(57)【要約】【課題】予め定めた駆動周期内に連続吐出する液滴数によって変化する着弾タイミングのずれを抑制することを目的とする。【解決手段】小滴吐出の場合には予め定めた駆動周期の開始から２０［μｓ］後に振幅Ａの電圧の駆動波形を駆動素子に印加し、中滴吐出の場合には駆動周期の開始から１０［μｓ］後に振幅Ｂ（Ａ＞Ｂ）となる電圧の駆動波形と、駆動周期の開始から２０［μｓ］後に振幅Ａとなる電圧の駆動波形を連続して駆動素子に印加し、大滴吐出の場合には駆動周期の開始時に振幅Ｃ（Ｂ＞Ｃ）の電圧の駆動波形と、駆動周期の開始から１０［μｓ］後に振幅Ｂ（Ａ＞Ｂ）の電圧の駆動波形と、駆動周期の開始から２０［μｓ］後に振幅Ａの電圧の駆動波形とを連続して駆動素子に印加する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定めた駆動周期中に複数の液滴を連続吐出し、複数の液滴を合体させて着弾可能な液滴吐出手段と、
前記駆動周期中に発生される、前記液滴吐出手段から液滴をそれぞれ吐出可能な複数の駆動波形のうち、前記駆動周期内の予め定めた後方期間に発生される少なくとも１つを含む駆動波形を前記液滴吐出手段に印加するように、前記液滴吐出手段への駆動波形の印加を制御する制御手段と、
を備えた液滴吐出装置。
【請求項２】
前記複数の駆動波形は、後から吐出される液滴の滴速度の方が速く、かつ予め定めた時間後の液滴の飛翔距離が予め定めた距離となるように、電圧及び印加時期が予め設定されている請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記制御手段が、前記駆動周期内の最後尾の液滴を吐出可能な駆動波形の後に、前記駆動周期内に液滴を吐出しない波形を１つ印加するように更に制御する請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子等の駆動素子が各々設けられた液滴を吐出するノズルが複数配列された記録ヘッドを備え、駆動素子に所定の駆動波形の電圧を印加することにより各ノズルから液体を吐出するインクジェットプリンタ等の液滴吐出装置が広く普及している。
【０００３】
例えば、特許文献１〜３に記載の技術では、予め定めた駆動周期内に複数の液滴を吐出速度を変えて連続して吐出し、吐出された液滴を合体させて記録媒体上に着弾させる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６６３２４号公報
【特許文献２】特開２００６−３１９９７４号公報
【特許文献３】特公平７−１０８５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、予め定めた駆動周期内に連続吐出する液滴数によって変化する着弾タイミングのずれを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、予め定めた駆動周期中に複数の液滴を連続吐出し、複数の液滴を合体させて着弾可能な液滴吐出手段と、前記駆動周期中に発生される、前記液滴吐出手段から液滴をそれぞれ吐出可能な複数の駆動波形のうち、前記駆動周期内の予め定めた後方期間に発生される少なくとも１つを含む駆動波形を前記液滴吐出手段に印加するように、前記液滴吐出手段への駆動波形の印加を制御する制御手段と、を備えている。
【０００７】
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、前記複数の駆動波形は、後から吐出される液滴の滴速度の方が速く、かつ予め定めた時間後の液滴の飛翔距離が予め定めた距離となるように、電圧及び印加時期が予め設定されている。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記制御手段が、前記駆動周期内の最後尾の液滴を吐出可能な駆動波形の後に、前記駆動周期内に液滴を吐出しない波形を１つ印加するように更に制御する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、予め定めた駆動周期内に連続吐出する液滴数によって変化する着弾タイミングのずれを抑制することができる、という効果がある。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、予め定めた着弾タイミングに合わせ込むことができる、という効果がある。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、連続吐出する液滴数によらず１つの波形でサテライトの抑制ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の概略を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の主制御部の構成を示す図である。
【図３】小滴、中滴、及び大滴を吐出するための駆動波形の一例を示す図である。
【図４】（Ａ）は図３の中滴波形を駆動素子に印加した場合の時間−飛翔距離を表す図であり、（Ｂ）は図３の大滴波形を駆動素子に印加した場合の時間−飛翔距離を表す図である。
【図５】小滴、中滴、及び大滴のそれぞれの時間−飛翔距離を示す図である。
【図６】（Ａ）は残響によって発生するサテライトを説明するための図であり、（Ｂ）はサテライトの防止を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の変形例における主制御部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。本実施の形態は、画像形成装置に本発明を適用したものである。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の概略を示す図である。
【００１５】
本発明の実施の形態に係わる画像形成装置１０は、ホストコンピュータ（ＰＣ）１２に接続されており、ホストＰＣ１２から画像形成指示及び画像情報が転送される。
【００１６】
画像形成装置１０は、主制御部１４、記録部１６、及び機械機構部１８を備えており、ホストＰＣ１２から出力される画像形成指示及び画像情報に応じて、画像情報に基づく画像を記録用紙等に画像形成する。
【００１７】
記録部部１６は、例えば、ＹＭＣＫ４色の各色に対応して設けられ、インク滴をそれぞれ吐出するヘッドにより構成されている。各ヘッドは、圧電素子等の駆動素子を駆動することによってインク滴が吐出されるノズルを複数有している。なお、本実施の形態では、圧電素子を駆動素子としてインク滴を吐出するものとして説明するが、発熱素子を用いてインク滴を吐出するサーマル方式に適用するようにしてもよい。
【００１８】
機械機構部１８は、記録媒体を画像形成可能位置まで搬送する搬送機構や、画像形成位置から画像形成が終了した記録媒体を排出する排出機構等を含んで構成されている。
【００１９】
記録部１６のインク滴吐出動作、及び機械機構部１８の記録媒体の搬送動作は、主制御部１４により制御される。
【００２０】
図２は、本発明の実施の形態に係わる画像形成装置１０の主制御部１４の構成を示す図である。
【００２１】
主制御部１４は、各ノズルに対応して設けられた駆動素子２０に供給する駆動波形を発生する波形発生回路２２と、各ノズルに対応して設けられた駆動素子２０に供給する駆動波形を切り換えるスイッチング素子２４と、波形発生回路２２、スイッチング素子２４等の間で信号の授受を行うと共にこれらを制御する液滴吐出制御部２６とを含んで構成されている。なお、図２では、吐出動作を開始するための機械機構部１８等から受信する信号や、各種センサからの信号線等は省略して示す。
【００２２】
波形発生回路２２は、１画素分のインク滴を吐出するために必要な予め定めた駆動周期中に複数の駆動波形を発生する。駆動周期中に発生する複数の駆動波形は、後の駆動波形の方が液滴の滴速度が速くなるように設定されている。
【００２３】
そして、液滴吐出制御部２６が制御信号を出力してスイッチング素子２４を時分割でオンオフ制御することにより、駆動周期中に発生する複数の駆動波形のうち、駆動素子２０に印加する駆動波形を選択する。なお、液滴吐出制御部２６は、各スイッチング素子２４に対してそれぞれ個別に制御信号を入力する。
【００２４】
すなわち、波形発生回路２２によって発生される複数の駆動波形のうち駆動素子２０に印加する駆動波形の数を駆動周期内で変えることによって、吐出するインク滴の数を変化させて、記録用紙上に吐出するインク滴の大きさを制御して階調を表現する。
【００２５】
具体的には、本実施の形態では、波形発生回路２２は、矩形パルスの駆動波形を複数発生する。発生する複数の矩形のパルスは、駆動周期内の時間の経過と共に、滴速度が速いインク滴を吐出する駆動波形となるように、電圧及び印加タイミングが予め設定されている。
【００２６】
そして、小滴を吐出する場合には、波形発生回路２２が発生する複数の駆動波形のうち、駆動周期の予め定めた後方の期間に発生する１つ駆動波形を駆動素子２０に印加するようにスイッチング素子２４を制御することにより、小滴のインク滴を吐出する。
【００２７】
また、中滴を吐出する場合には、波形発生回路２２が発生する複数の駆動波形のうち、小滴で使用する駆動波形の前のタイミングで発生される駆動波形と、小滴で使用する駆動波形を連続して駆動素子２０に印加するようにスイッチング素子２４を制御することにより、インク滴を２連続で吐出する。これにより、２つのインク滴が連続吐出されて合体され記録用紙に着弾される。
【００２８】
また、大滴を吐出する場合には、波形発生回路２２が発生する複数の駆動波形のうち、中滴で使用する駆動波形の前のタイミングで発生される駆動波形と、中滴で使用する駆動波形（２つの駆動波形）を連続して駆動素子２０に印加するようにスイッチング素子２４を制御することにより、インク滴を３連続して吐出する。これによって、３つのインク滴が連続吐出されて合体され記録用紙に着弾される。
【００２９】
ここで、小滴、中滴、及び大滴を吐出するための駆動波形について具体例に説明する。図３は、小滴、中滴、及び大滴を吐出するための駆動波形の一例を示す図である。
【００３０】
小滴を吐出するための駆動波形（小滴波形）は、図３に示すように、予め定めた駆動周期の開始から２０［μｓ］後に振幅Ａの電圧の駆動波形を適用する。本実施の形態では、滴速度が１０［ｍ／ｓ］となるように振幅Ａを設定した駆動波形を適用する。
【００３１】
また、中滴を吐出するための駆動波形（中滴波形）は、図３に示すように、駆動周期の開始から１０［μｓ］後に振幅Ｂ（Ａ＞Ｂ）となる電圧の駆動波形と、駆動周期の開始から２０［μｓ］後に振幅Ａとなる電圧の駆動波形と、からなる駆動波形を適用する。本実施の形態では、１発目の滴速度が８［ｍ／ｓ］となるように振幅Ｂを設定した駆動波形と、１０［μｓ］後に２発目の滴速度が１０［ｍ／ｓ］となるように振幅Ａを設定した駆動波形と、からなる駆動波形を適用する。当該駆動駆動波形を駆動素子２０に印加してインク滴を吐出すると、２発目は１発目の残響により滴速度が１１［ｍ／ｓ］となる。
【００３２】
また、大滴を吐出するための駆動波形（大滴波形）は、図３に示すように、駆動周期の開始時に振幅Ｃ（Ｂ＞Ｃ）の電圧の駆動波形と、駆動周期の開始から１０［μｓ］後に振幅Ｂ（Ａ＞Ｂ）の電圧の駆動波形と、駆動周期の開始から２０［μｓ］後に振幅Ａの電圧の駆動波形と、からなる駆動波形を適用する。本実施の形態では、、１発目の滴速度が６［ｍ／ｓ］となるように振幅Ｃを設定した駆動波形と、１０［μｓ］後に２発目の滴速度が８［ｍ／ｓ］となるように振幅Ｂを設定した駆動波形と、１０［μｓ］後に３発目の滴速度が１０［ｍ／ｓ］となるように振幅Ａを設定した駆動波形と、からなる駆動波形を適用する。当該駆動波形を駆動素子２０に印加してインク滴を吐出すると、２発目は、１発目の残響により滴速度が１１［ｍ／ｓ］となり、３発目は１発目及び２発目の残響により滴速度が１２［ｍ／ｓ］となる。
【００３３】
また、小滴の駆動波形及び中滴の２発目の駆動波形は、駆動周期内で大滴の３発目の駆動波形と同じタイミングとされ、中滴の１発目の駆動波形は、駆動周期内で大滴の２発目の駆動波形と同じタイミングとされている。すなわち、図３の例では、小滴の駆動波形及び中滴の２発目の駆動波形は、駆動周期中の大滴の１発目の駆動波形の印加タイミングから２０μｓ後に印加され、中滴の１発目の駆動波形は、駆動周期内の大滴の１発目の駆動波形の印加タイミングから１０μｓ後に印加される。換言すれば、各駆動波形は、それぞれ駆動周期の予め定めた後方期間（最後尾）の駆動波形を含むようになっている。
【００３４】
続いて、上述のように構成された本発明の実施の形態に係わる画像形成装置において、上述の各駆動波形を用いて、小滴、中滴、及び大滴の各滴を吐出した際の飛翔距離と着弾タイミングについて説明する。
【００３５】
まず、小滴を吐出する場合の飛翔距離について説明する。小滴を吐出する場合には、駆動周期の開始（駆動周期中の大滴の１発目が吐出されるタイミング）から２０μｓ後のタイミングで、スイッチング素子２４をオンして駆動周期終了時にオフすることにより、振幅Ａの電圧の駆動波形が駆動素子２０に印加される。これによって、駆動周期の開始から２０μｓ後に１滴のインク滴が１０［ｍ／ｓ］の滴速度で吐出される。
【００３６】
このように吐出されたインク滴は、駆動周期の開始から１２０μｓ後に約１［ｍｍ］程度飛翔する。
【００３７】
次に、中滴を吐出する場合の飛翔距離について説明する。図４（Ａ）は、図３の中滴波形を駆動素子に印加した場合の時間−飛翔距離を表す図である。
【００３８】
駆動周期の開始（大滴の１発目が吐出されるタイミング）から１０μｓ後にスイッチング素子２４をオンして駆動周期終了時にオフすることにより、振幅Ｂの電圧の駆動波形が駆動素子２０に印加され、１発目のインク滴が８［ｍ／ｓ］の滴速度で吐出される。その後１０μｓ後に振幅Ａの電圧の駆動波形が駆動素子２０に印加されて、２発目のインク滴が吐出される。このとき２発目のインク滴は、単発で吐出する場合には、１０［ｍ／ｓ］の滴速度となる電圧に設定されているが、１発目の残響により１１［ｍ／ｓ］の滴速度で吐出される。
【００３９】
このように吐出された２つの飛翔滴は、図４（Ａ）に示すように、６０［μｓ］近傍で合体し、運動量保存の法則から計算される滴速度から、合体したインク滴は１２０［μｓ］後に約１［ｍｍ］程度飛翔する結果となる。
【００４０】
続いて、大滴を吐出する場合の飛翔距離について説明する。図４（Ｂ）は、図３の大滴波形を駆動素子２０に印加した場合の時間−飛翔距離を表す図である。
【００４１】
まず、駆動周期の開始時にスイッチング素子２４をオンして駆動周期の終了時にオフすることにより、駆動周期の開始時に振幅Ｃの電圧の駆動波形が駆動素子２０に印加され、１発目のインク滴が６［ｍ／ｓ］の滴速度で吐出され、その後１０μｓ後に振幅Ｂの電圧の駆動波形が駆動素子２０に印加されて、２発目のインク滴が吐出される。このとき２発目のインク滴は、単発で吐出する場合には、８［ｍ／ｓ］の滴速度となる電圧に設定されているが、１発目の残響により９［ｍ／ｓ］の滴速度で吐出される。その後、１０μｓ後に振幅Ａの電圧の駆動波形が駆動素子２０に印加され、３発目のインク滴が吐出される。このとき３発目のインク滴は、単発で吐出する場合には、１０［ｍ／ｓ］の滴速度となる電圧に設定されているが、１発目及び２発目の残響により１２［ｍ／ｓ］の滴速度で吐出される。
【００４２】
このように吐出された３つの飛翔滴は、図４（Ｂ）に示すように、６０［μｓ］近傍で合体し、運動量保存の法則から計算される滴速度から、合体したインク滴は１２０［μｓ］後に約１［ｍｍ］程度飛翔する結果となる。
【００４３】
ここで、上述のように吐出される、小滴（単射）、中滴（２連射）、及び大滴（３連射）のそれぞれの時間−飛翔距離は図５に示すようになる。
【００４４】
図５から分るように、小滴、中滴、及び大滴の各大きさの各インク滴は、それぞれ駆動周期の開始から１２０［μｓ］後の飛翔距離が、約１［ｍｍ］程度となるので、約１［ｍｍ］の位置に記録用紙を設定することにより、着算タイミングのずれが抑制されることになる。
【００４５】
従って、予め定めた駆動周期中に発生される液滴をそれぞれ吐出可能な複数の駆動波形のうち、駆動周期内の予め定めた後方期間（本実施の形態では駆動周期中に発生する複数の駆動波形のうちの最後尾）に発生される少なくとも１つを含む駆動波形を駆動素子２０に印加するように制御することにより、着弾タイミングのずれが抑制される。
【００４６】
また、上記の実施の形態では、各大きさのインク滴吐出後に、図６（Ａ）に示すように、残響によってサテライト２８が発生する可能性がある。
【００４７】
そこで、図６（Ｂ）に示すように、各滴を吐出する駆動波形の最後にインク滴が吐出しない程度の波形（サテライト防止波形３０）を印加する。これによって、残響によって発生する図６（Ａ）に示すサテライト２８が防止される。
【００４８】
また、画像形成を実施しない期間に、サテライト防止波形３０を駆動素子２０に印加して、インクの増粘防止波形として利用するようにしてもよい。
【００４９】
続いて、本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の変形例について説明する。図７は、本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の変形例における主制御部５０の構成を示す図である。なお、上記の実施の形態と同一構成については同一符号を付して説明する。
【００５０】
上記の実施の形態では、波形発生回路２２が、予め定めた駆動周期中に複数の駆動波形を発生して、スイッチング素子２４を時分割制御して、駆動素子２０に印加する駆動波形を選択するようにしたが、変形例では、小滴吐出用の駆動波形を発生する波形発生回路３２、中滴吐出用の駆動波形を発生する波形発生回路３４、及び大滴吐出用の駆動波形を発生する波形発生回路３６の３つの波形発生回路を備えるようにしたものであり、その他の構成は同一であるため差異のみを説明する。
【００５１】
変形例の主制御部５０は、各ノズルに対応して設けられた駆動素子２０に供給する駆動波形を発生する波形発生回路３２〜３６と、各ノズルに対応して設けられた駆動素子２０に供給する駆動波形を切り換える切換部４０と、波形発生回路３２〜３６、切換部４０等の間で信号の授受を行うと共に、これらを制御する液滴吐出制御部２６とを含んで構成されている。なお、図７では、吐出動作を開始するための機械機構部１８等から受信する信号や、各種センサからの信号線等は省略して示す。
【００５２】
変形例では、小滴を吐出するための駆動波形を発生する波形発生回路３２、中滴を吐出するための駆動波形を発生する波形発生回路３４、及び大滴を吐出するための駆動波形を発生する波形発生回路３６の３つの波形発生回路を備えている。なお、変形例においても、矩形パルスの駆動波形を用いて、３種類の大きさのインク滴（小滴、中滴、大滴の３種類）を吐出する場合を例に説明する。
【００５３】
波形発生回路３２（小滴波形）は、１画素分のインク滴を吐出するために必要な予め定めた駆動周期中に矩形パルスの駆動波形を１つ発生し、波形発生回路３４（中滴波形）は、駆動周期中に矩形パルスの駆動波形を連続して２つ発生し、波形発生回路３６（大滴波形）は、駆動周期中に矩形パルスの駆動波形を連続して３つ発生する。
【００５４】
切換部４０は、波形発生回路３２〜３６によって発生された駆動波形を、選択的に各ノズルに対応する駆動素子２０に供給する。具体的には、切換部４０は、各波形発生回路３２〜３６にそれぞれ接続されたスイッチング素子４２〜４６を備えており、液滴吐出制御部２６の指示によって波形選択回路５０が各スイッチング素子４２〜４６をオンオフすることにより、駆動素子２０に印加する駆動波形（波形セット）を選択する。
【００５５】
すなわち、波形発生回路３２〜３６のうちの何れかので発生された駆動波形（波形セット）を駆動素子２０に印加することにより、記録用紙上に、小滴、中滴、及び大滴の３種類のインク滴が吐出され、階調表現が行われる。
【００５６】
具体的には、小滴を吐出する駆動波形を発生する波形発生回路３２は、１つの矩形パルスの駆動波形を駆動周期の予め定めた後方の期間に発生し、当該駆動波形を駆動素子２０に印加することにより、小滴のインク滴を吐出する。
【００５７】
また、中滴を吐出する駆動波形を発生する波形発生回路３４は、連続した２つの矩形パルスの駆動波形を発生し、当該２つの矩形パルスを連続して駆動素子２０に印加することにより、インク滴を２連続で吐出する。このとき、２つ目の矩形パルスは、駆動周期の予め定めた後方期間（小滴の矩形パルスと同じタイミング）に発生する。また、印加電圧及び印加タイミングを調整して１発目より２発目の吐出速度を速くして、２つのインク滴を合体させて記録媒体に着弾させる。
【００５８】
さらに、大滴を吐出する駆動波形を発生する波形発生回路３６は、連続した３つの矩形パルスの駆動波形を発生し、当該３つの矩形パルスを連続して駆動素子２０に印加することにより、インク滴を３連続して吐出する。このとき、３つ目の矩形パルスは、駆動周期の予め定めた後方期間（小滴の矩形パルス、及び中滴の２つ目の矩形パルスと同じタイミング）に発生し、２つ目の矩形パルスは、駆動周期内で中滴の１つ目の矩形パルスと同じタイミングに発生する。また、印加電圧及び印加タイミングを調整して１発目、２発目、３発目の順に吐出速度を速くして、３つのインク滴を合体させて記録媒体に着弾させる。
【００５９】
すなわち、波形発生回路３２が図３に示した小滴波形を駆動周期毎に発生し、波形発生回路３４が図３に示した中滴波形を駆動周期毎に発生し、波形発生回路３６が図３に示した大滴波形を駆動周期毎に発生して、切換部４０が駆動素子２０に印加する波形発生回路３２〜３６を選択することによって、上記の実施の形態と同様に作用する。
【００６０】
なお、上記の実施の形態及び変形例では、各滴速度を設定するにあたり、パルス波形の振幅を設定するようにしたが、パルス幅を変更して滴速度を変更するようにしてもよいし、振幅とパルス幅を共に変更して滴速度を設定するようにしてもよい。
【００６１】
また、上記の実施の形態及び変形例では、中滴を吐出する場合に、駆動周期の最後尾と２番目の駆動波形を用いるようにしたが、これに限るものではなく、例えば、最後尾と最初の駆動波形を用いるようにしてもよい。この場合には、滴速度の設定、すなわち、印加するパルスの振幅値を着弾タイミングを合わせるように変更する必要がある。
【００６２】
また、上記の実施の形態では、３種類の大きさの液滴を吐出する場合を例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、２種類でもよいし、４種類以上でもよい。
【００６３】
また、上記の実施の形態では、画像形成装置を例に挙げて説明したが、液滴吐出装置としては、これに限るものではなく、例えば、高分子フィルム上に着色インクを吐出して行うディスプレイ用のカラーフィルターの作製、有機ＥＬ溶液を基板上に吐出させて行うＥＬディスプレイパネルの形成など、様々な工業的用途を対象とした液滴吐出装置一般に対して、適用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０    画像形成装置
１４、５０    主制御部
２０    駆動素子
２２、３２、３４、３６    波形発生回路
２６    液滴吐出制御部
２４、４２、４４、４６    スイッチング素子
３０    サテライト防止波形
４０    切換部
５０    波形選択回路
【図１】
2011042144.tif 000003
【図２】
2011042144.tif 000004
【図３】
2011042144.tif 000005
【図７】
2011042144.tif 000006
【図４】
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【図５】
2011042144.tif 000008
【図６】
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