JP2007001027A - インクジェットプリンタのヘッド駆動装置及び駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出されるインク滴の量が一定になるように温度補正すると共に、高階調に対応して複数種のインク滴を吐出する場合に、インク滴吐出用のアクチュエータへの駆動信号生成のための記憶容量を抑制する。
【解決手段】複数の駆動波形を時系列的に配置してなる基準駆動信号を検出された温度に基づいて設定し、この基準駆動信号の振幅比を階調度に応じて調整してインク滴吐出用アクチュエータへの駆動信号を設定する。具体的には、温度センサ１５で検出された温度に応じた複数の駆動波形データを波形メモリに保存すると共に、インクドットの階調度に応じた振幅比データを振幅比メモリに保存し、夫々に保存されている駆動波形データと振幅比データとを乗算し、その乗算出力を所定のタイミングで累積し、その累積結果をデジタル−アナログ変換して駆動信号に変換する。
【選択図】 図１２

Description

本発明は、例えば複数色の微小な液体インク滴を複数のノズルから吐出してその微粒子（インクドット）を印刷媒体上に出力することにより、所定の文字や画像を描画するようにしたインクジェットプリンタのヘッド駆動装置及び駆動方法に関するものである。

このようなインクジェットプリンタは、一般に安価で且つ高品質のカラー印刷物が容易に得られることから、パーソナルコンピュータやデジタルカメラなどの普及に伴い、オフィスのみならず一般ユーザにも広く普及してきている。
このようなインクジェットプリンタは、一般に、インクカートリッジと印字ヘッドとが一体的に備えられたキャリッジなどと称される移動体が印刷媒体上をその半焼方向と交差する方向に往復しながらその印字ヘッドのノズルから液体インク滴を吐出して印刷媒体上に微小なインクドットを形成出力することで、当該印刷媒体上に所定の文字や画像を描画して所望の印刷物を作成するようになっている。そして、このキャリッジに黒色（ブラック）を含めた４色（イエロー、マゼンタ、シアン）のインクカートリッジと各色毎の印字ヘッドを備えることで、モノクロ印刷のみならず、各色を組み合わせたフルカラー印刷も容易に行えるようになっている（更に、これらの各色に、ライトシアンやライトマゼンタなどを加えた６色や７色、或いは８色のものも実用化されている）。

ところで、この種のインクジェットプリンタでは、より一層高い階調が要求されている。階調とは、インクドットで表される所謂画素に含まれる各色の濃度の状態であり、各画素の色の濃度に応じたインクドットの大きさを階調度といい、インクドットで表現できる階調度の数を階調数と呼ぶ。高い階調とは、階調数が大きいことを意味する。また、インクドットの大きさはインク滴の量に依存する。階調度を変えるには、例えばインクジェットヘッドに設けられたアクチュエータへの駆動信号を変える必要がある。例えば、アクチュエータがピエゾ素子（圧電素子）である場合には、アクチュエータに印加される電圧値が大きくなるとアクチュエータ（正確には振動板）の変位量（歪み）が大きくなるので、これを用いてインクドットの階調度を変えることができる。

一方、周囲の温度が変化すると、粘度や表面張力といったインクの物性値が変化し、これに伴ってインクの吐出速度やインク重量も変化する。そこで、以下に挙げる特許文献１では、周囲温度の変化に合わせて、アクチュエータへの駆動信号の駆動波形を調整し、一定のインク重量が吐出されるように制御している。
特開２０００−１５３６０８号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載されるインクジェットプリンタのヘッド駆動装置及び駆動方法では、単に温度に応じて駆動信号を調整するだけであるので、前述のように高階調が要求されると、各階調度毎に、階調数分だけ、温度に応じた駆動波形を記憶しなければならず、膨大な記憶容量が必要となる。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、高階調の要求に応えながら、記憶容量の増大を抑制することが可能なインクジェットプリンタのヘッド駆動装置及び駆動方法を提供することを目的とするものである。

［発明１］上記課題を解決するために、発明１のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置は、インク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに夫々連通する圧力室と、各圧力室に対応して設けられるアクチュエータとを備えたインクジェットプリンタのノズルヘッドに対し、前記ノズルからインク滴を吐出するために前記アクチュエータに駆動信号を出力する駆動手段を備え、前記駆動手段は、温度を検出する温度検出手段と、複数の駆動波形を時系列的に配置してなる基準駆動信号を前記温度検出手段で検出された温度に基づいて設定する基準駆動信号設定手段と、前記基準駆動信号設定手段で設定された基準駆動信号の振幅比を調整して前記アクチュエータへの駆動信号を設定する駆動信号設定手段とを備えたことを特徴とするものである。

この発明１に係るインクジェットプリンタのヘッド駆動装置によれば、複数の駆動波形を時系列的に配置してなる基準駆動信号を、検出された温度に基づいて設定し、この基準駆動信号の振幅比を調整してインクジェットヘッドのアクチュエータへの駆動信号を設定する構成としたため、階調度に応じて基準駆動信号の振幅比を調整するようにすれば、温度に応じた基準駆動信号の波形データと階調度に応じた振幅比を記憶すればよいので、高階調の要求に応えながら、記憶容量の増大を抑制することが可能となる。

［発明２］発明２のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置は、前記発明１のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置において、前記駆動信号設定手段は、前記ノズルからインク滴を吐出して印刷媒体上に形成するインクドットの階調度に応じて前記振幅比を設定することを特徴とするものである。
この発明２に係るインクジェットプリンタのヘッド駆動装置によれば、ノズルからインク滴を吐出して印刷媒体上に形成するインクドットの階調度に応じて、基準駆動信号の振幅比を調整する構成としたため、高階調の要求に応えながら、記憶容量の増大を抑制することができる。

［発明３］発明３のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置は、前記発明２のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置において、前記基準駆動信号設定手段は、前記温度検出手段で検出された温度に基づく前記複数の駆動波形データを保存する波形メモリを備え、前記駆動信号設定手段は、前記インクドットの階調度に応じた振幅比データを保存する振幅比メモリと、前記波形メモリに保存されている駆動波形データと振幅比メモリに保存されている振幅比データとを乗算する乗算部と、前記乗算部の出力を所定のタイミングで累積していく累積部と、前記累積部の累積結果をデジタル−アナログ変換して駆動信号に変換する駆動信号変換部とを備えたことを特徴とするものである。

この発明３に係るインクジェットプリンタのヘッド駆動装置によれば、波形メモリに、検出された温度に基づく複数の駆動波形データを保存し、振幅比メモリに、インクドットの階調度に応じた振幅比データを保存し、この駆動波形データと振幅比データとを乗算し、その乗算結果を累積し、その累積結果をデジタル−アナログ変換して駆動信号に変換する構成としたため、夫々のメモリに記憶する容量を可及的に抑制することができる。

［発明４］発明４のインクジェットプリンタのヘッド駆動方法は、インク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに夫々連通する圧力室と、各圧力室に対応して設けられるアクチュエータとを備えたインクジェットプリンタのノズルヘッドに対し、前記ノズルからインク滴を吐出するために前記アクチュエータに駆動信号を出力するにあたり、複数の駆動波形を時系列的に配置してなる基準駆動信号を検出された温度に基づいて設定し、この基準駆動信号の振幅比を調整して前記アクチュエータへの駆動信号を設定することを特徴とするものである。

この発明４に係るインクジェットプリンタのヘッド駆動方法によれば、複数の駆動波形を時系列的に配置してなる基準駆動信号を検出された温度に基づいて設定し、この基準駆動信号の振幅比を調整してインクジェットヘッドのアクチュエータへの駆動信号を設定する構成としたため、調度に応じて基準駆動信号の振幅比を調整するようにすれば、温度に応じた基準駆動信号の波形データと階調度に応じた振幅比を記憶すればよいので、高階調の要求に応えながら、記憶容量の増大を抑制することが可能となる。

次に、本発明のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態のインクジェットプリンタ１の概略構成を示す平面図である。このインクジェットプリンタ１は、図１に示すように、ヘッドユニット２及びインクカートリッジ３を搭載したキャリッジ４を備え、このキャリッジ４は１組のキャリッジ軸５に案内されて主走査方向に移動できるようになっている。また、キャリッジ４の一部は歯付きベルト９に固定され、且つ歯付きベルト９は、モータ６の回転軸に固定された駆動プーリ７と従動プーリ８との間に掛け渡されている。

更にキャリッジ４にはエンコーダ１０が取付けられ、キャリッジ４の移動方向に沿ってリニアスケール１１が設けられている。これにより、エンコーダ１０によりキャリッジ４上のヘッドユニット２の位置を検出するようになっている。なお、図１において、符号１２はヘッドユニット２とシステムコントローラなどとを電気的に接続するケーブルであり、符号１３は、後述するインクジェットヘッドの表面をクリーニングするワイパであり、符号１４は、そのインクジェットヘッドのノズル基板（図４参照）のキャッピングを行うキャップである。

このような構成からなるインクジェットプリンタ１では、エンコーダ１０の検出信号がモータ制御回路（図示せず）に入力されると、そのモータ制御回路によりモータ６の回転動作が、加速、一定速度、減速、反転、加速、一定速度、減速、反転…といったように制御される。このようなモータ６の動作に伴って、キャリッジ４が主走査方向に往復移動を繰り返し、一定速度の区間が印刷領域に相当するので、その一定速度の際にキャリッジ４に搭載されるヘッドユニット２のノズルから印刷媒体ａ上にインク滴が吐出される。この結果、印刷媒体ａには、そのインク滴からなるインクドットによって所定の文字や画像が記録（印字）される。

次に、図１に示すヘッドユニット２の具体的な構成について、図２ａ及び図４を参照して説明する。このヘッドユニット２は、図２ａに示すようなインクジェットヘッド（ノズルヘッド）２０を複数個備え、各インクジェットヘッド２０は圧電式アクチュエータを用いたものである。インクジェットヘッド２０は、図２ａに示すように、振動板２１と、この振動板２１を変位させる圧電式アクチュエータ２２と、内部に液体であるインクが充填され且つ振動板２１の変位により内部の圧力が増減されるキャビティ（圧力室）２３と、このキャビティ２３に連通し且つ当該キャビティ２３内の圧力の増減によりインクを液的として吐出するノズル２４とを少なくとも備えている。

更に詳述すると、インクジェットヘッド２０は、ノズル２４が形成されたノズル基板２５と、キャビティ基板２６と、振動板２１と、複数の圧電素子２７を積層した積層型の圧電式アクチュエータ２２とを備えている。キャビティ基板２６は、図示のように所定形状に形成され、これにより、キャビティ２３と、これに連通するリザーバ２８とが形成されている。また、リザーバ２８は、インク供給チューブ２９を介してインクカートリッジ３に接続されている。圧電式アクチュエータ２２は、対向して配置される櫛歯状の電極３１、３２と、その電極３１、３２の各櫛歯と交互に配置される圧電素子２７とからなる。また、圧電式アクチュエータ２２は、その一端側が図２ａに示すように、中間層３０を介して振動板２１と接合されている。

このような構成からなる圧電式アクチュエータ２２では、第１電極３１と第２電極３２との間に印可される駆動信号源からの駆動信号により、図２ａに矢印で示すように上下方向に伸び縮みするモードを利用している。従って、圧電式アクチュエータ２２では、例えば図２ａに示すような駆動信号が印可されると、振動板２１に変位が生じてキャビティ２３内の圧力が変化し、ノズル２４からインク滴が吐出されるようになっている。具体的には、後段に詳述するように、キャビティ２３の容積を拡大してインクを引き込み、次いでキャビティ２３の容積を縮小してインク滴を吐出する。なお、図２ａに示すノズル基板２６に形成されるインクジェットヘッド２０毎のノズル２４は、例えば図４に示すように配列されている。この図４の例では、４色のインク（Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンダ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラック）に適用した場合のノズル２４の配列パターンを示しており、これらの色の組合せにより所謂フルカラー印刷が可能となる。

このようなインクジェットヘッド２０を備えたインクジェットプリンタ１では、インク切れ、気泡の発生、目詰まり（乾燥）、紙粉付着などの原因によって、ノズル２４からインク滴が吐出すべきときに吐出しないというインク滴の吐出異常（不吐出）、所謂ドット抜け現象を生じることがある。ここで、紙粉とは、木材パルプを原料とする印刷媒体が記録ローラなどと摩擦接触した際に発生し易く、印刷媒体の一部からなり、繊維状又はその集合体のものを意味する。

ここで、圧電式アクチュエータ２２の他の例を図２ｂに示す。図中の符号は、図２ａのものを流用している。この圧電式アクチュエータは、一般にユニモルフ型アクチュエータと呼ばれ、圧電素子２７を二つの電極３１、３２で挟んだ簡単な構造であるが、駆動信号を印可することによって、図２ａの積層型アクチュエータと同様に、図の上下方向に伸び縮みし、キャビティ２３の容積を拡大してインクを引き込み、次いでキャビティ２３の容積を縮小してノズル２４からインク滴を吐出する。また、図３ａには、更に他の例としてシェアモード１型のアクチュエータの一例を、図３ｂにはシェアモード２型のアクチュエータの一例を示す。シェアモード１型のアクチュエータは、圧電素子２７の両端部に電極３１、３２があり、キャビティ２３が形成されている。このアクチュエータは、駆動信号が与えられると破線で示すようにキャビティ２３内の圧力が変化してインク滴が吐出されるのであるが、ノズル２４を一つおきに駆動するのが特徴である。シェアモード２型のアクチュエータは、圧電素子２７の表面に電極３１、３２が交互に設けられ、駆動信号が与えられると破線で示すように変形してキャビティ２３内の圧力が変化してインク滴が吐出される。

前記インクジェットプリンタ１内には、自身を制御するための制御装置が設けられている。この制御装置は、例えば図５に示すように、例えばパーソナルコンピュータ、デジタルカメラ等のホストコンピュータ６０から入力された印刷データに基づいて、印刷装置や給紙装置等を制御することにより印刷媒体に印刷処理を行うものである。そして、ホストコンピュータ６０から入力された印刷データを受取る入力インタフェース部６１と、この入力インタフェース部６１から入力された印雑データに基づいて印刷処理を実行する例えばマイクロコンピュータで構成される制御部６２と、キャリッジモータ４１を駆動制御するキャリッジモータドライバ６３と、給紙モータ５１を駆動制御する給紙モータドライバ６４と、インクジェットヘッド２０を駆動制御するヘッドドライバ６５と、各ドライバ６３、６４、６５の出力信号を外部のキャリッジモータ４１、給紙モータ５１、インクジェットヘッド２０で使用する制御信号に変換して出力すると共に、温度センサ１５で検出されたキャビティの温度、即ちインクの温度Ｔを制御部６２に入力する入出力インタフェース６７とを備えて構成される。

ここで、制御部６２は、印刷処理等の各種処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）６２ａと、入力インタフェース６１を介して入力された印刷データ或いは当該印刷データ印刷処理等を実行する際の各種データを一時的に格納し、或いは印刷処理等のアプリケーションプログラムを一時的に展開するＲＡＭ（Random Access Memory）６２ｃと、ＣＰＵ６２ａで実行する制御プログラム等を格納する不揮発性半導体メモリで構成されるＲＯＭ（Read-Only Memory）６２ｄとを備えている。この制御部６２は、入力インタフェース部６１を介してホストコンピュータ６０から印刷データを入手すると、ＣＰＵ６２ａが、この印刷データに所定の処理を実行して、この処理データ及び各種センサからの入力データに基づいて、各ドライバ６３〜６５に制御信号を出力する。各ドライバ６３〜６５から制御信号が出力されると、これらが入出力インタフェース部６７で駆動信号に変換されてインクジェットヘッド２０の複数のノズル２４に対応する圧電式アクチュエータ２２、キャリッジモータ４１、給紙モータ５１が夫々作動して、印刷媒体に印刷処理が実行される。なお、制御部６２内の各構成要素は、図示しないバスを介して電気的に接続されている。

また、制御部６２は、後述する駆動信号を形成するための駆動波形データＤＡＴＡ１、振幅比データＤＡＴＡ２、書込みアドレスデータＡ０〜Ａ３、書込みアドレスデータＢ０〜Ｂ３、書込みイネーブル信号ＤＥＮ、書込みクロック信号ＷＣＬＫをヘッドドライバ６５に出力する。また、この制御部６２は、駆動波形データＤＡＴＡ１と振幅比データＤＡＴＡ２との乗算出力をラッチするタイミングを設定する第１のクロック信号ＡＣＬＫ、ラッチした乗算出力を加算するためのタイミングを設定する第２のクロック信号ＢＣＬＫ及びラッチデータをクリアするクリア信号ＣＬＥＲをヘッドドライバ６５に出力する。

ヘッドドライバ６５は、駆動信号ＣＯＭを形成する駆動信号発生回路７０と、クロック信号ＳＣＫを出力する発振回路７１とを備えている。駆動信号発生回路７０は、図６に示すように、制御部６２から入力される駆動信号生成のための駆動波形データＤＡＴＡ１を所定のアドレスに対応する記憶素子に記憶する波形メモリ７０１と、振幅比データＤＡＴＡ２を所定のアドレスに対応する記憶素子に記憶する振幅比メモリ７０８と、波形メモリ７０１の駆動波形データＤＡＴＡ１と振幅比メモリ７０８の振幅比データＤＡＴＡ２とを乗算する乗算器７０９と、乗算器７０９の乗算出力を前述した第１のクロック信号ＡＣＬＫによってラッチするラッチ回路７０２と、ラッチ回路７０２の出力と後述するラッチ回路７０４から出力される波形生成データＷＤＡＴＡとを加算する加算器７０３と、この加算器７０３の加算出力を前述した第２のクロック信号ＢＣＬＫによってラッチするラッチ回路７０４と、このラッチ回路７０４から出力される波形生成データＷＤＡＴＡをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器７０５と、このＤ／Ａ変換器７０５から出力されるアナログ信号を電圧増幅する電圧増幅部７０６と、この電圧増幅部７０６の出力信号を電流増幅して駆動信号ＣＯＭを出力する電流増幅部７０７とを備えている。ここで、ラッチ回路７０２、７０４には制御部６２から出力されるクリア信号ＣＬＥＲが入力され、このクリア信号ＣＬＥＲがオフ状態となったときに、ラッチデータがクリアされる。また、Ｄ／Ａ変換器７０５、電圧増幅部７０６、電流増幅部７０７が本発明の駆動信号変換部を構成している。

波形メモリ７０１（振幅比メモリ７０８も同様）は、図７に示すように、指示したアドレスに夫々数ビットずつのメモリ素子が配列され、アドレスＡ０〜Ａ３（Ｂ０〜Ｂ３）と共に波形データＤＡＴＡ１（ＤＡＴＡ２）が記憶される。具体的には、制御部６２から指示したアドレスＡ０〜Ａ３（Ｂ０〜Ｂ３）に対して、クロック信号ＷＣＬＫと共に波形データＤＡＴＡ１（ＤＡＴＡ２）が入力され、書込みイネーブル信号ＤＥＮの入力のよってメモリ素子に波形データＤＡＴＡ１（ＤＡＴＡ２）が記憶される。なお、後述するように、温度センサ１５で検出されるインクの温度に応じて、ノズルから吐出されるインク滴の重量が一定になるように調整した波形データＤＡＴＡ１を選択して記憶することができるようになっている。

インクジェットヘッド２０には、入出力インタフェース部６７を介して、駆動信号発生回路７０で生成された駆動信号ＣＯＭ、印刷データに基づいて吐出するノズル及び階調度を選択するデータ信号ＳＩ、全ノズルにノズル選択データが入力された後、これらのデータにより駆動信号ＣＯＭとインクジェットヘッド２０の圧電式アクチュエータ２２とを接続させるラッチ信号ＬＡＴ、これらの選択データ信号ＳＩをシリアル信号としてインクジェットヘッド２０に送信するためのクロック信号ＳＣＫが入力されている。

次に、前記駆動信号発生回路７０から出力される駆動信号ＣＯＭと圧電式アクチュエータ２２とを接続する構成について説明する。図８は、駆動信号ＣＯＭと圧電式アクチュエータ２２とを接続する選択部のブロック図である。この選択部は、インク滴を吐出させるべきノズルに対応した圧電式アクチュエータ２２を指定するデータを保存するシフトレジスタ２１１と、シフトレジスタ２１１のデータを一時的に保存するラッチ回路２１２と、ラッチ回路２１２の出力をレベル変換するレベルシフタ２１３と、レベルシフタの出力に応じて駆動信号ＣＯＭを圧電式アクチュエータ２２に接続する選択スイッチ２０１によって構成されている。

シフトレジスタ２１１には、印刷データとしてデータ信号ＳＩが順次入力されると共に、クロック信号ＳＣＫの入力パルスに応じて記憶領域が初段から順次後段にシフトする。ラッチ回路２１２は、ノズル数分の印字データがシフトレジスタ２１１に格納された後、入力されるラッチ信号ＬＡＴによってシフトレジスタ２１１の各出力信号をラッチする。ラッチ回路２１２に保存された信号は、レベルシフタ２１３によって次段の選択スイッチ２０１をオンオフできる電圧レベルに変換される。これは、駆動信号ＣＯＭが、ラッチ回路２１２の出力電圧に比べて高い電圧であり、これに合わせて選択スイッチ２０１の動作電圧範囲も高く設定されているためである。選択スイッチ２０１は、ＰチャンネルＦＥＴとＮチャンネルＦＥＴとを組合せたトランスミッションゲートによるアナログスイッチで構成されており、このアナログスイッチを十分に動作させるためにゲート電圧を高い値にレベル変換している。そして、レベルシフタ２１３によって選択スイッチ２０１のゲート電圧が印加されたノズルの圧電式アクチュエータ２２は駆動信号ＣＯＭに接続される。また、シフトレジスタ２１１の印刷データ信号ＳＩがラッチ回路２１２に保存された後、次の印字情報をシフトレジスタ２１１に入力し、インク滴の吐出タイミングに合わせてラッチ回路２１２の保存データを順次更新する。なお、図中の符号ＨＧＮＤは、圧電式アクチュエータ２２のグランド端である。

次に、駆動信号生成の原理について説明する。まず、前述したアドレスＡ０には単位時間当たりの電圧変化量として０となる波形データが書込まれている。同様に、アドレスＡ１には＋ΔＶ１、アドレスＡ２には−ΔＶ２、アドレスＡ３には＋ΔＶ３の波形データが書込まれている。また、アドレスＢ０には、単位時間当たりの電圧変化量に乗算する振幅比として１となる振幅比データが書込まれている。同様に、アドレスＢ１にはＡＭＰ１、アドレスＢ２にはＡＭＰ２、アドレスＢ３にはＡＭＰ３の振幅比データが書込まれている。また、クリア信号ＣＬＥＲによってラッチ回路７０２、７０４の保存データがクリアされる。また、駆動信号ＣＯＭは、所望の波形データによって中間電位（オフセット）まで立上げられている。

この状態から、例えば図９に示すようにアドレスＡ１の波形データ（＋ΔＶ１）及びアドレスＢ０の振幅比データ（１）が読込まれると、乗算器７０９の乗算出力は＋ΔＶ１となるので、第１クロック信号ＡＣＬＫが入力された時点でラッチ回路７０２に＋ΔＶ１のデジタルデータが保存される。保存された＋ΔＶ１のデジタルデータは加算器７０３を経てラッチ回路７０４に入力され、このラッチ回路７０４では、第２クロック信号ＢＣＬＫの立上がりに同期して加算器７０３の出力を保存する。加算器７０３には、ラッチ回路７０４の出力も入力されるので、ラッチ回路７０４の出力（ＣＯＭ）は、第２クロック信号ＢＣＬＫの立上がりのタイミングで＋ΔＶ１ずつ加算される。この例では、時間幅Ｔ１の間、アドレスＡ１の波形データ及びアドレスＢ０の振幅比データが読込まれ、その結果、＋ΔＶ１のデジタルデータが３倍になるまで加算されている。

次いで、アドレスＡ０の波形データ及びアドレスＢ０の振幅比データが読込まれ且つ第１クロック信号ＡＣＬＫが入力されるとラッチ回路７０２に保存されるデジタルデータは０に切替わる。この０のデジタルデータは、前述と同様に、加算器７０３を経て、第２クロック信号ＢＣＬＫの立上がりのタイミングで加算されるが、デジタルデータが０であるので、実質的には、それ以前の値が保持される。この例では、時間幅Ｔ０の間、駆動信号ＣＯＭが一定値に保持されている。

次いで、アドレスＡ２の波形データ及びアドレスＢ０の振幅比データが読込まれ且つ第１クロック信号ＡＣＬＫが入力されるとラッチ回路７０２に保存されるデジタルデータは−ΔＶ２に切替わる。この−ΔＶ２のデジタルデータは、前述と同様に、加算器７０３を経て、第２クロック信号ＢＣＬＫの立上がりのタイミングで加算されるが、デジタルデータが−ΔＶ２であるので、実質的には第２クロック信号に合わせて駆動信号ＣＯＭは−ΔＶ２ずつ減算される。この例では、時間幅Ｔ２の間、駆動信号ＣＯＭは、−ΔＶ２のデジタルデータが４倍になるまで減算されている。

次いで、アドレスＡ０の波形データ及びアドレスＢ０の振幅比データが読込まれ且つ第１クロック信号ＡＣＬＫが入力されるとラッチ回路７０２に保存されるデジタルデータは０に切替わる。この０のデジタルデータは、前述と同様に、加算器７０３を経て、第２クロック信号ＢＣＬＫの立上がりのタイミングで加算されるが、デジタルデータが０であるので、実質的には、それ以前の値が保持される。この例では、時間幅Ｔ３の間、駆動信号ＣＯＭが一定値に保持されている。

次いで、アドレスＡ３の波形データ及びアドレスＢ０の振幅比データが読込まれ且つ第１クロック信号ＡＣＬＫが入力されるとラッチ回路７０２に保存されるデジタルデータは＋ΔＶ３に切替わる。この＋ΔＶ３のデジタルデータは、前述と同様に、加算器７０３を経て、第２クロック信号ＢＣＬＫの立上がりのタイミングで加算されるが、デジタルデータが＋ΔＶ３であるので、実質的には第２クロック信号に合わせて駆動信号ＣＯＭは＋ΔＶ３ずつ加算される。この例では、時間幅Ｔ４の間、駆動信号ＣＯＭは、＋ΔＶ３のデジタルデータが２倍になるまで減算されている。

一方、例えば図１０に示すようにアドレスＡ１の波形データ（＋ΔＶ１）及びアドレスＢ１の振幅比データ（ＡＭＰ１）が読込まれると、乗算器７０９の乗算出力は＋ΔＶ１×ＡＭＰ１となるので、第１クロック信号ＡＣＬＫが入力された時点でラッチ回路７０２に＋ΔＶ１×ＡＭＰ１のデジタルデータが保存され、ラッチ回路７０４の出力（ＣＯＭ）は、時間幅Ｔ１の間、加算器７０３を経て、第２クロック信号ＢＣＬＫの立上がりのタイミングで＋ΔＶ１×ＡＭＰ１ずつ加算される。この例では、振幅比データＡＭＰ１は、１より大きいので、図９のものより駆動信号ＣＯＭの振幅が大きくなっている。

次いで、アドレスＡ０の波形データ及びアドレスＢ０の振幅比データが読込まれ且つ第１クロック信号ＡＣＬＫが入力されるとラッチ回路７０２に保存されるデジタルデータは０に切替わり、時間幅Ｔ０の間、駆動信号ＣＯＭが一定値に保持されている。
次いで、アドレスＡ２の波形データ及びアドレスＢ１の振幅比データが読込まれ且つ第１クロック信号ＡＣＬＫが入力されるとラッチ回路７０２に保存されるデジタルデータは−ΔＶ２×ＡＭＰ１に切替わる。この−ΔＶ２×ＡＭＰ１のデジタルデータは、前述と同様に、加算器７０３を経て、第２クロック信号ＢＣＬＫの立上がりのタイミングで加算されるが、デジタルデータが−ΔＶ２×ＡＭＰ１であるので、実質的には第２クロック信号に合わせて、時間幅Ｔ２の間、駆動信号ＣＯＭは−ΔＶ２×ＡＭＰ１ずつ減算される。この場合も、振幅比データＡＭＰ１が１より大きいので、図９のものより駆動信号ＣＯＭの振幅が大きくなっている。

次いで、アドレスＡ０の波形データ及びアドレスＢ０の振幅比データが読込まれ且つ第１クロック信号ＡＣＬＫが入力されるとラッチ回路７０２に保存されるデジタルデータは０に切替わり、時間幅Ｔ３の間、駆動信号ＣＯＭが一定値に保持されている。
次いで、アドレスＡ３の波形データ及びアドレスＢ１の振幅比データが読込まれ且つ第１クロック信号ＡＣＬＫが入力されるとラッチ回路７０２に保存されるデジタルデータは＋ΔＶ３×ＡＭＰ１に切替わる。この＋ΔＶ３×ＡＭＰ１のデジタルデータは、前述と同様に、加算器７０３を経て、第２クロック信号ＢＣＬＫの立上がりのタイミングで加算されるが、デジタルデータが＋ΔＶ３×ＡＭＰ１であるので、実質的には第２クロック信号に合わせて、時間幅Ｔ４の間、駆動信号ＣＯＭは＋ΔＶ３×ＡＭＰ１ずつ加算される。この場合も、振幅比データＡＭＰ１が１より大きいので、図９のものより駆動信号ＣＯＭの振幅が大きくなっている。

これに対し、例えば図１１に示すようにアドレスＡ１の波形データ（＋ΔＶ１）及びアドレスＢ２の振幅比データ（ＡＭＰ２）が読込まれると、乗算器７０９の乗算出力は＋ΔＶ１×ＡＭＰ２となるので、第１クロック信号ＡＣＬＫが入力された時点でラッチ回路７０２に＋ΔＶ１×ＡＭＰ２のデジタルデータが保存され、ラッチ回路７０４の出力（ＣＯＭ）は、時間幅Ｔ１の間、加算器７０３を経て、第２クロック信号ＢＣＬＫの立上がりのタイミングで＋ΔＶ１×ＡＭＰ２ずつ加算される。この例では、振幅比データＡＭＰ２は、１より小さいので、図９のものより駆動信号ＣＯＭの振幅が小さくなっている。

次いで、アドレスＡ０の波形データ及びアドレスＢ０の振幅比データが読込まれ且つ第１クロック信号ＡＣＬＫが入力されるとラッチ回路７０２に保存されるデジタルデータは０に切替わり、時間幅Ｔ０の間、駆動信号ＣＯＭが一定値に保持されている。
次いで、アドレスＡ２の波形データ及びアドレスＢ２の振幅比データが読込まれ且つ第１クロック信号ＡＣＬＫが入力されるとラッチ回路７０２に保存されるデジタルデータは−ΔＶ２×ＡＭＰ２に切替わる。この−ΔＶ２×ＡＭＰ１のデジタルデータは、前述と同様に、加算器７０３を経て、第２クロック信号ＢＣＬＫの立上がりのタイミングで加算されるが、デジタルデータが−ΔＶ２×ＡＭＰ２であるので、実質的には第２クロック信号に合わせて、時間幅Ｔ２の間、駆動信号ＣＯＭは−ΔＶ２×ＡＭＰ２ずつ減算される。この場合も、振幅比データＡＭＰ２が１より小さいので、図９のものより駆動信号ＣＯＭの振幅が小さくなっている。

次いで、アドレスＡ０の波形データ及びアドレスＢ０の振幅比データが読込まれ且つ第１クロック信号ＡＣＬＫが入力されるとラッチ回路７０２に保存されるデジタルデータは０に切替わり、時間幅Ｔ３の間、駆動信号ＣＯＭが一定値に保持されている。
次いで、アドレスＡ３の波形データ及びアドレスＢ２の振幅比データが読込まれ且つ第１クロック信号ＡＣＬＫが入力されるとラッチ回路７０２に保存されるデジタルデータは＋ΔＶ３×ＡＭＰ２に切替わる。この＋ΔＶ３×ＡＭＰ２のデジタルデータは、前述と同様に、加算器７０３を経て、第２クロック信号ＢＣＬＫの立上がりのタイミングで加算されるが、デジタルデータが＋ΔＶ３×ＡＭＰ２であるので、実質的には第２クロック信号に合わせて、時間幅Ｔ４の間、駆動信号ＣＯＭは＋ΔＶ３×ＡＭＰ２ずつ加算される。この場合も、振幅比データＡＭＰ２が１より小さいので、図９のものより駆動信号ＣＯＭの振幅が小さくなっている。

振幅比データＤＡＴＡ２がＡＭＰ３である場合も、同様である。
従って、例えばアドレスＡ０〜Ａ３に保存する波形データＤＡＴＡ１を、温度センサ１５で検出された温度に基づいて、例えば温度に依存するインク滴の重量が一定になるようにした基準駆動信号とし、アドレスＢ０〜Ｂ３に保存する振幅比データＤＡＴＡ２を、例えば階調度に相当する振幅比率とすれば、それらのデータの記憶容量は、温度に応じた基準駆動信号の波形データと階調度に応じた振幅比データとなり、高階調の要求に応えながら、記憶容量を可及的に抑制することが可能となる。なお、本実施形態では、駆動信号発生回路６５からは要求される階調数の全ての階調度に相当する駆動信号を駆動信号ＣＯＭとして一括して出力し、インクジェットヘッド２０側で、データ信号ＳＩに応じて、必要な階調度の駆動信号だけを選択して抽出し、その階調度を達成するインク滴を吐出する。

このように記憶容量を可及的に抑制しながら、インク滴の温度補正及び階調度に応じた駆動信号ＣＯＭ創成のための演算処理について、図１２のフローチャートを用いて説明する。
この演算処理では、まずステップＳ１で、要求される階調数の各階調度に応じた振幅比データＤＡＴＡ２をＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置から読出す。この振幅比データＤＡＴＡ２は、例えば階調数が４、設定される階調度がインクドット径で１００％、７０％、５０％、２０％であるとき、例えばインクドット径７０％を基準として、インクドット径１００％の振幅比をＡＭＰ１、インクドット径５０％の振幅比をＡＭＰ２、インクドット径２０％の振幅比をＡＭＰ３といったように設定されている。インクドット径７０％の振幅比は１になる。

次にステップＳ２に移行して、ステップＳ１で読出した振幅比データＤＡＴＡ２を振幅比メモリ７０８に書込む。書込みアドレスは前述の通りである。
次にステップＳ３に移行して、温度センサ１５で検出されたインク温度情報を読込む。
次にステップＳ４に移行して、ステップＳ３で読込まれたインク温度に応じた基準駆動信号用波形データＤＡＴＡ１をＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置から読出す。具体的に、波形データＤＡＴＡ１は、記憶装置の記憶テーブルに、所定温度毎に記憶されており、所定温度毎に、波形データ＋ΔＶ１、−ΔＶ２、＋ΔＶ３の値が異なる。

次にステップＳ５に移行して、波形メモリ７０１に記憶されている波形データＤＡＴＡ１をステップＳ４で読出した波形データＤＡＴＡ１に更新する必要があるか否かを判定し、波形データＤＡＴＡ１を更新する必要がある場合にはステップＳ６に移行し、そうでない場合にはステップＳ７に移行する。
ステップＳ６では、ステップＳ４で読出した波形データＤＡＴＡ１を波形メモリ７０１に書込んでからステップＳ７に移行する。

ステップＳ７では、現在が駆動信号ＣＯＭの出力タイミングであるか否かを判定し、現在が駆動信号ＣＯＭの出力タイミングである場合にはステップＳ８に移行し、そうでない場合にはステップＳ３に移行する。
ステップＳ８では、波形メモリ７０１から波形データＤＡＴＡ１を読出してからステップＳ９に移行する。

ステップＳ９では、振幅比メモリ７０８から振幅比データＤＡＴＡ２を読出してからステップＳ１０に移行する。
ステップＳ１０では、ステップＳ８で読出された波形データＤＡＴＡ１とステップＳ９で読出された振幅比データＤＡＴＡ２の乗算出力によって基準駆動信号の振幅比調整を行ってからステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１１では、ステップＳ１０で振幅比調整された駆動信号ＣＯＭをＤ／Ａ変換して温度補正された駆動信号ＣＯＭを出力してからステップＳ１２に移行する。
ステップＳ１２では、全駆動信号ＣＯＭの出力生成が終了したか否かを判定し、全駆動信号ＣＯＭの出力生成が終了した場合にはステップＳ３に移行し、そうでない場合にはステップＳ８に移行する。

この演算処理によって出力された駆動信号を図１３に示す。図には、インク温度に応じて設定された二つの駆動信号ＣＯＭを重合して表している。本実施形態では、この駆動信号ＣＯＭに対し、インクジェットヘッド２０側で、画素の印字に必要な駆動信号を選択して抽出する。具体的には、階調度を達成するのに必要な駆動信号が出力されているときに、図８の選択スイッチ２０１をオン状態として、その駆動信号だけを圧電式アクチュエータ２２に通電する。

図１４には、温度補正しない基準駆動信号、温度補正した基準駆動信号、温度補正した駆動信号の夫々による温度とインク滴重量との関係を示す。温度補償しないと、温度の上昇に伴ってインク滴重量が増大する。つまり、温度が高くなるとインクドットの径が大きくなる。これを温度補正することで、インクドットの径を一定にすることが可能となる。
このように、本実施形態のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置及び駆動方法によれば、複数の駆動波形を時系列的に配置してなる基準駆動信号を、検出された温度に基づいて設定し、この基準駆動信号の振幅比を調整してインクジェットヘッドのアクチュエータへの駆動信号を設定するようにしたため、階調度に応じて基準駆動信号の振幅比を調整するようにすれば、温度に応じた基準駆動信号の波形データと階調度に応じた振幅比を記憶すればよいので、高階調の要求に応えながら、記憶容量の増大を抑制することが可能となる。

また、ノズルからインク滴を吐出して印刷媒体上に形成するインクドットの階調度に応じて、基準駆動信号の振幅比を調整するようにしたため、高階調の要求に応えながら、記憶容量の増大を抑制することができる。
また、波形メモリに、検出された温度に基づく複数の駆動波形データを保存し、振幅比メモリに、インクドットの階調度に応じた振幅比データを保存し、この駆動波形データと振幅比データとを乗算し、その乗算結果を累積し、その累積結果をデジタル−アナログ変換して駆動信号に変換する構成としたため、夫々のメモリに記憶する容量を可及的に抑制することができる。

なお、前記実施形態では、温度センサで直接インクの温度を検出するようにしたが、場合によっては他の部分の温度や雰囲気温度で代用してもよい。
また、前記実施形態では、所謂マルチパス型インクジェットプリンタを対象として本発明のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置及び駆動方法を適用した例についてのみ詳述したが、本発明のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置及び駆動方法は、ラインヘッド型プリンタを始めとして、あらゆるタイプのインクジェットプリンタを対象として適用可能である。

本発明のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置の一実施形態を示すインクジェットプリンタの平面図である。 図１のインクジェットプリンタのインクジェットヘッドの概略構成図である。 図１のインクジェットプリンタのインクジェットヘッドの他の例を示す概略構成図である。 図２のインクジェットヘッドのノズルの説明図である。 図１のインクジェットプリンタに設けられた制御装置のブロック図である。 図４の駆動信号発生回路のブロック図である。 図５の波形メモリの説明図である。 駆動信号を圧電式アクチュエータに接続する選択部のブロック図である。 駆動信号生成の説明図である。 駆動信号生成の説明図である。 駆動信号生成の説明図である。 駆動信号生成のための演算処理を示すフローチャートである。 図１２の演算処理による駆動信号の説明図である。 温度補正した場合としない場合のインク重量の変化の説明図である。

符号の説明

１はインクジェットプリンタ、１５は温度センサ、２０はインクジェットヘッド、２２は圧電式アクチュエータ、２３はキャビティ、２４はノズル、６２は制御部、７０は駆動信号発生回路、７０１は波形メモリ、７０３は加算器（累積部）、７０５はＤ／Ａ変換器（駆動信号変換部）、７０６は電圧増幅部（駆動信号変換部）、７０７は電流増幅部（駆動信号変換部）、７０８は振幅比メモリ、７０９は乗算器（乗算部）、ａは印刷媒体

Claims (4)

1. インク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに夫々連通する圧力室と、各圧力室に対応して設けられるアクチュエータとを備えたインクジェットプリンタのノズルヘッドに対し、前記ノズルからインク滴を吐出するために前記アクチュエータに駆動信号を出力する駆動手段を備え、前記駆動手段は、温度を検出する温度検出手段と、複数の駆動波形を時系列的に配置してなる基準駆動信号を前記温度検出手段で検出された温度に基づいて設定する基準駆動信号設定手段と、前記基準駆動信号設定手段で設定された基準駆動信号の振幅比を調整して前記アクチュエータへの駆動信号を設定する駆動信号設定手段とを備えたことを特徴とするインクジェットプリンタのヘッド駆動装置。
2. 前記駆動信号設定手段は、前記ノズルからインク滴を吐出して印刷媒体上に形成するインクドットの階調度に応じて前記振幅比を設定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プリンタのヘッド駆動装置。
3. 前記基準駆動信号設定手段は、前記温度検出手段で検出された温度に基づく前記複数の駆動波形データを保存する波形メモリを備え、前記駆動信号設定手段は、前記インクドットの階調度に応じた振幅比データを保存する振幅比メモリと、前記波形メモリに保存されている駆動波形データと振幅比メモリに保存されている振幅比データとを乗算する乗算部と、前記乗算部の出力を所定のタイミングで累積していく累積部と、前記累積部の累積結果をデジタル−アナログ変換して駆動信号に変換する駆動信号変換部とを備えたことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置。
4. インク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに夫々連通する圧力室と、各圧力室に対応して設けられるアクチュエータとを備えたインクジェットプリンタのノズルヘッドに対し、前記ノズルからインク滴を吐出するために前記アクチュエータに駆動信号を出力するにあたり、複数の駆動波形を時系列的に配置してなる基準駆動信号を検出された温度に基づいて設定し、この基準駆動信号の振幅比を調整して前記アクチュエータへの駆動信号を設定することを特徴とするインクジェットプリンタのヘッド駆動方法。

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