(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通駆動波形からプリントヘッドの複数のアクチュエータの少なくとも１つを駆動する駆動回路であって、
前記アクチュエータのうちの選択された少なくとも１つへ駆動パルスを供給するために前記共通駆動波形を結合する切り替え回路と、
トリミング信号及び印刷信号を受信するように結合されたタイミング回路であって、前記共通駆動波形のパルスの少なくとも一部から前記駆動パルスを形成するように、そして前記トリミング信号に従って前記駆動パルスの中間レベルにおける段差の期間を制御することにより前記駆動パルスをトリミングするように前記切り替え回路を制御するように結合された制御出力を有するタイミング回路と、を有する駆動回路であって、
前記トリミング信号は、前記複数のアクチュエータの少なくとも一つの個々のアクチュエータの性能の変動性を補償するよう構成され、
前記印刷信号は、前記アクチュエータの噴射動作に対しオンに構成され、前記アクチュエータの非噴射動作に対しオフに構成される、
駆動回路。
【請求項２】
前記タイミング回路は、前記切り替え回路に、前記駆動パルス内に遷移を設けるために前記アクチュエータのうちの前記選択された少なくとも１つへ共通駆動電圧を結合させ、前記段差の平坦部を設けるための期間の間切断させ、前記駆動パルス内の別の遷移を設けるために前記アクチュエータのうちの前記選択された少なくとも１つへ前記共通駆動波形を再結合させることにより前記期間を制御するように構成される、請求項１に記載の駆動回路。
【請求項３】
前記切り替え回路はまた、前記アクチュエータのうちの前記選択された少なくとも１つを基準電圧へ選択的に結合する回路を有し、
前記タイミング回路は、前記切り替え回路に、前記駆動パルス内に遷移を設けるために前記アクチュエータのうちの前記選択された少なくとも１つへ共通駆動電圧を結合させ、前記段差の平坦部を設けるために前記駆動パルスの期間の間前記アクチュエータのうちの前記選択された少なくとも１つへ前記基準電圧を結合させることにより前記期間を制御するように構成される、請求項１に記載の駆動回路。
【請求項４】
前記タイミング回路は、前記段差の高さの制御とは独立に前記段差の前記期間を制御するように構成される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の駆動回路。
【請求項５】
前記タイミング回路は、前記切り替え回路に前記共通駆動波形の平坦部の期間中に前記共通駆動波形を切断させるように構成される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の駆動回路。
【請求項６】
前記共通駆動波形が別のレベルの部分の前に前記中間レベルの部分を有する多レベルパルスを含む場合に、前記タイミング回路が前記段差の前記期間を制御するために前記中間レベルの前記部分の期間中に前記共通駆動波形からの切断を発生させ、前記別のレベルの前記部分の期間中に再結合を発生させるように構成されるように構成された請求項１乃至５のいずれか一項に記載の駆動回路。
【請求項７】
前記共通駆動波形が前記中間レベルの部分の前に別のレベルの部分を有する多レベルパルスを含む場合に、前記タイミング回路が前記段差の前記期間を制御するために前記別のレベルの前記部分の期間中に前記共通駆動波形からの切断を発生させ、前記中間レベルの前記部分の期間中に再結合を発生させるように構成されるように構成された請求項１乃至６のいずれか一項に記載の駆動回路。
【請求項８】
前記切り替え回路は、前記駆動パルスの前記段差における遷移を、前記共通駆動波形に追随しない場合に、前記共通駆動波形の遷移のものと異なるスリューレートを有するようにさせるように構成される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の駆動回路。
【請求項９】
前記切り替え回路は、異なる直列抵抗を有する少なくとも２つの別個に制御可能な切り替え経路を有し、
前記タイミング回路は、前記共通駆動波形に追随しない場合に前記駆動パルスの前記段差における前記遷移の期間中に前記切り替え経路がより高い直列抵抗を提供するように制御するように構成される、請求項８に記載の駆動回路。
【請求項１０】
前記タイミング回路は、基準タイミング信号を受信するとともに前記基準タイミング信号と前記段差の所望タイミング間の時間間隔に対応するデジタル値として前記トリミング信号を受信するように構成され、前記制御出力を生成するために前記デジタル値と前記基準タイミング信号とを使用するデジタル回路を有する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の駆動回路。
【請求項１１】
前記共通駆動波形が前記中間レベルのレッジを有しない場合には前記タイミング回路は前記共通駆動波形が前記中間レベルを通過すると前記切り替え回路を変更するように構成されるように構成された請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の駆動回路。
【請求項１２】
前記切り替え回路は前記共通駆動波形から分離することなく前記駆動パルス内のレベルを維持する保持回路を有する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の駆動回路。
【請求項１３】
共通駆動波形からプリントヘッドの複数のアクチュエータのうちの少なくとも１つを駆動する少なくとも１つの請求項１に記載の駆動回路と、平坦部を有するパルスを有する前記共通駆動波形を生成する共通駆動波形回路とを有するプリントヘッドアセンブリ。
【請求項１４】
前記共通駆動波形回路は前記中間レベルを調整するレベル調整回路を有する、請求項１３に記載のプリントヘッドアセンブリ。
【請求項１５】
複数のアクチュエータを有するプリントヘッドを作動する方法であって、
駆動パルスを提供するために、パルスを有する共通駆動波形を前記アクチュエータのうちの選択された少なくとも１つへ結合する切り替え回路を使用する工程と、
トリミング信号を生成する工程と、
前記共通駆動波形のパルスの少なくとも一部から前記駆動パルスを形成するように前記切り替え回路を制御する工程と、
前記トリミング信号に従って、前記駆動パルスの中間レベルの段差の期間、又は、上昇および下降のタイミングが前記駆動パルス内の低レベルの第１及び第２段差の期間の制御を提供するための制御可能時間分遅延されるように、低レベルからの前記上昇と前記共通駆動波形の底レベル内のある点での前記低レベルへの後続する前記下降、を制御することにより前記駆動パルスをトリミングする工程と、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリントヘッドの複数のアクチュエータを駆動する駆動回路、このような駆動回路を有するプリントヘッド回路、このようなプリントヘッド回路を有するプリントヘッドアセンブリ、および対応方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタなどのプリンタにプリントヘッド回路を設けることは知られている。例えば、インクジェット業界はどのように圧電プリントヘッドアクチュエータを駆動すべきかについて５０年以上も取り組んできた。複数の駆動方法が生成されており、今日使用される複数の異なるタイプが存在しておりそのいくつかについて簡単に論述する。
【０００３】
ホットスイッチ（Ｈｏｔ  Ｓｗｉｔｃｈ）：これはアクチュエータの駆動波形の生成がプリントヘッド自体内で発生する駆動方法の部類である。通常、プリントヘッド内のエレクトロニクスは集積回路（ＡＳＩＣ）で実現される。この手法では、波形を生成しそれらをアクチュエータへ接続することに伴う電力消費（駆動アクチュエータ当たり合計０．５ＣＶ２）のすべてがプリントヘッド内で発生する。これはコールドスイッチがポピュラーになる前の元の駆動方法であった。
【０００４】
コールドスイッチ（Ｃｏｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈ）：これは共通駆動波形（ＣＤＷ：Ｃｏｍｍｏｎ  Ｄｒｉｖｅ  Ｗａｖｅｆｏｒｍ）を使用する代替構造を言う。ここでは、ＣＤＷを生成するエレクトロニクスがプリントヘッドの外側に配置される。このとき、プリントヘッド内のエレクトロニクス（通常はＡＳＩＣ）は、この外部で生成されたＣＤＷを適切なアクチュエータノズルへ接続するためにマルチプレクサ機能を提供するためだけに必要とされる。この手法の重要な利点は、０．５ＣＶ２エネルギー消費のうちのかなりの割合（いくつかのケースでは恐らく約８０％）が外部波形生成エレクトロニクス内で発生するということであり、結局、プリントヘッドおよびＡＳＩＣ内のエネルギー消費は低減される。これにより、プリントヘッドを好適な動作温度にまたはその周辺に維持するのがはるかに容易になる。
【０００５】
しかし、印刷像品質の理由のために、アクチュエータノズルベースで液滴速度または液滴容積をトリミングする機構を提供することが非常に望ましい。これは、各アクチュエータノズルに対して個々に調整された波形を駆動回路が生成することができることを必要とする。波形がプリントヘッド自体内で（通常はＡＳＩＣ内で）生成されるホットスイッチング環境では、これを実現するのは単純明快である。しかし、共通通駆動波形（ＣＤＷ）がプリントヘッドの外で生成されるコールドスイッチング環境では、アクチュエータノズルベースでの波形の修正は実現が困難である。
【０００６】
米国特許出願公開第２００５２００６３９号明細書は、アクチュエータの一方の側へ印可される共通駆動波形を使用するアクチュエータの駆動回路とアクチュエータの反対側を共通戻り経路へ結合するスイッチとを有するプリンタを示す。スイッチは、アクチュエータアレイのパルスの高さを調整するために共通駆動波形のパルスの傾斜縁をオンするように制御される。調整は、ブロックが平均重み付け周囲で変更され得るように印刷行毎になされ得る。
【０００７】
米国特許第８３０３０６７号明細書は、複数レベルを有する複数の異なるパルスを有する段差共通駆動波形を示し、切り替えは、異なる寸法の液滴を生成するためには異なるパルスのどれを使用すべきかを選択するために行われる。連続液滴間の間隔を広げるまたは狭くすることによる吐出速度の調整がある。
【０００８】
米国特許出願公開第２００９／０２７８８７７号明細書は複数レベルを有する共通駆動波形Ａ、Ｂを示し、チェンバが収縮および吐出する前に最大容積となるときの保持時間ｈ１が調整される。
【０００９】
米国特許出願公開第２０１１／０１２８３１７号明細書は、共通駆動波形と、ランプの高さを変更するようにランプ期間中にゲート制御のタイミングを調整することとを示す。
【００１０】
米国特許出願公開第２０１２０２６２５１２号明細書は、共通駆動波形を示すとともに、異なるアクチュエータ間の変動を補償するために、共通駆動波形をアクチュエータへ結合するスイッチのタイミングを制御することによりパルスの一部の高さを変更することを示す。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態は改善された装置または方法またはコンピュータプログラムを提供し得る。本発明の第１の態様によると、共通駆動波形からプリントヘッドの複数のアクチュエータの少なくとも１つを駆動する駆動回路が提供される。本駆動回路は、アクチュエータのうちの選択された少なくとも１つへ駆動パルスを供給するために共通駆動波形を結合する切り替え回路と、トリミング信号を受信するように結合されたタイミング回路であって、共通駆動波形のパルスの少なくとも一部から駆動パルスを形成するように、そしてトリミング信号に従って駆動パルスの中間レベルにおける段差の期間を制御することにより駆動パルスをトリミングするように切り替え回路を制御するように結合された制御出力を有するタイミング回路とを有する。
【００１２】
任意の追加機能が態様のうちの任意のものへ追加され得る、または任意の追加機能が放棄され得る。いくつかのこのような追加機能について説明し、いくつかは従属請求項に記載される。１つのこのような追加機能はタイミング回路である。このタイミング回路は、切り替え回路に、駆動パルス内に遷移を設けるためにアクチュエータのうちの選択された少なくとも１つへ共通駆動電圧を結合させ、段差の平坦部を設けるための期間の間切断させ、同駆動パルス内の別の遷移を設けるためにアクチュエータのうちの選択された少なくとも１つへ共通駆動波形を再結合させることにより段差の期間を制御するように構成される。
【００１３】
別のこのような追加機能は、アクチュエータのうちの選択された少なくとも１つを基準電圧へ選択的に結合する回路も有する切り替え回路である。タイミング回路は、切り替え回路に、駆動パルス内に遷移を設けるためにアクチュエータのうちの選択された少なくとも１つへ共通駆動電圧を結合させ、段差の平坦部を設けるために同駆動パルスの期間の間アクチュエータのうちの選択された少なくとも１つへ基準電圧を結合させることにより期間を制御するように構成される。
【００１４】
別のこのような追加機能は、段差の高さの制御とは独立に段差の期間を制御するように構成されるタイミング回路である。別のこのような追加機能は、共通駆動波形の平坦部の期間中に切り替え回路の状態を変更するように構成されるタイミング回路である。別のこのような追加機能は駆動回路である。この駆動回路は、共通駆動波形が別のレベルの部分の前に中間レベルの部分を有する多レベルパルスを含む場合に、タイミング回路が段差の期間を制御するために中間レベルの部分の期間中に共通駆動波形からの切断を発生させ、別のレベルの部分の期間中に再結合を発生させるように構成されるように、構成される。別のこのような追加機能は駆動回路である。この駆動回路は、共通駆動波形が中間レベルの部分の前に別のレベルの部分を有する多レベルパルスを含む場合に、タイミング回路が段差の期間を制御するために共通駆動波形からの切断を別のレベルの部分の期間中に発生させ、再結合を中間レベルの部分の期間中に発生させるように構成されるように、構成される。
【００１５】
別のこのような追加機能は切り替え回路である、この切り替え回路は、共通駆動波形に追随しない場合に、駆動パルス内の段差における遷移を共通駆動波形の遷移のものと異なるスリューレートを有するようにさせるように構成される。別のこのような追加機能は、異なる直列抵抗を有する少なくとも２つの別個に制御可能な切り替え経路を有する切り替え回路である。タイミング回路は、遷移中により高い直列抵抗を切り替え経路が提供するように制御するように構成される。別のこのような追加機能はタイミング回路である。このタイミング回路は、基準タイミング信号を受信するとともに基準タイミング信号と段差の所望タイミング間の時間間隔に対応するデジタル値としてトリミング信号を受信するように構成され、制御出力を生成するためにデジタル値と基準タイミング信号とを使用するデジタル回路を有する。
【００１６】
別のこのような追加機能は駆動回路である。この駆動回路は、共通駆動波形が中間レベルの段差を有しない場合に、共通駆動波形が中間レベルを通過するとタイミング回路が切り替え回路を変更するように構成されるように構成される。別のこのような追加機能は、共通駆動波形から分離することなく駆動パルス内のレベルを維持する保持回路を有する切り替え回路である。
【００１７】
別の態様は、共通駆動波形からプリントヘッドの複数のアクチュエータのうちの少なくとも１つを駆動する少なくとも１つの駆動回路と、平坦部を有するパルスを有する共通駆動波形を生成する共通駆動波形回路とを有するプリントヘッドアセンブリを提供する。駆動回路は、アクチュエータのうちの選択された少なくとも１つへ駆動パルスを供給するために共通駆動波形を結合する切り替え回路と、トリミング信号を受信するように結合されたタイミング回路であって、切り替え回路の状態を共通駆動波形の平坦部の期間中に変更することにより、共通駆動波形のパルスの少なくとも一部から駆動パルスを形成するように、そしてトリミング信号に従って駆動パルスの段差の期間を制御することにより駆動パルスをトリミングするように切り替え回路を制御するように結合された制御出力を有する、タイミング回路とを有する。別のこのような追加機能は、中間レベルを調整するレベル調整回路を有する共通駆動波形回路である。プリントヘッドアセンブリは、上述の追加機能のうちのいずれかを有する駆動回路を有し得る。
【００１８】
別の態様は、上述の駆動回路のうちの任意のものを有するプリントヘッドアセンブリを有するプリンタを提供する。
【００１９】
別の態様は、複数のアクチュエータを有するプリントヘッドを作動する方法であって、駆動パルスを提供するために、パルスを有する共通駆動波形をアクチュエータのうちの選択された少なくとも１つへ結合する切り替え回路を使用する工程と、トリミング信号を生成する工程と、共通駆動波形のパルスの少なくとも一部から駆動パルスを形成するように切り替え回路を制御する工程とを有する方法を提供する。駆動パルスは、トリミング信号に従って駆動パルスの中間レベルの段差の期間を制御することによりトリミングされる。
【００２０】
本発明の特許請求の範囲から逸脱することなく無数の他の変形および修正がなされ得る。したがって、本発明の実施形態の形式は単に例示的であり、本発明の範囲を制限するように意図されていないことを明確に理解すべきである。
【００２１】
次に、どのように本発明が実施され得るかについて、一例として添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一実施形態による駆動回路の概略図を示す。
【図２】実施形態と比較のための、段差の無いタイミング図を示す。
【図３】一実施形態によるタイミング図を示す。
【図４】実施形態による切り替え回路を示す。
【図５】実施形態による切り替え回路を示す。
【図６】基準電圧との結合を有する一実施形態による駆動回路を示す。
【図７】図６の回路に対応するタイミング図を示す。
【図８】スリューレート制御を有する実施形態による切り替え回路を示す。
【図９】図８の回路に対応するタイミング図を示す。
【図１０】様々な段差を有する別の実施形態のタイミング図を示す。
【図１１】様々な段差を有する別の実施形態のタイミング図を示す。
【図１２】様々な段差を有する別の実施形態のタイミング図を示す。
【図１３】タイミング用デジタル回路を有する実施形態による駆動回路を示す。
【図１４】段差を生成するための保持回路を有する実施形態による駆動回路の切り替え回路の例を示す。
【図１５】段差を生成するための保持回路を有する実施形態による駆動回路の切り替え回路の例を示す。
【図１５Ａ】段差を生成するための保持回路を有する実施形態による駆動回路の切り替え回路の例を示す。
【図１６】図１４と図１５の回路に対応するタイミング図を示す。
【図１７】一実施形態によるプリントヘッドアセンブリを有するプリンタを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は特定の実施形態に関してそして添付図面を参照して説明されるが、本発明は説明される特徴に限定されなく特許請求の範囲だけにより限定されるということに留意されたい。説明される添付図面は単に例示的であり、非限定的である。添付図面では、要素のうちのいくつかの寸法は例示目的のために誇張されており原寸に比例していないことがある。
【００２４】
定義：
用語「含む」が本明細書と特許請求の範囲において使用される場合、用語「含む」は他の要素または工程を排除しなく、その後に列挙される手段に限定されるものと解釈すべきでない。不定または定冠詞（例：「ａ」または「ａｎ」、「ｔｈｅ」）が単数名詞を指すために使用される場合、これは別途特記しない限り複数の当該名詞を含む。
【００２５】
プログラムまたはソフトウェアへの参照は任意のコンピュータ上で直接または間接的に実行可能な任意の言語の任意のタイプのプログラムを包含し得る。
【００２６】
回路または回路群または論理またはプロセッサまたはコンピュータへの参照は、別途示さない限り任意の程度に一体化される任意の種類の論理またはアナログ回路で実現され得る任意の種類の処理ハードウェアを包含するように意図されており、汎用プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、個別部品または論理等々に限定されなく、一体化され得るまたは同一場所に配置され得るまたは異なる場所に分散され得る複数のプロセッサを使用する実施形態を包含するように意図されている。
【００２７】
印加される電圧または電流に応じて吐出を引き起こすアクチュエータを有するノズルへの参照は例えば２Ｄ画像または３Ｄ物体を印刷するための流体貯蔵槽から任意の種類の流体を任意の種類の媒体上へ吐出する任意の種類のノズルを包含するように意図されている。
【００２８】
アクチュエータへの参照は、その両端電圧がパルス内の段差の期間中にＣＤＷから切断されても著しく変化しないように主に容量性特性を有するという条件でこのようなノズル用の任意の種類のアクチュエータ（限定しないが圧電アクチュエータを含む）を包含するように意図されている。
【００２９】
アクチュエータまたはノズルのグループまたはバンクへの参照は、隣接ノズルの線形アレイ、または２次元矩形または他のパターンの隣接ノズル、または隣接または非隣接ノズルの規則的または非規則的またはランダムな任意のパターンまたは配置を包含するように意図されている。
【００３０】
パルス内の段差への参照は、典型的台形状パルス内の任意の種類のノッチまたは突起（限定しないが、それぞれが傾斜（上りまたは下り傾斜）部分に隣接する１つまたは複数の平坦部を有するものを含む）を包含するように意図されている。平坦部は平らであってもよいし、傾斜部分の勾配未満の小さな勾配を有してもよい。
【００３１】
レベルへの参照は、段差、または棚部、または平坦なまたは傾斜（パルスの縁より浅い勾配を有する）部分などのパルスの一部を包含するように意図されている。
【００３２】
切断への参照は、駆動回路から分離するために切り替えること、または分離するのでなければ、駆動回路により変更されることに反して電圧を保持するために保持回路を適用すること（電圧を分離することなく一時的に保持するために比較的大きなキャパシタまたは電源回路を適用することなど）を包含するように意図されている。
【００３３】
アクチュエータの運動は、流体をノズル中に押す圧力および流れを生成する。各ノズルの性能は、たいていは液滴速度、液滴重量、サテライトの外見および液滴形状により特徴付けられる。アクチュエータ運動の変動性は、印刷中にエラーおよび画質内のアーチアファクトを生じ得る。変動性の源は製造変動性または動作環境に起因し得、例えばアクチュエータが点火される周波数は液滴速度に影響を与える。印刷システムがこれらの影響を補償できるように個々のアクチュエータを制御できることが望ましい。
【００３４】
補償されるべき影響は例えば次のものを含み得る。
●点火周波数（同じアクチュエータ）
●過去の点火（同じアクチュエータ）
●すぐ近くのアクチュエータからのクロストーク（電気的、流体工学的および機械的干渉に起因する）
●周囲温度およびインク温度
●圧電材料／ＭＥＭＳ構造の老朽化
●製造分散
【００３５】
印刷アクチュエータを駆動するホットスイッチまたはコールドスイッチ駆動ＡＳＩＣなどの既存プリントヘッド回路は、上記影響の補償のためのそれらの費用および電力消費という意味での限界を有する。したがって、いかにして圧電アクチュエータなどのアクチュエータの電気的駆動を最小回路面積で（費用を低減するために）かつ最小電力消費（最低駆動要件を依然として満足する一方で熱的影響を低減する）でもって提供するかの問題が存在する。各アクチュエータへの駆動パルスのパルス幅を変更するまたは各パルスの電圧レベルを変更するホットスイッチ方法の使用は、大きな熱的影響を有する。駆動電力プラス基準電力のすべてはアクチュエータ近傍のプリントヘッド内に配置されるＡＳＩＣ内で消費され、したがってこれらの設計は大面積となる傾向があり、これはＡＳＩＣにおける追加費用を意味する。一方、コールドスイッチ設計では、電力消費の大部分はプリントヘッドの外側に位置するＣＤＷ生成回路内で発生し、したがってプリントヘッド内のＡＳＩＣより冷却するのがはるかに容易である。
【００３６】
例えばＭＥＭＳプリントヘッド上の個々のアクチュエータ／ノズルの噴射性能（具体的には吐出された液滴の容積および速度）は製造公差の結果として変化し得る。加えて、液滴射出速度または液滴形状または容積は、隣接ノズルの噴射により影響（クロストーク）を受け得、そして高周波噴射が必要とされる場合、考察中のアクチュエータ自体が一滴のインクインクを吐出してからの経過時間によっても影響を受ける。これらの変動および影響を補償することは、液滴射出速度がノズル毎に（いくつかのケースでは吐出ベース毎に）トリミングされ得る機構を必要とする。このような機構が成功裡に実施され得れば、ノズル間の液滴吐出速度の差から生じ得る画像アーティファクトは原理的に補正され得る。
【００３７】
トリミング機構を提供する１つの現在の方法は、個々のアクチュエータチャネルへ印可される台形波形の振幅を変更することに基づく。液滴速度（および液滴容積も）は波形振幅の関数であり、したがって、これを変更することにより、液滴速度はトリミングされ得る。しかし、過度のシリコン領域を使用することなくかつＡＳＩＣの電力消費を増加することなく、この「電圧トリミング」手法をコールドスイッチング環境内で実施することは困難であり、したがってコールドスイッチング手法の熱的利点を失う。本発明の実施形態の以下の説明は、コールドスイッチング環境内のアクチュエータノズルの個々に調整された波形の生成を提供する様々なやり方を示す。ここでは、ＣＤＷを修正する回路により消費される追加熱が低減または最小化され得る。
【００３８】
以下に述べる実施形態は、駆動パルス内の提案段差の期間を制御することにより結果の液滴を変更するためにトリミングすることを提供する。様々な実施形態が可能である。いくつかの実施形態は、共通駆動波形内にレッジを設けることにより段差を生成するのではなく、トリミング機能用駆動パルス内に段差を設けるために、電圧を分離または強要または保持することにより、駆動パルスがＣＤＷの前縁または後縁に追随しないように共通駆動波形（ＣＤＷ）のパルスの前縁または後縁のスリューレートを乱すことに基づく。提案実施形態のいくつかは段差を生成する保持回路を含むが、このうちのいくつかはノズル毎にＡＳＩＣキャパシタンスを使用する。これは使用されるシリコン領域の量の点で欠点を有する。いくつかの実施形態は、スイッチにＣＤＷ内の平坦部の期間中に駆動パルスをＣＤＷから切断させる。これにより、切断のタイミング精度を、切断が傾斜部分の期間中に発生する場合よりより緩和できるようにする。これは、勾配が、中間レベルのレベルを切断の精密なタイミングに対し非常に敏感にさせるからである。
【００３９】
トリミングは、段差の期間だけでなく段差の高さ（添付図面ではＶＨＯＬＤ電圧としてまたは中間レベルと別のレベルとの差として示される）を変更することにより行われ得る。熱的に、トリミングは通常、高さ（ＶＨＯＬＤ）が可能な限り低減され得るように期間が段差の高さとは独立に制御されればより効率的である。このことは、トリミングが段差の期間を制御することによりたいていはまたは完全に行われるということを意味する。段差の期間を増加することで、駆動パルスの面積を低減し、したがって液滴速度を低減する。次に、低い高さ段差の熱的影響のいくつかについて簡単に説明する。段差の平坦部の端を生成するために、切り替え回路がオンし、アクチュエータ電圧はＣＤＷ電圧（典型的例では現在アースである）へ再結合される。この遷移は、電力消費が電圧の２乗に比例し、プリントヘッド内で発生し、したがって可能な限り低い段差（ＶＨＯＬＤ）の高さを使用することが好ましいホットスイッチングタイプである。
【００４０】
寄生抵抗およびインダクタンス効果から生じるアース上の電圧外乱を生じ得る高ピーク電流を回避するために、「高抵抗」スイッチがスリューレートを低減するために使用され得る。これは、様々なやり方で実施され得、例えば別個のＭＯＳトランジスタを使用することにより、または様々な抵抗を有する複数の別個に制御可能なゲートフィンガを有するトランジスタを有することにより実施され得る。トリミング信号は動的トリミングを与えるためにデジタル値としてロードされ得る。
【００４１】
特定実施形態のいくつかの結果は以下の通りである。
【００４２】
１．特に、切断のタイミングがそれほどクリティカルでないケースでは、小シリコンリアルエステートオーバーヘッドを有する簡単な回路（例えばＡＳＩＣ実施形態の）が可能であり、より簡単な実施形態では、ＡＳＩＣ内にチャネル当たり１つのタイマおよび１つのレベルシフタを追加しただけのものが使用される。
【００４３】
２．トリミング範囲および分解能はＣＤＷの制御により（ＣＤＷの電圧レッジの高さを変更することにより）調整され得る。
【００４４】
３．トリミング範囲と熱散逸とのトレードオフは同様にＣＤＷのレッジ電圧を変更することにより変更され得る。
【００４５】
４．いくつかの実施形態は、ＣＤＷに追随しない遷移を有する場合には駆動パルスのホットスイッチ部分の速いスリューレートを有し得る。速いスリューレートは、スイッチの抵抗を増加することより、すなわち別個のより小さなスイッチを使用することによりまたはスイッチの右手側部分の一部（例えば右手側トランジスタの１本または２本のフィンガだけ）を使用することにより、低減され得る。より低いスリューレートは高ピーク電流を低減、したがってアースまたは電圧レールスパイクを低減し得る。
【００４６】
５．トリミング概念は段差ベーストリミングであり、概してこの部類のドライバはハイブリッドホット／コールドスイッチタイプである。例えば、一実施形態では、波形の後縁（第２の縁または立ち上り縁）上では、負荷へのすべてのエネルギーはコールドスイッチマルチプレクサにより供給され、一方、第１の縁（すなわち、立ち下りまたは前縁）上では、駆動エネルギーのすべてはレッジ電圧までコールドスイッチマルチプレクサにより供給されるが、プログラム遅延後にホットスイッチトランジスタがレッジ電圧から波形（現在、零の波形）まで戻すように駆動する。これは、立ち下りおよび前縁の第１の部分上では、ＣＤＷ生成回路が最大スリューレートを制御しているためである。レッジ電圧から波形へ戻る遷移は、パスゲートスイッチオン抵抗と負荷キャパシタンスとにより形成されるＲＣ時定数により制御され、したがってホット遷移である。最終結果は依然として、ホットスイッチ設計より低い熱的影響を有するドライバである。
【００４７】
図１〜３：一実施形態による駆動回路を有するプリントヘッドアセンブリ
図１は、ＣＤＷから複数の作動素子１、２を駆動する吐出パルスを提供するプリントヘッド上で使用するための回路の形式の一実施形態による装置の概略図を示す。ＣＤＷの例は駆動パルス内の段差を顕著に示す図３に示される。駆動回路１００は、ＣＤＷを作動素子のうちの選択された１つ（または１バンク）を結合する切り替え回路３２と、切り替え回路を制御するタイミング回路１０とを有する。タイミング回路は少なくともトリミング信号と印刷信号とを受信するように結合される。タイミング回路は、ＣＤＷのパルスに沿った少なくとも途中でそれぞれの作動素子からＣＤＷを切断するために第１の切り替え回路を開くように、そしてトリミング信号に従って制御される期間を有する段差を有する駆動パルスを形成するように構成される。ＣＤＷはまた、他のアクチュエータ２の他の切り替え回路へ結合される。図２は、以下に説明される実施形態との比較のための、段差の包含による修正の前のトリミング方式の基本実施形態のタイミング図を示す。同図は下部にＣＤＷを示し、アクチュエータへ印可されるその結果の駆動パルスは図のトップラインにより示され、アクチュエータをＣＤＷへ結合するスイッチの状態は上記２つの波形の間の水平バー内に示される。これらのバーは、噴射ケースに関しては印刷信号がオンであることを示し、切り替え回路はＣＤＷのパルスの全体にわたってオンであり、そして非噴射ケースに関しては、印刷信号はオフであり、切り替え回路はパルスの全期間中オフである。
【００４８】
タイミング回路へ入力される印刷信号は、印刷信号が「所与の画素に印刷されるべきドットが存在しない」ということを示せばいかなる駆動パルスも画像の所与の画素に関して生成されないように切り替え回路がアクチュエータを波形の周期の期間中切断させるようにし得るように供給される。この期間を制御するタイミングを生成する多くのやり方（例えば内部クロックにまたはＣＤＷのレベルまたは傾斜にまたはいくつかのタイミング基準に同期されたやり方）が存在する。
【００４９】
作動素子間の差異を補償するために、および／またはいくつかのケースでは、温度、老朽化または隣接画素からのクロストークなど長期にわたり変化するパラメータを補償するために、トリミング信号は各アクチュエータがＣＤＷを修正する必要性に応じ印加される。トリミング信号は、例えば参照表から、または例えば出力または温度の測定結果に基づいてプロセッサにより、または例えば製造較正結果または印刷画像情報などの情報から、またはその組み合わせから生成され得る。
【００５０】
図３は、一実施形態による段差ベーストリミング方式の基本的実施形態のタイミング図を示す。ＣＤＷは、任意の形状を有し得るパルスを有し、図の下部に示される。アクチュエータへ印可されるその結果の駆動パルスは図のトップラインにより示される。注目すべき特徴はアクチュエータ波形の前縁における段差であり、段差は中間電圧ＶＨＯＬＤであり期間ＴＴＲＩＭ存在する。切り替えのタイミングは上記２つの波形間の水平バー内に示される。このバーは、ＣＤＷのパルスの前縁のほとんどの期間中スイッチオン部を有する。次はハッシングで示すオフ部であり、これは、アクチュエータが切断されるので、駆動パルス内の段差は延長され、ＣＤＷのレッジの端で終了しないことを意味する。次はスイッチオン部であり、これは、アクチュエータが再びＣＤＷへ結合されることを意味する。この部分の開始は駆動パルス内の段差の終わりを生じ、電圧は、ＣＤＷのパルスの下部の電圧ＶＬＯＷに追随するために中間レベル（ＶＨＯＬＤ）から低下する。これは、図２とは駆動パルス内の段差だけ異なり、図３において、噴射ケースでは印刷信号はパルス全体にわたってオンであり得るが切り替え回路はパルス内の段差の一部ではオフであるという点が異なる。印刷信号がパルスの全期間中オフである非噴射ケース（図３には図示しないが）では、切り替え回路状態はパルスの全期間中オフになるだろう。これは図２に示すものと同じである。
【００５１】
図３：動作
図３の例の動作のより詳細な説明は以下の通りである。
【００５２】
１．ＣＤＷの前縁に先立って、スイッチはオンにされる（既にオンでなければ）。ＣＤＷの前縁はスイッチを介しアクチュエータへ結合される。
【００５３】
２．ＣＤＷ電圧がＶＨＯＬＤに達すると、短期間の間この電圧のままであり、ＣＤＷのレッジを形成する。この期間は例えば０．１μｓ〜０．５μｓであり、通常／好適には約０．２５μｓである。ＣＤＷ電圧がＶＨＯＬＤである間、スイッチはオフし、アクチュエータをＣＤＷから分離し、アクチュエータ電圧はＶＨＯＬＤのままである。
【００５４】
３．例えば０．１μｓ〜０．５μｓの短期間後、ＣＤＷはＶＬＯＷまで下がり続ける。
【００５５】
４．その間、スイッチはオフであり、アクチュエータは期間ＴＴＲＩＭが過ぎるまでＶＨＯＬＤのままであり、次にスイッはオンし、アクチュエータへ印可される電圧はＶＬＯＷになる。
【００５６】
５．次に、作動活動はＣＤＷがＶＨＩＧＨへ戻ることにより完了される。この遷移中、アクチュエータ電圧はスイッチがオンにされるので、ＣＤＷに追随する。
【００５７】
次のことに留意されたい。
【００５８】
ａ）アクチュエータ電圧における段差の期間ＴＴＲＩＭ従ってトリミングの量は、切り替えの変化の時間の周辺の楕円により図２と図３にハイライトされるようにオンするスイッチのタイミングにより決定される。
【００５９】
ｂ）ＣＤＷの前縁上のレッジは任意選択的であるが以下の２つの理由のために有用である。
（ｉ）レッジは、アクチュエータ波形内の段差のＶＨＯＬＤレベルを規定する。
（ｉｉ）スイッチオフ事象の必要精度はＣＤＷ波形内のレッジの期間により判断される。必要要件は、ＣＤＷ電圧がＶＨＯＬＤにある間にスイッチがオフすることである。これは、ＣＤＷ内にレッジを含まない実施形態と対照的である。この場合、ＶＨＯＬＤレベルの精度はスイッチターンオフのタイミングにより決定されるだろう。スリューレートが１００Ｖ／μｓ（標準値）であれば、０．２５ＶのＶＨＯＬＤ精度は２．５ｎｓのスイッチターンオフタイミング精度を必要とするだろう。これは、確実に実現するのは簡単ではない。
【００６０】
ｃ）トリミング効果の大きさはＴＴＲＩＭとＶＨＯＬＤの両方により決定される。これは所与のＴＴＲＩＭ範囲のトリミング効果を調整する可能性を与える。動作中、ＶＨＯＬＤは、必要とされるトリミングの範囲に応じて、熱散逸を低減するために可能な限り低く設定される可能性がある。これは、ＡＳＩＣ上で消費される熱とトリミング範囲とをトレードオフさせる。ＶＨＯＬＤは、例えばＶＬＯＷからＶＨＩＧＨまでの道の１０〜２５％の範囲内である可能性がある。ＴＴＲＩＭは、ＣＤＷパルスの幅の零から１００％までの任意のものである可能性がある。
【００６１】
ｄ）多くの変形形態が存在し得る。段差は様々な形状を取り得、例えば、レッジを形成する平坦部はある程度傾斜し、恩恵の多くを依然とし実現し得る。段差内に複数の副段差が存在し得、この段差は、パルスの前縁または後縁上に、またはその両方上に、またはいずれかの縁から離れて存在し得る。パルス内には一連の段差が存在し得る。パルスの極性は反転され得、両縁のスリューレートは制限され得、平坦部は、基準電源またはキャパシタなどの保持回路と結合することにより形成され得る。
【００６２】
したがって、図１は、ＣＤＷからプリントヘッドの複数のアクチュエータ１、２．．．のうちの１つを駆動する駆動回路１００の例を示す。駆動回路１００は、選択されたアクチュエータへ駆動パルスを提供するようにＣＤＷを結合する切り替え回路と、トリミング信号を受信するように結合されたタイミング回路であって、切り替え回路を制御するように結合された制御出力を有するタイミング回路とを有する。これは、図３に一例として示すように、ＣＤＷのパルスの少なくとも一部から駆動パルスを形成するように、そしてトリミング信号に従って駆動パルスの中間レベルにおける段差の期間を制御することにより駆動パルスをトリミングするように動作するように構成される。任意選択的に、期間のこの制御は、段差の高さの制御とは独立に行われ得る。段差の期間の制御は、駆動パルス内のレベルをトリミングすることだけに依存するのではなく、トリミング効果を提供する駆動パルスの形状を変更する。期間の独立制御の選択肢は、レベルだけをトリミングすることまたは両方をトリミングすることと比較して、段差（ホットスイッチ動作）時の切り替え回路両端の電圧降下を所与の範囲のトリミングに対して低減できるようにする。この電圧降下の低減は、多くのアクチュエータが存在する場合に特に価値がある電力消費低減を可能にする。
【００６３】
図３はまた、切り替え回路にＣＤＷの平坦部の期間中にＣＤＷを切断させるように構成されたタイミング回路の動作の例である。これは、その結果のレベルが例えばＣＤＷが中間レベルへ遷移中に切断が発生する場合と比較してタイミングにそれほど敏感ではないので、結合の変更のタイミングをより緩和できるようにする。タイミングの精度を緩和することで、費用、複雑性および熱的負荷を低減できるようにする、またはトリミングの精度を向上できるようにする。
【００６４】
図４〜図７：実施形態による切り替え回路構成
図４は、図３の段差を簡単なやり方で実現するのに好適な実施形態の概略図を示す。切り替え回路は、アクチュエータ１をＣＤＷへ結合するまたはそれから切断するために開状態または閉状態を有するスイッチ３４を含む。スイッチの状態は上述のタイミング回路１０により制御される。これはタイミング回路の一例であり、タイミング回路は、切り替え回路に、駆動パルス内に遷移を設けるためにアクチュエータのうちの選択された少なくとも１つへ共通駆動電圧ＶＣＯＭＭＯＮを結合させ、段差の平坦部を設けるための期間の間切断させ、同駆動パルス内の別の遷移を設けるためにアクチュエータのうちの選択された少なくとも１つへＣＤＷを再結合させることにより期間ＴＴＲＩＭを制御するように構成される。これは、費用と熱的影響を低く維持するために比較的簡単な回路により駆動パルス内に段差を導入する１つのやり方である。
【００６５】
図５はパスゲート３６の使用に基づく切り替え回路の実施形態を示す。これは既知タイプの切り替え回路であり、パスゲート切り替えのタイミングは上述のようなタイミング回路１０により制御される。この場合、タイミング回路の出力は、アクチュエータ１に到達する駆動信号を規定するためにパスゲートを切り替えるのに必要とされる電圧レベルへレベルシフタ回路ＬＳによりシフトされた電圧レベルである。これは、段差ベーストリミング方式の比較的簡単な実施形態であり、多レベル（例えば３レベル）ＣＤＷの使用に基づき得る。これは、ノズル毎トリミングを支援するように設計されていないＡＳＩＣと比較して少ない修正で済むＡＳＩＣレベルで実現され得る。
【００６６】
図６は駆動回路１００の実施形態を示す。ここでは、基準電圧が存在し、切り替え回路３２は、ＣＤＷにより規定される共通駆動電圧または基準電圧のいずれかへアクチュエータを結合するように構成されたスイッチ３６を有する。これは、アクチュエータのうちの選択された少なくとも１つを基準電圧へ選択的に結合する回路も有する切り替え回路の例である。タイミング回路１０は、切り替え回路に、駆動パルス内に遷移を設けるためにアクチュエータのうちの選択された少なくとも１つへ共通駆動電圧を結合させ、段差の平坦部を設けるために駆動パルスの期間の間アクチュエータのうちの選択された少なくとも１つへ基準電圧を結合させることにより段差の期間ＴＲＩＭを制御するように構成される。これは、駆動パルス内に段差を導入する別のやり方であり、駆動パルス内のより精密なレベルを可能にし得るが、より多くの回路による。基準電圧は、中間レベルへ、またはＣＤＷのパルスの電圧の範囲を越えた別のレベルへ設定され得る。基準電圧の使用は、駆動パルスにＣＤＷのいかなる中間レベルとも異なるレベルの平坦部を有し得るようにする。基準電圧の使用はまた、ＣＤＷのレッジを必要とすること無く、段差が駆動パルスの後縁上にまたはＣＤＷのピークレベルを越えて形成できるようにする。
【００６７】
図７は、ＣＤＷ内にレッジが存在しない場合の図６の回路１００の図２、３のものと同様なタイミング図を示す。段差は、アクチュエータをＣＤＷから切断するとともに、図６に示す切り替え回路３２を使用することによりアクチュエータを基準電圧へ結合することにより駆動パルス内に生成される。図７において、基準電圧はＣＤＷのＶＬＯＷのレベル未満であるのでＶＬＯＷは中間レベルである。基準電圧は、そのかわりにＶＬＯＷより高く設定される可能性がある。切断は、ＶＬＯＷのパルスの下部に沿った途中で発生し、図示のように駆動パルス内に段差を生成する。切断のタイミングは図示のように段差ＴＴＲＩＭの期間を設定する。ＣＤＷのパルスの平坦部の終わりに（または所望によりそれより先行して）、再結合が発生し、駆動パルスはＣＤＷのレベルＶＬＯＷへ戻り、次に、ＣＤＷのパルスの後縁（および立ち上り）に追随する。任意選択的に、基準電圧へのおよびそれからの結合は、他の図（例えば図１０、１１または１２）に示すように段差を有するパルスまたは実施形態の他の特徴と組み合わせられ得る。
【００６８】
図８、９：スリューレート制御による切り替え回路の実施形態
図５のパスゲートの簡単な実施形態は起こり得る欠点を有する。この欠点は以下に対処される。噴射動作を引き起こす駆動パルスの始めおよび終わりにおける波形遷移のスリューレート（例えば図３参照）はＣＤＷの遷移のスリューレートにより制御される。オン状態におけるパスゲートの抵抗は通常、ＡＳＩＣ内の電力消費を最小限にするように設計され、パスゲート抵抗とアクチュエータキャパシタンスのＲＣ時定数がアクチュエータへ印可される波形のスリューレートを低減しないように十分に低い値である。しかし、ＶＨＯＬＤからＶＬＯＷへのアクチュエータ電圧遷移のスリューレートは、ＣＤＷスリューレートにより制御されなく、パスゲートのオン抵抗だけにより制限される。これは低いので、この遷移のスリューレートは、ＣＤＷにより生成される波形の典型的１００Ｖ／μｓよりはるかに高くなり得る。スリューレートの大きさが、ＣＤＷを扱う回路内およびアース接続部内（これは望ましくない）に大電流スパイクを生じ得る。図８は、この問題に対処する一つのやり方を示す。図に示す実際の勾配は必ずしも正確な表現ではないということに留意されたい。
【００６９】
図８は、複合パスゲート３７の実施形態を示す。ここでは、基本的な２トランジスタパスゲートが３つのトランジスタＭ１、Ｍ２Ａ、Ｍ２Ｂへ拡張される。Ｍ１、Ｍ２Ｂは、低オン抵抗を与えるように設計され大きな幅／長さ（Ｗ／Ｌ）比を有し、一方、Ｍ２Ａは、ＶＨＯＬＤからＶＬＯＷへの遷移のスリューレートを低減することになる高オン抵抗を与えるように設計され小さなＷ／Ｌ比を有する。Ｍ１、Ｍ２Ａは１つのタイマ１１から制御され、Ｍ２Ｂは独立した第２のタイマ１２から制御される。
【００７０】
その動作が図９に示されるが、タイミングの詳細を例外として図３のものと同様である。図９は、このスリュー制御型段差ベーストリミング方式の基本的実施形態のタイミング図を示す。ＣＤＷは、任意の形状を有し得るパルスを有し、図の下部に示される。アクチュエータへ印可されるその結果の駆動パルスは図のトップラインにより示される。図３のように、アクチュエータ波形の前縁に段差が存在する。段差は電圧ＶＨＯＬＤであり期間ＴＴＲＩＭ存在する。切り替えのタイミングは、上述の２つの波形間の図の中央の２本の水平バー内に示され、上部バーはＭ１／Ｍ２Ａの状態を示し、下側バーはＭ２Ｂの状態を示す。両方のバーはＣＤＷ内のパルスの前縁のオン状態を示す。これは、パスゲートのオン抵抗がＭ１、Ｍ２Ｂにより決定されることを意味し、両方は図３のように大きなＷ／Ｌを有するので、パスゲートのオン抵抗は図３のものと同様である。次は、ＣＤＷの中間レベルにおけるレッジの平坦部の開始後にハッシングで示すオフ部であり、この間、アクチュエータが切断されるので駆動パルス内の段差は制御期間ＴＴＲＩＭの間延長され、ＣＤＷのレッジの端に追随しない。
【００７１】
駆動パルス内の段差の終わりは、切り替え回路を使用することにより、制御期間ＴＴＲＩＭ後に再結合することにより引き起こされ、タイミング回路により制御される。駆動電圧は、ＣＤＷのパルスの下部の電圧ＶＬＯＷに追随するために中間レベル（ＶＨＯＬＤ）から低下する。ＶＨＯＬＤからＶＬＯＷへの遷移は、パスゲート（すなわちＭ１、Ｍ２Ａ）の半分だけをオンすることにより可能にされる。Ｍ２Ａは小さなＷ／Ｌ（としたがって高オン抵抗）を有するので、この遷移の間パスゲートのオン抵抗は増加されることになる。これは、例えばＶＨＩＧＨからＶＨＯＬＤへの遷移を損なうことなくＶＨＯＬＤからＶＬＯＷへの遷移を遅くする能力を提供する。Ｍ２ＡのＷ／Ｌは、必要とされるＶＨＯＬＤからＶＬＯＷへのスリューレートを与えるように設定され得る。段差期間ＴＴＲＩＭのタイミングにしたがって、トリミングの量は、Ｍ１／Ｍ２Ａがオンするとき（図９において円によりハイライトされた遷移）のタイミングにより決定される。これは標準的パスゲートのものと同じである。Ｍ２Ｂの切り替えのタイミングは、段差期間ＴＴＲＩＭに依存しなく、従って（ノズル毎ベースよりむしろ）グローバルにまたはバンク毎に決定され得る。
【００７２】
吐出は通常、スリューレートが閾値を越えればスリューレートに弱く依存するだけであるので、この異なるスリューレートは液滴吐出に影響を与えるべきではないということに留意されたい。図においてＭ２Ａ、Ｍ２Ｂは別個のＭＯＳデバイスとして示されるということにも留意されたい。実際、これらは、複数のゲートフィンガを有する単一ＭＯＳデバイスとして実現される可能性が高く、一組のゲートフィンガが１つのタイマにより駆動され、残りのゲートフィンガが他のタイマにより駆動される。各タイマにより駆動されるゲートフィンガの数がＭ２Ａ、Ｍ２Ｂの相対的オン抵抗を決定することになる。
【００７３】
これは、ＣＤＷの遷移のものと異なるスリューレートを有するように駆動パルスの段差（駆動パルスがＣＤＷに追随しない）の遷移を引き起こすように構成された切り替え回路の例を表す。これは、速いスリューレート期間中に流れる高電流に起因する過度の接地面電圧運動により引き起こされる雑音を低減するのを助け得る。図８はまた、異なる直列抵抗を有する少なくとも２つの別個に制御可能な切り替え経路を有する切り替え回路の例を表す。タイミング回路は、例えばアクチュエータを再結合してＣＤＷへ戻す遷移中に高い直列抵抗を設けるように切り替え経路を制御するように構成される。これは異なるスリューレートを実現する好都合なやり方である。
【００７４】
図１０〜１２：実施形態による他のタイプの段差
図１０は、図９のものと同様なタイミング図を示すが、変形形態を示す。ここではトリミング段差は噴射パルスの前縁よりむしろ後縁に配置される。段差を噴射パルスの後縁に配置することは以下のようにして実現される：（ｉ）ＣＤＷを修正すること、（ｉｉ）パスゲート切り替えのタイミングを修正すること。有利なことにこの変更は回路再構成を必要としないということに注意されたい。これは、スリューレート制御パスゲートまたは他の切り替え回路により実現され得る。図示のＣＤＷは後縁上のレッジに沿った平坦部を有し、駆動パルス内の段差期間は、ＣＤＷのレッジの開始の前に切断しレッジの開始後に再結合することにより短くすることにより制御される。再結合は駆動パルス内の段差の開始のタイミングを規定する。別の可能な変形形態は、図６の回路を使用することにより基準電圧を結合することだろう。この場合、駆動パルス内の段差の開始はＣＤＷのレッジの開始の前に発生する可能性がある、および／または段差は基準電圧がＣＤＷのＶＨＯＬＤとは異なるレベルに設定されれば２つ以上のレベルを有する可能性がある。
【００７５】
これは駆動回路の一例を表す。この駆動回路は、ＣＤＷが中間レベルにおける部分の前に別のレベルの部分を有する多レベルパルス（図１０の下部）を含む場合に、タイミング回路は期間ＴＴＲＩＭを制御するためにＣＤＷからの切断を他のレベルにおける部分の期間中に発生させそして再結合を中間レベルの部分の期間中に発生させるにように、構成される。これは、中間レベルにおける部分がパルスの後縁またはパルス内の二次ピークの後縁の一部であるようなより緩和されたタイミングを可能にする別のやり方である。特に、切断のタイミングはパルス波形に直接影響を与えるのでこのタイミングの精度はトリミングの精度に影響を与える。再結合のタイミングはそれほど精密である必要がない。
【００７６】
図１１は、図９のものと同様なタイミング図を示すが、前縁と後縁の両方に構成されたトリミング段差が存在する変形形態を示す。したがって、ＣＤＷは、ＶＨＯＬＤにおいて平坦部を有する２つのレッジ（噴射波形の前縁におけるものと後縁におけるもの）を有する。前と同様に、これはスリューレート制御パスゲートまたは他の切り替え回路により実現され得る。アクチュエータ駆動パルス内の２つの段差の期間はそれぞれＴＴＲＩＭ１、ＴＴＲＩＭ２である。再度、トリミングはパスゲート切り替えのタイミングにより決定される。しかし、この実施形態では、前縁段差の終わりと後縁段差の始めに２つのタイミング事象（再び円でハイライトされた）が存在する。この場合、前縁段差の始めと後縁段差の終わりはＣＤＷの平坦部の期間中の切り替えを含み、したがってそれほど精密でないタイミングが必要である。前と同様に、Ｍ２Ｂ切り替えのタイミングは必要とされるトリミングの量と無関係である。
【００７７】
これは駆動回路の別の例を示す。この駆動回路は、ＣＤＷが別のレベルの部分の前に中間レベルの部分を有する多レベルパルスを含む場合に、アクチュエータ駆動パルス内の段差の期間を制御するために、タイミング回路はＣＤＷからの切断を中間レベルの部分の期間中に発生させ、そして再結合を別のレベルの部分の期間中に発生させるように、構成される。これは、中間レベルにおける部分がパルスの前縁またはパルス内の二次ピークの前縁の一部であるような平坦部において発生させることにより、緩和されるべき結合の変更のうちの１つのタイミングを可能にする１つのやり方である。特に、切断のタイミングは形状に影響を与え無くて済むのでそれほど精密である必要がない。再結合のタイミングはパルス波形に直接影響を与えるのでそのタイミングの精度はトリミングの精度に影響を与える。
【００７８】
図１２は、図１１のものと同様なタイミング図を示すが、２つのトリミング段差が存在するがいずれも前縁または後縁に配置されなく段差の極性がパルスの極性に対して変更される変形形態を示す。したがって、電圧レベルは噴射パルスの中心にノッチよりむしろピークを与える。これは、前縁と後縁がレッジを形成するために短縮されるのではなくむしろＶＬＯＷからの上昇とＣＤＷの底レベル内のある点での後続下降が存在するようにＣＤＷを変更することにより実現される。タイミング詳細は図１１のものと同じであり、上昇および下降のタイミングは、トリミング効果を提供するために駆動パルス内の第１および第２の段差の期間ＴＴＲＩＭ１，ＴＴＲＩＭ２の制御を提供する制御可能時間だけ遅延される。液滴速度を増加するために、第１の段差（上昇）はより多くの遅延を有し第２の段差（下降）は少ない遅延を有し得る（すなわち、ＴＴＲＩＭ１＞ＶＨＯＬＤにおける期間）。
【００７９】
図１３：デジタルタイミング回路実施形態
図１３は、図１のものと同様な駆動回路１００の概略図を示し、例えば上述のタイミング図に示すようなタイミングを有する切り替え回路３２のオンおよびオフ信号の形式で制御出力を生成するタイミング回路１０を示す。駆動回路１００は、例えばカウンタ１４４、クロック１４６およびデジタル論理回路１４２を有するものとして実現され得る。カウンタ１４４はクロック１４６により計時される。デジタル論理回路は、１つまたは複数のデジタル値としてトリミング信号値を受信しそれまたはそれらをカウンタ１４４のデジタル出力と比較するように構成される。カウンタはＣＤＷから生成されるタイミング基準信号または外部回路（図１７を参照して以下に説明される共通回路など）から受信されるタイミング基準信号のいずれかにより開始され得る。カウンタ値がトリミング信号値に一致すると、デジタル論理はその状態を変更し、その結果を印刷信号によりゲート制御して、制御出力を生成する。カウンタは各パルスの前にリセットされ得る。デジタル論理は例えば、段差の始めには格納値を使用し、段差の終わりには受信された値を使用し得る。トリミング信号値は、どれだけのトリミング分解能が望まれるかに基づくビット数を有し得る。例えば合計６ビットは６４の異なる量のトリミングを許容するだろう。さらなる程度の制御は、カウンタ１４４を駆動するクロック１４６の周波数を変更することにより任意選択的に提供される。より高い周波数は、より細かな分解能を提供し得るが、トリミングの範囲を低減する。好適なデジタルタイミングおよび論理を実現する様々なやり方が想定され得る。例えば、より複雑な切り替え回路に適するために複数の制御出力信号を、またはＣＤＷパルスの異なる形状またはタイミングのための異なるバージョンを提供し得る。
【００８０】
図１３はタイミング回路の例である。このタイミング回路は、基準タイミング信号を受信するとともに基準タイミング信号と段差の所望タイミング間の時間間隔に対応するデジタル値としてトリミング信号を受信するように構成され、制御出力を生成するためにデジタル値と基準タイミング信号とを使用するデジタル回路を有する。これは、回路の量とその費用および熱的影響とを低く維持するように同期を実施する一つのやり方である。
【００８１】
基準タイミング信号は例えば、すべてのアクチュエータのグローバル基準であり得る、または多くのアクチュエータバンクのうちの１つに特有またはアクチュエータのそれぞれに特有であり得る。基準タイミング信号は、段差の期間がこの基準タイミング信号に対して規定され得るようにＣＤＷのパルスのいかなる部分が段差（または、それに沿ったいくつかの他の与点）の一端を表すかのタイミングとのある規定された関係を有すべきである。これを実現する様々なやり方が存在し、例えば基準タイミング信号は、段差に沿った所与の端または点から直接導出される可能性がある、または、それ自身が段差に沿った所与の端または点から導出されたある他のタイミング信号から間接的に導出される可能性がある。または、基準タイミング信号は、例えば共通タイミング源からタイミング階層またはツリーの異なるブランチを下ってＣＤＷのパルスを導出するために使用されるブランチまで導かれるという意味で、間接的に導出される可能性がある。したがって、トリミング信号は、例えば印刷信号の状態の変化からまたは例えば駆動パルスをＣＤＷから切断する制御出力の状態の変化から始まるクロックパルスの数のデジタル値である可能性がある。
【００８２】
図１４〜図１６：アクチュエータを分離することなく段差を生成するための保持回路を有する実施形態
代替切り替え回路の例が図１４、１５、１５Ａに示される。これらは、ＣＤＷのパルス内のレッジを必要とすることなく段差ベーストリミングを実現するために使用され得る。各ケースの回路は駆動パルスを分離することなくＣＤＷから切断するように動作する。図１４はトリミング技術の作業を説明するための比較的簡単な実施形態を示す。駆動されているアクチュエータは、負荷キャパシタＣＡとして表され、スイッチＴＡによりＣＤＷへ結合される。コールドスイッチング技術に従って、スイッチＴＡは、アクチュエータが駆動される必要がある場合にオンされる。切り替え回路はまた、他の実施形態について上に説明したようなタイミング回路の制御出力により制御される制御可能期間の段差を生成するためのトリミングに使用される保持スイッチＴＢを有する保持回路１４８を含む。保持回路１４８は保持キャパシタＣＴとブリード抵抗器ＲＢとを有する。保持スイッチＴＢがＣＤＷのパルスの前縁期間中にオンされると、図１６に示すような駆動パルス波形内の期間ＴＴＲＩＭの段差が生成される。図１６は、図１４と図１５の実施形態の動作を示し、ＣＤＷのパルスの前縁の勾配期間中に切断することにより生成される浅い勾配を有する段差を有する駆動パルスを示すために、図３または図７のものと同様なタイミング図を示す。段差の平坦部内の小さな勾配はアクチュエータを流れる小さな残留電流により引き起こされる。
【００８３】
保持キャパシタＣＴに切り替えられると、駆動パルスの電圧はほぼ一定に保持され、もはやＣＤＷの前縁に追随しない。保持キャパシタＣＴが切断されると、駆動パルス電圧は急速に低下しＣＤＷの電圧ＶＬＯＷまで戻り、したがって段差は終わる。段差の期間は、どれだけ長くＴＢがオン状態にあるかにより決定される。段差は、スイッチＴＡを通る電流が今やアクチュエータ（ＣＡ）とトリミング回路（ＣＴとＲＢ）間で分割されるという事実により波形内に生成される。この時刻とＴＢがオンされる期間とに基づき液滴速度はトリミングされ得る。段差の高さはスイッチング動作のタイミングに敏感である。
【００８４】
図１５は図１４のものと同様な回路を示す。ここでは、トランスミッションゲートＴＢは保持キャパシタＣＴの反対側に移動された。これは、ＴＢのゲート入力がより低い電圧信号により駆動され得るということを意味し、これにより電圧変換の必要性を回避する。これら両方の実施形態の保持キャパシタは相当な電流を扱うために十分に大きい必要があり、これは、いくつかのケースでは、シリコン面積または回路基板面積という意味での費用を意味し得る。別の代替案保持回路（図示せず）はその代わりに、保持キャパシタへの同様な効果を実現するために等価電流を制御する回路を提供する。これは、例えばカレントミラーとアナログスイッチとを使用することによるなど様々なやり方で実現され得る。この場合、アクチュエータとトリミング回路間の電流の分割は、若干多い回路を犠牲にして良好に制御され得る。この機構はまた、波形の前縁へ適用される修正とは独立に、波形の後縁に適用され得る。ＣＤＷは電圧増幅器から来ると想定される。
【００８５】
図１５Ａは、図１４の変形形態を示し、ここでは、保持キャパシタは多くのアクチュエータ間で共有される。これは、シリコン面積または回路面積という意味での費用の課題に対処するのを助け得る（特に、多数のアクチュエータが存在する場合）。図１５Ａでは、それぞれが負荷キャパシタＣＡ１〜ＣＡＮにより表される多くのアクチュエータが存在し、それぞれ、ＣＤＷへの選択的結合のための対応スイッチＴＡ１〜ＴＡＮを有する。各負荷キャパシタはまた、保持キャパシタをスイッチＴＡ１〜ＴＡＮのうちのそれぞれの１つのアクチュエータ側へ結合する保持スイッチＴＢ１〜ＴＢＮを有するそれ自身の保持回路を有する。これらの保持回路のすべて（または少なくとも２つ）は、この保持キャパシタの一方の側がスイッチＴＢ１〜ＴＢＮの一方の側へ結合され保持キャパシタの反対側はアースまたはある他の電圧レベルへ結合されるので同じ保持キャパシタＣＴを共有する。図１４のように、保持回路は、制御可能期間の駆動パルス内に段差を生成するように電圧をＣＤＷから離れたレベルに保持するためにＣＤＷのパルスの一部の期間中オンにされ得る。任意選択的に、切り替え型充電経路が、図示のように保持キャパシタＣＴをＶＨＯＬＤにおける電圧源へ結合することにより定期的に充電する必要に応じ設けられる。
【００８６】
これらの図１４、１５、１５Ａは、図１６に一例として示すように、ＣＤＷが中間レベルにおけるレッジを有しない場合にタイミング回路はＣＤＷが中間レベルを通過すると切り替え回路を変更するように構成されるように駆動回路が配置される例を表す。これは、ＣＤＷ内にレッジが存在しない場合の動作を可能にし、ＣＤＷのパルスの前縁または後縁のいずれかの上に実現され得る。これらの図はまた、レベルをＣＤＷから分離することなく駆動パルス内に維持する保持回路を有する切り替え回路の例を表す。これは、駆動パルス内に段差を実現しそのタイミングを制御する別のやり方である。
【００８７】
図１７：プリンタ特徴を示す実施形態
上に説明したプリントヘッド構成は様々な種類のプリンタにおいて使用され得る。２つの注目すべきタイプのプリンタは：
（ａ）ページ幅プリンタ（ここでは、例えば静的プリントバーカバーに取り付けられたプリントヘッドが印刷媒体の幅全体を覆い、印刷媒体（タイル、紙、繊維またはその他）はプリントヘッドの下を通る）、
（ｂ）走査プリンタ（ここでは、例えばプリントバーに取り付けられた１つまたは複数のプリントヘッドが媒体全体にわたって前後に移動し、一方、印刷媒体はプリントヘッド下を少しずつ進み、プリントヘッドが全体を走査する間静止している）。このタイプの構成では前後に移動する多く（例えば１６、または３２、他の数）のプリントヘッドが存在し得る。
【００８８】
両タイプのプリンタでは、プリントヘッドは任意選択的に、いくつかの異なる色、プラス恐らくプライマおよび固定剤を操作する、または他の特別処理を行い得る。他のタイプのプリンタは、立体物を生成するために連続層でプラスチックまたは他の材料などの流体を印刷する３Ｄプリンタを含み得る。
【００８９】
図１７は、印刷のためのデータの源（ホストＰＣ  ４６０など）へ結合されたプリンタ４４０の概略図を示す。共通回路１７０と１つまたは複数のプリントヘッド９７とを有するプリントヘッドアセンブリ１８２が存在する。各プリントヘッドは１つまたは複数のアクチュエータ１と、１つまたは複数のアクチュエータに対処する対応駆動回路１００とを有する。共通回路１７０は、プリントヘッド９７へ結合され、ホスト４６０とインターフェースしてアクチュエータの駆動と印刷媒体の位置とを同期させるプロセッサ４３０へ結合される。このプロセッサは、ホストからデータを受信するように結合され、画像データと印刷媒体の運動とを同期させる信号とを少なくとも提供するためにプリントヘッドアセンブリへ結合される。プロセッサはプリンタシステムの全体制御に使用され得る。したがって、これは、適切な機能を保証するようにプリンタ内の各サブシステムの行為を連携させ得る。
【００９０】
このプリンタはまた、ノズルへ結合された流体源システム４２０と、印刷媒体４１０をノズルに対して定位するための媒体搬送機構および制御部４００とを有する。これは可動プリントバーなどのノズルを移動する任意の機構を含み得る。再び、この部分は、同期信号と例えば位置感知情報とを渡すためにプロセッサへ結合され得る。電源４５０も示される。
【００９１】
この場合の共通回路１７０は、ＣＤＷを生成するＣＤＷ回路１７４を有し、通常は、駆動すべき多くのアクチュエータが存在する場合に必要とされる電流を扱う電力増幅器を有する。任意選択的に、ＣＤＷ回路は、トリミング信号または異なるグローバルまたはノズル毎トリミング信号のいずれかに基づき、中間レベルを調整するレベル調整回路１７８へ結合される。必要に応じ頻繁に更新される各駆動回路へ供給されるトリミング信号を生成する（任意選択的にデジタル値として）トリミング生成器１７６が存在する。各駆動回路のトリミング信号の静的部分と動的部分と（アクチュエータ間の時間不変および時変差異とを表す）が存在し得る。共通回路はまた、駆動回路のタイミング回路により使用されるタイミング基準を生成するタイミング基準回路１７２を有する。原理的に、共通回路は、タイミングが各駆動回路内のタイミング回路によりＣＤＷから得られれば、必要で無いかもしれない。しかし実際には、ＣＤＷ内の高電流および雑音が、切り替えのタイミングを同期させるのに共通回路をそれほど有用でなくし得る。
【００９２】
この図は、共通駆動波形からプリントヘッドの複数のアクチュエータの少なくとも１つを駆動する少なくとも１つの駆動回路と平坦部を有するパルスを有する共通駆動波形を生成する共通駆動波形回路とを有するプリントヘッドアセンブリの例を示す。駆動回路は、アクチュエータのうちの選択された少なくとも１つへ駆動パルスを供給するために共通駆動波形を結合する切り替え回路と、トリミング信号を受信するように結合されたタイミング回路であって、切り替え回路の状態を共通駆動波形の平坦部の期間中に変更することにより、共通駆動波形のパルスの少なくとも一部から駆動パルスを形成するように、そしてトリミング信号に従って駆動パルスの段差の期間を制御することにより駆動パルスをトリミングするように切り替え回路を制御するように結合された制御出力を有する、タイミング回路とを有する。この図はまた、中間レベルを調整するレベル調整回路を有する共通駆動波形回路の例を表す。これは、トリミングの範囲および分解能の調整を可能にし得る。
【００９３】
他の実施形態および変形形態は特許請求の範囲内で想定され得る。
【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１５Ａ】
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【図１６】
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【図１７】
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