特許 7388151 液滴吐出装置及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-20

(45)【発行日】2023-11-29

(54)【発明の名称】液滴吐出装置及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/17 20060101AFI20231121BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20231121BHJP

   B41J 2/015 20060101ALI20231121BHJP

【ＦＩ】

B41J2/17

B41J2/01 401

B41J2/01 451

B41J2/015 101

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019213568

(22)【出願日】2019-11-26

(65)【公開番号】P2021084275

(43)【公開日】2021-06-03

【審査請求日】2022-09-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】筒井 亮太

【審査官】亀田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１１１９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２６９５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－００２６６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アクチュエータを備え、前記アクチュエータに駆動信号を印加することにより内部に貯蔵された液体を吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドの内部の前記液体を冷却又は加熱する温度調節部と、
前記記録ヘッドの温度を、目標のサテライト長が実現される温度に調整するように、前記温度調節部を制御する温度制御部と、を備える、
液滴吐出装置。

【請求項2】

前記駆動信号を生成する吐出駆動部と、を更に備え、
前記吐出駆動部は、前記液体の温度に応じて主滴の滴速度及び滴サイズが一定になるように前記駆動信号を生成する、
請求項１に記載の液滴吐出装置。

【請求項3】

前記温度調節部は、ヘッドヒータである、
請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出装置。

【請求項4】

前記温度調節部は、ヘッド駆動装置により自己発熱により加熱を行う、
請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出装置。

【請求項5】

前記温度制御部は、着弾した前記液体をスキャナーで読み取り、解析したサテライト長に基づいて、前記温度調節部の温度を制御する、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の液滴吐出装置を備える、
画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は液体吐出装置及び画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

インク滴をヘッドから記録媒体に吐出することで作像するインクジェット方式の画像形成装置が知られている。

【0003】

インクジェット方式の画像形成装置において、インク滴を吐出するときに、飛翔インク滴が主滴とサテライト滴といわれる微小滴に分裂して着弾する。サテライト滴は、文字品質低下や画像濃度変動などの異常の原因となる。

【0004】

特許文献１には、インクミストやサテライト発生を抑制する目的として、インク温度を制御するインク加温制御部を備える画像記録装置の発明が記載されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の画像記録装置の発明では、サテライト滴の発生を抑制していた。しかしながら、インクジェット方式の画像形成装置において、サテライト滴が着弾し、画像埋まりが改善して、画像濃度が上昇するような効果を発揮する場合もある。

【0006】

本発明は、サテライト滴の着弾を制御し、画像品質を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一の態様によれば、アクチュエータを備え、前記アクチュエータに駆動信号を印加することにより内部に貯蔵された液体を吐出する記録ヘッドと、前記記録ヘッドの内部の前記液体を冷却又は加熱する温度調節部と、前記記録ヘッドの温度を、目標のサテライト長が実現される温度に調整するように、前記温度調節部を制御する温度制御部と、を備える液滴吐出装置を提供する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、サテライト滴の着弾を制御し、画像品質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係る画像形成装置の全体概略図。

【図2】本実施形態の画像形成手段の複数のヘッドアレイのヘッド配列を示す図。

【図3】本実施形態の画像形成装置のハードウェア構成例を示すブロック図。

【図4】本実施形態の液滴飛翔状態観測装置の構成例を示す図。

【図5】本実施形態の画像形成装置のヘッドから飛翔した液滴と着弾した液滴を横方向から見た概念図。

【図6】本実施形態の画像形成装置の主滴速度、主滴サイズが一定になるように波形設計した場合のサテライト長の温度特性の例を示す図。

【図7】本実施形態の画像形成装置の温度ごとに調整した駆動波形を示す図。

【図8】本実施形態の画像形成装置のサテライト長を調整する際の基本的な考え方を示す図。

【図9】本実施形態の画像形成装置のサテライト長の温度特性を取得する処理を示すフローチャート。

【図10】本実施形態の画像形成装置のサテライト長の調整する処理を示すフローチャート。

【図11】本実施形態の画像形成装置のサテライト長の調整による画質調整処理を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。下記、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0011】

＜画像形成装置１＞
図１は、画像形成装置１の全体概略図を示す。図１では、本実施形態に係る画像形成装置１として、ロール紙などの記録媒体Ｐに対して画像形成などの動作を行うインクジェット連帳機を示す。画像形成装置１は液体吐出装置の一例である。図１を参照して、画像形成装置１の全体の構成について説明する。

【0012】

画像形成装置１は、給紙機構５、印刷機構３、乾燥機構６、読取部４、巻き取り機構７を備える。これらの給紙機構５、印刷機構３、乾燥機構６、読取部４、巻き取り機構７は、制御装置２によって制御されている。

【0013】

制御装置２は、画像形成装置１の内部に設けてもよいし、外部に設けてもよい。

【0014】

制御装置２の制御信号Ｔ１によって同期された給紙機構５および巻き取り機構７によって記録媒体Ｐは所定の速度で搬送される。

【0015】

記録媒体Ｐは、給紙機構５であるアンワインダーにより巻き出され、印刷を行う印刷機構３に到達する。記録媒体Ｐは液滴が吐出される対象物である。記録媒体Ｐはロール紙でなく所定のサイズに予めカットされたカット紙であっても良い。また、記録媒体Ｐは紙でなくフィルム等であっても良い。

【0016】

記録媒体Ｐが印刷機構３であるヘッド群の下を通過する際、ヘッドアレイ３Ｋ、３Ｃ、３Ｍ及び３Ｙは、記録媒体Ｐに対して液体を吐出する。吐出される液体は着色された液体であり、液体が記録媒体に付着することによって画像が形成される。ヘッドアレイ３Ｋ、３Ｃ、３Ｍ、及び３Ｙはそれぞれ、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの液体を吐出する。ヘッドアレイ３Ｋ、３Ｃ、３Ｍ、及び３Ｙはそれぞれ、ヘッドヒータやヘッドチラー等の後述する温度調整素子２２２を備える。温度調整素子２２２により、ヘッドアレイ３Ｋ、３Ｃ、３Ｍ、及び３Ｙのヘッドの温度を任意に調整することができる。ヘッドの温度を調整することにより、インク（液体）を冷却又は加熱する。印刷機構３が液滴吐出装置の一例である。

【0017】

図１において、ヘッドアレイ３Ｋ、３Ｃ、３Ｍ、及び３Ｙは、図の手前から奥への方向であるＸ方向にそれぞれ複数のヘッドを備えている。Ｘ方向はノズル列方向である。

【0018】

記録媒体Ｐを搬送する搬送手段は、吐出の対象物である記録媒体Ｐとヘッドアレイ３Ｋ、３Ｃ、３Ｍ及び３Ｙとが相対的に移動するように、記録媒体Ｐを移動させる。搬送手段は記録媒体とヘッドアレイとの相対移動を行う移動部として機能する。

【0019】

なお、印刷機構３の前段に、インクを凝集させる機能や浸透性を制御する機能を有する前処理液を塗布する前処理機構や、塗布した前処理液を乾燥させる前処理液塗布乾燥機構を設けていてもよい。

【0020】

印刷機構３を通過した記録媒体Ｐは、乾燥機構６を抜けると、形成された画像は、記録媒体Ｐに定着される。図１では、乾燥機構６が、記録媒体Ｐの裏面から接触加熱を行うヒートドラムである例を示している。ヒートドラムでの加熱温度は、印刷速度やインクの乾燥性にもよるが、５０℃～１００℃程度に設定される。乾燥機構６は接触加熱でなく、温風、赤外線、加圧、紫外線といった手段であっても良い。また、乾燥機構６は、接触加熱、温風、赤外線、加圧、紫外線といった手段の組み合わせであっても良い。

【0021】

画像が形成された記録媒体Ｐが、読取部４の下を通過する際に、読取部４によって画像検査が行われる。読取部４は、スキャナーなどの記録媒体の画像情報を読み込む機構を備えている。例えば、読取部４のスキャナーは、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサを備える。ＣＣＤイメージセンサは記録媒体Ｐの全幅を撮影可能に取り付けられる。

【0022】

制御装置２は読取部４が出力した画像情報等を含む受信信号Ｔ２を受信する。制御装置２は、受信した画像情報を用いて、作像された画像の検査を行う。当該画像検査の処理は、制御装置２でなく読取部４内の制御機構又は画像形成装置１に接続されているコンピュータのいずれかで行われても良い。読取部４の制御機構はインラインで使用することも可能だが、オフラインで使用しても構わない。

【0023】

記録媒体Ｐは、印刷後の記録媒体Ｐを加工する後加工装置の一例である巻き取り機構７であるリワインダーによって、巻き取られる。印刷後の後加工処理の内容によっては、巻き取り機構７の代わりに、カッターを用いて記録媒体を裁断する切断動作を含む搬出工程が実施されてもよい。

【0024】

上記の構成に加えて、印刷機構３の後段であって、乾燥機構６の前段に、記録媒体Ｐ上のインク膜の剥離を防止する後処理液を塗布する後処理機構を設けてもよい。

【0025】

また、図１では、１つの面に対して画像を形成させる構成を示しているが、両面印刷を実施する場合は、同様の構成の画像形成装置を並べて配置することで、実現できる。

【0026】

さらに、図１では、複数の機構を一体化した装置について説明にしたが、これらの機能を別々の筐体内の装置として、印刷システムとして機能させてもよい。

【0027】

＜ヘッド外形＞
画像形成手段として機能する印刷機構３の外形形状の一例を、図２を用いて説明する。ここで、図２は、本発明の第１の実施形態に係る、画像形成手段である印刷機構３の全体の構成の一例を示す概略平面図である。

【0028】

図２に示すように、本実施形態に係る印刷機構３は、ライン型のヘッドアレイを備える。記録媒体の搬送方向Ｙ１の上流側からブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）に対応する４つのヘッドアレイ３Ｋ、３Ｃ、３Ｍ及び３Ｙが配置されている。なお、ヘッドアレイ３Ｋ、３Ｃ、３Ｍ及び３Ｙのそれぞれを区別せずに、総称してヘッドアレイ３ｉと呼ぶ場合がある。ヘッドアレイ３ｉが、記録ヘッドの一例である。

【0029】

本実施形態に係るブラック（Ｋ）のヘッドアレイ３Ｋは、記録媒体Ｐの搬送方向Ｙ１と直行するノズル列方向Ｘ１に４つのヘッドＨ１、Ｈ２、Ｈ３及びＨ４を千鳥状に配置している。ヘッドＨ１、Ｈ２、Ｈ３、及びＨ４はそれぞれノズル列方向Ｘ１に複数のノズル３９を持つ。

【0030】

それぞれのヘッドＨ１、Ｈ２、Ｈ３、及びＨ４では、記録媒体Ｐ上に液滴を吐出する複数のノズル３９がノズル列方向Ｘ１に列をなしている。本実施形態では、各ヘッドＨ１、Ｈ２、Ｈ３、及びＨ４にノズル列ＮＡ、ノズル列ＮＢの２つのノズル列が配列されている。ノズル列ＮＡ、ノズル列ＮＢは、搬送方向Ｙ１に並んで配置される。ヘッドＨ１、Ｈ２、Ｈ３、及びＨ４のそれぞれにおいて、ノズル列は２つでなく３つ以上存在しても良い。

【0031】

ヘッドアレイ３Ｋでは、隣接するヘッドのノズル列の端部同士が、ノズル列方向Ｘ１でオーバーラップし、搬送方向Ｙ１で異なる位置にあるように配置されている。ノズル列方向Ｘ１は、搬送方向Ｙ１に直交する方向である。

【0032】

図２において、隣接するヘッドのノズル列の端部同士がノズル列方向Ｘ１でオーバーラップしている領域を、太線点線部Ｏａ，Ｏｂ，Ｏｃで示す。この領域をオーバーラップ部Ｏａ、Ｏｂ、Ｏｃとする。２つのヘッドだけで説明する場合、まとめてオーバーラップ部Ｏとする。

【0033】

隣接するヘッドのノズル列の端部同士がノズル列方向Ｘ１でオーバーラップすることにより、印刷機構３は、記録媒体Ｐのノズル列方向Ｘ１において、ヘッド間の切れ目なく画像を形成することができる。なお、他のヘッドアレイ３Ｃ、３Ｍ及び３Ｙの構成は、ブラック（Ｋ）のヘッドアレイ３Ｋの構成と同様のため、説明を省略する。下記、特に色を区別する必要が無い場合は、末尾の符号を省いて説明する。

【0034】

＜ハードウェア構成例＞
図３は、本実施形態の画像形成装置１のハードウェア構成例を示すブロック図である。 画像形成装置１は、メイン制御基板１００と、ヘッド中継基板２００と、を備える。

【0035】

メイン制御基板１００には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）１０２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０３、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０４、ＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ－Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０５、モータドライバ１０６、駆動波形生成回路１１７などが実装されている。

【0036】

ＣＰＵ１０１は、画像形成装置１の全体の制御を司る。例えば、ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３を作業領域として利用して、ＲＯＭ１０４に格納された各種の制御プログラムを実行し、画像形成装置１における各種動作を制御するための制御指令を出力する。 この際ＣＰＵ１０１は、ＦＰＧＡ１０２と通信しながら、ＦＰＧＡ１０２と協働して画像形成装置１における各種の動作制御を行う。

【0037】

ＦＰＧＡ１０２には、ＣＰＵ制御部１１１、メモリ制御部１１２、Ｉ２Ｃ制御部１１３、センサ処理部１１４、モータ制御部１１５、およびヘッド制御部１１６が設けられている。

【0038】

ＣＰＵ制御部１１１は、ＣＰＵ１０１と通信を行う機能を持つ。メモリ制御部１１２は、ＲＡＭ１０３やＲＯＭ１０４にアクセスする機能を持つ。Ｉ２Ｃ制御部１１３は、ＮＶＲＡＭ１０５と通信を行う機能を持つ。

【0039】

センサ処理部１１４は、各種センサ１３０のセンサ信号の処理を行う。 各種センサ１３０は、画像形成装置１における各種の状態を検知するセンサの総称である。 各種センサ１３０には、記録媒体Ｐの通過を検知する用紙センサ、カバー部材の開放を検知するカバーセンサ、環境温度や湿度を検知する温湿度センサ、記録媒体Ｐを固定するレバーの動作状態を検知する用紙固定レバー用センサ、カートリッジのインク残量を検知する残量検知センサなどが含まれる。

【0040】

なお、温湿度センサなどから出力されるアナログのセンサ信号は、例えばメイン制御基板１００などに実装されるＡＤコンバータによりデジタル信号に変換されてＦＰＧＡ１０２に入力される。

【0041】

モータ制御部１１５は、各種モータ１４０の制御を行う。各種モータ１４０は、画像形成装置１が備えるモータの総称である。各種モータ１４０には、記録媒体Ｐを副走査方向に搬送するための副走査モータ、記録媒体Ｐを給紙するための給紙モータ、維持機構を動作させるための維持モータなどが含まれる。

【0042】

ヘッド制御部１１６は、ＲＯＭ１０４に格納されたヘッド駆動データ、吐出同期信号ＬＩＮＥ、吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥを駆動波形生成回路１１７に渡して、駆動波形生成回路１１７に共通駆動波形信号Ｖｃｏｍを生成させる。また、ヘッド制御部１１６は、後述する温度調整素子２２２を制御して、ヘッドの内部のインク（液体）の温度を制御する。

【0043】

ヘッド制御部１１６及び駆動波形生成回路１１７は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色のヘッドアレイの各ヘッドＨ１～Ｈ４に設けられた２つのノズル列に夫々対応するように設けられている。駆動波形生成回路１１７は、吐出駆動部の一例である。

【0044】

例えば、ブラック用のヘッド制御部として、ヘッドＨ１用のヘッド制御部１１６－Ｋ１Ａ、１１６－Ｋ１Ｂ、ヘッドＨ２用のヘッド制御部１１６－Ｋ２Ａ、１１６－Ｋ２Ｂ、ヘッドＨ３用のヘッド制御部１１６－Ｋ３Ａ、１１６－Ｋ３Ｂ、ヘッドＨ４用のヘッド制御部１１６－Ｋ４Ａ、１１６－Ｋ４Ｂの８個が設けられている。シアン、マゼンタ、イエローでも同様に夫々の色に対して８個のヘッド制御部が設けられているため、ＦＰＧＡ１０２には、３２個のヘッド制御部１１６－Ｋ１Ａ～１１６－Ｙ４Ｂが設けられている。

【0045】

同様に、メイン制御基板１００には、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色のヘッドアレイに設けられた４つのヘッドＨ１～Ｈ４の２列のノズル列ＮＡ、ＮＢに対応して、３２個の駆動波形生成回路１１７－Ｋ１Ａ～１１７－Ｙ４Ｂが設けられている。

【0046】

駆動波形生成回路１１７が生成した共通駆動波形信号Ｖｃｏｍは、ヘッド中継基板２００に実装された後述のヘッドドライバ２１０に入力される。共通駆動波形信号は、駆動信号の一例である。ヘッドドライバ２１０はヘッド駆動部の一例である。

【0047】

ヘッド中継基板２００－Ｋ１～２００－Ｙ４は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色のヘッドアレイに設けられた４つのヘッドＨ１～Ｈ４に対応して、各ヘッドに１つずつ、１６個設けられている。

【0048】

図２に示すように各ヘッドの２列のノズル列ＮＡ，ＮＢにおいて、１列につきｍ個のノズル孔が設けられているとすると、ヘッド中継基板２００には、ノズル孔の数と同数の、２×ｍ個のヘッドドライバ２１０と圧電素子２２０が設けられている。圧電素子２２０に共通駆動波形信号Ｖｃｏｍが印加されることによって、ヘッド内部に貯蔵されたインク（液体）を吐出する。圧電素子２２０は、アクチュエータの一例である。

【0049】

例えば、ブラック用のヘッドＨ１を駆動するヘッド中継基板２００－Ｋ１において、ノズル列ＮＡに対応して、ヘッドドライバ２１０Ｋ１Ａ１～２１０Ｋ１Ａｍと、圧電素子２２０－Ｋ１Ａ１～２２０－Ｋ１Ａｍが設けられており、ノズル列ＮＢに対応して、ヘッドドライバ２１０Ｋ１Ｂ１～２１０Ｋ１Ｂｍが設けられている。ヘッド中継基板２００が、ヘッド駆動装置の一例である。

【0050】

また、ヘッドＨ１～Ｈ４のそれぞれには、温度調整素子２２２と、温度検出素子２２３を備える。例えば、ブラック用のヘッドＨ１には、温度調整素子２２２－Ｋ１、温度検出素子２２３－Ｋ１を備える。温度調整素子２２２は、ヘッドアレイ３ｉの内部のインク（液体）を冷却又は加熱する。温度調整素子２２２は、例えば、ヘッドヒータやヘッドチラー等である。具体的には、温度調整素子２２２は、ペルチェ素子やヒータ素子等である。温度検出素子２２３は、ヘッドアレイ３ｉの内部のインク（液体）の温度を測定する。温度検出素子２２３は、例えば、測温抵抗体やサーミスタ等である。温度調整素子２２２は、各ヘッドアレイのヘッド制御部１１６により制御される。具体的には、ヘッド制御部１１６は、温度検出素子２２３によりヘッドアレイ３ｉの内部のインク（液体）の温度を測定する。そして、ヘッド制御部１１６は、ヘッドアレイ３ｉの内部のインク（液体）の温度が所望の温度になるように制御する。なお、温度調整素子２２２は、温度調節部の一例である。ヘッド制御部１１６が、温度制御部の一例である。

【0051】

ブラック用の他のヘッドＨ２、Ｈ３、Ｈ４、及び他の色シアン、マゼンタ、イエローのヘッドアレイの各ヘッドＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４に対応するヘッド中継基板２００‐Ｋ２～２００‐Ｙ４もブラック用ヘッドＨ１のヘッド中継基板２００－Ｋ１の構成と同様の構成を有する。

【0052】

＜液滴飛翔状態観測装置３００＞
本実施形態の画像形成装置１において、主滴とサテライト滴との間の距離であるサテライト長を測定する必要がある。最初に、サテライト長を測定するために、液滴の飛翔状態観察を行う液滴飛翔状態観測装置３００について説明する。図４は、本実施形態の液滴飛翔状態観測装置の構成例を示す図である。なお、ここに記載した装置は、液滴観察手段の一例であって、必ずしもこの形態をとる必要はない。

【0053】

液滴飛翔状態観測装置３００は、主制御装置３１０、ヘッド制御装置３２０、光源駆動装置３３０、光源３４０、カメラ３５０を備える。

【0054】

主制御装置３１０は、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）である。ヘッドアレイ３ｉからの液滴を観察するために、主制御装置３１０はヘッド制御装置３２０に制御信号を送信する。ヘッド制御装置３２０は制御信号を受信すると、ヘッド制御装置３２０はヘッドアレイ３ｉに吐出信号が送信する。これによって、ヘッドアレイ３ｉは液滴ＤＬを吐出する。この吐出に同期して、例えば、パルスジェネレータにより構成される光源駆動装置３３０から光源３４０に発光信号が送信され、光源３４０が点灯する。光源３４０は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等により構成される。カメラ３５０は光源３４０からの光を受け、液滴ＤＬの影を飛翔方向に対して垂直の方向から撮影する。カメラ３５０で撮影した撮影画像は主制御装置３１０に順次送信される。光源駆動装置３３０の発光信号に対して遅延させることによって、任意のタイミングにおける液滴の飛翔状態の画像を撮影することができる。

【0055】

インクジェット方式の画像形成装置１における、インクを吐出したときの液滴について説明する。図５は、本実施形態の画像形成装置１のヘッドアレイ３ｉから飛翔した液滴ＤＬｍ、ＤＬｓと着弾した液滴ＩＭｍ、ＩＭｓを横方向から見た概念図である。ヘッドアレイ３ｉから吐出された液滴は、その液特性に応じて、２つ以上の滴に分裂する場合がある。先頭の分裂した主の部分を主滴ＤＬｍ、不随して発生する滴をサテライト滴ＤＬｓと呼ぶ。通常、主滴ＤＬｍの吐出性能である滴速度ｖｌｍ、滴サイズＤｄｌが画像品質の多くを決定する。しかしながら、サテライト滴ＤＬｓが発生した場合、主滴ＤＬｍとサテライト滴ＤＬｓが、別々のタイミングで、記録媒体Ｐに着弾する。そのため、記録媒体Ｐでは、主滴ＩＭｍとサテライト滴ＩＭｓのように、別の場所に着弾する。したがって、画像品質に影響を与える。なお、画像品質への影響は、サテライト滴ＩＭｓがどこに着弾したかによって画質が劣化する場合もあれば、逆に向上する場合もある。すなわち、サテライト滴ＩＭｓの発生によって画質が劣化する場合もあれば、逆に向上する場合もある。

【0056】

そこで、本実施形態の画像形成装置１では、サテライト滴ＤＬｓの主滴ＤＬｍからの距離（以下、サテライト長Ｌｍｓという。）をコントロールすることによって、画像品質を向上させる。

【0057】

＜共通駆動波形信号Ｖｃｏｍ＞
最初に、本実施形態の画像形成装置１における共通駆動波形信号Ｖｃｏｍについて説明する。本実施形態の画像形成装置１における共通駆動波形信号Ｖｃｏｍは、インク滴を吐出したときに、温度に対して主滴の滴速度、滴サイズが変わらない駆動波形を設計する。

【0058】

図６は、本実施形態の画像形成装置の主滴速度、主滴サイズが一定になるように波形設計した場合のサテライト長の温度特性の例を示す図である。液体は温度によってその物性が変化するため、その飛翔状態も変化する。通常のインクジェット画像形成装置では、このインク物性の変化を補正するために、温度によってアクチュエータにかける駆動波形信号（以後、単に駆動波形と呼ぶ）を変化させ、温度ごとに吐出特性が大きく異ならないように制御している。図６では温度ごとに調整した駆動波形を用いた場合の吐出特性の変化の一例を示す。図６の（ａ）、（ｂ）のように、ある温度レンジにおいて主滴の滴速度、滴サイズを一定に保ちながら吐出するような駆動波形を設計することできる。

【0059】

例えば、図７は、本実施形態の画像形成装置１の温度ごとに調整した駆動波形を示す図である。駆動波形ＷＦは、ヘッドのアクチュエータにかける電圧信号であり、電圧信号の上げ下げが、アクチュエータにおいてアクチュエータの押し引きに変換される。前述のように、液体の物性はその温度によって変化する。そのため、駆動波形ＷＦもヘッド駆動時の温度ごとに調整する。図７の例では、波高値Ｖａｍｐを調整することによって、液体温度上昇による液体粘度低下を打ち消すように駆動波形を調整している。なお、ここで示した駆動波形ＷＦは例示であり、通常の吐出特性コントロールを行う場合、駆動波形形状は複雑なものになる。

【0060】

しかしながら、サテライト滴に関しては、その発生原因が液滴の空中での分裂であることから、その液体物性の影響を強く受ける。そのため、駆動波形によりコントロールは難しい。また、仮に駆動波形によってコントロールできたとしても、駆動波形設計の自由度を大きく損ねることとなり、商品成立性を低下させる原因となる。例えば、サテライト滴をコントロールせずに、主滴の液速度と液サイズが温度に対して一定になるように波形設計を行うと、図６の（ｃ）のグラフのように、サテライト長がある傾向をもって、温度に対して変化する。

【0061】

そこで、本実施形態の画像形成装置１では、ヘッド温度を制御することにより、サテライト長を調整する。図８は、本実施形態の画像形成装置１のサテライト長を調整する際の基本的な考え方を示す図である。まず、温度に対して滴速度、滴サイズが変わらない駆動波形を設計し、温度を変えながらサテライト長の特性を、液滴飛翔状態観測装置３００を用いて取得する。これが、図８のグラフのようになる。例えば、図８の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ヘッド温度が低い方がサテライト長は長くなる。本実施形態の画像形成装置１では、目標のサテライト長が実現されるようにヘッド温度を調整する。例えば、図８において、サテライト長を現在のサテライト長Ｓ５１からサテライト長Ｓ５２に変更したい場合、最初に、画像形成装置１は、現在のヘッド温度（ヘッド温度Ｔ５１）を測定する。次に、画像形成装置１は、現在のヘッド温度Ｔ５１と目標のサテライト長Ｓ５２を実現するヘッド温度Ｔ５２との差分を算出する。そして、画像形成装置１は、目標のサテライト長Ｓ５２が実現されるようにヘッド温度を調整する。

【0062】

＜サテライト長の温度特性の取得＞
本実施形態の画像形成装置１について、サテライト長の温度特性の取得について説明する。図９は、本実施形態の画像形成装置のサテライト長の温度特性を取得する処理を示すフローチャートである。

【0063】

サテライト長の温度特性は、液滴飛翔状態観測装置３００によって行う。以下、液滴飛翔状態観測装置３００の処理ステップについて説明する。

【0064】

サテライト長の温度特性取得を開始すると、まず、ステップＳ１０において、主制御装置３１０は、ヘッド制御装置３２０を介して、対象のヘッドの温度を各ヘッドの温度調整素子２２２により、所定の温度になるように調整する。

【0065】

次に、ステップＳ２０において、主制御装置３１０は、ヘッド制御装置３２０を介して、ヘッドアレイ３ｉからインクを吐出させる。そして、主制御装置３１０は、カメラ３５０により撮像画像を取得して、飛翔状態を確認する。そして、主制御装置３１０は、飛翔状態を確認しながら、ヘッド制御装置３２０を介して、滴速度、滴サイズが変化しないよう駆動波形を調整する。調整した駆動波形パラメータは温度と紐づけて、例えば主制御装置３１０のメモリに保存する。

【0066】

次に、ステップＳ３０において、主制御装置３１０は、ヘッド制御装置３２０を介して、ステップＳ２０で調整した駆動波形を用いて吐出を行い、カメラ３５０により撮像画像を取得して、その温度におけるサテライト長のデータを取得する。取得したデータは温度と紐づけて、例えば主制御装置３１０のメモリに保存する。

【0067】

次に、ステップＳ４０において、対象となる温度範囲すべての評価が完了したか確認する。評価が完了（ステップＳ４０の「ＹＥＳ」）の場合は、処理を終了する。評価が未完了（ステップＳ４０の「ＮＯ」）の場合、ヘッド温度を次の評価温度に変更して、ステップＳ１０に戻って、繰り返し処理を行う。

【0068】

＜サテライト長の調整＞
次に、本実施形態の画像形成装置１におけるサテライト長の調整について説明する。図１０は、本実施形態の画像形成装置１のサテライト長の調整する処理を示すフローチャートである。

【0069】

サテライト長の調整を開始すると、まず、ステップＳ１１０において、設定するサテライト長を決定する。これは、事前の印刷結果において、画質との兼ね合いを鑑み、設計者が判断を行う。何らかの判断基準があれば、自動での設定を行ってもよい。

【0070】

次に、ステップＳ１２０において、ヘッド制御部１１６は、現在のヘッド温度を各ヘッドの温度検出素子２２３により検出する。ヘッド制御部１１６は、検出温度に従って、事前に登録された、その温度に対応する駆動波形をセットする。

【0071】

次に、ステップＳ１３０において、ヘッド制御部１１６は、図８に記載のサテライト長と温度の関係のグラフから、設定するサテライト長を実現するヘッド温度を算出し、現在ヘッド温度との差分を確認する。設定するサテライト長を実現するヘッド温度と現在ヘッド温度との差分が所定の範囲内（ステップＳ１３０の「ＹＥＳ」）であれば処理を終了する。設定するサテライト長を実現するヘッド温度と現在ヘッド温度との差分が一定の範囲外（ステップＳ１３０の「ＮＯ」）であればステップＳ１４０に進む。

【0072】

次に、ステップＳ１４０において、ヘッド制御部１１６は、ステップＳ１３０で算出した差分が所定の範囲内になるように、各ヘッドの温度調整素子２２２によりヘッドの温度を調整し、調整後の温度の駆動波形をセットする。この時、ヘッド温度調整方向が加温側だった場合は、適切にヘッドを駆動して、その自己発熱によって温度の調整を行ってもよい。そして、ステップＳ１２０に戻り処理を繰り返す。

【0073】

＜画像品質の調整＞
次に、実際にサテライト長を調整して、画像品質を調整する処理について説明する。図１１は、本実施形態の画像形成装置１のサテライト長の調整による画質調整処理を示すフローチャートである。

【0074】

画像品質の質調整を開始すると、まず、ステップＳ２１０において、ヘッド制御部１１６は、各ヘッドの温度検出素子２２３により現在のヘッド温度を検出する。検出温度に従って、事前に登録された、その温度に対応する駆動波形をセットする。

【0075】

次に、ステップＳ２２０において、画像形成装置１は、画像品質チェックパターンを印刷機構３により印字する。この画像品質チェックパターンは、例えば、画像濃度を検査するためのべたパターンや、画像の粒状性を検査するための、階調パッチパターンである。

【0076】

次に、ステップＳ２３０において、画像形成装置１は、印刷した画像品質チェックパターンを、読取部４のスキャナーで読み込み解析する。このスキャナー読み込みは使用者が手動で行ってもよい。

【0077】

次に、ステップＳ２４０において、画像形成装置１は、解析したチェックパターンの画像品質が十分か判断する。合格（ステップＳ２４０の「ＹＥＳ」）であれば処理を終了する。不合格（ステップＳ２４０の「ＮＯ」）であれば、ステップＳ２５０に進む。

【0078】

次に、ステップＳ２５０において、画像形成装置１は、サテライト長の調整方向を算出し、目標サテライト長を仮設定する。サテライト長の調整方向の算出については、例えば、画像濃度が未達の場合は、よりサテライトの長い方向へ変化させるような演算を行う。そして、図８を用いて、仮設定した目標サテライト長から目標ヘッド温度を算出する。

【0079】

次に、ステップＳ２０７において、画像形成装置１は、ヘッド制御部１１６を介して、目標ヘッド温度になるように、ヘッドの温度調整素子２２２によりヘッド温度を調整する。その後、調整後温度の駆動波形をセットする。そして、ステップＳ２１０から処理を繰り返す。

【0080】

＜作用・効果＞
本実施形態の画像形成装置１により、サテライト長を調整することにより、画像品質を向上させることができる。

【0081】

例えば、サテライト調整のためにヘッド駆動波形を専用設計する場合は、ヘッド駆動波形の設計自由度を下げてしまい、その他課題が発生した場合に対応できなくなる可能性があった。本実施形態の画像形成装置１では、本実施形態の画像形成装置では、そのようにヘッドの駆動波形を専用設計する必要がなく、主滴の性能が変化することなく、画像品質を向上させることができる。

【符号の説明】

【0082】

１ 画像形成装置
２ 制御装置
３ 印刷機構
３ｉ、３Ｋ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ ヘッドアレイ
４ 読取部
１１６ ヘッド制御部
１１７ 駆動波形生成回路
２００ ヘッド中継基板
２２０ 圧電素子
２２２ 温度調整素子
３００ 液滴飛翔状態観測装置

【先行技術文献】

【特許文献】

【0083】

【文献】特開２０１０－２６９５２６号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】