JP6080475B2 - インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法 - Google Patents

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Description

本発明はインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法に関する。
インクジェット記録装置では、記録画像の高解像度化を実現するために記録ヘッドに設ける記録素子数が増大する傾向にある。多数の記録素子を備えたインクジェット記録装置では、全ての記録素子を同時に駆動すると、消費電力が一時的に増大する。そのため、インクジェット記録装置には、各記録素子を複数のブロックに分割し、該ブロック単位で時分割駆動するブロック駆動方式を採用した構成がある。
ブロック駆動方式を採用したインクジェット記録装置では、各ブロックの駆動タイミングをずらすことで、記録素子の駆動に要する消費電力を平準化できる。しかしながら、記録時において、記録ヘッドと記録媒体とは常に位置関係が変化しているため、ブロック毎の駆動タイミングに差異があると、該差異に応じてブロック毎に吐出された液滴が記録媒体上にずれて着弾する。そのため、ブロック駆動方式を採用したインクジェット記録装置では、記録媒体上に形成される画像の質が低下することがある。
このような課題に対して、例えば特許文献1では、記録データに基づいてブロック毎に吐出する液滴数(ドット数)を計数し、ドット数が多いブロックの駆動タイミングが近くなるように駆動順序を変更する方法が提案されている。
特開2008−183742号公報
近年のインクジェット記録装置は、産業用や商業印刷用としても利用されており、これらの分野では家庭用のインクジェット記録装置と比べてより高速なスループットが要求される。
高速なスループットを実現するインクジェット記録装置では、記録ヘッドと記録媒体との相対的な移動速度も高速になる。そうすると特許文献1に記載された方法を用いたとしても、1カラム分の記録が完了するまでに搬送される記録媒体の長さが長くなるため、記録媒体上の1カラム分の領域が幅広くなってしまうことになる。これにより、記録方向または該記録方向と垂直な方向へ形成する細線や該細線を含む文字等の画質が低下することが懸念される。
本発明は上述したような背景技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、高速なスループットを実現しつつ、記録画質の低下を抑制できるインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出するための複数の記録素子が第一の方向に配列されることでそれぞれ形成された複数の素子列を備え、前記複数の素子列が、連続して配置された複数の記録素子からなる複数のグループにそれぞれ分割され、それぞれのグループにおいて連続する複数の記録素子が異なるタイミングで駆動されるように複数の記録素子を駆動するための配線が設けられた記録ヘッドと、
前記第一の方向と交差する第二の方向に記録媒体を搬送する搬送手段と
各グループにおいて、前記グループ内の前記複数の記録素子が所定の時間間隔で順番に駆動されるように、複数の記録素子を駆動するための信号によって前記複数の記録素子の駆動を制御する制御手段と、
を有し、
前記素子列の数は、前記グループ内の記録素子の数と同じ、またはそれ以上であり、
前記制御手段は、
前記第一の方向へ並ぶ画素で定義されるカラムを複数、前記記録媒体上に形成するに際して、同じ前記グループに属する複数の記録素子はそれぞれ異なるカラムの記録データに基づく記録を行い、前記搬送手段によって搬送される前記記録媒体の前記時間間隔分の搬送に対応する搬送長さの領域内に、各素子列内で同じタイミングで駆動される複数の素子同士の組によって同一カラムの記録データに基づく複数の画素が記録されるように、前記複数の記録素子の駆動を制御する構成である。
一方、本発明のインクジェット記録方法は、インクを吐出するための複数の記録素子が第一の方向に配列されることでそれぞれ形成された複数の素子列を備え、前記複数の素子列が、連続して配置された複数の記録素子からなる複数のグループにそれぞれ分割され、それぞれのグループにおいて連続する複数の記録素子が異なるタイミングで駆動されるように複数の記録素子を駆動するための配線が設けられた記録ヘッドを用いて、
前記第一の方向と交差する第二の方向に搬送される記録媒体に記録を行うためのインクジェット記録方法であって、
前記素子列の数が、前記グループ内の記録素子の数と同じ、またはそれ以上であり、
各グループにおいて、前記グループ内の前記複数の記録素子が所定の時間間隔で順番に駆動されるように、複数の記録素子を駆動するための信号によって前記複数の記録素子の駆動を制御し、かつ
前記第一の方向へ並ぶ画素で定義されるカラムを複数、前記記録媒体上に形成するに際して、同じ前記グループに属する複数の記録素子はそれぞれ異なるカラムの記録データに基づく記録を行い、
前記記録媒体の前記時間間隔分の搬送に対応する搬送長さの領域内に、各素子列内で同じタイミングで駆動される複数の素子同士の組によって同一カラムの記録データに基づく複数の画素が記録されるように、前記複数の記録素子の駆動を制御する方法である。
本発明によれば、高速なスループットを実現しつつ記録画質の低下を抑制できるインクジェット記録装置が得られる。
本発明が適用可能なインクジェット記録装置の一構成例を示す模式図である。 図1に示した記録ヘッドの内部構造例を示す模式図である。 図1に示したヘッドドライバの一構成例を示す回路図である。 第1実施例に係る各ノズル列における駆動タイミングの一例を示すタイミングチャートである。 第1実施例のカラム方向の液滴の着弾位置を一致させるための駆動タイミングの一例を示すタイミングチャートである。 第1実施例の記録ヘッドをインク吐出口から見た様子を示す模式図である。 第1実施例のインクジェット記録装置により記録媒体上に形成される画素の様子を示す模式図である。 第2実施例の記録ヘッドをインク吐出口から見た様子を示す模式図である。 第2実施例のインクジェット記録装置により記録媒体上に形成される画素の様子を示す模式図である。 第2実施例のカラム方向の液滴の着弾位置を一致させるための駆動タイミングの一例を示すタイミングチャートである。 第3実施例の記録ヘッドをインク吐出口から見た様子を示す模式図である。 第3実施例のインクジェット記録装置により記録媒体上に形成される画素の様子を示す模式図である。
次に本発明について図面を用いて説明する。
本発明では、ブロック駆動方式におけるブロック毎の駆動タイミングの差異によって生じる、記録媒体に対する液滴の着弾ずれを原理上無くして記録画質の低下を抑制できるインクジェット記録装置を提案する。この着弾ずれには、液滴を吐出するノズルの製造公差による吐出速度や吐出方向のばらつきによる着弾ずれ、記録ヘッドと記録媒体の距離のばらつきによる着弾ずれ、記録媒体の搬送むらによる着弾ずれ等は含まないものとする。
なお、本明細書において、「記録」とは、文字、図形等の有意な情報を形成する場合のみならず、記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または記録媒体の加工を行う場合も含むものとする。
また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙だけでなく、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクで画像の記録が可能なものとする。
また、「インク」とは、記録媒体上に付与されることで、画像、模様、パターン等を形成する、または記録媒体を加工する、あるいはインクの処理に供される液体を含むものとする。インクの処理としては、例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化させることがある。
図1は、本発明が適用可能なインクジェット記録装置の一構成例を示す模式図である。
図1に示すインクジェット記録装置1は、記録媒体106の搬送方向(主走査方向)に沿って配列された複数の記録ヘッド2Y,2M,2C,2Bkを備えた、例えばラインヘッド方式のカラーインクジェット記録装置である。上記記録方向とは、この主走査方向を示す。ここで、2Yは、イエローインクを吐出する記録ヘッドを示し、2Mはマゼンタインクを吐出する記録ヘッドを示し、2Cはシアンインクを吐出する記録ヘッドを示し、2Bkはブラックインクを吐出する記録ヘッドを示している。記録ヘッド2Y,2M,2C,2Bkは略同一の構成であり、本明細書では、以降、これらを区別して示す場合を除いて、記録ヘッド2と総称する。
記録ヘッド2には、イエロー,マゼンタ,シアン,ブラックのインクを貯留するインクタンク3Y,3M,3C,3Bk(以下、インクタンク3と総称する)が接続配管4を介して接続されている。インクタンク3は、インクジェット記録装置1の操作者によって交換が可能に、接続配管4に対して接続される。記録ヘッド2は、記録媒体106を搬送する搬送用ベルト5を挟んでプラテン6と対向して配置され、ヘッド移動手段10によってプラテン6の方向へ移動可能である。
記録ヘッド2は、インクを吐出するインク吐出口と、インクタンク3に貯留されたインクが供給される共通液室と、共通液室から各インク吐出口へインクを導くインク流路とを備えた、複数のノズルが形成されている。各インク流路内には、インクを吐出させるための記録素子である、例えば熱エネルギーを発生する電気熱変換体(ヒータ)がそれぞれ配置されている。ヒータはヘッドドライバ(駆動手段)2aを介して制御装置(制御手段)9と接続される。制御装置9は、ヘッドドライバ2aに対してオン/オフ信号(吐出/不吐出信号)を送信することで、ヒータに対する電力の供給/停止を制御する。
各記録ヘッド2には、インク流路内に滞留する、増粘したインク等(廃インク)をインク吐出口から排出させて、インク吐出性能を回復させるための回復処理で用いるキャップ7が設けられている。キャップ7は、例えば記録ヘッド2の配列間隔に対して半ピッチずれて、各記録ヘッド2の側方に並設されている。回復処理時、キャップ7は、キャップ移動手段8により記録ヘッド2の直下へ移動され、インク吐出面を覆う位置で停止される。この状態で不図示の回復手段によりキャップ7内部を負圧に設定することで、インク吐出口から廃インクを吸引・排出させる。回復処理は、例えば記録媒体106に対する記録動作の前に実行される。
搬送用ベルト5は、ベルト駆動モータ11と連結された駆動ローラに掛け渡された無端ベルトである。搬送用ベルト5は、制御装置9からの制御信号にしたがってモータドライバ12によりベルト駆動モータ11を駆動することで回転し、搬送用ベルト5上に載置された記録媒体106を主走査方向へ搬送する。記録媒体106の搬送方向の上流側には、搬送用ベルト5を帯電させて記録媒体106を該搬送用ベルト5に密着させるための帯電器13が設けられている。帯電器13は、帯電器ドライバ13aにより通電されることで、搬送用ベルト5を帯電させる。
記録媒体106は、一対の給送ローラ14によって搬送用ベルト5上に給送される。給送ローラ14は、給送用モータ15と連結され、制御装置9からの制御信号にしたがってモータドライバ16により給送用モータ15を駆動することで回転する。
上記搬送用ベルト5、ベルト駆動モータ11、駆動ローラ、モータドライバ12、帯電器13、給送ローラ14、給送用モータ15、モータドライバ16等により、記録媒体106を主走査方向へ搬送する搬送手段が実現される。
制御装置9は、ヘッドドライバ2a、モータドライバ12及び16、帯電器ドライバ13a、ヘッド移動手段10、並びにキャップ移動手段8に所定の制御信号を送信することで、インクジェット記録装置1による記録動作を制御する。
また、制御装置9は、外部から入力される記録データに対する画像処理を実行する。画像処理には、例えば記録データ(多値画像データ)を画素毎にN値の画像データに量子化し、該量子化された各画素の階調値“K”に対応する画素毎のデータ信号を生成する処理がある。多値画像データを出力する機器としては、スキャナやデジタルカメラ等の画像入力機器、あるいは据え置き型や携帯型のコンピュータ等の情報処理装置がある。多値画像データの階調処理(K値化処理)には、多値誤差拡散法、平均濃度保存法、ディザマトリックス法等、周知の中間調表現法が用いられる。制御装置9は、記録画像の濃度情報に基づいて上記K値化処理を全ての画素毎に繰り返すことで、インクの吐出または不吐出を指示する、各記録素子に供給する2値のデータ信号を生成する。制御装置9は、例えばCPU、メモリ、各種論理回路等を備えた情報処理装置(コンピュータ)等で実現できる。
図2は、図1に示した記録ヘッドの内部構造例を示す模式図である。
図2に示すように、記録ヘッド2は、インクを吐出するための複数の記録素子102が形成された基板23と、基板23上に搭載される天板24とを有する。天板24には、複数のインク吐出口25が形成され、各インク吐出口25の後方には、それぞれに連通する液路26が形成されている。各液路26は、その後方にて1つのインク液室(不図示)と共通に接続される。インク液室にはインクタンク3に貯留されたインクがインク供給口を介して供給され、インク液室内のインクは各液路26に供給される。
基板23と天板24とは、各液路26に記録素子102が1つずつ配置されるように、互いの位置が合わされて組み立てられる。組み立て後の記録ヘッド2において、記録素子102へパルス状に電力が供給されると、記録素子102上のインクが加熱されて液路26内に気泡が発生し、この気泡の膨張によりインク吐出口25から液滴(インク滴)が吐出される。
このような構成において、記録媒体106に記録を行う場合、まず制御装置9は、ヘッド移動手段10を用いて記録ヘッド2を待機位置から上昇させる(プラテン6から離れる方向へ移動させる)。続いて、キャップ移動手段8を用いてキャップ7を各記録ヘッド2の直下に移動させ、キャップ7を用いた回復処理を実行させる。
回復処理が終了すると、制御装置9は、キャップ移動手段8を用いてキャップ7を元の待機位置へ移動させ、ヘッド移動手段10を用いて記録ヘッド2を所定の記録位置まで下降させる(プラテン6に近づく方向へ移動させる)。
次に、制御装置9は、帯電器ドライバ13aを用いて帯電器13により搬送用ベルト5を帯電させると共に、モータドライバ12を用いて搬送用ベルト5を回転させる。さらに、モータドライバ16を用いて給紙ローラ14を回転させ、給紙ローラ14により搬送用ベルト5上に記録媒体106を載置させる。その後、画素毎のデータ信号にしたがってヘッドドライバ2aにより記録ヘッド2が備える各記録素子(ヒータ)を駆動することで、搬送用ベルト5で搬送される記録媒体106上に所要の画像を記録する。
なお、本発明は、記録素子102に発熱素子(ヒータ)を用いる、所謂バブルジェット(登録商標)方式に好適であるが、それに限らず様々な方式のインクジェット記録装置にも適用可能である。例えば、インク滴を連続噴射して粒子化するコンティニュアス型の場合は、荷電制御型や発散制御型等のインクジェット記録装置にも適用可能である。また、必要に応じてインク滴を吐出するオンデマンド型の場合は、ピエゾ振動素子等の機械的振動により吐出口からインク滴を吐出させる圧力制御方式等のインクジェット記録装置にも適用可能である。
(第1実施例)
次に本発明のインクジェット記録装置の第1実施例について図面を用いて説明する。
図6は、図1に示した複数の記録ヘッド2Bk,2M,2C,2Yのうち、いずれか1つの記録ヘッド2をインク吐出口側から見た様子を示す模式図である。
図6に示すように、第1実施例の記録ヘッド2は、複数の記録素子102が直線状(インライン)に配置されて成るノズル列(素子列)103が複数設けられている(図6に示す例ではA〜Dの4つ)。各ノズル列103の複数の記録素子102は、その配列方向(第一の方向)に一定の間隔Dで配置されている。また、各ノズル列103は、記録素子102の配列方向と交差する方向(第二の方向)に一定の間隔で配列されている。
図6に示す各ノズル列103は、連続する複数の記録素子102からなる複数のグループに分割されている。図6に示す例では、各グループがそれぞれ4つの記録素子102を備えた構成である。さらに、各グループの記録素子102には、その配列順にブロック番号が付与されている。具体的には、ノズル列Aの各記録素子102にはブロック番号A1〜A4が付与され、ノズル列Bの各記録素子102にはブロック番号B1〜B4が付与されている。同様に、ノズル列Cの各記録素子102にはブロック番号C1〜C4が付与され、ノズル列Dの各記録素子102にはブロックD1〜D4が付与されている。そして、記録媒体106に対する記録時、記録素子102は、各ノズル列103のブロック単位で時分割駆動される。本実施例の記録ヘッド2は、各グループに属する記録素子102の数が等しく、さらにグループに属する記録素子102の数(ブロックの数)とノズル列103の数とが同じとなるように設けられている。
なお、図6に示す記録ヘッド2を図1に示したラインヘッド方式のカラーインクジェット記録装置で用いる場合、各ノズル列103は同じ種類(色)のインクを吐出するために用いられる。
図3は、図1に示したヘッドドライバの一構成例を示す回路図である。図3に示すヘッドドライバ2aは、図6に示すノズル列A〜Dを備えた記録ヘッド2を駆動するための回路構成例を示している。図3に示すA1〜A4,B1〜B4,C1〜C4及びD1〜D4は、図6に示した記録素子102をそれぞれ示している。
図3に示すように、各記録素子102の一端にはそれぞれ所定の電圧VHが印加され、他端はFET(Field Effect Transistor)を介してそれぞれ接地電位(GND)と接続されている。各FETの入力端(ゲート電極)にはANDゲートの出力端がそれぞれ接続されている。各ANDゲートには、制御装置9から送信されるデータ信号及びストローブ信号がそれぞれ入力される。データ信号は、記録データに基づいて生成された、対応する記録素子102に対してインク滴の吐出/非吐出を指示する信号である。ストローブ信号はブロック毎の駆動を許可するタイミング及び通電する時間を決定するための(ブロック毎に駆動を可能にする)信号である。
記録媒体106へ画像を記録する場合、制御装置9からは記録画像に対応するデータ信号がそれぞれ送出される。データ信号は、例えば記録素子102を駆動してインク滴を吐出させる場合は“High”レベルとなり、インク滴を吐出させない場合は“Low”レベルとなる2値の信号である。さらに、制御装置9からは、ノズル列103毎にブロックに対応するストローブ信号A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,D1〜D4が送出される。これらデータ信号及びストローブ信号が論理積された結果が“High”レベルであるとき、対応する記録素子102に電力が供給されて発熱し、該発熱に伴ってインク滴が吐出される。
制御装置9は、ブロック毎に対応する各ストローブ信号の送信タイミングを一定の時間間隔でずらしている。このように各ストローブ信号の送信タイミングを制御することで、上記ブロック単位で時分割駆動するブロック駆動方式が実現される。また、同時に2つ以上のストローブ信号を送出しないことで、記録素子102の駆動に要する消費電力が平準化される。
図7は、図6に示した記録ヘッドを用いて記録媒体上に形成される画素の様子を示した図であり、本発明の特徴的な記録パターンの一例を示している。
図7に示す画素a1〜a4,b1〜b4,c1〜c4,d1〜d4の各円は、図6に示した記録ヘッド2が備える対応するブロックの記録素子102から吐出されるインク滴で形成された記録媒体106上の画素105を示している。すなわち、画素a1〜a4はブロックA1〜A4の記録素子102で形成され、画素b1〜b4はブロックB1〜B4の記録素子102で形成される。また、画素c1〜c4はブロックC1〜C4の記録素子102で形成され、画素d1〜d4はブロックD1〜D4の記録素子102で形成される。記録媒体106上の理想的な画素105の形成位置は、図7に示すラスター番号l1,l2,l3,・・・、及びカラム番号c1,c2,c3,・・・によって定義される。本実施例では、各ノズル列103の列方向における記録素子102の間隔がDであるため、図7に示すカラム方向(記録素子102の配列方向)における画素105の間隔もDとなる。また、各画素105は、記録媒体106の搬送方向(ラスター方向、第二の方向)における画素間の距離はそれぞれdとなるように形成される。
ここでは、複数のノズル列を用いて、1カラム分の記録データに対応する各画素105が、記録媒体106の移動方向と交差する記録素子102の配列方向(カラム方向)へ実質的に1列に形成されるように制御する。このように1カラム分の記録データに対応する各画素105がカラム方向へ1列に形成されるように制御すれば、記録媒体106上の1カラム分の領域が幅広くなることで画像の品位が低下するのを防止できる。
記録媒体106上において異なるノズル列で形成される画素の位置を記録媒体106のカラム方向で一致させるためには、同一ノズル列内における各記録素子102の駆動タイミングを制御する必要がある。さらに、ノズル列間における各記録素子102の駆動タイミングも制御する必要がある。すなわち、1カラム分の記録データに基づいて記録される記録媒体106上のドットを記録素子102の配列方向(カラム方向)で一列に着弾させるためには、以下のように制御する必要がある。具体的には、同一ノズル列内における各記録素子102の駆動タイミング及び複数のノズル列間における各記録素子102の駆動タイミングをそれぞれ調整する。
以下、図7に示した画像を形成する際の各記録素子102の駆動タイミングの制御方法について説明する。
(同一ノズル列内での駆動タイミング制御)
まず、図7で示した画素位置にインク滴を着弾させるための、同一ノズル列内における各ブロックの駆動タイミングの制御方法について図面を用いて説明する。
図7で示した各ノズル列からインク滴が吐出されることで形成される各画素は、間隔dを有して配置されている。ここで、ノズル列Aからインク滴が吐出されることで形成される画素はa1、a4,a3,a2の順番に配置され、ノズル列Bからインク滴が吐出されることで形成される画素はb1、b4,b3、b2の順番に配置されている。また、ノズル列Cからインク滴が吐出されることで形成される画素はc1,c4,c3、c2の順番に配置され、ノズル列Dからインク滴が吐出されることで形成される画素はd1,d4,d3、d2の順番に配置されている。
このような画素配列は、制御装置9からノズル列毎にストローブ信号をそれぞれ一定の間隔で送出することで実現できる。具体的には、制御装置9は、ノズル列Aに対応して、ストローブ信号A1〜A4を、A1,A4,A3,A2の順番に一定の時間間隔で送出する。同様に、制御装置9は、ノズル列Bに対応して、ストローブ信号B1〜B4を、B1,B4,B3,B2の順番に一定の時間間隔で送出する。また、制御装置9は、ノズル列Cに対応して、ストローブ信号C1〜C4を、C1,C4,C3,C2の順番に一定の時間間隔で送出する。さらに、制御装置9は、ノズル列Dに対応して、ストローブ信号D1〜D4を、D1,D4,D3,D2の順番に一定の時間間隔で送出する。つまり、全てのノズル列で各ブロックの駆動順が一致するように制御する。
図4は、このような同一ノズル列内におけるブロック毎の駆動タイミングの一例を示すタイミングチャートである。なお、記録媒体106は、搬送ベルト5上に載置されて図7のx軸正方向へ速度vで搬送されるものとする。
図4(a)はノズル列Aが備える記録素子102のブロックA1〜A4の駆動タイミングを示し、図4(b)はノズル列Bが備える記録素子102のブロックB1〜B4の駆動タイミングを示している。また、図4(c)はノズル列Cが備える記録素子102のブロックC1〜C4の駆動タイミングを示し、図4(d)はノズル列Dが備える記録素子102のブロックD1〜D4の駆動タイミングを示している。図4(a)〜(d)で示すように、ブロック毎の記録素子102の駆動タイミングは、ブロックに対応したストローブ信号A1〜A4、B1〜B4、C1〜C4、D1〜D4によって制御される。
例えば、ノズル列Aの各記録素子102を駆動する場合、制御装置9は、図4(a)に示すように、まずブロックA1の駆動を許可するストローブ信号A1を送出する。このとき、ノズル列Aでは、ブロックA1のうち、データ信号が“High”レベルの記録素子102からインク滴が吐出される。ブロックA1から吐出されたインク滴は、図7に示した記録媒体106上で画素a1を形成する。なお、ここでは、データ信号A1〜A4が全て“High”レベルに設定されているものとする。
次に、制御装置9は、ストローブ信号A1の送信時刻から所定時間t14だけ遅れて、ブロックA4の駆動を許可するストローブ信号A4を送出する。ここで、ブロックA4から吐出されたインク滴を、図7に示した上記ブロックA1のインク滴の着弾位置からラスター方向に距離dだけ離して着弾させるには、記録媒体106がdだけ移動していればよい。つまり、上記所定時間t14はd/vに設定すればよい。
次に、制御装置9は、ストローブ信号A4の送信時刻から所定時間t43だけ遅れて、ブロックA3の駆動を許可するストローブ信号A3を送出する。ここでもt43はd/vに設定すればよい。
続いて、制御装置9は、ストローブ信号A3の送信時刻から所定時間t32だけ遅れてブロックA2の駆動を許可するストローブ信号A2を送出する。ここでもt32はd/vに設定すればよい。
さらに、制御装置9は、ストローブ信号A2の送信時刻から所定時間t21だけ遅れて、再度ブロックA1の駆動を許可するストローブ信号A1を送出する。ここでも、t21はd/vに設定すればよい。
ノズル列B〜Dについても、図4(b),(c),(d)に示すように、ノズル列Aと同様にストローブ信号B1〜B4、C1〜C4、D1〜D4を用いて各ブロックの記録素子102をそれぞれ駆動すればよい。
つまり、同一ノズル列内においては、各記録素子102をブロック単位で一定の時間間隔(d/v)で順次駆動(時分割駆動)する。
以上説明したように、同一ノズル列内の各ブロックをそれぞれ一定の時間間隔(d/v)を有して順次駆動することで、記録媒体106の移動方向(ラスター方向)に一定の間隔dを有する4つの画素105が形成できる。
(ノズル列間の駆動タイミング制御)
次に、異なるノズル列で形成される画素の位置を記録媒体106のノズルの配列方向(カラム方向)で一致させるための、ノズル列間の駆動タイミングの制御方法について図面を用いて説明する。ここでは、図6に示すように、ノズル列Aとノズル列Bとの距離をL1とし、ノズル列Bとノズル列Cとの距離をL2とし、ノズル列Cとノズル列Dとの距離をL3とする。
図5は、ノズル列間の駆動タイミングの一例を示すタイミングチャートである。図5は、ブロックA1、B2,C3,D4から成る群104における、カラム方向で各画素の形成位置を一致させるための駆動タイミングの一例を示している。
まず、図7で示したカラム番号c1において、画素a1と画素b2とのカラム方向の形成位置を一致させるためには、画素a1が形成された後に記録媒体106がL1だけ移動していればよい。つまり、制御装置9は、ストローブ信号A1の送出時刻から時刻tAB=L1/v後にブロックB2の駆動を許可するストローブ信号B2を送出すればよい。
また、画素a1及び画素b2と画素c3とのカラム方向の形成位置を一致させるためには、画素b2が形成された後に記録媒体106がL2だけ移動していればよい。つまり、制御装置9は、ストローブ信号B2の送出時刻から時刻tBC=L2/v後にブロックC3の駆動を許可するストローブ信号C3を送出すればよい。言いかえると、制御装置9は、ストローブル信号A1の送出時刻からtAB+tBC=(L1+L2)/2だけ遅れてストローブル信号C3を送出すればよい。
さらに、画素a1、画素b2及び画素c3と画素d4とのカラム方向の形成位置を一致させるためには、画素c3が形成された後に記録媒体106がL3だけ移動していればよい。つまり、制御装置9は、ストローブ信号C3の送出時刻から時刻tCD=L3/v後にブロックD4の駆動を許可するストローブ信号D4を送出すればよい。言いかえると、制御装置9は、ストローブ信号A1の送出時刻からtAB+tBC+tCD=(L1+L2+L3)/2だけ遅れてストローブル信号D4を送出すればよい。
なお、上記ストローブ信号A1の送出時刻を0とし、各ノズル列の間隔が均等(L1=L2=L3=L)であるとすると、ストローブ信号B1の送出時刻はL/vとなる。また、ストローブ信号C1の送出時刻は2L/vとなり、ストローブ信号D1の送出時刻は3L/vとなる。
カラム番号C2の各画素(画素b1,画素c2,画素d3,画素a4)を形成する場合も、カラム番号C1と同様に、カラム方向の各画素の位置が一致するようにストローブル信号の送出時刻をそれぞれ設定すればよい。
また、カラム番号C3の各画素(画素c1,画素d2,画素a3,画素b4)を形成する場合も、カラム番号C1と同様に、カラム方向の各画素の位置が一致するようにストローブル信号の送出時刻をそれぞれ設定すればよい。
さらに、カラム番号C4の各画素(画素d1,画素a2,画素b3,画素c4)を形成する場合も、カラム番号C1と同様にカラム方向の位置が一致するようにストローブル信号の送出時刻をそれぞれ設定すればよい。
以上説明したように、本実施例では、ノズル列103をグループ内に属する記録素子102の数(ブロックの数)と同じ数だけ設け、ノズル列103間の距離と記録媒体106の搬送速度に基づく時間差で各記録素子102を駆動する。このようにすることで、記録媒体106のカラム方向の位置が一致するように各画素105を形成できる。
また、カラム方向の位置が一致するように各画素を形成することで、ブロック駆動方式におけるブロック毎の駆動タイミングの差異によって生じる、記録媒体106に対する液滴の着弾ずれを原理上無くすことができる。そのため、ブロック毎の駆動タイミングの差異によって生じる記録画質の低下を抑制できる。特に本実施例を採用すれば、記録媒体106の移動速度vが高速であっても記録画質の低下が抑制される。
なお、本実施例では、記録媒体106のカラム方向で各画素の形成位置(インク滴の着弾位置)が一致するように制御する例を示した。しかしながら、1カラム分の記録データに対応して吐出されるインク滴の着弾位置は、必ずしも記録媒体106のカラム方向で一致させる必要はない。例えば、上記時分割駆動における時間間隔内(各ブロックの駆動間隔)で搬送される記録媒体106の搬送幅内(幅d内)に収まるように制御しても同様の効果を得ることができる。
また、本実施例では、各ノズル列におけるブロック毎の記録素子102の駆動順を同じにする例を示したが、ブロック毎の記録素子102の駆動順は、ノズル列毎に異なるようにしてもよい。その場合、ノズル列間の距離及び1駆動間隔で搬送される記録媒体106の距離を考慮して、1カラム分の記録データで吐出されるインク滴の着弾位置がカラム方向で一致するようにブロック毎の駆動タイミングを制御すればよい。
(第2実施例)
次に本発明のインクジェット記録装置の第2実施例について図面を用いて説明する。
図8は第2実施例の記録ヘッドをインク吐出口から見た様子を示す模式図であり、図9は第2実施例のインクジェット記録装置により記録媒体106上に形成される画素の様子を示す模式図である。
図8に示すように、第2実施例の記録ヘッド2は、A〜Eの5つのノズル列103を備え、各ノズル列103が直線状(インライン)に配置された複数の記録素子102で形成された構成である。
また、第2実施例の記録ヘッド2は、第1実施例と同様にノズル列103を構成する記録素子102が複数のグループに分割され、各グループの記録素子102には配列順にブロック番号が付与されている。すなわち、ノズル列Aの各記録素子102にはブロック番号A1〜A4が付与され、ノズル列Bの各記録素子102にはブロック番号B1〜B4が付与されている。同様に、ノズル列Cの各記録素子102にはブロック番号C1〜C4が付与され、ノズル列Dの各記録素子102にはブロックD1〜D4が付与され、ノズル列Eの各記録素子102にブロックE1〜E4が付与されている。そして、記録媒体106に対する記録時、記録素子102は、各ノズル列103のブロック単位で時分割駆動される。
ここで、本実施例の記録ヘッド2は、グループ内に属する記録素子102の数(ブロック数)に対してノズル列103の数が1つ多く設けられている。本実施例で追加されたノズル列Eは、各ブロックE1〜E4の配置位置がノズル列Aの各ブロックA1〜A4の位置とラスター方向で一致するように設けられている。そのため、ノズル列Eは、ノズル列Aで印字する記録データを割り振って用いることができる。
ノズル列Aを用いるかノズル列Eを用いるかは制御装置9によりランダムに決定する。すなわち、本実施形態では、制御装置9がいずれのノズル列103を用いて記録動作を行うかを決定する決定手段を実現する。インクジェット記録装置の構成及びノズル列A〜Eにおける各ブロックの駆動方法は第1実施例と同様である。
このような方法で記録すると、図9に示すように、ノズル列Aの記録素子102またはノズル列Eの記録素子102によって形成される画素105が記録媒体106上に配置される。
なお、使用するノズル列をランダムに決定する方法としては、例えば制御装置9のメモリに予め乱数発生関数を格納しておき、該乱数発生関数で生成された乱数に基づいて使用するノズル列をランダムに選択する方法がある。
または、制御装置9に予めノズル列決定手段として乱数発生回路を設けておき、該乱数発生回路で発生した乱数に基づいて使用するノズル列をランダムに選択する方法がある。または、制御装置9のメモリに予め作成した乱数テーブルを格納しておき、該乱数テーブルから読み出した乱数に基づいて使用するノズル列をランダムに選択する方法がある。
上述したように、第2実施例では、ブロックA1、B2,C3,D4,E1から成る群104においてブロックA1とE1とをランダムに使用する。また、ブロックA2、B3,C4,D1,E2から成る群104においてブロックA2とE2とをランダムに使用する。同様に、ブロックA3、B4,C1,D2,E3から成る群104においてブロックA3とE3をランダムに使用し、ブロックA4、B1,C2,D3、E4から成る群104においてブロックA4とE4をランダムに使用する。
そのため、記録媒体106の同一カラムに画素105を形成するブロックの組み合わせは、(A1、B2,C3,D4),(A2、B3,C4,D1),(A3、B4,C1,D2),(A4、B1,C2,D3)がある。さらに、記録媒体106の同一カラムに画素105を形成するブロックの組み合わせは、(B1、C2,D3,E4),(B2、C3,C4,E1),(B3、C4,D1,E2),(B4、C1,D2,E3)もある。
これら群104毎の各ブロックの駆動タイミングについて図面を用いて説明する。
図10は、第2実施例の各群におけるブロック毎の駆動タイミングの一例を示すタイミングチャートである。図10(a)はブロック(A1、B2,C3,D4)を使用する場合の駆動タイミングを示し、図10(b)はブロック(B1、C2,D3,E4)を使用する場合の駆動タイミングを示している。なお、図8に示したようにノズル列Aとノズル列Bとの距離はL1とし、ノズル列Bとノズル列Cとの距離はL2とする。また、ノズル列Cとノズル列Dとの距離はL3とし、ノズル列Dとノズル列Eとの距離はL4とする。記録媒体106は、第1実施例と同様に、搬送ベルト5上に載置されて図9のx軸正方向へ速度vで搬送されるものとする。
ブロック(A1、B2,C3,D4)を使用する場合、図10(a)に示すようにストローブ信号B2は、ストローブ信号A1の送出時刻に対してL1/vだけ遅延させて送出すればよい。同様に、ストローブ信号C3はストローブ信号B2の送出時刻に対してL2/vだけ遅延させて送出し、ストローブ信号D4はストローブ信号C3の送出時刻に対してL3/vだけ遅延させて送出すればよい。
この場合、上記ストローブ信号A1の送出時刻を0とし、ノズル列間の距離L1=L2=L3=Lとすると、ストローブ信号B2の送出時刻はL/vとなる。また、ストローブ信号C3の送出時刻は2L/vとなり、ストローブ信号D4の送出時刻は3L/vとなる。
一方、ブロック(B1、C2,D3,E4)を使用する場合、図10(b)に示すようにストローブ信号C2は、ストローブ信号B1の送出時刻に対してL2/vだけ遅延させて送出すればよい。同様に、ストローブ信号D3はストローブ信号C1の送出時刻に対してL3/vだけ遅延させて送出し、ストローブ信号E4はストローブ信号D3の送出時刻に対してL4/vだけ遅延させて送出すればよい。
この場合、上記ストローブ信号B1の送出時刻を0とし、ノズル列間の距離L2=L3=L4=Lとすると、ストローブ信号C2の送出時刻はL/vとなる。また、ストローブ信号D3の送出時刻は2L/vとなり、ストローブ信号E4の送出時刻は3L/vとなる。
第2実施例においても、第1実施例と同様にストローブ信号の送出タイミングを制御することで、1カラム分の記録データの画素の形成位置を記録媒体106のカラム方向で一致させることができる。
本実施例によれば、第1実施例と同様の効果が得られると共に、ノズル列Aとノズル列Eをランダムに使用するため、ブロックA1〜A4及びE1〜E4の記録素子102の使用頻度が軽減される。したがって、記録ヘッド2が備えるブロックA1〜A4及びE1〜E4の各記録素子102の耐久時間を延ばすことができる。また、ブロックA1〜A4またはブロックE1〜E4をランダムに使用することで、これらの記録素子102の公差ばらつきで生じる画像むらを軽減できる。
なお、本実施例ではノズル列Aで印字する記録データをノズル列Eに割り振る例を示したが、ノズル列Eにはノズル列B〜Dで印字する記録データを割り振ってもよい。その場合、ノズル列Eに代わって用いるノズル列に応じて、適宜ストローブ信号の送出タイミングを制御すればよい。
(第3実施例)
次に本発明のインクジェット記録装置の第3実施例について図面を用いて説明する。
上述した第1実施例及び第2実施例では、各グループがそれぞれ4つの記録素子102で構成される例を示した。第3実施例では各グループをそれぞれ2つの記録素子102で構成する例を示す。
図11は第3実施例の記録ヘッドをインク吐出口から見た様子を示す模式図であり、図12は第3実施例のインクジェット記録装置により記録媒体上に形成される画素の様子を示す模式図である。
図11(a)〜(c)に示すように、本実施例の記録ヘッド2は、A〜Cの3つのノズル列103を備え、各ノズル列103が直線状(インライン)に配置された複数の記録素子102で形成された構成である。
本実施例の記録ヘッド2は、ノズル列103が連続する2つの記録素子102からなる複数のグループに分割される。さらに、各グループの記録素子102には配列順にブロック番号が付与されている。すなわち、ノズル列Aの各記録素子102にはブロック番号A1,A2が付与され、ノズル列Bの各記録素子102にはブロック番号B1,B2が付与されている。同様に、ノズル列Cの各記録素子102にはブロック番号C1,C2が付与されている。記録媒体106に対する記録時、記録素子102は各ノズル列103のブロック単位で駆動される。
このような構成では、図11(a)〜(c)で示すようにブロック数に対してノズル列数が1つ多いため、ノズル列Aの各ブロックA1,A2の位置とノズル列Cの各ブロックC1,C2の位置とがラスター方向で一致する。
また、図11(a)〜(c)に示す記録素子102の配列では、ブロックB1とブロックC1の位置とがラスター方向で一致し、ブロックB2とブロックC2の位置とがラスター方向で一致する。
そこで、第3実施例では、これら同一ラスターに画素105が形成可能な2つの記録素子のうち、いずれか一方を用いて記録媒体106上に記録する。同一ラスターに記録可能な2つの記録素子のうち、どちらを用いるかは制御装置9によりランダムに決定する。ノズル列A〜Cにおける各ブロックの駆動方法は、図4(a)〜(d)で示した第1実施例と同様とする。制御装置9により使用するブロックをランダムに選択する方法としては、第2実施例と同様に、乱数発生関数、乱数発生回路、乱数テーブル等を用いる方法がある。インクジェット記録装置の構成及びノズル列A〜Cにおける各ブロックの駆動方法は第1実施例と同様である。
例えば、図11(a)に示すようにブロック(A1、B2,C1)から成る群104においては、ブロックA1とC1をランダムに使用すればよい。同様に、ブロック(A2、B1,C2)から成る群104では、ブロックA2とC2をランダムに使用すればよい。このように駆動した場合の画素は、図12(a)に示すように形成される。
また、図11(b)に示すようにブロック(A1、B2,C1,C2)から成る群104においては、ブロックA1とC1をランダムに使用すると共に、ブロックB2とC2をランダムに使用してもよい。このように駆動した場合の画素は、図12(b)に示すように形成される。
また、図11(c)に示すようにブロック(A2、B1,C2,C1)から成る群104においては、ブロックA2とC2をランダムに使用すると共に、ブロックB2とC1をランダムに使用してもよい。このように駆動した場合の画素は、図12(c)に示すように形成される。
つまり、記録媒体106の同一カラムに画素105を形成するブロックの組み合わせは、ブロックA1とB2、A2とB1、B1とC2、B2とC1、A1とC2、A2とC1、C1とC2になる。
これら群104毎の各ブロックの駆動タイミングについて以下に説明する。なお、図11に示したようにノズル列Aとノズル列Bとの距離はL1とし、ノズル列Bとノズル列Cとの距離はL2とする。記録媒体106は、第1及び第2実施例と同様に、搬送ベルト5上に載置されて図12のx軸正方向へ速度vで搬送されるものとする。
上述したように、第3実施例の記録ヘッド2はノズル列103の各記録素子102がインラインに配置されている。そのため、ブロックA1とB2でカラム方向の位置が一致するように画素を形成する場合、第2実施例と同様にストローブ信号B2は、ストローブ信号A1の送出時刻に対してL1/vだけ遅延させて送出すればよい。ブロックA2とB1でカラム方向の位置が一致するように画素を形成する場合、ストローブ信号B1は、ストローブ信号A2の送出時刻に対してL1/vだけ遅延させて送出すればよい。
また、ブロックB1とC2でカラム方向の位置が一致するように画素を形成する場合、ストローブ信号C2は、ストローブ信号B1の送出時刻に対してL2/vだけ遅延させて送出すればよい。ブロックB2とC1でカラム方向の位置が一致するように画素を形成する場合、ストローブ信号C1は、ストローブ信号B2の送出時刻に対してL2/vだけ遅延させて送出すればよい。
また、ブロックA1とC2でカラム方向の位置が一致するように画素を形成する場合、ストローブ信号C2は、ストローブ信号A1の送出時刻に対して(L1+L2)/vだけ遅延させて送出すればよい。ブロックA2とC1でカラム方向の位置が一致するように画素を形成する場合、ストローブ信号C1は、ストローブ信号A2の送出時刻に対して(L1+L2)/vだけ遅延させて送出すればよい。
さらに、ブロックC1とC2を使用する場合は、ストローブ信号C1とC2の送出時刻を一致させればよい。以上のように記録すると、図12に示すブロックA1とB2、A2とB1、B1とC2、B2とC1、A1とC2、A2とC1、C1とC2に対応する各画素105を、記録媒体106の同一カラム上で一致するように形成できる。
本実施例によれば、第1実施例と同様の効果が得られると共に、第2実施例よりもランダムに使用できる記録素子102が増大する。ランダムに使用する記録素子102が増えると、記録媒体106の搬送方向において、画素105の形成に用いる記録素子102の組み合わせがよりランダムに変更される。そのため、記録素子102の公差ばらつきで生じる画像むらを第2実施例よりも低減できる。
なお、上述した第2及び第3実施例では、ノズル列毎のグループに属する記録素子の数に対してノズル列数が1つ多い構成例を示している。ノズル列の数は、グループに属する記録素子102の数以上であればよく、グループに属する記録素子102の数よりも2以上多くてもよい。例えばノズル列数がグループに属する記録素子の数の整数倍であれば、記録ヘッド2が備える全記録素子102について、ランダムに使用する記録素子102の組み合わせをそれぞれ設けることができる。そのため、各記録素子102の耐久時間を延ばすことが可能であり、記録素子102の公差ばらつきで生じる画像むらをさらに低減できる。
1 インクジェット記録装置
2 記録ヘッド
2a ヘッドドライバ
3 インクタンク
4 接続配管
5 搬送用ベルト
6 プラテン
7 キャップ
8 キャップ移動手段
9 制御装置
10 ヘッド移動手段
11 ベルト駆動モータ
12、16 モータドライバ
13 帯電器
13a 帯電器ドライバ
14 給送ローラ
15 給送用モータ
23 基板
24 天板
25 インク吐出口
26 液路
102 記録素子
103 ノズル列
104 群
105 画素
106 記録媒体

Claims (15)

  1. インクを吐出するための複数の記録素子が第一の方向に配列されることでそれぞれ形成された複数の素子列を備え、前記複数の素子列が、連続して配置された複数の記録素子からなる複数のグループにそれぞれ分割され、それぞれのグループにおいて連続する複数の記録素子が異なるタイミングで駆動されるように複数の記録素子を駆動するための配線が設けられた記録ヘッドと、
    前記第一の方向と交差する第二の方向に記録媒体を搬送する搬送手段と
    各グループにおいて、前記グループ内の前記複数の記録素子が所定の時間間隔で順番に駆動されるように、複数の記録素子を駆動するための信号によって前記複数の記録素子の駆動を制御する制御手段と、
    を有し、
    前記素子列の数は、前記グループ内の記録素子の数と同じ、またはそれ以上であり、
    前記制御手段は、
    前記第一の方向へ並ぶ画素で定義されるカラムを複数、前記記録媒体上に形成するに際して、同じ前記グループに属する複数の記録素子はそれぞれ異なるカラムの記録データに基づく記録を行い、前記搬送手段によって搬送される前記記録媒体の前記時間間隔分の搬送に対応する搬送長さの領域内に、各素子列内で同じタイミングで駆動される複数の素子同士の組によって同一カラムの記録データに基づく複数の画素が記録されるように、前記複数の記録素子の駆動を制御するインクジェット記録装置。
  2. 前記第二の方向における、前記記録素子によって前記記録媒体上に形成される各画素間の距離をdとし、前記搬送手段による前記記録媒体の搬送速度をvとしたとき、前記時間間隔は、d/vである請求項1記載のインクジェット記録装置。
  3. 前記複数の素子列が、前記第二の方向に一定の間隔で配列された請求項1または2記載のインクジェット記録装置。
  4. 前記複数の素子列が、同じ種類のインクを吐出するために用いられる請求項1から3のいずれか1項記載のインクジェット記録装置。
  5. 複数の前記記録ヘッドを有する請求項1から4のいずれか1項記載のインクジェット記録装置。
  6. 前記記録ヘッドは、前記第1方向における前記記録媒体の幅をカバーするように前記複数の記録素子が設けられたラインヘッドである請求項1から5のいずれか1項記載のインクジェット記録装置。
  7. 前記記録素子は、熱エネルギーを用いてインクを吐出するヒータである請求項1から6のいずれか1項記載のインクジェット記録装置。
  8. 前記制御手段は、
    各グループ内の複数の記録素子を駆動する順番が、前記第一の方向において前記複数の素子列の全てで同じとなるように前記記録素子の駆動を制御する請求項1から7のいずれか1項記載のインクジェット記録装置。
  9. 前記素子列の数が、前記グループ内の記録素子の数より大きい場合、いずれの素子列を用いて記録動作を行うかを決定する決定手段をさらに有する請求項1から8のいずれか1項記載のインクジェット記録装置。
  10. 前記複数の素子列の数が、各グループの記録素子の数と等しい請求項1から9のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  11. 前記第一の方向に伸びる第1のカラムのための記録データに基づく前記第1のカラムの一部を構成する画素の記録が、所定のグループに属する第1の記録素子によって行われ、前記第二の方向において前記第1のカラムに隣接し、前記第一の方向に伸びる第2のカラムのための記録データに基づく前記第2のカラムの一部を構成する画素の記録が、前記所定のグループに属し前記第1の記録素子の次に前記駆動手段によって駆動される第2の記録素子によって行われる請求項1から10のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  12. 前記同じ種類のインクが、同じ色である請求項1から11のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  13. 前記第二の方向における、隣接する前記素子列の間の距離をLとし、前記搬送手段による前記記録媒体の搬送速度をvとしたとき、前記時間間隔が、L/vである請求項1記載のインクジェット記録装置。
  14. インクを吐出するための複数の記録素子が第一の方向に配列されることでそれぞれ形成された複数の素子列を備え、前記複数の素子列が、連続して配置された複数の記録素子からなる複数のグループにそれぞれ分割され、それぞれのグループにおいて連続する複数の記録素子が異なるタイミングで駆動されるように複数の記録素子を駆動するための配線が設けられた記録ヘッドを用いて、
    前記第一の方向と交差する第二の方向に搬送される記録媒体に記録を行うためのインクジェット記録方法であって、
    前記素子列の数が、前記グループ内の記録素子の数と同じ、またはそれ以上であり、
    各グループにおいて、前記グループ内の前記複数の記録素子が所定の時間間隔で順番に駆動されるように、複数の記録素子を駆動するための信号によって前記複数の記録素子の駆動を制御し、かつ
    前記第一の方向へ並ぶ画素で定義されるカラムを複数、前記記録媒体上に形成するに際して、同じ前記グループに属する複数の記録素子はそれぞれ異なるカラムの記録データに基づく記録を行い、
    前記記録媒体の前記時間間隔分の搬送に対応する搬送長さの領域内に、各素子列内で同じタイミングで駆動される複数の素子同士の組によって同一カラムの記録データに基づく複数の画素が記録されるように、前記複数の記録素子の駆動を制御するインクジェット記録方法。
  15. 前記第二の方向における、前記記録素子によって前記記録媒体上に形成される各画素間の距離をdとし、前記搬送手段による前記記録媒体の搬送速度をvとしたとき、前記時間間隔は、d/vである請求項14記載のインクジェット記録方法。
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