JP6264736B2

JP6264736B2 - 画像形成装置、ヘッド駆動制御方法

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Publication number: JP6264736B2
Application number: JP2013061191A
Authority: JP
Inventors: 矢仲　厚志; 厚志矢仲; 崇裕吉田; 悠木村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2013-03-23
Filing date: 2013-03-23
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2033-03-23
Also published as: US20140285554A1; US8955932B2; JP2014184658A

Description

本発明は画像形成装置、ヘッド駆動制御方法に関する。

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、例えば液滴を吐出する液体吐出ヘッドを記録ヘッドに用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。

このような画像形成装置において、複数の駆動パルスを時系列で含む駆動波形を生成し、滴サイズに応じて、駆動波形から１又は２以上の駆動パルスを選択して圧力発生手段に与えるヘッド駆動制御装置を備えるものが知られている。

そして、従来、空吐出滴を吐出させる駆動パルスとして、引き込み波形要素（膨張波形要素）が基準電位から変化電圧だけ立ち下がることで加圧液室を膨張させてノズルのメニスカスを引き込み、所定のホールド状態の後、加圧波形要素（収縮波形要素）が変化電圧分立ち上がることで加圧液室を収縮させて液滴を吐出させ、その後所定のホールド時間経過後、再度引き込み波形要素（膨張波形要素）で立ち下げて加圧液室を膨張させることによって吐出される滴の一部を引きちぎってノズル内に戻し、その後所定のホールド時間経過後加圧波形要素（収縮波形要素）で加圧液室を元の状態に戻す（このときの波形要素の傾きを緩やかに設定することで滴は吐出されない。）パルスを生成出力するものが知られている（特許文献１）。

特開２００８−１４９７０３号公報

ところで、液体吐出方式の画像形成装置にあっては、滴吐出に伴うミストの発生を低減し、かつ、高周波駆動を行えるようにすることが要求される。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、滴吐出に伴うミストの発生を低減しつつ、高周波駆動を可能に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と、前記ノズルが通じる個別液室と、前記個別液室内の液体を加圧する圧力を発生する圧力発生手段と、を有する液体吐出ヘッドと、
複数のパルスを時系列で含む駆動波形を生成し、滴サイズに応じて、前記駆動波形から１又は２以上の前記パルスを選択して前記圧力発生手段に与えるヘッド駆動制御手段と、を備え、
前記ヘッド駆動制御手段は、
前記個別液室を膨張させる第１膨張波形要素と、
前記個別液室を収縮させる第１収縮波形要素と、
前記個別液室を膨張させる第２膨張波形要素と、
前記膨張、収縮を繰り返した前記個別液室を初期状態に戻す第２収縮波形要素と、を含むパルスを生成出力し、
前記第１収縮波形要素は、前記第１膨張波形要素によって生じる前記個別液室の圧力変動に共振するタイミングで前記個別液室を収縮させる波形要素であり、
前記第２収縮波形要素は、前記個別液室の圧力変動を抑制する波形要素であり、
前記第１膨張波形要素の開始から前記第１収縮波形要素の開始までの時間が０．４５〜０．６５Ｔｃの範囲内であり、
前記第１収縮波形要素の開始から前記第２膨張波形要素の開始までの時間が０．５Ｔｃ未満であり、
前記第１収縮波形要素の開始から前記第２収縮波形要素の開始までの時間が０．５Ｔｃである
構成とした。

本発明によれば、滴吐出に伴うミストの発生を低減しつつ、高周波駆動を可能にすることができる。

本発明に係る画像形成装置の機構部を説明する側面説明図である。同機構部の要部平面説明図である。同画像形成装置の記録ヘッドを構成する液体吐出ヘッドの一例を示す液室長手方向の断面説明図である。同じく滴吐出動作の説明に供する断面説明図である。同画像形成装置の制御部の概要を示す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実施形態における駆動波形を説明する説明図である。同駆動波形から生成する各駆動波形の説明に供する説明図である。小滴を形成するパルスＰ３の詳細な説明に供するパルスＰ３の一例を示す説明図である。パルスＰ３を与えたときの滴吐出状態の説明に供する説明図である。パルスＰ３と比較例のパルスについてのサテライト長を測定結果の一例を説明する説明図である。同じくミスト濃度の測定結果の一例を説明する説明図である。パルスＰ３によるミストの低減と静電搬送の関係の説明に供する説明図である。パルスＰ３における第２収縮波形要素ｃ２を制振波形要素としていることによる作用効果の説明に供する残留振動の説明図である。

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機構部の側面説明図、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る。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ている。そして、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）の各色のインク滴を吐出する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。他の部材も同様）が搭載されている。各記録ヘッド３４は、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、インク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ている。そして、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、それぞれ吐出する。また、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ヘッドタンク３５ａ、３５ｂを搭載している。一方、カートリッジ装填部４には各色のインクカートリッジ（メインタンク）１０ｙ、１０ｍ、１０ｃ、１０ｋが着脱自在に装着される。そして、インクカートリッジ１０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を介して各ヘッドタンク３５に各色のインクが補充供給される。

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に対向する分離パッド４４を備えている。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。そして、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。）を備えている。また、維持回復機構８１は、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を備えている。また、維持回復機構８１は、キャリッジ３３をロックするキャリッジロック８７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を配置している。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る。更に、用紙４２の先端は搬送ガイド３７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によって搬送ベルト５１が交番する帯電電圧パターンで帯電されている。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。

次に、記録ヘッド３４を構成している液体吐出ヘッドの一例について図３及び図４を参照して説明する。なお、図３及び図４は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）に沿う断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、流路板１０１と、振動板部材１０２と、ノズル板１０３とを接合している。これにより、液滴を吐出するノズル１０４が貫通孔１０５を介して通じる個別液室１０６、個別液室１０６に液体を供給する流体抵抗部１０７、液体導入部１０８がそれぞれ形成される。そして、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１０９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１０７を介して個別液室１０６にインクが供給される。なお、「個別液室」は、加圧室、加圧液室、圧力室、個別流路、圧力発生室などと称されるものを含む意味である。

流路板１０１は、ＳＵＳなどの金属板を積層して、貫通孔１０５、個別液室１０６、流体抵抗部１０７、液体導入部１０８などの開口部や溝部をそれぞれ形成している。振動板部材１０２は各液室１０６、流体抵抗部１０７、液体導入部１０８などの壁面を形成する壁面部材であるとともに、フィルタ部１０９を形成する部材である。なお、流路板１０１は、ＳＵＳなどの金属板に限らず、シリコン基板を異方性エッチングして形成することもできる。

そして、振動板部材１０２の液室１０６と反対側の面に個別液室１０６のインクを加圧してノズル１０４から液滴を吐出させるエネルギーを発生するアクチュエータ手段（圧力発生手段）としての柱状の積層型の圧電部材１１２が接合されている。この圧電部材１１２の一端部はベース部材１１３に接合され、また、圧電部材１１２には駆動波形を伝達するＦＰＣ１１５が接続されている。これらによって、圧電アクチュエータ１１１を構成している。

なお、この例では、圧電部材１１２は積層方向に伸縮させるｄ３３モードで使用しているが、積層方向と直交する方向に伸縮させるｄ３１モードでもよい。

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば、図３に示すように、圧電部材１１２に印加する電圧を基準電位Ｖｅから下げることによって圧電部材１１２が収縮し、振動板部材１０２が変形して個別液室１０６の容積が膨張する。これにより、個別液室１０６内にインクが流入する。

その後、図４に示すように、圧電部材１１２に印加する電圧を上げて圧電部材１１２を積層方向に伸長させ、振動板部材１０２をノズル１０４方向に変形させて個別液室１０６の容積を収縮させる。これにより、個別液室１０６内のインクが加圧され、ノズル１０４から液滴３０１が吐出される。

そして、圧電部材１１２に印加する電圧を基準電位Ｖｅに戻すことによって振動板部材１０２が初期位置に復元し、液室１０６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１１０から液室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。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図５を参照して説明する。なお、図５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ＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１が実行するプログラムを含む各種プログラムなど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とを備えている。また、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とを備えている。また、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、吸引ポンプ８１２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を備えている。また、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と、送液ポンプ２４１を駆動する供給系駆動部５１２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、画像読み取り装置、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、画像を出力するため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で行なうことも、制御部５００で行なうこともできる。

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。また、ＲＯＭ５０２に格納されている駆動波形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む。そして、１の駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動波形を生成してヘッドドライバ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を選択して記録ヘッド３４の圧力発生手段としての圧電部材１１２に対して与える。これにより、記録ヘッド３４を駆動する。このとき、駆動波形を構成するパルスの一部又は全部或いは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やモータ駆動部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る。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６のブロック説明図を参照して説明する。

印刷制御部５０８は、駆動波形生成部７０１と、データ転送部７０２とを備えている。駆動波形生成部７０１は、画像形成時に１印刷周期（１駆動周期）内に複数のパルス（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。データ転送部７０２は、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。

なお、滴制御信号は、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ビットの信号である。そして、滴制御信号は、共通駆動波形の印刷周期に合わせて選択すべき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。

ここでは、滴制御信号Ｍ３で大滴用のパルスを選択し、滴制御信号Ｍ２で中滴用のパルスを選択し、滴制御信号Ｍ２で小滴用のパルスを選択肢、滴制御信号Ｍ０で微駆動のパルスを選択する。

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とを有する。また、ヘッドドライバ５０９は、階調データと滴制御信号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とを有する。さらに、ヘッドドライバ５０９は、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、各圧電部材１１２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Ｐｖ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）と滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３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。このアナログスイッチ７１５がオンすることにより、共通駆動波形Ｐｖを構成する所要のパルス（あるいは波形要素）が通過して（選択されて）圧電部材１１２に印加される。

次に、本発明の第１実施形態における駆動波形について図７を参照して説明する。図７は同駆動波形を説明する説明図である。

なお、「パルス」とは駆動波形を構成する要素としての駆動パルスを示す用語として使用する。「吐出パルス」とは圧力発生手段に与えられて液滴を吐出させる駆動パルスを示す用語として使用する。「非吐出パルス」とは圧力発生手段に与えられるが、滴を吐出させない（ノズル内のインクを流動させる）程度に圧力発生手段を駆動する駆動パルス（微駆動パルス）を示す用語として使用する。また、以下で説明する駆動波形及びその構成要素としてのパルスは一例であって、これに限るものではない。

図７に示す駆動波形（共通駆動波形）Ｐｖは、１印刷周期（１駆動周期）内で、微駆動パルスとなるパルスＰ１、吐出パルスとなるパルスＰ２〜Ｐ５を時系列で生成した波形である。

これらのパルスＰ１〜Ｐ５を、図８（ｂ）に示す滴制御信号Ｍ３〜Ｍ０によって選択することで、結果として圧力発生手段に与えられる波形は、図８（ｃ）ないし（ｆ）に示すように、滴サイズに応じて、１又は２以上のパルスが選択されて、大滴用吐出駆動波形、中滴用吐出駆動波形、小滴用吐出駆動波形及び微駆動波形として示す波形が得られる。

つまり、パルスＰ１〜Ｐ５が選択されることで、パルスＰ２〜Ｐ５で吐出された各滴が飛翔中に合体して大滴を形成する大滴用吐出駆動波形が得られる。パルスＰ２，Ｐ４が選択されることで、パルスＰ２、Ｐ４で吐出された各滴が飛翔中に合体して中滴を形成する中滴用吐出駆動波形が得られる。パルスＰ３が選択されることで、パルスＰ３で吐出される小滴を形成する小滴用吐出駆動波形が得られる。パルスＰ１が選択されることで、微駆動を行う微駆動波形が得られる。

次に、小滴を形成するパルスＰ３の詳細について図９も参照して説明する。図９はパルスＰ３の一例を示す説明図である。

このパルスＰ３は、ヘッド駆動制御手段で生成出される本件発明におけるパルスであり、第１膨張波形要素（第１引き込み波形要素）ａ１と、保持波形要素ｂ１と、第１収縮波形要素（第１押し込み波形要素）ｃ１と、保持波形要素ｂ２と、第２膨張波形要素（第２引き込み波形要素）ａ２と、保持波形要素ｂ３と、第２収縮波形要素（第２押し込み波形要素）ｃ２と、を有している。

第１膨張波形要素ａ１は、基準電位Ｖｅから電位Ｖｆまで立ち下がって個別液室１０６を膨張させる。保持波形要素ｂ１は、第１膨張波形要素ａ１の立ち下がり電位Ｖｆを所定時間保持する。第１収縮波形要素ｃ１は、電位Ｖｆから電位Ｖｇ（Ｖｇ＜Ｖｅ）まで立ち上がって個別液室１０６を収縮させ、液滴を吐出させる。保持波形要素ｂ２は第１収縮波形要素ｃ１の立ち上がり電位Ｖｇを所定時間保持する。

第２膨張波形要素ａ２は、電位Ｖｇから電位Ｖｆまで立ち下がって個別液室１０６を膨張させ、第１収縮波形要素ｃ１で吐出される液滴の一部を引きちぎってノズル１０４内に戻す。保持波形要素ｂ３は、第２膨張波形要素ａ２の立ち下がり電位Ｖｆを所定時間保持する。

第２収縮波形要素ｃ２は、電位Ｖｆから基準電位Ｖｅまで立ち上がって、個別液室１０６を収縮させ、それまでに膨張、収縮を繰り返した個別液室１０６を初期状態に戻す。この第２収縮波形要素ｃ２では液滴は吐出されない。

ここで、第１収縮波形要素ｃ１は、第１膨張波形要素ａ１によって生じる個別液室１０６の圧力変動に共振するタイミングで個別液室１０６を収縮させる波形要素である。

また、第２収縮波形要素ｃ２は、第１膨張波形要素ａ１、第１収縮波形要素ｃ１及び第２膨張波形要素ａ２により生じる個別液室１０６の圧力変動を抑制する制振波形要素である。

次に、上述したパルスＰ３を与えたときの滴吐出状態について図１０を参照して説明する。

図１０（ａ）に示す状態から第１膨張波形要素ａ１を与えることで、図１０（ｂ）に示すように、メニスカス３００がノズル１０４内に引き込まれ、所定時間経過後に第１収縮波形要素ｃ１が与えられることによって、図１０（ｃ）に示すように液滴３０１となる部分がせり出す。このとき、第２膨張波形要素ａ２が与えられることによって、図１０（ｄ）に示すように、液滴３０１の一部が引きちぎられてノズル１０４内に戻される。

これによって、液滴３０１は小さな滴となり、かつ、サテライトやミストとなる、液滴３０１の尾部となる部分が引きちぎられてノズル１０４内に戻されることで、サテライトやミストが低減する。

ここで、パルスＰ３（実施形態）と、パルスＰ２と同じ形状の小滴用パルス（これを「比較例」とする。）とを使用して液滴を吐出させ、１０℃及び１５℃環境下でのサテライト長を測定した結果を図１１に示している。

この図１１から分かるように、いずれの環境下でも、実施形態のパルスＰ３を使用することで、比較例のパルスに比べて、サテライト長が格段に短くなる。サテライトが短くなることで、主滴から分離したサテライト滴がミストとなることも大幅に低減する。

また、比較例のパルスを使用して、制御によって小滴の使用割合を変化させ、小滴の使用割合を１００％、６８％、２５％にした場合及び小滴を全く使用しない（小滴なし）の場合と、実施形態のパルスＰ３を使用して小滴の使用割合を１００％とした場合とについて、被記録媒体上でのミスト濃度を測定した。その結果を図１２に示している。

この図１２から分かるように、実施形態のパルスＰ３を使用することで、小滴なしの場合には及ばないものの、比較例のパルスを使用して使用割合を低減した場合よりも、ミスト濃度は低くなる。つまり、ミストが低減していることが分かる。

次に、ミストの低減と静電搬送の関係について図１３を参照して説明する。

上述した画像形成装置のように搬送ベルト５１を帯電させて静電吸着力で用紙４２を吸着して搬送しながら画像を形成する場合、用紙４２の表面上にも搬送ベルト５１に相応した帯電ピッチによって電荷が形成される。

そのため、装置内にミストが充満している場合、ミスト自体が電荷を帯びた微小粒子であることから、搬送ベルト５１によって用紙４２の表面上に帯びた電荷に引き寄せられ、用紙４２上に帯電ムラとして画像に表れる画像不良が発生する。

すなわち、ミストが多くなると、図１３（ｂ）に示すように、帯電ピッチに応じたミスト画像がスジ状に現れる。これに対して、ミストが少ないと、図１３（ａ）に示すように、ミスト画像は現れない。

上記実施形態のパルスＰ３を使用することでミスト画像が現れないのに対し、比較例のパルスを使用した場合にはミスト画像が現れることが確認された。

次に、パルスＰ３における第２収縮波形要素ｃ２を制振波形要素としていることによる作用効果について図１４を参照して説明する。

この図１４は、滴吐出後の個別液室１０６内の残留振動を示すものである。図１４の波形Ａは、上記実施形態のパルスＰ３を使用して小滴を吐出させたときの残留振動を示している。波形Ｂは、上記実施形態のパルスＰ３の第２収縮波形要素ｃ２が制振波形要素でない波形要素であるパルスを使用して小滴を吐出させたときの残留振動を示している。波形Ｃは、第１収縮波形要素ｃ１で基準電位まで戻し、第２膨張波形要素ａ２による引きちぎりを行わない波形（単純引き押し波形）の使用して小滴を吐出させたときの残留振動を示している。

この図１４から分かるように、第２膨張波形要素ａ２による引きちぎりを行った場合でも、第２収縮波形要素ｃ２が制振波形要素でない場合（波形Ｂ）には、第２収縮波形要素ｃ２が制振波形要素である場合（波形Ａ）に比べて、残留振動の減衰に時間がかかる。また、波形Ｃは残留振動が波形Ｂより早く減衰しているが、ミストが多くなる。

このように、上記パルスＰ３における第２収縮波形要素ｃ２を制振波形要素とすることで、残留振動が速やかに低減するので、高周波駆動が可能になる。

次に、パルスＰ３の波形要素の電位及び電圧変化率などについて前述した図９を参照して説明する。

ここでは、パルスＰ３の第１収縮波形要素ｃ１と第２膨張波形要素ａ２の電圧変化率を同じとし、且つ、第１収縮波形要素ｃ１の電圧変化時間をｔ１、第２膨張波形要素ａ２の電圧変化時間をｔ３、保持波形要素ｂ２の保持時間をｔ２とするとき、少なくとも、ｔ１＞ｔ３を満たす関係にしている。すなわち、第１収縮波形要素ｃ１の立ち上げ時間ｔ１を第２膨張波形要素ａ２の立ち下げ時間ｔ３よりも長くしている。

すなわち、第１収縮波形要素ｃ１の立ち上げ時間ｔ１は、液滴をノズル外部に向けて押し出す期間であるが、立ち上げ時間ｔ１を短くすると、基本吐出特性であるクロストーク特性が悪くなり、駆動波形が鈍る等吐出特性に大きな影響を与えてしまうことになる。

そこで、この第１収縮波形要素ｃ１が電位Ｖｇに到達するまでの立ち上げ時間ｔ１と、保持時間ｔ２によって、時間ｔ１、ｔ２を調整することで、目標に対し、充分な滴速度と滴径、高周波吐出の安定性を確保しながらも、サテライトの抑制など、全ての要求範囲を満たすことができる。

具体的には、図９において、電位Ｖｅと電位Ｖｆとの電位差をＶ１、電位Ｖｆと電位Ｖｇとの電位差をＶ２、とするとき、Ｖ１＝１４Ｖ、Ｖ２＝１１Ｖ、としている。また、時間ｔ１＝１μｓ、ｔ２＝１μｓ、ｔ３＝０．５μｓ、に設定している。

次に、パルスＰ３の各波形要素の開始、終了と固有振動周期Ｔｃの関係について同じく前述した図９を参照して説明する。

第１膨張波形要素ａ１の開始から第１収縮波形要素ｃ１の開始までの時間Ｔ１は、０．４５〜０．６５Ｔｃの範囲内に設定している。これにより、滴吐出効率が向上する。

第１収縮波形要素ｃ１の開始から第２膨張波形要素ａ２の開始までの時間Ｔ２（前述した時間ｔ２）は、０．５Ｔｃ未満に設定している。これにより、サテライト長を短くできる。

第１収縮波形要素ｃ１の開始から第２収縮波形要素ｃ２の開始までの時間Ｔ３は、０．５Ｔｃとしている。これにより、第２収縮波形要素ｃ２は、第１膨張波形要素ａ１、第１収縮波形要素ｃ１及び第２膨張波形要素ａ２により変動した個別液室１０６の圧力変動を抑制する制振波形要素となる。

なお、時間Ｔ１〜Ｔ３は、上記に限定されるものではない。例えば、時間Ｔ３は、個別液室１０６の圧力変動と逆の位相で第２収縮波形要素ａ２をよる個別液室１０６の収縮を行なえる時間であればよい。

なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、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る。被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。

また、「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する。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、特に限定しない限り、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る。例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。

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。

また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。

３３キャリッジ
３４、３４ａ、３４ｂ記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
５００制御部
５０８印刷制御部
５０９ヘッドドライバ
７０１駆動波形生成部
７０２データ転送部

Claims

液滴を吐出する複数のノズルと、前記ノズルが通じる個別液室と、前記個別液室内の液体を加圧する圧力を発生する圧力発生手段と、を有する液体吐出ヘッドと、
複数のパルスを時系列で含む駆動波形を生成し、滴サイズに応じて、前記駆動波形から１又は２以上の前記パルスを選択して前記圧力発生手段に与えるヘッド駆動制御手段と、を備え、
前記ヘッド駆動制御手段は、
前記個別液室を膨張させる第１膨張波形要素と、
前記個別液室を収縮させる第１収縮波形要素と、
前記個別液室を膨張させる第２膨張波形要素と、
前記膨張、収縮を繰り返した前記個別液室を初期状態に戻す第２収縮波形要素と、を含むパルスを生成出力し、
前記第１収縮波形要素は、前記第１膨張波形要素によって生じる前記個別液室の圧力変動に共振するタイミングで前記個別液室を収縮させる波形要素であり、
前記第２収縮波形要素は、前記個別液室の圧力変動を抑制する波形要素であり、
前記第１膨張波形要素の開始から前記第１収縮波形要素の開始までの時間が０．４５〜０．６５Ｔｃの範囲内であり、
前記第１収縮波形要素の開始から前記第２膨張波形要素の開始までの時間が０．５Ｔｃ未満であり、
前記第１収縮波形要素の開始から前記第２収縮波形要素の開始までの時間が０．５Ｔｃである
ことを特徴とする画像形成装置。
液滴を吐出する複数のノズルと、前記ノズルが通じる個別液室と、前記個別液室内の液体を加圧する圧力を発生する圧力発生手段と、を有する液体吐出ヘッドを駆動制御するヘッド駆動制御方法であって、
複数のパルスを時系列で含む駆動波形を生成し、滴サイズに応じて、前記駆動波形から１又は２以上の前記パルスを選択して前記圧力発生手段に与え、
前記個別液室を膨張させる第１膨張波形要素と、
前記個別液室を収縮させる第１収縮波形要素と、
前記個別液室を膨張させる第２膨張波形要素と、
前記膨張、収縮を繰り返した前記個別液室を初期状態に戻す第２収縮波形要素と、を含むパルスを生成出力し、
前記第１収縮波形要素は、前記第１膨張波形要素によって生じる前記個別液室の圧力変動に共振するタイミングで前記個別液室を収縮させる波形要素であり、
前記第２収縮波形要素は、前記個別液室の圧力変動を制振する波形要素であり、
前記第１膨張波形要素の開始から前記第１収縮波形要素の開始までの時間が０．４５〜０．６５Ｔｃの範囲内であり、
前記第１収縮波形要素の開始から前記第２膨張波形要素の開始までの時間が０．５Ｔｃ未満であり、
前記第１収縮波形要素の開始から前記第２収縮波形要素の開始までの時間が０．５Ｔｃである
ことを特徴とするヘッド駆動制御方法。