JP2023060557A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動電圧の生成に使用するパルスの選択の組み合わせ数の減少を抑制し、表現できる諧調の数を増やす。【解決手段】液体吐出装置は、圧電素子と、前記圧電素子に印加される駆動電圧の変化に応じて液体を吐出するノズルと、複数のパルスを各々含む複数の駆動波形を周期的に生成する駆動波形生成部と、前記ノズル毎に吐出する液体の吐出量に応じて、前記複数の駆動波形に含まれるパルスを、駆動波形間でのパルスが互いに重複しないように選択し、選択したパルスを連結した形状を有する前記駆動電圧を生成する駆動制御部と、を備え、前記駆動波形生成部は、前記複数の駆動波形の前記複数のパルスの少なくとも１つを、他の駆動波形においてタイミングが重なるパルスと同じ周期かつ同じタイミングに設定する。【選択図】図４

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搭載される液体吐出装置は、駆動波形によって記録ヘッドから吐出するインク滴の体積を変調させ、画像等の画素値に応じた諧調を表現している。この種の液体吐出装置では、複数の駆動波形のそれぞれに含まれる複数のパルスのうち、任意のパルスを選択して合成することで記録ヘッドに印加する駆動電圧を生成する場合がある（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、例えば、一方の駆動波形のパルスの１つが他方の駆動波形の２つのパルスと重複する場合、駆動電圧を生成する駆動周期において、駆動電圧が記録ヘッドに印加されない無駄な期間が発生してしまう。これにより、駆動電圧の生成に使用するパルスの選択の組み合わせ数が少なくなると、表現できる諧調の数が少なくなるという問題がある。

開示の技術は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、駆動電圧の生成に使用するパルスの選択の組み合わせ数の減少を抑制し、表現できる諧調の数を増やすことを目的とする。

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、圧電素子と、前記圧電素子に印加される駆動電圧の変化に応じて液体を吐出するノズルと、複数のパルスを各々含む複数の駆動波形を周期的に生成する駆動波形生成部と、前記ノズル毎に吐出する液体の吐出量に応じて、前記複数の駆動波形に含まれるパルスを、駆動波形間でのパルスが互いに重複しないように選択し、選択したパルスを連結した形状を有する前記駆動電圧を生成する駆動制御部と、を備え、前記駆動波形生成部は、前記複数の駆動波形の前記複数のパルスの少なくとも１つを、他の駆動波形においてタイミングが重なるパルスと同じ周期かつ同じタイミングに設定することを特徴とする。

駆動電圧の生成に使用するパルスの選択の組み合わせ数の減少を抑制し、表現できる諧調の数を増やすことができる。

本発明の液体吐出装置が搭載される画像形成装置の第１の実施形態を示すブロック図である。 図１の液体吐出ユニットの構成の一例を示す平面図である。 図１の搬送ドラムの一例を示す平面図である。 図２の液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドに接続されるヘッド駆動基板とのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図４の液体吐出ヘッドの構造の一例を示す断面図である。 図１の液体吐出装置の動作の一例を示す説明図である。 他の液体吐出装置の動作の一例を示す説明図である。 液体吐出装置の第２の実施形態における動作の一例を示す説明図である。 液体吐出装置の第３の実施形態における動作の一例を示す説明図である。 液体吐出装置の第４の実施形態における動作の一例を示す説明図である。

以下、図面を参照して実施の形態の説明を行う。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

ここで、液体を吐出する装置である液体吐出装置は、液体吐出ヘッドまたは液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。例えば、液体吐出装置が搭載される装置として、画像形成装置、立体造形装置、処理液塗布装置または噴射造粒装置がある。

液体吐出装置は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、液体吐出装置が搭載される装置として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、液体吐出装置は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化される装置に限定されない。例えば、液体吐出装置は、意味を持たないパターン等を形成する装置、または、三次元像を造形する装置でもよい。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよい。特に限定されないが、「液体」は、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、「液体」は、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどである。これらの液体は、例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

また、液体吐出装置は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが、液体吐出装置に含まれる。

また、液体吐出装置として、上記以外にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

以下、「液体が付着可能なもの」をシート材とし、液体吐出装置が、ライン走査型インクジェット方式の画像形成装置に搭載される場合を一例に実施形態が説明される。

（液体吐出装置の第１の実施形態）
図１は、本発明の液体吐出装置が搭載される画像形成装置の第１の実施形態を示すブロック図である。図１に示す画像形成装置１は、搬入部１０と、画像形成部２０と、乾燥部３０と、搬出部４０とを有する。画像形成装置１は、搬入部１０から搬入されるシート状部材であるシート材Ｐに対し、画像形成部２０で液体を付与して所要の画像形成を行い、乾燥部３０でシート材Ｐに付着した液体を乾燥させた後、シート材Ｐを搬出部４０に排出する。

搬入部１０は、複数のシート材Ｐが積載される搬入トレイ１１と、搬入トレイ１１からシート材Ｐを１枚ずつ分離して送り出す給送装置１２と、シート材Ｐを画像形成部２０へ送り込むレジストローラ対１３とを備える。

給送装置１２には、ローラやコロを用いた装置や、エア吸引を利用した装置等の給送装置を用いることが可能である。給送装置１２により搬入トレイ１１から送り出されたシート材Ｐは、その先端がレジストローラ対１３に到達した後、レジストローラ対１３が所定のタイミングで駆動することにより、画像形成部２０へ送り出される。

画像形成部２０は、シート材Ｐを外周面に担持して搬送する搬送部としての回転部材の一例である搬送ドラム２１と、搬送ドラム２１に担持されたシート材Ｐに向けて液体を吐出する液体吐出装置２２とを備える。

また、画像形成部２０は、送り込まれたシート材Ｐを受け取って搬送ドラム２１へ渡す渡し胴２４と、搬送ドラム２１によって搬送されたシート材Ｐを乾燥部３０へ受け渡す受け渡し胴２５を備える。

搬入部１０から画像形成部２０へ搬送されてきたシート材Ｐは、渡し胴２４の表面に設けられたシートグリッパによって先端が把持され、渡し胴２４の回転に伴って搬送される。渡し胴２４により搬送されたシート材Ｐは、搬送ドラム２１との対向位置で搬送ドラム２１へ受け渡される。

搬送ドラム２１の表面にもシートグリッパが設けられており、シート材Ｐの先端がシートグリッパによって把持される。搬送ドラム２１の表面には、複数の吸引孔が分散して形成されている。吸着部である吸着装置２６によって搬送ドラム２１の吸引孔から内側へ向かう吸い込み気流を発生させる。

そして、渡し胴２４から搬送ドラム２１へ受け渡されたシート材Ｐは、シートグリッパによって先端が把持されるとともに、吸着装置２６による吸い込み気流によって搬送ドラム２１上に吸着され、搬送ドラム２１の回転に伴って搬送される。

液体吐出装置２２は、複数の液体吐出ユニット２３（２３Ａ～２３Ｆ）を含む。例えば、液体吐出ユニット２３Ａはシアン（Ｃ）の液体を、液体吐出ユニット２３Ｂはマゼンタ（Ｍ）の液体を吐出し、液体吐出ユニット２３Ｃはイエロー（Ｙ）の液体を吐出し、液体吐出ユニット２３Ｄはブラック（Ｋ）の液体を吐出する。また、液体吐出ユニット２３Ｅ、２３Ｆは、ＹＭＣＫのいずれか、あるいは、白色、金色または銀色などの特殊な液体の吐出に使用する。さらに、液体吐出装置２２は、表面コート液などの処理液を吐出する吐出ユニットを設けることもできる。
液体吐出ユニット２３は、印刷情報に応じた駆動信号によりそれぞれ吐出動作が制御される。搬送ドラム２１に担持されたシート材Ｐが液体吐出装置２２との対向領域を通過するときに、液体吐出ユニット２３から各色の液体が吐出され、シート材Ｐに、画像データに応じた画像が形成される。

乾燥部３０は、画像形成部２０でシート材Ｐ上に付着した液体を乾燥させるための乾燥機構部３１と、画像形成部２０から搬送されてくるシート材Ｐを吸引した状態で搬送する吸引搬送機構部３２とを有する。

画像形成部２０から搬送されてきたシート材Ｐは、吸引搬送機構部３２に受け取られた後、乾燥機構部３１を通過するように搬送され、搬出部４０へ受け渡される。乾燥機構部３１を通過するとき、シート材Ｐ上の液体には乾燥処理が施される。これにより液体中の水分等の液分が蒸発し、シート材Ｐ上に液体中に含まれる着色剤が定着し、また、シート材Ｐのカールが抑制される。

搬出部４０は、複数のシート材Ｐが積載される搬出トレイ４１を備える。乾燥部３０から搬送されてくるシート材Ｐは、搬出トレイ４１上に順次積み重ねられて保持される。なお、画像形成装置１は、画像形成部２０の上流側に配置されてシート材Ｐに対して前処理を行う前処理部を有してもよく、乾燥部３０と搬出部４０との間に配置されてシート材Ｐに対して後処理を行う後処理部を有してもよい。

例えば、前処理部では、液体と反応して滲みを抑制する処理液をシート材Ｐに塗布する先塗り処理等が行われてもよい。後処理部では、シート材Ｐの両面に印刷するために、画像形成部２０で印刷されたシートを反転させて画像形成部２０へ送るシート反転搬送処理、または、複数枚のシートを綴じる処理等が行われてもよい。

図２は、図１の液体吐出ユニット２３の構成の一例を示す平面図である。液体吐出ユニット２３は、例えば、複数のノズルを配列したノズル列１００ａを有する複数の液体吐出ヘッド１００をベース部材５２に配置したフルライン型ヘッド等である。なお、液体吐出ユニット２３の構成は、図２に限定されない。

図３は、図１の搬送ドラム２１の一例を示す平面図である。なお、図３では、説明を分かりやすくするために、１つの液体吐出ユニット２３のみが示され、液体吐出ユニット２３における搬送方向の幅が拡大されている。

搬送ドラム２１の回転軸２１ａにはエンコーダホイール２０２が設けられ、エンコーダホイール２０２を読取るエンコーダセンサ２０３が、エンコーダホイール２０２の外周部に配置されている。そして、エンコーダホイール２０２とエンコーダセンサ２０３とにより、第１エンコーダ２０１が構成されている。第１エンコーダ２０１は、ロータリエンコーダであり、搬送ドラム２１の回転量（回転駆動量）に応じた第１信号（出力パルス）を出力する。

また、搬送ドラム２１の周面にはエンコーダスケール２１２が付設され、エンコーダスケール２１２を読取るエンコーダセンサ２１３が、エンコーダスケール２１２に対向する位置に配置されている。そして、エンコーダスケール２１２とエンコーダセンサ２１３とにより、第２エンコーダ２１１が構成されている。第２エンコーダ２１１は、リニアエンコーダであり、搬送ドラム２１の周面の移動量に応じた第２信号（出力パルス）を出力する。第２信号は、搬送ドラム２１の周面におけるシート材Ｐの移動量に相関する情報を含む。

第２エンコーダ２１１に含まれるエンコーダセンサ２１３は、複数の液体吐出ユニット２３の各々の近傍に配置されている。図３に示す例では、液体吐出ユニット２３が配置されるベース部材５２に取り付けている。したがって、各液体吐出ユニット２３のベース部材５２に取り付けられたエンコーダセンサ２１３と搬送ドラム２１に付設されたエンコーダスケール２１２とによって、液体吐出ユニット２３毎に第２エンコーダ２１１が構成される。

図４は、図２の液体吐出ヘッド１００と、液体吐出ヘッド１００に接続されるヘッド駆動基板１１０とのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。すなわち、図４は、図１の液体吐出装置２２の要部の一例を示す。

ヘッド駆動基板１１０は、制御ＩＣ（Integrated Circuit）１１１と滴種に応じた駆動波形をそれぞれ生成する駆動波形生成部１１２Ａ、１１２Ｂを有する。制御ＩＣ１１１は、滴種の選択に使用する画像データと、切り替え回路１０４のオン／オフを示す複数の切り替えパターンを含むタイミングデータとを液体吐出ヘッド１００に出力し、駆動タイミングを駆動波形生成部１１２Ａ、１１２Ｂに出力する。

駆動波形生成部１１２Ａは、制御ＩＣ１１１からの駆動タイミングに基づいて、複数のパルスを含む共通の駆動波形ＣｏｍＡを有する駆動電圧ＶＣｏｍＡを液体吐出ヘッド１００に出力する。駆動波形生成部１１２Ｂは、制御ＩＣ１１１からの駆動タイミングに基づいて、複数のパルスを含む共通の駆動波形ＣｏｍＢを有する駆動電圧ＶＣｏｍＢを液体吐出ヘッド１００に出力する。

すなわち、ヘッド駆動基板１１０は、２系統の駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢを生成可能である。なお、ヘッド駆動基板１１０は、３以上の駆動波形生成部を使用して３系統以上の駆動波形Ｃｏｍを生成してもよい。また、駆動波形生成部１１２Ａ、１１２Ｂは、一体に形成されてもよい。

液体吐出ヘッド１００は、ヘッド基板１０１、圧電素子支持基板１０２および複数の圧電素子１０５（１０５ａ、１０５ｂ、...、１０５ｚ）を有する。圧電素子支持基板１０２には、圧電素子１０５の各々に対応する切り替え回路１０４（１０４ａ、１０４ｂ、...、１０４ｚ）を含む圧電素子駆動ＩＣ１０３が搭載される。切り替え回路１０４は、駆動電圧を生成する駆動制御部の一例である。

各切り替え回路１０４は、ヘッド駆動基板１１０から受信する画像データに含まれる、液滴の生成に使用する画素の画素値の諧調に対応する切り替えパターンを、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢ毎にタイミングデータの中から選択する。例えば、タイミングデータは、複数の切り替えパターンのデータを含む。各切り替え回路１０４は、選択した切り替えパターンに応じて、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢ毎にパルスを選択し、選択したパルスを合成（連結）して駆動電圧を生成し、生成した駆動電圧を圧電素子１０５に供給する。なお、各切り替え回路１０４が選択するパルスは、インク滴を吐出するためのパルスの間に、インク滴を吐出させない微振動パルスを含んでもよい。微振動パルスは、ノズル孔のメニスカス面を微細に振動させて乾燥を防ぐために使用される。

各圧電素子１０５は、切り替え回路１０４から出力される駆動電圧に基づいて、印字周期Ｔ毎に図示しないノズル孔からサイズの異なるインク滴を吐出する。また、各圧電素子１０５は、インク滴を吐出させない微振動パルスに対応する駆動電圧に基づいて、ノズル孔のメニスカス面を微細に振動させる。

図５は、図４の液体吐出ヘッド１００の構造の一例を示す断面図である。図５は、液体吐出ヘッド１００において、図２のノズル列１００ａの１つのノズルに対応する吐出ブロック１２０の構造の例を示す。

吐出ブロック１２０は、インク１２１が流入される加圧液室１２２と、加圧液室１２２を挟んで対向する位置に設けられるノズル１２３および振動板１２４を有する。振動板１２４は、加圧液室１２２の壁面に接触している。また、吐出ブロック１２０は、振動板１２４に接触する圧電素子１０５と、圧電素子１０５に電気的に接続されたドライバＩＣ１２６とを有する。例えば、ドライバＩＣ１２６は、図４の切り替え回路１０４内に搭載される。

圧電素子１０５は、ドライバＩＣ１２６から印加される駆動電圧に応じて変形し、振動板１２４を介して加圧液室１２２の体積を変化させ、加圧液室１２２内のインク１２１の圧力を変化させる。加圧液室１２２内のインク１２１が加圧された場合、加圧されたインク１２１は、ノズル１２３から液滴として吐出される。吐出される液滴の量は、駆動電圧に応じてインク１２１に掛かる圧力により調整可能である。

図６は、図１の液体吐出装置２２の動作の一例を示す説明図である。図６では、図４に示した液体吐出ヘッド１００内の１つの圧電素子１０５を駆動する例が示される。駆動波形ＣｏｍＡは、図４の駆動波形生成部１１２Ａから液体吐出ヘッド１００内のすべての切り替え回路１０４に周期的に供給される共通の波形である。同様に、駆動波形ＣｏｍＢは、駆動波形生成部１１２Ｂから液体吐出ヘッド１００内のすべての切り替え回路１０４に周期的に供給される共通の波形である。なお、駆動波形ＣｏｍＡは、駆動電圧ＶＣｏｍＡを示し、駆動波形ＣｏｍＢは、駆動電圧ＶＣｏｍＢを示す。

図６に示す例では、印字周期Ｔの間に、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルスは、それぞれ３回切り替えられる。駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルスの切り替えタイミングは互いに同じに設定される。このため、駆動波形ＣｏｍＡのパルス周期Ｔａ１と駆動波形ＣｏｍＢのパルス周期Ｔｂ１とは互いに等しい（＝パルス周期Ｔ１）。

駆動波形ＣｏｍＡのパルス周期Ｔａ２と駆動波形ＣｏｍＢのパルス周期Ｔｂ２とは互いに等しい（＝パルス周期Ｔ２）。駆動波形ＣｏｍＡのパルス周期Ｔａ３と駆動波形ＣｏｍＢのパルス周期Ｔｂ３とは互いに等しい（＝パルス周期Ｔ３）。また、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルスの波形形状は、互いに相違している。

パルスの波形形状を相違させることで、パルスの組み合わせ数を増やすことができ、パルスの組み合わせにより表現可能な諧調の数を増やすことができる。なお、印字周期Ｔ内に含まれるパルス周期の数は、３つに限定されず、印字周期内に収まる範囲で増加させることができる。

液体吐出ヘッド１００の各圧電素子２０５に実際に印加される駆動電圧ＶＣｏｍは、各パルス周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３において、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルスのいずれかを選択し、選択したパルスを合成（連結）することで生成される。なお、各パルス周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３において、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルスは選択されなくてもよい。この場合、圧電素子２０５には、パルスなし時の波形が印加される。パルスなし時の波形の値（固定値）は、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢの初期値（パルスがないときの値）に等しい。

図６において、各パルス周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３において、符号ＯＮは、パルスが選択されることを示し、符号ＯＦＦは、パルスが選択されないことを示す。網掛けで示されるＯＦＦ期間にパルスは選択されない。破線の波形で示すパルスは、選択されないことを示す。

例えば、各切り替え回路１０４は、制御ＩＣ１１１から供給される、画像データの各画素の画素値に対応する滴種を選択するための切り替えパターンを、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢ毎にタイミングデータの中から選択する。そして、各切り替え回路１０４は、選択したタイミングデータに応じて選択される駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルスを合成して駆動電圧ＶＣｏｍを生成し、生成した駆動電圧ＶＣｏｍを、対応する圧電素子１０５に印加する。

各圧電素子１０５は、各切り替え回路１０４から受ける駆動電圧ＶＣｏｍに応じた吐出量の液滴を吐出する。なお、各切り替え回路１０４は、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルスをいずれも選択しないパルス周期（Ｔ１、Ｔ２またはＴ３）では、パルスなし時の波形に対応する電圧を圧電素子１０５に供給する。

この実施形態では、駆動波形ＣｏｍＡの各パルス周期Ｔａ１、Ｔａ２、Ｔａ３は、駆動波形ＣｏｍＢの各パルス周期Ｔｂ１、Ｔｂ２、Ｔｂ３と等しく、生成タイミングも等しい。これにより、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルスの切り替えタイミングを揃えることができる。この結果、各パルス周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３において任意の駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルスを選択する場合にも、駆動波形ＣｏｍＡのパルスと駆動波形ＣｏｍＢのパルスとが互いに重複することを防止することができる。

また、各パルス周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３において、駆動波形ＣｏｍＡのパルスまたは駆動波形ＣｏｍＢのパルスのいずれかを選択することができる。したがって、駆動電圧ＶＣｏｍの生成に使用するパルスの選択の組み合わせ数の減少を抑制し、表現できる諧調の数を増やすことができる。例えば、印字周期Ｔでの駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルス数をそれぞれｎ個とすると、理想的には３^ｎ個の諧調を表現することができる。ｎが３個の図６では、理想的には、２７個の諧調を表現することができる。

なお、各切り替え回路１０４は、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢにそれぞれ含まれる先頭のパルス周期Ｔａ１、Ｔｂ１のパルスおよび最終のパルス周期Ｔａ３、Ｔｂ３のパルスの少なくとも一方を、駆動電圧Ｖｃｏｍの生成に使用するパルスから除外してもよい。この場合、除外されたパルスに対応する期間、駆動電圧Ｖｃｏｍの生成期間を変更可能（短縮可能）である。これにより、パルスを除外しない場合に比べて圧電素子１０５の駆動周波数を高くすることができる。駆動周波数を高くすることで、印字周期Ｔを短くできるため、単位時間に印字できる画素数を増加させることできる。

また、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルスの１つを、微振動パルスとすることで、ノズル１２３の開口部の液面の乾燥を抑制することができる。

図７は、他の液体吐出装置の動作の一例を示す説明図である。図６と同様の動作については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。図７に示す動作を行う液体吐出装置では、パルス周期Ｔｂ１は、パルス周期Ｔａ１より短く、パルス周期Ｔｂ２は、パルス周期Ｔａ２より短く、パルス周期Ｔｂ３は、パルス周期Ｔａ３より長い。このため、パルスの切り替えタイミングは、駆動波形ＣｏｍＡと駆動波形ＣｏｍＢとで相違する。

図７に示す例では、駆動波形ＣｏｍＡのパルス周期Ｔａ２のパルスが選択され、駆動波形ＣｏｍＢのパルス周期Ｔｂ１のパルスが選択される。駆動波形ＣｏｍＢのパルス周期Ｔｂ３は、駆動波形ＣｏｍＡのパルスＴａ２と重なる期間があり、ドライバＩＣ１２６同士の短絡による故障を防止するために選択することができない。

この結果、図７では、駆動電圧ＶＣｏｍの波形において斜線で示す期間、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢの両方のパルスが選択されない排他制御時間が発生する。排他制御時間が発生する駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢが設定される場合、表現できる諧調の数は減ってしまう。換言すれば、パルスの切り替えタイミングが駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢで相違し、一方の駆動波形のパルス周期が他方の駆動波形の２つのパルス周期と重なると、表現できる諧調の数は減ってしまう。

以上、第１の実施形態では、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢにおいて、タイミングが重なるパルスの周期と生成タイミングとのそれぞれは、互いに同じに設定され、パルスの切り替えタイミングが揃えられる。これにより、各パルス周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３において、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルスのいずれかを選択して駆動電圧ＶＣｏｍを生成することができる。この結果、図７に示した排他制御時間の発生を抑制することができ、液滴の吐出量をより細かく制御をすることができるため、表現できる諧調の数を増やすことができる。

駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルスの波形形状を互いに相違させることで、パルスの組み合わせ数を増やすことができ、パルスの組み合わせによる表現できる諧調の数を増やすことができる。

駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルス周期Ｔａ１、Ｔｂ１のパルスおよびパルス周期Ｔａ３、Ｔｂ３のパルスの少なくとも一方を、駆動電圧Ｖｃｏｍの生成に使用するパルスから除外することで、圧電素子１０５の駆動周波数を高くすることができる。これにより、印字周期Ｔを短くできるため、単位時間に印字できる画素数を増加させることできる。

（液体吐出装置の第２の実施形態）
図８は、液体吐出装置の第２の実施形態における動作の一例を示す説明図である。図６および図７と同様の動作については、詳細な説明は省略する。図８の動作を実現する液体吐出装置の構成および機能は、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢが相違することを除き、図１に示した液体吐出装置２２の構成および機能と同様である。この実施形態の液体吐出装置は、例えば、図１に示した画像形成装置１等に搭載される。例えば、この実施形態の液体吐出装置の構成は、図２から図５で説明した構成と同様である。このため、以下の説明では、図２から図５で説明した要素および符号が使用される。

この実施形態では、図６と同様に、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルス周期Ｔａ１、Ｔｂ１と、パルスの生成タイミングとは、それぞれ互いに等しい。一方、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルス周期Ｔａ２、Ｔｂ２とパルスの終了タイミングとは、それぞれ互いに異なる。駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルス周期Ｔａ３、Ｔｂ３とパルスの開始タイミングとは、それぞれ互いに異なる。また、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルスの波形形状は、互いに相違している。

駆動波形ＣｏｍＡのパルス周期Ｔａ２は、駆動波形ＣｏｍＢのパルス周期Ｔｂ２、Ｔｂ３の少なくとも一部と重複する。駆動波形ＣｏｍＢのパルス周期Ｔｂ３は、駆動波形ＣｏｍＡのパルス周期Ｔａ２、Ｔａ３の少なくとも一部と重複する。このため、図８に示すパルス周期Ｔａ２とパルス周期Ｔｂ３とがＯＮに設定されてパルスが選択される場合、パルスが互いに干渉し、ドライバＩＣ１２６同士が短絡する。すなわち、図８に示す駆動パターンは、実際には使用できないパターンである。ドライバＩＣ１２６同士の短絡を抑止するために、切り替え回路１０４は、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢ間でのパルスが互いに重複しないようにパルスを選択し、選択したパルスを連結した形状を有する駆動電圧Ｖｃｏｍを生成する。

しかしながら、パルス周期Ｔａ１、Ｔｂ１とパルスの生成タイミングとが互いに一致するため、図７に比べて表現できる諧調の数を増やすことができる。例えば、印字周期Ｔでの駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルス数をそれぞれｎ個とすると、理想的には３^ｎ－３個の諧調を表現することができる。ｎが３個の図８では、理想的には、２４個の諧調を表現することができる。

以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。例えば、パルス周期Ｔａ１、Ｔｂ１とパルスの生成タイミングとを互いに一致させることで、図７に比べて表現できる諧調の数を増やすことができる。

（液体吐出装置の第３の実施形態）
図９は、液体吐出装置の第３の実施形態における動作の一例を示す説明図である。図６から図８と同様の動作については、詳細な説明は省略する。図９の動作を実現する液体吐出装置の構成および機能は、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢが相違することを除き、図１に示した液体吐出装置２２の構成および機能と同様である。この実施形態の液体吐出装置は、例えば、図１に示した画像形成装置１等に搭載される。例えば、この実施形態の液体吐出装置の構成は、図２から図５で説明した構成と同様である。このため、以下の説明では、図２から図５で説明した要素および符号が使用される。

この実施形態では、図６と同様に駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルス周期Ｔａ１、Ｔｂ１とパルスの生成タイミングとは、それぞれ互いに等しい。また、駆動波形ＣｏｍＡのパルス周期Ｔａ２、Ｔａ３は、図６のパルス周期Ｔａ２、Ｔａ３と同じである。一方、駆動波形ＣｏｍＢは、４つのパルス周期Ｔｂ１、Ｔｂ２、Ｔｂ３、Ｔｂ４を有する。換言すれば、駆動波形ＣｏｍＢは、駆動波形ＣｏｍＡのパルス周期Ｔａ２、Ｔａ３の期間に、３つのパルス周期Ｔｂ２、Ｔｂ３、Ｔｂ４を有する。

駆動波形ＣｏｍＢに含まれるパルスの数を駆動波形ＣｏｍＡに含まれるパルスの数に比べて増やすことで、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルスによる組み合わせの数を増やすことが可能になる。この結果、表現できる諧調の数を増やすことが可能になる。以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

（液体吐出装置の第４の実施形態）
図１０は、液体吐出装置の第４の実施形態における動作の一例を示す説明図である。図６から図９と同様の動作については、詳細な説明は省略する。図１０の動作を実現する液体吐出装置の構成および機能は、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢが相違することを除き、図１に示した液体吐出装置２２の構成および機能と同様である。この実施形態の液体吐出装置は、例えば、図１に示した画像形成装置１等に搭載される。例えば、この実施形態の液体吐出装置の構成は、図２から図５で説明した構成と同様である。このため、以下の説明では、図２から図５で説明した要素および符号が使用される。

この実施形態では、印字周期Ｔに４つのパルス周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４が含まれる。駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルス周期Ｔａ２、Ｔｂ２の各々は、パルス周期Ｔ２、Ｔ３に含まれる。そして、パルス周期Ｔａ２、Ｔｂ２にそれぞれ含まれる２つのパルスは、パルス周期Ｔ２、Ｔ３の各々において選択（ＯＮ）または非選択（ＯＦＦ）に設定可能である。換言すれば、パルス周期Ｔａ２、Ｔｂ２にそれぞれ含まれるパルスは、前半と後半の各々において選択または非選択可能である。これにより、表現できる諧調の数をさらに増やすことができる。

パルス周期Ｔａ２は、パルスを含むパルス周期Ｔａ２１とパルスを含むパルス周期Ｔａ２２とにより構成されることと等価である。パルス周期Ｔｂ２は、パルスを含むパルス周期Ｔｂ２１とパルスを含むパルス周期Ｔｂ２２とにより構成されることと等価である。そして、互いに隣接するパルス周期Ｔａ２１のパルスとパルス周期Ｔａ２２のパルスとの境界の値は、同じ値Ｖ２に設定される。互いに隣接するパルス周期Ｔｂ２１のパルスとパルス周期Ｔｂ２２のパルスとの境界の値は、同じ値Ｖ２に設定される。

また、互いに隣接するパルス周期Ｔａ１のパルスとパルス周期Ｔａ２１のパルスとの境界の値は、同じ値Ｖ１に設定される。互いに隣接するパルス周期Ｔａ２２のパルスとパルス周期Ｔａ３のパルスとの境界の値は、同じ値Ｖ１に設定される。互いに隣接するパルス周期Ｔｂ１のパルスとパルス周期Ｔｂ２１のパルスとの境界の値は、同じ値Ｖ１に設定される。互いに隣接するパルス周期Ｔｂ２２のパルスとパルス周期Ｔｂ３のパルスとの境界の値は、同じ値Ｖ１に設定される。値Ｖ１は、第１値の一例であり、値Ｖ２は、第２値の一例である。

これにより、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルスを任意に選択する場合にも、パルスの境界の値を一致させることができる。これにより、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルスを合成して生成される駆動電圧ＶＣｏｍの波形に段差が発生することを抑止することができる。この結果、ノズルから吐出される液滴の吐出量の精度の低下を抑制することができ、液滴が誤って吐出されることを防止することができる。なお、駆動電圧ＶＣｏｍの波形において、値Ｖ１に対応する電圧値は、第１電圧値の一例であり、値Ｖ２に対応する電圧値は、第２電圧値の一例である。値Ｖ１に対応する電圧値は、圧電素子１０５の駆動電圧の基準値であり、中間電位とも称される。

以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。例えば、パルス周期Ｔａ１、Ｔｂ１とパルスの生成タイミングとを互いに一致させることで、表現できる諧調の数を増やすことができる。また、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルス周期Ｔａ１、Ｔｂ１のパルスおよびパルス周期Ｔａ３、Ｔｂ３のパルスの少なくとも一方を、駆動電圧Ｖｃｏｍの生成に使用するパルスから除外することで、圧電素子１０５の駆動周波数を高くすることができる。これにより、印字周期Ｔを短くでき、単位時間に印字できる画素数を増加させることできる。

さらに、この実施形態では、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルスが複数のパルスに分割可能にされ、分割したパルスが任意に選択可能にされる。これにより、表現できる諧調の数をさらに増やすことができる。

また、分割したパルスの境界の値が、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢとで同じ値Ｖ２に設定される。これより、分割したパルスを任意に選択する場合にも、駆動波形ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢのパルスを合成して生成される駆動電圧ＶＣｏｍの波形に段差が発生することを抑止することができる。この結果、ノズルから吐出される液滴の吐出量の精度の低下を抑制することができ、液滴が誤って吐出されることを防止することができる。

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 画像形成装置
１０ 搬入部
２０ 画像形成部
２１ 搬送ドラム
２２ 液体吐出装置
２３（２３Ａ～２３Ｆ） 液体吐出ユニット
３０ 乾燥部
４０ 搬出部
１００ 液体吐出ヘッド
１００ａ ノズル列
１０１ ヘッド基板
１０２ 圧電素子支持基板
１０３ 圧電素子駆動ＩＣ
１０４（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｚ） 切り替え回路
１０５（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｚ） 圧電素子
１１０ ヘッド駆動基板
１１１ 制御ＩＣ
１１２Ａ、１１２Ｂ 駆動波形生成部
１２０ 吐出ブロック
ＣｏｍＡ、ＣｏｍＢ 駆動波形
Ｔ 印字周期
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４ パルス周期
Ｔａ１、Ｔａ２、Ｔａ２１、Ｔａ２２、Ｔａ３ パルス周期
Ｔｂ１、Ｔｂ２、Ｔｂ２１、Ｔｂ２２、Ｔｂ３、Ｔｂ４ パルス周期
ＶＣｏｍ、ＶＣｏｍＡ、ＶＣｏｍＢ 駆動電圧
Ｖ１、Ｖ２ 値

特許第４２０２６３９号公報

Claims (6)

1. 圧電素子と、
   前記圧電素子に印加される駆動電圧の変化に応じて液体を吐出するノズルと、
   複数のパルスを各々含む複数の駆動波形を周期的に生成する駆動波形生成部と、
   前記ノズル毎に吐出する液体の吐出量に応じて、前記複数の駆動波形に含まれるパルスを、駆動波形間でのパルスが互いに重複しないように選択し、選択したパルスを連結した形状を有する前記駆動電圧を生成する駆動制御部と、を備え、
   前記駆動波形生成部は、前記複数の駆動波形の前記複数のパルスの少なくとも１つを、他の駆動波形においてタイミングが重なるパルスと同じ周期かつ同じタイミングに設定すること
   を特徴とする液体吐出装置。
2. 前記駆動波形生成部が生成する前記複数の駆動波形に含まれる前記パルスの波形形状は、互いに相違すること
   を特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記駆動波形生成部が生成する複数のパルスの１つは、前記ノズルから液体を吐出せずに前記ノズルの開口部の液面を振動させる微振動パルスであること
   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. 前記駆動波形生成部が生成する前記複数の駆動波形のいずれかに含まれる前記複数のパルスの数は、他の駆動波形に含まれる前記複数のパルスの数と相違すること
   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. 前記複数の駆動波形の各々に含まれる前記複数のパルスにおいて、互いに隣接するパルスの境界は、第１値または第２値に設定され、
   前記駆動制御部は、前記複数のパルスの前記境界に対応する前記駆動電圧の値を、第１値に対応する第１電圧値または第２値に対応する第２電圧値に設定する
   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. 前記駆動制御部は、前記複数の駆動波形にそれぞれ含まれる先頭のパルスまたは最終のパルスを、前記駆動電圧の生成に使用するパルスから除外することで、前記駆動電圧の生成期間を変更可能であること
   を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

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