(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルにそれぞれ連通してインクを蓄える複数の圧力室と、
各圧力室にインクを供給する共通インク流路と、
各圧力室の弾性壁を形成するように各圧力室にわたって配置された振動板と、
前記振動板を介して、前記複数の圧力室とそれぞれ対向するように配置された圧力発生素子と、
前記圧力発生素子を駆動する駆動波形の形状を示す駆動波形データを入力として、駆動波形を生成する駆動波形生成部と、
前記圧力発生素子を駆動後に、前記圧力室内に発生する残留振動をノズル毎に検知し、検知された前記残留振動を用いてリフィル振動の特性を出力する残留振動検知部と、
前記残留振動検知部が出力するリフィル振動の特性を予めノズル毎に記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されたノズル毎のリフィル振動の特性に基づいて、次の駆動タイミングにおける前記インクの吐出滴量を推測し、推測される前記吐出滴量に応じて前記駆動波形の補正を実施する制御部と、を有する、液滴吐出装置。
【請求項２】
前記制御部は、
インク液滴の吐出が連続する場合、前記リフィル振動の特性に基づいて、前記吐出滴量が増えることを推測し、推測される前記吐出滴量に応じて前記駆動波形を構成するパルス群に含まれるパルスの数量を減らすことによって前記吐出滴量を減らす補正を前記駆動波形に対して行い、
インク液滴の吐出が連続しない場合、前記リフィル振動の特性に基づいて、前記吐出滴量が減ることを推測し、推測される前記吐出滴量に応じて前記パルス群に含まれるパルスの数量を増やすことによって前記吐出滴量を増やす補正を前記駆動波形に対して行う、請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記残留振動の検知は、印刷前のパワーオン後やインク交換後に実施される、請求項１又は２の何れか一項に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記残留振動検知部が、前記圧力発生素子を使用する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
前記残留振動検知部が、前記圧力発生素子とは別のセンサを使用する、請求項１乃至４の何れか一項に記載の液滴吐出装置。
【請求項６】
前記振動板を介して、前記複数の圧力室とそれぞれ対向するように配置された前記圧力発生素子とは別に、前記残留振動検知部として使用される支柱用圧力発生素子をさらに備える、請求項１乃至５の何れか一項に記載の液滴吐出装置。
【請求項７】
前記支柱用圧力発生素子は、前記複数の圧力室の間にある隔壁と対向するように配置される、請求項６に記載の液滴吐出装置。
【請求項８】
前記リフィル振動の特性は、前記残留振動検知部において、ヘルムホルツ周期以下にカットオフ周波数を設定したローパスフィルタの出力により、得られる、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。
【請求項９】
複数のノズルにそれぞれ連通してインクを蓄える複数の圧力室と、各圧力室にインクを供給する共通インク流路と、各圧力室の弾性壁を形成するように各圧力室にわたって配置された振動板と、前記振動板を介して、前記複数の圧力室とそれぞれ対向するように配置された圧力発生素子と、前記圧力発生素子を駆動する駆動波形の形状を示す駆動波形データを入力として、駆動波形を生成する駆動波形生成部と、前記圧力発生素子を駆動後に、前記圧力室内に発生する残留振動をノズル毎に検知し、検知された前記残留振動を用いてリフィル振動の特性を出力する残留振動検知部と、を備える液滴吐出装置の液滴吐出方法であって、
前記残留振動検知部が出力するリフィル振動の特性を予めノズル毎に記憶し、記憶されたノズル毎のリフィル振動の特性に基づいて、次の駆動タイミングにおける吐出滴量を推測し、推測される前記吐出滴量に応じて前記駆動波形の補正を実施するステップを有する、液滴吐出方法。
【請求項１０】
複数のノズルにそれぞれ連通してインクを蓄える複数の圧力室と、各圧力室にインクを供給する共通インク流路と、各圧力室の弾性壁を形成するように各圧力室にわたって配置された振動板と、前記振動板を介して、前記複数の圧力室とそれぞれ対向するように配置された圧力発生素子と、前記圧力発生素子を駆動する駆動波形の形状を示す駆動波形データを入力として、駆動波形を生成する駆動波形生成部と、前記圧力発生素子を駆動後に、前記圧力室内に発生する残留振動をノズル毎に検知し、検知された前記残留振動を用いてリフィル振動の特性を出力する残留振動検知部と、を備える液滴吐出装置に実行させるプログラムであって、
前記残留振動検知部が出力するリフィル振動の特性を予めノズル毎に記憶し、記憶されたノズル毎のリフィル振動の特性に基づいて、次の駆動タイミングにおける吐出滴量を推測し、推測される前記吐出滴量に応じて前記駆動波形の補正を実施する処理を有する、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置、液滴吐出方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写機、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば、インクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッドからインク滴を紙、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、等の記録媒体上に吐出させて所望の文字、図形、パターン等を形成する。
【０００３】
インクジェット記録ヘッドとしては、インク流路内のインクを加圧する圧力発生素子で、インク流路の壁面を形成する振動板を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、所謂、圧電型のものが知られている。
【０００４】
ところで、高周波域（例えば、１０ｋＨｚ以上）では、インクジェット記録ヘッドの周波数特性により、低周波域と比較して、吐出滴速度が速くなり吐出滴量が大きくなる現象が発生する。高周波域において、インク滴を安定して吐出させるためには、インク容積を減らす、圧力室の構造を高剛性化する、等の対策が有効であることが知られている。
【０００５】
特許文献１に記載のインクジェット記録装置は、メニスカス流速振動の応答特性の測定結果と仮想メニスカス振動とから演算した駆動波形に基づいて、インク滴の吐出体積を可変にし、吐出速度の変動を抑えている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、インクジェット記録装置において、吐出周波数に依らずに、インク滴を安定して吐出させ、画質向上を図ることは困難である。
【０００７】
特許文献１に記載のインクジェット記録装置は、吐出周波数に依存して吐出滴速度や吐出滴量が変動する要因となるリフィル振動を考慮して、駆動波形を補正することができていない。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、インクジェット記録装置の画質向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施の形態の液滴吐出装置は、複数のノズルにそれぞれ連通してインクを蓄える複数の圧力室と、各圧力室にインクを供給する共通インク流路と、各圧力室の弾性壁を形成するように各圧力室にわたって配置された振動板と、振動板を介して、複数の圧力室とそれぞれ対向するように配置された圧力発生素子と、圧力発生素子を駆動する駆動波形の形状を示す駆動波形データを入力として、駆動波形を生成する駆動波形生成部と、圧力発生素子を駆動後に、圧力室内に発生する残留振動をノズル毎に検知し、検知された残留振動を用いてリフィル振動の特性を出力する残留振動検知部と、残留振動検知部が出力するリフィル振動の特性を予めノズル毎に記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶されたノズル毎のリフィル振動の特性に基づいて、次の駆動タイミングにおける吐出滴量を推測し、推測される前記吐出滴量に応じて駆動波形の補正を実施する制御部と、を有することを要件とする。
【発明の効果】
【００１０】
本実施の形態によれば、インクジェット記録装置の画質向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係るインクジェット記録装置を例示する図である。
【図２】実施の形態１に係る液滴吐出装置を例示する側面図である。
【図３】実施の形態１に係る記録手段を例示する平面図である。
【図４】実施の形態１に係るインクジェット記録ヘッドを例示する底面図である。
【図５】実施の形態１に係るインクジェット記録ヘッドを例示する斜視図である。
【図６】実施の形態１に係る残留振動を示す動作概念図である。
【図７】実施の形態１に係る駆動波形印加期間及び残留振動波形発生期間を例示する図である。
【図８】実施の形態１に係るリフィル振動を説明する図である。
【図９】実施の形態１に係る残留振動波形発生期間における残留振動波形を例示する図である。
【図１０】実施の形態１に係る液滴吐出装置を例示するブロック図である。
【図１１】実施の形態１に係る液滴吐出装置を例示する回路図である。
【図１２】実施の形態１に係る駆動波形の補正方法の一例を示す概念図である。
【図１３】実施の形態１に係る制御フローチャートである。
【図１４】実施の形態２に係るインクジェット記録ヘッドを例示する断面図である。
【図１５】実施の形態２に係る液滴吐出装置を例示するブロック図である。
【図１６】実施の形態２に係る制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面及び表を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１３】
本明細書において、「リフィル振動」とは、共通インク流路から圧力室へとインクが充填されることにより、圧力室内に生じる圧力変化を意味するものとする。
【００１４】
又、本明細書において、圧力室内のインクを加圧する圧力発生素子として、圧電素子を用いる場合について説明する。
【００１５】
〈第１の実施の形態〉
＜インクジェット記録装置＞
図１は、本実施の形態に係るオンデマンド方式におけるライン走査型のインクジェット記録装置の一例を示す概略構成図である。
【００１６】
図１に示すように、インクジェット記録装置１００は、記録媒体供給部１１１と記録媒体回収部１１２との間に配置され、記録手段１０１、記録手段１０１に対向して設けられるプラテン１０２、乾燥手段１０３、記録媒体搬送装置、等を含む。
【００１７】
連続する記録媒体（ロール紙、連続紙、等とも称される）１１３は、記録媒体供給部１１１から高速で繰り出され、記録媒体回収部１１２により巻き取り回収される。
【００１８】
記録手段１０１は、ノズル（印字ノズル）が印刷幅全域に配置されるライン状のインクジェット記録ヘッドを有する。カラー印刷は、クロ、シアン、マゼンダ、イエローの各色のインクジェット記録ヘッドにより行われる。各インクジェット記録ヘッドのノズル面は、プラテン１０２上に、所定の隙間を保って支持されている。記録手段１０１は、記録媒体搬送装置の搬送速度に同期してインク滴の吐出を行うことで、記録媒体１１３の印刷面に、カラー画像を形成する。乾燥手段１０３は、記録媒体１１３に印刷されたインクが、他の部分へ付着することを防止するために、インクの乾燥・定着を行う。乾燥手段１０３としては、非接触式の乾燥装置を用いても良いし、接触式の乾燥装置を用いても良い。
【００１９】
記録媒体搬送装置は、記録媒体供給部１１１から供給される記録媒体１１３の幅方向の位置決めを行う規制ガイド１０４、従動ローラ及び駆動ローラで構成され、記録媒体１１３の張力を一定に保つインフィード部１０５、記録媒体１１３の張力に応じて上下し、位置信号を出力するダンサローラ１０６、記録媒体１１３の蛇行を制御するＥＰＣ（Ｅｄｇｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）１０７、蛇行量のフィードバックに使用される蛇行量検出器１０８、従動ローラ及び駆動ローラで構成され、記録媒体１１３を設定速度で搬送するために一定速度で回転するアウトフィード部１０９、従動ローラ及び駆動ローラで構成され、記録媒体１１３を装置外に排紙するプラー１１０、等を含む。記録媒体搬送装置は、ダンサローラ１０６の位置検出を行い、インフィード部１０５の回転を制御することで、搬送中の記録媒体１１３の張力を一定に保つ、張力制御型の搬送装置である。
【００２０】
詳細は後述するが、本実施の形態に係る液滴吐出装置は、吐出周波数に依存して吐出滴速度や吐出滴量が変動する要因となるリフィル振動の特性を、残留振動を利用して検知し、検知結果に基づいて、駆動波形を補正する。これにより、該装置は、吐出周波数に依らずに、インク滴を安定して吐出させることができる。従って、本実施の形態に係る液滴吐出装置が搭載されるインクジェット記録装置の画質向上を図ることが可能になる。
【００２１】
＜インクジェット記録ヘッドモジュール＞
図２は、インクジェット記録装置１００に搭載されるインクジェット記録ヘッドモジュールの一例を示す概略側面図である。
【００２２】
図２に示すように、インクジェット記録ヘッドモジュール（液滴吐出装置）２００は、駆動制御基板２１０、インクジェット記録ヘッド２２０、ケーブル２３０、等を含む。
【００２３】
駆動制御基板２１０には、制御部２１１、駆動波形生成部２１２、記憶手段２１３、等が搭載される。インクジェット記録ヘッド２２０は、ヘッド基板２２１、残留振動検知基板２２２、ヘッド駆動ＩＣ基板２２３、インクタンク２２４、剛性プレート２２５、等を含む。ケーブル２３０は、駆動制御基板側コネクタ２３１及びヘッド側コネクタ２３２と接続され、駆動制御基板２１０とヘッド基板２２１との間のアナログ信号通信、デジタル信号通信を担う。
【００２４】
ライン走査型のインクジェット記録装置１００において、１又は複数のインクジェット記録ヘッド２２０は、記録媒体１１３の搬送方向に対して垂直な方向に並べて配置される。ライン走査型のインクジェット記録ヘッド２２０から記録媒体１１３へとインク滴を吐出させることで、高速な画像形成が可能となる。
【００２５】
なお、本実施の形態に係る液滴吐出装置は、１又は複数のインクジェット記録ヘッドを、記録媒体１１３の搬送方向に対して垂直な方向へ移動させて画像を形成するシリアル走査型のインクジェット記録装置、等にも適用可能である。
【００２６】
例えば、１パス構成のライン走査型インクジェット記録装置により、ヘッドに対して１度だけ走査を行う場合、シリアル走査型インクジェット記録装置により、高速化のため１パス印字を行う場合、等において、液滴吐出装置は、大滴を吐出する必要がある。本実施の形態に係る液滴吐出装置によれば、ヘッドの周波数特性に影響を及ぼすメニスカスの動きを考慮した信号を、駆動波形の補正に使用するため、吐出周波数に依らないインク滴の安定吐出と大滴吐出性能との両立を図ることが可能になる。
【００２７】
図３は、インクジェット記録装置１００に搭載される記録手段１０１におけるヘッド部の一例を示す拡大平面図である。
【００２８】
記録手段１０１は、クロ用ヘッドアレー１０１Ｋ、シアン用ヘッドアレー１０１Ｃ、マゼンダ用ヘッドアレー１０１Ｍ、イエロー用ヘッドアレー１０１Ｙを含み、各色のヘッドアレーは、複数のインクジェット記録ヘッド２２０を含む。クロ用ヘッドアレー１０１Ｋは、クロのインク滴を吐出し、シアン用ヘッドアレー１０１Ｃは、シアンのインク滴を吐出し、マゼンダ用ヘッドアレー１０１Ｍは、マゼンダのインク滴を吐出し、イエロー用ヘッドアレー１０１Ｙは、イエローのインク滴を吐出する。
【００２９】
各色のヘッドアレー（１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙ）は、記録媒体１１３の搬送方向に対して平行な方向に配置される。複数のインクジェット記録ヘッド２２０は、記録媒体１１３の搬送方向に対して垂直な方向に、千鳥状に配置される。複数のインクジェット記録ヘッドを千鳥状に配置することにより、印刷領域の幅を広域化できる。
【００３０】
図４は、ヘッド部におけるインクジェット記録ヘッド２２０の拡大底面図である。
【００３１】
インクジェット記録ヘッド２２０は、複数のノズル２０を含み、複数のノズル２０は、記録媒体１１３の搬送方向に対して垂直な方向に、千鳥状に配置される。複数のノズルを千鳥状に配置することにより、印刷領域を高解像度化できる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、インクジェット記録ヘッド２２０を、１列につき３個、且つ２列の千鳥状に配置し、ノズル２０を、１列につき３２個、且つ２列の千鳥状に配置する構成を一例として示すが、列の数、各列に配置される個数は、特に限定されるものではない。
【００３３】
＜インクジェット記録ヘッド＞
図５は、インクジェット記録装置１００に搭載されるインクジェット記録ヘッド２２０の一例を示す斜視図である。
【００３４】
図５に示すように、インクジェット記録ヘッド２２０は、ノズルプレート２１、圧力室プレート２２、リストリクタプレート２３、ダイアフラムプレート２４、剛性プレート２２５、圧電素子群２６、等を含む。圧電素子群２６は、支持部材３４、複数の圧電素子３５、圧電素子接続基板３６、圧電素子駆動ＩＣ３７、等を含む。
【００３５】
ノズルプレート２１には、複数のノズル２０が形成され、圧力室プレート２２には、各ノズル２０に対応する圧力室２７が形成される。リストリクタプレート２３には、圧力室２７と共通インク流路２８とを連通し、圧力室２７へのインク流量を制御するリストリクタ２９が形成され、ダイアフラムプレート２４には、振動板（弾性壁）３０及びフィルタ３１が形成される。これらのプレートが、順次重ねられ、位置決めされて接合されることにより流路板が形成される。流路板は、剛性プレート２２５と接合され、フィルタ３１と共通インク流路２８の開口部３２とが対向し、圧電素子群２６は、開口部３２に挿入される。インク導入パイプ３３の上側開口端は、共通インク流路２８に接続され、インク導入パイプ３３の下側開口端は、インクを充填したヘッドタンクに接続される。インクジェット記録ヘッド２２０の周波数特性は、リストリクタ２９の開口量、圧力室２７のサイズ及び剛性、等により、変化する。
【００３６】
支持部材３４の表面には、複数の圧電素子３５が形成され、圧電素子３５の自由端は、振動板３０に接着固定される。圧電素子接続基板３６の表面には、圧電素子駆動ＩＣ３７が形成され、圧電素子３５と圧電素子接続基板３６とは電気的に接続される。圧電素子３５は、駆動波形生成部により生成される駆動波形（例えば、駆動電圧波形）に基づいて、圧電素子駆動ＩＣ３７により制御される。圧電素子駆動ＩＣ３７は、上位コントローラから伝送される画像データ、制御部２１１から出力されるタイミング信号、等に基づいて、制御される。
【００３７】
なお、図５では、図面の簡略化のため、ノズル２０、圧力室２７、リストリクタ２９、圧電素子３５、等を実際より少ない個数で図示している。
【００３８】
＜残留振動の検知＞
図６乃至図１３を用いて、本実施の形態に係る液滴吐出装置における残留振動検知の一例について説明する。
【００３９】
図６は、インクジェット記録ヘッド２２０における圧力室内のインクに発生する残留振動を示す動作概念図である。図６（Ａ）はインク滴吐出中、図６（Ｂ）はインク滴吐出後であり、両図により圧力室内に発生する圧力変化が模式的に示されている。
【００４０】
図７は、駆動波形印加期間及び残留振動波形発生期間の一例を示す概略図である。横軸は時間［ｓ］、縦軸は電圧［Ｖ］を示す。駆動波形印加期間は、図６（Ａ）に対応し、残留振動波形発生期間は、図６（Ｂ）に対応する。
【００４１】
図６（Ａ）に示すように、圧電素子３５（具体的には、圧電素子接続基板３６の電極）に、駆動波形生成部２１２より生成される駆動波形が印加されると、圧電素子３５は、伸縮する。圧電素子３５から、振動板３０を介して、圧力室２７内のインクへと伸縮力が働き、圧力室２７内に圧力変化が生じることで、ノズル２０からインク滴が吐出する。例えば、駆動波形の立ち下げ動作により、圧力室２７内の圧力は低くなり、駆動波形の立ち上げ動作により、圧力室２７内の圧力は高くなる（図７に示す駆動波形印加期間参照）。
【００４２】
図６（Ｂ）に示すように、圧電素子３５に、駆動波形が印加された後（インク滴吐出後）、圧力室２７内のインクには、残留圧力振動が発生し、圧力室２７内のインクから、振動板３０を介して、圧電素子３５へと残留圧力波が伝播する。残留圧力波の残留振動波形は、減衰振動波形となる（図７に示す残留振動波形発生期間参照）。この結果、圧電素子３５（具体的には、圧電素子接続基板３６の電極）に、残留振動電圧が誘起される。残留振動検知部は、残留振動電圧を検知し、検知結果（例えば、リフィル振動の特性）を残留振動検知部の出力として、制御部２１１へと出力する。
【００４３】
このように、本実施の形態に係る液滴吐出装置において、残留振動検知部は、圧電素子の駆動後に、各圧力室内に発生する残留振動を検知し、制御部は、残留振動検知部が出力するリフィル振動の特性に基づいて、駆動波形の補正を実施する。これにより、本実施の形態に係る液滴吐出装置は、吐出周波数に依らずに、インク滴を安定して吐出させることができる。
【００４４】
図８は、本実施の形態に係るリフィル振動を説明する概略図である。
【００４５】
まず、図８（Ａ）に示すように、圧力室２７は、通常、大気圧に対して負圧にされる。このため、ノズル２０付近において、インクが圧力室２７に引き込まれた形で（図中矢印Ｘ参照）、メニスカスが形成される。
【００４６】
次に、図８（Ｂ）に示すように、圧電素子３５を駆動させ、圧力室２７内の圧力を高めると、ノズル２０からインク滴が吐出する。
【００４７】
次に、図８（Ｃ）に示すように、ノズル２０からインク滴が吐出した後、圧電素子３５を駆動させて元の位置に戻すと、圧力室２７は、図８（Ａ）での圧力室２７内の圧力と比較して、更に負圧にされる。このため、ノズル２０付近において、インクが更に、圧力室２７に引き込まれた形で（図中矢印Ｙ参照）、メニスカスが形成される。
【００４８】
次に、図８（Ｄ）に示すように、共通インク流路２８から、負圧にされた圧力室２７へと、インクが充填されることで、インクが図８（Ａ）と同様の位置で大気圧と平行し、圧力室２７に引き込まれた形のメニスカスが形成される。
【００４９】
図８に示すように、ノズル２０からインク滴が吐出した後に、共通インク流路２８から圧力室２７へとインクが充填されることにより、圧力室２７内に生じる一連の圧力変化（インクリフィル作用によるメニスカスの動き）が、リフィル振動である。リフィル振動は、リストリクタの開口量、圧力室のサイズ及び剛性、インクの種類、等により、その特性が変化する。このため、リフィル振動の特性は、ノズル毎にばらつく。
【００５０】
図９は、残留振動波形発生期間における残留振動波形を示す図である。
【００５１】
図９（Ａ）は、残留圧力波が、振動板を介して、圧電素子に伝播することで、圧電素子接続基板の電極に誘起される波形である。図９（Ｂ）は、圧力室のヘルムホルツ振動（固有振動）に基づいて、圧力室内に発生する波形である。図９（Ｃ）は、圧力室にインクが再充填される際のリフィル振動に基づいて、圧力室内に発生する波形である。
【００５２】
図９（Ｂ）に示す残留振動波形と図９（Ｃ）に示す残留振動波形とが重なることで、図９（Ａ）に示す残留振動波形となる。
【００５３】
インクリフィル作用によるメニスカスの動きは、吐出周波数に依存して吐出滴速度や吐出滴量が変動する要因となる。従って、液滴吐出装置において、大滴吐出性能に影響を与えること無く、吐出周波数に依らずに、インク滴を安定して吐出させるためには、メニスカスの動き（図８参照）を検知し、図９（Ｃ）に示す残留振動波形に基づいて、駆動波形を補正する必要がある。
【００５４】
本実施の形態に係る液滴吐出装置は、リフィル振動の特性を、残留振動検知部により検知し、図９（Ｃ）に示す残留振動波形を考慮した駆動波形の補正を実施する。リフィル振動の特性は、ノズル毎にばらつくため、残留振動検知部は、ノズル毎に任意のタイミングで、その特性を把握できる圧電素子を使用して、残留振動検知を行う。又、残留振動検知部に搭載されるローパスフィルタは、カットオフ周波数がヘルムホルツ周期以下に設定されているため、残留振動検知部は、リフィル振動の特性以外の周波数成分を排除した、リフィル振動の特性の周波数成分のみを検知することが可能になる。
【００５５】
図１０は、本実施の形態に係るインクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドモジュールの一例を示すブロック図である。
【００５６】
インクジェット記録ヘッドモジュール２００は、駆動制御基板２１０、インクジェット記録ヘッド２２０、等を含む。駆動制御基板２１０には、制御部２１１、駆動波形生成部２１２、記憶手段２１３、等が搭載される。インクジェット記録ヘッド２２０は、制御部２２６が搭載されるヘッド基板２２１、残留振動検知部２４０が搭載される残留振動検知基板２２２、圧電素子駆動ＩＣ３７が搭載される圧電素子接続基板３６、圧電素子３５（圧電素子３５ａ〜３５ｘ）、等を含む。残留振動検知基板２２２には、波形処理回路２５０、切替手段２４１、Ａ／Ｄ変換器２４２、等が搭載される。波形処理回路２５０は、フィルタ回路２５１、増幅回路２５２、等を含む。
【００５７】
なお、駆動制御基板２１０に搭載される制御部２１１とヘッド基板２２１に搭載される制御部２２６とは、一部の機能、若しくは全ての機能を、いずれか一方に統一しても良い。又、残留振動検知基板２２２に搭載される一部の機能、若しくは全ての機能を、駆動制御基板２１０、又は、ヘッド基板２２１に統一しても良い。
【００５８】
制御部２１１は、上位コントローラ（図示せず）から受信した画像データに基づいて、駆動波形データを生成し、駆動波形生成部２１２へと出力する。制御部２１１は、シリアル通信により、タイミング制御信号（デジタル信号）を圧電素子駆動ＩＣ３７及び切替手段２４１へと送信し、タイミング制御信号と同期させた切替信号を切替手段２４１へと送信する。制御部２１１は、タイミング制御信号と切替信号とを同期させることで、圧電素子接続基板３６の電極に誘起される残留振動電圧を、残留振動検知基板２２２へ取り込むタイミングを、制御することができる。
【００５９】
又、制御部２１１は、残留振動検知部２４０からフィードバックされたリフィル振動の特性を、ノズル毎に記憶手段２１３に記憶させる。制御部２１１が、記憶手段２１３にリフィル振動の特性を記憶させるタイミングは、インクの入れ替えが行われた可能性があるタイミング（例えば、印刷前のパワーオン後、インク交換後、等）であることが好ましい。これにより、制御部２１１は、インク毎に異なるリフィル振動の特性による影響を考慮して、駆動波形の補正を実施することができる。
【００６０】
更に、制御部２１１は、次の駆動タイミングにおいてインク吐出を行うノズルに対し、次の駆動タイミングにおけるリフィル振動の状態を、記憶手段２１３に記憶されるリフィル振動の特性から推測し、ノズル２０毎に、最適な吐出波形を判断する。そして、制御部２１１は、ノズル２０毎に、最適な吐出波形（駆動波形）を適用して、圧電素子３５（圧電素子３５ａ〜３５ｘ）を駆動させる。これにより、制御部２１１は、ノズル毎に異なるリフィル振動の特性による影響を考慮して、駆動波形の補正を実施することができる。
【００６１】
ここで、制御部２１１と制御部２２６とは、一部の機能、若しくは全ての機能を、いずれか一方に統一しても良いため、ノズル２０毎に、最適な吐出波形を判断する機能は、例えば、制御部２２６に搭載されていても良い。
【００６２】
駆動波形生成部２１２は、駆動波形データをＤ／Ａ変換し、電圧増幅、電流増幅を行って、駆動波形を生成し、圧電素子駆動ＩＣ３７へと出力する。
【００６３】
記憶手段２１３は、ノズル毎のリフィル振動の特性を予め記憶する。記憶手段２１３が、リフィル振動の特性を記憶することで、残留振動検知ができない場合（例えば、印刷中）であっても、制御部２１１にて、リフィル振動の特性による影響を考慮した補正を実施することが可能になる。
【００６４】
制御部２２６は、タイミング制御信号をデシリアライズし、圧電素子駆動ＩＣ３７へと送信する。
【００６５】
圧電素子駆動ＩＣ３７は、タイミング制御信号に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦ制御され、例えば、ＯＮ（ＯＦＦ）の場合、駆動波形生成部２１２により生成される駆動波形を圧電素子３５へ印加（非印加）する（図７に示す駆動波形印加期間参照）。駆動波形の立ち下げ動作、立ち上げ動作に基づいて、圧電素子３５は伸縮し、圧電素子３５の駆動に応じて各ノズルからインク滴が吐出する。
【００６６】
波形処理回路２５０は、フィルタ回路２５１及び増幅回路２５２により、残留振動波形にフィルタ処理を施して増幅する。
【００６７】
切替手段２４１は、圧電素子３５と波形処理回路２５０との接続／非接続を切り替える。例えば、圧電素子３５と波形処理回路２５０とが、切替手段２４１により接続されると、圧電素子接続基板３６の電極に誘起される残留振動電圧は、波形処理回路２５０に取り込まれる。
【００６８】
Ａ／Ｄ変換器２４２は、波形処理回路２５０から出力されるアナログ信号を、デジタル信号に変換し、制御部２１１へと出力する（フィードバック）。これにより、制御部２１１（又は、制御部２２６でも良い）は、フィードバックされた残留振動検知部２４０の出力（リフィル振動の特性）に基づいて、駆動波形の補正を実施することができる。
【００６９】
なお、図１０では、圧電素子３５ａ〜３５ｘの残留振動電圧を、１組の残留振動検知部（切替手段２４１、波形処理回路２５０、Ａ／Ｄ変換器２４２）を用いて順次切り替えて検知する構成としているが、残留振動検知部の構成は、特に限定されるものではない。例えば、全ての圧電素子に対応して、それぞれ、残留振動検知部を形成し、全ての圧力室内の残留振動を、同時に検知する構成としても良い。又、例えば、圧電素子を、いくつかのグループに分け、グループ毎に残留振動検知部を形成し、グループ毎に順次切り替えて、圧力室内の残留振動を、検知する構成としても良い。グループ化することにより、回路規模の増大を抑えつつ、同時に検知できるノズルの個数を増やすことができる。
【００７０】
図１１は、本実施の形態に係る残留振動検知部の一例を示す回路図である。
【００７１】
圧電素子駆動ＩＣ３７は、複数のスイッチング素子を含み、圧電素子駆動ＩＣ３７のＯＮ／ＯＦＦは、各圧電素子に対応して形成されるスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦにより制御される。インク滴吐出後（圧電素子駆動ＩＣ３７がＯＦＦ）、切替手段２４１を介して、圧電素子３５と波形処理回路２５０とが接続されることで、残留振動検知部２４０は、圧電素子３５に誘起される残留振動電圧を検知できる。
【００７２】
波形処理回路２５０は、微小な残留振動波形を、高インピーダンスのバッファ部で受けることにより、検知回路が残留振動波形に及ぼす悪影響を抑制する。波形処理回路２５０に搭載される抵抗Ｒ１〜Ｒ３、コンデンサＣ１、等の受動素子定数は、インクジェット記録ヘッド２２０の特性に起因する固有振動周波数の違いに応じて、制御部２１１により可変制御されることが好ましい。
【００７３】
フィルタ回路２５１は、残留振動波形にフィルタ処理を施す。フィルタ回路２５１では、カットオフ周波数が、インクジェット記録ヘッドの特性で決まるメニスカス固有振動周波数以下に設定される。これにより、高周波のノイズを除去できると共に、ヘルムホルツ振動による振動成分を除去し、リフィル振動の成分のみを取り出すことができる。
【００７４】
増幅回路２５２は、フィルタ処理が施された残留振動波形を増幅する。増幅回路２５２において、増幅率は、Ａ／Ｄ変換器２４２の入力可能範囲内で波形が増幅されるように、設定されることが好ましい。
【００７５】
なお、フィルタ回路２５１及び増幅回路２５２は、バンドパスフィルタ増幅型（サレンキ型）で構成しても良い。これにより、効率的なノイズ成分の除去及び信号成分の抽出が可能になるが、該構成は、特に限定されるものではない。
【００７６】
図１２は、駆動波形の補正方法の一例を示す概念図である。図１２では、吐出滴量を補正する場合について説明する。
【００７７】
図１２（Ａ）に、駆動波形生成部２１２によって生成される駆動波形を示す。図１２（Ｂ）〜図１２（Ｉ）に、４種類のパルスの組み合わせで生成される８種類の波形の一例を示す。
【００７８】
図１２（Ｂ）に「滴なし（＝０）」の波形を、図１２（Ｃ）に「小滴（＝１）」の波形を、図１２（Ｄ）に「小滴（＝２）」の波形を、図１２（Ｅ）に「小滴（＝３）」の波形を、図１２（Ｆ）に「中滴（＝４）」の波形を、図１２（Ｇ）に「中滴（＝５）」の波形を、図１２（Ｈ）に「大滴（＝６）」の波形を、図１２（Ｉ）に「大滴（＝７）」の波形を示す。
【００７９】
圧電素子駆動ＩＣ３７が、パルス期間Ｔ１からＴ４のうち、任意のパルスを選択することで、階調が表現される。本実施の形態では、この階調制御を使用して補正を行う。
【００８０】
通常、図１２（Ｂ）に示す「滴なし（＝０）」、図１２（Ｄ）に示す「小滴（＝２）」、図１２（Ｆ）に示す「中滴（＝４）」、図１２（Ｈ）に示す「大滴（＝６）」の波形が選択的に使用される。波形の選択は、例えば、制御部２１１が、３ｂｉｔのデジタルデータとして、制御部２２６を介して、圧電素子駆動ＩＣ３７に、信号（駆動波形データ）を送信し、圧電素子駆動ＩＣ３７の内部で、アナログスイッチがＯＮ／ＯＦＦ制御されることにより、行われる。
【００８１】
例えば、「滴なし（＝０）」の場合、制御部２１１が、デジタルデータ「０」を、圧電素子駆動ＩＣ３７に送信することで、パルス期間Ｔ１の間のみ、アナログスイッチがＯＮとなる。パルス期間Ｔ１においては、ノズルからインク滴が吐出しない程度の、振幅の小さい駆動波形が割り当てられる。
【００８２】
又、例えば、「小滴（＝２）」の場合、制御部２１１が、デジタルデータ「２」を、圧電素子駆動ＩＣ３７に送信することで、パルス期間Ｔ３の間のみ、アナログスイッチがＯＮとなる。又、例えば、「中滴（＝４）」の場合、制御部２１１が、デジタルデータ「４」を、圧電素子駆動ＩＣ３７に送信することで、パルス期間Ｔ２、パルス期間Ｔ３の間のみ、アナログスイッチがＯＮとなる。又、例えば、「大滴（＝６）」の場合、制御部２１１が、デジタルデータ「４」を、圧電素子駆動ＩＣ３７に送信することで、パルス期間Ｔ３、パルス期間Ｔ４の間のみ、アナログスイッチがＯＮとなる。
【００８３】
ここで、制御部２１１が実施する吐出滴量の補正における具体例を、吐出が連続する場合と吐出が連続しない場合とに分けて、説明する。
【００８４】
吐出が連続する場合、例えば、前の吐出が大滴で、次の吐出も大滴である場合、吐出滴量が増える傾向にあるため、制御部２１１は、吐出滴量を減らす補正を実施する。即ち、制御部２１１は、吐出滴量を、図１２（Ｈ）に示す「大滴（＝６）」から、図１２（Ｇ）に示す「中滴（＝５）」へと補正する。
【００８５】
又、吐出が連続しない場合、例えば、大滴、滴なし、滴なし、と続き、次の吐出が大滴である場合、吐出滴量が減る傾向にあるため、制御部２１１は、吐出滴量を増やす補正を実施する。即ち、制御部２１１は、吐出滴量を、図１２（Ｈ）に示す「大滴（＝６）」から、図１２（Ｉ）に示す「大滴（＝７）」へと補正する。
【００８６】
つまり、制御部２１１は、リフィル振動の特性に基づいて、適宜補正量を定め、駆動波形を補正する。パルスの組み合わせやパルスの形状は、吐出適量を補正できるものであれば良く、特に限定されるものではない。又、補正によって吐出タイミングが変わるが、制御部２１１は、吐出タイミングの遅いパルス程、吐出滴速度を速くすることで、着弾位置を揃えた補正を行うことができる。
【００８７】
なお、図１２では、画像パターンによって、ノズル毎に逐次状況が異なる周波数特性による影響を考慮して、制御部２１１が、ノズル毎に補正を行う場合を一例として示したが、駆動波形生成部の回路毎に補正を行うことも可能である。この場合、制御部２１１は、駆動波形全体の電圧振幅を調整することで、吐出滴速度や吐出滴量を補正し、駆動波形全体のタイミングを変更することで、着弾位置を補正するため、簡単な構成、制御での補正が可能となる。
【００８８】
＜制御フローチャート＞
図１３は、本実施の形態に係るインクジェット記録装置の制御フローチャートの一例を示す図である。図１３に示す制御フローチャートは、制御プログラムに従って、例えば、制御部２１１によって実行される。
【００８９】
ステップＳ１において、上位コントローラは、印刷開始前に、インクの入れ替えが行われた可能性がある場合等に、リフィル振動の特性データの更新が必要か否かを判断する。上位コントローラにより、印刷前のリフィル振動の特性データの更新が必要であると判断された場合（ＹＥＳ）、制御部２１１は、ステップＳ２の処理を行う。上位コントローラにより、印刷前のリフィル振動の特性データの更新が必要でないと判断された場合（ＮＯ）、制御部２１１は、ステップＳ５の処理を行う。
【００９０】
ステップＳ２において、制御部２１１は、上位コントローラから残留振動検知指示信号を受信する。
【００９１】
ステップＳ３において、制御部２１１は、全てのノズル２０の残留振動検知を実施する。
【００９２】
ステップＳ４において、制御部２１１は、残留振動の検知結果として得られたリフィル振動の特性を、記憶手段２１３に記憶させる動作を、ノズル毎に実施する。
【００９３】
ステップＳ５において、制御部２１１は、印刷を開始する。
【００９４】
ステップＳ６において、制御部２１１は、上位コントローラから画像データを受信する。
【００９５】
ステップＳ７において、制御部２１１は、画像データに基づいて、ノズル毎に、駆動周期を演算する。
【００９６】
ステップＳ７において、制御部２１１は、リフィル振動の特性を推測する。
【００９７】
ステップＳ８において、制御部２１１は、演算結果、記憶手段２１３に記憶させたリフィル振動の特性に基づいて、駆動波形補正の要否及び補正量を判断し、駆動波形を補正する。なお、制御部２１１は、ノズル毎の補正を圧電素子駆動ＩＣ３７に指示することで、駆動波形の補正を行っても良いし、ノズル毎の補正を駆動波形生成部２１２に指示することで、駆動波形の補正を行っても良い。
【００９８】
ステップＳ１０において、制御部２１１は、印刷動作を継続するか否かを判断する。印刷動作を継続すると判断した場合（ＹＥＳ）、制御部２１１は、シーケンスを終了する。印刷動作を継続しないと判断した場合（ＮＯ）、制御部２１１は、再びステップＳ６の処理を行う。
【００９９】
〈第２の実施の形態〉
本実施の形態では、インクジェット記録ヘッド２２０に搭載される圧電素子が、第１の実施の形態に係る圧電素子とは異なる場合について、説明する。第２の実施の形態に係る圧電素子は、第１の実施の形態に係る圧電素子と異なり、駆動用圧電素子と支柱用圧電素子とを含む（特許第３９３３５０６号参照）。
【０１００】
図１４は、本実施の形態に係るインクジェット記録ヘッド２２０の一例を示す概略断面図である。
【０１０１】
図１４に示すように、圧電素子は、駆動用圧電素子３１１と支柱用圧電素子３１２とを含み、駆動用圧電素子３１１と支柱用圧電素子３１２とは、交互に配置される。駆動用圧電素子３１１は、圧力室２７の開口部に相当する位置に、振動板３０を介して形成される。支柱用圧電素子３１２は、圧力室２７の隔壁に相当する位置に、振動板３０を介して形成される。
【０１０２】
図１４に示す構成とすることで、駆動用圧電素子３１１だけでなく、支柱用圧電素子３１２も、残留振動検知に利用することができる。即ち、常時、支柱用圧電素子３１２を、残留振動検知に利用し、吐出に悪影響を及ぼさない場合（圧電素子を駆動させていない場合）は、駆動用圧電素子３１１を、残留振動検知に利用することができる。従って、ライン走査型のインクジェット記録装置１００において、残留振動検知を行うタイミングの自由度を増やし、印刷中に直接リフィル振動の状態を判断することが可能となる。又、新たにセンサを設ける必要がないため、インクジェット記録ヘッド２２０を比較的簡易な構成とすることができる。
【０１０３】
更に、図１４に示す構成とすることで、振動板３０と圧電素子とを接続する際に位置ずれが生じても、圧電素子に生じる特性変動を抑制することができるため、インクジェット記録ヘッド２２０における噴射特性を安定化させることができる。
【０１０４】
なお、圧電素子の構成は、図１４に示す構成に、特に限定されるものではなく、少なくとも、支柱用圧電素子３１２が、駆動用圧電素子３１１とは独立して、残留振動検知を行うことができる構成であれば良い。又、支柱用圧電素子３１２を設けることで、圧電素子の加工ピッチが狭くなるので、別のセンサにより、圧力室２７の圧力を検知する構成とすることも可能である。別なセンサとしては、例えば、圧力室２７の圧力を検知する圧力センサ、共通インク流路２８から圧力室２７へのインク流量を検知する流量センサ、メニスカスの変動を検知する光学式センサ（変位センサ、速度センサ、カメラ）、等が挙げられる。
【０１０５】
図１５は、本実施の形態に係るインクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドモジュールの一例を示すブロック図である。
【０１０６】
図１５に示す構成において、制御部２１１が、記憶手段２１３にリフィル振動の状態を記憶させなくても、全ノズル同時に補正できる演算能力を有する場合、制御部２１１は、リフィル振動の特性を、ノズル毎に記憶手段２１３に記憶させる処理を行う必要はない。
【０１０７】
図１５に示すように、駆動用圧電素子３１１（駆動用圧電素子３１１ａ〜３１１ｘ）は、圧電素子駆動ＩＣ３７及び切替手段２４１と接続され、圧電素子駆動ＩＣ３７から出力される駆動波形に基づいて制御される。駆動用圧電素子３１１は、駆動している場合は、残留振動検知を行わないように、又、駆動していない場合は、残留振動検知を行うように、圧電素子駆動ＩＣ３７により制御される。
【０１０８】
図１５に示すように、支柱用圧電素子３１２（支柱用圧電素子３１２ａ〜３１２ｘ）は、切替手段２４１と接続され、制御部２１１から出力される切替信号に基づいて制御される。従って、支柱用圧電素子３１２は、常時、残留振動検知を行うように、圧電素子駆動ＩＣ３７により制御される。
【０１０９】
なお、図１５では、支柱用圧電素子３１２のみならず、駆動用圧電素子３１１によっても残留振動検知を行う構成を示しているが、支柱用圧電素子３１２だけでも残留振動検知を行うことは可能である。従って、駆動用圧電素子３１１を、残留振動検知に使用しない構成としても良い。
【０１１０】
＜制御フローチャート＞
図１６は、本実施の形態に係るインクジェット記録装置の制御フローチャートの一例を示す図である。図１４に示す制御フローチャートは、制御プログラムに従って、例えば、制御部２１１によって実行される。
【０１１１】
ステップＳ１において、制御部２１１は、印刷を開始する。
【０１１２】
ステップＳ２において、制御部２１１は、上位コントローラから残留振動検知指示信号を受信する。
【０１１３】
ステップＳ３において、制御部２１１は、全てのノズル２０の残留振動検知を実施する。
【０１１４】
ステップＳ４において、制御部２１１は、残留振動の検知結果として得られたリフィル振動の特性を、記憶手段２１３に記憶させる動作を、ノズル毎に実施する。但し、制御部２１１が、リフィル振動の状態を記憶させなくても、全ノズル同時に補正が実施できる演算能力を有する場合には、この処理は不要である。
【０１１５】
ステップＳ５において、リフィル振動の特性に基づいて、駆動波形補正の要否及び補正量を判断し、駆動波形を補正する。
【０１１６】
ステップＳ６において、制御部２１１は、印刷動作を継続するか否かを判断する。印刷動作を継続すると判断した場合（ＹＥＳ）、制御部２１１は、シーケンスを終了する。印刷動作を継続しないと判断した場合（ＮＯ）、制御部２１１は、再びステップＳ２の処理を行う。
【０１１７】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の実施形態の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
２０  ノズル
２７  圧力室
２８  共通インク流路
３０  振動板
３５  圧電素子（圧力発生素子）
２００  インクジェット記録ヘッドモジュール（液滴吐出装置）
２１１  制御部
２１２  駆動波形生成部
２４０  残留振動検知部
３１１  駆動用圧電素子
３１２  支柱用圧電素子
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１９】
【特許文献１】特開２００６−２４０１２５号公報
【図１】
0006582385.tif 000002
【図２】
0006582385.tif 000003
【図３】
0006582385.tif 000004
【図４】
0006582385.tif 000005
【図５】
0006582385.tif 000006
【図６】
0006582385.tif 000007
【図７】
0006582385.tif 000008
【図８】
0006582385.tif 000009
【図９】
0006582385.tif 000010
【図１０】
0006582385.tif 000011
【図１１】
0006582385.tif 000012
【図１２】
0006582385.tif 000013
【図１３】
0006582385.tif 000014
【図１４】
0006582385.tif 000015
【図１５】
0006582385.tif 000016
【図１６】
0006582385.tif 000017