、回復動作を行うとき、流体抵抗が小さく流れ易い下流側個別液室１０６に通じるノズル１０４から相対的に多くのインクが排出され、その流れにのって気泡も排出される。一方で、それ以外の上流側個別液室１０６に通じる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。

次に、本発明の第５実施形態における回復動作について図１８を参照して説明する。図１８（ａ）は同説明に供する下流側個別液室の断面説明図、（ｂ）は上流側個別液室の断面説明図である。

本実施形態では、図１８（ａ）に示すように、下流側個別液室１０６の圧電アクチュエータ１１１を収縮方向に駆動し、図１８（ｂ）に示すように、それ以外の上流側個別液室１０６の圧電アクチュエータ１１１は非駆動にした状態で回復動作を行う。

これにより、下流側個別液室１０６の流体抵抗は、それ以外の上流側個別液室１０６の流体抵抗よりも小さくなる。

したがって、回復動作を行うとき、流体抵抗が小さく流れ易い下流側個別液室１０６に通じるノズル１０４から相対的に多くのインクが排出され、その流れにのって気泡も排出される。一方で、それ以外の上流側個別液室１０６に通じる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。

次に、本発明の第６実施形態における回復動作について図１９を参照して説明する。図１９（ａ）は同説明に供する下流側個別液室の断面説明図、（ｂ）は上流側個別液室の断面説明図である。

本実施形態では、図１９（ａ）に示すように、下流側個別液室１０６の圧電アクチュエータ１１１を収縮方向に駆動し、図１８（ｂ）に示すように、それ以外の上流側個別液室１０６の圧電アクチュエータ１１１を伸張方向に駆動した状態で回復動作を行う。

つまり、本実施形態では、下流側個別液室１０６及び上流側個別液室１０６のいずれの圧電アクチュエータ１１１も駆動するが、駆動量（駆動方向を含む）を異ならせることで流体抵抗を異ならせている。したがってまた、駆動柱１１２Ａの伸縮方向を同じにして、伸張量を異ならせたり、収縮量を異ならせたりすることでも、下流側個別液室１０６と上流側個別液室１０６の各流体抵抗を異ならせることができる。

これにより、下流側個別液室１０６の流体抵抗は、それ以外の上流側個別液室１０６の流体抵抗よりも小さくなる。

したがって、回復動作を行うとき、流体抵抗が小さく流れ易い下流側個別液室１０６に通じるノズル１０４から相対的に多くのインクが排出され、その流れにのって気泡も排出される。一方で、それ以外の上流側個別液室１０６に通じる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。

なお、回復動作の開始に関する上記第１実施形態ないし第３実施形態と、回復動作時の流体抵抗制御手段の駆動に関する上記第４実施形態ないし第６実施形態とは相互に組合せることができる。

また、上記実施形態では、流体抵抗を２段階に変化させる制御をする例で説明しているが、これに限るものではない。

この点について図２０及び図２１を参照して説明する。図２０及び図２１は異なる共通液室形状と回復動作時の流体抵抗の関係の異なる例を説明する説明図である。

図２０は、共通液室１１０に対して一端部側に供給口１１９を設けた場合のノズル配列方向の各位置における流体抵抗の異なる例を示している。

そして、図２０（ｂ）は上記実施形態で説明したように下流側と上流側の２段階に流体抵抗を異ならせる例である。また、図２０（ｃ）ないし（ｆ）はいずれも最下流側から最上流側まで漸次流体抵抗が変化する例である。なお、流体抵抗の値は圧電アクチュエータ１１１に与える駆動電圧の値で制御できる。

図２１は、共通液室１１０に対して中央部に供給口１１９を設けた場合のノズル配列方向の各位置における流体抵抗の異なる例を示している。この場合には、中央部の供給口１１９に対応する位置が上流側となり、両端部がいずれも下流側となる。

そして、図２１（ｂ）は上記実施形態で説明したように下流側と上流側の２段階に流体抵抗を異ならせる例である。図２１（ｃ）ないし（ｆ）はいずれも最下流側から最上流側まで漸次流体抵抗が変化する例である。

また、上記実施形態では回復動作としてノズル吸引を行う例で説明しているが、ヘッドに加圧液体を供給する回復動作を行う場合、加圧と吸引を兼用する場合にも、本発明は同様に適用することができる。

以上の回復制御など、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。

また、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。

１０ インクカートリッジ（メインタンク）
３３ キャリッジ
３４、３４ａ、３４ｂ 記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
８１ 維持回復機構
８２ キャップ
１０２ 振動板部材
１０４ ノズル
１０６ 個別液室（第１流路）
１１０ 共通液室（第２流路）
１１１ 圧電アクチュエータ（流体抵抗可変手段）
１１２ 圧電部材（圧力発生手段）
５００ 制御部（回復制御手段）

Claims (6)

1. 液滴を吐出する複数のノズルが通じる複数の第１流路と、前記複数の第１流路が通じる第２流路と、前記第１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、
   装置本体内の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段の検出結果に基づいて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、
   前回の前記回復動作を行ったときの検出温度を記憶し、前記記憶した検出温度に対する温度変化に基づいて前記回復動作を行い、
   前記回復動作を行うとき、前記流体抵抗可変手段を駆動して、前記第２流路における液体の流れ方向で下流側から上流側に行くにつれて、上流側の前記第１流路の流体抵抗が下流側の前記第１流路の流体抵抗よりも大きくなるように制御する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記記録ヘッドは、
   前記第１流路の少なくも１つの変形可能な壁面を形成する振動板部材と、
   前記振動板部材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部材が前記流体抵抗可変手段を兼ねている
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記回復制御手段は、
   前記第２流路の下流側に通じる前記第１流路の前記流体抵抗可変手段の前記駆動手段を非駆動とし、
   前記第２流路の上流側に通じる前記第１流路の前記流体抵抗可変手段の前記駆動手段を駆動して、前記駆動手段を非駆動としたときの流体抵抗よりも流体抵抗を大きくする、
   制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記回復制御手段は、
   前記第２流路の下流側に通じる前記第１流路の前記流体抵抗可変手段の前記駆動手段を駆動し、前記駆動手段を非駆動としたときの流体抵抗よりも流体抵抗を小さくし、
   前記第２流路の上流側に通じる前記第１流路の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２に記載の画像形成装置。
5. 前記回復制御手段は、
   前記第２流路の下流側に通じる前記第１流路の前記流体抵抗可変手段の前記駆動手段、及び、前記第２流路の上流側に通じる前記第１流路の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ことで前記流体抵抗を異ならせる制御を行う
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
6. 液滴を吐出する複数のノズルが通じる複数の第１流路と、前記複数の第１流路が通じる第２流路と、前記第１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、
   前記回復動作を行うとき、前記流体抵抗可変手段を駆動して、前記第２流路における液体の流れ方向で下流側から上流側に行くにつれて、上流側の前記第１流路の流体抵抗が下流側の前記第１流路の流体抵抗よりも大きくなるように制御する
   ことを特徴とする画像形成装置。

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