JP4438393B2

JP4438393B2 - 駆動波形生成回路、駆動波形生成方法および画像形成装置

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Publication number: JP4438393B2
Application number: JP2003410823A
Authority: JP
Inventors: 右顕青木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2023-12-09
Also published as: JP2005169737A

Description

本発明は、インクを満たした圧力室に圧力発生手段により圧力変化を発生させてノズルからインク滴を吐出させて、用紙に文字や画像を記録するインクジェットヘッドのアクチュエータ用のピエゾ素子を駆動するための駆動波形生成回路、駆動波形生成方法および画像形成装置に関する。

インクジェットヘッドのアクチュエータの方式としては、ピエゾ方式、バブルジェット（登録商標）方式が代表的である。特にピエゾ方式は、ピエゾ素子の入力電圧に応じた電歪効果による素子変位を利用するものであり、吐出インク滴の体積を正確にコントロールすることに優れているといえる。正確にインク滴をコントロールするには正確な電圧波形を生成することは言うまでもない。
ピエゾ素子を用いたインクジェットヘッドの駆動波形の一例を図３〜図５に示し、その駆動回路を図６に示す。尚、図３〜図５において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。
図を用いてヘッド駆動について説明する。

図６に示すコントローラ６０が所定のタイミングで駆動波形（図４参照）に対応したデジタルデータをメモリ６１から読み出してＤＡコンバータ６２に供給する。ＤＡコンバータ６２は入力データに従った値を電圧値として出力する。通常ＤＡコンバータ６２のアナログ出力電圧は１〜２Ｖ程度であり、インクジェットヘッドを駆動する電圧レベルとしては低く、図３の如き波形（Ｌ３０）を出力する。

ＤＡコンバータ６２からの出力波形は後段の電圧増幅回路６３により電圧増幅され、図４に示すような電圧波形となる。電圧増幅回路６３は１チップ化されたオペアンプが用いられることが一般的であり、増幅器単体の電力供給能力は乏しいため、さらに後段に電流増幅回路６６が必要となる。電流増幅回路６６としてはＰＮＰトランジスタ６４およびＮＰＮトランジスタ６５を用いたｐｕｓｈ−ｐｕｌｌ（プッシュプル回路）回路６６が通常よく使われる。

図４に示される、電圧増幅回路の出力波形Ｌ４０を図６に示した電流増幅回路６６に入力したときの出力波形を図５に示す。
図５において破線Ｌ５０は電圧増幅回路６３（図６参照）の出力を示し、実線Ｌ５１は電流増幅回路６６（図６参照）の出力を示す。
プッシュプル回路からなる電流増幅回路６６の出力は、画像データの有無すなわちインク滴吐出の有無に応じてｏｎ・ｏｆｆ（オン・オフ）を行うトランスファーゲート６７へと入力される。トランスファーゲート６７は一つまたは複数のチップに多数ｃｈ（チャンネル：ノズルの数）分だけ集積化されている。

上記動作においてピエゾ素子に入力したい波形は図４に示す波形であるが、実際にはプッシュプル回路６６（図６参照）の入出力特性に起因して誤差を生じる。この誤差はピエゾ素子（図示せず）の充電トランジスタ（ＮＰＮ）６５および放電トランジスタ（ＰＮＰ）６４が活性領域および遮断領域にまたがって動作していることと、インク吐出を行うｃｈ数の変動による負荷変動から出力電流が変動することとによるものである。
この特性はトランジスタ６４、６５、ヘッドを電気的な素子としてみた時の部品特性ばらつきも影響しているためプリンタで保証できる画像特性はある範囲のものとなる。この範囲が画像出力上許容できない問題となる場合には許容できる範囲まで誤差を小さくする回路構成が必要となる（例えば、特許文献１参照）。

図７は図６に示した電流増幅回路による誤差を低減した場合のブロック図である。以下、図６に示した回路と同様の要素には共通の符号を用いた。
図７に示した回路は電流増幅回路６６の出力トランジスタ６４、６５を常に活性領域で使用するようにした回路である。この回路では電流増幅回路６６を構成する出力トランジスタ６４、６５が常に活性状態で動作していることから図６に示した回路に比べると誤差は負荷変動による出力特性とバイアス回路を構成する部品（ダイオード７０、７１と抵抗７２、７３）ばらつきだけとなる。

また図７に示した回路ではバイアス回路のダイオード７０、７１および出力トランジスタ６４、６５のベースエミッタが常に活性状態であることから熱破壊を起こさないようにするための対策が必須である。
たとえば図示はしていないが出力トランジスタ６４、６５の温度をセンサーで読み取りバイアス電流を調整したり、バイアス回路の温度特性と出力トランジスタ６４、６５の入出力電位差の温度特性を略一致させて両回路を構成する部品を熱結合させたりする等の処理をしておく必要がある。

当然ながらヘッドが印字している際の駆動電流も考慮して放熱フィン等の発熱対策も必要となる。
特開２００２−１９２７２０号公報

ところで、図６に示される従来の駆動波形生成回路の構成における増幅回路出力と電流増幅回路出力との差はインク滴の体積精度をそれほど要求しない場合には良いが、階調数の増加に伴い精度要求も厳しくなる場合には図７に示す回路のような構成をとらなければならない。

しかし、先にも述べたとおり電流増幅回路の出力誤差を低く抑えるようにバイアスを行う方法では素子の熱特性を補う処理もしくは出力トランジスタの放熱対策が必要となる。
また、図７に示した構成ではプリンタのコストが高くなってしまうばかりでなく放熱フィン等装置自体の小型化が図れないという問題がある。
そこで本発明の目的は、コストアップせずに簡単な構成で電流増幅回路の入出力差の影響を軽減できる精度の良い駆動波形を生成することができる駆動波形生成回路、駆動波形生成方法および画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、入力信号をディジタル形式からアナログ形式に変換するＤＡコンバータからの出力信号の電圧を増幅する電圧増幅回路と、該電圧増幅信号からの出力信号の電流を増幅し、インクジェットヘッドのアクチュエータ用のピエゾ素子を駆動する電流増幅回路と、を備えた駆動波形生成回路において、前記電流増幅回路の入出力電位の差が補償されるように、あらかじめ補正された所定の出力信号を前記電圧増幅回路から出力し、前記電流増幅回路に入力することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記電流増幅回路をＰＮＰトランジスタとＮＰＮトランジスタとによるプッシュプル回路によって構成したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記電圧増幅回路の出力は、目標とするインクジェットヘッドの駆動波形を電圧変動部と電圧一定部とに分割し、各区間に前記電流増幅回路の入出力関係の近似式を定義して該当区間外の時間領域へ近似式を適用して隣接区間の近似式による軌跡の交点を定めて、交点から交点までを結ぶ近似式に従う軌跡を前記電流増幅回路の補正入力波形としたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１または３項記載の発明において、前記補正は、環境温度に応じて可変であることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１または３記載の発明において、前記補正は、インクジェットヘッドの駆動負荷の大きさに応じて可変であることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記電圧一定部の近似式は、対数関数を含むことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項３から５のいずれか１項記載の発明において、前記近似式は、代数関数であることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項記載の駆動波形生成回路を用いたことを特徴とする。

請求項９記載の発明は、入力信号をディジタル形式からアナログ形式に変換し、そのアナログ形式の出力信号の電圧を電圧増幅回路で増幅し、該電圧増幅信号からの出力信号の電流を電流増幅回路で増幅し、インクジェットヘッドのアクチュエータ用のピエゾ素子を駆動する駆動波形生成方法において、前記電流増幅回路の入出力電位の差が補償されるように、あらかじめ補正された所定の出力信号を前記電圧増幅回路から出力し、前記電流増幅回路に入力することを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記電圧増幅回路の出力は、目標とするインクジェットヘッドの駆動波形を電圧変動部と電圧一定部とに分割し、各区間に前記電流増幅回路の入出力関係の近似式を定義して該当区間外の時間領域へ近似式を適用して隣接区間の近似式による軌跡の交点を定めて、交点から交点までを結ぶ近似式に従う軌跡を前記電流増幅回路の補正入力波形とすることを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項９または１０記載の発明において、前記補正は、環境温度に応じて可変とすることを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、請求項９から１１のいずれか１項記載の発明において、前記補正は、インクジェットヘッドの駆動負荷の大きさに応じて可変とすることを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、請求項１０記載の発明において、前記電圧一定部の近似式は、対数関数を含むことを特徴とする。

請求項１４記載の発明は、請求項１０記載の発明において、前記近似式は、代数関数とすることを特徴とする。

すなわち、前記課題を解決するために本発明の駆動波形生成方法は、図６に示される駆動波形生成回路の構成において電圧増幅回路出力に対して電流増幅回路の入出力特性に対応した補正を加えるものである。また本発明は駆動波形の出力誤差を小さくしてインクジェットヘッドの駆動を行う駆動波形生成回路に適用される。

請求項１に示される発明では、ピエゾ素子をアクチュエータに用いたインクジェットヘッドの駆動波形生成回路において、装置がＤＡコンバータ、電圧増幅回路、電流増幅回路から構成されており、電圧増幅回路出力が電流増幅回路の入出力特性を補正するように出力されることを特徴とする駆動波形の生成装置である。

この発明によれば電流増幅回路が入出力に電位差を生じる特性を有していても、あらかじめ差が補償されるように入力信号を補正できるので目標出力に対する駆動波形の出力誤差を小さくすることが可能となる。

また請求項１記載の発明では、駆動波形を構成する電流増幅回路がＰＮＰトランジスタとＮＰＮトランジスタとによるプッシュプル（ｐｕｓｈ−ｐｕｌｌ）回路によって構成されていることを特徴とするものであり、誤差の少ない駆動波形生成回路を安価な回路構成で実現することが可能となる。

さらに請求項３記載の発明では、電圧増幅出力は目標とするヘッド駆動電圧波形を電圧変動部と電圧一定部に分割し、各区間に電流増幅段の入出力関係の近似式を定義して該当区間外の時間領域へ近似式を適用して隣接区間同士の近似式による軌跡の交点を定めて、交点から交点までを結ぶ近似式に従う軌跡を電流増幅回路の入力波形とすることを特徴とする駆動波形の生成方法である。近似式の拡張を行わずに電流増幅回路の入力波形を単に補正値または各近似式を定義して生成すると区間の境界値が不連続な波形となりやすい。

これは目標とする駆動波形を得るために増幅回路が駆動波形の周波数よりも遙かに高い周波数帯域の波形再現をする必要があることを意味しており、結果的にはコストが高く現実的なものとならない。この発明により台形波のように駆動波形の構成要素に近似式が定義できれば増幅回路の出力連続性が保たれることになり増幅回路の周波数特性を高くとらなくともよく、コストを安くすることができる。

請求項４記載の発明は請求項１または３記載の発明において、補正すべき値を環境温度に応じてダイナミックに変更可能とすることを特徴とするものである。電流増幅回路としての入出力特性が環境温度に反応して変化するような場合にもその影響を受けずに精度の良い駆動波形を生成することができる。

請求項５記載の発明は請求項１または３記載の発明において、補正値すべき値を駆動するヘッドの負荷の大きさに応じて可変とすることを特徴とする。電流増幅回路としてトランジスタを用いる場合に出力電流により入出力電位差は異なる、当然ながらヘッド駆動負荷は出力画像により大きく異なる。例えば文字画像を印字するときは駆動するチャンネル数は少ないため電流増幅回路の出力電流は小さい。

これとは逆に、べた部を多く含むグラフィックス等の画像を印刷（形成）するときには駆動チャンネル数は多くなるため電流増幅回路の出力電流は大きくなる。
この発明では上記電流増幅回路の出力電流の違いによる入出力特性の変動を吸収することができるので駆動波形の精度をよくすることが可能になる。

請求項６記載の発明は請求項２または３記載の発明において、電圧一定部の近似式として対数関数を含むことを特徴とするものである。ヘッド負荷としてのピエゾ素子は容量性であり電圧値が一定の場合にはほとんど電流が流れない。電流増幅回路としてバイポーラトランジスタを使用した場合には電圧一定の時に電流の充放電はなく、トランジスタは遮断領域での動作となる。電流増幅回路のトランジスタが遮断領域において動作している場合には電流変化に対する電圧変化の感度が高く、活性領域で動作していれば出力電流変化に対する電圧変化の感度は低くなる。よって出力電圧誤差への影響度は遮断領域において大きいのでこの領域にトランジスタ特性の対数関数を用いることにより誤差を大きく軽減できることになる。

さらに請求項７記載の発明は、請求項３から５のいずれか１項記載の発明において、補正のための近似式は直線による一次式を採用することを特徴とするものである。直線近似を行うことにより駆動波形を表すデジタルデータ自体が簡単な規則に従うことになるので駆動波形データを全てメモリにストアする必要がなく、例えば電圧変動部に関しては傾きと切片値、波形長さをメモリにストアしておけばカウンタを用いるだけで波形の生成が可能になりコストが安い。また温度、特に駆動負荷によりインク吐出周期ごとにＤＡコンバータの入力デジタルデータを逐次処理をしなければならない場合には処理時間に制約があるが直線近似であれば高速化しても十分対応可能となり簡単な方法で精度の良い駆動波形生成を実現することが可能となる。

請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項記載の発明において、画像形成装置に採用することを特徴とするものである。簡単な方法で精度の良い駆動波形生成を行うことができるので、高画質の画像形成装置が得られる。
尚、請求項９記載の発明は請求項１記載の発明に対応し、請求項１０記載の発明は請求項２記載の発明に対応し、請求項１１記載の発明は請求項３記載の発明に対応し、請求項１２記載の発明は請求項４記載の発明に対応し、請求項１３記載の発明は請求項６記載の発明に対応し、請求項１４記載の発明は請求項７記載の発明に対応する。

電流増幅回路が入出力に電位差を生じる特性を有していても、あらかじめ差が補償されるように入力信号を補正でき、目標出力に対する駆動波形の出力誤差を小さくすることが可能となるので、コストアップせずに簡単な構成で電流増幅回路の入出力差の影響を軽減できる精度の良い駆動波形を生成することができる駆動波形生成回路および駆動波形生成方法の提供を実現することができる。

本発明の実施の形態を図を用いて説明する。
図１は本発明の駆動波形生成方法を適用した画像形成装置としてのプリンタ全体構成を表す図である。
プリンタ１０は、コンピュータ１１から画像印刷の指示、またそれに伴う画像データを受信して印字や印刷等の画像形成を行うものでありコントローラ回路１２のＩ／Ｆ（インターフェース）部１３ａはケーブル等を介してコンピュータ１１とつながっている。プリンタ１０は、コンピュータ１１からの指示に従いプリンタ１０全体を制御するコントローラ回路１２と、紙送り用の副走査モータ１４ｂと、キャリッジ（図示せず）を移動させる主走査モータ１４ａと、インクを吐出させるヘッド（インクジェットヘッド）１５を備えている。コントローラ回路１２は、コンピュータ１１からの印刷指示や画像信号を受け取るインターフェース１３ａと、各種データの記憶を行うＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１６と、各種処理のためのプログラムやデバイスの設定を記憶したＲＯＭ（リードオンリーメモリ）１７と、プログラムに従い演算処理を行うＣＰＵ（中央演算処理部）１８と、駆動波形生成回路１９と、モータ、ヘッド等のプリンタ上のデバイスとのインターフェース部１３ｂとを備えている。

ＲＡＭ１６は、コンピュータ１１からの画像データを蓄え、蓄えられたデータはＲＯＭ１７内のプログラムに従いＣＰＵ１８により演算されてヘッド駆動用のラスターデータとなり再びＲＡＭ１６に蓄えられる。ラスターデータはインターフェース１３ｂを介してヘッド１５に送られる。

ＲＯＭ１７には、駆動波形生成回路１９を制御するための駆動波形データ、各部１３〜１６、１９を制御するためのプログラム等も格納されている。
図２はヘッド駆動の電気的な構成に関わる部分を示す図である。
本実施の形態におけるヘッド１５はピエゾ素子２０によりインク液室を加圧してノズルからインク滴を吐出させるもので複数のノズルを有する。図２においてヘッド駆動ドライバーはＩＣ化されてヘッド１５の近傍に実装されているものである。ドライバーＩＣ２１のシフトレジスタ２２は記録周期ごとに本体ＣＰＵ１８（図１参照）側から送信される記録データを記憶する。記憶されたデータはラッチパルスによりラッチ２３へと転送される。

ここで、プリンタ１０（図１参照）が多階調のインク滴を打ち分けるものであれば印字データはチャンネルごとにそれに対応したｂｉｔ数のデータが送信される。デコーダ２４はラッチ２３にストアされたデータ及び制御信号を入力として、その出力をレベルシフタ２５に入力する。レベルシフタ２５はデコーダ２４の出力のロジックレベル電圧信号をスイッチ２６が動作可能なレベルへとレベル変換を行いスイッチ２６の開閉動作を行う。スイッチ２６はその入力端が各ピエゾ素子２０とも共通となっており駆動波形生成回路１９から駆動波形信号が入力されている。各々のスイッチ２６の出力側は各ノズル毎のピエゾ素子２０の駆動電極（図示せず）に接続される。

本発明の駆動波形生成回路１９は図６に示すものとほぼ同一の構成をとる。
図８に電流増幅回路の出力電流と入出力間電位差との関係を示す。図８において横軸は入出力電位差を示し、縦軸は出力電流を示し、電流は電流増幅回路から流れ出す場合を正の向き、電位差は（出力電圧）−（入力電圧）としている。

第一象限（Ｉ）の特性はピエゾ素子への充電時の特性を表し、ＮＰＮトランジスタ６５（図１１）の特性となる。第三象限（III ）の特性はピエゾ素子への放電時の特性を表しＰＮＰトランジスタ６４（図１１）の特性となる。両特性は式(１)の如き特性に従う。

Ｉｏｕｔ＝Ｉｓ＊ｅｘｐ（（Ｖｏｕｔ−Ｖｉｎ）／Ｖｔ） …（１)
数式（１）において、Ｉｏｕｔは出力電流であり、Ｖｏｕｔは出力電圧であり、Ｖｉｎは入力電圧である。Ｉｓ、Ｖｔは部品ばらつきにより決定される定数である。Ｉｓ、Ｖｔは個々の採用部品や、使用環境温度による特性変動を勘案して許容される電圧変動レベルから適当な定数値とされなければならない。本実施の形態では電流増幅回路電圧出力として図４に示す駆動波形を目標値として得る場合の動作について説明する。

駆動波形生成回路の電流増幅段入力電圧波形を生成するための補正式は、充電時は図８に示す領域８３（ＮＰＮトランジスタの活性領域）に対応する補正式、充電後の電圧一定値に対しては領域８２（ＮＰＮトランジスタの遮断領域）の電圧補正式、放電時には領域８０（ＰＮＰトランジスタの活性領域）の補正式、放電直後の電圧一定値に対しては領域８１（ＰＮＰトランジスタの遮断領域）の補正式が採用される。各補正式を式（２）〜（５）に示す。

領域８０：放電時
Ｖｉｎ＝Ｖｏｕｔ（ｔ）＋Ｖｃ１ …（２）
領域８１：放電直後の電圧一定部
Ｖｉ（ｔ）＝Ｖｏ（ｔ）−Ｃ１＊ｌｏｇ（ｔ） …（３）
領域８２：充電時
Ｖｉ＝Ｖｏ（ｔ）−Ｖｃ３ …（４）
領域８３：充電直後の電圧一定部
Ｖｉ（ｔ）＝Ｖｏ（ｔ）−Ｃ２＊ｌｏｇ（ｔ） …（５）

ここでＶｉｎ（ｔ）は入力電圧であり、Ｖｏｕｔ（ｔ）は出力電圧であり、ここでは図４に示される目標とする駆動波形に一致する。Ｖｃ１〜４、Ｃ１、Ｃ２は定数である。数式（３）、（５）は電圧、電流特性および想定される駆動負荷の大きさの範囲により許容される変動を考慮して領域８２および領域８３における遮断領域の電流と時間の関係を規定して得られる特性であり、対数関数で近似している。

ここでは負荷が最小（駆動するピエゾ素子が１ｃｈ）の場合に電圧が一定にできる特性としてある。数式（２）、（４）は特定の傾きで変位するパルスによる充放電時の平均的な入出力間電位差が定数になる設定となっている。
図４において電圧変動部は一次直線で表現できることから補正が加えられた数式（２）、（４）も一次直線となる（二次曲線や他の代数関数で表してもよい）。

次に数式（２）〜（５）に基づいてＤＡコンバータのデジタルデータがどのように規定されるかについて説明する。
図９は各区間の補正式による値と区間外で拡張可能な領域においてその軌跡を描いた図である。

領域８１および領域８２（図８参照）については区間の始まる前については第三象限において無限大となるため拡張は行わず後方（図では右側）のみの拡張となる。ＤＡコンバータ６２（図６参照）に入力されるデジタルデータは、拡張した補正式に従う軌跡Ｌ９０〜Ｌ９６同士の交点Ｐ９０〜Ｐ９６を求めて交点Ｐ９０から交点Ｐ９５までの軌跡Ｌ９０〜Ｌ９６が増幅回路の出力すなわち電流増幅段（電流増幅回路６６）の入力電圧Ｖｉｎ（ｔ）となるように規定してやればよい。図１０に、本発明の駆動波形生成方法により生成される電圧波形Ｖｉｎ（ｔ）（曲線Ｌ１００）を示す。
ここで、軌跡Ｌ９０〜Ｌ９６は近似式として１次関数（２次以上の代数関数でもよい。）および対数関数を用いた。

ところで、第２の実施の形態として図６に示した回路構成を図１１に示すように構成することも考えられる。第２の実施の形態は駆動負荷による出力電流の変動、もしくは、電流増幅回路における入出力特性の温度変動に対する出力駆動波形誤差が無視できない場合に効果的となる。図１１において温度センサー１１５は、電流増幅回路６６のトランジスタ６４、６５の温度をモニターするための温度センサーである。２つの出力トランジスタ６４、６５は１個の放熱板（図示せず）に固定されており、熱結合されている。

温度センサー１１５によりコントローラ１１０は、電流増幅回路６６の温度を随時モニターする事が可能になる。
カウンタ１（１１２）、カウンタ２（１１３）はコントローラ１１０により制御されるものである。セレクタ１１４はコントローラ１１０の指示に従いカウンタ１（１１２）もしくはカウンタ２（１１３）のいずれかの出力をＤＡコンバータ６２のデジタルデータ入力へと出力する。

またカウンタ１（１１２）、カウンタ２（１１３）出力はコンパレータ１１１により大小が比較されており、比較結果がコントローラ１１０に入力される。
図１２に図１１に示した電流増幅回路の特性を示す。

図１２に示した特性はセンサーのモニター温度をパラメータとしたものである。同図において、横軸は入出力電位差を示し、縦軸は出力電流を示す。
本実施の形態では駆動波形の電圧一定部、電圧変動部による区間分けおよび電流増幅回路の出力電流と入出力間電位差の領域分けは第１の実施の形態と同様である。また駆動波形データのねらい値（目標値）は駆動波形の開始時間をｔ＝０として直線の傾きと切片値として表されてメモリ６１にストアされている。本実施の形態では各区間の電流増幅回路入力のための補正式は全て直線で表される。補正式を数式（６）に示す。
Ｖｉ（ｔ）＝｛Ｃ１ｉ＋Ｃ２ｉ（Ｔ，ｎ）｝＊ｔ＋Ｃ３ｉ＋Ｃ４ｉ（Ｔ，ｎ）…（６）

数式(６)において、Ｔは温度センサーの検出温度を表し、ｎは駆動時のｃｈ数を表す。Ｃ１Ｉ、Ｃ３ｉは駆動波形出力のｉ番目の区間における傾きと切片値とを表す。Ｃ２ｉ（Ｔ，ｎ）、Ｃ４ｉ（Ｔ，ｎ）はＴ、ｎにより一意に定まる定数を表す。Ｃ２ｉ（Ｔ，ｎ）、Ｃ４ｉ（Ｔ，ｎ）の個々のＩ、Ｔ、ｎに対応する値は駆動波形データのねらい値（目標値）同様、メモリ６１にストアされている。個々の補正の値は出力誤差を最小にするように図１２に示される曲線から最適な値が設定されている。

図４に示す駆動波形を出力する場合、電流増幅回路６６（図１１参照）の入力は図１３における各交点Ｐ１３０〜Ｐ１３５を通る実線Ｌ１３０〜Ｌ１３６で示される電圧波形となる。

図１３は本発明の駆動波形生成方法を説明するための説明図である。
本実施の形態における駆動波形生成の動作を説明する。
コントローラ１１０はインク吐出を行う前に駆動ｃｈ数ｎをカウントしておき、さらに温度センサー１１５の値から決定される補正パラメータ等の情報を全て読み出す。駆動波形が出力開始直前になるとコントローラ１１０は区間１の補正直線の値がカウント出力されるようにカウンタ１（１１２）に設定をロードする。同時にカウンタ２（１１３）には次の区間２の補正直線の値が出力されるように設定をロードする。駆動波形が開始されると２つのカウンタ１１２、１１３はＤＡコンバータ６２のサンプリングクロックに従いカウントを開始する。

両カウンタ１１２、１１３の出力はコンパレータ１１１により比較されておりその結果はコントローラ１１０に戻される。コントローラ１１０はコンパレータ１１１の出力が変化するまでカウンタ１（１１２）の出力をセレクトする。コンパレータ１１１の出力が変化するとコントローラ１１０はカウンタ２（１１３）の値をセレクトする。このときコントローラ１１０はカウンタ１（１１２）に区間３の出力が再現されるように設定をロードする。

上記動作を順次繰り返すことにより、結果として補正式同士の交点を結ぶ出力が電流増幅回路６６に入力されることになり精度良く駆動波形が再現されることになる。
（発明の効果の説明）
請求項１、９
電流増幅回路が入出力に電位差を生じる特性を有していても、あらかじめ差が補償されるように入力信号を補正できるので目標出力に対する駆動波形の出力誤差を小さくすることが可能となる。

請求項２、１０
誤差の少ない駆動波形生成回路を安価な回路構成で実現することが可能となる。

請求項３、１１
台形波のように駆動波形の構成要素に近似式が定義できれば増幅回路の出力連続性が保たれることになり増幅回路の周波数特性を高くとらなくともよくコストを安くすることができる。

請求項４、１２
電流増幅回路としての入出力特性が環境温度に反応して変化するような場合にもその影響を受けずに精度の良い駆動波形を生成することができる。

請求項５、１３
電通増幅回路の駆動負荷による入出力特性の変動を吸収することができるので駆動波形の精度を向上させることが可能になる。

請求項６、１４
出力トランジスタが遮断領域で動作しても誤差を軽減できる。

請求項７
少ないメモリデータで波形の生成が可能になりコストが安い。また温度、特に駆動負荷によりインク吐出周期ごとにＤＡコンバータの入力デジタルデータを逐次処理をしなければならない場合に高速化しても十分対応可能となり簡単な方法で精度の良い駆動波形の生成を実現することが可能となる。
請求項８
高画質の画像形成装置が得られる。

は本発明の駆動波形生成方法を適用した画像形成装置としてのプリンタ全体構成を表す図であるヘッド駆動の電気的な構成に関わる部分を示す図である。ピエゾ素子を用いたインクジェットヘッドの駆動波形の一例を示す図である。ピエゾ素子を用いたインクジェットヘッドの駆動波形の一例を示す図である。ピエゾ素子を用いたインクジェットヘッドの駆動波形の一例を示す図である。ピエゾ素子を用いたインクジェットヘッドの駆動回路である。図６に示した電流増幅回路による誤差を低減した場合のブロック図である。電流増幅回路の出力電流と入出力間電位差との関係を示す図である。各区間の補正式による値と区間外で拡張可能な領域においてその軌跡を描いた図である。本発明の駆動波形生成方法により生成されるＶｉｎ（ｔ）である。本発明の駆動波形生成方法を適用した電流増幅回路の他の実施の形態を示す図である。図１１に示した電流増幅回路の特性を示す図である。本発明の駆動波形生成方法を説明するための説明図である。

符号の説明

１０プリンタ
１１コンピュータ
１２コントローラ
１３ａ、１３ｂインターフェース（Ｉ／Ｆ）
１４ａ主走査モータ
１４ｂ副走査モータ
１５ヘッド
１６ＲＡＭ
１７ＲＯＭ
１８ＣＰＵ
１９駆動波形生成回路

Claims

入力信号をディジタル形式からアナログ形式に変換するＤＡコンバータからの出力信号の電圧を増幅する電圧増幅回路と、
該電圧増幅信号からの出力信号の電流を増幅し、インクジェットヘッドのアクチュエータ用のピエゾ素子を駆動する電流増幅回路と、を備えた駆動波形生成回路において、
前記電流増幅回路の入出力電位の差が補償されるように、あらかじめ補正された所定の出力信号を前記電圧増幅回路から出力し、前記電流増幅回路に入力することを特徴とする駆動波形生成回路。
前記電流増幅回路をＰＮＰトランジスタとＮＰＮトランジスタとによるプッシュプル回路によって構成したことを特徴とする請求項１記載の駆動波形生成回路。
前記電圧増幅回路の出力は、目標とするインクジェットヘッドの駆動波形を電圧変動部と電圧一定部とに分割し、各区間に前記電流増幅回路の入出力関係の近似式を定義して該当区間外の時間領域へ近似式を適用して隣接区間の近似式による軌跡の交点を定めて、各交点から次の交点までを結ぶ近似式に従う軌跡を前記電流増幅回路の補正入力波形としたことを特徴とする請求項１または２記載の駆動波形生成回路。
前記補正は、環境温度に応じて可変であることを特徴とする請求項１または３記載の駆動波形生成回路。
前記補正は、インクジェットヘッドの駆動負荷の大きさに応じて可変であることを特徴とする請求項１または３記載の駆動波形生成回路。
前記電圧一定部の近似式は、対数関数を含むことを特徴とする請求項３記載の駆動波形生成回路。
前記近似式は、代数関数であることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項記載の駆動波形生成回路。
請求項１から７のいずれか１項記載の駆動波形生成回路を用いたことを特徴とする画像形成装置。
入力信号をディジタル形式からアナログ形式に変換し、そのアナログ形式の出力信号の電圧を電圧増幅回路で増幅し、該電圧増幅信号からの出力信号の電流を電流増幅回路で増幅し、インクジェットヘッドのアクチュエータ用のピエゾ素子を駆動する駆動波形生成方法において、
前記電流増幅回路の入出力電位の差が補償されるように、あらかじめ補正された所定の出力信号を前記電圧増幅回路から出力し、前記電流増幅回路に入力することを特徴とする駆動波形生成方法。
前記電圧増幅回路の出力は、目標とするインクジェットヘッドの駆動波形を電圧変動部と電圧一定部とに分割し、各区間に前記電流増幅回路の入出力関係の近似式を定義して該当区間外の時間領域へ近似式を適用して隣接区間の近似式による軌跡の交点を定めて、交点から交点までを結ぶ近似式に従う軌跡を前記電流増幅回路の補正入力波形とすることを特徴とする請求項９記載の駆動波形生成方法。
前記補正は、環境温度に応じて可変とすることを特徴とする請求項９または１０記載の駆動波形生成方法。
前記補正は、インクジェットヘッドの駆動負荷の大きさに応じて可変とすることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項記載の駆動波形生成方法。
前記電圧一定部の近似式は、対数関数を含むことを特徴とする請求項１０記載の駆動波形生成方法。
前記近似式は、代数関数とすることを特徴とする請求項１０記載の駆動波形生成方法。