JP2013146968A - 液体吐出装置および液体吐出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動信号に従い液体を吐出する場合において、駆動信号の広い出力ダイナミックレンジを確保する。
【解決手段】液体吐出装置は、基駆動信号を生成する基駆動信号生成部と、基駆動信号を自励発振型のパルス密度変調方式で変調し変調基駆動信号を生成する信号変調部と、変調基駆動信号を増幅し変調駆動信号を生成する信号増幅部と、変調駆動信号を駆動信号に変換する信号変換部と、駆動信号に従い液体を吐出する液体吐出部と、を有する。信号変調部における発振周波数は、基駆動信号が所定の値よりも低い場合は基駆動信号が当該所定の値時の発振周波数よりも低く、基駆動信号が当該所定の値よりも高い場合も基駆動信号が当該所定の値時の発振周波数よりも低い。
【選択図】図８

Description

本発明は、液体吐出装置および液体吐出方法に関する。

印刷ヘッドに設けられた複数のノズルから印刷媒体上にインクを吐出して画像や文書を記録するインクジェットプリンターが広く普及している。このようなインクジェットプリンターでは、印刷ヘッドの各ノズルに対応して設けられたアクチュエーターが駆動回路から供給される駆動信号に従い駆動されることにより、所定のタイミングで所定量のインクがノズルから吐出される。

印刷ヘッドを駆動する駆動回路において、駆動信号の基準となる駆動波形信号をパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、略してＰＷＭ）方式により変調し、変調された信号を電力増幅することにより駆動信号を生成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１６８１７２号公報

上記従来の駆動回路では、変調回路における変調周波数が固定であることから、変調回路で扱うことができる最小の正パルス幅と負パルス幅はその回路特性で固定値に制約され、その固定値未満のパルス信号は途中で消失してしまう。そのため、上記従来の駆動回路では、信号レベル（パルスデューティー比）の変化幅を大きく取ることにより広い出力ダイナミックレンジを確保するという点で、向上の余地があった。

なお、このような課題は、インクジェットプリンターに限らず、駆動信号に従い液体を吐出する場合に共通の課題であった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、駆動信号に従い液体を吐出する場合において、駆動信号の広い出力ダイナミックレンジを確保することを目的とする。

上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］基駆動信号を生成する基駆動信号生成部と、
前記基駆動信号を自励発振型のパルス密度変調方式で変調し変調基駆動信号を生成する信号変調部と、
前記変調基駆動信号を増幅し変調駆動信号を生成する信号増幅部と、
前記変調駆動信号を駆動信号に変換する信号変換部と、
前記駆動信号に従い液体を吐出する液体吐出部と、を有し、
前記信号変調部における発振周波数は、
前記基駆動信号が所定の値よりも低い場合は、前記基駆動信号が前記所定の値時の発振周波数よりも低く、
前記基駆動信号が前記所定の値よりも高い場合も、前記基駆動信号が前記所定の値時の発振周波数よりも低く、
なることを特徴する液体吐出装置。

この液体吐出装置では、自励発振型のパルス密度変調方式で変調を行う信号変調部における発振周波数は、基駆動信号が所定の値よりも低い場合は基駆動信号が当該所定の値時の発振周波数よりも低く、基駆動信号が当該所定の値よりも高い場合も基駆動信号が当該所定の値時の発振周波数よりも低い。そのため、この信号変調部では、基駆動信号が上記所定の値より高い部分においては、負パルス幅が前述の通り回路特性で固定値に制約されても発振周期が長くなるため、その出力パルスデューティー比が従来の周波数固定のPWM方式と比べて、より大きい信号を得ることができる。一方、基駆動信号が上記所定の値より低い部分においても、同様に正パルス幅が前述の通り回路特性で固定値に制約されても発振周期が長くなるためより小さい出力パルスデューティー比の信号を得ることができるので、全体ではより広い範囲のパルスデューティー比変化幅を確保することができる。そのため、この液体吐出装置では、駆動信号の広い出力ダイナミックレンジを確保することができる。

［適用例２］適用例１に記載の液体吐出装置であって、
前記信号変調部の発振特性は、前記基駆動信号が前記所定の値以下の範囲では前記基駆動信号の電流値または電圧値の増加に伴い発振周波数が増加し、前記基駆動信号が前記所定の値以上の範囲では前記基駆動信号の電流値または電圧値の増加に伴い発振周波数が減少する特性である、液体吐出装置。

この液体吐出装置では、信号変調部の発振特性は、基駆動信号が所定の値以下の範囲では基駆動信号の電流値または電圧値の増加に伴い発振周波数が増加し、基駆動信号が所定の値以上の範囲では基駆動信号の電流値または電圧値の増加に伴い発振周波数が減少する特性である。そのため、この信号変調部では、基駆動信号の値がごく大きい部分においてはパルスデューティー比がより大きい信号を扱うことができ、またごく小さい部分においてはパルスデューティー比がより小さい信号を扱うことができるので、より広い範囲のパルスデューティー比変化幅を確保することができる。そのため、この液体吐出装置では、駆動信号のより広い出力ダイナミックレンジを確保することができる。

［適用例３］適用例１に記載の液体吐出装置であって、
前記信号変調部は、前記変調駆動信号を帰還信号として受け取り、生成する前記変調基駆動信号を補正すること特徴する液体吐出装置。

この液体吐出装置では、信号変調部による自励発振型のパルス密度変調方式での変調を実現することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、液体吐出方法、液体吐出ヘッドを駆動するための駆動回路および駆動方法、そのような液体吐出ヘッドおよび駆動回路を有する液体吐出装置およびその制御方法、そのような液体吐出ヘッドおよび駆動回路を有し液体としてのインクを吐出して印刷を行う印刷装置および印刷方法、これらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した記録媒体、等の形態で実現することができる。

本発明の実施例における印刷システムの概略構成を示す説明図である。 プリンター１００の制御ユニット４０を中心とした概略構成を示す説明図である。 印刷ヘッド６０に供給される各種信号の一例を示す説明図である。 印刷ヘッド６０のスイッチングコントローラー６１の構成を示す説明図である。 印刷ヘッド６０を駆動するための駆動回路８０の概略構成を示す説明図である。 変調回路８２の機能ブロックを示す説明図である。 駆動回路８０の具体的な機能構成の一例を示す説明図である。 変調回路８２における発振周波数を示す説明図である。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。

Ａ．実施例：
図１は、本発明の実施例における印刷システムの概略構成を示す説明図である。本実施例の印刷システムは、プリンター１００と、プリンター１００に印刷データＰＤを供給するホストコンピューター９０と、を備えている。プリンター１００は、コネクター１２を介してホストコンピューター９０と接続されている。

本実施例のプリンター１００は、液体を吐出する液体吐出装置の１つであるインクジェットプリンターである。プリンター１００は、液体としてのインクを吐出することによって印刷媒体上にインクドットを形成し、これにより、印刷データＰＤに応じた文字、図形、画像等を記録する。

図１に示すように、プリンター１００は、印刷ヘッド６０を搭載するキャリッジ３０と、キャリッジ３０をプラテン２６の軸に平行な方向に沿って往復移動させる主走査を行う移動機構と、印刷媒体としての用紙Ｐを主走査方向と交差する方向（副走査方向）に搬送する副走査を行う搬送機構と、印刷に関する種々の指示・設定操作を行うための操作パネル１４と、プリンター１００の各部を制御する制御ユニット４０と、を備えている。なお、キャリッジ３０は、図示しないフレキシブルケーブル（ＦＦＣ）を介して制御ユニット４０と接続されている。

用紙Ｐを搬送する搬送機構は、紙送りモーター２２を有している。紙送りモーター２２の回転は、ギヤトレイン（不図示）を介して用紙搬送ローラー（同）に伝達され、用紙搬送ローラーの回転により用紙Ｐは副走査方向に沿って搬送される。

キャリッジ３０を往復移動させる移動機構は、キャリッジモーター３２と、プラテン２６の軸と平行に架設されキャリッジ３０を摺動可能に保持する摺動軸３４と、キャリッジモーター３２との間に無端の駆動ベルト３６を張設するプーリー３８と、を有している。キャリッジモーター３２の回転は、駆動ベルト３６を介してキャリッジ３０に伝達され、これによりキャリッジ３０が摺動軸３４に沿って往復移動する。なお、プリンター１００は、キャリッジ３０（印刷ヘッド６０）の主走査方向に沿った位置を検出するため、キャリッジモーター３２の回転に伴ってパルス状の信号を制御ユニット４０に出力するエンコーダー（不図示）を備えている。制御ユニット４０は、エンコーダーから出力されたパルス状の信号に基づき、後述するシフトレジスター６３への駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰの入力タイミングを規定するタイミング信号ＰＴＳを生成する。制御ユニット４０は、駆動回路８０を有している。駆動回路８０の構成については後述する。

キャリッジ３０には、それぞれ所定の色（例えば、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）、ブラック（Ｋ））のインクが収容された複数のインクカートリッジ７０が搭載されている。キャリッジ３０に搭載されたインクカートリッジ７０に収容されたインクは、印刷ヘッド６０に供給される。また、印刷ヘッド６０は、インクを吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応して設けられたアクチュエーター（ノズルアクチュエーター）を有している。本実施例では、ノズルアクチュエーターとして、容量性負荷であるピエゾ素子（圧電素子）を用いている。ノズルアクチュエーターが後述する駆動信号により駆動されると、ノズルに連通するキャビティー（圧力室）内の振動板が変位してキャビティー内に圧力変化を生じさせ、その圧力変化によって対応するノズルからインクが吐出される。ノズルアクチュエーターの駆動に用いる駆動信号の波高値や電圧増減傾きを調整することで、インクの吐出量（すなわち形成するドットの大きさ）を調整することができる。

図２は、プリンター１００の制御ユニット４０を中心とした概略構成を示す説明図である。制御ユニット４０は、ホストコンピューター９０から入力された印刷データＰＤ等を入力するためのインターフェイス４１と、インターフェイス４１を介して入力された印刷データＰＤに基づいて所定の演算処理を実行する制御部４２と、紙送りモーター２２を駆動制御する紙送りモータードライバー４３と、印刷ヘッド６０を駆動制御するヘッドドライバー４５と、キャリッジモーター３２を駆動制御するキャリッジモータードライバー４６と、各ドライバー４３、４５、４６と紙送りモーター２２、印刷ヘッド６０、キャリッジモーター３２とをそれぞれ接続するインターフェイス４７と、を有している。ヘッドドライバー４５は、基準クロック信号ＳＣＫを出力する発振回路４８を含んでいる。

制御部４２は、各種演算処理を実行するＣＰＵ５１と、プログラムやデータを一時的に格納・展開するＲＡＭ５２と、ＣＰＵ５１が実行するプログラム等を格納するＲＯＭ５３と、を含んでいる。制御部４２による各種の機能は、ＣＰＵ５１がＲＯＭ５３に格納されたプログラムに基づいて動作することによって実現される。なお、制御部４２による機能の少なくとも一部は、制御部４２が備える電気回路がその回路構成に基づいて動作することによって実現されても良い。

制御部４２は、ホストコンピューター９０からインターフェイス４１を介して印刷データＰＤを取得すると、印刷データＰＤに所定の処理を実行して、印刷ヘッド６０の何れのノズルからインクを吐出するか、あるいは、どの程度の量のインクを吐出するかを規定するノズル選択データ（駆動信号選択データ）を生成し、印刷データＰＤや駆動信号選択データ等に基づいて、各ドライバー４３、４５、４６に制御信号を出力する。各ドライバー４３、４５、４６は、それぞれ紙送りモーター２２、印刷ヘッド６０、キャリッジモーター３２を駆動するための駆動信号を出力する。例えば、ヘッドドライバー４５は、印刷ヘッド６０に対して、基準クロック信号ＳＣＫとラッチ信号ＬＡＴと駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰとチャンネル信号ＣＨと駆動信号ＣＯＭとを供給する。紙送りモーター２２、印刷ヘッド６０、キャリッジモーター３２が駆動信号に応じて動作することにより、用紙Ｐへの印刷処理が実行される。

図３は、印刷ヘッド６０に供給される各種信号の一例を示す説明図である。駆動信号ＣＯＭは、印刷ヘッド６０に設けられたノズルアクチュエーターを駆動するための信号である。駆動信号ＣＯＭは、ノズルアクチュエーターを駆動する駆動信号の最小単位（単位駆動信号）としての駆動パルスＰＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ１ないしＰＣＯＭ４）が時系列的に連続した信号である。駆動パルスＰＣＯＭ１ないしＰＣＯＭ４の４つの駆動パルスＰＣＯＭの組は、１つの画素（印刷画素）に対応している。

各駆動パルスＰＣＯＭは、電圧台形波から構成されている。各駆動パルスＰＣＯＭの立ち上がり部分は、ノズルに連通するキャビティーの容積を拡大してインクを引き込む（インクの吐出面で考えればメニスカスを引き込むとも言える）ための部分であり、駆動パルスＰＣＯＭの立ち下がり部分は、キャビティーの容積を縮小してインクを押し出す（インクの吐出面で考えればメニスカスを押し出すとも言える）ための部分である。そのため、ノズルアクチュエーターを駆動パルスＰＣＯＭに従って駆動することにより、ノズルからインクが吐出される。

駆動信号ＣＯＭにおいて、駆動パルスＰＣＯＭ２ないしＰＣＯＭ４の波形（電圧増減傾きや波高値）は、互いに異なっている。ノズルアクチュエーターに供給される駆動パルスＰＣＯＭの波形が異なると、インクの引き込み量や引き込み速度、インクの押し出し量や押し出し速度が異なり、これによりインクの吐出量（すなわちインクドットの大きさ）が異なることとなる。駆動パルスＰＣＯＭ２ないしＰＣＯＭ４の中から１つまたは複数の駆動パルスＰＣＯＭを選択してノズルアクチュエーターに供給することにより、種々の大きさのインクドットを形成することができる。なお、本実施例では、駆動信号ＣＯＭに、微振動と呼ばれる駆動パルスＰＣＯＭ１が含まれる。駆動パルスＰＣＯＭ１は、インクを引き込むのみで押し出しを行わない場合、例えばノズルの増粘を抑制する場合に用いられる。

このように、本実施例の駆動信号ＣＯＭは、微振動用の駆動パルスＰＣＯＭ１の部分を除いて、所定の中間レベルを一定期間維持した後、当該中間レベルから所定の高レベルに向けて漸増し、当該高レベルを一定期間維持し、当該高レベルから所定の低レベルに向けて漸減し、当該低レベルを一定期間維持し、当該低レベルから上記中間レベルに向けて漸増する一連の信号が、繰り返される信号である。なお、本明細書において、信号があるレベルを維持するとは、ノイズや誤差による微変動は許容するものの、信号があるレベルから実質的に（有意に）変動しないことを意味する。また、各信号のレベルとは、電流値または電圧値である。

駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰは、印刷データＰＤに基づいて、インクを吐出するノズルを選択すると共に、ノズルアクチュエーターの駆動信号ＣＯＭへの接続タイミングを決定する信号である。ラッチ信号ＬＡＴおよびチャンネル信号ＣＨは、全ノズル分のノズル選択データが入力された後、駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰに基づいて駆動信号ＣＯＭと印刷ヘッド６０のノズルアクチュエーターとを接続させる信号である。図３に示すように、ラッチ信号ＬＡＴおよびチャンネル信号ＣＨは、駆動信号ＣＯＭに同期した信号である。すなわち、ラッチ信号ＬＡＴは、駆動信号ＣＯＭの開始タイミングに対応してハイレベルとなる信号であり、チャンネル信号ＣＨは、駆動信号ＣＯＭを構成する各駆動パルスＰＣＯＭの開始タイミングに対応してハイレベルとなる信号である。ラッチ信号ＬＡＴに応じて一連の駆動信号ＣＯＭの出力が開始され、チャンネル信号ＣＨに応じて各駆動パルスＰＣＯＭが出力される。また、基準クロック信号ＳＣＫは、駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰをシリアル信号として印刷ヘッド６０に送信するための信号である。すなわち、基準クロック信号ＳＣＫは、印刷ヘッド６０のノズルからインクを吐出するタイミングの決定に使用される信号である。

図４は、印刷ヘッド６０のスイッチングコントローラー６１の構成を示す説明図である。スイッチングコントローラー６１は、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）をノズルアクチュエーター６７に供給するために、印刷ヘッド６０内に構築されている。スイッチングコントローラー６１は、駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰを保存するシフトレジスター６３と、シフトレジスター６３のデータを一時的に保存するラッチ回路６４と、ラッチ回路６４の出力をレベル変換して選択スイッチ６６に供給するレベルシフター６５と、駆動信号ＣＯＭをノズルアクチュエーター６７に接続する選択スイッチ６６とを有している。

シフトレジスター６３には、駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰが順次入力され、基準クロック信号ＳＣＫの入力パルスに応じて記憶される領域が順次後段にシフトする。なお、シフトレジスター６３への駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰの入力は、上述したタイミング信号ＰＴＳに従い実行される。ラッチ回路６４は、ノズル数分の駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰがシフトレジスター６３に格納された後、入力されるラッチ信号ＬＡＴに従いシフトレジスター６３の各出力信号をラッチする。ラッチ回路６４に保存された信号は、レベルシフター６５によって次段の選択スイッチ６６を切り替え（オン／オフ）できる電圧レベルに変換される。レベルシフター６５の出力信号により閉じられる（接続状態となる）選択スイッチ６６に対応するノズルアクチュエーター６７は、駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰの接続タイミングで駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）に接続される。また、シフトレジスター６３に入力された駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰがラッチ回路６４にラッチされた後、次の駆動信号選択信号ＳＩ＆ＳＰがシフトレジスター６３に入力され、インクの吐出タイミングに合わせてラッチ回路６４の保存データを順次更新する。この選択スイッチ６６によれば、ノズルアクチュエーター６７を駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）から切り離した後も、当該ノズルアクチュエーター６７の入力電圧は切り離す直前の電圧に維持される。なお、図４中の符号ＨＧＮＤは、ノズルアクチュエーター６７のグランド端である。

図５は、印刷ヘッド６０を駆動するための駆動回路８０の概略構成を示す説明図である。駆動回路８０は、上述の駆動信号ＣＯＭを生成して、印刷ヘッド６０のノズルアクチュエーター６７に供給する回路であり、制御ユニット４０内の制御部４２およびヘッドドライバー４５（図２参照）内に構築されている。駆動回路８０は、駆動波形信号発生回路８１と、変調回路８２と、デジタル電力増幅回路（いわゆるＤ級アンプ）８３と、平滑フィルター８７とを有している。

駆動波形信号発生回路８１は、予め記憶されている駆動波形データＤＷＣＯＭに基づいて、ノズルアクチュエーター６７を駆動する駆動信号ＣＯＭの基準となる駆動波形信号ＷＣＯＭを生成する。駆動波形信号発生回路８１は、本発明における基駆動信号生成部に相当し、駆動波形信号ＷＣＯＭは、本発明における基駆動信号に相当する。

変調回路８２は、駆動波形信号発生回路８１で生成された駆動波形信号ＷＣＯＭをパルス変調して、変調信号ＭＳを出力する。変調回路８２は、本発明における信号変調部に相当し、変調信号ＭＳは、本発明における変調基駆動信号に相当する。図６は、変調回路８２の機能ブロックを示す説明図である。本実施例の変調回路８２は、自励発振型のパルス密度変調（Ｐｕｌｓｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＤＭ）方式によりパルス変調を行う、いわゆるΔΣ変調回路である。変調回路８２は、入力信号と所定値とを比較して入力信号が所定値以上であるときにハイレベルとなる変調信号ＭＳを出力する比較器８２２と、比較器８２２の入力信号と出力信号との誤差ＥＲを算出する減算器８２４と、誤差ＥＲを遅延する遅延器８２６と、遅延された誤差ＥＲを原信号である駆動波形信号ＷＣＯＭに加算または減算する加減算器８２８と、を備えている。変調回路８２から出力される変調信号ＭＳは、パルスの密度により波形を表す信号である。なお、後述する実施例における変調器の様に、外部遅延器出力を用いることによって遅延器８２６を省略することもできる。

デジタル電力増幅回路８３（図５）は、変調回路８２から出力された変調信号ＭＳを電力増幅して、電力増幅変調信号を出力する。デジタル電力増幅回路８３は、本発明における信号増幅部に相当し、電力増幅変調信号は、本発明における変調駆動信号に相当する。デジタル電力増幅回路８３は、実質的に電力を増幅するための２つのスイッチング素子（ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１およびローサイド側スイッチング素子Ｑ２）からなるハーフブリッジ出力段８５と、変調回路８２からの変調信号ＭＳに基づいて、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のゲート−ソース間信号ＧＨおよびＧＬを調整するゲート駆動回路８４とを備えている。デジタル電力増幅回路８３では、変調信号ＭＳがハイレベルであるとき、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１はゲート−ソース間信号ＧＨがハイレベルとなってオン状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はゲート−ソース間信号ＧＬがローレベルとなってオフ状態となる。その結果、ハーフブリッジ出力段８５の出力は、供給電圧ＶＤＤとなる。一方、変調信号ＭＳがローレベルであるとき、ハイサイド側スイッチング素子Ｑ１はゲート−ソース間信号ＧＨがローレベルとなってオフ状態となり、ローサイド側スイッチング素子Ｑ２はゲート−ソース間信号ＧＬがハイレベルとなってオン状態となる。その結果、ハーフブリッジ出力段８５の出力は０となる。このように、デジタル電力増幅回路８３では、変調信号ＭＳに基づくハイサイド側スイッチング素子Ｑ１およびローサイド側スイッチング素子Ｑ２のスイッチング動作により、電力増幅が行われる。

平滑フィルター８７は、デジタル電力増幅回路８３から出力された電力増幅変調信号を平滑化して、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を生成し、印刷ヘッド６０の選択スイッチ６６を介してノズルアクチュエーター６７に供給する（図４参照）。平滑フィルター８７は、本発明における信号変換部に相当する。本実施例では、平滑フィルター８７として、コンデンサＣとコイルＬとの組み合わせを用いたローパスフィルター（低域通過フィルター）を用いた。平滑フィルター８７は、変調回路８２で生じた変調周波数成分を減衰して除去し、上述したような波形特性の駆動信号ＣＯＭ（駆動パルスＰＣＯＭ）を出力する。

図７は、駆動回路８０の具体的な機能構成の一例を示す説明図である。上述したように、本実施例の変調回路８２は、パルス密度変調方式の変調回路である。なお、本実施例の駆動回路８０は、図６のΔΣ変調回路とは異なり、遅延器を持たない変調器を用いている。ローパスフィルターは表現を変えれば遅延器でもあるので、遅延器の代わりにＬＣローパスフィルター出力（COM）を遅延信号として用いている。また、本実施例では、高域成分を強調する回路（ハイパスフィルタ（ＨＰ−Ｆ）および高域ブースト（Ｇ））と、高域成分を帰還する回路（「ＩＦＢ」として示す）とが追加されている。すなわち、この例では、変調回路８２は、デジタル電力増幅回路８３による増幅後の変調信号ＭＳを帰還信号として受け取り、生成する変調信号ＭＳを補正する。

本実施例の変調回路８２における変調方式は自励発振型パルス密度変調方式であり、発振周波数が、入力される駆動波形信号ＷＣＯＭの信号レベル（パルスデューティ比）に応じて変動する。図８は、変調回路８２における発振周波数を示す説明図である。図８に示すように、変調回路８２における発振周波数は、入力信号レベルが中間値である場合に最も高くなり、入力信号レベルが中間値から大きくあるいは小さくなるにつれて低くなる。すなわち、変調回路８２における発振特性は、駆動波形信号ＷＣＯＭの信号レベルが所定のレベルＬｐ以下の範囲では駆動波形信号ＷＣＯＭのレベル増加に伴い発振周波数が増加し、駆動波形信号ＷＣＯＭの信号レベルが所定のレベルＬｐ以上の範囲では駆動波形信号ＷＣＯＭのレベル増加に伴い発振周波数が減少する特性である。なお、この発振特性は、駆動波形信号ＷＣＯＭが所定のレベルＬｐより低い時の発振周波数は、駆動波形信号ＷＣＯＭが所定のレベルＬｐの時の発振周波数よりも低く、駆動波形信号ＷＣＯＭが所定のレベルＬｐより高い時の発振周波数も、駆動波形信号ＷＣＯＭが所定のレベルＬｐの時の発振周波数より低くなるような特性であるとも表現できる。あるいは、この発振特性は、駆動波形信号ＷＣＯＭが第１のレベルＬ１であるときの発振周波数ｆ（１）が、駆動波形信号ＷＣＯＭが第１のレベルＬ１より小さい第２のレベルＬ２であるときの発振周波数ｆ（２）と駆動波形信号ＷＣＯＭが第１のレベルＬ１より大きい第３のレベルＬ３であるときの発振周波数ｆ（３）との両方より大きいような第１のレベルＬ１、第２のレベルＬ２、第３のレベルＬ３が存在する特性であるとも表現できる。

本実施例の変調回路８２は、上述のような発振特性を有するため、以下に説明するように、変調周波数固定のパルス幅変調方式の変調回路と比較して、パルスデューティー比の変化幅を大きく取ることができ、広い出力ダイナミックレンジを確保することができる。すなわち、変調回路で扱うことができる最小の正パルス幅と負パルス幅はその回路特性で制約されるので、それ未満のパルス信号は途中で消失してしまう。そのため、周波数固定のパルス幅変調方式では、所定の範囲（例えば１０％から９０％）のパルスデューティー比変化幅しか確保できない。これに対し、本実施例の自励発振型パルス密度変調方式の変調回路８２では、入力信号レベルが中間値から大きくあるいは小さくなるにつれて発振周波数が低くなるため、入力信号レベルがごく大きい部分においてはパルスデューティー比がより大きい信号を扱うことができ、またごく小さい部分においてはパルスデューティー比がより小さい信号を扱うことができるので、より広い範囲（例えば５％から９５％）のパルスデューティー比変化幅を確保することができる。以下、具体例を示す。例えば、回路全体で扱うことができる正負最小パルス幅が２５ｎｓであるとすると、変調周波数が４ＭＨｚ固定の場合には、パルスデューティー比変化幅はその周期に対する比率で決まるので、１０％から９０％のパルスデューティー比変化幅しか確保できない。一方、本実施例の自励発振型パルス密度変調方式の変調回路８２では、発振周波数が入力信号レベルに応じて変化し、例えば入力信号低レベル時と高レベル時において共に２ＭＨｚになるとすると、５％から９５％のパルスデューティー比変化幅を確保することができる。これにより、広い出力ダイナミックレンジを確保することができる。

また、本実施例の自励発振型パルス密度変調方式は、周波数固定の他励変調方式のように外部に高周波数信号を発生する回路を設ける必要がないため、例えば１チップ化が比較的容易であるといったシステム構成上の利点がある。

なお、変調回路８２の発振周波数が最大となる駆動波形信号ＷＣＯＭの信号レベルＬｐは、変調回路８２の構成に応じて変動するため、変調回路８２の構成を調整することによって所望の値に設定することができる。この信号レベルＬｐは、駆動波形信号ＷＣＯＭの最大レベルの０．４倍以上、かつ、０．６倍以下であることが好ましく、駆動波形信号ＷＣＯＭの最大レベルの０．４５倍以上、かつ、０．５５倍以下であることがさらに好ましい。

以上説明したように、本実施例のプリンター１００では、変調回路８２の発振特性は、駆動波形信号ＷＣＯＭが所定のレベルＬｐより低い時の発振周波数は、駆動波形信号ＷＣＯＭが所定のレベルＬｐの時の発振周波数よりも低く、駆動波形信号ＷＣＯＭが所定のレベルＬｐより高い時の発振周波数も、駆動波形信号ＷＣＯＭが所定のレベルＬｐの時の発振周波数より低くなるような特性であるため、駆動信号ＣＯＭの広い出力ダイナミックレンジを確保することができる。

より具体的には、変調回路８２の発振特性は、駆動波形信号ＷＣＯＭの信号レベルが所定のレベルＬｐ以下の範囲では駆動波形信号ＷＣＯＭのレベル増加に伴い発振周波数が増加し、駆動波形信号ＷＣＯＭの信号レベルが所定のレベルＬｐ以上の範囲では駆動波形信号ＷＣＯＭのレベル増加に伴い発振周波数が減少する特性である。そのため、この変調回路８２は、駆動波形信号ＷＣＯＭのレベルがごく大きい部分においてはパルスデューティー比がより大きい信号を扱うことができ、またごく小さい部分においてはパルスデューティー比がより小さい信号を扱うことができるので、より広い範囲のパルスデューティー比変化幅を確保することができる。そのため、駆動信号ＣＯＭのより広い出力ダイナミックレンジを確保することができる。

Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｂ１．変形例１：
上記実施例におけるプリンター１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施例では、ノズルアクチュエーター６７としてピエゾ素子（圧電素子）を用いているが、他のノズルアクチュエーターを用いるとしてもよい。

また、上記実施例では、プリンター１００は、ホストコンピューター９０から印刷データＰＤを受信して印刷処理を行うとしているが、これに代えて、プリンター１００は、例えば、メモリーカードから取得した画像データや所定のインターフェイスを介してデジタルカメラから取得した画像データ、スキャナーによって取得した画像データ等に基づき印刷データＰＤを生成して印刷処理を行うものとしてもよい。

また、上記実施例では、プリンター１００は、印刷領域に位置する連続した用紙Ｐに対して印刷ヘッド６０を所定の方向（主走査方向）に往復移動する動作（主走査）と、用紙Ｐを主走査方向と交差する搬送方向に搬送する動作（副走査）と、を繰り返しつつ印刷を行うプリンターであるとしているが、本発明は、単票紙に印刷を行ういわゆるインパクトプリンターや、印刷ヘッドの下面に紙幅長さに亘って並んで配設されたノズル列の下を、紙幅方向と交差する方向に用紙を搬送させつつ印刷を行ういわゆるラインプリンターにも適用することが可能である。

また、本発明は、液体（機能材料の粒子が分散された液状体やジェルなどの流状体を含む）を吐出する装置であれば、インクジェットプリンター以外の装置にも適用可能である。このような液体吐出装置としては、例えば、布地に模様をつけるための捺染装置、液晶ディスプレイやＥＬ（エレクトロルミネッサンス）ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルター等の製造に用いられる電極材や色材などの材料を分散又は溶解の形態で含む液状体を吐出する装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を吐出する装置、精密ピペットとして用いられて試料となる液体を吐出する装置、時計やカメラなどの精密機械にピンポイントで潤滑油を吐出する装置、光通信素子などに用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するための紫外線硬化樹脂などの透明樹脂液を基板上に吐出する装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリなどのエッチング液を吐出する装置等が挙げられる。

また、上記実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。

また、本発明の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータープログラム）は、コンピューター読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。この発明において、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピューター内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピューターに固定されている外部記憶装置も含んでいる。

Ｂ２．変形例２：
上記実施例における変調回路８２の発振特性は、あくまで一例であり、上記実施例において述べた特徴（駆動波形信号ＷＣＯＭが所定のレベルＬｐより低い時の発振周波数は、駆動波形信号ＷＣＯＭが所定のレベルＬｐの時の発振周波数よりも低く、駆動波形信号ＷＣＯＭが所定のレベルＬｐより高い時の発振周波数も、駆動波形信号ＷＣＯＭが所定のレベルＬｐの時の発振周波数より低くなるような特性、あるいは、駆動波形信号ＷＣＯＭが第１のレベルＬ１であるときの発振周波数ｆ（１）が駆動波形信号ＷＣＯＭが第１のレベルＬ１より小さい第２のレベルＬ２であるときの発振周波数ｆ（２）と駆動波形信号ＷＣＯＭが第１のレベルＬ１より大きい第３のレベルＬ３であるときの発振周波数ｆ（３）との両方より大きいような第１のレベルＬ１、第２のレベルＬ２、第３のレベルＬ３が存在する特性である）を有する限りにおいて、種々変形可能である。例えば、図８に示した変調回路８２の発振特性を示す線は信号レベルＬｐの点を頂点とする上に凸な曲線であるが、この発振特性を示す線が直線部分や下に凸な曲線部分を含んでいてもよい。

Ｂ３．変形例３：
上述した実施形態、実施例および変形例における構成要素のうち、独立請求項に記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略、または、組み合わせが可能である。

１２…コネクター
１４…操作パネル
２２…紙送りモーター
２６…プラテン
３０…キャリッジ
３２…キャリッジモーター
３４…摺動軸
３６…駆動ベルト
３８…プーリー
４０…制御ユニット
４１…インターフェイス
４２…制御部
４３…紙送りモータードライバー
４５…ヘッドドライバー
４６…キャリッジモータードライバー
４７…インターフェイス
４８…発振回路
５１…ＣＰＵ
５２…ＲＡＭ
５３…ＲＯＭ
６０…印刷ヘッド
６１…スイッチングコントローラー
６３…シフトレジスター
６４…ラッチ回路
６５…レベルシフター
６６…選択スイッチ
６７…ノズルアクチュエーター
７０…インクカートリッジ
８０…駆動回路
８１…駆動波形信号発生回路
８２…変調回路
８３…デジタル電力増幅回路
８４…ゲート駆動回路
８５…ハーフブリッジ出力段
８７…平滑フィルター
９０…ホストコンピューター
１００…プリンター
８２２…比較器
８２４…減算器
８２６…遅延器
８２８…加減算器
Ｑ１…ハイサイド側スイッチング素子
Ｑ２…ローサイド側スイッチング素子

Claims (4)

1. 基駆動信号を生成する基駆動信号生成部と、
   前記基駆動信号を自励発振型のパルス密度変調方式で変調し変調基駆動信号を生成する信号変調部と、
   前記変調基駆動信号を増幅し変調駆動信号を生成する信号増幅部と、
   前記変調駆動信号を駆動信号に変換する信号変換部と、
   前記駆動信号に従い液体を吐出する液体吐出部と、 を有し、
   前記信号変調部における発振周波数は、
   前記基駆動信号が所定の値よりも低い場合は、前記基駆動信号が前記所定の値時の発振周波数よりも低く、
   前記基駆動信号が前記所定の値よりも高い場合も、前記基駆動信号が前記所定の値時の発振周波数よりも低く、
   なることを特徴する液体吐出装置。
2. 請求項１に記載の液体吐出装置であって、
   前記信号変調部の発振特性は、前記基駆動信号が前記所定の値以下の範囲では前記基駆動信号の電流値または電圧値の増加に伴い発振周波数が増加し、前記基駆動信号が前記所定の値以上の範囲では前記基駆動信号の電流値または電圧値の増加に伴い発振周波数が減少する特性である、液体吐出装置。
3. 請求項１に記載の液体吐出装置であって、
   前記信号変調部は、前記変調駆動信号を帰還信号として受け取り、生成する前記変調基駆動信号を補正すること特徴する液体吐出装置。
4. 基駆動信号を生成する工程と、
   前記基駆動信号を自励発振型のパルス密度変調方式で変調し変調基駆動信号を生成する工程と、
   前記変調基駆動信号を増幅し変調駆動信号を生成する工程と、
   前記変調駆動信号を駆動信号に変換する工程と、
   前記駆動信号に従い液体を吐出する工程と、
   を有し、
   前記変調する工程におけるパルス密度変調の発振周波数は、
   前記基駆動信号が所定の値よりも低い場合は、前記基駆動信号が前記所定の値時の発振周波数よりも低く、
   前記基駆動信号が前記所定の値よりも高い場合も、前記基駆動信号が前記所定の値時の発振周波数よりも低く、
   なることを特徴する液体吐出方法。

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