JP2006035670A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液滴吐出速度制精度と液滴重量精度のいずれかを選択的に優先させることにより、高品質な画像を記録可能なインクジェット記録装置の提供。
【解決手段】ノズル毎に記録する画像が、黒べた画像内部の黒ドットか、それ以外の黒ドットか、白ドットかを認識し、黒べた画像内部の黒ドットの場合は全ノズルの液滴吐出重量が均一になるようなノズル毎のスイッチパルス幅データ、それ以外の黒ドットの場合は全ノズルの液滴吐出速度が均一になるようなノズル毎のスイッチパルス幅データを選択し順次出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、オンデマンド方式インクジェット記録装置に係り、特に複数ノズルで記録する高速インクジェット記録装置に関する。

高速印刷するインクジェット記録装置として、複数ノズルを配置した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。多数のノズルを備えることにより、用紙等の記録媒体に高密度に記録しても高速で記録することができる。

インクジェット記録装置は連続方式とオンデマンド方式に分けられる。オンデマンド方式のインクジェット記録装置は、圧電素子や発熱素子へ駆動電圧を選択的に印加することによりノズルを開口とするインク室中のインクに圧力を加えてインク滴を吐出する記録ヘッドを備える（例えば、特許文献１参照）。オンデマンド方式は連続方式に比べ構造が簡易なため、数百、数千ノズルを高密度に配置することができる。

しかしながら、マルチノズルインクジェット記録装置には、多くのノズルから吐出されるインク滴の吐出速度や重量がノズル毎に大きくばらついてしまうという問題がある。吐出速度がばらつくと、記録媒体における着地位置がばらつくことになり、特に文字図表等の線画において画質劣化が目立つ。一方、重量がばらつくと、記録媒体におけるドットの面積がばらつくことになり、特に網点による中間調画像において画像濃度むらが発生する。

近年、高品質な画像記録への要求が高まり、前記着地位置及びドット面積に対し、より高い精度が求められている。そこで、各ノズルの圧電素子や発熱素子に印加する駆動電圧波形を個別に微調整することにより、吐出速度又は液滴重量をノズル毎に補正する技術が提案されている。

補正の仕方としては、任意の駆動電圧波形を発生する複数の駆動波形発生装置を設け、所望の液滴重量又は吐出速度が得られる適当な駆動電圧波形を各ノズル毎に選択し、選択された駆動電圧波形を対応の駆動波形発生装置から各ノズルに印加する技術がある（例えば、特許文献２参照。）。

また、複数の駆動電圧波形を発生することのできる駆動波形発生装置を一つだけ設け、当該駆動波形発生装置を全ノズル共通に使用する技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。この技術では、全ノズルに同時に駆動電圧波形を印加すると、全ノズルに同一の駆動電圧波形が印加されてしまうため、各ノズルに個別の駆動電圧波形を印加しつつ、全ノズルから同時にインクを吐出することはできない。従って、時分割法により１ノズルずつ順次吐出していき、そのときに吐出するノズルにおいて所望の液滴重量又は吐出速度が得られる適当な駆動電圧波形を生成し印加するようになっている。また、これら２つの技術はお互いに複合させることが可能である。
特開２００２−２７３８９０号公報 特開平９−１１４５７号公報 特開平４−３１６８５１号公報

しかしながら、前述した従来の補正方法は、いずれも吐出速度か液滴重量のいずれか一方しか補正できず、両者を同時に補正することはできなかった。従って、速度ばらつきを抑えると、逆に重量ばらつきが増加してしまう場合もあった。吐出速度と液滴重量間の特性は、ヘッドやインク、駆動系等の特性によるが、吐出速度と液滴重量とを同時に調整できるようにヘッド等の特性を設計することは難しい。この結果、着地位置精度が重要視される高精度プリンタ等では吐出速度を均一にし、薄膜塗工のように重量精度が要求される場合は液滴重量を均一にするようになっている。

本発明は、液滴吐出速度制精度と液滴重量精度のいずれかを選択的に優先させることにより、高品質な画像を記録可能なマルチノズルインクジェット記録装置の提供を目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、複数のノズルを備えるノズルモジュールと、記録媒体を該ノズルモジュールに対し相対的に搬送する搬送手段と、を備え、該ノズルモジュールから該記録媒体上の画素位置にインク滴を吐出して画像を記録するインクジェット記録装置であって、前記ノズルの共通電極に駆動電圧を印加する波形生成手段と、記録すべき画素の種類に対応するスイッチパルス幅データを出力する画像認識手段と、該スイッチパルス幅データに基づきスイッチパルスを出力するパルス幅変調手段と、該スイッチパルスに応じて該ノズルの個別電極を選択的に接地させるスイッチ手段と、を更に備えることを特徴としている。かかる構成によれば、スイッチパルスに応じた駆動電圧が各ノズルに印加される。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のインクジェット記録装置であって、前記画像認識手段は、前記画素の種類として、黒べた画像内部の黒画素か、それ以外の黒画素か、或いは白画素か、を検出し、検出した画素の種類に応じたスイッチパルス幅データを出力することを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置であって、前記画像認識手段は、各ノズル毎に、全ノズルの液滴重量が均一になるような第１のスイッチパルス幅データと、全ノズルの液滴吐出速度が均一になるような第２のスイッチパルス幅データとが格納された記憶手段を備え、該画像認識手段は、前記画素の種類に応じて該第１のスイッチパルス幅データと該第２のスイッチパルス幅データのいずれかを選択して出力することを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項３記載のインクジェット記録装置であって、前記画像認識手段は、画素の種類が黒べた画像内部の黒画素の場合は、第１のスイッチパルス幅データを、それ以外の黒画素の場合は第２のスイッチパルス幅データを出力することを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４いずれか１に記載のインクジェット記録装置であって、前記スイッチパルス幅データを所定ライン数だけ遅延させるスイッチパルス幅データ並び替え手段を更に備え、前記複数のノズルの配列方向は前記搬送手段による記録媒体の搬送方向に対し所定角度傾斜していることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項５に記載のインクジェット記録装置であって、前記スイッチパルス幅データ並び替え手段は、複数のＦＩＦＯメモリを用いて前記スイッチパルス幅データを遅延させることを特徴としている。

請求項７記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１に記載のインクジェット記録装置であって、前記ノズル毎のスイッチパルス幅データを順次格納し、一括して出力するシフトレジスタと、該シフトレジスタから一括して出力されたスイッチパルス幅データを格納し、当該スイッチパルス幅データをパルス幅変調手段へ出力するラッチと、を更に備えることを特徴としている。

以上より、本発明によれば、記録すべき画素の種類に応じて画素毎に自動的に各ノズルに印加される駆動電圧を制御できる。ここで、記録すべき画素の種類が黒べた画像内部の黒画素の場合は全ノズルの液滴重量が均一になるようなスイッチパルス幅データを出力すれば、インク滴の重量をノズル間で一定にできるため、濃度むらによる用紙搬送方向の縞模様等画質の劣化を防止して、良好な画像を形成できる。一方、記録すべき画素の種類がそれ（黒べた画像内部の黒画素）以外の黒画素の場合は、全ノズルの液滴吐出速度が均一になるようなスイッチパルス幅データを出力すれば、インク滴の速度をノズル毎に一定にすることができるので、高速でも着地位置ばらつきのない高品質な画像を記録でき、特に文字図表等を高品質に印刷できる。

また、前記スイッチパルス幅データを所定ライン数だけ遅延させるスイッチパルス幅データ並び替え手段を更に備えれば、ヘッドモジュールが用紙搬送方向に対して傾斜配置されている場合であっても、記録すべき画素の種類に応じたスイッチパルス幅データを出力させて、高品質な画像を記録できる。

本発明の第１の実施の形態によるインクジェット記録装置について図１乃至図１０を参照しながら説明する。

図１に、本実施の形態によるインクジェット記録装置１０を備えるインク吐出システム１の全体構成を示す。インク吐出システム１の全体構成は一般的なインクジェット記録システムと同様であり、図１に示すように、インクジェット記録装置１０と、ＰＣ等の制御装置２０とを備える。

インクジェット記録装置１０はインクジェットヘッドモジュール（以下、「ヘッドモジュール」と称する。）１０３と、用紙搬送装置１０５と、インクジェットヘッド駆動回路（以下、「駆動回路」と称する。）１０２と、インクタンク１０４とを備える。ヘッドモジュール１０３には複数（本実施の形態では２５６個）のノズル３００が一列に形成されている。用紙搬送装置１０５は記録用紙１０６を矢印Ａで示す用紙搬送方向へ搬送すると共に、用紙位置検出信号ＥＮＣを出力する。用紙搬送方向Ａはノズル３００の配列方向に直交している。駆動回路１０２はヘッドモジュール１０３へ全ノズル３００に共通の駆動電圧ＶＣＯＭと、ノズル３００毎に個別の駆動電圧ＶＮＯＺを送ることにより、ヘッドモジュール１０３を動作させ、記録用紙１０６上に画像を形成させるものである。インクタンク１０４はパイプを介してヘッドモジュール１０３へインクを供給するものである。

制御装置２０はラッチイネーブル信号ＬＥと、データクロックＣＬＫと、吐出データＤＡＴを、駆動回路１０２へ出力する。ラッチイネーブル信号ＬＥは、用紙位置検出信号ＥＮＣに同期して、記録するライン毎に送信される。吐出データＤＡＴはノズル３００毎のシリアルデータで、データクロックＣＬＫに同期して送信され、「１」が吐出、「０」が非吐出を表す。

図５に、吐出データＤＡＴの転送順序を示す。ラッチイネーブル信号ＬＥが生成されると、記録すべき画像の最初のライン（ライン１）の吐出データが、左から右に向かって２５６データ送られる。１ライン分のデータ送信が終わると再びラッチイネーブル信号ＬＥが生成され、次のライン用に２５６データが送られる。以降、同様に吐出データＤＡＴが送られる。

ヘッドモジュール１０３について詳述する。図１及び図３に示すように、本実施の形態におけるヘッドモジュール１０３には、前記２５６個のノズル３００と、各ノズル３００にインクを供給する共通インク供給路３０８が形成されていて、オリフィスプレート３１２と、加圧室プレート３１１と、リストリクタプレート３１０と、振動板３０３と、圧電素子固定基板３０６と、支持板３１３とを備える。これら２５６個のノズル３００には順にノズルアドレス０〜２５５が割り振られている。各ノズル３００は、オリフィスプレート３１２に形成されたノズル孔３０１と、加圧室プレート３１１に形成された加圧室３０２と、リストリクタプレート３１０に形成されたリストリクタ３０７とを有する。リストリクタ３０７は、共通インク供給路３０８と加圧室３０２とを連結し、加圧室３０２へのインク流量を制御するものである。

各ノズル３００は更に圧電素子３０４を備え、圧電素子３０４は圧電素子固定基板３０６に固定されている。圧電素子３０４はシリコン接着剤等の弾性材料３０９により振動板３０３に連結されていて、一対の信号入力端子３０５ａ、３０５ｂを有する。圧電素子３０４は、信号入力端子３０５ａ、３０５ｂ間に電圧が印加されると伸縮し、印加されなければ変形しないよう形成されている。支持板３１３は振動板３０３を補強するものである。

振動板３０３、リストリクタプレート３１０、加圧室プレート３１１、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。

かかる構成において、インクタンク１０４から供給されたインクは、上から下に向かって流れ、共通インク供給路３０８を介して各リストリクタ３０７に分配され、加圧室３０２及びノズル孔３０１へ供給される。信号入力端子３０５ａ、３０５ｂ間に電圧が印加されると圧電素子３０４が変形し、加圧室３０２内のインクの一部がノズル孔３０１から吐出する。

図２に示すように、信号入力端子３０５ａはその片側が全ノズル内部でつながっており、駆動電圧ＶＣＯＭが印加され、信号入力端子３０５ｂは、各ノズル個別になっており、駆動電圧ＶＮＯＺ１〜２５６が印加される。

駆動回路１０２について図２を参照して説明する。駆動回路１０２は、画像認識手段２０１と、シフトレジスタ２０３と、ラッチ２０４と、パルス幅変調（ＰＷＭ）手段２０５と、波形生成手段２０８と、２５６個のスイッチ２０７とを備える。スイッチ２０７は圧電素子３０４（ノズル３００）に１対１で対応している。

画像認識手段２０１は制御装置２０からの吐出データＤＡＴに基づき、各ノズル３００に対応する８ｂｉｔのスイッチパルス幅データ２０２を作成し、これをデータクロックＣＬＫに同期して順次シフトレジスタ２０３に蓄積する。２５６ノズル分のスイッチパルス幅データ２０２が揃うと、ラッチイネーブル信号ＬＥに同期してラッチ２０４に一括して格納され、ＰＷＭ手段２０５に入力される。ＰＷＭ手段２０５はスイッチパルス幅データ２０２に基づき、各ノズル毎のスイッチパルス２０６を対応のスイッチ２０７のスイッチ端子２０７ａへ出力する。各スイッチ２０７の上側は、対応のノズル３００の信号入力端子３０５ｂに接続されていて、各スイッチ２０７の下側は接地されている。スイッチ２０７は、スイッチ端子２０７ａに１が入力されていれば（スイッチパルス２０６が１なら）閉じ、０が入力されていれば（スイッチパルス２０６が０なら）開放するように構成されている。その結果、ノズル３００の信号入力端子３０５ｂには駆動電圧ＶＮＯＺ１〜ＶＮＯＺ２５６がそれぞれ印加されるのである。詳細は後述する。

波形生成手段２０８は、ラッチイネーブル信号ＬＥに同期して、駆動電圧ＶＣＯＭを生成し、各ノズル３００の信号入力端子３０５ａに印加するものである。

画像認識手段２０１について図４を参照して説明する。画像認識手段２０１はバイナリカウンタ４０１と、メモリ４０３と、ＦＩＦＯメモリ４０５、４０７と、フリップフロップ４０４ａ〜４０４ｆとを備える。

バイナリカウンタ４０１はラッチイネーブル信号ＬＥによってクリアされ、データクロックＣＬＫを計数してノズルアドレス４０２を生成し、これをメモリ４０３へ出力する。ノズルアドレス４０２は始めが０で１番目のノズル３００を示し、最後は２５５で２５６番目のノズル３００を示す。

吐出データＤＡＴは、データクロックＣＬＫに同期してフリップフロップ４０４ａ及びＦＩＦＯメモリ４０５に入力されると共に、メモリ４０３へ入力される。ＦＩＦＯメモリ４０５はラッチイネーブル信号ＬＥによって内部のアドレスカウンタが０にクリアされ、データクロックＣＬＫに同期して吐出データＤＡＴを入力すると同時に、１ライン前に入力した吐出データＤＡＴ−１を出力する。

データクロックＣＬＫに同期して出力された吐出データＤＡＴ−１は、フリップフロップ４０４ｂ及びＦＩＦＯメモリ４０７に入力されると共に、メモリ４０３へ入力される。ＦＩＦＯメモリ４０７はラッチイネーブル信号ＬＥによって内部のアドレスカウンタが０にクリアされ、データクロックＣＬＫに同期して吐出データＤＡＴ−１を入力すると同時に、１ライン前に入力した吐出データＤＡＴ−２を出力する。このように出力された吐出データＤＡＴ−２は、フリップフロップ４０４ｃに入力されると共に、メモリ４０３に入力される。

このような構成により、吐出データＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、Ｄ３１、Ｄ３２、Ｄ３３が得られ、メモリ４０３にアドレスとして一括して入力される。つまり、図５に示す記録画像の、縦３×横３画素からなる領域Ｒの各画素に対応する吐出データＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、Ｄ３１、Ｄ３２、Ｄ３３が、一括してメモリ４０３のアドレスとして入力されるのである。このとき、ノズルアドレス４０２がＮａｄの時、Ｎａｄ＋１番目のノズルの吐出データがＤ３３として入力される。

メモリ４０３には図６に示すスイッチパルス幅データＴｐが予め格納されている。本実施の形態では、（１）べた画像の内部の黒ドットの場合と、（２）それ以外の黒ドットの場合と、（３）白ドットの場合のそれぞれについて、スイッチパルス幅データＴｐが各ノズル毎に格納されている。べた画像の内部の黒ドットの場合（１）とは、信号Ｄ１１〜Ｄ３３が全て“１”、つまり、図５に示す領域Ｒの９つ全ての画素が黒ドットである場合をいう。それ以外の黒ドットの場合（２）とは、吐出データＤ２２が“１”であるが、吐出データＤ１１〜Ｄ２１、Ｄ２３〜Ｄ３３の内、少なくとも１つが“０”である場合をいう。それ以外の場合（３）とは、吐出データＤ２２が“０”である場合をいう。

そして、本実施の形態では、（１）べた画像の内部の黒ドットの場合の各ノズル３００のスイッチパルス幅データ２０２（図２）を“Ｔｐ１−ｗ”〜“Ｔｐ２５６−ｗ”とし、（２）それ以外の黒ドットの場合の各ノズル３００のスイッチパルス幅データ２０２を“Ｔｐ１−ｖ”〜“Ｔｐ２５６−ｖ”とし、（３）白ドットの場合の各ノズル３００のスイッチパルス幅データ２０２を“０”としている。

メモリ４０３は、前記ノズルアドレス４０２と吐出データＤ１１〜Ｄ３３に基づきスイッチパルス幅データＴｐを選択し、これを８ｂｉｔのスイッチパルス幅データ２０２として出力するのである。なお、これらスイッチパルス幅データＴｐの設定方法については後述する。

次に、ＰＷＭ手段２０５について図７を参照して説明する。ＰＷＭ手段２０５は、ノズル３００に１対１で対応する２５６個のマグニチュードコンパレータ７０１と、バイナリカウンタ７０２とを備える。ラッチ２０４（図２）から出力された８ｂｉｔのスイッチパルス幅データ２０２は、対応のマグニチュードコンパレータ７０１の入力Ａに入力される。バイナリカウンタ７０２はラッチイネーブル信号ＬＥでクリアされ、高周波クロックＨＲ−ＣＬＫを０から２５５まで計数して各コンパレータ７０１の入力Ｂへ信号７０３を出力する。コンパレータ７０１は、入力ＡとＢの大小を比較してスイッチパルス２０６を生成する。スイッチパルス２０６は、Ａ＞Ｂの時“１”、Ａ＜＝Ｂの時“０”となる。

次に、波形生成手段２０８の構成について図８を参照して説明する。波形生成手段２０８は、バイナリカウンタ８０１と、波形メモリ８０２と、公知のデジタルアナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ８０５と、オペアンプ回路８０６と、増幅器８０７とを備える。バイナリカウンタ８０１はラッチイネーブル信号ＬＥでクリアされ、高周波クロックＨＲ−ＣＬＫ２を計数して波形メモリ８０２に出力する。出力波形メモリ８０２には出力波形データ８０４が予め格納されていて、これをＤ／Ａコンバータ８０５へ出力する。Ｄ／Ａコンバータ８０５は出力波形データ８０４をアナログ信号へ変換する。当該アナログ信号はオペアンプ回路８０６及び増幅器８０７を通して増幅され、駆動電圧ＶＣＯＭとして各ノズル３００の信号入力端子３０５ａに印加される。

図９に、駆動回路１０２の動作タイミングチャートを示す。記録が開始すると、制御装置２０は、まず用紙搬送装置１０５を起動し、用紙搬送装置１０５は記録用紙１０６の搬送を開始すると共に用紙位置検出信号ＥＮＣを出力する。用紙位置検出信号ＥＮＣを受信した制御装置２０は、用紙位置検出信号ＥＮＣに同期して、記録するライン毎にラッチイネーブル信号ＬＥを送信する。本実施の形態におけるラッチイネーブル信号ＬＥは１０ＫＨｚの短いパルス信号とする。そして、制御装置２０はデータクロックＣＬＫ及び吐出データＤＡＴの送信を開始する。本実施の形態ではデータクロックＣＬＫの周波数は５ＭＨｚとする。従って全ノズル３００分の２５６個の吐出データＤＡＴを送信するには５１.２μｓかかる。

図９には、現在記録中のラインの１番目（ノズルアドレス４０２＝０）から９番目（ノズルアドレス４０２＝８）までの吐出データＤＡＴの具体例を示す。本例では、現在、制御装置２０から転送される吐出データＤＡＴを００１１１１１００…としている。従って、吐出データＤ３３も００１１１１１００…となる。吐出データＤ３２は１ドット分遅れて０００１１１１１０…となり、吐出データＤ３１は２ドット分遅れて００００１１１１１…となる。

また、現在転送中のＤ２３、Ｄ２２、Ｄ２１はそれぞれ１ライン前に制御装置２０から送られた吐出データＤＡＴ−１であり（本実施の形態では現在転送中の吐出データＤＡＴと同じとする）、Ｄ１３、Ｄ１２、Ｄ１１はそれぞれ２ライン前に送られた吐出データＤＡＴ−２となる（本実施の形態では現在転送中の吐出データＤＡＴと同じとする）。それ以前（３ライン以前）に送られた吐出データは全て０と仮定する。

そすると、本例においては、スイッチパルス幅データ２０２は、図６に基づき、１番目ノズルから３番目ノズル（ノズルアドレス４０２＝０〜２）までは“０”、４番目ノズル（ノズルアドレス４０２＝３）は“Ｔｐ４−ｖ”、５番目ノズルから７番目ノズル（ノズルアドレス４０２＝４〜６）まではそれぞれ“Ｔｐ５−ｗ”、“Ｔｐ６−ｗ”、“Ｔｐ６−ｗ”、８番目ノズル（ノズルアドレス４０２＝７）はＴｐ８−ｖ、９番目ノズル以降は０となる。前述したように、これらのスイッチパルス幅データ２０２は、ラッチ２０４にラッチイネーブル信号ＬＥ（ＬＥ２）でラッチされるため、実際に吐出を制御するのは次のラインになる。

次に、ＰＷＭ手段２０５の動作について、ここでは５番目のノズル３００（ノズルアドレス４０２＝４）に着目して説明する。なお、図９において、ＬＥ１からＬＥ２までの区間をラインｎ、ＬＥ２から次のＬＥ（図示せず）までの区間をライン（ｎ＋１）と定義する。図９に示すように、コンパレータ７０１の入力Ａ（図７）には、スイッチパルス幅データ２０２として、ラインｎではＴｐ５−ｖが、ライン（ｎ＋１）ではＴｐ５−ｗが入力される。また、バイナリカウンタ７０２の出力信号７０３（図７）が、図９に示すように０から２５５までカウントアップする。その結果、コンパレータ７０１は入力Ａと入力Ｂの大小を比較して、図９に示すようなスイッチパルス２０６を出力する。

また、波形生成手段２０８は図９に示す駆動電圧ＶＣＯＭを出力する。この結果、圧電素子３０４（図２）をコンデンサとみなせば、個別電極（端子３０５ｂ）側の電位は図９に示す電位ＶＮＯＺ５になり、駆動電圧ＶＣＯＭと電位ＶＮＯＺ５との差（ＶＣＯＭ−ＶＮＯＺ５）が電圧Ｖとして圧電素子３０４に印加される。つまり、前述したように、スイッチパルス２０６は対応のスイッチ２０７のスイッチ端子２０７ａに出力され、スイッチ２０７はスイッチ端子２０７ａに１が印加されているときのみ閉じるように構成されているため、スイッチパルス２０６の時間幅に応じた電圧Ｖが圧電素子３０４に印加されるのである。

この駆動波形（電圧Ｖ）は台形波形と呼ばれる公知の波形であり、電圧Ｖが降下すると加圧室３０２が広がりメニスカスがノズル孔３０１内に引き込まれ、電圧Ｖが上昇すると（この電位差を吐出電圧Ｖｆとする）加圧室３０２が収縮しメニスカスが外に動きインク滴が吐出される。ノズル３００から吐出されるインク滴の吐出速度ｖや液滴重量ｗは、吐出電圧Ｖｆによって変化する。

図１０に、ノズル３００の吐出電圧Ｖｆに対するインク滴の吐出速度ｖ及び重量ｗ特性を示す。図１０（ａ）には、吐出電圧Ｖｆをある一定値に固定して各ノズル３００（１番目〜２５６番目）からインク滴を吐出させた場合の吐出速度ｖ及び液滴重量ｗを示す。両端のノズル３００の吐出速度ｖが速く、液滴重量ｗは逆に少なくなっているのが分かる。図１０（ｂ）は、インク滴の吐出速度ｖが一定になるように吐出電圧Ｖｆを調整した場合で、このときの吐出電圧を特にＶｆ−ｖと呼ぶ。一般に吐出電圧Ｖｆを大きくすると吐出速度ｖも液滴重量ｗも大きくなるため、ノズル間における液滴重量ｗのばらつきが、図１０（ａ）の場合と比較して大きくなっている。図１０（ｃ）は、液滴重量ｗが一定になるように吐出電圧Ｖｆを調整した場合で、この場合の吐出電圧を特にＶｆ−ｗと呼ぶ。一般に吐出電圧Ｖｆを大きくすると吐出速度ｖも液滴重量ｗも大きくなるため、ノズル間における吐出速度ｖのばらつきが図１０（ａ）の場合と比較して大きくなっている。

メモリ４０３に格納された“Ｔｐ１−ｖ”〜“Ｔｐ２５６−ｖ”及び“Ｔｐ１−ｗ”〜“Ｔｐ２５６−ｗ”は、これらノズル毎の吐出電圧Ｖｆ−ｖ及びＶｆ−ｗに対応するスイッチパルス幅データＴｐである。

このように、本実施の形態によれば、べた画像印刷の場合（（１）の場合）にはインク滴の重量をノズル間で一定にできるため、濃度むらによる用紙搬送方向Ａの縞模様等画質の劣化を防止して、良好な画像を形成できる。また、単に黒べた大領域だけでなく、網点中間調画像の網点も同様に同重量で記録できるため、中間調画像の画質も向上できる。また、文字図表等の印刷時（（２）の場合）にはインク滴の速度をノズル毎に一定にすることができるので、高速でも着地位置ばらつきのない高品質な画像を記録できる。更に、本実施の形態においては、液滴重量精度を優先させる場合と、吐出速度精度とを優先させる場合とを、画素毎に、しかも自動的に切り替えることができるので、複合した画像においても高品質な画像が得られる。

次に、本発明の第２の実施の形態によるインク吐出システムについて図１１乃至図１３を参照して説明する。なお、ここでは前述した第１の実施の形態によるインク吐出システムと異なる特徴についてのみ説明し、共通部分については説明を省略する。

図１１に示すように、本実施の形態におけるインク吐出システムでは、ヘッドモジュール１０３がｙ（紙面縦）方向つまり用紙搬送方向Ａに対し時計周りにθ（ｔａｎθ＝１／４）だけ傾けて配置されている。このようなヘッドモジュール１０３の取り付け方を傾斜配置と呼ぶが、これはノズル３００のノズル列方向におけるピッチＰｎが大きすぎる場合に高密度で記録するための一般的な手法である。用紙搬送方向Ａにおける記録ピッチをＰｐとすると、

Ｐｐ ＝ Ｐｎ ｓｉｎθ
として表される。図１１では誇張されているが、本実施の形態におけるヘッドモジュール１０３は、ｘ方向、ｙ方向における記録ピッチが１：４の割合となるよう配置されている。さらに、同様のヘッドモジュール１０３を図１１に示すようにｘ方向に並べれば広い記録幅を確保できるが、ここではヘッドモジュール１０３が１個であると仮定して説明する。

本実施の形態におけるインク吐出システムは、前記駆動回路１０２に代えて、図１２に示す駆動回路１１０２を備える。駆動回路１１０２は駆動回路１０２とほぼ同様の構成を有するが、ラッチ２０４とＰＷＭ手段２０５の間にスイッチパルス幅データ並び替え手段１２００を備える点で異なる。

図１３に、スイッチパルス幅データ並び替え手段１２００の具体的構成を示す。図１３に示すように、スイッチパルス幅データ並び替え手段１２００は２５５個のＦＩＦＯメモリ２００１〜２２５５を備え、それぞれ４ライン分（ＬＥで４回分）のデータ容量を有する。

ラッチ２０４は、第１ノズルから第２５６ノズルまでの２５６×８ビットのラッチ出力１２０２（スイッチパルス幅データ２０２）をスイッチパルス幅データ並び替え手段１２００へ出力する。出力１２０２のうち、第１ノズルの８ビット（Ｔｐ１）だけがＰＷＭ手段２０５に送られ、残り（２５５×８ビット）は、ＦＩＦＯメモリ２００１に入力される。従ってＦＩＦＯメモリ２００１からは４ライン分前のラッチ出力１２０２の残り（２５５×８ビット）が出力される（出力２００１’）。出力２００１’のうち、第２ノズルの８ビット（Ｔｐ２）だけがＰＷＭ手段２０５に送られる。

一方、出力２００１’の残り（２５４×８ビット）は、ＦＩＦＯメモリ２００２に入力される。従ってＦＩＦＯメモリ２００２からは８ライン分前のラッチ出力１２０２の残り（２５４×８ビット）が出力される（出力２００２’）。出力２００２’のうちの第３ノズルの８ビット（Ｔｐ３）だけがＰＷＭ手段２０５に送られる。

同様の処理を繰り返した後、最後は残り（１×８ビット）が、ＦＩＦＯメモリ２２５５に入力される。従ってＦＩＦＯメモリ２２５５からは４×２５５ライン分前のラッチ出力１２０２の残り（１×８ビット）が出力され、第２５６ノズルの８ビット（Ｔｐ２５６）としてＰＷＭ手段２０５に送られる。

このように、本実施の形態によれば、任意の解像度で記録するためにヘッドモジュール１０３を傾斜配置した場合であっても、スイッチパルス幅データ並び替え手段１２００によりスイッチパルス幅データ２０２を並び替えれば、前記第１の実施の形態におけるのと同様の効果を得ることができる。

本発明によるインクジェット記録装置は、前述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

例えば、前記実施の形態では、スイッチパルス幅データ２０２を８ビットとして説明したが、実際には何ビットであっても本発明の一般性を欠くことはない。スイッチパルス幅データ２０２が８ビットより小さい場合は、図１４に示すように各コンパレータ７０１の入力Ａの直前にメモリ１３０１を配置し、ｎビット→８ビット変換すればよい。このメモリ１３０１の内容は、より詳細なスイッチパルス幅データ２０２である。

また、前記第１及び第２の実施の形態においてはヘッドモジュール１０３が１個の場合について説明したが、ヘッドモジュール１０３は複数個設けられていてもよい。

本発明の第１の実施の形態によるインク吐出システムの全体構成を示す図。 本発明の第１の実施の形態によるインクジェット駆動回路を示すブロック図。 本発明の第１の実施の形態によるインクジェットヘッドモジュールの断面図。 本発明の第１の実施の形態による画像認識手段を示すブロック図。 本発明の第１の実施の形態による吐出データの転送順序を示す説明図。 図４に示すメモリに格納されているスイッチパルス幅データを示す図。 本発明の第１の実施の形態によるパルス幅変調（ＰＷＭ）手段を示すブロック図。 本発明の第１の実施の形態による波形生成手段を示すブロック図。 本発明の第１の実施の形態におけるインクジェット駆動回路の動作タイミングを示すタイミングチャート。 ノズルの吐出電圧に対するインク滴の速度及び重量特性を示す図。 ノズルの吐出電圧に対するインク滴の速度及び重量特性を示す図。 ノズルの吐出電圧に対するインク滴の速度及び重量特性を示す図。 本発明の第２の実施の形態におけるインクジェットヘッドモジュールの配置を示す説明図。 本発明の第２の実施の形態によるインクジェットヘッド駆動回路を表すブロック図。 本発明の第２の実施の形態によるスイッチパルス幅データ並び替え手段を示すブロック図。 本発明の形態の変形例によるパルス幅変調（ＰＷＭ）手段を示すブロック図。

符号の説明

１・・インク吐出システム、１０・・インクジェット記録装置、２０・・制御装置、
１０２・・駆動回路、１０３・・ヘッドモジュール、１０４・・インクタンク、
１０５・・用紙搬送装置、１０６・・記録用紙、２０１・・画像認識手段、
２０２・・スイッチパルス幅データ、２０３・・シフトレジスタ、
２０３・・シフトレジスタ、２０４・・ラッチ、２０６・・スイッチパルス、
２０７・・スイッチ、２０８・・波形生成手段、３００・・ノズル、
３０１・・ノズル孔、３０２・・加圧室、３０３・・振動板、３０４・・圧電素子、
３０５・・信号入力端子、３０６・・圧電素子固定基板、３０７・・リストリクタ、
３０８・・共通インク供給路、３１０・・リストリクタプレート、
３１１・・加圧室プレート、３１２・・オリフィスプレート、
４０１・・バイナリカウンタ、４０２・・ノズルアドレス、
４０３、４０５、４０７・・メモリ、 ４０４ａ〜４０４ｆ・・フリップフロップ
７０１・・マグニチュードコンパレータ、７０２・・バイナリカウンタ
８０１・・バイナリカウンタ、８０２・・出力波形メモリ、８０４・・出力波形データ
８０５・・コンバータ、８０６・・オペアンプ回路、８０７・・増幅器
１１０２・・インクジェットヘッド駆動回路、１２０２・・ラッチ出力、
１３０１・・メモリ、 ２００１〜２２５５・・ＦＩＦＯメモリ
ＣＬＫ・・データクロック、ＤＡＴ・・吐出データ、ＥＮＣ・・用紙位置検出信号
ＨＲ・・高周波クロック、ＬＥ・・ラッチイネーブル信号、
Ｔｐ・・スイッチパルス幅データ
ＶＣＯＭ・・駆動電圧、Ｖｆ・・吐出電圧

Claims (7)

1. 複数のノズルを備えるノズルモジュールと、記録媒体を該ノズルモジュールに対し相対的に搬送する搬送手段と、を備え、該ノズルモジュールから該記録媒体上の画素位置にインク滴を吐出して画像を記録するインクジェット記録装置であって、
   前記ノズルの共通電極に駆動電圧を印加する波形生成手段と、
   記録すべき画素の種類に対応するスイッチパルス幅データを出力する画像認識手段と、
   該スイッチパルス幅データに基づきスイッチパルスを出力するパルス幅変調手段と、
   該スイッチパルスに応じて該ノズルの個別電極を選択的に接地させるスイッチ手段と、
   を更に備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記画像認識手段は、前記画素の種類として、黒べた画像内部の黒画素か、それ以外の黒画素か、或いは白画素か、を検出し、検出した画素の種類に応じたスイッチパルス幅データを出力す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. 前記画像認識手段は、各ノズル毎に、全ノズルの液滴吐出速度が均一になるような第１のスイッチパルス幅データと、全ノズルの液滴吐出重量が均一になるような第２のスイッチパルス幅データとが格納された記憶手段を備え、該画像認識手段は、前記画素の種類に応じて該第１のスイッチパルス幅データと該第２のスイッチパルス幅データのいずれかを選択して出力することを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記画像認識手段は、画素の種類が黒べた画像内部の黒画素の場合は、第１のスイッチパルス幅データを、それ以外の黒画素の場合は第２のスイッチパルス幅データを出力することを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録装置。
5. 前記スイッチパルス幅データを所定ライン数だけ遅延させるスイッチパルス幅データ並び替え手段を更に備え、前記複数のノズルの配列方向は前記搬送手段による記録媒体の搬送方向に対し所定角度傾斜していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記スイッチパルス幅データ並び替え手段は、複数のＦＩＦＯメモリを用いて前記スイッチパルス幅データを遅延させることを特徴とする請求項５記載のインクジェット記録装置。
7. 前記ノズル毎のスイッチパルス幅データを順次格納し、一括して出力するシフトレジスタと、該シフトレジスタから一括して出力されたスイッチパルス幅データを格納し、当該スイッチパルス幅データをパルス幅変調手段へ出力するラッチと、を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載のインクジェット記録装置。

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