JP2010042511A - 液滴を吐出する複数のノズルを制御するためのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ラインヘッド型のプリンタの制御に適したドライバＩＣを提供する。
【解決手段】ドライバＩＣ１０は、複数のオン波形およびオフ波形を含めたアナログ波形をそれぞれ生成するためのデジタルデータを複数の波形パターンＷＰとして格納する波形パターン格納部３１と、シリアルデータを、複数のノズル２をそれぞれ制御するためのノズル制御データに変換する制御データ受信部５１と、複数の波形パターンＷＰに基づきＤＡコンバータにより生成されるアナログ波形のいずれかを、ノズル制御データにより、複数のノズル２のそれぞれに対応して選択するためのセレクタＳＬ０〜ＳＬ６３と、セレクタＳＬ０〜ＳＬ６３から出力されたアナログ波形に基づき複数の駆動パルスＤＰをそれぞれ出力するための複数のバッファ５２と、ＤＡ変換用クロックＤＡＣＬに同期して、複数の波形パターンＷＰを波形パターン格納部３１から出力する波形パターン出力部３３とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、インクなどの液体を液滴として吐出する複数のノズルを駆動するための駆動パルスを供給する機能を備えたシステムに関するものである。

特許文献１には、所望の駆動波形をプログラマブルに得ることができるインクジェット式プリントヘッドの駆動波形生成装置が記載されている。特許文献１には、予め所定の温度における複数の駆動波形における複数点のデータを絶対座標値のデータとして波形データ保存部に保存しておき、印刷中の環境温度に基づいて補正し、補間された駆動波形のデータをＤ／Ａ変換部によりアナログ変換した上で信号増幅部により増幅して出力することが記載されている。
特開平１１−２０２０３号公報 特開２００６−１７５７２６号公報 特開２００６−１６８２４１号公報

液滴を吐出するための多数のノズルを、紙幅に相当する長さに１列または複数列に並べて印刷することができるインクジェット方式のラインプリンタが検討されている。プリンタヘッドを移動させないタイプのラインプリンタにおいて重要なことの１つは、製造誤差などに起因する各ノズルの特性の差を吸収あるいは抑制し、多数のノズルからできるだけ均一な状態の液滴を吐出させることである。

特許文献２には、各ノズルの開口部の加工精度が一定でなかったり、ノズルの列が湾曲していたりすると、ノズル同士で液滴の着弾位置がばらついてしまうことが指摘されている。また、液滴の着弾位置のばらつきを抑えるために、吐出タイミングデータに基づいて液滴の吐出タイミングを生成する吐出タイミング生成部を有する液滴吐出装置が開示されている。

特許文献３には、予め設定された色のインクを出力するノズルを印字走査方向と交差する方向に直線状に複数配置してノズルラインを構成するラインヘッド型プリンタにおいて、バンディング現象を効果的に低減することが記載されている。バンディング現象とは、上記のようなノズルの加工精度、製造誤差、ノズルのインク吐出方向の傾きなどにより、ノズルの位置が理想位置から外れて、「白すじ」が発生したり「色の濃いすじ」が発生することを示す。特許文献３においては、ノズルラインを走査方向に互いに重合するように複数配置し、各ノズルラインのノズルで同一の色のインクドットを同一の位置に出力できるようにしたインクジェットプリンタの印刷用画像処理装置により、同一の位置に同一の色のインクドットを出力する重ね打ち制御手段を設けている。

このように、ラインヘッド型のインクジェットプリンタにおいては、印刷を高速化できる半面、製造誤差などにより印刷品質を確保することが難しい。したがって、製造誤差などにより各ノズルの性能あるいは特性が異なり、各ノズルから吐出される液滴が異なる飛行特性を持つことを前提とし、そのような液滴でも所定の印刷品質が得られるようにすることを目的としている。そのため、プリンタを制御する機構が複雑になったり、および／または、印刷するデータを生成するための処理が複雑になったりしている。

本発明の一態様は、液滴を吐出する複数のノズルを駆動するためのアナログ波形をそれぞれ備えた複数の駆動パルスを出力する駆動ユニットを有するシステムである。このシステムに含まれる駆動ユニットは、
液滴を吐出するための複数のオン波形および液滴を吐出しないためのオフ波形を含めた、複数のアナログ波形をそれぞれ生成するためのデジタルデータを複数の波形パターンとして格納する波形パターン格納部と、
外部から、例えばホスト装置から供給されたシリアルデータを、複数のノズルをそれぞれ制御するためのノズル制御データに変換する制御データ受信部と、
複数の波形パターンに基づきＤＡコンバータにより生成されるアナログ波形のいずれかを、ノズル制御データにより、複数のノズルのそれぞれに対応して選択するための複数の選択部と、
複数の選択部から出力されたアナログ波形に基づき複数の駆動パルスをそれぞれ出力するための複数の出力部と、
ＤＡコンバータによりＤＡ変換するためのＤＡ変換用クロックに同期して、複数の波形パターンを波形パターン格納部から出力する波形パターン出力部と、を備えている。

このシステムの駆動ユニットにおいては、オン波形およびオフ波形を含めたアナログ波形を生成するための複数の波形パターンを波形パターン格納部において記録し、波形パターン出力部によりそれらの波形パターンをＤＡ変換用クロックに同期して出力する。したがって、各ノズルに対応して設けられた選択部は、アナログ波形を含む駆動パルスを出力する必要が生ずる都度、すなわち、各ノズルから液滴を吐出する都度、複数の波形パターンにより生成される波形のいずれも（複数のオン波形およびオフ波形も含めて）選択することが可能となる。このため、波形パターン格納部に格納されている複数の波形パターンと、それを選択するためのノズル制御データとの組合せにより、各ノズルに対し、オフ波形も含めて、所望のアナログ波形を含む駆動パルスを、液滴を吐出する毎に供給できる。したがって、アナログ波形を含む駆動パルスで制御できる範囲内において、ラインヘッドを構成するように並べられた多数のノズルの製造誤差などに起因する特性の差をフレキシブルに制御することが可能となり、それら多数のノズルから、より均一な状態で液滴を吐出させることができる。

波形パターン出力部は、波形パターン格納部に格納された複数の波形パターンを、それらが選択部において選択されるか否かに関わらず、全て、あるいは、選択される可能性があるものは全て出力する。一方、複数の選択部の一部は、１つの波形パターンを共通に選択することが可能であり、多くのケースでは、駆動パルスを供給する対象のノズル数に対して少ない数の波形パターンにより、ノズルの特性を制御することが可能であり、その選択はノズル制御データにより独立して行なうことができる。したがって、ノズル数に対して波形パターン格納部および波形パターン出力部の構成および規模を縮小できる。

このシステムの一形態は、駆動ユニットを含むドライバＩＣなどの半導体集積回路として提供されるものである。また、このシステムの他の形態は、１つまたは複数の駆動ユニットあるいは駆動ユニットを含む半導体集積回路が搭載されたプリント基板として提供されるものである。

このシステムは、さらに、外部、たとえば、プリンタコントローラあるいはその上位のホスト装置から供給された波形パターンを波形パターン格納部に格納し、または、波形パターン格納部に格納されている複数の波形パターンを書き換えるための波形パターン受信部を備えていることが好ましい。複数の波形パターンが波形パターン格納部に保持されるが、波形パターン受信部により、ジョブ開始初期あるいはジョブ中に複数の波形パターンを一括して、あるいは部分的に交換することにより、温度などの他の要因による液滴の吐出状況の短期あるいは長期の変化に対し、さらにフレキシブルに対応できる。さらに、波形パターンを更新可能とすることにより、波形パターン格納部を大型化せず、また、ノズル制御データのデータ量を増やさずに、多数のノズルを的確に制御するために要するアナログ波形を豊富に提供できる。

このシステムの一形態は、複数の選択部が、ノズル制御データにより、複数の波形パターンのいずれかを選択するセレクタを含み、駆動ユニットは、複数の選択部により選択された波形パターンに基づくアナログ波形をそれぞれ生成する複数のＤＡコンバータを備えている。各選択部にデジタルデータである波形パターンを供給するので、アナログ回路の部分と、デジタル回路の部分を分離し易い。

このシステムの他の形態は、駆動ユニットが、複数の波形パターンのそれぞれに基づく複数のアナログ波形を生成する複数のＤＡコンバータを含み、複数の選択部が、ノズル制御データにより、複数のアナログ波形のいずれかを選択するセレクタを含むものである。ＤＡ変換する前の波形パターンは少なくとも数ビットを含むデータなので、選択部に波形パターンを供給するバス幅が大きくなるのに対し、ＤＡ変換されたアナログ信号は基本的には波形パターン毎に１線で供給できる。したがって、波形パターン出力部から複数の選択部に至る回路規模を縮小できる。

ノズル制御データは、オン波形の種類とオフとを含めた情報を伝送するデータであっても良く、オン波形の種類の情報と、ノズルのオンオフの情報（ドットの要否の情報）とを独立して伝送するデータであっても良い。オン波形の種類の情報と、オンオフの情報とが独立して伝送される場合は、制御データ受信部は、第１のシリアルデータを受信し、複数のノズルのそれぞれに適用するアナログ波形を選択するための第１のノズル制御データに変換する第１の受信部と、第２のシリアルデータを受信し、複数のノズルのそれぞれのオンオフを指示するための第２のノズル制御データに変換する第２の受信部とを含む。また、複数の選択部のそれぞれは、複数のオン波形のいずれかを、第１のノズル制御データにより選択するための第１の選択部と、第１の選択部の出力およびオフ波形のいずれかを選択するための第２の選択部とを備えている。

さらに、ノズル制御データには、ドット階調の情報を含めることが可能である。この場合は、複数のオン波形は、ドット階調用のドットを形成するための複数のアナログ波形を含み、制御データ受信部は、ドット階調およびオフを指示する情報を含むシリアルデータを受信する。

波形パターン格納部の一例は、ＳＲＡＭなどのメモリであるが、複数の波形パターンを同時に出力するためには複数のバッファなどに予め転送しておく必要がある。一方、波形パターン格納部を、複数の波形パターンをそれぞれ格納するための複数のバンク（メモリーバンク）を備えたメモリにより構成することができる。これらのメモリーバンクは個別にアクセスできるので、波形パターン出力部は、ＤＡ変換用クロックに同期して複数のメモリーバンクをそれぞれ読み出す複数の読出回路を含むことができる。

また、波形パターン格納部は、複数の波形パターンのパラメータを格納したメモリを含み、波形パターン出力部は、パラメータおよびＤＡ変換用クロックにより複数の波形パターンをそれぞれ生成する複数の関数発生器を含むシステムであっても良い。

本発明の他の態様の１つは、上記のシステムと、複数の駆動パルスにより駆動される複数のノズルとを有するプリンタである。このシステムは、多数のノズルに適したアナログ波形を備えた駆動パルスを生成できるので、多数のノズルを紙幅方向に並べたラインヘッド型のプリンタに適している。

さらに、プリンタは、複数のシステム、すなわち、複数の駆動ユニットを含み、複数のノズルがラインヘッドを構成するように配置され、複数の駆動ユニットから複数の駆動パルスがそれぞれ供給される複数のノズルグループを含むことが望ましい。複数のノズルグループは、配置された場所、それらのノズルグループが担当する色などの条件により異なる作業環境を有する。したがって、ノズルグループ毎に異なる駆動ユニットを割り当てることにより、駆動ユニット毎の波形パターン格納部にそれらのノズルグループに含まれるノズルを駆動するのに適した波形パターンを格納できる。

それら複数の駆動ユニットは、それぞれの制御データ受信部が、シリアルデータをシリーズで受信するように接続されることにより、１つのシステムとしてパーソナルコンピュータなどのホスト装置からノズル制御データを受信できる。

さらに、複数の駆動ユニットは、外部から供給された波形パターンを波形パターン格納部に格納し、または、波形パターン格納部に格納されている複数の波形パターンを書き換えるための波形パターン受信部をそれぞれ備えていることが望ましい。プリンタは、複数の駆動ユニットの波形パターン格納部に対し、波形パターン受信部を介して、複数の波形パターンを初期セットまたは更新する機能を含む制御ユニットを有することが望ましい。プリンタ毎またはジョブ毎に複数の波形パターンを初期セットすることにより、多種多様な状態および／または条件のプリンタおよびジョブに適した条件で各ノズルに適したアナログ波形を備えた駆動パルスを供給できる。したがって、プリンタ、特にラインプリンタの印字品質を向上できる。また、温度、液状態などの短期的な変動に合わせて、各駆動ユニットの波形パターン格納部の複数の波形パターンを更新することにより、プリンタの短期的な状況変化に合ったアナログ波形を備えた駆動パルスを各ノズルに供給できる。このため、さらに印字品質を向上できる。

図１に、複数のノズルが紙幅方向に並んだラインヘッド型のプリンタの概略構成を示している。このプリンタ１は、複数のノズル２が１列または複数列に紙幅方向に並んだラインヘッド３と、複数のノズル２に駆動パルスを供給するための複数のドライバＩＣ１０とを含む。ドライバＩＣ１０は、６４個のノズル２に対してそれぞれ駆動パルスＤＰを供給することにより、それらのノズル２の動作を個々に制御する。ノズル２の一例は、駆動パルスＤＰにより駆動されるピエゾ素子を備え、その動きによりインクなどの液滴を吐出するものである。プリンタ１は、６４個のノズル２を１つのノズルグループ２ｇとして１つのドライバＩＣ１０により制御するようになっている。ラインヘッド３は、ｎ個のノズルグループ２ｇを含み、プリンタ１は、ｎ個のドライバＩＣ１０を備えている。

プリンタ１は、さらに、ホスト装置であるパーソナルコンピュータ９から印刷用のデータを受信し、プリンタ１の全体を制御するプリンタコントローラ２０を備えている。プリンタ１は、さらに、ラインヘッド３に印刷対象である印刷用紙を供給および排紙するための紙送り機構２１を備えており、紙送り機構２１はプリンタコントローラ２０により制御される。プリンタ１は、さらに、プリンタコントローラ２０により、ｎ個のドライバＩＣ１０のそれぞれに対し波形パターンＷＰを供給するための波形パターン供給ユニット２９と、ｎ個のドライバＩＣ１０のそれぞれに対しノズル制御データＮＣＤを供給するための制御データ供給ユニット２８とを備えている。

ｎ個のドライバＩＣ１０は、波形パターンＷＰの供給線２７およびノズル制御データＮＣＤの供給線２６により直列に接続されている。波形パターン供給ユニット２９および制御データ供給ユニット２８は、メモリ２２に格納された波形パターンＷＰおよびノズル制御データＮＣＤの中からプリンタコントローラ２０により指定されたデータをそれぞれシリアルデータに変換し、０番目のドライバＩＣ１０に供給する。これらのシリアルデータは、０番目からｎ−１番目のドライバＩＣ１０を介してｎ番目のドライバＩＣ１０に到達し、パラレルデータに変換され、各ドライバＩＣ１０により使用される。波形パターンＷＰおよびノズル制御データＮＣＤは、ホスト９の上でアプリケーションとして稼動するドライバープログラムにより生成され、プリンタコントローラ２０を介してメモリ２２にいったん格納される。これらの波形パターンＷＰおよびノズル制御データＮＣＤは、ホスト９から伝達される情報に基づいてプリンタコントローラ２０が生成しても良い。

さらに、プリンタ１は、シリアルデータを転送するためのシフトクロック信号ＳＣＬを供給するための第１のクロック供給ユニット２３と、各ドライバＩＣ１０が搭載したＤＡコンバータを駆動するためのクロック信号ＤＡＣＬを供給するための第２のクロック供給ユニット２４とを含む。さらに、プリンタコントローラ２０から各ドライバＩＣ１０に対し、駆動パルスＤＰを出力するタイミングを制御するファイアポジション信号ＦＰが供給されようになっている。第２のクロック供給ユニット２４は、ファイアポジション信号ＦＰをトリガーとしてＤＡクロック信号ＤＡＣＬを供給し、ドライバＩＣに搭載されたＤＡコンバータからアナログ波形が出力されるようになっている。

ｎ個のドライバＩＣ１０は、同一の構成であり、図２に、ドライバＩＣ１０の１つの概略構成を示している。このドライバＩＣ１０は、１６種類の波形パターンＷＰを格納するための波形パターン格納部（パターン格納セクション）３１と、波形パターン格納部３１に格納された１６種類の波形パターンＷＰを同時に読み出すための読み出し回路３４を含む波形パターン出力部（パターン出力セクション）３３と、１６種類の波形パターンＷＰから１６種類のアナログ波形ＡＷ０〜ＡＷ１５をそれぞれ生成するためのＤＡコンバータ３５と、ノズル毎にアナログ波形ＡＷ０〜ＡＷ１５の何れかを選択するためのセレクター群５０とを備えている。

波形パターン格納部３１に格納される１６種類の波形パターンＷＰは、ノズル２から液滴（インク滴）を吐出するための複数のオン波形および液滴を吐出しないためのオフ波形を含めた、複数のアナログ波形ＡＷ０〜ＡＷ１５をそれぞれ生成するためのデジタルデータである。

図３に、アナログ波形の幾つかの例を示している。図３（ａ）から（ｄ）は、オン電圧Ｖｈｏｎをノズル２に供給することができるオン波形の例である。オン波形には、図３（ａ）から（ｃ）に示すように、ファイアポジションＦＰから直ぐに立ち上るアナログ波形と、図３（ｄ）に示すように、ファイアポジションＦＰから所定のディレイ時間Ｔｄが経過後に立ち上るアナログ波形とを含む。波形とオン電圧Ｖｈｏｎにより個々のノズル２から吐出される液滴のサイズを選択することができ、さらに、ノズル２の構造によって液滴の吐出方向もある程度の範囲内で制御できる。また、ディレイ時間Ｔｄにより、個々のノズル２から液滴の吐出されるタイミングを制御することができる。

図３（ｅ）は、オフ電圧Ｖｈｏｆｆをノズル２に供給することができるオフ波形である。オフ波形を選択してノズル２に供給することにより、ノズル２から液滴を吐出させず、また、ノズル２の条件を次の液滴の吐出のために整えることができる。

ドライバＩＣ１０に搭載されているＤＡコンバータ３５は、出力電圧の分解能が８ビット（２５６レベル）であり、アナログ波形を成形するための時間軸方向の変化状態を３００状態で定義する。したがって、ＤＡコンバータ３５により所望のアナログ波形を生成するための波形パターンＷＰは３００バイトのデータとなり、１つの波形パターンＷＰを格納するために３００バイトのメモリ領域が必要となる。さらに、オフ波形を含めた１６種類のアナログ波形ＡＷ０〜ＡＷ１５をセレクター群５０により選択可能にするためには、これら１６種類のアナログ波形ＡＷ０〜ＡＷ１５を同時にセレクター群５０に供給する必要がある。そのためには、波形パターン格納部３１に格納されている１６種類の波形パターンＷＰを１６個のＤＡコンバータ３５に並列に供給する必要がある。したがって、波形パターン格納部３１としては、バンク形式のメモリが採用されており、１６個のバンクＢＭ０〜ＢＭ１５を備えている。メモリーバンクＢＭ０〜ＢＭ１５はそれぞれ、少なくとも３００バイト（８ビット×３００）の記憶容量を備えている。

読み出し回路３４は、波形パターン格納部３１のバンクＢＭ０〜ＢＭ１５のそれぞれに対し、バイト単位のアドレスをＤＡクロック信号ＤＡＣＬに同期して供給する。そのため、波形パターン出力部３３には、ＤＡクロック信号ＤＡＣＬに同期して１６種類の波形パターンＷＰの８ビットのデータが並列に出力され、１６個のＤＡコンバータ３５に供給される。ＤＡコンバータ３５は、ＤＡクロック信号ＤＡＣＬに同期して電圧信号を出力し、１６種類のアナログ波形ＡＷ０〜ＡＷ１５を出力する。これら１６種類のアナログ波形ＡＷ０〜ＡＷ１５は１６本の配線を備えたアナログ波形供給バス３９を介して、セレクター群５０に含まれる複数のセレクタＳＬ０〜ＳＬ６３のそれぞれに供給される。

セレクタＳＬ０〜ＳＬ６３はそれぞれ、１６対１のアナログ信号セレクタであり、４ビットのセレクトデータＳＬＤにより制御される。セレクトデータＳＬＤは、ノズル制御データＮＣＤとしてドライバＩＣ１０に供給される。そのため、ドライバＩＣ１０は、シリアルデータ化されたノズル制御データＮＣＤを受信し、シリアル−パラレル変換するための制御データ受信部（受信回路、受信セクション）５１を備えている。制御データ受信部５１は、シリアル化されたノイズ制御データＮＣＤをシフトクロック信号ＳＣＬに従って受信するシフトレジスタ５５と、ファイアポジション信号ＦＰによりシフトレジスタ５５に格納されたシリアルデータをラッチし、データをシリアル−パラレル変換するためのラッチ回路５６とを備えている。ドライバＩＣ１０のラッチ回路５６は、６４個のノズル２を制御するためのデータ（４ビット×６４）を得るために２５６ビット幅を備えている。パラレル化されたノズル制御データＮＣＤは４ビット毎に分解され、セレクトデータＳＬＤとして各セレクタＳＬ０〜ＳＬ６３に供給される。

各セレクタＳＬ０〜ＳＬ６３が選択するアナログ波形ＡＷ０〜ＡＷ１５は、複数のオン波形（たとえば、アナログ波形ＡＷ０〜ＡＷ１４）と少なくとも１つのオフ波形（たとえば、アナログ波形ＡＷ１５）とを含む。したがって、ノズル制御データＮＣＤを４ビットに分解したセレクトデータＳＬＤにより、各ノズル２をオンオフすることができる。さらに、ノズル２をオンする際、すなわち、ノズル２から液滴を吐出する際は、セレクトデータＳＬＤにより所望の特性のオフ波形を選択することにより、ノズル２から吐出される液滴のサイズ、タイミングなどを制御することができる。

セレクタＳＬ０〜ＳＬ６３により選択されるアナログ波形ＡＷ０〜ＡＷ１５は、電圧的にはロジックレベルのアナログ駆動原信号である。したがって、ドライバＩＣ１０は、セレクタＳＬ０〜ＳＬ６３のそれぞれにより選択されたアナログ波形を増幅し、駆動パルスＤＰを生成するための複数のバッファ回路（出力部）５２を備えている。バッファ回路５２を設けることにより、セレクター群５０まではロジック電圧レベルのアナログ信号に対応できる回路構成であれば良い。したがって、デジタル信号処理回路とアナログ信号処理回路とが同時に搭載されるドライバＩＣ１０において、電圧レベルを共通あるいは近い状態にすることにより、同一プロセスによりドライバＩＣ１０を製造することが可能となる。

さらに、ＩＣの製作上、高耐圧および大電流動作を必要とするバッファ回路５２とは、デジタル信号処理の純ロジック回路とロジックレベルのアナログ原信号を処理するＤＡコンバータを含めた回路とは、プロセス的に分離し、異なるプロセスで製造する（ＩＣ化する）ことが好ましい。プロセスを分離することにより、電圧レベルの低い回路は細かいプロセスルールで構成できるので、ダイサイズを縮小できる。あるいは、１つのドライバＩＣ１０にさらに多くの、例えば、２つあるいはそれ以上のノズルグループのノズル２を制御するための回路を構成することができる。

ドライバＩＣ１０は、さらに、プリンタコントローラ２０を介して外部、例えば、ホスト装置９から受信した波形パターンＷＰ、あるいは予めプリンタ内のメモリ２２に用意されている波形パターンＷＰを、波形パターン格納部３１に初期セットしたり、格納されている波形パターンの全部あるいは一部を更新するための波形パターン受信部（受信回路、受信セクション）６１を備えている。波形パターン受信部６１は、波形パターン供給ユニット２９からシリアル化された波形パターンＷＰを受信するシフトレジスタ６２と、プリンタコントローラ２０からの書き込み信号ＷＥにより、シフトレジスタ６２のデータをラッチする書き込み回路６３とを備えている。書き込み回路６３は、波形パターン格納部３１のメモリーバンクＢＭ０〜ＢＭ１５のうちの選択されたメモリーバンクに対し、ラッチした波形パターンＷＰを書き込む。これにより、波形パターン格納部３１に波形パターンＷＰを初期セットしたり、波形パターン格納部３１の所定の波形パターンＷＰを書き換えたり、更新したりすることができる。

波形パターン格納部３１に格納されている波形パターンＷＰの更新は、読み出し回路３４により波形パターンを読み出し、ＤＡコンバータ３５によりアナログ波形ＡＷ０〜ＡＷ１５を生成しているタイミングを除けば、随時行うことができる。

波形パターン格納部３１は、本例のようなＲＡＭタイプのメモリではなく、ＲＯＭタイプのメモリであっても良い。波形パターン格納部３１をＲＡＭタイプのメモリを用いて実現することにより、例えばプリンタ１の起動時などの時間を用いてプリンタコントローラ２０から、書き込むことが可能となり、波形パターンＷＰの入れ替えが可能となり、汎用性が高まる。波形パターン格納部３１に格納する波形パターンＷＰは、パーソナルコンピュータなどの外部のホスト装置９から供給されても良く、プリンタ１の内部のメモリに予め用意されているものであっても良い。また、波形パターン格納部３１として、再書き込み可能な不揮発性メモリを使うことにより、プリンタ１の起動のたびに波形パターンを書き込むことを回避できる。

本例のドライバＩＣ１０は、液滴を吐出する複数のノズル２を駆動するためのアナログ波形をそれぞれ備えた複数の駆動パルスＤＰを生成する駆動ユニットとしての機能を含み、１つのチップ（集積回路システム）として提供されている。このドライバＩＣ１０においては、オン波形およびオフ波形を含めたアナログ波形を生成するための複数の波形パターンＷＰを波形パターン格納部３１において記録しており、波形パターン出力部３３によりそれらの波形パターンをＤＡ変換用クロックＤＡＣＬに同期して出力される。したがって、各ノズル２に対応して設けられたセレクタＳＬ０〜ＳＬ６３においては、駆動パルスＤＰをノズル２に出力する都度、複数の波形パターンＷＰにより生成される複数のオン波形およびオフ波形のいずれかを独立して選択できる。すなわち、波形パターン格納部３１に格納されている複数の波形パターンＷＰにより生成されるアナログ波形を含む駆動パルスＤＰを、ノズル制御データＮＣＤにより、液滴を吐出する毎にノズル毎に選択できる。したがって、アナログ波形を含む駆動パルスＤＰで制御できる範囲内で、ラインヘッド３を構成するように並べられた多数のノズル２の製造誤差などに起因する特性の差を補償することができ、バンディング現象などが発生するのを抑制できる。

本発明は、特許文献３により公知となっている重ね打ちの技術などと別に適用することにより、ノズル２の製造誤差、組み立て誤差などによるノズル２の特性の差が印刷品質に現れるのを抑制できる。また、本発明は、重ね打ちなどのバンディング現象や、その他の印刷品質を改善する技術と組み合わせて用いることも可能である。

波形パターン出力部３３は、波形パターン格納部３１に格納された複数の波形パターンＷＰを、それらがセレクタＳＬ０〜ＳＬ６３において選択されるか否かに関わらず、全て出力する。したがって、複数のセレクタＳＬ０〜ＳＬ６３は、波形パターン格納部３１に格納された複数の波形パターンＷＰのいずれでも利用することができる。ノズル２の製造誤差などによる印字品質の劣化を抑制するために必要な駆動パルスのパターンは、ノズル単位で全て変えなくても印字品質を十分に向上できる。したがって、このドライバＩＣ１０においては、ノズル２の数に対して波形パターン格納部３１および波形パターン出力部３３の構成および規模を縮小できる。

このドライバＩＣ１０は、さらに、波形パターン格納部３１に収納されている波形パターンＷＰを書き換え可能であることは上述した通りである。このため、プリンタ１の組み立て時の誤差だけではなく、温度などのジョブが進行することにより変化する要因による短期的な液滴の吐出状況の変化に対し、さらにフレキシブルに対応できる。また、プリンタ１の経年劣化などの長期的な要因による特性の変化に対しても、波形パターンＷＰを変えることにより対応できる。短期的、長期的な変動に対処するための波形パターンの選択は、ノズルからの液滴の飛翔を観察する手段を設けて、各々のプリンタにおいて適当な時間毎に液滴の吐出状態を確認することにより、適当なシミュレーションプログラム、検索プログラムなどを用いて選択できる。

さらに、このドライバＩＣ１０においては、波形パターン格納部３１に格納された複数の波形パターンＷＰのそれぞれに基づく複数のアナログ波形ＡＷ０〜ＡＷ１５を生成する複数のＤＡコンバータ３５を含み、ノズル毎のセレクタＳＬ０〜ＳＬ６３においては１６種類のアナログ波形ＡＷ０〜ＡＷ１５の中から適当なアナログ波形を選択する。したがって、セレクタＳＬ０〜ＳＬ６３に、１６線分の配線（バス）３９で１６種類の波形パターンＷＰに対応するアナログ波形を提供できる。一方、以下の異なる実施例でも示しているが、波形パターンＷＰをセレクタＳＬ０〜ＳＬ６３に供給するシステムであると、ＤＡ変換する前の波形パターンＷＰが８ビット幅のデータなので、各セレクタＳＬ０〜ＳＬ６３に対して１２８ビット分の配線３９を延ばす必要がある。したがって、このドライバＩＣ１０であると、各セレクタＳＬ０〜ＳＬ６３に対し、アナログ波形に変換した信号を供給することにより、ドライバＩＣの構成を簡略化でき、サイズも縮小できる。

図４に、本発明の実施形態に含まれる、異なるタイプのドライバＩＣ７１の概略構成を示している。このドライバＩＣ７１の波形パターン出力部（出力セクション）３３は、それぞれ異なる波形パターンを生成する関数発生器ＦＮ０〜ＦＮ１５を含み、他の構成は、ドライバＩＣ１０と同様である。これらの関数発生器ＦＮ０〜ＦＮ１５は、適当なパラメータに基づき、ＤＡ変換用クロック信号ＤＡＣＬにより８ビットの波形パターンＷＰを出力する。したがって、波形パターン格納部３１には、複数の波形パターンＷＰそのものを表現するためのデジタルデータではなく、関数発生器ＦＮ０〜ＦＮ１５により所望の波形パターンＷＰを生成するために必要なパラメータのみを格納することができる。このため、波形パターン格納部３１のメモリ容量および構成をさらに簡略化できる。また、波形パターン格納部３１に波形パターンを初期セットしたり、更新するために、波形パターン供給ユニット２９からドライバＩＣ７１に供給するデータ量も削減できる。

図５に、本発明の実施形態に含まれる、さらに異なるタイプのドライバＩＣ７２の概略構成を示している。このドライバＩＣ７２は、各ノズル２に対応してそれぞれ配置された６４個のＤＡコンバータ５３を備えており、波形パターン出力部３３が、波形パターンＷＰをセレクター群５０に供給する。したがって、セレクタＳＬ０〜ＳＬ６３において選択された波形パターンＷＰがノズル毎にＤＡコンバータ５３によりアナログ波形に変換され、その後バッファ回路５２により増幅され駆動パルスＤＰが生成される。このドライバＩＣ７２においては、８ビットの波形パターンＷＰを各セレクタＳＬ０〜ＳＬ６３に供給する。このため、波形パターン出力部３３と、各セレクタＳＬ０〜ＳＬ６３とを接続するバス３９の幅が１２８ビットとなり、配線が占める領域が増加する。その一方で、アナログ信号を生成するＤＡコンバータ５３は、バッファ回路５２の近傍に配置される。このため、デジタル信号処理回路と、アナログ信号処理回路とをさらに明確に区別することが可能となり、デジタル信号処理部分を細かいプロセスルールで製造し、ダイサイズを縮小できる可能性がある。

図６に、本発明の実施形態に含まれる、さらに異なるタイプのドライバＩＣ７３の概略構成を示している。このドライバＩＣ７３は、プリンタコントローラ２０を介して２つのノズル制御データＮＣＤ１およびＮＣＤ２を受信する。第１のノズル制御データＮＣＤ１は、複数のノズル２のそれぞれに適用するアナログ波形を選択するためのデータであり、オン波形を選択するためのデータである。第２のノズル制御データＮＣＤ２は、ノズルのオンオフ（ドットの要否）を示すための情報である。このため、制御データ受信部５１は、第１のノズル制御データＮＣＤ１をシリアル化したデータを受信するためのシフトレジスタ５５と、パラレルデータとしてラッチするためのラッチ回路５６と、第２のノズル制御データＮＣＤ２をシリアル化したデータを受信するためのシフトレジスタ５７と、パラレルデータとしてラッチするためのラッチ回路５８とを含む。

ノズル２のオンオフを示す第２のノズル制御データＮＣＤ２は、ファイアポジション信号ＦＰによりラッチ回路５８によりラッチされる。一方、アナログ波形を選択するためのデータである第１のノズル制御データＮＣＤ１は、ファイアポジション信号ＦＰでラッチ回路５６にラッチしても良い。しかしながら、液滴を吐出する都度、ノズル２の特性が大きく変化することはほとんどない。このため、第１のノズル制御データＮＣＤ１は、ファイアポジション信号ＦＰとは独立したラッチ信号によりラッチすることが可能である。

このドライバＩＣ７３のセレクター群５０は、第１のノズル制御データＮＣＤ１により制御される第１のセレクタＳＬ１００〜ＳＬ１６３と、第２のノズル制御データＮＣＤ２により制御される第２のセレクタＳＬ２００〜ＳＬ２６３とを備えている。第１のセレクタＳＬ１００〜ＳＬ１６３は、それぞれ、オン波形用の波形パターンのいずれかを選択し、オフ波形用の波形パターンは選択対象から外す。そして、第２のセレクタＳＬ２００〜ＳＬ２６３は、それぞれ、第１のセレクタにより選択されたオン波形用の波形パターンと、第１のセレクタでは対象外であったオフ波形用の波形パターンとの何れかのパターンを選択する。

なお、上記の各ドライバＩＣ１０、７１〜７３において、波形パターン格納部３１に格納する波形パターンＷＰを、ドット階調を表現するためのものに変更したり、ドット階調用の波形パターンＷＰを含めたりすることができる。ホスト９から供給されるノズル制御データＮＣＤに、ドット階調用の情報が含まれていれば、ノズル２から吐出される液滴の量にドット階調の情報を反映できる。

また、複数のドライバＩＣを備えたプリンタ１を例に本発明を説明しているが、複数のノズルを１つのドライバＩＣにより制御するタイプのインクジェットプリンタであっても良い。複数のノズルを複数のグループに分けて、複数のドライバＩＣによりそれぞれのノズルグループを制御する場合は、それぞれのドライバＩＣの波形パターン格納部に異なる波形パターンを格納しておくことが可能である。ラインプリンタのように多数のノズルが分散されて配置される場合は、配置される場所および時間などにより異なるタイプの波形パターンが有用な場合もある。複数のドライバＩＣに分割されていれば、その時および場所に適した波形パターンをそれぞれのドライバＩＣの波形パターン格納部にセットしておくことが可能となる。

また、上記の例では、駆動パルスを供給する１つの駆動ユニットを含むシステムをドライバＩＣとして実現しているが、複数の駆動ユニットとしての機能を含むシステムを１つのドライバＩＣとして提供することも可能である。また、駆動ユニットとしての機能だけではなく、プリンタコントローラとしての機能、または、メモリとしての機能を含めたシステムをＬＳＩあるいはＡＳＩＣとして実現することも可能である。また、プリント基板などに実装された複数のＩＣにより駆動ユニットとしての機能を備えたシステムを構成することも可能であり、これらは本願の請求の範囲に含まれる。

さらに、上記の例に示した具体的なビット数、バイト数、クロック数、ノズル数などの数値は例示に過ぎず、本願の発明はこれらに限定されるものではない。

また、以上では、基本的にインクを吐出するプリンタ１を例に、本発明を説明しているが、吐出する液体はインクに限られず、溶剤、接着剤、試薬などを含めた多種多様な液体をノズルから液滴として吐出する装置に対して、本発明を適用できる。

本発明の実施形態のドライバＩＣを含むプリンタの概略構成を示す図。 ドライバＩＣの概略構成を示す図。 オン波形およびオフ波形の例を示す図。 異なるドライバＩＣの概略構成を示す図。 さらに異なるドライバＩＣの概略構成を示す図。 さらに異なるドライバＩＣの概略構成を示す図。

符号の説明

１ プリンタ、 ２ ノズル、 ９ ホスト（パーソナルコンピュータ）
１０、７１、７２、７３ ドライバＩＣ

Claims (12)

1. 液滴を吐出する複数のノズルを駆動するためのアナログ波形をそれぞれ備えた複数の駆動パルスを出力する駆動ユニットを有するシステムであって、
   前記駆動ユニットは、
   液滴を吐出するための複数のオン波形および液滴を吐出しないためのオフ波形を含めた、複数のアナログ波形をそれぞれ生成するためのデジタルデータを複数の波形パターンとして格納する波形パターン格納部と、
   外部から供給されたシリアルデータを、前記複数のノズルをそれぞれ制御するためのノズル制御データに変換する制御データ受信部と、
   前記複数の波形パターンに基づきＤＡコンバータにより生成されるアナログ波形のいずれかを、前記ノズル制御データにより、前記複数のノズルのそれぞれに対応して選択するための複数の選択部と、
   前記複数の選択部から出力されたアナログ波形に基づき前記複数の駆動パルスをそれぞれ出力するための複数の出力部と、
   前記ＤＡコンバータによりＤＡ変換するためのＤＡ変換用クロックに同期して、前記複数の波形パターンを前記波形パターン格納部から出力する波形パターン出力部とを備えている、システム。
2. 請求項１において、
   前記駆動ユニットは、さらに、外部から供給された波形パターンを前記波形パターン格納部に格納し、または、前記波形パターン格納部に格納されている前記複数の波形パターンを書き換える波形パターン受信部を備えている、システム。
3. 請求項１において、
   前記複数の選択部は、前記ノズル制御データにより、前記複数の波形パターンのいずれかを選択するセレクタを含み、
   前記駆動ユニットは、前記複数の選択部により選択された波形パターンに基づくアナログ波形をそれぞれ生成する複数のＤＡコンバータを備えている、システム。
4. 請求項１において、
   前記駆動ユニットは、前記複数の波形パターンのそれぞれに基づく複数のアナログ波形を生成する複数のＤＡコンバータを備えており、
   前記複数の選択部は、前記ノズル制御データにより、前記複数のアナログ波形のいずれかを選択するセレクタを含む、システム。
5. 請求項１において、
   前記制御データ受信部は、第１のシリアルデータを受信し、前記複数のノズルのそれぞれに適用する前記アナログ波形を選択するための第１のノズル制御データに変換する第１の受信部と、第２のシリアルデータを受信し、前記複数のノズルのそれぞれのオンオフを指示するための第２のノズル制御データに変換する第２の受信部とを含み、
   前記複数の選択部のそれぞれは、前記複数のオン波形のいずれかを、前記第１のノズル制御データにより選択するための第１の選択部と、前記第１の選択部の出力および前記オフ波形のいずれかを選択するための第２の選択部とを含む、システム。
6. 請求項１において、
   前記複数のオン波形は、ドット階調用のドットを形成するための複数のアナログ波形を含み、
   前記制御データ受信部は、ドット階調およびオフを指示する情報を含む前記シリアルデータを受信する、システム。
7. 請求項１において、
   前記波形パターン格納部は、前記複数の波形パターンをそれぞれ格納するための複数のメモリーバンクを含み、
   前記波形パターン出力部は、前記ＤＡ変換用クロックに同期して前記複数のメモリーバンクをそれぞれ読み出す複数の読出回路を含む、システム。
8. 請求項１において、
   前記波形パターン格納部は、前記複数の波形パターンのパラメータを格納したメモリを含み、
   前記波形パターン出力部は、前記パラメータおよび前記ＤＡ変換用クロックにより前記複数の波形パターンをそれぞれ生成する複数の関数発生器を含む、システム。
9. 請求項１に記載のシステムと、
   前記複数の駆動パルスにより駆動される複数のノズルとを有するプリンタ。
10. 請求項９において、複数の駆動ユニットを含み、
    前記複数のノズルは、ラインヘッドを構成するように配置され、前記複数の駆動ユニットから前記複数の駆動パルスがそれぞれ供給される複数のノズルグループを含む、プリンタ。
11. 請求項１０において、前記複数の駆動ユニットは、それぞれの前記制御データ受信部が、前記シリアルデータをシリーズで受信するように接続されている、プリンタ。
12. 請求項１１において、前記複数の駆動ユニットは、さらに、外部から供給された波形パターンを前記波形パターン格納部に格納し、または、前記波形パターン格納部に格納されている前記複数の波形パターンを書き換える波形パターン受信部をそれぞれ備えており、
    前記複数の駆動ユニットの前記波形パターン格納部に対し、前記波形パターン受信部を介して、前記複数の波形パターンを初期セットまたは更新する機能を含む制御ユニットを有する、プリンタ。

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