JP2016049759A - 液滴吐出装置、画像形成装置、及び液滴吐出ヘッドの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液滴吐出の曲がりを、簡単な制御で補正できる、液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】配列された複数の吐出口１０４と、各吐出口１０４と夫々連通する複数の液室１０６と、各吐出口１０４に対して複数配置され、液室内の液体に圧力を発生させる複数の駆動素子１２１Ａと、を有する液滴吐出ヘッド３１、及び複数の駆動パルスを生成し、駆動パルスを複数の駆動素子１２１Ａへ夫々調整して印加する駆動制御手段を有する液滴吐出装置であって、駆動制御手段は、一の吐出口から吐出される液滴の着弾位置が、他の吐出口から吐出される液滴の着弾位置からずれると推測される場合、一の吐出口における複数の駆動素子１２１Ａのうち、着弾位置のずれと反対側に位置する駆動素子１２１Ａへ印加される駆動パルスを、一の吐出口における他の駆動素子へ印加される駆動パルスに比べて印加電圧値を大きくする。
【選択図】図９

Description

本発明は液滴吐出装置、画像形成装置、及び液滴吐出ヘッドの制御方法に関する。

記録ヘッドは液滴吐出形式の記録装置に用いられ、様々な方式により吐出液滴を形成吐出するものが知られている。例えば、吐出手段が圧電素子であるもの、液滴を加熱して気泡を発生させ、その圧力で液滴を吐出させるもの、駆動手段に静電気力を利用したものなどがある。このような吐出手段を用いた記録ヘッドは、高密度のマルチノズル化を比較的容易に実現でき、高精細な画像を記録媒体上に形成することが可能である。

記録ヘッドの構成では、駆動信号源から見た閉ループの配線が長い記録素子は閉ループの配線が短い記録素子よりも配線抵抗値が高くなるため、多数の記録素子を駆動させた際には、各記録素子によって吐出される液滴の着弾位置にバラつきが生じる。或いは、ノズルメンテナンス動作のワイピング等によりノズル撥水面が磨耗することによって、液滴曲がりが発生する。これらにより、画像不具合を引き起こすことがあった。

そこで、特許文献１における記録ヘッド、配列されたインク吐出口を備え、インク吐出各々の内部に設けられインクを吐出するためのエネルギーを発生するヒ−ターからなる第１駆動素子及び第２駆動素子を備えている。これらの第１駆動素子及び第２駆動素子は吐出口の中心よりずれた位置であって、前記インク吐出口と同じ方向に並んで配列しており、第１駆動素子と第２駆動素子との駆動するタイミングを制御している。この構成では、インクジェット記録方式において、ベタ画像作成時に、吐出口付近の圧力差に起因する、吐出口配列の端側から吐出される液滴の配列方向中央側に引き寄せられる吐出軌跡の偏倚を低減することができる。

また、特許文献２において、記録ヘッドの制御部は、インク吐出口に対して１つの圧電素子を備え、１吐出動作に対応する１印刷周期内で前記液滴吐出ヘッドから複数滴を連続して吐出させることが可能である。そして、１印刷周期内に、液滴を吐出させるために時系列的に出力する複数の吐出駆動パルスと、液滴を吐出させない程度にメニスカスに微振動を与える非吐出駆動パルスとを生成して、パルスの電圧値を選択してタイミングを調整している。この構成により、複数の液滴サイズを吐出する場合の配列方向に対して垂直方向の液滴曲がりを防止することができる。

特許文献１については、配列方向に対して垂直方向の液滴曲がりについて、考慮されていなかった。また特許文献１及び２において、不具合を防止するために吐出のタイミングを制御する必要があるため、制御が複雑化した。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、液滴吐出の曲がりを、簡単な制御で補正できる、液滴吐出装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。

一つの案では、液滴吐出装置は、搬送される記録媒体へ液滴を吐出する配列された複数の吐出口と、前記各吐出口と夫々連通する複数の液室と、前記各吐出口に対して複数配置され、該液室内の液体に圧力を発生させる複数の駆動素子と、を有する液滴吐出ヘッド；及び複数の駆動パルスを生成し該駆動パルスを前記複数の駆動素子へ夫々調整して印加する駆動制御手段；を有している。液滴吐出装置において、前記駆動制御手段は、一の吐出口から吐出される液滴の着弾位置が、配列された他の吐出口から吐出される液滴の着弾位置からずれると推測される場合、前記一の吐出口における複数の駆動素子のうち、前記着弾位置のずれと反対側に位置する駆動素子へ印加される駆動パルスを、前記一の吐出口における他の駆動素子へ印加される駆動パルスに比べて印加電圧値を大きくし、前記一の吐出口から吐出され前記記録媒体へ着弾する液滴の位置のずれを補正する。

一態様によれば、液滴吐出装置において、液滴吐出の曲がりを、簡単な制御で補正できる。

本発明の液滴吐出装置を搭載した画像形成装置の全体構成を説明する斜視概略図である。 図１の画像形成装置のキャリッジ周辺の平面説明図である。 （ａ）は比較例及び本発明の液滴吐出ヘッドの概念図であって、（ｂ）比較例に係る液滴吐出ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。 （ａ）は画像形成装置の制御部のブロック図であり、（ｂ）は液滴吐出装置の制御部のブロック図である。 図３（ａ）に記載された駆動ＩＣのブロック図である。 本実施形態に係るインクジェットヘッド１０２の駆動部の構成を模式的に示す斜視図である。 ノズルを有するキャリッジと記録媒体の搬送方向について説明する図である。 （ａ）は記録媒体搬送方向に対する不具合の例の説明図であり、（ｂ）はキャリッジ移動方向に対する不具合の例の説明図である。 本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの液室平面方向に沿う断面について説明する図である 図９の液滴吐出ヘッドのノズル周辺の拡大図である。 図１０のノズルの記録媒体搬送方向に対してのずれを補正する駆動パルスの制御例の説明図である。 図１０のノズルのキャリッジ移動方向に対してのずれを補正する駆動パルスの制御例の説明図である。 （ａ）は本発明の別の実施形態に係る液滴吐出ヘッド周辺の平面説明図であり、（ｂ）は（ａ）のノズル周辺の拡大図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

（（画像形成装置の構成））
まず、本発明に係る液滴吐出装置が搭載された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。図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置を前方側から見た斜視説明図である。

このインクジェット記録装置は、装置本体８１と、装置本体８１に装着された用紙を装填するための給紙トレイ８２と、装置本体８１に着脱自在に装着されて画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ８３とを備えている。さらに、装置本体８１の前面の一端部側（給排紙トレイ部の側方）には、インクカートリッジを装填するためのカートリッジ装填部８４を有し、このカートリッジ装填部８４の上面は操作ボタンや表示器などを設ける操作／表示部８５としている。

このカートリッジ装填部８４には、インクカートリッジ（メインタンク）１０ｙ，１０ｍ，１０ｃ，１０ｋ（色を区別しないときは「インクカートリッジ１０」という。）を、装置本体８１の前面側から後方側に向って挿入して装填可能としている。インクカートリッジ１０は、色の異なる色材であるインク、例えばイエロー（Ｙ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、シアン（Ｃ）インク、黒（Ｋ）インクをそれぞれ収容した複数の記録液カートリッジである。このカートリッジ装填部８４の前面側には、インクカートリッジ１０を着脱するときに開く前カバー（カートリッジカバー）８６を開閉可能に設けている。また、インクカートリッジ１０ｙ，１０ｍ，１０ｃ，１０ｋは縦置き状態で横方向に（図１では左から順に）並べて装填する構成としている。

また、操作／表示部８５には、各色のインクカートリッジ１０ｙ，１０ｍ，１０ｃ，１０ｋの装着位置（配置位置）に対応する配置位置で、各色の残量表示部、電源ボタン、用紙送り／印刷再開ボタン、キャンセルボタンなどが配置されている。各色の残量表示部は、各色のインクカートリッジ１０ｙ，１０ｍ，１０ｃ，１０ｋの残量がなくなることを表示する。

次に、このインクジェット記録装置の機構部について図２を参照して説明する。図２はインクジェット記録装置のキャリッジ周辺の平面説明図である。図２に示す実施形態は、シリアル型ヘッドを用いたシリアル型画像形成装置の例である。

図２において、装置本体フレーム部材を構成するメイン側板２１Ａ，２１Ｂに横架された主ガイド部材であるガイドロッド２２と図示しない従ガイド部材（ガイドロッド、ガイドステーなど）とで、キャリッジ２５を主走査方向（ガイドロッド長手方向）に摺動自在に保持している。このキャリッジ２５は、主走査モータ、駆動プーリ、従動プーリ及びタイミングベルトで構成され、キャリッジ駆動部２３の近傍に配置されて、該キャリッジ駆動部２３を駆動させる主走査機構によって主走査方向に移動走査される。

このキャリッジ２５には、例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出する画像形成手段としての液体吐出ヘッドからなるサブタンク一体型の４個の記録ヘッド３１が搭載されている。記録ヘッド３１は複数のノズルからなるノズル列を主走査方向に対して直交する副走査方向に配列し、滴吐出方向を下方に向けて装着している。

一方、キャリッジ２５の下側には、給紙カセット８３から給紙される用紙等の記録媒体Ｐを副走査方向に搬送する搬送手段としての搬送ベルト４１が配置されている。この搬送ベルト４１は、無端状ベルトであり、サブ側板間で回転自在に保持された搬送ローラ４２とテンションローラ４３との間に掛け渡されて、副走査モータによって搬送ローラ４２が回転駆動されることによって矢示方向（ベルト搬送方向）に周回移動される。この構成により、キャリッジ２５は搬送ベルト移動方向、即ち、記録媒体搬送方向に対して垂直方向に移動可能である。

また、キャリッジ２５の主走査方向の印字領域外両端部には廃液タンク４６Ａ，４６Ｂが配置されている。

このような機構部を備えるインクジェット記録装置からなる画像形成装置において、下記に説明する本発明を実施した液滴吐出装置を搭載しているので、高粘度インクを用いた普通紙高画質記録を高速で行うことができる。

（（記録ヘッドの構成））
次に、本発明の液滴吐出装置である、記録ヘッドを構成している液滴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（ａ）は記録ヘッドの概観図を示しており、図３（ｂ）は比較例の液滴吐出ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図を示している。

図３（ａ）に示すように、記録ヘッド３１において、液滴供給部から供給された液滴は液室へと充填される。この際、ＦＦＣやＦＰＣなどの配線基板１２６（図５の５２０）、及び配線基板上の駆動ＩＣ５０９を通して、駆動素子（記録素子）へと駆動信号が印加され、駆動信号により駆動素子１２１Ａ（１〜４）は変位し、液室の圧力を変動させノズル口より液滴を吐出する。このように、駆動波形を印加させ駆動素子１２１Ａ（１〜４）を駆動させることにより、液室の圧力変化によりノズル口が液滴を吐出して画像を形成する。

液滴吐出ヘッドの具体的な例を図３（ｂ）に示す。ここでは、一例として、駆動素子に圧電素子を利用した構成を示す。図３（ｂ）において、この液滴吐出ヘッドでは、流路板１０１と、この流路板１０１の下面に接合した振動板１０２と、流路板１０１の上面に接合したノズル板１０３とが接合して積層されている。これらによって液滴（インク滴）を吐出するノズル１０４、ノズル連通路１０５、圧力発生室である液室（加圧液室）１０６、流体供給路（抵抗部）１０７、共通液室１０８、インク供給口１３２などを形成している。

加圧液室１０６のインクは、ノズルと連通する流路であるノズル連通路１０５を通って、ノズル１０４から吐出される。その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧液室１０６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１０６内に負圧が発生してインク充填工程へ移行する。このとき、インクタンク（サブタンク）３５からインク供給口１３２を通って供給されたインクは共通液室１０８に流入し、共通液室１０８からインク供給路１０７を通り、加圧液室１０６内に充填される。

また、液滴吐出ヘッド（記録ヘッド３１）は、振動板１０２を変形させて加圧液室１０６内のインクを加圧する圧力発生手段（アクチュエータ手段）であり、電気機械変換素子として機能する２個（図３では１列のみ図示）の積層型の圧電部材を備えている。

また、圧電素子１２１Ａを備える圧電部材を接合固定し、圧電部材などとともにアクチエーターユニットを構成するベース基板１２２が配置されている。この圧電部材では、分割しないスリット加工で溝を形成することで複数の圧電素子１２１Ａ、支柱部材が形成されている。この例では、圧電素子１２１Ａは駆動波形を印加する駆動圧電素子柱とし、支柱部材は駆動波形を印加しない非駆動圧電素子柱としている。また、圧電部材の圧電素子１２１Ａには、各圧電素子１２１Ａに選択的に駆動波形を印加する駆動回路（駆動ＩＣ５０９、図６参照）と接続したＦＰＣケーブル１２６が接続されている。

圧電部材１２１の一端面の端面電極はハーフカットによるダイシング加工で分割されて電極（個別電極）となり、他端面の端面電極は切り欠き等の加工による制限で分割されずにすべての圧電素子１２１Ａで導通した電極（共通電極）１５３となる。共通電極１５３は、圧電素子１２１Ａの端部に電極層を設けて回し込んでＦＰＣケーブル１２６のグラウンド（ＧＮＤ）電極に接続している。

そして、振動板１０２の周縁部がフレーム部材１３０に接合されている。フレーム部材１３０には、圧電部材１２１やベース基板１２２等からなるアクチュエータユニットを収納する貫通部１３１と、共通液室１０８として機能する凹部と、共通液室１０８に外部からインクを供給する供給口であるインク供給口１３２とが形成されている。

圧電素子１２１Ａの圧電常数はｄ３３であり、この圧電素子１２１Ａが受ける印加電圧の変化による伸縮により加圧液室１０６を収縮、膨張させている。圧電素子１２１Ａは駆動信号が印加され充電が行われると伸長し加圧液室１０６を膨張させ、また圧電素子１２１Ａは充電された電荷が放電すると反対方向に加圧液室１０６を収縮するようになっている。

このように構成した液滴吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子１２１Ａに印加する電圧を基準電位Ｖｅから下げる（駆動波形１０〜５０Ｖのパルス電圧等を印加する）ことによって駆動圧電素子１２１Ａが収縮する。よって、振動板１０２が下降して液室１０６の体積が膨張することで、液室１０６内にインクが流入する。

その後、圧電素子１２１Ａに印加する電圧を上げて駆動圧電素子柱である圧電素子１２１Ａを積層方向に伸長させ、振動板１０２をノズル１０４方向に変形させて液室１０６の体積を収縮させる。この動作により、液室１０６内のインクが加圧され、ノズル１０４からインク滴が吐出（噴射）される。

そして、駆動圧電素子柱１２１Ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板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１０８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、次の液滴吐出の動作に移行する。

なお、一般に、インクジェットヘッドで振動板を使用するものについては、押し打ち法、引き打ち法、これらを組み合わせた方法で駆動するものがある。押し打ち法での駆動では、振動板を加圧室側に押し込み、加圧室内の容積を小さくすることでインク滴を吐出させる。引き打ち法での駆動では、振動板をインク室の外側方向の力で変形させインク室内の内容積を広げた状態から元の容積になるように振動板の変位を元に戻すことでインク滴を吐出させる。

上述のヘッドの駆動方法については上記のように、（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。

なお、ここでは、液室の液体の圧力を変化させる駆動素子（記録素子）として圧電素子であるものを説明したが、液滴を加熱して気泡を発生させ、その圧力で液滴を吐出させるもの、駆動手段に静電気力を利用したもの等を用いてもよい。

（（制御部））
次に、液滴吐出装置３００が搭載された、画像形成装置８０の制御部の概要について図４（ａ）を参照して説明する。なお、図４（ａ）は画像形成装置８０の制御部５００とその周辺のブロック説明図である。

この制御部５００は、ＣＰＵ５０１、ＲＯＭ５０２、ＲＡＭ５０３、不揮発性メモリ５０４、及びＡＳＩＣ５０５を備えている。ＣＰＵ５０１は画像形成装置８０全体の制御を司る。ＲＯＭ５０２は、ＣＰＵ５０１が実行するプログラム、その他の固定データが格納する。ＲＡＭ５０３は画像データ等を一時格納する。不揮発性メモリ５０４は書き換え可能に、装置の電源が遮断されている間もデータを保持する。ＡＳＩＣ５０５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入出力信号の処理を実行する。

さらに、制御部５００は、印刷制御部５０８、駆動ＩＣ（ドライバＩＣ）５０９、モータ駆動部５１０、ＡＣバイアス供給部５１１などを備えている。印刷制御部５０８は記録ヘッド３１を駆動制御するデータ転送手段と駆動信号発生手段を含む（図４（ｂ）参照）。駆動ＩＣ５０９はキャリッジ２５側に設けられ、記録ヘッド３１を駆動する。モータ駆動部５１０はキャリッジ２５を移動走査する主走査モータ５５４、搬送ベルト４１を周回移動させる副走査モータ５５５、維持回復モータ５５６を駆動する。図１の内部にキャリッジ２５の回復のための維持回復機構が備えられており、キャップやワイパーブレードの移動などを行う。ＡＣバイアス供給部５１１は、帯電ローラ４４にＡＣバイアスを供給する。帯電ローラ４４は、例えば搬送ベルト４１の表面を帯電させる帯電手段として、搬送ベルト４１の表層に接触し、搬送ベルト４１の回動に従動して回転するように配置されている。

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、信号の送受を行うインターフェースＩ／Ｆ５０６を持っている。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でデータや信号を受信する。

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から駆動ＩＣ５０９に転送する。なお、画像出力する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で行っている。

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。また、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、制御信号などを駆動ＩＣ５０９に出力する。それ以外にも、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源７０１（図４（ｂ）参照）を含む。印刷制御部５０８の駆動信号源が、１又は複数の駆動パルスで構成される駆動信号を駆動ＩＣ５０９に対して出力する。

駆動ＩＣ５０９は、シリアルに入力される記録ヘッド３１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吐出パルスを生成する。そして、記録ヘッド３１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素子に対して印加することで記録ヘッド３１を駆動する。このとき、駆動信号を構成する駆動パルスの一部又は全部及び駆動パルスを形成する波形用要素の全部又は一部を使用することによって、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光学センサや、機内の温度を監視するサーミスタ、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。

（（駆動制御部の構成））
次に、本発明の駆動制御部を構成する、印刷制御部５０８及び駆動ＩＣ５０９の一例について図４（ｂ）を参照して説明する。

印刷制御部５０８は、駆動信号源７０１とデータ転送部７０２とを備えており、駆動信号源７０１は所定の駆動電圧を出力する。データ転送部７０２は制御部５００から送信される、液サイズ、画像データ（画像情報）が入力される。また、駆動信号源７０１には、後述する駆動ＩＣ５０９から圧電素子１２１Ａまでの配線経路の長さや記録ヘッド３１におけるノズル口１０４の摩耗度などが入力される。

データ転送部７０２は、印刷画像に応じた画像データと、転送クロック信号、ラッチ信号、滴サイズに応じた滴制御信号を出力する。駆動信号源７０１は、配線経路の長さのデータ、記録ヘッド３１におけるノズル口１０４の摩耗度のデータから、ノズルにおいて各記録素子が着弾位置のずれを推測して、複数の駆動パルスから記録素子ごとに選択できるように駆動信号（駆動電圧）を出力する。

駆動ＩＣ５０９は、シフトレジスタ７１１、ラッチ回路７１２、波形生成回路７１３、ディレイ回路７１４、レベルシフタ７１５、及びインバータ７１６を備えている。シフトレジスタ７１１には、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）が入力される。ラッチ回路７１２は、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。

また、駆動ＩＣ５０９において、データ転送部７０２からの液制御信号に応じて、波形生成回路７１３は、ノズルごとに、１つのノズルに対して、複数の駆動パルスを生成する。

ディレイ回路７１４は、波形生成回路７１３から出力される駆動パルスを遅延させる。レベルシフタ７１５は、ディレイ回路７１４からのロジックレベル電圧信号をインバータ７１６が動作可能なレベルへとレベル変換する。

そして、インバータ７１６は、これらのディレイ回路７１４及びレベルシフタ７１５を介して波形生成回路７１３から与えられるノズル毎の駆動パルスによって動作される。この構成を用い、チャネルごとに駆動パルスを制御することができる。

そして、駆動信号源７０１からの駆動電圧により、配線経路の長さ及び/又は記録ヘッド３１におけるノズル口１０４の摩耗度に応じて、着弾位置のずれを推測して、前記複数の駆動パルスからずれが補正できるように、各記録素子への駆動パルスを制御する。この際、ノズルごとに複数作成された大きさの異なる駆動パルスから、駆動パルスを記録素子ごとに選択する。或いは、１つのノズルが所定の大きさの駆動パルスを出力できるように、該ノズルに対応する夫々の記録素子の大きさを調整して出力してもよい。

この構成を用い、チャネルごとに駆動パルスを制御することができる。

また、この説明では、一律にノズル毎に複数の駆動パルスを生成した後、配線経路の長さ及び/又は摩耗度に応じて着弾位置のずれを推測して、ずれに応じて、パルスの電圧値を調整又は複数のパルスから選択することにより、駆動パルスを記録素子毎に調整した。しかし、本発明の別の制御例として、作成する段階で、波形生成回路７１３で配線経路の長さ及び/又は摩耗度に応じて、予めずれを推測して、ノズル単位であって、記録素子ごとに駆動パルスを選択的に生成してもよい。

図５は、駆動ＩＣの回路の概略図である。記録素子である圧電素子１２１Ａには、電気的に接続された配線基板５２０が具備され、また配線基板５２０には記録素子である圧電素子１２１Ａに選択的に駆動信号を印加する一体集積化された駆動ＩＣ５０９が設けられている。

例えば、シフトレジスタ７１１は、直列入力並列出力形（Serial-In, Parallel-Out、SIPO）のシフトレジスタであって、ラッチ回路７１２を経て、波形生成回路７１３、ディレイ回路７１４及びレベルシフタ７１５でＰＷＭ変調してインバータ７１６を制御する。

ここで、駆動ＩＣ５０９内のスイッチング素子にインバータを用いることにより、簡単な構成で回路の経路上のインピーダンスに左右されることなく急峻な電圧パルスを印加することができる。従って、ＤＡコンバータや増幅回路を必要とすることなく、省コスト化を実現した駆動回路を形成することが可能になる。

図６は、本実施形態に係る記録ヘッド３１の駆動部の構成を模式的に示す斜視図である。本実施形態に係る記録ヘッド３１の駆動部は、駆動素子を含む圧電素子１２１Ａと、配線基板５２０と、集積回路（駆動ＩＣ）５０９とを含む。圧電素子１２１Ａは、記録ヘッド３１の複数のノズル夫々を駆動するアクチュエータ素子である駆動素子を含む。配線基板５２０は、圧電素子１２１Ａに近接して配置され、画像形成装置８０の側にある５０８から、圧電素子１２１Ａに含まれる夫々の駆動素子に信号を供給する。集積回路である駆動ＩＣ５０９は、配線基板５２０を介して駆動素子に選択的に信号を供給するためのスイッチング素子（インバーター）を含む。

ここで、駆動ＩＣ５０９は、配線基板５２０のうち任意の場所にも設けられており、駆動ＩＣ５０９は複数備えてもよい。図６の例では、駆動ＩＣ５０９は配線基板５２０のノズル配列方向における両端部に２つ設けられている。

ここで、一般的に一列当たりのノズルの数、即ちチャネル数が増えるほど、それぞれのチャネルを駆動するための駆動配線の長さにばらつきが生じる。その結果、マルチノズル化された記録ヘッド、即ちマルチチャネル化された記録ヘッドにおいては、各チャネルにおいて駆動信号の波形にもばらつきが生じる。そして、駆動信号の波形の差異は、吐出されるインク量の差異となって現れるため、結果的に画質が低下するおそれがある。

例えば、図６のように、駆動ＩＣを圧力素子の列につき、端部に２つ備えた場合、駆動ＩＣ５０９を、配線基板５２０を介して、圧力素子１２１Ａにおける駆動素子１〜４へ接続させる駆動配線（チャネル）は、列の端部は短く、列の中央部は長い。

図７は、ノズルを有するキャリッジ２５と記録媒体の搬送方向について説明する図である。本実施形態は、シリアル型のヘッド形式であり、記録媒体が搬送される方向と直交する方向にキャリッジ２５を移動させて、画像形成を行う。ここで、キャリッジ２５における記録ヘッド３１のノズルの列は用紙搬送方向へ延伸しており、キャリッジ２５は主走査方向に移動可能である。

図７に示すような複数のノズル口を有する記録ヘッドにおいては、同時に液滴を吐出した際、配線経路長が長いチャネル（図６中央）では電圧降下が大きく、配線経路長の短いチャネル（図６両端部）では電圧降下が小さくなる。従って、同じチャネル列内でも着弾位置にばらつきが生じる可能性がある。この配線経路による着弾位置のばらつきを図８（ａ）に示す。

また、ノズル面に残留したインクを拭き取るワイピング動作などでノズル撥水面が磨耗することによっても液滴曲がりが生じるおそれがある。このようなばらつきは、図８（ａ）に示すように、キャリッジ２５の移動方向に沿って、ノズルの列から外れる方向に、即ち、記録媒体の搬送方向に対して垂直方向への移動に起因する。

また、特に液滴が大きいベタ画像の印刷を行う場合、すべての圧電素子が大きな駆動パルスを受けて駆動して振動板を上下に変位することで液室の空気が吸引され、液室が減圧されるため、ノズル口と記録媒体との間の空間が、周辺と比較して減圧になりがちである。従って、特にベタ画像を連続印刷する際、例えば図８（ｂ）に示すように、吐出口配列の端側から吐出される液滴の配列方向中央側に引き寄せられる吐出軌跡の偏倚が起きる可能性もあった。これらの要素が重なることにより、画像にスジやムラが生じて画像不具合が発生することがある。このようなばらつきは、キャリッジ２５の移動方向に対して垂直方向に、ノズルの列の間隔が広がる又は狭まる方向に、即ち、記録媒体の搬送方向への移動に起因する。

本発明の一実施形態は上記問題を鑑み、液滴曲がりや着弾位置ばらつきを補正するために液滴吐出ヘッドを構成する記録ヘッド３１は、下記の構成をとる。

図９は、液滴吐出ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。本発明の一実施形態において、１つの吐出口に対して、複数の圧電素子（駆動素子）１２１Ａ（１，２，３，４）を設けている。即ち、液滴吐出ヘッドは、吐出口に対して記録媒体搬送方向に沿って複数配列され、該液室内の液体に圧力を発生させる複数の駆動素子と、を有する。

或いは、記録ヘッド３１を構成する液滴吐出ヘッド３１は、吐出口に対応して、液滴吐出ヘッド（を備えるキャリッジ２５）の移動方向に沿って配列される複数の駆動素子をさらに備えてもよい（図１０）。

図１０は、ノズルと記録素子の拡大図である。図１０において、一例として一つのノズル口１０４に対して４つの記録素子（圧電素子）１〜４が配置されている。詳しくは、記録媒体搬送方向に２つ、キャリッジ移動方向に２つ配置されている。この記録素子１〜４に印加する駆動波形の強度を補正方向に合わせ、それぞれ設定することによりチャネルごとに吐出方向を制御することができる。

図１０は、１つの吐出口（ノズル口１０４）の拡大図であるため、実際の記録ヘッド３１には、図５に示すように、複数の吐出口が配列されており、該複数の各吐出口に対して複数の駆動素子１２１Ａが備えられている。

この構成において、印刷制御部５０８及び駆動ＩＣ５０９からなる駆動制御手段は、一の吐出口から吐出される液滴の着弾位置が、他の吐出口から吐出される液滴の着弾位置からずれると推測される。この場合、一の吐出口における複数の駆動素子のうち、着弾位置のずれと反対側に位置する駆動素子へ印加される駆動パルスを、前記一の吐出口における他の駆動素子へ印加される駆動パルスに比べて印加電圧値を大きくし、前記一の吐出口から吐出され記録媒体へ着弾する液滴の位置のずれを補正する。

ここで、配線基板５２０における駆動ＩＣ５０９から圧電素子１２１Ａ（駆動素子１〜４）までの配線経路の長さ（図６参照）、吐出する液滴で作成する画像情報、又は/及び吐出口（ノズル口）の摩耗度に基づいて、駆動制御手段（５０８，５０９）が、液滴の着弾位置のずれを推測する。

また、図９，１０の構成を図７の方向に適用すると、本発明の実施形態においても、液滴吐出ヘッドは複数の吐出口の配列方向は記録媒体の搬送方向と同一方向に設置され、
液滴吐出ヘッド（を備えるキャリッジ２５）は、記録媒体の搬送方向に対して垂直方向へ移動可能である。そして、複数の駆動素子は、各吐出口に対応して、液滴吐出ヘッドの移動方向に沿って配列される（素子１と２），（素子３と４）。一方、複数の駆動素子は、各吐出口に対応して、記録媒体の搬送方向に沿って配列される（素子１と３），（素子２と４）。

＜＜制御例＞＞
図１０のような構成のノズルを備える液滴吐出ヘッドにおける制御例を図１１及び図１２に示す。図１１は、ノズル列と垂直方向へずれた場合、記録媒体搬送方向に対するずれを補正するために印加する駆動パルスの例を示す。

図１１に示すように、着弾位置が狙いの位置よりも左側にずれている（図９（ａ）の中央部付近）チャネルには、記録素子１，３と比較して記録素子２，４に電圧強度の高い駆動波形を入れることで狙いの着弾位置方向に吐出方向を補正することができる。

より詳しくは、本制御においては、各吐出口に対応して、液滴吐出ヘッドの移動方向に沿って配列される複数の素子（素子１と２），（素子３と４）間の調整を行う。

駆動制御手段（５０８，５０９）は、液滴吐出ヘッド（を含むキャリッジ２５）の移動方向に沿って配列した複数の駆動素子（素子１と２，素子３と４）へ印加する駆動パルスの印加電圧値を夫々調整することで、吐出口から吐出され記録媒体へ着弾する液滴の、記録媒体の搬送方向に対してずれる位置を調整する。

具体的に、この例においては、キャリッジの移動方向において上流側（図１１右側）に配置されている駆動素子に印加する駆動パルスを他の駆動素子（図１１左側）に印加する駆動パルスに比べて印加電圧値を大きくしている。これにより、 吐出口から吐出され記録媒体Ｐへ着弾する液滴の位置を、キャリッジの移動方向の上流側（右側）へ移動させ、記録媒体搬送方向からずれた位置を補正できる。

反対に、キャリッジの移動方向において下流側（図１１左側）に配置されている駆動素子に印加する駆動パルスを他の駆動素子（図１１右側）に印加する駆動パルスに比べて印加電圧値を大きくすることもできる。これにより、吐出口から吐出され記録媒体へ着弾する液滴の位置を、キャリッジの移動方向の下流側（図１１左）へ移動させ、記録媒体搬送方向からずれたい位置を補正することもできる。

図１２は、ノズル列と同じ方向へずれた場合、キャリッジ移動方向に対するずれを補正するために印加する駆動パルスの例を示す。また、図１２に示すように着弾位置が狙いの位置よりも下方にずれているチャネル（図９（ｂ）の上端部付近）には記録素子３，４と比較して記録素子１，２に電圧強度の高い駆動波形を入れることで狙いの着弾位置方向に吐出方向を補正することができる。

より詳しくは、本制御においては、各吐出口に対応して、液滴吐出ヘッドの移動方向に沿って配列される複数の素子（素子１と３），（素子２と４）間の調整を行う。

駆動制御手段（５０８，５０９）は、記録媒体の搬送方向に沿って配列した複数の駆動素子（素子１と３，素子２と４）へ印加する駆動パルスの印加電圧値を夫々調整することで、吐出口から吐出され記録媒体へ着弾する液滴の、液滴吐出ヘッドに移動方向に対してずれる位置を調整する。

具体的にこの例において、記録媒体搬送方向において上流側（図１２上側）に配置されている駆動素子に印加する駆動パルスを他の駆動素子（図１２下側）に印加する駆動パルスに比べて印加電圧値を大きくしている。これにより、吐出口から吐出され記録媒体へ着弾する液滴の位置を、記録媒体搬送方向の下流側（図１２上側）へ移動させ、キャリッジ移動方向からずれた位置を補正する。

反対に、記録媒体搬送方向において下流側（図１２下側）に配置されている駆動素子に印加する駆動パルスを他の駆動素子（図１２上側）に印加する駆動パルスに比べて印加電圧値を大きくすることもできる。これにより、吐出口から吐出され記録媒体へ着弾する液滴の位置を、記録媒体搬送方向の移動方向の上流側（図１２下側）へ移動させ、キャリッジ移動方向からずれた位置を補正する。

このような構成、制御を用いることで、簡単な制御で、記録媒体の水平方向、垂直方向への着弾位置補正が可能となる。

このように、このインクジェット記録装置においては本発明を実施したインクジェットヘッドを搭載しているので、高粘度インクを用いた普通紙高画質記録を高速で行うことができる記録装置が得られる。

ここで、本発明に係るインクジェット記録装置とは、上述の記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型ヘッドを用いるシリアル型画像形成装置に加えて、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置を含む。

（（ライン型ヘッド））
下記、ライン型ヘッドを用いる例を図１３（ａ）に示す。図１３（ａ）に示すように、記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）３１０は、本実施形態では、フルライン型のヘッドを用いることができる。記録ヘッド（ヘッドユニット）３１０は、液滴を吐出する複数のヘッドを配列して構成した記録ヘッド１１、４列分を備える。即ち、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の液体であるインクを吐出する複数の記録ヘッド１１ｙ、１１ｍ、１１ｃ、１１ｋを、用紙搬送方向と垂直方向に延伸するように列が形成され、夫々の列は、用紙搬送方向に沿って並んで配置されている。なお各ヘッド列１１はベース部材２２０に保持されている。

図１３（ａ）に示す実施形態において、記録媒体は、搬送ローラ４２０とテンションローラ４３０との間に掛け渡される搬送ベルト４１０によって、搬送される。よってヘッドユニット３１０は、記録媒体の搬送方向に対して反対方向へ相対的に移動可能である。また、ヘッドユニット３１０の各記録ヘッド１１ｙ、１１ｍ、１１ｃ、１１ｋにおいて、複数の吐出口（ノズル口）１４の配列（ノズル列）方向は記録媒体の搬送方向と垂直方向に設置されている。

ここで、本実施形態においても、図１３（ｂ）で示すように、複数の駆動素子が各吐出口（ノズル口）１４に対して複数配置され、液室内の液体に圧力を発生させる。

駆動制御手段（５０８）は、一の吐出口から吐出される液滴の着弾位置が、配列された他の吐出口から吐出される液滴の着弾位置からずれると推測される場合、前記一の吐出口における複数の駆動素子のうち、前記着弾位置のずれと反対側に位置する駆動素子へ印加される駆動パルスを、前記一の吐出口における他の駆動素子へ印加される駆動パルスに比べて印加電圧値を大きくし、前記一の吐出口から吐出され前記記録媒体へ着弾する液滴の位置のずれを補正する。

本実施形態において、図１１の制御を適用すると、前記複数の駆動素子は、前記各吐出口に対応して、前記液滴吐出ヘッドの移動方向（＝記録媒体の搬送方向）に沿って配列される複数の駆動素子を含んでいる（素子１と２），（素子３と４）。そして、駆動制御手段は、前記液滴吐出ヘッドの移動方向に沿って配列した前記複数の駆動素子へ印加する駆動パルスの印加電圧値を夫々調整することで、前記吐出口から吐出され前記記録媒体へ着弾する液滴の、前記記録媒体の搬送方向と垂直の方向に対してずれる位置を調整することが可能になる。

本実施形態において、図１２の制御を適用すると、前記複数の駆動素子は、前記各吐出口に対応して、前記記録媒体の搬送方向と垂直方向（＝ノズル配列方向）に沿って配列される複数の駆動素子を含んでいる（素子１と３），（素子２と４）。駆動制御手段は、前記記録媒体の搬送方向と垂直方向（ノズル配列方向）に沿って配列した前記複数の駆動素子へ印加する駆動パルスの印加電圧値を夫々調整することで、前記吐出口から吐出され前記記録媒体へ着弾する液滴の、記録媒体の搬送方向に対してずれる位置を調整する。

以上により、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されるものではない。また、本発明は、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更することが可能である。

例えば、上述においては、本発明に係る液滴吐出ヘッドをインクジェットヘッドに適用したが、インク以外の液体の滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する液滴吐出ヘッド、遺伝子分析試料を吐出する液滴吐出ヘッドなどにも適用することできる。

より詳しくは、本願において、液滴吐出記録方式の「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。ここで、媒体での紙とは、ＯＨＰ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という意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。

さらに、「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し、単に液滴を媒体に着弾させること、記録、印字、印写、印刷等）をも意味する。

また、「インク」とは、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３次元的に造形して形成された像も含まれる。

１，２，３，４ 駆動素子（記録素子）
１０ インクカートリッジ
２５ キャリッジ
３１，１１ 記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
４１，４１０ 搬送ベルト
４２，４２０ 搬送ローラ
８０ 画像形成装置
８１ 装置本体
８２ 給紙トレイ
８３ 排紙トレイ
８４ カートリッジ充填部
８５ 操作/表示部
８６ カバー
１０１ 流路板（液室形成部材）
１０２ 振動板
１０３ ノズル形成部材
１０４，１４ ノズル（吐出口，ノズル口）
１０６ 加圧液室（液室）
１２１Ａ 圧電素子（圧力発生手段）
３００ 液滴吐出装置
３１０ ヘッドユニット
５０８ 印刷制御部（駆動制御手段）
５０９ 駆動ＩＣ（駆動制御手段）
５２０ 回路基板

特開２００７−１５２６７４号公報 特許４３５５５２８号公報

Claims (7)

1. 搬送される記録媒体へ液滴を吐出する、配列された複数の吐出口と、
   前記各吐出口と夫々連通する複数の液室と、
   前記各吐出口に対して複数配置され、前記液室内の液体に圧力を発生させる複数の駆動素子と、を有する液滴吐出ヘッド；及び
   複数の駆動パルスを生成し、該駆動パルスを前記複数の駆動素子へ夫々調整して印加する駆動制御手段；を有しており、
   前記駆動制御手段は、一の吐出口から吐出される液滴の着弾位置が、配列された他の吐出口から吐出される液滴の着弾位置からずれると推測される場合、前記一の吐出口における複数の駆動素子のうち、前記着弾位置のずれと反対側に位置する駆動素子へ印加される駆動パルスを、前記一の吐出口における他の駆動素子へ印加される駆動パルスに比べて印加電圧値を大きくし、前記一の吐出口から吐出され前記記録媒体へ着弾する液滴の位置のずれを補正する、
   液滴吐出装置。
2. 前記液滴吐出ヘッドは前記複数の吐出口の配列方向は前記記録媒体の搬送方向と同一方向に設置され、
   前記液滴吐出ヘッドは、前記記録媒体の搬送方向に対して垂直方向へ移動可能であり、
   前記複数の駆動素子は、前記各吐出口に対応して、前記液滴吐出ヘッドの移動方向に沿って配列される複数の駆動素子を含み、
   前記駆動制御手段は、前記液滴吐出ヘッドの移動方向に沿って配列した前記複数の駆動素子へ印加する駆動パルスの印加電圧値を夫々調整することで、前記吐出口から吐出され前記記録媒体へ着弾する液滴の、前記記録媒体の搬送方向に対してずれる位置を調整する、
   請求項１記載の液滴吐出装置。
3. 前記液滴吐出ヘッドは前記複数の吐出口の配列方向は前記記録媒体の搬送方向と同一方向に設置され、
   前記液滴吐出ヘッドは、前記記録媒体の搬送方向に対して垂直方向へ移動可能であり、
   前記複数の駆動素子は、前記各吐出口に対応して、前記記録媒体の搬送方向に沿って配列される複数の駆動素子を含み、
   前記駆動制御手段は、前記記録媒体の搬送方向に沿って配列した前記複数の駆動素子へ印加する駆動パルスの印加電圧値を夫々調整することで、前記吐出口から吐出され前記記録媒体へ着弾する液滴の、前記液滴吐出ヘッドに移動方向に対してずれる位置を調整する、
   請求項１又は２記載の液滴吐出装置。
4. 前記駆動制御手段において、前記駆動パルスを前記駆動素子へ選択的に印加することで調整する手段は、一体集積化されたＩＣであり、
   前記ＩＣは前記駆動パルスの選択としてスイッチングのＯＮ／ＯＦＦを実行する、インバータを備える、
   請求項１から３のいずれか一項記載の液滴吐出装置。
5. 前記ＩＣは、前記駆動素子に近接する配線基板のうち任意の場所に設置され、
   前記駆動制御手段は、前記配線基板における該ＩＣから前記駆動素子までの配線経路の長さ、吐出する液滴で作成する画像情報、又は/及び前記吐出口の摩耗度に基づいて、前記液滴の前記着弾位置のずれを推測する、
   請求項４記載の液滴吐出装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項記載の液滴吐出装置を搭載した画像形成装置。
7. 搬送される記録媒体へ液滴を吐出する配列された複数の吐出口と、前記各吐出口と夫々連通する複数の液室と、前記各吐出口に対して複数配置され前記液室内の液体に圧力を発生させる複数の駆動素子と、を有する液滴吐出ヘッドの制御方法であって、
   複数の駆動パルスを生成し、
   一の吐出口から吐出される液滴の着弾位置が、配列された他の吐出口から吐出される液滴の着弾位置からずれることを推測し、
   前記一の吐出口から吐出され前記記録媒体へ着弾する液滴の位置のずれを補正するように、前記一の吐出口における複数の駆動素子のうち、前記着弾位置のずれと反対側に位置する駆動素子へ印加される駆動パルスを、前記一の吐出口における他の駆動素子へ印加される駆動パルスに比べて印加電圧値を大きくなるように、前記複数の駆動パルスから選択して前記複数の駆動素子へ夫々印加し、そして
   １つの吐出口に対して、対応する前記複数の駆動素子により前記液室内で発生した圧力で吐出口から液滴を吐出する、
   液滴吐出ヘッドの制御方法。

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