JP6089611B2 - インクジェット装置、制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット技術に関し、より詳細には、高品質なインクジェット印刷を実現するためのインクジェット装置、該インクジェット装置の制御装置および制御方法に関する。

圧電素子を駆動素子とするインクジェット・プリントシステムでは、駆動波形と呼ばれる電圧波形を圧電素子に印加し、これにより圧電素子を歪ませることにより、チャネルの容量を変化させて、色材を含むインク滴を吐出している。これまで、着弾位置や滴サイズの精度の向上を目的とした種々の技術が開発されている。

例えば、特開２００３−３４１０５３号公報（特許文献１）は、キャリッジ加速中のインク滴吐出速度を、キャリッジ速度に応じて可変とし、吐出位置と着弾位置との主走査方向のズレ量を一定とする装置を開示する。

ところで、上述した駆動波形は、その生成元で、同一波形の信号を生成したとしても、圧電素子に伝送されるまでにその波形が変形してしまうと、インク滴の飛び方が変化してしまう。このため、インク滴の着弾位置や滴サイズの制御が意図通りにできず、画質が悪化してしまうという問題があった。特開２００２−２１０９５８号公報（特許文献２）は、このような画質劣化を招く波形の変形を低減することを目的とした技術を開示する。特許文献２の従来技術では、キャリッジ上に配置される中継基板、電力増幅器を有する制御基板、両者を接続するケーブルを具備したインクジェットヘッドの駆動回路において、中継基板に実装されたトランスファゲートの入力から配線を介して、制御基板に実装された電力増幅回路へ負帰還をかける構成を開示する。

一方、近年のインクジェット・プリンタでは、高解像度化および高速化が求められている。これに伴い、インクを吐出するノズル数が増加し、キャリッジの移動速度が高速化し、インク吐出のサイクルも短周期化する傾向がある。また、同時にインクを吐出するノズル数が変動して増大すると、電流が増大し、トランジスタの特性や伝送路上の寄生インピーダンスの影響によって、駆動波形の変形の仕方も変化してしまう。上述したように駆動波形が変形し、また変形の仕方も変化してしまうと、インク滴の着弾位置や滴サイズが時々刻々と変動してしまい、意図通りの制御が行えないという問題があった。

上記特許文献１の従来技術は、キャリッジ速度に応じて滴吐出速度を可変とし、吐出位置と着弾位置との主走査方向のズレ量を制御しているが、上記同時に吐出するノズル数の急激な増大に対応できるものではなかった。また、特許文献２の従来技術は、ケーブルの抵抗を介して負帰還をかけて波形がなまる現象を低減するというものであり、応答性およびコストの観点から充分なものではなかった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明は、フィードバック制御を行わずに、インク吐出するノズル数が変動しても、駆動素子のインク吐出特性を維持し、ひいては着弾位置や滴サイズの変動を抑制することができる、インクジェット装置、該インクジェット装置を制御する制御装置および制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記従来技術における課題を解決するべく、ノズルおよび駆動素子を有するチャネルを複数備えるヘッドと、該ヘッドを媒体に対して走査させる走査手段とを備え、該駆動素子に伝送路を介して駆動信号を印加することで前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット装置であって、下記特徴を有するインクジェット装置を提供する。本インクジェット装置は、上記走査手段の位置情報に基づき、略同時に駆動されるチャネルの推定数に応じた補正条件を決定する補正条件決定手段と、決定された補正条件に基づき、上記伝送路に出力する駆動信号を補正する補正手段とを含む。

上記構成によれば、フィードバック制御を行わずに、インク吐出するノズル数が変動しても、駆動素子のインク吐出特性を維持し、ひいては着弾位置や滴サイズの変動を抑制することができる。

本実施形態によるインクジェット・プリンタの全体構成図。 本実施形態によるインクジェット・プリンタのハードウェア構成図。 本実施形態において、駆動信号の生成からヘッドの圧電素子を駆動するまでの信号の流れを説明する図。 ヘッドドライバおよびヘッドにおいて駆動信号により圧電素子が駆動されてインク滴が吐出される態様を説明する図。 なまる現象に関し、同時駆動されるチャンネルと、駆動波形およびインク滴吐出力との関係を説明する図。 ブラック（Ｋ）のノズル列が描画領域に入る際（Ａ）および描画領域から出る際（Ｂ）におけるインク吐出を開始する瞬間を示す図。 駆動波形が変形する現象を考慮して、キャリッジが描画領域の始端を描画している状況を説明する図。 駆動波形の振幅に応じたインク滴を説明する図。 （Ａ）キャリッジにおけるノズルの配置座標および（Ｂ）キャリッジ位置と、ノズル数と、補正係数との関係を規定するテーブルのデータ構造を例示する図。 キャリッジ位置に応じた補正係数の変更と、補正計数の変更に基づく補正を適用してキャリッジが描画領域の始端を描画している状況を説明する図。 本実施形態による制御装置が実行する主走査方向における補正制御を示すフローチャート。 画像データに基づき、該当位置でのインク滴の平均濃度を考慮して最終的に適用する補正条件を決定する構成を説明する図。

以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明の実施形態は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。なお、以下に説明する実施形態では、インクジェット装置および制御装置の一例として、インクジェット・プリンタ１００、および該インクジェット・プリンタ１００を制御する制御装置１４０を用いて説明する。

図１は、本実施形態によるインクジェット・プリンタ１００の全体構成を示す。図１に示すインクジェット・プリンタ１００は、主要な構成要素として、キャリッジ１２０と、キャリッジ１２０に搭載されるヘッド１３０と、該ヘッド１３０に接続される制御装置１４０とを含み構成される。キャリッジ１２０は、キャリッジ機構を構成するガイドロッド１０２により保持され、主走査モータ１０４から、該モータとの間に渡されたプーリー１０６を介して動力の伝達を受ける。これにより、キャリッジ１２０は、主走査モータ１０４の駆動に応答して、ガイドロッド１０２に沿い、主走査方向に走査される。

キャリッジ１２０に搭載されたヘッド１３０には、例えばブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色のインク滴を吐出するノズル列が設けられる。キャリッジ１２０を主走査方向に移動させながら、必要な位置で、ヘッド１３０に配列されたノズル列Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙからインク滴を吐出することによって、静電吸着ベルト１１２に吸着搬送される記録媒体上に画像が作像される。静電吸着ベルト１１２は、副走査モータ１１４からプーリー１１６を介して伝達される動力に応じたローラの回動に伴い、ベルト上に密着した記録媒体を副走査方向に走査する。

キャリッジ１２０に搭載したヘッド１３０内には、インク滴を吐出するノズルに対応して、さらに駆動素子（アクチュエータ）である圧電素子が設けられており、ノズルおよび圧電素子のセットがチャネルを構成する。本インクジェット・プリンタ１００では、制御装置１４０からヘッド１３０内の圧電素子に対し、制御信号および駆動信号を伝達することによって、圧電素子が駆動される。そして、圧電素子の駆動に伴いチャネルの圧力室壁が、内圧が増大する方向に変形されることで、ノズルからインク滴が吐出される。

図１に示すインクジェット・プリンタ１００は、典型的な小型シリアル・インクジェット・プリンタの構成を有しており、ヘッドを軽量化する観点から、制御装置１４０がキャリッジ１２０外部に設けられている。そして、キャリッジ１２０上のヘッド１３０と、これから物理的に離間する制御装置１４０とは、フラット・フレキシブル・ケーブル（ＦＦＣ）１０８により接続されている。

印字動作中、キャリッジ１２０は、描画領域１１２ａの外から加速しながら描画領域１１２ａに到達し、描画領域１１２ａに到達したノズル列から順次インク吐出動作を開始させる。例えば、描画領域１１２ａの右側に位置する退避位置１１０から図中の左方向に加速したキャリッジ１２０が描画領域１１２ａに差しかかると、各ノズル列がＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの順にインク吐出を開始させる。

図２は、本実施形態によるインクジェット・プリンタ１００のハードウェア構成を示す。図２に示すインクジェット・プリンタ１００は、制御装置１４０上のコンポーネントと、キャリッジ１２０上のコンポーネントとを含み構成される。

制御装置１４０上には、ＣＰＵ１４２と、ＲＯＭ１４４と、ＲＡＭ１４６と、ホストＩ／Ｆ１４８と、画像出力制御部１５２と、エンコーダ解析部１６４と、主走査モータ駆動部１６６と、副走査モータ駆動部１６８と、入出力部（Ｉ／Ｏ）１７０とが設けられている。キャリッジ１２０には、上述したヘッド１３０に加えて、制御装置１４０から入力される駆動信号に基づきヘッド１３０を駆動するヘッドドライバ１２２と、キャリッジの移動量（走査位置）を計測する主走査エンコーダセンサ１２４とが含まれる。

上記Ｉ／Ｏ１７０は、インクジェット・プリンタ１００内に配置された、レジストセンサ、温度センサ、給紙センサなどの各種センサやアクチュエータに接続される。主走査モータ駆動部１６６および副走査モータ駆動部１６８は、それぞれ、主走査モータ１０４および副走査モータ１１４を駆動する信号を出力し、これら走査モータ１０４，１１４の動作を制御することで、主走査および副走査方向への走査を実現している。

エンコーダ解析部１６４は、主走査エンコーダセンサ１２４および副走査エンコーダセンサ１７２と接続され、各エンコーダが出力する信号を解析し、主走査位置および副走査位置、各走査方向の速度を抽出する。画像出力制御部１５２は、画像出力に関する種々の制御を実行する。画像出力制御部１５２は、電圧波形生成部１５４を含み、電圧波形生成部１５４は、上記ヘッド１３０の圧電素子を駆動するための所定形状の波形を有する駆動信号を生成し、出力する。

インクジェット・プリンタ１００の典型的な印刷動作は、ホスト１５０が送出した印刷ジョブをホストＩ／Ｆ１４８で受信し、画像データを生成する画像処理と、モータ制御を行うメカニカル制御とを協調制御することによって実現される。画像処理では、制御装置１４０は、ＣＰＵ１４２の制御の下、受信した印刷ジョブを解析してＲＡＭ１４６上に画像を展開することによって、印刷すべき画像データを生成する。メカニカル制御では、制御装置１４０は、主走査エンコーダセンサ１２４からの出力をエンコーダ解析部１６４で解析しながら、モータ駆動部１６６，１６８で走査モータ１０４，１１４の制御を行う。このような協調制御により、ヘッド１３０を記録媒体に対し位置決めしつつ、画像データに応じてノズルからインク滴を吐出させ、所望の着弾位置に所望のサイズのインク滴を着弾させる。

圧電素子を駆動する駆動信号は、上述したように、画像出力制御部１５２内の電圧波形生成部１５４にて生成される。駆動信号の波形は、典型的には、印刷モード（速度重視モードまたは画質重視モードの指定）や記録媒体の種類（普通紙または光沢紙の指定など）に応じて、複数種類の中からから使い分けられる。波形の選択制御では、ＣＰＵ１４２が、ＲＯＭ１４４内に格納されたそれぞれ波形を規定する複数の駆動波形データの中から、受信した印刷ジョブの要求に従って駆動波形データを選択する。ＣＰＵ１４２は、電圧波形生成部１５４に対し、該当する駆動波形データを転送する。これによって、ヘッドドライバ１２２への駆動信号が生成される。

このとき、環境温度などに依存して駆動波形の振幅を調整する制御が行われる場合もある。この温度制御は、ＲＯＭ１４４に格納された駆動波形データを一度ＲＡＭ１４６に展開し、ＣＰＵ１４２の演算により、一定の係数を乗じた結果データを生成することによって実現することができる。

図３は、本実施形態において、駆動信号の生成からヘッドの圧電素子を駆動するまでの信号の流れを説明する図である。図３に示すように、まず、波形データ生成部１５６は、選択された駆動波形データの入力を受けて、波形データを形成し、ＤＡ（Digital to Analogue）コンバータ１５８へ送出する。ＤＡコンバータ１５８では、デジタルデータからアナログ電圧信号に変換され、引き続いてオペアンプ１６０で電圧増幅される。電圧増幅された信号は、電流アンプ回路１６２で電流増幅され、ヘッドドライバ１２２に送出される。

この電圧波形は、圧電素子を駆動するための信号の波形であり、以下、駆動波形と参照する。図３において、波形データ生成部１５６から電流アンプ回路１６２までの構成が、図２における電圧波形生成部１５４に対応し、キャリッジ１２０外に設けられている。これに対して、ヘッド１３０およびヘッドドライバ１２２は、キャリッジ１２０内に配されるものであることから、電流アンプ回路１６２とヘッドドライバ１２２との間は、ＦＦＣ１０８によって接続される。

図４は、ヘッドドライバ１２２およびヘッド１３０において駆動信号により圧電素子が駆動されてインク滴が吐出される態様を説明する図である。圧電素子を駆動素子とするインクジェット・プリンタ１００では、ヘッドドライバ１２２は、駆動信号および階調データの入力を受けて、その先のヘッド１３０内の各圧電素子１３２に対し、印刷すべき画像データに応じて選択的に駆動波形の信号を印加する。この選択的な駆動波形の伝達を受けて、指定された圧電素子１３２から、指定された階調のインク滴が吐出されることになる。

電流アンプ回路１６２が出力すべき電流は、同時駆動される圧電素子１３２の数が増大するほど、そして電圧の変動が大きいほど、増大する。つまり、形成すべき画素が多く、印字率が高い場合は、多数の圧電素子１３２を同時駆動する必要があり、電流アンプ回路１６２は、大電流を出力する必要がある。一方、形成すべき画素が少なく、印字率が低い場合は、微少な電流を出力すればよいことになる。

図３を再び参照すると、電流アンプ回路１６２とキャリッジ１２０内のヘッドドライバ１２２との間を、ＦＦＣ１０８などの伝送路を介して駆動信号を伝送する場合、ＦＦＣ通過後の電圧波形に歪みが生じることがある。これは、ＦＦＣ１０８が有するインダクタンス成分に起因するものであり、電流が増大するほど影響が大きくなる。したがって、ヘッド１３０において、より多数の圧電素子が同時駆動されるほど、電流が増大し、影響も大きくなる。

駆動信号において発生する具体的な歪みの性情は、駆動信号の電圧波形の形状、電流値によって異なるが、典型的には、主要な２つの現象が単独または混合して現れる。１つは、高周波成分が除かれてなまる現象であり、もう１つは、磁気エネルギーとして蓄積されたエネルギーの放出に起因してオーバーシュートおよびアンダーシュートが発生する現象である。劣化状態例１は、オーバーシュートおよびアンダーシュートが発生した場合を図示し、劣化状態例２は、なまりが発生した場合を図示する。

また、図５は、なまる現象に関し、同時駆動されるチャンネルと、駆動波形およびインク滴吐出力との関係を説明する図である。図５に示すように、同時に駆動されるチャネル数が少ない場合の駆動波形は、台形波であるのに対して、同時に駆動されるチャネル数が多くなると、高周波成分がカットされて、台形がなまった形状になる。そして、駆動波形が鈍ってしまった場合、各ノズルのインク滴吐出力は低下する。つまり、インク滴の吐出速度が低下し、着弾位置に理想とのズレが生じたり、滴サイズが理想よりも小さくなり、階調がうすく、色味が変化するといった画質の劣化として画像に現れる。

一方で、ＦＦＣ１０８のインダクタンスが大きいシステムであっても、駆動ノズル数が少なければ、電流が小さくインダクタンスの影響があまり受けない。このため、駆動ノズル数が少なければ、所望の速度、滴量のインク滴が吐出されるように電圧波形生成部１５４が出力した駆動信号がそのままヘッドドライバ１２２に到達し、狙いの速度および滴量でインク吐出を行うことができる。一方、同時駆動ノズル数が増大すると、電流が大きくＦＦＣ１０８のインダクタンスの影響を大きく受けるため、ヘッドドライバ１２２への到達時の駆動波形は、図３に劣化状態例１，２として示すような歪みが発生する。

劣化状態例１のようなオーバーシュートおよびアンダーシュートは、電圧振幅を狙いより大きくするようにはたらく可能性があり、この場合は速度および滴量が狙いより大きくなる方向にずれる。また、劣化状態例２のようななまりが発生すると、上述したように、速度および滴量が狙いより小さくなる方向にずれる。その他、ＦＦＣ１０８７のみならず、電流アンプ回路１６２のトランジスタも、電流の大小によって出力特性が変動するため、また伝送路の寄生インピーダンスの影響も電流の大小で異なるため、これらは駆動波形に歪みを発生させる可能性がある。

つまり、インダクタンスやインピーダンスの大きいシステムでは、同時駆動ノズル数が多い条件下では、インク滴を狙いの速度かつ滴量で吐出することができず、画像品質が劣化してしまう傾向があった。

また、同時駆動されるチャネル数について検討すると、図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、キャリッジ１２０の位置によって、描画領域１１２ａ直上に滞在するノズル数が変動する。描画領域１１２ａ直上に滞在するノズル数は、同時駆動され得る最大のノズル数であり、各色のインク列が均等な量のインクを吐出したとした場合に見積もられる、同時駆動チャネルの推定数と見なすことができる。

印字動作では、キャリッジ１２０が主走査方向に移動しながらインク滴を所定の座標に滴下させることによって画像を作像する。図６（Ａ）に示すように、キャリッジ１２０が矢印の方向に移動すると、Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの順番でノズル列が描画領域１１２ａに到達する。図６（Ａ）は、ブラック（Ｋ）のノズル列が描画領域１１２ａに入り、インク吐出を開始する瞬間を示している。

ここで、各ノズルが吐出する座標が、４つのノズル列が均等な量のインク吐出をすべき画像の対応する位置である場合を想定し、４列全てがインク吐出する量を“１“とする。図６（Ａ）では、ブラックのノズル列Ｋのみが描画領域１１２ａに到達しているので、”１／４”の量のインク吐出を行っている状態となる。そして、図６（Ａ）で示す状態から時間が経過し、ノズル列Ｃが描画領域１１２ａに到達すると、”２／４”の量のインク吐出となる。同様に、ノズル列Ｍが描画領域１１２ａに到達すると、”３／４”、ノズル列Ｙが描画領域１１２ａに到達すると”４／４”となる。

図６（Ａ）は、ノズル列が描画領域１１２ａに入ってくる状態を示す一方で、図６（Ｂ）は、ノズル列が描画領域１１２ａから出て行く場合の状態を示している。図６（Ｂ）に示すように、キャリッジ１２０が描画領域１１２ａの終端を印字する場合は、反対に、ノズル列Ｋが最初に描画領域を外れて、”３／４”の量のインク吐出をする状態になる。続いて、ノズル列Ｃも描画領域を外れると”２／４”の量のインク吐出をする状態となる。以降は同様である。

図７（Ａ）は、上述した駆動波形が変形する現象を考慮して、キャリッジ１２０が描画領域１１２ａの始端を描画している状況を想定し、ブラック（Ｋ）のノズル列が描画している画像の濃度を示す。図７（Ｂ）は、キャリッジ１２０が描画領域１１２ａの始端を描画している状況における電流量の変化を表す。

図６（Ａ）および（Ｂ）を参照して説明したような、キャリッジ１２０が描画領域１１２ａをまたぐ状況では、インク吐出量は、図７（Ｂ）に示すように、量子化されて変動することになる。そして、インク吐出量と駆動信号の電流量とは概ね比例関係にあるため、インク吐出量の急激な変動は、駆動信号の電流量の段階的な変動を生じさせる。

ノズル列Ｋは、最初の領域２００ａでは電流量が少ないため、台形波の状態でインク滴を吐出する。つまり適正な吐出力でインク滴を記録媒体へ吐出できる。しかしながら、ノズル列Ｋが領域２００ｂに到達すると、後続するシアンのノズル列Ｃも吐出を開始するため、電流量が増え始め、駆動波形の歪みが発生し始める。つまり適正な吐出力が得られにくくなり、濃度が薄くなる。同様に、領域２００ｃとそれ以降の領域においても、段階的に濃度が薄くなって行くことになる。

一方で、後続するノズル列Ｙに注目すると、図７のような描画領域の始端では常に４ノズルが吐出している条件下でインク吐出するため、常に薄い濃度での吐出となるが、キャリッジの移動に伴う濃度の変化は発生しない。このため、最終的に形成されるカラー画像は、単純な濃度の変化だけでなく、色味にも変化が発生することになる。

画像官能評価では、一般的な傾向として、インク滴吐出力の劣化がランダムな位置、ランダムな量で発生した場合は、画像としては比較的見分けがつきにくい傾向にある。一方で、境界をまたいである領域が濃く、他方の領域が薄いような、規則性をもった変化となった場合、人間の目に敏感に識別され易いという傾向がある。つまり、上述したような電流量の量子化された変化に対応して、段階的な画像濃度と色味の変化が発生した場合、観察者に画像の異常として識別され易く、問題が顕在化し易い。

また、一般的な傾向として、駆動波形の電圧振幅が増大すると、圧電素子１３２に与えられるエネルギーが増加し、これに応答してインク滴の吐出力は増大する。つまり、図８（Ａ）に示すように、振幅の大きな駆動波形であれば、速くて大きいインク滴が吐出可能であり、図８（Ｂ）に示すように、振幅の小さい駆動波形では、遅くて小さいインク吐出となる。このことから、大電流が発生してインク滴の吐出力が低下する条件下では、駆動波形の振幅を増大するように補正すれば、電流の量子的な変動による画像の濃度変化を抑制できると期待される。

以上の考察により、電流を監視して駆動波形に対し、振幅を増大するようなフィードバックをかければ画像の濃度ムラが抑えられることが理解されるが、このフィードバック制御には課題がある。電流を監視するためには、通常、該当する回路に抵抗を挿入して端子間で計測される電位差から電流値を算出する。しかしながら、駆動波形の生成回路に抵抗を挿入する必要があるため、電流検出抵抗自体が駆動波形の歪みの原因となり、インク吐出に対する影響が無視できなない。また、画像を形成中のキャリッジ１２０は、例えば６００ｄｐｉの解像度で画像形成する場合でも、１ｍ／ｓｅｃ程度の速度で運動をしながら、４０μｓｅｃ周期で、インク吐出を制御しなければならない。このような状況では、電流の変動を検出してフィードバック制御を行ったとしても、完全に影響を打ち消す速度での応答は難しい。

そこで、本実施形態によるインクジェット・プリンタ１００では、キャリッジ１２０の位置情報を用いて、制御装置１４０から出力する駆動波形に補正をかける構成を採用する。本実施形態による制御装置１４０は、主走査方向の走査手段であるキャリッジ１２０のエンコーダセンサ１２４から取得される位置情報に基づき、駆動波形に適用する補正条件を決定する補正条件決定手段を備える。本制御装置１４０は、さらに、決定された補正条件に基づき、ＦＦＣ１０８を介して出力する駆動信号に対して、信号発生元側で補正をかける補正手段を備える。

補正条件を切り替えるタイミングおよび適用される補正条件は、略同時に駆動されるチャネルの推定数に応じて決定することができ、簡便には、描画領域１１２ａの直上に滞在するインク吐出ノズル数に応じて決定することができる。上記ノズル数（略同時に駆動されるチャネル推定数）は、キャリッジ１２０の位置情報と、キャリッジ１２０内でのインク吐出ノズルの配置座標とを利用することで計数することができる。

図９（Ａ）は、キャリッジ１２０におけるノズル１３４の配置座標を説明する図である。図９（Ａ）に示すように、ノズル１３４は、キャリッジ１２０の基準位置に対する相対的な位置関係が規定されている。そして、上述したキャリッジ１２０上のノズル１３４の配置情報に基づき、描画領域１１２ａの境界にノズル列が到達するキャリッジ位置を計算することができ、キャリッジ位置に対応して同時駆動されるチャネル推定数を求めることができる。ノズル列の並びに対して垂直方向にヘッド１３０が走査されるので、ノズル数は、キャリッジ位置に対して段階的に変化をすることになる。

図９（Ｂ）は、キャリッジ位置と、ノズル数と、補正係数との関係を規定するテーブルのデータ構造を例示する図である。補正係数は、上述した同時駆動されるノズル数に応じた駆動波形の歪み（オーバーシュート・アンダーシュートおよびなまり）と、滴サイズおよび速度の関係を考慮して、事前にキャリッジ位置に対応して決定しておくことができる。補正係数は、予め実験で定められたものを用いることができる。なお、ノズル列間の距離は、厳密に管理されており、製造段階で調整されているため、個体差もほぼ無い。また、ノズル列間の距離は、既知のパラメータであるため、補正係数を事前に固定することができ、制御を簡素化できるという利点もある。

補正条件決定手段は、ノズルの配置情報に基づき事前準備された図９（Ｂ）に示すようなデータに基づき、所定のキャリッジ位置に到達したことに応答して、適用する補正条件を変更することで、適切な補正をかける。例えば左方向への走査では、図１０（Ａ）に示すように、最初のノズル列Ｋが領域２００ａおよび２００ｂの境界に達するキャリッジ位置（ノズル列Ｃが描画領域に達する位置）に到達したことに応答して、補正係数を１段階増大させる。さらに領域２００ｂと２００ｃとの境界に対応するキャリッジ位置（ノズル列Ｍが描画領域に達する位置）に到達したことに応答して、もう１段階増大させる。

上記補正手段は、好適な実施形態では、環境温度に対する処理と同様に、基準となる駆動波形データに補正係数を乗じ、出力される駆動信号の駆動波形の電圧振幅を調整することによって、上述した補正を実現することができる。図３に示す構成では、ＣＰＵ１４２が、選択された駆動波形データに対して所定の係数を乗じて、波形データ生成部１５６に渡すことで、ＤＡコンバータ１５８に送出される駆動波形データを調整する。この駆動波形データの調整に伴い、ＤＡコンバータ１５８から出力される駆動波形の振幅は、所定の増幅率で調整されたものとなる。このように、駆動波形データの段階で補正をかける構成では、ハードウェアの変更をする必要がなく、かつ、多数の駆動波形データを準備しＲＯＭ１４４に格納して置く必要がない。このため、インクジェット・プリンタ１００の製造コストを低減することができる。

図１１は、本実施形態による制御装置１４０が実行する、主走査方向における補正制御を示すフローチャートである。図１１に示す制御は、例えば、ホスト１５０から印刷ジョブをホストＩ／Ｆ１４８を介して受信して、印刷処理が開始されたことに応答して、ステップＳ１００から開始される。

ステップＳ１０１では、制御装置１４０は、エンコーダ解析部１６４により、主走査エンコーダセンサ１２４からの信号を解析して、キャリッジ位置を読み出す。ステップＳ１０２では、制御装置１４０は、ＣＰＵ１４２により、取得されたキャリッジ位置が、図９（Ｂ）で示したテーブルに規定される所定のキャリッジ位置に到達したか否かを判定する。ステップＳ１０２で、まだ所定のキャリッジ位置に到達していないと判定された場合（ＮＯ）は、ステップＳ１０１へ再びループさせる。一方で、ステップＳ１０２で、所定のキャリッジ位置に到達したと判定された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１０３へ制御が進められる。

ステップＳ１０３では、制御装置１４０は、ＣＰＵ１４２により、キャリッジ位置に応じて、駆動波形に対して適用する補正係数を取得する。ステップＳ１０４では、制御装置１４０は、ＣＰＵ１４２により、基準となる駆動波形データをＲＯＭ１４４から読み出しＲＡＭ１４６に展開する。ステップＳ１０５では、制御装置１４０は、ＣＰＵ１４２により、ＲＡＭ１４６上に展開されたデータに補正係数を乗じて、その結果を電圧波形生成部１５４に渡す。ステップＳ１０６では、制御装置１４０は、電圧波形生成部１５４により、補正された駆動波形データに基づいて、駆動信号の出力を開始し、ステップＳ１０１へ再びループさせる。

このような制御を繰り返すことにより、図１０（Ｂ）に示すように、画像濃度および色味における量子化された変動が補正された、高画質な画像を得ることができる。また、本制御では、上述した電流量に応じたフィードバック制御を行っておらず、応答性の難も回避できる。

また、上述までは、全ノズル列を均等に吐出し続ける画像を想定して説明したが、実際の画像は、図１２に示すように、必ずしも全ノズル列が均等に吐出するものとは限らない。均一だが、インクの濃度が薄かったり、インクを塗布する座標がまばらに分布してるため平均濃度が薄い画像領域もあり、このような領域では駆動波形の電流は小さくなる。したがって、上記描画領域１１２ａ直上に滞在するノズル数が増大しても、電流の変動が小さくなる可能性がある。このような場合に駆動波形の補正を高濃度な画像の場合と同じ強度で実施すると、過剰補正となるきらいがある。

そこで、好適な実施形態では、補正条件決定手段は、上記描画領域直上のノズル数に加えて、描画するデータに基づき、該当位置でのインク滴の平均濃度を考慮して同時駆動されるチャネル数を推定し、最終的に適用する補正条件を決定する。画像データは、既知であるので、事前に画像データに基づき、所定のキャリッジ位置における各インク列が吐出するインク滴の濃度を算出しておき、より連続的なキャリッジ位置について、上記補正係数を決定することができる。

事前に画像データから適切な補正量を算出し、適切な強度で補正を実施することにより、画像の濃度が場所によって変動するような画像であっても、過不足ない補正を行うことができ、高画質な画像を得ることが可能となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、フィードバック制御を行わずに、インク吐出するノズル数が変動しても、駆動素子のインク吐出特性を維持し、ひいては着弾位置や滴サイズの変動を抑制することができる、インクジェット装置、該インクジェット装置を制御する制御装置および制御方法を提供することができる。

上述した実施形態によるインクジェット・プリンタ１００は、キャリッジの走査が所定の位置に達して、描画領域の直上に滞在しているインク吐出ノズル数（同時駆動されるチャネル数）が変動したときに、圧電素子１３２を駆動する駆動波形の振幅を変更し、これにより同時吐出するノズル数の変動によるインク吐出力の変動を補正することを特徴とする。この構成により、画像形成中にフィードバック制御をする必要がなく補正処理が行え、応答性の問題が回避される。

なお、上述までの実施形態では、インクジェット装置として、インクジェット・プリンタ１００を用いて説明したが、インクジェット装置としては、プリンタに限定されず、コピー、ファクシミリ機能など画像形成機能を備えたインクジェット方式の他の画像形成装置などとしてもよい。また、本実施形態において「描画」とは、顔料や染料などの色材を含むインク滴を記録媒体に塗布して画像を形成することをいうが、このような例に限定されない。他の実施形態では、色材を含むインク以外にも、有機、無機または金属の導電材料、半導体材料、絶縁材料、発光材料、キャリア輸送材料、染料、ＤＮＡなどを含むインク滴を、紙媒体、ガラス、樹脂、布などの基板の上の必要な箇所にインク滴を着弾させ、所望のパターンを描画するインクジェット機構を備えた如何なる装置に対して、本発明を適用してもよい。また、インクジェット方式としても、上述した作用効果を奏する限り、圧電素子を駆動装置とするピエゾ方式に限定されるものではない。

また、上記機能部は、アセンブラ、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｊａｖａ（登録商標）などのレガシープログラミング言語やオブジェクト指向プログラミング言語などで記述されたコンピュータ実行可能なプログラムにより実現でき、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ブルーレイディスク、ＳＤカード、ＭＯなど装置可読な記録媒体に格納して、あるいは電気通信回線を通じて頒布することができる。また、上記機能部の一部または全部は、例えばフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などのプログラマブル・デバイス（ＰＤ）上に実装することができ、あるいはＡＳＩＣ（特定用途向集積）として実装することができ、上記機能部をＰＤ上に実現するためにＰＤにダウンロードする回路構成データ（ビットストリームデータ）、回路構成データを生成するためのＨＤＬ（Hardware Description Language）、ＶＨＤＬ（VHSIC（Very High Speed Integrated Circuits） Hardware Description Language））、Ｖｅｒｉｌｏｇ−ＨＤＬなどにより記述されたデータとして記録媒体により配布することができる。

これまで本発明の実施形態について説明してきたが、本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

１００…インクジェット・プリンタ、１０２…ガイドロッド、１０４…主走査モータ、１０６…プーリー、１０８…ＦＦＣ、１１０…退避位置、１１２…静電吸着ベルト、１１２ａ…描画領域、１１４…副走査モータ、１１６…プーリー、１２０…キャリッジ、１２２…ヘッドドライバ、１２４…主走査エンコーダセンサ、１３０…ヘッド、１３２…圧電素子、１３４…ノズル、１４０…制御装置、１４２…ＣＰＵ、１４４…ＲＯＭ、１４６…ＲＡＭ、１４８…ホストＩ／Ｆ、１５０…ホスト、１５２…画像出力制御部、１５４…電圧波形生成部、１５６…波形データ生成部、１５８…ＤＡコンバータ、１６０…オペアンプ、１６２…電流アンプ回路、１６４…エンコーダ解析部、１６６…主走査モータ駆動部、１６８…副走査モータ駆動部、１７０…入出力部、２００…領域

特開２００３−３４１０５３号公報 特開２００２−２１０９５８号公報

Claims (6)

1. ノズルおよび駆動素子を有するチャネルを複数備えるヘッドと、該ヘッドを媒体に対して走査させる走査手段とを備え、該駆動素子に伝送路を介して駆動信号を印加することで前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット装置であって、
   前記走査手段の位置情報に基づき、略同時に駆動されるチャネルの推定数に応じた補正条件を決定する補正条件決定手段と、
   前記補正条件に基づき、前記伝送路に出力する駆動信号を補正する補正手段と
   を含み、前記略同時に駆動されるチャネルの推定数は、前記媒体上の描画領域に滞在しているノズル数に応じたものであり、前記補正条件決定手段は、前記ノズルの配置情報に基づき決定されたキャリッジ位置に到達したことに応答して、適用する補正条件を変更することを特徴とする、インクジェット装置。
2. 前記補正手段は、前記補正として、基準となる駆動波形データに補正係数を乗じることで、信号出力手段が出力する駆動信号の電圧振幅を調整することを特徴とする、請求項１に記載のインクジェット装置。
3. 前記補正条件決定手段は、さらに描画データに基づき、適用する補正条件を決定する、請求項１または２に記載のインクジェット装置。
4. 前記駆動素子は、圧電素子であり、前記走査手段は、前記ヘッドを運動させるキャリッジ機構であり、前記伝送路は、信号発生元から物理的に離間した前記ヘッドへ信号を伝送するものであり、前記走査手段の位置情報は、前記キャリッジ機構のエンコーダから得られる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェット装置。
5. ノズルおよび駆動素子を有するチャネルを複数備えるヘッドと、該ヘッドを媒体に対して走査させる走査手段とを備え、該駆動素子に伝送路を介して駆動信号を印加することで前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット機構を制御する制御装置であって、
   前記走査手段の位置情報に基づき、略同時に駆動されるチャネルの推定数に応じた補正条件を決定する補正条件決定手段と、
   前記補正条件に基づき、前記伝送路に出力する駆動信号を補正する補正手段と、
   前記駆動素子へ印加するために前記伝送路に出力する補正された駆動信号を出力する信号出力手段と
   を含み、前記略同時に駆動されるチャネルの推定数は、前記媒体上の描画領域に滞在しているノズル数に応じたものであり、前記補正条件決定手段は、前記ノズルの配置情報に基づき決定されたキャリッジ位置に到達したことに応答して、適用する補正条件を変更することを特徴とする、制御装置。
6. ノズルおよび駆動素子を有するチャネルを複数備えるヘッドと、該ヘッドを媒体に対して走査させる走査手段とを備え、該駆動素子に伝送路を介して駆動信号を印加することで前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット機構を制御する制御方法であって、制御装置が、
   前記走査手段の位置情報に基づき、略同時に駆動されるチャネルの推定数に応じて補正条件を決定するステップと、
   前記補正条件に基づき、該駆動素子に対する駆動信号を補正するステップと、
   前記伝送路を介して前記駆動信号を前記ヘッドへ向けて出力するステップと
   を実行し、前記略同時に駆動されるチャネルの推定数は、前記媒体上の描画領域に滞在しているノズル数に応じたものであり、前記補正条件を決定するステップでは、前記制御装置が、前記ノズルの配置情報に基づき決定されたキャリッジ位置に到達したことに応答して、適用する補正条件を変更することを特徴とする、制御方法。