JP2014144569A - 画像形成装置及びヘッド駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微駆動の間隔を長くすると、自然放電によって不要な滴吐出を生じる。
【解決手段】駆動波形Ｐｖは、ノズル１０４から液滴を吐出させないでメニスカスを振動させる微駆動パルスＰａと、液滴を吐出させる吐出パルスである駆動パルスＰｂとを、時系列で生成した波形であり、微駆動パルスＰａは中間電位Ｖ０から立ち下がる波形要素ａと、中間電位Ｖ１まで立ち上がる波形要素ｃを含み、駆動パルスＰｂは中間電位Ｖ１から立ち下がる波形要素ａと、中間電位Ｖ１まで立ち上がる波形要素ｃを含み、駆動波形開始時（時点０）の電圧Ｖ０は、駆動波形終了時（時点Ｔ２）の電圧Ｖ１よりも低くしている（Ｖ０＜Ｖ１）。
【選択図】図７

Description

本発明は画像形成装置及びヘッド駆動制御方法に関する。

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、例えば液滴を吐出する液体吐出ヘッドを記録ヘッドに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、液体吐出ヘッドは、ノズルから液滴を吐出させて記録を行うものであることから、液滴を吐出しない状態が継続すると、ノズル内の液体の粘度が溶媒の蒸発等によって増加する。

このようにノズル内の液体が増粘した状態で滴吐出動作を行うと、吐出状態が乱れ、吐出不能状態に陥り、印写品質が劣化する。

そこで、液滴が吐出しない程度にノズルメニスカスを揺らし、攪拌し、ノズル内の液体の粘度上昇を防ぐ微駆動（微振動、非吐出駆動などともいう）動作が行なわれる。

従来、例えば、低湿度状態であるときには微駆動信号を印加させると共に、一記録周期の初期及び終期には中間電位を印加させ、高湿度状態であるときには微駆動信号の印加を中止させると共に、一記録周期の初期及び終期には最低電位を印加させる駆動制御手段を備えるものが知られている（特許文献１）。

特許第３６５９０２３号公報

ところで、液滴を吐出しないすべてのノズルについて各駆動周期で毎回微駆動を行うと消費電力が大きくなるために、微駆動を間引いて微駆動回数を少なくすることが行われる。

しかしながら、微駆動回数を少なくとすると、吐出又は微駆動の間隔が長くなり、液体吐出ヘッドの圧力発生手段として圧電素子を使用している場合、圧電素子の自己放電によって電位が低下する。

そのため、圧電素子の電位が低下している状態で、圧電素子に駆動波形を印加すると、圧電素子の電圧が急峻に立ち上がり、不要な液滴が吐出されるおそれがある、という課題がある。

この場合、駆動波形中に、圧電素子を定期的に基準電位に充電する波形要素を含めることもできるが、これでは波形長が長くなり高周波駆動ができなくな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、駆動波形長を長くすることなく、自然放電による不要な滴吐出を防止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、前記ノズルが通じる個別液室と、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、
１駆動周期内に複数の駆動パルスを時系列で含む駆動波形を生成し、前記駆動波形から１又は２以上の前記駆動パルスを選択して前記圧力発生手段に与えるヘッド駆動制御手段と、を備え、
前記駆動波形には、前記ノズルから液滴を吐出させないでメニスカスを振動させる微駆動パルスと、前記ノズルから液滴を吐出させる吐出パルスとなる駆動パルスとを含み、
前記駆動波形の波形開始時における電圧Ｖ０は、波形終了時における電圧Ｖ１よりも低い
構成とした。

本発明によれば、駆動波形長を長くすることなく、自然放電による不要な滴吐出を防止することができる。

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。 同じく滴吐出動作の説明に供する断面説明図である。 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実施形態における駆動波形を説明する説明図である。 同実施形態の駆動波形Ｐｖを繰り返し圧電素子に与えた場合の圧電素子の電圧変化の説明に供する説明図である。 比較例における駆動波形を説明する説明図である。 同比較例の駆動波形Ｐｖを繰り返し圧電素子に与えた場合の圧電素子の電圧変化の説明に供する説明図である。 本発明の第２実施形態における駆動波形を説明する説明図である。 同実施形態の駆動波形Ｐｖを繰り返し圧電素子に与えた場合の圧電素子の電圧変化の説明に供する説明図である。 各実施形態の駆動波形を使用する場合のヘッドドライバの具体例の説明に供する説明図である。 同ヘッドドライバの動作タイミングの一例の説明に供する説明図である。 同じく印刷制御部の一例の説明に供するブロック説明図である。

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る。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ている。そして、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。他の部材も同様）が搭載されている。各記録ヘッド３４は、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ている。そして、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、それぞれ吐出する。また、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を搭載している。一方、カートリッジ装填部４には各色のインクカートリッジ（メインタンク）１０ｙ、１０ｍ、１０ｃ、１０ｋが着脱自在に装着される。そして、インクカートリッジ１０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を介して各ヘッドタンク３５に各色のインクが補充供給される。

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に対向する分離パッド４４を備えている。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。そして、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る。更に、用紙４２の先端は搬送ガイド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によって搬送ベルト５１が交番する帯電電圧パターンで帯電されている。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。

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及び図４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は、流路板１０１と、振動板部材１０２と、ノズル板１０３とを接合している。これにより、液滴を吐出するノズル１０４が貫通孔１０５を介して通じる個別液室１０６、個別液室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る。そして、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を介して個別液室１０６にインクが供給される。
なお、「個別液室」は、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。

流路板１０１は、ＳＵＳなどの金属板を積層して、貫通孔１０５、個別液室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と反対側の面に個別液室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アクチュエータ手段（圧力発生手段）としての柱状の積層型の圧電部材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、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においては、例えば、図３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が変形して個別液室１０６の容積が膨張する。これにより、個別液室１０６内にインクが流入する。

その後、図４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方向に変形させて個別液室１０６の容積を収縮させる。これにより、個別液室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Ｖｅ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、この画像形成装置の制御部の概要について図５を参照して説明する。なお、図５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ＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１が実行する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とを備えている。また、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とを備えている。また、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とを備えている。また、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、画像読み取り装置、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。また、ＲＯＭ５０２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む。そして、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波形を生成してヘッドドライバ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の圧力発生手段としての圧電部材１１２に対して与える。これにより、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る。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６のブロック説明図を参照して説明する。

印刷制御部５０８は、駆動波形生成部７０１と、データ転送部７０２とを備えている。駆動波形生成部７０１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。データ転送部７０２は、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。

なお、滴制御信号は、ヘッドドライバ５０９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ビットの信号である。そして、滴制御信号は、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、階調データと滴制御信号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）と滴制御信号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。

なお、以下の各実施形態では、微駆動パルスと１つの吐出パルスとなる駆動パルスを有し、滴サイズが１種類の例で説明するが、上述したように、複数の滴サイズの液滴を吐出（形成）するようにすることもできる。

次に、本発明の第１実施形態における駆動波形について図７を参照して説明する。

この駆動波形Ｐｖは、ノズル１０４から液滴を吐出させないでメニスカスを振動させる微駆動パルスＰａと、液滴を吐出させる吐出パルスである駆動パルスＰｂとを、時系列で生成した波形である。

ここで、微駆動パルスＰａは、中間電位Ｖ０から所定のホールド電位まで立ち下がって個別液室１０６を膨張させる波形要素（膨張波形要素又は引き込み波形要素）ａと、立ち下がった電位（ホールド電位）を保持する波形要素（保持波形要素）ｂと、ホールド電位から中間電位Ｖ１まで立ち上がって個別液室１０６を収縮させる波形要素（収縮波形要素又は押し込み波形要素）ｃとで構成される。なお、ホールド電位とは当該駆動パルスのうちで最も個別液室１０６を収縮させる状態の電位を意味するものとする。

駆動パルスＰｂは、中間電位Ｖ１から所定のホールド電位まで立ち下がって個別液室１０６を膨張させる波形要素（膨張波形要素又は引き込み波形要素）ａと、立ち下がった電位（ホールド電位）を保持する波形要素（保持波形要素）ｂと、ホールド電位から中間電位Ｖ１まで立ち上がって個別液室１０６を収縮させる波形要素（収縮波形要素又は押し込み波形要素）ｃとで構成される。

この駆動波形Ｐｖを使用する場合、駆動波形開始時点０から時点Ｔ１までの間、アナログスイッチをＯＮ状態にすることで、微駆動パルスＰａが圧電素子（圧電部材）に与えられて、液滴を吐出することなくメニスカスを振動させる微駆動が行われる。

また、時点Ｔ１から時点Ｔ２までの間、アナログスイッチをＯＮ状態にすることで、駆動パルスＰｂが圧電素子（圧電部材）に与えられて、液滴が吐出される。

ここで、この駆動波形Ｐｖにおいて、駆動波形開始時（時点０）の電圧Ｖ０は、駆動波形終了時（時点Ｔ２）の電圧Ｖ１よりも低くしている（Ｖ０＜Ｖ１）。

次に、本実施形態の駆動波形Ｐｖを繰り返し圧電素子に与えた場合の圧電素子の電圧変化について図８を参照して説明する。

図８は駆動波形Ｐｖを１回目から３回目までの３回の駆動周期（印刷周期）に与えたとき（３サイクル与えたとき）の圧電素子の電圧を示している。そして、図８（ａ）は３駆動周期で連続して液滴を吐出させたときの圧電素子の電圧変化を示している。また、図８（ｂ）は１駆動周期おきに微駆動を行ったとき、すなわち、微駆動→駆動なし→微駆動を行ったときの電圧の変化を示している。

ここで、図８（ｂ）に示すように、１回目の駆動周期における微駆動パルスＰａが終了したときに圧電素子の電圧は電圧Ｖ１となるが、２回目の駆動周期では微駆動パルスＰａを与えない。

そのため、圧電素子の電圧は自然放電によって、３回目の駆動周期において微駆動パルスＰａを与えるまでに電圧Ｖ１から電圧ΔＶだけ降下することになる。そして、３回目の駆動周期において微駆動パルスＰａを与えることで、圧電素子の電圧は電圧Ｖ０となる。

このとき、圧電素子の電圧が、微駆動パルスＰａを与えてから次に微駆動パルスＰａを与えるまでの圧電素子の自然放電による電圧降下後の電圧から、微駆動パルスＰａを与えることで電圧Ｖ０に変化することによって、液滴が吐出されない電圧に電圧Ｖ０を設定する。

このとき、駆動波形Ｐｖの波形開始時における電圧Ｖ０は、駆動波形Ｐｖを圧電素子に与え始める時の圧電素子の電圧、すなわち、電圧Ｖ１から自然放電による電圧降下分の電圧ΔＶを差し引いた電圧よりも低い電圧とする（Ｖ０＜Ｖ１−ΔＶ０）ことが好ましい。

これにより、自然放電による電圧降下で低下した圧電素子に対して個別液室１０６を膨張させる方向の電圧が与えられることになり、不要な液滴の吐出を確実に防止できる。

ここで、比較例について図９及び図１０を参照して説明する。図９は比較例の駆動波形の説明図、図１０は同駆動波形で前記図８と同様な駆動を行った場合の圧電素子の電圧変化を示す説明図である。

この比較例の駆動波形は、駆動波形開始時（時点０）の電圧と駆動波形終了時（時点Ｔ２）の電圧とはいずれも電圧Ｖ１となっている。

この比較例の駆動波形を使用して、図８（ｂ）と同様な駆動を行った場合、上述したように１回目の駆動周期における微駆動パルスＰａの終了時からの自然放電によって、３回目の駆動周期で微駆動パルスＰａを与えるとき、圧電素子の電圧は電圧Ｖ１から電圧ΔＶだけ降下している。

したがって、３回目の駆動周期で微駆動パルスＰａを与えたときに圧電素子の電圧は電圧ΔＶだけ上昇して個別液室１０６が収縮されることになり、不要な液滴が吐出されるおそれがある。

これに対して、本実施形態では、駆動波形開始時（時点０）の電圧Ｖ０は、駆動波形終了時（時点Ｔ２）の電圧Ｖ１よりも低くしている（Ｖ０＜Ｖ１）ので、圧電素子の自然放電による電圧降下が生じても、微駆動パルスＰａの初期電圧Ｖ０との差が小さくなり、不要な滴吐出が防止される。そして、駆動波形中に電圧Ｖ１に戻す波形を埋め込む必要がなく、駆動波形長が長くなることもない。

このように、駆動波形には前記ノズルから液滴を吐出させないでメニスカスを振動させる微駆動パルスを含み、駆動波形の波形開始点時における電圧Ｖ０は、波形終了時における電圧Ｖ１よりも低い構成とすることで、駆動波形長を長くすることなく、自然放電による不要な滴吐出を防止することができる。

次に、本発明の第２実施形態における駆動波形について図１１を参照して説明する。

この駆動波形Ｐｖは、ノズル１０４から液滴を吐出させないでメニスカスを振動させる微駆動パルスＰａと、液滴を吐出させる吐出パルスである駆動パルスＰｂとを、時系列で生成した波形である。

ここで、微駆動パルスＰａは、中間電位Ｖ２をホールドする保持波形要素ｂと、中間電位Ｖ２から中間電位Ｖ３（Ｖ２＜Ｖ３）まで立ち上がって個別液室１０６を収縮させる収縮波形要素ｃで構成される。

駆動パルスＰｂは、中間電位Ｖ３から所定のホールド電位まで立ち下がって個別液室１０６を膨張させる膨張波形要素ａと、立ち下がった電位（ホールド電位）を保持する保持波形要素ｂと、ホールド電位から中間電位Ｖ３まで立ち上がって個別液室１０６を収縮させる収縮波形要素ｃとで構成される。

この駆動波形Ｐｖを使用する場合、駆動波形開始時点０から時点Ｔ３までの間、アナログスイッチをＯＮ状態にすることで、微駆動パルスＰａが圧電素子（圧電部材）に与えられて、液滴を吐出することなくメニスカスを振動させる微駆動が行われる。

また、時点０から時点Ｔ４までの間、アナログスイッチをＯＮ状態にすることで、微駆動パルスＰａ及び駆動パルスＰｂが圧電素子（圧電部材）に与えられて、液滴が吐出される。

ここで、この駆動波形Ｐｖにおいて、駆動波形開始時（時点０）の電圧Ｖ２は、駆動波形終了時（時点Ｔ４）の電圧Ｖ３よりも低くしている（Ｖ２＜Ｖ３）。

次に、本実施形態の駆動波形Ｐｖを繰り返し圧電素子に与えた場合の圧電素子の電圧変化について図１２を参照して説明する。

図１２は駆動波形Ｐｖを１回目から３回目までの３回の駆動周期（印刷周期）に与えたとき（３サイクル与えたとき）の圧電素子の電圧を示している。そして、図１２（ａ）は３駆動周期で連続して液滴を吐出させたときの圧電素子の電圧変化を示している。また、図１２（ｂ）は１駆動周期おきに微駆動を行ったとき、すなわち、微駆動→駆動なし→微駆動を行ったときの電圧の変化を示している。

ここで、図１２（ｂ）に示すように、１回目の駆動周期における微駆動パルスＰａが終了したときに圧電素子の電圧は電圧Ｖ３となるが、２回目の駆動周期では微駆動パルスＰａを与えない。

そのため、圧電素子の電圧は自然放電によって、３回目の駆動周期において微駆動パルスＰａを与えるまでに電圧Ｖ３から電圧ΔＶだけ降下することになる。そして、３回目の駆動周期において微駆動パルスＰａを与えることで、圧電素子の電圧は電圧Ｖ３となる。

このとき、圧電素子の電圧が、微駆動パルスＰａを与えてから次に微駆動パルスＰａを与えるまでの圧電素子の自然放電による電圧降下後の電圧から、微駆動パルスＰａを与えることで電圧Ｖ２に変化することによって、液滴が吐出されない電圧に電圧Ｖ２を設定する。

次に、上述した各実施形態の駆動波形を使用する場合のヘッドドライバ５０９の具体例について図１３を参照して説明する。

前述した印刷制御部５０８からの印刷データＤＡＴＡはクロックＣＬＫによってシフトレジスタ７１１に取り込まれ、ラッチ信号ＬＡＴによってラッチ回路７１２にラッチされる。

ラッチ回路７１２のラッチデータと滴制御信号ＭＮ１、ＭＮ０とをデコーダ７１３でデコードして、その結果によってアナログスイッチ７１５（アナログスイッチＡＳ１〜ＡＳＮ）をＯＮ／ＯＦＦ制御する。

アナログスイッチＡＳ１〜ＡＳＮ（区別しないときには「アナログスイッチＡＳ」という。）には駆動波形Ｐｖが入力されており、アナログスイッチＡＳがＯＮ状態の間、駆動波形Ｐｖが圧電素子Ｃ（Ｃ１〜ＣＮ）に与えられる。

ここでは、滴制御信号ＭＮ１＝０で駆動パルスＰｂを選択し、滴制御信号ＭＮ０＝０で微駆動パルスＰａを選択する。また、印刷データは、「１」で駆動パルスＰｂ、「０」で微駆動パルスＰａを選択する。

このヘッドドライバの動作タイミングの一例について図１４を参照して説明する。

１回目の駆動周期における駆動波形Ｐｖで圧電素子を駆動する前に、クロック信号ＣＬＫによってシフトレジスタ７１１に１回目の印刷データＤＡＴＡの転送を行い、ラッチ信号ＬＡＴでラッチ回路７１２にシフトレジスタ７１１のデータをラッチする。そして、ラッチ回路７１２のデータと、滴制御信号ＭＮ１、ＭＮ０の条件から圧電素子Ｃに与えるパルスを決定する。

上述したように、印刷データが「１」のノズルの圧電素子Ｃについては、滴制御信号ＭＮ１＝０の範囲の吐出パルスである駆動パルスＰｂが、印刷データが「０」のノズルの圧電素子Ｃについては、滴制御信号ＭＮ０＝０の範囲の微駆動パルスＰａが与えられる。この１回目の駆動と同時に、２回目の駆動の印刷データをシフトレジスタ７１１に転送する。以降、同様の処理を繰り返して印刷動作を行う。

次に、印刷制御部の一例について図１５のブロック説明図を参照して説明する。

制御ＩＣ８００は、データ転送部７０２を兼ねており、液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド３４側のヘッドドライバ５０９のヘッドに対し印刷データなどを転送する。駆動波形選択手段７０３は、制御ＩＣ８００に保持されている駆動波形データから環境温度に応じた駆動波形データを選択して、の指示に基づいて駆動波形生成部７０１のＤ／Ａデータ用ＲＡＭ７０２Ａに書き込む。

駆動波形生成部７０１は、Ｄ／Ａデータ用ＲＡＭ７０２Ａに書き込まれた駆動波形データをＤ／Ａ変換器７０２Ｂでアナログ信号に変換し、電圧増幅部７０３Ｃによって電圧増幅を行い、電流増幅回路７０３Ｄによって電流増幅を行って、駆動波形Ｐｖとしてヘッドドライバ５０９に出力する。

カウンタ７０４は、制御ＩＣ８００から与えられるデータによって、前回の微駆動実行からの経過時間を計測する。

そして、制御ＩＣ８００は、圧電素子Ｃの電圧が自然放電による電圧降下によって、電圧Ｖ０を印加すると液滴が吐出される電圧になる時間よりも前に微駆動パルスＰａを与えて微駆動を実行し、圧電素子Ｃを電圧Ｖ１に充電する。

ここで、圧電素子Ｃの電圧は、圧電素子Ｃの電圧をｖ、自己放電（自然放電）の時定数をτ、微駆動実行からの経過時間をｔとすると、ｖ（ｔ）＝Ｖ０×ｅ^{（−ｔ／τ）}、となる。

つまり、時間関数となるのでカウンタ７０４による時間計測のみで圧電素子Ｃの最低電圧（吐出を１回も行わなかったノズル）を知ることができる。

そこで、駆動波形Ｐｖの電圧Ｖ０、Ｖ１、及び微駆動を実行する時間を予め実験等により求めておき、上記のような制御をすることにより、不要な吐出を防止して微駆動を間引き消費電力を低減することができる。

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る。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する。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る。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。

３３ キャリッジ
３４、３４ａ、３４ｂ 記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
５００ 制御部
５０８ 印刷制御部
７０１ 駆動波形生成部
７０２ データ転送部

Claims (4)

1. 液滴を吐出する複数のノズルと、前記ノズルが通じる個別液室と、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、
   １駆動周期内に複数の駆動パルスを時系列で含む駆動波形を生成し、前記駆動波形から１又は２以上の前記駆動パルスを選択して前記圧力発生手段に与えるヘッド駆動制御手段と、を備え、
   前記駆動波形には、前記ノズルから液滴を吐出させないでメニスカスを振動させる微駆動パルスと、前記ノズルから液滴を吐出させる吐出パルスとなる駆動パルスとを含み、
   前記駆動波形の波形開始時における電圧Ｖ０は、波形終了時における電圧Ｖ１よりも低い
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記圧力発生手段が圧電素子であり、
   前記駆動波形の波形開始時における電圧Ｖ０は、前記駆動波形を前記圧電素子に与え始める時の前記圧電素子の電圧よりも低い電圧である
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記微駆動パルスは、前記駆動波形の波形開始時における電圧Ｖ０から電圧Ｖ１に立ち上がる波形要素を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 液滴を吐出する複数のノズルと、前記ノズルが通じる個別液室と、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を駆動制御するヘッド駆動制御方法であって、
   １駆動周期内に複数の駆動パルスを時系列で含む駆動波形を生成し、前記駆動波形から１又は２以上の前記駆動パルスを選択して前記圧力発生手段に与え、
   前記駆動波形には、前記ノズルから液滴を吐出させないでメニスカスを振動させる微駆動パルスと、前記ノズルから液滴を吐出させる吐出パルスとなる駆動パルスとを含み、
   前記駆動波形の波形開始時における電圧Ｖ０は、波形終了時における電圧Ｖ１よりも低い
   ことを特徴とするヘッド駆動制御方法。

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