JP2004255789A

JP2004255789A - 描画装置及びインク吐出ヘッドの駆動方法

Info

Publication number: JP2004255789A
Application number: JP2003050818A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Yamashita; 利樹山下
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】インク吐出ヘッドに供給する駆動波形の生成処理時間を短縮して描画スループットの低下を抑える。
【解決手段】描画信号ａに基づいて生成した駆動波形ｆをインク吐出ヘッドＨに供給することにより、当該インク吐出ヘッドＨからインク滴を対象物に適宜吹き付けて所定の描画を施す描画装置であって、複数種類の駆動波形に各々対応する複数の波形データを予め記憶する波形メモリ５を備え、描画信号ａに基づいて何れかの波形データを波形メモリ５から順次読み出して、アナログ信号の駆動波形ｆに変換してインク吐出ヘッドＨに供給する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット式のインク吐出ヘッドを用いた描画装置及びインク吐出ヘッドの駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
例えば、インクジェット式のインク吐出ヘッド（インクジェットヘッド）を用いた描画装置では、インクジェットヘッド内の圧電素子に駆動波形を印加し、この駆動波形に応じた圧電素子の機械的な変形によってインク滴を対象物に吹き付けることにより文字や図形あるいは画像を描画する。上記インクジェットヘッドは、通常、複数のインク吐出ノズルが複数の列（ノズル列）を成して設けられており、各インク吐出ノズルに対応して圧電素子が各々設けられている。
【０００３】
特開２００２−１４４５６７号公報には、このような描画装置において、プリントヘッドに印加する各種の駆動波形を一時記憶するための波形バッファを２つ備え、これら各波形バッファを任意に選択して駆動波形を読み出すことにより、様々な駆動波形を所望の期間内に圧電素子に印加する技術が開示されている。すなわち、この従来技術では、一方の波形バッファから駆動波形を読み出して圧電素子に印加する間に、他方の波形バッファに駆動波形を書き込み、続いて当該他の波形バッファから駆動波形を読み出して圧電素子に印加する間に、一方の波形バッファに駆動波形を書き込むことを繰り返すことにより、様々な駆動波形を所望の期間内に圧電素子に印加する。
【０００４】
しかしながら、上記従来の描画装置には、以下のような問題点がある。すなわち、各ノズル列毎に異なる駆動波形を各々印加する必要がある場合には、ノズル列の個数分だけ駆動波形を波形バッファに書き込む必要が生じるので、駆動波形の転送時間が長時間化し、この転送時間がインクジェットヘッドのキャリッジ走査時間をオーバーすると、キャリッジ待機時間が発生して印刷のスループットが低下する。
【０００５】
また、有機ＥＬやカラーフィルター、金属配線等の製造等、すなわち描画装置の工業応用では、種々の駆動波形を用いてインク滴を吐出することにより膜厚や色ムラ等を評価する必要があるが、従来の技術では１回の描画工程が終了する度に駆動波形を変更するので、膜厚や色ムラ等の評価時間が長時間化する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１４４５６７号公報
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、以下の点を目的とするものである。
（１）駆動波形の生成処理時間を短縮して描画スループットの低下を抑える。
（２）１回の描画工程の途中で駆動波形を変更する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、描画装置に係わる第１の手段として、描画信号に基づいて生成した駆動波形をインク吐出ヘッドに供給することにより、当該インク吐出ヘッドからインク滴を対象物に適宜吹き付けて所定の描画を施す描画装置であって、複数種類の駆動波形に各々対応する複数の波形データを予め記憶する記憶手段を備え、描画信号に基づいて何れかの波形データを記憶手段から順次読み出して、アナログ信号の駆動波形に変換してインク吐出ヘッドに供給するという構成を採用する。
【０００９】
また、描画装置に係わる第２の手段として、描画信号に基づいて生成された印字データによってスイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御すると共に当該スイッチを介して圧電素子に駆動波形を印加することにより、インク滴を対象物に適宜吹き付けて所定の描画を施す描画装置であって、複数種類の各駆動波形に各々対応する複数の波形データを記憶する記憶手段と、描画信号に基づいて前記波形データの何れかを指定する波形選択データを生成する選択データ生成手段と、前記波形選択データに基づいて記憶手段から読み出された波形データをアナログ信号の駆動波形に変換してインク吐出ヘッドに供給する信号変換手段とを具備するという構成を採用する。
【００１０】
描画装置に係わる第３の手段として、上記第２の手段において、印字データと波形選択データとから成る所定データ長の制御データを生成する制御データ生成手段を備え、記憶手段は、制御データの波形選択データに該当するビット列をアドレスデータとして波形データを読み出すという構成を採用する。
【００１１】
一方、本発明では、インク吐出ヘッドの駆動方法に係わる第１の手段として、描画信号に基づいて生成された駆動波形によってインク滴を対象物に適宜吹き付けるインク吐出ヘッドの駆動方法であって、複数種類の駆動波形に各々対応した複数の波形データを予め記憶し、当該複数の波形データの何れかを描画信号に基づいて生成された波形選択データを用いて選択し、当該選択された波形データをアナログ信号の駆動波形に変換してインク吐出ヘッドに供給するという構成を採用する。
【００１２】
また、インク吐出ヘッドの駆動方法に係わる第２の手段として、描画信号に基づいて生成された印字データによってスイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御すると共に当該スイッチを介して圧電素子に駆動波形を印加することにより、インク滴を対象物に適宜吹き付けるインク吐出ヘッドの駆動方法であって、複数種類の各駆動波形に各々対応する複数の波形データを記憶手段に予め記憶し、描画信号に基づいて前記波形データの何れかを指定する波形選択データを生成し、前記複数の波形データの何れかを前記波形選択データに基づいて読み出し、当該読み出された波形データをアナログ信号の駆動波形に変換してインク吐出ヘッドに供給するという構成を採用する。
【００１３】
インク吐出ヘッドの駆動方法に係わる第３の手段として、上記第２の手段において、印字データと波形選択データとから成る所定データ長の制御データを生成し、当該制御データの波形選択データに該当するビット列をアドレスデータとして記憶手段に与えることによって波形データを読み出すという構成を採用する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わる描画装置及びインク吐出ヘッドの駆動方法の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は、インクジェット式のインク吐出ヘッド（以下、インクジェットヘッドという。）を用いた描画装置及びインクジェットヘッドの駆動方法に関するものである。
【００１５】
図１は、本実施形態に係わる描画装置の要部機能構成を示すブロック図である。インクジェットヘッドを用いた描画装置の一般的構成は、上述した特開２００２−１４４５６７号公報の他、多数の先行技術文献に記載されており周知である。したがって、以下の説明では、描画装置の構成のうち、本発明に関係する要部のみを詳しく説明する。
【００１６】
さて、図１に示した各構成要件のうち、符号１はＩ／Ｆ部、２は印字データ生成部、３は選択データ生成部（選択データ生成手段）、４はデータ合成部、５は波形メモリ（記憶手段）、６はシフトレジスタ、７はＤ／Ａコンバータ（信号変換手段）、ｈａ１〜ｈａ１８０は電子スイッチ、ｈｂ１〜ｈｂ１８０は圧電素子である。このような各構成要件において、電子スイッチｈａ１〜ｈａ１８０及び圧電素子ｈｂ１〜ｈｂ１８０はインクジェットヘッドＨの構成し、波形メモリ５、シフトレジスタ６及びＤ／Ａコンバータ７は上記インクジェットヘッドＨを駆動するための駆動部Ｋを構成し、また印字データ生成部２、選択データ生成部３及びデータ合成部４は、駆動部Ｋを制御するための制御データを生成する制御データ生成部Ｓを構成している。
【００１７】
最初にインクジェットヘッドＨの構成から説明する。
この図に示すように、本描画装置のインクジェットヘッドＨは、合計１８０個の圧電素子ｈｂ１〜ｈｂ１８０と、これら各圧電素子ｈｂ１〜ｈｂ１８０毎に設けられた１８０個の電子スイッチｈａ１〜ｈａ１８０から構成されている。各圧電素子ｈｂ１〜ｈｂ１８０は、１対の接続端子のうち、一方が接地され、他方が各々の電子スイッチｈａ１〜ｈａ１８０の一端に接続されている。また、各電子スイッチｈａ１〜ｈａ１８０は、他端がＤ／Ａコンバータ７の出力端に共通接続されている。この各圧電素子ｈｂ１〜ｈｂ１８０は１つのノズル列を構成する合計１８０個のインク吐出ノズルに各々対応して設けられている。
【００１８】
続いてＩ／Ｆ部１について説明すると、当該Ｉ／Ｆ部１は、外部コンピュータ等から本描画装置で描画すべき文字、図形あるいは画像を示す既定形式の描画データａを受信し、この描画データａを印字データ生成部２及び選択データ生成部３に出力する。
【００１９】
印字データ生成部２は、このような描画データａに所定の展開処理を施すことにより、２次元描画平面上における各位置にインク滴を吐出するか否かを示す印字データｂ（すなわちドットパターンデータ）を生成してデータ合成部４に出力する。この印字データｂは、上記各電子スイッチｈａ１〜ｈａ１８０に対応して１８０ビットのビット長を有したシリアルデータであり、各ビットの値（０あるいは１）に応じて各電子スイッチｈａ１〜ｈａ１８０のＯＮ／ＯＦＦを規定するものである。
【００２０】
選択データ生成部３は、上記描画データａに印字データ生成部２とは異なる展開処理を施すことにより波形選択データｃを生成してデータ合成部４に出力する。この波形選択データｃは、３ビットのビット長を有するシリアルデータであり、波形メモリ５に記憶された各種波形データの選択を規定するものである。
【００２１】
データ合成部４は、印字データ生成部２から入力される印字データｂ及び選択データ生成部３から入力される波形選択データｃを合成することにより制御データｄを生成して波形メモリ５及びシフトレジスタ６に出力する。図２は、制御データｄのデータ構造を示す模式図である。この図に示すように、制御データｄは、１８０ビットのビット長を有する印字データｂの後に３ビットのビット長を有する波形選択データｃを付加した基本構造を有している。
【００２２】
駆動部Ｋを構成する波形メモリ５とシフトレジスタ６とには上記制御データｄが入力されるようになっており、このうち波形メモリ５は、波形番号０〜ｎが付与された複数（ｎ＋１個）の波形データを記憶すると共に、上記制御データｄの後部３ビット、つまり波形選択データｃに該当するビット列をアドレスデータとして取り込み、当該アドレスデータ（＝波形選択データｃ）に該当する波形データの何れかを読み出してＤ／Ａコンバータ７に出力する。上記各波形データは、上記駆動波形ｆを構成する各種基本単位波形の形状を規定するものであり、駆動波形ｆは、複数の各種基本単位波形を連接合成することにより構成される。
【００２３】
図３は、このような各種基本単位波形のうち、代表的な３つの波形を示す模式図である。これら３波形のうち、図３（ａ）の吐出波形は、通常の描画を行う時にインク滴を吐出するための波形である。図３（ｂ）の立上波形は、上記吐出波形及び図３（ｃ）に示すフラッシング波形のバイアスレベルを規定するための波形である。また、上記フラッシング波形は、通常の描画の間に行うフラッシング工程時の波形である。上記波形メモリ５は、このような吐出波形、立上波形及びフラッシング波形の他に、様々な基本単位波形を規定する波形データを予め記憶している。
【００２４】
一方、シフトレジスタ６は、制御データｄの前部１８０ビット、つまり印字データｂに該当するビット列を入力信号として取り込み、基準クロック（図示略）に応じてビットシフトさせることによりパラレルデータに変換し、当該パラレルデータの各ビットを切替信号ｅ１〜ｅ１８０として各電子スイッチｈａ１〜ｈａ１８０に出力する。すなわち、各電子スイッチｈａ１〜ｈａ１８０は、切替信号ｅ１〜ｅ１８０の値（０あるいは１）に応じて開閉する。
【００２５】
また、Ｄ／Ａコンバータ７は、上記波形メモリ５から供給される波形データをアナログ信号である駆動波形ｇに変換して各各電子スイッチｈａ１〜ｈａ１８０に供給する。すなわち、本描画装置は、Ｄ／Ａコンバータ７から供給される駆動波形ｇを各電子スイッチｈａ１〜ｈａ１８０を介して各圧電素子ｈｂ１〜ｈｂ１８０に共通に印加すると共に、当該駆動波形ｆの印加を規制する電子スイッチｈａ１〜ｈａ１８０の開閉をシフトレジスタ６から供給される切替信号ｅ１〜ｅ１８０で制御するように構成されている。
【００２６】
本描画装置の要部機能は以上のように構成されているが、上記各圧電素子ｈｂ１〜ｈｂ１８０は１つのノズル列を構成する合計１８０個のインク吐出ノズルに各々対応して設けられており、図示していないが、本インクジェットヘッドＨは、各々に１８０個のインク吐出ノズルから成る複数のノズル列を備えている。通常、各ノズル列には異なる駆動波形を印加する必要があるために、本描画装置は、実際にはインクジェットヘッドＨを構成する各ノズル列毎に制御データ生成部Ｓ及び駆動部Ｋを備えている。
【００２７】
次に、このように構成された本描画装置の時系列的な動作について、図４をも参照して詳しく説明する。
【００２８】
図４は、本描画装置における各種信号の変化を時系列的に示すタイミングチャートである。この図において、ＴＲＧ信号は、制御データｄの後部３ビットつまり波形選択データｃをアドレスデータとして波形メモリ５に取り込むタイミングを示す読出制御信号、クロック信号ＣＬＫは波形メモリ５の動作を規定する基準クロックである。
【００２９】
印字データ生成部２は、Ｉ／Ｆ部１から順次入力される描画データａに基づいて印字データｂを順次生成する一方、選択データ生成部３も描画データａに基づいて波形選択データｃを順次生成する。そしてこのように生成された印字データｂと波形選択データｃとは、データ合成部４によって図２に示す形式のシリアルデータに合成され、制御データｄとして波形メモリ５及びシフトレジスタ６に共通に供給される。
【００３０】
波形メモリ５は、上記ＴＲＧ信号が入力されると、制御データｄの下位３ビット、つまり制御データｄの波形選択データｃに該当するビット列をアドレスデータとして取り込み、当該アドレスデータで指定されたアドレス、例えば波形番号０の波形データ（立上波形の波形データ）をクロック信号ＣＬＫに同期して１ワードずつ順次読み出してＤ／Ａコンバータ７に出力する。Ｄ／Ａコンバータ７は、このようにして波形メモリ５から順次入力される波形データを１ワードずつ変換処理することにより、波形番号０の波形データに対応する立上波形を駆動波形ｆとして（正確には駆動波形ｆの一部位分として）各電子スイッチｈａ１〜ｈａ１８０に出力する。
【００３１】
このような立上波形の生成と各電子スイッチｈａ１〜ｈａ１８０への出力の一方、シフトレジスタ６は、制御データｄの上位１８０ビット、つまり制御データｄの印字データｂに該当するビット列（シリアルデータ）をパラレルデータに変換して各電子スイッチｈａ１〜ｈａ１８０に切替信号ｅ１〜ｅ１８０として出力する。この結果、切替信号ｅ１〜ｅ１８０によって閉状態とされた電子スイッチのみが立上波形を圧電素子に印加される。なお、立上波形は、通常、インクジェットヘッドＨの走査毎に先行して全圧電素子ｈｂ１〜ｈｂ１８０に印加される。
【００３２】
以下同様にして、波形番号１の波形データ（フラッシング波形の波形データ）の選択を示す波形選択データｃが波形メモリ５に入力されると、当該波形メモリ５は、フラッシング波形の波形データを読み出してＤ／Ａコンバータ７に供給するので、この結果、各電子スイッチｈａ１〜ｈａ１８０にはフラッシング波形が駆動波形ｆとして供給される。そして、このフラッシング波形は、切替信号ｅ１〜ｅ１８０によって閉状態とされた電子スイッチのみから圧電素子に印加される。なお、このフラッシング波形も、インク吐出ノズルの目詰まり等を回避するために、通常、インクジェットヘッドＨの走査毎に先行して全圧電素子ｈｂ１〜ｈｂ１８０に印加される。
【００３３】
図４に示すように、このようなフラッシング波形の印加に続いて吐出波形がＤ／Ａコンバータ７から出力されるが、この吐出波形の場合も上記立上波形やフラッシング波形の場合と同様に、波形メモリ５に入力される波形選択データｃによって選択された波形データ、つまり波形番号２の波形データに基づいて生成されて各電子スイッチｈａ１〜ｈａ１８０に供給される。なお、この吐出波形の場合には、通常、描画データａに応じてインク滴を吐出するインク吐出ノズルと吐出しないインク吐出ノズルとが生じるので、吐出波形は、切替信号ｅ１〜ｅ１８０によって閉状態とされた電子スイッチに各々接続された圧電素子のみに印加されて、当該圧電素子に対応するインク吐出ノズルのみからインク滴が描画対象物に吹き付けられる。
【００３４】
そして、１つのノズル列を構成する上記各圧電素子ｈｂ１〜ｈｂ１８０の他に、他のノズル列を構成する各圧電素子についても、上記駆動部Ｋ及び制御データ生成部Ｓと同様に構成された駆動部及び制御データ生成部から駆動波形が印加される。
【００３５】
このような本実施形態によれば、波形メモリ５に予め複数記憶されると共に波形選択データｃによって選択された波形データに基づいて各ノズル列用の駆動波形ｆが生成されるので、各駆動波形ｆを極めて高速に生成することができる。したがって、駆動波形ｆの生成処理が原因となってキャリッジ待機時間が発生するような事態が起きないので、描画のスループットを低下させることがなく、よって生産性が向上する。
【００３６】
また、本本実施形態によれば、波形メモリ５に予め記憶され波形データ単位で、つまり基本単位波形毎に駆動波形ｆを生成するので、１回の描画工程の中で容易に駆動波形ｆを変更することができる。したがって、描画装置の工業応用において、膜厚や色ムラ等の評価時間を短縮することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、描画信号に基づいて生成した駆動波形をインク吐出ヘッドに供給することにより、当該インク吐出ヘッドからインク滴を対象物に適宜吹き付けて所定の描画を施す描画装置であって、複数種類の駆動波形に各々対応する複数の波形データを予め記憶する記憶手段を備え、描画信号に基づいて何れかの波形データを記憶手段から順次読み出して、アナログ信号の駆動波形に変換してインク吐出ヘッドに供給するので、各駆動波形ｆを極めて高速に生成することが可能である。したがって、駆動波形の生成処理が原因となってキャリッジ待機時間が発生するような事態が起きないので、描画のスループットを低下させることがなく、よって生産性が向上する。
【００３８】
また、波形データ単位で駆動波形を生成するので、１回の描画工程の中で容易に駆動波形を変更することが可能となり、したがって、描画装置の工業応用において膜厚や色ムラ等の評価時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる描画装置の要部機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態における制御データｄのデータ構造を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態における基本単位波形の代表例を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態における各種信号の変化を時系列的に示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１……Ｉ／Ｆ部
２……印字データ生成部
３……選択データ生成部（選択データ生成手段）
４……データ合成部
５……波形メモリ（記憶手段）
６……シフトレジスタ
７……Ｄ／Ａコンバータ（信号変換手段）
ｈａ１〜ｈａ１８０……電子スイッチ
ｈｂ１〜ｈｂ１８０……圧電素子
Ｈ……インクジェットヘッド
Ｋ……駆動部
Ｓ……制御データ生成部

Claims

描画信号に基づいて生成した駆動波形をインク吐出ヘッドに供給することにより、当該インク吐出ヘッドからインク滴を対象物に適宜吹き付けて所定の描画を施す描画装置であって、
複数種類の駆動波形に各々対応する複数の波形データを予め記憶する記憶手段を備え、
描画信号に基づいて何れかの波形データを記憶手段から順次読み出して、アナログ信号の駆動波形に変換してインク吐出ヘッドに供給する
ことを特徴とする描画装置。
描画信号に基づいて生成された印字データによってスイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御すると共に当該スイッチを介して圧電素子に駆動波形を印加することにより、インク滴を対象物に適宜吹き付けて所定の描画を施す描画装置であって、
複数種類の各駆動波形に各々対応する複数の波形データを記憶する記憶手段と、
描画信号に基づいて前記波形データの何れかを指定する波形選択データを生成する選択データ生成手段と、
前記波形選択データに基づいて記憶手段から読み出された波形データをアナログ信号の駆動波形に変換してインク吐出ヘッドに供給する信号変換手段と
を具備することを特徴とする描画装置。
印字データと波形選択データとから成る所定データ長の制御データを生成する制御データ生成手段を備え、
記憶手段は、制御データの波形選択データに該当するビット列をアドレスデータとして波形データを読み出すことを特徴とする請求項２記載の描画装置。
描画信号に基づいて生成された駆動波形によってインク滴を対象物に適宜吹き付けるインク吐出ヘッドの駆動方法であって、
複数種類の駆動波形に各々対応した複数の波形データを予め記憶し、
当該複数の波形データの何れかを描画信号に基づいて生成された波形選択データを用いて選択し、
当該選択された波形データをアナログ信号の駆動波形に変換してインク吐出ヘッドに供給する
ことを特徴とするインク吐出ヘッドの駆動方法。
描画信号に基づいて生成された印字データによってスイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御すると共に当該スイッチを介して圧電素子に駆動波形を印加することにより、インク滴を対象物に適宜吹き付けるインク吐出ヘッドの駆動方法であって、
複数種類の各駆動波形に各々対応する複数の波形データを記憶手段に予め記憶し、
描画信号に基づいて前記波形データの何れかを指定する波形選択データを生成し、
前記複数の波形データの何れかを前記波形選択データに基づいて読み出し、
当該読み出された波形データをアナログ信号の駆動波形に変換してインク吐出ヘッドに供給する
ことを特徴とするインク吐出ヘッドの駆動方法。
印字データと波形選択データとから成る所定データ長の制御データを生成し、
当該制御データの波形選択データに該当するビット列をアドレスデータとして記憶手段に与えることによって波形データを読み出すことを特徴とする請求項５記載のインク吐出ヘッドの駆動方法。