(57)【要約】【課題】液体吐出ヘッド内の気泡の滞留位置に関わらず、気泡を確実に排出する。【解決手段】液体が排出されるノズルと、ノズルに連通して液体を収容する圧力室と、圧力室に液体を供給する供給手段と、駆動波形が入力されることで圧力室の容積を変化させる圧力発生手段と、ノズルから液体が排出される際に、圧力室における液体の定常的な流れと異なる不規則な流れを発生させるように駆動波形を制御する制御手段とを備える。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が排出されるノズルと、
前記ノズルに連通して液体を収容する圧力室と、
前記圧力室に液体を供給する供給手段と、
駆動波形が入力されることで前記圧力室の容積を変化させる圧力発生手段と、
前記ノズルから液体が排出される際に、前記圧力室における液体の定常的な流れと異なる不規則な流れを発生させるように駆動波形を制御する制御手段と
を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記圧力室に入力される駆動波形の入力タイミングを調整して該駆動波形を制御することを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記駆動波形の入力タイミングを乱数に基づいて決定することを特徴とする請求項２記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記駆動波形の入力タイミングの乱数の上限値は該駆動波形を入力する際の駆動周波数の最大値であることを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記圧力室に入力される駆動波形の強さを調整して該駆動波形を制御することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記駆動波形の強さを乱数に基づいて決定することを特徴とする請求項５記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記駆動波形の強さの乱数の下限値は前記駆動波形を入力する際の最小値であることを特徴とする請求項６記載のインクジェット記録装置。
【請求項８】
前記駆動波形は前記ノズルから排出される液体の液滴を大滴、中滴、又は小滴の各滴種に打ち分けられる構成となっており、
前記制御手段は、前記ノズルから排出する液滴の滴種を乱数に基づいて決定することを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項９】
大滴、中滴、又は小滴の各滴種を排出するための駆動波形は排出不良ノズルに入力されることを特徴とする請求項８記載のインクジェット記録装置。
【請求項１０】
液体が排出されるノズルと、前記ノズルに連通して液体を収容する圧力室と、前記圧力室に液体を供給する供給手段と、駆動波形が入力されることで前記圧力室の容積を変化させる圧力発生手段と、を備えるインクジェット記録装置の気泡排出方法であって、
前記ノズルから液体が排出される際に、前記圧力室における液体の定常的な流れと異なる不規則な流れを発生させるように駆動波形を制御するステップを
含むことを特徴とする気泡排出方法。
【請求項１１】
液体が排出されるノズルと、前記ノズルに連通して液体を収容する圧力室と、前記圧力室に液体を供給する供給手段と、駆動波形が入力されることで前記圧力室の容積を変化させる圧力発生手段と、を備えるインクジェット記録装置に実行させるコンピュータ読取可能なプログラムであって、
前記ノズルから液体が排出される際に、前記圧力室における液体の定常的な流れと異なる不規則な流れを発生させるように駆動波形を制御する処理を
含むことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置、気泡排出方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリンタ、ファックス、コピア、プロッタ、又はこれらの機能を複合した複合機として、インクを用紙に付着させて画像形成を行うインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置においては、液体吐出ヘッドからなる記録ヘッドからインク液滴を、搬送される用紙に対して吐出して、画像形成が行われる。
【０００３】
液体吐出ヘッドのインク吐出の方式としては、一般的にピエゾ方式、バブルジェット（登録商標）方式、及び静電方式が知られている。これら各方式は、インク滴を吐出させるためのアクチュエータ手段が異なる。
【０００４】
ピエゾ方式は、インク液室の壁の一部を薄い振動板とし、これに対応して電気機械変換素子としての圧電素子を配置した構成をとる。ピエゾ方式は、電圧印加に伴って発生する圧電素子の変形により振動板を変形させることで加圧液室内の圧力を変化させて、インク滴を吐出させるものである。
【０００５】
バブルジェット（登録商標）方式は、インク液室内部に発熱体素子を配置し、通電による発熱体の加熱によって気泡を発生させ、気泡の圧力によってインク滴を吐出させるものである。
【０００６】
静電方式は、インク液室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向してインク液室外に個別電極を配置した構成をとる。静電方式では、振動板と個別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る。これにより液室内の圧力／体積を変化させてノズルからインク滴を吐出させている。
【０００７】
インクジェット記録装置が備える液体吐出ヘッドには、インクをノズルから用紙に吐出させて記録を行う関係上、次のような問題がある。すなわち、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の状態となり、記録不良を起こすという問題である。そのため、液体吐出ヘッドの性能を維持回復する維持回復動作を行うようにしている。
【０００８】
ところで、液体吐出ヘッド内に侵入した気泡を排出するときには、キャップ部材でノズル面を密閉してキャップに接続された負圧発生手段によってキャップ内を負圧にすることによって、ノズルからインクを吸引排出する方式やヘッドにインクを加圧供給してノズルからインクを加圧排出する方式が知られている。
【０００９】
上記に関し、例えば特許文献１には、インク中に混入した気泡を排出する手法として、供給路側から加圧又はノズル側から吸引をしながら固有振動周期のほぼ半分のパルス幅の駆動電圧パルスを印加して連続的に振動させる技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、例えば特許文献１のように、固有振動周期のほぼ半分のパルス幅の駆動電圧パルスを印加して連続的に振動させる技術によっても、気泡が滞留する位置によっては気泡が排出できず、吐出不良が解消されないという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、液体吐出ヘッド内の気泡の滞留位置に関わらず、気泡を確実に排出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した目的を達成するため、本発明におけるインクジェット記録装置は、液体が排出されるノズルと、ノズルに連通して液体を収容する圧力室と、圧力室に液体を供給する供給手段と、駆動波形が入力されることで圧力室の容積を変化させる圧力発生手段と、ノズルから液体が排出される際に、圧力室における液体の定常的な流れと異なる不規則な流れを発生させるように駆動波形を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、液体吐出ヘッド内の気泡の滞留位置に関わらず、気泡を確実に排出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態におけるインクジェット記録装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態におけるインクジェットヘッドの液室長手方向に沿う断面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるインクジェットヘッドの液室短手方向に沿う断面図である。
【図４】本発明の実施形態における維持回復機構の概略構成図である。
【図５】本発明の実施形態におけるインクジェット記録装置の制御ブロック図である。
【図６】本発明の実施形態におけるインクジェット記録装置の印刷制御部及びヘッドドライバにおける処理ブロック図である。
【図７】印字に使用する駆動波形の一例を示す波形図である。
【図８】本発明の実施形態における気泡排出の概略処理手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態における気泡排出のイメージ図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る駆動波形の印加タイミングについて説明する模式図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る駆動波形の駆動電圧について説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態のインクジェット記録装置に関し以下図面を用いて説明するが、本発明の趣旨を越えない限り、何ら本実施形態に限定されるものではない。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化乃至省略する。また、以下に記載する実施形態は本発明の最良の形態であって、本発明に係る特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１６】
なお、以下において、本実施形態の説明における「インクジェット記録装置」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するものとする。また、本実施形態の説明における「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ものである。
【００１７】
また、本実施形態の説明における「液体」は、記録液やインクに限るものではなく、吐出されるときに流体となるものであれば特に限定されるものではない。また、本実施形態の説明における「液体吐出」とは液体吐出ヘッドから液体を吐出することを意味し、画像形成を行うものに限定されない。なお、以下の説明においては「吐出」に代えて「排出」を用いることもある。この場合、「吐出」は「排出」に含まれる概念である。また、本実施形態においては、インク等の液体を用いて画像を形成する場合については「吐出」を用い、加圧液室に滞留する気泡については「排出」として使い分けることが好ましい。これは気泡は液体と共に排出されることが通常であるため、その場合は液体であっても排出を用いることを包含させるためである。
【００１８】
また、本実施形態において、液滴が排出されるノズル、該ノズルに連通して液体を収容する圧力室、該圧力室の容積を変化させる圧力発生手段を含む概念を総称してノズルユニットとする。
また、本実施形態において例えば駆動波形を印加する場合における「印加」は「入力」に含まれる概念とし、本実施形態では「印加」に代えて、便宜的に「入力」を用いて説明することもあるものとする。
【００１９】
本実施形態のインクジェット記録装置１の一例について図１を用いて説明する。なお、図１（ａ）はインクジェット記録装置１の機構部の要部平面図であり、図１（ｂ）は同機構部の全体構成を説明する概略断面図である。
【００２０】
本実施形態のインクジェット記録装置１はシリアル型であり、左右の側板１１Ａ及び１１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド１２及び１３でキャリッジ１４を主走査方向に摺動自在に保持している。キャリッジ１４は、不図示の主走査モータにより不図示のタイミングベルトを介して矢示方向であるキャリッジ主走査方向に移動走査される。
【００２１】
キャリッジ１４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１５ａ及び１５ｂを備える。液体吐出ヘッド１５には、複数のノズルからなるノズル列が、主走査方向と直交する副走査方向に配列されている。液体吐出ヘッド１５は、インク滴吐出方向を下方に向けてキャリッジ１４に装着されている。
【００２２】
液体吐出ヘッド１５は、それぞれ２つのノズル列を有し、液体吐出ヘッド１５ａ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）の液滴を吐出する。また、液体吐出ヘッド１５ｂ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）の液滴を吐出する。
【００２３】
また、キャリッジ１４には、液体吐出ヘッド１５のノズル列に対応して、各色のインクを供給するためのヘッドタンク１６ａ及び１６ｂが搭載されている。ヘッドタンク１６には、各色のインクカートリッジ１８から、各色の供給チューブ１７を介して各色のインクが補充供給される。
【００２４】
さらに、本実施形態のインクジェット記録装置１は、給紙トレイ１９の用紙積載部２０上に積載した用紙Ｐを給紙するための給紙部を備える。この給紙部は、用紙積載部２０から用紙Ｐを１枚ずつ分離給送する給紙コロ２１と、給紙コロ２１に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２２とを備える。分離パッド２２は給紙コロ２１側に付勢されている。
【００２５】
また、本実施形態のインクジェット記録装置１は、給紙部から給紙された用紙Ｐを液体吐出ヘッド１５の下方側に送り込むため、用紙Ｐを案内するガイド部材２３と、カウンタローラ２４と、搬送ガイド部材２５と、先端加圧コロ２６を有する押さえ部材２７とを備える。
【００２６】
さらに、本実施形態のインクジェット記録装置１は、給送された用紙Ｐを静電吸着して液体吐出ヘッド１５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２８を備えている。搬送ベルト２８は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２９とテンションローラ３０との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向である副走査方向に周回するように構成されている。
【００２７】
また、本実施形態のインクジェット記録装置１は、搬送ベルト２８の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ３１を備えている。この帯電ローラ３１は、搬送ベルト２８の表層に接触し、搬送ベルト２８の回動に従動して回転するように配置されている。搬送ベルト２８は、不図示の副走査モータによって所定のタイミングを介して搬送ローラ２９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。
【００２８】
さらに、本実施形態のインクジェット記録装置１は、液体吐出ヘッド１５で記録された用紙Ｐを排紙するための排紙部を備える。排紙部は、搬送ベルト２８から用紙Ｐを分離するための分離爪３２と、排紙ローラ３３と、排紙コロ３４とを備え、排紙ローラ３３の下方に排紙トレイ３５を備えている。
【００２９】
また、本実施形態のインクジェット記録装置１の背面部には両面ユニット３６が着脱自在に装着されている。両面ユニット３６は、搬送ベルト２８の逆方向回転で戻される用紙Ｐを取り込んで反転させ、再度カウンタローラ２４と搬送ベルト２８との間に給紙する。なお、両面ユニット３６の上面には手差しトレイ３７を備えている。
【００３０】
さらに、本実施形態のインクジェット記録装置１は、キャリッジ１４の走査方向一方側の非印字領域に、液体吐出ヘッド１５のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持回復機構３８を配置している。
【００３１】
維持回復機構３８は、液体吐出ヘッド１５の各ノズル面をキャッピングするためのキャップ３９ａ及び３９ｂと、ノズル面をワイピングするためのワイパーブレード等のワイパ部材４０を備える。さらに維持回復機構３８は、増粘した記録液を排出するため、記録に寄与しない液滴を吐出させる、いわゆる空吐出を行う際に排出される液滴を受ける空吐出受４１などを備えている。
【００３２】
また、キャリッジ１４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、空吐出受４２が配置されている。空吐出受４２は、液体吐出ヘッド１５のノズル列方向に沿った開口部４３など備えている。
【００３３】
本実施形態のインクジェット記録装置１においては、給紙トレイ１９から用紙Ｐが１枚ずつ分離給紙され、給紙された用紙Ｐはガイド部材２３で略鉛直上方に案内される。案内された用紙Ｐは、搬送ベルト２８とカウンタローラ２４との間に挟まれて搬送される。さらに、用紙Ｐは、先端を不図示の搬送ガイドで案内されて先端加圧コロ２６で搬送ベルト２８に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００３４】
このとき、帯電ローラ３１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、搬送ベルト２８に交番電圧が印加される。つまり、搬送ベルト２８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。
【００３５】
このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２８上に用紙Ｐが給送されると、用紙Ｐは搬送ベルト２８に吸着され、搬送ベルト２８の周回移動によって用紙Ｐが副走査方向に搬送される。
【００３６】
キャリッジ１４を移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド１５を駆動することにより、停止している用紙Ｐにインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙Ｐ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Ｐ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Ｐを排紙トレイ３５に排紙する。
【００３７】
次に、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッド１５の基本構成について図２及び図３を参照して説明する。図２は、液体吐出ヘッド１５の液室の長手方向に沿う断面を表し、図３は、液体吐出ヘッド１５の液室の短手方向に沿う断面を表したものである。
【００３８】
本実施形態の液体吐出ヘッド１５は、フレーム１５１と、流路板１５２と、ノズル板１５３と、振動板１５４と、積層型圧電素子１５６と、ベース１５７で構成されている。フレーム１５１は、インク供給口１５１ａと共通液室１５１ｂとなり、彫り込みを形成する。流路板１５２は、流体抵抗部１５２ａ、加圧液室１５２ｂとなる彫り込みと、ノズル１５３ａに連通する連通口１５２ｃを形成する。ノズル板１５３にはノズル１５３ａが形成される。なお、フレーム１５１は樹脂成形で作製している。
【００３９】
また、振動板１５４は、凸部１５４ａ、ダイヤフラム部１５４ｂ及びインク流入口１５４ｃを有する。積層型圧電素子１５６は、振動板１５４に接着層１５５を介して接合されている。ベース１５７は積層型圧電素子１５６を固定する。なお、ベース１５７はチタン酸バリウム系セラミックからなり、積層型圧電素子１５６を２列配置して接合している。
【００４０】
さらに、積層型圧電素子１５６は、厚さ１０〜５０μｍ／層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層１５６ａと、厚さ数μｍ／層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層１５６ｂとを交互に積層している。内部電極層１５６ｂは両端で外部電極１５６ｃに接続する。なお、本実施形態において、積層型圧電素子１５６を介して圧力室である加圧液室１５２ｂ内に圧力を発生させる手段を概念的に圧力発生手段とする。また、加圧液室１５２ｂ内に液体を供給する手段を概念的に供給手段とする。
【００４１】
積層型圧電素子１５６はハーフカットのダイシング加工により櫛歯上に分割され、１つ毎に駆動部１５６ｅと、非駆動部となる支持部１５６ｆとして使用する。また、積層型圧電素子１５６は、内部電極層１５６ｂを端面の外部電極１５６ｃ、共通電極１５６ｄに電気的に交互に接続したものである。
【００４２】
また、本実施形態の液体吐出ヘッド１５は厚み方向変位であるｄ３３方式での積層型圧電素子１５６を使用する構成とし、積層型圧電素子１５６の伸縮により加圧液室１５２ｂを収縮、膨張させるようになっている。具体的には、積層型圧電素子１５６は、駆動信号が印加され充電が行われると伸長し、また積層型圧電素子１５６に充電された電荷が放電すると反対方向に収縮するようになっている。
【００４３】
外部電極１５６ｃには不図示のＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）が半田接合されている。また、共通電極１５６ｄは積層型圧電素子１５６の端部に電極層を設けて回し込んでＦＰＣのＧｎｄ電極に接合されている。ＦＰＣには図示しないドライバＩＣが実装されており、これにより駆動部１５６ｅへの駆動電圧印加を制御している。
【００４４】
振動板１５４は、薄膜のダイヤフラム部１５４ｂと、このダイヤフラム部１５４ｂの中央部に形成した、積層型圧電素子１５６と接合する島状の凸部１５４ａと、支持部１５６ｆに接合する梁を含む不図示の厚膜部と、インク流入口１５４ｃで構成され、電鋳工法によるＮｉメッキ膜を２層重ねて形成されている。
【００４５】
流路板１５２は、シリコン単結晶基板を用いて、流体抵抗部１５２ａ、加圧液室１５２ｂ、液体導入部１５２ｄとなる彫り込み、及びノズル１５３ａに対する位置に連通口１５２ｃとなる貫通口を、エッチング工法でパターニングにより作成した。なお、エッチング工法により残された部分が加圧液室１５２ｂの隔壁１５２ｅとなる。
【００４６】
ノズル板１５３は金属材料、例えば電鋳工法によるＮｉメッキ膜等で形成したもので、インク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル１５３ａを多数形成している。このノズル１５３ａ内側の内部形状をホーン形状に形成している。なお、ホーン形状に限らず、略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。
【００４７】
ノズル板１５３の表面側のインク吐出面には、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理層を設けている。具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を共析したニッケルテフロン（登録商標）めっき（Ｎｉ−ＰＴＦＥ）や、フッ素樹脂の電着塗装、例えばフッ化ピッチなどの蒸発性のあるフッ素樹脂を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けている。これにより、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。
【００４８】
以上のように構成した液体吐出ヘッド１５においては、記録信号に応じて積層型圧電素子１５６に１０〜５０Ｖのパルス電圧としての駆動波形を印加する。これによって、積層型圧電素子１５６に積層方向の変位が生起し、振動板１５４を介して加圧液室１５１ｂが加圧されて圧力が上昇し、ノズル１５３ａからインク滴が吐出される。
【００４９】
その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧液室１５２ｂ内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧液室１５２ｂ内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、インクタンクから供給されたインクは共通液室１５１ｂに流入し、共通液室１５１ｂからインク流入口１５４ｃを経て液体導入部１５２ｄ、流体抵抗部１５２ａを通り、加圧液室１５２ｂ内に充填される。
【００５０】
流体抵抗部１５２ａは、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果がある反面、表面張力による最充填、つまりリフィルに対して抵抗になる。流体抵抗部１５２ａを適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間、つまり駆動周期を短くすることができる。
【００５１】
次に、本実施形態におけるインクジェット記録装置１の維持回復機構３８について図４ を参照して説明する。維持回復機構３８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３９ａ、３９ｂと、弾性体を含むワイパ部材４０と、ワイパクリーナ４４とがそれぞれ昇降可能、言い換えれば上下動可能に保持されている。
【００５２】
そして、ワイパ部材４０と吸引用となるキャップ３９ａとの間には筒状の空吐出受け４１が配置され、空吐出受け４１のワイパ部材４０側上端部はワイパ部材４０に付着したインクを掻き落とすワイパクリーナ部４５が形成されている。ワイパ部材４０のクリーニングを行うときにはワイパクリーナ４４でワイパ部材４０をワイパクリーナ部４５に押し付けた状態でワイパ部材４０を下降させることにより、ワイパ部材４０に付着したインクを空吐出受け４１側に掻き落す。
【００５３】
また、印字領域に最も近い側のキャップ３９ａには可撓性チューブ２１９を介して吸引手段である吸引ポンプ２２０を接続し、キャップ３９ａのみを吸引及び保湿するキャップ（以下単に「吸引用キャップ」という。  ）とし、キャップ３９ｂは単なる保湿用キャップとしている。したがって、液体吐出ヘッド１５の回復動作を行うときには、回復動作を行う液体吐出ヘッド１５を吸引用キャップ３９ａ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。
【００５４】
また、これらのキャップ３９ａ、３９ｂ、ワイパ部材４０などの下方には維持装置フレーム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４０を昇降させるためのワイパカム２２４、空吐出受け４１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４４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４７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。
【００５５】
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を噛み合わせている。さらにこのポンプギヤ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は維持装置フレーム２１１にて回転可能に保持している。
【００５６】
維持回復機構３８においては、液体吐出ヘッド１５のノズルを形成した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、ワイパカム２２４を介してワイパ部材４０を上昇させる。  この状態で、キャリッジ１４を主走査方向に移動させることにより、ワイパ部材４０によって液体吐出ヘッド１５のノズル面をワイピングして、不純物などを払拭する。
【００５７】
また、液体吐出ヘッド１５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、液体吐出ヘッド１５のノズル面をキャップ３９で覆うときには、モータ２３１を回転させ、キャップカム２２２を介してキャップ３９を上昇させ、液体吐出ヘッド１５のノズル面をキャッピングする。
【００５８】
次に、本実施形態のインクジェット記録装置１に係る制御部２００について図５を参照して説明する。インクジェット記録装置１における制御部２００は、ＣＰＵ２０１と、ＲＯＭ２０２と、ＲＡＭ２０３と、ＮＶＲＡＭ２０４と、ＡＳＩＣ２０５と、ホストＩ／Ｆ２０６と、Ｉ／Ｏ部２０７と、印刷制御部２０８と、モータ駆動部２０９と、ＡＣバイアス供給部２１０で構成される。
【００５９】
ＣＰＵ２０１は、インクジェット記録装置１全体の制御を司っており、空吐出動作の制御を行う。ＲＯＭ２０２は、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。ＲＡＭ２０３は、画像データ等を一時格納する。ＮＶＲＡＭ２０４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である。ＡＳＩＣ２０５は、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。
【００６０】
また、印刷制御部２０８は、液体吐出ヘッド１５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備える。ヘッドドライバ５０は、液体吐出ヘッド１５を駆動制御する。モータ駆動部２０９は、キャリッジ１４を移動走査する主走査モータ６０１、搬送ベルト２８を周回移動させる副走査モータ６０２、維持回復機構３８の維持回復モータ６０３を駆動する。ＡＣバイアス供給部２１０は、帯電ローラ３１にＡＣバイアスを供給する。
【００６１】
また、制御部２００には、インクジェット記録装置１に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル４００が接続されている。さらに、制御部２００は、ホスト３００とのデータ、信号の送受を行うためのホストＩ／Ｆ２０６を備える。ホストＩ／Ｆ２０６は、ホスト３００側から、ケーブルあるいはネットワークを介して、データ及び信号などを受信する。ホスト３００は、例えば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取装置、デジタルカメラなどの撮像装置である。
【００６２】
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い、この画像データを印刷制御部２０８からヘッドドライバ５０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３００側のプリンタドライバ３０１で行っている。
【００６３】
印刷制御部２０８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５０に出力する。また、印刷制御部２０８は、ＲＯＭ２０２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備え、１の駆動パルスある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５０に対して出力する。
【００６４】
ヘッドドライバ５０は、具体的には、液体吐出ヘッド１５を駆動するために以下の制御を行う。ヘッドドライバ５０は、所定の画像データに基づいて印刷制御部２０８から与えられる駆動信号を駆動素子に対して印加する。所定の画像データは、例えばシリアルに入力される液体吐出ヘッド１５の１行分に相当する画像データのことをいう。駆動素子は、例えば圧電素子であり、駆動信号を構成する駆動パルスが印加されることで、液体吐出ヘッド１５の液滴を吐出させるエネルギーを発生する素子である。
【００６５】
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。
【００６６】
Ｉ／Ｏ部２０７は、本実施形態のインクジェット記録装置１に装着されている各種のセンサ群５００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する。Ｉ／Ｏ部２０７は、抽出された情報に基づいて印刷制御部２０８、モータ駆動部２０９、ＡＣバイアス供給部２１０を制御する。
【００６７】
センサ群５００として、用紙の位置を検出するための光学センサや、機内の温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る。また、Ｉ／Ｏ部２０７は様々のセンサ情報を処理することができる。
【００６８】
次に、本実施形態の印刷制御部２０８及びヘッドドライバ５０における処理ブロックについて図６を参照して説明する。印刷制御部２０８は、駆動波形生成部２０８１とデータ転送部２０８２とで構成される。
【００６９】
駆動波形生成部２０８１は、画像形成時に、１印刷周期内に複数の駆動パルスで構成される共通駆動波形を生成して出力し、空吐出動作時に１空吐出周期内に複数の駆動パルスで構成される共通駆動波形を生成して出力する。
【００７０】
データ転送部２０８２は、印刷画像に応じた２ビットの画像データと、クロック信号、ラッチ信号、滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３を出力する。２ビットの画像データは、階調信号が０、１となっている。
【００７１】
なお、滴制御信号は、ヘッドドライバ５０の後述するアナログスイッチ５５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レベルであるＯＮ状態に遷移し、非選択時にはＬレベルであるＯＦＦ状態に遷移する。
【００７２】
ヘッドドライバ５０は、シフトレジスタ５１と、ラッチ回路５２と、デコーダ５３と、レベルシフタ５４と、アナログスイッチ５５とで構成されている。
【００７３】
シフトレジスタ５１は、データ転送部２０８２からの転送クロック、すなわちシフトクロック及びシリアル駆動波形用データを入力する。入力されるシリアル駆動波形用データは、１ノズルにつき２ビットの階調データである。
【００７４】
ラッチ回路５２は、シフトレジスタ５１の各レジスト値をデータ転送部２０８２からのラッチ信号によってラッチする。また、デコーダ５３は、階調データと滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３をデコードして結果を出力する。
【００７５】
レベルシフタ５４は、デコーダ５３のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ５５が動作可能なレベルへとレベル変換する。アナログスイッチ５５は、レベルシフタ５４を介して与えられるデコーダ５３の出力でオン／オフされる。このアナログスイッチ５５は、各積層型圧電素子１５６の選択電極に接続され、駆動波形生成部２０８１からの共通駆動波形が入力されている。
【００７６】
シリアル転送された駆動波形用データと滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３をデコーダ５３でデコードした結果に応じてアナログスイッチ５５がオンにされることにより、共通駆動波形を構成する所要の駆動信号が通過、すなわち選択されて積層型圧電素子１５６に印加される。
【００７７】
本実施形態に係る駆動波形の一例について図７を参照して説明する。まず具体的な波形の構成要素について説明する。単パルスは、３つの要素で成り立っている。それは、メニスカスを引き込む要素と、引き込んだメニスカスを保持する要素と、メニスカスを押し出す要素である。
【００７８】
メニスカスを引き込む要素、即ち駆動パルスの電位Ｖが基準電位Ｖｅから立下がる波形要素によって積層型圧電素子１５６が収縮し、加圧液室１５２ｂの容積が膨張する。この立下り時間はＴｆと呼ばれている。また、立下り後の状態から変化しない部分であるホールド状態はパルス幅と呼ばれており、Ｐｗと表現する。また、ホールド状態から立上がる波形要素は、積層型圧電素子１５６が伸長して加圧液室１５２ｂが収縮するものである。この立上がり時間はＴｒと呼ばれている。
【００７９】
次に全体の波形構成について説明する。図７に示す駆動波形はＰ１乃至Ｐ５の５個の単パルスから構成されている。この１まとまりの駆動波形で大滴・中滴・小滴・非吐出又は微駆動の４値を打ち分けている。具体的には大滴はＰ１乃至Ｐ５の全てのパルス、中滴はＰ２とＰ４のパルス、小滴はＰ３のパルス、微駆動はＰ１のパルスを使用している。本実施形態では実際の印刷に使用する印字波形を用いることで、新たに気泡排出専用の駆動波形を設ける必要がないという点がメリットがある。
【００８０】
次に、本実施形態に係る気泡排出処理の概略フローについて図８及び図９を参照して説明する。
なお、図８は本実施形態に係る気泡排出処理のフローチャートであり、図９は気泡排出のイメージについて説明する図である。図９は、図２に示した加圧液室１５２ｂ付近を拡大した拡大図を使用している。
【００８１】
処理の前提として、本実施形態においては、例えばインクジェット記録装置１においてノズルチェックパターンを印刷し、吐出不良ノズルがあった場合、通常のクリーニング作業を実施する。そして、クリーニング作業を実施しても吐出不良が回復しない場合、そのノズルが「気泡滞留による吐出不良」である可能性が高い。この場合、本実施形態に係るインクジェット記録装置１は気泡排出処理を開始する（ステップＳ１）。
【００８２】
まず、インク供給側からの加圧、又はノズル側からの負圧吸引により、加圧液室１５２ｂ内にノズル１５３ａへ向かう矢印Ｇ方向に大きなインクの流れを発生させる（ステップＳ２）。この状態でもノズル１５３ａから排出される気泡はあるが、図示するように矢印Ｇで示すインクの流れに乗ることができない気泡Ｋは加圧液室１５２ｂ内に滞留してしまう（図９（ａ）参照）。
【００８３】
そこで、本実施形態では、矢印Ｇで示すインクの流れがある状態で図７に示した駆動波形を印加することで加圧液室１５２ｂ内を振動させて矢印Ｇで示すインクの流れと異なる流れを発生させる（ステップＳ３）。その流れが矢印Ｇで示すインクの流れに影響を与えて、滞留していた気泡が移動し、矢印Ｇで示すインクの流れに乗ることになる（図９（ｂ）参照）。矢印Ｇで示すインクの流れに乗った気泡はノズル１５３ａから排出されて吐出不良が解消する（ステップＳ４）。
【００８４】
なお、駆動波形の周波数、駆動電圧等を制御することによる駆動波形の印加方法は後述することにする。また、本実施形態において、例えば上述した矢印Ｇで示すインクの流れに異なる流れを発生させる処理は圧力室における液体の定常的な流れと異なる不規則な流れを発生させる概念に含まれるものとする。そして、本実施形態においては、圧力室における液体の定常的な流れと異なる不規則な流れを発生させるように駆動波形を制御する手段を概念的に制御手段とする。
【００８５】
次に、本実施形態における制御手段により加圧液室１５２ｂに入力される駆動波形の入力タイミングつまり入力周期を調整して駆動波形を振動制御する処理について図１０を参照して説明する。図１０は図７に示す駆動波形を４つの異なる間隔で配置した図である。なお、図１０は、複数の駆動波形として４つの駆動波形を加圧液室１５２ｂに入力する例を示しているが、加圧液室１５２ｂ内に滞留している気泡の量などによって変更してもよい。
【００８６】
本実施形態の制御手段は、加圧液室１５２ｂに入力される駆動波形の入力タイミングを乱数に基づいて決定している。図１０では、駆動波形の入力タイミングとして、駆動波形Ｗ１と駆動波形Ｗ２の間隔をＴ１、駆動波形Ｗ２と駆動波形Ｗ３の間隔をＴ２、駆動波形Ｗ３と駆動波形Ｗ４の間隔をＴ３としている。制御手段は、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を乱数に基づいて決定することが好ましい。これにより、ノズル１５３ａから排出される矢印Ｇ方向で示すインクの流れ（図９（ａ）参照）とは異なる不規則な流れを発生させることができる。
【００８７】
また、駆動波形の最高駆動周波数は波形長によって決まる。よって、本実施形態では、駆動波形の入力タイミングの乱数の上限値を該駆動波形を入力する際の駆動周波数の最大値つまり上限とすることが好ましい。これによって、ランダムなタイミングで駆動波形が印加されることになり、その結果、加圧液室１５２ｂ内に不規則な振動が随時発生するため、滞留していた気泡が移動しやすい状態を作り出すことができる。
【００８８】
次に、本実施形態における制御手段により加圧液室１５２ｂに入力される駆動波形の強さつまり駆動電圧を調整して駆動波形を振動制御する処理について図１１を参照して説明する。図１１は、図７に示す駆動波形の４つを加圧液室１５２ｂに入力するときの駆動電圧について説明する図である。なお、図１１は複数の駆動波形として４つの駆動波形の例を示しているが、滞留している気泡の量などによって変更してもよい。
【００８９】
本実施形態では、駆動電圧は電圧倍率で設定することにする。駆動波形Ｗ１、駆動波形Ｗ２、駆動波形Ｗ３、駆動波形Ｗ４のそれぞれの電圧倍率をＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４とするが、これらＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４は図９を用いて説明した入力周期を用いた処理と同様に乱数により決定されることが好ましい。これにより、ノズル１５３ａから吐出される矢印Ｇ方向で示すインクの流れ（図９（ａ）参照）とは異なる不規則な流れを発生させることができる。
【００９０】
また、電圧倍率が小さくなる過ぎると当然振動も小さくなってしまう。よって、正常状態で吐出する最小の電圧倍率を下限値とし、上限値は印加できる最高電圧という範囲内で乱数を用いて決定することが好ましい。これにより、ランダムな強さで駆動波形が印加されることになり、その結果不規則な振動が随時発生するため、滞留していた気泡が移動しやすい状態を作り出すことができる。
【００９１】
なお、図１０及び図１１の処理を組み合わせることにより、さらに複雑な振動を加圧液室１５２ｂ内に与えることができ、加圧液室１５２ｂ内に滞留する気泡をさらに移動させやすくすることが可能となる。
【００９２】
また、上記よりさらに複雑な振動を加圧液室１５２ｂ内に与えるため、液滴の滴種を乱数化することとしてもよい。滴種には、通常、大滴・中滴・小滴という３種類の滴種があるが、これを乱数に基づいて決定することによりさらに不規則又は複雑な振動を加圧液室１５２ｂ内に生み出すことができる。
【００９３】
さらに、上記の大滴・中滴・小滴という３種類の滴種を吐出するための駆動波形は、ノズルチェックパターンの印刷によって特定された、吐出不良ノズルのみに印加することとしてもよい。その他の正常なノズルに対しては、微駆動波形を入力するものとしてよい。このようにすることで、全ノズルに駆動波形を入力するよりもインクの消費量や消費電力を抑えることができる。
【００９４】
以上、本実施形態におけるインクジェット記録装置１は、通常の維持回復動作でもインク流路内の気泡が排出されず吐出不良が続く場合において、駆動波形の入力による加圧液室内の振動を加える。そして、インクジェット記録装置１は、この振動を加えるタイミング、振動の強さを工夫している。具体的な処理として、インクジェット記録装置１は、駆動波形の周波数を変えたり間欠駆動させることや、駆動波形の電圧を変えて印加することで、ランダムな振動を発生させる処理を行っている。これにより、排出されにくい位置に滞留している気泡の移動を誘発し、インクの大きな流れに乗せて気泡を排出することができる。
【００９５】
また、本実施形態におけるインクジェット記録装置１によれば、インクジェット記録装置の印刷に用いる駆動波形を流用することで、新たな駆動波形の入力や機構が不要となり、現状のシステムの応用という形で実施することができる。さらに、吐出不良ノズルのみに駆動波形を入力することもできるため、全ノズルに駆動波形を入力する場合に比較して無駄なく効率良く実施することが可能となる。なお、例えば吐出不良ノズル等の特定ノズル以外には、ノズル内のメニスカスを振動させるための微駆動波形が入力されているが、これを考慮しても上記の効果を奏することに変わりないことは言うまでもない。
【００９６】
なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。例えば、上述した本実施形態のインクジェット記録装置における各処理を、ハードウェア、又は、ソフトウェア、あるいは、両者の複合構成を用いて実行することも可能である。
【００９７】
なお、ソフトウェアを用いて処理を実行する場合には、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ内のメモリにインストールして実行させることが可能である。あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。
【００９８】
上述した本実施形態においては、液体吐出ヘッドを備えるインクジェット記録装置として、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の装置を例に説明したが、これに限定されず、本発明は、記録領域の略全幅にわたって液滴が吐出されるノズルを列設したライン型ヘッドを用いるライン型の装置に適用されるものであってもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１    インクジェット記録装置
１４    キャリッジ
１５    液体吐出ヘッド
３８    維持回復機構
５０    ヘッドドライバ
１５１    フレーム
１５２    流路板
１５２ｂ    加圧液室
１５３    ノズル板
１５３ａ    ノズル
１５４    振動板
１５６    積層型圧電素子
１５７    ベース
２０８    印刷制御部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１００】
【特許文献１】特開２００４−３３８３４８号公報
【図１】
2017001232.tif 000003
【図２】
2017001232.tif 000004
【図３】
2017001232.tif 000005
【図４】
2017001232.tif 000006
【図５】
2017001232.tif 000007
【図６】
2017001232.tif 000008
【図７】
2017001232.tif 000009
【図８】
2017001232.tif 000010
【図１０】
2017001232.tif 000011
【図１１】
2017001232.tif 000012
【図９】
2017001232.tif 000013