JP5740807B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッドを備える画像形成装置におけるヘッドの駆動制御に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等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としてインクジェット記録装置などが知られている。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、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、液体吐出記録方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を３次元的に造形して形成された像も含まれる。

また、液体吐出ヘッドを備える画像形成装置としては、記録ヘッドをキャリッジに搭載して用紙の送り方向と直交する主走査方向に移動させることで記録を行うシリアル型画像記録装置と、記録領域の略全幅にわたって液滴を吐出する複数の吐出口（ノズル）を列設したライン型ヘッドを用いるライン型画像記録装置がある。

このような画像形成装置において、例えば１印刷周期内でそれぞれ液滴を吐出させる複数の駆動パルス（吐出パルス）を時系列的に生成して共通駆動波形として出力し、例えば相対的に大きなドットを形成するときには２以上の駆動パルスを選択して複数の液滴を吐出させることで、複数の液滴を飛翔中に合体させて着弾させることによって、複数のサイズのドットを形成し、また、共通駆動波形中に滴吐出を伴わないでヘッドを駆動する非吐出パルスを含ませ、同様に非吐出パルスを選択することで微駆動を行なうようにするものが知られている。

ここで、従来、例えば、複数の波形要素によって構成される第１駆動パルスを１吐出周期内に少なくとも２つ有する第１駆動信号を発生可能な第１駆動信号発生手段と、複数の波形要素によって構成される第２駆動パルスを１吐出周期内に少なくとも１つ有する第２駆動信号を発生可能な第２駆動信号発生手段とを備えて、第１駆動パルスと第２駆動パルスの一部を選択して非吐出パルスを形成するものがある（特許文献１）。

また、複数種類の吐出パルス及び液体のメニスカスを微振動させるために圧力発生素子に印加する微振動パルスを生成するための駆動信号を発生し、駆動信号からその一部を選択することによって微振動パルス及び吐出パルスを生成し、駆動信号の始端及び終端は共通の電位にあり、複数種類の吐出パルスの少なくとも１つは、共通の電位とは異なる電位に終端を有する波形要素と、共通の電位とは異なる電位にある終端を共通の電位にある点に接続するための調整波形要素とを含み、微振動パルスの一部を構成する波形要素が調整波形要素の少なくとも一部と兼用されている構成としたものがある（特許文献２、特許文献３）。

また、圧力室を膨張させ、変化後の膨張状態を保持する膨張波形要素と、膨張波形要素によって膨張状態が保持された圧力室をさらに膨張させる第１の充填波形要素と、第１の充填波形要素によって膨張された圧力室を収縮させてインク滴を吐出させる第１の吐出波形要素とを含む第１駆動パルスと、圧力室を収縮させ、この収縮状態を保持する収縮波形要素と、収縮波形要素によって収縮状態が保持された圧力室を膨張させてインクを充填する第２の充填波形要素と、第２の充填波形要素によって膨張された圧力室を収縮させてインク滴を吐出させる第２の吐出波形要素とを含む第２駆動パルスを生成し、第１駆動パルスと第２駆動パルスによって、階調の異なるパルスを発生させるものがある（特許文献４）。

また、少なくとも液滴を吐出する吐出パルスと、吐出パルスの前後に吐出パルスよりも電圧の小さい第１のダミーパルスと第２のダミーパルスを有する駆動波形から所要の波形を選択してヘッドを駆動し、第１のダミーパルスの一部と第２のダミーパルスの一部から吐出パルスよりもパルス幅が長く液滴を吐出しないエネルギーを発生する非吐出パルスを生成するものがある（特許文献５）。

特許第３６７１９５５号公報 特開２００３−１１８１０７号公報 特開２００２−１５４２０７号公報 特許第４０３２３３８号公報 特許第４２５１９１２号公報

ところで、ヘッドから複数の液滴を吐出させて合体させることでサイズの異なる複数種類のドットを形成する場合、各滴サイズ（滴量）の液滴を吐出させるためには、各滴サイズの吐出に適したパルス形状（パルスを形成する要素を波形要素という。）と駆動タイミングが存在する。このとき、各滴サイズの液滴を吐出させる吐出パルス（圧力発生手段を駆動して液滴を吐出させるパルス）を、専用のパルスとして生成し、共通駆動波形内に埋め込むと、駆動波形全体の長さが長くなり、駆動周波数が低下して、印字速度が低下することになる。

ここで、特許文献１に開示されているように２つの駆動信号（本発明の駆動波形に相当する）を使用する構成は、駆動波形を生成、選択するための構成が複雑になる。また、特許文献２、３に開示されているように微振動パルスの一部に吐出パルスに埋め込まれた調整波形要素の一部を使用する構成にあっても、吐出パルスは専用化されており、駆動波形全体の長さが長くなって印字速度の高速化が難しい。また、特許文献４に開示されている第１、第２の駆動パルスによって階調の異なるパルスを発生させる構成にあっても、駆動パルスの一部を使用するものの異なる滴サイズによって異なる形状の吐出パルスを形成するものではなく、駆動波形全体の長さが長くなって印字速度の高速化が難しい。また、特許文献５に開示の微駆動パルスを形成する構成にあっても、吐出パルスは専用化されており、駆動波形全体の長さが長くなって印字速度の高速化が難しい。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、１印刷周期（１駆動周期ともいう。）の駆動波形全体の長さを短くして高速化を図れるとともに、滴サイズに対応した波形要素の吐出パルスを形成して吐出の信頼性を向上することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に係る画像形成装置は、
インクの液滴を吐出するノズル、ノズルが連通する加圧液室、加圧液室内に圧力を発生させる圧力発生手段を有する記録ヘッドと、
複数の駆動パルスを時系列で含む駆動波形を生成し、滴サイズに応じて前記駆動波形から１又は複数の前記駆動パルスを選択して前記液滴を吐出させる吐出パルスを生成して前記圧力発生手段に与えるヘッド駆動制御手段と、を備え、
前記ヘッド駆動制御手段は、
異なる滴サイズの液滴の形成に使用される滴を吐出する駆動パルスを含んだ吐出パルスを生成し、
形成する液滴の前記滴サイズに応じて、前記異なる滴サイズの液滴の形成に使用される滴を吐出する駆動パルスの波形要素の一部を異なる形状に変更した前記吐出パルスを生成し、
前記異なる滴サイズの液滴の形成に使用される滴を吐出する駆動パルスには、前記加圧液室を膨張させてメニスカスを引き込んだ直後に、２段階で前記加圧液室を収縮させて液滴を吐出させる波形要素を有している２段階収縮駆動パルスと、前記２段階収縮駆動パルスの直後に、前記加圧液室を収縮させて液滴を吐出させる直前に、少なくとも２段階で前記加圧液室を膨張させてメニスカスを引き込む波形要素を有する２段階膨張駆動パルスとを含み、
前記２段階収縮駆動パルス及び前記２段階膨張駆動パルスを１印字周期内で連続して駆動するときは、前記２段階収縮駆動パルスを、メニスカスを引き込んだ直後に前記加圧液室を１段階で収縮させ、前記２段階膨張駆動パルスを、前記加圧液室を１段階で膨張させてメニスカスを引き込んだ直後に前記加圧液室を収縮させるように前記２段階収縮駆動パルス及び前記２段階膨張駆動パルスの一部を変更した吐出パルスを生成し、
前記２段階収縮駆動パルス及び前記２段階膨張駆動パルスを１印字周期内で連続して選択しないときは、前記２段階収縮駆動パルス及び前記２段階膨張駆動パルスのそれぞれ全部を選択して吐出パルスとする
構成とした。

本発明に係る画像形成装置によれば、１印刷周期（１駆動周期ともいう。）の駆動波形全体の長さを短くできて高速化を図れるとともに、滴サイズに対応した波形要素の吐出パルスを形成できて信頼性が向上する。

本発明に係る画像形成装置の機構部の全体構成を説明する側面概略構成図である。 同機構部の要部平面説明図である。 同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の断面説明図である。 同液体吐出ヘッドの液室短手方向の断面説明図である。 同画像形成装置の制御部の概要を示すブロック説明図である。 同制御部の印刷制御部及びヘッドドライバの一例を示すブロック説明図である。 本発明の第１実施形態の説明に供する説明図である。 同実施形態の駆動パルスの波形要素の説明に供する説明図である。 同じく駆動パルスの波形要素の説明に供する説明図である。 同じく駆動パルスの波形要素の説明に供する説明図である。 同じく駆動パルスの波形要素の説明に供する説明図である。 本発明の第２実施形態の説明に供する説明図である。 本発明の第３実施形態の説明に供する説明図である。 本発明の第４実施形態の説明に供する説明図である。 本発明の第５実施形態の説明に供する説明図である。 本発明の第６実施形態の説明に供する説明図である。 本発明の第７実施形態の説明に供する説明図である。 本発明の第８実施形態の説明に供する説明図である。 同じく同実施形態の説明に供する説明図である。 同じく同実施形態の説明に供する説明図である。 駆動周期と駆動波形長の関係の説明に供する説明図である。 同じく駆動パルス間隔の説明に供する説明図である。

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、本発明に係る画像形成装置の一例について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図２は同装置の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型インクジェット記録装置であり、装置本体１の左右の側板２１Ａ、２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド３１、３２でキャリッジ３３を主走査方向に摺動自在に保持し、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図２で矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ３３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液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド３４ａ、３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド３４」という。）を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、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３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、記録ヘッド３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、記録ヘッド３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。なお、記録ヘッド３４としては、１つのノズル面に複数のノズルを並べた各色のノズル列を備えるものなどを用いることもできる。

また、キャリッジ３３には、記録ヘッド３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するための第２インク供給部としてのサブタンクであるサブタンク３５ａ、３５ｂ（区別しないときは「サブタンク３５」という。）を搭載している。このサブタンク３５には、カートリッジ装填部４に着脱自在に装着される各色のインクカートリッジ（メインタンク）１０ｙ、１０ｍ、１０ｃ、１０ｋから、供給ポンプユニット２４によって各色の供給チューブ３６を介して、各色の記録液が補充供給される。

一方、給紙トレイ２の用紙積載部（圧板）４１上に積載した用紙４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部４１から用紙４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）４３及び給紙コロ４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド４４を備え、この分離パッド４４は給紙コロ４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙４２を記録ヘッド３４の下方側に送り込むために、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とを備えるとともに、給送された用紙４２を静電吸着して記録ヘッド３４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。

この搬送ベルト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（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト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。この帯電ローラ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ている。この搬送ベルト５１は、図示しない副走査モータによってタイミング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２のベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド３４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及び排紙コロである拍車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。

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。この両面ユニット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。

さらに、キャリッジ３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構８１を配置している。この維持回復機構８１には、記録ヘッド３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）８２ａ、８２ｂ（区別しないときは「キャップ８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのワイパ部材（ワイパブレード）８３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うときの液滴を受ける空吐出受け８４と、キャリッジ３３をロックするキャリッジロック８７などとを備えている。また、このヘッドの維持回復機構８１の下方側には維持回復動作によって生じる廃液を収容するための廃液タンク１００が装置本体に対して交換可能に装着される。

また、キャリッジ３３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を配置し、この空吐出受け８８には記録ヘッド３４のノズル列方向に沿った開口部８９などを備えている。

このように構成したこの画像形成装置においては、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４５で案内され、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、更に先端を搬送ガイド４７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。

このとき、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電圧が印加され、搬送ベルト５１が交番する帯電電圧パターンで帯電され、この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３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３４を駆動することにより、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。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。

そして、記録ヘッド３４のノズルの維持回復を行うときには、キャリッジ３３をホーム位置である維持回復機構８１に対向する位置に移動して、キャップ部材８２によるキャッピングを行ってノズルからの吸引を行うノズル吸引、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出動作などの維持回復動作を行うことにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができる。

次に、記録ヘッド３４を構成している液体吐出ヘッドの一例について図３及び図４を参照して説明する。なお、図３は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図４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。

この液体吐出ヘッドは、流路板１０１と、この流路板１０１の下面に接合した振動板１０２と、流路板１０１の上面に接合したノズル板１０３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１０４が連通する流路であるノズル連通路１０５及び圧力発生室である加圧液室１０６、液室１０６に流体抵抗部（供給路）１０７を通じて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。

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（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個（図３では１列のみ図示）の積層型圧電部材１２１と、この圧電部材１２１を接合固定するベース基板１２２とを備えている。この圧電部材１２１には、分割しないスリット加工で溝を形成することで複数の圧電素子柱１２１Ａ、１２１Ｂを形成している。この例では、圧電素子柱１２１Ａは駆動波形を印加する駆動圧電素子柱とし、圧電素子柱１２１Ｂは駆動波形を印加しない非駆動圧電素子柱としている。また、圧電部材１２１の駆動圧電素子柱１２１Ａには図示しない駆動回路（駆動ＩＣ）を搭載した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に接合し、このフレーム部材１３０には、圧電部材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貫通部１３１及び共通液室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ための液体供給口であるインク供給穴１３２を形成している。

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とで、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が、単結晶シリコン基板に限られるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂などを用いることもできる。

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。この振動板１０２に圧電部材１２１の圧電素子柱１２１Ａ、１２１Ｂを接着剤接合し、更にフレーム部材１３０を接着剤接合している。

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。このノズル板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。

圧電部材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（ここではＰＺＴ）である。この圧電部材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。なお、この実施形態では、圧電部材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、圧電部材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。

このように構成した液体吐出ヘッドヘッドにおいては、例えば圧電素子１２１に印加する電圧を基準電位Ｖｅから下げることによって駆動圧電素子柱１２１Ａが収縮し、振動板１０２が下降して液室１０６の体積が膨張することで、液室１０６内にインクが流入し、その後駆動圧電素子柱１２１Ａに印加する電圧を上げて駆動圧電素子柱１２１Ａ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の体積を収縮させることにより、液室１０６内のインクが加圧され、ノズル１０４からインク滴が吐出（噴射）される。

そして、駆動圧電素子柱１２１Ａ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ので、このとき、共通液室１０８から液室１０６内にインクが充填される。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。

なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）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。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図５を参照して説明する。なお、同図は同制御部のブロック説明図である。
この制御部５００は、この装置全体の制御を司る本発明に係る空吐出動作の制御を行う手段を兼ねるＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ５０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ５０３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書き換え可能な不揮発性メモリ５０４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ＡＳＩＣ５０５とを備えている。

また、記録ヘッド３４を駆動制御するためのデータ転送手段、駆動信号発生手段を含む印刷制御部５０８と、キャリッジ３３側に設けた記録ヘッド３４を駆動するためのヘッドドライバ（ドライバＩＣ）５０９と、キャリッジ３３を移動走査する主走査モータ５５４、搬送ベルト５１を周回移動させる副走査モータ５５５、維持回復機構８１のキャップ８２やワイパ部材８３の移動などを行なう維持回復モータ５５６を駆動するためのモータ駆動部５１０と、帯電ローラ５６にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部５１１などを備えている。

また、この制御部５００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５１４が接続されている。

この制御部５００は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ５０６を持っていて、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、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６００側から、ケーブル或いはネットワークを介してＩ／Ｆ５０６で受信する。

そして、制御部５００のＣＰＵ５０１は、Ｉ／Ｆ５０６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、ＡＳＩＣ５０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行い、この画像データを印刷制御部５０８からヘッドドライバ５０９に転送する。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ホスト６００側のプリンタドライバ６０１で行っている。

印刷制御部５０８は、上述した画像データをシリアルデータで転送するとともに、この画像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、制御信号などをヘッドドライバ５０９に出力する以外にも、ＲＯＭに格納されている駆動パルスのパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器及び電圧増幅器、電流増幅器等で構成される駆動信号生成部を含み、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信号をヘッドドライバ５０９に対して出力する。

ヘッドドライバ５０９は、シリアルに入力される記録ヘッド３４の１行分に相当する画像データに基づいて印刷制御部５０８から与えられる駆動波形を構成する駆動パルスを選択して吐出パルスを生成し、記録ヘッド７の液滴を吐出させるエネルギーを発生する圧力発生手段としての圧電素子に対して印加することで記録ヘッド３４を駆動する。このとき、駆動信号を構成する駆動パルスの一部又は全部及び駆動パルスを形成する波形用要素の全部又は一部を選択することによって、例えば、大滴、中滴、小滴など、大きさの異なるドットを打ち分けることができる。

Ｉ／Ｏ部５１３は、装置に装着されている各種のセンサ群５１５からの情報を取得し、プリンタの制御に必要な情報を抽出し、印刷制御部５０８やモータ制御部５１０、ＡＣバイアス供給部５１１の制御に使用する。センサ群５１５は、用紙の位置を検出するための光学センサや、機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、カバーの開閉を検出するためのインターロックスイッチなどがあり、Ｉ／Ｏ部５１３は様々のセンサ情報を処理することができる。

次に、印刷制御部５０８及びヘッドドライバ５０９の一例について図６を参照して説明する。
印刷制御部５０８は、画像形成時に１印刷周期内に複数の駆動パルス（駆動信号）で構成される駆動波形（共通駆動波形）を生成して出力する駆動波形生成部７０１と、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（ＬＡＴ）、滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３を出力するデータ転送部７０２と、空吐出用の駆動波形を生成して出力する空吐出駆動波形生成部７０３とを備えている。

なお、滴制御信号は、ヘッドドライバ５０９の後述するスイッチ手段であるアナログスイッチ７１５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駆動パルス又は波形要素でＨレベル（ＯＮ）に状態遷移し、非選択時にはＬレベル（ＯＦＦ）に状態遷移する。

ヘッドドライバ５０９は、データ転送部７０２からの転送クロック（シフトクロック）及びシリアル画像データ（階調データ：２ビット／１チャンネル（１ノズル）を入力するシフトレジスタ７１１と、シフトレジスタ７１１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７１２と、階調データと制御信号Ｍ０〜Ｍ３をデコードして結果を出力するデコーダ７１３と、デコーダ７１３のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ７１５が動作可能なレベルへとレベル変換するレベルシフタ７１４と、レベルシフタ７１４を介して与えられるデコーダ７１３の出力でオン／オフ（開閉）されるアナログスイッチ７１６とを備えている。

このアナログスイッチ７１６は、各圧電素子１２１の選択電極（個別電極）１５４に接続され、駆動波形生成部７０１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画像データ（階調データ）と制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３をデコーダ７１３でデコードした結果に応じてアナログスイッチ７１５がオンにすることにより、共通駆動波形を構成する所要の駆動パルス及び波形要素が通過して（選択されて）圧電素子１２１に印加される。

空吐出駆動波形生成部７０３は、空吐出動作を行うときに、空吐出駆動波形を生成してアナログスイッチ７１６に出力する。なお、駆動波形生成部７０１からの共通駆動波形と空吐出駆動波形生成部７０３からの空吐出駆動波形とは、選択的に生成され、あるいは、選択的にアナログスイッチ７１６に入力される。

次に、本発明の第１実施形態について図７をも参照して説明する。なお、実施形態の説明において、駆動パルスとは駆動波形を構成する要素としてパルスを示す用語として、吐出パルスとは圧力発生手段に印加されて滴を吐出させるパルスを示す用語とし、非吐出パルスとは圧力発生手段に印加されるが滴を吐出させないパルスを示す用語として用いる。

この実施形態では、３種類のサイズの液滴（大滴、中滴、小滴）を吐出させる駆動波形の例である。駆動波形生成部７０１からは図７（ａ）に示すような駆動波形（共通駆動波形）Ｐｖが出力される。この駆動波形Ｐｖは、１印刷周期（１駆動周期）内で、駆動パルスＰ１〜Ｐ６を時系列で生成した波形である。

各駆動パルスの波形要素は、次のとおりである。
駆動パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、いずれも、図８に示すように、基準電位Ｖｅから所定のホールド電位まで立ち下がって加圧液室６を膨張させる波形要素（膨張波形要素）ａと、立ち下がった電位（ホールド電位）を保持する波形要素（保持要素）ｂと、ホールド電位から立ち上がって加圧液室６を収縮させる波形要素（収縮波形要素）ｃとで構成される（ただし、ホールド電位は異なる。）。なお、ホールド電位とは当該駆動パルスのうちで最も加圧液室６を収縮させる状態の電位を意味するものとする。

駆動パルスＰ４は、図９に示すように、基準電位Ｖｅから所定のホールド電位まで立ち下がって加圧液室６を膨張させる膨張波形要素ａと、ホールド電位に保持する保持要素ｂ１と、ホールド電位から所定の中間電位まで立ち上がって加圧液室６を収縮させる（第１段階の収縮）波形要素ｃ１と、中間電位を保持する保持要素ｂ２と、中間電位から基準電位Ｖｅまで立ち上がって加圧液室６を収縮させる（第２段階の収縮）波形要素ｃ２とで構成される。

駆動パルスＰ５は、図１０に示すように、基準電位Ｖｅから中間電位まで立ち下がって加圧液室６を膨張させる（第１段階の膨張）波形要素ａ１と、中間電位を保持する保持要素ｂ１と、中間電位からホールド電位まで立ち下がって加圧液室６を膨張させる（第２段階の膨張）波形要素ａ２と、ホールド電位に保持する保持要素ｂ２と、ホールド電位から基準電位Ｖｅまで立ち上がって加圧液室６を収縮させる波形要素ｃとで構成される。

この加圧液室６を収縮させて液滴を吐出させる直前に２段階で加圧液室を膨張させてメニスカスを引き込む波形要素を有する駆動パルスは、１段階目の加圧液室膨張開始点と２段階目の加圧液室膨張開始点との時間間隔Ｔｓが前記加圧液室のヘルムホルツ共振周期Ｔｃとした時に０．３Ｔｃ≦Ｔｓ≦０．７Ｔｃの関係を満たすパルスとしている。これにより、滴曲がりの発生しにくい吐出パルスを得ることが可能となる。これは、１段階目の加圧液室の膨張によるメニスカスの引き込みが通常位置まで復帰（Ｔｃ＝０.５）する近傍で２段階目の加圧液室の膨張を行うことで過度のメニスカスの引き込みや、気泡の巻き込みを防止できるためである。

駆動パルスＰ６は、図１１に示すように、基準電位Ｖｅからホールド電位まで立ち下がって加圧液室６を膨張させる膨張波形要素ａと、ホールド電位を保持する保持要素ｂと、ホールド電位から基準電位Ｖｅを超えて中間電位まで立ち上がって加圧液室６を収縮させる収縮波形要素ｄと、波形要素ｄの立ち上がり電位を保持する保持要素ｅ１と、保持要素ｅ１で保持された電位から更に立ち上がって加圧液室６を収縮させる収縮波形要素ｆと、収縮波形要素ｆの立ち上がり電位を保持する保持要素ｅ２と、保持要素ｅ２の保持電位から基準電位Ｖｅまで立ち下がる波形要素ｇとで構成される。

データ転送部７０２からは図７（ｂ）に示す滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３が出力される。滴制御信号Ｍ０は、大滴を形成する複数の滴を吐出させる駆動波形の駆動パルスの波形要素の全部又は一部を選択（ここでは、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ６の全部とＰ４、Ｐ５の一部）して大滴用の吐出パルスを生成させる。滴制御信号Ｍ１は、中滴を形成する滴を吐出させる駆動波形の駆動パルスの波形要素の全部又は一部を選択（ここでは、Ｐ６の全部とＰ５の一部）して中滴用の吐出パルスを生成させる。滴制御信号Ｍ２は、小滴を形成する滴を吐出させる駆動波形の駆動パルスの波形要素の全部又は一部を選択（ここでは、Ｐ４の全部）して小滴用の吐出パルスを生成させる。滴制御信号Ｍ３は、滴を吐出させないで駆動する駆動波形の駆動パルスの波形要素の全部又は一部を選択（ここでは、Ｐ１の全部）して微駆動用の非吐出パルスを生成させる。

つまり、図７（ｃ）に示すように、小滴は、駆動パルスＰ４を選択して吐出パルスを生成している。なお、駆動パルスＰ２ないしＰ３で小滴を吐出させる吐出パルスを生成することもできる。中滴は、連続する駆動パルスＰ５と駆動パルスＰ６を選択して吐出パルスを生成している。大滴は、連続する駆動パルスＰ２〜Ｐ６を選択して吐出パルスを生成する。

このとき、連続する駆動パルスＰ４と駆動パルスＰ５のうちの駆動パルスＰ５を使用する中滴の吐出時には、駆動パルスＰ５の波形要素の全部を使用して吐出パルスを生成する。これに対し、連続する駆動パルスＰ４と駆動パルスＰ５を使用する大滴の吐出時には、駆動パルスＰ４の一部（第２段階の収縮波形要素ｃ２）と駆動パルスＰ５の一部（第１段階の膨張波形要素ａ１）を使用しないで異なる形状の駆動パルスＰ４、Ｐ５とした吐出パルスを生成する。

なお、圧力発生手段が圧電素子の場合、駆動パルスＰ４の保持要素ｂ２の電位が圧電素子に印加された状態が継続して、駆動パルスＰ５の保持要素ｂ１から第２段階の膨張波形要素ａ２の印加が開始されるまでその電位が維持される（圧電素子の自然放電による電位の変化は除く。）。

また、駆動パルスＰ４の第１の加圧液室６の収縮開始点（第１段階の収縮波形要素ｃ１の開始点）と駆動パルスＰ５の加圧液室６の収縮開始点（収縮波形要素ｃの開始点）の時間間隔Ｔｄは、加圧液室６のヘルムホルツ共振周期Ｔｃに対して、（Ｎ−１／４）Ｔｃ≦Ｔｄ≦（Ｎ＋１／４）Ｔｃ（Ｎは自然数）を満たす関係で配置している。このようにすることで、Ｐ５の収縮開始時にはメニスカスの振動は吐出方向側に移動している状態となり、Ｐ５による滴吐出速度を上げることができ、大滴形成時に飛翔中に液滴を一つの滴にマージすることが容易になる。

上述したように、小滴吐出時に使用する駆動パルスＰ４を、加圧液室６を２段階で収縮させる吐出パルスとすることにより、大きな吐出速度を確保しながら、吐出滴量の小さい液滴の吐出を得ることができるようになる。

また、中滴吐出時に使用する駆動パルスＰ５を、加圧液室を２段階で膨張させる吐出曲がりが発生しにくい吐出パルスとすることで、中滴吐出時の吐出滴曲がりを発生しにくくする効果が得られる。

また、大滴吐出時には短い駆動波形長で大きな吐出滴量を確保するため、駆動パルスＰ４と駆動パルスＰ５で連続駆動する必要があるが、連続する駆動パルスＰ４と駆動パルスＰ５によって吐出パルスを生成して駆動する場合、駆動パルスＰ４と駆動パルスＰ５間に凸パルスＰａが形成されることになる。この凸パルスＰａが存在すると、駆動パルスＰ４と駆動パルスＰ５に対して、ヘルムホルツ共振周期Ｔｃの逆位相のメニスカス振動を２段階によって発生させることになり、駆動パルスＰ５によって吐出される滴速度（吐出エネルギー）を大きく低下させ、大滴吐出時の各滴が飛翔中に合体しにくくなる。また、逆位相の凸パルスＰａの駆動により、メニスカス振幅が不安定化し吐出信頼性が低下する。なお、この場合、駆動パルスＰ４が２段階収縮駆動パルス（これを「第３の駆動パルス」という。）、駆動パルスＰ５が２段階膨張駆動パルス（これを「第４の駆動パルス」という。）に対応する。

そこで、大滴吐出時は、駆動パルスＰ４と駆動パルスＰ５の間に生じる凸パルスＰａが吐出パルスとして印加されないように、駆動パルスＰ４と駆動パルスＰ５のパルス形状を変更することで、駆動パルスＰ４と駆動パルスＰ５の共振駆動を確保でき、高い吐出効率を得ることができ、さらに吐出信頼性も向上させることが可能となる。

このように、複数の滴サイズの滴形成に寄与する駆動パルスを選択して吐出パルスを生成するとき、滴サイズに応じて、複数の滴サイズの滴形成に寄与する駆動パルスの波形要素の一部を異なる形状に変更した吐出パルスを生成する構成とすることで、１印刷周期（１駆動周期ともいう。）の駆動波形全体の長さを短くできて高速化を図れるとともに、滴サイズに対応した波形要素の吐出パルスを形成できて信頼性が向上する。

すなわち、複数の駆動パルスの駆動間隔は、加圧液室の収縮開始点が個別液室のヘルムホルツ共振周期Ｔｃの整数倍の関係を満たすように配置することで吐出効率を向上することができる。ところが、複数の液滴サイズにおいて、１番最初に駆動する吐出パルスは、滴曲がり防止のために２段階でメニスカスを引き込む吐出パルスとすることが好ましいが、これを満たすように駆動波形を配置すると２段階でメニスカスを押出す吐出パルスの直後に、２段階でメニスカスを引き込む吐出パルスを駆動する吐出パルス群が形成される場合がある。この場合、この２つの駆動パルスをヘルムホルツ共振周期Ｔｃの整数倍の関係に配置したとしても、２つの駆動パルスの間に、ヘルムホルツ共振周期Ｔｃの逆位相となる凸パルスが形成されることになって、２つの駆動パルス間の吐出効率が低下する。さらには、逆位相の凸パルスはメニスカスの振幅を不安定化させ、次の吐出パルスの液滴の吐出が不安定化したり不吐出となったりする現象が発生し、吐出信頼性が低下することになる。

そこで、連続して出力される、２段階でメニスカスを押出す駆動パルスと、２段階でメニスカスを引き込む駆動パルスから吐出パルスを生成するときには、２つの駆動パルスの一部を使用しない（選択しない）ようにすることで、２つの吐出パルスの間に逆位相の凸パルスが形成されてないようにして、吐出パルス間のメニスカス共振効果を効率よく利用でき、さらにはメニスカス振幅を不安定化させることを防止して、吐出信頼性を向上させることができる。

このように、駆動波形の滴形成に寄与する複数の駆動パルスには、加圧液室を膨張させてメニスカスを引き込んだ直後に、２段階で加圧液室を収縮させて液滴を吐出させる波形要素を有している第３の駆動パルスと、第３の駆動パルスの直後に、加圧液室を収縮させて液滴を吐出させる直前に、少なくとも２段階で加圧液室を膨張させてメニスカスを引き込む波形要素を有する第４の駆動パルスとを含み、第３及び第４の駆動パルスを１印字周期内で連続して駆動するとき、第３及び第４の駆動パルスの一部を選択せずに、第３の駆動パルスから加圧液室を膨張させてメニスカスを引き込んだ直後に加圧液室を１段階で収縮させて液滴を吐出させる吐出パルスと、該吐出パルスの直後に、第４の駆動パルスから加圧液室を１段階で膨張させてメニスカスを引き込んだ直後に加圧液室を収縮させて液滴を吐出させる吐出パルスとを生成し、３及び第４の駆動パルスを１印字周期内で連続して駆動しないとき、第３の駆動パルス及び第４の駆動パルスはそれぞれ全部を選択して吐出パルスとすることで、２つの吐出パルスの間に逆位相の凸パルスが形成されてないようにして、吐出パルス間のメニスカス共振効果を効率よく利用でき、さらにはメニスカス振幅を不安定化させることを防止して、吐出信頼性を向上させることができる。

次に、本発明の第２実施形態について図１２を参照して説明する。
この実施形態では、駆動波形Ｐｖは、図１２（ａ）に示すように、５個の駆動パルスＰ１１〜Ｐ１５で構成されている。ここでは、駆動パルスＰ１２、Ｐ１４は、前記第１実施形態の駆動パルスＰ５と同様に、２段階で加圧液室６を膨張させる膨張波形要素を有するパルスである。駆動パルスＰ１３は、前記第１実施形態の駆動パルスＰ４と同様に、２段階で加圧液室６を収縮させる収縮波形要素を有するパルスである。駆動パルスＰ１５は、前記第１実施形態の駆動パルスＰ６と同様である。

そして、図１２（ｂ）に示すような滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３を与えることにより、図１２（ｃ）に示すように、駆動パルスＰ１２で小滴を吐出させ、駆動パルスＰ１４と駆動パルスＰ１５で中滴を吐出させ、駆動パルスＰ１１〜Ｐ１５で大滴を吐出させる。

このとき、駆動パルスＰ１３と駆動パルスＰ１４を連続して選択しない中滴の吐出時には、駆動パルスＰ１４は全体が吐出パルスとなる。

これに対し、連続する駆動パルスＰ１３と駆動パルスＰ１４をいずれも選択する大滴の吐出時には、駆動パルスＰ１３の一部と駆動パルスＰ１４の一部を選択しないで吐出パルスを生成する。

ここでも、駆動パルスＰ１３と駆動パルスＰ１４の間隔Ｔｄ（駆動パルスＰ１３の第１段階の加圧液室の収縮開始点と駆動パルスＰ１４の加圧液室の収縮開始点の時間間隔Ｔｄ）は、加圧液室６のヘルムホルツ共振周期Ｔｃに対して、（Ｎ−１／４）≦Ｔｄ≦（Ｎ＋１／４）（Ｎは自然数）を満たす関係で配置している。

また、駆動パルスＰ１２と駆動パルスＰ１３の一部で液滴が吐出しない程度にメニスカスを振動させる微駆動パルス（非吐出パルス）を生成している。駆動パルスＰ１２と駆動パルスＰ１３の一部を用いて微駆動パルスを生成することで、微駆動専用のパルスを設ける必要がなくなり、駆動波形長が短縮されて高周波駆動が可能となり、印字速度が向上するという効果を得ることが可能となる。つまり、ここでは、駆動パルスＰ１２が「
第１の駆動パルス」、駆動パルスＰ１３が「第２の駆動パルス」に対応する。

また、前記第１実施形態と同様に、中滴を形成する１滴目において加圧液室を２段階で膨張させる駆動パルスＰ１４を用いることで、液滴曲がりが発生しにくい中滴を形成することができる。

また、駆動パルスＰ１２とＰ１３の一部で微駆動パルスを形成して駆動波形長を短縮し、更に２段階で加圧液室を膨張させる駆動パルスＰ１４により中滴の滴曲がりを防止しながら、前記第１実施形態と同様に、大滴の吐出時には駆動パルスＰ１３と駆動パルスＰ１４の全体を選択することで形成される逆位相（駆動パルスＰ１３による駆動によって発生する加圧液室６のヘルムホルツ共振周期Ｔｃと同じ周期を有するメニスカス振動の位相に対して逆の位相）の凸パルスＰａを使用しない吐出パルスを生成する（駆動パルスＰ１３とＰ１４のパルス形状を吐出パルスとするときには変更する）ことで、高い吐出効率を確保しつつ吐出信頼性を確保することができる。

また、この実施形態のように、各液滴サイズの液滴を吐出するときの１番最初に印加される吐出パルスを、２段階のメニスカス引込み工程を有する吐出パルスとすることにより、滴曲がりが発生しにくくなる。

すなわち、撥水膜の磨耗や剥離によって、ノズル近傍の濡れ性の分布にムラや偏りができたり、ノズル近傍にインク固着が発生したりすると、メニスカス振動時にノズルに形成されるメニスカスが不均一になり、ノズルから吐出されるインク滴は曲がりやすくなる。特に、大滴や中滴を吐出した直後にはメニスカスがノズル近傍に溢れ、次に吐出される１番目の液滴が特に曲がりやすい傾向がある。そして、滴曲がりが発生すると、画像品質が低下してしまうが、基本的な吐出パルスとして、加圧液室を収縮して液滴を吐出させる直前に、１段階で加圧液室を膨張させてメニスカスを引込む吐出パルスがある。しかし、不均一に形成されたメニスカス状態での液滴吐出においては、１段階でのメニスカスの引込み工程より、２段階でのメニスカス引込み工程を設ける方が、滴曲がりが発生しにくくなる傾向がある。

そこで、各液滴サイズの液滴を吐出する際の時系列で１番最初に駆動する（圧力発生手段に印加される）吐出パルスを、２段階のメニスカス引込み工程を有する吐出パルスにすることにより、耐久劣化後のノズルでも滴曲がりが発生しにくくなり、吐出信頼性が向上し、画像品質の経時劣化を軽減することができる。

また、この実施形態では、加圧液室を収縮して液滴を吐出させる直前に、少なくとも２段階で加圧液室を膨張させてメニスカスを引き込む波形要素を有する第１の駆動パルスと、加圧液室を膨張させてメニスカスを引き込んだ直後に、２段階で加圧液室を収縮させて液滴を吐出させる波形要素を有している第２の駆動パルスとを含み、液滴を吐出しない状態で圧力発生手段を駆動する非吐出パルスを生成するときに、第１の駆動パルスの波形要素の一部と第２の駆動パルスの波形要素の一部を選択して非吐出パルスを生成している。

すなわち、印字中の吐出頻度の低いノズルにおいて、ノズル内のインクが乾燥増粘して吐出信頼性が低下する現象が発生する。吐出信頼性を確保するためには、吐出頻度の低いノズルにおいて定期的にメニスカスを振動させてノズル内部の増粘していないインクと常に攪拌させておく必要がある。この滴が吐出しない程度にメニスカスを振動させる微振動パルスは、滴を吐出してはいけないため、吐出パルスを駆動することはできない。そこで、従前は微駆動専用の微駆動パルスを設けるものがあるが、それでは、駆動波形長が長くなり、駆動周波数が低下して、印字速度が低下することになる。

これに対し、液滴が吐出しない程度にメニスカスを振動させて、ノズル内のインクの乾燥増粘を防止するための微駆動パルスを、駆動パルスの一部を選択して形成することで、微駆動専用のパルスを設ける必要がなくなる。微駆動専用のパルスが占有していた時間分だけ駆動波形長を短縮することができ、駆動周波数を増加して、印字速度を向上させることができる。

次に、本発明の第３実施形態について図１３を参照して説明する。
この実施形態では、駆動波形Ｐｖは、図１３（ａ）に示すように、５個の駆動パルスＰ２１〜Ｐ２５で構成されている。ここでは、駆動パルスＰ２１、Ｐ２４は、前記第１実施形態の駆動パルスＰ５と同様に、２段階で加圧液室６を膨張させる膨張波形要素を有するパルスである。駆動パルスＰ２３は、前記第１実施形態の駆動パルスＰ４と同様に、２段階で加圧液室６を収縮させる収縮波形要素を有するパルスである。駆動パルスＰ２５は、前記第１実施形態の駆動パルスＰ６と同様である。

そして、図１３（ｂ）に示すような滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３を与えることにより、図１３（ｃ）に示すように、駆動パルスＰ２４で小滴を吐出させ、駆動パルスＰ２４とＰ２５により中滴を吐出させ、駆動パルスＰ２１〜Ｐ２５により大滴を吐出させる。

ここでも、連続する駆動パルスＰ２３と駆動パルスＰ２４のうちの駆動パルス２３を使用しない中滴の吐出時には、駆動パルスＰ２４は全体が使用されて吐出パルスが生成される。

これに対し、駆動パルスＰ２３と駆動パルスＰ２４をいずれも使用する大滴の吐出時には、駆動パルスＰ２３の一部と駆動パルスＰ２４の一部の波形要素を使用しないで吐出パルスを生成する。駆動パルスＰ２３と駆動パルスＰ２４の間隔Ｔｄ（駆動パルスＰ２３による加圧液室６の第１段階の収縮開始点と駆動パルスＰ２４の加圧液室６の収縮開始点の時間間隔Ｔｄ）は、加圧液室６のヘルムホルツ共振周期Ｔｃに対して、（Ｎ−１／４）≦Ｔｄ≦（Ｎ＋１／４）（Ｎは自然数）を満たす関係で配置している。

また、駆動パルスＰ２１とＰ２３の一部を選択して、液滴が吐出しない程度にメニスカスを振動させる微駆動パルスを生成する。

そして、ここでは、全てのサイズの液滴を吐出させる１滴目の駆動パルスは、必ず加圧液室を２段階で膨張させる駆動パルスとし、液滴吐出曲がりを防止する効果を確保している。すなわち、小滴吐出では駆動パルスＰ２４、中滴吐出の１滴目は駆動パルスＰ２４、大滴吐出の１滴目は駆動パルスＰ２１の、２段階で加圧液室６を膨張させる駆動パルスとしている。

また、駆動波形長を短縮するために、微駆動専用の微駆動パルスを設けることなく、駆動パルスＰ２１とＰ２３の一部で微駆動パルスを形成し、液滴が吐出しない程度にメニスカスを振動させる。

また、前記第１、第２実施形態と同様に、大滴の吐出するときに連続する駆動パルスＰ２３とＰ２４については、駆動パルスＰ２３とＰ２４の間の凸パルスＰａが形成されてないように駆動パルスＰ２３とＰ２４の一部を使用しない（駆動パルスＰ２３とＰ２４の形状を変更する）ことで、高い吐出効率と吐出信頼性を確保している。

次に、本発明の第４実施形態について図１４を参照して説明する。
この実施形態では、駆動波形Ｐｖは、図１４（ａ）に示すように、５個の駆動パルスＰ３１〜Ｐ３５で構成されている。ここでは、駆動パルスＰ３１、Ｐ３２、Ｐ３４は、前記第１実施形態の駆動パルスＰ５と同様に、２段階で加圧液室６を膨張させる膨張波形要素を有するパルスである。駆動パルスＰ３３は、前記第１実施形態の駆動パルスＰ４と同様に、２段階で加圧液室６を収縮させる収縮波形要素を有するパルスである。駆動パルスＰ４５は、前記第１実施形態の駆動パルスＰ６と同様である。

そして、図１４（ｂ）に示すような滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３を与えることにより、図１４（ｃ）に示すように、駆動パルスＰ３２で小滴を吐出させ、駆動パルスＰ３４とＰ３５により中滴を吐出させ、駆動パルスＰ３１〜Ｐ３５により大滴を吐出させる。

ここでも、連続する駆動パルスＰ３３と駆動パルスＰ３４のうちの駆動パルス３３を使用しない中滴の吐出時には、駆動パルスＰ３４は全体が使用されて吐出パルスが生成される。

これに対し、駆動パルスＰ３３と駆動パルスＰ３４をいずれも使用する大滴の吐出時には、駆動パルスＰ３３の一部と駆動パルスＰ３４の一部の波形要素を使用しないで吐出パルスを生成する。駆動パルスＰ３３と駆動パルスＰ３４の間隔Ｔｄ（駆動パルスＰ３３による加圧液室６の第１段階の収縮開始点と駆動パルスＰ３４の加圧液室６の収縮開始点の時間間隔Ｔｄ）は、加圧液室６のヘルムホルツ共振周期Ｔｃに対して、（Ｎ−１／４）≦Ｔｄ≦（Ｎ＋１／４）（Ｎは自然数）を満たす関係で配置している。

また、駆動パルスＰ２１とＰ２３の一部を選択して、液滴が吐出しない程度にメニスカスを振動させる微駆動パルスを生成する。

そして、前記第３実施形態と同様に、全てのサイズの液滴を吐出させる１滴目の駆動パルスは、必ず加圧液室６を２段階で膨張させる駆動パルスとし、全てのサイズの液滴について吐出時の滴曲がりを防止する。すなわち、この第４実施形態では、小滴吐出では駆動パルスＰ３２、中滴吐出の１滴目は駆動パルスＰ３４、大滴吐出の１滴目は駆動パルスＰ３１で形成し、駆動パルスＰ３１、Ｐ３２及びＰ３４は、前述したように、加圧液室６を２段階で膨張させる駆動パルスとしている。

また、微駆動専用の駆動パルスを用いることなく、駆動パルスＰ３１とＰ３３の一部で液滴が吐出しない程度にメニスカスを振動させる微駆動パルスを形成し、駆動波形長を短縮させる。

また、前記各実施形態と同様、大滴の吐出するときに連続する駆動パルスＰ３３とＰ３４については、駆動パルスＰ３３とＰ３４の間の凸パルスＰａが形成されてないように駆動パルスＰ３３とＰ３４の一部を使用しない（駆動パルスＰ３３とＰ３４の形状を変更する）ことで、高い吐出効率と吐出信頼性を確保している。

次に、上記第１ないし第４実施形態における駆動パルスの形状について具体的な条件を特定して第５ないし第８実施形態として説明する。次のような条件の下における各駆動パルスの各電圧変化部分（立ち上がり、立下り部分）の変位時間及び変位停止時間（保持時間）は、ヘッドの個別液室のヘルムホルツ共振周期Ｔｃに対して、下記のような時間領域に設定することで、高い吐出効率や曲がり難い駆動パルスを得ることができる。

まず、第５実施形態について図１５を参照して説明する。
前記第１ないし第４実施形態における、２段階で加圧液室６を膨張させる駆動パルス（２段引込み停止型プル（Ｐｕｌｌ）波形ともいう。）は、図１５に示す波形要素を有している。図１５における第１の膨張時間（第１の引込み時間）Ｔａ１、第２の膨張時間（第２の引込み時間）Ｔｂ１、第１の収縮時間（第１の押出し時間）Ｔｃ１は、個別液室６のヘルムホルツ共振周期Ｔｃに対して、次のような関係を有している。

（１／２−１／８）×Ｔｃ＜Ｔａ１＜（１／２＋１／８）×Ｔｃ …条件１−１
（１／２−１／８）×Ｔｃ≦Ｔｂ１≦（１／２＋１／８）×Ｔｃ …条件１−２
１／１０×Ｔｃ≦Ｔｃ１≦１／３×Ｔｃ …条件１−３
１／５≦Ｖａ１／Ｖｂ１≦１／１ …条件１−４

上記条件１−１を適用することによって、図１５に示す駆動パルスによる吐出滴について、前の（先行する）吐出滴によって発生するメニスカス振動の影響による吐出滴速度Ｖｊの変動量を低減することができる（前の吐出滴の影響を受けにくくなる。）。例えば、大滴吐出直後には、ノズルに形成されたメニスカスに大きな周期のリフィル振動が発生するが、その状況における駆動において、２段引込み波形の引込み時間（２段階の膨張波形の膨張時間）を条件１−１とすることで、滴速度の低下を低減することができ、吐出滴の着弾位置ズレ量を低減することができる。

また、吐出滴の吐出曲がり量を低減することができる。すなわち、前の滴の吐出直後はノズルからメニスカスが溢れ気味となり、次の駆動パルスにおいて吐出曲がりが発生しやすい状況となる。ここで、条件１−１を満たす２段引込み型プル波形では、メニスカスをノズル内部に一度引込み、メニスカスの引込み変位速度が「０」となる近傍にて吐出動作（引き打ち）が開始されるため、メニスカスが溢れた状態からの駆動において、吐出曲がりが発生しにくくなる。あるいは、吐出曲がり量を低減することができる。

さらに、条件１−２、条件１−３を適用することで、高い吐出効率を得る（変位量に対して大きな滴速度Ｖｊや吐出滴量Ｍｊを得る）ことができる。

また、第１の引込み電圧Ｖａ１と第２の引込み電圧Ｖｂ１を条件１−４の範囲内にすることで、上述した効果（メニスカス変動時の滴速度変動量の低減と曲がり量の低減）を得ることができ、さらにはＶａ１／Ｖｂ１を大きくする（引込み電圧Ｖａ１を大きくする）に従ってその効果が高まる。

次に、第６実施形態について図１６を参照して説明する。
前記第１ないし第４実施形態における、２段階で加圧液室６を収縮させる駆動パルス（２段押出し型プッシュ（Ｐｕｓｈ）波形ともいう。）は、図１６に示す波形要素を有している。図１６における膨張時間（引込み時間）Ｔａ２、第１の収縮時間（第１の押出し時間）Ｔｂ２、第２の押出し時間Ｔｃ２は、個別液室６のヘルムホルツ共振周期Ｔｃに対して、次のような関係を有している。

（１／２−１／８）×Ｔｃ≦Ｔａ２≦（１／２＋１／８）×Ｔｃ …条件２−１
（１／２−１／８）×Ｔｃ≦Ｔｂ２≦（１／２＋１／８）×Ｔｃ …条件２−２
１／１０×Ｔｃ≦Ｔｃ２≦１／３×Ｔｃ …条件２−３
１／５≦Ｖａ２／Ｖｂ２≦１／１ …条件２−４

上記の条件２−１及び条件２−３を満足することによって、図１６に示す駆動パルスにおいて高い吐出効率を得ることができる。また、条件２−２を満足することにより、当駆動パルス直後に駆動する次の駆動パルスに与える影響を低減することができる。すなわち、図１６の第１の引込み変位（膨張波形要素）と第１の押出し変位（第１の収縮波形要素）によって液滴が吐出されると同時に、ノズルに形成されたメニスカスに周期Ｔｃの振動が発生するが、条件２−２を満たす第２の押出し変位（第２の収縮波形要素）は、第１の引込み変位と第１の押出し変位によって発生するメニスカス振動の逆位相のメニスカス振動を発生させる変位を発生させるため、第１の引込み変位と第１の押出し変位によって発生した大きなメニスカス振動が減衰される効果を得ることができる。

これにより、図１６の駆動パルスの駆動によって発生したメニスカス振動の振幅が減衰され、次の吐出滴の吐出特性への影響が小さくなり、さらに次の吐出滴において吐出曲がりが発生するおそれを低減することができる。

次に、本発明の第７実施形態について図１７を参照して説明する。
前記第１ないし第４実施形態における、１段階で加圧液室６を膨張及び収縮させる単純プル型の駆動パルスは、図１７に示す波形要素を有している。図１７における膨張時間（引込み時間及び保持時間）Ｔａ３、収縮時間（押出し時間）Ｔｃ２、個別液室６のヘルムホルツ共振周期Ｔｃに対して、次のような関係を有している。

（１／２−１／８）×Ｔｃ≦Ｔａ３≦（１／２＋１／８）×Ｔｃ …条件２−１
１／１０×Ｔｃ≦Ｔｃ３≦１／３×Ｔｃ …条件２−２

上記の条件２−１及び条件２−２を満足することで、図１７に示す駆動パルスにおいて高い吐出効率を得ることができる。

次に、本発明の第８実施形態について図１８ないし図２０を参照して説明する。
前記第１ないし第４実施形態における、吐出滴量によって駆動パルスの波形要素の一部を使用して生成する吐出パルスは、図１８ないし図２０に示すような波形形状を有している。ここで、各駆動パルスの第１の引込み時間Ｔａ４及びＴａ５、第１の押出し時間Ｔｃ４及びＴｃ５、両駆動パルスのパルス間隔Ｔｄ６は、次の条件を満たしている。

（１／２−１／８）×Ｔｃ≦Ｔａ４≦（１／２＋１／８）×Ｔｃ …条件３−１
（１／２−１／８）×Ｔｃ≦Ｔａ５≦（１／２＋１／８）×Ｔｃ …条件３−２
１／１０×Ｔｃ≦Ｔｃ４≦１／３×Ｔｃ …条件３−３
１／１０×Ｔｃ≦Ｔｃ５≦１／３×Ｔｃ …条件３−４
（Ｚ−１／４）×Ｔｃ≦Ｔｄ６≦（Ｚ＋１／４）×Ｔｃ（Ｚ：自然数） …条件３−５

上記の条件３−１〜３−４を満足することで、各駆動パルスにおいて高い吐出効率を得ることができる。

また、条件３−５を満足することで、２つの駆動パルスの共振によりさらに高い吐出効率を得ることができる。

例えば、第１ないし第４実施形態において、中滴の１滴目を吐出する駆動パルスは、大滴の４滴目を吐出する駆動パルスと同じ駆動パルスである。本実施形態で示したような中滴波形構成（後端駆動パルスの連続駆動）においては、大滴駆動時の４滴目の吐出速度の方が、中滴駆動時の１滴目の吐出速度より速くなる条件でなければ、大滴駆動時に１ないし３滴目と４ないし５滴目が飛翔中にマージしにくくなってしまう。どのような駆動条件においても確実に大滴がマージするよう余裕度を確保するためには、条件３−５に示した条件を満足ることが好ましい。条件３−５を満足することで、第１ないし第４実施形態において、大滴駆動時の４滴目の駆動パルスは、３滴目の駆動パルスの共振駆動効果を得ることが可能となり、４滴目の吐出速度が増加し、大滴駆動時に確実にマージさせることができる。

次に、前述したように微駆動パルス（非吐出パルス）を滴吐出に寄与する駆動パルスの一部を用いて生成することと本発明における駆動パルスから吐出パルスを生成することとの関係について図２１及び図２２を参照して説明する。
図２１に示すように、駆動周期（１印刷周期）Ｔｙに対して、駆動波形の波形長Ｔｘは短くなければいけない。このとき、波形長に余裕があれば（駆動周期に対して、目的の仕様を満たす駆動波形の波形長が十分短ければ）、前述した第１実施形態のように微駆動専用パルスを設けることが可能であるが、より高周波駆動を行うためには、波形長Ｔｘには余裕がなくなるため、波形長Ｔｘを短縮する必要があり、微駆動専用パルスが占有している波形長を短縮することが行われる。

また、複数の駆動パルスで複数の液滴を吐出させて飛翔中にマージさせる駆動を実施する駆動方法では、大滴や中滴を確実にマージさせるため、あるいは、大滴や中滴の速度（着弾位置）を調整するために、各駆動パルスの配置（間隔）は、広がったり狭まったりする。例えば、１．０Ｔｃや２．０Ｔｃといった共振駆動や、１．５Ｔｃといった非共振駆動のように、駆動タイミングを調整することで滴速度を調整する。

そして、上記のような滴速度調整のために、図２２にも示すように、非吐出専用の駆動パルスの有無に関わらず、駆動パルス間隔Ｔｐを広くとる必要のある箇所が発生するため、その広い駆動パルス間隔箇所を有効利用して、非吐出パルス（微駆動）を形成して、波形長を短縮し、高周波駆動を可能にしている。

すなわち、大滴、中滴、小滴の着弾位置は同じになるようにする（大中小いずれの滴でも狙いのドット（ピクセル）の中心に着弾するようにする）ことが好ましい。例えば、２パルス目が小滴として駆動される場合、２滴目だけの駆動で目的の滴速度の滴が吐出される。そして、大滴吐出時には、全ての駆動パルスを選択し、それらの滴が全てマージし、小滴と同じ滴速度で用紙に着弾しなければならない。つまり、２滴目だけで駆動したときに一気に目的速度の滴が吐出されてしまうが、１滴目、２滴目の吐出で一気に目的速度に到達してしまうと、後続滴とマージしなくなってしまうために、２滴目は１滴目の駆動により滴速度が遅くなるようにしなければならない。そして、１滴目と２滴目の駆動タイミングは１．５Ｔｃ以上の非共振間隔とすることが好ましい。

このような理由で決められた駆動パルス間隔の中に、非吐出パルスを埋め込むための間隔を有効利用し、微駆動専用パルスを設ける必要をなくする。

そこで、前述したように、吐出パルス（駆動パルス）の駆動間隔が、加圧液室の収縮開始点が加圧液室のヘルムホルツ共振周期Ｔｃの整数倍の関係を満たすように駆動パルスを配置することで、吐出効率が向上する。そして、２段階でメニスカスを引き込む駆動パルスの一部と、２段階でメニスカスを押出す駆動パルスの一部で、微駆動パルスを形成するような吐出パルス群で、駆動波形長を短縮するために複数の液滴サイズの吐出に寄与する駆動パルスを有し、複数の液滴サイズにおいて１番最初に駆動する駆動パルスは、滴曲がり防止のために２段階でメニスカスを引き込む駆動パルスとすると、２段階でメニスカスを押出す駆動パルスの直後に、２段階でメニスカスを引き込む駆動パルスを駆動する吐出パルス群が形成される場合がある。

ところが、この２つの駆動パルスをヘルムホルツ共振周期Ｔｃの整数倍の関係に配置したとしても、２つの駆動パルスの連続選択で形成されるパルス形状は、２つの駆動パルスの間に、ヘルムホルツ共振周期Ｔｃの逆位相となる凸状パルスが生成されることになってしまい、吐出パルス間の吐出効率が低下する。さらには、逆位相の凸状パルスはメニスカスの振幅を不安定化させ、次の吐出パルスの液滴の吐出が不安定化したり不吐出となったりする現象が発生し、吐出信頼性が低下することがある。

そのため、前記実施形態のように、２段階でメニスカスを押出す駆動パルスと、２段階でメニスカスを引き込む駆動パルスが連続駆動される場合には、２つの駆動パルスの一部を選択せずに、２つの駆動パルスで形成される逆位相の凸状パルスを駆動しないことで、吐出パルス間のメニスカス共振効果を効率よく利用でき、さらにはメニスカス振幅を不安定化させることを防止して、吐出信頼性を向上させることが可能となるのである。

なお、本発明に係る画像形成装置は、プリンタ単機能構成のものに限らず、プリンタ／ファクシミリ／複写などの複合機能を有する画像形成装置であってもよい。

１０ インクカートリッジ
３３ キャリッジ
３４、３４ａ、３４ｂ 記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
８１ 維持回復機構
８２ａ キャップ
５０８ 印刷制御部
７０１ 駆動波形生成部
７０２ データ転送部

Claims (5)

1. インクの液滴を吐出するノズル、ノズルが連通する加圧液室、加圧液室内に圧力を発生させる圧力発生手段を有する記録ヘッドと、
   複数の駆動パルスを時系列で含む駆動波形を生成し、滴サイズに応じて前記駆動波形から１又は複数の前記駆動パルスを選択して前記液滴を吐出させる吐出パルスを生成して前記圧力発生手段に与えるヘッド駆動制御手段と、を備え、
   前記ヘッド駆動制御手段は、
   異なる滴サイズの液滴の形成に使用される滴を吐出する駆動パルスを含んだ吐出パルスを生成し、
   形成する液滴の前記滴サイズに応じて、前記異なる滴サイズの液滴の形成に使用される滴を吐出する駆動パルスの波形要素の一部を異なる形状に変更した前記吐出パルスを生成し、
   前記異なる滴サイズの液滴の形成に使用される滴を吐出する駆動パルスには、前記加圧液室を膨張させてメニスカスを引き込んだ直後に、２段階で前記加圧液室を収縮させて液滴を吐出させる波形要素を有している２段階収縮駆動パルスと、前記２段階収縮駆動パルスの直後に、前記加圧液室を収縮させて液滴を吐出させる直前に、少なくとも２段階で前記加圧液室を膨張させてメニスカスを引き込む波形要素を有する２段階膨張駆動パルスとを含み、
   前記２段階収縮駆動パルス及び前記２段階膨張駆動パルスを１印字周期内で連続して駆動するときは、前記２段階収縮駆動パルスを、メニスカスを引き込んだ直後に前記加圧液室を１段階で収縮させ、前記２段階膨張駆動パルスを、前記加圧液室を１段階で膨張させてメニスカスを引き込んだ直後に前記加圧液室を収縮させるように前記２段階収縮駆動パルス及び前記２段階膨張駆動パルスの一部を変更した吐出パルスを生成し、
   前記２段階収縮駆動パルス及び前記２段階膨張駆動パルスを１印字周期内で連続して選択しないときは、前記２段階収縮駆動パルス及び前記２段階膨張駆動パルスのそれぞれ全部を選択して吐出パルスとする
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. インクの液滴を吐出するノズル、ノズルが連通する加圧液室、加圧液室内に圧力を発生させる圧力発生手段を有する記録ヘッドと、
   複数の駆動パルスを時系列で含む駆動波形を生成し、滴サイズに応じて前記駆動波形から１又は複数の前記駆動パルスを選択して前記液滴を吐出させる吐出パルスを生成して前記圧力発生手段に与えるヘッド駆動制御手段と、を備え、
   前記ヘッド駆動制御手段は、
   異なる滴サイズの液滴の形成に使用される滴を吐出する駆動パルスを含んだ吐出パルスを生成し、
   形成する液滴の前記滴サイズに応じて、前記異なる滴サイズの液滴の形成に使用される滴を吐出する駆動パルスの波形要素の一部を異なる形状に変更した前記吐出パルスを生成し、
   各滴サイズの滴を形成するときに、時系列で最初に前記圧力発生手段に印加される駆動パルスは、前記加圧液室を収縮して液滴を吐出させる直前に、少なくとも２段階で前記加圧液室を膨張させてメニスカスを引き込む波形要素を有し、
   前記異なる滴サイズの液滴の形成に使用される滴を吐出する駆動パルスには、前記加圧液室を膨張させてメニスカスを引き込んだ直後に、２段階で前記加圧液室を収縮させて液滴を吐出させる波形要素を有している２段階収縮駆動パルスと、前記２段階収縮駆動パルスの直後に、前記加圧液室を収縮させて液滴を吐出させる直前に、少なくとも２段階で前記加圧液室を膨張させてメニスカスを引き込む波形要素を有する２段階膨張駆動パルスとを含み、
   前記２段階収縮駆動パルス及び前記２段階膨張駆動パルスを１印字周期内で連続して駆動するときは、前記２段階収縮駆動パルスを、メニスカスを引き込んだ直後に前記加圧液室を１段階で収縮させ、前記２段階膨張駆動パルスを、前記加圧液室を１段階で膨張させてメニスカスを引き込んだ直後に前記加圧液室を収縮させるように前記２段階収縮駆動パルス及び前記２段階膨張駆動パルスの一部を変更した吐出パルスを生成し、
   前記２段階収縮駆動パルス及び前記２段階膨張駆動パルスを１印字周期内で連続して選択しないときは、前記２段階収縮駆動パルス及び前記２段階膨張駆動パルスのそれぞれ全部を選択して吐出パルスとする
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記２段階収縮駆動パルスの前記加圧液室の収縮開始点と前記２段階膨張駆動パルスの前記加圧液室の収縮開始点との時間隔Ｔｄが前記加圧液室のヘルムホルツ共振周期Ｔｃの整数倍である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記２段階収縮駆動パルスの前記加圧液室の収縮開始点と前記２段階膨張駆動パルスの前記加圧液室の収縮開始点との時間隔Ｔｄが前記加圧液室のヘルムホルツ共振周期Ｔｃに対し、（Ｎ−１／４）Ｔｃ≦Ｔｄ≦（Ｎ＋１／４）Ｔｃ（Ｎ：自然数）の関係を満足する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 異なる滴サイズの液滴のうち単一の駆動パルスのみで液滴を形成する吐出パルスは、前記加圧液室を収縮させて液滴を吐出させる直前に２段階で前記加圧液室を膨張させてメニスカスを引き込むパルスであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。

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