(57)【要約】【課題】液滴を吐出する駆動回路の構成を簡略化して、消費電力を低減すると共に、ノズル毎の階調調整を小電力で容易に行う。【解決手段】駆動信号の入力によって圧力室の圧力を変化させてノズルから液滴を吐出させるアクチュエータと、該アクチュエータを駆動制御する駆動制御手段とを有する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置において、前記駆動制御手段は、前記液滴を生成する基準駆動信号を前記アクチュエータに対して出力する基準駆動信号発生部と、前記液滴の吐出量を制御する階調信号を複数生成する階調信号発生部と、該階調信号発生部で生成された複数の階調信号から指定された階調データに対応する階調信号を選択する階調信号選択部とを有し、前記基準信号発生部から出力される基準駆動信号及び前記階調信号選択部で選択された階調信号を前記アクチュエータの異なる入力端に供給するように構成されている。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液体が充填された複数の圧力室と、該圧力室に個別に連通して前記液体を液滴として吐出する複数のノズルと、駆動信号の入力によって前記圧力室の圧力を変化させて前記ノズルから液滴を吐出させるアクチュエータと、該アクチュエータを駆動制御する駆動制御手段とを有する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置において、
前記駆動制御手段は、前記液滴を生成する基準駆動信号を前記アクチュエータに対して出力する基準駆動信号発生部と、前記液滴の吐出量を制御する階調信号を複数生成する階調信号発生部と、該階調信号発生部で生成された複数の階調信号から指定された階調データに対応する階調信号を選択する階調信号選択部とを有し、前記基準信号発生部から出力される基準駆動信号及び前記階調信号選択部で選択された階調信号を前記アクチュエータの異なる入力端に供給するように構成されていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
前記階調信号発生部は、前記基準駆動信号と同期して当該基準駆動信号の振幅量を制御する複数の階調信号を生成するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記階調信号発生部は、階調信号の基準となる１つの階調信号の波形データから、オフセット部と、基準駆動信号の振幅変化を制御する波形部とを分離する波形データ選択部と、該波形データ選択部で分離された波形部に夫々所望の階調量となる階調値を加算する加算器とを含んで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記波形データ選択部は、前記階調信号の波形形成用データを所定のアドレスに対応する記憶素子に記憶する波形メモリと、該波形メモリから読み出された波形形成用データのアドレスと、必要な波形形成用データのアドレスとの一致を検出する一致比較器とを有し、該一致比較器の比較結果に基づいてオフセット部及び波形部のうち必要な方を選択するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
前記基準駆動信号発生部は、周囲の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段で検出した温度に基づいて基準駆動信号波形を補正する基準駆動信号補正手段とを備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載の液滴吐出装置。
【請求項６】
内部に液体が充填された複数の圧力室と、該圧力室に個別に連通して前記液体を液滴として吐出する複数のノズルと、駆動信号の入力によって前記圧力室の圧力を変化させて前記ノズルから液滴を吐出させるアクチュエータと、該アクチュエータを駆動制御する駆動制御手段とを備え、駆動制御手段によって前記アクチュエータを駆動制御することにより、前記複数のノズルから液滴を吐出するようにした液滴吐出制御方法において、
前記アクチュエータに対する前記液滴を生成する基準駆動信号を形成する基準駆動信号発生ステップと、前記液滴の吐出量を制御する階調信号を複数生成する階調信号発生ステップと、該階調信号発生ステップで生成された複数の階調信号から指定された階調データに対応する階調信号を選択する階調信号選択ステップと、前記基準駆動信号と前記階調信号選択ステップで選択した階調信号とを前記アクチュエータの異なる入力端に供給して、階調データに投じてアクチュエータに印加する駆動信号の振幅を制御するようにしたことを特徴とする液滴吐出制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタなどの液滴吐出装置及び液滴吐出制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出装置の１つであるインクジェットプリンタは、記録ヘッドに形成した複数のノズルからインク滴（液滴）を吐出して所定の記録媒体上に画像形成を行う。この記録ヘッドとして、アクチュエータによってノズルに連通する圧力室に圧力変動を発生させ、ノズル開口部からインク滴を吐出させるものが知られている。
このような記録ヘッドとしては、種々の方式が提案されている。これら方式は大きく分類するとピエゾ方式と膜沸騰インクジェット方式とに分類される。
【０００３】
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ことにより、圧力室となる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、その圧力変化でインク滴をノズルから吐出させるようにしている。
一方、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を設け、この微小ヒータによってキャビティ内のインクを瞬間的に３００℃以上に加熱してインクを膜沸騰状態として気泡を生成し、この気泡による圧力変化によってノズルからインク滴を吐出させるようにしている。
【０００４】
このような記録ヘッドでは、各ノズルから吐出されるインク滴が記録媒体に着弾してドットを形成することにより印刷が行われる。しかし、このままではドットの有無の制御だけであり、灰色等の中間階調を印刷することができない。そこで、１つの画像を４×４、８×８等の複数のドットで表現することで中間階調を表現する方法が用いられている。
４×４のドットマトリックスで１つの画素を表現すれば、１７階調の濃淡を表現することができる。画素の分解能を上げれば、より高階調が得られる。しかし、ドット径を変えずに階調を上げると、１画素を構成する面積が大きくなり実質的な解像度が低下する。
【０００５】
また、ドット径を大きくした場合には、低濃度で１画素を当たりのドット数が少なくなったときに、粒状性が目立つようになる。
そこで、インク滴を小さくしてドット径を小さくする必要がある。
このために、従来は、例えば、インクを充填した圧力室を膨張させてから収縮させる引き打ちインク滴を小さくして吐出する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この方法によれば、ドット径が小さくなり、低濃度での粒状性を改善することができるが、インクの吐出速度が低下するため印刷時間が長くなるという未解決の課題がある。
この未解決の課題を解決するために、１つのインク滴を構成するために複数の駆動信号をアクチュエータにインさせ、記録媒体に着弾するまえに所望のインク重量を項瀬するために複数の駆動信号をアクチュエータに印加させ、記録媒体に着弾する前に所望のインク重量を生成して同一ノズルから異なる重量のインク滴を吐出させ方法が知られている（例えば，特許文献２参照）。
【０００７】
この特許文献２の発明では、複数のインク滴を吐出中に１つのインク滴に合成することは困難である。
このため、１つのノズルに対してインク吐出量に対応した複数の駆動電圧波形を発生させ、このうちの１つを階調データ信号により選択することにより、ドットの大きさを自由に可変して階調表現を向上させるようにした方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開昭５５−１７５５８９号公報（第１頁、図３）
【特許文献２】米国特許第５２８５２１５号明細書（第４欄、図６〜図１０）
【特許文献３】特開平９−１１４５７号公報（第１頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献３に記載された従来例にあっては、１つのノズルに対して複数の駆動電圧波形を発生させるようにしているので、同時に駆動するノズル数によって消費電力が数十ワットとなるため、全ノズルを駆動できるパワートランジスタ等で駆動回路を構成し、放熱を考慮した設計が必要となる。また、ドット径に合わせた駆動電圧波形を複数設定する構成では、必要な階調の数だけパワー系の駆動信号を容易しておかなければならない。１つの駆動回路に対して２つのパワートランジスタが必要であり、仮に８階調を構成すると、１６個のパワートランジスタが必要となるため、非常に大きな回路構成となってしまうという未解決の課題がある。
【０００９】
さらに、個々の階調を表現するドット径を安定して吐出するために周囲温度の変化によって生じるインク粘度の変化の補正を個々の駆動信号に対して行わなければならないという未解決の課題もある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、液滴を吐出するための駆動回路の構成を簡略化して、消費電力を低減すると共に、ノズル毎の階調調整を小電力で容易に行うことができる液滴吐出装置及び液滴吐出制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、内部に液体が充填された複数の圧力室と、該圧力室に個別に連通して前記液体を液滴として吐出する複数のノズルと、駆動信号の入力によって前記圧力室の圧力を変化させて前記ノズルから液滴を吐出させるアクチュエータと、該アクチュエータを駆動制御する駆動制御手段とを有する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置において、前記駆動制御手段は、前記液滴を生成する基準駆動信号を前記アクチュエータに対して出力する基準駆動信号発生部と、前記液滴の吐出量を制御する階調信号を複数生成する階調信号発生部と、該階調信号発生部で生成された複数の階調信号から指定された階調データに対応する階調信号を選択する階調信号選択部とを有し、前記基準信号発生部から出力される基準駆動信号及び前記階調信号選択部で選択された階調信号を前記アクチュエータの異なる入力端に供給するように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
この第１の発明では、基準駆動信号発生部で形成した液滴を生成する基準駆動信号と、階調信号発生部で生成した複数の階調信号から階調信号選択部で階調データによって選択した１つの階調信号とをアクチュエータの異なる入力端に供給して、基準駆動信号と階調信号との差分でアクチュエータを駆動することにより、階調信号を階調変化分の電圧値とすることができ、駆動回路側に大きな耐圧を必要とせず、複数個の階調信号発生回路を小型に配置することができ、駆動回路の全体構成を小型化すると共に、省電力化を図ることができる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記階調信号発生部は、前記基準駆動信号と同期して当該基準駆動信号の振幅量を制御する複数の階調信号を生成するように構成されていることを特徴としている。
この第２の発明では、階調信号発生部で基準駆動信号の振幅量を制御する複数の階調信号を生成するので、階調信号を階調変化分の電圧値とすることができ、駆動回路側に大きな耐圧を必要とせず、複数個の階調信号発生回路を小型に配置することができる。
【００１３】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記階調信号発生部は、階調信号の基準となる１つの階調信号の波形データから、オフセット部と、基準駆動信号の振幅変化を制御する波形部とを分離する波形データ選択部と、該波形データ選択部で分離された波形部に夫々所望の階調量となる階調値を加算する加算器とを含んで構成されていることを特徴としている。
【００１４】
この第３の発明では、階調信号の基準となる１つの階調信号の波形データを、波形データ選択部によって、オフセット部と、基準駆動信号の振幅変化を制御する波形部とに分離し、分離した波形部に加算器で所望の階調値を加算することにより、複数の階調信号を容易に形成することができる。
第４の発明は、第３の発明において、前記波形データ選択部は、前記階調信号の波形形成用データを所定のアドレスに対応する記憶素子に記憶する波形メモリと、該波形メモリから読み出された波形形成用データのアドレスと、必要な波形形成用データのアドレスとの一致を検出する一致比較器とを有し、該一致比較器の比較結果に基づいてオフセット部及び波形部のうち必要な方を選択するように構成されていることを特徴としている。
【００１５】
この第４の発明では、一致比較器で波形メモリから読み出された波形形成用データのアドレスと必要な波形形成用データのアドレスとの一致を検出し、両者が不一致であるときにはオフセット部を選択し、両者が一致したときに波形部を選択することにより、基準となる階調信号に同期した異なる複数の階調信号を、正確に形成することができる。
第５の発明は、第１乃至第４の発明のうちの何れか１つの発明において、前記基準駆動信号発生部は、周囲の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段で検出した温度に基づいて基準駆動信号波形を補正する基準駆動信号補正手段とを備えていることを特徴としている。
【００１６】
この第５発明では、温度検出手段で周囲温度を検出し、検出した温度に基づいて基準信号補正手段で基準駆動信号波形を補正するので、周囲温度の変化による液滴の吐出特性の変化に応じた最適な基準駆動信号波形を形成することができる。
第６の発明は、内部に液体が充填された複数の圧力室と、該圧力室に個別に連通して前記液体を液滴として吐出する複数のノズルと、駆動信号の入力によって前記圧力室の圧力を変化させて前記ノズルから液滴を吐出させるアクチュエータと、該アクチュエータを駆動制御する駆動制御手段とを備え、駆動制御手段によって前記アクチュエータを駆動制御することにより、前記複数のノズルから液滴を吐出するようにした液滴吐出制御方法において、
前記アクチュエータに対する前記液滴を生成する基準駆動信号を形成する基準駆動信号発生ステップと、前記液滴の吐出量を制御する階調信号を複数生成する階調信号発生ステップと、該階調信号発生ステップで生成された複数の階調信号から指定された階調データに対応する階調信号を選択する階調信号選択ステップと、前記基準駆動信号と前記階調信号選択ステップで選択した階調信号とを前記アクチュエータの異なる入力端に供給して、階調データに投じてアクチュエータに印加する駆動信号の振幅を制御するようにしたことを特徴としている。
【００１７】
この第６の発明では、前述した第１の発明と同様に、液滴を生成する基準駆動信号と、複数の階調信号から階調データによって選択した１つの階調信号とをアクチュエータの異なる入力端に供給して、基準駆動信号と階調信号との差分でアクチュエータを駆動することにより、階調信号を階調変化分の電圧値とすることができ、駆動回路側に大きな耐圧を必要とせず、複数個の階調信号発生回路を小型に配置することができ、駆動回路の全体構成を小型化すると共に、省電力化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の液滴吐出装置及び液滴吐出制御方法の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態における液滴吐出装置をインクジェットプリンタに適用した場合の概略構成を示す斜視図である。
図中、１はインクジェットプリンタであって、このインクジェットプリンタ１は、装置本体２備えており、上部後方に記録媒体としての記録用紙Ｐを載置するトレイ２１と、下部前方に記録用紙Ｐを排出する排出口２２と、上部面に操作パネル７とが設けられている。
【００１９】
操作パネル７は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤランプ等で構成され、液晶メッセージ等を表示する表示部（図示せず）と、各種スイッチ等で構成される操作部（図示せず）とを備えている。
また、装置本体２の内部には、主に、往復動する印字部３を備える印刷装置４と、記録用紙Ｐを１枚ずつ印刷装置４に送り込む給紙装置５と、印刷装置４及び給紙装置５を制御する制御装置６とを有している。
【００２０】
制御装置６の制御より、給紙装置５は、記録用紙Ｐを一枚ずつ間欠送りする。この記録用紙Ｐは、印字部３の下部近傍を通過する。このとき、印字部３が記録用紙Ｐの送り方向とは略直交する方向に往復移動して、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。すなわち、印字手段３の往復動及び記録用紙Ｐの間欠送りが、印刷における主操作方向及び副操作方向となって、インクジェット方式の印刷が行われる。
【００２１】
印刷装置４は、印刷部３と、印字部３を主走査方向に移動させる駆動現となるキャリッジモータ４１と、キャリッジモータ４１の回転を受けて、印字部３を往復動させる往復動機構４２とを備えている。
印字部３は、その下部に、多数のノズル１１０を備えるインクの種類に対応した複数のヘッドユニット３５と、各ヘッドユニット３５にインクを供給する複数のインクカートリッジ３１と、各ヘッドユニット３５及びインクカートリッジ３１を搭載したキャリッジ３２とを有している。
【００２２】
また、ヘッドユニット３５は、図２に示すようにインクジェット式記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）１００を多数備えている。
このインクジェットヘッド１００は、図２に示すように、振動板１２１と、この振動板１２１を変位させる圧電式アクチュエータ１２２と、内部に液体であるインクが充填され振動板１２１の変位により内部の圧力が増減されるキャビティ（圧力室）１２３と、このキャビティ１２３に連通しキャビティ１２３内の圧力の増減によりインクを液滴として吐出するノズル１２４とを少なくとも備えている。
【００２３】
さらに詳述すると、インクジェットヘッド１００は、ノズル１２４が形成されたノズル基板１２５と、キャビティ基板１２６と、振動板１２１と、複数の圧電素子１２７を積層した積層型の圧電式アクチュエータ１２２とを備えている。
キャビティ基板１２６は、図示のように所定形状に形成され、これにより、キャビティ１２３と、これに連通するリザーバ１２８とが形成されている。また、リザーバ１２８は、インク供給チューブ１２９を介してインクカートリッジ３１に接続されている。
【００２４】
圧電式アクチュエータ１２２は、対向して配置される櫛歯状の電極１３１、１３２と、その電極１３１、１３２の各櫛歯と交互に配置される圧電素子１２７とからなる。また、圧電式アクチュエータ１２２は、その一端側が図２に示すように中間層１３０を介して振動板１２１と接合されている。
このような構成からなる圧電式アクチュエータ１２２では、第１電極１３１と第２電極１３２との間に印加される駆動信号源からの駆動信号により、図２に示すように上下方向に伸び縮みするモードを利用している。この圧電式アクチュエータ１２２は、圧電素子１２７が積層されているために、大きな駆動力が得られるのが特徴である。
【００２５】
したがって、圧電式アクチュエータ１２２では、図２に示すような駆動信号が印加されると、振動板１２１に変位が生じてキャビティ内１２３内の圧力が変化して、ノズル１２４からインク滴が吐出される。
なお、図２に示すノズル基板１２６に形成されるインクジェットヘッド１００毎のノズル１２４は、例えば図３に示すように配列されている。この図３の例では、４色のインク（イエローＹ，マゼンタＭ，シアンＣ，ブラックＫ）に適用した場合のノズル１２４の配列パターンを示している。
【００２６】
また、ヘッドユニット３５は、図１ではインクカートリッジ３１を含んだ構成を示しているが、このような構成に限定されない。例えば、インクカートリッジ３１を別に固定し、チューブなどによってヘッドユニット３５に供給されるようなものでもよい。したがって、以下において、印字部３とは別に、夫々一つの振動板１２１、静電アクチュエータ１２２、キャビティ１２３、ノズル１２４等で構成されたインクジェットヘッド１００を複数設けたものをヘッドユニットと称するものとする。
【００２７】
なお、インクカートリッジ３１として、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。この場合、印字部３には、各色に夫々対応したヘッドユニット３５が設けられることになる。ここで、図１では、４色のインクに対応した４つのカートリッジ３１を示しているが、印字部３はその他の色、例えばライトシアン、ライトマゼンタ、ダークイエロー等のインクカートリッジ３１をさらに備えるように構成されていてもよい。
【００２８】
往復動機構４２は、その両端をフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸４２２と、キャリッジガイド軸４２２と平行に延在するタイミングベルト４２１とを有している。
キャリッジ３２は、往復動機構４２のキャリッジガイド軸４２２に往復動自在に支持されると共に、タイミングベルト４２１の一部に固定されている。
【００２９】
キャリッジモータ４１の作動により、プーリを介してタイミングベルト４２１を正逆走行させると、キャリッジガイド軸４２２に案内されて、印字部３が往復動する。そして、この往復動の際に、印刷されるイメージデータ（印刷データ、液滴吐出制御情報）に対応して、ヘッドユニット３５内における複数のインクジェットヘッド１００のノズル１２４から適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【００３０】
給紙装置５は、その駆動源となる給紙モータ５１と、給紙モータ５１の作動により回転する給紙ローラ５２とを有している。
給紙ローラ５２は、記録用紙Ｐの送り経路で記録用紙Ｐを挟んで上下に対向する従動ローラ５２ａと駆動ローラ５２ｂとで構成され、駆動ローラ５２ｂは給紙モータ５１に連結されている。これにより、給紙ローラ５２は、トレイ２１に設置した多数枚の記録用紙Ｐを、印刷装置４に向かって１枚ずつ送り込めるようになっている。なお、トレイ２１に代えて、記録用紙Ｐを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成であってもよい。
【００３１】
制御装置６は、例えば、パーソナルコンピュータ、ディ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４や給紙装置５等を制御することにより記録用紙Ｐに印刷処理を行うものである。
この制御装置６は、図４に示すように、ホストコンピュータ６０から入力された印刷データなどを受け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例えばマイクロコンピュータで構成される制御部６２と、キャリッジモータ４１を駆動制御するキャリッジモータドライバ６３と、給紙モータ５１を駆動制御する給紙モータドライバ６４と、ヘッドユニット３５を駆動制御するヘッドドライバ６５と、各ドライバ６３、６４及び６５の出力信号を外部のキャリッジモータ４１、給紙モータ５１及びヘッドユニット３５で使用する制御信号に変換して出力すると共に、印字部３の周囲温度を検出する温度検出手段としての温度センサ６６で検出した温度検出値を制御部６２に入力する入出力インタフェース部６７と、後述する温度補正量を記憶する例えば不揮発性メモリで構成される温度補正量記憶部６８とを備えている。
【００３２】
ここで、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、ホストコンピュータ８から入力インタフェース部６１を介して入力される印刷データを図示していないデータ格納領域に格納する不揮発性半導体メモリの一種であるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）６２ｂと、印刷データ印刷処理等を実行する際に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とを少なくとも備えている。
【００３３】
また、制御部６２には、図示しないが、例えばインクカートリッジ３１のインク残量、印字部３の位置、湿度等の印刷環境等を検出可能な各種センサが、夫々電気的に接続されている。
制御部６２は、入力インタフェース部６１を介してホストコンピュータ６０から印刷データを入手すると、その印刷データをＥＥＰＲＯＭ６２ｂに格納する。そして、ＣＰＵ６２ａは、この印刷データに所定の処理を実行して、この処理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に制御信号を出力する。各ドライバ６３、６４及び６５から制御信号が出力されると、これらが出力インタフェース部６７で駆動信号に変換されてヘッドユニット３５の複数のインクジェットヘッド１００に対応する圧電式アクチュエータ１２２、印刷装置４のキャリッジモータ４１及び給紙装置５が夫々作動して、記録用紙Ｐに印刷処理が実行される。
【００３４】
また、制御部６２は、後述する基準駆動信号及び階調信号を形成するための波形形成用データＤＡＴＡｂ及びＤＡＴＡｔを後述する波形メモリ７０１及び８１１に書込むために、書込イネーブル信号ＤＥＮｂ及びＤＥＮｔと、書込クロック信号ＷＣＬＫｂ及びＷＣＬＫｔと波形メモリ７０１及び８１１の書込アドレスデータＡ０〜Ａ３及びＢ０〜Ｂ３とを出力して例えば１６ビットの波形形成用データＤＡＴＡｂ及びＤＡＴＡｔを波形メモリ７０１及び８１１に書込むと共に、この波形メモリ７０１及び８１１に記憶された波形形成用データＤＡＴＡｂ及びＤＡＴＡｔを読出すための読出アドレスデータＡ０〜Ａ３及びＢ０〜Ｂ３、波形メモリ７０１及び８１１からの読出した波形形成用データをラッチするタイミングを設定する第１のクロック信号ＡＣＬＫ及びＢＣＬＫ、ラッチした波形データを加算するためのタイミングを設定する第２のクロック信号ＣＬＫ及びラッチデータをクリアするクリア信号ＣＬＥＲをヘッドドライバ６５に出力する。
【００３５】
このヘッドドライバ６５は、基準駆動信号ＣＯＭを形成する基準駆動信号発生部としての基準駆動信号発生回路７０と、基準となる１つの階調信号に基づいて複数例えば４つの階調信号ＶＳ０〜ＶＳ３を生成する階調信号発生部としての階調信号発生回路８０と、基準駆動信号ＣＯＭ及び階調信号ＶＳ０〜ＶＳ３を選択するためのクロック信号ＳＣＫを出力する発振回路９０とを備えている。
【００３６】
基準駆動信号発生回路７０は、図５に示すように、制御部６２から入力される基準駆動信号を生成するための波形形成用データＤＡＴＡｂを所定のアドレスに対応する記憶素子に記憶する波形メモリ７０１と、この波形メモリ７０１から読出された波形形成用データを前述した第１のクロック信号ＡＣＬＫによってラッチするラッチ回路７０２と、ラッチ回路７０２の出力と後述するラッチ回路７０４から出力される波形生成データＷＤＡＴＡとを加算する加算器７０３と、この加算器７０３の加算出力を前述した第２のクロック信号ＣＬＫによってラッチするラッチ回路７０４と、このラッチ回路７０４から出力される波形生成データＷＤＡＴＡをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器７０５と、このＤ／Ａ変換器７０５から出力されるアナログ信号を電圧増幅する電圧増幅部７０６と、この電圧増幅部７０６の出力信号を電流増幅して基準駆動信号ＣＯＭを出力する電流増幅部７０７とを備えている。ここで、ラッチ回路７０２及び７０４には制御部６２から出力されるクリア信号ＣＬＥＲが入力され、このクリア信号ＣＬＥＲがオフ状態となったときに、ラッチデータがクリアされる。
【００３７】
階調信号生成回路８０は、図６に示すように、基準駆動信号発生回路７０と同様の構成に制御部６２から入力される階調信号を生成するための波形形成用データＤＡＴＡｔを所定のアドレスに対応する記憶素子に記憶する波形メモリ８１１を有して基準となる階調信号を生成する基準階調信号生成部８１と、この基準階調信号生成部８１の波形メモリ８１１から読出された波形形成用データＷＤをオフセット部と波形部とに分離する波形データ選択部８２と、この波形データ選択部８２で分離されたオフセット部に基づいてオフセット信号のみでなる階調信号ＶＳ０を生成するオフセット信号生成部８３と、波形データ選択部８２で分離された波形部に基づいて基準階調信号生成部８１で生成する基準階調信号ＶＳ１と相似形の階調信号ＶＳ２及びＶＳ３を形成する階調信号生成部８４及び８５とで構成されている。
【００３８】
基準階調信号生成部８１は、制御部６２から入力される階調信号を生成するための波形形成用データＤＡＴＡｔを所定のアドレスＢ０〜Ｂ３に対応する記憶素子に記憶する波形メモリ８１１と、この波形メモリ８１１から読出された波形形成用データを前述した第１のクロック信号ＢＣＬＫによってラッチするラッチ回路８１２と、ラッチ回路８１２の出力と後述するラッチ回路８１４から出力される波形生成データＷＤＡＴＡとを加算する加算器８１３と、この加算器８１３の加算出力を前述した第２のクロック信号ＣＬＫによってラッチするラッチ回路８１４と、このラッチ回路８１４から出力される波形生成データＷＤＡＴＡをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器８１５と、このＤ／Ａ変換器８１５から出力されるアナログ信号を電圧増幅する電圧増幅部８１６と、この電圧増幅部８１６の出力信号を電流増幅して基準駆動信号ＣＯＭを出力する電流増幅部８１７とを備えている。ここで、ラッチ回路８１２及び８１４には制御部６２から出力されるクリア信号ＣＬＥＲが入力され、このクリア信号ＣＬＥＲがオフ状態となったときに、ラッチデータがクリアされる。なお、最終的に電流増幅部８１７から出力される基準階調信号ＶＳ１は、事前に波形メモリ８１１のデータを加算して所定のオフセット電圧ＶOFF を出力するように調整され、駆動波形が出力されない期間ではオフセット電圧ＶOFF が出力されている。
【００３９】
また、波形データ選択部８２は、図７に示すように、基準階調信号生成部８１の波形メモリ８１１からの読出しアドレス番号Ｂ０〜Ｂ３と制御部６２で設定する所望のアドレス番号Ｂ０〜Ｂ３との一致を検出し、両者が一致したときに例えば論理値“１”の比較信号を出力する一致比較器８２１ａ〜８２１ｄと、これら一致比較器８２１ａ〜８２１ｄから出力される比較信号が入力されるオアゲート８２２と、このオアゲート８２２の出力信号が一方の入力側に入力され、他方の入力側に第１のクロック信号ＢＣＬＫがインバータ８２３で反転されて入力されるアンドゲート８２４と、オアゲート８２２の出力信号が一方の入力側に他方の入力側に前述したインバータ８２３の出力信号が入力されたオアゲート８２５と、このオアゲート８２５の出力信号が一方の入力端に、他方の入力端にクリア信号ＣＬＥＲが入力されたアンドゲート８２６と、アンドゲート８２４の出力信号がクロック入力端ＣＫに入力され、アンドゲート８２６の出力信号がリセット端子に入力されたＤ型フリップフロップで構成されるラッチ回路８２７と、前記波形メモリ８１１から読出された各アドレスＢ０〜Ｂ３の波形データＷＤ０〜ＷＤ３が一方の入力側に他方の入力側にラッチ回路８２７のＮＯＴＱ出力端から出力される出力信号が入力されたアンドゲート８２８ａ〜８２８ｄとを備えている。そして、ラッチ回路８２７の出力端Ｑからオフセット部及び波形部の何れの状態であるかを表す選択データ信号Ｄｓが階調信号生成部８４及び８５に出力され、アンドゲート８２８ａ〜８２８ｄから出力されるオフセット波形データＷＤOFF がオフセット信号生成部８３に出力される。
【００４０】
さらに、オフセット信号生成部８３は、波形データ選択部８２から出力されるオフセット波形データＷＤOFF が入力され、前述した第１のクロック信号ＢＣＬＫによってラッチするラッチ回路８３２と、ラッチ回路８３２の出力と後述するラッチ回路８３４から出力される波形生成データＷＤＡＴＡとを加算する加算器８３３と、この加算器８３３の加算出力を前述した第２のクロック信号ＣＬＫによってラッチするラッチ回路８３４と、このラッチ回路８３４から出力される波形生成データＷＤＡＴＡをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器８３５と、このＤ／Ａ変換器８３５から出力されるアナログ信号を電圧増幅する電圧増幅部８３６と、この電圧増幅部８３６の出力信号を電流増幅して階調信号ＶＳ０を出力する電流増幅部８３７とを備えている。ここで、ラッチ回路８３２及び８３４には制御部６２から出力されるクリア信号ＣＬＥＲが入力され、このクリア信号ＣＬＥＲがオフ状態となったときに、ラッチデータがクリアされる。
【００４１】
さらにまた、階調信号生成部８４は、波形データ選択部８２から出力される選択データ信号Ｄｓが一方の入力端に、他方の入力端に階調値設定器８４０から階調値＋ΔＶＨが入力されるアンドゲート８４１と、このアンドゲート８４１の出力の符号を調整する符号調整回路８５２と、この符号調整回路８５２の出力と前述した基準階調信号生成部８１の波形メモリ８１１から入力される波形データＷＤとを加算する加算器８４３と、この加算器８４３の加算出力を前述した第１のクロック信号ＢＣＬＫによってラッチするラッチ回路８４４と、ラッチ回路８４４の出力と後述するラッチ回路８４６から出力される波形生成データＷＤＡＴＡとを加算する加算器８４５と、この加算器８４５の加算出力を前述した第２のクロック信号ＣＬＫによってラッチするラッチ回路８４６と、このラッチ回路８４６から出力される波形生成データＷＤＡＴＡをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器８４７と、このＤ／Ａ変換器８４７から出力されるアナログ信号を電圧増幅する電圧増幅部８４８と、この電圧増幅部８４８の出力信号を電流増幅して階調信号ＶＳ２を出力する電流増幅部８４９とを備えている。ここで、符号調整回路８４２は、アンドゲート８４１の出力を切換える切換器８４２ａと、この切換器８４２ａの一方の出力端に接続されたアンドゲート８４１の出力値に−１を乗算する符号変換器８４２ｂと、この符号変換器８４２ｂの出力と切換器８４２ａの他方の出力端からの出力とが入力される切換器８４２ｃと、波形メモリ８１１から入力される波形データの符号が正であるときに切換器８４２ａ及び８４２ｃを、両者間を直接接続するように切換え、波形データの符号が負であるときに切換器８４２ａ及び８４２ｃを符号器８４２ｂ側に切換える選択信号を出力するデジタル比較器８４２ｄとを備えている。また、ラッチ回路８４４及び８４６には制御部６２から出力されるクリア信号ＣＬＥＲが入力され、このクリア信号ＣＬＥＲがオフ状態となったときに、ラッチデータがクリアされる。なお、最終的に電流増幅部８４９から出力される階調信号ＶＳ２は、事前に波形メモリ８１１のデータを加算して所定のオフセットＶOFF を出力するように調整され、駆動波形が出力されない区間ではオフセットＶOFF が出力されている。
【００４２】
さらに、階調信号生成部８５は、階調値設定器８５０で設定される階調値が＋２ΔＶＨに設定され、電流増幅部８５９から階調信号ＶＳ３が出力されることを除いては階調信号生成部８４と同一の構成を有し、階調信号生成部８４との対応部分には、各符号に１０を加算した符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
また、入出力インタフェース部６７は、基準駆動信号発生回路７０から出力される基準駆動信号ＣＯＭ、階調信号生成回路８０から出力される複数の階調信号ＶＳ０〜ＶＳ３及び発振回路９０から出力されるクロック信号ＳＣＬＫをそのままヘッドユニット３５に出力すると共に、制御部６２から印刷データに応じて出力される基準駆動信号ＣＯＭに対するノズル毎の駆動信号選択信号ＳＬｂ、複数の階調信号ＶＳ０〜ＶＳ３を選択するための階調信号選択信号ＳＬｔ、これら選択信号ＳＬｂ及びＳＬｔをラッチするためのラッチ信号ＬＡＴｃ及びＬＡＴｔをヘッドユニット３５に出力する。
【００４３】
また、ヘッドユニット３５は、図８に示すように、所定数のノズル単位で、各ノズル１２４に対応する圧電アクチュエータ１２２の第１の電極１３１に基準駆動信号ＣＯＭを供給するか否かを選択する第１の選択スイッチ２０１と、第２の電極１３２に補正信号ＶＳ０〜ＶＳ３の何れか１つを選択して供給する第２の選択スイッチ２０２を有すると共に、これら選択スイッチ２０１及び２０２を選択制御する駆動信号選択制御回路２１０及び階調信号選択部としての階調信号選択制御回路２２０を有する。
【００４４】
駆動信号選択制御回路２１０は、図８に示すように、入出力インタフェース部６７から所定数の圧電アクチュエータ１２２に対する駆動信号選択信号ＳＬｂがシリアルデータとして供給され、クロック信号ＳＣＫによって順次シフトするシフトレジスタ２１１と、このシフトレジスタ２１１に格納された駆動信号選択信号ＳＬｂをラッチ信号ＬＡＴｂによってパラレル信号としてラッチするラッチ回路２１２と、このラッチ回路２１２のラッチ出力を第１の選択スイッチ２０１で必要とする電圧に変換するレベルシフタ２１３とで構成されている。
【００４５】
階調信号選択制御回路２２０は、図８に示すように、入出力インタフェース部６７から出力される各圧電アクチュエータ１２２に対する階調選択信号ＳＬｔがシリアルデータとして供給され、クロック信号ＳＣＫによって順次シフトするシフトレジスタ２２１と、このシフトレジスタ２２１に格納された階調選択信号ＳＬｔをラッチ信号ＬＡＴｔによってパラレル信号としてラッチするラッチ回路２２２と、このラッチ回路２２２のラッチ出力をデコーダ２２４で必要とする電圧に変換するレベルシフタ２２３と、レベルシフト２２３の出力信号が入力されて圧電アクチュエータ１２２毎の階調選択信号ＳＬｔを第２の選択スイッチ２０２の選択信号としてデコードするデコーダ２２４とを備えている。
【００４６】
ここで、説明を簡単にするために、階調信号生成回路８０から出力される階調信号がＶＳ０〜ＶＳ３の４つであるものとすると、図９に示すように、第２の選択スイッチ２０２を構成するスイッチ部もＳＷ１〜ＳＷ４の４つとなり、階調選択信号ＳＬｔとしては２ビットデータで済むことから、デコーダ２２４で階調選択信号ＳＬｔの２進数データを、スイッチ部ＳＷ１〜ＳＷ４を選択する４進数に変換して、該当する出力端子ｔ１〜ｔ４からオン状態となる選択信号をスイッチ部ＳＷ１〜ＳＷ４に出力することにより、複数の階調信号ＶＳ０〜ＶＳ３から所望とする１つの階調信号を選択することができる。
【００４７】
このデコーダ２２４の入出力関係は、下記表１に示すように、第１番目のビットＢ１と第２番目のビットＢ２が共に“０”であるときにスイッチ部ＳＷ１をオン状態とする選択信号を出力し、第１番目のビットＢ１が“１”で第２番目のビットＢ２が“０”であるときにスイッチ部ＳＷ２をオン状態とする選択信号を出力し、第１番目のビットＢ１が“０”で第２番目のビットＢ２が“１”であるときにスイッチ部ＳＷ３をオン状態とする選択信号を出力し、第１番目及び第２番目のビットＢ１及びＢ２が共に“１”であるときにスイッチ部ＳＷ４をオン状態にする選択信号が出力される。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
さらに、温度補正量記憶部６８には、ヘッドユニット３５の各液滴吐出ヘッド１００におけるノズル１２４毎の周囲温度による吐出特性の変化を補正するための温度をパラメータとする基準駆動信号波形を設定するデータが記憶されている。この基準駆動信号波形を設定するデータは、一般にインクの粘度は、インク温度が高くなると低くなり、インク温度が低くなると高くなる。したがって、周囲温度が高くなるとインク粘度が低下するため、ヘッドユニット３５内の流路抵抗が減少する。例えば、圧力室内の同じ吐出圧の場合、周囲温度が２５℃よりも周囲温度４０℃の方が多くの液滴量となって吐出されてしまう。逆に、周囲温度が低くなるとインク粘度が増加するため、ヘッドユニット３５内の流路抵抗が増加する。この場合、圧力室内の同じ吐出圧では、周囲温度が２５℃よりも周囲温度１０℃の方が少ない液滴量となって吐出されてしまう。これを補うために、図１０に示すように、周囲温度が高くなると基準駆動信号ＣＯＭの振幅を減少させ、低くなると増加させるように補正し、吐出圧が適正となるように制御する。このときの、温度毎の波形データΔＶ１〜ΔＶ３と第１のクロック信号ＡＣＬＫの出力タイミングとが温度補正量記憶部６８に記憶されている。
【００５０】
そして、制御部６２では、インクジェットプリンタ１の電源が投入されると、図１１の印刷制御処理を実行し、先ず、ステップＳ１で、温度センサ６６で検出した温度検出値を読込み、次いでステップＳ２に移行して、読込んだ温度検出値に基づいて温度補正量記憶部６８に記憶されている該当温度における基準駆動信号波形データを選択し、次いでステップＳ３に移行して、波形メモリ７０１及び８１１へ波形データを書込み、次いでステップＳ４に移行して、ホストコンピュータ８から入力された印刷データが存在するか否かを判定し、印刷データが存在しないときには後述するステップＳ１７にジャンプし、印刷データが存在するときにはステップＳ５に移行する。
【００５１】
このステップＳ５では、１枚の記録用紙Ｐの印刷途中であるか否かを判定し、印刷途中であるときには後述するステップＳ８にジャンプし、印刷途中でないときには新たな印刷用紙Ｐの給紙が必要であると判断してステップＳ６に移行し、給紙モータドライバ６４に対して記録用紙Ｐの給紙指令を出力してからステップＳ７に移行する。
このステップＳ７では、記録用紙Ｐの印刷開始領域がヘッドユニット３５のノズル位置に到達したか否かを判定し、印刷開始領域がノズル位置に到達していないときにはこれが到達するまで待機し、印刷開始領域がノズル位置に到達したときにはステップＳ８に移行して、印刷データに基づいて、インク液滴を吐出する液滴吐出ヘッド１００のアクチュエータ１２２に基準駆動信号ＣＯＭを供給するように１ビットの選択信号ＳＬｂをシリアルデータとして駆動信号選択制御回路２１０に出力すると共に、クロック信号ＳＣＫを駆動信号選択回路２１０に出力してからステップＳ９に移行する。
【００５２】
このステップＳ９では、選択信号ＳＬｂの出力が完了したか否かを判定し、選択信号ＳＬｂの出力が完了していないときにはこれが完了するまで待機し、選択信号ＳＬｂの出力が完了したときにステップＳ１０に移行して、基準駆動信号選択回路２１０のラッチ回路２１２に対してラッチ信号ＬＡＴｂを出力してからステップＳ１１に移行する。
このステップＳ１１では、印刷データに含まれる液滴吐出ヘッド１００のアクチュエータ１２２毎の階調データを読込み、読込んだ階調データを階調選択信号ＳＬｔとして２ビットのシリアルデータに変換してからノズル番号順にシリアルデータを階調信号選択回路２２０に順次出力すると共に、クロック信号ＳＣＫを階調信号選択回路２２０に出力してからステップＳ１２に移行する。
【００５３】
このステップＳ１２では、階調選択信号ＳＬｔの出力が完了したか否かを判定し、階調選択信号ＳＬｔの出力が完了していないときにはこれが完了するまで待機し、階調選択信号ＳＬｔの出力が完了したときにはステップＳ１３に移行して、階調信号選択回路２２０のラッチ回路２２２に対してラッチ信号ＬＡＴｔを出力してからステップＳ１４に移行する。
【００５４】
このステップＳ１４では、ヘッドドライバ６５に対して基準駆動信号形成回路７０から基準駆動信号ＣＯＭを出力させると共に、階調信号形成回路８０から階調信号ＶＳ０〜ＶＳ３を出力させる指令信号即ち波形メモリ７０１及び８１１の読出アドレス、第１のクロック信号ＡＣＬＫ及びＢＣＬＫ、第２のクロック信号ＣＬＫ、クリア信号ＣＬＥＲを所定順序で出力する。
【００５５】
次いで、ステップＳ１５に移行して、温度センサ６６で検出した温度検出値を読込み、次いでステップＳ１６に移行して、基準駆動波形データを変更する必要がある温度変化が有るか否かを判定し、基準駆動波形データを変更する必要がある温度変化がない場合には前記ステップＳ４に戻り、基準駆動波形データを変更する必要がある温度変化が有る場合には前記ステップＳ１に戻る。
【００５６】
一方、前記ステップＳ４の判定結果が、印刷データがないときには、ステップＳ１７に移行して、印刷を開始した後であるか否かを判定し、印刷を開始した後であるときにはステップＳ１８に移行して、全ての駆動信号選択信号ＳＬｂを“０”とするシリアルデータを駆動信号選択制御回路２１０に出力して、全てのノズルにおける第１の選択スイッチ２０１をオフ状態とすると共に、全ての階調選択信号ＳＬｔを“０”とするシリアルデータを階調信号選択制御回路２２０に出力して、全てのノズルにおける第２の選択スイッチ２０２をオフ状態としてからステップＳ１９に移行し、印刷を開始していないときには直接ステップＳ１９に移行する。
【００５７】
ステップＳ１９では、プリンタ電源が遮断されたか否かを判定し、プリンタ電源がオン状態を継続しているときには前記ステップＳ１に移行し、プリンタ電源がオフ状態となったときには、そのまま印刷処理を終了する。
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
今、インクジェットプリンタ１の電源を投入すると、先ず、制御部６２のＣＰＵ６２ａで図１０の印刷制御処理が実行開始される。このとき、温度センサ６６で検出したヘッドユニット３５の周囲の温度検出値を読込み（ステップＳ１）、読込んだ温度検出値に基づいて温度補正量記憶部６８に記憶されている温度に対応する基準駆動信号波形データから該当する温度の基準駆動信号波形データを選択する（ステップＳ２）。
【００５８】
そして、選択された基準駆動信号波形データと予め設定されている階調信号波形データとを基準駆動信号発生回路７０の波形メモリ７０１及び階調信号発生回路８０の基準階調信号生成部８０Ａの波形メモリ８１１に書込む（ステップＳ３）。
このとき、基準駆動信号発生回路７０の波形メモリ７０１に対する基準駆動信号波形データの書込みは、図１２に示すように、アドレスを指定した状態で、１６ビットの波形データＤＡＴＡｂを出力し、これと同時に書込クロック信号ＷＣＬＫｂを出力し、イネーブル信号ＤＥＮｂの発生により、波形メモリ７０１のアドレスＡ０〜Ａ３に対応するメモリ素子に夫々波形データが格納される。このとき、波形データの最上位ビットＭＳＢは正負の符号を表す符号ビットとして使用される。そして、この実施形態では、波形メモリ７０１のアドレスＡ０に“０”の波形データが格納され、アドレスＡ１に基準駆動信号の初期増加量を設定する＋ΔＶ１が設定され、アドレスＡ２に基準駆動信号の初期増加を終了した後の減少量を設定する−ΔＶ２が設定され、アドレスＡ３には基準駆動信号の減少後の初期状態復帰増加量を設定する＋ΔＶ３が設定され、これらが｜ΔＶ１｜＝｜ΔＶ２｜、＋ΔＶ１＞＋ΔＶ３の関係に設定されている。
【００５９】
階調信号発生回路８０における基準階調信号生成部８１の波形メモリ８１１にも、上記基準駆動信号発生回路７０と同様にアドレスＢ０〜Ｂ３を指定して１６ビットの波形データＤＡＴＡｔを出力すると同時に書込クロック信号ＷＣＬＫｔを出力し、その後イネーブル信号ＤＥＮｔを発生させることにより、波形メモリ８１１のアドレスＢ０〜Ｂ３に対等するメモリ素子に夫々波形データが格納される。このとき、波形データの最上位ビットＭＳＢは正負の符号を表す符号ビットとして使用される。そして、この実施形態では、波形メモリ８１１のアドレスＢ０に“０”の波形データが格納され、アドレスＢ１に階調信号の初期増加量を設定する＋ΔＶ４が設定され、アドレスＢ２に階調信号の初期増加を終了した後の減少量を設定する−ΔＶ５が設定され、アドレスＢ３には階調信号の減少後の初期状態復帰増加量を設定する＋ΔＶ６が設定され、これらが｜ΔＶ４｜＝｜ΔＶ５｜、＋ΔＶ４＞＋ΔＶ６の関係に設定されている。
【００６０】
このとき、外部のホストコンピュータ８から印刷データが入力されていないものとすると、ステップＳ４からステップＳ７に移行し、印刷を開始していないので、ステップＳ１９に移行して、プリンタ電源がオン状態を継続しているので、前記ステップＳ１に戻ることにより、温度検出値に基づいて基準駆動信号波形データを選択して、これを基準駆動信号生成回路７０の波形メモリ７０１に書込む処理を繰り返す。
【００６１】
この状態で、ホストコンピュータ８から階調データを含む印刷データが入力インクジェット回路６１を介して制御部６２に入力されると、この印刷データがＥＥＰＲＯＭ６２ｂに記憶される。
このように、印刷データがＥＥＰＲＯＭ６２ｂに記憶されると、図１１の印刷制御処理で、ステップＳ４からステップＳ５に移行して、記録用紙Ｐの印刷を開始しておらず、記録用紙Ｐの給紙を行っていないので、ステップＳ６に移行して給紙モータドライバ６４に対して給紙指令を出力する。
【００６２】
これによって、給紙モータ５１を回転駆動してトレイ２１に載置された記録用紙Ｐを１枚だけ印刷部３に給紙を開始する。そして、記録用紙Ｐの印刷開始領域がヘッドユニット３５のノズル位置に達すると、ステップＳ８に移行して、印刷データに基づいてインク滴を吐出するアクチュエータ１２２に基準駆動信号ＣＯＭを通す１ビットの基準駆動信号選択信号ＳＬｂがノズル毎に順次シリアルデータとして基準駆動信号選択制御回路２１０に出力されると共に、クロック信号ＳＣＫが基準駆動信号選択制御回路２１０に出力される。
【００６３】
このため、基準駆動信号選択制御回路２１０のシフトレジスタ２１１に基準駆動信号選択信号ＳＬｂが順次格納され、全てのノズル１２４の基準駆動信号選択信号ＳＬｂが格納されると、ラッチ信号ＬＡＴｂが出力されて、ラッチ回路２１２に基準駆動信号選択信号ＳＬｂがラッチされ、ラッチされた基準駆動信号選択信号ＳＬｂがレベルシフタで第１の選択スイッチ２０１を作動させるために必要とする電圧に変換されて、第１の選択スイッチ２０１に供給されるので、印刷データに基づいてインク滴を吐出するノズル１２４に対応する第１の選択スイッチ２０１がオン状態に制御される。
【００６４】
次いで、印刷データに含まれる階調データに基づいてノズル毎に該当する階調信号を選択する階調選択信号を順次読出し、これらを２ビットの階調選択信号ＳＬｔに変換して、順次シリアルデータとして階調信号選択制御回路２２０に出力すると共に、クロック信号ＳＣＫを階調信号選択制御回路２２０に出力する（ステップＳ１１）。
これらシリアルデータの階調選択信号ＳＬｔ及びクロック信号ＳＣＫが階調信号選択制御回路２２０に入力されると、シリアルデータがクロック信号ＳＣＫに従って順次シフトレジスタ２２１に格納され、全てのノズルの階調選択信号ＳＬｔがシフトレジスタ２２１に格納されると、ラッチ信号ＬＡＴｔが出力されてシフトレジスタ２２１に格納された各ノズルに対応する２ビットの階調信号選択データが夫々ラッチ回路２２２にラッチされ、ラッチされた階調信号選択データがレベルシフタ２２３に供給されて、デコーダ２２４で扱うことができる電圧に変換されて、デコーダ２２４に供給される。
【００６５】
このため、デコーダ２２４で例えば階調補正信号がＶＳ０〜ＶＳ３の４つであるものとすると、階調選択信号ＳＬｔに対応するスイッチ部ＳＷ１〜ＳＷ４の何れかが選択されて、これがオン状態に制御される。
このようにして、基準駆動信号選択制御回路２１０に対する基準駆動信号選択信号ＳＬｂの設定が完了し、階調信号選択制御回路２２０に対する階調選択信号ＳＬｔの設定が完了すると、ステップＳ１４に移行して、ヘッドドライバ６５に対して基準駆動信号ＣＯＭ及び階調信号ＶＳ０〜ＶＳ３を出力する信号出力指令を出力する。
【００６６】
この信号出力指令がヘッドドライバ６５に入力されると、基準駆動信号形成回路７０で波形メモリ７０１に格納されている波形データの読出処理が行われる。なお、本実施例では基準駆動信号選択信号ＳＬｂを１ビット、階調選択信号ＳＬｔを２ビットで構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、基準駆動信号及び階調信号の波形を時系列的に複数持たせ、数ビットの選択信号で互いに選択するようにしてもよい。
【００６７】
この波形データの読出処理は、先ず、図１３（ａ）に示すように、時点ｔ１で、制御部６２からクリア信号ＣＬＥＲを基準駆動信号発生回路７０に出力して、基準駆動信号発生回路７０のラッチ回路７０２及び７０４のラッチデータがクリアされた後、所定のアドレス指定が行われ基準駆動信号ＣＯＭの所望のオフセット電圧Ｖ0FF(COM)に設定される。次いで、時点ｔ２で、図１３（ｄ）に示すように、第２のクロック信号ＣＬＫが基準駆動信号発生回路７０のラッチ回路７０４に供給されるが、この時点では新たなアドレス指定が行われていないので、電流増幅部７０７から出力される基準駆動信号ＣＯＭは、図１３（ｅ）に示すようにオフセット電圧ＶOFF（COM）を維持している。
【００６８】
次いで、時点ｔ３で、制御部６２によってアドレスＡ１が指定され、その後、時点ｔ４で図１３（ｃ）に示すように第１のクロック信号ＡＣＬＫが立ち上がると、波形メモリ７０１から読出されたアドレスＡ１の波形データ＋ΔＶ１がラッチ回路７０２にラッチされ、これが加算器７０３に供給され、この加算器７０３の入力されているラッチ回路７０４のラッチ出力がオフセット電圧ＶOFF（COM）を維持しているので、加算器７０３の加算値はオフセット電圧ＶOFF（COM）に＋ΔＶ１を加算した値となり、この加算値が第２のクロック信号ＣＬＫが立ち上がる時点ｔ５でラッチ回路７０４にラッチされ、このラッチ回路７０４からＶOFF（COM）＋ΔＶ１の基準駆動信号波形データＷＤＡＴＡが出力される。
【００６９】
このため、基準駆動信号波形データＷＤＡＴＡがＤ／Ａ変換器７０５でアナログ信号に変換され、電圧増幅部７０６で電圧増幅された後、電流増幅部７０７で電流増幅されて基準駆動信号ＣＯＭとして出力され、アクチュエータ１２２の一方の入力端としての第１の電極１３１に供給される。
その後、時点ｔ６で波形メモリ７０１のアドレスがＡ０に変更されるが、第１のクロック信号ＡＣＬＫが立ち上がることはないので、ラッチ回路７０２は前回のラッチ信号を維持することにより、前述した時点ｔ５のラッチ回路７０４のラッチ時点で基準駆動信号波形データがＶOFF（COM）＋ΔＶ１となった時点で、加算器７０２の加算値はＶOFF（COM）＋２ΔＶ１となっており、これが第２のクロック信号ＣＬＫが立ち上がる時点ｔ７でラッチ回路７０４にラッチされて、このラッチ回路７０４から図１３（ｅ）に示すように＋２ΔＶ１の基準駆動信号波形データＷＤＡＴＡが出力される。
【００７０】
その後、第２のクロック信号ＣＬＫが立ち上がるｔ８でラッチ回路７０４がラッチすることにより、基準駆動信号波形データＷＤＡＴＡが図１３（ｅ）に示すようにＶOFF（COM）＋３ΔＶ１となり、その後、時点ｔ９で第１のクロック信号ＡＣＬＫが立ち上がることにより、アドレスＡ０の波形データ“０”がラッチ回路７０２にラッチされるが、波形データが“０”であるので、加算器７０３の加算値は変更されず、この状態が時点ｔ１３まで継続される。
【００７１】
その間の時点ｔ１１でアドレスデータＡ２が出力され、波形メモリ７０１から−ΔＶ２の波形データが読出され、これが時点ｔ１４で第１のクロック信号ＡＣＬＫが立ち上がることによりラッチ回路７０２にラッチされる。
このため、加算器７０３の出力はＶOFF（COM）＋３ΔＶ１−ΔＶ２となり、これが第２のクロック信号ＣＬＫが立ち上がる時点ｔ１５でラッチ回路７０４にラッチされることにより、基準駆動信号波形データＷＤＡＴＡが図１３（ｅ）に示すように減少を開始する。
【００７２】
その後、時点ｔ１９まで基準駆動信号波形データＷＤＡＴＡ及び基準駆動信号ＣＯＭの減少状態を継続し、時点ｔ２０でアドレスＡ０の波形データ“０”がラッチ回路７０２にラッチされることにより、基準駆動信号波形データＷＤＡＴＡ及び基準駆動信号ＣＯＭの減少状態から減少が停止する。
その後、時点ｔ２２でアドレスデータＡ３が出力され、波形メモリ７０１から＋ΔＶ３の波形データが読出され、これが時点ｔ２４で第１のクロック信号ＡＣＬＫが立ち上がることによりラッチ回路７０２にラッチされる。
【００７３】
このため、加算器７０３の出力はＶOFF（COM）＋３ΔＶ１−４ΔＶ２＋ΔＶ３となり、これが第２のクロック信号ＣＬＫが立ち上がる時点ｔｔ２５でラッチ回路７０４にラッチされることにより、基準駆動信号波形データＷＤＡＴＡが図１３（ｅ）に示すように増加を開始し、さらに時点ｔ２７でさらに＋ΔＶ３が加算される。
この間の時点ｔ２６でアドレスデータＡ０が出力され、波形メモリ７０１から“０”の波形データが読出され、これが時点ｔ２８で第１のクロック信号ＡＣＬＫが立ち上がることによりラッチ回路７０２にラッチされる。
【００７４】
このため、加算器の出力はＶOFF（COM）＋３ΔＶ１−４ΔＶ２＋２ΔＶ３となって時点ｔ１〜ｔ４間と同じオフセット電圧ＶOFF（COM）に復帰する。
一方、階調信号発生回路８０では、上記した基準駆動信号ＣＯＭの生成と同期して、アドレスデータＡ１、Ａ０、Ａ２、Ａ０、Ａ３及びＡ０が出力される時点ｔ３、ｔ６、ｔ１１、ｔ１６、ｔ２２及びｔ２６でアドレスデータＢ１、Ｂ０、Ｂ２、Ｂ３及びＢ０が出力されると共に、第１のクロック信号ＡＣＬＫと同期して第１のクロック信号ＢＣＬＫが時点ｔ４、ｔ９、ｔ１４、ｔ２０、ｔ２４及びｔ２８で出力されることにより、基準階調信号生成部８１、階調信号生成部８４及び８５から基準駆動信号ＣＯＭと相似形の階調信号ＶＳ１〜ＶＳ３及びオフセット値を維持する階調信号ＶＳ０が出力される。
【００７５】
ここで、基準階調信号生成部８１から出力される階調信号ＶＳ１は、図１３（ｊ）に示すように、時点ｔ１で、制御部６２からクリア信号ＣＬＥＲを階調信号発生回路８０に出力して、基準階調信号生成部８１のラッチ回路８１２及び８１４のラッチデータがクリアされた後、所定のアドレス指定が行われ階調信号ＶＳ１の所望のオフセット電圧Ｖ0FFに設定される。次いで、時点ｔ２で、図１３（ｄ）に示すように、第２のクロック信号ＣＬＫが基準階調信号生成部８１のラッチ回路８１４に供給されるが、この時点では新たなアドレス指定が行われていないので、電流増幅部８１７から出力される階調信号ＶＳ１は、図１３（ｊ）に示すようにオフセット電圧ＶOFFを維持している。
【００７６】
次いで、時点ｔ３で、制御部６２によってアドレスＢ１が指定され、その後、時点ｔ４で図１３（ｇ）に示すように第１のクロック信号ＢＣＬＫが立ち上がると、波形メモリ８１１から読出されたアドレスＢ１の波形データ＋ΔＶ４がラッチ回路８１２にラッチされ、これが加算器８１３に供給され、この加算器８１３に入力されているラッチ回路８１４のラッチ出力がオフセット電圧ＶOFFを維持しているので、加算器８１３の加算値はオフセット電圧ＶOFF（COM）にアドレスＢ１の波形データ＋ΔＶ４を加算した値ＶOFF ＋ΔＶ４となり、この加算値が第２のクロック信号ＣＬＫが立ち上がる時点ｔ５でラッチ回路８１４にラッチされる。
【００７７】
さらに、時点ｔ７で波形データ＋ΔＶ４を加算してＶOFF ＋２ΔＶ４とし、さらに時点ｔ８で波形データ＋ΔＶ４を加算してＶOFF ＋３ΔＶ４とし、この状態を時点ｔ１４まで継続してから時点ｔ１５でアドレスＢ２の波形データ−ΔＶ５を減算して、ＶOFF ＋３ΔＶ４−ΔＶ５とし、その後時点ｔ１７、時点ｔ１８及び時点ｔ１９で順次波形データ−ΔＶ５を減算することにより、時点ｔ１９でＶOFF ＋３ΔＶ４−４ΔＶ５となって最少値となり、この状態を時点ｔ２４まで継続してから時点ｔ２５でアドレスＢ３の波形データ＋ΔＶ６を加算してＶOFF ＋３ΔＶ４−４ΔＶ５＋ΔＶ６となり、次いで時点ｔ２７で波形データ＋ΔＶ６を加算してＶOFF ＋３ΔＶ４−４ΔＶ５＋２ΔＶ６となり時点ｔ１〜ｔ４間と同じオフセット値ＶOFF に復帰する。
【００７８】
また、階調信号生成部８４（又は８５）では、波形メモリ８１１から読出される波形データ＋ΔＶ５に階調値＋ΔＶＨ（又は＋２ΔＶＨ）を加算することを除いては基準階調信号生成部８１と同様の階調信号生成処理を行って図１３（ｉ）（又は（ｈ））に示す階調信号ＶＳ２（又はＶＳ３）を生成する。
このとき、階調信号生成部８４及び８５では、波形メモリ８１１から読出した波形データＷＤに階調値＋ΔＶＨ及び＋２ΔＶＨを加算器８４３及び８５３で加算するようにしているので、波形データが−ΔＶ５のように符号が負である場合には、符号調整回路８４２及び８５２によって、符号器８４２ｂ及び８５２ｂを介することにより、階調値＋ΔＶＨ及び＋２ΔＶＨを符号反転して加算器８４３及び８５３に入力することにより、階調値＋ΔＶＨ及び＋２ΔＶＨに応じた振幅の階調信号ＶＳ２及びＶＳ３を生成することができる。
【００７９】
このように、基準駆動信号発生回路７０及び階調信号発生回路８０から互いに同期した基準駆動信号ＣＯＭ及び階調信号ＶＳ０〜ＶＳ３が出力されると、これらがヘッドユニット３５の各記録ヘッド１００のアクチュエータ１２２に第１の選択スイッチ２０１及び第２の選択スイッチ２０２に印加される。
このため、印刷データに基づいてインク滴を吐出する記録ヘッド１００のアクチュエータ１２２では第１の選択スイッチ２０１がオン状態に制御されていると共に、階調データに応じて第２の選択スイッチ２０２におけるスイッチ部ＳＷ１〜ＳＷ４の何れかがオン状態に制御される。
【００８０】
このため、アクチュエータ１２２の第１の電極１３１に基準駆動信号ＣＯＭが供給され、第２の電極１３２に階調信号ＶＳ０〜ＶＳ３の何れかが供給される。したがって、アクチュエータ１２２に印加される駆動信号は、図１４に示すように、細い実線で示すように、圧電素子を使用したインクジェットヘッド１００を想定した中間電位を設けたプル・プッシュ・プル駆動波形となり、太線図示の基準駆動信号ＣＯＭと破線図示の階調信号ＶＳ０〜ＶＳ３との差分で表され、階調信号ＶＳ０を選択したときに最大振幅の駆動信号波形となり、これに対して階調信号ＶＳ１、ＶＳ２及びＶＳ３の順に振幅が小さくなる駆動信号波形となる。
【００８１】
そして、アクチュエータ１２２の駆動信号の電圧とノズル１２４から吐出されるインク滴の重量との関係は、図１５に示すように、駆動電圧が増加するに応じてインク滴重量が増加することになるので、上述したように４種類の階調信号ＶＳ０〜ＶＳ３を選択することにより、４階調のドット印刷を行うことができる。
このように、アクチュエータ１２２に供給する駆動信号を基準駆動信号ＣＯＭと階調信号ＶＳ０〜ＶＳ３との差分とすることにより、アクチュエータ１２２に階調データに応じた正確な駆動信号を供給することができる。
【００８２】
また、アクチュエータ１２２に基準駆動信号（大電圧）と階調信号（小電圧）の差分の電圧を印加するように構成しているので、複数の階調信号の生成に大きな耐圧の能動素子等を使用する必要がなく、階調信号発生回路８０をコンパクトに設定することができる。しかも、各インクジェットヘッド１００のアクチュエータ１２２に対して共通の階調信号ＶＳ０〜ＶＳ３を発生させ、これらから各アクチュエータで第２の選択スイッチ２０２によって個別に１つの階調信号ＶＳｉ（ｉ＝０〜３）を選択するので、アクチュエータ毎に個別に階調信号を発生させる場合に比較して回路構成を大幅に減少させることができる。
【００８３】
さらに、上記実施形態においては、ヘッドユニット３５の近傍の温度を温度センサ６６で検出し、検出したヘッドユニット３５の周囲温度に基づいて基準駆動信号波形データを選択するようにしているので、周囲温度変化によるインク液滴の吐出性能の変化に応じて最適な基準駆動信号を発生させることができる。
なお、上記実施形態においては、階調信号発生回路８０で４階調分に相当する階調信号ＶＳ０〜ＶＳ３を発生する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、階調信号生成部８４及び８５と同様の構成を有し、階調値設定回路で階調数をｊとしたときに、（ｊ−１）×ΔＶＨで表される階調値を発生する階調信号生成部を任意数追加することにより、任意階調数の階調信号を発生することができ、これに応じてアクチュエータ１２２の第２の選択スイッチ２０２におけるスイッチ部の数及び階調信号選択制御回路２２０のデコーダ２２４の出力端子数を設定すればよい。
【００８４】
また、上記実施形態においては、基準駆動信号選択制御回路２１０及び階調信号選択制御回路２２０に対して基準駆動信号選択信号ＳＬｂ及び階調信号選択信号ＳＬｔをシリアルデータとして供給する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、パラレル送信するようにしても良く、この場合には直並列変換用のシフトレジスタを省略することができる。
【００８５】
さらに、上記実施形態においては、温度センサ６６でヘッドユニット３５の周囲温度を検出し、これに基づいて基準駆動信号の波形データを選択する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、インクジェットプリンタ１の設置位置における温度変化の少ない場合には、温度変化に基づく基準駆動信号の波形データの選択を省略して、一つの基準駆動信号波形データに基づいて基準駆動信号を形成するようにしてもよい。
【００８６】
また、上記実施形態においては、ピエゾ方式による積層アクチュエータ１２７を有するインクジェットヘッド１００を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１６に示すように圧電材料３０１を上下電極３０２，３０３で挟んだ簡単な構造のアクチュエータを使用して振動板１２１を振動させ、振動モードとして図１６で上下方向に撓むモード利用したピエゾ方式のユニモルフアクチュエータ３０４を適用したり、図１７に示すように圧電材料３１１の両端部に電極３１２が両端側にあって圧力室３１３形成し、アクチュエータはノズルを１つおきに駆動し、駆動信号が与えられると図１７で破線図示のように圧力室３１３内の圧力が変化してノズル３１４からインク液が吐出される構成を有するピエゾ方式のシェアモード１アクチュエータ３１５を適用したり、図１８に示すように、圧電材料３２１の表面に電極３２２，３２３が交互に設けられ、駆動信号が与えられると図１８の破線のように変形して圧力室３２４内の圧力が変化してノズル３２５からインク滴が吐出される４ピエゾ方式のエアモード２アクチュエータを適用したりすることもできる。
【００８７】
また、ピエゾ方式に限らず、図１９及び図２０に示すように、通常は基板３３１上に発熱体３３２とそのドライバ３３３への接続線３３４、耐キャビテーション膜３３５、隔壁３３６、ノズル壁３３７を使用して、天板３３８を接合させ、天板３３８に形成したインク流入口３４０からリザーバ３４１にインクを流入させ、このインクをノズル壁３３７で囲まれた圧力室３４２に供給し、ドライバ３３３からの駆動信号がヘッドユニットの圧力室３４０に配設された各発熱体３３２に伝達されると発熱体３３２は瞬間的に３００℃以上の温度に発熱し耐キャビテーション膜３３５上に膜沸騰による気泡が発生しの圧力変化によってインク滴がノズル孔３３９から吐出され、インク滴が吐出された直後に気泡が発生し、その圧力変化によってインク滴が吐出され、インク液滴が吐出された直後、気泡は急激に収縮してもとの状態に復帰するようにした膜沸騰インクジェット方式を適用することもできる。この膜沸騰インクジェット方式では、アクチュエータとしてヒータ等の発熱体３３２を適用しているが、この発熱体３３２の一方の入力端に基準駆動信号ＣＯＭを、他方の入力端に第２の選択スイッチ２０１によって選択した補正信号を入力することにより、両信号の差分電圧によって発熱量を制御して、ノズル毎に階調設定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の第１実施形態におけるインクジェットプリンタの概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示すインクジェットプリンタのインクジェットヘッドの構成を示す断面図である。
【図３】図２に示すヘッドのノズル基板の構成を示す平面図である。
【図４】第１の実施形態に適用し得る制御装置の一例を示すブロックである。
【図５】駆動信号発生回路一例を示すブロック図である。
【図６】階調信号発生回路の一例を示すブロック図である。
【図７】波形データ選択部の一例を示すブロック図である。
【図８】基準駆動信号選択制御回路及び階調信号選択制御回路を示す構成図である。
【図９】ノズル単位の基準駆動信号選択制御回路及び階調信号選択制御回路を示す構成図である。
【図１０】温度をパラメータとした基準駆動信号波形を示す特性線図である。
【図１１】制御装置の制御部で実行する印刷制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１２】波形メモリへのデータ書込手順の説明に供するタイムチャートである。
【図１３】基準駆動信号及び階調信号の説明に供するタイムチャートである。
【図１４】基準駆動信号と補正信号とによるアクチュエータに印加される駆動信号を示す説明図である。
【図１５】基準駆動信号の駆動電圧とインク吐出重量との関係を示す特性線図である。
【図１６】ピエゾ式におけるユニモルフアクチュエータを示す断面図である。
【図１７】ピエゾ式におけるシェアモード１アクチュエータを示す断面図である。
【図１８】ピエゾ方式におけるシェアモード２アクチュエータを示す断面図である。
【図１９】膜沸騰インクジェット方式のヘッドユニットを示す天板を除去した斜視図である。
【図２０】図１９の断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１…インクジェットプリンタ、３…印字部、４…印刷装置、５…給紙装置、６…制御装置、３１…インクカートリッジ、３２…キャリッジ、３５…ヘッドユニット、６２…制御部、６５…ヘッドドライバ、６６…温度センサ、６８…温度補正量記憶部、７０…基準駆動信号発生回路、７０１…波形メモリ、７０２，７０４…ラッチ回路、７０３…加算器、７０５…Ｄ／Ａ変化器、７０６…電圧増幅部、７０７…電流増幅部、８０…階調信号発生生成回路、８１…基準階調信号生成部、８１１…波形メモリ、８１２，８１４…ラッチ回路、８１５…Ｄ／Ａ変換器、８１６…電圧増幅部、８１７…電流増幅部、８２…波形データ選択部、８２１ａ〜８２１ｄ…一致比較器、８２２，８２５…オアゲート、８２３…インバータ、８２４，８２６，８２８ａ〜８２８ｄ…アンドゲート、８２７…Ｄ型フリップフロップ、８３…オフセット信号生成部、８４，８４…階調信号生成部、９０…発振回路、１００…インクジェットヘッド、１２０…静電アクチュエータ、１２１…振動板、１２２…圧電式アクチュエータ、１２３…キャビティ（圧力室）、１２４…ノズル、２０１…第１の選択スイッチ、２０２…第２の選択スイッチ、２１０…基準駆動信号選択制御回路、２２０…補正信号選択制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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