(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に対して記録するドット位置を制御可能なインクジェットヘッドと、
１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々同一径のドットのインク粒子を噴出するための駆動波形を生成する駆動波形生成部と、
前記１画素の周期内で前記駆動波形を選択する複数ビットの印字データを生成する印字データ生成部と、
前記印字データに従い前記駆動波形を選択して、前記ヘッドのノズルを駆動するヘッド駆動部とを有し、
前記印字データ生成部は、前記１画素の階調レベルに応じた印字データを生成し、且つスムージングパターンに応じた印字データを生成するデコーダを有し、
前記階調レベルに応じた印字データは、
前記階調レベルが１の場合、画素の中心に対応するドットが割り当てられるように前記整数分の１周期の駆動波形を選択し、
前記階調レベルが１より大きい場合、その階調レベルよりも１段階低い階調レベルのときに選択されたドットの割り当てをすべて含むとともに、それらに隣接する方向に、次のドットが割り当てられるように、前記整数分の１周期の駆動波形を選択するものであり、 前記駆動波形生成部は、
１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々第１の同一径のドットのインク粒子を噴出するための第１の駆動波形を生成する第１の駆動波形生成部と、
１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々第２の同一径のドットのインク粒子を噴出するための第２の駆動波形を生成する第２の駆動波形生成部とを有し、
前記第１の同一径は、前記第２の同一径よりも大きく、前記第１の駆動波形の周期は、前記第２の駆動波形の周期の２倍であり、
前記ヘッド駆動部は、
前記印字データに従い、前記第１の駆動波形又は前記第２の駆動波形を選択して、前記ヘッドのノズルを駆動する駆動部を有することを特徴とするオンデマンド・インクジェットプリンタ。
【請求項２】
請求項１に記載のオンデマンド・インクジェットプリンタにおいて、
前記スムージングパターンは、
印字すべき前記画素の配置に応じて、パターンの端部に生成されるドットの径を前記第１の同一径もしくは前記第２の同一径になるよう指定することを特徴とするオンデマンド・インクジェットプリンタ。
【請求項３】
記録媒体に対して記録するドット位置を制御可能なインクジェットヘッドの駆動装置において、
１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々同一径のドットのインク粒子を噴出するための駆動波形を生成する駆動波形生成部と、
前記１画素の周期内で前記駆動波形を選択する複数ビットの印字データを生成する印字データ生成部と、
前記印字データに従い前記駆動波形を選択して、前記ヘッドのノズルを駆動するヘッド駆動部とを有し、
前記印字データ生成部は、前記１画素の階調レベルに応じた印字データを生成し、且つスムージングパターンに応じた印字データを生成するデコーダを有し、
前記階調レベルに応じた印字データは、
前記階調レベルが１の場合、画素の中心に対応するドットが割り当てられるように前記整数分の１周期の駆動波形を選択し、
前記階調レベルが１より大きい場合、その階調レベルよりも１段階低い階調レベルのときに選択されたドットの割り当てをすべて含むとともに、それらに隣接する方向に、次のドットが割り当てられるように、前記整数分の１周期の駆動波形を選択するものであり、
前記駆動波形生成部は、
１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々第１の同一径のドットのインク粒子を噴出するための第１の駆動波形を生成する第１の駆動波形生成部と、
１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々第２の同一径のドットのインク粒子を噴出するための第２の駆動波形を生成する第２の駆動波形生成部とを有し、
前記第１の同一径は、前記第２の同一径よりも大きく、前記第１の駆動波形の周期は、前記第２の駆動波形の周期の２倍であり、
前記ヘッド駆動部は、
前記印字データに従い、前記第１の駆動波形又は前記第２の駆動波形を選択して、前記ヘッドのノズルを駆動する駆動部を有することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載のインクジェットヘッドの駆動装置において、
前記スムージングパターンは、
印字すべき前記画素の配置に応じて、パターンの端部に生成されるドットの径を前記第１の同一径もしくは前記第２の同一径になるよう指定することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動装置。
【請求項５】
記録媒体に対して記録するドット位置を制御可能なインクジェットヘッドの駆動方法において、
１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々同一径のドットのインク粒子を噴出するための駆動波形を生成する駆動波形生成工程と、
前記１画素の周期内で前記駆動波形を選択する複数ビットの印字データを生成する印字データ生成工程と、
前記印字データに従い前記駆動波形を選択して、前記ヘッドのノズルを駆動するヘッド駆動工程とを有し、
前記印字データ生成工程は、前記１画素の階調レベルに応じた印字データを生成し、且つスムージングパターンに応じた印字データを生成する工程を有し、
前記階調レベルに応じた印字データは、
前記階調レベルが１の場合、画素の中心に対応するドットが割り当てられるように前記整数分の１周期の駆動波形を選択し、
前記階調レベルが１より大きい場合、その階調レベルよりも１段階低い階調レベルのときに選択されたドットの割り当てをすべて含むとともに、それらに隣接する方向に、次のドットが割り当てられるように、前記整数分の１周期の駆動波形を選択するものであり、
前記駆動波形生成工程は、
１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々第１の同一径のドットのインク粒子を噴出するための第１の駆動波形を生成する工程と、
１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々第２の同一径のドットのインク粒子を噴出するための第２の駆動波形を生成する工程とを有し、
前記第１の同一径は、前記第２の同一径よりも大きく、前記第１の駆動波形の周期は、前記第２の駆動波形の周期の２倍であり、
前記ヘッド駆動工程は、
前記印字データに従い、前記第１の駆動波形又は前記第２の駆動波形を選択して、前記ヘッドのノズルを駆動する駆動工程を有することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項６】
請求項５に記載のインクジェットヘッドの駆動方法において、
前記スムージングパターンは、
印字すべき前記画素の配置に応じて、パターンの端部に生成されるドットの径を前記第１の同一径もしくは前記第２の同一径になるよう指定することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術の分野】
本発明は、デマンドに応じてインクを噴射するオンデマンド・インクジェットプリンタ及びその駆動方法、駆動装置に関し、特に、画素毎の階調表現やエッジのスムージングを可能にするオンデマンド・インクジェットプリンタ及びその駆動方法、駆動装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
インクジェットプリンタは、低価格のプリンタとして広く利用されている。このようなインクジェットプリンタでは、単に文字を印刷するのみではなく、画像を印刷することが要求されている。このため、画素毎の階調表現やエッジのスムージング化が必要となる。
【０００３】
一方、レーザープリンタでは、レーザーのパルス幅変調でドット位置をずらしたり、ドットの大きさを変化でき、容易に実現できる。しかし、インクジェットプリンタでは、ノズル毎にドット位置、ドットの大きさを制御することが容易でない。その理由として，レーザープリンタでは、１本のレーザービームをＯＮ／ＯＦＦすることですべての描画を行うのに対し，インクジェットプリンタは、各ノズルの縦横位置が格子点上に配置されており、各ノズルを駆動する駆動素子に共通の駆動波形が供給されているといったシリアルプリンタ特有のヘッド構成とインクジェットプリンタ特有の駆動方法によるところが大きい。
【０００４】
上記の理由から、ある特定のノズルだけ単独に噴射タイミングをずらすような制御は困難であり、従って単独のドット位置の制御も困難である。各ノズル毎に独立した駆動源を設けてタイミングを制御する方式であれば、技術的には制御可能であるが、多ノズル化が進んでいる現状を鑑みると、回路規模やコスト面から現実的な方式とは言い難い。
【０００５】
また、発熱素子を用いたインクジェットヘッドにおいても、コスト低減のため全ノズルを複数ブロックに分けて複数ノズルを同時に駆動する時分割マトリックス駆動を行うため、特定のノズルだけタイミングをずらすことはピエゾ方式と同様に困難である。
【０００６】
このため、従来からインクジェットヘッドに、階調表現やスムージング表現を与えるための提案がなされている。
【０００７】
第１は、インクの噴射量を変化して、１画素の記録ドットのサイズを変更する方法であり、ドットサイズの変更で、階調表現し、ドットサイズの選択でスムージングを行う（例えば、特開平１１−５２９８号公報、特開平１１−７８００５号公報等）。
【０００８】
第２は、１画素を異なる径の複数のドットで表現し、ドット数を変えて、階調表現するものである（例えば、特開平１１−１１５２５１号公報、特開平１０−８１０１４号公報等）。
【０００９】
しかしながら、従来の第１の駆動方法は、階調数分の駆動波形を必要とし、装置価格を安価にするのが困難である。又、ドットの大きさは変わるが、位置が変わらないため、階調表現は、適切であるが、スムージングには、向いていないという問題がある。
【００１０】
従来の第２の駆動方法は、１画素のドット数は制御できるが、基本的に、第１の従来技術の延長であり、階調数を多数とするため、１画素内に、複数の異なる径のドットを配置するため、階調表現には適しているが、スムージングには、向いていないという問題があり、しかも第１の従来技術と同様に、多数の異なる駆動波形が必要であり、装置価格を安価にするのが困難であるという問題がある。
【００１１】
【発明の開示】
本発明の目的は、階調とスムージングとの両方を適切に表現するためのインクジェットプリンタ、その駆動方法及び駆動装置を提供するにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、少ない種類の駆動波形で、階調とスムージングとの両方を適切に表現するためのインクジェットプリンタ、その駆動方法及び駆動装置を提供するにある。
【００１３】
本発明の更に他の目的は、マルチノズルであっても、容易な制御で、階調とスムージングとの両方を適切に表現するためのインクジェットプリンタ、その駆動方法及び駆動装置を提供するにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のオンデマンド・インクジェットプリンタは、記録媒体に対して記録するドット位置を制御可能なインクジェットヘッドと、１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々同一径のドットのインク粒子を噴出するための駆動波形を生成する駆動波形生成部と、前記１画素の周期内で前記駆動波形を選択する複数ビットの印字データを生成する印字データ生成部と、前記印字データに従い前記駆動波形を選択して、前記ヘッドのノズルを駆動するヘッド駆動部とを有し、前記印字データ生成部は、前記１画素の階調レベルに応じた印字データを生成し、且つスムージングパターンに応じた印字データを生成するデコーダを有し、前記階調レベルに応じた印字データは、前記階調レベルが１の場合、画素の中心に対応するドットが割り当てられるように前記整数分の１周期の駆動波形を選択し、前記階調レベルが１より大きい場合、その階調レベルよりも１段階低い階調レベルのときに選択されたドットの割り当てをすべて含むとともに、それらに隣接する方向に、次のドットが割り当てられるように、前記整数分の１周期の駆動波形を選択するものであり、前記駆動波形生成部は、１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々第１の同一径のドットのインク粒子を噴出するための第１の駆動波形を生成する第１の駆動波形生成部と、１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々第２の同一径のドットのインク粒子を噴出するための第２の駆動波形を生成する第２の駆動波形生成部とを有し、前記第１の同一径は、前記第２の同一径よりも大きく、前記第１の駆動波形の周期は、前記第２の駆動波形の周期の２倍であり、前記ヘッド駆動部は、前記印字データに従い、前記第１の駆動波形又は前記第２の駆動波形を選択して、前記ヘッドのノズルを駆動する駆動部を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明のインクジェットヘッドの駆動装置は、１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々同一径のドットのインク粒子を噴出するための駆動波形を生成する駆動波形生成部と、前記１画素の周期内で前記駆動波形を選択する複数ビットの印字データを生成する印字データ生成部と、前記印字データに従い前記駆動波形を選択して、前記ヘッドのノズルを駆動するヘッド駆動部とを有し、前記印字データ生成部は、前記１画素の階調レベルに応じた印字データを生成し、且つスムージングパターンに応じた印字データを生成するデコーダを有し、前記階調レベルに応じた印字データは、前記階調レベルが１の場合、画素の中心に対応するドットが割り当てられるように前記整数分の１周期の駆動波形を選択し、前記階調レベルが１より大きい場合、その階調レベルよりも１段階低い階調レベルのときに選択されたドットの割り当てをすべて含むとともに、それらに隣接する方向に、次のドットが割り当てられるように、前記整数分の１周期の駆動波形を選択するものであり、前記駆動波形生成部は、１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々第１の同一径のドットのインク粒子を噴出するための第１の駆動波形を生成する第１の駆動波形生成部と、１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々第２の同一径のドットのインク粒子を噴出するための第２の駆動波形を生成する第２の駆動波形生成部とを有し、前記第１の同一径は、前記第２の同一径よりも大きく、前記第１の駆動波形の周期は、前記第２の駆動波形の周期の２倍であり、前記ヘッド駆動部は、前記印字データに従い、前記第１の駆動波形又は前記第２の駆動波形を選択して、前記ヘッドのノズルを駆動する駆動部を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明のインクジェットヘッドの駆動方法は、１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々同一径のドットのインク粒子を噴出するための駆動波形を生成する駆動波形生成工程と、前記１画素の周期内で前記駆動波形を選択する複数ビットの印字データを生成する印字データ生成工程と、前記印字データに従い前記駆動波形を選択して、前記ヘッドのノズルを駆動するヘッド駆動工程とを有し、前記印字データ生成工程は、前記１画素の階調レベルに応じた印字データを生成し、且つスムージングパターンに応じた印字データを生成する工程を有し、前記階調レベルに応じた印字データは、前記階調レベルが１の場合、画素の中心に対応するドットが割り当てられるように前記整数分の１周期の駆動波形を選択し、前記階調レベルが１より大きい場合、その階調レベルよりも１段階低い階調レベルのときに選択されたドットの割り当てをすべて含むとともに、それらに隣接する方向に、次のドットが割り当てられるように、前記整数分の１周期の駆動波形を選択するものであり、前記駆動波形生成工程は、１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々第１の同一径のドットのインク粒子を噴出するための第１の駆動波形を生成する工程と、１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々第２の同一径のドットのインク粒子を噴出するための第２の駆動波形を生成する工程とを有し、前記第１の同一径は、前記第２の同一径よりも大きく、前記第１の駆動波形の周期は、前記第２の駆動波形の周期の２倍であり、前記ヘッド駆動工程は、前記印字データに従い、前記第１の駆動波形又は前記第２の駆動波形を選択して、前記ヘッドのノズルを駆動する駆動工程を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明は、１画素内において、同一径の隣り合ったドットが半分以上オーバーラップするように、ヘッドの駆動周波数と、ヘッドキャリアの移動速度を調整したものである。このため、本発明は、印字制御信号（１画素）の１周期に対して駆動波形（ＤＲＶ）の周期を整数分の１倍とする。このような制御方法とすることで，印字制御信号の１周期＝１画素が、複数の同一径のドットで表現できる。そして、印字データにより、印字制御信号の１周期内の任意の期間に各ノズル毎にＯＮ／ＯＦＦ制御して、１画素内の個々のドット位置を独立にずらす。これにより、少ない種類の駆動波形で、階調もスムージングも適切に表現することが可能となる。
【００１８】
又、本発明では、前記ヘッド駆動部は、前記駆動波形を選択するスイッチと、前記印字データを、前記１画素周期内で、シフトして、前記スイッチを動作するシフトレジスタとを有することにより、容易に１画素のドット径とドット位置とを独立に制御できる。
【００１９】
又、本発明では、前記印字データ生成部は、前記１画素内の選択されたドットが連続するような印字データを生成することにより、１画素に複数のドットを割り当てても、ドットが分散しないため、階調もスムージングも適切に表現することが可能となる。
【００２０】
更に、本発明では、前記印字データ生成部は、前記１画素の階調レベルに応じた印字データを生成し、且つスムージングパターンに応じた印字データを生成するデコーダを有することにより、前述した１画素のドット径とドット位置とを独立に制御できる機能を利用して、階調もスムージングも適切に表現することが可能となる。
【００２１】
更に、本発明では、前記駆動波形生成部は、１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々第１の同一径のドットのインク粒子を噴出するための第１の駆動波形を生成する第１の駆動波形生成部と、１画素の周期の整数分の１倍の周期で、各々第２の同一径のドットのインク粒子を噴出するための第２の駆動波形を生成する第２の駆動波形生成部とを有し、前記ヘッド駆動部は、前記印字データに従い、前記第１の駆動波形又は前記第２の駆動波形を選択して、前記ヘッドのノズルを駆動する駆動部を有する。
【００２２】
これにより、インク量を制御する場合でも、インク量とドット数の両面から階調表現が可能なため，従来のドット階調用ヘッドに比べてインク量のダイナミックレンジが狭くて構わない。例えば、従来は少なくとも５〜４０ｐｌのダイナミックレンジが必要であったが、本発明では５〜２０ｐｌ程度で十分である。これは、ヘッドの加工精度を低く抑えることができ，また高周波数駆動のヘッド製造も容易になる。
【００２３】
本発明の他の目的及び形態は、後述する最良の実施の形態及び図面の記載から明らかとなる。
【００２４】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明を、プリンタ、第１の実施の形態、第２の実施の形態の順で説明する。
【００２５】
［プリンタ］
図１は、プリンタの斜視図、図２は、プリンタの断面図、図３は、インクジェットヘッドの正面図、図４および図５は、ヘッドの動作説明図である。
【００２６】
図１に示すように、プリンタ１は、ホッパ１０の記録用紙を吸い込み、印刷後、スタッカ１６に排紙する。図２に示すように、繰り出しローラ１１は、ホッパ１０上の記録用紙をプリンタ１内に繰り出す。記録用紙は、ガイド１２に沿ってキャリッジ２０の方向に搬送される。
【００２７】
キャリッジ２０は、インクジェットヘッド（以下、ヘッドという）２１を搭載し、ガイド２２に沿って、用紙の主走査方向（図の奥方向）に移動する。記録用紙は、キャリッジ２０の手前で、押えローラ１３により、押えられ、ヘッド２１により印字データを記録される。記録用紙は、排紙ローラ１４と押えローラ１５に挟まれ、スタッカ１６に排紙される。尚、クリーニング機構３は、ヘッド２１のノズルをクリーニングする。
【００２８】
ヘッド２１は、図３に示すように、イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンダ（Ｍ），ブラック（Ｋ）の各々１列のノズル列を有する。各ノズル列は、例えば、２４ノズルを有する。このヘッド２１の動作は、図４に示すように、圧電素子２５に駆動電圧を与え、圧電素子２５に設けられた振動板２６を変形させる。振動板２６は、圧力室２４に圧力を与え、ノズル２３のインクを後退させる。圧電素子２５の駆動電圧をゼロに戻すと、圧電素子２５の歪がなくなり、振動板２６は復旧し、圧力室２４の圧力が解除され、ノズル２３からインク粒子２７が噴出する。また、図５に示すように、図４と反対方向の駆動電圧を与えても、同様に、インクを噴出する。
【００２９】
この実施例では、圧電型インクジェットヘッドを示しているが、発熱素子を用いたヘッドを用いることもできる。
【００３０】
［第１の実施の形態］
図６は、本発明の第一の実施の形態のインクジェットプリンタの回路図であり、図７は、図６の駆動波形生成部の構成図、図８は、図６のヘッド駆動部の構成図、図９は、図６の構成のタイムチャート図である。
【００３１】
図６に示すように、プリンタの制御回路は、制御部４、ヘッド部２０、メカ部２（図２参照）から構成されている。制御部４は、インタフェイス４０、ＣＰＵ４１、メモリ４３、コントローラ４２、画像メモリ４４、メカドライバ４５、駆動波形生成部４６等から構成されている。
【００３２】
インタフェイス４０は、ホスト５とコマンド、データのやり取りを行うためのものである。ＣＰＵ４１は、メモリ４３を利用して、プリンタ１の主制御を行う。画像メモリ４４は、印刷すべき画像データを格納する。この画像データは、各画素のデータからなる。コントローラ４２は、後述するように、ＣＰＵ４１の指示に従い、各種の駆動信号を生成する。
【００３３】
メカドライバ４５は、コントローラ４２の指示に応じて、メカ部２を駆動する。駆動波形生成部４４は、コントローラ４２のデジタル駆動波形データＷＤからアナログ駆動波形ＤＲＶを生成する。図７に示すように、駆動波形生成部４４は、任意のアナログ波形を生成できるように構成されており、図７の例では、デジタル駆動波形データ（ＷＤ）をＤ／Ａコンバータ５０でアナログに変換し、増幅器５１により増幅して、ヘッド駆動波形（ＤＲＶ）を生成する。図９で後述するように、駆動波形生成部４４は、印刷解像度（１画素）に対して整数倍の周波数のヘッド駆動波形（ＤＲＶ）を生成する。
【００３４】
一方、ヘッド部（ヘッドキャリア）２０には、ヘッド２１と、それを制御するためのヘッド駆動部４７が搭載されており、ヘッド駆動部４７には、前記ヘッド駆動波形（ＤＲＶ）のほかに、コントローラ４２から印字信号に基づいた制御信号（ＳＤＡＴＡ，ＳＣＬＫ，ＬＡＴＣＨ，ＣＫ）が供給されている。ヘッド駆動部４７の構成を図８に示す。
【００３５】
ヘッド駆動部４７の入力には、印字データ（ＳＤＡＴＡ）、シフトクロック（ＳＣＬＫ）、ラッチ（ＬＡＴＣＨ）、サブクロック（ＣＫ）、ヘッド駆動波形（ＤＲＶ）が供給されており、これにより出力側のスイッチング素子５５−１〜５５−ＮをＯＮ／ＯＦＦして、ヘッド２１の各ノズルに対応した圧電素子２５にヘッド駆動波形（ＤＲＶ）を供給するか否かの制御を行う。
【００３６】
即ち、印字データ（ＳＤＡＴＡ）をシフトクロック（ＳＣＬＫ）によりシフトするシフトレジスタ５２と、シフトレジスタ５２のデータをラッチ（ＬＡＴＣＨ）によりラッチするラッチ回路５３と、各ノズルに対応して設けられ、各ノズルのデータをラッチ（ＬＡＴＣＨ）によりラッチした後、サブクロック（ＣＫ）によりシフトするシフトレジスタ５４−１〜５４−Ｎと、各々ヘッド駆動波形（ＤＲＶ）が入力され、シフトレジスタ５４−１〜５４−Ｎの出力により、オン／オフされるスイッチング素子５５−１〜５５−Ｎとを有する。
【００３７】
図９により、動作を説明する。図９は２周期分（各ノズルが２画素分を形成する周期）のタイミングチャートである。この例では１画素を最大５個のインク粒子で構成するようにしている。即ち、本発明では、１画素の周期Ｔ、即ち、印字制御信号（ＳＤＡＴＡ，ＳＣＬＫ，ＬＡＴＣＨ）の１周期に対し、ヘッド駆動波形（ＤＲＶ）の周期を１／ｎ倍にしている。この例では、印字制御信号の１周期に対し、ヘッド駆動波形の周期を１／５倍している。各ヘッド駆動波形は、独立して、ノズルからインクを噴射できる波形であり、同一の形状を成す。
【００３８】
このため、コントローラ４２は、印字制御信号の周波数の５倍の周波数で、ヘッド駆動波形データ（ＷＤ）を、駆動波形生成部４６に出力する。ヘッド駆動波形データ（ＷＤ）は、コントローラ４２内の図示しないメモリに格納されており、コントローラ４２は、この波形データを印字制御信号の周波数の５倍の周波数で読み出し、駆動波形生成部４６に出力する。駆動波形生成部４６からは、図９に示すＴ／５周期のアナログ駆動波形（ＤＲＶ）が出力される。
【００３９】
この駆動波形（ＤＲＶ）は、ヘッド駆動部４７の各スイッチ５５−１〜５５−Ｎに入力される。ここでは、ヘッド２１が、Ｎ個のノズルを有するものとし、各ノズルを独立に駆動するＮ個のスイッチ５５−１〜５５−Ｎが設けられている。
【００４０】
一方、印字制御信号（印字データＳＤＡＴＡ，ＳＣＬＫ，ＬＡＴＣＨ，ＣＫ）は、コントローラ４２で生成される。システムクロックＳＣＬＫは、シフトレジスタ５２に与えられる。ラッチＬＡＴＣＨは、図９に示すように、１画素の周期Ｔの周期で生成され、ラッチ回路５３及びサブシフトレジスタ５４−１〜５４−Ｎに与えられる。サブクロックＣＫは、前述の駆動波形の周期Ｔ／５の周期で生成され、サブシフトレジスタ５４−１〜５４−Ｎに与えられる。
【００４１】
コントローラ４２は、画像メモリ４４の画像データを、前述の１周期内の駆動波形（ドット）を選択する５ビットの印字データに変換する。このため、デコーダ４８を有している。
【００４２】
ヘッド駆動部４７の入力には、印字データ（ＳＤＡＴＡ）、シフトクロック（ＳＣＬＫ）、ラッチ（ＬＡＴＣＨ）、サブクロック（ＣＫ）、ヘッド駆動波形（ＤＲＶ）が供給される。シフトレジスタ５２は、印字データをシフトクロックでシフトし、ラッチ回路５３は、シフトレジスタ５２の印字データをラッチする。この印字データは、各ノズルの５ビットの印字データである。
【００４３】
５ビットの印字データは、各サブシフトレジスタ５４−１〜５４−Ｎにラッチされる。そして、サブクロックＣＫにより、５ビットの印字データをシフトし、これにより出力側のスイッチング素子５５−１〜５５−ＮをＯＮ／ＯＦＦして、ヘッド２１の各ノズルに対応した圧電素子２５にヘッド駆動波形（ＤＲＶ）を供給するか否かの制御を行う。
【００４４】
このため、１画素内の５つの同一径のドットの数と、ドットの位置が任意に制御できる。例えば、図９のノズルＡの例では、図９の下のように、印字され、階調表現に適する。ノズルＢの例では、図９の下に示すように、スムージング表現に適する。
【００４５】
図１０乃至図１２により、詳しく説明する。図１０は、本発明の階調を説明する図であり、６段階の階調例（印字なしを含む）を示す。即ち、１画素に、５ドットのため、ドット数による階調は、０〜５の６段階となる。ここで、実施例で特徴的なことは、各階調とも画素の中心に位置するドットが必ず割り当てられ、隣接する方向に、次のドットが割り当てられることである。このため、コントローラ４２のデコーダ４８は、図１２に示すような階調レベル０〜５に応じたビットデータを格納し、画像データの階調レベルに応じて、ビットデータが選択される。これにより、画素のセンター中心に、面積階調されるため、良好な階調表現が可能となる。
【００４６】
又、図１１は、画像周辺部のジャギーを低減して滑らかにするスムージング処理を行った例である。左図の元画像（２値画像）を、右図のようにデータ変換を行うことで、スムージングを行っている。この例では、各画素１ビットのデータを５ビットに変換することで、各インク粒子の噴射タイミングを制御して、スムージングを行っている。データ変換のため、図１２のデコーダ４８は、スムージングのパターンテーブルを有しており、これを参照する。なお、画像周辺部は、図示しないエッジ検出部等の周知の回路で検出される。
【００４７】
本発明による別の効果として、同じ場所に重ね打ちする従来の方法に比較して、各小粒子の着弾位置は少しずつずれているためニジミや裏ヌケといった記録紙のインク受容量に起因する問題も起こりにくいといった効果もある。
【００４８】
［第２の実施の形態］
図１３は、本発明の第２の実施の形態のインクジェットプリンタの回路図であり、図１４は、図１３のヘッド駆動部の構成図、図１５は、図１４のサブシフトレジスタの構成図、図１６は、図１３のデコーダの説明図、図１７は、図１３の構成のタイムチャート図である。
【００４９】
図１３、図１４において、図６、図７、図８で示したものと同一のものは、同一の記号で示してある。図１３に示すように、第１の実施例との違いは、駆動波形生成部４６−１，４６−２が複数（ここでは２系統）設けられているおり、複数のヘッド駆動波形（ＤＲＶ１，ＤＲＶ２）により複数のインク粒量を生成するようになっている。
【００５０】
即ち、第１の４駆動波形生成部４６−１は、図１７に示すように、比較的大きなインク粒子を発生するための第１の駆動信号ＤＲＶ１を生成し、第２の駆動波形生成部４６−２は、図１７に示すように、比較的小さなインク粒子を発生するための第２の駆動信号ＤＲＶ２を生成する。
【００５１】
一方、ヘッド駆動部４７は、図１４に示すように、印字データ（ＳＤＡＴＡ）をシフトクロック（ＳＣＬＫ）によりシフトするシフトレジスタ５２と、シフトレジスタ５２のデータをラッチ（ＬＡＴＣＨ）によりラッチするラッチ回路５３と、各ノズルに対応して設けられ、各ノズルのデータをラッチ（ＬＡＴＣＨ）によりラッチした後、サブクロック（ＣＫ）によりシフトするシフトレジスタ５６−１〜５６−Ｎと、各々第１のヘッド駆動波形（ＤＲＶ１）が入力され、シフトレジスタ５６−１〜５６−Ｎの出力により、オン／オフされる第１のスイッチング素子５５−１〜５５−Ｎと、第２のヘッド駆動波形（ＤＲＶ２）が入力され、シフトレジスタ５６−１〜５６−Ｎの出力により、オン／オフされる第２のスイッチング素子５７−１〜５７−Ｎとを有する。
【００５２】
この動作を説明すると、ヘッド駆動部４７の入力には、印字データ（ＳＤＡＴＡ）、シフトクロック（ＳＣＬＫ）、ラッチ（ＬＡＴＣＨ）、ドットクロック（ＣＫ）、ヘッド駆動波形（ＤＲＶ１，ＤＲＶ２）が供給されており、これにより出力側のスイッチング素子５５−１〜５５−Ｎ，５７−１〜５７−ＮをＯＮ／ＯＦＦしてヘッドの各ノズルに対応した圧電素子にヘッド駆動波形（ＤＲＶ１，ＤＲＶ２）を選択供給する。
【００５３】
図１５は、サブシフトレジスタ５６−１〜５６−Ｎの構成図であり、各画素を６ドットで示す例であり、２つの６ビットのシフトレジスタ６０，６１と、ゲート６２−１〜６２−６を有する。通常６ドットを、２つの大きさの異なるインク粒子で構成するには、１２ビットのデータを必要とするが、図１６に示すように、ここでは、９ビットのデータを使用し、印字データを削減している。このため、ゲート６２−１〜６２−６により、９ビットデータを１２ビットデータに変換している。
【００５４】
図１７により、動作を説明する。図１７は１周期分（各ノズルが１画素分を形成する周期）のタイミングチャートである。この例では１画素を最大６個のインク粒子で構成するようにしている。即ち、１画素の周期Ｔ、即ち、印字制御信号（ＳＤＡＴＡ，ＳＣＬＫ，ＬＡＴＣＨ）の１周期に対し、ヘッド駆動波形（ＤＲＶ１）の周期を１／３倍、ＤＲＶ２の周期を１／６倍にしている。ヘッド駆動波形は、独立して、ノズルからインクを噴射できる波形であり、同一の形状を成す。
【００５５】
このため、コントローラ４２は、印字制御信号の周波数の６倍の周波数で、ヘッド駆動波形データ（ＷＤ１，ＷＤ２）を、駆動波形生成部４６−１，４６−２に出力する。ヘッド駆動波形データ（ＷＤ）は、コントローラ４２内の図示しないメモリに格納されており、コントローラ４２は、この波形データを印字制御信号の周波数の６倍の周波数で読み出し、駆動波形生成部４６−１，４６−２に出力する。駆動波形生成部４６−１，４６−２からは、図１７に示すＴ／６周期のアナログ駆動波形（ＤＲＶ１，ＤＲＶ２）が出力される。
【００５６】
この駆動波形（ＤＲＶ１，ＤＲＶ２）は、ヘッド駆動部４７の各スイッチ５５−１〜５５−Ｎ，５７−１〜５７−Ｎに入力される。一方、印字制御信号（印字データＳＤＡＴＡ、ＳＣＬＫ，ＬＡＴＣＨ，ＣＫ）は、コントローラ４２で生成される。システムクロックＳＣＬＫは、シフトレジスタ５２に与えられる。ラッチＬＡＴＣＨは、図９に示すように、１画素の周期Ｔの周期で生成され、ラッチ回路５３及びサブシフトレジスタ５４−１〜５４−Ｎに与えられる。サプクロックＣＫは、前述の駆動波形の周期Ｔ／６の周期で生成され、サブシフトレジスタ５６−１〜５６−Ｎに与えられる。
【００５７】
コントローラ４２は、画像メモリ４４の画像データを、前述の１周期内の駆動波形（ドット）を選択する９ビットの印字データに変換する。このため、デコーダ４８を有している。
【００５８】
ヘッド駆動部４７の入力には、印字データ（ＳＤＡＴＡ）、シフトクロック（ＳＣＬＫ）、ラッチ（ＬＡＴＣＨ）、サブクロック（ＣＫ）、ヘッド駆動波形（ＤＲＶ１，ＤＲＶ２）が供給される。シフトレジスタ５２は、印字データをシフトクロックでシフトし、ラッチ回路５３は、シフトレジスタ５２の印字データをラッチする。この印字データは、各ノズルの９ビットの印字データである。
【００５９】
９ビットの印字データは、各サブシフトレジスタ６０，６１にラッチされる。そして、サブクロックＣＫにより、６ビットの印字データをシフトし、これにより出力側のスイッチング素子５５−１〜５５−Ｎ，５７−１〜５７−ＮをＯＮ／ＯＦＦして、ヘッド２１の各ノズルに対応した圧電素子２５にヘッド駆動波形（ＤＲＶ１，ＤＲＶ２）を供給するか否かの制御を行う。
【００６０】
このため、１画素内の６つのドットの数と、ドットの位置と、ドットの大きさが任意に制御できる。例えば、図１７のノズルＡの例では、図１７の下のように、印字され、階調表現に適する。ノズルＢの例では、図１７の下に示すように、スムージング表現に適する。
【００６１】
図１８乃至図２０により、詳しく説明する。図１８は、本発明の階調を説明する図であり、９段階の階調例（印字なしを含む）を示す。即ち、１画素に、６ドットであり、２種類のインク粒子のため、ドット数による階調は、０〜８の９段階となる。ここで、実施例で特徴的なことは、各階調とも画素の中心に位置するドットが必ず割り当てられ、隣接する方向に、次のドットが割り当てられることである。このため、コントローラ４２のデコーダ４８は、図１６示すような階調レベル０〜８に応じたビットデータを格納し、画像データの階調レベルに応じて、ビットデータが選択される。これにより、画素のセンター中心に、面積階調されるため、良好な階調表現が可能となる。
【００６２】
又、図１９は、画像周辺部のジャギーを低減して滑らかにするスムージング処理を行った例である。左図の元画像（２値画像）を、右図のようにデータ変換を行うことで、スムージングを行っている。この例では、各画素１ビットのデータを９ビットに変換することで、各インク粒子の噴射タイミングを制御して、スムージングを行っている。データ変換のため、図１６のデコーダ４８は、スムージングのパターンテーブルを有しており、これを参照する。なお、画像周辺部は、図示しないエッジ検出部等の周知の回路で検出される。
【００６３】
以上の構成のインクジェットプリンタで画素毎の階調表現を行うことにより、各画素内のインク粒子の大きさ，数，組み合わせを可変することにより、階調表現が可能になる。実施例１に比較して大きさも可変できるようになるため、組み合わせのバリエーションが増えて階調数も増やすことができる。
【００６４】
又、図２０は、スムージング処理を行った例である。左図の元画像（２値）を右図のようにデータ変換を行うことでスムージングを行っている。この例では各画素１ビットのデータを６ビットに変換することで各インク粒子の大きさと噴射タイミングを制御してスムージングを行っている。更に、図の真中は、異なるドット径のドットを異なる位置に配置する従来の技術（例えば、特開平１０−８１０１４号公報）による、スムージングの例である。本発明の方が、滑らかなスムージング表現が可能であることが判る。
【００６５】
実施例１では、小さいドットが横に並ぶだけなので、上下のドットが繋がりづらく隙間が空きやすいといった問題があるが、本実施例ではでは大きいドットも併用することでこの問題を解消できる。また、従来の階調数分の波形生成部を持つ方式に比べて、同じ階調数をより少ない回路で実現することが可能である。
【００６６】
【産業上の利用可能性】
１画素内において、同一径の隣り合ったドットが半分以上オーバーラップするように、ヘッドの駆動周波数と、ヘッドキャリアの移動速度を調整するため、印字制御信号（１画素）の１周期に対して駆動波形（ＤＲＶ）の周期を整数分の１倍とする。このような制御方法とすることで，印字制御信号の１周期＝１画素が、複数の同一径のドットで表現できる。そして、印字データにより、印字制御信号の１周期内の任意の期間に各ノズル毎にＯＮ／ＯＦＦ制御して、１画素内の個々のドット位置を独立にずらす。これにより、少ない種類の駆動波形で、階調もスムージングも適切に表現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態のインクジェットプリンタの斜視図である。
【図２】図２は、図１のインクジェットプリンタの断面図である。
【図３】図３は、図２のインクジェットヘッドの正面図である。
【図４】図４は、図３のヘッドの動作説明図である。
【図５】図５は、図３のヘッドの他の駆動形態の説明図である。
【図６】図６は、本発明の第一の実施の形態の回路ブロック図である。
【図７】図７は、図６の駆動波形生成部の構成図である。
【図８】図８は、図６のヘッド駆動部の構成図である。
【図９】図９は、図６の構成のタイムチャート図である。
【図１０】図１０は、第１の実施例による階調表現を説明する図である。
【図１１】図１１は、第１の実施例によるスムージングを説明する図である。
【図１２】図１２は、第１の実施例のデコードパターン図である。
【図１３】図１３は、本発明の第２の実施の形態の回路ブロック図である。
【図１４】図１４は、図１３のヘッド駆動部の構成図である。
【図１５】図１５は、図１４の２×６ｂｉｔシフトレジスタの構成図である。
【図１６】図１６は、第２の実施例のデコードパターン図である。
【図１７】図１７は、図１３の構成のタイムチャート図である。
【図１８】図１８は、第２の実施例による階調表現を示す図である。
【図１９】図１９は、第２の実施例によるスムージングを示す図である。
【図２０】図２０は、第２の実施例のスムージングの効果を説明する図である。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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