JP2003211664A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速高信頼が要求されるインクジェット記録
装置によって高画質な中間調画像を記録するためには、
簡易な方法で圧電素子駆動電圧波形を記録毎に変調して
液滴の重量を変化させる方法が望ましい。 【解決手段】 各ノズルの吐出機会をずらし、その吐出
機会のタイミングに同期して、ノズル共通のアナログ駆
動信号を生成し、ノズル個別の吐出階調データをノズル
共通のパルス幅信号に変換し、ノズル個別の吐出機会を
生成し、それらであるノズルの圧電素子にある駆動電圧
波形を印加するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マルチノズルイン
クジェット記録装置において、特にドット毎に任意に吐
出重量を変更して記録可能なインクジェット記録装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】高速印刷するインクジェット記録装置と
して、複数ノズルを等間隔列状に配置した長尺インクジ
ェット記録ヘッドを有するマルチノズルインクジェット
記録装置が提案されている。この装置では、前記記録ヘ
ッドを記録用紙の幅方向に記録用紙面に対向して配置
し、前記複数ノズルから吐出するインク粒子の記録用紙
面への着弾を記録信号に応じて選択的に制御する。同時
に、記録用紙を記録ヘッドのノズル列方向とは異なる方
向に搬送させる。この用紙搬送とインク粒子の記録用紙
への着地位置制御で記録画像を記録用紙上に得る。

【０００３】オンデマンド方式のインクジェット記録装
置用の長尺記録ヘッドは、ノズルを開口とするインク室
中のインクに、圧電素子や発熱素子への駆動電圧印加
で、圧力を加えてインク粒子を吐出するようにしたノズ
ルを、列状に配置した長尺記録ヘッドである。このタイ
プの記録ヘッドが、例えば特開平１１−７８０１３号公
報等で多数提案されている。

【０００４】一方、写真画像のような中間調画像を高画
質で記録するためには、場所的記録分解能の単位である
１画素における表現階調数を、従来のモノクロ２値か
ら、中間調を含む３値以上の多値で記録することが必須
であることが知られている。これには、微小均一重量の
液滴を複数生成し、１画素内部に打ち込む液滴数を増減
させて表現する方法と、圧電素子駆動電圧波形を記録毎
に変調して液滴の重量を変化させる方法とがある。高速
高信頼が要求されるインクジェット記録装置では、不安
定な微小ドットを多数打ち込む、前者の方式が不利であ
ることは明白である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、高速高
信頼が要求されるインクジェット記録装置では、圧電素
子駆動電圧波形を記録毎に変調して液滴の重量を変化さ
せる方法が望ましい。これは、ノズル一つ一つに独立し
た駆動回路を設ければ、従来技術でも可能であるが、本
発明の目的である前記マルチノズルインクジェット記録
装置では、ノズル数が１万個以上にも及ぶため、従来技
術ではコストがかかりすぎるため実用的な装置を製作す
ることは不可能である。

【０００６】本発明の目的は、高速高信頼が要求される
マルチノズルインクジェット記録装置において、吐出毎
の液滴の重量を変化させる方法により高画質な中間調画
像を記録することにある。また、非吐出時圧電素子駆動
電圧波形を形成し、液滴重量の安定化をはかることにあ
る。

【０００７】

【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、複数ノズルを等間隔列状に配置した長
尺インクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記
録装置において、各ノズルモジュールの設置角度を微小
角度ずらすことにより各ノズルの吐出機会をずらす手段
と、記録用紙の位置を検出することにより前記各ノズル
の吐出機会のタイミングを発生する手段と、前記タイミ
ングに同期してノズル共通のアナログ駆動信号を生成す
る手段と、前記タイミングに同期してノズル個別の吐出
階調データをノズル共通のパルス幅信号に変換する手段
と、前記タイミングに同期してノズル個別の吐出機会を
生成する手段と、前記ノズル共通のアナログ駆動信号及
び前記ノズル共通のパルス幅信号及び前記ノズル個別の
吐出機会とによって、それぞれのノズルに対応する圧電
素子に、個別の駆動電圧波形を印加する手段を備えるこ
とを特徴とする。

【０００８】また、前記ノズル個別の吐出機会を生成す
る手段は、記録前に与えられた初期値データを、前記タ
イミングに同期してノズルの順に回転させることを特徴
とする。

【０００９】また、前記ノズル個別の吐出機会を生成す
る手段は、記録前に与えられたメモリのデータを前記タ
イミングに同期して読み出すことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】図６に、一般的なマルチノズルイ
ンクジェット記録装置の構成図の一例を示す。ロールに
巻かれた連続記録用紙６０２は、ガイド６０３に沿って
マルチノズルが配列された記録ヘッド４０１の直下に導
かれ、前記記録ヘッド４０１によって記録される。記録
後、搬送用駆動ローラ６０４を巻いて排紙される。搬送
用駆動ローラ６０４には駆動モータがついており、記録
開始時に稼動指示１０７を受けて稼動する。また、搬送
用駆動ローラ６０４には位置検出用のロータリエンコー
ダ６０５も取り付けられおり、用紙の搬送方向位置に応
じて用紙位置パルス１０８を精度良く発生する。記録が
開始すると、ロータリエンコーダ６０５からの用紙位置
パルス１０８が後述するタイミング制御装置１０６に送
られ、タイミング制御装置１０６はそれをもとに画素同
期信号１０９を発生する。

【００１１】次に、記録ヘッド４０１について説明す
る。本発明を適用する、オンデマンド方式インクジェッ
ト記録装置のノズルは、圧電素子を用いた公知のインク
ジェットノズルである。

【００１２】図３に、本発明で用いるノズルの構造を示
す。３０１はオリフィス（ノズル孔）、３０２は加圧
室、３０３は振動板、３０４は圧電素子、３０５は信号
入力端子、３０６は圧電素子固定基板、３０７は共通イ
ンク供給路３０８と加圧室３０２とを連結し、加圧室３
０２へのインク流量を制御するリストリクタ、３０９は
振動板３０３と圧電素子３０４とを連結する弾性材料
（例えばシリコン接着剤など）、３１０は、リストリク
タ３０７を形成するリストリクタプレート、３１１は加
圧室３０２を形成する加圧室プレート、３１２はオリフ
ィス（ノズル孔）３０１を形成するオリフィスプレー
ト、３１３は振動板を補強する支持板である。振動板３
０３、リストリクタプレート３１０、加圧室プレート３
１１、支持板３１３は、例えば、ステンレス材から作ら
れ、オリフィスプレート３１２はニッケル材から作られ
ている。また、圧電素子固定基板３０６は、セラミック
ス、ポリイミドなどの絶縁物から作られている。

【００１３】インクは、上から下に向かって共通インク
供給路３０８、リストリクタ３０７、加圧室３０２、オ
リフィス３０１の順に流れる。圧電素子３０４は信号入
力端子３０５に電圧が印加されているときに伸縮し、印
加されなくなれば変形しないように取り付けれらてい
る。信号入力端子３０５には後述するアナログ駆動信号
がつながれており、吐出タイミングに従って電圧が印加
され、加圧室３０２内のインクの一部がオリフィス３０
１（ノズル孔）から吐出される。

【００１４】次に、前記インクジェットノズル１２８個
を一列に並べて作ったノズルモジュール４０２について
説明する。前記記録ヘッド４０１の幅は、Ａ４サイズ用
紙短辺の幅でも８．５インチ有り、３００ｄｐｉでも単
色当たり２５５０ノズル、４色では１万ノズルを越える
ため、通常、ノズルモジュール構成となっている。本例
では、１２８ノズルを単位としたノズルモジュール４０
２を組み合わせて記録ヘッド４０１を構成している。

【００１５】図４に、記録ヘッド４０１の構造を示す。
図は、記録ヘッド４０１の吐出面を見たものである。つ
まり、液滴は紙面の手前に向かって吐出される。ノズル
モジュール４０２は、内部に前記ノズルを１２８個一直
線上に格納しており、ノズルオリフィス３０１中心のピ
ッチ（ノズル密度）は、７５ノズル／インチ（ｎｐｉ）
で等間隔になっている。従って、１２８ノズル分の長さ
は約４３ｍｍである。この製作方法は公知なので説明を
省略する。このノズルモジュール４０２の各圧電素子３
０４の信号入力端子３０５には、次に示す圧電素子ドラ
イバ２０１からの駆動信号が繋がれている。これら複数
の前記ノズルモジュール４０２が、図のように用紙送り
方向に垂直に８列交互に配置されているので、７５ｎｐ
ｉのヘッドモジュール４０２で３００ｄｐｉの記録が可
能になる。

【００１６】図２（１）に従来技術である一般的な圧電
素子ドライバ２０１の構造を示す。ここでは前記圧電素
子３０４を、電気回路の静電容量の記号で示す。圧電素
子３０４の片側（以下、共通端子側）には、共通電源２
０２が繋がれている。ここでは、圧電素子３０４を駆動
するのに必要な容量（例えば１０Ａ）を持った直流電源
（例えば４０Ｖ）とする。圧電素子３０４のもう片側
（以下、個別端子側）には、スイッチ２０３、１２８ｂ
ｉｔラッチ２０４、１２８ｂｉｔシフトレジスタ２０
５、及び矩形波発生回路２０６が図のように繋がれてい
る。シフトクロックＳ−ＣＬＫとともに２値の吐出信号
２０７がシフトレジスタ２０５に入力されると、順に１
ｂｉｔずつシフトしていく。ここでは、論理１の時吐
出、論理０の時非吐出と定義する。ラッチ２０４は、前
記シフトレジスタ２０５からの合計１２８ｂｉｔパラレ
ルデータを画素同期信号１０９（ここではラッチクロッ
クＬ−ＣＬＫと表現する）に同期してラッチする。更
に、矩形波発生回路２０６はラッチクロックＬ−ＣＬＫ
に同期して、所定の幅の共通ＯＥ（アウトプットイネー
ブル）信号を生成する。１２８個のスイッチ２０３のス
イッチ切替端子には、前記ラッチ２０４からの出力と、
共通ＯＥ信号とを論理積した信号が入力される。スイッ
チ２０３は、スイッチ切替端子に論理１が印加されてい
るときは、圧電素子３０４の個別端子側にグランド電圧
を与え、論理０が印加されているときは、共通電源２０
２の電圧を与える。

【００１７】図２（２）に前記圧電素子ドライバ２０１
の動作例を示す。ここでは、駆動電圧４０（Ｖ）で時間
幅Ｔｗ＝５〜２５μｓの公知の矩型波形を例とする。ま
ず、画素同期信号１０９を受信すると、それをラッチク
ロックＬ−ＣＬＫとしてラッチ２０４に入力し、その前
のサイクルでシフトレジスタ２０５に格納されていた吐
出信号２０７を一括してラッチ２０４に格納する。その
後、矩形波発生回路２０６によって生成された、画素同
期信号１０９に同期した時間幅Ｔｗ＝５〜２５μｓの矩
型波ＯＥ信号２０６が入力され、この結果、吐出信号２
０７が論理１になっているノズルからインク粒子が吐出
され、論理０になっているノズルからは吐出されない。
その結果、圧電素子３０４駆動電圧Ｖｐｚｔは、図に示
すように所望の駆動が実現する。

【００１８】一方、その間に、シフトクロックＳ−ＣＬ
Ｋとともに、次のサイクルで吐出する吐出信号２０７が
シフトレジスタ２０５に入力される。以上が画素同期信
号１０９を受信するたびに繰り返される。

【００１９】前記従来技術の他にも、変形された従来技
術が存在するが、共通していえることは、前記圧電素子
３０４の共通端子側に共通電源２０２によりアナログ電
圧を印加し、個別端子側でスイッチングしているという
ことである。この構成は、圧電素子ドライバ２０１の構
造を簡単化し、特に、マルチノズルインクジェット記録
装置においては必須の構成となっている。しかしなが
ら、ノズル毎かつ吐出毎に圧電素子３０４の駆動電圧波
形Ｖｐｚｔを変調することは、共通電源２０２からのア
ナログ電圧をノズル毎かつ吐出毎に変調しなければなら
ず、本ドライバ構成のままでは困難であった。

【００２０】それでは、以下に本発明の実施の形態を図
１、５、７〜１０により説明する。

【００２１】図１は、本発明を適用したプリンタシステ
ムの全体構成を示す。本装置では、まず図示しないコン
ピュータシステム等から従来のビットマップデータ１０
１がバッファメモリ１０２に入力される。このビットマ
ップデータ１０１は、カラーでもモノクロでもよいが、
ここでは簡単のため、モノクロのビットマップデータ１
０１とする。データ処理装置１０３は、ビットマップデ
ータ１０１に対し公知の画像処理を施し、最終的に記録
装置の画素毎の吐出階調データ１０４に変換し、吐出デ
ータメモリ１０５に一時格納する。記録が開始すると、
タイミング制御装置１０６が用紙搬送系６０１に稼働指
示１０７を出し、用紙搬送が開始する。すると、用紙搬
送系６０１から用紙位置パルス１０８がタイミング制御
装置１０６に返されるようになる。タイミング制御装置
１０６は用紙位置が適当な記録位置に達すると、画素同
期信号１０９を前記吐出データメモリ１０５、パルス幅
変調装置１１１及び圧電素子ドライバ１１２に送る。吐
出データメモリ１０５から読み出されたの吐出階調デー
タ１０４は、パルス幅変調装置１１１によってパスル幅
信号１１０に変換され、本発明の圧電素子ドライバ１１
２に入力される。圧電素子ドライバ１１２は、前記公知
のノズルモジュール４０２を駆動し、所望の記録画像を
得る。

【００２２】図７（１）にパルス幅変調装置１１１の構
成図を示す。本例では吐出階調データ１０４を８ｂｉｔ
のバイナリデータ（１０進で０から２５５）とし、０は
吐出量０、２５５は吐出量最大と定義する。パルス幅変
調装置１１１は、８ｂｉｔラッチ７０１、８ｂｉｔカウ
ンタ７０３、及び８ｂｉｔ比較器（マグニチュードコン
パレータ）７０５とからなる。いずれも、標準ＴＴＬロ
ジックＩＣとして市販されている。図７（２）にタイミ
ングチャートを示す。画素同期信号１０９に同期して吐
出階調データ１０４がラッチ７０１に取り込まれ、ラッ
チ出力７０２となる。

【００２３】一方、カウンタ７０３のカウンタ出力７０
４は画素同期信号１０９に同期して０にリセットされた
後、図示しない高周波クロックを計数して２５５まで増
加して停止する。比較器７０５は、ラッチ出力７０２及
びカウンタ７０４を比較し、ラッチ出力７０２がカウン
タ７０４よりも大きいときにパスル幅信号１１０を１に
し、それ以外のときは０とする。

【００２４】その結果、吐出階調データ１０４と、パル
ス幅信号１１０のパルス幅はおよそ比例する。８ｂｉｔ
のバイナリデータの吐出階調データ１０４をパルス幅信
号１１０のパルス幅に置き換えることにより、信号線の
数を減らせるだけでなく、ノイズにも強くなる。

【００２５】図８（１）に、本発明の圧電素子ドライバ
１１２の構成を示す。ここでも、前記圧電素子３０４
を、電気回路の静電容量の記号で示す。圧電素子３０４
の共通端子側には、共通駆動電源８０２がつながれてい
る。ここでは、圧電素子３０４を駆動するのに必要な容
量（例えば１０Ａ）を持った電源であり、画素同期信号
１０９に同期して、同一のアナログ駆動信号１１３を圧
電素子３０４の共通端子側に印加する。圧電素子３０４
のもう個別端子側には、スイッチ８０３、１２８ｂｉｔ
シフトレジスタ８０４、１２８ｂｉｔ初期値レジスタ８
０５及びダイオード８０６が図のようにつながれてい
る。１２８ｂｉｔシフトレジスタ８０４は、まず、記録
開始時に１２８ｂｉｔ初期レジスタ８０５に格納されて
いる初期値データ８０７を格納し、画素同期信号１０９
とともに、順に１ｂｉｔずつ回転（ローテーション）し
ていく。初期値データ８０７については後で説明する
が、ここでは、左から"０，０，０，・・・，０，１"
（１２８ｂｉｔ）とする。画素同期信号１０９が来る
と、右に１ｂｉｔずつシフトし、右端からあふれたデー
タは、再び左端に入力されるように配線されている。つ
まり"０，０，０，・・・，０，１"の状態から画素同期
信号１０９が１回入ると"１，０，０，０，・・・，０"
となり、さらに１回入ると"０，１，０，０，・・・，
０"となる。また、ここでも、論理１の時吐出、論理０
の時非吐出と定義する。１２８個のスイッチ８０３のス
イッチ端子には、前記シフトレジスタ８０４からの出力
と、パルス幅信号１１０とを論理和した信号が入力され
る。スイッチ８０３は、スイッチ端子に論理１が印加さ
れているときは、圧電素子３０４の個別端子側にグラン
ド電圧を与え、論理０が印加されているときは、個別端
子側を開放する。

【００２６】図８（２）に前記圧電素子ドライバ１１２
の動作例を示す。ここでは共通駆動電源８０２で生成さ
れるアナログ駆動信号１１３を、後述するような台形波
形と仮定する。まず、画素同期信号１０９を受信する
と、記録開始時に格納された初期値データ８０５が１ｂ
ｉｔずつ回転する。ノズルの番号を左から１，２，・・
・，１２８とすると、前記初期値データ８０７が１回回
転した"１，０，０，０，・・・，０"のときは１番ノズ
ルだけが吐出する機会がある。機会というのは、後述す
る吐出階調データ１０４が吐出に必要な値以下であれば
吐出はしないからである。図中で肇の画素同期信号１０
９の後が、ｎ番ノズルとすると、次がｎ＋１番ノズル、
次がｎ＋２番ノズルが吐出機会をもつ。但し、ｎ＝１２
８の次は、ｎ＝１とする。

【００２７】アナログ駆動信号１１３は、図に示すよう
な台形波形であり、画素同期信号１０９に同期して生成
される。始めアナログ駆動信号１１３は、最大電圧Ｖ０
＝４０Ｖになっており、ランプ波形１１３ａにおいて時
間Ｔｓ１だけかかって約０Ｖまで落ちる。これにより、
ノズルオリフィス３０１のインクメニスカスはノズル内
部に引き込まれる。その後、適当な時間経過後、ランプ
波形１１３ｂにおいて時間Ｔｓ１より短い時間Ｔｓ２で
０Ｖから４０Ｖ迄立ち上がる。これが吐出波形と呼ばれ
る。吐出される液滴速度及び重量は、この電圧Ｖ０が大
きいほど、また時間Ｔｓ２が小さいほど速く、また大き
くなる傾向にある。厳密ではないが、液滴速度は時間Ｔ
ｓ２へ、液滴重量は電圧Ｖ０への依存度が高い。従っ
て、液滴速度を変えずに液滴重量だけを変えたい場合
は、電圧Ｖ０を増やすときは時間Ｔｓ２を少し長くして
液滴重量を増加させ、電圧Ｖ０を減らすときは時間Ｔｓ
２を少し短くして液滴重量を減少させると良い。

【００２８】パルス幅信号１１０を受けると、上記電圧
Ｖ０と時間Ｔｓ２を調整することができる。図のｎ番ノ
ズルが吐出機会を持つ時間では、パルス幅信号１１０の
時間幅が時間Ｔｓ１より長くなっている。そこで、ラン
プ波形１１３ａ中で、圧電素子３０４の個別端子側はグ
ランドレベルに固定されており、圧電素子３０４に印加
される電圧Ｖｐｚｔは、アナログ駆動信号１１３と同じ
ようになる。ランプ波形１１３ｂにおいては、ダイオー
ド８０６によって同じく圧電素子３０４の個別端子側は
グランドレベルに固定されており、圧電素子３０４に印
加される電圧Ｖｐｚｔは、アナログ駆動信号１１３と同
じようになる。

【００２９】次に、図のｎ＋１番ノズルが吐出機会を持
つ時間では、パルス幅信号１１０の時間幅は時間Ｔｓ１
より少し短くなっている。そこで、ランプ波形１１３ａ
中で、圧電素子３０４の個別端子側は時刻Ｔｎ＋１まで
はグランドレベルに固定されており、圧電素子３０４に
印加される電圧Ｖｐｚｔは、アナログ駆動信号１１３と
同じだが、時刻Ｔｎ＋１以降は開放されるため、圧電素
子３０４に印加される電圧Ｖｐｚｔは、時刻Ｔｎ＋１に
印加された電圧Ｖｎ＋１が保持される。ランプ波形１１
３ｂにおいては、圧電素子３０４の個別端子側はアナロ
グ駆動信号１１３が電圧Ｖｎ＋１になるまでは開放され
ているため、圧電素子３０４に印加される電圧Ｖｐｚｔ
は、電圧Ｖｎ＋１が保持されるが、それ以降は、ダイオ
ード８０６によって圧電素子３０４の個別端子側がグラ
ンドレベルに固定されるため、圧電素子３０４に印加さ
れる電圧Ｖｐｚｔは、アナログ駆動信号１１３と同じよ
うになる。

【００３０】次に、図のｎ＋２番ノズルが吐出機会を持
つ時間では、パルス幅信号１１０の時間幅は時間Ｔｓ１
よりかなり短くなっている。そこで、ランプ波形１１３
ａ中で、圧電素子３０４の個別端子側は時刻Ｔｎ＋２ま
ではグランドレベルに固定されており、圧電素子３０４
に印加される電圧Ｖｐｚｔは、アナログ駆動信号１１３
と同じだが、時刻Ｔｎ＋２以降は開放されるため、圧電
素子３０４に印加される電圧Ｖｐｚｔは時刻Ｔｎ＋２に
印加された電圧Ｖｎ＋２が保持される。ランプ波形１１
３ｂにおいては、圧電素子３０４の個別端子側はアナロ
グ駆動信号１１３が電圧Ｖｎ＋２になるまでは開放され
ているため、圧電素子３０４に印加される電圧Ｖｐｚｔ
は、電圧Ｖｎ＋２が保持されるが、それ以降は、ダイオ
ード８０６によって圧電素子３０４の個別端子側がグラ
ンドレベルに固定されるため、圧電素子３０４に印加さ
れる電圧Ｖｐｚｔは、アナログ駆動信号１１３と同じよ
うになる。

【００３１】図示されていないが、パルス幅信号１１０
の時間幅が０ならば、圧電素子３０４の個別端子側は常
に開放されているので、電圧Ｖｐｚｔは電圧Ｖ０のまま
となる。

【００３２】図のｎ番ノズルの時間での電圧Ｖｐｚｔに
比べ、図のｎ＋１番ノズルの時間での電圧Ｖｐｚｔで
は、吐出波形の電圧幅と立ち上がり時間がともに小さく
なっている。結果としては電圧の効果で吐出液滴重量は
減少するが、立ち上がり時間の短縮で、吐出液滴速度の
減少は抑えられる。図のｎ＋２番ノズルの時間での電圧
Ｖｐｚｔでは、吐出波形の電圧幅が更に小さくなってい
る。電圧幅がある値より小さくなると、液滴は吐出しな
くなる。しかし、その場合でもノズルオリフィス３０１
のインクメニスカスは揺動かされるため、ノズルオリフ
ィス３０１付近のインク凝集による吐出不良が抑えられ
るという効果がある。

【００３３】さて、最後に、本発明圧電素子ドライバ１
１２を用いた具体的な記録方法について説明する。図５
に、本発明の記録ヘッド５０１の構成を示す。説明上、
ノズルモジュール４０２を１つだけ示す。また、記録ヘ
ッド５０１に固定されたｘｙ座標系を設け、用紙搬送方
向をｙ軸正方向とする。本発明の記録ヘッド５０１のノ
ズルモジュール４０２は、図に示すように微小角度θだ
け傾けている。この傾きθは、ノズル数１２８より ｔａｎθ＝１／１２８ とする。前記のようにノズル列方向を従来の配列から微
小角度θだけ回転させことは、全ノズルの吐出機会が同
時に発生しないようにすることが目的である。従って、
図４に示すような配列のほかに、傾斜配列も知られてい
るが、この場合も微小角度θずらすことにより、各ノズ
ルの吐出機会をずらすことが可能である。図中では説明
のため誇張して記述してある。従って、各ノズル（図中
左から番号ｎ１，ｎ２，ｎ３，・・・，ｎ１２８とす
る。ｘ座標番号と１だけずれる。）の座標値は、Ｎ１
（ｘ０，ｙ０，０），Ｎ２（ｘ１，ｙ０，１），Ｎ３
（ｘ２，ｙ０，２），・・・，Ｎ１２８（ｘ１２７，ｙ
０，１２７）となる。但し、ｘ０＝ｙ０，０＝０であ
る。本例では、ｙ方向の解像度は３００ｄｐｉなので、 ｙｍ，０−ｙｍ−１，０＝８４．７μｍ ｙｍ，ｎ−ｙｍ，ｎ−１＝８４．７／１２８μｍ となる（ｍ＝１，・・・，１２８、ｎ＝１，・・・，１
２８） 従って、前記ロータリエンコーダ６０５からの用紙のｙ
方向位置パルス１０８の間隔は０．６６μｍに設定され
ている。これが図８に示した画素同期信号１０９とな
る。これは、図２で示した従来の画素同期信号１０９に
比べて、１／１２８の間隔の信号となる。従って、以
後、この間隔をサブ画素間隔と呼び、これに同期した画
素同期信号を、サブ画素同期信号１０９と呼び従来技術
と区別する。

【００３４】図８における用紙上に記録位置５０２を直
線ｙ＝０上と仮定すると、記録位置５０２上にあるノズ
ルは、１番目のＮ１（ｘ０，ｙ０，０）である。従っ
て、記録位置５０２が直線ｙ＝０上のときに記録する機
会があるのは、１２８ノズル中１番目のＮ１（ｘ０，ｙ
０，０）１つだけである。次に、用紙が送り方向に移動
して、記録位置５０２が直線ｙ＝ｙ０，１上に来ると、
記録位置５０２上にあるノズルは２番目のＮ２（ｘ１，
ｙ０，１）である。従って、記録位置５０２が直線ｙ＝
ｙ０，１上のときに記録する機会があるのは、１２８ノ
ズル中２番目のＮ２（ｘ１，ｙ０，１）１つだけであ
る。同様に、さらに用紙が送り方向に移動して、記録位
置５０２が直線ｙ＝ｙ０，ｎ−１上に来ると、記録位置
５０２上にあるノズルはｎ番目のＮｎ（ｘｎ−１，ｙ
０，ｎ−１）である。従って、記録位置５０２が直線ｙ
＝ｙ０，ｎ−１上のときに記録する機会があるのは、１
２８ノズル中ｎ番目のＮｎ（ｘｎ−１，ｙ０，ｎ−１）
１つだけである。

【００３５】１２８番目のＮ１２８（ｘ１２７，ｙ０，
１２７）まで吐出機会が回ると、次に用紙が送られた時
に、記録位置５０２は直線ｙ＝ｙ１，０上に来る。する
と、記録位置５０２上にあるノズルは１番目のＮ１（ｘ
０，ｙ１，０）であるから、記録する機会があるのは、
再び１２８ノズル中１番目のＮ１（ｘ１，ｙ１，０）に
戻る。以後同様の繰返しにより、記録されていく。

【００３６】上記記録方法に基づいて、図１に示したデ
ータ処理装置１０３で作成される吐出階調データ１０４
の順序について説明する。前記したように、吐出階調デ
ータ１０４は、３００ｄｐｉの画素毎の８ｂｉｔバイナ
リデータである。図９（１）に、元画像順序の吐出階調
データ１０４−１を示す。本例は、用紙サイズがＡ４短
辺幅（２１０ｍｍ）の３００ｄｐｉ記録ヘッド４０１で
あるから、ｘ方向の総画素数は２５６０画素となる。こ
れは、１２８ノズルのノズルモジュール４０２を２０
個、図４のように並べて実現される。

【００３７】図９（２）に、ノズル間隔に間引いた吐出
階調データ１０４−２を示す。ここでは、図４に示した
８列の、ノズルモジュール４０２の並びのうち、上部２
列分の吐出階調データ１０４−２を示す。ノズル間隔は
７５ｎｐｉなのでｘ方向に４画素に１画素ずつ抽出して
作ればよい。更に、図９（３）に、各ノズルモジュール
４０２の圧電素子ドライバ１１２に転送する順序に並べ
た吐出階調データ１０４を示す。これは、前記図５で示
したような吐出順（ノズル番号１から始まり１２８でお
わる）に並べたものである。この吐出階調データ１０４
が吐出データメモリ１０５に格納されており、記録が開
始すると、タイミング制御装置１０６からの前記サブ画
素同期信号１０９に応じて１データずつ前記パルス幅変
調装置１１１に出力すればよい。従って、パルス幅変調
装置１１１は圧電素子ドライバ１１２の数だけ必要にな
る。図中には参考のため、一部対応する吐出階調データ
１０４に対し番号を振ってある。

【００３８】図１０に、吐出階調データ１０４と記録ヘ
ッド４０１とに関するタイミングチャートを示す。サブ
画素同期信号１０９に同期して、吐出階調データ１０４
がパルス幅信号１１０に変換される。一方、圧電素子３
０４の共通端子側にはやはりサブ画素同期信号１０９に
同期して、共通駆動電源８０２によりアナログ駆動信号
１１３が印加される。更に、圧電素子ドライバ１１２の
スイッチ８０３の切替端子には、シフトレジスタ８０４
の出力と、１２８ノズル共通のパルス幅信号１１０との
論理積した信号が加えられる。記録前にシフトレジスタ
８０４には初期値データ８０７が入力されているため、
始めのサブ画素同期信号１０９で、データが回転し、１
番ノズルだけが吐出機会を得る。更に、その時加えられ
るパルス幅信号１１０は１番ノズルの信号であるから、
その時間幅に応じた電圧Ｖｐｚｔが１番ノズルの圧電素
子３０４にだけ印加され所望の吐出量の液滴が、所望の
ノズルから吐出されることになる。尚、初期値レジスタ
８０５は、記録の前に外部から書き換え可能であり、始
めにどのノズルから吐出させるかは変更可能である。こ
れにより、４色記録などの場合の各色画像を位置合わせ
することができる。

【００３９】本例によれば、従来の簡易な圧電素子ドラ
イバ２０１を使うことができるので、マルチノズルイン
クジェット記録装置への適用に好適である。また、吐出
階調データ１０４をパルス幅信号１１０で送れるので配
線が簡単でノイズにも強くなる。

【００４０】以下に、本発明の別な例を図１１により説
明する。前述の例は、従来の簡易な圧電素子ドライバ２
０１を使用することを前提としたが、その論理回路の部
分を改良すれば、より柔軟性の高いシステムが構成でき
る。図１１に、本例の構成をしめす。本例では図８
（１）の初期値レジスタ８０５及びシフトレジスタ８０
４の変わりに、バイナリカウンタ１１０５と１２８ｂｉ
ｔメモリ１１０４をおいている。サブ画素同期信号１０
９は、カウンタ１１０５を計数し、カウンタ出力１１０
７はメモリ１１０４のアドレスとなっている。この構成
では、メモリ１１０４の内容によって、ノズルの記録順
序を自由に変更できるようになる。

【００４１】このため、図５に示した角度θを変更した
り、またｙ方向の画素ピッチを変更したりできるように
なる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、高速高信頼が要求され
るマルチノズルインクジェット記録装置において、簡易
な構成により吐出する液滴の重量を吐出毎及びノズル毎
に変えることができるようになった。これにより、高画
質な中間調画像を記録することが可能になった。また、
非吐出時の圧電素子駆動電圧波形を形成し、液滴重量の
安定化をはかることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用したプリンタシステムの全体構
成である。

【図２】 一般的な圧電素子ドライバ２０１の構造であ
る。

【図３】 本発明で用いるノズルの構造である。

【図４】 記録ヘッド４０１の構造である。

【図５】 本発明の記録ヘッド５０１の構成である。

【図６】 一般的なマルチノズルインクジェット記録装
置の構成図である。

【図７】 パルス幅変調装置１１１の構成図である。

【図８】 本発明の圧電素子ドライバ１１２である。

【図９】 吐出階調データ１０４の順序についての説明
である。

【図１０】 吐出階調データ１０４と記録ヘッド４０１
とに関するタイミングチャートである。

【図１１】 本発明の別な例の構成である。

【符号の説明】

１０１はビットマップデータ、１０２はバッファメモ
リ、１０３はデータ処理装置、１０４は吐出階調デー
タ、１０５は吐出データメモリ、１０６はタイミング制
御装置、１０７は稼働指示、１０８は用紙位置パルス、
１０９は画素同期信号、１１０はパルス幅信号、１１１
はパルス幅変調装置、１１２は圧電素子ドライバ、１１
３はアナログ駆動信号、２０１は圧電素子ドライバ、２
０２は共通電源、２０３はスイッチ、２０４はラッチ、
２０５はシフトレジスタ、２０６は矩形波発生回路、２
０７は吐出信号、３０１はオリフィス、３０２は加圧
室、３０３は振動板、３０４は圧電素子、３０５は信号
入力端子、３０６は圧電素子固定基板、３０７はリスト
リクタ、３０９は弾性材料、３１０はリストリクタプレ
ート、３１１は加圧室プレート、３１２はオリフィスプ
レート、３１３は支持板、４０２は記録ヘッド、４０２
はノズルモジュール、５０１は記録ヘッド、６０１は用
紙搬送系、６０２は連続記録用紙、６０３はガイド、６
０４は搬送用駆動ローラ、６０５はロータリエンコー
ダ、７０１はラッチ、７０２はラッチ出力、７０３はカ
ウンタ、７０４はカウンタ出力、７０５は比較器、８０
２は共通駆動電源、８０３はスイッチ、８０４はシフト
レジスタ、８０５は初期値レジスタ、８０６はダイオー
ド、８０７は初期値データ、１１０４は１２８ｂｉｔメ
モリ、１１０５はバイナリカウンタである。

フロントページの続き (72)発明者 外山 栄一 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 (72)発明者 関野 崇 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 (72)発明者 斎藤 進 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF39 AG12 AM18 AR16 BA03 BA14 CA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数ノズルを等間隔列状に配置した長尺イ
   ンクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装
   置において、各ノズルモジュールの設置角度を微小角度
   ずらすことにより各ノズルの吐出機会をずらす手段と、
   記録用紙の位置を検出することにより前記各ノズルの吐
   出機会のタイミングを発生する手段と、前記タイミング
   に同期してノズル共通のアナログ駆動信号を生成する手
   段と、前記タイミングに同期してノズル個別の吐出階調
   データをノズル共通のパルス幅信号に変換する手段と、
   前記タイミングに同期してノズル個別の吐出機会を生成
   する手段と、前記ノズル共通のアナログ駆動信号及び前
   記ノズル共通のパルス幅信号及び前記ノズル個別の吐出
   機会とによって、それぞれのノズルに対応する圧電素子
   に、個別の駆動電圧波形を印加する手段を備えることを
   特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】前記ノズル個別の吐出機会を生成する手段
   は、記録前に与えられた初期値データを、前記タイミン
   グに同期してノズルの順に回転させることを特徴とする
   請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】前記ノズル個別の吐出機会を生成する手段
   は、記録前に与えられたメモリのデータを前記タイミン
   グに同期して読み出すことを特徴とする請求項１記載の
   インクジェット記録装置。