JP5298766B2

JP5298766B2 - 液体吐出装置

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Publication number: JP5298766B2
Application number: JP2008273472A
Authority: JP
Inventors: 朋裕狭山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2028-10-23
Also published as: US20100103210A1; JP2010099930A

Description

本発明は、インクジェット式プリンタ等の液体吐出装置に関するものであり、特に、複数の駆動信号を利用して液体の吐出を制御可能な液体吐出装置に関するものである。

例えば、液体吐出装置は、ノズルから液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを備え、この液体吐出ヘッドから各種の液体を吐出する装置である。この液体吐出装置の代表的なものとして、例えば、液体吐出ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズルから液体状のインクを記録紙等の記録媒体（着弾対象物）に対して吐出・着弾させることで画像等の記録を行うインクジェット式プリンタ（以下、単にプリンタという。）等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造装置等、各種の製造装置にも液体吐出装置が応用されている。

上記プリンタでは、圧力発生素子としての圧電素子を駆動してインクを吐出させるための吐出パルスを含む駆動信号を一定周期（規定発生周期）で繰り返し発生する駆動信号生成回路（駆動信号供給部）を備えており、印刷データに基づいて展開した画素データに応じて駆動信号中に含まれる吐出パルスを選択的に圧電素子に供給することで、ノズルからインクを吐出するように構成されている。駆動信号生成回路によって生成される駆動信号は、複数のノズル列を備えた記録ヘッドでは各ノズル列のノズルを駆動するための圧電素子に対して共通に用いられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２４５４７５号公報

上記構成のプリンタにおいて、各ノズル列のノズルから同時にインクを吐出する際に、駆動信号生成回路から圧電素子に至る駆動信号供給部の回路負荷が大きくなるという問題がある。特に、ノズル列が多くなるほど負荷が大きくなり、その結果、回路の発熱が大きくなる。この発熱により、回路の寿命が低下する虞があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路の発熱を抑えて耐久性を向上させることが可能な液体吐出装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、複数のノズルから成るノズル群を複数有し、圧力発生素子の作動によってノズルから液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置であって、
前記圧力発生素子を駆動して液体を吐出させるための所定の吐出パルスを含む第１駆動信号を規定発生周期で発生する第１駆動信号生成部と、
前記吐出パルスを含む第２駆動信号を規定発生周期で発生する第２駆動信号生成部と、
液体の吐出を制御する吐出制御情報に基づいて、前記第１駆動信号又は前記第２駆動信号に含まれる吐出パルスを選択し、選択した吐出パルスを圧力発生素子に供給して液体の吐出を制御する制御部と、
を備え、
前記第１駆動信号と前記第２駆動信号とは同一波形であり、
前記制御部は、ノズル群毎に前記駆動信号の何れか一方を割り当てることを特徴とする。

上記構成において、前記制御部は、前記第１駆動信号生成部から圧力発生素子に至るまでの第１駆動信号供給部の負荷と、前記第２駆動信号生成部から圧力発生素子に至るまでの第２駆動信号供給部の負荷とが同等になるように、各ノズル群の圧力発生素子に対する駆動信号の割り当てを決定する構成を採用することが望ましい。
なお、「同等」とは、第１駆動信号供給部の負荷と第２駆動信号供給部の負荷とが全く等しい状態の他、等級・程度が同じであり多少の不均等状態（均等に近い状態）を許容する意味である。

また、上記構成において、前記制御部は、前記吐出制御情報に基づいてノズル群毎に予想負荷を算出し、算出した予想負荷に応じて、各ノズル群の圧力発生素子に対して何れの駆動信号を割り当てるかを示す駆動信号選択情報を生成し、生成した駆動信号選択情報を前記吐出制御情報に付加し、前記駆動信号選択情報に基づいて、ノズル群の圧力発生素子に供給される駆動信号を選択する構成を採用することが望ましい。

本発明によれば、制御部が、第１駆動信号供給部の負荷と第２駆動信号供給部の負荷とが同等になるように、各ノズル群の圧力発生素子に対して第１駆動信号の吐出パルス又は第２駆動信号の吐出パルスのうちのどちらを供給するかを決定するので、どちらか一方の駆動信号供給部に負荷が偏ることを防止して、駆動信号供給部における回路の発熱を抑制することができる。これにより、装置の耐久性を向上させることができる。また、放熱するためのヒートシンクを小型化することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体吐出装置として、インクジェット式記録装置（以下、プリンタ）を例に挙げて説明する。

図１は、プリンタの電気的な構成を説明するブロック図である。例示したプリンタは、プリンタコントローラ１とプリントエンジン２とから構成されている。プリンタコントローラ１は、図示しないホストコンピュータ等の外部装置との間でデータの送受信を行う外部インタフェース（外部Ｉ／Ｆ）３と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ４と、各種データ処理のための制御プログラム等を記憶したＲＯＭ５と、ＣＰＵ等からなる制御部６と、クロック信号を発生する発振回路７と、記録ヘッド８へ供給する駆動信号（ＣＯＭ１，ＣＯＭ２）を発生する駆動信号生成回路９と、画素データＳＩ及び駆動信号等をプリントエンジン２に送信するための内部インタフェース１０（内部Ｉ／Ｆ１０）とを備えている。

外部Ｉ／Ｆ３は、例えばイメージデータ等の印刷データをホストコンピュータ等から受信する。また、外部Ｉ／Ｆ３からは、外部装置に対してビジー信号やアクノレッジ信号等の状態信号が出力される。ＲＡＭ４は、受信バッファ、中間バッファ、出力バッファ及びワークメモリ等として利用されるものである。また、ＲＯＭ５は、制御部６によって実行される各種制御プログラム、フォントデータ及びグラフィック関数、各種手続き等を記憶している。印刷データには、印刷する画像データの他に各種のコマンドデータを含む。コマンドデータとは、プリンタに特定の動作の実行を指示するためのデータである。このコマンドデータには、例えば、給紙を指示するコマンドデータ、搬送量を示すコマンドデータ、排紙を指示するコマンドデータがある。

制御部６は、記録ヘッド８の動作を制御するためのヘッド制御信号を記録ヘッド８に出力したり、駆動信号ＣＯＭを生成させるための制御信号を駆動信号生成回路９に出力したりする。ヘッド制御信号は、例えば、転送クロックＣＬＫ、画素データＳＩ、ラッチ信号ＬＡＴ、第１チェンジ信号（第１チャンネル信号）ＣＨ１、第２チェンジ信号（第２チャンネル信号）ＣＨ２である。これらのラッチ信号やチェンジ信号は、駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２を構成する各パルスの供給タイミングを規定する。また、駆動信号ＣＯＭを生成させるための制御信号は、例えばＤＡＣ（Digital to Analog Converter）値である。このＤＡＣ値は、第１駆動信号生成部９Ａや第２駆動信号生成部９Ｂから出力させる電圧を指示するための情報であり、極めて短い更新周期毎に更新される。そして、第１のＤＡＣ値は、第１駆動信号ＣＯＭ１を生成するための第１生成情報であり、第２のＤＡＣ値は、第２駆動信号ＣＯＭ２を生成するための第２生成情報である。制御部６は、後述する駆動信号選択情報としてのＳＰデータに応じて、第１のＤＡＣ値又は第２のＤＡＣ値の何れか一方を駆動信号生成回路９に出力する。したがって、ＤＡＣ値は、駆動信号選択情報の一種であると言える。

また、制御部６は、上記印刷データに基づき、ＲＧＢ表色系からＣＭＹ表色系への色変換処理、多階調のデータを所定階調まで減少させるハーフトーン処理、ハーフトーニングされたデータを、インク種類毎（ノズル列毎）に所定の配列で並べてドットパターンデータに展開するドットパターン展開処理等を経て、記録ヘッド８の吐出制御に用いる画素データ（ドットパターンデータ）ＳＩを生成する。この画素データＳＩは、印刷される画像の画素に関するデータであり、吐出制御情報の一種である。ここで、画素とは、着弾対象物である記録紙等の記録媒体上に仮想的に定められたドット形成領域を示す。そして、印刷データにおける画素データＳＩは、用紙上に形成されるドットの有無（又はインクの吐出の有無）及びドットの大きさ（又は吐出されるインクの量）に関するデータ（階調値）から成る。本実施形態において、画素データＳＩは２ビットの階調値によって構成されている。すなわち、この画素データＳＩには、ドット無し（微振動）に対応するデータ［００］と、小ドットに対応するデータ［０１］と、中ドットの形成に対応するデータ［１０］と、大ドットに対応するデータ［１１］とがある。従って、本実施形態におけるこのプリンタでは４階調でドットの形成ができる。

上記画素データＳＩは、階調値の上位ビットに対応する上位ビットデータ群と、階調値の下位ビットに対応する下位ビットデータ群との２つのデータ群から構成される。そして、制御部６は、上記画素データＳＩをノズル列３１毎（インク種類毎）に展開し、これを記録ヘッド８の１回の主走査（１パス）毎に区切り、区切られた各画素データＳＩの後段にそれぞれＳＰ（Select Pattern）データを付加して、駆動信号ＣＯＭと共に記録ヘッド８へ出力する。ここで、ＳＰデータとは、上記の画素データＳＩと、駆動信号ＣＯＭ中のどのパルスを選択するかの選択パターンと、の対応付けを規定するデータであり、記録ヘッド８のデコーダ３７は、このＳＰデータに基づいて画素データＳＩからパルス選択データを生成する。また、このＳＰデータは、第１駆動信号ＣＯＭ１と第２駆動信号ＣＯＭ２の何れのパルスを使用するかを規定する駆動信号選択情報としての機能も有する。ここで、制御部６は、画素データＳＩに基づき１パス毎の階調発生数に応じて、予想される消費電力又は発熱量（予想負荷量の一種）を算出し、算出した消費電力又は発熱量に基づいて、各ノズル列３１の圧電素子２０に対して何れの駆動信号を割り当てるかを決定する。そしてＳＰデータには、制御部６により決定された駆動信号選択情報が含まれる。この点の詳細については後述する。

駆動信号生成回路９は、第１駆動信号ＣＯＭ１を発生可能な第１駆動信号生成部９Ａと、第２駆動信号ＣＯＭ２を発生可能な第２駆動信号生成部９Ｂとを備えている。ここで、第１駆動信号生成部９Ａから圧電素子２０に至るまでの経路は第１駆動信号供給部であり、第２駆動信号生成部９Ｂから圧電素子２０に至るまでの経路は第２駆動信号供給部である。そして、図３に示すように、第１駆動信号生成部９Ａは、生成情報に対応する電圧の信号を出力する第１波形生成回路１１Ａと、第１波形生成回路１１Ａで生成された信号の電流を増幅する第１電流増幅回路１２Ａを有する。また、第２駆動信号生成部９Ｂは、第２波形生成回路１１Ｂと第２電流増幅回路１２Ｂを有する。なお、第１波形生成回路１１Ａと第２波形生成回路１１Ｂは同じ構成であり、第１電流増幅回路１２Ａと第２電流増幅回路１２Ｂは同じ構成である。そして、駆動信号生成回路９は、制御部６からのタイミング信号及びＤＡＣ値に応じて、第１駆動信号ＣＯＭ１と第２駆動信号ＣＯＭ２のうち、当該駆動信号選択指示に対応する駆動信号を生成する。生成された駆動信号は、画素データＳＩやＳＰデータと共に記録ヘッド８へ送られる。

図２は、駆動信号生成回路９が発生する駆動信号ＣＯＭの構成を説明する図である。駆動信号生成回路９は、同図に示す第１駆動信号ＣＯＭ１と第２駆動信号ＣＯＭ２を生成する。すなわち、第１駆動信号生成部１１Ａは、第１のＤＡＣ値（第１生成情報又は第１駆動信号選択情報）に基づいて第１駆動信号ＣＯＭ１を生成する。また、第２駆動信号生成部１１Ｂは、第２のＤＡＣ値（第２生成情報又は第２駆動信号選択情報）に基づいて第２駆動信号ＣＯＭ２を生成する。これらの駆動信号ＣＯＭは、１つの微振動パルス、及び４つの吐出パルスを規定発生周期（記録周期）Ｔ内に有する一連の信号であり、記録周期Ｔで繰り返し発生される。

本実施形態において、第１駆動信号ＣＯＭ１の一記録周期Ｔは、５つの期間（パルス発生期間）Ｔ１１〜Ｔ１５に区分されている。そして、期間Ｔ１１で微振動パルスＶＰ１が発生し、期間Ｔ１２で第１吐出パルスＰ１１が発生し、期間Ｔ１３で第２吐出パルスＰ１２が発生し、期間Ｔ１４で第３吐出パルスＰ１３が発生し、期間Ｔ１５で第４吐出パルスＰ１４が発生する。また、第２駆動信号ＣＯＭ２は、第１駆動信号ＣＯＭ１と同様に、１つの微振動パルス、及び４つの吐出パルスを記録周期Ｔ内に有する一連の信号であり、記録周期Ｔで繰り返し発生される。この第２駆動信号ＣＯＭ２の一記録周期Ｔは、Ｔ２１〜Ｔ２５に区分されており、期間Ｔ２１で微振動パルスＶＰ２が発生し、期間Ｔ２２で第１吐出パルスＰ２１が発生し、期間Ｔ２３で第２吐出パルスＰ２２が発生し、期間Ｔ２４で第３吐出パルスＰ２３が発生し、期間Ｔ２５で第４吐出パルスＰ２４が発生する。

次に、プリントエンジン２について説明する。このプリントエンジン２は、図１に示すように、記録ヘッド８、キャリッジ移動機構４４、紙送り機構４５、及び、リニアエンコーダ４６等を備えている。キャリッジ移動機構４４は、液体吐出ヘッドの一種である記録ヘッド８が取り付けられたキャリッジと、このキャリッジをタイミングベルト等を介して走行させる駆動モータ（例えば、ＤＣモータ）等からなり（何れも図示せず）、キャリッジに搭載された記録ヘッド８を主走査方向に移動させる。紙送り機構４５は、紙送りモータ及び紙送りローラ等からなり、記録紙（記録媒体の一種。また、着弾対象物の一種）をプラテン上に順次送り出して副走査を行う。また、リニアエンコーダ４６は、キャリッジに搭載された記録ヘッド８の走査位置に応じたエンコーダパルスを、主走査方向における位置情報として内部Ｉ／Ｆ１０を通じて制御部６に出力する。制御部６は、リニアエンコーダ４６側から受信したエンコーダパルスに基づいて記録ヘッド８の走査位置（現在位置）を把握することができる。

図４に示すように、記録ヘッド８は、圧力発生ユニット１５と流路ユニット１６とから構成されており、これらを重ね合わせた状態で一体化してある。圧力発生ユニット１５は、圧力発生室１７を区画するための圧力発生室プレート１８、供給側連通口２２及び第１連通口２４ａを開設した連通口プレート１９、及び、圧電素子２０を実装した振動板２１とを積層し、焼成等により一体化することで構成されている。また、流路ユニット１６は、供給口２３や第２連通口２４ｂを形成した供給口プレート２５、リザーバ２６や第３連通口２４ｃを形成したリザーバプレート２７、及び、ノズル２８が形成されたノズルプレート２９からなるプレート部材を積層状態で接着することで構成されている。

圧力発生室１７とは反対側となる振動板２１の外側表面には、各圧力発生室１７に対応した状態で複数の圧電素子２０が配設される。例示した圧電素子２０は撓み振動モードの振動子であり、駆動電極２０ａと共通電極２０ｂとによって圧電体２０ｃを挟んで構成されている。そして、圧電素子２０の駆動電極に駆動信号が印加されると、駆動電極２０ａと共通電極２０ｂとの間には電位差に応じた電場が発生する。この電場は圧電体２０ｃに付与され、圧電体２０ｃが付与された電場の強さに応じて変形する。即ち、駆動電極２０ａの電位を高くする程、圧電体層２０ｃは電場と直交する方向に収縮し、圧力発生室１７の容積を少なくするように振動板２１を変形させる。

図５は、ノズルプレート２９の構成を説明する平面図である。このノズルプレート２９は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル２８を列状に開設したステンレス鋼製の薄いプレートである。本実施形態では、３６０ｄｐｉのピッチで３６０個のノズル２８を列設し、これらのノズル２８によって１つのノズル列３１を構成している。そして、図５に示すように、ノズルプレート２９には、左端に位置する第１ノズル列３１Ｃから右端に位置する第１０ノズル列３１ＬＣまでの合計１０列のノズル列を横並びに形成しており、各ノズル列３１は異なる種類（色）のインクを吐出可能に構成されている。

例えば、第１ノズル列３１Ｃからはシアンインクを、第２ノズル列３１Ｍからはマゼンタインクを、第３ノズル列３１Ｂｋからはブラックインクを、第４ノズル列３１Ｌｋからはライトブラック（薄いブラック）インクを、第５ノズル列３１Ｏｒからはオレンジインクをそれぞれ吐出する。また、第６ノズル列３１Ｇｒからはグリーンインクを、第７ノズル列３１ＬＬｋからはライトライトブラックインク（さらに薄いブラック）を、第８ノズル列３１Ｙからはイエローインクを、第９ノズル列３１ＬＭからはライトマゼンタ（薄いマゼンタ）インクを、第１０ノズル列３１ＬＣからはライトシアンインク（薄いシアン）を、それぞれ吐出可能となっている。

上記構成の記録ヘッド８では、圧電素子２０を変形させることで対応する圧力発生室１７が収縮或いは膨張し、圧力発生室１７内のインクに圧力変動が生じる。このインク圧力を制御することで、ノズル２８からインク（インク滴）を吐出させることができる。インクを吐出するのに先だって定常容積の圧力発生室１７を予備的に膨張させるとリザーバ２６側からインク供給口（供給口２３および供給側連通口２２）を通じて圧力発生室１７内にインクが供給される。また、予備膨張の後に圧力発生室１７を急激に収縮させるとノズル２８からインクが吐出されると共に、圧力発生室１７内のインクの一部がインク供給口を通じてリザーバ２６側に移動する。

次に、この記録ヘッド８の電気的構成について説明する。この記録ヘッド８は、図１に示すように、第１シフトレジスタ３３及び第２シフトレジスタ３４からなるシフトレジスタ回路と、第１ラッチ回路３５及び第２ラッチ回路３６からなるラッチ回路と、デコーダ３７と、制御ロジック３８と、第１レベルシフタ３９及び第２レベルシフタ４０からなるレベルシフタ回路と、第１スイッチ４１及び第２スイッチ４２からなるスイッチ回路と、圧電素子２０とを備えている。そして、各シフトレジスタ３３，３４、各ラッチ回路３５，３６、各レベルシフタ３９，４０、各スイッチ４１，４２、及び、圧電素子２０は、それぞれノズル２８毎に対応した数だけ設けられる。なお、図２では、１ノズル分の構成のみを図示し、他のノズル分の構成の図示は省略している。

この記録ヘッド８は、プリンタコントローラ１から送られてくる画素データＳＩに基づいてインクの吐出制御を行う。本実施形態では、２ビットで構成された画素データＳＩの上位ビット群、画素データＳＩの下位ビット群の順に記録ヘッド８へクロック信号ＣＬＫに同期して送られてくるので、まず、画素データＳＩの上位ビット群が第２シフトレジスタ３４にセットされる。全てのノズル２８について画素データＳＩの上位ビット群が第２シフトレジスタ３４にセットされると、次にこの上位ビット群が第１シフトレジスタ３３にシフトする。これと同時に、画素データＳＩの下位ビット群が第２シフトレジスタ３４にセットされる。

第１シフトレジスタ３３の後段には、第１ラッチ回路３５が接続され、第２シフトレジスタ３４の後段には、第２ラッチ回路３６が接続されている。そして、プリンタコントローラ１側からのラッチパルスが各ラッチ回路３５，３６に入力されると、第１ラッチ回路３５は画素データＳＩの上位ビット群をラッチし、第２ラッチ回路３６は画素データＳＩの下位ビット群をラッチする。各ラッチ回路３５，３６でラッチされた画素データＳＩ（上位ビット群，下位ビット群）はそれぞれ、デコーダ３７へ出力される。このデコーダ３７は、画素データＳＩの上位ビット群及び下位ビット群と、ＳＰデータに含まれる駆動信号選択情報とに基づいて、駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２を構成する各パルスを選択するためのパルス選択データ（ｑ０〜ｑ７）を生成する。

本実施形態におけるパルス選択データは、各駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２毎に生成される。即ち、第１駆動信号ＣＯＭ１に対応する第１パルス選択データ（ｑ０〜ｑ３）は、微振動パルスＶＰ１（期間Ｔ１１）、第１吐出パルスＰ１１（期間Ｔ１２）、第２吐出パルスＰ１２（期間Ｔ１３）、第３吐出パルスＰ１３（期間Ｔ１４）、第４吐出パルスＰ１４（期間Ｔ１５）に対応する合計５ビットのデータによって構成されている。また、第２駆動信号ＣＯＭ２に対応する第２パルス選択データ（ｑ４〜ｑ７）は、微振動パルスＶＰ２（期間Ｔ２１）、第１吐出パルスＰ２１（期間Ｔ２２）、第２吐出パルスＰ２２（期間Ｔ２３）、第３吐出パルスＰ２３（期間Ｔ２４）、第４吐出パルスＰ２４（期間Ｔ２５）に対応する合計５ビットのデータによって構成されている。

上記デコーダ３７には、制御ロジック３８からのタイミング信号も入力されている。この制御ロジック３８は、ラッチ信号やチャンネル信号の入力に同期してタイミング信号を発生する。このタイミング信号も駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２毎に生成される。デコーダ３７によって生成された各パルス選択データは、タイミング信号によって規定されるタイミングで上位ビット側から順次各レベルシフタ３９，４０に入力される。これらのレベルシフタ３９，４０は、電圧増幅器として機能し、パルス選択データが［１］の場合には、対応するスイッチ４１，４２を駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の電圧に昇圧された電気信号を出力する。即ち、第１パルス選択データが［１］の場合には第１スイッチ４１に電気信号が出力され、第２パルス選択データが［１］の場合には第２スイッチ４２に電気信号が出力される。

第１スイッチ４１の入力側には第１駆動信号生成部９Ａからの第１駆動信号ＣＯＭ１が供給されるようになっており、第２スイッチ４２の入力側には第２駆動信号生成部９Ｂからの第２駆動信号ＣＯＭ２が供給される。また、各スイッチ４１，４２の出力側には、圧電素子２０が接続されている。即ち、第１スイッチ４１は、圧電素子２０への第１駆動信号ＣＯＭ１の供給・非供給の切り替えを行い、第２スイッチ４２は、圧電素子２０への第２駆動信号ＣＯＭ２の供給・非供給の切り替えを行うように構成されている。そして、このような動作をする第１スイッチ４１及び第２スイッチ４２は、選択供給手段として機能する。

上記のパルス選択データは、各スイッチ４１，４２の作動を制御する。即ち、第１スイッチ４１に入力されたパルス選択データが［１］である期間中は、この第１スイッチ４１が導通状態になり、第１駆動信号ＣＯＭ１が圧電素子２０に供給される。同様に、第２スイッチ４２に入力されたパルス選択データが［１］である期間中は、第２駆動信号ＣＯＭ２が圧電素子２０に供給される。一方、各スイッチ４１，４２に入力されたパルス選択データが共に［０］の期間中は、各スイッチ４１，４２が切断状態となり、圧電素子２０へは駆動信号が供給されない。要するに、パルス選択データとして［１］が設定された期間のパルスが選択的に圧電素子２０に供給される。

このようなスイッチ制御により、第１駆動信号ＣＯＭ１又は第２駆動信号ＣＯＭ２に含まれる駆動パルスを圧電素子２０へ印加させることができる。すなわち、第１駆動信号ＣＯＭ１や第２駆動信号ＣＯＭ２の一部分を、選択的に圧電素子２０へ印加させることができる。この例では、繰り返し周期（記録周期）Ｔの開始タイミング（ラッチ信号ＬＡＴのラッチパルスのタイミング）で、圧電素子２０に印加させる駆動信号ＣＯＭを、第１駆動信号ＣＯＭ１から第２駆動信号ＣＯＭ２へ又はその逆へと切り替えることができる。同様に、第１駆動信号ＣＯＭ１におけるＴ１１〜Ｔ１５間の境界のタイミング、又は、第２駆動信号ＣＯＭ２におけるＴ１１〜Ｔ１５間の境界のタイミング（第１チェンジ信号ＣＨ１のチェンジパルスのタイミング，第２チェンジ信号ＣＨ２のチェンジパルスのタイミング）で、圧電素子２０に印加させるパルスを切り替えることができる。

次に、上記構成において画素データＳＩがデータ［１１］の場合について説明する。この場合、デコーダ３７は、第１駆動信号ＣＯＭ１に対応する第１パルス選択データｑ３又は第２駆動信号ＣＯＭ２に対応する第２パルス選択データｑ７を出力する。この際、デコーダ３７は、画素データＳＩの後段に付加されたＳＰデータの駆動信号選択情報に応じて第１パルス選択データｑ３又は第２パルス選択データｑ７の何れかを選択する。そして、第１選択データｑ３が第１スイッチ制御信号として出力され、第２選択データｑ７が第２スイッチ制御信号として出力される。本実施形態では、第１スイッチ制御信号がＴ１１〜Ｔ１５の時系列に従って、データ［０１１１１］とされ、第２スイッチ制御信号がＴ２１〜Ｔ２５の時系列に従って、データ［０１１１１］とされる。これにより、図２に示すように、第１パルス選択データｑ３の場合、第１駆動信号ＣＯＭ１の期間Ｔ１１では微振動パルスＶＰ１は圧電素子２０に印加されず、期間Ｔ１２〜期間Ｔ１５で吐出パルスＰ１１〜Ｐ１４がそれぞれ圧電素子２０に印加される。また、第２パルス選択データｑ７の場合、第２駆動信号ＣＯＭ２の期間Ｔ１１では微振動パルスＶＰ２は圧電素子２０に印加されず、期間Ｔ２２〜期間Ｔ２５で吐出パルスＰ２１〜Ｐ２４がそれぞれ圧電素子２０に印加される。これにより、記録周期Ｔにおいてノズル２８からは４回連続してインクが吐出され、着弾対象物上の画素領域に対して大ドットに対応する量のインクが着弾する。

また、画素データＳＩがデータ［１０］の場合、デコーダ３７は、第１駆動信号ＣＯＭ１に対応する第１パルス選択データｑ２又は第２駆動信号ＣＯＭ２に対応する第２パルス選択データｑ６を出力する。上記と同様に、デコーダ３７は、ＳＰデータの駆動信号選択情報に応じて第１パルス選択データｑ２又は第２パルス選択データｑ６の何れかを選択する。そして、第１選択データｑ２が第１スイッチ制御信号として出力され、第２選択データｑ６が第２スイッチ制御信号として出力される。本実施形態では、第１スイッチ制御信号がＴ１１〜Ｔ１５の時系列に従って、データ［０１０１０］とされ、第２スイッチ制御信号はＴ２１〜Ｔ２５の時系列に従って、データ［０１０１０］とされる。これにより、図２に示すように、第１パルス選択データｑ２の場合、第１駆動信号ＣＯＭ１の期間Ｔ１１では微振動パルスＶＰ１は非印加、期間Ｔ１２で第１吐出パルスＰ１１は印加、期間Ｔ１３で第２吐出パルスＰ１２は非印加、期間Ｔ１４で第３吐出パルスＰ１３は印加、期間Ｔ１５で第４吐出パルスＰ１４が非印加となる。また、第２パルス選択データｑ６の場合、第２駆動信号ＣＯＭ２の期間Ｔ２１では微振動パルスＶＰ２は非印加、期間Ｔ２２で第１吐出パルスＰ２１は印加、期間Ｔ２３で第２吐出パルスＰ２２は非印加、期間Ｔ２４で第３吐出パルスＰ２３は印加、期間Ｔ２５で第４吐出パルスＰ２４が非印加となる。これにより、記録周期Ｔにおいてノズル２８からは２回インクが吐出され、着弾対象物上の画素領域に対して中ドットに対応する量のインクが着弾する。

さらに、画素データＳＩがデータ［０１］の場合、デコーダ３７は、ＳＰデータの駆動信号選択情報に応じて、第１駆動信号ＣＯＭ１に対応する第１パルス選択データｑ１又は第２駆動信号ＣＯＭ２に対応する第２パルス選択データｑ５の何れかを出力する。そして、第１選択データｑ１が第１スイッチ制御信号として出力され、第２選択データｑ５が第２スイッチ制御信号として出力される。本実施形態では、第１スイッチ制御信号がＴ１１〜Ｔ１５の時系列に従って、データ［００１００］とされ、第２スイッチ制御信号はＴ２１〜Ｔ２５の時系列に従って、データ［００１００］とされる。これにより、図２に示すように、第１パルス選択データｑ１の場合、第１駆動信号ＣＯＭ１の期間Ｔ１１では微振動パルスＶＰ１は非印加、期間Ｔ１２で第１吐出パルスＰ１１は非印加、期間Ｔ１３で第２吐出パルスＰ１２は印加、期間Ｔ１４で第３吐出パルスＰ１３は非印加、期間Ｔ１５で第４吐出パルスＰ１４が非印加となる。また、第２パルス選択データｑ６の場合、第２駆動信号ＣＯＭ２の期間Ｔ２１では微振動パルスＶＰ２は非印加、期間Ｔ２２で第１吐出パルスＰ２１は非印加、期間Ｔ２３で第２吐出パルスＰ２２は印加、期間Ｔ２４で第３吐出パルスＰ２３は非印加、期間Ｔ２５で第４吐出パルスＰ２４が非印加となる。これにより、記録周期Ｔにおいてノズル２８からは１回だけインクが吐出され、着弾対象物上の画素領域に対して小ドットに対応する量のインクが着弾する。

なお、ノズル２８からインクを吐出しない非記録の場合、即ち、画素データＳＩがデータ［００］の場合、デコーダ３７は、ＳＰデータの駆動信号選択情報に応じて、第１駆動信号ＣＯＭ１に対応する第１パルス選択データｑ０又は第２駆動信号ＣＯＭ２に対応する第２パルス選択データｑ４の何れかを出力する。そして、第１選択データｑ０が第１スイッチ制御信号として出力され、第２選択データｑ４が第２スイッチ制御信号として出力される。本実施形態では、第１スイッチ制御信号がＴ１１〜Ｔ１５の時系列に従って、データ［１００００］とされ、第２スイッチ制御信号はＴ２１〜Ｔ２５の時系列に従って、データ［１００００］とされる。これにより、図２に示すように、第１パルス選択データｑ０の場合、第１駆動信号ＣＯＭ１の期間Ｔ１１で微振動パルスＶＰ１が圧電素子２０に印加され、期間Ｔ１２〜期間１５では第１吐出パルスＰ１１〜Ｐ２４は圧電素子２０に印加されない。同様に、第２パルス選択データｑ５の場合、第２駆動信号ＣＯＭ２の期間Ｔ２１で微振動パルスＶＰ２が圧電素子２０に印加され、期間Ｔ２１〜期間２５では第１吐出パルスＰ２１〜Ｐ２４は圧電素子２０に印加されない。これにより、記録周期Ｔにおいてノズル２８ではインクが吐出されない程度の圧力振動が付与されてノズル２８近傍のインクが攪拌され、インクの増粘が防止される。

ここで、上記構成のプリンタにおいて、各ノズル列３１のノズル２８から同時にインクを吐出する際に、駆動信号供給部における回路負荷が大きくなるという問題がある。特に、本実施形態のプリンタのように、ノズル列３１の数が多くなるほど、負荷が大きくなり、その結果、回路における発熱が大きくなる。この発熱により、駆動回路の寿命が低下する虞があった。このため、本発明に係るプリンタにおける制御部６は、画素データＳＩに基づき１パス毎の階調発生数（階調出現数）に応じて、駆動回路において予想される消費電力又は発熱量（予想負荷の一種）を算出し、算出した消費電力又は発熱量に基づいて、各ノズル列３１の圧電素子２０に対して何れの駆動信号を割り当てるかを決定する。換言すると、制御部６は、画素データＳＩに基づいて、各ノズル列３１に対して第１駆動信号ＣＯＭ１又は第２駆動信号ＣＯＭ２の何れか一方を割り当てる。

図６は、１パス毎の階調発生数（階調出現数）に基づく駆動信号の割り当ての一例を示す図である。なお、電力・発熱の値は、便宜的なものであり、この例では、図６の下段に示すように、階調値が大ドット（Ｌ）であるときの駆動信号供給部における電力又は発熱量を１００とし、階調値が中ドット（Ｍ）であるときの電力又は発熱量を５０、階調値が小ドット（Ｓ）であるときの電力又は発熱量を２５、非記録・微振動（０）であるときの電力又は発熱量を５としている。そして、ノズル列毎の発熱量の合計は、上記の階調毎の発熱量に発生数を乗じたものである。

負荷算出手段としての制御部６は、１パス分の画素データＳＩから各ノズル列３１毎に各階調の発生数を取得し、これに基づいて１パスにおける各ノズル列３１の発熱量（又は消費電力）を算出する（列毎発熱）。そして、第１駆動信号供給部における負荷と第２駆動信号供給部における負荷とが同等、即ち、より均等に近い状態となるように、各ノズル列３１の圧電素子２０に対する駆動信号の割り当てを決定する。割り当ての決定方法としては、例えば、まず、第１ノズル列３１Ｃの発熱量６１２５と、全ノズル列３１の合計発熱量（３９３００）の１／２の値である１９６５０とを比較すると、６１２５＜１９６５０であるので、第１ノズル列３１Ｃを第１駆動信号ＣＯＭ１に割り当てる。次に、第１ノズル列３１Ｃの発熱量６１２５に第２ノズル列３１Ｍの発熱量５００を加算すると６６２５となり、６６２５＜１９６５０であるので、第２ノズル列３１Ｍを第１駆動信号ＣＯＭ１に割り当てる。同様にしてノズル列３１の割り当てを行っていくと、第１ノズル列３１Ｃから第５ノズル列３１Ｏｒまでの発熱量を合計した時点で合計発熱量が１９６５０を上回る（２１３００＞１９６５０）。このため、第１ノズル列３１Ｃから第５ノズル列３１Ｏｒまでを第１駆動信号ＣＯＭ１に割り当て、残りの第６ノズル列３１Ｇｒから第１０ノズル列３１ＬＣまでを第２駆動信号ＣＯＭ２に割り当てる。

このようにして、各ノズル列３１の圧電素子２０に対する駆動信号の割り当てを決定することにより、この例では、第１駆動信号供給部における負荷が第２駆動信号供給部における負荷よりも少し大きくなるが、両者の負荷を均等に近づけることができる。これにより、どちらか一方の駆動信号供給部に負荷が偏ることを抑制して、駆動信号供給部における回路の発熱を防止することができる。これにより、装置の耐久性を向上させることができる。また、放熱するためのヒートシンクを小型化することができる。

なお、駆動信号の割り当て方法は、これには限られない。例えば、まず、発熱量が最も大きいノズル列３１と発熱量が最も小さいノズル列３１を第１駆動信号ＣＯＭ１（又は第２駆動信号ＣＯＭ２）に割り当て、発熱量が２番目に大きいノズル列３１と発熱量が２番目に小さいノズル列３１とを第２駆動信号ＣＯＭ２（又は第１駆動信号ＣＯＭ１）に割り当て、発熱量が３番目に大きいノズル列３１と発熱量が３番目に小さいノズル列３１とを第１駆動信号ＣＯＭ１（又は第２駆動信号ＣＯＭ２）に割り当てていき、同様にして、発熱量の大小の４番目、５番目の順で、対となったノズル列３１に対して第１駆動信号ＣＯＭ１と第２駆動信号ＣＯＭ２を交互に割り当てるようにしても良い。
また、各ノズル列３１と各駆動信号の全ての組み合わで発熱量を計算し、第１駆動信号供給部における負荷と第２駆動信号供給部における負荷とが最も均等に近くなるノズル列３１と駆動信号の組み合わせを採用することもできる。

ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。

各駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２の波形構成に関し、上記実施形態で例示したものには限られず、本発明は、種々の構成の駆動信号に対して適用することができる。
例えば、上記実施形態では、第１駆動信号ＣＯＭ１に含まれる吐出パルスと第２駆動信号ＣＯＭ２に含まれる吐出パルスが全く同じ構成である例を示したが、これには限られない。例えば、第１駆動信号ＣＯＭ１に含まれる吐出パルスと第２駆動信号ＣＯＭ２に含まれる吐出パルスが異なる構成を採用することも可能である。この場合、第１駆動信号ＣＯＭ１と第２駆動信号ＣＯＭ２に、同一波形の吐出パルスが少なくとも１つ含まれていれば良い。すなわち、第１駆動信号ＣＯＭ１の中の同一波形の吐出パルスと第２駆動信号ＣＯＭ２の中の同一波形の吐出パルスとのどちらを用いるかを、ノズル群毎に選択すれば、第１駆動信号ＣＯＭ１と第２駆動信号ＣＯＭ２との一方のみに含まれる形状のパルスが存在していても良い。
また、駆動信号は２つに限らず３つ以上存在していても、ノズル群毎にいずれの駆動信号を用いるかを選択すればよい。

また、上記実施形態では、画素データＳＩを記録ヘッド８の１回の主走査（１パス）毎に区切り、区切られた各画素データＳＩの後段にそれぞれＳＰデータを付加した構成を例示したが、これには限られない。例えば、１つの画像の画素データＳＩに対して最後に１画像分のＳＰデータを付加する構成を採用することもできる。即ち、この構成では、上記の発熱量の計算等も１つの画像単位で行われる。

なお、本発明は、複数の駆動信号を用いて吐出制御が可能な液体吐出装置であれば、プリンタに限らず、プロッタ、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体吐出装置、例えば、ディスプレー製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。

インクジェット式プリンタの電気的構成を説明するブロック図である。駆動信号の構成を説明する波形図である。駆動信号生成回路の構成を説明するブロック図である。記録ヘッドの要部断面図である。ノズルプレートの構成を説明する平面図である。階調発生数に基づく駆動信号の割り当ての一例を示す図である。

符号の説明

１…プリンタコントローラ，２…プリントエンジン，６…制御部，８…記録ヘッド，９…駆動信号生成回路，９Ａ…第１駆動信号生成部，９Ｂ…第２駆動信号生成部，２０…圧電素子

Claims

複数のノズルから成るノズル群を複数有し、圧力発生素子の作動によってノズルから液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置であって、
前記圧力発生素子を駆動して液体を吐出させるための所定の吐出パルスを含む第１駆動信号を規定発生周期で発生する第１駆動信号生成部と、
前記吐出パルスを含む第２駆動信号を規定発生周期で発生する第２駆動信号生成部と、
液体の吐出を制御する吐出制御情報に基づいて、前記第１駆動信号又は前記第２駆動信号に含まれる吐出パルスを選択し、選択した吐出パルスを圧力発生素子に供給して液体の吐出を制御する制御部と、
を備え、
前記第１駆動信号と前記第２駆動信号とは同一波形であり、
前記制御部は、ノズル群毎に前記駆動信号の何れか一方を割り当てることを特徴とする液体吐出装置。
前記制御部は、前記第１駆動信号生成部から圧力発生素子に至るまでの第１駆動信号供給部の負荷と、前記第２駆動信号生成部から圧力発生素子に至るまでの第２駆動信号供給部の負荷とが同等になるように、各ノズル群の圧力発生素子に対する駆動信号の割り当てを決定することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
前記制御部は、前記吐出制御情報に基づいてノズル群毎に予想負荷を算出し、算出した予想負荷に応じて、各ノズル群の圧力発生素子に対して何れの駆動信号を割り当てるかを示す駆動信号選択情報を生成し、生成した駆動信号選択情報を前記吐出制御情報に付加し、前記駆動信号選択情報に基づいて、ノズル群の圧力発生素子に供給される駆動信号を選択することを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。