JP5905806B2 - 液体吐出ヘッドの駆動方法および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は液体吐出ヘッドの駆動方法および画像形成装置に係り、特に液体吐出ヘッドの同一のノズルから一印刷周期内に複数の液滴を吐出し、該複数の液滴が記録媒体に着弾する前に該液滴を合一させて１つのドットを形成すること（マルチドロップ吐出）が可能な液体吐出ヘッドの駆動方法および画像形成装置に関する。

特許文献１には、アクチュエータに、３つの台形波状パルス（第１〜第３パルスＰ１〜Ｐ３）を含む駆動信号を印加し、第１〜第３パルスＰ１〜Ｐ３によって吐出された第１〜第３インク滴を飛翔中に合体させることが可能なインクジェット式記録装置が開示されている。特許文献１では、第１〜第３パルスＰ１〜Ｐ３のパルス間隔ｓ_１〜ｓ_３がヘルムホルツ周期（基準共振周期）ｔ_０に徐々に近づくように設定されている。また、第１パルスＰ１のパルス間隔ｔ_１、第２パルスＰ２のパルス間隔ｔ_２、および第３パルスＰ３のパルス間隔ｔ_３は、ヘッドの基準共振周期ｔ_０に対して、ｔ_１＜ｔ_３＜ｔ_０、かつ、ｔ_２＞ｔ_０に設定されている。

特許文献２には、ノズルから液体を噴射するために圧力室内の圧力変動を生じさせる際に、圧力室を緩やかに変形させることにより、負圧によるキャビテーションの発生を抑制して、キャビテーションの発生に伴う液体流路内の気泡を低減させることが可能な液体噴射装置が開示されている。

特許文献３には、インクの溶存気体量を低減して、インクジェットヘッドからの吐出時のキャビテーションを防止することが可能なインクジェット記録装置が開示されている。

特開２００３−１７５６０１号公報 特開２０１１−１２６２２０号公報 特開２００６−２８９９５５号公報

特許文献１に記載のインクジェット式記録装置は、基準共振周期の半周期ｔ_０／２に近い間隔でパルスを連続して印加することにより、３つのインク滴を飛翔中に合体させるものである。しかしながら、ｔ_０／２に近い間隔でパルスを連続して印加すると、圧力室内のインクの圧力がパルス数とともに急激に減少するため、キャビテーションが発生する。このため、インクの不吐出、インクの吐出方向のずれ（曲がり）が発生しやすいという問題があった。

特許文献２に記載の液体噴射装置は、圧力室を緩やかに変形させることにより、キャビテーションの発生を抑制するものである。しかしながら、特許文献２には、１つのプリントジョブの中で液滴のサイズを変更する方法が開示されておらず、特許文献２に記載の液体噴射装置では、マルチドロップ吐出に対応することができなかった。

特許文献３に記載のインクジェット記録装置は、インクに脱気処理を施すことによりキャビテーションを抑制するものであるが、脱気処理を実施するための装置を設けるコストがかかるという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、液体吐出ヘッドの同一のノズルから一印刷周期内に複数の液滴を吐出し、該複数の液滴が記録媒体に着弾する前に該液滴を合一させて１つのドットを形成する場合に、キャビテーションの発生を抑制することが可能な液体吐出ヘッドの駆動方法および画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る液体吐出ヘッドの駆動方法は、Ｎ（≧２）個の噴射パルスを含む駆動信号を液体吐出ヘッドに印加してＮ個の液滴を形成し、該Ｎ個の液滴が記録媒体に着弾する前に合一させる場合に、Ｎ（≧２）の噴射パルスのうちの少なくとも２つの噴射パルスＰ（ｉ−１）と噴射パルスＰ（ｉ）について（ｉ≧２かつｉ≦Ｎ）、印加間隔Ｘを１．７５Ｔｃ≦Ｘ≦２．２５Ｔｃ（Ｔｃは、液体吐出ヘッドの基準共振周期）とし、噴射パルスＰ（ｉ）の駆動電圧を噴射パルスＰ（ｉ−１）の駆動電圧よりも高くすることにより、噴射パルスＰ（ｉ）により吐出される液滴の滴下速度を噴射パルスＰ（ｉ−１）により吐出される液滴の滴下速度よりも速くして、Ｎ個の液滴を記録媒体に着弾する前に合一させるように構成されている。

第１の態様によれば、Ｎ（≧２）の噴射パルスのうちの噴射パルスＰ（ｉ−１）と噴射パルスＰ（ｉ）の印加間隔を調整することにより、液体吐出ヘッドの圧力室内の液体の圧力が印加パルス数の増加に伴って急激に減少することを防止することができる。これにより、キャビテーションの発生を抑制することができ、液体の不吐出、液体の吐出方向のずれ（曲がり）の発生を抑制することができるので、高品位の画像形成を実現することが可能になる。

本発明の第２の態様に係る液体吐出ヘッドの駆動方法は、第１の態様において、噴射パルスＰ（ｉ）より後に液体吐出ヘッドに印加される噴射パルスの駆動電圧を噴射パルスＰ（ｉ−１）の駆動電圧よりも高くするようにしたものである。

第２の態様によれば、噴射パルスＰ（ｉ）より後に液体吐出ヘッドに印加される噴射パルスにより吐出される液滴をより確実に合一させることができる。

本発明の第３の態様に係る液体吐出ヘッドの駆動方法は、第１の態様において、液体吐出ヘッドと記録媒体との距離に応じて、噴射パルスＰ（ｉ）の駆動電圧と噴射パルスＰ（ｉ−１）の駆動電圧との差を調整するようにしたものである。

本発明の第４の態様に係る液体吐出ヘッドの駆動方法は、第３の態様において、液体吐出ヘッドと記録媒体との距離が短いほど、噴射パルスＰ（ｉ）の駆動電圧と噴射パルスＰ（ｉ−１）の駆動電圧との差を大きくするようにしたものである。

第３および第４の態様によれば、液体吐出ヘッドのノズル面と記録媒体との距離に応じて、液滴が合一する位置を調整することができる。

本発明の第５の態様に係る画像形成装置は、液体が収容される圧力室と、駆動信号に応じて圧力室の容積を変化させて圧力室内の液体に圧力を付与する圧電アクチュエータとを備える液体吐出ヘッドと、圧電アクチュエータに駆動信号を印加して、液滴の吐出を制御する制御手段であって、Ｎ（≧２）個の噴射パルスを含む駆動信号を液体吐出ヘッドに印加してＮ個の液滴を形成し、該Ｎ個の液滴が記録媒体に着弾する前に合一させる場合に、Ｎ（≧２）の噴射パルスのうちの少なくとも２つの噴射パルスＰ（ｉ−１）と噴射パルスＰ（ｉ）について（ｉ≧２かつｉ≦Ｎ）、印加間隔Ｘを１．７５Ｔｃ≦Ｘ≦２．２５Ｔｃ（Ｔｃは、液体吐出ヘッドの基準共振周期）とし、噴射パルスＰ（ｉ）の駆動電圧を噴射パルスＰ（ｉ−１）の駆動電圧よりも高くすることにより、噴射パルスＰ（ｉ）により吐出される液滴の滴下速度を噴射パルスＰ（ｉ−１）により吐出される液滴の滴下速度よりも速くして、Ｎ個の液滴を記録媒体に着弾する前に合一させる制御手段とを備える。

本発明の第６の態様に係る画像形成装置は、上記第５の態様において、制御手段が、噴射パルスＰ（ｉ）より後に液体吐出ヘッドに印加される噴射パルスの駆動電圧を噴射パルスＰ（ｉ−１）の駆動電圧よりも高くするようにしたものである。

本発明の第７の態様に係る画像形成装置は、第５の態様において、制御手段が、液体吐出ヘッドと記録媒体との距離に応じて、噴射パルスＰ（ｉ）の駆動電圧と噴射パルスＰ（ｉ−１）の駆動電圧との差を調整するようにしたものである。

本発明の第８の態様に係る画像形成装置は、第７の態様において、制御手段が、液体吐出ヘッドと記録媒体との距離が短いほど、噴射パルスＰ（ｉ）の駆動電圧と噴射パルスＰ（ｉ−１）の駆動電圧との差を大きくするようにしたものである。

本発明によれば、液体吐出ヘッドの圧力室内の液体の圧力が印加パルス数の増加に伴って急激に減少することを防止することができる。これにより、キャビテーションの発生を抑制することができ、液滴の不吐出、液滴の吐出方向のずれ（曲がり）の発生を抑制することができるので、高品位の画像形成を実現することが可能になる。

本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置を模式的に示す図 本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置の印字部の周辺を示す平面図 本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置の制御系を示すブロック図 本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドを示す断面図 マルチドロップ吐出時に液体吐出ヘッドに印加される駆動信号の波形（基本波形）の第１の実施例を示す図 第１の実施例において小滴、中滴および大滴を形成するときの駆動信号の波形を示す図 マルチドロップ吐出時に液体吐出ヘッドに印加される駆動信号の波形（基本波形）の第２の実施例を示す図 第２の実施例において小滴、中滴および大滴を形成するときの駆動信号の波形を示す図 比較例の駆動信号の波形を示す図 連続吐出を行ったときにおける不良ノズルの数を示すグラフ 図５において第２噴射パルスと第３噴射パルスの間の間隔を変化させて連続吐出を行った場合と、図７において第１噴射パルスと第２噴射パルスの間の間隔を変化させて連続吐出を行った場合における不良ノズルの数を示すグラフ 第１の実施例の基本波形により液滴を吐出したときの液滴の合一状態を示す図

以下、添付図面に従って本発明に係る液体吐出ヘッドの駆動方法および画像形成装置の好ましい実施の形態について説明する。

［画像形成装置の構成］
まず、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドおよび画像形成装置（インクジェット記録装置）の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置を模式的に示す図であり、図２は、インクジェット記録装置の印字部の周辺を示す平面図である。

図１に示すように、本実施形態に係るインクジェット記録装置１は、それぞれ黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のインクを吐出する液体吐出ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１０を備えている。本実施形態に係るインクジェット記録装置１は、ホストコンピュータ（図３の符号６０）から入力された画像データに基づいて、印字部１０から記録紙１６の印字面に４色のインクを吐出してカラー画像を形成する。

図２に示すように、印字部１０は、記録紙１６の最大紙幅に対応する長さを有するライン型の液体吐出ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが紙の搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置された、いわゆるフルライン型のヘッドである。

インク貯蔵／装填部１４は、ＫＣＭＹの４色のインクを貯蔵する。インク貯蔵／装填部１４に貯蔵されたインクは、インク供給路を介して液体吐出ヘッド１２に供給される。

なお、インク色や色数については上記のＫＣＭＹの標準色（４色）には限定されない。例えば、淡インク、濃インクを吐出する液体吐出ヘッドを更に備えていてもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する液体吐出ヘッドを更に備えていてもよい。

給紙部１８は、印字部１０に記録媒体（記録紙）１６を供給する。給紙部１８は、例えば、ロール紙（連続用紙）のマガジンを備えている。なお、紙幅や紙質等が異なるマガジンを複数備えていてもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、カット紙が装填されたカセットを備えていてもよい。

デカール処理部２０は、給紙部１８から送り出された記録紙１６を加熱ドラム２２により加熱して記録紙１６の巻き癖（カール）を除去する。なお、デカール処理時には、加熱温度を制御して、印字面がやや外側にカールするようにすることが好ましい。

カッター２４は、記録紙１６の印字面の裏面側に配置された固定刃２４Ａと、印字面側に配置された丸刃２４Ｂとを備えている。給紙部１８から送り出された記録紙１６は、カッター２４によって所望のサイズにカットされる。デカール処理部２０によってデカール処理が施され、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２６へと送られる。

吸着ベルト搬送部２６は、２つのローラー２８および３０と、ローラー２８と３０との間に巻き掛けられた無端状のベルト３２とを備えている。ローラー２８、３０の少なくとも一方にはモータの動力が伝達され、ベルト３２が図１の時計回り方向に駆動される。これにより、ベルト３２の表面に保持された記録紙１６が図１の左から右へと搬送される。

ローラー２８、３０およびベルト３２は、印字部１０の各液体吐出ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙのノズル面および印字検出部３４のセンサ面に対向する部分が平面になるように配置されている。

ベルト３２の幅は、記録紙１６の幅よりも広くなっている（図２参照）。ベルト３２の表面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。ベルト３２の内側の印字部１０のノズル面および印字検出部３４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３６が設けられている。吸着チャンバー３６は、ファン３８によって負圧にされる。これにより、記録紙１６がベルト３２の表面に吸着されて保持される。

加熱部４０は、インクが記録紙１６に着弾してから乾燥するまでの時間を短縮するために、印字前に記録紙１６を加熱する。加熱部４０としては、例えば、記録紙１６に加熱空気を吹きつけて加熱する加熱ファンが用いられる。

印字検出部３４は、印字部１０によるインクの打滴結果を撮像するためのイメージセンサを含んでいる。図２に示すように、印字検出部３４は、各液体吐出ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサにより構成される。なお、印字検出部３４としては、例えば、エリアセンサを用いてもよい。

後乾燥部４２は、記録紙１６の印字面を乾燥させる装置である。後乾燥部４２としては、例えば、加熱ファンが用いられる。

ベルト清掃部４４は、ベルト３２に付着したインクを除去する。ベルト３２を清掃する方式としては、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式を適用することが可能である。

加熱・加圧部４６は、記録紙１６に印字された画像の表面の光沢度を制御するための装置である。加熱・加圧部４６は、後乾燥部４２の後段に配置されており、印字面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４８で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

上記のようにして画像が印字された記録紙１６（プリント物）は、排紙部５２から排出される。本実施形態に係るインクジェット記録装置１は、印字対象の画像が印字されたプリント物と、印字結果検出用のテストパターンが印字されたプリント物とを選別してそれぞれの排紙部５２Ａ、５２Ｂに送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）を備えている。

なお、記録紙１６に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター５０によってテスト印字の部分を切り離す。カッター５０は、上記カッター２４と同様、固定刃５０Ａと丸刃５０Ｂとを含んでいる。

図３は、本実施形態に係るインクジェット記録装置の制御系を示すブロック図である。

システムコントローラ６４は、インクジェット記録装置１の各部を制御する制御部である。システムコントローラ６４は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）およびその周辺回路を含んでいる。システムコントローラ６４は、ホストコンピュータ６０との間の通信制御、メモリ６８の読み書き制御等を行うとともに、モータ７２およびヒータ７６を制御する制御信号を生成する。

プログラム格納部６６は、各種制御プログラムが格納される記憶領域である。プログラム格納部６６としては、例えば、ＲＯＭ（Read-Only Memory）やＥＥＰＲＯＭ（登録商標、Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の半導体メモリ、ハードディスク等の磁気媒体を用いることができる。

メモリ６８は、各種のデータの記憶領域、およびシステムコントローラ６４が演算を行うときの作業領域を含む記憶装置である。メモリ６８としては、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリ、ハードディスク等の磁気媒体を用いることができる。

通信インターフェース６２は、ホストコンピュータ６０との間で通信接続を行うためのインターフェースである。通信インターフェース６２としては、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、IEEE1394等のシリアルインターフェース、セントロニクス等のパラレルインターフェース、無線ネットワーク、イーサネット（登録商標）を適用することができる。通信インターフェース６２を介して入力された画像データは、メモリ６８に一時記憶される。

プリント制御部７８は、システムコントローラ６４から入力される制御信号に従って、メモリ６８に一時記憶された画像データに対して所定の信号処理を施し、印字制御信号（ドットデータ）を生成する。プリント制御部７８は、上記印字制御信号に基づいてヘッドドライバ８２を制御して、印字部１０の各液体吐出ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙから吐出されるインクの吐出量や吐出タイミングの制御を行う。また、プリント制御部７８は、印字検出部３４から得られるインクの打滴結果に基づいて、印字制御信号を補正する。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

バッファメモリ８０は、プリント制御部７８が画像データを処理するときの作業領域を含む記憶装置である。

ヘッドドライバ８２は、プリント制御部７８から入力されるドットデータに基づいて、印字部１０（各液体吐出ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ）を駆動するための駆動信号を生成し、各液体吐出ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給する。

モータドライバ７０は、システムコントローラ６４から入力される制御信号に従ってモータ７２を駆動して、吸着ベルト搬送部２６のローラー２８、３０に動力を伝達し、記録紙１６の搬送制御を行う。

ヒータドライバ７４は、システムコントローラ６４から入力される制御信号に従ってヒータ７６（デカール処理部２０、加熱部４０、後乾燥部４２および加熱・加圧部４６等に含まれる各種の加熱手段）の加熱制御を行う。

［液体吐出ヘッドの構成］
図４は、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドを示す断面図である。

図４に示すように、液体吐出ヘッド１２は、ノズル１１２が形成されたノズルプレート１１０と、圧力室１１４や共通流路１１８等の流路が形成された流路板１０６を含んでいる。ノズルプレート１１０と流路板１０６は積層接合されている。

ノズルプレート１１０は、液体吐出ヘッド１２のノズル面（インク吐出面）を構成する。液体吐出ヘッド１２のノズル面には、各圧力室１１４にそれぞれ連通する複数のノズル１１２が２次元的に形成されている。

流路板１０６は、圧力室１１４の側壁部を構成する。流路板１０６は、共通流路１１８から圧力室１１４にインクを導く個別供給路の供給口１１６を形成する。

流路板１０６の材料としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、石英ガラス等のシリコン系材料、またはステンレス等の金属系材料を用いることができる。また、ノズルプレート１１０の材料としては、例えば、ポリイミド等の樹脂系材料、ステンレス等の金属系材料またはシリコンを用いることができる。

共通流路１１８は、インクタンク（不図示）と連通している。インクタンクから供給されるインクは共通流路１１８を介して各圧力室１１４に供給される。

圧力室１１４の一部の面を構成する振動板１０８には、下部電極（共通電極）１０４と、上部電極（個別電極）１００を備えたピエゾアクチュエータ（圧電素子）１０２が順に接合されている。ピエゾアクチュエータ１０２は、圧力室１１４に対応して設けられた圧電体（例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ；Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）またはチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３））の層である。

個別電極１００に駆動電圧が印加されると、ピエゾアクチュエータ１０２が変形して圧力室１１４の容積が変化（減少）し、圧力室１１４内の圧力が変化して、ノズル１１２からインクが吐出される。インク吐出後、ピエゾアクチュエータ１０２が元の形状に戻るときに、共通流路１１８から供給口１１６を通って新しいインクが圧力室１１４に再充填される。

［液体吐出ヘッドの制御方法］
次に、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの制御方法について説明する。

本実施形態に係るインクジェット記録装置１は、液体吐出ヘッドの同一のノズルから一印刷周期内に複数の液滴を吐出し、該複数の液滴が記録媒体に着弾する前に該液滴を合一させて１つのドットを形成すること（マルチドロップ吐出）が可能であり、マルチドロップ吐出を行うときに、キャビテーションの発生を抑制するように液体吐出ヘッド１２を駆動制御する。

本実施形態に係る液体吐出ヘッド１２によりマルチドロップ吐出を行うときの駆動信号の波形の条件は下記の通りである。

（１）マルチドロップ吐出を行うときの駆動信号が少なくとも２つの噴射パルスを含む。

（２）上記噴射パルスのうち少なくとも１つの噴射パルスについて、次の噴射パルスとの間隔を約２Ｔｃとする。

（３）直前の噴射パルスに対して約２Ｔｃ間隔が空いている噴射パルスの駆動電圧を直前の噴射パルスの駆動電圧より大きくする。

ここで、Ｔｃは、液体吐出ヘッド１２のヘルムホルツ周期（基準共振周期）である。液体吐出ヘッド１２のヘルムホルツ周期（基準共振周期）とは、インク（音響要素）、アクチュエータ等を含むヘッドの振動系全体の固有周期をいう。

また、液滴の挙動条件は下記の通りである。
（Ａ）上記噴射パルスのうちの最後の噴射パルスであって、直前の噴射パルスに対して約２Ｔｃ間隔が空いている噴射パルスによって吐出される液滴の速度が、ほかの液滴の滴下速度よりも早く、記録媒体（記録紙）に着弾する前に全ての液滴が合一する。

本実施形態では、マルチドロップ吐出を行うときの駆動信号に含まれる噴射パルスのうち少なくとも１つの噴射パルスについて、直前の噴射パルスとの間隔を２Ｔｃと広くして、上記直前の噴射パルスによる液滴の吐出によって低下した圧力室１１４内のインク圧力の回復のための時間を確保する。これにより、噴射パルスが繰り返し印加されることにより、圧力室１１４内のインク圧力が急激に低下することを防止できる。

なお、間隔Ｔｃで液滴を吐出する場合には、直前の噴射パルスの電圧と後の噴射パルスの電圧が同じ場合であっても、振動板１０８のメニスカス振動により、後の噴射パルスにより吐出される液滴の滴下速度を直前の噴射パルスにより吐出される液滴の滴下速度より十分に速くする制御が可能である。これにより、後の噴射パルスにより吐出される液滴と直前の噴射パルスにより吐出される液滴を合一させることができる。

しかしながら、本実施形態のように、２つの噴射パルスの間に約２Ｔｃの間隔を空けた場合、後の噴射パルスの駆動電圧が直前の噴射パルスの駆動電圧と同じ場合、後の噴射パルスにより吐出される液滴と直前の噴射パルスにより吐出される液滴との間隔が大きくなる。また、噴射パルス間に約２Ｔｃの間隔を空けた場合、後の噴射パルスにより液滴を吐出するときには、メニスカス振動が比較的収束しているため、液滴の滴下速度を上げることが困難になる。このため、後の噴射パルスの駆動電圧が直前の噴射パルスの駆動電圧と同じ場合、後の噴射パルスにより吐出される液滴が直前の噴射パルスにより吐出される液滴に追いつくことなく、記録媒体に着弾してしまう。この結果、記録媒体上にドットが２点形成されてしまう。本実施形態では、記録媒体への着弾前に空中で液滴を合一させるため、直前の噴射パルスと２Ｔｃの間隔が空いている噴射パルスについては、直前の噴射パルスよりも駆動電圧を高くする。

［第１の実施例］
図５は、マルチドロップ吐出時に液体吐出ヘッドに印加される駆動信号の波形（基本波形）の第１の実施例を示す図である。

図５に示すように、第１噴射パルスＰ１と第２噴射パルスＰ２の間隔（第１噴射パルスＰ１と第２噴射パルスＰ２の立ち上がり時点（印加開始時刻）の間隔）はＴｃ（１０μｓｅｃ）であり、第２噴射パルスＰ２と第３噴射パルスＰ３の間隔（第２噴射パルスＰ２と第３噴射パルスＰ３の立ち上がり時点（印加開始時刻）の間隔）はＸ＝２Ｔｃ（２０μｓｅｃ）である。第１噴射パルスの駆動電圧Ｖ１および第２噴射パルスの駆動電圧Ｖ２は、Ｖ１＝Ｖ２＝８０Ｖである。第３噴射パルスの駆動電圧Ｖ３は、Ｖ３＝８５Ｖである。また、吐出周波数は２ｋＨｚである。なお、本実施例では、Ｖ１＝Ｖ２としたが、Ｖ１≠Ｖ２としてもよい。

図６（ａ）から図６（ｃ）は、第１の実施例においてそれぞれ小滴、中滴および大滴を形成するときの駆動信号の波形を示す図である。

図６（ａ）は、１回の吐出により、最小径のドットを記録媒体上に形成するときの駆動信号の波形を示している。図６（ａ）に示す例では、図５の基本波形のうち、第３噴射パルスＰ３を印加することにより、液滴の吐出を１回行う。

図６（ｂ）は、２回の吐出による液滴を合一して中滴を形成し、上記図６（ａ）の場合よりも径が大きい中径のドットを記録媒体上に形成するときの駆動信号の波形を示している。図６（ｂ）に示す例では、図５の基本波形のうち、第２噴射パルスＰ２と第３噴射パルスＰ３を印加することにより、液滴の吐出を２回行う。上述のように、第２噴射パルスＰ２と第３噴射パルスＰ３の印加間隔は２Ｔｃである。図６（ｂ）に示す例では、Ｖ３＞Ｖ２とすることにより、第２噴射パルスＰ２により吐出される液滴と第３噴射パルスＰ３により吐出される液滴が記録媒体に着弾する前に合一するようにしている。

図６（ｃ）は、３回の吐出による液滴を合一して大滴を形成し、上記図６（ｂ）の場合よりも径が大きい大径のドットを記録媒体上に形成するときの駆動信号の波形を示している。図６（ｃ）は、図５の基本波形と同じである。

［第２の実施例］
図７は、マルチドロップ吐出時に液体吐出ヘッドに印加される駆動信号の波形（基本波形）の第２の実施例を示す図である。

図７に示すように、第１噴射パルスＰ１と第２噴射パルスＰ２の間隔はＸ＝２Ｔｃ（２０μｓｅｃ）であり、第２噴射パルスＰ２と第３噴射パルスＰ３の間隔はＴｃ（１０μｓｅｃ）である。第１噴射パルスの駆動電圧Ｖ１は、Ｖ１＝８０Ｖである。第２噴射パルスの駆動電圧Ｖ２および第３噴射パルスの駆動電圧Ｖ３は、Ｖ２＝Ｖ３＝８５Ｖである。また、吐出周波数は２ｋＨｚである。

なお、本実施例では、Ｖ２＝Ｖ３としたが、Ｖ２≠Ｖ３としてもよい。また、Ｖ２以降の液滴の吐出において、メニスカス振動に起因して液滴の滴下速度が大きくなる場合には、Ｖ２＞Ｖ３（例えば、Ｖ３＝Ｖ１）としてもよい。

図８（ａ）から図８（ｃ）は、第２の実施例においてそれぞれ小滴、中滴および大滴を形成するときの駆動信号の波形を示す図である。

図８（ａ）は、１回の吐出により、最小径のドットを記録媒体上に形成するときの駆動信号の波形を示している。図８（ａ）に示す例では、図７の基本波形のうち、第１噴射パルスＰ１を印加することにより、液滴の吐出を１回行う。

図８（ｂ）は、２回の吐出による液滴を合一して中滴を形成し、上記図８（ａ）の場合よりも径が大きい中径のドットを記録媒体上に形成するときの駆動信号の波形を示している。図８（ｂ）に示す例では、図７の基本波形のうち、第１噴射パルスＰ１と第２噴射パルスＰ２を印加することにより、液滴の吐出を２回行う。上述のように、第１噴射パルスＰ１と第２噴射パルスＰ２の印加間隔は２Ｔｃである。図８（ｂ）に示す例では、Ｖ２＞Ｖ１としてもよい。これにより、第１噴射パルスＰ１により吐出される液滴と第２噴射パルスＰ２により吐出される液滴が記録媒体に着弾する前に合一するようにしている。

図８（ｃ）は、３回の吐出による液滴を合一して大滴を形成し、上記図８（ｂ）の場合よりも径が大きい大径のドットを記録媒体上に形成するときの駆動信号の波形を示している。図８（ｃ）は、図７の基本波形と同じである。

［比較例］
図９は、比較例の駆動信号の波形を示す図である。

比較例は、第１噴射パルスＰ１０、第２噴射パルスＰ２０および第３噴射パルスＰ３０により、吐出を３回行うものである。図９に示すように、第１噴射パルスＰ１０と第２噴射パルスＰ２０の間隔はＴｃ（１０μｓｅｃ）であり、第２噴射パルスＰ２０と第３噴射パルスＰ３０の間隔はＸである。また、第１噴射パルスＰ１０、第２噴射パルスＰ２０および第３噴射パルスＰ３０の駆動電圧は、Ｖ１０＝Ｖ２０＝Ｖ３０＝Ｖである。

［第１および第２の実施例と比較例の対比］
図１０は、連続吐出を行ったときにおける不良ノズルの数を示すグラフである。なお、不良ノズルは、連続吐出を行ったときにインクの不吐出および吐出方向のずれ（曲がり）が発生したノズルである。曲がりについては、記録媒体上で吐出方向のずれが１５μｍ以上生じた場合に、当該ノズルを曲がりと判定した。

図１０に示す例では、第１の実施例の基本波形（図５）、第２の実施例の基本波形（図７）および比較例の波形（図９）を印加して、それぞれ３０分間連続吐出を行った。吐出周波数は１８ｋＨｚ、液体吐出ヘッド１２のノズル数は２５６ノズル、吐出ＤＵＴＹは５０％である。なお、図１０に示す例では、インクに対して脱気処理は行っていない。

また、比較例１ではＸ＝Ｔｃ、Ｖ＝８０Ｖ、比較例２ではＸ＝１．５Ｔｃ、Ｖ＝８２Ｖ、比較例３ではＸ＝２．５Ｔｃ、Ｖ＝８７Ｖである。

図１０に示すように、第１の実施例では、３０分間の連続吐出の間、不吐出または曲がりと判定されたノズルの数はゼロであった。第２の実施例では、不吐出または曲がりと判定されたノズルの数は１以下であった。これに対して、比較例１から３では、３０分間の連続吐出を行った後に不吐出または曲がりと判定されたノズルの数は６以上であった。

図１１は、図５において第２噴射パルスと第３噴射パルスの間の間隔を変化させて連続吐出を行った場合と、図７において第１噴射パルスと第２噴射パルスの間の間隔を変化させて連続吐出を行った場合における不良ノズルの数を示すグラフである。すなわち、図１１において、図５および図７の波形のＸ＝２μｓｅｃ（脱気なし）の場合が上記第１および第２の実施例にそれぞれ対応している。

図１１の例において、連続吐出時間はそれぞれ３０分間である。また、図１０の例と同様、吐出周波数は１８ｋＨｚ、液体吐出ヘッド１２のノズル数は２５６ノズル、吐出ＤＵＴＹは５０％である。

なお、図１１には、図５の波形と図７の波形のそれぞれについて、インクに対して脱気処理を施した場合と、脱気処理を施さなかった場合の両方の結果を示した。インクの脱気処理は、試験前にインクを５０ｋＰａの環境下に１時間放置することにより行った。脱気処理終了後には、空気に触れないようにすぐにパッキングを行った。

液体吐出ヘッドでは、実用上、３０分間の連続吐出後に不良ノズルの数が２以下であることが好ましい。図１１に示す例では、脱気処理の有無に関わらず図５の波形と図７の波形のいずれの場合も、１．７５Ｔｃ≦Ｘ≦２．２５Ｔｃの範囲で不良ノズルの数が２以下であった。

図１２は、第１の実施例の基本波形により液滴を吐出したときの液滴の合一状態を示す図である。

図１２では、液滴の合一状態の時系列の変化が図中右方向に並んで図示されている。図１２において、Ｚ軸は、液滴の滴下方向を示している。図１２に示すように、３つの液滴はノズル１１２が配置されたノズル面からＺ方向に約１ｍｍ離れた位置（図中の破線）で合一している。

なお、第１の実施例では、駆動電圧Ｖ１＝Ｖ２＝８０Ｖ、Ｖ３＝８５Ｖ、第２の実施例では、駆動電圧Ｖ１＝８０Ｖ、Ｖ２＝Ｖ３＝８５Ｖとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ノズル１１２と記録媒体の間隔が１ｍｍ以下の場合には、第１の実施例におけるＶ１（＝Ｖ２）とＶ３、第２の実施例におけるＶ１とＶ２（＝Ｖ３）の差をより大きくすることで、液滴が合一する位置をノズル１１２から１ｍｍ未満の位置にすることができる。また、Ｖ１，Ｖ２およびＶ３を相互に異ならせてもよい。

本実施例では、３つの噴射パルスＰ１からＰ３を含む駆動信号によりマルチドロップ吐出を行う際に、３つの噴射パルスＰ１からＰ３のうちの１つの噴射パルスＰ（ｉ−１）とその直後の噴射パルスＰ（ｉ）との間の間隔Ｘを１．７５Ｔｃ≦Ｘ≦２．２５Ｔｃの範囲とした（ｉ＝２，３）。これにより、圧力室１１４内のインクの圧力が印加パルス数の増加に伴って急激に減少することを防止することができ、キャビテーションの発生を抑制することができ、インクの不吐出、インクの吐出方向のずれ（曲がり）の発生を抑制することができる。さらに、本実施例では、噴射パルスＰ（ｉ−１）と噴射パルスＰ（ｉ）の間隔を広げたことに伴い、噴射パルスＰ（ｉ）の駆動電圧を噴射パルスＰ（ｉ−１）の駆動電圧よりも高くした。これにより、噴射パルスＰ（ｉ−１）と噴射パルスＰ（ｉ）により吐出される液滴を、記録媒体に着弾する前に確実に合一させることができる。

なお、本実施例では、噴射パルスを３つとしたが、噴射パルスの数はこれに限定されるものではない。例えば、Ｎ（≧３）の噴射パルスを含む駆動信号によりマルチドロップ吐出を行う場合には、そのうちの少なくとも一組（２つ）の噴射パルスＰ（ｉ−１）と噴射パルスＰ（ｉ）について（ｉ≧２かつｉ≦Ｎ）、印加間隔Ｘを１．７５Ｔｃ≦Ｘ≦２．２５Ｔｃとし、噴射パルスＰ（ｉ）の駆動電圧を噴射パルスＰ（ｉ−１）の駆動電圧よりも高くすればよい。これにより、より径が大きい液滴を形成することができる。この場合、噴射パルスＰ（ｉ）以降のすべての噴射パルスＰ（ｉ＋１），…の駆動電圧を、噴射パルスＰ（ｉ−１）の駆動電圧より高くしてもよい。また、噴射パルスＰ（ｉ）以降の噴射パルスＰ（ｉ＋１），…が複数ある場合等、振動板１０８のメニスカス振動の影響により滴下速度が大きくなる場合には、噴射パルスＰ（ｉ＋１），…のうちの一部または全部の駆動電圧を、噴射パルスＰ（ｉ−１）の駆動電圧と同じかまたは低くしてもよい。

なお、本実施形態では、噴射パルスの印加により圧力室１１４の容積が減少し、噴射パルスの印加終了により、圧力室１１４の容積が復元される駆動信号について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、圧力室１１４の容積が膨張させる第１のパルスと、圧力室１１４の容積を減少させるための第１のパルスとは逆符号の第２のパルスからなる噴射パルスを用いる場合にも、本発明を適用可能である。この場合、第１および第２のパルスからなる噴射パルスを１個とする。そして、各噴射パルスの第１のパルスの印加開始時点の間隔を、噴射パルスの間隔とする。

１…インクジェット記録装置、１０…印字部、１２…液体吐出ヘッド、１４…インク貯蔵／装填部、１６…記録紙、１８…給紙部、２０…デカール処理部、２２…加熱ドラム、２４…カッター、２６…吸着ベルト搬送部、２８、３０…ローラー、３２…ベルト、３４…印字検出部、３６…吸着チャンバー、３８…ファン、４０…加熱部、４２…後乾燥部、４４…ベルト清掃部、４６…加熱・加圧部、４８…加圧ローラー、５０…カッター、５２…排紙部、６０…ホストコンピュータ、６２…通信インターフェース、６４…システムコントローラ、６６…プログラム格納部、６８…メモリ、７０…モータドライバ、７２…モータ、７４…ヒータドライバ、７６…ヒータ、７８…プリント制御部、８０…バッファメモリ、８２…ヘッドドライバ、１００…上部電極（個別電極）、１０２…ピエゾアクチュエータ（圧電素子）、１０４…下部電極（共通電極）、１０６…流路板、１０８…振動板、１１０…ノズルプレート、１１２…ノズル、１１４…圧力室、１１６…個別供給路の供給口、１１８…共通流路

Claims (4)

1. Ｎ（≧２）個の噴射パルスを含む駆動信号を液体吐出ヘッドに印加してＮ個の液滴を形成し、該Ｎ個の液滴が記録媒体に着弾する前に合一させる場合に、前記Ｎ（≧２）の噴射パルスのうちの少なくとも２つの噴射パルスＰ（ｉ−１）と噴射パルスＰ（ｉ）について（ｉ≧２かつｉ≦Ｎ）、印加間隔Ｘを１．７５Ｔｃ≦Ｘ≦２．２５Ｔｃ（Ｔｃは、前記液体吐出ヘッドの基準共振周期）とし、
   噴射パルスＰ（ｉ）の駆動電圧を噴射パルスＰ（ｉ−１）の駆動電圧よりも高くすることにより、噴射パルスＰ（ｉ）により吐出される液滴の滴下速度を噴射パルスＰ（ｉ−１）により吐出される液滴の滴下速度よりも速くして、前記Ｎ個の液滴を前記記録媒体に着弾する前に合一させる液体吐出ヘッドの駆動方法であって、
   前記液体吐出ヘッドと前記記録媒体との距離が短いほど、前記噴射パルスＰ（ｉ）の駆動電圧と前記噴射パルスＰ（ｉ−１）の駆動電圧との差を大きくする、液体吐出ヘッドの駆動方法。
2. 前記噴射パルスＰ（ｉ）より後に前記液体吐出ヘッドに印加される噴射パルスの駆動電圧を噴射パルスＰ（ｉ−１）の駆動電圧よりも高くする、請求項１記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。
3. 液体が収容される圧力室と、駆動信号に応じて前記圧力室の容積を変化させて圧力室内の液体に圧力を付与する圧電アクチュエータとを備える液体吐出ヘッドと、
   前記圧電アクチュエータに駆動信号を印加して、液滴の吐出を制御する制御手段であって、Ｎ（≧２）個の噴射パルスを含む駆動信号を液体吐出ヘッドに印加してＮ個の液滴を形成し、該Ｎ個の液滴が記録媒体に着弾する前に合一させる場合に、前記Ｎ（≧２）の噴射パルスのうちの少なくとも２つの噴射パルスＰ（ｉ−１）と噴射パルスＰ（ｉ）について（ｉ≧２かつｉ≦Ｎ）、印加間隔Ｘを１．７５Ｔｃ≦Ｘ≦２．２５Ｔｃ（Ｔｃは、前記液体吐出ヘッドの基準共振周期）とし、噴射パルスＰ（ｉ）の駆動電圧を噴射パルスＰ（ｉ−１）の駆動電圧よりも高くすることにより、噴射パルスＰ（ｉ）により吐出される液滴の滴下速度を噴射パルスＰ（ｉ−１）により吐出される液滴の滴下速度よりも速くして、前記Ｎ個の液滴を前記記録媒体に着弾する前に合一させる制御手段とを備え、
   前記制御手段が、前記液体吐出ヘッドと前記記録媒体との距離が短いほど、前記噴射パルスＰ（ｉ）の駆動電圧と前記噴射パルスＰ（ｉ−１）の駆動電圧との差を大きくする、画像形成装置。
4. 前記制御手段が、前記噴射パルスＰ（ｉ）より後に前記液体吐出ヘッドに印加される噴射パルスの駆動電圧を噴射パルスＰ（ｉ−１）の駆動電圧よりも高くする、請求項３記載の画像形成装置。