(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構成で高解像度化が図れる画像形成装置を提供する。【解決手段】液体吐出ヘッドは、ノズルの外側にメニスカスがせり出したときに、メニスカスが、ノズル配列方向で、ノズル中心に対して非対称になる形状のヘッドであり、１駆動周期内で、少なくとも、ノズルから第１の液滴を吐出させる第１吐出パルスＰ１と、前記ノズルから第２の液滴を吐出させる第２吐出パルスＰ２とを圧力発生手段（圧電素子）に与え、第１吐出パルスＰ１で、メニスカスがノズル中心に対称形状であるときに第１の液滴を吐出させ、第２吐出パルスＰ２で、メニスカスが第１の液滴を吐出するときよりも外側に突き出したときに第２の液滴を吐出させ、第１の液滴と第２の液滴とを異なる吐出方向に吐出させる。【選択図】図９
2014151543.tif 000002
【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、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、
前記圧力発生手段に対して液滴を吐出させる吐出パルスを与えるヘッド駆動制御手段と、を備え、
前記液体吐出ヘッドは、前記ノズルの外側にメニスカスがせり出したときに、前記メニスカスが、ノズル配列方向で、前記ノズル中心に対して非対称になる形状のヘッドであり、
前記ヘッド駆動制御手段は、１駆動周期内で、少なくとも、
前記ノズルから第１の液滴を吐出させる第１吐出パルスと、
前記ノズルから第２の液滴を吐出させる第２吐出パルスと、を前記圧力発生手段に与え、
前記第１吐出パルスで、前記メニスカスがノズル中心に対称形状であるときに前記第１の液滴を吐出させ、
前記第２吐出パルスで、前記メニスカスが前記第１の液滴を吐出するときよりも外側に突き出したときに前記第２の液滴を吐出させ、
前記第１の液滴と前記第２の液滴とを異なる吐出方向に吐出させる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記液体吐出ヘッドは、
前記ノズルが形成されたノズル板の表面に撥液膜が形成され、
前記ノズルの外縁部には、ノズル配列方向の一部に前記撥液膜が形成されていない非撥液領域が設けられている
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】
前記第１吐出パルスと前記第２吐出パルスとの間に、前記液滴を吐出させないで、前記ノズルのメニスカスを振動させる微駆動パルスを与える
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４】
前記第２吐出パルスで吐出させる前記第２の液滴の滴速度が、前記第１吐出パルスで吐出させる前記第１の液滴の滴速度よりも速い
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
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、を有し、
前記ノズルの外側にメニスカスがせり出したときに、前記メニスカスが、ノズル配列方向で、前記ノズル中心に対して非対称になる形状の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、
１駆動周期内で、少なくとも、
前記ノズルから第１の液滴を吐出させる第１吐出パルスと、
前記ノズルから第２の液滴を吐出させる第２吐出パルスと、を前記圧力発生手段に与え、
前記第１吐出パルスで、前記メニスカスがノズル中心に対称形状であるときに前記第１の液滴を吐出させ、
前記第２吐出パルスで、前記メニスカスが前記第１の液滴を吐出するときよりも外側に突き出したときに前記第２の液滴を吐出させ、
前記第１の液滴と前記第２の液滴とを異なる吐出方向に吐出させる
ことを特徴とするヘッド駆動制御方法。
【請求項６】
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、を有し、
前記ノズルの外側にメニスカスがせり出したときに、前記メニスカスが、ノズル配列方向で、前記ノズル中心に対して非対称になる形状の液体吐出ヘッドを駆動制御するヘッド駆動制御をコンピュータに行わせるプログラムであって、
１駆動周期内で、少なくとも、
前記ノズルから第１の液滴を吐出させる第１吐出パルスと、
前記ノズルから第２の液滴を吐出させる第２吐出パルスと、を前記圧力発生手段に与え、
前記第１吐出パルスで、前記メニスカスがノズル中心に対称形状であるときに前記第１の液滴を吐出させ、
前記第２吐出パルスで、前記メニスカスが前記第１の液滴を吐出するときよりも外側に突き出したときに前記第２の液滴を吐出させ、
前記第１の液滴と前記第２の液滴とを異なる吐出方向に吐出させる
ヘッド駆動制御をコンピュータに行わせる
ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置、ヘッド駆動制御方法、プログラムに関する。
【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。
【０００３】
ところで、記録ヘッドをキャリッジに搭載して往復移動させることで画像を形成するシリアル型画像形成装置では、液体吐出ヘッドの駆動周波数やキャリッジの移動速度を制御することで主走査方向のドットピッチを変化させることができ、主走査方向の解像度を高くすることができる。また、副走査方向は被記録媒体の移動量を制御することでドットピッチを調整することができ、副走査方向の解像度を高くすることができる。
【０００４】
一方、液体吐出ヘッドを固定してライン型画像形成装置では、被記録媒体の送り方向と直交する方向（これも、便宜上「主走査方向」というが、走査されるものではない）の解像度はヘッドのノズルピッチによって規定されることになる。
【０００５】
従来、シリアル型画像形成装置の副走査方向の高解像度化やライン型画像形成装置の主走査方向の高解像度化を可能にするために、次のようなものが知られている。
【０００６】
例えば、吐出口が設けられている部分が薄板材により形成され、薄板材の吐出口の外周に、薄板材を変形させることによって吐出口の形状を変形させる圧電手段を配置し、液体吐出口から吐出される液滴の吐出方向を変化させることにより、画像の高解像度化を可能とするものがある（特許文献１）。
【０００７】
また、ノズル通路を圧電素子を用いて偏向させることにより吐出方向を変化させることにより、１つのノズルから１ラインに３ドット形成することによって、画像の高解像度化を可能にするものがある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２１４８５１号公報
【特許文献２】特開平７−２７６６３４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献１，２に開示の構成にあっては、高解像度化を図るために、液滴を吐出させる圧力発生手段とは別に、ノズル或いは流路を変形させるためのアクチュエータ手段を備える必要がある。
【００１０】
そのため、ヘッド構造が複雑になり、ヘッドのコストが高くなり、更にアクチュエー手段を駆動するために消費電力の増加を招くことになるという課題がある。
【００１１】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で高解像度化を図れるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、
前記圧力発生手段に対して液滴を吐出させる吐出パルスを与えるヘッド駆動制御手段と、を備え、
前記液体吐出ヘッドは、前記ノズルの外側にメニスカスがせり出したときに、前記メニスカスが、ノズル配列方向で、前記ノズル中心に対して非対称になる形状のヘッドであり、
前記ヘッド駆動制御手段は、１駆動周期内で、少なくとも、
前記ノズルから第１の液滴を吐出させる第１吐出パルスと、
前記ノズルから第２の液滴を吐出させる第２吐出パルスと、を前記圧力発生手段に与え、
前記第１吐出パルスで、前記メニスカスがノズル中心に対称形状であるときに前記第１の液滴を吐出させ、
前記第２吐出パルスで、前記メニスカスが前記第１の液滴を吐出するときよりも外側に突き出したときに前記第２の液滴を吐出させ、
前記第１の液滴と前記第２の液滴とを異なる吐出方向に吐出させる
構成とした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡単な構成で高解像度化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る画像形成装置の機構部の全体構成を説明する側面概略構成図である。
【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】同じく滴吐出動作の説明に供する断面説明図である。
【図５】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６】本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドにおけるノズル板の平面説明図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
【図８】比較例のノズル板の図７と同様な断面説明図である。
【図９】同実施形態における駆動波形の説明に供する説明図である。
【図１０】第１の液滴吐出後のメニスカス振動（変位）を説明する説明図である。
【図１１】第２滴吐出後の第１滴の吐出タイミングの説明に供する説明図である。
【図１２】同実施形態の作用説明に供する説明図である。
【図１３】撥液膜の剥離量と噴射角度の変化の説明に供する説明図である。
【図１４】時間Ｔｄと噴射角度の変化の説明に供する説明図である。
【図１５】噴射角度の説明に供する説明図である。
【図１６】本発明の第２実施形態における駆動波形の説明に供する説明図である。
【図１７】同実施形態の駆動波形の選択の説明に供する説明図である。
【図１８】本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドにおけるノズル板の平面説明図である。
【図１９】同実施形態における駆動波形の説明に供する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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側面説明図、図２は同装置の要部平面説明図である。
【００１６】
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。
【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。
【００１８】
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。
【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。
【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。
【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。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。
【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。）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。
【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。
【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。
【００２８】
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。
【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】
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。図３は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図４は同ヘッドの液室短手方向（ノズルの並び方向）の断面説明図である。
【００３１】
この液体吐出ヘッドは、流路板１０１と、この流路板１０１の下面に接合した振動板１０２と、流路板１０１の上面に接合したノズル板１０３とを接合して積層している。これらによって液滴（インク滴）を吐出するノズル１０４が連通する流路である通路１０５及び圧力発生室である個別液室１０６、個別液室１０６に流体抵抗部（供給路）１０７、供給口１０９などを形成している。そして、供給口１０９を通じて共通液室１０８からインクが供給される。
【００３２】
また、振動板１０２を変形させて液室１０６内のインクを加圧するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）である電気機械変換素子としての２個（図３では１列のみ図示）の積層型圧電部材１２１を備えている。この圧電部材１２１はベース部材１２２に接合固定されている。圧電部材１２１には、分割しないスリット加工で溝を形成することで複数の圧電柱１２１Ａ、１２１Ｂを形成している。この例では、圧電柱１２１Ａは駆動波形を印加する駆動圧電柱（駆動柱）とし、圧電柱１２１Ｂは駆動波形を印加しない非駆動圧電柱（非駆動柱）としている。また、圧電部材１２１の駆動柱１２１Ａには図示しない駆動回路（駆動ＩＣ）を搭載したＦＰＣケーブル１２６を接続している。
【００３３】
そして、振動板１０２の周縁部をフレーム部材１３０に接合している。このフレーム部材１３０には、圧電部材１２１及びベース部材１２２などで構成されるアクチュエータユニットを収納する貫通部及び共通液室１０８となる凹部が形成されている。また、フレー部材１３０には、共通液室１０８に外部からインクを供給するための液体供給口であるインク供給穴１３２を形成している。
【００３４】
ここで、流路板１０１は、例えば結晶面方位（１１０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、通路１０５、液室１０６となる凹部や穴部を形成している。ただし、単結晶シリコン基板に限られるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂などを用いることもできる。
【００３５】
振動板１０２は、ニッケルの金属プレートから形成したもので、例えばエレクトロフォーミング法（電鋳法）で作製しているが、この他、金属板や金属と樹脂板との接合部材などを用いることもできる。この振動板１０２に圧電部材１２１の圧電柱１２１Ａ、１２１Ｂを接着剤接合し、更にフレーム部材１３０を接着剤接合している。
【００３６】
ノズル板１０３は各液室１０６に対応して直径１０〜３０μｍのノズル１０４を形成し、流路板１０１に接着剤接合している。このノズル板１０３は、金属部材からなるノズル形成部材の表面に所要の層を介して最表面に撥液膜を形成したものである。
【００３７】
圧電部材１２１は、圧電材料１５１と内部電極１５２とを交互に積層した積層型圧電素子（ここではＰＺＴ）である。この圧電部材１２１の交互に異なる端面に引き出された各内部電極１５２には個別電極１５３及び共通電極１５４が接続されている。なお、この実施形態では、圧電部材１２１の圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて液室１０６内インクを加圧する構成としている。ただし、圧電部材１２１の圧電方向としてｄ３１方向の変位を用いて個別液室１０６内インクを加圧する構成とすることもできる。
【００３８】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば駆動柱１２１Ａに印加する電圧を基準電位Ｖｅから下げることによって駆動柱１２１Ａが収縮し、振動板１０２が下降して個別液室１０６の体積が膨張する。これにより、個別液室１０６内にインクが流入する。その後、駆動柱１２１Ａに与える電圧を上げて駆動柱１２１Ａを積層方向に伸長させ、振動板１０２をノズル１０４方向に変形させて個別液室１０６の体積を収縮させる。これにより、個別液室１０６内のインクが加圧され、ノズル１０４からインク滴が吐出（噴射）される。
【００３９】
そして、駆動柱１２１Ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板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１０８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。
【００４０】
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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を備えている。また、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、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。
【００４８】
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記録ヘッド３４の圧力発生手段としての駆動柱１２１Ａに対して与える。これにより、記録ヘッド３４を駆動する。
【００４９】
これらの印刷制御部５０８及びヘッドドライバ５０９と駆動波形データを格納する手段（例えばＲＯＭ５０２）によってヘッド駆動制御手段を構成している。
【００５０】
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。
【００５１】
次に、本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドにおけるノズル板の詳細について図６及び図７を参照して説明する。図６（ａ）は同ノズル板の平面説明図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大平面説明図、図７は図６のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
【００５２】
ノズル板１０３は、ノズル１０４を形成したノズル基材１３１の表面に撥液膜（撥水膜）１３４を成膜している。そして、図６に示すように、ノズル１０４の外縁部には、ノズル配列方向において片側に撥液膜１３４を形成しない非撥液領域１３３を設けている。
【００５３】
非撥液領域１３３は、ノズル面全面に撥液膜１３４を一様に形成した後、ノズル１０４の外縁部のノズル配列方向の片側部分の撥液膜１３４をレーザー加工により除去することによって形成している。
【００５４】
なお、非撥液領域１３３の形成方法は、マスク越しにプラズマを照射する方法、マスク越しに選択的に撥液膜を形成する方法などを用いても良い。また、撥液膜１３４を除去するのではなく、撥液性を低下させるような処理を施し、変質させたり、非撥液膜を撥液膜上に形成するなどしたりしても良い。
【００５５】
ここで、ノズルか１０４から液滴を真っ直ぐ吐出させるには、メニスカスの対称性が必要となる。そのため、ノズル１０４は高い真円度で形成されている。撥液膜１３４の形成も同様であり、通常はノズル表面にノズル１０４の外縁部に均一に形成されている。これによって、図８に示す比較例のノズル板のように、インク３００のメニスカスはノズル中心に対して対称性を保ったまま振動し、真っ直ぐ（ノズル中心に沿って）吐出される。
【００５６】
これに対して、本実施形態のノズル板１０３のようにノズル１０４の外縁部に非撥液領域１３３が形成されている場合には、図７に示すように、メニスカスがノズル１０４の外側にせり出したとき、せり出したピーク付近では、メニスカスのノズル中心に対する対称性が大きく崩れる。このメニスカスの対称性が大きく崩れた状態で液滴を吐出させると、液滴の噴射曲がりが生じる（ノズル中心に沿う方向から傾いて吐出される）。
【００５７】
したがって、メニスカスの対称性が確保されるタイミングで液滴を吐出させるときと、メニスカスの対称性が大きく崩れたタイミングで液滴を吐出させるときとで、液滴の吐出方向が異なることになる。
【００５８】
そこで、１駆動周期内でこれら２つのタイミングでそれぞれ液滴を吐出させることによって、２つの液滴によって２つの画素（ドット）を形成することができる。
【００５９】
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９を参照して説明する。
【００６０】
本実施形態の駆動波形Ｐｖは、１駆動周期（１印刷周期）内に、第１の液滴を吐出させる第１吐出パルスＰ１と、第２の液滴を吐出させる第２吐出パルスＰ２とを出力する波形である。
【００６１】
第１吐出パルスＰ１、第２吐出パルスＰ２は、基準電位Ｖｅからから所定のホールド電位まで立ち下がって個別液室１０６を膨張させる波形要素（膨張波形要素又は引き込み波形要素）ａと、立ち下がった電位（ホールド電位）を保持する波形要素（保持波形要素）ｂと、ホールド電位から立ち上がって個別液室１０６を収縮させる波形要素（収縮波形要素又は押し込み波形要素）ｃとで構成される（ただし、ホールド電位は異なる。）。なお、ホールド電位とは当該駆動パルス（吐出パルス）のうちで最も個別液室１０６を収縮させる状態の電位を意味するものとする。
【００６２】
ここで、第１吐出パルスＰ１は、ノズル１０４のメニスカスがノズル中心に対称形状であるときに第１の液滴を吐出させる。また、第２吐出パルスＰ２は、ノズル１０４のメニスカスが第１の液滴を吐出するときよりも外側に突き出し、非撥液領域１３３側に寄せられたときに、第２の液滴を吐出させる。これにより、上述したように、第１の液滴と第２の液滴とを異なる吐出方向に吐出させる。
【００６３】
この点について図１０及び図１１を参照して具体的に説明する。図１０は第１の液滴吐出後のメニスカス振動（変位）を説明する説明図、図１１は第２滴吐出後の第１滴の吐出タイミングの説明に供する説明図である。
【００６４】
まず、図１０に示すように、第１の液滴が吐出されることで、メニスカスが振動（変位）する。このメニスカスの変位がノズル外側に最大となるとき、前述したように非撥液領域１３３によってメニスカスの対称性が最も崩れることになる。
【００６５】
そこで、第１の液滴を真っすぐ（ノズル中心に沿う方向）に吐出させるとして、例えば、メニスカスの変位がノズル外側に最大となるタイミングで第２の液滴を吐出する。これにより、第１の液滴と第２の液滴とを異なる方向に最も離した位置関係で吐出させることができる。
【００６６】
なお、第１の液滴と第２の液滴とを離す距離によっては、メニスカスの変位がノズル外側に最大となるタイミングからずれたタイミングで第２の液滴を吐出させてもよい。
【００６７】
一方、第１の液滴を真っすぐ吐出させるためには、メニスカスのノズル中心に対する対称性が得られるタイミングで第１吐出パルスＰ１を与える必要があり、前回の駆動周期における第２吐出パルスＰ２による第２の液滴（前の滴）の吐出によるメニスカス変位の影響を考慮する必要がある。
【００６８】
上述した図１０において、リフィル周期を時間Ｔとした場合、メニスカスがノズル外側に変位するピーク（最大）は、滴吐出後の経過時間が約Ｔ／４時間であるタイミングとなる。そして、ピーク付近から外れたタイミングは、前の滴吐出後の経過時間が約Ｔ／８時間以下、或いは、約３／８Ｔ時間以上であるタイミングとなる。
【００６９】
したがって、例えば、リフィル周期Ｔを約１１０μｓとすると、第１吐出パルスＰ１による第１の液滴吐出後、メニスカスがノズル外側に変位するピークは、Ｔ／４時間＝約２７．５μｓ後となる。また、第２吐出パルスＰ２による第２の液滴吐出後の経過時間が、Ｔ／８時間＝約１３．７μｓ以下であるタイミング、或いは、３Ｔ／８時間＝約４１．２５μｓ以上であるタイミングで、第１吐出パルスＰ１による第１の液滴吐出を行う必要がある。
【００７０】
（１）第１吐出パルスＰ１の入力が約１３．７μｓ以下の間であるタイミングの例
１印字周期（駆動周期）の駆動波形Ｐｖは、図１１（ａ）に示すように、第１吐出パルスＰ１と第２吐出パルスＰ２とを配置し、第２吐出パルスＰ２の入力終了の時点は駆動波形Ｐｖの開始時点から３４μｓ経過した時とする。
【００７１】
そして、次の印字周期（駆動周期）では、第２の液滴吐出後、１２μｓ経過後に第１吐出パルスＰ１が入力されるように駆動波形Ｐｖの波形長を４５μｓ（駆動周波数は約２２ｋＨｚ）に設定する。
【００７２】
そうすると、図１１（ｂ）に示すように、２つの連続する印字周期で見た場合、第２吐出パルスＰ２による第２の液滴吐出後、１２μｓ経過した時に第１吐出パルスＰ１が入力され、第１の液滴は真っすぐ吐出される。
【００７３】
また、第２吐出パルスＰ２による第２の液滴を吐出せずに、第１吐出パルスＰ１による第１の液滴のみを連続で吐出した場合、図１１（ｃ）に示すように、第１吐出パルスＰ１の入力間隔は４１，２５μｓ以上である４３μｓとなるので、この場合も第１の液滴は真っすぐ吐出される。
【００７４】
（２）第１吐出パルスＰ１の入力が約４１．２５μｓ以上の間であるタイミングの例
第２吐出パルスＰ２による第２の液滴吐出後、４１．２５μｓ以上経過した後に第１吐出パルスＰ１が入力されれば良いので、図１１（ｄ）に示すように、第１吐出パルスＰ１、第２吐出パルスＰ２を含む駆動波形Ｐｖの波形長さを７０μｓと駆動周波数を低く設定すれば良い。駆動周波数を低く設定すれば、第１吐出パルスＰ１による第１の液滴を真っすぐ吐出することができる。
【００７５】
このように、第１の液滴と第２の液滴とを吐出方向を異ならせて吐出させることによって、例えば、図１２に示すように、一印字周期でノズル配列方向（シリアル型の場合は複走査方向）に２つの画素（ドット）を形成することができ、解像度（画素密度）を２倍にすることができる。
【００７６】
ここで、第１の液滴によるドットと第２の液滴によるドットを所定のドット密度で配置するためには、第２の液滴の吐出方向、即ち、噴射曲がり（吐出曲がり）の角度（噴射角度）を制御する必要がある。
【００７７】
この噴射角度は、撥液膜１３４の剥離量（親水領域量；非撥液領域の長さ）と駆動波形によって制御することができる。
【００７８】
つまり、図１３（ａ）に示すように、撥液膜１３４が形成されていない非撥液領域１３３のノズルエッジからの長さをＬとし、ノズル中心に対する第２の液滴の角度θを噴射角度θとする。このとき、図１３（ｂ）に示すように、非撥液領域１３３のノズルエッジからの長さＬが増加するに従って、噴射角度θが大きくなる。そこで、目標とする噴射角度θになるように非撥液領域１３３を形成する。
【００７９】
また、図１４（ａ）に示すように、第１吐出パルスＰ１と第２吐出パルスＰ２との間隔をＴｄとするとき、図１４（ｂ）に示すように、間隔Ｔｄに対して噴射角度θが変化する。すなわち、間隔Ｔｄを変化させることで、第２の液滴を吐出するタイミングにおけるメニスカス位置が変化する。
【００８０】
そこで、これらの非撥液領域１３３のノズル配列方向の長さと、メニスカス変位と吐出タイミング（間隔Ｔｄ）に関するデータから、第２の液滴の吐出タイミングを設定することで、所望の噴射角度θで第２の液滴を吐出させることができる。
【００８１】
例えば、液滴の着弾位置は、ヘッドと用紙間の距離と、画像の解像度と、印刷方法と噴射角度によって定まることになる。例えば、解像度が１２００ｄｐｉの場合、ドット間は約２１．１７μｍ、６００ｄｐｉの場合、ドット間は約４２．３３μｍとなる。
【００８２】
ここで、ヘッドと用紙間の距離が１．１ｍｍの場合、１．１ｍｍ先で、第１の液滴と第２の液滴の着弾位置を、６００ｄｐｉ相当の約４２．３３μｍをずらすには、噴射角度（噴射曲がり角度）θは約２．４度となる。具体的には、図１５に示すように、１．１ｍｍ×ｔａｎθ＝４２．３μｍとなるθを求めれば良い。
【００８３】
したがって、この例では、第２の液滴の噴射角度θが２．４度となるように、ヘッドの非撥液領域１３３の形成と駆動波形（第１吐出パルスと第２吐出パルスの間隔Ｔｄ）の設定を行う。
【００８４】
また、第２の液滴は、第１の液滴に比べて、飛翔距離が長く、また、第２吐出パルスは第１吐出パルスよりも遅れて与えられることから、第１吐出パルスと第２吐出パルスとが同じ電圧であると、第２の液滴の滴速度は第１の液滴の滴速度よりも遅くなる。
【００８５】
そこで、第２の液滴の滴速度が第１の液滴の滴速度よりも速くなるように、第２吐出パルスの電圧を第１吐出パルスよりも大きく設定している。
【００８６】
これによって、シリアル型画像形成装置の場合には、第２の液滴で形成されるドットの主走査方向の位置と第１の液滴で形成されるドットの主走査方向の位置とを合わせることができ、より高品位の画像を形成できる。
【００８７】
これに対し、第２の液滴による主走査方向のドット位置が大きくずれていると、高速印刷のため、キャリッジを双方向に走査させて印刷する場合には、往路と復路で更に主走査方向のドット位置ずれが２倍となる。したがって、第２の液滴の主走査方向のドット位置は第１の液滴の主走査方向のドット位置に合わせることが好ましい。
【００８８】
以上のように、液体吐出ヘッドは、ノズルが形成されたノズル板の表面に撥液膜が形成され、ノズルの外縁部には、ノズル配列方向の一部に撥液膜が形成されていない非撥液領域が設けられ、ヘッド駆動制御手段は、１駆動周期内で、少なくとも、ノズルから第１の液滴を吐出させる第１吐出パルスと、ノズルから第２の液滴を吐出させる第２吐出パルスと、を圧力発生手段に与え、第１吐出パルスで、ノズルのメニスカスがノズル中心に対称形状であるときに第１の液滴を吐出させ、第２吐出パルスで、ノズルのメニスカスが第１の液滴を吐出するときよりも外側に突き出し、非撥液領域側に寄せられたときに、第２の液滴を吐出させ、第１の液滴と第２の液滴とを異なる吐出方向に吐出させる構成とすることで、一印字周期内に、ノズル配列方向で２つの画素を形成することが可能になって、高解像度の画像を形成できる。そして、液滴の吐出方向を制御するためのアクチュエータ手段を別途設ける必要がなく、簡易な構成で、低コストで、解像度を上げることができる。
【００８９】
次に、本発明の第２実施形態における駆動波形について図１６を参照して説明する。
【００９０】
本実施形態では、駆動波形Ｐｖは、第１吐出パルスＰ１と第２吐出パルスＰ２との間に、液滴を吐出させないでメニスカスを振動させる微駆動パルスＰ３を配置している。 
【００９１】
ここで、第１吐出パルスＰ１は、メニスカスがノズルの外側にせり出すピークから外れたタイミングで、メニスカスがノズル中心に対称性を有するタイミングで、第１の液滴を吐出させる。
【００９２】
第２吐出パルスＰ２は、微駆動パルスによって動かされたメニスカスがノズルの外側にせり出し、せり出したピーク付近で第２の液滴を吐出するように設定している。
【００９３】
本実施形態では、図１７に示すように、圧力発生手段に与える駆動パルス（吐出パルスＰ１，Ｐ２、微駆動パルスＰ３）を選択することによって、図１７に示すような駆動波形を与えることができる。
【００９４】
図１７（ａ）は第１吐出パルスＰ１、微駆動パルスＰ３、第２吐出パルスＰ２をいずれも与えるもので、このときには、第１の液滴及び第２の液滴が吐出される。
【００９５】
図１７（ｂ）は第１吐出パルスＰ１のみを与えるもので、このときには、第１の液滴のみが吐出される。
【００９６】
図１７（ｃ）は微駆動パルスＰ３と第２吐出パルスＰ２を与えるもので、このときには、第２の液滴のみが吐出される。
【００９７】
図１７（ｄ）は微駆動パルスＰ３のみ与えるもので、このときには、いずれの滴も吐出されず、微駆動が行われる。
【００９８】
つまり、第２の液滴のみを吐出させる場合には、第１吐出パルスＰ１を与えないので、第２の吐出パルスＰ２によって第２の液滴を吐出させるときに、第１吐出パルスＰ１によるメニスカス変位を利用することができない。
【００９９】
そこで、液滴は吐出させないがメニスカスを振動させる微駆動パルスＰ３を第２吐出パルスＰ２の前に与えることによって、第２の液滴をノズル中心からずれた方向に吐出させることができる。
【０１００】
このように、１印字周期で、第１の液滴を吐出しない場合でも、第２の液滴によって画素を形成することが可能になり、高解像度の高品位の画像を形成できる。
【０１０１】
次に、本発明の第３実施形態について図１８を参照して説明する。図１８（ａ）は同実施形態における液体吐出ヘッドのノズル面の平面説明図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大平面説明図である。
【０１０２】
本実施形態の液体吐出ヘッドは、ライン型画像形成装置に使用するヘッドであり、前記第１実施形態で説明した液体吐出ヘッドと同様に、ノズル面には、ノズル１０４の外縁からノズル配列方向の片側に非撥液領域１３３を形成している。
【０１０３】
ただし、前記第１実施形態では非撥液領域１３３をノズル配列方向に沿って設けていたのに対し、本実施形態では、非撥液領域１３３をノズル１０４の配列方向（Ｘ方向）と垂直な方向（Ｙ方向：用紙搬送方向）に少しずれた位置に形成している。
【０１０４】
この液体吐出ヘッドにおいても、前記第１実施形態と同様に、メニスカスがノズル１０４の外側にせり出したとき、せり出しのピーク付近ではメニスカスのノズル中心に対する対称性が大きく崩れる。このとき、非撥液領域１３３が設けられた領域に従ってメニスカスが拡がり、ノズル１０４より拡がる部分が、図１９のようにＸ方向からＹ方向に少しずれた状態となる。この状態で、液滴（第２の液滴）を吐出させると、噴射曲がり方向が、図１９のＸ方向とＹ方向で生じることになる。
【０１０５】
次に、本実施形態の駆動波形について図１９を参照して説明する。
【０１０６】
本実施形態の駆動波形Ｐｖは、第１の液滴を吐出させる第１吐出パルスＰ１１と、液滴を吐出させないでメニスカスを振動させる微駆動パルスＰ１３と、第２の液滴を吐出させる第２吐出パルスＰ１２とを含んでいる。
【０１０７】
本実施形態の第２吐出パルスＰ１２の立ち下がり電位（立ち上がり電位）Ｖ２は、前記第２実施形態の駆動波形における第２吐出パルスＰ２の立ち下がり電位（立ち上がり電位）Ｖ１に比べて小さくしている（Ｖ２＜Ｖ１）。
【０１０８】
すなわち、第２の液滴は飛翔距離も長く、また、第２吐出パルスＰ１２は第１吐出パルスＰ１１より遅れて圧力発生手段に与えられる。さらに、第２吐出パルスＰ１２が第１吐出パルスＰ１１と同じ電圧では滴速度が第１の液滴よりも第２の液滴の方が遅くなるが、Ｙ方向（用紙搬送方向）にも噴射曲がりが生じるため、前記第２実施形態よりも第２の液滴の速度を遅くすることができる。
【０１０９】
これにより、第２の液滴のサテライトを短くすることができ、また、低電圧化が可能なため消費電力も低減できる。
【０１１０】
本実施形態はシリアル型画像形成装置に適用することもできる。ただし、シリアル型画像形成装置の場合、キャリッジ走査の双方向で印刷すると、第２の液滴の噴射方向曲がりは一方向であるので、往路と復路で主走査方向のドット位置ずれが大きくなるため、キャリッジ走査の片方向でのみ印刷する場合に本実施形態を適用することが好ましい。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【符号の説明】
【０１１６】
３３  キャリッジ
３４、３４ａ、３４ｂ  記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
１０３  ノズル板
１０４  ノズル
１３１  ノズル基材
１３３  非撥液領域
１３４  撥液膜
５００  制御部
５０８  印刷制御部
５０９  ヘッドドライバ
【図１】
2014151543.tif 000003
【図２】
2014151543.tif 000004
【図３】
2014151543.tif 000005
【図４】
2014151543.tif 000006
【図５】
2014151543.tif 000007
【図６】
2014151543.tif 000008
【図７】
2014151543.tif 000009
【図８】
2014151543.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2014151543.tif 000012
【図１１】
2014151543.tif 000013
【図１２】
2014151543.tif 000014
【図１３】
2014151543.tif 000015
【図１４】
2014151543.tif 000016
【図１５】
2014151543.tif 000017
【図１６】
2014151543.tif 000018
【図１７】
2014151543.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2014151543.tif 000021