JP2015157433A - インク吐出装置、制御装置およびインク吐出制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 インク非吐出の場合にノズル面を維持するための維持駆動を行うインク吐出装置を提供すること。
【解決手段】 本インク吐出装置１００は、吐出ヘッド手段１３０の複数のノズル各々からのインク吐出を駆動するヘッド駆動手段１２２と、ヘッド駆動手段１２２に対し、複数ノズル共通の信号ＭＮを出力する共通信号出力手段１５６と、ヘッド駆動手段１２２に対し、上記複数ノズル共通の信号ＭＮとともに用いられて吐出ヘッド手段１３０の複数のノズル各々からのインク吐出を制御する吐出制御データを転送するデータ転送手段１５８と、吐出制御データがインク非吐出を示す場合にノズル面を維持するために行う維持駆動の実行を制御するための維持駆動制御信号を生成する信号生成手段１６２とを含む。複数ノズル共通の信号は、維持駆動御信号に基づいて出力され、ノズル毎の維持駆動の実行が、複数ノズル共通の信号に基づいて制御される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、インク吐出技術に関し、より詳細には、インク非吐出の場合にノズル面を維持するための維持駆動を行うインク吐出装置、制御装置およびインク吐出制御方法に関する。

インクジェット・プリンタは、複数の吐出ノズルを含み構成された記録ヘッドをキャリッジに搭載し、このキャリッジを記録媒体の搬送方向に対し直交する方向に走査しながら、インク滴を吐出することによって、画像形成を行うプリンタである。

従来、インクジェット・プリンタとして、画像データがインク非吐出を示す場合でも、ノズルを微駆動させてノズル面を振動させてメニスカスを維持する、いわゆる印字中微駆動（以下、維持駆動ともいう。）と呼ばれる動作を行うものが知られている。また、この装置では、インク非吐出の値が連続する画像データの場合、印字中微駆動が記録周期毎に発生することになる。一方、上記微駆動動作は、記録ヘッドのメニスカス面の乾燥やインクの増粘を防ぐ目的でなされるものであり、微駆動が必要となる周期は、一般に、記録周期よりも長い。このような背景から、余分な印字中微駆動動作を行わず、代わりに中間電位のみを印加し、消費電力や発熱を削減する技術も知られている。

例えば、特許第４２５９７４１号公報（特許文献１）は、印字信号に応じてインク滴を吐出させる駆動波形を選択し、印字信号とは独立した振動選択信号に応じてメニスカスを振動させる駆動波形を選択し、複数の電極に同時に印加する構成を開示する。

しかしながら、特許文献１のような従来技術では、印字中微駆動の周期を記録周期よりも長くするためには、微駆動パルスの出力可否を選択する専用信号および専用回路をキャリッジ上の記録ヘッド駆動部に別途追加する必要があった。このため、ヘッド駆動部の回路規模が増加してしまう点で充分なものではなかった。また、記録ヘッド制御部から記録ヘッド駆動部への転送する画像データの容量を増大させず、また、制御装置−キャリッジ間の制御信号線数を増加させないことも望まれていた。

すなわち、インク吐出装置のインク吐出制御において、ヘッド側の回路規模、ヘッドへの転送データの容量、およびヘッドへの制御信号線数を増加させることなく、ノズル面を維持する維持駆動の頻度を調整することを可能とし、ひいては、印字動作における消費電力や発熱を削減することができる技術の開発が望まれていた。

本発明は、上記従来技術における不充分な点に鑑みてなされたものであり、本発明は、インク吐出装置のインク吐出制御において、ヘッド側の回路規模、ヘッド側への転送データの容量および信号線数の増大を防止しながら、維持駆動の頻度を調整することが可能な、インク吐出装置、制御装置およびインク吐出制御方法を提供することを目的とする。

本発明では、上記課題を解決するために、複数のノズルを含む吐出ヘッド手段と、吐出ヘッド手段の複数のノズル各々からのインク吐出を駆動するヘッド駆動手段とを含み、下記特徴を有するインク吐出装置を提供する。インク吐出装置は、上記ヘッド駆動手段に対し、複数ノズル共通の信号を出力する共通信号出力手段と、上記ヘッド駆動手段に対し、複数ノズル共通の信号とともに用いられて上記吐出ヘッド手段の複数のノズル各々からのインク吐出を制御する吐出制御データを転送するデータ転送手段と、上記吐出制御データがインク非吐出を規定している場合にノズル面を維持するために行う維持駆動を制御するための維持駆動制御信号を生成する信号生成手段とを含む。そして、上記複数ノズル共通の信号が、上記維持駆動制御信号に基づいて出力され、ノズル毎の維持駆動の実行が、上記複数ノズル共通の信号に基づいて制御されることを特徴とする。

上記構成により、インク吐出装置のインク吐出制御において、ヘッド側の回路規模、ヘッド側への転送データの容量および信号線数の増大を防止しながら、維持駆動の頻度を調整することが可能となる。

第１の実施形態によるインクジェット・プリンタの全体構成図。 第１の実施形態によるインクジェット・プリンタのハードウェア構成図。 第１の実施形態によるインクジェット・プリンタの機能ブロックを、駆動波形信号の生成から記録ヘッドの圧電素子を駆動するまでの信号の流れとともに説明する図。 第１の実施形態によるインクジェット・プリンタにおけるインク吐出制御を示すタイミングチャート。 第１の実施形態によるインクジェット・プリンタにおけるヘッド駆動マスクパターンの転送制御を示すタイミングチャート。 （Ａ）共通駆動波形信号および各滴サイズに対応したヘッド駆動出力信号の信号波形を示す図および（Ｂ）画像データと吐出されるインク滴との関係を示す表を示す図。 第１の実施形態による記録ヘッド制御部から出力される信号に基づく各ノズルの動作を説明するタイミングチャート。 第２の実施形態によるインクジェット・プリンタの機能ブロック図。 第２の実施形態による記録ヘッド制御部から出力される信号に基づく各ノズルの動作を説明するタイミングチャート。 第３の実施形態によるインクジェット・プリンタの機能ブロック図。 第４の実施形態によるインクジェット・プリンタの機能ブロック図。

以下、本実施形態について説明するが、本実施形態は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。なお、以下に説明する実施形態では、インク吐出装置および制御装置の一例として、インクジェット・プリンタ１００、および該インクジェット・プリンタ１００の制御装置１４０を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態によるインクジェット・プリンタ１００の全体構成を示す図である。図１に示すインクジェット・プリンタ１００は、主要な構成要素として、キャリッジ１２０と、キャリッジ１２０に搭載される記録ヘッド１３０と、この記録ヘッド１３０に接続される制御装置１４０とを含み構成される。キャリッジ１２０上の記録ヘッド１３０と、これから物理的に離間して設けられる制御装置１４０とは、例えばフラット・フレキシブル・ケーブル（ＦＦＣ）１０８などの接続線により接続される。

キャリッジ１２０は、キャリッジ機構を構成するガイドロッド１０２により保持され、主走査モータ１０４から、該モータとの間に渡されたプーリー１０６を介して動力の伝達を受ける。これにより、キャリッジ１２０は、主走査モータ１０４の駆動に応答して、ガイドロッド１０２に沿い、主走査方向に走査される。キャリッジ１２０の位置は、筐体に固定されたエンコーダシート１１８に等間隔で記録されたパターンを、キャリッジ１２０に固定された主走査エンコーダセンサ１２４で、移動しながら読み取って、カウントを加算または減算することで取得される。

キャリッジ１２０に搭載した記録ヘッド１３０内には、インク滴を吐出するノズルに対応して、さらに駆動素子（アクチュエータ）である圧電素子が設けられている。本インクジェット・プリンタ１００では、制御装置１４０から記録ヘッド１３０内の圧電素子に対し、後述する駆動波形信号、画像データおよび制御信号を伝達することによって、圧電素子が駆動される。そして、圧電素子の駆動に伴いチャネルの圧力室壁が、内圧が増大する方向に変形されることで、ノズルからのインク滴の吐出が駆動される。

キャリッジ１２０に搭載された記録ヘッド１３０には、例えばブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色のインク滴を吐出するノズル列が設けられる。キャリッジ１２０を主走査方向に移動させながら、必要な位置で、記録ヘッド１３０に配列されたノズル列Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙからインク滴を吐出することによって、記録媒体上に画像が作像される。

印字動作中、キャリッジ１２０は、描画領域１１２ａの外から加速しながら描画領域１１２ａに到達し、描画領域１１２ａに到達したノズル列から順次インク吐出動作を開始させる。主走査方向のキャリッジ移動とインク吐出動作とを１回行うことで、ノズル列の長さと同じ幅のバンドに対して画像が形成される。１バンド分の画像形成が終了したら副走査モータ１１４を駆動して、プーリー１１６を介してローラに動力を伝達し、静電吸着ベルト１１２上に吸着された記録媒体を副走査方向に移動させて、再度１バンド分の画像形成動作をさせる。これを繰り返すことにより、記録媒体の所定の場所に画像が形成される。

図２は、第１の実施形態によるインクジェット・プリンタ１００のハードウェア構成を示す図である。図２に示すインクジェット・プリンタ１００は、制御装置１４０上のコンポーネントと、キャリッジ１２０上のコンポーネントとを含み構成される。

制御装置１４０上には、ＣＰＵ１４２と、ファームウェアなどを格納するＲＯＭ１４４と、ＲＡＭ１４６と、ホストインタフェース（以下、Ｉ／Ｆと参照する。）１４８と、記録ヘッド制御部１５２と、主走査制御部１６６と、副走査制御部１６８と、入出力部（Ｉ／Ｏ）１７０とが設けられている。キャリッジ１２０には、複数の記録ヘッド駆動部１２２ａ〜１２２ｄと、複数の記録ヘッド１３０ａ〜１３０ｄと、主走査エンコーダセンサ１２４とが含まれる。記録ヘッド駆動部１２２は、制御装置１４０から入力される画像データ、駆動波形信号および制御信号に基づき、対応する記録ヘッド１３０を駆動する。主走査エンコーダセンサ１２４は、キャリッジの移動量（走査位置）を計測し、主走査制御部１６６に測定結果を出力する。

上記Ｉ／Ｏ１７０は、インクジェット・プリンタ１００内に配置されたレジストセンサ、温度センサ、給紙センサなどの各種センサやアクチュエータ１７４に接続される。主走査制御部１６６は、主走査モータ１０４を駆動する信号を出力するとともに、主走査エンコーダセンサ１２４が出力する信号を解析し、主走査位置を抽出する。副走査制御部１６８は、副走査モータ１１４を駆動する信号を出力するとともに、副走査エンコーダセンサ１７２が出力する信号を解析し、副走査位置を抽出する。これら走査モータ１０４，１１４の動作を制御することで、主走査および副走査方向への走査が実現される。記録ヘッド制御部１５２は、印刷出力に関する種々の制御を実行する。

インクジェット・プリンタ１００の典型的な印刷動作は、ホスト１５０が送出した印刷ジョブをホストＩ／Ｆ１４８で受信し、画像データを生成する画像処理およびモータ制御を行うメカニカル制御を協調制御することによって実現される。画像処理では、制御装置１４０は、ＣＰＵ１４２の制御の下、受信した印刷ジョブを解析してＲＡＭ１４６上に画像を展開することによって、印刷すべき画像データを生成する。メカニカル制御では、制御装置１４０は、エンコーダセンサ１２４、１７２からの出力を解析しながら、走査モータ１０４，１１４の制御を行う。

記録ヘッド制御部１５２は、主走査エンコーダセンサ１２４から得られるキャリッジ１２０の位置に連動して、ＲＡＭ１４６上に格納された画像データ、ＲＯＭ１４４に格納された駆動波形および制御信号を各記録ヘッド駆動部１２２に転送する。記録ヘッド駆動部１２２は、記録ヘッド制御部１５２により転送されたデータに基づいて、記録ヘッド１３０を駆動し、インク滴を吐出させる。このような協調制御により、記録ヘッド１３０を記録媒体に対し位置決めしつつ、画像データに応じてノズルからインク滴を吐出させ、所望の着弾位置に所望のサイズのインク滴を着弾させる。

圧電素子を駆動する駆動信号は、記録ヘッド制御部１５２にて生成され、複数ノズルで共通の形で、記録ヘッド駆動部１２２に伝達される。駆動信号の波形は、典型的には、印刷モード（速度重視モードまたは画質重視モードの指定）や記録媒体の種類（普通紙または光沢紙の指定など）に応じて、複数種類の中からから使い分けられてもよいし、環境温度などに依存して駆動波形の振幅を調整されてもよい。波形の選択制御では、ＣＰＵ１４２が、ＲＯＭ１４４内に格納されたそれぞれ波形を規定する複数の駆動波形データの中から、受信した印刷ジョブの要求に従って駆動波形データを選択する。駆動波形データが選択されると、ＣＰＵ１４２は、記録ヘッド制御部１５２に対し、該当する駆動波形データを転送する。

図３は、第１の実施形態において、駆動波形信号の生成から記録ヘッドの圧電素子を駆動するまでの信号の流れを説明する図である。記録ヘッド制御部１５２は、より詳細には、駆動波形出力部１５４と、ヘッド駆動マスクパターン出力部１５６と、画像データ転送部１５８とを含み構成される。

駆動波形出力部１５４は、ＣＰＵ１４２から駆動波形データの入力を受けて、駆動波形信号を生成し、ＦＦＣ１０８を介して、生成した駆動波形信号を記録ヘッド駆動部１２２に出力する。駆動波形信号は、まずＤＡコンバータによりデジタル形式の駆動波形データからアナログ電圧信号に変換され、オペアンプにより電圧増幅され、電流アンプ回路により電流増幅された後、記録ヘッド駆動部１２２に送出される。この記録ヘッド駆動部１２２へ送出される駆動波形信号は、ノズル列の複数ノズルの圧電素子１３２を駆動するための共通の信号であり、以下、この信号を共通駆動波形信号Ｖｃｏｍと参照する。

ヘッド駆動マスクパターン出力部１５６は、記録ヘッド駆動部１２２に対し、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍのうち所定の駆動信号をマスクするためのヘッド駆動マスクパターンのシリアルデータＭＤ、転送クロックＭＣＫおよびラッチ信号ＭＬｎを出力する。画像データ転送部１５８は、記録ヘッド駆動部１２２に対し、画像のシリアルデータＳＤ、転送クロックＳＣＫおよびラッチ信号ＳＬｎを出力する。画像データは、記録ヘッド駆動部１２２上でヘッド駆動マスクパターンとともに用いられて記録ヘッド１３０の複数のノズル各々からのインク吐出を制御するための吐出制御データである。

記録ヘッド駆動部１２２は、画像用シフトレジスタ１８０と、画像用ラッチ回路１８２と、マスク用シフトレジスタ１８４と、マスク用ラッチ回路１８６と、階調デコーダ１８８と、レベルシフタ１９０と、アナログスイッチ１９２とを含み構成される。

記録ヘッド１３０は、それぞれノズルおよび圧電素子１３２からなるＮ個のチャネルを備え、インク滴の非吐出を含めて複数階調（例えば４階調）のインク滴をノズルから吐出可能とされている。記録ヘッド１３０が吐出するインク滴の階調は、記録ヘッド駆動部１２２が、記録ヘッド制御部１５２からのヘッド駆動マスクデータおよび画像データに基づいて共通駆動波形信号Ｖｃｏｍに含まれる駆動パルスを選択し、ノズル毎のヘッド駆動出力信号Ｖｏｕｔ１〜Ｎを出力することによって、制御される。

本実施形態においては、画像データがインク非吐出を示す場合でも、微駆動によりノズル面を振動させてメニスカスを維持する維持駆動動作、いわゆる印字中微駆動と呼ばれる動作が行われる。さらに、消費電力や発熱を削減する観点から、本実施形態においては、インク非吐出の場合に常に印字中微駆動動作を行うのではなく、調整された頻度で微駆動動作を行い、余分な印字中微駆動動作を行わないよう構成されている。

上述したような調整された頻度での微駆動動作を実現する手法としては、いくつか考えられる。例えば、記録ヘッド１３０側の記録ヘッド駆動部１２２に、微駆動動作の実行の可否を制御する専用回路や専用信号を別途追加する手法がある。しかしながら、このような方法では、記録ヘッド１３０側の記録ヘッド駆動部１２２の回路規模が増大してしまう。

また、微駆動動作を行わない中間電位のみ印加するデータを階調のひとつとして定義し、転送する画像データに付加する手法も考えられる。しかしながら、このような手法では、微駆動動作を行う階調に加えて、中間電位のみ印加する階調が追加されるため、画像データの容量が増加してしまう。また、中間電位のみ印加するデータが各色毎で付加されるため、信号線数も増加してしまう。

そこで、本実施形態によるインクジェット・プリンタ１００では、微駆動の実行を制御するための微駆動制御信号（維持駆動制御信号）を、制御装置１４０側の記録ヘッド制御部１５２で生成する。そして、生成された微駆動制御信号に基づいて、複数ノズル共通の信号の形で記録ヘッド１３０側の記録ヘッド駆動部１２２へ伝達し、記録ヘッド駆動部１２２において、複数ノズル共通の信号に基づいてノズル毎の微駆動の実行を制御する構成を採用する。

さらに、好適な実施形態である第１の実施形態では、制御装置１４０側の記録ヘッド制御部１５２から記録ヘッド駆動部１２２に出力される、複数ノズル共通のヘッド駆動マスクパターン信号を用いて、ノズル毎の微駆動の実行の制御が実現される。

上記構成を採用することによって、記録ヘッド制御部１５２側の回路規模を増大させず、かつ、転送する画像データの増大も生じさせず、かつ、信号線の追加も生じさせずに、微駆動動作の頻度の調整を図っている。

以下、図３〜図７を参照しながら、第１の実施形態によるインクジェット・プリンタ１００におけるインク吐出制御について、より詳細に説明する。図３に示すように、第１の実施形態によるインクジェット・プリンタ１００では、記録ヘッド制御部１５２は、さらに、ヘッド駆動マスクパターン生成部１６０と、微駆動パルス出力可否信号生成部１６２とを含み構成される。

第１の実施形態において、ヘッド駆動マスクパターン生成部１６０および微駆動パルス出力可否信号生成部１６２は、共に、ヘッド駆動マスクパターン出力部１５６から出力させるヘッド駆動マスクパターン（以下、単に「マスクパターン」と参照する。）を生成する。微駆動パルス出力可否信号生成部１６２は、印字動作中の微駆動パルスの出力可否を制御するための微駆動パルス出力可否信号を上記マスクパターンのひとつとして生成する。

第１の実施形態において、マスクパターンＭＮ［３：０］は、ヘッド駆動マスクパターン生成部１６０で生成されたインク吐出に対応したＭＮ［３：１］と、微駆動パルス出力可否信号生成部１６２で生成されたインク非吐出に対応したＭＮ［０］とを含み構成される。マスクパターンＭＮ［０］は、印字動作中の微駆動パルスの出力可否を示す信号であり、ＭＮ［０］＝０（図４中、微駆動を行う旨記載されている。）の場合は、微駆動が実行され、ＭＮ［０］＝１（図４中、微駆動を行わない旨記載されている。）の場合は、微駆動が実行されず中間電位のみ印加されることになる。

図４は、第１の実施形態によるインクジェット・プリンタ１００におけるインク吐出制御を示すタイミングチャートである。図５は、第１の実施形態によるインクジェット・プリンタ１００におけるマスクパターンの転送制御を示すタイミングチャートである。

画像用シフトレジスタ１８０は、画像データ転送部１５８からノズル列分の画像のシリアルデータＳＤ［１：０］を受信し、転送クロックＳＣＫの立ち上がりエッジで転送を行う（図４の期間ｔ１で示す。）。画像用ラッチ回路１８２は、ラッチ信号ＳＬｎの立下りエッジにて画像用シフトレジスタ１８０からの出力データをラッチし、ノズル毎の画像データを記憶する（図４の期間ｔ２で示す。）。

画像データがラッチされた後、駆動波形出力部１５４は、図４に示すように、各階調値のインク滴をノズルから吐出させるための共通駆動波形信号Ｖｃｏｍを出力する。アナログスイッチ１９２は駆動波形出力部１５４からの共通駆動波形信号Ｖｃｏｍの入力を受ける（図４の期間ｔ３で示す。）。

ここで、ヘッド駆動マスクパターン出力部１５６は、図５に示すように、マスクパターンＭＮのシリアルデータＭＤを出力している。マスク用シフトレジスタ１８４は、ヘッド駆動マスクパターン出力部１５６からシリアルデータＭＤを受信し、転送クロックＭＣＫの立ち上がりエッジで転送を行う（図５の例えばＡ「３」〜Ａ「０」で示す。）。マスク用ラッチ回路１８６は、ラッチ信号ＭＬｎの立下りエッジにてマスク用シフトレジスタ１８４からの出力データをラッチする（図５の例えばＡ「３：０」で示す。）。このように、マスク用シフトレジスタ１８４にデータがラッチされると、マスクパターンＭＮ［３：０］が、階調制御信号として階調デコーダ１８８に出力される（図４の期間ｔ３で示す。）。

なお、説明する実施形態では、シリアルデータＭＤとしてマスクパターンＭＮを送信するものとしているが、特に限定されるものではない。記録ヘッド制御部１５２から記録ヘッド駆動部１２２へマスクパターンＭＮを直接出力する態様を妨げるものではない。

階調デコーダ１８８は、画像用ラッチ回路１８２にラッチされた画像データと、マスクパターンＭＮ［３：０］とを論理演算し、結果データを出力する。レベルシフタ１９０は、階調デコーダ１８８のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ１９２が動作可能なレベルへと変換する。レベルシフタ１９０を介して与えられる階調デコーダ１８８の出力により、アナログスイッチ１９２の開閉が制御される。

階調デコーダ１８８が、画像データおよびマスクパターンＭＮに基づき、レベルシフタ１９０を介してアナログスイッチ１９２の開閉を制御することにより、記録ヘッド制御部１５２から入力された共通駆動波形信号Ｖｃｏｍから、階調値にあった駆動パルスが選択され、ノズル毎のヘッド駆動出力信号Ｖｏｕｔ１〜Ｎが出力される。ヘッド駆動出力信号Ｖｏｕｔ１〜Ｎにより、記録ヘッド１３０に設けられた各圧電素子１３２−１〜１３２−Ｎが変位させられ、画像データに基づいた各ノズルからのインク吐出が行われる。

図６（Ａ）は、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍおよび各滴サイズに対応したヘッド駆動出力信号Ｖｏｕｔの信号波形を示す図である。図６（Ａ）に示すように、記録ヘッド駆動部１２２に入力される共通駆動波形信号Ｖｃｏｍは、複数の駆動パルスの集合として構成されており、選択する駆動パルスの組み合わせによって、各ノズルの画像データに対する吐出インク滴のサイズが決定される。図６（Ａ）は、画像データが２ビットである場合を例示しており、滴サイズは４種類の中から選択される。

図６（Ｂ）は、画像データと吐出されるインク滴との関係を示す表である。画像データが滴サイズ１を示す場合（ＳＤ＝０１）、ＭＮ［１］のマスクパターンにより駆動パルス４が選択して出力され、小滴が形成される。同様に、滴サイズ２を示す場合（ＳＤ＝１０）、ＭＮ［２］のマスクパターンにより、駆動パルス３および４が選択されて出力され、中滴が形成される。滴サイズ４の場合（ＳＤ＝１１）、ＭＮ［３］のマスクパターンにより、駆動パルス２〜４が選択されて出力され、大滴が形成される。この実施形態では、２ビットの画像データが確定すると、滴サイズが確定することになる。

マスクパターンＭＮ［０］は、画像データが非吐出の場合の駆動パルスの選択を行うためのマスク信号である。説明する第１の実施形態では、記録ヘッド制御部１５２から入力されるマスクパターンＭＮ［０］に応じて、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍに含まれる微駆動パルス（駆動パルス１）の出力可否が制御される。マスクパターンＭＮ［０］＝０（図４および図６（Ａ）中、微駆動を行う旨記載されている。）の場合は、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍに含まれる微駆動パルス（駆動パルス１）がマスクされず、出力される。一方、マスクパターンＭＮ［０］＝１（図４および図６（Ａ）中、微駆動を行わない旨記載されている。）の場合は、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍに含まれる微駆動パルス（駆動パルス１）がマスクされて、中間電位のみが印加される。

図７は、第１の実施形態による記録ヘッド制御部１５２から出力される信号に基づく各ノズルの動作を説明するタイミングチャートである。なお、図７に示す例では、印字中微駆動の周期は、記録周期の４倍に設定されており、つまり記録周期の４回に１回微駆動パルスを出力するためのマスクパターンＭＮ［０］＝０が出力され、残りの３回、微駆動パルスを出力しないためのマスクパターンＭＮ［０］＝１が出力される。

図７に示すノズル１のヘッド駆動出力信号Ｖｏｕｔ１は、画像データが常に非吐出データ（ＳＤ［１：０］＝００：白データ）であった場合の圧電素子１３２に出力する信号波形を例示する。ノズル１のヘッド駆動出力信号Ｖｏｕｔ１では、記録周期の４回に１回、微駆動パルスが出力されている。一方、記録周期の４回のうち３回では、中間電位が出力されている。

図７に示すノズル２の駆動出力信号Ｖｏｕｔ２は、画像データに吐出データ（例示ではＳＤ［１：０］＝１１およびＳＤ［１：０］＝１０）が含まれる場合の圧電素子に出力する信号波形である。この場合、微駆動パルスを出力する記録周期と、記録周期とが重なった場合、吐出パルス（駆動パルス２〜４）が選択されて出力される。しかしながら、微駆動パルスが出力されず中間電位のみ印加される期間（図７において微駆動ＯＦＦと示している期間）は、印字中微駆動周期より長くなることはない。このため、少なくとも必要な頻度で微駆動が行われる。

上述した第１の実施形態において、微駆動の実行の可否を制御する信号は、ヘッド駆動マスクパターンＭＮ［０］であり、この信号は、制御装置１４０側で生成される。記録ヘッド１３０側では、ヘッド駆動マスクパターンＭＮ［０］に応じてマスクパターンが切り替えられるので、記録ヘッド１３０側の専用回路の付加が必要ない。また、ヘッド駆動マスクパターンＭＮ「０」は、既存のヘッド駆動マスクパターン送信用の信号線ＭＤを用いて、ノズル列共通の信号として伝達されるため、記録ヘッド制御部１５２およびキャリッジ上の記録ヘッド駆動部１２２間の信号線数を増加させる必要がない。また、画像データに変更を加える必要もない。

よって、上述した第１の実施形態によれば、記録ヘッド制御部１５２側の回路規模を増大させず、転送する画像データの増大も生じさせず、信号線の追加も生じさせずに、微駆動動作の頻度を調整することが可能となる。ひいては、低コストで、印字動作における消費電力や発熱を削減することが可能となる。

［第２の実施形態］
上述した第１の実施形態によるインクジェット・プリンタ１００では、制御装置１４０側の記録ヘッド制御部１５２から記録ヘッド駆動部１２２に出力される、ノズル毎の微駆動の実行を制御するための複数ノズル共通の信号として、ヘッド駆動マスクパターンを用いた。以下、複数ノズル共通の信号として、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍを用いる第２の実施形態について説明する。なお、以下に説明する第２の実施形態は、第１の実施形態と共通する構成を備えるため、以下、相違点を中心に説明する。また、同様な働きをする構成要素に対しては、同じ符番で参照するものとする。

以下、図８および図９を参照しながら、第２の実施形態によるインクジェット・プリンタ１００におけるインク吐出制御について、より詳細に説明する。図８は、第２の実施形態によるインクジェット・プリンタの機能ブロック図である。図９は、第２の実施形態による記録ヘッド制御部から出力される信号に基づく各ノズルの動作を説明するタイミングチャートである。なお、図９に示す例は、第１の実施形態について図７に示したものと同様に、印字中微駆動の周期は、記録周期の４倍に設定されている。

図８に示すように、第２の実施形態によるインクジェット・プリンタ１００では、記録ヘッド制御部１５２は、第１の実施形態と同様に、駆動波形出力部１５４、ヘッド駆動マスクパターン出力部１５６、画像データ転送部１５８、ヘッド駆動マスクパターン生成部１６０、微駆動パルス出力可否信号生成部１６２を含み構成される。しかしながら、これらの機能部の働きが若干異なっている。

第２の実施形態において、ヘッド駆動マスクパターン生成部１６０は、第１の実施形態と同様に、ヘッド駆動マスクパターン出力部１５６から出力させるマスクパターンを生成する。しかしながら、ヘッド駆動マスクパターン生成部１６０は、第１の実施形態と異なり、単一のマスクパターンＭＮを生成している。つまり、第２の実施形態においては、マスクパターンＭＮ［３：０］は、ヘッド駆動マスクパターン生成部１６０で生成される、インク吐出に対応したＭＮ［３：０］のみを含み構成される。

そして、第２の実施形態による微駆動パルス出力可否信号生成部１６２は、印字動作中の微駆動パルスの出力可否を制御するための微駆動パルス出力可否信号を、異なる駆動波形出力を選択するための信号として駆動波形出力部１５４へ出力する。駆動波形出力部１５４は、微駆動パルス出力可否信号生成部１６２から出力された微駆動パルス出力可否信号に基づき、図９に示すように２種類の駆動波形信号のうちのいずれかを出力する。

上記第１駆動波形は、微駆動のための駆動パルス１を含むものであり、これに対し、上記第２駆動波形は、微駆動のための駆動パルス１が含まれず、その期間、中間電位をとなっている。このような２種類の駆動波形は、ＲＯＭ１４４に２種類の駆動波形データを準備し、いずれかの駆動波形データを選択することにより生成することができる。あるいは、他の実施形態では、駆動のための駆動パルス１を含む第１駆動波形信号から、微駆動のための駆動パルス１が含まない第２駆動波形信号を生成してもよい。第２駆動波形信号は、第１駆動波形信号とは特性が異なるため、第１駆動波形信号を変形させた波形として出力可能である。好適な実施形態では、第１駆動波形信号および微駆動部分のパルスがない第２駆動波形信号の２種類の駆動波形信号のうちいずれかを選択して出力する方法と、第１駆動波形と、第１駆動波形から生成された微駆動部分のパルスがない第２駆動波形のどちらかを出力する方法とを選択可能としてもよい。

図９に示すノズル１のヘッド駆動出力信号Ｖｏｕｔ１は、画像データが常に非吐出データ（ＳＤ［１：０］＝００：白データ）であった場合の信号波形を例示する。第２の実施形態では、マスクパターンＭＮ［０］は、常に同じであるが、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍには、記録周期の４回に１回、微駆動パルス（駆動パルス１）が含まれている。これに伴い、ノズル１のヘッド駆動出力信号Ｖｏｕｔ１では、第１の実施形態と同様に、記録周期の４回に１回、微駆動パルスが出力され、残りの３回では、中間電位が出力されている。

図９に示すノズル２の駆動出力信号Ｖｏｕｔ２は、画像データに吐出データ（例示ではＳＤ［１：０］＝１１およびＳＤ［１：０］＝１０）が含まれる場合の信号波形である。この場合、第１の実施形態と同様に、微駆動パルスを出力する記録周期と、記録周期とが重なった場合、吐出パルス（駆動パルス２〜４）が選択されて出力され、微駆動パルスが出力されず中間電位のみ印加される期間は、印字中微駆動周期より長くなることはない。このため、少なくとも必要な頻度で微駆動が行われる。

上述した第２の実施形態においては、微駆動の実行の可否を制御する信号は、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍであり、この信号は、制御装置１４０側で生成される。共通駆動波形信号Ｖｃｏｍの波形が切り替えられるので、記録ヘッド１３０側では記録ヘッド１３０側の専用回路の付加が特に必要とならない。また、共通駆動波形信号は、既存の駆動波形送信用の信号線Ｖｃｏｍを用いて、ノズル列共通の信号として伝達されるため、信号線数を増加させる必要がない。また、画像データに変更を加える必要もない。

よって、上述した第２の実施形態によれば、記録ヘッド制御部１５２側の回路規模を増大させず、転送する画像データの増大も生じさせず、信号線の追加も生じさせずに、微駆動動作の頻度を調整することが可能となる。

［第３の実施形態］
上述した第１および第２の実施形態によるインクジェット・プリンタ１００では、微駆動の周期は、ある固定値を用いるものとした。以下、微駆動の周期が可変である第３の実施形態について説明する。なお、以下に説明する第３の実施形態は、第１の実施形態と共通する構成を備えるため、以下、相違点を中心に説明する。また、同様な働きをする構成要素に対しては、同じ符番で参照するものとする。

以下、図１０を参照しながら、第３の実施形態によるインクジェット・プリンタ１００におけるインク吐出制御について、より詳細に説明する。図１０は、第３の実施形態によるインクジェット・プリンタの機能ブロック図である。

図１０に示すように、第３の実施形態によるインクジェット・プリンタ１００では、記録ヘッド制御部１５２は、第１の実施形態と同様に、駆動波形出力部１５４、ヘッド駆動マスクパターン出力部１５６、画像データ転送部１５８、ヘッド駆動マスクパターン生成部１６０、微駆動パルス出力可否信号生成部１６２に加えて、さらに、印字中微駆動周期カウンタ１６４を含み構成される。

印字中微駆動周期カウンタ１６４は、印字中微駆動周期をカウントする専用カウンタであり、微駆動パルス出力可否信号生成部１６２にカウント値を出力する。印字中微駆動周期カウンタ１６４は、微駆動制御信号において微駆動を行うか否かを指定する周期を規定する微駆動周期規定手段として構成される。印字中微駆動周期カウンタ１６４は、記録ヘッド制御部１５２内で記録周期毎に発生する駆動開始信号をトリガとして、カウントアップし、事前設定された上限値に達したらカウントリセットする。印字中微駆動周期カウンタ１６４の上限値は、レジスタ設定またはソフトウェア設定による可変値とされる。微駆動パルス出力可否信号生成部１６２は、入力されるカウント値に応じて、例えば事前設定された上限値に達したタイミングでカウントリセットするとともに、マスクパターンＭＮ［０］＝０を出力し、それ以外のタイミングでは、マスクパターンＭＮ［０］＝１を出力する。

このように可変値とすることにより、印字中微駆動周期は、記録周期の整数倍で、ＣＰＵ１４２から設定可能となる。好適な実施形態では、印字中微駆動の周期は、印刷モードや温湿度などの周辺環境値に応じて設定値を変更するよう構成することができる。さらに、印字中微駆動の周期は、印字動作の途中において変更してもよい。例えば、プリント時とコピー時とで変更したり、ページ単位、ジョブ単位、前回のメンテナンスからの経過時間に応じて変更したり、さらに１走査ごとに変更することもできる。

［第４の実施形態］
上述した第３の実施形態によるインクジェット・プリンタ１００では、微駆動の周期をカウントする専用のカウンタ１６４を設けるものであった。以下、微駆動の周期のカウントとして、主走査制御部１６６でカウントされる主走査位置カウンタを利用する第４の実施形態について説明する。なお、以下に説明する第４の実施形態は、第１および第３の実施形態と共通の構成を備えるため、以下、相違点を中心に説明する。また、同様な働きをする構成要素に対しては、同じ符番で参照するものとする。

以下、図１１を参照しながら、第４の実施形態によるインクジェット・プリンタ１００におけるインク吐出制御について、より詳細に説明する。図１１は、第４の実施形態において、駆動波形信号の生成から記録ヘッドの圧電素子を駆動するまでの信号の流れを説明する図である。

図１１に示すように、第４の実施形態によるインクジェット・プリンタ１００では、記録ヘッド制御部１５２は、第１の実施形態と同様に、駆動波形出力部１５４、ヘッド駆動マスクパターン出力部１５６、画像データ転送部１５８、ヘッド駆動マスクパターン生成部１６０、微駆動パルス出力可否信号生成部１６２を含み構成される。

上述した第３の実施形態による記録ヘッド制御部１５２では、印字中微駆動の可否の判断に専用の印字中微駆動周期カウンタ１６４を用いていた。第４の実施形態では、専用カウンタを設けず、主走査制御部１６６からの主走査位置カウント値を用いて印字中微駆動の可否の判断を行う。ここで、主走査位置カウント値は、記録ヘッド制御部１５２が主走査エンコーダから得られるキャリッジの位置情報に連動してヘッド制御信号を出力するための既存の情報である。

微駆動パルス出力可否信号生成部１６２は、主走査位置カウントの下位ビットが特定の値（例えば０）と一致した場合に、微駆動パルスを出力するマスクパターンＭＮ［０］＝０を出力し、それ以外はマスクパターンＭＮ［０］＝１を出力する。

このとき、微駆動パルス出力可否信号生成部１６２がその一致を比較する主走査位置カウントのビット数を変更することにより、印字中微駆動周期を変更することができる。したがって、印字中微駆動周期は、ｎビット用いる場合に記録周期の２^ｎ倍となる。例えば、微駆動パルス出力可否信号生成部１６２が一致比較する主走査位置カウントを下位２ビットと設定した場合は、印字中微駆動周期は記録周期の４倍となる。

上記第４の実施形態では、上述した第３の実施形態に比較して、専用カウンタが不要となるため、より小さな回路規模で実現することができるようになる。なお、さらに他の実施形態では、上記第３および第４の実施形態を組み合わせて、微駆動パルスの出力周期をカウントするため、記録ヘッド制御部１５２内の専用のカウンタ１６４を用いるか、主走査制御部１６６からの主走査位置カウント値の下位ビットを用いるかを設定により選択可能としてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、インク吐出装置のインク吐出制御において、ヘッド側の回路規模、ヘッド側への転送データの容量および信号線数の増大を防止しながら、微駆動動作の頻度を調整することが可能な、インク吐出装置、制御装置およびインク吐出制御方法を提供することができる。

なお、上述までの実施形態では、インク吐出装置として、インクジェット・プリンタ１００を用いて説明したが、インク吐出装置としては、プリンタに限定されず、コピー、ファクシミリ機能など画像形成機能を備えたインクジェット方式の他の画像形成装置などとしてもよい。また、本実施形態において「描画」とは、顔料や染料などの色材を含むインク滴を記録媒体に塗布して画像を形成することをいうが、このような例に限定されない。他の実施形態では、色材を含むインク以外にも、有機、無機または金属の導電材料、半導体材料、絶縁材料、発光材料、キャリア輸送材料、染料、ＤＮＡなどを含むインク滴を、紙媒体、ガラス、樹脂、布などの基板の上の必要な箇所にインク滴を着弾させ、所望のパターンを描画するインク吐出機構を備えた如何なる装置に対して、本発明を適用してもよい。また、インクジェット方式としても、上述した作用効果を奏する限り、圧電素子を駆動装置とするピエゾ方式に限定されることはない。

また、上記機能部は、アセンブラ、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｊａｖａ（登録商標）などのレガシープログラミング言語やオブジェクト指向プログラミング言語などで記述されたコンピュータ実行可能なプログラムにより実現でき、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ブルーレイディスク、ＳＤカード、ＭＯなど装置可読な記録媒体に格納して、あるいは電気通信回線を通じて頒布することができる。また、上記機能部の一部または全部は、例えばフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などのプログラマブル・デバイス（ＰＤ）上に実装することができ、あるいはＡＳＩＣ（特定用途向集積）として実装することができ、上記機能部をＰＤ上に実現するためにＰＤにダウンロードする回路構成データ（ビットストリームデータ）、回路構成データを生成するためのＨＤＬ（Hardware Description Language）、ＶＨＤＬ（VHSIC（Very High Speed Integrated Circuits） Hardware Description Language））、Ｖｅｒｉｌｏｇ−ＨＤＬなどにより記述されたデータとして記録媒体により配布することができる。

これまで本発明の実施形態について説明してきたが、本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

１００…インクジェット・プリンタ、１０２…ガイドロッド、１０４…主走査モータ、１０６…プーリー、１０８…ＦＦＣ、１１２…静電吸着ベルト、１１２ａ…描画領域、１１４…副走査モータ、１１６…プーリー、１１８…エンコーダシート、１２０…キャリッジ、１２２…記録ヘッド駆動部、１２４…主走査エンコーダセンサ、１３０…記録ヘッド、１３２…圧電素子、１４０…制御装置、１４２…ＣＰＵ、１４４…ＲＯＭ、１４６…ＲＡＭ、１４８…ホストＩ／Ｆ、１５０…ホスト、１５２…記録ヘッド制御部、１５４…駆動波形出力部、１５６…ヘッド駆動マスクパターン出力部、１５８…画像データ転送部、１６０…ヘッド駆動マスクパターン生成部、１６２…微駆動パルス出力可否信号生成部、１６４…印字中微駆動周期カウンタ、１６６…主走査制御部、１６８…副走査制御部、１７０…入出力部、１７２…主走査エンコーダセンサ、１７４…センサ・アクチュエータ、１８０…画像用シフトレジスタ、１８２…画像用ラッチ回路、１８４…マスク用シフトレジスタ、１８６…マスク用ラッチ回路、１８８…階調デコーダ、１９０…レベルシフタ、１９２…アナログスイッチ

特許第４２５９７４１号公報

Claims (10)

1. 複数のノズルを含む吐出ヘッド手段と、
   前記吐出ヘッド手段の前記複数のノズル各々からのインク吐出を駆動するヘッド駆動手段と、
   前記ヘッド駆動手段に対し、複数ノズル共通の信号を出力する共通信号出力手段と、
   前記ヘッド駆動手段に対し、前記複数ノズル共通の信号とともに用いられて前記吐出ヘッド手段の前記複数のノズル各々からのインク吐出を制御する吐出制御データを転送するデータ転送手段と、
   前記吐出制御データがインク非吐出を示す場合にノズル面を維持するために行う維持駆動の実行を制御するための維持駆動制御信号を生成する信号生成手段と
   を含み、
   前記複数ノズル共通の信号が、前記維持駆動制御信号に基づいて出力され、
   ノズル毎の維持駆動の実行が、前記複数ノズル共通の信号に基づいて制御されることを特徴とする、インク吐出装置。
2. 前記共通信号出力手段は、前記ヘッド駆動手段に対し、前記ヘッド駆動手段が前記吐出制御データと組み合わせてノズル毎の駆動信号を生成するための複数ノズル共通の階調制御信号を出力する階調制御信号出力手段であり、前記信号生成手段は、前記共通信号出力手段から出力させる非吐出に対応する階調制御信号を前記維持駆動制御信号として生成する、請求項１に記載のインク吐出装置。
3. 前記共通信号出力手段は、前記ヘッド駆動手段に対し、前記ヘッド駆動手段がノズル毎の駆動信号を生成するための基本となる複数ノズル共通の駆動波形信号を出力する駆動波形信号出力手段であり、前記信号生成手段は、前記複数ノズル共通の駆動波形信号に含まれる非吐出に対応する駆動波形を切り替える信号を前記維持駆動制御信号として生成する、請求項１に記載のインク吐出装置。
4. 前記維持駆動制御信号において前記維持駆動を行うか否かを指定する周期を規定する周期規定手段をさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインク吐出装置。
5. 前記周期規定手段は、主走査位置を検出することで前記維持駆動を行うか否かを指定する周期を規定する手段である、請求項４に記載のインク吐出装置。
6. 前記維持駆動が行われる周期は、少なくとも前記インク吐出を制御する周期よりも長いことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のインク吐出装置。
7. 前記複数ノズル共通の信号により規定される維持駆動が制御される周期は、前記インク吐出を制御する周期の整数倍である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のインク吐出装置。
8. 前記吐出ヘッド手段および前記ヘッド駆動手段を搭載し、記録媒体に関する方向に走査されるキャリッジと、
   前記キャリッジから離間して設けられ、前記共通信号出力手段および前記データ転送手段を構成する制御装置と
   をさらに含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載のインク吐出装置。
9. 吐出ヘッド手段の複数のノズル各々からのインク吐出を駆動するヘッド駆動手段を制御する制御装置であって、
   前記ヘッド駆動手段に対し、複数ノズル共通の信号を出力する共通信号出力手段と、
   前記ヘッド駆動手段に対し、前記複数ノズル共通の信号とともに用いられて前記吐出ヘッド手段の前記複数のノズル各々からのインク吐出を制御する吐出制御データを転送するデータ転送手段と、
   前記吐出制御データがインク非吐出を示す場合にノズル面を維持するために行う維持駆動を制御するための維持駆動制御信号を生成する信号生成手段と
   を含み、
   前記複数ノズル共通の信号が、前記維持駆動制御信号に基づいて出力され、
   ノズル毎の維持駆動の実行が、前記複数ノズル共通の信号に基づいて制御されることを特徴とする、制御装置。
10. 吐出ヘッド手段の複数のノズル各々からのインク吐出を駆動するヘッド駆動手段を制御する制御装置が実行するインク吐出制御方法であって、前記制御装置が、
    前記ヘッド駆動手段に対し、複数ノズル共通の信号を出力するステップと、
    前記ヘッド駆動手段に対し、前記複数ノズル共通の信号とともに用いられて前記吐出ヘッド手段の前記複数のノズル各々からのインク吐出を制御する吐出制御データを転送するステップと、
    を含み、前記インク吐出制御方法は、前記制御装置が、さらに、
    前記吐出制御データがインク非吐出を示す場合にノズル面を維持するために行う維持駆動を制御するための維持駆動制御信号を生成するステップ
    を含み、
    前記信号を出力するステップは、前記維持駆動制御信号に基づいて前記複数ノズル共通の信号を出力するステップであり、
    ノズル毎の維持駆動の実行が、前記複数ノズル共通の信号に基づいて制御されることを特徴とする、インク吐出制御方法。