JPH0939272A - 階調データの転送方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高階調の画像を表現するための階調データを
スループットを低下させずにホスト部からヘッド部へ転
送する階調データの転送方式を提供する。 【解決手段】 ホスト部１のＡ／Ｄ変換データ転送装置
１２で、単位画素領域に形成する複数のドットの組合せ
パターンを各パターン固有の電圧レベルに変換して画像
階調を表す階調データを生成するとともに、このディジ
タル階調データを単位画素領域毎にアナログ変換してア
ナログ階調データA-DATAを生成し、このアナログ階調デ
ータA-DATAをヘッド部２に転送する。ヘッド部２は、転
送されてきたアナログ階調データA-DATAをＡ／Ｄ変換デ
ータ転送装置２３で解読してもとの階調データを取得
し、この階調データに基づいて該当ノズルの駆動制御を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタにおける
ヘッド制御技術に係り、特に、複数階調の画像を得るた
めの階調データの転送技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばインクジェット式のプリンタシス
テムにおける従来のヘッド制御の概要を図１０〜図１３
を参照して説明する。

【０００３】図１０は、制御主体である情報処理装置本
体（以下、ホスト部）３と、制御対象となるヘッド部４
との関係説明図である。この図において、ホスト部３
は、複数のノズルの吐出タイミングを決するための駆動
信号Ｖoutを生成する駆動信号発生器３１と、上位装置
（図示省略）より入力された階調データをヘッド部４へ
の転送に適した構造に変換してシリアル出力するための
データ保持部、すなわちラッチ回路３２及びシフトレジ
スタ３３を備えている。ラッチ回路３２には、上位装置
より駆動用のチップセレクト信号CSが入力される。

【０００４】駆動信号発生器３１の回路構成例を図１１
に示す。また、この駆動信号発生器３１より出力される
駆動信号Ｖoutの電圧波形を図１２に示す。これらの図
において、駆動信号発生器３１における一方の入力信号
IN1は駆動波形を立ち上げるための矩形信号であり、他
方の入力信号IN2は駆動波形を立ち下げるための勾配を
定める矩形信号である。Ｖccはバイアス電圧であり、Ｖ
Hは略３０Ｖ程度の定電源電圧である。また、図１２に
示す駆動信号Ｖoutは、駆動信号発生器３１により定ラ
ンプ制御されて出力されるもので、各インク吐出サイク
ルＴの波形立ち下がり部分がインクの吐出タイミングと
なる。

【０００５】一方、ヘッド部４は、図１０に示すよう
に、複数のインク容器の各々に連通するノズル（図示省
略）を駆動するためのアクチュエータを有するヘッド駆
動部４１と、駆動ノズルを選択するセレクタ４２とを備
えている。このセレクタ４２の入力段には、ホスト部３
から送られる階調データDATAを画素領域分のノズルの制
御に適したタイミングまで保持するためのデータ保持
部、すなわちラッチ回路４３とシフトレジスタ４４が設
けられており、また、セレクタ４２の制御信号入力端に
は、上記駆動信号Ｖoutがホスト部３より送られる構成
になっている。

【０００６】ラッチ回路４３に入力されるラッチ信号LA
Tは、例えば６４ノズルヘッドでクロックCLKの周波数が
１［ＭＨｚ］であるとすると、６４［μｓ］以上の周期
で駆動信号Ｖoutと同期してアクティブとなる信号であ
り、このラッチ周期内に、次周期の単位画素領域分の階
調データＤＡＴＡがシフトレジスタ４４を介してラッチ
回路４３にラッチされ、セレクタ４２に入力される。

【０００７】以上の構成のプリンタシステムにおける動
作タイミングは図１３に示すとおりであり、ラッチ信号
LATがアクティブになる度に、駆動信号Ｖout信号と１ラ
ッチ周期前の階調データDATAがホスト部３からヘッド部
４へ転送される。ヘッド部４では、転送された各種信号
や階調データDATAに基づいて該当のノズルを駆動し、被
印刷媒体の単位画素領域にそれぞれインク滴を噴射す
る。この場合、ノズルから噴射されるインク滴によって
ドットが形成され、このドット数に応じて当該単位画素
領域における階調が決められる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ここで、より高階調の
画像を表現する場合は、個々の単位画素領域をさらに細
かく分割し、各分割領域に存在するドット数を所要の階
調数に応じて変える必要がある。また、カラー印刷の場
合には、混色を考慮して予め複数のドット形成領域を確
保しておく必要がある。

【０００９】しかし、上述のように、単位画素領域をさ
らに細かく分割すると、それに応じて階調データDATAが
大きくなる。例えば、３６０ｄｐｉで表される画像をさ
らに４階調で細かく表現しようとすると、１インチ当た
り１４４０ｄｐｉ分の階調データDATAが必要となり、そ
れだけヘッド部４へのデータ転送時間が長くなる。つま
り、同一クロック信号CLKを用い、従来手法でヘッド制
御を実現しようとすると、スループットが１／４に低下
する。一方で、６４ノズルヘッドの場合のラッチ周期は
前述のように６４［μS］以上であるが、単位画素領域
をさらに４階調で細かく表現して同一スループットを実
現しようとすると、１６［μｓ］以上に短縮され、階調
データDATAや駆動信号Ｖoutとの連携がとりにくくな
る。

【００１０】この問題を解決する手法としてクロックCL
Kの周波数を上げることが考えられるが、そうするとシ
フトレジスタ３３，４４をより高精度に設計する必要が
あるばかりでなく、セレクタ４２の動作が不安定になる
ため、一定の限界がある。

【００１１】そこで、本発明の課題は、高階調の画像を
表現するための階調データを従来と同一のクロックCLK
を用いてスループットを低下させずに転送する階調デー
タの転送方式を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、単位画素領域に形成する複数のドットの
組合せパターンにより当該領域の画像領域の画像階調を
表す階調データを生成する第１の装置、すなわちホスト
部と、前記階調データを解読して該当ノズルの駆動制御
を行う第２の装置、すなわちヘッド部とを備えたプリン
タシステムにおける、前記第１の装置から第２の装置へ
の階調データの転送方式において、転送対象となる階調
データを少ないデータ容量で多くの階調情報を表す構成
にした点に特徴がある。

【００１３】すなわち、前記第１の装置が、前記複数の
ドットの組合せパターンを各パターン固有の電圧レベル
に変換して前記階調データを生成するとともに、このデ
ィジタル階調データを前記単位画素領域毎にアナログ変
換してアナログ階調データを生成する第１の手段を備
え、この生成されたアナログ階調データを前記第２の装
置に転送するようにしたものである。なお、前記ドット
の組合せパターンに代えて、前記単位画素領域に形成す
るドット数に対応する電圧レベルの階調データを生成す
るようにしても良い。

【００１４】また、第２の装置は、上記転送されたアナ
ログ階調データをディジタル変換して前記階調データを
取得する第２の手段を備え、この取得した階調データを
解読して該当ノズルの駆動制御を行う。

【００１５】このような階調データの転送方式では、ド
ットの組合せパターンがアナログ階調データに対応した
ものとなるので、例えば単位画素領域をさらに複数の小
領域に分割し、各小領域に形成するドットの組合せパタ
ーンを表す場合も個々のアナログ階調データの数自体は
増えず、その表現態様のみが変化する。第２の装置側で
は、このアナログ階調データの内容を生成時と逆の手順
で解読することにより容易にもとのディジタル階調デー
タを再現することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００１７】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態の構成図であり、単位画素領域をさらにラス
タ方向に４分割して細かく表現する場合の例を示すもの
である。なお、便宜上、６４ノズルヘッドの駆動制御を
行う図１０の構成に対応させてある。

【００１８】図１において、ホスト部（第１の装置）１
は、駆動信号Ｖoutを生成する駆動信号発生器１１と、
上位装置より送られるデジタル階調データDATAをドット
単位にアナログ階調データA-DATAに変換するＤ／Ａ変換
データ転送装置（第１の手段）１２とを備えており、ヘ
ッド部（第２の装置）２は、６４ノズルヘッドを駆動す
るヘッド駆動部２１ａと、駆動ノズルを選択するセレク
タ２２ａと、上記アナログ階調データA-DATAをデジタル
の階調データDATAに変換するＡ／Ｄ変換データ転送装置
（第２の手段）２３とを備えている。

【００１９】駆動信号発生器１１、ヘッド駆動部２１
ａ、及びセレクタ２２ａの基本機能は、それぞれ従来の
駆動信号発生器３１、ヘッド駆動部４１、及びセレクタ
４２と同一である。

【００２０】ホスト部１のＤ／Ａ変換データ転送装置１
２は、図２に示すように、４組のラッチ回路L1〜L4とシ
フトレジスタS1〜S4から成るデータ保持部１２１と、各
シフトレジスタS1〜S4の出力をアナログ信号A-DATAに変
換するＤ／Ａコンバータ１２２とを備えている。各ラッ
チ回路L1〜L4には、上位装置から各分割領域のデジタル
階調データDATAとチップセレクタ信号CS1〜CS4が入力さ
れ、シフトレジスタS1〜S4には対応するラッチ回路L1〜
L4の出力のほか、クロックCLKが入力される。このクロ
ックCLKの周波数は、従来と同様、１［ＭＨz］である。

【００２１】なお、ヘッド部２へそのまま転送するラッ
チ信号LATは従来のラッチ信号LATと同じものであり、シ
フト信号SHIFTは、各分割領域に対応して生成される駆
動信号Ｖoutの出力タイミングを決する信号である。

【００２２】一方、ヘッド部２のＡ／Ｄデータ転送装置
２３は、図３に示すように、アナログ階調データA-DATA
をデジタル階調データDATAに変換するＡ／Ｄコンバータ
２３１と、４組のシフトレジスタS5〜S8とラッチ回路L5
〜L8とから成るデータ保持部２３２と、セレクタ２２ａ
へつながるバッファ回路２３３と、ホスト部１より転送
されたラッチ信号LATとシフト信号SHIFTのＯＲ条件を判
定する論理回路２３４と、この論理回路２３４の出力を
分配する分配器２３５とを備えている。

【００２３】各シフトレジスタS5〜S8には、ホスト部１
から転送されたクロックCLKとＡ／Ｄコンバータ２３１
で変換されたデジタル階調データDATAが入力されてい
る。また、各ラッチ回路L5〜L8には、対応するシフトレ
ジスタS5〜S8の出力のほか、分配器２３５の出力が入力
されている。バッファ回路２３３には、各ラッチ回路L5
〜L8の出力のほか、論理回路２３４の出力が入力されて
いる。

【００２４】図４は、ホスト部１において、アナログ階
調データA-DATAを生成する場合の原理説明図であり、
（ａ）は単位画素領域をラスタ方向に４分割した場合の
ドット組合せパターン、（ｂ）は各ドット組合せパター
ンに対応するスレショルドレベルの説明図である。この
例では、４ドットの組合せパターンによって単位画素領
域毎に１６種類（＃０〜＃１５）の表現を可能にしてい
る。このような表現手法は、モノクロ画像のほか、前述
の高精度のカラー画像の表現に適した手法である。スレ
ショルドレベルの設定基準としては、例えば４つの分割
領域を各々２の０乗（０）、２の１乗（２）、２の２乗
（４）、２の３乗（８）のように重み付けし、各分割領
域におけるドットの形成パターンを定量化して電圧レベ
ルに変換する。

【００２５】Ｄ／Ａ変換データ転送装置１２はこのよう
な原理に基づいて上位装置からのデジタル階調データDA
TAをアナログ階調データA-DATAに変換するものであり、
重み付けのための４種類の信号が上記チップセレクト信
号CS1〜CS4となる。また、Ａ／Ｄ変換データ転送装置２
３は、このアナログ階調データA-DATAの逆変換を行って
セレクタ２２ａに入力するものである。

【００２６】次に、上記構成のプリンタシステムにおけ
る動作タイミングを図５に示す。

【００２７】図５を参照すると、ラッチ信号LATは６４
［μｓ］の周期（ラッチ周期）でアクティブとなり、シ
フト信号SHIFTは１ラッチ周期間に１６［μｓ］の均等
間隔（シフト間隔）で３回アクティブになる。そして、
各シフト間隔中にそれぞれ１つの駆動信号Ｖoutが挿入
される。同時に、次のラッチ周期で有効となる６４×４
ドット分の情報をもつアナログ階調データA-DATAも当該
ラッチ周期中に挿入される。

【００２８】このようなタイミングで各信号及びアナロ
グ階調データA-DATAがホスト部１からヘッド部２に転送
されると、ヘッド部２では上述のような要領でデータ解
読を行い、該当のノズルを駆動して被印刷媒体の単位画
素領域にそれぞれインク滴を噴射する。そして、各ドッ
トの組合せパターンに応じて当該単位画素領域における
画像階調を変える。

【００２９】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態を説明する。

【００３０】上述の第１の実施形態は、単位画素領域の
階調を１６種類のドット組合せパターンで表現する場合
の例であるが、実用性を考慮すると５種類のパターンで
階調を表現することもできる。これは人間の目が認識で
きる階調性はドットの位置ではなく、ドットの数に大き
く依存することを利用したものであり、実際に印刷され
た画像の見た目をほとんど変えることなく、情報量を減
らすことが可能となる。

【００３１】すなわち、ドット数の相違のみに着目する
と、図６（ａ）に示すように、５種類のパターンで表現
することができる。ヘッド駆動部２１の構成要素やその
他の電子回路では、＋５Ｖの直流電圧Ｖccを使用してい
るのが一般的なので、５種類のパターンを用いる場合
は、この直流電圧Ｖccをそのまま使用できて便利であ
る。この場合は、図６（ｂ）に示すように直流電圧Ｖcc
を１Ｖ単位で分割してスレショルドレベルを決める。こ
のようにすれば、アナログ階調データA-DATAへの変換及
びその逆変換が容易になる。

【００３２】図７は、この実施形態を実現する場合のプ
リンタシステムの構成図であり、駆動信号発生器１１で
生成した駆動信号Ｖoutをヘッド駆動部２１ｂに入力す
る点が第１の実施形態と異なる点である。

【００３３】図８は、この場合の動作タイミングの説明
図であり、アナログ階調データA-DATAが５段階の電圧レ
ベルによって表されている様子がわかる。ラッチ信号LA
T、シフト信号SHIFTとの関係は図５の場合と同様とな
る。

【００３４】なお、第１の実施形態と第２の実施形態と
で駆動信号発生器１１とヘッド部２との関係がやや異な
るので、これを説明する。

【００３５】図９（ａ）は第１の実施形態の場合の構成
例、同（ｂ）は第２の実施形態の場合の構成例である。
図９（ａ）では、駆動信号発生器１１の入力ＩＮ１，Ｉ
Ｎ２はいずれも正極性電圧（Ｖp，Ｖd）であり、その出
力である駆動信号Ｖoutは、セレクタ２２ａに入力さ
れ、接地線GNDがヘッド駆動部２１ａに入力される。セ
レクタ２２ａは、双方向アナログスイッチであるトラン
スファゲートから成り、アナログ階調データA-DATAを逆
変換して生成されたデジタル信号により選択されたもの
のみがＯＮとなって、該当するヘッド駆動部２１ａの圧
電素子を駆動する。

【００３６】一方、図９（ｂ）においては、駆動信号Ｖ
outはヘッド駆動部２１ｂの圧電素子に入力され、接地
線GNDがセレクタ２２ｂに入力される。この場合のセレ
クタ２２ｂは、図示のようにスイッチングトランジスタ
と寄生ダイオードとの並列回路で構成され、駆動信号Ｖ
outにより選択されたもののみがＯＮとなって、該当す
るヘッド駆動部２１ｂの圧電素子を駆動する。

【００３７】本発明は、以上のとおりであるが、上記二
つの実施形態で説明したノズル数や階調数、ラッチ周
期、シフト間隔等のデータは例示であって、他のデータ
の使用を妨げる趣旨でないことは勿論である。また、第
１の装置及び第２の装置の構成も従来との比較のために
用いたものなので、必ずしも上記実施形態の構成に限定
されるものではなく、種々の態様での実施が可能であ
る。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、単位画素領域を更に複数の小領域に分割し、
各分割領域に形成するドットの組合せパターンを増やし
ても第１の装置から第２の装置への階調データの転送時
間は分割前と同一になる効果がある。これにより、スル
ープットを低下させずに高階調データ転送することが可
能になり、従来の課題が解決される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を表すプリンタシステ
ムの構成図。

【図２】図１の構成におけるＤ／Ａ変換データ転送装置
の詳細構成図。

【図３】図１の構成におけるＡ／Ｄ変換データ転送装置
の詳細構成図。

【図４】第１の実施形態の原理説明図であり、（ａ）は
単位画素領域を４分割した場合のドット組合せパター
ン、（ｂ）は各ドット組合せパターンに対応するスレシ
ョルドレベルの説明図である。

【図５】図１の構成のプリンタシステムにおける動作タ
イミングの説明図。

【図６】第２の実施形態の原理説明図であり、（ａ）は
単位画素領域を４分割した場合の各分割領域のドット
数、（ｂ）は各ドット数に対応するスレショルドレベル
の説明図である。

【図７】第２の実施形態を表すプリンタシステムの構成
図。

【図８】図７の構成のプリンタシステムにおける動作タ
イミングの説明図。

【図９】（ａ）は第１の実施形態の場合のヘッド部まわ
りの構成例、（ｂ）は第２の実施形態の場合のヘッド部
まわり構成例を示す図。

【図１０】従来のプリンタシステムの構成図。

【図１１】駆動信号発生器の構成例を示す図。

【図１２】図１１の駆動信号発生器の出力波形説明図。

【図１３】図１０のプリンタシステムにおける動作タイ
ミングの説明図。

【符号の説明】

１，３ ホスト部（第１の装置） ２，４ ヘッド部（第２の装置） １１，３１ 駆動信号発生器 １２ Ｄ／Ａ変換データ転送装置 １２１ データ保持部 １２２ Ｄ／Ａコンバータ ２１ａ，２１ｂ，４１ ヘッド駆動部 ２２ａ，２２ｂ，４２ セレクタ ２３ Ａ／Ｄ変換データ転送装置 ２３１ Ａ／Ｄコンバータ ２３２ データ保持部 ２３３ バッファ回路 ２３４ 論理回路 ２３５ 分配器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単位画素領域に形成する複数のドットの
   組合せパターンにより当該領域の画像領域の画像階調を
   表すディジタル階調データを生成する第１の装置と、前
   記階調データを解読して該当ノズルの駆動制御を行う第
   ２の装置とを備えたプリンタシステムにおける、前記第
   １の装置から第２の装置への階調データの転送方式であ
   って、 前記第１の装置は、前記複数のドットの組合せパターン
   を各パターン固有の電圧レベルに変換して前記階調デー
   タを生成するとともに、このディジタル階調データを前
   記単位画素領域毎にアナログ変換してアナログ階調デー
   タを生成する第１の手段を備え、生成されたアナログ階
   調データを前記第２の装置に転送することを特徴とする
   階調データの転送方式。
2. 【請求項２】 前記第１の装置は、前記ドットの組合せ
   パターンに代えて、前記単位画素領域に形成するドット
   数に対応する電圧レベルの階調データを生成することを
   特徴とする請求項１記載の階調データの転送方式。
3. 【請求項３】 前記第２の装置は、転送された前記アナ
   ログ階調データをディジタル変換して前記階調データを
   取得する第２の手段を備え、該取得した階調データを解
   読して該当ノズルの駆動制御を行うことを特徴とする請
   求項１又は２記載の階調データの転送方式。