JP2020049845A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リーク電流による非吐出制御期間における圧電素子の電極の電圧の低下を抑止しつつ、記録ヘッドの発熱を防止する。【解決手段】液体吐出装置は、液体を吐出するノズル孔と、ノズル孔と連通する液室と、液室内の液体の圧力を変化させる圧電素子と、圧電素子に駆動波形電圧を印加するための駆動波形信号を生成する駆動波形生成回路と、駆動波形信号に含まれる複数の波形の少なくともいずれかを選択的に圧電素子に供給するスイッチと、駆動波形信号を生成する周期である駆動周期内において、複数の波形のいずれかを選択してノズル孔から液体を吐出する吐出制御期間後の液体を吐出しない非吐出制御期間に、圧電素子に所定電圧を印加する電圧設定制御を実施する制御部と、を備え、制御部は、駆動周期が第１の周期より短いときに電圧設定制御を実施せず、駆動周期が第１の周期以上のときに電圧設定制御を実施する。【選択図】図８

Description

本発明は、液体吐出装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置として使用するインクジェット記録装置における記録ヘッドは、インクを吐出するために、ノズルと、このノズルが連通する圧力発生室（加圧液室）と、圧電素子等の圧力発生素子とを備えている。

例えば、特許文献１には、記録ヘッドの走査後に、圧電素子に印加する基準電圧のスルーダウンタイミングを、記録ヘッドの吐出回数に応じて変化させることで、ピエゾ素子等の圧電素子の分極のばらつきを抑え、吐出性能のばらつきを抑えることが記載されている。

特許文献２には、インクを吐出するために圧電素子に印加する吐出パルスの波形の一部を利用して、インクを吐出しない非吐出パルスを生成することで、複数の圧電素子に共通に生成される駆動波形の波形長を短縮し、印刷の効率を上げることが記載されている。

特許文献３には、インクの吐出を継続することで発生するプリントヘッドの発熱を抑制するために、ノズルから液滴を吐出するためにパルスを生成する液滴吐出期間よりも長い液滴不吐出期間を駆動周期内に設けることが記載されている。

駆動周期内において液体を吐出しない非吐出制御期間に圧電素子の電極への電圧の印加を停止する場合、圧電素子の電極の電圧は、リーク電流により、駆動パルスの開始電圧である基準電圧に対して徐々に下がっていく。圧電素子の電極の電圧と基準電圧との差が所定値以上になると、次の駆動周期での駆動パルスの生成時に、圧電素子の電極の電圧が基準電圧まで急峻に立ち上がり、ノズルから液体が誤って吐出されるおそれがある。また、急峻な電圧の変化を伴う駆動は、記録ヘッドを制御する制御回路等に過剰な電流が流れる原因になり、制御回路が故障するおそれがある。

誤吐出や故障を防止するために、圧電素子に印加する電圧を制御するゲート回路を非吐出制御期間に駆動し、圧電素子の電極を非吐出制御期間に基準電圧に維持することが考えられる。しかしながら、ゲート回路の駆動により発生した熱が記録ヘッドに伝わり、記録ヘッドの温度が上昇すると、液体の温度が上昇し、液体の粘度が下がるため、液体の吐出の制御が難しくなる。特に、駆動周期が短いほど、単位時間当たりのゲート回路の駆動回数が増加するため、記録ヘッドの温度は上昇し易い。

本発明は、非吐出制御期間における圧電素子の電極の電圧の低下を抑止しつつ、記録ヘッドの発熱を防止することを目的とする。

上記技術的課題を解決するため、本発明の一形態の液体吐出装置は、液体を吐出するノズル孔と、前記ノズル孔と連通する液室と、前記ノズル孔から液体を吐出するために、前記液室内の液体の圧力を変化させる圧電素子と、前記圧電素子に駆動波形電圧を印加するための駆動波形信号を生成する駆動波形生成回路と、前記駆動波形信号に含まれる複数の波形の少なくともいずれかを選択的に前記圧電素子に供給するスイッチと、前記駆動波形信号を生成する周期である駆動周期内において、前記複数の波形のいずれかを選択して前記ノズル孔から液体を吐出する吐出制御期間後の液体を吐出しない非吐出制御期間に、前記圧電素子に所定電圧を印加する電圧設定制御を実施する制御部と、を備え、前記制御部は、前記駆動周期が第１の周期より短いときに前記電圧設定制御を実施せず、前記駆動周期が前記第１の周期以上のときに前記電圧設定制御を実施することを特徴とする。

非吐出制御期間における圧電素子の電極の電圧の低下の抑止と、記録ヘッドの発熱の防止とを両立することができる。

図１は、一実施形態に係る画像形成システムの例を示す図である。 図２は、一実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。 図３は、画像処理部の構成例を示す機能ブロック図である。 図４は、記録ヘッド制御部、駆動波形生成回路、記録ヘッドドライバの構成例を示すブロック図である。 図５は、記録ヘッドの構成例を示す概要図である。 図６は、マスク制御信号の種類と個別電極に印加される電圧波形の例を示す図である。 図７は、一実施形態に係る液体吐出装置の動作の例を示す波形図である。 図８は、一実施形態に係る液体吐出装置の動作の別の例を示す波形図である。 図９は、電圧設定制御の有無を切り替える例を示す説明図である。 図１０は、他の液体吐出装置の動作の例を示す波形図である。 図１１は、他の液体吐出装置の動作の別の例を示す波形図である。 図１２は、液体吐出装置を有する画像形成装置の印刷時間と記録ヘッドの温度との関係を示す説明図である。 図１３は、別の実施形態に係る液体吐出装置の動作の例を示す波形図である。 図１４は、別の実施形態に係る液体吐出装置の動作の例を示す波形図である。 図１５は、別の実施形態に係る液体吐出装置の動作の例を示す波形図である。

以下、図面を用いて実施形態を説明する。

図１は、一実施形態に係る画像形成システムの例を示す図である。図１に示す画像形成システム１は、ロール紙Ｍｄを搬入する搬入手段１０と、搬入されたロール紙Ｍｄを前処理する前処理手段２０と、前処理されたロール紙Ｍｄを乾燥させる乾燥手段３０とを有する。

また、画像形成システム１は、ロール紙Ｍｄの表面に画像を形成するための液体吐出装置を含む画像形成装置４０と、画像が形成されたロール紙Ｍｄを後処理する後処理手段５０と、後処理されたロール紙Ｍｄを搬出する搬出手段６０とを有する。更に、画像形成システム１は、画像形成システム１の動作を制御する制御手段（図示せず）を有する。

画像形成システム１は、搬入手段１０によってロール紙Ｍｄを搬入し、前処理手段２０、及び乾燥手段３０によってロール紙Ｍｄの表面を前処理、及び乾燥する。また、画像形成システム１は、画像形成装置４０によって、前処理及び乾燥した後のロール紙Ｍｄの表面に画像を形成する。さらに、画像形成システム１は、後処理手段５０によって、画像が形成されたロール紙Ｍｄを後処理する。その後、画像形成システム１は、搬出手段６０によって、ロール紙Ｍｄを巻き取り、排出または搬出する。

なお、画像形成システム１は、画像が形成される媒体の種類に応じて、画像形成装置４０を除いて、前処理手段２０などのいずれか一つ、または複数を含まない構成としても良い。

なお、ロール紙Ｍｄは、ロール紙に限定されない。例えば、ロール紙Ｍｄは、カット紙でも良い。さらに、ロール紙Ｍｄは、記録が可能な媒体であれば良い。例えば、ロール紙Ｍｄは、普通紙、上質紙、薄紙、厚紙、記録紙、ＯＨＰ（Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）シート、合成樹脂フィルム、及び金属薄膜などでも良い。

例えば、画像形成システム１は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）の４色の吐出器を含む液体吐出装置を有する。しかし、画像形成システム１は、例えば、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）、ライトシアン（ＬＣ）などその他の色に対応する吐出器を含む液体吐出装置を有しても良く、ブラック（Ｋ）のみに対応する吐出器を含む液体吐出装置を有しても良い。

なお、液体吐出装置を含む画像形成装置４０は、図１に示す画像形成システム１に搭載される形態に限定されない。例えば、画像形成装置４０は、プリンタ、スキャナ、被写機、プロッタ、及びファクシミリなどにおいて、吐出ヘッド、インクヘッド、記録ヘッド、及びインクジェットなどの吐出器を含む液体吐出装置からインクなどの液体の液滴を吐出する装置でも良い。

また、本発明に係る実施形態は、ロール紙Ｍｄの表面に画像を形成、印刷、印写、印字、または記録などをする装置に適用されても良い。

搬入手段１０は、ロール紙Ｍｄを前処理手段２０などに搬送する手段である。搬入手段１０は、本実施形態では、給紙部１１と、複数の搬送ローラ１２とを有する。搬入手段１０は、搬送ローラ１２などを用いて、給紙部１１の給紙ロールに巻き付けて保持されたロール紙Ｍｄを搬入、及び移動し、前処理手段２０（プラテン）などに搬送する。

前処理手段２０は、画像が形成される前のロール紙Ｍｄを処理する手段である。前処理手段２０は、本実施形態では、搬入手段１０によって搬入されたロール紙Ｍｄの表面を、前処理液で前処理する。前処理は、ロール紙Ｍｄ表面に、インクを凝集させる機能を有する前処理液を均一に塗布する処理である。前処理液は、例えば水溶性脂肪族系有機酸を含有した処理液などである。

乾燥手段３０は、ロール紙Ｍｄを加熱などにより乾燥する手段である。乾燥手段３０は、前処理手段２０によって前処理されたロール紙Ｍｄを乾燥させる前処理用乾燥部３１と、後処理手段５０によって後処理されたロール紙Ｍｄを乾燥させる後処理用乾燥部３２とを有する。

前処理用乾燥部３１は、例えばヒートローラ３１ｈを有する。前処理用乾燥部３１は、ヒートローラ３１ｈを例えば５０〜１００℃に加熱し、前処理液を塗布されたロール紙Ｍｄの表面をヒートローラ３１ｈに接触させる。前処理用乾燥部３１は、前処理液を塗布されたロール紙Ｍｄの表面をヒートローラ３１ｈにより加熱し、前処理液の水分を蒸発させ、ロール紙Ｍｄを乾燥させることができる。後処理用乾燥部３２は、前処理用乾燥部３１と同様の構成である。

画像形成装置４０は、液体吐出装置を含み、ロール紙Ｍｄに画像を形成する手段である。画像形成装置４０は、液体吐出装置を制御して、乾燥手段３０によって乾燥されたロール紙Ｍｄ上に液滴（以下、インクという。）を吐出することによって、ロール紙Ｍｄの表面に画像を形成する。液体吐出装置の詳細は後述する。

後処理手段５０は、画像が形成された後のロール紙Ｍｄを処理する手段である。後処理手段５０は、画像形成装置４０によって画像を形成されたロール紙Ｍｄの表面を、後処理液で後処理する。後処理は、ロール紙Ｍｄ上に斑点形状に後処理液を吐出する処理である。

図２は、一実施形態に係る画像形成装置４０のハードウェア構成例を示すブロック図である。画像形成装置４０は、メイン制御基板１００と、ヘッド中継基板２００と、画像処理基板３００とを備える。

メイン制御基板１００には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０４、ＮＶＲＡＭ（Non-Volatile Random Access Memory）１０５、モータドライバ１０６、駆動波形生成回路１０７などが実装されている。

ＣＰＵ１０１は、画像形成装置４０の全体の制御を司る。例えば、ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３を作業領域として利用して、ＲＯＭ１０４に格納された各種の制御プログラムを実行し、画像形成装置４０における各種動作を制御するための制御指令を出力する。この際ＣＰＵ１０１は、ＦＰＧＡ１０２と通信しながら、ＦＰＧＡ１０２と協働して画像形成装置４０における各種の動作制御を行う。

ＦＰＧＡ１０２には、ＣＰＵ制御部１１１、メモリ制御部１１２、Ｉ２Ｃ制御部１１３、センサ処理部１１４、モータ制御部１１５、および記録ヘッド制御部１１６が設けられている。

ＣＰＵ制御部１１１は、ＣＰＵ１０１と通信を行う機能を持つ。メモリ制御部１１２は、ＲＡＭ１０３やＲＯＭ１０４にアクセスする機能を持つ。Ｉ２Ｃ制御部１１３は、ＮＶＲＡＭ１０５と通信を行う機能を持つ。

センサ処理部１１４は、各種センサ１３０のセンサ信号の処理を行う。各種センサ１３０は、画像形成装置４０における各種の状態を検知するセンサの総称である。各種センサ１３０には、上述したエンコーダセンサ１３のほか、記録紙Ｐの通過を検知する用紙センサ、カバー部材２ａの開放を検知するカバーセンサ、環境温度や湿度を検知する温湿度センサ、記録紙Ｐを固定するレバーの動作状態を検知する用紙固定レバー用センサ、カートリッジ７のインク残量を検知する残量検知センサなどが含まれる。なお、温湿度センサなどから出力されるアナログのセンサ信号は、例えばメイン制御基板１００などに実装されるＡＤコンバータによりデジタル信号に変換されてＦＰＧＡ１０２に入力される。

モータ制御部１１５は、各種モータ１４０の制御を行う。各種モータ１４０は、画像形成装置４０が備えるモータの総称である。各種モータ１４０には、キャリッジを動作させるための主走査モータ、記録紙Ｐを副走査方向に搬送するための副走査モータ、記録紙Ｐを給紙するための給紙モータ、維持機構１５を動作させるための維持モータなどが含まれる。

ここで、主走査モータ８の動作制御を例に挙げて、ＣＰＵ１０１とＦＰＧＡ１０２のモータ制御部１１５との連携による制御の具体例を説明する。まず、ＣＰＵ１０１がモータ制御部１１５に対して、主走査モータ８の動作開始指示とともに、キャリッジ５の移動速度および移動距離を通知する。この指示を受けたモータ制御部１１５は、ＣＰＵ１０１から通知された移動速度および移動指示の情報をもとに駆動プロファイルを生成し、センサ処理部１１４から供給されるエンコーダ値（エンコーダセンサ１３のセンサ信号を処理して得られた値）との比較を行いながら、ＰＷＭ指令値を算出してモータドライバ１０６に出力する。モータ制御部１１５は、所定の動作を終了するとＣＰＵ１０１に対して動作終了を通知する。なお、ここではモータ制御部１１５が駆動プロファイルを生成する例を説明したが、ＣＰＵ１０１が駆動プロファイルを生成してモータ制御部１１５に指示する構成であってもよい。ＣＰＵ１０１は、印字枚数のカウントや主走査モータ８のスキャン数のカウントなども行っている。

記録ヘッド制御部１１６は、ＲＯＭ１０４に格納されたヘッド駆動データ、吐出同期信号ＬＩＮＥ、吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥを駆動波形生成回路１０７に渡して、駆動波形生成回路１０７に共通駆動波形信号Ｖｃｏｍを生成させる。駆動波形生成回路１０７が生成した共通駆動波形信号Ｖｃｏｍは、ヘッド中継基板２００に実装された後述の記録ヘッドドライバ２１０に入力される。

図３は画像処理部３１０の構成例を示す機能ブロック図である。

画像処理部３１０は、受付けた画像データについて、階調処理、画像変換処理などを行い、記録ヘッド制御部１１６で処理可能な形式の画像データに変換する。そして、画像処理部３１０は、変換後の画像データを、記録ヘッド制御部１１６へ出力する。

詳細には、画像処理部３１０は、インターフェイス４１と、階調処理部４２と、画像変換部４３と、画像処理部ＲＡＭ４４と、を有する。

インターフェイス４１は、画像データの入力部であり、ＣＰＵ１０１、およびＦＰＧＡ１０２との通信インターフェイスである。階調処理部４２は、受付けた多値の画像データに階調処理を行い、小値の画像データへ変換する。小値の画像データは、図２に示した記録ヘッド６が吐出する液滴の種類（大滴、中滴、小滴）に等しい階調数の画像データである。そして、階調処理部４２は、変換した画像データを、画像処理部ＲＡＭ４４上に１バンド分以上保持する。１バンド分の画像データとは、記録ヘッド６が１度の主走査方向Ｘの走査で記録可能な最大の副走査方向の幅に相当する画像データを指す。

画像変換部４３は、画像処理部ＲＡＭ４４上の１バンド分の画像データについて、主走査方向Ｘへの１度の走査（１スキャン）で出力する画像単位で、画像データを変換する。この変換は、インターフェイス４１を介してＣＰＵ１０１から受付けた、印字順序、および印字幅（＝１スキャンあたりの画像記録の副走査幅）の情報に従い、記録ヘッド６の構成に合わせて変換する。

印字順序、印字幅は記録媒体に対して１回の主走査で画像を形成する１パス印字でも良く、記録媒体の同一領域に対して同一のノズル群あるいは異なるノズル群によって複数回の主走査で画像を形成するマルチパス印字を用いても良い。また、主走査方向にヘッドを並べて、同一領域を異なるノズルで打ち分けても良い。これらの記録方法は適宜組み合わせて用いることができる。

印字幅とは、記録ヘッド６の１度の主走査方向Ｘへの走査（１スキャン）で記録する画像の、副走査方向Ｙの幅を示す。本実施の形態では、印字幅は、ＣＰＵ１０１が設定する。

画像変換部４３は、変換した画像データＳＤ'を、インターフェイス４１を介してＦＰＧＡ１０２へ出力する。

画像処理部３１０の機能は、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ等のハードウェア機能として実行されても良いし、画像処理部３１０内部の記憶装置に記憶された画像処理プログラムによって実施されるものであっても良い。

また、画像処理部３１０の機能は画像形成装置４０の内部ではなく、コンピュータにインストールされたソフトウェアで行っても良い。

図４は、記録ヘッド制御部１１６、駆動波形生成回路１０７、記録ヘッドドライバ２１０の構成例を示すブロック図である。例えば、図４は、本発明の実施形態に係る液体吐出装置４００の一例を示している。

記録ヘッド制御部１１６は、吐出のタイミングのトリガーとなるトリガー信号Ｔｒｉｇを受信すると、駆動波形の生成のトリガーとなる吐出同期信号ＬＩＮＥを駆動波形生成回路１０７へ出力する。さらに、吐出同期信号ＬＩＮＥからの遅延量に当たる吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥを駆動波形生成回路１０７へ出力する。（図４参照）。駆動波形生成回路１０７は、ＲＯＭ１０４にアドレスを出力してアクセスし、ＲＯＭ１０４内に割り当てられた波形データ格納部に格納された波形データを読み出す。駆動波形生成回路１０７は、吐出同期信号ＬＩＮＥと、吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥに基づいたタイミングで、波形データ格納部から読み出した波形データに対応する共通駆動波形信号Ｖｃｏｍを生成する。

さらに、記録ヘッド制御部１１６は、画像処理基板３００に設けられた前述の画像処理部３１０から画像処理後の画像データＳＤ'を受け取り、この画像データＳＤ'をもとに、記録ヘッド６の各ノズル孔６２（図５）から吐出させるインク滴の大きさに応じて共通駆動波形信号Ｖｃｏｍの所定波形を選択するためのマスク制御信号ＭＮを生成する。マスク制御信号ＭＮは吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥに同期したタイミングの信号である。そして、記録ヘッド制御部１１６は、画像データＳＤ'と、同期クロック信号ＳＣＫと、画像データのラッチを命令するラッチ信号ＬＴと、生成したマスク制御信号ＭＮとを、記録ヘッドドライバ２１０に転送する。

記録ヘッドドライバ２１０は、図４に示すように、シフトレジスタ２１１、ラッチ回路２１２、階調デコーダ２１３、レベルシフタ２１４、およびアナログスイッチ２１５を備える。

シフトレジスタ２１１は、記録ヘッド制御部１１６から転送される画像データＳＤ'および同期クロック信号ＳＣＫを入力する。ラッチ回路２１２は、シフトレジスタ２１１の各レジスト値を、記録ヘッド制御部１１６から転送されるラッチ信号ＬＴによってラッチする。

階調デコーダ２１３は、ラッチ回路２１２でラッチした値（画像データＳＤ'）とマスク制御信号ＭＮとをデコードして結果を出力する。レベルシフタ２１４は、階調デコーダ２１３のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ２１５が動作可能なレベルへとレベル変換する。

アナログスイッチ２１５は、レベルシフタ２１４を介して与えられる階調デコーダ２１３の出力でオン／オフするスイッチである。このアナログスイッチ２１５は、記録ヘッド６が備えるノズル孔６２ごとに設けられ、各ノズル孔６２に対応する圧電素子７０の個別電極８３に接続されている。また、アナログスイッチ２１５には、駆動波形生成回路１０７からの共通駆動波形信号Ｖｃｏｍが入力されている。また、上述したようにマスク制御信号ＭＮのタイミングが共通駆動波形信号Ｖｃｏｍのタイミングと同期している。したがって、レベルシフタ２１４を介して与えられる階調デコーダ２１３の出力に応じて適切なタイミングでアナログスイッチ２１５のオン／オフが切り替えられることにより、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍを構成する駆動波形の中から各ノズル孔６２に対応する圧電素子７０に印加される波形が選択される。その結果、ノズル孔６２から吐出されるインク滴の大きさが制御される。

なお、図４に示す吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥは、吐出同期信号ＬＩＮＥに同期して生成される共通駆動波形信号Ｖｃｏｍの位相を調整するために使用される。例えば、吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥは、１から１３までのデジタル値のいずれかを示し、デジタル値の値が小さいほど共通駆動波形信号Ｖｃｏｍの位相は早くなる。吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥの値が７の場合、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍの位相は基準の位相になる。

図５は、記録ヘッド６の構成例を示す概要図である。記録ヘッド６は、加圧液室６１、圧電素子７０およびノズル孔６２を有する複数の吐出ブロック９０を有する。

例えば、各圧電素子７０は、加圧液室６１に隣接する壁面であって、ノズル孔６２が設けられる壁面と対向する壁面に接触しており、図４のアナログスイッチ２１５からの駆動波形電圧を個別電極（入力端子）８３で受けたことにより変形する。圧電素子７０の変形によりノズル孔６２と連通する加圧液室６１が変形し、加圧液室６１内のインクの圧力が変化する。そして、加圧液室６１内のインクが加圧された場合、加圧されたインクは、ノズル孔６２から液滴として吐出される。

図６は、マスク制御信号ＭＮの種類と個別電極８３に印加される電圧波形との例を示す図である。図４の駆動波形生成回路１０７は、吐出同期信号ＬＩＮＥに同期して、吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥに応じた位相の共通駆動波形信号Ｖｃｏｍを出力する。特に限定されないが、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍは、４つの波形Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４を含む（図６（ａ））。

まず、マスク制御信号ＭＮが図４のアナログスイッチ２１５に出力されるまでの動作を説明する。図４の記録ヘッド制御部１１６は、吐出同期信号ＬＩＮＥに同期して、４つのマスク制御信号ＭＮ（ＭＮ０、ＭＮ１、ＭＮ２、ＭＮ３）を並列に出力する。マスク制御信号ＭＮ０は、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍの波形Ｗ３の生成期間を含む矩形パルスを有する。マスク制御信号ＭＮ１は、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍの波形Ｗ２の生成期間を含む矩形パルスを有する。マスク制御信号ＭＮ２は、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍの波形Ｗ２、Ｗ４の生成期間をそれぞれ含む２つの矩形パルスを有する。マスク制御信号ＭＮ３は、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍの波形Ｗ１、Ｗ２の生成期間と波形Ｗ４の生成期間とをそれぞれ含む２つの矩形パルスを有する。

また、例えば、記録ヘッド制御部１１６は、記録ヘッド６のノズル孔６２の数に対応する画素数の画像データＳＤ'を受信し、受信した画像データＳＤ'を直列データとして同期クロック信号ＳＣＫに同期してシフトレジスタ２１１に出力する。シフトレジスタ２１１は、直列の画像データＳＤ'を同期クロック信号ＳＣＫに同期して順次受信し、シフトレジスタ２１１内にシフトする。そして、シフトレジスタ２１１は、保持した画像データＳＤ'を並列データとしてラッチ回路２１２に出力する。

ラッチ回路２１２は、ノズル孔６２の数に対応する画素数の画像データＳＤ'ごとに記録ヘッド制御部１１６から出力されるラッチ信号ＬＴに同期して並列の画像データＳＤ'をラッチし、ラッチした画像データＳＤ'を階調デコーダ２１３に出力する。

階調デコーダ２１３は、画像データＳＤ'に含まれる、記録ヘッド６のノズル孔６２毎に対応する画素データの階調をそれぞれデコードする。そして、階調デコーダ２１３は、デコードした階調に対応するマスク制御信号ＭＮ（ＭＮ０−ＭＮ３のいずれか）を、画素データ毎にレベルシフタ２１４に出力する。すなわち、レベルシフタ２１４に出力されるマスク制御信号ＭＮの数は、ノズル孔６２の数に等しい。そして、レベルシフタ２１４は、受信したマスク制御信号ＭＮの電圧レベルを変換し、アナログスイッチ２１５に出力する。

アナログスイッチ２１５は、記録ヘッド６の複数のノズル孔６２に対応する圧電素子７０毎にゲート回路を有する。各ゲート回路は、対応するマスク制御信号ＭＮに応じて共通駆動波形信号Ｖｃｏｍの波形を圧電素子７０の個別電極８３に印加する。例えば、各ゲート回路は、ゲート入力端子ＶＩＮで受けるマスク制御信号ＭＮの矩形パルスに同期してオンし、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍの波形の一部を選択的に駆動波形電圧として個別電極８３に出力する。このように、マスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３は、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍに含まれる複数の波形Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４の少なくともいずれかを選択する複数の選択パターンである。

これにより、画素毎の画像データＳＤ'の階調に応じて、４種類の電圧波形のいずれかが個別電極８３に印加される。アナログスイッチ２１５の各ゲート回路は、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍに含まれる複数の波形の少なくともいずれかを選択的に圧電素子７０の個別電極８３に供給するスイッチとして機能する。

マスク制御信号ＭＮ０に基づいて個別電極８３に印加される波形Ｗ３は、ノズル孔６２からインクを吐出せずにノズル孔６２のメニスカス面を振動させて乾燥を防ぐために使用される（図６（ｂ））。マスク制御信号ＭＮ１に基づいて個別電極８３に印加される波形Ｗ２は、ノズル孔６２から第１の量（小滴）のインクを吐出するために使用される（図６（ｃ））。

マスク制御信号ＭＮ２に基づいて個別電極８３に印加される波形Ｗ２、Ｗ４は、ノズル孔６２から第２の量（中滴）のインクを吐出するために使用される（図６（ｄ））。マスク制御信号ＭＮ３に基づいて個別電極８３に印加される波形Ｗ１、Ｗ２、Ｗ４は、ノズル孔６２から第３の量（大滴）のインクを吐出するために使用される（図６（ｅ））。

なお、個別電極８３の波形に示す破線は、ゲート回路が個別電極８３に波形を印加していない期間を示し、個別電極８３は、破線で示す期間、フローティング状態の基準電圧に設定される。なお、フローティング状態の間、個別電極８３の電圧は、リークパスを介して流れるリーク電流により、徐々に低下していく。リーク電流による個別電極８３の電圧の低下は、図１１で説明する。

図７および図８は、一実施形態に係る液体吐出装置４００の動作の例を示す波形図である。図７は、駆動周期が予め設定された第１の周期より短い場合の波形を示し、図８は、駆動周期が第１の周期より長い場合の波形を示す。第１の周期については、図９で説明する。例えば、駆動周期は、画像を印刷する用紙の送り速度が速い動作モード時に短くなり、画像を印刷する用紙の送り速度が遅い動作モード時に長くなる。あるいは、駆動周期は、印刷の解像度が低い動作モード時に短くなり、印刷の解像度が高い動作モード時に長くなる。

図７および図８において、１つの駆動周期は、インクを吐出する制御を実行する吐出制御期間と、インクを吐出する制御を実行しない非吐出制御期間とを含む。例えば、吐出制御期間は、駆動周期に依存せず一定であり、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍの波形は、各吐出制御期間で共通である。非吐出制御期間は、駆動周期が長いほど長くなり、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍは、基準電圧（中間電圧）に維持される。

図７および図８は、２つのノズル孔６２−１、６２−２からインクを吐出するための動作波形を示しているが、記録ヘッド６に含まれる全てのノズル孔６２に対応して、図７または図８に示す動作が実行される。吐出制御期間では、図６で説明したように、ゲート回路のゲート入力端子ＶＩＮで受けるマスク制御信号ＭＮに応じた波形が、個別電極８３に印加される。

図７に示すように、駆動周期が第１の周期より短い場合、ゲート入力端子ＶＩＮに与えられる各マスク制御信号ＭＮは、非吐出制御期間にロウレベルに設定される。ゲート回路は、ロウレベルの電圧を受けた場合、オフし、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍを個別電極８３に印加しない。すなわち、記録ヘッド制御部１１６および記録ヘッドドライバ２１０は、非吐出制御期間に圧電素子７０の個別電極８３に基準電圧を印加する電圧設定制御を実施しない。このため、個別電極８３の電圧波形に破線で示すように、個別電極８３はフローティング状態に設定される。

マスク制御信号ＭＮを非吐出制御期間にロウレベルに設定することで、単位時間当たりのゲート回路の駆動回数が増加することを防止でき、ゲート回路の温度が過剰に上昇することを防止できる。これにより、記録ヘッド６の温度の上昇を防止でき、加圧液室６１内のインクの温度が上限温度を超えることを防止でき、インクの吐出制御を正常に行うことができる。

一方、図８に示すように、駆動周期が第１の周期より長い場合、ゲート入力端子ＶＩＮに与えられる各マスク制御信号ＭＮは、非吐出制御期間にロウレベルからハイレベルに変化する。ゲート回路は、ハイレベルのマスク制御信号ＭＮを受けた場合にオンし、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍ（基準電圧）を圧電素子７０の個別電極８３に印加する。このため、個別電極８３の電圧波形に実線で示すように、個別電極８３は所定の一定電圧である基準電圧に設定される。すなわち、ゲート回路を駆動動作させるため、記録ヘッド制御部１１６および記録ヘッドドライバ２１０は、非吐出制御期間に圧電素子７０の個別電極８３に基準電圧を印加する電圧設定制御を実施する。

例えば、各マスク制御信号ＭＮは、非吐出制御期間の開始（すなわち、吐出制御期間の終了）から所定時間後にハイレベルに変化する。非吐出制御期間におけるゲート回路のオンタイミングは、駆動周期に依存せず、マスク制御信号ＭＮの波形を生成するための波形データにより決まる。例えば、図７の非吐出制御期間は、図８の非吐出制御期間の開始からオンタイミングまでの時間より短いため、マスク制御信号ＭＮは、非吐出制御期間にハイレベルに変化せず、電圧設定制御は実施されない。電圧設定制御の有無については、図９で説明する。

図７および図８に示す動作は、図４に示した記録ヘッド制御部１１６、シフトレジスタ２１１、ラッチ回路２１２、階調デコーダ２１３およびレベルシフタ２１４により実現される。すなわち、記録ヘッド制御部１１６、シフトレジスタ２１１、ラッチ回路２１２、階調デコーダ２１３およびレベルシフタ２１４は、非吐出制御期間に、圧電素子７０に所定電圧を印加する電圧設定制御を実施する制御部として機能する。

非吐出制御期間に個別電極８３に基準電圧を印加することで、個別電極８３の電圧がリーク電流により低下することを防止できる。したがって、例えば、ｎ＋１回目（ｎは１以上の整数）の駆動周期の吐出制御期間において、マスク制御信号ＭＮの矩形パルスがゲート回路に印加された場合にも、個別電極８３の電圧が基準電圧まで急峻に立ち上がることを防止できる。この結果、個別電極８３に異常な電圧（異常パルス）が印加されることを防止でき、異常パルスにより、ノズル孔６２からインクが誤って吐出されることを防止できる。すなわち、液体吐出装置４００の誤動作を防止でき、画像形成装置４０による用紙等への印刷品質の低下を防止できる。

なお、例えば、図４に示した記録ヘッド制御部１１６は、マスク制御信号ＭＮ毎に、最も長い駆動周期に合わせた長さの波形を生成するための波形データを保持している。そして、図８に示す非吐出制御期間での各マスク制御信号ＭＮのオンタイミングＯＮは、例えば、第１の周期の終了（すなわち、次の吐出制御期間の開始）に対して第１の時間以上前に設定される。これにより、マスク制御信号ＭＮ毎に１つの波形を用意するだけで、駆動周期に応じて、図７および図８に示した電圧設定制御の有無の切り替えを自動的に実施することができる。

図９は、電圧設定制御の有無を切り替える例を示す図である。図９では、例えば、６種類の駆動周期が予め設定される。駆動周期に示す"８"から"２３"までの３つおきの数字は、単位時間を示しており、特に限定されないが、１単位時間は、数マイクロ秒である。例えば、吐出制御期間は７単位時間である。電圧設定制御は、駆動周期が１７単位時間、２０単位時間および２３単位時間のときに行われ、駆動周期が８単位時間、１１単位時間および１４単位時間のときには行われない。すなわち、図９に示す例では、電圧設定制御をするかしないかを判断する第１の周期は、１５単位時間である。

なお、説明を分かりやすくするために、アナログスイッチ２１５のゲート回路のオフが継続した場合に個別電極８３の電圧が許容限界電圧を下回るタイミングは、一例として吐出制御期間の最初から１８単位時間後にしている。しかし、個別電極８３の電圧が許容限界電圧を下回るタイミングは、１８単位時間後に限らない。ここで、許容限界電圧は、その後の吐出制御期間の開始時に、個別電極８３の電圧が基準電圧まで急峻に立ち上がることで、異常パルスが発生し、ノズル孔６２からインクが誤って吐出される可能性がある電圧である。

図９に示す例では、例えば、非吐出制御期間にゲート回路をオンさせるタイミングＯＮは、吐出制御期間の最初から１５単位時間後に設定される。換言すれば、記録ヘッド制御部１１６は、全てのマスク制御信号ＭＮにおいて、吐出制御期間の最初から１５単位時間後にマスク制御信号ＭＮがハイレベルに変化するような波形データを保持している。

マスク制御信号ＭＮを生成するための波形データは、全ての駆動周期に共通であり、全ての駆動周期で使用される。すなわち、マスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３（選択パターン）の各々は、最も長い駆動周期に対応するパターン長を有し、非吐出制御期間に対応するパターン中にタイミングＯＮを含む。

これにより、駆動周期が２０単位時間または２３単位時間に設定される場合、許容限界電圧に到達する前に個別電極８３の電圧を基準電圧に戻すことができ、異常パルスによるノズル孔６２からインクの誤吐出を防止することができる。

なお、タイミングＯＮは、設定可能な全ての駆動周期において、吐出制御期間の開始より第１の時間以上前になるように設定される。すなわち、記録ヘッド制御部１１６は、電圧設定制御の実施時の圧電素子７０の個別電極８３に基準電圧を印加する印加タイミングを、複数の駆動周期のいずれかの吐出制御期間の開始タイミングよりも第１の時間以上前に設定する。換言すれば、第１の周期の終了タイミングは、個別電極８３の電圧が許容限界電圧を下回るタイミングよりも前、かつ、第１の周期より大きい駆動周期の吐出制御期間の開始より第１の時間以上前になるように設定される。

例えば、第１の時間は、吐出制御期間に生成される連続する２つパルス波形において互いに隣接する遷移エッジの最小時間間隔に設定される。すなわち、第１の時間は、吐出制御期間に生成される連続する２つパルス波形の最小時間間隔である。図９に示す例では、タイミングＯＮは、駆動周期が１７単位時間の場合に、吐出制御期間の開始より１マイクロ秒以上になるように設定される。

吐出制御期間に生成される連続する２つパルス波形の時間間隔は、ノズル孔６２からインクを安定して吐出させるための余裕時間である。このため、タイミングＯＮから吐出制御期間までの時間間隔を第１の時間以上空けることで、吐出制御期間の最初のパルスによるインクの吐出が不安定になることを防止でき、画像形成装置４０による用紙等への印刷品質の低下を防止できる。なお、最初のパルスによるインクの吐出が不安定になった場合、吐出の不安定は、その後のパルスによるインクの吐出に連鎖する場合があり、最初のパルスによるインクの吐出を安定させることは重要である。

図９に示したタイミングＯＮでは、駆動周期が１７単位時間より長い２０単位時間または２３単位時間に設定された場合、タイミングＯＮは、吐出制御期間の開始より常に１マイクロ秒以上になる。また、駆動周期が１７単位時間より短い１４単位時間、１１単位時間または８単位時間に設定された場合、タイミングＯＮが発生する前に次の吐出制御期間が現れるため、非吐出制御期間にゲート回路はオンしない。このため、駆動周期が１７単位時間より短い場合、タイミングＯＮから吐出制御期間までの時間間隔は考慮しなくて良い。

図１０および図１１は、他の液体吐出装置の動作の例を示す波形図である。図１０は、駆動周期が第１の周期より短い場合の波形を示し、図１１は、駆動周期が第１の周期より長い場合の波形を示す。

図１０では、全てのマスク制御信号ＭＮ（ＭＮ０−ＭＮ３）は、非吐出制御期間に、アナログスイッチ２１５のゲート回路をオンさせるパルスを含んでいる。すなわち、記録ヘッド制御部１１６は、非吐出制御期間に、ゲート回路をオンさせるパルスを含むマスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３を生成する波形データを保持している。

駆動周期が第１の周期より長い場合の動作波形は、図８と同様である。すなわち、駆動周期が第１の周期より長い場合、非吐出制御期間に、ゲート回路をオンさせるパルスを含むマスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３が生成される。ゲート回路を非吐出制御期間毎にオンさせることで、非吐出制御期間に、個別電極８３の電圧がリーク電流により低下することを防止でき、吐出制御期間の開始時に個別電極８３に異常な電圧（異常パルス）が印加されることを防止できる。

一方、ゲート回路を非吐出制御期間毎にオンさせることで、単位時間当たりのゲート回路の駆動回数が増加する。ゲート回路の駆動回数が増加により、記録ヘッドの温度が上昇すると、インクの粘度が低くなり、インクの吐出制御を正常に行うことが困難になるおそれがある。

図１１では、全てのマスク制御信号ＭＮ（ＭＮ０−ＭＮ３）は、非吐出制御期間に、アナログスイッチ２１５のゲート回路のオフ状態を維持するために基準電圧に維持される。すなわち、記録ヘッド制御部１１６は、非吐出制御期間に、ゲート回路をオンさせるパルスを含まないマスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３を生成する波形データを保持している。

駆動周期が第１の周期より短い場合の動作波形は、図７と同様である。すなわち、駆動周期が第１の周期より短い場合、非吐出制御期間に、ゲート回路をオンさせるパルスを含まないマスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３が生成される。

非吐出制御期間にゲート回路をオンさせない場合、圧電素子７０の個別電極８３はフローティング状態の基準電圧に設定されるため、個別電極８３の電圧は、リーク電流により徐々に低下する。この場合、次の吐出制御期間においてマスク制御信号ＭＮの矩形パルスがゲート回路に印加されたときに、個別電極８３の電圧が基準電圧まで急峻に立ち上がり、異常パルスが発生するおそれがある。そして、異常パルスが発生した場合、ノズル孔６２からインクが誤って吐出されるおそれがある。

図１２は、液体吐出装置を有する画像形成装置の印刷時間と記録ヘッドの温度との関係を示す説明図である。本実施形態の温度変化は実線で示し、比較例の温度変化は破線で示す。

図７で説明したように、本実施形態では、駆動周期が第１の周期より短い場合、アナログスイッチ２１５のゲート回路は非吐出制御期間にオンしないため、１駆動周期におけるゲート回路のオン回数は、例えば４回になる（図１２（ａ））。一方、図１０で説明したように、駆動周期が第１の周期より短い場合の非吐出制御期間に、アナログスイッチ２１５のゲート回路をオンする場合、１駆動周期におけるゲート回路のオン回数は、例えば５回になる（図１２（ｂ））。

単位時間当たりのゲート回路のオン回数が所定回数を超える印刷動作が長時間続いた場合、記録ヘッド制御部１１６の温度が上限温度を超えるおそれがある。これに対して、本実施形態では、図１０に比べて、単位時間当たりのゲート回路のオン回数を減らすことができるため、記録ヘッド制御部１１６の温度が上限温度を超えることを防止できる。

また、本実施形態では、駆動周期が第１の周期より長い場合、アナログスイッチ２１５のゲート回路は非吐出制御期間にオンするため、１駆動周期におけるゲート回路のオン回数は、例えば５回になる（図１２（ｃ））。しかし、駆動周期が長い場合、単位時間当たりのゲート回路のオン回数は、駆動周期が短い場合に比べて少ないため、記録ヘッド制御部１１６の温度が上限温度を超えることはない。

一方、駆動周期が第１の周期より長い場合であって、アナログスイッチ２１５のゲート回路を非吐出制御期間にオンさせない場合、１駆動周期におけるゲート回路のオン回数は、例えば４回になる（図１２（ｄ））。駆動周期が長く、１駆動周期におけるゲート回路のオン回数が少ない場合、記録ヘッド制御部１１６の温度は上昇しにくい。しかし、非吐出制御期間に、圧電素子７０の個別電極８３の電圧がリーク電流により低下するため、図１１で説明した不具合が発生するおそれがある。

以上、図１から図１２に示した実施形態では、駆動周期が第１の周期より短い場合、非吐出制御期間に、アナログスイッチ２１５のゲート回路をオンさせないことで、単位時間当たりのゲート回路のオン回数が増加することを防止できる。これにより、ゲート回路の温度が過剰に上昇することを防止でき、記録ヘッド６の温度が上昇することを防止できる。したがって、加圧液室６１内のインクの温度が許容温度を超え、粘度が既定値より低くなることを防止でき、インクの吐出制御を正常に行うことができる。

また、駆動周期が第１の周期より長い場合、非吐出制御期間に、アナログスイッチ２１５のゲート回路をオンさせることで、圧電素子７０の個別電極８３の電圧がリーク電流により低下することを防止できる。これにより、非吐出制御期間後の吐出制御期間において、マスク制御信号ＭＮの矩形パルスがゲート回路に印加された場合にも、個別電極８３の電圧が基準電圧まで急峻に立ち上がることを防止できる。したがって、個別電極８３に異常な電圧が印加されることを防止でき、異常な電圧により、ノズル孔６２からインクが誤って吐出されることを防止できる。

この結果、非吐出制御期間における圧電素子７０の個別電極８３の電圧の低下の抑止と、記録ヘッド６の発熱の防止とを両立することができる。また、液体吐出装置４００の誤動作を防止でき、画像形成装置４０による用紙等への印刷品質の低下を防止できる。

図１３は、別の実施形態に係る液体吐出装置の動作の例を示す波形図である。図８と同じ動作については、詳細な説明は省略する。図１３に示す動作を行う液体吐出装置は、駆動波形生成回路１０７が出力する共通駆動波形信号Ｖｃｏｍの波形が異なることを除き、図４に示す液体吐出装置４００と同様である。すなわち、図１３に示す動作を行う液体吐出装置は、図２に示した画像形成装置４０および図１に示した画像形成システム１に搭載される。

図１３は、駆動周期が第１の周期より長い場合の動作波形を示している。駆動波形生成回路１０７は、マスク制御信号ＭＮ０により選択される波形Ｗ３と同じ波形（微駆動波形信号）を、非吐出制御期間に生成する。すなわち、記録ヘッド制御部１１６は、非吐出制御期間に、圧電素子７０の個別電極８３に基準電圧を印加する電圧設定制御中に、個別電極８３に微駆動波形信号を印加する。なお、非吐出制御期間に生成される波形Ｗ３の数は１つに限定されず、複数でも良い。

記録ヘッド制御部１１６が出力するマスク制御信号ＭＮ（ＭＮ０−ＭＮ３）の波形は、図１から図１２で説明した実施形態と同じである。これにより、非吐出制御期間に、ノズル孔６２からインクを吐出せずに加圧液室６１内の圧力を変化させる波形（微駆動）が圧電素子７０の個別電極８３に印加される。微駆動波形信号により、ノズル孔６２のメニスカス面が振動し、インクが乾燥してインクの粘度が上昇することが防止される。

なお、駆動周期が第１の周期より短い場合、非吐出制御期間の波形Ｗ３が現れる前に次の吐出制御期間になるため、動作波形は、図７と同じになる。

以上、図１３に示す実施形態においても、図１から図１２に示した実施形態と同様に、非吐出制御期間における圧電素子７０の個別電極８３の電圧の低下の抑止と、記録ヘッド６の発熱の防止とを両立することができる。さらに、図１３に示す実施形態では、駆動周期が第１の周期より長い場合、非吐出制御期間に圧電素子７０の個別電極８３に微駆動の波形Ｗ３を印加することで、ノズル孔６２のメニスカス面が振動させ、インクが乾燥してインクの粘度が上昇することを防止できる。この結果、画像形成装置４０による用紙等への印刷品質の低下を防止できる。

図１４は、別の実施形態に係る液体吐出装置の動作の例を示す波形図である。図８と同じ動作については、詳細な説明は省略する。図１４に示す動作を行う液体吐出装置は、記録ヘッド制御部１１６が出力するマスク制御信号ＭＮ（ＭＮ０−ＭＮ３）の波形が異なることを除き、図４に示す液体吐出装置４００と同様である。すなわち、図１４に示す動作を行う液体吐出装置は、図２に示した画像形成装置４０および図１に示した画像形成システム１に搭載される。

図１４は、駆動周期が第１の周期より長い場合の動作波形を示している。記録ヘッド制御部１１６は、非吐出制御期間でのハイレベル期間が互いにずれたマスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３（選択パターン）を生成する。すなわち、電圧設定制御の実施タイミングは、マスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３毎に異なる。記録ヘッド制御部１１６は、非吐出制御期間でのハイレベル期間が互いにずれたマスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３の波形を生成するための波形データを保持している。以下では、マスク制御信号ＭＮのハイレベル期間は、オン期間とも称する。

非吐出制御期間でのマスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３のオン期間を互いにずらすことで、アナログスイッチ２１５の多数のゲート回路が同時にオンされることを防止でき、ゲート回路のオンにより発生するスイッチングノイズ（電源ノイズ等）を低減できる。この結果、液体吐出装置４００の誤動作を防止でき、画像形成装置４０および画像形成システム１の信頼性の低下を防止できる。マスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３単位でオン期間をずらすことで、記録ヘッド制御部１１６が保持する波形データの数を増やすことなく、スイッチングノイズを低減できる。

なお、非吐出制御期間のオン期間は、少なくとも１つのマスク信号ＭＮが、他のマスク信号ＭＮに対してずれていれば良い。例えば、２つのマスク制御信号ＭＮ毎に非吐出制御期間のオン期間をずらしても良い。また、非吐出制御期間において、マスク制御信号ＭＮをオフするタイミングはずらさなくても良い。

以上、図１４に示す実施形態においても、図１から図１２に示した実施形態と同様に、非吐出制御期間における圧電素子７０の個別電極８３の電圧の低下の抑止と、記録ヘッド６の発熱の防止とを両立することができる。さらに、図１４に示す実施形態では、非吐出制御期間でのマスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３のオン期間を互いにずらすことで、アナログスイッチ２１５のスイッチングノイズを低減でき、液体吐出装置４００の誤動作を防止できる。また、マスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３単位でオン期間をずらすことで、記録ヘッド制御部１１６が保持する波形データの数を増やすことなく、スイッチングノイズを低減できる。

図１５は、別の実施形態に係る液体吐出装置の動作の例を示す波形図である。図８と同じ動作については、詳細な説明は省略する。図１５に示す動作を行う液体吐出装置は、記録ヘッド制御部１１６が出力するマスク制御信号ＭＮ（ＭＮ０−ＭＮ３）の波形が異なることを除き、図４に示す液体吐出装置４００と同様である。すなわち、図１５に示す動作を行う液体吐出装置は、図２に示した画像形成装置４０および図１に示した画像形成システム１に搭載される。

図１５は、駆動周期が第１の周期より長い場合の動作波形を示している。記録ヘッド制御部１１６は、例えば、マスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３毎に、非吐出制御期間でのオン期間が互いにずれた複数の波形を生成する。すなわち、すなわち、電圧設定制御の実施タイミングは、マスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３毎に複数種類がある。記録ヘッド制御部１１６は、非吐出制御期間でのオン期間が互いにずれた波形を生成するための複数の波形データを、マスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３毎に保持している。

例えば、記録ヘッド制御部１１６は、マスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３毎に、非吐出制御期間でのオン期間が互いにずれた４つの波形データを含む４つの波形データグループを保持している。例えば、４つの波形データグループは、アナログスイッチ２１５において４つにグループ分けされた所定数のゲート回路群のそれぞれに対応する。そして、記録ヘッド制御部１１６は、ゲート回路群に対応する波形データグループをマスク制御信号ＭＮとして出力する。

図１５では、圧電素子７０の代わりに圧電素子７０と同じ吐出ブロック９０に属するノズル孔６２の番号で、マスク信号ＭＮ１の波形を区別している。例えば、ノズル孔６２に対応する圧電素子７０は、ノズル孔６２の枝番（−１、−２等）で示す順に記録ヘッド６内に並んでいる。そして、図１５の例では、隣接する圧電素子７０（ノズル孔６２）に対応するマスク制御信号ＭＮ１のオン期間が順次ずらされている。

換言すれば、アナログスイッチ２１５において隣接して配置されるゲート回路に印加されるマスク制御信号ＭＮ１のオン期間が順次ずらされている。これにより、オンタイミングが同じマスク制御信号ＭＮが、隣接するゲート回路に供給される可能性を下げることができ、ゲート回路のスイッチングノイズの低減に寄与することができる。

例えば、他のマスク制御信号ＭＮ０、ＭＮ２、ＭＮ３のオン期間は、マスク信号ＭＮ１のオン期間と同じでも良く、全てのマスク信号ＭＮ０−ＭＮ３でオン期間を少しずつずらしても良い。すなわち、非吐出制御期間のオン期間は、少なくとも１つの圧電素子７０に対応するマスク信号ＭＮが、他のマスク信号ＭＮに対してずれていれば良い。

以上、図１５に示す実施形態においても、図１から図１２に示した実施形態と同様に、非吐出制御期間における圧電素子７０の個別電極８３の電圧の低下の抑止と、記録ヘッド６の発熱の防止とを両立することができる。また、図１４に示した実施形態と同様に、非吐出制御期間でのマスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３のオン期間を互いにずらすことで、アナログスイッチ２１５のスイッチングノイズを低減できる。

さらに、図１５に示す実施形態では、オン期間をずらす波形（タイミング）の数を、マスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３の数より多くすることで、図１４に示した実施形態に対して、さらにスイッチングノイズを低減できる。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１ 画像形成システム
６ 記録ヘッド
４０ 画像形成装置
６１ 加圧液室
６２ ノズル孔
７０ 圧電素子
８３ 個別電極
９０ 吐出ブロック
１０７ 駆動波形生成回路
１１６ 記録ヘッド制御部
２１０ 記録ヘッドドライバ
２１１ シフトレジスタ
２１２ ラッチ回路
２１３ 階調デコーダ
２１４ レベルシフタ
２１５ アナログスイッチ
ＭＮ（ＭＮ０−ＭＮ３） マスク制御信号
Ｖｃｏｍ 共通駆動波形信号

特開２０１３−０１４１２１号公報 特開２０１５−１７４４０１号公報 特開２０１４−０２８４５０号公報

上記技術的課題を解決するため、本発明の一形態の液体吐出装置は、液体を吐出するノズル孔と、前記ノズル孔と連通する液室と、前記ノズル孔から液体を吐出するために、前記液室内の液体の圧力を変化させる圧電素子と、前記圧電素子に駆動波形電圧を印加するため所定の周期を有する吐出制御期間に駆動波形信号を生成する駆動波形生成回路と、前記駆動波形信号に含まれる複数の波形の少なくともいずれかを選択的に前記圧電素子に供給するスイッチと、前記吐出制御期間後の液体を吐出しない所定の周期を有する非吐出制御期間が前記圧電素子に許容電圧以上の変化を与える場合に、前記圧電素子に所定電圧を印加する電圧設定制御を実施する制御部と、を備える。

図１は、一実施形態に係る画像形成システムの例を示す図である。 図２は、一実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。 図３は、画像処理部の構成例を示す機能ブロック図である。 図４は、記録ヘッド制御部、駆動波形生成回路、記録ヘッドドライバの構成例を示すブロック図である。 図５は、記録ヘッドの構成例を示す概要図である。 図６は、マスク制御信号の種類と個別電極に印加される電圧波形の例を示す図である。 図７は、一実施形態に係る液体吐出装置の動作の例を示す波形図である。 図８は、一実施形態に係る液体吐出装置の動作の別の例を示す波形図である。 図９は、電圧設定制御の有無を切り替える例を示す説明図である。 図１０は、他の液体吐出装置の動作の例を示す波形図（比較例）である。 図１１は、他の液体吐出装置の動作の別の例を示す波形図（比較例）である。 図１２は、液体吐出装置を有する画像形成装置の印刷時間と記録ヘッドの温度との関係を示す説明図である。 図１３は、別の実施形態に係る液体吐出装置の動作の例を示す波形図である。 図１４は、別の実施形態に係る液体吐出装置の動作の例を示す波形図である。 図１５は、別の実施形態に係る液体吐出装置の動作の例を示す波形図である。

センサ処理部１１４は、各種センサ１３０のセンサ信号の処理を行う。各種センサ１３０は、画像形成装置４０における各種の状態を検知するセンサの総称である。各種センサ１３０には、エンコーダセンサのほか、記録紙Ｐの通過を検知する用紙センサ、カバー部材２ａの開放を検知するカバーセンサ、環境温度や湿度を検知する温湿度センサ、記録紙Ｐを固定するレバーの動作状態を検知する用紙固定レバー用センサ、カートリッジ７のインク残量を検知する残量検知センサなどが含まれる。なお、温湿度センサなどから出力されるアナログのセンサ信号は、例えばメイン制御基板１００などに実装されるＡＤコンバータによりデジタル信号に変換されてＦＰＧＡ１０２に入力される。

モータ制御部１１５は、各種モータ１４０の制御を行う。各種モータ１４０は、画像形成装置４０が備えるモータの総称である。各種モータ１４０には、キャリッジを動作させるための主走査モータ、記録紙Ｐを副走査方向に搬送するための副走査モータ、記録紙Ｐを給紙するための給紙モータ、維持機構を動作させるための維持モータなどが含まれる。

ここで、主走査モータの動作制御を例に挙げて、ＣＰＵ１０１とＦＰＧＡ１０２のモータ制御部１１５との連携による制御の具体例を説明する。まず、ＣＰＵ１０１がモータ制御部１１５に対して、主走査モータの動作開始指示とともに、キャリッジの移動速度および移動距離を通知する。この指示を受けたモータ制御部１１５は、ＣＰＵ１０１から通知された移動速度および移動指示の情報をもとに駆動プロファイルを生成し、センサ処理部１１４から供給されるエンコーダ値（エンコーダセンサのセンサ信号を処理して得られた値）との比較を行いながら、ＰＷＭ指令値を算出してモータドライバ１０６に出力する。モータ制御部１１５は、所定の動作を終了するとＣＰＵ１０１に対して動作終了を通知する。なお、ここではモータ制御部１１５が駆動プロファイルを生成する例を説明したが、ＣＰＵ１０１が駆動プロファイルを生成してモータ制御部１１５に指示する構成であってもよい。ＣＰＵ１０１は、印字枚数のカウントや主走査モータのスキャン数のカウントなども行っている。

印字幅とは、記録ヘッド６（図２および図５参照）の１度の主走査方向Ｘへの走査（１スキャン）で記録する画像の、副走査方向Ｙの幅を示す。本実施の形態では、印字幅は、ＣＰＵ１０１が設定する。

図１０および図１１は、他の液体吐出装置の動作の例を示す波形図（比較例）である。図１０は、駆動周期が第１の周期より短い場合の波形を示し、図１１は、駆動周期が第１の周期より長い場合の波形を示す。

以上、これまでに説明した実施形態では、駆動周期が第１の周期より短い場合、非吐出制御期間に、アナログスイッチ２１５のゲート回路をオンさせないことで、単位時間当たりのゲート回路のオン回数が増加することを防止できる。これにより、ゲート回路の温度が過剰に上昇することを防止でき、記録ヘッド６の温度が上昇することを防止できる。したがって、加圧液室６１内のインクの温度が許容温度を超え、粘度が既定値より低くなることを防止でき、インクの吐出制御を正常に行うことができる。

以上、図１３に示す実施形態においても、これまでに説明した実施形態と同様に、非吐出制御期間における圧電素子７０の個別電極８３の電圧の低下の抑止と、記録ヘッド６の発熱の防止とを両立することができる。さらに、図１３に示す実施形態では、駆動周期が第１の周期より長い場合、非吐出制御期間に圧電素子７０の個別電極８３に微駆動の波形Ｗ３を印加することで、ノズル孔６２のメニスカス面が振動させ、インクが乾燥してインクの粘度が上昇することを防止できる。この結果、画像形成装置４０による用紙等への印刷品質の低下を防止できる。

以上、図１４に示す実施形態においても、これまでに説明した実施形態と同様に、非吐出制御期間における圧電素子７０の個別電極８３の電圧の低下の抑止と、記録ヘッド６の発熱の防止とを両立することができる。さらに、図１４に示す実施形態では、非吐出制御期間でのマスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３のオン期間を互いにずらすことで、アナログスイッチ２１５のスイッチングノイズを低減でき、液体吐出装置４００の誤動作を防止できる。また、マスク制御信号ＭＮ０−ＭＮ３単位でオン期間をずらすことで、記録ヘッド制御部１１６が保持する波形データの数を増やすことなく、スイッチングノイズを低減できる。

Claims (6)

1. 液体を吐出するノズル孔と、
   前記ノズル孔と連通する液室と、
   前記ノズル孔から液体を吐出するために、前記液室内の液体の圧力を変化させる圧電素子と、
   前記圧電素子に駆動波形電圧を印加するための駆動波形信号を生成する駆動波形生成回路と、
   前記駆動波形信号に含まれる複数の波形の少なくともいずれかを選択的に前記圧電素子に供給するスイッチと、
   前記駆動波形信号を生成する周期である駆動周期内において、前記複数の波形のいずれかを選択して前記ノズル孔から液体を吐出する吐出制御期間後の液体を吐出しない非吐出制御期間に、前記圧電素子に所定電圧を印加する電圧設定制御を実施する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記駆動周期が第１の周期より短いときに前記電圧設定制御を実施せず、前記駆動周期が前記第１の周期以上のときに前記電圧設定制御を実施することを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記制御部は、前記電圧設定制御中、前記ノズル孔から液体を吐出せずに前記液室内の圧力を変化させる微駆動波形信号を少なくとも１回、前記圧電素子に印加することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記電圧設定制御の実施時の前記圧電素子への前記所定電圧の印加タイミングは、複数の前記駆動周期のいずれかの前記吐出制御期間の開始タイミングよりも第１の時間以上前に設定され、
   前記第１の時間は、前記吐出制御期間において前記駆動波形信号の連続する２つパルス波形の最小時間間隔であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記制御部は、前記駆動波形信号に含まれる複数の波形の少なくともいずれかを前記スイッチに選択させる複数の選択パターンを生成し、
   前記選択パターンの少なくとも１つにおける前記電圧設定制御の実施時の前記圧電素子への前記所定電圧の印加タイミングは、他の前記選択パターンにおける前記電圧設定制御の実施時の前記圧電素子への前記所定電圧の印加タイミングと異なることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
5. 複数の前記ノズル孔と、
   複数の前記ノズル孔に対応する複数の前記圧電素子と、を備え、
   前記圧電素子の少なくとも１つにおける前記電圧設定制御の実施時の前記圧電素子への前記所定電圧の印加タイミングは、他の前記圧電素子における前記電圧設定制御の実施時の前記圧電素子への前記所定電圧の印加タイミングと異なることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
6. 前記複数の選択パターンの各々は、最も長い駆動周期に対応するパターン長を有し、前記非吐出制御期間に対応するパターン中に、前記圧電素子への前記所定電圧の印加タイミングを含み、
   複数の前記駆動周期の各々において、前記非吐出制御期間が前記所定電圧の印加タイミングを含まない場合、前記電圧設定制御が実施されず、前記非吐出制御期間が前記所定電圧の印加タイミングを含む場合、前記電圧設定制御が実施されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の液体吐出装置。

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