(57)【要約】【課題】初期液体充填時に記録ヘッドの各個別液室すべてに液体を充填する際、その吐出口から排出される液体の排出量を減らす効果を高めることを課題とする。【解決手段】初期液体充填時には、まず、供給ポンプユニット２４を制御することにより記録ヘッド３４の各吐出口を塞ぐインクの界面に吐出口外側へ移動させる力Ｆ１を生じさせる圧力までインクカートリッジ１０内のインクを時間ｔ１だけ昇圧することによりインクカートリッジ内のインクを記録ヘッドの各個別液室へ送り込む第１充填動作を行った後、吸出ポンプ８６を制御することにより記録ヘッドの各吐出口を塞ぐ液体の界面に吐出口外側へ移動させる力Ｆ２（Ｆ２＞Ｆ１）を生じさせる圧力までキャップ部材８２で密閉された密閉空間内を時間ｔ２（ｔ２＜ｔ１）だけ減圧することにより記録ヘッドの各個別液室内の液体を各吐出口から吸い出す第２充填動作を行う。【選択図】図７
2011255569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に対して液滴を多数の吐出口から吐出する記録ヘッドと、各吐出口に対応して該記録ヘッド内に設けられた個別液室へ供給される液体を貯留するタンクと、該タンクと該各個別液室とを連通する連通路を形成する連通路形成部材と、該タンク内の液体を昇圧することにより該連通路を通じて該タンク内の液体を該記録ヘッドの各個別液室へ送り込む液体送込手段と、該記録ヘッドの各吐出口に隣接する密閉空間を形成する密閉空間形成部材と、該密閉空間内を減圧することにより該記録ヘッドの各個別液室内の液体を各吐出口から吸い出す吸出手段と、初期液体充填時に該タンク内の液体を該記録ヘッドの各個別液室に充填するための初期液体充填制御を行う初期液体充填制御手段とを有する画像形成装置において、
上記初期液体充填制御手段は、上記液体送込手段を制御することにより上記記録ヘッドの各吐出口を塞ぐ液体の界面に吐出口外側へ移動させる力Ｆ１を生じさせる圧力まで上記タンク内の液体を時間ｔ１だけ昇圧することにより該タンク内の液体を該記録ヘッドの各個別液室へ送り込む第１充填動作を行った後、上記吸出手段を制御することにより該記録ヘッドの各吐出口を塞ぐ液体の界面に吐出口外側へ移動させる力Ｆ２を生じさせる圧力まで上記密閉空間内を時間ｔ２だけ減圧することにより該記録ヘッドの各個別液室内の液体を各吐出口から吸い出す第２充填動作を行うことで、上記初期液体充填制御を行うものであり、
上記力Ｆ１と上記力Ｆ２との関係が下記の式（１）を満たし、かつ、上記時間ｔ１と上記時間ｔ２との関係が下記の式（２）を満たすことを特徴とする画像形成装置。
Ｆ１  ＜  Ｆ２  ・・・（１）
ｔ１  ＞  ｔ２  ・・・（２）
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記記録ヘッドの各吐出口を塞ぐ液体の界面に吐出口外側へ移動させる力Ｆ３を生じさせて各吐出口から液滴が吐出するように該記録ヘッドの各個別液室内の液体を昇圧する液室昇圧手段を有し、
上記初期液体充填制御手段は、上記第１充填動作を行った後、上記液室昇圧手段を制御して、上記記録ヘッドの各吐出口を塞ぐ液体の界面に吐出口外側へ移動させる力を吐出口から液滴が吐出されない範囲で生じさせる昇圧動作を断続的に繰り返すことにより各吐出口を塞ぐ液体の界面を微振動させる微振動動作を行い、その後に上記第２充填動作を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載された画像形成装置において、
上記液室昇圧手段は、上記記録ヘッドの各個別液室の内壁を変位させることにより各個別液室内の液体を昇圧させるものであり、
上記微振動動作の繰り返し周期は、該記録ヘッドの各個別液室の内壁の固有振動周期の整数倍に一致していることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、記録材に対して液滴を吐出して画像を形成するインクジェット方式の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像形成装置に用いられる記録ヘッドは、一般に、液滴を吐出する多数の吐出口と、これらの吐出口がそれぞれ連通する個別液室（圧力発生室、圧力室、加圧液室、インク室、インク流路等とも称される。）と、これらの個別液室内の液体を昇圧させる液室昇圧手段とを備え、記録の必要な吐出口のみから液滴を吐出するインク・オン・デマンド方式のものが主流である。このような記録ヘッドは、液室昇圧手段を駆動することで個別液室内の液体を昇圧し、その圧力により吐出口を塞ぐメニスカス状態の液体を吐出口から押し出して液滴を吐出させる。液滴を吐出させるための液室昇圧手段には、いくつかの種類が存在する。例えば、個別液室の壁の一部を薄い振動板で構成し、これに圧電素子を配置し、その圧電素子に所定の駆動電圧を印加して圧電素子を変形させることで振動板を変形させ、これにより個別液室内の圧力を変化させて液滴を吐出させるピエゾ方式が挙げられる。また、例えば、個別液室の内部に発熱体を配置し、この発熱体に通電して発熱体を加熱するによって個別液室内の液体中に気泡を発生させ、これにより個別液室内の液体を昇圧して液滴を吐出させるバブルジェット（登録商標）方式が挙げられる。また、例えば、個別液室の壁を構成する振動板と、この振動板に対向して個別液室外部に配置された電極との間に電界を印加することで発生する静電力により振動板を変形させて、これにより個別液室内の圧力を変化させて液滴を吐出させる静電方式も提案されている。
【０００３】
このような記録ヘッドにおいて各吐出口から液滴を吐出させるには、各個別液室の内部に液体が適切に充填されている必要があるが、液滴を吐出するたびに個別液室内の液体は消費されていくため、各個別液室内に適宜液体を補給する構成が必須となる。この構成としては、多くの場合、液体を貯留しているメインタンクと記録ヘッドとをチューブ（連通路形成部材）で連結し、このチューブ内（連通路）を通じてメインタンク内の液体を記録ヘッドの各個別液室へ送り込む構成が採用される。ここで、個別液室に液体が充填されていない初期の記録ヘッドに対しては、初期液体充填制御を行って、吐出口を正常なメニスカス状態の液体で塞いだ状態となるように個別液室に液体を充填することが必要である。この初期液体充填制御により吐出口を正常なメニスカス状態の液体で塞ぐためには、この制御中に吐出口から液体を排出させる必要がある。このときに排出される液体は画像形成に使用されることなく廃棄されるので、液体のコスト面からも、廃棄される液体を収容する廃液体タンクの容量面からも、初期液体充填制御時（初期液体充填時）に吐出口から排出される液体の排出量を減らすことが望まれる。
【０００４】
液体充填制御としては、従来、記録ヘッドの各吐出口に隣接する密閉空間を形成するために記録ヘッドをキャップ（密閉空間形成部材）で覆い、これにより形成される密閉空間内を減圧することによって記録ヘッドの各個別液室内の液体を各吐出口から吸い出す吸出動作を複数回行うものが知られている。しかしながら、この制御は、吸出動作により密閉空間内を減圧することで、多数の吐出口から空気を吸い出し、これによりメインタンク内の液体を記録ヘッドの各個別液室へ搬送して各吐出口を液体で塞ぐという動作を行う。このような動作で多数の吐出口に対応する各個別液室すべてに液体を充填するためには、密閉空間内を大きく減圧し、各吐出口に大きな吸引力を発生させる必要がある。これは次の理由による。すなわち、このような密閉空間内を均等に減圧することは現実的に困難であることから、各吐出口からの吸引力は各吐出口で均等にはならない。そのため、最も吸引力が弱い吐出口からでも液体を吸い出してその個別液室内に液体を充填できるように密閉空間内を減圧しなければならない。その結果、吸引力が相対的に強い吐出口では、吸引力が相対的に弱い吐出口よりも早く個別液室内に液体が充填されてしまう。これにより、吸引力が相対的に強い吐出口からは、その個別液室内に液体が充填された後も、吸引力が相対的に弱い吐出口の個別液室内に液体が充填されるまでの間は、液体が勢いよく排出し続けることになる。よって、従来の液体充填制御では、初期液体充填時に吐出口から排出される液体の排出量が多くなってしまう。
【０００５】
特許文献１には、初期液体充填時に、メインタンクと記録ヘッドとを連結するチューブ内及び記録ヘッドの各個別液室内の気泡を取り除くために行う吸引動作の回数を減らして、初期液体充填時に各吐出口から排出される液体の排出量を減らす技術が開示されている。この技術では、２つのチョーク弁をチューブに設け、初期液体充填時には、最初に、液体供給方向上流側のチョーク弁を閉塞した状態で記録ヘッドの吐出口から吸引動作を行う。その後、当該閉塞状態を解除してから、次に、下流側のチョーク弁を閉塞した状態で最初の吸引動作よりも吸引力を弱めた第２の吸引動作を行った後、当該閉塞状態を解除する。このような一連の動作によれば、第２の吸引動作を行った際に下流側のチョーク弁よりも上流側に気泡が発生することがなくなるので、気泡を効率よく取り除くことが可能となり、吸引動作の回数を減らすことができるとしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記特許文献１に記載の技術も、記録ヘッドの全吐出口をキャップで覆って密閉空間を形成し、その密閉空間内を減圧して各吐出口から液体を吸い出して記録ヘッドの各個別液室へ液体を充填するものである。この場合も、その密閉空間内を均等に減圧することは現実的に困難であることから、上述した従来の液体充填制御と同様、吐出口間で吸引力に差が生じ、吸引力が相対的に強い吐出口からは、その個別液室内に液体が充填された後も、吸引力が相対的に弱い吐出口の個別液室内に液体が充填されるまでの間、液体が勢いよく排出し続けることになる。よって、上記特許文献１に記載の技術でも、初期液体充填時に吐出口から排出される液体の排出量を減らす効果は不十分である。
【０００７】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、初期液体充填時に記録ヘッドに設けられる多数の吐出口に対応する各個別液室すべてに液体を充填する際に吐出口から排出される液体の排出量を減らす効果が高い画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、記録材に対して液滴を多数の吐出口から吐出する記録ヘッドと、各吐出口に対応して該記録ヘッド内に設けられた個別液室へ供給される液体を貯留するタンクと、該タンクと該各個別液室とを連通する連通路を形成する連通路形成部材と、該タンク内の液体を昇圧することにより該連通路を通じて該タンク内の液体を該記録ヘッドの各個別液室へ送り込む液体送込手段と、該記録ヘッドの各吐出口に隣接する密閉空間を形成する密閉空間形成部材と、該密閉空間内を減圧することにより該記録ヘッドの各個別液室内の液体を各吐出口から吸い出す吸出手段と、初期液体充填時に該タンク内の液体を該記録ヘッドの各個別液室に充填するための初期液体充填制御を行う初期液体充填制御手段とを有する画像形成装置において、上記初期液体充填制御手段は、上記液体送込手段を制御することにより上記記録ヘッドの各吐出口を塞ぐ液体の界面に吐出口外側へ移動させる力Ｆ１を生じさせる圧力まで上記タンク内の液体を時間ｔ１だけ昇圧することにより該タンク内の液体を該記録ヘッドの各個別液室へ送り込む第１充填動作を行った後、上記吸出手段を制御することにより該記録ヘッドの各吐出口を塞ぐ液体の界面に吐出口外側へ移動させる力Ｆ２を生じさせる圧力まで上記密閉空間内を時間ｔ２だけ減圧することにより該記録ヘッドの各個別液室内の液体を各吐出口から吸い出す第２充填動作を行うことで、上記初期液体充填制御を行うものであり、上記力Ｆ１と上記力Ｆ２との関係が下記の式（１）を満たし、かつ、上記時間ｔ１と上記時間ｔ２との関係が下記の式（２）を満たすことを特徴とするものである。
Ｆ１＜Ｆ２・・・（１）
ｔ１＞ｔ２・・・（２）
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記記録ヘッドの各吐出口を塞ぐ液体の界面に吐出口外側へ移動させる力Ｆ３を生じさせて各吐出口から液滴が吐出するように該記録ヘッドの各個別液室内の液体を昇圧する液室昇圧手段を有し、上記初期液体充填制御手段は、上記第１充填動作を行った後、上記液室昇圧手段を制御して、上記記録ヘッドの各吐出口を塞ぐ液体の界面に吐出口外側へ移動させる力を吐出口から液滴が吐出されない範囲で生じさせる昇圧動作を断続的に繰り返すことにより各吐出口を塞ぐ液体の界面を微振動させる微振動動作を行い、その後に上記第２充填動作を行うことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２に記載された画像形成装置において、上記液室昇圧手段は、上記記録ヘッドの各個別液室の内壁を変位させることにより各個別液室内の液体を昇圧させるものであり、上記微振動動作の繰り返し周期は、該記録ヘッドの各個別液室の内壁の固有振動周期の整数倍に一致していることを特徴とするものである。
【０００９】
この画像形成装置においては、密閉空間形成部材によって形成される密閉空間内を減圧して記録ヘッドの各個別液室内の液体を各吐出口から吸い出す第２充填動作を実行する前に、タンク内の液体を昇圧させて記録ヘッドの各個別液室へ送り込む第１充填動作を行う。タンク内の液体を記録ヘッドに設けられる多数の個別液室すべてに充填する場合、第２充填動作のような吸出動作によると、密閉空間内を均等に減圧することが困難であることから、各吐出口からの吸い出し力が各吐出口で均等にすることが難しい。そのため、最も吸い出し力が弱い吐出口からでも液体を吸い出してその個別液室内に液体を充填できるように密閉空間内を減圧しなければならない。その結果、吸い出し力が相対的に強い吐出口では、吸い出し力が相対的に弱い吐出口よりも早く、個別液室内に液体が充填される。これにより、吸い出し力が相対的に強い吐出口からは、その個別液室内に液体が充填された後も、吸い出し力が相対的に弱い吐出口の個別液室内に液体が充填されるまでの間は、液体が勢いよく排出し続けることになる。よって、第２充填動作のような吸出動作だけで、すべての個別液室に液体を充填しようとすると、多くの液体を無駄に排出しなければならない。これに対し、第１充填動作のような送込動作によれば、タンク内の液体を各個別液室に向けてほぼ均等に送り込むことができる。この場合、弱い圧力（詳しくは、記録ヘッドの吐出口を塞ぐ液体の界面に吐出口外側へ移動させる力がメニスカス保持力よりも僅かに強い力Ｆ１となる圧力で）で、ゆっくりと（詳しくは時間ｔ１）、タンク内の液体を各個別液室に向けて送り込むことで、ほぼ同時期にすべての個別液室内に液体を充填することができる。これにより、個別液室内に液体が充填された後も液体を無駄に排出させる必要性がなくなるので、初期液体充填時に排出される液体の排出量は、第２充填動作のような吸出動作よりも少なくて済む。なお、ここでいうメニスカス保持力とは、吐出口を塞ぐ液体をメニスカス状態に保持するためにその液体の界面に対して吐出口外側へ作用する力を意味し、このメニスカス保持力を超える力が吐出口を塞ぐ液体の界面に作用すると、その液体のメニスカス状態が崩れてその界面が吐出口外側へ移動するというものである。
ここで、タンク内の液体を各個別液室内へ送り込む場合において、製造誤差や環境等が原因で、個別液室間で僅かながら液体搬送負荷に差が生じる。本発明においては、第１充填動作で上記のような弱い圧力によりタンク内の液体を各個別液室に向けて送り込むため、このような液体搬送負荷の僅かな差が影響して、一部の個別液室内に液体を十分に送り込むことができないおそれがある。
そこで、本発明においては、第１充填動作の後に、吸出動作である第２充填動作を行うようにしている。この第２充填動作では、記録ヘッドの吐出口を塞ぐ液体の界面に、吐出口外側へ移動させる力が当該第１充填動作時の力Ｆ１よりも大きいＦ２が作用するので、液体の充填が不十分な個別液室内にも液体を送り込むことができる。ただし、この第２充填動作時には、液体の充填がなされている個別液室の吐出口から液体が無駄に排出されることになる。しかしながら、この第２充填動作は、第１充填動作によってほぼ充填が完了している個別液室に液体を完全に充填するために行われるものであるため、第２充填動作のみで全個別液室に液体を充填する場合と比較して、その動作時間は短時間で済む。その結果、本発明によれば、第２充填動作のみで全個別液室に液体を充填する場合と比較して、初期液体充填時に排出される液体の排出量を少なく抑えることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、初期液体充填時に記録ヘッドに設けられる多数の吐出口に対応する各個別液室すべてに液体を充填する際に吐出口から排出される液体の排出量を減らす効果が高いという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係るインクジェットプリンタを前方側から見た斜視説明図である。
【図２】同インクジェットプリンタの機構部の全体の概略を説明するための側面図である。
【図３】同機構部の要部を説明するための平面図である。
【図４】同機構部の記録ヘッドの概略構成を説明するために、ノズルを通るように記録ヘッドを主走査方向に沿って切断したときの断面図である。
【図５】同記録ヘッドを副走査方向に沿って切断したときの断面図である。
【図６】同インクジェットプリンタの制御部を説明するための制御ブロック図である。
【図７】同インクジェットプリンタのインク供給系を説明するための模式図である。
【図８】同インクジェットプリンタにおける初期液体充填制御の流れを示すフローチャートである。
【図９】同記録ヘッドの各ノズルがインクによって塞がっているときにそのインクの界面をノズル外側へ移動させる力の初期液体充填時における時間変化の概略を示すグラフである。
【図１０】同初期液体充填制御の評価実験の結果を示す表である。
【図１１】変形例における初期液体充填制御の流れを示すフローチャートである。
【図１２】同初期液体充填制御における微振動動作で用いる駆動信号の一例を示すグラフである。
【図１３】図１０に示した初期液体充填制御の評価実験と同じ条件について、充填動作後に微振動動作を入れた場合の実験結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、画像形成装置としてのインクジェット記録装置であるシリアル型プリンタを例にとって、添付図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るインクジェットプリンタを前方側から見た斜視説明図である。
このインクジェットプリンタは、装置本体１と、装置本体１に装着された給紙トレイ２と、装置本体１に着脱自在に装着されて画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ３とを備えている。さらに、装置本体１の前面の一端部側（給排紙トレイ部の側方）には、前面から装置本体１の前方側に突き出し、上面よりも低くなったカートリッジ装填部４を有し、このカートリッジ装填部４の上面は操作ボタンや表示器などを設ける操作／表示部５としている。
【００１３】
カートリッジ装填部４には、色の異なる液体である記録液（インク）、例えば黒（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した複数のタンクである記録液カートリッジであるインクカートリッジ１０ｋ，１０ｃ，１０ｍ，１０ｙ（色を区別しないときは「インクカートリッジ１０」という。）を、装置本体１の前面側から後方側に向って挿入して装填可能とし、このカートリッジ装填部４の前面側には、インクカートリッジ１０を着脱するときに開く前カバー（カートリッジカバー）６を開閉可能に設けている。また、インクカートリッジ１０ｋ，１０ｃ，１０ｍ，１０ｙは縦置き状態で横方向に並べて装填する構成としている。
【００１４】
前カバー６は、その全体が、この前カバー６を閉じた状態でカートリッジ装填部４内に装填されている複数のインクカートリッジ１０ｋ，１０ｃ，１０ｍ，１０ｙを外部から視認することができる透明又は半透明の部材で形成されている。なお、インクカートリッジ１０ｋ，１０ｃ，１０ｍ，１０ｙを外部から視認することができれば、一部が透明又は半透明の部材で形成されている構成とすることもできる。
【００１５】
また、操作／表示部５には、各色のインクカートリッジ１０ｋ，１０ｃ，１０ｍ，１０ｙの装着位置（配置位置）に対応する配置位置で、各色のインクカートリッジ１０ｋ，１０ｃ，１０ｍ，１０ｙの残量がニアエンド状態及びエンド状態になったことを表示するための各色の残量表示部１１ｋ，１１ｃ，１１ｍ，１１ｙ（色を区別しないときは「残量表示部１１」という。）を配置している。さらに、この操作／表示部５には、電源ボタン１２、用紙送り／印刷再開ボタン１３、キャンセルボタン１４も配置している。
【００１６】
次に、このインクジェットプリンタの機構部について、図２及び図３を参照して説明する。
図２は、本インクジェットプリンタの機構部の全体の概略を説明するための側面図である。
図３は、この機構部の要部を説明するための平面図である。
フレーム２１を構成する左右の側板２１Ａ、２１Ｂに横架したガイド部材であるガイドロッド３１とステー３２とでキャリッジ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図３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、前述したようにイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴（液滴）を吐出する４個の液滴吐出ヘッドである各記録ヘッド３４が主走査方向に配列し、各記録ヘッド３４のインク吐出口が下方を向けて装着されている。
【００１７】
記録ヘッド３４を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するための圧力を発生する液室昇圧手段として備えたものなどを使用できる。記録ヘッド３４にはドライバＩＣを搭載し、図示しない制御部との間でハーネス（フレキシブルプリントケーブル）２２を介して接続している。
【００１８】
キャリッジ３３には、記録ヘッド３４に各色のインクを供給するための各色のサブタンク３５を搭載している。この各色のサブタンク３５には各色のインク供給チューブ３６を介して、前述したように、カートリッジ装填部４に装着された各色のインクカートリッジ１０から各色のインクが補充供給される。本実施形態において、各色のサブタンク３５及び各色のインク供給チューブ３６は、各色のインクカートリッジ１０と記録ヘッド３４とを連結する連通路を形成する連通路形成部材を構成している。なお、このカートリッジ装填部４にはインクカートリッジ１０内のインクを送液するための液体送込手段としての供給ポンプユニット２４が設けられ、また、インク供給チューブ３６は這い回しの途中でフレーム２１を構成する後板２１Ｃに係止部材２５にて保持されている。
【００１９】
また、給紙トレイ２の用紙積載部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。この搬送ベルト５１は、例えば、抵抗制御を行っていない純粋な厚さ４０μｍ程度の樹脂材、例えばＥＴＦＥピュア材で形成した用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）とを有している。そして、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、加圧力として軸の両端に所定の押圧力をかけている。なお、搬送ローラ５２はアースローラの役目も担っており、搬送ベルト５１の中抵抗層（裏層）と接触配置され接地している。
【００２０】
搬送ベルト５１の裏側には、記録ヘッド３４による印写領域に対応してガイド部材５７を配置している。このガイド部材５７は、上面が搬送ベルト５１を支持する２つのローラ（搬送ローラ５２とテンションローラ５３）の接線よりも記録ヘッド３４側に突出させることで搬送ベルト５１の高精度な平面性を維持するようにしている。この搬送ベルト５１は、図示しない副走査モータによって駆動ベルト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３のベルト搬送方向に周回移動する。
【００２１】
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。ここで、排紙ローラ６２と排紙コロ６３との間から排紙トレイ３までの高さは排紙トレイ３にストックできる量を多くするためにある程度高くしている。
【００２２】
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。
【００２３】
また、図３に示すように、キャリッジ３３の走査方向の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密閉空間形成部材としてのキャップ部材８２と、ノズル面をワイピングするためのワイパーブレード８３と、空吐出（画像記録に寄与しない液滴の吐出）を行うときに吐出された液滴を受けるための空吐出受け８４などを備えている。また、キャリッジ３３の走査方向の他方側の非印字領域には、同様に、空吐出時の液滴を受けるための空吐出受け８５を配置している。
【００２４】
このように構成したインクジェットプリンタにおいては、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、図示しない制御回路によってＡＣバイアス供給部から帯電ローラ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。
【００２５】
次に、本インクジェットプリンタにおける記録ヘッド３４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、本実施形態における記録ヘッド３４の概略構成を説明するために、ノズル１０４を通るように記録ヘッド３４を主走査方向に沿って切断したときの断面図である。
図５は、この記録ヘッド３４を副走査方向に沿って切断したときの断面図である。
この記録ヘッド３４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の図中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の図中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）を吐出する吐出口であるノズル１０４が連通する流路であるノズル連通路１０５及び個別液室１０６、個別液室１０６に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。
【００２６】
また、振動板１０２を変形させて個別液室１０６内のインクを加圧するための液室昇圧手段である２列（図４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）に接続するためのＦＰＣケーブル２２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。
【００２７】
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、個別液室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。
【００２８】
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。
【００２９】
ノズル板１０３は各個別液室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個別液室１０６内の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個別液室１０６内の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。
【００３０】
このように構成した記録ヘッド３４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が下降して個別液室１０６の容積が膨張することで、個別液室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に向かって変形させて個別液室１０６の容積／体積を収縮させることにより、個別液室１０６内の記録液が加圧され、ノズル１０４から記録液の滴が吐出（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、個別液室１０６が膨張して負圧が発生する。このとき、共通液室１０８から個別液室１０６内に記録液が充填される。そこで、ノズル１０４を塞ぐインクの界面の振動が減衰してメニスカス状態で安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
【００３１】
次に、本インクジェットプリンタ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、制御部を説明するための制御ブロック図である。
制御部２００は、装置全体の制御を司るＣＰＵ２０１と、ＣＰＵ２０１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ２０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ２０３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不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）２０４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ＡＳＩＣ２０５とを備えている。
【００３２】
この制御部２００は、パーソナルコンピュータ等の画像処理装置（あるいはデータ処理装置）であるホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのホストＩ／Ｆ２０６と、記録ヘッド３４を駆動するための駆動波形を生成する駆動波形生成部２０７と、記録ヘッド３４を駆動制御するヘッドドライバ２０８と、主走査モータ２１２を駆動するための主走査モータ駆動部２１１と、副走査モータ２１４を駆動するための副走査モータ駆動部２１３と、帯電ローラ５６に対してＡＣバイアス電圧を供給するＡＣバイアス供給部２１５と、各種センサからの検知信号などを入力するためのＩ／Ｏ２１６などを備えている。
【００３３】
制御部２００は、パーソナルコンピュータ等の画像処理装置、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側からの画像データを含む印刷データ（印字データ）等をケーブル或いはネットを介してホストＩ／Ｆ２０６で受信する。そして、ＣＰＵ２０１は、ホストＩ／Ｆ２０６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、ＡＳＩＣ２０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ってヘッドドライバ２０８に画像データを転送する。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、例えばＲＯＭ２０２にフォントデータを格納して行っても良いし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしても良い。
【００３４】
駆動波形生成部２０７は、駆動パルスのパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器等で構成され、一の駆動パルス（駆動信号）又は複数の駆動パルス（駆動信号）で構成される駆動波形をヘッドドライバ２０８に対して出力する。ヘッドドライバ２０８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（ドットパターンデータ）に基づいて駆動波形生成部２０７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の圧電素子１２１に印加して記録ヘッド３４を駆動する。
【００３５】
次に、このインクジェットプリンタにおけるインク供給系について、図７を参照して説明する。
インクカートリッジ１０内のインクは、インク供給チューブ３６からサブタンク３５を介して記録ヘッド３４に供給される。本実施形態においては、制御部２００において、ポンプ駆動部２１７により供給ポンプユニット２４を作動させることで、インクカートリッジ１０内のインクを強制的に記録ヘッド３４へ送り込むことができる。また、キャップ部材８２で記録ヘッド３４のノズル面をキャッピングすることにより、そのノズル面に開口したノズル１０４に隣接する密閉空間を形成することができる。そして、維持回復機構８１に設けられた吸出手段としての吸引ポンプ８６を用いて当該密閉空間内を減圧することにより、記録ヘッド３４の各ノズル１０４からインク液を吸い出すことができる。ノズル１０４から吸い出したインク液は、廃インクタンク８７に送られ、貯留される。
【００３６】
図８は、本実施形態における初期液体充填制御の流れを示すフローチャートである。
図９は、記録ヘッド３４の各ノズル１０４がインクによって塞がっているときにそのインクの界面をノズル外側へ移動させる力の初期液体充填時における時間変化の概略を示すグラフである。
本実施形態において、インクを初期充填する際、制御部２００は、ポンプ駆動部２１７により供給ポンプユニット２４を駆動して、記録ヘッド３４の各ノズル１０４を塞ぐインクの界面にノズル外側へ移動させる力Ｆ１を生じさせる圧力までインクカートリッジ１０内のインクを昇圧する（Ｓ１）。これにより、インクカートリッジ１０内のインクを記録ヘッド３４の各個別液室１０６へ送り込む第１充填動作が実行される。この第１充填動作を開始してから予め決められた時間ｔ１が経過したら、ポンプ駆動部２１７により供給ポンプユニット２４の駆動を停止して（Ｓ２）、第１充填動作を終了する。
【００３７】
この第１充填動作において、供給ポンプユニット２４は、記録ヘッド３４の各ノズル１０４がインクによって塞がっているとすればそのインクの界面に対してメニスカス保持力Ｆｍをわずかに上回る力Ｆ１を生じさせるような圧力で、インクカートリッジ１０内のインクを加圧する。これにより、インクカートリッジ１０内のインクは、記録ヘッド３４の各個別液室１０６に向けてゆっくりと濡れ広がるようにして各ノズル１０４までインクが充填される。しかしながら、メニスカス保持力Ｆｍをわずかに上回る程度の弱い力Ｆ１でインク界面を移動させるのでは、ある確率で、ノズル１０４までインクが充填されない個別液室１０６が発生してしまう。
【００３８】
そのため、本実施形態では、上記のような第１充填動作を実行した後、制御部２００は、ポンプ駆動部２１７により吸引ポンプ８６を駆動して、キャップ部材８２でキャッピングされた記録ヘッド３４のノズル面とキャップ部材８２の内壁とによって形成される密閉空間を減圧し（Ｓ３）、記録ヘッド３４の各ノズル１０４を塞ぐインクの界面にノズル外側へ移動させる力Ｆ２を生じさせる。より詳しくは、吸引ポンプ８６は、記録ヘッド３４の各ノズル１０４がインクによって塞がっているとすればそのインクの界面に対して第１充填動作時の力Ｆ１よりも大きな力Ｆ２を生じさせるような圧力まで上記密閉空間を減圧する。これにより、記録ヘッド３４の各ノズル１０４からインクを吸い出す第２充填動作が実行される。この第２充填動作時における力Ｆ２は、第１充填動作時の力Ｆ１よりも大きな力であるため、力Ｆ１ではインクの充填が不完全となってしまう個別液室１０６に対しても、インクを完全に充填することが可能となる。第２充填動作を開始してから予め決められた時間ｔ２が経過したら、ポンプ駆動部２１７により吸引ポンプ８６の駆動を停止して（Ｓ４）、第２充填動作を終了する。
【００３９】
なお。この第２充填動作時には、インクの充填がなされている個別液室１０６のノズル１０４からインクが無駄に吸い出される（排出される）ことになる。しかしながら、この第２充填動作は、第１充填動作によって大部分の充填が完了している充填未完了の個別液室１０６にインクを完全に（インクがノズル１０４に達するまで）充填するために行われるものである。そのため、第２充填動作のみですべての個別液室１０６にインクを充填する場合と比較すれば、その動作時間ｔ２はずっと短い時間で済む。この動作時間ｔ２は、少なくとも第１充填動作の時間ｔ１よりも短い時間で済む。その結果、第２充填動作のみですべての個別液室にインクを充填する場合と比較して、初期液体充填時に排出されるインクの排出量を少なく抑えることができる。
【００４０】
図１０は、初期液体充填制御の評価実験の結果を示す表である。
この表において最左欄の条件が本実施形態の条件であり、他の条件は比較例である。なお、圧力Ｐ１は、供給ポンプユニット２４によりインクに加えられる圧力を示す。時間ｔ１は、圧力Ｐ１で加圧する動作時間を示す。圧力Ｐ２は、キャップ部材８２でキャッピングされることで形成される密閉空間を吸引ポンプ８６により減圧したときの当該密閉空間内の圧力を示す。時間ｔ２は、圧力Ｐ２に減圧する動作時間を示す。この評価実験より、本実施形態の条件であれば、他の条件よりも、より短時間で、より少ないインク消費量で、初期液体充填を完了することができることが確認された。
【００４１】
〔変形例〕
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
図１１は、本変形例における初期液体充填制御の流れを示すフローチャートである。
本変形例は、上記実施形態における第１充填動作と第２充填動作の間に、供給ポンプユニット２４を制御して各ノズル１０４を塞ぐインクの界面を微振動させる微振動動作を行う（Ｓ５）。この微振動動作は、記録ヘッド３４の各ノズル１０４を塞ぐインク界面にノズル外側へ移動させる力をノズル１０４からインク滴が吐出されない範囲で生じさせる昇圧動作を断続的に繰り返すことにより行われる。この微振動動作時には、図１２に示すように、記録ヘッド３４の個別液室１０６の内壁の固有振動周期に一致している微振動を生じさせる駆動信号をヘッドドライバ２０８に入力し、圧電素子１２１を駆動する。
【００４２】
図１３は、上述した初期液体充填制御の評価実験と同じ条件について、充填動作後に微振動動作を入れた場合の実験結果を示す表である。
ただし、本実施形態に対応する条件（最左欄の条件）においては、第１充填動作と第２充填動作の間に微振動動作を入れた。
この表において、左から３番目の欄の条件と右から２番目の条件について、図１０に示した実験結果（微振動動作を入れていない場合の実験結果）と比較すると、初期充填の成否結果が改善されていることがわかる。これは、微振動動作を行ったことにより、インクの充填が不十分であった個別液室１０６にインクが入り込むことができ、初期充填が完了できたことを示している。このことから、本実施形態の条件において、第１充填動作と第２充填動作の間に微振動動作を入れれば、第１充填動作で充填が不十分であった個別液室１０６の少なくとも一部について、微振動動作により充填を完了することができるので、第２充填動作の動作時間ｔ２を更に短く設定したとしても、すべての個別液室１０６について初期充填を完了することができる。よって、第１充填動作と第２充填動作の間に微振動動作を入れることで、初期液体充填時に消費するインクの消費量をより少ないものとすることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  インクカートリッジ
２４  供給ポンプユニット
３３  キャリッジ
３４  記録ヘッド
３５  サブタンク
３６  インク供給チューブ
８１  維持回復機構
８２  キャップ部材
８６  吸引ポンプ
８７  廃インクタンク
１０４  ノズル
１０６  個別液室
１０８  共通液室
１２１  圧電素子
２００  制御部
２０７  駆動波形生成部
２０８  ヘッドドライバ
２１７  ポンプ駆動部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４４】
【特許文献１】特開２００６−１９８８４５号公報
【図１】
2011255569.tif 000003
【図２】
2011255569.tif 000004
【図３】
2011255569.tif 000005
【図４】
2011255569.tif 000006
【図５】
2011255569.tif 000007
【図６】
2011255569.tif 000008
【図７】
2011255569.tif 000009
【図８】
2011255569.tif 000010
【図９】
2011255569.tif 000011
【図１０】
2011255569.tif 000012
【図１１】
2011255569.tif 000013
【図１２】
2011255569.tif 000014
【図１３】
2011255569.tif 000015