JP2804457B2 - インクジェットプリントヘッドの駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェットプリント
ヘッドの駆動方法、特にシャトル駆動されるインクジェ
ットプリントヘッドの駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在市販されているインクジェットプリ
ンタは、そのほとんどがシリアルプリンタとなってい
る。

【０００３】図６には、シリアルプリンタに使用される
インクジェットプリントヘッドの例が示される。図６に
おいて、○はヘッド１０に形成されたノズル１２を示し
ている。また、本例にはカラー印字用のインクジェット
プリントヘッドが示されており、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、
それぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックを表
している。そして、図の縦方向に並んだノズル列は、そ
れぞれ上述の４色のインクを噴射するように構成されて
いる。なお、図６に示されたヘッド１０は、印字中に図
の矢印Ａ方向に走査される。

【０００４】図６から分るように、ヘッド１０が矢印Ａ
方向に走査されながら印字を行う場合には、１回の走査
で図の縦方向に並んだノズルの数だけの印字が行われる
ことになる。図６においては、１６個のノズルが形成さ
れた例が示されているが、１回の走査によって印字でき
るドットの数を増やし印字速度を上げるためには、図６
の縦方向のノズルの数を増やせばよい。現在縦方向に６
４個のノズルが形成されたインクジェットプリントヘッ
ドの例も報告されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のインクジェ
ットプリントヘッドにおいては、一度に印字できるドッ
トの数すなわちヘッド１０の走査方向に垂直な方向（図
６の縦方向）のノズル数は通常１６個であって、あまり
多くなく、このために印字速度が遅いという問題があっ
た。印字速度が遅いという問題は、１画素当りのドット
数すなわちインクの噴射回数が多くなるカラープリンタ
や階調表現を行う階調印字の場合に特に顕著となる。

【０００６】また、シリアルプリンタの場合には、例え
ば１６ノズル分の印字を１回の走査で行った後、このノ
ズルの数だけ紙を送り、次の走査によって第２回目の印
字を行っている。このために、ある走査で印字された部
分と次の走査で印字された部分とのつなぎの部分が白あ
るいはインク色が濃く印字された横筋になるいわゆるバ
ンディングが発生して印字品質が低下するという問題も
あった。このバンディングは、１回の紙送り量が多いた
めに、精度良く紙の位置制御を行うことができずに、１
回目の印字の最下段のドット行と２回目の印字の最上段
のドット行との間に隙間ができたり、あるいはこれらの
ドットが重なり合って他の部分よりも色が濃くなってバ
ンディングとなるものである。

【０００７】このバンディングの例が図７に示される。
図７において、１回目の印字と２回目の印字との間に
は、ドットの重なりによって色が濃くなったバンディン
グａが示され、２回目の印字と３回目の印字との間に
は、ドット行が離れ過ぎたために白線となって現れたバ
ンディングｂが示される。

【０００８】上述のバンディングは、ヘッド１０に形成
されたノズル１２の数がヘッドの走査方向Ａと垂直方向
に増えれば増えるほど顕著になっていく。例えば、上述
した６４個のノズルを並べたヘッドにおいては、１６ノ
ズルの場合よりもさらにバンディングによる印字品質の
劣化が顕著となる。

【０００９】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、高速で階調印字を行え、バンデ
ィングによる印字品質の劣化を防止できるインクジェッ
トプリントヘッドの駆動方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ヘッドの走査方向に複数のノズルからな
るノズル列が設けられシャトル駆動されるインクジェッ
トプリントヘッドを使用して階調印字を行うインクジェ
ットプリントヘッドの駆動方法であって、印字される各
画素ごとに前記各ノズルより所定回数インクを噴射し所
望の階調の印字を行う第１工程と、前記印字終了後第１
走査方向にヘッドを走査する第２工程と、前記第１工程
から前記第２工程までを各ノズルが受け持つ画素数分繰
り返す第３工程と、印字用紙を所定距離紙送りする第４
工程と、前記第１工程から前記第４工程までを所定印字
ライン分繰り返す第５工程と、前記第１工程から前記第
５工程までを、前記第１走査方向とは反対方向である第
２走査方向について実施する第６工程と、を含むことを
特徴とする。

【００１１】また、前記インクジェットプリントヘッド
は、ヘッドの走査方向に同一色のインクを噴射するため
の複数のノズルからなるノズル列が設けられ、前記ノズ
ル列は前記走査方向に垂直な方向に複数設けられるとと
もに各ノズル列ごとにそれぞれ異なる色のインクを噴射
することを特徴とする。

【００１２】また、前記階調印字は、略同一箇所への重
ね印字により階調を実現したか、又は、略同一箇所への
重ね印字とマトリクス構成とを併用して階調を実現した
ことを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記構成によれば、ヘッドの走査方向に複数の
ノズルを並べるので、ノズルの数を多くしても１回の紙
送り量を多くする必要がないのでバンディングが防止で
きると共にノズルの数を増やすことによって印字速度も
上げることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００１５】図１には、ヘッド１０をシャトル駆動する
様子が示される。図１において、ヘッド１０には１２個
（Ａ〜Ｌ）のノズル１２が設けられている。実際のヘッ
ド１０に形成されるノズル１２の数としてはこれよりも
多い数が採用される（例えばノズル数２０９）が、図１
においては１２個のノズルが設けられたヘッド１０を使
用して説明する。図１では、１２個（Ａ〜Ｌ）のノズル
１２により印字される画素が、ヘッド１０の下に、各ノ
ズル１２に付した英文字に対応する英文字で模式的に示
されている。

【００１６】図１に示されるように、各ノズル１２が受
け持つ印字画素は６画素であり、ヘッド１０が一往復運
動するまでの印字ラインは１０ラインとなっている。す
なわち、シャトル駆動の場合には、ヘッドは左右に往復
運動しながら印字を行っていくので、印字の有効幅はノ
ズル１２の数よりも少ないノズルによって印字される幅
となる。この印字有効幅をＷとすると、図１に示される
印字有効幅Ｗはノズル数として８個分となっている。

【００１７】第１印字ラインの印字においては、６画素
分だけ図面の右方向（以後第１走査方向という）にヘッ
ド１０を１画素ずつ移動させながら印字を行う。この
時、印字に携わるノズルはＥ〜Ｌのノズルで、これらの
ノズルＥ〜Ｌは印字情報に従ってインクを噴射する。こ
の時、各画素の印字に所定の階調印字やカラー印字を採
用すれば、階調表現やカラープリントが実現できる。

【００１８】上記各ノズルで６画素の印字が終った後
に、第２印字ラインの印字のために１印字ライン分だけ
紙送りが行われる。

【００１９】次に、再度第１走査方向にヘッド１０を１
画素ずつ移動させながら、第２印字ラインの印字が行わ
れる。この印字動作に携わるノズルはＤ〜Ｋのノズルで
ある。第２印字ラインの印字として各ノズルで６画素の
印字が行われた後にさらに１印字ライン分の紙送りが行
われる。

【００２０】これらの動作が第５印字ラインまで繰り返
される。

【００２１】第６印字ラインの印字からはヘッドの走査
方向が反転し、図の左方向（第２走査方向）となる。走
査方向が反転するだけで印字の方法は上記第１印字ライ
ンから第５印字ラインまでと同様の動作となる。この第
２走査方向の印字が第６印字ラインから第１０印字ライ
ンまで繰り返される。第１０印字ラインの印字が終了し
た時点でヘッドの位置は第１印字ラインの印字を始める
前と同じ位置となる。従って、これでシャトル駆動の１
周期すなわちシャトル駆動周期Ｔが終了したことにな
る。

【００２２】以降は上記の印字動作を繰り返して所定の
印字が行われる。なお、各ノズル１２が受け持つ画素数
及びシャトル駆動周期Ｔは、上記に限られるものではな
く、プリンタの用途等に応じて適宜決定される。

【００２３】上述したシャトル駆動の印字方法において
は、使用するヘッド１０に設けられるノズル１２の数を
多くすることができるので、その分印字速度を高速化す
ることができる。従って、１画素の形成に必要なインク
の噴射回数が増加する階調表現やカラープリントを実施
しても、印字速度の低下が問題とならない。また、１回
の紙送り量を１印字ライン分の距離とするので、紙送り
量を小さくでき、バンディング現象を防止することがで
きる。

【００２４】図２〜図４には、各種階調表現の例が示さ
れる。

【００２５】図２において、各画素１４は、階調に応じ
た回数だけ画素の略同一箇所へインク滴の重ね打ちを行
うことにより階調が表現されている。すなわち、各画素
はインクを全く打たない画素からインクを６３回重ね打
ちした画素までの６４階調となっている。

【００２６】図３には、同じく６４階調を実現するため
の他の例が示される。図３において、各画素１４は４つ
の部分画素１６により構成されている。各部分画素１６
は、それぞれ上述のようにインク滴の重ね打ちにより各
１６階調となっている。１６階調の部分画素１６が４つ
集って１つの画素１４を構成しているので、画素１４の
階調としては１６×４＝６４階調となっている。

【００２７】なお、この階調表現を実現するためには、
まず第１回目の印字走査において図３の上段の２つの部
分画素１６の印字を行い、第２回目の印字走査において
下段の２つの部分画素１６の印字を行うようにすればよ
い。

【００２８】図３のように複数の部分画素１６の階調表
現を重ね合わせることによって階調を表現すことをマト
リクス構成による階調と呼ぶ。

【００２９】図４には、さらに他の階調表現の例が示さ
れる。図４においては、図２及び図３に示されるような
インク滴の重ね打ちによる階調表現ではなく、各画素１
４に印字されるドットの数によって階調を表現してい
る。すなわち、図４におけるドットの面積は全て同一で
あり、ドットが０個の画素からドットが６３個打たれた
画素までを使用して６４階調が表現されている。

【００３０】図４の場合においては、１つの画素を構成
するために所定の行数が必要となるが、その行数に応じ
て印字走査を行うようにすれば良い。

【００３１】以上のような各階調表現を、上述したイン
クジェットプリントヘッドのシャトル駆動に組み合わせ
た点が本発明の特徴点の１つであり、階調印字やカラー
プリントを実施するためにインクの噴射回数が増えても
印字速度を高速に維持することができる。

【００３２】図５には、本発明に係る駆動方法に使用さ
れるカラープリンタ用のインクジェットプリントヘッド
が示される。図５において、ヘッド１０にはその走査方
向Ａに平行に４段のノズル列が設けられている。それぞ
れ上からブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ
（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）のインクを噴射するためのノ
ズル列となっている。各ノズル列には、ｎ個のノズルが
設けられている。図１に示されたヘッドの駆動方法によ
れば、常に４個のノズルは印字に使用されないので、印
字有効幅に収まるノズルの数は（ｎ−４）ノズルという
ことになる。例えば、ｎ＝２０９とすると、有効ノズル
数は２０５個となる。なお、ノズル数ｎは、プリンタの
用途等に応じて適宜決めることができる。

【００３３】次に、図５に示されたカラープリンタ用の
ヘッド１０を使用してカラー印字を行う場合の動作につ
いて説明する。

【００３４】図５のヘッド１０を使用して印字を行う場
合には、各印字ラインの印字が終了する毎に、各ノズル
列の間隔ｄずつ印字用紙を紙送り方向であるＢの方向に
送りながら印字が実施される。

【００３５】すなわち、印字のスタート時点において
は、まず第１印字ラインにブラック（Ｂｋ）の情報がノ
ズル列Ｂｋによって上述の階調印字により印字される。
次に、用紙が矢印Ｂ方向にノズル列の距離ｄだけ送ら
れ、第１印字ラインについてはノズル列Ｃによりシアン
（Ｃ）の印字情報が加えられ、また第２印字ラインにつ
いてはブラック（Ｂｋ）の情報の印字がノズル列Ｂｋに
よって行われる。以後、同様にして各ラインにＢｋ、
Ｃ、Ｍ及びＹの色情報が印字され、各画素毎に所定の階
調で所定の色が印字されることになる。すなわち、各画
素には４つの色の情報が合わされて表現されている。

【００３６】上記のような印字方法の場合には、１回の
紙送り量がノズル列の間隔ｄに対応する距離となってお
り、紙送り量を小さく設定できるので、紙送りの精度を
高く保つことができ、バンディング現象を防止すること
ができる。

【００３７】次に、印字速度について説明する。

【００３８】一般のカラーグラビア印刷と同品質の画像
を得るためには、最低限印字密度として１５０ＤＰＩ、
階調数６４が必要となる。

【００３９】階調を表現する方法として、上述の重ね打
ちを使用した場合には、６４階調を出すために６３段階
の印字ドットの大きさを打ち分ける必要がある。このた
めには、インクを打つ回数が０回の画素からインクを打
つ回数が６３回の画素まで必要となる。従って、１回に
打つドットの大きさとしては、１５０ＤＰＩの画素の面
積の６３分の１の面積のドットとする必要がある。１５
０ＤＰＩの場合、そのピッチが０．１６９ｍｍなので、
ドット面積としては、 ０．１６９ｍｍ×０．１６９ｍｍ÷（６４−１）＝０．
０００４５３ｍｍ² となる。従って、この面積のドットを所定回数打てば良
い。

【００４０】上記ドット面積は円に直すと、直径２４μ
ｍの円となる。この大きさの円状ドットは、ノズル径及
び圧電素子にかける駆動電圧等を調整して実現すること
ができる。

【００４１】印字動作の際のインク滴の吐出サイクル
は、通常７．２ＫＨｚが使用されるので、１ラインを印
字するために要する時間は、 ６４×６／７２００＝５３．３ｍｓｅｃ となる。これは１画素当り６４階調であるので、１画素
に要する時間がインク滴の吐出周期の６４倍必要であ
り、また１つのノズルが６個の画素を受け持つために上
記のような式となる。

【００４２】図１に示されるように、シャトル駆動周期
が１０ラインで１周期となる場合、シャトル駆動周期は
上記の１ライン印字するための時間の１０倍となりすな
わち５３３ｍｓｅｃとなる。

【００４３】このようにゆっくりした周期でヘッドの往
復動作が行われるので、ノズルから噴射されたインク滴
の印字用紙への着弾精度はシャトルの駆動動作（往復運
動動作）によって影響を受けず、高い精度を確保するこ
とができる。階調数を増やして１回の吐出インク滴サイ
ズを小さくする場合には、一般にシャトルの振動によっ
てインクの吐出が不安定になり易いが、本印字方法によ
れば上記の通りインクの吐出及び着弾精度を安定させる
ことができる。

【００４４】次に、本印字方法によってＡ４用紙全面に
画像出力する場合の所要時間を説明する。

【００４５】Ａ４用紙の場合には、印字範囲は縦方向に
２８０ｍｍ程度が一般的である。上述した１５０ＤＰＩ
の場合には、１ラインのピッチが０．１６９ｍｍであ
り、１ラインの印字所要時間が０．０５３３ｓｅｃ（５
３．３ｍｓｅｃ）であるので、 ０．０５３３ｓｅｃ×２８０ｍｍ／０．１６９ｍｍ＝８
８．３ｓｅｃ となる。

【００４６】参考のために従来のシリアルヘッドで上述
の画像密度と階調実現を実施した場合の所要時間を説明
する。

【００４７】図６に示されたような従来のシリアルプリ
ンタ用ヘッドでは、１色当り１６ノズルとなっているの
で、本実施例の有効ノズル数を２０５とすると、２０５
／１６倍の時間がかかることになる。すなわち、 ８８．３ｓｅｃ×２０５／１６＝１１３１ｓｅｃ＝１８
分５１秒 となる。従って、本願の方法より大幅に長い印字時間が
必要となる。

【００４８】また、シリアル走査なのでバンディング現
象の問題もあり印字品質を高くすることもできない。

【００４９】なお、図５に示されたヘッド１０のノズル
の間隔は、図１に示された通り１つのノズルで６個の画
素を打つことになるので、１５０ＤＰＩのピッチが０．
１６９ｍｍであることから ノズルピッチ＝０．１６９ｍｍ×６＝１．０１４ｍｍ となる。

【００５０】また、ノズル数ｎ＝２０９とすると、各ラ
インの印字に有効なノズル数が２０５ノズルであるの
で、印字有効幅は、 １．０１４ｍｍ×２０５＝２０７．８７ｍｍ となる。また全部で２０９ノズルあるので、ノズル列の
長さはそれぞれ、 １．０１４ｍｍ×２０９＝２１１．９ｍｍ となる。いずれも実用上問題ない長さとなっている。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インクジェットプリントヘッドの駆動方法としてシャト
ル駆動を採用し、これに階調印字を組み合わせたので、
インクの吐出回数の多い階調印字やカラープリントを行
っても印字速度を高速に維持することができ、また１回
の紙送り量を小さくできるのでバンディング現象を防止
でき印字品質を高く保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 シャトル駆動方法の説明図である。

【図２】 本発明に係る階調印字の例の説明図である。

【図３】 本発明に係る他の階調印字の例の説明図であ
る。

【図４】 本発明に係るさらに他の階調印字の例の説明
図である。

【図５】 本発明に係るカラープリンタ用のインクジェ
ットプリントヘッドの平面図である。

【図６】 従来におけるシリアルカラープリンタ用のイ
ンクジェットプリントヘッドの平面図である。

【図７】 従来の印字方法を使用した場合のバンディン
グ現象の説明図である。

【符号の説明】

１０ ヘッド、１２ ノズル、１４ 画素、１６ 部分
画素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/205 B41J 2/21 B41J 19/18 B41J 2/515

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヘッドの走査方向に複数のノズルからな
   るノズル列が設けられシャトル駆動されるインクジェッ
   トプリントヘッドを使用して階調印字を行うインクジェ
   ットプリントヘッドの駆動方法であって、 印字される各画素ごとに前記各ノズルより所定回数イン
   クを噴射し所望の階調の印字を行う第１工程と、 前記印字終了後第１走査方向にヘッドを走査する第２工
   程と、 前記第１工程から前記第２工程までを各ノズルが受け持
   つ画素数分繰り返す第３工程と、 印字用紙を所定距離紙送りする第４工程と、 前記第１工程から前記第４工程までを所定印字ライン分
   繰り返す第５工程と、 前記第１工程から前記第５工程までを、前記第１走査方
   向とは反対方向である第２走査方向について実施する第
   ６工程と、 を含むことを特徴とするインクジェットプリントヘッド
   の駆動方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の駆動方法であって、 前記インクジェットプリントヘッドは、ヘッドの走査方
   向に同一色のインクを噴射するための複数のノズルから
   なるノズル列が設けられ、前記ノズル列は前記走査方向
   に垂直な方向に複数設けられるとともに各ノズル列ごと
   にそれぞれ異なる色のインクを噴射することを特徴とす
   る駆動方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の駆動方法で
   あって、 前記階調印字は、略同一箇所への重ね印字により階調を
   実現したことを特徴とする駆動方法。
4. 【請求項４】 請求項１又は請求項２記載の駆動方法で
   あって、 前記階調印字は、略同一箇所への重ね印字とマトリクス
   構成とを併用して階調を実現したことを特徴とする駆動
   方法。