(57)【要約】 【課題】  階調記録を行うために静電型液体吐出ヘッドから異なる大きさの液滴を吐出させようとするときの駆動方法が明らかでなく、駆動波形の一部を兼用して異なる大きさの滴を吐出させることが難しかった。【解決手段】  １印字周期内で大きさの異なる複数の液滴を吐出させるための、複数の駆動パルスを含む駆動波形は、大きな滴を吐出させる複数の駆動パルスＰｗ３１〜Ｐｗ３３の内の２番目以降の駆動パルスＰｗ３２が最も大きな滴と最も小さな滴の間の大きさの滴を形成するための駆動パルスである。【選択図】図２
2007076124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録液の液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板の少なくとも一部を構成する可変電極と、この可変電極に対向する対向電極とを有し、前記電極間に駆動パルスが印加されることによって前記振動板が変位して機械的な力により前記ノズルから液滴を吐出する液体吐出ヘッドを駆動制御するヘッド駆動制御装置において、
１印字周期内で大きさの異なる複数の液滴を吐出するために複数の駆動パルスを含む駆動波形を生成する手段を備え、前記駆動波形は、大きな滴を吐出させる複数の駆動パルスの内の２番目以降の駆動パルスが最も大きな滴と最も小さな滴の間の大きさの滴を形成するための駆動パルスであることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項２】
記録液の液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板の少なくとも一部を構成する可変電極と、この可変電極に対向する対向電極とを有し、前記電極間に駆動パルスが印加されることによって前記振動板が変位して機械的な力により前記ノズルから液滴を吐出する液体吐出ヘッドを駆動制御するヘッド駆動制御装置において、
１印字周期内で大きさの異なる複数の液滴を吐出するために複数の駆動パルスを含む駆動波形を生成する手段を備え、前記駆動波形は、大きな滴を吐出させるｎ個（ｎ≧１の整数）の駆動パルスの内の最後の駆動パルス及びこの駆動パルスに付加する付加パルスが最も小さな滴を形成するための駆動パルスであることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のヘッド駆動制御装置において、前記駆動波形を構成している複数の駆動パルスは駆動電圧値が略同じであることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項４】
液体を吐出する液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置において、前記請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの駆動装置を備えていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項５】
記録液の液滴を吐出して被記録媒体に画像を形成する液体吐出ヘッドを搭載した画像形成装置において、前記請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの駆動装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像形成装置において、前記記録液がインクである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制御装置、液体吐出装置及び画像形成装置に関し、特に静電型アクチュエータを用いる液体吐出ヘッドを駆動制御するヘッド駆動制御装置、液体吐出装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置としては、記録液の液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室（吐出室、圧力室、加圧室、インク流路等とも称される。）と、この液室の壁面を形成する振動板の少なくとも一部を構成する可変電極と、この可変電極に対向する対向電極とを有し、電極間に電圧が印加されることによって可変電極（振動板）を静電力で変位させて、振動板の機械的な復元力によって液室内に圧力を発生させる静電型アクチュエータを備えた静電型液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして搭載したものがある。
【０００３】
このような記録液吐出方式の画像形成装置において、高画質画像を形成するためには、階調記録が不可欠であり、そのため、従前から、多値記録（中間調記録）を行なう方法として、濃度の異なる同色系のインクを複数有して、濃度を変化させる濃度変調方式、微小なドットをほぼ同じ位置に複数形成し、これによりドットの大きさを変調させるドット数変調方式、複数の容量（滴体積）のインク滴を打ち分け、ドットの大きさを変調させるドット径変調方式などで液体吐出ヘッドを駆動することが行なわれている。
【０００４】
これらの変調方式のうち、濃度変調方式は、技術的に達成難易度は低いが、増大させたインク色の数に応じて一定数のノズルを割り当てる必要があり、それだけヘッドのコストが上がるか、もしくは各色のノズルの割り当て数を減らす結果、印刷速度が低下することは避けられない。ドット数変調方式、ドット径変調方式は、ヘッドコストを上げることなく、画質と印刷速度を両立させるのに有効な中間調記録方式である。
【０００５】
そこで、静電型液体吐出ヘッドを用いてドット径変調方式で駆動制御するヘッド駆動制御装置としては、従来、特許文献１に記載されているように、複数回のパルス状の駆動電圧を印加し、液室内の圧力変動が正圧となる時間毎に振動板を復元させ、大きな滴を吐出させ或いは吐出させた後に飛翔中に合体させて大きな滴にするものが知られている。
【特許文献１】特開２００２−１１３８６３号公報
【０００６】
また、小さな液滴を形成する方法としては、特許文献２に記載されているように、液滴を吐出するシングルパルスに続いて抑制パルスと呼ばれるパルスを加えることで、シングルパルスにより吐出される液滴体積よりも小さい、１／２程度の小滴を吐出する方法が知られている。
【特許文献２】特開２００２−０９６４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ドット数変調方式やドット径変調方式で画像を形成するには、液滴体積を可変にするために、ある一定時間（１印字周期）に複数の液滴体積に応じて、複数の駆動パルスを組み込んでおく必要が有るが、１印字周期内に複数の波形を組み込むと、どうしても１印字周期は長くならざるを得ず、結果として、印字速度の低下を招くことになる。
【０００８】
そこで、圧力発生手段として圧電型アクチュエータを用いたヘッドにあっては、各液滴体積に応じた駆動波形を部分的に兼用することが行なわれている。
【０００９】
ところが、静電型液体吐出ヘッドは、液室の壁面を形成する振動板（可変電極又は可変電極を一部に含む部材）自身の変形による機械的な力で吐出圧力を発生させるため、液室の剛性は振動板の剛性によって大きく変化することになる。これは、同じく振動板を用いる圧電素子型液体吐出ヘッドにあっては、振動板が圧電素子という剛性の高い部材に接合されていることから、液室の剛性が振動板の状態によって大きな影響を受けないのと異なっている。
【００１０】
そのため、静電型アクチュエータを圧力発生手段とする静電型ヘッドにおいては、液滴体積を可変にするための駆動方法が十分明らかでなく、また駆動電圧の大きさに制限のあるなかで、体積の異なる全ての液滴の滴速度Ｖｊを略一定に保つ必要があり、これらの条件も余り明確ではなかったために、駆動波形の一部兼用を行なうことができないという課題がある。
【００１１】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、静電型液体吐出ヘッドを用いて階調記録を行うときに１印字周期を短縮して印字速度を向上させるヘッド駆動制御装置並びにのヘッド駆動制御装置を備えた液体吐出装置及び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】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明に係るヘッド駆動制御装置は、１印字周期内で大きさの異なる複数の液滴を吐出するために複数の駆動パルスを含む駆動波形を生成する手段を備え、駆動波形は、大きな滴を吐出させるｎ個（ｎ≧１の整数）の駆動パルスの内の２番目以降の駆動パルスが最も大きな滴と最も小さな滴の間の大きさの滴を形成するための駆動パルスである構成とした。
【００１３】
本発明に係るヘッド駆動制御装置は、１印字周期内で大きさの異なる複数の液滴を吐出するために複数の駆動パルスを含む駆動波形を生成する手段を備え、駆動波形は、大きな滴を吐出させるｎ個（ｎ≧１の整数）の駆動パルスの内の最後の駆動パルス及びこの駆動パルスに付加する付加パルスが最も小さな滴を形成するための駆動パルスである構成とした。
【００１４】
これらの本発明に係るヘッド駆動制御装置においては、駆動波形を構成している複数の駆動パルスは駆動電圧値が略同じであることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る液体吐出装置は、本発明に係るヘッド駆動制御装置を備えたものである。
【００１６】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係るヘッド駆動制御装置を備えたものである。ここで、記録液としてインクを用いることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るヘッド駆動制御装置、液体吐出装置及び画像形成装置によれば、１印字周期内で大きさの異なる複数の液滴を吐出するために生成される複数の駆動パルスを含む駆動波形は、大きな滴を吐出させるｎ個（ｎ≧１の整数）の駆動パルスの内の２番目以降の駆動パルスが最も大きな滴と最も小さな滴の間の大きさの滴を形成するための駆動パルスである構成としたので、高い駆動周波数で異なる大きさの滴を形成できるようになり、静電型液体吐出ヘッドを用いて階調記録を行うときに１印字周期を短縮して印字速度を向上することができる。
【００１８】
本発明に係るヘッド駆動制御装置、液体吐出装置及び画像形成装置によれば、１印字周期内で大きさの異なる複数の液滴を吐出するために複数の駆動パルスを含む駆動波形を生成する手段を備え、駆動波形は、大きな滴を吐出させる複数の駆動パルスの内の最後の駆動パルス及びこの駆動パルスに付加する付加パルスが最も小さな滴を形成するための駆動パルスである構成としたので、高い駆動周波数で異なる大きさの滴を形成できるようになり、静電型液体吐出ヘッドを用いて階調記録を行うときに１印字周期を短縮して印字速度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明を適用する静電型液体吐出ヘッドの構成の一例について図１を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの液室短手方向（ノズルの並び方向）の断面説明図である。
【００２０】
この液体吐出ヘッドは、記録液の液滴を吐出するノズル１を形成したノズル板２と、このノズル１が連通する液室３を形成する流路板４と、液室３の壁面を形成する可変電極である振動板５と、この可変電極である振動板５に所定のギャップ６をおいて対向する対向電極７を設けた支持基板８とを備えている。ここで、可変電極である振動板５と対向電極７によって静電型アクチュエータが構成される。
【００２１】
なお、振動板５は全体を可変電極とすることもできるし、複層構造にして一部を可変電極とすることもできる。また、振動板５はシリコン基板の異方性エッチングなどで流路板４と一体形成することもできるし、犠牲層エッチングを用いて支持基板８と一体に形成することもできる。
【００２２】
この液体吐出ヘッドにおいては、可変電極である振動板５と対向電極７との間にヘッド駆動回路から所定の駆動パルスを印加することによって、振動板５と対向電極７との間に静電力が生じて、振動板５が対向電極７側に当接するまで変位し（破線図示の状態）、駆動パルスが立ち下がることによって静電力が消失することにより、振動板５が自身の復元力によって液室３側に復元するので、この振動板５の機械的な力によって液室３内の記録液（以下「インク」ともいう。）が加圧されて、ノズル１から液滴９（又は液滴９ａ、９ｂなど連続する複数の液滴）が吐出され、被記録媒体Ｐに着弾する。
【００２３】
次に、このような液体吐出ヘッドに印加する駆動波形について図２を参照して説明する。
図２（ａ）〜（ｄ）は、１印字周期内（１駆動周期内、１印刷周期内ともいう。）に１つの駆動パルス（パルス電圧）を印加する駆動波形の場合（以下、「シングルパルス駆動」という。）、２つの駆動パルスを順次を印加する駆動波形の場合（以下、「ダブルパルス駆動」という。）、３つの駆動パルスを順次を印加する駆動波形の場合（以下、「トリプルパルス駆動」という。）、Ｎ個の駆動パルスを順次を印加する駆動波形の場合（以下、「Ｎパルス駆動」という。）で駆動する例である。
【００２４】
この場合、シングルパルス駆動で吐出される１つの液滴の体積をＭｊ１とする。ダブルパルス駆動では、通常２つの液滴が吐出され、滴体積の合計はＭｊ１のほぼ２倍となる。同様に、トリプルパルス駆動ではＭｊ１のほぼ３倍、Ｎパルス駆動ではＭｊ１のほぼＮ倍となる。これらの図２（ａ）〜（ｄ）の複数駆動パルスでは、各駆動パルスの立ち下げタイミングの間隔が、液室内に生成される圧力周期のほぼ整数倍となっており、これにより液滴の安定した吐出を行なうことができる。
【００２５】
次に、図２（ｅ）は、特許文献２に記載されている駆動方法を適用し場合であり、吐出パルスに続け抑制パルスを出力させている。これにより、静電型アクチュエータを利用した液体吐出ヘッドにおいて、シングルパルス駆動による液滴体積よりも小さな滴を吐出することができる。
【００２６】
ここで、図２（ａ）〜（ｅ）の各駆動波形を用いて、駆動パルスのピーク電圧値を全てＶｐとした場合、本発明者の実験によると、次のことが判明した。すなわち、大きな液滴を吐出する場合、パルス数が多くなる程、液滴体積Ｍｊが大きくなるのみでなく、液滴速度Ｖｊも大きくなる。例えば、シングルパルスによって吐出された液滴に対して、ダブルパルスによって吐出された液滴の体積はほぼ２倍であり、速度は１ｍ／ｓほど速くなる。
【００２７】
一方、図２（ｅ）に示す抑制パルスを付加した吐出パルスによって吐出された液滴速度Ｖｊは、シングルパルス或いはダブルパルスによる液滴速度Ｖｊよりも速くなる。
【００２８】
なお、以下では、１印字周期内に形成される複数の液滴の各体積の内、滴体積が最大のものを大滴、最小のものを小滴，それらの間の滴体積を有するものを中間滴と称する。
【００２９】
ここで、実験に用いた液体吐出ヘッドを構成する静電型アクチュエータの作製プロセスの概略について図３及び図４を参照して説明する。この静電型アクチュエータは振動板と対向電極との間のギャップを犠牲層エッチング形成したものである。
先ず、図３（ａ）に示すように、図示しないシリコン基板上に熱酸化膜３０を形成し、熱酸化膜３０上に対向電極となるＡｓを注入したポリシリコン３１を０．５μｍ厚で積層する。そして、図３（ｂ）に示すように、駆動時、可変電極と対向電極は可変電極側（振動板側）に設けられる凸部を介してのみ接触する構成とするため、この凸部、凸対応部を電気的にフロートにするためのスリット３２を形成する。
【００３０】
その後、図３（ｃ）に示すように、絶縁膜となるＨＴＯ３３を０．１５μｍ厚で積層する。このとき、スリット３２の部分でも他の部分同様、積層したＨＴＯ３３の厚みは同じなので、スリット３２の部分では段差が生じ、その後に積層される材料層でも段差が残ることになるが、この段差は図示していない。
【００３１】
次に、図３（ｄ）に示すように、対向電極間のギャップ（Ｇａｐ）空間を形成するために犠牲層３４としてのポリシリコンを０．４μｍ厚で積層した後、対向電極同士を接触させる部分となる凸部を形成するため、同図（ｅ）に示すように、犠牲層３４の凸部に相当する部分に深さ０．０４μｍの掘り込み部３５をエッチングして形成する。
【００３２】
この後、図３（ｆ）に示すように、絶縁膜となるＨＴＯ４１を０．１５μｍ厚で積層する。ここでも、掘り込み部３５では他の部分同様、積層したＨＴＯ４１の厚みは同じなので、掘り込み部３５の部分では段差が生じ、その後、積層される材料層でも段差が残ることになるが、この段差は図示していない。
【００３３】
次に、図３（ｇ）に示すように、ＨＴＯ４１上に可変電極の導電層となるＡｓを注入したポリシリコン４２を０．２μｍ厚で積層した後、図４（ａ）に示すように、凸部を電気的にフロートにするためのスリット４３を形成する。
【００３４】
そして、図４（ｂ）に示すように、ポリシリコン４２上に引張内部応力を有するＳｉ３Ｎ４４４を０．１２μｍ厚で、この上に図４（ｃ）に示すようにＨＴＯ４５を０．６μｍ厚で順次積層形成する。ここでも、スリット４３の部分に積層される材料には段差が生じるが図示していない。
【００３５】
その後、図４（ｄ）に示すように、犠牲層３４を除去するための図示しない除去孔を通して犠牲層３４であるポリシリコンをＩＣＰにより除去して、ギャップ空間５３を形成する。このとき凸部４７も形成される。最後に、図４（ｅ）に示すように、接液層であるポリイミド層４６を１μｍ厚で積層し、振動板５１と対向電極５２とがギャップ５３を介して対向する静電アクチュエータを完成する。
【００３６】
そして、図示しないが、この静電型アクチュエータの振動板５１側に液室を形成した流路板及びノズルを形成したノズル板を積層して液体吐出ヘッドを完成する。
【００３７】
なお、可変電極の短辺長＝６０μｍ，可変電極の長辺長＝１０００μｍとした。
【００３８】
ここで、滴速度について見ると、滴体積が異なっても滴速度はほぼ一定にならないと、滴体積によって被記録媒体への着弾位置が異なることになり、画質に影響を与えることになる。したがって、液滴速度の遅い中間滴の形成は、１印字周期の中でも早いタイミングで行うことが好ましいが、一方で、印字周期を短くするために大滴を形成する波形の一部を利用することが好ましい。したがって、大滴を形成するための複数の駆動パルス数の最初の駆動パルスを用いることが好ましいと言える。
【００３９】
ところが、上述した静電型アクチュエータを用いた液体吐出ヘッドについて、図２（ａ）のシングルパルス駆動を行なったときのパルス幅Ｐｗと滴速度Ｖｊ及び滴体積Ｍｊとのは図５に示すようになることが確認された。
【００４０】
このようなシングルパルス駆動特性を示す静電型アクチュエータを用いて、ダブルパルス駆動特性を採ると、図６ないし図９に示すように、最初の駆動パルスＰｗ２１の値により吐出される液滴の滴速度Ｖｊがほぼ決まってしまうことが分かった。
【００４１】
つまり、シングルパルス駆動で最も速い滴速度Ｖｊを与える駆動パルスＰｗ１１＝８μｓを、ダブルパルス駆動の最初の駆動パルスとして使用すると、ダブルパルス駆動により吐出された滴速度Ｖｊが速くなってしまう。逆に、ダブルパルスの最初の駆動パルスを大滴吐出の条件に設定した上で、最初の駆動パルスを中間滴吐出に用いると、中間滴の滴速度が所望の値よりも遅いものとなってしまうのである。
【００４２】
このような特性はパルス数を多くする程、顕著となり、トリプルパルス駆動では図１０に示すように、シングルパルス駆動に対して１ｍ／ｓ以上滴速度Ｖｊが速くなっている。結局、大滴を形成するための複数の駆動パルスの内の最初の駆動パルスが大滴の滴速度Ｖｊをほぼ決定してしまうため、中間滴を吐出するためには利用し難いことが判明した。
【００４３】
一方、例えばトリプルパルスの２番目、３番目の駆動パルスはパルス幅をある程度自由に設定することが可能で、吐出された大滴特性にほとんど影響を与えないことが判明した。このことは、図１０のＴｄ３１＝Ｔｄ３２＝４，Ｐｗ３２＝９．９の駆動波形、Ｔｄ３１＝Ｔｄ３２＝８，Ｐｗ３２＝６．６の駆動波形、Ｔｄ３１＝Ｔｄ３２＝８，Ｐｗ３２＝９．９の駆動波形を印加した結果から明らかである。つまり、前のパルスが立ち下がって、次のパルスが立ち下がるまでの時間が液室内に発生する圧力周期の整数倍であれば、パルス幅は或る程度自由に振ることができるのである。
【００４４】
したがって、中間滴を吐出のための駆動波形は、シングルパルスであれば、トリプルパルスの２番目の駆動パルスを用い、ダブルパルスであれば、トリプルパルスの２番目、３番目の駆動パルスを用いると良い。
【００４５】
次に、図２（ｅ）に示すように、吐出パルスに抑制パルスを付加した駆動波形の場合、小滴の滴速度は中間滴に比べると大分速く、ヘッドによっては大滴よりも速い場合もあることが分かった。例えば、図５に示すシングルパルス駆動特性を示す静電型アクチュエータを用いて、小滴を吐出すると、図１１に示すような小滴特性が得られた。同図から分かるように、滴速度Ｖｊはシングルパルス駆動に比べて１ｍ／ｓ以上速く、液滴体積Ｍｊは１／３強となっている。
【００４６】
上述したようにトリプルパルスの２番目、あるいは３番目の駆動パルスを用いて中間滴を吐出すると、滴の被記録媒体への着弾タイミングを合わせるために、大滴の滴速度は中間滴の滴速度に合わせた方が良い。結果、小滴の滴速度が最も速くなる。結果、小滴吐出のための波形は、１印字周期の中で後方に配置した方が良い。一方で、小滴吐出のための駆動パルスも、その一部をトリプルパルスの駆動パルスを兼用することが好ましい。
【００４７】
したがって、抑制パルスを付加する吐出パルスとしては、例えばトリプルパルスの最後の駆動パルスである３番目の駆動パルスを兼用することが良い。この方法は、抑制パルス法による小滴の滴速度が、中間滴、場合によっては大滴よりも速いことが明らかとなったために可能となった。
【００４８】
また、上述した説明では、各駆動パルスの駆動電圧値を等しく仮定した。大滴を吐出させる駆動波形、中間滴を吐出させる駆動波形、小滴を吐出させる駆動波形のそれぞれにおいて、それぞれのパルスの電圧の大きさを変えることは可能である。しかし、最大駆動電圧値を決めるのは、滴速度の最も遅い中間滴吐出を行うための駆動電圧値である。駆動電圧値を変更しても良いが、ドライバの耐圧、ひいてはドライバのコストが下がる訳ではない。そこで、ピーク電圧値は全ての駆動パルスで一定にしておけば、駆動波形のパラメータが減るので、開発コストをそれだけ下げることができる。
【００４９】
なお、駆動電圧の大きさで吐出液滴の特性を変えたい場合には、やはりピーク電圧値は全ての波形で略一定にしておいて、図１２（ｂ）に示すように駆動パルス間の電圧を０でない値に採った方が良い。理由は耐久性に関して有利であるからである。つまり、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、２つのトリプルパルスにより吐出された液滴は同様の吐出特性を示すのであるが、ＶΔ１とＶΔ２では、ＶΔ２の方が大分大きい。これは、静電型アクチュエータの変位特性が駆動電圧に対して非線形性を有するためである。
【００５０】
つまり、本発明者の評価から、前述した図３及び図４に示す工程で作製した静電型アクチュエータを構成している絶縁層４１，３３にダメージを与えるのは、電圧が印加されている時間ではなく、パルス電圧をＯＮ，ＯＦＦする際の電位差と回数であることが分かった。したがって、同じ吐出特性を有する図４（ａ）、（ｂ）の２つのトリプルパルスでは、図１２（ｂ）の駆動波形の方が耐久性に関して有利である。
【００５１】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドのヘッド駆動制御装置を搭載した本発明に係る液体吐出装置を含む画像形成装置の一例について図１３及び図１４を参照して説明する。なお、図１３は本発明に係る画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図１４は同装置の要部平面説明図である。
この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１０１とガイドレール１０２とでキャリッジ１０３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ１０４で、駆動プーリ１０６と従動プーリ１０７との間に張り渡したタイミングベルト１０５を介して図１４で矢示方向（主走査方向）に移動走査する。
【００５２】
このキャリッジ１０３には、例えば、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）のインク滴を吐出する液体吐出ヘッドからなる４個の記録ヘッド１０７を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している。記録ヘッド１０７を構成する液体吐出ヘッドとしては、前述したように静電型液体吐出ヘッドを用いている。なお、異なる色を吐出する複数のノズル列を備えた１又は複数の液体吐出ヘッドで記録ヘッドを構成することもできる。
【００５３】
キャリッジ１０３には、記録ヘッド１０７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１０８を搭載している。このサブタンク１０８にはインク供給チューブ１０９を介して図示しないメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。
【００５４】
一方、給紙カセット１１０などの用紙積載部（圧板）１１１上に積載した用紙１１２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１１１から用紙１１２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙ローラ）１１３及び給紙ローラ１１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１１４を備え、この分離パッド１１４は給紙ローラ１１３側に付勢されている。
【００５５】
そして、この給紙部から給紙された用紙１１２を記録ヘッド１０７の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１２１と、給紙部からガイド１１５を介して送られる用紙１１２を搬送ベルト１２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ１２２と、略鉛直上方に送られる用紙１１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１２１上に倣わせるための搬送ガイド１２３と、押さえ部材１２４で搬送ベルト１２１側に付勢された先端加圧コロ１２５とを備えている。また、搬送ベルト１２１表面を帯電させるための帯電ローラ１２６を備えている。
【００５６】
ここで、搬送ベルト１２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１２７とテンションローラ１２８との間に掛け渡されて、副走査モータ１３１からタイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ１２７が回転されることで、図１１のベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、搬送ベルト１２１の裏面側には記録ヘッド１０７による画像形成領域に対応してガイド部材１２９を配置している。
【００５７】
また、キャリッジ１０３の前方側には、図１３に示すように、スリットを形成したエンコーダスケール１４２を設け、キャリッジ１０３の前面側にはエンコーダスケール１４２のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１４３を設け、これらによって、キャリッジ１０３の主走査方向位置を検知するためのエンコーダ１４４を構成している。
【００５８】
さらに、記録ヘッド１０７で記録された用紙１１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１２１から用紙１１２を分離するための分離部と、排紙ローラ１５２及び排紙コロ１５３と、排紙される用紙１１２をストックする排紙トレイ１５４とを備えている。
【００５９】
また、背部には両面給紙ユニット１６１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット１６１は搬送ベルト１２１の逆方向回転で戻される用紙１１２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙する。
【００６０】
さらに、キャリッジ１０３の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド１０７のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構１９１を配置している。
【００６１】
この維持回復機構１９１は、記録ヘッド１０７の各ノズル面をキャピングするための各キャップ１９２ａ〜１９２ｄ（区別しないときは「キャップ１９２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード１９３と、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なうときの液滴を受ける空吐出受け１９４などを備えている。
【００６２】
このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙１１２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１１２はガイド１１５で案内され、搬送ベルト１２１とカウンタローラ１２２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド１２３で案内されて先端加圧コロ１２５で搬送ベルト１２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００６３】
このとき、図示しない制御部のＡＣバイアス供給部から帯電ローラ１２６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、搬送ベルト２１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。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト１２１上に用紙１１２が給送されると、用紙１１２が搬送ベルト１２１に静電力で吸着され、搬送ベルト１２１の周回移動によって用紙１１２が副走査方向に搬送される。
【００６４】
そこで、キャリッジ１０３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１０７を駆動することにより、停止している用紙１１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１１２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１１２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１１２を排紙トレイ１５４に排紙する。
【００６５】
また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト１２１を逆回転させることで、記録済みの用紙１１２を両面給紙ユニット１６１内に送り込み、用紙１１２を反転させて（裏面が印刷面となる状態にして）再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル１２１上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ１５４に排紙する
【００６６】
また、印字（記録）待機中にはキャリッジ１０３は維持回復機構１９１側に移動されて、キャップ１９２で記録ヘッド１０７のノズル面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。また、キャップ１９２で記録ヘッド１０７をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行い、この回復動作によって記録ヘッド１０７のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード１９３でワイピングを行なう。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド１０７の安定した吐出性能を維持する。
【００６７】
次に、この画像形成装置の制御部の概要について図１５を参照して説明する。なお、同図は同制御部の全体ブロック説明図である。
この制御部２００は、装置全体の制御を司るＣＰＵ２０１と、ＣＰＵ２０１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ２０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ２０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）２０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ２０５とを備えている。
【００６８】
また、この制御部２００は、パーソナルコンピュータ等の画像処理装置（あるいはデータ処理装置）であるホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ２０６と、記録ヘッド１０７を駆動するための駆動波形を生成する手段である駆動波形生成部２０７と、記録ヘッド１０７を駆動制御するヘッドドライバ２０８と、主走査モータ１０４を駆動するための主走査モータ駆動部２１１と、副走査モータ１３１を駆動するための副走査モータ駆動部２１３と、帯電ローラ１２６に対してＡＣバイアス電圧を供給するＡＣバイアス供給部２１４と、環境温度及び／又は環境湿度を検出する環境センサ２１８、図示しない各種センサからの検知信号を入力するためのＩ／Ｏ２１６などを備えている。
【００６９】
また、この制御部２００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル２１７が接続されている。
【００７０】
ここで、制御部２００は、パーソナルコンピュータ等の画像処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの画像データを含む印刷データ（印字データ）等をケーブル或いはネットを介してＩ／Ｆ２０６で受信する。
【００７１】
そして、ＣＰＵ２０１は、Ｉ／Ｆ２０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ２０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ってヘッドドライバ２０８に画像データを転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、例えばＲＯＭ２０２にフォントデータを格納して行っても良いし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしても良い。
【００７２】
駆動波形生成部２０７は、駆動パルスのパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器等で構成され、１の駆動パルス及び前述した条件を満たす複数の駆動パルスで構成される駆動波形をヘッドドライバ２０８に対して出力する。
【００７３】
ヘッドドライバ２０８は、シリアルに入力される記録ヘッド１０７の１行分に相当する画像データ（ドットパターンデータ）に基づいて駆動波形生成部２０７から与えられる駆動波形を構成する複数の駆動パルスを選択的に記録ヘッド７の振動板と対向電極との間に印加してヘッドを駆動する。
【００７４】
この制御部２００のＣＰＵ２９１と駆動波形生成部２０７及びヘッドドライバ２０８によって液体吐出ヘッドである記録ヘッドを駆動制御する本発明に係るヘッド駆動制御装置を構成している。
【００７５】
したがって、駆動波形生成部２０７で生成する駆動波形として、前述したように、大滴を吐出させるための複数の駆動パルスの内の２番目以降の駆動パルスを中間滴を吐出させる駆動パルスと兼用した駆動波形を生成出力することで、１印字周期を長くすることなく、大きさの異なる液滴を打ち分けて階調記録を行うことができる。
【００７６】
また、大滴を吐出させるための複数の駆動パルスの内の最後の駆動パルスに抑制パルスを付加した駆動波形を生成出力することで、１印字周期を長くすることなく、大きさの異なる液滴を打ち分けて階調記録を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明を適用する静電型液体吐出ヘッドの一例を示す液室短手方向に沿う断面説明図である。
【図２】同ヘッドの駆動に用いる駆動波形を構成する駆動パルスの異なる例を示す説明図である。
【図３】実験に用いた液体吐出ヘッドを構成する静電型アクチュエータを製造工程ととともに示す断面説明図である。
【図４】同じく図３に続く工程を示す断面説明図である。
【図５】同液体吐出ヘッドに対して図２（ａ）のシングルパルスを印加したときのパルス幅と滴速度Ｖｊ及び滴体積Ｍｊとの関係の一例を説明する説明図である。
【図６】同液体吐出ヘッドに対して図２（ｂ）のダブルパルスを印加したときのパルス幅と滴速度Ｖｊの関係の一例を説明する説明図である。
【図７】同じく最初のパルスのパルス幅を変化させたときのパルス幅と滴速度Ｖｊの関係の一例を説明する説明図である。
【図８】同じく最初のパルスのパルス幅を変化させたときのパルス幅と滴速度Ｖｊの関係の一例を説明する説明図である。
【図９】同じく最初のパルスのパルス幅を変化させたときのパルス幅と滴速度Ｖｊの関係の一例を説明する説明図である。
【図１０】同液体吐出ヘッドに対して図２（ｃ）のトリプルパルスを印加したときのパルス幅と滴速度Ｖｊ及び滴体積Ｍｊの関係の一例を説明する説明図である。
【図１１】同液体吐出ヘッドに対して図２（ｅ）の吐出パルス及び抑制パルスを印加したときのパルス幅と滴速度Ｖｊ及び滴体積Ｍｊの関係の一例を説明する説明図である。
【図１２】トリプルパルスの異なる例を示す説明図である。
【図１３】本発明に係る画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図である。
【図１４】同画像形成装置の要部平面説明図である。
【図１５】同画像形成装置の制御部の概要を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００７８】
１…ノズル
２…ノズル板
３…液室
４…流路板
５…振動板
６…ギャップ
７…対向電極
２０７…駆動波形生成部
２０８…ドライバ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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