JP4556440B2 - 記録ヘッドの駆動装置及び記録装置 - Google Patents

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Description

本発明は、記録媒体に印刷を行う記録ヘッドの駆動装置及び記録装置に関する。
従来より、記録媒体に印刷を行う記録ヘッドとしては種々の型式のものが知られており、このような記録ヘッドの一例として、用紙等に多数のノズルから夫々インク液滴を吐出して印字を行うインクジェットヘッドが挙げられる。また、このインクジェットヘッドの中には、各ノズルから吐出されるインクの量を変えることにより、階調印字が可能に構成されているものがある。
例えば、特許文献1に記載のインクジェットヘッドにおいては、インクジェット記録装置の本体回路から、ヘッドドライバに対して、階調印字を行う為の複数種類の波形信号と、各々のノズルに対応し且つ前記複数の波形信号の何れかに対応した所定数のビットデータを有する選択データとが伝送される。そして、ヘッドドライバにおいて、各ノズル毎に、そのノズルに対応する選択データに基づいて複数種類の波形信号の中から所定の波形信号を選択し、その選択された波形信号に基づいてインク液滴をノズルから吐出する。ここで、例えば、3種類(大、中、小)のインク吐出量に夫々対応した3種類の波形信号がヘッドドライバに伝送される場合には、これら3種類の波形信号の何れかに基づいてインクを吐出する態様に、インクを吐出しない態様を加えた、計4種類の態様の何れか1つを各ノズルに対して選択するための選択データは、4種類の態様に1対1で対応させるために2ビットのデータで構成されることになる。
ここで、従来のインクジェットヘッドでは、回路設計が容易になる等の理由から、選択データのビット数と同じ数の信号線を介して、本体回路からヘッドドライバに選択データをシリアルに伝送するように構成されていることが多い。例えば、選択データが2ビットの場合には2本の信号線を用い、選択データが3ビットの場合には3本の信号線を用いて、選択データをヘッドドライバに伝送するように構成されていた。
特開2000−158643号公報
しかしながら、近年の、高品質及び高速印字に対する要求に応えるため、ノズルの数が大幅に増加する傾向にあり、また、多階調印字を行って印字品質を向上させるために波形信号の種類を増やす必要性が生じている。しかし、波形信号の種類を増やすと、各ノズルに対して複数の波形信号から所定の波形信号を選択する為の選択データのビット数が必然的に多くなってしまう。つまり、ノズル数が多くなる上に、各ノズルに対応する選択データのビット数も多くなるため、記録装置の本体側からヘッドドライバに伝送される選択データのビット数がかなり多くなる。しかしながら、伝送される選択データのビット数が多くなると伝送時間が遅くなるため高速印字が困難となるし、そのために伝送レートを上げる(伝送時に印加されるクロックの周波数を上げる)と、伝送の際に信号線から放射されるノイズが大きくなり、記録装置の周辺機器等に悪影響を及ぼすことになる。
本発明の目的は、伝送時間を低下させることなく放射ノイズを抑制することが可能な記録ヘッドの駆動装置及び記録装置を提供することである。
課題を解決するための手段及び発明の効果
第1の発明の記録ヘッドの駆動装置は、記録装置の本体回路から伝送された複数の波形信号に基づいて、記録ヘッドに含まれる複数のノズルのそれぞれから前記波形信号に対応した吐出態様でインクを吐出させる駆動信号を供給する駆動装置であって、前記複数のノズルの各々に対応し、且つ、前記複数の波形信号を区別可能な所定数のビットデータの組み合わせからなり、前記複数の波形信号の何れかに割り当てられた選択データが、前記本体回路からシリアル入力される複数の選択データ入力部と、前記複数の選択データ入力部の各々にシリアル入力される前記選択データをパラレル変換する複数の変換部と、前記複数のノズルの各々に対し、前記変換部においてパラレル変換された前記選択データに基づいて、前記複数の波形信号のうちから1つの波形信号を選択する波形信号選択部とを備え、前記選択データ入力部の数は前記選択データのビット数よりも多く、前記変換部の数は、前記選択データ入力部の数と同じであり、前記選択データ入力部には、前記選択データ入力部の数と同じ本数の信号線を介して、前記本体回路から前記選択データの複数のビットデータが、選択データ毎にシリアル入力されることを特徴とするものである。
この記録ヘッドの駆動装置には、記録装置の本体回路から、複数の波形信号と、複数のノズルの各々に対応し且つ複数の波形信号の何れかに対応した選択データとが伝送される。ここで、選択データは、複数の波形信号を区別可能な所定数のビットデータの組み合わせからなる。例えば、波形信号が7種類である場合には、選択データは、これら7種類の波形信号の何れかに基づく7種類の記録態様に、記録を行わない態様を加えた計8つの態様に夫々対応した、3ビットのビットデータを有する。そして、駆動装置は、複数の選択データ入力部にシリアル入力された各ノズルに対して対応する選択データに基づいて、複数の波形信号から所定の波形信号を選択して、記録媒体に対する記録を行う。
ここで、選択データ入力部の数は選択データのビット数よりも多く、選択データ入力部の数と同じ本数の信号線を介して本体回路から複数の選択データがシリアル入力される。従って、選択データのビット数と同じ数の信号線を介して伝送していた従来の形態と比べて、本体回路から信号線を介して駆動装置へ選択データを伝送する際に伝送レートを下げる(つまり、伝送時に駆動装置に印加されるクロックの周波数を下げる)ことができ、信号線から放射されるノイズを抑制することができる。また、伝送時間を速くすることもできるため、より高速な印字が可能になる。
第2の発明の記録ヘッドの駆動装置は、前記第1の発明において、前記選択データ入力部の数は、各選択データのビット数よりも1個多いことを特徴とするものである。このように、信号線をわずかに(1本)だけ増やすことにより、信号線の本数が増えることによるコストアップを極力抑えつつ、伝送レートを下げることができる。
第3の発明の記録ヘッドの駆動装置は、前記第1又は第2の発明において、前記複数のノズルは、複数のノズル群に分類され、前記複数の選択データ入力部には、前記複数のノズル群に夫々属するノズルに対応する選択データが、所定の順序に従ってシリアル入力されることを特徴とする。
の発明の記録ヘッドの駆動装置は、前記第の発明において、前記複数のノズルは、記録装置で使用される複数種類のインクの色に夫々対応する複数の色別ノズル群に分類され、前記複数の選択データ入力部には、前記複数の色別ノズル群に夫々属するノズルに対応する選択データが、所定の色順に従ってシリアル入力されることを特徴とすることを特徴とするものである。このように、複数の色別ノズル群に夫々属するノズルに対応する選択データが、所定の色順に従って選択データ入力部に入力されるようにすると、駆動装置の回路設計が容易になる。
の発明の記録ヘッドの駆動装置は、前記第の発明において、前記複数の変換部にクロックが印加されるときに、全ての変換部に同じ色の色別ノズル群に夫々属するノズルに対応する選択データが入力されることを特徴とするものである。このように、クロックが印加されたときに、複数の変換部に同じ色のノズルに対応する選択データが変換部に入力されるようにすると、駆動装置の回路設計が容易になる。
の発明の記録ヘッドの駆動装置は、前記第〜第の何れかの発明において、前記複数の変換部の一部には、全ての変換部に同期して印加されるクロックの立ち上がりのタイミングで前記選択データが入力され、複数の変換部の残部には、前記クロックの立ち下がりのタイミングで前記選択データが入力されることを特徴とするものである。従って、複数の変換部に同期して印加されるクロックの立ち上がりと立ち下がりで、夫々選択データが変換部に入力されるため、選択データを伝送する際に駆動装置に印加されるクロックの周波数をさらに半分にすることができ、伝送時に信号線から放射されるノイズをさらに小さくすることができる。
の発明の記録ヘッドの駆動装置は、前記第〜第の何れかの発明において、前記複数の変換部から前記波形信号選択部へパラレル出力されるデータのビット数は、前記複数のノズルの数に前記選択データのビット数を乗算して得られた数よりも多く、前記複数の変換部のうち少なくとも1つの変換部を除く残りの変換部には、複数のノズルに夫々対応する複数の選択データが入力され、前記少なくとも1つの変換部には、前記選択データとともに、前記記録ヘッドを駆動する為のビットデータであって、前記選択データ以外のビットデータが入力されることを特徴とするものである。従って、選択データ以外の、記録ヘッドを駆動する為のビットデータを、選択データを伝送する信号線を利用して変換部に入力することができるため、そのビットデータを駆動装置に入力する為の専用の信号線を省略することができ、コストダウンが可能となる。尚、選択データの以外のビットデータとしては、温度センサからの信号の出力を制御する信号のように、駆動装置の保守管理機能を作動させる為の信号や、駆動に関する制御のタイミングの基準となる信号や、ノズルを駆動する為の波形信号群を切換える為の信号など、駆動装置を駆動する為の種々の制御信号等が該当する。
の発明の記録装置は、複数のノズルを含む記録ヘッド及び本体回路を有し、外部から前記本体回路に伝送された複数の画素データに従って前記複数のノズルからインクを吐出させて、記録媒体に画像を記録する記録装置であって、前記本体回路は、前記ノズルから異なる吐出態様でインクを吐出させる為の複数の波形信号を生成する波形信号生成部と、前記画素データを複数のグループに分配する分配部と、前記複数のグループに分配された前記画素データから、前記複数の波形信号を区別可能な所定数のビットデータの組み合わせからなり、前記複数の波形信号の何れかに割り当てられた選択データを生成する選択データ生成部と、前記グループの数と同数の信号線が接続され、前記選択データを前記グループに夫々対応する信号線を介して前記記録ヘッドに伝送する伝送部とを有し、前記記録ヘッドは、前記グループの数と同数設けられ、前記グループの数と同数の信号線を介して前記伝送部から伝送される前記選択データが夫々シリアル入力される複数の選択データ入力部と、前記複数の選択データ入力部の各々にシリアル入力される前記選択データをパラレル変換する複数の変換部と、前記複数のノズルの各々に対し、前記変換部においてパラレル変換された前記選択データに基づいて、前記波形信号生成部から伝送された前記複数の波形信号のうちから1つの波形信号を選択する波形信号選択部とを有し、前記変換部の数は、前記選択データ入力部の数と同じであり、前記選択データ入力部には、前記選択データの複数のビットデータが、選択データ毎にシリアル入力され、前記選択データを記録ヘッドへ伝送する信号線の数が、前記選択データのビット数よりも多いことを特徴とするものである。
まず、本体回路においては、波形信号生成部により、複数のノズルを異なる吐出態様でインクを吐出させる為の複数の波形信号が生成される。次に、分配部により、外部から本体回路に伝送された画素データが複数のグループに分配される。そして、選択データ生成部により、複数のグループに分配された画素データから、複数の波形信号の何れかに対応する選択データが生成される。さらに、これらの選択データは、伝送部により、前記グループの数と同数の信号線を介して記録ヘッドに伝送される。一方、記録ヘッドにおいては、前記グループと同数設けられた選択データ入力部に、前記選択データが夫々シリアル入力される。そして、波形信号選択部において、前記選択データに基づいて、波形信号生成部から伝送された複数の波形信号のうちから1つの波形信号が選択されて、この選択された波形信号に基づいてノズルからのインクの吐出が行われる。
ここで、本体回路から記録ヘッドへ選択データを伝送する信号線の数が、選択データのビット数よりも多いため、選択データのビット数と同じ数の信号線を介して伝送していた従来の形態と比べて、選択データの伝送レートを下げることができ、信号線から放射されるノイズを抑制することができる。また、伝送時間を速くすることもできるため、より高速な印字が可能になる。
まず、本発明の第1の実施形態のインクジェットプリンタの構造について、図1〜図7を参照して説明する。
図1に示すように、カラーインクジェットプリンタ100の本体フレーム68には、4色(シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック)のインクを噴射させるために各色ごとに配設された計4つの圧電式のインクジェットヘッド6が固着されており、さらに、4色のカラーインクが夫々充填される計4つのインクカートリッジ61が本体フレーム68に脱着可能に取り付けられている。この本体フレーム68は、駆動機構65により直線方向に往復駆動されるキャリッジ64に固着されている。用紙62を送るためのプラテンローラ66は、その軸線がキャリッジ64の往復移動方向に沿うよう配置され、4つのインクジェットヘッド6と対向している。
キャリッジ64は、プラテンローラ66の支軸と平行に配設されるガイド軸71およびガイド板72によって、摺動自在に支持されている。ガイド軸71の両端部の近傍にはプーリー73,74が支持され、これらのプーリー73,74の間に無端ベルト75が掛け渡されている。そして、キャリッジ64はこの無端ベルト75に固定されている。
この駆動機構65においては、一方のプーリー73がモータ76の駆動により正逆回転されると、それに伴ってキャリッジ64がガイド軸71およびガイド板72に沿って直線方向に往復駆動されて、インクジェットヘッド6を往復移動させるようになっている。
用紙62は、インクジェットプリンタ100の側方に設けられた給紙カセット(図示省略)から給紙され、インクジェットヘッド6とプラテンローラ66との間の空間に導かれて、インクジェットヘッド6から噴射されるインクにより所定の印字がなされた後に排紙される。
パージ機構67は、インクジェットヘッド6の内部に溜まる気泡やゴミなどを含んだ不良インクを強制的に吸引して除去するためのものである。
このパージ機構67はプラテンローラ66の側方に設けられており、前述の駆動機構65によってインクジェットヘッド6がリセット位置に至ったときにそのインクジェットヘッド6に対向するよう、パージ機構67の配設位置が定められている。このパージ機構67はパージキャップ81を備えており、インクジェットヘッド6の下面に設けられた多数のノズル35(図3〜図6参照)を覆うように、インクジェットヘッド6の下端部に装着される。
図2に、インクジェットヘッド6を上下逆さまにした状態の分解斜視図を示す。このインクジェットヘッド6の本体フレーム68は、その上面側(図2における下面側)が開放された略箱状に形成されており、上方から4つのインクカートリッジ61を着脱自在に装着できるようになっている。
図2に示すように、本体フレーム68には、各インクカートリッジ61の下端部に設けられたインク放出部に接続されるインク供給通路4が、本体フレーム68の底板5の下面(インクジェットヘッド6が固着される側の面)まで連通している。これらのインク供給通路4に夫々対応して、インクジェットヘッド6のインク供給口と密接できるようにしたゴム製等のジョイント部材47が、底板5の下面に取り付けられている。底板5の下面側には、4つのインクジェットヘッド6を並べて配置させるための4つの支持部8が、夫々段付き状に形成されている。そして、各インクジェットヘッド6は、支持部8において紫外線硬化型の接着剤などにより固定される。
図3に示すように、インクジェットヘッド6は積層型の流路ユニット10を備えており、この流路ユニット10の上面に、平板形状のアクチュエータユニット20が接着される。さらに、アクチュエータユニット20の上面には、ドライバIC(図9、図18参照)との電気的接続のためのフレキシブルフラットケーブル40が、接着剤により重ね接合されている。流路ユニット10の下面側には多数のノズル35が下方開放状に形成されており、各ノズル35から下向きにインクが吐出される。
図3〜図6に示すように、流路ユニット10は、ノズルプレート11、ダンパプレート12、2枚のマニホールドプレート13X,13Y、スペーサプレート14、ベースプレート15の6枚の薄い金属板が、互いに重ねられた状態で接合された積層構造を有する。
図4、図5に示すように、ノズルプレート11には、インクを吐出する為のノズル35が、所定の間隔をおいて多数形成されている。このノズル35は、ノズルプレート11における長手方向に沿って千鳥状の2列に配列されている。図5に示すように、ベースプレート15には複数の圧力室36が、ベースプレート15の長手方向に沿って千鳥状の2列に配列されている。各圧力室36は矩形の平面形状を有し、その長手方向がベースプレート15の長手方向に対して直交するように形成されている。また、ベースプレート15のスペーサプレート14に面する側には、それぞれの圧力室36と接続される絞り部36dと、この絞り部36dと接続されるインク供給孔36bとが形成されている。各圧力室36の短手方向中央側の端部36aは、スペーサプレート14、2枚のマニホールドプレート13X,13Y、ダンパプレート12に夫々千鳥状配列で形成された貫通孔37a,37b,37c,37dを介してノズル35に連通している。
図5に示すように、2枚のマニホールドプレートのうちスペーサプレート14に近い側のマニホールドプレート13Xには、2つのインク室半部13aが貫通状に形成されている。そして、このインク室半部13aの側壁には、前述のインク供給孔36bに対応して接続部45が形成されている。 一方、ノズルプレート11側のマニホールドプレート13Yには、二つのインク室半部13bが、他側のマニホールドプレート13Xに向けてのみ開放するように凹設されている。
そして、図6に示すように、2枚のマニホールドプレート13X・13Yとスペーサプレート14の3枚のプレートが積層された状態では、貫通孔37a〜37dの列の両側に1つずつ、2つの共通インク室7が形成されている。
図5に示すように、ダンパプレート12には、ダンパ溝12cが凹設されており、このダンパ溝12cはマニホールドプレート13Y側に向けてのみ開放するように形成され、その平面視での位置および平面形状は前記共通インク室7と一致している。
図4に示すように、ベースプレート15には2つのインク供給孔39aが形成され、スペーサプレート14にもインク供給孔39bが形成されている。これらインク供給孔39a,39bは、2つの共通インク室7に対応して設けられている。さらに、スペーサプレート14における左右両側部位には夫々インク供給孔38が形成されている。
そして、流路ユニット10には、共通インク室7から、接続部45、インク供給孔38、絞り部36d、圧力室36を経て、各ノズル35に至る個別インク流路(以下の説明において、適宜チャンネル(Ch)と称する)が形成されている。尚、本実施形態のインクジェットヘッドの個別インク流路(チャンネル)の数は、Ch0〜Ch303までの304である。そして、各個別インク流路において、アクチュエータユニット20により圧力室36内のインクに吐出エネルギーが与えられ、貫通孔37a〜37dを介してノズル35からインクが吐出される。
次に、アクチュエータユニット20について説明する。図6、図7に示すように、アクチュエータユニット20は、2種類の圧電シート21,22と1枚の絶縁シート23とを積層した構造を有する。一方の圧電シート21の上面には、流路ユニット10における各圧力室36毎に対応した複数の駆動電極24が設けられている。図7に示すように、各駆動電極24の一端部24aは、アクチュエータユニット20の側面に露出するように形成されている。
他方の圧電シート22の上面には、共通電極25が複数の圧力室36に対して共通に設けられている。共通電極25の一端部25aも、駆動電極24の一端部24aと同様に、アクチュエータユニット20の側面に露出するように形成されている。そして、各駆動電極24と共通電極25とに挟まれる圧電シート21、22における領域は、各圧力室36ごとに対応した圧力発生部となる。最上段の絶縁シート23の上面には、駆動電極24の各々に対応する表面電極26と、共通電極25に対応する表面電極27とが、2列に並べて設けられている。
圧電シート21,22及び絶縁シート23の側面において、駆動電極24の一端部24aには第1の凹み溝30が、共通電極25の一端部25aには第2の凹み溝31が、夫々積層方向に延びるように設けられている。第1の凹み溝30の各々には、各駆動電極24と各表面電極26とを電気的に接続する側面電極が設けられ、第2の凹み溝31内には、共通電極25と表面電極27とを電気的に接続する側面電極が設けられている。なお、符号28および29の電極は、捨てパターンの電極である。
ここで、流路ユニット10とアクチュエータユニット20とは、流路ユニット10の各圧力室36と、アクチュエータユニット20の各駆動電極24とが対応するように積層される。また、アクチュエータユニット20の上面において、フレキシブルフラットケーブル40と表面電極26,27とが電気的に接合されている。そして、各圧力室36に対応する各表面電極26及び各個別電極24と、表面電極27及び共通電極25と、圧電シート21,22により、対応するノズル35からインク滴を吐出させる1つのアクチュエータが構成されている。
尚、本実施形態のインクジェットプリンタ100においては、ノズル35を含む個別インク流路(チャンネル:Ch)及び前述のアクチュエータが本発明の記録素子に相当する。
そして、表面電極26と電気的に接続された駆動電極24と共通電極25との間に選択的に電圧が印加された場合には、圧電シート22のうち電圧が印加された駆動電極24の部分に、圧電による積層方向の歪みが発生し、圧力室36の容積が減少する。すると、圧力室36内のインクの圧力が上昇し、インクがノズル35から吐出される。
次に、インクジェットプリンタ100のインクの吐出に関する部分についての、電気的な構成について、図8〜図20を参照して詳細に説明する。
図8、図9に示すように、インクジェットプリンタ100の制御装置101内の本体回路102が、インクジェットヘッド6を駆動するドライバIC103と信号線120〜123等を介して電気的に接続され、さらに、前述のように、ドライバIC103とアクチュエータユニット20とがフレキシブルフラットケーブル40により電気的に接続されている。
まず、制御装置101の本体回路102について説明する。
図9に示すように、制御装置101の本体回路102は、階調印字等を行うために複数のアクチュエータを異なる態様で駆動する為の複数の波形信号を生成する波形信号生成部110と、外部から本体回路102に伝送された複数の画素データを4つのグループに分配する分配部111と、複数のグループに分配された画素データから、複数の波形信号に対応した3ビットのビットデータを有する選択データを生成する4つの選択データ生成部130〜133と、画素データが分配されたグループの数と同数の4本の信号線120〜123が接続され、4つのグループに分配された選択データを4つの選択データ生成部130〜133に夫々対応する信号線120〜123を介してドライバIC103に伝送する転送バッファ140〜143(伝送部)とを備えている。
制御装置101には、パソコン等の外部機器から、印字される画像に関する画素データがI/F(インターフェース)コントローラ112を介して入力される。この画素データは、DMA(Direct Memory Access)コントローラ114を介してSDRAM(Synchronous Direct Random Access Memory)113に記憶される。尚、DMAコントローラ114は、CPU115と接続されたMAIN制御部116により制御される。
このインクジェットプリンタ100においては、波形信号生成部110により6種類の波形信号(FIRE1〜FIRE6)が生成され、これら6種類の波形信号FIRE1〜FIRE6に基づいて階調印字が可能に構成されている。図10に示すように、6種類の波形信号FIRE1〜FIRE6のうち、FIRE1〜FIRE3の3種類の波形信号は、Hiとなる回数が相互に異なるパルス列信号であり、Hiとなる回数に対応してノズル35からのインク吐出回数を異ならせて階調制御を行うための波形信号である。つまり、印字周期内に、FIRE1の場合は1回、FIRE2の場合は2回、そして、FIRE3の場合は3回、インク滴が吐出されることにより、1印字周期におけるインク吐出量が変化することになる。また、FIRE4〜FIRE6は、直前のインクの吐出態様に応じて、FIRE1〜FIRE3よりもパルス幅を狭めることにより印字品質の向上を図る、いわゆる履歴制御を行うための波形信号である。そして、後述のドライバIC103において、各ノズル35(各チャンネル)に対して、これらFIRE1〜FIRE6に基づくインク吐出態様に、インクを吐出しない態様を加えた、計7種類の態様の何れかが選択される。
図11に示すように、SDRAM113に格納される画素データは、1ドットにつき2ビットのビットデータb1,b0で構成されている。そして、図12に示すように、2つのビットデータb1,b0の組み合わせにより、3種類(小、中、大)のインクの液滴(1印字周期におけるインク吐出量)が表現される。また、SDRAM113には、各Chに対する1走査分の画素データが順に格納される。
次に、SDRAM113に記憶された画素データは、分配部111により4つのグループに分配される。分配部111は、SRAM(Static Random Access Memory)からなる2つのピクセルRAM(Bank1,Bank0)117,118と、読み出しアドレスカウンタ119を備えている。そして、図13、図14に示すように、2つのピクセルRAM117,118の何れか一方に、Ch0〜Ch303の各々に対する8ドット分(16ビット)の画素データがSDRAM113から転送されて格納されると同時に、他方のピクセルRAM117,118において、図14に示すような順番で、読み出しアドレスカウンタ119で指定されたアドレスから画素データが読み出される。そして、画素データが4つのグループに分配されて、分配された4つのグループの画素データが、夫々4つの選択データ生成部130〜133に転送される。
ここで、図14に示すような順番でピクセルRAM117(118)から4つの選択データ生成部に画素データを転送するのは以下のような理由による。一番初めにピクセルRAM117(118)から4つの選択データ生成部130〜133に夫々画素データが転送される、Ch75、Ch151、Ch227及びCh303を例に挙げて説明する。これらのチャンネルCh75、Ch151、Ch227及びCh303は同色のインクが流れるチャンネルである(即ち、Ch75、Ch151、Ch227及びCh303は、各色別に区分けされた色別の記録素子群に属する)。そして、4つの選択データ生成部130〜133において後述の選択データd1〜d3を作成した後に、夫々対応する4本の信号線120〜123により選択データd1〜d3をドライバIC103に伝送する際に、同色のインクが流れるチャンネルであるCh75、Ch151、Ch227及びCh303に対応する選択データd1〜d3を、同じタイミングで伝送することができるようにするためである。これについては、後述のドライバIC103の説明にて詳しく述べる。
選択データ生成部130〜133は、分配部111により複数のグループに分配された8ドット分(16ビット)の画素データを格納するメモリを備え、この画素データに基づいて、後述のドライバIC103で各ドットに対して6種類の波形信号FIRE1〜FIRE6(図10参照)の何れかを選択する為の選択データを生成する。ここで、図15に示すように、選択データは、6種類の波形信号FIRE1〜FIRE6に基づく吐出態様に、インクを吐出しない態様を含めた計7種類の態様に夫々1対1で対応するものであるから、これら7種類の異なる態様を全て表すことができるように、選択データは3ビットのビットデータ(d1,d2,d3)で構成されている。
ところで、前述のように、6種類の波形信号FIRE1〜FIRE6のうち、3種類の波形信号FIRE4〜FIRE6は、直前のインクの吐出態様に応じて履歴制御を行うための波形信号であることから、選択データ生成部130〜133においては、前回(直前)のインクの吐出態様を考慮した履歴演算を行い、今回のインクの吐出態様(大、中、小)の波形信号を決定してそれに対応する選択データを生成する。
図16に示すように、各選択データ生成部130〜133においては、今回の2ビットの画素データ(n1,n0)と、前回の2ビットの画素データ(p1,p0)とから、図17に示す履歴演算が行われて今回のインク吐出に対する波形信号が決定されるとともに、それに対応する選択データが生成される。例えば、直前にインクが吐出されない場合には(p1,p2共に0)、今回の吐出においては、通常の小、中、大のインクの何れかを吐出する為の波形信号(FIRE1,FIRE2,FIRE3)に対応する選択データ(図17において、履歴演算後のインク液滴を夫々小、中、大と記載)が生成される。例えば、FIRE1の波形信号(インク液滴:小)が選択されるチャンネルに対しては、d3=0、d2=0、d1=1の選択データが生成される。
一方、直前にインクが吐出される場合であって、直前のインクの吐出量が今回吐出されるインクの量よりも少ない場合には、前回のインクの吐出が今回の吐出特性にさほど影響を与えないと判断されて、前述の直前にインクが吐出されない場合と同様に、通常の小、中、大のインクの何れかを吐出する為の波形信号(FIRE1,FIRE2,FIRE3)に対応する選択データが生成される。しかし、前回のインクの吐出量が、今回のインクの吐出量よりも大きい場合、あるいは、前回のインク吐出量が大で今回も大である場合には、前回のインクの吐出が今回のインクの吐出特性に大きな影響を及ぼすと判断されて、最初のパルスの幅がFIRE1〜FIRE3のパルス幅Aと比べて狭い(図10参照)、履歴制御用の波形信号(FIRE4,FIRE5,FIRE6)に夫々対応する選択データ(図17において、履歴演算後のインク液滴を夫々履歴小、履歴中、履歴大と記載)が生成される。例えば、FIRE4の波形信号(インク液滴:履歴小)が選択されるチャンネルに対しては、d3=1、d2=0、d1=1の選択データが生成される。
このようにして4つの選択データ生成部130〜133で夫々生成された3ビットの選択データ(d1,d2,d3)は、選択データ生成部130〜133に夫々対応する転送バッファ140〜143に送られる。さらに、図9に示すように、3ビットの選択データ(d1,d2,d3)は、4つの転送バッファ140〜143から夫々対応する4本の信号線120〜123を介してドライバIC103にシリアル出力される。
次に、インクジェットヘッド6のドライバIC103について説明する。
図18に示すように、ドライバIC103は、本体回路102から3ビットの選択データがシリアル入力される4つの選択データ入力部150〜153と、これら4つの選択データ入力部150〜153の各々にシリアル入力される選択データをパラレル変換するシリアル−パラレル変換器としての4つのシフトレジスタ160〜163(変換部)と、ラッチ回路としてのD−フリップフロップ170と、複数のチャンネルに対して夫々対応する選択データに基づいて、複数の波形信号FIRE1〜FIRE6のうちから1つの波形信号を選択する波形信号選択部171とを備えている。
4つの選択データ入力部150〜153の各々には、3ビットの選択データが、4本の信号線120〜123を介してシリアル入力され、さらに、転送クロックCLKと同期して4つのシフトレジスタ160〜163へ夫々シリアル入力される。各シフトレジスタ160〜163には、76チャンネル分の選択データが夫々入力され、各シフトレジスタ160〜163のビット長は、チャンネル数(76)×各チャンネルに対応する選択データのビット数(3ビット)の228ビットである。そして、シフトレジスタ160〜163には、転送クロックCLKの立ち上がりに従ってシリアルの選択データが入力される。
ここで、図18〜図20に示すように、3ビットの選択データは、Ch毎に順にシフトレジスタ160〜163にシリアル入力される(例えば、Ch75の3ビットの選択データ075-2(d2),075-1(d1),075-0(d0)が、1番目から3番目の転送クロックCLKが夫々印加されるタイミングで転送クロックCLKと同期してシフトレジスタ160に順に入力される)。さらに、図20に示すように、各チャンネルには、インクジェットプリンタ100で記録される4色(シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック)の何れか1つのインクが対応しており、図20に示すように、同じ転送クロックCLKで4つのシフトレジスタ160〜163に夫々入力される選択データに対応するチャンネルは、全て同じ色のインクに対応している(即ち、複数のチャンネルを夫々含む複数の記録素子が、各色別に分けられた色別の記録素子群に夫々属している)。例えば、1番の転送クロックで順に転送される選択データに対応するチャンネルCh75、Ch151、Ch227及びCh303は、マゼンタのインクが流れるチャンネルであり、2番の転送クロックで転送される選択データに対応するチャンネルCh74、Ch150、Ch226、Ch302は、ブラックのインクを吐出するチャンネルである。
さらに、4つの色別の記録素子群に属する複数の選択データは、所定の色順に従って各シフトレジスタ160〜163にシリアル入力される。例えば、シフトレジスタ160へのシリアル入力SIN-0を例にとると、チャンネルCh75、Ch74、Ch73及びCh72は、夫々、マゼンタ、ブラック、シアン及びイエローのインクが流れるチャンネルであり、以下、この色順(マゼンタ、ブラック、シアン及びイエロー)で選択データがシフトレジスタ160に入力される。これは他のシフトレジスタ161〜163においても同様である。
このような順番で、複数のチャンネルに夫々対応する選択データをシフトレジスタ160〜163に転送することにすると、ドライバIC103及び制御装置101の本体回路102の回路設計が非常に容易になる。
シフトレジスタ160〜163は、シリアル入力された3ビットの選択データをパラレルに変換し、各チャンネル毎のパラレル信号Sx-0,Sx-1,Sx-2(ここで、xは0〜303までの整数の何れかを示し、シフトレジスタ160に関しては0〜75までの整数の何れかを示し、シフトレジスタ161に関しては76〜151までの整数の何れかを示し、シフトレジスタ162に関しては152〜227までの整数の何れかを示し、シフトレジスタ163に関しては228〜303までの整数の何れかを示す)を、D−フリップフロップ170へ出力する。
D−フリップフロップ170は、本体回路102から転送されてくるストローブ制御信号STBの立ち上がりに従って、各パラレル選択信号Sx-0,Sx-1,Sx-2を、選択信号SELx-0,SELx-1,SELx-2として、マルチプレクサで構成された波形信号選択部171に出力する。
波形信号選択部171には、選択信号SELx-0,SELx-1,SELx-2と、6種類の波形信号FIRE1〜FIRE6が入力される。そして、6種類の波形信号FIRE1〜FIRE6の中から、選択信号SELx-0,SELx-1,SELx-2として入力された3ビットの選択データに基づいて、対応する1つの波形信号を選択し(又は、インクを吐出しない態様を選択し)、その波形信号Bxをドライブバッファ172に出力する。
ドライブバッファ172は、波形信号選択部171から出力された波形信号Bxを所定電圧の吐出パルス信号OUTxとしてそのチャンネルに対応するアクチュエータへ供給する。
以上説明したインクジェットプリンタ100によれば、3ビットのビットデータを有する選択データが、4本の信号線120〜123の何れか1本を介して本体回路102からドライバIC103の4つの選択データ入力部150〜153の何れか1つにシリアル入力される。従って、選択データを構成する3ビットのビットデータが、1本の信号線を介して連続的にシリアル入力されるので、選択データのビット数と信号線の本数とが同数である従来の形態と比較して、選択データのビット数に影響されることなく信号線の本数を容易に増加させることができる。そのため、本体回路102からドライバIC103へ選択データを伝送する際の伝送レートを下げて、各信号線120〜123から放射されるノイズを抑制することができる。また、伝送時間を速くすることもできるため、より高速な印字が可能になる。さらに、選択データ入力部150〜153の数を、選択データのビット数(3ビット)よりも1個だけ多くすることにより、選択データのビット数と同じ数の信号線を介して伝送していた従来の形態と比べて、信号線はわずかに1本だけ増えるだけであるため、信号線の本数が増えることによるコストアップを極力抑えつつ、伝送レートを下げることができる。
次に、本発明の第2の実施形態について図21、図22を参照して説明する。この第2の実施形態では、ドライバIC203において、4つの選択データ入力部150〜153に夫々シリアル入力された選択データが、8つのシフトレジスタ210〜217によりパラレル変換される点で第1の実施形態と異なる。尚、前記第1の実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
図21に示すように、各シフトレジスタ210〜217には、38チャンネル分の選択データが夫々入力され、各シフトレジスタ210〜217のビット長は、チャンネル数(38)×各チャンネルに対応する選択データのビット数(3ビット)の114ビットである。ところで、8つのシフトレジスタ210〜217のうち、4つのシフトレジスタ210、212,214,216には、全てのシフトレジスタ210〜217に同期して印加される転送クロックCLKの立ち上がりのタイミングで選択データがシリアル入力され、残りの4つのシフトレジスタ211,213,215,217には、転送クロックCLKの立ち下がりのタイミングで選択データが入力される。
即ち、図22に示すように1番の転送クロックCLKの立ち上がりのタイミングにおいては、SIN-0で選択データ入力部150に入力されたCh37の選択データ037-2は、シフトレジスタ210に入力される。一方、1番の転送クロックCLKの立ち下がりのタイミングにおいては、SIN-0で選択データ入力部150に入力されたCh75の選択データ075-2は、シフトレジスタ211に入力される。そして、他のシフトレジスタ211〜217に対しても、転送クロックCLKの立ち上がりのタイミングと立ち下がりのタイミングで、選択データが入力される。従って、転送クロックCLKの立ち上がりと立ち下がりの両方のタイミングで、選択データがシフトレジスタ210〜217に入力されるため、転送クロックCLKの周波数を半分にして本体回路102(図9参照)からドライバIC203への伝送レートを下げることができ、信号線120〜123から放射されるノイズをさらに抑制することができる。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。この第3の実施形態では、前述の第1の実施形態と同様に、ドライバIC303は、4つのシフトレジスタ310〜313を備えている。しかし、この第3の実施形態においてはチャンネル数が303となっており、前記第1の実施形態と比べてチャンネルが1つ少ない。尚、前記第1の実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
図23に示すように、4つのシフトレジスタ310〜313のうち、3つのシフトレジスタ310〜312には、76チャンネルの選択データが夫々入力され、各シフトレジスタ310〜312のビット長は、チャンネル数(76)×各チャンネルに対応する選択データのビット数(3ビット)の228ビットである。一方、残りのシフトレジスタ313には、75チャンネルの選択データと、後述の切換信号nV-Cが入力され、このシフトレジスタ313のビット数は、チャンネル数(75)×各チャンネルに対応する選択データのビット数(3ビット)+1の226ビットである。そして、これら4つのシフトレジスタ310〜313から、D−フリップフロップ320及び波形信号選択部321へパラレル出力されるデータのビット数は910ビットとなり、チャンネル数に選択データのビット数を乗算して得られた数(303Ch×3ビット=909ビット)よりも1だけ多くなっている。
ところで、ドライバIC303は、このドライバIC303の温度を検出する温度センサ330と、本体回路102(図9参照)からの入力(波形信号FIREm(mは1〜6の何れかの整数)、選択データのシリアル入力SIN-n(nは0〜3の何れかの整数)、転送クロックCLK及びストローブ制御信号STB)が正常に入力されるか否かを検出するチェック回路331とを備えている。尚、このチェック回路331による本体回路102とドライバIC303との接続確認は、インクジェットプリンタの製造段階において1度だけ行われるものである。さらに、ドライバIC303は、温度センサ330からの出力(A)及びチェック回路331からの出力(B)のうち、何れか一方を出力する為の切換回路332を備えている。
そして、図23、図24に示すように、インクジェットプリンタの製造段階で、本体回路102からHiの切換信号nV-Cが選択データ入力部153からシフトレジスタ313に入力され、さらに、この信号がD−フリップフロップ320を介して切換回路332に入力されると、切換回路332は、チェック回路331からの信号をVTEMP-CHEKから本体回路102へ出力する。一方、接続確認を終えた状態では、本体回路102から転送される切換信号nV-Cは常にLowとなる。このLowの切換信号nV-Cが選択データ入力部153からシフトレジスタ313及びD−フリップフロップ320を介して切換回路332に入力されると、切換回路332は、温度センサ330からの信号をVTEMP-CHEKから本体回路102へ出力する。これにより温度センサ330からの信号は常にVTEMP-CHEKから本体回路102へ出力される。そして、本体回路102は、インクジェットプリンタの使用中にドライバIC303の温度を常に監視して、ドライバIC303の温度が高くなりすぎた場合(例えば、100℃以上)には、印字の休止時間を調整するなどしてドライバIC303が熱で破壊されてしまうのを防止する。
このように、温度センサ330からの出力とチェック回路331からの出力を切換える為の切換信号nV-Cを、選択データを伝送する信号線123(図9参照)を利用してシフトレジスタ313に入力することができるため、切換信号nV-CをドライバIC303に入力する為の専用の信号線を省略することができ、コストダウンが可能となる。
尚、選択データ用の信号線を用いて伝送可能な信号は前記の切換信号nV-Cに限らず、以下のような、ドライバICによるインクジェットヘッドの駆動を制御する信号等の、種々の制御信号であってもよい。例えば、温度センサ330の出力を定期的に監視するために、その信号入力時に、温度センサ330の信号をVTEMP-CHEKから本体回路102へ出力させる、温度監視用のトリガー信号であってもよい。また、波形信号選択部171に、6種類の波形信号FIRE1〜FIRE6からなる波形信号群と、これら6種類の波形信号FIRE1〜FIRE6とは吐出態様の異なる別の6種類の波形信号FIRE1'〜FIRE6'からなる波形信号群とが入力されるように構成した場合には、これら2つの波形信号群の何れか一方を選択する為の選択信号であってもよい。この場合には、2つの波形信号群により表わされる吐出態様を適宜選択することが可能となる。あるいは、ストローブ制御信号STBなど、ドライバICを駆動する為の他の制御信号を選択データとともにドライバICに伝送することもできる。
尚、本発明は、以上説明した第1〜第3の実施形態に限るものではなく、以下に示すような、別の形態で実施することも可能である。
1]波形信号の種類は前記第1〜第3の実施形態の6種類(FIRE1〜FIRE6)に限らない。例えば、4滴のインク液滴を吐出するための、4つのパルス波を有する波形信号等を加えてもよい。あるいは、インクを吐出するための1又は複数のパルス波の後に、さらに、インク液滴の噴射後にノズルに残留するインクの振動を抑制する為のストップパルスが付加された波形信号を加えてもよい。その他、要求される印字品質等の種々の条件に応じて、波形信号の種類を適宜変更することができる。尚、このようにして波形信号の種類を変更した場合には、選択データのビット数が変更になることがある。例えば、波形信号が8種類である場合には、8種類の波形信号に基づく吐出態様に、インクを吐出しない態様を加えた9種類の態様が存在することになるため、それら9種類の態様に夫々対応する選択データは4ビットのビットデータで構成される。
2]本体回路からインクジェットヘッドのドライバICに選択データを伝送する為の信号線の数(即ち、選択データ入力部の数)は、必ずしも選択データのビット数よりも1だけ多い数である必要はなく、伝送レート及びコスト等を勘案して信号線の数を適宜設定すればよい。
3]前述したインクジェットヘッドは、圧電式のアクチュエータを備えたものであるが、ヒーターや振動板など、他のアクチュエータを備えたインクジェットヘッドにも本発明を適用できる。
本発明の第1の実施形態に係るインクジェットプリンタの斜視図である。 インクジェットヘッド及び本体フレームの分解斜視図である。 インクジェットヘッドの分解斜視図である。 流路ユニットの分解斜視図である。 図4の一部拡大斜視図である。 図3のVI−VI線断面図である。 アクチュエータユニットの部分拡大斜視図である。 制御装置とインクジェットヘッドとの電気的な接続関係を示す概略ブロック図である。 制御装置のブロック図である。 6種類の波形信号を示す図である。 SDRAMのデータ構造を示す図である。 画素データとインク液滴(インク吐出量)との対応関係を示す図である。 ピクセルRAMのデータ構造を示す図である。 4つの選択データ生成部への選択データの転送順を示す図である。 選択データと波形信号との対応関係を示す図である。 選択データ生成部における選択データの生成に関する説明図である。 選択データ生成部における履歴演算に関する説明図である。 ドライバICのブロック図である。 本体回路からドライバICへの選択データの伝送を示すタイムチャートである。 転送クロックとこの転送クロックと同期して伝送される選択データとの関係を示す図である。 第2の実施形態に係るドライバICのブロック図である。 本体回路からドライバICへの選択データの伝送を示すタイムチャートである。 第3の実施形態に係るドライバICのブロック図である。 本体回路からドライバICへの選択データの伝送を示すタイムチャートである。
符号の説明
6 インクジェットヘッド
10 流路ユニット
20 アクチュエータユニット
35 ノズル
100 インクジェットプリンタ
102 本体回路
103 ドライバIC
110 波形信号生成部
111 分配部
120〜123 信号線
130〜133 選択データ生成部
140〜143 転送バッファ
150〜153 選択データ入力部
160〜163 シフトレジスタ
171 波形信号選択部
172 ドライブバッファ
203 ドライバIC
210〜213 シフトレジスタ
303 ドライバIC
310〜313 シフトレジスタ
321 波形信号選択部

Claims (8)

  1. 記録装置の本体回路から伝送された複数の波形信号に基づいて、記録ヘッドに含まれる複数のノズルのそれぞれから前記波形信号に対応した吐出態様でインクを吐出させる駆動信号を供給する駆動装置であって、
    前記複数のノズルの各々に対応し、且つ、前記複数の波形信号を区別可能な所定数のビットデータの組み合わせからなり、前記複数の波形信号の何れかに割り当てられた選択データが、前記本体回路からシリアル入力される複数の選択データ入力部と、
    前記複数の選択データ入力部の各々にシリアル入力される前記選択データをパラレル変換する複数の変換部と、
    前記複数のノズルの各々に対し、前記変換部においてパラレル変換された前記選択データに基づいて、前記複数の波形信号のうちから1つの波形信号を選択する波形信号選択部とを備え、
    前記選択データ入力部の数は、前記選択データのビット数よりも多く、
    前記変換部の数は、前記選択データ入力部の数と同じであり、
    前記選択データ入力部には、前記選択データ入力部の数と同じ本数の信号線を介して、前記本体回路から前記選択データの複数のビットデータが、選択データ毎にシリアル入力されることを特徴とする記録ヘッドの駆動装置。
  2. 前記選択データ入力部の数は、各選択データのビット数よりも1個多いことを特徴とする請求項1に記載の記録ヘッドの駆動装置。
  3. 前記複数のノズルは、複数のノズル群に分類され、
    前記複数の選択データ入力部には、前記複数のノズル群に夫々属するノズルに対応する選択データが、所定の順序に従ってシリアル入力されることを特徴とする請求項1又は2に記載の記録ヘッドの駆動装置。
  4. 前記複数のノズルは、記録装置で使用される複数種類のインクの色に夫々対応する複数の色別ノズル群に分類され、
    前記複数の選択データ入力部には、前記複数の色別ノズル群に夫々属するノズルに対応する選択データが、所定の色順に従ってシリアル入力されることを特徴とする請求項に記載の記録ヘッドの駆動装置。
  5. 前記複数の変換部にクロックが印加されるときに、全ての変換部に同じ色の色別ノズル群に夫々属するノズルに対応する選択データが入力されることを特徴とする請求項に記載の記録ヘッドの駆動装置。
  6. 前記複数の変換部の一部には、全ての変換部に同期して印加されるクロックの立ち上がりのタイミングで前記選択データが入力され、複数の変換部の残部には、前記クロックの立ち下がりのタイミングで前記選択データが入力されることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の記録ヘッドの駆動装置。
  7. 前記複数の変換部から前記波形信号選択部へパラレル出力されるデータのビット数は、前記複数のノズルの数に前記選択データのビット数を乗算して得られた数よりも多く、
    前記複数の変換部のうち少なくとも1つの変換部を除く残りの変換部には、複数のノズルに夫々対応する複数の選択データが入力され、
    前記少なくとも1つの変換部には、前記選択データとともに、前記記録ヘッドを駆動する為のビットデータであって、前記選択データ以外のビットデータが入力されることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の記録ヘッドの駆動装置。
  8. 複数のノズルを含む記録ヘッド及び本体回路を有し、外部から前記本体回路に伝送された複数の画素データに従って前記複数のノズルからインクを吐出させて、記録媒体に画像を記録する記録装置であって、
    前記本体回路は、
    前記ノズルから異なる吐出態様でインクを吐出させる為の複数の波形信号を生成する波形信号生成部と、
    前記画素データを複数のグループに分配する分配部と、
    前記複数のグループに分配された前記画素データから、前記複数の波形信号を区別可能な所定数のビットデータの組み合わせからなり、前記複数の波形信号の何れかに割り当てられた選択データを生成する選択データ生成部と、
    前記グループの数と同数の信号線が接続され、前記選択データを前記グループに夫々対応する信号線を介して前記記録ヘッドに伝送する伝送部とを有し、
    前記記録ヘッドは、
    前記グループの数と同数設けられ、前記グループの数と同数の信号線を介して前記伝送部から伝送される前記選択データが夫々シリアル入力される複数の選択データ入力部と、
    前記複数の選択データ入力部の各々にシリアル入力される前記選択データをパラレル変換する複数の変換部と、
    前記複数のノズルの各々に対し、前記変換部においてパラレル変換された前記選択データに基づいて、前記波形信号生成部から伝送された前記複数の波形信号のうちから1つの波形信号を選択する波形信号選択部とを有し、
    前記変換部の数は、前記選択データ入力部の数と同じであり、
    前記選択データ入力部には、前記選択データの複数のビットデータが、選択データ毎にシリアル入力され、
    前記選択データを記録ヘッドへ伝送する信号線の数が、前記選択データのビット数よりも多いことを特徴とする記録装置。
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