JP4678131B2 - 印刷装置および印刷制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数ショットにより１つの画素を形成する印刷装置および印刷制御方法に関する。

インクジェット式プリンタなどの印刷装置は、記録ヘッドを主走査方向に沿って移動させるとともに記録紙等の印刷媒体を副走査方向に沿って移動させる。
そして、これらの移動に連動して記録ヘッドのノズル開口からインク滴を吐出させることにより、印刷媒体上に画像や文字等を記録する。
このインク滴の吐出は、例えば、ノズル開口に連通した圧力発生室を膨張・収縮させることで行われる。この圧力発生室の膨張・収縮は、例えば、圧電振動子の変形を利用して行われる。

上記の記録ヘッドでは、供給される駆動パルスに応じて圧電振動子が変形し、これにより圧力室の容積が変化し、この容積変化によって圧力室内のインクに圧力変動が生じて、ノズル開口からインク滴が吐出する。
そして、印刷データに基づいて必要とする駆動パルスを圧電振動子に供給し、これによりノズル開口から吐出されるインク滴の量を階調に応じて異ならせて印刷画像に階調を付ける印刷装置がある（例えば、特許文献１参照）。

また、１つの画素に対して吐出されるインク量を可変にして階調を表現する技術として、１つの画素を複数のインク滴によって形成し、この複数のインク滴の吐出回数を異ならせて階調を表現するマルチショットと云う技術がある（例えば、特許文献２参照）。
例えば、１画素に対してインク滴を最大３回吐出（ショット）して階調表現を行う場合を図６に示す。なお、このプリンタヘッド部は、複数（４つのノズルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）のノズルを持ち、各ノズルがそれぞれ別の画素を形成するものとする。図６に示す例では、ノズルＡは３ショット（３回吐出）、ノズルＢは２ショット（２回吐出）、ノズルＣは１ショット（１回吐出）、ノズルＤはショット無しの４段階の階調を持つ画素をそれぞれ形成する。
特開２００３‐２８５４５３号公報 特開２００２‐３０１８１１号公報

ところで、上記のように、各画素に吐出されるインク滴の数を異ならせるマルチショットを行う際に、プリンタヘッド部に供給される駆動パルス（ヘッド印加電圧）とインク滴吐の関係を説明する。
図７はプリンタヘッド部に供給される駆動パルスと、インクの表面状態を示す波形と、プリンタヘッド部のノズル開口部におけるインク状態との関係を示す説明図である。

図７に示すように、プリンタヘッド部に駆動パルスが印加されないときは、ノズル開口部内にインクが保持されて待機状態にあり、駆動パルス印加時のパルスの立ち上がりで、インクはノズル開口部内に一旦引き込まれる。
そして、続く駆動パルスの遮断時のパルスの立下りで、ノズル開口部内のインクが勢いを付けて外へ吐出される。このインク滴が吐出された後は、インクの表面に残留振動が残る。

次のショットはこの残留振動の影響を受けてしまうため、２ショット目以降の駆動パルスの波形の幅（ＰＷ２，ＰＷ３）や周期（ＰＤ２，ＰＤ３）を１ショット目の波形の幅（ＰＷ１）や周期（ＰＤ１）と異ならせて（図６（ａ）参照）、インク滴吐出の位相やタイミングを制御することにより、２ショット目以降もインク滴の吐出量を正確に調整することができる。

このため、階調表現を正確に行って高画質の画像を印刷するためには、１ショット目から最初のインク滴を吐出させることが望ましい。よって、図６（ａ）に示すように、ノズルＢ（１ショット）、ノズルＣ（２ショット）の場合も、１ショット目から最初のインク滴を吐出させるように駆動パルスを印加する。

ところが、印刷時間を短縮するために、今日の印刷装置ではプリンタヘッド部の往復による印刷走査が行われており、図６（ｂ）に示すような復方向（左から右）走査では、ノズルＢ（２ショット）、ノズルＣ（１ショット）の場合において、残留振動がない最初のインク滴吐出の際に、２ショット目以降の波形が印加されてしまい、所望のインク量が得られない。このため、正確な階調を持つ高画質の画像が印刷できないという問題点があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、往復どちらの方向への走査においても、１ショット目からインク滴吐出を行うショットパターンを形成することができ、正確な階調を持った高画質の画像の印刷を行うことができる印刷装置および印刷制御方法を提供するものである。

本発明に係る印刷装置は、複数ショットにより１つの画素を形成する印刷装置であって、印刷データを受信する印刷データ受信部と、前記印刷データを解析してショットパターンを抽出する印刷データ解析部と、キャリッジの現在位置に基づいて印刷走査方向を設定し、前記ショットパターンを出力する印刷制御部と、前記印刷制御部で設定された前記印刷走査方向が、１ショット目から最初のインク滴を吐出させるショットパターンと異なる印刷走査方向の場合に、前記ショットパターンを逆向きにして、１ショット目からインク滴を吐出させるショットパターンへ変更するショットパターン変更部と、を有し、前記印刷制御部は、前記ショットパターン変更部から出力される前記ショットパターンに応じて、１ショット目と２ショット目とで駆動パルス波形の幅と周期が異なるように駆動パルスを生成して出力することを特徴とする。
更に本発明に係る印刷装置は、前記ショットパターンに応じて出力される駆動パルス波形の幅は、１ショット目の方が２ショット目よりも長いことを特徴とする。

この構成により、ショットパターン変更部が、画素を形成するためのショットパターンを印刷走査方向に適したショットパターンに変更するので、１ショット目から最初のインク滴を吐出させることができる。これにより、所望のインク量が得られるため、正確な階調を持つ高画質の画像の印刷を行うことができる。
また、印刷装置はキャリッジの位置を直接認識できるので、キャリッジの余分な移動が少なくなるように、印刷走査方向を設定することができ、印刷処理の高速化を図ることができる。

また、本発明に係る印刷制御方法は、複数ショットにより１つの画素を形成する印刷制
御方法であって、印刷データを受信するステップと、受信した前記印刷データを解析して
ショットパターンを抽出するステップと、キャリッジの現在位置に基づいて印刷走査方向を設定し、前記ショットパターンを出力するステップと、設定された前記印刷走査方向が、１ショット目から最初のインク滴を吐出させるショットパターンと異なる印刷走査方向の場合に、前記ショットパターンを逆向きにして、１ショット目からインク滴を吐出させるショットパターンへ変更するステップと、前記ショットパターンに応じて、１ショット目と２ショット目とで駆動パルス波形の幅と周期が異なるように駆動パルスを生成して出力するステップと、を有することを特徴とする。
更に本発明に係る印刷制御方法は、前記ショットパターンに応じて出力される駆動パルス波形の幅は、１ショット目の方が２ショット目よりも長いことを特徴とする。

この制御方法により、画素を形成するためのショットパターンを印刷走査方向に適したショットパターンに変更して、１ショット目から最初のインク滴を吐出させることができる。これにより、所望のインク量が得られるため、正確な階調を持つ高画質の画像の印刷を行うことができる。
また、キャリッジの余分な移動が少なくなるように、印刷走査方向を設定することができ、印刷処理の高速化を図ることができる。

本発明によれば、インク滴を吐出するとき、画素を形成する１ショット目からインク滴が吐出されるように制御することができ、正確な階調を持つ高画質の画像の印刷を行うことができる。
また、印刷装置自身がキャリッジの位置を直接認識できるので、キャリッジの余分な移動が少なくなるように、印刷走査方向を設定することができ、印刷処理の高速化を図ることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る印刷装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る実施の形態の印刷装置を示すブロック図である。
図１に示すように、印刷装置１は、ホストコンピュータ２に対し有線ケーブルまたは無線、あるいはＬＡＮ等のネットワークなどを介して接続されている。
ホストコンピュータ２は、印刷データ作成部３と、データ送信部４とを有する。
印刷装置１は、印刷データ受信部５と、印刷データ解析部６と、印刷制御部７と、ショットパターン変更部８と、プリンタヘッド部９と、キャリッジモータ部１０とを有する。

ホストコンピュータ２において、印刷データ作成部３は、所定のショットパターンの印刷データを作成する。そして、データ送信部４は、印刷データ作成部３で作成されたデータを印刷装置１へ送信する。

一方、印刷装置１において、印刷データ受信部５は、ホストコンピュータ２のデータ送信部４から送信された印刷データを受信する。そして、印刷データ解析部６は、印刷データ受信部５で受信した印刷データを解析してショットパターンを抽出し、印刷制御部７に出力する。

印刷制御部７は、プリンタヘッド部９を搭載したキャリッジの現在位置を確認し、往復どちらの方向に走査して印刷する方が適しているかを判断して、印刷走査方向を設定する。例えば、キャリッジの現在位置が左端である場合、この左端位置から印刷走査を実行するように、印刷走査方向を復方向（左から右へ向かう方向）に設定する。

ショットパターン変更部８は、受信した印刷データのショットパターンが、上記のようにして印刷制御部７によって設定された印刷走査方向に適したパターンではない場合に、印刷制御部７から出力されたショットパターンを走査方向に適したパターンとなるように（例えば、逆向きのパターンとなるような並び替え）変更する。
そして、印刷制御部７は、印刷走査方向に適したショットパターンに応じた駆動パルスを生成し、プリンタヘッド部９へこの駆動パルスを出力する。

プリンタヘッド部９は、印刷制御部７から出力された駆動パルスにより、プリンタヘッド部を駆動する。
キャリッジモータ部１０は、印刷制御部７で設定された印刷走査方向にキャリッジモータを駆動する。

次に、本発明に係る実施の形態の印刷装置による印刷制御方法を図２〜図５を参照して説明する。
なお、図２は本発明の実施の形態による印刷制御方法を示すフローチャート、図３は 往方向印刷走査時の状態を説明する図、図４は復方向印刷走査時の状態を説明する図、図５はショットパターン変更部による並び替えを説明する図である。

まず初めに、ホストコンピュータ２の印刷データ作成部３が、所定の印刷走査方向に適したショットパターンを含むデータを印刷データとして生成し(ステップＳ１)、この印刷データをデータ送信部４から印刷装置１へ送信する（ステップＳ２）。
ここでは、所定の印刷走査方向を往方向（右から左へ向かう方向）とし、図３に示すショットパターンを適用する。このショットパターンは、プリンタヘッド部９のノズル数に応じて縦方向に４画素分である。１画素は横３個のショットデータからなり、インクの吐出（ショット）信号は「１」、非吐出信号は「０」で表わされている。

図３に示す例では、ノズルＡは３ショット（３回吐出）、ノズルＢは２ショット（２回吐出）、ノズルＣは１ショット（１回吐出）、ノズルＤはショット無しの４段階の階調を持つ画素をそれぞれ形成する。
なお、各ノズルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのショット回数は、印刷する画像の各画素の階調によって、種々変化するものである。
ショットパターンは、ショット無しの場合を除き、必ず１ショット目を吐出信号「１」とする。すなわち、図３のショットパターンにおける１ショット目（右端の縦１列）は、「１，１，１，０」の吐出信号となっている。

そして、印刷装置１が、上記のようにしてデータ送信部４から送信された印刷データを印刷データ受信部５で受信する（ステップＳ３）。
この受信された印刷データは、印刷データ解析部６に入力され、受信した印刷データを解析して、ショットパターンを抽出して印刷制御部７に出力する（ステップＳ４）。

一方、印刷制御部７はプリンタヘッド部９を搭載したキャリッジの現在位置を確認し、往復どちらの方向に走査して印刷する方がよいか（例えば、印刷開始位置までのキャリッジの移動距離が少ない方向）を判断して、印刷走査方向を設定する（ステップＳ５）。

次に、設定された印刷走査方向が、上記の所定の印刷走査方向（往方向）と合っているか否かを判定する（ステップＳ６）。
このとき、設定された印刷走査方向が、所定の印刷走査方向（往方向）である場合（ＹＥＳ）は、後述のステップＳ８の処理を実行する。また、設定された印刷走査方向が、所定の印刷走査方向（往方向）でない場合（ＮＯ）は、後述のステップＳ７の処理を実行する。

設定された印刷走査方向が、所定の印刷走査方向（往方向）でない場合は、印刷データ変更部８が、設定された印刷走査方向に応じたショットパターンである所定の印刷走査方向と逆方向（復方向）に適したショットパターン（図４参照）となるように、図５に示すように並べ替える（ステップＳ７）。

すなわち、図５に示すように、往方向印刷走査時の駆動パルス（Ｉ）を生成させるショットパターン（Ｉ）を、復方向印刷走査時の駆動パルス（ＩＩ）を生成させるショットパターン（ＩＩ）となるように並べ替える。
このように、ショットパターンを並べ替えることにより、プリンタヘッド部９を駆動する駆動パターンが逆向きとなり、図４に示す復方向印刷走査時の場合も、１ショット目（左端の縦１列）が、「１，１，１，０」の吐出信号となる。

そして、印刷制御部７は、ショットパターンを駆動パルスに変換して、プリンタヘッド部９へこの駆動パルスを出力し、設定した印刷走査方向にキャリッジモータを駆動させる命令をキャリッジモータ部１０に出力する（ステップＳ８）。

プリンタヘッド部９は、印刷制御部７から出力された駆動パルスによりヘッドを駆動する（ステップＳ９）。すなわち、駆動パルスの印加電圧を各ノズルの圧電振動子に印加してインク滴を吐出させる。

一方、キャリッジモータ部１０は、印刷制御部７から出力された命令により、印刷走査方向にキャリッジモータを駆動する（ステップＳ１０）。
これにより、例えば図３または図４に示すように、プリンタヘッド部９のノズルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄより、ノズルＡは３ショット（３回吐出）、ノズルＢは２ショット（２回吐出）、ノズルＣは１ショット（１回吐出）、ノズルＤはショット無しの４段階の階調を持つ画素を印刷媒体上にそれぞれ形成し、印刷処理を実行する。

以上説明したように、本実施の形態の印刷装置１による印刷制御方法によれば、印刷データ変更部８が、画素を形成するためのショットパターンを印刷走査方向に適したショットパターン（１ショット目が、「１，１，１，０」）に並び替えるので、１ショット目から最初のインク滴を吐出させることができる。これにより、所望のインク量が得られるため、正確な階調を持つ高画質の画像の印刷を行うことができる。

また、印刷動作以外の動作により、印刷装置１が自律制御によりキャリッジを移動させた場合には、ホストコンピュータ２は、直接キャリッジの現在位置を知ることができないので、印刷装置１の印刷制御部７が印刷走査方向を設定することが有用になる。
このように、印刷装置１が自律制御によりキャリッジを移動させる一例としては、印刷装置１の一定の稼動時間毎に実行されるプリンタヘッド部のクリーニング動作などが挙げられる。このクリーニング動作により、強制的にキャリッジが所定位置に移動するので、例えばこの所定位置が左端であれば、この左端位置から印刷走査を実行するように、印刷走査方向を復方向（左から右へ向かう方向）に設定する。このように、印刷走査方向が設定されることによって、キャリッジの余分な移動が少なくなり、印刷処理の高速化を図ることができる。

上記実施の形態では、ホストコンピュータ２で設定された所定の印刷走査方向を往方向（右から左へ向かう方向）としたが、復方向（左から右へ向かう方向）に設定してもよい。

なお、上記実施の形態では、３回のショットにより、４段階の階調を持つ画素を形成する例を述べたが、１画素を形成するショット回数は他の任意の回数としてもよい。
さらに、上記実施の形態では、ショットパターンの並べ替えによって最適なショットパターンに変更する例を述べたが、ショットパターンの表現方法に応じて別の変更方法を適用してもよい。
また、ノズルの数や構成は任意の数、構成をとることができ、カラー印刷の場合は、各色の階調表現に適用してもよい。

なお、本発明に係る印刷装置としては、インクジェットプリンタに限定されず、複数ショットにより１つの画素を形成する印刷装置であればよい。

本発明の実施の形態による印刷装置を示すブロック図である。 本発明の実施の形態による印刷制御方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態による往方向印刷走査時の状態を説明する図である。 本発明の実施の形態による復方向印刷走査時の状態を説明する図である。 本発明の実施の形態によるショットパターンの並び替えを説明する図である。 マルチショットにより階調を持つ画素を形成する方法を説明する図である。 ヘッドを駆動する駆動パルスとインク表面状態を表す波形及びノズル開口部のインク状態の関連を示す説明図である。

符号の説明

１ 印刷装置
２ ホストコンピュータ
３ 印刷データ作成部
４ 印刷データ送信部
５ 印刷データ受信部
６ 印刷データ解析部
７ 印刷制御部
８ ショットパターン変更部
９ プリンタヘッド部
１０ キャリッジモータ部

Claims (4)

1. 複数ショットにより１つの画素を形成する印刷装置であって、
   印刷データを受信する印刷データ受信部と、
   前記印刷データを解析してショットパターンを抽出する印刷データ解析部と、
   キャリッジの現在位置に基づいて印刷走査方向を設定し、前記ショットパターンを出力する印刷制御部と、
   前記印刷制御部で設定された前記印刷走査方向が、１ショット目からインク滴を吐出させるショットパターンと異なる印刷走査方向の場合に、前記ショットパターンを逆向きにして、１ショット目からインク滴を吐出させるショットパターンへ変更するショットパターン変更部と、を有し、
   前記印刷制御部は、前記ショットパターン変更部から出力される前記ショットパターンに応じて、１ショット目と２ショット目とで駆動パルス波形の幅と周期が異なるように駆動パルスを生成して出力することを特徴とする印刷装置。
   
2. 前記ショットパターンに応じて出力される駆動パルス波形の幅は、１ショット目の方が２ショット目よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
   
3. 複数ショットにより１つの画素を形成する印刷制御方法であって、
   印刷データを受信するステップと、
   受信した前記印刷データを解析してショットパターンを抽出するステップと、
   キャリッジの現在位置に基づいて印刷走査方向を設定し、前記ショットパターンを出力するステップと、
   設定された前記印刷走査方向が、１ショット目からインク滴を吐出させるショットパターンと異なる印刷走査方向の場合に、前記ショットパターンを逆向きにして、１ショット目からインク滴を吐出させるショットパターンへ変更するステップと、
   前記ショットパターンに応じて、１ショット目と２ショット目とで駆動パルス波形の幅と周期が異なるように駆動パルスを生成して出力するステップと、を有することを特徴とする印刷制御方法。
   
4. 前記ショットパターンに応じて出力される駆動パルス波形の幅は、１ショット目の方が２ショット目よりも長いことを特徴とする請求項３に記載の印刷制御方法。