特許 7567910 インクジェットヘッド、インクジェット画像形成装置及びインクジェットヘッドの制御方法

(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】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】インクジェットヘッド、インクジェット画像形成装置及びインクジェットヘッドの制御方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20241008BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 601

B41J2/14 603

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022530002

(86)(22)【出願日】2020-06-12

(86)【国際出願番号】 JP2020023310

(87)【国際公開番号】W WO2021250906

(87)【国際公開日】2021-12-16

【審査請求日】2023-05-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 聡一

【審査官】中村 博之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１８８６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１０６２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１１８１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１３８４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４４４２０１１（ＣＮ，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】

インクを吐出可能なノズルを有する第１室と、
前記第１室内の前記インクに第１圧力を印加して、前記ノズルから前記インクを吐出させる第１圧力印加部と、
前記インクに第２圧力を印加する第２圧力印加部と、
前記第１圧力の印加態様に応じて前記インクに発生する残響波を予測し、予測された前記残響波を打ち消す印加態様となる前記第２圧力を決定し、前記第１圧力と同時に前記第２圧力を前記インクに印加するよう、前記第１及び第２圧力印加部を制御する制御部と、
を備えるインクジェットヘッド。

【請求項2】

インクを吐出可能なノズルを有する第１室と、
前記第１室内の前記インクに第１圧力を印加して、前記ノズルから前記インクを吐出させる第１圧力印加部と、
前記第１室と連通する第２室と、
前記第２室内の前記インクに第２圧力を印加する第２圧力印加部と、
前記第１圧力の印加態様に応じて前記インクに発生する残響波を打ち消す印加態様となる前記第２圧力を決定し、前記第１圧力と同時に前記第２圧力を前記インクに印加するよう、前記第１及び第２圧力印加部を制御する制御部と、
を備え、
前記第２圧力印加部は、前記第２室の前記インクの流れ方向における複数の領域において、個別に、前記第２圧力を印加する、
インクジェットヘッド。

【請求項3】

インクを吐出可能なノズルを有する第１室と、
前記第１室内の前記インクに第１圧力を印加して、前記ノズルから前記インクを吐出させる第１圧力印加部と、
前記第１室と連通する第２室と、
前記第２室内の前記インクに第２圧力を印加する第２圧力印加部と、
前記第１圧力の印加態様に応じて前記インクに発生する残響波を打ち消す印加態様となる前記第２圧力を決定し、前記第１圧力と同時に前記第２圧力を前記インクに印加するよう、前記第１及び第２圧力印加部を制御する制御部と、
を備え、
前記第２室内の前記インクに背圧を付与する背圧室を更に備え、
前記制御部は、前記第１室の前記ノズルから前記インクを吐出させることにより発生する前記背圧の変動を打ち消す印加態様となる第３圧力を決定し、前記第１圧力と同時に前記第３圧力を前記インクに印加するよう、前記第１及び第２圧力印加部を制御する、
インクジェットヘッド。

【請求項4】

前記第１室と連通する第２室を備え、
前記第２圧力印加部は、前記第２室の前記インクの流れ方向における複数の領域において、個別に、前記第２圧力を印加する、
請求項１又は３に記載のインクジェットヘッド。

【請求項5】

複数組の前記第１室及び前記第１圧力印加部と、
複数の前記第１室と連通する第２室と、
を備え、
前記第２圧力印加部は、少なくとも１つの前記第１室の前記ノズルから前記インクを吐出させるときに、前記インクを吐出させない前記第１室の前記第１圧力印加部である、
請求項１又は３に記載のインクジェットヘッド。

【請求項6】

前記第１室と連通する第２室を備え、
前記第２室内の前記インクに背圧を付与する背圧室を備え、
前記制御部は、前記第１室の前記ノズルから前記インクを吐出させることにより発生する前記背圧の変動を打ち消す印加態様となる第３圧力を決定し、前記第１圧力と同時に前記第３圧力を前記インクに印加するよう、前記第１及び第２圧力印加部を制御する、
請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。

【請求項7】

前記制御部は、前記第１室の前記ノズルから前記インクを吐出させる場合において、前記第１圧力に重畳させることにより、前記第１圧力に重畳させない場合より前記インクの吐出量が多くなる印加態様となる第４圧力を決定し、前記第１圧力と同時に前記第４圧力を前記インクに印加するよう、前記第１及び第２圧力印加部を制御する、
請求項１から６のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

【請求項8】

前記第２圧力印加部は、電圧が印加されることにより駆動する圧電素子である、
請求項１から７のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

【請求項9】

前記インクは、水系インクジェットインクである、
請求項１から８のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを備えるインクジェット画像形成装置。

【請求項11】

第１圧力印加部から第１室内のインクに第１圧力を印加して、前記第１室のノズルから前記インクを吐出させるとき、前記第１圧力の印加態様に応じて前記インクに発生する残響波を予測し、予測された前記残響波を打ち消す印加態様となる第２圧力を決定し、前記第１圧力と同時に第２圧力印加部から前記第２圧力を前記インクに印加する、
インクジェットヘッドの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インクジェットヘッド、インクジェット画像形成装置及びインクジェットヘッドの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

インクジェット装置画像形成において、そのインクジェットヘッドは、インクを貯留する圧力室やインクを吐出するノズルなどを有している。インクジェットヘッドからインクを吐出する際には、圧力室内のインクに吐出圧力を印加して、ノズルからインクを吐出させている。

【0003】

特許文献１には、圧力室内のインクの圧力の制御精度や応答性を向上させるため、インクジェットヘッドの供給口側又は排出口側に、液体室と気体室が可撓膜で仕切られた圧力調整部を備えたインクジェット画像形成装置が示されている。特許文献１では、インクの吐出量を予測し、吐出量に応じて、可撓膜の弾性率を制御して、液体室の圧力（背圧）を制御するようにしている。このように、吐出量に応じて、可撓膜の弾性率を制御し、液体室の背圧を制御することで、インク吐出により生じた圧力室内のインクの圧力変動を吸収することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－２４１４２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

インクジェットヘッドの圧力室内のインクには、インクをノズルから吐出するための吐出圧力が印加される。その際、印加した吐出圧力に伴って発生する残響波やその伝播波が圧力室内のインクの圧力を変動させるため、圧力変動後のインク吐出に悪い影響を与えることがある。特に、インク吐出の間隔が短い高速駆動の場合には、インク吐出に対する残響波や伝播波の影響が避けられないため、インク吐出の高速駆動に限界があった。

【0006】

特許文献１に記載された技術は、インク吐出による圧力室内の圧力の変動を可撓膜で吸収するようにしている。つまり、圧力変動が生じると、生じた圧力変動を可撓膜で受動的に吸収するようにしている。そのため、印加した吐出圧力に伴って発生する残響波やその伝播波に対しては、応答遅れなどにより、圧力変動を適切に吸収できないことがある。特に、インク吐出の間隔が短い高速駆動の場合には、圧力変動に可撓膜が追従できなくなるため、圧力変動を吸収することは難しい。

【0007】

本発明の目的は、インク吐出の間隔が短い場合でも、圧力室内のインクの圧力変動を抑制することができるインクジェットヘッド、インクジェット画像形成装置及びインクジェットヘッドの制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係るインクジェットヘッドは、
インクを吐出可能なノズルを有する第１室と、
前記第１室内の前記インクに第１圧力を印加して、前記ノズルから前記インクを吐出させる第１圧力印加部と、
前記インクに第２圧力を印加する第２圧力印加部と、
前記第１圧力の印加態様に応じて前記インクに発生する残響波を予測し、予測された前記残響波を打ち消す印加態様となる前記第２圧力を決定し、前記第１圧力と同時に前記第２圧力を前記インクに印加するよう、前記第１及び第２圧力印加部を制御する制御部と、
を備える。
また、本発明に係るインクジェットヘッドは、
インクを吐出可能なノズルを有する第１室と、
前記第１室内の前記インクに第１圧力を印加して、前記ノズルから前記インクを吐出させる第１圧力印加部と、
前記第１室と連通する第２室と、
前記第２室内の前記インクに第２圧力を印加する前記第２圧力印加部と、
前記第１圧力の印加態様に応じて前記インクに発生する残響波を打ち消す印加態様となる前記第２圧力を決定し、前記第１圧力と同時に前記第２圧力を前記インクに印加するよう、前記第１及び第２圧力印加部を制御する制御部と、
を備え、
前記第２圧力印加部は、前記第２室の前記インクの流れ方向における複数の領域において、個別に、前記第２圧力を印加する。
また、本発明に係るインクジェットヘッドは、
インクを吐出可能なノズルを有する第１室と、
前記第１室内の前記インクに第１圧力を印加して、前記ノズルから前記インクを吐出させる第１圧力印加部と、
前記第１室と連通する第２室と、
前記第２室内の前記インクに第２圧力を印加する第２圧力印加部と、
前記第１圧力の印加態様に応じて前記インクに発生する残響波を打ち消す印加態様となる前記第２圧力を決定し、前記第１圧力と同時に前記第２圧力を前記インクに印加するよう、前記第１及び第２圧力印加部を制御する制御部と、
を備え、
前記第２室内の前記インクに背圧を付与する背圧室を更に備え、
前記制御部は、前記第１室の前記ノズルから前記インクを吐出させることにより発生する前記背圧の変動を打ち消す印加態様となる第３圧力を決定し、前記第１圧力と同時に前記第３圧力を前記インクに印加するよう、前記第１及び第２圧力印加部を制御する。

【0009】

本発明に係るインクジェット画像形成装置は、
上記のインクジェットヘッドを備える。

【0010】

本発明に係るインクジェットヘッドの制御方法は、
第１圧力印加部から第１室内のインクに第１圧力を印加して、前記第１室のノズルから前記インクを吐出させるとき、前記第１圧力の印加態様に応じて前記インクに発生する残響波を予測し、予測された前記残響波を打ち消す印加態様となる第２圧力を決定し、前記第１圧力と同時に第２圧力印加部から前記第２圧力を前記インクに印加する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、インク吐出の間隔が短い場合でも、圧力室内のインクの圧力変動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態に係るインクジェット画像形成装置を概略的に示す図である。

【図2】図１に示したインクジェット画像形成装置の制御系の主要部を示すブロック図である。

【図3】図１に示したインクジェット画像形成装置に搭載するヘッドユニットを概略的に示す図である。

【図4A】図３に示したヘッドユニットのインクジェットヘッドを示す斜視図である。

【図4B】図４Ａに示したインクジェットヘッドの先端部分を示す斜視図である。

【図5】インクジェットヘッドの先端部分の断面図である。

【図6】図１に示したインクジェット画像形成装置において実施するインクジェットヘッドの制御方法を説明するフローチャートである。

【図7】インクジェットヘッドを高速駆動した場合において発生する残響波とそのキャンセル波を示す図である。

【図8】インクジェットヘッドを低速駆動した場合において発生する残響波とそのキャンセル波を示す図である。

【図9】従来のインクジェット画像形成装置において、インクジェットヘッドの駆動周波数を変更したときの圧力室内の圧力波の速度変動を示すグラフである。

【図10】図１に示したインクジェット画像形成装置において、インクジェットヘッドの駆動周波数を変更したときの圧力室内の圧力波の速度変動を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッド、インクジェット画像形成装置及びインクジェットヘッドの制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。

【0014】

［インクジェット画像形成装置］
図１は、インクジェット画像形成装置１の概略構成を示す図である。インクジェット画像形成装置１は、給紙部１０、画像形成部２０、排紙部３０、制御部１００（図２を参照）などを備える。

【0015】

インクジェット画像形成装置１は、制御部１００による制御下で、給紙部１０に格納された記録媒体Ｐを画像形成部２０に搬送し、画像形成部２０で記録媒体Ｐに画像を形成し、画像が形成された記録媒体Ｐを排紙部３０に搬送する。記録媒体Ｐとしては、普通紙や塗工紙といった紙のほか、布帛又はシート状の樹脂など、表面に着弾したインクを定着させることが可能な種々の媒体を用いることができる。

【0016】

給紙部１０は、記録媒体Ｐを格納する給紙トレイ１１と、給紙トレイ１１から画像形成部２０に記録媒体Ｐを搬送して供給する媒体供給部１２とを有する。媒体供給部１２は、内側が２本のローラーにより支持された輪状のベルトを備え、このベルト上に記録媒体Ｐを載置した状態でローラーを回転させることで記録媒体Ｐを給紙トレイ１１から画像形成部２０へ搬送する。

【0017】

画像形成部２０は、搬送部２１、受け渡し部２２、加熱部２３、定着部２４、デリバリー部２５、ヘッドユニット５０などを有する。

【0018】

搬送部２１は、円筒状の搬送ドラム２１１の搬送面２１２（載置面）の上に載置された記録媒体Ｐを保持し、搬送ドラム２１１がその回転軸（円筒軸）を中心に矢印方向に回転して周回移動することで当該搬送ドラム２１１上の記録媒体Ｐを搬送する搬送動作を行う。

【0019】

受け渡し部２２は、給紙部１０の媒体供給部１２により搬送された記録媒体Ｐを搬送部２１に引き渡す。受け渡し部２２は、給紙部１０の媒体供給部１２と搬送部２１との間の位置に設けられ、媒体供給部１２から搬送された記録媒体Ｐの一端をスイングアーム部２２１で保持して取り上げ、受け渡しドラム２２２を介して搬送部２１に引き渡す。

【0020】

加熱部２３は、受け渡しドラム２２２の配置位置とヘッドユニット５０の配置位置との間に設けられ、搬送部２１により搬送される記録媒体Ｐが所定の温度範囲内の温度となるように当該記録媒体Ｐを加熱する。加熱部２３は、例えば、赤外線ヒーターなどを有し、制御部１００から供給される制御信号に基づいて赤外線ヒーターに通電して当該赤外線ヒーターを発熱させる。

【0021】

ヘッドユニット５０は、記録媒体Ｐが保持された搬送ドラム２１１の回転に応じた適切なタイミングで、搬送ドラム２１１の搬送面２１２に対向するインク吐出面に設けられたノズルからインクを吐出させて、記録媒体Ｐに画像を形成する。ヘッドユニット５０は、インク吐出面と搬送面２１２とが所定の距離だけ離隔されるように配置される。ここでは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のインクにそれぞれ対応する４つのヘッドユニット５０が記録媒体Ｐの搬送方向上流側からＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色の順に所定の間隔で並ぶように配列されている。ヘッドユニット５０の構成については、図３～図５を参照して、後述する。

【0022】

定着部２４は、搬送部２１の幅（搬送ドラム２１１の回転軸方向の幅）に亘って配置された発光部を有し、搬送部２１に載置された記録媒体Ｐに対して当該発光部から紫外線などのエネルギー線を照射して記録媒体Ｐ上に吐出されたインクを硬化させて定着させる。定着部２４の発光部は、搬送方向についてヘッドユニット５０の配置位置からデリバリー部２５の受け渡しドラム２５１の配置位置までの間において搬送面２１２と対向して配置される。

【0023】

デリバリー部２５は、内側が２本のローラーにより支持された輪状のベルトを有するベルトループ２５２と、記録媒体Ｐを搬送部２１からベルトループ２５２に受け渡す円筒状の受け渡しドラム２５１とを有する。デリバリー部２５は、受け渡しドラム２５１により搬送部２１からベルトループ２５２上に受け渡された記録媒体Ｐをベルトループ２５２により搬送して排紙部３０に送出する。

【0024】

排紙部３０は、デリバリー部２５により画像形成部２０から送り出された記録媒体Ｐが載置される板状の排紙トレイ３１を有する。

【0025】

図２は、インクジェット画像形成装置１の制御系の主要部を示すブロック図である。インクジェット画像形成装置１は、制御系の主要部として、加熱部２３、定着部２４、ヘッドユニット５０、制御部１００、搬送駆動部１１１、入出力インターフェース１１２などを備える。

【0026】

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０３、記憶部１０４などを有する。

【0027】

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０３に記憶された各種制御用のプログラムや設定データを読み出してＲＡＭ１０２に記憶させ、当該プログラムを実行して各種の演算処理を行う。また、ＣＰＵ１０１は、インクジェット画像形成装置１の全体動作を統括制御する。

【0028】

ＲＡＭ１０２は、ＣＰＵ１０１に作業用のメモリー空間を提供し、一時データを記憶する。なお、ＲＡＭ１０２は、不揮発性メモリーを含んでいてもよい。

【0029】

ＲＯＭ１０３は、ＣＰＵ１０１により実行される各種制御用のプログラムや設定データなどを格納する。なお、ＲＯＭ１０３に代えて、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）やフラッシュメモリーなどの書き換え可能な不揮発性メモリーが用いられてもよい。

【0030】

記憶部１０４には、入出力インターフェース１１２を介して外部装置２から入力されたプリントジョブ（画像記録命令）及び当該プリントジョブに係る画像データが記憶される。記憶部１０４としては、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）が用いられ、また、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などが併用されてもよい。

【0031】

搬送駆動部１１１は、制御部１００から供給される制御信号に基づいて、搬送ドラム２１１の搬送ドラムモーターに駆動信号を供給する。これにより、搬送駆動部１１１は、搬送ドラム２１１を所定の速度及びタイミングで回転させる。また、搬送駆動部１１１は、制御部１００から供給される制御信号に基づいて、媒体供給部１２、受け渡し部２２及びデリバリー部２５を動作させるためのモーターに駆動信号を供給する。これにより、搬送駆動部１１１は、記録媒体Ｐの搬送ドラム２１１への供給及び搬送ドラム２１１からの排出を行わせる。

【0032】

入出力インターフェース１１２は、外部装置２と制御部１００との間のデータの送受信を媒介する。入出力インターフェース１１２は、例えば、各種シリアルインターフェース、各種パラレルインターフェースのいずれか、又は、これらの組み合わせで構成される。

【0033】

外部装置２は、例えば、パーソナルコンピューターであり、入出力インターフェース１１２を介して、画像記録命令（プリントジョブ）及び画像データなどを制御部１００に供給する。

【0034】

加熱部２３は、上述したように、赤外線ヒーターなどを有する。加熱部２３は、制御部１００から供給される制御信号に基づいて、赤外線ヒーターに通電し、発熱させ、記録媒体Ｐを加熱する。

【0035】

定着部２４は、上述したように、発光部を有する。定着部２４は、制御部１００から供給される制御信号に基づいて、発光部を発光させ、記録媒体Ｐに紫外線などのエネルギー線を照射することにより、記録媒体Ｐ上に吐出されたインクを硬化させて定着させる。

【0036】

ヘッドユニット５０は、ヘッド駆動部５１、インクジェットヘッド９０などを有する。ヘッド駆動部５１は、制御部１００の制御に基づいて、インクジェットヘッド９０に対して、適切なタイミングで画像データに応じた駆動信号を供給することにより、インクジェットヘッド９０のノズルから画像データの画素値に応じた量のインクを吐出させる。

【0037】

［ヘッドユニット］
図３は、インクジェット画像形成装置１が搭載するヘッドユニット５０を概略的に示す図である。図３では、１色のインクに対するヘッドユニット５０と共に、対応するメインタンク４０を図示している。メインタンク４０及びヘッドユニット５０については、他の色に対しても同じ構成である。

【0038】

メインタンク４０は、印刷に用いるインク（流体）を貯蔵している。メインタンク４０に貯蔵されたインクは、供給ポンプ４１を用いて、サブタンクモジュール６０へ供給される。

【0039】

ヘッドユニット５０は、サブタンクモジュール６０、脱気モジュール７０、濾過モジュール８０、インクジェットヘッド９０などを備える。サブタンクモジュール６０の一方の端部に、脱気モジュール７０と濾過モジュール８０からなる脱気濾過ユニットが配置されており、濾過モジュール８０はサブタンクモジュール６０と脱気モジュール７０との間に配置されている。

【0040】

サブタンクモジュール６０は、第１サブタンク６１、送液ポンプ６２、第２サブタンク６３（背圧室）、背圧ポンプ６４、液面センサー６５、圧力センサー６６などを備える。供給ポンプ４１を用いて、メインタンク４０から供給されたインクは、第１サブタンク６１に貯蔵される。この第１サブタンク６１には、後述するように、インクジェットヘッド９０から戻されたインクも貯蔵される。

【0041】

第１サブタンク６１に貯蔵されたインクは、送液ポンプ６２を用いて吸引することで、脱気モジュール７０、濾過モジュール８０に送液される。

【0042】

脱気モジュール７０へ供給されたインクは、脱気モジュール７０で気体（空気）が脱気される。濾過モジュール８０へ供給されたインクは、濾過モジュール８０でインクが濾過される。脱気モジュール７０としては、インクの脱気を行うことができれば、公知の構成を適用可能であり、また、濾過モジュール８０としては、インクの濾過を行うことができれば、公知の構成を適用可能である。

【0043】

脱気モジュール７０で脱気され、濾過モジュール８０で濾過されたインクは、送液ポンプ６２を用いて、第２サブタンク６３に供給される。第２サブタンク６３は、背圧ポンプ６４により第２サブタンク６３内の空気圧（背圧）を調整可能な構成となっており、この空気圧の調整により、インクジェットヘッド９０のノズルからのインクの吐出を制御可能である。

【0044】

第２サブタンク６３の内部には、液面センサー６５が設けられており、第２サブタンク６３に供給されたインクの液面の高さを検出している。

【0045】

また、第２サブタンク６３の出口側には、圧力センサー６６が設けられており、第２サブタンク６３から供給されるインクの吐出圧を検出している。この圧力センサー６６は、第２サブタンク６３内の空気圧の調整のために使用されている。

【0046】

［インクジェットヘッド］
インクジェットヘッド９０について、図３と共に、図４Ａ、図４Ｂ、図５も参照して説明を行う。図４Ａは、インクジェットヘッド９０を示す斜視図である。また、図４Ｂは、インクジェットヘッド９０の先端部分を示す斜視図である。また、図５は、インクジェットヘッド９０の先端部分の断面図である。

【0047】

インクジェットヘッド９０は、インレット９１、ヘッドチップ９２、マニホールド９３、アウトレット９４、ヘッド駆動部５１（図２を参照）などを備える。ヘッド駆動部５１は、インクジェットヘッド９０のカバー９０ａの内部に配置され、マニホールド９３は、インクジェットヘッド９０の筐体９０ｂの内部に配置される。なお、図３では、２つのインクジェットヘッド９０を直列に接続した構成を例示しているが、インクジェットヘッド９０は、１つでもよいし、また、３つ以上を直列に接続した構成でもよい。

【0048】

インレット９１は、マニホールド９３に接続されており、第２サブタンク６３からのインクは、インレット９１（図３では、上流側のインクジェットヘッド９０のインレット９１）を介して、マニホールド９３へ供給される。

【0049】

ヘッドチップ９２は、ノズルプレート９２１、圧力室プレート９２２などを有する。ノズルプレート９２１には、複数のノズル（図示省略）が形成されている。また、圧力室プレート９２２には、複数の圧力室９２３（第１室）が形成され、また、複数の第１圧電素子９５（第１圧力印加部）が配置されている。第１圧電素子９５は、ヘッド駆動部５１により電圧が印加されることにより駆動される。

【0050】

１つの圧力室９２３に対して、１つのノズルが設けられており、図示は省略しているが、圧力室９２３の端部（図５中における下側の端部）にノズルが形成されている。また、１つの圧力室９２３に対して、１つの第１圧電素子９５が設けられており、圧力室９２３において、ノズルが配置された端部と反対側の端部（図５中における上側の端部）に第１圧電素子９５が配置されている。１つの圧力室９２３と１つの第１圧電素子９５とは１つの組となっており、インクジェットヘッド９０には、このような組が複数設けられている。

【0051】

第１圧電素子９５は、ヘッド駆動部５１により駆動され、第１圧電素子９５が接する圧力室９２３の壁面を変位させることで、圧力室９２３内のインクに第１圧力を印加する。これにより、圧力室９２３内のインクはノズルから吐出されて、記録媒体Ｐ上に画像を形成することになる。

【0052】

マニホールド９３は、内部に共通液室９３１（第２室）が形成されており、共通液室９３１は、複数の圧力室９２３と連通している。共通液室９３１に供給されたインクは、個々の圧力室９２３へ供給されている。

【0053】

アウトレット９４は、マニホールド９３に接続されており、使用（吐出）されなかったインクは、アウトレット９４（図３では、下流側のインクジェットヘッド９０のアウトレット９４）を介して、マニホールド９３から第１サブタンク６１へ戻される。このようにして、ヘッドユニット５０内のインクは循環されている。

【0054】

ところで、上述したように、インクジェットヘッド９０の圧力室９２３内のインクには、インクをノズルから吐出させるための第１圧力が印加される。その際、印加した第１圧力に伴って発生する残響波やその伝播波が圧力室９２３内のインクの圧力を変動させるため、圧力変動後のインク吐出に悪い影響を与えることがある。特に、インク吐出の間隔が短い高速駆動の場合には、インク吐出に対する残響波や伝播波の影響が避けられないため、インク吐出の高速駆動に限界があった。

【0055】

そこで、本実施の形態において、インクジェットヘッド９０は、上述したように、インクを吐出可能なノズルを有する圧力室９２３と、圧力室９２３内のインクに第１圧力を印加して、ノズルからインクを吐出させる第１圧電素子９５とを備える。加えて、インクジェットヘッド９０は、インクに第２圧力を印加する第２圧電素子９６ａ（第２圧力印加部）を備える。そして、制御部１００は、第１圧力の印加態様に応じてインクに発生する残響波を打ち消す印加態様となる第２圧力を決定し、第１圧力と同時に第２圧力をインクに印加するよう、第１圧電素子９５と第２圧電素子９６ａを制御するようにしている。

【0056】

第２圧電素子９６ａは、図４Ｂ及び図５に示すように、マニホールド９３の上部壁面９３ａの外面に設けられ、また、マニホールド９３（共通液室９３１）内を流れるインクの流れ方向に沿って延在されている。第２圧電素子９６ａは、マニホールド９３において、圧力室９２３に対向する位置に配置されている。

【0057】

第２圧電素子９６ａは、ヘッド駆動部５１により電圧が印加されることにより駆動され、第２圧電素子９６ａが接する上部壁面９３ａを変位させることで、共通液室９３１内のインクに第２圧力を印加する。このとき、ヘッド駆動部５１は、上記の第２圧電素子９６ａにより、第１圧力の印加によりインクに発生する残響波を打ち消す印加態様となるよう、第２圧力を制御する。

【0058】

第２圧電素子９６ａによる第２圧力の制御について、図６を参照して説明を行う。図６は、インクジェット画像形成装置１において実施するインクジェットヘッド９０の制御方法を説明するフローチャートである。

【0059】

制御部１００は、例えば、入出力インターフェース１１２を介して、外部装置２からプリントジョブや画像データなどが供給されると、画像形成動作を開始する。

【0060】

（ステップＳ１１）
まず、制御部１００は、画像データに基づく画像処理（例えば、ラスタイメージの画像処理など）を行って、インクジェットヘッド９０からインクを吐出する吐出パターンを決定する。これは、各インクジェットヘッド９０の各圧力室９２３（各ノズル）に対して、各々の吐出パターンが決定される。

【0061】

（ステップＳ１２）
次に、制御部１００は、決定されたインクの吐出パターンに基づいて、インクジェットヘッド９０の第１圧電素子９５でインク吐出のために印加する第１圧力の第１印加パターン（第１印加態様）を決定する。これも、各インクジェットヘッド９０の各圧力室９２３に対して、各々の第１印加パターンが決定される。

【0062】

（ステップＳ１３）
次に、制御部１００は、第１圧力の第１印加パターンに基づいて、第１圧力の印加により圧力室９２３で発生する残響波を予測する。この残響波には、共通液室９３１を経由して、他の圧力室９２３に伝播する圧力波（クロストークの一種）を含めてもよい。なお、ここでは、第１圧力の第１印加パターンに基づいて、残響波を予測しているが、第１圧力の第１印加パターンに応じる残響波を予め取得しておき、取得した残響波の中から、第１圧力の第１印加パターンに応じる残響波を選択するようにしてもよい。

【0063】

（ステップＳ１４）
次に、制御部１００は、予測された残響波に基づいて、第２圧電素子９６ａで残響波をキャンセルする第２圧力の第２印加パターン（第２印加態様）を決定する。なお、ステップＳ１３で説明したように、第１圧力の第１印加パターンに応じる残響波が選択された場合には、選択された残響波に基づいて、第２圧電素子９６ａで残響波をキャンセルする第２圧力の第２印加パターンを決定する。

【0064】

ここで、残響波と、残響波をキャンセルする第２圧力の第２印加パターンであるキャンセル波について、図７及び図８を参照して説明をする。図７は、インクジェットヘッド９０を高速駆動した場合において発生する残響波とそのキャンセル波を示す図である。また、図８は、インクジェットヘッド９０を低速駆動した場合において発生する残響波とそのキャンセル波を示す図である。

【0065】

インクジェットヘッド９０において、インクの吐出パターンに基づいて、その第１圧電素子９５を高速駆動して、第１圧力の第１印加パターンをインクに印加すると、その残響波の変動周波数は、第１印加パターンの変動周波数に応じて高くなる。この場合、高周波（例えば、数十ＫＨｚ以上）となる残響波をキャンセルするため、制御部１００は、残響波の逆位相となる高周波のキャンセル波を第２圧力の第２印加パターンとして決定する（図７を参照）。

【0066】

インクジェットヘッド９０において、インクの吐出パターンに基づいて、その第１圧電素子９５を低速駆動して、第１圧力の第１印加パターンをインクに印加すると、その残響波の変動周波数は、第１印加パターンの変動周波数に応じて低くなる。この場合も、低周波となる残響波をキャンセルするため、制御部１００は、残響波の逆位相となる低周波のキャンセル波を第２圧力の第２印加パターンとして決定する（図８を参照）。

【0067】

なお、図７及び図８においては、わかりやすいように、単純な残響波を例示したが、残響波は、第１圧力の第１印加パターン、例えば、その周波数や振幅などに応じて変化する。そのような場合においても、制御部１００は、残響波の逆位相となるキャンセル波を第２圧力の第２印加パターンとして決定すればよい。

【0068】

（ステップＳ１５）
次に、制御部１００は、第１圧電素子９５への第１圧力の第１印加パターン、第２圧電素子９６ａへの第２圧力の第２印加パターンを、ヘッド駆動部５１に指令する。

【0069】

制御部１００からの指令により、ヘッド駆動部５１は、第１印加パターンに基づいて、第１圧電素子９５で第１圧力を制御し、ノズルから画像データの画素値に応じた量のインクを吐出させる。このとき、ヘッド駆動部５１は、第１圧力の印加によりインクに発生する残響波を打ち消す第２印加パターンに基づいて、第２圧電素子９６ａで第２圧力を制御する。

【0070】

このように、第１圧電素子９５による第１圧力の印加により圧力室９２３で発生する残響波に対し、第２圧電素子９６ａから第２圧力の第２印加パターン（キャンセル波）を付与することにより、圧力室９２３内の圧力変動を抑制することができる。つまり、アクティブ制震制御を行っている。本実施の形態では、特に、インクジェットヘッド９０を高速駆動する場合、つまり、インク吐出の間隔が短い場合でも、圧力室９２３内の圧力変動を抑制することができる。

【0071】

図９は、従来のインクジェット画像形成装置において、インクジェットヘッドの駆動周波数を変更したときの圧力室内の圧力波の速度変動を示すグラフである。また、図１０は、本実施の形態のインクジェット画像形成装置１において、インクジェットヘッド９０の駆動周波数を変更したときの圧力室９２３内の圧力波の速度変動を示すグラフである。

【0072】

図９に示すように、従来のインクジェット画像形成装置においては、駆動周波数が高くなるに従って、圧力室内の圧力波の速度変動の変動幅が大きくなる傾向がある。これは、圧力室内の残響波が大きく、圧力室内の圧力変動が大きいことを示している。

【0073】

一方、図１０に示すように、本実施の形態のインクジェット画像形成装置１においては、駆動周波数が高くなるに従って、圧力室内の圧力波の速度変動の変動幅が大きくなる傾向はあるが、図９と比較して、その変動幅が抑制されている。これは、圧力室内の残響波が抑制され、圧力室内の圧力変動が抑制されていることを示している。つまり、従来と比較して、インクジェットヘッド９０の周波数特性が向上している。

【0074】

（ステップＳ１６）
最後に、制御部１００は、画像形成動作が継続するかどうかを判断する。画像形成動作が継続する場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１１へ戻り、継続しない場合（ＮＯ）、一連の手順を終了する。制御部１００は、例えば、外部装置２からのプリントジョブや画像データなどの供給の有無を判断して、画像形成動作が継続するかどうかを判断する。

【0075】

以上説明したように、インクジェット画像形成装置１において、インクジェットヘッド９０は、インクを吐出可能なノズルを有する圧力室９２３と、圧力室９２３内のインクに第１圧力を印加して、ノズルからインクを吐出させる第１圧電素子９５とを備える。加えて、インクジェットヘッド９０は、インクに第２圧力を印加する第２圧電素子９６ａを備える。そして、制御部１００は、第１圧力の印加態様に応じてインクに発生する残響波を打ち消す印加態様となる第２圧力を決定し、第１圧力と同時に第２圧力をインクに印加するよう、第１圧電素子９５と第２圧電素子９６ａを制御するようにしている。

【0076】

このように構成したインクジェット画像形成装置１によれば、第１圧力の印加によりインクに発生する残響波に応じて、第２圧力が残響波を打ち消す印加態様となるよう、第２圧電素子９６ａを制御している。これにより、圧力室９２３内の圧力変動を抑制することができ、インク吐出の間隔が短い場合でも、圧力室９２３内の圧力変動を抑制することができる。この結果、印字品質を向上させることができる。

【0077】

また、本実施の形態では、第１圧力の印加前に残響波を予測し、第２圧力が残響波を打ち消す印加態様となるよう、第２圧電素子９６ａを制御している。つまり、フィードフォワード制御を行っている。インク吐出の間隔が短い場合、つまり、インクジェットヘッド９０を高速駆動する場合は、残響波は周期的、定在的な高周波の変動となるが、そのような残響波に対する応答遅れを無くすようにして、圧力室９２３内の圧力変動を抑制することができる。この結果、インクジェットヘッド９０を更に高速駆動することを可能にし、インクジェットヘッド９０の印字速度や印字品質を更に向上させることができる。

【0078】

なお、本実施の形態では、第２圧電素子９６ａがマニホールド９３の上部壁面９３ａの外面に設けられているが、これに加えて、マニホールド９３の側部壁面９３ｂの外面に第２圧電素子９６ｂを設けるようにしてもよい（図４Ｂ、図５を参照）。このように、第２圧電素子９６ａ、９６ｂを設けて、上部壁面９３ａ、側部壁面９３ｂに接する面積を大きくすることにより、残響波の振幅が大きい場合でも、振幅が大きいキャンセル波を生成して、残響波をキャンセルすることができる。

【0079】

また、ここでは、第２圧電素子９６ａ、９６ｂは、マニホールド９３（共通液室９３１）内を流れるインクの流れ方向に沿って延在されているが、当該流れ方向において、これらを複数に分割し、分割した各々で第２圧力を印加可能な構成としてもよい。このように、第２圧電素子９６ａ、９６ｂを複数に分割することにより、上記流れ方向の領域毎に、更には、個別の圧力室９２３毎にキャンセル波を生成して、残響波をキャンセルすることができる。これにより、マニホールド９３（共通液室９３１）の流れ方向において、圧力変動を抑制して、その流れ方向における圧力分布を均一にすることができる。

【0080】

また、本実施の形態は、粘度７ｍＰａ・ｓ以下かつ音速１４００ｍ／ｓ以上のインク、つまり、水系インクジェットインクの場合、より有効に上記の効果を得ることができる。また、粘度７ｍＰａ・ｓ以下かつ音速１４００ｍ／ｓ以上のインクの場合、第２圧電素子９６ａ、９６ｂを、２０ＫＨｚ以上の高周波での駆動可能となり、インクジェットヘッド９０の周波数特性も向上する。

【0081】

＜変形例１＞
上記の実施の形態においては、インクジェットヘッド９０に第２圧電素子９６ａ、９６ｂを設けているが、本変形例では、第２圧電素子９６ａ、９６ｂを設けなくてもよい。本変形例において、制御部１００は、ある圧力室９２３のノズルからインクを吐出させるときに、ノズルからインクを吐出させない他の圧力室９２３の第１圧電素子９５を、上述した第２圧電素子９６ａ、９６ｂとして用いる。例えば、ある圧力室９２３のノズルからインクを吐出させるときに、この圧力室９２３に隣接する圧力室９２３のノズルからインクを吐出させない場合には、この隣接する圧力室９２３の第１圧電素子９５を、上述した第２圧電素子９６ａ、９６ｂとして用いる。

【0082】

この場合も、制御部１００は、ノズルからインクを吐出させる圧力室９２３で第１圧力の印加によりインクに発生する残響波を予測する。そして、制御部１００は、ノズルからインクを吐出させない他の圧力室９２３の第１圧電素子９５の第１圧力が、予測された残響波を打ち消す印加態様となるよう、第１圧電素子９５を制御する。なお、この場合、制御部１００は、ノズルからインクを吐出させない他の圧力室９２３において、第１圧力がノズルのインクのメニスカスを壊さない圧力となるように、第１圧電素子９５を制御する。

【0083】

このように、本変形例では、第２圧電素子９６ａ、９６ｂは設けなくてもよいので、インクジェットヘッド９０の構成を従来の構成から変更することなく、圧力室９２３内の圧力変動を抑制することができる。

【0084】

＜変形例２＞
上記の実施の形態においては、第２圧電素子９６ａ、９６ｂにより、圧力室９２３の圧力変動を抑制しているが、第２サブタンク６３が付与する背圧の変動を抑制するような第３圧力を共通液室９３１内のインクに印加してもよい。

【0085】

この場合、制御部１００は、圧力室９２３のノズルからインクを吐出させることにより発生する第２サブタンク６３の背圧の変動を打ち消す印加態様となる第３圧力を決定する。例えば、制御部１００は、ノズルからのインクの吐出により発生する第２サブタンク６３の背圧の変動を予測し、第２サブタンク６３の背圧の変動と逆位相の印加パターンとなるように、第３圧力を決定する。

【0086】

そして、制御部１００は、圧力室９２３のノズルからインクを吐出させるとき、第１圧力と同時に第３圧力をインクに印加するよう、第１圧電素子９５及び第２圧電素子９６ａ、９６ｂを制御する。

【0087】

このように、本変形例では、第３圧力が第２サブタンク６３の背圧の変動を打ち消す印加態様となるよう、第２圧電素子９６ａ、９６ｂを制御する。これにより、第２サブタンク６３が付与する背圧の変動を抑制するので、圧力室９２３内の圧力変動を更に抑制することができる。

【0088】

＜変形例３＞
上記の実施の形態においては、第２圧電素子９６ａ、９６ｂにより、圧力室９２３の圧力変動を抑制しているが、圧力室９２３のノズルからのインク吐出量を多くしたい場合には、第１圧力に重畳させるような第４圧力を圧力室９２３内のインクに印加してもよい。

【0089】

この場合、制御部１００は、第１圧力に重畳させることにより、第１圧力に重畳させない場合よりインク吐出量が多くなる印加態様となる第４圧力を決定する。例えば、第１圧力の第１印加パターンと同位相の印加パターンとなるように、第４圧力を決定する。

【0090】

そして、制御部１００は、圧力室９２３のノズルからインクを吐出させる場合において、第１圧力と同時に第４圧力をインクに印加するよう、第１圧電素子９５及び第２圧電素子９６ａ、９６ｂを制御して、第１圧力に第４圧力を重畳させる。

【0091】

このように、本変形例では、第１圧電素子９５で圧力室９２３内のインクに第１圧力を印加すると共に、この第１圧力に重畳するように、第２圧電素子９６ａ、９６ｂで圧力室９２３内のインクに第４圧力を印加する。これにより、第１圧力に第４圧力を重畳しない場合より、圧力室９２３のノズルからのインク吐出量を多くすることができる。

【0092】

なお、この場合においても、制御部１００は、第１圧力及び第４圧力の印加により圧力室９２３内のインクに発生する残響波を予測する。そして、制御部１００は、インク吐出後に新たに印加する第２圧力が残響波を打ち消す印加態様となるよう、第２圧電素子９６ａ、９６ｂを制御する。このようにすれば、インク吐出量を多くすることができると共に、圧力室９２３内の圧力変動を抑制することができる。

【0093】

上記実施の形態や変形例１～３は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、又は、その主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

【符号の説明】

【0094】

１ インクジェット画像形成装置
２ 外部装置
１０ 給紙部
２０ 画像形成部
３０ 排紙部
５０ ヘッドユニット
５１ ヘッド駆動部
９０ インクジェットヘッド
９２ ヘッドチップ
９２１ ノズルプレート
９２２ 圧力室プレート
９２３ 圧力室
９３ マニホールド
９３１ 共通液室
９５ 第１圧電素子
９６ａ、９６ｂ 第２圧電素子
１００ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】