JP3859130B2 - インクジェットプリンタ - Google Patents
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Description
【技術分野】
本発明は、カラーヘッドとモノクロヘッドを備えたインクジェットプリンタに関し、特に、一走査中にカラーヘッドによるカラー印字モードとモノクロヘッドによるモノクロ印字モードを切替え可能なインクジェットプリンタに関する。
【0002】
【背景技術】
従来、インクジェット型のプリントヘッドは、ノズル、圧力室、インク供給系、インクタンク、圧電素子を備え、圧電素子で発生した変位と圧力を圧力室に伝達することによって、ノズルからインク粒子を噴射させ、紙等の記録媒体上に文字や画像を記録する。
【0003】
図1は従来のインクジェットプリンタのブロック図である。インクジェットプリンタは、制御部200とヘッドキャリア202で構成される。制御部200には、全体を制御するCPU206、メモリ208、ホスト204と接続するインタフェース210、コントローラ212、画像メモリ214、メカ218を駆動するメカドライバ216、駆動波形生成部220が設けられる。ヘッドキャリア202には、カラーヘッド駆動部222、モノクロヘッド駆動部224、カラーヘッド226及びモノクロヘッド228が搭載される。
【0004】
ホストコンピュータ204から制御部200に送られてきたモノクロ又はカラー画像データはCPU206で処理され、画像メモリ214に書込まれる。この内、カラー画像データは、Y,M,Cのカラー成分に分割して画像メモリ214に書き込まれる。
【0005】
文書等のモノクロ印刷時には、コントローラ212が画像メモリ214からヘッドのノズル配列に合わせてモノクロデータ(K)を順次読み出し、モノクロヘッド駆動部224に供給する。一方、駆動波形データは予めコントローラ212内の波形メモリにモノクロ駆動波形データとして書き込まれており、駆動波形生成部220に連続して出力され、アナログ駆動波形に変換してモノクロヘッド駆動部224に供給される。コントローラ212からのモノクロデータは、モノクロヘッド駆動部224部での駆動波形の選択に使用され、選択された駆動波形がモノクロヘッド228に供給され、圧電素子の駆動でインク粒子をノズルから噴射させ、紙等の記録媒体上に文字や画像を記録する。
【0006】
また従来のインクジェットプリンタでは、写真やグラフィック等のカラー画像を印刷する場合は、コントローラの波形メモリに書込まれたカラー波形データに基づき、駆動波形生成部220から階調数に応じた複数の駆動波形からなる駆動波形群をカラーヘッド駆動部に供給し、Y,M,Cの各カラーデータに応じた階調の波形を選択してカラーヘッド226に供給し、多階調カラー画像を印刷する。これに対してモノクロの文字や線画等の2値画像を印刷する場合は、シャープな画像を得るために解像度を上げた駆動波形群、即ちカラー画像の時よりも高い周波数の駆動波形を供給して解像度を上げている。
【0007】
しかし、このような従来の駆動波形生成部220を共用したインクジェットプリンタにあっては、図2のようなモノクロ文章234の途中にカラー写真232が挿入されているような文書230の場合、モノクロ印字を行うモノクロ文章234の部分とカラー印字を行うカラー写真232の部分を、1回のヘッド走査で印刷することができない。
【0008】
そこで高解像度モノクロ走査を設定してモノクロヘッド228で1走査中のモノクロ文書234の部分を印刷し、次に多階調カラー走査に切替え、同じ走査位置での1走査中の残りのカラー写真234の部分をカラーヘッド226で印刷している。
【0009】
このためモノクロ文書とカラー写真がヘッドの1走査中に混在する場合には、多階調カラー走査と高解像度モノクロ走査の2走査に分けて印刷する必要があり、その結果、印刷速度が半減してしまうという問題があった。
【0010】
本発明は、1回の走査でモノクロ画像とカラー画像が混在した場合の印刷を可能にして印刷速度を高めるようにしたインクジェットプリンタを提供することを目的とする。
【0011】
【発明の開示】
本発明は、同一のヘッドキャリア上に、複数のノズルを配列し各ノズル毎に圧電素子の駆動によりカラーインク粒子を噴射するカラーヘッドと、複数のノズルを配列し各ノズル毎に圧電素子の駆動によりモノクロインク粒子を噴射するモノクロヘッドとを搭載したインクジェットプリンタを対象とし、ヘッドキャリアの一走査内で、カラーヘッドによるカラー印字モードとモノクロヘッドによるモノクロ印字モードとを切替えて印字制御するための制御部を設けたことを特徴とする。
【0012】
このように本発明のインクジェットプリンタによれば、ヘッドキャリアの一走査内でカラー画像とモノクロ画像を切替えた同時印刷が可能となり、高速印刷が可能になる。
【0013】
インクジェットプリンタの制御部は、少くとも2種類のカラードットを表現するカラー駆動波形群を同時に生成するカラー駆動波形生成部と、少なくとも2種類のモノクロドットを表現するモノクロ駆動波形群を同時に生成するモノクロ駆動波形生成部と、ヘッドキャリアの一走査に同期して、カラー画像から1走査分のカラーデータを出力するカラーデータ出力部と、ヘッドキャリアの一走査に同期して、モノクロ画像から1走査分のモノクロデータを出力するモノクロデータ出力部と、カラー駆動波形群の一波形をカラーデータに基づいて選択しカラーヘッドの圧電素子に供給して駆動するカラーヘッド駆動部と、モノクロ駆動波形群の一波形をモノクロデータに基づいて選択し前記モノクロヘッドの圧電素子に供給して駆動するモノクロヘッド駆動部とを備える。
【0014】
この制御部の構成によって、ヘッドキャリアの一走査分の印字データにカラーデータとモノクロデータが混在する場合、一走査中のカラーデータによって前記カラーヘッド駆動波形を選択し、モノクロデータによって前記モノクロ波形駆動信号を選択することにより、カラー印字モードとモノクロ印字モードとを切替えることができる。
【0015】
制御部のカラー印字モードを多値階調モードとし、モノクロ印字モードをモノクロヘッドの解像度がカラーヘッドの整数倍である高解像度モードとする。このようにカラー印字モードを多値階調モード、モノクロ印字モードを高解像度モードとしたことで、自然画等のカラー画像と線画等のモノクロ画像が混在する場合、高速印刷に加え、高画質の印刷ができる。
【0016】
制御部の多値階調モードは、カラーヘッドの各ノズル毎にインク粒量を可変とする。制御部の高解像度モードは、例えば次のいずれかとすることができる。
【0017】
(1)モノクロヘッドの主走査方向の解像度をカラーヘッドの整数倍とする。
【0018】
(2)モノクロヘッドのインク噴射周期がカラーヘッドの整数倍とする。
【0019】
(3)カラーヘッドのインク噴射周期に対するモノクロヘッドのインク噴射周期の倍数を、カラーヘッドの副走査方向の解像度に対するモノクロヘッドの副走査方向の解像度の倍数と同一とする。
【0020】
(4)モノクロヘッドの副走査方向の解像度をカラーヘッドの副走査方向の解像度の整数倍とする。
【0021】
(5)モノクロヘッドのノズル列数をカラーヘッドの各色毎のノズル列数の整数倍とする。
【0022】
(6)カラーヘッドの各色毎のノズル列数に対するモノクロヘッドのノズル列数の倍数を、主走査方向のカラーヘッドの解像度に対するモノクロヘッドの解像度の倍数と同一とする。
【0023】
また、モノクロヘッドのノズル位置をカラーヘッドのノズル位置に対して、副走査方向にずらした配置構成が、好ましい。このような配置構成により、カラー画像内のグレー部分をモノクロインクで置き換える処理(URL処理)を行った場合、モノクロドットとカラードットとの重なりが抑制される。
【0024】
カラー駆動波形生成部で生成するカラー駆動波形群と、モノクロ駆動波形生成部で生成するモノクロ駆動波形群の基本駆動周波数は同一とする。この場合、モノクロ駆動波形群の少なくとも一波形が、カラー駆動波形群の一噴射周期の間に二噴射以上可能な駆動波形とする。またカラーヘッド駆動部に供給されるカラーデータおよびモノクロヘッド駆動部に供給されるモノクロデータは、複数ビットの画素データの集合であり、カラー画素のビットデータはカラー駆動波形によりインク粒子径を表現する情報を含み、モノクロ画素のビットデータはモノクロ駆動波形によりドット位置を表現する情報を含んでいる。カラーヘッド駆動部およびモノクロヘッド駆動部は、複数の駆動波形を入力し画素データビットによりいずれか1つを選択するか又は全てを非選択とする多入力1出力のアナログマルチプレクサを各圧電素子毎に備える。
【0025】
カラー駆動波形生成部は、インク粒子径の異なる少なくとも2種類以上のカラー駆動波形を生成し、モノクロ駆動波形生成部は、モノクロには一周期内に1回または複数回噴射可能なモノクロ駆動波形を少なくとも2種類以上生成する。例えばカラー駆動波形生成部は、大、中、小といったインク粒子径の異なるカラー駆動波形を生成する。またモノクロ駆動波形生成部は、前、後、前後両方といった位置が異なる全てのドットパターンのモノクロ駆動波形を生成する。
【0026】
カラーヘッド駆動部およびモノクロヘッド駆動部に供給するクロック、ラッチ等のヘッド制御信号を共通とする。カラーヘッド駆動部およびモノクロヘッド駆動部は、ヘッドキャリアに搭載される。カラー駆動波形生成部およびモノクロ駆動波形生成部は、駆動波形データ群を記憶した波形メモリと、波形メモリから同時に読出された駆動波形データ群をアナログ波形に変換するAD変換部を備える。
【0027】
【発明を実施するための最良の形態】
図3は本発明のインクジェットプリンタである。図3において、インクジェットプリンタ10は、用紙挿入ガイド12と用紙排出ガイド26を設けている。用紙挿入ガイド12は未印刷用紙をプリンタに挿入するためのガイドである。用紙排出ガイド26は排出された用紙を収納する。
【0028】
図4は、図3のインクジェットプリンタ10の内部構造である。用紙挿入ガイド12に収納された用紙は、ピックアップローラ14によりピックアップされ、シートガイド16によりガイドされる。シートガイド16により送られた用紙は、シート押えローラ21によりヘッド28の手前で押さえられる。ヘッド28で印刷された用紙は送りローラ22により後方に送られ、このときシート押えローラ24が送りローラ22との間に用紙を挟み込む。インクジェクトヘッド28は、ノズル面30を下に向けて設けられる。またインクジェクトヘッド28は図の奥行き方向に延びるシャフト32に沿って移動する。クリーニング機構20は、インクジェクトヘッド28のノズル面30をクリーニングする。このクリーニング機構20は、インクジェクトヘッド28の外で且つインクジェクトヘッド28のノズル面30の下部に設けられている。
【0029】
図5は、本発明によるインクジェットプリンタの制御部及びヘッドキャリアの機能を示したブロック図である。
【0030】
図5において、本発明のインクジェットプリンタは、制御部34とヘッドキャリア36で構成される。制御部34には印刷動作全体を制御するCPU40、メモリ42、ホストコンピュータ38を接続するインタフェース44、制御ロジックとして設けたコントローラ46、画像メモリ48、図4に示した構造を含むメカ52を駆動するメカドライバ50、更にカラーヘッドに供給するカラー駆動波形信号を生成するカラー駆動波形生成部54、モノクロヘッドに供給するモノクロ駆動波形信号を生成するモノクロ駆動波形生成部56が設けられる。またヘッドキャリア36には、カラーヘッド駆動部58、モノクロ駆動部60、カラーヘッド62及びモノクロヘッド64が搭載されている。
【0031】
図6は、図5のヘッドキャリア36に設けたカラーヘッド62及びモノクロヘッド64のノズル配置の説明図である。この実施形態にあっては、カラーヘッド62が300dpiで4階調の印字を行い、モノクロヘッド64がカラーヘッド62の2倍の解像度となる600dpiで2階調のモノクロ印字を行う場合を例にとっている。図6のカラーヘッド62にあっては、カラー成分Y,M,Cの合成によるカラー印刷を行うことから、Yヘッド124、Mヘッド126及びCヘッド128を設けている。これらY,M,Cの各ヘッド124,126,128には、図の縦方向となる副走査方向にn個のノズルを配置している。例えばYヘッド124に示すように、ノズル124−1,124−2,・・・124−nを配置している。
【0032】
モノクロヘッド64は、カラーヘッド62に対し2倍の解像度を持つことから、同じK成分についてK1ヘッドとK2ヘッドを2列に配置している。K1ヘッド130及びK2ヘッド132は、副走査方向にn個のノズル130−1〜130−n、132−1〜132−nを配置している。またノズル130−1〜130−nとノズル132−1〜132−nは、カラーヘッド62に対しモノクロヘッド64が2倍の解像度を持つようにするため、2分の1ピッチだけずらして配置している。
【0033】
カラーヘッド62及びモノクロヘッド64に設けられている各ヘッド例えばYヘッド124を例にとると、そのノズル124−1〜124−nのそれぞれに対応して、図7に示すように圧電素子125−1,125−2,・・・125−nが設けられている。圧電素子125−1〜125−nには図5のカラーヘッド駆動部58からのカラー駆動波形信号が個別に供給される。ヘッドのノズルに対応して圧力室、インク供給系、インクタンクが設けられており、圧電素子125−1〜125−nの駆動で発生した変位と圧力を圧力室に伝達することによってノズルからインク粒子を噴射させ、紙等の記録媒体上に文字や画像を記録する。この圧電素子125−1〜125−nによるヘッド駆動の構造は、図6の他のMヘッド126、Cヘッド128、K1ヘッド130及びK2ヘッド132についても同様である。
【0034】
再び図5を参照するに、この実施形態にあっては、図2のようにヘッドキャリア36の1走査中に文章等のモノクロ画像と写真等のカラー画像が混在しても、1走査でモノクロとカラーを印刷できるようにするため、制御部34にカラーヘッド62とモノクロヘッド64に対応してそれぞれ独立にカラー駆動波形生成部54とモノクロ駆動波形生成部56を設けている。印刷動作時にあっては、カラー駆動波形生成部54とモノクロ駆動波形生成部56から同時に、この実施形態にあっては3種類のカラー駆動波形信号Vwc1,Vwc2,Vwc3と、モノクロ駆動波形信号Vwk1,Vwk2,Vwk3を出力する。このカラー駆動波形信号Vwc1〜3及びモノクロ駆動波形信号Vwk1〜3は、ヘッドキャリア36のカラーヘッド駆動部58及びモノクロヘッド駆動部60に供給される。ヘッドキャリア36のカラーヘッド駆動部58及びモノクロヘッド駆動部60は、コントローラ46からのクロック信号及びラッチ信号を含むヘッド制御信号により同時に制御されている。またカラーヘッド駆動部58には、コントローラ46からY,M,Cの3成分のカラーデータが供給されており、Y,M,Cの各カラーデータの値によって3種類のカラー駆動波形信号Vwc1〜3のいずれかを選択して、カラーヘッド62の対応するノズルの圧電素子に供給している。またモノクロヘッド駆動部60には、コントローラ46よりモノクロデータとしてカラーに対し2倍の解像度を実現するため、K1モノクロデータとK2モノクロデータが供給されており、K1,K2モノクロデータのそれぞれにより3種類のモノクロ駆動波形信号Vwk1〜3のいずれかを選択してモノクロヘッド64の対応するノズルの圧電素子に供給している。
【0035】
ここでY,M,Cの各カラーデータは、カラーヘッド62が4階調のカラードットを表現することから、階調レベル0,1,2,3のうち階調レベル1,2,3に対応したカラー駆動波形信号Vwc1〜3のいずれかを選択すればよいため、2ビットのデータを使用する。例えばカラー階調レベル1,2,3に対応してカラー駆動波形信号Vwc1〜3が設定されていたとすると、カラーデータ「00」でカラー駆動波形信号Vwc1〜3のいずれも選択せず、カラーデータ「01」でカラー駆動波形信号Vwc1を選択し、カラーデータ「10」でカラー駆動波形信号Vwc2を選択し、更にカラーデータ「11」でカラー駆動波形信号Vwc3を選択する。
【0036】
モノクロヘッド64にあっては、図6に示したように副走査方向に2分の1ノズルピッチずらしたK1ヘッド130とK2ヘッド132を使用しており、カラーヘッド62に対し2倍の解像度を実現する。また図6のK1ヘッド130またはK2ヘッド132のいずれか一方のみを使用することで、カラーヘッド62と同じ300dpiの解像度とすることもできる。したがってモノクロヘッド64にあっては、K1ヘッド130とK2ヘッド132のいずれか一方を選択する300dpiの解像度と、K1ヘッド130とK2ヘッド132の両方を選択する600dpiの高解像度のモノクロ印刷ができる。このため図5のコントローラ46からのK1,K2モノクロデータとしては、カラーデータと同様、2ビットデータとする。
【0037】
ここでモノクロ駆動波形生成部56からのモノクロ駆動波形信号Vwk1が図6R>6のK1ヘッド130を選択する300dpiの解像度に対応し、モノクロ駆動波形信号Vwk2が図6のK2ヘッド132による同じく300dpiの解像度に対応し、更にモノクロ駆動波形信号Vwk3が図6のK1ヘッド130とK2ヘッド132の両方を使用する600dpiの高解像度に対応すると、モノクロデータ「00」でモノクロ駆動波形信号Vwk1〜3のいずれも選択せず、モノクロデータ「01」で300dpiのモノクロ駆動波形信号Vwk1を選択し、モノクロデータ「10」でドット位置が1/2ピッチずれた300dpiのモノクロ駆動波形信号Vwk2を選択し、更にモノクロデータ「11」で600dpiの高解像度のモノクロ駆動波形信号Vwk3を選択することになる。
【0038】
図8は、図5の実施形態において、ヘッドキャリア36を主走査方向に1走査した際のカラーデータ及びモノクロデータによるカラー駆動波形とモノクロ駆動波形の選択状態のタイムチャートであり、1走査中にカラーデータとモノクロデータが混在している場合である。
【0039】
図8において、ヘッドキャリア36の1走査である主走査周期T1の前半にカラーデータとしてのY,M,Cのデータが有効データとして存在し、後半にモノクロデータであるK1,K2データが有効データとして存在していたとする。ここで有効データとは、カラーヘッド駆動部58またはモノクロヘッド駆動部60においてカラー駆動波形生成部54またはモノクロ駆動波形生成部56からの各駆動波形信号を有効に選択可能な2ビットデータのストリームであることを意味し、全てがビット「00」となっていないことを意味する。これに対し無効データとは、いずれのドットにおいても駆動波形信号を選択しないことから全てがビット「00」となっているデータを意味する。勿論、有効データの中にも0レベルの階調を表現する場合があることから、この部分については無効データと同様、そのドットに対応するデータビットは「00」となっている。
【0040】
このようにヘッドキャリア36の1走査となる主走査周期T1内について、Y,M,Cのカラーデータが有効データとなっている部分がカラー印字モードとなり、K1,K2データが有効データとなっている部分がモノクロ印字モードとなる。このカラーデータとモノクロデータが混在した場合の1走査におけるカラー印字モードとモノクロ印字モードの切替えは、カラー駆動波形信号とモノクロ駆動波形信号を同時に生成し、カラーデータが有効となってカラー駆動波形信号を選択していればカラー印字モードとなり、モノクロデータが有効となってモノクロ駆動波形信号を選択していればモノクロ印字モードとなるものである。
【0041】
図9は、図5の制御部34に設けたコントローラ46の機能を画像メモリ48と共に示している。
【0042】
図9において、コントローラ46は並直変換部66,68、波形メモリ70、タイミング制御部72で構成される。波形メモリ70にはカラー波形データ70−1とモノクロ波形データ70−2が、ノズルからの1回のインク噴射を駆動単位として記憶されている。ここでカラー波形データ70−1は、カラーヘッド62が300dpiでカラーへ階調レベル0,1,2,3の4階調のカラー印刷を行うことから、カラー階調レベル1,2,3に対応した3種類のカラー波形データを記憶している。またモノクロ波形データ70−2は、図6のようにK1ヘッド130とK2ヘッド132を2列に配置し、ノズルを2分の1ノズルピッチずらした600dpiの高解像度のモノクロ印刷を実現することから、K1ヘッド130のモノクロ駆動波形データ,K2ヘッド132のモノクロ駆動波形データ,K1,K2ヘッドの両方を駆動する高解像度のモノクロ駆動波形データの3種類の波形データを記憶している。このため、タイミング制御部72からの指示に基づき波形メモリ70からは、3種類のカラー駆動波形データWDc1〜3とモノクロ駆動波形データWDk1〜3が同時に出力される。また波形メモリ70からは駆動波形を生成する際の基準クロックとなる波形生成タイミング信号WRTも同時に出力される。
【0043】
画像メモリ48には、図5のホストコンピュータ38から送られてきた印刷データがCPU40で処理されて書き込まれる。ホストコンピュータ38からの印刷データには、モノクロデータ、カラーデータ、更にはモノクロとカラーが混在したデータがある。このため画像メモリ48には、カラーデータについてはY,M,Cの各カラー成分に対応してYプレーン74、Mプレーン76、Cプレーン78の3つの記憶領域が設けられる。またモノクロデータについては、公開部分に対応してK1プレーン80とK2プレーン82の2つの領域が設けられる。
【0044】
並直変換部66は、画像メモリ48のY,M,Cプレーン74,76,78の各カラー成分データをヘッドキャリア36の1走査に同期して読み出し、読み出した並列データを直列データに変換して、Yデータ、Mデータ、Cデータの各シリアルデータとして、図5のヘッドキャリア36側のカラーヘッド駆動部58に供給する。並直変換部66は、画像メモリ48のK1プレーン80とK2プレーン82のモノクロ画像データについて、同じくヘッドキャリア36の走査に同期して1走査単位に読み出し、読み出した並列データを直列データに変換して、K1データ及びK2データで示すシリアルデータとして図3のヘッドキャリア36側のモノクロヘッド駆動部60に供給する。
【0045】
タイミング制御部72は、CPU40からの制御指示を受けて、画像メモリ48、並直変換部66,68及び波形メモリ70のタイミングを制御し、更にヘッドキャリア36のカラーヘッド駆動部58とモノクロヘッド駆動部60に対するクロック及びラッチの各信号を出力する。
【0046】
図10は、図9の画像メモリ48に対するカラーデータ及びモノクロデータのCPU40による処理手順を示したフローチャートである。
【0047】
図10において、まずステップS1でホストコンピュータからプリントデータを受信すると、ステップS2でデータ形式を判定する。ホストコンピュータから受信するプリントデータはY,M,C,Kの4成分であるが、そのデータ形式にはベクトルデータ形式とラスタデータ形式がある。ラスタデータ形式にあっては、ドットごとにY,M,C,Kの4成分で構成される。これに対しベクトルデータ形式にあっては、例えば文字データの場合にはフォント、サイズ、Y,M,C,Kのデータ形式を持つことになる。
【0048】
まずデータ形式がベクトルデータ形式であった場合には、ステップS3に進み、K成分の抽出によりカラー成分Y,M,Cと分離する。K成分を抽出した残りのY,M,C成分については、ステップS4で基本解像度でのラスタライズを行う。これに対しK成分については、ステップS5で倍解像度でのラスタライズを行う。次にY,M,C成分については、ステップS6で各成分ごとに色分離を行い、ステップS7で階調レベル変換を行う。即ち、Y,M,Cのカラー成分は例えば256階調であるが、図6のカラーヘッド62にあっては4階調の表現になることから、256階調から4階調への階調レベルの変換を行う。続いてステップS8でカラーヘッド62に対応した階調変換が済んだY,M,Cの成分についてデータシフトを行い、ステップS9で画像メモリ48のYプレーン74、Mプレーン76、Cプレーン78のそれぞれにプリントデータとして格納する。
【0049】
一方、ステップS2でデータ形式がラスタデータ形式であった場合には、ステップS10でY,M,Cのカラー成分とKのモノクロ成分に分離する。色分離したY,M,Cのカラー成分については、ステップS7でベクトルデータ形式の場合と同様、階調レベル変換を行った後、ステップS8でデータシフトし、ステップS9で画像メモリ48のY,M,Cの各プレーン74,76,78に格納する。ステップS10で色分離したK成分については、ステップS11で倍解像度化のためのデータ補間を行う。続いてステップS12に進み、倍解像度化したモノクロデータについて奇数ラインと偶数ラインのライン分離を行い、奇数ラインをK1モノクロデータとし、偶数ラインをK2モノクロデータとして、ステップS13で2値化により白黒ドットパターンに変換する。この2値化によるドットパターンに変換した後、K1モノクロデータ,K2モノクロデータをステップS8でデータシフトした後、ステップS9で画像メモリ48のK1プレーン80及びK2プレーン82のそれぞれに格納する。
【0050】
またステップS5でベクトルデータから抽出した後に倍解像度でラスタライズしたK成分のモノクロデータについても、ステップS12で奇数と偶数ラインに分離した後、ステップS13で2値化によりドットパターンに変換し、同様にして画像メモリ48のK1プレーン80とK2プレーン82に格納する。
【0051】
図11は図5の制御部34に設けたカラー駆動波形生成部54とモノクロ駆動波形生成部56の回路ブロックである。
【0052】
図11(A)はカラー駆動波形生成部54であり、DAコンバータ84,86,88及び増幅器90,92,94で構成される。DAコンバータ84,86,88には、図8のコントローラ46に設けている波形メモリ70から読み出されたカラー駆動波形信号WDc1,WDc2,WDc3と波形生成タイミング信号WRTが供給され、アナログ信号に変換した後、増幅器90,92,94で増幅して3種類のカラー駆動波形信号Vwc1,Vwc2,Vwc3をカラーヘッド駆動部58に供給する。
【0053】
図11(B)は図5のモノクロ駆動波形生成部56の回路ブロックである。このモノクロ駆動波形生成部56についても、DAコンバータ96,98,100と増幅器102,104,106で構成される。DAコンバータ96,98,100には図8のコントローラ46に設けている波形メモリ70から読み出されたモノクロ駆動波形信号WDk1〜WDk3が個別に供給されると共に、波形生成タイミング信号WRTが共通に供給され、アナログ信号に変換した後、増幅器102,104,106で増幅して3種類のモノクロ駆動波形信号Vwk1,Vwk2,Vwk3をモノクロヘッド駆動部60に供給する。
【0054】
図12は、図11のカラー駆動波形生成部54及びモノクロ駆動波形生成部56より出力されるカラー及びモノクロの各駆動波形信号の波形と、各波形駆動信号に対応したカラードット及びモノクロドットの印刷状態の説明図である。
【0055】
図12(A)(B)(C)は階調レベル1,2,3に対応したカラー駆動波形信号Vwc1〜3であり、各カラー駆動波形により印字されるカラードットを図1212(K)(L)(M)に示している。また図12(D)(E)(F)は3種類のモノクロ駆動波形信号Vwk1,Vwk2及びVwk3であり、各駆動波形信号に対応したモノクロドットを図12(N)(O)(P)に示している。更に図1212(G)(H)(I)(J)は、カラー駆動信号の選択に使用するカラーデータ、モノクロデータ、クロック、ラッチのタイムチャートである。
【0056】
図12(A)〜(C)のカラー駆動波形信号Vwc1〜3は、噴射するインク量を制御することによって図12(K)〜(M)のようにドットサイズの異なる階調レベル1,2,3のカラー画像を印刷する。
【0057】
一方、図12(D)〜(F)のモノクロ駆動波形信号Vwk1〜3にあっては、カラー駆動波形信号Vwc1〜3に対し2倍の周波数の波形となっている。このうち図12(D)のモノクロ駆動波形信号Vwk1は2倍の周波数の波形の内の前半の単発波形であり、図12(E)のモノクロ駆動波形信号Vwk2は2倍の周波数の波形の内の後半の単発波形である。更に図12(F)のモノクロ駆動波形信号Vwk3は、前半及び後半の両方に波形があるダブル波形とすることで図12(P)のように2倍の解像度でのモノクロ印刷が可能となる。
【0058】
カラー駆動波形信号Vwc1〜3及びモノクロ駆動波形信号Vwk1〜3の生成については、ヘッド制御信号としてカラーデータ及びモノクロデータが同時に生成され、且つクロック及びラッチのヘッド制御信号も共通に生成されており、これによってヘッドキャリア36の1走査中にカラーデータとモノクロデータが混在しても、1走査で印字モードをカラー印字モードとモノクロ印字モードに実質的に切り替えることで高速印刷が実現できる。即ち本発明にあっては、カラー印刷は多階調、モノクロ印刷は高解像度といった異なったモードでありながら、ヘッドキャリア36の1回の走査で両者を混在した印刷ができ、この結果、高速で且つ高画質の印刷が実現できる。
【0059】
図13は、図5のヘッドキャリア36に設けたカラーヘッド駆動部58とモノクロヘッド駆動部60の回路ブロックである。
【0060】
まず図13(A)はカラーヘッド駆動部58であり、例えば図6のカラーヘッド62に設けているYヘッド124に対応した回路部を示している。このカラーヘッド駆動部58は、シフトレジスタ108、ラッチ110、デコーダ112及びYヘッド124のノズル数に対応した数のアナログマルチプレクサ114−1,114−2,・・・114−nで構成される。シフトレジスタ108にはコントローラ46より、図6に示したYヘッド124の副走査方向のノズル数nに対応したカラードットデータを、主走査方向に連続させたデータがクロックにより連続的に入力される。ラッチ110には、シフトレジスタ108に対するYヘッド124のノズル数nと同じドット数n個分の入力に同期してラッチ信号が与えられ、ノズル数nに対応したn個のYドットデータがラッチされる。デコーダ112は、ラッチ110に保持されたYドットデータが4階調を示す2ビットデータであることから、この2ビットデータをアナログマルチプレクサ114−1〜114−nの選択信号に変換する。アナログマルチプレクサ114−1〜114−nは、3つのスイッチSW1,SW2,SW3を、アナログマルチプレクサ114−1に代表して示すように備えている。スイッチSW1は階調レベル1のカラー駆動波形信号Vwc1を選択して、対応するノズルの圧電素子に供給する。スイッチSW2は階調レベル2のカラー駆動波形信号Vwc2を選択し、対応するノズルの圧電素子に供給する。更にスイッチSW3は階調レベル3のカラー駆動波形信号Vwc3を選択して、対応するノズルの圧電素子に供給する。
【0061】
図14は、図13(A)のYヘッドに対応したカラーヘッド駆動部のYデータのシフト,ラッチと、駆動波形出力のタイムチャートである。まずシフトレジスタ108には図14(A)のように、図6のYヘッド124におけるノズルの並び方向に対応したn個のY成分のドットデータが、副走査方向n個単位で主走査方向に並んだデータY1,Y2,Y3として連続的にシフトされる。シフトレジスタ108にYヘッド124のノズルnに対応した数のカラードットデータを含むY1データがシフトされると、そのタイミングでラッチ110のラッチ動作が行われ、図14(C)の駆動波形出力のように次の主方向1画素走査周期T2の間、デコーダ112からアナログマルチプレクサ114−1〜114−nのそれぞれにn個のY成分のドットデータ(2ビット)を解読したスイッチSW1〜SW3の選択信号(全て非選択を含む)が出力される。このときシフトレジスタ108には次のノズル数n個分のY成分のデータY2がシフトされている。以下、これを主方向1画素走査周期T2ごとに繰り返す。
【0062】
図15は、図14におけるY1データのシフトとクロック、更にラッチを、より具体的に示す。図15(A)はYデータであり、図6のYヘッド124のノズル124−1〜124−nに対応して、ビットb1,b2の2ビットのドットデータが図15(B)のクロックに同期してシフトされる。そしてノズル数nに対応した2ビットのドットデータがシフトされた後のタイミングで図15(C)のようにラッチ信号が得られ、ラッチしたn個の2ビットデータをデコーダ112で解読して、アナログマルチプレクサ114−1〜114−nのスイッチ選択によるカラー駆動波形信号Vwc1〜3のいずれかの選択出力、または全ての非選択を行うことになる。
【0063】
一方、図13(B)は図5のヘッドキャリア36に設けたモノクロヘッド駆動部60の回路ブロックである。このモノクロヘッド駆動部60にあっても、回路構成は基本的に図13(A)のカラーヘッド駆動部58と同じになる。即ちモノクロヘッド駆動部60は、シフトレジスタ116、ラッチ118、及び図6に示したK1,K2ヘッド130,132におけるノズル数nに対応した数のアナログマルチプレクサ120−1〜120−nで構成される。シフトレジスタ116,ラッチ118に対するコントローラ46からのクロック及びラッチ信号は、図1313(A)のカラーヘッド駆動部58のラッチ110及びシフトレジスタ108に対する信号と同じ信号である。
【0064】
またデコーダ120は、ラッチ118にラッチされるモノクロヘッド、即ちK1ヘッドまたはK2ヘッドのノズル数n個の各モノクロとデータが2ビットデータであることから、ビット01で例えばアナログマルチプレクサ120−1に代表して示すスイッチSW1をオンしてモノクロ駆動波形信号Vwk1を選択し、モノクロデータビット10でスイッチSW2を選択してモノクロ駆動波形信号Vwk2を選択し、更にモノクロデータビット11でモノクロ駆動波形信号Vwk3を選択するようになる。
【0065】
このような図13(A)のカラーヘッド駆動部58と図13(B)のモノクロヘッド駆動部60のカラー及びモノクロの各ドットデータに基づく駆動波形の選択条件を整理すると、図16の論理表のようになる。この論理表において、カラーまたはモノクロのドットデータはビット「b1,b2」の2ビットデータであり、この2ビットデータ「b1b2」によってアナログマルチプレクサ114−1〜114−n及び120−1〜120−nによる駆動波形の選択が決まる。即ちY,M,Cのカラーヘッドについては、ドットデータ「00」で駆動波形の選択なし、「01」で駆動波形Vwc1、10で駆動波形Vwc2、「11」で駆動波形Vwc3となる。またK1,K2のモノクロヘッドについては、ドットデータ「00」で駆動波形の選択なし、「01」で駆動波形Vwk1、10で駆動波形Vwk2、「11」で駆動波形Vwk3となる。
【0066】
図17は、図6のカラーヘッド62及びモノクロヘッド64の各ヘッドにおけるn個のノズル列の各々に駆動波形信号を出力する駆動波形周期T3に図8に示したコントローラ46から出力されるカラー波形データ、カラーデータ及びモノクロデータ、更にはヘッド制御信号のタイムチャートである。
【0067】
図17(A)〜(C)が図8の波形メモリ70から出力されるカラー波形データWDc1〜3であり、1つのブロックが図12(A)〜(C)のそれぞれに示したカラー駆動波形信号Vwc1〜3におけるアナログレベルに対応したデジタル値、例えば8ビットデータである。
【0068】
また図17(D)〜(F)が図9の波形メモリ70から出力されるモノクロ駆動波形信号Vwk1〜3であり、それぞれのブロックが図12(D)〜(F)に示したモノクロ駆動波形信号Vwk1〜3のアナログレベルに対応した例えば8ビットのデジタル値を持つ。この図17(A)〜(F)のカラー及びモノクロ波形データは、図17(G)の波形生成タイミング信号WRTと共に、図11のカラー駆動波形生成部54及びモノクロ駆動波形生成部56に供給され、DAコンバータ84,86,88,96,98,100により図12(A)〜(F)に示すアナログ駆動波形信号に変換される。
【0069】
このカラー駆動波形データ及びモノクロ駆動波形データと同時に、図17(H)〜(L)に示すY,M,Cのカラーデータ、K1,K2のモノクロデータが、Yデータに示すように1ノズル当たり2ビットb1,b2に対応したn個のドットデータとして、図9のコントローラ46に設けた並直変換部66及び並直変換部68に供給される。またこれらのカラーデータ及びモノクロデータの供給と同時に図17(M)のクロック及び図17(N)のラッチ信号が供給され、カラーデータ、モノクロデータに応じた対応するカラー駆動波形信号またはモノクロ駆動波形信号の選択により、カラーヘッドについては多階調カラー印刷、モノクロヘッドにあっては高解像度印刷といった異なったモードについて、ヘッドキャリア36の1走査でモードを切り替えた高速で且つ高画質の印刷ができる。
【0070】
図18は、本発明のインクジェットプリンタで使用するカラーヘッド及びモノクロヘッドの他の実施形態としてのノズル配置の説明図である。図6の実施形態に示したノズル配置にあっては、Yヘッド124、Mヘッド126、Cヘッド128及びK1ヘッド130のノズル配置が同列であり、K2ヘッドはノズルが1/2ピッチずれた位置となっている。このため、カラー画像の位置のグレー部分をモノクロインクで置き換える処理(UCR処理)を行った場合、図19(A)の斜線のモノクロドットに示すように、K2ヘッド132で打ったドットが○で示すY,M,Cのカラードットに重なってしまい、カラードットが濁った汚い画像になるといった問題が発生する。
【0071】
これに対し図18のノズル配置では、同じノズル配置を持つYヘッド124、Mヘッド126、Cヘッド128のカラーヘッド62側に対し、モノクロヘッド64におけるK1ヘッド130のノズル130−1〜130−nを、例えば図示で上方に1/4ピッチずらして配置し、同時にK2ヘッドを図示の状態で反対となる下側に1/4ピッチずらして配置した構成とする。このモノクロヘッド64のノズル配置の構成により、カラー画像内のグレー部分をモノクロインクで置き換える処理(UCR処理)を行った場合、図19(B)のように、斜線で示すモノクロドットが○で示すカラードットに重なる可能性が低くなり、画像品質を向上することができる。
【0072】
更にモノクロは2×2ドットを1画素とし、その1画素内のモノクロドットの数を変えることで、2階調のモノクロであっても階調表現を行うことが可能になる。即ち、カラー印刷はカラードット径を可変するドット階調、モノクロ印刷は画素内のドット数を1〜4の範囲で可変する面積階調といった異なる印刷モードの混在により、UCR処理を施したカラー画像においても高画質化を図ることができる。
【0073】
尚、上記の実施形態にあっては、モノクロヘッドの解像度を主走査方向及び副走査方向共にカラーヘッドの2倍とした場合を例にとっているが、モノクロヘッドのカラーヘッドに対する解像度は2倍に限定されず、適宜の倍数の高解像度を含むことは言うまでもない。また、カラーヘッドに対するモノクロヘッドの高解像度のモードは次のような条件を設定することで実現できる。
【0074】
(1)モノクロヘッド64の主走査方向の解像度をカラーヘッド62の整数倍とする。
【0075】
(2)モノクロヘッド64のインク噴射周期をカラーヘッド62の整数倍とする。
【0076】
(3)カラーヘッド62のインク噴射周期に対するモノクロヘッド64のインク噴射周期の倍数を、カラーヘッド62の副走査方向の解像度に対するモノクロヘッド64の副走査方向の解像度の倍数と同一にする。
【0077】
(4)モノクロヘッド64の副走査方向の解像度をカラーヘッド62の副走査方向の解像度の整数倍とする。
【0078】
(5)モノクロヘッド64のノズル列数をカラーヘッド62の各色ごとのノズル列数の整数倍とする。
【0079】
(6)カラーヘッドの各色のノズル列数に対するモノクロヘッド64のノズル列数の倍数を、主走査方向のカラーヘッド62の解像度に対するモノクロヘッド64の解像度の倍数と同一にする。
【0080】
また本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含む。更にまた本発明は、上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
【0081】
【産業上の利用可能性】
本発明によれば、同じヘッドキャリアに搭載されたカラーヘッドとモノクロヘッドにつき、1走査内でカラー印字モードとモノクロ印字モードでのカラーデータとモノクロデータにより選択される切替印刷が可能となり、写真や自然画等のグラデーションの表現に優れたカラー画像と緻密でクッキリしたモノクロ線画画像が混在したレポートや文章等につき、ヘッドキャリアの1走査内でカラー印字とモノクロ印字を混在した印刷ができるため、高速印刷可能なインクジェットプリンタが実現できる。
【0082】
またカラー印字モードを多値階調モードとし、モノクロ印字モードを高解像度モードとすることで、ヘッドキャリアの1走査内でカラーとモノクロの混在した印刷が可能となって高速印刷できると同時に、カラー及びモノクロについて高画質の印刷を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のインクジェットプリンタのブロック図
【図2】モノクロ文章の中にカラー写真を含んだ印刷文書の説明図
【図3】本発明のインクジェットプリンタの外観の説明図
【図4】図3の内部構造の説明図
【図5】本発明のインクジェットプリンタのブロック図
【図6】図5のカラーヘッド及びモノクロヘッドのノズル配置の説明図
【図7】図5のヘッド圧電素子の説明図
【図8】1走査にカラーデータとモノクロデータが混在した場合の印字モードの説明図
【図9】図5のコントローラのブロック図
【図10】図5の制御部による画像メモリ書込処理のフローチャート
【図11】図5のカラー駆動波形生成部およびモノクロ駆動波形生成部の回路ブロック図
【図12】カラー駆動波形とモノクロ駆動波形および各駆動波形に対応したカラードットとモノクロドットの説明図
【図13】図5のカラーヘッド駆動部及びモノクロヘッド駆動部の回路ブロック図
【図14】Yデータについてシフト、ラッチ、および駆動波形出力のタイムチャート
【図15】図6のYヘッドのノズル列に対するYデータ、クロック、ラッチのタイムチャート
【図16】2ビット画素データによる駆動波形選択の論理表の説明図
【図17】図6の各ヘッドのノズル列に対応するデータ、クロック、ラッチのタイムチャート
【図18】本発明で使用する他のカラーヘッド及びモノクロヘッドのノズル配置の説明図
【図19】図6と図18のヘッドにつきカラー画像内のグレー部分をモノクロで置換えるUCR処理のドット配置を比較した説明図
Claims (20)
- 同一のヘッドキャリア上に、複数のノズルを配列し各ノズル毎に圧電素子の駆動によりカラーインク粒子を噴射するカラーヘッドと、複数のノズルを配列し各ノズル毎に圧電素子の駆動によりモノクロインク粒子を噴射するモノクロヘッドとを搭載したインクジェットプリンタに於いて、
前記ヘッドキャリアの一走査内で、前記カラーヘッドによるカラー印字モードと前記モノクロヘッドによるモノクロ印字モードとを切替えて印字制御するための制御部を設け、
前記制御部は、
少なくとも2種類のカラードットを表現するカラー駆動波形群を同時に生成するカラー駆動波形生成部と、
少なくとも2種類のモノクロドットを表現するモノクロ駆動波形群を同時に生成するモノクロ駆動波形生成部と、
前記ヘッドキャリアの一走査に同期して、カラー画像から1走査分のカラーデータを出力するカラーデータ出力部と、
前記ヘッドキャリアの一走査に同期して、モノクロ画像から1走査分のモノクロデータを出力するモノクロデータ出力部と、
前記カラー駆動波形群の一波形をカラーデータに基づいて選択し前記カラーヘッドの圧電素子に供給して駆動するカラーヘッド駆動部と、
前記モノクロ駆動波形群の一波形をモノクロデータに基づいて選択し前記モノクロヘッドの圧電素子に供給して駆動するモノクロヘッド駆動部と、
を備え、
前記ヘッドキャリアの一走査分の印字データにカラーデータとモノクロデータが混在する場合、一走査中のカラーデータによって前記カラーヘッド駆動波形を選択し、モノクロデータによって前記モノクロ波形駆動信号を選択することにより、カラー印字モードとモノクロ印字モードとを切替えることを特徴とするインクジェットプリンタ。 - 同一のヘッドキャリア上に、複数のノズルを配列し各ノズル毎に圧電素子の駆動によりカラーインク粒子を噴射するカラーヘッドと、複数のノズルを配列し各ノズル毎に圧電素子の駆動によりモノクロインク粒子を噴射するモノクロヘッドとを搭載したインクジェットプリンタに於いて、
前記ヘッドキャリアの一走査内で、前記カラーヘッドによるカラー印字モードと前記モノクロヘッドによるモノクロ印字モードとを切替えて印字制御するための制御部を設け、
前記制御部のカラー印字モードは多値階調モードであり、前記モノクロ印字モードはモノクロヘッドの解像度がカラーヘッドの整数倍である高解像度モードであることを特徴とするインクジェットプリンタ。 - 請求項2のインクジェットプリンタに於いて、前記制御部の多値階調モードは、カラーヘッドの各ノズル毎にインク粒量が可変であることを特徴とするインクジェットプリンタ。
- 請求項2のインクジェットプリンタに於いて、前記制御部の高解像度モードは、モノクロヘッドの主走査方向の解像度がカラーヘッドの整数倍であることを特徴とするインクジェットプリンタ。
- 請求項2のインクジェットプリンタに於いて、前記制御部の高解像度モードは、モノクロヘッドのインク噴射周期がカラーヘッドの整数倍であることを特徴とするインクジェットプリンタ。
- 請求項2のインクジェットプリンタに於いて、前記制御部の高解像度モードは、カラーヘッドのインク噴射周期に対するモノクロヘッドのインク噴射周期の倍数が、カラーヘッドの副走査方向の解像度に対するモノクロヘッドの副走査方向の解像度の倍数と同一であることを特徴とするインクジェットプリンタ。
- 請求項2のインクジェットプリンタに於いて、前記制御部の高解像度モードは、モノクロヘッドの副走査方向の解像度がカラーヘッドの副走査方向の解像度の整数倍であることを特徴とするインクジェットプリンタ。
- 請求項2のインクジェットプリンタに於いて、前記制御部の高解像度モードは、前記モノクロヘッドのノズル列数がカラーヘッドの各色毎のノズル列数の整数倍であることを特徴とするインクジェットプリンタ。
- 請求項2のインクジェットプリンタに於いて、前記制御部の高解像度モードは、カラーヘッドの各色毎のノズル列数に対するモノクロヘッドのノズル列数の倍数が、主走査方向のカラーヘッドの解像度に対するモノクロヘッドの解像度の倍数と同一であることを特徴とするインクジェットプリンタ。
- 請求項8または9のインクジェットプリンタに於いて、前記モノクロヘッドおよび前記カラーヘッドの各ヘッドは、複数のノズルが特定の配列方向に並んで配列されており、前記ノズルの配列方向において前記モノクロヘッドのノズル位置を前記カラーヘッドのノズル位置に対してずらしたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
- 請求項1のインクジェットプリンタに於いて、前記カラー駆動波形生成部で生成するカラー駆動波形群と、前記モノクロ駆動波形生成部で生成するモノクロ駆動波形群の基本駆動周波数は同一であることを特徴とするインクジェットプリンタ。
- 請求項11のインクジェットプリンタに於いて、前記モノクロ駆動波形群の少なくとも一波形が、カラー駆動波形群の一噴射周期の間に二噴射以上可能な駆動波形であることを特徴とするインクジェットプリンタ。
- 請求項11のインクジェットプリンタに於いて、前記カラーヘッド駆動部に供給されるカラーデータおよび前記モノクロヘッド駆動部に供給されるモノクロデータは、複数ビットの画素データの集合であり、カラー画素のビットデータはカラー駆動波形によりインク粒子径を表現する情報を含み、モノクロ画素のビットデータはモノクロ駆動波形によりドット位置を表現する情報を含んでいることを特徴とするインクジェットプリンタ。
- 請求項13のインクジェットプリンタに於いて、前記カラーヘッド駆動部およびモノクロヘッド駆動部は、複数の駆動波形を入力し画素データビットによりいずれか1つを選択するか又は全てを非選択とする多入力1出力のアナログマルチプレクサを各圧電素子毎に備えたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
- 請求項1のインクジェットプリンタに於いて、前記カラー駆動波形生成部は、インク粒子径の異なる少なくとも2種類以上のカラー駆動波形を生成し、前記モノクロ駆動波形生成部は、モノクロには一周期内に1回または複数回噴射可能なモノクロ駆動波形を少なくとも2種類以上生成することを特徴とするインクジェットプリンタ。
- 請求項15のインクジェットプリンタに於いて、前記カラー駆動波形生成部は、大、中、小といったインク粒子径の異なるカラー駆動波形を生成することを特徴とするインクジェットプリンタ。
- 請求項15のインクジェットプリンタに於いて、前記モノクロ駆動波形生成部は、前、後、前後両方といった位置が異なる全てのドットパターンのモノクロ駆動波形を生成することを特徴とするインクジェットプリンタ。
- 請求項1のインクジェットプリンタに於いて、前記カラーヘッド駆動部およびモノクロヘッド駆動部に供給するクロック、シフト等のヘッド制御信号を共通としたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
- 請求項1のインクジェットプリンタに於いて、前記カラーヘッド駆動部およびモノクロヘッド駆動部は、前記ヘッドキャリアに搭載されたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
- 請求項1のインクジェットプリンタに於いて、前記カラー駆動波形生成部およびモノクロ駆動波形生成部は、前記駆動波形データ群を記憶した波形メモリと、前記波形メモリから同時に読出された駆動波形データ群をアナログ波形に変換するAD変換部を備えたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
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