(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピエゾ素子を用いた複数のノズルよりインクを吐出させて印字を行うようにしたインクジェット印字装置において、
上記各ノズルのピエゾ素子ごとにこの各ピエゾ素子の駆動波形を生成する波形生成回路を独立して接続し、
この各波形生成回路のそれぞれに、この各波形生成回路に駆動タイミング信号を入力する制御信号発生部を接続し、
制御信号発生部から上記駆動タイミング信号のほかに、印字データ用ラッチ信号と、印字データ用クロック信号と、インク吐出量の大小による階調を含む複数ビットの印字データ信号と、このインク吐出量の大小による階調を含む印字データ信号による印字の濃度を補正する階調を含む複数ビットの印字データ信号を出力するようにし、
上記印字データ用ラッチ信号が入力するラッチと印字データ用クロック信号が入力するシフトレジスタとからなる制御ロジックを上記印字データ信号のビット数分設け、
この各制御ロジックのシフトレジスタに上記各ビットの印字データ信号を個別に入力し、
各制御ロジックから上記各ビットの印字データ信号を印字データ用ラッチ信号をトリガとして上記各波形生成回路に入力するようにし、
インク吐出量の大小による階調を含む印字データ信号を、各制御ロジックより各波形生成回路に入力することにより各波形生成回路にて、この印字データ信号に基づく駆動波形を生成してこれに応じた量のインクを各ピエゾ素子に供給して印字を行い、この印字の濃淡を検出し、この検出した印字の濃淡に応じてこの印字濃度を補正する階調を含む印字データ信号を各制御ロジックより各波形生成回路に入力して、上記インク吐出量の大小による階調を含む印字データ信号による印字の濃度を補正するようにした
ことを特徴とするインクジェット印字装置。
【請求項２】
制御信号発生部から出力されるインク吐出量の大小による階調を含む印字データ信号を２ビットとし、インク吐出量の大小による階調を含む印字データ信号による印字の濃度を補正する階調を含む印字データ信号を２ビットとし、各２つずつのビットを組み合わせた印字データ信号による階調のそれぞれを制御ロジックから波形生成回路を経由して各ピエゾ素子に入力するようにしたことを特徴とする請求項１記載のインクジェット印字装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピエゾ素子（電気機械変換素子）を用いてインクの吐出を行うインクジェット印字装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のピエゾ方式のインクジェット印字装置は、インクノズルを構成する各ピエゾ素子に対してそれぞれ独立した駆動波形を印加するのが不可能であった。そのため、印字結果に階調をつけるためには、マルチドロップと呼ばれる方式で１回の印字タイミングで１回吐出させ、かつ複数回の印字タイミングによる吐出で、１画素に対して吐出させる回数によりインクの量を制御して印字の階調表現を得ていた。
【０００３】
例えば、この種のインクジェット印字装置として特許文献１に開示された技術によると、図１に示すように、多数個のピエゾ素子ＰＺＴ１〜ＰＺＴｍのそれぞれの一方の電極を共通電極Ｃｏｍとし、それぞれの他方の電極を各ピエゾ素子ＰＺＴ１〜ＰＺＴｍごとに個別化した個別電極としている。そして、上記共通電極Ｃｏｍには低インピーダンス出力回路ａを介して波形生成回路ｂが接続されている。一方各ピエゾ素子ＰＺＴ１〜ＰＺＴｍの各個別端子には制御ロジックｃの各出力端子Ｄ０１〜Ｄ０ｍに接続されている。
【０００４】
上記波形生成回路ｂには、マイクロコンピュータＣＰＵにて構成される制御信号発生部ｄから駆動波形を生成するためのタイミングを決める駆動タイミング信号（ＳＴＢ）のほかに、駆動波形の駆動電圧Ｖｐを調整選択するためのＶｐ制御信号（ＳＶｐ１〜ＳＶｐ３）と、駆動波形の立ち上がり時定数Ｔｒを調整選択するためのＴｒ制御信号（ＳＴｒ１〜ＳＴｒ３）等が入力され、これらの入力信号によって低インピーダンス出力回路ａから駆動電圧Ｖｐが異なり、従って波形高さが異なる３個の駆動波形Ｐ１〜Ｐ３が上記共通電極Ｃｏｍに出力されるようになっている。
【０００５】
一方、制御ロジックｃのｍビットシフトレジスタｃ２には、制御信号発生部ｄから印字データ信号と印字データ用クロック信号が入力され、また１〜ｍのビットを選択するｍビットラッチｃ１に印字データ用ラッチ信号が入力されるようになっている。なおこのときのｍは例えば６４である。
【０００６】
これにより、制御信号発生部ｄよりｍビットの印字データ信号をｍビットシフトレジスタｃ２に入力し、これをラッチ信号でラッチし、これと共に駆動タイミング信号（ＳＴＢ）にて波形生成回路ｂを動作させて駆動波形Ｐ１を発生させると、このときにｍビットラッチｃ１にて吐出を指定されたＤ０１〜Ｄ０ｍのいずれかのＰＺＴの他方の端子がＧＮＤレベルになり、この指定されたＰＺＴにＰ１の駆動波形が印加され、このＰＺＴのノズルから上記駆動波形Ｐ１に応じた量のインクが吐出されるようになっている。
【０００７】
同様に、Ｐ２あるいはＰ３の駆動波形を発生させると共に、ｍビットラッチにて吐出が指定されたＰＺＴにＰ２あるいはＰ３の駆動波形が印加され、このＰＺＴのノズルからこの駆動波形Ｐ２あるいはＰ３に応じた量のインクが吐出されるようになっている。
【０００８】
このときの各ノズルのＰＺＴへの駆動波形は図２に示すようになり、１回吐出時の駆動波形と、２回及び３回吐出時のそれと数が異なるものの同一波形が印加されるようになっている。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１３８４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記したように、上記の従来技術にあっては、階調制御を行いながら印字を行う場合、マルチドロップといわれる手法を用い、特定のノズルより吐出されるインキ量が同じであるならば、同じ駆動波形を印加している。
【００１１】
しかしながら、インクをノズルヘッドのインク室に吸引して吐出させる場合のインク吐出量は、インク室の容積と、ピエゾ素子に印加される電圧（駆動波形）に対してのこれの変移量が影響する。
【００１２】
そして上記ノズルヘッドの各ノズルに対するインク室の容積は、これの製造過程等によりバラツキが生じることが多く、このためピエゾ素子に同じ駆動波形を印加しても必ずしも同じインク量が各ノズルより吐出するとは限らない。特に階調印字を行う場合、階調の度合いにより各ノズルより吐出されるインク量が異なるように制御されるが、このときに上記したように、ノズルから吐出されるインク量が制御された量と異なると、特定のノズルより吐出されるインクの量が指定した階調のインク吐出量よりも多く、あるいは少なくなってそれぞれ隣接する別の階調と同じになってしまうことが発生する。
【００１３】
このため上記した従来の技術では精度のよい階調印字の提供ができず、高品位の印字物の提供ができなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記従来技術の課題を解決して上記インク室の容積のバラツキに関係なく、各ノズルの印字階調に応じた量のインクを正確に吐出できるようにしたインクジェット印字装置を提供しようとするもので、その構成は、ピエゾ素子を用いた複数のノズルよりインクを吐出させて印字を行うようにしたインクジェット印字装置において、各ノズルのピエゾ素子ごとにこの各ピエゾ素子の駆動波形を生成する波形生成回路を独立して接続し、
この各波形生成回路のそれぞれに、この各波形生成回路に駆動タイミング信号を入力する制御信号発生部を接続し、制御信号発生部から上記駆動タイミング信号のほかに、印字データ用ラッチ信号と、印字データ用クロック信号と、インク吐出量の大小による階調を含む複数ビットの印字データ信号と、このインク吐出量の大小による階調を含む印字データ信号による印字の濃度を補正する階調を含む複数ビットの印字データ信号を出力するようにし、上記印字データ用ラッチ信号が入力するラッチと印字データ用クロック信号が入力するシフトレジスタとからなる制御ロジックを上記印字データ信号のビット数分設け、この各制御ロジックのシフトレジスタに上記各ビットの印字データ信号を個別に入力し、各制御ロジックから上記各ビットの印字データ信号を印字データ用ラッチ信号をトリガとして上記各波形生成回路に入力するようにし、インク吐出量の大小による階調を含む印字データ信号を、各制御ロジックより各波形生成回路に入力することにより各波形生成回路にて、この印字データ信号に基づく駆動波形を生成してこれに応じた量のインクを各ピエゾ素子に供給して印字を行い、この印字の濃淡を検出し、この検出した印字の濃淡に応じてこの印字濃度を補正する階調を含む印字データ信号を各制御ロジックより各波形生成回路に入力して、上記インク吐出量の大小による階調を含む印字データ信号による印字の濃度を補正するようにした構成になっている。
【００１５】
そして上記インクジェット印字装置において、制御信号発生部から出力されるインク吐出量の大小による階調を含む印字データ信号を２ビットとし、インク吐出量の大小による階調を含む印字データ信号による印字の濃度を補正する階調を含む印字データ信号を２ビットとし、各２つずつのビットを組み合わせた印字データ信号による階調のそれぞれを制御ロジックから波形生成回路を経由して各ピエゾ素子に入力するようにした。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、１回の印字タイミングでも、各ノズルのピエゾ素子ごとに独立して設けた波形生成回路を介して各印字上方が独立して入力されると共に、インク吐出量の大小による印字データ信号に基づいて印字された印字に濃淡がある場合に、これの濃淡の度合に応じて、これを補正する印字データが出力されることにより、各ノズルのインク室の容積にバラツキがあり、またピエゾ素子へ印加される電圧（駆動波形）に変移があっても各ノズルから、これの印字階調に応じた量のインクを正確に吐出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の最良の実施の形態を図３以下に基づいて説明する。
【００１８】
図中ＰＺＴ１〜ＰＺＴｍは、インクジェット記録ヘッドのノズルヘッドに設けられる１〜ｍ個の各ノズルよりのインク吐出を駆動するために、各ノズルのインク室に接続して設けられるピエゾ素子（電気機械変換素子）である。以下の説明で、これを各ノズルと同意語で示す場合がある。そしてこのピエゾ素子ＰＺＴ１〜ＰＺＴｍのそれぞれの一方の端子はＧＮＤに接地されており、またそれぞれの他方の端子は波形駆動回路Ａの低インピーダンス出力回路１１〜１ｍ、波形生成回路２１〜２ｍを介してマイクロコンピュータＣＰＵにて構成される制御信号発生部３に接続されている。この制御信号発生部３から上記波形生成回路２１〜２ｍのそれぞれに駆動タイミング信号（ＳＴＢ）が入力されるようになっている。なお、上記ｍはノズルの数を示し、例えば６４である。
【００１９】
図中４１〜４４はそれぞれｍビットシフトレジスタ４ａとｍビットラッチ４ｂとからなる制御ロジックである。そして、各制御ロジック４１〜４４のそれぞれのｍビットラッチ４ｂには制御信号発生部３から印字データ用ラッチ信号が入力され、ｍビットシフトレジスタ４ａには印字データ用クロック信号が入力されるようになっている。
【００２０】
また、上記制御信号発生部３では、階調を含む印字情報が各ノズルの波形生成回路２１〜２ｍあての４ビットの印字データ信号Ｄ０１〜ｍ、Ｄ１１〜ｍ、Ｄ２１〜ｍ、Ｄ３１〜ｍに変換され、このうちのＤ０ビットの各印字データ信号が第１の制御ロジック４１のｍビットシフトレジスタ４ａに、Ｄ１ビットの各印字データ信号が第２の制御ロジック４２のｍビットシフトレジスタ４ａに、Ｄ２ビットの各印字データ信号が第３の制御ロジック４３のｍビットシフトレジスタ４ａに、Ｄ３ビットの各印字データ信号が第４の制御ロジック４４のｍビットレジスタ４ａにそれぞれ入力されようになっている。
【００２１】
ここで、上記４ビットの印字データ信号において、印字データ信号Ｄ０とＤ１を階調を含む印字データとして表１に示すように定義する。
【００２２】
【表１】
0004610935.tif 000002
【００２３】
また、ここで他の印字データ信号Ｄ２，Ｄ３を階調を含む印字データとして表２に示すように定義する。
【００２４】
【表２】
0004610935.tif 000003
【００２５】
上記表１にて示される２つのビットＤ０とＤ１を組み合わせた印字データ信号による階調０〜３のそれぞれが波形生成回路を経由して入力された各ピエゾ素子ＰＺＴ１〜ＰＺＴｍの駆動波形は図４に示すようになり、階調０が入力された例えば第１のピエゾ素子ＰＺＴ１の駆動波形の高さは「０」になり、階調１が入力された第２のピエゾ素子ＰＺＴ２の駆動波形の高さは「小」となり、階調２が入力された第３のピエゾ素子ＰＺＴ３の駆動波形の高さは「中」となり、階調３が入力された第４のピエゾ素子ＰＺＴ３の駆動波形の高さは「大」となり、各ピエゾ素子からは上記駆動波形の高さに応じた量のインクが吐出されるようになっている。
【００２６】
上記構成において、階調を含む印字情報は制御信号発生部３にて４ビット（Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）の印字情報に変換されてそれぞれのビットがそれぞれに対応する制御ロジック４１〜４４に入力される。そしてこの各制御ロジック４１〜４４の印字情報Ｄ０−１，Ｄ１−１，Ｄ２−１，Ｄ３−１が第１波形生成回路２１に、及びＤ０−２，Ｄ１−２，Ｄ２−３，Ｄ３−４の印字信号が第２の波形生成回路２２に、以下同様にＤ０−ｍ，Ｄ１−ｍ，Ｄ２−ｍ，Ｄ３−ｍがｍ番目の波形成形回路２ｍに入力される。
【００２７】
上記印字データ信号Ｄ０とＤ１による各階調の駆動波形は、各制御ロジック４１〜４４に入力される印字データ用ラッチ信号をトリガとしてそれぞれのシーケンスが開始される。また、各駆動源は駆動タイミング信号（ＳＴＢ）の立ち上がりの間にわたって出力される。
【００２８】
上記印字データ信号Ｄ０とＤ１による各階調のための駆動波形は、各ピエゾ素子の波形生成回路２１〜２ｍに個別に印加され、従って各ピエゾ素子ＰＺＴ１〜ＰＺＴｍへ供給される（吸入される）インクは、それぞれピエゾ素子ＰＺＴ１〜ＰＺＴｍの容積差に関係なく指示された量だけ供給される。
【００２９】
そのため、ピエゾ素子にて駆動されるノズルヘッドのインク室の容積にバラツキがあり、例えば設計値より大きい場合には、これに上記各階調０〜３に制御された量のインクが供給されても、インクノズルより吐出されるインクの量は所定量吐出されず、従って印字の濃度が規定の濃度より淡くなり、またインク室が設計値より小さい場合の印字は逆に濃くなる。この各インクノズルによる各階調０，１，２，３における印字の濃淡は目視にて、あるいは濃度検出器にて検出して、これの濃度が「正常」、「淡い」、「より淡い」、「濃い」の４種類の濃度を検出する。またこのとき、各ピエゾ素子ＰＺＴ１〜ＰＺＴｍに個別に印加される駆動波形（電圧）に変移がある場合にも同様に印字濃度が変化してしまう。
【００３０】
そして、例えば第１のノズルによる印字の階調が、例えば淡い場合には、その度合いにより、これの波形生成回路２１に上記Ｄ０，Ｄ１の印字情報のほかに表２に基づいて、０ビットのＤ２−１と１ビットのＤ３のＤ３−１を、あるいは１ビットのＤ２−１と１ビットのＤ３−１を上記波形生成回路２１に入力する。これにより図４に示される階調３の波形に図５で示される「多く」、あるいは「より多く」の場合の波形が重ねられてインクの吐出量も増加し、第１のノズルによる印字は濃くなって上記の淡い状態から補正される。
【００３１】
また、上記印字が「濃い」ときには０ビットのＤ２−１と０ビットのＤ３−１を入力させて図５で示される「より少なく」の場合の波形を重ねて上記印字の濃度を補正する。
【００３２】
なお、このときの駆動波形は階調２の波形より波高値は高いものとする。同様に、例えば階調２における「より少なく」の場合の波高値は階調１より高く、また「より多く」の場合の波高値の階調３の波高値より低いものとする。
【００３３】
図６（ａ）は制御信号発生部３の作動タイミングを示すもので、駆動タイミング信号（ＳＴＢ）は例えば１０ＫＨｚで出力し、これのデータ設定部を含む前半において、図６（ｂ）に示すように、各ピエゾ素子ごとの印字情報Ｄ３，Ｄ２，Ｄ１，Ｄ０を印字データクロック信号の発信に伴って出力する。そして上記各印字情報が各制御ロジック４１〜４４のシフトレジスタ４ｂに入力した後に印字データ用ラッチ信号が入力されてこれがラッチされる。
【００３４】
上記したように、この実施の形態では各ノズルの印字階調に応じて、各ノズルのインク室の容積、ピエゾ素子へ印加される印字情報に対する変移量を考慮した駆動波形が各ノズル、すなわちピエゾ素子に対して独立して印加される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来のノズルヘッド駆動制御部を示すブロック図である。
【図２】従来のノズルヘッド駆動制御部による駆動波形を示す説明図である。
【図３】本発明に係るノズル駆動制御部を示すブロック図である。
【図４】本発明に係るノズル駆動制御部による駆動波形を示す説明図である。
【図５】補正波形を示す説明図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は本発明におけるノズル駆動制御部における各情報信号の出力を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ…波形駆動回路、ＰＺＴ１〜ＰＺＴｍ…ピエゾ素子、１１〜１ｍ…低インピーダンス出力回路、２１〜２ｍ…波形生成回路、３…制御信号発生部、４１〜４４…制御ロジック、４ａ…ｍビットシフトレジスタ、４ｂ…ｍビットラッチ。
【図１】
0004610935.tif 000004
【図２】
0004610935.tif 000005
【図３】
0004610935.tif 000006
【図４】
0004610935.tif 000007
【図５】
0004610935.tif 000008
【図６】
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