(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１画素あたりが階調を示す複数ビットで構成され、該複数ビットのデータが並列に入力されて１画素ごとに画像データを順次記憶し、所定数の画像データを記憶した後に、記憶した画像データを並列に出力する第１の記憶手段と、
該第１の記憶手段の出力のそれぞれに対応して設けられ、かつ該第１の記憶手段の各画像データと,異なる波形を有する複数の信号を発生する波形作成部で発生されたそれぞれの信号とを論理積し、各々の論理積された結果を論理和した画素内位置情報信号を出力する位置情報信号出力手段と、
各位置情報信号出力手段に対応して設けられ、かつ前記画素内位置情報信号に基づき駆動される記録手段を有する事を特徴とするプリンタの駆動装置。
【請求項２】
１画素あたりが階調を示す複数ビットで構成され、該複数ビットのデータが並列に入力されて１画素ごとに画像データを順次記憶し、所定数の画像データを記憶した後に、記憶した画像データを並列に出力する第１の記憶手段と、
該第１の記憶手段が並列に出力した画像データをラッチして並列に出力する第２の記憶手段と、
該第２の記憶手段の出力のそれぞれに対応して設けられ、かつ該第２の記憶手段の各画像データと,異なる波形を有する複数の信号を発生する波形作成部で発生されたそれぞれの信号とを論理積し、各々の論理積された結果を論理和した画素内位置情報信号を出力する位置情報信号出力手段と、
各位置情報信号出力手段に対応して設けられ、かつ前記画素内位置情報信号に基づき駆動される記録手段を有する事を特徴とするプリンタの駆動装置。
【請求項３】
１画素あたりが階調を示す複数ビットで構成され、複数画素のデータが該複数ビットの下位ビットまたは上位ビットから順に並列に入力されて画素を順次記憶し、所定数の画像データを記憶した後に、記憶した画像データを並列に出力する第１の記憶手段と、
該第１の記憶手段が並列に出力した画像データをラッチして並列に出力する第２の記憶手段と、
該第２の記憶手段の出力のそれぞれに対応して設けられ、かつ該第２の記憶手段の各画像データと,異なる波形を有する複数の信号を発生する波形作成部で発生されたそれぞれの信号とを論理積し、各々の論理積された結果を論理和した画素内位置情報信号を出力する位置情報信号出力手段と、
各位置情報信号出力手段に対応して設けられ、かつ前記画素内位置情報信号に基づき駆動される記録手段を有する事を特徴とするプリンタの駆動装置。
【請求項４】
１画素あたりが階調を示す複数ビットで構成され、該複数ビットのデータからなる複数の画像データを記憶し、該複数ビットのデータを並列に出力する第３の記憶手段を有し、該第３の記憶手段が並列に出力した該複数ビットの画像データを前記第１の記憶手段は１画素ごとに順次記憶し、所定数の画像データを記憶した後に、記憶した画像データを並列に出力するものであることを特徴とする請求項１または２に記載のプリンタの駆動装置。
【請求項５】
位置情報信号手段の出力を選択し、前記記録手段のうち所望の記録手段により記録を行わせるための選択手段とを有する事を特徴とする請求項１、２、３または４に記載のプリンタの駆動装置。
【請求項６】
前記画素内位置情報信号は各画素の中央から複数のドットを記録位置が対称形となるように主走査方向に振り分けた位置に記録する情報の信号である事を特徴とする請求項１、２、３、４または５に記載のプリンタの駆動装置。
【請求項７】
１画素あたりが階調を示す複数ビットで構成され、該複数ビットのデータが並列に入力されて１画素ごとに画像データを順次記憶し、所定数の画像データを記憶した後に、記憶した画像データを並列に出力する第１の記憶手段と、
該第１の記憶手段の出力のそれぞれに対応して設けられ、かつ該第１の記憶手段の各画像データと,異なる波形を有する複数の信号を発生する波形作成部で発生されたそれぞれの信号とを論理積し、各々の論理積された結果を論理和した画素内位置情報信号を出力する位置情報信号出力手段と、
各位置情報信号出力手段に対応して設けられ、かつ前記画素内位置情報信号に基づき駆動される記録手段と、
前記第１の記憶手段、前記位置情報信号出力手段、前記記録手段を備えていて記録時に移動可能に保持されるキャリッジと、
該キャリッジとプリンタ本体に備えた基板との間でデータを転送し、可撓性を有していて該キャリッジの移動に追従するデータ転送手段を有する事を特徴とするプリンタ。
【請求項８】
１画素あたりが階調を示す複数ビットで構成され、該複数ビットのデータが並列に入力されて１画素ごとに画像データを順次記憶し、所定数の画像データを記憶した後に、記憶した画像データを並列に出力する第１の記憶手段と、
該第１の記憶手段が並列に出力した画像データをラッチして並列に出力する第２の記憶手段と、
該第２の記憶手段の出力のそれぞれに対応して設けられ、かつ該第２の記憶手段の各画像データと,異なる波形を有する複数の信号を発生する波形作成部で発生されたそれぞれの信号とを論理積し、各々の論理積された結果を論理和した画素内位置情報信号を出力する位置情報信号出力手段と、
各位置情報信号出力手段に対応して設けられ、かつ前記画素内位置情報信号に基づき駆動される記録手段と、
前記第１の記憶手段、前記第２の記憶手段、前記位置情報信号出力手段、前記記録手段を備えていて記録時に移動可能に保持されるキャリッジと、
該キャリッジとプリンタ本体に備えた基板との間でデータを転送し、可撓性を有していて該キャリッジの移動に追従するデータ転送手段を有する事を特徴とするプリンタ。
【請求項９】
１画素あたりが階調を示す複数ビットで構成され、複数画素のデータが該複数ビットの下位ビットまたは上位ビットから順に並列に入力されて画素を順次記憶し、所定数の画像データを記憶した後に、記憶した画像データを並列に出力する第１の記憶手段と、
該第１の記憶手段が並列に出力した画像データをラッチして並列に出力する第２の記憶手段と、
該第２の記憶手段の出力のそれぞれに対応して設けられ、かつ該第２の記憶手段の各画像データと,異なる波形を有する複数の信号を発生する波形作成部で発生されたそれぞれの信号とを論理積し、各々の論理積された結果を論理和した画素内位置情報信号を出力する位置情報信号出力手段と、
各位置情報信号出力手段に対応して設けられ、かつ前記画素内位置情報信号に基づき駆動される記録手段と、
前記第１の記憶手段、前記第２の記憶手段、前記位置情報信号出力手段、前記記録手段を備えていて記録時に移動可能に保持されるキャリッジと、
該キャリッジとプリンタ本体に備えた基板との間でデータを転送し、可撓性を有していて該キャリッジの移動に追従するデータ転送手段を有する事を特徴とするプリンタ。
【請求項１０】
１画素あたりが階調を示す複数ビットで構成され、該複数ビットのデータからなる複数の画像データを記憶し、該複数ビットのデータを並列に出力する第３の記憶手段を有し、該第３の記憶手段が並列に出力した該複数ビットの画像データを前記第１の記憶手段は１画素ごとに順次記憶し、所定数の画像データを記憶した後に、記憶した画像データを並列に出力するものであることを特徴とする請求項７または８に記載のプリンタ。
【請求項１１】
位置情報信号出力手段の出力を選択し、前記記録手段のうち所望の記録手段により記録を行わせるための選択手段とを有する事を特徴とする請求項７、８、９または１０に記載のプリンタ。
【請求項１２】
前記画素内位置情報信号は各画素の中央から複数のドットを記録位置が対称形となるように主走査方向に振り分けた位置に記録する情報の信号である事を特徴とする請求項７、８、９、１０または１１に記載のプリンタ。
【請求項１３】
前記記録手段はインク噴射を行う事を特徴とする請求項７、８、９、１０、１１または１２に記載のプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多階調記録が可能なプリンタに関し、コンピュータ等からの階調画像データを記録するハードコピー装置として利用できる多階調記録が可能なプリンタの駆動装置及びプリンタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２値の階調データによって記録を行うプリンタでは、記録用のヘッドに設けられた複数の各記録素子で２値データに応じて、ＯＮ、ＯＦＦの記録を行っていた。例えば、インクジェットプリンタでは、複数の噴出ノズルを有するプリントヘッドで各ノズルが１回噴射を行う分の画像データを毎回ヘッドの駆動ＩＣへ転送し、この転送された画像データによりインク噴射を行い画像形成を行っていた。
【０００３】
近年、各種プリンタで階調記録が行われるようになり、インクジェットプリンタにおいても他のプリンタと同様に行われるようになった。階調記録の例として、誤差拡散法を利用したインクジェットプリンタが知られている。このインクジェットプリンタでは、中間調の濃度を出力する際に１ドットを構成するインク滴の濃度は固定されていて、複数の画素に対応した面積に対して噴射するインク滴の数を変化させて、ある広がりのある領域のドットの数を変化させ、中間調に近似させている。
【０００４】
一方では誤差拡散法を利用しないプリンタも知られている。この方法によれば噴射時のドットの大きさを変えるのと同等の効果がある。この階調記録の場合、１画素のデータを複数ビットで構成し、１回のインク噴射分、つまり１ビットずつの信号を複数ノズル分だけヘッドへシリアル転送するという従来の２値の階調データによる記録と同様の動作でインク噴射を行い画像形成を行っていた。
【０００５】
例えば特公平４−３１２２０には、熱転写プリンタで、複数ビットの階調データを１ビットに変換した後、つまり、１回の記録相当のデータに変換したのち、シリアルにレジスタ、ラッチに転送を行うことが記載されている。また、特公平４−７４９０６には、複数ビットの階調データをシリアルデータに変換し、シリアルに転送された１画素分のデータからパルス個数の異なったパルスを発生する装置が記載されている。
【０００６】
しかしながら、特公平４−３１２２０や特公平４−７４９０６は画像データをヘッドへシリアル、すなわち、１ビット単位で転送しているので、２値の画像データを記録する場合よりも記録に長時間を要する。例えば１６階調での階調記録を行う場合、階調記録でない場合に比較して、ヘッドへの信号の転送で１６倍の時間を要してしまう。階調データの記録は、１画素に関して２値での記録と同様の記録動作を複数回繰り返して実行される。階調データをシリアルでヘッドに転送する場合は、例えば１クロック当たりでは、複数回の記録動作のうちの１回分の駆動信号しかヘッドへ転送できない。
【０００７】
従って、階調記録で画像データをヘッドへシリアルで転送すると１画素の記録を終了するのに少なくとも階調数分のクロックが必要であるから、１クロックで１画素の記録を終了してしまう２値での記録に対して、信号の転送さらにはこれに伴う記録速度の低下という大きな問題を生じてしまう。
【０００８】
そこで、多階調プリンタで画像データをヘッドへシリアル転送する構成では、記録速度の低下を解決する為には、転送周波数をあげてヘッドの記録動作を高速にする構成も考えられる。
【０００９】
しかしながら、特にヘッドをキャリッジに搭載し、主走査方向に走査させて記録を行う方式のインクジェットプリンタ等においては別な問題が生じる。インクジェットプリンタ等では、キャリッジはヘッドとヘッドのドライバーを搭載して移動する。キャリッジの移動幅は記録材料の寸法に応じたもので、Ａ４サイズの記録紙に記録するインクジェットプリンタでは２０ｃｍ以上にもなるため、キャリッジと制御基板間は平行ケーブル等の長い可撓性のケーブルで接続されている。インクジェットプリンタ等の如く長い可撓性のケーブルでキャリッジと制御基板間を接続して階調データである高周波のデータ転送を行うのは、ケーブルでノイズが発生することが考えられ、電波障害等の点からも適当ではない。
【００１０】
また、より高画質な画像を出力しうる多階調プリンタを提供しようとすれば、階調数が増加するのでデータ数が増大し、ヘッドの駆動周波数は益々大きくなり、制御が困難になる。
【００１１】
以上のように、多階調プリンタの高速化は困難である。さらに仮に多階調プリンタの高速化が実現されたとしても下記のような問題が予見される。
【００１２】
出力画像の階調をインク噴出数により制御するインクジェットプリンタでは、一画素を示す数発分の噴出されたインク滴は連続して噴出される。従って数発のインク滴が紙面上のほぼ同じ位置に重なり合って付着する。重なり部分の多少は記録紙などの記録媒体とノズルが相対移動する際の移動速度及び、時間当たりのインク滴の噴出数に従って変動する。
【００１３】
階調数を増やすには、一画素当たりに噴出するインク滴数も増加していく。一画素当たりに噴出するインク滴数が増加すればインク滴同士が互いにオーバーラップした重なり部分が多くなってしまう。誤差拡散法を適用したインクジェットプリンタのように一画素を一発のインク滴で記録するインクジェットプリンタであれば重なり部分を発生させないことが簡単に実現できる。しかしながら出力画像の階調をインク噴出数により制御するインクジェットプリンタでは、階調数を増やそうとしてインク滴数を増やしても、結局は重なり部分が多くなってしまい階調変化がとりにくくなってしまう。
【００１４】
この傾向はインクジェット用途に準備されたインクジェット用の光沢紙などの専用紙ではさらに顕著に現れる。これらの専用紙はインクが紙の繊維にしみ込んでにじみドットが広がって画質が低下する事を防止する目的でコーティングが施されている。ところが画像の階調をインク噴出数により制御しようとする場合は、インクの吸湿性が高いと、付着したインク滴は紙にしみ込んで広い面積を着色する。このためインク滴の重なり部分が増えても重なりあわない部分の面積の比率が高くなり、若干の階調変化がとれる。しかしながら専用紙に付着したインク滴は紙にしみ込まず、かつ表面張力により互いに一滴に纏まってしまうので付着したインク滴に応じた面積の変化が小さくなり、階調変化が大変取りにくいという問題が生じる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は、このような問題を解決するものであり、階調情報を有する複数ビットである並列データからなる画像データによる階調記録を行なうことで、ヘッドドライバーの駆動周波数を上げずに高速に階調記録を行う多階調プリンタの駆動装置と多階調プリンタを提供し、あわせてこのプリンタとプリンタの駆動部で複数のドットで一画素を記録する際にドットの重なりあいを防止して正確な階調変化をとれるようにするものである。
【００１６】
特にインクジェットプリンタではインク滴を一画素に噴出する際にインク滴の重なりあいを防止し正確な階調変化を取れるようにするものである。
【００１７】
また、ヘッド部において階調を持った並列データをインク滴噴出数に変換し、階調記録を得るようにしたものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は次のような手段により達成される。即ち、１画素あたりが階調を示す複数ビットで構成され、該複数ビットのデータが並列に入力されて１画素ごとに画像データを順次記憶し、所定数の画像データを記憶した後に、記憶した画像データを並列に出力する第１の記憶手段と、該第１の記憶手段の出力のそれぞれに対応して設けられ、かつ該第１の記憶手段の各画像データと,異なる波形を有する複数の信号を発生する波形作成部で発生されたそれぞれの信号とを論理積し、各々の論理積された結果を論理和した画素内位置情報信号を出力する位置情報信号出力手段と、各位置情報信号出力手段に対応して設けられ、かつ前記画素内位置情報信号に基づき駆動される記録手段を有する事を特徴とするプリンタの駆動装置によれば、階調情報を持った並列データを並列データのままヘッドドライバーに転送し、処理するため、階調記録を高速に行えるようになった。また階調を持った並列データに応じて位置情報信号出力手段で記録画素内での記録位置が振り分けられたシリアル、即ち１ビットの間欠したデータに変換することで、記録手段で記録するデータに変換し、階調記録を行うので階調記録を高速に行える。
【００１９】
加えて階調を表現する複数のビットは常に格子点または目標位置に対して振り分けられて記録される。このため、各画素で重なり合いを防止して正確に階調変化をとることが行えるようになった。また、各画素での記録位置が振り分けられるので複数の画素を記録したさいの出力画像に縞状のノイズが現れることもない。
【００２０】
また、このプリンタの駆動装置で、位置情報信号手段の出力を選択し、前記記録手段のうち所望の記録手段により記録を行わせるための選択手段とを有するようにすると、記録手段を選択的に用いて記録を行うことができる。この構成により、各ノズルの記録特性がばらついていて異なった場合に、全記録手段をそのまま使用する事に起因して画像に生じるスジムラ等を防ぐことができる。特に記録手段に複数のノズルを備えたインクジェットプリンタの駆動装置では、ノズルを選択的に用いて記録すればノズルの噴射特性に起因するスジムラ等を防ぐ事ができる。
【００２１】
これらのプリンタの駆動装置では、前記画素内位置情報信号は各画素の中央から複数のドットを記録位置が対称形となるように主走査方向に振り分けた位置に記録する情報の信号であるようにしてもよい。
【００２２】
また、上記の目的は次のような手段によっても達成される。即ち、１画素あたりが階調を示す複数ビットで構成され、該複数ビットのデータが並列に入力されて１画素ごとに画像データを順次記憶し、所定数の画像データを記憶した後に、記憶した画像データを並列に出力する第１の記憶手段と、該第１の記憶手段の出力のそれぞれに対応して設けられ、かつ該第１の記憶手段の各画像データと,異なる波形を有する複数の信号を発生する波形作成部で発生されたそれぞれの信号とを論理積し、各々の論理積された結果を論理和した画素内位置情報信号を出力する位置情報信号出力手段と、各位置情報信号出力手段に対応して設けられ、かつ前記画素内位置情報信号に基づき駆動される記録手段と、前記第１の記憶手段、前記位置情報信号出力手段、前記記録手段を備えていて記録時に移動可能に保持されるキャリッジと、該キャリッジとプリンタ本体に備えた基板との間でデータを転送し、可撓性を有していて該キャリッジの移動に追従するデータ転送手段を有する事を特徴とするプリンタによれば、階調情報を持った並列データを並列データのままヘッドドライバーに転送し、処理するため、階調記録を高速に行えるようになった。また階調を持った並列データに応じて位置情報信号出力手段で記録画素内での記録位置が振り分けられたシリアル、即ち１ビットの間欠したデータに変換することで、記録手段で記録するデータに変換し、階調記録を行うので階調記録を高速に行える。
【００２３】
加えて階調を表現する複数のビットは常に格子点または目標位置に対して振り分けられて記録される。このため、各画素で重なり合いを防止して階調変化をとることが行えるようになった。また、各画素での記録位置が振り分けられるので複数の画素を記録したさいの出力画像に縞状のノイズが現れることもない。
【００２４】
また、このプリンタで、位置情報信号手段の出力を選択し、前記記録手段のうち所望の記録手段により記録を行わせるための選択手段とを有するようにすると、記録手段を選択的に用いて記録を行うことができる。この構成により、各ノズルの記録特性がばらついていて異なった場合に、全記録手段をそのまま使用する事に起因して画像に生じるスジムラ等を防ぐことができる。特に記録手段に複数のノズルを備えたインクジェットプリンタの駆動装置では、ノズルを選択的に用いて記録すればノズルの噴射特性に起因するスジムラ等を防ぐ事ができる。
【００２５】
これらのプリンタでは、前記画素内位置情報信号は各画素の中央から複数のドットを記録位置が対称形となるように主走査方向に振り分けた位置に記録する情報の信号であるようにしてもよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図１から図７により、インクジェットプリンタを例に説明する。
【００２７】
図１はインクジェットプリンタ１の主要部を示す斜視図である。
【００２８】
キャリッジ２はヘッド１７とヘッドドライバー１６を納めた樹脂性のケースである。キャリッジ２に納めたヘッドドライバー１６はＩＣで構成してあり、キャリッジ２から引き出されたフレキシブルケーブル５で制御基板９と接続されている。
【００２９】
キャリッジ２はキャリッジ駆動機構６によって図中矢印Ｘで示した主走査方向に往復移動される。キャリッジ駆動機構６は、モータ６ａ、プーリ６ｂ、歯付きベルト６ｃ、ガイドレール６ｄを含んで構成されていて、キャリッジ２は歯付きベルト６ｃに固着されている。
【００３０】
モータ６ａによりプーリ６ｂが回転すると、歯付きベルト６ｃに固着されたキャリッジ２は図中矢印Ｘの方向に沿って移動させられる。ガイドレール６ｄは互いに平行な２本の丸棒で、かつキャリッジ２の挿通穴を貫通していてキャリッジ２が滑走するようにした。このため歯付きベルト６ｃはキャリッジ２の自重では撓まないし、キャリッジ２の往復移動の方向は一直線上となる。モータ６ａの回転方向を逆転すればキャリッジ２が移動する向きを変更できるし、回転数を変更すればキャリッジ２の移動速度を変更することもできる。
【００３１】
インクカートリッジ４は内部にインクタンクを有している。インクタンクのインク供給口はインクカートリッジ４をキャリッジ２にセットしてインク供給パイプと接続されると開口し、接続が解除されると閉鎖され、ヘッド１７にインクが供給される。キャリッジ２にはインクカートリッジ４の取り付け部が設けてあり、噴射用のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のインクを納めたインクカートリッジを着脱できるようになっている。本実施の形態では４色のうちＫ（黒）のインクタンクだけを別のカートリッジに納め、他の３色のインクタンクは一つのカートリッジに納めた。
【００３２】
フレキシブルケーブル５は本発明のデータ転送手段に係り、可撓性を有するフィルムに、データ信号線、電源線等を含む配線パターンをプリントしたもので、キャリッジ２と制御基板９との間でデータを転送し、キャリッジ２の移動に追従する。
【００３３】
エンコーダ７は樹脂の透明なフィルムに所定の間隔で目盛りをつけたもので、この目盛りをキャリッジ２に設けた光センサにより検出して、キャリッジ２の移動速度を検知する。
【００３４】
紙搬送機構８は図中矢印Ｙで示した副走査方向に記録紙Ｐを搬送させる機構で、搬送モータ８ａ、搬送ローラー対８ｂ、８ｃを含んで構成される。搬送ローラー対８ｂと搬送ローラー対８ｃは搬送モータ８ａにより駆動されて、図示せぬギア列によって略等しいが搬送ローラー対８ｃが極わずかに速い周速で回転するローラー対である。記録紙Ｐは給紙機構（図示せず）から送り出されてから一定速度で回転させられている搬送ローラー対８ｂに挟持され、給紙ガイド（図示せず）によって副走査方向に搬送の向きを修正させられたうえで搬送ローラー対８ｃに挟持されて搬送される。搬送ローラー対８ｃの周速は搬送ローラー対８ｂよりも極わずか速いので、記録紙Ｐは弛みを発生させずに記録部を通過する。また記録紙Ｐが副走査方向に移動する速度は一定の速度に設定する。
【００３５】
このようにして記録紙Ｐを副走査方向に一定速度で移動させつつ、キャリッジ２を主走査方向に一定速度で移動させ、ヘッド１７から噴出したインクを付着させて着色し記録紙Ｐの片面の所定範囲に画像を記録する。
【００３６】
図２はインクジェットプリンタ１の回路ブロック図である。
【００３７】
制御基板９はインクジェットプリンタ１全体の制御を行うＣＰＵ１１が実装され、先に説明したとおりフレキシブルケーブル５によってキャリッジ２のヘッドドライバー１６と接続されている。
【００３８】
ページメモリ１２は、インクジェットプリンタ１自体を周辺機器として利用するパーソナルコンピュータ等から受け取った画像データを記憶する。ページメモリ１２の記憶容量は、パーソナルコンピュータ等の扱う階調画像データのビット数、ドット数、信号の転送速度、ＣＰＵの処理速度等によって決めればよい。
【００３９】
本発明にかかる多階調プリンタの駆動装置を用いれば大変高速な記録が可能であるから、シリアルインターフェースを利用しないで、画像データ転送を早める目的でパラレルインターフェースのＳＣＳＩ（１４ａ）とＩＥＥＥ１２８４（１４ｂ）を利用できるようにした。
【００４０】
ラインメモリ１３ａ、ｂは本発明の第３の記憶手段に係り、記録紙Ｐに記録する際に主走査方向に一列に並べて記録される各画素の画像データを記憶するラインメモリとして使用していて、各画像データは数ビットの階調データでページメモリ１２から転送される。本実施例では８ビット処理のラインメモリ１３ａ、ｂを２個パラレルに使用しているが、１６ビット処理の一つのラインメモリで構成してもよい。ページメモリ１２からのデータ信号線は１６ビットで、各ラインメモリ１３に８ビットずつ分岐している。ラインメモリ１３ａ、ｂの画像データはフレキシブルケーブル５を介してヘッドドライバー１６に転送される。
【００４１】
ヘッドドライバー１６ａ〜ｄはＩＣで構成され、各色毎に１個設けられている。各ＩＣはそれぞれ１２８ビット×４の本発明の第１の記憶手段に係るシフトレジスタに接続され、ラインメモリ１３ａ、ｂからの画像データは一旦このシフトレジスタに格納される。尚、ヘッドドライバー１６は一色当たり複数個としてもよいし、一個のＩＣに４色分のドライバーをパッケージすればより小型化が可能となる。ヘッドドライバー１６は４ビットのデータ信号線を有し、この信号線によってヘッドドライバー１６をシリアルに接続すると前段のシフトレジスタに格納しきれなかった画像データは後段のシフトレジスタに格納されるように構成できる。
【００４２】
本発明の記録手段に係る４色のヘッド１７Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれが１２８個のノズルを持ち、各ヘッドを構成するノズルは複数のラインを同時に記録できるように副走査方向に並べて配置されている。なお本実施の形態のヘッドドライバー１６とヘッド１７の組み合わせは、本発明の多階調プリンタの駆動装置の実施の形態の一例である。
【００４３】
本実施の形態では、イエローの画像データはラインメモリ１３ａから４ビットのデータ信号線でヘッドドライバー１６ａへ転送される。そしてヘッドドライバー１６ａに転送されたイエローの１２８個の画像データは並列的に処理されて、ヘッド１７Ｙによる記録が実行される。以下同様にマゼンタの画像データはラインメモリ１３ａからヘッドドライバー１６ｂへ転送されヘッド１７Ｍで記録が実行される。シアンはラインメモリ１３ｂからヘッドドライバー１６ｃに転送されてヘッド１７Ｃによる記録が実行され、ブラックはラインメモリ１３ｂからヘッドドライバー１６ｅに転送されてヘッド１７Ｋによる記録が実行される。ヘッドドライバー１６の詳しい動作は後述する。
【００４４】
ＡＮＤゲート２２は、エンコーダ７の検出した情報を基にキャリッジ２が一往復移動を開始して往路上で所定の位置に達した時点で、インク噴射を開始させるためのＴＲＧＩＮ信号をヘッドドライバー１６に出力する。ヘッドドライバー１６はこのＴＲＧＩＮ信号を受けて駆動信号を送出し、ヘッド１７によるインクの噴射を行う。
【００４５】
ヘッドドライバー１６は１２８ビットのデータ信号線によってヘッド１７の各ノズルに設けられた電気機械変換素子に駆動信号を供給し、この駆動信号を受けて電気機械変換素子が変形することによりヘッド内のインクが噴射される。尚、電気機械変換素子としては種々のものがあるが、本実施の形態ではピエゾ素子を例に説明する。
【００４６】
一般にインクジェットプリンタはノズルより駆動信号に応じて液滴が噴出され、記録が行われる。順次インク滴は記録紙Ｐ上に記録され、液滴数に応じた面積の記録が可能となり、階調記録が行える。
【００４７】
また、環境条件が一定であればピエゾ素子の駆動電圧を高めることでノズルヘッド１７から噴射された液滴の速度は高めることができる。逆にインクジェットプリンタ１の周辺の環境に応じて異なる波形の駆動信号を用いることで、安定した画質を得ることができる。本実施の形態ではサーミスタ１９でヘッド１７近辺の温度を測定し、測定した温度に応じて波形を変更する構成とした。この構成により、温度によりインク粘度が変化した場合でも、これに対応してヘッドを駆動することができる。なお、湿度条件等も駆動信号の波形を変更する為のパラメータにすればより好ましい。
【００４８】
駆動信号の波形は、環境によって波形を変えることで高品位な出力画像が得られるので、駆動信号の様々な波形を駆動波形発生回路１５内のＳＲＡＭ（図示せず）にディジタルデータとして，ＣＰＵ１１から転送して記憶してある。このＳＲＡＭは、ＦＩＦＯ等を用いて構成できる。
【００４９】
このＳＲＡＭに記憶する本実施の形態の波形データは、色当たり４ビット１６階調のデータを出力するので、駆動波形発生回路１５内のＳＲＡＭに記憶したデータは基本波形の振幅を１６回くりかえす波形をディジタルデータ化したものである。印画開始直前には、ＣＰＵ１１は、サーミスタ１９で検出した温度条件により最適な印加電圧が加わるようにＳＲＡＭへ波形データの内容を転送し、適宜波形データを書き換える。ＣＰＵ１１には温度条件毎の波形データを幾つか用意しておくか、またはその都度検出した温度に対応した温度変数から波形データを算出するかしておく。駆動波形発生回路１５内では、この駆動信号の波形データをＤ／Ａ変換によりアナログの波形に復調、増幅し、ヘッドドライバー１６へ出力する。
【００５０】
次に図３のヘッドドライバーのブロック図によって説明する。本実施の形態のヘッドドライバー１６は、本発明の第１の記憶手段の一例であるシフトレジスタ３１、本発明の第２の記憶手段の一例であるラッチ３２、本発明の位置情報信号出力手段の一例である階調制御ブロック３３、本発明の選択手段の一例である選択ゲート３４、レベルシフタ３５、ドライバ３６、ロジック部３７等を含んで構成される。本実施の形態では１画素あたり１６階調からなる画像データを処理するために、ヘッドドライバー１６を構成する各手段は４ビットに対応する構成となっている。
【００５１】
ラインメモリ１３から１画素が複数ビット、ここでは４ビットからなる階調画像データが、画素単位でシリアルにヘッドドライバー１６へ転送されてくる。図３では、第一番目の４ｂｉｔの画素データＤＡＴ０、ＤＡＴ１、ＤＡＴ２、ＤＡＴ３が４ビットのデータ信号線を転送されている状態を示した。
【００５２】
シフトレジスタ３１はノズルヘッド１７での１回の噴射に相当する数の画素の画像データを記憶できる容量を持っている。本実施の形態では副走査方向に並んだ１２８画素分の画像データを記憶する。キャリッジ２が記録に適した位置に達すると、制御回路２３はＬＯＡＤ信号を出力し、ラッチ３２はこのＬＯＡＤ信号を受けるとシフトレジスタ３１から並列に出力された画像データをラッチする。
【００５３】
このように、ノズル数１２８×４ビットの画像データを４ビット単位で並列に転送することにより、データ転送、ひいては記録ヘッドの駆動時間を１／１６に削減できる。この削減効果は、階調数である１画素当たりに噴射するインク滴の数が増加するのに伴いより大きくなる。
【００５４】
階調制御ブロック３３はラッチ３２がラッチした画像データに対応した駆動制御信号を出力する。階調制御ブロック３３はラッチの出力に対応した複数のロジック部３７を備えている。それぞれのロジック部３７は例えば図７に示した構成を備えていて、画像データの階調値に応じて図４に示した駆動制御信号を出力する。
【００５５】
次に図４から図７を用いてロジック部３７の動作を説明する。図４はロジック部３７の出力する駆動制御信号を説明するタイミングチャートである。図５及び図６はロジック部３７の動作を説明するタイミングチャートである。図７はロジック部３７の構成の一例を示すブロック図である。
【００５６】
ＷＩＤ波形作成部３７ｂは図５にしめす波形ＷＩＤ０からＷＩＤ３を作成して、アンド回路３７ｃから３７ｆの入力端子の一方に波形ＷＩＤ０からＷＩＤ３をそれぞれ一つずつ出力する。
【００５７】
マトリクス３７ａはラッチ３２の出力である画像データに対応してアンド回路３７ｃから３７ｆの入力端子の他方にＨｉレベルの信号を出力する。これにより、画像データの濃度値に対応して波形ＷＩＤ０からＷＩＤ３が適宜選択される。
【００５８】
ＯＲ回路３７ｇはマトリクス３７ａとアンド回路３７ｃから３７ｆにより選択された波形ＷＩＤ０からＷＩＤ３を合成した波形（図６参照）を出力する。
【００５９】
フリップフロップ３７ｈはクロック信号ＣＬＯＣＫの立ち下がりでＯＲ回路３７ｇの同期出力を作成する。図６に示したようにラッチ３２の出力した画像データが０階調の場合は波形ＷＩＤ０からＷＩＤ３は選択されず、ＯＲ回路３７ｇの出力はＬｏｗレベルのままに遷移する。画像データが１階調の場合は波形ＷＩＤ０だけが選択されて４発目のクロック信号ＣＬＯＣＫの立ち下がりに同期して１クロック信号ＣＬＯＣＫ分Ｈｉレベルを出力し、他の期間はＬｏｗレベルを出力する。さらにもう一例画像データが４階調の場合はＯＲ回路３７ｇの出力は波形ＷＩＤ１とＷＩＤ２が選択された出力であるから、１、３、５、７発目のクロック信号ＣＬＯＣＫの立ち下がりに同期してＨｉレベルを出力し、２、４、６、８発目のクロック信号ＣＬＯＣＫの立ち下がりに同期してＬｏｗレベルを出力する。
【００６０】
この階調制御ブロック３３により、複数ビットの並列データをシリアルデータである１ビットの間欠したデータに変換する。
【００６１】
図３に再度戻って説明する。選択ゲート３４は本発明の選択手段に係り、ヘッド１７の各ノズルを奇数番目、偶数番目の２組に分けて、順次駆動する為の切替えを行う。選択ゲート３４はアンドゲートを１２８個パラレルにして、入力端子の一方に各階調制御ブロック３３の出力端子を接続し、他方の入力端子は制御回路に接続してある。Ｘ、Ｙは記録を行うヘッド１７のノズルを選択的に用いるための選択信号であり、制御回路２３より出力される。本実施の形態では、選択信号Ｘ、Ｙを用いて記録手段を奇数番目、偶数番目の２組に分けて、交互に駆動、つまり噴射する。この駆動法により１画素分、つまり最大で１６個のインク滴を打つ毎に、隣のノズルよりインク噴射が行われる。これは、各ノズルにより噴射特性が異なる場合、全てのノズルを連続して使用すると画像にスジムラ等が生じることを考慮するもので、前述のような交互に噴射させる駆動方式によりスジムラ等を抑制することができる。この例では、奇数、偶数の２組としたが、２組以上にノズルヘッド１７を分けてもよい。
【００６２】
レベルシフタ３５は選択ゲートの出力である駆動信号をピエゾの駆動に必要な０から電源電圧迄にレベルシフトする。
【００６３】
レベルシフタ３５の出力がＨｉの状態のとき、ドライバ３６より駆動信号が出力される。一方レベルシフタ３５の出力がＬｏｗの状態になると駆動信号が出力されない。
【００６４】
ドライバ３６の出力端子は、ヘッド１７の対応した各ノズルのピエゾ素子に接続され、ドライバ３６より駆動信号が与えられると、接続されたノズルのピエゾ素子によりインクを噴出し、駆動信号が与えられない場合は、この端子に接続されたノズルのピエゾ素子によるインクの噴出は行われない。
【００６５】
図４は、全８階調の噴射を行う駆動信号の発生を説明するタイミングチャートである。
【００６６】
リセット信号ＲＳＴによって階調制御ブロック３３はリセットされて、ラッチ３２の画像データに応じた駆動制御信号を出力する。図には０階調から７階調までの各階調での駆動制御信号をしめしてあり、一画素に対してこれらの駆動制御信号から選択された一つの波形が階調制御ブロック３３から出力される。
【００６７】
８階調の出力画像であれば画素当たりのインク滴の噴出数は、０発から７発になる。クロック信号ＣＬＯＣＫの８周期分を考えると、Ｌｏｗレベルの状態は７回現れる。従って本実施の形態では、１階調の出力で１発のインク滴を噴出する際には、７回のＬｏｗレベルの丁度中間である４回目のＬｏｗレベルに同期してインクが噴出されるように、４発目のクロック信号ＣＬＯＣＫの立ち下がりに同期して駆動制御信号を出力するようにした。また４階調の際は４回インク滴を噴出するのに、噴出動作と非噴出動作が交互に現れるように、１、３、５、７発目のクロック信号ＣＬＯＣＫの立ち下がりに同期して駆動制御信号を出力するようにした。また５階調以上最大濃度未満では、連続してインク滴を噴出する期間が生じてしまうが、非噴出期間が連続しないようにしてある。
【００６８】
また駆動制御信号のＨｉレベルの状態が、図上で左右対称になるようにした。即ち１画素分のクロック信号ＣＬＯＣＫのクロック数の丁度半分のタイミングに同期して１階調の時の駆動制御信号を出力し、２階調以上では、丁度半分のタイミングに同期したクロック信号ＣＬＯＣＫから同じクロック数を増減したタイミングで駆動制御信号がＨｉレベルになるようにした。
【００６９】
階調制御ブロック３３の出力がＨｉであれば、選択ゲート３４、ひいてはレベルシフタ３５はＨｉであるから、ドライバ３６から駆動信号が出力される。そして、ヘッド１７はインクを噴出して記録紙Ｐに記録することとなる。クロック信号ＣＬＯＣＫが８発に至ると、再度リセット信号ＲＳＴによって階調制御ブロック３３がリセットされて、次の画素の出力に移る。
【００７０】
次に図８と図９を用いて本実施の形態のヘッドドライバー１６を備えるインクジェットプリンタの出力画像と従来のインクジェットプリンタの出力画像との差を比較して説明する。
【００７１】
図８は従来のインクジェットプリンタの出力した１画素と、ヘッドドライバー１６を備えるインクジェットプリンタの出力した１画素を拡大して並べた状態の概念図である。図９は図８で用いたものよりもそれぞれ一発当たりのインク量が少ない従来のインクジェットプリンタの出力した１画素と、ヘッドドライバー１６を備えるインクジェットプリンタの出力した１画素を拡大して並べた状態の概念図である。
【００７２】
従来のインクジェットプリンタではインク噴出のタイミングが連続し出力されるので図８（ａ）のように、主走査方向の記録開始端側から順次インク滴が重なり合って記録紙に付着する。図には２階調から６階調までの概念を示してある。またｄ１からｄ６はそれぞれの画素での１ドット目から６ドット目までのインク滴を示した。インク滴に重なりあいが生じているのでインク噴出数を増やしても２発目以降のインク付着面積は一発目のインク付着面積の整数倍にはなっていない。
【００７３】
これに対してヘッドドライバー１６によって出力した図８（ｂ）の画像では２階調から４階調まではインク滴が主走査方向に振り分けられているので互いに重なりあいが発生していない。従って出力画像のインク付着面積は一発目のインク付着面積の整数倍となっている。従って階調変化が極めて正確な出力画像がえられる。
【００７４】
また図８（ａ）の例では、０階調の場合を除いて主走査方向の記録開始端側には必ずインクが付着している。従って、２次元画像を出力すると主走査方向と直交する方向（副走査方向）にスジムラが観察される。
【００７５】
一方ヘッドドライバー１６を用いれば、一発目は画素の中心に付着する分、副走査方向のスジムラが軽減される。
【００７６】
図９は１ドット当たりのインクの噴出量を図８の例よりも少なくした場合の出力画像を示してある。図９（ａ）は従来のインクジェットプリンタの出力画像の例であり、図９（ｂ）はヘッドドライバー１６を用いたインクジェットプリンタの出力画像の例である。本発明はインクジェットプリンタの噴出するインク滴が細かい程に効果的である。また、光沢紙等のインクがしみ込みにくい記録媒体を用いた場合も出力画像のインク付着面積は一発目のインク付着面積の整数倍となって、階調変化が極めて正確な出力画像がえられる。
【００７７】
以上は具体例であるが、ヘッド１７よりこの各階調の駆動信号に応じた液滴が噴射され、階調記録が行われる。順次インク滴は記録紙Ｐに記録され、液滴数に応じた面積の記録が可能となり、階調記録が行われる。そしてシフトレジスタ３１からラッチ３２に次の画素の画像データがラッチされるとＬＯＡＤ信号が再度立ち上がり、画像データの値とカウンタ値の比較結果に応じてリアルタイムにインクの液滴数に応じてＨｉレベルの期間が変化する駆動信号が出力されるのである。
【００７８】
このように階調制御ブロック３３でパラレル信号をシリアル信号に変換しているので、本発明の第１の記憶手段にかかるシフトレジスタ３１、本発明の第２の記憶手段にかかるラッチ３２とも４ｂｉｔのパラレルデータを扱える構成をとることができ、制御基板９からヘッドドライバー１６へ画像データをパラレルに転送する事が可能となったものである。
【００７９】
ここで、図１０を用いて、他の実施形態を説明する。
【００８０】
図１０は、図３で示したヘッドドライバーの変形例である。この図１０は、図３における本発明の第２のメモリの一例であるラッチ３２を省略して構成した例である。図３と同じ番号は同様の構成である。以下図３との相違する部分につき説明する。
【００８１】
この図において、ヘッド１７によるインク噴出動作を開始するにあたり、まず、ＣＬＫＩＮに同期してＤＡＴＡ０〜ＤＡＴＡ３が第１のメモリ（１２８ビット×４シフトレジスタ）に順次入力される。１２８個のレジスタに全て入力が終わった段階でＣＬＫＩＮの入力を停止し、レジスタの内容を固定する。
【００８２】
この状態で、上記第１のメモリは、前述の第２のメモリと同じ状態になる。すなわち、各４ビットのレジスタは、階調制御ブロック３３により濃度値に対応した駆動制御信号が選択ゲートへ入力される。
【００８３】
レジスタ内のデータが階調制御ブロック３３により、パラレル−シリアル変換を終了した段階で、この第１メモリへのデータ入力、つまりＣＬＫＩＮが解除され、次のデータが入力可能な状態となる。
【００８４】
この例では、第１のメモリにデータ入力を行っている期間は、ヘッド１７からインクの噴出はできないが、このデータ入力を行っている期間、つまり転送時間が、インク噴出期間に比較して充分短い場合は、第２のメモリを有しないでほぼ同じ効果を期待することができる。
【００８５】
図１１は本発明をラインヘッドを有するインクジェットプリンタ１００に適用した例の主要部を示す斜視図である。
【００８６】
ラインヘッド１１７は一色あたり１２８個のノズルを樹脂性の内ケース１１７Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ中に主走査方向に沿って配列したものを、更に副走査方向に４個重ねて外ケース１１７ａ中に納めてある。同じく外ケース１１７ａ中に納めた本発明の多階調プリンタの駆動装置に係るヘッドドライバー１６によって液滴の噴出動作を制御される。
【００８７】
紙搬送機構８はインクジェットプリンタ１と同じく搬送モータ８ａ搬送ローラー対８ｂ、搬送ローラー対８ｃによって記録紙Ｐを副走査方向に搬送する。その他の、制御基板９、ＩＣ化したヘッドドライバー１６等の構成はインクジェットプリンタ１と同様である。インクジェットプリンタ１００はインクジェットプリンタ１と同様にパーソナルコンピュータ等から転送された画像データをラインメモリ１３に転送し、ラインメモリ１３からは画素あたり４ｂｉｔの階調で表現される画像データをフレキシブルケーブル５によって接続したヘッドドライバー１６に転送する。そしてヘッドドライバー１６はトリガーイン信号ＴＲＧＩＮが入力されると、インクジェットプリンタ１のヘッドドライバー１６と同様にノズルヘッド１７からインクを噴出させて記録紙Ｐに記録を実行する。
【００８８】
図１２は本発明の多階調プリンタの駆動装置に係るヘッドドライバーの他の例の主要部を説明するブロック図である。
【００８９】
ヘッドドライバー１６の例では、一画素を構成する４ｂｉｔの階調データが制御基板９から４ｂｉｔのデータ信号線によって一画ずつ順次転送される例であった。これに対して、ヘッドドライバー１１６は１２８ｂｉｔのデータ信号線によって、１２８画素の４ｂｉｔの階調データの下位ビットから順次転送される例である。なお図３と同じ構成部材は同じ符号を付してある。
【００９０】
ラインメモリ１３から１画素が複数ビット、ここでは４ビットからなる階調画像データが、下位ビットから順次パラレルに転送されてくる。図１２のブロック図では、第一番目の１２８ｂｉｔの下位ビットデータＤＡＴ０〜ＤＡＴ１２７が１２８ビットのデータ信号線を転送されている状態を示した。
【００９１】
シフトレジスタ１３１はノズルヘッド１７での１回の噴射に相当する数の画素の画像データを記憶できる容量を持っている。本実施の形態でも副走査方向に並んだ１２８画素分の画像データを記憶する。キャリッジ２が記録に適した位置に達すると、制御回路２３はＬＯＡＤ信号を出力し、ラッチ３２はこのＬＯＡＤ信号を受けると直ちにシフトレジスタ３１から並列に出力された画像データをラッチする。
【００９２】
そして、ラッチ３２はヘッドドライバー１６と同様に階調制御ブロック３３に対して画像データを出力する。ヘッドドライバー１１６の他の動作はヘッドドライバー１６と同様であるので、ここでは特に説明しない。ヘッドドライバー１６は１画素当たりの階調分だけ転送速度を向上する例であったのに対して、本例のヘッドドライバー１１６は、ノズルヘッド１７が有するノズルの数分だけ転送速度を向上させる例である。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば階調情報を持った並列データを並列データのままヘッドドライバーに転送し、処理するため、階調記録を高速に行えるようになった。また階調を持った並列データに応じて位置情報信号出力手段で記録画素内での記録位置が振り分けられたシリアル、即ち１ビットの間欠したデータに変換することで、記録手段で記録するデータに変換し、階調記録を行うので階調記録を高速に行える。
【００９４】
加えて階調を表現する複数のビットは常に格子点または目標位置に対して振り分けられて記録される。このため、各画素で重なり合いを防止して正確に階調変化をとることが行えるようになった。また、各画素での記録位置が振り分けられるので複数の画素を記録したさいの出力画像に縞状のノイズが現れることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェットプリンタ１の主要部を示す斜視図。
【図２】インクジェットプリンタ１の回路ブロック図。
【図３】ヘッドドライバーのブロック図。
【図４】ロジック部３７の出力する駆動制御信号を説明するタイミングチャート。
【図５】ロジック部３７の動作を説明するタイミングチャート。
【図６】ロジック部３７の動作を説明するタイミングチャート
【図７】ロジック部３７の構成の一例を示すブロック図。
【図８】従来のインクジェットプリンタの出力した１画素と、ヘッドドライバー１６を備えるインクジェットプリンタの出力した１画素を拡大して並べた状態の概念図。
【図９】図８で用いたものよりもそれぞれ一発当たりのインク量が少ない従来のインクジェットプリンタの出力した１画素と、ヘッドドライバー１６を備えるインクジェットプリンタの出力した１画素を拡大して並べた状態の概念図。
【図１０】ヘッドドライバーのブロック図。
【図１１】インクジェットプリンタ１００の主要部を示す斜視図。
【図１２】ヘッドドライバーのブロック図。
【符号の説明】
１  インクジェットプリンタ
２  キャリッジ
５  フレキシブルケーブル
７  エンコーダ
９  制御基板
１１  ＣＰＵ
１２  ページメモリ
１３  ラインメモリ
１４  インターフェース
１５  駆動波形発生回路
１６  ヘッドドライバー
１７  ヘッド
１９  サーミスタ
２３  制御回路
３１  シフトレジスタ
３２  ラッチ
３３  階調制御ブロック
３４  選択ゲート
３５  レベルシフタ
３６  ドライバ
３７  ロジック部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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