(57)【要約】【課題】各々駆動部を備えた複数のヘッドを有する液滴吐出装置を制御する液滴吐出ヘッド制御装置において、駆動部に含まれる増幅部が単一の回路構成である場合と比較して、各々のヘッドの吐出ノズル数が変化した場合のヘッドごとの駆動波形のばらつきを抑制すること。【解決手段】駆動信号Ｓｄによって液滴を吐出する複数のノズルを各々含む複数の液滴吐出ヘッド１４の各々に接続された、駆動信号を入力する第１の増幅回路３２および第１の増幅回路３２の出力信号を増幅する第２の増幅回路３４を含む複数の増幅部１６と、複数のノズルの内の吐出するように選択された吐出ノズルの数に応じて、第１の増幅回路３２および第２の増幅回路３４を制御する制御手段３０と、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号によって液滴を吐出する複数のノズルを各々含む複数の液滴吐出ヘッドの各々に接続された、前記駆動信号を入力する第１の増幅回路および前記第１の増幅回路の出力信号を増幅する第２の増幅回路を含む複数の増幅部と、
前記複数のノズルの内の吐出するように選択された吐出ノズルの数に応じて、前記第１の増幅回路および前記第２の増幅回路を制御する制御手段と、を含む
液滴吐出ヘッド制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記増幅部の利得が予め定められた範囲となるように前記第１の増幅回路および前記第２の増幅回路を制御する
請求項１に記載の液滴吐出ヘッド制御装置。
【請求項３】
前記第１の増幅回路および前記第２の増幅回路の各々は複数の利得が設定可能とされており、
前記制御手段は、前記吐出ノズルの数に応じて前記第１の増幅回路の複数の利得のうちのいずれかと、前記第２の増幅回路の複数の利得のうちのいずれかとを組み合わせて前記第１の増幅回路および前記第２の増幅回路を制御する
請求項２に記載の液滴吐出ヘッド制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記増幅部から出力される前記駆動信号の波形形状の変化が予め定められた範囲となるように前記第１の増幅回路および前記第２の増幅回路を制御する
請求項１に記載の液滴吐出ヘッド制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記増幅部から出力される前記駆動信号の波形の遅延時間が予め定められた範囲となるように前記第１の増幅回路および前記第２の増幅回路を制御する
請求項４に記載の液滴吐出ヘッド制御装置。
【請求項６】
前記増幅部の帯域は前記第２の増幅回路で決定される
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド制御装置。
【請求項７】
前記第１の増幅回路の帯域は前記増幅部の帯域に影響しない程度に広帯域である
請求項６に記載の液滴吐出ヘッド制御装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド制御装置と、
導通、非導通が切り替え可能なスイッチの一方の端子に各々接続された前記複数のノズルを各々含む複数の液滴吐出ヘッドと、を含み、
前記増幅部は、複数の前記スイッチの他方の端子を介して前記駆動信号を前記複数のノズルの各々に供給し、
前記制御手段は複数の前記スイッチを切り替えて前記吐出ノズルを設定する
液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド制御装置、および液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数のノズルとノズルに対応して設けられた複数の圧力発生素子とを有し、圧力発生素子に駆動用の信号を与えてノズルから記録液体を吐出させる液体吐出ヘッドと、圧力発生素子を駆動するための駆動信号波形を生成する複数の駆動波形発生回路と、複数の駆動波形発生回路に接続される複数の擬似容量負荷と、複数の駆動波形発生回路のうち圧力発生素子及び擬似容量負荷に対して駆動信号波形を与える駆動波形発生回路を選択的に切り換える回路選択手段と、を、備えたことを特徴とする画像形成装置が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、流体噴出装置の圧電素子のキャパシタンスの変化を補償するシステムであって、流体噴出装置のノズルを介して流体を噴出させるための圧電素子と、該圧電素子を駆動するための駆動回路と、該駆動回路と該圧電素子との間に直列に配設された検知抵抗であって、該圧電素子への電流を監視し及び駆動回路へ電流情報をフィードバックするための検知抵抗と、電流情報に基づいて圧電素子への電流を変更するための駆動回路の内部のキャパシタンス補償手段とを備えている、流体噴出装置の圧電素子のキャパシタンスの変化を補償するシステムが開示されている。
【０００４】
特許文献３には、複数の負荷静電容量を駆動するための基準となる駆動波形信号をパルス変調する変調回路と、プッシュプル接続されたスイッチング素子対により変調回路でパルス変調された変調信号を電力増幅するデジタル電力増幅器と、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、複数の負荷静電容量に向けて出力するインダクタと、複数のダミー負荷静電容量と、インダクタに接続される負荷静電容量とダミー負荷静電容量との和が所定の範囲内に保たれるように、当該インダクタに接続する負荷静電容量とダミー負荷静電容量とをそれぞれ選択する負荷選択制御回路と、インダクタから負荷静電容量に出力される駆動信号の通過帯域の周波数特性が平坦になるように当該駆動信号をフィルタリング処理し、帰還信号として変調回路に帰還する帰還回路とを備え、変調回路は、駆動波形信号と帰還信号との差分値をパルス変調することを特徴とする容量性負荷の駆動回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２２４６２３号公報
【特許文献２】特表２０１４−５１４１８８号公報
【特許文献３】特開２００９−１３１９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、各々駆動部を備えた複数のヘッドを有する液滴吐出装置を制御する液滴吐出ヘッド制御装置において、駆動部に含まれる増幅部が単一の回路構成である場合と比較して、各々のヘッドの吐出ノズル数が変化した場合のヘッドごとの駆動波形のばらつきを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の液滴吐出ヘッド制御装置は、駆動信号によって液滴を吐出する複数のノズルを各々含む複数の液滴吐出ヘッドの各々に接続された、前記駆動信号を入力する第１の増幅回路および前記第１の増幅回路の出力信号を増幅する第２の増幅回路を含む複数の増幅部と、前記複数のノズルの内の吐出するように選択された吐出ノズルの数に応じて、前記第１の増幅回路および前記第２の増幅回路を制御する制御手段と、を含むものである。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御手段は、前記増幅部の利得が予め定められた範囲となるように前記第１の増幅回路および前記第２の増幅回路を制御するものである。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第１の増幅回路および前記第２の増幅回路の各々は複数の利得が設定可能とされており、前記制御手段は、前記吐出ノズルの数に応じて前記第１の増幅回路の複数の利得のうちのいずれかと、前記第２の増幅回路の複数の利得のうちのいずれかとを組み合わせて前記第１の増幅回路および前記第２の増幅回路を制御するものである。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御手段は、前記増幅部から出力される前記駆動信号の波形形状の変化が予め定められた範囲となるように前記第１の増幅回路および前記第２の増幅回路を制御するものである。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記制御手段は、前記増幅部から出力される前記駆動信号の波形の遅延時間が予め定められた範囲となるように前記第１の増幅回路および前記第２の増幅回路を制御するものである。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記増幅部の帯域は前記第２の増幅回路で決定されるものである。
【００１３】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記第１の増幅回路の帯域は前記増幅部の帯域に影響しない程度に広帯域であるものである。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項８に記載の液滴吐出装置は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド制御装置と、導通、非導通が切り替え可能なスイッチの一方の端子に各々接続された前記複数のノズルを各々含む複数の液滴吐出ヘッドと、を含み、前記増幅部は、複数の前記スイッチの他方の端子を介して前記駆動信号を前記複数のノズルの各々に供給し、前記制御手段は複数の前記スイッチを切り替えて前記吐出ノズルを設定するものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１および請求項８に記載の発明によれば、各々駆動部を備えた複数のヘッドを有する液滴吐出装置を制御する液滴吐出ヘッド制御装置において、駆動部に含まれる増幅部が単一の回路構成である場合と比較して、各々のヘッドの吐出ノズル数が変化した場合のヘッドごとの駆動波形のばらつきが抑制される、という効果が得られる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、増幅部の利得と無関係に第１の増幅回路および第２の増幅回路を制御する場合と比較して、増幅部の周波数特性のばらつきが予め定められた範囲内とされる、という効果が得られる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、第１の増幅回路および第２の増幅回路が連続した利得が設定可能とされ、制御手段が吐出ノズルの数に応じて第１の増幅回路の利得と、第２の増幅回路の利得とを連続的に制御する場合と比較して、利得設定がより容易になる、という効果が得られる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、増幅部から出力される駆動信号の波形形状の変化と無関係に第１の増幅回路および第２の増幅回路を制御する場合と比較して、液滴吐出ヘッドごとの波形のばらつきが抑制される、という効果が得られる。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、増幅部から出力される駆動信号の波形の遅延時間と無関係に第１の増幅回路および第２の増幅回路を制御する場合と比較して、液滴の吐出によって形成された画像の品質の劣化が抑制される、という効果が得られる。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、増幅部の帯域が第２の増幅回路に無関係に決定される場合と比較して、増幅部の帯域の制御が行いやすい、という効果が得られる。
【００２１】
請求項７に記載の発明によれば、第１の増幅回路の帯域が増幅部の帯域に影響する程度である場合と比較して、増幅部の帯域の設計が行いやすい、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す図である。
【図２】実施の形態に係る液滴吐出装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】実施の形態に係る液滴吐出装置の構成の一例を示す回路図である。
【図４】（ａ）は実施の形態に係る液滴吐出ヘッド制御装置の利得制御処理に用いる利得設定テーブルを示す図、（ｂ）は実施の形態に係る液滴吐出ヘッド制御装置において実行される利得制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】実施の形態に係る液滴吐出ヘッド制御装置の、（ａ）はプリアンプの利得周波数特性、（ｂ）はメインアンプの利得周波数特性、（ｃ）は位相周波数特性を示す図である。
【図６】比較例に係る液滴吐出ヘッド制御装置の、（ａ）はアンプの利得周波数特性、（ｂ）は位相周波数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態では、本発明に係る液滴吐出ヘッド制御装置、および液滴吐出装置をインクジェット方式の画像形成装置に適用した形態を例示して説明する。
【００２４】
まず、図１を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置１０の構成について説明する。
【００２５】
図１に示すように、画像形成装置１０は、ヘッドユニット２６、制御部２０、給紙ロール２２、および巻取ロール２４を備えている。画像形成装置１０は、記録媒体としての連帳紙（ロール紙）Ｐの表面に、必要に応じ加えて裏面に画像を形成する機能を備えている。
【００２６】
ヘッドユニット２６は、連帳紙Ｐにインク滴（液滴の一例）を吐出してＫ（ブラック）色の画像を形成するインクジェットヘッド１２Ｋと、Ｃ（シアン）色の画像を形成するインクジェットヘッド１２Ｃと、Ｍ（マゼンタ）色の画像を形成するインクジェットヘッド１２Ｍと、Ｙ（イエロー）色の画像を形成するインクジェットヘッド１２Ｙとを備えている。そして、インクジェットヘッド１２Ｋと、インクジェットヘッド１２Ｃと、インクジェットヘッド１２Ｍと、インクジェットヘッド１２Ｙとは、この順番で連帳紙Ｐの搬送方向である用紙搬送方向Ｄｐに沿って上流側から下流側に連帳紙Ｐと対向するように配列されている。インクジェットヘッド１２Ｋ、インクジェットヘッド１２Ｃ、インクジェットヘッド１２Ｍ、インクジェットヘッド１２Ｙの各々は後述する液滴吐出装置５０の一部を構成している。本実施の形態では、インクジェットヘッド１２Ｋ、インクジェットヘッド１２Ｃ、インクジェットヘッド１２Ｍ、インクジェットヘッド１２Ｙの各々は、一例として、紙幅分の画像形成が一括して行われる全幅アレイ（ＦＷＡ：Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  Ａｒｒｅｙ）方式のヘッドとされている。
【００２７】
なお、本実施の形態において、インクジェットヘッド１２Ｋと、インクジェットヘッド１２Ｃと、インクジェットヘッド１２Ｍと、インクジェットヘッド１２Ｙと、の並ぶ順番は一例であって、図１の順番に限定されることはない。また、以後の説明では、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙを区別しない場合には、符号に付しているＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙを省略する。
【００２８】
給紙ロール２２は、ヘッドユニット２６に連帳紙Ｐを供給する部位であり、当該ロールに連帳紙Ｐが巻き付けられている。給紙ロール２２は、図示しないフレーム部材に回転可能に支持されている。
【００２９】
巻取ロール２４は、当該ロールに画像が形成された連帳紙Ｐを巻き取る部位である。巻取ロール２４が図示しないモータから回転力を受けて回転することで、連帳紙Ｐが用紙搬送方向に沿って搬送されるようになっている。
【００３０】
制御部２０は、画像形成装置１０の各部を統括、制御する。本実施の形態に係る制御部２０は、一例として、画像形成装置１０の各種プログラムを実行する図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、各種プログラムが格納されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、各種プログラムの実行時における展開領域となるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等によって構成されている。
また、制御部２０は後述のコントローラ３０に対して画像データの送信等を行い、コントローラ３０の上位制御部としての機能も有する。
【００３１】
以上のように構成された画像形成装置１０は、以下のように動作する。すなわち、巻取ロール２４を回転させることで、用紙搬送方向Ｄｐの張力が連帳紙Ｐに付与され、給紙ロール２２から供給される連帳紙Ｐが用紙搬送方向Ｄｐに沿って搬送される。用紙搬送方向Ｄｐに沿って搬送される連帳紙Ｐは、ヘッドユニット２６によって表面にインク滴が打ち込まれ、表面に画像が形成される。
【００３２】
次に、図２を参照して、本実施の形態に係る液滴吐出装置５０の構成について説明する。なお、図２では、液滴吐出装置５０のうち後述するコントローラ３０の図示を省略している。図２に示すように、インクジェットヘッド１２は、複数（図２の例ではｎ個）のヘッドモジュール１４−１、１４−２、１４−３、・・・、１４−ｎ（本発明に係る「液滴吐出ヘッド」。以下、総称する場合は「ヘッドモジュール１４」）、ヘッドモジュール１４−１、１４−２、１４−３、・・・、１４−ｎの各々に接続された、ヘッドモジュール１４の駆動段であるｎ個の増幅部１６−１、１６−２、１６−３、・・・、１６−ｎ（以下、総称する場合は「増幅部１６」）、増幅部１６−１、１６−２、１６−３、・・・、１６−ｎの各々に接続されたｎ個の波形発生回路１８−１、１８−２、１８−３、・・・、１８−ｎ（以下、総称する場合は「波形発生回路１８」）を含んで構成されている。
【００３３】
本実施の形態に係るヘッドモジュール１４の各々は、複数（図２の例では３２個）のノズル６０を備えている。ノズル６０は、画像形成装置１０における画像形成のためにインク滴を吐出する部位であり、本実施の形態では一例として圧電方式のノズルを用いている。本実施の形態に係るインクジェットヘッド１２は、ｎ個のヘッドモジュール１４が用紙搬送方向Ｄｐと交差する方向（図２に示すＸ軸方向）に配置されて構成されている。波形発生回路１８はノズル６０の駆動信号Ｓｄを発生させ増幅部１６へ送る回路、増幅部１６は波形発生回路１８から受け取った駆動信号Ｓｄを増幅してヘッドモジュール１４のノズル６０に供給する部位である。なお、１つのヘッドモジュール１４に含まれるノズルの数は例えば２０００程度であり、１つのインクジェットヘッド１２に含まれるヘッドモジュール１４の数は、例えば１０数個である。波形発生回路１８、増幅部１６、およびヘッドモジュール１４の詳細については後述する。
【００３４】
次に、図３を参照して、本実施の形態に係る液滴吐出装置５０の具体的な回路構成について説明する。図３に示す液滴吐出装置５０は、図２に示す液滴吐出装置５０にコントローラ３０（本発明に係る「制御手段」）を付加したものであり、ｎ個のヘッドモジュール１４、ｎ個の増幅部１６、ｎ個の波形発生回路１８を含んでいる。図３においてヘッドモジュール１４を除いた部分が本実施の形態に係る液滴吐出ヘッド制御装置５２である。
【００３５】
コントローラ３０は、液滴吐出装置５０の各部を制御するとともに、各部で用いる信号を各部に供給する機能を備えている。より具体的には、コントローラ３０はヘッドモジュール１４にノズル選択信号を供給し、増幅部１６に画像データを供給し、波形発生回路１８に波形発生データを供給する。本実施の形態では、コントローラ３０は制御部２０の配下として制御部２０の制御を受ける形態としているが、むろん制御部２０とは独立して液滴吐出装置５０の各部を制御する形態としてもよい。
【００３６】
波形発生回路１８は、コントローラ３０から送られた、駆動信号Ｓｄを生成するために必要な波形発生データを受けて駆動信号Ｓｄを発生し、増幅部１６に送る。本実施の形態では、波形発生データはデジタル信号、駆動信号Ｓｄはアナログ信号であるので、波形発生回路１８はデジタル／アナログ変換回路（Ｄ／Ａ）となっている。
【００３７】
増幅部１６は駆動信号Ｓｄを増幅する増幅回路であるが、本実施の形態に係る増幅部１６は、図３に示すようにプリアンプ３２（プリアンプ３２−１、３２−２、３２−３、・・・、３２−ｎの総称。本発明に係る「第１の増幅回路」）、およびメインアンプ３４（メインアンプ３４−１、３４−２、３４−３、・・・、３４−ｎの総称。本発明に係る「第２の増幅回路」）の２段構成となっている。プリアンプ３２、メインアンプ３４の各々は利得可変型のアンプであり、コントローラ３０から送られた画像データにより各々の利得が調整される。プリアンプ３２、メインアンプ３４の具体的な回路構成、利得制御方法については後述する。
【００３８】
図３に示すように、ヘッドモジュール１４は複数のスイッチ４２、および複数の圧電素子（図３では「ＰＺ」と表記）４０を含んで構成されている。圧電素子４０は液滴を蓄えたキャビティを変形させノズル６０から液滴を吐出させる機能を有している。スイッチ４２は圧電素子４０に対応して設けられ、一方の端子は圧電素子４０に接続され、他方の端子には増幅部１６から送られた駆動信号Ｓｄが供給される。スイッチ４２の各々にはノズル選択信号が供給され、スイッチ４２は該ノズル選択信号に基づいて圧電素子４０を増幅部１６に接続するか、増幅部１６から切り離すかを選択する。
【００３９】
ここで、本実施の形態に係る液滴吐出装置５０では、複数のノズル６０を備えたヘッドモジュール１４の各々に対応して増幅部１６が設けられている。一方、ヘッドモジュール１４においては、ノズル６０は増幅部１６に対して容量性の負荷として作用する。そして、実際に液滴が吐出される（以下、「吐出ノズル」）の数に応じてこの負荷としての容量値が定まる（変化する）。インクジェットヘッド１２は複数のヘッドモジュール１４を備えているので、吐出ノズルの数に応じて複数のヘッドモジュール１４ごとに負荷としての容量値が変動することになる。
【００４０】
特にＦＷＡ方式の場合、隣接ヘッドモジュール１４間で吐出ノズル数が変わる頻度が高くなる場合がある。一般に駆動信号を出力する駆動回路の負荷が変わると、駆動回路の周波数特性（利得周波数特性、位相周波数特性）が変化する。駆動回路では位相周波数特性の方が利得周波数特性より影響が大きく、特に高速域での波形追従性に大きく影響する。
つまり、駆動回路の周波数特性が変化すると駆動波形が変わる。具体的には、吐出ノズル数が多いヘッドモジュール１４ほど駆動波形にいわゆるなまり(遅延）が生じ、このなまりがノズルの吐出性能に影響し、画質劣化の可能性をもたらすことも想定される。つまり、この駆動波形のばらつきが発生すると、液滴の吐出性能がヘッドごとに変化し、画質が劣化する場合がある。
【００４１】
図６を参照して、上記現象についてより詳細に説明する。図６は１段構成の比較例に係る駆動回路のアンプの周波数特性を示しており、図６（ａ）が利得周波数特性であり、図６（ｂ）が位相周波数特性である。横軸の周波数は対数の任意スケールであり、本比較例に係るアンプの必要帯域は１００とされている。また、図６では負荷なし、すなわち吐出ノズルが０個の場合と、２０００個のノズル（図６では「２０００ｎｚ」と表記）の負荷の場合とが示されている。図６（ａ）に示すように比較例に係るアンプは負荷がない場合にはフラット（平坦）に近い利得周波数特性を示し、図６（ｂ）に示すように位相遅れも−５０°程度である。これに対し、負荷がかかると利得周波数特性にピーキングＰＫが生じ、位相遅れも−１２０°程度となる。すなわち、約７０°位相が回っている。つまり、本アンプの周波数特性ではさまざまに容量性負荷が変化するヘッドモジュールには対応できないことを示している。
【００４２】
換言すれば、ヘッドモジュール１４に接続された駆動回路の帯域を十分に広くできれば問題ないということになる。しかしながら、ノズルの駆動では比較的大振幅の駆動信号が要求される一方、容量性負荷変動に対して高電圧出力、広帯域特性を備えた増幅器の実現は一般に困難である。さらに、低電圧出力、高周波数帯域のアンプは、オペアンプ等で比較的容易に実現される。すなわち、必要な帯域まで利得周波数特性、位相周波数特性の変化が抑制されたアンプが実現される。一方、高電圧出力、高周波数帯域のアンプでは、利得と負荷容量によって、利得周波数特性、位相周波数特性が大きく変化する。
【００４３】
そこで本発明では駆動回路の増幅器を２つ（一般に複数）に分割し、吐出ノズル数に応じて両方の増幅器を制御することにより、利得周波数特性、位相周波数特性が一定（予め定められた範囲内）となるように制御することとした。より具体的には、吐出ノズル数が少ない（負荷容量が小さい）場合はプリアンプの利得を低くし、メインアンプの利得を高くして、必要以上に帯域が伸びないようにする。一方、吐出ノズル数が多い（負荷容量が大きい）場合はプリアンプの利得を高くし、メインアンプの利得を低くして、帯域の低下を抑制する。このことにより、駆動部に含まれる増幅部が単一の回路構成である場合と比較して、各々のヘッドの吐出ノズル数が変化した場合のヘッドごとの駆動波形のばらつきが抑制される。吐出ノズル数は、画像形成装置１０で実際に形成する画像の画像データから、例えば記録媒体の１ライン単位で算出する。
【００４４】
再び図３を参照して、本実施の形態に係るプリアンプ３２、メインアンプ３４の構成についてより詳細に説明する。
【００４５】
図３に示すように、プリアンプ３２は、オペアンプ７０、抵抗Ｒａ、Ｒｐ１、Ｒｐ２、Ｒｐ３、Ｒｐ４（以下、総称する場合は「抵抗Ｒｐ」）、およびスイッチｓｗｐ１、ｓｗｐ２、ｓｗｐ３、ｓｗｐ４（以下、総称する場合は「スイッチｓｗｐ」）を含んで構成されている。非反転入力には波形発生回路１８から駆動信号Ｓｄが入力され、反転入力にはスイッチｓｗｐおよび抵抗Ｒｐを介して出力が帰還されている。すなわち、プリアンプ３２は抵抗Ｒｐを帰還抵抗とする利得可変型の増幅器として構成されており、抵抗Ｒｐの抵抗値によって利得が定まる。抵抗Ｒｐ１、Ｒｐ２、Ｒｐ３、Ｒｐ４は各々異なる抵抗値を有し、スイッチｓｗｐ１、ｓｗｐ２、ｓｗｐ３、ｓｗｐ４のオン／オフによっていずれかが選択される。スイッチｓｗｐの制御はコントローラ３０が画像データを用いて行う。すなわち、画像データから吐出ノズル数を算出し、算出した吐出ノズル数に応じて利得を決定し、スイッチｓｗｐを切り替えて抵抗Ｒｐを選択する。具体的な利得の設定方法は後述する。プリアンプ３２のオペアンプ７０は、後述するメインアンプ３４のオペアンプ７２と比較して十分広帯域なものとされている。
【００４６】
一方、図３に示すように、メインアンプ３４は、オペアンプ７２、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒｍ１、Ｒｍ２、Ｒｍ３、Ｒｍ４（以下、総称する場合は「抵抗Ｒｍ」）、スイッチｓｗｍ１、ｓｗｍ２、ｓｗｍ３、ｓｗｍ４（以下、総称する場合は「スイッチｓｗｍ」）、および出力段７４を含んで構成されている。本実施の形態に係る出力段７４は、一例として、図３に示すようなＮＰＮトランジスタ、ＰＮＰトランジスタを用いたプッシュプル回路とされている。オペアンプ７２の反転入力にはプリアンプ３２から駆動信号Ｓｄが抵抗Ｒ１を介して入力され、非反転入力は抵抗Ｒ２を介して接地されている。さらに反転入力には、出力段７４、スイッチｓｗｍおよび抵抗Ｒｍを介して出力が帰還されている。すなわち、メインアンプ３４は抵抗Ｒｍを帰還抵抗とする利得可変型の増幅器として構成されており、抵抗Ｒｍの抵抗値によって利得が定まる。抵抗Ｒｍ１、Ｒｍ２、Ｒｍ３、Ｒｍ４は各々異なる抵抗値を有し、スイッチｓｗｍ１、ｓｗｍ２、ｓｗｍ３、ｓｗｍ４のオン／オフによっていずれかが選択される。スイッチｓｗｍの制御はコントローラ３０が画像データを用いて行う。すなわち、画像データから吐出ノズル数を算出し、算出した吐出ノズル数に応じて利得を決定し、スイッチｓｗｍを切り替えて抵抗Ｒｍを選択する。メインアンプ３４のオペアンプ７２は、プリアンプ３２のオペアンプ７０と比較して帯域的にはより狭いが、出力振幅を大きくとれるものとされている。
【００４７】
図４も参照して、本実施の形態に係る増幅部１６（プリアンプ３２、メインアンプ３４）の利得の設定方法である、利得制御処理について説明する。上述したように、増幅部１６は、吐出ノズル数が少ない場合はプリアンプの利得を低くし、メインアンプの利得を高くするように制御する。一方、吐出ノズル数が多い場合はプリアンプの利得を高くし、メインアンプの利得を低くするように制御する。
【００４８】
図４（ａ）は、本実施の形態に係る利得制御処理に用いる、吐出ノズル数（駆動ノズル数）と、プリアンプおよびメインアンプの利得との関係の一例を示している。この関係はテーブル（以下、「利得設定テーブル」）にして、ＲＯＭ等の記憶手段に記憶させておいてもよい。図４（ａ）に示す利得設定テーブルは以下のような内容となっている。すなわち、駆動ノズル数が０以上５００以下の場合は、プリアンプの利得（以下、利得「Ｇｐ」）を１．０とし、メインアンプの利得（以下、「利得Ｇｍ」）を２０とする。同様に、駆動ノズル数が５０１以上１０００以下の場合は、利得Ｇｐ＝１．２、利得Ｇｍ＝１６．６とし、駆動ノズル数が１００１以上１５００以下の場合は、利得Ｇｐ＝１．５、利得Ｇｍ＝１３．３とし、駆動ノズル数が１５０１以上２０００以下の場合は、利得Ｇｐ＝２.０、利得Ｇｍ＝１０．０とする。すなわち、プリアンプ３２の利得Ｇｍは１．０から２．０の間で変化し、メインアンプ３４の利得は１０から２０の間で変化し、増幅部１６の利得Ｇｔ（Ｇｐ×Ｇｍ）は２０で一定とされている。
【００４９】
次に図４（ｂ）を参照して、本実施の形態に係る液滴吐出ヘッド制御装置５２において実行される利得制御処理について説明する。図４（ｂ）は、液滴吐出ヘッド制御装置５２で実行される利得制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。本利得制御処理プログラムは、コントローラ３０（または制御部２０）の図示を省略するＣＰＵが、ＲＯＭ等の記憶手段に格納された本利得制御処理プログラムを読み出し、ＲＡＭ等のワークエリアに展開して実行される。
【００５０】
まず、ステップＳ１００で画像データを取得する。
【００５１】
ステップＳ１０２では、ステップＳ１００で取得した画像データを用いて、１ラインごとの吐出ノズル数の算出を行うとともに、ヘッドモジュール１４におけるノズル６０を選択するためのノズル選択信号を生成する。
【００５２】
次のステップＳ１０４では、ステップＳ１０２で取得した吐出ノズル数を図４（ａ）に示す利得設定テーブルと照合して、プリアンプ３２とメインアンプ３４の利得の配分を取得する。
【００５３】
次のステップＳ１０６では、ステップＳ１０４で取得した利得配分を用いて、プリアンプ３２とメインアンプ３４の各々の利得を設定する。上述したように、プリアンプ３２の利得の設定はスイッチｓｗｐを選択して行い、メインアンプ３４の利得の設定はスイッチｓｗｍを選択して行う。
【００５４】
次のステップＳ１０８では、上記で選択されたノズル６０、設定された増幅部１６の利得の条件下で画像形成を実行する。
【００５５】
次のステップＳ１１０では、１ラインの画像形成が終了したか否か判定し、全画像データ分の当該判定が肯定判定となった場合は本利得制御処理プログラムを終了する。一方、ステップＳ１１０で否定判定となった場合はステップＳ１００に戻り、画像データの取得から繰り返す。
【００５６】
図５を参照し、上述した利得制御処理を実行した場合の本実施の形態に係る増幅部１６の周波数特性について説明する。図５（ａ）はプリアンプ３２の利得周波数特性を、図５（ｂ）はメインアンプの利得周波数特性を、図５（ｃ）はメインアンプ３４の位相周波数特性を各々示している。横軸の周波数は対数の任意スケールである。また、プリアンプ３２、メインアンプ３４の各々の利得可変範囲は図４（ａ）に示す利得設定テーブルによる。
【００５７】
図５（ａ）に示すように、本実施の形態に係るプリアンプ３２は、利得が０ｄＢから６ｄＢの範囲で離散的に変えられるように構成されている。なお、図５（ａ）では０ｄＢと６ｄＢの利得周波数特性を示し、１．６ｄＢと３．５ｄＢの図示を省略している。帯域はほぼ１０００とされている。この帯域は、後述するメインアンプ３４の最大利得時における帯域の約１０倍の帯域とされている。つまり、本実施の形態に係るプリアンプの帯域は、メインアンプ３４の帯域に影響しない程度に十分広い帯域とされている。
【００５８】
図５（ｂ）に示すように、メインアンプ３４は、利得が２０．０ｄＢ、２２．５ｄＢ、２４．４ｄＢ、２６．０と離散的に変えられるように構成されている。本実施の形態に係るヘッドモジュール１４の駆動において必要となる増幅部１６の帯域は約１００であるので、メインアンプ３４の帯域は最大利得（２６ｄＢ）時において約１００となるように設定されている。つまり、プリアンプ３２の帯域が十分に広いので、ヘッドモジュール１４の吐出ノズル数が変わって容量性負荷が変動しても、増幅部１６の利得周波数特性、位相周波数特性が常にメインアンプ３４の帯域で決まるように構成されている。その結果、吐出ノズル数が少ない場合はメインアンプ３４の高利得、低負荷時の特性によって増幅部１６の周波数特性が決まり、必要以上に帯域が伸びて駆動信号Ｓｄの波形が遅延が少なくなる方向に変化することを抑制している。一方、吐出ノズル数が多い場合はメインアンプ３４の低利得、高負荷時の特性によって増幅部１６の周波数特性が決まり、増幅部１６の帯域が劣化して駆動信号Ｓｄの遅延が多くなる方向に変化することを抑制している。つまり、１段構成の駆動回路を用いた図６に示す比較例に係るアンプのように吐出ノズル数によって利得周波数特性、位相周波数特性が大きく変わることが抑制され、ヘッドモジュール１４間の駆動信号Ｓｄの波形のばらつきが抑制され、画像形成装置１０の全体としての特性が改善される。なお、ヘッドモジュール１４の駆動において実際に必要となる帯域（図５（ｂ）における周波数１００の相当する周波数）は、数１００ＫＨｚから２ＭＨｚ程度の帯域である。
【００５９】
ここで、プリアンプ３２の利得とメインアンプ３４の利得の組み合わせは図４（ａ）に示す利得設定テーブルに従う。すなわち、駆動ノズル数（吐出ノズル数）が０以上５００以下の場合は、Ｇｐ＝０ｄＢ、Ｇｍ＝２０ｄＢ、駆動ノズル数が５０１以上１０００以下の場合は、Ｇｐ＝１．６ｄＢ、Ｇｍ＝２４．４ｄＢ、駆動ノズル数が１００１以上１５００以下の場合は、Ｇｐ＝３．５ｄＢ、Ｇｍ＝２２．５ｄＢ、駆動ノズル数が１５０１以上２０００以下の場合は、Ｇｐ＝６．０ｄＢ、Ｇｍ＝２０．ｄＢと設定される。すなわち、増幅部１６の合計利得Ｇｔ（＝Ｇｐ＋Ｇｍ）は２６ｄＢに維持される。利得を上記のように変えた場合のメインアンプ３４の位相周波数特性は、図５（ｃ）に示すように、約４０°程度の位相変動に抑えられている。従って、最大利得（２６ｄＢ）時でも利得周波数特性にピーキングがほとんど生じていないことがわかる。これは、吐出ノズル数が多い場合の増幅部１６の合計利得をプリアンプ３２で補い、メインアンプ３４の利得を下げることで実現できる。
【００６０】
なお、上記実施の形態においては、プリアンプ３２あるいはメインアンプ３４を構成する場合においてオペアンプを用いる形態を例示して説明したがこれに限られず、例えば、専用の半導体集積回路等で構成してもよい。
【００６１】
また、上記実施の形態においては、プリアンプ３２を独立して設ける形態を例示して説明したが、これに限られず、例えば、波形発生回路１８に電流出力型のＤ／Ａを用い、電流出力を受け、電圧出力に変換する電流−電圧変換型アンプを用いて波形発生回路１８と一体化して構成してもよい。
【００６２】
また、上記実施の形態においては、プリアンプ３２およびメインアンプ３４の利得を異なる抵抗値の複数の抵抗を選択する形態を例示して説明したが、これに限られず、可変抵抗を用いた形態としてもよい。この場合はプリアンプ３２のスイッチｓｗｐ、メインアンプのスイッチｓｗｍは省略され、コントローラ３０は画像データに応じて該可変抵抗の調整端子を制御するように構成する。
【００６３】
また、上記実施の形態では、プリアンプ３２あるいはメインアンプ３４の利得制御において、複数の帰還抵抗のいずれかをスイッチで選択する構成を例示して説明したが、これに限られない。例えば、並列に接続された２つ抵抗をスイッチで選択して合成抵抗を帰還抵抗とし、抵抗の数を減らすようにしてもよい。さらに、直列に接続された複数の抵抗の組み合わせをスイッチで変更して帰還抵抗を変えるようにしてもよい。
【００６４】
また、上記実施の形態においては、増幅部１６を構成するアンプが２段構成の場合を例示して説明したが、これに限られず３段以上のアンプを用いた構成としてもよい。この場合、例えば、プリアンプ３２とメインアンプ３４との間の中間段に固定利得のアンプを設ける形態としてもよい。
【００６５】
また、上記実施の形態においては、記録媒体として連帳紙を用いた形態を例示して説明したが、これに限られず、カット紙を用いた形態としてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１０      画像形成装置
１２、１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ  インクジェットヘッド
１４、１４−１、１４−２、１４−３、・・・、１４−ｎ  ヘッドモジュール
１６、１６−１、１６−２、１６−３、・・・、１６−ｎ  増幅部
１８、１８−１、１８−２、１８−３、・・・、１８−ｎ  波形発生回路
２０      制御部
２２      給紙ロール
２４      巻取ロール
２６      ヘッドユニット
３０      コントローラ
３２、３２−１、３２−２、３２−３、・・・、３２−ｎ  プリアンプ
３４、３４−１、３４−２、３４−３、・・・、３４−ｎ  メインアンプ
４０      圧電素子
４２      スイッチ
５０      液滴吐出装置
５２      液滴吐出ヘッド制御装置
６０      ノズル
７０、７２  オペアンプ
７４      出力段
Ｄｐ      用紙搬送方向
Ｓｄ      駆動信号
【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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