JP5736695B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出するヘッドを備える画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置が知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、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の意味であり、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。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、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画像形成装置と、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がある。

なお、本願において、液体吐出方式の「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し、また、「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すること（単に液滴を媒体に着弾させること）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、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

このような画像形成装置において、例えば１印刷周期（１駆動周期）内でそれぞれ液滴を吐出させる複数の駆動パルス（駆動信号）を時系列的に生成して共通駆動波形として出力し、例えば相対的に大きなドットを形成するときには２以上の駆動パルスを選択して複数の液滴を吐出させることで、複数の液滴を飛翔中に合体させて着弾させることによって、複数のサイズのドットを形成するものが知られている（特許文献１）。

ところで、液体吐出ヘッドにおいては、さまざまな要因、例えば各部品の寸法のばらつきや、物性値のばらつき、ヘッドが駆動される環境温度などで、吐出する液滴の量（滴涼、速度（滴速度）が変動する。例えば、環境温度が上昇すると、インクは粘度が低くなって流動性が増大するので、ノズルから液滴が吐出されやすくなる。そのため、ヘッド駆動のために、同じ駆動パルスが印加されたとしても、環境温度が標準状態（例えば２５℃）よりも高い場合（例えば４０℃）には、標準状態における場合よりも多量の液滴が吐出される。また、ヘッド毎の固有の特性として、効率の良いものと比較的効率の悪いものができた場合も同様な問題が発生する。

そこで、吐出に影響を与える因子を考慮して駆動パルスを生成することにより、滴吐出状態（インク滴の吐出量、吐出速度、等）を安定化することが図られている。例えば、駆動パルスの電位（電圧値）を変化させるものがある（特許文献２）。

特開２００７−１０５９３６号公報 特開２００４−１１４５２６号公報

上述したように複数の駆動パルスを選択して所要の滴量（滴体積）の液滴を吐出させる駆動パルスを形成する場合、異なる滴体積の液滴を吐出させるための駆動パルスのそれぞれに、吐出に影響を与える因子を考慮して、駆動パルスの電位を変化調整することが行われる。

例えば、第１駆動パルスで相対的に小さな滴（小滴）を吐出させ、第１駆動パルスと第２駆動パルスとで相対的に大きな滴（大滴）を吐出させる駆動波形の駆動パルスの電圧値（波高値）を調整する場合、例えば、２５℃環境で印字を行うときの駆動波形を基準駆動波形として、環境温度やヘッド固有のばらつきに応じて、基準駆動波形に所要の倍率を乗じて電圧値を補正する。

このとき、第１駆動パルスと第２駆動パルスに異なる倍率を乗じて波高値を調整（補正）する必要があると、波高値に依存する滴量は適切に補正できるが、立ち上がり時間が変化することになり、結果として滴速度が変化する。つまり、第１駆動パルスで吐出させる小滴の滴量及び滴速度が適切でも、第１、第２駆動パルスで吐出させる大滴の滴速度が小滴の滴速度と一致しなくなり、印字品質の低下を招くことになるという課題が生じる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、滴体積及び滴速度を適切な範囲に調整しながら駆動波形を補正することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する複数のノズルを有するヘッドと、
前記ヘッドの液滴を吐出させる圧力を発生する圧力発生手段に対して印加する、少なくとも第１、第２駆動パルスを含む駆動波形を生成する駆動波形生成手段と、
前記駆動波形生成手段から出力される前記駆動波形から前記第１駆動パルスを選択して第１サイズ滴を形成させ、前記第１駆動パルス及び前記第２駆動パルスを選択して前記第１サイズ滴よりも大きな第２サイズ滴を形成させる選択手段と、を備え、
前記駆動波形生成手段は、
前記第１、第２駆動パルスを含む基準駆動波形を生成する基準駆動波形生成手段と、
前記第１駆動パルスと前記第２駆動パルスの波高値を異なる補正率で補正するとともに、前記波高値の補正に伴う立ち上がり変化率の変化による滴速度の変化を相殺する側に前記立ち上がり時間を補正する補正手段と、を有し、
前記第１、第２駆動パルスは基準電位から立ち下がる立下り波形要素と、立下り波形要素の立下り電位を保持する保持波形要素と、保持波形要素で保持された電位から立ち上がる立ち上がり波形要素とを含み、
前記補正手段は、前記第２駆動パルスの前記立ち上がり波形要素の立ち上がり時間を補正するとともに、前記第２駆動パルスの前記立下がり波形要素の立下がり時間を補正し、 前記補正手段による前記補正の前後で前記駆動波形全体の時間が同じである
構成とした。

本発明に係る画像形成装置によれば、滴体積及び滴速度を適切な範囲にしながら駆動波形を補正することができ、画像品質の向上を図れる。

本発明に係る画像形成装置の一例の全体構成を説明する側面説明図である。 同装置の要部平面説明図である。 記録ヘッドを構成する液体吐出ヘッドの一例の外観斜視説明図である。 同じく同ヘッドの液室長手方向（ノズル配列方向と直交する方向）の断面説明図である。 同じく同ヘッドの液室短手方向（ノズル配列方向）の断面説明図である。 同画像形成装置の制御部の概要の説明に供するブロック説明図である。 同制御部の印刷制御部及びヘッドドライバの一例を示すブロック説明図である。 本発明の第１実施形態の説明に供する駆動波形生成部のブロック説明図である。 同じく駆動波形の説明図である。 駆動波形の駆動パルスの波形要素の説明に供する説明図である。 駆動パルスの立ち上がり時間Ｔｒと滴体積Ｍｊの関係の一例を示す説明図である。 駆動パルスの立ち上がり時間Ｔｒと滴速度Ｖｊとの関係の一例を示す説明図である。 駆動パルスの立ち下がり時間Ｔｆと滴体積Ｍｊの関係の一例を示す説明図である。 駆動パルスの立ち下がり時間Ｔｆと滴速度Ｖｊの関係の一例を示す説明図である。 駆動パルスの立ち上がり時間Ｔｒを変化させたときの滴速度Ｖｊ、滴体積Ｍｊ、波高値（電圧値）Ｖの関係の具体例を説明する説明図である。 図１５のうち駆動パルスの立ち上がり時間Ｔｒを変化させたときの滴速度Ｖｊを各波高値（電圧値）Ｖについて線図化した説明図である。 図１５のうち駆動パルスの立ち上がり時間Ｔｒを変化させたときの滴体積Ｍｊを各波高値（電圧値）Ｖについて線図化した説明図である。 駆動パルスの立下り時間Ｔｆを変化させたときの滴速度Ｖｊ、滴体積Ｍｊ、波高値（電圧値）Ｖの関係の具体例を説明する説明図である。 図１８のうち駆動パルスの立下り時間Ｔｆを変化させたときの滴速度Ｖｊを各波高値（電圧値）Ｖについて線図化した説明図である。 図１８のうち駆動パルスの立下り時間Ｔｆを変化させたときの滴体積Ｍｊを各波高値（電圧値）Ｖについて線図化した説明図である。 駆動パルスの波高値、立ち上がり時間Ｔｒ、立下がり時間Ｔｆを変化させたときの滴速度Ｖｊ、滴体積Ｍｊ、波高値（電圧値）Ｖの関係の具体例を説明する説明図である。 本発明の第２実施形態の説明に供する駆動波形の説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る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。なお、図１は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図２は同装置の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型インクジェット記録装置であり、装置本体１の左右の側板２１Ａ、２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド３１、３２でキャリッジ３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図２で矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液滴を吐出するための液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド３４ａ、３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド３４」という。）を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と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。

記録ヘッド３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、記録ヘッド３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、記録ヘッド３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。なお、記録ヘッド３４としては、１つのノズル面に複数のノズルを並べた各色のノズル列を備えるものなどを用いることもできる。

また、キャリッジ３３には、記録ヘッド３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するための第２インク供給部としてのサブタンクであるサブタンク３５ａ、３５ｂ（区別しないときは「サブタンク３５」という。）を搭載している。このサブタンク３５には、カートリッジ装填部４に着脱自在に装着される各色のインクカートリッジ（メインタンク）１０ｙ、１０ｍ、１０ｃ、１０ｋから、供給ポンプユニット２４によって各色の供給チューブ３６を介して、各色の記録液が補充供給される。

一方、給紙トレイ２の用紙積載部（圧板）４１上に積載した用紙４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部４１から用紙４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）４３及び給紙コロ４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド４４を備え、この分離パッド４４は給紙コロ４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙４２を記録ヘッド３４の下方側に送り込むために、用紙４２を案内するガイド部材４５と、カウンタローラ４６と、搬送ガイド部材４７と、先端加圧コロ４９を有する押さえ部材４８とを備えるとともに、給送された用紙４２を静電吸着して記録ヘッド３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト５１を備えている。

この搬送ベルト５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５２とテンションローラ５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ５６を備えている。この帯電ローラ５６は、搬送ベルト５１の表層に接触し、搬送ベルト５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ５２が回転駆動されることによって図２のベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド３４で記録された用紙４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト５１から用紙４２を分離するための分離爪６１と、排紙ローラ６２及び排紙コロである拍車６３とを備え、排紙ローラ６２の下方に排紙トレイ３を備えている。

また、装置本体１の背面部には両面ユニット７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット７１は搬送ベルト５１の逆方向回転で戻される用紙４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ４６と搬送ベルト５１との間に給紙する。また、この両面ユニット７１の上面は手差しトレイ７２としている。

さらに、キャリッジ３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構８１を配置している。この維持回復機構８１には、記録ヘッド３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）８２ａ、８２ｂ（区別しないときは「キャップ８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのワイパ部材（ワイパブレード）８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８４と、キャリッジ３３をロックするキャリッジロック８７などとを備えている。また、このヘッドの維持回復機構８１の下方側には維持回復動作によって生じる廃液を収容するための廃液タンク１００が装置本体に対して交換可能に装着される。

また、キャリッジ３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８８を配置し、この空吐出受け８８には記録ヘッド３４のノズル列方向に沿った開口部８９などを備えている。

このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２から用紙４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙４２はガイド４５で案内され、搬送ベルト５１とカウンタローラ４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド４７で案内されて先端加圧コロ４９で搬送ベルト５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、帯電ローラ５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように電圧が印加され、搬送ベルト５１が交番する帯電電圧パターンで帯電され、この帯電した搬送ベルト５１上に用紙４２が給送されると、用紙４２が搬送ベルト５１に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって用紙４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３４を駆動することにより、停止している用紙４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙４２を排紙トレイ３に排紙する。

そして、記録ヘッド３４のノズルの維持回復を行うときには、キャリッジ３３をホーム位置である維持回復機構８１に対向する位置に移動して、キャップ部材８２によるキャッピングを行ってノズルからの吸引を行うノズル吸引、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出動作などの維持回復動作を行うことにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができる。

次に、記録ヘッドを構成する液体吐出ヘッドの一例について図３ないし図５を参照して説明する。なお、図３は同ヘッドの外観斜視説明図、図４は同じく同ヘッドの液室長手方向（ノズル配列方向と直交する方向）の断面説明図、図５は同じく同ヘッドの液室短手方向（ノズル配列方向）の断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、流路部材としての流路板（流路基板、液室基板）１０１と、この流路板１０１の一面に接合した振動板部材１０２と、流路板１０１の振動板部材１０２の接合面とは反対側の面に接合したノズル板１０３とを有し、これらによって液滴を吐出する複数のノズル１０４がノズル連通路（以下、「連通管」という。）１０５を介してそれぞれ連通する個別流路としての複数の圧力室１０６が形成されている。

そして、圧力室１０６のインクの流れ方向上流側には流体抵抗部１０７及び液体導入部１０８がそれぞれ形成され、後述するフレーム部材１１７に形成した共通液室１１０から振動板部材１０２に形成されたフィルタ部１３０を介してインクが液体導入部１０８に導入され、液体導入部１０８から流体抵抗部７を介して圧力室１０６にインクが供給される。

流路板１０１は、シリコン基板を異方性エッチングして、連通管１０５、圧力室１０６、流体抵抗部１０７などの開口部や溝部をそれぞれ形成している。連通管１０５及び圧力室１０６などを形成するエッチングで残された部分が流路間隔壁となる。

振動板部材１０２は各圧力室１０６及び流体抵抗部１０７などの壁面を形成する壁面部材であり、変形可能な第１層１０２Ａと、第１層１０２Ａ上に積層した第１層１０２Ａより厚い第２層１０２Ｂとからなり、各圧力室１０６の壁面を形成する変形可能な第１層１０２Ａで形成された振動領域（ダイアフラム部）１０２ａを有し、振動領域１０２ａに第２層１０２Ｂで形成した島状凸部１０２ｂに、振動領域１０２ａを変形させ、液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての柱状の電気機械変換素子である積層型圧電部材１１２の圧電素子柱１１２Ａが接合されている。

圧電部材１１２はハーフカットダイシングにより櫛歯状に圧電柱１１２Ａ、１１２Ｂを形成したものであり、圧電柱１１２Ａは駆動波形を印加する駆動圧電柱となり、圧電柱１１２Ｂは駆動波形を印加しないで流路間隔壁１０６ａを支持する支柱である非駆動圧電柱となる。すなわち、圧電部材１１２の圧電柱１１２Ａ、１１２Ｂは圧力室１０６の配列密度の２倍の密度で配列された所謂バイピッチ構造としている。この圧電素子部材１１２の下端面はベース部材１１３に接合している。

この圧電部材１１２は、例えば厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層とを交互に積層し、内部電極を交互に端面の端面電極（外部電極）である個別電極及び共通電極にそれぞれ電気的に接続したものである。そして、個別電極にはＦＰＣ１１５の個別電極ラインが半田接合され、また、共通電極は圧電部材１１２の端部に電極層を設けて個別電極側端面に回し込んでＦＰＣ１５のＧＮＤ電極（共通電極ライン）に接続している。ＦＰＣ１１５には図示しないドライバＩＣが実装されており、これにより駆動圧電柱１１２Ａへの駆動電圧印加を制御している。

ノズル板１０３は、ニッケル（Ｎｉ）の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法（電鋳）で製造している。このノズル板１０３には各圧力室１０６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル４を形成し、流路板１０１に接着剤接合している。そして、このノズル板１０３の液滴吐出側面（吐出方向の表面：吐出面、又は圧力室１０６側と反対の面）には撥水層を設けている。

また、ＦＰＣ１１５を実装した（接続した）圧電部材１１２及びベース部材１１３などで構成される圧電型アクチュエータの外周側には、エポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したフレーム部材１１７を接合している。そして、このフレーム部材１１７には共通液室１１０を形成し、更に共通液室１１０に外部からインクを供給するために連結管１１９を介してインクが供給される供給口１２０を形成し、この連結管１１９は更に図示しないサブタンクやインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。

このヘッドでは、圧電柱１１２は６００ｄｐｉの間隔でダイシングされており．それが対向して２列配置され、圧力室１０６及びノズル４は、１列３００ｄｐｉの間隔で２列がそれぞれ千鳥配置に整列しており、６００ｄｐｉの解像度を１スキャンで得ることができる構成としている。

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば駆動圧電柱１１２Ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって駆動圧電柱１１２Ａが収縮し、振動板部材１０２の圧力室１０６の壁面を形成するダイアフラム部１０２ａが下降して圧力室１０６の容積が膨張することで、圧力室１０６内にインクが流入し、その後駆動圧電柱１１２Ａに印加する電圧を上げて駆動圧電柱１１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板部材１０２をノズル１０４方向に変形させて圧力室１０６の容積を収縮させることにより、圧力室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、駆動圧電柱１１２Ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板部材１０２が初期位置に復元し、圧力室１０６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１１０から圧力室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、次の液滴吐出のための動作に移行する。

なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（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なうこともできる。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図６を参照して説明する。なお、同図は同制御部のブロック説明図である。
この制御部５００は、この装置全体の制御を司る本発明に係る空吐出動作の制御を行う手段を兼ねるＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ５０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ５０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ５０４と、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ための入出力信号を処理するＡＳＩＣ５０５とを備えている。

また、記録ヘッド３４を駆動制御するためのデータ転送手段、駆動信号発生手段を含む印刷制御部５０８と、キャリッジ３３側に設けた記録ヘッド３４を駆動するためのヘッドドライバ（ドライバＩＣ）５０９と、キャリッジ３３を移動走査する主走査モータ５５４、搬送ベルト５１を周回移動させる副走査モータ５５５、維持回復機構８１のキャップ８２やワイパ部材８３の移動などを行なう維持回復モータ５５６を駆動するためのモータ駆動部５１０と、帯電ローラ５６にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部５１１などを備えている。

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ための操作パネル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、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ５０６を持っていて、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からヘッドドライバ５０９に転送する。なお、画像出力するための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とともに、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、制御信号などをヘッドドライバ５０９に出力する以外にも、ＲＯＭ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生成部を含み、１又は複数の駆動パルスで構成される駆動波形をヘッドドライバ５０９に対して出力する。

ヘッドドライバ５０９は、シリアルに入力される記録ヘッド３４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（駆動信号）を選択して吐出パルスを生成し、記録ヘッド７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３４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選択することによって、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やモータ制御部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ための光学センサや、機内の温度を監視するためのサーミスタ、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ための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。

次に、印刷制御部５０８及びヘッドドライバ５０９の一例について図７を参照して説明する。
印刷制御部５０８は、画像形成時に１印刷周期内に複数の駆動パルス（駆動信号）で構成される駆動波形（共通駆動波形）を生成して出力する駆動波形生成部７０１と、印刷画像に応じた２ビットの画像データ（階調信号０、１）と、クロック信号、ラッチ信号（ＬＡＴ）、滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３を出力するデータ転送部７０２とを備えている。

なお、滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３は、ヘッドドライバ５０９の後述するスイッチ手段であるアナログスイッチ７１５の開閉を滴毎に指示する２ビットの信号であり、共通駆動波形の印刷周期に合わせて選択すべき駆動パルス又は波形要素でＨレベル（ＯＮ）に状態遷移し、非選択時にはＬレベル（ＯＦＦ）に状態遷移する。

ヘッドドライバ５０９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）を入力するシフトレジスタ７１１と、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ためのラッチ回路７１２と、階調データと制御信号Ｍ０〜Ｍ３をデコードして結果を出力するデコーダ７１３と、デコーダ７１３のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ７１５が動作可能なレベルへとレベル変換するレベルシフタ７１４と、レベルシフタ７１４を介して与えられるデコーダ７１３の出力でオン／オフ（開閉）されるアナログスイッチ７１５を備えている。

このアナログスイッチ７１５は、各圧電素子１２１の選択電極（個別電極）に接続され、駆動波形生成部７０１からの共通駆動波形が入力されている。したがって、シリアル転送された画像データ（階調データ）と制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３をデコーダ７１３でデコードした結果に応じてアナログスイッチ７１５がオンにすることにより、共通駆動波形を構成する所要の駆動パルス及び波形要素が通過して（選択されて）圧電素子１２１に印加される。つまり、データ転送部７０２及び駆動回路５０９によって駆動波形から所要の駆動パルスを選択させる選択手段を構成している。

次に、本発明の第１実施形態について図８及び図９を参照して説明する。なお、図８は同実施形態の説明に供する駆動波形生成部のブロック説明図、図９は同じく駆動波形の説明図である。
基準駆動波形生成手段８０１は図９に破線で示す基準駆動波形Ｐｖ０を生成する。基準駆動波形Ｐｖ０は、この例では、第１駆動パルスＰ１と第１駆動パルスＰ１に続く第２駆動パルスＰ２とからなる。また、第１、第２駆動パルスＰ１、Ｐ２は、図１０に示すように、少なくとも、基準電位Ｖｒｅｆから立ち下がる立下り波形要素ａと、立下り波形要素ａの立下り電位を保持する保持波形要素ｂと、保持波形要素ｂで保持された電位から立ち上がる立ち上がり波形要素ｃとを含む波形である。なお、この例では、各波形要素ａ、ｃは直線的に次の電位まで変位する波形で説明しているが、段階的に次の電位まで変位する波形であってもよい。

この駆動波形でヘッドを駆動するとき、第１駆動パルスＰ１を選択することで相対的に小さい滴（これを「第１の液滴」又は「小滴」とする。）が形成され、第１、第２駆動パルスＰ１、Ｐ２を選択することで相対的に大きな滴（これを「第２の液滴」又は「大滴」とする。）を形成することができる。

補正手段８０２は、駆動波形生成手段８０１で生成された基準駆動波形Ｐｖ０を構成する第１、第２駆動パルスＰ１、Ｐ２の波高値と第２駆動パルスＰ２の立ち上がり時間ｔｒ、立下り時間ｔｆを補正し、補正後の駆動波形を共通駆動波形Ｐｖ１（図９に実線で示す。）として出力する。

この補正手段８０２は、第１の液滴（小滴）及び第２の液滴（大滴）の吐出に使用する第１駆動パルスＰ１と、第２の液滴（大滴）の吐出のみに使用する第２駆動パルスＰ２の波高値を異なる補正率で補正する。また、第２の液滴（大滴）の吐出のみに使用する第２駆動パルスＰ２の立ち上がり時間Ｔｒを、補正後の駆動波形で吐出させる小滴及び大滴の滴速度が略同じ（同じを含む）になるように、波高値の補正に伴う立ち上がり変化率の変化による滴速度の変化を相殺する側に立ち上がり時間Ｔｒを補正する。なお、立ち上がり変化率は、立ち上がり時間Ｔｒに対する波高値の変化量（波形の傾き度合い）である。

すなわち、図９を参照して、基準駆動波形Ｐｖ０の波高値（高い電圧と低い電圧の差＝電位差)を補正するために、例えば第１駆動パルスＰ１に１．５倍の倍率（補正率）を乗じ、第２駆動パルスＰ２に１、７倍の倍率を乗じる。ただし、第１駆動パルスＰ１と第２駆動パルスＰ２の接続部分では、不連続にならないように（連続性を維持するために）中間の電位を合わせている。

なお、このように、第１駆動パルスＰ１と第２駆動パルスＰ２に異なる倍率を乗じて波高値を補正した駆動波形を、単純補正後駆動波形Ｐｖ２とする（図９に一点鎖線で図示する）。

この単純補正後駆動波形Ｐｖ２においては、波高値のみを補正しているので、第２駆動パルスＰ２の立ち上がりタイミングが基準駆動波形Ｐｖ０と同じであり、基準駆動波形Ｐｖ０に対して、立ち上がり変化率が大きくなる。つまり、第２駆動パルスＰ２が立ち上がりが急峻になる。第２駆動パルスＰ２の立ち上がり変化率が大きくなると、滴吐出速度Ｖｊが速くなる。そのため、第１駆動パルスＰ１のみで吐出する小滴の滴速度と、第１駆動パルスＰ１及び第２駆動パルスＰ２で吐出する大滴の滴速度が異なってしまい、画像品質が低下することがある。

そこで、ここでは、駆動波形Ｐｖ１は、単純補正後駆動波形Ｐｖ２と同様に、第１駆動パルスＰ１と第２駆動パルスＰ２に異なる倍率を乗じて波高値を補正するとともに、波高値の補正に伴う第２駆動パルスＰ２の立ち上がり変化率による滴速度の変化を相殺する側に第２駆動パルスＰ２の立ち上がり時間Ｔｒを補正する。この例では、第１駆動パルスＰ１で形成する小滴と第１、第２駆動パルスＰ１、Ｐ２で形成する大滴の滴速度が略同じ（同じを含む）になる立ち上がり変化率になるように、第２駆動パルスＰ２の立ち上がり時間Ｔｒを補正する。つまり、波高値の補正によって大きくなった立ち上がり変化率を、立ち上がり時間Ｔｒ１を単純補正後駆動波形Ｐｖ２の時の立ち上がり時間Tｒ２よりも長くする（Ｔｒ１＞Ｔｒ２）ことで、第２駆動パルスＰ２の立ち上がりを緩やかにする補正を行なうことで、滴速度の増加を抑えて、小滴と大滴との間における滴速度のばらつきを低減している。

ここで、図１１に駆動パルスの立ち上がり時間Ｔｒと滴体積Ｍｊの関係を、図１２に駆動パルスの立ち上がり時間Ｔｒと滴速度Ｖｊとの関係をそれぞれ示している。図１１及び図１２に示す例では、横軸に駆動パルスの立ち上がり時間Ｔｒをとっているが、同時に波高値も増加させている。これにより、滴体積Ｍｊは増加傾向にあるが、滴速度Ｖｊに関しては、波高値が増加しているにもかかわらず、駆動パルスの立ち上がり時間Ｔｒを増加させることで、略一定に保つことができる。

一方、図９に戻って、駆動波形Ｐｖ１では、第２駆動パルスＰ２の立ち下がり時間Ｔｆ１は単純補正後駆動波形Ｐｖ２の時の立ち上がり時間Tｆ２よりも短くしている。これにより、駆動波形全体の時間を変えないで、全体としての駆動周波数を、補正の前後で一定に保つようにしている。この場合、立ち下がり時間Ｔｆを変化させても滴吐出特性には大きな影響は生じない。

ここで、図１３に駆動パルスの立ち下がり時間Ｔｆと滴体積Ｍｊの関係を、図１４に駆動パルスの立ち下がり時間Ｔｆと滴速度Ｖｊとの関係をそれぞれ示している。図１３及び図１４に示す例では、横軸に駆動パルスの立ち下がり時間Ｔｆをとっているが、同時に波高値も増加させている。一般に立ち下がり時間Ｔｆを長くする（傾斜を緩やかにする）と、滴速度Ｖｊ、滴体積Ｍｊともに減少傾向となるが、波高値を増加させることで、略一定に保つことができる。したがって、上述したように、第２駆動パルスＰ２の立ち下がり時間Ｔｆは小さくしても（立下りを急峻にしても）、滴体積Ｍｊ、低速度Ｖｊに与える影響は少ない。

なお、図１５には駆動パルスの立ち上がり時間Ｔｒを変化させたときの滴速度Ｖｊ、滴体積Ｍｊ、波高値（電圧値）Ｖの関係の具体例を示している。また、図１６には図１５のうち駆動パルスの立ち上がり時間Ｔｒを変化させたときの滴速度Ｖｊを各波高値（電圧値）Ｖについて線図化し、図１７には図１５のうち駆動パルスの立ち上がり時間Ｔｒを変化させたときの滴体積Ｍｊを各波高値（電圧値）Ｖについて線図化して示している。図１６、図１７ともに、図１５の表の縦方向にならんだ（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）の各値を線で繋いだものである。

同様に、図１８には駆動パルスの立下り時間Ｔｆを変化させたときの滴速度Ｖｊ、滴体積Ｍｊ、波高値（電圧値）Ｖの関係の具体例を示している。また、図１９には図１８のうち駆動パルスの立下り時間Ｔｆを変化させたときの滴速度Ｖｊを各波高値（電圧値）Ｖについて線図化し、図２０には図１８のうち駆動パルスの立下り時間Ｔｆを変化させたときの滴体積Ｍｊを各波高値（電圧値）Ｖについて線図化して示している。

また、図２１には駆動パルスの波高値、立ち上がり時間Ｔｒ、立下がり時間Ｔｆを変化させたときの滴速度Ｖｊ、滴体積Ｍｊ、波高値（電圧値）Ｖの関係の具体例を示している。この図２１を線図化したものが前述した図１１ないし図１４である。

このように、第１、第２駆動パルスを含む基準駆動波形を生成する基準駆動波形生成手段と、第１駆動パルスと第２駆動パルスの波高値を異なる補正率で補正するとともに、波高値の補正に伴う上がり変化率の変化による滴速度の変化を相殺する側に立ち上がり時間を補正する補正手段とを有する構成とすることで、滴体積及び滴速度を適切な範囲にしながら駆動波形を補正することができ、画像品質の向上を図れる。

なお、図１５、図１８、図２１におけるＰｗは図１０における保持波形要素ｂの幅である。

次に、本発明の第２実施形態について図２２を参照して説明する。なお、図２２は同実施形態の説明に供する駆動波形の説明図である。
ここでは、駆動波形Ｐｖ１は、基準駆動波形Ｐｖ０に対して、第１駆動パルスＰ１には０．７倍、第２駆動パルスＰ２には０．９倍の倍率（補正率）をそれぞれ乗じ、波高値を小さくしている。ただし、第１駆動パルスＰ１と第２駆動パルスＰ２との接続部では不連続にならないように中間の電位を合わせている。

そして、基準駆動波形Ｐｖ０に単純に上記倍率を乗じただけでは、基準駆動波形Ｐｖ０よりも第２駆動パルスＰ２の立ち上がり変化率が小さくなり（立ち上がりが緩やかになり）、滴速度Ｖｊが遅くなるので、第２駆動パルスＰ２の立ち上がり時間Ｔｒを短くしている（立ち上がり変化率を大きくしている。）。

つまり、第１駆動パルスＰ１と第２駆動パルスＰ２に異なる倍率を乗じて波高値を補正するとともに、第１駆動パルスＰ１で形成する小滴と第１、第２駆動パルスＰ１、Ｐ２で形成する大滴の滴速度が略同じになるように、第２駆動パルスＰ２の立ち上がり時間Ｔｒを短くし、立ち上がりを急峻にすることで、滴速度の減少を抑えて、小滴と大滴との間における滴速度のばらつきを低減している。

さらに、第２駆動パルスＰ２の立下り時間Ｔｆを大きく（立下がりが緩やかになる）ように補正している。

これにより、滴速度を一定に保ったまま、滴体積を減らし、かつ、全体としての駆動周波数を補正の前後で一定に保っている。

なお、上記各実施形態においては、第１、第２駆動パルスのうちの第２駆動パルス側の立下り時間、立ち上がり時間を補正する例で説明しているが、第１駆動パルス側、あるいは、第１、第２駆動パルス側の両者を補正することもできる。また、１つの駆動波形で、大滴と小滴の二種類の滴体積を打ち分ける場合について説明しているが、これに限るものではなく、より多くの滴体積、例えば、大、中、小滴の三種類の滴体積の液滴を打ち分ける場合においても、大、中、小それぞれに滴体積を適正に補正する倍率をかけた上で、各滴を独占的に形成する駆動パルスの傾き（立ち上がり時間）を各滴の滴速度が同じになる補正率で補正することで、各滴の滴速度を同じにすることができる。

また、上記実施形態では基準駆動波形に補正を加えているが、予め補正を加えた駆動波形を駆動波形生成部を構成する記憶手段（格納手段）にデータとして格納しておき、使用する駆動波形を選択するようにすることもできる。

つまり、前記実施形態における駆動波形生成部７０１を構成する駆動波形データを格納するメモリに、第１、第２駆動パルスを含む基準駆動波形と、基準駆動波形が、第１駆動パルスと第２駆動パルスの波高値を異なる補正率で補正されるとともに、波高値の補正に伴う立ち上がり変化率の変化による滴速度の変化を相殺する側に立ち上がり時間が補正された補正駆動波形とを予め格納しておき、環境温度、ヘッドやノズル列固有のばらつきなどの滴吐出特性の変動要因に応じて基準駆動波形或いは補正駆動波形を選択して生成出力するようにすることもできる。

この場合、例えば複数（例えば第１、第２）のノズル列を有する記録ヘッドを用いるときに、第１ノズル列に与える駆動波形と第２のノズル列に与える駆動波形では立ち上がり時間と立下り時間の合計値が同じになるようにする。これにより、各ノズル列を同じ駆動周期で駆動することができる。

３３ キャリッジ
３４、３４ａ、３４ｂ 記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
５０８ 印刷制御部
７０１ 駆動波形生成部
７０２ データ転送部
８０１ 基準駆動波形生成手段
８０２ 補正手段

Claims (5)

1. 液滴を吐出する複数のノズルを有するヘッドと、
   前記ヘッドの液滴を吐出させる圧力を発生する圧力発生手段に対して印加する、少なくとも第１、第２駆動パルスを含む駆動波形を生成する駆動波形生成手段と、
   前記駆動波形生成手段から出力される前記駆動波形から前記第１駆動パルスを選択して第１サイズ滴を形成させ、前記第１駆動パルス及び前記第２駆動パルスを選択して前記第１サイズ滴よりも大きな第２サイズ滴を形成させる選択手段と、を備え、
   前記駆動波形生成手段は、
   前記第１、第２駆動パルスを含む基準駆動波形を生成する基準駆動波形生成手段と、
   前記第１駆動パルスと前記第２駆動パルスの波高値を異なる補正率で補正するとともに、前記波高値の補正に伴う立ち上がり変化率の変化による滴速度の変化を相殺する側に前記立ち上がり時間を補正する補正手段と、を有し、
   前記第１、第２駆動パルスは基準電位から立ち下がる立下り波形要素と、立下り波形要素の立下り電位を保持する保持波形要素と、保持波形要素で保持された電位から立ち上がる立ち上がり波形要素とを含み、
   前記補正手段は、前記第２駆動パルスの前記立ち上がり波形要素の立ち上がり時間を補正するとともに、前記第２駆動パルスの前記立下がり波形要素の立下がり時間を補正し、 前記補正手段による前記補正の前後で前記駆動波形全体の時間が同じである
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２駆動パルスは最終滴を吐出させる駆動パルスであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記立ち上がり波形要素の前記立ち上がり時間を長く補正するときには、前記立下り波形要素の前記立下がり時間を短く補正する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 液滴を吐出する複数のノズルを有するヘッドと、
   前記ヘッドの液滴を吐出させる圧力を発生する圧力発生手段に対して印加する、少なくとも第１、第２駆動パルスを含む駆動波形を生成する駆動波形生成手段と、
   前記駆動波形生成手段から出力される前記駆動波形から前記第１駆動パルスを選択して第１サイズ滴を形成させ、前記第１駆動パルス及び前記第２駆動パルスを選択して前記第１サイズ滴よりも大きな第２サイズ滴を形成させる選択手段と、を備え、
   前記駆動波形生成手段は、
   前記第１、第２駆動パルスを含む基準駆動波形と、前記基準駆動波形が、前記第１駆動パルスと前記第２駆動パルスの波高値を異なる補正率で補正されるとともに、前記波高値の補正に伴う立ち上がり変化率の変化による滴速度の変化を相殺する側に前記立ち上がり時間が補正された補正駆動波形とを格納した手段を有し、
   前記第１、第２駆動パルスは基準電位から立ち下がる立下り波形要素と、立下り波形要素の立下り電位を保持する保持波形要素と、保持波形要素で保持された電位から立ち上がる立ち上がり波形要素とを含み、
   前記補正駆動波形は、前記第２駆動パルスの前記立ち上がり波形要素の立ち上がり時間が補正されるとともに、前記第２駆動パルスの立下がり波形要素の立下がり時間が補正され、
   前記補正の前後で前記駆動波形全体の時間が同じである
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 前記ヘッドは、複数のノズルが配列された第１ノズル列及び第２ノズル列を有し、
   前記駆動パルスの立ち上がり時間及び立下り時間の合計値が前記第１ノズル列と第２ノズル列とで同じである
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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