JP6377448B2 - インクジェットヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、インクジェットヘッド及びこのヘッドを用いた画像形成装置に関する。
インクジェットヘッドは、インクが充填される複数の圧力室を、圧電部材からなる側壁を隔てて並列に配置し、さらに各圧力室にそれぞれインク滴を吐出するためのノズルを取り付けて構成される。このようなインクジェットヘッドは、その製造過程における部品の寸法精度や組み立て精度のばらつき等により、各ノズルから吐出されるインク滴の吐出体積にばらつきが生じる。この吐出体積のばらつきを低減させる技術として、従来、圧力室の形状を定常状態からその容積が拡大する方向に変化させるために圧電部材を通電する拡張パルスの通電時間を調整する技術がある。
しかしながら、インク滴の吐出体積は、使用するインクの特性によってもばらつきを生じる。このため、インク特性に起因するばらつきにも対応できるように、拡張パルスの通電時間を調整したいという要望がある。
特開2013‐059961号公報
本実施形態が解決しようとする課題は、各ノズルから吐出されるインク滴の吐出体積のばらつきを柔軟に調整できるインクジェットヘッド及びこのヘッドを用いた画像形成装置を提供しようとするものである。
一実施形態において、インクジェットヘッドは、対応する駆動素子の動作によりインク滴を吐出する複数のノズルと、画像記憶部と、調整記憶部と、設定記憶部と、変換部と、生成出力部と、解析出力部とを含む。画像記憶部は、画像データを記憶する。調整記憶部は、前記複数のノズルからそれぞれ吐出されるインク滴のばらつきを均一に補正するために前記ノズル毎に設定される調整データを記憶する。設定記憶部は、前記調整データによる調整レンジを可変する設定データを記憶する。変換部は、前記調整データを、当該調整データによる調整レンジを前記設定データに基づいて可変した調整実効データに変換する。生成出力部は、前記画像データを基に、前記駆動素子を動作させる駆動パルス信号の基準パルス波形を前記調整実効データで調整した駆動パルス波形を前記ノズル毎に生成する。そして生成出力部は、この駆動パルス波形を有する駆動パルス信号を前記ノズルに対応した前記駆動素子に印加する。解析出力部は、外部から供給されるコマンドを解析する。解析出力部は、前記画像データの書込みコマンドであれば当該コマンドに続くデータを前記画像記憶部に転送する。解析出力部は、前記調整データの書込みコマンドであれば当該コマンドに続くデータを前記調整記憶部に転送し、前記設定データの書込みコマンドであれば当該コマンドに続くデータを前記設定記憶部に転送する。そして前記設定データの書込みコマンドは、前記画像データおよび前記調整データの書込みコマンドよりも前に受信する。
インクジェットヘッドの一部を分解して示す斜視図。 インクジェットヘッドの前方部における横断面図。 インクジェットヘッドの前方部における縦断面図。 インクジェットヘッドの動作原理説明に用いる模式図。 インクジェットプリンタのハードウェア構成を示すブロック図。 ヘッドドライバの具体的構成を示すブロック図。 ヘッドドライバに係る各種信号波形のタイミング図。 駆動波形生成回路の詳細とその周辺回路との関係を示すブロック図。 変換回路の具体的構成を示すブロック図。 調整付加回路に係る各種信号波形のタイミング図。 変換回路にて算出される調整実効データの値と、調整レンジ及び分解能とを対応付けて示す図。 調整実効データが異なる場合の駆動パルス信号の一例を示すタイミング図。 インク滴を7ドロップ吐出させた場合の調整時間に対するインク滴吐出体積の変化度合いを示すグラフ。 インク滴を1ドロップ吐出させた場合の調整時間に対するインク滴吐出体積の変化度合いを示すグラフ。
以下、実施形態に係るインクジェットヘッド及びこのヘッドを用いた画像形成装置(インクジェットプリンタ)について、図面を用いて説明する。因みにこの実施形態では、インクジェットヘッドとしてシェアモードタイプのインクジェットヘッド100(図1を参照)を例示する。
はじめに、インクジェットヘッド100(以下、ヘッド100と略称する)の構成について、図1乃至図3を用いて説明する。図1は、ヘッド100の一部を分解して示す斜視図、図2は、ヘッド100の前方部における横断面図、図3は、ヘッド100の前方部における縦断面図である。
ヘッド100は、ベース基板9を有する。ヘッド100は、ベース基板9の前方側の上面に第1の圧電部材1を接合し、この第1の圧電部材1の上に第2の圧電部材2を接合する。接合された第1の圧電部材1と第2の圧電部材2とは、図2の矢印で示すように、板厚方向に沿って互いに相反する方向に分極する。
ベース基板9は、誘電率が小さく、かつ圧電部材1,2との熱膨張率の差が小さい材料を用いて形成する。ベース基板9の材料としては、例えばアルミナ(Al203)、窒化珪素(Si3N4)、炭化珪素(SiC)、窒化アルミニウム(AlN)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等がよい。一方、圧電部材1,2の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)等が用いられる。
ヘッド100は、接合された圧電部材1,2の先端側から後端側に向けて、多数の長尺な溝3を設ける。各溝3は、間隔が一定でありかつ平行である。各溝3は、先端が開口し、後端が上方に傾斜する。
ヘッド100は、各溝3の側壁及び底面に電極4を設ける。電極4は、ニッケル(Ni)と金(Au)との二層構造となっている。電極4は、例えばメッキ法によって各溝3内に均一に成膜される。電極4の形成方法は、メッキ法に限定されない。他に、スパッタ法や蒸着法等を用いることもできる。
ヘッド100は、各溝3の後端から第2の圧電部材2の後部上面に向けて引出し電極10を設ける。引出し電極10は、前記電極4から延出する。
ヘッド100は、天板6とオリフィスプレート7とを備える。天板6は、各溝3の上部を塞ぐ。オリフィスプレート7は、各溝3の先端を塞ぐ。ヘッド100は、天板6とオリフィスプレート7とで囲まれた各溝3によって、複数の圧力室15を形成する。圧力室15は、例えば深さが300μmで幅が80μmの形状を有し、169μmのピッチで平行に配列される。このような圧力室15は、インク室とも称される。
天板6は、その内側後方に共通インク室5を備える。オリフィスプレート7は、各溝3と対向する位置にノズル8を穿設する。ノズル8は、対向する溝3つまりは圧力室15と連通する。ノズル8は、圧力室15側から反対側のインク吐出側に向けて先細りの形状をなす。ノズル8は、隣り合う3つの圧力室15に対応したものを1セットとし、溝3の高さ方向(図2の紙面の上下方向)に一定の間隔でずれて形成される。
ヘッド100は、ベース基板9の後方側の上面に、導電パターン13が形成されたプリント基板11を接合する。そしてヘッド100は、このプリント基板11に、後述するヘッドドライバ101を実装したドライブIC12を搭載する。ドライブIC12は、導電パターン13に接続する。導電パターン13は、各引出し電極10とワイヤボンディングにより導線14で結合する。
ヘッド100が有する圧力室15、電極4及びノズル8の組をチャネルと称する。すなわちヘッド100は、溝3の数Nだけチャネルch.1,ch.2,…,ch.Nを有する。
次に、上記の如く構成されたヘッド100の動作原理について、図4を用いて説明する。
図4の(a)は、中央の圧力室15bと、この圧力室15bに隣接する両隣の圧力室15a,15cとの各壁面にそれぞれ配設された電極4の電位がいずれもグラウンド電位GNDである状態を示している。この状態では、圧力室15aと圧力室15bとで挟まれた隔壁16a及び圧力室15bと圧力室15cとで挟まれた隔壁16bは、いずれも何ら歪み作用を受けない。
図4の(b)は、中央の圧力室15bの電極4に負極性の電圧−Vが印加され、両隣の圧力室15a,15cの電極4に正極性の電圧+Vが印加された状態を示している。この状態では、各隔壁16a,16bに対して、圧電部材1,2の分極方向と直交する方向に電圧Vの2倍の電界が作用する。この作用により、各隔壁16a,16bは、圧力室15bの容積を拡張するようにそれぞれ外側に変形する。
図4の(c)は、中央の圧力室15bの電極4に正極性の電圧+Vが印加され、両隣の圧力室15a,15cの電極4に負極性の電圧−Vが印加された状態を示している。この状態では、各隔壁16a,16bに対して、図4(b)のときとは逆の方向に電圧Vの2倍の電界が作用する。この作用により、各隔壁16a,16bは、圧力室15bの容積を収縮するようにそれぞれ内側に変形する。
圧力室15bの容積が拡張または収縮された場合、圧力室15b内に圧力振動が発生する。この圧力振動により、圧力室15b内の圧力が高まり、圧力室15bに連通するノズル8からインク滴が吐出される。
このように、各圧力室15a,15b,15cを隔てる隔壁16a,16bは、当該隔壁16a,16bを壁面とする圧力室15bの内部に圧力振動を与えるためのアクチュエータとなる。つまり各圧力室15は、それぞれ隣接する圧力室15とアクチュエータを共有する。このためヘッドドライバ101は、各圧力室15を個別に駆動することができない。ヘッドドライバ101は、各圧力室15をn(nは2以上の整数)個おきに(n+1)個の組に分割して駆動する。
本実施形態では、ヘッド100のチャネル数を「324」とする。したがって、ノズル8の数も「324」となる。この324個のノズル8に対し、本実施形態では、ヘッド100の一方の端から他方の端に向かって順にN1,N2,N3,…,N324とノズル番号を付す。一方、ヘッドドライバ101は、各チャネルch.1〜ch.324を2つおきに、A相、B相、C相の3つに分けて分割駆動する、いわゆる3分割駆動とする。すなわち、A相に属するチャネルch.1、ch.4、…ch.322の駆動の際には、ノズル番号がN1、N4、…、N322のノズル8がインク吐出対象となる。B相に属するチャネルch.2、ch.5、…ch.323の駆動の際には、ノズル番号がN2、N5、…、N323のノズル8がインク吐出対象となる。C相に属するチャネルch.3、ch.6、…ch.324の駆動の際には、ノズル番号がN3、N6、…、N324のノズル8がインク吐出対象となる。
また本実施形態では、相が異なる隣接する3つのチャネルをそれぞれグループGとする。したがって、各チャネルch.1〜ch.324は、グループG1からグループG108までの計108のグループに分けられる。ヘッドドライバ101は、先ず各グループG1〜G108のA相に属するチャネルch.1、ch.4、…ch.322を駆動する。続いてヘッドドライバ101は、B相に属するチャネルch.2、ch.5、…ch.323を駆動する。続いてヘッドドライバ101は、C相に属するチャネルch.3、ch.6、…ch.324を駆動する。以後、ヘッドドライバ101は、A相、B相、C相の順に各グループG1〜G108のチャネルを駆動する。
次に、ヘッド100からのインク吐出により記録媒体に画像形成を行う画像形成装置、いわゆるインクジェットプリンタ300(以下、プリンタ300と略称する)について説明する。
図5は、プリンタ300のハードウェア構成を示すブロック図である。プリンタ300は、ヘッド100と、このヘッド100を制御する制御手段としての制御ボード200とを含む。そしてプリンタ300は、制御ボード200に、CPU(Central Processing Unit)201、ROM(Read Only Memory)202、RAM(Random Access Memory)203、操作パネル204、通信インターフェース205、モータドライバ206、ポンプドライバ207等を搭載する。またプリンタ300は、制御ボード200にアドレスバス,データバスなどのバスライン208を配線する。そしてプリンタ300は、このバスライン208に、CPU201、ROM202、RAM203、操作パネル204、通信インターフェース205、モータドライバ206、ポンプドライバ207等を接続する。
CPU201は、コンピュータの中枢部分に相当する。CPU201は、オペレーティングシステムやアプリケーションプログラムに従って、プリンタ300としての各種の機能を実現するべく各部を制御する。
ROM202は、上記コンピュータの主記憶部分に相当する。ROM202は、上記のオペレーティングシステムやアプリケーションプログラムを記憶する。ROM202は、CPU201が各部を制御するための処理を実行する上で必要なデータを記憶する場合もある。
RAM203は、上記コンピュータの主記憶部分に相当する。RAM203は、CPU201が処理を実行する上で必要なデータを記憶する。またRAM203は、CPU201によって情報が適宜書き換えられるワークエリアとしても利用される。ワークエリアは、印刷データが展開される画像メモリを含む。
操作パネル204は、操作部と表示部とを有する。操作部は、電源キー、用紙フィードキー、エラー解除キー等のファンクションキーを配置したものである。表示部は、プリンタ300における種々の状態を表示可能なものである。
通信インターフェース205は、LAN(Local Area Network)等のネットワークを介して接続されるクライアント端末から印刷データを受信する。通信インターフェース205は、例えばプリンタ300にエラーが発生したとき、エラーを通知する信号をクライアント端末に送信する。
モータドライバ206は、搬送モータ301の駆動を制御する。搬送モータ301は、印刷用紙などの記録媒体を搬送する搬送機構の駆動源である。搬送モータ301が駆動すると、搬送機構が記録媒体の搬送を開始する。搬送機構は、記録媒体をヘッド100による印刷位置まで搬送する。搬送機構は、印刷を終えた記録媒体を所定の排出口からプリンタ300の外部に排出する。
ポンプドライバ207は、ポンプ302の駆動を制御する。ポンプ302が駆動すると、図示しないインクタンク内のインクがヘッド100に供給される。
ヘッド100は、ヘッドドライバ101とチャネル群102とを含む。チャネル群102は、前述した圧力室15、電極4及びノズル8の組からなるチャネルch.1〜ch.324の集合体を示す。
ヘッドドライバ101は、制御ボード200から、CDI(Command Data In)信号、SDI(Serial Data In)信号及びCLK(Clock)信号の入力を受け付ける。
CDI信号は、制御ボード200の側から設定データと調整データとをヘッド100に供給するためのインターフェース信号である。設定データは、印刷シーケンスの最初にヘッド100に供給される。調整データは、設定データに続いてヘッド100に供給される。
設定データは、パターンデータと感度データCPVFとを含む。パターンデータは、各チャネルch.1〜ch.324をそれぞれ駆動させる駆動パルス信号の波形パターンの生成に供するデータである。駆動パルス信号は、圧力室15の容積を拡張する拡張パルスと、圧力室15の容積を収縮する収縮パルスとを含む。感度データCPVFについては後述する。
調整データは、駆動パルス信号を構成する拡張パルスのオンタイミングを調整する。調整データには、A相に属するチャネルch.1、ch.4、…ch.322を駆動する際の調整データ(A相調整データ)と、B相に属するチャネルch.2、ch.5、…ch.323を駆動する際の調整データ(B相調整データ)と、C相に属するチャネルch.3、ch.6、…ch.324を駆動する際の調整データ(C相調整データ)とがある。
SDI信号は、画像データをヘッド100に供給するためのインターフェース信号である。画像データは、各チャネルch.1〜ch.324のノズル8からそれぞれ吐出するインク滴の数を指定する。画像データには、A相に属するチャネルch.1、ch.4、…ch.322のノズル8に対するA相画像データと、B相に属するチャネルch.2、ch.5、…ch.323のノズル8に対するB相画像データと、C相に属するチャネルch.3、ch.6、…ch.324のノズル8に対するC相画像データとがある。
CLK信号は、ヘッド100に実装される論理回路の基準クロックである。本実施形態の基準クロックは、50[MHz]の周波数で出力される。したがって、基準クロックの周期は、20[nsec]である。
ヘッドドライバ101は、CDI信号、SDI信号及びCLK信号に基づいて、チャネル群102を構成する324個のチャネルch.1〜ch.324を3分割で駆動する。この駆動により、各チャネルch.1〜ch.324のノズル8から適宜、インク滴が吐出される。ノズル8から吐出されたインク滴は、搬送モータ301の駆動によって搬送される記録媒体の印刷面に着弾する。その結果、印刷面に多値画像が形成される。また、インク滴の吐出によってインクが不足したチャネルの圧力室には、ポンプ302の駆動によりインクタンク内のインクが補充される。
図6は、ヘッドドライバ101の具体的構成を示すブロック図である。ヘッドドライバ101は、解析回路401、設定用レジスタ402、調整用シフトレジスタ403、調整用レジスタ404、変換回路405、画像用シフトレジスタ406、画像用レジスタ407、タイミング生成回路408、パターン生成回路409及び駆動波形生成回路410を含む。これらの回路401,405,408,409,410及びレジスタ402,403,404,406,407は、CLK信号を基準クロックとして動作する。
解析回路401は、CDI信号またはSDI信号で受信したコマンドを解析する。コマンドが設定データ書込みコマンドであるとき、解析回路401は、設定用レジスタ402に許可信号S1を出力する。コマンドが調整データ書込みコマンドであるとき、解析回路401は、調整用シフトレジスタ403に許可信号S2を出力する。コマンドが画像データ書込みコマンドであるとき、解析回路401は、画像用シフトレジスタ406に許可信号S3を出力する。コマンドが1ライン目のB相画像データの書込みコマンドであるとき、解析回路401は、タイミング生成回路408に許可信号S4を出力する(解析出力部)。
設定用レジスタ402は、許可信号S1の入力に応じて、CDI信号で受信した設定データを格納する(設定記憶部)。本実施形態において、コマンドは8ビットを使用する。設定データは、36バイトを使用する。したがって、設定データ用にCDI信号で受信するシリアルデータは、先頭1ビットのスタートビットと、続く8ビットの設定データ書込みコマンドと、続く288(=36×8)ビットの設定データとで構成される。
調整用シフトレジスタ403は、許可信号S2の入力に応じて、CDI信号で受信した調整データCPVDを格納する。本実施形態において、調整データCPVDは、グループG1からグループG108の各グループに対してそれぞれ4ビットを使用する。すなわち調整データは、グループG1用の4ビット調整データG1_CPVD、グループG2用の4ビット調整データG2_CPVD、…、グループG108用の4ビット調整データG108_CPVDの計432ビットからなる。したがって、調整データ用にCDI信号で受信するシリアルデータは、先頭1ビットのスタートビットと、続く8ビットの調整データ書込みコマンドと、続く432ビットの調整データCPVDとで構成される。
画像用シフトレジスタ406は、許可信号S3の入力に応じて、SDI信号で受信した画像データを格納する。本実施形態において、画像データRDは、グループG1からグループG108の各グループに対してそれぞれ4ビットを使用する。すなわち画像データRDは、グループG1用の4ビット画像データG1_RD、グループG2用の4ビット画像データG2_RD、…、グループG108用の4ビット画像データG108_RDの計432ビットからなる。したがって、画像データ用にSDI信号で受信するシリアルデータは、先頭1ビットのスタートビットと、続く8ビットの画像データ書込みコマンドと、続く432ビットの画像データRDとで構成される。
タイミング生成回路408は、許可信号S4の入力に応じて、ヘッド100をA相、B相及びC相の3分割で駆動するための印刷タイミングを生成する。そしてタイミング生成回路408は、印刷タイミングに基づき、調整用レジスタ404及び画像用レジスタ407にデータラッチ信号S5を出力する。またタイミング生成回路408は、パターン生成回路409に対して3分割起点信号S6を出力する。さらにタイミング生成回路408は、駆動波形生成回路410に対してA相選択信号S7a、B相選択信号S7b及びC相選択信号S7cを順次出力する。
調整用レジスタ404は、データラッチ信号S5の入力に応じて、調整用シフトレジスタ403に格納された432ビットの調整データCPVDをラッチする(調整記憶部)。
画像用レジスタ407は、データラッチ信号S5の入力に応じて、画像用シフトレジスタ406に格納された432ビットの画像データRDをラッチする(画像記憶部)。
変換回路405は、設定用レジスタ402から、2ビットの感度データCPVFを取得する。そして変換回路405は、調整用レジスタ404にラッチされたグループG1〜G108別の調整データGx_CPVD(x=1〜108)を、それぞれ感度データCPVFに基づき、6ビットの調整実効データGx_VCD(x=1〜108)に変換する(変換部)。因みに、データG1_VCDは、グループG1に属するチャネルch.1,ch.2,ch.3に対する調整実効データを表す。データG2_VCDは、グループG2に属するチャネルch.4,ch.5,ch6に対する調整実効データを表す。データG108_VCDは、グループG108に属するチャネルch.322,ch.323,ch.324に対する調整実効データを表す。
パターン生成回路409は、3分割起点信号S6の入力に応じて、設定用レジスタ402に格納されたパターンデータに従い、駆動パルス信号の波形パターンを生成する。パターン生成回路409は、生成された波形パターンに従い、駆動波形生成回路410に基準タイミング信号S11〜S16を出力する。基準タイミング信号S11〜S16については後述する。
駆動波形生成回路410は、画像用レジスタ407にラッチされた画像データRDと、変換回路405で得られた調整実効データGx_VCD(x=1〜108)とから、チャネルch.1〜ch.324毎に駆動パルス信号を生成する。駆動波形生成回路410は、パターン生成回路409で生成される波形パターンに従い、正極電位+V、グラウンド電位GND及び負極電位−Vを用いて、駆動パルス信号を生成する。そしてA相選択信号S7aが入力されたとき、駆動波形生成回路410は、A相に属するチャネルch.1、ch.4、…ch.322に対して駆動パルス信号を出力する。B相選択信号S7bが入力されたとき、駆動波形生成回路410は、B相に属するチャネルch.2、ch.5、…ch.323に対して駆動パルス信号を出力する。C相選択信号S7cが入力されたとき、駆動波形生成回路410は、C相に属するチャネルch.3、ch.6、…ch.324に対して駆動パルス信号を出力する(生成出力部)。
図7は、ヘッドドライバ101に係る各種信号波形のタイミング図である。図7において、波形“CDI”は、解析回路401に入力されるCDI信号を表す。波形“SDI” は、解析回路401に入力されるSDI信号を表す。波形“S5・S6”は、タイミング生成回路408から調整用レジスタ404及び画像用レジスタ407に出力されるデータラッチ信号S5と、タイミング生成回路408からパターン生成回路409に出力される3分割起点信号S6とを表す。波形“CPVF[1:0]”は、設定用レジスタ402から変換回路405が取り込む感度データCPVFを表す。[1:0]は感度データCPVFが2ビットであることを表している。波形“CPVD[431:0]”は、調整用レジスタ404にラッチされる調整データCPVDを表す。波形“RD[431:0]”は、画像用レジスタ407にラッチされる画像データRDを表す。[431:0]は、調整データCPVD及び画像データRDが432ビットであることを表している。波形“S7a”、“S7b”及び“S7c”は、タイミング生成回路408から駆動波形生成回路410に出力されるA相選択信号、B相選択信号及びC相選択信号を表す。
図7において、波形“Gx_VCD[5:0](x=1〜108)”は、変換回路405から駆動波形生成回路410に出力されるグループG1〜G108別の調整実効データGx_VCD(x=1〜108)を表す。[5:0]は、調整実効データVCDが6ビットであることを表している。波形“ch.1〜ch.32”は、駆動波形生成回路410から各チャネルch.1〜ch.324にそれぞれ出力される駆動パルス信号を表す。
以下、図7のタイミング図を用いて、ヘッドドライバ101の動作について説明する。
はじめに、時点t0において、CDI信号の先頭データが解析回路401に入力される。CDI信号の先頭データは、1ビットのスタートビットと、8ビットの設定データ書込みコマンドと、288ビットの設定データとからなる計297ビットのシリアルデータ列である。288ビット、すなわち36バイトの設定データの中に、駆動波形パターンの生成に使用するパターンデータと、2ビットの感度データCPVFとが含まれる。
解析回路401は、CDI信号の先頭データから設定データ書込みコマンドを検出すると、設定用レジスタ402に対する許可信号S1をイネーブルにする。そして解析回路401は、設定データ書込みコマンドに続くデータを設定データと認識して、設定用レジスタ402に出力する。許可信号S1がイネーブルになると、設定用レジスタ402は、解析回路401から出力される設定データを格納する。
設定データの出力が終了すると、解析回路401は、許可信号S1をディセーブルにする。許可信号S1がディセーブルになると、設定用レジスタ402は設定データを保持する。設定用レジスタ402に設定データが保持されたことに応じて、変換回路405により設定用レジスタ402から取り込まれる感度データCPVFが最新値に更新される(時点t1)。
次に、時点t2において、CDI信号の2番目データとSDI信号の先頭データとが解析回路401に入力される。CDI信号の2番目データは、1ビットのスタートビットと、8ビットの調整データ書込みコマンドと、432ビットの調整データCPVDとからなる計441ビットのシリアルデータ列である。SDI信号の先頭データは、1ビットのスタービットと、8ビットの画像データ書込みコマンドと、432ビットの画像データRDとからなる計441ビットのシリアルデータ列である。
解析回路401は、CDI信号の2番目データから調整データ書込みコマンドを検出すると、調整用シフトレジスタ403に対する許可信号S2をイネーブルにする。そして解析回路401は、調整データ書込みコマンドに続くデータを調整データCPVDと認識して、調整用シフトレジスタ403に出力する。許可信号S2がイネーブルになると、調整用シフトレジスタ403は、解析回路401から出力される調整データCPVDを順次シフトしながら格納する。調整データCPVDの出力が終了すると、解析回路401は、許可信号S2をディセーブルにする。許可信号S2がディセーブルになると、調整用シフトレジスタ403は調整データCPVDを保持する。
また解析回路401は、SDI信号の先頭データから画像データ書込みコマンドを検出すると、画像用シフトレジスタ406に対する許可信号S3をイネーブルにする。そして解析回路401は、画像データ書込みコマンドに続くデータを画像データRDと認識して、画像用シフトレジスタ406に出力する。許可信号S3がイネーブルになると、画像用シフトレジスタ406は、解析回路401から出力される画像データRDを順次シフトしながら格納する。画像データRDの出力が終了すると、解析回路401は、許可信号S3をディセーブルにする。許可信号S3がディセーブルになると、画像用シフトレジスタ406は画像データRDを保持する。
また解析回路401は、SDI信号の先頭データから画像データ書込みコマンドを検出すると、タイミング生成回路408に対する許可信号S4をディセーブルにする。許可信号S4がディセーブルになると、タイミング生成回路408は、リセットされる。
次に、時点t3においてCDI信号の3番目データとSDI信号の2番目データとが解析回路401に入力される。CDI信号の3番目データは、2番目データと同様に調整データCPVDを含む441ビットのシリアルデータ列である。SDI信号の2番目データは、先頭データと同様に画像データRDを含む441ビットのシリアルデータ列である。
解析回路401は、SDI信号の2番目データから画像データ書込みコマンドを検出すると、タイミング生成回路408に対する許可信号S4をイネーブルにする。許可信号S4がイネーブルになると、タイミング生成回路408は、調整用レジスタ404及び画像用レジスタ407に対してデータラッチ信号S5を送信する。またタイミング生成回路408は、データラッチ信号S5と同時に、パターン生成回路409に対して3分割起点信号S6を送信する。さらにタイミング生成回路408は、駆動波形生成回路410に対するA相選択信号S7aをイネーブルにする。
データラッチ信号S5を受信した調整用レジスタ404は、調整用シフトレジスタ403に保持されている調整データCPVDをラッチする。データラッチ信号S5を受信した画像用レジスタ407は、画像用シフトレジスタ406に保持されている画像データRDをラッチする。3分割起点信号S6を受信したパターン生成回路409は、設定用レジスタ402に保持されているパターンデータに基づき、基準タイミング信号S11〜S16を生成する。生成された基準タイミング信号S11〜S16は、駆動波形生成回路410に送信される。
調整用レジスタ404に調整データCPVDがラッチされると、変換回路405が、感度データCPVDを用いて調整データCPVDを調整実効データVCDに変換する。調整実効データVCDは、駆動波形生成回路410に与えられる。
画像用レジスタ407に画像データRDがラッチされると、この画像データRDが駆動波形生成回路410に与えられる。
駆動波形生成回路410は、基準タイミング信号S11〜S16に基づき、画像データRDと調整実効データVCDとから、108チャネル分の駆動パルス信号を生成する。このとき、相選択信号は、A相選択信号S7aがイネーブルになっている。このため、駆動パルス信号は、各グループG1〜G108のA相に属するチャネルch.1,ch.4.…,ch.322に対して出力される。
したがって、時点t2において受信したCDI信号の2番目データから抽出され、調整用レジスタ404にラッチされる調整データCPVDは、1ライン目のA相に対する調整データである。また、時点t2において受信したSDI信号の先頭データから抽出され、画像用レジスタ407にラッチされる画像データRDは、1ライン目のA相に対する画像データである。そして、時点t3において、A相に対する調整データCPVDで調整された駆動パルス信号により、A相に対する画像データRDが印刷される。換言すれば、時点t3に至る前までは印刷の準備段階であり、時点t3になると印刷が開始される。
一方、時点t3において受信したCDI信号の3番目データから調整データ書込みコマンドが検出されると、解析回路401は、調整用シフトレジスタ403に対する許可信号S2をイネーブルにする。その後の動作は、2番目データから調整データ書込みコマンドを検出したときと同様である。
同じく時点t3において受信したSDI信号の2番目データから画像データ書込みコマンドが検出されると、解析回路401は、画像用シフトレジスタ406に対する許可信号S3をイネーブルにする。その後の動作は、先頭データから画像データ書込みコマンドを検出したときと同様である。ただし、解析回路401は、タイミング生成回路408に対する許可信号S4をディセーブルにはしない。
次に、時点t4においてCDI信号の4番目データとSDI信号の3番目データとが解析回路401に入力される。CDI信号の4番目データも、2番目及び3番目データと同様に調整データCPVDを含む441ビットのシリアルデータ列である。SDI信号の3番目データは、先頭及び2番目データと同様に画像データRDを含む441ビットのシリアルデータ列である。したがって、解析回路401は、調整用シフトレジスタ403に対する許可信号S2と画像用シフトレジスタ406に対する許可信号S3とをいずれもイネーブルにする。そして解析回路401は、調整データCPVDを調整用シフトレジスタ403に出力し、画像データRDを画像用シフトレジスタ406に出力する。このとき、画像データRDは、タイミング生成回路408にも出力される。
タイミング生成回路408は、画像データRDの先頭ビットを検知したことに応じて、調整用レジスタ404及び画像用レジスタ407に対してデータラッチ信号S5を送信する。またタイミング生成回路408は、データラッチ信号S5と同時に、パターン生成回路409に対して3分割起点信号S6を送信する。さらにタイミング生成回路408は、駆動波形生成回路410に対するB相選択信号S7bをイネーブルにする。
データラッチ信号S5を受信した調整用レジスタ404及び画像用レジスタ407の動作と、3分割起点信号S6を受信したパターン生成回路409の動作とは、時点t3のときと同様である。また、変換回路405及び駆動波形生成回路410の動作も、時点t3のときと同様である。このとき、相選択信号は、B相選択信号S7bがイネーブルになっている。このため、駆動波形生成回路410で生成された108チャネル分の駆動パルス信号は、各グループG1〜G108のB相に属するチャネルch.2,ch.5.…,ch.323に対して出力される。
したがって、時点t3において受信したCDI信号の3番目データから抽出され、調整用レジスタ404にラッチされる調整データCPVDは、1ライン目のB相に対する調整データである。また、時点t3において受信したSDI信号の2番目データから抽出され、画像用レジスタ407にラッチされる画像データRDは、1ライン目のB相に対する画像データである。そして、時点t4において、B相に対する調整データCPVDで調整された駆動パルス信号により、B相に対する画像データRDが印刷される。
次に、時点t5においてCDI信号の5番目データとSDI信号の4番目データとが解析回路401に入力される。CDI信号の5番目データも、2〜4番目データと同様に調整データCPVDを含む441ビットのシリアルデータ列である。SDI信号の4番目データは、1〜3番目データと同様に画像データRDを含む441ビットのシリアルデータ列である。したがって、解析回路401は、調整用シフトレジスタ403に対する許可信号S2と画像用シフトレジスタ406に対する許可信号S3とをいずれもイネーブルにする。そして解析回路401は、調整データCPVDを調整用シフトレジスタ403に出力し、画像データRDを画像用シフトレジスタ406に出力する。このとき、画像データRDは、タイミング生成回路408にも出力される。
タイミング生成回路408は、画像データRDの先頭ビットを検知したことに応じて、調整用レジスタ404及び画像用レジスタ407に対してデータラッチ信号S5を送信する。またタイミング生成回路408は、データラッチ信号S5と同時に、パターン生成回路409に対して3分割起点信号S6を送信する。さらにタイミング生成回路408は、駆動波形生成回路410に対するC相選択信号S7cをイネーブルにする。
データラッチ信号S5を受信した調整用レジスタ404及び画像用レジスタ407の動作、3分割起点信号S6を受信したパターン生成回路409の動作は、時点t3及び時点t4のときと同様である。また、変換回路405及び駆動波形生成回路410の動作も、時点t3及び時点t4のときと同様である。このとき、相選択信号は、C相選択信号S7cがイネーブルになっている。このため、駆動波形生成回路410で生成された108チャネル分の駆動パルス信号は、各グループG1〜G108のC相に属するチャネルch.3,ch.6.…,ch.324に対して出力される。
したがって、時点t4において受信したCDI信号の4番目データから抽出され、調整用レジスタ404にラッチされる調整データCPVDは、1ライン目のC相に対する調整データである。また、時点t4において受信したSDI信号の3番目データから抽出され、画像用レジスタ407にラッチされる画像データRDは、1ライン目のC相に対する画像データである。そして、時点t5において、C相に対する調整データCPVDで調整された駆動パルス信号により、C相に対する画像データRDが印刷される。
以後、時点t6以降は、時点t3〜t5の動作が繰り返される。その結果、インクジェットヘッド100の各チャネルch.1〜ch.324が3分割で駆動されて、画像データRDの印刷が行われる。
図8は、駆動波形生成回路410の詳細とその周辺回路(変換回路405、画像用レジスタ407、タイミング生成回路408及びパターン生成回路409)との関係を示すブロック図である。駆動波形生成回路410は、ドライバ4101と、相選択回路4102と、調整付加回路4103とを含む。
ドライバ4101は、チャネルch.1〜ch.324毎に設けられる。相選択回路4102と調整付加回路4103とは、隣接する3つのチャネルを1グループとしたグループG1〜G108毎に設けられる。すなわちグループG1の相選択回路4102及び調整付加回路4103は、チャネルch.1,ch.2,ch.3に対応する。グループG2の相選択回路4102及び調整付加回路4103は、チャネルch.4,ch.5,ch.6に対応する。以下、グループG3〜G108についても同様である。すなわち、グループG108の相選択回路4102及び調整付加回路4103は、チャネルch.322,ch.323,ch.324に対応する。
また変換回路405も、相選択回路4102及び調整付加回路4103と同様に、グループG1〜G108毎に設けられる。すなわちグループG1の変換回路405は、チャネルch.1,ch.2,ch.3に対応する。グループG2の変換回路405は、チャネルch.4,ch.5,ch.6に対応する。以下、グループG3〜G108についても同様である。すなわち、グループG108の変換回路405は、チャネルch.322,ch.323,ch.324に対応する。
図9は、変換回路405の具体的構成を示すブロック図である。グループG1〜G108別の各変換回路405は同一構成である。図9は、グループG1の変換回路405を示している。
変換回路405は、2つのセレクタ405a,405bと、2つの加算器405c,405dと、二倍化回路405eと、5つの拡張器405f,405g,405h,405i,405jとを含む。
セレクタ405a,405bは、いずれもセレクト端子SELへの入力がローレベル“0”のとき、「0」入力端子への入力ビットをf出力端子から出力する。セレクト端子SELへの入力がハイレベル“1”になると、セレクタ405a,405bは、「1」入力端子への入力ビットをf出力端子から出力する。加算器405c,405dは、いずれも「a」入力端子への入力ビットと「b」入力端子への入力ビットとを加算し、その加算値である合計ビットを「a+b」出力端子から出力する。二倍化回路405eは、入力ビットを1ビット左へシフトする。拡張器405f,405g,405h,405i,405jは、いずれも上位1ビットを拡張する。
グループG1の変換回路405は、4ビットの調整データCPVDと、2ビットの感度データCPVFとを入力する。調整データCPVDは、拡張器405fと、拡張器405iと、セレクタ405bの「1」入力端子とに入力される。感度データCPVFは、上位1ビットがセレクタ405aのセレクト端子SELに入力され、下位1ビットがセレクタ405bのセレクト端子SELに入力される。
拡張器405f及び拡張器405iは、4ビットの調整データCPVDの上位側に1ビット“0”を付加して、5ビットの調整データCPVDを出力する。拡張器405fから出力される5ビットの調整データCPVDは、二倍化回路405eに与えられる。拡張器405iから出力される5ビットの調整データCPVDO3は、加算器405cの「b」入力端子に与えられる。
二倍化回路405eは、調整データCPVDの各ビットをそれぞれ上位に1ビットずつシフトする。その結果、調整データCPVDは二倍化される。二倍化された調整データCPVDINは、セレクタ405aの「1」入力端子に与えられる。
感度データCPVFの上位1ビットが“1”のとき、セレクタ405aは、二倍化された調整データCPVDINを拡張器405gに出力する。感度データCPVFの下位1ビットが“0”のとき、セレクタ405bは、4ビットの調整データCPVDを拡張器405hに出力する。
拡張器405gは、セレクタ405aから出力される調整データCPVDINの上位側に1ビット“0”を付加して、6ビットの調整データCPVDO1を出力する。拡張器405gから出力される6ビットの調整データCPVDO1は、加算器405dの「a」入力端子に与えられる。
拡張器405hは、セレクタ405bから出力される調整データCPVDの上位側に1ビット“0”を付加して、5ビットの調整データCPVDO2を出力する。拡張器405hから出力された5ビットの調整データCPVDO2は、加算器405cの「a」入力端子に与えられる。
加算器405cは、「a」入力端子に与えられた調整データCPVDO2と、「b」入力端子に与えられた調整データCPVDO3とを加算する。そして加算器405cは、その加算結果である5ビットの調整データCPVDO4を拡張器405jに与える。
拡張器405jは、加算器405cから出力される調整データCPVDO4の上位側に1ビット“0”を付加して、6ビットの調整データCPVDO4を出力する。拡張器405iから出力された6ビットの調整データCPVDO4は、加算器405dの「b」入力端子に与えられる。
加算器405dは、「a」入力端子に与えられた調整データCPVDO1と、「b」入力端子に与えられた調整データCPVDO4とを加算する。そして加算器405dは、その加算結果である6ビットのデータを調整実効データVCDとして、グループG1の調整付加回路4103に与える。
本実施形態において、感度データCPVFは2ビットである。すなわち感度データCPVFは、00h=0、01h=1,10h=2,11h=3の4パターンある。一方、1グループに対する調整データCPVDは4ビットである。すなわち調整データCPVDは、最小値が“0”で最大値が“15”の整数である。
例えば、感度データCPVFが“0”で、調整データCPVDが“15”の場合、変換回路405においては、拡張器405gで拡張された6ビットの調整データCPVDO1は“0”となる。拡張器405hで拡張された5ビットの調整データCPVDO2も“0”となる。拡張器405iで拡張された5ビットの調整データCPVDO3は“15”である。したがって、加算器405cで加算され、拡張器405jで拡張された6ビットの調整データCPVDO4は“15”となる。その結果、加算器405dで加算された調整実効データVCDは“15”となる。
例えば、感度データCPVFが“1”で、調整データCPVDが“15”の場合、変換回路405においては、拡張器405gで拡張された6ビットの調整データCPVDO1は“0”となる。拡張器405hで拡張された5ビットの調整データCPVDO2は“15”となる。拡張器405iで拡張された5ビットの調整データCPVDO3も“15”となる。したがって、加算器405cで加算され、拡張器405jで拡張された6ビットの調整データCPVDO4は“30”となる。その結果、加算器405dで加算された調整実効データVCDは“30”となる。
例えば、感度データCPVFが“2”で、調整データCPVDが“15”の場合、変換回路405においては、拡張器405gで拡張された6ビットの調整データCPVDO1は“30”となる。拡張器405hで拡張された5ビットの調整データCPVDO2は“0”となる。拡張器405iで拡張された5ビットの調整データCPVDO3は“15”となる。したがって、加算器405cで加算され、拡張器405jで拡張された6ビットの調整データCPVDO4は“15”となる。その結果、加算器405dで加算された調整実効データVCDは“45”となる。
例えば、感度データCPVFが“3”で、調整データCPVDが“15”の場合、変換回路405においては、拡張器405gで拡張された6ビットの調整データCPVDO1は“30”となる。拡張器405hで拡張された5ビットの調整データCPVDO2は“15”となる。拡張器405iで拡張された5ビットの調整データCPVDO3も“15”となる。したがって、加算器405cで加算され、拡張器405jで拡張された6ビットの調整データCPVDO4は“30”となる。その結果、加算器405dで加算された調整実効データVCDは“60”となる。
このように、感度データCPVFが“0”のとき、調整データCPVDの値がそのまま調整実効データVCDとして駆動波形生成回路410に出力される。感度データCPVFが“1”のとき、調整データCPVDの2倍化された値が調整実効データVCDとして駆動波形生成回路410に出力される。感度データCPVFが“2”のとき、調整データCPVDの値の3倍化された値が調整実効データVCDとして駆動波形生成回路410に出力される。感度データCPVFが“3”のとき、調整データCPVDの4倍化された値が調整実効データVCDとして駆動波形生成回路410に出力される。すなわち感度データCPVFは、“0”のとき感度1倍、“1”のとき感度2倍、“2”のとき感度3倍、“3”のとき感度4倍である。
図8に説明を戻す。
グループG1〜G108別の各調整付加回路4103は、いずれもパターン生成回路409から発信される基準タイミング信号S11〜S16を受け付ける。基準タイミング信号S11〜S16の内訳は、信号S11が駆動波形生成回路410の駆動許可信号であり、信号S12がドロップの開始パルス信号であり、信号S13がドロップの終了パルス信号であり、信号S14が負極電位−Vの開始パルス信号であり、信号S15がグラウンド電位GNDの開始パルス信号であり、信号S16が正極電位+Vの開始パルス信号である。
また各調整付加回路4103は、画像用レジスタ407と変換回路405とから、同一グループの画像データRDと調整実効データVCDとを取り込む。そして、例えばグループG1に対応した調整付加回路4103は、画像データRDと、調整実効データG1_VCDと、各基準タイミング信号S11〜S16とにより、チャネルch.1,ch.2,ch.3に対する駆動パルス波形を生成する。そして調整付加回路4103は、生成された駆動パルス波形に従い、グラウンド電位GNDの駆動許可信号GNDAと、正極電位+Vの駆動許可信号+VAと、負極電位−Vの駆動許可信号−VAとを、グループG1の相選択回路4102に出力する。
図10は、グループG1に対応した調整付加回路4103に係る各種信号波形のタイミング図である。図10において、波形“S11〜S16”は、パターン生成回路409から調整付加回路4103に入力される基準タイミング信号を表す。すなわち、波形“S11”は、駆動波形生成回路410の駆動許可信号を表す。波形“S12”は、ドロップの開始パルス信号を表す。波形“S13”は、ドロップの終了パルス信号を表す。波形“S14”は、負極電位−Vの開始パルス信号を表す。波形“S15”は、グラウンド電位GNDの開始パルス信号を表す。波形“S16”は、正極電位+Vの開始パルス信号S16を表す。
図10において、波形“RD[3:0]”は、画像用レジスタ407から調整付加回路4103に取り込まれるグループG1の画像データを表す。波形“G1_VCD[5:0]”は、変換回路405から調整付加回路4103に取り込まれるグループG1の調整実効データを表す。
図10において、波形“K1、K2、S21、S22、S23、S24、S25”は、いずれも調整付加回路4103の内部信号を表す。すなわち波形“K1”は、ドロップカウンタを表す。ドロップカウンタK1は、ドロップの開始パルス信号S12をカウントする。波形“S21”は、ドロップ許可信号を表す。ドロップ許可信号S21は、画像データRDの値がドロップカウンタK1の値よりも小さい場合にイネーブルとなる。ドロップカウンタK1及びドロップ許可信号S21は、いずれも駆動波形生成回路410の駆動許可信号S11とAND(論理積)をとる。図10では、画像データRDの値が“1”の場合を示している。
波形“S22”は、負極電位−Vの生成許可信号を表す。波形“S23”は、グラウンド電位GNDの生成許可信号を表す。波形“S24”は、正極電位+Vの生成許可信号を表す。これらの生成許可信号S22,S23,S24は、いずれもドロップ許可信号S21がイネーブルになると、出力が許可される。負極電位−Vの生成許可信号S22は、負極電位−Vの開始パルス信号S14によりセットされ、グラウンド電位GNDの開始パルス信号S15によりリセットされる。グラウンド電位GNDの生成許可信号S23は、グラウンド電位GNDの開始パルス信号S15によりセットされ、正極電位+Vの開始パルス信号S16でリセットされる。正極電位+Vの生成許可信号S24は、正極電位+Vの開始パルス信号S16でセットされ、ドロップの終了パルス信号S13でリセットされる。
波形“K2”は、調整カウンタを表す。調整カウンタK2は、負極電位−Vの生成許可信号S22がイネーブルになっている間、クロックCLK信号の入力に応じてカウントアップする。生成許可信号S22がディセーブルになると、調整カウンタK2は、リセットされる。
波形“S25”は、調整付加信号を表す。調整カウンタK2の値が調整実効データG1_VCDの値以上になると、調整付加信号S25はイネーブルになる。負極電位−Vの生成許可信号S22がディセーブルになると、調整付加信号S25は、ディセーブルになる。図10では、調整実効データG1_VCDの値が“3”の場合を示している。
図10において、波形“−VA、GNDA、+VA”は、いずれも調整付加回路4103から相選択回路4102に出力される信号を表す。すなわち、波形“−VA”は、負極電位−Vの駆動許可信号を表す。波形“GNDA”は、グラウンド電位GNAの駆動許可信号を表す。波形“+VA”は、正極電位+Vの駆動許可信号を表す。
以下、図10のタイミング図を用いて、調整付加回路4103の動作について説明する。
時点p1において、駆動波形生成回路410の駆動許可信号S11がイネーブルになると、ドロップの開始パルス信号S12が出力される。このとき、ドロップカウンタK1は画像データRDの値“1”よりも小さい。このため、ドロップ許可信号S21がイネーブルになる。その結果、開始パルス信号S12の立下りである時点p2において、ドロップカウンタK1がカウントアップする。また、負極電位−Vの開始パルス信号S14が出力される。
続いて、開始パルス信号S14の立下りである時点p3において、負極電位−Vの生成許可信号S22がイネーブルになる。生成許可信号S22がイネーブルになると、調整カウンタK2が始動する。そして、時点p4,p5,p6,p7,…のタイミングでクロック信号CLKが入力される毎に、調整カウンタK2は、カウントアップする。
時点p6において、調整カウンタK2の値が“3”になると、調整カウンタK2の値が調整実効データG1_VCDの値“3”以上になる。その結果、調整付加信号S25がイネーブルになる。調整付加信号S25がイネーブルになったことに応じて、負極電位−Vの駆動許可信号−VAがイネーブルになる。
その後、パターンデータに基づいて、グラウンド電位GNDの開始パルス信号S15が出力される。そして、時点p8において、この開始パルス信号S15が立ち下がると、負極電位−Vの生成許可信号S22がディセーブルになる。また同時に、グラウンド電位GNDの生成許可信号S23がイネーブルになる。
生成許可信号S22がディセーブルになったことに応じて、調整カウンタK2がクリアされる。その結果、調整付加信号S25がディセーブルになる。
調整付加信号S25がディセーブルになると、負極電位−Vの駆動許可信号−VAがディセーブルになる。また、生成許可信号S23がイネーブルになったことに応じて、グラウンド電位GNAの駆動許可信号がイネーブルになる。
その後、パターンデータに基づいて、正極電位+Vの開始パルス信号S16が出力される。そして、時点p9において、この開始パルス信号S16が立ち下がると、グラウンド電位GNDの生成許可信号S23がディセーブルになる。また同時に、正極電位+Vの生成許可信号S24がイネーブルになる。生成許可信号S23がディセーブルになったことに応じて、グラウンド電位GNAの駆動許可信号GNDAがディセーブルになる。また、生成許可信号S24がイネーブルになったことに応じて、正極電位+Vの駆動許可信号+Vがイネーブルになる。
その後、パターンデータに基づいて、ドロップの終了パルス信号S13が出力される。そして、時点p10において、この終了パルス信号S13が立ち下がると、正極電位+Vの生成許可信号S24がディセーブルになる。生成許可信号S24がディセーブルになったことに応じて、正極電位+Vの駆動許可信号+Vがディセーブルになる。
図10に示すように、調整実効データG1_VCDの値が“3”の場合、調整カウンタK2が“3”をカウントする時点p6において、負極電位の駆動許可信号−VAがイネーブルになる。
仮に、調整実効データG1_VCDの値が“4”の場合には、調整カウンタK22が“4”をカウントするまで、駆動許可信号−VAがイネーブルにならない。駆動許可信号−VAがイネーブルになるのは、時点p7である。仮に、調整実効データG1_VCDの値が“1”の場合には、調整カウンタK2が“1”をカウントした時点p5において、駆動許可信号−VAがイネーブルになる。
このように、調整付加回路4103は、調整実効データG1_VCDの値に応じて、負極電位の駆動許可信号−VAがイネーブルになるタイミングを調整する。
図10は、グループG1に対応した調整付加回路4103に係る各種信号波形を示した。他のグループG2〜G108に対応した調整付加回路4103に係る各種信号波形も同様なので、ここでの説明は省略する。
図8に説明を戻す。
グループG1〜G108別の各相選択回路4102は、いずれもタイミング生成回路408から発信されるA相選択信号S7a、B相選択信号S7b、C相選択信号S7cの入力を受け付ける。
A相選択信号S7aがイネーブルになると、例えばグループG1に対応した相選択回路4102は、A相に属するチャネルch.1のドライバ4101を選択する。そして相選択回路4102は、A相選択信号S7aがイネーブルの間、調整付加回路4103が与えられる駆動許可信号GNDA、+VA及び−VAを、この選択したドライバ4101に出力する。
B相選択信号S7bがイネーブルになると、例えばグループG1に対応した相選択回路4102は、B相に属するチャネルch.2のドライバ4101を選択する。そして相選択回路4102は、B相選択信号S7bがイネーブルの間、調整付加回路4103が与えられる駆動許可信号GNDA、+VA及び−VAを、この選択したドライバ4101に出力する。
C相選択信号S7cがイネーブルになると、例えばグループG1に対応した相選択回路4102は、C相に属するチャネルch.3のドライバ4101を選択する。そして相選択回路4102は、C相選択信号S7cがイネーブルの間、調整付加回路4103が与えられる駆動許可信号GNDA、+VA及び−VAを、この選択したドライバ4101に出力する。
他のグループG2〜G108に対応した相選択回路4102も、A相選択信号S7a、B相選択信号S7b及びC相選択信号S7cに応じて、上記と同様に作用する。
チャネルch.1〜ch.324別のドライバ4101には、それぞれ電源から正極電位+V、負極電位−V及びグラウンド電位GNDが印加されている。そして、相選択回路4102からの信号が駆動許可信号GNDAのとき、各ドライバ4101は、対応するチャネルch.1〜ch.324の電極にグラウンド電位GNDを印加する。相選択回路4102からの信号が駆動許可信号+VAのとき、各ドライバ4101は、対応するチャネルch.1〜ch.324の電極に正極電位+Vを印加する。相選択回路4102からの信号が駆動許可信号−VAのとき、各ドライバ4101は、対応するチャネルch.1〜ch.324の電極に負極電位−Vを印加する。このグラウンド電位GND、正極電位+V及び負極電位−Vの印加により、パターンデータに基づく駆動パルス信号がチャネルch.1〜ch.324の電極に出力される。
図11は、変換回路405にて算出される調整実効データVCDの値と、調整レンジ[nsec]及び分解能[nsec]とを対応付けて示す図である。前述したように、感度データCPVFは、“0”のとき感度1倍、“1”のとき感度2倍、“2”のとき感度3倍、“3”のとき感度4倍である。したがって、“0”から“15”までの調整データCPVDに対する調整実効データVCDの値は、図11に示す通りとなる。
例えば調整実効データVCDが“0”のとき、負極電位−Vの駆動許可信号−VAは、開始パルス信号S14の立下りに同期してイネーブルとなる。このときの駆動パルス信号の一例を図12(a)に示す。図12(a)において、パルスP1は、拡張パルスである。パルスP2は、収縮パルスである。
例えば調整実効データVCDが“15”のとき、開始パルス信号S14の立下り時点から調整カウンタK22の値が“15”になるまで、負極電位−Vの駆動許可信号−VAはイネーブルとならない。調整カウンタK22の値が“15”になると、駆動許可信号−VAがイネーブルとなる。このときの駆動パルス信号の一例を図12(b)に示す。図12(b)において、パルスP1は、拡張パルスである。パルスP2は、収縮パルスである。
調整実効データVCDが“0”のときの駆動パルス信号を基準とした場合、調整実効データVCDが“15”のときの駆動パルス信号は、拡張パルスP1のスタートタイミングが調整時間δ1だけ遅くなる。感度データCPVFが“0”の場合、調整実行データVCDは、調整データCPVDが“1”ずつ大きくなるにつれて+1ずつ増加する。すなわち感度データCPVDの範囲が“0”〜“15”とすると、調整実行データVCDの範囲は“0”〜“15”となる。本実施形態において、基準クロックCLKの周期は20[nsec]である。したがって、感度データCPVFが“0”のときの分解能は20[nsec]となり、調整レンジは0〜300[nsec]となる。
例えば調整実効データVCDが“30”のとき、開始パルス信号S14の立下り時点から調整カウンタK22の値が“30”になるまで、負極電位−Vの駆動許可信号−VAはイネーブルとならない。調整カウンタK22の値が“30”になると、駆動許可信号−VAがイネーブルとなる。このときの駆動パルス信号の一例を図12(c)に示す。図12(c)において、パルスP1は、拡張パルスである。パルスP2は、収縮パルスである。
調整実効データVCDが“0”のときの駆動パルス信号を基準とした場合、調整実効データVCDが“30”のときの駆動パルス信号は、拡張パルスP1のスタートタイミングが調整時間δ2だけ遅くなる。感度データCPVFが“1”の場合、調整実行データVCDは、調整データCPVDが“1”ずつ大きくなるにつれて+2ずつ増加する。すなわち感度データCPVDの範囲が“0”〜“15”とすると、調整実行データVCDの範囲は“0”〜“30”となる。本実施形態において、基準クロックCLKの周期は20[nsec]である。したがって、感度データCPVFが“1”のときの分解能は40[nsec]となり、調整レンジは0〜600[nsec]となる。
例えば調整実効データVCDが“45”のとき、開始パルス信号S14の立下り時点から調整カウンタK22の値が“45”になるまで、負極電位−Vの駆動許可信号−VAはイネーブルとならない。調整カウンタK22の値が“45”になると、駆動許可信号−VAがイネーブルとなる。このときの駆動パルス信号の一例を図12(d)に示す。図12(d)において、パルスP1は、拡張パルスである。パルスP2は、収縮パルスである。
調整実効データVCDが“0”のときの駆動パルス信号を基準とした場合、調整実効データVCDが“45”のときの駆動パルス信号は、拡張パルスP1のスタートタイミングが調整時間δ3だけ遅くなる。感度データCPVFが“2”の場合、調整実行データVCDは、調整データCPVDが“1”ずつ大きくなるにつれて+3ずつ増加する。すなわち感度データCPVDの範囲が“0”〜“15”とすると、調整実行データVCDの範囲は“0”〜“45”となる。本実施形態において、基準クロックCLKの周期は20[nsec]である。したがって、感度データCPVFが“2”のときの分解能は60[nsec]となり、調整レンジは0〜900[nsec]となる。
例えば調整実効データVCDが“60”のとき、開始パルス信号S14の立下り時点から調整カウンタK22の値が“60”になるまで、負極電位−Vの駆動許可信号−VAはイネーブルとならない。調整カウンタK22の値が“60”になると、駆動許可信号−VAがイネーブルとなる。このときの駆動パルス信号の一例を図12(e)に示す。図12(e)において、パルスP1は、拡張パルスである。パルスP2は、収縮パルスである。
調整実効データVCDが“0”のときの駆動パルス信号を基準とした場合、調整実効データVCDが“60”のときの駆動パルス信号は、拡張パルスP1のスタートタイミングが調整時間δ4だけ遅くなる。感度データCPVFが“3”の場合、調整実行データVCDは、調整データCPVDが“1”ずつ大きくなるにつれて+4ずつ増加する。すなわち感度データCPVDの範囲が“0”〜“15”とすると、調整実行データVCDの範囲は“0”〜“60”となる。本実施形態において、基準クロックCLKの周期は20[nsec]である。したがって、感度データCPVFが“3”のときの分解能は80[nsec]となり、調整レンジは0〜1200[nsec]となる。
拡張パルスP1のスタートタイミングが調整時間δ1,δ2,δ3またはδ4だけ遅くなると、ノズル8から吐出されるインク滴の体積が変化する。調整時間に対してインク滴の吐出体積がどの程度変化するのかを実験した結果を図13及び図14に示す。図13は、インク滴を7ドロップ吐出させた場合である。図14は、インク滴を1ドロップ吐出させた場合である。いずれの図も、縦軸を吐出体積[pL]とし、横軸を調整時間[nsec]としている。
図13において、実線で示すグラフG1は、本実験の結果である。このグラフG1によれば、調整時間δを300[nsec]とすることで、7ドロップのインク滴に対して吐出体積が1[pL]減少した。調整時間δを600[nsec]とすることで、7ドロップのインク滴に対して吐出体積が4[pL]減少した。調整時間δを900[nsec]とすることで、7ドロップのインク滴に対して吐出体積が8[pL]減少した。
図14に示すように、調整時間δが0[nsec]のときの1ドロップの吐出体積は6[pL]である。このため、インクジェットヘッド100における吐出体積のばらつきの調整レンジが3[pL](42[pL]〜39[pL])であったとすると、500[nsec]の調整時間δが必要条件となる。したがって、図11を参酌すると、感度データを“1” (感度2倍)とすればよい。
ところで、吐出体積の変化量は、圧力室の特性やインクの特性などによって異なる。図13において、破線で示す一方のグラフG2は、変化量が大きいものを想定した場合である。この場合、調整時間δを300[nsec]とすることで、7ドロップのインク滴に対して吐出体積が3[pL]減少する。調整時間δを600[nsec]とすることで、7ドロップのインク滴に対して吐出体積が7[pL]減少する。このため、インクジェットヘッド100における吐出体積のばらつきの調整レンジが3[pL](42[pL]〜39[pL])であったとすると、300[nsec]の調整時間δが必要条件となる。したがって、図11を参酌すると、感度データを“0”(感度1倍)または“1”(感度2倍)とすればよい。
図13において、破線で示す他方のグラフG3は、変化量が小さいものを想定した場合である。この場合、調整時間δを300[nsec]とすることで、7ドロップのインク滴に対して吐出体積が0.5[pL]減少する。調整時間δを600[nsec]とすることで、7ドロップのインク滴に対して吐出体積が1.5[pL]減少する。調整時間δを900[nsec]とすることで、7ドロップのインク滴に対して吐出体積が3[pL]減少する。このため、インクジェットヘッド100における吐出体積のばらつきの調整レンジが3[pL](42[pL]〜39[pL])であったとすると、900[nsec]の調整時間δが必要条件となる。したがって、図11を参酌すると、感度データを“2”(感度3倍)とすればよい。
一般に、インクジェットヘッド100のばらつきを調整するための調整データCPVDは、分解能を高めるために多値形式のデータを用いる。ただし、データ転送のスルーレートを下げないために、調整データCPVDは、画像データRDのビット数以下とすることが望ましい。本実施形態では、画像データRDと等しい4ビットの場合を示している。
このように調整データのビット数は固定であり、その調整レンジと分解能とは不変である。このため、圧力室の特性やインクの特性などに起因して生じるばらつきが大きくなっても、対応できる調整範囲が狭いという問題を生じる。
そこで、本実施形態のヘッド100は、調整データCPVDに対する感度データCPVFを設定するようにした。そしてヘッド100は、この感度データCPVFにより調整データCPVDを調整実効データVCDに変換して、駆動パルス波形の生成に供するようにした。したがってヘッド100は、調整データCPVDによる調整範囲を拡張することができる。しかもヘッド100は、感度データCPVFの設定を印刷前に行うようにした。したがって、データ転送のスルーレートが低下することは無い。
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。
例えば前記実施形態では、感度データを、調整データの調整レンジを整数倍するデータとしたが、必ずしも整数倍するデータでなくてもよい。例えば感度データは、調整データの調整レンジを1.5倍あるいは2.5倍とするデータであってもよい。また感度データは、調整データの調整レンジを1/2倍、1/3倍、1/4倍とするデータであってもよい。
また、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]対応する駆動素子の動作によりインク滴を吐出する複数のノズルと、画像データを記憶する画像記憶部と、前記複数のノズルからそれぞれ吐出されるインク滴のばらつきを均一に補正するために前記ノズル毎に設定される調整データを記憶する調整記憶部と、前記調整データによる調整レンジを可変する設定データを記憶する設定記憶部と、前記調整データを、当該調整データによる調整レンジを前記設定データに基づいて可変した調整実効データに変換する変換部と、前記画像データを基に、前記駆動素子を動作させる駆動パルス信号の基準パルス波形を前記調整実効データで調整した駆動パルス波形を前記ノズル毎に生成し、この駆動パルス波形を有する駆動パルス信号を前記ノズルに対応した前記駆動素子に印加する生成出力部と、を具備するインクジェットヘッド。
[2]外部から供給されるコマンドを解析し、前記画像データの書込みコマンドであれば当該コマンドに続くデータを前記画像記憶部に転送し、前記調整データの書込みコマンドであれば当該コマンドに続くデータを前記調整記憶部に転送し、前記設定データの書込みコマンドであれば当該コマンドに続くデータを前記設定記憶部に転送する解析出力部、をさらに具備し、前記設定データの書込みコマンドは、前記画像データおよび前記調整データの書込みコマンドよりも前に受信する、付記[1]記載のインクジェットヘッド。
[3]前記設定データの書込みコマンドに続くデータは、前記基準パルス波形のパターンを設定するデータを含む付記[2]記載のインクジェットヘッド。
[4]前記設定データは、前記調整データの調整レンジを整数倍するデータである、付記[1]乃至[3]のうちいずれか1に記載のインクジェットヘッド。
[5]付記[1]〜[4]のうちいずれか1に記載のインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドからのインク滴の吐出により記録媒体に画像データに応じた画像を形成させる制御手段と、を具備する画像形成装置。
100…インクジェットヘッド、101…ヘッドドライバ、102…チャネル群、200…制御ボード、300…インクジェットプリンタ、401…解析回路(解析出力部)、402…設定用レジスタ(設定記憶部)、403…調整用シフトレジスタ、404…調整用レジスタ(調整記憶部)、405…変換回路(変換部)、406…画像用シフトレジスタ、407…画像用レジスタ(画像記憶部)、408…タイミング生成回路、409…パターン生成回路、410…駆動波形生成回路(生成出力部)。

Claims (4)

  1. 対応する駆動素子の動作によりインク滴を吐出する複数のノズルと、
    画像データを記憶する画像記憶部と、
    前記複数のノズルからそれぞれ吐出されるインク滴のばらつきを均一に補正するために前記ノズル毎に設定される調整データを記憶する調整記憶部と、
    前記調整データによる調整レンジを可変する設定データを記憶する設定記憶部と、
    前記調整データを、当該調整データによる調整レンジを前記設定データに基づいて可変した調整実効データに変換する変換部と、
    前記画像データを基に、前記駆動素子を動作させる駆動パルス信号の基準パルス波形を前記調整実効データで調整した駆動パルス波形を前記ノズル毎に生成し、この駆動パルス波形を有する駆動パルス信号を前記ノズルに対応した前記駆動素子に印加する生成出力部と、
    外部から供給されるコマンドを解析し、前記画像データの書込みコマンドであれば当該コマンドに続くデータを前記画像記憶部に転送し、前記調整データの書込みコマンドであれば当該コマンドに続くデータを前記調整記憶部に転送し、前記設定データの書込みコマンドであれば当該コマンドに続くデータを前記設定記憶部に転送する解析出力部と、
    を具備し、
    前記設定データの書込みコマンドは、前記画像データおよび前記調整データの書込みコマンドよりも前に受信するインクジェットヘッド。
  2. 前記設定データの書込みコマンドに続くデータは、前記基準パルス波形のパターンを設定するデータを含む請求項記載のインクジェットヘッド。
  3. 前記設定データは、前記調整データの調整レンジを整数倍するデータである、請求項1又は2に記載のインクジェットヘッド。
  4. 請求項1〜のうちいずれか1に記載のインクジェットヘッドと、
    前記インクジェットヘッドからのインク滴の吐出により記録媒体に画像データに応じた画像を形成させる制御手段と、を具備する画像形成装置。
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