JP2010162728A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸引手段を駆動しつつすべてのノズルの圧力発生手段に対して画一的な駆動信号を与えて駆動するために流路に溜まっている気泡排出を十分に行うことができない。
【解決手段】記録ヘッド３４のノズル面３４ａを吸引用キャップ８２ａでキャッピングした状態で吸引ポンプ２２０を作動させてインクを吸引するヘッド吸引を行っている間、記録ヘッド３４の圧電素子１２１に対してメンテナンス用駆動波形を与えて液室１０６内に圧力変化（液室内容積を拡大したり収縮したりする）を生じさせ、ノズル１０４から液滴を吐出させる動作を併せて行ない、このとき、記録ヘッド３４の１つの共通液室１０８に連通する複数のノズル１０４の列を、３つのブロックａ、ｂ、ｃに分け、各ブロック単位でメンテナンス用駆動波形を与える。
【選択図】図８

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おける回復動作に関する。

一般に、プリンタ、ファックス、コピア、プロッタ、或いはこれらの内の複数の機能を複合した画像形成装置としては、例えば、インクの液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを備え、媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。）を搬送しながら、インク滴を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行なうものがある。このような画像形成装置としての例えばインクジェット記録装置は捺染装置などの産業用システムにも利用されるようになってきている。

なお、「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、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（単に液滴を吐出する）装置も含む意味である。また、「インク」とは、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる「液体の総称」として用いる。

また、液体吐出ヘッドを備える画像形成装置としては、記録ヘッドをキャリッジに搭載して用紙の送り方向と直交する主走査方向に移動させることで記録を行うシリアル型画像記録装置と、記録領域の略全幅にわたって液滴を吐出する複数の吐出口（ノズル）を列設したライン型ヘッドを用いるライン型画像記録装置がある。

このような画像形成装置において画像形成を繰り返していると、紙粉などが記録ヘッドのノズルに付着してノズル詰まりなどによる吐出不良や吐出不能になることがある。このように紙粉などが付着した記録ヘッドに対して維持回復機構によるノズル吸引などの回復動作を行っても、紙粉を除去することは困難である。

そこで、特許文献１ないし３に記載されているように、吸引手段を駆動しつつ記録ヘッドのアクチュエータ（圧力発生手段）も駆動して吸引力と押出し力をノズル孔付近のインク等に作用させるようにする回復動作を行うことが知られている。

特開２００７−１３６９８９号公報 特開２００１−２６０３９３号公報 特開２００７−９０５７８号公報

しかしながら、吸引手段を駆動しつつ圧力発生手段も駆動して吸引力と押出し力をノズル孔付近のインク等に作用させるようにする回復動作を行う場合、従前は、すべてのノズルの圧力発生手段に対して画一的な駆動信号を与えて駆動するようにしているため、回復効果が十分に得られないという課題がある。特に、ノズル、圧力室、共通液室に留まっている気泡やゴミを、この回復方法で排除しようとする場合、圧力室、共通液室に生じる圧力の定在波の節の位置にある気泡の排出が促せないおそれがある．このような場合には、画像品質が改善するまで、複数回の回復動作を行わなければならず、インクの無駄な消費や回復時間がかかるという課題が生じる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、より少ないインク消費量によって短時間で気泡を確実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、本発明に係る画像形成装置は、
インクの液滴を吐出する複数のノズル、各ノズルが連通する各圧力室、各圧力室内に圧力を発生させる圧力発生手段を有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドのノズル面をキャップ部材でキャッピングして前記ノズルからインクを吸引する維持回復機構と、
前記キャップ部材でキャッピングして前記ノズルからインクを吸引している間、予め定められた複数のノズルで構成され複数のブロックについて、ブロック単位で、前記複数のノズルに対応する前記圧力発生手段を所定の駆動周波数の駆動信号で駆動する手段と、を備えている
構成とした。

ここで、少なくとも１つのブロックの前記圧力発生手段を駆動するときの駆動周波数が、他のブロックの前記圧力発生手段を駆動するときの駆動周波数と異なる構成とできる。

また、１つのブロックについて前記圧力発生手段を駆動するときの駆動周波数を変化させる構成とできる。

また、前記駆動周波数には、少なくとも前記圧力室の固有振動数と略同じ周波数が含まれている構成とできる。

また、前記駆動周波数には、少なくとも前記圧力室の固有振動数の整数倍の周波数又は前記圧力室の前記固有振動数の（１／整数）倍の周波数が含まれている構成とできる。

また、前記駆動周波数には、少なくとも複数の圧力室にインクを供給する共通液室の固有振動数と略同じ周波数が含まれている構成とできる。

また、前記駆動周波数には、少なくとも前記共通液室の固有振動数の整数倍の周波数又は前記共通液室の固有振動数の（１／整数）倍の周波数が含ま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、キャップ部材でキャッピングしてノズルからインクを吸引している間、予め定められた複数のノズルで構成され複数のブロックについて、ブロック単位で、複数のノズルに対応する圧力発生手段を駆動する構成としたので、より少ないインク消費量によって短時間で気泡を確実に排出できる。

本発明に係る画像形成装置の機構部の全体構成を説明する側面概略構成図である。 同機構部の要部平面説明図である。 同画像形成装置の記録ヘッドを構成する液体吐出ヘッドの一例を示す液室長手方向の断面説明図である。 同液体吐出ヘッドの液室短手方向の断面説明図である。 同画像形成装置の維持回復機構の模式的説明図である。 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。 同制御部の印刷制御部及びヘッド駆動部の一例を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態におけるクリーニング動作の説明に供する説明図である。 同じく記録ヘッドのブロック分割の説明に供する説明図である。 本発明の第２実施形態におけるクリーニング動作の説明に供する説明図である。 メンテナンス用駆動波形の一例を示す説明図である。 メンテナンス用駆動波形の他の例を示す説明図である。 本発明の第３実施形態におけるクリーニング動作の説明に供する説明図である。 本発明の第４実施形態におけるクリーニング動作の説明に供する説明図である。 本発明の第４実施形態におけるクリーニング動作の説明に供する説明図である。

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、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図２で矢示方向（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。なお、記録ヘッド３４としては、１つのノズル面に複数のノズルを並べた各色のノズル列を備えるものなどを用いることもできる。

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第２インク供給部としてのサブタンクであるサブタンク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インクカートリッジ（メインタンク）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、各色の記録液が補充供給される。

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、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５２が回転駆動されることによって図２の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、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動作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、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３及び図４を参照して説明する。なお、図３は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図４は同ヘッドの液室短手方向（ノズルの並び方向）の断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、例えば単結晶シリコン基板を異方性エッチングして形成した流路板１０１と、この流路板１０１の下面に接合した例えばニッケル電鋳で形成した振動板１０２と、流路板１０１の上面に接合したノズル板１０３とを接合して積層し、これらによって液滴（インク滴）を吐出するノズル１０４が連通する流路であるノズル連通路１０５及び圧力室（個別液室）１０６、各圧力室１０６に流体抵抗部（供給路）１０７を通じてインクを供給するための共通液室１０８に連通するインク供給口１０９などを形成している。

また、振動板１０２を変形させて液室１０６内のインクを加圧するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）である電気機械変換素子としての２列（図３では１列のみ図示）の積層型圧電素子１２１と、この圧電素子１２１を接合固定するベース基板１２２とを備えている。なお、圧電素子１２１の間には支柱部１２３を設けている。この支柱部１２３は圧電素子部材を分割加工することで圧電素子１２１と同時に形成した部分であるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。また、圧電素子１２１には図示しない駆動回路（駆動ＩＣ）を搭載したＦＰＣケーブル１２６を接続している。

そして、振動板１０２の周縁部をフレーム部材１３０に接合し、このフレーム部材１３０には、圧電素子１２１及びベース基板１２２などで構成されるアクチュエータユニットを収納する貫通部１３１及び共通液室１０８となる凹部、この共通液室１０８に外部からインクを供給するためのインク供給穴１３２を形成している。このフレーム部材１３０は、例えばエポキシ系樹脂などの熱硬化性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ている。

ここで、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、圧力室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。

振動板１０２は、ニッケルの金属プレートから形成したもので、例えばエレクトロフォーミング法（電鋳法）で作製しているが、この他、金属板や金属と樹脂板との接合部材などを用いることもできる。この振動板１０２に圧電素子１２１及び支柱部１２３を接着剤接合し、更にフレーム部材１３０を接着剤接合している。

ノズル板１０３は各圧力室１０６に対応して直径１０〜３０μｍのノズル１０４を形成し、流路板１０１に接着剤接合している。このノズル板１０３は、金属部材からなるノズル形成部材の表面に所要の層を介して最表面に撥水層を形成したものである。

圧電素子１２１は、圧電材料１５１と内部電極１５２とを交互に積層した積層型圧電素子（ここではＰＺＴ）である。この圧電素子１２１の交互に異なる端面に引き出された各内部電極１５２には個別電極１５３及び共通電極１５４が接続されている。なお、この実施形態では、圧電素子１２１の圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて圧力室１０６内インクを加圧する構成としているが、圧電素子１２１の圧電方向としてｄ３１方向の変位を用いて加圧圧力室１０６内インクを加圧する構成とすることもできる。また、１つの基板１２２に１列の圧電素子１２１が設けられる構造とすることもできる。

このように構成した液体吐出ヘッドヘッドにおいては、例えば圧電素子１２１に印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子１２１が収縮し、振動板１０２が下降して圧力室１０６の容積が膨張することで、圧力室１０６内にインクが流入し、その後圧電素子１２１に印加する電圧を上げて圧電素子１２１を積層方向に伸長させ、振動板１０２をノズル１０４方向に変形させて圧力室１０６の容積／体積を収縮させることにより、圧力室１０６内のインクが加圧され、ノズル１０４からインクの滴が吐出（噴射）される。

そして、圧電素子１２１に印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板１０２が初期位置に復元し、圧力室１０６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１０８から圧力室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。

次に、この画像形成装置における維持回復機構８１について図５を参照して説明する。なお、図５は同維持回復機構の模式的概略構成図である。
この維持回復機構８１は、維持装置フレーム２１１に、キャップホルダ２１２に保持されたキャップ８２ａ、８２ｂと、弾性体を含むワイパ部材８３と、ワイパクリーナ８６とがそれぞれ昇降可能（上下動可能）に保持されている。

そして、ワイパ部材８３と吸引用となるキャップ８２ａとの間には筒状の空吐出受け８４が配置され、この空吐出受け８４のワイパ部材８３側上端部はワイパ部材８３に付着したインクを掻き落とすワイパクリーナ部８５が形成されている。ワイパ部材８３のクリーニングを行うときにはワイパクリーナ８６でワイパ部材８３をワイパクリーナ部８５に押し付けた状態でワイパ部材８３を下降させることにより、ワイパ部材８３に付着したインクを空吐出受け８４側に掻き落す。

また、印字領域に最も近い側のキャップ８２ａには可撓性チューブ２１９を介して吸引手段であるチュービングポンプ（吸引ポンプ）２２０を接続し、キャップ８２ａのみを吸引（回復）及び保湿用キャップ（以下単に「吸引用キャップ」という。）とし、キャップ８２ｂは単なる保湿用キャップとしている。したがって、記録ヘッド３４の回復動作を行うときには、回復動作を行う記録ヘッド３４を吸引用キャップ８２ａによってキャッピング可能な位置に選択的に移動させる。

また、これらのキャップ８２ａ、８２ｂ、ワイパ部材８３などの下方にはフレーム２１１に回転自在に支持したカム軸２２１を配置し、このカム軸２２１には、キャップホルダ２１２を昇降させるためのキャップカム２２２と、ワイパ部材８３を昇降させるためのワイパカム２２４、空吐出受け８４内で空吐出される液滴がかかる回転体としてのコロ２２６と、ワイパクリーナ８６を揺動させるためのクリーナカム２２８と、キャリッジロック８７を昇降させるためのキャリッジロックカム２２９をそれぞれ設けている。

そして、吸引ポンプ２２０及びカム軸２２１を回転駆動するために、モータ２３１の回転をモータ軸２３１ａに設けたモータギヤ２３２に、吸引ポンプ２２０のポンプ軸２２０ａに設けたポンプギヤ２３３を噛み合わせ、更にこのポンプギヤ２３３と一体の中間ギヤ２３４に中間ギヤ２３５を介して一方向クラッチ２３７付きの中間ギヤ２３６を噛み合わせ、この中間ギヤ２３６と同軸の中間ギヤ２３８に中間ギヤ２３９を介してカム軸２２１に固定したカムギヤ２４０を噛み合わせている。なお、クラッチ２３７付きの中間ギヤ２３６、２３８の回転軸である中間軸２４１はフレーム２１１にて回転可能に保持している。

この維持回復機構８１においては、記録ヘッド３４のノズルを形成した面（ノズル面）に付着したインクや不純物を取り除くときには、モータ２３１を駆動して、ワイパカム２２４を介してワイパブレード８３を上昇させる。この状態で、キャリッジ３３を主走査方向に移動させることにより、ワイパブレード８３によって記録ヘッド３４のノズル面をワイピングして、不純物などを払拭する。

また、記録ヘッド３４のノズルを外気に露呈した状態のまま放置すると、内部のインクが乾燥して増粘、固着し、インク吐出性能が低下してしまうことから、これを防ぐために、記録ヘッド３４のノズル面をキャップ８２で覆うときには、モータ２３１を回転させ、キャップカム２１３を介してキャップ８２を上昇させ、記録ヘッド３４のノズル面をキャッピングする。

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。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る本発明に係る回復動作の制御を行う手段を兼ねるＣＰＵ５１１と、ＣＰＵ５１１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２３１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、機内の温湿度を検知する温湿度センサ（環境センサ）、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。

次に、印刷制御部５０８及びヘッドドライバ５０９の一例について図７を参照して説明する。
印刷制御部５０８は、上述したように、画像形成時に１印刷周期内に複数の駆動パルス（駆動信号）で構成される共通駆動波形（画像形成用駆動波形）を生成して出力し、維持回復動作（メンテナンス動作）時に１駆動周期内に正弦波の駆動信号で構成される共通駆動波形（メンテナンス用駆動波形）を生成して出力する駆動波形生成部７０１と、印刷画像に応じた２ビットの画像データ（階調信号０、１）と、クロック信号、ラッチ信号（ＬＡＴ）、滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３を出力するデータ転送部７０２とを備えている。

なお、滴制御信号は、ヘッドドライバ２０９のスイッチ手段であるアナログスイッチ７１５の開閉を滴毎に指示する２ビットの信号であり、共通駆動波形の印刷周期に合わせて選択すべき波形でＨレベル（ＯＮ）に状態遷移し、非選択時にはＬレベル（ＯＦＦ）に状態遷移する。

ヘッドドライバ５０９は、データ転送部７０２からの転送クロック（シフトクロック）及びシリアル画像データ（階調データ：２ビット／１チャンネル（１ノズル）を入力するシフトレジスタ７１１と、シフトレジスタ７１１の各レジスト値をラッチ信号によってラッチするためのラッチ回路７１２と、階調データと制御信号Ｍ０〜Ｍ３をデコードして結果を出力するデコーダ７１３と、デコーダ７１３のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ７１５が動作可能なレベルへとレベル変換するレベルシフタ７１４と、レベルシフタ７１４を介して与えられるデコーダ７１３の出力でオン／オフ（開閉）されるアナログスイッチ７１６を備えている。

このアナログスイッチ７１５は、各圧電素子１２１の選択電極（個別電極）１５４に接続され、駆動波形生成部７０１からの共通駆動波形が入力されている。したがって、シリアル転送された画像データ（階調データ）と制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３をデコーダ７１３でデコードした結果に応じてアナログスイッチ７１５がオンにすることにより、共通駆動波形を構成する所要の駆動信号が通過して（選択されて）圧電素子１２１に印加される。

ここで、記録ヘッド３４の性能を維持、回復するメンテナンス動作を行う場合には、制御部５００のＣＰＵ５０１によって、維持回復機構８１を駆動制御するとともに、駆動波形生成部７０１に対してメンテナンス用駆動波形を生成させる制御をするとともに、記録ヘッド３４の各圧力発生手段（アクチュエータ：この例では圧電素子１２１）を駆動する画像データをデータ転送部７０２に与えることで、メンテナンス用駆動波形で記録ヘッド３４の各圧電素子１２１を駆動して液室１０６内に圧力変化を生じさせる回復動作制御を行う。

次に、本発明の第１実施形態における記録ヘッドの維持回復動作のうちのクリーニング動作について図８及び図９を参照して説明する。なお、図８は同クリーニング動作の説明に供する説明図、図９は同じくブロック分割の説明に供する説明図である。
まず、維持回復動作におけるクリーニング動作では、前述したように、吸引用キャップ８２ａによって記録ヘッド３４のノズル面３４ａをキャッピングした状態で吸引ポンプ２２０を作動させることによって、記録ヘッド３４のノズル１０４からインクを吸引し、ノズル面３４ａに付着したインクをワイパブレード８３によって拭き取り、吸引用キャップ８２ａ内のインクを吸引して排出することで、記録ヘッド３４のノズル１０４の吐出性能を維持回復する。

ここで、図９（ａ）に示すように、記録ヘッド３４のノズル面３４ａを吸引用キャップ８２ａでキャッピングした状態で吸引ポンプ２２０を作動させてインクを吸引するヘッド吸引を行っている間、同図（ｂ）に示すように、記録ヘッド３４の圧力発生手段である圧電素子１２１に対してメンテナンス用駆動波形を与えて液室１０６内に圧力変化（液室内容積を拡大したり収縮したりする）を生じさせ、ノズル１０４から液滴を吐出させる動作を併せて行っている。

このとき、図９に示すように、記録ヘッド３４の１つの共通液室１０８に連通する複数のノズル１０４の列（ノズル列）を、複数（この例では３つ）のブロックａ、ｂ、ｃに分け、図８（ｂ）に示すように、各ブロック単位でメンテナンス用駆動波形を与えるようにしている。なお、ブロックの数は３つに限るものではなく、２又は４以上でもよい。

ここで、各ブロックの圧電素子（圧力発生手段）にメンテナンス用駆動波形を印加して駆動する順序として、図８（ｂ）に示すように、まず、中央のブロックｂを駆動し、次に、ブロックａ、ブロックｃの順（逆でもよい）に駆動している。

つまり、上述した記録ヘッド３４を構成する液体吐出ヘッドの共通液室１０８は、図９に示すように、中央から両端に向けてインクを流す構成である。このような共通液室構成の場合、流れが分離する中央付近においてインクの流れの滞留が生じ易い。このため、気泡や異物はここに残りやすい。これを効率的に排出するために、まず共通液室１０８の中央付近に対応する箇所の圧力室１０６を駆動させ、流れの上流にある気泡や異物を共通液室１０８の端部付近に移動させる。次いで、ブロックａ、ｃの順（あるいは逆の順）に共通液室１０８に端部に対応する圧力室１０８を駆動することで、これらの気泡や異物を共通液室１０８の中央付近に滞留させることなく、流動させることができる。

従前のように、全てのノズルに同時にメンテナンス用駆動波形が印加された場合、圧力室１０６内、共通液室１０８内の気泡の排出が促せない可能性が高くなる。これに対して、複数のノズルを所要のブロックに分け、ブロック毎に順次、あるいは、ランダムに駆動することで、圧力室１０６、共通液室１０８に生じる圧力の定在波の節の位置を変化させて、気泡の滞留の位置を変化させることができ、気泡の排出を促進することができる。

また、メンテナンス用駆動波形は、単に圧力室内容積を収縮するだけ(圧力の減少)ではなく、収縮と膨張を生じさせる波形にする(例えば、正弦波など)ことで、気泡の排出のみならず、例えばノズル付近に付着した異物を除去することも可能になる。

また、記録ヘッド３４の圧電素子１２１にメンテナンス用駆動波形を与える条件としては、図８（ｂ）に示す、ヘッド吸引開始からの経過時間（待ち時間）ｎ１、１回の駆動回数（吐出する滴数ｎ２（滴））、ブロック間の時間間隔ｎ３などについては、予め定めることもできるし、環境センサによって検出される環境条件、あるいは印刷枚数などに応じて定めることができる。

このように、キャップ部材でキャッピングしてノズルからインクを吸引している間、予め定められた複数のノズルで構成され複数のブロックについて、ブロック単位で、複数のノズルに対応する圧力発生手段を駆動する構成とすることで、より少ないインク消費量によって短時間で気泡を確実に排出できる。

次に、本発明の第２実施形態における記録ヘッドの維持回復動作のうちのクリーニング動作について図１０を参照して説明する。なお、図１０は同クリーニング動作の説明に供する説明図である。また、ブロック分割は図９と同様とする。
ここでは、ブロック毎に複数回の駆動を行っている。この場合、中央部のブロックｂについては常時駆動し、ブロックａとブロックｂを同時に駆動する時間と、ブロックｃとブロックｂを同時に駆動する時間を設定している。このようにすることで、共通液室１０８内の気泡の滞留する位置を移動させることができ、より効果の高い回復動作を行うことができる。

ここで、ヘッド吸引と併行して記録ヘッド３４に印加するメンテナンス用駆動波形について説明する。
メンテナンス用駆動波形としては、図１１に示すように、正弦波の駆動波形を用いている。このメンテナンス用駆動波形の周期は、記録ヘッド３４の圧力室１０６内の固有振動周期Ｔｃと略同じにしている。

これによって、記録ヘッド３４の圧力室１０６内の圧力変化を略最大にすることができ、ノズル１０４に加わる圧力も大きくなり高い回復率で回復することができる。すなわち、記録ヘッドの圧力発生手段を駆動する駆動波形（駆動信号）の周波数を圧力室の固有振動周波数と略同じ周波数とすることで、特に圧力室の気泡の排出をより一層促進することができる。

また、図１２に示すように、ブロックａ、ｂ、ｃ毎に印加するメンテナンス用駆動波形の駆動周期（駆動周波数）が異なるようにすることもできる。このようにすれば、さらに回復効果が向上する。すなわち、少なくとも１つのブロックの圧力発生手段を駆動するときの駆動周波数が、他のブロックの圧力発生手段を駆動するときの駆動周波数と異なる構成とすることで、より回復効果を高めることができる。

次に、本発明の第３実施形態における記録ヘッドの維持回復動作のうちのクリーニング動作について図１３を参照して説明する。なお、図１３は同クリーニング動作の説明に供する各ブロックにメンテナンス用駆動波形を与えるタイミングと駆動波形の周期の関係を示す説明図である。また、ブロック分割は図９と同様とする。
ここでは、ブロックａ及びブロックｃには、記録ヘッド３４の圧力室１０６内の固有振動周期Ｔｃと略同じ周期（固有振動の周波数と略同じ周波数）のメンテナンス用駆動波形Ｐ１を印加している。一方、ブロックｂには、固有振動周期Ｔｃと略同じ周期のメンテナンス用駆動波形Ｐ１、固有振動周期Ｔｃの２倍（整数倍）の周期のメンテナンス用駆動波形Ｐ２、固有振動周期Ｔｃの１／２倍（＝１／整数倍）の周期のメンテナンス用駆動波形Ｐ３を順次印加している。なお、図１３でメンテナンス用駆動波形Ｐ１〜Ｐ３を非駆動の位置に図示しているが、これは図示の便宜上のものであり、駆動に対応して印加される。後述の図１４以下も同様である。

このように、少なくとも１つのブロックについて、他のブロックと異なる周期（駆動周波数）のメンテナンス用駆動波形を用いて駆動することによって、より回復効果を高めることができる。また、圧力室の固有振動数と略同じ周波数のメンテナンス用駆動波形、圧力室の固有振動数の整数倍と略同じ周波数のメンテナンス用駆動波形、圧力室の固有振動数の（１／整数倍）と略同じ周波数のメンテナンス用駆動波形を用いることで、特に圧力室内に生じる圧力の定在波の節の位置を変化させることができて、より気泡排出性を向上することができる。

次に、本発明の第４実施形態における記録ヘッドの維持回復動作のうちのクリーニング動作について図１４を参照して説明する。なお、図１４は同クリーニング動作の説明に供する各ブロックにメンテナンス用駆動波形を与えるタイミングと駆動波形の周期の関係を示す説明図である。また、ブロック分割は図９と同様とする。
ここでは、１つのブロック内の複数回の駆動において、各回のメンテナンス用駆動波形の駆動周期を、それぞれ異なられている。この例では、各ブロックａ、ｂ、ｃのそれぞれについて、記録ヘッド３４の圧力室１０６内の固有振動周期Ｔｃの２倍の周期と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形Ｐ２、固有振動周期Ｔｃの周期と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形Ｐ１、固有振動周期Ｔｃの１／３倍の周期と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形Ｐ４を順次印加している。

このように、少なくとも１つのブロックについて、異なる周期（駆動周波数）のメンテナンス用駆動波形を用いて駆動することによって、より回復効果を高めることができる。

次に、本発明の第５実施形態における記録ヘッドの維持回復動作のうちのクリーニング動作について図１５を参照して説明する。なお、図１５は同クリーニング動作の説明に供する各ブロックにメンテナンス用駆動波形を与えるタイミングと駆動波形の周期の関係を示す説明図である。また、ブロック分割は図９と同様とする。
ここでは、前記第３実施形態と第４実施形態とを組み合わせて、１つのブロック内の複数回の駆動において、各回のメンテナンス用駆動波形の駆動周期が、それぞれ異なり、その駆動周期が現れる順番が、各ブロックで異なっている。

この例では、ブロックａについては、記録ヘッド３４の圧力室１０６内の固有振動周期Ｔｃの２倍の周期と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形Ｐ２、固有振動周期Ｔｃと略同じ周期のメンテナンス用駆動波形Ｐ１、固有振動周期Ｔｃの１／３倍の周期と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形Ｐ４を順次印加している。ブロックｂについては、記録ヘッド３４の圧力室１０６内の固有振動周期Ｔｃの周期と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形Ｐ１、固有振動周期Ｔｃの１／３倍の周期と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形Ｐ４、固有振動周期Ｔｃの２倍と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形Ｐ２を順次印加している。ブロックｃについては、記録ヘッド３４の圧力室１０６内の固有振動周期Ｔｃの１／３倍と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形Ｐ４、固有振動周期Ｔｃの２倍の周期と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形Ｐ２、固有振動周期Ｔｃと略同じ周期のメンテナンス用駆動波形Ｐ１を順次印加している。

これによって、気泡排出性が一層向上してより回復効果を高めることができる。

なお、ブロックの数、駆動周波数（周期）、時間間隔の組み合わせは上記実施形態に限られるものではなく、当該記録ヘッドの圧力室、共通液室の気泡の排出を促すように組み合わせを変えれば良い。

また、メンテナンス駆動波形の周期としては、圧力室１０６の固有振動周期Ｔｃに代えて、共通液室１０８の固有振動周期、その整数倍、（１／整数）倍の周期（周波数）を持つメンテナンス用駆動波形を与えることもできる。これにより、特に共通液室内に生じる圧力の定在波の節の位置を変化させることができて、共通液室内の気泡の排出をより効果的に行うことができる。また、圧力室の固有振動周期Ｔｃ及び共通液室の固有振動周期のいずれも含むメンテナンス用駆動波形であれば、気泡排出の効果をより一層高めることができる。

また、環境条件に応じて、インクの粘度が変化することから、メンテナンス用駆動波形の波高値は、環境条件に応じて変化させることが好ましい。

また、これら一連の回復動作は、例えば印刷条件によって定期的に実施することが好ましい。印刷枚数のカウント値などによって、回復動作にトリガーをかけるような制御手段を伴うことが、より好ましい。

また、上記実施形態では本発明に係る画像形成装置としてプリンタ構成で説明したが、これに限るものではなく、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る．また、インク以外の液体である記録液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。

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
８２ａ…キャップ
１０４…ノズル
１０６…圧力室（個別液室）
１０８…共通液室
１２１…圧電素子（圧力発生手段）
５０８…印刷制御部

Claims (7)

1. インクの液滴を吐出する複数のノズル、各ノズルが連通する各圧力室、各圧力室内に圧力を発生させる圧力発生手段を有する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドのノズル面をキャップ部材でキャッピングして前記ノズルからインクを吸引する維持回復機構と、
   前記キャップ部材でキャッピングして前記ノズルからインクを吸引している間、予め定められた複数のノズルで構成され複数のブロックについて、ブロック単位で、前記複数のノズルに対応する前記圧力発生手段を所定の駆動周波数の駆動信号で駆動する手段と、を備えている
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 少なくとも１つのブロックの前記圧力発生手段を駆動するときの駆動周波数が、他のブロックの前記圧力発生手段を駆動するときの駆動周波数と異なることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. １つのブロックについて前記圧力発生手段を駆動するときの駆動周波数を変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記駆動周波数には、少なくとも前記圧力室の固有振動数と略同じ周波数が含ま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画像形成装置。
5. 前記駆動周波数には、少なくとも前記圧力室の固有振動数の整数倍の周波数又は前記圧力室の前記固有振動数の（１／整数）倍の周波数が含ま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画像形成装置。
6. 前記駆動周波数には、少なくとも複数の圧力室にインクを供給する共通液室の固有振動数と略同じ周波数が含まれていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記駆動周波数には、少なくとも前記共通液室の固有振動数の整数倍の周波数又は前記共通液室の固有振動数の（１／整数）倍の周波数が含まれていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。

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