JP2009000867A - 液体吐出装置及び液体吐出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドの寿命を延ばすこと。
【解決手段】媒体に液体滴を吐出して前記媒体にドットを形成するための複数のノズルが前記媒体との相対移動方向と交差する方向に所定のノズルピッチで並ぶ第１ノズル列と、前記媒体に液体滴を吐出して前記媒体にドットを形成するための複数のノズルが前記媒体との相対移動方向と交差する方向に前記所定のノズルピッチで並ぶ第２ノズル列であって、前記第１ノズル列の位置に対して前記ノズルの並ぶ方向にずれている第２ノズル列と、前記第１ノズル列のノズルと前記第２ノズル列の複数のノズルから一部のノズルを選択し、前記ノズルの並ぶ方向にドット列を形成するように、選択した前記ノズルからの前記液体滴の吐出を制御するコントローラであって、選択される前記一部のノズルを変更しつつ前記ドット列を形成させるコントローラと、を備える液体吐出装置。
【選択図】図９

Description

本発明は、液体吐出装置及び液体吐出方法に関する。

媒体に液体滴を吐出して画像を形成する液体吐出装置がある。このような液体吐出装置において高速印刷を行うために、より粗い画素にドットを形成することとして、低解像度で印刷を行うことがある。低解像度でドットを形成する方法として、全てのノズルを使用せずに特定のノズルのみを利用して液体滴を吐出して低解像度の印刷を行う方法がある。
特開２００７−６８２０２号公報

低解像度で印刷を行う際に特定のノズルのみ使用してドットを形成することとすると、特定のノズルはそれ以外のノズルよりも使用頻度が高くなる。特定のノズルについての使用頻度が高いと、特定のノズルについての負担が大きくなることから、これら特定のノズルの寿命が先に訪れることとなる。そうすると、使用頻度の高いノズルの寿命にあわせてヘッドを交換しなければならない。よって、全体のノズルに対する負担を平均化して全体としてのヘッドの寿命を延ばすことが望ましい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、液体滴を吐出するヘッドの寿命を延ばすことを目的とする。

上記目的を達成するための主たる発明は、
媒体に液体滴を吐出して前記媒体にドットを形成するための複数のノズルが前記媒体との相対移動方向と交差する方向に所定のノズルピッチで並ぶ第１ノズル列と、
前記媒体に液体滴を吐出して前記媒体にドットを形成するための複数のノズルが前記媒体との相対移動方向と交差する方向に前記所定のノズルピッチで並ぶ第２ノズル列であって、前記第１ノズル列の位置に対して前記ノズルの並ぶ方向にずれている第２ノズル列と、
前記第１ノズル列の複数のノズルと前記第２ノズル列の複数のノズルから一部のノズルを選択し、前記ノズルの並ぶ方向にドット列を形成するように、選択した前記ノズルからの前記液体滴の吐出を制御するコントローラであって、選択される前記一部のノズルを変更しつつ前記ドット列を形成させるコントローラと、
を備える液体吐出装置である。

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。

媒体に液体滴を吐出して前記媒体にドットを形成するための複数のノズルが前記媒体との相対移動方向と交差する方向に所定のノズルピッチで並ぶ第１ノズル列と、
前記媒体に液体滴を吐出して前記媒体にドットを形成するための複数のノズルが前記媒体との相対移動方向と交差する方向に前記所定のノズルピッチで並ぶ第２ノズル列であって、前記第１ノズル列の位置に対して前記ノズルの並ぶ方向にずれている第２ノズル列と、
前記第１ノズル列の複数のノズルと前記第２ノズル列の複数のノズルから一部のノズルを選択し、前記ノズルの並ぶ方向にドット列を形成するように、選択した前記ノズルからの前記液体滴の吐出を制御するコントローラであって、選択される前記一部のノズルを変更しつつ前記ドット列を形成させるコントローラと、
を備える液体吐出装置。
このようにすることで、選択される一部のノズルを変更しつつドット列を形成するので、特定のノズルのみの使用頻度が高くなるということがない。よって、ノズルの負担が分散されるので、特定のノズルの寿命だけが早く訪れるということを防ぐことができる。そして、ノズルの寿命を平均化して、ヘッドの寿命を延ばすことができる。

かかる液体吐出装置であって、前記コントローラは、前記複数のノズルのうち前記一部のノズルを所定の配列パターンで並ぶように選択し、選択される前記一部のノズルを変更しつつ前記ドット列を形成させることが望ましい。また、前記コントローラは、前記第１ノズル列と前記第２ノズル列のうち１つのノズル列を選択し、選択される前記ノズル列を変更しつつ前記ドット列を形成させることが望ましい。また、前記コントローラは、前記第１ノズル列のノズルと前記第２ノズル列のノズルとで構成されるノズルピッチの整数倍のピッチで並ぶように前記一部のノズルを選択し、選択される前記一部のノズルを変更しつつ前記ドット列を形成させることとしてもよい。また、前記一部のノズルの変更は、前記媒体との相対移動方向と交差する方向に並ぶ画素列に対するドット列の形成を一つの単位として、媒体１枚分に対する画像の形成を一つの単位として、又は、媒体に設定された領域に対する画像の形成を一つの単位として行われることが望ましい。
このようにすることで、液体滴を吐出するヘッドの寿命を延ばすことができる。

媒体に液体滴を吐出して前記媒体にドットを形成するための複数のノズルが前記媒体との相対移動方向と交差する方向に所定のノズルピッチで並ぶ第１ノズル列と第２ノズル列であって、一方のノズル列は他方のノズル列の位置に対して前記ノズルの並ぶ方向にずれている２つのノズル列の複数のノズルから一部のノズルを選択し、前記ノズルの並ぶ方向にドット列を形成するように、選択した前記ノズルからの前記液体滴の吐出を行うステップと、
選択される前記一部のノズルを変更するステップと、
を含む液体吐出方法。
このようにすることで、液体滴を吐出するヘッドの寿命を延ばすことができる。

＝＝＝実施形態＝＝＝
＜全体構成について＞
図１は、印刷システム１００の全体構成のブロック図である。この印刷システム１００は、プリンタ１、コンピュータ１１０、表示装置１２０、及び入力装置１３０を備えている。本実施形態においてプリンタ１は、用紙、布、フィルム等の媒体に画像を印刷するインク吐出型のラインヘッドプリンタである。

＜プリンタ１の全体構成について＞
図２Ａは、プリンタ１の断面図である。また、図２Ｂは、プリンタ１の内部構造の斜視図である。以下に、図１も参照しつつ、プリンタの一例としてのラインヘッドプリンタの基本的な構成について説明する。

プリンタ１は、用紙搬送機構２０、ヘッドユニット４０、検出器群５０、コントローラ６０、インタフェース６１、及び、駆動信号生成回路７０を有する。プリンタ１は、コンピュータ１１０から印刷データを受信する。そして、受信したデータ（画素データを含む）に基づいてプリンタ１のコントローラ６０がプリンタ１の各部（用紙搬送機構２０、ヘッドユニット４０、駆動信号生成回路７０）を制御し、用紙Ｓに画像を形成する。

プリンタ１内の状況は検出器群５０によって監視されている。検出器群５０は、検出結果をコントローラ６０に出力する。そして、コントローラ６０は、この検出結果に基づいて、各部を制御する。

用紙搬送機構２０は、媒体（例えば、用紙Ｓなど）を所定の方向（以下、搬送方向という）に搬送させるためのものである。この用紙搬送機構２０は、給紙ローラ２１と、搬送モータ（不図示）と、上流側搬送ローラ２３Ａ及び下流側搬送ローラ２３Ｂと、ベルト２４とを有する。給紙ローラ２１は、用紙挿入口に挿入された用紙Ｓをプリンタ１内に給紙するためのローラである。不図示の搬送モータが回転すると、上流側搬送ローラ２３Ａ及び下流側搬送ローラ２３Ｂが回転しベルト２４が回転する。給紙ローラ２１によって給紙された用紙Ｓは、ベルト２４によって、印刷可能な領域（ヘッドと対向する領域）まで搬送される。ベルト２４が用紙Ｓを搬送することによって、用紙Ｓがヘッドユニット４０に対して搬送方向に移動する。印刷可能な領域を通過した用紙Ｓは、ベルト２４によって外部に排紙される。尚、搬送中の用紙Ｓは、ベルト２４に静電吸着又はバキューム吸着されている。

ヘッドユニット４０は、用紙Ｓにインク滴を吐出して画像を形成するためのものである。このヘッドユニット４０の構成については、後述する。

検出器群５０には、ロータリー式エンコーダ（不図示）、用紙検出センサ５３などが含まれる。ロータリー式エンコーダは、上流側搬送ローラ２３Ａや下流側搬送ローラ２３Ｂの回転量を検出する。ロータリー式エンコーダの検出結果に基づいて、コントローラ６０は、用紙Ｓの搬送量を検出することができる。

コントローラ６０は、プリンタ１の制御を行うための制御ユニットである。コントローラ６０は、プリンタ１内のインタフェース６１に接続され、コンピュータ１１０と通信可能になっている。コントローラ６０は、プリンタ全体の制御を行うための演算処理を行う機能を有する。また、プログラム及びデータを記憶するメモリを含んでいる。そして、メモリに格納されているプログラムに従って、各部を制御する。

駆動信号生成回路７０は、後述するヘッドユニット４０のピエゾ素子ＰＺＴに印加するための駆動信号ＣＯＭを生成する回路である。駆動信号ＣＯＭ、及び、駆動信号ＣＯＭによってインク滴を吐出する仕組みについては後述する。

＜ヘッドユニット４０の構成について＞
図３は、ヘッドユニット４０の構成を説明するための図である。ヘッドユニット４０には、６つのノズル群（第１ノズル群４１０〜第６ノズル群４６０）が含まれている。図では、ヘッドユニット４０における第１ノズル群４１０〜第６ノズル群４６０をプリンタ１の上から見た図となっている。プリンタの上部から見た場合、これらのノズルは他の要素に阻まれて見ることができない。しかし、ここでは、第１ノズル群４１０〜第６ノズル群４６０のノズルの位置関係が理解しやすいように、ノズルの位置が実線で描かれている。

ここで示される各ノズルには、後述するように、インク滴を吐出させるために電圧の印加によって変形可能なピエゾ素子がとりつけられている。そして、それぞれのピエゾ素子に後述する駆動信号を印加することによって液体滴を吐出することができるようになっている。

プリンタ１内において、第１ノズル群４１０〜第６ノズル群４６０のノズル列の方向が用紙Ｓの搬送方向に直交する方向になるように配置されている。各ノズル群には、イエローインクノズル列Ｙ、マゼンタインクノズル列Ｍ、シアンインクノズル列Ｃ、及びブラックインクノズル列Ｋが形成されている。各ノズル列は、インクを吐出するための吐出口であるノズルを複数個備えている。各ノズル列の複数のノズルは、紙幅方向に沿って、一定のノズルピッチで並んでいる。

ここでは、ノズルピッチは、１／３６０インチである。また、１つのノズル列が含むノズルの数は３６０個である。各ノズル列のノズルには、図中の左から順にノズルの番号が付されている（＃１〜＃３６０）。また、図中において、１つのノズル列におけるノズルピッチとして「Ｐ」で示されている。

第１ノズル群４１０の右端のノズル（＃３６０）と第２ノズル群４２０の左端のノズル（＃１）とで構成されるノズルピッチは１／３６０インチである。第２ノズル群４２０の右端のノズル（＃３６０）と第３ノズル群４３０の左端のノズル（＃１）とで構成されるノズルピッチは１／３６０インチである。第３ノズル群４３０の右端のノズル（＃３６０）と第４ノズル群４４０の左端のノズル（＃１）とで構成されるノズルピッチは１／３６０インチである。第４ノズル群４４０の右端のノズル（＃３６０）と第５ノズル群４５０の左端のノズル（＃１）とで構成されるノズルピッチは１／３６０インチである。第５ノズル群４５０の右端のノズル（＃３６０）と第６ノズル群４６０の左端のノズル（＃１）とで構成されるノズルピッチは１／３６０インチである。

このように配置されることによって、第１ノズル群４１０のノズル＃１から第６ノズル群４６０のノズル＃３６０によって、紙幅方向に１／３６０インチの解像度でインク滴を吐出することができるようになっている。そして、ヘッドユニット４０は、紙幅方向について６インチの画像を形成できるようになっている。

尚、ここでは、６つのノズル群によって１つのヘッドユニットが構成されているか、ヘッドユニットに含まれるノズル群の数はこれに限られない。またここでは、インク滴を吐出する部位としてヘッドユニット４０を例に説明を行うが、ヘッドユニットは複数のノズルを規則的に配列したものを含むものであるため「ヘッド」と同じ意味である。

＜インク滴を吐出する仕組みについて＞
図４は、ノズルからインク滴を吐出させるための構造を説明するための図である。図に示されている構造は、ヘッドユニット４０に含まれる個々のノズルに対応して形成されている。図には、ノズルＮｚ、ピエゾ素子ＰＺＴ、インク供給路４０２、ノズル連通路４０４、及び、弾性板４０６が示されている。

インク供給路４０２には、不図示のインクタンクからインクが供給される。そして、これらのインクは、ノズル連通路４０４に供給される。ピエゾ素子ＰＺＴには、後述する駆動パルスが印加される。駆動パルスが印加されると、駆動パルスの信号に従ってピエゾ素子ＰＺＴが伸縮し、弾性板４０６を振動させる。そして、駆動パルスの振幅に対応する量の液体滴がノズルＮｚから吐出されるようになっている。

図５は、駆動信号を説明するための図である。図に示されるように、駆動信号ＣＯＭは、繰り返し周期Ｔごとに繰り返し生成される。駆動信号ＣＯＭは、期間Ｔ１における駆動パルスＰＳ１、及び、期間Ｔ２における駆動パルスＰＳ２を含む。駆動パルスＰＳ１は、ピエゾ素子ＰＺＴに印加されることによって、メニスカス（ノズル部分で露出しているインクの自由表面）を微振動させる。駆動パルスＰＳ２は、ピエゾ素子ＰＺＴに印加されることによって、ドットを形成するためのインク滴を吐出する。

これらの駆動パルスは、コントローラ６０によりヘッド制御部ＨＣが制御され、選択的にピエゾ素子ＰＺＴに印加される。そして、用紙Ｓ上の画素にドットが形成される。

＜画素データ変換処理＞
図６は、画素データの変換処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、コンピュータ１１０にインストールされたプリンタドライバによって実行される。

まず、プリンタドライバは、画像データ（テキストデータ、イメージデータ）の読み込みを行う（Ｓ７０２）。画像データの読み込みは、アプリケーションプログラムから画像データを受け取ることにより行われる。このとき受け取る画像データは、ＲＧＢ色空間のものとなっている。

次に、プリンタドライバは、解像度変換処理及び色変換処理を行う（Ｓ７０４）。解像度変換処理は、画像データを、用紙に印刷する際の解像度に変換する処理である。また、色変換処理は、ＲＧＢデータをＣＭＹＫ色空間により表されるＣＭＹＫデータに変換する処理である。

次に、プリンタドライバは、ハーフトーン処理を行う（Ｓ７０６）。ハーフトーン処理は、ディザ法により高階調数のデータを、プリンタが形成可能な階調数のデータに変換する処理である。

図７は、ディザマトリックスを参照しながら、各画素についてのドット形成の有無を判定する様子を概念的に説明するための図である。ドット形成の有無を判定するに際して、まず、判定しようとする画素を選択し、この画素についての画素データの階調値と、ディザマトリックス中で対応する位置に記憶されている閾値と比較する。そして、階調値の方がディザマトリックスの閾値より大きい場合、その画素にドットを形成すると判定する。例えば、画像データの左隅上の画素については、画像データの階調値は１８０であり、ディザマトリックスの閾値は１であるから、この画素にはドットを形成すると判定する。このようにして、画素ごとにドットを形成するか否かを判定する。

＜ドットの形成動作について＞
ここでは、まず、低解像度でドットを形成するときと比較するために、参考例として、ヘッドユニット４０を使用して高解像度でドットの形成を行う場合について示す。

図８は、ヘッドユニット４０による高解像度でのドットの形成を説明するための図である。図は、ヘッドユニット４０の第２ノズル群４２０をプリンタ１の上から見た図となった図となっている。プリンタの上部から見た場合、ノズルは他の要素に阻まれて見ることができない。しかし、ここでは、第２ノズル群４２０のノズルの位置関係が理解しやすいように、一部のノズルについては実線で描かれ、一部のノズルについては点線で描かれている。尚、黒く塗りつぶされているノズルは、ドットを形成するノズルである。

また、図には用紙Ｓの一部が示されている。そして、用紙Ｓにドット（用紙Ｓ上の黒丸）が形成される様子が示されている。ここでは、説明の容易のために、すべての画素にドットが形成されるものとする。

第２ノズル群４２０には、前述の通り、イエローインクノズル列Ｙ、マゼンタインクノズル列Ｍ、シアンインクノズル列Ｃ、及び、ブラックインクノズル列Ｋが示されている。それぞれのノズル列は、各ノズルが用紙の搬送方向に直交する方向（紙幅方向）について一致するように並んでいる。

ここでは、説明の容易のために、イエローインクノズル列Ｙを用いてドットの形成の説明を行う。イエローインクノズル列Ｙのノズルには紙面左側から順番にＫ〜Ｋ＋１１の番号が付されている。

図では、用紙Ｓが搬送方向に搬送されつつドットの形成が行われている。ここでは、ノズル番号Ｋ〜Ｋ＋１１のノズルから吐出されたインク滴が紙幅方向に一列に並ぶように用紙Ｓに着弾し、ドットが形成されている。また、紙幅方向のドットピッチ（ドット間距離）は、ノズルピッチＰと一致している。また、用紙Ｓの搬送方向についてのドットピッチも、紙幅方向のドットピッチと一致するように形成されている。ヘッドユニット４０は固定されているため、用紙Ｓの紙幅方向についての解像度は、紙幅方向のノズルピッチと一致する。よって、ここでは、紙幅方向について最も高解像度で印刷が行われていることとなる。

ここでは、第２ノズル群４２０の一部を用いて説明を行っているが、実際は第１ノズル群４１０〜第６ノズル群４６０が使用される。この場合、第１ノズル群４１０〜第６ノズル群４６０から吐出されたインク滴で形成されるドットがノズル列方向に一列に並ぶようにインク滴の吐出タイミングが調整され、ドットが形成される。このとき、紙幅方向には、ノズル群６つ分のドット列が形成可能となるため、紙幅方向に６インチの画像を形成することができるようになる。

図９Ａは、ヘッドユニット４０による低解像度でのドットの形成を説明するための図（その１）である。ここでも、第２ノズル群４２０と用紙Ｓとが示されており、イエローインクノズル列Ｙからのインク滴の吐出により用紙Ｓにドットが形成される様子が示されている。また、ドットを形成するノズルが黒く塗りつぶされている。

ここで、前述の高解像度でドットを形成したときと異なっているのが、ドットを形成する際に使用されるノズルが紙幅方向について１個おきのノズルとなっていることである。ここでは、Ｋ＝１とした場合、奇数番号のノズルからのみインク滴が吐出されドットが形成されている。
尚、低解像度で印刷を行っているため、１つの画素の一辺の長さは高解像度のときのものの２倍となる。また、ドットの大きさも高解像度のときよりも大きなドットが形成されるように、駆動パルスＰＳ２の振幅が大きくなるように調整されている。

図９Ｂは、ヘッドユニット４０による低解像度でのドットの形成を説明するための図（その２）である。ここでも、第２ノズル群４２０と用紙Ｓとが示されており、イエローインクノズル列Ｙからのインク滴の吐出により用紙Ｓにドットが形成される様子が示されている。また、ドットを形成するノズルが黒く塗りつぶされており、図９Ａと比較してドットを形成しているノズルが異なっていることが示されている。
ここでも、ドットを形成する際に使用されるノズルが紙幅方向について１個おきのノズルとなっているが、Ｋ＝１としたとき、偶数番号のノズルからのみインク滴が吐出されドットが形成されている。

このように、低解像度で印刷を行う際、奇数番号のノズルでドットを形成する場合と、偶数番号のノズルでドットを形成する場合とが適当なタイミングで切り替えられる。このように使用するノズルを適当なタイミングで切り替えることによって、低解像度印刷を行う場合、特定のノズルのみを使用してドットを形成するということがない。そうすると、ノズル全体を平均的に使用して印刷を行うことができ、ノズルに対する負担を平均化することができる。そして、ノズルの寿命を平均化して、ヘッドユニットの寿命を延ばすことができる。

奇数番号のノズルでドットを形成するときと偶数番号のノズルでドットを形成するときとの切り替えは、用紙毎に行うこととすることができる。例えば、奇数枚目の用紙については奇数番号のノズルを使用して低解像度の印刷を行い、偶数枚目の印刷については偶数番号のノズルを使用して低解像度の印刷を行うようにする。これは、用紙２枚ごとに切り替えるなど、複数枚毎に切り替えることとしてもよい。

図１０は、用紙Ｓに設定された領域を説明するための図である。図において、用紙Ｓ上に領域１と領域２とが割り当てられている。

用紙Ｓに対する印刷において、用紙２枚分のページを縮小して１枚のページに印刷することが行われることがある。例えば、図において、１ページ目の印刷を領域１において行い、２ページ目の印刷を領域２において行う。このように、印刷する領域が複数に分割できる場合、奇数番号のノズルで印刷を行うときと偶数番号のノズルで印刷を行うときの切り替えを領域毎に行うこととしてもよい。

例えば、領域１の印刷において奇数番号のノズルを用いて印刷を行い、領域２の印刷において偶数番号のノズルを用いて印刷を行う。このように、使用するノズルを領域毎に切り替えることによって、低解像度印刷を行う場合、特定のノズルのみを使用してドットを形成するということがない。そうすると、ノズル全体を平均的に使用して印刷を行うことができ、ノズルに対する負担を平均化することができる。そして、ノズルの寿命を平均化して、ヘッドの寿命を延ばすことができる。

図１１は、ドット列ごとに使用するノズルを変更した場合のドットの形成方法を説明するための図である。ここでも、第２ノズル群４２０と用紙Ｓとが示されており、イエローインクノズル列Ｙからのインク滴の吐出により用紙Ｓにドットが形成される様子が示されている。

ここでも低解像度での印刷が行われる。よって、同時にインク滴を吐出してドット列を形成するノズルは紙幅方向について１個おきのノズルとなっている。しかしながら、ここでは、形成するドット列ごとに使用するノズルが変更される。例えば、最初のドット列（１列目のドット列）を形成するときに使用されるノズルは、Ｋ＝１としたときの奇数番号のノズルである。そして、次の列（２列目）のドット列を形成するときに使用されるノズルは、偶数番号のノズルである。言い換えると、奇数列のドット列は奇数番号のノズルが形成し、偶数列のドット列は偶数番号のノズルが形成する。このように、形成するドット列ごとに使用するノズルを切り替えて印刷を行う。

このようにドット列ごとに使用するノズルを切り替えることによって、低解像度印刷を行う場合、特定のノズルのみを使用してドットを形成するということがない。そうすると、ノズル全体を平均的に使用して印刷を行うことができ、ノズルに対する負担を平均かすることができる。そして、ノズルの寿命を平均化して、ヘッドユニットの寿命を延ばすことができる。

図１２Ａは、ドットを形成可能な奇数画素列を表す図であり、図１２Ｂは、ドットを形成可能な偶数画素列を表す図である。ここでは、説明の容易のために実際の画素の数よりも少ない画素が示されている。図において、黒色で示された升目がドットを形成可能な画素である。前述の通り、奇数画素列は奇数列のノズルによって形成され、偶数画素列は偶数列のノズルによって形成される。よって、最終的には、これらが合成された画素にドットが形成されることとなる。

図１２Ｃは、ドット列ごとにノズルを切り替えたときの画素を説明するための図である。これは、図１２Ａと図１２Ｂの画素列において、ドットを形成可能な画素を合成したものとなっている。つまり、ドットが形成される画素は図の黒色で示した升目のように千鳥状に配列される。図において、白色で示した画素についてドットは形成されない。よって、ハーフトーン処理を行う際に使用されるディザマトリックスは千鳥状の画素に対応したものが必要になる。

また、ＹＭＣＫ色空間に変換された画像のデータは、全ての画素について階調値が割り振られている。よって、各画素に割り当てられた階調値を千鳥状の画素に対応するように他の画素に振り分ける作業が必要となる。

図１２Ｄは、千鳥状の画素にドットを形成する場合の階調値の振り分けについて説明するための図である。図において白色で示された升目はドットを形成できない画素である。よって、この中央の白色の画素の階調値をドットの形成可能な画素に振り分ける。ここでは、中央の白色の画素の階調値の１／４の値を算出し、算出した値をドットの形成可能な周辺の４つの画素の階調値に加算することとする。このようにすることで、白色の画素の階調値の情報が利用されることとなり、巨視的に良好な画像が得られることとなる。尚、このような作業は、解像度変換処理及び色変換処理の後であって、ハーフトーン処理の前に行われることとなる。

＜ディザマトリックスの生成方法＞
図１３は、ディザマトリックスの生成方法の処理ルーチンを示すフローチャートである。このディザマトリックスの生成方法は、印刷画像の形成過程においてほぼ同時に形成されるドットの分散性を考慮して最適化を図ることができるように構成されている。なお、ここでは、説明を分かりやすくするために、８行８列の小さなディザマトリックスを生成するものとしている。

ステップＳ１００では、グループ化処理が行われる。グループ化処理は、印刷画像の形成過程においてほぼ同時にドットが形成される複数の画素グループに対応する要素毎にディザマトリックスを分割する処理を備えている。

図１４Ａは、ディザマトリックスＭを示す図である。図１４Ｂは、要素グループＭ０を示す図である。図１４Ｃは、要素グループＭ１を示す図である。これらの図における数字は、対応する要素グループの番号が示されている。例えば、要素グループＭ０の画素については符号「Ｍ］に後続する「０」が示されている。空欄画素は、入力階調値にかかわらず常にドットが形成されない画素である。

このようにして、ステップＳ１００のグループ化処理が完了すると、処理が着目閾値決定処理（Ｓ２００）に進められる。着目閾値決定処理とは、格納要素の決定対象となる閾値を決定する処理である。ここでは、比較的に小さな値の閾値、すなわちドットの形成されやすい値の閾値から順に選択することによって閾値が決定される。

ステップＳ３００では、ディザマトリックス評価処理が行われる。ディザマトリックス評価処理とは、あらかじめ設定された評価関数に基づいてディザマトリックスの最適性を数値化する処理である。こおでは、評価関数は、ドットの記録密度の均一性としている。すなわち、マトリックスの各要素に対応する画素似形成される複数のドットが各階調値において均一に形成されるか否かが評価の基準となっている。ただし、ここでは、ディザマトリックスＭだけを考慮するのではなく、２つの要素グループＭ０、Ｍ１を考慮して評価が行われる。

図１５は、ディザマトリックス評価処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。ステップＳ３１０では、評定要素グループが選択される。評定要素グループとは、２つの要素グループＭ０，Ｍ１の中で、着目閾値の格納要素の決定の際に評価の対象となる１個のマトリックスを意味する。ここでは、評定要素グループと、ディザマトリックスＭに着目して評価が行われる。

評定要素グループは、着目閾値とともに順に選択される。具体的には、１番目の着目閾値では要素グループＭ０が選択され、２番目の着目閾値では要素グループＭ１が選択される。着目閾値は、評定要素グループに属する要素のいずれかに格納されることとなる。

ステップＳ３２０では、決定済み閾値の対応ドットをオンとする。決定済み閾値とは、格納要素が決定された閾値を意味する。ここでは、ドットの形成されやすい値の閾値から順に選択されるので、着目閾値にドットが形成される際には、決定済み閾値が格納された要素に対応する画曽爾は必ずドットが形成されることになる。逆に、着目閾値にドットが形成される最も小さな入力階調値においては、決定済み閾値が格納された要素以外の要素に対応する画素にはドットは形成されないことになる。

格納要素の決定は、ドットの形成が疎となっている画素に対応する要素に着目閾値が格納されるように格納要素を決定する。マトリックスの各要素に対応する画素に形成される複数のドットが各階調値において均一に形成されるか否かが評価の基準となっているからである。

ステップＳ３３０では、ローパスフィルタ処理が行われる。ローパスフィルタ処理は、ドット密度マトリックスにおいて低周波成分を抽出する処理である。ここで、ドット密度マトリックスとは、ステップＳ３２０でドットが形成された要素を１とし、ドットが形成されていない要素を０としたときのマトリックスである。定周波成分を抽出するのは、低周波領域で比較的に感度が高い人間の視覚感度特性を考慮してディザマトリックスを最適化するためである。

ローパスフィルタ処理が行われた後のディザマトリックスＭの各要素内の数字は全体評価値を表している。全体評価値とは、例えば、８個の閾値の格納要素が決定されたディザマトリックスＭにおいて、仮に９番目のドットを形成したと仮定したときの各要素の評価値を意味する。大きな数字は、ドットの密度が高く、小さな数字はドットの密度が低い、すなわちドットが疎であることを意味する。

また、要素グループＭ０に対応する画素に関するドット密度マトリックスに対してもローパスフィルタ処理が行われる。ローパスフィルタ処理が行われると、グループ評価値が算出される。グループ評価値とは、例えば、２個の閾値の格納要素が決定されたディザマトリックスにおいて、仮に３番目のドットを形成したと仮定したときの各要素の評価値を意味する。

このようにして全評定マトリックスについて処理が完了したか否かを判定し（Ｓ３４０）、完了した場合にはステップＳ３５０を行い、完了していない場合にはステップＳ３１０に戻る。このようにして、全評定マトリックスについてステップＳ３１０〜Ｓ３３０までの処理を繰り返す。

ステップＳ３５０では、総合評価値決定処理が行われる。総合評価値決定処理は、全体評価値とグループ評価値とに所定の重み付けを行って加算することによって決定される。ここでは、一例として全体評価値とグループ評価値の重み付けをそれぞれ「２」と「１」としている。

ステップＳ４００では、格納要素決定処理が行われる。格納要素決定処理は、着目閾値の格納要素を決定する処理である。格納要素は、総合評価値が最も小さな要素の中から決定される。

このような処理を、最もドットの形成されやすい閾値から最もドットの形成され難い閾値までの全閾値について行うと、ディザマトリックスの生成処理が完了する（Ｓ５００）。

＜ノズル配置が千鳥配置の場合＞
次に、ヘッドユニットにおけるノズルの配置をいわゆる千鳥配置（具体的な配置については以下を参照）にしたときのドットの形成について説明を行う。尚、ここでは、前述のヘッドユニットとはノズルの配置が異なっているため、符号を４０’としてヘッドユニット４０’の説明を行う。

図１６は、ヘッドユニット４０’を説明するための図である。ヘッドユニット４０’は、６つのノズル群（第１ノズル群４１０’〜第６ノズル群４６０’）を含んでいる。各ノズル群は、第１イエローインクノズル列Ｙ１、第２イエローインクノズル列Ｙ２、第１マゼンタインクノズル列Ｍ１、第２マゼンタインクノズル列Ｍ２、第１シアンインクノズル列Ｃ１、第２シアンインクノズル列Ｃ２、第１ブラックインクノズル列Ｋ１、及び、第２ブラックインクノズル列Ｋ２を含んでいる。

第２イエローインクノズル列Ｙ２のノズルは、用紙の紙幅方向について第１イエローインクノズル列Ｙ１のノズル間の中央に位置するように、第１イエローインクノズル列Ｙ１に対して図中のノズル列方向の右側にずれるように並んでいる。図中に示すように、マゼンタ、シアン、ブラックのぞれぞれのノズル列も、第１イエローインクノズル列Ｙ１及び第２イエローインクノズル列Ｙ２と同様に並んでいる。

このように、一方のノズル列のノズルを紙幅方向について他方のノズル列のノズル間の中央に位置するように配置することで、用紙の紙幅方向について解像度を高めて印刷することができるようになっている。

図１７は、ヘッドユニット４０’によるドットの形成を説明するための図である。ここでは、まず、低解像度でドットを形成するときと比較するために、参考例として、ヘッドユニット４０’を使用して高解像度でドットの形成を行う場合について説明する。

図には、ヘッドユニット４０’の一部と、用紙Ｓの一部とが示されている。また、用紙Ｓには、形成されたドットが示されている。ここでも説明の容易のために、第１イエローインクノズル列Ｙ１と第２イエローインクノズル列Ｙ２とを用いてドットの形成の説明を行う。よって、第１イエローインクノズル列Ｙ１と第２イエローインクノズル列Ｙ２は実線で描かれている。また、イエローインクノズルには、紙面左側から順番にＫ〜Ｋ＋２３の番号が付されている。

図では、用紙Ｓが搬送方向に搬送されつつドットの形成が行われている。ここでは、ノズル番号Ｋ〜Ｋ＋２３のノズルから吐出されたインク滴が紙幅方向に一列に並ぶように用紙Ｓに着弾しドットが形成されている。紙幅方向のドットピッチは、ノズル番号Ｋとノズル番号Ｋ＋１とで構成されるノズルピッチと一致している。また、用紙の搬送方向についてのドットピッチも、紙幅方向のドットピッチと一致するように形成されている。ヘッドユニット４０’はプリンタ１に対して固定されているため、用紙の紙幅方向についての解像度は、紙幅方向のノズル番号Ｋとノズル番号Ｋ＋１とで構成されるノズルピッチと一致する。そして、ここでは紙幅方向について最も高い解像度で印刷が行われていることとなる。

ここでは、第２ノズル群４２０’の一部を用いて説明を行っているが、実際の印刷では第１ノズル群４１０’〜第６ノズル群４６０’が使用される。この場合、第１ノズル群４１０’〜第６ノズル群４６０’から吐出されたインク滴で形成されるドットがノズル列方向に一列に並ぶようにインク滴の吐出タイミングが調整され、ドットが形成される。このとき、紙幅方向には、ノズル群６つ分のドット列が形成可能となるため、紙幅方向に６インチの画像を形成することができる。

図１８Ａは、ヘッドユニット４０’による低解像度でのドットの形成を説明するための図（その１）である。ここでも、第２ノズル群４２０’が示されており、第１イエローインクノズル列Ｙ１及び第２イエローインクノズル列Ｙ２からのインク滴の吐出により用紙Ｓにドットが形成される様子が示されている。

ここで、前述の高解像度でドットを形成したときと異なっているのが、ドットを形成する際に使用されるノズルがノズル列毎となっていることである。ここでは、Ｋ＝１とした場合、奇数番号のノズルからのみインク滴が吐出されドットが形成されている。これは、言い換えると、第１イエローインクノズル列Ｙ１のノズルからのみインク滴が吐出されドットが形成されているといえる。尚、低解像度で印刷を行っているため、１つの画素の一辺の長さは高解像度のときのものの２倍となる。また、ドットの大きさも高解像度のときよりも大きなドットが形成されるように、駆動パルスＰＳ２の振幅が大きくなるように調整されることとなる。

図１８Ｂは、ヘッドユニット４０’による低解像度でのドットの形成を説明するための図（その２）である。図に示されているものの構成は、図１８Ａのものとほぼ同様であるが、ドットを形成しているノズルが異なっている。

ここでは、Ｋ＝１としたとき、偶数番号のノズルからのみインク滴が吐出されドットが形成されている。これは、言い換えると、第２イエローインクノズル列Ｙ２のノズルからのみインク滴が吐出されドットが形成されているといえる。

このように、ここでは、低解像度で印刷を行う際、第１イエローインクノズル列Ｙ１のノズルで印刷を行う場合と、第２イエローインクノズル列Ｙ２のノズルで印刷を行う場合とを適当なタイミングで切り替えて使用する。このように使用するノズルを適当なタイミングで切り替えることによって、低解像度印刷を行う場合に、特定のノズルのみを使用してドットを形成するということがない。そうすると、ノズル全体を平均的に使用して印刷を行うことができ、ノズルに対する負担を平均化することができる。そして、ノズルの寿命を平均化して、ヘッドユニットの寿命を延ばすことができる。

第１イエローインクノズル列Ｙ１のノズルで印刷を行う場合と、第２イエローインクノズル列Ｙ２のノズルで印刷を行う場合との切り替え（以下、ノズル列の切り替えとする）は、前述と同様に、用紙１枚毎又は複数枚毎に行うこととすることができる。また、ノズル列の切り替えを用紙Ｓ状の領域ごとに行うこととしてもよい。

図１９は、ドット列ごとに使用するノズルを変更した場合のドットの形成方法を説明するための図である。
ここでも低解像度での印刷が行われる。よって、同時にインク滴を吐出するノズルは、同一のノズル列に存在するノズルである。具体的には、ある１列のドット列が形成されるときには、第１イエローインクノズル列Ｙ１のノズルが使用され、次の１列のドット列が形成されるときには第２イエローインクノズル列Ｙ２のノズルが使用される。このように、１列のドット列毎に使用されるノズル列が入れ替えられる。

これは言い換えると、最初のドット列（１列目のドット列とする）を形成するときに使用されるノズルは、Ｋ＝１としたときの奇数番号のノズルである。また、次の列のドット列を形成するときに使用されるノズルは、偶数番号のノズルである。つまり、奇数列のドット列は奇数番号のノズルが形成し、偶数列のドットは偶数番号のノズルが形成する。このように、形成するドット列ごとに使用するノズルを切り替えて印刷を行う。

このようにすることで、低解像度印刷を行う場合であっても、特定のノズルのみを使用してドットを形成するということがない。そうすると、ノズル全体を平均的に使用して印刷を行うことができ、ノズルに対する負担を平均化することができる。そして、ノズルの寿命を平均化して、ヘッドユニットの寿命を延ばすことができる。

尚、このように印刷を行った場合も、ドットが形成される画素は、前述の図１２Ｃの黒色で示した升目のように千鳥状に配列されることとなる。よって、このときに使用されるハーフトーン処理も、前述の千鳥状の画素に対応したディザマトリックスを使用して行われる。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
また、以上説明した技術は、紙等にインクを吐出して印刷を行う印刷方法以外にも、様々な工業用装置に適用可能である。主なものとしては、布地に模様をつけるための捺染装置（方法）、回路基板上に回路パターンを形成するための回路基板製造装置（方法）、チップへＤＮＡを溶かした溶液を塗布してＤＮＡチップを製造するＤＮＡチップ製造装置（方法）、有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイ製造装置（方法）等が挙げられる。

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。

また、上述の実施形態では、紙幅方向にわたってノズルが並ぶプリンタ１について説明を行ったが、プリンタ１の型式はこれに限られない。例えば、ノズルが用紙の搬送方向に並ぶノズル列を含むヘッドが用紙Ｓの紙幅方向に移動しつつ印刷を行うようなインクジェットプリンタであってもよい。

また、説明の容易のために、上述の実施形態において使用されたドットのサイズは１種類であったが、小ドット、中ドット、及び、大ドットの３種類のサイズのドットを用いて画像を形成するものとしてもよい。

＜ヘッドについて＞
前述の実施形態では、圧電素子を用いてインクを吐出していた。しかし、液体を吐出する方式は、これに限られるものではない。例えば、熱によりノズル内に泡を発生させる方式など、他の方式を用いてもよい。

＝＝＝まとめ＝＝＝
（１）上述の実施形態における液体吐出装置としてのプリンタ１は、用紙Ｓにインク滴を吐出して用紙Ｓにドットを形成するための複数のノズルが用紙Ｓとの相対移動方向と交差する方向に所定のノズルピッチで並ぶ第１ノズル列（例えば、第１イエローインクノズル列Ｙ１）を備える。また、プリンタ１は、用紙Ｓにインク滴を吐出して用紙Ｓにドットを形成するための複数のノズルが用紙Ｓとの相対移動方向と交差する方向に所定のノズルピッチで並ぶ第２ノズル列であって、第１ノズル列の位置に対してノズルの並ぶ方向にずれている第２ノズル列（例えば、第２イエローインクノズル列Ｙ２）を備える。
また、プリンタ１は、第１ノズル列の複数のノズルと第２ノズル列の複数のノズルから一部のノズルを選択し、ノズルの並ぶ方向にドット列を形成するように、選択したノズルからのインク滴の吐出を制御するコントローラ６０であって、選択される一部のノズルを変更しつつドット列を形成させるコントローラ６０を備える。
このようにすることで、選択される一部のノズルを変更しつつドット列を形成させるので、特定のノズルのみを使用してドットを形成するということがない。そうすると、ノズル全体を平均的に使用して印刷を行うことができ、ノズルに対する負担を平均化することができる。そして、ノズルの寿命を平均化して、ヘッドユニットの寿命を延ばすことができる。

（２）また、コントローラ６０は、これら複数のノズルのうち一部のノズルを所定の配列パターンで並ぶように選択し、選択されるこれら一部のノズルを変更しつつドット列を形成させる。
このようにすることで、使用するノズルの選択を所定の配列パターンで行うことができる。

（３）また、コントローラ６０は、第１ノズル列と第２ノズル列のうち１つのノズル列を選択し、選択されるこのノズル列を変更しつつドット列を形成させる。
このようにすることで、ドットを形成するノズルをノズル列毎に変更しつつインク滴を吐出するようにすることができる。

（４）また、コントローラ６０は、第１ノズル列のノズルと第２ノズル列のノズルとで構成されるノズルピッチの整数倍のピッチで並ぶように一部のノズルを選択し、選択されるこの一部のノズルを変更しつつドット列を形成させる。
このようにすることで、第１ノズル列と第２ノズル列において、ドットを形成可能なノズルを変更しつつインク滴を吐出するようにすることができる。

（５）また、前述の一部のノズルの変更は、用紙Ｓとの相対移動方向と交差する方向に並ぶ画素列に対するドット列の形成を一つの単位として、用紙１枚分に対する画像の形成を一つの単位として、又は、用紙Ｓに設定された領域に対する画像の形成を一つの単位として行われる。
このようにすることで、所定のタイミングで前述のノズルの変更を行うことができる。

（６）また、次のような印刷方法があることはいうまでもない。まず、用紙Ｓにインク滴を吐出して用紙Ｓにドットを形成するための複数のノズルが用紙Ｓとの相対移動方向と交差する方向に所定のノズルピッチで並ぶ第１ノズル列と第２ノズル列であって、一方のノズル列は他方のノズル列の位置に対してノズルの並ぶ方向にずれている２つのノズル列の複数のノズルから一部のノズルを選択する。そして、ノズルの並ぶ方向にドット列を形成するように、選択したノズルからのインク滴の吐出を行う。次に、選択される一部のノズルを変更する。
このようにすることで、選択される一部のノズルを変更しつつドット列を形成させるので、特定のノズルのみを使用してドットを形成するということがない。そうすると、ノズル全体を平均的に使用して印刷を行うことができ、ノズルに対する負担を平均化することができる。そして、ノズルの寿命を平均化して、ヘッドユニットの寿命を延ばすことができる。

印刷システム１００の全体構成のブロック図である。 図２Ａは、プリンタ１の断面図であり、図２Ｂは、プリンタ１の内部構造の斜視図である。 ヘッドユニット４０の構成を説明するための図である。 ノズルからインク滴を吐出させるための構造を説明するための図である。 駆動信号を説明するための図である。 画素データの変換処理を説明するためのフローチャートである。 ディザマトリックスを参照しながら、各画素についてのドットの形成の有無を判定する様子を概念的に説明するための図である。 ヘッドユニット４０により高解像度でのドットの形成を説明する図である。 図９Ａは、ヘッドユニット４０による低解像度でのドットの形成を説明するための図（その１）であり、図９Ｂは、ヘッドユニット４０による低解像度でのドットの形成を説明するための図（その２）である。 用紙Ｓに設定された領域を説明するための図である。 ドット列ごとに使用するノズルを変更した場合のドットの形成方法を説明するための図である。 図１２Ａは、ドットを形成可能な奇数画素列を表す図であり、図１２Ｂは、ドットを形成可能な偶数画素列を表す図であり、図１２Ｃは、ドット列ごとにノズルを切り替えたときの画素を説明するための図であり、図１２Ｄは、千鳥状の画素にドットを形成する場合の階調値の振り分けについて説明するための図である。 ディザマトリックスの生成方法の処理ルーチンを示すフローチャートである。 図１４Ａは、ディザマトリックスＭを示す図であり、図１４Ｂは、要素グループＭ０を示す図であり、図１４Ｃは、要素グループＭ１を示す図である。 ディザマトリックス評定処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。 ヘッドユニット４０’を説明するための図である。 ヘッドユニット４０’によるドットの形成を説明するための図である。 図１９Ａは、ヘッドユニット４０’により低解像度でのドットの形成を説明するための図（その１）であり、図１９Ｂは、ヘッドユニット４０’により低解像度でのドットの形成を説明するための図（その２）である。 ドット列ごとに使用するノズルを変更した場合のドットの形成方法を説明するための図である。

符号の説明

１ プリンタ、
２０ 用紙搬送機構、２１ 給紙ローラ、
上流側搬送ローラ２３Ａ、下流側搬送ローラ２３Ｂ、２４ ベルト、
４０ ヘッドユニット、５０ 検出器群、６０ コントローラ、
６１ インタフェース、７０ 駆動信号生成回路、
４０２ インク供給路、４０４ ノズル連通路、４０６ 弾性板、
４１０ 第１ノズル群、４２０ 第２ノズル群、４３０ 第３ノズル群、
４４０ 第４ノズル群、４５０ 第５ノズル群、４６０ 第６ノズル群、
ＣＯＭ 駆動信号、Ｎｚ ノズル、ＰＺＴ ピエゾ素子、
Ｙ イエローインクノズル列、Ｍ マゼンタインクノズル列、
Ｃ シアンインクノズル列、Ｋ ブラックインクノズル列、
Ｙ１ 第１イエローインクノズル列、Ｙ２ 第２イエローインクノズル列、
Ｍ１ 第１マゼンタインクノズル列、Ｍ２ 第２マゼンタインクノズル列、
Ｃ１ 第１シアンインクノズル列、Ｃ２ 第２シアンインクノズル列、
Ｋ１ 第１ブラックインクノズル列、Ｋ２ 第２ブラックインクノズル列

Claims (6)

1. 媒体に液体滴を吐出して前記媒体にドットを形成するための複数のノズルが前記媒体との相対移動方向と交差する方向に所定のノズルピッチで並ぶ第１ノズル列と、
   前記媒体に液体滴を吐出して前記媒体にドットを形成するための複数のノズルが前記媒体との相対移動方向と交差する方向に前記所定のノズルピッチで並ぶ第２ノズル列であって、前記第１ノズル列の位置に対して前記ノズルの並ぶ方向にずれている第２ノズル列と、
   前記第１ノズル列の複数のノズルと前記第２ノズル列の複数のノズルから一部のノズルを選択し、前記ノズルの並ぶ方向にドット列を形成するように、選択した前記ノズルからの前記液体滴の吐出を制御するコントローラであって、選択される前記一部のノズルを変更しつつ前記ドット列を形成させるコントローラと、
   を備える液体吐出装置。
2. 前記コントローラは、前記複数のノズルのうち前記一部のノズルを所定の配列パターンで並ぶように選択し、選択される前記一部のノズルを変更しつつ前記ドット列を形成させる、請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記コントローラは、前記第１ノズル列と前記第２ノズル列のうち１つのノズル列を選択し、選択される前記ノズル列を変更しつつ前記ドット列を形成させる、請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
4. 前記コントローラは、前記第１ノズル列のノズルと前記第２ノズル列のノズルとで構成されるノズルピッチの整数倍のピッチで並ぶように前記一部のノズルを選択し、選択される前記一部のノズルを変更しつつ前記ドット列を形成させる、請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
5. 前記一部のノズルの変更は、前記媒体との相対移動方向と交差する方向に並ぶ画素列に対するドット列の形成を一つの単位として、媒体１枚分に対する画像の形成を一つの単位として、又は、媒体に設定された領域に対する画像の形成を一つの単位として行われる、請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出装置。
6. 媒体に液体滴を吐出して前記媒体にドットを形成するための複数のノズルが前記媒体との相対移動方向と交差する方向に所定のノズルピッチで並ぶ第１ノズル列と第２ノズル列であって、一方のノズル列は他方のノズル列の位置に対して前記ノズルの並ぶ方向にずれている２つのノズル列の複数のノズルから一部のノズルを選択し、前記ノズルの並ぶ方向にドット列を形成するように、選択した前記ノズルからの前記液体滴の吐出を行うステップと、
   選択される前記一部のノズルを変更するステップと、
   を含む液体吐出方法。

Images