JP2018020473A - 吐出波形生成装置およびプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】インクの吐出抜けによる画像の乱れを防止することができる吐出波形生成装置およびプログラムを提供する。
【解決手段】タイミング基準生成回路(タイミング基準生成手段)がライン同期信号を取得した場合に、波形生成器(波形パターン生成手段)が駆動電圧の生成を終了していないことを条件として、抜け補正回路(タイミング補正手段)が波形生成器に対して、吐出波形である駆動電圧の生成を開始させる。これによって、駆動電圧の生成を遅らせる遅延時間に相当するタイミングの前に新たなライン同期信号が発生した場合であっても、吐出抜けによる画像の乱れを防止する。
【選択図】図3

Description

本発明は、吐出波形生成装置およびプログラムに関する。
インクジェットプリンタでは、ピエゾ素子(圧電素子)に電圧を印加することにより、ノズルから吐出するインクの量を、大滴、中滴、小滴と制御して画像を形成している。インクの吐出は、一般的に画像をマトリクスに分割したライン毎に行う。このとき、ピエゾ素子の特性と、ピエゾ素子に印加する電圧波形(駆動波形)を生成する吐出波形生成装置の特性と、吐出されるインクの特性と、にばらつきが発生すると、インクの吐出速度にばらつきが生じるおそれがある。インクの吐出速度にばらつきが生じると、画像の所定の位置にインクが着弾しないおそれがあるため、インクの吐出波形を生成するタイミングを印字ライン毎に調整して、意図した位置にインクが着弾するようにタイミング補正を行う例が知られている。
このような従来の吐出波形生成装置では、DLL(Delay Lock Loop)等を用いて、各印字ラインを特定するライン同期信号の1周期を等分割して、等分割されたチャンネル毎に、ライン同期信号に基づいて指定した分割タイミングでインクの吐出波形の生成を開始していた。ところで、印刷用紙の搬送速度を変化させた場合には、印刷動作を正常に行うために、ライン同期信号の周期を変化させる必要がある。すなわち、印刷用紙の搬送速度を速くした場合には、ライン同期信号の周期を短くして、逆に印刷用紙の搬送速度を遅くした場合には、ライン同期信号の周期を長くする必要がある。また、印刷用紙の搬送速度が変わらないときであっても、ライン同期信号の周期は揺らぎによって変動する。したがって、例えば、ライン同期信号の周期が短く変化した場合には、吐出タイミングの調整レンジが複数の印字ラインに亘ってしまうこととなり、指定した分割タイミングが同一の印字ライン上に出現しない場合が生じる。このような場合には、印字ラインに行われるべきで印字が行われない、いわゆるインクの吐出抜けが発生するという問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、インクの吐出抜けによる画像の乱れを防止することができる吐出波形生成装置およびプログラムを提供することを目的とするものである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、インクを吐出する複数の吐出ノズルの吐出タイミングを同期させるための基準となるライン同期信号に基づいて、画像データから、当該画像データを印刷する前記インクの吐出波形を生成するための基準となる吐出タイミングを生成するタイミング基準生成手段と、前記タイミング基準生成手段が生成した前記吐出タイミングに基づいて、前記吐出波形の生成開始タイミングを調整するタイミング調整手段と、前記タイミング基準生成手段と前記タイミング調整手段との出力に基づいて、前記画像データから前記吐出波形を生成する波形パターン生成手段と、前記タイミング基準生成手段が前記ライン同期信号を取得した場合に、前記波形パターン生成手段が前記吐出波形の生成を終了していないことを条件として、前記波形パターン生成手段に対して、前記吐出波形の生成を開始させるタイミング補正手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、インクの吐出タイミングを、ライン同期信号の周期を等分割したタイミングを基準として確実に制御することができるため、インクの吐出抜けによる画像の乱れを防止することができる。
図1は、従来の吐出波形生成装置の問題点について説明する第1の図であり、図1(a)は印字した画像の乱れが発生していない様子を示す図である。図1(b)はインクが印刷媒体に着弾するタイミングがばらついた際に印字した画像の乱れが発生した様子、および画像の乱れを調整して印字した様子を示す図である。 図2は、従来の吐出波形生成装置の問題点について説明する第2の図であり、図2(a)は印字した画像の乱れが発生していない様子を示す図である。図2(b)はインクが印刷媒体に着弾するタイミングがばらついた際に印字した画像の乱れが発生した様子を示す図である。図2(c)は吐出タイミングの調整によって、画像の乱れを調整して印字した際に、インクの吐出抜けが発生した例を示す図である。 図3は、実施の形態の吐出波形生成装置のハードウェア構成を示すハードウェアブロック図である。 図4は、吐出波形生成装置が生成する、圧電素子を駆動する駆動電圧(吐出波形)の一例を示す図である。 図5は、ライン同期信号を等分割したタイミングで吐出波形生成のタイミング調整を行うタイミングチャートの一例を示す図であり、図5(a)は吐出タイミングの調整を行わない場合の例を示す図である。図5(b)は吐出タイミングを所定の遅延量だけ遅延させた場合の例を示す図である。 図6は、タイミング基準生成回路の内部構成の一例を示す図である。 図7は、タイミング調整回路、抜け検知回路、および抜け補正回路の内部構成の一例を示す図である。 図8は、吐出波形生成装置が行う吐出抜けの検出動作のタイミングチャートであり、図8(a)は吐出タイミングの調整を行わない場合の例を示す図である。図8(b)はTDLY値を1として吐出タイミングを調整した例を示す図である。図8(c)はTDLY値を31として吐出タイミングを調整した例を示す図である。 図9は、吐出抜けが発生する場合における吐出タイミング調整処理のタイミングチャートである。 図10は、吐出波形生成装置が行う吐出タイミングの調整処理の流れを示すフローチャートである。
以下に添付図面を参照して、吐出波形生成装置およびプログラムの実施の形態を詳細に説明する。
まず、従来の吐出波形生成装置の問題点について具体的に説明する。図1は、従来の吐出波形生成装置の問題点について説明する第1の図であり、インクが印刷媒体に着弾するタイミングがばらついた際に、印字した画像の乱れが発生する様子を示した図である。また図2は、従来の吐出波形生成装置の問題点について説明する第2の図であり、吐出タイミングの調整によって画像の乱れを調整して印字した際に、インクの吐出抜けが発生した例を示す図である。
図1(a)に示すように、印字ラインに沿って複数設けられた吐出ノズル15から吐出されたインクは、印刷媒体の所定位置に着弾することにより、所定の吐出動作すなわち印字を行う。このとき、ノズル列に平行な直線を印字したときには、乱れのない直線上に整列したドット列を印字することができる。ところが、吐出ノズル15を駆動するピエゾ素子の特性と、ピエゾ素子を駆動するドライバICの特性と、吐出されるインクの特性と、にばらつきが発生すると、インクの吐出速度にばらつきが生じるおそれがある。そして、インクの吐出速度にばらつきが生じると、吐出されたインクの着弾位置にばらつきが発生するおそれがある。
吐出されたインクの着弾位置がばらつくと、図1(b)に示すように、ノズル列に平行な直線を印字したときに、ドット列が直線上に整列しないため、印字された図形の輪郭がぼやけたように見える。したがって、特に小さい文字を印字しようとした場合には、文字が見づらくなる。そこで、一般には、テストパターンを印字するなどして、吐出ノズル毎にインクの着弾位置を確認して(キャリブレーション)、確認した結果を吐出ノズル毎の吐出タイミングにフィードバックするタイミング調整を行う。この場合、図1(b)に示すように、駆動タイミングが早い吐出ノズル15からインクを吐出させる吐出タイミングを遅らせることにより、一番遅い着弾の列位置Rに合わせるのが簡便である。
また、図2(c)に示すように、吐出タイミングの調整を行った際に、本来インクの吐出を行わせるべき吐出波形が消失することにより、インクの吐出が行われない吐出抜けが発生する場合がある。すなわち、図2(a)に示す正常な印字状態に対して、図2(b)に示すように着弾位置のばらつきが発生したときに、前述した吐出タイミングの調整を行った場合を考える。このとき、各印字ラインを特性するライン同期信号の周期の揺らぎ(ジッター)が発生すると、設定した吐出タイミングの遅れ量(ディレイ値)に相当する吐出タイミングの前に、新たな同期信号が発生するおそれがある。このような場合には、本来生成すべき吐出波形の生成が行われないため、吐出波形が消失する。したがって、図2(c)に示すようにインクの吐出が行われない吐出抜けが発生する。
(吐出波形生成装置のハードウェア構成の説明)
次に、実施の形態に係る吐出波形生成装置100のハードウェア構成について、図3を用いて説明する。図3は、実施の形態に係る吐出波形生成装置100のハードウェア構成を示すハードウェアブロック図である。図3に示すように、吐出波形生成装置100は、吐出波形生成処理部11と、画像データ処理装置12と、CPU13と、メモリ14と、吐出ノズル15と、を備える。なお、吐出波形生成装置100は、図3に不図示のインクジェットプリンタの一部を形成している。
吐出波形生成処理部11は、吐出ノズル15から吐出するインクの吐出タイミングを、吐出ノズル15毎に生成する。そして、生成された吐出波形を吐出ノズル15に与えることにより、インクの吐出を制御する。吐出波形生成処理部11の詳細な構成については後述する。
画像データ処理装置12は、インクジェットプリンタによって形成する画像を保持する。画像データ処理装置12は、保持している画像の輝度階調値および色情報を分析して、吐出波形生成処理部11に対して、ドット毎のインクの吐出波形を指定する。画像データ処理装置12は、吐出波形生成処理部11に対して、波形選択信号転送クロックSCK(203)と、波形パターン選択信号SDI(204)と、ライン同期信号SL_N(205)をそれぞれ与える。
ライン同期信号SL_N(205)は、吐出ノズル15の吐出周期を表す同期信号である。
波形選択信号転送クロックSCK(203)は、ライン同期信号SL_N(205)の1周期の間に吐出ノズル15の個数に相当するクロックを発生させた信号である。なお、本実施の形態の吐出波形生成装置100は、吐出ノズル15を320個備えており、波形選択信号転送クロックSCK(203)は、320クロックを発生させた信号であるとする。波形選択信号転送クロックSCK(203)は、後述する波形パターン選択信号SDI(204)と連携して、320個の吐出ノズル15(N1〜N320)の各々(チャンネル1からチャンネル320)に対して、使用する吐出波形を指定する。
波形パターン選択信号SDI(204)は、後述する波形データメモリ306に記憶された吐出波形のどれを使用するかをチャンネル毎に指定する、波形選択信号転送クロックSCK(203)に同期した信号である。波形データメモリ306に記憶された吐出波形が8種類ある場合、波形パターン選択信号SDI(204)は、8種類の吐出波形の中から1つを特定するために、3ビットの信号となる。吐出波形の種類が増えた場合には、それに伴って、波形パターン選択信号SDI(204)のビット数が増加する。
吐出波形生成装置100は、一般的なコンピュータシステムの構成を有しており、CPU13は、メモリ14に記憶されたプログラムPを読み出して実行することにより、吐出波形生成装置100が行う処理の制御を司る。CPU13は、吐出波形生成処理部11に対して制御信号CTRL(206)を与えることにより、吐出波形生成処理部11の波形データメモリ306に対して、各吐出ノズル15(N1〜N320)に応じた吐出波形を設定する。また、CPU13は、吐出ノズル15に対して、キャリブレーション動作としてテストパターンを印字させた後、各吐出ノズルに応じた吐出タイミングを、制御信号CTRL(206)を介して、後述するタイミング調整回路304に設定する。CPU13は、さらに、プログラムPを実行することにより、前述した画像データ処理装置12の動作を制御する。
メモリ14は、プログラムP、画像データ、および吐出波形生成装置100が用いる各種データ等を記憶する。メモリ14は、主記憶装置であるRAM(Random Access Memory)、および2次記憶装置であるROM(Read Only Memory)を備える。プログラムPは実行可能な形式でRAM上に展開されてCPU13で実行される。画像データ、および吐出波形生成装置100が用いる各種データはROMに記憶されて、必要に応じてCPU13および画像データ処理装置12によって参照される。
CPU13と、メモリ14と、画像データ処理装置12と、は内部バス16によって互いに接続されている。
吐出ノズル15は、圧電素子を備えた複数の吐出ノズル(N1〜N320)を備える。図3は、圧電素子PZT−1から圧電素子PZT−320を有する320個の吐出ノズル(N1〜N320)を備えた例である。各圧電素子(PZT−1〜PZT−320)には、それぞれ駆動電圧VDO1(215)から駆動電圧VDO320(215)が印加される。すると、圧電素子(PZT−1〜PZT−320)の直下に形成された流路に圧力がかかり、その勢いで、各吐出ノズル(N1〜N320)は、駆動電圧VDOn(215)(n=1〜320)に応じた量のインクを出力する。すなわち、駆動電圧VDOn(215)(n=1〜320)と、吐出ノズル15から吐出されるインクの吐出波形と、は一意に対応する。
(吐出波形生成処理部のハードウェア構成の説明)
次に、吐出波形生成処理部11のハードウェア構成について説明する。吐出波形生成処理部11は、シフトレジスタ301と、ラッチ302と、制御設定レジスタ303と、タイミング基準生成回路309と、波形生成器305と、波形データメモリ306と、DA変換器307と、ドライバ308と、タイミング調整回路304と、抜け検知回路310と、抜け補正回路311と、を備える。
なお、吐出波形生成処理部11は、波形生成器305と、波形データメモリ306と、DA変換器307と、ドライバ308と、タイミング調整回路304と、抜け検知回路310と、抜け補正回路311と、を吐出ノズル15の個数分、すなわち図3の例では、それぞれ320個ずつ備えている。
シフトレジスタ301は、シリアル信号である波形パターン選択信号SDI(204)を、波形選択信号転送クロックSCK(203)に基づいて、各吐出ノズル15(N1〜N320)に対応するパラレル信号である波形選択信号(D1〜D320)(202)に変換する。波形選択信号(D1〜D320)(202)は、チャンネル毎に異なるデータを取ることができ、ライン同期信号SL_N(205)に同期して更新される。
ラッチ302は、シフトレジスタ301でパラレル信号に変換された波形選択信号(D1〜D320)(202)を、ライン同期信号SL_N(205)に同期したタイミングで保持する。
制御設定レジスタ303は、CPU13から制御信号CTRL(206)を介して吐出波形を受け取り、受け取った吐出波形を波形パターン信号DATA(207)として各チャンネルに対応する波形データメモリ306に書き込む。また制御設定レジスタ303は、キャリブレーション後に、各チャンネルの吐出タイミングの調整値であるTDLY値208をCPU13から制御信号CTRL(206)を介して受け取って保持する。TDLY値208は、チャンネル毎に設定されて、TDLY1値からTDLY320値の各値を有する。以後、特にチャンネルnが保持するTDLY値208であることを示す場合、TDLYn値208と表記する。
タイミング基準生成回路309(タイミング基準生成手段の一例)は、吐出タイミングの調整のために用いるタイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)を生成する。タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)は、ライン同期信号SL_N(205)の1周期を、例えば32等分した時間間隔毎にカウントアップしたカウント値を有する。以後、タイミング基準信号LSDLY1(214)が有するカウント値をカウント値CNT1で表し、タイミング基準信号LSDLY2(214)が有するカウント値をカウント値CNT2で表す。ライン同期信号SL_N(205)の1周期を32等分したタイミングは、吐出タイミングを調整する際の時間分解能を表す。なお、32等分は一例であって、この値に限定されるものではない。
さらに、タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)は、ライン同期信号SL_N(205)の2周期分に亘ってカウントしたカウント値を保持している。なお、タイミング基準信号LSDLY1とタイミング基準信号LSDLY2とは、位相がライン同期信号SL_N(205)の1周期分ずれている。タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)の詳しい仕様は後述する。
波形生成器305(波形パターン生成手段の一例)は、波形選択信号(D1〜D320)(202)に応じた、圧電素子(PZT−1〜PZT−320)の駆動電圧VDO(215)(吐出波形)を生成する。
波形データメモリ306は、駆動電圧VDO(215)を生成するための波形パターンを複数セット格納する。波形データメモリ306は、図3に示すように各チャンネルで個別にメモリを持ってもよいし、あるいは、全チャンネルで共通に使用する1つのメモリを備える構成であってもよい。
DA変換器307は、波形生成器305が生成した駆動電圧VDO(215)をアナログ波形に変換する。
ドライバ308は、DA変換器307が生成したアナログ波形の駆動電圧VDO(215)を、圧電素子(PZT−1〜PZT−320)が駆動可能な電圧まで引き上げる。ドライバ308は、波形生成器305から信号OE(216)を受けて駆動電圧VDO(215)を引き上げる。
タイミング調整回路304(タイミング調整手段の一例)は、各チャンネルにおいて、カウント値CNT1が、CNT1=TDLYn値であるとき、またはカウント値CNT2がCNT2=TDLYn値であるとき、波形生成器305に対して駆動電圧VDO(215)の生成開始を指示する波形スタート信号wfsf(501)を生成する。これにより、タイミング調整回路304は、インクの吐出波形の生成開始タイミングを調整する。
抜け検知回路310は、タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)に基づいて、吐出抜けの発生を示す抜け信号nuke(212)を発生する。抜け信号nuke(212)は、波形生成器305から、1ドット分の駆動電圧VDO(215)の生成が終了したことを示す波形生成終了フラグ220(図4参照)を受けるとリセットされる。詳しくは後述する。
抜け補正回路311(タイミング補正手段の一例)は、抜け信号nuke(212)を受けて、タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)が所定のカウント値CNT1、CNT2を有するとき、すなわち、CNT1=TDLYn値またはCNT2=TDLYn値であるときに、タイミング調整回路304に対して、波形スタート信号wfsf(501)の生成開始を指示する。詳しくは後述する。なお、抜け補正回路311は、タイミング調整回路304に対して波形スタート信号wfsf(501)を生成させるトリガ信号210を送る。
以下、吐出波形生成装置100の各部の作用について、順を追って説明する。
(駆動電圧波形の説明)
図4は、波形生成器305(図3)が、ライン同期信号SL_N(205)を基準にして、吐出ノズル15を駆動する駆動電圧VDOn(215)(n=1〜320)を生成する例である。ライン同期信号SL_N(205)は、1列に並んだ吐出ノズル15(N1〜N320)の吐出周期、すなわち、1ドットを印字する周期Tlineを表す。ライン同期信号SL_N(205)は、ローアクティブで、立下がり位置(図4に示す時刻t=T0)が時刻の基準となる。
波形生成器305は、図4に示す電圧値V0〜V8、時刻t=T1〜T8、遷移時間S1〜S8をそれぞれ設定することによって、駆動電圧VDOn(215)を生成する。電圧値V0〜V8、時刻T1〜T8、遷移時間S1〜S8は、波形パターンとして任意のセット数が用意されて、吐出ノズル15毎に設けられた波形データメモリ306(図3)に格納される。どの波形パターンを出力するかは、画像データ処理装置12(図3)がラインごとに指定する。
駆動電圧VDOn(215)は、後段の圧電素子(PZT−1〜PZT−320)(図3)に印加される。波形データメモリ306にセットされた駆動電圧波形は、ライン同期信号SL_N(205)の開始タイミングからチャンネル毎に個別に設定された吐出タイミングの調整値(遅延時間の調整値)であるTDLYn値208(n=1〜320)(図3)だけ遅れた時刻を指定する波形スタート信号wfsf(501)の立上がりタイミングを起点として、波形データメモリ306に格納された波形パターンを駆動電圧VDOn(215)として出力する。
波形生成器305は、さらに、1ドット分の駆動電圧波形の生成が完了したタイミングで、駆動電圧波形の生成が完了したことを示す波形生成終了フラグ220を出力する。出力された波形生成終了フラグ220は、前述した抜け検知回路310(図3)に入力される。
(吐出タイミングの調整方法の説明)
図5は、ライン同期信号SL_N(205)を等分割(32分割)した時間間隔を基準として吐出タイミングの調整を行うタイミングチャートの一例を示す図である。ここでは、吐出タイミングの調整量の時間分解能Tdsは、1ドットを印字する周期Tlineの32分の1としている。なお、図5(a)は吐出タイミングの調整を行わない例(TDLY値=0)、すなわち、ライン同期信号SL_N(205)の発生と同期して駆動電圧VDOn(215)を発生させる例を示す図である。また図5(b)は、ライン同期信号SL_N(205)の発生から遅延量16Tdsだけ遅延させて駆動電圧VDOn(215)を発生させた例を示す図(TDLY値=16)である。
タイミング基準生成回路309(図3)は、タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)を、ライン同期信号SL_N(205)の1周期を32等分した時間間隔毎にカウントアップして、それぞれ2周期分のカウント値を保持する。なお、2つのタイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)は、ライン同期信号SL_N(205)の1周期分位相がずれている。
すなわち、ライン同期信号SL_N(205)の立下がりエッジ毎に、タイミング基準信号LSDLY1(214)とタイミング基準信号LSDLY2(214)は、それぞれカウント値0と32、またはカウント値32と0にセットされる。そして、タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)は、カウント値がセットされたときからカウントアップを開始する。各チャンネルに設定した吐出タイミングの調整値であるTDLYn値208と、タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)が有するカウント値CNT1、CNT2と、が一致したとき、タイミング調整回路304(図3)は、波形生成スタート信号wfsf(501)を生成する。そして、波形生成器305(図3)は、生成された波形生成スタート信号wfsf(501)の立上がりタイミングをトリガとして1ドットの駆動電圧VDOn(215)を生成する。
(タイミング基準生成回路の作用の説明)
次に、図6を用いて、タイミング基準生成回路309が、タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)を生成する作用について説明する。図6は、タイミング基準生成回路309の内部構成の一例を示す図である。
図6に示すように、タイミング基準生成回路309は、エッジ検出回路321と、周期計測カウンタ322と、シフトレジスタ323と、移動平均値算出回路324と、移動平均値保持レジスタ325と、比較器326と、32分周カウンタ327と、コンパレータ328と、ゲート素子329と、5ビットシフトレジスタ331と、を備える。
エッジ検出回路321は、ライン同期信号SL_N(205)の立下がりエッジ位置(図4)を検出する。エッジ検出回路321は、立下がりエッジ位置の検出結果を、エッジ検出信号SLFDET(230)として出力する。
周期計測カウンタ322は、1ライン前のライン同期信号SL_N(205)の周期Tlineを計測する。周期計測カウンタ322は、計測した周期Tlineを端子MCNTから出力する。
シフトレジスタ323は、過去3ライン分、すなわち、1ライン前と、2ライン前と、3ライン前と、のライン同期信号SL_N(205)の周期Tlineを保持する。
移動平均値算出回路324は、加算器332と、2ビットシフトレジスタ330と、を備える。移動平均値算出回路324は、現在のラインと過去3ラインとを合わせた合計4ラインのライン同期信号SL_N(205)の周期Tlineの移動平均値を算出する。具体的には、移動平均値算出回路324は、加算器332によって4ライン分のライン同期信号SL_N(205)の周期Tlineの総和を算出した後、2ビットシフトレジスタ330によって加算結果を2ビット右シフトする(4分の1にする)ことにより、周期Tlineの移動平均値を算出する。
移動平均値保持レジスタ325は、移動平均値算出回路324が算出した移動平均値を保持する。また、移動平均値保持レジスタ325は、保持している移動平均値を端子MDIVから出力する。
比較器326は、移動平均値を5ビットシフトレジスタ331によって5ビット右シフト(32分の1)した値と、周期計測カウンタ322のカウント結果の下位5ビットと、を比較する。比較器326は、比較を行った結果、両者が一致したとき、すなわち、ライン同期信号SL_N(205)の周期Tlineの移動平均値を32分割した時刻が経過する毎に、基準時刻経過信号MCEQを出力する。
32分周カウンタ327は、ライン同期信号SL_N(205)の立下がりエッジ位置を基準にして、基準時刻経過信号MCEQの入力を受ける度に、タイミング基準信号LSDLY1(214)のカウント値CNT1、およびタイミング基準信号LSDLY2(214)のカウント値CNT2をカウントアップする。32分周カウンタ327は、タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)をそれぞれ出力する。
タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)を生成する32分周カウンタ327は、図5に示すように、ライン同期信号SL_N(205)の2周期分、すなわち0から63までカウントするために、ライン同期信号SL_N(205)のエッジの立下がり位置にて、交互に、0または32にセットされる。すなわち、32分周カウンタ327は2つ必要になる。ある時刻において、ライン同期信号SL_N(205)のエッジ検出信号SLFDET(230)に基づいて一方の32分周カウンタ327に0がセットされるとき、他方の32分周カウンタ327には32がセットされることで、2つの32分周カウンタ327は同期する。
コンパレータ328は、TDLYn値208と、タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)が有するカウント値CNT1、CNT2と、をそれぞれ比較して、両者が等しくなったときに、ゲート素子329に対してトリガ信号319を出力する。
ゲート素子329は、コンパレータ328が出力したトリガ信号319と、エッジ検出回路321が検出したエッジ検出信号SLFDET(230)と、の論理積を演算する。すなわち、コンパレータ328が、TDLYn値208=31で、かつLSDLY2(214)=31であることを検出したときに、ゲート素子329は、32分周カウンタ327が、タイミング基準信号LSDLY2(214)のカウント値CNT2を32にカウントアップするのを抑制する。そして、32分周カウンタ327は、そのままカウントを続ける。このように、TDLYn値208に合致したタイミングにおいてタイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)の抜けを抑制することで、波形スタート信号wfsf(501)が発生しない現象を防止し、吐出抜けを防ぐことができる。
なお、図6に示す例では、移動平均値の算出に使用するライン同期信号SL_N(205)の周期を4周期としているが、移動平均値の算出に使用する周期は4周期に限定されるものではない。また、移動平均値を使用せずに、1ライン前のライン同期信号SL_N(205)の周期Tlineのみを使用することも可能である。さらに、移動平均値算出回路324の代わりに、デジタルPLL回路等を使用して移動平均値を算出してもよい。
次に、図7を用いて、タイミング調整回路304と、抜け検知回路310と、抜け補正回路311の作用について説明する。図7は、タイミング調整回路304、抜け検知回路310、および抜け補正回路311の内部構成の一例を示す図である。なお、各回路が有する機能は前述した通りである。
(タイミング調整回路の作用の説明)
まず、タイミング調整回路304の作用について説明する。タイミング調整回路304は、図7に示すように、コンパレータ304aと、エッジ検出回路304bと、ゲート素子304cと、を備える。タイミング調整回路304は、抜け補正回路311がトリガ信号wfsf_b(210)を出力したとき、もしくは、タイミング基準信号LSDLY1(214)が有するカウント値CNT1とTDLYn値(208)が等しいか、またはタイミング基準信号LSDLY2(214)が有するカウント値CNT2とTDLYn値(208)が等しいとき、に波形生成スタート信号wfsf(501)を出力する。
コンパレータ304aは、遅延設定値であるTDLYn値208と、タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)がそれぞれ有するカウント値CNT1、CNT2と、を比較する。そして、コンパレータ304aは、両者が等しくなったときに、エッジ検出回路304bに対してトリガ信号211を出力する。
エッジ検出回路304bは、コンパレータ304aが出力したトリガ信号211から信号レベルの変化点、すなわちエッジ位置を検出することによって、トリガ信号wfsf_a(213)を生成する。
ゲート素子304cは、エッジ検出回路304bの出力であるトリガ信号wfsf_a(213)と、抜け補正回路311の出力であるトリガ信号wfsf_b(210)と、の論理和を演算することにより、波形スタート信号wfsf(501)を出力する。
(抜け検知回路の作用の説明)
ライン同期信号SL_N(205)の周期は、印刷媒体(例えば印刷用紙)の搬送速度により変動する。そのため、タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)は、ライン同期信号SL_N(205)に同期させて、カウント値CNT1、CNT2を0または32にリセットしている。過去に計測したライン同期信号SL_N(205)の周期Tlineよりも、現在のライン同期信号SL_N(205)の周期Tlineが短くなると、タイミング基準信号LSDLY1(214)の特定のカウント値CNT1、またはタイミング基準信号LSDLY2(214)の特定のカウント値CNT2がスキップされる場合がある。具体的には、周期Tlineの短くなる度合いが、図4の例におけるライン同期信号SL_N(205)の周期Tlineの32分の1、すなわち、時間分解能Tds(図5)よりも大きくなる場合がこれに該当する。このとき、ある吐出ノズル15の遅延設定値であるTDLYn値208を、このスキップされるタイミングと等しく設定していると、ライン同期信号SL_N(205)の周期において、TDLYn値=CNT1またはTDLYn値=CNT2となるタイミングが消失する。このとき、波形生成器305は、駆動電圧VDO(215)の生成を開始しないため、インクが吐出されないためにドット抜けが発生する。
このようなドット抜けの発生を検知する抜け検知回路310の作用について説明する。抜け検知回路310は、図7に示すように、条件判定回路310aと、RSフリップフロップ310bと、を備える。
条件判定回路310aは、タイミング基準信号LSDLY1(214)のカウント値CNT1またはタイミング基準信号LSDLY2(214)のカウント値CNT2が変化したタイミングで、カウント値CNT1またはカウント値CNT2が30から32に変化したか(31を飛ばしたか)を判定する。なお、このとき、他方のカウント値CNT2またはCNT1は、62から0に変化する。すなわち、2つのカウンタ値CNT1およびCNT2は、いずれも+1以外の変化量で変化する。条件判定回路310aは、カウント値CNT1およびカウント値CNT2が、ともに+1以外の変化量で変化したことを条件として、トリガ信号312を出力する。
RSフリップフロップ310bは、抜け信号nuke(212)を出力する。抜け信号nuke(212)は、トリガ信号312を検出した場合にセットされて立上がり、波形生成終了フラグ220の立上がりエッジを検出した場合にリセットされて立下がる。出力された抜け信号nuke(212)は、抜け補正回路311に入力される。
(抜け補正回路の作用の説明)
次に、抜け補正回路311の作用について説明する。抜け補正回路311は、図7に示すように、条件判定回路311aと、エッジ検出回路311bと、を備える。
条件判定回路311aは、抜け信号nuke(212)がハイレベルであって、なおかつ、タイミング基準信号LSDLY1(214)のカウント値CNT1またはタイミング基準信号LSDLY2(214)のカウント値CNT2が32であるかを判定する。そして、条件判定回路311aは、抜け信号nuke(212)がハイレベルであって、なおかつ、カウント値CNT1またはCNT2が32であることを条件として、トリガ信号209を出力する。
エッジ検出回路311bは、条件判定回路311aが出力したトリガ信号209のエッジを検出する。そしてエッジ検出回路311bは、検出結果をトリガ信号wfsf_b(210)として出力する。出力されたトリガ信号wfsf_b(210)は、タイミング調整回路304のゲート素子304cに入力される。
(吐出抜けの検出動作の説明)
図8のタイミングチャートを用いて、吐出波形生成装置100が行う吐出抜けの検出動作について説明する。図8は、前記した抜け検知回路310と、抜け補正回路311と、タイミング調整回路304と、が行う吐出抜けの検出動作のタイミングチャートである。なお、図8のタイミングチャートにおいて、ライン同期信号SL_N(205)の周期Tkは、1ドットを印字する所定の周期Tlineよりも短く変化したものとする。
図8(a)は、吐出タイミングの調整を行わない場合、すなわち、吐出タイミングの調整値であるTDLY値208が0の場合のタイミングチャートである。図8(a)に示したエッジ検出信号SLFDET(230)は、前述したように、エッジ検出回路321(図6)が、ライン同期信号SL_N(205)の立下がりエッジとして検出した信号である。このエッジ検出信号SLFDET(230)の立上がり位置が、タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)(図5)のカウントを開始する基準位置となる。
タイミング調整回路304(図7)は、タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)のカウント値CNT1またはCNT2が、設定されたTDLY値208である0と一致した場合に、波形生成スタート信号wfsf(501)をハイレベルにする。波形生成スタート信号wfsf(501)は初期値としてハイレベルを有しているため、図8(a)に示すように、波形生成スタート信号wfsf(501)は常にハイレベルを保つ。そして、波形生成器305(図3)は、タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)のカウント値CNT1またはCNT2が、TDLY値208である0と一致した場合に、波形生成スタート信号wfsf(501)がハイレベルであることを確認して、駆動電圧VDO(215)の生成を開始する。したがって、図8(a)の場合には、吐出抜けは発生しない。
図8(b)は、TDLY値208を1として吐出タイミングの調整を行う場合のタイミングチャートである。図8(b)の場合、タイミング調整回路304(図7)は、タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)のカウント値CNT1またはCNT2が、TDLY値208である1と一致したことを検出する。そして、タイミング調整回路304は、エッジ検出信号SLFDET(230)の立下がりでローレベルに変化した波形生成スタート信号wfsf(501)を再びハイレベルにする。波形生成器305は、タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)のカウント値CNT1またはCNT2が、TDLY値208である1と一致した場合に、波形生成スタート信号wfsf(501)がハイレベルであることを確認して、駆動電圧VDO(215)の生成を開始する。したがって、図8(b)の場合には、吐出抜けは発生しない。
図8(c)は、TDLY値208を31として吐出タイミングの調整を行う場合のタイミングチャートである。図8(c)の場合、タイミング調整回路304は、タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)のカウント値CNT1またはCNT2が、TDLY値208である31と一致したことを検出する。しかし、図8(c)の場合、ライン同期信号SL_N(205)の周期Tkは、本来の周期Tlineよりも短くなっているため、カウント値CNT1またはCNT2が31に達する前に、新たなライン同期信号SL_N(205)が発生する。図8(c)には、タイミング基準信号LSDLY2(214)カウント値CNT2が30から32に変化する場合の例を示す。
このような場合に、抜け検知回路310(図7)は、新たなライン同期信号SL_N(205)の発生を検知したタイミングで、カウント値CNT1またはカウント値CNT2が31を飛ばしたことを条件として抜け信号nuke(212)をハイレベルにする。タイミング調整回路304は、抜け信号nuke(212)およびタイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)のカウント値CNT1またはCNT2に基づいて、波形生成スタート信号wfsf(501)をハイレベルにする。そして、波形生成器305は、波形生成スタート信号wfsf(501)を受けて、駆動電圧VDO(215)を生成する。したがって、図8(c)の場合においても、吐出抜けは発生しない。なお、抜け検知回路310は、駆動電圧VDO(215)の生成を完了した場合に、抜け信号nuke(212)をローレベルに落とす。
(吐出抜けが発生する場合の吐出タイミング調整処理の説明)
次に、図9を用いて、吐出抜けが発生する場合の吐出タイミング調整処理について、より具体的に説明する。図9は、ライン同期信号SL_N(205)の周期Tkが、1ドットを印字する所定の周期Tlineよりも短くなっている場合に、TDLY値208を31として吐出タイミングの調整を行う場合のタイミングチャートである。
図9において、ライン同期信号SL_N(205)の周期Tkは、ライン同期信号SL_N(205)の32分割周期の1カウント分早くなっている。このとき、タイミング基準信号LSDLY1(214)のカウント値CNT1=63、およびタイミング基準信号LSDLY2(214)のカウント値CNT2=31は、それぞれスキップされて、カウント値CNT1=0、カウント値CNT2=32にリセットされる。
このとき、抜け検知回路310は、カウント値CNT1またはカウント値CNT2が不連続に変化したことを検出して、吐出抜けの発生を示す抜け信号nuke(212)を発生する。
タイミング調整回路304(図3)は、抜け信号nuke(212)がハイレベルになっていることを検出して、タイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)をカウント値CNT1=0、カウント値CNT2=32にリセットするタイミングで、波形生成器305(図3)に対して、駆動電圧VDO(215)の生成をスタートさせる。
したがって、従来では吐出抜けが発生していた場合であっても、抜け信号nuke(212)に基づいて駆動電圧VDO(215)の生成をスタートさせるため、吐出抜けの発生を防止することができる。なお、駆動電圧VDO(215)の生成をスタートさせるタイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)は、他のチャンネルのタイミング基準信号LSDLY1、LSDLY2(214)とずれるが、以降に発生するライン同期信号SL_N(205)によって同期がとれる。
(吐出波形生成装置が行う吐出タイミングの調整処理の流れの説明)
次に、吐出波形生成装置100が行う吐出タイミングの調整処理の流れについて、図10を用いて説明する。図10は、吐出波形生成装置100が行う吐出タイミングの調整処理の流れを示すフローチャートである。なお、図10のフローチャートは、吐出タイミングを、ライン同期信号SL_N(205)の1周期を32等分した時間間隔を基準にして補正した場合について示すものである。そして、図10のフローチャートは、特定のチャンネルに対する処理について示すものである。実際には、吐出波形生成装置100は、図10のフローチャートに示す処理を、全てのチャンネル(例えばn=1〜320)に対して行う。
まず、吐出波形生成装置100は、吐出ノズル15毎にインクの着弾位置を確認するキャリブレーションを行う(ステップS10)。キャリブレーションの詳細についての説明は省略する。
制御設定レジスタ303は、キャリブレーションの結果に基づいて、TDLYn値208(n=1〜320)を設定する(ステップS12)。
画像データ処理装置12は、ライン同期信号SL_N(205)を発生する(ステップS14)。なお、ライン同期信号SL_N(205)の周期Tlineは、印刷媒体(印刷用紙)の搬送速度に基づいて決定される。
画像データ処理装置12は、波形選択信号転送クロックSCK(203)を発生する(ステップS16)。
画像データ処理装置12は、波形パターン選択信号SDI(204)を発生する(ステップS18)。
移動平均値算出回路324は、ライン同期信号SL_N(205)の周期Tlineの移動平均値を算出する(ステップS20)。
タイミング基準生成回路309は、タイミング基準信号LSDLY1(214)のカウント値CNT1、およびタイミング基準信号LSDLY2(214)のカウント値CNT2を算出する(ステップS22)。
タイミング調整回路304は、TDLYn値208がカウント値CNT1と等しいか、またはTDLYn値208がカウント値CNT2と等しいかを判定する(ステップS24)。TDLYn値208がカウント値CNT1と等しいか、またはTDLYn値208がカウント値CNT2と等しい場合(ステップS24:Yes)はステップS26に進み、それ以外の場合(ステップS24:No)はステップS34に進む。
ステップS24において、TDLYn値208がカウント値CNT1と等しいか、またはTDLYn値208がカウント値CNT2と等しい場合(ステップS24:Yes)は、波形生成器305は駆動電圧VDO(215)を生成する(ステップS26)。
波形生成器305は、駆動電圧VDO(215)の生成が完了したかを判定する(ステップS28)。駆動電圧VDO(215)の生成が完了した場合(ステップS28:Yes)はステップS30に進み、それ以外の場合(ステップS28:No)はステップS28を繰り返す。
ステップS28において、波形生成器305が、駆動電圧VDO(215)の生成が完了したと判定した場合は、抜け検知回路310は、抜け信号nuke(212)をロー(Lo)レベルにする(ステップS30)。
吐出波形生成装置100は、ノズル15からインクを吐出する(ステップS32)。その後、図10の処理を終了する。
ステップS24において、TDLYn値208がカウント値CNT1ともカウント値CNT2とも等しくない場合(ステップS24:No)は、抜け検知回路310は、カウント値CNT1およびカウント値CNT2が、ともに+1以外の変化量で変化したかを判定する(ステップS34)。カウント値CNT1およびカウント値CNT2が、ともに+1以外の変化量で変化した場合(ステップS34:Yes)はステップS36に進み、それ以外の場合(ステップS34:No)はステップS22に戻る。
画像データ処理装置12は、新しいライン同期信号SL_N(205)が発生したかを判定する(ステップS36)。新しいライン同期信号SL_N(205)が発生した場合(ステップS36:Yes)はステップS38に進み、それ以外の場合(ステップS36:No)はステップS22に戻る。
ステップS36において、画像データ処理装置12が、新しいライン同期信号SL_N(205)が発生したと判定した場合は、抜け検知回路310は、抜け信号nuke(212)をハイ(Hi)レベルにする(ステップS38)。
抜け補正回路311は、抜け信号nuke(212)がハイレベルであって、なおかつカウント値CNT1またはCNT2が32であるかを判定する(ステップS40)。抜け信号nuke(212)がハイレベルであって、なおかつカウント値CNT1またはCNT2が32である場合(ステップS40:Yes)はステップS26に進み、それ以外の場合(ステップS40:No)はステップS22に戻る。
以上のように、本実施の形態に係る吐出波形生成装置100によれば、タイミング基準生成回路309(タイミング基準生成手段)がライン同期信号SL_N(205)を取得した場合に、波形生成器305(波形パターン生成手段)が駆動電圧VDO1(215)の生成を終了していないことを条件として、抜け補正回路311(タイミング補正手段)が波形生成器305に対して、吐出波形である駆動電圧VDO1(215)の生成を開始させる。したがって、駆動電圧VDO1(215)(吐出波形)の生成を遅らせる遅延時間に相当するタイミングの前に新たなライン同期信号SL_N(205)が発生した場合であっても、駆動電圧VDO1(215)の生成が開始されるため、吐出抜けによる画像の乱れを防止することができる。
また、本実施の形態に係る吐出波形生成装置100によれば、タイミング基準生成回路309(タイミング基準生成手段)は、複数のライン同期信号SL_N(205)の周期Tlineの移動平均値を求めて、当該移動平均値を等分割した時間間隔を基準として吐出タイミングを生成する。したがって、ライン同期信号SL_N(205)の周期Tlineの計測結果のばらつきが低減されるため、印刷媒体(印刷用紙)の搬送速度が変化したこと、および、ライン同期信号SL_N(205)の周期Tlineの揺らぎの影響によって周期Tlineが変化したことを確実に検出することができる。これにより、吐出ノズル15の吐出タイミングを確実に調整することができるため、吐出抜けの発生を確実に防止することができる。
また、本実施の形態に係る吐出波形生成装置100によれば、タイミング調整回路304(タイミング調整手段)は、予め算出した吐出ノズル15毎のインクの吐出タイミングの調整値であるTDLY値208を、吐出ノズル15毎に設定する。したがって、吐出波形生成装置100が複数の吐出ノズル15を備えている場合であっても、各吐出ノズル15の吐出タイミングを確実に調整することができる。
また、本実施の形態に係る吐出波形生成装置100によれば、抜け補正回路311(タイミング補正手段)は、吐出タイミングの調整値であるTDLY値208に対応する吐出タイミングが出現する前に、新たなライン同期信号SL_N(205)が発生したことを条件として、波形生成器305(波形パターン生成手段)に対して、駆動電圧VDO1(215)(吐出波形)の生成を開始させる。したがって、簡便な演算で吐出抜けの発生を確実に防止することができる。
以上、実施の形態について説明したが、その各部の具体的な構成、処理の内容等は、実施の形態で説明したものに限るものではない。
例えば、プログラムPは、予めメモリ14に記憶されて提供される以外に、インストール可能な形式、または実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disc)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。さらに、プログラムPをインターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、プログラムPをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。
15 吐出ノズル
100 吐出波形生成装置
205 ライン同期信号(SL_N)
215 駆動電圧(VDO)(吐出波形)
304 タイミング調整回路(タイミング調整手段)
305 波形生成器(波形パターン生成手段)
309 タイミング基準生成回路(タイミング基準生成手段)
310 抜け検知回路
311 抜け補正回路(タイミング補正手段)
特開2010−179476号公報

Claims (5)

  1. インクを吐出する複数の吐出ノズルの吐出タイミングを同期させるための基準となるライン同期信号に基づいて、画像データから、当該画像データを印刷する前記インクの吐出波形を生成するための基準となる前記吐出タイミングを生成するタイミング基準生成手段と、
    前記タイミング基準生成手段が生成した前記吐出タイミングに基づいて、前記吐出タイミングの調整値を設定するタイミング調整手段と、
    前記タイミング基準生成手段と前記タイミング調整手段との出力に基づいて、前記画像データから前記吐出波形を生成する波形パターン生成手段と、
    前記タイミング基準生成手段が前記ライン同期信号を取得した場合に、前記波形パターン生成手段が前記吐出波形の生成を終了していないことを条件として、前記波形パターン生成手段に対して、前記吐出波形の生成を開始させるタイミング補正手段と、を備える
    ことを特徴とする吐出波形生成装置。
  2. 前記タイミング基準生成手段は、複数の前記ライン同期信号の周期に基づいて前記周期の移動平均値を求めて、当該移動平均値を等分割した時間間隔を基準として前記吐出タイミングを生成する
    ことを特徴とする請求項1に記載の吐出波形生成装置。
  3. 前記タイミング調整手段は、前記複数の吐出ノズル毎の前記吐出タイミングの前記調整値を、前記吐出ノズル毎に設定する
    ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の吐出波形生成装置。
  4. 前記タイミング補正手段は、前記調整値によって調整された前記吐出タイミングが出現する前に、新たな前記ライン同期信号が発生したことを条件として、前記波形パターン生成手段に対して、前記吐出波形の生成を開始させる
    ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の吐出波形生成装置。
  5. コンピュータを、
    インクを吐出する複数の吐出ノズルの吐出動作を同期させるための基準となるライン同期信号に基づいて、画像データから、当該画像データを印刷する前記インクの吐出波形を生成するための基準となる吐出タイミングを生成するタイミング基準生成手段と、
    前記タイミング基準生成手段が生成した前記吐出タイミングに基づいて、前記吐出波形の生成開始タイミングを調整するタイミング調整手段と、
    前記タイミング基準生成手段と前記タイミング調整手段との出力に基づいて、前記画像データから前記吐出波形を生成する波形パターン生成手段と、
    前記タイミング基準生成手段が前記ライン同期信号を取得した場合に、前記波形パターン生成手段が前記吐出波形の生成を終了していないことを条件として、前記波形パターン生成手段に対して、前記吐出波形の生成を開始させるタイミング補正手段と、として機能させる
    ことを特徴とするプログラム。
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