JP5849541B2 - 画像形成装置及び画像形成装置における液体充填方法 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置及び画像形成装置における液体充填方法に関する。

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、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッドともいう。）を記録ヘッドとして用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。

ところで、液体吐出ヘッドにあっては、流路内に気泡が混入した場合、吐出された滴の噴射曲がりや吐出不能などの吐出不良が生じ、安定した滴吐出を行うことができなくなり、画像品質が低下することになる。

特に、液体吐出ヘッド内に初めて液体を充填するとき、あるいは液体吐出ヘッド内の液体を入れ替えるために一旦空にして洗浄した後、入替液体を充填するとき（以下、これらを併せて「初期充填」という。）を行うときには、気泡が混入し易くなる。そして、液体そのものの粘度が高い場合や、低温環境下で液体粘度が上昇している場合には、液体の流動性が低下することから、混入した気泡の排出が困難になる。

そこで、従来、インク供給経路内に加熱手段を設けて、インク温度を上昇させることで粘度を下げ、初期充填時に混入する気泡の排出性を高め、初期充填性を向上するものが知られている（特許文献１、２）。

特開２００３−１２７４１７号公報 特開平９−１６４７０２号公報

しかしながら、上述したように、供給経路に加熱手段を設ける構成にあっては、構成が複雑になり、コストも高くなるという課題がある。

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、初期充填時の気泡排出性を高めて初期充填性を向上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、
液滴を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルがそれぞれ連通する複数の個別液室と、前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、前記個別液室内の液体を加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを有する液体吐出ヘッドと、
前記圧力発生手段を駆動するヘッド駆動手段と、
前記液体吐出ヘッド内に前記液体が充填されていない状態から前記液体を充填するとき、
前記共通液室内に前記液体を充填した状態で、前記ヘッド駆動手段により前記圧力発生手段を駆動させ後、前記共通液室より下流側への前記液体の充填動作を開始させる手段と、を備えている
構成とした。

本発明によれば、簡単な構成で、充填される液体の温度を上げて流動性を高めることができ、充填時に混入する気泡の排出性が高まり、初期充填性が向上する。

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膨張行程の説明に供する断面説明図である。 同じく液体吐出ヘッドの収縮行程の説明に供する断面説明図である。 同装置のインク供給排出系の説明に供する説明図である。 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ドライバの一例を示すブロック説明図である。 本発明の第１実施形態における初期充填動作の制御の説明に供するフロー図である。 圧電部材の印加する駆動波形の一例を示す説明図である。 本発明の第２実施形態における初期充填動作の制御の説明に供するフロー図である。 本発明の第３実施形態における初期充填動作の制御の説明に供するフロー図である。 同実施形態における温度変化の一例の説明に供する説明図である。 駆動波形のパルス幅と滴速度の関係の一例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、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９９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で帯電され、この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（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。

この液体吐出ヘッド１００は、流路板１０１と、振動板部材１０２と、ノズル板１０３とを接合して、液滴を吐出するノズル１０４が連通路１０５を介して連通する個別液室（加圧室、加圧液室、圧力室、個別流路、圧力発生室などと称されるものを含む意味である。以下、単に「液室」という。）１０６、液室１０６に液体を供給する流体抵抗部１０７、液体導入部１０８がそれぞれ形成され、後述するフレーム部材１１７に形成した共通液室１１０から振動板部材１０２に形成されたフィルタ１０９を介して液体（インク）が液体導入部１０８に導入され、液体導入部１０８から流体抵抗部１０７を介して液室１０６にインクが供給される。

流路板１０１は、ＳＵＳなどの金属板１０１Ａ、１０１Ｂを積層して、連通路５、液室１０６、流体抵抗部１０７、液体導入部１０８などの開口部や溝部をそれぞれ形成している。振動板部材１０２は各液室１０６、流体抵抗部１０７、液体導入部１０８などの壁面を形成する壁面部材であるとともに、フィルタ部１０９を形成する部材である。なお、流路板１０１は、ＳＵＳなどの金属板に限らず、シリコン基板を異方性エッチングして形成することもできる。

そして、振動板部材１０２の液室１０６と反対側の面に液室１０６のインクを加圧してノズル１０４から液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての柱状の電気機械変換素子である積層型圧電部材１１２が接合されている。この圧電部材１１２の一端部はベース部材１１３に接合され、また、圧電部材１１２には駆動波形を伝達するＦＰＣ１１５が接続されている。これらによって、圧電アクチュエータ１１１を構成している。

なお、この例では、液体吐出ヘッドはノズル１０４を４列配列している。また、圧電部材１１２は積層方向に伸縮させるｄ３３モードで使用しているが、積層方向と直交する方向に伸縮させるｄ３１モードでもよい。

このように構成した液体吐出ヘッド１００においては、例えば、図４に示すように、圧電部材１１２に印加する電圧を基準電位Ｖｅから下げることによって圧電部材１１２が収縮し、振動板部材１０２が変形して液室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、図５に示すように、圧電部材１１２に印加する電圧を上げて圧電部材１１２を積層方向に伸長させ、振動板部材１０２をノズル１０４方向に変形させて液室１０６の容積を収縮させることにより、液室１０６内のインクが加圧され、ノズル１０４から液滴３０１が吐出される。

そして、圧電部材１１２に印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板部材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１１０から液室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。

次に、この画像形成装置におけるインク供給排出系について図６を参照して説明する。
まず、インクカートリッジ（以下、「メインタンク」という。）１０からヘッドタンク３５に対するインク供給は、供給ポンプユニット２４の送液手段である送液ポンプ２４１によって供給チューブ３６を介して行なわれる。なお、送液ポンプ２４１は、チューブポンプなどで構成した可逆型ポンプであり、インクカートリッジ１０からヘッドタンク３５にインクを供給する動作と、ヘッドタンク３５からインクカートリッジ１０にインクを戻す動作とを行なえるようにしている。

また、維持回復機構８１は、前述したように記録ヘッド３４のノズル面をキャッピングする吸引キャップ８２ａと、吸引キャップ８２ａに接続された吸引ポンプ８１２を有し、キャップ８２ａでキャッピングした状態で吸引ポンプ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吸引することによってヘッドタンク３５内のインクを吸引することができる。なお、吸引された廃インクは廃液タンク９９に排出される。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図７を参照して説明する。なお、図７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るＣＰＵ５１１と、ＣＰＵ５１１が実行する本発明における充填動作の制御を行うプログラムを含む各種プログラムなど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のキャップ８２やワイパ部材８３の移動、吸引ポンプ８１２などを行なう維持回復モータ５５６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と、送液ポンプ２４１を駆動する供給系駆動部５１２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、画像を出力するため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で行なうことも、制御部５００で行なうこともできる。

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波形を構成する駆動パルスを選択して記録ヘッド３４の液滴を吐出させるエネルギーを発生する圧力発生手段としての圧電部材１１２に対して印加することで記録ヘッド３４を駆動する。このとき、駆動波形を構成するパルスの一部又は全部或いはパルスを形成する波形用要素の全部又は一部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８のブロック説明図を参照して説明する。

印刷制御部５０８は、画像形成時に１印刷周期（１駆動周期）内に複数のパルス（駆動信号）で構成される駆動波形（共通駆動波形）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を備えている。

なお、滴制御信号は、ヘッドドライバ２０９の後述する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パルス又は波形要素で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７１５とを備えている。

このアナログスイッチ７１５は、各圧電部材１１２の選択電極（個別電極）に接続され、駆動波形生成部７０１からの共通駆動波形Ｐｖ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Ｍ０〜Ｍ３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Ｐｖを構成する所要のパルス（あるいは波形要素）が通過して（選択されて）圧電部材１１２に印加される。

次に、本発明の第１実施形態における制御部による初期充填動作の制御について図９のフロー図を参照して説明する。

記録ヘッド３４内の共通液室１１０、液室１０６、ノズル１０４などの流路内にインクが充填されていない状態（空の状態）からインクの充填を開始するとき、まず、すべての圧電部材１１２に共通駆動波形を与えることで圧電部材１１２を駆動する。このとき、圧電部材１１２に与える駆動波形は、滴吐出を目的とするものではなく、例えば、図１０に示すような単純なＯＮ／ＯＦＦ波形でよい。この波形もＲＯＭ５０２に予め格納保持している。

この圧電部材１１２の駆動によって圧電部材１１２が発熱し、流路板１０１やフレーム部材１１７が温められる。そこで、圧電部材１１２の駆動開始から流路板１０１やフレーム部材１１７が温められるまでの所定時間（これを「所定駆動時間」という。）が経過したか否かを判別する。

そして、所定駆動時間が経過したとき、記録ヘッド３４に対するインク充填動作を開始する。このインク充填動作は、送液ポンプ２４１を駆動してメインタンク１０からインクを送液し、一方、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した状態で吸引ポンプ８１２を駆動することで、加圧吸引供給を行う。

このとき、記録ヘッド３４の共通液室１１０に供給されたインクはフレーム部材１１７が温められていることで加温され、更に流路板１０１も温められているので液室１０６でも加温される。これにより、供給されたインクが低粘度化し、記録ヘッド３４内でのインクの流動性が高くなり、充填に伴って生じた気泡やインクに混入した気泡はノズル１０４からインクとともに排出されやすくなる。

なお、充填動作としては、送液ポンプ２４１として連通状態をとれるチューブポンプを使用して、吸引ポンプ８１２のみを駆動してヘッド３４内に吸引供給を行うようにしてもよいし、あるいは、送液ポンプ２４１のみを駆動してヘッド３４内に加圧供給を行うようにしてもよい。

また、ここでは所定時間圧電部材１１２を駆動した後充填を開始しているが、圧電部材１１２の駆動時間を管理する代わりに、ヘッドの温度を検出する温度検出手段を備え、検出温度が予め定めた所定温度になったときに充填を開始するようにすることもできる。

そして、インク充填が完了したか否かを判別し、充填が完了したときには、圧電部材１１２の駆動を停止して充填動作を終了する。

このように、液体吐出ヘッド内に液体が充填されていない状態から液体を充填するとき、ヘッド駆動手段により圧力発生手段を駆動した後液体の充填動作を開始させる構成とすることで、簡単な構成で、充填される液体の温度を上げて流動性を高めることができ、充填時に混入する気泡の排出性が高まり、初期充填性が向上する。

次に、本発明の第２実施形態における制御部による初期充填動作の制御について図１１のフロー図を参照して説明する。

ここでは、まず、記録ヘッド３４の共通液室１１０までインク充填を行った後、圧電部材１１２を駆動して、共通液室１１０内でインクを加温した後、共通液室１１０より下流側へのインクの充填動作を再開するようにしている。この場合も、ヘッド温度やインク温度を検出して、所定温度以上になったときに充填動作を再開するようにすることもできる。

このようにすれば、圧電部材１１２の駆動でフレーム部材１１７を温めた後にインクを共通液室１１０に供給することでフレーム部材１１７の温度が急激に低下することを防止できる。

次に、本発明の第３実施形態における初期充填動作の制御について図１２のフロー図を参照して説明する。

ヘッド内の共通液室１１０、液室１０６、ノズル１０４などの流路内にインクが充填されていない状態（空の状態）からインクの充填を開始するとき、まず、すべての圧電部材１１２に共通駆動波形を与えることで圧電部材１１２を駆動する。

この圧電部材１１２の駆動によって圧電部材１１２が発熱し、流路板１０１やフレーム部材１１７が温められる。そこで、圧電部材１１２の駆動開始から流路板１０１やフレーム部材１１７が温められるまでの第１所定時間が経過したか否かを判別する。

そして、第１所定時間が経過したとき、ヘッドに対する所定時間（又は所定量）のインク充填動作を開始して、充填動作を停止する。

その後、圧電部材１１２の駆動を停止する。

そして、第２所定時間が経過したときに、所定時間（又は所定量）の充填動作を再開する。

その後、インク充填が完了したか否かを判別し、充填が完了したときには、圧電部材１１２の駆動を停止して充填動作を終了する。なお、充填動作を再開するとき、再度圧電部材１１２を駆動することもでき、この場合には、充填完了時に圧電部材１１２の駆動を停止する処理を追加する。

つまり、圧電部材１１２を駆動してヘッドを温めた状態でインクを充填を行うことで、温まったヘッドの温度が低下することになる。そこで、所定時間（又は所定量）のインクを充填を行った段階で充填を停止し、圧電部材１１２の駆動を停止する。

このとき、図１３に示すように、充填を停止することで新たな低い温度の液体供給がなくなり、圧電部材１１２の駆動を停止しても、一時的に急激に温度が上昇する。そこで、この状態で、充填を再開することによって、インク粘度が低下して流動性が高まっているので、気泡排出性が向上する。

つまり、充填動作では、充填と充填停止を間歇的に行うことで、低い温度の新しい液体供給による温度低下で流動性が低下することを防止し、流動性を高めたまま充填を行うことができて、気泡排出性が向上し、初期充填性が向上する。

ここで、圧電部材１１２の伸縮方向における長さと共通液室１１０の同方向における深さとの関係について前述した図３も参照して説明する。

共通液室１１０の圧電部材１１２の伸縮方向における深さを圧電部材１１２の伸縮方向における長さよりも小さくしている。これにより、共通液室１１０に供給されたインクを加熱し易くなる。

具体的には、積層型圧電部材１１２はその駆動によって発熱する。ここで、フレーム部材１１７に設けられた共通液室１１０は、積層型圧電部材１１２の近傍にあり、前記共通液室１１０の深さは積層圧電部材１１２の長さより短くなっている。また、フレーム部材１１７の共通液室１１０の圧電部材１１２側の隔壁部１１８は薄く、例えば１ｍｍ〜２ｍｍ程度としているので、積層型圧電部材１１２からの熱を伝えやすい。つまり、新たなインクの供給がなくなると、積層型圧電部材１１２の熱が伝わり、積層型圧電部材１１２の駆動を停止しても、インクの温度が上昇しやすくなる。当然、振動板部材１０２からも伝わりインクの温度は上昇することになる。

次に、圧電部材１１２を駆動するための駆動波形について前述した図１０及び図１４を参照して説明する。
圧電部材１１２を駆動するための駆動波形の周期は液室６の固有振動周期Ｔｃ（又は、固有振動周期Ｔｃの整数倍）としている。このとき、パルス幅ＰＷは、固有振動周期Ｔｃ（又は固有振動周期Ｔｃの整数倍）が得られるパルス幅としている。

つまり、パルス波形のパルス幅Ｐｗ（図１０参照）を変えた時の液滴の速度は、図１４に示すように変化し、駆動パルスのパルス幅Ｐｗを伸ばしていくと、ヘッドの持つ固有周期で液滴の速度が変動する。このとき、最も効率がよくなる（液滴の速度が速くなる）のは、図１４における点ＰＷの位置にあるときである。これを、パルス幅の共振駆動という。さらに、パルス波形の周期を固有周期にすることで液滴の吐出効率が上昇する。これによって、液室６に充填されたインクを効率的に振動させて流動性を高めることができ、更に気泡排出性を向上できる。

なお、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）
３５ ヘッドタンク
１００ 液体吐出ヘッド
１０６ 個別液室
１１０ 共通液室
１１２ 圧電部材（圧力発生手段）
５００ 制御部
５０８ 印刷制御部
７０１ 駆動波形生成部

Claims (6)

1. 液滴を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルがそれぞれ連通する複数の個別液室と、前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、前記個別液室内の液体を加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを有する液体吐出ヘッドと、
   前記圧力発生手段を駆動するヘッド駆動手段と、
   前記液体吐出ヘッド内に前記液体が充填されていない状態から前記液体を充填するとき、
   前記共通液室内に前記液体を充填した状態で、前記ヘッド駆動手段により前記圧力発生手段を駆動させた後、前記共通液室より下流側への前記液体の充填動作を開始させる手段と、を備えている
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記液体の充填動作中の少なくとも一部の期間は、前記ヘッド駆動手段により前記圧力発生手段を駆動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。
3. 前記充填動作では、充填と充填停止を間歇的に行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記ヘッド駆動手段により前記圧力発生手段を前記液室の固有振動周期の整数倍で駆動す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. 前記圧力発生手段が積層型圧電部材であり、
   前記共通液室の前記積層型圧電部材の伸縮方向における深さが前記積層型圧電部材の伸縮方向における長さよりも小さい
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 液滴を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルがそれぞれ連通する複数の個別液室と、前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、前記個別液室内の液体を加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを有する液体吐出ヘッドに前記液体を充填する画像形成装置における液体充填方法であって、
   前記液体吐出ヘッド内に前記液体が充填されていない状態から前記液体を充填するとき、
   前記共通液室に前記液体が充填された状態で、前記圧力発生手段を駆動させた後、前記共通液室より下流側に前記液体を充填する動作を開始する
   ことを特徴とする画像形成装置における液体充填方法。

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