吐出素子の駆動回路、液体吐出装置及び画像形成装置
【課題】電源ノイズを低減し、電磁放射ノイズを抑制することができる吐出素子の駆動回路を提供する。
【解決手段】駆動波形信号を生成する駆動波形信号生成手段と、振幅及びデューティ比が一定で位相又は周波数が互いに異なる複数の搬送波信号を生成する搬送波信号生成手段と、前記駆動波形信号を前記複数の搬送波信号とそれぞれ比較して複数のパルス変調信号に変換するパルス化変調手段と、プッシュプル接続された２つのトランジスタで構成される出力段を有し、前記複数のパルス変調信号をそれぞれ電力増幅するデジタル電力増幅手段と、前記電力増幅された複数のパルス変調信号をそれぞれ平滑して複数の駆動信号を生成する平滑手段と、液体吐出ヘッドの複数の容量性負荷の吐出素子に駆動信号を供給する供給手段であって、前記液体吐出ヘッドを構成する複数のヘッドモジュール毎に前記複数の駆動信号をそれぞれ供給する供給手段とを備えた吐出素子の駆動回路によって上記課題を解決する。
【解決手段】駆動波形信号を生成する駆動波形信号生成手段と、振幅及びデューティ比が一定で位相又は周波数が互いに異なる複数の搬送波信号を生成する搬送波信号生成手段と、前記駆動波形信号を前記複数の搬送波信号とそれぞれ比較して複数のパルス変調信号に変換するパルス化変調手段と、プッシュプル接続された２つのトランジスタで構成される出力段を有し、前記複数のパルス変調信号をそれぞれ電力増幅するデジタル電力増幅手段と、前記電力増幅された複数のパルス変調信号をそれぞれ平滑して複数の駆動信号を生成する平滑手段と、液体吐出ヘッドの複数の容量性負荷の吐出素子に駆動信号を供給する供給手段であって、前記液体吐出ヘッドを構成する複数のヘッドモジュール毎に前記複数の駆動信号をそれぞれ供給する供給手段とを備えた吐出素子の駆動回路によって上記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は吐出素子の駆動回路、液体吐出装置及び画像形成装置に係り、特に駆動電源のノイズ低減及び電磁放射ノイズを抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピエゾアクチュエータ（圧電素子）を用いたインクジェット式プリンタは、インクジェットヘッドに、複数のノズルと、この複数のノズルに対応してそれぞれ設けられた複数個のアクチュエータとが備えられている。
【０００３】
これら複数個のアクチュエータを選択的に駆動することで、各アクチュエータの動圧に基づいてノズルからインク滴を吐出させる。この吐出したインク滴を記録用紙に付着させることで記録用紙上にドットを形成し、印刷を行う。
【０００４】
ここで、従来のインクジェットヘッドの駆動回路について、図１３を用いて説明する。
【０００５】
駆動回路の動作としては、まず駆動波形を記憶した記憶素子（不図示）からデジタルデータ列を順次読み出し、Ｄ／Ａコンバータ４０１によりアナログ信号に変換する。次に、変換したアナログ信号をオペアンプ４０２で増幅する。オペアンプ４０２の出力には、プッシュプル接続された１対のパワートランジスタからなるブースト回路が接続されており、大きな出力電流を流せるリニア電力増幅回路４０３が構成されている。これは、インクジェットヘッド内部の複数のピエゾアクチュエータに対して駆動パルス信号を与えたときに、この複数のピエゾアクチュエータの静電容量を充放電するための大きな電流を瞬間的に流す必要があるためである。
【０００６】
インクジェットヘッド４１０の各ヘッドモジュール４１１内部では、各ノズルに対応したピエゾアクチュエータ４１２が形成され、個々にアナログスイッチ４１３が接続されている。個々のアナログスイッチ４１３には、リニア電力増幅回路４０３が駆動信号を出力するタイミングに同期して画像データが入力され、その画像データにしたがって各スイッチがそれぞれＯＮ／ＯＦＦされる。このように個々のピエゾアクチュエータ４１２への駆動信号の接続を選択することで、インク吐出パターンが形成され、選択したピエゾアクチュエータ４１２に対応したノズルからインク滴が吐出し、記録用紙に画像が印刷される。
【０００７】
ヘッドモジュール４１１にはノズルが多数形成されているため、駆動基板４００からの信号を１つの駆動系統１本でまとめ、駆動基板４００とインクジェットヘッド４１０をインターフェースしている。前述したように、駆動系統１本に送信される駆動信号は、画像データ（ドット）に応じたアナログスイッチ４１３の切換により、各ノズルに対応するピエゾアクチュエータ４１２へ送られ、インクの吐出が行われる。
【０００８】
一方、上記のような駆動波形信号から駆動信号を生成する場合には、電力増幅するブースト回路がアナログ信号によるリニア駆動であるため、効率が低い。したがって、プッシュプル接続された２対のトランジスタ自体の発熱と素子の大型化、及びその冷却手段が必要となり、回路規模が大きくなるという欠点がある。
【０００９】
この解決策として、図１４に示すように、駆動波形信号をパルス化変調してデジタル信号で電力増幅し、増幅後に駆動信号を復調してインクジェットヘッドのピエゾアクチュエータに出力する方法がある。
【００１０】
この方法は、制御部により記録素子から読み出されたデータをＤ／Ａコンバータ（不図示）でアナログ信号に変換し、ピエゾアクチュエータを駆動する駆動波形信号を生成する。この生成された駆動波形信号はパルス化変調器４２１にて搬送波の三角波信号と比較され、パルスデューティからなる信号にパルス変調される。このパルス変調信号は、ゲートドライバ回路４２２を通じてデジタル電力増幅回路４２３で増幅される。電力増幅されたパルス変調信号は平滑フィルタ４２４で平滑化され、駆動信号としてピエゾアクチュエータ４１２に供給される。
【００１１】
このようにデジタル電力増幅回路は、デジタルのロジック信号でスイッチング動作させる増幅方式である。したがって、スイッチＯＮ時の瞬間以外はトランジスタに大電流が流れないので、効率性に優れている。また電力損失が低いため、トランジスタの発熱が小さくなり、放熱手段に関わる負担を軽減できる特徴を持っている。
【００１２】
ここで、デジタル電力増幅回路は、ピエゾアクチュエータを駆動する駆動信号を駆動出力部からフィードバックすることで、波形振幅を３０Ｖ程度に増幅している。ピエゾアクチュエータは容量性負荷であるため、それらが１つの系統に接続されていると、充放電に必要な電流容量は（容量/１ノズル）×ノズル数となり、大電流となる。したがって、スイッチング動作が行われることで、急激な電源電流が瞬時にトランジスタを流れ、電源電圧の変動を誘発する。
【００１３】
また、パルス周期に応じたスイッチングノイズが放射電磁ノイズ（ＥＭＩ）を引き起こす他、さらには変調回路の基準電位の変動、波形振動（リンギング）等の信号品質にも影響を及ぼすという問題がある。
【００１４】
ここで、スイッチングノイズ電圧Ｖｎは、主に電流切り換えの遷移速度ｄｉ／ｄｔと浮遊インダクタンスＬに比例して発生する。
【００１５】
Ｖｎ＝Ｌ×ｄｉ／ｄｔ … （式１）（ｄｉ：電流、ｄｔ：時間）
素早いスイッチング動作は、より大きなｄｉ／ｄｔを発生させ、結果として電流ループ内に存在する浮遊インダクタンスＬの両端に、より大きなノイズ電圧Ｖｎを誘起する。トランジスタに流入するノイズの量が限界を超えると、想定外のタイミングでオンしたり、ジッターが発生したりするなどして、システム性能の劣化や誤動作という結果を招く。これらは、インクジェットプリンタの記録方式によってさらに問題を大きくする。
【００１６】
例えば、インクジェットヘッドを搭載するキャリッジ（移動体）を搬送方向と交差する方向に移動させて印刷するマルチパス方式に対し、記録用紙の搬送方向と交差する方向に複数のインクジェットヘッドを配置したものや、用紙幅全域に長尺なインクジェットヘッドを備え、１パスで印刷するラインプリンタでは、多くのスイッチング動作が同時に起こり、駆動波形品質または周辺回路に誤動作を与えかねない。また、複数の色を印刷する際にはさらに色数倍の同時スイッチング動作が起こり、システム装置全体の放射電磁ノイズが大きくなる。
【００１７】
このような電源変動や電磁放射ノイズの問題点に対し、特許文献１では、複数の圧電体を時分割駆動して、駆動回路の瞬時電流と瞬時電力の低減を図る方法を提案している。これは圧電体をグループ分けし、グループを駆動する所定の位相差を持った任意波形発生手段と接続することで実現を図っている。
【００１８】
特許文献２では、高速スイッチングやスイッチング損失の低減する課題に対し、パルス変調によるデジタル電力増幅の駆動方式を用いて、駆動アクチュエータ数に応じてパルス変調のキャリア周波数を調整することで、スイッチング損失の低減を図っている。具体的には駆動アクチュエータ数が少ないときはキャリア周波数を高くしてキャリア周波数成分の漏れを低減し、駆動アクチュエータ数が多いときにはキャリア周波数を低くしてスイッチング損失の低減を図っている。また、高速スイッチング時は、駆動電流を複数のトランジスタに分散させて大電流駆動を可能としている。
【００１９】
特許文献３では、ヘッド駆動信号の電圧値の変動を抑制する課題に対し、デジタル電力増幅器への電源電圧に応じて変調信号を補正する手段を備えることを提案している。具体的には、変調信号の補正手段として、駆動波形信号の補正或いは三角波信号の振幅を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開平６−１２７０３４号公報
【特許文献２】特開２００８−４９６９８号公報
【特許文献３】特開２００８−１３２７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、特許文献１の技術では、圧電体を時分割駆動するために、圧電体によって液滴吐出するタイミングがそれぞれ異なり、記録画像にムラやバラツキが生じるほか、印字速度に制限がかかるなどの問題がある。
【００２２】
また、特許文献２では、複数の駆動増幅回路を実装した場合には、その間で同時スイッチングする確率が高くなり、電源変動が発生する可能性がある。
【００２３】
さらに、特許文献３においても、複数のアクチュエータを駆動する場合、瞬時に大電流が流れることから、デジタル電力増幅器の電源電圧に応じて調整するには応答性の面から難がある。また、駆動するアクチュエータ数によってもバラツキの影響が大きい。さらに、複数の駆動回路が共通の電源を用いている場合には、他の駆動回路の影響を受けやすくなるなど問題が多い。
【００２４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、電源ノイズを低減し、電磁放射ノイズを抑制することができる吐出素子の駆動回路、液体吐出装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
前記目的を達成するために請求項１に記載の吐出素子の駆動回路は、駆動波形信号を生成する駆動波形信号生成手段と、振幅及びデューティ比が一定で位相又は周波数が互いに異なる複数の搬送波信号を生成する搬送波信号生成手段と、前記駆動波形信号を前記複数の搬送波信号とそれぞれ比較して複数のパルス変調信号に変換するパルス化変調手段と、プッシュプル接続された２つのトランジスタで構成される出力段を有し、前記複数のパルス変調信号をそれぞれ電力増幅するデジタル電力増幅手段と、前記電力増幅された複数のパルス変調信号をそれぞれ平滑して複数の駆動信号を生成する平滑手段と、液体吐出ヘッドの複数の容量性負荷の吐出素子に駆動信号を供給する供給手段であって、前記液体吐出ヘッドを構成する複数のヘッドモジュール毎に前記複数の駆動信号をそれぞれ供給する供給手段とを備えたことを特徴とする。
【００２６】
請求項１に記載の発明によれば、振幅及びデューティ比が一定で位相又は周波数が互いに異なる複数の搬送波信号を生成し、この複数の搬送波信号と駆動波形信号とをそれぞれ比較して複数のパルス変調信号に変換し、それぞれ電力増幅するようにしたので、電力増幅のスイッチング動作が異なるタイミングで行われることになり、装置全体の瞬時電流を小さくすることができ、ノイズレベルを低減し、かつエネルギー分散による放射電磁ノイズを軽減することができる。
【００２７】
請求項２に示すように請求項１に記載の吐出素子の駆動回路において、前記搬送波信号生成手段は、単一の発振回路と、該発振回路の出力信号に基づく信号を設定された位相遅延量でそれぞれ遅延させる複数の遅延回路とを備え、該複数の遅延回路の出力信号に基づいて前記複数の搬送波信号を生成することを特徴とする。
【００２８】
これにより、適切に位相の異なる複数の搬送波信号を生成することができる。
【００２９】
請求項３に示すように請求項１に記載の吐出素子の駆動回路において、前記搬送波信号生成手段は複数の発振回路を備え、該複数の発振回路の出力信号に基づいて前記複数の搬送波信号を生成することを特徴とする。
【００３０】
これにより、適切に周波数の異なる複数の搬送波信号を生成することができる。
【００３１】
請求項４に示すように請求項３に記載の吐出素子の駆動回路において、前記複数の発振回路は、出力信号の発振周波数を決定するための抵抗値を切り替えるための切り替え手段と、前記切り替え手段を制御する抵抗値制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００３２】
これにより、各発振回路の発振周波数を適切に決定することができる。
【００３３】
請求項５に示すように請求項２から４のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路において、前記発振回路は、三角波信号を生成する三角波発振回路であることを特徴とする。
【００３４】
吐出素子の駆動回路には、搬送波として三角波信号を用いることができる。
【００３５】
請求項６に示すように請求項１から５のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路において、前記搬送波信号生成手段は、生成した複数の搬送波信号から各パルス化変調手段に出力する搬送波信号を選択する選択手段と、前記選択手段を制御する選択制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００３６】
これにより、各パルス化変調手段に出力する搬送波信号を、生成した複数の搬送波信号の中から適切に選択することができる。
【００３７】
請求項７に示すように請求項１から６のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路において、生成する搬送波信号の位相情報又は周波数情報を取得する取得手段を備え、前記搬送波信号生成手段は、前記取得した情報に基づいて前記複数の搬送波信号を生成することを特徴とする。
【００３８】
これにより、外部から複数の搬送波信号の位相又は周波数をコントロールすることができる。
【００３９】
請求項８に示すように請求項１から７のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路において、前記搬送波信号生成手段が生成する前記複数の搬送波信号の位相情報又は周波数情報を出力する出力手段を備えたことを特徴とする。
【００４０】
これにより、複数の搬送波信号の位相情報又は周波数情報を知ることができる。
【００４１】
請求項９に示すように請求項１から８のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路において、前記吐出素子は、ピエゾアクチュエータであることを特徴とする。
【００４２】
吐出素子として、ピエゾアクチュエータを用いることができる。
【００４３】
前記目的を達成するために請求項１０に記載の液体吐出装置は、液体が吐出される複数のノズルと、該複数のノズルからそれぞれ液体を吐出するための複数の吐出素子と、を有する複数のヘッドモジュールから構成される液体吐出ヘッドと、請求項１から９のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路とを備えたことを特徴とする。
【００４４】
請求項１０に記載の発明によれば、液体が吐出される複数のノズルと、該複数のノズルからそれぞれ液体を吐出するための複数の吐出素子と、を有する複数のヘッドモジュールから構成される液体吐出ヘッドと、請求項１から９のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路とを備えたので、複数のノズルから液体を吐出させた場合であっても、装置全体の瞬時電流が小さくなり、ノイズレベルを低減し、かつエネルギー分散による放射電磁ノイズを軽減することができる。
【００４５】
前記目的を達成するために請求項１１に記載の画像形成装置は、請求項１０に記載の液体吐出装置と、入力された画像データに応じて各吐出素子の駆動の有無を選択する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００４６】
請求項１１に記載の発明によれば、請求項１０に記載の液体吐出装置と、入力された画像データに応じて各吐出素子の駆動の有無を選択する制御手段とを備えたので、画像データに応じて画像を形成する場合であっても、装置全体の瞬時電流が小さくなり、ノイズレベルを低減し、かつエネルギー分散による放射電磁ノイズを軽減することができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、装置全体の瞬時電流を小さくすることができ、ノイズレベルを低減し、かつエネルギー分散による放射電磁ノイズを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】インクジェット記録装置の構成例を示す全体構成図
【図２】ヘッドの構造例を示す平面透視図
【図３】ヘッドの他の構造例を示す平面透視図
【図４】液滴吐出素子の立体的構成を示す断面図
【図５】インクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図
【図６】第１の実施形態の駆動回路システムを説明するための図
【図７】三角波信号生成回路の一例を示す図
【図８】三角波信号生成回路の一例を示す図
【図９】駆動増幅回路の内部構成を示す図
【図１０】パルス変調信号を説明するための図
【図１１】ヘッドモジュールの内部構成を示す図
【図１２】三角波信号生成回路の一例を示す図
【図１３】従来のインクジェットヘッド駆動回路の構成を示す図
【図１４】従来のインクジェットヘッド駆動回路の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００５０】
＜インクジェット記録装置の構成例＞
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の構成例を示す全体構成図である。同図に示すように、本例のインクジェット記録装置１００は、主として、給紙部１１２、処理液付与部（プレコート部）１１４、描画部１１６、乾燥部１１８、定着部１２０、及び排紙部１２２から構成されている。
【００５１】
インクジェット記録装置１００は、描画部１１６の圧胴（描画ドラム１７０）に保持された記録媒体１２４（以下、便宜上「用紙」と呼ぶ場合がある。）にインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙから複数色のインクを打滴して所望のカラー画像を形成するシングルパス方式のインクジェット記録装置であり、インクの打滴前に記録媒体１２４上に処理液（ここでは凝集処理液）を付与し、処理液とインク液を反応させて記録媒体１２４上に画像形成を行う２液反応（凝集）方式が適用されたオンデマンドタイプの画像形成装置である。
【００５２】
（給紙部）
給紙部１１２には、枚葉紙である記録媒体１２４が積層されており、給紙部１１２の給紙トレイ１５０から記録媒体１２４が一枚ずつ処理液付与部１１４に給紙される。記録媒体１２４として、紙種や大きさ（用紙サイズ）の異なる複数種類の記録媒体１２４を使用することができる。給紙部１１２において各種の記録媒体をそれぞれ区別して集積する複数の用紙トレイ（不図示）を備え、これら複数の用紙トレイの中から給紙トレイ１５０に送る用紙を自動で切り換える態様も可能であるし、必要に応じてオペレータが用紙トレイを選択し、若しくは交換する態様も可能である。なお、本例では、記録媒体１２４として、枚葉紙（カット紙）を用いるが、連続用紙（ロール紙）から必要なサイズに切断して給紙する構成も可能である。
【００５３】
（処理液付与部）
処理液付与部１１４は、記録媒体１２４の記録面に処理液を付与する機構である。処理液は、描画部１１６で付与されるインク中の色材（本例では顔料）を凝集させる色材凝集剤を含んでおり、この処理液とインクとが接触することによって、インクは色材と溶媒との分離が促進される。
【００５４】
処理液付与部１１４は、給紙胴１５２、処理液ドラム（「プレコート胴」とも言う）１５４、及び処理液塗布装置１５６を備えている。処理液ドラム１５４は、記録媒体１２４を保持し、回転搬送させるドラムである。処理液ドラム１５４は、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１５５を備え、この保持手段１５５の爪と処理液ドラム１５４の周面の間に記録媒体１２４を挟み込むことによって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。処理液ドラム１５４は、その外周面に吸引孔を設けるとともに、吸引孔から吸引を行う吸引手段を接続してもよい。これにより記録媒体１２４を処理液ドラム１５４の周面に密着保持することができる。
【００５５】
処理液ドラム１５４の外側には、その周面に対向して処理液塗布装置１５６が設けられる。処理液塗布装置１５６は、処理液が貯留された処理液容器と、この処理液容器の処理液に一部が浸漬されたアニックスローラと、アニックスローラと処理液ドラム１５４上の記録媒体１２４に圧接されて計量後の処理液を記録媒体１２４に転移するゴムローラとで構成される。この処理液塗布装置１５６によれば、処理液を計量しながら記録媒体１２４
に塗布することができる。
【００５６】
本実施形態では、ローラによる塗布方式を適用した構成を例示したが、これに限定されず、例えば、スプレー方式、インクジェット方式などの各種方式を適用することも可能である。
【００５７】
処理液付与部１１４で処理液が付与された記録媒体１２４は、処理液ドラム１５４から中間搬送部１２６を介して描画部１１６の描画ドラム１７０へ受け渡される。
【００５８】
（描画部）
描画部１１６は、描画ドラム（「描画胴」或いは「ジェッティング胴」とも言う）１７０、用紙抑えローラ１７４、及びインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙを備えている。描画ドラム１７０は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１７１を備える。描画ドラム１７０に固定された記録媒体１２４は、記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面にインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙからインクが付与される。
【００５９】
インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙはそれぞれ、記録媒体１２４における画像形成領域の最大幅に対応する長さを有するフルライン型のインクジェット方式の記録ヘッド（インクジェットヘッド）であり、そのインク吐出面には、画像形成領域の全幅にわたってインク吐出用のノズルが複数配列されたノズル列（２次元配列ノズル）が形成されている。各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙは、記録媒体１２４の搬送方向（描画ドラム１７０の回転方向）と直交する方向に延在するように設置される。
【００６０】
インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙの吐出タイミングは、描画ドラム１７０に配置された回転速度を検出するエンコーダ（不図示）に同期させる。これにより、高精度に着弾位置を決定することができる。
【００６１】
描画ドラム１７０上に密着保持された記録媒体１２４の記録面に向かって各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙから、対応する色インクの液滴が吐出されることにより、処理液付与部１１４で予め記録面に付与された処理液にインクが接触し、インク中に分散する色材（顔料）が凝集され、色材凝集体が形成される。これにより、記録媒体１２４上での色材流れなどが防止され、記録媒体１２４の記録面に画像が形成される。
【００６２】
なお、本例では、ＭＫＣＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組合せについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能であり、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。
【００６３】
描画部１１６で画像が形成された記録媒体１２４は、描画ドラム１７０から中間搬送部１２８を介して乾燥部１１８の乾燥ドラム１７６へ受け渡される。
【００６４】
（乾燥部）
乾燥部１１８は、色材凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を乾燥させる機構であり、図１に示すように、乾燥ドラム（「乾燥胴」とも言う）１７６、及び溶媒乾燥装置１７８を備えている。乾燥ドラム１７６は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１７７を備え、この保持手段１７７によって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。
【００６５】
溶媒乾燥装置１７８は、乾燥ドラム１７６の外周面に対向する位置に配置され、複数のハロゲンヒータ１８０と、各ハロゲンヒータ１８０の間にそれぞれ配置された温風噴出しノズル１８２とで構成される。
【００６６】
各温風噴出しノズル１８２から記録媒体１２４に向けて吹き付けられる温風の温度と風量、各ハロゲンヒータ１８０の温度を適宜調節することにより、様々な乾燥条件を実現することができる。
【００６７】
また、乾燥ドラム１７６の表面温度は５０℃以上に設定されている。記録媒体１２４の裏面から加熱を行うことによって乾燥が促進され、定着時における画像破壊を防止することができる。なお、乾燥ドラム１７６の表面温度の上限については、特に限定されるものではないが、乾燥ドラム１７６の表面に付着したインクをクリーニングするなどのメンテナンス作業の安全性（高温による火傷防止）の観点から７５度以下（より好ましくは６０℃以下）に設定されることが好ましい。
【００６８】
乾燥ドラム１７６の外周面に、記録媒体１２４の記録面が外側を向くように（即ち、記録媒体１２４の記録面が凸側となるように湾曲させた状態で）記録媒体１２４を保持し、回転搬送しながら乾燥することで、記録媒体１２４のシワや浮きの発生を防止でき、これらに起因する乾燥ムラを確実に防止することができる。
【００６９】
乾燥部１１８で乾燥処理が行われた記録媒体１２４は、乾燥ドラム１７６から中間搬送部１３０を介して定着部１２０の定着ドラム１８４へ受け渡される。
【００７０】
（定着部）
定着部１２０は、定着ドラム（「定着胴」とも言う）１８４、ハロゲンヒータ１８６、定着ローラ１８８、及びインラインセンサ１９０で構成される。定着ドラム１８４は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１８５を備え、この保持手段１８５によって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。
【００７１】
定着ドラム１８４の回転により、記録媒体１２４は記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面に対して、ハロゲンヒータ１８６による予備加熱と、定着ローラ１８８による定着処理と、インラインセンサ１９０による検査が行われる。
【００７２】
ハロゲンヒータ１８６は、所定の温度（例えば、１８０℃）に制御される。これにより、記録媒体１２４の予備加熱が行われる。
【００７３】
定着ローラ１８８は、乾燥させたインクを加熱加圧することによってインク中の自己分散性ポリマー微粒子を溶着し、インクを被膜化させるためのローラ部材であり、記録媒体１２４を加熱加圧するように構成される。具体的には、定着ローラ１８８は、定着ドラム１８４に対して圧接するように配置されており、定着ドラム１８４との間でニップローラを構成するようになっている。これにより、記録媒体１２４は、定着ローラ１８８と定着ドラム１８４との間に挟まれ、所定のニップ圧（例えば、０．１５ＭＰａ）でニップされ、定着処理が行われる。
【００７４】
また、定着ローラ１８８は、熱伝導性の良いアルミなどの金属パイプ内にハロゲンランプを組み込んだ加熱ローラによって構成され、所定の温度（例えば６０〜８０℃）に制御される。この加熱ローラで記録媒体１２４を加熱することによって、インクに含まれるラテックスのＴｇ温度（ガラス転移点温度）以上の熱エネルギーが付与され、ラテックス粒子が溶融される。これにより、記録媒体１２４の凹凸に押し込み定着が行われるとともに、画像表面の凹凸がレベリングされ、光沢性が得られる。
【００７５】
なお、図１の実施形態では、定着ローラ１８８を１つだけ設けた構成となっているが、画像層厚みやラテックス粒子のＴｇ特性に応じて、複数段設けた構成でもよい。
【００７６】
一方、インラインセンサ１９０は、記録媒体１２４に記録された画像（テストパターンなども含む）について、吐出不良チェックパターンや水分量、表面温度、光沢度などを計測するための計測手段であり、ＣＣＤラインセンサなどが適用される。
【００７７】
上記の如く構成された定着部１２０によれば、乾燥部１１８で形成された薄層の画像層内のラテックス粒子が定着ローラ１８８によって加熱加圧されて溶融されるので、記録媒体１２４に固定定着させることができる。また、定着ドラム１８４の表面温度は５０℃以上に設定されている。定着ドラム１８４の外周面に保持された記録媒体１２４を裏面から加熱することによって乾燥が促進され、定着時における画像破壊を防止することができるとともに、画像温度の昇温効果によって画像強度を高めることができる。
【００７８】
なお、高沸点溶媒及びポリマー微粒子（熱可塑性樹脂粒子）を含んだインクに代えて、ＵＶ露光にて重合硬化可能なモノマー成分を含有していてもよい。この場合、インクジェット記録装置１００は、ヒートローラによる熱圧定着部（定着ローラ１８８）の代わりに、記録媒体１２４上のインクにＵＶ光を露光するＵＶ露光部を備える。このように、ＵＶ硬化性樹脂などの活性光線硬化性樹脂を含んだインクを用いる場合には、加熱定着の定着ローラ１８８に代えて、ＵＶランプや紫外線ＬＤ（レーザダイオード）アレイなど、活性光線を照射する手段が設けられる。
【００７９】
（排紙部）
図１に示すように、定着部１２０に続いて排紙部１２２が設けられている。排紙部１２２は、排出トレイ１９２を備えており、この排出トレイ１９２と定着部１２０の定着ドラム１８４との間に、これらに対接するように渡し胴１９４、搬送ベルト１９６、張架ローラ１９８が設けられている。記録媒体１２４は、渡し胴１９４により搬送ベルト１９６に送られ、排出トレイ１９２に排出される。搬送ベルト１９６による用紙搬送機構の詳細は図示しないが、印刷後の記録媒体１２４は無端状の搬送ベルト１９６間に渡されたバー（不図示）のグリッパーによって用紙先端部が保持され、搬送ベルト１９６の回転によって排出トレイ１９２の上方に運ばれてくる。
【００８０】
また、図１には示されていないが、本例のインクジェット記録装置１００には、上記構成の他、各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙにインクを供給するインク貯蔵／装填部、処理液付与部１１４に対して処理液を供給する手段を備えるとともに、各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙのクリーニング（ノズル面のワイピング、パージ、ノズル吸引等）を行うヘッドメンテナンス部や、用紙搬送路上における記録媒体１２４の位置を検出する位置検出センサ、装置各部の温度を検出する温度センサなどを備えている。
【００８１】
＜インクジェットヘッドの構成例＞
次に、インクジェットヘッドの構造について説明する。各色に対応するインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号２５０によってヘッドを示すものとする。
【００８２】
図２(ａ) はヘッド２５０の構造例を示す平面透視図であり、図２(ｂ)はその一部の拡大図である。また、図３はヘッド２５０の他の構造例を示す平面透視図、図４は記録素子単位となる１チャンネル分の液滴吐出素子（１つのノズル２５１に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図（図２中のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。
【００８３】
図２に示すように、本例のヘッド２５０は、インク吐出口であるノズル２５１と、各ノズル２５１に対応する圧力室２５２等からなる複数のインク室ユニット（液滴吐出素子）２５３をマトリクス状に２次元配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影（正射影）される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。
【００８４】
記録媒体１２４の送り方向（矢印Ｓ方向）と略直交する方向（矢印Ｍ方向）に記録媒体１２４の描画領域の全幅Ｗmに対応する長さ以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図２(ａ) の構成に代えて、図３（ａ）に示すように、複数のノズル２５１が２次元に配列された短尺のヘッドモジュール２５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録媒体１２４の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成する態様や、図３（ｂ）に示すように、ヘッドモジュール２５０”を一列に並べて繋ぎ合わせる態様もある。
【００８５】
なお、記録媒体１２４の全面を描画範囲とする場合に限らず、記録媒体１２４の面上の一部が描画領域となっている場合（例えば、用紙の周囲に非描画領域（余白部）を設ける場合など）には、所定の描画領域内の描画に必要なノズル列が形成されていればよい。
【００８６】
各ノズル２５１に対応して設けられている圧力室２５２は、その平面形状が概略正方形となっており（図２(ａ)、(ｂ) 参照）、対角線上の両隅部の一方にノズル２５１への流出口が設けられ、他方に供給インクの流入口（供給口）２５４が設けられている。なお、圧力室２５２の形状は、本例に限定されず、平面形状が四角形（菱形、長方形など）、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。
【００８７】
図４に示すように、ヘッド２５０は、ノズル２５１が形成されたノズルプレート２５１Ａと圧力室２５２や共通流路２５５等の流路が形成された流路板２５２Ｐ等を積層接合した構造から成る。ノズルプレート２５１Ａは、ヘッド２５０のノズル面（インク吐出面）２５０Ａを構成し、各圧力室２５２にそれぞれ連通する複数のノズル２５１が２次元的に形成されている。
【００８８】
流路板２５２Ｐは、圧力室２５２の側壁部を構成するとともに、共通流路２５５から圧力室２５２にインクを導く個別供給路の絞り部（最狭窄部）としての供給口２５４を形成する流路形成部材である。なお、説明の便宜上、図４では簡略的に図示しているが、流路板２５２Ｐは一枚又は複数の基板を積層した構造である。
【００８９】
ノズルプレート２５１Ａ及び流路板２５２Ｐは、シリコンを材料として半導体製造プロセスによって所要の形状に加工することが可能である。
【００９０】
共通流路２５５はインク供給源たるインクタンク（不図示）と連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路２５５を介して各圧力室２５２に供給される。
【００９１】
圧力室２５２の一部の面（図４において天面）を構成する振動板２５６には、個別電極２５７を備えたピエゾアクチュエータ２５８が接合されている。本例の振動板２５６は、ピエゾアクチュエータ２５８の下部電極に相当する共通電極２５９として機能するニッケル（Ｎｉ）導電層付きのシリコン（Ｓｉ）から成り、各圧力室２５２に対応して配置されるピエゾアクチュエータ２５８の共通電極を兼ねる。なお、樹脂などの非導電性材料によって振動板を形成する態様も可能であり、この場合は、振動板部材の表面に金属などの導電材料による共通電極層が形成される。また、ステンレス鋼（ＳＵＳ）など、金属（導電性材料）によって共通電極を兼ねる振動板を構成してもよい。
【００９２】
個別電極２５７に駆動電圧を印加することによってピエゾアクチュエータ２５８が変形して圧力室２５２の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル２５１からインクが吐出される。インク吐出後、ピエゾアクチュエータ２５８が元の状態に戻る際、共通流路２５５から供給口２５４を通って新しいインクが圧力室２５２に再充填される。
【００９３】
かかる構造を有するインク室ユニット２５３を図２（ｂ）に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。かかるマトリクス配列において、副走査方向の隣接ノズル間隔をＬｓとするとき、主走査方向については実質的に各ノズル２５１が一定のピッチＰ＝Ｌｓ／tanθで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。
【００９４】
また、本発明の実施に際してヘッド２５０におけるノズル２５１の配列形態は図示の例に限定されず、様々なノズル配置構造を適用できる。例えば、図２で説明したマトリクス配列に代えて、Ｖ字状のノズル配列、Ｖ字状配列を繰り返し単位とするジグザク状（Ｗ字状など）のような折れ線状のノズル配列なども可能である。
【００９５】
なお、インクジェットヘッドにおける各ノズルから液滴を吐出させるための吐出用の圧力（吐出エネルギー）を発生させる手段は、ピエゾアクチュエータ（圧電素子）に限らず、サーマル方式（ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用してインクを吐出させる方式）におけるヒータ（加熱素子）や他の方式による各種アクチュエータなど様々な圧力発生素子（エネルギー発生素子）を適用し得る。ヘッドの吐出方式に応じて、相応のエネルギー発生素子が流路構造体に設けられる。
【００９６】
＜制御系の説明＞
図５は、インクジェット記録装置１００のシステム構成を示す要部ブロック図である。
インクジェット記録装置１００は、通信インターフェース２７０、システムコントローラ２７２、メモリ２７４、モータドライバ２７６、ヒータドライバ２７８、プリント制御部２８０、画像バッファメモリ２８２、ヘッドドライバ２８４等を備えている。
【００９７】
通信インターフェース２７０は、ホストコンピュータ２８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース２７０にはＣＡＮ（Controller Area Network）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワーク等のシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。ホストコンピュータ２８６から送出された画像データは通信インターフェース２７０を介してインクジェット記録装置１００に取り込まれ、一旦メモリ２７４に記憶される。
【００９８】
メモリ２７４は、通信インターフェース２７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ２７２を通じてデータの読み書きが行われる。メモリ２７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。
【００９９】
システムコントローラ２７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１００の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。即ち、システムコントローラ２７２は、通信インターフェース２７０、メモリ２７４、モータドライバ２７６、ヒータドライバ２７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ２８６との間の通信制御、メモリ２７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ２８８やヒータ２８９を制御する制御信号を生成する。
【０１００】
ＲＯＭ２９０には各種制御プログラムや各種のパラメータ等が格納されており、システムコントローラ２７２の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。
【０１０１】
メモリ２７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。
【０１０２】
モータドライバ２７６は、システムコントローラ２７２からの指示に従ってモータ２８８を駆動するドライバである。図５では、装置内の各部に配置される様々なモータを代表して符号２８８で図示している。
【０１０３】
ヒータドライバ２７８は、システムコントローラ２７２からの指示に従って、ヒータ２８９を駆動するドライバである。図５では、装置内の各部に配置される様々なヒータを代表して符号２８９で図示している。
【０１０４】
プリント制御部２８０は、システムコントローラ２７２の制御に従い、メモリ２７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字データ（ドット画像データ）をヘッドドライバ２８４に供給する制御部である。
【０１０５】
ドット画像データは、一般に多階調の画像データに対して色変換処理、ハーフトーン処理を行って生成される。色変換処理は、ｓＲＧＢなどで表現された画像データ（例えば、ＲＧＢ各色について８ビットの画像データ）をインクジェット記録装置１００で使用するインクの各色の色データ（本例では、ＭＫＣＹの色データ）に変換する処理である。
【０１０６】
ハーフトーン処理は、色変換処理により生成された各色の色データに対して誤差拡散法や閾値マトリクス等の処理で各色のドットデータ（本例では、ＭＫＣＹのドットデータ）に変換する処理である。
【０１０７】
プリント制御部２８０において所要の信号処理が施され、得られたドットデータに基づいて、ヘッドドライバ２８４を介してヘッド２５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。
【０１０８】
プリント制御部２８０には画像バッファメモリ２８２が備えられており、プリント制御部２８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ２８２に一時的に格納される。また、プリント制御部２８０とシステムコントローラ２７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。
【０１０９】
ヘッドドライバ２８４には、ヘッド２５０の駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
【０１１０】
本例に示すインクジェット記録装置１００は、ヘッド２５０の各ピエゾアクチュエータ２５８に対して、共通の駆動波形信号を印加し、各ピエゾアクチュエータ２５８の吐出タイミングに応じて各ピエゾアクチュエータ２５８の個別電極に接続されたスイッチ素子（不図示）のオンオフを切り換えることで、各ピエゾアクチュエータ２５８に対応するノズル２５１からインクを吐出させる駆動方式が採用されている。
【０１１１】
印字検出部２２４は、インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙの各ヘッドにおいて記録媒体１２４に記録された画像の読み取り、読取データの処理等を行い、所定の情報をシステムコントローラ２７２へ提供する機能ブロックである。印字検出部２２４は、図１に図示したインラインセンサ１９０が含まれる。
【０１１２】
エンコーダ２７７は、描画ドラム１７０の回転速度を検出するものであり、例えば光電方式のロータリエンコーダが用いられる。システムコントローラ２７２は、エンコーダ２７７からの信号に基づいて描画ドラム１７０の回転速度を算出し、算出した回転速度に基づいて各色のインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙのノズル２５１の吐出タイミング信号を生成し、プリント制御部２８０へ供給する。プリント制御部２８０では所定パルス数の遅延をカウントして、図９に示す定着ドラム１８４のエンコーダ信号を生成する。
【０１１３】
なお、図５で説明したシステムコントローラ２７２が担う処理機能の全て又は一部をホストコンピュータ２８６側に搭載する態様も可能である。
【０１１４】
＜ヘッドの駆動回路の詳細＞
次に、本発明に係るインクジェットヘッド駆動回路システムの実施形態について説明する。
【０１１５】
図６は、本実施形態に係るインクジェットヘッド駆動回路システムを説明するための図であり、図５に示すプリント制御部２８０、ヘッドドライバ２８４、及びヘッド２５０の各部の構成の詳細を示している。
【０１１６】
プリント制御部２８０は、制御部３００、駆動波形信号生成回路３１０、バッファ群３２０、三角波信号生成回路３３０、及びバッファ群３４０を備えている。
【０１１７】
制御部３００は、プリント制御部２８０を統括制御するものであり、ここでは主に駆動波形信号と三角波信号の生成を制御している。
【０１１８】
駆動波形信号生成回路３１０は、図示しないメモリから読み出した駆動波形信号データをＤ／Ａコンバータによりアナログ信号に変換し、駆動波形信号を生成する。駆動波形信号は、ヘッド２５０の各ピエゾアクチュエータ２５８に供給される共通の駆動信号の基となる信号であり、ここでは約１００ｋＨｚの信号が生成される。駆動波形信号生成回路３１０の出力信号は４つのバッファ３２０−１、３２０−２、３２０−３、及び３２０−４に入力され、その出力信号はそれぞれヘッドドライバ２８４へ入力される。
【０１１９】
三角波信号生成回路３３０は、パルス変調用の複数の搬送波を生成するものである。ここでは、４つの三角波信号発生器３３０−１、３３０−２、３３０−３、３３０−４を備え、それぞれ数ＭＨｚの固有の三角波信号を生成する。この４つの三角波信号は、それぞれ４つのバッファ３４０−１、３４０−２、３４０−３、３４０−４に入力され、その出力信号はそれぞれヘッドドライバ２８４へ入力される。
【０１２０】
ここで、各固有の三角波信号とは、振幅及びデューティ比が一定で、位相が異なる信号や、周波数が異なる信号を指す。また、デューティ比が一定とは、電位が上昇する時間と電位が下降する時間の比が一定であることを指す。すなわち、「三角波信号」という語句は、いわゆる鋸波信号を含んだ概念として用いている。
【０１２１】
固有の三角波信号を位相の異なる信号とする場合は、発振信号に遅延回路（ディレイライン）を通し、設定された遅延量で出力生成すればよい。例えば、図７に示すように、基準三角波信号である三角波発振回路３３２の出力信号に対し、遅延回路１によって所定の遅延量を持たせて１つ目の三角波信号を生成し、バッファ３４０−１へ出力する。遅延量としては、例えば数１０ｎｓとすることが考えれらるが、適宜決めればよい。
【０１２２】
遅延回路１は２つの出力を有し、もう一方の出力は、遅延回路２に入力される。遅延回路２では、遅延回路１の出力信号に対し、所定の遅延量を持たせて２つ目の三角波信号を生成し、バッファ３４０−２へ出力する。以下同様に、遅延回路２の出力信号に対し、遅延回路３によって３つ目の三角波信号を生成し、遅延回路３の出力信号に対し、遅延回路４によって４つ目の三角波信号を生成する。
【０１２３】
このように、位相の異なる４つの三角波信号を生成することができる。この方法によれば、三角波信号の生成が容易であるため、後段の駆動増幅回路３５０の増設が容易になるという特徴がある。
【０１２４】
また、固有の三角波信号を周波数の異なる信号とする場合は、必要とする三角波信号の数だけ三角波発振回路を用意し、それぞれの三角波発振回路の出力周波数が異なるように構成すればよい。例えば、三角波信号発生器３３０−１〜３３０−４のぞれぞれを、図８に示す自励三角波発振回路とすることができる。
【０１２５】
三角波信号の周波数は、抵抗３３６−１〜３３６−４のうちスイッチ３３８−１〜３３８−４がＯＮして接続されたもの及び抵抗３３６−５の合成抵抗値と、コンデンサ３３７の容量値との時定数により決まる。したがって、制御部３００において、三角波信号発生器３３０−１〜３３０−４のそれぞれのスイッチ３３８−１〜３３８−４のＯＮ／ＯＦＦを制御することで、それぞれ異なる周波数の三角波信号を生成すればよい。
【０１２６】
なお、このようなスイッチを用いずに、予めそれぞれ異なる抵抗値でそれぞれの三角波発振回路を構成しておいてもよいのはもちろんである。
【０１２７】
さらに、三角波信号生成回路３３０として、デジタル処理にてプログラマブルにアナログ波形を生成するダイレクト・デジタル・シンセサイザ（Direct Digital Synthesizer, DDS）を用いてもよい。例えば、ホストコンピュータ２８６から周波数や位相に関する複数の波形データ及びコントロールデータ等のコマンドデータを送信する。三角波信号生成回路３３０は、制御部３００を介してこれらのデータを受信し、受信したデータに基づいてデジタル処理にて複数の三角波信号を生成する。
【０１２８】
このように生成された４つの固有の三角波信号は、それぞれバッファ３４０−１、３４０−２、３４０−３、３４０−４を介してヘッドドライバ２８４に入力される。
【０１２９】
ヘッドドライバ２８４は、単一の電源で駆動される４つの駆動増幅回路３５０−１、３５０−２、３５０−３、及び３５０−４を備えており、それぞれバッファ３２０−１〜３２０−４の出力信号及びバッファ３４０−１〜３４０−４の出力信号が入力される。
【０１３０】
各駆動増幅回路３５０−１〜３５０−４の内部構成は同様となっており、図９に、駆動増幅回路３５０−１の内部構成を示す。同図に示すように、駆動増幅回路３５０−１は、駆動信号増幅器３５１、パルス化変調器３５２、ゲートドライバ３５３、デジタル電力増幅部３５４、平滑フィルタ３５５等から構成される。
【０１３１】
駆動波形信号生成回路３１０において生成された駆動波形信号は、バッファ３２０−１を介して駆動信号増幅器３５１に入力され、増幅された後パルス化変調器３５２に入力される。また、三角波信号生成回路３３０−１において生成された三角波信号は、バッファ３４０−１を介してパルス化変調器３５２に入力される。
【０１３２】
パルス化変調器３５２は、入力された駆動波形信号を搬送波である三角波信号と比較し、パルスデューティからなる信号にパルス変調する。
【０１３３】
ここで、パルス変調信号について、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、駆動波形信号ＰＤを三角波信号ＰＣ１と比較したパルス変調信号ＰＭ１を、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）と同じ駆動波形信号ＰＤを、三角波信号ＰＣ１とは位相の異なる三角波信号ＰＣ２と比較したパルス変調信号ＰＭ２を示している。
【０１３４】
図１０に示すように、同一の駆動波形信号ＰＤに対してそれぞれ異なる三角波信号でパルス変調を行うと、それぞれ異なるパルス変調信号、即ちロジック電位の切り替えタイミング（ＨからＬ及びＬからＨ）がそれぞれ異なるパルス変調信号が生成される。４つの駆動増幅回路３５０−１〜３５０−４には、それぞれ固有の三角波信号が入力されているため、各パルス化変調器３５２で生成されるパルス変調信号は、それぞれ異なったものとなる。
【０１３５】
パルス変調信号は、ゲートドライバ３５３を介してデジタル電力増幅部３５４に入力される。デジタル電力増幅部３５４は、プッシュプル接続された２つのＮチャネルＦＥＴと、それぞれのＮチャネルＦＥＴと並列に接続された保護用ダイオードによって構成されている。
【０１３６】
パルス変調信号は、デジタル電力増幅部３５４により電力増幅される。ここで、前述したように、４つの駆動増幅回路３５０−１〜３５０−４の各パルス化変調器３５２で生成されるパルス変調信号は、それぞれ異なったものとなる。そのため、それぞれのデジタル電力増幅部３５４のプッシュプル接続された２つのＮチャネルＦＥＴは、スイッチング動作が異なるタイミングで行われる。
【０１３７】
したがって、同時にスイッチング動作が行われる場合よりも、装置全体の瞬時電流が小さくなる。その結果、ヘッドドライバ２８４を駆動する電源の電流供給能力も、より小さいもので済むという利点がある。さらに、スイッチ動作のタイミングがずれることで、ノイズレベルが低減し、かつエネルギー分散による放射電磁ノイズも軽減される。
【０１３８】
デジタル電力増幅部３５４において電力増幅されたパルス変調信号は、平滑フィルタ３５５に入力される。平滑フィルタ３５５は、コイルとコンデンサの組合せからなるローパスフィルタであり、パルス変調信号は、平滑フィルタ３５５により三角波信号の全ての周波数成分が除去される。その結果、平滑フィルタ３５５からは、変調前の駆動波形信号がそのまま増幅されて出力される。したがって、４つの駆動増幅回路３５０−１〜３５０−４において、それぞれ固有の三角波信号によって変調されたパルス変調信号は、全て同じ形状の駆動信号に復調される。
【０１３９】
この平滑化された駆動信号は、フィードバック抵抗３５６を介して駆動信号増幅部３５１に入力されるとともに、ヘッド２５０の対応するヘッドモジュール３６０に入力される。即ち、駆動増幅回路３５０−１の出力信号はヘッドモジュール３６０−１に、駆動増幅回路３５０−２の出力信号はヘッドモジュール３６０−２に、駆動増幅回路３５０−３の出力信号はヘッドモジュール３６０−３に、駆動増幅回路３５０−４の出力信号はヘッドモジュール３６０−４に入力される。
【０１４０】
各ヘッドモジュール３６０−１〜３６０−４の内部構成は同様となっており、図１１に、ヘッドモジュール３６０−１の内部構成を示す。同図に示すように、ヘッドモジュール３６０−１は、各ノズル（不図示）に対応する多数のピエゾアクチュエータ２５８と、１つのピエゾアクチュエータ２５８に対して１つのアナログスイッチ３６４が設けられている。
【０１４１】
駆動増幅回路３５０−１から入力された駆動信号は、各ピエゾアクチュエータ２５８に供給可能に各アナログスイッチ３６４の入力部に入力される。アナログスイッチ３６４は、画像データによりＯＮ／ＯＦＦが制御され、その結果、各ピエゾアクチュエータ２５８の動作の有無が制御される。
【０１４２】
ここでは、ヘッドモジュール毎に駆動増幅回路を設け、駆動増幅回路毎に固有の三角波信号を用いる例を説明したが、ヘッドモジュールの数と駆動増幅回路の数が同一である必要は無い。例えば、各ヘッドモジュールが２つのハーフモジュールから構成される場合であれば、ハーフモジュール毎に駆動増幅回路を設けてもよい。また、各ヘッドモジュールのピエゾアクチュエータの数が少ない場合等には、複数のヘッドモジュールに対して１つの駆動増幅回路を設けるようにしてもよい。
【０１４３】
＜その他の変形例＞
三角波信号生成回路３３０は、マトリクス状の信号対出力ポートのスイッチを備えてもよい。例えば、図１２に示すように、各バッファ３４０−１〜３４０−４の入力信号を選択可能となるように、各信号発生器３３０−１〜３３０−４の出力にスイッチ群３３９−１〜３３９−４を備え、このスイッチ群３３９−１〜３３９−４の各スイッチを制御部３００から制御可能とする。このように構成することで、生成される複数の三角波信号から１つの三角波信号を選択し、該当する出力系統に切り替え出力することが可能となる。
【０１４４】
また、三角波信号生成回路３３０は、アドレスを有し、出力可能な三角波信号を固定するように構成してもよい。これにより、三角波信号発生器３３０を複数備えた場合であっても、互いに生成する三角波信号が固有となり、デジタル電力増幅器の同時スイッチングを管理することができる。
【０１４５】
また、各三角波信号発生器を自励三角波発振回路で構成する場合であって、インクジェットヘッドの数が多く、多数の駆動増幅回路を設けた場合には、個々に固有の三角波信号を用意することになるため、数に限界がある。そこで、各インクジェットヘッドの駆動アクチュエータ数が所定より少ない場合には、各駆動増幅回路へ出力する三角波信号を選択制御するようにしてもよい。
【０１４６】
例えば、通常は各駆動増幅回路３５０にはそれぞれ固有の三角波信号が入力されるように構成し、ある駆動増幅回路３５０が駆動するピエゾアクチュエータ２５８の数が所定の数より少ない場合には、その他の駆動増幅回路３５０でピエゾアクチュエータ２５８の駆動する数が少ないところと三角波信号を共用するように制御部３００で制御する。これにより、使用しない信号発生器３３０を停止させることができ、過剰な信号発振をさせることなく、三角波信号間で発生する広帯域のノイズを低減することができる。
【０１４７】
また、三角波信号生成回路３３０が生成、出力している三角波の位相、周波数等の情報を、制御部３００を介してホストコンピュータ２８６に出力し、当該情報の記録や、出力が可能となる機能を持たせてもよい。
【０１４８】
この機能は、各駆動増幅回路３５０に入力される三角波信号(搬送波)の波形情報を管理することを目的としている。現在、各駆動増幅回路３５０にどのような特性の三角波信号が入力されているかを、ホストコンピュータ２８６等の上位システムにおいて把握することで、各駆動増幅回路３５０のデジタル電力増幅部３５４の瞬時電流を算出し、表示することが可能となる。また、表示された値から、ユーザーが三角波信号生成回路３３０から各駆動増幅回路３５０への三角波信号の配分や共有状態を設定することが可能となり、駆動回路３５０間で発生する広帯域のノイズ成分を放射ノイズレベルと比較しなから調整することができる。
【０１４９】
さらに、波形情報に基づいて各駆動増幅回路３５０に入力する三角波信号を選択制御することで、各駆動増幅回路３５０の検査を効率化することができる。例えば、変調化されたパルス信号の整合性を測ることが容易になる。
【０１５０】
また、液体吐出異常が発生した際の状況把握をする際には、どの三角波信号の波形が使用されたか等、メンテナンス面で効果を得ることが可能となる。
【０１５１】
以上説明したように、本発明は複数のインクジェットヘッド或いは複数のノズル群の各々に対応した複数の駆動増幅回路を具備する液体吐出装置に関するもので、それぞれの駆動増幅回路のデジタル電力増幅器において、パルス化変調された駆動波形信号によってスイッチングするタイミングを駆動増幅回路毎に制御する回路システムである。
【０１５２】
この回路システムは、それぞれの駆動増幅回路のデジタル電力増幅器でスイッチングされるタイミングが異なるため、装置内の駆動増幅回路で同時に生じる瞬時電流を抑えることできるので、複数のインクジェットヘッドを駆動する際に発生する電源ノイズ及び電磁放射ノイズを抑制可能としている。
【符号の説明】
【０１５３】
１００…インクジェット記録装置、２５０…ヘッド、２５８…ピエゾアクチュエータ、２８０…プリント制御部、２８４…ヘッドドライバ、３１０…駆動波形信号生成回路、３３０…三角波信号生成回路、３３４…遅延回路、３５０…駆動増幅回路、３５１…駆動信号増幅器、３５２…パルス化変調器、３５３…ゲートドライバ、３５４…デジタル電力増幅部、３５５…平滑フィルタ、３６０…ヘッドモジュール、３６４…アナログスイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は吐出素子の駆動回路、液体吐出装置及び画像形成装置に係り、特に駆動電源のノイズ低減及び電磁放射ノイズを抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピエゾアクチュエータ（圧電素子）を用いたインクジェット式プリンタは、インクジェットヘッドに、複数のノズルと、この複数のノズルに対応してそれぞれ設けられた複数個のアクチュエータとが備えられている。
【０００３】
これら複数個のアクチュエータを選択的に駆動することで、各アクチュエータの動圧に基づいてノズルからインク滴を吐出させる。この吐出したインク滴を記録用紙に付着させることで記録用紙上にドットを形成し、印刷を行う。
【０００４】
ここで、従来のインクジェットヘッドの駆動回路について、図１３を用いて説明する。
【０００５】
駆動回路の動作としては、まず駆動波形を記憶した記憶素子（不図示）からデジタルデータ列を順次読み出し、Ｄ／Ａコンバータ４０１によりアナログ信号に変換する。次に、変換したアナログ信号をオペアンプ４０２で増幅する。オペアンプ４０２の出力には、プッシュプル接続された１対のパワートランジスタからなるブースト回路が接続されており、大きな出力電流を流せるリニア電力増幅回路４０３が構成されている。これは、インクジェットヘッド内部の複数のピエゾアクチュエータに対して駆動パルス信号を与えたときに、この複数のピエゾアクチュエータの静電容量を充放電するための大きな電流を瞬間的に流す必要があるためである。
【０００６】
インクジェットヘッド４１０の各ヘッドモジュール４１１内部では、各ノズルに対応したピエゾアクチュエータ４１２が形成され、個々にアナログスイッチ４１３が接続されている。個々のアナログスイッチ４１３には、リニア電力増幅回路４０３が駆動信号を出力するタイミングに同期して画像データが入力され、その画像データにしたがって各スイッチがそれぞれＯＮ／ＯＦＦされる。このように個々のピエゾアクチュエータ４１２への駆動信号の接続を選択することで、インク吐出パターンが形成され、選択したピエゾアクチュエータ４１２に対応したノズルからインク滴が吐出し、記録用紙に画像が印刷される。
【０００７】
ヘッドモジュール４１１にはノズルが多数形成されているため、駆動基板４００からの信号を１つの駆動系統１本でまとめ、駆動基板４００とインクジェットヘッド４１０をインターフェースしている。前述したように、駆動系統１本に送信される駆動信号は、画像データ（ドット）に応じたアナログスイッチ４１３の切換により、各ノズルに対応するピエゾアクチュエータ４１２へ送られ、インクの吐出が行われる。
【０００８】
一方、上記のような駆動波形信号から駆動信号を生成する場合には、電力増幅するブースト回路がアナログ信号によるリニア駆動であるため、効率が低い。したがって、プッシュプル接続された２対のトランジスタ自体の発熱と素子の大型化、及びその冷却手段が必要となり、回路規模が大きくなるという欠点がある。
【０００９】
この解決策として、図１４に示すように、駆動波形信号をパルス化変調してデジタル信号で電力増幅し、増幅後に駆動信号を復調してインクジェットヘッドのピエゾアクチュエータに出力する方法がある。
【００１０】
この方法は、制御部により記録素子から読み出されたデータをＤ／Ａコンバータ（不図示）でアナログ信号に変換し、ピエゾアクチュエータを駆動する駆動波形信号を生成する。この生成された駆動波形信号はパルス化変調器４２１にて搬送波の三角波信号と比較され、パルスデューティからなる信号にパルス変調される。このパルス変調信号は、ゲートドライバ回路４２２を通じてデジタル電力増幅回路４２３で増幅される。電力増幅されたパルス変調信号は平滑フィルタ４２４で平滑化され、駆動信号としてピエゾアクチュエータ４１２に供給される。
【００１１】
このようにデジタル電力増幅回路は、デジタルのロジック信号でスイッチング動作させる増幅方式である。したがって、スイッチＯＮ時の瞬間以外はトランジスタに大電流が流れないので、効率性に優れている。また電力損失が低いため、トランジスタの発熱が小さくなり、放熱手段に関わる負担を軽減できる特徴を持っている。
【００１２】
ここで、デジタル電力増幅回路は、ピエゾアクチュエータを駆動する駆動信号を駆動出力部からフィードバックすることで、波形振幅を３０Ｖ程度に増幅している。ピエゾアクチュエータは容量性負荷であるため、それらが１つの系統に接続されていると、充放電に必要な電流容量は（容量/１ノズル）×ノズル数となり、大電流となる。したがって、スイッチング動作が行われることで、急激な電源電流が瞬時にトランジスタを流れ、電源電圧の変動を誘発する。
【００１３】
また、パルス周期に応じたスイッチングノイズが放射電磁ノイズ（ＥＭＩ）を引き起こす他、さらには変調回路の基準電位の変動、波形振動（リンギング）等の信号品質にも影響を及ぼすという問題がある。
【００１４】
ここで、スイッチングノイズ電圧Ｖｎは、主に電流切り換えの遷移速度ｄｉ／ｄｔと浮遊インダクタンスＬに比例して発生する。
【００１５】
Ｖｎ＝Ｌ×ｄｉ／ｄｔ … （式１）（ｄｉ：電流、ｄｔ：時間）
素早いスイッチング動作は、より大きなｄｉ／ｄｔを発生させ、結果として電流ループ内に存在する浮遊インダクタンスＬの両端に、より大きなノイズ電圧Ｖｎを誘起する。トランジスタに流入するノイズの量が限界を超えると、想定外のタイミングでオンしたり、ジッターが発生したりするなどして、システム性能の劣化や誤動作という結果を招く。これらは、インクジェットプリンタの記録方式によってさらに問題を大きくする。
【００１６】
例えば、インクジェットヘッドを搭載するキャリッジ（移動体）を搬送方向と交差する方向に移動させて印刷するマルチパス方式に対し、記録用紙の搬送方向と交差する方向に複数のインクジェットヘッドを配置したものや、用紙幅全域に長尺なインクジェットヘッドを備え、１パスで印刷するラインプリンタでは、多くのスイッチング動作が同時に起こり、駆動波形品質または周辺回路に誤動作を与えかねない。また、複数の色を印刷する際にはさらに色数倍の同時スイッチング動作が起こり、システム装置全体の放射電磁ノイズが大きくなる。
【００１７】
このような電源変動や電磁放射ノイズの問題点に対し、特許文献１では、複数の圧電体を時分割駆動して、駆動回路の瞬時電流と瞬時電力の低減を図る方法を提案している。これは圧電体をグループ分けし、グループを駆動する所定の位相差を持った任意波形発生手段と接続することで実現を図っている。
【００１８】
特許文献２では、高速スイッチングやスイッチング損失の低減する課題に対し、パルス変調によるデジタル電力増幅の駆動方式を用いて、駆動アクチュエータ数に応じてパルス変調のキャリア周波数を調整することで、スイッチング損失の低減を図っている。具体的には駆動アクチュエータ数が少ないときはキャリア周波数を高くしてキャリア周波数成分の漏れを低減し、駆動アクチュエータ数が多いときにはキャリア周波数を低くしてスイッチング損失の低減を図っている。また、高速スイッチング時は、駆動電流を複数のトランジスタに分散させて大電流駆動を可能としている。
【００１９】
特許文献３では、ヘッド駆動信号の電圧値の変動を抑制する課題に対し、デジタル電力増幅器への電源電圧に応じて変調信号を補正する手段を備えることを提案している。具体的には、変調信号の補正手段として、駆動波形信号の補正或いは三角波信号の振幅を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開平６−１２７０３４号公報
【特許文献２】特開２００８−４９６９８号公報
【特許文献３】特開２００８−１３２７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、特許文献１の技術では、圧電体を時分割駆動するために、圧電体によって液滴吐出するタイミングがそれぞれ異なり、記録画像にムラやバラツキが生じるほか、印字速度に制限がかかるなどの問題がある。
【００２２】
また、特許文献２では、複数の駆動増幅回路を実装した場合には、その間で同時スイッチングする確率が高くなり、電源変動が発生する可能性がある。
【００２３】
さらに、特許文献３においても、複数のアクチュエータを駆動する場合、瞬時に大電流が流れることから、デジタル電力増幅器の電源電圧に応じて調整するには応答性の面から難がある。また、駆動するアクチュエータ数によってもバラツキの影響が大きい。さらに、複数の駆動回路が共通の電源を用いている場合には、他の駆動回路の影響を受けやすくなるなど問題が多い。
【００２４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、電源ノイズを低減し、電磁放射ノイズを抑制することができる吐出素子の駆動回路、液体吐出装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
前記目的を達成するために請求項１に記載の吐出素子の駆動回路は、駆動波形信号を生成する駆動波形信号生成手段と、振幅及びデューティ比が一定で位相又は周波数が互いに異なる複数の搬送波信号を生成する搬送波信号生成手段と、前記駆動波形信号を前記複数の搬送波信号とそれぞれ比較して複数のパルス変調信号に変換するパルス化変調手段と、プッシュプル接続された２つのトランジスタで構成される出力段を有し、前記複数のパルス変調信号をそれぞれ電力増幅するデジタル電力増幅手段と、前記電力増幅された複数のパルス変調信号をそれぞれ平滑して複数の駆動信号を生成する平滑手段と、液体吐出ヘッドの複数の容量性負荷の吐出素子に駆動信号を供給する供給手段であって、前記液体吐出ヘッドを構成する複数のヘッドモジュール毎に前記複数の駆動信号をそれぞれ供給する供給手段とを備えたことを特徴とする。
【００２６】
請求項１に記載の発明によれば、振幅及びデューティ比が一定で位相又は周波数が互いに異なる複数の搬送波信号を生成し、この複数の搬送波信号と駆動波形信号とをそれぞれ比較して複数のパルス変調信号に変換し、それぞれ電力増幅するようにしたので、電力増幅のスイッチング動作が異なるタイミングで行われることになり、装置全体の瞬時電流を小さくすることができ、ノイズレベルを低減し、かつエネルギー分散による放射電磁ノイズを軽減することができる。
【００２７】
請求項２に示すように請求項１に記載の吐出素子の駆動回路において、前記搬送波信号生成手段は、単一の発振回路と、該発振回路の出力信号に基づく信号を設定された位相遅延量でそれぞれ遅延させる複数の遅延回路とを備え、該複数の遅延回路の出力信号に基づいて前記複数の搬送波信号を生成することを特徴とする。
【００２８】
これにより、適切に位相の異なる複数の搬送波信号を生成することができる。
【００２９】
請求項３に示すように請求項１に記載の吐出素子の駆動回路において、前記搬送波信号生成手段は複数の発振回路を備え、該複数の発振回路の出力信号に基づいて前記複数の搬送波信号を生成することを特徴とする。
【００３０】
これにより、適切に周波数の異なる複数の搬送波信号を生成することができる。
【００３１】
請求項４に示すように請求項３に記載の吐出素子の駆動回路において、前記複数の発振回路は、出力信号の発振周波数を決定するための抵抗値を切り替えるための切り替え手段と、前記切り替え手段を制御する抵抗値制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００３２】
これにより、各発振回路の発振周波数を適切に決定することができる。
【００３３】
請求項５に示すように請求項２から４のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路において、前記発振回路は、三角波信号を生成する三角波発振回路であることを特徴とする。
【００３４】
吐出素子の駆動回路には、搬送波として三角波信号を用いることができる。
【００３５】
請求項６に示すように請求項１から５のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路において、前記搬送波信号生成手段は、生成した複数の搬送波信号から各パルス化変調手段に出力する搬送波信号を選択する選択手段と、前記選択手段を制御する選択制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００３６】
これにより、各パルス化変調手段に出力する搬送波信号を、生成した複数の搬送波信号の中から適切に選択することができる。
【００３７】
請求項７に示すように請求項１から６のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路において、生成する搬送波信号の位相情報又は周波数情報を取得する取得手段を備え、前記搬送波信号生成手段は、前記取得した情報に基づいて前記複数の搬送波信号を生成することを特徴とする。
【００３８】
これにより、外部から複数の搬送波信号の位相又は周波数をコントロールすることができる。
【００３９】
請求項８に示すように請求項１から７のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路において、前記搬送波信号生成手段が生成する前記複数の搬送波信号の位相情報又は周波数情報を出力する出力手段を備えたことを特徴とする。
【００４０】
これにより、複数の搬送波信号の位相情報又は周波数情報を知ることができる。
【００４１】
請求項９に示すように請求項１から８のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路において、前記吐出素子は、ピエゾアクチュエータであることを特徴とする。
【００４２】
吐出素子として、ピエゾアクチュエータを用いることができる。
【００４３】
前記目的を達成するために請求項１０に記載の液体吐出装置は、液体が吐出される複数のノズルと、該複数のノズルからそれぞれ液体を吐出するための複数の吐出素子と、を有する複数のヘッドモジュールから構成される液体吐出ヘッドと、請求項１から９のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路とを備えたことを特徴とする。
【００４４】
請求項１０に記載の発明によれば、液体が吐出される複数のノズルと、該複数のノズルからそれぞれ液体を吐出するための複数の吐出素子と、を有する複数のヘッドモジュールから構成される液体吐出ヘッドと、請求項１から９のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路とを備えたので、複数のノズルから液体を吐出させた場合であっても、装置全体の瞬時電流が小さくなり、ノイズレベルを低減し、かつエネルギー分散による放射電磁ノイズを軽減することができる。
【００４５】
前記目的を達成するために請求項１１に記載の画像形成装置は、請求項１０に記載の液体吐出装置と、入力された画像データに応じて各吐出素子の駆動の有無を選択する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００４６】
請求項１１に記載の発明によれば、請求項１０に記載の液体吐出装置と、入力された画像データに応じて各吐出素子の駆動の有無を選択する制御手段とを備えたので、画像データに応じて画像を形成する場合であっても、装置全体の瞬時電流が小さくなり、ノイズレベルを低減し、かつエネルギー分散による放射電磁ノイズを軽減することができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、装置全体の瞬時電流を小さくすることができ、ノイズレベルを低減し、かつエネルギー分散による放射電磁ノイズを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】インクジェット記録装置の構成例を示す全体構成図
【図２】ヘッドの構造例を示す平面透視図
【図３】ヘッドの他の構造例を示す平面透視図
【図４】液滴吐出素子の立体的構成を示す断面図
【図５】インクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図
【図６】第１の実施形態の駆動回路システムを説明するための図
【図７】三角波信号生成回路の一例を示す図
【図８】三角波信号生成回路の一例を示す図
【図９】駆動増幅回路の内部構成を示す図
【図１０】パルス変調信号を説明するための図
【図１１】ヘッドモジュールの内部構成を示す図
【図１２】三角波信号生成回路の一例を示す図
【図１３】従来のインクジェットヘッド駆動回路の構成を示す図
【図１４】従来のインクジェットヘッド駆動回路の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００５０】
＜インクジェット記録装置の構成例＞
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の構成例を示す全体構成図である。同図に示すように、本例のインクジェット記録装置１００は、主として、給紙部１１２、処理液付与部（プレコート部）１１４、描画部１１６、乾燥部１１８、定着部１２０、及び排紙部１２２から構成されている。
【００５１】
インクジェット記録装置１００は、描画部１１６の圧胴（描画ドラム１７０）に保持された記録媒体１２４（以下、便宜上「用紙」と呼ぶ場合がある。）にインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙから複数色のインクを打滴して所望のカラー画像を形成するシングルパス方式のインクジェット記録装置であり、インクの打滴前に記録媒体１２４上に処理液（ここでは凝集処理液）を付与し、処理液とインク液を反応させて記録媒体１２４上に画像形成を行う２液反応（凝集）方式が適用されたオンデマンドタイプの画像形成装置である。
【００５２】
（給紙部）
給紙部１１２には、枚葉紙である記録媒体１２４が積層されており、給紙部１１２の給紙トレイ１５０から記録媒体１２４が一枚ずつ処理液付与部１１４に給紙される。記録媒体１２４として、紙種や大きさ（用紙サイズ）の異なる複数種類の記録媒体１２４を使用することができる。給紙部１１２において各種の記録媒体をそれぞれ区別して集積する複数の用紙トレイ（不図示）を備え、これら複数の用紙トレイの中から給紙トレイ１５０に送る用紙を自動で切り換える態様も可能であるし、必要に応じてオペレータが用紙トレイを選択し、若しくは交換する態様も可能である。なお、本例では、記録媒体１２４として、枚葉紙（カット紙）を用いるが、連続用紙（ロール紙）から必要なサイズに切断して給紙する構成も可能である。
【００５３】
（処理液付与部）
処理液付与部１１４は、記録媒体１２４の記録面に処理液を付与する機構である。処理液は、描画部１１６で付与されるインク中の色材（本例では顔料）を凝集させる色材凝集剤を含んでおり、この処理液とインクとが接触することによって、インクは色材と溶媒との分離が促進される。
【００５４】
処理液付与部１１４は、給紙胴１５２、処理液ドラム（「プレコート胴」とも言う）１５４、及び処理液塗布装置１５６を備えている。処理液ドラム１５４は、記録媒体１２４を保持し、回転搬送させるドラムである。処理液ドラム１５４は、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１５５を備え、この保持手段１５５の爪と処理液ドラム１５４の周面の間に記録媒体１２４を挟み込むことによって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。処理液ドラム１５４は、その外周面に吸引孔を設けるとともに、吸引孔から吸引を行う吸引手段を接続してもよい。これにより記録媒体１２４を処理液ドラム１５４の周面に密着保持することができる。
【００５５】
処理液ドラム１５４の外側には、その周面に対向して処理液塗布装置１５６が設けられる。処理液塗布装置１５６は、処理液が貯留された処理液容器と、この処理液容器の処理液に一部が浸漬されたアニックスローラと、アニックスローラと処理液ドラム１５４上の記録媒体１２４に圧接されて計量後の処理液を記録媒体１２４に転移するゴムローラとで構成される。この処理液塗布装置１５６によれば、処理液を計量しながら記録媒体１２４
に塗布することができる。
【００５６】
本実施形態では、ローラによる塗布方式を適用した構成を例示したが、これに限定されず、例えば、スプレー方式、インクジェット方式などの各種方式を適用することも可能である。
【００５７】
処理液付与部１１４で処理液が付与された記録媒体１２４は、処理液ドラム１５４から中間搬送部１２６を介して描画部１１６の描画ドラム１７０へ受け渡される。
【００５８】
（描画部）
描画部１１６は、描画ドラム（「描画胴」或いは「ジェッティング胴」とも言う）１７０、用紙抑えローラ１７４、及びインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙを備えている。描画ドラム１７０は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１７１を備える。描画ドラム１７０に固定された記録媒体１２４は、記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面にインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙからインクが付与される。
【００５９】
インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙはそれぞれ、記録媒体１２４における画像形成領域の最大幅に対応する長さを有するフルライン型のインクジェット方式の記録ヘッド（インクジェットヘッド）であり、そのインク吐出面には、画像形成領域の全幅にわたってインク吐出用のノズルが複数配列されたノズル列（２次元配列ノズル）が形成されている。各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙは、記録媒体１２４の搬送方向（描画ドラム１７０の回転方向）と直交する方向に延在するように設置される。
【００６０】
インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙの吐出タイミングは、描画ドラム１７０に配置された回転速度を検出するエンコーダ（不図示）に同期させる。これにより、高精度に着弾位置を決定することができる。
【００６１】
描画ドラム１７０上に密着保持された記録媒体１２４の記録面に向かって各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙから、対応する色インクの液滴が吐出されることにより、処理液付与部１１４で予め記録面に付与された処理液にインクが接触し、インク中に分散する色材（顔料）が凝集され、色材凝集体が形成される。これにより、記録媒体１２４上での色材流れなどが防止され、記録媒体１２４の記録面に画像が形成される。
【００６２】
なお、本例では、ＭＫＣＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組合せについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能であり、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。
【００６３】
描画部１１６で画像が形成された記録媒体１２４は、描画ドラム１７０から中間搬送部１２８を介して乾燥部１１８の乾燥ドラム１７６へ受け渡される。
【００６４】
（乾燥部）
乾燥部１１８は、色材凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を乾燥させる機構であり、図１に示すように、乾燥ドラム（「乾燥胴」とも言う）１７６、及び溶媒乾燥装置１７８を備えている。乾燥ドラム１７６は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１７７を備え、この保持手段１７７によって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。
【００６５】
溶媒乾燥装置１７８は、乾燥ドラム１７６の外周面に対向する位置に配置され、複数のハロゲンヒータ１８０と、各ハロゲンヒータ１８０の間にそれぞれ配置された温風噴出しノズル１８２とで構成される。
【００６６】
各温風噴出しノズル１８２から記録媒体１２４に向けて吹き付けられる温風の温度と風量、各ハロゲンヒータ１８０の温度を適宜調節することにより、様々な乾燥条件を実現することができる。
【００６７】
また、乾燥ドラム１７６の表面温度は５０℃以上に設定されている。記録媒体１２４の裏面から加熱を行うことによって乾燥が促進され、定着時における画像破壊を防止することができる。なお、乾燥ドラム１７６の表面温度の上限については、特に限定されるものではないが、乾燥ドラム１７６の表面に付着したインクをクリーニングするなどのメンテナンス作業の安全性（高温による火傷防止）の観点から７５度以下（より好ましくは６０℃以下）に設定されることが好ましい。
【００６８】
乾燥ドラム１７６の外周面に、記録媒体１２４の記録面が外側を向くように（即ち、記録媒体１２４の記録面が凸側となるように湾曲させた状態で）記録媒体１２４を保持し、回転搬送しながら乾燥することで、記録媒体１２４のシワや浮きの発生を防止でき、これらに起因する乾燥ムラを確実に防止することができる。
【００６９】
乾燥部１１８で乾燥処理が行われた記録媒体１２４は、乾燥ドラム１７６から中間搬送部１３０を介して定着部１２０の定着ドラム１８４へ受け渡される。
【００７０】
（定着部）
定着部１２０は、定着ドラム（「定着胴」とも言う）１８４、ハロゲンヒータ１８６、定着ローラ１８８、及びインラインセンサ１９０で構成される。定着ドラム１８４は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１８５を備え、この保持手段１８５によって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。
【００７１】
定着ドラム１８４の回転により、記録媒体１２４は記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面に対して、ハロゲンヒータ１８６による予備加熱と、定着ローラ１８８による定着処理と、インラインセンサ１９０による検査が行われる。
【００７２】
ハロゲンヒータ１８６は、所定の温度（例えば、１８０℃）に制御される。これにより、記録媒体１２４の予備加熱が行われる。
【００７３】
定着ローラ１８８は、乾燥させたインクを加熱加圧することによってインク中の自己分散性ポリマー微粒子を溶着し、インクを被膜化させるためのローラ部材であり、記録媒体１２４を加熱加圧するように構成される。具体的には、定着ローラ１８８は、定着ドラム１８４に対して圧接するように配置されており、定着ドラム１８４との間でニップローラを構成するようになっている。これにより、記録媒体１２４は、定着ローラ１８８と定着ドラム１８４との間に挟まれ、所定のニップ圧（例えば、０．１５ＭＰａ）でニップされ、定着処理が行われる。
【００７４】
また、定着ローラ１８８は、熱伝導性の良いアルミなどの金属パイプ内にハロゲンランプを組み込んだ加熱ローラによって構成され、所定の温度（例えば６０〜８０℃）に制御される。この加熱ローラで記録媒体１２４を加熱することによって、インクに含まれるラテックスのＴｇ温度（ガラス転移点温度）以上の熱エネルギーが付与され、ラテックス粒子が溶融される。これにより、記録媒体１２４の凹凸に押し込み定着が行われるとともに、画像表面の凹凸がレベリングされ、光沢性が得られる。
【００７５】
なお、図１の実施形態では、定着ローラ１８８を１つだけ設けた構成となっているが、画像層厚みやラテックス粒子のＴｇ特性に応じて、複数段設けた構成でもよい。
【００７６】
一方、インラインセンサ１９０は、記録媒体１２４に記録された画像（テストパターンなども含む）について、吐出不良チェックパターンや水分量、表面温度、光沢度などを計測するための計測手段であり、ＣＣＤラインセンサなどが適用される。
【００７７】
上記の如く構成された定着部１２０によれば、乾燥部１１８で形成された薄層の画像層内のラテックス粒子が定着ローラ１８８によって加熱加圧されて溶融されるので、記録媒体１２４に固定定着させることができる。また、定着ドラム１８４の表面温度は５０℃以上に設定されている。定着ドラム１８４の外周面に保持された記録媒体１２４を裏面から加熱することによって乾燥が促進され、定着時における画像破壊を防止することができるとともに、画像温度の昇温効果によって画像強度を高めることができる。
【００７８】
なお、高沸点溶媒及びポリマー微粒子（熱可塑性樹脂粒子）を含んだインクに代えて、ＵＶ露光にて重合硬化可能なモノマー成分を含有していてもよい。この場合、インクジェット記録装置１００は、ヒートローラによる熱圧定着部（定着ローラ１８８）の代わりに、記録媒体１２４上のインクにＵＶ光を露光するＵＶ露光部を備える。このように、ＵＶ硬化性樹脂などの活性光線硬化性樹脂を含んだインクを用いる場合には、加熱定着の定着ローラ１８８に代えて、ＵＶランプや紫外線ＬＤ（レーザダイオード）アレイなど、活性光線を照射する手段が設けられる。
【００７９】
（排紙部）
図１に示すように、定着部１２０に続いて排紙部１２２が設けられている。排紙部１２２は、排出トレイ１９２を備えており、この排出トレイ１９２と定着部１２０の定着ドラム１８４との間に、これらに対接するように渡し胴１９４、搬送ベルト１９６、張架ローラ１９８が設けられている。記録媒体１２４は、渡し胴１９４により搬送ベルト１９６に送られ、排出トレイ１９２に排出される。搬送ベルト１９６による用紙搬送機構の詳細は図示しないが、印刷後の記録媒体１２４は無端状の搬送ベルト１９６間に渡されたバー（不図示）のグリッパーによって用紙先端部が保持され、搬送ベルト１９６の回転によって排出トレイ１９２の上方に運ばれてくる。
【００８０】
また、図１には示されていないが、本例のインクジェット記録装置１００には、上記構成の他、各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙにインクを供給するインク貯蔵／装填部、処理液付与部１１４に対して処理液を供給する手段を備えるとともに、各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙのクリーニング（ノズル面のワイピング、パージ、ノズル吸引等）を行うヘッドメンテナンス部や、用紙搬送路上における記録媒体１２４の位置を検出する位置検出センサ、装置各部の温度を検出する温度センサなどを備えている。
【００８１】
＜インクジェットヘッドの構成例＞
次に、インクジェットヘッドの構造について説明する。各色に対応するインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号２５０によってヘッドを示すものとする。
【００８２】
図２(ａ) はヘッド２５０の構造例を示す平面透視図であり、図２(ｂ)はその一部の拡大図である。また、図３はヘッド２５０の他の構造例を示す平面透視図、図４は記録素子単位となる１チャンネル分の液滴吐出素子（１つのノズル２５１に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図（図２中のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。
【００８３】
図２に示すように、本例のヘッド２５０は、インク吐出口であるノズル２５１と、各ノズル２５１に対応する圧力室２５２等からなる複数のインク室ユニット（液滴吐出素子）２５３をマトリクス状に２次元配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影（正射影）される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。
【００８４】
記録媒体１２４の送り方向（矢印Ｓ方向）と略直交する方向（矢印Ｍ方向）に記録媒体１２４の描画領域の全幅Ｗmに対応する長さ以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図２(ａ) の構成に代えて、図３（ａ）に示すように、複数のノズル２５１が２次元に配列された短尺のヘッドモジュール２５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録媒体１２４の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成する態様や、図３（ｂ）に示すように、ヘッドモジュール２５０”を一列に並べて繋ぎ合わせる態様もある。
【００８５】
なお、記録媒体１２４の全面を描画範囲とする場合に限らず、記録媒体１２４の面上の一部が描画領域となっている場合（例えば、用紙の周囲に非描画領域（余白部）を設ける場合など）には、所定の描画領域内の描画に必要なノズル列が形成されていればよい。
【００８６】
各ノズル２５１に対応して設けられている圧力室２５２は、その平面形状が概略正方形となっており（図２(ａ)、(ｂ) 参照）、対角線上の両隅部の一方にノズル２５１への流出口が設けられ、他方に供給インクの流入口（供給口）２５４が設けられている。なお、圧力室２５２の形状は、本例に限定されず、平面形状が四角形（菱形、長方形など）、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。
【００８７】
図４に示すように、ヘッド２５０は、ノズル２５１が形成されたノズルプレート２５１Ａと圧力室２５２や共通流路２５５等の流路が形成された流路板２５２Ｐ等を積層接合した構造から成る。ノズルプレート２５１Ａは、ヘッド２５０のノズル面（インク吐出面）２５０Ａを構成し、各圧力室２５２にそれぞれ連通する複数のノズル２５１が２次元的に形成されている。
【００８８】
流路板２５２Ｐは、圧力室２５２の側壁部を構成するとともに、共通流路２５５から圧力室２５２にインクを導く個別供給路の絞り部（最狭窄部）としての供給口２５４を形成する流路形成部材である。なお、説明の便宜上、図４では簡略的に図示しているが、流路板２５２Ｐは一枚又は複数の基板を積層した構造である。
【００８９】
ノズルプレート２５１Ａ及び流路板２５２Ｐは、シリコンを材料として半導体製造プロセスによって所要の形状に加工することが可能である。
【００９０】
共通流路２５５はインク供給源たるインクタンク（不図示）と連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路２５５を介して各圧力室２５２に供給される。
【００９１】
圧力室２５２の一部の面（図４において天面）を構成する振動板２５６には、個別電極２５７を備えたピエゾアクチュエータ２５８が接合されている。本例の振動板２５６は、ピエゾアクチュエータ２５８の下部電極に相当する共通電極２５９として機能するニッケル（Ｎｉ）導電層付きのシリコン（Ｓｉ）から成り、各圧力室２５２に対応して配置されるピエゾアクチュエータ２５８の共通電極を兼ねる。なお、樹脂などの非導電性材料によって振動板を形成する態様も可能であり、この場合は、振動板部材の表面に金属などの導電材料による共通電極層が形成される。また、ステンレス鋼（ＳＵＳ）など、金属（導電性材料）によって共通電極を兼ねる振動板を構成してもよい。
【００９２】
個別電極２５７に駆動電圧を印加することによってピエゾアクチュエータ２５８が変形して圧力室２５２の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル２５１からインクが吐出される。インク吐出後、ピエゾアクチュエータ２５８が元の状態に戻る際、共通流路２５５から供給口２５４を通って新しいインクが圧力室２５２に再充填される。
【００９３】
かかる構造を有するインク室ユニット２５３を図２（ｂ）に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。かかるマトリクス配列において、副走査方向の隣接ノズル間隔をＬｓとするとき、主走査方向については実質的に各ノズル２５１が一定のピッチＰ＝Ｌｓ／tanθで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。
【００９４】
また、本発明の実施に際してヘッド２５０におけるノズル２５１の配列形態は図示の例に限定されず、様々なノズル配置構造を適用できる。例えば、図２で説明したマトリクス配列に代えて、Ｖ字状のノズル配列、Ｖ字状配列を繰り返し単位とするジグザク状（Ｗ字状など）のような折れ線状のノズル配列なども可能である。
【００９５】
なお、インクジェットヘッドにおける各ノズルから液滴を吐出させるための吐出用の圧力（吐出エネルギー）を発生させる手段は、ピエゾアクチュエータ（圧電素子）に限らず、サーマル方式（ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用してインクを吐出させる方式）におけるヒータ（加熱素子）や他の方式による各種アクチュエータなど様々な圧力発生素子（エネルギー発生素子）を適用し得る。ヘッドの吐出方式に応じて、相応のエネルギー発生素子が流路構造体に設けられる。
【００９６】
＜制御系の説明＞
図５は、インクジェット記録装置１００のシステム構成を示す要部ブロック図である。
インクジェット記録装置１００は、通信インターフェース２７０、システムコントローラ２７２、メモリ２７４、モータドライバ２７６、ヒータドライバ２７８、プリント制御部２８０、画像バッファメモリ２８２、ヘッドドライバ２８４等を備えている。
【００９７】
通信インターフェース２７０は、ホストコンピュータ２８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース２７０にはＣＡＮ（Controller Area Network）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワーク等のシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。ホストコンピュータ２８６から送出された画像データは通信インターフェース２７０を介してインクジェット記録装置１００に取り込まれ、一旦メモリ２７４に記憶される。
【００９８】
メモリ２７４は、通信インターフェース２７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ２７２を通じてデータの読み書きが行われる。メモリ２７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。
【００９９】
システムコントローラ２７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１００の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。即ち、システムコントローラ２７２は、通信インターフェース２７０、メモリ２７４、モータドライバ２７６、ヒータドライバ２７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ２８６との間の通信制御、メモリ２７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ２８８やヒータ２８９を制御する制御信号を生成する。
【０１００】
ＲＯＭ２９０には各種制御プログラムや各種のパラメータ等が格納されており、システムコントローラ２７２の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。
【０１０１】
メモリ２７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。
【０１０２】
モータドライバ２７６は、システムコントローラ２７２からの指示に従ってモータ２８８を駆動するドライバである。図５では、装置内の各部に配置される様々なモータを代表して符号２８８で図示している。
【０１０３】
ヒータドライバ２７８は、システムコントローラ２７２からの指示に従って、ヒータ２８９を駆動するドライバである。図５では、装置内の各部に配置される様々なヒータを代表して符号２８９で図示している。
【０１０４】
プリント制御部２８０は、システムコントローラ２７２の制御に従い、メモリ２７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字データ（ドット画像データ）をヘッドドライバ２８４に供給する制御部である。
【０１０５】
ドット画像データは、一般に多階調の画像データに対して色変換処理、ハーフトーン処理を行って生成される。色変換処理は、ｓＲＧＢなどで表現された画像データ（例えば、ＲＧＢ各色について８ビットの画像データ）をインクジェット記録装置１００で使用するインクの各色の色データ（本例では、ＭＫＣＹの色データ）に変換する処理である。
【０１０６】
ハーフトーン処理は、色変換処理により生成された各色の色データに対して誤差拡散法や閾値マトリクス等の処理で各色のドットデータ（本例では、ＭＫＣＹのドットデータ）に変換する処理である。
【０１０７】
プリント制御部２８０において所要の信号処理が施され、得られたドットデータに基づいて、ヘッドドライバ２８４を介してヘッド２５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。
【０１０８】
プリント制御部２８０には画像バッファメモリ２８２が備えられており、プリント制御部２８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ２８２に一時的に格納される。また、プリント制御部２８０とシステムコントローラ２７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。
【０１０９】
ヘッドドライバ２８４には、ヘッド２５０の駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
【０１１０】
本例に示すインクジェット記録装置１００は、ヘッド２５０の各ピエゾアクチュエータ２５８に対して、共通の駆動波形信号を印加し、各ピエゾアクチュエータ２５８の吐出タイミングに応じて各ピエゾアクチュエータ２５８の個別電極に接続されたスイッチ素子（不図示）のオンオフを切り換えることで、各ピエゾアクチュエータ２５８に対応するノズル２５１からインクを吐出させる駆動方式が採用されている。
【０１１１】
印字検出部２２４は、インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙの各ヘッドにおいて記録媒体１２４に記録された画像の読み取り、読取データの処理等を行い、所定の情報をシステムコントローラ２７２へ提供する機能ブロックである。印字検出部２２４は、図１に図示したインラインセンサ１９０が含まれる。
【０１１２】
エンコーダ２７７は、描画ドラム１７０の回転速度を検出するものであり、例えば光電方式のロータリエンコーダが用いられる。システムコントローラ２７２は、エンコーダ２７７からの信号に基づいて描画ドラム１７０の回転速度を算出し、算出した回転速度に基づいて各色のインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙのノズル２５１の吐出タイミング信号を生成し、プリント制御部２８０へ供給する。プリント制御部２８０では所定パルス数の遅延をカウントして、図９に示す定着ドラム１８４のエンコーダ信号を生成する。
【０１１３】
なお、図５で説明したシステムコントローラ２７２が担う処理機能の全て又は一部をホストコンピュータ２８６側に搭載する態様も可能である。
【０１１４】
＜ヘッドの駆動回路の詳細＞
次に、本発明に係るインクジェットヘッド駆動回路システムの実施形態について説明する。
【０１１５】
図６は、本実施形態に係るインクジェットヘッド駆動回路システムを説明するための図であり、図５に示すプリント制御部２８０、ヘッドドライバ２８４、及びヘッド２５０の各部の構成の詳細を示している。
【０１１６】
プリント制御部２８０は、制御部３００、駆動波形信号生成回路３１０、バッファ群３２０、三角波信号生成回路３３０、及びバッファ群３４０を備えている。
【０１１７】
制御部３００は、プリント制御部２８０を統括制御するものであり、ここでは主に駆動波形信号と三角波信号の生成を制御している。
【０１１８】
駆動波形信号生成回路３１０は、図示しないメモリから読み出した駆動波形信号データをＤ／Ａコンバータによりアナログ信号に変換し、駆動波形信号を生成する。駆動波形信号は、ヘッド２５０の各ピエゾアクチュエータ２５８に供給される共通の駆動信号の基となる信号であり、ここでは約１００ｋＨｚの信号が生成される。駆動波形信号生成回路３１０の出力信号は４つのバッファ３２０−１、３２０−２、３２０−３、及び３２０−４に入力され、その出力信号はそれぞれヘッドドライバ２８４へ入力される。
【０１１９】
三角波信号生成回路３３０は、パルス変調用の複数の搬送波を生成するものである。ここでは、４つの三角波信号発生器３３０−１、３３０−２、３３０−３、３３０−４を備え、それぞれ数ＭＨｚの固有の三角波信号を生成する。この４つの三角波信号は、それぞれ４つのバッファ３４０−１、３４０−２、３４０−３、３４０−４に入力され、その出力信号はそれぞれヘッドドライバ２８４へ入力される。
【０１２０】
ここで、各固有の三角波信号とは、振幅及びデューティ比が一定で、位相が異なる信号や、周波数が異なる信号を指す。また、デューティ比が一定とは、電位が上昇する時間と電位が下降する時間の比が一定であることを指す。すなわち、「三角波信号」という語句は、いわゆる鋸波信号を含んだ概念として用いている。
【０１２１】
固有の三角波信号を位相の異なる信号とする場合は、発振信号に遅延回路（ディレイライン）を通し、設定された遅延量で出力生成すればよい。例えば、図７に示すように、基準三角波信号である三角波発振回路３３２の出力信号に対し、遅延回路１によって所定の遅延量を持たせて１つ目の三角波信号を生成し、バッファ３４０−１へ出力する。遅延量としては、例えば数１０ｎｓとすることが考えれらるが、適宜決めればよい。
【０１２２】
遅延回路１は２つの出力を有し、もう一方の出力は、遅延回路２に入力される。遅延回路２では、遅延回路１の出力信号に対し、所定の遅延量を持たせて２つ目の三角波信号を生成し、バッファ３４０−２へ出力する。以下同様に、遅延回路２の出力信号に対し、遅延回路３によって３つ目の三角波信号を生成し、遅延回路３の出力信号に対し、遅延回路４によって４つ目の三角波信号を生成する。
【０１２３】
このように、位相の異なる４つの三角波信号を生成することができる。この方法によれば、三角波信号の生成が容易であるため、後段の駆動増幅回路３５０の増設が容易になるという特徴がある。
【０１２４】
また、固有の三角波信号を周波数の異なる信号とする場合は、必要とする三角波信号の数だけ三角波発振回路を用意し、それぞれの三角波発振回路の出力周波数が異なるように構成すればよい。例えば、三角波信号発生器３３０−１〜３３０−４のぞれぞれを、図８に示す自励三角波発振回路とすることができる。
【０１２５】
三角波信号の周波数は、抵抗３３６−１〜３３６−４のうちスイッチ３３８−１〜３３８−４がＯＮして接続されたもの及び抵抗３３６−５の合成抵抗値と、コンデンサ３３７の容量値との時定数により決まる。したがって、制御部３００において、三角波信号発生器３３０−１〜３３０−４のそれぞれのスイッチ３３８−１〜３３８−４のＯＮ／ＯＦＦを制御することで、それぞれ異なる周波数の三角波信号を生成すればよい。
【０１２６】
なお、このようなスイッチを用いずに、予めそれぞれ異なる抵抗値でそれぞれの三角波発振回路を構成しておいてもよいのはもちろんである。
【０１２７】
さらに、三角波信号生成回路３３０として、デジタル処理にてプログラマブルにアナログ波形を生成するダイレクト・デジタル・シンセサイザ（Direct Digital Synthesizer, DDS）を用いてもよい。例えば、ホストコンピュータ２８６から周波数や位相に関する複数の波形データ及びコントロールデータ等のコマンドデータを送信する。三角波信号生成回路３３０は、制御部３００を介してこれらのデータを受信し、受信したデータに基づいてデジタル処理にて複数の三角波信号を生成する。
【０１２８】
このように生成された４つの固有の三角波信号は、それぞれバッファ３４０−１、３４０−２、３４０−３、３４０−４を介してヘッドドライバ２８４に入力される。
【０１２９】
ヘッドドライバ２８４は、単一の電源で駆動される４つの駆動増幅回路３５０−１、３５０−２、３５０−３、及び３５０−４を備えており、それぞれバッファ３２０−１〜３２０−４の出力信号及びバッファ３４０−１〜３４０−４の出力信号が入力される。
【０１３０】
各駆動増幅回路３５０−１〜３５０−４の内部構成は同様となっており、図９に、駆動増幅回路３５０−１の内部構成を示す。同図に示すように、駆動増幅回路３５０−１は、駆動信号増幅器３５１、パルス化変調器３５２、ゲートドライバ３５３、デジタル電力増幅部３５４、平滑フィルタ３５５等から構成される。
【０１３１】
駆動波形信号生成回路３１０において生成された駆動波形信号は、バッファ３２０−１を介して駆動信号増幅器３５１に入力され、増幅された後パルス化変調器３５２に入力される。また、三角波信号生成回路３３０−１において生成された三角波信号は、バッファ３４０−１を介してパルス化変調器３５２に入力される。
【０１３２】
パルス化変調器３５２は、入力された駆動波形信号を搬送波である三角波信号と比較し、パルスデューティからなる信号にパルス変調する。
【０１３３】
ここで、パルス変調信号について、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、駆動波形信号ＰＤを三角波信号ＰＣ１と比較したパルス変調信号ＰＭ１を、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）と同じ駆動波形信号ＰＤを、三角波信号ＰＣ１とは位相の異なる三角波信号ＰＣ２と比較したパルス変調信号ＰＭ２を示している。
【０１３４】
図１０に示すように、同一の駆動波形信号ＰＤに対してそれぞれ異なる三角波信号でパルス変調を行うと、それぞれ異なるパルス変調信号、即ちロジック電位の切り替えタイミング（ＨからＬ及びＬからＨ）がそれぞれ異なるパルス変調信号が生成される。４つの駆動増幅回路３５０−１〜３５０−４には、それぞれ固有の三角波信号が入力されているため、各パルス化変調器３５２で生成されるパルス変調信号は、それぞれ異なったものとなる。
【０１３５】
パルス変調信号は、ゲートドライバ３５３を介してデジタル電力増幅部３５４に入力される。デジタル電力増幅部３５４は、プッシュプル接続された２つのＮチャネルＦＥＴと、それぞれのＮチャネルＦＥＴと並列に接続された保護用ダイオードによって構成されている。
【０１３６】
パルス変調信号は、デジタル電力増幅部３５４により電力増幅される。ここで、前述したように、４つの駆動増幅回路３５０−１〜３５０−４の各パルス化変調器３５２で生成されるパルス変調信号は、それぞれ異なったものとなる。そのため、それぞれのデジタル電力増幅部３５４のプッシュプル接続された２つのＮチャネルＦＥＴは、スイッチング動作が異なるタイミングで行われる。
【０１３７】
したがって、同時にスイッチング動作が行われる場合よりも、装置全体の瞬時電流が小さくなる。その結果、ヘッドドライバ２８４を駆動する電源の電流供給能力も、より小さいもので済むという利点がある。さらに、スイッチ動作のタイミングがずれることで、ノイズレベルが低減し、かつエネルギー分散による放射電磁ノイズも軽減される。
【０１３８】
デジタル電力増幅部３５４において電力増幅されたパルス変調信号は、平滑フィルタ３５５に入力される。平滑フィルタ３５５は、コイルとコンデンサの組合せからなるローパスフィルタであり、パルス変調信号は、平滑フィルタ３５５により三角波信号の全ての周波数成分が除去される。その結果、平滑フィルタ３５５からは、変調前の駆動波形信号がそのまま増幅されて出力される。したがって、４つの駆動増幅回路３５０−１〜３５０−４において、それぞれ固有の三角波信号によって変調されたパルス変調信号は、全て同じ形状の駆動信号に復調される。
【０１３９】
この平滑化された駆動信号は、フィードバック抵抗３５６を介して駆動信号増幅部３５１に入力されるとともに、ヘッド２５０の対応するヘッドモジュール３６０に入力される。即ち、駆動増幅回路３５０−１の出力信号はヘッドモジュール３６０−１に、駆動増幅回路３５０−２の出力信号はヘッドモジュール３６０−２に、駆動増幅回路３５０−３の出力信号はヘッドモジュール３６０−３に、駆動増幅回路３５０−４の出力信号はヘッドモジュール３６０−４に入力される。
【０１４０】
各ヘッドモジュール３６０−１〜３６０−４の内部構成は同様となっており、図１１に、ヘッドモジュール３６０−１の内部構成を示す。同図に示すように、ヘッドモジュール３６０−１は、各ノズル（不図示）に対応する多数のピエゾアクチュエータ２５８と、１つのピエゾアクチュエータ２５８に対して１つのアナログスイッチ３６４が設けられている。
【０１４１】
駆動増幅回路３５０−１から入力された駆動信号は、各ピエゾアクチュエータ２５８に供給可能に各アナログスイッチ３６４の入力部に入力される。アナログスイッチ３６４は、画像データによりＯＮ／ＯＦＦが制御され、その結果、各ピエゾアクチュエータ２５８の動作の有無が制御される。
【０１４２】
ここでは、ヘッドモジュール毎に駆動増幅回路を設け、駆動増幅回路毎に固有の三角波信号を用いる例を説明したが、ヘッドモジュールの数と駆動増幅回路の数が同一である必要は無い。例えば、各ヘッドモジュールが２つのハーフモジュールから構成される場合であれば、ハーフモジュール毎に駆動増幅回路を設けてもよい。また、各ヘッドモジュールのピエゾアクチュエータの数が少ない場合等には、複数のヘッドモジュールに対して１つの駆動増幅回路を設けるようにしてもよい。
【０１４３】
＜その他の変形例＞
三角波信号生成回路３３０は、マトリクス状の信号対出力ポートのスイッチを備えてもよい。例えば、図１２に示すように、各バッファ３４０−１〜３４０−４の入力信号を選択可能となるように、各信号発生器３３０−１〜３３０−４の出力にスイッチ群３３９−１〜３３９−４を備え、このスイッチ群３３９−１〜３３９−４の各スイッチを制御部３００から制御可能とする。このように構成することで、生成される複数の三角波信号から１つの三角波信号を選択し、該当する出力系統に切り替え出力することが可能となる。
【０１４４】
また、三角波信号生成回路３３０は、アドレスを有し、出力可能な三角波信号を固定するように構成してもよい。これにより、三角波信号発生器３３０を複数備えた場合であっても、互いに生成する三角波信号が固有となり、デジタル電力増幅器の同時スイッチングを管理することができる。
【０１４５】
また、各三角波信号発生器を自励三角波発振回路で構成する場合であって、インクジェットヘッドの数が多く、多数の駆動増幅回路を設けた場合には、個々に固有の三角波信号を用意することになるため、数に限界がある。そこで、各インクジェットヘッドの駆動アクチュエータ数が所定より少ない場合には、各駆動増幅回路へ出力する三角波信号を選択制御するようにしてもよい。
【０１４６】
例えば、通常は各駆動増幅回路３５０にはそれぞれ固有の三角波信号が入力されるように構成し、ある駆動増幅回路３５０が駆動するピエゾアクチュエータ２５８の数が所定の数より少ない場合には、その他の駆動増幅回路３５０でピエゾアクチュエータ２５８の駆動する数が少ないところと三角波信号を共用するように制御部３００で制御する。これにより、使用しない信号発生器３３０を停止させることができ、過剰な信号発振をさせることなく、三角波信号間で発生する広帯域のノイズを低減することができる。
【０１４７】
また、三角波信号生成回路３３０が生成、出力している三角波の位相、周波数等の情報を、制御部３００を介してホストコンピュータ２８６に出力し、当該情報の記録や、出力が可能となる機能を持たせてもよい。
【０１４８】
この機能は、各駆動増幅回路３５０に入力される三角波信号(搬送波)の波形情報を管理することを目的としている。現在、各駆動増幅回路３５０にどのような特性の三角波信号が入力されているかを、ホストコンピュータ２８６等の上位システムにおいて把握することで、各駆動増幅回路３５０のデジタル電力増幅部３５４の瞬時電流を算出し、表示することが可能となる。また、表示された値から、ユーザーが三角波信号生成回路３３０から各駆動増幅回路３５０への三角波信号の配分や共有状態を設定することが可能となり、駆動回路３５０間で発生する広帯域のノイズ成分を放射ノイズレベルと比較しなから調整することができる。
【０１４９】
さらに、波形情報に基づいて各駆動増幅回路３５０に入力する三角波信号を選択制御することで、各駆動増幅回路３５０の検査を効率化することができる。例えば、変調化されたパルス信号の整合性を測ることが容易になる。
【０１５０】
また、液体吐出異常が発生した際の状況把握をする際には、どの三角波信号の波形が使用されたか等、メンテナンス面で効果を得ることが可能となる。
【０１５１】
以上説明したように、本発明は複数のインクジェットヘッド或いは複数のノズル群の各々に対応した複数の駆動増幅回路を具備する液体吐出装置に関するもので、それぞれの駆動増幅回路のデジタル電力増幅器において、パルス化変調された駆動波形信号によってスイッチングするタイミングを駆動増幅回路毎に制御する回路システムである。
【０１５２】
この回路システムは、それぞれの駆動増幅回路のデジタル電力増幅器でスイッチングされるタイミングが異なるため、装置内の駆動増幅回路で同時に生じる瞬時電流を抑えることできるので、複数のインクジェットヘッドを駆動する際に発生する電源ノイズ及び電磁放射ノイズを抑制可能としている。
【符号の説明】
【０１５３】
１００…インクジェット記録装置、２５０…ヘッド、２５８…ピエゾアクチュエータ、２８０…プリント制御部、２８４…ヘッドドライバ、３１０…駆動波形信号生成回路、３３０…三角波信号生成回路、３３４…遅延回路、３５０…駆動増幅回路、３５１…駆動信号増幅器、３５２…パルス化変調器、３５３…ゲートドライバ、３５４…デジタル電力増幅部、３５５…平滑フィルタ、３６０…ヘッドモジュール、３６４…アナログスイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動波形信号を生成する駆動波形信号生成手段と、
振幅及びデューティ比が一定で位相又は周波数が互いに異なる複数の搬送波信号を生成する搬送波信号生成手段と、
前記駆動波形信号を前記複数の搬送波信号とそれぞれ比較して複数のパルス変調信号に変換するパルス化変調手段と、
プッシュプル接続された２つのトランジスタで構成される出力段を有し、前記複数のパルス変調信号をそれぞれ電力増幅するデジタル電力増幅手段と、
前記電力増幅された複数のパルス変調信号をそれぞれ平滑して複数の駆動信号を生成する平滑手段と、
液体吐出ヘッドの複数の容量性負荷の吐出素子に駆動信号を供給する供給手段であって、前記液体吐出ヘッドを構成する複数のヘッドモジュール毎に前記複数の駆動信号をそれぞれ供給する供給手段と、
を備えたことを特徴とする吐出素子の駆動回路。
【請求項２】
前記搬送波信号生成手段は、
単一の発振回路と、
該発振回路の出力信号に基づく信号を設定された位相遅延量でそれぞれ遅延させる複数の遅延回路と、
を備え、
該複数の遅延回路の出力信号に基づいて前記複数の搬送波信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の吐出素子の駆動回路。
【請求項３】
前記搬送波信号生成手段は複数の発振回路を備え、該複数の発振回路の出力信号に基づいて前記複数の搬送波信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の吐出素子の駆動回路。
【請求項４】
前記複数の発振回路は、
出力信号の発振周波数を決定するための抵抗値を切り替えるための切り替え手段と、
前記切り替え手段を制御する抵抗値制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項３に記載の吐出素子の駆動回路。
【請求項５】
前記発振回路は、三角波信号を生成する三角波発振回路であることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路。
【請求項６】
前記搬送波信号生成手段は、
生成した複数の搬送波信号から各パルス化変調手段に出力する搬送波信号を選択する選択手段と、
前記選択手段を制御する選択制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路。
【請求項７】
生成する搬送波信号の位相情報又は周波数情報を取得する取得手段を備え、
前記搬送波信号生成手段は、前記取得した情報に基づいて前記複数の搬送波信号を生成することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路。
【請求項８】
前記搬送波信号生成手段が生成する前記複数の搬送波信号の位相情報又は周波数情報を出力する出力手段を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路。
【請求項９】
前記吐出素子は、ピエゾアクチュエータであることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路。
【請求項１０】
液体が吐出される複数のノズルと、該複数のノズルからそれぞれ液体を吐出するための複数の吐出素子と、を有する複数のヘッドモジュールから構成される液体吐出ヘッドと、
請求項１から９のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路と、
を備えたことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の液体吐出装置と、
入力された画像データに応じて各吐出素子の駆動の有無を選択する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
駆動波形信号を生成する駆動波形信号生成手段と、
振幅及びデューティ比が一定で位相又は周波数が互いに異なる複数の搬送波信号を生成する搬送波信号生成手段と、
前記駆動波形信号を前記複数の搬送波信号とそれぞれ比較して複数のパルス変調信号に変換するパルス化変調手段と、
プッシュプル接続された２つのトランジスタで構成される出力段を有し、前記複数のパルス変調信号をそれぞれ電力増幅するデジタル電力増幅手段と、
前記電力増幅された複数のパルス変調信号をそれぞれ平滑して複数の駆動信号を生成する平滑手段と、
液体吐出ヘッドの複数の容量性負荷の吐出素子に駆動信号を供給する供給手段であって、前記液体吐出ヘッドを構成する複数のヘッドモジュール毎に前記複数の駆動信号をそれぞれ供給する供給手段と、
を備えたことを特徴とする吐出素子の駆動回路。
【請求項２】
前記搬送波信号生成手段は、
単一の発振回路と、
該発振回路の出力信号に基づく信号を設定された位相遅延量でそれぞれ遅延させる複数の遅延回路と、
を備え、
該複数の遅延回路の出力信号に基づいて前記複数の搬送波信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の吐出素子の駆動回路。
【請求項３】
前記搬送波信号生成手段は複数の発振回路を備え、該複数の発振回路の出力信号に基づいて前記複数の搬送波信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の吐出素子の駆動回路。
【請求項４】
前記複数の発振回路は、
出力信号の発振周波数を決定するための抵抗値を切り替えるための切り替え手段と、
前記切り替え手段を制御する抵抗値制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項３に記載の吐出素子の駆動回路。
【請求項５】
前記発振回路は、三角波信号を生成する三角波発振回路であることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路。
【請求項６】
前記搬送波信号生成手段は、
生成した複数の搬送波信号から各パルス化変調手段に出力する搬送波信号を選択する選択手段と、
前記選択手段を制御する選択制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路。
【請求項７】
生成する搬送波信号の位相情報又は周波数情報を取得する取得手段を備え、
前記搬送波信号生成手段は、前記取得した情報に基づいて前記複数の搬送波信号を生成することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路。
【請求項８】
前記搬送波信号生成手段が生成する前記複数の搬送波信号の位相情報又は周波数情報を出力する出力手段を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路。
【請求項９】
前記吐出素子は、ピエゾアクチュエータであることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路。
【請求項１０】
液体が吐出される複数のノズルと、該複数のノズルからそれぞれ液体を吐出するための複数の吐出素子と、を有する複数のヘッドモジュールから構成される液体吐出ヘッドと、
請求項１から９のいずれかに記載の吐出素子の駆動回路と、
を備えたことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の液体吐出装置と、
入力された画像データに応じて各吐出素子の駆動の有無を選択する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−４５８３５（Ｐ２０１２−４５８３５Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９０９３０（Ｐ２０１０−１９０９３０）
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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