JP3753075B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【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３０２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。
【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３０１（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４０２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３０４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、７５ｎｐｉ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２０２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、１２８ｂｉｔラッチ２０４、１２８ｂｉｔシフトレジスタ２０５、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１ｂｉｔ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２０２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２０７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−ＣＬＫ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１０１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１０１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１１２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７０４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８０５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１ｂｉｔ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１０９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＝１２８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Ｔｓ２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Ｔｓ２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１１３ｂ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１１３ａ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１１３ｂ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１１２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，ｙ０，１２７）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，・・・，１２８）
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，ｙ０，０）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，ｙ０，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、１２８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（ｘ０，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３０４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２０１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８０４の変わりに、バイナリカウンタ１１０５と１２８ｂｉｔメモリ１１０４をおいている。サブ画素同期信号１０９は、カウンタ１１０５を計数し、カウンタ出力１１０７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、１１３はアナログ駆動信号、２０１は圧電素子ドライバ、２０２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、２０７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、６０４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、８０２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。

Claims (3)

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. 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. 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。

Images