JP4103375B2 - 印刷装置及び印刷ヘッドの駆動制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷装置の印刷ヘッドユニット内の各ノズル列ごとの情報、例えば、ヘッドユニット内に実装されたヘッド駆動回路において、インク滴を吐出するためのノズルに対応して設けられた駆動素子に駆動信号を供給するためのスイッチ回路から成るトランスミッションゲート（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｇａｔｅ、以下、ＴＧと呼ぶ）の温度情報を検出し、印刷装置本体の制御部に伝送する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コンピュータの出力装置として、数色のインクを記録ヘッドから吐出するタイプのカラープリンタが普及し、コンピュータ等が処理した画像を多色多階調で印刷するのに広く用いられている。
【０００３】
例えば、ピエゾ素子を用いたインクジェット式プリンタでは、印刷ヘッドの複数のノズルに対応して設けられたピエゾ素子を駆動することにより、ノズルからインク滴を吐出し、印刷を行っている。
【０００４】
ノズルからインク滴を吐出するピエゾ素子は、印刷ヘッド内に実装されたドライバＩＣ（ヘッド駆動回路）から供給される駆動信号により駆動される。このドライバＩＣ（ヘッド駆動回路）は、駆動信号をインクが吐出されるノズルに対応したピエゾ素子にのみ供給するためのスイッチ回路から成るＴＧを含んで構成されている。
【０００５】
印刷時において、このＴＧは、インクの吐出のタイミングに応じてオン／オフを繰り返し実行する。ＴＧの温度［主として、ＴＧに使用される半導体のジャンクション温度Ｔｊに基づく］は、このＴＧにおいて消費される電力に応じて上昇する。また、ＴＧの消費電力は、スイッチのオン／オフの周波数の高さ、即ち、印刷の速度に依存して大きくなる。従って、印刷の速度を高速化すると、ＴＧの温度も高くなる傾向にある。
【０００６】
一方、ＴＧの温度は、ＴＧに使用される半導体デバイスのジャンクション温度Ｔｊの限界値（許容温度）以上とすることはできない。このため、印刷速度の高速化に伴って、ＴＧの温度余裕は少なくなる。
【０００７】
インクがノズルから吐出されている場合には、インクが冷却機能を果たすため、ＴＧの温度上昇を抑制することができる。しかし、印刷時において、例えば、インク切れが発生した場合には、インクが冷却機能を果たさないので、ＴＧの温度上昇が顕著となる。この時、ＴＧの温度余裕が少ないと、インク切れによる温度上昇によって、ＴＧの温度が上述した許容温度を越えてしまう場合が発生する。即ち、通常、ヘッドにインクが充填され、正常にインクを吐出している時は、温度エラーにはならない。空打ちなどのエラー時にＴＧの温度が上昇するのを検出する必要がある。
【０００８】
そこで、従来、ヘッドの各ノズル列ごとに設けられたＴＧを含んだＩＣチップ内に、それぞれＴＧの温度に応じたアナログ信号を出力する温度検出回路を設け、これら温度検出回路からそれぞれフレキシブルフラットケーブル（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｌａｔ Ｃａｂｌｅ、以下、ＦＦＣと呼ぶ）内の信号線を介して、検出した各ＴＧの温度に応じたアナログ信号をプリンタ本体内のメイン基板上に設けられた制御部内のＡ／Ｄ変換器に伝送し、このＡ／Ｄ変換器のデジタル出力に基づいて、各ＴＧそれぞれの温度を決定し、決定した温度に応じてヘッド駆動回路を制御している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上の構成のように、ヘッド上に複数のノズル列、ひいては、複数のＴＧ（を含んだＩＣチップ）が搭載された場合には、それぞれに対応して、ＴＧの温度検出用に複数の信号線がＦＦＣに必要となる結果、ＦＦＣの幅も増加してしまうこととなり、配線取り回しの困難性を伴う。更に、各ＴＧ毎に温度検出用の信号線を設けることから、ＴＧの数が多ければその分コストが高くなるのも避けられない。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、例えば、ＴＧの温度検出用の信号線を１本で済むようにすることで、比較的低コストで、且つ、ＦＦＣの配線取り回しをも容易にし得る印刷装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、印刷ヘッド上の各ノズル列ごとの状態に関する複数のアナログ出力信号を１本の信号線で時系列に印刷装置本体内のメイン基板上に設けられた制御部に伝送するようにした。また、各アナログ出力信号の選択は、印刷データによって指定される印刷諧調値と駆動信号に含まれる複数の駆動パルスのうちの駆動素子に印加される駆動パルスとの組み合わせを設定するデータであって印刷中において同一のデータが繰り返し送信されるプログラムデータに付加させて送信する信号により行うようにした。
【００１２】
即ち、請求項１記載の印刷装置では、インク滴を吐出するための複数のノズルから成るノズル列と、該ノズル列に前記複数のノズルに対応して設けられ、該複数のノズルからそれぞれインク滴を吐出させる複数の駆動素子と、前記ノズル列に設けられ、前記複数の駆動素子にそれぞれ駆動信号を供給するための複数のスイッチング素子から成るスイッチ回路と、前記ノズルに関する状態を検出し、検出した状態に応じた信号を出力する複数の検出部とを有する印刷ヘッドと、前記各検出部の出力信号に基づいて前記ノズルに関する状態を参照し、参照した状態に応じて前記印刷ヘッドを駆動制御する制御部とを備え、前記各検出部の出力信号を選択的に取り出し、１本の信号線により時系列に前記制御部に伝送する印刷装置において、前記各検出部の出力信号の選択は、印刷データによって指定される印刷諧調値と駆動信号に含まれる複数の駆動パルスのうちの駆動素子に印加される駆動パルスとの組み合わせを設定するデータであって印刷中において同一のデータが繰り返し送信されるプログラムデータに付加させて送信する信号により行われることを特徴とする。
【００２４】
尚、請求項２記載の印刷装置においては、前記各検出部は印刷ヘッド上に設けられ、前記アナログ／デジタル変換器は印刷装置のプリンタコントローラ上に設けられていることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項３記載の印刷装置においては、前記ノズル列は、各色ごとに設けられ、前記検出部が前記ノズル列ごとに設けられていることを特徴とする。
【００２６】
そして、請求項４記載の印刷装置においては、前記各検出部は、半導体のｐｎ接合部間に発生する電位差の温度依存性を利用した温度センサであることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の諸形態に係る印刷装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る印刷装置としての、インクジェットプリンタ２０の要部を示す斜視図である。尚、インクジェットプリンタ２０は、シアン（Ｃ）、ライトシアン（ＬＣ）、マゼンタ（Ｍ）、ライトマゼンタ（ＬＭ）、イエロー（Ｙ）、ダークイエロー（ＤＹ）、ブラック（Ｋ）の７色のインクを吐出可能なカラーインクジェットプリンタである。
【００２８】
図１に示すように、インクジェットプリンタ２０では、キャリッジ３０がタイミングベルト３６を介してキャリッジ機構１２のキャリッジモータ２４に接続され、ガイド部材１４０に案内されて印刷用紙１５０の紙幅方向に往復動するように構成されている。また、インクジェットプリンタ２０には、紙送りローラ２６を用いた紙送り機構１１も形成されている。キャリッジ３０は印刷用紙１５０と対向する面、この図に示す例では下面にインクジェット式の印刷ヘッド１０が取り付けられている。印刷ヘッド１０はキャリッジ３０の上部に載置されているインクカートリッジ１７０（７色の各色ごとのカートリッジを含む）からインクの補給を受けてキャリッジ３０の移動に合わせて印刷用紙１５０に各色のインク滴を吐出してドットを形成し、印刷用紙１５０に画像や文字を印刷する。
【００２９】
図２は、本実施の形態のインクジェットプリンタ２０の機能ブロック図である。図２において、インクジェットプリンタ２０は、装置本体２、キャリッジ機構１２、紙送り機構１１、及び印刷ヘッド１０から構成されている。紙送り機構１１は、図１を参照して説明したように、紙送りモータ（図示せず）及び紙送りローラ２６等から成り、印刷用紙１５０等の記録媒体を順次送り出して副走査を行うものである。キャリッジ機構１２は、印刷ヘッド１０を搭載するキャリッジ３０と、このキャリッジ３０をタイミングベルト３６を介して走行させるキャリッジモータ２４等からなり、印刷ヘッド１０を主走査させるものである。
【００３０】
装置本体２は、ホストコンピュータ（図示せず）等からの多値階層情報を含む印刷信号ＰＳを受信するインターフェース３と、多値階層情報を含む印刷データ等の各種データの記憶を行うＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）から成る入力バッファ４Ａ及びイメージバッファ４Ｂと、各種データ処理を行うためのルーチン等を記憶したＲＯＭ５と、ＣＰＵ６Ａ及びＡＳＩＣのヘッドコントロールユニット（モジュール）６Ｂ等からなる制御部６と、発振回路７と、印刷ヘッド１０への駆動信号ＣＯＭを発生させる駆動信号生成回路８と、印刷用イメージデータに展開された印刷データＳＩを印刷ヘッド１０に送信する等の機能を担うインターフェース９とを備えている。尚、ＡＳＩＣのヘッドコントロールユニット（モジュール）６Ｂ上には、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）から成る出力バッファ６ｂが設けられている。
【００３１】
ここで、印刷ヘッド１０は、装置本体２に対してＦＦＣ１００を介して回路接続されている。このＦＦＣ１００は、図１に示したように、キャリッジ３０の移動を妨げないように長めのものが用いられている。
【００３２】
制御部６は、ＣＰＵ６Ａ及びＡＳＩＣのヘッドコントロールユニット（モジュール）６Ｂの他、後述するように、印刷ヘッド１０の各色用の７つのノズル列ごとに設けられた各ＩＣチップ（各ＴＧ）の内部温度を検出する温度検出部６Ｃとを備えている。制御部６内のＣＰＵ６Ａは、後述するように、各ＩＣチップの内部温度センサからＦＦＣ１００内の１本の信号線を介して入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器６ａを含んでいる。
【００３３】
このように構成したインクジェットプリンタ２０では、ホストコンピュータ等から送られた多値階層情報を含む印刷信号ＰＳは、インターフェース３を介して、図３に示すように、プリンタ本体内部の入力バッファ４Ａに保持される。入力バッファ４Ａに保持された印刷信号ＰＳは、コマンド解析が行われ、各文字の印字位置、修飾の種類、大きさ、フォントのアドレスなどが付加される処理が制御部６によって実行される。次に、制御部６は、解析したデータを印刷用イメージデータとしてＤＲＡＭ上のイメージバッファ４Ｂに展開し、記憶させる。このイメージバッファ４Ｂも、ヘッド構造に対応して構成されている。例えば、本実施の形態のように、１列あたり９６ノズルの７色プリンタにおいては、印刷ヘッド１０には、７つのノズル列が形成されているので、イメージバッファ４Ｂも７色分、構成されている。イメージバッファ４Ｂには、例えば、シアン（Ｃ）のノズル＃１の１パス分のデータがラスター方向（ａ、ｂ、ｃの順）に転送され、このノズル＃１に関するデータ転送が終了した後は、同様な処理を繰り返して、ノズル＃２、＃３、・・・・・、＃９６に関するデータ転送を行う。同様なデータ展開、転送は、他の６色に関しても行われる。
【００３４】
さて、イメージバッファ４Ｂがいっぱいになった時点で、イメージバッファ４Ｂからヘッドコントロールユニット（モジュール）６Ｂ上のＳＲＡＭから成る出力バッファ６ｂに１ワード分（イメージバッファ４Ｂのａ、ｂの列）のデータの転送を行い、その後、１ワードの０ビット目を＃１〜＃９６までラスターロー変換して、ヘッド駆動回路１３０にシリアル転送し、これを１６回繰り返すことにより、１ワード分の転送が終了し、同様な転送は、他の６色に関しても行われ、しかる後、割り込みを行い、次の１ワードについて処理され、以後、このような処理を繰り返すことになる。後述するように、本実施の形態では、各ＴＧ１３８ａ〜１３８ｇの温度検出出力を選択するための＃９７のデータが、このヘッドコントロールユニット（モジュール）上の出力バッファ４Ｃで付加される。
【００３５】
図４は、印刷ヘッド１０の機能的な構成を示すブロック図である。図４において、印刷ヘッド１０は、ヘッド駆動回路１３０と、７色の各色インク吐出用のノズル列６１乃至６７と、雰囲気温度センサ１５０とを備えている。ヘッド駆動回路１３０には、コネクタ１６０を介して駆動信号生成回路８で生成された駆動信号ＣＯＭと、ＡＳＩＣ内のヘッドコントロールユニット（モジュール）上の出力バッファ４Ｃから供給される印刷データＳＩと、クロック信号ＣＫと、ラッチ信号ＬＡＴとが供給される。印刷データＳＩは、ホストコンピュータ（図示せず）等から供給される印刷信号ＰＳに含まれる印刷データをイメージバッファ４Ｂに展開し、出力バッファ４Ｃから供給された印刷用イメージデータであり、各色ノズル列ごとに、従って、各ＴＧごとに別々に転送される（ＳＩ１〜７、尚、以下、説明の便宜上、ＴＧ１３８ａに転送される印刷データＳＩ１を印刷データＳＩとして説明することがある）。
【００３６】
ヘッド駆動回路１３０は、シフトレジスタ１３２と、ラッチ回路１３４と、レベルシフタ１３６と、ＴＧ１３８が構成された集積回路であり、ＴＧ１３８の温度状態を検出する温度センサ１４０も設けられている。これらシフトレジスタ１３２、ラッチ回路１３４、レベルシフタ１３６、ＴＧ１３８、温度センサ１４０は、印刷ヘッド１０の７つのノズル列ごとに設けられている。
【００３７】
印刷ヘッド１０の１スキャン分に相当する印刷用イメージデータが得られると、この印刷用イメージデータは、印刷データＳＩとして、インターフェース９を介して印刷ヘッド１０にシリアル転送される。印刷データＳＩは、発振回路７からのクロック信号（ＣＬＫ）に同期して、インターフェース９からシフトレジスタ１３２にシリアル転送され、順次セットされる。この場合、まず、各ノズルの印刷データＳＩにおける最上位ビットのデータがシリアル転送され、続いて上位から２番目のビットのデータがシリアル転送される。以下、同様に、下位ビットのデータが、順次シリアル転送される。シリアル転送された印刷データＳＩは、一旦、ラッチ回路１３４によってラッチされる。ラッチされた印刷データＳＩは、電圧増幅器であるレベルシフタ１３６によって、ＴＧ１３８の各アナログスイッチ１３８ａを駆動できる電圧、たとえば数十ボルト程度の所定の電圧にまで昇圧される。所定の電圧まで昇圧された印刷データＳＩは各アナログスイッチ１３８ａに与えられる。各アナログスイッチ１３８ａの入力側には、制御部６内の駆動信号生成回路６Ｂからの駆動信号（ＣＯＭ）が印加されており、各アナログスイッチ１３８ａの出力側には、各ノズルからそれぞれインク滴を吐出させる駆動素子としてのピエゾ素子ＰＥが接続されている。ＴＧ１３８の各アナログスイッチ１３８ａは、印刷データＳＩに応じてオン／オフされる。例えば、各アナログスイッチ１３８ａに加わる印刷データが「１」である期間中は、駆動信号ＣＯＭがピエゾ素子ＰＥに印加され、この信号に応じてピエゾ素子ＰＥは伸縮を行う。その結果、圧力発生室のインクが加圧されてノズル開口から吐出される。一方、各アナログスイッチ１３８ａに加わる印刷データが「０」である期間中は、ピエゾ素子ＰＥへの駆動信号ＣＯＭの供給が遮断されるので、インク滴の吐出が行われない。
【００３８】
さて、本実施の形態では、図４に示したように、温度センサ１４１〜１４７が、それぞれ各ＴＧ１３８ａ〜１３８ｇごとに設けられており、これら温度センサ１４１〜１４７の出力側は、図５に示すように、アナログスイッチ１４１ａ〜１４７ａを介して各ＴＧを含んだＩＣチップの外部で共通接続され、温度センサ１４１〜１４７のアナログ出力信号は、それぞれＦＦＣ１００を介して制御部６のＣＰＵ６Ａ内に設けられたＡ／Ｄ変換器６ａに入力されるようになっている。
【００３９】
図６は、温度センサ１４１乃至１４７の概略構成図であり、このうち１つ（温度センサ１４１）のみを示している。図６に示すように、温度センサ１４１は、直列に接続された４つのダイオードＤＳと、４つのダイオードＤＳに順方向電流ＩＦを供給する定電流源ＣＳとで構成されている。そして、４つのダイオードＤＳの間に発生する電位差ＶＴを温度センサ１４１の出力信号ＴＨｊ１として出力している。
【００４０】
図７は、ＴＧ１３８ａの温度と温度センサ１４１の出力ＶＴとの関係の一例を示すグラフである。温度センサ１４１の出力ＶＴは、４つのダイオードＤＳの順方向電圧ＶＦの和に等しい。ここで、ダイオードＤＳのアノードとカソードとの間、即ち、ＰＮ接合部間に発生する順方向電圧ＶＦは、ジャンクション温度Ｔｊに依存して変化すると共に、変化率が略一定である特性を有している。従って、温度センサ１４１の出力ＶＴは、ダイオードＤＳの順方向電圧ＶＦの温度変化に応じて変化する。このように、温度センサ１４１は、ダイオードＤＳの順方向電圧ＶＦの温度依存性を利用した温度センサである。尚、温度センサ１４１において、４つのダイオードＤＳを直列に接続しているのは、出力ＶＴの変化率（温度変化に対する出力の変化の割合）を大きくして、検出精度を向上させるためである。従って、温度センサ１４１は、必ずしも４つのダイオードＤＳを直列に接続した構成に限定されない。例えば、１つのダイオードＤＳによる構成であっても良い。或いは２乃至３個のダイオードＤＳを直列に接続した構成や５個以上のダイオードＤＳを直列に接続した構成でも良い。更に、ダイオードを利用するものでなく、バイポーラトランジスタのベースとエミッタ間の電位差を利用するものでも良い。要するに、半導体のｐｎ接合部間に発生する電位差の温度依存性を利用する温度センサであれば良い。
【００４１】
さて、本実施の形態において、各ＴＧ１３８ａ〜１３８ｇの温度を温度センサ１４１〜１４７を用いて検出する方法について、図８及び図９を用いて説明する。 本実施の形態では、各ＴＧ１３８ａ〜１３８ｇの温度検出出力を印刷データ（ＳＩ）線を用いて選択する。即ち、上述したＡＳＩＣ内のヘッドコントロールユニット（モジュール）上の出力バッファ４Ｃから供給される印刷データＳＩの＃９７のデータとして、各ＴＧ１３８ａ〜１３８ｇの温度検出出力を選択するための「１」又は「０」の信号が付加される。図８は、本実施の形態におけるヘッド駆動回路１３０の構成を示す図であり、図９は、このヘッド駆動回路１３０のシフトレジスタ１３２及びラッチ回路１３４にそれぞれ供給される印刷データＳＩ、クロックＣＬＫ、ラッチ信号ＬＡＴを示すタイミングチャートである。
【００４２】
図８に示すように、各色ごと９６個のノズル（ピエゾ素子ＰＥ１〜ＰＥ９６）に対応してシフトレジスタ１３２１〜１３２９６、ラッチ１３４１〜１３４９６、レベルシフタの１３６１〜１３６９６、双方向アナログスイッチ１３８ａ１〜１３８ａ９６が設けられている。本実施の形態では、シフトレジスタ１３２９７と、このシフトレジスタ１３２９７に接続されたラッチ１３４９７と、ラッチ１３４９７に接続されたレベルシフタ１３６９７が設けられており、レベルシフタ１３６９７には、双方向アナログスイッチ１３８ａ９７が接続されている。アナログスイッチ１３８ａ９７の一方向側には、上述した温度センサ１４１が接続され、他の一方向側は出力端子に繋がっている。ここで、双方向アナログスイッチ１３８ａ１〜１３８ａ９６の構成を図１０（ａ）に、双方向アナログスイッチ１３８ａ９７の構成を図１０（ｂ）に示す。
【００４３】
図１０（ａ）に示すように、レベルシフタの正出力［図１０（ａ）の左上部］、負出力［図１０（ａ）の左下部］のそれぞれがＨ、Ｌの時、アナログスイッチ１３８ａ１Ａ、１３８ａ１Ｂは、ＯＮ、ＯＮになる。従って、放電電流（１）と充電電流（２）がＣＯＭとＶｏ電位に基づきどちらにも流れる。反対に、レベルシフタの正出力［図１０（ａ）の左上部］、負出力［図１０（ａ）の左下部］のそれぞれがＬ、Ｈの時は、上記と逆になり、アナログスイッチ１３８ａ１Ａ、１３８ａ１Ｂは、ＯＦＦ、ＯＦＦになり、ハイインピーダンス状態を保つ。尚、アナログスイッチ１３８ａ１Ａ、１３８ａ１Ｂは、バックゲート端子をＶＨＶとＧＮＤに接続している。駆動信号ＣＯＭは、ＣＯＭ入力端子４５から入力される。図１０（ｂ）に示すように、双方向アナログスイッチ１３８ａ９７においては、入力端子４５´には温度センサ１４１が接続され、他の一方向側は出力端子４８に繋がっている。
【００４４】
図９に示すように、印刷データＳＩには、＃９７のデータとして、各ＴＧ１３８ａ〜１３８ｇの温度検出出力を選択するための「１」又は「０」の信号が付加されている。即ち、今、ＴＧ１３８ａの温度検出出力を選択する場合には、＃９７のデータとして「１」を含む印刷データＳＩが、９７個目のクロックＣＬＫに同期して、シフトレジスタ１３２９７に入力される。ラッチ１３４９７には、図９に示すタイミングで、ラッチ信号ＬＡＴが入力されるので、レベルシフタ１３６９７を介してアナログスイッチ１３８ａ９７を駆動できる電圧、たとえば数十ボルト程度の所定の電圧にまで昇圧され、印刷データＳＩの＃９７のデータがアナログスイッチ１３８ａ９７に印加され、アナログスイッチ１３８ａ９７は接続状態になる。ここで、アナログスイッチ１３８ａ９７には、温度センサ１４１の出力が印加されており、アナログスイッチ１３８ａ９７が接続状態になると、このアナログスイッチ１３８ａ９７の他の一方向側の出力端子４８から温度センサ１４１の検出したＴＧ１３８ａの温度に応じたアナログ信号が出力される。
【００４５】
以上と同一のタイミングにおいて、他の色の印刷データＳＩ（他のノズルに供給される印刷データＳＩ）には、＃９７のデータとして、「０」の信号が付加される。従って、このタイミングにおいて、ＴＧ１３８ａの温度を検出する温度センサ１４１のアナログ出力信号のみを選択的に取り出すことができる。
【００４６】
以上のように、印刷データＳＩの＃９７のデータとして、各ＴＧ１３８ａ〜１３８ｇの温度検出出力を選択するための「１」又は「０」の信号を付加することで、温度を検出すべきＴＧ１３８ａ〜１３８ｇのうちいずれかを選択することができる。従って、温度センサ１４１〜１４７が、それぞれ各ＴＧ１３８ａ〜１３８ｇごとに設けられ、これら温度センサ１４１〜１４７の出力側をアナログスイッチ１４１ａ〜１４７ａを介して各ＴＧを含んだＩＣチップの外部で共通接続しても、簡単な方法で温度センサ１４１〜１４７のいずれかのアナログ出力信号を選択的に取り出すことができる。従って、ＦＦＣ１００内には、温度センサ１４１〜１４７のいずれかのアナログ出力信号を選択的に取り出すための１本の共通の信号線を設けるだけで済む。
【００４７】
尚、図１１に示すように、温度センサ１４１〜１４７の出力側をアナログスイッチ１４１ａ〜１４７ａを介して各ＴＧを含んだＩＣチップの外部で共通接続した上で、各アナログスイッチ１４１ａ〜１４７ａを選択的に動作させる信号を入力する構成が考えられるが、この場合には、かかる選択的に動作させる信号を入力するための制御線１９１〜１９７が必要となってしまう。本実施形態では、かかる制御線を必要とすることなく、温度センサ１４１〜１４７のいずれかのアナログ出力信号を選択し得る。従って、ＴＧの温度検出用の信号線を１本で済むようにすることで、ＦＦＣの配線取り回しを容易にすることができる。
【００４８】
尚、各温度センサの出力信号は、１頁印刷毎又はヘッドクリーニング１回毎のタイミング、或いは高印字デューティが所定時間連続した時に選択的に取り出すこと等が考えられる。
【００４９】
また、本発明の第１の実施形態の変形例として、非印字時に、図１２に示すように、印刷データＳＩ（９６ビット）の最終ビットを当該ＴＧの温度センサの出力信号を選択的に検出するための識別情報として用いる例も考えられる。
【００５０】
上述した第１の実施形態では、ノズル数（９６個）に対応した印刷データＳＩの９６ビット分はそのまま印刷データとして利用し、＃９７のデータとして、各ＴＧ１３８ａ〜１３８ｇの温度検出出力を選択するための「１」又は「０」の信号を付加するようにしたが、この変形例では、図１２に示すように、ノズル数（９６個）に対応した印刷データＳＩ（９６ビット）の最終ビットに各ＴＧ１３８ａ〜１３８ｇの温度検出出力を選択するための「１」又は「０」の信号を付加する。この場合には、当該９６番目のノズルの非印字時にのみ、この最終ビットの識別情報が利用されるようにしなければならず、そのためのタイミング制御が必要であり、また、９６番目の信号を通常のアナログスイッチ（図８の１３８ａ９６参照）と温度センサ用のアナログスイッチ（図８の１３８ａ９７参照、即ち、温度センサ１４１に接続されたアナログスイッチ）とに切り換えるセレクタ等を設けることが考えられる。
【００５１】
次に、本発明の第２の実施形態に係る印刷装置について述べる。
この第２の実施形態に係る印刷装置の基本的構成は、図１〜４に示した第１の実施形態のものと略同様であり、その詳しい説明は省略する。
【００５２】
上述した第１の実施形態では、アナログスイッチ１４１ａ〜１４７ａを介して各ＴＧに対応する温度センサ１４１〜１４７の出力を選択したのに対し、本実施形態では、各温度センサの出力をオペアンプを介してスイッチ回路の外部で共通接続し、各温度センサの出力信号をオペアンプの電源をオンすることにより選択的に取り出すことを特徴としている。
【００５３】
即ち、ＴＧ１３８ａ〜１３８ｇ内で温度センサ１４１´〜１４７´の出力側は、図１３に示すように、オペアンプ１４１ｂ〜１４７ｂを介して各ＴＧを含んだＩＣチップの外部で共通接続され、温度センサ１４１´〜１４７´のアナログ出力信号は、それぞれＦＦＣ１００を介して制御部６のＣＰＵ６Ａ内に設けられたＡ／Ｄ変換器６ａに入力されるようになっている。
【００５４】
図１４は、本実施形態における、温度センサ１４１´乃至１４７´の概略構成図であり、このうち１つ（温度センサ１４１´）のみを示している。また、図１５は、本実施の形態におけるヘッド駆動回路の構成を示す図である。図１４に示すように、温度センサ１４１´は、直列に接続された４つのダイオードＤＳと、４つのダイオードＤＳに順方向電流ＩＦを供給する定電流源ＣＳと、ダイオードＤＳと定電流源ＣＳ間に、その非反転入力端子側が接続されたオペアンプ１４１ｂとを有している。オペアンプ１４１ｂの正電源端子には、ＶＣＣよりバイポーラトランジスタＢＴを介して直流電流が供給される。このバイポーラトランジスタＢＴのベースには、図１５に示すように、ラッチ１３４９７が接続され、ラッチ信号に応じてバイポーラトランジスタＢＴがオン／オフされるようになっている。
【００５５】
このように、本実施形態では、各温度センサ１４１´〜１４７´の出力を、それぞれオペアンプ１４１ｂ〜１４７ｂの電源をオン／オフすることにより選択的に取り出す構成を採用している。
【００５６】
上記第１及び第２の実施形態では、各色ごとにドットを形成する、しないの２値データを印刷ヘッドに転送する例に関して述べたが、本発明の他の実施形態として、以下のように、多値データを印刷ヘッドに転送する例にも、本発明を適用し得るのは勿論である。
【００５７】
例えば、本出願人の出願に係る特開平１０−８１０１３号に記載されているように、４段階のドット階調を行う場合にも、本発明を適用し得る。この場合、特開平１０−８１０１３号に記載されているように、真理値表に対応するプログラムデータを組み合わせ回路に入力することを介して階調値と駆動パルスとの組み合わせを自由に設定することが可能である。この時、２値の印刷データを転送するごとに、１６ビットのプログラムデータを送ることが考えられる。図１６は、かかるプログラムデータをＳＰとして、駆動信号と共に表したタイミングチャートである。同図に示すように、１６ビットのプログラムデータＳＰは、印刷データＳＩを転送するクロックＣＬＫに同期してシリアル転送され、ラッチ信号ＬＡＴにより確定され、次のラッチ信号ＬＡＴまでの区間、安定している。従って、温度センサ１４１〜１４７のいずれかのアナログ出力信号を選択するために、このプログラムデータＳＰを用いることができ、この場合、印刷データＳＩを用いた場合と同様、１ビット分を温度検出回路１４１〜１４７のアナログスイッチ（ＴＧ）のオン／オフ用に割り当てれば良い。
【００５８】
更に他の実施形態として、多値データを印刷ヘッドに転送する他の応用例、例えば、１列９６ノズル、７列ヘッドで２ビット多値データを転送する方式について述べる。
【００５９】
まず、前提として、このように、１列９６ノズル、７列ヘッドで２ビット多値データを転送する場合の従来方式について述べる。
【００６０】
従来方式では、図１７に示すように、多値データの転送を、各色ノズル列ごとに（印刷データＳＩ１〜７それぞれにおいて）上位ビット９６（Ｈ ＤＡＴＡ）続けて下位ビット９６（Ｌ ＤＡＴＡ）を９６×２＝１９２クロックで転送している。この従来方式では、７列ヘッドそれぞれのＴＧには、印刷データＳＩは、ＳＩ１〜７それぞれが転送されるのに対し、プログラムデータＳＰは、７個のＴＧに対して同一のデータが転送される（７色インクの色如何に拘らず多値パターンは同一のパターンとなる）。
【００６１】
図１８に、上記従来方式において、特開平１０−８１０１３号に記載されているのと同様に、組み合わせ回路に入力される真理値表に対応するプログラムデータを示す。また、図１９に、当該プログラムデータの転送方法を示す。
【００６２】
図１８及び図１９に示すように、上記従来方式におけるプログラムデータＳＰの転送は、ＳＩデータの転送クロック（ＣＬＫ）１９２に同期させて行われる。この方式では、プログラムデータＳＰは、図１８に示すように、１１×４＝４４個必要であるため、図１９に示すように、ＳＩデータと並行する残り１４８個のデータ部分は、不定となる。
【００６３】
尚、図２０に、上記従来方式における２ビット多値データと、ピエゾ素子ＰＥ（ＰＺＴ）への出力波形の対応関係を示す。
【００６４】
図２０に示すように、ＳＩの（Ｈ ＤＡＴＡ）と（Ｌ ＤＡＴＡ）が共に００の時、ＰＺＴ電圧は、ＬＡＴ１〜２までの区間、中間電位に維持される。ＳＩの（Ｈ ＤＡＴＡ）と（Ｌ ＤＡＴＡ）が０１の時、ＰＺＴ電圧は、中間電位に維持された後、ＣＨ１の入力によりＣＯＭ波形に応じた電圧変化を辿り、ＣＨ２の入力により再び中間電位の維持に切り替わる。ＳＩの（Ｈ ＤＡＴＡ）と（Ｌ ＤＡＴＡ）が１０の時、ＰＺＴ電圧は、ＮＣＨＧ１の入力後、ＣＯＭ波形に応じた電圧変化を辿り、ＣＨ１の入力により中間電位の維持に切り替わり、ＣＨ２の入力により再びＣＯＭ波形に応じた電圧変化を辿る。ＳＩの（Ｈ ＤＡＴＡ）と（Ｌ ＤＡＴＡ）が１１の時、ＰＺＴ電圧は、ＮＣＨＧ１の入力後、ＣＯＭ波形に応じた電圧変化を辿り、ＣＨ１、２の入力により、同様にＣＯＭ波形に応じた電圧変化を繰り返す。
【００６５】
さて、以上のような１列９６ノズル、７列ヘッドで２ビット多値データを転送する例に、本発明を適用するために、以下の方式を採用し得る。
【００６６】
本発明者は、上記従来方式において、図１９に示したように、ＳＩデータと並行する残り１４８個のデータ部分は、不定であることに着眼し、上述したプログラムデータＳＰの４４データ部分の前にモードデータ部分（１個）を設け、このモードデータ部分に温度検出モード或いは印字モードを指示するようにした。
【００６７】
即ち、印刷モードに関しては、図２１に示すように、プログラムデータＳＰのモードデータ部分（１個）が０の場合には、通常印刷モードの指定とする。また、ＴＧごとの温度検出モードに関しては、図２２に示すように、プログラムデータＳＰのモードデータ部分（１個）が１で、且つ当該ＴＧのＳＩ（１〜７のいずれか）の（Ｌ ＤＡＴＡ）下位１ビットが１である場合には、当該ＴＧの温度検出モードの指定とする。一方、プログラムデータＳＰのモードデータ部分（１個）が１であっても、当該ＴＧのＳＩ（１〜７のいずれか）の（Ｌ ＤＡＴＡ）下位１ビットが０である場合には、当該ＴＧの温度は非検出である旨の指定とする。これにより、ＴＧごとの温度検出用信号線を不要とするだけでなく、クロックＣＬＫをも増加することなく、ＴＧごとの複数の温度センサのいずれかのアナログ出力信号を選択的に取り出すことができる。
【００６８】
以上、本発明を特定の実施形態について述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で他の実施形態についても適用される。
【００６９】
例えば、上記実施形態では、検出対象となるノズルに関する状態として、各ノズル列ごとのスイッチ回路の温度を対象としたが、ノズルに関する状態に関する情報であれば、温度には限られないし、また、各ノズル列ごとの情報でなくともよい。即ち、変形例として、例えば、各ノズルごとの温度、或いは各ノズルごとの吐出状態（空打ちをどの程度続けたか等）等各ノズルごとの情報を検出対象とするものでもよい。
【００７０】
また、各温度センサの出力信号は、１頁印刷毎又はヘッドクリーニング１回毎のタイミング、或いは高印字デューティが所定時間連続した時に選択的に取り出されるものとして説明したが、これら以外のタイミングで取り出されるようにしてもよい。
【００７１】
更に、上記実施形態では、各ノズル列ごとのスイッチ回路の温度を検出したが、複数のノズルから成るノズル列において、該ノズル列における中央付近のノズルの温度を代表温度として、検出するようにしてもよい。
【００７２】
尚、圧力発生素子としてはピエゾ素子を用いたが、ピエゾ素子に限らず、磁歪素子等を用いてもよい。さらに、本発明は、圧力発生素子として発熱素子を用いたいわゆるバブルジェット方式のインクジェットプリンタにも適用することができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な方法で複数の温度センサのいずれかのアナログ出力信号を選択的に取り出すことができる。従って、ＦＦＣ内には、いずれかの温度センサのアナログ出力信号を選択的に取り出すための１本の共通の信号線を設けるだけで済む。
【００７４】
従って、ＴＧの温度検出用の信号線を１本で済むようにすることで、ＦＦＣの配線取り回しを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る印刷装置としての、インクジェットプリンタの要部を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るインクジェットプリンタの全体構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図２に示したインクジェットプリンタにおけるイメージバッファとＡＳＩＣのヘッドコントロールユニット上の出力バッファへのデータ展開を示す図である。
【図４】印刷ヘッドの機能的な構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態において、各温度センサのアナログ出力信号が、アナログスイッチを介して各ＴＧを含んだＩＣチップの外部で共通接続され、それぞれＦＦＣを介して制御部のＣＰＵ内に設けられたＡ／Ｄ変換器に入力される例を表す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における温度センサの概略構成図である。
【図７】図６に示した温度センサの出力ＶＴとＴＧの温度との関係の一例を示すグラフである。
【図８】本発明の第１の実施形態におけるヘッド駆動回路の構成を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態として、印刷データＳＩ（９７ビット）の最終ビットを当該ＴＧの温度センサの出力信号を選択的に検出するための識別情報として用いる場合において、ヘッド駆動回路のシフトレジスタ及びラッチ回路にそれぞれ供給される印刷データＳＩ、クロックＣＬＫ、ラッチ信号ＬＡＴを示すタイミングチャートである。
【図１０】（ａ）は、双方向アナログスイッチ１３８ａ１〜１３８ａ９６の構成を、（ｂ）は、双方向アナログスイッチ１３８ａ９７の構成を示す図である。
【図１１】温度センサ１４１〜１４７の出力側をアナログスイッチ１４１ａ〜１４７ａを介して各ＴＧを含んだＩＣチップの外部で共通接続した上で、各アナログスイッチ１４１ａ〜１４７ａを選択的に動作させる信号を各制御線を用いて入力する構成を示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態の変形例として、非印字時に、印刷データＳＩ（９６ビット）の最終ビットを当該ＴＧの温度センサの出力信号を選択的に検出するための識別情報として用いる場合において、ヘッド駆動回路のシフトレジスタ及びラッチ回路にそれぞれ供給される印刷データＳＩ、クロックＣＬＫ、ラッチ信号ＬＡＴを示すタイミングチャートである。
【図１３】本発明の第２の実施形態において、各温度センサのアナログ出力信号が、アナログスイッチを介して各ＴＧを含んだＩＣチップの外部で共通接続され、それぞれＦＦＣを介して制御部のＣＰＵ内に設けられたＡ／Ｄ変換器に入力される例を表す図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態における温度センサの概略構成図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態におけるヘッド駆動回路の構成を示す図である。
【図１６】プログラムデータをＳＰとして、駆動信号と共に表したタイミングチャートである。
【図１７】本発明の更に他の実施形態を説明する前提として、１列９６ノズル、７列ヘッドで２ビット多値データを転送する従来方式を示す図である。
【図１８】図１７に示した従来方式において、組み合わせ回路に入力される真理値表に対応するプログラムデータを示す図である。
【図１９】図１７に示した従来方式において、当該プログラムデータの転送方法を示す図である。
【図２０】図１７に示した従来方式における２ビット多値データと、ピエゾ素子ＰＥ（ＰＺＴ）への出力波形の対応関係を示す図である。
【図２１】本発明の更に他の実施形態において、通常印刷モードの指定方法を示す図である。
【図２２】本発明の更に他の実施形態において、ＴＧごとの温度検出モードの指定方法を示す図である。
【符号の説明】
２ 装置本体
４Ａ 入力バッファ
４Ｂ イメージバッファ
５ ＲＯＭ
６ 制御部
６Ａ ＣＰＵ
６ａ Ａ／Ｄ変換器
６Ｂ ヘッドコントロールユニット（モジュール）
６ｂ 出力バッファ
６Ｃ 温度検出部
７ 発振回路
８ 駆動信号生成回路
９ インターフェース
１０ 印刷ヘッド
１１ 紙送り機構
１２ キャリッジ機構
２０ インクジェットプリンタ
２４ キャリッジモータ
２６ 紙送りローラ
３０ キャリッジ
３６ タイミングベルト
６１乃至６７ ノズル列
１００ ＦＦＣ
１３０ ヘッド駆動回路
１３２ シフトレジスタ
１３４ ラッチ回路
１３６ レベルシフタ
１３８ ＴＧ
１３８ａ乃至１３８ｇ アナログスイッチ
１４０ 温度センサ
１４１〜１４７ 温度センサ
１５０ 印刷用紙
１６０ コネクタ
ＰＳ 印刷信号
ＳＩ 印刷データ
ＣＫ クロック信号
ＬＡＴ ラッチ信号
ＰＥ ピエゾ素子
ＤＳ ダイオード

Claims (5)

1. インク滴を吐出するための複数のノズルから成るノズル列と、該ノズル列に前記複数のノズルに対応して設けられ、該複数のノズルからそれぞれインク滴を吐出させる複数の駆動素子と、前記ノズル列に設けられ、前記複数の駆動素子にそれぞれ駆動信号を供給するための複数のスイッチング素子から成るスイッチ回路と、前記ノズルに関する状態を検出し、検出した状態に応じた信号を出力する複数の検出部とを有する印刷ヘッドと、前記各検出部の出力信号に基づいて前記ノズルに関する状態を参照し、参照した状態に応じて前記印刷ヘッドを駆動制御する制御部とを備え、前記各検出部の出力信号を選択的に取り出し、１本の信号線により時系列に前記制御部に伝送する印刷装置において、前記各検出部の出力信号の選択は、印刷データによって指定される印刷階調値と駆動信号に含まれる複数の駆動パルスのうちの駆動素子に印加される駆動パルスとの組み合わせを設定するデータであって印刷中において同一のデータが繰り返し送信されるプログラムデータに付加させて送信する信号により行われることを特徴とする印刷装置。
2. 請求項１に記載の印刷装置において、前記各検出部は印刷ヘッド上に設けられ、前記各検出部から出力された信号を入力するアナログ／デジタル変換器が印刷装置のプリンタコントローラ上に設けられていることを特徴とする印刷装置。
3. 請求項１又は２の何れか一項に記載の印刷装置において、前記ノズル列は、各色ごとに設けられ、前記検出部が前記ノズル列ごとに設けられていることを特徴とする印刷装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の印刷装置において、前記各検出部は、半導体のｐｎ接合部間に発生する電位差の温度依存性を利用した温度センサであることを特徴とする印刷装置。
5. インク滴を吐出するための複数のノズルから成る少なくとも２つのノズル列と、該各ノズル列ごとに前記複数のノズルにそれぞれ対応して設けられ、該複数のノズルからそれぞれインク滴を吐出させる複数の駆動素子と、前記各ノズル列に対応して設けられ、前記複数の駆動素子にそれぞれ駆動信号を供給するための複数のスイッチング素子から成るスイッチ回路と、該各スイッチ回路に対応して設けられ、前記各ノズル列ごとの温度状態を検出し、検出した温度状態に応じた信号を出力する温度センサとを有する印刷ヘッドと、前記各温度センサの出力信号に基づいて前記スイッチ回路それぞれの温度を決定し、決定した温度に応じて前記印刷ヘッドを駆動制御する制御部と、前記各温度センサの出力信号を前記制御部に伝送する１本の信号線とを備える印刷装置における前記印刷ヘッドの駆動制御方法であって、前記各温度センサがそれぞれ前記各ノズル列ごとの温度状態を検出するステップと、前記温度センサのうちいずれか一の温度センサの出力信号を印刷データによって指定される印刷階調値と駆動信号に含まれる複数の駆動パルスのうちの駆動素子に印加される駆動パルスとの組み合わせを設定するデータであって印刷中において同一のデータが繰り返し送信されるプログラムデータに付加させて送信する信号により選択するステップと、選択した温度センサの出力信号を１本の信号線により前記制御部に伝送するステップと、伝送された温度センサの出力信号に基づいて該温度センサが設けられたスイッチ回路の温度を決定するステップと、決定した温度に応じて前記印刷ヘッドを駆動制御するステップとを有することを特徴とする印刷ヘッドの駆動制御方法。

Images