JP5863192B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、ファクシミリ、複写機、プリンター等の記録装置において、用紙等の記録媒体にインクを吐出することによって記録を行うインクジェット記録装置に関するものであり、特にインクを吐出する記録ヘッドの回復に関するものである。

ファクシミリ、複写機、プリンター等の記録装置は、紙、布、ＯＨＰ用シート等の記録媒体に画像を記録するように構成されているが、記録を行う方式により、インクジェット式、ワイヤードット式、サーマル式等に分類することができる。また、インクジェット記録方式はさらに、記録ヘッドが記録媒体上を走査しながら記録を行うシリアル型と、装置本体に固定された記録ヘッドにより記録を行うラインヘッド型に分類することができる。

このようなインクジェット記録装置では、印字待機時における各吐出ノズル、或いは、印字中に使用されない吐出ノズル内のインクの増粘によるインクの直進性の悪化（飛翔曲がり）や不吐出が発生する。また、それ以外にも、連続印字時に吐出されるインクの飛翔曲がりが発生し、画質低下や装置内部のインク汚染を引き起こすという問題があった。この飛翔曲がりの原因は、インク内の分散粒子や界面活性成分の吐出ノズルでの付着や析出、インクミストや異物（紙粉等）の吐出ノズルへの付着によるメニスカス異常であることが解明されている。

一方、インクジェット記録装置の記録ヘッドとして、圧電インクジェットヘッドが広く用いられている。圧電インクジェットヘッドは、圧電素子が発生する力を加圧室内のインクに圧力として伝達し、この圧力によるノズル内のインクメニスカスの揺動を利用してインク滴を発生させるものである。記録ヘッドからのインク吐出性の観点では、圧電インクジェットヘッドにおいて一つの画像内で階調性を再現するために、吐出するインク液滴のサイズを変えることが行われている。

このとき、液滴を吐出する駆動波形のパルスを変更してメニスカスの揺動をコントロールするが、実際には加圧室内に押し寄せるインクの流れ（イナータンス）があるためにメニスカスが不安定となり、吐出されるインクの直進性が損なわれることがある。

そこで、メニスカス異常の発生を抑制するための方法が種々考案されており、例えば、特許文献１のようにノズルの縁に突起部を設けたり、特許文献２のようにノズル周縁部をノズル板より突出させ、突出させたノズル孔の端面にインクのメニスカスを形成したりする等の、ノズル形状による解決策が提案されている。また、特許文献３のように、ノズルの内壁面に撥インク処理を行うとともに、撥インク処理に接してノズルプレート裏面からメニスカス形成面までの内壁面に親インク処理を行う、ノズル表面性による解決策も提案されている。さらに、特許文献４のように、ノズル面に洗浄液を供給し、ブラシを接触させて洗浄する方法も提案されている。しかし、いずれの方法もメニスカス異常の根本的な解決には至っていない。

一方、特許文献５には、ノズルの吐出性能を回復させるための空打ち吐出時におけるメニスカス縁部とノズルプレートとのなす角を、画像形成用のインク吐出時におけるメニスカス縁部とノズルプレートとのなす角よりも大きくすることで、ノズルプレートに近い異物を空打ち吐出時にインク液滴内に取り込んで除去する吐出ヘッドの駆動方法が開示されている。

特開２００２−１６０３７０号公報 特開平６−２８６１４３号公報 特開２００２−１８７２６７号公報 特開２００５−５９３２６号公報 特開２００９−１０１５１５号公報

しかしながら、特許文献５の方法では、画像形成中の画像間（紙間）や画像内で空打ち吐出動作を行う必要がある。ラインヘッド型のインクジェット記録装置では、紙間に空打ち吐出動作が行われるため、紙間において吐出されたインクを回収する機構やインクが吐出された面（記録媒体の搬送面）をクリーニングする機構が別途必要となる、そのため、装置のコストアップに繋がるとともに回収機構やクリーニング機構の駆動に関連する別課題が発生するおそれもあった。

また、画像内で空打ち吐出動作を行った場合、吐出されたインク液滴が画像上のチリとして認識されるため画質が低下してしまう。さらに特許文献５では、ノズル内のメニスカス縁部とノズル面とのなす角が通常の吐出波形よりも大きくなるような駆動波形を空打ち吐出用駆動波形としている。そのため、連続印字時にノズル近傍に付着した紙粉等の異物にメニスカス縁部が逆に接触し易くなってしまい、吐出されたインクの直進性が損なわれるだけでなく、インクの不吐出という大きな不具合を引き起こす可能性もあった。以上のことから、ラインヘッド型のインクジェット記録装置において、時間当たりの生産性（画像形成効率）を高めるために、インクの空吐出を行わずに連続印字時における吐出インクの直進性を向上させる必要があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、画像形成効率を低下させることなく、連続印字時における吐出インクの直進性を向上させることができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、記録ヘッドと、ヘッド駆動部と、制御部と、を備えるインクジェット記録装置である。記録ヘッドは、記録媒体上にインクを吐出する複数のノズルと、該複数のノズルに連通し、内部にインクを収容可能な複数の加圧室と、該複数の加圧室に対応して配置され、各加圧室内のインクに圧力をかけて各ノズルからインクを吐出させる複数の圧電素子と、を有する。ヘッド駆動部は、圧電素子の駆動電圧の駆動波形として、ノズルからのインク吐出回数に応じて設定された１以上のインク吐出用駆動波形と、該インク吐出用駆動波形よりもノズル内のメニスカスの引き込みが大きいリセット波形とを含む複数の駆動波形を発生させる駆動パルス発生部と、該駆動パルス発生部で発生させたいずれの駆動波形を圧電素子に印加するか、或いは何れの駆動波形も圧電素子に印加しないかを各ノズルについて選択するセレクターと、を備え、印字対象となる画像データを構成する１つの画素データにつき、当該画素データの階調に応じて定まる１回以上のインク吐出を各ノズルに対して実行させる。制御部は、印字対象となる画像データを構成する各画素データを多値階調で示した印字データを生成する画像処理部と、該画像処理部で生成された印字データを構成する各画素データについて、当該各画素データの階調に対応した各ノズルのインク吐出回数を表す駆動波形選択データを生成するデータ加工部と、を有する。制御部は、印字対象となる画像１ページの用紙搬送方向に並ぶ画素列のうち、駆動波形選択データが０以外の画素数を各ノズルについてカウントし、カウント値が２以上であるノズルについて、リセット波形を当該画像の印字開始時から次の画像の印字開始時までの間に１回以上使用する。

本発明の第１の構成によれば、印字対象となる画像１ページの用紙搬送方向に並ぶ画素列のうち、駆動波形選択データが０以外の画素数が２以上であるノズルについて、通常の駆動波形よりもメニスカスの引き込みが大きいリセット波形を画像の印字開始時から次の画像の印字開始時までの間に１回以上使用してインク吐出を行うことにより、ノズル内のメニスカス面をノズル面に濡れ広がったインクやノズル開口付近に付着した異物から切り離すことができ、吐出よれの発生を抑制することができる。

本発明のインクジェット記録装置１００の概略構造を模式的に示す側面図 図１に示すインクジェット記録装置１００の第１搬送ユニット５及び記録部９を上方からみた平面図 本発明のインクジェット記録装置１００に用いられる制御経路の一例を示すブロック図 記録ヘッド１７の要部構成を示す断面拡大図 インク吐出用駆動波形である第１駆動波形（１）を示す波形図 メニスカス揺動用駆動波形である第２駆動波形（２）を示す波形図 リセット波形である第３駆動波形（３）を示す波形図 第１駆動波形（１）が選択されたときの圧電素子３１に印加される駆動電圧とノズル１８内のインクの流速とを示すグラフ 第２駆動波形（２）が選択されたときの圧電素子３１に印加される駆動電圧とノズル１８内のインクの流速とを示すグラフ 第３駆動波形（３）が選択されたときの圧電素子３１に印加される駆動電圧とノズル１８内のインクの流速とを示すグラフ 第１駆動波形（１）及び第３駆動波形（３）が選択されたノズル１８からインクが吐出される様子を示す断面図 本発明のインクジェット記録装置１００における記録ヘッド１７のインク吐出動作のシーケンスを示すフローチャート 本発明のインクジェット記録装置１００における記録ヘッド１７のインク吐出動作の他のシーケンスを示すフローチャート 本発明のインクジェット記録装置１００に用いられる制御経路の他の例を示すブロック図 実施例において、用紙搬送方向の各画素列の最初の画素にリセット波形を用いた場合の５００枚印字後のベタ画像の平面図（図１５（ａ））及び部分拡大図（図１５（ｂ）） 実施例において、全ての画素に通常のインク吐出用駆動波形を用いた場合の５００枚印字後のベタ画像の平面図（図１６（ａ））及び部分拡大図（図１６（ｂ））

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は本発明のインクジェット記録装置１００の概略構成を模式的に示す側面図であり、図２は、図１に示すインクジェット記録装置１００の第１搬送ユニット５及び記録部９を上方からみた平面図である。

図１に示すように、インクジェット記録装置１００の左側部には用紙Ｐ（記録媒体）を収容する給紙トレイ２が設けられており、この給紙トレイ２の一端部には収容された用紙Ｐを、最上位の用紙Ｐから順に一枚ずつ後述する第１搬送ユニット５へと搬送給紙するための給紙ローラー３と、給紙ローラー３に圧接され従動回転する従動ローラー４とが設けられている。

用紙搬送方向（矢印Ｘ方向）に対し給紙ローラー３及び従動ローラー４の下流側（図１の右側）には、第１搬送ユニット５及び記録部９が配置されている。第１搬送ユニット５は、用紙搬送方向に対し下流側に配置された第１駆動ローラー６と、上流側に配置された第１従動ローラー７と、第１駆動ローラー６及び第１従動ローラー７に掛け渡された第１搬送ベルト８とを含む構成であり、第１駆動ローラー６が時計回り方向に回転駆動されることにより、第１搬送ベルト８に保持された用紙Ｐが矢印Ｘ方向に搬送される。

ここで、用紙搬送方向の下流側に第１駆動ローラー６を配置したことにより、第１搬送ベルト８の搬送面（図１の上側面）は第１駆動ローラー６に引っ張られるようになるため、第１搬送ベルト８の搬送面のテンションを高めることができ、安定した用紙Ｐの搬送が可能となる。なお、第１搬送ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、主として継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。

記録部９は、ヘッドハウジング１０と、ヘッドハウジング１０に保持されたラインヘッド１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、及び１１Ｋを備えている。これらのラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋは、第１搬送ベルト８の搬送面に対して所定の間隔（例えば１ｍｍ）が形成されるような高さに支持され、図２に示すように、用紙搬送方向と直交する用紙幅方向（図２の上下方向）に沿って複数（ここでは３個）の記録ヘッド１７ａ〜１７ｃが千鳥状に配列されている。ラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋは、搬送される用紙Ｐの幅以上の記録領域を有しており、第１搬送ベルト８上を搬送される用紙Ｐに対して、印字位置に対応したノズル１８からインクを吐出できるようになっている。また、各記録ヘッド１７ａ〜１７ｃは、それぞれに設けられたノズル１８の一部が搬送方向に重複するように配置されている。

各ラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋを構成する記録ヘッド１７ａ〜１７ｃには、それぞれインクタンク（図示せず）に貯留されている４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）のインクがラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋの色毎に供給される。なお、記録ヘッド１７ａ〜１７ｃは、圧電素子３１（図３参照）の変形による圧力をノズル１８内のインクに伝達してメニスカスを揺動させ、インク滴を発生させる圧電インクジェットヘッドを用いている。

各記録ヘッド１７ａ〜１７ｃは、外部コンピューター等から受信した画像データに応じて、第１搬送ベルト８の搬送面に吸着保持されて搬送される用紙Ｐに向かってノズル１８からインクを吐出する。これにより、第１搬送ベルト８上の用紙Ｐにはシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のインクが重ね合わされたカラー画像が形成される。

また、記録ヘッド１７ａ〜１７ｃの乾燥や目詰まりによるインクの吐出不良を防止するために、長期間停止後の印字開始時は全ての記録ヘッド１７ａ〜１７ｃのノズル１８から、また印字動作の合間にはインク吐出量が規定値以下の記録ヘッド１７ａ〜１７ｃのノズル１８から、ノズル内の粘度が高くなったインクを吐出するパージを実行して、次の印字動作に備える。

用紙搬送方向に対し第１搬送ユニット５の下流側（図１の右側）には第２搬送ユニット１２が配置されている。第２搬送ユニット１２は、用紙搬送方向に対し下流側に配置された第２駆動ローラー１３と、上流側に配置された第２従動ローラー１４と、第２駆動ローラー１３及び第２従動ローラー１４に掛け渡された第２搬送ベルト１５とを含む構成であり、第２駆動ローラー１３が時計回り方向に回転駆動されることにより、第２搬送ベルト１５に保持された用紙Ｐが矢印Ｘ方向に搬送される。

記録部９にてインク画像が記録された用紙Ｐは第２搬送ユニット１２へと送られ、第２搬送ユニット１２を通過する間に用紙Ｐ表面に吐出されたインクが乾燥される。また、第２搬送ユニット１２の下方にはメンテナンスユニット１９が配置されている。メンテナンスユニット１９は、上述したパージを実行する際に記録部９の下方に移動し、記録ヘッド１７のノズル１８から吐出されたインクを拭き取り、拭き取られたインクを回収する。

また、用紙搬送方向に対し第２搬送ユニット１２の下流側には、画像が記録された用紙Ｐを装置本体外へと排出する排出ローラー対１６が設けられており、排出ローラー対１６の下流側には、装置本体外へと排出された用紙Ｐが積載される排出トレイ（図示せず）が設けられている。

続いて、本発明のインクジェット記録装置１００における記録部９の駆動制御について説明する。図３は、本発明のインクジェット記録装置１００に用いられる制御経路の一例を示すブロック図であり、図４は、記録ヘッド１７の要部構成を示す断面拡大図である。なお、インクジェット記録装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、インクジェット記録装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。また、記録ヘッド１７ａ〜１７ｃはａ〜ｃの符号を省略して記載している。

インクジェット記録装置１００は、主に画像処理に関する制御を行う制御部２０を備えている。制御部２０は、印字対象となる画像データを構成する各画素データを多値階調で示した印字データ（ｉ）を生成する画像処理部２１と、印字データ（ｉ）を構成する各画素データについて、当該各画素データに対応したインク吐出を行う各ノズル１８のそれぞれの圧電素子３１に対して後述する第１駆動波形（１）〜第３駆動波形（３）のいずれの駆動電圧を印加するか、或いはいずれの駆動電圧も印加しないかを示す駆動波形選択データ（ｉｉ）を生成するデータ加工部２３とを備える。

記録部９は、各色のラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋ（図２参照）を構成する記録ヘッド１７、及び記録ヘッド１７を駆動するヘッド駆動部２５を備えている。ヘッド駆動部２５は、印字対象となる画像データを構成する１つの画素データにつき当該画素データの階調に応じて定まる１回以上のインク吐出を記録ヘッド１７に行わせて、用紙上に当該画素データに応じた画素の記録を行う。

ヘッド駆動部２５は、後述する第１駆動波形（１）、第２駆動波形（２）、及び第３駆動波形（３）を発生させる駆動パルス発生部２７と、画像１ページ分の駆動波形選択データ（ｉｉ）を格納するバッファー２９と、バッファー２９に格納されている１ページ分の駆動波形選択データ（ｉｉ）に基づいて第１駆動波形（１）〜第３駆動波形（３）のいずれかを選択し、選択した駆動波形の駆動電圧を記録ヘッド１７の圧電素子３１に印加するか、或いはいずれの駆動波形も選択せず、記録ヘッド１７の圧電素子３１の駆動電圧を一定に保持する動作を行うセレクター３０と、を備える。

記録ヘッド１７は図２に示すようなラインヘッド型であり、図４に示すように、用紙に対向する吐出面３３を有する。吐出面３３には、ノズル１８の開口部である微小径を有する吐出口１８ａが、吐出面３３の長手方向（主走査方向）において少なくとも印字領域の最大幅に亘って複数設けられている。

また、図４に示すように、記録ヘッド１７は、吐出面３３の吐出口１８ａ以外の部分を覆う撥水膜３３ａと、吐出口１８ａに対して１つずつ設けられた加圧室３５と、インクを貯留するインクタンク（図示せず）と、インクタンクから複数の加圧室３５にインクを供給する共通流路３７とを備える。加圧室３５と共通流路３７とは供給孔３９で連通されており、この供給孔３９を介して共通流路３７から加圧室３５にインクが供給される。ノズル１８は加圧室３５内から吐出口１８ａまで連続している。加圧室３５の壁のうち吐出面３３と逆側の壁は振動板４０で構成されている。振動板４０は複数の加圧室３５に亘って連続して形成されており、振動板４０には同様に複数の加圧室３５に亘って連続して形成された共通電極４１が積層されている。共通電極４１上には、加圧室３５毎に別個の圧電素子３１が設けられており、共通電極４１と共に圧電素子３１を挟むように、加圧室３５毎に別個の個別電極４３が設けられる。

ヘッド駆動部２５の駆動パルス発生部２７で生成された駆動パルスが個別電極４３に印加されることで、各圧電素子３１は個別に駆動される。この駆動による圧電素子３１の変形が振動板４０に伝達され、振動板４０の変形によって加圧室３５が圧縮される。その結果、加圧室３５内のインクに圧力が加わり、ノズル１８を通ったインクが吐出口１８ａからインク滴となって用紙上に吐出される。なお、インク滴が吐出されない間も、ノズル１８内にはインクが入っており、ノズル１８内でインクはメニスカス面Ｍを形成している。

図５〜図７は、駆動パルス発生部２７で発生する第１駆動波形（１）〜第３駆動波形（３）を示す波形図であり、図８〜図１０は、第１駆動波形（１）〜第３駆動波形（３）が選択されたときの圧電素子３１に印加される駆動電圧とノズル１８内のインクの流速とを示すグラフであり、図１１は、第１駆動波形（１）及び第３駆動波形（３）が選択されたノズル１８からインクが吐出される様子を示す断面図である。なお、図８〜図１０では、駆動電圧（Ｖｏｌｔ）を細線で表示し、インクの流速（Ｖｎ）を太線で表示している。

第１駆動波形（１）は、印字対象となる画像データを構成する画素データの階調（ノズル１８のインク吐出回数）毎に予め定められた通常のインク吐出時に用いられる波形である。第１駆動波形（１）は、１画素に対してヘッド駆動部２５が記録ヘッド１７のノズル１８によりインク吐出を１回行わせる階調値１の駆動波形選択データ（ｉｉ）に対応する駆動波形であり、図５に示すように、駆動電源の電圧値（Ｖ０）からパルス幅Ｔ１の間、駆動電源の電圧値よりも低い所定値（Ｖ１）になって駆動電源の電圧値（Ｖ０）に戻るものが用意されている。ここで、パルス幅Ｔ１は、記録ヘッドの固有振動周期の１／２である。このような第１駆動波形（１）が圧電素子３１に印加されると、図８に示すように、ノズル１８内のインクの流速は１回１０ｍ／ｓを超えるため、図１１（ａ）に示すように吐出口１８ａからインクが１回吐出される。

一方、第２駆動波形（２）は、ノズル１８内のインク滴を吐出させずにメニスカスＭを揺動させることが可能となるように予め定められた駆動波形であって、第１駆動波形（１）とは異なる波形からなる。第２駆動波形（２）は、図６に示すように、インクを吐出する駆動波形（図５参照）よりも狭いパルス幅Ｔ２を有し、インクを吐出する駆動波形よりも高い周波数を有するパルスを連続して複数回繰り返すものが用意されている。このような第２駆動波形（２）が圧電素子３１に印加されると、図９に示すように、ノズル１８内のインクの流速は１０ｍ／ｓを超えず、メニスカス面Ｍは揺動するもののインク滴は吐出されない。

第２駆動波形（２）を用いたメニスカス面Ｍの揺動は、連続印字の用紙間において、次の用紙で少なくとも１回以上インクを吐出する全てのノズル１８に対しても行うことが好ましい。そして、用紙間に行うメニスカス面Ｍの揺動回数（圧電素子３１に印加される第２駆動波形（２）のパルス数）は、ノズル１８内のインク液成分の不均一化による吐出口１８ａ近傍のインク液の透明化が進行しても、メニスカス揺動によってノズル１８内のインク液が再攪拌されて着弾ドットが透明とならない程度の回数とする必要があり、１００回以上が好ましい。

なお、ドット形成直前のノズル１８のメニスカス面Ｍを大きく揺動させると、飛翔速度の遅い微小なインク滴が形成され、画像上でチリとして認識されることがある。そこで、第２駆動波形（２）のパルス幅Ｔ２を記録ヘッド１７の固有振動周期よりも狭くすることにより、メニスカス面Ｍの揺動による微小なインク滴の発生を防止することができる。

第３駆動波形（３）は、第１駆動波形（１）よりもメニスカスの引き込みが大きい波形（リセット波形）であり、図７に示すように、インク吐出を行わせるパルス幅ｃ（Ｔ１＝記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２）のインク吐出用パルスの後に、記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２よりも狭いパルス幅ａの予備パルスを１回リレーさせた駆動波形が用意されている。このような第１駆動波形（１）が圧電素子３１に印加されると、図１０に示すように、ノズル１８内のインクの流速は１回１０ｍ／ｓを超えるため、吐出口１８ａからインクが１回吐出される。また、インクが吐出された後の流速の振幅（ピークピーク値）が第１駆動波形（１）に比べて大きくなるため、図１１（ｂ）に示すように、図１１（ａ）に比べてメニスカス面Ｍがノズル１８内に大きく引き込まれる。

次に、本発明のインクジェット記録装置１００における記録ヘッド１７のインク吐出制御について詳細に説明する。圧電インクジェットヘッドを用いたインクジェット記録装置においては、使用する駆動波形によっては吐出インクの直進性が低下する吐出よれ（飛翔曲がり）が生じ、特にベタ画像において筋状のムラが発生する。吐出よれの原因としては、異物やインク成分の付着、析出等の要因を排除してメニスカス状態のみに限定すると、ノズル面の撥水性がパラメーターとなっている。

具体的には、インク吐出後にメニスカスがノズルから起伏するが、メニスカスとノズル面との接触角が小さい場合はインクがノズル面に濡れ広がってしまうメニスカス溢れが発生する。このメニスカス溢れが発生すると、吐出インクの直進性が低下し、吐出よれの原因となる。そのため、ノズル面にある程度の撥水性がなければ、一枚の印字であっても最後に吐出されるインク液滴で吐出よれが発生する。

そこで、本発明のインクジェット記録装置１００においては、画像処理部２１において画像データの画像処理を行い、印字対象となる画像データを構成する各画素データを多値階調（２５６階調）で示した印字データ（ｉ）を生成する。そして、印字データ（ｉ）に基づいて、データ加工部２３で２階調の駆動波形選択データ（ｉｉ）を生成する。その後、１ページの画像内の用紙搬送方向に並ぶ画素列のうち、駆動波形選択データが０以外（階調値１）の画素数を各ノズル１８についてカウントし、カウント値が２以上である画素列においては、階調値１の画素データの少なくとも一つについて、駆動波形選択データ（ｉｉ）を、第１駆動波形（１）からリセット波形である第３駆動波形（３）に変換する。

このように、通常の駆動波形よりもメニスカスの引き込みが大きいリセット波形を用いてインク吐出を行うことにより、ノズル内のメニスカス面をノズル面に濡れ広がったインクやノズル開口付近に付着した異物から切り離すことができ、吐出よれの発生を抑制することができる。

ここで、リセット波形はインク滴を吐出する波形なので、紙間で使用すると、第１搬送ベルト８（図１参照）上にインクを吐出することになり、用紙裏面の汚れにも繋がる。また、用紙上であっても空白画素に使用すると、画像上に微小なドットが形成され、画像上でチリとなって認識されてしまう。そのため、画像内の空白画素以外の画素の吐出波形を通常の吐出波形からリセット波形にすることが最も好ましい。

また、記録ヘッド１７の使用初期においてはノズル面の撥水性が高いため、インク吐出後のメニスカスはノズルから均一に起伏し、引き込みの振動と共にノズル内に引き込まれるが、劣化したノズル面では撥水性も損なわれるため、吐出よれ現象は頻繁に発生する可能性がある。そのため、第１駆動波形（１）から第３駆動波形（３）への変換は１ページ毎に行う必要がある。

なお、画像内の画素に対応する駆動波形選択データ（ｉｉ）を通常の吐出波形からリセット波形に変換する場合、リセット波形に変換する画素は１ページの画像内の最初の画素でも良いし、中間または最後の画素であっても良い。

ところで、特に水性顔料系のインクを使用する場合、非吐出画素が所定の画素数以上続いた後の先頭吐出画素では、ノズル１８内のメニスカス表面のインク乾燥によってインクの増粘が発生する。その結果、インクの吐出時に印字が乱れたり不吐出が発生したりするという不具合があった。そこで、１ページの画像内の最初の画素に対応する駆動波形選択データ（ｉｉ）をリセット波形に変換した場合、上述したようなメニスカス表面のインク乾燥によって生じる間欠吐出性の悪化を緩和することもできる。

また、１ページの画像内の最後の画素に対応する駆動波形選択データ（ｉｉ）をリセット波形に変換した場合、たとえ１枚の印字でも最終ドットをきっちり飛ばすことで吐出よれを抑制することができ、用紙搬送方向の上流側端部における画像乱れを軽減することができる。

従って、吐出波形をリセット波形に変換する画素は１ページの画像内の最初の画素、または最後の画素であることが好ましい。但し、間欠吐出性の改善は、水溶性インクを使用する場合に重要な課題であるため、最初の画素の吐出波形をリセット波形に変換することが最も好ましい。

図１２は、本発明のインクジェット記録装置１００における記録ヘッド１７のインク吐出動作のシーケンスを示すフローチャートである。必要に応じて図１〜図４を参照しながら、図１２のステップに沿って本発明のインクジェット記録装置１００を用いて画像を記録する際のインク吐出動作について説明する。

パーソナルコンピューターのプリンタードライバー等から印字命令が入力されると、まず、制御部２０内の画像処理部２１において入力された画像データに基づく印字データ（ｉ）が生成される（ステップＳ１）。次に、印字データ（ｉ）がデータ加工部２３に送信され、印字データ（ｉ）を構成する各画素データについて、当該各画素データに対応したインク吐出を行う各ノズル１８のインク吐出回数を示す駆動波形選択データ（ｉｉ）を生成する（ステップＳ２）。本実施形態では、記録ヘッド１７は階調値０、１の２階調のドット形成が可能である。データ加工部２３において２５６階調の印字データ（ｉ）から２階調の駆動波形選択データ（ｉｉ）に変換する。

そして、記録ヘッド１７のノズル１８の並びに応じて、画像１ページ分の画素データに対応する駆動波形選択データ（ｉｉ）をバッファー２９に送信する。バッファー２９内に格納された駆動波形選択データ（ｉｉ）は、セレクター３０によりヘッド駆動部２５の駆動周波数に同期したタイミングで順次読み出され、駆動波形選択データ（ｉｉ）に応じた駆動波形を選択する。

次に、制御部２０は、バッファー２９内に格納された画像１ページの用紙搬送方向に並ぶ画素列の駆動波形選択データ（ｉｉ）のうち、駆動波形選択データ（ｉｉ）が０以外の画素数を各ノズル１８についてカウントする（ステップＳ３）。そして、カウント値が２以上であるか否かを判断する（ステップＳ４）。

各ノズル１８に対応する画素列についてカウントされたカウント値が２以上である場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、セレクター３０は、１ページの画像内の最初の階調値１の画素に対応する駆動波形として、メニスカスの引き込みが大きい第３駆動波形（３）を選択する（ステップＳ５）。また、その他の画素については対応する通常の駆動波形を選択してインク吐出を行う。例えば、階調値１である画素には、第１駆動波形（１）を選択し、階調値０である画素はドット形成が行われないため、駆動電圧（Ｖ０）を保持する。

一方、カウント値が１または０である場合（ステップＳ４でＮＯ）、セレクター３０は、バッファー２９に格納された各ラインの全ての画素について対応する通常の駆動波形を選択してインク吐出を行う（ステップＳ６）。例えば、階調値１である画素には、第１駆動波形（１）を選択し、階調値０である画素はドット形成が行われないため、駆動電圧（Ｖ０）を保持する。

そして、１ページ分の印字が終了したか否かが判断され（ステップＳ７）、印字が継続している場合は画像処理部２１に次の１ページ分の印字データを送信し（ステップＳ８）、次の１ページで１回以上インクを吐出するノズル１８に対して第２駆動波形（２）を選択してメニスカス揺動を行う（ステップＳ９）。その後、ステップＳ１〜ステップＳ９の手順を繰り返す。

上記の手順で記録ヘッド１７のインク吐出動作を行うことにより、複数回のインク吐出を行うノズル１８に対しては、いずれかのインク吐出に使用する駆動波形としてリセット波形である第３駆動波形（３）が選択される。これにより、ノズル内のメニスカス面をノズル面に濡れ広がったインクから切り離すことができ、吐出よれの発生を抑制することができる。

また、最初の画素に対応する駆動波形としてリセット波形を選択することで、単ページ印字や連続印字時のページの先頭において、非吐出の区間が長く続いた後のノズル１８でドットを形成しようとしたときでもインクを安定して吐出することができる。

図１３は、本発明のインクジェット記録装置１００における記録ヘッド１７のインク吐出動作の他のシーケンスを示すフローチャートである。印字データ（ｉ）から駆動波形選択データ（ｉｉ）が生成され、駆動波形選択データ（ｉｉ）が０以外の画素数を各ノズル１８についてカウントし、カウント値が２以上である場合に第３駆動波形（３）を選択するまで（ステップＳ１〜Ｓ５）の手順は図１２と同様である。

図１３の制御手順では、第３駆動波形（３）が選択された画素の直前の所定画素数（例えば５画素〜１０画素）以上が連続して階調値０（空白画素）であるか否かが判断され（ステップＳ７）、所定画素数以上が連続して階調値０である場合は、第３駆動波形（３）が選択された画素の直前の１画素について第２駆動波形（２）を選択してメニスカス揺動を行う（ステップＳ８）。

以後、１ページ分の印字が終了したか否かが判断され、印字が継続している場合は次の１ページ分の印字データを送信し、次の１ページで１回以上インクを吐出するノズル１８に対して第２駆動波形（２）を選択してメニスカス揺動を行うまで（ステップＳ９〜Ｓ１１）の手順は図１２と同様である。

上記の手順で記録ヘッド１７のインク吐出動作を行うことにより、リセット波形が選択された画素の直前の連続する所定画素数以上が全て空白画素である場合は、リセット波形によるインク吐出に先立ってメニスカス揺動が行われるため、非吐出の区間が長く続いた後のノズル１８におけるメニスカス面の引き込み効果を高めることができる。

図１４は、本発明のインクジェット記録装置１００に用いられる制御経路の他の例を示すブロック図である。図１４では、ヘッド駆動部２５内にバッファー２９が設けられておらず、制御部２０内のデータ加工部２３において、画像１ページ分の駆動波形選択データ（ｉｉ）を生成するとともに、生成された駆動波形選択データ（ｉｉ）を保存する。

そして、セレクター３０は、データ加工部２３に保存された画像１ページ分の駆動波形選択データ（ｉｉ）に基づいて、駆動パルス発生部２７で発生させたいずれの駆動波形を圧電素子３１に印加するか、或いは何れの駆動波形も圧電素子３１に印加しないかを各ノズル１８について選択する。駆動波形の選択手順は図１２のステップＳ３〜Ｓ６と同様であるため説明を省略する。

図１４の構成によれば、データ加工部２３で画像１ページ分の駆動波形選択データ（ｉｉ）を保存するため、画像１ページ分の駆動波形選択データ（ｉｉ）を格納するバッファー２９が不要となり、制御が簡素化される。

その他、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、データ加工部２３で生成する駆動波形選択データ（ｉｉ）を階調値０、１の２階調としたが、これに限らず、０、１、２の３階調としても良いし、４階調以上としても良い。

ここで、リセット波形である第３駆動波形（３）は通常のインク吐出用駆動波形である第１駆動波形（１）よりもノズル１８内のインクの流速が大きくなるため、第１駆動波形（１）に比べてインク吐出力も強くなり、リセット波形を使用した画素は濃度が濃くなり易い。そこで、データ加工部２３で生成する駆動波形選択データ（ｉｉ）が３階調以上の場合は、リセット波形である第３駆動波形（３）を一つ上の階調値２に対応する駆動波形に置き換えて使用することが好ましい。

また、上記実施形態では、画像１ページ内の空白画素以外の画素の吐出波形を通常の吐出波形からリセット波形にする方法について説明したが、リセット波形を画像１ページ内の空白画素で使用することも可能である。或いは、リセット波形を紙間で使用してもよい。このとき、記録部９に対向する用紙搬送面（第１搬送ベルト８）のクリーニング手段を設けておくことが好ましい。

また、記録ヘッド１７のノズル１８の個数やノズル間隔等はインクジェット記録装置１００の仕様に応じて適宜設定することができる。また、各ラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋにつき記録ヘッド１７の数量も特に限定されるものではなく、例えば各ラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋにつき記録ヘッド１７を１つ配置することもできるし、４個以上配置することもできる。以下、実施例により本発明の効果について更に詳細に説明する。

図１に示したようなインクジェット記録装置１００を用いて、リセット波形を用いてインク吐出制御を行った場合の効果について評価した。試験方法としては、図１２に示したように用紙搬送方向の各画素列の最初の画素の吐出に第３駆動波形（３）（リセット波形）を用いた場合（本発明）と、全ての画素の吐出に第１駆動波形（１）を用いた場合（比較例）とで、ベタ画像を５００枚連続印字し、５００枚目の画像を目視により観察した。

印字条件は、用紙搬送速度を８４６．７ｍｍ／ｓｅｃ、記録ヘッドの駆動周波数を２０ｋＨｚとし、３０００×１０００ピクセルのベタ画像をＡ４普通紙に印字した。結果を図１５、図１６に示す。

用紙搬送方向の各画素列の最初の画素の吐出にリセット波形を用いた本発明では、図１５に示すように、５００枚印字後においても均一なベタ画像が形成された。これに対し、全ての画素の吐出に通常のインク吐出用駆動波形を用いた比較例では、図１６に示すように、５００枚印字後のベタ画像に筋状のムラが発生した

上記の結果より、用紙搬送方向の各画素列の最初の画素の吐出にリセット波形を用いることで、連続印字後におけるインクの吐出よれ（飛翔曲がり）に起因するベタ画像の筋状のムラを実用上問題のない程度に抑制できることが確認された。なお、ここでは各画素列の最初の画素の吐出にリセット波形を用いたが、各画素列の最初の画素の吐出にリセット波形を用いた場合や各画素列の中間の画素の吐出にリセット波形を用いた場合においても同様の効果が確認されている。

本発明は、記録ヘッドからインクを吐出することによって記録を行うインクジェット記録装置に利用可能である。本発明の利用により、画像形成効率を低下させることなく、連続印字時における吐出よれの発生を効果的に抑制できるインクジェット記録装置となる。

９ 記録部
１１Ｃ〜１１Ｋ ラインヘッド
１７ 記録ヘッド
１８ ノズル
２０ 制御部
２１ 画像処理部
２３ データ加工部
２５ ヘッド駆動部
２７ 駆動パルス発生部
２９ バッファー
３０ セレクター
３１ 圧電素子
３５ 加圧室
１００ インクジェット記録装置
Ｍ メニスカス面

Claims (9)

1. 記録媒体上にインクを吐出する複数のノズルと、該複数のノズルに連通し、内部にインクを収容可能な複数の加圧室と、該複数の加圧室に対応して配置され、前記各加圧室内のインクに圧力をかけて前記各ノズルからインクを吐出させる複数の圧電素子と、を有する記録ヘッドと、
   前記圧電素子の駆動電圧の駆動波形として、前記ノズルからのインク吐出回数に応じて設定された１種類以上のインク吐出用駆動波形と、該インク吐出用駆動波形よりも前記ノズル内のメニスカスの引き込みが大きいリセット波形とを含む複数の駆動波形を発生させる駆動パルス発生部と、該駆動パルス発生部で発生させたいずれの駆動波形を前記圧電素子に印加するか、或いは何れの駆動波形も前記圧電素子に印加しないかを前記各ノズルについて選択するセレクターと、を備え、印字対象となる画像データを構成する１つの画素データにつき、当該画素データの階調に応じて定まる１回以上のインク吐出を前記各ノズルに対して実行させるヘッド駆動部と、
   印字対象となる画像データを構成する各画素データを多値階調で示した印字データを生成する画像処理部と、該画像処理部で生成された印字データを構成する各画素データについて、当該各画素データの階調に対応した前記各ノズルのインク吐出回数を表す駆動波形選択データを生成するデータ加工部と、を有する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、印字対象となる画像１ページの用紙搬送方向に並ぶ画素列のうち、駆動波形選択データが０以外の画素数を前記各ノズルについてカウントし、カウント値が２以上である前記ノズルについて、前記リセット波形を当該画像の印字開始時から次の画像の印字開始時までの間に１回以上使用することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 印字対象となる画像１ページの用紙搬送方向に並ぶ画素列のうち、駆動波形選択データが０以外の画素数のカウント値が２以上である場合、前記セレクターは、前記画素列内の駆動波形選択データが０以外の少なくとも一つの画素の画素データに対応する駆動波形として前記リセット波形を選択することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記セレクターは、前記画素列内の駆動波形選択データが０以外の画素のうち最初の画素または最後の画素の画素データに対応する駆動波形として前記リセット波形を選択することを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記セレクターは、前記画素列内の駆動波形選択データが０以外の画素のうち最初の画素の画素データに対応する駆動波形として前記リセット波形を選択することを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記リセット波形は、前記インク吐出用駆動波形の後に、前記記録ヘッドの固有振動周期の１／２よりも狭いパルス幅のパルスを１回リレーさせた駆動波形であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
6. 前記駆動パルス発生部は、インク吐出は行わずに前記ノズル内のメニスカスを揺動させるメニスカス揺動用駆動波形を発生させることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
7. 前記メニスカス揺動用駆動波形は、前記インク吐出用駆動波形よりも狭いパルス幅を有し、且つ高い周波数を有するパルスが連続して複数回繰り返されることを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記セレクターは、前記画素列内の駆動波形選択データが０以外の少なくとも一つの画素の画素データに対応する駆動波形として前記リセット波形が選択され、且つ、前記リセット波形が選択された画素の直前の所定画素数以上が連続して駆動波形選択データが０である場合は、前記リセット波形が選択された画素の直前１画素の画素データに対応する駆動波形として前記メニスカス揺動用駆動波形を選択することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のインクジェット記録装置。
9. 連続印字中の記録媒体間で、前記メニスカス揺動用駆動波形の駆動電圧を次の記録媒体上に少なくとも１回以上インクを吐出する前記全ての圧電素子に印加することを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載のインクジェット記録装置。