JP2016032872A - インクジェットヘッド、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動電源の電流ピークの値を低減できるインクジェットヘッド、及び、画像形成装置を提供する。
【解決手段】インクジェットヘッドは、複数のチャネルＣＨと、乱数出力器３３と、演算器３２ｎと、複数のドライバ３０ｎとを有する。複数のチャネルは、駆動電圧に応じて動作するアクチュエータによりインクを吐出する。乱数出力器は、複数のチャネルの分割数に応じたランダムデータをチャネルごとに出力する。演算器は、乱数出力器がチャネルごとに出力するランダムデータに基づいて、各チャネルの駆動開始タイミングを遅延させる駆動波形信号を生成する。複数のドライバは、演算器が生成する駆動波形信号に応じた駆動電圧を各チャネルに与える。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、インクジェットヘッド、及び、画像形成装置に関する。

従来、ライン型インクジェットヘッドは、インクを吐出する複数のチャネルを有する。各チャネルは、ピエゾアクチュエータを駆動することでインクを吐出する。ライン型インクジェットヘッドは、チャンネル数が多いほど、各チャネルのピエゾアクチュエータを駆動するタイミングが重なることによって電流のピーク値が大きくなる。電流のピーク値が大きくなると、電源ノイズが大きくなる。

特開平７−１２５１９５号

上記の課題を解決するため、駆動電源の電流のピーク値を低減できるインクジェットヘッド、及び、画像形成装置を提供する。

実施形態によれば、インクジェットヘッドは、複数のチャネルと、乱数出力器と、演算器と、複数のドライバとを有する。複数のチャネルは、駆動電圧に応じて動作するアクチュエータによりインクを吐出する。乱数出力器は、複数のチャネルの分割数に応じたランダムデータをチャネルごとに出力する。演算器は、乱数出力器がチャネルごとに出力するランダムデータに基づいて、各チャネルの駆動開始タイミングを遅延させる駆動波形信号を生成する。複数のドライバは、演算器が生成する駆動波形信号に応じた駆動電圧を各チャネルに与える。

図１は、実施形態に係る画像形成装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、実施形態に係るインクジェットヘッドの制御系の構成例を示すブロック図である。 図３は、実施形態に係るインクジェットヘッドの制御系の構成例を示すブロック図である。 図４は、実施形態に係るインクジェットヘッドの駆動回路における各信号の例を示す図である。 図５は、実施形態に係るインクジェットヘッドにおける吐出部のアクチュエータの充電を示す図である。 図６は、実施形態に係るインクジェットヘッドにおける吐出部のアクチュエータの放電を示す図である。 図７は、実施形態に係るインクジェットヘッドにおける駆動電圧の遅延の例を示す図である。 図８は、実施形態に係るインクジェットヘッドにおける第１の駆動電圧波形と駆動電源の電流ピーク値との関係を示す図である。 図９は、実施形態に係るインクジェットヘッドにおける第２の駆動電圧波形と駆動電源の電流ピーク値との関係を示す図である。 図１０は、実施形態に係るインクジェットヘッドにおける第３の駆動電圧波形と駆動電源の電流ピーク値との関係を示す図である。 図１１は、実施形態に係るインクジェットヘッドにおける遅延時間と電流のピーク値との関係例を示す図である。 図１２は、実施形態に係るインクジェットヘッドにおける遅延時間、電流ピーク値、分割数および同時駆動チャンネル数の関係例を示す図である。 図１３は、実施形態に係るインクジェットヘッドにおけるインクの吐出体積の例を示す図である。 図１４は、実施形態に係るインクジェットヘッドにおける遅延時間と吐出体積との関係例を示す図である。

以下、図面を参照しながら説明する。
図１は、実施形態に係る画像形成装置の構成例を示すブロック図である。
図１に示す構成例において、画像形成装置１は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、通信Ｉ／Ｆ１４、ヘッドコントローラ１５、モータドライバ１６並びに１７、インクジェットヘッド１８、搬送モータ１９及びキャリッジモータ２０などを備える。

ＣＰＵ１１は、画像形成装置１全体を制御する。ＣＰＵ１１は、プログラムを実行することによって種々の処理を実現するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、システムバスなどを介して、画像形成装置１内の各部に接続する。ＣＰＵ１１は、外部装置からの動作指示に応じて、画像形成装置１内の各部へ動作指示を出力したり、各部から取得した種々の情報を外部装置へ通知したりする。

ＲＯＭ１２は、プログラムおよび制御データなどを記憶する書換え不可の不揮発性メモリである。ＲＡＭ１３は、揮発性のメモリで構成される。ＲＡＭ１３は、ワーキングメモリ、あるいはバッファメモリである。ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３を使用しながらＲＯＭ１２に記憶したプログラムなどを実行することによって種々の処理を実現する。なお、画像形成装置１は、書き換え可能な不揮発性メモリを備えてもよい。

通信Ｉ／Ｆ１４は、外部装置と通信するためのインターフェースである。たとえば、通信Ｉ／Ｆ１４は、外部装置からのプリント要求に応じたプリントデータを受信する。通信Ｉ／Ｆ１４は、外部装置とデータの送受信を行うインターフェースであれば良い。たとえば、外部装置にローカルに接続するものであっても良いし、ネットワークを介して通信するためのネットワークインターフェースであっても良い。

ヘッドコントローラ１５は、ＣＰＵ１１からの指示に基づいてインクジェットヘッド１８を駆動させる。ヘッドコントローラ１５は、インクジェットヘッド１８の駆動回路２２を電気的に接続する。ＣＰＵ１１は、ヘッドコントローラ１５を介して駆動回路２２に印刷データ及び制御信号などを送信する。制御信号は、シフトクロック信号、ラッチパルス信号及びタイミングパルス信号などを含んでもよい。また、ヘッドコントローラ１５は、駆動回路２２へ電力、クロック及びリセット信号などを供給してもよい。

モータドライバ１６は、ＣＰＵ１１からの指示に基づいて搬送モータ１９を駆動させる。モータドライバ１７は、ＣＰＵ１１からの指示に基づいてキャリッジモータ２０を駆動させる。

搬送モータ１９は、モータドライバ１６からの指示に基づいて、画像形成装置１内において印刷に使用される印刷媒体を搬送するローラを駆動させる。たとえば、搬送モータ１９は、ピックアップローラ及び搬送ローラなどを駆動させる。ＣＰＵ１１は、モータドライバ１６を通じて搬送モータ１９を制御することで、印刷媒体をインクジェットヘッド１８がインクを吐出する位置に送る。

キャリッジモータ２０は、モータドライバ１７からの指示に基づいて、インクジェットヘッド１８を備えるキャリッジに接続されるローラを駆動させる。ＣＰＵ１１は、モータドライバ１７を通じてキャリッジモータ２０を制御することで、インクジェットヘッド１８を所定の位置に配置する。

インクジェットヘッド１８は、ヘッドコントローラ１５からの指示に基づいて、印刷媒体にインクを吐出する。即ち、ＣＰＵ１１は、ヘッドコントローラ１５を通じてインクジェットヘッド１８からインクを吐出させる。インクジェットヘッド１８は、吐出部２１及び駆動回路２２を備える。

吐出部２１は、主走査方向に並べた複数のチャネルを有する。吐出部２１の各チャネルは、駆動回路２２からの信号などに基づいてインクを吐出する。各チャネルは、吐出口から吐出したインクが印刷媒体に着弾するように設けられる。各チャネルは、それぞれアクチュエータ（ピエゾアクチュエータ）を有する。各チャネルのアクチュエータは、圧電部材で形成される。各アクチュエータの圧電部材には、駆動回路２２から電圧がそれぞれ印加される。各アクチュエータは、印加される電圧によって、圧力室内の体積が変化する。各チャネルは、圧力室の体積変化することによってインクを吐出口から吐出する。すなわち、各アクチュエータは、駆動回路２２により印加される電圧により、圧力室にインクを充填し、印刷媒体に充填されたインクを吐出する。

駆動回路２２は、駆動部２２Ａとロジック部２２Ｂとを有する。駆動部２２Ａは、吐出部２１における個々のチャネル（アクチュエータ）に対してそれぞれ駆動電圧を供給する。また、ロジック部２２Ｂは、吐出部２１の各チャネルに与える駆動電圧の波形を決定する。ロジック部２２Ｂは、各チャネルに与える駆動電圧の波形を示す信号を駆動部２２Ａに与える。すなわち、駆動部２２Ａは、ロジック部２２Ｂからの信号に応じた波形の駆動電圧を吐出部２１の各チャネルへ供給する。

印刷媒体は、たとえば、用紙などである。ただし、印刷媒体は、紙などの特定の媒体に限定されるものではない。また、画像形成装置１は、モータドライバ１６、モータドライバ１７、搬送モータ１９、及び、キャリッジモータ２０などを備えなくともよい。この場合、画像形成装置は、固定された印刷媒体、又は、他の装置が搬送する印刷媒体に画像を印刷してもよい。

次に、吐出部２１と駆動回路２２とについて説明する。
図２は、吐出部２１と駆動回路２２との構成例を示す図である。
図２が示すように、吐出部２１は、複数のチャネルＣＨ（ＣＨ１、ＣＨ２、…、ＣＨｎ−１、ＣＨｎ）を有する。各チャネルＣＨは、駆動回路２２からの駆動電圧によりインクを吐出させる。吐出部２１内において、複数のチャネルＣＨは、主走査方向に並べられる。画像形成装置１において、インクジェットヘッド１８の吐出部２１は、搬送モータ１９により副走査方向に搬送される印刷媒体の主走査方向に各チャネルＣＨがインクを吐出するように設置される。

吐出部２１の各チャネルＣＨは、それぞれアクチュエータ（ピエゾアクチュエータ）を有する。各チャネルＣＨは、駆動回路２２からの信号によりアクチュエータが駆動してインクを吐出する。各チャネルＣＨのアクチュエータは、印加される電圧によって、インクの圧力室内の体積を変化させてインクを吐出する。たとえば、各チャネルＣＨのアクチュエータは、駆動電圧によって充電を開始することにより圧力室内にインクを充填する。インクを充填したチャネルは、アクチュエータが放電することにより圧力室に充填したインクを吐出口より吐出する。

吐出部２１の複数のチャネルＣＨは、主走査方向の１列に並べられても良いし、主走査方向の複数の列（例えば、２列）に並べられた構成であっても良い。本実施形態に係るインクジェットヘッド１８においては、吐出部２１は、複数に分割できる同時駆動が可能な多数のチャネルを有するものとする。たとえば、吐出部２１は、主走査方向に２００個の同時駆動が可能なチャネルが並べられた構成などが想定される。

なお、本実施形態においては、主として、吐出部２１の全チャネルＣＨがインクを吐出する（全ノズルが駆動する）場合の動作を説明するものとする。このため、実際に画像形成装置１に搭載するインクジェットヘッド１８の駆動回路には、印刷データに応じてチャネルＣＨを駆動させるための制御回路を有するが、図２に示す構成例では図示および説明を省略している。

駆動回路２２は、駆動部２２Ａとロジック部２２Ｂとを有する。
駆動部２２Ａは、吐出部２１の各チャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨｎ−１、ＣＨｎに対応する複数のドライバ３０１、３０２、…、３０ｎ−１、３０ｎを有する。ロジック部２２Ｂは、波形発生器３１、波形演算器３２、乱数出力器３３、および、遅延設定スイッチ３４を有する。

駆動部２２Ａは、複数のドライバ３０１、３０２、…、３０ｎ−１、３０ｎを有する。各ドライバ３０１、３０２、…、３０ｎ−１、３０ｎは、それぞれ吐出部２１の各チャネルＣＨ１、ＣＨ２、…、ＣＨｎ−１、ＣＨｎに接続される。また、各ドライバ３０１、３０２、…、３０ｎ−１、３０ｎには、それぞれロジック部２２Ｂから駆動波形を示す駆動波形信号ＤＳ（ＤＳ１、ＤＳ２、…、ＤＳｎ−１、ＤＳｎ）が供給される。ドライバ３０１、３０２、…、３０ｎ−１、３０ｎは、それぞれロジック部２２Ｂからの駆動波形信号に応じた波形の駆動電圧ＤＲ１、ＤＲ２、…、ＤＲｎ−１、ＤＲｎを各チャネルＣＨ１、ＣＨ２、…、ＣＨｎ−１、ＣＨｎへ供給する。

ロジック部２２Ｂは、波形発生器３１、波形演算器３２（３２１、３２２、…、３２ｎ−１、３２ｎ）、乱数出力器３３、および、遅延設定スイッチ３４を有する。
波形発生器３１は、各チャネルを駆動させる電圧波形の基準となる波形を示す基準波形信号ＲＳを生成する。たとえば、波形発生器３１が生成する基準波形信号ＲＳは、コンピュータ等により予め設定される。波形発生器３１は、生成した基準波形信号ＲＳを出力する。図２に示す構成例において、波形発生器３１は、ヘッドコントローラ１５から基準クロックおよび印刷起点信号を受けて、各チャネルＣＨに供給する駆動電圧の基準となる波形を示す基準波形信号ＲＳを生成する。

波形演算器３２（３２１、３２２、…、３２ｎ−１、３２ｎ）は、それぞれ駆動部２２Ａの各ドライバ３０（３０１、３０２、…、３０ｎ−１、３０ｎ）に対応して設けられる。各波形演算器３２は、各ドライバ３０に対して各チャネルの駆動電圧の波形を示す駆動波形信号ＤＳ（ＤＳ１、ＤＳ２、…、ＤＳｎ−１、ＤＳｎ）を出力する。各波形演算器３２は、波形発生器３１からの基準波形信号と乱数出力器３３からのランダムデータとに基づいて各ドライバ３０へ供給する駆動波形信号ＤＳを生成する。また、各波形演算器３２は、制御有無信号に応じて駆動波形信号の演算をオンオフする機能も有する。たとえば、ヘッドコントローラ１５から制御有無信号としてディセーブル信号が出力された場合、各波形演算器３２は、駆動波形の演算を行わずに、基準波形信号ＲＳをそのまま出力する。

乱数出力器３３は、各ドライバ３０にランダムデータＲＡＮ（ＲＡＮ１、ＲＡＮ２、…、ＲＡＮｎ−１、ＲＡＮｎ）をそれぞれ出力する。乱数出力器３３は、印刷起点信号に応じて値を更新することにより各チャネルＣＨに対応するランダムデータを各ドライバ３０へそれぞれ出力する。また、乱数出力器３３は、初期化信号に応じてハードウエア的にリセットする。たとえば、初期化信号は、電源立ち上げのときに出力される。初期化信号を受けてリセットした後、乱数出力器３３は、印刷起点信号を受けるごとに前回とは異なるランダムデータを出力する。

乱数出力器３３は、各ドライバ３０に供給するランダムデータ（各チャネルに対応するランダムデータ）ＲＡＮに規則性がないようにするものであれば良い。乱数出力器３３は、乱数を生成する乱数生成器であっても良いし、コンピュータなどの外部装置から与えられたランダムデータを出力するものであっても良い。

図２に示す構成例において、乱数出力器３３は、乱数生成器であるものとする。乱数出力器３３としての乱数生成器は、たとえば、疑似乱数生成器で構成される。このような疑似乱数生成器は、たとえば、一般的なＭ系列情報多項式を使って疑似乱数を生成する論理回路で構成できる。乱数出力器３３は、初期化信号により初期化した後、印刷起点信号に応じて各チャネルＣＨに対応するランダムデータを生成し、生成したランダムデータを各ドライバ３０へそれぞれ出力する。

また、図３は、図２に示す構成の変形例としての駆動回路２２´の構成を示す図である。すなわち、図３に示す駆動回路２２´は、図２に示す駆動回路２２の乱数出力器３３を乱数出力器３３´に置き換えた構成である。図３に示す構成例において、乱数出力器３３´は、外部装置から与えられたランダムデータを出力するものである。乱数出力器３３´は、コンピュータなどの外部装置から与えられたランダムデータをメモリ３３´ａに記憶し、メモリ３３´ａに記憶したランダムデータを後述する遅延設定などに応じて出力する。例えば、乱数出力器３３´は、各種の遅延設定に応じた予めランダムデータの設定値をメモリ３３ａ´に記憶しておき、印刷起点信号に応じて遅延設定に応じたランダムデータを各ドライバ３０へそれぞれ出力するようにしても良い。
なお、本実施形態においては、主として、図２に示すように、乱数出力器が乱数生成器で構成されるものを想定して説明する。

遅延設定スイッチ３４は、各チャネルＣＨに対する遅延時間を設定する。遅延設定スイッチ３４は、たとえば、所定の複数段で遅延時間を設定する。遅延設定スイッチは、同時駆動するチャネルに対する分割数として設定しても良い。また、本実施形態において、遅延時間の分解能は、基準クロックであり、クロック数で遅延時間が設定される。

たとえば、遅延設定を８段階とする場合、遅延設定スイッチ３４は、３ビットで遅延設定を行える。８段階で遅延設定する場合、遅延設定値は、０〜７で設定できる。遅延設定値が「０」である場合、乱数出力器３３は、複数チャネルＣＨの分割数を３（ただし、０の場合を含めると分割数は４）として、０〜３の何れかをランダムに各ドライバ３０へ出力する。また、遅延設定値が「１」である場合、乱数出力器３３は、複数チャネルＣＨの分割数を７として、０〜７の何れかをランダムに各ドライバ３０へ出力する。

また、遅延設定値が２である場合、乱数出力器３３は、複数チャネルＣＨの分割数を１５として、０〜１５の何れかをランダムに各ドライバ３０へ出力する。また、遅延設定値が３である場合、乱数出力器３３は、複数チャネルＣＨの分割数を２３として、０〜２３の何れかをランダムに各ドライバ３０へ出力する。また、遅延設定値が４である場合、乱数出力器３３は、０〜３１の何れかをランダムに各ドライバ３０へ出力する。また、遅延設定値が５である場合、乱数出力器３３は、０〜３９の何れかをランダムに各ドライバ３０へ出力する。また、遅延設定値が６である場合、乱数出力器３３は、０〜４７の何れかをランダムに各ドライバ３０へ出力する。また、遅延設定値が７である場合、乱数出力器３３は、０〜５５の何れかをランダムに各ドライバ３０へ出力する。

次に、各波形演算器３２による駆動波形信号の生成について説明する。
まず、乱数出力器３３は、印刷起点信号を受けると、チャンネル毎のランダムデータ（例えば、６ビットとする）を更新（生成）する。乱数出力器３３が更新する各チャネルのランダムデータＲＡＮは、波形発生器３１が出力する基準波形信号ＲＳの立ち上がりを遅延させる値となる。遅延の分解能は基準クロックのクロック単位である。チャネル毎に設けられた各波形演算器３２には、乱数出力器３３からそれぞれランダムデータＲＡＮが与えられる。各波形演算器３２（３２１、３２２、…、３２ｎ）は、乱数出力器３３から与えられるランダムデータＲＡＮ（ＤＲ１、ＤＲ２、…、ＤＲｎ）に応じて基準波形信号ＲＳにおける立ち上がりタイミング（チャネルの駆動開始：アクチュエータの充電開始）を調整（遅延）した駆動波形信号ＤＳ（ＤＳ１、ＤＳ２、…、ＤＳｎ）を生成する。

図４は、基準波形信号ＲＳ、ランダムデータＲＡＮ、および、駆動波形信号ＤＳの関係例を示す図である。
図４に示す例のように、乱数出力器３３から与えられるランダムデータＲＡＮ１が０である場合、波形演算器３２１は、基準波形信号ＲＳの立ち上がりを遅れさせないように演算した結果としての駆動波形信号ＤＳ１をチャンネルＣＨ１の駆動用のドライバ３０１へ出力する。また、ランダムデータＲＡＮｎ−１が５である場合、波形演算器３２ｎ−１は、基準波形信号ＲＳの立ち上がりを５クロック分遅らせるように演算した結果としての駆動波形信号ＤＳｎ−１をチャネルＣＨｎ−１の駆動用のドライバ３０ｎ−１へ出力する。また、ランダムデータＲＡＮｎが１０である場合、波形演算器３２ｎは、基準波形信号ＲＳの立ち上がりを１０クロック分遅らせるように演算した結果としての駆動波形信号ＤＳｎをチャンネルＣＨｎの駆動用のドライバ３０ｎへ出力する。

すなわち、各波形演算器３２は、乱数出力器３３から与えられるランダムデータのクロック数分だけ、基準波形信号ＲＳにおける立ち上がりのタイミングを遅延させた駆動波形信号ＤＳを生成する。この結果、各波形演算器３２に与えられるランダムデータは、規則性を持たないデータであるから、各波形演算器３２が出力する駆動波形信号ＤＳも、立ち上がりタイミングが規則性なくランダムに遅延された信号となる。

次に、各チャネルＣＨのアクチュエータ（ピエゾアクチュエータ）の充放電について説明する。
図５は、各チャネルＣＨのアクチュエータの充電の様子を示したものである。また、図６は、各チャネルＣＨのアクチュエータの放電の様子を示したものである。図５及び図６中に示す矢印は、駆動回路における電流の経路を表すものである。

各チャネルＣＨでは、図５に示すようにアクチュエータが充電されることにより圧力室の内圧が下がるため、圧力室内にインクが引き込まれる。アクチュエータの充電によってインクが引き込まれた後、図６に示すようにアクチュエータが放電すると、各チャネルＣＨは、圧力室の内圧が上がるため、圧力室内に引き込まれたインクが吐出口から吐出される。すなわち、各チャネルＣＨは、アクチュエータが充電後に放電されることによってインクを吐出する。

次に、乱数出力器３３が出力するランダムデータに基づいて遅延される駆動電圧による各チャネルのアクチュエータの動作について説明する。
各波形演算器３２は、基準波形信号ＲＳとランダムデータＲＡＮとから、チャンネル毎の駆動波形信号ＤＳｎを生成し、各チャネルＣＨのドライバ３０に入力する。各ドライバ３０は、入力された駆動波形信号ＤＳから電圧域の異なる駆動電圧ＤＲを生成（増幅）し、生成した駆動電圧を対応するチャネルＣＨのアクチュエータに供給する。チャネルＣＨのアクチュエータは、ドライバ３０から与えられる駆動電圧ＤＲに応じて充放電することにより駆動する。

図７は、基準波形信号と各チャンネルに対する駆動波形信号及び駆動電圧の例を示す図である。
図７に示す例では、図７（ａ）は、基準波形信号ＲＳの例を示す。また、図７（ｂ）は、ドライバ３０１に与えられる駆動波形信号ＤＳ１の例を示し、図７（ｃ）は、ドライバ３０１が出力する駆動電圧ＤＲ１の波形の例を示す。図７（ｄ）は、ドライバ３０ｎに与えられる駆動波形信号ＤＳｎの例を示し、図７（ｅ）は、ドライバ３０ｎが出力する駆動電圧ＤＲｎの波形の例を示す。

ドライバ３０１には、基準波形信号ＲＳから演算された駆動波形信号ＤＳ１が供給される。ドライバ３０１は、駆動波形信号ＤＳ１を電圧域の異なる駆動電圧ＤＲ１に増幅してチャネルＣＨ１のアクチュエータに供給する。図７（ｃ）に示す波形の駆動電圧ＤＲ１が与えられると、駆動電圧ＤＲ１の波形の立ち下がりで、チャネルＣＨ１のアクチュエータは充電を開始する。アクチュエータの充電によって圧力室の内圧が下がるため、チャネルＣＨ１には、インクが圧力室に引き込まれる。その後、図７（ｃ）に示す駆動電圧ＤＲ１の波形が立ち上がると、チャネルＣＨ１のアクチュエータは放電を開始する。アクチュエータの放電によって圧力室の内圧が上がるため、チャネルＣＨ１は、圧力室に引き込んだインクを吐出する。

また、ドライバ３０ｎには、駆動波形信号ＤＳｎが供給される。ドライバ３０ｎは、駆動波形信号ＤＳｎを駆動電圧ＤＲ１に変換してチャネルＣＨｎのアクチュエータに供給する。図７（ｅ）に示す波形の駆動電圧ＤＲｎが与えられると、駆動電圧ＤＲｎの波形の立ち下りで、チャネルＣＨｎのアクチュエータは充電が開始される。充電の開始後、駆動電圧ＤＲｎの波形が立ち上がると、チャネルＣＨｎのアクチュエータは放電を開始する。

ここで、図７（ｅ）に示す駆動電圧ＤＲｎの波形の立ち下りは、図７（ｃ）に示す駆動電圧ＤＲ１の波形の立ち下りよりも１０クロック分遅れる。この１０クロック分の遅延は、ランダムデータＲＡＮｎに基づくものである。アクチュエータは、充電の開始時に電流値が大きくなる。すなわち、インクジェットヘッド全体としては、充電開始タイミング（駆動電圧の波形の立ち下り）が同じチャネルが多ければ多いほど、電流のピーク値が大きくなり、各チャネルの充電開始タイミングが分散されればされるほど、電流のピーク値が低減できる。したがって、複数チャンネルの充電開始のタイミングを制御することによりインクジェットヘッド全体としての充電時の電流のピーク値を制御できる。たとえば、各チャネルの充電開始タイミングを遅延させた複数のタイミングの何れかにすることによって、充電時の電流のピーク値が低減できる。

ただし、図７（ｃ）に示す駆動電圧ＤＲｎの立ち上がりは、図７（ｃ）に示す駆動電圧ＤＲ１の立ち上がりと同じタイミングである。駆動電圧ＤＲ１とＤＲｎとの立ち上がりのタイミングが同じということは、チャネルＣＨ１とチャネルＣＨｎとが同じタイミングでインクを吐出することを意味する。これに対して、図７（ｃ）に示す駆動電圧ＤＲ１の波形は、立ち下りから立ち上がりまでの時間が２．２ｕｓｅｃであり、図７（ｅ）に示す駆動電圧ＤＲｎの波形は、立ち下りから立ち上がりまでの時間が２．０ｕｓｅｃである。アクチュエータの充電開始から放電までの時間は、圧力室にインクを引き込む動作時間に関係する。つまり、アクチュエータの充電開始から放電までの時間が極端に短くなると、所望のインクの吐出体積が確保できなくなる可能性がある。このため、アクチュエータの充電開始を遅延できる範囲は、所望のインクの吐出体積（所望の印字品質を維持できるインクの吐出体積）が確保できる範囲内となる。

次に、複数のチャネルに対する駆動電圧の波形と駆動電源の電流のピーク値との関係について説明する。
図８は、複数のチャンネル（例えば２００チャネル）を同時に駆動した場合の駆動電圧の波形と駆動電源の電流値とを複数ライン（例えば５００ライン）分重ねて表示した図である。
図８に示す例において、駆動電圧ＤＲ１〜ＤＲｎは同じ波形となっている。図８に示す例において、駆動電圧は２０Ｖで、同時駆動するチャンネル数は２００個であるものとする。この場合、２００個のチャネルのアクチュエータに対して同時に充電が開始されることとなり、図８に示す例では、電流のピーク値が７．３［Ａ］となっている。

図９は、複数のチャンネルを１５分割して駆動した場合の駆動電圧の波形と駆動電源の電流値を複数ライン分重ねて表示した図である。
図９に示す例において、駆動電圧ＤＲ１〜ＤＲｎの立ち下りは、０．３ｕｓｅｃの間で１５分割したタイミングがランダムに割り当てられたものとなっている。図９に示す例では、駆動電圧は２０Ｖで、主走査方向で同時駆動するチャンネル数は約１４個（２００／１５＝１３．３３のため）である。この場合、０．３ｕｓｅｃの範囲内において１５に分けたタイミングで、約１４個ずつのチャネルのアクチュエータに対して同時に充電が開始されることとなる。この結果として、図９に示す例では、電流のピーク値が５．２［Ａ］となっている。

図１０は、複数のチャンネルを３１分割して駆動した場合の駆動電圧の波形と駆動電源の電流値を複数ライン分重ねて表示した図である。つまり、図１０に示す例において、駆動電圧ＤＲ１〜ＤＲｎの立ち下りタイミングは、０．６２ｕｓｅｃの間で３１分割したタイミングがランダムに割り当てられたものとなっている。また、図１０に示す例では、駆動電圧は２０Ｖで、主走査方向で同時駆動するチャンネル数は約７個（２００／３１＝６．４５のため）である。この場合、０．６２ｕｓｅｃの範囲内において３１に分けたタイミングで、約７個ずつのチャネルのアクチュエータに対して同時に充電が開始されることとなる。この結果として、図１０に示す例では、電流のピーク値が３．３［Ａ］となっている。
図８、図９及び図１０に示すように、インクジェットヘッドでは、同時駆動させるチャネル数を減少させるほど、駆動電源の電流のピーク値が低減する。

次に、複数のチャネルの分割数、電流のピーク値、遅延時間、及び、インクの吐出体積の関係例について説明する。
図１１は、複数のチャネルの分割数を変更した場合における電流のピーク値の例を示す図である。また、図１２は、図１１に示す値に基づく遅延時間と電流のピーク値との関係を示す図である。
図１１に示すように、複数のチャネルに対する分割数を多くすればするほど、電流のピーク値が小さくなることがわかる。たとえば、複数のチャネルに対する分割数を２３にした場合、遅延時間は約０．４６［ｕｓｅｃ］が必要になり、電流のピーク値は分割無しの場合に比べて約４１％低減できる。また、複数のチャネルに対する分割数を３１にした場合、遅延時間は約０．６２［ｕｓｅｃ］が必要になり、電流のピーク値は分割無しの場合に比べて約５５％低減できる。また、図１１に示す計測値が得られた場合、遅延時間と電流のピーク値とは、図１２に示す関係となることが予測される。

図１２に示すように、遅延時間が大きくなればなるほど（つまり、複数のチャネルに対する分割数を多くすればするほど）、電流のピーク値は小さくなる。ただし、遅延時間が大きくなればなるほど、インクの吐出体積（吐出されるインクの液滴の体積）が低下する。このため、実際の画像形成処理においては、インクの吐出体積の減少が印字品質を保証できる範囲に、遅延時間を留める必要がある。一般に、印字品質は、個々のインクジェットヘッド或いは画像形成装置の仕様として設定されるものである。

図１３は、遅延時間に対応するインクの吐出体積の測定結果の例を示す図である。また、図１４は、図１３に示す値に基づく遅延時間とインクの吐出体積との関係を示す図である 。

なお、図１３に示す測定結果は、例えば、各遅延時間を設定して所定数のチャネルからの吐出したインクの吐出体積を複数回計測し、１回に１つのチャネルが吐出するインクの吐出体積の平均値を算出した結果として得られる。

図１３及び図１４に示す例において、遅延時間が０である場合（遅延無し場合）の１チャネルのインクの吐出体積を６．１［ｐＬ］とし、かつ、印字品質の制限から１０［％］の吐出体積減を許容するものとする。この場合、図１３及び図１４に示す例によれば、遅延時間が約０．６［ｕｓｅｃ］までの範囲であれば、インクの吐出体積の減少が許容されることとなる。従って、図１３に示す測定結果が得られたインクジェットヘッドは、遅延時間が０．６［ｕｓｅｃ］までの範囲となるように、複数のチャネルに対する分割数が設定される。

以上のように、本実施形態に係るインクジェットヘッドは、複数のチャネルの駆動を開始するタイミングを分散させるように制御する。これにより、駆動電源の電流のピーク値を低減することができる。
また、本実施形態に係るインクジェットヘッドは、複数のチャネルの各アクチュエータに供給する駆動電圧におけるアクチュエータの充電開始タイミングをランダムデータに基づいて遅延するように制御する。これにより、各チャネルの駆動開始を遅延するタイミングが各チャネルに対してランダムに割り当てるため、印字結果において規則的なむらなどが発生することなく、電流のピーク値を低減できる。

さらに、各チャネルのアクチュエータの充電開始タイミングは、印字品質として許容されるインクの吐出体積を確保できる範囲で、ランダムに遅延させる。これにより、個々のチャネルからのインク吐出体積に減少による印字品質の低下も抑えつつ、電流のピーク値を低減できる。

また、ランダムに充電開始タイミングをずらす時間は、論理回路の基準クロックを単位とする。これにより、基準クロックの分解能を超えたレベルで充電開始タイミングをずらすような制御が不要となり、そのような制御を実現できる高精度の制御回路が不要となる。たとえば、チャンネル数が２００個である場合、０．６ｕｓｅｃの間で、すべてのチャンネルの駆動開始が重ならないようにするためには、３ｎｓｅｃずつ各チャネルの駆動開始を遅延させる制御が必要となる。一般的な基準クロックの分解能では、３ｎｓｅｃの制御を行うことはできない。このため、チャネルの駆動開始を３ｎｓｅｃで遅延させる制御は、基準クロックの分解能以上のレベルで駆動電圧を制御できるような高精度の制御回路が必要になる。本実施形態のインクジェットヘッドは、基準クロックの分解能で充電開始タイミングをランダムに遅延させる制御となるため、数ｎｓｅｃでの制御を実現するような高精度な制御回路がなくとも実現できる。

また、各チャンネルの駆動開始を遅延させるためのランダムデータは、主走査方向に並べた複数チャネルにおいて規則性がないようにカスタマイズする。たとえば、ランダムデータは、印刷開始時にリセットされる疑似乱数の発生器が生成されるものであっても良いし、ＰＣなどの外部装置が生成したランダムデータをメモリに保持したものであっても良い。分割区分および分散性に関して特定チャンネルによる規則性がなければ、主走査方向だけでなく、画像形成装置が印刷する画像の副走査方向にも規則性が出なくなり、本制御による画像全体としての品質の劣化も少なくなる。さらに言えば、本実施形態に係るインクジェットヘッドは、各チャネルでランダムに駆動開始を遅延させるため、特定のチャンネル自体の特性によって印刷画像全体に現れる可能性があるスジムラなどを目立たなくする効果もある。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…画像形成装置、１１…ＣＰＵ（プロセッサ）、１８…インクジェットヘッド、１９…搬送モータ（搬送部）、２１…吐出部、２２…駆動回路、２２Ａ…駆動部、２２Ｂ…ロジック部、３０…ドライバ、３２…波形演算器（演算器）、３３…乱数出力器（乱数生成器）、３３´…乱数出力器、３３´ａ…メモリ、ＣＨ…チャネル。

Claims (5)

1. 駆動電圧に応じて動作するアクチュエータによりインクを吐出する複数のチャネルと、
   前記複数のチャネルの分割数に応じたランダムデータをチャネルごとに出力する乱数出力器と、
   前記乱数出力器が前記チャネルごとに出力するランダムデータに基づいて、前記各チャネルの駆動開始タイミングを遅延させる駆動波形信号を生成する演算器と、
   前記演算器が生成する駆動波形信号に応じた駆動電圧を前記各チャネルに与える複数のドライバと、
   を有するインクジェットヘッド。
2. 前記乱数出力器は、疑似乱数を生成する乱数生成器を有する、
   請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記乱数出力器は、前記ランダムデータを格納するメモリを有する、
   請求項１に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記演算器は、当該インクジェットヘッドに与えられる基準クロックの分解能で各チャネルの駆動開始タイミングを遅延させる、
   請求項１に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記請求項１乃至３の何れか１項に記載のインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドがインクを吐出する位置に印刷媒体を送る搬送部と、
   を備える画像形成装置。