JP4862688B2 - 駆動回路、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出させる圧電素子を駆動させる駆動回路、画像形成装置に関する。

圧電素子の伸縮により液滴を吐出させる記録ヘッドを備えた、インクジェット式の画像形成装置には、記録ヘッドの駆動回路として矩形波駆動回路を用いたものがある。矩形波駆動回路は、例えば、ＰチャネルＭＯＳ ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）とＮチャネルＭＯＳ ＦＥＴとで構成されるスイッチＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を用いて、画像データに基づき圧電素子の駆動電圧のオン、オフのみを制御する２値回路であり、アナログ駆動方式よりも小型化が望める。

ここで、圧力室から液体を吐出させるノズルにおいて液面と空気とが接触するため、圧力室内の液体の粘度が増す場合がある。そのため、増粘防止用の駆動波形を圧電素子へ印加することで、圧力室内の液体を振動させ、液体の増粘を防止する必要がある。

しかし、矩形波駆動方式の駆動回路では、駆動電圧を一定にし、スイッチＩＣのオン、オフ制御のみで圧電素子の制御を行うため、ノズルから液体を吐出させずに液体を振動させることは難しい。

そこで、液体を吐出させないように、記録ヘッドの固有周期から大きく外れた周期のパルスを用いて、増粘防止波形を生成することが行われている。しかし、記録ヘッドの固有周期から大きく外れているため、投入されるエネルギーに対する増粘防止の効果が低い。

また、圧電素子の未飽和領域でスイッチＩＣの切り替えを行う発明が開示されている（特許文献１）。特許文献１によると、圧電素子に印加する電圧を、圧電素子への充電が飽和する前にスイッチＩＣをオフにすることで、圧電素子の伸縮量を調整し、ノズルから吐出される液滴の量を減少させる。この技術を用いることで、圧力室の液体を振動させることができる。

さらに、増粘防止用の電源を別途備える発明が開示されている（特許文献２）。特許文献２によると、圧電素子を駆動させるための電圧電源として、圧力室から液滴をノズルから吐出させるための電源と、圧力室内から液体を吐出させない程度に圧力室内の液体を振動させる増粘防止用の電源とを備えている。
特開平０６−００８４２８号公報 特開平１１−０３４３２５号公報

しかしながら、特許文献１による圧電素子の未飽和領域での制御は、圧電素子間のバラツキが大きく安定しないため、実現性が乏しい。また、特許文献２における増粘防止用の電源を別途備える場合は、圧電素子に液滴吐出用の電圧が印加されているが画像を形成しない状態にある待機時に増粘防止を行えない、そのためエネルギーの消費効率を良く増粘防止をできない。

本発明は、上記問題点に鑑み、記録ヘッドの圧力室に充填された液体に対して、エネルギーの消費効率を良く増粘防止することができる駆動回路、画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明は、圧力室に充填された液体をノズルから記録媒体へ吐出させる記録ヘッドを備え、画像データに基づいて前記記録ヘッドを駆動して画像を記録する駆動回路であって、電圧が印加されることで前記記録ヘッドの前記圧力室内の圧力を変化させる圧電素子と、前記圧電素子を駆動させる駆動電圧として、少なくとも２段階の電圧レベルが設定され、前記圧電素子へ印加する前記駆動電圧を前記画像データに基づいて制御する圧電素子駆動制御手段と、前記圧電素子の特定の駆動電圧を基準に設定され、当該特定の駆動電圧に重畳することで、前記ノズルから前記液体を吐出させない程度の前記液体の変動を生じさせる変動波形を出力する変動波形出力手段と、前記特定の駆動電圧とは異なる駆動電圧に対して前記変動波形出力手段から出力される前記変動波形を重畳する場合に、前記変動波形のベースとなる電圧を調整する調整手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、記録ヘッドは、液体が充填されている圧力室の圧力を、圧電素子に電圧を印加し駆動させることで変化させ、液体をノズルから記録媒体へ吐出させる。圧電素子は、駆動電圧として少なくとも２段階の電圧レベルが設定され、圧電素子駆動制御手段により駆動電圧を画像データに基づいて制御される。圧電素子駆動制御手段は、例えば、ＰチャネルＭＯＳ ＦＥＴ、ＮチャネルＭＯＳ ＦＥＴで構成されるスイッチＩＣであり、これにより駆動回路は、矩形波駆動方式で圧電素子を駆動させる。さらに、変動波形出力手段が、ノズルから液体を吐出させない程度の液体の変動を生じさせる変動波形を出力し、当該変動波形を圧電素子の基準となる特定の駆動電圧に重畳する。この変動波形が圧電素子に入力されることにより、圧電素子がノズルから液体を吐出させない程度に伸縮する。それにより圧力室内の液体が変動し、ノズルに面する液体と空気とが触れることによる液体の粘度の増加を防止することができる。なお、変動波形出力手段は、例えば、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ）変換器でアナログ波形を発生させ増幅器で増幅することで、変動波形を生成する。また、特定の駆動電圧とは異なる駆動電圧に対して変動波形を重畳する場合に、調整手段は、変動波形のベースとなる電圧を調整する。この調整手段により、圧電素子にノズルから液体を吐出させるための駆動電圧が印加されている場合も、記録ヘッドの圧力室に充填された液体に対して増粘防止を実行することができる。

従って、圧電素子に駆動電圧が印加されていときも、増粘防止を行うことができ、増粘防止に係るエネルギーの消費効率を良くすることができる。さらに、増粘防止用の電源を備える必要もないため、駆動回路を小型化することができる。

また、本発明において、前記駆動電圧として、相対的に高電圧の第１の駆動電圧と、相対的に低電圧の第２の駆動電圧の何れかを印加し、前記第１の駆動電圧と前記第２の駆動電圧との切替動作によって前記圧電素子を駆動させると共に、それぞれの電圧で前記圧電素子の駆動を待機状態とすることができることを特徴とする。

従って、第１の駆動電圧、又は第２の駆動電圧が圧電素子に印加され待機状態となっている場合に、変動波形出力手段で出力される変動波形を重畳させ、圧電素子を伸縮させることで圧力室の液滴に対して増粘防止を行うことができる。

さらに、本発明において、前記特定の駆動電圧として前記第２の電圧が選択されており、前記調整手段は、前記駆動電圧が前記第１の電圧の場合に調整を実行することを特徴とする。

従って、調整手段は、駆動電圧が第１の電圧である場合のみに、変動波形のベースとなる電圧を調整するため、調整手段の構成を簡単にすることができる。

また、本発明において、前記調整手段による調整の実行は、前記変動波形出力手段から出力される前記変動波形の直流成分を除去し、前記変動波形の交流成分を前記駆動電圧に重畳させることを特徴とする。

従って、変動波形出力手段から出力される変動波形の直流成分が必要に応じて除去され、変動波形の交流成分のみを、駆動電圧に重畳することができる。

さらに、本発明において、前記調整手段が、前記変動波形の直流成分を除去するためのコンデンサを介在させる回路と、前記コンデンサ間を短絡させる回路と、の何れかに切り替える切替スイッチであることを特徴とする。

変動波形出力手段から出力される変動波形の電圧が、駆動電圧よりも低い場合は、コンデンサを介することで、変動波形の直流成分を除去して交流成分のみを駆動電圧に重畳することができる。一方、変動波形を駆動電圧に重畳させる必要が無い場合は、調整手段である切替スイッチを切り替えることで、コンデンサを短絡させ、変動波形を圧電素子に印加することができる。

従って、調整手段は、簡単な構成で、圧電素子に印加させる駆動電圧に応じて変動波形のベースとなる電圧の切り替えをすることができる。

また、本発明の画像形成装置は、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の駆動回路を備え、記録ヘッドが液体を吐出するタイミングに同期させて、前記記録ヘッドと前記記録媒体とを相対的に移動させる移動手段、を有する。

従って、記録ヘッドと記録媒体とを相対的に移動させる移動手段を有する画像形成装置は、圧電素子の駆動電圧に変動波形を重畳する駆動回路を備えることにより、圧電素子を伸縮させ、記録ヘッドの圧力室に充填された液体に対して増粘防止を実行することができる。

以上説明した如く本発明では、記録ヘッドの圧力室に充填された液体に対して、エネルギーの消費効率を良く増粘防止することができるという優れた効果を有する。

図１は、本発明の実施の形態に係るインクジェット式の画像形成装置１０の全体構成を示す概略図である。

画像形成装置１０は、記録ヘッドアレイ１２を備える。記録ヘッドアレイ１２は、シアン色のインク液（Ｃ）、マゼンタ色のインク液（Ｍ）、イエロー色のインク液（Ｙ）、ブラック色のインク液（Ｋ）に対応して４つの記録ヘッド１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ、１４Ｋを備える。なお、これ以降、ＹＭＣＫを区別する場合は、符号の後にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのいずれかを付して説明し、ＹＭＣＫを区別しない場合は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。

記録ヘッド１４は、その幅が記録媒体である記録用紙１６の幅にほぼ等しいＦＷＡ（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ）と称される長尺状の記録ヘッドである。当該記録ヘッド１４は、搬送されてくる記録用紙１６へ各色のインク液滴をノズルから吐出し、画像形成装置１０に入力された画像データに基づいて画像を形成する。

記録ヘッド１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ、１４Ｋは、それぞれＣＭＹＫの各インク液を各々貯蔵したインクカートリッジ１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙ、１８Ｋと図示しない配管で接続され、インク液が記録ヘッド１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ、１４Ｋに供給される。インクとしては、水性インク、油性インク、溶剤系インク等、公知の各種インクを使用できる。

図１に示す画像形成装置１０の一部を構成する記録ヘッドアレイ１２の下方には、無端ベルトである搬送ベルト１９が備えられる。搬送ベルト１９は、駆動ロール２０Ａ、２０Ｂに巻き掛けられ、この駆動ロール２０Ａ、２０Ｂの回転力によって図１の反時計回り方向であるＡ方向に周回駆動する。記録ヘッドアレイ１２と対向するときの搬送ベルト１９は平坦とされ、この平坦状態の領域に記録用紙１６が搬送される。すなわち、搬送ベルト１９は、記録用紙１６と記録ヘッドアレイ１２とを相対的に移動させる。そして、記録用紙１６に対して記録ヘッド１４からインク液滴が吐出され、画像が形成される。このとき、記録ヘッド１４は、各々時間差を持ってノズル５６から記録用紙１６へ液滴を吐出する。これにより、各色のインク液滴が記録用紙１６上で重ね合わせられ、画像は形成される。

図１の搬送ベルト１９の記録ヘッドアレイ１２と対向する領域よりも駆動方向上流側には、帯電ロール２２が配置される。帯電ロール２２は、所定の電圧が印加されており、駆動ロール２０Ａとの間で搬送ベルト１９及び記録用紙１６を挟みつつ従動することで、記録用紙１６に電荷を与える。帯電ロール２２によって電荷を与えられた記録用紙１６は、搬送ベルト１９に静電吸着し、搬送ベルト１９の周回駆動と共に搬送される。

記録用紙１６は、図１の画像形成装置１０の内部下側に備えられた給紙トレイ２４に蓄積される。記録用紙１６は、ピックアップロール２６によって給紙トレイ２４から一枚ずつ取り出され、複数の搬送ローラ２８を備える搬送部３０によって搬送ベルト１９へ搬送される。

記録ヘッドアレイ１２と対向する部分から図１の搬送ベルト１９の駆動方向下流側には、剥離プレート３２が配置されている。剥離プレート３２は、記録用紙１６を搬送ベルト１９から剥離させる。搬送ベルト１９から剥離された記録用紙１６は、排出搬送部３４を構成する複数の排出ローラ３６で搬送され、画像形成装置１０の上部に設けられた排紙トレイ３８に排出される。

剥離プレート３２から図１の搬送ベルト１９の回転方向下流側には、駆動ロール２０Ｂとの間で搬送ベルト１９を挟持可能なクリーニングロール４０が配置される。クリーニングロール４０は、搬送ベルト１９の表面をクリーニングする。

また、片面に画像が形成された記録用紙１６は、複数の反転用ローラ４２で構成された反転搬送部４４によって、再び搬送ベルト１９へ搬送され、もう一方の面に画像を形成されることができる。反転搬送部４４は、排出搬送部３４から分岐し、搬送部３０へ記録用紙１６を搬送できるように配置される。

記録ヘッドアレイ１２の近傍には、各記録ヘッド１４のインクの詰まりを防止するための清掃や、インクの詰まりが発生した際に吸引回復動作等を行うメンテナンスユニット４６が、各色の記録ヘッド１４に対応して設けられている。メンテナンスユニット４６を使用する場合は、記録ヘッド１４が図１の上方に移動し、メンテナンスユニット４６が図１の左右からスライドして各色の記録ヘッドアレイ１２の各ノズルに対向する位置に移動する。メンテナンスユニット４６の構成はこれに限るものではなく、メンテナンス時に、記録ヘッドアレイ１２の各ノズルに対向可能に配置できればよく、他の構成とすることもできる。

なお、本実施の形態においては、画像形成装置１０をＦＷＡ式の記録ヘッド１４を備えるものとして説明するが、画像形成装置１０の記録ヘッド１４をＰＷＡ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ）式としてもよい。

次に、図２に、記録ヘッド１４の内部構造を示す。

記録ヘッド１４は、インクタンク５０、供給路５２、圧力室５４、ノズル５６、及び圧電素子５８を有している。これらは、１組となり記録ヘッド１４に複数備えられる。

インクタンク５０には、前述のインクカーリッジ１８からのインクが蓄えられ、インクタンク５０は、供給路５２を介して圧力室５４と連通し、さらに圧力室５４はノズル５６を介して外部と連通している。

圧力室５４の一部の壁面（図２の下面）は振動板６０からなり、該振動板６０に圧電素子５８が取り付けられており、圧電素子５８が駆動（伸縮）することによって振動板６０を振動させ、圧力室５４内のインク液に圧力波が発生する。すなわち、圧電素子５８の振動によって発生する圧力波によって、インクタンク５０に蓄えられたインクが供給路５２、圧力室５４を介してノズル５６から吐出されるようになっている。

図３は、画像形成装置１０の制御系の要部を示す図である。

画像形成装置１０は、画像形成装置１０の全体の制御を司るＣＰＵ１００を備える。ＣＰＵ１００は、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０４、ハードディスク記憶装置１０６、画像データ入力部１０８、操作表示部１１０、画像形成制御部１１４、画像データ処理部１１２、とコントロールバスやデータバス等のバス１１６を介して接続される。

ＲＯＭ１０２は、画像形成装置１０を制御するための制御プログラムや、ノズル５６毎のノズル特性データ（ガンマテーブル等）を記憶する。ＲＡＭ１０４は、種々のデータ等を処理するためのワークスペースとして用いられる。

ハードディスク記憶装置１０６は、画像データや画像形成に関する種々のデータ等を記憶する。

画像データ入力部１０８は、図示しないパソコン等から画像データの入力を受け付ける。入力された画像データは、ハードディスク記憶装置１０６に送信される。

操作表示部１１０は、操作機能と表示機能とが一体化されたタッチパネルの他、ユーザーが各種操作を行うための操作ボタンを含んで構成される。操作表示部１１０は、記録用紙１６への画像形成の開始等の操作を受け付け、画像形成装置１０の制御の状態等をユーザーに報知する。

画像データ処理部１１２は、ハードディスク記憶装置１０６に記憶された画像データに対して、インク濃度の調整などの所定の画像処理を行う。

画像形成制御部１１４は、画像データに基づいて記録用紙１６に画像を形成するために、記録ヘッド１４、搬送ベルト１９等を制御する。画像形成制御部１１４には、記録ヘッド１４を駆動させるための記録ヘッド駆動回路１１８が接続される。

記録ヘッド駆動回路１１８は、画像形成制御部１１４からの制御信号に基づいて、記録ヘッド１４が備える圧電素子５８に電圧を印加することで、記録ヘッド１４からインク液滴を吐出させる。また、記録ヘッド１４のノズル５６において、インク液と空気とが接触するために圧力室５４内のインク液の粘度が増す場合がある。そのため、記録ヘッド駆動回路１１８は、インク液の増粘防止のための増粘防止波形を圧電素子５８へ出力する。

図４に、記録ヘッド駆動回路１１８の構成を機能ブロック図で示す。

記録ヘッド駆動回路１１８は、圧電素子５８、高電圧出力部２００、駆動信号送信部２０２、ノズル選択制御部２０４、圧電素子駆動制御手段であるスイッチＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２０６、変動波形出力手段である増粘防止波形出力部２０８、切替部２１０を含んで構成される。

高電圧出力部２００は、駆動電圧ＨＶを出力し、スイッチＩＣ２０６を介して圧電素子５８へ印加する。駆動電圧ＨＶの大きさは、圧電素子５８に印加された駆動電圧ＨＶが放電されることで生じる圧電素子５８の伸縮により、ノズル５６からインク液滴を吐出させることができる大きさである。

駆動信号送信部２０２は、スイッチＩＣ２０６へ画像データに基づいて駆動信号を送信する。

ノズル選択制御部２０４は、記録ヘッド１４に設けられた吐出ノズルからインク液滴を吐出するために、圧電素子５８の各々への駆動電圧の印加／非印加を制御するノズル選択信号を生成して、スイッチＩＣ２０６に出力する。

スイッチＩＣ２０６は、記録ヘッド１４に設けられた複数の圧電素子５８に対応して複数備えられる。そして、スイッチＩＣ２０６は、ノズル選択制御部２０４から入力されたノズル選択信号と駆動信号送信部２０２から送信された駆動信号に応じて、駆動電圧ＨＶを圧電素子５８に印加したり、圧電素子５８を放電させたりする矩形波駆動を実行する。このスイッチＩＣ２０６により行われる圧電素子５８に対する駆動電圧ＨＶの印加、放電により、圧電素子５８は、伸縮する。

増粘防止波形出力部２０８は、圧力室５４内のインク液の粘度の増加を防ぐための増粘防止波形を出力する。

切替部２１０は、圧電素子５８に駆動電圧ＨＶが印加されている場合に、増粘防止波形出力部２０８から出力される増粘防止波形を駆動電圧ＨＶに重畳させることで、増粘防止波形のベースとなる電圧を調整する。なお、切替部２１０は、増粘防止波形出力部２０８の後段に配置され、切替部２１０の出力側は、高電圧出力部２００の出力側と接続される。

次に、スイッチＩＣ２０６、増粘防止波形出力部２０８、切替部２１０の詳細を述べる。

図５は、スイッチＩＣ２０６と圧電素子５８との一組分に対応した記録ヘッド駆動回路１１８の構成図である。

スイッチＩＣ２０６は、ＰチャネルＭＯＳ ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、「ＰＭＯＳ」という。）２０６ＡとＮチャネルＭＯＳ ＦＥＴ（以下、「ＮＭＯＳ」という。）２０６Ｂとで構成されている。スイッチＩＣ２０６は、ＰＭＯＳ２０６ＡのドレインとＮＭＯＳ２０６Ｂのドレイン同士が接続され、そこに圧電素子５８が接続される。また、ＰＭＯＳ２０６Ａ及びＮＭＯＳ２０６Ｂの各ゲートには駆動信号送信部２０２が接続されており、圧電素子５８を駆動させるための駆動信号が入力される。さらに、ＰＭＯＳ２０６Ａのソースへは、圧電素子５８に印加させるための駆動電圧ＨＶが供給され、ＮＭＯＳ２０６Ｂのソースは接地されてグランドレベルとされる。

従って、スイッチＩＣ２０６では、駆動信号送信部２０２から入力された駆動信号の信号レベルがハイレベルである場合はＰＭＯＳ２０６Ａがオフ状態でＮＭＯＳ２０６Ｂがオン状態となり、スイッチＩＣ２０６に接続されている圧電素子５８の電圧レベルはグランドレベルとなる。これに対し、駆動信号送信部２０２から入力された駆動信号の信号レベルがローレベルである場合はＰＭＯＳ２０６Ａがオン状態でＮＭＯＳ２０６Ｂがオフ状態となり、圧電素子５８に高電圧出力部２００から出力される駆動電圧ＨＶが印加される。

増粘防止波形出力部２０８は、波形発生部２５０と増幅器２５２とから構成される。波形発生部２５０は、Ｄ／Ａ（Ｄｅｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ）変換器であり、増粘防止波形として所定の周期のアナログ信号を出力する。なお、波形発生部２５０は、所定の周期のアナログ信号を出力することができれば、Ｄ／Ａ変換器でなくてもよい。増幅器２５２は、例えば電源Ｖｓｓが接続されたオペアンプである。電源Ｖｓｓは、増粘防止波形を出力できる程度の電源ならば、何でも良く、例えば図３のＣＰＵ１００等を駆動する電源等と共有できる。増粘防止波形は、インク液滴を吐出させるための駆動電圧ＨＶに比べ電圧の振幅は小さくてよく、大電流も必要としないためである。

増幅器２５２は、波形発生部２５０から出力された増粘防止波形を増幅させる。このときの増幅率は、増粘防止波形が圧電素子５８に入力されたときに、ノズル５６からインク液滴を吐出させない程度の変動をインク液に生じさせることができる大きさとする。

切替部２１０は、スイッチ回路２５４と増粘切替制御部２５６とで構成される。スイッチ回路２５４は、コンデンサ２５４Ａと、例えばＦＥＴを用いた調整手段である切替スイッチ２５４Ｂとで構成される。増粘切替制御部２５６は、圧電素子５８に印加される駆動電圧の大きさに応じて切替信号を切替スイッチ２５４Ｂに出力する。切替スイッチ２５４Ｂは、増粘切替制御部２５６から出力された切替信号に応じてスイッチのオン、オフの切替を行う。

ここで、切替部２１０で実行される、増粘防止波形のベースとなる電圧の調整についてより具体的に説明する。

高電圧出力部２００から駆動電圧ＨＶが出力されない場合には、増粘切替制御部２５６から切替スイッチ２５４Ｂをオンとする切替信号が出力され、切替スイッチ２５４Ｂは、オンとされ、コンデンサ２５４Ａは、短絡される。増粘防止波形の一例を図５（Ｂ）に示す。図５（Ｂ）の縦軸は、駆動回路に印加されている第２の駆動電圧であるオフセット電圧ＬＶである。オフセット電圧ＬＶは、駆動電圧ＨＶよりも低い電圧であり、例えば、画像形成装置１０が画像を形成するための準備状態にある場合等に記録ヘッド駆動回路１１８に印加される。

一方、高電圧出力部２００から駆動電圧ＨＶが出力される場合には、増粘切替制御部２５６から切替スイッチ２５４Ｂをオフとする切替信号が出力され、切替スイッチ２５４Ｂは、オフとされる。このとき、増粘防止波形出力部２０８から出力された増粘防止波形は、コンデンサ２５４Ａを介して出力されることで、増粘防止波形の直流成分（ＤＣ分）である電圧ＬＶ部分が除去され、交流成分（ＡＣ分）である電圧Ｖａ部分が、駆動電圧ＨＶに重畳される。

次に、増粘防止に係る処理のフローチャートである図６と、増粘防止に係る処理のシーケンスを示す図７とを用いて本実施の形態の作用について説明する。

図６の増粘防止処理のフローチャートにおいて、まずステップ５００で、画像形成制御部１１４が、記録用紙１６に画像の形成を開始する画像形成開始信号を受信したか否かを判断する。画像形成開始信号を受信した場合は、肯定と判断し、ステップ５０２へ移行する。一方、画像形成開始信号を受信しない場合は、否定と判断し、画像形成開始信号を受信するまで待ちの状態となる。

ステップ５０２では、高電圧出力部２００が、圧電素子５８に駆動電圧ＨＶを印加する。

次に、ステップ５０４で、記録ヘッド１４が、画像データに基づいて記録用紙１６にインク液滴を吐出して画像を形成する稼動状態となる。この場合は、図７における領域Ａに該当する。このとき、圧電素子５８には、駆動電圧ＨＶが印加される。

次に、ステップ５０６で、画像形成制御部１１４が、画像の形成が終了したか否かを判断する。画像の形成が終了した場合は、肯定と判断され、そのまま処理を終了する。一方、画像の形成が終了していない場合は、否定と判断され、ステップ５０８へ移行する。

ステップ５０８では、画像形成制御部１１４が、画像形成装置１０の動作状態が待機状態１にあるか否かを判断する。待機状態１とは、図７の領域Ｂに該当し、例えば、１枚の記録用紙１６上において画像を形成しない領域が長く続く場合や、連続して複数の記録用紙１６に画像を形成する場合に、先の記録用紙１６に対する画像の形成は終了し、次の記録用紙１６が記録ヘッド１４下に搬送される間等の、すぐに画像の形成を行うことができる待機状態のことである。画像形成装置１０が、待機状態１にある場合は、肯定と判断され、ステップ５１０へ移行する。一方、画像形成装置１０が、待機状態１にない場合は待機状態２であり、否定と判断され、ステップ５１４へ移行する。

ステップ５１０では、スイッチ回路２５４が、切替スイッチ２５４Ｂをオフにして増粘防止波形を駆動電圧ＨＶに重畳し、圧電素子５８に印加する。この場合は、スイッチＩＣ２０６は、圧電素子５８に駆動電圧ＨＶに重畳された増粘防止波形が入力されるようにＰＭＯＳ２６Ａをオン状態、ＮＭＯＳ２０６Ｂをオフ状態に固定し、圧力室５４内のインク液の増粘防止が行われる。

次に、ステップ５１２で、画像形成制御部１１４が、画像の形成を再開するか否かを判断する。画像の形成を再開する場合は、肯定と判断され、ステップ５０４へ移行する。一方、画像の形成を再開しない場合は、否定と判断され、画像の形成を再開するまで増粘防止を繰り返す。

ステップ５１４では、画像形成装置１０の動作状態が待機状態２であると判断された場合であり図７における領域Ｃに該当する。この場合は、高電圧出力部２００が、圧電素子５８に対する駆動電圧ＨＶの印加を停止する。そして、圧電素子５８に印加されている駆動電圧ＨＶを一旦放電させる。

次に、ステップ５１６で、スイッチ回路２５４が、切替スイッチ２５４Ｂをオンにして増粘防止波形出力部２０８が、増粘防止波形を圧電素子５８へ出力する。このとき、スイッチＩＣ２０６は、圧電素子５８に増粘防止波形が入力されるようにＰＭＯＳ２６Ａをオン状態、ＮＭＯＳ２０６Ｂをオフ状態に固定し、圧力室５４内のインク液の増粘防止が行われる。これにより、圧電素子５８に印加されている駆動電圧は、オフセット電圧ＬＶと増粘防止波形が重畳された電圧となる。このとき、駆動電圧ＨＶが停止中であるため、記録ヘッド駆動回路１１８は、必要最小限のエネルギーで増粘防止のために圧電素子５８を駆動させることができる。

次に、ステップ５１８で、画像形成制御部１１４が、画像の形成を再開するか否かを判断する。画像の形成を再開する場合は、肯定と判断され、ステップ５２０へ移行する。一方、画像の形成を再開しない場合は、否定と判断され、画像の形成を再開するまで増粘防止を繰り返す。

ステップ５２０では、高電圧出力部２００が、圧電素子５８に駆動電圧ＨＶを印加し、ステップ５０４へ移行し、画像データに基づいて記録用紙１６に画像の形成を行う。

以上のように、圧電素子５８に印加する駆動電圧のオン、オフをスイッチＩＣ２０６で行う矩形波駆動方式の記録ヘッド駆動回路は、圧力室５４のノズル５６から液体を吐出させない程度の変動を圧力室５４内のインク液に生じさせることができる増粘防止波形を圧電素子５８へ出力する。増粘防止波形を出力する増粘防止波形出力部２０８の後段には、切替部２１０が設けられる。ノズル５６から液体を吐出させるときの駆動電圧ＨＶが圧電素子５８に印加されている場合、切替部２１０は、コンデンサ２５４Ａを介することにより駆動電圧ＨＶに増粘防止波形を重畳させる。一方、圧電素子５８に駆動電圧ＨＶが印加されていない場合、切替部２１０は、コンデンサ２５４Ａを短絡させて増粘防止波形を圧電素子５８へ出力する。

従って、駆動電圧ＨＶが圧電素子５８に印加されていないときのみならず、圧電素子５８に駆動電圧ＨＶが印加されている場合も、増粘防止を実行でき、増粘防止をエネルギーの消費効率を良く行うことができる。また、増粘防止波形出力部２０８と高電圧出力部２００との間にコンデンサを介在させることで、増粘防止波形のＡＣ分を駆動電圧ＨＶに重畳させることができる。そのため、増粘防止用の電源を特別に備える必要がないため、記録ヘッド駆動回路１１８を小型化することができる。

ＦＷＡ方式のインクジェットプリンタの外観図である。 記録ヘッドの内部構造を示す断面図である。 画像形成装置の制御系の要部を示す図である。 増粘防止波形を出力する駆動回路の機能ブロック図である。 （Ａ）増粘防止波形を出力する駆動回路において、スイッチＩＣと圧電素子との一組分に対応した記録ヘッド駆動回路の構成図であり、（Ｂ）は、圧電素子に入力される増粘防止波形の一例である。 増粘防止処理に係る処理のフローチャートである。 増粘防止処理に係るタイミングチャートである。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１４ 記録ヘッド
１６ 記録用紙（記録媒体）
５６ ノズル
５８ 圧電素子
１１８ 記録ヘッド駆動回路（駆動回路）
２０６ スイッチＩＣ（圧電素子制御手段）
２０８ 増粘防止波形出力部（変動波形出力手段）
２５４Ｂ 切替スイッチ（調整手段）
２５４Ａ コンデンサ
５４ 圧力室

Claims (6)

1. 圧力室に充填された液体をノズルから記録媒体へ吐出させる記録ヘッドを備え、画像データに基づいて前記記録ヘッドを駆動して画像を記録する駆動回路であって、
   電圧が印加されることで前記記録ヘッドの前記圧力室内の圧力を変化させる圧電素子と、
   前記圧電素子を駆動させる駆動電圧として、少なくとも２段階の電圧レベルが設定され、前記圧電素子へ印加する前記駆動電圧を前記画像データに基づいて制御する圧電素子駆動制御手段と、
   前記圧電素子の特定の駆動電圧を基準に設定され、当該特定の駆動電圧に重畳することで、前記ノズルから前記液体を吐出させない程度の前記液体の変動を生じさせる変動波形を出力する変動波形出力手段と、
   前記特定の駆動電圧とは異なる駆動電圧に対して前記変動波形出力手段から出力される前記変動波形を重畳する場合に、前記変動波形のベースとなる電圧を調整する調整手段と、
   を有する駆動回路。
2. 前記駆動電圧として、相対的に高電圧の第１の駆動電圧と、相対的に低電圧の第２の駆動電圧の何れかを印加し、前記第１の駆動電圧と前記第２の駆動電圧との切替動作によって前記圧電素子を駆動させると共に、それぞれの電圧で前記圧電素子の駆動を待機状態とすることができることを特徴とする請求項１記載の駆動回路。
3. 前記特定の駆動電圧として前記第２の電圧が選択されており、前記調整手段は、前記駆動電圧が前記第１の電圧の場合に調整を実行することを特徴とする請求項２記載の駆動回路。
4. 前記調整手段による調整の実行は、前記変動波形出力手段から出力される前記変動波形の直流成分を除去し、前記変動波形の交流成分を前記駆動電圧に重畳させることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の駆動回路。
5. 前記調整手段が、前記変動波形の直流成分を除去するためのコンデンサを介在させる回路と、前記コンデンサ間を短絡させる回路と、の何れかに切り替える切替スイッチであることを特徴とする請求項４記載の駆動回路。
6. 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の駆動回路を備え、
   記録ヘッドが液体を吐出するタイミングに同期させて、前記記録ヘッドと前記記録媒体とを相対的に移動させる移動手段と、
   を有する画像形成装置。

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