JP3632252B2

JP3632252B2 - インクジェットプリンタの階調印字制御装置

Info

Publication number: JP3632252B2
Application number: JP21028995A
Authority: JP
Inventors: 肇白石; 正和水▲さき▼; 伸祐佐藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-08-18
Filing date: 1995-08-18
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2015-08-18
Also published as: JPH0952377A; US6186611B1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、印字の階調を制御する階調印字制御装置に関し、特にインクジェットプリンタの印字ヘッドの印字階調を制御する階調印字制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インクジェットプリンタは、記録時に静粛で、高速記録が可能であり、カラー化が容易であるといった点から、家庭用、オフィス用コンピュータの出力用プリンタとして広く利用されるようになってきた。このようなインクジェットプリンタはインクを小滴化して飛翔させ、この飛翔小滴を記録紙に付着させて記録を行うもので、小滴の発生法や飛翔方向の制御法によってコンティニアス方式とオンデマンド方式とに大別される。
【０００３】
コンティニアス方式は、例えば米国特許第３０６０４２９号公報に開示されている方式であって、インクの小滴化を静電吸引的に行い、発生した小滴を記録信号に応じて電解制御し、記録紙上に小滴を選択的に付着させて記録を行うものであり、小滴の発生に高電圧を要し、マルチノズル化が困難であるので、高速記録には不適である。
【０００４】
オンデマンド方式は、例えば米国特許第３４７４７１２０号公報に開示されている方式であって、小滴を吐出するノズル孔を有する記録ヘッドに付設されているピエゾ振動素子に電気的な記録信号を付加し、この電気記録信号をピエゾ振動素子の機械的振動に変え、機械的振動に従って上記ノズル孔より小滴を吐出させて記録紙に付着させることで記録を行うものであり、オンデマンド（要求しだい）でインクをノズル孔より吐出して記録を行うため、コンティニアス方式のように吐出飛翔する小滴の中、画像の記録に要さなかった小滴を回収することが不要であるため、シンプルな構成が可能である。しかし、記録ヘッドの加工が困難であることや、ピエゾ振動素子の小型化が極めて困難でマルチノズル化が難しいこと、ピエゾ振動素子の機械振動という機械的エネルギーで小滴の飛翔を行うので高速記録に向かないことなどの欠点を有する。
【０００５】
また別のオンデマンド方式として、特公昭６１−５９９１１号公報、特公昭６２−１１０３５号公報および特公昭６１−５９９１４号公報には、発熱抵抗体により沸騰を生起させて液滴を飛翔させる記録方式が開示されている。
【０００６】
さらに別のオンデマンド方式として、米国特許第３１７９０４２号公報には、ピエゾ振動素子等の手段による機械的振動エネルギーを利用する代わりに熱エネルギーを利用することが記載されている。熱エネルギーを利用する方式は、機械的振動エネルギーを利用する方式と比較し、エネルギー変換効率が高い、マルチノズル化が容易であるといった特徴がある。
【０００７】
次に、上記熱エネルギーを利用する方式におけるインク吐出原理について説明する。図７は、従来の階調印字制御装置を示す構成図である。図７において、３７は導電性インク、３８は導電性インク３７で満たされたインク室、３９は導電性インク３７を収容するインクタンク、４０、４１は導電性インク３７の液面以下に配置された一対の電極、４２は電源、４３は電源４２のスイッチ、４４は導電性インク３７を吐出するノズル、４５は記録紙、４６はノズル４４から吐出されるインク滴である。一対の電極４０、４１に電圧を印加すると、導電性インク３７に電流が流れ、そのジュ−ル熱で電極４０、４１の先端間の導電性インク３７の一部が気化する。さらにその気化された導電性インク３７の蒸気はノズル４４から記録紙４５にインク滴４６を吐出させるのに十分な圧力を発生するまで膨脹する。スイッチ４３のオン、オフにより電源４２から電圧を印加または非印加とすることで、導電性インク３７を吐出するノズル孔を選び、記録紙４５に所望の文字を形成できるようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記インク吐出装置を階調印字制御装置として使用する場合には、複数のノズルの各ノズル毎に階調数分の電圧を切り替えるスイッチング素子が必要となる。例えば１００ノズルのそれぞれを８段階で切り替えようとすると、８００個のスイッチング素子が必要となり、回路コストが膨大となるという問題点があった。また、同一行を８回スキャンすることとして、スキャン毎に電圧を切り替えるようにした場合には、回路規模は小さくなるが、印字速度が１／８に低下してしまうという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、小規模な回路で高速な階調印字を達成することができるインクジェットプリンタの階調印字制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の請求項１記載のインクジェットプリンタの階調印字
制御装置は、印字周期でインクを吐出する複数のノズルと、複数のノズルのそれぞれに対応した複数の吐出沸騰エネルギー発生部と、所定数の階調に対応する階調制御信号を印字周期でかつ階調に応じた位相で発生する所定数のパルス発生器と、所定数のパルス発生器で発生した所定数の階調制御信号のうちのいずれかの階調制御信号を選択信号により選択してイネーブル信号として出力するイネーブル信号発生部と、印字周期に同期して最大値から最小値へ変化する変調電圧を発生する電源回路と、変調電圧およびイネーブル信号を入力し、階調に応じて、高い電圧の場合には印加時間を短くして小さな沸騰エネルギーになるように、低い電圧の場合には印加時間を長くして大きな沸騰エネルギーになるように、変調電圧を吐出沸騰エネルギー発生部に供給するドライバ回路とを備えた構成を有している。
【００１１】
請求項２記載のインクジェットプリンタの階調印字制御装置は、請求項１記載のインクジェットプリンタの階調印字制御装置において、ドライバ回路が、階調に応じた位相および値の変調電圧を吐出エネルギー発生部に供給することにより、吐出エネルギー発生部への供給電圧値に応じて異なるインク吐出速度差を補正する構成を有している。
【００１２】
請求項３記載のインクジェットプリンタの階調印字制御装置は、請求項１又は２記載のインクジェットプリンタの階調印字制御装置において、電源回路が変調電圧の波形を三角波形となす構成を有している。
【００１３】
請求項４記載のインクジェットプリンタの階調印字制御装置は、請求項１、２又は３記載のインクジェットプリンタの階調印字制御装置において、電源回路が変調電圧の最大値および最小値を温度に応じて変化させる構成を有している。
【００１４】
請求項５記載のインクジェットプリンタの階調印字制御装置は、請求項１記載のインクジェットプリンタの階調印字制御装置において、吐出エネルギー発生部が熱エネルギーを発生する構成を有している。
【００１５】
【作用】
この構成によって、所定数の階調に対応する階調制御信号を印字周期で階調に応じた位相で発生し、階調に応じた位相および値の変調電圧信号であるヘッド駆動信号で吐出エネルギー発生部を駆動するようにしたので、スイッチ素子を設けることなくマルチプレクサにより階調の切替えを行うことができ、回路規模を小さくすることができ、また、階調数が増加しても印字を高速化することができる。また、階調に応じた位相および値の変調電圧を吐出エネルギー発生部に供給することにより、吐出エネルギー発生部への供給電圧値に応じて異なるインク吐出速度差を補正するようにしたので、インク滴の付着位置が階調によって異なるのを防止することができる。さらに、変調電圧の波形が三角波であることにより、容易に階調に応じて変調電圧値を変えることができる。さらに、変調電圧の最大値および最小値を温度に応じて変化させることにより、温度の階調に与える影響を防止することができる。さらに、吐出エネルギー発生部が熱エネルギーを発生することにより、熱エネルギーによってインク滴を吐出するインクジェットプリンタへの適用が可能となる。
【００１６】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の一実施例について図を用いて説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施例に係るインクジェットプリンタの階調印字制御装置を示すブロック図であり、４ノズルの例を示すものである。図１において、１は本実施例に係る階調印字制御装置により制御される印字ヘッド、２は導電性インクで満たされたインク室、３、４は一対の電極、５は導電性インクを吐出するノズル、６〜９は印字ヘッド１を駆動するドライバ回路、１０は変調電圧ＶＭを発生する電源回路、１１〜１４はイネーブル信号ＥＮＢを発生するマルチプレクサ（イネーブル信号発生部）、１５〜１８は階調制御信号ＳＭ１〜ＳＭ４を発生するヒートパルス発生器（パルス発生器）、１９は予備加熱信号ｆを発生するプリヒートパルス発生器、ＩＰ１〜ＩＰ４はインク液滴である。
【００１８】
図２は、図１の階調印字制御装置を構成するドライバ回路６〜９を詳細に示す回路図である。図２において、２はインク室、３、４は電極、５はノズルであり、これらは図１と同様のものなので、同一符号を付して説明は省略する。Ｑ１〜Ｑ４はトランジスタ、２０、２１はＡＮＤ回路、２２は交流パルスを発生する交流パルス発生器である。
【００１９】
以上のように構成された階調印字制御装置の動作を説明する前に、図２のドライバ回路の信号・動作等、導電性インクの予備加熱制御および階調制御方法について説明する。
【００２０】
まず図２のドライバ回路の信号・動作等について説明する。いまトランジスタＱ１、Ｑ２のベースに入力されるパルス信号ｉがハイレベル、トランジスタＱ３、Ｑ４のベースに入力されるパルス信号ｊがローレベルであるとすると、トランジスタＱ１はオフ、Ｑ２はオン、Ｑ３はオン、Ｑ４はオフ状態となり、電極３には電源回路１０の出力電圧ＶＭが印加され、電極４はグランドレベルとなるので、通電電流Ｉが導電性インク中を矢印の方向に流れる。同様に、トランジスタＱ１、Ｑ２のベースに入力されるパルス信号ｉがローレベル、トランジスタＱ３、Ｑ４のベースに入力されるパルス信号ｊがハイレベルであるとすると、トランジスタＱ１はオン、Ｑ２はオフ、Ｑ３はオフ、Ｑ４はオン状態となり、電極４には電源回路１０の出力電圧ＶＭが印加され、電極３はグランドレベルとなるので、通電電流Ｉが導電性インク中を矢印と逆の方向に流れる。このように、電極周辺の導電性インクを吐出させる時は、パルス信号ｉおよびｊのハイ、ローのレベルを一定期間交互に繰り返し、電極３と４の間に交流電流を流すことにより、電極周辺の導電性インクを沸騰させ、その沸騰により生じる気泡の圧力によってノズル５から導電性インクを吐出させる。電極３、４間に交流電流を流すことの最大のメリットは、電極３、４の電気分解を防ぎ、電極３、４の寿命を直流と比べて長期化できることである。交流パルス信号発生器２２の出力信号ｃおよびｄは、周波数が数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚで、デューティ比が５０％以下の高周波であり、位相が互いに１８０度ずれている。信号ｃおよびｄはトランジスタＱ１〜Ｑ４をスイッチングする基本パルスであり、この信号ｃ、ｄとイネーブル信号ＥＮＢとはＡＮＤ回路２０、２１で論理積をとられており、信号ｃ、ｄはイネーブル信号ＥＮＢがハイレベルのとき有効となる。
【００２１】
次に、本実施例における予備加熱制御について説明する。図３は導電性インクの温度に対する導電性インクの比抵抗を示すグラフである。図３に示すように、インク温度が上がるとインク比抵抗が下がる。つまりインク温度が上がるとインクに電流が流れやすくなる。図４は電極３、４間の導電性インクの温度を示すグラフである。図４に示すように、時間０で温度２０℃の導電性インクを時間５Ｔで温度７０℃の導電性インクとなるようにプリヒート（予備加熱）する。時間５Ｔで連続印字を開始した場合、吐出周期（印字周期）Ｔ間における印字電力／ドット＝Ｐ１、吐出通電時間＝ｔ１とすると、

が成立するとき、熱的な平衡状態が維持されるので、特性線Ｓ１で示すように、常にインク温度は７０℃に保持される。
【００２２】
しかし、間欠印字の場合には、図４の特性線Ｓ２で示すように、例えば印字の無い時間５Ｔから９Ｔまでの４Ｔの期間は熱エネルギーが電極間に投入されないので、導電性インクの温度が徐々に降下し、沸騰しにくくなると共に温度低下に伴う比抵抗の増加により導電性インクに電流が流れにくくなり、時間１０Ｔでは印字ができなくなる。
【００２３】
このような不具合を防止するため、本実施例では、予備加熱制御を行う。すなわち、インク非吐出期間にダミー印字（電極間の導電性インクに熱エネルギーを与えるが、実際にはインク吐出は行われない印字）を行う。吐出周期（印字周期）Ｔ間における予備加熱通電時間をｔ２とすると、

が成立するとき、熱的な平衡状態が維持されるので、導電性インクの温度は常に一定の温度に保持され、安定吐出が達成できる。なお、インク吐出期間であっても、電極間に熱エネルギーが与えられないインク吐出無しの印字期間では予備加熱が行われ、導電性インクの温度が保持される。また、Ｅ１−Ｅ２は加熱されたインクがヘッド外に吐出される分だけのエネルギー損失の差となるためにｔ２はｔ１よりかなり短い時間になる。
【００２４】
次に、本実施例における階調制御方法について説明する。図５は階調制御のためのドット径制御を説明するためのグラフであり、印加電力と加熱時間との関係を示すグラフである。図５において、横軸は加熱時間を示し、縦軸は印加電力Ｗおよびドット径を決定する気泡体積ｐｌ（ピコリットル）を示す。図５に示すように、印字ヘッド１に０．４Ｗの電力を与えると、沸騰開始までの加熱時間は７μｓとなり、Ｅ１１＝０．４×７＝２．８μＪ（マイクロジュール）のエネルギーが与えられる。そのときの気泡はＢ１のように成長し、最大気泡体積は２００ｐｌとなる。同様に、印字ヘッド１に０．２３Ｗの電力を与えると、沸騰開始までの加熱時間は２２μｓとなり、Ｅ１２＝０．２３×２２μＪ＝５．０６μＪのエネルギーが与えられ、そのときの気泡はＢ２のように成長し、最大気泡体積は４００ｐｌとなる。このように印加電力により沸騰開始までの時間が決まり、それにより導電性インクの加熱される体積が変化し、加熱される体積が大きいほど最大成長気泡体積が大きくなる。つまり、ゆっくり加熱すれば、より大きな気泡を形成することができる。沸騰が開始されると、気泡により電極間の電流が遮断されるので、電圧を沸騰開始直後に切るように制御しても、最大成長気泡体積に影響を与えない。このようにして気泡体積を変化させ、ドット径による階調制御ができる。
【００２５】
次に、本実施例に係る図１の階調制御装置について、その信号、動作等を説明する。図６は図１の階調制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートであり、例として４階調の場合を示す。つまり、ドット径が４種類の場合を示し、この４種類のドット径を小さい方から順に小、小中、中大、大で表現する。図６において、図６（ａ）は印字クロックＣＫを示し、図６（ｂ）は変調電圧ＶＭ、図６（ｃ）はドット径が小の階調制御信号ＳＭ１、図６（ｄ）はドット径が小中の階調制御信号ＳＭ２、図６（ｅ）はドット径が中大の階調制御信号ＳＭ３、図６（ｆ）はドット径が大の階調制御信号ＳＭ４、図６（ｇ）は予備加熱信号ｆ、図６（ｈ）はイネーブル信号ＥＮＢ、図６（ｉ）、（ｊ）はドライバ回路６〜９におけるパルス信号ｉ、ｊ（図２参照）、図６（ｋ）は電極３、４間の電圧ＤＭ、図６（ｌ）、（ｍ）はドライバ回路６〜９から出力される駆動信号ｐ、ｑ（図１、図２参照）を示す。
【００２６】
図６（ａ）の印字クロックＣＫは印字周期（吐出周期）Ｔで、各ノズル５の印字タイミングの基本となるクロックである。印字クロックＣＫは電源回路１０、ヒートパルス発生器１５〜１８およびプリヒートパルス発生器１９に入力され、それぞれの電源回路１０、１５〜１９は印字周期Ｔで同期して動作する。図６（ｂ）の変調電圧ＶＭは印字クロックＣＫに同期し、最大電圧Ｖｍａｘ、最小電圧Ｖｍｉｎの値を取る周期Ｔの三角波である。この変調電圧ＶＭはドライバ回路６〜９に共通に供給される。また変調電圧ＶＭはのこぎり波や、正弦波、階段状波形でもかまわず、周期性を持っていれば良い。図６（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）の階調制御信号ＳＭ１、ＳＭ２、ＳＭ３、ＳＭ４は、それぞれヒートパルス発生器１５、１６、１７、１８から印字クロックＣＫに同期して出力され、インク吐出量すなわち印字ドット径を可変にするための信号であり、印字ドット径の大きさを示す階調１、２、３、４に対応するタイミング信号である。図６（ｇ）の予備加熱信号ｆは、インク非吐出期間（インク吐出期間におけるインクを吐出しない期間を含む）においてインクを吐出しない程度の予備加熱を行うための信号で、プリヒートパルス発生器１９から印字クロックＣＫに同期して出力される。図６（ｈ）のイネーブル信号ＥＮＢは、マルチプレクサ１１〜１４から出力される信号であり、各印字周期において階調制御信号ＳＭ１、ＳＭ２、ＳＭ３、ＳＭ４および予備加熱信号ｆのうち階調レベルに合わせて選択信号ＳＥＬによって選択される信号である。
【００２７】
次に、図１の階調印字制御装置の動作をマルチプレクサ１１、ドライバ回路６を中心に説明する。いま、マルチプレクサ１１において、選択信号ＳＥＬにより、インク非吐出期間においては予備加熱信号ｆが選択され、インク吐出期間においては、階調制御期間Ｔｕ１では階調制御信号ＳＭ１が選択され、階調制御期間Ｔｕ２では階調制御信号ＳＭ２が、階調制御期間Ｔｕ３では階調制御信号ＳＭ３が、階調制御期間Ｔｕ４では階調制御信号ＳＭ４が選択されたとする。図６（ｉ）、（ｊ）に示すパルス信号ｉ、ｊすなわち連続する基本パルス信号ｃ、ｄ（図２参照）は互いに位相が１８０度ずれた交流パルス信号で、インク非吐出期間およびインク吐出期間において導電性インクを加熱する。図６（ｋ）に示す電極電圧信号であるヘッド駆動信号の電圧ＤＭは、電極３、４に印加される互いに位相が１８０度ずれた交流電圧信号ｐ、ｑ（図６（ｌ）、（ｍ）参照）を簡単のために直流で示したものである。インク非吐出期間においては、ドライバ回路６から出力されるヘッド駆動信号の電圧ＤＭは、予備加熱信号ｆにより、変調電圧ＶＭの値がＶ０のときにＴａ０の期間オンされる信号であり、Ｔａ０の期間、予備加熱を行う。インク吐出期間においては、階調レベル１の時、イネーブル信号ＥＮＢは変調電圧ＶＭの値がＶ１となったときからＴｂ１の期間ハイレベルとなり、階調レベル２の時は変調電圧ＶＭの値がＶ２となったときからＴｂ２の期間ハイレベル、階調レベル３の時は変調電圧ＶＭの値がＶ３となったときからＴｂ３の期間ハイレベル、階調レベル４の時は変調電圧ＶＭの値がＶ４となったときからＴｂ４の期間ハイレベルとなる。このようにして、変調電圧ＶＭからイネーブル信号ＥＮＢが階調レベルに合った電圧値と通電時間を切り出すようにして、ヘッド駆動信号の電圧ＤＭを得る。
【００２８】
マルチプレクサ１２、１３、１４もマルチプレクサ１１と同様に、ノズルに固有の選択信号ＳＥＬを受けて、それぞれドライバ回路７、８、９に対し、イネーブル信号ＥＮＢを出力する。これにより、各ノズルから階調レベルに合った量の導電性インクを吐出することができる。図１においては、印字ヘッド１の４つのノズルから階調レベル１、２、３、４に見合ったインク液滴ＩＰ１、ＩＰ２、ＩＰ３、ＩＰ４を吐出している状態を示す。
【００２９】
このような階調印字制御装置において、印字ヘッド１が印字用紙に対し相対的な運動をしながら印字をする場合、インク液滴のサイズが異なっても印字用紙の同一箇所に着弾されるような補正が必要である。一般的に、小さな液滴をノズル５より吐出させる場合は、投入エネルギーを小さくするためにインクの飛翔速度は小さくなる。図６において、階調制御信号ＳＭ１すなわち階調レベル１のときのインク飛翔時間をＴｃ１とする。ＳＭ２は階調レベル２で、ＳＭ３は階調レベル３、ＳＭ４は階調レベル４である。階調制御信号ＳＭ２、ＳＭ３、ＳＭ４がハイになるタイミングはそれぞれ、階調制御信号ＳＭ１に対し、Ｔａ２、Ｔａ３、Ｔａ４の期間後で、そのとき変調電圧ＶＭの値がＶ２、Ｖ３、Ｖ４となる。階調制御信号ＳＭ２、ＳＭ３、ＳＭ４がハイになる期間はＴｂ２、Ｔｂ３、Ｔｂ４であり、インク飛翔時間はそれぞれＴｃ２、Ｔｃ３、Ｔｃ４である。図６で分かるように、

となるように変調電圧ＶＭを作ってやれば、インク吐出量が変化しても（インク飛翔時間が変化しても）、印字用紙面の着弾位置は同一箇所になる。
【００３０】
実際に単純に電圧を可変した場合の印字の測定結果から変調電圧を求めると、（表１）のようになる。
【００３１】
【表１】

【００３２】
（１）式のＴｂ１＋Ｔｃ１＝Ｔａ４＋Ｔｂ４＋Ｔｃ４により着弾位置を補正する

となる。従って、電圧３０Ｖから２０．５Ｖまで変化するのに、Ｔａ４−（Ｔｂ１／２）＋Ｔｂ４／２＝７７−９／２＋６０／３＝９３．５μｓとなる傾きを持つ変調電圧をつくればよい。この変調電圧の値がリニアに変化するものとすると、（表２）に示すようなＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ（Ｔａ１〜Ｔａ４、Ｔｂ１〜Ｔｂ４、Ｔｃ１〜Ｔｃ４）が得られる。
【００３３】
【表２】

【００３４】
（表２）のＴａ＋Ｔｂ＋Ｔｃにおいて、階調レベル１と２とで１０％の着弾ずれとなるが、変調電圧を補正するような補正電圧を付加して最適な変調電圧の時間特性とすれば、着弾ずれは更に少なくなる。また、変調電圧ＶＭの最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎは、環境温度に応じて、その環境温度に最適な電圧値に選ぶこともできる。
【００３５】
なお、上記実施例ではノズル数が４つの場合を示したが、本発明はこれに限らず、マルチプレクサ、ドライバ回路を増加することにより、ノズル数を増加することができる。また、階調数が４つの場合を示したが、ヒートパルス発生器を増加することにより、階調数を増加することができる。
【００３６】
以上のように本実施例によれば、マルチプレクサにおいて印字周期毎に階調制御信号を選択し、その選択した階調制御信号に応じた値および位相のヘッド駆動信号で印字ヘッド１を駆動するようにしたので、階調の切替えを高速に行うことができ、また階調を切り替えるのに従来のような階調毎のスイッチ切替えが不要であり、小規模な回路で高速な階調印字が可能となり、さらに、ヘッド駆動信号が階調に応じた位相であるので階調によって異なるインク飛翔時間すなわちインク液滴の着弾位置を補正することができる。さらに、インク非吐出期間においては予備加熱を行うようにしたので、導電性インクを一定温度に保持することができ、温度が低下することにより階調印字が不能となることを防止することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明は、印字周期でインクを吐出する複数のノズルと、複数のノズルのそれぞれに対応した複数の吐出沸騰エネルギー発生部と、所定数の階調に対応する階調制御信号を印字周期でかつ階調に応じた位相で発生する所定数のパルス発生器と、所定数のパルス発生器で発生した所定数の階調制御信号のうちのいずれかの階調制御信号を選択信号により選択してイネーブル信号として出力するイネーブル信号発生部と、印字周期に同期して最大値から最小値へ変化する変調電圧を発生する電源回路と、変調電圧およびイネーブル信号を入力し、階調に応じて、高い電圧の場合には印加時間を短くして小さな沸騰エネルギーになるように、低い電圧の場合には印加時間を長くして大きな沸騰エネルギーになるように、変調電圧を吐出沸騰エネルギー発生部に供給するドライバ回路とを設けたことにより、所定数の階調に対応する階調制御信号を印字周期で階調に応じた位相で発生し、階調に応じた位相および値の変調電圧信号であるヘッド駆動信号で吐出沸騰エネルギー発生部を駆動するようにしたので、スイッチ素子を設けることなくマルチプレクサにより階調の切替えを行うことができ、回路規模を小さくすることができ、また、階調数が増加しても印字を高速化することができるインクジェットプリンタの階調印字制御装置を実現することができる。
【００３８】
また、ドライバ回路が、階調に応じた位相および値の変調電圧を吐出エネルギー発生部に供給することにより、吐出エネルギー発生部への供給電圧値に応じて異なるインク吐出速度差を補正するようにしたので、インク滴の付着位置が階調によって異なるのを防止することが可能なインクジェットプリンタの階調印字制御装置を実現することができる。
【００３９】
さらに、電源回路が変調電圧の波形を三角波形となすことにより、容易に階調に応じて変調電圧値を変えることが可能なインクジェットプリンタの階調印字制御装置を実現することができる。
【００４０】
さらに、電源回路が変調電圧の最大値および最小値を温度に応じて変化させることにより、温度の階調に与える影響を防止することができるインクジェットプリンタの階調印字制御装置を実現することができる。
【００４１】
さらに、吐出エネルギー発生部が熱エネルギーを発生することにより、熱エネルギーによってインク滴を吐出するインクジェットプリンタへの適用が可能なインクジェットプリンタの階調印字制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るインクジェットプリンタの階調印字制御装置を示すブロック図
【図２】図１の階調印字制御装置を構成するドライバ回路を詳細に示す回路図
【図３】導電性インクの温度に対する導電性インクの比抵抗を示すグラフ
【図４】電極間の導電性インクの温度を示すグラフ
【図５】印加電力と加熱時間との関係を示すグラフ
【図６】印字クロックＣＫ等を示すタイミングチャート
【図７】従来の階調印字制御装置を示す構成図
【符号の説明】
１印字ヘッド
２インク室
３、４電極
５ノズル
６〜９ドライバ回路
１０電源回路
１１〜１４マルチプレクサ（イネーブル信号発生部）
１５〜１８ヒートパルス発生器（パルス発生器）
１９プリヒートパルス発生器
２０、２１ＡＮＤ回路
２２交流パルス発生器
Ｑ１〜Ｑ４トランジスタ
ＩＰ１〜ＩＰ４インク液滴

Claims

印字周期でインクを吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルのそれぞれに対応した複数の吐出沸騰エネルギー発生部と、所定数の階調に対応する階調制御信号を前記印字周期でかつ前記階調に応じた位相で発生する所定数のパルス発生器と、前記所定数のパルス発生器で発生した前記所定数の階調制御信号のうちのいずれかの階調制御信号を選択信号により選択してイネーブル信号として出力するイネーブル信号発生部と、前記印字周期に同期して最大値から最小値へ変化する変調電圧を発生する電源回路と、前記変調電圧および前記イネーブル信号を入力し、前記階調に応じて、高い電圧の場合には印加時間を短くして小さな沸騰エネルギーになるように、低い電圧の場合には印加時間を長くして大きな沸騰エネルギーになるように、前記変調電圧を前記吐出沸騰エネルギー発生部に供給するドライバ回路とを備えたことを特徴とするインクジェットプリンタの階調印字制御装置。
前記ドライバ回路は、前記階調に応じた位相および値の前記変調電圧を前記吐出沸騰エネルギー発生部に供給することにより、前記吐出沸騰エネルギー発生部への供給電圧値に応じて異なるインク吐出速度差を補正することを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタの階調印字制御装置。
前記電源回路は前記変調電圧の波形を三角波形となすことを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットプリンタの階調印字制御装置。
前記電源回路は前記変調電圧の最大値および最小値を温度に応じて変化させることを特徴とする請求項１、２又は３記載のインクジェットプリンタの階調印字制御装置。
前記吐出沸騰エネルギー発生部は熱エネルギーを発生することを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタの階調印字制御装置。