JP2015020426A - 液体吐出ヘッドの制御方法及び液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】乾燥により増粘しやすく、微駆動頻度の低減ができないインクを使用する場合であっても、ノズルの微駆動による消費電力を抑える。【解決手段】複数のノズル４ａ〜４ｆを備え、ノズル４ａ〜４ｆに、印字データに基づきノズルから液体を吐出する吐出駆動又は前記ノズルの液体吐出を伴わない微駆動のいずれかを行わせる液体吐出ヘッドの制御方法において、微駆動を行う微駆動ノズルに対して、当該微駆動ノズルの微駆動の有無を制御する微駆動制御工程を有し、微駆動制御工程は、液体吐出を行ったノズル（○）に少なくとも隣接する微駆動ノズル（△）の駆動を無くし、駆動無しとした微駆動ノズル（−）の微駆動を、液体吐出を行ったノズル（○）ノズルから伝搬される液体吐出圧力で行う。【選択図】図６

Description

本発明は、液体吐出ヘッドの制御方法及び液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置に関する。

液体吐出装置として、例えば、プリンタ、ファックス、複写機、プロッタ、或いはこれらの内の複数の機能を複合した複合機が一般に知られている。
この液体吐出装置において、液体吐出ヘッドを備え、例えば、インクなどの記録液滴を吐出して用紙などの記録媒体に付着させて画像記録を行うものがある。

液体吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズル、ノズルが連通する加圧液室（個別液室とも云う）、加圧液室内の液体を加圧する圧力を発生する圧力発生手段（エネルギー発生手段）、各加圧液室に液体を供給する比較的容積の大きな共通液室、を備えている。液体吐出ヘッドは、圧力発生手段で発生させる圧力で加圧液室内の液体を加圧することによってノズルから液滴を吐出させる。
圧力発生手段としては、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方式、圧電素子（電気機械変換素子）などを用いる圧電方式、静電力を発生する静電型アクチュエータを用いる静電方式などが知られている。

ところで、近年、地球環境への負荷を小さくするため等の理由で、あらゆる分野で消費電力の低減が求められている。液体吐出装置においても、特に、大量の液体吐出ヘッドを用紙と同じ幅だけ並べて印写を行うライン液体吐出ヘッドを備えたものについては、ノズル数が膨大である。そのため、消費電力が数百ワット／時になることもあり、この大きな消費電力の低減が求められている。
液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置において、電力消費は、液滴の吐出を行う印刷動作時のみならず、液滴の吐出は行わず、液体吐出ヘッドの全てのノズルが待機状態にある非印刷動作時にも生じる。とくに、液体吐出ヘッドにおいては、ノズル表面のインクの乾燥を防ぐために、全てのノズルを一定間隔毎に、インクが吐出されない程度の強さで駆動して、ノズル内のインクを搖動する微駆動（ここでは、「微駆動動作」という）による消費電力が大きい。したがって、この微駆動動作による消費電力も、全体の消費電力を低減するためには重要な要素である。

この微駆動時の消費電力を低減するために、従来は、例えば、微駆動動作の周期を長くして微駆動頻度を低減する方法が採られてきた。即ち、ある一定以上の強さの微駆動動作であれば、微駆動と微駆動の間隔をある程度広げても吐出に影響が出ない。そのため、画像形成に影響を及ぼさない範囲で微駆動の周期を広げ、それによって微駆動に必要な消費電力を減らしてきた。

しかし、現在は、この従来の方法よりもさらに消費電力を低減したいとの要求がある。加えて、インクジェット技術の応用範囲が広まるにつれて、従来の乾燥による増粘し難いインク、例えば低粘度、水系インクだけではなく、それ以外の多様なインクに対する使用ニーズが高まっている。
そのため、乾燥により増粘し易く、したがって微駆動頻度を低減することができないインクを使用する場合であっても、微駆動動作による電力消費を抑える手段、方法が求められている。

特許文献１（特開２００１−３１５３３２号公報）には、消費電力を低減して、しかも、従前と同等の微駆動によるノズル内インク増粘抑制効果を得るために、印字中に同時に実施する微駆動の数を減らす微駆動方法が記載されている。
この発明によれば、微駆動の頻度が低減する。そのため、微駆動に必要な消費電力を低減することができる。しかし、この微駆動方法では、微駆動を減らしてもインクの乾燥による増粘が問題にならないインクを使用しなければならない。したがって、使用インクが制約されるという問題は解決されていない。

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、液体吐出ヘッドにおけるノズルの微駆動による消費電力を抑制することである。

本発明は、複数のノズルを備え、前記ノズルに、印字データに基づき前記ノズルから液体を吐出する吐出駆動又は前記ノズルの液体吐出を伴わない微駆動のいずれかを行わせる液体吐出ヘッドの制御方法において、前記微駆動を行う微駆動ノズルに対して、当該微駆動ノズルの前記印字データに基づく駆動の有無を制御する微駆動制御工程を有し、前記微駆動制御工程は、前記吐出駆動を行うノズルに少なくとも隣接する前記微駆動ノズルの前記印字データに基づく駆動を無くし、前記微駆動ノズルの微駆動を、液体吐出を行うノズルから伝搬される液体吐出圧力で行うことを特徴とする液体吐出ヘッドの制御方法である。

本発明によれば、液体吐出ヘッドにおけるノズルの微駆動による消費電力を抑制することができる。

図１Ａは、本発明の実施形態に係る液体吐出装置の液体吐出ヘッドをノズル方向から見た平面図である。図１Ｂは、液体吐出ヘッドの側面図である。 液体吐出ヘッドを図１Ａの矢視Ａ−Ａ’でみた断面図である。 液体吐出ヘッドを駆動制御する液体吐出装置の印刷制御部及びヘッドドライバの構成を説明する図である。 液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置の構成を概略的に示すブロック図である。 マスク処理部から出力された従来のマスク済みビットマップデータの一例を、記号で表示したものである。 図６Ａは、微駆動制御部による本実施形態の微駆動間引き処理後のビットマップデータの一例を示す図である。図６Ｂは、微駆動制御部による他の実施形態の微駆動間引き処理後のビットマップデータの一例を示す図である。図６Ｃは、他の実施形態における微駆動周期を示す図である。 液体吐出ヘッドの制御方法を適用する液体吐出装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図である。 図７に示す機構部の要部平面図である。 本発明の他の実施形態に係る液体吐出ヘッドの制御方法を適用する液体吐出装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図である。

本発明は、液体吐出ヘッドにおいて、増粘を抑制するためにノズルの液滴吐出を伴わない微駆動を行うに当たり、電力を用いず、液体吐出を行ったノズルから伝搬される液体吐出圧力を利用することで、電力を用いて微駆動を実施するノズルの数を低減して、消費電力抑制を実現することに特徴を有する。

以下、本発明の実施形態に係る液体吐出装置について説明する。
図１Ａは、本発明の実施形態に係る液体吐出装置の液体吐出ヘッド１００をノズル方向から見た平面図である。図１Ｂは、液体吐出ヘッド１００の側面図である。
図２は、液体吐出ヘッド１００を図１Ａの矢視Ａ−Ａ’でみた断面図である。

液体吐出アレイに組み込む液体吐出ヘッド１００は、流路部材（液室基板）１と、この流路部材１の下面に接合した振動板部材２と、流路部材１の上面に接合したノズル板３とを有している。液体吐出ヘッド１００の液滴を吐出するノズル４は、加圧液室６、振動板部材２に設けた連通部９及び流路部材１に形成した連通路１０、液体抵抗部７を介して、後述するフレーム部材１７に形成された共通液室８に連通している。

加圧液室６、液体抵抗部７、連通路１０などの開口、溝は、流路部材１を、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形成される。なお、ＳＵＳ基板を、酸性エッチング液でエッチングするか、或いは打ち抜きなどの機械加工することで、各加圧液室６などを形成することもできる。或いは、各加圧液室６などを、流路部材１とノズル板３或いは振動板部材２とを電鋳で一体形成することも、その他感光性樹脂などを用いて形成することもできる。

振動板部材２は、加圧液室６側から第１層２ａ、第２層２ｂ、第３層２ｃの３層構造のニッケルプレートで形成したもので、例えば電鋳によって作製されている。なお、この振動板部材２は、例えば、ポリイミドなどの樹脂部材とＳＵＳ基板などの金属プレートとの積層部材、或いは、樹脂部材から形成したものなどでもよい。
ノズル板３は、各加圧液室６に対応して多数のノズル４が形成され、流路部材１に接着剤接合している。このノズル板３は、ステンレス、ニッケルなどの金属、ポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。また、ノズル４の内部形状（内側形状）は、ホーン形状（略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。）に形成し、このノズル４の穴径は、インク滴出口側の直径で例えば約１４〜３５μｍである。

また、ノズル板３のノズル面（吐出方向の表面：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が設けられている。撥水処理層は、例えば、ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）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、記録液物性に応じて選定し、記録液の滴形状、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。

振動板部材２は、各加圧液室６に対応して第１層２ａで形成した変形可能な領域であるダイアフラム部（振動領域）２Ａの中央部に第２層２ｂ及び第３層２ｃの積層構造からなる凸部２Ｂを形成し、この凸部２Ｂに圧力発生手段（アクチュエータ手段）を構成する積層型の圧電素子１２Ａがそれぞれ接合して構成されている。複数の圧電素子１２Ａは、１つの圧電素子部材１２にハーフカットの溝加工（スリット加工）によって分断することなく櫛歯状に形成したものである。圧電素子部材１２は、複数個の圧電素子１２Ａの並び方向に沿ってベース部材１３上に固定配置されている。

この構成において、１列に並ぶ複数の圧電素子部材１２は、交互に駆動する圧電素子１２Ａと単なる支柱部であって駆動されない圧電素子１２Ｂとからなる。支柱部となる圧電素子１２Ｂは、液室間隔壁部に対応する部分に接合されている。
圧電素子部材１２は、例えば、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層とを交互に積層したものである。内部電極は交互に端面の選択電極である個別電極１５Ａ及び共通電極１５Ｂにそれぞれ電気的に接続したものである。なお、個別電極は、ＦＰＣ（フレキシブルプリントケーブル）１６を介して後述するヘッドドライバ４０（図３）に接続されている。

圧電素子１２Ａの圧電定数はｄ３３（ｄ３３は内部電極面に垂直（厚み方向）の伸び縮みを指す）であり、この圧電素子１２Ａの伸縮により振動領域２Ａを変位させて加圧液室６を収縮、膨張させる。即ち、圧電素子１２Ａに駆動信号を印加して充電が行われると伸長し、また圧電素子１２Ａに充電された電荷が放電すると反対方向に収縮する。
なお、圧電素子部材１２の圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて加圧液室６内のインクを加圧する構成とすることも、圧電素子部材１２の圧電方向としてｄ３１方向の変位を用いて加圧液室６内のインクを加圧する構成とすることもできる。本実施形態ではｄ３３方向の変位を用いた構成を採っている。

ベース部材１３は、金属材料で形成することが好ましい。ベース部材１３の材質（材料）が金属であれば、圧電素子部材１２の自己発熱による蓄熱を防止することができる。さらに、振動板部材２の周囲にはフレーム部材１７が接着剤で接合されている。このフレーム部材１７には各加圧液室６に液体を供給する共通液室８が形成されている。この共通液室８から振動板部材２に形成した連通部９を介して加圧液室６に液体（記録液）が供給される。なお、フレーム部材１７には共通液室８に外部から記録液を供給するための記録液供給口も形成される。

共通液室８は、加圧液室６の並び方向（ノズル並び方向：これを「共通液室長手方向」という）に平面形状で長方形状に形成されている。共通液室８を形成する壁面の中で、少なくとも一つの壁面を振動板部材２の第１層２ａで形成することにより、フレーム部材１７で形成される他の壁面よりも剛性が低いダンパ部材２０となる。
なお、ダンパ部材２０は１層ではなく２層でもよいし、或いはダンパ部材２０のみを振動板部材２と異なる材料で構成してもよい。また、ダンパ部材２０は、例えば金属Ｎｉのような気体の透過性が低い素材で構成されていることが望ましいが、樹脂膜等で形成されていてもよい。

図３は、以上で説明した液体吐出ヘッド１００を駆動制御する液体吐出装置の印刷制御部３０及びヘッドドライバ４０の構成を説明する図である。
印刷制御部３０は、駆動波形生成部３０（１）とデータ転送部３０（２）とを備えている。
駆動波形生成部３０（１）は、駆動実施時には１印刷周期内に複数の駆動パルス（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。
駆動パルスには液体を吐出する吐出パルスと、液体を吐出しない非吐出パルス（微駆動パルス）がある。
データ転送部３０（２）は、空吐出パターンに応じた２ビットの駆動波形選択用データ（階調信号０、１）と、クロック信号、ラッチ信号（ＬＡＴ）、滴制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３を出力する。

滴制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３は、ヘッドドライバ４０の後述するスイッチ手段であるアナログスイッチ４０（５）の開閉を滴毎に指示する２ビットの信号である。滴制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３は、共通駆動波形の印刷周期に合わせて選択すべき波形で、選択時には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４０は、データ転送部３０（２）からの転送クロック（シフトクロック）及びシリアル駆動波形用データ（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４０（１）と、シフトレジスタ４０（１）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４０（２）と、階調データと滴制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３をデコードしてその結果を出力するデコーダ４０（３）と、デコーダ４０（３）のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ４０（５）が動作可能なレベルにレベル変換するレベルシフタ４０（４）と、レベルシフタ４０（４）を介して与えられるデコーダ４０（３）の出力でオン／オフ（開閉）されるアナログスイッチ４０（５）とを備えている。

アナログスイッチ４０（５）は、各圧電素子１２Ａの選択電極（個別電極）１５Ａ（図２）に接続され、駆動波形生成部３０（１）からの共通駆動波形が入力される。
したがって、シリアル転送された駆動波形選択用データ（階調データ）と滴制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３をデコーダ４０（３）でデコードした結果に応じて、アナログスイッチ４０（５）がオンし、それによって共通駆動波形を構成する所要の駆動信号が通過して（選択されて）圧電素子１２Ａに印加される。

次に、本発明の実施形態に係る液体吐出装置について説明する。
ここでは、記録媒体の同一領域に対して同一のノズル群或いは異なるノズル群によって複数回の主走査を行うことで画像を形成する、いわゆるマルチパス印字を用いた液体吐出装置について説明する。
図４は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド１００を備えた液体吐出装置の構成を概略的に示すブロック図である。
本液体吐出装置は、入力端子５１、記録バッファ５２、パス数設定部５３、マスク処理部５４、マスクパターンテーブル５５、印刷制御部３０の微駆動制御部５６、ヘッドドライバ４０、液体吐出ヘッド１００を含む。
ＰＣ（Personal Computer）などの画像処理装置（図示せず）から送信されたビットマップデータ（印字データ）は、記録バッファ制御部５２Ａにより、記録バッファ５２の所定のアドレスに格納される。記録バッファ５２は、１スキャンと紙送り量分のビットマップデータを格納できる容量を有し、ＦＩＦＯ（First In First Out）メモリのような紙送り量単位のリングバッファを構成している。

記録バッファ制御部５２Ａは、記録バッファ５２を制御し、１スキャン分のビットマップデータが記録バッファ５２に格納されるとプリンタエンジンを起動し、液体吐出ヘッド１００の各ノズル４の位置に応じて、記録バッファ５２よりビットマップデータを読み出し、パス数設定部５３に入力する。
即ち、記録バッファ制御部５２Ａは、入力端子５１から次回のスキャンのビットマップデータが入力されると、記録バッファ５２の空き領域（記録が完了した紙送り量に相当する領域）にビットマップデータを格納するように記録バッファ５２を制御する。

パス数設定部５３では、分割パス数を決定し、そのパス数をマスク処理部５４へ出力する。マスクパターンテーブル５５は、予め格納されている、例えば、１パス記録、２パス記録、４パス記録、８パス記録のマスクパターンから、必要なマスクパターンを、決定された分割パス数に応じて選択し、マスク処理部５４に出力する。
マスク処理部５４は、記録バッファ５２に格納されているビットマップデータに対して、マスクパターンを用いてパス記録毎にマスクし、つまり、パス数に応じたマスク処理を行い、微駆動制御部５６に出力する。

微駆動制御部５６は、所定のロジックに従い、入力されたビットマップデータ中の微駆動データの配置に変更を加える。つまり、微駆動制御部５６は、微駆動データをビットマップデータから間引く処理を実施し、処理後のビットマップデータをヘッドドライバ４０に転送する。
ヘッドドライバ４０は、変更されたビットマップデータを液体吐出ヘッド１００が用いる順に並び替え、液体吐出ヘッド１００に転送する。液体吐出ヘッド１００は、ビットマップデータに基づきノズルから液滴の吐出駆動及びノズルの微駆動を行う。

次に、ノズル４の微駆動のための制御方法について説明する。
ここでは、本発明の実施形態に係るノズル４の微駆動のための制御方法について説明するがその前に、先ず、従来のノズルの微駆動の制御方法を説明する。
図５は、マスク処理部５４から出力された従来のマスク済みビットマップデータ（印字データ）の一例を、記号で表示したものである。即ち、図中、ノズル４ａ〜４ｆは、液体吐出ヘッド１００内の連続したノズルを仮に６個としたとき、各ノズル４にアルファベットａ〜ｆを割り振ったものである。
ビットマップデータ中の「○」は吐出駆動データ、「△」は微駆動データを表し、それぞれ図３の滴制御信号ＭＮ３、ＭＮ２に対応している。
従来のノズル４の微駆動の制御方法では、図５のマスク処理されたビットマップデータは、液体吐出ヘッド１００にそのまま出力され、液体吐出ヘッド１００の各ノズル４ａ〜４ｆは、ビットマップデータで設定されたとおりに、一定周期、例えば１印刷周期内に１回ずつ、吐出又は微駆動が行われる。例えば、ノズル４ｂでは、図５の表に示された１０回の印刷周期全てで滴制御信号（微駆動信号）ＭＮ２による微駆動が実施される。
このように、従来のノズル４の微駆動の制御方法では、全てのノズル４ａ〜４ｆにおいて、１印刷周期内に１回ずつ各印刷周期で必ず吐出、又は微駆動が行われる。つまり、各ノズル４ａ〜４ｆは、ビットマップデータで設定された通りに一定期間内、例えば１印刷周期内に吐出駆動、微駆動を行う。そのため、ノズル内のインクの乾燥による増粘は起き難い。しかし、既に述べたように、その反面、消費電力が大きくなるという問題がある。

次に、本実施形態に係るノズル４の微駆動の実施方法について説明する。
図６Ａは、微駆動制御部５６による本実施形態の微駆動間引き処理後のビットマップデータ（印字データ）の一例を示す図である。
図６Ａ中、ノズル４ａ〜４ｆは、液体吐出ヘッド１００内の連続したノズル４を仮に６個としたときに、各ノズル４ａ〜４ｆにアルファベットを割り振ったものである。
本実施形態では、各ノズル４ａ〜４ｆについて、一定期間、例えば１印刷周期内に１回ずつ、吐出、または微駆動のほかに、吐出も微駆動も行わない駆動無しのいずれかが選択できる。ここで、駆動無しは、滴制御信号ＭＮ０に該当するデータ（駆動無しデータ）「−」が割り当てられる。ビットマップデータが液体吐出ヘッド１００に入力されるとき、液体吐出ヘッド１００の例えばノズル４ｃでは、図６Ａの表で表された１０回の印刷周期のうち、７回が吐出駆動、２回が微駆動、１回が駆動無しである。

本実施形態においては、図６に示すビットマップデータが微駆動制御部５６に入力されると、微駆動制御部５６は、入力されたビットマップデータ中で設定された微駆動データ「△」（なお、微振動データが設定されたノズルを微振動ノズルという）のうち、任意のタイミングで吐出駆動するノズル４の両側の微振動ノズル４の同一タイミングのビットマップデータを、「駆動無し」を表す「−」に置き換えて、微駆動を間引いたビットマップデータに変更する。それにより、微駆動データを間引いたビットマップデータがヘッドドライバ４０を通じて液体吐出ヘッド１００のヘッドに入力される。
本実施形態では、ノズル４の圧力が隣接ノズル４に漏れ伝わる（つまり伝搬する）現象（クロストーク現象）をノズルの微駆動に利用することで、ビットマップデータに基づく微駆動、即ち電力消費を伴う微駆動を実施するノズル４の数を減らすことができる。

図６Ａにおいて、例えば、ノズル４ｂについては、常に隣接ｃｈ（チャネル）のノズル４ａ、４ｃの少なくとも一方で吐出駆動が実施されている。そのため、ビットマップデータに基づく微駆動は実施しなくてよい。これにより、本実施形態においては、ビットマップデータに基づく微駆動実施ノズル４が減少し、ノズル４の微駆動による消費電力も抑制される。

なお、本実施形態では、任意のタイミングで吐出駆動するノズル４の両側のノズル４の同一タイミングのデータを、「駆動無し」を表す「−」に置き換えるというロジックが採用されている。そのため、本実施形態のロジックを実施する前提としては、あるノズル４が吐出駆動されたとき、隣のノズル４へ伝わる振動が微駆動同等になることが必要である。しかし、それは液体吐出ヘッド１００の構成により決まるため、液体吐出ヘッド１００の設計時にその点を確認しておく必要がある。確認の方法には、例えば下記の２つの方法が挙げられる。
確認方法１；例えばＬＤＶ（レーザードップラー振動計）で、微駆動によるメニスカス振動とクロストークによるメニスカス振動の強さを比較する。
確認方法２；微駆動によるメニスカス振動とクロストークによるメニスカス振動を与えたそれぞれのノズル４について、メニスカス振動を与えながら一定時間放置した後の吐出可否を比較する。

この確認により、もしクロストークによるメニスカス振動がノズル４の隣接１ｃｈずつのノズル４だけでなく、２ｃｈ以上に渡って微駆動として十分な強さを持っていることが確認できたときは、吐出駆動ノズルの隣接１ｃｈに限定せず、複数ｃｈに渡って微駆動動作を実施しなくてもよいというロジックを採用することができる。
逆に、加圧液室６を始めとする液室の剛性が高く、クロストークが小さい場合は、隣接の１ノズルでなく、両ノズルが吐出駆動をする場合にはさまれた１ｃｈの非吐出ｃｈについてのみ微駆動を実施しない、というロジックにすることもできる。その場合、クロストークによるメニスカスの揺動効果がより強くなるので、より剛性の高い液体吐出ヘッド１００でも本実施形態に係るノズル４の微駆動の実施方法を適用することができる。

なお、上述の確認の方法はこれらに限るものではなく、その他の方法でもよい。また、本実施方法や後述する実施形態では吐出駆動は１種類としたが、本発明はそれに限るものでなく、複数種類としてもよい。例えば滴の体積が異なる複数の吐出駆動を使い分けることで、画像の階調をより滑らかに表現することができる。

また、微駆動有無の制御は、上述の手法に限定されるものではなく、他の手法で行うこともできる。例えば、ビットマップデータを作成する段階で、図６Ａ、Ｂで示すように、各液体吐出ヘッド１００の吐出駆動ｃｈのノズルの隣接ノズルが微駆動をしないよう、ビットマップデータを加工又は作成してもよい。その場合には、本実施形態に係るノズルの微駆動有無が、正しく同一液体吐出ヘッド１００内の隣接ノズルにおいて実施されるよう、画像形成を行うインターレース数に応じてビットマップデータを作成する必要がある。
また、ここではマルチパルス印字（画像をＮ回（Ｎは２以上の自然数）重ねて印字を行う）について説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものでなく、シングルパス印字（画像を１パスのみ印字を行う）についても同様の方法で実施することができる。

本実施形態に係るノズル４の微駆動の制御方法は、とくに、ノズル４が高密度に配列される液体吐出ヘッド１００において高い効果を得ることができる。この種の液体吐出ヘッド１００では、ノズル密度を高めるために加圧液室６を隔てる隔壁が薄く形成されており、加圧液室６内で発生する圧力が隣の加圧液室６に伝わり易いためである。
また、本実施形態に係る微駆動の制御方法は、同様の理由で、コスト低減等のために樹脂で形成された液体吐出ヘッド１００など、ＳｉやＳＵＳなどの金属より剛性の低い部材で形成された液室を持つ液体吐出ヘッド１００にも有効である。

次に、本発明の第２の実施形態に係るノズル４の微駆動の制御方法について、説明する。
図６Ｂは、微駆動制御部５６による他の実施形態の微駆動間引き処理後のビットマップデータ（印字データ）の一例を示す図である。図６Ｃは、他の実施形態における微駆動周期を示す図である。
この制御方法では、第１の実施形態の方法に加えて、図６Ｃに示すようにノズル４の微駆動の周期を印刷周期の３倍に広げて、実施頻度を３分の１に減らすことで（例えば、図６Ｂでは、図６Ａにおけるノズル４ｅ、４ｆの２回目の微駆動が省略されている）、ノズル４の微駆動の頻度をさらに減らしている。
このように、微駆動頻度を間引くことで第１の実施形態よりもさらにノズル４の微駆動実施の回数を減らし、低消費電力のシステムを実現することができる。

次に、本実施形態に係る液体吐出ヘッドの制御方法を適用する液体吐出装置について図７及び図８を参照して説明する。
図７は、本実施形態に係る液体吐出ヘッドの制御方法を適用する液体吐出装置１０１の機構部の全体構成を説明する概略構成図であり、図８は、図７に示す機構部の要部平面図である。
この液体吐出装置１０１は、シリアル型液体吐出装置である。キャリッジ１３３は、左右の側板１２１Ａ、１２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド１３１、１３２で主走査方向に摺動自在に保持されている。キャリッジ１３３は、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矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

キャリッジ１３３には、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの各色のインク滴を吐出するための液体吐出ヘッド１００（１）が装着されている。液体吐出ヘッド１００（１）の複数のノズルからなるノズル列は、主走査方向と直交する副走査方向に配列され、インク滴吐出方向を下方に向けて装着されている。

液体吐出ヘッド１００（１）は、それぞれ２つのノズル列（１００（１）ａ、１００（１）ｂ）を有し、液体吐出ヘッド１００（１）の一方のノズル列１００（１）ａはブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列１００（１）ｂは、シアン（Ｃ）の液滴を吐出する。液体吐出ヘッド１００の一方のノズル列１００（１）ｂはマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列１００（１）ａはイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。また、キャリッジ１３３には、液体吐出ヘッド１００（１）のノズル列に対応して各色のインクを供給するための液体吐出ヘッドタンク（サブタンク）１３４ａ、１３４ｂが搭載されている。液体吐出ヘッドサブタンク１１０には各色の供給チューブ１３６を介して、各色のインクカートリッジ１１０（１１０ＹＭＣＫ）から各色のインクが補充供給される。

キャリッジ１３３の走査方向一方側の非印字領域には、液体吐出ヘッド１００（１）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１８１を配置している。この維持回復機構１８１には、液体吐出ヘッド１００（１）の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材１８２（１８２ａ、１８２ｂ）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード１８３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１８４などを備えている。

キャリッジ１３３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液体回収容器であるインク回収ユニット（空吐出受け）１８８を配置し、このインク回収ユニット１８８には液体吐出ヘッド１００（１）のノズル列方向に沿った開口部１８９などを備えている。

液体吐出装置１０１は、図８に示すように、給紙トレイ１０２の用紙積載部（圧板）１４１上に積載した用紙１４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１４１から用紙１４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）１４３及び給紙コロ１４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１４４を備え、この分離パッド１４４は給紙コロ１４３側に付勢されている。

液体吐出装置１０１は、給紙トレイ１０２から給紙された用紙１４２を液体吐出ヘッド１００（１）の下方側に送り込むために、用紙１４２を案内するガイド部材１４５と、カウンタローラ１４６と、搬送ガイド部材１４７と、先端加圧コロ１４９を有する押さえ部材１４８と、給送された用紙１４２を静電吸着して液体吐出ヘッド１００（１）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１５１を備えている。
搬送ベルト１５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１５２とテンションローラ１５３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されている。

搬送ベルト１５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１５６は、搬送ベルト１５１の表層に接触し、搬送ベルト１５１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１５１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１５２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。

また、液体吐出装置１０１は、液体吐出ヘッド１００（１）で記録された用紙１４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１５１から用紙１４２を分離するための分離爪１６１と、排紙ローラ１６２及び排紙コロ１６３とを備え、排紙ローラ１６２の下方に排紙トレイ１０３を備えている。
また、装置本体の背面部には両面ユニット１７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット１７１は搬送ベルト１５１の逆方向回転で戻される用紙１４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１４６と搬送ベルト１５１との間に給紙する。また、この両面ユニット１７１の上面は手差しトレイ１７２となっている。

以上のように構成した本液体吐出装置１０１においては、給紙トレイ１０２から用紙１４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１４２はガイド部材１４５で案内され、搬送ベルト１５１とカウンタローラ１４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド部材１４７で案内されて先端加圧コロ１４９で搬送ベルト１５１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１５６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る。搬送ベルト１５１は、交番する帯電電圧パターン、即ち、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る。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト１５１上に用紙１４２が給送されると、用紙１４２は搬送ベルト１５１に吸着され、搬送ベルト１５１の周回移動によって用紙１４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ１３３を移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド１００（１）を駆動することにより、停止している用紙１４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。液体吐出装置１０１は、記録終了信号又は用紙１４２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１４２を排紙トレイ１０３に排紙する。
このようなシリアル型液体吐出装置において、本実施形態に係る液体吐出ヘッドの駆動方法を用いた微駆動を行うことによって、乾燥による増粘を抑制しながら、微駆動による消費電力を抑えることができる。

次に、液体吐出ヘッドを含む液体吐出装置の他の実施形態について説明する。
図９は、本発明の他の実施形態に係る液体吐出ヘッドの制御方法を適用する液体吐出装置２０１の機構部の全体構成を説明する概略構成図である。
本液体吐出装置２０１は、フルライン型液体吐出ヘッドを備えたライン型液体吐出装置であり、装置本体の内部に画像形成部２０２及び用紙を搬送する搬送機構２０５等を有する。装置本体の一方側には多数枚の用紙２０３を積載可能な給紙トレイ２０４を備える。本液体吐出装置は、給紙トレイ２０４から給紙される用紙２０３を取り込み、搬送機構２０５によって用紙２０３を副走査方向に搬送しながら画像形成部２０２によって所要の画像を記録する。画像を記録した用紙２０３は、装置本体２０１の他方側に装着された排紙トレイ２０６に排紙される。

画像形成部２０２は、記録液を収容した液体タンクを一体にし、用紙の幅方向（搬送方向と直交する方向）の長さ相当分のノズル列を有する液体吐出ヘッドで構成したライン型液体吐出ヘッド１００（２）（１００（２）Ｙ、１００（２）Ｍ、１００（２）Ｃ、１００（２）Ｋ）を備えている。これらのライン型液体吐出ヘッド１００（２）Ｙ、１００（２）Ｍ、１００（２）Ｃ、１００（２）Ｋは、図示しない液体吐出ヘッドホルダに取り付けられている。

ライン型液体吐出ヘッド１００（２）（１００（２）Ｙ、１００（２）Ｍ、１００（２）Ｃ、１００（２）Ｋ）は、用紙搬送方向上流側からそれぞれ例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に各色の液滴を吐出する。なお、ライン型液体吐出ヘッド１００（２）としては、各色の液滴を吐出する複数のノズル列を所定間隔で配置した１つの液体吐出ヘッドを用いることもできるし、ライン型液体吐出ヘッド１００（２）と液体カートリッジを別体としたものを用いることもできる。給紙トレイ２０４の用紙２０３は、給紙コロ２２１によって１枚ずつ分離されて装置本体２０１内に給紙され、用紙供給ローラ２２５によって搬送機構２０５に送り込まれる。

搬送機構２０５は、駆動ローラ２３２と従動ローラ２３１との間に掛け渡した搬送ベルト２３３と、この搬送ベルト２３３を帯電させるための帯電ローラ２３６と、搬送ベルト２３３を画像形成部２０２に対向する部分で案内するガイド部材（プラテンプレート）２３５と、搬送ベルト２３３に付着した記録液（インク）を除去するためのクリーニング手段である多孔質体などからなる記録液拭き取り部材（ここでは、クリーニングローラ）２３４と、用紙２０３を除電するための導電ゴムを主体とした除電ローラ（図示せず）と、用紙２０３を搬送ベルト２３３側へ押える用紙押さえローラ（図示せず）とを備えている。

また、搬送機構２０５の下流側には画像が記録された用紙２０３を排紙トレイ２０６に送り出すための排紙ローラ２３８、２３９を備えている。
このように構成したライン型液体吐出装置においても、搬送ベルト２３３を帯電させて用紙２０３を送り込むことによって、静電力で用紙２０３が搬送ベルト２３３に吸着されて、搬送ベルト２３３の周回移動によって搬送され、画像形成部２０２によって画像が形成されて、排紙トレイ２０６に排紙される。

このようなライン型液体吐出装置において、本発明に係る液体吐出ヘッドの制御方法を用いた微駆動を行うことによって、乾燥による増粘を抑制しながら、微駆動による消費電力を抑えることができる。
なお、本実施形態に係る液体吐出装置は、例えば、プリンタ／ファックス／複写の単機能機やこれらの複合機などの液体吐出装置に適用することができる。また、インク以外の液体である記録液や定着処理液などを用いる液体吐出装置、その他の前述したような各種の液体を吐出する液体吐出装置にも適用することができる。

１・・・流路部材、２・・・振動板部材、３・・・ノズル板、４・・・ノズル、６・・・加圧液室、７・・・液体抵抗部、８・・・共通液室、９・・・連通部、１０・・・連通路、１２・・・圧電素子部材、１２Ａ、１２Ｂ・・・圧電素子、１３・・・ベース部材、１６・・・ＦＰＣ、１７・・・フレーム部材、２０・・・ダンパ部材、３０・・・印刷制御部、３０（１）・・・駆動波形生成部、３０（２）・・・データ転送部、４０・・・ヘッドドライバ、４０（１）・・・シフトレジスタ、４０（２）・・・ラッチ回路、４０（３）・・・デコーダ、４０（４）・・・レベルシフタ、４０（５）・・・アナログスイッチ、５１・・・入力端子、５２・・・記録バッファ、５２Ａ・・・記録バッファ制御部、５３・・・パス数設定部、５４・・・マスク処理部、５５・・・マスクパターンテーブル、１００、１００（１）、１００（２）・・・液体吐出ヘッド。

特開２００１−３１５３３２号公報

Claims (5)

1. 複数のノズルを備え、前記ノズルに、印字データに基づき前記ノズルから液体を吐出する吐出駆動又は前記ノズルの液体吐出を伴わない微駆動のいずれかを行わせる液体吐出ヘッドの制御方法において、
   前記微駆動を行う微駆動ノズルに対して、当該微駆動ノズルの前記印字データに基づく駆動の有無を制御する微駆動制御工程を有し、
   前記微駆動制御工程は、前記吐出駆動を行うノズルに少なくとも隣接する前記微駆動ノズルの前記印字データに基づく駆動を無くし、前記微駆動ノズルの微駆動を、液体吐出を行うノズルから伝搬される液体吐出圧力で行うことを特徴とする液体吐出ヘッドの制御方法。
2. 請求項１に記載された液体吐出ヘッドの制御方法において、
   前記微駆動制御工程は、前記吐出駆動を行うノズルに少なくとも隣接する前記微駆動ノズルの前記印字データ中の微駆動データを、駆動無しデータに変更する工程であることを特徴とする液体吐出ヘッドの制御方法。
3. 請求項１に記載された液体吐出ヘッドの制御方法において、
   前記微駆動制御工程は、前記吐出駆動を行うノズルに少なくとも隣接する前記微駆動ノズルの前記印字データ中の微駆動データを、駆動無しデータに変更して前記印字データを作成する工程であることを特徴とする液体吐出ヘッドの制御方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載された液体吐出ヘッドの制御方法において、
   微駆動周期を前記印字データの少なくとも１印刷周期よりも長くしたことを特徴とする液体吐出ヘッドの制御方法。
5. 複数のノズルを備え、前記ノズルに、印字データに基づき前記ノズルから液体を吐出する吐出駆動又は前記ノズルの液体吐出を伴わない微駆動のいずれかを行わせる液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置であって、
   前記微駆動を行う微駆動ノズルに対して、当該微駆動ノズルの前記印字データに基づく駆動の有無を制御する微駆動制御手段を有し、
   前記微駆動制御手段は、前記吐出駆動を行うノズルに少なくとも隣接する前記微駆動ノズルの前記印字データに基づく駆動を無くし、前記微駆動ノズルの微駆動を、液体吐出を行うノズルから伝搬される液体吐出圧力で行うことを特徴とする液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置。

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