JP6528565B2 - 液滴駆動制御装置、画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液滴駆動制御装置、画像形成装置に関する。
インク等の液滴を吐出して画像形成する装置、例えば、インクジェット連帳機では、液滴吐出時期を制御する駆動周波数は、画像形成速度に応じて設定される。
特許文献1には、印字速度をフィードバックして駆動波形の印加タイミングを修正することが記載されている。
特許文献2には、駆動周波数に応じてパルス幅を変更することが記載されている。
特許文献3には、1発目のドットと2発目のドットの液滴体積及び液滴速度がほぼ同等となるような駆動周波数を使用することが記載され、具体的には、噴射パルス信号の周波数を、インク室内を圧力波が片道伝搬する時間Tのほぼ(整数+0.5)倍の逆数としている(整数は、6〜10)。
特開2006−088712号公報 特開平7−323550号公報 特開2007−022095号公報
液滴吐出時には、液滴の吐出周波数に依存する圧力振動の残留に伴い、液滴速度、液滴量が変動する。このため、圧力振動に影響がない周波数帯域の設定範囲を決めることが好ましいとされる一方、前記周波数帯域を超える領域での画像形成速度が要求されている。
本発明は上記事実を考慮し、液滴吐出時の圧力振動の影響で液滴速度、液滴量が変動する特定の高周波数帯域において、液滴速度、液滴量の変動を抑制することができる液滴駆動制御装置、画像形成装置を得ることが目的である。
請求項1に記載の発明は、要求される液滴吐出周期で液滴を吐出させるための駆動波形であり、個別にオン又はオフに設定可能な複数のパルス信号を含む基準駆動波形を、液滴吐出時期に出力する出力手段と、前記液滴吐出周期に応じた残留振動特性に起因する液滴吐出速度の誤差の大きさを判定基準として、前記液滴吐出周期の変更の要否を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記基準駆動波形のパルス信号を選択的にオン又はオフに設定して調整駆動波形に調整する調整手段と、前記調整手段で調整された調整駆動波形を用いて液滴を吐出させる液滴吐出制御手段と、を有している。
請求項2に記載の発明は、前記請求項1に記載の発明において、前記残留振動特性が、液滴速度の適正値を中心として前記液滴吐出周期が短ければ短いほど大きい振幅であり、かつ特定の周波数を維持しながら収束する特であり前記判定手段が、前記誤差が許容範囲未満の場合は前記基準駆動波形の周期を変更不要と判定し、前記誤差が許容範囲以上の場合は前記基準駆動波形の周期を変更必要と判定する。
請求項3に記載の発明は、要求される液滴吐出周期で液滴を吐出させるための駆動波形であり、個別にオン又はオフに設定可能な複数のパルス信号を含む基準駆動波形を、液滴吐出時期に出力する出力手段と、前記液滴吐出周期の変更の要否を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記基準駆動波形のパルス信号を選択的にオン又はオフに設定して調整駆動波形に調整する調整手段と、前記調整手段で調整された調整駆動波形を用いて液滴を吐出させる液滴吐出制御手段と、を有し、前記調整手段が、前記パルス信号の組み合わせが異なる第1の周期としてのTf1と、第2の周期としてTf2を生成し、前記液滴吐出制御手段が、液滴吐出周期の変更が不要な場合は、定常周期として、第1の周期Tf1又は第2の周期Tf2の何れか一方を適用して出力し、液滴吐出周期の変更が必要な場合は、調整周期として、第1の周期Tf1と第2の周期Tf2とを交互に出力する。
請求項4に記載の発明は、前記請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記調整手段が、前記パルス信号の組み合わせが異なる第1の周期としてのTf1と、第2の周期としてTf2を生成し、前記液滴吐出制御手段が、液滴吐出周期の変更が不要な場合は、定常周期として、第1の周期Tf1又は第2の周期Tf2の何れか一方を適用して出力し、液滴吐出周期の変更が必要な場合は、調整周期として、第1の周期Tf1と第2の周期Tf2とを交互に出力する。
請求項5に記載の発明は、前記請求項3又は請求項4に記載の発明において、基準駆動波形の周期をTf0、残留振動特性の周期をTc、整数の内の奇数をnとした場合、第1の周期Tf1=Tf0−(Tc/4)×n、第2の周期Tf2=Tf0+(Tc/4)×nをそれぞれ液滴吐出周期とする。
請求項6に記載の発明は、前記請求項1〜請求項5の何れか1項記載の発明において、前記液滴吐出制御手段が、前記判定手段で変更不要と判定された場合は、前記調整手段で調整された単一の調整駆動波形を繰り返すことで前記基準駆動波形の周期と同一の定常周期で液滴の吐出を制御し、前記判定手段で変更必要と判定された場合は、前記調整手段で調整された複数の調整駆動波形を予め定めた順序で繰り返すことで前記基準駆動波形の周期と異なる調整周期で液滴の吐出を制御する。
請求項に記載の発明は、前記請求項1〜請求項の何れか1項記載の発明において、前記調整手段による液滴吐出周期の調整後の液滴速度を補正する補正手段をさらに有する。
請求項に記載の発明は、前記請求項に記載の発明において、前記補正手段が、圧力室に貯留された液滴を予め定めた駆動波形による圧力制御でノズルから吐出させるときの当該駆動波形の変形であり、液滴吐出時期が早まる場合は圧力を低くする駆動波形に変形し、液滴吐出時期が遅くなる場合は圧力を高くする駆動波形に変形する。
請求項に記載の発明は、請求項1〜請求項の何れか1項記載の液滴駆動制御装置を備え、液滴吐出周期を、少なくとも液滴速度が変動しない設定範囲で画像形成する通常仕様モードと、前記設定範囲を超えた特定の周期で画像形成する特別仕様モードの何れかを選択可能な画像形成装置である。
請求項1及び請求項2に記載の発明によれば、液滴吐出時の圧力振動の影響で液滴速度、液滴量が変動する特定の高周波数帯域において、液滴速度、液滴量の変動を抑制することができる。
また、基準駆動波形の周期を変更する必要があるか否かを、残留振動特性により判定することができる。
請求項3、請求項、及び請求項5に記載の発明によれば、異なるパルス信号のオン又はオフの設定で調整された2種類の調整駆動波形により、定常周期と調整周期を得ることができる。
請求項6に記載の発明によれば、調整駆動波形により定常周期と調整周期を得ることができる。
請求項に記載の発明によれば、液滴吐出時期調整による液滴着弾時期をさらに補正することができる。
請求項に記載の発明によれば、液滴速度補正を駆動波形の変形により実行することができる。
請求項に記載の発明によれば、液滴吐出時の圧力振動の影響で液滴速度、液滴量が変動する特定の高周波数帯域において、液滴速度、液滴量の変動を抑制することができる。
第1の実施の形態に係る液滴吐出型記録装置の主要構成部の一例を示す概略構成図である。 (A)は第1の実施の形態に係るヘッドの平面図、(B)はヘッドの液滴吐出素子の内部構造を示す断面図である。 第1の実施の形態に係る制御部のブロック図である。 第1の実施の形態に係る制御部における、周期調整制御をブロック化して示した機能ブロック図である。 (A)は液滴吐出駆動周波数−液滴速度変動量特性図、(B)は液滴吐出周期−液滴速度変動量特性図である。 第1の実施の形態に係り、(A)は基準駆動波形図とパルス選択後の波形図、(B)は調整後駆動周期のタイミングチャート、(C)は定常時駆動周期のタイミングチャート、(D)は調整後及び定常時駆動周期の位置関係を示すタイミングチャートである。 第1の実施の形態に係る液滴吐出周期調整制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。 図7のステップ12における駆動波形の補正の詳細を示すタイミングチャートである。 第2の実施の形態に係り、(A)は基準駆動波形図とパルス選択後の波形図、(B)は調整後駆動周期のタイミングチャート、(C)は定常時駆動周期のタイミングチャート、(D)は調整後及び定常時駆動周期の位置関係を示すタイミングチャートである。 第3の実施の形態に係り(A)は基準駆動波形図とパルス選択後の波形図、(B)は調整後駆動周期のタイミングチャート、(C)は定常時駆動周期のタイミングチャートである(連射モード)。 第4の実施の形態に係り(A)は基準駆動波形図とパルス選択後の波形図、(B)は調整後駆動周期のタイミングチャート、(C)は定常時駆動周期のタイミングチャートである(連射モード+連射液滴間着弾位置の調整)。
[第1の実施の形態]
(装置概略)
図1は、第1の実施の形態に係る画像形成装置の一例としての液滴吐出型記録装置10の主要構成部を示した概略構成図である。
液滴吐出型記録装置10は、例えば、1回の搬送で用紙Pの両面に画像を形成する2組の画像形成部12A及び12B、制御部14、給紙ロール16、排出ロール18、及び複数の搬送ローラ20を備えている。
また、画像形成部12Aは、液滴吐出制御手段の一例としてのヘッド駆動部22Aを備え、さらに、ヘッド24A、及び乾燥装置26Aとを含む。
同様に、画像形成部12Bは、液滴吐出制御手段の一例としてのヘッド駆動部22Bを備え、さらに、ヘッド24B、及び乾燥装置26Bを含む。
なお、以下では画像形成部12A及び画像形成部12B、並びに、画像形成部12A及び画像形成部12Bに含まれる共通の部材を、それぞれ区別する必要がない場合には、符号末尾の記号“A”及び記号“B”を省略して表す場合がある。
制御部14は、図示しない用紙搬送モータを駆動することで、例えば用紙搬送モータとギヤ等の機構を介して接続された搬送ローラ20の回転を制御する。
給紙ロール16には、記録媒体として長尺状の用紙Pが巻き付けられており、搬送ローラ20の回転に伴って用紙Pが図1の矢印A方向(用紙搬送方向)に搬送される。
制御部14は、画像情報を受け付け、画像情報に含まれる画像の画素毎の色情報に基づいて画像形成部12Aを制御することで、用紙Pの一方の画像形成面に画像情報に対応した画像を形成する。
具体的には、制御部14は、ヘッド駆動部22Aを制御する。そして、ヘッド駆動部22Aは、制御部14から指示された液滴の吐出タイミングに従って、ヘッド駆動部22Aに接続されたヘッド24Aを駆動して、ヘッド24Aから液滴の一例としての液滴を吐出させ、搬送される用紙Pの一方の画像形成面上に画像情報に対応した画像を形成する。
なお、画像情報に含まれる画像の画素毎の色情報は、画素の色を一意に示す情報を含む。第1の実施の形態では、一例として、画像の画素毎の色情報がイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各々の濃度によって表されているものとするが、画像の色を一意に示す他の表現方法を用いてもよい。
ヘッド24Aは、Y色、M色、C色、及びK色の4色それぞれに対応した4つのヘッド24AC、24AM、24AY、及び24AKを含み、各ヘッド24Aから対応する色の液滴を吐出する。
制御部14は乾燥装置26Aにより、用紙Pに形成された画像の液滴を乾燥させて、用紙Pへの画像の定着を図る。
その後、用紙Pは、搬送ローラ20の回転に伴って、画像形成部12Bと対向する位置に搬送される。この際、用紙Pは、画像形成部12Aによって画像が形成された画像形成面とは異なる他方の画像形成面が画像形成部12Bと向き合うように、表裏が反転されて搬送される。
制御部14は、前述した画像形成部12Aに対する制御と同様の制御を画像形成部12Bに対しても実行することで、用紙Pの他方の画像形成面に画像情報に対応した画像を形成する。
ヘッド24Bは、Y色、M色、C色、及びK色の4色それぞれに対応した4つのヘッド24BC、24BM、24BY、及び24BKを含み、各ヘッド24Bから対応する色の液滴を吐出する。
制御部14は乾燥装置26Bにより、用紙Pに形成された画像の液滴を乾燥させて、用紙Pへの画像の定着を図る。
その後、用紙Pは、搬送ローラ20の回転に伴って排出ロール18まで搬送され、排出ロール18に巻き取られる。
なお、第1の実施の形態の液滴吐出型記録装置10では、給紙ロール16から排出ロール18までの1回の搬送で、用紙Pの表裏面に画像形成する装置構成を説明したが、当然片面を画像形成する液滴吐出型記録装置であってもよい。
また、液滴の一例としてのインクには水性インク、溶媒が蒸発するインクである油性インク、紫外線硬化型インク等が存在するが、第1の実施の形態では水性インクを使用するものとする。第1の実施の形態において、単に「インク」又は「液滴」とある場合は、「水性インク」又は「水性インク滴」を意味することを含むものとする。
(ヘッド24)
図2(A)に示される如く、画像形成部12に適用されるヘッド24は、複数の液滴吐出部材30がヘッド長手方向に沿って配置されている。なお、ヘッド長手方向は、用紙Pの搬送方向(図2(A)の矢印A方向)と交差する方向であり主走査方向という場合がある。また、用紙Pの搬送方向(図2(A)の矢印A方向)は副走査方向という場合がある。
液滴吐出部材30の配列は主走査方向において、単一の配列ラインに限定されず、ドットピッチ(解像度)によっては副走査方向に複数の配列ラインを設け、予め定めた法則に従い二次元的に配列し、配列ラインピッチ寸法及び用紙Pの搬送速度に応じてそれぞれの配列ライン間で吐出時期を制御するようにしてもよい。
図2(B)に示される如く、液滴吐出部材30は、ノズル32と各ノズル32に対応する圧力室34とを備えている。
圧力室34には供給口36が設けられており、圧力室34は供給口36を介して共通の流路(共通流路38)と繋がっている。
共通流路38は、インク供給源であるインク供給タンク(図示省略)からインクの供給を受け、各圧力室34へ分配する役目を有している。
液滴吐出部材30における圧力室34の天井部上面には、振動板40が取り付けられている。また、圧力室の天井部上面には、圧電素子42が取り付けられている。振動板40は共通電極40Aを備え、圧電素子42は個別電極42Aを備えており、選択的に圧電素子42の個別電極42Aと前記共通電極40A間に電圧が印加されると、選択された圧電素子42が変形し、ノズル32から液滴が吐出され、かつ共通流路38から圧力室34へ新しいインクが供給されるようになっている。
制御部14(図1参照)では画像情報に基づいてヘッド駆動部22(22A、22B)を制御し、圧電素子42の個別電極42Aのそれぞれに対して独立して電圧を印加するための駆動信号を生成する。
液滴の吐出は、指定された画質を保証し得る画像形成速度(液滴吐出周期)が、予め定めた設定範囲(特に、上限として最大画像形成速度Vmax)で設定可能となっている。
なお、設定範囲の下限は、特に限定されるものではなく、理論的には、正数(0よりも大きい数)であればよい。また、設定は、画像形成速度に加え、用紙搬送速度及び解像度の一方又は両方を含む場合がある。以下、単に画像形成速度とした場合、液滴吐出周期、用紙搬送速度、及び解像度の何れか1つ、又は2以上の全ての組み合わせを含み、かつ、状況に不適合な組み合わせは含まないものとする。
画像形成速度の設定変更があると、ヘッド駆動部22では、ヘッド24に対して周波数制御(液滴吐出周期制御)が実行される。
図3に示される如く、制御部14は、CPU50、RAM52、ROM54、I/O56及びこれらを相互に接続するデータバスやコントロールバス等のバス58を備えたマイクロコンピュータ60を具備する。
I/O56には、ユーザインタフェイス(UI)62、ハードディスク(HDD)64、無線(または有線)による通信I/F66が接続されている。また、I/O56には、外部デバイス(第1の実施の形態では、ヘッド駆動部22及び乾燥装置26)との接続端であるデバイスI/F68が接続されている。
ここで、画質を保証し得る上限(Vmax)を超える特定の高周波数帯域では、圧電素子42の圧力振動の残留(図5(A)の周波数帯域fm、及び図5(B)の周期範囲幅Tm参照)に伴い、液滴速度、液滴量が変動する。このため、前記圧力振動の影響を受けない設定範囲(上限)に制限されていた。
言い換えれば、上限である最大画像形成速度Vmaxに相当する周波数を超える画像形成速度では、液滴の用紙Pへの着弾位置、着弾した液滴の大きさがばらつき、画質の低下を招くことになる。
これに対して、第1の実施の形態では、前記液滴速度、インク滴量が変動する周波数帯域(前記最大速度Vmaxに相当する周波数を超える特定の高周波数帯域)において、液滴速度、液滴量の変動を抑制する制御を構築した。
すなわち、第1の実施の形態では、制御部14及びヘッド駆動22において、以下の制御手順で周期調整制御を実行する。
(制御手順1) 設定範囲の上限を超えて設定された画像形成速度に応じて液滴吐出周波数(液滴吐出周期)が決まると、図5(A)又は図5(B)に基づき、圧力振動の残留が±5%以上か否かを判定する。
(制御手順2) 図6(A)に示される如く、パルス1及びパルス2を含む基準駆動波形周期(Tf0)の基準駆動波形に対して、パルス1又はパルス2を適宜選択(オン・オフ)して、2種類の駆動波形を生成する。
図6(A)に示される如く、基準駆動波形は、周期がTf0(基準駆動波形周期)であり、立ち上がりに液滴吐出時間T1のパルス1を出力し、時間T2の間隔をあけて、液滴吐出時間T3のパルス2を出力する波形である。
ここで、パルス2の直後には、時間T4に設定され、前記パルス1及びパルス2とは逆に凸となるパルス信号(図6(A)の点線参照)を出力する場合がある。
図6(A)の基準駆動波形において、上記点線部分のパルス信号は、液滴吐出に伴う振動を軽減することを目的とするものである。言い換えれば、液滴吐出という観点では不要なパルス信号であるため、点線で図示した。
なお、後述する図6(B)、図6(C)及び図8においては、当該振動を軽減する点線部分のパルスの図示は省略するが、実用上の駆動波形においては、点線部分のパルスを含む駆動波形とすることが好ましい。
第1の実施の形態では、液滴吐出時間T1及びT3が時間Tc/2であり、パルス1とパルス2の間隔時間T2が時間Tc/4であり、振動軽減用のパルスの時間T4が時間Tcに設定されている。時間Tcは、図5(B)に示される如く、液滴速度の要求値に対する変動の周期であり、基準駆動波形周期Tf0と一致する。
ここで、図6(A)の基準駆動波形において、パルス1(P1)又はパルス2(P2)を選択する(オン・オフする)ことで、2種類の駆動波形を生成することが可能となる。
なお、第1の実施の形態では、駆動波形の生成の一例として、制御手順1の条件に関係なく、制御部14からは基準駆動波形をヘッド駆動部22へ出力し、ヘッド駆動部22において制御手順1の条件に基づき、パルス1又はパルス2を取捨選択するようにしている。
(制御手順3「±5%の範囲以上」)
基準駆動波形に対してパルス1がオフ、パルス2がオンの駆動波形と、パルス1がオン、パルス2がオフの駆動波形を生成し、交互に出力することで、液滴吐出周期Tf0よりも(Tc/4)×nだけ短い周期Tf1と、指定された液滴吐出周期Tf0よりも(Tc/4)×nだけ長い周期Tf2が繰り返される(図6(B)参照)。なお、Tcは、図5(B)の圧力振動の残留周期であり、Tf0と一致する。また、nは整数の内の奇数であり、第1の実施の形態では、n=3(すなわち、±3Tc/4)としている。
この結果、それぞれの周期では、指定された周期Tf0に対して±3Tc/4だけ遷移されるため、圧力振動の残留周期の±5%未満を確保し、かつ、全体の周期は、指定された周期Tf0が確保されることになる(図6(D)参照)。
(制御手順4「±5%の範囲未満」)
基準駆動波形に対してパルス1がオフ、パルス2がオンの単一の駆動波形を生成し、出力することで、液滴吐出周期Tf0が維持される(図6(C)参照)。
図4は、制御部14における、液滴吐出部材30からの液滴の吐出制御に関する制御において、液滴速度、液滴量の変動を抑制する周期調整制御をブロック化して示した機能ブロック図である。なお、この図4の機能ブロック図の各ブロックは、制御部14のハード構成を限定するものではない。
画像形成指示情報受付部70では、UI62(図3参照)から画像形成指示を受け付ける。画像形成指示情報受付部70は、画像情報取込部72及び指定画像形成速度情報抽出部74に接続されている。
画像情報取込部72は、画像形成指示情報受付部70から受けた画像情報取込指示に基づいて、通信I/F66又はHDD64(図3参照)から画像情報を取り込み、基準駆動波形読出部76へ送出する。
基準駆動波形読出部76には、基準駆動波形記憶部86が接続されており、画像情報取込部72から画像情報を受け付けると、基準駆動波形を読み出し、画像形成パターン生成部88へ送出する。
画像形成パターン生成部88では、画像情報と吐出周期に基づいて、画像形成パターン(主走査及び副走査による液滴吐出の有無)を生成し、出力手段の一例としての駆動指示部94へ送出する。
一方、指定画像形成速度情報抽出部74では、画像形成指示情報の中から、指定された画像形成速度(用紙搬送速度及び/又は解像度を含む場合がある)を抽出する。抽出した画像形成速度は、液滴吐出周期演算部78、及び判定手段の一例としての判定部80へ送出する。
液滴吐出周期演算部78では、指定画像形成速度情報抽出部74から受け付けた画像形成速度に基づいて、液滴周期(液滴吐出周期)を演算し、判定部80へ送出する。なお、演算結果は、液滴吐出周波数(周期の逆数)であってもよいが、ここでは、図5(B)に準ずるように、周期を演算するものとする。
判定部80には、画像形成速度設定範囲記憶部82及び液滴吐出周期−液滴速度特性テーブル記憶部84が接続されている。判定部80では、以下の2条件の判定を実行する。
(判定1) 指定された画像形成速度が設定範囲内か否か(特に、上限として最大速度Vmaxを超えているか否か)を判定する。
(判定2) 液滴速度変動が許容範囲内か否か(例えば、図5(A)及び図5(B)に示す±5%未満か否か)を判定する。なお、判定2は、判定1において、設定範囲を超えている場合に実行してもよい。
判定部80での判定結果は、変更要否情報生成部90へ送出される。変更要否情報生成部90では、前記基準駆動波形に含まれるパルス1及びパルス2の選択に必要な調整要否情報を生成する。
変更要否情報生成部90は、駆動波形補正部92に接続されている。
駆動波形補正部92は、吐出周期が調整要と判定されて、吐出時期が調整された場合に発生する、用紙Pへの着弾位置の補正を実行するものである。より具体的には、図8に示される如く、駆動波形を補正して、ノズル32(図2(B)参照)から吐出するときの液滴の速度を変更する。
駆動波形補正部92は、駆動指示部94に接続されている。
駆動指示部94では、前記画像形成パターン生成部88で生成された画像形成パターンと、調整要否情報(必要に応じて付加される補正情報を含む)とを、ヘッド駆動部22(図1参照)へ送出する。
ヘッド駆動部22の受付部95では、画像形成パターンと、調整要否情報(必要に応じて付加される液滴速度の補正情報を含む)とを受け付ける。
受付部95では、調整要否情報を抽出して、パルス選択部96へ送出する。
パルス選択部96には、オン・オフパターンテーブル記憶部97が接続されている。
オン・オフパターンテーブル記憶部97には、図4に示すように、調整要否と、パルス1及びパルス2のオン・オフパターンの関係を示すテーブルが記憶されている。
パルス選択部96では、オン・オフパターンテーブルに基づいて、基準駆動波形に含まれるパルス1及び/又はパルス2が選択され、調整手段の一例としての吐出周期調整部98へ送出される。
吐出周期調整部98では、前記受付部95から画像形成パターンである基準駆動波形を抽出している。
このため、吐出周期調整部98では、調整要否判定結果が調整不要判定の場合は、定常吐出周期Tf0として、パルス1がオン、パルス2がオフの単一の駆動波形が生成される。
また、吐出周期調整部98では、調整要否判定結果が調整用判定の場合は、調整吐出周期Tf1として、パルス1がオフ、パルス2がオンの駆動波形と、調整吐出周期Tf2として、パルス1がオン、パルス2がオフの駆動波形が生成される。
吐出周期調整部98には、液滴吐出制御手段の一例としての吐出実行制御部99が接続され、定常吐出周期又は調整吐出周期とされた吐出周期に基づいて、液滴の吐出が実行される。
以下に第1の実施の形態の作用を、図7のフローチャートに従い説明する。
図7(A)は、制御部14における、液滴吐出部材30からの液滴の吐出制御に関する制御において、液滴速度、液滴量の変動を抑制する周期調整制御の流れを示すフローチャートである。図7(B)は、ヘッド駆動部22における、液滴吐出部材30からの液滴の吐出制御に関する制御において、液滴速度、液滴量の変動を抑制する周期調整制御の流れを示すフローチャートである。
(制御部14側の制御)
図7(A)に示される如く、ステップ100では、画像形成指示があったか否かが判定され、否定判定された場合はこのルーチンは終了する。また、ステップ100で肯定判定されると、ステップ102へ移行して、画像情報取込部72で画像情報を取り込み、次いで、ステップ104へ移行して、画像形成パターンを生成し、ステップ106へ移行する。
ステップ106では、指定された画像形成速度情報を抽出し、ステップ108へ移行する。
ステップ108では、画像形成速度に基づき、液滴吐出周期を演算する。次いで、ステップ110では、画像形成速度設定範囲記憶部82から画像形成速度設定範囲情報(テーブル)を読み出し、ステップ112へ移行して、画像形成速度は設定範囲か否かを判定する。
ステップ112で肯定判定された場合は、ステップ116へ移行する。
また、ステップ112で否定判定された場合は、画像形成速度が設定範囲外であると判定し、ステップ114へ移行して、「液滴吐出周期−液滴速度」特性テーブル記憶部84からエ「液滴吐出周期−液滴速度」特性テーブルを読み出し、ステップ116へ移行する。
ステップ116では、画像形成速度で決まる液滴吐出周期の調整要否情報を生成する。
すなわち、画像形成速度が設定範囲内であれば、液滴吐出周期の調整は不要であり(調整不要)、画像形成度が設定範囲外であり、かつ残留振動の誤差が±5%以上の場合は調整が必要(調整要)の情報を生成する。
次のステップ118では、駆動波形の補正が必要か否かを判定する。すなわち、液滴吐出周期が調整不要であれば駆動波形の補正は不要であるが、液滴周期が調整必要と判定された場合は、吐出時期がずれた分、液滴速度でこれを補正する必要がある。
そこで、ステップ118で補正要と判定された場合は、ステップ120へ移行して、調整要否情報に、駆動波形の補正情報(液滴速度補正)を付加し(図8参照、詳細後述)、ステップ122へ移行する。
また、ステップ118で補正不要と判定された場合は、調整要否情報に、補正情報を付加せずにステップ12へ移行する。
ステップ12では、画像形成パターン情報(ステップ104)、調整要否情報(ステップ116)、及び必要に応じて液滴速度の補正情報(ステップ120)を、駆動指示情報として、ヘッド駆動部22へ送出し、このルーチンは終了する。
なお、以下で説明するヘッド駆動部22の制御は、制御部14で一括して実行してもよい。
(ヘッド駆動部22側の制御)
図7(B)に示される如く、ステップ150では、駆動指示を受け付けたか否かが判定され、否定判定された場合は、このルーチンは終了する。
また、ステップ150で肯定判定されると、ステップ152へ移行して、駆動指示情報から調整要否情報を抽出し、ステップ154へ移行する。
ステップ154では、パルスオン・オフパターンテーブル記憶部97からパルスオン・オフパターンテーブルを読み出し、次いでステップ156へ移行する。
ステップ156では、調整要否情報に基づいて周期種類(定常吐出周期又は調整吐出周期)を決定し、ステップ158へ移行する。
ステップ158において、周期種類が調整吐出周期であると判定された場合は、ステップ160へ移行して駆動指示情報から基準駆動波形を読み出し、次いでステップ162へ移行して、パルスオン・オフパターンテーブルを参照して、基準駆動波形に基づき、調整吐出周期Tf1及び調整吐出周期Tf2を生成し、ステップ168へ移行する(図6(A)及び図6(B)参照)。
また、ステップ158において、周期種類が定常吐出周期であると判定された場合は、ステップ164へ移行して駆動指示情報から基準駆動波形を読み出し、次いでステップ166へ移行して、パルスオン・オフパターンテーブルを参照して、基準駆動波形に基づき、定常吐出周期Tf0を生成し、ステップ168へ移行する(図6(A)及び図6(C)参照)。
ステップ168では、生成された吐出周期(定常吐出周期又は調整吐出周期)に基づいて液滴吐出が実行され、このルーチンは終了する。
ここで、図7(A)のステップ120における駆動波形の補正について、詳細に説明する。
図8に示される如く、調整吐出周期Tf1、Tf2を生成して液滴を吐出する場合、1つおきに周期(3Tc/4)×2だけ吐出時期が早くなることになる(図6(D)参照)。周期(3Tc/4)×2だけ吐出時期が早くなると、図8の矢印A方向に搬送される用紙Pにおいて、点線位置で示すように、周期Tf1に対して周期Tf2で吐出する液滴が用紙Pに早く到達する。
この場合、周期調整による吐出時期制御により、各液滴が不安定に吐出時期が変動することは回避される一方、例えば、画質の良否を判定するしきい値によっては、画質不良と判定される場合がある。
そこで、周期Tf1に対して、周期(3Tc/4)×2だけ吐出時期が早くなる周期Tf2の吐出速度VTf2を、周期Tf1の吐出速度VTf1よりも遅くする補正を行う。この速度補正は、ノズルから用紙までの距離(T.D.「Throw Distance」)に基づいて設定する。
上記補正により、周期Tf2で吐出した液滴が、用紙P上で図8の点線位置から実線位置となり、各液滴間の間隔が一定となる。
なお、何れか一方を他方に合わせることに限定せず、極端に言えば、補正割合の加算値が100%となるように双方の速度を補正するようにしてもよい。
例えば、中間地点を基準として、周期Tf1の吐出速度VTf1を、補正するべき量の50%だけ遅くし、周期Tf2の吐出速度VTf2を、補正するべき量の50%だけ速くしてもよい。
[第2の実施の形態]
以下に第2の実施の形態について説明する。なお、第2の実施の形態において、第1の実施の形態と同一部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
第2の実施の形態の特徴は、調整吐出周期Tf1、Tf2として、基準となる定常吐出周期Tf0(すなわち、変動周期Tcに相当)に対して、5Tc/4だけ短い周期(Tf1)と、指定された液滴吐出周期Tf0よりも5Tc/4だけ長い周期(Tf2)を設定した点にある。
第2の実施の形態では、制御部14において、以下の制御手順で周期調整制御を実行する。
(制御手順1) 設定範囲の上限を超えて設定された画像形成速度に応じて液滴吐出周波数(液滴吐出周期)が決まると、図5(A)又は図5(B)に基づき、圧力振動の残留が±5%以上か否かを判定する。
(制御手順2) 図9(A)に示される如く、パルス1及びパルス2を含む基準駆動波形周期(Tf0)の基準駆動波形に対して、パルス1又はパルス2を適宜選択(オン・オフ)して、2種類の駆動波形を生成する。
図9(A)に示される如く、基準駆動波形は、周期がTf0(基準駆動波形周期)であり、立ち上がりに液滴吐出時間T1のパルス1を出力し、時間T2の間隔をあけて、液滴吐出時間T3のパルス2を出力する波形である。
ここで、パルス2の直後には、時間T4が設定され、前記パルス1及びパルス2とは逆に凸となるパルス信号(図9(A)の点線参照)を出力する場合がある。
図9(A)の基準駆動波形において、上記点線部分のパルス信号は、液滴吐出に伴う振動を軽減することを目的とするものである。言い換えれば、液滴吐出という観点では不要なパルス信号であるため、点線で図示した。
なお、図9(B)、図9(C)においては、当該振動を軽減する点線部分のパルスの図示は省略するが、実用上の駆動波形においては、点線部分のパルスを含む駆動波形とすることが好ましい。
第2の実施の形態では、液滴吐出時間T1及びT3が時間Tc/2であり、パルス1とパルス2の間隔時間T2が時間3Tc/4であり、振動軽減用のパルスの時間T4が時間Tcに設定されている。時間Tcは、図5(B)に示される如く、液滴速度の要求値に対する変動の周期であり、基準駆動波形周期Tf0と一致する。
ここで、図9(A)の基準駆動波形において、パルス1(P1)又はパルス2(P2)を選択する(オン・オフする)ことで、2種類の駆動波形を生成することが可能となる。
なお、第2の実施の形態では、駆動波形の生成の一例として、制御手順1の条件に関係なく、制御部14からは基準駆動波形をヘッド駆動部22へ出力し、ヘッド駆動部22において制御手順1の条件に基づき、パルス1又はパルス2を取捨選択するようにしている。
(制御手順3「±5%の範囲以上」)
基準駆動波形に対してパルス1がオフ、パルス2がオンの駆動波形と、パルス1がオン、パルス2がオフの駆動波形を生成し、交互に出力することで、液滴吐出周期Tf0よりも(Tc/4)かけるnだけ短い周期Tf1と、指定された液滴吐出周期Tf0よりも(Tc/4)×nだけ長い周期Tf2が繰り返される(図9(B)参照)。なお、Tcは、図5(B)の圧力振動の残留周期であり、Tf0と一致する。また、nは整数の内の奇数であり、第2の実施の形態では、n=5(すなわち、±5Tc/4)としている。
(制御手順4「±5%の範囲未満」)
基準駆動波形に対してパルス1がオフ、パルス2がオンの単一の駆動波形を生成し、出力することで、液滴吐出周期Tf0が維持される(図9(C)参照)。
この結果、それぞれの周期では、指定された周期Tf0に対して±5Tc/4だけ遷移されるため、圧力振動の残留周期の±5%未満を確保し、かつ、全体の周期は、指定された周期Tf0が確保されることになる(図9(D)参照)。
[第3の実施の形態]
以下に第3の実施の形態について説明する。なお、第3の実施の形態において、第1の実施の形態と同一部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
第3の実施の形態の特徴は、液滴吐出の駆動波形の変形例として連射駆動する駆動波形を用い、例えば、2発の「大滴」を着弾させる場合であっても、第1の実施の形態で説明した課題(許容範囲外の画像形成速度での品質維持)を解決可能とする点にある。
なお、連射駆動とは、液滴を同一の位置(厳密には用紙Pが搬送されているので、同心円にはならないが、同一のドットとして取り扱う位置)に複数滴着弾させる駆動である。上記例では、同一のドット上に2発の「大滴」が着弾することになる。
第3の実施の形態では、制御部14において、以下の制御手順で周期調整制御を実行する。
(制御手順1) 設定範囲の上限を超えて設定された画像形成速度に応じて液滴吐出周波数(液滴吐出周期)が決まると、図5(A)又は図5(B)に基づき、圧力振動の残留が±5%以上か否かを判定する。
(制御手順2) 図10(A)に示される如く、パルス1、パルス2及びパルス3を含む基準駆動波形周期(Tf0)の基準駆動波形に対して、パルス1又はパルス2又はパルス3を適宜選択(オン・オフ)して、2種類の駆動波形を生成する。
図10(A)に示される如く、基準駆動波形は、周期がTf0(基準駆動波形周期)であり、立ち上がりに液滴吐出時間T1のパルス1を出力し、時間T2の間隔をあけて、液滴吐出時間T3のパルス2を出力し、時間T4の間隔をあけて、液滴吐出時間T5のパルス3を出力する波形である。
ここで、パルスの直後には、時間T6に設定され、前記パルス1、パルス2及びパルス3とは逆に凸となるパルス信号(図10(A)の点線参照)を出力する場合がある。
10(A)の基準駆動波形において、上記点線部分のパルス信号は、液滴吐出に伴う振動を軽減することを目的とするものである。言い換えれば、液滴吐出という観点では不要なパルス信号であるため、点線で図示した。
なお、図10(B)及び図10(C)においては、当該振動を軽減する点線部分のパルスの図示は省略するが、実用上の駆動波形においては、点線部分のパルスを含む駆動波形とすることが好ましい。
第3の実施の形態では、液滴吐出時間T1、T3、T5が時間Tc/2であり、パルス1とパルス2の間隔時間T2が時間Tc/4であり、パルス2とパルス3の間隔時間T4が時間Tc/2であり、振動軽減用のパルスの時間T6が時間Tcに設定されている。時間Tcは、図5(B)に示される如く、液滴速度の要求値に対する変動の周期であり、基準駆動波形周期Tf0と一致する。
ここで、図10(A)の基準駆動波形において、パルス1(P1)又はパルス2(P2)又はパルス3(P3)を選択する(オン・オフする)ことで、2種類の駆動波形を生成することが可能となる。第3の実施の形態では、「大滴」用として、パルス2とパルス3の組み合わせ(P2とP3)と、パルス1とパルス3の組み合わせ(P1とP3)の駆動波形を生成している。
なお、第3の実施の形態では、駆動波形の生成の一例として、制御手順1の条件に関係なく、制御部14からは基準駆動波形をヘッド駆動部22へ出力し、ヘッド駆動部22において制御手順1の条件に基づき、パルス1又はパルス2又はパルス3を取捨選択するようにしている。
(制御手順3「±5%の範囲以上」)
基準駆動波形に対してパルス1がオフ、パルス2がオン、パルス3がオンの駆動波形と、パルス1がオン、パルス2がオフ、パルス3がオンの駆動波形を生成し、交互に出力することで、液滴吐出周期Tf0よりも(Tc/4)×nだけ短い周期Tf1と、指定された液滴吐出周期Tf0よりも(Tc/4)×nだけ長い周期Tf2が繰り返される(図10(B)参照)。なお、Tcは、図5(B)の圧力振動の残留周期であり、Tf0と一致する。また、nは整数の内の奇数であり、第3の実施の形態では、n=7(すなわち、±7Tc/4)としている。
(制御手順4「±5%の範囲未満」)
基準駆動波形に対してパルス1がオフ、パルス2がオン、パルス3がオンの単一の駆動波形を生成し、出力することで、液滴吐出周期Tf0が維持される(図10(C)参照)。
この結果、それぞれの周期では、指定された周期Tf0に対して±7Tc/4だけ遷移されるため、圧力振動の残留周期の±5%未満を確保し、かつ、全体の周期は、指定された周期Tf0が確保されることになる。
なお、第3の実施の形態では、連射の例として、2発の「大滴」を示したが、「小滴」と「中滴」を含めた2発以上の連射であってもよい。
[第4の実施の形態]
以下に第4の実施の形態について説明する。なお、第4の実施の形態において、第3の実施の形態と同一部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
第4の実施の形態の特徴は、第3の実施の形態で説明した連射駆動における調整吐出周期での液滴吐出の際、着弾時期のずれの補正(第1の実施の形態における液滴速度補正)を考慮した点にある。
図11(A)に示される如く、第4の実施の形態で適用される基準駆動波形は、第3の実施の形態の基準駆動波形(図10(A)参照)と、時間幅(T1〜T6)は同一である。
この第4の実施の形態において、第3の実施の形態と異なる点は、パルス2の振幅(電圧値)である。パルス2は、パルス1及びパルス3よりも振幅が小さいため、液滴速度が遅くなり、その分、着弾時期が遅くなる。
振幅がパルス2は、調整吐出周期Tf1において選択され、調整吐出周期Tf2において選択されないパルスである。
このため、図11()に示される如く、吐出周期に調整が不要な場合は、パルスが選択されていない単一の駆動波形が繰り返されるがため、液滴吐出速度に影響は及ぼさず、全て同一の液滴速度で出力される。
一方、吐出周期に調整が必要であり、調整吐出周期Tf1と調整吐出周期Tf2とが交互に出力される場合は、パルス2が選択される駆動波形と、パルス2が選択されない駆動波形とが交互に出力されるため、第1の実施の形態の速度調整(図8参照)に合致する制御となり、結果として着弾位置の補正が可能となる。
10 液滴吐出型記録装置
12(12A、12B) 画像形成部
14 制御部
16 給紙ロール
18 排出ロール
20 搬送ローラ
22(22A、22B) ヘッド駆動部
24(24A、24A) ヘッド
26(26A、26A) 乾燥装置
24AC、24AM、24AY、24AK ヘッド
24BC、24BM、24BY、24BK ヘッド
30 液滴吐出部材
32 ノズル
34 圧力室
36 供給口
38 共通流路
40 振動板
42 圧電素子
40A 共通電極
42A 個別電極
50 CPU
52 RAM
54 ROM
56 I/O
58 バス
60 マイクロコンピュータ
62 ユーザインタフェイス(UI)
64 ハードディスク(HDD)
66 通信I/F
70 画像形成指示情報受付部
72 画像情報取込部
74 指定画像形成速度情報抽出部
76 基準駆動波形読出部
78 液滴吐出周期演算部
80 判定部
82 画像形成速度設定範囲記憶部
84 液滴吐出周期−液滴速度特性テーブル記憶部
86 基準駆動波形記憶部
88 画像形成パターン生成部
90 変更要否情報生成部
92 駆動波形補正部
94 駆動指示部
95 受付部
96 パルス選択部
97 オン・オフパターンテーブル記憶部
98 吐出周期調整部
99 吐出実行制御部

Claims (9)

  1. 要求される液滴吐出周期で液滴を吐出させるための駆動波形であり、個別にオン又はオフに設定可能な複数のパルス信号を含む基準駆動波形を、液滴吐出時期に出力する出力手段と、
    前記液滴吐出周期に応じた残留振動特性に起因する液滴吐出速度の誤差の大きさを判定基準として、前記液滴吐出周期の変更の要否を判定する判定手段と、
    前記判定手段の判定結果に基づいて、前記基準駆動波形のパルス信号を選択的にオン又はオフに設定して調整駆動波形に調整する調整手段と、
    前記調整手段で調整された調整駆動波形を用いて液滴を吐出させる液滴吐出制御手段と、
    を有する液滴駆動制御装置。
  2. 前記残留振動特性が、液滴速度の適正値を中心として前記液滴吐出周期が短ければ短いほど大きい振幅であり、かつ特定の周波数を維持しながら収束する特であり
    前記判定手段が、前記誤差が許容範囲未満の場合は前記基準駆動波形の周期を変更不要と判定し、前記誤差が許容範囲以上の場合は前記基準駆動波形の周期を変更必要と判定する請求項1記載の液滴駆動制御装置。
  3. 要求される液滴吐出周期で液滴を吐出させるための駆動波形であり、個別にオン又はオフに設定可能な複数のパルス信号を含む基準駆動波形を、液滴吐出時期に出力する出力手段と、
    前記液滴吐出周期の変更の要否を判定する判定手段と、
    前記判定手段の判定結果に基づいて、前記基準駆動波形のパルス信号を選択的にオン又はオフに設定して調整駆動波形に調整する調整手段と、
    前記調整手段で調整された調整駆動波形を用いて液滴を吐出させる液滴吐出制御手段と、
    を有し、
    前記調整手段が、前記パルス信号の組み合わせが異なる第1の周期としてのTf1と、第2の周期としてTf2を生成し、
    前記液滴吐出制御手段が、
    液滴吐出周期の変更が不要な場合は、定常周期として、第1の周期Tf1又は第2の周期Tf2の何れか一方を適用して出力し、
    液滴吐出周期の変更が必要な場合は、調整周期として、第1の周期Tf1と第2の周期Tf2とを交互に出力する液滴駆動制御装置。
  4. 前記調整手段が、前記パルス信号の組み合わせが異なる第1の周期としてのTf1と、第2の周期としてTf2を生成し、
    前記液滴吐出制御手段が、
    液滴吐出周期の変更が不要な場合は、定常周期として、第1の周期Tf1又は第2の周期Tf2の何れか一方を適用して出力し、
    液滴吐出周期の変更が必要な場合は、調整周期として、第1の周期Tf1と第2の周期Tf2とを交互に出力する請求項1又は請求項記載の液滴駆動制御装置。
  5. 基準駆動波形の周期をTf0、残留振動特性の周期をTc、整数の内の奇数をnとした場合、第1の周期Tf1=Tf0−(Tc/4)×n、第2の周期Tf2=Tf0+(Tc/4)×nをそれぞれ液滴吐出周期とする請求項3又は請求項4記載の液滴駆動制御装置。
  6. 前記液滴吐出制御手段が、
    前記判定手段で変更不要と判定された場合は、前記調整手段で調整された単一の調整駆動波形を繰り返すことで前記基準駆動波形の周期と同一の定常周期で液滴の吐出を制御し、
    前記判定手段で変更必要と判定された場合は、前記調整手段で調整された複数の調整駆動波形を予め定めた順序で繰り返すことで前記基準駆動波形の周期と異なる調整周期で液滴の吐出を制御する請求項1請求項5の何れか1項記載の液滴駆動制御装置。
  7. 前記調整手段による液滴吐出周期の調整後の液滴速度を補正する補正手段をさらに有する請求項1〜請求項の何れか1項記載の液滴駆動制御装置。
  8. 前記補正手段が、圧力室に貯留された液滴を予め定めた駆動波形による圧力制御でノズルから吐出させるときの当該駆動波形の変形であり、
    液滴吐出時期が早まる場合は圧力を低くする駆動波形に変形し、液滴吐出時期が遅くなる場合は圧力を高くする駆動波形に変形する請求項記載の液滴駆動制御装置。
  9. 請求項1〜請求項の何れか1項記載の液滴駆動制御装置を備え、
    液滴吐出周期を、少なくとも液滴速度が変動しない設定範囲で画像形成する通常仕様モードと、前記設定範囲を超えた特定の周期で画像形成する特別仕様モードの何れかを選択可能な画像形成装置。
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