インクジェットプリンタのヘッド駆動装置及びヘッド駆動方法、並びにインクジェットプリンタ
【課題】信号の伝送形態を適切にして駆動パルス出力回路をインクジェットヘッドに搭載し、もってインク滴吐出のためのアクチュエータ駆動パルスの波形歪みを抑制防止する。
【解決手段】メモリ２９に格納された変調信号データＤＡＴＡを読出して変調信号を出力し、その変調信号をデジタル電力増幅器２５で電力増幅し、その電力増幅変調信号を平滑化してアクチュエータ２２に駆動パルスとして出力することとしたため、電力増幅効率に優れたデジタル電力増幅器２５によって変調信号を効率よく電力増幅できるので、トランジスタの冷却用放熱板などの冷却手段が不要となり、駆動パルス出力回路２８のインクジェットヘッド２，３への搭載が可能となり、これによりアクチュエータ駆動パルスの伝送経路を短縮して当該駆動パルスの波形歪みを抑制防止することができる。変調信号データＤＡＴＡの送受は低周波数で行う。
【解決手段】メモリ２９に格納された変調信号データＤＡＴＡを読出して変調信号を出力し、その変調信号をデジタル電力増幅器２５で電力増幅し、その電力増幅変調信号を平滑化してアクチュエータ２２に駆動パルスとして出力することとしたため、電力増幅効率に優れたデジタル電力増幅器２５によって変調信号を効率よく電力増幅できるので、トランジスタの冷却用放熱板などの冷却手段が不要となり、駆動パルス出力回路２８のインクジェットヘッド２，３への搭載が可能となり、これによりアクチュエータ駆動パルスの伝送経路を短縮して当該駆動パルスの波形歪みを抑制防止することができる。変調信号データＤＡＴＡの送受は低周波数で行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数色の液体インクの微小なインク滴を複数のノズルから吐出してその微粒子（インクドット）を印刷媒体上に形成することにより、所定の文字や画像を描画するようにしたインクジェットプリンタのヘッド駆動装置及びヘッド駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなインクジェットプリンタは、一般に安価で且つ高品質のカラー印刷物が容易に得られることから、パーソナルコンピュータやデジタルカメラなどの普及に伴い、オフィスのみならず一般ユーザにも広く普及してきている。
このようなインクジェットプリンタは、一般に、インクカートリッジと印字ヘッド( インクジェットヘッドともいう) とが一体的に備えられたキャリッジなどと称される移動体が印刷媒体上をその搬送方向と交差する方向に往復しながらその印字ヘッドのノズルから液体インク滴を吐出（噴射）して印刷媒体上に微小なインクドットを形成することで、当該印刷媒体上に所定の文字や画像を描画して所望の印刷物を作成するようになっている。そして、このキャリッジに黒色（ブラック）を含めた４色（イエロー、マゼンタ、シアン）のインクカートリッジと各色毎の印字ヘッドを備えることで、モノクロ印刷のみならず、各色を組み合わせたフルカラー印刷も容易に行えるようになっている（更に、これらの各色に、ライトシアンやライトマゼンタなどを加えた６色や７色、或いは８色のものも実用化されている）。
【０００３】
また、このようにキャリッジ上のインクジェットヘッドを印刷媒体の搬送方向と交差する方向に往復させながら印刷を実行するようにしたタイプのインクジェットプリンタでは、１頁全体をきれいに印刷するためにインクジェットヘッドを１０回程度から数十回以上も往復運動させる必要がある。
これに対し、印刷媒体の幅と同じ寸法の長尺のインクジェットヘッド（一体である必要はない）を配置してキャリッジを使用しないタイプのインクジェットプリンタでは、インクジェットヘッドを印刷媒体の幅方向に移動させる必要がなく、１パスでの印刷が可能となるため、レーザプリンタと同様な高速な印刷が可能となる。なお、前者方式のインクジェットプリンタを一般に「マルチパス（シリアル）型インクジェットプリンタ」、後者方式のインクジェットプリンタを一般に「ラインヘッド型インクジェットプリンタ」と呼んでいる。
【０００４】
このようなインクジェットプリンタでは、駆動パルスによってアクチュエータを駆動して圧力室内の圧力を変化せしめ、その圧力変化で当該圧力室内のインクを当該圧力室に連通するノズルからインク滴として吐出する。アクチュエータにも幾つかの種類があり、例えばピエゾ方式のインクジェットプリンタでは、アクチュエータであるピエゾ（圧電）素子に駆動パルスを印加すると圧力室に接する振動板が変位し、これにより圧力室内の圧力が変化してインク滴が吐出される。
駆動パルスの生成方法は、下記特許文献１の図２に記載されている。即ち、駆動信号のデータが記憶されているメモリからデータを読出し、それをＤ／Ａ変換器でアナログデータに変換し、電流増幅器を通してインクジェットヘッドに駆動信号を供給する。電流増幅器の回路構成は、同図３に示すように、プッシュプル接続されたトランジスタで構成され、リニア駆動によって駆動信号を増幅している。
【０００５】
また、この種のインクジェットプリンタでは、印刷所要時間の短縮、駆動回路の簡素化、信号線数の低減化などを目的として、複数のノズルのアクチュエータに共通の駆動パルスを印加するようにしている。つまり、同じ駆動パルスを複数のアクチュエータに同時に供給するのであり、このような場合、一つの駆動パルスに複数のアクチュエータが並列に接続されることになる。接続されるアクチュエータは、インク滴を吐出すべきノズル、つまり印字データに応じて選択される。このように一つの駆動パルスに接続されるアクチュエータの数が変化する場合、その接続数に応じてインク滴の吐出特性が変化することが明らかになってきた。そこで、下記特許文献２に記載されるインクジェットプリンタでは、実際に駆動されるアクチュエータ（又はノズル）の数を求め、その数に応じて、インク滴吐出用の駆動パルスそのものを変更設定している。具体的には、台形波状電圧信号からなる駆動パルスの電圧増減の傾き或いは波高値そのものを変更することにより、インク滴吐出特性の安定化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３０６４３４号公報
【特許文献２】特開２０００−２３８２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記特許文献２にも記載されるように、インク滴吐出特性変化の原因である駆動パルスの波形歪みは、配線の寄生インピーダンスも関与している。インクジェットプリンタの本体とインクジェットヘッドとを接続するフレキシブル配線の寄生インピーダンスを低減するためには、駆動パルスを生成出力する駆動パルス出力回路をインクジェットヘッドに搭載し、駆動パルス出力回路からアクチュエータまでの伝送経路を短縮することが考えられる。しかしながら、プッシュプル型トランジスタでアクチュエータ駆動パルスの電流を増幅する従来のインクジェットプリンタでは、トランジスタの冷却用放熱板が大きすぎて、実質的に駆動パルス出力回路をインクジェットヘッドに搭載できないという問題がある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、信号の伝送形態を適切にして駆動パルス出力回路をインクジェットヘッドに搭載可能とし、これによりインク滴吐出のためのアクチュエータ駆動パルスの波形歪みを抑制防止可能なインクジェットプリンタのヘッド駆動装置及びヘッド駆動方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［発明１］上記課題を解決するために、発明１のインクジェットプリンタのヘッド駆動方法は、インクジェットヘッドに設けられた液滴を吐出する複数のノズルと、前記ノズルに対応して設けられたアクチュエータとを備え、前記アクチュエータに駆動パルスを印加するインクジェットプリンタのヘッド駆動方法であって、前記駆動パルスの生成に必要な変調信号のデジタルデータを出力し、その変調信号のデジタルデータをメモリに格納し、その格納された変調信号のデジタルデータに基づいて変調信号を創成出力し、その変調信号をデジタル電力増幅器で電力増幅し、その電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化して前記アクチュエータに駆動パルスとして出力することを特徴とするものである。
【０００９】
［発明２］発明２のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置は、インクジェットヘッドに設けられた液滴を吐出する複数のノズルと、前記ノズルに対応して設けられたアクチュエータと、前記アクチュエータに駆動パルスを印加する駆動手段とを有し、前記駆動手段は、前記駆動パルスの生成に必要な変調信号のデータを出力する変調信号データ出力手段と、前記変調信号データ出力手段から出力された変調信号データに基づいて前記アクチュエータへの駆動パルスを出力する駆動パルス出力手段とを備え、前記駆動パルス出力手段は、前記変調信号データ出力手段から出力された変調信号データを格納する記憶手段と、前記記憶手段に格納された変調信号データに基づいてパルス変調された変調信号を出力する変調手段と、前記変調手段から出力された変調信号を電力増幅するデジタル電力増幅器と、前記デジタル電力増幅器で電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化して前記アクチュエータに駆動パルスとして出力する平滑フィルタとを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
［発明３］発明３のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置は、前記発明２のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置において、前記駆動パルス出力手段を前記インクジェットヘッドに搭載したことを特徴とするものである。
これらの発明に係るインクジェットプリンタのヘッド駆動方法及びヘッド駆動装置によれば、メモリなどの記憶手段に格納された変調信号データに基づいてパルス変調された変調信号を出力し、その変調信号をデジタル電力増幅器で電力増幅し、その電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化してアクチュエータに駆動パルスとして出力する構成としたため、電力増幅効率に優れたデジタル電力増幅器によって変調信号を効率よく電力増幅できるので、冷却用放熱板などの冷却手段が不要となり、駆動パルス出力回路のインクジェットヘッドへの搭載が可能となる。これによりアクチュエータ駆動パルスの伝送経路を短縮して当該駆動パルスの波形歪みを抑制防止することができる。また、その際、駆動パルスの生成に必要な変調信号データを出力し、その変調信号データをメモリに格納し、その格納された変調信号データに基づいて変調信号を創成出力する構成としたため、変調信号データの送受を、駆動パルス創成出力に先立って、低周波で行うことができ、駆動パルス出力回路をインクジェットヘッドに搭載することにより、高周波の変調信号の伝送形態を適切なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置を適用したラインヘッド型インクジェットプリンタの一実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】図１のインクジェットプリンタの制御装置のブロック構成図である。
【図３】アクチュエータを駆動する駆動パルスの説明図である。
【図４】駆動パルスを時系列的に連結して構成される駆動信号の説明図である。
【図５】図２の選択部のブロック図である。
【図６】図２の駆動パルス出力回路の概略構成を示すブロック図である。
【図７】図６の駆動パルス出力回路の具体的なブロック図である。
【図８】図７のデジタル電力増幅器の作用の説明図である。
【図９】図２の制御部で行われる印刷指令時の演算処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明のインクジェットプリンタの第１実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略構成図であり、図１ａは、その平面図、図１ｂは正面図である。図１において、印刷媒体１は、図の右から左に向けて図の矢印方向に搬送され、その搬送途中の印字領域で印字される、ラインヘッド型インクジェットプリンタである。但し、本実施形態のインクジェットヘッドは一カ所だけでなく、二カ所に分けて配設されている。
【００１３】
図中の符号２は、印刷媒体１の搬送方向上流側に設けられた第１インクジェットヘッド、符号３は、同じく下流側に設けられた第２インクジェットヘッドであり、第１インクジェットヘッド２の下方には印刷媒体１を搬送するための第１搬送部４が設けられ、第２インクジェットヘッド３の下方には第２搬送部５が設けられている。第１搬送部４は、印刷媒体１の搬送方向と交差する方向（以下、ノズル列方向とも称す）に所定の間隔をあけて配設された４本の第１搬送ベルト６で構成され、第２搬送部５は、同じく印刷媒体１の搬送方向と交差する方向（ノズル列方向）に所定の間隔をあけて配設された４本の第２搬送ベルト７で構成される。
【００１４】
４本の第１搬送ベルト６と同じく４本の第２搬送ベルト７とは、互いに交互に隣り合うように配設されている。本実施形態では、これらの搬送ベルト６，７のうち、ノズル列方向右側２本の第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７と、ノズル列方向左側２本の第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７とを区分する。即ち、ノズル列方向右側２本の第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７の重合部に右側駆動ローラ８Ｒが配設され、ノズル列方向左側２本の第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７の重合部に左側駆動ローラ８Ｌが配設され、それより上流側に右側第１従動ローラ９Ｒ及び左側第１従動ローラ９Ｌが配設され、下流側に右側第２従動ローラ１０Ｒ及び左側第２従動ローラ１０Ｌが配設されている。これらのローラは、一連のように見られるが、実質的には図１ａの中央部分で分断されている。そして、ノズル列方向右側２本の第１搬送ベルト６は右側駆動ローラ８Ｒ及び右側第１従動ローラ９Ｒに巻回され、ノズル列方向左側２本の第１搬送ベルト６は左側駆動ローラ８Ｌ及び左側第１従動ローラ９Ｌに巻回され、ノズル列方向右側２本の第２搬送ベルト７は右側駆動ローラ８Ｒ及び右側第２従動ローラ１０Ｒに巻回され、ノズル列方向左側２本の第２搬送ベルト７は左側駆動ローラ８Ｌ及び左側第２従動ローラ１０Ｌに巻回されており、右側駆動ローラ８Ｒには右側電動モータ１１Ｒが接続され、左側駆動ローラ８Ｌには左側電動モータ１１Ｌが接続されている。従って、右側電動モータ１１Ｒによって右側駆動ローラ８Ｒを回転駆動すると、ノズル列方向右側２本の第１搬送ベルト６で構成される第１搬送部４及び同じくノズル列方向右側２本の第２搬送ベルト７で構成される第２搬送部５は、互いに同期し且つ同じ速度で移動し、左側電動モータ１１Ｌによって左側駆動ローラ８Ｌを回転駆動すると、ノズル列方向左側２本の第１搬送ベルト６で構成される第１搬送部４及び同じくノズル列方向左側２本の第２搬送ベルト７で構成される第２搬送部５は、互いに同期し且つ同じ速度で移動する。但し、右側電動モータ１１Ｒと左側電動モータ１１Ｌの回転速度を異なるものとすると、ノズル列方向左右の搬送速度を変えることができ、具体的には右側電動モータ１１Ｒの回転速度を左側電動モータ１１Ｌの回転速度よりも大きくすると、ノズル列方向右側の搬送速度を左側よりも大きくすることができ、左側電動モータ１１Ｌの回転速度を右側電動モータ１１Ｒの回転速度よりも大きくすると、ノズル列方向左側の搬送速度を右側よりも大きくすることができる。
【００１５】
第１インクジェットヘッド２及び第２インクジェットヘッド３は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の６色の各色毎に、印雑媒体１の搬送方向にずらして配設されている。各インクジェットヘッド２，３には、図示しない各色のインクタンクからインク供給チューブを介してインクが供給される。各インクジェットヘッド２，３には、印刷媒体１の搬送方向と交差する方向に、複数のノズルが形成されており（即ちノズル列方向）、それらのノズルから同時に必要箇所に必要量のインク滴を吐出することにより、印刷媒体１上に微小なインクドットを形成出力する。これを各色毎に行うことにより、第１搬送部４及び第２搬送部５で搬送される印刷媒体１を一度通過させるだけで、１パスによる印刷を行うことができる。即ち、これらのインクジェットヘッド２，３の配設領域が印字領域に相当する。
【００１６】
インクジェットヘッドの各ノズルからインクを吐出出力する方法としては、静電方式、ピエゾ方式、膜沸騰インクジェット方式などがある。静電方式は、アクチュエータである静電ギャップに駆動信号を与えると、キャビティ内の振動板が変位してキャビティ内に圧力変化を生じ、その圧力変化によってインク滴がノズルから吐出出力されるというものである。ピエゾ方式は、アクチュエータであるピエゾ素子に駆動信号を与えると、キャビティ内の振動板が変位してキャビティ内に圧力変化を生じ、その圧力変化によってインク滴がノズルから吐出出力されるというものである。膜沸騰インクジェット方式は、キャビティ内に微小ヒータがあり、瞬間的に３００℃以上に加熱されてインクが膜沸騰状態となって気泡が生成し、その圧力変化によってインク滴がノズルから吐出出力されるというものである。本発明は、何れのインク出力方法も適用可能であるが、駆動信号の波高値や電圧増減傾きを調整することでインク滴の吐出量を調整可能なピエゾ素子に特に好適である。
【００１７】
第１インクジェットヘッド２のインク滴吐出用ノズルは第１搬送部４の４本の第１搬送ベルト６の間にだけ形成されており、第２インクジェットヘッド３のインク滴吐出用ノズルは第２搬送部５の４本の第２搬送ベルト７の間にだけ形成されている。これは、後述するクリーニング部によって各インクジェットヘッド２，３をクリーニングするためであるが、このようにすると、どちらか一方のインクジェットヘッドだけでは、ワンパスによる全面印刷を行うことができない。そのため、互いに印字できない部分を補うために第１インクジェットヘッド２と第２インクジェットヘッド３とを印刷媒体１の搬送方向にずらして配設しているのである。なお、全てのノズルは独立したアクチュエータを有し、その夫々に後述する選択スイッチが設けられている。
【００１８】
第１インクジェットヘッド２の下方に配設されているのが当該第１インクジェットヘッド２をクリーニングする第１クリーニングキャップ１２、第２インクジェットヘッド３の下方に配設されているのが当該第２インクジェットヘッド３をクリーニングする第２クリーニングキャップ１３である。各クリーニングキャップ１２，１３は、何れも第１搬送部４の４本の第１搬送ベルト６の間、及び第２搬送部５の４本の第２搬送ベルト７の間を通過できる大きさに形成してある。これらのクリーニングキャップ１２，１３は、インクジェットヘッド２，３の下面、即ちノズル面に形成されているノズルを覆い且つ当該ノズル面に密着可能な方形有底のキャップ体と、その底部に配設されたインク吸収体と、キャップ体の底部に接続されたチューブポンプと、キャップ体を昇降する昇降装置とで構成されている。そこで、昇降装置によってキャップ体を上昇してインクジェットヘッド２，３のノズル面に密着する。その状態で、チューブポンプによってキャップ体内を負圧にすると、インクジェットヘッド２，３のノズル面に開設されているノズルからインク滴や気泡が吸い出され、インクジェットヘッド２，３をクリーニングすることができる。クリーニングが終了したら、クリーニングキャップ１２，１３を下降する。場合によっては、ワイパでノズル面をなでて各ノズルのメニスカス（meniscus：インク液面を意味する）を整えるようにしてもよい。
【００１９】
第１従動ローラ９Ｒ，９Ｌの上流側には、給紙部１５から供給される印刷媒体１の給紙タイミングを調整すると共に当該印刷媒体１のスキューを補正する、二個一対のゲートローラ１４が設けられている。スキューとは、搬送方向に対する印刷媒体１の捻れである。また、給紙部１５の上方には、印刷媒体１を供給するためのピックアップローラ１６が設けられている。なお、図中の符号１７は、ゲートローラ１４を駆動するゲートローラモータである。
【００２０】
駆動ローラ８Ｒ，８Ｌの下方にはベルト帯電装置１９が配設されている。このベルト帯電装置１９は、駆動ローラ８Ｒ，８Ｌを挟んで第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７に当接する帯電ローラ２０と、帯電ローラ２０を第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７に押し付けるスプリング２１と、帯電ローラ２０に電荷を付与する電源１８とで構成されており、帯電ローラ２０から第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７に電荷を付与してそれらを帯電する。一般に、これらのベルト類は、中・高抵抗体又は絶縁体で構成されているので、ベルト帯電装置１９によって帯電すると、その表面に印加された電荷が、同じく高抵抗体又は絶縁体で構成される印刷媒体１に誘電分極を生じせしめ、その誘電分極によって発生する電荷とベルト表面の電荷との間に生じる静電気力でベルトに印刷媒体１を吸着することができる。なお、帯電手段としては、電荷を降らせるコロトロンなどでもよい。
【００２１】
従って、このインクジェットプリンタによれば、ベルト帯電装置１９で第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７の表面を帯電し、その状態でゲートローラ１４から印刷媒体１を給紙し、図示しない拍車やローラで構成される紙押えローラで印刷媒体１を第１搬送ベルト６に押し付けると、前述した誘電分極の作用によって印刷媒体１は第１搬送ベルト６の表面に吸着される。この状態で、電動モータ１１Ｒ，１１Ｌによって駆動ローラ８Ｒ，８Ｌを回転駆動すると、その回転駆動力が第１搬送ベルト６を介して第１従動ローラ９Ｒ，９Ｌに伝達される。
このようにして印刷媒体１を吸着した状態で第１搬送ベルト６を搬送方向下流側に移動し、印刷媒体１を第１インクジェットヘッド２の下方に移動し、当該第１インクジェットヘッド２に形成されているノズルからインク滴を吐出して印字を行う。この第１インクジェットヘッド２による印字が終了したら、印刷媒体１を搬送方向下流側に移動して第２搬送部５の第２搬送ベルト７に乗り移らせる。前述したように、第２搬送ベルト７もベルト帯電装置１９によって表面が帯電しているので、前述した誘電分極の作用によって印刷媒体１は第２搬送ベルト７の表面に吸着される。
【００２２】
この状態で、第２搬送ベルト７を搬送方向下流側に移動し、印刷媒体１を第２インクジェットヘッド３の下方に移動し、当該第２インクジェットヘッドに形成されているノズルからインク滴を吐出して印字を行う。この第２インクジェットヘッドによる印字が終了したら、印刷媒体１を更に搬送方向下流側に移動し、図示しない分離装置で印刷媒体１を第２搬送ベルト７の表面から分離しながら排紙部に排紙する。
また、第１及び第２インクジェットヘッド２，３のクリーニングが必要なときには、前述したように第１及び第２クリーニングキャップ１２，１３を上昇して第１及び第２インクジェットヘッド２，３のノズル面にキャップ体を密着し、その状態でキャップ体内を負圧にすることで第１及び第２インクジェットヘッド２，３のノズルからインク滴や気泡を吸い出してクリーニングし、然る後、第１及び第２クリーニングキャップ１２，１３を下降する。
【００２３】
前記インクジェットプリンタ内には、自身を制御するための制御装置が設けられている。この制御装置は、図２に示すように、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ等のホストコンピュータ６０から入力された印刷データに基づいて、印刷装置や給紙装置等を制御することにより印刷媒体に印刷処理を行うものである。そして、ホストコンピュータ６０から入力された印刷データを受取る入力インタフェース部６１と、この入力インタフェース部６１から入力された印刷データに基づいて印刷処理を実行するマイクロコンピュータで構成される制御部６２と、ゲートローラモータ１７を駆動制御するゲートローラモータドライバ６３と、ピックアップローラ１６を駆動するためのピックアップローラモータ５１を駆動制御するピックアップローラモータドライバ６４と、インクジェットヘッド２、３を駆動制御するヘッドドライバ６５と、右側電動モータ１１Ｒを駆動制御する右側電動モータドライバ６６Ｒと、左側電動モータ１１Ｌを駆動制御する左側電動モータドライバ６６Ｌと、各ドライバ６３〜６５、６６Ｒ、６６Ｌの出力信号を外部のゲートローラモータ１７、ピックアップローラモータ５１、インクジェットヘッド２、３、右側電動モータ１１Ｒ、左側電動モータ１１Ｌで使用する制御信号に変換して出力するインタフェース６７とを備えて構成される。
【００２４】
制御部６２は、印刷処理等の各種処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit ）６２ａと、入力インタフェース６１を介して入力された印刷データ或いは当該印刷データ印刷処理等を実行する際の各種データを一時的に格納し、或いは印刷処理等のアプリケーションプログラムを一時的に展開するＲＡＭ（Random Access Memory）６２ｃと、ＣＰＵ６２ａで実行する制御プログラム等を格納する不揮発性半導体メモリで構成されるＲＯＭ（Read-Only Memory）６２ｄを備えている。この制御部６２は、インタフェース部６１を介してホストコンピュータ６０から印刷データ（画像データ）を入手すると、ＣＰＵ６２ａが、この印刷データに所定の処理を実行して、何れのノズルからインク滴を吐出するか或いはどの程度のインク滴を吐出するかという印字データを出力し、この印字データ及び各種センサからの入力データに基づいて、各ドライバ６３〜６５、６６Ｒ、６６Ｌに制御信号を出力する。ヘッドドライバ６５を除く各ドライバ６３、６４、６６Ｒ、６６Ｌから制御信号が出力されると、これらがインタフェース部６７で駆動信号に変換されて、ゲートローラモータ１７、ピックアップローラモータ５１、右側電動モータ１１Ｒ、左側電動モータ１１Ｌが夫々作動して、印刷媒体１の給紙及び搬送、印刷媒体１の姿勢制御などが実行される。なお、制御部６２内の各構成要素は、図示しないバスを介して電気的に接続されている。また、印刷媒体１への印刷処理のために行われる、インクジェットヘッド２、３の複数のノズルに対応するアクチュエータへの駆動信号（本発明では駆動パルスと称する）の生成出力方法については後段に詳述する。
【００２５】
ヘッドドライバ６５は、駆動パルスＰＣＯＭ創成のための変調信号デジタルデータＤＡＴＡを出力する変調信号データ出力回路７０と、クロック信号ＳＣＫを出力する発振回路７１とを備えている。変調信号データ出力回路７０は、後述するメモリ２９に一旦格納されたものを変調信号データ読書き装置２４で高速読出しすると、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号に相当する変調信号が出力されるような変調信号デジタルデータＤＡＴＡを出力する。この変調信号が、後述する駆動パルス出力回路２８で駆動パルスＰＣＯＭに変換され、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰに応じて選択部２７で選択されたピエゾ素子などのアクチュエータ２２に印加される。なお、変調信号デジタルデータＤＡＴＡは、制御部６２内のＲＯＭ６２ｄに予め記憶されている。
【００２６】
本実施形態でピエゾ素子などのアクチュエータ２２に供給される駆動パルスＰＣＯＭの波形は、図３のような電圧波形をしている。この駆動パルスＰＣＯＭの立上がり部分がノズルに連通するキャビティ（圧力室）の容積を拡大してインクを引込む（インクの吐出面を考えればメニスカスを引き込むとも言える）段階であり、駆動パルスＰＣＯＭの立下がり部分がキャビティの容積を縮小してインクを押出す（インクの吐出面を考えればメニスカスを押出すとも言える）段階であり、インクを押出した結果、インク滴がノズルから吐出される。この電圧台形波からなる駆動パルスＰＣＯＭの電圧増減傾きや波高値を種々に変更することにより、インクの引込量や引込速度、インクの押出量や押出速度を変化させることができ、これによりインク滴の吐出量を変化させて異なるインクドットの大きさを得ることができる。
【００２７】
従って、図４に示すように、複数の異なる駆動パルスＰＣＯＭを時系列的に連結して一連の駆動信号ＣＯＭとする場合でも、そのうちから単独の駆動パルスＰＣＯＭを選択してピエゾ素子などのアクチュエータ２２に供給し、インク滴を吐出したり、複数の駆動パルスＰＣＯＭを選択してピエゾ素子などのアクチュエータ２２に供給し、インク滴を複数回吐出したりすることで種々のインクドットの大きさを得ることができる。即ち、インクが乾かないうちに複数のインク滴を同じ位置に着弾すると、実質的に大きなインク滴を吐出するのと同じことになり、インクドットの大きさを大きくすることできるのである。このような技術の組み合わせによって多階調化を図ることが可能となる。なお、図４の左端の駆動パルスは、インクを引込むだけで押出していない。これは、微振動と呼ばれ、インク滴を吐出せずに、ノズルの乾燥を抑制防止したりするのに用いられる。
【００２８】
これらの結果、インクジェットヘッド２、３には、変調信号データＤＡＴＡ、印刷データに基づいてインク滴を吐出すべきノズルを選択すると共にピエゾ素子などのアクチュエータの駆動パルスＰＣＯＭへの接続タイミングを決定する駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰ、全ノズルにノズル選択データが入力された後、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰに基づいて駆動パルスＰＣＯＭとインクジェットヘッド２、３のアクチュエータとを接続させるラッチ信号ＬＡＴ及びチャンネル信号ＣＨ、駆動パルス選択データ信号ＳＩ＆ＳＰをシリアル信号としてインクジェットヘッド２、３に送信するためのクロック信号ＳＣＫが入力されている。この駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰが本発明の印字データに相当する。なお、インクジェットヘッド２、３のピエゾ素子などのアクチュエータ２２は、駆動パルスＰＣＯＭに対して並列に接続され、その夫々に選択スイッチ２０１が設けられている。
【００２９】
図５は、前述した駆動パルスＰＣＯＭとピエゾ素子などのアクチュエータ２０２とを接続する選択部２７のブロック図である。この選択部２７は、インク滴を吐出させるべきノズルに対応したピエゾ素子などのアクチュエータを指定するための駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰを保存するシフトレジスタ２１１と、シフトレジスタ２１１のデータを一時的に保存するラッチ回路２１２と、ラッチ回路２１２の出力をレベル変換するレベルシフタ２１３と、レベルシフタの出力に応じて駆動パルスＰＣＯＭをピエゾ素子などのアクチュエータ２２に接続する選択スイッチ２０１によって構成されている。
【００３０】
シフトレジスタ２１１には、駆動パルス選択データ信号ＳＩ＆ＳＰが順次入力されると共に、クロック信号ＳＣＫの入力パルスに応じて記憶領域が初段から順次後段にシフトする。ラッチ回路２１２は、ノズル数分の駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰがシフトレジスタ２１１に格納された後、入力されるラッチ信号ＬＡＴによってシフトレジスタ２１１の各出力信号をラッチする。ラッチ回路２１２に保存された信号は、レベルシフタ２１３によって次段の選択スイッチ２０１をオンオフできる電圧レベルに変換される。これは、駆動パルスＰＣＯＭが、ラッチ回路２１２の出力電圧に比べて高い電圧であり、これに合わせて選択スイッチ２０１の動作電圧範囲も高く設定されているためである。従って、レベルシフタ２１３によって選択スイッチ２０１が閉じられるピエゾ素子などのアクチュエータ２２は駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰの接続タイミングで駆動パルスＰＣＯＭに接続される。また、シフトレジスタ２１１の駆動パルス選択データ信号ＳＩ＆ＳＰがラッチ回路２１２に保存された後、次の印字データをシフトレジスタ２１１に入力し、インク滴の吐出タイミングに合わせてラッチ回路２１２の保存データを順次更新する。なお、図中の符号ＨＧＮＤは、ピエゾ素子などのアクチュエータのグランド端である。また、この選択スイッチ２０１によれば、ピエゾ素子などのアクチュエータを駆動パルスＰＣＯＭから切り離した後も、当該アクチュエータ２２の入力電圧は、切り離す直前の電圧に維持される。
【００３１】
次に、本実施形態で駆動パルスＰＣＯＭを創成出力する駆動パルス出力回路２８の詳細について説明する。図６には、変調信号データ出力回路７０からピエゾ素子などのアクチュエータ２２までの間に介装された駆動パルス出力回路２８及び選択部２７の概略構成を示す。駆動パルス出力回路２８は、変調信号データ出力回路７０から出力された変調信号のデジタルデータＤＡＴＡをメモリ２９に格納したり、当該メモリ２９に格納されている変調信号のデジタルデータＤＡＴＡを読出してパルス幅変調信号を出力したりする変調信号データ読書き装置２４と、この変調信号データ読書き装置２４から出力されたパルス幅変調信号を電力増幅するデジタル電力増幅器２５と、このデジタル電力増幅器２５で電力増幅された電力増幅変調信号の高調波成分を除去して平滑化し、もって駆動パルスＰＣＯＭを出力する平滑フィルタ２６とを備えて構成される。
【００３２】
図７には、駆動パルス出力回路２８の変調信号データ読書き装置２４から平滑フィルタ２６までの具体的な構成を示す。変調信号データ読書き装置２４は、変調信号データ出力回路７０から出力された変調信号のデジタルデータＤＡＴＡをメモリ２９に格納すると共に、一旦、メモリ２９に格納された変調信号デジタルデータＤＡＴＡを短いサンプリング周期で読出してパルス幅変調信号に変換出力するものである。従って、このメモリ２９に格納された変調信号デジタルデータＤＡＴＡの読出し以後は高周波数で処理する必要があるが、後述するように変調信号デジタルデータＤＡＴＡの格納は、駆動パルス創成出力に先立って行われるので、低周波数で処理しても差し支えない。なお、変調信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号に代えて、パルス密度変調（ＰＤＭ）信号を用いてもよい。
【００３３】
デジタル電力増幅器２５は、実質的に電力を増幅するための二つのＭＯＳＦＥＴＴｒＰ、ＴｒＮからなるハーフブリッジドライバ段３３と、パルス幅変調回路１７からの変調（ＰＷＭ）信号に基づいて、それらのＭＯＳＦＥＴＴｒＰ、ＴｒＮのゲート−ソース間信号ＧＰ、ＧＮを調整するためのゲートドライブ回路３４とを備えて構成され、ハーフブリッジドライバ段３３は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＰとローサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＮをプッシュプル型に組み合わせたものである。このうち、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＰのゲート−ソース間信号をＧＰ、ローサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＮのゲート−ソース間信号をＧＮ、ハーフブリッジドライバ段３３の出力をＶａとしたとき、それらがパルス幅変調信号に応じてどのように変化するかを図８に示す。なお、各ＭＯＳＦＥＴＴｒＰ、ＴｒＮのゲート−ソース間信号ＧＰ、ＧＮの電圧値Ｖｇｓは、それらのＭＯＳＦＥＴＴｒＰ、ＴｒＮをＯＮするのに十分な電圧値とする。
【００３４】
パルス幅変調信号がＨｉレベルであるとき、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＰのゲート−ソース間信号ＧＰはＨｉレベルとなり、ローサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＮのゲート−ソース間信号ＧＮはＬｏレベルとなるので、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＰはＯＮ状態となり、ローサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＮはＯＦＦ状態となり、その結果、ハーフブリッジドライバ段３３の出力Ｖａは、供給電力ＶＤＤとなる。一方、パルス幅変調信号がＬｏレベルであるとき、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＰのゲート−ソース間信号ＧＰはＬｏレベルとなり、ローサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＮのゲート−ソース間信号ＧＮはＨｉレベルとなるので、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＰはＯＦＦ状態となり、ローサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＮはＯＮ状態となり、その結果、ハーフブリッジドライバ段３３の出力Ｖａは０となる。
【００３５】
このデジタル電力増幅回路２５のハーフブリッジドライバ段３３の出力Ｖａが平滑フィルタ２６を介して選択スイッチ２０１に駆動パルスＰＣＯＭとして供給される。平滑フィルタ２６は、一つの抵抗Ｒと一つのインダクタンスＣの組み合わせからなる一次ＲＣローパスフィルタで構成される。このローパスフィルタからなる平滑フィルタ２６は、デジタル電力増幅回路２５のハーフブリッジドライバ段３３の出力Ｖａの高調波成分を十分に減衰し且つ駆動パルスＰＣＯＭ成分を減衰しないように設計される。
【００３６】
前述のようにデジタル電力増幅器２５のＭＯＳＦＥＴＴｒＰ、ＴｒＮが、デジタル駆動される場合には、ＭＯＳＦＥＴがスイッチ素子として作用するため、ＯＮ状態のＭＯＳＦＥＴに電流が流れるが、ドレイン−ソース間の抵抗値は非常に小さく、電力損失は殆ど発生しない。また、ＯＦＦ状態のＭＯＳＦＥＴには電流が流れないので電力損失は発生しない。従って、このデジタル電力増幅器２５での電力損失は極めて小さく、小型のＭＯＳＦＥＴを使用することができ、冷却用放熱板などの冷却手段も不要である。ちなみに、トランジスタをリニア駆動するときの効率が３０％程度であるのに対し、デジタル電力増幅器の効率は９０％以上である。また、トランジスタの冷却用放熱板は、トランジスタ一つに対して６０ｍｍ角程度の大きさが必要になるので、こうした冷却用放熱板が不要になると、実際のレイアウト面で圧倒的に有利である。本実施形態では、こうした利点を利用して、駆動パルス出力回路２８そのものをインクジェットヘッド２，３に搭載した。
【００３７】
次に、４種類の駆動パルス、即ち第１駆動パルスＰＣＯＭ１〜第４駆動パルスＰＣＯＭ４を適宜選択してインク滴を吐出すべきノズルのアクチュエータに供給し、印刷を行うために制御部６２内で行われる演算処理について図９のフローチャートを用いて説明する。この演算処理は、ホストコンピュータ６０から印刷指令がなされたときに実行され、まずステップＳ１で、ホストコンピュータから受信した印刷データを駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰに展開する。
次にステップＳ２に移行して、変調信号データ出力回路７０から変調信号デジタルデータＤＡＴＡを駆動パルス出力回路２８に向けて出力する。
次にステップＳ３に移行して、駆動パルス出力回路２８の変調信号データ読書き装置２４で変調信号デジタルデータＤＡＴＡをメモリ２９に格納する。
【００３８】
次にステップＳ４に移行して、ラッチ信号ＬＡＴが入力されたか否かを判定し、ラッチ信号ＬＡＴが入力された場合にはステップＳ５に移行し、そうでない場合には待機する。
ステップＳ５では、印字１行分の駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰを送信する。
次にステップＳ６に移行して、変調信号データ読書き装置２４でメモリ２９の変調信号デジタルデータＤＡＴＡを高速読出しして、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を出力する。
次にステップＳ７に移行して、次行データが存在するか否かを判定し、次行データが存在する場合にはステップＳ８に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
ステップＳ８では、印刷すべき行を次行に移行してからステップＳ４に移行する。
【００３９】
この演算処理によれば、印字１行分の駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰの送信や、変調し号デジタルデータＤＡＴＡの高速読出し、即ち駆動パルスＰＣＯＭの創成出力に先立って、変調信号デジタルデータＤＡＴＡを変調信号データ出力回路７０から出力し、それを駆動パルス出力回路２８のメモリ２９に変調信号データ読書き装置２４で格納するため、当該変調信号デジタルデータＤＡＴＡの出力やメモリ２９への格納は、パルス幅変調信号のような高周波数である必要はなく、低周波数で処理できる。制御部６２やヘッドドライバ６５などの制御装置はインクジェットプリンタの本体に設けられており、駆動パルス出力回路２８乃至アクチュエータ２２はインクジェットヘッド２，３に設けられているので、両者を連結する配線、即ち変調信号デジタルデータＤＡＴＡの伝送経路は比較的長い。しかしながら、変調信号デジタルデータＤＡＴＡの伝送は、前述のように低周波数で処理することができるので、その伝送は容易なものとなる。一方、インクジェットヘッド２，３に搭載された駆動パルス出力回路２８内の伝送経路は極めて短いので損失が少なく、パルス幅変調信号や駆動パルスの伝送を高周波数で処理することが可能となる。
【００４０】
このように、本実施形態のインクジェットプリンタのヘッド駆動方法及びヘッド駆動装置によれば、メモリ２９などの記憶手段に格納された変調信号データＤＡＴＡに基づいてパルス変調された変調信号を出力し、その変調信号をデジタル電力増幅器２５で電力増幅し、その電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化してピエゾ素子などのアクチュエータ２２に駆動パルスとして出力することとしたため、電力増幅効率に優れたデジタル電力増幅器２５によって変調信号を効率よく電力増幅できるので、トランジスタの冷却用放熱板などの冷却手段が不要となり、駆動パルス出力回路２８のインクジェットヘッド２，３への搭載が可能となり、これによりアクチュエータ駆動パルスの伝送経路を短縮して当該駆動パルスの波形歪みを抑制防止することができる。また、その際、駆動パルスの生成に必要な変調信号データＤＡＴＡを出力し、その変調信号データＤＡＴＡをメモリに格納し、その格納された変調信号データＤＡＴＡに基づいて変調信号を創成出力することとしたため、変調信号データＤＡＴＡの送受を、駆動パルス創成出力に先立って、低周波で行うことができ、インクジェットヘッドに搭載された駆動パルス出力回路により、高周波の変調信号を損失することなく送受することができるので、信号の伝送形態を適切なものとすることができる。
なお、前記実施形態ではラインヘッド型インクジェットプリンタを対象として本発明のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置を適用した例についてのみ詳述したが、本発明のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置は、マルチパス型プリンタを始めとして、あらゆるタイプのインクジェットプリンタを対象として適用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１は印刷媒体、２は第１インクジェットヘッド、３は第２インクジェットヘッド、４は第１搬送部、５は第２搬送部、６は第１搬送ベルト、７は第２搬送ベルト、８Ｒ，８Ｌは駆動ローラ、９Ｒ，９Ｌは第１従動ローラ、１０Ｒ，１０Ｌは第２従動ローラ、１１Ｒ，１１Ｌは電動モータ、２２はアクチュエータ、２４は変調信号データ読書き装置、２５はデジタル電力増幅器、２６は平滑フィルタ、２７は選択部、２８は駆動パルス出力回路、２９はメモリ、７０は変調信号データ出力回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数色の液体インクの微小なインク滴を複数のノズルから吐出してその微粒子（インクドット）を印刷媒体上に形成することにより、所定の文字や画像を描画するようにしたインクジェットプリンタのヘッド駆動装置及びヘッド駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなインクジェットプリンタは、一般に安価で且つ高品質のカラー印刷物が容易に得られることから、パーソナルコンピュータやデジタルカメラなどの普及に伴い、オフィスのみならず一般ユーザにも広く普及してきている。
このようなインクジェットプリンタは、一般に、インクカートリッジと印字ヘッド( インクジェットヘッドともいう) とが一体的に備えられたキャリッジなどと称される移動体が印刷媒体上をその搬送方向と交差する方向に往復しながらその印字ヘッドのノズルから液体インク滴を吐出（噴射）して印刷媒体上に微小なインクドットを形成することで、当該印刷媒体上に所定の文字や画像を描画して所望の印刷物を作成するようになっている。そして、このキャリッジに黒色（ブラック）を含めた４色（イエロー、マゼンタ、シアン）のインクカートリッジと各色毎の印字ヘッドを備えることで、モノクロ印刷のみならず、各色を組み合わせたフルカラー印刷も容易に行えるようになっている（更に、これらの各色に、ライトシアンやライトマゼンタなどを加えた６色や７色、或いは８色のものも実用化されている）。
【０００３】
また、このようにキャリッジ上のインクジェットヘッドを印刷媒体の搬送方向と交差する方向に往復させながら印刷を実行するようにしたタイプのインクジェットプリンタでは、１頁全体をきれいに印刷するためにインクジェットヘッドを１０回程度から数十回以上も往復運動させる必要がある。
これに対し、印刷媒体の幅と同じ寸法の長尺のインクジェットヘッド（一体である必要はない）を配置してキャリッジを使用しないタイプのインクジェットプリンタでは、インクジェットヘッドを印刷媒体の幅方向に移動させる必要がなく、１パスでの印刷が可能となるため、レーザプリンタと同様な高速な印刷が可能となる。なお、前者方式のインクジェットプリンタを一般に「マルチパス（シリアル）型インクジェットプリンタ」、後者方式のインクジェットプリンタを一般に「ラインヘッド型インクジェットプリンタ」と呼んでいる。
【０００４】
このようなインクジェットプリンタでは、駆動パルスによってアクチュエータを駆動して圧力室内の圧力を変化せしめ、その圧力変化で当該圧力室内のインクを当該圧力室に連通するノズルからインク滴として吐出する。アクチュエータにも幾つかの種類があり、例えばピエゾ方式のインクジェットプリンタでは、アクチュエータであるピエゾ（圧電）素子に駆動パルスを印加すると圧力室に接する振動板が変位し、これにより圧力室内の圧力が変化してインク滴が吐出される。
駆動パルスの生成方法は、下記特許文献１の図２に記載されている。即ち、駆動信号のデータが記憶されているメモリからデータを読出し、それをＤ／Ａ変換器でアナログデータに変換し、電流増幅器を通してインクジェットヘッドに駆動信号を供給する。電流増幅器の回路構成は、同図３に示すように、プッシュプル接続されたトランジスタで構成され、リニア駆動によって駆動信号を増幅している。
【０００５】
また、この種のインクジェットプリンタでは、印刷所要時間の短縮、駆動回路の簡素化、信号線数の低減化などを目的として、複数のノズルのアクチュエータに共通の駆動パルスを印加するようにしている。つまり、同じ駆動パルスを複数のアクチュエータに同時に供給するのであり、このような場合、一つの駆動パルスに複数のアクチュエータが並列に接続されることになる。接続されるアクチュエータは、インク滴を吐出すべきノズル、つまり印字データに応じて選択される。このように一つの駆動パルスに接続されるアクチュエータの数が変化する場合、その接続数に応じてインク滴の吐出特性が変化することが明らかになってきた。そこで、下記特許文献２に記載されるインクジェットプリンタでは、実際に駆動されるアクチュエータ（又はノズル）の数を求め、その数に応じて、インク滴吐出用の駆動パルスそのものを変更設定している。具体的には、台形波状電圧信号からなる駆動パルスの電圧増減の傾き或いは波高値そのものを変更することにより、インク滴吐出特性の安定化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３０６４３４号公報
【特許文献２】特開２０００−２３８２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記特許文献２にも記載されるように、インク滴吐出特性変化の原因である駆動パルスの波形歪みは、配線の寄生インピーダンスも関与している。インクジェットプリンタの本体とインクジェットヘッドとを接続するフレキシブル配線の寄生インピーダンスを低減するためには、駆動パルスを生成出力する駆動パルス出力回路をインクジェットヘッドに搭載し、駆動パルス出力回路からアクチュエータまでの伝送経路を短縮することが考えられる。しかしながら、プッシュプル型トランジスタでアクチュエータ駆動パルスの電流を増幅する従来のインクジェットプリンタでは、トランジスタの冷却用放熱板が大きすぎて、実質的に駆動パルス出力回路をインクジェットヘッドに搭載できないという問題がある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、信号の伝送形態を適切にして駆動パルス出力回路をインクジェットヘッドに搭載可能とし、これによりインク滴吐出のためのアクチュエータ駆動パルスの波形歪みを抑制防止可能なインクジェットプリンタのヘッド駆動装置及びヘッド駆動方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［発明１］上記課題を解決するために、発明１のインクジェットプリンタのヘッド駆動方法は、インクジェットヘッドに設けられた液滴を吐出する複数のノズルと、前記ノズルに対応して設けられたアクチュエータとを備え、前記アクチュエータに駆動パルスを印加するインクジェットプリンタのヘッド駆動方法であって、前記駆動パルスの生成に必要な変調信号のデジタルデータを出力し、その変調信号のデジタルデータをメモリに格納し、その格納された変調信号のデジタルデータに基づいて変調信号を創成出力し、その変調信号をデジタル電力増幅器で電力増幅し、その電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化して前記アクチュエータに駆動パルスとして出力することを特徴とするものである。
【０００９】
［発明２］発明２のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置は、インクジェットヘッドに設けられた液滴を吐出する複数のノズルと、前記ノズルに対応して設けられたアクチュエータと、前記アクチュエータに駆動パルスを印加する駆動手段とを有し、前記駆動手段は、前記駆動パルスの生成に必要な変調信号のデータを出力する変調信号データ出力手段と、前記変調信号データ出力手段から出力された変調信号データに基づいて前記アクチュエータへの駆動パルスを出力する駆動パルス出力手段とを備え、前記駆動パルス出力手段は、前記変調信号データ出力手段から出力された変調信号データを格納する記憶手段と、前記記憶手段に格納された変調信号データに基づいてパルス変調された変調信号を出力する変調手段と、前記変調手段から出力された変調信号を電力増幅するデジタル電力増幅器と、前記デジタル電力増幅器で電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化して前記アクチュエータに駆動パルスとして出力する平滑フィルタとを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
［発明３］発明３のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置は、前記発明２のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置において、前記駆動パルス出力手段を前記インクジェットヘッドに搭載したことを特徴とするものである。
これらの発明に係るインクジェットプリンタのヘッド駆動方法及びヘッド駆動装置によれば、メモリなどの記憶手段に格納された変調信号データに基づいてパルス変調された変調信号を出力し、その変調信号をデジタル電力増幅器で電力増幅し、その電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化してアクチュエータに駆動パルスとして出力する構成としたため、電力増幅効率に優れたデジタル電力増幅器によって変調信号を効率よく電力増幅できるので、冷却用放熱板などの冷却手段が不要となり、駆動パルス出力回路のインクジェットヘッドへの搭載が可能となる。これによりアクチュエータ駆動パルスの伝送経路を短縮して当該駆動パルスの波形歪みを抑制防止することができる。また、その際、駆動パルスの生成に必要な変調信号データを出力し、その変調信号データをメモリに格納し、その格納された変調信号データに基づいて変調信号を創成出力する構成としたため、変調信号データの送受を、駆動パルス創成出力に先立って、低周波で行うことができ、駆動パルス出力回路をインクジェットヘッドに搭載することにより、高周波の変調信号の伝送形態を適切なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置を適用したラインヘッド型インクジェットプリンタの一実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】図１のインクジェットプリンタの制御装置のブロック構成図である。
【図３】アクチュエータを駆動する駆動パルスの説明図である。
【図４】駆動パルスを時系列的に連結して構成される駆動信号の説明図である。
【図５】図２の選択部のブロック図である。
【図６】図２の駆動パルス出力回路の概略構成を示すブロック図である。
【図７】図６の駆動パルス出力回路の具体的なブロック図である。
【図８】図７のデジタル電力増幅器の作用の説明図である。
【図９】図２の制御部で行われる印刷指令時の演算処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明のインクジェットプリンタの第１実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略構成図であり、図１ａは、その平面図、図１ｂは正面図である。図１において、印刷媒体１は、図の右から左に向けて図の矢印方向に搬送され、その搬送途中の印字領域で印字される、ラインヘッド型インクジェットプリンタである。但し、本実施形態のインクジェットヘッドは一カ所だけでなく、二カ所に分けて配設されている。
【００１３】
図中の符号２は、印刷媒体１の搬送方向上流側に設けられた第１インクジェットヘッド、符号３は、同じく下流側に設けられた第２インクジェットヘッドであり、第１インクジェットヘッド２の下方には印刷媒体１を搬送するための第１搬送部４が設けられ、第２インクジェットヘッド３の下方には第２搬送部５が設けられている。第１搬送部４は、印刷媒体１の搬送方向と交差する方向（以下、ノズル列方向とも称す）に所定の間隔をあけて配設された４本の第１搬送ベルト６で構成され、第２搬送部５は、同じく印刷媒体１の搬送方向と交差する方向（ノズル列方向）に所定の間隔をあけて配設された４本の第２搬送ベルト７で構成される。
【００１４】
４本の第１搬送ベルト６と同じく４本の第２搬送ベルト７とは、互いに交互に隣り合うように配設されている。本実施形態では、これらの搬送ベルト６，７のうち、ノズル列方向右側２本の第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７と、ノズル列方向左側２本の第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７とを区分する。即ち、ノズル列方向右側２本の第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７の重合部に右側駆動ローラ８Ｒが配設され、ノズル列方向左側２本の第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７の重合部に左側駆動ローラ８Ｌが配設され、それより上流側に右側第１従動ローラ９Ｒ及び左側第１従動ローラ９Ｌが配設され、下流側に右側第２従動ローラ１０Ｒ及び左側第２従動ローラ１０Ｌが配設されている。これらのローラは、一連のように見られるが、実質的には図１ａの中央部分で分断されている。そして、ノズル列方向右側２本の第１搬送ベルト６は右側駆動ローラ８Ｒ及び右側第１従動ローラ９Ｒに巻回され、ノズル列方向左側２本の第１搬送ベルト６は左側駆動ローラ８Ｌ及び左側第１従動ローラ９Ｌに巻回され、ノズル列方向右側２本の第２搬送ベルト７は右側駆動ローラ８Ｒ及び右側第２従動ローラ１０Ｒに巻回され、ノズル列方向左側２本の第２搬送ベルト７は左側駆動ローラ８Ｌ及び左側第２従動ローラ１０Ｌに巻回されており、右側駆動ローラ８Ｒには右側電動モータ１１Ｒが接続され、左側駆動ローラ８Ｌには左側電動モータ１１Ｌが接続されている。従って、右側電動モータ１１Ｒによって右側駆動ローラ８Ｒを回転駆動すると、ノズル列方向右側２本の第１搬送ベルト６で構成される第１搬送部４及び同じくノズル列方向右側２本の第２搬送ベルト７で構成される第２搬送部５は、互いに同期し且つ同じ速度で移動し、左側電動モータ１１Ｌによって左側駆動ローラ８Ｌを回転駆動すると、ノズル列方向左側２本の第１搬送ベルト６で構成される第１搬送部４及び同じくノズル列方向左側２本の第２搬送ベルト７で構成される第２搬送部５は、互いに同期し且つ同じ速度で移動する。但し、右側電動モータ１１Ｒと左側電動モータ１１Ｌの回転速度を異なるものとすると、ノズル列方向左右の搬送速度を変えることができ、具体的には右側電動モータ１１Ｒの回転速度を左側電動モータ１１Ｌの回転速度よりも大きくすると、ノズル列方向右側の搬送速度を左側よりも大きくすることができ、左側電動モータ１１Ｌの回転速度を右側電動モータ１１Ｒの回転速度よりも大きくすると、ノズル列方向左側の搬送速度を右側よりも大きくすることができる。
【００１５】
第１インクジェットヘッド２及び第２インクジェットヘッド３は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の６色の各色毎に、印雑媒体１の搬送方向にずらして配設されている。各インクジェットヘッド２，３には、図示しない各色のインクタンクからインク供給チューブを介してインクが供給される。各インクジェットヘッド２，３には、印刷媒体１の搬送方向と交差する方向に、複数のノズルが形成されており（即ちノズル列方向）、それらのノズルから同時に必要箇所に必要量のインク滴を吐出することにより、印刷媒体１上に微小なインクドットを形成出力する。これを各色毎に行うことにより、第１搬送部４及び第２搬送部５で搬送される印刷媒体１を一度通過させるだけで、１パスによる印刷を行うことができる。即ち、これらのインクジェットヘッド２，３の配設領域が印字領域に相当する。
【００１６】
インクジェットヘッドの各ノズルからインクを吐出出力する方法としては、静電方式、ピエゾ方式、膜沸騰インクジェット方式などがある。静電方式は、アクチュエータである静電ギャップに駆動信号を与えると、キャビティ内の振動板が変位してキャビティ内に圧力変化を生じ、その圧力変化によってインク滴がノズルから吐出出力されるというものである。ピエゾ方式は、アクチュエータであるピエゾ素子に駆動信号を与えると、キャビティ内の振動板が変位してキャビティ内に圧力変化を生じ、その圧力変化によってインク滴がノズルから吐出出力されるというものである。膜沸騰インクジェット方式は、キャビティ内に微小ヒータがあり、瞬間的に３００℃以上に加熱されてインクが膜沸騰状態となって気泡が生成し、その圧力変化によってインク滴がノズルから吐出出力されるというものである。本発明は、何れのインク出力方法も適用可能であるが、駆動信号の波高値や電圧増減傾きを調整することでインク滴の吐出量を調整可能なピエゾ素子に特に好適である。
【００１７】
第１インクジェットヘッド２のインク滴吐出用ノズルは第１搬送部４の４本の第１搬送ベルト６の間にだけ形成されており、第２インクジェットヘッド３のインク滴吐出用ノズルは第２搬送部５の４本の第２搬送ベルト７の間にだけ形成されている。これは、後述するクリーニング部によって各インクジェットヘッド２，３をクリーニングするためであるが、このようにすると、どちらか一方のインクジェットヘッドだけでは、ワンパスによる全面印刷を行うことができない。そのため、互いに印字できない部分を補うために第１インクジェットヘッド２と第２インクジェットヘッド３とを印刷媒体１の搬送方向にずらして配設しているのである。なお、全てのノズルは独立したアクチュエータを有し、その夫々に後述する選択スイッチが設けられている。
【００１８】
第１インクジェットヘッド２の下方に配設されているのが当該第１インクジェットヘッド２をクリーニングする第１クリーニングキャップ１２、第２インクジェットヘッド３の下方に配設されているのが当該第２インクジェットヘッド３をクリーニングする第２クリーニングキャップ１３である。各クリーニングキャップ１２，１３は、何れも第１搬送部４の４本の第１搬送ベルト６の間、及び第２搬送部５の４本の第２搬送ベルト７の間を通過できる大きさに形成してある。これらのクリーニングキャップ１２，１３は、インクジェットヘッド２，３の下面、即ちノズル面に形成されているノズルを覆い且つ当該ノズル面に密着可能な方形有底のキャップ体と、その底部に配設されたインク吸収体と、キャップ体の底部に接続されたチューブポンプと、キャップ体を昇降する昇降装置とで構成されている。そこで、昇降装置によってキャップ体を上昇してインクジェットヘッド２，３のノズル面に密着する。その状態で、チューブポンプによってキャップ体内を負圧にすると、インクジェットヘッド２，３のノズル面に開設されているノズルからインク滴や気泡が吸い出され、インクジェットヘッド２，３をクリーニングすることができる。クリーニングが終了したら、クリーニングキャップ１２，１３を下降する。場合によっては、ワイパでノズル面をなでて各ノズルのメニスカス（meniscus：インク液面を意味する）を整えるようにしてもよい。
【００１９】
第１従動ローラ９Ｒ，９Ｌの上流側には、給紙部１５から供給される印刷媒体１の給紙タイミングを調整すると共に当該印刷媒体１のスキューを補正する、二個一対のゲートローラ１４が設けられている。スキューとは、搬送方向に対する印刷媒体１の捻れである。また、給紙部１５の上方には、印刷媒体１を供給するためのピックアップローラ１６が設けられている。なお、図中の符号１７は、ゲートローラ１４を駆動するゲートローラモータである。
【００２０】
駆動ローラ８Ｒ，８Ｌの下方にはベルト帯電装置１９が配設されている。このベルト帯電装置１９は、駆動ローラ８Ｒ，８Ｌを挟んで第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７に当接する帯電ローラ２０と、帯電ローラ２０を第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７に押し付けるスプリング２１と、帯電ローラ２０に電荷を付与する電源１８とで構成されており、帯電ローラ２０から第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７に電荷を付与してそれらを帯電する。一般に、これらのベルト類は、中・高抵抗体又は絶縁体で構成されているので、ベルト帯電装置１９によって帯電すると、その表面に印加された電荷が、同じく高抵抗体又は絶縁体で構成される印刷媒体１に誘電分極を生じせしめ、その誘電分極によって発生する電荷とベルト表面の電荷との間に生じる静電気力でベルトに印刷媒体１を吸着することができる。なお、帯電手段としては、電荷を降らせるコロトロンなどでもよい。
【００２１】
従って、このインクジェットプリンタによれば、ベルト帯電装置１９で第１搬送ベルト６及び第２搬送ベルト７の表面を帯電し、その状態でゲートローラ１４から印刷媒体１を給紙し、図示しない拍車やローラで構成される紙押えローラで印刷媒体１を第１搬送ベルト６に押し付けると、前述した誘電分極の作用によって印刷媒体１は第１搬送ベルト６の表面に吸着される。この状態で、電動モータ１１Ｒ，１１Ｌによって駆動ローラ８Ｒ，８Ｌを回転駆動すると、その回転駆動力が第１搬送ベルト６を介して第１従動ローラ９Ｒ，９Ｌに伝達される。
このようにして印刷媒体１を吸着した状態で第１搬送ベルト６を搬送方向下流側に移動し、印刷媒体１を第１インクジェットヘッド２の下方に移動し、当該第１インクジェットヘッド２に形成されているノズルからインク滴を吐出して印字を行う。この第１インクジェットヘッド２による印字が終了したら、印刷媒体１を搬送方向下流側に移動して第２搬送部５の第２搬送ベルト７に乗り移らせる。前述したように、第２搬送ベルト７もベルト帯電装置１９によって表面が帯電しているので、前述した誘電分極の作用によって印刷媒体１は第２搬送ベルト７の表面に吸着される。
【００２２】
この状態で、第２搬送ベルト７を搬送方向下流側に移動し、印刷媒体１を第２インクジェットヘッド３の下方に移動し、当該第２インクジェットヘッドに形成されているノズルからインク滴を吐出して印字を行う。この第２インクジェットヘッドによる印字が終了したら、印刷媒体１を更に搬送方向下流側に移動し、図示しない分離装置で印刷媒体１を第２搬送ベルト７の表面から分離しながら排紙部に排紙する。
また、第１及び第２インクジェットヘッド２，３のクリーニングが必要なときには、前述したように第１及び第２クリーニングキャップ１２，１３を上昇して第１及び第２インクジェットヘッド２，３のノズル面にキャップ体を密着し、その状態でキャップ体内を負圧にすることで第１及び第２インクジェットヘッド２，３のノズルからインク滴や気泡を吸い出してクリーニングし、然る後、第１及び第２クリーニングキャップ１２，１３を下降する。
【００２３】
前記インクジェットプリンタ内には、自身を制御するための制御装置が設けられている。この制御装置は、図２に示すように、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ等のホストコンピュータ６０から入力された印刷データに基づいて、印刷装置や給紙装置等を制御することにより印刷媒体に印刷処理を行うものである。そして、ホストコンピュータ６０から入力された印刷データを受取る入力インタフェース部６１と、この入力インタフェース部６１から入力された印刷データに基づいて印刷処理を実行するマイクロコンピュータで構成される制御部６２と、ゲートローラモータ１７を駆動制御するゲートローラモータドライバ６３と、ピックアップローラ１６を駆動するためのピックアップローラモータ５１を駆動制御するピックアップローラモータドライバ６４と、インクジェットヘッド２、３を駆動制御するヘッドドライバ６５と、右側電動モータ１１Ｒを駆動制御する右側電動モータドライバ６６Ｒと、左側電動モータ１１Ｌを駆動制御する左側電動モータドライバ６６Ｌと、各ドライバ６３〜６５、６６Ｒ、６６Ｌの出力信号を外部のゲートローラモータ１７、ピックアップローラモータ５１、インクジェットヘッド２、３、右側電動モータ１１Ｒ、左側電動モータ１１Ｌで使用する制御信号に変換して出力するインタフェース６７とを備えて構成される。
【００２４】
制御部６２は、印刷処理等の各種処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit ）６２ａと、入力インタフェース６１を介して入力された印刷データ或いは当該印刷データ印刷処理等を実行する際の各種データを一時的に格納し、或いは印刷処理等のアプリケーションプログラムを一時的に展開するＲＡＭ（Random Access Memory）６２ｃと、ＣＰＵ６２ａで実行する制御プログラム等を格納する不揮発性半導体メモリで構成されるＲＯＭ（Read-Only Memory）６２ｄを備えている。この制御部６２は、インタフェース部６１を介してホストコンピュータ６０から印刷データ（画像データ）を入手すると、ＣＰＵ６２ａが、この印刷データに所定の処理を実行して、何れのノズルからインク滴を吐出するか或いはどの程度のインク滴を吐出するかという印字データを出力し、この印字データ及び各種センサからの入力データに基づいて、各ドライバ６３〜６５、６６Ｒ、６６Ｌに制御信号を出力する。ヘッドドライバ６５を除く各ドライバ６３、６４、６６Ｒ、６６Ｌから制御信号が出力されると、これらがインタフェース部６７で駆動信号に変換されて、ゲートローラモータ１７、ピックアップローラモータ５１、右側電動モータ１１Ｒ、左側電動モータ１１Ｌが夫々作動して、印刷媒体１の給紙及び搬送、印刷媒体１の姿勢制御などが実行される。なお、制御部６２内の各構成要素は、図示しないバスを介して電気的に接続されている。また、印刷媒体１への印刷処理のために行われる、インクジェットヘッド２、３の複数のノズルに対応するアクチュエータへの駆動信号（本発明では駆動パルスと称する）の生成出力方法については後段に詳述する。
【００２５】
ヘッドドライバ６５は、駆動パルスＰＣＯＭ創成のための変調信号デジタルデータＤＡＴＡを出力する変調信号データ出力回路７０と、クロック信号ＳＣＫを出力する発振回路７１とを備えている。変調信号データ出力回路７０は、後述するメモリ２９に一旦格納されたものを変調信号データ読書き装置２４で高速読出しすると、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号に相当する変調信号が出力されるような変調信号デジタルデータＤＡＴＡを出力する。この変調信号が、後述する駆動パルス出力回路２８で駆動パルスＰＣＯＭに変換され、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰに応じて選択部２７で選択されたピエゾ素子などのアクチュエータ２２に印加される。なお、変調信号デジタルデータＤＡＴＡは、制御部６２内のＲＯＭ６２ｄに予め記憶されている。
【００２６】
本実施形態でピエゾ素子などのアクチュエータ２２に供給される駆動パルスＰＣＯＭの波形は、図３のような電圧波形をしている。この駆動パルスＰＣＯＭの立上がり部分がノズルに連通するキャビティ（圧力室）の容積を拡大してインクを引込む（インクの吐出面を考えればメニスカスを引き込むとも言える）段階であり、駆動パルスＰＣＯＭの立下がり部分がキャビティの容積を縮小してインクを押出す（インクの吐出面を考えればメニスカスを押出すとも言える）段階であり、インクを押出した結果、インク滴がノズルから吐出される。この電圧台形波からなる駆動パルスＰＣＯＭの電圧増減傾きや波高値を種々に変更することにより、インクの引込量や引込速度、インクの押出量や押出速度を変化させることができ、これによりインク滴の吐出量を変化させて異なるインクドットの大きさを得ることができる。
【００２７】
従って、図４に示すように、複数の異なる駆動パルスＰＣＯＭを時系列的に連結して一連の駆動信号ＣＯＭとする場合でも、そのうちから単独の駆動パルスＰＣＯＭを選択してピエゾ素子などのアクチュエータ２２に供給し、インク滴を吐出したり、複数の駆動パルスＰＣＯＭを選択してピエゾ素子などのアクチュエータ２２に供給し、インク滴を複数回吐出したりすることで種々のインクドットの大きさを得ることができる。即ち、インクが乾かないうちに複数のインク滴を同じ位置に着弾すると、実質的に大きなインク滴を吐出するのと同じことになり、インクドットの大きさを大きくすることできるのである。このような技術の組み合わせによって多階調化を図ることが可能となる。なお、図４の左端の駆動パルスは、インクを引込むだけで押出していない。これは、微振動と呼ばれ、インク滴を吐出せずに、ノズルの乾燥を抑制防止したりするのに用いられる。
【００２８】
これらの結果、インクジェットヘッド２、３には、変調信号データＤＡＴＡ、印刷データに基づいてインク滴を吐出すべきノズルを選択すると共にピエゾ素子などのアクチュエータの駆動パルスＰＣＯＭへの接続タイミングを決定する駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰ、全ノズルにノズル選択データが入力された後、駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰに基づいて駆動パルスＰＣＯＭとインクジェットヘッド２、３のアクチュエータとを接続させるラッチ信号ＬＡＴ及びチャンネル信号ＣＨ、駆動パルス選択データ信号ＳＩ＆ＳＰをシリアル信号としてインクジェットヘッド２、３に送信するためのクロック信号ＳＣＫが入力されている。この駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰが本発明の印字データに相当する。なお、インクジェットヘッド２、３のピエゾ素子などのアクチュエータ２２は、駆動パルスＰＣＯＭに対して並列に接続され、その夫々に選択スイッチ２０１が設けられている。
【００２９】
図５は、前述した駆動パルスＰＣＯＭとピエゾ素子などのアクチュエータ２０２とを接続する選択部２７のブロック図である。この選択部２７は、インク滴を吐出させるべきノズルに対応したピエゾ素子などのアクチュエータを指定するための駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰを保存するシフトレジスタ２１１と、シフトレジスタ２１１のデータを一時的に保存するラッチ回路２１２と、ラッチ回路２１２の出力をレベル変換するレベルシフタ２１３と、レベルシフタの出力に応じて駆動パルスＰＣＯＭをピエゾ素子などのアクチュエータ２２に接続する選択スイッチ２０１によって構成されている。
【００３０】
シフトレジスタ２１１には、駆動パルス選択データ信号ＳＩ＆ＳＰが順次入力されると共に、クロック信号ＳＣＫの入力パルスに応じて記憶領域が初段から順次後段にシフトする。ラッチ回路２１２は、ノズル数分の駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰがシフトレジスタ２１１に格納された後、入力されるラッチ信号ＬＡＴによってシフトレジスタ２１１の各出力信号をラッチする。ラッチ回路２１２に保存された信号は、レベルシフタ２１３によって次段の選択スイッチ２０１をオンオフできる電圧レベルに変換される。これは、駆動パルスＰＣＯＭが、ラッチ回路２１２の出力電圧に比べて高い電圧であり、これに合わせて選択スイッチ２０１の動作電圧範囲も高く設定されているためである。従って、レベルシフタ２１３によって選択スイッチ２０１が閉じられるピエゾ素子などのアクチュエータ２２は駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰの接続タイミングで駆動パルスＰＣＯＭに接続される。また、シフトレジスタ２１１の駆動パルス選択データ信号ＳＩ＆ＳＰがラッチ回路２１２に保存された後、次の印字データをシフトレジスタ２１１に入力し、インク滴の吐出タイミングに合わせてラッチ回路２１２の保存データを順次更新する。なお、図中の符号ＨＧＮＤは、ピエゾ素子などのアクチュエータのグランド端である。また、この選択スイッチ２０１によれば、ピエゾ素子などのアクチュエータを駆動パルスＰＣＯＭから切り離した後も、当該アクチュエータ２２の入力電圧は、切り離す直前の電圧に維持される。
【００３１】
次に、本実施形態で駆動パルスＰＣＯＭを創成出力する駆動パルス出力回路２８の詳細について説明する。図６には、変調信号データ出力回路７０からピエゾ素子などのアクチュエータ２２までの間に介装された駆動パルス出力回路２８及び選択部２７の概略構成を示す。駆動パルス出力回路２８は、変調信号データ出力回路７０から出力された変調信号のデジタルデータＤＡＴＡをメモリ２９に格納したり、当該メモリ２９に格納されている変調信号のデジタルデータＤＡＴＡを読出してパルス幅変調信号を出力したりする変調信号データ読書き装置２４と、この変調信号データ読書き装置２４から出力されたパルス幅変調信号を電力増幅するデジタル電力増幅器２５と、このデジタル電力増幅器２５で電力増幅された電力増幅変調信号の高調波成分を除去して平滑化し、もって駆動パルスＰＣＯＭを出力する平滑フィルタ２６とを備えて構成される。
【００３２】
図７には、駆動パルス出力回路２８の変調信号データ読書き装置２４から平滑フィルタ２６までの具体的な構成を示す。変調信号データ読書き装置２４は、変調信号データ出力回路７０から出力された変調信号のデジタルデータＤＡＴＡをメモリ２９に格納すると共に、一旦、メモリ２９に格納された変調信号デジタルデータＤＡＴＡを短いサンプリング周期で読出してパルス幅変調信号に変換出力するものである。従って、このメモリ２９に格納された変調信号デジタルデータＤＡＴＡの読出し以後は高周波数で処理する必要があるが、後述するように変調信号デジタルデータＤＡＴＡの格納は、駆動パルス創成出力に先立って行われるので、低周波数で処理しても差し支えない。なお、変調信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号に代えて、パルス密度変調（ＰＤＭ）信号を用いてもよい。
【００３３】
デジタル電力増幅器２５は、実質的に電力を増幅するための二つのＭＯＳＦＥＴＴｒＰ、ＴｒＮからなるハーフブリッジドライバ段３３と、パルス幅変調回路１７からの変調（ＰＷＭ）信号に基づいて、それらのＭＯＳＦＥＴＴｒＰ、ＴｒＮのゲート−ソース間信号ＧＰ、ＧＮを調整するためのゲートドライブ回路３４とを備えて構成され、ハーフブリッジドライバ段３３は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＰとローサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＮをプッシュプル型に組み合わせたものである。このうち、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＰのゲート−ソース間信号をＧＰ、ローサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＮのゲート−ソース間信号をＧＮ、ハーフブリッジドライバ段３３の出力をＶａとしたとき、それらがパルス幅変調信号に応じてどのように変化するかを図８に示す。なお、各ＭＯＳＦＥＴＴｒＰ、ＴｒＮのゲート−ソース間信号ＧＰ、ＧＮの電圧値Ｖｇｓは、それらのＭＯＳＦＥＴＴｒＰ、ＴｒＮをＯＮするのに十分な電圧値とする。
【００３４】
パルス幅変調信号がＨｉレベルであるとき、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＰのゲート−ソース間信号ＧＰはＨｉレベルとなり、ローサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＮのゲート−ソース間信号ＧＮはＬｏレベルとなるので、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＰはＯＮ状態となり、ローサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＮはＯＦＦ状態となり、その結果、ハーフブリッジドライバ段３３の出力Ｖａは、供給電力ＶＤＤとなる。一方、パルス幅変調信号がＬｏレベルであるとき、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＰのゲート−ソース間信号ＧＰはＬｏレベルとなり、ローサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＮのゲート−ソース間信号ＧＮはＨｉレベルとなるので、ハイサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＰはＯＦＦ状態となり、ローサイドＭＯＳＦＥＴＴｒＮはＯＮ状態となり、その結果、ハーフブリッジドライバ段３３の出力Ｖａは０となる。
【００３５】
このデジタル電力増幅回路２５のハーフブリッジドライバ段３３の出力Ｖａが平滑フィルタ２６を介して選択スイッチ２０１に駆動パルスＰＣＯＭとして供給される。平滑フィルタ２６は、一つの抵抗Ｒと一つのインダクタンスＣの組み合わせからなる一次ＲＣローパスフィルタで構成される。このローパスフィルタからなる平滑フィルタ２６は、デジタル電力増幅回路２５のハーフブリッジドライバ段３３の出力Ｖａの高調波成分を十分に減衰し且つ駆動パルスＰＣＯＭ成分を減衰しないように設計される。
【００３６】
前述のようにデジタル電力増幅器２５のＭＯＳＦＥＴＴｒＰ、ＴｒＮが、デジタル駆動される場合には、ＭＯＳＦＥＴがスイッチ素子として作用するため、ＯＮ状態のＭＯＳＦＥＴに電流が流れるが、ドレイン−ソース間の抵抗値は非常に小さく、電力損失は殆ど発生しない。また、ＯＦＦ状態のＭＯＳＦＥＴには電流が流れないので電力損失は発生しない。従って、このデジタル電力増幅器２５での電力損失は極めて小さく、小型のＭＯＳＦＥＴを使用することができ、冷却用放熱板などの冷却手段も不要である。ちなみに、トランジスタをリニア駆動するときの効率が３０％程度であるのに対し、デジタル電力増幅器の効率は９０％以上である。また、トランジスタの冷却用放熱板は、トランジスタ一つに対して６０ｍｍ角程度の大きさが必要になるので、こうした冷却用放熱板が不要になると、実際のレイアウト面で圧倒的に有利である。本実施形態では、こうした利点を利用して、駆動パルス出力回路２８そのものをインクジェットヘッド２，３に搭載した。
【００３７】
次に、４種類の駆動パルス、即ち第１駆動パルスＰＣＯＭ１〜第４駆動パルスＰＣＯＭ４を適宜選択してインク滴を吐出すべきノズルのアクチュエータに供給し、印刷を行うために制御部６２内で行われる演算処理について図９のフローチャートを用いて説明する。この演算処理は、ホストコンピュータ６０から印刷指令がなされたときに実行され、まずステップＳ１で、ホストコンピュータから受信した印刷データを駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰに展開する。
次にステップＳ２に移行して、変調信号データ出力回路７０から変調信号デジタルデータＤＡＴＡを駆動パルス出力回路２８に向けて出力する。
次にステップＳ３に移行して、駆動パルス出力回路２８の変調信号データ読書き装置２４で変調信号デジタルデータＤＡＴＡをメモリ２９に格納する。
【００３８】
次にステップＳ４に移行して、ラッチ信号ＬＡＴが入力されたか否かを判定し、ラッチ信号ＬＡＴが入力された場合にはステップＳ５に移行し、そうでない場合には待機する。
ステップＳ５では、印字１行分の駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰを送信する。
次にステップＳ６に移行して、変調信号データ読書き装置２４でメモリ２９の変調信号デジタルデータＤＡＴＡを高速読出しして、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を出力する。
次にステップＳ７に移行して、次行データが存在するか否かを判定し、次行データが存在する場合にはステップＳ８に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
ステップＳ８では、印刷すべき行を次行に移行してからステップＳ４に移行する。
【００３９】
この演算処理によれば、印字１行分の駆動パルス選択データＳＩ＆ＳＰの送信や、変調し号デジタルデータＤＡＴＡの高速読出し、即ち駆動パルスＰＣＯＭの創成出力に先立って、変調信号デジタルデータＤＡＴＡを変調信号データ出力回路７０から出力し、それを駆動パルス出力回路２８のメモリ２９に変調信号データ読書き装置２４で格納するため、当該変調信号デジタルデータＤＡＴＡの出力やメモリ２９への格納は、パルス幅変調信号のような高周波数である必要はなく、低周波数で処理できる。制御部６２やヘッドドライバ６５などの制御装置はインクジェットプリンタの本体に設けられており、駆動パルス出力回路２８乃至アクチュエータ２２はインクジェットヘッド２，３に設けられているので、両者を連結する配線、即ち変調信号デジタルデータＤＡＴＡの伝送経路は比較的長い。しかしながら、変調信号デジタルデータＤＡＴＡの伝送は、前述のように低周波数で処理することができるので、その伝送は容易なものとなる。一方、インクジェットヘッド２，３に搭載された駆動パルス出力回路２８内の伝送経路は極めて短いので損失が少なく、パルス幅変調信号や駆動パルスの伝送を高周波数で処理することが可能となる。
【００４０】
このように、本実施形態のインクジェットプリンタのヘッド駆動方法及びヘッド駆動装置によれば、メモリ２９などの記憶手段に格納された変調信号データＤＡＴＡに基づいてパルス変調された変調信号を出力し、その変調信号をデジタル電力増幅器２５で電力増幅し、その電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化してピエゾ素子などのアクチュエータ２２に駆動パルスとして出力することとしたため、電力増幅効率に優れたデジタル電力増幅器２５によって変調信号を効率よく電力増幅できるので、トランジスタの冷却用放熱板などの冷却手段が不要となり、駆動パルス出力回路２８のインクジェットヘッド２，３への搭載が可能となり、これによりアクチュエータ駆動パルスの伝送経路を短縮して当該駆動パルスの波形歪みを抑制防止することができる。また、その際、駆動パルスの生成に必要な変調信号データＤＡＴＡを出力し、その変調信号データＤＡＴＡをメモリに格納し、その格納された変調信号データＤＡＴＡに基づいて変調信号を創成出力することとしたため、変調信号データＤＡＴＡの送受を、駆動パルス創成出力に先立って、低周波で行うことができ、インクジェットヘッドに搭載された駆動パルス出力回路により、高周波の変調信号を損失することなく送受することができるので、信号の伝送形態を適切なものとすることができる。
なお、前記実施形態ではラインヘッド型インクジェットプリンタを対象として本発明のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置を適用した例についてのみ詳述したが、本発明のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置は、マルチパス型プリンタを始めとして、あらゆるタイプのインクジェットプリンタを対象として適用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１は印刷媒体、２は第１インクジェットヘッド、３は第２インクジェットヘッド、４は第１搬送部、５は第２搬送部、６は第１搬送ベルト、７は第２搬送ベルト、８Ｒ，８Ｌは駆動ローラ、９Ｒ，９Ｌは第１従動ローラ、１０Ｒ，１０Ｌは第２従動ローラ、１１Ｒ，１１Ｌは電動モータ、２２はアクチュエータ、２４は変調信号データ読書き装置、２５はデジタル電力増幅器、２６は平滑フィルタ、２７は選択部、２８は駆動パルス出力回路、２９はメモリ、７０は変調信号データ出力回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドに設けられた液滴を吐出する複数のノズルと、前記ノズルに対応して設けられたアクチュエータとを備え、前記アクチュエータに駆動パルスを印加するインクジェットプリンタのヘッド駆動方法であって、
前記駆動パルスの生成に必要な変調信号のデジタルデータを出力し、
その変調信号のデジタルデータをメモリに格納し、
その格納された変調信号のデジタルデータに基づいて変調信号を創成出力し、
その変調信号をデジタル電力増幅器で電力増幅し、
その電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化して前記アクチュエータに駆動パルスとして出力する
ことを特徴とするインクジェットプリンタのヘッド駆動方法。
【請求項２】
インクジェットヘッドに設けられた液滴を吐出する複数のノズルと、前記ノズルに対応して設けられたアクチュエータと、前記アクチュエータに駆動パルスを印加する駆動手段とを有し、
前記駆動手段は、前記駆動パルスの生成に必要な変調信号のデータを出力する変調信号データ出力手段と、
前記変調信号データ出力手段から出力された変調信号データに基づいて前記アクチュエータへの駆動パルスを出力する駆動パルス出力手段とを備え、
前記駆動パルス出力手段は、前記変調信号データ出力手段から出力された変調信号データを格納する記憶手段と、
前記記憶手段に格納された変調信号データに基づいてパルス変調された変調信号を出力する変調手段と、
前記変調手段から出力された変調信号を電力増幅するデジタル電力増幅器と、
前記デジタル電力増幅器で電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化して前記アクチュエータに駆動パルスとして出力する平滑フィルタと
を備えたことを特徴とするインクジェットプリンタのヘッド駆動装置。
【請求項３】
前記駆動パルス出力手段を前記インクジェットヘッドに搭載したことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のヘッド駆動装置を備えるインクジェットプリンタ。
【請求項１】
インクジェットヘッドに設けられた液滴を吐出する複数のノズルと、前記ノズルに対応して設けられたアクチュエータとを備え、前記アクチュエータに駆動パルスを印加するインクジェットプリンタのヘッド駆動方法であって、
前記駆動パルスの生成に必要な変調信号のデジタルデータを出力し、
その変調信号のデジタルデータをメモリに格納し、
その格納された変調信号のデジタルデータに基づいて変調信号を創成出力し、
その変調信号をデジタル電力増幅器で電力増幅し、
その電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化して前記アクチュエータに駆動パルスとして出力する
ことを特徴とするインクジェットプリンタのヘッド駆動方法。
【請求項２】
インクジェットヘッドに設けられた液滴を吐出する複数のノズルと、前記ノズルに対応して設けられたアクチュエータと、前記アクチュエータに駆動パルスを印加する駆動手段とを有し、
前記駆動手段は、前記駆動パルスの生成に必要な変調信号のデータを出力する変調信号データ出力手段と、
前記変調信号データ出力手段から出力された変調信号データに基づいて前記アクチュエータへの駆動パルスを出力する駆動パルス出力手段とを備え、
前記駆動パルス出力手段は、前記変調信号データ出力手段から出力された変調信号データを格納する記憶手段と、
前記記憶手段に格納された変調信号データに基づいてパルス変調された変調信号を出力する変調手段と、
前記変調手段から出力された変調信号を電力増幅するデジタル電力増幅器と、
前記デジタル電力増幅器で電力増幅された電力増幅変調信号を平滑化して前記アクチュエータに駆動パルスとして出力する平滑フィルタと
を備えたことを特徴とするインクジェットプリンタのヘッド駆動装置。
【請求項３】
前記駆動パルス出力手段を前記インクジェットヘッドに搭載したことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のヘッド駆動装置を備えるインクジェットプリンタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２５５６７７（Ｐ２０１１−２５５６７７Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６８７６９（Ｐ２０１１−１６８７６９）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【分割の表示】特願２００７−５５５９４５（Ｐ２００７−５５５９４５）の分割
【原出願日】平成１９年１月２３日（２００７．１．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【分割の表示】特願２００７−５５５９４５（Ｐ２００７−５５５９４５）の分割
【原出願日】平成１９年１月２３日（２００７．１．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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