JP2017170652A - 液滴を吐出するユニット、液滴吐出装置、及び液滴吐出ヘッドの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液室及びノズルの特性に起因する複数のノズル間の吐出体積のばらつきを抑えることができる液滴を吐出するユニットを提供する。【解決手段】共通電極１５と個別電極１６が形成された各駆動素子１２の個別電極１６には、液室の体積を変化させてノズルから液滴を吐出させるための駆動波形が与えられる。この駆動波形は、液室を複数回膨張または縮小させるように２つの電極間の電位差が変化する駆動部分と、駆動部分の前に２つの電極間の電位差が所定の電位差となる中間電圧を含む電圧保持部分とを含んでいる。駆動波形生成部３１０は、各液室及びノズルの特性に応じて、各液室に対応する各駆動素子１２の個別電極１６に与える駆動波形の中間電圧を、夫々独立に補正する。【選択図】図４

Description

本発明は液滴を吐出するユニット、液滴吐出装置、及び液滴吐出ヘッドの制御方法に関する。

従来、インクジェット方式による画像形成において、インクジェットヘッドからインクが吐出される際、液滴を吐出する複数のノズル間にばらつきが発生することが知られている。

これに対して、特許文献１では、駆動するノズルを、ノズル底面におけるノズルの配置位置に応じてグループ分けし、グループに応じて収縮パルスの電圧値を変えている。

しかしながら、特許文献１では、吐出したノズルの列間のばらつきを調整しているが、同じ列の複数のノズル間の製造ばらつきによる液室及びノズルの特性に起因する、吐出体積ばらつきは抑えられなかった。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、液室及びノズルの特性に起因する複数のノズル間の吐出体積のばらつきを抑えることができる液滴を吐出するユニットの提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様では、液滴を吐出する複数のノズル、該複数のノズルのそれぞれと連通する複数の液室、前記複数の液室のそれぞれの容積を変化させる複数の駆動素子、及び該各駆動素子と接続される２つの電極を備える液滴吐出ヘッドと；前記液滴を吐出する制御を行う制御部と；を備える液滴を吐出するユニットであって、
各駆動素子に接続される２つの電極は、波形に変化する電圧が各駆動素子に対して個別に与えられる第１の電極と、第２の電極とを含み、
前記波形に変化する電圧を前記複数の第１の電極へ与え、前記２つの電極間の電位差が波形に変化することで、前記複数の駆動素子は対応する液室それぞれの容積を変化させ、
前記波形に変化する電圧は、前記液室を複数回膨張または縮小させるように前記２つの電極間の前記電位差が変化する駆動部分と、前記駆動部分の前に前記２つの電極間の前記電位差が所定の電位差となる、所定の中間電圧を含む電圧保持部分と、を含んでおり、
前記制御部において、各液室及びノズルの特性に応じて、前記各液室に対応する各駆動素子に接続される前記第１の電極に与えられる前記波形に変化する電圧の前記中間電圧を、夫々独立に補正することを特徴とする、液滴を吐出するユニットを提供する。

本発明の一態様によれば、液滴を吐出するユニットにおいて、液室及びノズルの特性に起因する複数のノズル間の吐出体積のばらつきを抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る液滴吐出ヘッドの液室長手方向に沿う断面図。 図１Ａの液滴吐出ヘッドの液室短手方向（ノズル並び方向）の断面説明図。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成例を示すブロック図。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置が有する液滴吐出ヘッドの一例のヘッド面示す下面図及び側面図。 本発明の第１実施形態に係る印刷制御装置及びヘッドドライバの構成例を示すブロック図。 本発明の第１実施形態に係る駆動波形の一例を示すグラフ。 駆動パルス波形を印加した際のノズルにおけるメニスカスと駆動パルスとの状態を示す説明図。 液滴体積の不均一の例とその補正例の説明図 本発明の第１実施形態に係る制御の流れを示すフローチャート。 印加電圧を与えない場合の液室模式図。 理想特性の液室に対して、異なる中間電位を与えた場合のノズル周辺の模式図、液室模式図、及び周波数特性。 液室及びノズルの特性により、液室内の液体の変動量が大きい液室に対しての補正を説明する、液室の模式図、駆動波形及び周波数特性の説明図。 液室及びノズルの特性により、液室内の液体の変動量が小さい液室に対しての補正を説明する、液室の模式図、駆動波形及び周波数特性の説明図。 補正実施前後の吐出液滴体積ヒストグラムを示すグラフ 本発明の第２実施形態に係る印刷制御装置及びヘッドドライバの構成例を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る制御の流れを示すフローチャート 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成の一例を示す概要図。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成の一例を示す概要図。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成の一例を示す概要図。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

＜吐出ヘッド＞
図１は、本発明の一実施形態に係る吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）の一例を示す断面図である。図示するように、吐出ヘッドには、個別流路（以下「加圧液室」という。）６が形成される。また、加圧液室６に対して、各ノズル４が、それぞれ連通する。さらに、吐出ヘッドは、各加圧液室６に対して、振動板２が設けられた連通部（リストリクタ）９を有する。さらに、吐出ヘッドは、流路部材１に形成される連通部９を有する。

また、フレーム部材１７には、共通液室８が形成される。共通液室８は、記録液を各加圧液室６に供給する。具体的には、記録液は、共通液室８から流体抵抗部７を介して供給される。この共通液室８から振動板２に形成される連通部９を介して各加圧液室６に液体、すなわち、記録液が供給される。なお、フレーム部材１７には、共通液室８に外部から記録液を供給するため、記録液供給口が形成される。また、共通液室８は、加圧液室６の並び方向、すなわち、ノズルの並び方向（以下「共通液室の長手方向」という場合がある。）に、平面形状で、長方形状に形成される。

なお、流路部材１は、ノズル連通路５、各加圧液室６、流体抵抗部７及び連通部１０等に、開口及び溝等を形成する。これらは、例えば、結晶面方位（ミラー指数１１０）の単結晶シリコン基板に対して水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）等のアルカリ性エッチング液を用いる異方性エッチングが行われると、形成できる。また、ＳＵＳ基板に対して、酸性エッチング液を用いるエッチング又は打ち抜き等の機械加工が行われると、各加圧液室６が、形成できる。さらに、流路部材１、ノズル板３及び振動板２は、電鋳によって、一体形成されることもできる。さらにまた、これらの形成には、感光性樹脂等が用いられてもよい。

また、振動板２は、加圧液室６側から、第１層２ａ、第２層２ｂ及び第３層２ｃの順にニッケルプレートを３層構造にして形成される。なお、振動板２は、例えば、電鋳によって、形成される。さらに、振動板２は、例えば、ポリイミド等の樹脂部材と、ＳＵＳ基板等の金属プレートとの積層部材等によって形成されてもよい。さらにまた、振動板２は、樹脂部材等によって形成されてもよい。

ノズル板３には、各加圧液室６に対し、複数のノズル４が形成される。例えば、ノズル板３は、ステンレス若しくはニッケル等の金属、ポリイミド樹脂フィルム等の樹脂、シリコン又はこれらの組み合わせである。

また、ノズル４の内部形状、すなわち、内側形状は、例えば、ホーン形状に形成される。なお、ノズル４の内部形状は、略円柱形状又は円錐台形状等でもよい。さらに、ノズル４の穴径は、液滴が吐出される出口側が直径で約１４〜３５マイクロメートルである。

ノズル板３及びノズル面（液滴が吐出される方向の表面、すなわち、吐出面）には、撥水性の表面処理が施された撥水処理膜（層）（３ａ，図６参照）が設けられる。なお、撥水処理膜は、例えば、ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキ、フッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えば、フッ素ピッチ等）を蒸着コート、シリコン系樹脂又はフッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等が記録液の物性に応じて選定されて設けられる。また、撥水処理膜は、記録液の液滴形状及び飛翔特性等を安定化させ、高品質な画質品質が得られるようにする。

そして、振動板２には、各加圧液室６に対して、第１層２ａで形成され、かつ、変形可能な領域であるダイアフラム部（振動領域）２Ａの中央部に、第２層２ｂ及び第３層２ｃの積層構造からなる凸部２Ｂが形成される。この凸部２Ｂに対して、圧力発生手段（アクチュエータ）を構成する積層型の圧電素子１２１がそれぞれ接合される。

そして、振動板２の周縁部がフレーム部材１７に接合されている。フレーム部材１７には、共通液室８に外部からインクを供給する供給口であるインク供給穴１０が形成されている。

複数の圧電素子１２１は、１つの駆動素子（圧電部材、圧電素子部材）１２に対して、ハーフカットの溝加工（スリット加工）を行うことによって、分断されることなく、櫛歯状に形成される。また、駆動素子１２は、複数の圧電素子１２１が並ぶ方向に沿って、ベース部材１３上に配置される。

ベース部材１３は、金属材料で形成されるのが望ましい。ベース部材１３が金属材料で形成されると、駆動素子１２の自己発熱による蓄熱が少なくできる。

また、圧電素子１２１の伸縮によって、振動領域（ダイアフラム）２Ａが変位する。そして、振動領域２Ａが変位すると、加圧液室６は、収縮又は膨張する。このように、圧電素子１２１に駆動信号が印加され、充電が行われると、圧電素子１２１は、伸長する。一方で、圧電素子１２１に充電された電荷が放電されると、圧電素子１２１は、収縮する。

なお、圧電部材である駆動素子１２の圧電方向に、ｄ３３方向への変位を用いて、加圧液室６内の液体が、加圧される構成であってもよい。また、圧電素子部材１２の圧電方向に、いわゆるｄ３１方向への変位を用いて、加圧液室６内の液体が、加圧される構成であってもよい。以下、ｄ３３方向への変位を用いる構成を例に説明する。

図１Ｂは、図１Ａの液滴吐出ヘッドの液室平面方向に沿う断面図である。ここで圧電部材について説明する。

圧電部材（駆動素子）１２を接合固定し、アクチエーターユニットを構成するベース部材１３が配置されている。この駆動素子１２では、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１２１、支柱部材１２３が形成されている。

駆動素子１２の一端面の端面電極はハーフカットによるダイシング加工で分割されて個別電極１６となり、他端面の端面電極は切り欠き等の加工による制限で分割されずにすべての圧電素子１２１で導通した共通電極１５となる。

共通電極１５は、圧電素子１２１の端部に電極層を設けて回し込んでＦＰＣケーブル１１のグラウンド（ＧＮＤ）電極に接続している。この例では、圧電素子１２１は、駆動波形（絶対電圧）を個別電極１６へ与えて、による共通電極１５、個別電極１６の電極間の電圧差の変化によって伸縮する駆動圧電素子柱とする。

ここで、個別電極１６が、波形に変化する電圧が与えられる第１の電極として機能し、共通電極１５が複数に対して共通の電圧が与えられる第２の電極として機能する。

支柱部材１２３は共通電極１５、個別電極１６の電極間の電圧差の変化影響を受けない非駆動圧電素子柱としている。

また、駆動素子１２の圧電素子１２１に接続される個別電極１６に、選択的に駆動波形（駆動電圧波形）を印加する駆動回路（駆動ＩＣ）と接続したＦＰＣケーブル１１が接続されている。

駆動素子１２は、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電材料１５１と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極１５２とを交互に積層したものである。内部電極１５２は、交互に端面の端面電極（外部電極）である個別電極１６、共通電極１５に電気的に接続されている。

圧電素子１２１の圧電常数はｄ３３あり、この圧電素子１２１が受ける電極１５、１６の間の電圧差（相対電圧）の変化による伸縮により加圧液室６を収縮、膨張させている。圧電素子１２１は駆動信号が印加され充電が行われると伸長し加圧液室６を膨張させ、また圧電素子１２１は充電された電荷が放電すると反対方向に加圧液室６を収縮するようになっている。

このように構成した液滴吐出ヘッドにおいては、例えば個別電極１６に印加する電圧（絶対電圧）を基準電圧Ｖｅから下げる（駆動波形１０〜５０Ｖのパルス電圧等を印加する）ことによって、電極１６，１５間の電圧差が小さくなり、圧電素子１２１が収縮する。よって、振動板２が下降して液室６の体積が膨張することで、液室６内にインクが流入する。

その後、個別電極１６に印加する電圧を上げて、電極１６，１５間の電圧差が大きくなり、駆動圧電素子柱である圧電素子１２１を積層方向に伸長させ、振動板２をノズル４方向に変形させて液室６の体積を収縮させる。この動作により、液室６内のインクが加圧され、ノズル４からインク滴が吐出（噴射）される。

そして、個別電極１６に印加する電圧を基準電圧に戻すことによって振動板２が初期位置に復元し、液室６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室８から液室１０６内にインクが充填される。そこで、ノズル４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出の動作に移行する。

なお、一般に、インクジェットヘッドで振動板を使用するものについては、押し打ち法、引き打ち法、これらを組み合わせた方法で駆動するものがある。押し打ち法での駆動では、振動板を加圧室側に押し込み、加圧室内の容積を小さくすることでインク滴を吐出させる。

引き打ち法での駆動では、振動板を液室の外側方向の力で変形させ、液室内の容積を広げた状態から元の容積になるように振動板の変位を元に戻すことでインク滴を吐出させる。

上述のヘッドの駆動方法については上記のように、（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。

このような吐出ヘッドが設けられる液滴を吐出するユニットを備える液滴吐出装置は、例えば、画像形成装置である。すなわち、画像形成装置が液滴を吐出する場合には、吐出される液滴は、インク等の記録液である。以下、画像形成装置の例で説明する。なお、液滴を吐出する構成は、液滴を吐出するユニット等のように、液滴を吐出するための構成が一体のユニットであってもよい。

＜ハードウェア構成例＞
図２は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。例えば、本発明の一実施形態に係る画像形成装置は、図示するハードウェア構成等である。

画像形成装置は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０２及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０３を有する。また、画像形成装置は、ＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ―Ｖｏｌａｔｉｌｅ ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ）２０４及びＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２０５を有する。

さらに、画像形成装置は、ホストＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）２０６、印刷制御装置２０７、キャリッジ３０、モータ駆動装置２１０、ＡＣバイアス供給装置２１２及びＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）２１３を有する。

さらにまた、画像形成装置は、操作パネル２１４、温度センサ２１５、主走査モータ４０、エンコーダセンサ４３、副走査モータ３１、搬送ベルト２１、エンコーダセンサ３５及び帯電ローラ２６を有する。

ＣＰＵ２０１は、画像形成装置全体を制御する。すなわち、ＣＰＵ２０１は、制御部２００が行う処理及びデータ加工を実現するための演算を行う演算装置である。また、ＣＰＵ２０１は、図示するハードウェアを制御する制御装置である。

ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３及びＮＶＲＡＭ２０４は、記憶装置の例である。具体的には、ＲＯＭ２０２は、ＣＰＵ２０１が実行するプログラム及び固定データ等のデータを記憶する。またＲＡＭ２０３は、画像データ等のデータを記憶する。さらに、ＮＶＲＡＭ２０４は、画像形成装置の電源が遮断されてもデータを保持できるため、ＮＶＲＡＭ２０４には、画像形成装置の電源が遮断されても保持させるデータ等が記憶される。

ＡＳＩＣ２０５は、画像データに対する各種信号処理、並び替え等の画像処理及び画像形成装置全体を制御するための入出力信号の処理を行う電子回路である。

ホストＩ／Ｆ２０６は、ホスト側と、データを送受信するインタフェースである。

印刷制御装置２０７は、吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）２０９等を駆動させるデータを送信する。また、印刷制御装置２０７は、駆動波形を生成し、送信する。

キャリッジ３０は、ヘッドドライバ２０８及び吐出ヘッド２０９等によって実現される。ヘッドドライバ２０８は、キャリッジ３０側に設けられる吐出ヘッド２０９を駆動させるためのドライバＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等である。

ここで、印刷制御装置２０７、キャリッジ３０を合わせて、液滴を吐出するユニット３００とする。また、印刷制御装置２０７及びヘッドドライバ２０８を合わせて、液滴を吐出するユニット３００の制御部３５０とする。液滴を吐出するユニット３００の制御については図４とともに後述する。

モータ駆動装置２１０は、主走査モータ４０及び副走査モータ３１を駆動させる。ＡＣバイアス供給装置２１２は、帯電ローラ２６にＡＣバイアスを供給する。

エンコーダセンサ４３は、主走査モータ４０の位置を示す検出信号を出力する。同様に、エンコーダセンサ３５は、副走査モータ３１の位置を示す検出信号を出力する。温度センサ２１５は、画像形成装置の環境温度を計測し、検出信号を出力する。

Ｉ／Ｏ２１３は、各センサからの検出信号を入力するインタフェースである。

操作パネル２１４は、画像形成装置のユーザに対して、各種情報を表示する表示装置及びユーザによる操作を入力する入力装置である。

例えば、制御部２００は、ホストＩ／Ｆ２０６によって、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の情報処理装置、イメージスキャナ等の画像読取装置及びデジタルカメラ等の撮像装置等から画像データ等を受信する。なお、画像データ等は、ケーブル又はネットワーク等を介して受信される。次に、制御部２００が有するＣＰＵ２０１は、ホストＩ／Ｆ２０６が有する受信バッファに記憶される画像データ等を読み出して解析する。

そして、制御部２００は、ＡＳＩＣ２０５によって、画像処理及びデータの並び替え等の処理を行う。続いて、ＡＳＩＣ２０５によって処理された画像データは、印刷制御装置２０７によって、ヘッドドライバ２０８に送信される。なお、画像形成を行うためのドットパターンデータの生成は、ホスト側のプリンタドライバによって行われるとする。

また、印刷制御装置２０７は、画像データをシリアルデータにして、ヘッドドライバ２０８に送信する。さらに、印刷制御装置２０７は、画像データを送信するのに用いられるクロック信号、ラッチ信号及び滴制御信号（マスク信号）等の信号をヘッドドライバ２０８に送信する。

さらにまた、印刷制御装置２０７は、ＲＯＭ２０２等に記憶される駆動信号パターンを示すデータをＤ／Ａ（ｄｉｇｉｔａｌ−ａｎａｌｏｇ）変換するＤ／Ａ変換器等を有する。また、印刷制御装置２０７は、信号の電圧を増幅させる電圧増幅器及び信号の電流を増幅させる電流増幅器等によって、駆動信号を生成する共通駆動波形生成部３０１を有する。

さらに、印刷制御装置２０７は、ヘッドドライバ２０８に送信される駆動波形の選択を指示する選択部（送信部）３０２を有する。続いて、１つ又は複数の駆動波形パルス、すなわち、駆動信号（共通駆動波形）が、ヘッドドライバ２０８に送信される。なお、印刷制御装置２０７の詳細は、後述する。

ヘッドドライバ２０８には、画像データが、シリアルに送信される。また、ヘッドドライバ２０８には、画像データが、吐出ヘッド２０９の１行分のデータで送信される。この１行分のデータに基づいて、ヘッドドライバ２０８は、駆動波形となる駆動信号を吐出ヘッド２０９（の個別電極１６）に印加する。駆動信号が印加されると、吐出ヘッド２０９が有する駆動素子（例えば、圧電素子１２１を含む圧電部材１２等）は、液滴を吐出させるエネルギーを発生させる。このようにして、画像データに基づいて、吐出ヘッド２０９が駆動される。

また、画像形成装置は、駆動波形を構成する駆動波形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）及び小滴（小ドット）等のいずれかの大きさとなるように、ドットを打ち分けることができる。

さらに、ＣＰＵ２０１は、リニアエンコーダ等を構成するエンコーダセンサ４３から送信される検出信号をサンプリングして、速度検出値及び位置検出値等を得る。次に、ＣＰＵ２０１は、あらかじめ記憶する速度及び位置プロファイル等から得られる速度目標値及び位置目標位置と、速度検出値及び位置検出値とに基づいて、主走査モータ４０を制御するための駆動出力値、すなわち、制御値を算出する。続いて、ＣＰＵ２０１は、制御値に基づいて、モータ駆動装置２１０を介して、主走査モータ４０を駆動させる。

同様に、ＣＰＵ２０１は、ロータリエンコーダ等を構成するエンコーダセンサ３５から送信される検出信号をサンプリングして、速度検出値及び位置検出値等を得る。次に、あらかじめ記憶する速度及び位置プロファイル等から得られる速度目標値及び位置目標位置と、速度検出値及び位置検出値とに基づいて、副走査モータ３１を制御するための駆動出力値、すなわち、制御値を算出する。続いて、ＣＰＵ２０１は、制御値に基づいて、モータ駆動装置２１０を介して、副走査モータ３１を駆動させる。

＜ノズルの配列＞
図３は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置が有する吐出ヘッドの一例を示す外観図である。本発明の一実施形態に係る画像形成装置は、例えば、図示するような吐出ヘッド２０９を有する。なお、図３（ａ）は、吐出ヘッド２０９をいわゆるノズル方向から見た平面図（底面図）である。これに対して、図３（ｂ）は、吐出ヘッド２０９を側面から見た側面図である。

以下、吐出ヘッド２０９が有するノズル４が並ぶ方向（図では、左右方向に相当する。）をｘ軸とする。さらに、ｘ軸に対して、直交する方向をｙ軸とする。また、垂直方向をｚ軸とする。

図示する例では、ノズル４は、複数あり、ｘ軸方向に並べられる構成である。この例では、複数のノズル４によって、ノズル群１０２が構成される。具体的には、図示するように、ノズル４は、第１行目１０２ａ及び第２行目１０２ｂとなるように複数並べられ、ノズル群１０２が構成される。なお、第２行目１０２ｂは、図示するように、第１行目１０２ａを構成するノズル４がない位置、すなわち、第１行目１０２ａを構成する各ノズル４の間を補間する位置等となるように設置される。

また、吐出ヘッド２０９は、液滴が流れる流路を形成する流路部材１（「液滴基板」という場合もある。）を有する。さらに、図示する構成は、流路部材１の下面には、振動板２が接合される例である。一方で、この例では、流路部材１の上面には、接着剤等で、ノズル板３が接合される。さらにまた、振動板２には、接着剤等によって、フレーム部材１７が接合される。

流路部材１、振動板２、ノズル板３及びフレーム部材１７等によって、ノズル４から吐出される液滴となる液体が流れる流路又は液体が格納される液室等が、形成される。

また、形成される液室の壁面のうち、少なくとも一面には、ダンパ部材２０が、用いられる。なお、ダンパ部材２０は、フレーム部材１７である壁面より剛性が低い。さらに、ダンパ部材２０は、一層に限られず、二層以上であってもよい。他にも、ダンパ部材２０は、振動板２と異なる材料であってもよい。例えば、ダンパ部材２０は、ニッケル（Ｎｉ）金属等である。すなわち、ダンパ部材２０は、ニッケル金属等の気体の透過性が低い材料が望ましい。また、ダンパ部材２０は、樹脂膜等で形成されてもよい。

＜第１実施形態の構成例＞
図４は、本発明の第１実施形態に係る印刷制御装置２０７及びヘッドドライバ２０８の構成例を示すブロック図である。図５は、本発明の一実施形態に係る駆動波形を説明する図である。

図４に示すように、印刷制御装置２０７は、共通駆動波形生成部３０１及び送信部３０２を有する。

一方で、印刷制御装置２０７に接続されるヘッドドライバ２０８は、個別のノズルに対して夫々駆動波形を印加可能な駆動波形生成部３１０ａ〜３１０ｘが設けられている。

共通駆動波形生成部３０１は、印刷における１周期内に、複数の滴サイズの滴形成に寄与する複数の吐出パルスを時系列で含む共通駆動波形を生成し、送信する。

送信部３０２は、ヘッドドライバ２０８に、滴の大きさを指示する滴制御信号（図５に示す大滴用ＭＮ信号、中滴用ＭＮ信号、小適用ＭＮ信号）を送信する。さらに、送信部３０２は、ヘッドドライバ２０８に、画像データ信号、ラッチ信号及びクロック信号等の液滴データを送信する。

本実施形態におけるヘッドドライバ２０８内の各駆動波形生成部３１０は、吐出パルス選択部３１１、中間電圧補正値記憶領域３１２、駆動電圧補正値記憶領域３１３、及び選択波形データ補正部３１４を有する。

吐出パルス選択部（データ選択部）３１１は、液滴データに応じて、駆動制御部から送信される共通駆動波形データから、選択波形データを選択する（図５（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の波形参照）。吐出パルス選択部３１１は、例えば、シフトレジスタ、ラッチ回路、デコーダ、レベルシフタ、及びアナログスイッチ等によって構成されている。

中間電圧補正値記憶領域（第１の記憶領域）３１２は、中間電圧Ｖｅの補正値（中間電圧補正値）を、対応するノズルの特性と、駆動波形と関連付けて記憶している。

駆動電圧補正値記憶領域（第２の記憶領域）３１３は、駆動電圧（吐出パルスのピーク電圧）の補正値を、対応するノズルの特性と、駆動波形と関連付けて記憶している。

例えば、中間電圧補正値記憶領域３１２及び駆動電圧補正値記憶領域３１３はＮＶＲＡＭ等の同一の記憶手段３１５内に形成されている。あるいは、記憶領域３１２，３１３は別々の記憶手段に設けられていてもよい。

駆動波形生成部３１０において、選択波形データ補正部３１４は、吐出パルス選択部３１１、中間電圧補正値記憶領域３１２、及び駆動電圧補正値記憶領域３１３と接続されている。

選択波形データ補正部３１４は、吐出パルス選択部によって選択された波形データを、
駆動周波数に合わせて読み出した、中間電圧補正値及び駆動電圧補正値に応じて、補正する（図５（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の矢印参照）。補正値を反映した選択波形データが、駆動素子１２へ接続される個別電極１６へ与えられる（印加される）駆動波形となる。

ここで、駆動波形は、波形に変化する電圧である。波形に変化する絶対電圧（印加電圧と接地との電位差）である駆動波形を、複数の個別電極１６へ与えることで、個別電極１６と共通電極１５との電極間の電位差（相対電圧）が波形に変化する。電極間の電位差（相対電圧）の変化により、駆動素子１２が伸縮し、複数の駆動素子１２は対応する液室それぞれの容積を変化させる。

ここでは、共通電極１５が接地電圧（０Ｖ）に接続される例（絶対電圧＝相対電圧）を示しているが、共通電極は接地電圧以外のバイアス電圧に接続されていてもよい。

また、上記実施形態では、共通電極１５、個別電極１６は、圧電素子１２１の両側面部に設けられる例を示しているが、電極は、上面部と下面部等、別の場所にあってもよい。また、１つの圧電素子に対して、１対の共通電極、個別電極の例を示したが、圧電素子を変化させるために、対となる共通電極、個別電極を複数設けてもよい。

下記、説明される、駆動電圧、中間電圧等は、個別電極１６と共通電極１５との電位差を意味する。

このような構成により、個々の個別電極１６に印加される、駆動波形の中間電圧（即ち、個別電極と共通電極との電位差）を補正し、液室６へ与えるエネルギーを補正することが可能なる。ここで、中間電圧とは、個別電極１６に印加することで、駆動部分の前であって、個別電極１６と共通電極１５との電極間の電位差が所定の電圧差となる電圧を意味する。

この補正により、液室の特性のバラツキを補正し、個々の液室容積（液室内の液体が存在できる部分）を均一に近づけ、ノズル間の吐出液滴体積の周波数変動量バラツキを抑えることが可能になる。

次に、駆動パルスを与えた時の、ヘッド及びノズル周辺の挙動を説明する。図６に、駆動パルス波形を印加した際のノズルにおけるメニスカスと駆動パルスとの状態を示す説明図を示す。

なお、図６の右側では左側部分のノズル４のメニスカスの状態に対する駆動パルスの波形部分を太線にして示している。本明細書において、メニスカスとは、ノズル付近の液体（インク）の表面の状態を意味する。

本発明の実施形態において、駆動素子１２に接続される個別電極１６に駆動電圧波形（全体電圧）が印加されたとき、印加される絶対電圧は、一度中間電圧Ｖｇで保持される。吐出動作、特に引き打ちを行うためには、十数Ｖ程度の中間電圧が保持される。このとき中間電圧が印加され膨張した駆動素子によって液室容積は減少している。

基準電圧Ｖｇでは、図５（ａ）に示すように、メニスカス溢れが生じた状態である（表面張力により膨らんでいる）。

そこから、図５（ｂ）に示すように、最初の引き込み波形要素ａ１によって個別液室６を膨張させることで、メニスカスはノズル４内に引き込まれる。このとき、劣化した撥水処理膜３ａの部分に一部の液体Ｌａが残留してしまう。

しかし、図６（ｃ）に示すように、最初の引き込み波形要素Ｐａから最初の吐出パルスまでの電圧保持部分（期間）ｂ１である中間電圧（Ｖｇ）の間に、メニスカスの揺り戻し（振幅）が発生し、ノズル４内の液体Ｌと残留した液体Ｌａが合体する。

そこで、図６（ｄ）に示すように、最初の吐出パルスの引き込み波形要素ａ２によって個別液室６を膨張させることで、残留した液体Ｌａもノズル４内に引き込まれて、メニスカスはノズル中心に対して対称形状となる。ここで、残留した液体Ｌａとともに、ノズル４内の液体Ｌを、最も引き込む波形要素をピーク電圧（駆動電圧）ｂとする。駆動電圧ｂは、個別電極１６と共通電極１５との電位差が最も小さくなる電圧である。

この状態から、図６（ｅ）に示すように、吐出パルスの収縮要素ｃによって個別液室６を収縮させることにより、メニスカスが押し出されて液滴が吐出される。このとき、メニスカスはノズル中心に対して対称形状であるため、噴射曲がりを生じない。よって、メニスカスの２段階の引き込み（個別液室の２段階膨張）を行うことによって噴射曲がりを抑制することができる。

このように、メニスカスの２段階の引き打ちにより、液滴をノズル４から吐出させる。

なお、本発明の実施形態で適用する駆動波形（波形となる電圧）は、２段階のものに限られず、図６（ａ）、（ｂ）の工程を除いた波形であってもよい。この場合、波形が台形に変化する前、後が同じ電圧となるため、その変化前後の電圧を、中間電圧とする。よって、１段階の引き打ちの場合、中間電圧は、駆動部分の前に２つの電極間の所定の電位差を保持する期間である基準電圧Ｖｇを意味する。

図７に、液滴体積のばらつき例とその補正例の説明図を示す。（ａ）は、複数のノズル間の駆動周波数ばらつきによる吐出体積ばらつきを示している。（ｂ）は、（ａ）のばらつきを補正した吐出例を示す。

ここで、一般的に、複数のノズル間の形状には、製造ばらつきが存在する。例えば組立工程では、駆動素子はダイアフラムを介して液室部品と接合され、液室が封止されて液室体積（容積）や、高さ、幅等が決定される。

詳しくは、吐出ヘッド２０９の複数のノズル４の夫々において、主に液室６の形状等に対応するヘルムホルツ固有振動と、主にノズルの形状や流体抵抗部等の対応するリフィル周期の特性を有しており、この特性は、製造バラツキにより複数のノズル間で夫々若干異なる。

本明細書では、ヘルムホルツ固有振動（固有振動周波数）は、ノズル４の開口や圧力室（液室）６の形状、及びリストリクタ（連通部）９により形成されるインク供給口により決まるコンプライアンス（単位圧力あたりの容積変化、柔らかさの度合い）やイナータンス等に支配されている。

また、本明細書では、リフィルとは、共通液室８から個別液室（加圧液室）６へのインク流入（引き込み）の程度を意味し、流体抵抗部７の抵抗値に応じて変化する値である。リフィルが多いと、慣性により、ノズル４からの液体のメニスカスが盛り上がり、さらには、液体が溢れる。

このような、液室６の固有振動の周期、及びノズル４のリフィル周期の違いにより、同じ駆動周波数を与えても、（ａ）のように吐出される液滴体積がばらつく。

そこで、本発明では、ノズル固有の固有振動周波数等の（ノズル＋液室の容積）の、液室及びノズルの特性の違いに基づいて、複数のノズル間で後述の補正を実施することで、補正後に吐出される液滴体積を均一にする。

＜第１実施形態の制御フロー＞
図８に本発明の第１実施形態に係る制御の流れを示すフローチャートを示す。

まず、Ｓ１で、ＣＰＵ２０１（図２参照）が、ホストＩ／Ｆ２０６又は操作パネル２１４を介して、用紙搬送速度情報を取得する。

Ｓ２で、ＣＰＵ２０１がホストＩ／Ｆ２０６を介して、画像データを取得する。

Ｓ３で、用紙速度情報、画像データに合わせて、ＣＰＵ２０１がヘッド移動速度を設定する。例えば、図２に示す、制御部２００内のＲＯＭ２０２等で、予め画像データに応じた、ヘッド移動速度を設定しておき、その速度を読み出す。

Ｓ４で、ヘッド移動速度に合わせて、印刷制御装置２０７の送信部３０２が印加する駆動周波数を決定する。

Ｓ５で、画像データに合わせて、送信部３０２において液滴のサイズ（滴サイズ）を設定する。そして、液滴サイズに合わせて、滴制御信号（大滴用ＭＮ信号、中滴用ＭＮ信号、小適用ＭＮ信号）をヘッドドライバ２０８へ送信する。

Ｓ６で、キャリッジ側のヘッドドライバ２０８で複数設けられている駆動波形生成部３１０で、吐出パルス選択部３１１が、液滴のサイズに合わせて、共通駆動波形から吐出パルスを選択する。

Ｓ７で、選択波形データ補正部３１４が、記憶領域３１２，３１３から、液室寸法（特性）・中間電圧・ピーク電圧の相関テーブルを、読み出す。

Ｓ８で、選択波形データ補正部３１４が、決定された駆動周波数に合わせて、又は、高周波の駆動周波数に合わせて、相関テーブルにより、中間電圧を補正する。

Ｓ９で、Ｓ８で用いた駆動周波数に合わせて、相関テーブルにより、滴サイズに合わせ選択された滴サイズの吐出パルスのピーク電圧を補正する。

Ｓ１０で、Ｓ８で補正した中間電圧（絶対電圧）を、駆動素子１２に接続される個別電極１６へ印加することで発生する、個別電極１６と共通電極１５との電位差（相対電圧）により、液室６の容積を調整し、ノズル４内メニスカス位置を調整する。

Ｓ１１で、Ｓ９で補正した吐出パルス（＝駆動波形）を圧電部材（駆動素子）１２に接続される個別電極１６へ印加することで発生する、個別電極１６と共通電極１５との電位差（相対電圧）により、液室６の容積を調整し、ノズル４から液滴を吐出する。

上記により、制御動作を終了する。

＜印加電圧とヘッド内容積とノズルでのメニスカス＞
まず、図９に、印加電圧を与えない場合の液室模式図を示す。印加電圧を与えない場合とは、個別電極１６と共通電極１５との電位差が０の場合を示す。例えば、個別電極１６も共通電極１５も接地電圧の場合等である。

この状態では、液室６は、駆動素子１２によって押圧されておらず、流体抵抗部７の抵抗値は小さい。よって、図示するように、ノズルのメニスカス（液面）は、ノズルの内側にあり、表面張力により、若干凹んでいる。

図１０に、理想特性の液室に対して、中間電圧を与えた場合の液室及びノズル周辺の模式図を示す。詳しくは、吐出する液滴体積の周波数特性が理想特性と等しいときの、中間電圧と、メニスカスの位置についての関連図を示す。

図１０において、（ａ）は標準値の中間電圧を与えた場合の液室模式図、（ｂ）は高い中間電圧を与えた場合の液室模式図、及び（ｃ）は高い中間電圧を与えた場合の液室模式図を示している。

図１０に示すように、同じ特性の液体で、印加している中間電圧が異なると、圧力室への押し込み量が異なり、流体抵抗が異なることにより、ノズルでのメニスカスの位置が異なる。

この性質を利用して、一度保持される中間電圧を各ノズルの特性にあわせて補正し、吐出前の液室容積の減少量を均一にするように補正制御を行う詳細を下記説明する。

＜体積が大きく変動する場合＞
図１１に、液室及びノズルの特性により、液室内の液体の変動量が大きい（例えば、液室容積が大きい）液室に対して、中間電圧、及び補正した中間電圧を与えた場合の液室及びノズル周辺の模式図を示す。

図１１において、（ａ）に、補正実施前の液室模式図、駆動波形、吐出液滴体積の周波数変動特性を示し、（ｂ）に中間電圧の補正実施後の液室模式図、駆動波形、吐出液滴体積の周波数変動特性を示し、（ｃ）に、駆動電圧の補正実施後の駆動波形、吐出液滴体積の周波数変動特性を示す。

図１１（ａ）に示すように、液室及びノズルの特性により、液室内の液体の変動量が大きい液室６に対応する駆動素子１２に対して、図１０（ａ）に示す基準値と同一の電圧（中間電圧）を印加した際に、収容される液体Ｌの、ノズル４の外方向への盛り上がりが大きくなる傾向がある。

なお、上述のように、液室内の液体の変動量の大きさは、液室６の容積、縦の長さ、及び横の長さの寸法が起因する固有振動周波数、ノズル４の容積、縦の長さ、及び横の長さの違いに起因するリフィル周期の違い等により、製造時の寸法で規定される。

したがって、製造の後、予め、同一の電圧を印加して、ノズル４の液体Ｌのメニスカス位置の関係を計測し、記憶しておくと好適である。

吐出液滴体積の周波数特性が理想特性よりも大きく変動する場合、特に高周波数での吐出液滴体積が大きいということは、リフィルの影響でノズル面のメニスカスが過剰に盛りあがっている状態で吐出されているということである。

理想特性に近づけるには、ノズル面のメニスカスの過剰な盛り上がりを抑える必要がある。このために、駆動素子１２の液室６への押し込み量を多くすることで、液室６の流体抵抗部７の抵抗値を大きくし、リフィルを抑制すればよい。

また、中間電圧を単純に引き上げると、吐出動作に用いられるパルス高さ（振幅）も大きくなり、低周波駆動時の吐出液滴体積が大きくなってしまう。これを防ぐため、（ｃ）に示すように、パルス高さも調整し、低周波駆動時の吐出液滴体積を補正する。

＜体積が小さく変動する場合＞
図１２に、液室及びノズルの特性により、液室内の液体の変動量が小さい（例えば、液室容積が小さい）液室に対して、中間電圧、及び補正した中間電圧を与えた場合の液室及びノズル周辺の模式図である。

なお、図１２、図１３において、中央に示す駆動波形の図は、駆動素子１２の伸縮及び液室６の容積の変動に直接影響を与える、個別電極１６と共通電極１５との電位差（相対電位）を示すものとする。なお、図１２、図１３では、説明の簡略化のため共通電極１５が接地（０Ｖ）であるものとして（相対電圧＝絶対電圧）説明する。

図１２において、（ａ）に、補正実施前の液室模式図、駆動波形、吐出液滴体積の周波数変動特性を示し、（ｂ）に中間電圧の補正実施後の液室模式図、駆動波形、吐出液滴体積の周波数変動特性を示し、（ｃ）に、駆動電圧の補正実施後の駆動波形、吐出液滴体積の周波数変動特性を示す。

図１２（ａ）に示すように、液室及びノズルの特性により、液室内の液体の変動量が小さい液室６に対応する駆動素子１２に対して、図１０（ａ）に示す基準値と同一の電圧（中間電圧）を印加した際に、収容される液体Ｌが、ノズル４の内方向へ引き込まれる傾向がある。

吐出液滴体積の周波数特性が理想特性よりも小さく変動する場合、特に高周波数での吐出液滴体積が小さいということは、リフィルの影響でノズル４のメニスカスが過剰に引き込まれている状態で吐出されるということである。

理想特性に近づけるにはリフィルの過剰な引き込みを抑える必要がある。このために、駆動素子１２の液室６への押し込み量を少なくすることで、液室の流体抵抗部７の抵抗値を小さくし、リフィルを促進すればよい。

また、（ｂ）のように、中間電圧を単純に引き下げると、吐出動作に用いられるパルス高さ（振幅）も小さくなり、低周波駆動時の吐出液滴体積が小さくなってしまう。これを防ぐため、（ｃ）のように、パルス高さも調整し、低周波駆動時の吐出液滴体積を補正する。

図１１及び図１２に示すように、個々の液室及びノズルの特性に合わせて、中間電圧を補正することで、駆動波形を印加する前のノズルに対するメニスカスの状態を均一にすることができる。

図１１、図１２の傾向を表１に示す。このような製造バラツキに起因する吐出液滴体積のばらつきを補正するために、表２のように補正値を記憶しておくと好適である。

なお、表２では、模式的に補正の大、小等の傾向のみを示したが、実際には、段階的に変化する補正値や、補正倍率等を記憶しておくとより好ましい。このような製造ばらつきを、図４に示した、中間電圧補正値記憶領域３１２及び駆動電圧補正値記憶領域３１３に保存させておき、図８に示すように制御動作を実行する際に読み出して、補正に利用される。

したがって、個々の液室及びノズルの特性（特性のばらつき）に起因する複数のノズル間の吐出体積ばらつきを抑えることができる。

＜周波数による偏差＞
図１３に、補正実施前後の吐出液滴体積ヒストグラムを示す。図１３では、駆動素子１２の圧電素子１２１が低い周波数で駆動される低周波駆動の際にノズル４から吐出される吐出液滴体積の、複数のノズル間の吐出液滴体積分布の標準偏差と、圧電素子１２１が高い周波数で駆動される高周波駆動の際にノズル４から吐出される吐出液滴体積の、複数のノズル間の吐出液滴体積分布の標準偏差を示している。

図１３に示すように、高頻度で液滴を吐出する高周波駆動時の吐出液滴体積バラツキは異常画像、特に濃度ムラとして検出されやすい。そのため、高周波駆動時の吐出液滴体積バラツキを優先して補正する。

詳しくは、低周波駆動の際の複数のノズル間の吐出液滴体積分布の標準偏差よりも、高周波駆動の際の複数のノズル間の吐出液滴体積分布の標準偏差が、小さくなるように補正する。

なお、上記実施形態では、共通駆動波形から滴サイズに対応する吐出パルスを選択した後に、ノズル固有の特性によりパルスを補正する例を説明したが、ノズル毎に補正するのであれば、吐出パルスを選択する前の共通駆動波形の方を補正してもよい。
ノズル毎に補正される共通駆動波形には、上記同様の中間電圧と、吐出パルスのピーク電圧が含まれている。

＜第２実施形態の構成例＞
図１４は、本発明の第２実施形態に係る印刷制御装置２０７及びヘッドドライバ２０８−１の構成例を示すブロック図である。

図示するように、印刷制御装置２０７は、共通駆動波形生成部３０１及び送信部３０２を有する。一方で、印刷制御装置２０７に接続されるヘッドドライバ２０８−１は、個別のノズルに対して夫々駆動波形を印加可能な駆動波形生成部３２０ａ〜３２０ｘが設けられている。

共通駆動波形生成部３０１は、印刷における１周期内に、複数の滴サイズの滴形成に寄与する複数の吐出パルスを時系列で含む共通駆動波形を生成し、送信する。

送信部３０２は、ヘッドドライバ２０８−１に、滴の大きさを指示する滴制御信号、画像データ信号、ラッチ信号及びクロック信号等の液滴データを送信する。

本実施形態におけるヘッドドライバ２０８−１内の各駆動波形生成部３２０は、中間電圧補正値記憶領域３２１、駆動電圧補正値記憶領域３２２、共通駆動波形補正部３２３、及び駆動波形選択部３２４を有する。

中間電圧補正値記憶領域（第１の記憶領域）３２１は、中間電圧補正値を、対応するノズルの特性と、駆動波形と関連付けて記憶している。

駆動電圧補正値記憶領域（第２の記憶領域）３２２は、駆動電圧（吐出パルスのピーク電圧）の補正値を、対応するノズルの特性と、駆動波形と関連付けて記憶している。

例えば、中間電圧補正値記憶領域３２１、及び駆動電圧補正値記憶領域３２２はＮＶＲＡＭ等の同一の記憶手段３２５内に形成されている。あるいは、記憶領域３２１，３２２は別々の記憶手段に設けられていてもよい。

共通駆動波形補正部３２３は、入力された、中間電圧補正値、駆動電圧補正値に応じて、共通駆動波形の、中間電圧、駆動電圧（絶対電圧）を補正する。

駆動波形選択部（波形選択）３２４は、液滴データに応じて、共通駆動波形補正部３２３から送信されるノズル毎に補正された共通駆動波形データから、ノズル毎に補正された選択波形を選択する。駆動波形選択部３２４は、例えば、シフトレジスタ、ラッチ回路、デコーダ、レベルシフタ、及びアナログスイッチ等によって構成されている。

駆動波形生成部３２０において、共通駆動波形補正部３２３は補正値を反映し、駆動波形選択部３２４が選択した選択波形が、夫々の駆動素子１２−ａ〜１２ｘに接続される個別電極１６−ａ〜１６−ｘへ印加される駆動波形となる。

このような構成により、個々の液室に印加される、駆動波形の中間電圧を補正することが可能なる。したがって、特性のバラツキを補正し、個々の液室容積を均一に近づけ、ノズル間の吐出液滴体積の周波数変動量バラツキを抑えることが可能になる。

＜第２実施形態の制御フロー＞
図１５に第２実施形態に係る制御の流れを示すフローチャートを示す。

まず、Ｓ２１で、ＣＰＵ２０１が、ホストＩ／Ｆ２０６又は操作パネル２１４を介して、用紙搬送速度情報を取得する。

Ｓ２２で、ＣＰＵ２０１がホストＩ／Ｆ２０６を介して、画像データを取得する。

Ｓ２３で、用紙速度情報及び画像データに合わせて、ＣＰＵ２０１（図２）がヘッド移動速度を設定する。

Ｓ２４で、ヘッド移動速度に合わせて、印刷制御装置２０７の送信部３０２が印加する駆動周波数を決定する。

Ｓ２５で、画像データに合わせて、送信部３０２で液滴のサイズを設定する。そして、液滴サイズに合わせて、滴制御信号（大滴用ＭＮ信号、中滴用ＭＮ信号、小適用ＭＮ信号）をヘッドドライバ２０８−１へ送信する。

Ｓ２６で、キャリッジ側のヘッドドライバ２０８−１で複数設けられている駆動波形生成部３２０で、共通駆動波形補正部３２３が、液室寸法（特性）・中間電圧・ピーク電圧の相関テーブル読み出す。

Ｓ２７で、決定された駆動周波数に合わせて、又は、高周波の駆動周波数に合わせて、相関テーブルにより、共通駆動波形補正部３２３が、共通駆動波形の中間電圧及びピーク電圧を補正する。

Ｓ２８で、液滴のサイズに合わせて、選択部３２４で、補正された共通駆動波形から、ノズル毎に補正された吐出パルスを選択する。

Ｓ２９で、Ｓ２７で補正した中間電圧（絶対電圧）を、圧電素子１２１に接続される個別電極１６へ印加して、個別電極１６と共通電極１５との電位差（相対電圧）により、液室６の容積を調整し、ノズル４内メニスカス位置を調整する。

Ｓ３１で、Ｓ２７で補正され、Ｓ２８で選択された吐出パルス（＝駆動波形，絶対電圧）を圧電素子１２１に接続される個別電極１６へ印加して、個別電極１６と共通電極１５との電位差（相対電圧）により、液室６の容積を調整し、ノズル４から液滴を吐出する。

＜全体構成例＞
図１６は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成の一例を示す概要図である。図１７は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置が有する機構部分の一例を示す概要図である。図１６で図示する画像形成装置の例であるインクジェットプリンタ５００は、いわゆるシリアル型である。

インクジェットプリンタは、図１７で図示するように、左右に側板２２１Ａ及び側板２２１Ｂを有する。この側板２２１Ａ及び側板２２１Ｂに対して、ガイドロット２３１及びガイドロット２３２が設置される。このガイドロット２３１及びガイドロット２３２に沿って、キャリッジ３０は、主走査モータによってタイミングベルトを介してｙ軸方向（以下「キャリッジ主走査方向」という。）に移動する。

キャリッジ３０は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びブラック（Ｋ）等の各色の液滴を吐出する。また、キャリッジ３０は、吐出ヘッド２０９（図２）を有する複数の記録ヘッド２３４ａ及び記録ヘッド２３４ｂ（以下、記録ヘッド２３４ａ及び記録ヘッド２３４ｂを区別しない場合には、単に「記録ヘッド２３４」という場合がある。）を有する。図示するように、キャリッジ３０は、複数のノズルがキャリッジ主走査方向に対して直交する方向（以下「副走査方向」という場合がある。）に配列されるように設置される。

図１７に図示する構成では、記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有する。例えば、記録ヘッド２３４ａは、一方に、ブラック（Ｋ）の液滴を吐出するノズル列を有する。また、記録ヘッド２３４ａは、他方に、シアン（Ｃ）の液滴を吐出するノズル列を有する。同様に、記録ヘッド２３４ｂは、一方に、マゼンタ（Ｍ）の液滴を吐出するノズル列を有する。また、記録ヘッド２３４ｂは、他方に、イエロー（Ｙ）の液滴を吐出するノズル列を有する。

また、キャリッジ３０は、記録ヘッド２３４のノズル列に対して、各色のインク液をそれぞれ供給するヘッドタンク２３５ａ及びヘッドタンク２３５ｂを（以下、ヘッドタンク２３５ａ及びヘッドタンク２３５ｂを区別しない場合には、単に「ヘッドタンク２３５」という場合がある。）を有する。このヘッドタンク２３５には、各色の供給チューブ２３６が接続される。ヘッドタンク２３５には、供給チューブ２３６を介して、各色のカートリッジ２１０ｋ、２１０ｃ、２１０ｍ及び２１０ｙからインク液が供給される。

一方で、図１６で図示するように、インクジェットプリンタ５００は、給紙トレイ２５０を有する。この給紙トレイ２５０は、圧板等の用紙搭載部２４１を有する。また、用紙搭載部２４１の上に、記録媒体の例である用紙Ｓが置かれる。このようにして、給紙トレイ２５０は、用紙Ｓを供給する給紙部となる。

そして、用紙搭載部２４１から用紙Ｓが１枚ずつ分離され、供給される。例えば、図示するように、インクジェットプリンタ５００は、半月コロ等の給紙コロ２４３を有する。この給紙コロ２４３に対向する位置に、分離パッド２４４が、備えられる。なお、分離パッド２４４は、摩擦係数が大きい材質等で構成される。

給紙部から用紙Ｓを記録ヘッド２３４の下側へ搬送するため、用紙Ｓを案内するガイド部材２４５等が、備えられる。同様に、用紙Ｓを記録ヘッド２３４の下側へ搬送するため、カウンタローラ２４６、搬送ガイド部材２４７及び先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８等が備えられる。

また、搬送される用紙Ｓを静電吸着して、記録ヘッド２３４に対向する位置に搬送するため、搬送ベルト（搬送手段）２５１等が備えられる。なお、搬送ベルト２５１は、いわゆる無端状ベルト等である。搬送ベルト２５１は、搬送ローラ２５２及びテンションローラ２５３の間に架け渡される。これによって、搬送ベルト２５１は、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回する。この搬送ベルト２５１に対して、帯電ローラ２５６が備えられる。帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表面を帯電させる。図示するように、帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表面に接触するように備えられる。また、帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の回動に従って回転する。

搬送ベルト２５１は、副走査モータによって搬送ローラ２５２が回転すると、搬送ローラ２５２の回動に従って回転する。ゆえに、搬送ベルト２５１は、副走査モータによって、ベルト搬送方向に周回移動する。

次に、用紙Ｓに対して、記録ヘッド２３４等によって、画像形成が行われる。この記録ヘッド２３４等によって画像形成が行われた後、用紙Ｓは、排紙される。排紙を行う排紙部は、搬送ベルト２５１から用紙Ｓを分離する分離爪２６１、排紙ローラ２６２、排紙コロ２６３及び排紙トレイ２５５等によって実現される。

なお、インクジェットプリンタ５００は、背面部等に、両面ユニット２７１等を有してもよい。この両面ユニット２７１は、着脱が可能なユニット等である。両面ユニット２７１は、搬送ベルト２５１から送られる用紙Ｓを反転し、再びカウンタローラ２４６及び搬送ベルト２５１の間に給紙する。なお、図示する構成は、両面ユニット２７１の上面を手差しトレイ２７２とする例である。

図１７に戻り、キャリッジ３０が走査する範囲のうち、一方側（図では右側）に、維持回復機構２８１が設置される。維持回復機構２８１は、記録ヘッド２３４が有する各ノズルの状態を維持及び回復させるための機構である。なお、維持回復機構２８１が設置される位置では、記録媒体に対して、画像形成が行われないとする。以下、記録媒体に対して、画像形成が行われない領域を「非印字領域」という。

維持回復機構２８１には、キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ及びキャップ部材２８２ｂ（以下、キャップ２８２ａ及びキャップ２８２ｂを区別しない場合には、単に「キャップ２８２」という場合がある。）が備えられる。キャップ２８２は、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャピングするのに用いられる。

維持回復機構２８１には、ワイパーブレード２８３が備えられる。ワイパーブレード２８３は、各ノズル面をワイピングするためのブレード部材である。さらに、維持回復機構２８１には、空吐出受け２８４が備えられる。空吐出受け２８４は、増粘した記録液を排出するため、画像形成に用いられない液滴を吐出させる、いわゆる空吐出によって吐出される液滴を受ける。

非印字領域のうち、維持回復機構２８１が設置される他方には、空吐出受け２８８が備えられる。また、空吐出受け２８８には、開口部２８９が備えられる。

以上のような画像形成装置では、図１６に示すように、用紙Ｓは、給紙トレイ２５０から１枚ずつ分離及び給紙される。次に、給紙された用紙Ｓは、ガイド部材２４５によって、カウンタローラ２４６及び搬送ベルト２５１の間に送られる。続いて、用紙Ｓは、搬送ガイド部材２４７で案内され、先端加圧コロ２４９によって、用紙Ｓは、搬送ベルト２５１に押し付けられる。

この際、帯電ローラ２５６には、プラス出力及びマイナス出力が交互に繰り返すように印加される。すなわち、帯電ローラ２５６には、交番する電圧が印加される。この印加によって、搬送ベルト２５１は、交番する帯電電圧パターン、すなわち、副走査方向にプラス及びマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電される。このように、プラス及びマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電した搬送ベルト２５１の上に、用紙Ｓが搬送されると、用紙Ｓは、搬送ベルト２５１に吸着される。また、用紙Ｓは、搬送ベルト２５１によって副走査方向に搬送される。

この搬送される用紙Ｓに対して、キャリッジ３０（図２）が相対的に移動する。さらに、キャリッジ３０は、画像信号に基づいて、記録ヘッド２３４を駆動させる。これによって、用紙Ｓには、液滴が吐出され、１行分の画像形成が行われる。次に、インクジェットプリンタ５００は、所定の量、用紙Ｓを搬送する。同様に、用紙Ｓには、液滴が吐出され、１行分の画像形成が行われる。記録終了信号又は用紙Ｓの後端が記録領域に到達したことを示す信号等が受信されると、インクジェットプリンタ５００は、画像形成を終了し、用紙Ｓを排紙トレイ２５５等に排紙する。

＜フルライン型画像形成装置＞
また、画像形成装置は、図１８で図示するような全体構成の装置でもよい。

図１８は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の別の全体構成の一例を示す概要図である。図１８で図示する画像形成装置の例であるインクジェットプリンタ５０１は、いわゆるフルライン型ヘッドである。インクジェットプリンタ５０１は、画像形成部６０１及び用紙を搬送する搬送機構６０４等を有する。また、インクジェットプリンタ５０１は、複数の用紙Ｓが置かれる給紙トレイ６０３を有する。

まず、給紙トレイ６０３から用紙Ｓが、取り込まれる。次に、搬送機構６０４によって搬送される用紙Ｓには、画像形成部６０１によって、画像形成が行われる。この後、用紙Ｓは、排紙トレイ６０５に排紙される。

画像形成部６０１は、記録液となる液体を格納した液体タンクを有する。また、画像形成部６０１は、各色のライン型ヘッド４１０ｙ、４１０ｍ、４１０ｃ及び４１０ｋを有する。各色のライン型ヘッド４１０ｙ、４１０ｍ、４１０ｃ及び４１０ｋは、用紙の幅方向、すなわち、搬送方向に対して直交する方向の長さに相当する長さである。また、各色のライン型ヘッド４１０ｙ、４１０ｍ、４１０ｃ及び４１０ｋは、ヘッドホルダ等に取り付けられる。各色のライン型ヘッド４１０ｙ、４１０ｍ、４１０ｃ及び４１０ｋは、搬送方向において、上流側から、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの順で、用紙Ｓに液滴を吐出する。

なお、各色のライン型ヘッド４１０ｙ、４１０ｍ、４１０ｃ及び４１０ｋは、各色の液滴を吐出する複数のノズルを所定の間隔で配置した１つのヘッドでもよい。また、各色のライン型ヘッド４１０ｙ、４１０ｍ、４１０ｃ及び４１０ｋは、ヘッドと、カートリッジが別である構成でもよい。

給紙トレイ６０３に置かれる用紙Ｓは、給紙コロ４２１によって、１枚ずつに分離される。次に、用紙Ｓは、用紙給紙ローラ４２５によって、搬送機構６０４に搬送される。

搬送機構６０４は、駆動ローラ４３１及び従動ローラ４３２の間に架け渡される搬送ベルト４３３等を有する。また、搬送ベルト４３３の表面を帯電させる帯電ローラ４３４が備えられる。

また、インクジェットプリンタ５０１は、画像形成部６０１に対向する位置に、ガイド部材４３５等を有する。さらに、インクジェットプリンタ５０１は、搬送ベルト４３３に付着するインクを除去するため、多孔質体等からなるクリーニングローラ等を有する。さらにまた、インクジェットプリンタ５０１は、用紙Ｓを除電するため、導電ゴム等からなる除電ローラ等を有する。他にも、インクジェットプリンタ５０１は、用紙Ｓを搬送ベルト４３３に押さえる押さえローラ等を有する。

さらに、搬送機構６０４の下流側には、画像形成が行われた用紙Ｓを排紙する排紙ローラ４３８及び排紙ローラ４３９が備えられる。

このようなフルライン型ヘッドを有するインクジェットプリンタ５０１においても、搬送ベルト４３３を帯電させ、搬送ベルト４３３に用紙Ｓが搬送されると、用紙Ｓは、搬送ベルト４３３に吸着する。次に、用紙Ｓは、搬送ベルト４３３によって搬送される。続いて、用紙Ｓに対して、画像形成部６０１が画像形成を行う。この後、用紙Ｓは、排紙トレイ６０５に排紙される。

本発明に係る画像形成装置は、図１６及び図１７のように、キャリッジを有するヘッドが移動する装置でもよいし、図１８のように、フルライン型ヘッドを有する装置でもよい。つまり、本発明に係る画像形成装置は、記録媒体と、吐出ヘッドとが相対的に移動する装置であればよい。

本発明に係る画像形成装置は、例えば、プリンタ、ファクシミリ又はコピーの単体機能を有する装置に適用できる。また、本発明に係る画像形成装置は、プリンタ、ファクシミリ及びコピー等の複数の機能を有する複合機等に適用できる。また、液滴は、インクに限られず、他の種類の記録液又は定着処理液等でもよい。すなわち、本発明に係る画像形成装置は、インク以外の種類の液滴を吐出する装置に適用されてもよい。

したがって、本発明に係る液滴を吐出する装置又は液滴を吐出するユニットを用いる装置は、画像を形成するに限られない。例えば、形成される物体は、三次元造形物等でもよい。

さらに記録媒体は、用紙等に限られない。記録媒体は、液滴が付着可能な材質であればよい。例えば、液体が付着可能な材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス又はこれらの組み合わせ等の液滴が一時的でも付着可能であればよい。

また、本発明に係る実施形態は、画像形成装置等のコンピュータに画像形成を実行させるためのプログラムによって実現されてもよい。

以上、本発明の好ましい実施例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要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

３００ 液滴を吐出するユニット
３５０ 制御部
４ ノズル
６ 液室
７ 流体抵抗部
１２１ 圧電素子
１２ 駆動素子（圧電部材）
１５ 共通電極（第２の電極）
１６ 個別電極（第１の電極）
２０８，２０８−１ 印刷制御装置（駆動制御部）
２０９ 吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）
３０１ 共通駆動波形生成部
３０２ 送信部
３１０（３１０ａ〜３１０ｘ），３２０（３２０ａ〜３２０ｘ） 駆動波形生成部
３１１ 吐出パルス選択部（データ選択部）
３１２，３２１ 中間電圧補正値記憶領域（第１の記憶領域）
３１３，３２２ 駆動電圧補正値記憶領域（第２の記憶領域）
３１５，３２５ 記憶手段
３１４ 駆動波形補正部
３２３ 共通駆動波形補正部
３２４ 駆動波形選択部（波形選択部）
２０９ 吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）
２１，２５１ 搬送ベルト（搬送手段）
５００，５０１ インクジェットプリンタ（画像形成装置、液滴吐出装置）
Ｌ 液体
Ｓ 用紙（記録媒体）
ａ１ 中間電圧
ｂ 駆動電圧

特開２０１５−２１２１０１号公報

Claims (10)

1. 液滴を吐出する複数のノズル、該複数のノズルのそれぞれと連通する複数の液室、前記複数の液室のそれぞれの容積を変化させる複数の駆動素子、及び該各駆動素子と接続される２つの電極を備える液滴吐出ヘッドと、
   前記液滴を吐出する制御を行う制御部と、を備える液滴を吐出するユニットであって、
   各駆動素子に接続される２つの電極は、波形に変化する電圧が各駆動素子に対して個別に与えられる第１の電極と、第２の電極とを含み、
   前記波形に変化する電圧を前記複数の第１の電極へ与え、前記２つの電極間の電位差が波形に変化することで、前記複数の駆動素子は対応する液室それぞれの容積を変化させ、
   前記波形に変化する電圧は、前記液室を複数回膨張または縮小させるように前記２つの電極間の前記電位差が変化する駆動部分と、前記駆動部分の前に前記２つの電極間の前記電位差が所定の電位差となる、所定の中間電圧を含む電圧保持部分と、を含んでおり、
   前記制御部において、各液室及びノズルの特性に応じて、前記各液室に対応する各駆動素子に接続される前記第１の電極に与えられる前記波形に変化する電圧の前記中間電圧を、夫々独立に補正することを特徴とする、
   液滴を吐出するユニット。
2. 前記制御部において、前記各液室及びノズルの特性に応じて、前記各液室に対応する前記各駆動素子に接続される前記第１の電極に与えられる前記波形に変化する電圧の前記駆動部分を、夫々独立に補正することを特徴とする、
   請求項１に記載の液滴を吐出するユニット。
3. 前記制御部は、
   複数の滴サイズの滴形成に寄与する、波形に変化する電圧の基になる複数の駆動波形データを含む共通駆動波形を生成する共通駆動波形生成部と、
   吐出する滴サイズに応じて、前記共通駆動波形から１又は複数の駆動波形データを選択するデータ選択部と、
   前記液室及びノズルの特性に対応付けられた前記波形に変化する電圧の中間電圧補正値を記憶する第１の記憶領域と、前記液室の特性に対応付けられた、前記波形に変化する電圧の駆動電圧補正値を記憶する第２の記憶領域とを含む記憶部と、
   前記選択された駆動波形データに、前記第１の記憶領域で記憶された前記中間電圧補正値および前記第２の記憶領域で記憶された前記駆動電圧補正値を反映させ、前記波形に変化する電圧である駆動波形を生成する、駆動波形補正部と、を備え、
   前記第１の記憶領域、前記第２の記憶領域、及び前記駆動波形補正部は、前記各液室にそれぞれ対応して設けられている、
   請求項２に記載の液滴を吐出するユニット。
4. 前記制御部は、
   複数の滴サイズの滴形成に寄与する複数の駆動波形データを含む共通駆動波形を生成する共通駆動波形生成部と、
   前記液室及びノズルの特性に対応付けられた前記波形に変化する電圧の中間電圧補正値を記憶する第１の記憶領域と、前記液室の特性に対応付けられた、前記波形に変化する電圧の駆動電圧補正値を記憶する第２の記憶領域とを含む記憶部と、
   前記共通駆動波形に、前記第１の記憶領域で記憶された前記中間電圧補正値および前記第２の記憶領域で記憶された前記駆動電圧補正値を反映させ、補正された共通駆動波形を生成する、共通駆動波形補正部と、を備え、
   補正された共通駆動波形から１又は複数の補正された駆動波形データを選択して、前記波形に変化する電圧である駆動波形を生成する波形選択部と、
   前記第１の記憶領域、前記第２の記憶領域、前記共通駆動波形補正部、及び前記波形選択部は、前記各液室にそれぞれ対応して設けられている、
   請求項１に記載の液滴を吐出するユニット。
5. 前記液室及びノズルの特性により、液室内の液体の変動量が大きい液室に対して、
   前記中間電圧補正値及び前記駆動電圧補正値を、前記２つの電極の電位差を大きくなるような値に設定する、
   請求項３又は４に記載の液滴を吐出するユニット。
6. 前記液室及びノズルの特性により、液室内の液体の変動量が小さい液室に対して、
   前記中間電圧補正値及び前記駆動電圧補正値を、前記２つの電極の電位差が小さくなるような値に設定する、
   請求項３又は４に記載の液滴を吐出するユニット。
7. 前記制御部において、前記駆動素子が低い周波数で駆動される低周波駆動の際に、前記ノズルから吐出される吐出液滴体積の、前記複数のノズル間の吐出液滴体積分布の標準偏差よりも、
   高周波駆動の際の、前記複数のノズル間の吐出液滴体積分布の標準偏差が、小さくなるように補正することを特徴とする、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液滴を吐出するユニット。
8. 前記第２の電極は、前記複数の駆動素子に共通する電圧が与えられる共通電極である、
   請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液滴を吐出するユニット。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液滴を吐出するユニットと、
   前記液滴を吐出するユニットに対して、記録媒体を相対的に移動させる搬送手段と、を備える、
   液滴吐出装置。
10. 液滴を吐出する複数のノズル、該複数のノズルのそれぞれと連通する複数の液室、前記複数の液室のそれぞれの容積を変化させる複数の駆動素子、及び該各駆動素子と接続される２つの電極を備える液滴吐出ヘッドの制御方法であって、
    波形に変化する電圧の基になる駆動波形データを生成する生成ステップと、
    各液室の特性に応じて、各駆動素子でそれぞれ独立に、前記駆動波形データを補正して、波形に変化する電圧を夫々生成する、補正ステップと、
    夫々の波形に変化する電圧を前記各駆動素子に接続される第１の電極へ与え、前記２つの電極間の電位差が波形に変化することで、前記複数の駆動素子は対応する液室それぞれの容積を変化させて、液滴を吐出させる吐出ステップと、を有し、
    前記駆動波形データには、前記液室を複数回膨張または縮小させるように前記２つの電極間の前記電位差が変化する駆動部分と、前記駆動部分の前に前記２つの電極間の前記電位差が所定の電位差となる、所定の中間電圧を含む電圧保持部分と、が含まれており、
    前記補正ステップにおいて、各液室の特性に応じて、各液室に対応する各駆動素子に接続される前記第１の電極に与えられる前記波形に変化する電圧の前記中間電圧を、夫々独立に補正することを特徴とする、
    液滴吐出ヘッドの制御方法。

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