WO2017154686A1 - ノズル駆動ピーク電力を低減する印字タイミング制御方法および工業用印字装置。 - Google Patents

ノズル駆動ピーク電力を低減する印字タイミング制御方法および工業用印字装置。 Download PDF

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斎藤　直樹
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マークテック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an on-demand type industrial printing apparatus, and more particularly to a print timing control method for suppressing driving peak power by simultaneously driving an electromagnetic valve type nozzle, and such a printing apparatus.
  • characters or patterns are drawn on a target material using a print head in which a plurality of paint discharge nozzles are arranged.
  • a dot pattern as shown in FIG. 1 is obtained by intermittently discharging the paint from each nozzle at an appropriate timing according to the character or pattern to be drawn
  • Draw a pattern with a set of The arrangement of the conventional multiple nozzles on the print head and the discharge control thereof will be described below.
  • the arrangement of the plurality of nozzles on the print head is as shown in FIG. 2A if the nozzles can be arranged at the dot interval (dot pitch y) in the vertical direction shown in FIG. 1, that is, if the nozzle diameter is smaller than the dot pitch y. It is easy to arrange the nozzles in a single longitudinal row (in the y-axis direction). In this case, the discharge control of the nozzles is performed in synchronization with the pattern to be printed in synchronization with the movement of the dot pitch x (see FIG. 1) of the print head or the target material.
  • FIG. 2A shows the case where, for example, the printing target material moves in the direction of the arrow.
  • the discharge control timing is shown in FIG.
  • FIG. 3 shows the discharge timing at this time.
  • the black dots in each line represent the discharge timing for each nozzle of the number written at the left end.
  • the nozzles can not collide with each other as shown in FIG. 2A.
  • an arrangement method called oblique angle for spacing the nozzles by shifting the nozzles in the lateral (x) direction has been known.
  • the nozzles are indicated by dotted circles, and the nozzle discharge holes are indicated by small circles, which indicate that they are laterally shifted by 3 * x (x is a dot pitch).
  • FIG. 4B shows the discharge control timing in this case, and it can be seen that it is necessary to delay the discharge control by the amount the nozzle position has advanced.
  • the discharge timing of the nozzles is common to all the nozzles on the head.
  • each nozzle in FIG. 4B eight nozzles must be driven simultaneously when drawing a vertical straight line as shown in FIG. 2B.
  • six nozzles are simultaneously driven at the 24th of the discharge control timing as shown in FIG. There must be.
  • the driving state of each nozzle in FIG. 4B also extends further to the right, so that even in the arrangement of FIG. .
  • the present invention provides a printing control method in which at least all the nozzles are not simultaneously driven to discharge at the time of printing of any pattern, and hence a printing apparatus with improved printing quality and reduced power capacity.
  • the purpose is to provide.
  • the present invention intermittently discharges paint from a plurality of nozzles arranged in a print head, and a character or a pattern on a target material moving relative to the nozzles.
  • the plurality of nozzles are divided into a plurality of groups, and the discharge timings of the nozzles belonging to one group do not overlap with the discharge timings of the nozzles belonging to the other group.
  • a print timing control method is used, which is controlled to shift and the arrangement of the nozzles on the print head is adjusted according to the timing shift.
  • the solenoid valve coils of the nozzles belonging to different groups on the print head are not driven at the same time, peak power for driving the nozzles is suppressed, and the printing quality is improved. Economicalization is planned.
  • the discharge timing is sequentially shifted between the groups by the time obtained by dividing the minimum time interval t of the discharge timing of the nozzle discharge control signal by the number g of the groups. It is characterized by
  • the dot interval x is usually a predetermined value given by the printing system from the printing quality and the like, and if the conveying speed v is constant, the minimum time interval t is also constant.
  • the minimum time interval t may also be changed according to the change of v so as to keep the dot interval x constant from the viewpoint of maintaining the printing quality constant.
  • the interval of arrangement of the nozzles on the print head is c * x + n * x / g (c is an integer, x is a dot interval in the printing direction, and g is the number of groups) in the printing direction. n is an integer).
  • bit information corresponding to g-1 blanks between dots by a bit pattern in which a pattern such as a character to be printed is developed on a memory shift bits by c * g + n for each corresponding nozzle, The clock cycle for reading the bit pattern is multiplied by g.
  • the clock cycle t divided by the number of groups g has g clock signals that differ in phase by a value obtained by multiplying m (m is an integer from 0 to g-1), and only c * x + n * x / g It is characterized in that the phase shift clock using m which is congruent with n modulo g is used for reading out a bit pattern corresponding to a shifted nozzle.
  • a printing apparatus which intermittently discharges paint from a plurality of nozzles disposed in a print head and draws a pattern such as characters on a target material moving relative to the nozzles, the plurality of nozzles being It has a control mechanism that can be divided into multiple groups and the discharge timing time can be shifted so that the discharge timing of the paint does not overlap between different groups, and the spacing on the print head between the nozzles that discharge the paint is It is characterized in that c * x + n * x / g (c is an integer, x is a dot interval in the printing direction, g is the number of groups, and n is an integer) with respect to the printing direction.
  • the control mechanism includes a first memory for storing symbols, such as characters to be printed, as bit patterns, the nozzle pattern, the number of clocks, and the grouping information from the bit patterns stored in the first memory. Based on this, a bit pattern corresponding to the discharge state of the nozzle is created, and a mechanism for performing nozzle discharge control based on the associated clock and the bit pattern is provided.
  • ejection timing refers to a specific point (for example, a rising point) of an ejection control signal that may cause a nozzle to eject a dot.
  • the “ejection control timing” represents the timing at which the ejection control of the nozzle is performed when it is intended to draw a specific pattern at an ejection timing and a nozzle arrangement.
  • the “group of nozzles” refers to a set of nozzles classified according to whether or not the timing of the nozzle discharge control signal is the same. Therefore, the discharge timings of the nozzles belonging to different groups are shifted, and the discharge timings of the nozzles belonging to the same group coincide.
  • the “minimum time interval t” is the shortest repetition cycle of the nozzle discharge control signal determined by the minimum dot interval x and the transport speed v, or the shortest time interval. It is also an ejection time interval of the nozzles when printing with the minimum dot interval x.
  • “Clock” represents the timing of reading a bit pattern in the memory, and includes not only a timer that generates pulses at fixed time intervals, but also encoder signals and the like that generate pulses at fixed distance intervals.
  • FIG. 6 illustrates another arrangement on a multi-nozzle printhead according to the prior art (referred to as the “brick angle”).
  • the unit of the horizontal axis is the dot pitch x.
  • FIG. 5A It is a figure which shows the discharge control timing in the case of printing the pattern of FIG. 1 by the nozzle arrangement
  • the discharge state (indicated by ⁇ ) of each nozzle is shown along the timing time axis.
  • FIG. 5A It is a figure which shows an example of the discharge timing at the time of setting it as the number of groups of 3.
  • FIG. It is a figure which shows the memory
  • FIG. 6C shows the memory storage state after the final “memory expansion” from FIG. 6B. “1” is stored in each box of the shaded portion, and “0” is stored in each box of the portion without the shaded box.
  • Example 2 shows the memory storage state after the final "memory expansion" of Example 2 (g clock method) for making the discharge control timing of FIG. 5B from the memory state of FIG. 6A. “1” is stored in each box of the shaded portion, and “0” is stored in each box of the portion without the shaded box.
  • FIG. 8A shows the discharge control timing in the nozzle arrangement
  • FIG. 14 shows an example of the nozzle arrangement in the third embodiment of the present invention, in which there are six groups and three clocks. It is a figure which shows the discharge timing in the nozzle arrangement
  • FIG. 9C shows the memory storage state after the final “memory expansion” from FIG. 9C. “1” is stored in each box of the shaded portion, and “0” is stored in each box of the portion without the shaded box.
  • FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of a nozzle arrangement in still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is an explanatory view showing the discharge state of each nozzle along the timing time axis in the case of printing the pattern of FIG. 1 with the nozzle arrangement shown in FIG. 10A.
  • FIG. 5A shows the nozzle arrangement of the first embodiment of the present invention, which is an example of an apparatus using eight nozzles. It is a nozzle layout on the print head when the distance between the nozzles does not exceed the dot pitch y (corresponding to the case of FIG. 2A of the prior art).
  • 5B uses the nozzle arrangement shown in FIG. 5A to draw the dot pattern shown in FIG. 1 in the case of three groups, that is, using the nozzle discharge control signal having three discharge timings (FIG.
  • the vertical axis represents the nozzles
  • the horizontal axis represents the time axis.
  • the discharge control state of each nozzle ( ⁇ indicates discharge, and ⁇ indicates non-discharge).
  • the timings ST1, ST2, and ST3 are indicated by assigning numbers 1, 2 and 3 in units obtained by dividing the minimum time interval t of the conventional nozzle into three. For example, focusing on the nozzle 1, the ejection state is shown only at timing ST1, and ejection is not performed at timings ST2 and ST3. Similarly, focusing on the nozzle 2, the ejection state is shown only at timing ST2.
  • the nozzles 1, 4 and 7 controlled by the same timing signal ST1 are the first group
  • the nozzles 2 and 5 controlled by ST2 are the second group
  • the nozzles 3 and 6 controlled by ST3 are the It is called 3 groups.
  • the nozzles belonging to the same group can be simultaneously discharged, the nozzles belonging to different groups do not simultaneously discharge since they have different timings ST. Note that which nozzle is in the same group is optional.
  • the nozzles 1, 2, 3 may be in the same group, and the nozzles 4, 5, 6 may be in the same group, but the arrangement and discharge timing of the nozzles are naturally different.
  • the number of nozzles belonging to the same group should not exceed [N / g] +1.
  • [] is a Gaussian symbol indicating the integer part of the quotient
  • N is the number of nozzles
  • the nozzles belonging to the same group are driven and controlled at the same timing, there is a possibility that they may be ejected simultaneously depending on the printing pattern, but the nozzles belonging to different groups have different driving timings, so any printing pattern may be used. It is not driven at the same time. Therefore, in the present embodiment, the number of simultaneously dischargeable nozzles is reduced from eight to three even in the case of the largest number, and depending on the figure, the simultaneous discharge nozzles are smaller than this. Therefore, the nozzle drive peak power is 3/8 (37. Decrease to 5%).
  • the above description of the reduction of the peak power of the nozzle drive control applies as it is to an ideal case where the pulse waveform for driving the nozzle is rectangular and is not influenced by the adjacent pulses.
  • the nozzle drive current itself drives a coil having an inductance, so the number of sub timings is increased and / or the dot printing speed is accelerated.
  • the result may be a “tailed” waveform that has a tail, and some of the drive pulses at adjacent or adjacent sub-timing points overlap and the peak power may not be reduced as much as the ideal value.
  • the discharge state ON state
  • partial overlap of the nozzle discharge control signals is It is acceptable.
  • the nozzles are characterized in that they are arranged at equal intervals in the vertical direction and shifted to the left by 1 ⁇ 3 of one dot pitch x in the horizontal direction. If the nozzle arrangement remains in a single vertical row as in FIG. 2A of the prior art, for example, the nozzle 2 is driven at timing ST2, but this is shifted by 1/3 minimum time interval from ST1 (delay Therefore, printing is performed with a deviation of 1/3 of the minimum dot interval from the printing dot position of the nozzle 1. Similarly, the nozzle 3 is shifted by 2/3. Therefore, in order to compensate for this timing delay, they are disposed at positions shifted backward (leftward) sequentially by 1/3 of the dot interval.
  • a nozzle arrangement is generally expressed by the following equation: c * x + n * x / g (where c is an integer, the number of nozzles is N, n is an integer from 0 to N-1, x is a dot interval in the printing direction, g Is represented by the number of groups).
  • FIG. 6A shows the bit pattern to be printed as shown in FIG. 6A in the memory.
  • the memory row corresponding to the nozzle is shifted by m in accordance with the displacement of the position of the nozzle (measured in units of the minimum dot interval x, and the decimal point is a truncated integer m).
  • FIG. 7 shows the bit pattern on the memory thus created by "memory expansion". The same ejection control timing as in FIG. 5B can be obtained from this “memory development” as follows.
  • three clock signals CL1, CL2 and CL3 are prepared in which the cycle of reading the bit pattern is the same as that of the conventional system and the phase is 120 ° or the delay time is shifted by t / 3.
  • These three clock signals correspond to the nozzles as shown in FIG. 7, and when read from this memory, the control signals shown in FIG. 5B are obtained.
  • the first timing (left end) reads CL1, CL2 and CL3 respectively, so the timing is shifted by 1/3 of the minimum time interval t, and the same ejection control timing as in FIG. 5B Is obtained.
  • FIG. 8A a second embodiment in which the nozzles are arranged as shown in FIG. 8A will be described. That is, since the nozzles 4 and 7 belong to the same group as the nozzle 1, unlike in FIG. 5A, they are arranged such that their lateral positions are at the same position as the nozzle 1.
  • the nozzles 5 and 8 are similarly arranged at the same lateral position as the nozzle 2.
  • This arrangement is generally expressed by the equation (n mod (g)) * x / g (where the number of nozzles is N, n is an integer from 0 to N-1, x is the dot interval in the printing direction, and g is the number of groups) Can be represented by).
  • the discharge control timing when such a nozzle arrangement is made is shown in FIG. 8B.
  • nozzle 4 is shifted to the right by 1 dot pitch x as compared to FIG. 5A, so the time of discharge control timing is advanced by one minimum time interval as compared to FIG. 5B.
  • nozzles belonging to the same group may be summarized by serial numbers 1 to 3, 4 to 6, 7 to 8.
  • FIG. 9A it is an example of the case where the number of groups is six.
  • the nozzle arrangement is made narrower than the dot interval as shown in FIG. 9A.
  • the pattern of FIG. 1 is discharged using the discharge timing of FIG. 9B for this nozzle arrangement.
  • the phases of the clocks are shifted by 0, t / 3, and 2t / 3 as in the normal case.
  • one blank information is inserted between the bits for each nozzle in the bit pattern of FIG. 6A (FIG. 9C).
  • the clock cycle is doubled accordingly.
  • FIG. 9D by shifting as shown in FIG. 9D according to the corresponding nozzle and clock signal for each bit, it is possible to discharge dots at the timing when the discharge timing diagram 9B and the nozzle layout diagram 9A are applied to FIG. Become.
  • FIG. 10A is a layout view of a nozzle of another embodiment of the present invention.
  • the arrangement for compensating for the printing position deviation resulting from the use of the time-shifted timing signal which is a feature of the present invention is provided.
  • the nozzles are sequentially displaced by c * x + x / g (c is an integer, x is a dot interval, and g is the number of groups) between the nozzles.
  • FIG. 10B is an explanatory view showing a discharge control state of the other embodiment.
  • the relationship between the misalignment of the nozzle arrangement and the memory development (or the ejection control signal) is also described in the description of FIGS. 6A to 6C, it is similar to FIG. 5B except that the ejection control timing is delayed due to the nozzle arrangement by the oblique angle. So I will omit the details.
  • FIG. 10A is also an example, and although not shown, the nozzles can be shifted as appropriate in the x direction so that the nozzles do not collide with each other.
  • the nozzle drive peak power reduction that is the feature of the present invention, it is necessary to belong to the group of nozzles as equally as possible. Therefore, when the nozzle positional deviation is measured in the dot interval x unit based on the nozzle at the right end, the remainder is as possible as g types of 0, x / g, 2x / g,... (G-1) x / g It involves the restriction that the nozzle positions need to be determined to be evenly distributed.
  • These numbers, the numbers of the nozzles, the correspondence with the timing signals, and the like are merely examples for the convenience of the description and are not intended to be limited to these.

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

全ノズルが同時に吐出駆動されることのない印字制御方法、ひいては印字品質の向上および電源容量を減らした印字装置を提供する。印字ヘッドに配置された複数のノズルから塗料を断続的に吐出して、前記ノズルに対して相対的に動いている対象材に文字または図柄を描く印字装置において、該複数のノズルは複数のグループに分けられ、１のグループに属するノズルの吐出タイミングは、他のグループに属するノズルの吐出タイミングと重なることがないように、グループ間で吐出タイミングがずれるよう制御され、かつ前記タイミングのずれに対応してノズルの印字ヘッド上の配置が調整されている。

Description

ノズル駆動ピーク電力を低減する印字タイミング制御方法および工業用印字装置。
　本発明は、工業用オンデマンド型印字装置に関し、特に電磁弁式ノズルを同時に吐出駆動することによる駆動ピーク電力を抑制する印字タイミング制御方法、およびそのような印字装置に関する。
　工業用オンデマンド型印字装置は、塗料吐出ノズルを複数個配置した印字ヘッドを用いて、対象材に文字または図柄を描く。このような印字装置は、印字ヘッドおよび／または対象材を動かしながら、描こうとする文字または図柄にあわせて適切なタイミングで各ノズルから断続的に塗料を吐出して図１に示すようなドットパターンの集合で図柄を描く。以下、従来の複数ノズルの印字ヘッド上の配置とその吐出制御について述べる。
　複数のノズルの印字ヘッド上への配置は、図１に示す縦方向のドット間隔（ドットピッチｙ）でノズルを配置できるのであれば、すなわちノズル径がドットピッチｙより小さければ、図２Ａに示すようにノズルを縦一列（ｙ軸方向）に配置するのが簡単である。この場合、ノズルの吐出制御は、印字ヘッドあるいは対象材がドットピッチｘ（図１参照）が動く毎に同期して、印字すべきパターンに合わせておこなう。図２Ａでは、矢印の向きに、例えば印字対象材が移動する場合を示している。この吐出制御タイミングを示したのが図２Ｂであり、縦軸にノズル番号、横軸に時間（ドットピッチｘが動くに要する時間を単位とする）をとり、黒丸（●）で吐出したノズルとその時の時間位置を示している。これは、図１と比較すれば分かるように、印字すべきパターンそのものである。また、図３は、このときの吐出タイミングを示している。図中、各行の■が左端に書かれた数字のノズル毎の吐出タイミングをあらわしている。従来技術ではこのように各瞬間（図中四角で囲んだ部分）において全てのノズルが同時に駆動する可能性を持っている。言い換えればヘッド上の全てのノズルに共通の１つの吐出タイミングを用いている。
　ノズル径がドットピッチｙよりも大きな場合（ノズルの吐出電磁弁用のソレノイドコイルの径が大きいような場合等）、図２Ａのようなノズル配置はノズル同士が衝突してできない。このような場合、換言すればノズル間の距離がドットピッチｙよりも大きくなる場合は、図４Ａに示すようにノズルを横（ｘ）方向にずらすことによってノズル間隔を空ける斜角と呼ばれる配置方法が知られている。この図ではノズルが点線の円で、ノズル吐出孔が小さな円で表示されており、横方向に３＊ｘ（ｘはドットピッチ）ずつずらされていることを示している。このようなノズル配置でも、吐出タイミングを工夫すれば、図２Ａに示した配置と同様に印字ヘッドの横方向への相対的な移動によって図柄が印字できる。図４Ｂは、この場合の吐出制御タイミングを示し、ノズルの位置が進んだ分だけ吐出制御を遅らせる必要があることが分かる。しかし、この場合もノズルの吐出タイミングは、ヘッド上の全てのノズルで共通となっている。
特開２００３－８０１３３
　ところで、ノズルから塗料を吐出させるには、ノズル毎に何らかの方法で電力を供給する必要がある。例えば、印字ヘッド内に加圧したい塗料を入れておき電磁弁を使用してこの加圧された塗料をノズルから吐出させる方法をとる場合、ノズル毎に電磁弁を駆動するための電流を供給する必要がある（特許文献１参照）。上記のように複数のノズルを配置した印字ヘッドを使用する場合、描こうとする文字や図柄によっては同時に全てのノズルを駆動する必要がある場合が存在する。例えば、図２Ａに示すように縦一列に８個のノズルを配置した場合、図２Ｂに示すように縦の直線を描く場合８個のノズルを同時に駆動しなければならない。また図４Ａのような「斜角」の配置の場合であっても、例えば図１の四角形を描く場合、図４Ｂに示されるように吐出制御タイミングの２４番目などで６つのノズルを同時に駆動しなければならない。また図１の四角形がさらに横に長い場合を考えると、図４Ｂの各ノズルの駆動状態も更に右側へ延びるので、図４Ａの配置であっても全てのノズルが同時に駆動される状況が出現する。このように全てのノズルを同時が駆動される場合には，瞬間的に大きな電力を必要とし、そのため電源容量に余裕がない場合には、同時に駆動するノズルの数によりドット径が変化したり、全てのノズルの同時駆動時に電磁弁の誤動作などにより印字品質の劣化が生じるという問題が発生する。しかしながら文字を印字する装置にあっては、このように全てのノズルを同時に駆動する必要がある場合はまれであり、このようなまれな状態のために同時駆動に必要な電力供給容量の電源を設けることは経済性の点でも問題を抱えていた。
　したがって、本発明は、上記問題点に鑑み、どのようなパターンの印字に際しても少なくとも全ノズルが同時に吐出駆動されることのない印字制御方法、ひいては印字品質の向上および電源容量を減らした印字装置の提供を目的とする。
　上記の課題を解決するために、本発明は、印字ヘッドに配置された複数のノズルから塗料を断続的に吐出して、前記ノズルに対して相対的に動いている対象材に文字または図柄を描く印字装置において、該複数のノズルは複数のグループに分けられ、１のグループに属するノズルの吐出タイミングは、他のグループに属するノズルの吐出タイミングと重なることがないように、グループ間で吐出タイミングがずれるよう制御され、かつ前記タイミングのずれに対応してノズルの印字ヘッド上の配置が調整されていることを特徴とする、印字タイミング制御方法を用いる。
　これにより、印字ヘッド上の異なるグループに属するノズルの電磁弁コイルが同時に駆動されることはなくなり、ノズル駆動用のピーク電力が抑えられて、印字品質の向上ひいてはノズル駆動用電源の小容量化、経済化が図られる。
　上記印字タイミング制御方法において、前記吐出タイミングのずれは、ノズル吐出制御信号の吐出タイミングの最小時間間隔ｔを前記グループの数ｇで割った時間だけ、前記グループ間の吐出タイミングが順次ずらされたことを特徴とする。
　ここで、ノズル吐出制御信号の最小時間間隔ｔは、ドット間隔ｘ、搬送速度ｖとの間に、ｔ＝ｘ／ｖの関係がある。ドット間隔ｘは通常、印字品質等から印字システムによって与えられる所定値であり、搬送速度ｖが一定とすれば、最小時間間隔ｔも一定となる。また、搬送速度ｖが変化するような場合は、印字品質を一定に維持する観点から、ドット間隔ｘを一定に保つように、ｖの変化に応じて最小時間間隔ｔも変化させてもよい。
　また上記印字タイミング制御方法において、前記ノズルの印字ヘッド上の配置の間隔は、印字方向に対してｃ＊ｘ＋ｎ＊ｘ／ｇ（ｃは整数、ｘは印字方向のドット間隔、ｇはグループ数、ｎは整数）であることを特徴とする。
　前記印字すべき文字等の図柄をメモリ上に展開したビットパターンでドット間にｇ－１個の空白に対応するビット情報を挿入した後、対応するノズルごとにｃ＊ｇ＋ｎだけビットをシフトし、かつビットパターンを読み込むクロック周期をｇ倍することを特徴とする。
　クロック周期ｔをグループ数ｇで割った値にｍ(ｍは０からｇ－１の整数)をかけた値だけ位相が異なるｇ個のクロック信号を持ち、ｃ＊ｘ＋ｎ＊ｘ/ｇだけ配置がずらされたノズルに対応するビットパターンの読み出しにｇを法としてｎと合同となるｍを使用した前記位相ずれクロックを使用することを特徴とする。
　印字ヘッドに配置された複数のノズルから塗料を断続的に吐出して、前記ノズルに対して相対的に動いている対象材に文字等の図柄を描く印字装置であって、該複数のノズルは複数のグループに分けられ、異なるグループ間で該塗料の吐出タイミングが重なることがないように吐出タイミング時間をずらすことのできる制御機構を有し、塗料を吐出するノズル間の印字ヘッド上の間隔が印字方向に対してｃ＊ｘ＋ｎ＊ｘ／ｇ（ｃは整数、ｘは印字方向のドット間隔、ｇはグループ数、ｎは整数）であることを特徴とする。
　上記制御機構は、印字すべき文字等の図柄をビットパターンとして記憶させる第１メモリ、前記第１メモリに記憶された前記ビットパターンから前記ノズル配置、前記クロックの数、および前記グループ分けの情報に基づいて、ノズルの吐出状態に対応するビットパターンを作成し、対応づけられたクロックと該ビットパターンに基づきノズル吐出制御をおこなう機構を備えている。
　（定義）
　「吐出タイミング」とは、ここではあるノズルがドットを吐出する可能性のある吐出制御信号の特定の時点（例えば、立ち上がり時点）を指すものとする。
　「吐出制御タイミング」とは、ある吐出タイミングとノズル配置において、ある特定のパターンを描こうとする場合に、ノズルの吐出制御を行うタイミングをあらわすものとする。
　「ノズルのグループ」とは、ノズル吐出制御信号のタイミングが同一か否かで類別されたノズルの集合をいう。従って異なるグループに属するノズルの吐出タイミングは、ずれており、同一グループに属するノズルの吐出タイミングは一致している。
　「最小時間間隔ｔ」とは、最小ドット間隔ｘと搬送速度ｖで決まるノズル吐出制御信号の最短の繰り返し周期、または最短時間間隔である。最小ドット間隔ｘで印字するときのノズルの吐出時間間隔でもある。
　「クロック」とは、メモリにあるビットパターンを読み出すタイミングを表すもので、一定の時間間隔でパルスを発生させるタイマに限らず、一定の距離間隔でパルスを発生させるエンコーダ信号等をも含むものとする。
ドットパターンで印字された図柄の１例を示す説明図である。 複数ノズルを印字ヘッド上に配置する場合の従来技術における１配置例を示す図である。 図２Ａのノズル配置で図１のパターンを印字する場合の吐出制御タイミングを示す図である。各ノズルの吐出状態（●で示す）をタイミング時間軸に沿って示している。 従来技術での吐出タイミングを示す図である。 従来技術における複数ノズルの印字ヘッド上の別の配置例（「斜角」と呼ばれる）を示す図である。横軸の単位はドットピッチｘである。 図４Ａのノズル配置で図１のパターンを印字する場合の吐出制御タイミングをしめす図である。各ノズルの吐出状態（●で示す）をタイミング時間軸に沿って示している。 本発明の第１実施態様におけるノズル配置の１実施例である。 図５Ａに示されたノズル配置における吐出制御状態を示す説明図である。 グループ数３とした場合の吐出タイミングの一例を示す図である。 図１に示す印字すべきドットパターンのメモリ上の記憶状態を示す図である。網掛け部分の各桝目には「１」が、網掛けのない部分の各桝目には「０」が記憶されている。 図５Ｂの吐出制御タイミングを図６Ａのメモリ状態から作るための実施例１（１クロック法）の「メモリ展開」途中におけるメモリ記憶状態を示す図である。網掛け部分の各桝目には「１」が、網掛けのない部分の各桝目には「０」が記憶されている。 図６Ｂからの最終的な「メモリ展開」した後のメモリ記憶状態を示す図である。網掛け部分の各桝目には「１」が、網掛けのない部分の各桝目には「０」が記憶されている。 図５Ｂの吐出制御タイミングを図６Ａのメモリ状態から作るための実施例２（ｇクロック法）の最終的な「メモリ展開」後のメモリ記憶状態を示す図である。網掛け部分の各桝目には「１」が、網掛けのない部分の各桝目には「０」が記憶されている。 本発明の第２実施態様におけるノズル配置の１実施例である。 図８Ａに示されたノズル配置における吐出制御タイミングを示す説明図である。 本発明の第３実施態様におけるノズル配置の一実施例で、グループ数６、クロック数３の場合を示す。 図９Ａのノズル配置における吐出タイミングを示す図である。 図９Ｂに示す吐出タイミングを図６Ａのメモリ状態へ適用するための実施例３の「メモリ展開」途中におけるメモリ記憶状態を示す図である。網掛け部分の各桝目には「１」が、網掛けのない部分の各桝目には「０」が記憶されている。 図９Ｃからの最終的な「メモリ展開」した後のメモリ記憶状態を示す図である。網掛け部分の各桝目には「１」が、網掛けのない部分の各桝目には「０」が記憶されている。 本発明のさらに別の実施態様におけるノズル配置の１実施例を示す図である。 図１０Ａに示すノズル配置で、図１のパターンを印字する場合の、各ノズルの吐出状態をタイミング時間軸に沿って示した説明図である。
　本発明は、従来技術のように印字ヘッド上の全てのノズルに共通の1つのタイミングを有するノズル吐出制御信号を用いるのではなく、ノズルまたはノズルのグループ毎に吐出タイミングが異なる（位相または遅延時間が異なる）ノズル吐出制御信号を用いる点に特徴の１つがある。図５Ａは、本発明の第１実施態様のノズル配置であって、８つのノズルを使った装置の例を示している。ノズル間の距離がドットピッチｙを超えない場合（従来技術の図２Ａの場合に対応）の印字ヘッド上のノズル配置図である。図５Ｂは、図５Ａに示すノズル配置を用いて、グループ数３の場合、即ち３つの吐出タイミング（図５Ｃ）を有するノズル吐出制御信号を用いて、図１に示すドットパターンを描くときの各ノズルの吐出制御タイミングを示している。先ず図５Ｂの吐出状態の図から説明する。縦軸をノズル、横軸を時間軸として各ノズルの吐出制御状態（●は吐出、○は非吐出を示す）を示している。従来のノズルの最小時間間隔ｔを３分割した単位で１、２、３と番号を付けてタイミングＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３を示している。例えば、ノズル１に着目すると、タイミングＳＴ１のところでのみ吐出状態を示しており、タイミングＳＴ２、ＳＴ３では吐出していない。同様にノズル２に着目すると、タイミングＳＴ２でのみ吐出状態を示している。次にこの吐出状態を時間毎に、即ち縦方向に見ると、タイミングＳＴ１では、ノズル１、４、７が吐出し、ＳＴ２では２、５、８が、ＳＴ３では３、６が吐出していることが分かる。ここで、同一のタイミング信号ＳＴ１で制御されたノズル１、４、７を第１グループ、ＳＴ２で制御されたノズル２、５、８を第２グループ、ＳＴ３で制御されたノズル３、６を第３グループと呼ぶ。すると、同一グループに属するノズルは同時に吐出しうるが、異なるグループに属するノズル同士は、異なるタイミングＳＴになるため同時に吐出することはない。なお、どのノズルを同一グループにするかは任意であり、例えばノズル１、２、３を同一グループ、ノズル４、５、６を同一グループなどとしてもよいが、当然ノズルの配置および吐出タイミングは異なってくる。ただし、同一グループ内のノズル数が出来るだけ均一になるようするのがピーク電力抑制上は効果的であるため、同一グループに属するノズル数を［Ｎ／ｇ］＋１を超えないようにする。ここで［　］は商の整数部分を示すガウス記号、Ｎはノズル数、ｇはグループ数（＝タイミングが異なるノズル吐出制御信号数）である。同一グループに属するノズルは同一タイミングで駆動制御されるので、印字パターンによっては同時に吐出される可能性があるが、異なるグループに属するノズルは、駆動タイミングがずれているので如何なる印字パターンであっても同時に駆動されることはない。したがって本実施態様では、同時吐出可能なノズルは８個から最多数の場合でも３個に減り、図形によっては同時吐出ノズルはこれ以下になるので最悪でもノズル駆動ピーク電力は３／８（３７．５％）に減少する。
　なお、上記のノズル駆動制御のピーク電力の削減の記載は、ノズルを駆動するパルス波形が矩形であって隣接パルスの影響を受けない理想的な場合にそのまま当てはまる。しかし、例え矩形のパルス信号でノズル駆動電流のオンオフを制御しても、ノズル駆動電流自体はインダクタンスを持つコイルを駆動するため、サブタイミングの数を増やし及び／又はドット印字速度自体を速めていくと、実際には、裾を引いた「なまった」波形になり、隣接又は近接するサブタイミング時点の駆動パルスの一部が重なり、ピーク電力が理想値ほどは削減されないことが生じうる。なお、異なるタイミングを有するノズル吐出制御信号同士では、吐出状態（ＯＮ状態）は重ならないとして説明し図示しているが、ピーク電力削減効果の得られる限りノズル吐出制御信号同士の部分的な重なりは許されうる。
　図５Ａに戻って、印字ヘッド上のノズル配置について説明する。ノズルは縦方向に等間隔、横方向に1ドットピッチｘの１／３ずつ左側にずらされて配置されているのが特徴である。もしノズル配置が従来技術の図２Ａのように縦一列のままであるとすると、例えばノズル２では、タイミングＳＴ２で駆動されるが、これはＳＴ１とは１／３最小時間間隔ずれている（遅れている）ため、ノズル１の印字ドット位置から最小ドット間隔の１／３だけずれて印字されてしまう。同様にノズル３では２／３だけずれる。そのためこのタイミング遅れを補償するため、夫々ドット間隔の１／３ずつ順次後方に（左側）にずらした位置に配置しているのである。このようなノズルの空間的位置のずらしと、吐出タイミングの時間的ずれを相殺するように構成し、制御することによって、従来と同じように印字しつつノズルの同時吐出の数を減らしピーク電力を削減しているのである。このようなノズル配置は一般的に式で表すとｃ＊ｘ＋ｎ*ｘ／ｇ（ｃは整数、ノズル数をＮとして、ｎは０～Ｎ－１の整数、ｘは印字方向のドット間隔、ｇはグループ数）で表せる。
　次に図５Ｂに示したような各ノズルの吐出制御タイミングを得るための２つの実施例を示す。実施例１は、１つのクロックを用いて３つの異なるタイミング（グループ数ｇ＝３）を有するノズル吐出制御信号を作る方法である。先ず、図１に示されたような印字すべきドットに対応したビットパターンがメモリに記憶されているとする（図６Ａ）。このビットパターンにノズル毎（ビットパターンの各行毎）のビット間にグループ数ｇ－１＝２個の空白情報を挿入したビットパターンをメモリ上に作る（図６Ｂ）。次に、対応するノズル配置にあわせて各行毎にそのノズル配置のずれ（この場合、最小ドット間隔ｘの１／３を単位にして測った数がｎとする）に対応して、そのノズルに対応するメモリの行をｎだけシフトさせる（図６Ｃ）。以上の操作を、我々は「メモリ展開」と呼んでいる。一方、ビットパターンを読み出すクロックの周期は従来方式のｇ倍（ｇはグループ数）としこのクロック周波数でメモリを読み出すことで、このメモリ情報から各ノズルの吐出制御信号を作ることができる。
　次に実施例２によるノズル吐出制御タイミングの作成を説明する。本実施例２でも実施例１と同様に、図６Ａに示されたような印字すべきビットパターンがメモリに記憶されているとする。ノズルの位置のずれ（最小ドット間隔ｘを単位にして測って、少数点以下は切り捨てた整数をｍとする）に対応して、そのノズルに対応するメモリの行をｍだけシフトさせる。図７はこのように「メモリ展開」によって作られたメモリ上のビットパターンを示している。この「メモリ展開」からも以下のように図５Ｂと同じ吐出制御タイミングを得ることができる。そのためには、ビットパターンを読み出す周期が従来方式と同じで、位相が１２０°もしくは遅延時間がｔ／３ずつずれた３つのクロック信号ＣＬ１、ＣＬ2，ＣＬ３を準備しておく。これら３つのクロック信号で、図７に示したようなノズル対応で、このメモリから読みだすと、図５Ｂに示した制御信号が得られる。例えばノズル１～３を見ると、最初のタイミング（左端）で、それぞれＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３で読みだされるのでタイミングは最小時間間隔ｔの１／３ずつずれて、図５Ｂと同じ吐出制御タイミングが得られる。
　次に図８Ａに示すようにノズルが配置された第２の実施態様について説明する。すなわち、ノズル４、７は、ノズル１と同じグループに属するので、図５Ａとは異なり、それらの横方向位置がノズル１と同じ位置にあるように配置されている。ノズル５、８についても同様にノズル２と同じ横方向位置にあるように配置されている。この配置は一般的に式で表すと（ｎ mod(ｇ)）*ｘ／ｇ（ノズル数をＮとして、ｎは０～Ｎ－１の整数、ｘは印字方向のドット間隔、ｇはグループ数）で表せる。このようなノズル配置にしたときの、吐出制御タイミングは図８Ｂに示されている。詳しい説明は省くが、例えばノズル４を見ると、図５Ａに比べて１ドットピッチｘ右にシフトしているので、吐出制御タイミングの時間は図５Ｂに比べ１最小時間間隔だけ速められている。さらに、図示しないが、同一グループに属するノズルを連続番号１～３、４～６、７～８でまとめてもよい。
　次に図９Ａに示すような第３の実施態様について説明する。ここではグループ数を６とした場合の一例である。この例ではノズル配置を図９Ａのように、ドット間隔よりも狭くとるものとする。このノズル配置に対して図９Ｂの吐出タイミングを使って図１の図柄を吐出する場合を考える。ここでクロック数は３とした場合、通常の場合と同様にクロック同士で位相が０、ｔ／３、２ｔ／３ずつずれるようにする。また図６Ａのビットパターンでノズル毎のビット間に１個の空白情報を挿入し（図９Ｃ）。またそれにあわせてクロックの周期を２倍する。最後にビットごとに、対応するノズルとクロック信号にあわせて図９Ｄのようにシフトすることで吐出タイミング図９Ｂとノズル配置図９Ａを図１に適用したタイミングでドットを吐出することができるようになる。
　次に、ノズル間の間隔がドットピッチｙよりも大きい場合にも適用可能な別の実施態様を以下説明する。図１０Ａは本発明の別の実施態様のノズルの配置図である。従来技術の斜角の方法に、本願発明の特徴である時間のずれたタイミング信号を使うことからくる印字位置のずれを補償する配置をおこなったものである。斜角配置によるずれｃ＊ｘを考慮して各ノズル間で順次ｃ＊ｘ＋ｘ／ｇ（ｃは整数、ｘはドット間隔、ｇはグループ数）ずつずらす配置をとる。
　図１０Ｂは、上記別の実施態様の吐出制御状態を示した説明図である。例えば図６Ａ～６Ｃの説明でノズル配置のずれとメモリ展開（または吐出制御信号）との関係も説明したので、斜角によるノズル配置のために吐出制御タイミングが遅延される以外は図５Ｂと類似であるので詳細は省く。
　また、図１０Ａの配置も１例であって、各ノズルは、図示しないがノズル相互が衝突しないように適時ｘ方向にずらし配置することができる。ただし、本願の特徴であるノズル駆動ピーク電力削減の目的を達成するためには、ノズルのグループに出来るだけ均等に属している必要がある。そのため、ノズル位置ずれを右端のノズルを基準にドット間隔ｘ単位に測った場合にその余りが、０、ｘ／ｇ、２ｘ／ｇ、・・（ｇ－１）ｘ／ｇのｇ種類にできるだけ均等に割り振られるようノズル位置を決める必要があるという制約を伴う。
　これまで、実施態様は、説明の便宜のため、ノズルの数が８、タイミング信号数（＝ノズルのグループ数）ｇが３の場合を主として説明してきた。これらの数字、およびノズルの番号、タイミング信号との対応付け等もあくまで説明の便宜のための例示であり、これらに限定する意図はない。

Claims (6)

  1. 　印字ヘッドに配置された複数のノズルから塗料を断続的に吐出して、前記ノズルに対して相対的に動いている対象材に文字または図柄を描く印字装置において、該複数のノズルは複数のグループに分けられ、１のグループに属するノズルの吐出タイミングは、他のグループに属するノズルの吐出タイミングと重なることがないように、各ノズルは吐出タイミングをずらされ、かつ前記時間のずれに対応してノズルの印字ヘッド上の配置が調整されていることを特徴とする、印字タイミング制御方法。
  2. 　前記吐出タイミングの最小時間間隔ｔを前記グループの数ｇで割った時間だけ、前記グループ間の吐出タイミングが順次ずらされていることを特徴とする、請求項１に記載の印字タイミング制御方法。
  3. 　前記ノズルの印字ヘッド上の配置の位置は、或る１のノズルを基準にして印字方向に対してｃ＊ｘ＋ｎ＊ｘ／ｇ（ｃは整数、ｘはドット間隔、ｇはグループ数、ｎは整数）であることを特徴とする、請求項１または２に記載の印字タイミング制御方法。
  4. 　前記印字すべき文字等の図柄をメモリ上に展開したビットパターンでドット間にｇ－１個の空白に対応するビット情報を挿入した後、対応するノズルごとにｃ＊ｇ＋ｎだけビットをシフトし、かつビットパターンを読み込むクロック周期をｇ倍することを特徴とする請求項３記載の印字タイミング制御方法。
  5. 　クロック周期ｔをグループ数ｇで割った値にｍ(ｍは０からｇ－１の整数)をかけた値だけ位相が異なるｇ個のクロック信号を持ち、ｃ＊ｘ＋ｎ＊ｘ/ｇだけ配置がずらされたノズルに対応するビットパターンの読み出しにｇを法としてｎと合同となるｍを使用した前記位相ずれクロックを使用することを特徴とする請求項３記載の印字タイミング制御方法。
  6. 　印字ヘッドに配置された複数のノズルから塗料を断続的に吐出して、前記ノズルに対して相対的に動いている対象材に文字等の図柄を描く印字装置であって、該複数のノズルは複数のグループに分けられ、異なるグループ間で該塗料の吐出タイミングが重なることがないように吐出タイミング時間をずらすことのできる制御機構を有し、塗料を吐出するノズル間の印字ヘッド上の間隔が印字方向に対してｃ＊ｘ＋ｎ＊ｘ／ｇ（ｃは整数、ｘは印字方向のドット間隔、ｇはグループ数、ｎは整数）であることを特徴とする、印字装置。
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