(57)【要約】  【課題】  サテライト液滴の発生等による悪影響を画像形成に与えることなく圧力室への液体のリフィルを促進することにより、安定した画像を高速で形成すること。  【解決手段】  所定の記録媒体向けて液体を吐出する複数のノズル５１と、複数の吐出口５１にそれぞれ連通する複数の圧力室５２と、複数の圧力室５２の容積をそれぞれ変化させる複数の第１の圧電素子５８と、複数の圧力室５２に連通する共通液室５５と、共通液室５５の容積を変化させる第２の圧電素子６８を備え、第１の圧電素子５８により圧力室５２の容積を縮小させてノズル５１から液体を吐出させた後に圧力室５２の容積を拡大させ、このような圧力室５２の容積の拡大後に第２の圧電素子６８により共通液室５５の容積を縮小させる構成とした。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の記録媒体に向けて液体を吐出する複数の吐出口と、
前記複数の吐出口にそれぞれ連通する複数の圧力室と、
前記複数の圧力室の容積をそれぞれ変化させる複数の第１アクチュエータと、
前記複数の圧力室に連通する共通液室と、
前記共通液室の容積を変化させる第２アクチュエータと、
前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータに駆動信号を与える駆動部であって、前記第１アクチュエータにより前記圧力室の容積を縮小させて前記吐出口から液体を吐出させた後に前記圧力室の容積を拡大させ、該圧力室の容積の拡大以後に前記第２アクチュエータにより前記共通液室の容積を縮小させる駆動部と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記駆動部が前記第２アクチュエータに与える駆動信号の周波数は、前記吐出口が連続して液体を吐出する際の吐出周期と同一であ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】
前記駆動部は、前記記録媒体への画像形成期間中に、前記第２アクチュエータによる前記共通液室の容積の拡大及び縮小を一定の周期で繰り返し行う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アクチュエータによる前記共通液室の容積の変動方向は、前記共通液室から前記圧力室への液体の供給方向と略平行であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記圧力室に対して前記吐出口を下として見たとき、前記共通液室が前記圧力室よりも上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に係り、特に吐出口に連通する圧力室の容積を変化させて吐出口から紙などの記録媒体に向けて液体を吐出することにより記録媒体に画像を形成するようにした画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のノズルを配列させた液体吐出ヘッドと紙などの記録媒体とを相対的に移動させながら、ノズルから記録媒体に向けてインクを吐出することにより、記録媒体上に画像を形成するようにした画像形成装置が知られている。
【０００３】
このような画像形成装置に搭載する液体吐出ヘッドとしては、例えば、ノズルに連通する圧力室にインクを供給し、この圧力室の外側に振動板を介して取り付けられた圧電素子に対して画像データに応じた駆動信号を与えることにより、圧力室の容積を変化させて、圧力室内のインクをノズルから吐出するようにしたピエゾ方式の液体吐出ヘッドが知られている。
【０００４】
このようなインク吐出ヘッドを備えた画像形成装置において、インクの吐出周期を短くして高速で画像を形成できるようにするため、圧力室への液体のリフィル速度を向上することが要求されている。
【０００５】
特許文献１には、圧力室の容積を変化させる駆動素子（個別駆動用圧電素子）と、圧力室に液体を供給する共通液室の容積を変化させる駆動素子（共通液室駆動用圧電素子）とを備え、メニスカス切断時間直後に共通液室駆動用圧電素子に対してパルス波形を与えるようにしたものが記載されている。
【特許文献１】特開平４−４５９４７号公報（特に第１図、第２図及び第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、インクの吐出に乱れを生じさせることなくインクをリフィルすることは、困難性を有する。
【０００７】
具体的には、特許文献１に記載のように、メニスカスの切断時間直後に共通液室駆動用圧電素子に対してパルス波形を与えるようにした場合、図９（ａ）に示されるように、メニスカスの切断時間直後には、目的のインク滴８２が離脱して残った液柱８１がノズル５１からまだ飛び出している状態であり、このような状態で共通液室を加圧すると、図９（ｂ）に示されるように、先に飛び出した目的のインク滴８２以外にも、残っていた液柱８１から比較的小さなインク滴８９（いわゆるサテライトインク滴）が飛び出してしまうおそれがある。すなわち、インクがノズルから飛び出さない程度に共通液室駆動用圧電素子に対してパルス波形を与えることは一般には困難であり、その結果として画質に悪影響を与えてしまうことになる。
【０００８】
また、インクの吐出とインクのリフィルとで駆動タイミングを合わせることは、困難性を有する。
【０００９】
例えば、特許文献１に記載のものでは、メニスカス切断時間直後に瞬時に共通液室駆動用圧電素子に対してパルス波形を与える必要があり、このような切迫したタイミングで共通液室駆動用圧電素子に対してパルス波形を与えるためには、一般に吐出のたびにタイミングを調整する必要がでてくる。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、サテライト液滴の発生等による悪影響を画像形成に与えることなく圧力室への液体のリフィルを促進することにより、安定した画像を高速で形成し得る画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、所定の記録媒体に向けて液体を吐出する複数の吐出口と、前記複数の吐出口にそれぞれ連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室の容積をそれぞれ変化させる複数の第１アクチュエータと、前記複数の圧力室に連通する共通液室と、前記共通液室の容積を変化させる第２アクチュエータと、前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータに駆動信号を与える駆動部であって、前記第１アクチュエータにより前記圧力室の容積を縮小させて前記吐出口から液体を吐出させた後に前記圧力室の容積を拡大させ、該圧力室の容積の拡大以後に前記第２アクチュエータにより前記共通液室の容積を縮小させる駆動部を備えたことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１２】
この発明によれば、吐出口から液体が吐出されて更に圧力室の容積の拡大以後に共通液室の容積が縮小されるので、共通液室の容積が縮小される時点では、吐出口における液柱が吐出口内にほぼ引き込んだ状態となっており、サテライト液滴の発生等による悪影響を画像形成に与えることなく圧力室への液体のリフィルを促進して、安定した画像を高速で形成することが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動部が前記第２アクチュエータに与える駆動信号の周波数は、前記吐出口が連続して液体を吐出する際の吐出周期と同一であることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１４】
この発明によれば、全面ベタ画像を形成する場合であっても、圧力室へのインクのリフィルを確実に促進して高速で画像を形成することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記駆動部は、前記記録媒体への画像形成期間中に、前記第２アクチュエータによる前記共通液室の容積の拡大及び縮小を一定の周期で繰り返し行うことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１６】
この発明によれば、記録媒体への画像形成期間中に共通液室の容積の拡大及び縮小が一定の周期で繰り返し行われるので、共通液室の容積変動の開始制御は、画像形成の開始時に１回行うだけでよく、リフィルを促進させるための制御負荷を低減できる。また、記録媒体への画像形成期間中に共通液室の容積の拡大及び縮小が一定の周期で繰り返し行われるので、画像形成期間中に共通液室内の液体が常に攪拌されることになり、液体の増粘防止の効果も期待できる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の発明において、前記第２アクチュエータによる前記共通液室の容積の変動方向は、前記共通液室から前記圧力室への液体の供給方向と略平行であることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１８】
この発明によれば、第２アクチュエータによる共通液室の容積の変動方向と共通液室から圧力室への液体の供給方向とが略平行なので、第２アクチュエータによる共通液室の容積の変動により共通液室から圧力室に効率よく液体が供給されることになり、さらにリフィル効率が向上する。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の発明において、前記圧力室に対して前記吐出口を下として見たとき、前記共通液室が前記圧力室よりも上に配置されていることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００２０】
この発明によれば、圧力室に対して吐出口を下として見たとき、共通液室を圧力室の横に配置する場合と比較して吐出口を高密度に配置することができるとともに、共通液室を圧力室と吐出面との間に配置する場合と比較して圧力室と吐出口との間の流路を短くすることができることになり、高周波吐出及び高粘度吐出の安定性が向上する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、サテライト液滴の発生等による悪影響を画像形成に与えることなく圧力室への液体のリフィルを促進することにより、安定した画像を高速で形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面に従って、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る一実施形態の画像形成装置１０の全体構成例を示すブロック図である。
【００２４】
図１において、画像形成装置１０は、主として、インク吐出ヘッド５０、通信インターフェース１１０、システムコントローラ１１２、メモリ１１４、１５２、搬送部１１６、搬送制御部１１８、給液部１２２、給液制御部１２４、プリント制御部１５０、及び、ヘッドドライバ１５４（駆動部）を含んで構成されている。
【００２５】
インク吐出ヘッド５０は、インクを紙などの記録媒体に向けて吐出するものである。
【００２６】
本実施形態において、インク吐出ヘッド５０は、Ｋ（黒）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロ）の各インク色ごとに設けられている。
【００２７】
インク吐出ヘッド５０には、後に詳述するように、インクを吐出する複数のノズル、これらの複数のノズルにインクを供給する流路などが設けられている。
【００２８】
通信インターフェース１１０は、ホストコンピュータ３００から送られてくる画像データを受信する画像データ入力手段である。通信インターフェース１１０には、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネットなどの有線、又は、無線のインターフェースを適用することができる。
【００２９】
ホストコンピュータ３００から送信された画像データは通信インターフェース１１０を介して画像形成装置１０に取り込まれ、第１のメモリ１１４に一旦記憶される。
【００３０】
システムコントローラ１１２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従って画像形成装置１０の全体を制御する主制御手段である。すなわち、システムコントローラ１１２は、通信インターフェース１１０、搬送制御部１１８、プリント制御部１５０等の各部を制御する。
【００３１】
搬送部１１６は、搬送系のモータなどによって構成されている。搬送系のモータは、例えば、記録媒体の搬送用のローラやベルトなどに動力を与えるモータである。
【００３２】
搬送制御部１１８は、モータドライバなどによって構成されている。モータドライバは、システムコントローラ１１２からの指示に従って搬送部１１６のモータを駆動するドライバ（駆動回路）である。
【００３３】
給液部１２２は、インクを貯蔵するインク貯蔵手段としてのインクタンク、このインクタンクからインク吐出ヘッド５０までインクを流動させる管路及びポンプなどによって構成されている。
【００３４】
給液制御部１２４は、システムコントローラ１１２からの指示に従って給液部１２２を用いて、インク吐出ヘッド５０に対してインクを供給する制御を行うものである。
【００３５】
プリント制御部１５０は、画像形成装置１０に入力される画像データに基づいて各インク色のドットデータを生成する画像処理手段として機能する。すなわち、プリント制御部１５０は、システムコントローラ１１２の制御に従い、第１メモリ１１４内の画像データからインク吐出制御用のドットデータを生成するための各種の加工、補正などの画像処理を行い、生成したデータ（ドットデータ）をヘッドドライバ１５４に供給する。
【００３６】
プリント制御部１５０には画像バッファメモリとしての第２メモリ１５２が備えられており、プリント制御部１５０における画像処理時に画像データやパラメータなどのデータが第２メモリ１５２に一時的に格納される。なお、図１において第２メモリ１５２はプリント制御部１５０に付随する態様で示されているが、第１メモリ１１４と兼用することも可能である。また、プリント制御部１５０とシステムコントローラ１１２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。
【００３７】
画像データ入力から画像形成までの処理の流れを概説すると、通信インターフェース１１０を介して外部から入力された画像データは第１メモリ１１４に蓄えられる。なお、インク（色材) による微細なドットの打滴密度やドットサイズを変えることによって、人の目に疑似的な連続階調と見える画像を記録媒体上に形成するため、入力された画像データの階調（画像の濃淡）をできるだけ忠実に再現するようなドットデータに変換する必要がある。そのため、画像メモリ１１４に蓄えられた画像データは、システムコントローラ１１２を介してプリント制御部１５０に送られ、プリント制御部１５０においてディザ法や誤差拡散法などを用いたデジタルハーフトーニングによって、各インク色ごとのドットデータに変換される。
【００３８】
すなわち、プリント制御部１５０は、入力された原画像データをＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙの４色のドットデータに変換する処理を行う。こうして、プリント制御部１５０で生成されたドットデータは、第２メモリ１５２に蓄えられる。
【００３９】
ヘッドドライバ１５４は、プリント制御部１５０から与えられるドットデータ（すなわち、第２メモリ１５２に記憶されたドットデータ）に基づき、インク吐出ヘッド５０を駆動するための駆動信号を出力する。
【００４０】
ヘッドドライバ１５４から出力された駆動信号がインク吐出ヘッド５０に加えられることによって、インク吐出ヘッド５０から記録媒体に対してインクが吐出される。記録媒体の搬送速度に同期してインク吐出ヘッド５０のインク吐出を制御することにより、記録媒体上に所望の画像が形成される。
【００４１】
図２は、インク吐出ヘッドの一例の全体を示す平面透視図である。
【００４２】
図２において、インク吐出ヘッド５０は、インクを吐出するノズル５１（吐出口）と、ノズル５１に連通し、ノズル５１からインクが吐出される際にインクに圧力を付与する圧力室５２と、圧力室５２にインクが供給される開口部としてのインク供給口５３とを含んでなる複数の圧力室ユニット５４が、２次元配列されて構成されている。
【００４３】
なお、図２では、作図の便宜上、一部の圧力室ユニット５４を省略して描いてある。
【００４４】
複数のノズル５１は、主走査方向（記録媒体の搬送方向と略直交する方向）と、主走査方向に対して所定の角度θをなす斜め方向との２方向に沿って、格子状に配列されている。具体的には、主走査方向に対して角度θをなす斜め方向に沿ってノズル５１が一定のピッチｄで複数配列されていることにより、各ノズル５１が主走査方向に沿った一直線上にピッチＰ（＝ｄ×cosθ）で配列されたものと等価に取り扱うことができる。これにより、主走査方向に沿って例えば１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）に及ぶような高密度のノズル配列と実質的に同等の構成となる。このような構成により、インク吐出ヘッド５０の長手方向（主走査方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。図２に示すようなノズル配列を２次元マトリクス状のノズル配列と呼ぶことにする。
【００４５】
すなわち、インク吐出ヘッド５０は、多数のノズル５１が２次元配列されており、これらのノズル５１に１対１で対応する多数の圧力室５２もノズル５１と同様に２次元配列されている。
【００４６】
なお、本発明の実施に際してノズル５１等の配置構造は図２に示した例に特に限定されない。例えば、複数のノズル５１が２次元に配列された短尺のインク吐出ヘッドブロックを千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録媒体の全幅に対応する長さのノズル列を有するインク吐出ヘッドを構成してもよい。このようなノズル配列も２次元マトリクス状のノズル配列である。
【００４７】
以上説明したような２次元マトリクス状のノズル配列を有するインク吐出ヘッド５０は、主走査方向（記録媒体の搬送方向と略直交する方向）に記録媒体の全幅に対応する長さにわたるノズル列を備えるフルライン型のインク吐出ヘッドとなっている。
【００４８】
図３は、インク吐出ヘッド５０の内部構造例を示す断面図である。
【００４９】
図３において、インク吐出ヘッド５０は、主として、インクを吐出する複数のノズル５１、複数のノズル５１にそれぞれ連通する複数の圧力室５２、複数の圧力室５２の容積をそれぞれ変化させる複数の圧電素子５８（第１アクチュエータ）、複数の圧力室５２に連通する共通液室５５、及び、共通液室５５の容積を変化させる圧電素子６８（第２アクチュエータ）を含んで構成されている。
【００５０】
ノズル５１、圧力室５２、及び、圧力室５２のインク供給口５３は、図２に示したものと同一である。なお、図２では、主走査方向に対して斜めの方向に沿ってノズル５１が６個配列されており、図３では図中の横方向（図２の斜め方向に相当する）に沿って５個配列されているが、ノズル５１の列数は特に限定されるものではない。また、図３では、全てのノズル５１及びインク供給口５３が一断面上に並んでいるが、説明の便宜上そのように図示しているのであり、実際には全てのノズル５１及びインク供給口５３が一断面上に並んでいる必要はない。
【００５１】
振動板５６は、複数の圧力室５２を複数のノズル５１が形成されているノズル面５１Ａと挟むようにして、ノズル面５１Ａが配置されている側とは反対側に配置されている。言い換えると、圧力室５２に対してノズル５１を下として見たとき、振動板５６は、圧力室５２の上に配置されている。
【００５２】
振動板５６上には圧力室５２の容積を変化させる圧力室５２用のアクチュエータとしての圧電素子５８が形成されている。
【００５３】
なお、本実施形態における振動板５６は、複数の圧力室５２に共通のものとし１枚のプレートで形成されているが、このような場合に特に限定されず、圧力室５２ごとに形成されている場合もある。
【００５４】
圧力室５２用の圧電素子５８は、例えばピエゾからなり、所定の電気信号（駆動信号）が与えられると変位（歪み）が発生し、振動板５６を介して圧力室５２の容積を変化させる。
【００５５】
共通液室５５は、図示を省略したインクタンクから所定の流路１２４２を通じて供給されたインクを、複数の圧力室５２に対してそれぞれインク供給口５３を介して供給する。
【００５６】
圧力室５２に対してノズル５１を下として見たとき、共通液室５５は、複数の圧力室５２の上にあって、これらの複数の圧力室５２の全てを覆うように、ひとつの共通の空間をなす流路として形成されている。
【００５７】
なお、共通液室５５は、全ノズル５１に共通の流路ということもできる。一方で、圧力室５２は、各ノズル５１ごとの個別の流路ということもできる。
【００５８】
共通液室５５の天面板５５６には、共通液室５５の容積を変化させる圧電素子６８（共通液室５５用の圧電素子６８）が取り付けられている。
【００５９】
複数のノズル５１が形成されているノズル面５１Ａとは反対側に、圧力室５２及び圧力室５２用の圧電素子５８をノズル面５１Ａと挟むようにして、共通液室５５が配置されている。このような共通液室５５を複数の圧力室５２及び圧力室５２用の圧電素子５８と挟むようにして、複数の圧力室５２及び圧力室５２用の圧電素子５８が配置されている側とは反対側に、共通液室５５用の圧電素子６８が配置されている。
【００６０】
すなわち、圧力室５２に対してノズル５１を下として見たとき、圧力室５２及び圧力室５２用の圧電素子５８の上に共通液室５５が配置されており、共通液室５５の上に共通液室５５用の圧電素子６８が配置されている。
【００６１】
共通液室５５用の圧電素子６８による共通液室５５の容積の変動方向（図３中に矢印Ａで示す）は、共通液室５５から圧力室５２へのインクの供給方向（図３中に矢印Ｂで示す）と略平行である。また、圧力室５２用の圧電素子５８による圧力室５２の容積の変動方向（図３中に矢印Ｃで示す）は、ノズル５１からのインクの吐出方向（図３中に矢印Ｄで示す）と略平行である。また、共通液室５５用の圧電素子６８による共通液室５５の容積の変動方向（矢印Ａ）は、圧力室５２用の圧電素子５８による圧力室５２の容積の変動方向（矢印Ｃ）と略平行になっている。すなわち、共通液室５５用の圧電素子６８による共通液室５５の容積の変動方向（矢印Ａ）と、共通液室５５から圧力室５２へのインクの供給方向（矢印Ｂ）と、圧力室５２用の圧電素子５８による圧力室５２の容積の変動方向（矢印Ｃ）と、ノズル５１からのインクの吐出方向（矢印Ｄ）は、全て略平行になっている。
【００６２】
なお、図３に示すインク吐出ヘッド５０は、共通液室５５が圧力室５２の上に配置されているが、本発明はこのような場合に限定されるものではない。
【００６３】
図４に示されるように、圧力室５２に対してノズル５１を下として見たとき、共通液室５５が圧力室５２の下（あるいは斜め下）に配置されているインク吐出ヘッド５００を用いてもよい。
【００６４】
次に、本実施形態の画像形成装置１０における画像形成処理について説明する。
【００６５】
図５は、圧力室５２用の圧電素子５８に与えられる駆動波形７２（以下「圧力室用駆動波形」と称する）、及び、共通液室５５用の圧電素子６８に与えられる駆動波形７５（以下「共通液室用駆動波形」と称する）の例を示す。これらの駆動波形７２及び７５は、図１のヘッドドライバ１５４から与えられる駆動信号である。
【００６６】
なお、図５において、縦軸は、電圧であり、横軸は、時間である。圧力室用駆動波形７２の電圧は、圧力室５２の内圧に対応しており、共通液室用駆動波形７５の電圧は、共通液室５５の内圧に対応している。
【００６７】
圧力室用駆動波形７２は、各圧力室５２用の個別の各圧電素子５８ごとに独立して与えられ、共通液室用駆動波形７５は、共通液室５５用の共通の圧電素子６８に与えられる。
【００６８】
上記のように圧力室用駆動波形７２は、圧力室５２用の各圧電素子５８ごとに独立して与えられるが、説明の便宜上、ここではベタ画像を形成するための駆動波形であるものとし、すなわち圧力室５２用の全ての圧電素子５８に同一の圧力室用駆動波形７２が与えられるものとして、以下説明する。
【００６９】
まず、インク吐出動作が行われる期間（以下「吐出フェーズ」と称する）における駆動信号の制御について説明する。
【００７０】
本実施形態では、圧力室用駆動波形７２によって、ノズル５１のメニスカス（液面）が、引き（プル）→押し（プッシュ）→引き（プル）の順で変化させられることにより、ノズル５１からインクが吐出される。
【００７１】
詳細には、図５の圧力室用駆動波形７２に表されているように、インク吐出動作開始前の初期状態では所定の初期電圧７２１が圧力室５２用の圧電素子５８に与えられており、このような初期状態からメニスカスをプルするための電圧降下７２２が与えられ、メニスカスをプッシュするための電圧上昇７２４が与えられ、そしてメニスカスをプルするための電圧降下７２６が与えられる。
【００７２】
そうすると、圧力室５２の容積は、初期状態から、拡大、縮小、拡大の順で変化する。言い換えると、圧力室５２の内圧は、初期状態から、減圧、加圧、減圧の順で変化する。
。
【００７３】
ノズル５１のメニスカスについて説明すると、第１回目のプルからｔ１後のプッシュ７２４によって、図６（ａ）に示すようにインク柱８１がノズル５１から伸長し、そのプッシュ７２４後の所定期間ｔ２において、図６（ｂ）に示すようにインク柱８１からインク滴８２が離脱して記録媒体に向けて飛翔し、第２回目のプル７２６によって、残存しているインク柱８１が図６（ｃ）に示すようにノズル５１内に引き込まれていく。
【００７４】
このようなインク吐出フェーズの期間中（ｔ１及びｔ２）、共通液室５５用の圧電素子６８に対しては、所定の初期電圧７５１が与えられている。
【００７５】
このように共通液室５５用の圧電素子６８に初期電圧７５１が与えられている間、共通液室５５の内圧は、共通液室５５に連通しているサブタンク（図示を省略）の水頭差や、そのサブタンクに設けられている負圧発生部材によって負圧が与えられている。このようなインク吐出ヘッド５０の外部で作られた初期状態の負圧を以下「初期負圧」と呼ぶことにする。すなわち、共通液室５５用の圧電素子６８に初期電圧７５１が与えられているインク吐出フェーズの期間中（ｔ１及びｔ２）、共通液室５５の内圧として初期負圧が設定されている。
【００７６】
次に、インクのリフィル動作が行われる期間（以下「リフィル・フェーズ」と称する）における駆動信号の制御について説明する。
【００７７】
本実施形態では、共通液室５５の内圧を、初期負圧と正圧とに、交互に切り替えるようになっている。具体的には、前述の吐出フェーズの期間中（ｔ１及びｔ２の間）は、共通液室５５用の圧電素子６８に対して、共通液室５５の内圧を初期負圧にする所定の初期電圧７５１が与えられるが、リフィル・フェーズ（ｔ３以降）では、共通液室５５用の圧電素子６８に対して、共通液室５５の内圧を初期負圧から正圧に切り替える電圧上昇７５２が与えられ、その電圧上昇７５２後の電圧７５３が所定期間ｔ１１だけ保持された後、共通液室５５の内圧を正圧から初期負圧に戻す電圧降下７５４が与えられる。
【００７８】
ここで、共通液室５５の内圧を初期負圧から正圧に切り替えるタイミングについて説明する。
【００７９】
メニスカスのプッシュ及びプルによりノズル５１からインクが吐出された後、図５の圧力室用駆動波形７２に表されているように、圧力室５２用の圧電素子５８は第２回目のプル後の電圧７２７に所定期間ｔ３だけ保持される。ｔ３期間中は、インクの表面張力により、メニスカスはノズル５１内に若干引き込まれた状態で保持される。このようなｔ３期間中に、共通液室５５用の圧電素子６８に対して、共通液室５５の容積を縮小させる電圧上昇７５２が与えられて共通液室５５の内圧が初期負圧から正圧に切り替わる。
【００８０】
すなわち、前述の吐出フェーズにおいて圧力室５２用の圧電素子５８により圧力室５２の容積を縮小させてノズル５１からインクを吐出させた後に圧力室５２の容積を拡大させて、このような圧力室５２の第２回目の容積拡大以後に、リフィル・フェーズにおいて共通液室５５用の圧電素子５６８により共通液室５５の容積を縮小させる。
【００８１】
これにより、ノズル５１にメニスカスがほぼ引き込まれている状態で共通液室５５の内圧が加圧されることになるので、サテライトインク滴の発生を防止しつつ、共通液室５５から圧力室５２へのインクの供給（リフィル）を促進させることができる。
【００８２】
次に、共通液室５５の内圧を正圧から初期負圧に戻すタイミングについて説明する。
【００８３】
共通液室５５の内圧を初期負圧から正圧に切り替えて共通液室５５の容積を縮小した後、図５の圧力室用駆動波形７２に表されているように、圧力室５２用の圧電素子５８の電圧を、第２回目のプル７２６後の電圧７２７から初期状態の電圧７２１まで緩やかに上昇させる。すなわち、ノズル５１からインクが吐出されてしまわないように、圧力室５２の容積が緩やかに初期状態の容積に戻される。
【００８４】
なお、圧力室５２の圧電素子５８の電圧を緩やかに上昇させる期間ｔ４は、ノズル５１からインクが吐出されてしまわないように設定される。言い換えると、圧力室５２の圧電素子５８の電圧を緩やかに上昇させる傾斜７２８は、ノズル５１からインクが吐出されてしまわないように設定される。
【００８５】
一方で、共通液室５５の内圧は、次のインク吐出動作の開始前に、正圧から初期負圧に戻される。
【００８６】
具体的には、吐出フェーズ中の第１回目のプルよりも前（すなわち圧力室５２用の圧電素子５８の第１回目の電圧降下７２２よりも前）に、共通液室５５用の圧電素子６８に対して、共通液室５５の容積を初期状態の容積まで拡大するための電圧降下７５４を与える。
【００８７】
なお、図５は、圧力室５２の容積を初期状態に戻した後に共通液室５５の内圧を正圧から初期負圧に戻した場合を例に示している。具体的には、圧力室５２用の圧電素子５８の電圧を緩やかに上昇させて初期状態の電圧７２１に戻した後のｔ５の期間内に共通液室５５の内圧を正圧から初期負圧に戻している。
【００８８】
以上説明したリフィル動作は、記録媒体に画像が形成される間（画像形成期間中）、一定の周期で、繰り返し行われる。具体的には、図５に示す正圧期間ｔ１１に初期負圧期間ｔ１２を加えた期間（ｔ１１＋ｔ１２）を一周期として、画像形成中の最初の吐出から最後の吐出時まで、初期負圧と正圧とが交互に繰り返し設定される。
【００８９】
これにより、インク吐出のたびに駆動開始制御を行う必要がなく、画像形成の開始時（詳細には最初の吐出前）に、共通液室用駆動信号の開始制御を一回行っておけばよいことになる。
【００９０】
このような共通液室５５用の圧電素子６８に与えられる共通液室用駆動波形７５の周期（リフィル周期Ｔfill＝ｔ１１＋ｔ１２）は、同一のノズル５１が連続してインクを吐出する際の吐出周期（最大吐出周期Ｔjet＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５）と同一の長さである。
【００９１】
ところで、高解像度の画像を形成する場合と、低解像度の画像を形成する場合とで、吐出周期Ｔjet（又は吐出周波数１／Ｔjet）が異なる。そこで、吐出周期Ｔjet（又は吐出周波数１／Ｔjet）に応じてリフィル周期Ｔfillも切り替える。具体的には、図１のプリント制御部１５０は、画像１枚ごとに吐出周期Ｔjet（又は吐出周波数１／Ｔjet）を決定し、画像１枚ごとにリフィル周期Ｔfillを切り替える。
【００９２】
また、共通液室５５の共振点が吐出周波数と一致すると、その影響により圧力の振動によってノズル５１からインクが吐出してしまう可能性がある。そこで、共通液室５５の共振点と吐出周波数とをずらすようにする。
【００９３】
次に、共通液室５５の正圧（以下「Ｐａ」と表す）及び初期負圧（以下「Ｐｂ」と表す）について具体的に説明する。
【００９４】
共通液室５５の正圧Ｐａ及び初期負圧Ｐｂの大きさ（すなわち絶対値）は、ともに、ノズル５１において半球状のメニスカスがインクの表面張力により維持される大きさとする必要がある。
【００９５】
また、共通液室５５の正圧Ｐａ（＞０）と初期負圧Ｐｂ（＜０）とは、数１及び数２を満たすことが求められる。
【００９６】
［数１］
Ｐａ＋Ｐｂ＜０
【００９７】
［数２］
Ｐａ＜２γ／ｒ，Ｐｂ＞−２γ／ｒ
ここで、ｒはノズル半径、γは表面張力係数である。
【００９８】
例えば、ノズル半径ｒ＝１０［μｍ］、表面張力係数γ＝３０［ｍＮ／ｍ］とすると、Ｐａ＜６０００［Ｐａ］、Ｐｂ＞−６０００［Ｐａ］となり、一般的に、Ｐａ＋Ｐｂは、−３００乃至−５００［Ｐａ］とする。
【００９９】
また、本実施形態では、図７に示すように正圧Ｐａの絶対値よりも初期負圧Ｐｂの絶対値が大きくなるように共通液室５５用の圧電素子６８に駆動信号を与えている。
【０１００】
次に、最大吐出周波数、記録媒体の搬送速度、及び、ノズル５１の間隔、の関係について説明する。
【０１０１】
図８に示すように、媒体搬送方向（副走査方向）におけるノズル間隔がａであって、ひとつの共通液室５５から複数の列（例えばｍ列）の圧力室５２に対して液体を供給するインク吐出ヘッド５０において、そのノズル間隔ａは、数３を満たすように設計する。
【０１０２】
［数３］
ａ＝ｎ×ｖ／ｆ
ここで、ｖは記録媒体の搬送速度、ｆは最大吐出周波数、ｎは自然数である。
【０１０３】
このような数３を満たすような設計を行えば、共通液室５５用の圧電素子６８により共通液室５５の容積を変動させても、吐出に悪影響を与えない。
【０１０４】
このようにすると、吐出周期のｎ倍の時間で紙が搬送された長さがａとなる。本実施形態のインク吐出ヘッド５０の構造で前述したように共通液室５５用の圧電素子６８を用いてインクのリフィルを行う場合、吐出させる状態においては共通液室５５の内圧を初期負圧にしておく必要がある。いま、吐出周期で初期負圧から正圧に切り替えるため、吐出周期のｎ倍の時間が経過した時点では、その最初の状態と同じ内圧（すなわち初期負圧）となる。したがって、このような条件を満たすようにノズル５１の間隔を設定することで、すべてのノズル５１において吐出する際は初期負圧とし、リフィルの際には正圧とすることが可能となる。
【０１０５】
なお、共通液室５５の内圧を初期負圧と正圧とに交互に繰り返し切り替える態様について説明したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。共通液室５５の内圧を、初期負圧と当該初期負圧よりも弱い負圧（すなわち初期負圧よりも大きな圧力の負圧）とに交互に繰り返し切り替えるようにしてもよい。すなわち、共通液室５５用の圧電素子６８に対して、共通液室５５を初期負圧にする初期電圧７５１と、共通液室５５を初期負圧よりも弱い負圧にする電圧とを、交互に繰り返し与える。
【０１０６】
以上説明した画像形成装置１０において、図１のプリント制御部１５０及びヘッドドライバ１５４は、本発明における駆動部を構成している。
【０１０７】
具体的には、プリント制御部１５０は、ヘッドドライバ１５４を介して圧力室５２用の圧電素子５８及び共通液室５５用の圧電素子６８に駆動波形（駆動信号）を与え、圧力室５２用の圧電素子５８により圧力室５２の容積を縮小させてノズル５１からインクを吐出させた後に圧力室５２の容積を拡大させて、圧力室５２の容積の拡大後に共通液室５５用の圧電素子６８により共通液室５５の容積を縮小させる。
【０１０８】
また、プリント制御部１５０は、ヘッドドライバ１５４を介して共通液室５５用の圧電素子６８に駆動波形（駆動信号）を与え、記録媒体に画像が形成される間に、共通液室５５用の圧電素子６８による共通液室５５の容積の拡大及び縮小を一定の周期で繰り返し行う。
【０１０９】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、本明細書において説明した例や図面に図示された例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の設計変更や改良を行ってよいのはもちろんである。
【０１１０】
例えば、圧電素子５８、６８により圧力室５２及び共通液室５５の容積をそれぞれ変化させる場合を例に説明したが、本発明におけるアクチュエータは圧電素子によって構成される場合に特に限定されるものではなく、例えば磁気によって駆動する磁気アクチュエータを用いてもよい。
【０１１１】
また、共通液室５５に取り付けたアクチュエータにより共通液室５５の容積を変化させる場合を例に説明したが、図１の給液部１２２によって共通液室５５の容積を変化させるように構成してもよい。例えば、共通液室５５にインクを供給するためのポンプにより共通液室５５の容積を変化させるようにしてもよい。ただし、前述のように、吐出周波数と同一の周波数で共通液室５５の容積を変化させることが可能なものを用いる点に留意する。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明に係る一実施形態の画像形成装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】インク吐出ヘッドの一例の全体を示す平面透視図である。
【図３】インク吐出ヘッドの一例の内部構造を示す断面図である。
【図４】インク吐出ヘッドの他の例の内部構造を示す断面図である。
【図５】圧力室の容積を変化させる圧力室用駆動波形及び共通液室の容積を変化させる共通液室用駆動波形の例を示す波形図である。
【図６】メニスカスの変動の説明に用いる説明図である。
【図７】共通液室の正圧及び負圧の説明に用いる説明図である。
【図８】ノズル間隔、搬送速度及び吐出周波数の関係の説明に用いる説明図である。
【図９】サテライトインク滴の問題の説明に用いる説明図である。
【符号の説明】
【０１１３】
５０、５００…インク吐出ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５５…共通液室、５６…振動板、５８…圧力室用の圧電素子（第１アクチュエータ）、６８…共通液室用の圧電素子（第２アクチュエータ）、７２…圧力室用駆動波形、７５…共通液室用駆動波形、１１０…通信インターフェース、１１２…システムコントローラ、１１４，１５２…メモリ、１１６…搬送部、１１８…搬送制御部、１２２…給液部、１２４…給液制御部、１５０…プリント制御部（駆動部）、１５４…ヘッドドライバ（駆動部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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