JP4697323B2 - 記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、被記録媒体に記録を行う記録装置に関する。

被記録媒体に記録を行う記録装置は、一般的に、複数の記録素子と、制御回路からの信号に基づいて前記複数の記録素子を駆動する駆動装置とを備えている。例えば、特許文献１には、複数のノズルからインクを噴射して被記録媒体への印刷を行うインクジェットヘッドが開示されており、このインクジェットヘッドは、複数のノズルからインクを吐出させる圧電アクチュエータと、複数のノズルにそれぞれ対応した、圧電アクチュエータの複数の個別電極に対して駆動信号を供給するドライバＩＣ（駆動装置）を備えている。

この特許文献１においては、ドライバＩＣには、プリンタの本体制御基板から、各ノズルが取り得る７種類の動作態様（液滴を噴射しない非噴射態様を含む）にそれぞれ対応する７種類の波形信号と、各ノズルに対してどの波形信号を対応させるかを指示するための、３ビットのビットデータからなる選択データ（印字データ信号）が入力される。尚、各選択データの３ビットのビットデータは制御回路からドライバＩＣへシリアル入力される。

ドライバＩＣは、シフトレジスタ（シリアル−パラレル変換器）と、Ｄ−フリップフロップ（ラッチ回路）と、マルチプレクサ（波形選択回路）と、ドライブバッファとを備えている。シフトレジスタは、複数のノズルにそれぞれ対応して制御回路からシリアル入力された複数の選択データをパラレルに変換してＤ−フリップフロップへ出力する。Ｄ−フリップフロップは、シフトレジスタからパラレル入力された複数の選択データを保持するとともに、全てのノズルに対応する選択データの入力完了を示すストローブ信号が入力されたときに、保持している全ての選択データをマルチプレクサへパラレルに出力する。マルチプレクサは、複数のノズルのそれぞれについて、選択データに基づいて前記７種類の波形信号から１種類を選択する。ドライブバッファは、マルチプレクサから出力された波形信号を増幅して駆動信号を生成し、圧電アクチュエータへ出力する。

ここで、選択データを構成する３ビットの組み合わせは全部で８通りあるが、そのうち、７種類の組み合わせが、前述した７種類の動作態様にそれぞれ割り当てられる一方、残り１種類（具体的には“１１１”）は、ドライバＩＣ内で動作態様（波形信号）の選択以外に使用されている。

例えば、前記ストローブ信号は、制御回路側で生成されて、全ての選択データの転送が完了した段階でドライバＩＣ内のＤ−フリップフロップに転送されてもよいのだが、特許文献１においては、ドライバＩＣ自身が、ストローブ信号を生成してこれをＤ−フリップフロップに出力する、ストローブ信号発生回路を備えている。

前述したように、制御回路からドライバＩＣへシリアル入力される３ビットの組み合わせのうち、１種類の組み合わせ（“１１１”）は動作態様（波形信号）を選択する選択データとして使用されていないため、ビットデータ“１”が３回以上連続して転送されても、７種類の波形信号に対応した７種類の選択データと区別できる。そこで、特許文献１においては、制御回路が、複数の選択データの末尾に続けて“１”のビットを５回連続して転送するように構成された上で、ドライバＩＣ内のストローブ信号発生回路は、“１”が５回連続して入力されたときに、全てのノズルに対応する選択データが入力し終わったと判断して、ストローブ信号を生成しＤ−フリップフロップへ出力する。このように、ドライバＩＣ内でストローブ信号を生成することで、制御回路からドライバＩＣへストローブ信号を送信するための信号線を省略できる。

特開２００５−１５３２８８号公報

ところで、近年、印字品質の向上のために、ノズルから噴射する液滴の大きさを多様化することなどが要求されており、各ノズルが取り得る動作態様の種類を増加させる必要性が高まっている。ここで、動作態様の種類を増やすには、動作態様に対応する選択データの種類（ビットデータの組み合わせ）を増やす必要がある。しかし、そのために、選択データのビット数を増やすと、より多くのビットデータを処理可能な回路とするためにドライバＩＣのコストが大幅に増加する。また、ドライバＩＣへの選択データのシリアル転送時間がかなり長くなってしまう。

そこで、前記特許文献１のように、ストローブ信号等の信号生成専用に割り当てられていた、１種類のビットデータの組み合わせ（“１１１”）を、動作態様を選択するための選択データに割り当てることが考えられる。しかし、特許文献１の回路構成では、制御回路からドライバＩＣへ“１”のビットデータが連続して入力されたときに、それが、動作態様を選択するための選択データなのか、ストローブ信号等を生成するために入力されたデータなのかを、ドライバＩＣ側で区別できない。

本発明の目的は、従来では制御信号生成用に割り当てられていたビットデータの組み合わせを、動作態様を選択するための選択データにも使用可能とし、選択データのビット数を増やすことなく動作態様の種類を増加させることが可能な記録装置を提供することである。

第１の発明の記録装置は、複数の記録素子を有する記録ヘッドと、前記複数の記録素子をそれぞれ駆動する駆動装置と、それぞれが複数のビットデータで構成されるとともに、前記複数の記録素子のそれぞれに対して複数種類の動作態様の何れかを選択させるための、複数種類の選択データを生成する選択データ生成手段と、前記選択データ生成手段で生成された、前記複数の記録素子のそれぞれに対応付けられた選択データを、前記駆動装置にシリアル出力するデータ送信手段を備え、
前記データ送信手段は、前記シリアル出力される前記選択データの末尾に続けて、前記複数種類の選択データのうちの１種類を構成するビットデータを、前記選択データのビット数よりも多い所定ビット数連続して前記駆動装置へ出力し、
前記駆動装置は、前記データ送信手段から前記所定ビット数のビットデータが連続して入力されたときに、前記駆動装置の制御のための信号を生成する制御信号生成手段を備え、
さらに、前記データ送信手段は、前記複数の記録素子にそれぞれ対応付けられた選択データの間に、前記１種類の選択データとは異なるデータである挿入データを挿入して、
前記駆動装置へ出力することを特徴とするものである。

本発明では、データ送信手段は、複数の記録素子のそれぞれの動作態様を選択するための選択データを駆動装置へシリアル出力した後、さらにその末尾に、ある１種類の選択データを構成するビットデータ（前記１種類の選択データと組み合わせが同じビットデータ）を、選択データのビット数よりも多い所定ビット数連続して送信する。そして、駆動装置の制御信号生成手段は、前記連続して送信されたビットデータから、駆動装置を制御するための制御信号を生成する。このように、駆動装置を制御するための制御信号を、駆動装置の内部で生成するため、外部回路から駆動装置へ制御信号を入力するための信号線が不要となる。

但し、上述したように、データ送信手段から入力される１種類の選択データと同じビットデータの組み合わせを制御信号生成用にも用いるためには、データ送信手段によって送信されてきたデータが、動作態様を選択するための選択データなのか、制御信号生成用のデータなのかを、駆動装置側が判別できるようになっている必要がある。本発明においては、データ送信手段は、複数の記録素子にそれぞれ対応する選択データを駆動装置へシリアル出力する際に、それら選択データの間に、前記１種類の選択データとはビットデータの組み合わせが異なる挿入データを挿入する。これにより、本来は前記１種類の選択データが連続して送信される場合であっても、実際に駆動装置へ送信される際には、それら選択データの間に挿入データが挿入されるため、制御信号生成用であると誤って判別されるのを防止できる。

従って、１種類のビットデータの組み合わせを、動作態様選択用の選択データと、制御信号生成用のデータの両方に使用可能となる。言い換えれば、従来では制御信号生成専用に割り当てられていたビットデータを選択データとして使用することができるため、選択データのビット数を増やすことなく動作態様の種類を増加させることができる。

第２の発明の記録装置は、前記第１の発明において、前記１種類の選択データと前記挿入データは、共に、値が全て等しい複数のビットデータで構成されるとともに、前記１種類の選択データと前記挿入データで前記ビットデータの値が異なっており、各選択データのビット数をｎ１（ｎ１は自然数）とし、前記データ送信手段がｎ２個（ｎ２は自然数）の前記選択データ毎に、前記挿入データを挿入するとしたときに、前記データ送信手段が、前記制御信号の生成のために前記駆動装置に連続して出力するデータのビット数ｎ３は、ｎ３＝ｎ１×ｎ２＋１であることを特徴とするものである。

ｎ２個の選択データ毎に挿入データが挿入されるとしたときに、制御信号生成用にも使用される、前記１種類の選択データが連続して送信されるのはｎ２個が最大となる。また、挿入データを構成するビットデータの値は、前記１種類の選択データを構成するビットデータの値とは異なることから、前記１種類の選択データを構成するビットデータは最大ｎ１×ｎ２ビット連続することになる。従って、制御信号を生成させる際には、選択データの送信と区別するために、前記１種類の選択データと同じ値のビットデータを、ｎ１×ｎ２より１つ多い数だけ連続的に送信すればよい。

第３の発明の記録装置は、前記第１又は第２の発明において、前記駆動装置は、前記データ送信手段からシリアル入力された、前記複数の記録素子にそれぞれ対応した選択データをパラレルに変換する、シリアル−パラレル変換器と、前記シリアル−パラレル変換器からパラレル出力された前記選択データを一時的に保持するラッチ回路と、前記ラッチ回路から出力された前記選択データから、その選択データに対応する前記動作態様を前記記録素子に生じさせるための駆動波形を選択する波形選択回路を備え、
前記制御信号生成手段は、前記制御信号として、前記ラッチ回路に、前記複数の記録素子にそれぞれ対応する前記選択データを前記波形選択回路へパラレル出力させるためのストローブ信号を生成することを特徴とするものである。

この構成によれば、選択データの１種類と同じビットデータの組み合わせを、制御信号としての、ラッチ回路を動作させるストローブ信号を生成する場合に使用し、ストローブ信号を駆動装置の内部で生成することができる。

第４の発明の記録装置は、前記第３の発明において、前記データ送信手段から前記シリアル−パラレル変換器に入力された前記挿入データは、前記波形選択回路には入力されないように構成されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、選択データの間に挿入された挿入データは、波形選択回路に入力されないため、波形選択回路における選択データに基づく駆動波形の選択に何ら影響を及ぼさない。

本発明によれば、駆動装置を制御するための制御信号を、駆動装置の内部で生成するため、外部回路から駆動装置へ制御信号を入力するための信号線が不要となる。さらに、選択データのビット数を増やすことなく動作態様の種類を増加させることができるため、駆動装置の回路構成が複雑になることはなく、転送時間がそれほど長くなることもない。

本実施形態に係るプリンタの概略平面図である。 インクジェットヘッドの平面図である。 図２の一部拡大図である。 図３のIV-IV線断面図である。 アクチュエータユニットとドライバＩＣと制御装置の接続構成を示す図である。 ドライバＩＣからアクチュエータユニットに印加される駆動信号のパルス波形を示す図である プリンタの電気的構成を概略的に示すブロック図である。 動作態様と３ビットの選択データとの対応関係を示す図である。 転送クロックと同期して転送される選択データの転送順を示す図である。 ドライバＩＣの回路図である。 選択データの転送数が２の場合の転送順を示す図であり、（ａ）は選択データが３ビットの場合、（ｂ）は選択データが４ビットの場合をそれぞれ示す。 選択データの転送数が７の場合の転送順を示す図であり、（ａ）は選択データが３ビットの場合、（ｂ）は選択データが４ビットの場合をそれぞれ示す。 選択データの転送数が１２の場合の転送順を示す図であり、（ａ）は選択データが３ビットの場合、（ｂ）は選択データが４ビットの場合をそれぞれ示す。

次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、記録用紙に対してインクの液滴を噴射するインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタに本発明を適用した一例である。

まず、本実施形態のインクジェットプリンタ１（記録装置）の概略構成について説明する。図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。この図１に示すように、プリンタ１は、所定の走査方向（図１の左右方向）に沿って往復移動可能に構成されたキャリッジ２と、このキャリッジ２に搭載されたインクジェットヘッド３（記録ヘッド）と、記録用紙Ｐを、走査方向と直交する搬送方向に搬送する搬送機構４等を備えている。

キャリッジ２は、走査方向（図１の左右方向）に平行に延びる２本のガイド軸１７に沿って往復移動可能に構成されている。また、キャリッジ２には、無端ベルト１８が連結されており、キャリッジ駆動モータ１９によって無端ベルト１８が走行駆動されたときに、キャリッジ２は、無端ベルト１８の走行に伴って走査方向に移動するようになっている。尚、プリンタ１には、走査方向に間隔を空けて配列された多数の透光部（スリット）を有するリニアエンコーダ１０が設けられている。一方、キャリッジ２には、発光素子と受光素子とを有する透過型のフォトセンサ１１が設けられている。そして、プリンタ１は、キャリッジ２の移動中にフォトセンサ１１が検出したリニアエンコーダ１０の透光部の計数値（検出回数）から、キャリッジ２の走査方向に関する現在位置を認識できるようになっている。

このキャリッジ２には、インクジェットヘッド３が搭載されている。インクジェットヘッド３は、その下面（図１の紙面向こう側の面）に多数のノズル３０（図２〜図４参照）を備えている。このインクジェットヘッド３は、搬送機構４により図１の下方（搬送方向）に搬送される記録用紙Ｐに対して、図示しないインクカートリッジから供給されたインクを多数のノズル３０から噴射するように構成されている。

搬送機構４は、インクジェットヘッド３よりも搬送方向上流側に配置された給紙ローラ１２と、インクジェットヘッド３よりも搬送方向下流側に配置された排紙ローラ１３とを有する。給紙ローラ１２と排紙ローラ１３は、それぞれ、給紙モータ１４と排紙モータ１５により回転駆動される。そして、この搬送機構４は、給紙ローラ１２により、記録用紙Ｐを図１の上方からインクジェットヘッド３へ搬送するとともに、排紙ローラ１３により、インクジェットヘッド３によって画像や文字等が記録された記録用紙Ｐを図１の下方へ排出する。

次に、インクジェットヘッド３について説明する。図２はインクジェットヘッドの平面図、図３は図２の一部拡大図、図４は図３のIV-IV線断面図である。図２〜図４に示すように、インクジェットヘッド３は、ノズル３０や圧力室２４を含むインク流路が形成された流路ユニット６と、圧力室２４内のインクに圧力を付与する圧電式のアクチュエータユニット７とを備えている。

まず、流路ユニット６について説明する。図４に示すように、流路ユニット６はキャビティプレート２０、ベースプレート２１、マニホールドプレート２２、及びノズルプレート２３を備えており、これら４枚のプレート２０〜２３が積層状態で接合されている。このうち、キャビティプレート２０、ベースプレート２１及びマニホールドプレート２２は、それぞれ、ステンレス鋼等の金属材料からなる平面視で略矩形状の板である。そのため、これら３枚のプレート２０〜２２に、後述するマニホールド２７や圧力室２４等のインク流路をエッチングにより容易に形成することができるようになっている。また、ノズルプレート２３は、例えば、ポリイミド等の高分子合成樹脂材料により形成され、マニホールドプレート２２の下面に接着剤で接合される。あるいは、このノズルプレート２３も、他の３枚のプレート２０〜２２と同様にステンレス鋼等の金属材料で形成されていてもよい。

図２〜図４に示すように、４枚のプレート２０〜２３のうち、最も上方に位置するキャビティプレート２０には、平面に沿って配列された複数の圧力室２４がプレート２０を貫通する孔により形成されている。また、複数の圧力室２４は、搬送方向（図２の上下方向）に千鳥状に２列に配列されている。また、図４に示すように、複数の圧力室２４は上下両側から後述の振動板４０及びベースプレート２１によりそれぞれ覆われている。さらに、各圧力室２４は、平面視で走査方向（図２の左右方向）に長い、略楕円形状に形成されている。

図３、図４に示すように、ベースプレート２１の、平面視で圧力室２４の長手方向両端部と重なる位置には、それぞれ連通孔２５，２６が形成されている。また、マニホールドプレート２２には、平面視で、２列に配列された圧力室２４の連通孔２５側の部分と重なるように、搬送方向に延びる２つのマニホールド２７が形成されている。これら２つのマニホールド２７は、後述の振動板４０に形成されたインク供給口２８に連通しており、図示しないインクタンクからインク供給口２８を介してマニホールド２７へインクが供給される。さらに、マニホールドプレート２２の、平面視で複数の圧力室２４のマニホールド２７と反対側の端部と重なる位置には、それぞれ、複数の連通孔２６に連なる複数の連通孔２９も形成されている。

さらに、ノズルプレート２３の、平面視で複数の連通孔２９にそれぞれ重なる位置には、複数のノズル３０が形成されている。図２に示すように、複数のノズル３０は、搬送方向に沿って２列に配列された複数の圧力室２４の、マニホールド２７と反対側の端部とそれぞれ重なるように配置されている。言い換えれば、複数のノズル３０は、千鳥配置の複数の圧力室２４とそれぞれ対応して、走査方向に並ぶ２列のノズル列３２Ａ，３２Ｂを構成するように千鳥状に配列されている。

そして、図４に示すように、マニホールド２７は連通孔２５を介して圧力室２４に連通し、さらに、圧力室２４は、連通孔２６，２９を介してノズル３０に連通している。このように、流路ユニット６内には、マニホールド２７から圧力室２４を経てノズル３０に至る個別インク流路３１が複数形成されている。

尚、図２においては、説明の簡単のため、１つのインク供給口２８に連なる１種類の流路構造（マニホールド２７、圧力室２４、ノズル３０等）のみが描かれているが、インクジェットヘッド３が、図２に示されている流路構造が走査方向に複数並べて設けられた構成を備え、複数色（例えば、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの４色）のインクをそれぞれ噴射可能な、カラーインクジェットヘッドであってもよい。

次に、圧電式のアクチュエータユニット７について説明する。図２〜図４に示すように、アクチュエータユニット７は、複数の圧力室２４を覆うように流路ユニット６（キャビティプレート２０）の上面に配置された振動板４０と、この振動板４０の上面に、複数の圧力室２４と対向するように配置された圧電層４１と、圧電層４１の上面に配置された複数の個別電極４２とを備えている。

振動板４０は、平面視で略矩形状の金属板であり、例えば、ステンレス鋼等の鉄系合金、銅系合金、ニッケル系合金、あるいは、チタン系合金などからなる。この振動板４０は、キャビティプレート２０の上面に複数の圧力室２４を覆うように配設された状態で、キャビティプレート２０に接合されている。また、導電性を有する振動板４０の上面は、圧電層４１の下面側に配置されることによって、上面の複数の個別電極４２との間で圧電層４１に厚み方向の電界を生じさせる、共通電極を兼ねている。この共通電極としての振動板４０は、アクチュエータユニット７を駆動するドライバＩＣ４７（図５参照）のグランド配線に接続されて、常にグランド電位に保持される。

圧電層４１は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料からなる。図２に示すように、この圧電層４１は、振動板４０の上面において、複数の圧力室２４に跨って連続的に形成されている。また、この圧電層４１は、少なくとも圧力室２４と対向する領域において厚み方向に分極されている。

圧電層４１の上面の、複数の圧力室２４と対向する領域には、複数の個別電極４２がそれぞれ配置されている。各々の個別電極４２は圧力室２４よりも一回り小さい略楕円形の平面形状を有し、圧力室２４の中央部と対向している。また、複数の個別電極４２の端部からは、複数の接点部４５が個別電極４２の長手方向に沿ってそれぞれ引き出されている。

図５は、インクジェットヘッド３のアクチュエータユニット７と、このアクチュエータユニット７を駆動するドライバＩＣ４７と、ドライバＩＣ４７を制御するプリンタ１の制御装置８の接続構成を示す図である。この図５に示すように、アクチュエータユニット７（圧電層４１）上の複数の接点部４５は、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）４８上に実装されたドライバＩＣ４７（駆動装置）と電気的に接続されている。そして、ドライバＩＣ４７は、制御装置８からの指令に基づき、ＦＰＣ４８上の配線を介して、ドライバＩＣ４７から複数の個別電極４２に対して駆動パルス信号を印加することで、所定の駆動電位とグランド電位のうちの、何れか一方の電位を選択的に付与する。

次に、インク噴射時におけるアクチュエータユニット７の作用について説明する。ある個別電極４２に対して、ドライバＩＣ４７から所定の駆動電位が付与されたときには、この駆動電位が付与された個別電極４２とグランド電位に保持されている共通電極としての振動板４０との間に電位差が生じ、個別電極４２と振動板４０の間に挟まれた圧電層４１に厚み方向の電界が作用する。この電界の方向は圧電層４１の分極方向と平行であるから、個別電極４２と対向する領域（活性領域）の圧電層４１が厚み方向と直交する面方向に収縮する。ここで、圧電層４１の下側の振動板４０はキャビティプレート２０に固定されているため、この振動板４０の上面に位置する圧電層４１が面方向に収縮するのに伴って、振動板４０の圧力室２４を覆う部分が圧力室２４側に凸となるように変形する（ユニモルフ変形）。このとき、圧力室２４内の容積が減少するために圧力室２４内のインク圧力が上昇し、この圧力室２４に連通するノズル３０からインクが噴射される。

尚、本実施形態においては、１つのノズル３０及びこれに連通する１つの圧力室２４を含む個別インク流路３１（チャンネルとも呼ぶ）と、前記１つの圧力室２４と対向する個別電極４２を含み、圧力室２４内のインクに圧力を付与する、アクチュエータユニット７の一部分が、本願発明における１つの記録素子に相当する。

ここで、本実施形態のインクジェットヘッド３は、後述するデータ入力装置としてのＰＣ５９（図７参照）から入力された印刷データに基づいて、各ノズル３０の各々の噴射タイミングにおいて、液滴を噴射させるか（噴射態様）か、液滴を噴射させないか（非噴射態様）を選択することにより、記録用紙Ｐ上の所定位置にドットを形成して所望の文字や画像等を記録（印刷）する。尚、ノズル３０の噴射タイミングとは、液滴を記録用紙Ｐの所定位置に着弾させてドットを形成することができるように、搬送方向に搬送される記録用紙Ｐと走査方向に往復移動するインクジェットヘッド３とが所定の位置関係となるときのタイミングであり、記録用紙Ｐの搬送速度、及び、キャリッジ２の走査速度によって定まる。

さらに、多階調表現を可能にして高画質の画像印刷を実現するために、液滴を噴射させるノズル３０に対しては、噴射される液滴の体積（即ち、記録用紙Ｐ上に形成されるドットの大きさ）などの条件が異なる７種類の噴射態様の中から１つを選択するようになっている。つまり、インクジェットヘッド３は、１つのノズル３０に対して、液滴を噴射しない非噴射態様と、噴射条件の異なる前記７種類の噴射態様とからなる、液滴噴射に関する８種類の動作態様から１つを選択的に取り得るように構成されている。

具体的には、まず、制御装置８のＡＳＩＣ５４（図７参照）からドライバＩＣ４７に対して、１つのノズル３０の各々の噴射タイミングに、非噴射態様と前記７種類の噴射態様の、計８種類の動作態様のうちの１つを対応づけるためのデータ（選択データ）が転送され、ドライバＩＣ４７はそのデータによって対応づけられた動作態様に応じた駆動信号を生成し、アクチュエータユニット７の複数の接点部４５（個別電極４２）に供給する。

図６（ａ）〜（ｈ）に、前記８種類の動作態様をそれぞれ生じさせるための、ドライバＩＣ４７がアクチュエータユニット７の個別電極４２に印加する８種類の駆動信号のパルス波形（以下、駆動波形ともいう）を示す。この図６には、非噴射、極小玉、小玉１、中玉１、大玉１、小玉２、中玉２、及び、大玉２の８種類の駆動波形が示されている。そして、これら８種類の駆動信号の何れか１つを、ドライバＩＣ４７は、各々のノズル３０に対応したアクチュエータユニット７の個別電極４２に印加する。

図６において、液滴を噴射しない態様（非噴射）に対応する駆動信号（ａ）は、噴射パルスを有しない一定電圧（グランド）の信号である。また、極小玉（ｂ）、小玉１（ｃ）、小玉２（ｆ）の駆動波形は、それぞれ、液滴を噴射させるための１つの噴射パルスＰ１’、Ｐ１を備えている。但し、極小玉の噴射パルスＰ１’は、小玉１、小玉２の噴射パルスＰ１よりもパルス幅が短くなっており、圧力室２４内のインクに付与される圧力は小玉に比べると小さい。また、中玉１（ｄ）、中玉２（ｇ）の駆動波形は２つの噴射パルスＰ１を備えている。さらに、大玉１（ｅ）、大玉２（ｈ）の駆動波形は３つの噴射パルスＰ１を備えている。そして、噴射パルスＰ１の数が多いほど、圧力室２４内で圧力波が重畳してインクに与えられる圧力が大きくなり、ノズル３０から大きな液滴が噴射される。以上から、ノズル３０から噴射される液滴の体積の大小関係は、極小玉＜小玉＜中玉＜大玉となる。

さらに、小玉２（ｆ）、中玉２（ｇ）、大玉２（ｈ）の駆動波形においては、最後の噴射パルスＰ１の後に、噴射パルスＰ１よりもパルス幅が小さいキャンセルパルスが付加される。このキャンセルパルスＰ２は、次の噴射タイミングへの残存圧力波の影響を小さくすることを目的として、噴射パルスＰ１の印加によって生じたインク圧力変動を抑えるために印加されるものである。例えば、小玉２、中玉２、大玉２は、次の噴射タイミングの液滴が極小玉や小玉であって、前の噴射タイミングの残存圧力波の影響を受けやすい場合などに選択される。

次に、プリンタ１の電気的な構成について、図５と、図７のブロック図を参照して説明する。図５に示すように、プリンタ１の制御装置８には、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）４８が接続されている。また、このＦＰＣ４８にはインクジェットヘッド３のドライバＩＣ４７が実装されている。そして、ＦＰＣ４８に形成された多数の配線を介して、制御装置８とドライバＩＣ４７、及び、ドライバＩＣ４７とアクチュエータユニット７とが電気的に接続されている。

図７に示すように、制御装置８は、中央処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）５０、ＲＯＭ（Read Only Memory）５１、ＲＡＭ（Random Access Memory）５２、及び、これらを接続するバス５３からなるマイクロコンピュータを有する。また、バス５３には、インクジェットヘッド３のドライバＩＣ４７、キャリッジ２を駆動するキャリッジ駆動モータ１９、搬送機構４の給紙モータ１４及び排紙モータ１５等を制御する、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）５４が接続されている。また、このＡＳＩＣ５４は、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）５８を介して外部装置であるＰＣ（パーソナルコンピュータ）５９とデータ通信可能に接続されている。

また、ＡＳＩＣ５４には、ＰＣ５９から入力された印刷データに基づいてインクジェットヘッド３のドライバＩＣ４７とキャリッジ駆動モータ１９をそれぞれ制御するヘッド制御回路６１と、同じく前記印刷データに基づいて搬送機構４の給紙モータ１４と排紙モータ１５をそれぞれ制御する搬送制御回路６２等が組み込まれている。

次に、ヘッド制御回路６１についてより具体的に説明する。図７に示すように、ヘッド制御回路６１は、波形データ記憶部６５と、選択データ生成部６６（選択データ生成手段）と、データ送信部６７（データ送信手段）とを有する。

波形データ記憶部６５は、図６（ａ）〜（ｈ）に示される、各ノズル３０が取り得る８種類の動作態様のうち、非噴射態様を除く、７種類の噴射態様（極小玉、小玉１，２、中玉１，２、大玉１，２）にそれぞれ対応した７種類の駆動波形に関するデータ（波形データ）を記憶するものである。尚、図６（ａ）に示すように、非噴射態様の駆動信号は、一定電圧（グランド）の信号であるから、その波形（パルス幅やパルスの間隔等）を記憶しておく必要は特にない。

選択データ生成部６６は、図６に示す８種類の駆動波形にそれぞれ対応し、各ノズル３０の各々の噴射タイミングに対して８種類の駆動波形の何れを選択するかを決定するための、８種類の選択データを生成する。また、８種類の動作態様を区別できるように、各々の選択データは３ビットのビットデータの組み合わせ（計８通り）で表現される。図８に、８種類の動作態様にそれぞれ対応する選択データ（８通りのビットデータの組み合わせ）を示す。

データ送信部６７は、波形データ記憶部６５に記憶された７種類の波形データや、選択データ生成部６６で生成された選択データ等を含む各種信号を、ＦＰＣ４８の配線（信号線）を介してドライバＩＣ４７へ出力する。より詳細には、図５に示すように、データ送信部６７は、７本の信号線（FIRE1〜FIRE7）を用いて、７種類の波形データをそれぞれドライバＩＣ４７へ送る。また、データ送信部６７は３本の信号線（SIN_0〜2）を用いて、各ノズル３０に対して選択された選択データ（３桁のビットデータ：図８）を、クロック（CLK）と同期させてドライバＩＣ４７へシリアル出力する。

さらに、データ送信部６７による、データのシリアル転送についてより詳細に説明する。図９は、転送クロックと同期して転送される選択データの転送順を示す図である。尚、図９の信号線（SIN_0〜2）の各々における、“OUTx”（図９はノズル（チャンネル）数が３３２個の場合の例であり、x=0〜331）は、何番のノズル３０（チャンネル）に対応する選択データが転送されるのかを示し、その横のn（=2,1,0）は、３ビットの選択データが最上位ビット、中位ビット、最下位ビットの順に転送されることを示す。例えば、信号線SIN_0においては、１番目から３番目の転送クロックと同期して、１２５番のノズル３０（チャンネル）に対応する３ビットの選択データが順に転送される。

図９に示すように、SIN_0により、０番〜１２５番のノズル３０に対応する選択データが転送され、SIN_1により、１２６番〜２５１番のノズル３０に対応する選択データが転送され、SIN_2により、２５２番〜３３１番のノズル３０に対応する選択データが転送される。

さらに、データ送信部６７は、SIN_2で転送される最後の選択データ（２５２番のノズル３０に対応する選択データ）の末尾に続けて、Ｈｉの信号（“１”のビット）を７ビット連続して転送する。この７ビットは、ドライバＩＣ４７の内部で、このドライバＩＣ４７を制御する信号（後述するストローブ信号（ＳＴＢ））を生成させるためのものである。このように、ドライバＩＣ４７内でストローブ信号を生成させるための７ビットの信号は、選択データを送信するための信号線（SIN_2）によってドライバＩＣ４７へ転送されるため、専用の信号線を必要としない。尚、図９に示すように、他の信号線（SIN_0,1）の転送データ数との関係で、SIN_2で転送される最後の選択データ（２５３）と、末尾の７ビットのデータとの間があいてしまう場合には、Ｌｏｗの信号（“０”のビット）を挿入する。

ところで、SIN_2で最後に転送される上記７ビットは全て“１”のビットであり、図６に示す大玉２に対応する選択データ（“１１１”）と、ビットデータの組み合わせが同じである。つまり、大玉２に対応する選択データと同じビットデータの組み合わせを、ドライバＩＣ４７内でのストローブ信号の生成にも使用している。しかし、そのままでは、選択データの末尾（選択データの転送が終了したとき）だけではなく、選択データの転送途中においても、 “１１１”の選択データが３つ以上連続して転送された場合には“１”のビットが７ビット以上連続することになる。従って、“１”が連続して転送されてきたときに、それが、大玉２に対応する選択データが連続して転送されているのか、ストローブ信号を生成させるためのデータ転送なのかを、ドライバＩＣ４７側で判別できるようにする必要がある。

そこで、本実施形態では、データ送信部６７は、本来は続けて転送される、複数のノズル３０にそれぞれ対応付けられた複数の選択データの間に、図９中に”Dummy”と記載されているように、ストローブ信号生成用の選択データとはビットデータの組み合わせが異なるダミーデータ（挿入データ）を挿入した上で、ドライバＩＣ４７へデータをシリアル出力する。具体的には、ストローブ信号生成用の選択データ“１１１”とは異なるダミーデータとして、非噴射態様に対応する選択データと同じ“０００”を使用し、SIN_2の転送においては、この“０００”の３ビットのダミーデータを、２つの選択データ毎に挿入する。即ち、図９に示すように、３３１番、３３０番のノズル３０にそれぞれ対応する２つの選択データを転送した後にダミーデータを転送する。また、３２９番、３２８番のノズル３０にそれぞれ対応する２つの選択データを転送した後にダミーデータを転送する。これを、最後の２５２番のノズル３０に対応する選択データを転送するまで繰り返す。

これにより、連続して転送される２つの選択データが、共に、大玉２に対応する“１１１”のビットデータであっても、その次には、必ず“０００”のデータが転送される。従って、転送されるビットデータは、・・・“０００（ダミー）”→“１１１（大玉２）”→“１１１（大玉２）”→“０００（ダミー）”となり、“１”のビットが連続する数は最大でも６であり、７つ以上連続することはない。つまり、“１”のビットが７つ連続して転送されるのは、最後の選択データの末尾に付される７ビットのデータのみとなる。

尚、選択データの末尾に続けて付される、“１”のビットデータの数ｎ３（ここでは、ｎ３＝７）の決定を一般化すると次のようになる。選択データのビット数がｎ１（ここでは、ｎ１＝３）で、データ送信部６７がｎ２個（ここでは、ｎ２＝２）の選択データ毎にダミーデータを挿入するとした場合、“１”のビットのみで構成される選択データが連続するのは最大でもｎ２個である。つまり、“１”の連続ビット数は最大ｎ１×ｎ２ビットとなる。従って、“１”のビットのみで構成される選択データが連続して転送されているのか、ストローブ信号を生成させるために“１”のビットが連続して転送されているのかを判別するには、選択データの末尾に続けて付される“１”のビットデータの数ｎ３は、少なくとも、ｎ１×ｎ２に１を足した数以上であればよい。さらに、全体のデータ転送数を減らして転送時間を短くするという観点からは、“１”のビットデータの数ｎ３はその最小数（ｎ３＝ｎ１×ｎ２＋１）とすることが好ましい。

次に、ヘッド制御回路６１のデータ送信部６７から送信された信号に基づいて、インクジェットヘッド３のアクチュエータユニット７を駆動するドライバＩＣ４７について、詳細に説明する。図１０は、ドライバＩＣ４７の回路図である。

ドライバＩＣ４７は、各ノズル３０に対してシリアル出力された選択データに基づいて、図６の８種類の動作態様のうちから１種類を選択して駆動波形を決定する。さらに、この駆動波形を有する信号を増幅して所定電圧の駆動信号（図５参照）を生成し、アクチュエータユニット７（より具体的には、各ノズル３０に対応する個別電極４２）へ供給する。

図１０に示すように、ドライバＩＣ４７は、制御装置８のデータ送信部６７からシリアル入力された選択データをパラレル変換する３つのシフトレジスタ７０ａ〜７０ｃ（シリアル−パラレル変換器）と、シフトレジスタ７０ａ〜７０ｃからパラレル出力された選択データを保持するＤ−フリップフロップ７１（ラッチ回路）と、Ｄ−フリップフロップ７１で保持された選択データを出力させるためのストローブ信号（ＳＴＢ）を生成するストローブ信号生成回路７４（制御信号生成手段）と、Ｄ−フリップフロップ７１から出力された選択データから駆動波形を選択するマルチプレクサ７２（波形選択回路）と、駆動波形を増幅して駆動信号を生成するドライブバッファ７３を備えている。

データ送信部６７から３本の信号線（SIN_0〜2）によりそれぞれ送信された選択データは、転送クロックと同期して、３つのシフトレジスタ７０ａ〜７０ｃにそれぞれシリアル入力される。そして、３つのシフトレジスタ７０ａ〜７０ｃは、シリアル入力された選択データをパラレルに変換し、パラレル信号Sx-0,Sx-1,Sx-2（x=0〜331）をＤ−フリップフロップ７１へ出力する。

尚、図９、図１０に示すように、SIN_2と接続されたシフトレジスタ７０ｃには、３ビットの選択データだけでなく、選択データの間に挿入された３ビットのダミーデータ（”Dummy”）と、最後に転送される選択データの末尾に付された、Ｈｉ（“１”）の７ビットのデータもシリアル入力される。そして、シフトレジスタ７０ｃは、３ビットのダミーデータについては、選択データと同じようにパラレルに変換してＤ−フリップフロップ７１へ出力する。一方、選択データの末尾に付された７ビットのデータについては、後述するストローブ信号生成回路７４へ出力する。

Ｄ−フリップフロップ７１は、３つのシフトレジスタ７０からパラレル入力された選択データ（パラレル信号Sx-0,Sx-1,Sx-2）を、全ての選択データの入力が完了するまで一時的に保持する。そして、全ての選択データの入力が完了したときに、次述のストローブ信号生成回路７４からストローブ信号（ＳＴＢ）が入力されると、保持している選択データをマルチプレクサ７２へパラレル出力する（SELx-0,SELx-1,SELx-2）。尚、図１０に示すように、シフトレジスタ７０からＤ−フリップフロップ７１へ入力されたダミーデータは、マルチプレクサ７２へ入力されないようになっている（図中で“ＮＣ”と記載された箇所）。つまり、Ｄ−フリップフロップ７１からは、全ノズル３０に対応した選択データのみがマルチプレクサ７２へ入力されるようになっており、ダミーデータはマルチプレクサ７２では使用されず、マルチプレクサ７２における波形選択には何ら影響を及ぼさない。

ストローブ信号生成回路７４は、SIN_2からシフトレジスタ７０ｃを経由して、“１”のビットデータが７ビット連続して入力されたときに、ストローブ信号（ＳＴＢ）を生成してＤ−フリップフロップ７１へ出力する。ここで、前述したように、データ送信部６７からのSIN_2からのシリアル入力においては、２つの選択データ毎に３ビットのダミーデータ（“０００”）が挿入されることから、大玉２に対応する選択データ（“１１１”）が連続したとしても、選択データの転送途中に“１”のビットデータが７ビット以上連続することはない。つまり、ストローブ信号生成回路７４に“１”のビットデータが７ビット連続して入力されるのは、SIN_2から選択データの末尾に続けて入力された場合に限られる。従って、選択データの転送途中に、ストローブ信号生成回路７４からＤ−フリップフロップ７１へ、ストローブ信号が出力されてしまうことはない。

マルチプレクサ７２には、データ送信部６７から、図８（ｂ）〜（ｈ）に示す７種類の噴射態様にそれぞれ対応する７種類の波形データ（FIRE1〜FIRE7）が入力されるとともに、グランド信号（ＶＤＤ１）が入力される。そして、図５に示す関係に基づいて、マルチプレクサ７２は、Ｄ−フリップフロップ７１から入力された３ビットの選択データ（SELx-0,SELx-1,SELx-2）に基づいて、非噴射態様（図８（ａ））を含む８種類の動作態様の駆動波形の中から１つを選択し、その波形信号Bxをドライブバッファ７３に出力する。

ドライブバッファ７３は、マルチプレクサ７２から入力された波形信号Bxを増幅して、所定電圧（ＶＤＤ２）の駆動信号OUTxを生成し、そのノズル３０（チャンネル）に対応する、アクチュエータユニット７の個別電極４２へ供給する。

このように、本実施形態では、ストローブ信号生成用に使用される“１”が連続したビットデータの組み合わせ（“１１１”）を、選択データとしても使用することで、選択データのビット数を３ビットから４ビットに増やすことなく、選択できる動作態様の種類を増やすことが可能となる。このことは、ドライバＩＣ４７の回路構成を複雑にせずに済むという効果の他、選択データの転送時間を短くできるという効果もある。

本発明を適用して選択データを３ビットとした場合と、選択データを４ビットに増やした場合とで、転送データ数がどの程度違うのかについて検討した。その検討結果を図１１〜図１３に示す。図１１〜図１３のそれぞれにおいて、（ａ）は選択データが３ビットの場合、（ｂ）は選択データが４ビットの場合を示している。尚、選択データを４ビットとした場合には、ビットデータの組み合わせが１６通りに増えるため、“１”が連続したビットデータの組み合わせ“１１１１”を、選択データとしても使用する必要はなく、ストローブ信号の生成にのみ使用する。

図１１は、シリアル入力が１本（SIN_2）のみで、且つ、転送される選択データが２（即ち、ノズル３０（チャンネル）が２つ）という、非常に簡単な条件で比較した例である。この例では、選択データのビット数が３ビットの場合には、ストローブ信号生成のためにＨｉ（“１”）を７ビット連続して入力する必要があるために、全体としての転送データ数は４ビットの場合よりも増えてしまう。但し、これは、ノズル数が２つという、実際のインクジェットヘッドではほとんどあり得ない条件下に限られる。また、このように転送データ数が非常に少ない場合には、そもそも転送時間の長さが全く問題にならないほど短く、多少データ数が増えて転送時間が長くなったとしても支障はない。

図１２は、シリアル入力が２本（SIN_0,SIN_2）で、転送される選択データの数が７の条件で比較した例である。この例では、図１１の例よりも選択データの数が増えたために、各選択データのビット数が３ビットと少ないことが有利になり、本実施形態の転送データ数は、４ビットの場合よりも少なくなる。

さらに、図１３は、転送される選択データ数が１２の条件で比較した例である。この例では、さらに選択データの数が増えたために、本実施形態の、各選択データのビット数が３ビットと小さいことがさらに有利となる。尚、１本の信号線（SIN_2）で転送する選択データ数が増えると、２つの選択データ毎に３ビットのダミーデータが挿入されるため、その分だけ転送するデータが増えてしまうが、これを考慮しても、４ビットの場合に比べると全体の転送データ数は少なくなっている。このように、転送される選択データの数（ノズル３０（チャンネル）の数）が多いほど、選択データが４ビットで構成される場合と比較して、転送データ数が少なくなり、転送時間の点で有利となることがわかる。

以上説明したインクジェットプリンタ１によれば、本体側の制御装置８のデータ送信部６７は、各ノズル３０の動作態様を８種類の動作態様の中から選択するための選択データをドライバＩＣ４７にシリアル出力した後に、さらに、Ｈｉ（“１”）のビットデータを７ビット連続して送信する。そして、ドライバＩＣ４７側のストローブ信号生成回路７４は、前記７ビットのデータが連続して入力されたときに、Ｄ−フリップフロップ７１を動作させるためのストローブ信号を生成する。このように、ストローブ信号をドライバＩＣ４７内で生成するため、制御装置８側からドライバＩＣ４７へストローブ信号を入力するための信号線が不要となる。

また、データ送信部６７は、複数のノズル３０にそれぞれ対応する選択データをドライバＩＣ４７へシリアル出力する際に、それら選択データの間に、ストローブ信号を生成させるために使用するデータとは異なる３ビットのダミーデータ“０００”を挿入する。これにより、選択データ“１１１”が本来連続して転送される場合であっても、それら選択データの間にダミーデータが挿入されるため、“１”のビットが所定数（７ビット）以上連続することはなく、ストローブ信号生成用のデータであると誤って判別されるのを防止できる。

これにより、１種類のビットデータの組み合わせを、波形選択用の選択データと、ストローブ信号の生成用データの両方に使用可能となる。つまり、従来ではストローブ信号生成専用に割り当てられていた３ビットの組み合わせを選択データとして使用することができるため、選択データのビット数を増やすことなく動作態様の種類を増加させることができる。従って、ドライバＩＣ４７の回路構成が複雑になることはないし、また、選択データの転送時間の面でも有利となる。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記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。

１］前記実施形態では、データ送信部６７は、ドライバＩＣ４７へ選択データを送信する際に、２つの選択データ毎に１つのダミーデータを挿入しているが（図９参照）、１つの選択データ毎に１つのダミーデータを挿入して、選択データとダミーデータを交互に送信してもよい。あるいは、３つ以上の選択データ毎に１つのダミーデータを挿入してもよい。

２］選択データの間に挿入するダミーデータは、非噴射態様に対応する選択データ（前記実施形態では“０００”）である必要はなく、ストローブ信号生成用に連続して送信される、所定数のビットデータと同じ組み合わせの選択データ（前記実施形態では“１１１”）以外のデータであれば、どのようなデータを使用してもよい。

３］選択データのビット数は、動作態様の数に応じて適宜変更可能である。例えば、選択データを２ビットとすれば４種類の動作態様を選択可能であり、また、選択データを４ビットとすれば１６種類の動作態様を選択可能である。

４］データ送信部６７から選択データの末尾に続けて送信される所定数のビットデータがドライバＩＣ４７に入力されたときに、ドライバＩＣ４７内で生成される制御信号は、Ｄ−フリップフロップ７１（ラッチ回路）を動作させるためのストローブ信号には限られず、Ｄ−フリップフロップ７１以外の他の回路を制御する各種制御信号であってもよい。また、ドライバＩＣ４７の動作状態を検出する回路を制御する信号であってもよい。例えば、ドライバＩＣ４７が、選択データ等のデータ転送が完了したことを検出する回路を有するものであって、前記所定数のビットデータが入力されたときに、前記検出回路が、前記制御信号として、データ転送完了信号を生成して制御装置８へ出力するように構成されてもよい。

以上説明した実施形態及びその変更形態は、インクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタに本発明を適用した一例であるが、サーマルプリンタ等の他の記録方式の記録装置にも本発明を適用可能である。

１ インクジェットプリンタ
３ インクジェットヘッド
７ アクチュエータユニット
２４ 圧力室
３１ 個別インク流路
３０ ノズル
４７ ドライバＩＣ
６６ 選択データ生成部
６７ データ送信部
７０ シフトレジスタ
７１ Ｄ−フリップフロップ
７２ マルチプレクサ
７４ ストローブ信号生成回路

Claims (4)

1. 複数の記録素子を有する記録ヘッドと、
   前記複数の記録素子をそれぞれ駆動する駆動装置と、
   それぞれが複数のビットデータで構成されるとともに、前記複数の記録素子のそれぞれに対して複数種類の動作態様の何れかを選択させるための、複数種類の選択データを生成する選択データ生成手段と、
   前記選択データ生成手段で生成された、前記複数の記録素子のそれぞれに対応付けられた選択データを、前記駆動装置にシリアル出力するデータ送信手段を備え、
   前記データ送信手段は、前記シリアル出力される前記選択データの末尾に続けて、前記複数種類の選択データのうちの１種類を構成するビットデータを、前記選択データのビット数よりも多い所定ビット数連続して前記駆動装置へ出力し、
   前記駆動装置は、前記データ送信手段から前記所定ビット数のビットデータが連続して入力されたときに、前記駆動装置の制御のための信号を生成する制御信号生成手段を備え、
   さらに、前記データ送信手段は、前記複数の記録素子にそれぞれ対応付けられた選択データの間に、前記１種類の選択データとは異なるデータである挿入データを挿入して、
   前記駆動装置へ出力することを特徴とする記録装置。
2. 前記１種類の選択データと前記挿入データは、共に、値が全て等しい複数のビットデータで構成されるとともに、前記１種類の選択データと前記挿入データで前記ビットデータの値が異なっており、
   各選択データのビット数をｎ１（ｎ１は自然数）とし、前記データ送信手段がｎ２個（ｎ２は自然数）の前記選択データ毎に、前記挿入データを挿入するとしたときに、
   前記データ送信手段が、前記制御信号の生成のために前記駆動装置に連続して出力するデータのビット数ｎ３は、ｎ３＝ｎ１×ｎ２＋１であることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記駆動装置は、
   前記データ送信手段からシリアル入力された、前記複数の記録素子にそれぞれ対応した選択データをパラレルに変換する、シリアル−パラレル変換器と、
   前記シリアル−パラレル変換器からパラレル出力された前記選択データを一時的に保持するラッチ回路と、
   前記ラッチ回路から出力された前記選択データから、その選択データに対応する前記動作態様を前記記録素子に生じさせるための駆動波形を選択する波形選択回路を備え、
   前記制御信号生成手段は、
   前記制御信号として、前記ラッチ回路に、前記複数の記録素子にそれぞれ対応する前記選択データを前記波形選択回路へパラレル出力させるためのストローブ信号を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の記録装置。
4. 前記データ送信手段から前記シリアル−パラレル変換器に入力された前記挿入データは、前記波形選択回路には入力されないように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の記録装置。

Images