JP6930469B2 - 液体吐出装置および液体吐出方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置および液体吐出方法に関する。

従来、複数のノズルから液体を液滴として吐出させる液体吐出装置が知られている。液体吐出装置では、通常、各ノズルに対応して加圧液室とアクチュエータが設けられ、アクチュエータにより加圧液室内の液体に圧力を生じさせて、液体を吐出させる。

特許文献１には、液体吐出装置において、複数のノズルに設けられるアクチュエータの間の特性の差により、吐出される液滴の速度や体積にばらつきが生じるのを抑えようとする技術が開示されている。具体的には、特許文献１では、液滴の吐出速度や体積を一定に保つために、駆動波形の最大電圧と最小電圧の差を駆動波形検出器により検出し、それに反比例した補正値を駆動波形データに乗じて駆動波形を補正している。

しかしながら、液滴吐出装置には、吐出される液滴の速度と体積をそれぞれ目標値に制御することが望まれる場合がある。従来技術では、吐出される液滴の速度と体積の一方を目標値に制御することができるとしても、両方をそれぞれの目標値に制御するのは困難である場合がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のノズルから吐出される液滴の速度と体積をそれぞれ目標値に制御することができる液体吐出装置および液体吐出方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の液体吐出装置は、液体を吐出する複数のノズルと、複数のノズルから液体を吐出させる圧力を液体に付与する圧力発生手段と、液体を吐出させる圧力を発生させるために圧力発生手段に印加する駆動波形を生成する駆動波形生成手段と、駆動波形生成手段と圧力発生手段との間に複数のノズルに対応する複数のチャネルごとに設置され、滴制御信号に応じて開閉する複数のスイッチと、複数のスイッチと圧力発生手段との間に、複数のチャネルごとに設置され、可変素子をそれぞれ有し、可変素子の可変素子値に応じて通過帯域の周波数特性がそれぞれ変化する複数の可変フィルタと、複数の可変フィルタのそれぞれの可変素子の可変素子値を設定する設定手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、複数のノズルから吐出される液滴の速度と体積をそれぞれ目標値に制御することができる液体吐出装置および液体吐出方法を提供することができる。

図１は、実施形態のインクジェットヘッドの液室長手方向に沿う断面図である。 図２は、図１のインクジェットヘッドの液室短手方向に沿う模式的な断面図である。 図３は、実施形態の画像形成装置の機構部の全体構成を説明するための概略構成図である。 図４は、図３の機構部の要部の平面図である。 図５は、図３の画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図である。 図６は、図５の制御部の印刷制御部およびヘッドドライバを説明するためのブロック図である。 図７は、図５の制御部の駆動波形発生部から圧電素子にかけての、比較例における構成を示すブロック図である。 図８は、比較例における駆動波形の電圧強度と、液滴の速度および体積との相関の一例を示すグラフである。 図９は、比較例における液滴の速度と体積の相関の一例を示すグラフである。 図１０は、図５の制御部の駆動波形発生部から圧電素子にかけての、実施形態における構成を示すブロック図である。 図１１は、実施形態の可変フィルタの一例の回路図である。 図１２は、図１１の可変フィルタ回路の周波数応答の一例を模式的に示すグラフである。 図１３は、実施形態における駆動波形の電圧強度と、液滴の速度および体積との相関の一例を示すグラフである。 図１４は、実施形態における液滴の速度と体積の相関の一例を示すグラフである。 図１５は、可変フィルタ回路の設定用データの一例の制御テーブルを示す図である。 図１６Ａは、近接駆動パターンを説明する図である。 図１６Ｂは、近接駆動パターンの一例を示す図である 図１７は、可変フィルタ回路の設定を行うフローの一例を示す図である。 図１８は、液滴の速度を自動測定する系を示す模式図である。 図１９は、図１８におけるカメラによって撮影された、液滴がノズルから吐出される様子を模式的に示す図である。 図２０は、液滴の速度を自動で測定する一例のフローを示す図である。 図２１は、液滴の体積を自動測定するための系を示す模式図である。 図２２は、液滴の体積を自動で測定する一例のフローを示す図である。 図２３は、液滴の速度と体積の許容範囲を例示するグラフである。 図２４は、駆動状況に応じて可変フィルタ回路の設定を行う一例のフローを示す図である。 図２５は、変形例の可変フィルタ回路に用いる可変抵抗の一例を示す模式的な回路図である。 図２６は、変形例の可変フィルタ回路に用いる可変キャパシタの一例を示す模式的な回路図である。 図２７は、変形例の可変フィルタ回路を示す模式的な回路図である。 図２８は、変形例の画像形成装置を示す模式的な正面図である。 図２９は、図２８の画像形成装置の模式的な平面図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

本実施形態では、液体吐出装置を構成する液体吐出ヘッドの複数のノズルから液体を液滴として吐出させる圧力を液体に付与する圧力発生手段の制御系における、各ノズルに対応するチャネルごとに、各ノズルから吐出される液滴の速度と体積を制御する。そのために、各チャネルに対して個別に、印加される駆動波形のスペクトル分布を制御することにより、各ノズルから吐出される液滴の速度と体積の相関関係を変化させる。

本願において、「液体吐出ヘッド」は、液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子としての圧力発生手段を備えている。液体吐出ヘッドに使用する圧力発生手段は、限定されるものではない。圧力発生手段としては、例えば、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子を使用するものでもよい。）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどが挙げられる。

また、本願において、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体を「液体吐出ユニット」と称することができる。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。

例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。

本願において、「液体吐出装置」は、液体吐出ヘッドまたは液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体吐出装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体吐出装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「液体吐出装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「液体吐出装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

また、「液体吐出装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体吐出装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

以下、本実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。

最初に、液体吐出ヘッドの一例としての本実施形態のインクジェットヘッドの構成にいて図１,２を参照して説明する。図１は、インクジェットヘッドの液室長手方向に沿う模式的な断面図、図２は、インクジェットヘッドの液室短手方向に沿う模式的な断面図である。

このインクジェットヘッドは、共通液室１ａ、および共通液室１ａに外部からインクを供給するためのインク供給口となる彫り込みを形成したフレーム１を有している。フレーム１には、共通液室１ａに連通する液体導入部２ｃ、各ノズル３ａに対応する加圧液室２ｂ、および液体導入部２ｃと加圧液室２ｂとの間の流体抵抗部２ａとなる彫り込みが形成された流路板２が振動板６を介して結合されている。流路板２には、ノズル３ａを形成するノズルプレート３が結合されており、加圧液室２ｂからノズル３ａに連通する連通口２ｄが形成されている。

振動板６の、加圧液室２ｂと反対側には、接着層を介して圧力発生手段である積層型の圧電素子５が接合されている。圧電素子５は、チタン酸バリウム系セラミックからなるベース４上に２列配置して接合されている。圧電素子５は、圧電層５ａと内部電極層５ｂとが交互に積層された構造を有している。圧電素子５の、液室長手方向の両端面には、端面電極（外部電極）である個別電極５ｃと共通電極５ｄが設けられている。内部電極層５ｂとしては、個別電極５ｃに接続された電極層と、共通電極５ｄに接続された電極層が交互に積層されている。

圧電素子５は、櫛歯状に分割されている。圧電素子５の、櫛歯状に分割された部分は、１つおきに駆動部５ｅと支持部５ｆ（非駆動部）として使用されている。駆動部５ｅは、加圧液室２ｂに対応する位置に位置し、支持部５ｆは、加圧液室２ｂ間の隔壁２ｅに対応する位置に位置している。

本実施形態のインクジェットヘッドは、圧電素子５として、厚み方向変位であるd33方式の変位を生じるものを使用し、圧電素子５の伸縮により加圧液室２ｂを収縮、膨張させるようになっている。圧電素子５は、駆動信号が印加され充電が行われると伸長し、また、圧電素子５に充電された電荷が放電すると反対方向に収縮するようになっている。

個別電極５ｃには、ＦＰＣ７が半田接合されている。また、共通電極５ｄは、圧電素子５の端部に回り込むように設けられた電極層を介してＦＰＣ７のＧｎｄ電極に接合されている。ＦＰＣ８にはドライバＩＣが実装されており、これにより駆動部５ｅへの駆動電圧印加が制御される。

振動板６は、加圧液室２ｂに対応する位置に形成された薄膜のダイアフラム部６ｂを有している。ダイアフラム部６ｂの中央部には、加圧液室２ｂと反対側に、圧電素子５の駆動部５ｅと接合された島状の凸部（アイランド部）６ａが形成されている。振動板６の凸部６ａの周りは、支持部５ｆに接合する梁を含む厚膜部となっている。振動板６の、共通液室１ａと液体導入部２ｃの間の部分には、インク流入口６ｃとなる開口が形成されている。

圧電素子５において、圧電層５ａは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなり、１層当たりの厚さが１０〜５０μｍである。内部電極層５ｂは、銀・パラジューム（ＡgＰd）からなり、１層当たりの厚さが数μｍである。圧電素子５は、ハーフカットのダイシング加工により上記のように、櫛歯状に形成されている。

流路板２は、シリコン単結晶基板を用いて、流体抵抗部２ａ、加圧液室２ｂ、液体導入部２ｃとなる彫り込み、および、連通口２ｄとなる貫通口をエッチング工法でパターニングして形成されている。エッチングで残された部分が加圧液室２ｂの隔壁２ｆとなっている。

ノズルプレート３は金属材料、例えば電鋳工法によるＮiメッキ膜等で形成したもので、インク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル３ａを多数形成している。このノズル３ａの内部形状（内側形状）は、ホーン形状にとしているが、略円柱形状または略円錘台形状としてもよい。

ノズルプレート３のインク吐出面（ノズル表面側）には、撥水性の表面処理を施した撥水処理層を設けている。ＰＴＦＥ−Ｎi共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。

振動板６は、電鋳工法によるＮｉメッキ膜を２層重ねて形成されている。フレーム１は樹脂成形で作製している。

このように構成したインクジェットヘッドにおいては、記録信号に応じて駆動部５ｅに駆動波形（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによって、駆動部５ｅに積層方向の変位が生起する。駆動部５ｅのこの変位により、振動板６を介して加圧液室２ｂが加圧されて圧力が上昇し、ノズル３ａからインク滴が吐出される。

その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧液室２ｂ内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程での駆動部５ｅの変位によって加圧液室２ｂ内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、外部のインクタンクから供給されたインクが共通液室１ａに流入し、共通液室１ａからインク流入口６ｃを経て液体導入部２ｃ、流体抵抗部２ａを通り、加圧液室２ｂ内に充填される。

流体抵抗部２ａは、吐出後の残留圧力振動を減衰させる効果を奏する反面、表面張力による最充填（リフィル）に対して抵抗になる。流体抵抗部２ａを適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くできる。

次に、液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置の一例としての本実施形態のシリアル型の画像形成装置について図３および図４を参照して説明する。図３は、この画像形成装置の機構部の全体構成を説明するための概略構成図、図４は、この機構部の要部の平面図である。

この画像形成装置は、左右の側板２０１Ａ、２０１の間に架け渡されたガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持している。キャリッジ２３３は、主走査モータ５５４（図５）によってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動させられ、それによって主走査が行われる。

このキャリッジ２３３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ための記録ヘッド２３４ａ、２３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド２３４」という。）として、前述のインクジェットヘッドが装着されている。記録ヘッド２３４ａ、２３４ｂは、複数のノズルからなるノズル列が主走査方向と直交する副走査方向に配列されるように、インク滴吐出方向を下方に向けて装着されている。

記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、記録ヘッド２３４ａ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２３４ｂ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。

また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンクであるヘッドタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「ヘッドタンク３５」という。）を搭載している。

このヘッドタンク２３５には各色の供給チューブ３６を介して、キャリッジ２３３から離れて配置されているメインタンクである各色のインクカートリッジ２１０ｋ、２１０ｃ、２１０ｍ、２１０ｙから各色のインクが補充供給される。

キャリッジ２３３の下方には、給紙トレイ２０２が設けられている。給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する給紙コロ（半月コロ）２４３と、給紙コロ２４３に対向して、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４が設けられている。分離パッド２４４は給紙コロ２４３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２４２を、搬送ベルト２５１に向かって上方へ案内するガイド部材２４５が設けられている。搬送ベルト２５１は、用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４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２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３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されている。搬送ベルト２５１は、副走査モータ５５５（図５）によってタイミングベルトを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回するように動かされる。

搬送ローラ２５２に対向してカウンタローラ２４６が設けられ、ガイド部材２４５によって案内されて搬送される用紙２４２が、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６によってさらに搬送されるようになっている。カウンタローラ２４６の上方には、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６によって搬送される用紙２４２を搬送ベルト２５１の上面へと案内する搬送ガイド部材２４７が設けられている。搬送ベルト２５１の上面と対向する位置には、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８が設けられている。これらによって、用紙２４２が搬送ベルト２５１上に導かれる。

また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６が、搬送ベルト２５１を挟んで搬送ローラ２５２に対向して設けられている。帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。

さらに、搬送ベルト２５１を挟んでテンションローラ２５３に対向する位置には、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１が設けられている。また、分離爪２６１によって分離された用紙２４２を搬送する排紙ローラ２６２および排紙コロ２６３が設けられている。排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３が設けられている。これらによって、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部が構成されている。

また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２として利用できるように構成されている。

さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズル３ａの状態を維持し、回復するための維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４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。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）が設けられている。キャップ２８２ａ、２８２ｂに並んで、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３が設けられている。キャップ２８２ａ、２８２ｂとワイパーブレード２８３の間には、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２８４が設けられている。

また、キャリッジ２３３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液体回収容器であるインク回収ユニット（空吐出受け）２８８が配置されている。このインク回収ユニット２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９が形成されている。

このように構成した画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離され給紙される。略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド部材２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送される。更に、用紙２４２は、先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１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２５６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、つまり交番する電圧が印加される。それによって、搬送ベルト２５１が交番する帯電電圧パターンに帯電され、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスに帯電された領域とマイナスに帯電された領域が、所定の幅で帯状に交互に形成された状態になる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分の画像を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号、または用紙２４２の後端が記録領域に到達したことを示す信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。

次に、本実施形態の画像形成装置の制御部５００について、図５を参照して説明する。図５は、画像形成装置の制御部５００の概要を示すブロック図である。

この制御部５００は、画像形成装置全体の制御を司っており、制御のための各種演算処置を実行するＣＰＵ５０１を有している。また制御部５００には、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ために、ＲＯＭ５０２が設けられている。画像データ等を一時格納するために、ＲＡＭ５０３が設けられている。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に、書き換え可能な不揮発性メモリ５０４が設けられている。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ために、ＡＳＩＣ５０５が設けられている。

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や駆動信号発生手段を含む印刷制御部５０８が設けられている。印刷制御部５０８は、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に接続されている。また、キャリッジ３３を移動させ主走査を行う主走査モータ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の維持回復モータ５５６を駆動するために、モータ駆動部５１０が設けられている。また、帯電ローラ２５６にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部５１１が設けられている。

また、この制御部５００には、画像形成装置に必要な情報の入力およ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を有している。Ｉ／Ｆ５０６は、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、データや信号を受信する。

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する。ＡＳＩＣ５０５は、必要な画像処理、データの並び替え処理等を行う。このようにして生成された画像データが、印刷制御部５０８からヘッドドライバ５０９に転送される。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およ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。それ以外にも、印刷制御部５０８は、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変換器および電圧増幅器、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信号をヘッドドライバ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による１行分の記録画像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信号を構成する駆動パルスを選択的に記録ヘッド２３４の圧電素子５に対して印加することで記録ヘッド２３４を駆動する。このとき、駆動信号を構成する駆動パルス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する。抽出された情報は、印刷制御部５０８やモータ駆動部５１０、ＡＣバイアス供給部５１１の制御に使用される。

センサ群５１５には、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含まれる。Ｉ／Ｏ部５１３は、このような様々なセンサの情報を処理することができる。

次に、印刷制御部５０８およびヘッドドライバ５０９について図６を参照してより詳細に説明する。図６は、印刷制御部５０８およびヘッドドライバ５０９を説明するためのブロック図である。

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発生部７０１を有している。また、駆動波形発生部７０１は、空吐出動作時に１空吐出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。また、印刷制御部５０８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）、および滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３を出力するデータ転送部７０２を備えている。

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。滴制御信号は、印刷周期に合わせてＨレベル（ＯＮ）に状態遷移し、それによって、共通駆動波形から、圧電素子５の駆動に必要な波形が選択される。滴制御信号は、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のシフトレジスタ７１１には、データ転送部７０２からの転送クロック（シフトクロック）およ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）が入力される。シフトレジスタ７１１の各レジスト値は、ラッチ回路７１２で、ラッチ信号によってラッチされる。デコーダ７１３は、入力される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。レベルシフタ７１４は、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。アナログスイッチ７１６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。

このアナログスイッチ７１６は、可変フィルタ回路１０を介して圧電素子５の個別電極（選択電極）５ｃに接続され、駆動波形発生部７０１からの共通駆動波形が個別電極５ｃに入力される。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信号が通過して（選択されて）圧電素子５に印加される。

次に、駆動波形発生部７０１から圧電素子５にかけての構成の詳細について説明する。このために、まず、図７に示す比較例について説明する。図７は、比較例の構成を示すブロック図であり、本実施形態の構成とは異なり、可変フィルタ回路１０が設けられていない。

この構成において、駆動波形は駆動波形発生部７０１より配線のみを通じてヘッドドライバ５０９内のアナログスイッチ７１５へ入力される。そしてレベルシフタ７１４からアナログスイッチ７１５に入力される信号により各ノズル３ａに対応するチャネルごとに制御されて圧電素子５に印加される。

この構成では、駆動波形発生部７０１により生成される駆動波形を用いて液滴を吐出した際に、液滴の速度や体積が目標値からずれていた場合、それらを調整する手段としては駆動波形の電圧強度に倍率をかけることが挙げられる。このように印可する電圧強度を変化させた場合、液滴の速度と体積は、圧電素子５の駆動量、つまり圧電素子５に印加される駆動波形の電圧強度に対してともに正の相関がある。

この際、駆動波形の電圧強度と、液滴の速度や体積との相関は、ノズル３ａの径などの機械的特性、圧電素子５の静電容量など電気的特性、近接するノズル３ａから液滴を吐出するか否かなどの記録ヘッド２３４の駆動状況などの条件によって変化する。一方、これらの条件が同じであれば、駆動波形の電圧強度と、液滴の速度や体積との相関は一定である。すなわち、電圧強度のみを、倍率をかけて変化させた場合、任意の電圧倍率の値に対して液滴の速度と体積がそれぞれ一意に決まる。そこで、図８に例示するように、電圧強度のみを、倍率をかけて変化させた場合、吐出される液滴の速度の変化は、電圧強度と速度を横軸と縦軸にとったグラフにおいて、典型的には右肩上がりの直線状の１つの線によって示され、吐出される液滴の体積は、電圧強度と速度を横軸と縦軸にとったグラフにおいて、同様に、１つの線によって示される。

その結果、電圧強度のみを、倍率をかけて変化させた場合の、吐出される液滴の速度と体積の関係は、図９に例示するように、速度と体積を横軸と縦軸にとったグラフにおいて、典型的には右肩上がりの直線状の１つの線によって示される。すなわち、電圧強度のみを、倍率をかけて変化させた場合、吐出される液滴の速度と体積の相関も一定である。換言すると、液滴の速度あるいは体積のどちらか一方を電圧倍率によって制御した場合、もう一方も一意的に決定される。

そこで、図９に例示するように、図９のグラフ上で、液滴の速度と体積の目標値の組み合わせを示す点が、図９に示す線上に無い場合、電圧強度のみを、倍率をかけて変化させて、例えば、液滴の速度を目標値にしても、液滴の体積は、目標値からずれた値になることになる。

次に、図１０は、本実施形態における、印刷制御部５０８中の駆動波形発生部７０１から圧電素子１２１までの構成を示す概略ブロック図である。この構成では、可変フィルタ回路１０がヘッドドライバ５０９の直後に設けられている。

駆動波形発生部７０１において発生される駆動波形はアナログスイッチ７１５に入力される。アナログスイッチ７１５からは、各ノズル３ａに対応するチャネルごとにレベルシフタ７１４を介してアナログスイッチ７１５に入力される制御信号に応じてチャネルごとに駆動波形が出力される。その後、駆動波形は、チャネルごとに設けられた可変フィルタ回路１０に入力される。可変フィルタ回路１０は、制御部５００により制御されて、出力する駆動波形のスペクトル分布をチャネルごとに変化させることができる。そして、本実施形態では、このように、可変フィルタ回路１０により、チャネルごとにスペクトル分布を調整された駆動波形が、圧電素子５に印加される。この際、このように、可変フィルタ回路１０を、チャネルごとに設けられた複数のスイッチとしてのアナログスイッチ７１５の後（アナログスイッチ７１５と圧電素子５の間）に設けることにより、ノズルごと（チャネルごと）に印可される波形に対してフィルタリングを行うことができる。

図１１は、スペクトル分布を変化させるために用いる可変フィルタ回路１０の一例としての、周波数遮断帯域を可変とする帯域遮断フィルタを示す回路図である。この可変フィルタ回路１０は、抵抗Ｒ１〜Ｒ５、キャパシタＣ１〜Ｃ３、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２を有し、可変抵抗、可変キャパシタなどの可変素子を用いることで遮断帯域や遮断量を自在に変化させることができる。より具体的には、抵抗Ｒ１〜Ｒ３は可変抵抗として構成され、その可変素子値である抵抗値を変化させることができる。また、キャパシタＣ１〜Ｃ３は、可変キャパシタとして構成され、その可変素子値である容量値を変化させることができる。そして、可変フィルタ回路１０は、これらの可変素子の可変素子値を変化させることで、通過帯域の周波数特性が変化する。

図１２は、帯域遮断フィルタとして構成された可変フィルタ回路１０の周波数応答を模式的に例示したものである。周波数領域において、可変素子の可変素子値を調整し任意の帯域のスペクトル強度を選択的に減衰させることで波形になまりを持たせることができる。

可変フィルタ回路１０としては、図１１に例示するような帯域遮断フィルタを複数接続したものを用いてもよく、それによって、より詳細にスペクトルを選択することが可能である。

このように、チャネルごとに、可変フィルタ回路１０の遮断帯域や遮断量を調整し、圧電素子５に印可する駆動波形のスペクトルを変化させることにより、駆動波形の電圧強度と、吐出される液滴の速度および体積との相関を様々に変化させることができる。その結果、図１３に例示するように、駆動波形の電圧強度を変化させた時の、吐出される液滴の速度と体積の相関も様々に変化させることができる。

それによって、図１４のグラフに実線によって示すように、液滴の速度と体積を横軸と縦軸にとったグラフにおいて、チャネルごとに、駆動波形の電圧強度を変化させた時の、液滴の速度と体積の相関を示す線が、液滴の速度の目標値と体積の目標値の組を示す点を通るようにすることができる。したがって、このように駆動波形のスペクトルを調整した上で、電圧倍率を適切に調整することによって、液滴の速度と体積との両方を、それぞれの目標値に調整することができる。

例えば、チャネルごとに、ノズル３ａの径などの機械的特性、圧電素子５の静電容量など電気的特性、近接するノズル３ａから液滴を吐出するか否かなどの記録ヘッド２３４の駆動状態などの条件に差があることにより、電圧倍率に対する吐出特性（吐出される液滴の速度と体積）に差異が生じることが考えられる。この場合、可変フィルタ回路１０が無ければ、図１４のグラフに破線によって例示するように、各チャネルで、液滴の速度と体積の相関が、液滴の速度の目標値と体積の目標値の組に対応する点を通らない様々な線に対応するものとなることが考えられる。この場合でも、チャネルごとに可変フィルタ回路１０を用いて、電圧倍率とスペクトル分布の組み合わせを、チャネルごとに適切に選択することにより、液滴の速度と体積の組み合わせを制御することが可能である。すなわち、チャネル単位で、速度と体積を同時にそれぞれの目標値に制御することが可能になる。

このように、チャネルごとに、駆動波形のスペクトル分布を調整するため、制御部５００は、図１０に示すように、特性データ取得部５２１、可変フィルタ制御データ記憶部５２２、可変フィルタ制御データ設定部５２３を有している。これらの機能部は、図５に示す、ＣＰＵ５０１が、ＲＯＭ５０２に記憶されたプログラムを読み出し、ＲＡＭ５０３などを利用して実行することにより構成することができる。また、これらの機能部の少なくとも一部は、ＡＳＩＣなどの専用のハードウェアにより実現されてもよい。

可変フィルタ制御データ記憶部５２２には、適切な記録を行うための速度と体積の目標値が得られるように可変フィルタ回路１０を制御するための制御データが記憶されている。図１５は、このような制御データの一例であり、可変フィルタ回路１０のそれぞれの可変素子に対して設定すべき可変素子値を決定するための可変素子値制御データを構成する制御テーブルを示している。図１５に示す制御テーブルによって例示される制御データは、設計段階で、可変フィルタ回路１０の種々の設定をした時の、吐出される液滴の速度および体積を測定することにより、用意することができる。

図１５に示す制御テーブルは、ノズル３ａの径（ノズル径ランク）、圧電素子５の静電容量（静電容量ランク）、駆動ｃｈ数、近接駆動パターンの４つの様々な組み合わせに対応するブロックに、各組み合わせの時に、可変フィルタ回路１０に設定すべき設定値（例えば、図１１の可変素子Ｒ１〜Ｒ３，Ｃ１〜Ｃ３の可変素子値）を格納したものである。すなわち、制御テーブルは、各ブロックに四次元の座標が割り当てられたものである。図１５では、駆動ｃｈ数が１、近接駆動パターンがＶＩ（図１６Ａ）の場合の、ノズル径ランクと静電容量ランクの組み合わせごとの設定値を示している。この制御テーブルでは、隣接するブロックに、可変フィルタ回路１０の特性が近くなる可変素子の設定値の組み合わせが格納されることになる。

ここで、駆動ｃｈ数とは、同一の駆動波形生成回路によって駆動されるチャネル群に対応するノズル群のうち、各駆動周期で駆動されるチャネルの総数である。駆動波形生成回路は、駆動波形発生部７０１において、一列に並んで配置される各ノズル群に対して１つ設けられている。駆動ｃｈ数が変化すると、各チャネルに印加される駆動波形に電圧変化が生じ、同一のチャネルにおいても吐出液滴の速度、および体積に変動が生じる。そこで、駆動ｃｈ数に応じて、可変フィルタ回路１０の設定を変えることにより、吐出液滴の速度、および体積を目標値に調整することができる。

近接駆動パターンとは、制御しようとするチャネルに対応するノズル３ａに隣接、および近接する、周囲のノズル３ａに対応するチャネルの、各駆動周期における駆動パターンである。近接駆動パターンが変化することによって、制御しようとするチャネルの機械的な特性に、近接するノズル間での干渉などのために変動がもたらされ、吐出液滴の速度、および体積に変動が生じる。そこで、近接駆動パターンに応じて、可変フィルタ回路１０の設定を変えることにより、吐出液滴の速度、および体積を目標値に調整することができる。

図１６Ａ，１６Ｂは、本実形態における一例の近接駆動パターンを示す図であり、液滴を吐出するチャネルを○、吐出しないチャネルを×によって示している。図１６Ａ，１６Ｂでは、問題とするチャネルに近接する両側２チャネルと、問題とするチャネルとを含む計５チャネルの吐出パターンを、近接パターンとして考慮する例を示している。チャネルＣｈｎの周囲での液滴の吐出状況が図１６Ｂに示すパターンであった場合、チャネルＣｈｎの近接パターンは、図１６Ａに示す近接パターンＩＶに当たり、Ｃｈｎ−１の近接パターンは、近接パターンＶに当たる。

また、同一の記録ヘッド２３４内であってもチャネルごとの初期特性(ノズル径などの機械的特性や、圧電素子５の静電容量など電気的特性)には、ばらつきが存在する。そこで、本実施形態では、図１０に示すように、チャネルごとの初期特性データ（機械的特性データおよび電気的特性データ）を、記録ヘッド２３４の特性データ記憶部９に記憶させている。特性データ記憶部９は、記録ヘッド２３４内に設けた記憶素子の所定の領域によって構成することができる。このように、初期特性データを記憶する特性データ記憶部９を記録ヘッド２３４に設けることにより、記録ヘッド２３４の交換時や新規搭載時に、確実に、交換または新規搭載された記録ヘッド２３４の特性に応じた設定が可能となる。

制御部５００では、特性データ取得部５２１が、記録ヘッド２３４の特性データ記憶部９から初期特性データを取得する。可変フィルタ制御データ設定部５２３は、ホスト６００のプリンタドライバ６０１などから得られるドットパターンデータから、駆動ｃｈ数および近接パターンを判定する。そして、可変フィルタ制御データ設定部５２３は、判定した駆動ｃｈ数および近接パターン、特性データ取得部５２１によって取得した初期特性データ、および、可変フィルタ制御データ記憶部５２２に記憶されたデータに基づいて、各チャネルの可変フィルタ回路１０の設定値を制御する。それによって、制御部５００は、駆動波形の電圧強度の倍率の制御との組み合わせにより、各チャネルのノズル３ａから吐出される液滴の速度および体積を目標値に制御することができる。

上記のように、可変フィルタ回路１０の設定は、チャネルごとの初期特性データを用いて行うこともできるが、実際の液滴の速度および体積を測定して目標値が得られるように設定を調整することで、液滴の速度および体積をより精度良く制御することができる。図１７は、このような設定の調整のフローの一例を示している。

まず、ステップＳ１で、チャネル１〜Ｎの各チャネルについて、制御テーブルから、初期ブロック（Ｉｎ０，Ｊｎ０，Ｋｎ０，Ｌｎ０）を決める。Ｉｎ０，Ｊｎ０，Ｋｎ０，Ｌｎ０は、制御テーブルのブロックの各座標成分であり、第一成分Ｉｎ０、第二成分Ｊｎ０は、ノズル径ランクと静電容量ランクに対応している。第三成分Ｋｎ０は、駆動ｃｈ数に対応している。第四成分Ｌｎ０は、駆動パターンに対応している。初期ブロック（Ｉｎ０，Ｊｎ０，Ｋｎ０，Ｌｎ０）は、特性データ記憶部９に記憶された初期特性データに基づいて決めることができる。

次に、ステップＳ２で、ドットパターンデータから、駆動ｃｈ数をカウントして求め、ステップＳ３で、第三成分を、駆動ｃｈ数に応じてＫｎ０＋Ｄとする。また、このフローでは、チャネルｎで初期特性データに基づいて決めたブロックから、第一成分、第二成分をずらした周辺の近接するブロックの設定で、目標値が得られる場合、そのブロックの設定をチャネルｎの設定とするようにするものである。このために、最大でＱ個の周辺のブロックについて、目標値が得られるか否かの判定を行う。このため、ここで、この判定の回数ｑを０にリセットする。

次に、ステップＳ４で、ドットパターンデータから、チャネルｎの近接パターンを認識し、第四成分を決める。そして、ステップＳ５で、このようにして各成分を決めたブロックに基づいてチャネルｎの可変フィルタ回路１０の設定を行い、また、駆動波形の電圧強度の倍率Ｍａを用いてチャネルｎに対応するノズル３ａから液滴を吐出させ、液滴の速度と体積を測定する。

図１８は、液滴の速度を自動測定する系を示す図である。図１９は、図１８におけるカメラ８０１によって撮影された、液滴８０３がノズルから吐出される様子を模式的に示したものである。図２０は、液滴の速度を自動で測定する一例のフローを示している。

図２０のフローでは、ノズル３ａより一定周期ｔ_Ｌで連続して吐出された液滴に対して光源８０２とカメラ８０１を用いてＶｊを自動で測定する。このフローでは、ステップＳ３１で、維持回復機構２８１のような機構を適宜用いて、ノズル面２３４ｃのメンテナス動作を行う。次に、ステップＳ３２で、連続吐出を開始する。

次に、ステップＳ３３でｎを１に設定し、吐出開始から、遅延時間ｎｔで画像を撮影し、ステップＳ３５で、画像の２値化処理を行う。すなわち、このようにして、光源８０２の発光間隔と同等の時間分解能で画像撮影を行う。そして、ステップＳ３６で、２値化処理した画像に基づいて、液滴の位置を感知し、液滴の一部分が着弾面を越えているか否かを判定する。ステップＳ３６で、液滴が着弾面を越えていないことが判定された場合は、ｎを１だけインクリメントして、ステップＳ３４に戻る。

ステップＳ３６で、液滴が着弾面を越えていることが判定された場合は、ステップＳ３８に進み、吐出を中止する。そして、ステップＳ３９で、液滴が吐出されてから着弾面に到達するまでの時間をＴｊ＝ｎｔ_Ｌ（図１９に示す例では、Ｔｊ＝ｎ_３ｔ_Ｌ）として求め、ステップＳ４０で、ノズル面２３４ｃから着弾面までの距離Ｌを用いて、液滴の速度をＶｊ＝Ｌ／Ｔｊとして求める。

図２１は、液滴の体積を自動測定するための系を示している。図２２は、液滴の体積を自動で測定するフローである。

図２１に示すように、記録ヘッド２３４のノズル面２３４ｃに対面するように配置した受け皿８１２を有する電子天秤８１１を用いて、ノズル３ａより一定周期で連続して液滴８１３を吐出させて液滴の体積Ｍｊを自動で測定する。このために、まず、ステップＳ５１で、ノズル面２３４ｃのメンテナス動作を行う。

次に、ステップＳ５２で、電子天秤８１１をリセットすると共に、連続吐出を開始する。そして、一滴目の吐出信号の入力と同時に吐出液滴数のカウントを始め、Ｎ滴の液滴を吐出した後、ステップＳ５３で吐出を中止し、ステップＳ５４で、電子天秤８１１の指示値Ｍを読み取る。そして、ステップＳ５５で、指示値Ｍを吐出液滴数Ｎで割ることで液滴の平均体積Ｍｊが得られる。

このようにして、ステップＳ５で、電圧強度の倍率Ｍａで液滴を吐出させた時の液滴の速度と体積の測定値Ｖｊ、ＭｊをＶｊａ，Ｍｊａとして、ステップＳ６で、Ｖｊａ，Ｍｊａが、図２３に示す許容範囲Ｓ内に入っているか否かを判定する。図２３に示すように、許容範囲Ｓは、仕様値Ｖｊｓ、Ｍｊｓを中心として、速度がＶｊｓ−からＶｊｓ＋までの範囲、体積がＭｊｓ−からＭｊｓ＋までの範囲とする。

ステップＳ６で、測定値Ｖｊａ、Ｍｊａが許容範囲Ｓに入っている場合には、チャネルｎの設定は、測定を行ったブロック（Ｉｎ０，Ｊｎ０，Ｋｎ０，Ｌｎ０）の設定、電圧強度の倍率はＭａのままで、液滴の速度と体積を目標値にすることができるになる。そこで、ステップＳ１９に進み、チャネルｎの設定を読み出すべきブロックの座標の初期値を、このブロック（Ｉｎ０，Ｊｎ０，Ｋｎ０，Ｌｎ０）の座標に決定する。

ステップＳ６で、測定値Ｖｊ、Ｍｊが許容範囲Ｓに入っていない場合には、ステップＳ７において、電圧強度の倍率の設定をＭａからＭｂに変更する。そして、ステップＳ８で、変更した倍率Ｍｂを用いて液滴を吐出させた時の液滴の速度と体積を、ステップＳ５と同様にして測定する。

次に、ステップＳ９で、ステップＳ８の測定によって得られた液滴の速度Ｖｊｂと体積Ｍｊｂが許容範囲Ｓ内に入っているか否かを判定する。ステップＳ９で、測定値Ｖｊａ、Ｍｊａが許容範囲Ｓに入っている場合には、ステップＳ１９に進み、チャネルｎの設定を読み出すべきブロックの座標の初期値を、ブロック（Ｉｎ０，Ｊｎ０，Ｋｎ０，Ｌｎ０）の座標に決定する。この際、電圧強度の倍率の設定はＭｂとする。

ステップＳ９で、測定値Ｖｊａ、Ｍｊａが許容範囲Ｓに入っていない場合には、ステップＳ１０で、電圧強度の倍率を変更した時の液滴の速度と体積の相関を示す線を、直線Ｌとして求める。そして、ステップＳ１１で、直線Ｌの式に、液滴の速度として仕様値Ｖｊｓを代入して、液滴の速度として仕様値Ｖｊｓの時の液滴の体積Ｍｊ（ｓ）を求め、ステップＳ１２で、Ｍｊ（ｓ）が許容範囲Ｓに入っているか否かを判定する。

ステップＳ１２で、Ｍｊ（ｓ）が許容範囲Ｓに入っていない場合、ステップＳ１３で、ｑがＱ未満か否かを判定する。ステップＳ１３で、ｑがＱ未満でない場合には、チャネルｎの初期ブロック、およびその周囲のＱ個のブロックの設定としても、液滴の速度と体積を目標値の許容範囲内にすることができなかったことになる。そこで、ステップＳ１４で、エラー表示を行って、このフローを終了する。一方、ステップＳ１３で、ｑがＱ未満である場合は、ｑを１だけインクリメントする。そして、ステップＳ１６で、所定のパターンにしたがって、設定を読み出すブロックを、現在のブロックに対して、第一成分と第二成分都の少なくとも一方を変更して、初期ブロックに近接するＱ個のブロックのうちのいずれか１つにし、ステップＳ４に戻る。

一方、ステップＳ１２で、Ｍｊ（ｓ）が許容範囲Ｓに入っている場合、ステップＳ１７で、液滴の速度Ｖｊｓ、体積Ｍｊ（ｓ）が得られる電圧強度の倍率Ｍｓを求める。そして、ステップＳ１８で電圧の倍率の設定を、ステップＳ１７で求めた倍率Ｍｓとし、ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９で、チャネルｎの設定を読み出すべきブロックの座標の初期値を決定した後、ステップＳ２０で、ｎがＮ未満か否かを判定する。ｎがＮ未満の場合、ステップＳ２１でｎを１だけインクリメントして、ステップＳ２に戻る。一方、ｎがＮ未満でない場合、Ｎ個全てのチャネルについて、設定を読み出すべきブロックの座標の初期値を決定したことになるので、このフローを終了する。

図１７のフローによって決定された、それぞれのチャネルの設定を読み出すべき制御テーブルのブロックの座標の初期値は、可変素子値制御データを構成するデータとして、可変フィルタ制御データ記憶部５２２に記憶しておくことができる。

図１７のフローに示した設定方法により、液滴の速度と体積が精度よく許容範囲Ｓ内となる設定を、同様の設定を、例えば総当り的に設定を試して決めるよりも、迅速に決定できる。したがって、図１７のフローを用いることにより、液滴の速度と体積が精度よく許容範囲Ｓ内となる設定を決めるプロセスにかかる時間やコストを低減できる。

図１７に示す処理は、画像形成装置外で行ってもよいが、図１８、図２１に示すような自動測定のための系を組み込んで、画像形成装置で、例えば、可変フィルタ制御データ設定部５２３で実行するようにしてもよい。この場合、この処理は、初回起動時や、一定の期間ごとに実行するようにしてもよいし、ユーザーや保守員の操作により、適宜実行されるようにしてもよい。

次に、図２４を参照して、同一の駆動波形生成回路によって駆動される他のチャネルの駆動状況に応じて、適切なブロックを選択して各チャネルの設定を行う処理について説明する。

ステップＳ６１で、上記のようにして決定した、各チャネルの設定を読み出すべきブロックの座標の初期値をセットする。次に、ステップＳ６２で、駆動ｃｈ数ｘをカウントし、ステップＳ６３で、ｘに応じて、ブロックの座標の第三成分の変位量ｚを算出する。そして、ステップＳ６４で、チャネルの番号に対応するｎを１に設定し、チャネルｎでの座標を、初期値から、第三成分をステップＳ６３で算出した変位量ｚだけずらした座標に設定する。

次に、ステップＳ６６で、近接駆動パターンｐを認識し、ステップＳ６７で、認識した近接駆動パターンｐに応じて、ブロックの座標の第四成分の変位量ｗを算出する。そして、ステップＳ６８で、チャネルｎの設定を読み出すブロックの座標を（Ｉｎ０，Ｊｎ０，Ｋｎ＋Ｚ，Ｌｎ０＋Ｗ）に決定する。

次に、ステップＳ６９で、ｎがチャネルの総数Ｎ未満か否かを判定し、ｎがＮ未満の場合は、ステップＳ７０でｎを１だけインクリメントして、ステップＳ６５に戻る。一方、ステップＳ６９で、ｎがＮ未満でない場合は、全てのチャネルについて、可変フィルタ回路１０の設定を読み出すべきブロックが選択されたことになるので、ステップＳ７１に進み、各チャネルの可変フィルタ回路１０の可変素子の設定値を、選択ブロックから読み出した値に設定する。

図２４のフローでは、駆動ｃｈ数および近接駆動パターンに対応する成分を含む座標を用いた制御テーブルを用いることにより、駆動ｃｈ数および近接駆動パターンの違いによる影響を低減する制御を、設定を読み出すブロックの座標をずらすのみの単純な処理で実行することができる。それによって、駆動ｃｈ数および近接駆動パターンの、液滴の吐出周期ごとの変化による、液滴の速度および体積の変動を抑える制御を単純な処理によって実現できる。

以上説明した本実施形態によれば、チャネルごとに設けられた可変フィルタ回路１０を用いて、チャネルごとに駆動波形のスペクトル分布を制御することにより、各ノズルから吐出される液滴の速度および体積をそれぞれ目標値に制御することができる。特に、複数のノズル間で、機械的特性や電気的特性にばらつきがある場合でも、全てのノズルについて、個別に、対応する可変フィルタ回路１０の設定を調整することによって、液滴の速度および体積をそれぞれ目標値に制御することができる。特に、本実施形態によれば、吐出される液滴を画像形成に利用する場合、液滴の着弾位置と、着弾により形成されるドットのドット径とを制御して、画像形成の精度を高めることができる。

上記実施形態の制御部５００の特性データ取得部５２１、可変フィルタ制御データ設定部５２３などの各部を実現するプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されてもよい。

また、このプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、このプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。また、このプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

上記の実施形態は本発明を例示したものであり、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、可変フィルタ回路１０に用いる可変素子としては、図２５に示す構成の可変抵抗、および図２６に示す可変キャパシタを用いてもよい。図２５に示す可変抵抗は、直列に接続された複数の抵抗８２２と、各抵抗８２２と並列に接続された複数の半導体スイッチ８２１とを有しており、半導体スイッチ８２１のスイッチング制御によりｉｎとｏｕｔの間の抵抗値を切り替えることができる。図２６に示す可変キャパシタは、直列に接続された半導体スイッチ８３１とキャパシタ８３２の複数の組が並列に接続されており、半導体スイッチ８３１のスイッチング制御によりｉｎとｏｕｔの間の容量値を切り替えることができる。

図２７は、図２５,２６に示すような構成の可変抵抗、および可変キャパシタを用いた一例の可変フィルタ回路を示している。この可変フィルタ回路を用いる場合、制御用テーブルの各ブロックには、半導体スイッチのスイッチングデータＳＤ＿ｎ（ＳＤ＿Ｒ１，ＳＤ＿Ｒ２，ＳＤ＿Ｃ１，ＳＤ＿Ｃ２）を格納することができる。そして、チャネルごとに、制御用テーブルから選択されたブロックから読み出したスイッチングデータＳＤ＿ｎを用いて、可変素子の半導体スイッチを制御することにより、可変フィルタ回路の特性を上記実施形態のように適切に設定することができる。

また、上記の実施形態では、液体吐出装置として、シリアル型の画像形成装置を例示したが、本発明は、ライン型の画像形成装置にも適用可能である。図２８,２９は、このような一例のライン型の画像形成装置を示している。

このライン型の画像形成装置であり、装置本体９０１を有している。装置本体９０１の前後には、用紙９１０を積載し給紙する給紙トレイ９０２と、印刷された用紙９１０が排紙され積載される排紙トレイ９０３が設けられている。装置本体９０１内には、用紙９１０を給紙トレイ９０２から排紙トレイ９０３まで搬送する搬送ユニット９０４が設けられている。

搬送ユニット９０４による搬送経路上には、画像形成ユニット９０５が設けられている。画像形成ユニット９０５は、搬送ユニット９０４によって搬送される用紙９１０に液滴を吐出し印字する記録ヘッド９１１を構成するヘッドモジュールアレイ９５０を含んでいる。

また、装置本体９０１には、印刷終了後または所要のタイミングで画像形成ユニット９０５の各ヘッドモジュールアレイ９５０の複数のヘッドの維持回復を行う維持回復機構であるヘッドクリーニング装置９０６が設けられている。さらに、画像形成装置には、画像形成ユニット９０５のヘッドモジュールアレイ９５０にインクを供給するサブタンクやメインタンクで構成されるインク供給系が備えられている。なお、被記録媒体である用紙９１０としては、紙に限らず、ＯＨＰシートなどの他の材料からなるシートも用いられる。

装置本体９０１は、前後側板およびステーなどで構成されており、給紙トレイ９０２上に積載されている用紙９１０は、分離ローラ９２１および給紙ローラ９２２によって１枚ずつ搬送ユニット９０４に給紙される。

搬送ユニット９０４は、搬送駆動ローラ９４１Ａと搬送従動ローラ９４１Ｂと、これらのローラ９４１Ａ、９４１Ｂ間に掛け回された無端状の搬送ベルト９４３とを備えている。この搬送ベルト９４３の表面には複数の吸引穴が形成されており、搬送ベルト９４３の下方には用紙９１０を吸引する吸引ファン９４４が配置されている。また、搬送駆動ローラ９４１Ａ、搬送従動ローラ９４１Ｂの上方には、それぞれ搬送ガイドローラ９４２Ａ、９４２Ｂが、ガイドに保持されて、自重にて搬送ベルト９４３に当接している。

搬送ベルト９４３は、搬送駆動ローラ９４１Ａが、モータにより回転されることで周回するように動かされ、用紙９１０は搬送ベルト９４３上に吸引ファン９４４により吸い付けられ、搬送ベルト９４３の周回によって搬送される。なお、搬送従動ローラ９４１Ｂ、搬送ガイドローラ９４２Ａ、９４２Ｂは搬送ベルト９４３に従動して回転する。

搬送ユニット９０４の上部には、用紙９１０に印字する液滴を吐出するヘッドモジュールアレイ９５０で構成される画像形成ユニット９０５が矢示Ａ方向（および逆方向）に移動可能に配置されている。この画像形成ユニット９０５は、維持回復動作時（クリーニング時）にはヘッドクリーニング装置９０６の上方まで移動され、画像形成時には図２８，２９の位置に戻される。

画像形成ユニット９０５のヘッドモジュールアレイ９５０は、ライン型であり、搬送ベルト９４３上に吸着保持されて搬送される用紙９１０に対して４色分のインク（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫ）の液滴を吐出するように構成されている。

ヘッドモジュールアレイ９５０では、各列の記録ヘッド９１１にインクを分配して供給する分岐部材９５４が一体に設けられている。分岐部材９５４には、サブタンクからインクが供給され、サブタンクにはメインタンクからインクが供給される。なお使用するインク色は４色に限らず再現する色や階調の領域を拡大するためにレッド、グリーン、ブルー、グレー等の色を加える構成としてもよい。

また、ヘッド配列方向（図２９においてＸ方向、用紙搬送方向に対して直交する方向）において隣り合う２つの記録ヘッド９１１の端部の１または複数のノズルが重なり合う（重複する）ように記録ヘッド９１１が配列されている。これにより、２つの記録ヘッド９１１それぞれのノズルによって同じ記録位置（ドット位置）に記録を行うことができる。

搬送ユニット９０４の下流側には用紙９１０を排紙トレイ９０３に排紙する搬送ガイド部９０７が設けられている。搬送ガイド部９０７にて案内されて搬送される用紙９１０は排紙トレイ９０３に排紙される。排紙トレイ９０３は、用紙９１０の幅方向を規制する対のサイドフェンス９３１と用紙９１０の先端を規制するエンドフェンス９３２を備えている。

ヘッドクリーニング装置９０６には、画像形成ユニット９０５の各記録ヘッド９１１に対応するキャップ部材９６２およびワイパ部材が設けられている。また、キャップ部材９６２で記録ヘッド９１１のノズル面（ノズル１０２ａが形成された面）をキャッピングした状態でノズルからインクを吸引するための吸引ポンプ９６３が配置されている。

また、この画像形成装置においては、図２８に示すように、搬送ユニット９０４全体が搬送従動ローラ９４１Ｂを支点に矢印Ｂ方向に回動可能になっている。このように、搬送ユニット９０４全体を回動させることで、画像形成ユニット９０５との間の空間を画像形成時よりも大きくし、画像形成ユニット９０５をヘッドクリーニング装置９０６上へと移動させるための移動スペースを確保するようにしている。このとき、ヘッドクリーニング装置９０６上部に配置されている搬送ガイド部９０７の搬送ガイド板９７１も支点９７２にて矢印Ｃ方向上方に回動され、ヘッドクリーニング装置９０６の上方が開放される。そして、搬送ユニット９０４と搬送ガイド部９０７がそれぞれ解放（解除）された後に、画像形成ユニット９０５が用紙通紙方向（矢示Ａ方向）に移動し、ヘッドクリーニング装置９０６上方で停止される。印刷終了後に、必要に応じて、このように画像形成ユニット９０５が、ヘッドクリーニング装置９０６上に移動させられる。そして、キャップ部材９６２などが上昇して記録ヘッド９１１の各ヘッドのクリーニング動作（維持回復動作）に移行する。維持回復動作としては、液滴を吐出する記録ヘッド９１１の各ヘッドのノズル面をヘッドクリーニング装置９０６のキャップ部材９６２でキャッピングした状態でノズルからインクを吸引したり、あるいは、記録ヘッド９１１の各ヘッドのノズル面に付着したインクをワイピング部材で清掃したりする処理が行われる。

図２８,２９に示す構成の画像形成装置において、液体吐出ヘッドの一例としての、ヘッドモジュールアレイ９５０の有する記録ヘッド９１１に、上記の実施形態と同様に、各ノズルに対応するチャネルごとに設けた可変フィルタ回路を用いた制御を適用することができる。

３ａ ノズル
５ 圧電素子
１０ 可変フィルタ回路
５００ 制御部
５２３ 可変フィルタ制御データ設定部
７０１ 駆動波形発生部

特許第５４５４３８５号公報

Claims (14)

1. 液体を吐出する複数のノズルと、
   前記複数のノズルから前記液体を吐出させる圧力を前記液体に付与する圧力発生手段と、
   前記液体を吐出させる圧力を発生させるために前記圧力発生手段に印加する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と前記圧力発生手段との間に前記複数のノズルに対応する複数のチャネルごとに設置され、滴制御信号に応じて開閉する複数のスイッチと、
   前記複数のスイッチと前記圧力発生手段との間に、前記複数のチャネルごとに設置され、可変素子をそれぞれ有し、該可変素子の可変素子値に応じて通過帯域の周波数特性がそれぞれ変化する複数の可変フィルタと、
   前記複数の可変フィルタのそれぞれの可変素子の可変素子値を設定する設定手段と、を有する液体吐出装置。
2. 前記複数のノズルの機械的特性データと前記複数のチャネルの電気的特性データとを取得する取得手段をさらに有し、
   前記設定手段は、前記取得手段によって取得された前記機械的特性データおよび前記電気的特性データに応じて、前記複数の可変フィルタのそれぞれの可変素子の可変素子値を設定する、請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記複数のノズルと前記圧力発生手段とを有する液体吐出ヘッドを有し、
   前記液体吐出ヘッドは、前記機械的特性データと前記電気的特性データとを記憶する特性データ記憶手段を有し、
   前記取得手段は、前記特性データ記憶手段から前記機械的特性データと前記電気的特性データとを取得する、請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記機械的特性データは、前記複数のノズルのそれぞれの径のデータを含む、請求項２または３に記載の液体吐出装置。
5. 前記圧力発生手段は圧電素子であり、前記電気的特性データは、前記圧電素子の、前記複数のチャネルごとの静電容量のデータを含む、請求項２から４のいずれか１つに記載の液体吐出装置。
6. 前記設定手段は、前記駆動波形が前記圧力発生手段に印加される周期ごとの、前記複数のノズルの駆動状況に応じて、前記複数の可変フィルタのそれぞれの可変素子の可変素子値を設定する、請求項１から５のいずれか１つに記載の液体吐出装置。
7. 前記設定手段は、前記駆動状況としての、前記複数のノズルのうちの、液体を吐出させるノズルの総数に応じて、前記複数の可変フィルタのそれぞれの可変素子の可変素子値を設定する、請求項６に記載の液体吐出装置。
8. 前記設定手段は、前記複数の可変フィルタのそれぞれの可変素子の可変素子値を、前記駆動状況としての、当該可変フィルタのチャネルに対応するノズルを中心として並んで位置する複数のノズルからの液体の吐出パターンに応じて設定する、請求項６または７に記載の液体吐出装置。
9. 前記複数の可変フィルタのそれぞれの可変素子に対して設定すべき可変素子値を決定するための可変素子値制御データを記憶する記憶手段をさらに有する、請求項１から８のいずれか１つに記載の液体吐出装置。
10. 前記複数のノズルから吐出される前記液体の速度および体積を測定する測定手段をさらに有し、
    前記設定手段は、前記測定手段により測定された前記液体の速度および体積が目標値の範囲に収まるように、前記可変素子値制御データを調整する、請求項９に記載の液体吐出装置。
11. 前記可変素子値制御データは、前記複数のノズルの機械的特性データ、前記複数のチャネルの電気的特性データ、および、前記駆動波形が前記圧力発生手段に印加される周期ごとの、前記複数のノズルの駆動状況に対して、前記複数の可変フィルタのそれぞれの可変素子に対して設定すべき可変素子値を対応づけた制御テーブルを含む、請求項９または１０に記載の液体吐出装置。
12. 前記可変素子は可変抵抗を含む、請求項１から１１のいずれか１つに記載の液体吐出装置。
13. 前記可変素子は可変キャパシタを含む、請求項１から１２のいずれか１つに記載の液体吐出装置。
14. 液体を吐出する複数のノズルと、
    前記複数のノズルから前記液体を吐出させる圧力を前記液体に付与する圧力発生手段と、
    前記液体を吐出させる圧力を発生させるために前記圧力発生手段に印加する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と前記圧力発生手段との間に前記複数のノズルに対応する複数のチャネルごとに設置され、滴制御信号に応じて開閉する複数のスイッチと、
    前記複数のスイッチと前記圧力発生手段との間に、前記複数のチャネルごとに設置され、可変素子をそれぞれ有し、該可変素子の可変素子値に応じて通過帯域の周波数特性がそれぞれ変化する複数の可変フィルタと、を有する液体吐出装置による液体吐出方法であって、
    前記複数の可変フィルタのそれぞれの可変素子の可変素子値を設定するステップと、
    前記駆動波形を、それぞれの可変素子の可変素子値を設定した前記複数の可変フィルタを介して前記圧力発生手段に印可して前記複数のノズルから前記液体を吐出させるステップと、を有する液体吐出方法。

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