以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本実施の形態に係る液滴吐出装置としてのインクジェット記録装置10の要部構成を示す図であり、ここでは記録用紙の搬送系を除き、主としてインクジェット記録ヘッド周辺部の構成を示している。
同図に示すように、本実施の形態に係るインクジェット記録装置10は、インクジェット記録装置10全体の動作を司る制御手段としてのコントローラ12と、供給された印刷データに基づいてインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッド14と、を備えている。また、インクジェット記録ヘッド14は、各々個別に設けられた吐出手段としての圧電素子(ピエゾ素子)30の変形によってインク滴を吐出する複数のイジェクタ32が2次元配置されて構成された複数のイジェクタ群34と、イジェクタ群34の各々に対応して設けられた駆動回路としての駆動IC(Integrated Circuit)16と、を備えている。
なお、本実施の形態に係るインクジェット記録ヘッド14は、記録用紙の幅にほぼ等しい幅を有する長尺状のものとされている。すなわち、本インクジェット記録装置10は、当該インクジェット記録ヘッド14を固定したまま記録用紙のみを搬送しながら記録を行う、いわゆるFWA(Full Width Array)方式のインクジェット記録装置として構成されている。
また、本実施の形態に係るイジェクタ32は、インクが充填される圧力発生室と、当該圧力発生室と連通し、インクを吐出可能なインク吐出口と、前記圧力発生室の壁面の一部を構成し、振動することによって前記圧力発生室を膨張又は収縮させる振動板、及び記録すべき画像を示す画像データに応じて印加された電圧によって変形することにより前記振動板を振動させる圧電素子30を備えたアクチュエータと、を含んで構成されている。
コントローラ12にはインクジェット記録ヘッド14に設けられた全ての駆動IC16が接続されており、駆動IC16の作動の制御は、クロック信号、印刷データ及びラッチ信号と、各々一対の信号とされた波形信号A、波形信号B及び波形信号C等が用いられてコントローラ12によって行われる。
図2には、本実施の形態に係るインクジェット記録ヘッド14の概略構成を示す平面図が示されている。
同図に示すように、本実施の形態に係るインクジェット記録ヘッド14は、複数のイジェクタ32が2次元配置されて構成されたイジェクタ群(ブロック)34A1、34B1、34A2、34B2・・・の各々を単位構造として、複数の単位構造が、所定の一方向(インクジェット記録ヘッド14の長手方向(長尺方向))に対して、隣接する単位構造に配置されているイジェクタ群の端部の一部領域が互いに重なり合うように配置されている。
そして、各イジェクタ群34A1、34B1、34A2、34B2・・・には、駆動IC16A1、16B1、16A2、16B2・・・が1対1で個別に設けられており、イジェクタ群と、対応する駆動ICとの間は、各々接続線18によって電気的に接続されている。なお、以下では、特定のものを示したい場合を除き、イジェクタ群34A1、34B1、34A2、34B2・・・を「イジェクタ群34」と略して表記する場合がある。また、以下では、特定のものを示したい場合を除き、駆動IC16A1、16B1、16A2、16B2・・・を「駆動IC16」と略して表記する場合がある。なお、各駆動IC16には後述する可変電源から電圧が印加される。
本実施の形態に係るイジェクタ群34は、配置領域の形状が、上底と下底とを結ぶ2つの斜辺の角度が互いに異なる台形形状とされている。そして、本実施の形態に係るインクジェット記録ヘッド14では、一対のイジェクタ群34が、各々の上底同士がインクジェット記録ヘッド14の長手方向中心線に向かって互いに対向するように配設されると共に、各々に対応する駆動IC16も一体的に配設されることにより、単体部品としてヘッドユニット15を構成している。そして、インクジェット記録ヘッド14は、複数の当該ヘッドユニット15が長手方向に配列された状態で構成されている。
一方、図3には、本実施の形態に係る駆動IC16の構成が示されている。
同図に示すように、本実施の形態に係る駆動IC16は、シフトレジスタ42と、ラッチ回路44と、セレクタ46と、レベルシフタ48と、駆動波形生成回路50と、を備えている。
コントローラ12から出力されたクロック信号及び印刷データはシフトレジスタ42に入力され、ラッチ信号はラッチ回路44に入力される。
印刷データは、波形信号A、波形信号B、及び波形信号Cの何れか1つ(一対の信号)を選択するものとされており、波形信号A選択信号42A、波形信号B選択信号42B、波形信号C選択信号42Cからなるシリアルデータである。波形信号A選択信号42A、波形信号B選択信号42B、波形信号C選択信号42Cは、各々「0」又は「1」となる1ビットデータを示す信号である。波形信号A選択信号42Aは、波形信号Aを選択するときに「1」となり、波形信号Aを選択しないときには「0」となる信号である。また、波形信号B選択信号42Bは、波形信号Bを選択するときに「1」となり、波形信号Bを選択しないときには「0」となる信号である。更に、波形信号C選択信号42Cは、波形信号Cを選択するときに「1」となり、波形信号Cを選択しないときには「0」となる信号である。
すなわち、印刷データは、波形信号Aを選択する場合には「100」、波形信号Bを選択する場合には「010」、波形信号Cを選択する場合には「001」の、3ビットシリアルデータとなる。このような印刷データが、対応するイジェクタ群34に含まれるイジェクタ32の数に、隣接配置されたイジェクタ群34のインクジェット記録ヘッド14短手方向に重なっているイジェクタ32の数を加算した数だけ連続してシフトレジスタ42に入力される。
なお、以下では、1つの圧電素子30に駆動波形を供給する場合について説明するが、他の圧電素子30についても同様であるので、説明は省略する。
シフトレジスタ42は、入力された3ビットシリアルデータである印刷データを3ビットのパラレルデータに変換してラッチ回路44へ出力する。
ラッチ回路44は、シフトレジスタ42から出力されたパラレルデータをラッチ信号の入力に応じてラッチ(自己保持)する。
セレクタ46には、コントローラ12から波形信号A、波形信号B、及び波形信号Cが選択対象信号として入力されると共に、ラッチ回路44によってラッチされた印刷データのパラレルデータがセレクト端子に入力される。従って、セレクタ46は、波形信号A、波形信号B、及び波形信号Cから印刷データによって選択が指示されたものを選択して出力することになる。なお、コントローラ12は、波形信号A、波形信号B、及び波形信号Cの波形が変るように、遷移タイミングを変化させて入力することができる。なお、詳細は後述するが、例えば、図16(C)に示す波形信号Bの遷移タイミングについては、図17に示すように、最初の電圧HV2の立下りから電圧HV1の立ちあがりまでの時間T1、電圧HV1が印加されている時間T2、及び、電圧HV1の立下りから電圧HV2の立ちあがりまでの時間T3が変化するように、コントローラ12は、各波形信号Bの入力のタイミングを制御することができる。
セレクタ46の波形信号の出力端子はレベルシフタ48に接続されており、セレクタ46から出力された波形信号はレベルシフタ48によってレベル変換されて出力される。なお、レベルシフタ48には、不図示の第3電源から所定電圧レベル(本実施の形態では、40V超の所定レベル)HVDDの電力が供給されており、レベルシフタ48では、印刷データによって選択された波形信号を、電圧レベルHVDDに応じた電圧レベルまでレベル変換する。
なお、レベルシフタ48としては、従来既知のものを適用することができるが、本実施の形態では、図4に示される、PチャネルMOS FET(以下、「PMOS」という。)及びNチャネルMOS FET(以下、「NMOS」という。)による直列回路が4組用いられた回路構成のものが適用されている。なお、同図に示す回路は、セレクタ46から入力される一対の波形信号の一方に対応するものであるため、実際には、当該回路が2組必要である。また、同図に示す回路は、当該一方の波形信号を反転した信号のレベル変換にも対応するものとされているが、本実施の形態では、この部分を用いることはない。
一方、図3に示すように、本実施の形態に係る駆動波形生成回路50は、第1信号生成回路52と、第2信号生成回路54とが備えられている。
本実施の形態に係る第1信号生成回路52は、PMOS52AとNMOS52Bを直列接続して構成したインバータ回路として構成されており、同様に、第2信号生成回路54もまた、PMOS54AとNMOS54Bを直列接続して構成したインバータ回路として構成されている。
すなわち、第1信号生成回路52は、PMOS52AとNMOS52Bのドレイン同士が接続されると共に、PMOS52AとNMOS52Bのゲートが接続されている。同様に、第2信号生成回路54も、PMOS54AとNMOS54Bのドレイン同士が接続されると共に、PMOS54AとNMOS54Bのゲートが接続されている。
ここで、第1信号生成回路52におけるPMOS52Aのソースには、後述する可変電源である第1電源からの所定電圧レベルHV1(本実施の形態では、10Vから30Vまでの範囲内の所定レベル)とされた電力が供給されると共に、NMOS52Bのソースは接地されてグランドレベルとされている。また、PMOS52A及びNMOS52Bの各ゲートにはレベルシフタ48の一方の出力端子が接続されており、セレクタ46によって選択された一対の波形信号の一方で、かつレベルシフタ48によってレベル変換された波形信号S1が入力される。
従って、第1信号生成回路52では、レベルシフタ48から入力された波形信号S1の信号レベルがハイレベルである場合はPMOS52Aがオフ状態でNMOS52Bがオン状態となるため、出力される電圧の電圧レベルはグランドレベルとなる。これに対し、レベルシフタ48から入力された波形信号S1の信号レベルがローレベルである場合はPMOS52Aがオン状態でNMOS52Bがオフ状態となるため、出力される電圧の電圧レベルは電圧レベルHV1となる。この結果、第1信号生成回路52から出力される電圧は、波形がレベルシフタ48から入力された波形信号S1の反転波形と同一で、かつ電圧レベルとしてグランドレベル及び電圧レベルHV1の2つを有するものとなる。
一方、第2信号生成回路54におけるPMOS54Aのソースには、後述する可変電源である第2電源からの所定電圧レベルHV2(本実施の形態では、20Vから40Vまでの範囲内の所定レベル)とされた電力が供給されると共に、NMOS54Bのソースには、第1信号生成回路52におけるPMOS52A及びNMOS52Bの接続点(ドレイン)が接続されている。従って、NMOS54Bのソースには、第1信号生成回路52のインバータ出力が印加されることになる。また、PMOS54A及びNMOS54Bの各ゲートにはレベルシフタ48の他方の出力端子が接続されており、セレクタ46によって選択された一対の波形信号の他方で、かつレベルシフタ48によってレベル変換された波形信号S2が入力される。
従って、第2信号生成回路54では、レベルシフタ48から入力された波形信号S2の信号レベルがハイレベルである場合はPMOS54Aがオフ状態でNMOS54Bがオン状態となるため、出力される電圧(すなわち、駆動波形)の電圧レベルは第1信号生成回路52から出力された電圧と同様のもの(波形がレベルシフタ48から入力されている波形信号S1の反転波形と同一で、かつ電圧レベルがグランドレベル及び電圧レベルHV1の2つを有するもの)となる。これに対し、レベルシフタ48から入力された波形信号S2の信号レベルがローレベルである場合はPMOS54Aがオン状態でNMOS54Bがオフ状態となるため、出力される電圧(駆動波形)の電圧レベルは電圧レベルHV2となる。この結果、第2信号生成回路54から出力される電圧(駆動波形)は、レベルシフタ48から入力された一対の波形信号S1、S2に応じて第1信号生成回路52及び第2信号生成回路54から各々出力される電圧を組み合わせた、電圧レベルとしてグランドレベル、電圧レベルHV1、及び電圧レベルHV2の3つを有するものとなる。
図5には、圧電素子30に印加される駆動波形の例と、当該駆動波形を生成するために必要とされる第1信号生成回路52単独の出力波形及び第2信号生成回路54単独の出力波形の例が示されている。
同図に示すように、駆動波形の電圧レベルを電圧レベルHV2としたい場合は、第2信号生成回路54からの出力波形の電圧レベルを電圧レベルHV2にするようにする。従って、この場合には、第2信号生成回路54に入力する波形信号S2をローレベルとすればよい。なお、この場合は第1信号生成回路52の出力は第2信号生成回路54の出力に影響を与えることはないので、第1信号生成回路52に入力する波形信号S1のレベルは制限されない。
一方、駆動波形の電圧レベルを電圧レベルHV1としたい場合は、第1信号生成回路52からの出力波形の電圧レベルを電圧レベルHV1にすると共に、第2信号生成回路54からの出力波形の電圧レベルも電圧レベルHV1にする必要がある。従って、この場合には、第1信号生成回路52に入力する波形信号S1をローレベルにすると共に、第2信号生成回路54に入力する波形信号S2をハイレベルにする必要がある。
更に、駆動波形の電圧レベルをグランドレベルとしたい場合は、第1信号生成回路52からの出力波形の電圧レベルをグランドレベルにすると共に、第2信号生成回路54からの出力波形の電圧レベルもグランドレベルにする必要がある。従って、この場合には、第1信号生成回路52に入力する波形信号S1をハイレベルにすると共に、第2信号生成回路54に入力する波形信号S2もハイレベルにする必要がある。
表1には、本実施の形態に係る駆動波形生成回路50の動作を示す真理値表が示されている。なお、同表におけるS1は第1信号生成回路52に入力される波形信号を示し、S2は第2信号生成回路54に入力される波形信号を示し、OUTは第2信号生成回路54から対応する圧電素子30に供給される駆動波形の電圧レベルを示す。
第1信号生成回路52及び第2信号生成回路54の各々に入力すべき波形信号S1、S2を生成させる際には、表1に示される真理値表に基づき、最終的に所望の駆動波形が得られるように一対の波形信号A、波形信号B及び波形信号Cを生成し、全ての駆動IC16に供給すればよい。なお、図16には、第1信号生成回路52に入力する波形信号S1及び第2信号生成回路54に入力する波形信号S2と、これらの波形信号によって生成される駆動波形との例が示されている。
本実施の形態に係るインクジェット記録装置10では、圧電素子30の駆動によって吐出されるインク滴の吐出量の種類として、「大滴」、「中滴」、及び「小滴」の3種類が適用されており、コントローラ12では、当該3種類の吐出量の各々に対応する駆動波形を生成することができる3組の波形信号として、波形信号A、波形信号B、及び波形信号Cが各々生成され、各駆動IC16に入力されるように構成されている。即ち、図16(A)には、波形信号Cが示され、この場合は、「中滴」が吐出される。図16(B)には、波形信号Aが示され、この場合は、「大滴」が吐出される。図16(C)には、波形信号Bが示され、この場合は、「小滴」が吐出される。
なお、本実施の形態に係るインクジェット記録装置10では、不図示の第3電源から供給される電力の電圧レベルHVDDと第2電源から供給される電力の電圧レベルHV2との関係を(電圧レベルHVDD>電圧レベルHV2)とし、電圧レベルHV2と不図示の第1電源から供給される電力の電圧レベルHV1との関係を(電圧レベルHV2>電圧レベルHV1)としている。
また、本実施の形態に係る駆動IC16に設けられているシフトレジスタ42は、駆動対象とするイジェクタ32と同数の印刷データを一度に保持できるように構成されている。これに対し、前述したように、シフトレジスタ42には、印刷データが、駆動対象とするイジェクタ32の数に、隣接配置されたイジェクタ群34のインクジェット記録ヘッド14短手方向に重なっているイジェクタ32の数を加算した数だけ連続して入力される。従って、駆動IC16には、イジェクタ群34の配置領域の形状である台形形状の各斜辺の角度に応じて、シフトレジスタ42によって保持可能な印刷データ量以上で、かつ当該保持可能な印刷データ量の2倍未満の範囲内の印刷データが入力されることになる。
ところで、本実施の形態に係るインクジェット記録装置10では、コントローラ12から各駆動IC16に入力する印刷データを、対応する単位構造に配置されているイジェクタ群34を駆動させる印刷データに、当該単位構造に隣接する単位構造に配置されているイジェクタ群34の互いに重なり合う領域に含まれるイジェクタ32に対する印刷データのみを含めた状態で入力するものとしている。このため、駆動IC16では、入力された印刷データから、自身が駆動させるイジェクタ群34を駆動させる印刷データのみを選択的に適用する必要がある。
これを簡易に実現するために、本実施の形態に係るコントローラ12にはクロック前処理部12Cが設けられている。
すなわち、図6に示すように、コントローラ12には、駆動IC16に供給するクロック信号を生成する発振器12Aと、不揮発性のメモリ12B(一例として、フラッシュ・メモリ)と、クロック前処理部12Cと、コントローラ12全体の動作を司るCPU(中央処理装置)12Dと、が備えられている。
メモリ12BはCPU12Dに接続されており、CPU12Dはメモリ12Bにアクセスすることができる。一方、クロック前処理部12Cには、2入力1出力のアンドゲート12C1が備えられており、アンドゲート12C1の一方の入力端には発振器12Aのクロック信号を出力する出力端が、他方の入力端にはCPU12Dが、各々接続されている。また、発振器12Aのクロック信号を出力する出力端はCPU12Dにも接続されている。そして、アンドゲート12C1の出力端は駆動IC16にクロック信号を供給するものとされている。
ここで、メモリ12Bには、駆動IC16に入力するクロック信号を、当該駆動IC16が駆動対象とするイジェクタ群34を駆動させる印刷データのシフトレジスタ42への入力タイミングに対応する信号のみ有効とし、他の印刷データ(すなわち、隣接する単位構造に配置されているイジェクタ群34の互いに重なり合う領域に含まれるイジェクタ32に対する印刷データ)のシフトレジスタ42への入力タイミングに対応する信号を無効とするマスクデータが予め記憶されている。なお、本実施の形態に係るマスクデータは、上記有効とするタイミングに対応するデータとして‘1’が、上記無効とするタイミングに対応するデータとして‘0’が、各々適用されている。
CPU12Dは、メモリ12Bからマスクデータを読み出し、一例として図7に模式的に示すように、発振器12Aから入力されているクロック信号に同期させると共に、駆動IC16のシフトレジスタ42への印刷データの入力タイミングに同期させた状態で、読み出したマスクデータをアンドゲート12C1にシリアルに出力する。これにより、アンドゲート12C1から駆動IC16に入力されるクロック信号は、当該駆動IC16の駆動対象とするイジェクタ群34を駆動させる印刷データのシフトレジスタ42への入力タイミングに対応する信号のみ有効とされ、他の印刷データのシフトレジスタ42への入力タイミングに対応する信号は無効とされる。従って、各駆動IC16では、自身が駆動対象としているイジェクタ群34のみを駆動させる駆動波形が生成され、当該イジェクタ群34のみが駆動されることになる。
図8には、印刷データとマスクデータの状態と、互いに隣接する単位構造(イジェクタ群34)に対応する2つの駆動IC16におけるシフトレジスタ42での印刷データのデータ転送の状態が模式的に示されている。なお、同図では、当該2つの駆動IC16に対して同一の印刷データ1、2、・・・(実際には、各々上記3ビットシリアルデータ)をシリアルに入力すると共に、一方の駆動IC16に対して図示したマスクデータを適用し、他方の駆動IC16に対しては当該マスクデータの反転データを適用した場合が示されている。また、同図における‘−’は、シフトレジスタ42内でデータ転送が発生しないことを示している。
同図に示すように、この場合、一方の駆動IC16におけるシフトレジスタ42では、マスクデータにおける‘0’とされたタイミングに対応する印刷データが間引かれた状態でデータ転送され、他方の駆動IC16におけるシフトレジスタ42では、マスクデータにおける‘1’とされたタイミングに対応する印刷データが間引かれた状態でデータ転送されることになる。
図9に示すように、各駆動IC16それぞれには前述した第1電源23から電力が供給され(電圧が印加され)、各第1電源23は、コントローラ12により制御され、各第1電源23から対応する各駆動IC16に印加する電圧(HV1)が変化する。
各駆動IC16それぞれには、切換部23を介して前述した第2電源20から電力が供給され(電圧が印加され)、各第2電源20は、コントローラ12により制御され、各第2電源20から切換部22を介して、対応する各駆動IC16に印加する電圧(HV2)が変化する。なお、切換部22には、コントローラ12により制御される検査部18が接続されている。
なお、上記複数の第1電源23及び複数の第2電源20により本発明の電圧印加手段が構成される。
第1電源23及び第2電源20は各々同様の構成となっているので、以下第1電源23の構成のみを図10を参照して説明し、第2電源20の構成の説明を省略する。図10に示すように、第1電源23は、主電源から電力の供給を受けるスイッチング回路23Aと、コントローラ12からの信号を入力し、入力した信号の周波数によりスイッチング回路23Aへの電圧を変化して、スイッチング回路23Aからの出力電力を可変するf(周波数)‐V(電圧)変換機23Bを備えて構成している。
次に、図11を参照して、本実施の形態に係るインクジェット記録装置10の印刷時の作用を説明する。なお、図11は、パーソナル・コンピュータ等の外部装置から印刷すべき画像を示す画像データが入力された際にコントローラ12のCPU12Dで実行される印刷処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。なお、ここでは、錯綜を回避するために、1枚分の画像を印刷する場合について説明する。
同図のステップ100では、入力された画像データをメモリ12Bの所定領域に一旦格納し、次のステップ102では、当該画像データに基づいて、当該画像データにより示される2次元画像を示す印刷データをメモリ12Bの2次元メモリ空間における矩形領域に作成(展開)する。
次のステップ104では、メモリ12Bの2次元メモリ空間に展開された印刷データをインクジェット記録ヘッド14によって一度に印刷する長尺矩形状の画像に対応する印刷データ毎に分割し、分割した印刷データをインクジェット記録ヘッド14に設けられているイジェクタ群34の各々で用いる印刷データ毎に分割する。
この分割によって得られる各印刷データは、図12の上図に示すように、メモリ12Bの2次元メモリ空間において、対応するイジェクタ群34の配置領域の形状と同様の台形形状を示すものとなる。そこで、同図に示すように、各台形形状を、両端部を三角形形状とし、中間部を矩形形状とした3つの領域に分割した状態を想定する。
同図に示す例では、図2に示されるイジェクタ群34A1に対応する印刷データの2次元メモリ空間上の3つの領域として、領域1A1及び領域3A1の2つの三角形形状の領域と、領域2A1の1つの矩形形状の領域に分割した状態が想定されている。同様に、イジェクタ群34B1に対応する上記3つの領域として、領域3B1及び領域1B1の2つの三角形形状の領域と、領域2B1の1つの矩形形状の領域に分割した状態が想定され、イジェクタ群34A2に対応する上記3つの領域として、領域1A2及び領域3A2の2つの三角形形状の領域と、領域2A2の1つの矩形形状の領域に分割した状態が想定され、イジェクタ群34B2に対応する上記3つの領域として、領域3B2及び領域1B2の2つの三角形形状の領域と、領域2B2の1つの矩形形状の領域に分割した状態が想定される。
次のステップ106では、インクジェット記録ヘッド14によって最初に印刷する長尺矩形状の画像に対応する印刷データ(以下、「処理対象印刷データ」という。)について、図12の下図に示すように、インクジェット記録ヘッド14の長手方向両端部に位置するイジェクタ群34(一端部に位置するイジェクタ群34はイジェクタ群34A1)に対応する印刷データの2次元メモリ空間上の3つの領域のうち、当該長手方向端部に位置する領域に対してダミーデータ(同図では、‘dummy’と表記。)を補填する。なお、本実施の形態に係るインクジェット記録装置10では、上記ダミーデータとして、イジェクタ32からインク滴を吐出させないデータを適用しているが、これに限定されるものではなく、任意のデータを適用することができる。
次のステップ108では、図13に示すように、イジェクタ群34毎の印刷データに対して、隣接するイジェクタ群34の互いに重なり合う領域に含まれるイジェクタ32に対する印刷データのみを含めた状態として、これらの印刷データを対応する駆動IC16にシリアルに入力する。
これにより、各イジェクタ群34では、互いに隣接するイジェクタ群34との間で互いに重なり合うイジェクタ32に対応する印刷データを共有することになる。なお、図13では、イジェクタ群34A1に対応する印刷データの2次元メモリ空間上の領域(領域1A1、2A1、3A1が組み合わされた領域)を‘A1’と表記し、イジェクタ群34B1に対応する印刷データの2次元メモリ空間上の領域(領域3B1、2B1、1B1が組み合わされた領域)を‘B1’と表記し、イジェクタ群34A2に対応する印刷データの2次元メモリ空間上の領域(領域1A2、2A2、3A2が組み合わされた領域)を‘A2’と表記し、イジェクタ群34B2に対応する印刷データの2次元メモリ空間上の領域(領域3B2、2B2、1B2が組み合わされた領域)を‘B2’と表記している。
この場合、例えば、駆動IC16A1に入力される印刷データDA1、駆動IC16B1に入力される印刷データDB1、駆動IC16A2に入力される印刷データDA2、駆動IC16B2に入力される印刷データDB2は、各々次の(1)式〜(4)式のように模式的に示される。
DA1=dummy+A1+3B1 ・・・(1)
DB1=3A1+B1+1A2 ・・・(2)
DA2=1B1+A2+3B2 ・・・(3)
DB2=3A2+B2+1A3 ・・・(4)
ここで、例えば、印刷データDA1及び印刷データDB1は、次の(5)式及び(6)式で示すように展開される。
DA1=dummy+1A1+2A1+(3A1+3B1) ・・・(5)
DB1=(3A1+3B1)+2B1+(1B1+1A2) ・・・(6)
(5)式及び(6)式に示されるように、イジェクタ群34A1とイジェクタ群34B1とでは、領域3A1及び領域3B1からなる印刷データが共有されることになる。
コントローラ12は、以上のように印刷データを各駆動IC16のシフトレジスタ42に入力すると共に、前述したように各駆動IC16のシフトレジスタ42に対して、クロック前処理部12Cを介して不要な印刷データの入力タイミングに対応する信号がマスクされたクロック信号を入力しているので、各駆動IC16では、対応するイジェクタ群34のみによるインク滴の吐出が行われ、この結果として、インクジェット記録ヘッド14によって一度に印刷される長尺矩形状の画像が記録用紙に印刷されることになる。
そこで、次のステップ110では、この一度分の印刷の終了待ちを行い、次のステップ112にて、記録用紙をインクジェット記録ヘッド14の長手方向に直交する方向に一度の印刷画像の当該方向に対する幅に対応する距離だけ搬送する。
次のステップ114では、1枚分の画像の印刷が終了したか否かを判定し、否定判定となった場合は上記ステップ106に戻り、肯定判定となった時点で本印刷処理プログラムを終了する。なお、上記ステップ106〜ステップ114の処理を繰り返し実行する際には、次に印刷すべき画像領域に対応する印刷データを処理対象印刷データとするようにする。
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、各々インク滴を吐出する複数のイジェクタが2次元配置されたイジェクタ群を単位構造として、複数の前記単位構造が、所定の一方向に対して、隣接する単位構造に配置されているイジェクタ群の端部の一部領域が前記一方向に直交する方向に互いに重なり合うように配置されたインクジェット記録ヘッドを駆動させるに当たり、入力された印刷データに基づいて、対応する単位構造に配置されているイジェクタ群を駆動させる複数の駆動回路(ここでは、駆動IC16)を前記単位構造の各々に対応して設け、前記複数の駆動回路の各々に対して、対応する単位構造に配置されているイジェクタ群を駆動させるための印刷データを、対応する単位構造に配置されているイジェクタ群を駆動させる印刷データに、当該単位構造に隣接する単位構造に配置されているイジェクタ群の互いに重なり合う領域に含まれるイジェクタを駆動させる印刷データのみを含めた状態で入力しているので、イジェクタ群の繋ぎ目に起因する前記インクジェット記録ヘッドによる印刷速度の低下を防止することができる。
次に、インクジェット記録装置10における各イジェクタのインク吐出特性のばらつきを減少させる原理を説明する。
第1電源23からの電圧HV1や第2電源からの電圧HV2と、イジェクタ32から吐出するインクの滴量との関係が、図14に示すように変化することが予め実験等により把握され、この関係がコントローラ12における図示しないメモリに記憶されている。
また、波形信号A〜Cの波形を決定する上記時間T1等と、イジェクタ32から吐出するインクの滴量との関係が、図15に示すように変化することが予め実験等により把握され、この関係がコントローラ12における図示しないメモリに記憶されている。
従って、各イジェクタ群34内における複数の圧電素子30のインク吐出特性の理想状態からのばらつきを測定し、各圧電素子30のインク吐出特性が理想状態になるように、各圧電素子30への印加する電圧HV1、HV2を変化したり、各圧電素子30に印加する駆動電圧の波形の上記時間T1等を変化することも考えられる。
しかし、各圧電素子30への印加する電圧HV1、HV2を変化すると、各圧電素子30に対し個別の電源を必要とし、装置の大型化を招く。また、各圧電素子30に印加する駆動電圧の波形の上記時間T1等をコントローラ12が個別に変化させると、各圧電素子に対して制御線が必要となり、装置の複雑化を招く。
そこで、本実施の形態では、各イジェクタ群34の複数の圧電素子30各々に印加する駆動電圧の波形を変化させて、各イジェクタ群34内における複数の圧電素子30のインク吐出特性のばらつきが減少するように、各駆動IC16を制御すると共に、各駆動IC16に印加する電圧を変化させて、複数のイジェクタ群34相互の複数の圧電素子32のインク吐出特性の平均的なばらつきが減少するように、第1電源23及び第2電源20を制御する。
以下、これを図2における、紙面左端から順に並ぶ駆動IC16A1、16B1、16A2、16B2を例にとり説明する。なお、駆動IC16A1、16B1、16A2、16B2を駆動回路A〜Dと称する。
駆動回路A〜Dそれぞれが担当する各イジェクタ32のインク吐出特性、例えば、インク適量を測定し、その結果、図18(a)に示すように、駆動回路A〜Dそれぞれが担当するイジェクタ32のインク適量が、紙面左端が右に向って単調増加し、駆動回路Bが担当するあるイジェクタ32のインク適量が目標値であったとする。
このような駆動回路A〜Dそれぞれが担当する各イジェクタ32のインク吐出特性のばらつきを減少させ、図18(d)に示すように、各イジェクタ32のインク滴量を目標値にするためには、本実施の形態において原理的には、以下の2つの方法が考えられる(駆動波形と印加電圧とのマトリクス制御)。
第1に、まず、図18(b)に示すように、各イジェクタ群34の複数の圧電素子30各々に印加する駆動波形を上記のように変化させて、各イジェクタ群34内においてばらつきを減少させる。この場合、各イジェクタ群34内における各イジェクタ32のインク吐出特性(インク滴量)を均一にすることはできるが、他のイジェクタ群34相互のインク適量はばらついている。
そこで、次に、各イジェクタ群34を担当する各駆動IC16に印加する電圧HV1、HV2を上記のように変化することにより、最終的に、各イジェクタ群34の各イジェクタ32のインク滴量を目標値にすることができる。
第2に、まず、図18(c)に示すように、各イジェクタ群34を担当する各駆動IC16に印加する電圧HV1、HV2を変化することにより、各イジェクタ群34内における各イジェクタ32のインク滴量の平均的はばらつきを減少させる。この場合、各イジェクタ群34内における各イジェクタ32のインク滴量の個別のばらつきは減少していない。
そこで、次に、各イジェクタ群34の複数の圧電素子30各々に印加する駆動波形を上記のように変化させて、各イジェクタ群34内においてばらつきを減少させる。これにより、最終的に、各イジェクタ群34の各イジェクタ32のインク滴量を目標値にすることができる。
ところで、上記のように各イジェクタ群34内におけるインク滴量のばらつきを減少させる際、図15に示す波形信号A〜Cの波形を決定する上記時間T1等と、イジェクタ32から吐出するインクの滴量との関係を用いて、インク適量の実際の値と、各イジェクタ群34内の平均値(第1の方法)又は目標値(第2の方法)とのずれ量から、上記時間T1等を算出して波形信号A〜Cの波形を決定するようにしてもよいが、制御が複雑である。
そこで、本実施の形態では、各イジェクタ群34内におけるインク滴量のばらつきはそれ程大きくないことに鑑み、ばらつきの複数の段階、詳細には、例えば、3つの段階を予め定めると共に、各段階についての上記時間T1等を変更するタイミング制御データを予め定めておく。そして、各イジェクタ群34内におけるインク滴量のばらつきの実際の値と、上記3つの段階とに基づいて、タイミング制御データを決定し、決定されたタイミング制御データに基づいて、上記時間T1等を変更することにより、波形信号を変化させる。
この場合、各イジェクタ群34それぞれの中のインク滴量のばらつきを個別に制御するのであるので、上記3つの段階各々の制御データは、各イジェクタ群34で共通して利用することができる。
以下、これを詳細に説明する。
例えば、駆動回路Aが担当する各イジェクタ32のインク適量の分布が図19(A)に示すように得られたとする。ばらつき3段階を、当該駆動回路Aが担当するイジェクタ32のインク滴量の平均値を含む所定範囲の第1の範囲と、該所定範囲の下限値よりも小さい第2の範囲と、該所定範囲の上限値よりも大きい第3の範囲との3つに定める。そして、各段階の上記時間T1を増減するタイミング制御データを、第1の範囲は0(即ち、補正しない)、第2の範囲は、インク適量が比較的少ないので多くするため+1(所定時間増加)、第3の範囲は、インク適量が比較的多いので−1(所定時間減少)とする。このようなタイミング制御データに基づいて波形信号A〜C各々の波形を変化させることにより、インク滴量が第2の範囲乃至第3の範囲であったイジェクタ32からのインク滴量が第1の範囲にすることができる。
上記のようなタイミング制御データは、他の駆動回路Bが担当する各イジェクタ32のインク適量のばらつきを減少させるためにも同様に用いることができる。即ち、例えば、駆動回路Bが担当する各イジェクタ32のインク適量の分布が図19(B)に示すように得られたとする。ばらつき3段階を、駆動回路Aと同様に、駆動回路Bが担当するイジェクタ32のインク滴量の平均値を含む所定範囲の第1の範囲と、該所定範囲の下限値よりも小さい第2の範囲と、該所定範囲の上限値よりも大きい第3の範囲との3つに定める。そして、各段階の上記時間T1を増減するタイミング制御データを、第1の範囲は0(即ち、補正しない)、第2の範囲は、インク適量が比較的少ないので多くするため+1(所定時間増加)、第3の範囲は、インク適量が比較的多いので−1(所定時間減少)とする。このようなタイミング制御データに基づいて波形信号A〜C各々の波形を変化させることにより、インク滴量が第2の範囲乃至第3の範囲であったイジェクタ32からのインク滴量が第1の範囲にすることができる。
しかし、駆動回路Aが担当するイジェクタ32のインク滴量の平均値が目標値であったとすると、上記タイミング制御データを用いて、駆動回路Bが担当する各イジェクタ32において、インク滴量が第2の範囲乃至第3の範囲であったイジェクタ32からのインク滴量を第1の範囲にすることができても、駆動回路Bが担当する各イジェクタ32のインク滴量の平均値は、図19(A)及び図19(B)に示す例では、目標値よりも大きく異なる。そこで、この場合には、駆動回路Bに印加する電圧を制御することにより、駆動回路Bが担当する各イジェクタ32のインク滴量の平均値を目標値に近づけるものである。
具体的には図20に示すように行う。
ケース0の場合(補正なしに目標滴量ランクが得られた)。この場合にはタイミング制御データは0となる。
ケース1の場合
駆動回路Aが担当するイジェクタAのインク適量が目標値より大きい場合、タイミング制御データは−1となる。
ケース2の場合
上記駆動回路Aが担当する他のイジェクタBのインク滴量が目標値よりも少ない場合、印加する電圧条件はケース1と同じだが、タイミング制御データは+1となる。
ケース3の場合
ケース1及びケース2とは別の駆動回路Bが担当するイジェクタCのインク適量が目標値よいもはるかに小さい場合には、タイミング制御データではなく、駆動回路Bに印加する電圧を補正する。即ち、ケース4に示すように、印加する電圧をHV1A→HV1B、HV2A→HV2Bと変更したところ、イジェクタCのインク滴量が目標値に一致し、タイミング制御データは0となる。
以上説明したように本実施の形態では、各イジェクタ群について駆動ICを備え、この駆動ICをコントローラが制御するので、各イジェクタ各々についてコントローラからの制御線を不要とすることができる。
また、複数の駆動ICに電圧を印加する第1電源及び第2電源を備えているので、各イジェクタ各々について電源を不要とすることができる。
このように、各イジェクタ各々についてコントローラからの制御線を不要とすることができると共に、各イジェクタ各々について電源を不要とすることができるので、装置の大型化を防止することができる。
そして、各イジェクタ群34の複数の圧電素子30各々に印加する駆動電圧の波形を変化させて、各イジェクタ群34内における複数の圧電素子30のインク吐出特性のばらつきが減少するように、各駆動IC16を制御すると共に、各駆動IC16に印加する電圧を変化させて、複数のイジェクタ群34相互の複数の圧電素子32のインク吐出特性の平均的なばらつきが減少するように、第1電源23及び第2電源20を制御する。このように、複数のイジェクタ群各々内の複数のイジェクタのインク適量のばらつきを全体として減少することができ、安定した画像を形成することができる。
前述した実施の形態では、各駆動ICに可変電源(第1電源及び第2電源)を設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、イジェクタ群のインク適量のばらつきの程度によっては、図21及び図22に示すように、複数の駆動ICに対して可変電源(第1電源及び第2電源)を備えるようにしてもよい。例えば、図21に示す例では、駆動IC16A1、16B1に対して1つの可変電源(第1電源及び第2電源)を備え、駆動IC16A2、16B2に対しても1つの可変電源を備える。また、図22に示す例では、駆動IC16A1、16A2に対して1つの可変電源(第1電源及び第2電源)を備え、駆動IC16B1、16B2に対しても1つの可変電源を備える。
前述した実施の形態では、液滴としてインクを用いる場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、インクに代えて、例えば、反応液を用いることもできる。詳細には、反応液の塗布量により濃度が変わる現象があり、反応液の濃度ばらつきを制御する際に、本発明を上記と同様に適用することができる。その他、インクジェット方法により、液晶表示素子の配向膜形成材料の塗布、フッラックスの塗布、接着剤の塗布などにも本発明を上記と同様に適用することができる。