(57)【要約】【課題】製造上のばらつきに起因するノズルごとのインク滴量や着弾位置のばらつきを高精度に抑制して、画像品質の劣化を抑制することができるヘッド駆動装置、記録ヘッドユニットおよび画像形成装置を提供する。【解決手段】ヘッド駆動部３０は、記録ヘッドの複数の圧電素子５−１〜５−Ｎに対応して設けられた複数の駆動波形生成部３３−１〜３３−Ｎを備える。複数の駆動波形生成部３３−１〜３３−Ｎは、それぞれ複数のノズルから吐出される液滴の吐出特性が略一様となるように複数のノズルごとに設定された駆動波形情報に基づき、対応する圧電素子を駆動する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルおよび各ノズルに対応して設けられた複数の圧力発生素子を有する記録ヘッドを駆動するヘッド駆動装置であって、
前記複数の圧力発生素子に対応して設けられた複数の駆動波形生成部を備え、
前記複数の駆動波形生成部は、前記複数のノズルから吐出される液滴の吐出特性が略一様となるように前記複数のノズルごとに設定された駆動波形情報に基づき、対応する前記圧力発生素子を駆動することを特徴とするヘッド駆動装置。
【請求項２】
前記複数の駆動波形生成部のそれぞれは、
対応する前記圧力発生素子に対する充電のタイミングと時間を制御する充電信号と、放電のタイミングと時間を制御する放電信号とを生成する充放電信号生成部と、
前記充電信号および前記放電信号に従い、対応する前記圧力発生素子に対して充電および放電を行うドライバ部と、を備え、
前記駆動波形情報は、前記充電信号および前記放電信号のオンオフタイミングを決定するものであることを特徴とする請求項１に記載のヘッド駆動装置。
【請求項３】
前記ドライバ部は、
前記圧力発生素子に電力供給する電源と対応する前記圧力発生素子に接続され、前記充電信号に従いオン状態となる第１のスイッチと、
対応する前記圧力発生素子とグランドに接続され、前記放電信号に従いオン状態となる第２のスイッチと、を備えることを特徴とする請求項２に記載のヘッド駆動装置。
【請求項４】
前記ドライバ部は、
充電電流を供給する第１の電流源と、前記充電信号に従いオン状態となる第１のスイッチとが、前記圧力発生素子に電力供給する電源と対応する前記圧力発生素子に縦列接続され、
放電電流を供給する第２の電流源と、前記放電信号に従いオン状態となる第２のスイッチとが、対応する前記圧力発生素子とグランドに縦列接続された回路を含むことを特徴とする請求項２に記載のヘッド駆動装置。
【請求項５】
前記第１の電流源の供給する充電電流値および前記第２の電流源の供給する放電電流値がそれぞれ変更可能であり、
前記駆動波形情報が、前記充電電流値および前記放電電流値を含むことを特徴とする請求項４に記載のヘッド駆動装置。
【請求項６】
前記複数の駆動波形生成部のそれぞれは、
対応する前記駆動波形情報に基づいてリファレンス波形を生成するリファレンス波形生成部と、
対応する前記圧力発生素子に印加されている駆動電圧が前記リファレンス波形と一致するように、対応する前記圧力発生素子に対する充放電を制御するための充放電信号を生成する制御アンプと、
前記充放電信号に従って、対応する前記圧力発生素子を充放電して駆動するドライバ部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のヘッド駆動装置。
【請求項７】
前記複数の駆動波形生成部のそれぞれは、
対応する前記圧力発生素子に印加されている駆動電圧を１／Ａ（ただし、Ａは１よりも大きい実数）に縮小する減衰手段をさらに備え、
前記リファレンス波形生成部は、対応する前記駆動波形情報が表す駆動波形を１／Ａに縮小した前記リファレンス波形を生成し、
前記制御アンプは、前記減衰手段により縮小された前記駆動電圧が前記リファレンス波形と一致するように、前記充放電信号を生成することを特徴とする請求項６に記載のヘッド駆動装置。
【請求項８】
前記複数のノズルから吐出される液滴の吐出特性の代表値を定める基本駆動波形情報を保持する基本駆動波形情報保持部と、
前記複数のノズルの各々から吐出される液滴の吐出特性が前記代表値と略同一となるように前記基本駆動波形情報を補正するための、各ノズルに対して予め設定された補正情報をそれぞれ保持する駆動波形補正情報保持部とを備え、
前記駆動波形情報は、前記基本駆動波形情報と前記補正情報とに基づき決定されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１つに記載のヘッド駆動装置。
【請求項９】
前記基本駆動波形情報保持部は、吐出される液滴の大きさに応じた複数の前記基本駆動波形情報を保持し、
前記駆動波形生成部は、対応するノズルが吐出する液滴の大きさに応じて、複数の前記基本駆動波形情報の中から、前記駆動波形情報の決定に用いる前記基本駆動波形情報を選択することを特徴とする請求項８に記載のヘッド駆動装置。
【請求項１０】
前記駆動波形補正情報保持部は、ノズルごとの前記補正情報の少なくとも一部を、吐出される液滴の大きさに応じて複数保持し、
前記駆動波形生成部は、対応するノズルが吐出する液滴の大きさに応じて、複数の前記補正情報の中から、前記駆動波形情報の決定に用いる前記補正情報を選択することを特徴とする請求項９に記載のヘッド駆動装置。
【請求項１１】
前記基本駆動波形情報保持部は、液滴の温度に応じた複数の前記基本駆動波形情報を保持し、
前記駆動波形生成部は、検知された液滴の温度に応じて、複数の前記基本駆動波形情報の中から、前記駆動波形情報の決定に用いる前記基本駆動波形情報を選択することを特徴とする請求項８に記載のヘッド駆動装置。
【請求項１２】
前記補正情報を記憶する不揮発性メモリを備え、
前記記録ヘッドの製造時に前記補正情報が前記不揮発性メモリに書き込まれることを特徴とする請求項８乃至１１の何れか１つに記載のヘッド駆動装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか１つに記載のヘッド駆動装置を前記記録ヘッドと一体に設けたことを特徴とする記録ヘッドユニット。
【請求項１４】
請求項１３に記載の記録ヘッドユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッド駆動装置、記録ヘッドユニットおよび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、ディジタル印刷装置などの画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からな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（例えばインクジェット記録装置）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、記録媒体（例えば用紙）上に吐出して所望の画像を形成するものである。
【０００３】
記録ヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク流路（圧力室）と、インク流路内のインクを加圧する圧力発生手段とを備えている。記録ヘッドとしては、いわゆる圧電型のもの、サーマル型のもの、静電型のものなどが一般的に知られている。圧電型の記録ヘッドは、圧力発生手段として圧電素子（例えばピエゾ素子）を用い、インク流路の壁面を形成する振動板を当該圧電素子で微振動させることにより、インク流路内の容積を変化させてインク滴を吐出させる。サーマル型の記録ヘッドは、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でインク滴を吐出させる。静電型の記録ヘッドは、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向して配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内の容積を変化させてインク滴を吐出させる。
【０００４】
通常、インク滴を吐出するノズルは記録ヘッドに複数形成され、ノズルごとにインク流路（圧力室）および圧力発生手段（以下、圧力発生手段として圧電素子を用いる例を想定して説明する）が設けられている。この複数のノズルは所定の方向に配置されている。以下では、この方向をノズル列方向と呼ぶ。
【０００５】
全ての圧電素子は共通の給電線とグランド線との間に並列に電気的接続され、かつ、各圧電素子に対してはスイッチング素子が直列に電気的接続される。圧電素子を駆動するための信号（駆動波形）は、駆動波形生成回路で生成され、給電線およびスイッチング素子を介して各圧電素子に選択的に分配供給される。すなわち、印字データに基づいて所定のスイッチング素子が選択されてオンすると、給電線を介して圧電素子に駆動波形が印加され、当該駆動波形が印加された圧電素子に対応する所定のノズルからインク滴が吐出される。
【０００６】
また、記録媒体上に形成するドットの大きさを変更して画像の階調性を高めるため、インク体積が異なる複数種類のインク滴（例えば、大滴，中滴，小滴）を吐出させる記録ヘッドも知られている。この記録ヘッドを用いる場合は、印字周期内に複数のパルス列からなる駆動波形を用いて滴速度を変えながらインク滴を連続吐出させ、飛翔中に１つの液滴として合体するように駆動波形が設定される。このような記録ヘッドの駆動方式としては、複数種類のインク滴を吐出させる複数の駆動波形要素を組み合わせた１つの共通駆動波形を用い、各圧電素子に対して必要な波形部分をスイッチング素子によって選択的に印加する共通駆動回路方式が一般的である。
【０００７】
ところで、圧電素子を駆動するための駆動波形は、通常、２０〜４０Ｖといった比較的大きな電圧振幅の波形が必要とされており、これを生成、駆動するための駆動波形発生回路は、比較的大規模で、消費電力も大きい。そのため、駆動波形発生回路は、小サイズ化の要求される記録ヘッド内には配置されず、別の回路基板で生成した駆動波形を記録ヘッドに給電線を介して供給する構成とされることが多い。また、各圧電素子に対して設けられているスイッチング素子は、オンオフ選択信号を生成する制御部などと共に集積化され、記録ヘッド内の圧電素子の直近に配置されることが多い。この集積化されたスイッチング素子はトランジスタで構成されており、比較的大きな電圧振幅を駆動するために高耐圧のパワーＭＯＳＦＥＴなどを用いており、大きなサイズとなっている。そのため集積化回路のサイズに対する割合も大きい。
【０００８】
液体吐出記録方式の画像形成装置において高画質な画像を形成するためには、所望のインク滴量を記録媒体の所望の位置に着弾させることが求められる。そのため、圧電素子に供給される駆動波形は、インク滴速度や吐出状態の安定性（吐出曲がりやサテライト、ミストの発生状況）などを考慮して、適切に設定されている。
【０００９】
しかし、記録ヘッドのノズルの形状やインク流路の構造、圧電素子の特性、スイッチング素子の特性など、ノズルごとに個別に備える素子や部材には、少なからず製造上のばらつきが存在する。このため、従来の共通駆動回路方式では、インク滴速度や吐出状態の安定性などを考慮して適切に設定された駆動波形を用いても、これらのばらつきによって、ノズルごとにインク滴量や着弾位置にばらつきが生じ、画像品質を劣化させる。
【００１０】
このような問題の解決手段の１つとして、特許文献１に記載の技術が提案されている。特許文献１に記載の技術は、複数のノズルから吐出される液体がノズル列方向に沿って略直線状に着弾するように、圧力発生素子に駆動信号波形を与える駆動波形生成回路を、複数の駆動波形発生回路の中から圧力発生素子ごとにそれぞれ選択するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、ノズルの形状やインク流路の構造、圧電素子の特性、スイッチング素子の特性などはそれぞれ独立にばらつきが生じるため、特許文献１に記載の技術によりこれらのばらつきに全て対応するためには、多数の駆動波形発生回路が必要となる。
【００１２】
さらには、滴速度を変えながらインク滴を連続吐出させ、飛翔中に１つの液滴として合体するように適切に設定された駆動波形であっても、上記のばらつきによる滴速度の変動によって飛翔中に１つの液滴として合体できない場合が生じることがある。この場合、所望の位置に所望の滴量で着弾できずに画像品質の劣化を招く。すなわち、インク体積が異なる複数種類のインク滴（大滴，中滴，小滴）ごとに吐出特性もばらつくため、特許文献１に記載の技術によりこのばらつきにも対応しようとすると、適切な駆動波形の組み合わせ数は膨大になる。
【００１３】
そのため、特許文献１に記載の技術では、画像品質の劣化を招かないようにインク滴量や着弾位置のばらつきを精度よく補正するためには、駆動波形発生回路の増大やスイッチング素子の増大、駆動波形を記録ヘッドに供給する給電線の増大を招く。その結果、装置の大型化や、消費電力の増加、コストアップに繋がってしまい、実現が困難という問題があった。一方、実現可能な範囲で駆動波形発生回路の数を絞ると、インク滴量や着弾位置のばらつきの補正精度が不十分であり、画像品質の改善には不十分であるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するために、本発明は、複数のノズルおよび各ノズルに対応して設けられた複数の圧力発生素子を有する記録ヘッドを駆動するヘッド駆動装置であって、前記複数の圧力発生素子に対応して設けられた複数の駆動波形生成部を備え、前記複数の駆動波形生成部は、前記複数のノズルから吐出される液滴の吐出特性が略一様となるように前記複数のノズルごとに設定された駆動波形情報に基づき、対応する前記圧力発生素子を駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、製造上のばらつきに起因するノズルごとのインク滴量や着弾位置のばらつきを高精度に抑制して、画像品質の劣化を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施形態の画像形成装置の概略構成を説明する図である。
【図２】図２は、記録ヘッドの一例を示す図である。
【図３】図３は、記録ヘッドの内部構造を説明する図である。
【図４】図４は、ヘッド駆動部の構成例を示すブロック図である。
【図５】図５は、ドライバ部の構成例を示す図である。
【図６】図６は、ヘッド駆動部の動作を説明するための主要信号のタイミングチャートである。
【図７】図７は、放電期間の動作を説明するための図である。
【図８】図８は、駆動波形生成部の他の構成例を示す図である。
【図９】図９は、図８の駆動波形生成部により生成される駆動波形の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、ヘッド駆動部の他の構成例を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、駆動波形生成部のさらに他の構成例を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、実施形態の画像形成装置の他の構成例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態のヘッド駆動装置は、複数のノズルおよび各ノズルに対応して設けられた複数の圧力発生素子を有する記録ヘッドを駆動するものであり、ノズルごとの圧力発生素子を個別に駆動する複数の駆動波形生成部を備える。これら複数の駆動波形生成部は、複数のノズルから吐出される液滴（インク滴）の吐出特性（インク滴量や着弾位置のうち少なくとも１つ）が略一様となるように複数のノズルごとに設定された駆動波形情報に基づき、対応する圧力発生素子を駆動する。
【００１８】
本実施形態のヘッド駆動装置は、この構成によって、記録ヘッドの各ノズルの製造上のばらつきに起因するインク滴量や着弾位置のばらつきを補正するように、それぞれのノズルごとに圧力発生素子を個別の駆動波形生成部で駆動することができる。このため、各ノズルの製造上のばらつきに起因するインク滴量や着弾位置のばらつきを高精度に抑制して、画像品質の劣化を抑制することができる。
【００１９】
本実施形態のヘッド駆動装置が備える駆動波形生成部は、例えば、充電信号と放電信号とを生成する充放電信号生成部と、充電信号および放電信号に従い、対応する圧力発生素子に対して充電および放電を行うドライバ部と、を備える。充電信号は、対応する圧力発生素子に対する充電のタイミングと時間を制御する信号であり、放電信号は、対応する圧力発生素子に対する放電のタイミングと時間を制御する信号である。この場合、各ノズルに対して設定された駆動波形情報は、充電信号および放電信号のオンオフタイミングを決定するものである。
【００２０】
ドライバ部は、例えば、充電信号に従って圧力発生素子に対して充電を行う第１のスイッチと、放電信号に従って圧力発生素子に対して放電を行う第２のスイッチとを備える。充放電信号生成部は、圧力発生素子に印加される駆動電圧が、対応するノズルのばらつきに起因するインク滴量や着弾位置のばらつきを補正する駆動波形となるように、駆動波形情報に基づいて充電信号および放電信号のオンオフタイミングを決定し、ドライバ部による圧力発生素子の充放電を制御する。
【００２１】
なお、充放電信号生成部は、低耐圧プロセスのトランジスタで構成できるので、トランジスタサイズの大きな高耐圧プロセスを用いるのはドライバ部のみである。そのため、駆動波形生成部をノズルごとに複数個備えたとしても、記録ヘッドに設置するのに十分なチップサイズの集積回路として実現可能である。従って、駆動波形生成部を記録ヘッドとは別の回路基板上に設けた場合に懸念される装置の大型化や、消費電力の増大、コストアップなどを招くこともない。
【００２２】
本実施形態の記録ヘッドユニットは、本実施形態のヘッド駆動装置を記録ヘッドと一体に設けたものである。また、本実施形態の画像形成装置は、本実施形態の記録ヘッドユニットを備えたものである。以下では、本実施形態のヘッド駆動装置、記録ヘッドユニットおよび画像形成装置の詳細について、添付図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態の画像形成装置の概略構成を説明する図である。この図１に示す画像形成装置１は、ライン走査型インクジェット記録装置として構成されたものであり、記録媒体Ｐ上に画像を形成する記録部２を備える。なお、図１は、記録媒体Ｐの記録面に対して垂直方向に見下ろした様子を示している。
【００２４】
記録媒体Ｐは、例えば用紙であり、ロール紙（連続用紙）であってもカット紙であってもよい。また、用紙以外の様々な媒体を記録媒体Ｐとして用いてもよい。記録媒体Ｐは、図示しない媒体搬送手段により、図１中矢印で示す所定の搬送方向に搬送されている。
【００２５】
記録部２は、図示しない支持手段により、記録媒体Ｐの記録面に対して所定の距離を保って対向するように支持されている。記録部２は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数の記録部２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙからなる。画像形成装置１は、記録媒体Ｐの搬送速度に応じた印字周期ごとに記録部２がインク滴の吐出を行うことで、記録媒体Ｐ上にカラー画像を形成する。なお、画像形成装置１には当然のことながら、記録部２に対して所定の位置を所定の速度で記録媒体Ｐが通過するように、記録媒体Ｐの搬送を制御する機構などが設けられているが、この搬送制御機構を含め、本発明の要旨に直接関係のない部分については、図示および詳細な説明を省略する。
【００２６】
記録部２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙは、それぞれ、記録媒体Ｐの搬送方向と直交する方向に配列された複数の記録ヘッド３を備える。複数の記録ヘッド３は、記録媒体Ｐの搬送方向と直交する方向に一列に配列されていてもよいし、図１に示すように千鳥状に配列されていてもよい。画像形成装置１では、このように複数の記録ヘッド３をアレー化して記録部２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙを構成することにより、広域な印刷領域幅を確保している。
【００２７】
図２は、記録ヘッド３の一例を示す図であり、記録ヘッド３をインク吐出面側から見た平面図である。記録ヘッド３は、記録媒体Ｐの搬送方向と直交する方向（ノズル列方向）に所定のピッチｐで配列された複数のノズル４を有する。図２に示す記録ヘッド３では、このノズル列が２列設けられている。一方のノズル列は、他方のノズル列に対して、各ノズル４がノズル列方向にそれぞれ略１／２・ｐずれた位置に配列されるように形成され、これにより、ノズル列方向に高解像に画像を形成できるように構成されている。
【００２８】
図３は、記録ヘッド３の内部構造を説明する図であり、記録ヘッド３の液室長手方向（ノズル列方向と直交する方向）に沿う断面図である。記録ヘッド３は、流路板１１と、振動板部材１２と、ノズル板１３とを接合した部分に、液滴を吐出するノズル４、このノズル４と貫通孔１４を介して通じる個別液室１５（加圧室、加圧液室、圧力室、個別流路、圧力発生室などとも称される。以下、単に「液室」という）、液室１５に液体を供給する流体抵抗部１６、液体導入部１７がそれぞれ形成されている。また、フレーム部材１８には共通液室１９が形成され、振動板部材１２の共通液室１９と接する部分にはフィルタ２０が形成されている。そして、共通液室１９に充填された液体（インク）が、フィルタ部２０を介して液体導入部１７に導入され、液体導入部１７から流体抵抗部１６を介して液室１５に供給される構造となっている。
【００２９】
流路板１１は、例えばＳＵＳなどの金属板を積層し、貫通孔１４、液室１５、流体抵抗部１６、液体導入部１７などを構成する開口部や溝部をそれぞれ形成することで作製される。なお、流路板１１は、ＳＵＳなどの金属板に限らず、シリコン基板を異方性エッチングして作製することもできる。
【００３０】
振動板部材１２は、液室１５、流体抵抗部１６、液体導入部１７などの壁面を構成する壁面部材であるとともに、フィルタ部２０を形成する部材である。
【００３１】
振動板部材１２の各液室１５とは反対側の面には、液室１５のインクを加圧してノズル４からインク滴を吐出させるエネルギーを発生する積層型の圧電素子５（圧力発生手段の一例）が接合されている。この圧電素子５の振動板部材１２に接合する端部とは反対側の端部は、ベース部材２１に接合されている。また、圧電素子５には、当該圧電素子５に駆動波形を伝達するＦＰＣ基板２２が接続されている。圧電素子５は、各液室１５ごと、つまりノズル４ごとに個別に駆動されるように設けられている。
【００３２】
以上のように構成される記録ヘッド３においては、図３（ａ）に示すように、圧電素子５に加える電圧を基準電位Ｖｅから下げると圧電素子５が収縮し、振動板部材１２が変形して液室１５の容積が膨張することで、液室１５内にインクが流入する。その後、図３（ｂ）に示すように、圧電素子５に加える電圧を上げて圧電素子５を積層方向に伸長させると、振動板部材１２がノズル４側に変形して液室１５の容積が収縮する。これにより、液室１５内のインクが加圧されて、ノズル４からインク滴が吐出される。  
【００３３】
その後、圧電素子５に加える電圧を基準電位Ｖｅに戻すことによって振動板部材１２が初期位置に復元し、液室１５が膨張して負圧が発生する。このとき、共通液室１９から液室１５内にインクが充填される。そして、ノズル４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次のインク滴吐出のための動作に移行する。なお、この例では、圧電素子５を積層方向に伸縮させるｄ３３モードで使用する構成としているが、圧電素子５を積層方向と直交する方向に伸縮させるｄ３１モードで使用する構成としてもよい。
【００３４】
ところで、ノズル４から吐出されたインク滴は、一定距離Ｌで保たれた記録媒体Ｐに飛翔時間Ｔｊ後に着弾する。このときインク滴の吐出速度をＶｊとすると、Ｔｊ＝Ｌ／Ｖｊである。この吐出速度Ｖｊは、複数のノズル４間でそれぞれの部材の形状ばらつきや素子特性のばらつきにより異なる。このため、吐出速度Ｖｊの違いによってノズル４から吐出されたインク滴の飛翔時間Ｔｊがノズル４ごとに異なり、記録媒体Ｐは一定速度で搬送されているため、搬送方向の着弾位置にばらつきが生じる。また、吐出されるインクの滴量にもばらつきが生じる。
【００３５】
次に、記録ヘッド３を駆動するヘッド駆動部（ヘッド駆動装置の一例）の構成について、図４を参照しながら説明する。図４は、ヘッド駆動部の構成例を示すブロック図である。この図４に示すヘッド駆動部３０は、記録ヘッド３に設けられたＮ個のノズル４に対応するＮ個の圧電素子５（５−１〜５−Ｎ）を駆動する構成である。この図４に示すヘッド駆動部３０により、記録ヘッド３の１ノズル列分の圧電素子５が駆動される。例えば図１に示した構成の画像形成装置１であれば、各記録部２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙに設けられたそれぞれの記録ヘッド３ごと、それぞれのノズル列ごとに、ヘッド駆動部３０を備える構成とされる。
【００３６】
記録ヘッド３のノズル４ごとに設けられた各圧電素子５は、それぞれ駆動波形を伝達するＦＰＣ基板２２を介して、一方の電極が他の圧電素子５とともに共通電位（例えばグランド）に接続され、他方の電極がそれぞれヘッド駆動部３０に接続される。
【００３７】
ヘッド駆動部３０は、１つあるいは複数の集積回路で構成され、そのうち少なくとも圧電素子５に接続する部分はＦＰＣ基板２２に設置されている。ヘッド駆動部３０は、コントローラ４０から転送されるデータに基づき、各ノズル４から適切な状態でインク滴が吐出されるように、各ノズル４に対応する圧電素子に対して最適な駆動波形を個別に生成して、各圧電素子５を駆動する。
【００３８】
なお、ヘッド駆動部３０は、記録ヘッド３と一体に設けることができる。ヘッド駆動部３０を記録ヘッド３と一体に設けることにより、本実施形態の記録ヘッドユニットが構成される。
【００３９】
コントローラ４０は、印刷する画像データをそれぞれの記録ヘッド３、ノズル列に対応する画像データに分離して、ヘッド駆動部３０に転送する。また、コントローラ４０は、ヘッド駆動部３０で駆動波形を生成する際に使用する基本駆動波形情報や駆動波形補正情報をヘッド駆動部３０に転送して設定する機能や、ヘッド駆動部３０に各種制御信号を供給する機能を持つ。
【００４０】
ヘッド駆動部３０は、図４に示すように、シフトレジスタ３１、ラッチ３２、駆動波形生成部３３（３３−１〜３３−Ｎ）、基本駆動波形情報保持部３４、駆動波形補正情報保持部３５、および制御部３６を備える。
【００４１】
コントローラ４０からヘッド駆動部３０に対しては、記録ヘッド３の１行分のデータに相当するＮ個の画像データＳＤＩが、転送クロックＳＣＫに同期してシリアルに入力される。シリアルに入力されるＮ個の画像データは、シフトレジスタ３１に順次保持される。ここで、記録ヘッド３のノズル４から例えば大滴、中滴、小滴、吐出なしの４値の大きさの異なるドットに対応するインク滴を吐出させるものとすると、１個の画像データは２ビットのデータである。
【００４２】
ラッチ３２は、一旦シフトレジスタ３１に保持されたＮ個の画像データを、ラッチイネーブル信号ＬＥＮの入力により保持するＮ個のラッチであり、１つあたり２ビットのデータ（Ｄ１〜ＤＮ）を保持し、それぞれ対応する駆動波形生成部３３に供給する。
【００４３】
駆動波形生成部３３は、Ｎ個の圧電素子５−１〜５−Ｎをそれぞれ個別に駆動するための駆動波形を生成するものであり、圧電素子５−１〜５−Ｎのそれぞれに対応させたＮ個の駆動波形生成部３３−１〜３３−Ｎを備える。ｉ番目（ｉは１〜Ｎ）のチャンネルである駆動波形生成部３３−ｉは、ラッチ３２からラッチイネーブル信号ＬＥＮに同期して２ビットの画像データＤｉが供給されると、基本駆動波形情報保持部３４に保持されている基本駆動波形情報と、駆動波形補正情報保持部３５に保持されている補正情報とを参照し、ラッチイネーブル信号ＬＥＮを開始基準として駆動波形を生成して圧電素子５−ｉへ供給する。
【００４４】
基本駆動波形情報保持部３４には、ノズル４ごと（チャンネルごと）の補正情報を含まない基本駆動波形の情報である基本駆動波形情報が、例えば大滴、中滴、小滴、吐出なしといった大きさの異なるドットごとの駆動波形として保持されている。駆動波形生成部３３−ｉは、基本駆動波形情報保持部３４が保持するこれらの基本駆動波形情報のうち、ラッチ３２から供給される画像データＤｉに応じた基本駆動波形情報（例えば画像データＤｉが大滴を表すデータであれば、大滴用の基本駆動波形情報）を取得する。なお、基本駆動波形情報の詳細は後述する。
【００４５】
また、駆動波形補正情報保持部３５には、基本駆動波形情報を補正するための補正情報が、ノズル４ごと（チャンネルごと）に保持されている。駆動波形生成部３３−ｉは、駆動波形補正情報保持部３５が保持するこれらの補正情報のうち、ｉ番目のチャンネルに対応する補正情報を取得する。そして、駆動波形生成部３３−ｉは、基本駆動波形情報保持部３４から取得した基本駆動波形情報を、駆動波形補正情報保持部３５から取得した補正情報を用いて補正することにより、ｉ番目のチャンネルの駆動に最適な駆動波形を生成して圧電素子５−ｉに供給する。
【００４６】
制御部３６は、ヘッド駆動部３０全体の制御を行う。また、制御部３６は、コントローラ４０との間で通信を行う機能を有し、例えば、上述した基本駆動波形情報や補正情報をコントローラ４０から受信して、基本駆動波形情報保持部３４や駆動波形補正情報保持部３５に設定したり、情報を更新したりといった処理を行う。
【００４７】
次に、駆動波形生成部３３の詳細構成について説明する。駆動波形生成部３３（３３−１〜３３−Ｎ）は、図４に示すように、充放電信号生成部４１とドライバ部４２とを備える。
【００４８】
充放電信号生成部４１は、画像データＤｉ、基本駆動波形情報、補正情報、および波形生成開始基準としてのラッチイネーブル信号ＬＥＮとから、圧電素子５に対する充電のタイミングと時間を制御する充電信号ｕｐと、圧電素子５に対する放電のタイミングと時間を制御する放電信号ｄｎとを生成する。
【００４９】
ドライバ部４２は、充放電信号生成部４１が生成した充電信号ｕｐに従って圧電素子５に対して充電を行い、充放電信号生成部４１が生成した放電信号ｄｎに従って圧電素子５に対して放電を行う。
【００５０】
図５は、ドライバ部４２の構成例を示す図である。このドライバ部４２は、図５に示すように、レベル変換部４３，４４と、第１のスイッチ４５と、第２のスイッチ４６とを備える。
【００５１】
第１のスイッチ４５は、電圧値Ｖｈの電源と圧電素子５の一端側のｐ点とに接続されている。第２のスイッチ４６は、圧電素子５の一端側のｐ点とグランドとに接続されている。充電信号ｕｐがアクティブな期間は第１のスイッチ４５がオンとなり、圧電素子５は電源電圧値Ｖｈに向かって充電される。一方、放電信号ｄｎがアクティブな期間は第２のスイッチ４６がオンとなり、圧電素子５はグランドに向かって放電される。また、充電信号ｕｐと放電信号ｄｎは、それぞれレベル変換部４３，４４で第１のスイッチ４５および第２のスイッチ４６がオン／オフできる電圧レベルまで電圧変換される。第１のスイッチ４５は、例えばｐ−ＭＯＳトランジスタで構成される。また、第２のスイッチ４６は、例えばｎ−ＭＯＳトランジスタで構成される。なお、電源電圧値Ｖｈは圧電素子５に印加する最大電圧またはそれ以上の電圧を供給しており、通常２０〜４０Ｖ程度の場合が多い。
【００５２】
ドライバ部４２を以上のような構成とすることで、充電信号ｕｐおよび放電信号ｄｎがアクティブになるタイミングと期間を制御することにより、圧電素子５に印加される電圧Ｖｐ（すなわち駆動波形）を任意の波形形状に制御することができる。ここで、駆動波形生成部３３（３３−１〜３３−Ｎ）は、Ｎ個の圧電素子５−１〜５−Ｎに対してそれぞれ個別に設けられているので、各圧電素子５に対してそれぞれ最適な駆動波形で駆動できるようになる。すなわち、各ノズル４のノズル形状やインク流路構造、圧電素子特性、スイッチング素子特性などのばらつきにより、インク滴量や着弾位置にばらつきが生じたとしても、これらのばらつきが小さくなるようにそれぞれ駆動波形を補正することができ、画像品質の劣化が抑制できる。
【００５３】
また、ヘッド駆動部３０のうち、高耐圧プロセスで構成する必要のある、電源（電圧値Ｖｈ）に接続されて動作する回路はドライバ部４２のみ（図４中の一点鎖線で囲んだＡ部内）であり、その他は例えばコア電圧１Ｖといった低耐圧プロセスで構成できる。また、従来用いられている駆動波形生成回路では、駆動波形の生成・駆動のためにＤＡコンバータや電圧あるいは電流アンプが必要であり、集積化したとしてもこれらのサイズが非常に大きくなってしまう。これに対して本実施形態では、図５に示したように非常に簡便な構成で圧電素子５の駆動を実現できるので、駆動波形生成部３０をノズル４ごとに複数個備えたとしても、記録ヘッド３に設置するのに十分なチップサイズの集積回路として実現可能である。なお、従来の記録ヘッドにおいても各圧電素子に対して少なくとも１対の双方向スイッチング素子が設けられており、双方向スイッチング素子に流れる電流の向きは双方向であるため通常少なくとも２つ以上のトランジスタで構成されている。つまり、本実施形態のように各圧電素子５に対応した複数の駆動波形生成部３０を設けた構成であっても、従来の記録ヘッドと比較してチップサイズが増大することはない。従って、装置の大型化や、消費電力の増大、コストアップなどを招くこともない。
【００５４】
図６は、本実施形態のヘッド駆動部３０の動作を説明するための主要信号のタイミングチャートである。本実施形態の記録ヘッド４は、所定の印字周期Ｔで吐出を行う。印字周期Ｔは、記録媒体Ｐの搬送速度と各ノズル列の搬送方向の印字解像度によって決まる。
【００５５】
図６において、（ａ）は転送クロックＳＣＫを示し、（ｂ）は画像データＳＤＩを示している。コントローラ４０からヘッド駆動部３０に対し、（ａ）の転送クロックＳＣＫに同期して、（ｂ）の画像データＳＤＩがシリアルに入力される。転送クロックＳＣＫの周期は、ヘッド駆動部３０で駆動するＮ個のノズル４に対応するＮ個の画像データが１印字周期Ｔ内に転送されるように決められている。なお、図６に示す例では、画像データＳＤＩがＤ１から順次シリアルに転送されているが、逆順に転送される構成であってもよい。
【００５６】
図６において、（ｃ）はラッチイネーブル信号ＬＥＮを示し、（ｄ）はラッチされた画像データＳＤＩのうちの１つを示している。ヘッド駆動部３０では、（ｃ）のラッチイネーブル信号ＬＥＮの立ち上がりのタイミングで、前サイクルでシリアル転送された画像データＳＤＩがラッチされる。（ｄ）ではラッチされた画像データＳＤＩのうちの１つのみを示しているが、同じタイミングでＤ２〜ＤＮもラッチされる。時刻（ｉ）では前サイクルで転送されたデータ（ここでは大滴の吐出を示す１１）がラッチされ、時刻（ｉｉ）では時刻（ｉ）〜（ｉｉ）のサイクルで転送されたデータ（ここでは小滴の吐出を示す０１）がラッチされる。また、本実施形態においては、ラッチイネーブル信号ＬＥＮが後述する駆動波形生成の開始基準にもなっているので、ラッチイネーブル信号ＬＥＮの周期は印字周期Ｔである。なお、ラッチイネーブル信号ＬＥＮと駆動波形生成の開始基準を示す信号は個別の信号として入力されるものであってもよいし、ラッチイネーブル信号ＬＥＮを所定量遅延させた信号を、駆動波形生成の開始基準を示す信号として用いてもよい。
【００５７】
図６において、（ｅ）〜（ｈ）は駆動波形生成部３３の動作の具体例を示している。以下では１番目のチャンネルの圧電素子５−１を駆動するための駆動波形生成部３３−１を例にとって説明するが、他のチャンネル２〜Ｎも同様である。（ｅ）は、駆動波形生成部３３−１で生成する駆動波形の情報を表す駆動波形情報の一部を示している。（ｆ）は、（ｅ）の駆動波形情報をもとに生成される充電信号ｕｐを示している。（ｇ）は、（ｅ）の駆動波形情報をもとに生成される放電信号ｄｎを示している。（ｈ）は、圧電素子５−１に印加されている駆動電圧Ｖｐを示している。駆動電圧Ｖｐは、通常、基準の電位Ｖｅに保たれており、（ｇ）に示す放電信号ｄｎに従って圧電素子５−１が放電されることで、駆動電圧Ｖｐの電位は徐々に低下する。一方、（ｆ）に示す充電信号ｕｐに従って圧電素子５−１が充電されると、駆動電圧Ｖｐの電位は徐々に上昇する。また充電信号ｕｐと放電信号ｄｎとがともにアクティブでないときは、その前の電位が保持される。厳密には圧電素子５−１の絶縁抵抗成分などにより自然放電していくが、印字周期Ｔ内での自然放電は無視できる程度である。なお、充電信号ｕｐおよび放電信号ｄｎは同時にアクティブにならないよう制御されている。
【００５８】
次に、駆動波形の生成例について説明する。図６の時刻（ｉ）〜（ｉｉ）のサイクルでは、駆動波形生成部３３−１は大滴吐出用の駆動波形を生成する。大滴吐出時には図に示すような３発のパルスが連なった駆動波形で圧電素子５を駆動し、それぞれのパルスで吐出される滴が飛翔中に合体し、かつ所望の着弾位置でかつ所望の滴量吐出するように、パルスの間隔ｔｉ＊、パルス幅ｐｗ＊、パルス波高値Ｖ＊、立ち下がり時間ｔｆ＊、立ち上がり時間ｔｒ＊（＊は順序を表す数字）が、それぞれ所望値になるように制御されなければならない。これらのパラメータをノズル４ごとのばらつきを補正した上で正確に制御するためには、圧電素子５に対する充放電のタイミングおよび期間、すなわち、これを制御する充電信号ｕｐおよび放電信号ｄｎを（時間軸で）正確に制御すればよい。また、充電信号ｕｐおよび放電信号ｄｎを正確に生成するため、ヘッド駆動部３０には、駆動波形生成用のクロックＣＬＫが外部から供給される、あるいは図示しないＰＬＬ回路などを用いて内部で生成されている。
【００５９】
充電信号ｕｐおよび放電信号ｄｎを生成する基になるのが駆動波形情報である。本実施形態では、この駆動波形情報は、上述した基本駆動波形情報と補正情報とに基づいて決定される。基本駆動波形情報は、ノズル４から吐出されるインク滴の吐出特性の代表値を定めるものであり、ノズル４の代表値（ノミナル値）で規定されている。一方、補正情報は、各ノズル４のばらつきを補正して吐出特性が代表値と略同一となるように、ノズル４ごとに予め定められた情報である。
【００６０】
基本駆動波形情報は、滴サイズ（例えば大滴、中滴、小滴、吐出なし）に応じてそれぞれ基本駆動波形情報保持部３４に保持されている。駆動波形生成部３３は、基本駆動波形情報保持部３４に保持されている基本駆動波形情報のうち、対応するノズル４から吐出する滴サイズに応じた基本駆動波形情報を参照（取得）する。図６の時刻（ｉ）〜（ｉｉ）のサイクルでは、駆動波形生成部３３−１により、ラッチされた画像データＤ１の値（＝１１）に基づき、大滴用の基本駆動波形情報が参照（取得）される。
【００６１】
なお、インク温度によって吐出特性は変わるので、基本駆動波形情報はインク温度別に準備されており、インク温度に応じて基本駆動波形情報保持部３４に保持される情報が更新される。あるいは予めすべての温度範囲のそれぞれに対応する基本駆動波形情報が基本駆動波形情報保持部３４に保持されており、コントローラ４０から制御部３６を介して現在のインク温度を示す情報が各駆動波形生成部３３に伝えられ、駆動波形生成部３３が現在のインク温度に応じて参照する基本駆動波形情報を切り替える構成であってもよい。
【００６２】
補正情報は、各々のノズル４からインクを吐出する際の駆動波形の補正値であり、ノズル４ごと（チャンネルごと）に対応する補正情報が駆動波形補正情報保持部３５に保持されている。駆動波形生成部３３は、駆動波形補正情報保持部３５に保持されている補正情報のうち、自身のチャンネルに対応する補正情報を参照（取得）する。この補正情報を上記の基本駆動波形情報に加算することにより、当該サイクルの駆動波形情報が得られる。なお、ノズル４ごとの補正情報のそれぞれ、あるいはその一部を、基本駆動波形情報と同様に滴サイズ（例えば大滴、中滴、小滴、吐出なし）に応じて保持する構成であってもよい。この場合、駆動波形生成部３３は、自身のチャンネルに対応する補正情報のうち、ノズル４から吐出する滴サイズに応じた補正情報を、滴サイズに応じた上記の基本駆動波形情報に加算して、駆動波形情報を得る。
【００６３】
充電信号ｕｐおよび放電信号ｄｎは、駆動波形生成の開始基準（ここではＬＥＮの立ち上がり）から、クロックＣＬＫを基準として、駆動波形情報に基づいてカウントされ、オン／オフ時間が制御される。駆動波形情報のうち、ｔｄｎ１ｓは最初の放電開始時間を示し、ｔｄｎ１ｅは最初の放電終了時間を示す。またこの放電期間中も放電のオン／オフを繰り返すことにより多段階に放電していくことができる。充放電信号生成部４１は、これら放電開始時間ｔｄｎ１ｓおよび放電終了時間ｔｄｎ１ｅと、この放電期間中のデューティ（オン期間）に従って放電信号ｄｎを生成し、圧電素子５の放電を制御することにより、パルス波高値Ｖ１と立下り時間ｔｆ１とを制御できる。
【００６４】
図７は、この放電期間の動作を説明するための図であり、（ｇ）は放電信号ｄｎを示し、（ｈ）は（ｇ）の放電信号ｄｎに従って第２のスイッチ４６を動作させたときの圧電素子５に印加される駆動電圧Ｖｐを示している。例えば、図５に示す駆動電圧Ｖｐの電位がＶｅであるときに、第２のスイッチ４６をオンして放電を行うと、第２のスイッチ４６のオン抵抗などの抵抗成分Ｒと圧電素子１１２の容量Ｃとで決まる時定数τ（=Ｒ・Ｃ）で放電していく（図７の破線）。この場合、所望の立ち下がり時間ｔｆ１より早く放電してしまうので、図７の（ｇ）に示す放電信号ｄｎのように、第２のスイッチ４６のオン（放電）、オフ（電位保持）を周期Ｔｓｗで繰り返し、段階的に放電することにより所望の立ち下がり時間ｔｆ１で放電できるようになる。また、周期Ｔｓｗ中のオンの期間（デューティ）を変更することにより、立ち下がり時間ｔｆ１およびパルス波高値Ｖ１を制御できる。
【００６５】
なお、図７に示すように、放電期間（ｔｆ１）中、デューティが変更されるようにしてもよいし、繰返し周期Ｔｓｗを変更してもよい。また、繰返し周期を短くすることによって、電位の変化が階段状ではなく、より滑らかに変化するようになる。なお、この時定数τはデバイスの製造ばらつきが支配的であるので、製造時に予め各チャンネルで測定しておき（例えば、Ｖｅから所定の電位だけ低下する放電時間を計測しておく）、上述した補正情報に変換して記憶しておけばよい。
【００６６】
図６に戻り、駆動波形情報のうち、ｔｕｐ１ｓは最初の充電開始時間を示し、ｔｕｐ１ｅは最初の充電終了時間を示す。充放電信号生成部４１は、これら充電開始時間ｔｕｐ１ｓおよび充電終了時間ｔｕｐ１ｅと、この充電期間中のデューティ（オン期間）に従って充電信号ｕｐを生成し、圧電素子５に充電を行うように制御することにより、パルス幅ｐｗ１、立ち上がり時間ｔｒ１、パルス波高値（ここではＶ１と同じとし電位Ｖｅに戻るようにしている）を制御できる。
【００６７】
後続のパルスも同様にして、パルスの間隔ｔｉ＊、パルス幅ｐｗ＊、パルス波高値Ｖ＊、立ち下がり時間ｔｆ＊、立ち上がり時間ｔｒ＊が制御できるので、ノズル４ごとにばらつきがあっても、所望の着弾位置に所望の適量でインクを吐出させる駆動波形を生成できるようになる。
【００６８】
時刻（ｉｉ）〜（ｉｉｉ）のサイクルでは、駆動波形生成部３３−１は小滴吐出用の駆動波形を生成する。小滴用の駆動波形は、例えば図示するような１発のパルスで構成される。このサイクルでは、ラッチされた画像データＤ１の値（＝０１）に基づき、駆動波形生成部３３−１により、小滴用の基本駆動波形情報が参照（取得）される。そして、この基本駆動波形情報に当該チャンネルに対応する補正情報を加算することにより、このサイクルでの駆動波形情報が得られる。その後は、上述の例と同様にして駆動波形が生成される。
【００６９】
時刻（ｉｉｉ）〜（ｉｖ）のサイクルでは、ラッチされた画像データＤ１は吐出なし（＝００）であり、通常、インクの乾燥や液詰まりなどを防ぐ目的で、ノズル４から滴が吐出しない程度の振動を与える（これを微駆動と呼ぶ）。ここでは微駆動（吐出なし）用の基本駆動波形情報が参照され、同様にして駆動波形が生成される。
【００７０】
なお、基本駆動波形情報は、例えば、記録ヘッド３や画像形成装置１の設計時に、使用するインクの特性に適合するように設計された駆動波形を示す情報として、画像形成装置１内の情報記憶手段（例えばコントローラ４０のプログラム格納ＲＯＭや不揮発性メモリなど）に格納される。そして、画像形成装置１の立ち上げ時に、例えば、コントローラ４０によって基本駆動波形情報が読み出されて基本駆動波形情報保持部３４に設定される。
【００７１】
また、補正情報は、例えば、記録ヘッド３の製造時に、ノズル４からの吐出状態や、テストパターン印刷した画像から着弾位置のばらつきや滴量のばらつきを測定し、これをノズル４ごとの補正情報に変換して、記録ヘッド３内に設けられた不揮発性メモリに格納しておく。そして、画像形成装置１の立ち上げ時に、コントローラ４０が、この不揮発性メモリから補正情報を読み出し、駆動波形補正情報保持部３５に設定する。
【００７２】
あるいは記録ヘッド３の組み付け時に、当該記録ヘッド３の補正情報がコントローラ４０内の不揮発性メモリに書き込まれ、画像形成装置１の立ち上げ時に、コントローラ４０がこの不揮発性メモリから補正情報を読み出して駆動波形補正情報保持部３５へ設定する構成としてもよい。この場合、記録ヘッド３の補正情報は、記録ヘッド３内に設ける不揮発性メモリに記憶させてもよいし、（例えばネットワーク上に備えられた）別の記憶装置に当該記録ヘッド３を識別する情報に紐付けられて記憶され、記録ヘッド３の組み付け時に、別の記憶装置からダウンロードして（あるいは接続して読み込んで）、コントローラ４０の不揮発性メモリに書き込んでもよい。このようにすれば、記録ヘッド３の組み付け時に（あるいは交換時に）、対応した補正情報を入手することができるので、記録ヘッド３の組付けや交換が容易になる。
【００７３】
さらには、記録ヘッド３の組み付け後、他の記録ヘッド３との相対的なずれにより生じる着弾位置ずれを補正するように補正情報を変更し、変更後の補正情報により記録ヘッド３内の不揮発性メモリに格納された補正情報を更新するようにしてもよい。このようにすれば、図１に示したように、複数個の記録ヘッド３を備えるライン走査型インクジェット記録装置として構成された画像形成装置１などで、記録ヘッド３間の相対的な位置ずれも補正できるようになり、画像品質のさらなる向上を容易に実現することができる。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態では、記録ヘッド３に設けられた複数のノズル４ごとに各々対応した複数の駆動波形生成部３３を備え、ノズル４のばらつきによって生じるインク滴量や着弾位置のばらつきを補正するように、各々対応した駆動波形生成部３３で駆動波形を生成する構成としている。したがって、本実施形態によれば、比較的簡便な構成で、それぞれのノズル４から吐出されるインク滴量や着弾位置を所望の状態とすることができ、ノズル４のばらつきに起因する画像品質の劣化を有効に抑制することができる。
【００７５】
また、本実施形態では、従来の共通駆動波形方式（複数種類のインク滴を吐出させる複数の駆動波形要素を組み合わせた１つの共通駆動波形を用い、各圧電素子に対して必要な波形部分をスイッチング素子によって選択的に印加する方式）と異なり、複数種類のインク滴を吐出するための駆動波形をインク滴種類ごと（例えば大滴、中滴、小滴ごと）に設定し、駆動できる。そのため、インク滴種類ごとに駆動波形を最適化することができ、より好ましい吐出特性に設定できるようになる。さらには、ノズル４のばらつきによって生じるインク滴量や着弾位置のばらつきの補正もインク滴種類ごとにそれぞれ個別に行うことができるので、画像品質をさらに向上させることができる。
【００７６】
本実施形態は、次に示される捉え方が可能である。すなわち、本実施形態のヘッド駆動部３０（ヘッド駆動装置）は、複数のノズル４および各ノズル４に対応して設けられた複数の圧電素子５を有する記録ヘッド３を駆動するヘッド駆動部３０であって、複数の圧電素子５（５−１〜５−Ｎ）に対応して設けられた複数の駆動波形生成部３３（３３−１〜３３−Ｎ）を備え、複数の駆動波形生成部３３は、複数のノズル４から吐出される液滴の吐出特性が略一様となるように複数のノズル４ごとに設定された駆動波形情報に基づき、対応する圧電素子５を駆動する。
【００７７】
また、本実施形態の記録ヘッドユニットは、上述したヘッド駆動部３０を記録ヘッド６と一体に設けたものである。また、本実施形態の画像形成装置１は、上記記録ヘッドユニットを備えたものである。
【００７８】
以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で様々な変形や変更を加えて具体化することができる。例えば、以下のような変形例が挙げられる。
【００７９】
（変形例１）
本実施形態のヘッド駆動装置３０が備える駆動波形生成部３３は、例えば図８に示すような構成としてもよい。以下では、図８に示す構成の駆動波形生成部を、上述した駆動波形生成部３３と区別して、駆動波形生成部３３Ａと表記する。
【００８０】
図８に示す駆動波形生成部３３Ａは、充放電信号生成部５１とドライバ部５２とを備える。ドライバ部５２は、電源Ｖｈと圧電素子５の一端側のｐ点に縦列接続された定電流源５５（第１の電流源）および第１のスイッチ５６と、圧電素子５の一端側のｐ点とグランドに縦列接続された定電流源５８（第２の電流源）および第２のスイッチ５７とを含む回路構成とされる。
【００８１】
充放電信号生成部５１は、上述した駆動波形生成部３３の充放電信号生成部４１と同様に、画像データＤｉ、基本駆動波形情報、補正情報、および波形生成開始基準としてのラッチイネーブル信号ＬＥＮとに基づき、圧電素子５に対する充電のタイミングと時間を制御する充電信号ｕｐと、圧電素子５の放電のタイミングと時間を制御する放電信号ｄｎとを生成する。また、充放電信号生成部５１は、後述する充電電流値Ｉｃの設定信号ＤＩｃを定電流源５５に供給するとともに、放電電流値Ｉｄの設定信号ＤＩｄを定電流源５８に供給する。
【００８２】
図８に示す構成において、充電信号ｕｐがアクティブな期間は第１のスイッチ５６がオンとなり、圧電素子５は電源電圧Ｖｈに向かって一定の充電電流値Ｉｃで充電される。この充電電流値Ｉｃは、充放電信号生成部５１から定電流源５５に供給される設定信号ＤＩｃに応じて設定される。一方、放電信号ｄｎがアクティブな期間は第２のスイッチ５７がオンとなり、圧電素子５はグランドに向かって一定の放電電流値Ｉｄで放電される。この放電電流値Ｉｄは、充放電信号生成部５１から定電流源５８に供給される設定信号ＤＩｄに応じて設定される。また、充電信号ｕｐと放電信号ｄｎは、上述した例と同様に、それぞれレベル変換部５３，５４で第１のスイッチ５６および第２のスイッチ５７がオン／オフできる電圧レベルまで電圧変換される。
【００８３】
以上のように構成される駆動波形生成部３３Ａでは、放電の際の電流値は放電電流値Ｉｄで制限され、充電の際の電流値は充電電流値Ｉｃで制限されるので、充放電のスピードが一定に制御される。つまり、上述した駆動波形生成部３３のように、放電期間中に短い周期Ｔｓｗで放電のオンオフを繰り返さなくても、放電電流値Ｉｄおよび放電信号ｄｎのオン時間を変更することにより、立ち下がり時間ｔｆ＊およびパルス波高値Ｖ＊が所望の値になるように制御できるようになる。
【００８４】
図９は、駆動波形生成部３３Ａにより生成される駆動波形の一例を示す図である。図６に示した例と同様に、（ｅ）は駆動波形情報の一部を示し、（ｆ）は充電信号ｕｐを示し、（ｇ）は放電信号ｄｎを示し、（ｈ）は圧電素子５に印加される駆動電圧Ｖｐを示している。図９において、（ｆ）の充電信号ｕｐがオンの期間中が充電期間となり、（ｇ）の放電信号ｄｎがオンの期間中が放電期間となる。本例では、充電電流値Ｉｃおよび放電電流値Ｉｄが一定に制御されるため、充電期間および放電期間において電位がほぼ一定の割合で変化することになる。
【００８５】
なお、放電電流値Ｉｄ、立ち下がり時間ｔｆ、パルス波高値Ｖには、下記（１）で示す関係式が成り立つ。なお、Ｃは圧電素子５の容量値である。
Ｉｄ＝Ｃ・Ｖ／ｔｆ  ・・・（１）
同様に、充電電流値Ｉｃ、立ち上がり時間ｔｒ、パルス波高値Ｖには、下記（２）で示す関係式が成り立つ。
Ｉｃ＝Ｃ・Ｖ／ｔｒ  ・・・（２）
したがって、容量値Ｃのばらつきと、所望の吐出状態となるパルス波高値Ｖ、立ち上がり／立下り時間に応じて、それぞれ充放電電流値が設定される。
【００８６】
本例の駆動波形生成部３３Ａによれば、充電を行うための第１スイッチ５６と、放電を行うための第２スイッチ５７とを高周波で切り替えなくてよいので、上述した駆動波形生成部３３と比較して、消費電力の低減を図ることができる。なお、本例の駆動波形生成部３３Ａにおいても、充電電流値の変更および放電電流値の変更を、ともに図６と同様に放電（または充電）のオンオフ制御により実現して、パルス波高値Ｖ、立ち上がり／立下り時間を制御するようにしてもよい。
【００８７】
（変形例２）
本実施形態のヘッド駆動部３０は、図１０に示すように、図４に示した駆動波形生成部３３（３３−１〜３３−Ｎ）に代えて、駆動波形生成部７０（７０−１〜７０−Ｎ）を備えた構成としてもよい。本例のヘッド駆動部３０において、駆動波形生成部７０（７０−１〜７０−Ｎ）以外の構成は図４に示したヘッド駆動部３０の構成と同様であるため、重複した説明は省略する。
【００８８】
駆動波形生成部７０は、図４に示した駆動波形生成部３３と同様に、Ｎ個の圧電素子５−１〜５−Ｎをそれぞれ個別に駆動するための駆動波形を生成するものであり、圧電素子５−１〜５−Ｎのそれぞれに対応させたＮ個の駆動波形生成部７０−１〜７０−Ｎを備える。ｉ番目（ｉは１〜Ｎ）のチャンネルである駆動波形生成部７０−ｉは、ラッチ３２からラッチイネーブル信号ＬＥＮに同期して２ビットの画像データＤｉが供給されると、基本駆動波形情報保持部３４に保持されている基本駆動波形情報と、駆動波形補正情報保持部３５に保持されている補正情報とを参照し、ラッチイネーブル信号ＬＥＮを開始基準として駆動波形を生成して圧電素子５−ｉへ供給する。
【００８９】
上述したように、例えば、基本駆動波形情報とそれぞれのチャンネルに対応した補正情報との加算値が、当該チャンネルに対応した駆動波形情報となる。なお、本実施形態では、基本駆動波形情報とそれぞれのチャンネルに対応した補正情報との加算値であるチャンネルごとの駆動波形情報を、ヘッド駆動部３０の内部で計算するものとしている。しかし、チャンネルごとの駆動波形情報をヘッド駆動部３０の外部（例えばコントローラ４０）で計算する構成としてもよい。この場合、例えば、基本駆動波形情報保持部３４や駆動波形補正情報保持部３５の代わりに、各チャネルの駆動波形情報をそれぞれ保持する複数の保持部がヘッド駆動部３０に設けられ、これら複数の保持部が保持するチャンネルごとの駆動波形情報が制御部３６を介して更新される。駆動波形生成部７０−ｉは、ラッチ３２からラッチイネーブル信号ＬＥＮに同期して２ビットの画像データＤｉが供給されると、複数の保持部のうちｉ番目のチャンネルに対応する保持部に保持されている駆動波形情報を参照し、ラッチイネーブル信号ＬＥＮを開始基準として駆動波形を生成して圧電素子５−ｉへ供給する。
【００９０】
駆動波形生成部７０（７０−１〜７０−Ｎ）は、図１０に示すように、リファレンス波形生成部７１と、制御アンプ７３と、ドライバ部７２とを備える。
【００９１】
リファレンス波形生成部７１は、画像データＤｉに応じて参照される基本駆動波形情報と補正情報とから、所望の吐出特性でインクが吐出されるように圧電素子５へ印加する駆動波形をリファレンス波形として生成する。このリファレンス波形生成部７１は、例えばＤＡコンバータなどにより構成され、基本駆動波形情報と補正情報とから計算される駆動波形情報を入力データとして、リファレンス波形を出力する。
【００９２】
制御アンプ７３は、リファレンス波形生成部７１が出力するリファレンス波形と、実際に圧電素子５の一端に印加されている駆動電圧とを比較し、これらが一致するように、圧電素子５に対する充放電を制御するための充放電信号を生成して出力する。
【００９３】
ドライバ部７２は、制御アンプ７３が出力する充放電信号に従って圧電素子５に対し充放電を行い、所望の駆動波形が印加されるように駆動する。ドライバ部７２の詳細な構成については後述する。このようにして、圧電素子５に印加されている駆動波形が所望のリファレンス波形と常に一致するように充放電が制御されるので、圧電素子５に対して所望の駆動波形を精度よく印加することができ、所望の吐出特性が得られる。
【００９４】
なお、本例のヘッド駆動部３０の動作は、駆動波形生成部３３を備えるヘッド駆動部３０の動作、つまり図６のタイミングチャートを用いて説明した動作とほぼ同じであるため、図示および詳細な説明は省略する。両者の相違点は、駆動波形生成部３３を備えるヘッド駆動部３０では、ドライバ部４２が充電信号ｕｐ（図６の（ｆ））と放電信号ｄｎ（図６の（ｇ））のオン／オフ時間を制御して所望の駆動波形Ｖｐ（図６の（ｈ））を生成していたのに対し、本例のヘッド駆動部３０では、所望の駆動波形Ｖｐが得られるように、制御アンプ７３が充放電信号（充電信号ｕｐと放電信号ｄｎに相当）の電圧を制御している点である。
【００９５】
以上説明したように、本例によれば、記録ヘッド３に設けられた複数のノズル４ごとに各々対応した複数の駆動波形生成部７０を備え、ノズル４のばらつきによって生じるインク滴量や着弾位置のばらつきを補正するように、各駆動波形生成部７０でノズル４に対応した駆動波形をリファレンス波形として生成し、このリファレンス波形と圧電素子５に印加する駆動波形が一致するように制御している。したがって、比較的簡便な構成で、それぞれのノズル４から吐出されるインク滴量や着弾位置を所望の状態とすることができ、ノズル４のばらつきに起因する画像品質の劣化を有効に抑制することができる。
【００９６】
また、本例によれば、ドライバ部７２のオン抵抗や圧電素子５の容量などの製造ばらつきによる駆動波形のばらつき（例えば、立ち上り時間や立ち下がり時間）を補正するように、製造時に各チャネルで駆動波形のばらつきを測定し、補正情報に変換して記憶する必要がなくなる。つまり、ばらつき補正調整値の取得時間の短縮ができる。そして、圧電素子５に印加されている駆動波形が、各ノズル４からの吐出特性が略一様になるように設定された所望のリファレンス波形に常に一致するように制御されるので、正確にかつ再現性よくインクを吐出できるようになる。
【００９７】
（変形例３）
上述のヘッド駆動装置３０が備える駆動波形生成部７０は、例えば図１１に示すような構成としてもよい。以下では、図１１に示す構成の駆動波形生成部を、上述した駆動波形生成部７０と区別して、駆動波形生成部７０Ａと表記する。
【００９８】
図１１に示す駆動波形生成部７０Ａは、リファレンス波形生成部８１と、制御アンプ８２と、ドライバ部７２と、減衰器８３とを備える。
【００９９】
リファレンス波形生成部８１は、画像データＤｉに応じて参照される基本駆動波形情報と補正情報とから、所望の吐出特性でインクが吐出されるように圧電素子５へ印加する駆動波形を１／Ａ（ただし、Ａは１よりも大きい実数）に縮小した波形を、リファレンス波形として生成する。このリファレンス波形生成部８１は、図１０に示したリファレンス波形生成部７１と同様に、例えばＤＡコンバータなどにより構成することができる。
【０１００】
減衰器８３は、圧電素子５に印加されている駆動波形を１／Ａに縮小する。減衰器８３は、例えば図１１に示すように抵抗の分圧で構成され、抵抗値をＲ１，Ｒ２とすると、Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＝１／Ａとなるように、抵抗値Ｒ１，Ｒ２が選ばれる。また、減衰器８３に流入する電流が、圧電素子５の充放電電流に比べて十分小さくなるようにする。
【０１０１】
制御アンプ８２は、リファレンス波形生成部８１が出力する所望の駆動波形の１／Ａであるリファレンス波形と、圧電素子５の一端に印加されている駆動電圧が減衰器８３により１／Ａに縮小された波形とを比較し、これらが一致するように、圧電素子５に対する充放電を制御するための充放電信号を生成して出力する。
【０１０２】
ドライバ部７２は、図１０に示したドライバ部７２と共通の構成であり、制御アンプ８２が出力する充放電信号に従って圧電素子５に対し充放電を行い、所望の駆動波形が印加されるように駆動する。このドライバ部７２は、電圧値Ｖｈの電源と圧電素子５の一端側のｐ点とに接続されたｐチャンネルＭＯＳトランジスタ７５と、圧電素子５の一端側のｐ点とグランドとに接続されたｎチャンネルＭＯＳトランジスタ７６とを備える。これらのＭＯＳトランジスタ７５，７６のゲート電圧が、制御アンプ８２から出力される充放電信号に従って制御されることにより、圧電素子５の一端側のｐ点が所望の波形となるように駆動される。
【０１０３】
本例の駆動波形生成部７０Ａによれば、リファレンス波形生成部８１および制御アンプ８２の電源電圧はＶｈの１／Ａ程度でよく、高耐圧プロセスのトランジスタで構成する必要がないため、上述した駆動波形生成部７０と比較して、サイズ縮小と消費電力の低減を図ることができる。
【０１０４】
（変形例４）
本実施形態の画像形成装置１は、例えば図１２に示すように、シリアル型インクジェット記録装置として構成されたものであってもよい。以下では、図１２に示す構成の画像形成装置を、上述のライン走査型インクジェット記録装置として構成された画像形成装置１（図１参照）と区別して、画像形成装置１Ａと表記する。
【０１０５】
画像形成装置１Ａは、図１２に示すように、装置本体の左右の側板に横架したガイドロッド６１，６２により、記録媒体Ｐの搬送方向と直交する方向（主走査方向）に摺動自在に保持されたキャリッジ６３を備える。キャリッジ６３は、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駆動力が与えられ、図１２中の両方向矢印で示すキャリッジ走査方向に移動走査する。キャリッジ６３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記録ヘッド６４ａ，６４ｂが搭載されている。記録ヘッド６４ａ，６４ｂは、上述した記録ヘッド３と同様に複数のノズルからなるノズル列と、圧電素子などの圧力発生手段を有し、ノズル列が主走査方向と直交する方向となり、インク吐出面が記録媒体Ｐ側に向くように、キャリッジ６３に搭載されている。
【０１０６】
記録ヘッド６４ａ，６４ｂは、例えば、それぞれ２つのノズル列を有する構成とされる。記録ヘッド６４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）のインク滴を吐出し、他方のノズル列はシアン（Ｃ）のインク滴を吐出する。また、記録ヘッド６４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）のインク滴を吐出し、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）のインク滴を吐出する。そして、画像形成装置１Ａでは、キャリッジ６３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド６４ａ，６４ｂを駆動することにより、停止している記録媒体Ｐにインク滴を吐出して１走査分を記録し、記録媒体Ｐを所定量搬送した後、次の行の記録を行う。記録ヘッド６４ａ，６４ｂの内部構造は、図３に示した記録ヘッド３の内部構造と同様である。なお、上述した画像形成装置１と同様に、記録媒体Ｐの搬送を制御する機構など、本発明の要旨に直接関係のない画像形成装置１Ａの構成要素については、図示を省略している。
【０１０７】
以上のように構成される画像形成装置１Ａにおいても、上述した本実施形態のヘッド駆動部３０を備え、このヘッド駆動部３０によって記録ヘッド６４ａ，６４ｂを駆動する構成とすることで、上述した画像形成装置１と同様の効果が得られる。すなわち、記録ヘッド６４ａ，６４ｂに設けられた複数のノズル４ごとに各々対応した複数の駆動波形生成部３３を備え、ノズル４のばらつきによって生じるインク滴量や着弾位置のばらつきを補正するように、各々対応した駆動波形生成部３３で駆動波形を生成する構成とすることにより、比較的簡便な構成で、それぞれのノズル４から吐出されるインク滴量や着弾位置を所望の状態とすることができ、ノズル４のばらつきに起因する画像品質の劣化を有効に抑制することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１  画像形成装置
１Ａ  画像形成装置
２  記録部
３  記録ヘッド
４  ノズル
５（５−１〜５−Ｎ）  圧電素子
３０  ヘッド駆動部
３３（３３−１〜３３−Ｎ）  駆動波形生成部
３３Ａ  駆動波形生成部
３４  基本駆動波形情報保持部
３５  駆動波形補正情報保持部
３６  制御部
４０  コントローラ
４１  充放電信号生成部
４２  ドライバ部
４５  第１のスイッチ
４６  第２のスイッチ
５１  充放電信号生成部
５５  定電流源
５６  第１のスイッチ
５７  第２のスイッチ
５８  定電流源
６４ａ，６４ｂ  記録ヘッド
７０（７０−１〜７０−Ｎ）  駆動波形生成部
７１  リファレンス波形生成部
７２  ドライバ部
７３  制御アンプ
８１  リファレンス波形生成部
８２  制御アンプ
８３  減衰器
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０９】
【特許文献１】特許第４７６４６９０号公報
【図１】
2015231735.tif 000003
【図２】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図３】
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