画像形成装置
【課題】複数の駆動パルスで所要の液滴を形成する場合に第１の駆動パルスによる滴速度のばらつきが小さくとも、ヘッドの共振周波数のばらつきによって第２の駆動パルスで吐出する液滴の滴速度のばらつきが大きくなることがある。
【解決手段】ｍ個の各圧力発生手段Ｃ１〜Ｃｍについて、１つの圧力発生手段Ｃ毎に並列に接続された通電特性の異なる複数のアナログスイッチ７１０−１〜７１０−ｎを有し、駆動パルスを圧力発生手段Ｃに印加するときに、１つの駆動パルス内で複数のアナログスイッチ７１０のオン／オフを選択制御して、当該駆動パルスを構成する波形要素の特性を変化させる。
【解決手段】ｍ個の各圧力発生手段Ｃ１〜Ｃｍについて、１つの圧力発生手段Ｃ毎に並列に接続された通電特性の異なる複数のアナログスイッチ７１０−１〜７１０−ｎを有し、駆動パルスを圧力発生手段Ｃに印加するときに、１つの駆動パルス内で複数のアナログスイッチ７１０のオン／オフを選択制御して、当該駆動パルスを構成する波形要素の特性を変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッドを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
なお、本願において、「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インクを着弾させ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、樹脂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。また、「用紙」とは、材質を紙に限定するものではなく、上述したＯＨＰシート、布なども含み、インク滴が付着されるものの意味であり、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ものの総称として用いる。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。
【０００４】
このような画像形成装置において、例えば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（吐出パルス）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、複数の滴サイズのドットを形成し、また、共通駆動波形中に滴吐出を伴わないでヘッドを駆動する非吐出パルスを含ませ、同様に非吐出パルスを選択することで微駆動を行なうことで安定した滴吐出を行なうようにすることが知られている。
【０００５】
ところで、例えば圧力発生手段として圧電素子を使用する圧電型ヘッドにおいては、各圧電素子の変位特性（印加電圧に対する変位量）にばらつきがあり、この変位特性のばらつきは吐出する液滴の滴速度や滴体積（滴量）のばらつきとなって画像品質の低下を招くことになる。
【０００６】
そこで、従来、複数の圧電素子をそれぞれ個別に駆動する（駆動パルスを印加する）スイッチング素子と、各圧電素子への充電状態を当該圧電素子の特性に応じて設定することで、当該圧電素子に印加される駆動パルス（電圧波形）を揃えるようにしたものがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１７０５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、例えば共通駆動波形を構成する複数の駆動パルスから例えば第１、第２の駆動パルスを選択して２つの液滴を吐出させて飛翔中に合体させることで所要の滴サイズの液滴とするような場合、第１の駆動パルスで吐出する液滴のノズル間における滴速度のばらつきが小さくとも、ヘッドの共振周波数のばらつきによって第２の駆動パルスで吐出する液滴の滴速度のばらつきが大きくなることがある。
【０００９】
このような場合、上述した特許文献１に開示の構成にあっては、それぞれのノズルで使用するスイッチ素子は、駆動中は固定されているので、第２の駆動パルスのみを変更することができず、滴吐出特性のばらつきを低減できないという課題がある。
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、滴吐出特性のばらつきを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、各ノズルが連通する複数の液室と、各液室内の液体を加圧する圧力を発生する複数の圧力発生手段とを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドから液滴を吐出させる複数の駆動パルスを含む駆動波形を生成出力する駆動波形生成手段と、
前記駆動波形生成手段からの駆動波形に含まれる１又は２以上の駆動パルスを画像データに応じて選択して前記記録ヘッドの複数の圧力発生手段に印加させる選択手段と、を備え、
前記選択手段は、各圧力発生手段について、１つの圧力発生手段毎に並列に接続された通電特性の異なる複数のスイッチング素子を有し、
前記複数のスイッチング素子のオン／オフの選択を制御する手段を備え、
前記制御する手段は、前記駆動パルスを前記圧力発生手段に印加するときに、１つの駆動パルス内で前記複数のスイッチング素子のオン／オフを選択制御して、当該駆動パルスを構成する波形要素の特性を変化させる
構成とした。
【００１２】
ここで、前記制御する手段は、各ノズル毎に、前記複数のスイッチング素子の内のオン状態にするスイッチング素子を選択する構成とできる。
【００１３】
また、前記制御する手段は、吐出させる液滴のサイズに応じて、前記複数のスイッチング素子の内のオン状態にするスイッチング素子を選択する構成とできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る画像形成装置によれば、選択手段は、各圧力発生手段について、１つの圧力発生手段毎に並列に接続された通電特性の異なる複数のスイッチング素子を有し、複数のスイッチング素子のオン／オフの選択を制御する手段を備え、制御する手段は、駆動パルスを圧力発生手段に印加するときに、１つの駆動パルス内で複数のスイッチング素子のオン／オフを選択制御して、当該駆動パルスを構成する波形要素の特性を変化させる構成としたので、駆動パルスを構成する波形要素自体の特性を変化させることができて、滴吐出特性のばらつきを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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。
【図２】同機構部の要部平面説明図である。
【図３】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。
【図４】同液体吐出ヘッドの膨張行程の説明に供する断面説明図である。
【図５】同じく液体吐出ヘッドの収縮行程の説明に供する断面説明図である。
【図６】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。
【図７】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説明図である。
【図８】同印刷制御部及びヘッドドライバによる作用説明に供する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００１８】
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。
【００１９】
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（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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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を参照して説明する。なお、図３は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。
この液体吐出ヘッド１００は、流路板１０１と、振動板部材１０２と、ノズル板１０３とを接合して、液滴を吐出するノズル１０４が連通する液室１０６、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、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１０９を介して液体（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を介して液室１０６にインクが供給される。
【００３２】
流路板１は、シリコン基板を異方性エッチングして、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２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。
【００３３】
そして、振動板部材２の液室６と反対側の面に液室６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。
【００３４】
このように構成した液体吐出ヘッド１００においては、例えば、図４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が変形して液室１０６の容積が膨張することで、液室１０６内にインクが流入し、その後、図５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方向に変形させて液室１０６の容積を収縮させることにより、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。
【００３５】
そして、圧電部材１１２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、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。
【００３６】
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、図６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ＣＰＵ５１１と、ＣＰＵ５１１が実行する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、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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波形生成部を含み、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（以下「駆動パルス」という。）をヘッドドライバ５０９に対して出力する。
【００４２】
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部材１１２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。
【００４３】
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。
【００４４】
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のブロック説明図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（１駆動周期）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）などを出力するデータ転送部７０２と、後述する１つの圧力発生手段に対する複数のスイッチング素子（アナログスイッチ）を選択する選択信号を出力するスイッチング素子選択部７０３とを備えている。
【００４５】
ヘッドドライバ５０９は、記録ヘッド３４のｎ個の圧電素子１１２（以下「圧力発生手段Ｃ１〜Ｃｍ」とし、区別しないときは「圧力発生手段Ｃ」という。以下でも同様とする。）の個別電極にそれぞれｎ個のスイッチング素子としての通電特性の異なるアナログスイッチ７１０―１〜７１０−ｎを並列に接続している。
【００４６】
そして、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ｎ個のシフトレジスタ７１１−１〜７１１−ｎを有している。各シフトレジスタ７１１−１〜７１１−ｎは、アナログスイッチ７１０−１〜７１０−ｎにそれぞれ対応する。
【００４７】
このシフトレジスタ７１１−１〜７１１−ｎの各レジスト値はそれぞれアンド回路７１２−１〜７１２ｎの一方に入力している。このアンド回路７１２−ｎ〜７１２−ｎの他方には、スイッチング素子選択部７０３からのｎ個の選択信号ＳＷＯＮ１〜ＳＷＯＮｎがそれぞれ入力される。
【００４８】
そして、１つの圧力発生手段Ｃについて、ｎ個のアンド回路アンド回路７１２−１〜７１２ｎの出力値がノット回路７１３を介してアナログスイッチ７１０−１〜７１０−ｎに与えられる。
【００４９】
ここで、アナログスイッチ７１０はアンド回路７１２の出力が「１」のとき、すなわち、シフトレジスタ７１１の出力が「１」で、選択信号ＳＷＯＮが「１」のときに、オン状態になり、共通駆動波形Ｐｖを通過させて圧力発生手段Ｃに印加させる。
【００５０】
なお、本実施形態においては、ヘッドドライバ５０９が選択手段を構成し、データ転送部７０２及びスイッチング素子選択部７０３と、シフトレジスタ７１１−２ないし７１１−ｎ及びアンド回路７１２によって、１つの圧力発生手段に対して並列接続された複数のスイッチング素子であるアナログスイッチ７１０のオン／オフの選択を制御する手段を構成している。
【００５１】
このように構成した実施形態の動作について図８のタイミングチャートを参照して説明する。なお、説明を容易にするため、上記の「ｎ」は「３」とする。
まず、共通駆動波形生成部７０１からは同図（ｊ）に示すように第１駆動パルスＰ１と第２駆動パルスＰ２を含む駆動波形Ｐｖが出力されて、ヘッドドライバ５０９のアナログスイッチ７１０に与えられる。第１駆動パルスＰ１、第２駆動パルスＰ２は、基準電位Ｖｅから立ち下がる立ち下がり波形要素ａと、立ち下がり波形要素ａで立ち下がった電位に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基準電位Ｖｅまで立ち上る立ち上がり波形要素ｃとで構成される。
【００５２】
一方、データ転送部７０２からは同図（ａ）ないし（ｆ）に示すようにシフトレジスタ７１１にクロック信号ＣＬＫ１〜ＣＬＫ３によってそれぞれデータＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡ３を転送する。
【００５３】
ここで、スイッチング素子選択部７０３は、駆動波形Ｐｖ全体の範囲に「１」（ＯＮ状態）になる選択信号ＳＷＯＮ１を出力する。これにより、シフトレジスタ７１１のレジスト値が「１」になっているときには、アナログスイッチ７１０−１を介して第１駆動パルスＰ１及び第２駆動パルスＰ２のいずれか又は両方が印加されることになる。
【００５４】
また、スイッチング素子選択部７０３は、第２駆動パルスＰ２の立ち上がり波形要素ｃの区間で選択信号ＳＷＯＮ２を「１」にする。これにより、シフトレジスタ７１１のレジスト値が「１」になっているときには、第２駆動パルスＰ２の立ち上がり波形要素ｃはアナログスイッチ７１０−１及び７１０−２を介して印加されることになる。
【００５５】
このとき、アナログスイッチ７１０−１及び７１０−２の並列回路のオン抵抗は、両者の合成抵抗となるので、アナログスイッチ７１０のオン抵抗と圧力発生手段Ｃ（圧電素子）の容量分による時定数が減少し、圧力発生手段Ｃに印加される電圧波形は、同図（ｇ）に破線で示すように、立ち上がり部分が急峻になる（アナログスイッチ７１０−１のみがオンしたときに比べて）。このように、圧力発生手段Ｃの印加電圧波形の立ち上がりが急峻になると、吐出される滴速度は速くなる。
【００５６】
そこで、例えば各ノズルからの滴吐出特性ばらつきを低減できるよう、シフトレジスタ７１１に転送するデータを決定することにより、ノズル間での滴速度ばらつきを低減し、印刷品質を向上させることができる。例えば、アナログスイッチ７１０−２をオンしないで吐出したときの滴速度を測定し、滴速度が遅いノズル群と速いノズル群とにグループ化し、滴速度が遅いノズル群に対応するデータのみ「１」となるデータを転送する。
【００５７】
このように、選択手段は、各圧力発生手段について、１つの圧力発生手段毎に並列に接続された通電特性の異なる複数のスイッチング素子を有し、複数のスイッチング素子のオン／オフの選択を制御する手段を備え、制御する手段は、駆動パルスを圧力発生手段に印加するときに、１つの駆動パルス内で複数のスイッチング素子のオン／オフを選択制御して、当該駆動パルスを構成する波形要素の特性を変化させる構成としたので、駆動パルスを構成する波形要素自体の特性を変化させることができて、滴吐出特性のばらつきを低減できる。
【００５８】
なお、上記実施形態においては、シフトレジスタ７１１の出力とスイッチング素子選択部７０３からの選択信号ＳＷＯＮのＡＮＤ条件で直接アナログスイッチ７１０をオン／オフ制御しているため、滴吐出中（選択信号ＳＷＯＮが「１」のとき）はシフトレジスタ７１１へのデータ転送ができないが、シフトレジスタ７１１の出力にバッファを追加し、ダブルバッファ構成とすることによって、滴吐出中でも次のサイクルのデータをシフトレジスタ７１１に転送することができる。
【００５９】
また、上記実施形態では、各々のノズルは２つの駆動パルスで吐出するか、または吐出しないか（吐出、非吐出の２値）をシフトレジスタ７１１のデータ１ビットで選択しているが、前述したように、ノズル毎のデータに２ビット以上を使用し、そのデータに対応して駆動波形の使用する部分を選択する構成とすることにより３値以上（大滴、中滴、小滴、非吐出の４値等）の選択が可能である。このとき各々のノズルで、吐出する液滴に応じて並列に接続されているアナログスイッチのオン／オフのタイミングを選択する構成とすることもできる。
【００６０】
さらに、各々のノズルで使用するアナログスイッチ、オン／オフの選択制御ないし選択タイミングのデータは、予めヘッド特性検査等により決定しておき、記録ヘッドに実装した不揮発性メモリ、たとえばＥＥＰＯＲＭに格納保持し、制御部にてこの不揮発性メモリの内容を読み込み、そのデータをもとに各々のノズルで使用するアナログスイッチ、およびオン／オフの選択制御ないし選択タイミングを決定し、滴吐出を行わせることができる。
【００６１】
なお、本発明に係る画像形成装置は、シリアル型画像形成装置に限らず、ライン形画像形成装置でも適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
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
７０１ 駆動波形生成部
７０２ データ転送部
７０３ スイッチング素子選択部
７１１−１〜７１１−ｎ アナログスイッチ（スイッチング素子）
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッドを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
なお、本願において、「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インクを着弾させ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、樹脂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。また、「用紙」とは、材質を紙に限定するものではなく、上述したＯＨＰシート、布なども含み、インク滴が付着されるものの意味であり、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ものの総称として用いる。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。
【０００４】
このような画像形成装置において、例えば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（吐出パルス）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、複数の滴サイズのドットを形成し、また、共通駆動波形中に滴吐出を伴わないでヘッドを駆動する非吐出パルスを含ませ、同様に非吐出パルスを選択することで微駆動を行なうことで安定した滴吐出を行なうようにすることが知られている。
【０００５】
ところで、例えば圧力発生手段として圧電素子を使用する圧電型ヘッドにおいては、各圧電素子の変位特性（印加電圧に対する変位量）にばらつきがあり、この変位特性のばらつきは吐出する液滴の滴速度や滴体積（滴量）のばらつきとなって画像品質の低下を招くことになる。
【０００６】
そこで、従来、複数の圧電素子をそれぞれ個別に駆動する（駆動パルスを印加する）スイッチング素子と、各圧電素子への充電状態を当該圧電素子の特性に応じて設定することで、当該圧電素子に印加される駆動パルス（電圧波形）を揃えるようにしたものがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１７０５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、例えば共通駆動波形を構成する複数の駆動パルスから例えば第１、第２の駆動パルスを選択して２つの液滴を吐出させて飛翔中に合体させることで所要の滴サイズの液滴とするような場合、第１の駆動パルスで吐出する液滴のノズル間における滴速度のばらつきが小さくとも、ヘッドの共振周波数のばらつきによって第２の駆動パルスで吐出する液滴の滴速度のばらつきが大きくなることがある。
【０００９】
このような場合、上述した特許文献１に開示の構成にあっては、それぞれのノズルで使用するスイッチ素子は、駆動中は固定されているので、第２の駆動パルスのみを変更することができず、滴吐出特性のばらつきを低減できないという課題がある。
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、滴吐出特性のばらつきを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、各ノズルが連通する複数の液室と、各液室内の液体を加圧する圧力を発生する複数の圧力発生手段とを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドから液滴を吐出させる複数の駆動パルスを含む駆動波形を生成出力する駆動波形生成手段と、
前記駆動波形生成手段からの駆動波形に含まれる１又は２以上の駆動パルスを画像データに応じて選択して前記記録ヘッドの複数の圧力発生手段に印加させる選択手段と、を備え、
前記選択手段は、各圧力発生手段について、１つの圧力発生手段毎に並列に接続された通電特性の異なる複数のスイッチング素子を有し、
前記複数のスイッチング素子のオン／オフの選択を制御する手段を備え、
前記制御する手段は、前記駆動パルスを前記圧力発生手段に印加するときに、１つの駆動パルス内で前記複数のスイッチング素子のオン／オフを選択制御して、当該駆動パルスを構成する波形要素の特性を変化させる
構成とした。
【００１２】
ここで、前記制御する手段は、各ノズル毎に、前記複数のスイッチング素子の内のオン状態にするスイッチング素子を選択する構成とできる。
【００１３】
また、前記制御する手段は、吐出させる液滴のサイズに応じて、前記複数のスイッチング素子の内のオン状態にするスイッチング素子を選択する構成とできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る画像形成装置によれば、選択手段は、各圧力発生手段について、１つの圧力発生手段毎に並列に接続された通電特性の異なる複数のスイッチング素子を有し、複数のスイッチング素子のオン／オフの選択を制御する手段を備え、制御する手段は、駆動パルスを圧力発生手段に印加するときに、１つの駆動パルス内で複数のスイッチング素子のオン／オフを選択制御して、当該駆動パルスを構成する波形要素の特性を変化させる構成としたので、駆動パルスを構成する波形要素自体の特性を変化させることができて、滴吐出特性のばらつきを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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。
【図２】同機構部の要部平面説明図である。
【図３】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。
【図４】同液体吐出ヘッドの膨張行程の説明に供する断面説明図である。
【図５】同じく液体吐出ヘッドの収縮行程の説明に供する断面説明図である。
【図６】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。
【図７】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説明図である。
【図８】同印刷制御部及びヘッドドライバによる作用説明に供する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００１８】
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。
【００１９】
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（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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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を参照して説明する。なお、図３は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。
この液体吐出ヘッド１００は、流路板１０１と、振動板部材１０２と、ノズル板１０３とを接合して、液滴を吐出するノズル１０４が連通する液室１０６、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、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１０９を介して液体（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を介して液室１０６にインクが供給される。
【００３２】
流路板１は、シリコン基板を異方性エッチングして、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２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。
【００３３】
そして、振動板部材２の液室６と反対側の面に液室６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。
【００３４】
このように構成した液体吐出ヘッド１００においては、例えば、図４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が変形して液室１０６の容積が膨張することで、液室１０６内にインクが流入し、その後、図５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方向に変形させて液室１０６の容積を収縮させることにより、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。
【００３５】
そして、圧電部材１１２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、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。
【００３６】
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、図６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ＣＰＵ５１１と、ＣＰＵ５１１が実行する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、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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波形生成部を含み、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（以下「駆動パルス」という。）をヘッドドライバ５０９に対して出力する。
【００４２】
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部材１１２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。
【００４３】
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。
【００４４】
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のブロック説明図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（１駆動周期）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）などを出力するデータ転送部７０２と、後述する１つの圧力発生手段に対する複数のスイッチング素子（アナログスイッチ）を選択する選択信号を出力するスイッチング素子選択部７０３とを備えている。
【００４５】
ヘッドドライバ５０９は、記録ヘッド３４のｎ個の圧電素子１１２（以下「圧力発生手段Ｃ１〜Ｃｍ」とし、区別しないときは「圧力発生手段Ｃ」という。以下でも同様とする。）の個別電極にそれぞれｎ個のスイッチング素子としての通電特性の異なるアナログスイッチ７１０―１〜７１０−ｎを並列に接続している。
【００４６】
そして、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ｎ個のシフトレジスタ７１１−１〜７１１−ｎを有している。各シフトレジスタ７１１−１〜７１１−ｎは、アナログスイッチ７１０−１〜７１０−ｎにそれぞれ対応する。
【００４７】
このシフトレジスタ７１１−１〜７１１−ｎの各レジスト値はそれぞれアンド回路７１２−１〜７１２ｎの一方に入力している。このアンド回路７１２−ｎ〜７１２−ｎの他方には、スイッチング素子選択部７０３からのｎ個の選択信号ＳＷＯＮ１〜ＳＷＯＮｎがそれぞれ入力される。
【００４８】
そして、１つの圧力発生手段Ｃについて、ｎ個のアンド回路アンド回路７１２−１〜７１２ｎの出力値がノット回路７１３を介してアナログスイッチ７１０−１〜７１０−ｎに与えられる。
【００４９】
ここで、アナログスイッチ７１０はアンド回路７１２の出力が「１」のとき、すなわち、シフトレジスタ７１１の出力が「１」で、選択信号ＳＷＯＮが「１」のときに、オン状態になり、共通駆動波形Ｐｖを通過させて圧力発生手段Ｃに印加させる。
【００５０】
なお、本実施形態においては、ヘッドドライバ５０９が選択手段を構成し、データ転送部７０２及びスイッチング素子選択部７０３と、シフトレジスタ７１１−２ないし７１１−ｎ及びアンド回路７１２によって、１つの圧力発生手段に対して並列接続された複数のスイッチング素子であるアナログスイッチ７１０のオン／オフの選択を制御する手段を構成している。
【００５１】
このように構成した実施形態の動作について図８のタイミングチャートを参照して説明する。なお、説明を容易にするため、上記の「ｎ」は「３」とする。
まず、共通駆動波形生成部７０１からは同図（ｊ）に示すように第１駆動パルスＰ１と第２駆動パルスＰ２を含む駆動波形Ｐｖが出力されて、ヘッドドライバ５０９のアナログスイッチ７１０に与えられる。第１駆動パルスＰ１、第２駆動パルスＰ２は、基準電位Ｖｅから立ち下がる立ち下がり波形要素ａと、立ち下がり波形要素ａで立ち下がった電位に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基準電位Ｖｅまで立ち上る立ち上がり波形要素ｃとで構成される。
【００５２】
一方、データ転送部７０２からは同図（ａ）ないし（ｆ）に示すようにシフトレジスタ７１１にクロック信号ＣＬＫ１〜ＣＬＫ３によってそれぞれデータＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡ３を転送する。
【００５３】
ここで、スイッチング素子選択部７０３は、駆動波形Ｐｖ全体の範囲に「１」（ＯＮ状態）になる選択信号ＳＷＯＮ１を出力する。これにより、シフトレジスタ７１１のレジスト値が「１」になっているときには、アナログスイッチ７１０−１を介して第１駆動パルスＰ１及び第２駆動パルスＰ２のいずれか又は両方が印加されることになる。
【００５４】
また、スイッチング素子選択部７０３は、第２駆動パルスＰ２の立ち上がり波形要素ｃの区間で選択信号ＳＷＯＮ２を「１」にする。これにより、シフトレジスタ７１１のレジスト値が「１」になっているときには、第２駆動パルスＰ２の立ち上がり波形要素ｃはアナログスイッチ７１０−１及び７１０−２を介して印加されることになる。
【００５５】
このとき、アナログスイッチ７１０−１及び７１０−２の並列回路のオン抵抗は、両者の合成抵抗となるので、アナログスイッチ７１０のオン抵抗と圧力発生手段Ｃ（圧電素子）の容量分による時定数が減少し、圧力発生手段Ｃに印加される電圧波形は、同図（ｇ）に破線で示すように、立ち上がり部分が急峻になる（アナログスイッチ７１０−１のみがオンしたときに比べて）。このように、圧力発生手段Ｃの印加電圧波形の立ち上がりが急峻になると、吐出される滴速度は速くなる。
【００５６】
そこで、例えば各ノズルからの滴吐出特性ばらつきを低減できるよう、シフトレジスタ７１１に転送するデータを決定することにより、ノズル間での滴速度ばらつきを低減し、印刷品質を向上させることができる。例えば、アナログスイッチ７１０−２をオンしないで吐出したときの滴速度を測定し、滴速度が遅いノズル群と速いノズル群とにグループ化し、滴速度が遅いノズル群に対応するデータのみ「１」となるデータを転送する。
【００５７】
このように、選択手段は、各圧力発生手段について、１つの圧力発生手段毎に並列に接続された通電特性の異なる複数のスイッチング素子を有し、複数のスイッチング素子のオン／オフの選択を制御する手段を備え、制御する手段は、駆動パルスを圧力発生手段に印加するときに、１つの駆動パルス内で複数のスイッチング素子のオン／オフを選択制御して、当該駆動パルスを構成する波形要素の特性を変化させる構成としたので、駆動パルスを構成する波形要素自体の特性を変化させることができて、滴吐出特性のばらつきを低減できる。
【００５８】
なお、上記実施形態においては、シフトレジスタ７１１の出力とスイッチング素子選択部７０３からの選択信号ＳＷＯＮのＡＮＤ条件で直接アナログスイッチ７１０をオン／オフ制御しているため、滴吐出中（選択信号ＳＷＯＮが「１」のとき）はシフトレジスタ７１１へのデータ転送ができないが、シフトレジスタ７１１の出力にバッファを追加し、ダブルバッファ構成とすることによって、滴吐出中でも次のサイクルのデータをシフトレジスタ７１１に転送することができる。
【００５９】
また、上記実施形態では、各々のノズルは２つの駆動パルスで吐出するか、または吐出しないか（吐出、非吐出の２値）をシフトレジスタ７１１のデータ１ビットで選択しているが、前述したように、ノズル毎のデータに２ビット以上を使用し、そのデータに対応して駆動波形の使用する部分を選択する構成とすることにより３値以上（大滴、中滴、小滴、非吐出の４値等）の選択が可能である。このとき各々のノズルで、吐出する液滴に応じて並列に接続されているアナログスイッチのオン／オフのタイミングを選択する構成とすることもできる。
【００６０】
さらに、各々のノズルで使用するアナログスイッチ、オン／オフの選択制御ないし選択タイミングのデータは、予めヘッド特性検査等により決定しておき、記録ヘッドに実装した不揮発性メモリ、たとえばＥＥＰＯＲＭに格納保持し、制御部にてこの不揮発性メモリの内容を読み込み、そのデータをもとに各々のノズルで使用するアナログスイッチ、およびオン／オフの選択制御ないし選択タイミングを決定し、滴吐出を行わせることができる。
【００６１】
なお、本発明に係る画像形成装置は、シリアル型画像形成装置に限らず、ライン形画像形成装置でも適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
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
７０１ 駆動波形生成部
７０２ データ転送部
７０３ スイッチング素子選択部
７１１−１〜７１１−ｎ アナログスイッチ（スイッチング素子）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルが連通する複数の液室と、各液室内の液体を加圧する圧力を発生する複数の圧力発生手段とを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドから液滴を吐出させる複数の駆動パルスを含む駆動波形を生成出力する駆動波形生成手段と、
前記駆動波形生成手段からの駆動波形に含まれる１又は２以上の駆動パルスを画像データに応じて選択して前記記録ヘッドの複数の圧力発生手段に印加させる選択手段と、を備え、
前記選択手段は、各圧力発生手段について、１つの圧力発生手段毎に並列に接続された通電特性の異なる複数のスイッチング素子を有し、
前記複数のスイッチング素子のオン／オフの選択を制御する手段を備え、
前記制御する手段は、前記駆動パルスを前記圧力発生手段に印加するときに、１つの駆動パルス内で前記複数のスイッチング素子のオン／オフを選択制御して、当該駆動パルスを構成する波形要素の特性を変化させる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御する手段は、各ノズル毎に、前記複数のスイッチング素子の内のオン状態にするスイッチング素子を選択することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御する手段は、吐出させる液滴のサイズに応じて、前記複数のスイッチング素子の内のオン状態にするスイッチング素子を選択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。
【請求項１】
液滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルが連通する複数の液室と、各液室内の液体を加圧する圧力を発生する複数の圧力発生手段とを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドから液滴を吐出させる複数の駆動パルスを含む駆動波形を生成出力する駆動波形生成手段と、
前記駆動波形生成手段からの駆動波形に含まれる１又は２以上の駆動パルスを画像データに応じて選択して前記記録ヘッドの複数の圧力発生手段に印加させる選択手段と、を備え、
前記選択手段は、各圧力発生手段について、１つの圧力発生手段毎に並列に接続された通電特性の異なる複数のスイッチング素子を有し、
前記複数のスイッチング素子のオン／オフの選択を制御する手段を備え、
前記制御する手段は、前記駆動パルスを前記圧力発生手段に印加するときに、１つの駆動パルス内で前記複数のスイッチング素子のオン／オフを選択制御して、当該駆動パルスを構成する波形要素の特性を変化させる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御する手段は、各ノズル毎に、前記複数のスイッチング素子の内のオン状態にするスイッチング素子を選択することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御する手段は、吐出させる液滴のサイズに応じて、前記複数のスイッチング素子の内のオン状態にするスイッチング素子を選択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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１９２７１８（Ｐ２０１２−１９２７１８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６０３４２（Ｐ２０１１−６０３４２）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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