JP2014151445A - 駆動波形生成回路、駆動装置、駆動方法および印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動素子を駆動する駆動信号の波形を生成するのに、信号線の数を減らしながら、信号波形の解像度を高く維持する。
【解決手段】駆動信号の波形の変化点に対応した所定のタイミングで、所定ビット数のデータを順次切り換え、こうして切り換えられる所定ビット数のデータを、次の変化点に対応したタイミングまで保持する。保持したデータを、所定の合算周期毎に、それまでの出力データに、合算して出力データとして、駆動信号に変換して出力する。こうすることで、少ない信号線でありながら、駆動信号の波形を高解像度で生成することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、液滴の吐出に関与する駆動素子の駆動波形を生成し、駆動する技術およびこれを用いた印刷装置に関する。

インクジェットプリンタなどの印刷装置を初めとする液滴の吐出装置では、液滴の吐出を行なうための駆動素子として、ピエゾ素子やヒーターなどが用いられる。こうした吐出装置では、多数の駆動素子が吐出用のヘッドに搭載される。駆動素子には、所定のタイミングで所定の駆動信号を付与する必要があり、駆動素子を駆動する駆動信号を生成する回路や装置が設けられている。

駆動信号を生成および駆動素子に出力する装置としては、様々な構成が提案されている（例えば、下記特許文献１等）。この特許文献１に記載の技術は、駆動素子に対する駆動信号が一般に次の３つの期間から構成されていることに着目したものである。つまり駆動信号は、電圧などの信号値が所定の傾きで漸増する期間、一定の信号値を維持する期間、所定の傾きで信号が漸減する期間、の組み合わせたものとして表現され得る。この装置では、駆動信号の傾きを複数種類記憶しておき、外部から、その傾きを選択し、これを所定期間維持することにより、駆動波形を生成している。特許文献１に記載の技術は、駆動信号を構成する各部の傾きを選択し組み合わせて、様々な形の駆動波形を作り出すことができる。

特開２００１−８００７１号公報 特開平１１−２０２０３号公報

ところで、こうした駆動信号生成装置を設計する際には、以下の点を留意する必要がある。
（Ａ）駆動素子が複数になり、各素子毎に異なる駆動信号を必要とする場合には、駆動素子の数だけ、駆動信号を送信する信号回路が必要となり、配線数が増えてしまう。このため、駆動信号を吐出用ヘッドに出力するための配線数をできるだけ減らす。
（Ｂ）駆動信号の波形を決定する十分な解像度を備える。
（Ｃ）吐出する液滴の大きさによって駆動信号の波形を、吐出のタイミングで変更できるようにする。
（Ｄ）使用される駆動素子には個体差が存在する。こうした個体差に対応して、吐出用ヘッド毎に駆動信号を修正できる機能を付加できる。

上記特許文献１の技術では、信号の傾きを予め記憶し、これを選択するので、信号線の数を減らしながら、信号波形の解像度を高く維持することが可能であるものの、記憶する傾きの種類に対応した容量の記憶装置（メモリ）を用意する必要があった。解像度を高くしようとすれば、メモリの容量も大きくせざる得ない。また、吐出する液滴の大きさや吐出速度などを自由に調整したり、個体差などに対応して吐出ヘッド毎に駆動信号の形状を修正するといった要請には必ずしも応えることができなかった。そのほか、従来の駆動信号生成回路や駆動装置においては、その小型化や、低コスト化、省資源化、製造の容易化、使い勝手の向上等が望まれていた

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、駆動信号波形生成回路が提供される。この駆動信号波形生成回路は、波形制御部とデータ保持部と合算部と出力部とを備え、インク滴の吐出を制御する複数の駆動素子を備えたインクヘッドに出力する駆動信号の波形を生成する。波形制御部は、前記駆動信号の波形の変化点に対応した所定のタイミングで、所定ビット数のデータを順次切り換える。また、データ保持部は、前記切り換えられる所定ビット数のデータを、次の変化点に対応したタイミングまで保持する。合算部は、前記保持されたデータを、所定の合算周期毎に、それまでの出力データに、合算して出力データとする。更に、出力部は、前記合算後の出力データを、駆動信号に変換して出力する。かかる駆動信号波形生成回路では、駆動信号の波形を生成するのに、駆動信号の各部の傾きを与えるだけで良く、構成を簡略化することができる。

（２）こうした駆動信号波形生成回路において、前記データ保持部は、前記所定ビット数のデータをシリアル信号として受け取り、該受け取ったシリアル信号をパラレルデータに変換して保持する変換部を備えるものとしても良い。この場合、駆動信号の傾きをシリアルデータとして受け取るので、信号線を更に低減することができる。もとより、駆動信号の波形の変化点に対応した所定のタイミングで、切り換えられる所定ビット数のデータは、パラレルデータとして与えるものとしてもよい。

（３）上記駆動信号波形生成回路において、前記受け取ったデータの一部は、該データの残部の種別を示すステータス信号としてもよい。受け取るデータの一部をステータス信号として扱うことにより、受け取ったデータの解釈を異ならせたり、予め定めた特定の動作を行なわせるといった対応が可能となる。

（４）上記駆動信号波形生成回路において、更に、前記信号変化部および前記合算出力部の出力をリセットするリセット信号を出力するリセット部を備えるものとしても良い。こうすれば、リセット信号を与えるタイミングで、信号の変化や合算値をリセットすることができる。

（５）あるいは上記駆動信号波形生成回路において、前記合算部は、前記合算処理を所定のインターバルで入力するコマンド信号に基づいて行なうものとしてもよい。合算は、駆動信号の傾きを実質的に決定するので、所定のインターバルで入力するコマンド信号に基づいて合算処理を行なうものとすれば、駆動信号の波形の傾きを一定の保つことができる。コマンド信号のインターバルを変更すれば、与えた傾きに対応するデータが同じでも傾きを変更することができる。
駆動信号波形生成回路。

（６）本発明は、液滴を吐出する吐出用ヘッドに搭載され複数の駆動素子を、駆動信号により駆動する装置として、実施することも可能である。この装置は、前記駆動信号の波形の変化点に対応した所定のタイミングで、所定ビット数のデータを順次切り換える波形制御部と、前記切り換えられる所定ビット数のデータを、次の変化点に対応したタイミングまで保持するデータ保持部と、前記保持されたデータを、所定の合算周期毎に、それまでの出力データに、合算して出力データとする合算部と、前記合算後の出力データを、駆動信号に変換して前記駆動素子に出力する出力部とを備える。

（７）あるいは本発明は、液滴を吐出する吐出用ヘッドに搭載され複数の駆動素子を駆動する方法として実施することも可能である。この方法は、前記駆動信号の波形の変化点に対応した所定のタイミングで、所定ビット数のデータを順次切り換え、前記切り換えられる所定ビット数のデータを、次の変化点に対応したタイミングまで保持し、前記保持されたデータを、所定の合算周期毎に、それまでの出力データに、合算して出力データとし、前記合算後の出力データを、駆動信号に変換して出力する。

こうした装置や方法によれば、駆動信号の波形を生成するのに、駆動信号の各部の傾きを与えるだけで良く、構成や処理を簡略化することができる。また駆動信号を柔軟に制御して、駆動素子を駆動することができる。

（８）本発明は、更に、インク滴を吐出して印刷を行なう印刷装置として実施することができる。この印刷装置は、前記インク滴を吐出する複数の駆動素子を備えた吐出ヘッドと、上記（１）から（５）として記載した駆動信号波形生成回路と、前記駆動信号波形生成回路によるインク滴の吐出に伴って、前記インク滴が吐出される印刷媒体を、前記吐出ヘッドに対して相対的に移動する印刷媒体駆動装置とを備える。この印刷装置では、上記駆動信号波形生成回路の利点を生かした印刷を実施することができる。

上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。

本発明は、装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、遠心脱水機の製造方法や遠心脱水機の制御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。

実施例の印刷装置を示す概略構成図である。 記録ヘッドの電気的な構成を示すブロック図である。 駆動波形生成回路の概略構成を示すブロック図である。 駆動波形を生成する原理を説明する説明図である。 制御部から与えられる傾きデータとそのタイミングを示す説明図である。 シリアルデータＳＤと傾きレジスタの出力との関係を示す説明図である。 傾きレジスタの値と加算器出力との関係を示す説明図である。 ステータス信号の一例を示す説明図である。 実際の駆動波形ＣＯＭの一例を示す説明図である。 最上位ビットＤ１７をステータス信号ＳＴＳ１として用いた場合の下位ビットの解釈の一例を示す説明図である。 変形例について説明する説明図である。

本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順で説明する。
Ａ．印刷装置の全体構成：
Ｂ．駆動波形生成回路の構成と動作：
Ｂ−１．駆動波形生成回路の内部構成：
Ｂ−２．駆動波形の生成方法：
Ｃ．変形例：

Ａ．印刷装置の全体構成：
図１は、本発明の印刷装置１０の構成を示すブロック図である。図１に示すように、印刷装置１０は、印刷データを出力するコンピュータ１００に接続されている。コンピュータ１００では、所定のオペレーティングシステムの下で、アプリケーションプログラムが動作している。オペレーティングシステムには、ビデオドライバやプリンタドライバが組み込まれており、ディスプレイへの画像の表示や、印刷データを印刷装置１０に出力するなどの種々の処理が行なわれる。

コンピュータ１００からの印刷データを受け取って印刷を行なう印刷装置１０は、制御回路４０と、インクを媒体に吐出する印字機構とを備える。印字機構は、インクヘッドとしての記録ヘッド５０および各色インクカートリッジ５６〜５９を搭載したキャリッジ３５と、紙送りモータ２３と、キャリッジモータ２４とを備える。シアンＣ、マゼンタＭ、イエロＹ、ブラックＫのインクカートリッジに収容されたインクは、インクカートリッジ５６〜５９がキャリッジ３５に装着されると、記録ヘッド５０に供給される。インクは、記録ヘッド５０に設けられたピエゾ素子（後述）を駆動することにより、記録ヘッド５０から記録媒体（通常は用紙）Ｐに吐出される。インクの吐出を受ける記録媒体Ｐは、プラテン３０に装着され、紙送りモータ２３を動力源とするプラテン３０や図示しない紙送りローラの回転により搬送される。また、キャリッジモータ２４は、無端ベルト３１が張設された一方のプリー３３に連結され、プリー３３を正転または逆転することにより、この無端ベルト３１に固定されたキャリッジ３５を、プラテン３０に沿った主走査方向に往動・復動させる。

印刷装置１０の制御を司る制御回路４０は、コンピュータ１００からの印刷データ等を受け取るインタフェース４１と、各種データの記憶を行うＲＡＭ４２と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したＲＯＭ４３と、発振回路４４と、ＣＰＵ等からなる制御部４５と、駆動波形生成回路４６と、紙送りモータ２３やキャリッジモータ２４や記録ヘッド５０に印刷信号や駆動信号を送るためのインタフェース４７と、を備えている。

ＲＡＭ４２は、受信バッファ４２Ａや中間バッファ４２Ｂあるいは出力バッファ４２Ｃとして利用される。コンピュータ１００からの印刷データは、インタフェース４１を介して受信バッファ４２Ａに蓄えられる。このデータは、中間コードに変換されて中間バッファ４２Ｂに蓄えられる。そして、ＲＯＭ４３内のフォントデータやグラフィック関数等を参照して制御部４５により必要な処理が行われ、ドットパターンデータに展開され、出力バッファ４２Ｃに記憶される。ドットパターンデータは、インタフェース４７を介して記録ヘッド５０に送られる。記録ヘッド５０に送られる信号には、印刷信号ＳＩ、クロック信号ＣＬＫ、ラッチ信号ＬＡＴ、駆動信号ＣＯＭが含まれる。このうち、この駆動信号ＣＯＭは、駆動波形生成回路４６により生成される。駆動波形生成回路４６は、制御部４５から、クロック信号ＣＫ、シリアルデータＳＤ、リセット信号ＲＥＳＥＴを受けとって、駆動信号ＣＯＭを生成する。この駆動信号ＣＯＭは、インタフェース４７に出力され、他の信号と共に記録ヘッド５０に出力される。

図２は、記録ヘッド５０の電気的な構成を示すブロック図である。記録ヘッド５０は、ノズルの数に対応した複数のシフトレジスタ５１Ａ〜５１Ｎと、複数のラッチ回路５２Ａ〜５２Ｎと、複数のレベルシフタ５３Ａ〜５３Ｎと、複数のスイッチ回路５４Ａ〜５４Ｎと、複数のピエゾ素子５５Ａ〜５５Ｎと、を備えている。印刷信号ＳＩは、発振回路４４からのクロック信号ＣＬＫに同期してシフトレジスタ５１Ａ〜５１Ｎに入力される。そして、ラッチ信号ＬＡＴに同期してラッチ回路５２Ａ〜５２Ｎにラッチされる。ラッチされた印刷信号ＳＩは、レベルシフタ５３Ａ〜５３Ｎによりスイッチ回路５４Ａ〜５４Ｎを駆動できる電圧まで増幅され、スイッチ回路５４Ａ〜５４Ｎに供給される。スイッチ回路５４Ａ〜５４Ｎの入力側には、駆動波形生成回路４６からの駆動信号ＣＯＭが入力され、出力側にはピエゾ素子５５Ａ〜５５Ｎが接続されている。

スイッチ回路５４Ａ〜５４Ｎは、例えば、印刷信号ＳＩが「１」の場合は駆動信号ＣＯＭをピエゾ素子５５Ａ〜５５Ｎに供給して動作させ、「０」の場合は遮断して動作させない。ピエゾ素子は、周知のように、電圧の印加により結晶構造が歪み、電気−機械エネルギの変換を極めて高速に行う素子である。図示しないが、ピエゾ素子５５Ａ〜５５Ｎは、記録ヘッド５０に設けられたインク吐出用のノズルに連結したインク室に備えられている。駆動信号ＣＯＭがピエゾ素子５５Ａ〜５５Ｎに供給されると、それに応じてピエゾ素子５５Ａ〜５５Ｎは変形し、インク室の壁も変形する。インク室の壁が変形してインク室の容積が変化することにより、ノズルからインク滴が吐出され、インク滴が記録媒体に付着することにより印刷が行なわれる。インク室の容積は、ピエゾ素子５５Ａ〜５５Ｎに付与される駆動信号ＣＯＭに応じて変化し、吐出されるインク滴の大きさは、インク室の容積（引いてはノズル先端のメニスカス）をどのように変化させるかによって定まる。即ち、駆動信号ＣＯＭの形状により、インク滴の大きさ等の状態が制御される。

Ｂ．駆動波形生成回路の構成と動作：
Ｂ−１．駆動波形生成回路の内部構成：
図３は、駆動波形生成回路４６の内部構成を示すブロック図である。駆動波形生成回路４６は、以下に示す回路をオンチップにまとめたＳｏＣ（System on Chip）として提供されている。駆動波形生成回路４６は、内部の制御全体を司るコントローラ８１、シリアルパラレル変換を行なうシフトレジスタ８３、１８ビットのデータを記憶するレジスタ８５、二つの１６ビットのデジタルデータの加算を行なう加算器８７、加算器８７の出力うち上位１０ビットを保持する出力レジスタ８９、出力レジスタ８９の出力データをデジタルアナログ変換するデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）９０を備える。これらの回路が制御部４５と共に、波形制御部、データ保持部、合算部、出力部の各部に対応している。

駆動波形生成回路４６に、外部から、クロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＥＳＥＴ、シリアルデータＳＤが入力されていることは既に説明した。このうち、クロック信号ＣＫは、コントロール８１のクロック信号入力端子ＣＫに接続されている。シリアルデータＳＤは、コントローラ８１のスタート信号端子ＳＴと、シフトレジスタ８３のシリアルデータ入力端子Ｓｉｄに接続されている。リセット信号ＲＥＳＥＴは、コントローラ８１のリセット信号受付端子Ｒｅｓｅｔに接続されている。

コントローラ８１は、シフトレジスタ８３，傾きレジスタ８５，加算器８７，出力レジスタ８９と、信号線で接続されており、各種の信号をやり取りしている。以下、これらの信号のやり取りについて説明する。コントローラ８１は、シフトレジスタ８３にはクロック信号ＣＫを出力する。このクロック信号ＣＫは、シフトレジスタ８３において、シリアルデータＳＤを、ロードするタイミング信号として用いられる。コントローラ８１は、傾きレジスタ８５にコマンド信号ＣＭ１を出力し、傾きレジスタ８３からは２ビットのステータス信号ＳＴＳ１、ＳＴＳ２とを入力する。更に、コントローラ８１は、加算器８７にコマンド信号ＣＭ２を、出力レジスタ８９にコマンド信号ＣＭ３を、それぞれ出力する。これらの信号ＣＭ１〜ＣＭ３、ＳＴＳ１，ＳＴＳ２等の役割については、後で詳しく説明する。

Ｂ−２．駆動波形の生成方法：
駆動波形生成回路４６が駆動信号ＣＯＭを生成する基本原理について説明してから、駆動波形生成回路４６の各部の働きについて説明する。図４は、駆動波形ＣＯＭの一例を示す説明図である。図示するように、この駆動波形ＣＯＭは、以下に示す５つの期間から構成されているものとする。
（１）期間Ｌ１：駆動信号ＣＯＭが傾きＧ１で単調増加する期間。
（２）期間Ｌ２：駆動信号ＣＯＭの傾きＧ２が値０であり、駆動信号ＣＯＭが一定値に保たれる期間。
（３）期間Ｌ３：駆動信号ＣＯＭが傾きＧ３で単調減少する期間。
（４）期間Ｌ４：駆動信号ＣＯＭの傾きＧ４が値０であり、駆動信号ＣＯＭが一定値に保たれる期間。
（５）期間Ｌ５：駆動信号ＣＯＭがリセット信号を受けて値０に保たれ、次の駆動信号ＣＯＭが立ち上がるまで保持される期間。

上記の期間のうち、期間Ｌ１〜Ｌ４の４つの期間では、駆動信号ＣＯＭの傾きは、それぞれの期間で一定に保たれている。この傾きＧ１〜Ｇ４は、それらの期間が開始される直前に、シリアルデータＳＤにより与えられる。シリアルデータＳＤにより、例えば傾きＧ１が与えられると、駆動信号ＣＯＭは、傾きＧ１で漸増する。傾きＧ１とは、単位時間あたりの電圧増加分が値Ｇ１、という意味である。シリアルデータＳＤにより与えられる傾きの値は、符号付き１５ビット（トータル１６ビット）である。この傾きの値は、制御部４５から駆動信号ＣＯＭの生成時にリアルタイムで与えられる。制御部４５は、記録ヘッド５０から吐出するインク滴の大きさ（大中小）により予め駆動信号ＣＯＭの各期間を構成する傾きの値を記憶しており、駆動信号ＣＯＭの生成に必要なタイミングでこれを順次出力する。なお、リセット信号ＲＥＳＥＴが出力されると、駆動信号ＣＯＭは値０に強制的にリセットされる。

実際の駆動信号ＣＯＭの生成する際の各部の働きについて説明する。制御部４５は、図５に示す駆動信号生成テーブルを記憶しており、駆動信号生成回路４６に対して、傾きの値（以下、「傾きデータ」との言う）を順次出力する。制御部４５が、傾きデータをシリアルデータＳＤの形で出力する際、最初の１ビットはスタートビットとして、必ず付与される。図６は、制御部４５が出力するシリアルデータＳＤの一例を示す説明図である。シリアルデータの最初の１ビット（スタートビット）ＳＴが入力されると、コントローラ８１は、これを検出し、このスタートビットＳＴの入力タイミングを基準として、クロック信号ＣＫを用いて、シリアルデータＳＤをシフトレジスタ８３に取り込む。シフトレジスタ８３は、取り込んだ１８ビットのデータを内部のレジスタに保存する。

シフトレジスタ８３は、１８ビットのシリアルデータＳＤを取り込み、これを１８ビットのパラレルデータとして、パラレル出力ポートＰ０〜Ｐ１７に出力する。シフトレジスタ８３の出力Ｐ０〜Ｐ１７は、次のスタートビットＳＴをコントローラ８１が受け取ったとき、コントローラ８１が出力するコマンド信号ＣＭ１により、傾きレジスタ８３に取り込まれる。図６では、この１８ビットのデータに、傾きデータＧ１、Ｇ２が含まれるとして記載した。図示するように、シフトレジスタ８３に取り込まれた傾きのデータＧ１は、次のスタートビットＳＴの入力のタイミングで、傾きレジスタ８５から出力される。このとき、傾きレジスタ８５は、１８ビットのパラレルデータのうち、上位の２ビットをステータス信号ＳＴＳ１，ＳＴＳ２としてコントローラ８１に出力し、下位の１６ビットを加算器８７に出力する。

加算器８７に出力された下位１６ビットのデータＤＤ１は、加算器８７の一方の入力に入り、コントローラ８１からのコマンド信号ＣＭ２に応じて他方の入力データＤＤ２と加算される。加算された結果である１６ビットのデータは、出力レジスタ８９に入力し、コマンド信号ＣＭ３に応じて、出力レジスタ８９から出力される。出力された１６ビットのうち、上位の１０ビットは後段のＤＡＣ９０に入力され、アナログ信号に変換されて、駆動信号ＣＯＭとして、インタフェース回路４７へ出力され、最終的には記録ヘッド５０に出力されて、ピエゾ素子５５Ａ〜５５Ｎを駆動するのに用いられる。出力レジスタ８９の１６ビットの出力は、加算器８７の他方の入力ＤＤ２に戻されており、加算器８７における次の加算に用いられる。結局、加算器８７は、自らの加算結果（ＤＤ２）と傾きレジスタ８５が出力するデータＤＤ１とを、コマンド信号ＣＭ２を受け付ける度に繰り返すことになる。コマンド信号ＣＭ２は、傾きを定めた際の単位時間毎に繰り返し出力されるので、加算器８７の出力は、単位時間ｕｔ毎に、傾きレジスタ８５の出力値分だけ漸増（漸減）していくことになる。この様子を図７に示した。図７は、図６とは、横軸の縮尺が異なる（図６より長い時間を示す）ことに留意されたい。

図７は、図５に示した傾きデータが、制御部４５から順次出力されているものとして、駆動信号波形の生成の様子を示した。図示するように、傾きレジスタ８５からの出力が値「０」の場合には、コマンド信号ＣＭ２により加算を繰り返しても、加算器８７の出力は、値Ｊ０に保たれる。その後、コマンド信号ＣＭ１を受けて、傾きレジスタ８５の出力が値「−ｇ１」となると、加算器８７の出力は、単位時間毎に−ｇ１だけ変化する。結局、時間ｔを用いて、加算器８７の出力は、
Ｊ１＝Ｊ０−ｇ１・ｔ
と表されることになる。なお、式において右辺のＪ０は、傾きレジスタ８５の出力が、値「０」から値「−ｇ１」に切り換えられたタイミングでの加算器８７の出力値（直前の期間における最終的な値）である。他の式においても、右辺のＪ２、Ｊ３・・・は、同様に、直前の期間における最終的な値を示している。また、図７において、加算器８７の出力欄にも、時間ｔを用いた式を記載したが、加算器８７は、デジタル演算により加算を行なうので、実際の出力は単位時間ｕｔ毎に飛び飛びの値となるデジタル値である。加算器８７による加算結果は、一旦出力レジスタに８９に保持され、出力レジスタ８９に対する加算結果の出力タイミングを示すコマンド信号ＣＭ３を受けて、ＤＡＣ９０に出力される。このコマンド信号はＣＭ３は、加算器８７に対する加算のタイミングを示すコマンド信号ＣＭ２より僅かに遅れて出力される。コマンド信号ＣＭ３を受けて出力レジスタ８９から出力される加算結果のデジタル値を、ＤＡＣ９０でアナログ信号に変換することにより、駆動信号ＣＯＭが得られる。尚、ＤＡＣ９０の出力側には、積分回路が更に挿入されており、駆動信号ＣＯＭは、最終的には滑らかに変化する信号とされている。

以上、シリアルデータＳＤとして入力された傾きのデータから、駆動信号ＣＯＭが生成されるまでの信号の流れと処理について説明したが、傾きレジスタ８５に取り込まれた１８ビットのデータのうち、加算器８７による加算に用いられるのは、最大で１６ビットである。傾きレジスタ８５が出力する１８ビットのデータのうち、２ビットは、他の１６ビットのデータの種別を示すステータス信号ＳＴＳ１、ＳＴＳ２として用いられる。コントローラ８１は、このステータス信号ＳＴＳ１，ＳＴＳ２を受け、データの種別を判別して、駆動信号生成回路４６の動作を変更する。ステータス信号の一例を図８に示した。最上位ビットＤ１７に相当するステータス信号ＳＴＳ１が値０であれば、下位１６ビット（Ｄ０〜Ｄ１５）のデータは、符号付きの傾きデータであることを示しており、ＳＴＳ１が値１であれば、下位の１６ビット（Ｄ０〜Ｄ１５）が、傾きを示すデータではなく、駆動信号ＣＯＭの出力値を直接指示する値であることを示している。また最上位ビットの一つ下のビットＤ１６は、値０のときは何も意味せず（Ｎ／Ａ）、値１のときに、下位６ビットの値をクリアすることを意味している。

コントローラ８１は、この２ビットＤ１７，Ｄ１６の値を見て、必要な制御を行なう。具体的には、最上位ビットＤ１７が値０の場合には、単位時間に相当するインターバルｕｔでコマンド信号ＣＭ２、ＣＭ３を出力して、出力レジスタ８９の出力、引いてはＤＡＣ９０が出力する駆動信号ＣＯＭを、傾きレジスタ８５に保持された傾きｇで変化させる。最上位ビットＤ１７が値１の場合の制御については、変形例で説明する。

また、最上位ビットの一つ下のビットＤ１６が値１の場合には、コントローラ８１は、コマンド信号ＣＭ１を出力し、傾きレジスタ８５の下位６ビットをクリアする。傾きレジスタ８５の下位６ビットをクリアするのは、駆動信号ＣＯＭの各周期の始まりと終わりのタイミングであり、これはデータを処理した際に生じる誤差の累積をキャンセルするために行なわれる。なお、駆動信号ＣＯＭの周期の始まりと終わりが、信号値として０であれば、以下に図９を用いて示すように、リセット信号ＲＥＳＥＴによって、誤差をキャンセルするものとしても良い。

図５に示したデータが制御部４５から送られてくる場合の駆動信号ＣＯＭの生成の様子を図９を用いて説明する。図９は、記録ヘッド５０に周期Ｔで送信される駆動信号ＣＯＭの波形を示している。制御部からまずリセット信号ＲＥＳＥＴが送られると、インタフェース回路４７のコントローラ８１は、各レジスタ８５，８９や加算器８７の出力をリセットする。これが図９の時間ｔ０である。制御部４５から、傾き「−ｇ１」がシリアルデータの形式で入力され、時間ｔ１で、このデータが傾きレジスタ８５から出力されると、以後、コマンド信号ＣＭ１毎に、加算器はこの傾きを加算する。ここでは傾きはマイナスの符号を有するので、駆動信号ＣＯＭは、図９に示したように、漸減していく。次の傾き「０」が入力されて傾きレジスタ８５から、時間ｔ２で出力されると、傾きは値０なので、駆動信号ＣＯＭは直前の値に維持される。同様に、時間ｔ３以降は、傾き「＋ｇ２」で漸増し、時間ｔ４以降は直前の値を維持し、時間ｔ５以降は、傾き「−ｇ３」で漸減する。以下同様に、時間ｔ１０まで、駆動信号ＣＯＭは、図５に示した傾きで、その波形が生成される。これで１周期Ｔが終了し、次のリセット信号ＲＥＳＥＴの入力から、上記の波形生成処理を繰り返す。なお、傾きを切り換えるタイミングｔ１、ｔ２、ｔ３・・・は、駆動信号ＣＯＭの次の傾きを示すシリアルデータＳＤを制御部４５が出力するタイミングにより決定される。従って、駆動信号ＣＯＭの傾きの切換のタイミングは、図５に示したテーブルを参照して、制御部４５が管理している。タイミングの決定には、内蔵のタイマが用いられている。

次の周期Ｔにおいても、制御部４５は、上述したように、同じタイミングで、傾きデータを出力し、駆動信号ＣＯＭの波形を生成する。周期Ｔで、こうした駆動信号ＣＯＭおよび印刷信号ＳＩを受け、記録ヘッド５０の各ピエゾ素子５５Ａ〜５５Ｎは駆動され、インクを記録媒体Ｐに吐出する。

駆動信号ＣＯＭは、その一周期Ｔ内において、ｔ０〜ｔ１０のタイミング毎に、その傾きが変化している。図９に例示した二つの周期Ｔでは、制御部４５が、全く同じ傾きデータを同じタイミングで出力しているため、両周期での駆動信号ＣＯＭは全く同じ波形となっているが、各周期毎に制御部４５が出力する傾きデータを変えれば、各周期毎に駆動信号ＣＯＭの波形を変えることも可能である。実際、本実施例では、記録ヘッド５０により、大中小のインク滴を吐出しており、大ドットを吐出するとき、中ドットを吐出するとき、小ドットを吐出するとき、それぞれの駆動信号ＣＯＭは異なっている。

以上説明した第１実施形態によれば、駆動信号生成回路４６は、制御部４５から、所定のタイミングで、駆動信号ＣＯＭの傾きを示すシリアルデータＳＤを受け取るだけで駆動信号ＣＯＭを生成することができる。このため、制御部４５との間でやり取りする信号線を僅か数本まで低減することができる。また、傾きデータはその都度、制御部４５から受け取るので、予め傾きデータを複数記憶しておく必要がなく、しかもリアルタイムで駆動信号ＣＯＭを設定することができる。

また、本実施形態によれば、ＤＡＣ９０に出力される１０ビットのデータに対して、加算器８７の演算は１６ビットで行なっているので、駆動信号ＣＯＭの波形の解像度を出力されるデータの解像度より高くすることができ、駆動信号ＣＯＭの精密な生成が可能となっている。しかも、出力されない下位６ビットに演算誤差が蓄積されないように、駆動信号ＣＯＭが所定の値を取るとされているタイミングで下位の６ビットをクリアしているので、演算上の誤差が蓄積されることがない。

更に、本実施形態によれば、駆動信号生成回路４６全体の入出力信号数が減らせるため、駆動信号生成回路４６をＳｉＣにする際、チップに必要なピン数を大幅に低減することができる。また、こうした駆動信号生成回路は、回路単体として扱い、印刷装置以外の種々の液滴吐出装置に組み込んで用いることも可能である。更には、液滴吐出ヘッドとしてヒーターを用い、バブルの発生により液体を吐出するヘッドに出力する駆動波形生成回路に適用することも差し支えない。

上記実施形態では、解像度などの要請から、データを１８ビットとしたが、低解像度でよければ１８ビットより少ないビット数としても良く、また必要があれば１９ビット以上としても良い。また、シリアルデータとして受け取るデータの内容および構造も、種々の形態とて差し支えない。例えば最初のデータは傾きデータとし、以後のデータは、最初に与えた傾きデータからの差分や、比率として与えても差し支えない。あるいは、データの形式を浮動小数点形式としたり、典型的に用いられる傾きからの差分や比率として定義しておくことも差し支えない。また、最初からパラレルデータとして扱うものとしても良いし、更にこれを多重化し、８ビット×３回のように、複数回の送信で一組の傾きデータとして扱うものとしても良い。本発明は、更に下記に示すような変形例として実施することも可能である。

Ｃ．変形例：
・変形例１：上記各実施形態では、制御部４５からは常に傾きデータが出力されるものとして説明したが、傾きを示すデータではなく、直接駆動信号ＣＯＭの値をしてすることも可能である。実施態様では、シリアルデータＳＤの最上位ビットＤ１７が値０の場合には、傾きレジスタ８５の値を直接駆動信号ＣＯＭに反映させるものとしている。図１０に、最上位ビットＤ１７が値０の場合と値１の場合とで、下位１６ビット（Ｄ０〜Ｄ１５）がどのように解釈されるかを示した。シリアルデータＳＤの最上位ビットＤ１７が値０の場合には、Ｄ６〜Ｄ１５までの１０ビットが符号付きの傾きデータとして、またＤ０〜Ｄ５までの６ビットが傾きデータのいわば小数点以下のデータとして、それぞれ扱われる。シリアルデータＳＤの最上位ビットＤ１７が値１の場合には、下位の１６ビット（Ｄ０〜Ｄ１５）は、駆動信号ＣＯＭの値そのものとして扱われる。シリアルデータＳＤの最上位ビットＤ１７が値１の場合には、加算器８７における加算動作を禁止し、傾きレジスタ８５の値を直接出力レジスタ８９から出力させる。なお、傾きレジスタ８５の出力を直接出力レジスタ８９から出力させるには、加算器８７の加算動作を止めることによっても良いし、傾きレジスタ８５から出力レジスタ８９にデータを直接出力する回路を設けるものとしても良い。

・変形例２：上記実施形態では、傾きデータは、シリアルデータＳＤとして、制御部４５から駆動信号生成回路４６に受け渡される。シリアルデータＳＤの転送には、クロック信号ＣＫで最低１９ビット分の時間が必要になる。従って、傾きの異なる区間が、このシリアルデータの転送時間よりも短い場合に備えて、１ビットのデータを用いることができる。例えば、Ｄ１６のビットの意味を下位６ビットクリアではなく、期間指定の飛び越しの指定に用いても良い。つまり、図１１に示すように、値０の期間が極めて短いような場合、Ｄ１６のビットが値１である場合には、傾きデータは、一つ次の期間の傾きを示すものとし、予め定めた一定時間ｇｇだけ、現在の駆動信号ＣＯＭの値を維持すると決めておくのである。図１１に示した例では、傾きデータＧ１２は期間ｔ２ａからｔ２ｂまでの駆動信号ＣＯＭの傾きを指定し、傾きデータＤし１３は、期間ｔ２ｂからｔ２ｃまでの期間を飛ばして、次の期間ｔ２ｃからｔ２ｄまでの駆動信号ＣＯＭの傾きを指定している。こうすれば、駆動信号ＣＯＭにおいて値を維持する期間が、シリアルデータによるデータ転送に要する時間より短い場合でも、傾きデータにより駆動信号ＣＯＭの波形を生成することができる。もとより、こうしたデータの指定には、Ｄ１６以外のビットを用いても差し支えない。

・変形例３：上記実施形態では、傾きデータとその切換のタイミング（図９に示したタイミングｔ０〜ｔ１０等）は、制御部４５から指定するものとしたが、制御部４５は傾きデータのみを順次出力し、傾きを切り換えるタイミングは別途指定するものとしても良い。例えば、傾きを切り換えるタイミングは予め決定されているものとすれば、駆動信号生成回路４６が切換のタイミングを記憶しておき、自ら駆動信号ＣＯＭの傾きを順次切り換えていくものとしても良い。あるいは切換のタイミングは、制御部４５が、別の信号線により、シリアルデータＳＤの送信のタイミングとは別に指定するものとしても良い。あるいは、他の信号線により、合算部が合算を行なうタイミングであるコマンド信号ＣＭ２のインターバルを変更しても良い。こうすれば、予め与えた傾きデータは変更せずに、合算処理のインターバルを変えることで、駆動信号ＣＯＭの傾きを変更することができる。

・変形例４：上記実施形態では、ステータス信号ＳＴＳとして、２ビット（Ｄ１６，Ｄ１７）を用いたが、更に１ないし数ビットをステータス信号として用意しても良い。ステータス信号をビット数を増やすことにより、例えば、省電力モードに移行することを駆動信号生成回路４６に指示したり、駆動信号生成回路４６を停止させたりしても良い。あるいは特定のステータス信号によって、駆動信号生成回路４６が予め定められた駆動信号ＣＯＭを出力できるものとしても良い。こうした所与の駆動信号ＣＯＭは、後段の回路や記録ヘッド５０のテストなどに用いることができる。あるいは、記録ヘッド５０をホームポジションにおいてインクを吐出させるクリーニング動作などに用いても良い。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…印刷装置
２３…紙送りモータ
２４…キャリッジモータ
３０…プラテン
３１…無端ベルト
３３…プリー
３５…キャリッジ
４０…制御回路
４１…インタフェース
４２…ＲＡＭ
４２Ａ…受信バッファ
４２Ｂ…中間バッファ
４２Ｃ…出力バッファ
４３…ＲＯＭ
４４…発振回路
４５…制御部
４６…駆動信号生成回路
４７…インタフェース回路
５０…記録ヘッド
５１Ａ〜５１Ｎ…シフトレジスタ
５２Ａ〜５２Ｎ…ラッチ回路
５３Ａ〜５３Ｎ…レベルシフタ
５４Ａ〜５４Ｎ…スイッチ回路
５５Ａ〜５５Ｎ…ピエゾ素子
５６〜５９…インクカートリッジ
８１…コントローラ
８３…シフトレジスタ
８５…傾きレジスタ
８７…加算器
８９…出力レジスタ
９０…ＤＡＣ
１００…コンピュータ

Claims (8)

1. インク滴の吐出を制御する複数の駆動素子を備えたインクヘッドに出力する駆動信号の波形を生成する駆動信号波形生成回路であって、
   前記駆動信号の波形の変化点に対応した所定のタイミングで、所定ビット数のデータを順次切り換える波形制御部と、
   前記切り換えられる所定ビット数のデータを、次の変化点に対応したタイミングまで保持するデータ保持部と、
   前記保持されたデータを、所定の合算周期毎に、それまでの出力データに、合算して出力データとする合算部と、
   前記合算後の出力データを、駆動信号に変換して出力する出力部と
   を備えた駆動信号波形生成回路。
2. 前記データ保持部は、前記所定ビット数のデータをシリアル信号として受け取り、該受け取ったシリアル信号をパラレルデータに変換して保持する変換部を備える請求項１記載の駆動信号波形生成回路。
3. 前記受け取ったデータの一部は、該データの残部の種別を示すステータス信号である請求項１または請求項２に記載の駆動信号波形生成回路。
4. 更に、前記信号変化部および前記合算出力部の出力をリセットするリセット信号を出力するリセット部を備える請求項１から請求項３のいずれか一項記載の駆動信号波形生成回路。
5. 前記合算部は、前記合算処理を所定のインターバルで入力するコマンド信号に基づいて行なう請求項１から請求項４のいずれか一項記載の駆動信号波形生成回路。
6. 液滴を吐出する吐出用ヘッドに搭載され複数の駆動素子を、駆動信号により駆動する装置であって、
   前記駆動信号の波形の変化点に対応した所定のタイミングで、所定ビット数のデータを順次切り換える波形制御部と、
   前記切り換えられる所定ビット数のデータを、次の変化点に対応したタイミングまで保持するデータ保持部と、
   前記保持されたデータを、所定の合算周期毎に、それまでの出力データに、合算して出力データとする合算部と、
   前記合算後の出力データを、駆動信号に変換して前記駆動素子に出力する出力部と
   を備えた駆動装置。
7. 液滴を吐出する吐出用ヘッドに搭載され複数の駆動素子を駆動する方法であって、
   前記駆動信号の波形の変化点に対応した所定のタイミングで、所定ビット数のデータを順次切り換え、
   前記切り換えられる所定ビット数のデータを、次の変化点に対応したタイミングまで保持し、
   前記保持されたデータを、所定の合算周期毎に、それまでの出力データに、合算して出力データとし、
   前記合算後の出力データを、駆動信号に変換して出力する
   駆動方法。
8. インク滴を吐出して印刷を行なう印刷装置であって、
   前記インク滴を吐出する複数の駆動素子を備えた吐出ヘッドと、
   請求項１から請求項５の何れか一項記載の駆動信号波形生成回路と、
   前記駆動信号波形生成回路によるインク滴の吐出に伴って、前記インク滴が吐出される印刷媒体を、前記吐出ヘッドに対して相対的に移動する印刷媒体駆動装置と
   を備えた印刷装置。

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