(57)【要約】【課題】媒体を静電力で吸着して搬送しながら液滴を吐出して画像を形成するときに、ミストが記録ヘッドの滴吐出面に逆流付着して、滴吐出不良が発生する。【解決手段】ポリイミド製のノズル板１０３と振動板１０２と、ＤＦＲで形成した流路板１０１と、振動板１０２の裏面に接合した圧電素子１２１と、圧電素子１２１を支持するＰＴＦＥで形成した支持基板１２２と、樹脂製のフレーム部材１３０と、圧電素子１２１に接続したＦＰＣケーブル１２６とで構成することで、液滴吐出面を絶縁体とし、外周部も絶縁体とした。【選択図】図５
2008068594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被記録媒体上に液滴を吐出する記録ヘッドと、前記被記録媒体を静電吸着して搬送する搬送手段とを備えた画像形成装置において、
前記記録ヘッドの液滴吐出面は絶縁体で構成され、前記記録ヘッドの外周部であって前記絶縁体を介して前記被記録媒体と対向する部位には導電体を有しない
ことを特徴とする画像形成装置
【請求項２】
請求項1に記載の画像形成装置において、前記記録ヘッドは駆動信号を伝送する伝送手段以外の部分は絶縁体で構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置において、前記記録ヘッドは液滴吐出面に対して垂直な方向に異なる主要構成物質からなる複数の層を有し、液滴吐出面に最も近い層の主要構成物質の誘電率が、他の主要構成物質の誘電率より低いことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、アースされた導電性材料にて構成されるワイパー部材により前記記録ヘッドの液滴吐出面を払拭する機構を備え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】
本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッド及び被記録媒体を静電吸着力で搬送する搬送手段を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば、記録液（液体）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含む液体吐出装置を用いて、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、液体としての記録液（以下、インクともいう。）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。）を行ものがある。
【０００３】
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、「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をも意味する。また、液体とは記録液、インクに限るものではなく、画像形成を行うことができる液体であれば特に限定されるものではない。また、液体吐出装置とは、液体吐出ヘッドから液体を吐出する装置を意味し、画像を形成するものに限らない。
【０００４】
このような液体吐出装置を用いる画像形成装置においては、高画質化のためには滴の用紙に対する着弾位置精度を高める必要があることから、例えば特許文献１、２、３に記載されているように、用紙を搬送する搬送ベルトを一様に正に帯電させ、用紙を静電力による吸着力で吸着して、記録ヘッドと用紙との距離を一定に保ちかつ、用紙の送りを正確に制御して用紙の位置ずれを防止し、かつ用紙の浮きを防止して、用紙と記録ヘッドとの当たりによるジャムや汚れを防止するようにしたものが知られている。
【特許文献１】特開平４−２０１４６９号公報
【特許文献２】特開平９−２５４４６０号公報
【０００５】
ところが、このように搬送ベルトを一様に正に帯電させ用紙を吸着力で吸着していると、記録ヘッドから噴射する液滴が電界の影響を受け、用紙に対する液滴の着弾位置にずれが生じるとともに、液体のミストが記録ヘッド側に逆流することが知られている。
【０００６】
この液滴の着弾位置のずれや逆流を防止するために、上記特許文献３に開示されているように、表面が同一の電荷で帯電した搬送ベルトに、記録ヘッドの搬送方向に対し、上流側で搬送ベルトと逆極性の電荷を用紙の表面に印加することによって用紙表面の電位を弱め、噴射するインク液滴が電界の影響を受けないようにし、また、用紙の表面から搬送ベルト面上と同極性の電位を弱めることによって、用紙と搬送ベルトが吸着力によりいっそう吸着するようにするものも知られている。
【特許文献３】特許第３２２４５２８号公報
【０００７】
また、特許文献４に記載されているように、内部に静電吸着力を生じさせるための導電パターンを埋設した搬送ベルトを用いて、この搬送ベルトの導電パターンに印加する電圧を制御することによって、ヘッドと用紙間での電界が生じないようにするものもある。
【特許文献４】特許第３６０４８９４号公報
【０００８】
また、従来の液体吐出ヘッドして、特許文献５には、ノズルプレートの上面かつ加圧室部の対向位置には、振動板を介して圧電素子が貼付され、フレキシブルプリントケーブルのカバーレイの圧電素子と対向すべき位置には、圧電素子の電極面よりも大面積の切欠部が設けられ、切欠部内には導電パターンの一部である端子部が位置し、端子部は電極面よりも小面積に形成し、電極面上に導電性接着剤を滴下して切欠部を電極面上に押圧すると、切欠部内で電極面と端子部とが直接当接し、その周囲を接着剤が取り囲んだ状態で接合されることにより、導電効率が高くなるとともに接着剤の使用料が少なくでき、接着剤がカバーレイの表面に流出しなくなるためショートの原因が除去される液体吐出ヘッドが記載されている。
【特許文献５】特開平８−１５６２５２号公報
【０００９】
特許文献６にはノズルプレート本体の流路形成基板とは反対側の面の少なくともノズル開口の周囲に、ノズルプレート本体より誘電率が低い無機化合物からなる撥水膜を設けるヘッドが記載されている。
【特許文献６】特開２００３−２３７０８６号公報
【００１０】
特許文献７にはインクジェットヘッドにはノズル形成部材の周縁部とこのヘッドの側面を覆う導電性部材からなるノズルカバーを備え、非印字領域でインクジェットヘッドのノズルカバーを電気的に接地する除電手段を備える装置が記載されている。
【特許文献７】特開平１０−０１６２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように用紙を静電力による吸着力によって吸着保持する場合、用紙表面と記録ヘッドとの間に電界が生じており、記録ヘッドから吐出した液滴が電界の影響を受けて分極し、飛翔が乱れ、良好な記録を行なうことができなくなったり、また、飛翔によって生じるインクミストが分極の結果、ヘッド吐出部付近に逆流して付着したりしてしまうという問題がある。
【００１２】
この問題に対して、特許文献３に開示されているように、表面が同一の電荷で帯電した搬送ベルトに、記録ヘッドの搬送方向に対し、上流側で搬送ベルトと逆極性の電荷を用紙の表面に印加する構成だけでは、ミストの逆流を防止することができない。また、特許文献４に開示されているように内部に導電パターンを埋設した搬送ベルトを用いる構成では、ベルトの構成が複雑になると共に導電パターンに対する電圧印加制御も複雑になるという課題がある。
【００１３】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で安定した搬送性能を確保しつつ高画質画像を安定して形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、被記録媒体上に液滴を吐出する記録ヘッドと、被記録媒体を静電吸着して搬送する搬送手段とを備え、記録ヘッドの液滴吐出面は絶縁体で構成され、記録ヘッドの外周部であって絶縁体を介して被記録媒体と対向する部位には導電体を有しない構成とした。
【００１５】
ここで、記録ヘッドは駆動信号を伝送する伝送手段以外の部分は絶縁体で構成されている構成とできる。また、記録ヘッドは液滴吐出面に対して垂直な方向に異なる主要構成物質からなる複数の層を有し、液滴吐出面に最も近い層の主要構成物質の誘電率が、他の主要構成物質の誘電率より低い構成とできる。また、アースされた導電性材料にて構成されるワイパー部材により記録ヘッドの液滴吐出面を払拭する機構を備えている構成とできる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る画像形成装置によれば、記録ヘッドの液滴吐出面は絶縁体で構成され、記録ヘッドの外周部であって絶縁体を介して被記録媒体と対向する部位には導電体を有しない構成としたので、ミストの記録ヘッドの液滴吐出面に対する逆流が低減し、簡単な構成で安定した搬送性能を確保しつつ高画質画像を安定して形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１とガイドレール２とでキャリッジ３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ４で駆動プーリ６Ａと従動プーリ６Ｂとの間に張架したタイミングベルト５を介して矢示方向（主走査方向）に移動走査する。
【００１８】
このキャリッジ３には、例えば、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）のインク滴を吐出する液体吐出ヘッドからなる４個の記録ヘッド７ｙ、７ｃ、７ｍ、７ｋ（色を区別しないときは「記録ヘッド７」という。）を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００１９】
記録ヘッド７を構成する液体吐出ヘッドとしては、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圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。また、各色毎に独立したヘッド構成に限るものではなく、複数の色の液滴を吐出する複数のノズルで構成されるノズル列を有する１又は複数の液体吐出ヘッドで構成することもできる。
【００２０】
また、キャリッジ３には、記録ヘッド７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク８を搭載している。このサブタンク８にはインク供給チューブ９を介して図示しないメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。
【００２１】
一方、給紙カセット１０などの用紙積載部（圧板）１１上に積載した用紙１２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１１から用紙１２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙ローラ）１３及び給紙ローラ１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１４を備え、この分離パッド１４は給紙ローラ１３側に付勢されている。
【００２２】
そして、この給紙部から給紙された用紙１２を記録ヘッド７の下方側で搬送するため、用紙１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト２１と、給紙部からガイド１５を介して送られる用紙１２を搬送ベルト２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ２２と、略鉛直上方に送られる用紙１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト２１上に倣わせるための搬送ガイド２３と、押さえ部材２４で搬送ベルト２１側に付勢された押さえコロ２５とを備えている。また、搬送ベルト２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２６を備えている。
【００２３】
ここで、搬送ベルト２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２７とテンションローラ２８との間に掛け渡されて、副走査モータ３１からタイミングベルト３２及びタイミングローラ３３を介して搬送ローラ２７が回転されることで、図２のベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、搬送ベルト２１の裏面側には記録ヘッド７による画像形成領域に対応してガイド部材２９を配置している。また、帯電ローラ２６は、搬送ベルト２１の表層に接触し、搬送ベルト２１の回動に従動して回転するように配置されている。
【００２４】
搬送ベルト２１としては、図３に示すように１層構造のベルトでも良く、又は図４に示すように複層（２層以上の）構造のベルトでもよい。１層構造の搬送ベルト２１の場合には、用紙１２や帯電ローラ２６に接触するので、層全体を絶縁材料で形成している。また、複層構造の搬送ベルト２１の場合には、用紙１２や帯電ローラ２６に接触する側は絶縁層２１Ａで形成し、用紙１２や帯電ローラ２６と接触しない側は導電層２１Ｂで形成することが好ましい。
【００２５】
１層構造の搬送ベルト２１を形成する絶縁材料や複層構造の搬送ベルト２１の絶縁層２１Ａを形成する絶縁材料としては、例えばＰＥＴ、ＰＥＩ、ＰＶＤＦ、ＰＣ、ＥＴＦＥ、ＰＴＦＥなどの樹脂又はエラストマーで導電制御材を含まない材料であることが好ましく、体積抵抗率は１０１２Ωｃｍ以上、好ましくは１０１５Ωｃｍなるように形成する。また、複層構造の搬送ベルト２１の導電層導電層２１Ｂを形成する材料としては、上記樹脂やエラストマーにカーボンを含有させて体積抵抗率が１０５〜１０７Ωｃｍとなるように形成することが好ましい。
【００２６】
ここで、搬送ローラ２７の軸には、エンコーダホイール３４を取り付け、このエンコーダホイール３４のスリットを検知するエンコーダセンサ３５を設けて、これらのエンコーダホイール３４及びエンコーダセンサ３５によって搬送ベルト２１の移動量、移動速度を検出するためのロータリエンコーダ３６を構成している。また、キャリッジ３の移動方向に沿って配置したエンコーダスケール４２とキャリッジ３に設けたフォトセンサからなるエンコーダセンサ４３によってキャリッジ３の移動量、移動速度を検出するためのリニアエンコーダ４１を構成している。
【００２７】
さらに、記録ヘッド７で記録された用紙１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２１から用紙１２を分離するための分離爪５１と、排紙ローラ５２及び排紙コロ５３と、排紙される用紙１２をストックする排紙トレイ５４とを備えている。
【００２８】
また、背部には両面給紙ユニット６１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット６１は搬送ベルト２１の逆方向回転で戻される用紙１２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２２と搬送ベルト２１との間に給紙する。
【００２９】
さらに、キャリッジ３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド７のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構５６を配置している。この維持回復機５６は、記録ヘッド７の各ノズル面をキャピングするための各キャップ５７と、ノズル面をワイピングするためのワイパー部材（ブレード部材）であるワイパーブレード５８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なうときの液滴を受ける空吐出受け５９などを備えている。
【００３０】
このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙１２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１２はガイド１５で案内され、搬送ベルト２１とカウンタローラ２２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３で案内されて押さえコロ２５で搬送ベルト２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００３１】
このとき、後述するＡＣバイアス供給部から帯電ローラ２６に対して正負が交互に繰り返す交番電圧を印加して、搬送ベルト２１を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交互に所定の幅で繰り返されるパターンで帯電させる。この帯電した搬送ベルト２１上に用紙１２が給送されると、用紙１２が搬送ベルト２１に静電力で吸着され、搬送ベルト２１の周回移動によって用紙１２が副走査方向に搬送される。
【００３２】
そこで、キャリッジ３を往路及び復路方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド７を駆動することにより、停止している用紙１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１２を所定量搬送後、次の行の記録を行なう。記録終了信号又は用紙１２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１２を排紙トレイ５４に排紙する。
【００３３】
また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト２１を逆回転させることで、記録済みの用紙１２を両面給紙ユニット６１内に送り込み、用紙１２を反転させて（裏面が印刷面となる状態にして）再度カウンタローラ２２と搬送ベルト２１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル２１上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ５４に排紙する
【００３４】
また、印字（記録）待機中にはキャリッジ３は維持回復機構５６側に移動されて、キャップ５７で記録ヘッド７のノズル面がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ５７で記録ヘッド７をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行い、この回復動作によって記録ヘッド７のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード５８でワイピングを行なう。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行なう。これによって、記録ヘッド７の安定した吐出性能を維持する。
【００３５】
次に、記録ヘッド７を構成している液体吐出ヘッドの一例について図５及び図６を参照して説明する。なお、図５は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図６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。
【００３６】
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及び圧力発生室である液室１０６、液室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。
【００３７】
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６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。圧電素子１２１には駆動信号を与えるための図示しない駆動回路（駆動ＩＣ）を搭載した伝送手段としてのＦＰＣケーブル１２６を接続している。
【００３８】
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。
【００３９】
ノズル板１０３は各液室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には液滴吐出面７ａ側に撥水層が形成されている。
【００４０】
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液室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液室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。
【００４１】
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が下降して液室１０６の容積が膨張することで、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方向に変形させて液室１０６の容積／体積を収縮させることにより、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。
【００４２】
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、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１０８から液室１０６内に記録液が充填される。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。
【００４３】
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なうこともできる。
【００４４】
次に、この画像形成装置の制御部の概要について図７のブロック図を参照して説明する。
この制御部２００は、この装置全体の制御を司るＣＰＵ２１１と、ＣＰＵ２１１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書き換え可能な不揮発性メモリ２０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行な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。
【００４５】
また、この制御部２００は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行なうためのＩ／Ｆ２０６と、記録ヘッド７を駆動制御するためのデータ転送手段、駆動波形を生成する駆動波形生成手段を含む印刷制御部２０７と、キャリッジ３側に設けた記録ヘッド７を駆動するためのヘッドドライバ（ドライバＩＣ）２０８と、主走査モータ４及び副走査モータ３１を駆動するためのモータ駆動部２１０と、帯電ローラ３４にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部２１２と、エンコーダセンサ４３、３５からの各検出信号、環境温度を検出する温度センサなどの各種センサからの検出信号を入力するためのＩ／Ｏ２１３などを備えている。また、この制御部２００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行なうための操作パネル２１４が接続されている。
【００４６】
また、制御部２００は、リニアエンコーダを構成するエンコーダセンサ４３からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値及び位置検出値と、予め格納した速度・位置プロファイルから得られる速度目標値及び位置目標値とに基づいて主走査モータ４に対する駆動出力値（制御値）を算出してモータ駆動部２１０を介して主走査モータ４を駆動する。同様に、ロータリエンコーダを構成するエンコーダセンサ３５からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値及び位置検出値と、予め格納した速度・位置プロファイルから得られる速度目標値及び位置目標値とに基づいて副走査モータ３１対する駆動出力値（制御値）を算出してモータ駆動部２１０を介しモータドライバを介して副走査モータ３１を駆動する。
【００４７】
ここで、制御部２００は、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側のプリンタドライバを含む画像処理プログラムからの画像データ等をケーブル或いはネットを介してＩ／Ｆ２０６で受信する。
【００４８】
そして、制御部２００のＣＰＵ２０１は、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ない、この画像データを印刷制御部２０７からヘッドドライバ２０８に転送する。
【００４９】
印刷制御部２０７は、上述した画像データをシリアルデータでヘッドドライバ２０８に転送するとともに、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、滴制御信号（マスク信号）などをヘッドドライバ２０８に出力する以外にも、ＲＯＭに格納されている駆動信号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波形生成部及びヘッドドライバに与える駆動波形選択手段を含み、１の駆動パルス（駆動信号）或いは複数の駆動パルス（駆動信号）で構成される駆動波形を生成してヘッドドライバ２０８に対して出力する。
【００５０】
ヘッドドライバ２０８は、シリアルに入力される記録ヘッド７の１行分に相当する画像データに基づいて印刷制御部２０７から与えられる駆動波形を構成する駆動信号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（例えば前述したような圧電素子）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（大ドット）、中滴（中ドット）、小滴（小ドット）など、大きさの異なるドットを打ち分けることができる。
【００５１】
次に、この画像形成装置における搬送ベルト２１に対する帯電制御について図８以降をも参照して説明する。
前述したように搬送ベルト２１を駆動する搬送ローラ２７の端部に設けたエンコーダ３６によって回転量を検出して、この検出した回転量に応じて制御部２００から副走査モータ３１を駆動制御するとともに、帯電ローラ２６に高圧（ＡＣバイアス）を印加するＡＣバイアス供給部（高圧電源）２１２の出力を制御する。
【００５２】
このＡＣバイアス供給部２１２によって、帯電ローラ２６に印加する正負極の印加電圧の周期（印加時間）を制御し、同時に制御部２００によって、搬送ベルト２１の駆動を制御することで、搬送ベルト２１上に所定の帯電周期長で正負極の電荷を印加することができる。ここで、「帯電周期長」とは、図８にも示すように正負極の印加電圧の１周期当りの搬送方向の幅（距離）である。
【００５３】
ここで、前述したように、印刷を開始するとき、搬送ローラ２７を副走査モータ３１で回転駆動して搬送ベルト２１を図１で時計周りに回転させ、同時にＡＣバイアス供給部２１２から帯電ローラ２６に対して正負極の方形波を印加する。これによって、帯電ローラ２６は搬送ベルト２１の絶縁層２１Ａに当接しているので、搬送ベルト２１の絶縁層２１Ａに、図８に示すように、正極性の電荷と負極性の電荷が搬送ベルト２１の搬送方向に対して交互に印加され（帯状の正極性の帯電領域３０１と負極性の帯電領域３０２が交互に形成され）、図９に示すように搬送ベルト２１上に不平等電界が生成される。
【００５４】
この正負極の電荷を印加される搬送ベルト２１の絶縁層２１Ａは、前述したように、体積抵抗率が１０１２Ωｃｍ以上、好ましくは１０１５Ωｃｍなるように形成しているから、絶縁層２１Ａに帯電した正と負の電荷が、その境界で移動することを防ぐことができ、絶縁層２１Ａに印加された正負極の電荷を保持することができる。
【００５５】
こおで、用紙１２が絶縁層２１Ａに正負極の電荷が形成されることによって不平等電界が発生している搬送ベルト２１へと送り込まれると、用紙１２は電界の向きに沿って瞬時に分極する。図１０に示すように、不平等電界により用紙の搬送ベルト面側の搬送ベルトと引力をなす電荷は密となり、その反対側の用紙表面に現れる搬送ベルト２１と斥力をなす電荷は疎となる。この電荷の差により用紙１２は搬送ベルト２１に瞬時に吸着する。また、用紙１２は有限な抵抗を持っているので、これと同時に用紙１２の吸着面およびその反対側には真電荷が誘起される。
【００５６】
この用紙１２の吸着面側に誘起された正負の真電荷は搬送ベルト２１上に印加された電荷と引き合うことで安定して吸着力をなしているが、その反対側に誘起された正負の真電荷は不安定である。この用紙１２の吸着面側と反対側の表面に誘起された真電荷は、用紙１２は表面抵抗率が１０７Ω／□〜１０１３Ω／□という有限な抵抗値を持っているため、電荷が移動でき、時間の経過とともに隣り合う正負極の電荷が引き合い移動することで中和されながら減少する。
【００５７】
この結果、搬送ベルト２１上の電荷は用紙１２の吸着面側に誘起された真電荷とつり合いがとれ電界が閉じられ、用紙１２の吸着面と反対側に誘起された真電荷は前述したとおり中和されて電界が閉じられる。すなわち、記録ヘッド７へ向かう電界が減少していくこととなる。また、搬送ベルト２１面に印加された電荷と搬送ベルト２１の電荷と疎力をなす電荷が用紙１２表面上から減少するため用紙１２の搬送ベルト２１への吸着力は時間とともに増加していく。
【００５８】
ここで、用紙１２表面上の表面電位の減少量及び電荷が消滅するまでの時間は、用紙１２の抵抗値や帯電周期長によって異なり、用紙１２の抵抗が高いほど、用紙表面（搬送ベルトと反対側の面）に誘起された電荷の単位時間当たりの移動量が小さくなり、表面の電荷が中和されるのに時間を要する。また、帯電周期長が長いほど、誘起された正負極の電荷間は離れることになるので、電荷が移動する際の実質的な抵抗が大きくなる。更に、正負極の電荷間に作用する電位も距離に反比例し減少するため、同様に表面の電荷が中和されるのに時間を要することとなる。
【００５９】
したがって、用紙１２の抵抗値が同じで、かつ、搬送ベルト２１上に印加された単位面積当たりの電荷量が同じであれば、用紙表面（搬送ベルトと反対側の面）の電荷の消失時間は、帯電周期長の約２乗に比例することとなる。
【００６０】
次に、記録ヘッド７から搬送ベルト２１上に吸着された用紙１２へと液滴を吐出しているときに用紙上に電荷がある場合の液滴の挙動について図１１を参照して説明する。
【００６１】
同図（ａ）に示すように、記録ヘッド７の１０４より吐出された液滴４０１Ａは、搬送ベルト２１に吸着された用紙１２上の表面電位によって発生した電界の影響を受け、同図（ｂ）に示すように、液滴４０１Ａに真電荷が誘起され、インク液滴４０１Ａは主滴４０２Ａとミスト（従滴）４０３Ａとに分裂する。このとき、同図（ｃ）に示すように、ミスト４０３Ａは用紙１２と同極性に帯電していることが多いため、同極となる用紙１２上の電荷と反発し、同図（ｄ）に示すように、記録ヘッド７の液滴吐出面７ａ側へ逆流し、記録ヘッド７の液滴吐出面７ａ付近に付着することになる。
【００６２】
このように、ミストが記録ヘッド７の液滴吐出面７ａに付着すると、液滴吐出面７ａの撥水性が損なわれてノズルダウン（目詰まりによる吐出不能、吐出方向の曲がりなどの吐出不良）が発生しやすくなる。ノズルダウンが発生すると印刷画像上にシロ筋となって現れ、著しく画質を損ねることになる。
【００６３】
そこで、本発明においては液体吐出ヘッドの構造自体をミストの逆流を低減する構成とする。
先ず、静電場解析シミュレーションによってヘッド−媒体間の電界強度を抑制する構造／材質について検討した。計算条件として、ヘッドのモデル構造は、図１２に示すように、アクチュエータ部５０１、支持基板部５０２、電極部５０３を有する構成とした。アクチュエータ部５０１は、圧電素子或いは電気熱変換素子等により電気−圧力変換を行なう部位であり、吐出口（ノズル）が形成されたノズル面５０４を有している。支持基板部５０２はアクチュエータ部５０１を支持或いは固定する部位である。電極部５０３はアクチュエータ部５０１に対して駆動信号を伝える部位である。
【００６４】
また、このヘッド５００はキャリッジ５０５に搭載され、ヘッド５００は正負極に一定周期で帯電された搬送ベルト５０６に静電力で吸着された媒体５０７に対向しているものとする。
【００６５】
以上の条件下でシミュレーションを行なったところ、まず、ヘッド５００を絶縁体で構成した場合と導電体で構成した場合とで、ヘッド−媒体間の電界強度に大きな違いがあることが判明した。ただし、駆動信号を伝える電極部５０３だけはいずれの場合も導電体でなければならない。
【００６６】
ここで、ヘッド構成は次のとおりとする。
ヘッドＡ：ヘッド５００のすべての構成部材が導電体で構成されている場合。
ヘッドＢ：ヘッド５００の電極部５０３を除く構成部材が絶縁体で構成され、電極部５００がノズル面５０４の全面積の９０％である場合（図１３）。
ヘッドＣ：ヘッド５００の電極部５０３を除く構成部材が絶縁体で構成され、電極部５００がノズル面５０４の全面積の８０％である場合（図１４）。
ヘッドＤ：ヘッド５００の電極部５０３を除く構成部材が絶縁体で構成され、電極部５００がノズル面５０４の全面積の１００％である場合
なお、電極部５０３は、１００％以外、いずれもノズル面５０４の中央に配置されるものとする。
【００６７】
図１５はヘッド表面付近の電界強度の絶対値を表わしたものである。横軸のヘッド位置とは、図１２のＰ１〜Ｐ２間に対応するものである。ヘッドＡの電界強度は実線Ａで、ヘッドＢの電界強度は破線Ｂで、ヘッドＣの電界強度は一点鎖線Ｃで、ヘッドＤの電界強度は二点鎖線Ｄでそれぞれ示すようになった。
【００６８】
この結果から、ヘッド５００のすべての構成部材が導電体で構成され、液滴吐出面が導電体で構成されているヘッドＡと、ヘッドの外周部を含めて液滴吐出面を構成する絶縁体を介して被記録媒体と対向する部位に導電体となる電極部を配置して構成されているヘッドＤとは、ヘッド−媒体間の電界強度が、ヘッドの外周部に液滴吐出面を構成する絶縁体を介して被記録媒体と対向する部位に導電体となる電極部がない構成のヘッドＢ、Ｃに比べて電界強度が相対的に高くなることが分かる。
【００６９】
つまり、液滴吐出面を絶縁体で構成し、ノズル面（液滴吐出面）に対して電極部を配置する割合を下げると、ヘッド−媒体間の電界強度を抑制する効果があるということが分かる。言い換えれば、ノズル面の端部に導電体からなる電極を配置しない構造が帯電ミスト（ミストの逆流）抑制ということから好ましいことが分かる。
【００７０】
このように、記録ヘッドの液滴吐出面は絶縁体で構成され、記録ヘッドの外周部であって絶縁体を介して被記録媒体と対向する部位には導電体を有しない構成とすることで、ミストの逆流を抑制して画像品質を向上することができる。
【００７１】
次に、前述のヘッド構成のように液滴吐出面に対して垂直な方向に複数の層を有する構造のヘッドにおける主要構成物質について説明する。
ここでは、主要構成部材の誘電率に着目して検討を行なった。この結果を図１６に示している。電極部５０３よりノズル面５０４側の部材の誘電率をεｂ、ノズル面５０４とは逆側の部材の誘電率をεａとすると、ヘッドの各位置における電界強度は、εａ＝εｂの場合には破線Ｅ、εａ＜εｂの場合は実線Ｆ、εａ＞εｂの場合は一点鎖線Ｇでそれぞれ示すようになる。
【００７２】
つまり、電極部５０３よりノズル面５０４側の構成部材に低誘電率の材料を、電極部５０３よりノズル面５０４と逆側の構成部材にはそれよりも高誘電率の材料を使用すると、ヘッド−被記録媒体間の電界強度を抑制する効果があるということが分かった。これは圧力変換手段として電気熱変換素子を使用する、いわゆるサーマル型ヘッドの使用が適していると言える。
【００７３】
使用する部材の例としては、支持基板部にはある程度の硬度があり加工も容易なＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）や、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体）等のフッ素樹脂、液室部材、ノズル板等の部材には、上記特徴に加え比較的低誘電率な材料であるＰＥ（ポリエチレン）等が好適である。
【００７４】
このように液滴吐出面に対して垂直方向に異なる主要構成物質からなる複数の層を有する場合、液滴吐出面に最も近い層の主要構成物質の誘電率が、他の主要構成物質の誘電率より低い構成とすることで、ヘッド−被記録媒体間の電界強度を抑制することができる。
【００７５】
また、このように絶縁体でヘッドを構成する場合、キャリッジの移動などによる静電気がヘッド表面に発生することがある。このような静電気もノズル表面付近に微小電界を発生させ、ノズル面へのミスト付着を招く一因となる可能性がある。これはノズル表面を導電性材料で作られたワイパー部材で払拭することによって、ノズル面の除電と同時にワイピングも行なうことができる。
【００７６】
ここで、液滴を吐出するためのエネルギー発生手段（圧力発生手段）が電気熱変換素子であるサーマル型ヘッドの一例について図１７を参照して説明する。
この液体吐出ヘッドは、電気熱変換素子６０１を有する支持基板（アクチュエータ基板）６０２に、流路（液室）６０３の側壁を構成する流路板６０４を積層し、この流路板６０４上にノズル６０５を形成したノズル板６０６を積層して構成している。このヘッドでは、電気熱変換素子６０１に駆動信号を与えることによってインク中に膜沸騰による気泡が発生して流路６０３内のインクが加圧されノズル６０５から液滴が吐出される。
【００７７】
以下に、具体的な実施例を説明する。
（実施例１）
支持基板１２２をＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）で作製し、圧力変換手段としての積層圧電素子１２１を嫌気性接着剤によって支持基板１２１に接合した。次に、ダイシングソーを用いてこの圧電素子に溝加工を行った。この溝加工した圧電素子の側面に通電部材としてＦＰＣケーブル１２６をはんだを用いて接合し、アクチュエータ部を形成した。次に、ポリイミド製のノズル板１０３と振動板１０２と、ＤＦＲで形成した流路板１０１を高精度に位置決め積層し、それぞれの界面をエポキシ接着剤で接合した。この振動板１０２の裏面に先に製作したアクチュエータ部の圧電素子１２１の上面をエポキシ接着剤で接合し、最後に樹脂製のフレーム部材１３０を振動板１０２の裏面及び支持基板１２２の端面に嫌気性接着剤で接着し、ピエゾ型インクジェットヘッドを作製した。
【００７８】
このインクジェットヘッドをプリンタに搭載して、自社標準チャートによる印字耐久試験を行ったところ、ノズル面のクリーニングなしで１００枚の連続印刷ができた。
【００７９】
比較として支持基板にＳＵＳ４３０を使用したインクジェットヘッドを作製し、同様にプリンタに搭載して印字試験を行った場合は、約６０枚目でノズルダウンが発生した。
【００８０】
よって、この場合では支持基板を絶縁体で構成することによりインクミストによるノズルダウンを抑制することができたものと言える。
【００８１】
（実施例２）
支持基板６０２をフッ素樹脂で作製し、圧力変換手段として電気熱変換素子６０１を設け、この電気熱変換素子６０１の側面に通電部材としてＦＰＣをはんだを用いて接合しアクチュエータ部を形成した。次に、ノズル板６０６、流路板６０４をＰＥ（ポリエチレン）で形成し、それぞれの界面をエポキシ接着剤で接合した。この流路板６０４とアクチュエータ部の支持基板６０２とを嫌気性接着剤で接着してサーマル型インクジェットヘッドを作製した。
【００８２】
このインクジェットヘッドをプリンタに搭載して、自社標準チャートによる印字耐久試験を行ったところ、ノズル面のクリーニングなしで８０枚の連続印刷が出来た。
【００８３】
比較としてノズル板をポリイミド、流路板をＤＦＲで形成したインクジェットヘッドを作製し、同様にプリンタに搭載して印字試験を行った場合は、約４０枚目でノズルダウンが発生した。
【００８４】
よって、この場合では電極よりノズル面側を低誘電率材料で構成することによりインクミストによるノズルダウンを抑制することができると言える。
【００８５】
このように、記録ヘッドの液滴吐出面を絶縁体で構成し、記録ヘッドの外周部であって絶縁体を介して被記録媒体と対向する部位には導電体を有しない構成とすることで、ミストの付着を低減することができて、安定した滴吐出を行うことができ、画像品質を向上することができる。この場合、記録ヘッドは駆動信号を伝送する伝送手段以外の部分が絶縁体で構成されていることで、ミスト付着低減を簡単な構成で得ることができる。
【００８６】
また、上述したように、記録ヘッドは液滴吐出面に対して垂直な方向に異なる主要構成物質からなる複数の層を有し、液滴吐出面に最も近い層の主要構成物質の誘電率が、他の主要構成物質からなる層の誘電率より低い構成とすることで、より効果的にミストの付着を低減することができる。例えば、上記実施例１では、ノズル板と振動板が同じ主要構成物質からなる層、流路部材がこれと異なる主要構成物質からなる層であり、ノズル板の主要構成物質の誘電率が流路部材の主要構成物質の誘電率より低い（振動板はノズル板と同じ物質であるので、他の主要構成物質ではない。）構成、実施例２では、ノズル板及び流路板が同じ主要構成物質からなる層、支持基板がこれと異なる主要構成物質からなる層であり、ノズル板の主要構成物質の誘電率が支持基板の主要構成物質の誘電率より低い（流路板はノズル板と同じ物質であるので、他の主要構成物質ではない。）構成とする。
【００８７】
なお、本発明に係る画像形成装置は、プリンタ構成以外にも、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ／ファックス／コピア複合機などにも適用することができる。さらに、インク以外の記録液や液体、例えばレジスト、医療分野におけるＤＮＡ試料を吐出させる画像形成装置などにも適用することができる。また、上記実施形態ではシリアル型画像形成装置に適用した例で説明したが、ライン型液体吐出ヘッドを備えるライン型画像形成装置にも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す全体構成を説明する側面説明図である。
【図２】同装置の要部平面説明図である。
【図３】同装置における搬送ベルトの一例を説明する模式的説明図である。
【図４】同じく搬送ベルトの他の例を説明する模式的説明図である。
【図５】同装置における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に沿う断面説明図である。
【図６】同液体吐出ヘッドの液室短手方向に沿う断面説明図である。
【図７】同装置の制御部の概要を説明するブロック説明図である。
【図８】同装置の帯電制御に係わる部分の説明に供する模式的説明図である。
【図９】搬送ベルトを帯電させたときの説明に供する説明図である。
【図１０】同搬送ベルトに用紙が接触したときの説明に供する説明図である。
【図１１】搬送ベルトの帯電とミストの逆流の説明に供する説明図である。
【図１２】ヘッド−媒体間の電界強度のシミュレーションの説明に供するヘッド構成の模式的説明図である。
【図１３】同シミュレーションに用いたヘッドの電極部とノズル面との関係の説明に供する説明図である。
【図１４】同シミュレーションに用いたヘッドの電極部とノズル面との関係の説明に供する説明図である。
【図１５】ヘッド−媒体間の電界強度のシミュレーション結果の説明に供する説明図である。
【図１６】ヘッド構成部材の誘電率と電界強度のシミュレーション結果の説明に供する説明図である。
【図１７】液体吐出ヘッドの他の例の説明に供する模式的説明図である。
【符号の説明】
【００８９】
１…装置本体
３…キャリッジ
４…記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
１２…用紙
２１…搬送ベルト
１０１…流路板（流路部材）
１０２…振動板
１０３…ノズル板
１０４…ノズル
１０６…液室
１２１…圧電素子
１２６…ＦＰＣケーブル（伝送手段）
【図１】
2008068594.tif 000003
【図２】
2008068594.tif 000004
【図３】
2008068594.tif 000005
【図４】
2008068594.tif 000006
【図５】
2008068594.tif 000007
【図６】
2008068594.tif 000008
【図７】
2008068594.tif 000009
【図８】
2008068594.tif 000010
【図９】
2008068594.tif 000011
【図１０】
2008068594.tif 000012
【図１１】
2008068594.tif 000013
【図１２】
2008068594.tif 000014
【図１３】
2008068594.tif 000015
【図１４】
2008068594.tif 000016
【図１５】
2008068594.tif 000017
【図１６】
2008068594.tif 000018
【図１７】
2008068594.tif 000019