JP4655134B2 - 液滴噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴を噴射する液滴噴射装置に関する。

従来から、液滴噴射装置として、ノズルから液滴を噴射する液滴噴射ヘッドと離れた位置に設けられた制御基板から、フレキシブル配線基板に形成された配線を介して、液滴を噴射させるための信号がヘッドに送信されるように構成されているものがある。

ところで、上記のような構成を有する液滴噴射装置においては、制御基板から配線基板を介してヘッドへ信号が送信される際に、配線基板の各配線からノイズが周囲へ放射され、この放射ノイズは周辺機器等に影響を及ぼして装置の誤動作の原因にもなる。そこで、このような放射ノイズを低減することを目的に構成されたものが提案されている。

例えば、特許文献１のプリンタ（液滴噴射装置）は、液滴を噴射するヘッドと、このヘッドを制御するヘッド制御部と、ヘッドに印加する駆動パルスを生成する駆動信号生成部とを有する。ヘッド制御部には、用紙上に形成されるドットに関する、２ビットの画素データ（ドット無し、小ドット、中ドット、及び、大ドットの４階調）が、クロック信号と同期してＡＳＩＣから配線基板を介して入力される。そして、入力された画素データに基づき、駆動信号生成部で生成された駆動パルスのうち、画素データに対応した所定区間部分をピエゾ素子（液体吐出部）に印加することで、所望の画素（ドット）を実現する。ここで、駆動信号生成部で生成された駆動パルスも、配線基板を介してヘッド制御部に出力されるが、駆動信号生成部は、ヘッドにおいて液滴の噴射がなされないときには、駆動パルスの代わりに定電圧をヘッド制御部へ出力することで、配線基板から放射されるノイズを低減するようになっている。

特開２００７−１９６４４８号公報

前記特許文献１のプリンタは、ヘッドが液滴を噴射しない場合には駆動パルスの代わりに定電圧をヘッドへ出力して、駆動パルスが配線基板を介してヘッドへ供給される際に配線基板から放射されるノイズを低減するものである。しかし、用紙に形成するドットに関連した、所定桁数のビットデータからなる画素データを、ＡＳＩＣから配線基板を介してヘッド制御部へ送信する際にも、配線基板の配線から周囲へノイズが放射される。より具体的には、ＡＳＩＣからヘッド制御部へ、画素データを構成するビットデータが続けてシリアル転送される際に、ビットデータ間における“０”と“１”の切り替えが生じたときには、信号レベルの変化によって電流が瞬間的に流れる。このときに、配線からノイズが放射されることになる。

また、より高品質な画像形成のために階調数を多くするにつれて、１つの画素データを構成するビット数が増える（例えば、３ビット以上となる）と、１つの噴射タイミングに対して配線基板により送信される、ビットデータの総数が増加する。ここで、データ転送速度を上げて増加したビットデータを短時間で転送しようとすると、クロック周波数を上げる必要があるが、クロック周波数を高くするほど、データ転送時に配線から放射されるノイズは増加する傾向をとる。

以上の内容についてより具体的に説明する。配線から距離ｄだけ離れた配線周囲の所定位置における電界強度Ｅｃ（即ち、放射ノイズの強さ）は、以下の式（１）で表すことができる。
Ｅｃ＝０．６２８×１０−６×ｉ［A］×ｆ［Hz］×Ｌ［m］×（Ｋ×１）／ｄ［m］・・・・（１）
ここで、ｉは電流の大きさであり、ビット値（“０”と“１”）の切り替え数に比例する。また、ｆは、転送クロックの周波数、Ｌは配線長、Ｋは定数である。上記式（１）からわかるように、ビット値の切り替え回数（電流ｉ）、及び、クロック周波数ｆが大きくなるほど、電界の大きさＥｃが大きくなることがわかる。このように、転送速度を高めるためにクロック周波数を大きくした場合には、ビットデータの転送によって配線から発生する放射ノイズの影響を無視することができなくなり、このような要因で生じる放射ノイズを低減することが望ましい。

本発明の目的は、３ビット以上の所定桁数のビットデータで構成された、液滴噴射に関する動作態様を選択するため信号が、液滴噴射ヘッドへシリアル出力される際の、配線から放射されるノイズを極力低減することである。

第１の発明の液滴噴射装置は、液滴を噴射するノズルを有する液滴噴射ヘッドと、前記液滴噴射ヘッドが前記ノズルに対して取り得る液滴噴射に関する複数種類の動作態様にそれぞれ対応し、且つ、それぞれが３ビット以上の所定桁数のビットデータからなる複数種類の噴射信号を生成する信号生成手段と、前記ノズルの各々の噴射タイミングに対して選択された前記噴射信号を構成する所定桁数のビットデータを、前記液滴噴射ヘッドへシリアル出力する信号供給手段とを備え、前記液滴噴射ヘッドが取り得る前記複数種類の動作態様には、前記ノズルから液滴を噴射させない非噴射態様と、前記ノズルから体積の異なる複数種類の液滴をそれぞれ噴射させる複数の噴射態様とが含まれ、前記複数種類の噴射信号には、使用頻度が最も高いと想定される第１噴射信号、使用頻度が２番目に高いと想定される第２噴射信号、及び、使用頻度が３番目に高いと想定される第３噴射信号の、少なくとも３種類の噴射信号が含まれており、前記第１噴射信号は、各桁のビットデータの値が全て同じである信号であり、前記第２噴射信号は、最上位ビットと最下位ビットの値が異なり、且つ、それ単独でシリアル出力されたときのビットデータの２値切り替え回数が１回となる信号であり、前記第３噴射信号は、最上位ビットと最下位ビットの値が異なり、且つ、それ単独でシリアル出力されたときの前記２値切り替え回数が１回となる信号とし、さらに、最上位ビットの値が、前記第２噴射信号の最下位ビットの値に一致する信号であることを特徴とするものである。

信号生成手段は、３ビット以上の所定桁数のビットデータからなる複数種類の噴射信号を生成する。これら複数種類の噴射信号は、１つのノズルに対して取り得る、液滴噴射に関する複数種類の動作態様にそれぞれ対応しており、あるノズルの所定の噴射タイミングにおける動作態様を、前記複数種類の動作態様の中から選択するための信号である。尚、液滴噴射に関する複数種類の動作態様には、液滴体積や液体の種類などの条件の異なる液滴をそれぞれ噴射する態様や、液滴を全く噴射しない態様などが含まれる。そして、信号供給手段は、ノズルの各々の噴射タイミングに対して前記複数種類の噴射信号の中から選択された、ある噴射信号を構成する所定桁数のビットデータを、液滴噴射ヘッドに対してシリアル出力する。

ところで、信号供給手段から、複数の噴射信号のビットデータが続けてシリアル出力される際に、続けて出力されるビットデータ間での２値（０又は１）の切り替えが多いと、噴射信号を送信する配線からの放射ノイズが多くなり、誤動作等の原因になる。ここで、複数種類の動作態様に、使用頻度（選択される頻度）の差がある場合には、使用頻度の高い動作態様が選択される場合に、特に放射ノイズが低減されることが望ましい。そこで、本発明においては、複数種類の噴射信号は、使用頻度が高い動作態様に対応する噴射信号が液滴噴射ヘッドに供給される場合ほど、ビットデータ間の２値の切り替えが少なくなるように設定されている。

まず、最も使用頻度が高いと想定される第１噴射信号として、各桁のビットデータの値が全て同じ信号が選択されることで、第１噴射信号のみが続けて出力されたときには、ビットデータの２値切り替えが全く発生しない。

また、２番目に使用頻度が高いと想定される第２噴射信号と、３番目に使用頻度が高いと想定される第３噴射信号として、最上位ビットと最下位ビットの値が異なり、且つ、単独でシリアル出力されたとき（即ち、その信号を構成する所定桁数のビットデータのみがシリアル出力される間）の、２値切り替えが１回のみとなる信号が選択される。さらに、第３噴射信号としては、第２噴射信号と、最上位ビットと最下位ビットの値が逆となる信号が選択される。

これにより、第２噴射信号と第３噴射信号の、単独での２値切り替え回数はそれぞれ１回となる。また、第２噴射信号、あるいは、第３噴射信号の前後に、使用頻度の最も高い第１噴射信号が出力されたときには、３つの信号が続けて出力される間の２値切り替え回数はわずか２回に抑えられる。さらに、第２噴射信号と第３噴射信号が続けて出力されたときには、両信号の最上位ビットと最下位ビットが逆になっていることから、両信号間での２値切り替えは生じない。従って、使用頻度の高い、第１、第２、第３噴射信号がシリアル出力される際の、ビットデータの２値切り替え回数を非常に少なく抑えることができる。

第２の発明の液滴噴射装置は、前記第１の発明において、前記複数種類の噴射信号には、使用頻度が４番目に高い第４噴射信号がさらに含まれており、
前記第４噴射信号は、前記第３噴射信号と同様に、最上位ビットと最下位ビットの値が異なり、且つ、それ単独でシリアル出力されたときの前記２値切り替え回数が１回となる信号とし、さらに、最上位ビットの値が、前記第２噴射信号の最下位ビットの値に一致する信号であることを特徴とするものである。

第２噴射信号及び第３噴射信号に加えて、それらの次に使用頻度の高い第４噴射信号も必要とされる場合には、この第４噴射信号を前記第３噴射信号と同様に決定することで、第４噴射信号がシリアル出力される場合であっても、２値切り替え回数を少なく抑えることができる。

第３の発明の液滴噴射装置は、前記第１又は第２の発明において、前記第２噴射信号及び前記第３噴射信号を、それぞれの信号選択条件に合致するものの中で、さらに、ビット値が１である桁が最も多い信号であることを特徴とするものである。

ビット値が１の場合（即ち、送信される際の信号レベルがＨである場合）には、ビット値が０の場合（信号レベルがＬである場合）と比較して、周囲のノイズ等の影響による誤検知が生じにくい。そこで、第２噴射信号及び第３噴射信号としては、前記信号選択条件に合致するものの中で、ビット値が１となる桁が最も多い信号が選択されることが好ましい。

第４の発明の液滴噴射装置は、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記第１噴射信号は、前記非噴射態様に対応する信号であり、前記第２噴射信号は、前記複数の噴射態様のうち、最も体積が小さい液滴を前記ノズルから噴射させる噴射態様に対応する信号であり、前記第３噴射信号は、前記複数の噴射態様のうち、２番目に体積が小さい液滴を前記ノズルから噴射させる噴射態様に対応する信号であることを特徴とするものである。

複数種類の動作態様の中で、最も使用頻度（選択される頻度）が高いのは、実は、液滴を噴射しない非噴射態様であることが多いため、本発明では、使用頻度の高い第１噴射信号を、非噴射態様に対応する信号としている。また、液滴体積の異なる複数種類の液滴を１つのノズルから噴射可能である場合には、体積の小さい液滴は、体積の大きい液滴よりも使用頻度が高いことが多い。そこで、２番目に使用頻度の高い第２噴射信号を、最も体積が小さい液滴を噴射させる噴射態様に対応する信号とし、また、３番目に使用頻度の高い第３噴射信号を、２番目に体積が小さい液滴を噴射させる噴射態様に対応する信号とする。

本発明においては、信号供給手段から液滴噴射ヘッドへ供給される、複数種類の動作態様にそれぞれ対応した複数種類の噴射信号は、使用頻度が高い動作態様に対応する噴射信号が液滴噴射ヘッドに供給される場合ほど、ビットデータ間の２値の切り替えが少なくなるように設定されている。従って、使用頻度の高い動作態様が選択される場合ほど、放射ノイズが効果的に低減される。

次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、記録用紙に対してインクの液滴を噴射するインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタに本発明を適用した一例である。

まず、本実施形態のインクジェットプリンタ１（液滴噴射装置）の概略構成について説明する。図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。この図１に示すように、プリンタ１は、所定の走査方向（図１の左右方向）に沿って往復移動可能に構成されたキャリッジ２と、このキャリッジ２に搭載されたインクジェットヘッド３と、記録用紙Ｐを、走査方向と直交する搬送方向に搬送する搬送機構４等を備えている。

キャリッジ２は、走査方向（図１の左右方向）に平行に延びる２本のガイド軸１７に沿って往復移動可能に構成されている。また、キャリッジ２には、無端ベルト１８が連結されており、キャリッジ駆動モータ１９によって無端ベルト１８が走行駆動されたときに、キャリッジ２は、無端ベルト１８の走行に伴って走査方向に移動するようになっている。尚、プリンタ１には、走査方向に間隔を空けて配列された多数の透光部（スリット）を有するリニアエンコーダ１０が設けられている。一方、キャリッジ２には、発光素子と受光素子とを有する透過型のフォトセンサ１１が設けられている。そして、プリンタ１は、キャリッジ２の移動中にフォトセンサ１１が検出したリニアエンコーダ１０の透光部の計数値（検出回数）から、キャリッジ２の走査方向に関する現在位置を認識できるようになっている。

このキャリッジ２には、インクジェットヘッド３が搭載されている。インクジェットヘッド３は、その下面（図１の紙面向こう側の面）に多数のノズル３０（図２〜図４参照）を備えている。このインクジェットヘッド３は、搬送機構４により図１の下方（搬送方向）に搬送される記録用紙Ｐに対して、図示しないインクカートリッジから供給されたインクを多数のノズル３０から噴射するように構成されている。

搬送機構４は、インクジェットヘッド３よりも搬送方向上流側に配置された給紙ローラ１２と、インクジェットヘッド３よりも搬送方向下流側に配置された排紙ローラ１３とを有する。給紙ローラ１２と排紙ローラ１３は、それぞれ、給紙モータ１４と排紙モータ１５により回転駆動される。そして、この搬送機構４は、給紙ローラ１２により、記録用紙Ｐを図１の上方からインクジェットヘッド３へ搬送するとともに、排紙ローラ１３により、インクジェットヘッド３によって画像や文字等が記録された記録用紙Ｐを図１の下方へ排出する。

次に、インクジェットヘッド３について説明する。図２はインクジェットヘッドの平面図、図３は図２の一部拡大図、図４は図３のIV-IV線断面図である。図２〜図４に示すように、インクジェットヘッド３は、ノズル３０や圧力室２４を含むインク流路が形成された流路ユニット６と、圧力室２４内のインクに圧力を付与する圧電式のアクチュエータユニット７とを備えている。

まず、流路ユニット６について説明する。図４に示すように、流路ユニット６はキャビティプレート２０、ベースプレート２１、マニホールドプレート２２、及びノズルプレート２３を備えており、これら４枚のプレート２０〜２３が積層状態で接合されている。このうち、キャビティプレート２０、ベースプレート２１及びマニホールドプレート２２は、それぞれ、ステンレス鋼等の金属材料からなる平面視で略矩形状の板である。そのため、これら３枚のプレート２０〜２２に、後述するマニホールド２７や圧力室２４等のインク流路をエッチングにより容易に形成することができるようになっている。また、ノズルプレート２３は、例えば、ポリイミド等の高分子合成樹脂材料により形成され、マニホールドプレート２２の下面に接着剤で接合される。あるいは、このノズルプレート２３も、他の３枚のプレート２０〜２２と同様にステンレス鋼等の金属材料で形成されていてもよい。

図２〜図４に示すように、４枚のプレート２０〜２３のうち、最も上方に位置するキャビティプレート２０には、平面に沿って配列された複数の圧力室２４がプレート２０を貫通する孔により形成されている。また、複数の圧力室２４は、搬送方向（図２の上下方向）に千鳥状に２列に配列されている。また、図４に示すように、複数の圧力室２４は上下両側から後述の振動板４０及びベースプレート２１によりそれぞれ覆われている。さらに、各圧力室２４は、平面視で走査方向（図２の左右方向）に長い、略楕円形状に形成されている。

図３、図４に示すように、ベースプレート２１の、平面視で圧力室２４の長手方向両端部と重なる位置には、それぞれ連通孔２５，２６が形成されている。また、マニホールドプレート２２には、平面視で、２列に配列された圧力室２４の連通孔２５側の部分と重なるように、搬送方向に延びる２つのマニホールド２７が形成されている。これら２つのマニホールド２７は、後述の振動板４０に形成されたインク供給口２８に連通しており、図示しないインクタンクからインク供給口２８を介してマニホールド２７へインクが供給される。さらに、マニホールドプレート２２の、平面視で複数の圧力室２４のマニホールド２７と反対側の端部と重なる位置には、それぞれ、複数の連通孔２６に連なる複数の連通孔２９も形成されている。

さらに、ノズルプレート２３の、平面視で複数の連通孔２９にそれぞれ重なる位置には、複数のノズル３０が形成されている。図２に示すように、複数のノズル３０は、搬送方向に沿って２列に配列された複数の圧力室２４の、マニホールド２７と反対側の端部とそれぞれ重なるように配置されている。言い換えれば、複数のノズル３０は、千鳥配置の複数の圧力室２４とそれぞれ対応して、走査方向に並ぶ２列のノズル列３２Ａ，３２Ｂを構成するように千鳥状に配列されている。

そして、図４に示すように、マニホールド２７は連通孔２５を介して圧力室２４に連通し、さらに、圧力室２４は、連通孔２６，２９を介してノズル３０に連通している。このように、流路ユニット６内には、マニホールド２７から圧力室２４を経てノズル３０に至る個別インク流路３１が複数形成されている。

尚、図２においては、説明の簡単のため、１つのインク供給口２８に連なる１種類の流路構造（マニホールド２７、圧力室２４、ノズル３０等）のみが描かれているが、インクジェットヘッド３が、図２に示されている流路構造が走査方向に複数並べて設けられた構成を備え、複数色（例えば、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの４色）のインクをそれぞれ噴射可能な、カラーインクジェットヘッドであってもよい。

次に、圧電式のアクチュエータユニット７について説明する。図２〜図４に示すように、アクチュエータユニット７は、複数の圧力室２４を覆うように流路ユニット６（キャビティプレート２０）の上面に配置された振動板４０と、この振動板４０の上面に、複数の圧力室２４と対向するように配置された圧電層４１と、圧電層４１の上面に配置された複数の個別電極４２とを備えている。

振動板４０は、平面視で略矩形状の金属板であり、例えば、ステンレス鋼等の鉄系合金、銅系合金、ニッケル系合金、あるいは、チタン系合金などからなる。この振動板４０は、キャビティプレート２０の上面に複数の圧力室２４を覆うように配設された状態で、キャビティプレート２０に接合されている。また、導電性を有する振動板４０の上面は、圧電層４１の下面側に配置されることによって、上面の複数の個別電極４２との間で圧電層４１に厚み方向の電界を生じさせる、共通電極を兼ねている。この共通電極としての振動板４０は、アクチュエータユニット７を駆動するドライバＩＣ４７（図５参照）のグランド配線に接続されて、常にグランド電位に保持される。

圧電層４１は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料からなる。図２に示すように、この圧電層４１は、振動板４０の上面において、複数の圧力室２４に跨って連続的に形成されている。また、この圧電層４１は、少なくとも圧力室２４と対向する領域において厚み方向に分極されている。

圧電層４１の上面の、複数の圧力室２４と対向する領域には、複数の個別電極４２がそれぞれ配置されている。各々の個別電極４２は圧力室２４よりも一回り小さい略楕円形の平面形状を有し、圧力室２４の中央部と対向している。また、複数の個別電極４２の端部からは、複数の接点部４５が個別電極４２の長手方向に沿ってそれぞれ引き出されている。

図５は、インクジェットヘッド３のアクチュエータユニット７と、このアクチュエータユニット７を駆動するドライバＩＣ４７と、ドライバＩＣ４７を制御するプリンタ１の制御装置８の接続構成を示す図である。この図５に示すように、アクチュエータユニット７（圧電層４１）上の複数の接点部４５は、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）４８に実装されたドライバＩＣ４７と電気的に接続されている。そして、ドライバＩＣ４７は、制御装置８からの指令に基づき、ＦＰＣ４８上の配線を介して、ドライバＩＣ４７から複数の個別電極４２に対して、所定の駆動電位とグランド電位のうち、何れか一方の電位を選択的に付与する。

次に、インク噴射時におけるアクチュエータユニット７の作用について説明する。ある個別電極４２に対して、ドライバＩＣ４７から所定の駆動電位が付与されたときには、この駆動電位が付与された個別電極４２とグランド電位に保持されている共通電極としての振動板４０との間に電位差が生じ、個別電極４２と振動板４０の間に挟まれた圧電層４１に厚み方向の電界が作用する。この電界の方向は圧電層４１の分極方向と平行であるから、個別電極４２と対向する領域（活性領域）の圧電層４１が厚み方向と直交する面方向に収縮する。ここで、圧電層４１の下側の振動板４０はキャビティプレート２０に固定されているため、この振動板４０の上面に位置する圧電層４１が面方向に収縮するのに伴って、振動板４０の圧力室２４を覆う部分が圧力室２４側に凸となるように変形する（ユニモルフ変形）。このとき、圧力室２４内の容積が減少するために圧力室２４内のインク圧力が上昇し、この圧力室２４に連通するノズル３０からインクが噴射される。

ここで、本実施形態のインクジェットヘッド３は、後述するデータ入力装置としてのＰＣ５９（図７参照）から入力された印刷データに基づいて、各ノズル３０の各々の噴射タイミングにおいて、液滴を噴射させるか（噴射態様）か、液滴を噴射させないか（非噴射態様）を選択することにより、記録用紙Ｐ上の所定位置にドットを形成して所望の文字や画像等を記録（印刷）する。尚、ノズル３０の噴射タイミングとは、液滴を記録用紙Ｐの所定位置に着弾させてドットを形成することができるように、搬送方向に搬送される記録用紙Ｐと走査方向に往復移動するインクジェットヘッド３とが所定の位置関係となるときのタイミングであり、記録用紙Ｐの搬送速度、及び、キャリッジ２の走査速度によって定まる。

さらに、多階調表現を可能にして高画質の画像印刷を実現するために、液滴を噴射させるノズル３０に対しては、噴射される液滴の体積（即ち、記録用紙Ｐ上に形成されるドットの大きさ）が互いに異なる５種類の噴射態様の中から１つを選択するようになっている。つまり、インクジェットヘッド３は、１つのノズル３０に対して、液滴を噴射しない非噴射態様と、液滴体積の異なる前記５種類の噴射態様とからなる、液滴噴射に関する６種類の動作態様から１つを選択的に取り得るように構成されている。

具体的には、まず、図５に示すように、制御装置８のＡＳＩＣ５４（図７参照）からドライバＩＣ４７に対して、１つのノズル３０の各々の噴射タイミングに前記６種類の動作態様のうちの１つを対応づけるためのデータ（波形選択データ）が転送され、ドライバＩＣ４７はそのデータによって対応づけられた動作態様に応じた駆動信号を生成し、アクチュエータユニット７の複数の接点部４５（個別電極４２）に供給する。

前述したように、６種類の動作態様のうち、非噴射態様を除いた５種類の噴射態様は、それぞれ噴射される液滴の体積が異なっている。ここで、ノズル３０から噴射される液滴量（液滴体積）は、圧力室２４内のインクに付与される圧力の大きさに比例する。そのため、ドライバＩＣ４７が、圧力室２４内のインクに付与される圧力がそれぞれ異なるように、波形の異なる複数種類の駆動信号をアクチュエータユニット７の個別電極４２に供給することで、個別電極４２の電位を駆動電位（Ｖ０）とグランド電位との間で適宜のタイミングで切り換えて、大きさの異なる液滴をノズル３０から選択的に噴射させることが可能となる。

図６に、ドライバＩＣ４７がアクチュエータユニット７の個別電極４２に印加する駆動信号のパルス波形（以下、駆動波形ともいう）を示す。この図６には、非噴射、Ｓ１（小滴１）、Ｓ２（小滴１）、Ｍ（中滴）、Ｌ（大滴）、及び、ＬＬ（極大滴）の６種類の駆動波形が示されている。そして、これら６種類の駆動信号の何れか１つを、ドライバＩＣ４７は、各々のノズル３０に対応したアクチュエータユニット７の個別電極４２に印加する。

図６において、液滴を噴射しない態様（非噴射）に対応する駆動信号は、噴射パルスを有しない一定電圧（グランド）の信号である。また、Ｓ１（小滴１）とＳ２（小滴２）に対応する駆動信号は、それぞれ、液滴を噴射させるための１つの噴射パルスＰ１と、噴射パルスＰ１の印加によって生じたインク圧力変動を抑えるための１つのキャンセルパルスＰ２とを備えている。尚、Ｓ１の方がＳ２よりも噴射パルスＰ１とキャンセルパルスＰ２の間隔が狭くなっている。従って、Ｓ１に対応する駆動信号が個別電極４２に印加されたときには、噴射パルスＰ１によって噴射される液滴をキャンセルパルスＰ２によって途中で引き戻して、ノズル３０から噴射される液滴をＳ２よりも小さくすることが可能となっている。

また、図６において、Ｍ（中滴）に対する駆動信号は、連続する２つの噴射パルスＰ１の後に１つのキャンセルパルスＰ２が付加された駆動波形を有する。また、Ｌ（大滴）に対する駆動信号は、連続する３つの噴射パルスＰ１の後に１つのキャンセルパルスＰ２が付加された駆動波形を有する。さらに、ＬＬ（極大滴）に対する駆動信号は、連続する４つの噴射パルスＰ１の後に１つのキャンセルパルスＰ２が付加された駆動波形を有する。そして、連続して印加される噴射パルスＰ１の数が多くなるほど、より大きな圧力がインクに付与されることになり、大きな液滴がノズル３０から噴射されることになる。つまり、５種類の噴射態様（Ｓ１，Ｓ２，Ｍ，Ｌ，及び、ＬＬ）に関して、液滴の大小関係は、Ｓ１＜Ｓ２＜Ｍ＜Ｌ＜ＬＬとなっている。

次に、プリンタ１の電気的な構成について、図５と、図７のブロック図を参照して説明する。図５に示すように、プリンタ１の制御装置８には、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）４８が接続されている。また、このＦＰＣ４８にはインクジェットヘッド３のドライバＩＣ４７が実装されている。そして、ＦＰＣ４８に形成された多数の配線を介して、制御装置８とドライバＩＣ４７、及び、ドライバＩＣ４７とアクチュエータユニット７とが電気的に接続されている。

図７に示すように、制御装置８は、中央処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）５０、ＲＯＭ（Read Only Memory）５１、ＲＡＭ（Random Access Memory）５２、及び、これらを接続するバス５３からなるマイクロコンピュータを有する。また、バス５３には、インクジェットヘッド３のドライバＩＣ４７、キャリッジ２を駆動するキャリッジ駆動モータ１９、搬送機構４の給紙モータ１４及び排紙モータ１５等を制御する、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）５４が接続されている。また、このＡＳＩＣ５４は、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）５８を介して外部装置であるＰＣ（パーソナルコンピュータ）５９とデータ通信可能に接続されている。

また、ＡＳＩＣ５４には、ＰＣ５９から入力された印刷データに基づいてインクジェットヘッド３のドライバＩＣ４７とキャリッジ駆動モータ１９をそれぞれ制御するヘッド制御部６１（信号供給手段）と、同じく前記印刷データに基づいて搬送機構４の給紙モータ１４と排紙モータ１５をそれぞれ制御する搬送制御部６２等が組み込まれている。

次に、ヘッド制御部６１についてより具体的に説明する。図７に示すように、ヘッド制御部６１は、波形データ記憶部６５と、信号生成部６６と、信号供給部６７とを有する。

波形データ記憶部６５は、図６に示される、各ノズル３０が取り得る６種類の動作態様（非噴射態様と５種類の噴射態様（Ｓ１，Ｓ２，Ｍ，Ｌ，ＬＬ）にそれぞれ対応した６種類の駆動波形に関するデータ（波形データ）を記憶するものである。

信号生成部６６（信号生成手段）は、波形データ記憶部６５に記憶された６種類の波形データにそれぞれ対応し、各ノズル３０の各々の噴射タイミングに対して６種類の波形データの何れを選択するかを決定するための、６種類の波形選択信号（噴射信号）を生成する。また、６種類の動作態様を区別できるように、各々の波形選択信号は３桁（３ビット）のビットデータで構成されている。

具体的には、図８に示すように、非噴射態様に対応する波形選択データは“０００”、Ｓ１（小滴１）に対応する波形選択データは“０１１”、Ｓ２（小滴２）に対応する波形選択データは“１１０”、Ｍ（中滴）に対応する波形選択データは“１００”、Ｌ（大滴）に対応する波形選択データは“００１”、そして、ＬＬ（極大滴）に対応する波形選択データは“０１０”となっている。これらの波形選択データのビット値は、ＡＳＩＣ５４（より具体的には、後述する信号供給部６７）からドライバＩＣ４７へ波形選択データがシリアル出力される際に、ＦＰＣ４８の配線から放射されるノイズができるだけ小さくなるように設定されているのであるが、それについては、次の信号供給部６７の説明の後で詳述する。

信号供給部６７は、波形データ記憶部６５に記憶された６種類の波形データや、信号生成部６６で生成された波形選択データ等を含む各種信号を、ＦＰＣ４８の配線（信号線）を介してドライバＩＣ４７へ出力する。

より詳細には、図５に示すように、信号供給部６７は、６本の信号線（FIRE0〜FIRE5）を用いて、６種類の波形データをそれぞれドライバＩＣ４７へ送る。また、信号供給部６７は信号線（SIN_0〜SIN_2）を用いて、各ノズル３０の各々の噴射タイミングに対して選択された波形選択データ（３桁のビットデータ：図８）を、クロック（CLK）と同期させてドライバＩＣ４７へシリアル出力する。また、信号供給部６７は、ドライバＩＣ４７の動作を制御するストローブ制御信号を信号線（STB）を用いてドライバＩＣ４７へ転送する。

そして、ドライバＩＣ４７は、各ノズル３０に対してシリアル出力された波形選択データに基づいて、６種類の波形データのうちから１種類の波形データを選択した後、信号を増幅して駆動信号（図５参照）を精製し、アクチュエータユニット７（より具体的には、各ノズル３０に対応する個別電極４２）へ供給する。

ところで、信号供給部６７は、多数のノズル３０にそれぞれ対応する波形選択データを、３本の信号線（SIN_0〜SIN_2）でシリアル出力する。例えば、説明の簡単のため、インクジェットヘッド３が３００個のノズル３０を有するとすると、その１／３の１００個のノズル３０に関する波形選択データを、１本の信号線で転送する。つまり、１００個のノズル３０にそれぞれ対応する、ある噴射タイミングにおける１００の波形選択データ（合計３００ビットのデータ）が、１本の信号線（SIN_x：x=0〜2）によって、ドライバＩＣ４７に順に送信されることになる。

図９は、続けてシリアル転送される波形選択データのうち、特に、３つのノズル３０（図中ｎ−１，ｎ，ｎ＋１で示す）にそれぞれ対応する３つの波形選択データ（９つのビットデータ）を転送順に並べた図である。ここで、先にも説明したように、続けて出力されるビットデータ間での２値（０又は１）の切り替えが多いと、波形選択データを送信する配線（SIN_x：x=0〜2）からの放射ノイズが多くなり、周辺機器に悪影響を及ぼすなど誤動作等の原因になる。従って、２値の切り替えができるだけ少なくなるように、６種類の波形選択データのビット値が設定されていることが好ましい。

ところで、６種類の波形選択データがそれぞれ対応している６種類の動作態様（非噴射態様、及び、５種類の噴射態様：図６参照）には、使用頻度（選択される頻度）に差が存在する。具体的には、まず、プリンタ１により記録用紙Ｐに対して記録が行われる場合、画像等を印刷する場合のように記録用紙Ｐの広い面積にわたってインクが噴射される、いわゆる塗りつぶし（ベタ印字）の形態よりも、テキスト印字のように、インクが噴射されない空白領域が非常に多い形態が選択されることの方がかなり多い。この場合には、各ノズル３０は、液滴の噴射動作を行わないことが多くなる。そのため、６種類の動作態様のうち、インクを噴射しない非噴射態様の使用頻度は最も高くなる。また、テキスト印字の場合には、通常、噴射される液滴のサイズは小さなものが使用される。そのため、５種類の噴射態様の中では、液滴体積が小さい態様ほど使用頻度が高くなる傾向にある。以上より、６種類の動作態様を使用頻度順に並べると、非噴射＞Ｓ１（小滴１）＞Ｓ２（小滴２）＞Ｍ（中滴）＞Ｌ（大滴）＞ＬＬ（極大滴）となる。

そして、上述したように６種類の動作態様に使用頻度の差が存在する場合には、使用頻度の高い動作態様が選択される場合に、特に放射ノイズが低減されるようにことが望ましい。そこで、本実施形態においては、６種類の動作態様にそれぞれ対応する６種類の波形選択データは、使用頻度が高い動作態様に対応する波形選択データがドライバＩＣ４７に供給される場合ほど、ビットデータ間の２値の切り替えが少なくなるように設定されている。

以下、図８、図９を参照して具体的に説明する。図８に示すように、最も使用頻度の高い、非噴射態様に対応する波形選択データ（第１噴射信号）は、各桁のビットデータの値が全て同じ（“０”）である“０００”が選択されている。そのため、図９（ａ）に示すように、この非噴射態様に対応する波形選択データが続けて出力される際には、ビット値“０”のビットデータのみが連続して出力されるため、ビット値の２値切り替えは全く生じない。

尚、非噴射態様に対応する波形選択データとしては、各桁のビットデータの値が全て“１”である、“１１１”が採用されてもよい。但し、この場合には、非噴射態様が続くと、信号線に常に信号レベルの高い信号（Ｈ信号）が供給されることになるため、漏れ電流による消費電力増加などの要因となる。この観点からは、非噴射態様に対応する波形選択データは、“０００”であることが好ましい。

次に、２番目に使用頻度の高いＳ１に対応する波形選択データ（第２噴射信号）と、３番目に使用頻度の高いＳ２に対応する波形選択データ（第３噴射信号）は、それぞれ、“０１１”、“１１０”に設定されている。

即ち、Ｓ１に対応する波形選択データは、３桁目の最上位ビット（“０”）と１桁目の最下位ビット（“１”）の値が異なっている。また、この波形選択データが単独でシリアル出力されたとき（この波形選択データを構成する３ビットのビットデータのみがシリアル出力されたとき）の２値切り替え信号が１回（具体的には、３桁目の“０”と２桁目の“１”との間の切り替えのみ）となっている。

また、Ｓ２に対応する波形選択データは、３桁目の最上位ビット（“１”）と１桁目の最下位ビット（“０”）の値が異なっている。また、３桁目の最上位ビット（“１”）は、Ｓ１に対応する波形選択データの最下位ビット（“１”）と一致している。つまり、Ｓ２に対応する波形選択データとＳ１に対応する波形選択データは、最上位ビットと最下位ビットの値が逆となっている。さらに、Ｓ１と同様に、この波形選択データが単独でシリアル出力されたときの２値切り替え信号が１回（２桁目の“１”と１桁目の“０”との間の切り替えのみ）となっている。

そのため、図９（ｂ），（ｃ）に示すように、Ｓ１又はＳ２に対応する波形選択データの前後に、最も使用頻度の高い、非噴射に対応する波形選択データが出力される場合には、これら３つの波形選択データがシリアル出力される間の２値切り替え回数は、Ｓ１又はＳ２の波形選択データ単独での２値切り替え（１回）と、前後一方の非噴射対応の波形選択データとの間の２値切り替え（１回）の、わずか２回に抑えられる。また、図９（ｄ）に示すように、Ｓ１の波形選択データとＳ２の波形選択データが続けて出力されたときには、両波形選択データの最上位ビットと最下位ビットが逆になっていることから、両波形選択データ間での２値切り替えは生じない。つまり、３つの波形選択データ内でそれぞれ生じる２値切り替えのみの計３回に抑えられる。

また、図８に示すように、４番目に使用頻度の高いＭに対応する波形選択データ（第４噴射信号）は、Ｓ２に対応する波形選択データと同様の観点から、“１００”に設定されている。つまり、Ｍに対応する波形選択データは、Ｓ２に対応する波形選択データと同様に、３桁目の最上位ビット（“１”）と１桁目の最下位ビット（“０”）の値が異なっており、また、Ｍに対応する波形選択データとＳ１に対応する波形選択データは、最上位ビットと最下位ビットの値が逆となっている。さらに、Ｓ１やＳ２と同様に、この波形選択データが単独でシリアル出力されたときの２値切り替え回数が１回となっている。このように設定されることで、図９（ｅ）に示すように、Ｓ１の波形選択データとＭの波形選択データが続けて出力されたときに、両波形選択データ間での２値切り替えは生じない。

さらに、５番目に使用頻度の高いＬに対応する波形選択データも、Ｓ１，Ｓ２，Ｍと同様に、最上位ビットと最下位ビットの値が異なり、且つ、単独で出力されたときの２値切り替えが１回となるように、“００１”に設定されている。

尚、図８において、Ｓ１，Ｓ２，Ｍ及びＬにそれぞれ対応付けられた、“０１１”、“１１０”、“１００”、“００１”の４種類の波形選択データは、全て、最上位ビットと最下位ビットのビット値が異なり、また、単独で出力されたときの２値切り替え回数が１回となっている。そのため、２値切り替え回数を少なくするという観点からは、４種類の動作態様の中で最も使用頻度の高いＳ１に対応する波形選択データとして、前記４種類波形選択データのうちのどれを対応付けてもよい。そして、Ｓ１の波形選択データを前記４種類から決定した後、この決定されたＳ１の波形選択データを元に、残りのＳ２，Ｍ及びＬに対応する波形選択データを決定すればよい。例えば、Ｓ１に対応する波形選択データを“００１”としたときには、このＳ１に基づいて、Ｓ２を“１００”、Ｍを“１１０”、Ｌを“０１１”と決定することができる。

但し、ビット値が“０”のビットデータ（信号レベルがＬであるビットデータ）は、周囲から放射されてきた外部ノイズが混入したときに、信号レベルが大きくなって “１”のビットデータであると誤検知されてしまうことが考えられる。そのため、この誤検知を極力防止するために、使用頻度の高いＳ１及びＳ２に対応する波形選択データには、ビット値が“０”のビットデータが少ない方がよい。つまり、上記４種類の波形選択データのうち、ビット値が１である桁が最も多い波形選択データ、即ち、“０１１”及び“１１０”が選択されることが好ましい。

一方、図８に戻って、最も使用頻度の低いＬＬ（極大滴）に対応する波形選択データは、“０１０”に設定されている。この波形選択データは、まず、単独で出力された場合だけで２回の２値切り替えが生じる。さらに、図８（ｆ）に示すように、このＬＬの波形選択データの前後に、使用頻度の高いＳ１の波形選択データが出力された場合には、このＳ１の波形選択データとの間でも２値切り替えが生じ、３つの波形選択データを出力する間に５回もの２値切り替えが発生することになる。

尚、このＬＬに対応する波形選択データとしては、上記の“０１０”の他、“１０１”を選択することもできる。しかし、最も使用頻度の高い、非噴射に対応する波形選択データと続けて出力されたときに、非噴射とＬＬの波形選択データ間での２値切り替えが生じないようにするために、非噴射に対応する波形選択データが“０００”である場合には、ＬＬに対応する波形選択データは“０１０”とすることが好ましい。

以上のように、本実施形態では、使用頻度の高いＳ１に対応する波形選択データとして、最上位ビットと最下位ビットが異なり、単独出力での２値切り替え回数が１回となる信号（“０１１”、“１１０”、“１００”、“００１”の何れか）を選択する一方で、使用頻度の最も低いＬＬに対応する波形選択データとして、それ以外の信号、即ち、最上位ビットと最下位ビットが等しく、単独出力での２値切り替え回数が２回となる信号（“０１０”、又は、“１０１”）を選択している。これにより、続けてシリアル出力される波形選択データが、対応する動作態様の使用頻度が高いものであるほど、２値切り替え回数が少なくなる。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］前記実施形態では、非噴射態様を最も使用頻度の高い動作態様とし、それ以外の動作態様の中では、噴射される液滴体積が小さいほど使用頻度が高いとしている。しかし、動作態様の使用頻度は、インクジェットヘッドの用途等に応じて変化する。例えば、画像等を主に印刷する用途に使用される場合には、塗りつぶしに適した、体積の大きな液滴を噴射する頻度が高くなるため、噴射される液滴の体積が大きいほど使用頻度が高いとして、各動作態様に対応する波形選択データを設定してもよい。

また、本発明の複数種類の動作態様は、体積の異なる液滴をそれぞれ噴射する態様に限られるものではない。例えば、各ノズルから種類の異なる液体を選択的に噴射可能である場合には、複数種類の動作態様を、使用頻度の異なる複数種類の液体をそれぞれ噴射する態様とすることもできる。

２］前記実施形態では、複数種類の動作態様にそれぞれ対応する複数種類の波形選択データが、３ビットのビットデータで構成されていたが、波形選択データの桁数（ビット数）は３ビットに限られるものではない。

例えば、以下のように、波形選択データが４桁のビットデータで構成される場合についても本発明を適用可能である。例えば、図１０に示すように、各ノズルに対して、使用頻度の異なる６種類の動作態様（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６）を取り得る場合に、使用頻度の最も高い動作態様（Ｎｏ．１）に対応する波形選択データを、ビット値が全て等しい“００００”に設定する。また、２番目に使用頻度が高い動作態様（Ｎｏ．２）を、最上位ビットと最下位ビットの値が異なり、且つ、単独での２値切り替え回数が１回となる、“０１１１”に設定する。

また、３〜５番目に使用頻度が高い動作態様（Ｎｏ．３〜Ｎｏ．５）にそれぞれ対応する波形選択データを、Ｎｏ．２と最上位ビットと最下位ビットの値が逆であり、且つ、単独での２値切り替え回数が１回となる、“１０００”、“１１００”、“１１１０”にそれぞれ設定する。さらに、最も使用頻度の低い動作態様（Ｎｏ．６）に対応する波形選択データを、単独での２値切り替え回数が２回となる“０１１０”に設定する。

これにより、まず、最も使用頻度の高いＮｏ．１の波形選択データが続けて出力される場合には２値切り替えは全く生じない。また、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．５の波形選択データは単独での２値切り替え回数が１回のみとなる。さらに、２番目に使用頻度の高いＮｏ．２の波形選択データとＮｏ．３〜Ｎｏ．５の何れかに対応する波形選択データとが、続けて出力されたときには、２つの波形選択データとの間で２値切り替えが生じない。

その一方で、最も使用頻度の低いＮｏ．６の波形選択データは、単独での２値切り替え回数が２回となる。さらに、このＮｏ．６の前に、使用頻度が２番目に高いＮｏ．２の波形選択データが出力されたときには、両波形選択データの間で２値切り替えが生じることになる。

つまり、６種類の動作態様にそれぞれ対応した６種類の波形選択データが、図１０のように設定されることによって、シリアル出力される波形選択データの使用頻度が高い場合ほど、２値切り替え回数が少なくなる。

本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタの概略平面図である。 インクジェットヘッドの平面図である。 図２の一部拡大図である。 図３のIV-IV線断面図である。 アクチュエータユニットとドライバＩＣと制御装置の接続構成を示す図である。 ドライバＩＣからアクチュエータユニットに印加される駆動信号のパルス波形を示す図である。 プリンタの電気的構成を概略的に示すブロック図である。 動作態様と波形選択データとの対応関係を示す図である。 シリアル転送される３つの波形選択データを転送順に並べた図である。 変更形態における動作態様と波形選択データとの対応関係を示す図である。

符号の説明

１ インクジェットプリンタ
３ インクジェットヘッド
３０ ノズル
６６ 信号生成部
６７ 信号供給部
４７ ドライバＩＣ

Claims (4)

1. 液滴を噴射するノズルを有する液滴噴射ヘッドと、
   前記液滴噴射ヘッドが前記ノズルに対して取り得る液滴噴射に関する複数種類の動作態様にそれぞれ対応し、且つ、それぞれが３ビット以上の所定桁数のビットデータからなる複数種類の噴射信号を生成する信号生成手段と、
   前記ノズルの各々の噴射タイミングに対して選択された前記噴射信号を構成する所定桁数のビットデータを、前記液滴噴射ヘッドへシリアル出力する信号供給手段とを備え、
   前記液滴噴射ヘッドが取り得る前記複数種類の動作態様には、前記ノズルから液滴を噴射させない非噴射態様と、前記ノズルから体積の異なる複数種類の液滴をそれぞれ噴射させる複数の噴射態様とが含まれ、
   前記複数種類の噴射信号には、使用頻度が最も高いと想定される第１噴射信号、使用頻度が２番目に高いと想定される第２噴射信号、及び、使用頻度が３番目に高いと想定される第３噴射信号の、少なくとも３種類の噴射信号が含まれており、
   前記第１噴射信号は、各桁のビットデータの値が全て同じである信号であり、
   前記第２噴射信号は、最上位ビットと最下位ビットの値が異なり、且つ、それ単独でシリアル出力されたときのビットデータの２値切り替え回数が１回となる信号であり、
   前記第３噴射信号は、最上位ビットと最下位ビットの値が異なり、且つ、それ単独でシリアル出力されたときの前記２値切り替え回数が１回となる信号とし、さらに、最上位ビットの値が、前記第２噴射信号の最下位ビットの値に一致する信号であることを特徴とする液滴噴射装置。
2. 前記複数種類の噴射信号には、使用頻度が４番目に高い第４噴射信号がさらに含まれており、
   前記第４噴射信号は、前記第３噴射信号と同様に、最上位ビットと最下位ビットの値が異なり、且つ、それ単独でシリアル出力されたときの前記２値切り替え回数が１回となる信号とし、さらに、最上位ビットの値が、前記第２噴射信号の最下位ビットの値に一致する信号であることを特徴とする請求項１に記載の液滴噴射装置。
3. 前記第２噴射信号及び前記第３噴射信号は、それぞれの信号選択条件に合致するものの中で、さらに、ビット値が１である桁が最も多い信号であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴噴射装置。
4. 前記第１噴射信号は、前記非噴射態様に対応する信号であり、
   前記第２噴射信号は、前記複数の噴射態様のうち、最も体積が小さい液滴を前記ノズルから噴射させる噴射態様に対応する信号であり、
   前記第３噴射信号は、前記複数の噴射態様のうち、２番目に体積が小さい液滴を前記ノズルから噴射させる噴射態様に対応する信号であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液滴噴射装置。
   

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