在现代制造业中,喷墨打印的应用场景越来越多,工业生产中对于打印效率和个性化定制的要求迅速提高。作为打印机的核心模块之一,驱动控制系统的性能优劣直接影响喷头的工作表现。国内现有的控制系统往往集中在一些简单喷头上,其设计思路简单,对于复杂喷头则不具有扩展性,难以满足工业场景的应用需求。本文设计的应用于Ricoh GEN5喷头的控制系统,充分发挥FPGA的并行特性,支持喷头的多层次扩展,而且波形可适应性强、数据传输速度快,能够适应GEN5喷头高速工作需要。本文主要研究内容如下:首先,研究了喷墨控制系统工作机理。从喷墨打印控制系统的设计出发,关注了图像数据高速传输与驱动信号的并行控制,进而分析压电喷头的具体工作原理,对压电喷头输出进行了模型分析,并且研究了喷头驱动方式,同时对GEN5的喷头控制信号、驱动波形和对应的实际时序要求进行分析。其次,基于FPGA的喷头控制系统设计。首先,以FPGA为主控芯片,结合适用于GEN5喷头的驱动控制系统和数据传输方案,完成控制系统的整体架构设计。然后,根据系统功能划分进行单元设计。硬件电路部分,实现喷头驱动板中的硬件单元设计,包括光纤数据收发、FPGA主控芯片、波形输出、喷头连接器等进行了硬件设计;逻辑电路部分:对于数据传递、梯形波产生、时序控制等模块进行了程序设计及功能仿真分析。然后,针对于系统的并行与时序要求,对FPGA设计中跨时钟域与时序优化理论进行了研究,将优化理论运用到系统的逻辑设计中,将波形产生单元、光纤收发等部分进行了方案优化,为系统实际运行提供了足够裕量。最后,进行实物验证与结果分析。对系统运行中的关键模块抓取FPGA内部输出结果,同时对驱动板实际输出波形与控制信号进行测试,验证了本文中设计的控制系统能满足GEN5的工作指标要求,表明本文设计的以FPGA为核心设计复杂喷头的控制系统具有良好的控制效果和扩展性,可以为相关复杂喷头驱动控制系统设计提供思路。