JP2009045761A - 液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転送する画像データのビット反転量を少なくしてノイズの影響を小さくする。
【解決手段】液滴を吐出可能な吐出部を有し液体を収容する複数の収容部に対応して設けられ印加された駆動波形に応じて該収容部内の圧力を変化させる複数の駆動素子と、制御部４８からの波形データにより複数種類の駆動波形を生成する波形発生部５０と、複数の駆動素子の各々に印加する駆動波形の種類を示す印加波形情報（画像データ）から印字周期毎の画像データ別の出現数を計数する計数手段、及び該画像データを該計数手段の計数結果に基づいて印字周期毎に出現頻度が高い画像データほどビット反転量が少なくなるような画像データに変換する変換手段を有する画像データ調整部５６と、該変換後の画像データ（出力画像データ）に基づいて、波形発生部５０で生成された複数種類の駆動波形から駆動素子毎に印加する駆動波形を選択する波形選択部５８とで液滴吐出装置を構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動素子に駆動波形を印加して液滴を吐出することが可能な液滴吐出装置に関する。

従来、インクを充填した収容部に設けられた駆動素子（圧電素子）に台形波や三角波の集合からなる駆動波形を印加して、圧電素子を変形して収容部内の圧力を変化させることでインク滴を吐出するインクジェット方式の液滴吐出装置が知られている。

このような液滴吐出装置の中には、複数の波形生成回路が出力する駆動波形から所望の駆動波形を選択して圧電素子に印加するインクジェット記録装置がある（例えば、特許文献１参照。）。

また、このような液滴吐出装置においては、印加する駆動波形の種類を示す印加波形情報等のデータが装置内部の回路間でやりとりされるが、データ転送に関連する技術として、データのビット変化が大きい場合には１つ前の転送データと同じデータ及び変化を示すフラグを転送する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１１−９１１４３号公報 特開２００２−２５４７６０号公報

本発明は、転送する印加波形情報のビット反転量を少なくしてノイズの影響を小さくすることができる液滴吐出装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明の液滴吐出装置は、液滴を吐出可能な吐出部を有し液体を収容する複数の収容部に対応して設けられ、印加された駆動波形に応じて前記収容部内の圧力を変化させる複数の駆動素子と、複数種類の駆動波形を生成する波形生成手段と、前記複数の駆動素子の各々に印加する駆動波形の種類を示す印加波形情報から、印字周期毎の印加波形情報別の出現数を計数する計数手段と、前記計数手段の計数結果に基づいて、前記印加波形情報を、印字周期毎に出現頻度が高い印加波形情報ほどビット反転量が少なくなるような印加波形情報に変換する変換手段と、前記変換後の印加波形情報に基づいて、前記波形生成手段で生成された複数種類の駆動波形から前記駆動素子毎に印加する駆動波形を選択する選択手段と、を備えている。

請求項２の発明は請求項１に記載の液滴吐出装置において、印字周期毎に前記複数種類の駆動波形の各々が、前記選択手段に接続された複数の伝送線のうち、予め定められた規則に従って前記出現頻度の順に応じて定まる伝送線で伝送されるように制御する伝送制御手段を更に備え、前記複数の伝送線で伝送された複数の駆動波形から前記変換後の印加波形情報に基づいて前記駆動素子毎に駆動波形を選択する。

請求項１の発明によれば、転送する印加波形情報のビット反転量を少なくしてノイズの影響を小さくすることができる。

請求項２の発明によれば、変換後の印加波形情報に基づいて容易に駆動波形を選択して駆動素子に印加することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る液滴吐出装置１０の概略構成図である。

液滴吐出装置１０には、給紙トレイ１２に収納された用紙を排紙トレイ１４に向けて搬送するための搬送経路１６が設けられている。搬送経路１６は、複数の搬送ローラ１８や駆動ローラ２０などにより形成され、給紙トレイ１２から用紙を１枚ずつ供給し最終的に排紙トレイ１４に排出する。

搬送経路１６の途中には、ヘッドアレイ２４が用紙の搬送方向に沿って配設されている。ヘッドアレイ２４は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色毎のヘッド２２を備えており、各ヘッド２２に配列された複数の吐出部（ノズル）から各色毎のインク滴が吐出される。ヘッド２２の各々にはヘッド駆動装置４０が接続され、ヘッド駆動装置４０によりインク滴の吐出が制御される。なお、このヘッド２２は、紙幅の長さを有する長尺状のヘッドであり、ヘッド２２の、用紙幅方向に配列された複数のノズルで紙幅１ライン分の画像が印刷可能となっている。本実施の形態の液滴吐出装置１０では、ヘッド２２は動かさずに、用紙を移動させることで用紙全面に画像を印刷（印字）する。

また、ヘッド２２のノズルからインク滴を吐出する方式としては、ここでは圧電方式を用いている。

圧電方式のヘッド２２は、インクを充填した複数の収容部（不図示）と該複数の収容部に対応して設けられた圧電素子２３（図８も参照）とを有する。この圧電素子２３に電圧波形を印加すると圧電素子２３が変形し収容部内の圧力が変化する。これにより収容部に設けられたノズルからインク滴が吐出される。このように、ヘッド２２は電圧波形の印加によって駆動するため、以下この電圧波形を駆動波形と呼称する。

上記各色のヘッド２２には、各色のインクを収納したインクタンク２６Ｃ、２６Ｍ、２６Ｙ、２６Ｋが配管（不図示）を介して接続され、これらインクタンク２６Ｃ、２６Ｍ、２６Ｙ、２６Ｋから各色のインクが各ヘッド２２の収容部に供給される。なお、インクとしては公知の各種インクを使用する。例えば、水性インク、油性インク、溶剤系インク等である。

ヘッドアレイ２４近傍には用紙検出センサ２８が設けられ、用紙検出センサ２８が用紙の先端を検出すると、ヘッドアレイ２４によるインク滴の吐出が開始される。また、ヘッドアレイ２４の直近下にはパルスエンコーダ３０が設けられている。パルスエンコーダ３０はヘッドアレイ２４近傍の搬送ローラ１８等の回転を検出し、パルス信号を出力する。

図２は、ヘッド駆動装置４０の構成図である。

ヘッド駆動装置４０は、駆動波形を生成して、ヘッド２２の圧電素子２３に出力する。このヘッド駆動装置４０は複数種類の駆動波形を生成することができ、使用する駆動波形に応じて、吐出するインク滴の滴量等が調整される。

ヘッド駆動装置４０には、ＣＰＵ４２が設けられている。ＣＰＵ４２は不図示のＲＯＭ等に記憶されたプログラムを実行し、ＲＯＭ等に記憶されたデータに基づいてヘッド駆動装置４０全体の動作を制御する。

また、ヘッド駆動装置４０は、波形データ生成部４４、波形記憶部４６、制御部４８、複数の波形発生部５０、画像データ生成部５２、画像データ記憶部５４、画像データ調整部５６、及び波形選択部５８を備えている。

波形データ生成部４４は、ＣＰＵ４２からの制御信号（波形生成指示）に応じて波形データを生成する。制御信号には、生成する駆動波形の形状を特定する情報が含まれている。波形データ生成部４４は、この情報に基づいて、複数の波形発生部５０で複数種類の波形を生成するために必要な波形データを生成する。波形データには、単位時間当たりの電圧の変化量である傾きが変化する変化点で駆動波形が分割されたときの部分波形の傾きを示すデータと、該部分波形の時間長を示すデータ（加算回数で表される。詳細は後述）とが含まれる。波形データ生成部４４は、この波形データを、複数の波形発生部５０で発生させる複数種類の駆動波形の各々について生成する。以下、波形データのうち、傾きを示すデータを傾きデータと呼称し、加算回数を示すデータを加算回数データと呼称する（図１０も参照）。

なお、ヘッド駆動装置４０では、各ノズルの圧電素子２３に対して、前述のパルスエンコーダ３０から出力されるパルス信号を元にして予め定められた周期（以下、印字周期と呼称する）で１つの駆動波形が印加されるように動作する。従って、ヘッド駆動装置４０では、駆動波形が印字周期単位で生成される。

波形記憶部４６は、波形データ生成部４４で生成された波形データを記憶する。

制御部４８は、図３に示すように、波形記憶部４６に対して波形データの読出信号及びアドレス情報を送出して波形記憶部４６から波形データを読み出す。

波形記憶部４６は、記憶領域６０及びセレクタ６２を備えている。記憶領域６０は、実際にデータを記憶する記憶領域であって、波形データ生成部４４で生成された波形データが記憶される。セレクタ６２は、制御部４８から読出信号及びアドレス情報を受信すると、アドレス情報が示すアドレスに記憶された波形データを記憶領域６０から読み出して、制御部４８に出力する。

制御部４８は、画像データ調整部５６から入力された頻度情報（詳細は後述する。）に基づいて、波形記憶部４６から読み出した波形データの傾きデータを複数の波形発生部５０に振り分けて出力する。制御部４８の構成の詳細は後述する。

複数の波形発生部５０は、各々同一の構成であり、傾きデータをそれに対応する加算回数データが示す時間だけ累算していくことで部分波形を生成し、更にこれを繰り返すことで駆動波形を生成する。具体的には、波形発生部５０は、図４に示すように、傾きレジスタ７２、加算器７４、加算レジスタ７６、Ｄ／Ａ変換部７８、及び電力増幅部８０を備えている。

傾きレジスタ７２には、制御部４８から傾きデータが入力され、入力された傾きデータを格納する。なお、傾きレジスタ７２に傾きデータが格納されてから、該格納された傾きデータに対応する加算回数データが示す時間長だけ経過すると、制御部４８から次の傾きデータが入力され、傾きレジスタ７２に格納される。

加算器７４は、傾きレジスタ７２の値と加算レジスタ７６の値とを加算する。加算レジスタ７６は、加算器７４の加算結果を格納する。加算レジスタ７６に格納された値は、加算器７４に戻され、加算器７４は、傾きレジスタ７２の値と加算レジスタ７６の値とを加算する処理を繰り返す。このような動作により、加算器７４は、傾きデータを累算していく。なお、こうした傾きデータの累算は、ヘッド駆動装置４０が動作するときのタイミング信号として用いられる基準クロックに従って行なわれる。

また、加算レジスタ７６に格納された値は、デジタル駆動波形としてＤ／Ａ変換部７８に出力される。Ｄ／Ａ変換部７８は、デジタル駆動波形をアナログ駆動波形に変換する。変換されたアナログ駆動波形は、電力増幅部８０でヘッド駆動に必要な電力となるように増幅される。

電力増幅部８０の出力端には、波形発生部５０毎の伝送線８１が接続され（図２参照）、電力増幅部８０は、この伝送線８１を介して波形選択部５８に増幅した駆動波形を伝送する。従って、波形選択部５８には、各波形発生部５０に接続された伝送線８１の各々を介して、複数の波形発生部５０で生成された複数種類の駆動波形が伝送される。なお、本実施の形態では、電力増幅部８０と波形選択部５８とを接続する伝送線８１以外の他の伝送線については、図面の符号や説明を省略する。

一方、画像データ生成部５２は、ＣＰＵ４２からの制御信号に応じて画像データを生成する。この画像データは、波形発生部５０で生成される複数種類の駆動波形から圧電素子２３の各々に印加する駆動波形を選択するためのデータであって、選択すべき駆動波形の種類を示すデータとなっている。なお、実施の形態では、４種類の駆動波形を、“11”、“10”、“01”、“00”の４値の画像データで示す。

画像データ記憶部５４は、画像データ生成部５２で生成された画像データを格納する。

画像データ調整部５６は、画像データ記憶部５４から画像データを読み出し、該読み出した画像データについて画像データ別の出現数を印字周期毎に求め、印字周期毎に出現頻度が高い画像データほどビット反転量が少なくなるような画像データに変換（調整）する。以下、変換後の画像データを出力画像データと呼称する。

図５は、画像データ調整部５６の構成図である。画像データ調整部５６は、第１画像レジスタ８２、第２画像レジスタ８４、画像データ分析部８６、及び画像データ割当部８８を備えている。

第１画像レジスタ８２は、画像データ記憶部５４から読み出された画像データを格納する。第１画像レジスタ８２は、１印字周期で必要なノズル数分（１ライン分）の画像データを格納するだけの容量を有している。この第１画像レジスタ８２は、シフトレジスタ構成になっており、前述した基準クロックに同期して、図５において左から右にシフトする。シフトアウトしたデータは、第２画像レジスタ８４にシフトインすると共に、画像データ分析部８６に出力される。

第２画像レジスタ８４は、第１画像レジスタ８２と同容量のシフトレジスタである。第１画像レジスタ８２からシフトアウトしたデータを格納して、基準クロックに同期して図５において左から右にシフトする。シフトアウトしたデータは、画像データ割当部８８に出力される。

画像データ分析部８６には、第１画像レジスタ８２からシフトアウトされたデータが入力され、基準クロックに同期して画像データ別の出現数をカウントする。画像データ分析部８６は、１印字周期分の画像データについて画像データ別の出現数をカウントしたところで、このカウント結果から各画像データの出現頻度を示す頻度情報を生成し画像データ割当部８８に出力すると共に、該頻度情報を１印字周期遅らせて制御部４８に出力する。

画像データ割当部８８は、画像データ分析部８６から受け取った頻度情報に基づいて、第２画像レジスタ８４からシフトアウトされたデータを変換して出力画像データを生成し、波形選択部５８に出力する。具体的には、出現頻度の高い順（出現数の多い順）にビット反転量の少ないデータを割り当てるようにして画像データを変換する。

図６は、画像データ分析部８６の構成図である。画像データ分析部８６は、画像データ振分部９０、複数の画像データカウンタ９２、頻度情報生成部９４、及びレジスタ９６を備えている。

画像データ振分部９０は、基準クロックに同期して第１画像レジスタ８２からシフトアウトされる画像データをその値に応じて複数の画像データカウンタ９２のいずれかに出力する。

画像データカウンタ９２は、入力された画像データの数をカウントアップし、印字周期毎にそのカウント結果を頻度情報生成部９４に出力する。画像データカウンタ９２は、カウント結果を出力するとリセットされ、画像データの入力に応じて次の印字周期のカウントアップを開始する。図６に示す例では、４つの画像データカウンタ９２が設けられており、４種類の画像データをカウントアップすることができる構成となっている。

頻度情報生成部９４は、画像データカウンタ９２のカウント結果に基づいて各画像データの出現頻度を示す頻度情報を１印字周期毎に生成する。生成された頻度情報は、画像データ割当部８８とレジスタ９６に送出される。

レジスタ９６は、頻度情報生成部９４で生成された頻度情報を１印字周期遅らせて制御部４８に出力する。このレジスタ９６は、出力画像データの転送と波形発生部５０での駆動波形の生成とを同期させるためのタイミング調整用のレジスタである。

次に、制御部４８の詳細な構成について説明する。図７に、制御部４８の構成図を示す。

制御部４８は、加算回数振分部６４、複数の加算回数カウンタ６６、制御信号生成部６８、及び波形データ振分部７０を備えている。

加算回数振分部６４には、波形記憶部４６から出力された波形データ（加算回数データ）が入力される。加算回数振分部６４は、該入力された加算回数データを該当する加算回数カウンタ６６に出力する（振り分ける）。振り分け先は、波形データが示す駆動波形の種類に応じて固定となっている。例えば、波形１〜４まで４種類の駆動波形を取り扱う場合には、波形１の加算回数データなら１番目の加算回数カウンタ６６、波形２の加算回数データなら２番目の加算回数カウンタ６６、波形３の加算回数データなら３番目の加算回数カウンタ６６、波形４の加算回数データなら４番目の加算回数カウンタ６６に振り分ける。

加算回数カウンタ６６は、加算回数振分部６４から加算回数データを受信すると、該加算回数データを基準クロックに応じてダウンカウントする。加算回数カウンタ６６の値は制御信号生成部６８に出力される。

制御信号生成部６８は、複数の加算回数カウンタ６６の各々からカウント値を受信する。制御信号生成部６８は、いずれかの加算回数カウンタ６６のカウント値が１になったときに、１になった加算回数カウンタ６６に対応する駆動波形の次の傾きデータと加算回数データを波形記憶部４６から読み出すため、アドレスをインクリメントして新たなアドレス情報を生成すると共に読出信号を生成する。なお、前述したように加算回数カウンタ６６に対する加算回数データの振り分け先は画像データの値に応じて固定であるため、カウント値が１になった加算回数カウンタ６６に応じて、次にどの駆動波形の波形データを読み出すかも明らかとなる。

制御信号生成部６８で生成した読出信号及びアドレス情報は波形記憶部４６に出力される。これにより、制御部４８は波形記憶部４６から新たに波形データを取得する。

一方、波形データ振分部７０には、波形記憶部４６から読み出された波形データ（傾きデータ）が入力されると共に、画像データ調整部５６から頻度情報が入力される。波形データ振分部７０は、頻度情報に基づいて、各駆動波形の傾きデータを該当する波形発生部５０に出力する（振り分ける）。例えば、出現頻度が最も高い画像データに対応する駆動波形の傾きデータは１番目の波形発生部５０に振り分け、次に出現頻度が高い画像データに対応する駆動波形の傾きデータは２番目の波形発生部５０に振り分ける、、、など、予め定められた振り分けルールに従って振り分ける。そして、波形発生部５０は、受信した傾きデータを累算して前述のように駆動波形を生成する。

波形選択部５８は、波形発生部５０の各々で生成された複数の駆動波形を複数の伝送線８１を介して受信すると共に、伝送線８１とは別のラインを介して前述の画像データ調整部５６で変換された出力画像データも受信する。波形選択部５８は、出力画像データに応じて、ヘッド２２の各圧電素子２３毎に駆動波形を選択して印加する。

図８に、波形選択部５８の構成図を示す。波形選択部５８は、画像シフトレジスタ９７、画像レジスタ９８、及び複数のセレクタ９９を備えている。

画像シフトレジスタ９７には、シリアル信号の出力画像データが入力される。出力画像データを基準クロックに同期して左から右にシフトする。画像シフトレジスタ９７は、１印字周期で必要なノズル数分（１ライン分）の容量を備えている。この画像シフトレジスタ９７によりシリアルに入力された出力画像データがパラレル信号に変換される。

画像レジスタ９８は、画像シフトレジスタ９７に格納されたパラレル信号の出力画像データを１印字周期遅れて格納する。

複数のセレクタ９９は、ヘッド２２のノズル毎に設けられている。各セレクタ９９には、対応するノズルの圧電素子２３に印加する駆動波形を選択するための出力画像データが画像レジスタ９８から入力される。また、各セレクタ９９には、伝送線８１が接続されている。各セレクタ９９は、入力された出力画像データを元に波形発生部５０から伝送線８１を介して伝送された駆動波形のいずれか１つを選択し、対応するノズルの圧電素子２３に出力する。

次に、本実施の形態の作用を具体的に説明する。

なお、ここでは、説明を簡単にするため、ヘッド駆動装置４０で発生させる複数の駆動波形が４つの場合（使用する波形発生部５０が４つの場合）を例に上げて説明する。発生させる４つの駆動波形は、波形１、波形２、波形３、波形４と呼称する。

図９は、液滴吐出装置１０の印刷が開始されたときに実行されるヘッド駆動装置４０の駆動波形生成処理の流れを示すフローチャートである。

ステップ１００では、ＣＰＵ４２は、波形データ生成部４４に波形データの生成を指示すると共に、画像データ生成部５２に画像データの生成を指示する。

波形データ生成部４４は、波形データを生成して波形記憶部４６に格納する。図１０（Ａ）は、縦軸を駆動電圧値、横軸を時間として、生成する４つの波形のうち、波形１、２、３の波形を表したグラフであり、図１０（Ｂ）は、各波形１，２，３を傾きの変化点で分割したときの部分波形の波形データ（各部分波形の傾きを示す傾きデータと各部分波形の時間長を示す加算回数データ）のリストである。なお、図１０（Ｃ）に、傾きデータ及び加算回数データを算出する算出式を列挙した。また、図１０（Ａ）に示す電圧値及び時刻は一例であって、これに限定されるものではない。

ここで、波形データの生成処理について具体的に説明する。まず、波形データ生成部４４は、ＣＰＵ１２から波形データの生成指示が入力されると、該生成指示に含まれる波形の情報から、生成する各駆動波形毎に単位時間当たりの電圧の変化量である傾きが変化する変化点を抽出する。図１０（Ａ）に示すように、波形１では、時刻t0、t2、t6、t8、t11、t12において傾きが変化しているため、この６つの変化点が抽出される。また、波形２では、時刻t1、t4、t5、t7、t8、t10、t13において傾きが変化しているため、この７つの変化点が抽出される。また、波形３では、時刻t3、t5、t6、t9、t10、t12において傾きが変化しているため、この６つの変化点が抽出される。

次に、波形データ生成部４４は、各駆動波形が各駆動波形毎に抽出した変化点で分割されたときの部分波形の傾きを示す傾きデータを駆動波形の各々について生成する。また、各部分波形の時間長を示す加算回数データも生成する。なお、本実施の形態では、部分波形の時間長を基準クロックの周期で除算して基準クロックの数で表すこととする。本実施の形態では、部分波形の時間長を表した基準クロックの数を加算回数と呼称する。

例えば、図１０（Ｃ）に示すように、波形１において、時刻t0とt2との変化点間の期間を示す加算回数Ｗ1ｃ２は、以下の式により算出される。

加算回数Ｗ1ｃ２＝（ｔ2−ｔ0）／基準クロック
また、波形１における時刻t0とt2との変化点間の部分波形の傾きＷ1ｇ2は、以下の式により算出される。

傾きＷ1ｇ２＝（Ｖ（ｔ2）−Ｖ（ｔ0））／Ｗ1ｃ２
なお、ここで、Ｖ（ｔｎ）は、時刻ｔｎにおける電圧値を示す。

他の部分波形の時間長及び傾きも同様に算出する。

このように、波形データ生成部４４は、各駆動波形の各々について、図１０（Ｂ）に示すように各変化点で分割したときの部分波形の各々の傾きデータと、時間長（加算回数）を示す加算回数データとを生成する。波形データ生成部４４は、各部分波形の傾きデータと加算回数データとを対応付けて、駆動波形の種類別に時系列順に波形記憶部４６に格納する。

一方、画像データ生成部５２は、ＣＰＵ１２から画像データの生成指示が入力されると、該生成指示に含まれる画像の情報から、各ノズル毎に印加する駆動波形を示す画像データを生成する。前述したように、画像データの値は駆動波形の種類に応じて固定となっている。本実施の形態では、ある印字周期であるノズルに印加する駆動波形が波形１であれば、画像データとして“00”を割り当て、波形２であれば“11”を割り当て、波形３であれば“01”を割り当て、波形４であれば“10”を割り当てる。このように、画像データ生成部５２は、各印字周期毎且つ各ノズル毎に画像データを生成する。また、画像データ生成部５２で生成する画像データは、所望の印刷量（例えば１ページ分）分の画像データとする。画像データ生成部５２は、生成した画像データを画像データ記憶部５４に格納する。

波形記憶部４６への波形データの格納、及び画像データ記憶部５４への画像データの格納が終了すると、ステップ１０２でＣＰＵ４２が制御部４８及び画像データ調整部５６に印字開始を指示する。

ステップ１０４では、ＣＰＵ４２の印字開始を受け、画像データ調整部５６は、印字周期毎に、画像データ記憶部５４から画像データを読み出し、画像データを分析し調整する。すなわち、まず、画像データ記憶部５４の第１画像レジスタ８２に１ライン分（１印字周期分）の画像データが格納される。第１画像レジスタ８２では、基準クロックに同期して画像データがシフトされ、シフトアウトされた画像データは、画像データ分析部８６に出力されると共に、第２画像レジスタ８４に出力される。

シフトアウトした画像データが入力される画像データ分析部８６の画像データ振分部９０は、第１画像レジスタ８２からシフトアウトされる画像データをその値に応じて複数の画像データカウンタ９２に出力する。これにより、各画像データカウンタ９２で各画像データの出現数がカウントされる。例えば、画像データが“00”なら１番目の画像データカウンタ９２で、“11”なら２番目の画像データカウンタ９２で、画像データが“01”なら３番目の画像データカウンタ９２、“10”なら４番目の画像データカウンタ９２でカウントする。

頻度情報生成部９４は、１印字周期分のカウント結果から、各画像データの出現頻度を示す頻度情報を１印字周期毎に生成する。図１１（Ａ）は、頻度情報生成部９４が生成する頻度情報のフォーマットを示している。このフォーマットでは、頻度情報を８ビットのデータ長で表している。８ビットのうち、第６ビット及び第７ビットの２ビットで最多頻度画像データ（最も出現数の多い画像データ）を表し、第４ビット及び第５ビットの２ビットで２番目に多い画像データを表し、第２ビット及び第３ビットの２ビットで３番目に多い画像データを表し、第０ビット及び第１ビットの２ビットで最小頻度画像データ（最も出現数の少ない画像データ）を表している。なお、１印字周期分の画像データにおいて、頻度が多い順に“01”、“10”、“00”、“11”である場合に生成された頻度情報を図１１（Ｂ）に示す。

頻度情報生成部９４は、生成した頻度情報を画像データ割当部８８に出力すると共に、レジスタ９６を介して１印字周期遅らせて制御部４８に出力する。

画像データ割当部８８は、頻度情報に基づいて、第２画像レジスタ８４から出力された画像データを変換して出力画像データを生成し、波形選択部５８に出力する。画像データ割当部８８は、画像データを、出現頻度の高い順にビット反転量の少ない出力画像データとなるように変換する。例えば、最多頻度画像データを“00”、２番目に多い画像データを“11”、３番目に多い画像データを“01”、最少頻度画像データを“10”とする。なお、“01”と“10”はビット反転量が同じであるため、３番目に多い画像データを“10”、最少頻度画像データを“01”としてもよい。また、“00”と“11”もビット反転量が同じであるため、最多頻度画像データを“11”、２番目に多い画像データを“00”としてもよいが、グランド(0V)を基準に動作するシステム（グランドからスタートするシステム）では、最多頻度画像データを“00”としたほうがノイズ発生防止には好ましい。

図１２は、画像データ割当部８８で行なわれる画像データ変換処理を説明する説明図である。例えば、画像データ割当部８８が、図１２（Ａ）に示すような頻度情報を受け取った場合には、図１２（Ｂ）に示すように、最多頻度画像データである“01”を“00”に変換し、２番目に多い画像データ“10”を“11”に変換し、３番目に多い画像データ“00”を“10”に変換し、最少頻度画像データ“11”を“01”に変換する。

画像データ割当部８８は、変換した１ライン分の出力画像データを波形選択部５８に転送する。

図１３は、画像データ調整部５６の動作を説明するタイミングチャートである。

ここでは、一例として印刷する画像の１番目のライン（ライン１）に対する処理について説明する。まず、画像データ記憶部５４から１ライン分の画像データ（ライン１）が読み出され、第１画像レジスタ８２にセットされる。

印字周期Ｔ１のサイクルでは、第１画像レジスタ８２で順次画像データがシフトされる（ライン１のシフト処理）。シフトアウトした画像データは画像データ分析部８６に入力され、ここで画像データの出現数がカウントされる（図１３、ライン１の画像データ分析）。また、シフトアウトした画像データは、第２画像レジスタ８４にシフトインされ、ライン１の画像データが第２画像レジスタ８４にセットされる。

印字周期Ｔ２のサイクルでは、第２画像レジスタ８４において、第１画像レジスタ８２からセットされた画像データが順次シフトされる（図１３、ライン１のシフト処理）。また、画像データ分析部８６が、画像データ別のカウント結果に基づいて生成した頻度情報を画像データ割当部８８に出力する（図１３、ライン１の頻度情報）。画像データ割当部８８は、入力した頻度情報に基づいて、第２画像レジスタ８４からシフトアウトされた１ライン分の画像データを出力画像データに変換して波形選択部５８に転送する（図１３、ライン１の転送処理）。変換方法は前述した通りである。

印字周期Ｔ３のサイクルでは、画像データ分析部８６で生成されたライン１の頻度情報が制御部４８に転送される（図１３、ライン１の頻度情報）。このように、制御部４８に対する頻度情報の転送は、レジスタ９６により１印字周期遅延される。

以上、ライン１についての画像データ調整部５６の処理内容を各印字周期毎に説明したが、次のライン（ライン２）から最終ラインまでの画像データについても同様に処理し、これらの処理を印字終了までパイプライン式に繰り返すことで全ライン分の画像データが調整され波形選択部５８に出力される。

一方、ＣＰＵ４２の印字開始を受けた制御部４８は、印字周期毎に波形記憶部４６から波形データを読み出し、画像データ調整部５６から受け取った頻度情報に基づいて波形データの傾きデータを波形発生部５０に出力する。波形発生部５０は入力された傾きデータを元に駆動波形を生成し、伝送線８１を介して波形選択部５８に対して出力する。

ここで、制御部４８と波形発生部５０の処理について図１４を用いて詳しく説明する。図１４は、制御部４８と波形発生部５０の動作を説明するタイミングチャートである。なお、図１４では、１つの波形発生部５０の動作例を図示しているが、他の波形発生部５０についても同様に動作する。また、ここでは、図１０に例示した波形１を生成する場合を例に挙げて説明する。

まず、動作開始時には、制御部４８の制御信号生成部６８は、図１４に示すように、波形記憶部４６の波形データが格納されている領域の先頭アドレスを示すアドレス情報(A0)と、読出信号とを生成して波形記憶部４６に出力する。

アドレス情報及び読出信号を受けた波形記憶部４６のセレクタ６２は、記憶領域６０から波形データを読み出す。動作開始直後に読み出される波形データは、駆動波形の先頭の部分波形に係る波形データとなる。読み出された波形データのうち傾きデータは制御部４８の波形データ振分部７０に出力され、加算回数データは制御部４８の加算回数振分部６４に出力される。

傾きデータが入力された波形データ振分部７０は、別途画像データ調整部５６から入力された頻度情報に応じて、入力された傾きデータを予め定められた振り分けルールに従って該当する波形発生部５０に出力する。

図１５は、波形データ振分部７０の動作を説明する説明図である。図１５に示す例では、出現数が最も高い画像データに対応する駆動波形の傾きデータは１番目の波形発生部５０に振り分け、次に出現数が高い画像データに対応する駆動波形の傾きデータは２番目の波形発生部５０に振り分ける、、、という振り分けルールが設定されており、波形データ振分部７０はこの振り分けルールに従って傾きデータを振り分けて（出力して）いる。また、図１５において、４種類の駆動波形を生成するために使用する４つの波形発生部５０をそれぞれ区別して説明するため、符号５０に１〜４の添字を付している。さらにまた、各波形発生部５０に接続されている各伝送線８１もそれぞれ区別するため、符号８１に１〜４の添字を付している。

図１５に示すように、３番目に多い画像データ“00”に対応する波形１の傾きデータ１は、３番目の波形発生部５０_３に出力する。

最少頻度の画像データ“11”に対応する波形２の傾きデータ２は、４番目の波形発生部５０_４に出力する。

最多頻度の画像データ“01”に対応する波形３の傾きデータ３は、１番目の波形発生部５０_１に出力する。

２番目に多い画像データ“10”に対応する波形４の傾きデータ４は、２番目の波形発生部５０_２に出力する。

このように波形データ振分部７０は頻度情報に応じて波形発生部５０に傾きデータを出力する。なお、１印字周期分の処理が終了するまで傾きデータの振り分け状態は変化しない。

例えば、波形１を生成する波形発生部５０（上記例では３番目の波形発生部５０_３）の傾きレジスタ７２に最初の部分波形の傾きデータ(W1g1)が格納されると、基準クロックに同期して加算器７４が加算レジスタ７６の値と傾きレジスタ７２に格納された傾きデータとを加算して加算レジスタ７６に出力する。これにより、傾きデータが累算される。

また、傾きレジスタ７２に最初の傾きデータ(W1g1)が格納されるタイミングで、制御部４８の該当する加算回数カウンタ６６に該傾きデータ(W1g1)に対応する加算回数データ(W1c1)が格納される（図１４参照）。波形発生部５０での傾きデータの累算中、加算回数カウンタ６６は入力された加算回数データ(W1c1)を基準クロックに同期して１ずつデクリメントすることでダウンカウントする。加算回数カウンタ６６のカウント値が１となったときに、制御部４８の頻度情報生成部９４が、読出信号及び１インクリメントしたアドレスを指定するアドレス情報(A0+1)を波形記憶部４６に出力する。

これにより、波形１における次の部分波形の波形データ（加算回数データW1c2及び傾きデータW1g2）が読み出されて、制御部４８の対応する加算回数カウンタ６６にその加算回数データ(W1c2)が格納されると共に、波形データ振分部７０を介して該当する波形発生部５０（波形発生部５０_３）の傾きレジスタ７２に傾きデータ(W1g2)が格納される。そして、制御部４８では、新たに加算回数カウンタ６６に格納された加算回数データ(W1c2)のダウンカウントが開始されると共に、波形発生部５０では、傾きレジスタ７２に新たに格納された傾きデータ(W1g2)の累算が開始される。

すなわち、傾きレジスタ７２に格納された傾きデータは、制御部４８から次の傾きデータが入力されるまで（該傾きデータに対応する加算回数データのカウントが終了するまで）変化せず、累算される。これにより、加算回数データが示す時間長だけ傾きデータが累算された部分波形が順次生成されることとなる。

この累算の様子が図１４に示されている。図１４では、傾きデータ(W1g1)が傾きレジスタ７２に格納されてから加算レジスタ７６の値がa1_1、a1_2、a1_3、、、と変化するが、各値は、それぞれ以下の式で表される。
a1_1＝W1g1,
a1_2＝a1_1＋W1g1=W1g1×2,
a1_3＝a1_2＋W1g1=W1g1×3,
・・・,
a1_c1＝W1g1×W1c1
このように、加算レジスタ７６には、傾きデータ(W1g1)が加算回数データ(W1c1)だけ加算された値が格納される。

また、次に傾きレジスタ７２に格納された傾きデータW1g2によって、加算レジスタ７６の値は、a2_1、a2_2、a2_3、、、と変化するが、各値は、それぞれ、以下のように表される。
a2_1＝a1_c1＋W1g2＝W1g1×W1c1＋W1g2,
a2_2＝a2_1＋W1g2＝W1g1×W1c1＋W1g2×2,
・・・,
a2_c2＝W1g1×W1c1＋W1g2×W1c2
このように、加算レジスタ７６には、傾きデータ(W1g1)が加算回数データ(W1c1)だけ加算された値に、次の傾きデータ(W1g2)が加算回数データ(W1c2)だけ加算された値が格納される。

これ以降の波形データも上記と同様に読み出されて、順次累算される。

加算レジスタ７６で累算された累算値は、デジタル駆動波形としてＤ／Ａ変換部７８に出力される。Ｄ／Ａ変換部７８では、入力されたデジタル駆動波形をアナログの駆動波形に変換する。Ｄ／Ａ変換部７８の下流側に設けられた電力増幅部８０は、アナログの駆動波形をヘッド駆動に必要な電力に増幅して、対応する伝送線（すなわち自己に接続された伝送線８１）を介して波形選択部５８に出力する。

図１５に示す例では、１番目の波形発生部５０_１で生成された駆動波形は、伝送線８１_１で波形選択部５８に伝送され、２番目の波形発生部５０_２で生成された駆動波形は、伝送線８１_２で波形選択部５８に伝送され、３番目の波形発生部５０_３で生成された駆動波形は、伝送線８１_３で波形選択部５８に伝送され、４番目の波形発生部５０_４で生成された駆動波形は、伝送線８１_４で波形選択部５８に伝送される。

波形発生部５０で駆動波形が生成され波形選択部５８に伝送されると、波形選択部５８は、画像データ調整部５６から転送された出力画像データに基づいて、ノズル毎に複数の伝送線８１で伝送された複数の駆動波形から１つの駆動波形を選択し、圧電素子２３に出力する。

ここで、波形選択部５８の動作についてさらに詳細に説明する。

各波形発生部５０で生成された複数の駆動波形は、伝送線８１を介して波形選択部５８の複数のセレクタ９９の各々に出力される。複数のセレクタ９９の各々には、対応する圧電素子２３に印加すべき駆動波形を選択するための出力画像データが、画像シフトレジスタ９７及び画像レジスタ９８を介して入力される。各セレクタ９９は、入力された出力画像データに基づいて伝送線８１で伝送された駆動波形から１つを選択して、対応する圧電素子２３に出力する。すなわち、画像データの値と伝送線８１とが１対１で対応しており、画像データの値によって一意に駆動波形が選択される。

例えば、図１２に示すように出力画像データが生成され、図１５に示すような振り分けルールで傾きデータを波形発生部５０に振り分けて複数の駆動波形が生成される場合には、以下のように駆動波形を選択する。

入力された出力画像データが“00”である場合には、１本目の伝送線８１_１（１番目の波形発生部５０_１で生成された駆動波形が伝送される伝送線８１）で伝送された駆動波形を選択して対応する圧電素子２３に印加する。

また、入力された出力画像データが“11”である場合には、２本目の伝送線８１_２（２番目の波形発生部５０_２で生成された駆動波形が伝送される伝送線８１）で伝送された駆動波形を選択して対応する圧電素子２３に印加する。

また、入力された出力画像データが“01”である場合には、３本目の伝送線８１_３（３番目の波形発生部５０_３で生成された駆動波形が伝送される伝送線８１）で伝送された駆動波形を選択して対応する圧電素子２３に印加する。

また、入力された出力画像データが“10”である場合には、４本目の伝送線８１_４（４番目の波形発生部５０_４で生成された駆動波形が伝送される伝送線８１）で伝送された駆動波形を選択して対応する圧電素子２３に印加する。

なお、先に図８を参照して説明したように、出力画像データは画像データ調整部５６からシリアルに転送される。波形選択部５８では、転送されたシリアル信号の出力画像データを画像シフトレジスタ９７でパラレル信号に変換し、画像レジスタ９８で該パラレル信号をラッチして、各セレクタ９９に対応する出力画像データを全セレクタ９９に同時に出力するため、この過程で出力画像データのセレクタ９９に対する出力が１印字周期遅延する。出力画像データが駆動波形よりも１印字周期遅延した状態でセレクタ９９に出力されると、セレクタ９９で正しい駆動波形を選択することができなくなるため、本実施の形態では前述したように、制御部４８に対して画像データ調整部５６から頻度情報を出力する際、レジスタ９６で１印字周期遅らせて出力し、各セレクタ９９に駆動波形とそれに対応する出力画像データが同じタイミングで伝送されるように構成している。

ステップ１０６では、ＣＰＵ４２は印字終了したか否かを判定する。具体的には、画像データ記憶部５４に格納されている画像データが全て読み出されて印字された場合には印字終了となり、画像データがまだ残っている場合は、引き続きステップ１０４に戻り駆動波形の生成と画像データの転送等の処理を続行する。なお、ＣＰＵ４２の指示により強制終了をする場合もある。

図１６は、変換無しで画像データを転送する場合の転送状態、および出現頻度が高い順にビット反転量が少なくなるように変換した後の出力画像データを転送する場合の転送状態を例示したタイミングチャートである。

図１６に示すようにノズルＮ１〜Ｎ５に対応する変換前の画像データは、“01”、“01”“00”、“10”、“10”となっており、各値の出現数は、“01”が２回、“10”が２回、“00”が１回となっている。この画像データをそのまま波形選択部５８にシリアル転送すると、合計８回のビット反転が発生する。

一方、この画像データを、出現頻度が高い順にビット反転量の少なくなるように変換すると、前述したルールに従えば、画像データ“01”は“00”に変換され、“10”は“11”に変換され、“00”は“01”に変換される。なお、ここで出現頻度が同値の画像データについては、予め定められたルールに従って出力画像データを割り当てるものとする。このように変換された画像データ（出力画像データ）を波形選択部５８にシリアル転送すると、この例では１回のビット反転で済むことがわかる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で様々な設計上の変更を行うようにしてもよい。

例えば、上記実施の形態では、画像データ調整部５６で生成された頻度情報に基づいて、制御部４８が傾きデータを複数の波形発生部５０に振り分け、この振り分けられた傾きデータから各波形発生部５０で生成された駆動波形を対応する伝送線８１に出力して波形選択部５８に伝送する例について説明したが、これに限定されず、制御部４８での傾きデータの振り分け先は固定とし、各波形発生部５０から波形選択部５８に対する駆動波形の伝送途中で、頻度情報に応じて駆動波形の振り分けを行なうようにしてもよい。

図１７は、生成された駆動波形の伝送途中で、頻度情報に応じて伝送線８１に対する駆動波形の振り分けを行なうように構成したヘッド駆動装置１４０の構成図である。ここで、図１７に示す符号と、図２に示す符号が同一の構成要素は、それぞれ、同一の機能を有する構成要素を意味するため説明を省略する。

このヘッド駆動装置１４０には、図２の制御部４８に代えて制御部１４８が設けられ、複数の波形発生部５０と波形選択部５８との間には波形振分部１５９が設けられている。各波形発生部５０で生成された駆動波形は伝送線７９を介して波形振分部１５９に伝送され、更に波形振分部１５９から伝送線８１を介して波形選択部５８に伝送される。なお、このヘッド駆動装置１４０では、画像データ調整部５６で生成された頻度情報は、制御部１４８ではなく波形振分部１５９に出力される。

図１８は、制御部１４８の構成図である。ここでも、図１８に示す符号と、図７に示す符号が同一の構成要素は、それぞれ、同一の機能を有する構成要素を意味するため説明を省略する。

制御部１４８には、波形データ振分部１７０が設けられている。この波形データ振分部１７０は、前述した実施の形態の図７に示す波形データ振分部７０とは異なり、画像データ調整部５６で生成された頻度情報は入力されず、常に駆動波形の種類の応じて定められた波形発生部５０に振り分ける（振り分け先固定）。

各波形発生部５０は、入力された傾きデータから駆動波形を生成して、伝送線７９に出力され、波形振分部１５９に伝送される。

図１９は、波形振分部１５９の振り分け動作を説明する説明図である。

この例では、１番目の波形発生部５０_１で生成された駆動波形（画像データ“00”に対応する波形１）は、伝送線７９_１で波形振分部１５９に伝送され、２番目の波形発生部５０_２で生成された駆動波形（画像データ“11”に対応する波形２）は、伝送線７９_２で波形振分部１５９に伝送され、３番目の波形発生部５０_３で生成された駆動波形（画像データ“01”に対応する波形３）は、伝送線７９_３で波形振分部１５９に伝送され、４番目の波形発生部５０_４で生成された駆動波形（画像データ“10”に対応する波形４）は、伝送線７９_４で波形振分部１５９に伝送される。

波形振分部１５９には、別途画像データ調整部５６から頻度情報が入力される。波形振分部１５９は、頻度情報に基づき、伝送線７９で伝送された駆動波形を予め定められたルールに従って該当の伝送線８１に振り分けて波形選択部５８へ向けて出力する。

この例では、最多頻度画像データである“01”に対応する駆動波形（伝送線７９_３で伝送された波形３）は、伝送線８１_１に振り分けられ、２番目に多い画像データ“10”に対応する駆動波形（伝送線７９_４で伝送された波形４）は、伝送線８１_２に振り分けられ、３番目に多い画像データ“00”に対応する駆動波形（伝送線７９_１で伝送された波形１）は、伝送線８１_３に振り分けられ、最少頻度画像データ“11”に対応する駆動波形（伝送線７９_２で伝送された波形２）は、伝送線８１_４に振り分けられる。

こうして、複数の伝送線８１で伝送された複数種類の駆動波形は、波形選択部５８に伝送される。また波形選択部５８には、画像データ調整部５６で変換された出力画像データも転送される。波形選択部５８は、前述の実施の形態と同様に、出力画像データに応じて、ヘッド２２の各圧電素子２３毎に駆動波形を選択して出力する。

また、上記実施の形態では、液滴としてインクを用いて印刷する液滴吐出装置を例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば、インクジェット方法により、液晶表示素子の配向膜形成材料の塗布、フラックスの塗布、接着剤の塗布などにも本発明を上記と同様に適用してもよい。

実施の形態に係る液滴吐出装置の概略構成図である。 ヘッド駆動装置の構成図である。 波形記憶部の構成図である。 波形発生部の構成図である。 画像データ調整部の構成図である。 画像データ分析部の構成図である。 制御部の構成図である。 波形選択部の構成図である。 液滴吐出装置の印刷が開始されたときに実行されるヘッド駆動装置の駆動波形生成処理の流れを示すフローチャートである。 波形データ生成部が波形データを生成するときの処理を説明する説明図である。 （Ａ）は、頻度情報生成部が生成する頻度情報のフォーマットを示し、（Ｂ）は、そのフォーマットで生成された頻度情報の一例である。 画像データ割当部で行なわれる画像データ変換処理を説明する説明図である。 画像データ調整部の動作を説明するタイミングチャートである。 制御部と波形発生部の動作を説明するタイミングチャートである。 波形データ振分部の動作を説明する説明図である。 変換無しで画像データを転送する場合の転送状態、および出現頻度が高い順にビット反転量が少なくなるように変換した後の出力画像データを転送する場合の転送状態を例示したタイミングチャートである。 生成された駆動波形の伝送途中で、頻度情報に応じて伝送線に対する駆動波形を振り分けを行なうように構成したヘッド駆動装置の構成図である。 変形例に係る制御部の構成図である。 変形例に係る波形振分部の振り分け動作を説明する説明図である。

符号の説明

１０ 液滴吐出装置
２２ ヘッド
２３ 圧電素子
４０、１４０ ヘッド駆動装置
４４ 波形データ生成部
４６ 波形記憶部
４８、１４８ 制御部
５０ 波形発生部
５２ 画像データ生成部
５４ 画像データ記憶部
５６ 画像データ調整部
５８ 波形選択部
６４ 加算回数振分部
６６ 加算回数カウンタ
６８ 制御信号生成部
７０、１７０ 波形データ振分部
７２ レジスタ
７４ 加算器
７６ 加算レジスタ
７９ 伝送線
８０ 電力増幅部
８１ 伝送線
８２ 第１画像レジスタ
８４ 第２画像レジスタ
８６ 画像データ分析部
８８ 画像データ割当部
９０ 画像データ振分部
９２ 画像データカウンタ
９４ 頻度情報生成部
９６ レジスタ
９７ 画像シフトレジスタ
９８ 画像レジスタ
９９ セレクタ
１５９ 波形振分部

Claims (2)

1. 液滴を吐出可能な吐出部を有し液体を収容する複数の収容部に対応して設けられ、印加された駆動波形に応じて前記収容部内の圧力を変化させる複数の駆動素子と、
   複数種類の駆動波形を生成する波形生成手段と、
   前記複数の駆動素子の各々に印加する駆動波形の種類を示す印加波形情報から、印字周期毎の印加波形情報別の出現数を計数する計数手段と、
   前記計数手段の計数結果に基づいて、前記印加波形情報を、印字周期毎に出現頻度が高い印加波形情報ほどビット反転量が少なくなるような印加波形情報に変換する変換手段と、
   前記変換後の印加波形情報に基づいて、前記波形生成手段で生成された複数種類の駆動波形から前記駆動素子毎に印加する駆動波形を選択する選択手段と、
   を備えた液滴吐出装置。
2. 印字周期毎に前記複数種類の駆動波形の各々が、前記選択手段に接続された複数の伝送線のうち、予め定められた規則に従って前記出現頻度の順に応じて定まる伝送線で伝送されるように制御する伝送制御手段を更に備え、
   前記選択手段は、前記複数の伝送線で伝送された複数の駆動波形から前記変換後の印加波形情報に基づいて前記駆動素子毎に駆動波形を選択する
   請求項１に記載の液滴吐出装置。

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