(57)【要約】【課題】１印刷周期内で複数の駆動パルスからなる駆動波形によりノズルから液滴を吐出する液滴吐出装置において、装置の経時的な変化や個体差を考慮して、ノズルの共振によるクロストークの発生を防止すること。【解決手段】液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出装置であって、ノズルから液滴を吐出させるための吐出力を生じさせるアクチュエータ素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、液滴の吐出時以外におけるアクチュエータ素子の振動を検知する振動検知部と、生成された駆動信号及び検知された振動に基づいて、ノズルの共振に影響を与える周波数を特定する周波数特定部と、特定された周波数に基づいて、生成された駆動信号の周波数特性を補正する周波数特性補正部とを含むことを特徴とする。【選択図】図１１
2016078361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出装置であって、
前記ノズルから液滴を吐出させるための吐出力を生じさせるアクチュエータ素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記液滴の吐出時以外における前記アクチュエータ素子の振動を検知する振動検知部と、
生成された前記駆動信号及び検知された前記振動に基づいて、前記ノズルの共振に影響を与える周波数を特定する周波数特定部と、
特定された前記周波数に基づいて、生成された前記駆動信号の周波数特性を補正する周波数特性補正部と
を含むことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
前記ノズルから液滴を吐出させずに前記アクチュエータ素子を微駆動するための駆動信号である微駆動信号を生成する微駆動信号生成部
を含み、
前記振動検知部は、生成された前記微駆動信号により微駆動が起こった後の前記アクチュエータ素子の残留振動を検知する
ことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記周波数特定部は、前記駆動信号の周波数領域データ及び前記振動の周波数領域データにおいて、両者にピークがある周波数を前記ノズルの共振に影響を与える周波数として特定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記周波数特性補正部は、前記駆動信号の周波数領域データから、特定された前記周波数の成分を除去する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の液滴吐出装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出装置の制御方法であって、
前記ノズルから液滴を吐出させるための吐出力を生じさせるアクチュエータ素子を駆動するための駆動信号を生成し、
前記液滴の吐出時以外における前記アクチュエータ素子の振動を検知し、
生成された前記駆動信号及び検知された前記振動に基づいて、前記ノズルの共振に影響を与える周波数を特定し、
特定された前記周波数に基づいて、生成された前記駆動信号の周波数特性を補正する
を含むことを特徴とする液滴吐出装置の制御方法。
【請求項７】
液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出装置を制御するための制御プログラムであって、
前記ノズルから液滴を吐出させるための吐出力を生じさせるアクチュエータ素子を駆動するための駆動信号を生成するステップと、
前記液滴の吐出時以外における前記アクチュエータ素子の振動を検知するステップと、
生成された前記駆動信号及び検知された前記振動に基づいて、前記ノズルの共振に影響を与える周波数を特定するステップと、
特定された前記周波数に基づいて、生成された前記駆動信号の周波数特性を補正するステップと
を情報処理装置に実行させることを特徴とする液滴吐出装置の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置、画像形成装置、液滴吐出装置の制御方法及び液滴吐出装置の制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報の電子化が推進される傾向にあり、電子化された情報の出力に用いられるプリンタやファクシミリ及び書類の電子化に用いるスキャナ等の画像処理装置は欠かせない機器となっている。このような画像処理装置は、撮像機能、画像形成機能及び通信機能等を備えることにより、プリンタ、ファクシミリ、スキャナ、複写機として利用可能な複合機として構成されることが多い。
【０００３】
このような画像処理装置のうち、電子化された情報の出力に用いられるプリンタの一態様として、インクジェット方式を採用したプリンタ（以降、インクジェットプリンタとする）がある。インクジェットプリンタにおいては、記録ヘッドが用紙等の記録媒体に対してインクを吐出することにより、画像が形成される。
【０００４】
記録ヘッドにおいてインクの吐出を制御する態様としては、圧電素子を用いるもの、インクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインクを吐出させるもの、静電気力を利用するもの等がある。このような吐出制御手段を用いた記録ヘッドにおいては、高密度のマルチノズル化を比較的容易に実現することが可能であり、高精細な画像を記録媒体上に形成することが可能である。
【０００５】
例えば、圧電素子を吐出制御手段として用いた記録ヘッドにおいては、圧電素子に所定の駆動波形を印加することにより、それぞれのノズルからインクの吐出が行われる。このような圧電素子を駆動してインクを吐出するインクジェットプリンタにおいて、記録ヘッドの共振周波数と圧電素子の駆動周波数とが一致あるいは極めて近い場合、記録ヘッド全体が共振する。これにより、インクの吐出量や速度等の吐出状態が不安定になる所謂クロストークが発生する。
【０００６】
このような問題を解決するために、単一の駆動波形に対してパルス幅そのものを変更して、圧電素子の駆動周波数が記録ヘッドの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提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
ところで、インクジェットプリンタの１つとして、１印刷周期内で複数の駆動パルスを選択して記録ヘッドを駆動し、大きさの異なる滴を連続して吐出するインクジェットプリンタが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された技術は、圧電素子の駆動周波数そのものを変更する。そのため、特許文献２に開示されたようなインクジェットプリンタに対して特許文献１に開示された技術を適用すると、複数の駆動パルスからなる駆動波形そのものが変わってしまうので、所望の滴が吐出されなくなってしまう。
【０００９】
そこで、記録ヘッドの構造に起因して発生する共振周波数を計測し、計測された共振周波数がノズルの共振に影響を与えると考えられる予め定められた対象周波数である場合に、共振周波数成分を除去した駆動波形を生成することが考えられる。
【００１０】
しかしながら、インクジェットプリンタの経時的な変化や個体差等により、計測される共振周波数がインクジェットプリンタごとに異なる場合がある。そのため、対象周波数が予め定められていると、実際にノズルの共振に影響を与える共振周波数成分を除去できず、依然としてクロストークが発生する場合がある。
【００１１】
なお、このような課題は、インクジェット方式による画像形成装置に限らず、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出装置であれば同様に発生し得る。
【００１２】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、１印刷周期内で複数の駆動パルスからなる駆動波形によりノズルから液滴を吐出する液滴吐出装置において、装置の経時的な変化や個体差を考慮して、ノズルの共振によるクロストークの発生を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出装置であって、前記ノズルから液滴を吐出させるための吐出力を生じさせるアクチュエータ素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記液滴の吐出時以外における前記アクチュエータ素子の振動を検知する振動検知部と、生成された前記駆動信号及び検知された前記振動波形に基づいて、前記ノズルの共振に影響を与える周波数を特定する周波数特定部と、特定された前記周波数に基づいて、生成された前記駆動信号の周波数特性を補正する周波数特性補正部とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、１印刷周期内で複数の駆動パルスからなる駆動波形によりノズルから液滴を吐出する液滴吐出装置において、装置の経時的な変化や個体差を考慮して、ノズルの共振によるクロストークの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタの全体構成を例示する図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタの機能構成を例示するブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る記録ヘッドの構成を模式的に示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る印刷制御部及びヘッドドライバの機能構成を例示するブロック図である。
【図６】本発明の実施形態に係るヘッドドライバの駆動信号を例示する図である。
【図７】本発明の実施形態に係る滴制御信号を例示する図である。
【図８】本発明の実施形態に係るヘッドドライバの駆動信号を例示する図である。
【図９】本発明の実施形態に係るインク滴量情報を例示する図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る駆動波形生成部の機能構成を例示する図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る駆動波形の補正処理を例示するフローチャートである。
【図１２】本発明の実施形態に係る残留振動の検知に関する信号を例示する図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る残留振動検知センサの回路構成を例示する図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る駆動波形入力部により生成された補正前駆動波形を例示する図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る補正駆動波形の周波数領域データである。
【図１６】本発明の実施形態に係る残留振動の周波数領域データである。
【図１７】本発明の実施形態に係る補正対象周波数成分が除去された周波数領域データである。
【図１８】本発明の実施形態に係る補正前駆動波形に補正後駆動波形を重ね合わせた図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態においては、液滴吐出装置の例として、マルチチャネル化されたインクジェット記録ヘッドを含むインクジェットプリンタについて説明する。なお、インクジェットプリンタは、液滴吐出装置によってインクを吐出して画像を形成する画像形成装置でもある。図１（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１の全体構成を模式的に示す図であり、図１（ａ）は、インクジェットプリンタ１の透視斜視図、図１（ｂ）は、インクジェットプリンタ１の透視側面図である。
【００１７】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１は、装置本体の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ１０１、キャリッジ１０１に搭載された記録ヘッド１０２、記録ヘッド１０２にインクを供給するインクカートリッジ１０３等で構成される印字機構部等を含む。インクジェットプリンタ１の装置本体の下方部には前方側から多数枚の用紙Ｐ等の記録媒体を積載可能な給紙カセット（あるいは給紙トレイでもよい）１０４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙Ｐを手差しで給紙するための手差しトレイ１０５を開倒することができる。
【００１８】
インクジェットプリンタ１は、給紙カセット１０４或いは手差しトレイ１０５から給送される用紙Ｐを取り込み、上述した印字機構部によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１０６に排紙する。なお、以降、記録媒体は用紙である場合を例として説明するが、記録媒体としては、用紙の他、フィルム、プラスチック等のシート状の材料で、画像形成出力の対象物となるものであれば採用可能である。
【００１９】
また、印字機構部は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１０７と従ガイドロッド１０８とで、キャリッジ１０１を主走査方向（紙面垂直方向）に摺動自在に保持している。キャリッジ１０１に搭載されている記録ヘッド１０２は、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）、シアン（Ｃｙａｎ）、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｄａ）、ブラック（ｂｌａｃＫ）の各色のインク滴を吐出する。これら各色のインクを吐出する複数のインク吐出口は主走査方向と交差する方向に配列されており、且つインク吐出口は下方に向けられている。
【００２０】
記録ヘッド１０２に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ１０３は、キャリッジ１０１において交換可能に装着されている。また、インクカートリッジ１０３は、上方に大気と連通する大気口、下方には記録ヘッド１０２にインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により記録ヘッド１０２へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。尚、本実施形態においては、記録ヘッド１０２が色ごとに設けられている場合を例としているが、各色のインクを吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。
【００２１】
キャリッジ１０１は、後方側（用紙搬送方向下流側）が主ガイドロッド１０７に摺動自在に装着され、前方側（用紙搬送方向上流側）が従ガイドロッド１０８に摺動自在に装着されている。そして、キャリッジ１０１を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ
１０９で回転駆動される駆動プーリ１１０と従動プーリ１１１との間にタイミングベルト１１２が架け渡されている。タイミングベルト１１２とキャリッジ１０１とは固定されており、主走査モータ１０９の正逆回転によりキャリッジ１０１が往復駆動される。
【００２２】
一方、給紙カセットにセットされた用紙を記録ヘッド１０２の下方側に搬送するために、給紙カセット１０４から用紙Ｐを分離給装する給紙ローラ１１３及びフリクションパッド１１４と、用紙Ｐを案内するガイド部材１１５と、給紙された用紙Ｐを反転させて搬送する搬送ローラ１１６と、この搬送ローラ１１６の周面に押し付けられる搬送コロ１１７及び搬送ローラ１１６からの用紙Ｐの送り出し角度を規定する先端コロ１１８とが設けられている。搬送ローラ１１６は図示しない副走査モータによってギヤ列を介して回転駆動される。
【００２３】
キャリッジ１０１の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１１６から送り出された用紙Ｐを記録ヘッド１０２の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１１９が設けられている。この印写受け部材１１９の用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐを排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１２０、拍車１２１が設けられ、更に用紙Ｐを排紙トレイ１０６に送り出す排紙ローラ１２２及び拍車１２３と、排紙経路を形成するガイド部材１２４、１２５とが配置されている。
【００２４】
そして、用紙Ｐへの画像記録時には、インクジェットプリンタ１のコントローラが、キャリッジ１０１を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１０２を駆動することにより、停止している用紙Ｐにインクを吐出して１走査分を記録し、用紙Ｐを所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙Ｐの後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙Ｐを排紙する。
【００２５】
記録ヘッド１０２は、上述したように複数設けられたノズルを夫々駆動するための駆動素子として圧電素子を含む。即ち、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１においては、複数のノズル夫々からインク（液滴）を吐出させるための吐出力を生じさせるアクチュエータ素子として圧電素子が用いられる。この圧電素子に所定の駆動波形を印加することにより、夫々のノズルからインクの吐出が行われる。
【００２６】
また、キャリッジ１０１の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド１０２の吐出不良を回復するための維持回復装置１２６が配置されている。維持回復装置１２６はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ１０１は、印字待機中においてこの維持回復装置１２６側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド１０２をキャッピングされる。これにより、吐出口部が湿潤状態に保たれ、インク乾燥による吐出不良が防止される。
【００２７】
また、記録ヘッド１０２は、記録途中などにおいて記録と関係しないインクを維持回復装置１２６に吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。詳細には、吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段が記録ヘッド１０２の吐出口（ノズル）を密封し、吸引手段がチューブを通して吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００２８】
次に、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１の機能構成を説明する。図２は、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１の機能構成を例示するブロック図である。図２に示すように、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１は、コントローラ１００、キャリッジ１０１、主走査モータ１０９、センサ群１３３、搬送ベルト１３５、維持回復モ
ータ１３６、帯電ローラ１３７、操作パネル１３８及び残留振動検知センサ１３９を含む。なお、以降、図１に示した構成と同一の構成には図１と同一の符号が付されている。
【００２９】
操作パネル１３８は、インクジェットプリンタ１に必要な情報の入力及び表示を行なうための操作部及び表示部として機能するユーザインタフェースである。キャリッジ１０１は、インクを吐出する記録ヘッド１０２及び記録ヘッド１０２を駆動するヘッドドライバ１３１が搭載されており、搬送ベルト１３５によって搬送される用紙に対して、用紙の搬送方向である副走査方向と直角な方向である主走査方向に動かされることにより、用紙の前面に対してインクを吐出して画像形成出力を行う。
【００３０】
主走査モータ１０９は、キャリッジ１０１を主走査方向に動かすための動力を供給するモータである。副走査モータ１３４は、画像の出力対象である用紙を搬送する搬送ベルト１３５に動力を供給するモータである。維持回復モータ１３６は、維持回復装置１２６を駆動するモータである。
【００３１】
センサ群１３３は、インクジェットプリンタ１における様々な情報を検知する各種センサであり、例えば、主走査モータ１０９及び副走査モータ１３４の回転を検知するための回転検知センサ、用紙の位置を検知するための光学センサ、装置内の温度を監視するためのサーミスタ、帯電ベルトの電圧を監視するセンサ、カバーの開閉を検知するインターロックスイッチ等である。帯電ローラ１３７は、搬送ベルト１３５を帯電させることにより、画像の出力対象である用紙を搬送ベルト１３５に吸着させるための静電力を発生させる。
【００３２】
残留振動検知センサ１３９は、記録ヘッド１０２からのインク吐出後のインクの残留振動を検知する振動検知部である。残留振動検知センサ１３９により検知された残留振動に基づいて圧電素子に印加される駆動波形を補正することが本実施形態に係る要旨の１つである。残留振動検知センサ１３９の具体的な構成及び駆動波形の補正処理の詳細は後述する。
【００３３】
コントローラ１００は、インクジェットプリンタ１の動作を制御する制御部であり、図２に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ
Ｍｅｍｏｒｙ）１３、ＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ  Ｖｏｌａｔｉｌｅ  ＲＡＭ）１４、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）１５、ホストＩ／Ｆ１６、印刷制御部１７、モータ駆動部１８、ＡＣバイアス供給部１９及びＩ／Ｏ２０を含む。
【００３４】
ＣＰＵ１１は演算手段であり、コントローラ１００各部の動作を制御する。ＲＯＭ１２は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェア等のプログラムが格納されている。ＲＡＭ１３は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ１１が情報を処理する際の作業領域として用いられる。ＮＶＲＡＭ１４は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、制御プログラムや制御用のパラメータが格納される。
【００３５】
ＡＳＩＣ１５は、画像形成出力に際して必要な画像処理を実行するハードウェア回路である。ホストＩ／Ｆ１６は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等のホスト装置から描画データを受信するためのインタフェースであり、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）やＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）インタフェースが用いられる。Ｉ／Ｏ２０は、センサ群１３３からの検出信号をコントローラ１００に入力するためのポートである。
【００３６】
印刷制御部１７は、キャリッジ１０１に含まれる記録ヘッド１０２を駆動制御するためのデータ転送手段、駆動波形を生成する駆動波形生成手段を含む。モータ駆動部１８は、主走査モータ１０９及び副走査モータ１３４を駆動する。ＡＣバイアス供給部１９は、帯電ローラ１３７にＡＣバイアスを供給する。
【００３７】
ＰＣ等の情報処理装置、イメージスキャナ等の画像読取装置、デジタルカメラ等の撮像装置といったホスト側からの描画データは、コントローラ１００においてホストＩ／Ｆ１６に入力され、ホストＩ／Ｆ１６内の受信バッファに格納される。ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３にロードされたプログラムに従って演算を行うことにより、ホストＩ／Ｆ１６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、ＡＳＩＣ１５を制御して必要な画像処理、データの並び替え処理等を行なう。その後、ＣＰＵ１１は、印刷制御部１７を制御することにより、ＡＳＩＣ１５において処理された描画データを、ヘッドドライバ１３１に転送する。
【００３８】
印刷制御部１７は、上述した描画データをシリアルデータでヘッドドライバ１３１に転送するとともに、この描画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（マスク信号）などをヘッドドライバ１３１に出力する。また、印刷制御部１７は、ＲＯＭ１２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変換器及び電圧増幅器、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１３１に与える駆動波形選択手段を含み、１の駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動波形（駆動信号）を生成してヘッドドライバ１３１に対して出力する。
【００３９】
ヘッドドライバ１３１は、シリアルに入力される１行分の描画データに基づき、印刷制御部１７から与えられる駆動波形を構成する駆動パルスを、記録ヘッド１０２から液滴を吐出させるためのエネルギーを発生する駆動素子に対して選択的に印加することで記録ヘッド１０２を駆動する。このとき、ヘッドドライバ１３１は、駆動波形を構成する駆動パルスを選択することによって、例えば、大滴（大ドット）、中滴（中ドット）、小滴（小ドット）など、大きさの異なるドットを打ち分けることができる。
【００４０】
ここで、キャリッジ１０１における記録ヘッド１０２の構成について説明する。図３は、本実施形態におけるキャリッジ１０１における記録ヘッド１０２の構成を模式的に示す図である。図３に示すように、本実施形態に係るキャリッジ１０１には、記録ヘッド１０２として、ＣＮＹＫ（Ｃｙａｎ，Ｍａｇｅｎｔａ，Ｙｅｌｌｏｗ，ｂｌａｃＫ）夫々の色毎に、記録ヘッド１０２Ｋ、１０２Ｃ、１０２Ｍ、１０２Ｙが搭載されている。
【００４１】
図４（ａ）は、図３の切断線ＡＡ´における断面図であり、図４（ｂ）は、図３の切断線ＢＢ´における断面図である。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係る記録ヘッド１０２は、例えば単結晶シリコン基板を異方性エッチングして形成した流路板１５１と、この流路板１５１の下面に接合した例えばニッケル電鋳で形成した振動板１５２と、流路板１５１の上面に接合したノズル板１５３とを接合して積層し、これらによって液滴（インク滴）を吐出するノズル１５４が連通する流路であるノズル連通路１５５及び圧力発生室である液室１５６、液室１５６に流体抵抗部（供給路）１５７を通じてインクを供給するための共通液室１５８に連通するインク供給口１５９などを形成している。
【００４２】
また、振動板１５２を変形させて液室１５６内のインクを加圧するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）である電気機械変換素子としての２列の積層型圧電素子１６１と、この圧電素子１６１を接合固定するベース基板１６２とを備えている。なお、圧電素子１６１の間には支柱部１６３を設けている。この支柱部１６３は圧電素子部材を分割加工することで圧電素子１６１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。
【００４３】
さらに、圧電素子１６１には図示しない駆動ＩＣを搭載したＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ
Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）ケーブル１６４が接続されている。そして、振動板１５２の周縁部をフレーム部材１６５に接合し、このフレーム部材１６５には、圧電素子１６１及びベース基板１６２などで構成されるアクチュエータユニットを収納する貫通部１６６及び共通液室１５８となる凹部、この共通液室１５８に外部からインクを供給するためのインク供給穴１６７を形成している。
【００４４】
ノズル板１５３は各液室１５６に対応して直径１０〜３０μｍのノズル１５４を形成し、流路板１５１に接着剤接合している。このノズル板１５３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。
【００４５】
圧電素子１６１は、圧電材料１６８と内部電極１６９とを交互に積層した積層型圧電素子であり、ここではＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３）素子である。この圧電素子１６１の交互に異なる端面に引き出された各内部電極１６９には個別電極１７０及び共通電極１７１が接続されている。なお、この実施形態では、圧電素子１６１の圧電方向として、図面上方への変位を用いて液室１５６内インクを加圧する構成としている。また、１つの基板１６２に１列の圧電素子１６１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１６１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１６１が収縮し、振動板１５２が下降して液室１５６の容積が膨張することで、液室１５６内にインクが流入し、その後圧電素子１６１に印加する電圧を上げて圧電素子１６１を積層方向に伸長させ、振動板１５２をノズル１５４方向に変形させて液室１５６の容積／体積を収縮させることにより、液室１５６内の記録液が加圧され、ノズル１５４から記録液の滴が吐出（噴射）される。
【００４７】
そして、圧電素子１６１に印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板１５２が初期位置に復元し、液室１５６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１５８から液室１５６内に記録液が充填される。そこで、ノズル１５４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。
【００４８】
次に、印刷制御部１７及びヘッドドライバ１３１の詳細を説明する。図５は、印刷制御部１７及びヘッドドライバ１３１の機能構成を例示するブロック図である。図５に示すように、印刷制御部１７は、上述したように、１印刷周期内に複数の駆動パルスで構成される駆動波形を生成して出力する駆動波形生成部２２０と、印刷画像に応じた２ビットの印字データ（階調信号０、１）と、クロック信号、ラッチ信号（ＬＡＴ）、滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３を出力するデータ転送部２０２とを備えている。
【００４９】
なお、滴制御信号は、ヘッドドライバ１３１の後述するスイッチ手段であるアナログスイッチ２１５の開閉を滴毎に指示する２ビットの信号であり、共通駆動波形の印刷周期に合わせて選択すべき波形でＬ（Ｌｏｗ）レベルに状態遷移し、非選択時にはＨ（Ｈｉｇｈ）レベルに状態遷移する。
【００５０】
ヘッドドライバ１３１は、データ転送部２０２からの転送クロック（シフトクロック）及びシリアル印字データ（階調データ：２ビット／ＣＨ）を入力するシフトレジスタ２１１と、シフトレジスタ２１１の各レジスト値をラッチ信号によってラッチするためのラッチ回路２１と、階調データと滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３をデコードして結果を出力するデコーダ２１３と、デコーダ２１３のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ２１５が動作可能なレベルへとレベル変換するレベルシフタ２１４と、レベルシフタ２１４を介して与
えられるデコーダ２１３の出力でオン／オフ（開閉）されるアナログスイッチ２１５とを備えている。
【００５１】
このアナログスイッチ２１５は、各圧電素子１６１の選択電極（個別電極）１７０に接続され、駆動波形生成部２２０からの共通駆動波形が入力されている。したがって、シリアル転送された印字データ（階調データ）及び滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３をデコーダ２１３でデコードした結果に応じてアナログスイッチ２１５がオンされることにより、共通駆動波形を構成する所要の駆動パルスが通過して（選択されて）圧電素子１６１に印加される。
【００５２】
次に、駆動波形及び滴制御信号の一例を説明する。図６及び図８は、駆動波形を例示する図であり、図７は、滴制御信号を例示する図である。駆動波形は、例えば図６に示すように、基準電位Ｖｅから立ち下がる波形要素や立下り後の状態から立ち上がる波形要素等から構成される８個の駆動パルスＰ１〜Ｐ８からなる。１印刷周期は、最大の駆動周波数により決まる。
【００５３】
例えば、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及び保持された電位から基準電位Ｖｅまで立ち上がる波形要素から構成される。また、駆動パルスＰ１は、滴吐出を伴わないでメニスカスを振動させる微駆動パルスである。また、例えば、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及び保持された電位から基準電位Ｖｅまで段階的に立ち上がる波形要素から構成される。
【００５４】
また、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及び保持された電位から基準電位Ｖｅまで立ち上がる波形要素から構成される。また、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、保持された電位から基準電位Ｖｅよりも高い電位まで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及び保持された電位から基準電位Ｖｅまで立ち下がる波形要素から構成される。
【００５５】
一方、データ転送部２０２からの滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３によって、図６に示した駆動波形から使用する駆動パルスが選択される。例えば、図７に示した滴制御信号Ｍ０により図８に示すように駆動パルスＰ１が選択され、図７に示した滴制御信号Ｍ１により図８に示すように駆動パルスＰ３がされる。また、図７に示した滴制御信号Ｍ２により図８に示すように駆動パルスＰ２、Ｐ４が選択され、図７に示した滴制御信号Ｍ３により図８に示すように駆動パルスＰ２〜Ｐ５が選択される。
【００５６】
図９は、滴制御信号と吐出されるインク滴量との関係を示すインク滴量情報を例示する図である。図９に示すように、インク滴量情報は、滴制御信号と滴制御信号により選択された駆動パルスからなる駆動波形が圧電素子１６１に印加されることにより吐出するインク滴量とが関連付けられたテーブルである。
【００５７】
図９に示すように、滴制御信号Ｍ０により選択される駆動パルスはＰ１すなわち微駆動パルスであり、インク滴が吐出されないので、吐出適量は０ｐｌである。また、滴制御信号Ｍ１により選択される駆動パルスはＰ３であり、吐出適量は３ｐｌである。また、滴制御信号Ｍ２により選択される駆動パルスはＰ２及びＰ４であり、吐出適量は９ｐｌである。また、滴制御信号Ｍ３により選択される駆動パルスはＰ２〜Ｐ５であり、吐出適量は１８ｐｌである。
【００５８】
すなわち、データ転送部２０２からの滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３により、記録ヘッド１０２は、微駆動（吐出滴なし）、小滴、中滴、大滴と異なる大きさの液滴を吐出することがで
きる。このようなインクジェットプリンタ１において、インクの残留振動に基づいて駆動波形を補正する処理が本実施形態に係る要旨の１つである。以下、インクの残留振動に基づいて駆動波形を補正する処理を実現する駆動波形生成部２２０の機能構成を説明する。
【００５９】
図１０は、本実施形態に係る駆動波形生成部２２０の機能のうちインクの残留振動に基づく駆動波形信号の補正処理に関する機能構成を例示するブロック図である。また、図１１は、本実施形態に係る駆動波形生成部２２０による駆動波形信号の補正処理を例示するフローチャートである。
【００６０】
図１０に示すように、駆動波形生成部２２０は、駆動波形入力部２２１、フーリエ変換部２２２、残留振動検知用波形入力部２２３、残留振動取得部２２４、周波数特定部２２５、周波数特性補正部２２６、逆フーリエ変換部２２７及び波形出力部２２８を含む。以下、本実施形態に係る駆動波形生成部２２０の各構成部による処理を、図１１を参照して説明する。
【００６１】
図１１に示すように、まず駆動波形入力部２２１は、インクの残留振動を考慮しない駆動波形（駆動信号）（以降、「補正前駆動波形」とする）を生成する（Ｓ１１０１）。すなわち、駆動波形入力部２２１は、駆動信号を生成する駆動信号生成部として機能する。補正前駆動波形を生成した駆動波形入力部２２１は、駆動波形の補正指示がある場合（Ｓ１１０２／ＹＥＳ）、補正前駆動波形をフーリエ変換部２２２に入力する。駆動波形入力部２２１から補正前駆動波形が入力されたフーリエ変換部２２２は、入力された補正前駆動波形をフーリエ変換する（Ｓ１１０３）。
【００６２】
一方、駆動波形入力部２２１は、駆動波形の補正指示がない場合（Ｓ１１０２／ＮＯ）、補正前駆動波形を波形出力部２２８に入力する。駆動波形入力部２２１から補正前駆動波形が入力された波形出力部２２８は、入力された補正前駆動波形を圧電素子１６１の印加に使用される駆動波形としてそのまま出力する（Ｓ１１０４）。なお、駆動波形の補正指示は、例えば、インクジェットプリンタ１の管理者等により操作パネル１３８を介して予め設定されているものとする。
【００６３】
また、残留振動検知用波形入力部２２３は、駆動波形の補正指示がある場合に（Ｓ１１０２／ＹＥＳ）、残留振動検知用波形を生成して波形出力部２２８に入力する（Ｓ１１０５）。残留振動検知用波形入力部２２３から残留振動検知用波形が入力された波形出力部２２８は、入力された残留振動検知用波形を出力する（Ｓ１１０６）。
【００６４】
図１２は、残留振動の検知に関する信号を例示する図である。図１２（ａ）は、残留振動検知用波形であり、図１２（ｂ）は、残留振動を検知する際の滴制御信号を例示する図であり、図１２（ｃ）は、残留振動検知センサ１３９に入力される残留検知制御信号を例示する図である。
【００６５】
図１２（ａ）に示すように、残留振動検知用波形は、残留振動検知センサ１３９がインクの残留振動を検知するために圧電素子１６１に印加される駆動波形（単一波形）であり、図６及び図８に示した駆動パルスＰ１と同様の微駆動パルスから構成される。この場合、図１２（ｂ）に示した滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３により残留振動検知用波形を構成する微駆動パルスが選択される。すなわち、残留振動検知用波形は、圧電素子１６１を微駆動するための駆動信号である微駆動信号であり、残留振動検知用波形入力部２２３は、微駆動信号を生成する微駆動信号生成部として機能する。
【００６６】
また、例えば印刷制御部１７に含まれる図示しない残留振動検知制御信号入力部は、図１２（ｃ）に示すように、駆動パルスの立ち下がった電位が基準電位Ｖｅまで立ち上がる
と、残留振動検知制御信号をＯＮ信号にして、残留振動検知センサ１３９に入力する。
【００６７】
ここで、残留振動検知センサ１３９の構成を説明する。図１３は、残留振動検知センサ１３９の回路構成を例示する図である。図１３に示すように、残留振動検知センサ１３９は、ボルテージフォロワにより構成される。残留振動検知センサ１３９は、入力された残留振動検知制御信号がＯＦＦ信号である場合、残留振動の出力をグランドレベルに固定する。
【００６８】
一方、残留振動検知センサ１３９は、入力された残留振動検知制御信号がＯＮ信号である場合、残留振動の入力を残留振動の出力とする。すなわち、残留振動検知センサ１３９は、残留信号検知制御信号がＯＮ信号である場合に、残留振動を検知することができる。
【００６９】
すなわち、図１２（ａ）に示した残留振動検知用波形が圧電素子１６１に印加されると、滴吐出を伴わないでノズル１５４のメニスカスの振動が起こる。そして、メニスカスの振動（微駆動）が起こった後の残留振動は、残留振動を検知できる状態に制御されている残留振動検知センサ１３９に入力される。残留振動検知センサ１３９は、入力された残留振動を、Ｉ／Ｏ２０を介して印刷制御部１７の駆動波形生成部２２０に対して出力する。すなわち、残留振動は、ノズル１５４からの液滴吐出時以外における圧電素子１６１の振動である。
【００７０】
すなわち、残留振動検知用波形の駆動パルスは、残留振動検知センサ１３９の制御におけるステップ入力であり、残留振動検知センサ１３９において検知する残留振動は、ステップ入力に対するステップ応答であり、電圧として計測される。
【００７１】
図１１に戻り、波形出力部２２８が残留振動検知用波形を出力すると（Ｓ１１０６）、残留振動取得部２２４は、上述した制御により残留振動検知センサ１３９において検知されて出力された残留振動を取得して、フーリエ変換部２２２に入力する（Ｓ１１０７）。残留振動取得部２２４から残留振動が入力されたフーリエ変換部２２２は、入力された残留振動をフーリエ変換する（Ｓ１１０８）。このように残留振動がフーリエ変換された周波数領域のデータが記録ヘッド１０２の共振周波数データである。
【００７２】
周波数特性補正部２２６は、フーリエ変換部２２２により生成された補正前駆動波形の周波数領域データ及び残留振動波形の周波数領域データに基づいて、周波数特性を補正する。以下、具体的な処理を図１４〜図１７を参照して説明する。
【００７３】
図１４は、Ｓ１１０１の処理において駆動波形入力部２２１により生成された補正前駆動波形を例示する図である。図１５は、Ｓ１１０３の処理においてフーリエ変換部２２２により生成された補正前駆動波形の周波数領域データである。図１６は、Ｓ１１０８においてフーリエ変換部２２２により生成された残留振動の周波数領域データである。
【００７４】
周波数特定部２２５は、図１５に示した補正前駆動波形の周波数領域データ及び図１６に示した残留振動の周波数領域データに基づいて、クロストーク発生の起因となる記録ヘッド１０２（ノズル１５４）の共振に影響を与える周波数を特定する（Ｓ１１０９）。周波数特性補正部２２６は、クロストーク発生の起因となる周波数成分を、補正前駆動波形の周波数領域データから除去するので、以降、この周波数成分を「補正対象周波数」とする。
【００７５】
具体的には、周波数特定部２２５は、補正前駆動波形及び残留振動の両者にピークがある周波数の有無を判定する。両者に同じ周波数のピークがある場合、記録ヘッド１０２全体が共振するので、この周波数を補正対象周波数として特定する。なお、一方にしかピー
クがない場合は伝達系の共振を持たないので補正対象周波数から除外される。また、周波数の小さい領域については、補正対象周波数から除外されてもよい。
【００７６】
例えば、図１５及び図１６に示したデータの場合、３９５ｋＨｚが補正対象周波数である。周波数特性補正部２２６は、周波数特定部２２５により補正対象周波数が特定された場合（Ｓ１１０９／ＹＥＳ）、補正前駆動波形の周波数領域データの周波数特性を補正する（Ｓ１１１０）。具体的には、周波数特性補正部２２６は、補正前駆動波形の周波数領域データから、補正対象周波数の周波数成分を除去する。
【００７７】
図１７は、補正前駆動波形の周波数領域データから、補正対象周波数の周波数成分が除去された周波数領域データである。周波数特性補正部２２６は、例えば、図１５に示した周波数成分データから、補正対象周波数であると特定された３９５ｋＨｚの周波数成分を除去して図１７に示した周波数領域データに補正する（図１７においては除去した成分を点線で示す）。
【００７８】
周波数特性の補正処理を行った周波数特性補正部２２６は、補正対象周波数の周波数成分を除去した周波数領域データを逆フーリエ変換部２２７に入力する。周波数特性補正部２２６から周波数領域データが入力された逆フーリエ変換部２２７は、入力された周波数領域データを逆フーリエ変換し、補正後の駆動波形を波形出力部２２８に入力する（Ｓ１１１１）。
【００７９】
なお、逆フーリエ変換には、図１７に示した振幅だけでなく図示しない位相情報も用いられるものとする。位相情報は、振幅と同様にフーリエ変換部２２２により補正前駆動波形をフーリエ変換した周波数領域から同様の補正対象周波数の周波数成分を除去することにより得られる。
【００８０】
逆フーリエ変換部２２７から補正後駆動波形が入力された波形出力部２２８は、入力された補正後駆動波形を出力する（Ｓ１１１２）。図１８は、図１４に示した補正前駆動波形に補正後駆動波形を重ね合わせた図である。図１８に示すように、クロストーク発生に起因する周波数成分が除去された補正後駆動波形が圧電素子１６１に印加されることになる。
【００８１】
一方、周波数特性補正部２２６は、周波数特定部２２５により補正対象周波数が特定されなかった場合（Ｓ１１０９／ＮＯ）、駆動波形入力部２２１は、補正前駆動波形を波形出力部２２８に入力する。駆動波形入力部２２１から補正前駆動波形が入力された波形出力部２２８は、補正前駆動波形を圧電素子１６１に印加される駆動波形としてそのまま出力する（Ｓ１１０４）。なお、図１１に示したＳ１１０３の処理とＳ１１０４〜Ｓ１１０８までの処理に前後関係の制約はなく、逆の順序で実行されても良いし並列して実行されてもよい。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１は、駆動波形及び残留振動に基づいて、ノズルの共振に影響を与える周波数成分を特定し、特定した周波数成分を用いて駆動波形を補正する。これにより、インクジェットプリンタごとにインクの吐出に影響を与える周波数成分を特定することができるので、インクジェットプリンタの経時的な変化や個体差を考慮して、ノズルの共振によるクロストークを防止することが可能になる。なお、このような処理により、補正後の駆動波形の駆動周波数は、記録ヘッド１０２の共振周波数に対する半値幅内の周波数領域に含まれなくなる。
【００８３】
なお、上記実施形態においては、補正対象周波数が１つである場合を例として説明した。しかしながら、これは一例であり、補正前駆動波形の周波数領域データ及び残留振動の
周波数領域データに基づいて、複数の補正対象周波数が特定された場合、それぞれの補正対象周波数の成分を補正前駆動波形の周波数成分から除去すればよい。
【００８４】
また、本実施形態は、図１に示したインクジェットプリンタ１であるシリアル方式の画像形成装置に限らず、隣接するヘッドの端部ノズルを重複させて配置し、重複部分の画像を重複ノズルでドットを打ち分けて形成するオーバーラップ処理が実施するライン方式の画像形成装置や繋ぎヘッド構成をもつシリアル方式の画像形成装置にも同様に適用可能である。また、本実施形態は、インクジェット方式による画像形成装置に限らず、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出装置に対しても同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１  インクジェットプリンタ
１１  ＣＰＵ
１２  ＲＯＭ
１３  ＲＡＭ
１４  ＮＶＲＡＭ
１５  ＡＳＩＣ
１６  ホストＩ／Ｆ
１７  印刷制御部
１８  モータ駆動部
１９  ＡＣバイアス供給部
２０  Ｉ／Ｏ
１００  コントローラ
１０１  キャリッジ
１０２  インクジェットヘッド
１０３  インクカートリッジ
１０４  給紙カセット
１０５  手差しトレイ
１０６  排紙トレイ
１０７  主ガイドロッド
１０８  従ガイドロッド
１０９  主走査モータ
１１０  駆動プーリ
１１１  従動プーリ
１１２  タイミングベルト
１１３  給紙ローラ
１１４  フリクションパッド
１１５  ガイド部材
１１６  搬送ローラ
１１７  搬送コロ
１１８  先端コロ
１１９  印写受け部材
１２０  搬送コロ
１２１  拍車
１２２  排紙ローラ
１２３  拍車
１２４  ガイド部材
１２６  維持回復装置
１３１  ヘッドドライバ
１３３  センサ群
１３４  副走査モータ
１３５  搬送ベルト
１３６  維持回復モータ
１３７  帯電ローラ
１３８  操作パネル
１３９  残留振動検知センサ
１５１  流路板
１５２  振動板
１５３  ノズル板
１５４  ノズル
１５５  連通路
１５６  液室
１５７  流体定航部
１５８  共通液室
１５９  インク供給口
１６１  圧電素子
１６２  ベース基板
１６３  支柱部
１６４  ＦＰＣケーブル
１６５  フレーム部材
１６６  貫通部
１６７  インク供給穴
１６８  圧電素材
１６９  内部電極
１７０  個別電極
１７１  共通電極
２０２  データ転送部
２１１  シフトレジスタ
２１２  ラッチ回路
２１３  デコーダ
２１４  レベルシフタ
２１５  アナログスイッチ
２２０  駆動波形生成部
２２１  駆動波形入力部
２２２  フーリエ変換部
２２３  残留振動検知用波形入力部
２２４  残留振動取得部
２２５  周波数特定部
２２６  周波数特性補正部
２２７  逆フーリエ変換部
２２８  波形出力部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８６】
【特許文献１】特開２０１１−５１９６８１号公報
【特許文献２】特許第４８１５３６４号明細書
【図１】
2016078361.tif 000003
【図２】
2016078361.tif 000004
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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