JP6028512B2 - 液滴吐出ヘッド駆動装置、液滴吐出ヘッド駆動制御回路および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを駆動する液滴吐出ヘッド駆動装置、液滴吐出ヘッド駆動制御回路および、液滴吐出ヘッドまたは液滴吐出ヘッド駆動制御回路を備える画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、およびこれらの複合機等の画像形成装置において、例えばインク液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出記録方式によって画像を形成する液滴吐出装置が知られている。

液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置では、液滴吐出ヘッドに設けられたノズルから液滴を吐出させるために多様な方式が用いられている。例えば、圧電素子を用いて液体流路の壁面を形成する振動板を変形させることによって、液体流路内の容積を変化させて液滴を吐出させるいわゆるピエゾ型、発熱抵抗体を用いて液体流路内で液体を加熱することで発生する気泡による圧力で液滴を吐出させるいわゆるサーマル型、また、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させ、液体流路内容積を変化させて液滴を吐出させる静電型等が知られている。

ところで、液滴吐出ヘッドに設けられたノズルの口部分ではインクが空気に曝されているので、インク溶媒が徐々に蒸発する。このインク溶媒の蒸発によりノズルの口部分のインクの粘度が上昇する。このように粘度が上昇したインクを用いて画像を形成すると、形成された画像の画質は悪化する。このため、インクジェット式記録装置において、ノズルの口部分のインクの粘度が上昇するのを防止するために、メニスカスを微振動させることによってインクを攪拌する技術が知られている。

たとえば、特許文献１には画像の形成中にインクを攪拌するためにメニスカスを微振動させるための微駆動信号をインクジェット記録装置の記録ヘッドに供給する技術が開示されている。この技術では画像を形成するために使用される吐出駆動信号とメニスカスが微振動するために使用される印字外共通微振動信号及び印字前共通微振動信号が用いられ、これらの信号によって記録ヘッドが液滴を吐出したり、メニスカスを微振動させたりしている。

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、吐出駆動信号のほかに、印字外および印字前にメニスカスを微振動させるために使用される印字外共通微振動信号及び印字前共通微振動信号を制御基板から液滴吐出ヘッドに伝送しなければならない。印字外共通微振動信号及び印字前共通微振動信号のデータ量は少なくとも１ビットでありこれらの信号を伝送するためには、吐出駆動信号だけを制御基板から記録ヘッドに伝送する場合に比べて、制御基板から記録ヘッドに印字外共通微振動信号及び印字前共通微振動信号を伝送するための配線部材、たとえばＦｒｅｘｉｂｌｅ Ｆｌａｔ Ｃａｂｌｅ（以降、ＦＦＣという）を少なくとも１本増やす必要がある。すなわち構成が複雑になってしまうという課題がある。

上述した課題を解決するため本発明においては、記録媒体に形成する画像を表す画像データ信号を所定の周期で受け付ける画像データ信号受付手段と、前記画像データ信号受付手段によって受け付けられた画像データ信号に基づいて吐出駆動信号を出力する吐出駆動信号出力手段と、１周期前に吐出駆動が行われたか否かに基づいて微駆動信号を出力する微駆動信号出力手段と、前記吐出駆動信号出力手段によって出力された吐出駆動信号、および前記微駆動信号出力手段によって出力された微駆動信号に基づいて液滴吐出ヘッドを駆動する駆動手段と、所定の周期における微駆動または吐出駆動が行われたか否かを表す情報を記憶する記憶手段と、を有し、前記微駆動信号出力手段は、前記記憶手段によって記憶されている前記所定の周期における微駆動または吐出駆動が行われた否かに基づいて、前記所定の周期の次の周期の微駆動信号を出力することを特徴とする。

本発明によれば、画像データに基づいて所定の周期における液滴吐出ヘッドの吐出駆動を制御する吐出駆動制御手段と、前記吐出駆動制御手段によって制御された吐出駆動に基づいて、前記所定の周期の次の周期の微駆動を制御する微駆動制御手段と、を有するので、制御基板から液滴吐出ヘッドに信号を伝送するための配線部材を少なくすることができ、構成を複雑にすることを防ぐことが可能となる。

本実施形態に係るインクジェット記録装置の外観斜視図である。 本実施形態に係るインクジェット記録装置の機構部の平面概略図である。 本実施形態に係るインクジェット記録装置の液滴吐出ヘッドの断面図である。 本実施形態に係る制御部５１０の機能ブロック図である。 第一の実施形態に係る駆動制御回路図である。 第一の実施形態に係る駆動制御回路のタイミングチャートである。 第二の実施形態に係る駆動制御回路図である。 第二の実施形態に係る駆動制御回路のタイミングチャートである。

以下、本発明に係る実施形態について、図１乃至図８を用いて詳細に説明する。
＜液滴吐出装置の構成＞
図１に、本実施形態に係る液滴吐出装置の一例であるインクジェット記録装置を前方側から見た外観斜視図を示す。インクジェット記録装置は、装置本体１と、装置本体１に装着された用紙Ｐを装填するための給紙トレイ２ａと、装置本体１に着脱自在に装着されて画像が形成された用紙Ｐを格納するための排紙トレイ２ｂとで構成されている。

また、装置本体１の前面の一端部側（給紙トレイ２ａの側方）には、カートリッジ装填部４が設けられ、カートリッジ装填部４の上面には操作ボタンや表示器等を有する操作・表示部５が設けられている。

カートリッジ装填部４は、色の異なる色材であるインク、例えばブラック（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した複数のインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙ（以降、任意のインクカートリッジを「インクカートリッジ１０」という）を装填できるように構成されている。

カートリッジ装填部４の前面側には、インクカートリッジ１０を着脱する際に開く前カバー６が設けられている。また、カートリッジ装填部４はインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙを横方向に並べて装填する。操作・表示部５には、各色のインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙの装着位置に対応する位置で、各色のインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙの残量がニアーエンド又はエンドになったことを表示する各色の残量表示部、電源ボタン、用紙送りボタン、印刷再開ボタン、キャンセルボタン等が設けられている。

次に、インクジェット記録装置の機構について図２を用いて説明する。図２は、本実施形態に係るインクジェット記録装置の平面概略図である。

図２に示されるように、インクジェット記録装置には制御基板５１が設けられている。制御基板５１は、不図示のネットワークＩ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ），ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を有している。ネットワークＩ／Ｆはパーソナルコンピュータ等の情報処理装置、スキャナ等の画像読取装置、デジタルカメラ等の撮像装置からケーブルまたはネットワークを経由して画像データを受け付ける。なお、画像データとは、記録媒体に形成される画像を表すデータである。また、ＣＰＵはインクジェット記録装置全体の動作を制御し、ＲＯＭはＣＰＵが制御を行うためのプログラムを記憶し、ＲＡＭはＣＰＵのワークエリアとして使用される。

また、図２に示されるように、インクジェット記録装置のフレームはメイン側板２１Ａ、メイン側板２１Ｂによって構成されている。さらに、メイン側板２１Ａ、メイン側板２１Ｂにはガイドロッド２２が架け渡され、ガイドロッド２２に保持されるようにキャリッジ２５が設けられている。キャリッジ２５は主走査モータ２６、駆動プーリ２７、従動プーリ２８及びタイミングベルト２９によって主走査方向に移動する。

また、キャリッジ２５にはインクカートリッジ１０に収容されている４色のインクの滴（以降、液滴という）をそれぞれ吐き出す（以降、「吐出する」という）４個の液滴吐出ヘッド３が搭載されている。液滴吐出ヘッド３は、主走査方向と直交する副走査方向に複数のノズル３４からなるノズル列を有しており、ＦＦＣ１２と中継基板５６を介して制御基板５１からの液滴吐出ヘッドを駆動させるための駆動信号が入力される。

また、キャリッジ２５の下側には、給紙トレイ２ａから給紙される用紙Ｐを副走査方向に搬送する搬送手段としての搬送ベルト４１が配置されている。搬送ベルト４１は、無端状のベルトであり、搬送ローラ４２とテンションローラ４３との間に掛け渡されている。搬送ベルト４１は、不図示のモータによって搬送ローラ４２が回転駆動されて副走査方向に移動する。
＜液滴吐出ヘッド３の構造＞
図３を用いて液滴吐出ヘッド３の構造について説明する。液滴吐出ヘッド３は、流路板３１と、流路板３１の下面に接合した振動板を形成する振動板部材３２と、流路板３１の上面に接合したノズル板３３とを有している。これらの構成によって、液滴を吐出する複数のノズル３４がそれぞれ通路３５を介して通じる個別流路としての液室３６、液室３６にインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部３７、この流体抵抗部３７を介して液室３６に通じる液体導入部３８を形成している。

そして、後述するフレーム部材３１７によって形成された共通液室３１０から振動板部材３２に形成した供給口３９、液体導入部３８、流体抵抗部３７を介して液室３６にインクが供給される。流路板３１は、ＳＵＳ基板を酸性エッチング液でエッチング、あるいは打ち抜きなどの機械加工することで、液室３６、流体抵抗部３７などの溝部や開口をそれぞれ形成している。なお、流路板３１はシリコン基板をエッチングして形成することもできる。

振動板部材３２は、液室３６、流体抵抗部３７、液体導入部３８などの壁面を形成している。この振動板部材３２における液室３６の反対側に、振動領域３２ａを変形させるための圧力発生手段として電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ３００が設けられている。

この圧電アクチュエータ３００は、ベース部材３１３に接合した積層型の圧電素子３１２を有している。圧電素子３１２は、内部電極３２２を積層したものであり、内部電極３２２は振動板部材３２に略垂直な側面に形成された共通外部電極３２３と個別外部電極３２４とに交互に接続されている。共通外部電極３２３と個別外部電極３２４との間に電圧が印加されると積層方向に振動板部材３２の変位が生じる。なお、圧電アクチュエータ３００は液滴吐出ヘッドを駆動する駆動手段の一例である。また、以降では圧電素子３１２の共通外部電極３２３と個別外部電極３２４間に電圧を印加することを、圧電素子３１２に電圧を印加するという。

圧電素子３１２には駆動信号が与えられるための配線部材の一例であるＦＦＣ１２が接続されている。また、ＦＦＣ１２には圧電素子３１２に駆動信号を与える駆動制御回路７が接続されている。また、ＦＦＣ１２の後端部は、図２に示される制御基板５１に接続されている。

ノズル板３３は、ニッケルの金属プレートから形成されているもので液室３６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル３４を形成し、流路板３１に接合されている。また、これらの圧電素子３１２、ベース部材３１３及びＦＦＣ１２などで構成される圧電アクチュエータ３００の外周側にはフレーム部材３１７が接合されている。

フレーム部材３１７は、エポキシ系樹脂などの樹脂部材或いはＳＵＳなどの金属部材で形成されており、前述した共通液室３１０、共通液室３１０に外部からインクを供給するための供給口３９を形成している。なお、この供給口３９は図示しないサブタンクやインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。また、フレーム部材３１７には、圧電アクチュエータ３００を配置する穴部３１８が形成されている。

このように構成した液滴吐出ヘッド３においては、圧電素子３１２に印加される電圧が下がると圧電素子３１２が収縮し、振動板部材３２の振動領域３２ａが変形して液室３６の容積が膨張する。これによって、液室３６内にインクが流入する。その後、圧電素子３１２に印加する電圧を上げて圧電素子３１２を積層方向に伸長させ、振動板部材３２の振動領域３２ａをノズル３４方向に変形させて液室３６の容積を収縮させる。これによって、液室３６内のインクが加圧されノズル３４から液滴が吐出される。

そして、圧電素子３１２に印加される電圧が元に戻ることによって振動板部材３２の振動領域３２ａが初期位置に復元し、液室３６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室３１０から液室３６内にインクが充填される。
＜液滴吐出装置の制御部５１０の機能構成＞
以下、本実施形態に係る液滴吐出装置の機能構成について説明する。液滴吐出装置はその動作を制御する機能を有する制御部５１０を有する。制御部５１０は制御基板５１によって実現される。

図４は、制御部５１０の機能構成を表す図である。図４を用いて制御部５１０の機能構成について説明する。制御部５１０は画像データ受付部５１１、印刷制御部５１２、電源供給部５１３を有している。画像データ受付部５１１は、制御基板５１のネットワークＩ／Ｆによって実現され情報処理装置、画像読取装置、撮像装置からケーブルまたはネットワークを介して画像データを受け付ける。

印刷制御部５１２は、制御基板５１のＣＰＵによって実現され画像データ受付部５１１によって受け付けられた画像データに基づいて画像データ信号を駆動制御回路７に対して送信する。また、印刷制御部５１２は駆動制御回路７が画像データ信号を処理するためのクロック信号、ラッチ信号、パルス信号等を駆動制御回路７に対して送信する。電源供給部５１３は、液滴吐出ヘッド３の圧電素子３１２に電圧を印加するための電源を供給する。

図５は液滴吐出ヘッド３を制御する駆動制御回路７およびアナログスイッチ回路８０の回路図である。液滴吐出ヘッド３の図３に示されている共通外部電極３２３は、図５に示されるようにグランドＧＮＤに接続され、基準電位が与えられる。また、個別外部電極３２４はアナログスイッチ回路８０に接続されている。

アナログスイッチ回路８０には、電源供給部５１３によって共通外部電極３２３と個別外部電極３２４との間に電圧を印加するための駆動電圧が供給される。図６（ａ）に示されるように、駆動電圧として、インク吐出ヘッドが液滴を吐出するための駆動（以降、吐出駆動という。）を発生させる吐出駆動電圧Ｖ１、メニスカスが微振動するための駆動（以降、微駆動という。）を発生させる微駆動電圧Ｖ２が交互に周期的に繰り返し供給される。また、吐出駆動電圧Ｖ１および微駆動電圧Ｖ２を1回ずつ含む波形を１周期とし、この１周期は図６（ｅ）に示されるようにクロック信号ＣＬＫが発生する周期と同期をとっている。

アナログスイッチ回路８０では駆動制御回路７によって出力された駆動信号に基づいてスイッチング素子ＳＷをオンにしたりオフにしたりする制御が行われる。駆動制御回路７によって出力された駆動信号が「１」である場合にはスイッチング素子ＳＷをオンに制御し、対応する圧電素子３１２に駆動電圧を印加する。また、駆動制御回路７によって出力された駆動信号が「０」である場合にはスイッチング素子ＳＷをオフに制御し、対応する圧電素子３１２に電圧を印加しない。なお、駆動信号のうち、吐出駆動電圧Ｖ１が供給されているタイミングで出力される信号を吐出駆動信号といい、微駆動電圧Ｖ２が供給されているタイミングで出力される信号を微駆動信号という。

駆動制御回路７の第一の実施形態について説明する。第一の実施形態においては、上記のように吐出駆動電圧Ｖ１および微駆動電圧Ｖ２が周期的に供給されている装置における駆動制御回路７が、１周期前に液滴が吐出されたか否かに基づいて駆動信号を制御する。

第一の実施形態における駆動制御回路７は、各ノズル３４に対応してシフトレジスタ７１、第一のラッチ回路７２、第二のラッチ回路７３、第一のＡＮＤゲート７４、第二のＡＮＤゲート７５、ＯＲゲート７６を有している。ここでは、液滴吐出ヘッド３が有する複数のノズル３４のうち一のノズル３４に対応する部分の駆動制御回路７について図５および図６を用いて説明する。なお、他のノズル３４に対応する部分ついては、ここで説明する一のノズル３４に対応する部分と同様の構成および動作であるため、その説明を省略する。

駆動制御回路７には、図５に示されるように印刷制御部５１２の制御によって出力された吐出パルス信号ＭＮ１と微駆動パルス信号ＭＮ０を含むパルス信号が入力される。吐出パルス信号ＭＮ１として図６（ｂ）に示されるように液滴を吐出させるための信号ＭＮ１＝０と液滴を吐出させないための信号ＭＮ１＝１とが交互に周期的に出力される。また、図６（ａ）および（ｂ）に示されるように吐出駆動電圧Ｖ１の供給と同期をとって、吐出パルス信号ＭＮ１＝０が出力される。出力された吐出パルス信号の反転信号はＡＮＤゲート７４に入力される。

また、微駆動パルス信号ＭＮ０として、図６（ｃ）に示されるようにメニスカスを微振動させるために液滴吐出ヘッドを駆動させることを表す信号ＭＮ０＝０と、メニスカスを微振動させないように液滴吐出ヘッドを駆動させないことを表す信号ＭＮ０＝１とが交互に周期的に出力される。また、図６（ａ）および（ｃ）に示されるように微駆動電圧Ｖ２の供給と同期をとって、微駆動パルス信号ＭＮ０＝０が出力される。出力された微駆動パルス信号ＭＮ０の反転信号がＡＮＤゲート７５に入力される。

また、駆動制御回路７には、図５および図６（ｅ）乃至（ｇ）に示されるように印刷制御部５１２から出力されたクロック信号ＣＬＫ、ラッチ信号ＬＡＴ１、ＬＡＴ２が入力される。また、駆動制御回路７のシフトレジスタ７１には図５に示されるように印刷制御部５１２から出力された画像データ信号ＤＡＴＡが入力される。画像データ信号ＤＡＴＡが入力されると、シフトレジスタ７１は（ｎ−１）周期目のクロック信号ＣＬＫに合わせて（以降、「（ｎ−１）周期目で」という）画像データ信号ｄａｔａ１として出力する。ここでの画像データ信号ＤＡＴＡは「１」または「０」の二値であり、画像データ信号ＤＡＴＡが「１」のときは画像を形成するために液滴を吐出すること、画像データ信号ＤＡＴＡが「０」のときは液滴を吐出しないことを表すものである。

図５に示されるとおり、ラッチ回路７２には（ｎ−１）周期目でシフトレジスタ７１から出力された画像データ信号ｄａｔａ１が入力され、ラッチ回路７２はｎ周期目で画像データ信号ｄａｔａ１’を出力する。ラッチ回路７２からｎ周期目に出力された画像データ信号ｄａｔａ１’はＡＮＤゲート７５に反転して入力されるとともにラッチ回路７３に入力される。ラッチ回路７３には、ｎ周期目でラッチ回路７２から出力された画像データ信号ｄａｔａ１’が入力され、ラッチ回路７３は（ｎ＋１）周期目でその画像データ信号ｄａｔａ１”を出力する。ラッチ回路７３から出力された画像データ信号ｄａｔａ１”の反転信号は後述するＡＮＤゲート７５に入力される。ラッチ回路７３はラッチ回路７２から出力された画像データ信号ｄａｔａ１’を１周期遅延して画像データ信号ｄａｔａ１”を出力するので、（ｎ＋１）周期目にラッチ回路７３から出力された画像データ信号ｄａｔａ１”は、ｎ周期目にラッチ回路７２から出力された画像データ信号ｄａｔａ１’と同じである。すなわち、ＡＮＤゲート７５には（ｎ＋１）周期目の画像データ信号ｄａｔａ２’の反転信号と、その１周期前であるｎ周期目の画像データ信号ｄａｔａ１’の反転信号が入力されることになる。

また、図５に示されるように、ＡＮＤゲート７４は印刷制御部５１２から出力された吐出パルス信号ＭＮ１の反転信号と、ラッチ回路７２によって（ｎ＋１）周期目で出力された画像データ信号ｄａｔａ２’とが入力され、これらの信号に基づいて吐出駆動信号を出力する。具体的には、ラッチ回路７２によって出力された画像データ信号ｄａｔａ２’「１」と吐出パルス信号ＭＮ１＝０の反転信号「１」と、が入力されたときにＡＮＤゲート７４は「１」を出力する。また、ラッチ回路７２によって出力された画像データ信号ｄａｔａ２’が「０」であればＡＮＤゲート７４は「０」を出力する。

ＡＮＤゲート７５には、印刷制御部５１２から出力された微駆動パルス信号ＭＮ０と、ラッチ回路７２によって（ｎ＋１）周期目で出力された画像データ信号ｄａｔａ２’と、ラッチ回路７３によって（ｎ＋１）周期目で出力された画像データ信号ｄａｔａ１”のそれぞれ反転信号とが入力され、ＡＮＤゲート７５はこれらの信号に基づいて微駆動信号を出力する。具体的には、ラッチ回路７２によって出力された画像データ信号ｄａｔａ２’が「０」であり、ラッチ回路７３から出力された画像データ信号ｄａｔａ１”が「０」であり、さらに微駆動パルス信号ＭＮ０が「０」であるときにＡＮＤゲート７４は「１」を出力する。また、上記以外の場合にはＡＮＤゲート７４は「０」を出力する。

すなわち、ＡＮＤゲート７５はｎ周期目で画像データ信号が「０」であり、かつ（ｎ＋１）周期目の画像データ信号が「０」であった場合には微駆動信号を「１」とし、それ以外の場合には微駆動信号を「０」として出力する。これは、（ｎ＋１）周期目における液滴の吐出がなく、かつ、その前の周期における液滴の吐出もなかったときに微駆動が行われるということである。

ＯＲゲート７６はＡＮＤゲート７４から出力した吐出駆動信号およびＡＮＤゲート７５から出力した微駆動信号に基づいてスイッチング素子ＳＷに入力するための駆動信号を出力する。具体的には、吐出駆動信号または微駆動信号のいずれかが「１」である場合に駆動信号「１」を、吐出駆動信号または微駆動信号のいずれも「０」である場合に駆動信号「０」を出力する。

なお、吐出駆動信号「１」が出力されるのは、上記のとおり吐出パルス信号ＭＮ１＝０のときである。さらに、既に説明したように吐出パルス信号ＭＮ１＝０であるときに吐出駆動電圧がＶ１であるように同期がとられている（図６（ａ）および（ｂ）参照）ので、駆動信号「１」がスイッチング素子ＳＷに入力されてオンに制御されると吐出駆動電圧Ｖ１が圧電素子３１２に印加される。

同様に、微駆動信号「１」が出力されるのは微駆動パルス信号ＭＮ０＝０のときである。さらに、既に説明したように微駆動パルス信号ＭＮ０＝０であるときに微駆動電圧Ｖ２が供給されるように同期がとられている（図６（ａ）および（ｃ）参照）ので、駆動信号「１」がスイッチング素子ＳＷに入力されてオンに制御されると微駆動電圧Ｖ２が圧電素子３１２に印加される。

上記の実施形態では、ラッチ回路７３は、ラッチ回路７２からｎ周期目に出力された画像データ信号ｄａｔａ１’を（ｎ＋１）周期目に画像データ信号ｄａｔａ１”として出力する。すなわち、ラッチ回路７３は１周期前の画像データ信号を記憶する機能を有しているため、ラッチ回路７３は記憶手段の一例である。

また、シフトレジスタ７１は画像データ信号受付手段の一例であり、ＡＮＤゲート７４は吐出駆動信号出力手段の一例であり、ＡＮＤゲート７５は微駆動信号出力手段の一例である。

ここで、第一の実施形態における駆動制御回路７の動作について図５および図６を用いて説明する。まず、制御基板５１から駆動制御回路７に画像データ信号ＤＡＴＡが伝送されると、シフトレジスタ７１はクロック信号ＣＬＫと同期を取って（ｎ−１）周期目で画像データ信号ｄａｔａ１を出力する。図５に示されるように、シフトレジスタ７１から出力された画像データ信号ｄａｔａ１はラッチ回路７２に入力される。ラッチ回路７２に入力された画像データ信号ｄａｔａ１’はｎ周期目でラッチ回路７２から画像データ信号ｄａｔａ１’として出力され、ＡＮＤゲート７４に入力される。

ラッチ回路７２から出力されてＡＮＤゲート７４に入力された画像データ信号ｄａｔａ１’が「１」である場合、吐出パルス信号ＭＮ１＝０であるときにＡＮＤゲート７４は吐出駆動信号「１」を出力する。また、それ以外の場合にはＡＮＤゲート７４は吐出駆動信号「０」を出力する。

ＡＮＤゲート７４から出力された吐出駆動信号「１」はＯＲゲート７６に入力される。このときＯＲゲートは駆動信号「１」を出力し、出力された駆動信号「１」はスイッチング素子ＳＷに入力される。スイッチング素子ＳＷは駆動信号「１」が入力されるとＯＮとなる。上述のとおり、吐出駆動信号「１」がＯＲゲート７６に入力されるときはＭＮ０＝０であるため圧電素子３１２には吐出駆動電圧Ｖ１が印加され液滴吐出ヘッド３には吐出駆動が行われる。

また、ＡＮＤゲート７４から吐出駆動信号「０」が出力されると、後に詳しく説明するＡＮＤゲート７５から出力された微駆動信号が「０」であれば、駆動信号「０」がスイッチング素子ＳＷに入力され、スイッチング素子ＳＷがＯＦＦとなる。この場合、圧電素子３１２に電圧が印加されないので吐出駆動も微駆動も行われない。

一方、図５に示されるようにｎ周期目にラッチ回路７２から出力された画像データ信号ｄａｔａ１’は上述のようにＡＮＤゲート７４に入力されると同時にラッチ回路７３にも入力される。ラッチ回路７３は入力された画像データ信号ｄａｔａ１’を１周期遅延させて（ｎ＋１）周期目に出力する。ラッチ回路７３から出力された画像データ信号ｄａｔａ１”は反転されてＡＮＤゲート７５に入力される。

ＡＮＤゲート７５にはラッチ回路７３から（ｎ＋１）周期目に出力された画像データ信号ｄａｔａ１”の反転信号が入力されるとともに、（ｎ＋１）周期目でラッチ回路７２から出力された画像データ信号ｄａｔａ２’の反転信号と、微駆動パルス信号ＭＮ０の反転信号とが入力される。ラッチ回路７３はラッチ回路７２から出力された画像データ信号を１周期遅延して画像データ信号を出力するので、（ｎ＋１）周期目にラッチ回路７３から出力された画像データ信号ｄａｔａ１”は、ｎ周期目にラッチ回路７２から出力された画像データ信号ｄａｔａ１’である。すなわちＡＮＤゲート７５は連続した2周期分の画像データ信号に基づいて微駆動信号を出力することになる。

ラッチ回路７３から（ｎ＋１）周期目に出力された画像データ信号ｄａｔａ１”が「０」であり、かつ、ラッチ回路７２から（ｎ＋１）周期目に出力された画像データ信号ｄａｔａ２’が「０」である場合、微駆動パルス信号ＭＮ０＝０のとき、ＡＮＤゲート７５は微駆動信号「１」を出力する。ＡＮＤゲート７５が出力した微駆動信号「１」はＯＲゲート７６に入力され、ＯＲゲート７６は駆動信号「１」を出力する。出力された駆動信号「１」はスイッチング素子ＳＷに入力され、スイッチング素子ＳＷがＯＮとなる。上述のとおり、微駆動信号「１」がＯＲゲート７６に入力されるときはＭＮ０＝０であるため圧電素子３１２には微駆動電圧Ｖ２が印加され液滴吐出ヘッド３には微駆動が行われる。

ＡＮＤゲート７５から出力された微駆動信号が「０」である場合、既に説明したＡＮＤゲート７４から出力された吐出駆動信号が「０」であれば、駆動信号「０」がスイッチング素子ＳＷに入力され、スイッチング素子ＳＷがＯＦＦとなる。この場合、圧電素子３１２に電圧が印加されないので吐出駆動も微駆動も行われない。

以上のように、第一の実施形態においてはラッチ回路７３から出力された１周期前の画像データ信号の入力に基づいてＡＮＤゲート７５は微駆動信号を出力する。このため、印刷制御部５１２は、微駆動させるか否かを表す信号を制御基板５１からインク吐出ヘッド３へＦＦＣ１２によって伝送することなく微駆動を制御することが可能となる。

また、吐出駆動信号が「０」である場合、すなわち吐出駆動がされない場合であって、かつ、１周期前にも吐出駆動信号が「０」すなわち吐出駆動がされなかった場合に微駆動させるように制御されているので、常に微駆動させる場合に比べて消費電力を抑えることが可能となる。

次に、駆動制御回路７の第二の実施形態について図７および図８を用いて説明する。第二の実施形態は第一の実施形態における微駆動させる回数を減らす形態である。具体的には、第一の実施形態において微駆動または吐出駆動をさせた次の周期では微駆動させないようにするものである。このように、１周期前に微駆動または吐出駆動があったか否かに基づいて微駆動させることによって、電力消費を抑えながらインクの粘度が上昇するのを防ぐことが可能となる。

図７に示されるように第二の実施形態における駆動制御回路７は、第一の実施形態と同様に各ノズル３４に対応してシフトレジスタ７１、ラッチ回路７２、ラッチ回路７３、第一のＡＮＤゲート７４、第二のＡＮＤゲート７５、ＯＲゲート７６を有している。第二の実施形態における駆動制御回路７は、ラッチ回路７３がＯＲゲート７３１を有している点、第二のＡＮＤゲート７５にはＯＲゲート７３１を有しているラッチ回路７３から出力された画像データ信号が入力される点で第一の実施形態と異なる。

図７に示されるように、ラッチ回路７２からｎ周期目に出力された画像データ信号ｄａｔａ１’がラッチ回路７３に入力されると、ラッチ回路７３はその画像データ信号ｄａｔａ１’を１周期遅延させて（ｎ＋１）周期目で画像データ信号ｄａｔａ１”として出力する。ラッチ回路７３はＯＲゲート７３１を有しており、（ｎ＋１）周期目にラッチ回路７２から出力された画像データ信号ｄａｔａ２’と（ｎ＋１）周期目にラッチ回路７３自身から出力された画像データ信号ｄａｔａ１”の反転信号に基づいて前回駆動信号を出力する。前回駆動信号とは、（ｎ＋１）周期目の出力においてｎ周期目に微駆動または吐出駆動が行われたかを表す信号であり、前回駆動信号「１」はｎ周期目に微駆動または吐出駆動が行われたこと、前回駆動信号「０」はｎ周期目に微駆動または吐出駆動が行われなかったことを表す。

具体的には、ｎ周期目にラッチ回路７２から出力された画像データ信号ｄａｔａ２’が「１」である場合、または、ｎ周期目にラッチ回路７３から出力された前回駆動信号が「０」である場合に、ＯＲゲート７３１は前回駆動信号「１」を出力する。また、ｎ周期目にラッチ回路７２から出力された画像データ信号ｄａｔａ２’が「０」であり、かつ、ｎ周期目にラッチ回路７３から出力された前回駆動信号が「１」である場合にはラッチ回路７３は前回駆動信号「０」を出力する。

なお、ラッチ回路７３が出力した前回駆動信号が「０」である場合、ラッチ回路７２から出力される画像データ信号が「０」のときには微駆動が行われ、ラッチ回路７２から出力される画像データ信号が「１」のときには吐出駆動が行われる。つまり、ラッチ回路７３が出力した前回駆動信号が「０」のときには必ず微駆動または吐出駆動のいずれかが行われることになる。このため、ＯＲゲート７３１にラッチ回路７３から出力した画像データ信号を反転した信号を入力することにより、ＯＲゲート７３１は前の周期で微駆動または吐出駆動があったか否かに基づいて前回駆動信号を出力することができる。これにより、ラッチ回路７３は（ｎ＋１）周期目に吐出駆動が行われる場合、または、ｎ周期目に吐出駆動または微駆動が行われた場合に前回駆動信号「１」を出力し、それ以外の場合には前回駆動信号「０」を出力する。

ＡＮＤゲート７５は、図７に示されるようにラッチ回路７２によって（ｎ＋１）周期目で出力された画像データ信号ｄａｔａ２’と、ラッチ回路７３によって（ｎ＋１）周期目で出力された前回駆動信号と、印刷制御部５１２から出力された微駆動パルス信号ＭＮ０のそれぞれ反転信号が入力され、これらの信号に基づいて微駆動信号を出力する。具体的には、ラッチ回路７２によって出力された画像データ信号が「０」であり、かつラッチ回路７３から出力された前回駆動信号が「０」である場合に、微駆動パルスがＭＮ０＝０ときＡＮＤゲート７４は微駆動信号「１」を出力する。また、それ以外の場合にはＡＮＤゲート７５は微駆動信号「０」を出力する。

第二の実施形態におけるシフトレジスタ７１、ラッチ回路７２、第一のＡＮＤゲート７４、ＯＲゲート７６は第一の実施形態と同様であるので、これらの説明を省略する。

次に、第二の実施形態における駆動制御回路７の動作について図７および図８を用いて説明する。まず、制御基板５１から駆動制御回路７に図８の（ｄ）に示されるように画像データ信号ＤＡＴＡが伝送されると、シフトレジスタ７１は（ｎ−１）周期目で画像データ信号ｄａｔａ１を出力する。図７に示されるように、シフトレジスタ７１から出力された画像データ信号ｄａｔａ１はラッチ回路７２に入力される。ラッチ回路７２に入力された画像データ信号ｄａｔａ１’はｎ周期目でラッチ回路７２から出力され、ＡＮＤゲート７４に入力される。

ラッチ回路７２から出力されてＡＮＤゲート７４に入力された画像データ信号ｄａｔａ１’が「１」である場合、吐出パルス信号ＭＮ１＝０であるときにＡＮＤゲート７４は吐出駆動信号「１」を出力する。また、それ以外の場合にはＡＮＤゲート７４は吐出駆動信号「０」を出力する。ＡＮＤゲート７４から出力された吐出駆動信号「１」はＯＲゲート７６に入力される。このときＯＲゲートは駆動信号「１」を出力し、出力された駆動信号「１」はスイッチング素子ＳＷに入力される。スイッチング素子ＳＷは駆動信号「１」が入力されるとＯＮとなる。上述のとおり、吐出駆動信号「１」がＯＲゲート７６に入力されるときはＭＮ０＝０であるため圧電素子３１２には吐出駆動電圧Ｖ１が印加され液滴吐出ヘッド３にはインクを吐出させるための吐出駆動が行われる。

ＡＮＤゲート７４から出力された吐出駆動信号が「０」である場合、第一の実施形態と同様にＡＮＤゲート７５から出力された微駆動信号が「０」であれば、駆動信号「０」がスイッチング素子ＳＷに入力され、スイッチング素子ＳＷがＯＦＦとなる。この場合、圧電素子３１２に電圧が印加されないので吐出駆動も微駆動も行われない。

一方、図７に示されるようにｎ周期目にラッチ回路７２から出力された画像データ信号ｄａｔａ１’は上述のようにＡＮＤゲート７４に入力されると同時にラッチ回路７３のＯＲゲート７３１に入力される。また、ラッチ回路７３のＯＲゲート７３１にはラッチ回路７３自身がｎ周期目に出力した前回駆動信号の反転信号が入力される。このようにラッチ回路７２からｎ周期目に出力された画像データ信号ｄａｔａ１’およびラッチ回路７３からｎ周期目に出力された前回駆動信号ｄａｔａ０”の反転信号に基づいて、ラッチ回路７３は（ｎ＋１）周期目に前回駆動信号ｄａｔａ１”を出力する。

具体的には、ｎ周期目にラッチ回路７２から出力された画像データ信号ｄａｔａ１’が「１」である場合、または、ｎ周期目にラッチ回路７３から出力された前回駆動信号ｄａｔａ０’が「０」である場合には、ラッチ回路７３は（ｎ＋１）周期目に前回駆動信号「１」を出力する。また、ｎ周期目にラッチ回路７２から出力された画像データ信号ｄａｔａ１’が「０」であり、かつ、ｎ周期目にラッチ回路７３から出力された前回駆動信号ｄａｔａ０’が「１」である場合にはラッチ回路７３は（ｎ＋１）周期目に前回駆動信号「０」を出力する。そして、出力された前回駆動信号の反転信号がＡＮＤゲート７５に入力される。

ＡＮＤゲート７５には、ラッチ回路７３から（ｎ＋１）周期目に出力された前回駆動信号ｄａｔａ１”、ラッチ回路７２から（ｎ＋１）周期目に出力された画像データ信号ｄａｔａ２’、および微駆動パルス信号ＭＮ０のそれぞれ反転信号が入力される。ラッチ回路７３から（ｎ＋１）周期目に出力された前回駆動信号ｄａｔａ１”が「０」であり、かつ、ラッチ回路７２から（ｎ＋１）周期目に出力された画像データ信号ｄａｔａ２’が「０」である場合に、微駆動パルス信号ＭＮ０＝０が反転した信号「１」が入力されるとき、ＡＮＤゲート７５は微駆動信号「１」を出力する。ＡＮＤゲート７５から微駆動信号「１」が出力されると、ＯＲゲート７６から駆動信号が出力されてスイッチング素子ＳＷがＯＮとなる。以降の動作は第一の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

以上のように、第二の実施形態においては１周期前に微駆動または吐出駆動があったか否かを示す信号に基づいてＡＮＤゲート７５は微駆動信号を出力する。このため、微駆動を行わせるか否かの信号を制御基板５１から液滴吐出ヘッド３へＦＦＣ１２を介して伝送される必要なく、微駆動を制御することが可能となる。そのため、ＦＦＣ１２の数を減らせる等、装置の複雑化を回避することが可能となる。

また、第二の実施形態においては１周期前に吐出駆動も微駆動もされなかった場合に微駆動させるように制御するため、１周期前に吐出駆動がなかった場合に微駆動させる第一の実施形態に比べてさらに微駆動回数を減らすことができ、消費電力を抑えることが可能となる。

＜実施形態の補足＞
なお、第一および第二の実施形態において画像データ信号は「１」または「０」の二値であり、画像データ信号「１」のときは液滴を吐出すること、画像データ信号が「０」のときは液滴を吐出しないことを表すものであるとしている。しかし、画像データ信号を２ビットとして、画像データ信号が「１１」は液滴サイズ「大」の液滴を吐出する、画像データ信号が「１０」は液滴サイズ「中」の液滴を吐出する、画像データ信号が「０１」は液滴サイズ「小」の液滴を吐出する、画像データ信号が「００」は液滴を吐出しないことを表すとしてもよい。

また、第一および第二の実施形態にて説明した駆動制御回路７によって1周期前の画像データ信号に基づいて微駆動を制御しているが、遅延回路、順序回路等を用いて別の構成を取る回路を用いて同様の微駆動制御を行ってもよい。

また、第二の実施形態において、ＡＮＤゲート７５は１周期前に微駆動または吐出駆動が行われたかに基づいて微駆動信号を出力しているが、ラッチ回路を増設して前々回および前回の微駆動信号、吐出駆動信号に基づいて微駆動させるか否かを表す信号をＡＮＤゲート７５が出力するようにしてもよい。

なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１ 装置本体
２ａ 給紙トレイ
２ｂ 排紙トレイ
３ 液滴吐出ヘッド
４ カートリッジ装填部
５ 操作・表示部
６ 前カバー
７ 駆動制御回路
１０ インクカートリッジ
２２ ガイドロッド
２５ キャリッジ
２６ 主走査モータ
２７ 駆動プーリ
２８ 従動プーリ
２９ タイミングベルト
３１ 流路板
３２ 振動板部材
３２ａ 振動領域
３３ ノズル板
３４ ノズル
３５ 通路
３６ 液室
３７ 流体抵抗部
３８ 液体導入部
３９ 供給口
４１ 搬送ベルト
４２ 搬送ローラ
４３ テンションローラ
５１ 駆動信号用基板 符合抜け
５６ 中継基板
８０ アナログスイッチ回路
３００ 圧電アクチュエータ
３１０ 共通液室
３１２ 圧電素子
３１３ ベース部材
３１７ フレーム部材
３１８ 穴部
３２２ 内部電極
３２３ 共通外部電極
３２４ 個別外部電極
５１０ 制御部
５１１ 画像データ受付部
５１２ 印刷制御部
５１３ 電源供給部

特開２００３−１９１４６５号公報

Claims (8)

1. 記録媒体に形成する画像を表す画像データ信号を所定の周期で受け付ける画像データ信号受付手段と、
   前記画像データ信号受付手段によって受け付けられた画像データ信号に基づいて吐出駆動信号を出力する吐出駆動信号出力手段と、
   １周期前に吐出駆動が行われたか否かに基づいて微駆動信号を出力する微駆動信号出力手段と、
   前記吐出駆動信号出力手段によって出力された吐出駆動信号、および前記微駆動信号出力手段によって出力された微駆動信号に基づいて液滴吐出ヘッドを駆動する駆動手段と、
   所定の周期における微駆動または吐出駆動が行われたか否かを表す情報を記憶する記憶手段と、を有し、
   前記微駆動信号出力手段は、前記記憶手段によって記憶されている前記所定の周期における微駆動または吐出駆動が行われた否かに基づいて、前記所定の周期の次の周期の微駆動信号を出力する
   ことを特徴とする液滴吐出ヘッド駆動装置。
2. 請求項１に記載の液滴吐出ヘッド駆動装置であって、
   前記記憶手段によって記憶されている前記吐出駆動信号が液滴を吐出させることを表している場合に、前記微駆動信号出力手段は前記液滴吐出ヘッドを微駆動させないことを表す微駆動信号を出力し、
   前記記憶手段によって記憶されている前記吐出駆動信号が液滴を吐出させないことを表している場合に、前記微駆動信号出力手段は前記液滴吐出ヘッドを微駆動させることを表す微駆動信号を出力することを特徴とする液滴吐出ヘッド駆動装置。
3. 請求項１に記載の液滴吐出ヘッド駆動装置であって、
   前記記憶手段によって記憶されている前記吐出駆動信号が所定の周期において液滴吐出ヘッドを駆動させたことを表している場合、または、前記記憶手段によって記憶されている微駆動信号が所定の周期において液滴吐出ヘッドを微駆動させたことを表している場合に、前記微駆動信号出力手段は前記所定の周期の次の周期で微駆動させないことを表す微駆動信号を出力し、
   前記記憶手段によって記憶されている前記吐出駆動信号が所定の周期において液滴吐出ヘッドを駆動させなかったことを表している場合、かつ、前記記憶手段によって記憶されている微駆動信号が所定の周期において液滴吐出ヘッドを微駆動させなかったことを表している場合に、前記微駆動信号出力手段は前記所定の周期の次の周期で微駆動させることを表す微駆動信号を出力することを特徴とする液滴吐出ヘッド駆動装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド駆動装置であって、
   前記記憶手段は、ラッチ回路であることを特徴とする液滴吐出ヘッド駆動装置。
5. 周期的に画像データ信号が入力され、入力された周期より1周期遅れて前記画像データ信号を出力する第一のラッチ回路と、
   前記第一のラッチ回路から出力された画像データ信号が入力され、入力された周期より1周期遅れて前記画像データ信号を出力する第二のラッチ回路と、
   前記第二のラッチ回路から出力された画像データ信号の反転信号と、前記第一のラッチ回路から出力された画像データ信号の反転信号とに基づいて微駆動信号を出力する第一のＡＮＤ回路と、
   前記第一のＡＮＤ回路によって出力された微駆動信号に基づいて液滴吐出ヘッドを微駆動させる駆動手段と、
   を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド駆動装置。
6. 請求項５に記載の液滴吐出ヘッド駆動装置であって、
   前記第一のラッチ回路によって出力された画像データ信号に基づいて吐出駆動信号を出力する第二のＡＮＤ回路と、
   前記第二のＡＮＤ回路によって出力された吐出駆動信号と、前記第一のＡＮＤ回路から出力された微駆動信号と、に基づいて駆動信号を出力するＯＲ回路と、を有し、
   前記駆動手段は前記ＯＲ回路によって出力された駆動信号に基づいて液滴吐出ヘッドを微駆動させることを特徴とする液滴吐出ヘッド駆動装置。
7. 記録媒体に形成する画像を表す画像データ信号を所定の周期で受け付ける画像データ信号受付手段と、
   前記画像データ信号受付手段によって所定の周期で受け付けられた画像データ信号に基づいて吐出駆動信号を出力する吐出駆動信号出力手段と、
   前記吐出駆動信号出力手段によって１周期前に出力された前記吐出駆動信号に基づいて微駆動信号を出力する微駆動信号出力手段と、
   所定の周期における微駆動または吐出駆動が行われたか否かを表す情報を記憶する記憶手段と、を有し、
   前記微駆動信号出力手段は、前記記憶手段によって記憶されている前記所定の周期における微駆動または吐出駆動が行われた否かに基づいて、前記所定の周期の次の周期の微駆動信号を出力する
   ことを特徴とする液滴吐出ヘッド駆動制御回路。
8. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド駆動装置または請求項７に記載の液滴吐出ヘッド駆動制御回路を有する画像形成装置。

Images