(57)【要約】【課題】１印刷周期内で複数の駆動パルスを選択して液滴吐出ヘッドに与えることで大きさの異なる滴を連続して吐出する場合においても、液滴を吐出するための駆動周波数等が構造的な共振周波数に対する半値幅内の周波数領域に含まれないようにする。【解決手段】所定の液体吐出手段から液滴を吐出させるに際し、所定の駆動手段から液体吐出手段に与える駆動信号の処理に係る信号処理方法であって、１駆動周期内に２以上の駆動信号を含む駆動波形を生成する工程と、駆動波形を生成する工程の前工程として、液体吐出手段の構造に起因して発生する共振周波数を計測する工程と、計測された共振周波数が液体吐出手段による液滴の吐出に影響を与える対象周波数であるかどうか判定する工程と、計測された共振周波数が対象周波数であると判定されたとき、対象周波数と判定された共振周波数の周波数成分を駆動波形を構成する駆動信号毎に除去する工程と、を備える。【選択図】図１４
2015231700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の液体吐出手段から液滴を吐出させるに際し、所定の駆動手段から前記液体吐出手段に与える駆動信号の処理に係る信号処理方法であって、
１駆動周期内に２以上の前記駆動信号を含む駆動波形を生成する工程と、
前記駆動波形を生成する工程の前工程として、
前記液体吐出手段の構造に起因して発生する共振周波数を計測する工程と、
前記計測された共振周波数が前記液体吐出手段による液滴の吐出に影響を与える対象周波数であるかどうか判定する工程と、
前記計測された共振周波数が前記対象周波数であると判定されたとき、前記対象周波数と判定された前記共振周波数の周波数成分を前記駆動波形を構成する前記駆動信号毎に除去する工程と、
を備えることを特徴とする信号処理方法。
【請求項２】
前記駆動波形に対するフーリエ変換により前記共振周波数の周波数成分を顕出させることを特徴とする請求項１記載の信号処理方法。
【請求項３】
前記顕出させた周波数成分を除去した周波数特性を生成し、生成された前記周波数特性を逆フーリエ変換した周波数成分除去駆動波形を生成することを特徴とする請求項２記載の信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出により画像を形成する際の信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、インク液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを含む液体吐出装置を用いたものが知られている。そして、この液体吐出装置を用いて、用紙を搬送しながら、インクを用紙に付着させて画像形成が行われている。
【０００３】
このような画像形成装置において、圧電素子を駆動してインクを吐出させる際、インクジェッドヘッド全体が共振し、所謂クロストークが発生し不安定な吐出状態になるという問題がある。これは、インクジェッドヘッドの構造的な共振周波数が、インクジェットヘッドの駆動周波数、つまり圧電素子の駆動周波数と一致あるいは近接することに起因する。
【０００４】
上記の問題に対して、特許文献１には、インクジェットヘッドの駆動周波数及び流体的な共振周波数が、インクジェットヘッドの構造的な共振周波数に対する半値幅内の周波数領域に含まれないようにする技術が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、単一の引き打ち駆動波形に対して、パルス幅そのものを変えることでインクジェット駆動周波数等が構造的な共振周波数に対する半値幅内の周波数領域に含まれないようにすることを実現している。
【０００６】
しかし、パルス幅そのものを変えるということは、周波数そのものを変えるということである。このため、特許文献２のように、１印刷周期内で複数の駆動パルスを選択して液滴吐出ヘッドに与えることで大きさの異なる滴を連続して吐出させる画像形成装置における駆動波形には上記技術を適用することができない。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、１印刷周期内で複数の駆動パルスを選択して液滴吐出ヘッドに与えることで大きさの異なる滴を連続して吐出する場合においても、液滴を吐出するための駆動周波数等が構造的な共振周波数に対する半値幅内の周波数領域に含まれないようにする信号処理方法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】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の信号処理方法は、所定の液体吐出手段から液滴を吐出させるに際し、所定の駆動手段から液体吐出手段に与える駆動信号の処理に係る信号処理方法であって、１駆動周期内に２以上の駆動信号を含む駆動波形を生成する工程と、駆動波形を生成する工程の前工程として、液体吐出手段の構造に起因して発生する共振周波数を計測する工程と、計測された共振周波数が液体吐出手段による液滴の吐出に影響を与える対象周波数であるかどうか判定する工程と、計測された共振周波数が対象周波数であると判定されたとき、対象周波数と判定された共振周波数の周波数成分を駆動波形を構成する駆動信号毎に除去する工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、１印刷周期内で複数の駆動パルスを選択して液滴吐出ヘッドに与えることで大きさの異なる滴を連続して吐出する場合においても、液滴を吐出するための駆動周波数等が構造的な共振周波数に対する半値幅内の周波数領域に含まれないようにすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態における画像形成装置の一例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の実施形態における画像形成装置の機構部を示す概略構成図である。
【図３】図２における機構部の要部平面図である。
【図４】本発明の実施形態における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に沿う断面図である。
【図５】図４における液体吐出ヘッドの液室短手方向に沿う断面図である。
【図６】本発明の実施形態における画像形成装置の制御部を示す概略ブロック図である。
【図７】図６における制御部に含まれる印刷制御部の一例を示すブロック図である。
【図８】図７における印刷制御部に含まれる駆動波形生成部で生成出力する駆動波形及び駆動信号選択用の滴制御信号の一例を示す模式図である。
【図９】図８における滴制御信号に対応する吐出滴量を示す模式図である。
【図１０】液滴吐出ヘッドの構造的な振動の周波数特性の一例を示す模式図である。
【図１１】１印刷周期内で複数の駆動パルスを選択して液滴吐出ヘッドに与えることで大きさの異なる滴を連続して吐出させる場合の駆動波形の一例を示す模式図である。
【図１２】図１１における駆動波形を連続吐出させた場合のフーリエ変換結果の一例を示す模式図である。
【図１３】本発明の実施形態における駆動波形生成に関する駆動波形の信号処理工程を示す模式図である。
【図１４】図１２における波形から共振周波数成分を取り除いた結果の一例を示す模式図である。
【図１５】フーリエ変換の結果、共振周波数成分が取り除かれた駆動波形の一例を示す模式図である。
【図１６】本発明の実施形態における信号処理工程について説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態の信号処理方法を適用する画像形成装置に関し以下図面を用いて説明するが、本発明の趣旨を越えない限り、何ら本実施形態に限定されるものではない。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化乃至省略する。
【００１２】
本実施形態における画像形成装置の一例について図１を参照して説明する。本実施形態における画像形成装置は、本体１と、本体１に装着された用紙を装填する給紙トレイ２と、本体１に着脱自在に装着され画像が形成された用紙をストックする排紙トレイ３を備える。
【００１３】
さらに、本体１の前面の一端部側、つまり給排紙トレイの側方には、前面から本体１の前方側に突き出し、上面よりも低くなったインクカートリッジを装填するためのカートリッジ装填部４を有する。また、カートリッジ装填部４の上面は操作ボタンや表示器などを設ける操作／表示部５が備わる。
【００１４】
カートリッジ装填部４には、例えば、黒（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容したインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙを、本体１の前面側から後方側に向って挿入して装填可能としている。また、カートリッジ装填部４の前面側には、インクカートリッジ１０を着脱するときに開く前カバーであるカートリッジカバー６を開閉可能に設けている。
【００１５】
また、操作／表示部５には、各色のインクカートリッジの装着位置に対応する配置位置で、各色のインクカートリッジの残量がニアーエンド及びエンドになったことを表示するための各色の残量表示部１１ｋ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｙを配置している。さらに、操作／表示部５には、電源ボタン１２、用紙送り／印刷再開ボタン１３、キャンセルボタン１４が配置されている。
【００１６】
次に、本実施形態における画像形成装置の機構部について図２及び図３を参照して説明する。本実施形態において、図示しない左右の側板間に横架したガイド部材であるガイドロッド２１とステー２２とでキャリッジ２３が主走査方向に摺動自在に保持される。キャリッジ２３は、主走査モータ２４によって駆動プーリ２５と従動プーリ２６間に架け渡したタイミングベルト２７を介し、矢印方向に移動走査される。
【００１７】
キャリッジ２３には、上述した各色のインク滴を吐出する液体吐出手段としての記録ヘッド３１ｋ、３１ｃ、３１ｍ、３１ｙが、複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着されている。
【００１８】
インクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。また、上記以外にも、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。
【００１９】
なお、インクジェットヘッドとしては、複数のノズルを並べてノズル列を複数列有し、各ノズル列から同じ色の液滴を吐出する構成であっても、異なる色の液滴を吐出する構成であってもよい。また、キャリッジ２３には、記録ヘッド３１に各色のインクを供給するための各色のヘッドタンク３２が搭載されている。
【００２０】
ヘッドタンク３２には各色のインク供給チューブを介して、カートリッジ装填部４に装着された各色のインクカートリッジ１０から各色のインクが補充供給される。一方、給紙トレイ２の用紙積載部４１上に積載した用紙４２を給紙するための給送手段である給紙部として、給紙コロ４３及び分離パッド４４を備える。給紙コロ４３は用紙積載部４１から用紙４２を１枚ずつ分離給送する。分離パッド４４は摩擦係数の大きな材質からなり、給紙コロ４３に対向し、給紙コロ４３側に付勢されている。
【００２１】
そして、本実施形態における画像形成装置は、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。これらの構成によって、給紙部から給紙された用紙４２を記録ヘッド３１の下方側に送り込む。さらに、本実施形態における画像形成装置は、給送された用紙４２を静電吸着して記録ヘッド３１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】
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、つまり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５１は、用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層とを有する。表層は、例えば、抵抗制御を行っていない純粋な厚さ４０μｍ程度の樹脂材、例えばＥＴＦＥピュア材で形成し、裏層は、例えば中抵抗層やアース層である。
【００２３】
そして、本実施形態における画像形成装置は、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。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、加圧力として軸の両端に所定の押圧力をかけている。
【００２４】
なお、搬送ローラ５２はアースローラの役目も担っており、搬送ベルト５１の中抵抗層と接触配置され接地している。また、搬送ベルト５１の裏側には、記録ヘッド３１による印写領域に対応してガイド部材５７を配置している。
【００２５】
ガイド部材５７は、上面が搬送ベルト５１を支持する２つのローラである搬送ローラ５２とテンションローラ５３の接線よりも記録ヘッド３５側に突出させる。これにより搬送ベルト５１の高精度な平面性を維持するようにしている。搬送ベルト５１は、副走査モータ５８によって駆動ベルト５９及びプーリ６０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３のベルト搬送方向、つまり副走査方向に周回移動する。
【００２６】
さらに、記録ヘッド３１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。
【００２７】
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。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。
【００２８】
さらに、図３に示すように、キャリッジ２３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド３１のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持回復機構８１を配置している。維持回復機構８１は、キャップ部材８２ａ〜８２ｄ（以下「キャップ」という。）と、ワイパーブレード８３と、空吐出受け８４などを備えている。
【００２９】
キャップは記録ヘッド３１の各ノズル面をキャピングする。ワイパーブレード８３は、ノズル面をワイピングするためのブレード部材である。空吐出受け８４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。ここでは、キャップ８２ａを吸引用及び保湿用キャップ（以下「吸引用キャップ」という。）とし、他のキャップ８２ｂ〜８２ｄは保湿用キャップとしている。
【００３０】
また、キャリッジ２３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を配置する。空吐出受け８８には記録ヘッド３１のノズル列方向に沿った開口８９ａ〜８９ｄを設けている。
【００３１】
このように構成したインクジェット記録装置においては、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はガイド部材４５で案内される。そして、用紙４２は、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、さら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。
【００３２】
このとき、図示しない制御部によってＡＣバイアス供給部から帯電ローラ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、つまり交番する電圧が印加される。これにより、搬送ベルト５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。
【００３３】
プラス、マイナス交互に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。そこで、キャリッジ２３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３１を駆動する。これにより、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。
【００３４】
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。また、印字待機中にはキャリッジ２３は維持回復機構８１側に移動されて、キャップ８２で記録ヘッド３１がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。
【００３５】
また、キャップ８２で記録ヘッド３１をキャッピングした状態で図示しない吸引ポンプによってノズルから記録液を吸引し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行う。また、記録開始前、記録途中などに、空吐出受け８４、８８に向けて記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。つまり、画像形成に寄与しない液滴を吐出する。これによって、記録ヘッド３１の安定した吐出性能を維持、回復する。
【００３６】
次に、本実施形態の画像形成装置における液体吐出ヘッドの一例について図４及び図５を参照して説明する。この液体吐出ヘッドは、流路板１０１と、振動板１０２と、ノズル板１０３とを接合して積層し、これらによって液滴を吐出するノズル１０４が連通する流路であるノズル連通路１０５及び液室１０６、液室１０６にインクを供給するための共通液室１０８に連通するインク供給口１０９などを形成している。
【００３７】
なお、流路板１０１は例えばＳＵＳ基板あるいは単結晶シリコン基板をエッチングして形成される。振動板１０２は流路板１０１の下面に接合した例えばニッケル電鋳で形成する。ノズル板１０３は流路板１０１の上面に接合される。
【００３８】
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、つまりアクチュエータ手段である電気機械変換素子として、２列の積層型圧電素子１２１と、この圧電素子１２１を接合固定するベース基板１２２とを備えている。なお、圧電素子１２１の間には支柱部１２３を設けている。支柱部１２３は圧電素子部材を分割加工することで圧電素子１２１と同時に形成した部分であるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。
【００３９】
また、圧電素子１２１には図示しない駆動回路である駆動ＩＣに接続するためのＦＰＣケーブル１２６を接続している。そして、振動板１０２の周縁部をフレーム部材１３０に接合する。
【００４０】
フレーム部材１３０には、貫通部１３１及びインク供給穴１３２が形成されている。貫通部１３１は圧電素子１２１及びベース基板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。インク供給穴１３２は共通液室１０８となる凹部、この共通液室１０８に外部からインクを供給する。フレーム部材１３０は、例えばエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂あるいはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成されている。
【００４１】
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。これにより、又は、ＳＵＳ基板をエッチングすることなどにより、ノズル連通路１０５、液室１０６となる凹部や穴部を形成したものである。
【００４２】
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。振動板１０２に圧電素子１２１及び支柱部１２３を接着剤接合し、さらにフレーム部材１３０を接着剤接合している。
【００４３】
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。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水層を形成したものである。なお、ノズル板１０３の表面がノズル面３１ａとなる。
【００４４】
圧電素子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である。圧電素子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。
【００４５】
なお、本実施形態では、圧電素子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が、圧電素子１２１の圧電方向としてｄ３１方向の変位を用いて加圧液室１０６内インクを加圧する構成とすることもできる。また、１つの基板１２２に１列の圧電素子１２１が設けられる構造とすることもできる。
【００４６】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子１２１に印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子１２１が収縮し、振動板１０２が下降して液室１０６の容積が膨張する。これにより、液室１０６内にインクが流入する。
【００４７】
その後、圧電素子１２１に印加する電圧を上げて圧電素子１２１を積層方向に伸長させ、振動板１０２をノズル１０４方向に変形させて液室１０６の容積／体積を収縮させる。これにより、液室１０６内の記録液が加圧され、ノズル１０４から記録液の滴が吐出される。
【００４８】
そして、圧電素子１２１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。そのため、このとき共通液室１０８から液室１０６内に記録液が充填される。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。
【００４９】
なお、このヘッドの駆動方法については、上述した引き・押し打ちの例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。
【００５０】
次に、本実施形態における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。制御部は、主制御部３０１と印刷制御部３０２とを備えている。主制御部３０１は、本画像形成装置全体の制御を司る、本発明に係る空吐出動作に関する制御をする手段などを兼ねたマイクロコンピュータで構成される。印刷制御部３０２は印刷制御を司るマイクロコンピュータで構成される。
【００５１】
そして、主制御部３０１は、通信回路３００から入力される印刷処理の情報に基づいて用紙４２に画像を形成するために次の制御を行う。それは、主走査モータ駆動回路３０３及び副走査モータ駆動回路３０４を介した主走査モータ２４や副走査モータ５８の駆動制御や、印刷制御部３０２に対して印刷用データを送出するなどの制御である。
【００５２】
また、主制御部３０１には、キャリッジ２３の位置を検出するキャリッジ位置検出回路３０５からの検出信号が入力される。主制御部３０１はこの検出信号に基づいてキャリッジ２３の移動位置及び移動速度を制御する。
【００５３】
キャリッジ位置検出回路３０５は、例えばキャリッジ２３の走査方向に配置されたエンコーダシートのスリット数を、キャリッジ２３に搭載されたフォトセンサで読み取って計数することで、キャリッジ２３の位置を検出する。
【００５４】
主走査モータ駆動回路３０３は、主制御部３０１から入力されるキャリッジ移動量に応じて主走査モータ２４を回転駆動させて、キャリッジ２３を所定の位置に所定の速度で移動させる。
【００５５】
また、主制御部３０１には搬送ベルト５１の移動量を検出する搬送量検出回路３０６からの検出信号が入力される。主制御部３０１はこの検出信号に基づいて搬送ベルト５１の移動量及び移動速度を制御する。
【００５６】
搬送量検出回路３０６は、例えば搬送ローラ５２の回転軸に取り付けられた回転エンコーダシートのスリット数を、フォトセンサで読み取って計数することで搬送量を検出する。
【００５７】
副走査モータ駆動回路３０４は、主制御部３０１から入力される搬送量に応じて副走査モータ５８を回転駆動させて、搬送ローラ５２を回転駆動して搬送ベルト５１を所定の位置に所定の速度で移動させる。
【００５８】
主制御部３０１は、給紙コロ駆動回路３０７に給紙コロ駆動指令を与えることによって給紙コロ４３を１回転させる。また、主制御部３０１は、維持回復機構駆動用モータ駆動回路３０８を介して維持回復機構８１のモータ２２１を回転駆動する。これにより、前述したようにキャップ８２の昇降、ワイパーブレード８３の昇降、吸引ポンプの駆動などを行わせる。
【００５９】
主制御部３０１は、インク供給モータ駆動回路３１１を介して供給ユニットのポンプを駆動するためのインク供給モータを駆動制御する。これにより、カートリッジ装填部４に装填されたインクカートリッジ１０からヘッドタンク３２に対してインクが補充供給される。このとき、主制御部３０１は、ヘッドタンク３２が満タン状態にあることを検知するヘッドタンク満タンセンサ３１２からの検知信号に基づいて補充供給を制御する。
【００６０】
また、主制御部３０１は、カートリッジ通信回路３１４を通じて、カートリッジ装填部４に装着された各インクカートリッジ１０に設けられるカートリッジＥＥＰＲＯＭ３１６に記憶されている情報を取り込む。そして、例えば、主制御部３０１は、所要の処理を行って、取り込んだ情報をＥＥＰＲＯＭ３１５に格納保持する。
【００６１】
また、主制御部３０１には、環境温度、環境湿度を検知する環境センサ３１３からの検知信号が入力される。
【００６２】
印刷制御部３０２は、主制御部３０１からの信号とキャリッジ位置検出回路３０５及び搬送量検出回路３０６などからのキャリッジ位置や搬送量に基づいて、記録ヘッド３１の液滴を吐出させるための圧力発生手段を駆動するためのデータを生成する。印刷制御部３０２は、このデータをシリアルデータでヘッド駆動回路３１０に転送し、この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、滴制御信号としてのマスク信号などをヘッド駆動回路３１０に出力する。
【００６３】
また、印刷制御部３０２は、ＲＯＭに格納されている駆動信号のパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器、電圧増幅器、電流増幅器等で構成される駆動波形生成部及びヘッドドライバに与える駆動波形選択手段を含む。印刷制御部３０２は、駆動信号である、１の駆動パルスあるいは複数の駆動パルスで構成される駆動信号群を複数含む駆動波形を生成してヘッド駆動回路３１０に対して出力する。
【００６４】
ヘッド駆動回路３１０は、記録ヘッド３１に駆動信号を与える駆動手段である。具体的には、ヘッド駆動回路３１０は、所定の画像データに基づいて、記録ヘッド３１の駆動素子に対して駆動信号を選択的に印加することで、記録ヘッド３１を駆動する。
【００６５】
所定の画像データとは、例えば、シリアルに入力される記録ヘッド３１の１行分に相当する画像データである。また、駆動信号は印刷制御部３０２から与えられる駆動波形を構成する。駆動素子は、記録ヘッド３１に備わる、液滴を吐出させるエネルギーを発生する例えば前述したような圧電素子である。
【００６６】
このとき、駆動波形を構成する駆動信号群の駆動パルスを選択することによって、大きさの異なる液滴を吐出させて大きさの異なるドットを打ち分けることができる。
【００６７】
次に、印刷制御部３０２及びヘッド駆動回路３１０の一例について図７を参照して説明する。印刷制御部３０２は、駆動波形生成部４０１とデータ転送部４０２を備えている。駆動波形生成部４０１は、駆動波形、すなわち共通駆動波形を生成して出力する。データ転送部４０２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、滴制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３を出力する。
【００６８】
駆動波形生成部４０１は、１駆動周期内に２以上の前記駆動信号を含む駆動波形を生成する駆動波形生成手段である。具体的には、後述の図８（ａ）に示すように、駆動波形生成部４０１は、１駆動周期内に、１又は複数の駆動信号で構成される第１駆動信号群ＰＧ１、及び、１又は複数の駆動信号で構成される第２駆動信号群ＰＧ２を連続的に含む駆動波形を生成して出力する。なお、本実施形態では駆動信号群が２つの例で説明するが、３つ以上の駆動信号群を生成出力する構成であってもよい。
【００６９】
また、データ転送部４０２は、第１駆動信号群ＰＧ１及び第２駆動波形群ＰＧ２のうちの駆動信号を選択する滴制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３を、第１駆動信号群ＰＧ１、第２駆動信号群ＰＧ２の出力に合わせて１駆動周期内に連続的に出力する。
【００７０】
なお、滴制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３は、ヘッド駆動回路３１０のスイッチ手段であるアナログスイッチ４１５の開閉を滴毎に指示する２ビットの信号である。また、滴制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３は、第１駆動波形群ＰＧ１、第２駆動波形群ＰＧ２の周期に合わせて選択すべき波形でＬレベルに状態遷移し、非選択時にはＨレベルに状態遷移する。
【００７１】
ヘッド駆動回路３１０は、シフトレジスタ４１１と、ラッチ回路４１２と、デコーダ４１３と、レベルシフタ４１４と、アナログスイッチ４１５とを備えている。
【００７２】
シフトレジスタ４１１は、データ転送部４０２からの転送クロックであるシフトクロック及びシリアル画像データである階調データ［２ビット／ＣＨ］を入力する。ラッチ回路４１２は、シフトレジスタ４１１の各レジスト値をラッチ信号によってラッチする。デコーダ４１３は、階調データと第１、第２滴制御信号ＭＮ０ａ〜ＭＮ３ａ、ＭＮ０ｂ〜ＭＮ３ｂをデコードして結果を出力する。
【００７３】
また、レベルシフタ４１４は、デコーダ４１３のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ４１５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４１５は、レベルシフタ４１４を介して与えられるデコーダ４１３の出力でオン／オフされる。アナログスイッチ４１５は、各圧電素子１２１の選択電極である個別電極１５４に接続され、駆動波形生成部４０１からの共通駆動波形が入力されている。
【００７４】
シリアル転送された画像データと滴制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３をデコーダ４１３でデコードした結果に応じてアナログスイッチ４１５がオンにする。これにより、共通駆動波形に含まれる第１駆動信号群ＰＧ１、第２駆動信号群ＰＧ２を構成する所要の駆動信号が通過して、つまり選択されて圧電素子１２１に印加される。
【００７５】
そこで、駆動波形生成部４０１から出力する駆動波形とデータ転送部４０２から出力する滴制御信号の一例について図８及び図９を参照して説明する。駆動波形生成部４０１から出力される第１駆動波形群ＰＧ１は、図８（ａ）に示すように、非吐出駆動パルスＰ１と、吐出駆動パルスＰ２、Ｐ３とで構成される。
【００７６】
非吐出駆動パルスＰ１は、基準電位Ｖｅから立ち下がる波形要素、立下り後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Ｖｅまでそのまま立ち上がる波形要素で構成される。吐出駆動パルスＰ２、Ｐ３は、基準電位Ｖｅから立ち下がる波形要素、立下り後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Ｖｅまで段階的に立ち上がる波形要素で構成される。
【００７７】
なお、非吐出駆動パルスとは、圧電素子１２１を駆動するが、メニスカスに振動を与えるだけでノズルから液滴が吐出されない駆動パルスを意味する。また、吐出駆動パルスとは、圧電素子１２１を駆動し、ノズルから液滴を吐出させる駆動パルスを意味する。
【００７８】
第１駆動波形群ＰＧ１に連続して生成出力される第２駆動波形群ＰＧ２は、吐出駆動パルスＰ４と、吐出駆動パルスＰ５とで構成される。吐出駆動パルスＰ４は、基準電位Ｖｅから立ち下がる波形要素、立下り後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Ｖｅまでそのまま立ち上がる波形要素で構成される。
【００７９】
また、吐出駆動パルスＰ５は、基準電位Ｖｅから立ち下がる波形要素、立下り後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Ｖｅよりも高い電位までそのまま立ち上がる波形要素、立ち上がり後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Ｖｅまで立ち下がる波形要素で構成される駆動パルスＰ５とで構成される。
【００８０】
ここで、駆動パルスの電位Ｖが基準電位Ｖｅから立ち下がる波形要素は、これによって圧電素子１２１が収縮して加圧液室１０６の容積が膨張する引込み波形要素である。また、立下り後の状態から立ち上がる波形要素は、これによって圧電素子１２１が伸長して加圧液室１０６の容積が収縮する加圧波形要素である。
【００８１】
この駆動波形について、データ転送部４０２は、図８（ｂ）に示すように、第１駆動波形群ＰＧ１を構成する駆動パルスＰ１〜Ｐ３及び第２駆動波形群ＰＧ２を構成する駆動パルスＰ４、Ｐ５を選択する滴制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３を順次出力する。
【００８２】
この滴制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３においては、図９に示すように、滴制御信号ＭＮ０を与えることで駆動パルスＰ１のみが選択されてヘッドに与えられる。その結果、非吐出駆動状態となり、すなわち吐出滴量は０ｐｌとなる。
【００８３】
同様に、滴制御信号ＭＮ１を与えることで駆動パルスＰ３のみが選択されてヘッドに与えられるため、吐出滴量は３ｐｌとなる。また、滴制御信号ＭＮ２を与えることで駆動パルスＰ２、Ｐ４が選択されてヘッドに与えられるため、吐出滴量は９ｐｌとなる。さらに、滴制御信号ＭＮ３を与えることで駆動パルスＰ２〜Ｐ５が選択されてヘッドに与えられるため、吐出滴量は１８ｐｌとなる。
【００８４】
つまり、４つの、２ビットからなる滴制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３で駆動波形を構成する駆動パルスＰ１〜Ｐ５を選択することにより、非吐出［０ｐｌ］、小滴［３ｐｌ］、中滴［９ｐｌ］、大滴［１８ｐｌ］の４種類の大きさの滴を得ることができる。つまり、本実施形態によれば、簡単な構成で大きさの異なる液滴を吐出することができる。
【００８５】
次に、記録ヘッドの構造的な振動の周波数特性について図１０を参照して説明する。本図における縦軸は、正弦波入力による１つの圧力室の駆動時におけるヘッドノズル面の変形量をレーザードップラー計で測定したときの速度を示し、横軸は駆動の周波数を示す。また、縦軸の数値はヘッドの変形量に対応しており、この数値が大きいほどヘッドの変形量が大きいということになる。
【００８６】
図１０から明らかなように、このヘッドの場合、３９５ｋＨｚに大きな共振が確認できる。他にも共振は見られるが、３９５ｋＨｚほどのピークを有していないので、ここでは、３９５ｋＨｚを代表として考えてよい。この、共振スペクトルの周波数のピーク値がインクジェットヘッドの駆動周波数と一致あるいは近接していると、記録ヘッドの構造的共振を励起し、吐出安定性に悪影響を及ぼす。
【００８７】
次に、１印刷周期内で複数の駆動パルスを選択して液滴吐出ヘッドに与えることで大きさの異なる滴を連続して吐出させる場合の駆動波形の一例について図１１を参照して説明する。本図に示すように、駆動波形が複数のパルスで構成されているため、単一の引き打ち駆動波形に対して、パルス幅そのものを変えると、波形そのものが異なってしまい、所望の液滴を吐出することができない。
【００８８】
次に、図１１に示した駆動波形を連続吐出させたときのフーリエ変換結果について図１２を参照して説明する。この波形の場合、矢印で示すように、３９５ｋＨｚに周波数成分を持っていることがわかる。他にも入力周波数成分はあるが、振動として振幅に現れるのは、入力ｘ伝達系特性すなわち図１２と図１０の乗算による。そのため、３９５ｋＨｚ以外の周波数は入力信号としては確認できても、伝達系の共振を持たないか、又は小さい周波数帯域なので特に考慮する必要はないことは明らかである。
【００８９】
本実施形態においては、上述した３９５ｋＨｚ成分を入力波形から除去する。３９５ｋＨｚ成分も入力波形から除去することで、共振があっても、振動として現れてこない効果が得られるからである。
【００９０】
そこで、本実施形態の画像形成装置においては、駆動波形生成部に駆動波形を入力する前工程として、図１３に示すように、駆動波形生成工程４５０、共振周波数計測工程４５１、対象周波数判定工程４５２、フィルター工程４５３の順に信号処理を行う。フィルター工程４５３は、フーリエ変換工程４５４と、逆フーリエ変換工程４５５を備える。
【００９１】
共振周波数計測工程４５１においては、例えば記録ヘッド３１のような液滴吐出手段の構造に起因して発生する共振周波数を計測する。対象周波数判定工程４５２では、共振周波数計測工程４５１において計測された共振周波数が記録ヘッド３１による液滴の吐出に影響を与える対象周波数であるかどうか判定する。
【００９２】
また、フィルター工程４５３においては、対象周波数判定工程４５２において、共振周波数計測工程４５１で計測された共振周波数が対象周波数であると判定されたとき、対象周波数と判定された共振周波数の周波数成分を駆動波形を構成する駆動信号毎に除去する。
【００９３】
さらに、フィルター工程４５３においては、フーリエ変換工程４５４で駆動波形に対するフーリエ変換により共振周波数の周波数成分を顕出させる。そして、フィルター工程４５３においては、顕出させた周波数成分を除去した周波数特性を生成し、生成された周波数特性を逆フーリエ変換工程４５５で逆フーリエ変換して得られた周波数成分除去駆動波形を次工程４５６において駆動波形生成部４０１に入力する。
【００９４】
具体例として、まず３９５ｋＨｚ変動を取り除く目標を決め、図１４において破線で示したように、図１２の３９５ｋＨｚの周波数成分を除去する。位相情報は、図１１の波形をフーリエ変換した結果と同じものを用いる。次に図１４の振幅と、図１１をフーリエ変換して得られた位相情報を基に、逆フーリエ変換を行い、３９５ｋＨｚ成分を除去した駆動波形を求める。
【００９５】
図１５にフーリエ解析の結果を示す。図１４において、破線が３９５ｋＨｚの周波数成分を取り除いた波形である。なお、図１１で示した周波数成分除去前の駆動波形を実線で示している。
【００９６】
上述したように、装置の構造に起因する共振周波数成分を除去した駆動波形を生成できたため、この波形を駆動波形生成部４０１に入力する。これにより、１印刷周期内で複数の駆動パルスを選択して液滴吐出ヘッドに与えることで大きさの異なる滴を連続して吐出させる画像形成装置においても、以下の効果を挙げることができる。
【００９７】
つまり、本実施形態によれば、インクジェットヘッドの駆動周波数が、記録ヘッドの構造的な共振周波数に対する半値幅内の周波数領域に含まれることを防止し、クロストークが発生し不安定な吐出状態になることを回避することができる。
【００９８】
次に、本実施形態における上述した共振周波数除去に係る駆動波形の信号処理工程について図１６を参照して説明する。
【００９９】
まず、駆動波形生成工程４５０において、駆動波形生成部４０１は、共振周波数成分を特に考慮せずに駆動波形を設計する（ステップＳ１）。次に、共振周波数計測工程４５１においては例えば駆動手段であるヘッド駆動回路３１０等のメカ系共振周波数を計測する（ステップＳ２）。
【０１００】
次に、対象周波数判定工程４５２においては、その結果から現れた周波数のうち、吐出に影響を与える対象周波数を判定する（ステップＳ３）。対象周波数が判定されない場合は（ステップＳ４、ＮＯ）、設計した駆動波形をそのまま、駆動波形生成部４０１に入力する（ステップＳ８）。
【０１０１】
一方、１５０４で対象周波数が判定された場合は（ステップＳ４、ＹＥＳ）、フィルター工程４５３において、設計した駆動波形をフーリエ変換し（ステップＳ５）、対象周波数を削除した周波数特性を生成する（ステップＳ６）。そして、フィルター工程４５３において、得られた周波数特性を逆フーリエ変換し（ステップＳ７）、得られた駆動波形を駆動波形生成部４０１に入力する（ステップＳ８）。
【０１０２】
以上、本実施形態によれば、ピーク時の周波数にピンポイントで対応できるため、構造的な共振周波数が多い場合や、近接している場合であっても周波数特性を改善することが可能になる。
【０１０３】
また、本実施形態におけるフーリエ変換として、例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）や離散フーリエ変換（ＤＣＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）が含まれてよいことは言うまでもない。
【０１０４】
なお、上述する実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。例えば、上述した本実施形態の画像形成装置における各処理を、ハードウェア、又は、ソフトウェア、あるいは、両者の複合構成を用いて実行することも可能である。
【０１０５】
なお、ソフトウェアを用いて処理を実行する場合には、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ内のメモリにインストールして実行させることが可能である。あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。
【符号の説明】
【０１０６】
４０１    駆動波形生成部
４５１    共振周波数計測工程
４５２    対象周波数判定工程
４５３    フィルター工程
４５４    フーリエ変換工程
４５５    逆フーリエ変換工程
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０７】
【特許文献１】特許第４８１５３６４号公報
【図１】
2015231700.tif 000003
【図２】
2015231700.tif 000004
【図３】
2015231700.tif 000005
【図４】
2015231700.tif 000006
【図５】
2015231700.tif 000007
【図６】
2015231700.tif 000008
【図７】
2015231700.tif 000009
【図８】
2015231700.tif 000010
【図９】
2015231700.tif 000011
【図１０】
2015231700.tif 000012
【図１１】
2015231700.tif 000013
【図１２】
2015231700.tif 000014
【図１３】
2015231700.tif 000015
【図１４】
2015231700.tif 000016
【図１５】
2015231700.tif 000017
【図１６】
2015231700.tif 000018