JP6152665B2 - 画像記録装置及び画像記録装置における記録方法 - Google Patents
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Description
同時に吐出するノズルの数が変化すると、そのノズルを駆動する負荷(静電容量)も変化するため、駆動波形の立ち上がり及び立ち下がり時間が変化し、インク滴の吐出速度が不安定となり、着弾位置ズレが生じる。駆動波形にオーバー及びアンダーシュートが発生し、サテライト(ミスト)が増加するといった問題がある。
図11に示す駆動波形において、(1)の駆動波形は同時に吐出する駆動ノズル数が少なく(189ノズル)、立上がり及び立下り時間が短い(理想的な波形)。(2)の駆動波形は駆動ノズル数が多く(756ノズル)、立上がり/立下り時間が長くなって(なまって)しまっている。
記録ヘッドに搭載するノズルの総数が多い場合、或いは1ノズル当たりのインク吐出の負荷が大きい場合には、この変動量も大きくなる。
この画像記録装置は記録素子を備えた記録ヘッドの駆動回路を有し、この記録ヘッド駆動回路は、1つの記録素子に対して複数のドライブ回路が並列に接続された構造を有し、電源装置から供給された電圧を所定の波形を有する駆動電圧に変換する出力回路ブロックと、記録データに基づいて前記記録素子の記録数を積算する記録データ積算手段と、前記記録データ積算手段によって求めた前記積算値に応じて、前記出力回路ブロックのオン抵抗値が所定値以下になるように、前記複数のドライブ回路の中から少なくとも1つのドライブ回路を選択するドライブ回路選択手段と、を備えている。
この画像記録装置は、駆動ノズル数によって駆動波形を最適にする点で、以下で説明する本発明と類似している点がある。しかし、「駆動回路が複数になることによりコストアップする」という問題は解消できていない。
図1は、本発明の画像記録装置の実施形態に係るインクジェット記録装置の基本構成を概略的に示した図である。
キャリッジ1は、ガイドロット2で保持されて、主走査モータ3との間に掛け渡されたベルト4を介して主走査方向に走査する。キャリッジ1には、例えばイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のインク滴を吐出する記録ヘッド9が搭載されており、記録ヘッド9に配列された駆動ノズル(インク吐出ノズル)10からインクを吐出する。画像は、キャリッジ1を主走査方向に移動させながら必要な位置でインク滴を吐出することによって記録媒体上に形成される。
このような、主走査方向のキャリッジ1の移動とインク吐出動作を1回行うことで、ノズル列の長さと同じ幅のバンドに対して、画像を形成することができる。1バンド分の画像形成が終了したときは、副走査モータ7を駆動して、記録媒体を副走査方向に移動させて、再度1バンド分の画像形成動作をさせるように繰り返すことで、記録媒体の任意の場所に画像を形成することができる。
プリンタのハードウェア制御を行うファームウェアや記録ヘッドの駆動波形データはROM(Read Only Memory)22に格納されている。CPU(Central Processing Unit)21は、ホストPC(Personal
Computer)20からホストI/F(Interface)24を介して印刷ジョブ(画像データ)を受信すると、画像データをRAM(Random Access Memory)23に格納する。また、それと共に、主走査制御部26によって記録ヘッド9が搭載されたキャリッジ1を記録媒体8上の任意の位置に移動する。
記録ヘッド駆動部11は、記録ヘッド制御部25より転送されたデータを基に記録ヘッド9を駆動してインク滴を吐出する。
図3、4中、SCKは画像データ転送クロック、SDは画像データ(シリアルデータ)、SLnは画像データラッチ信号、MNはヘッド駆動マスクパターン、Vcomはヘッド駆動波形(アナログ)、図3中のVoutNは階調デコード後のヘッド駆動波形(駆動ノズルN)、を示す。
転送が完了すると、画像データ(シリアルデータ)SDは、画像データラッチ信号SLnにより、駆動ノズル10毎の各画像データのラッチ部112に記憶される(図4のt2)。
即ち、記録ヘッド駆動部11内では、階調制御信号MN(0)〜MN(3)とラッチされた画像データSDが論理演算されて、各駆動ノズル10で異なる、階調デコード後のヘッド駆動波形VoutNとなる。記録ヘッド9内のアクチュエータ91は、アナログスイッチ115を開閉することにより画像データに基づいたインク吐出を行う。
主走査は、等速区間まで加速する加速区間、等速区間、印写終了位置から減速する減速区間、そして改行などが行われている間の停止区間、に分けられる。
また、等速・加速区間中のあるタイミングAから、等速・減速区間のあるタイミングBまで、インクを吐出して記録用紙に画像形成を行う印字区間が含まれている。印字区間に加速及び減速区間を含むか、等速区間のみでの印字とするかは各印字モードで異なる。
図中、Vc、Vc2はキャリッジ1の主走査方向への移動速度を示す。Vjは記録ヘッド9から記録媒体8へのインク滴の吐出速度を示す。Hjは記録ヘッド9と記録媒体8との間の距離を示す。Xj、Xj2はエンコーダシート5のエッヂからインク滴着弾位置への距離を示す。
キャリッジ1が速度Vcで移動しながら記録ヘッド9からインク滴を速度Vjで吐出した場合は、インク滴は着弾位置Xjに着弾する。
着弾位置Xjは、以下の式で求められる。
Xj
= ( Hj/Vj ) × Vc ・・・・・(式1)
式1から、キャリッジ速度VcがVc2に変化した場合、インク滴着弾位置XjもXj2に変化し、着弾位置ズレが発生することが分かる。
同様に、Hj(記録ヘッドと記録媒体との間の距離),Vj(記録ヘッドから記録媒体へのインク滴の吐出速度)の変化もインク滴着弾位置Xjに影響を及ぼすことが分かる。
記録ヘッド9に入力される共通のヘッド駆動波形Vcomは、複数の駆動パルスの集まりで構成されており、駆動パルスの組み合わせによって、各ノズルの画像データに対する吐出インク滴のサイズが決定される。図7の例は、画像データが2ビット(bit)の場合で、滴サイズ0〜3の4種類が選択できることを示している。即ち、
(i)滴サイズ0(微駆動)の場合は、駆動パルス(1)を出力し、記録ノズルを微駆動する(インク滴は吐出されない)。
(ii)滴サイズ1(小滴)の場合は、駆動パルス(4)を出力し、小滴が形成される。
(iii)滴サイズ2(中滴)の場合は、駆動パルス(3)、(4)を出力し、中滴が形成される。
(iv)滴サイズ3(大滴)の場合は、駆動パルス(2)、(3)、(4)を出力し、大滴が形成される。
即ち画像データの2ビットの上位ビットと下位ビットについて、上位ビット0、下位ビット0のときは、吐出滴サイズは滴なし。上位ビット0、下位ビット1のときは、小滴。上位ビット1、下位ビット0のときは、中滴、上位、下位ビットがいずれも1のときは、大滴となる。したがって、この2ビットのデータを確定させないと、滴サイズも確定しない。
駆動するノズルの数が多い場合と少ない場合で、アクチュエータの負荷(静電容量)が変化する。負荷が変動すると、ヘッド駆動波形Vcomの立上がり及び立下り時間が変化する。ヘッド駆動波形Vcomの立上がり及び立下り時間が変化すると、駆動パルスのLow幅tLが変化する。駆動パルスのLow幅tLが変化すると、記録ヘッドから記録媒体へのインク滴の吐出速度Vjが変化する。吐出速度Vjが変化すると、図6で説明したように、インク滴着弾位置Xjが変動して印刷画質が劣化する。
本実施形態の記録ヘッド制御部25は、複数の駆動波形a、b・・・を格納する駆動波形格納部251と、画像データから同時に駆動するノズル数を算出する駆動ノズル数算出部252と、駆動ノズル数を基に複数の駆動波形データから1つを選択する駆動波形選択部254と、駆動波形選択部254が選択に用いる駆動ノズル数閾値格納部253を持ち、駆動ノズル数に応じて最適な駆動波形データを選択し、共通の駆動回路から出力する。
駆動ノズル数閾値格納部253は、少なくとも1つ以上の閾値を持ち、その値はレジスタ設定などで可変であることが望ましい。
駆動波形選択部254は、駆動ノズル数算出部252からの駆動ノズル数、駆動ノズル数閾値、及びヘッド駆動マスクパターン出力部250からの情報に基づき、駆動波形格納部251にある複数の駆動波形a、bから一つを選択して出力する。
選択された駆動波形は、D/A変換部256でデジタル/アナログ変換されて記録ヘッド駆動部11に入力される。
例えば、図7に示す駆動波形の場合、駆動波形パルスの立上がり及び立下り時間に影響を及ぼす駆動ノズル数は、(i)駆動パルス(1):微駆動するノズルの数、(ii)駆動パルス(2):大滴を吐出するノズルの数、(iii)駆動パルス(3):大滴または中滴を吐出するノズルの数、(iv)駆動パルス(4):大滴または中滴または小滴を吐出するノズルの数となる。つまり、駆動波形パルスの立上がり及び立下り時間に影響を及ぼす駆動ノズル数は、駆動パルス(1)〜(4)毎に異なっている。
そのため、駆動波形を選択するタイミングの単位は、駆動パルス単位(1MN区単位)であることが望ましい。
駆動ノズル数が多い場合に適した駆動波形データ(ここでは駆動波形b)は、例えば、駆動パルスの立ち上がり及び立ち下がり期間が、大きな負荷容量によって長くなる(なまる)。そこで、このことを想定し、この駆動波形データは図示のように立ち上がり及び立ち下がり期間を、駆動波形aよりも予め短く設定している。
駆動波形の選択は、各駆動パルス(1)〜(4)毎に、テーブルを用いて行う。
次に、駆動波形選択テーブルについて説明する。
図13では、駆動パルス番号(駆動パルス(1)〜(4))毎に異なる駆動ノズル数閾値を設定したものである。表の左側は駆動パルス(1)〜(4)について、それぞれ、100ノズル〜400ノズルの範囲でそれぞれ閾値が設定されている。
この設定テーブルに基づき、各駆動パルス(1)〜(4)において、駆動ノズル数<駆動ノズル数閾値の場合は駆動波形aを選択し、駆動ノズル数≧駆動ノズル数閾値の場合は駆動波形bを選択する。
図13の設定テーブルの第1の構成例では、駆動パルスの数が増えた場合、駆動ノズル数閾値の設定種類数も増える。そのため、記録ヘッド制御部25の回路規模が実際に設定したい駆動ノズル数閾値の設定種類数よりも冗長となる。そこで、図14の第2の構成例では、駆動ノズル数閾値の種類を、駆動パルス番号でなく、複数の駆動パルスの集まりで構成する駆動波形データで実現する対象滴サイズの組み合わせとしている。異なる閾値をその組み合わせ毎に設定することで、記録ヘッド制御部25の回路規模の増大を抑えている。
例えば、対象滴サイズが大滴、中滴、小滴の場合、その駆動ノズル数の閾値は700ノズルであり、図12と同様に、駆動ノズル数<駆動ノズル数閾値の場合は駆動波形aを選択し、駆動ノズル数≧駆動ノズル数閾値の場合は駆動波形bを選択する。
ヘッド駆動波形Vcomは、印刷モードによって駆動波形データが異なり、インク滴吐出速度Vjも異なる。第3の構成例は、この点に着目したもので、予め印刷モード(高速、はやい、きれい、高画質)に対応して、異なる駆動ノズル数閾値を設定可能にする設定テーブルである。
例えば、高速の場合は、駆動ノズル数閾値は100ノズルである。図13、14と同様に、駆動ノズル数<駆動ノズル数閾値の場合は駆動波形aを選択し、駆動ノズル数≧駆動ノズル数閾値の場合は駆動波形bを選択する。
インク滴吐出速度Vjは記録ヘッドの温度によって変化する場合がある。第4の設定テーブルは、その点に着目したものであって、記録ヘッド9の検出温度によって異なる駆動ノズル数閾値を設定可能な構成である。
例えば、記録ヘッド温度を10℃毎に区切り、10℃までは駆動ノズル数閾値を100ノズルとし、図13〜15と同様に、駆動ノズル数<駆動ノズル数閾値の場合は駆動波形aを選択し、駆動ノズル数≧駆動ノズル数閾値の場合は駆動波形bを選択する。
図6で示したように、着弾位置Xjは、Vc,Vj,Hjの変動の影響を受ける。印字区間がキャリッジ1の等速区間だけでなく、加速及び減速区間も含まれる場合、着弾位置Xjは、基本的にヘッド駆動タイミングを調整することで補正する。しかし、駆動ノズル数によるインク吐出速度の着弾位置Xjへの影響の度合も、等速区間と加速及び減速区間で異なる。第5の構成例は、この点に着目したものであって、主走査速度によって異なる駆動ノズル数閾値が設定できるようにしたものである。
例えば、主走査速度500mm/Sまでは、駆動ノズル数閾値を100ノズルとし、図13〜16と同様に、駆動ノズル数<駆動ノズル数閾値の場合は駆動波形aを選択し、駆動ノズル数≧駆動ノズル数閾値の場合は駆動波形bを選択する。
図17の第5の構成例では、主走査速度によって異なる駆動ノズル数閾値を設定するが、同じ主走査速度であっても、駆動ノズル数によるインク吐出速度の着弾位置Xjへの影響の度合は、加速区間と減速区間で異なる場合がある。第6の構成例は、この点に着目したものであって、主走査位置によって異なる駆動ノズル数閾値を設定できるようにしたものである。
例えば、加速期間では駆動ノズル数閾値を100ノズルとし、図13〜17と同様に、駆動ノズル数<駆動ノズル数閾値の場合は駆動波形aを選択し、駆動ノズル数≧駆動ノズル数閾値の場合は駆動波形bを選択する。
以上説明したように、本実施形態に係るインクジェット記録装置によれば、駆動ノズル数に応じて最適な駆動波形出力を大幅なコストアップなしで実現することができる。また、それによって、従来のように、駆動ノズル数によって記録ヘッド負荷が変動して駆動波形が不安定になることを抑制することができる。
Claims (10)
- 記録ヘッドの位置情報に連動して、前記記録ヘッドへ画像データおよび駆動波形を転送する記録ヘッド制御部を有し、
前記記録ヘッド制御部は、複数の駆動波形データを格納する駆動波形格納部と、
画像データから同時に駆動するノズル数を算出する駆動ノズル数算出部と、
算出した駆動ノズル数と、予め定めた駆動ノズル数閾値に基づき前記複数の駆動波形データから1つの駆動波形データを選択する駆動波形選択部と、
前記駆動ノズル数閾値が設定可能な記憶手段と、を有し、
前記記憶手段は、複数の駆動パルスの集まりで構成する駆動波形データで実現する対象滴サイズの組み合わせ単位で異なる駆動ノズル数閾値が設定可能である画像記録装置。 - 記録ヘッドの位置情報に連動して、前記記録ヘッドへ画像データおよび駆動波形を転送する記録ヘッド制御部を有し、
前記記録ヘッド制御部は、複数の駆動波形データを格納する駆動波形格納部と、
画像データから同時に駆動するノズル数を算出する駆動ノズル数算出部と、
算出した駆動ノズル数と、予め定めた駆動ノズル数閾値に基づき前記複数の駆動波形データから1つの駆動波形データを選択する駆動波形選択部と、
前記駆動ノズル数閾値が設定可能な記憶手段と、を有し、
前記記憶手段は、印刷モードによって異なる駆動ノズル数閾値が設定可能である画像記録装置。 - 記録ヘッドの位置情報に連動して、前記記録ヘッドへ画像データおよび駆動波形を転送する記録ヘッド制御部を有し、
前記記録ヘッド制御部は、複数の駆動波形データを格納する駆動波形格納部と、
画像データから同時に駆動するノズル数を算出する駆動ノズル数算出部と、
算出した駆動ノズル数と、予め定めた駆動ノズル数閾値に基づき前記複数の駆動波形データから1つの駆動波形データを選択する駆動波形選択部と、
前記駆動ノズル数閾値が設定可能な記憶手段と、を有し、
前記記憶手段は、記録ヘッドの検出温度によって異なる駆動ノズル数閾値が設定可能である画像記録装置。 - 記録ヘッドの位置情報に連動して、前記記録ヘッドへ画像データおよび駆動波形を転送する記録ヘッド制御部を有し、
前記記録ヘッド制御部は、複数の駆動波形データを格納する駆動波形格納部と、
画像データから同時に駆動するノズル数を算出する駆動ノズル数算出部と、
算出した駆動ノズル数と、予め定めた駆動ノズル数閾値に基づき前記複数の駆動波形データから1つの駆動波形データを選択する駆動波形選択部と、
前記駆動ノズル数閾値が設定可能な記憶手段と、を有し、
前記記憶手段は、記録ヘッドの主走査方向への移動速度によって異なる駆動ノズル数閾値が設定可能である画像記録装置。 - 記録ヘッドの位置情報に連動して、前記記録ヘッドへ画像データおよび駆動波形を転送する記録ヘッド制御部を有し、
前記記録ヘッド制御部は、複数の駆動波形データを格納する駆動波形格納部と、
画像データから同時に駆動するノズル数を算出する駆動ノズル数算出部と、
算出した駆動ノズル数と、予め定めた駆動ノズル数閾値に基づき前記複数の駆動波形データから1つの駆動波形データを選択する駆動波形選択部と、
前記駆動ノズル数閾値が設定可能な記憶手段と、を有し、
前記記憶手段は、記録ヘッドの主走査方向の位置によって異なる駆動ノズル数閾値が設定可能である画像記録装置。 - 記録ヘッドの位置情報に連動して、前記記録ヘッドへ画像データおよび駆動波形を転送する記録ヘッド制御工程を有し、
前記記録ヘッド制御工程では、駆動波形格納部に複数の駆動波形データを格納する工程と、画像データから同時に駆動するノズル数を算出する駆動ノズル数算出工程と、算出した駆動ノズル数と、駆動ノズル数閾値が設定可能な記憶手段に設定された予め定めた前記駆動ノズル数閾値に基づき前記複数の駆動波形データから1つの駆動波形データを選択する駆動波形選択工程と、を有し、
前記記憶手段は、複数の駆動パルスの集まりで構成する駆動波形データで実現する対象滴サイズの組み合わせ単位で異なる駆動ノズル数閾値が設定可能である、画像記録装置における記録方法。 - 記録ヘッドの位置情報に連動して、前記記録ヘッドへ画像データおよび駆動波形を転送する記録ヘッド制御工程を有し、
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