JP2015016595A - ヘッド駆動回路、記録ヘッド、記録ヘッドを備えた画像記録装置、及びヘッド駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】記録ヘッドの濃度及び位置ずれの補正のために必要なデータ量を、従来よりも少なくして、処理を単純化するとともに必要なメモリ容量を低減することができるヘッド駆動回路を提供する。
【解決手段】液滴を吐出する記録ヘッドのヘッド駆動回路１１１であって、吐出液滴のタイミングに関するタイミングパルスデータを複数格納する記憶部を備え、タイミングパルスデータに基づき液滴吐出開始のタイミングを補正するタイミングパルスを複数生成するタイミングパルス生成部２０１と、吐出液滴のドット径に関するパルスデータを複数格納する記憶部を備え、パルスデータとタイミングパルスの一つに基づき、駆動信号生成部２１０に印加するパルス信号を生成するパルス信号生成部２０２と、ヘッド駆動用の駆動信号を生成する駆動信号生成部とを備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、ヘッド駆動回路、記録ヘッド、記録ヘッドを備えた画像記録装置、及びヘッド駆動方法に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録装置（又は画像形成装置）としてインクジェット記録装置が用いられている。このインクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する加圧液室（吐出室、圧力室、加圧室、液室、インク流路、流路等とも称される）と、加圧液室内のインクを加圧する圧力発生手段とを備えた液滴吐出用の記録ヘッドを搭載している。
記録ヘッドは、インク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる。この記録ヘッドとして、圧力発生手段に圧電素子等の電気機械変換素子が用いられ、いわゆるピエゾ型のものが知られている。このピエゾ型の記録ヘッドのヘッド駆動回路（又はヘッドドライバ）には、スイッチング素子によって構成されたものがあり、印字データと、スイッチング素子を制御するパルス信号を入力することで駆動信号を生成し、その駆動信号によりピエゾ型素子への充放電を制御して記録ヘッドを駆動している。

また、インクジェット記録装置としては、記録ヘッドを主走査方向に複数走査させることにより印刷を行うシリアル型インクジェット記録装置と、複数の記録ヘッドを主走査方向に並べて、１パスで印刷を行うライン型インクジェット記録装置が知られている。

ところで、インクジェット記録装置において、ノズルを均一な精度で製造することは困難である。そのため、例えば、各ノズルのインク吐出滴量やインクの着弾位置にばらつきが生じ、同一濃度のベタ画像等の印刷結果において濃度の濃い部分と薄い部分とが生じる、所謂濃度むら（濃度飛びともいう）が発生することが知られている。

図２４Ａは、インクジェット記録装置における各ノズルのインク吐出滴量やインクの着弾位置のばらつき補正前の、主走査方向に並べて配置した記録ヘッドの位置と、各記録ヘッドの印字濃度との関係を表したものである。また、図２４Ｂはその補正後の印字濃度を表した図である。図２４Ａから明らかなように、各記録ヘッドは、ノズルの吐出特性が異なるため、記録ヘッドアレイ全体として印字画像に濃度むらを生じる。また、記録ヘッドの繋ぎ部分は、記録ヘッド間の「濃度飛び」が生じているため、繋ぎ部の印字画像にはバンディング（画像濃度の濃淡による縞）や白スジを伴うという問題がある。

このような濃度むらを補正して印刷画質を向上するための対策としては、従来から濃度むら補正テーブル等に基づき画像データを補正することで濃度むらの発生を抑える方法が知られている。

しかし、画像データを補正する方法は、印字時、記録画像毎にデータ処理を行う必要がある。また、通常、高画質画像を印字するためには、このデータ処理量は多くなる。そのため、データ処理に時間が掛かり、印字速度が遅くなるという問題がある。
また、用紙搬送位置による印字ずれを補正する機能を備えたインクジェット記録装置（プリンタ）では、用紙が搬送時に位置ずれを起こした場合、用紙の位置ずれに合わせて印字画像データをシフトし、さらにシフト後の印字画像データに対するデータ処理の必要がある。用紙が位置ずれを起こすと、各ノズルに割り当てられるデータが変わるため、再データ処理が必要であり、さらに印字速度が遅くなる。

この問題に対し、特許文献１には、ピエゾ素子を駆動する波形データを変換し、圧縮データとしてシリアルで転送してヘッド駆動回路中のメモリに格納し、圧縮データから波形を生成する伸張回路を設け、これによりメモリの容量の削減とヘッド駆動回路への信号線数を削減する、液滴吐出ヘッド等が記載されている。

特許文献２には、記録ヘッドの各ノズルのランクに応じたパルス信号を予め複数生成し、生成した波形をヘッド駆動回路に入力し、駆動回路内で各ノズルのランクに適した波形を選択することにより、ノズル毎の吐出のばらつきを補正する液滴吐出装置等が記載されている。

しかしながら、前記従来の液滴吐出装置等では、駆動回路内に駆動波形毎又はパルス信号毎のデータをメモリに格納する。そのため、ドット径のみを補正する駆動波形データ、着弾位置のみを補正する駆動波形データ、ドット径と着弾位置の両方を補正する駆動波形データの、補正に必要な複数のデータをそれぞれ準備する必要がある。そのため、補正用駆動波形を格納するメモリサイズが大きくなるという問題がある。

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、画像記録装置において、記録ヘッドの濃度及び位置ずれの補正のために必要なデータ量を従来よりも少なくして、処理を単純化するとともに必要なメモリ容量を低減することである。

本発明は、液滴を吐出する記録ヘッドのヘッド駆動回路であって、吐出液滴のタイミングに関するタイミングパルスデータを複数格納する記憶部を備え、前記液滴の着弾位置の補正のために、前記タイミングパルスデータに基づき液滴吐出開始のタイミングを補正するタイミングパルスを複数生成するタイミングパルス生成部と、吐出液滴のドット径に関するパルスデータを複数格納する記憶部を備え、前記パルスデータと前記タイミングパルスの一つに基づき、前記記録ヘッドの各圧電素子に接続された駆動信号生成部に印加するパルス信号を生成するパルス信号生成部と、前記パルス信号に基づきヘッドの駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を備えたヘッド駆動回路である。

本発明によれば、画像記録装置において、記録ヘッドの濃度及び位置ずれの補正に必要なデータ量を、従来よりも少なくして、処理を単純化するとともに必要なメモリ容量を低減することができる。

本発明の画像記録装置の実施形態に係る記録ヘッドを備えたインクジェットプリンタの側面図である。 図１に示すインクジェットプリンタの平面図である。 本インクジェットプリンタの記録ヘッドアレイのノズル面とノズル列を示した図である。 本インクジェットプリンタの液滴吐出を行う記録ヘッドの加圧室長手方向に沿う断面図である。 本インクジェットプリンタの記録ヘッドの加圧室短手方向に沿う断面図である。 本インクジェットプリンタの記録ヘッドの要部平面説明図である。 本インクジェットプリンタの本体制御部を概略的に示したブロック図である。 ヘッド駆動回路のブロック図である。 タイミングパルス生成部のブロック図である。 パルス信号生成部のブロック図である。 パルス信号生成部の大滴データのレジスタの一例である。 レベルシフタの出力信号と圧電素子へ印加される駆動信号との関係を示す図である。 図１２に示す１パルスの信号を圧電素子に印加した時の、パルス幅に対する吐出滴速度と吐出滴量の特性を示す図である。 パルス信号選択部のブロック図である。 セレクタのブロック図である。 インバータ回路と圧着素子の構成を示す回路図である。 図１６に示すインバータの基本動作を示す図である。 タイミングパルス生成部のカウンタのカウント値と生成されるタイミングパルスとの関係を示すタイミング図である。 パルス信号生成部のカウンタのカウント値と生成されるパルス信号との関係を示すタイミング図である。 図１９とは別のパルス信号生成部のカウンタのカウント値と生成されるパルス信号との関係を示すタイミング図である。 パルス信号生成部が出力するパルス信号の一例（大滴）を示す図である。 パルス信号生成部が出力するパルス信号の一例を示す図である。 パルス補正の例を説明する図である。 図２４Ａは、記録ヘッドの位置と、各記録ヘッドの印字濃度との関係を表した図であり、図２４Ｂは、その補正後の印字濃度を表した図である。

図１は本発明の画像記録装置の実施形態に係る記録ヘッドを備えたプリンタ、ここでは一例としてライン型インクジェットプリンタの側面図、図２は、その平面図である。
本発明の実施形態に係るライン型インクジェットプリンタ（以下、単にインクジェットプリンタという）は、記録媒体である用紙を搬送ベルトによって搬送し、搬送された用紙に記録ヘッドからインク滴を吐出して画像を形成する。

本インクジェットプリンタは、ＦＣ（フルカラー、以下ＦＣという）印字モードとＢｋ（ブラック、以下Ｂｋという）印字モードの２つの印字モードを備えている。また、これらの印字モード毎に記録ヘッドアレイ７０を備えている。
ここで、各記録ヘッドアレイ７０は、それぞれの印字モードにおいて印字動作を行い、ＦＣ印字モード時には、ＦＣ記録ヘッドアレイ７０ａが、また、Ｂｋ印字モード時にはＢｋ記録ヘッドアレイ７０ｂが対応している。

各記録ヘッドアレイ７０は、独立して搬送ベルト面に対し垂直方向に移動することが可能である。また、本インクジェットプリンタは搬送ベルト７４上にキャッピングユニット７６を備えており、このキャッピングユニット７６は、搬送ベルト７４面に対して水平方向に移動可能である。印字中使用しない記録ヘッドアレイ７０の直下にはキャッピングユニット７６が位置しており、記録ヘッドアレイ７０を構成する各記録ヘッド７２はキャッピングされる。

印字に使用する記録ヘッドアレイ７０は、搬送ベルト７４と記録ヘッドアレイ７０面とのギャップが１ｍｍ程度の位置に固定されている。印字は、記録ヘッドアレイ７０と直交するように記録媒体、ここでは用紙７５を搬送し、用紙７５が記録ヘッドアレイ７０の下を通過する際に、記録ヘッドアレイ７０を構成する各記録ヘッド７２からインク滴を吐出して印字を行う。なお、７８は、用紙搬送用のローラである。

各記録ヘッドアレイ７０は、複数の液滴吐出用の記録ヘッド７２を主走査方向にアレイ状に並べて構成されている。ＦＣ記録ヘッドアレイ７０ａは、Ｙ（イエロー）Ｍ（マゼンタ）Ｃ（シアン）Ｋ（ブラック）各色のノズル列４５Ｌを備えた記録ヘッド７２により構成されている。Ｂｋ記録ヘッドアレイ７０ｂはすべてＢｋのノズル列４５Ｌによって構成されており、ＦＣ記録ヘッドアレイ７０ａよりも高解像度の印字が行えるようなノズル配置構成となっている。

図３は、インクジェットプリンタの記録ヘッドアレイ７０のノズル面とノズル列４５Ｌを示した図である。
本インクジェットプリンタにおける記録ヘッドアレイ７０は、図示するように４本のノズル列４５Ｌ（Ｙノズル列４５Ｌ、Ｍノズル列４５Ｌ、Ｃノズル列４５Ｌ、Ｋノズル列４５Ｌ）を備えた記録ヘッド７２によって構成されている。
記録ヘッドアレイ７０を構成する記録ヘッド７２は、図示のように千鳥状に配置されている。ＦＣ記録ヘッドアレイ７０ａを構成する記録ヘッド７２は各記録ヘッド７２の各ノズル列４５Ｌで異なる色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）のインクを吐出する。
Ｂｋ記録ヘッドアレイ７０ｂを構成する記録ヘッド７２は、すべてのノズル列４５ＬからＢｋインクを吐出する。

記録ヘッドアレイ７０は、本インクジェットプリンタにおいて、用紙７５の搬送方向と記録ヘッドアレイ７０を構成する各記録ヘッド７２のノズル列４５Ｌが交差する方向に実装されている。
ＦＣ印字モードでは、各色において１ノズル列４５Ｌを使用して印字を行う。一方、Ｂｋ印字モードでは、モノクロ印字４ノズル列４５Ｌを使用して印字を行うことにより、ＦＣ印字モードの４倍の印字解像度となる。

図４は、液滴吐出を行う記録ヘッド７２の加圧室長手方向に沿う断面図、図５は記録ヘッド７２の加圧室短手方向に沿う断面図、図６は記録ヘッド７２の要部平面説明図である。
記録ヘッド７２は、単結晶シリコン基板で形成した流路板４１と、この流路板４１の下面に接合した振動板４２と、流路板４１の上面に接合したノズル板４３とを有する。記録ヘッド７２には、加圧室４６とインク供給路４７が形成されている。
インク供給路４７は、流体抵抗部であり、加圧室４６にインクを供給するための共通液室４８に対しインク供給口４９を介して連通している。加圧室４６には、インク流路であるノズル４５連通路４５ａを介してノズル４５が連通している。ノズル４５は、液滴であるインク滴を吐出する。

振動板４２の外面側（液室と反対面側）には、各加圧室４６に対応して加圧室４６内のインクを加圧するための電気機械変換素子である積層型圧電素子（以下、圧電素子という）５２が接合されている。この圧電素子５２は、圧力発生手段（アクチュエータ手段）であり、ベース基板５３に接合されている。
圧電素子５２の間には、加圧室４６、４６間の隔壁部４１ａ（図５）に対応して、支柱部５４が設けられている。圧電素子５２は、ハーフカットのダイシングによりスリット加工が施されており、櫛歯状に分割されている。圧電素子部材は、１つ毎に圧電素子５２と支柱部５４として形成している。支柱部５４の構成は、圧電素子５２と同じであるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。

振動板４２の外周部は、フレーム部材４４にギャップ材を含む接着剤５０で接合されている。フレーム部材４４には、共通液室４８となる凹部が形成されている。共通液室４８には、外部からインクを供給するための、図示しないインク供給穴が形成されている。フレーム部材４４は、例えばエポキシ系樹脂又はポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成されている。

流路板４１は、例えば、結晶面方位（１１０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）等のアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングされる。これにより、流路板４１には、ノズル４５連通路４５ａ、加圧室４６、インク供給路４７となる凹部や穴部が形成される。なお、流路板４１は、単結晶シリコン基板に限られるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂等を用いることもできる。

振動板４２は、ニッケルの金属プレートから形成したもので、例えばエレクトロフォーミング法（電鋳法）で作製したものである。振動板４２には、その他の金属板や樹脂板又は金属と樹脂板との接合部材等を用いることもできる。振動板４２には、加圧室４６に対応する部分に、変形を容易にするための薄肉部（ダイアフラム部）５５及び圧電素子５２と接合するための厚肉部（島状凸部）５６が形成されている。
また、振動板４２の支柱部５４に対応する部分、及びフレーム部材４４との接合部にも厚肉部５７が形成されている。振動板４２の平坦面側は、流路板４１に接着剤で接合され、島状凸部５６は、圧電素子５２に接着剤で接合されている。更に振動板４２の厚肉部５７は、支柱部５４及びフレーム部材４４に接着剤５０で接合されている。なお、ここでは、振動板４２は、２層構造のニッケル電鋳で形成されている。

ノズル板４３は、各加圧室４６に対応してノズル４５を形成し、流路板４１に接着剤で接合されている。ノズル板４３としては、ステンレス、ニッケル等の金属、金属とポリイミド樹脂フィルム等の樹脂との組み合わせ、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。ここでは、電鋳工法によるＮｉメッキ膜等で形成されている。なお、ノズル４５の内部形状（内側形状）は、ホーン形状（略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。）に形成する。

ノズル板４３のノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理層が設けられている。撥水処理層としては、例えば、ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチ等）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜が設けられている。これにより、インクの滴形状、飛翔特性が安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。

圧電素子５２は、１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層６１と、銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極６２とを交互に積層したものである。圧電素子５２の内部電極６２は、端面の端面電極（外部電極）である個別電極６３と、共通電極６４に電気的に交互に接続されている。
この圧電素子（圧電定数はｄ３３である）５２の伸縮により、加圧室４６が収縮、膨張されるようになっている。圧電素子５２は、駆動信号が印加され充電されると伸長し、充電された電荷が放電すると反対方向に収縮する。

圧電素子部材の一端面の端面電極は、ハーフカットによるダイシング加工で分割されて個別電極６３となる。他端面の端面電極は切り欠き等の加工による制限で分割されず、全ての圧電素子５２が導通した共通電極６４となる。
圧電素子５２の個別電極６３には、駆動信号を与えるために半田接合又はＡＣＦ（異方導電性膜）接合又はワイヤボンディングでＦＰＣ（フレクシブルプリントケーブル）６５を接続されている。ＦＰＣ６５には、各圧電素子５２に選択的に駆動信号を印加するためのヘッド駆動回路１１１（図７）が接続されている。また、共通電極６４は、圧電素子５２の端部に電極層を設けてＦＰＣ６５のグラウンド（ＧＮＤ）電極に接続されている。

上記のような構成の液滴吐出記録ヘッド７２は、例えば、印字データに応じて圧電素子５２に駆動信号を印加（圧電素子５２を充放電）することで、圧電素子５２に積層方向の変位が生じる。これにより、振動板４２を介して加圧室４６内のインクが加圧されて圧力が上昇し、ノズル４５からインク滴が吐出される。
その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧室４６内のインク圧力が低減する。これとインクの流れの慣性と駆動パルスの放電によって、加圧室４６内に負圧が発生してインク充填工程へ移行する。このとき、図示しないインクタンクから供給されたインクは共通液室４８に流入する。インクは共通液室４８からインク供給口４９を経て流体抵抗部４７を通り、加圧室４６内に充填される。

なお、流体抵抗部４７は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による再充填（リフィル）に対して抵抗になる。したがって、流体抵抗部４７の流体抵抗値を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れる。また、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くできる。

次に、記録ヘッド７２を制御するインクジェットプリンタ本体の制御部の構成について説明する。
図７は、本インクジェットプリンタの本体制御部１０を概略的に示したブロック図である。
本体制御部１０は、インクジェットプリンタ全体の制御を司るＣＰＵ１０１と、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ１０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ１０３と、装置（インクジェットプリンタ）の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）１０４と、画像データに対する各種信号処理、データの並び替え等を行なう画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit)１０５と、を備えている。

また、本体制御部１０は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナ等の画像読取装置、デジタルカメラ等の撮像装置等のホスト側とのデータ、信号の送受信を行なうためのホストＩ／Ｆ１０７と、記録ヘッド７２を駆動制御するためのデータ転送手段を含む記録ヘッド７２のヘッド制御部１０８、搬送モータ１１２を駆動するための搬送モータ駆動制御部１０９と、リニアエンコーダ１１６とホイールエンコーダ１１５からの検出パルス、環境温度を検出する温度センサ１１４からの検出信号、及びその他の各種センサからの検知信号を入力するためのＩ／Ｏ（入出力部）１０６等を備えている。

本体制御部１０には、このインクジェットプリンタに必要な情報の入力及び表示を行なうための操作パネル１１０が接続されている。
本体制御部１０は、ホスト側からの印刷データ等を、ケーブル又はネットを介してホストＩ／Ｆ１０７で受信する。本体制御部１０のＣＰＵ１０１は、ホストＩ／Ｆ１０７に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析する。ＡＳＩＣ１０５は、必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ない、画像データをヘッド制御部１０８から記録ヘッド７２に転送する。
なお、画像出力用のドットパターンデータの生成は、例えばＲＯＭ１０２にフォントデータを格納して行ってもよい。また、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしてもよい。

ヘッド制御部１０８は、上述した画像データをシリアルデータで、記録ヘッド７２に転送する。ヘッド制御部１０８は、後述する転送クロックやラッチ信号、インク滴吐出動作の開始基準となる基準信号、ヘッド駆動回路の動作のための動作クロック信号等を、記録ヘッドアレイ７０の各記録ヘッド７２のヘッド駆動回路１１１に出力する。

なお、インクは温度によって粘度が変化するため、パルス信号を生成するデータ（パルスデータ）は環境温度によって変える必要がある。そのため、温度センサ１１４から本体制御部１０に記録ヘッド７２近傍の温度データを入力する。ヘッド制御部１０８は、この温度データを基に、対応するパルスデータを選択してヘッド駆動回路１１１へ転送する。

本体制御部１０は、記録ヘッド７２を駆動制御するための駆動信号を生成するパルスデータと、制御対象となる記録ヘッド７２の各ノズル４５毎の吐出特性の区分を示すノズルランクデータを格納した、不揮発性メモリ１０４（ＮＶＲＡＭ）を備えている。ヘッド制御部１０８は、印字データ受信時等の印字動作直前のタイミングにおいて、ヘッド駆動回路１１１にパルスデータとノズルランクデータを転送する。
なお、ノズルランクデータ（ドット径）は、ノズル径を計測してその計測したノズル径の数値分布を、複数のランクに区分して、その区分したデータをいう。また、ノズルランクデータ（着弾位置）は、同一のパルス信号、同一の吐出時間等の条件でインク滴を吐出したとき、印刷用紙にインク滴が着弾するときの位置を計測して、その着弾位置の位置ずれデータを、ドット径と同様に、複数のランクに区分してその区分したデータをいう。

ヘッド駆動回路１１１は、後述するように、シリアルデータで入力される記録ヘッド７２のノズルランクデータや印字データに基づいて、そのパルス信号生成部で生成したパルス信号を選択し、記録ヘッド７２の各圧電素子５２に接続されるインバータに入力することで、アクチュエータ（上述した記録ヘッド７２の構成では圧電素子５２）を駆動する。
なお、ヘッド制御部１０８によるヘッド駆動回路１１１の制御については、後述する。

搬送モータ駆動制御部１０９は、ＣＰＵ１０１側から与えられる目標値とホイールエンコーダ１１５からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値に基づいて、制御値を算出して、内部のモータドライバを介して搬送モータ１１２を駆動する。

図８は、ヘッド駆動回路１１１のブロック図である。
ヘッド駆動回路１１１は、着弾位置の補正のためのタイミングパルス等を生成するタイミングパルス生成部２０１と、パルス信号選択部２０８に供給するパルス信号を生成するパルス信号生成部２０２と、ヘッド制御部１０８から印字データ又は駆動を行う記録ヘッド７２のノズルランクデータ等が入力されるシフトレジスタ２０３と、シフトレジスタ２０３の印字データをラッチ信号によって一時的に格納する印字データ用のバッファ２０４と、シフトレジスタ２０３のデータをラッチ信号によってノズルランクデータを保持するレジスタ（着弾位置）２０５及びレジスタ（ドット径）２０６と、タイミングパルス生成部２０１で生成されるタイミングパルスによりバッファ２０４の印字データを保持するレジスタ２０７と、複数のパルス信号から印字データ及びノズルランクデータに応じて、レベルシフタ２０９に転送するパルスを選択するパルス信号選択部２０８と、パルス信号選択部２０８から出力されたパルス信号を、インバータ回路２１０が動作可能となる電圧レベルに変換し、レベルを反転して出力するレベルシフタ２０９と、記録ヘッド７２の各圧電素子５２に接続され、圧電素子５２の充放電を行うインバータ回路２１０と、着弾位置のノズルランクデータによりタイミングパルスを選択して出力するセレクタ２１１と、によって構成されている。
なお、ラッチ信号には、ここでは、上述した印字データをバッファ（印字データ）２０４に保持する信号、ノズルランクデータをレジスタ（着弾位置）２０５及びレジスタ（ドット径）２０５に保持する信号のほか、タイミングパルス生成部２０１に接続されるタイミング生成基準信号３０５を含む。

シフトレジスタ２０３は、バッファ（印字データ）２０４、レジスタ（着弾位置）２０５及びレジスタ（ドット径）２０６と接続され、バッファ（印字データ）２０４はレジスタ２０７に接続されている。
レジスタ（着弾位置）２０５、レジスタ（ドット径）２０６及びレジスタ（印字データ）２０７は、パルス信号選択部２０８に接続され、パルス信号選択部２０８はレベルシフタ２０９に接続されている。レベルシフタ２０９はインバータ回路２１０と接続され、インバータ回路２１０は圧電素子５２と接続されている。また、セレクタ２１１は、タイミングパルス生成部２０１とレジスタ（着弾位置）２０５とに接続され、セレクタ２１１の出力はレジスタ２０７に供給される。なお、レジスタ（着弾データ）２０５、レジスタ（ドット径）２０６及びレジスタ（印字データ）２０７はヘッド駆動回路の記憶部（ノズルランクデータ及び印字データ記憶部）として機能する。
次に、ヘッド駆動回路１１１の各構成要素について概略的に説明する。

（タイミングパルス生成部２０１）
図９は、タイミングパルス生成部２０１のブロック図である。
タイミングパルス生成部２０１は、記録ヘッド７２内の全てのノズル４５で共通であり、記録ヘッド７２毎に１つ設けられる。タイミングパルス生成部２０１は、カウンタ４０２と、転送クロックと同期して転送されるタイミングパルスデータを格納するレジスタ４０３、４０４、４０５と、レジスタ４０３〜４０５とカウンタ４０２とに接続された比較器４０６と、比較器４０６に接続されたフリップフロップ４０７と、から構成されている。

カウンタ４０２は、ここでは１１ビットからなるカウンタであり、ヘッド制御部１０８から動作クロック３０１及びタイミング生成基準信号が入力される。カウンタ４０２の出力は、各比較器４０６に供給される。
各比較器４０６は、レジスタ４０３〜４０５のタイミングパルスデータとカウント値とを比較して、両者が一致した時に、動作クロック３０１の１クロック分の一致検出パルスを出力する。
フリップフロップ４０７は、比較器４０６から一致検出パルスがトリガ信号として入力されると、その毎に出力を反転し、タイミングパルスを出力する。

なお、タイミングパルスを生成する３個のレジスタ４０３〜４０５の値とカウンタ値と比較するため、比較器４０６は、１タイミングパルスで２個の構成となる。それぞれの比較器４０６の出力はＯＲ論理回路で１つの出力にまとめられ（図示せず）、各フリップフロップ４０７に出力される。
また、図示していないが、タイミングパルス生成部２０１のレジスタ４０３〜４０５は、すべてカスケード接続されており、シフトレジスタとして動作する。そのため、タイミングパルスデータはヘッド制御部１０８からシリアルデータとして転送される。なお、レジスタ４０３〜４０５は、タイミングパルス生成部２０１の記憶部として機能する。

（パルス信号生成部２０２）
図１０は、パルス信号生成部２０２のブロック図である。
パルス信号生成部２０２は、記録ヘッド７２内の全てのノズル４５で共通のものである。つまり、パルス信号生成部２０２は、記録ヘッド７２毎に１つ設けられる。

パルス信号生成部２０２は、動作クロック３０１をカウントする１１ビットで構成された３つのカウンタ５０１、５０２、５０３と、パルス信号を生成するためのパルスデータを格納する大滴データＡ、Ｂ、Ｃの各レジスタ５０４（大滴Ｃは図示せず）、中滴データのレジスタ５０５（Ａのみ図示）、小滴データのレジスタ５０６（Ａのみ図示）、全ノズル４５に共通する微駆動データのレジスタ５０７、各レジスタ５０４〜５０７のレジスタの値とカウンタ値とを比較する比較器５０８、比較器５０８から出力される一致検出パルスをトリガとしてパルス信号を生成するフリップフロップ５０９と、から構成されている。

動作クロック３０１は、カウンタ５０１〜５０３のカウント用である。生成されるパルス信号のレベル反転のタイミングは、動作クロック３０１に同期している。したがって、動作クロック３０１の周波数が高周波数になるほど、パルス信号を高分解能で生成することができる。
タイミングパルス３０２〜３０４は、カウンタ５０１〜５０３のリセット端子に接続される。
カウンタ５０１〜５０３は、ヘッド制御部１０８から動作クロック３０１が入力され、タイミングパルス生成部２０１からのタイミングパルス３０２〜３０４が入力される。カウンタ５０１〜５０３の出力は各比較器５０８に供給される。

ここで、大滴、中滴、小滴、微駆動データのレジスタ５０４〜５０７は、いずれもパルス信号の構成パルスを２進数１１ビッドで表わしたデータが格納される。大滴データは５構成パルス（パルス信号を構成するパルスを、ここでは構成パルスという）×２個（立上り、立下り）＝１０個、中滴データは３構成パルス×２個＝６個、小滴データは１構成パルス×２個＝２個、微駆動データは１構成パルス×２個＝２個のデータで構成される。

大滴、中滴、小滴の各滴データに、３種類のＡ、Ｂ、Ｃの区別を設けたのは、ドット径のノズルランクにより、パルス信号のパルス幅、パルス間隔、構成パルス数等が異なるためである。つまり、予めノズルランクによる吐出ばらつきを補正する複数のパルス信号を、ここでは３種類準備し、そのパルスデータをＡ、Ｂ、Ｃとしている。なお、ドット径のノズルランクは、ノズル径を計測してその計測したノズル径の数値分布を、ここでは、３つのランク「Ａ〜Ｃ」に区分したその区分をいう。
また、微駆動のパルス信号は、実際に吐出を行わずノズル面のメニスカスを揺らすのみの信号である。本実施形態では行わないが、ノズルランク毎に微駆動パルスを用意し、微駆動についてもノズルランク毎にパルス信号を生成するような構成にしてもよい。

比較器５０８は、カウンタ５０１〜５０３とパルス信号を生成するパルスデータを格納するレジスタ５０４〜５０７とに接続される。比較器５０８の出力は、生成するパルス信号毎に設けられたフリップフロップ５０９に接続される。
フリップフロップ５０９は、比較器からの一致検出パルスをトリガとして出力を反転させ、タイミングは異なるがパルス幅やパルス位置はそれぞれ同じ、３種類のパルス信号ａ、ｂ、ｃを生成する。

図１１は、図１０に示すパルス信号生成部２０２の大滴データのレジスタ５０４の一例である。
大滴データのレジスタ５０４は、１１ビットの１０個のレジスタからなる。即ち、レジスタ５０４は、図１１に示すように、それぞれ１１ビットで、最初が第１パルス立下り、２番目が第１パルス立上り、以下第２パルスから第５パルスと続き、最後が第５パルス立上りの計１０個のパルスデータを格納する。
なお、図示していないが、パルス信号生成部２０２のレジスタ５０４〜５０７は、すべてカスケード接続されており、シフトレジスタとして動作する。そのため、パルスデータはヘッド制御部１０８からシリアルデータで転送される。なお、レジスタ５０４〜５０７は、パルス信号生成部２０２の記憶部として機能する。

また、比較器５０８の構成は、タイミングパルス生成部２０１の比較器４０６と同様に、１０個のレジスタからなる大滴パルスデータでは、レジスタ値がそれぞれカウンタ値と比較されるため、比較器５０８は大滴データＡの場合で１０個の構成となる。１０個の比較器５０８の出力はＯＲ論理回路で１つの出力にまとめられ（図示はせず）、各フリップフロップ５０９の入力となり、出力するパルス信号のレベルを反転させる。

図１２は、レベルシフタ２０９の出力信号と圧電素子５２へ印加される駆動信号との関係を示す図である。
図１２の上部にはパルス信号を、下部には圧電素子５２に印加される駆動信号の電圧を示している。
図示のように、後述するレベルシフタ２０９から出力されるパルス幅Ｐｗのパルス信号がインバータ回路２１０に印加されると、インバータ回路２１０と圧電素子５２で構成される回路の時定数で定まる立上り時間Ｔｒ、立下りの時間Ｔｆで、圧電素子５２の電圧が変化する。つまり、圧電素子５２は充放電を繰り返し、ノズル４５からインクが吐出される。

図１３は、図１２に示す１パルスの駆動信号を圧電素子５２に印加した時の、パルス幅Ｐｗに対する吐出滴速度と吐出滴量の特性を示す図である。即ち、図１３Ａは、パルス幅Ｐｗと吐出滴速度の関係を、また、図１３Ｂはパルス幅Ｐｗと吐出滴量の関係を示す図（グラフ）である。
吐出滴速度、吐出滴量は、図示するように、圧電素子５２に印加する電圧のパルス幅Ｐｗによって変動する。本実施形態は、この特性を利用しパルス信号のパルス幅Ｐｗを吐出特性に応じて調整する。

ただ、図示するように、パルス幅Ｐｗを変更することによって吐出滴速度と吐出滴量のどちらとも変動し、その度合いはそれぞれ異なる。そのため、パルス幅Ｐｗの調整のみで所望の吐出滴速度と吐出滴量となるように補正することは困難である。
ここでは、所望の吐出滴量が得られるようにパルス幅Ｐｗを変更するが、その場合、吐出滴速度に関しては、所望の速度を得られない場合が生じる。そこで、所望の速度のときの着弾位置が得られるように、パルス信号のタイミング（液滴吐出開始の時間）を変更する。これによって、吐出滴速度のばらつきによって生じる着弾位置のばらつきを補正することができる。

図１３Ｂのパルス幅Ｐｗに対する吐出滴量特性によると、パルス幅Ｐｗを変更することによる吐出滴量の補正域は小さい。そのため、パルス幅Ｐｗによる補正は主として微量の吐出補正が必要な場合に実施する。所望の吐出滴量に対するばらつきが大きい場合には、パルス信号に、補正する吐出滴量に相当するパルス幅Ｐｗのパルスを加算することで吐出滴量を補正する。

（パルス信号選択部２０８）
次に、パルス信号選択部２０８の回路構成について説明する。
図１４は、パルス信号選択部２０８のブロック図である。パルス信号選択部２０８は、入力された複数のパルス信号の中から、記録ヘッド７２の各ノズル４５の吐出制御に使用するパルス信号を選択する回路である。パルス信号選択部２０８には、パルス信号を選択するために、吐出毎にレジスタ２０７に保持される印字データと、印字前にレジスタ（着弾位置）２０５及びレジスタ（ドッド径）２０６内に格納されているノズルランクデータが入力される。

パルス信号選択部２０８は、図１４に示す回路構成が記録ヘッド７２のノズル数と同数分の記録ヘッド７２に設けられる。
パルス信号選択部２０８は、大滴選択部６０１、中滴選択部６０２、小滴選択部６０３と１個のマルチプレクサ６０６で構成される。

大滴選択部６０１には、ノズルランクによる着弾位置の補正のためのパルス信号ａ、ｂ、ｃを選択する３個のマルチプレクサ６０４と、マルチプレクサ６０４で選択された大滴Ａ、Ｂ、Ｃの各パルス信号をノズルランクのドット径により選択する１個のマルチプレクサ６０５とで構成される。なお、ノズルランクによる着弾位置の補正は、同一のパルス信号、同一の吐出時間等の条件でインク滴を吐出したとき、印刷用紙にインク滴が着弾するときの位置を計測して、その着弾位置の位置ずれデータを、ドット径の場合と同様に、ここでは３つのランクに区分し、その区分に応じて行う補正をいう。
中滴選択部６０２と小滴選択部６０３は、大滴選択部６０１と同じ構成であるため、説明は省略する。

大滴選択部６０１、中滴選択部６０２、小滴選択部６０３で選択されたパルス信号は、マルチプレクサ６０６に入力され、マルチプレクサ６０６で選択された１つのパルス信号が、レベルシフタ２０９へ出力される。
ここでは、パルス信号選択部２０８は、１〜３段の３段階のそれぞれマルチプレッサで構成されたパルス信号選択段で構成される。

図１４に示すように、１段目のパルス信号選択段は、大滴、中滴、小滴毎のパルス信号数に対応した数のマルチプレクサ６０４で構成されており、記録ヘッド７２の各ノズル４５に入力されるパルス信号ａ、ｂ、ｃのいずれかのパルス信号が選択される。１段目のパルス信号選択段には、パルス信号生成部２０２で生成された全てのパルス信号が入力される。１段目のパルス信号選択段は、ノズルランクデータ（着弾位置）に基づいて、記録ヘッド液滴吐出に使用するタイミングのパルス信号を選択する。

即ち、１段目のパルス信号選択段は、大滴選択部６０１では、大滴Ａ〜Ｃの各ノズルランクのパルス信号ａ、ｂ、ｃ毎に、マルチプレクサ６０４が設けられており、大滴Ａ〜Ｃの各ノズルランク毎に生成されたパルス信号が入力される。大適選択部６０１には３つのマルチプレクサ６０４が設けられている。
この３つのマルチプレクサ６０４には、着弾位置に応じた記録ヘッド７２のノズルランクデータが選択信号として入力され、ノズルランクと一致する１つのパルス信号がそれぞれのマルチプレクサ６０４から出力される。
中滴Ａ〜Ｃ、小滴Ａ〜Ｃについても、大滴Ａ〜Ｃの場合と同様であり、説明は省略する。

２段目のパルス選択段は、大滴、中滴、小滴毎に一つずつ設けたマルチプレクサ６０５で構成されており、ここでは、記録ヘッド７２の各ノズル４５に入力されるパルス信号がドット径のノズルランク（Ａ、Ｂ、Ｃ）により選択される。ノズルランクデータ（ドット径）に基づいた、大滴、中滴、小滴毎の異なるＡ、Ｂ、Ｃのパルス信号が入力され、そのなかから一つの大滴、中滴、小滴毎のパルス信号が選択される。

３段目のパルス選択段は１つのマルチプレクサ６０６によって構成されており、前段のマルチプレクサ６０５によって選択された各パルス信号（大滴、中滴、小滴）とパルス信号生成部２０２から微駆動パルスが入力される。パルス信号の選択信号は印字データが入力されており、印字データに応じて大滴、中滴、小滴、微駆動のいずれかのパルス信号が選択される。
マルチプレクサ６０６から出力される選択された１つのパルス信号がレベルシフタ２０９に送られ、電圧レベルが変換され、レベルを反転してインバータ回路２１０に印加される。これにより、ノズルヘッドの加圧室４６の圧力が変化し、インク滴がノズル４５より摘出され、印字動作が行われる。

以上、説明したパルス信号選択部２０８の選択機能により、パルス信号生成部２０２で生成された複数のパルス信号が、記録ヘッド７２のノズル４５毎の吐出特性に合わせて１つのパルス信号に選択されることになり、ノズル４５毎の吐出補正が実現できる。

（セレクタ２１１）
図１５は、セレクタ２１１のブロック図である。
パルス信号選択部２０８と同じ機能を有するセレクタ２１１は、図１５に示すように、マルチプレクサ６０７を１個備えている。
マルチプレクサ６０７に、タイミングパルス生成部２０１で生成した３つのタイミングパルス３０２〜３０４が入力される。ノズルランク（着弾位置）のデータを格納したレジスタ（着弾位置）２０５のノズルランクデータにより、一つのタイミングパルスが選択され、レジスタ２０７へ印字データを格納する信号として出力される。
なお、セレクタ２１１は、パルス信号選択部２０８と同様に、ノズル数と同数の記録ヘッド７２に設けられる。

（インバータ回路２１０）
図１６は、インバータ回路２１０と圧電素子５２の構成を示す回路図である。
本ヘッド駆動回路１１１のインバータ回路２１０は、図示のように、圧電素子５２毎に１つのインバータ２１０Ａが設けられ、ノズル数分のインバータ２１０Ａによって構成される。
インバータ回路２１０の給電部には、圧電素子５２の駆動電圧ＶＨが印加される。また、インバータ回路２１０の出力は、圧電素子５２の個別電極６３と接続されており、図１２の下部に示すように、パルス信号の論理反転した信号（駆動信号）に応じて圧電素子５２の充電、放電を行う。

図１７は、図１６に示すインバータ２１０Ａの基本動作を示す図である。
インバータ２１０Ａを構成する各ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)２１０Ｔのゲート部には、パルス信号が入力される。なお、インバータ回路２１０に入力される「パルス信号」は、後述するヘッド駆動回路１１１のレベルシフタ２０９（図８）から出力され、パルス信号生成部２０２で生成したパルス信号を、インバータ回路２１０が動作可能となる電圧レベルに変換し、レベルを反転した信号である。
入力されるパルス信号のレベルがＬｏｗレベルのときは、Ｐｃｈ（P channel）のＭＯＳＦＥＴ２１０ＴがＯＮし、Ｎｃｈ（N channel）のＭＯＳＦＥＴ２１０ＴがＯＦＦとなる。これにより、ＰｃｈのＭＯＳＦＥＴ２１０Ｔを介して圧電素子５２と駆動電圧ＶＨが短絡され、圧電素子５２の電圧は駆動電圧ＶＨに充電される。

入力されるパルス信号がＨｉレベルのときは、ＰｃｈのＭＯＳＦＥＴ２１０ＴがＯＦＦし、ＮｃｈのＭＯＳＦＥＴ２１０ＴがＯＮとなる。これにより、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２１０Ｔを介して圧電素子５２とグランド（ＧＮＤ）が短絡される。そのため、圧電素子５２は放電され電圧はグランドレベル（０Ｖ）となる。
インバータ回路２１０を構成する各ＭＯＳＦＥＴ２１０Ａにはオン抵抗があり、オン抵抗と圧電素子５２の静電容量により時定数が定められ、圧電素子５２の電圧は立上り、立下りの時間はＴｒ、Ｔｆとなる（図１２）。例えば、圧電素子５２の静電容量が１０００ｐＦ、各ＭＯＳＦＥＴ２１０Ａのオン抵抗が２００Ωとすると、立上り／下がり時間Ｔｒ、Ｔｆは約４５０ｎｓ程度となる。

圧電素子５２の駆動信号の電圧の変動に伴い圧電素子５２が伸縮することにより、ノズル面のメニスカスが変動してインク滴が吐出される。
本実施形態に係るインクジェットプリンタは、上記のように、圧電素子５２の充放電を繰り返すことによって印字動作を行う。
既に述べたように、インク粘度は環境温度によって変化する。そのため、ヘッド制御部１０８は、パルスデータ転送時に、温度センサ１１４で検出した温度データに基づいて駆動電圧ＶＨを可変にして、インバータ回路２１０に給電する。

以上で、ヘッド駆動回路１１１の各構成要素について概略的に説明したので、次に本実施形態の特徴に係る、タイミングパルス生成部２０１及びパルス信号生成部２０２におけるそれぞれのパルス信号の生成について、その実施形態をより詳細に説明する。
まず、図１８を参照して、タイミングパルス生成部２０１におけるタイミングパルスの生成について説明する。
図１８は、タイミングパルス生成部２０１のカウンタ４０２のカウント値と生成（又は出力）されるタイミングパルスとの関係を示すタイミング図である。
図中、上から、ヘッド制御部１０８からのタイミング生成基準信号３０５、動作クロック３０１、以下順に、カウンタ４０２の２進数１１ビットのカウント値（１０進数で表示）、比較器４０６の出力（一致検出パルス）、タイミングパルス３０２〜３０４（フリップフロップ４０７出力）の動作タイミングを示している。

図９に示すタイミングパルス生成部２０１のレジスタ４０３〜４０５は、各タイミングパルス３０２〜３０４を発生させるタイミングパルスデータを格納している。このタイミングパルスデータは、印字動作前にヘッド制御部１０８からシリアルデータとして転送され、タイミングパルス生成部２０１のレジスタ４０３〜４０５に格納されている。

タイミングパルス生成部２０１の動作は、タイミング生成基準信号がヘッド制御部１０８から入力されることで開始される。
なお、ここでは、１つのタイミングパルス３０２の生成について説明する。
タイミング生成基準信号３０５が入力されると、カウンタ４０２がリセットされる。カウンタ４０２は、次の動作クロック３０１の立上りからクロック数のカウントを開始する。図９に示すように、比較器４０６には、カウンタ４０２の出力とレジスタ４０３の出力が供給されており、カウント値とレジスタ４０３の値を比較している。

レジスタ４０３の一つのデータが「00000000010（２進数）」であった場合に、カウンタ値が「２」になったとき、比較器４０６は２つの値が一致したと判定し、一致検出パルスを動作クロックの１クロック分フリップフロップ４０７に出力する。
フリップフロップ４０７は、印字動作前には初期値はＨｉｇｈレベルに設定されており（図示はせず）、一致検出パルスの立上りで出力をＬｏｗレベルに反転させる。
その後、レジスタ４０３のもう一つのデータが「00000000110（２進数）」の場合に、カウンタ５０１のカウント値が「６」となったとき、比較器４０６は、２つの値が一致したと判定し、２つ目の一致検出パルスをフリップフロップ４０７に出力する。
フリップフロップ４０７は、２つ目の一致検出パルスにより、出力をＨｉｇｈレベルに反転させる。

以上、レジスタを構成する２つのレジスタ４０３により、タイミングパルスが生成される。ここでは、タイミングパルス３０２について説明したが、タイミングパルス３０３及び３０４は、タイミングパルス３０２と生成されるタイミングが異なるのみでタイミングパルスの生成動作は同じである。よって、説明は省略する。

このように、タイミングパルスデータを格納するレジスタを２つ設け、１つのレジスタにタイミング生成基準信号３０５の入力からタイミングパルスの立下り時間までの動作クロック数を２進数で格納し、もう１つのレジスタにタイミングパルスの立上り時間までの動作クロック数を２進数で格納することで所望のタイミングパルスを生成することができる。
このタイミングパルスは、図８に示すように、パルス信号生成部２０２と、セレクタ２１１に出力される。

以上説明したように、タイミングパルス生成部２０１は、タイミング生成基準信号３０５をトリガとして、タイミングパルスデータの１組２個のレジスタ組数分のタイミングパルスを生成する。本実施形態では、図９に示すように、タイミングパルス生成部２０１は３つのタイミングパルスを生成する。
なお、タイミングパルス数は、３つに限るものではなく、着弾位置のノズルランクにより増減してもよい。

次に、図１９を参照して、パルス信号生成部２０２におけるパルス信号の生成について説明する。
図１９は、パルス信号生成部２０２のカウンタ５０１〜５０３のカウント値と生成されるパルス信号との関係を示すタイミング図である。ここでは、パルス信号の２つの構成パルスの生成を示す。
なお、図１９のタイミングパルス（基準信号）の入力から1パルス目の立上りまでのタイミングの部分は、図１８に示すものと同じである。
図中、上から、タイミングパルス３０２、３０３、３０４のいずれかの動作タイミング、以下順に、ヘッド制御部１０８からの動作クロック３０１、パルス信号生成部２０２のカウンタ５０１〜５０３の２進数１１ビットのいずれかのカウント値（１０数で表示）、比較器５０８の出力（一致検出パルス）、パルス信号（フリップフロップ５０９出力）の動作タイミングを示している。

パルス信号生成部２０２は、図１０に示すように内部にカウンタ５０１〜５０３と、生成するパルス信号のデータが格納されたレジスタ５０４〜５０７を内蔵している。タイミングパルス生成部２０１からの３種のタイミングパルス３０２〜３０４とレジスタ５０４〜５０７のパルス信号のデータである滴種（大滴、中滴、小滴、微駆動）データに基づきパルス信号ａ、ｂ、ｃが生成される。
生成されたパルス信号ａ、ｂ、ｃは、パルス信号選択部２０８で選択され、レベルシフタ２０９から本発明の駆動信号生成部に対応するインバータ回路２１０へ送られ、各ノズル４５に対応したパルス信号に基づき生成された駆動信号により各ノズル４５から液滴が吐出される。

本実施形態では、パルス信号生成部２０２内にパルス信号のデータを格納するレジスタ５０４〜５０７を備えているため、印字時において、パルス信号を生成するデータを液滴の吐出毎にヘッド制御部１０８から転送する必要がない。したがって、データ転送時間が短縮でき印字速度が向上するとともに、配線数を従来の液滴吐出装置に対して少なくすることが出来る。

タイミングパルス３０２〜３０４は３種類入力されているが、各タイミングパルスによる動作は同じである。ここでは、タイミングパルス３０２と大滴データＡ（レジスタ５０４）について、図１０、図１９を参照してパルス信号の生成について説明する。
最初に、タイミングパルス生成部２０１からタイミングパルス３０２が入力される。タイミングパルス３０２は、上述したように着弾位置の補正の場合は、補正のため液滴吐出開始のタイミングをずらしたタイミング生成基準信号３０５のことである。
なお、タイミングパルス３０２の入力後、パルス信号の第１構成パルスの立下り、立上りの動作は図１８のタイミングパルスと同様の動作となるので、省略する。

パルス信号の第１の構成パルスが生成され、第３のレジスタ値（ここでは１０進数で「１０」）とカウント値の比較により、カウント値が「１０」となったときに、パルス信号の第２の構成パルスが立下る。第４のレジスタ値（ここでは１０進数で「１２」）とカウント値の比較により、カウント値が「１２」となったときに、第２の構成パルスが立上る。以下、大滴用のレジスタ５０４とカウント値の比較により、１０回の一致検出パルスが出力され、パルス信号の５つの構成パルスが生成される。

ここで、図１０に示す比較器５０８は、上述したようにレジスタ５０４の１０個のレジスタに対応して設けられる。また、比較器５０８の１０個の出力は、ＯＲ論理回路で１つの出力にまとめられて（図示はせず）、各フリップフロップ５０９に出力される。
なお、タイミングパルス３０３及び３０４によるパルス信号生成の動作はタイミングパルス３０２と同じであり、説明は省略する。また、大滴Ｂ、Ｃの場合でも同じ動作であり、中滴、小滴、微駆動の場合でも構成パルス数は、大滴と異なるが、パルス信号の生成は同様であるため、説明を省略する。

図２０は、図１９とは別のパルス信号生成部２０２のカウンタ５０１〜５０３のカウント値と生成されるパルス信号との関係を示すタイミング図である。図１９とはパルス信号のパルス幅が異なっている。
図２０で示すパルス信号が反転するカウンタ５０１〜５０３のカウント値はそれぞれ１０進数の「２」と「８」である。即ち、この場合の１構成パルスを生成する２つのレジスタ、例えば大滴データＡのレジスタ５０４のパルスデータは、「00000000010（２進数）」と「00000001000（２進数）」に設定されている。

ここで、パルス信号生成部２０２から出力されるパルス信号の数（種類）は、パルス信号生成部２０２が格納するパルス信号のデータ数とタイミングパルス３０２〜３０４の数を乗算したものとなる。
即ち、タイミングパルスが入力されたパルス信号生成部２０２では、図１０を参照して説明したように、大滴Ａ、Ｂ、Ｃの３種類、中滴Ａ、Ｂ、Ｃの３種類、小滴Ａ、Ｂ、Ｃ３種類と微駆動の１種類の計１０種類のパルスデータに基づいて、３つのタイミングパルスとの組み合わせにより、合計３０種類のパルス信号が生成される。つまり、パルスデータは、大、中、小各３つと微駆動の１つの計１０のデータと３つのタイミングパルスデータの合計１３種類のデータにより、３０種類のパルス信号を生成することができる。
そのため、本実施形態では、３０種類のパルスデータ及びタイミングパルスデータをヘッド駆動回路１１１に格納する必要がなく、補正に必要なデータ量を少なくすることができる。
即ち、パルス信号を生成するパルスデータは３０種類から１３種類で済むことになり、ヘッド駆動回路に格納するレジスタ（メモリ）を減らすことができる。

なお、本実施形態では、パルス信号生成部２０２は、レジスタ５０４〜５０７、カウンタ５０１〜５０３、比較器５０８及びフリップフロップ５０９で構成されている。
パルスデータは１１ビットの構成であることから、動作クロック数２０４８（２の１１乗）の時間内に５構成パルス（大滴用の場合）のパルス信号を生成する。
このパルス信号のデータを変換して圧縮し、ヘッド駆動回路１１１に送信し、ヘッド駆動回路１１１内で元のデータに復元する方法としてもよい。

次に、本実施形態の記録ヘッド７２の各ノズル４５の吐出補正について説明する。
上述したように図８に示すタイミングパルス生成部２０１及びパルス信号生成部２０２は、記録ヘッド７２内のすべてノズル４５で共通としている。したがって、ここでは、各記録ヘッド７２毎の吐出特性に応じたタイミングパルスデータをタイミングパルス生成部２０１のレジスタ４０３〜４０５に、及びパルスデータをパルス信号生成部２０２のレジスタ５０４〜５０７に格納することで吐出補正のパルス信号を生成する。

即ち、各記録ヘッド７２毎の吐出特性に応じて、タイミングパルス生成部２０１のレジスタ４０３〜４０５のタイミングパルスデータ、及びパルス信号生成部２０２のレジスタ５０４〜５０７のパルスデータを変更することで、各記録ヘッド７２の吐出補正が可能となる。記録ヘッド７２の各ノズル４５の吐出補正は、各ノズル４５に備えられたパルス信号選択部２０８によってパルス信号が選択され、ノズル４５毎の吐出補正が実施される。

図２１は、パルス信号生成部２０２が出力するパルス信号の一例（大滴）を示す図である。タイミングパルス３０２〜３０４により生成された大滴Ａ、Ｂ、Ｃのパルス信号の例である。
図中、上から、タイミング生成基準信号３０５、以下順に、タイミングパルス３０２〜３０４、大滴Ａのパルス信号ａ、大滴Ｂのパルス信号ａ、大滴Ｃのパルス信号ａ、大滴Ａのパルス信号ｂ、大滴Ａのパルス信号ｃを示している。
タイミングパルス生成部２０１にタイミング生成基準信号３０５が入力されると、タイミングパルスの生成が開始される。生成されたタイミングパルス３０２〜３０４が、パルス信号生成部２０２に入力されると、各タイミングパルス３０２〜３０４の立下りエッジをトリガとして、パルス信号の生成が開始され、図に示すように、ここでは、タイミングパルス３０２〜３０４のそれぞれのタイミングで、ノズル４５を駆動するための８個のパルス信号が出力される。図２１で示すパルス信号では大滴用データのレジスタ５０４は、１６個の構成としている。
なお、大滴ＢとＣのパルス信号ｂ、大滴ＢとＣのパルス信号ｃは、それぞれ省略している。

図２２は、パルス信号生成部２０２が出力するパルス信号の一例を示す図である。タイミングパルス３０２〜３０４の１つのタイミングパルスにより生成される大滴、中滴、小滴、微駆動のパルス信号の例である。
即ち、大滴Ａ〜Ｃでは、５つの構成パルスでパルス幅の異なるパルス信号が示されており、また、中滴は３つの構成パルス、小滴は１つの構成パルス、微駆動は１つの構成パルスのパルス信号が示されている。なお、図中、中滴、小滴のパルス信号は一部（中滴Ｂ、Ｃ、小滴Ｂ、Ｃ）を省略している。

なお、パルス信号生成部２０２を、各ノズル４５毎又は複数のノズル４５をまとめた吐出ブロック毎に複数設けた構成としてもよい。各パルス信号生成部２０２からは対応するノズル４５毎又は吐出ブロック毎の吐出特性に適したパルス信号が生成されるため、ノズル４５毎又は吐出ブロック毎の吐出補正が可能となる。

この場合のパルス信号生成部２０２は、複数のパルス信号を生成するのではなく、ノズル４５毎又は吐出ブロック毎の特性に合わせた大滴、中滴、小滴、微駆動の４種類のパルス信号を生成する。この場合は、パルス信号を生成するための図１０に示すレジスタ５０４〜５０７は、大滴、中滴、小滴、微駆動の４つで済み、上述した実施形態よりもレジスタ数が減少する。

ここで、ノズル４５毎又は吐出ブロック毎の特性に合わせたパルス信号生成部２０２とした場合、１つのレジスタのみでパルス信号を生成するため、パルス信号を選択しないことから、パルス信号を生成するレジスタ５０４〜５０７の構成数を増加して、構成パルスを追加する場合やパルス信号の構成パルスの位置を変更する場合が発生する。その方法について説明する。
２個のパルスデータを追加する予備領域を設けて、大滴であれば計１２個のレジスタとして、６構成パルスとすることもできる。また、中滴の場合は計８個、小滴の場合は計４個のレジスタの構成となる。追加のレジスタは２個に限られるものではなく、追加する構成パルス数に合わせて追加してもよい。

次に、構成パルスのパルス幅や構成パルスの位置を変更する場合と構成パルスを追加する場合（総称してパルス補正という）について説明する。
図２３は、パルス補正の例を説明する図である。小滴パルスにおけるパルス補正の例を説明するものである。
図中、初期設定パルスは、基本となるパルス信号であり、補正前の段階では記録ヘッド７２内のすべてのノズル４５でこの小滴の初期設定パルス信号が用いられる。この初期設定パルスで所望の吐出特性（吐出滴量、着弾位置）を満足している場合にはパルス補正は実施しない。

変更パターン例１は、構成パルスのパルス幅を変更した場合のパルス信号の補正例である。この例では吐出滴量を微調整するために、パルス幅を変更している。なお、パルス幅を変更することにより吐出滴速度が変動し着弾位置がずれる。そのため、パルス幅変更による着弾位置ずれを元に戻すために、パルスの生成位置（タイミング）を変更する。この例では、パルス幅変更により吐出滴速度が上昇したことを想定して、パルスの生成位置の時間軸を後にずらしている。

変更パターン例２は、パルス信号の構成パルスを追加する場合のパルス信号の補正例である。この例では、吐出滴量を増加させるために、初期設定パルスの後に１つの構成パルスを追加している。構成パルスを追加する場合には、追加する構成パルスの吐出液滴が、初期設定パルスにより吐出される液滴と着弾する前に空中合体する必要がある。そのため、追加の構成パルスの吐出滴速度は初期設定パルスよりも速い速度の液滴が吐出されるパルス幅のものが用いられる。

ここで示す例は、小滴のパルス信号の補正であるが、複数パルスで構成され空中合体を前提として液滴を吐出する。大又は中滴用のパルス信号では、最初と最後の構成パルスの間のどこかに構成パルスを追加すれば、追加したパルスの速度によらず吐出液滴の空中合体が可能である。したがって、パルス幅の制約がなくなる。
変更パターン例２では、構成パルスの追加の例を吐出滴量の調整用とした。しかし、追加するパルス幅を液滴が吐出しない幅に設定することで、追加する構成パルスをメニスカス制振用途として使用することもできる。

構成パルスを追加するために予備領域に追加のレジスタを設けた場合に、パルス信号に構成パルスを追加しないときは、予備領域にはダミーのデータを格納すればよい。ダミーデータとしては、パルス信号の生成に使用するパルスデータと同じデータを入力する。例えば、予備領域のデータを第一パルスの立下りデータを格納すると、図１０に示す比較器５０８により一致検出パルスの出力が、第１パルス立下り領域のデータと予備領域のデータが同時となる。そのため、生成されるパルス信号は予備領域がない場合と同じになる。

最後に、以上で説明した各パルス信号を用いて行う本実施形態の印字動作について説明する。
再び、図８を参照して、まず、印字動作直前のヘッド制御部１０８からヘッド駆動回路１１１へのデータ転送について説明する。
印字動作前において、いずれもシリアルデータを、（i）タイミングパルス生成部２０１のレジスタ４０３〜４０５、（ii）パルス信号生成部２０２のレジスタ５０４〜５０７、及び（iii）ノズルランクのレジスタ(着弾位置)２０５とレジスタ（ドット径）２０６に、それぞれ転送する。

まず、（i）印字動作直前のタイミングパルス生成部２０１へのタイミングパルスデータのデータ転送について説明する。
図８に示すように、タイミングパルス生成部２０１には、ヘッド制御部１０８からシリアルデータ（タイミングパルスデータ）が転送され、タイミングパルス生成部２０１に設けられたタイミングパルスのレジスタ４０３〜４０５にタイミングパルスデータが格納される。
このタイミングパルスデータは、本体制御部１０内に設けられている不揮発性メモリ１０４に格納されたデータである。各レジスタ４０３〜４０５は上述したように、シフトレジスタのみの構成であり、そのシフトレジスタ同士がカスケード接続されているため、ヘッド制御部１０８からシリアルでデータが転送される。

次に、（ii）パルス信号生成部２０２へのシリアルデータ（パルスデータ）の転送について説明する。
ヘッド制御部１０８から、パルス信号生成部２０２へ各ノズル４５の吐出特性に応じたパルス信号の生成のためのパルスデータがシリアルで転送される。このパルスデータは、本体制御部１０内に設けられている不揮発性メモリ１０４に格納されたデータである。パルス信号生成部２０２の各レジスタ５０４〜５０７は、上述したように、シフトレジスタのみの構成であり、そのシフトレジスタ同士がカスケード接続されているため、ヘッド制御部１０８からシリアルでデータが転送される。

図８に示すように、モード信号線を設けることで、シフトレジスタ２０３と、ラッチ信号線は、印字動作前と印字中で共用することができる。
なお、このような構成ではなく、ヘッド制御部１０８からレジスタ（着弾位置）２０５及びレジスタ（ドッド径）２０６へのデータ転送配線を別途設けるような構成にしてもよい。

次に、（iii）印字動作前のデータ転送におけるノズルランクデータの転送について説明する。
ノズルランクデータは、着弾位置のデータとドット径の２種類のデータがある。これらのデータは、ヘッド制御部１０８からヘッド駆動回路１１１のシフトレジスタ２０３にシリアル転送される。シフトレジスタ２０３のデータは、モード信号（印字動作前と印字動作中でラッチ信号とシフトレジスタ２０３の接続先を切り替える信号）により、レジスタ（着弾位置）２０５又はレジスタ（ドッド径）２０６が選択され、ラッチ信号によってレジスタ（着弾位置）２０５又はレジスタ（ドッド径）２０６に格納される。
また、ノズルランクデータを格納するレジスタ（着弾位置）２０５及びレジスタ（ドッド径）２０６には、印字動作時には既に着弾位置及びドット径に関するデータが格納されており、印字動作中はデータの書き換え処理を行われない。

上記３つのパターン（i）〜（iii）のシリアルデータの転送順序は、印字直前であれば、いずれが先であってもよい。シフトレジスタ２０３へのシリアルデータ転送信号線、ラッチ信号線は印字動作時とそれぞれ共通で使用できるため、ヘッド制御部１０８とヘッド駆動回路１１１の信号線数を減らすことができる。

次に、印字動作中の印字データの転送及び印字動作について説明する。
図８に示すシフトレジスタ２０３には、転送クロックと同期して印字データが入力される。シフトレジスタ２０３の印字データは、ラッチ信号が入力されると印字データ用のバッファ２０４に保持される。この時、シフトレジスタ２０３の印字データが他のレジスタに保持されることを防ぐため、モード信号により印字データ用のバッファ２０４を選択する。

ノズル４５からの吐出のタイミング毎に、セレクタ２１１においてノズルランクデータで選択されたタイミングパルスにより、印字データ用のバッファ２０４から、印字データ格納用のレジスタ２０７に、印字データが格納される。
なお、図８に示すバッファ２０４の印字データを、タイミング生成基準信号３０５によってレジスタ２０７に保持しないのは、次の理由による。
即ち、本実施形態では、着弾位置の補正のためにタイミングパルスにより吐出開始のタイミングをずらす方法を採っている。このため、レジスタ２０７への印字データの保持もノズルランクデータにより選択されたタイミングパルスに合わせないと、基準信号では印字データの保持がパルス信号と比べてずれてしまい、吐出開始のタイミングにより印字データがずれてしまうことがあるためである。

印字データがレジスタ２０７に格納されると同時に、動作クロック３０１、タイミング生成基準信号３０５、及びタイミングパルス３０２〜３０４によって、レジスタ５０４〜５０７に格納されたパルスデータによってパルス信号が生成される。印字動作直前に転送されていたノズルランクデータ（着弾位置及びドット径）と、レジスタ２０７に格納された印字データにより、各ノズル４５に対応したパルス信号が選択される。そのパルス信号が各ノズル４５のインバータ回路２１０に出力され、ノズル４５からインク滴が吐出する。吐出タイミング毎に、以上の動作が繰り返して行われ、これにより印刷が行われる。

以上、本発明の実施形態について説明した。本実施形態では、ドット径はパルス信号データを変更することで補正し、着弾位置はパルス信号を生成するタイミングを変更することで補正する。これにより、補正のために必要なデータは、ドット径のみを補正するパルスデータと、着弾位置を補正するタイミングパルスデータのみとなるため、画像記録装置において、記録ヘッドの濃度及び位置ずれの補正に必要なデータ量を従来よりも少なく、かつ処理を単純化できると共に必要なメモリ容量を低減することができる。
このように、本実施形態では、ノズルランクデータを用いたことにより、繋ぎ部の印字画像にはバンディングや白スジを伴うという問題がなく、しかも、記録ヘッドの濃度及び位置ずれの補正に必要なデータ量を従来よりも少なくして、処理を単純化するとともに必要なメモリ容量を低減することができる。

１０・・・本体制御部、４１・・・流路板、４１ａ・・・隔壁、４２・・・振動板、４３・・・ノズル板、４４・・・フレーム部材、４５・・・ノズル、４５ａ・・・ノズル連通路、４６・・・加圧室、４７・・・流体抵抗部、４８・・・共通液室、４９・・・インク供給口、５２・・・圧電素子、５３・・・ベース基板、５４・・・支柱部、５５・・・薄肉部（ダイアフラム部）、５６・・・厚肉部（島状凸部）、５７・・・厚肉部、６１・・・圧電層、６２・・・内部電極、６３・・・個別電極、６４・・・共通電極、６５・・・ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板（ケーブル））、１０８・・・ヘッド制御部、１１１・・・ヘッド駆動回路、２０１・・・タイミングパルス生成部、２０２・・・パルス信号生成部、２０３・・・シフトレジスタ、２０４・・・バッファ（印字データ）、２０５・・・レジスタ（ノズルランク、着弾位置）、２０６・・・レジスタ（ノズルランク、ドット径）、２０７・・・レジスタ（印字データ）、２０８・・・パルス信号選択部、２０９・・・レベルシフタ、２１０・・・インバータ回路、２１１・・・セレクタ、３０１・・・動作クロック、３０２〜３０４・・・タイミングパルス、３０５・・・タイミング生成基準信号、４０２・・・カウンタ、４０３〜４０５・・・レジスタ（タイミングパルスデータ）、４０６・・・比較器、４０７・・・フリップフロップ、５０１〜５０３・・・カウンタ、５０４・・・レジスタ（大滴データ）、５０５・・・レジスタ（中滴データ）、５０６・・・レジスタ（小滴データ）、５０７・・・レジスタ（微駆動データ）、５０８・・・比較器、５０９・・・フリップフロップ、６０１・・・大滴選択部、６０２・・・中滴選択部、６０３・・・小滴選択部、６０４〜６０７・・・マルチプレクサ。

特開２００６−２１８７６６号公報 特開２００７−２１６５７６号公報

Claims (10)

1. 液滴を吐出する記録ヘッドのヘッド駆動回路であって、
   吐出液滴のタイミングに関するタイミングパルスデータを複数格納する記憶部を備え、前記液滴の着弾位置の補正のために、前記タイミングパルスデータに基づき液滴吐出開始のタイミングを補正するタイミングパルスを複数生成するタイミングパルス生成部と、
   吐出液滴のドット径に関するパルスデータを複数格納する記憶部を備え、前記パルスデータと前記タイミングパルスの一つに基づき、前記記録ヘッドの各圧電素子に接続された駆動信号生成部に印加するパルス信号を生成するパルス信号生成部と、
   前記パルス信号に基づきヘッドの駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
   を備えたヘッド駆動回路。
2. 請求項１に記載されたヘッド駆動回路において、
   前記記録ヘッドの各ノズルの吐出特性の区分を示すノズルランクデータ及び印字データのノズルランクデータ及び印字データ記憶部と、
   複数のパルス信号から前記ノズルランクデータに基づき一つのパルス信号を選択するパルス信号選択部と、
   を備えたヘッド駆動回路。
3. 請求項２に記載されたヘッド駆動回路において、
   前記タイミングパルス生成部及び前記パルス信号生成部を、前記記録ヘッド毎に設けたヘッド駆動回路。
4. 請求項１に記載されたヘッド駆動回路において
   前記パルス信号生成部を、各ノズル毎又は複数のノズルをまとめた吐出ブロック毎に複数設けたヘッド駆動回路。
5. 請求項２ないし４のいずれかに記載されたヘッド駆動回路において、
   前記パルス信号選択部は、前記記録ヘッドの各ノズルに設けられ、前記ノズルの吐出特性に応じた前記パルス信号を選択するヘッド駆動回路。
6. 請求項２ないし５のいずれかに記載されたヘッド駆動回路において、
   前記ノズルランクデータにより、前記印字データを前記ノズルランクデータ及び印字データ記憶部に格納するタイミングパルスを選択するセレクタを備えたヘッド駆動回路。
7. 請求項２ないし６のいずれかに記載されたヘッド駆動回路において、
   前記パルス信号選択部は、前記パルス信号生成部で生成された複数のパルス信号を前記記録ヘッドのノズルランクデータと印字データに基づき選択するヘッド駆動回路。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載されたヘッド駆動回路を備えた記録ヘッド。
9. 請求項８に記載された記録ヘッドを備えた画像記録装置。
10. 液滴を吐出する記録ヘッドのヘッド駆動回路のヘッド駆動方法であって、
    前記液滴の着弾位置の補正のために、記憶部に格納された複数の吐出液滴のタイミングに関するタイミングパルスデータに基づき、液滴吐出開始のタイミングを補正するタイミングパルスを複数生成するタイミングパルス生成工程と、
    吐出液滴のドット径に関するパルスデータを複数格納する記憶部に格納されたパルスデータと、前記タイミングパルスの一つに基づき、前記記録ヘッドの各圧電素子に接続された駆動信号生成部に印加するパルス信号を生成するパルス信号生成工程と、
    前記パルス信号に基づきヘッドの駆動信号を生成する工程と、
    を有するヘッド駆動回路のヘッド駆動方法。

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