JP2001150654A

JP2001150654A - インク量の異なるインク滴を用いる印刷装置、印刷方法

Info

Publication number: JP2001150654A
Application number: JP33549399A
Authority: JP
Inventors: Yukimitsu Fujimori; 幸光藤森
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-11-26
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2001-06-05

Abstract

(57)【要約】【課題】インク量の異なるドットを形成するプリンタ
において、各ドットの形成位置のずれを抑制する。【解決手段】主走査中に２種類の駆動波形ＷＭ，ＷＳ
を連続的に出力することで、各画素に小インク滴ＩＰ
Ｓ，中インク滴ＩＰＭの一方または双方によるドットを
任意に形成可能とする。各インク滴が安定して飛行可能
な速度で吐出する条件、一方のインク滴の吐出の有無に
よって他方のインク滴のインク量が変動しないだけの間
隔ＩＮＴを確保する条件を満足するように駆動波形の形
状を設定する。また、小インク滴ＩＰＳが非常に微細な
場合には、飛行曲がりが生じやすいため、吐出速度を十
分に高めて、着弾までの飛行時間を抑制する。小インク
滴を中インク滴の後に吐出させるよう設定することによ
り、上述の条件を安定して満足できる駆動波形を設定す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク量の異なる
インク滴を吐出してドットを形成する印刷装置に関し、
詳しくは非常に微細なインク滴によるドットを各画素に
安定して形成可能な印刷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタは、ヘッドから
インクを吐出して印刷媒体上にドットを形成し、画像を
記録する。従来のインクジェットプリンタでは、ヘッド
から吐出されるインク量は一定であったが、近年では、
滑らかな階調表現を実現するため、吐出されるインク量
が可変のインクジェットプリンタが提案されている。図
２２はインク量の異なるドットを形成するプリンタの一
例を示す説明図である。このプリンタでは、主走査とし
てキャリッジＣＡが移動している間に、各画素に対し、
インク量が少ない小インク滴ＩＰｓを吐出するための駆
動信号Ｗ１と、インク量が若干多い中インク滴ＩＰｍを
吐出するための駆動信号Ｗ２とを連続的に出力する。小
インク滴ＩＰｓの飛行速度は中インク滴ＩＰｍの飛行速
度よりも遅い。従来のプリンタでは、キャリッジＣＡの
移動速度を考慮して、「小インクＩＰｓの吐出速度＜中
インクＩＰｍの吐出速度」に設定するとともに、小イン
クＩＰｓの吐出から大インクＩＰｍの吐出までの間隔Δ
Ｗを調整することによって、各インク滴をほぼ同じ位置
に着弾させていた。このように吐出タイミングを設定し
た上で、駆動信号Ｗ２をマスクする信号をヘッドに出力
すれば小ドットを形成することができ、駆動信号Ｗ１を
マスクすれば中ドットを形成することができる。いずれ
の駆動信号もマスクしなければ、小インク滴と中インク
滴とを合体させて大ドットを形成することができる。

【０００３】各画素にインク量の異なるドットを形成す
るプリンタには、他のタイプとして、各画素に対し小イ
ンク滴を形成するための駆動信号または中インク滴を形
成するための駆動信号のいずれかを選択的に出力するも
のもある。図２２のように２種類の駆動信号の一方をマ
スクすることによりインク量を変えるのではなく、各画
素に出力される駆動信号自体の種類を、吐出すべきイン
ク量に応じて変更するのである。かかるプリンタでは、
図２２中の間隔ΔＷを考慮する必要がないから、インク
量が異なる場合でも各ドットの飛行速度を同じ値に設定
し、同じタイミングで駆動信号を出力すれば着弾位置を
一致させることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、インクジェット
プリンタでは、より高解像度で高画質な印刷を実現する
ため、ドットの微細化が進んでいる。また、印刷の高速
化を図るため、主走査中のキャリッジの移動速度が高く
なっている。微細化されたドットは、わずかな擾乱で飛
行方向がずれるため、安定して着弾させることが困難で
ある。また、キャリッジの移動速度が高くなると、イン
ク滴に作用する空気抵抗が大きくなるため、インク滴の
飛行軌跡はより一層ずれやすくなる。従って、インク滴
の微細化およびキャリッジの高速化が進むと、各ドット
の着弾位置をそろえることが非常に困難になる。従来で
あれば、大小のインク滴の着弾位置を安定して一致させ
得る吐出速度および吐出間隔の条件を比較的容易に設定
することができたが、ドットの微細化等を図ると、かか
る条件を見出すことが非常に困難になってきた。

【０００５】かかる条件を見出すことの困難性には、２
つの主要因がある。第１の困難性としては、ドットの微
細化、キャリッジの高速化によって、各インク滴が安定
して飛行しなくなったことが挙げられる。第２は、キャ
リッジの高速化によって、各画素に対してインク量の異
なるインク滴を連続的に吐出させるための吐出間隔の自
由度が狭くなったことが挙げられる。このうち、第２の
困難性は、各画素に対して複数の駆動信号を連続的に出
力するタイプのプリンタに固有の課題である。一方、第
１の困難性は、インク量の異なるインク滴に対応したい
ずれかの駆動信号を選択的に出力するタイプのプリンタ
にも共通の課題である。従って、駆動信号を選択的に出
力するタイプのプリンタにおいても、一定の吐出速度お
よび吐出タイミングでは、各インク滴の着弾位置を一致
させることが困難になっていた。

【０００６】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたものであり、非常に微細なドットを用いた場合で
も、インク量の異なるドットの着弾位置のずれを抑制
し、高画質な印刷を実現する印刷装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明は、
次の構成を採用した。本発明は、インク量の異なる複数
種類のインク滴を吐出可能なヘッドを用いて印刷媒体上
の各画素にドットを形成して画像を印刷する印刷装置に
おいて、前記ヘッドおよび印刷媒体の少なくとも一方を
駆動して主走査を行う主走査手段と、前記複数種類のイ
ンク滴ごとに設定されたタイミングで前記ヘッドを駆動
して、前記各画素に該複数種類のうちいずれかのドット
を形成するヘッド駆動手段とを備え、前記タイミング
は、前記複数種類のドットのうち、最小インク量のイン
ク滴の飛行時間が最短となるよう設定されたタイミング
であることを要旨とする。

【０００８】インク滴の着弾位置ずれは吐出されたイン
ク滴が本来の軌跡と異なる軌跡で飛行することにより生
じる。飛行軌跡のずれは、飛行時間を短くすることによ
り短縮される。ここで、インク重量の異なるインク滴を
比較すると、最小インク量のインク滴は、質量が最も小
さいため、吐出圧力の不均一さ、空気抵抗など種々の要
因によって飛行軌跡のずれ（以下、飛行曲がりという）
が生じやすい。従って、本発明として開示した通り、最
も影響を受けやすい最小インク量のインク滴の飛行時間
が最短となるように各インク滴の吐出タイミングを設定
することにより、ドットの着弾位置ずれを抑制すること
ができ、高画質な印刷を実現することができる。

【０００９】飛行時間の短縮は、吐出速度の向上によっ
て実現することができる。つまり、本発明の印刷装置で
は、最小インク量のインク滴の吐出速度が最も高くに設
定される。また、このように吐出速度を設定することに
より、各画素にドットを形成するための吐出タイミング
は、必然的に最小インク量のインク滴が最も遅いタイミ
ングとなる。最も遅いタイミングとは、図２２に示した
ように各画素に複数の駆動信号が連続的に出力される場
合には、最小インク量に対応した駆動信号が最後に出力
されることを意味する。また、各インク量に対応した駆
動信号のいずれかを選択的に出力する場合には、ドット
を形成すべき画素との相対的な位置関係が最も近いこと
を意味している。つまり、本発明の印刷装置では、各駆
動信号がヘッドに出力される時点でのヘッドと画素の距
離を比較すると、最小インク量の駆動信号に対応した距
離が最小になっているのである。

【００１０】従来は、上述の要因による飛行曲がりが顕
著に生じるほどの微細ドットは用いられていなかったた
め、吐出タイミングの設定に際して、飛行の安定性が問
題とされることはほとんどなかった。連続的に駆動信号
を出力するタイプの印刷装置において、非常に微細なド
ットを用いた場合でも、当初は、図２２に示すように
「小インクＩＰｓの吐出速度＜大インクＩＰｍの吐出速
度」で吐出していた。ところが、かかる条件下でドット
を形成した場合には、ドットを微細化しても画質がそれ
ほど向上しないことが見出された。本願の発明者は、精
緻な実験、分析により、この現象の本質的原因が飛行曲
がりにあることを見出した。

【００１１】本願は、このように微細化されたドットを
用いる場合には、従来考慮する必要がなかった飛行の安
定性を十分に考慮して吐出タイミングを設定する必要が
あることを見出した点に第１の技術的意義がある。ま
た、各インク滴の吐出速度を現実的な範囲に抑えつつ、
最小インク量のインク滴の飛行曲がりを抑制するために
は、最小インク量の飛行時間を最小にすることが効率的
であることを見出した点に第２の技術的意義がある。つ
まり、インク量が小さい程、吐出圧力を小さくすればよ
いという通常の設定方法を覆し、インク量が最小のイン
ク滴について、敢えて吐出速度を最大に設定する必然
性、技術的効果を見出したのである。

【００１２】本発明において、最小インク滴以外のイン
ク滴の吐出タイミングは種々の設定が可能であるが、前
記タイミングは、各画素に対してインク量が大きいイン
ク滴ほど早期に吐出されるよう設定されたタイミングで
あるものとすることが望ましい。換言すれば、インク量
が小さい方から順に飛行時間が長くなるように設定され
たタイミングとすることが望ましい。前述の通り、イン
ク量の小さいインク滴ほど飛行曲がりが生じやすいか
ら、こうすることにより、最小インク量のインク滴のみ
ならず、その他のインク滴も飛行曲がりを極小にするこ
とができる。

【００１３】本発明は、一画素に一種類の駆動信号を選
択的に出力する印刷装置に適用することも可能である
が、一画素に複数のインク滴を連続的に吐出できる間隔
を開けて各インク滴の吐出タイミングが設定され、各主
走査で各画素に任意のインク量のドットを形成可能な印
刷装置として構成することが望ましい。複数のインク滴
を連続的に吐出するためには、各インク滴の吐出速度や
吐出間隔について厳しい条件を満たす必要があるが、本
発明で開示されたタイミングを適用することによりこれ
らの条件を満たしやすくなる。

【００１４】本発明の印刷装置には、電歪素子の歪みを
利用してインクを吐出するヘッド、インクへの加熱によ
り生じる気泡を利用してインクを吐出するヘッドの双方
を適用可能である。もちろん、これらに限られるもので
もない。

【００１５】本発明は、印刷装置としての態様の他、印
刷方法として構成することもできる。また、印刷装置に
搭載されたヘッドを上述のタイミングで制御する印刷制
御装置や印刷制御方法などの態様で構成するものとして
もよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に示す順序で実施例に基づき説明する。Ａ．装置の全体構成：Ｂ．駆動波形の生成：Ｃ．吐出タイミングの設定：Ｄ．吐出タイミングの解析的設定方法：Ｅ．吐出タイミングの解析的設定方法に関する変形例：Ｆ．第２実施例の印刷装置：

【００１７】Ａ．装置の全体構成：図１は実施例として
の印刷システムの概略構成を示す説明図である。本実施
例の印刷システムは、プリンタＰＲＴをコンピュータＰ
Ｃに接続して構成される。コンピュータＰＣはプリンタ
ＰＲＴに、主走査中にいずれの画素にどんな種類のドッ
トを形成するかを特定するラスタデータ、および副走査
の送り量を特定する送りデータを含む印刷データを転送
することによってプリンタＰＲＴの動作を制御する役割
を果たす。これらの処理は、プリンタドライバと呼ばれ
るプログラムに基づいて行われる。プリンタＰＲＴは、
制御回路４０がこの印刷データに基づいて主走査および
副走査を行って印刷を実行する。

【００１８】プリンタＰＲＴは、紙送りモータ２３によ
って用紙Ｐを搬送する機構と、キャリッジモータ２４に
よってキャリッジ３１をプラテン２６の軸方向に往復動
させる機構と、キャリッジ３１に搭載された印字ヘッド
６１〜６４を駆動してインクの吐出およびドット形成を
行う機構と、これらの紙送りモータ２３，キャリッジモ
ータ２４，印字ヘッド２８および操作パネル３２との信
号のやり取りを司る制御回路４０とから構成されてい
る。

【００１９】キャリッジ３１をプラテン２６の軸方向に
往復動させる機構は、プラテン２６の軸と並行に架設さ
れキャリッジ３１を摺動可能に保持する摺動軸３４と、
キャリッジモータ２４との間に無端の駆動ベルト３６を
張設するプーリ３８と、キャリッジ３１の原点位置を検
出する位置検出センサ３９等から構成されている。

【００２０】なお、このキャリッジ３１には、黒インク
（Ｂｋ）用のカートリッジ７１とシアン（Ｃ）、マゼン
タ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）の３色のインクを収納したカラ
ーインク用カートリッジ７２が搭載可能である。キャリ
ッジ３１の下部には、これらのインクに対応した計４個
のインク吐出用ヘッド６１〜６４が形成されている。キ
ャリッジ３１に黒（Ｂｋ）インク用のカートリッジ７１
およびカラーインク用カートリッジ７２を上方から装着
すると、各カートリッジから吐出用ヘッド６１ないし６
４へのインクの供給が行われる。

【００２１】図２はインク吐出用ヘッド６１ないし６４
の概略構成を示す説明図である。図示の都合上、イエロ
のヘッドについては図示を省略した。ヘッド６１ないし
６４には、各色ごとに４８個のノズルＮｚが一定の間隔
で設けられている。また、ノズルＮｚまでインクを導く
インク通路６８に接する位置に、各ノズル毎にピエゾ素
子ＰＥが配置されている。ピエゾ素子ＰＥの両端に設け
られた電極間に所定時間幅の電圧を印加すると、ピエゾ
素子ＰＥが電圧の印加時間だけ伸張し、図中に矢印で示
す方向にインク通路６８の一側壁を変形させる。この結
果、この収縮分に相当するインクが、粒子Ｉｐとなっ
て、ノズルＮｚの先端から高速に吐出される。このイン
ク粒子Ｉｐがプラテン２６に装着された用紙Ｐに染み込
むことにより印刷が行われる。

【００２２】本実施例のプリンタＰＲＴは、ピエゾ素子
ＰＥに異なる波形で電圧を印加することにより、インク
量の異なるドットを形成可能としている。この原理につ
いて説明する。図３は駆動波形と吐出されるインクＩｐ
との関係を示した説明図である。図３において破線で示
した駆動波形が通常のドットを吐出する際の波形であ
る。区間ｄ２において一旦、基準電圧よりも低い電圧を
ピエゾ素子ＰＥに印加すると、インク通路６８の断面積
を増大する方向にピエゾ素子ＰＥが変形する。ノズルへ
のインクの供給速度には限界があるため、インク通路６
８の拡大に対してインクの供給量が不足する。この結
果、図３の状態Ａに示した通り、インク界面Ｍｅはノズ
ルＮｚの内側にへこんだ状態となる。図３の実線で示す
駆動波形を用い、区間ｄ２に示すように電圧を急激に低
くすると、インクの供給量はさらに不足した状態とな
る。従って、状態ａで示す通りインク界面は状態Ａに比
べて大きく内側にへこんだ状態となる。

【００２３】次に、ピエゾ素子ＰＥに高い電圧を印加す
ると（区間ｄ３）、先に説明した原理に基づいてインク
が吐出される。このとき、インク界面があまり内側にへ
こんでいない状態（状態Ａ）からは状態Ｂおよび状態Ｃ
に示すごとく大きなインク滴が吐出され、インク界面が
大きく内側にへこんだ状態（状態ａ）からは状態ｂおよ
び状態ｃに示すごとく小さなインク滴が吐出される。こ
のように、駆動電圧を低くする際（区間ｄ１，ｄ２）の
変化率に応じて、ドットのサイズを変化させることがで
きる。また、区間ｄ３における駆動波形の傾きおよびピ
ーク値を調整することによって、吐出されるインク滴の
飛行速度を調整することができる。

【００２４】プリンタＰＲＴは、２種類の駆動波形を連
続的に出力して、各画素にインク量の異なるドットを任
意に選択して形成可能としている。図４は駆動波形およ
び各画素へのインク滴の吐出の様子を示す説明図であ
る。キャリッジ３１は用紙Ｐに対して図中の左から右に
移動しながらインク滴を吐出する。この移動とタイミン
グを合わせて２種類の駆動波形ＷＭ，ＷＳがヘッドに出
力される。駆動波形ＷＭは中ドットを形成する中インク
滴ＩＰＭを吐出する波形であり、駆動波形ＷＳは小ドッ
トを形成する小インク滴ＩＰＳを吐出する波形である。
両者を一つの画素に対して吐出することにより、大ドッ
トを形成することができる。

【００２５】本実施例では、小インク滴ＩＰＳを中イン
ク滴ＩＰＭの後に吐出する点が特徴である。かかる順序
でインク滴を吐出しつつ、両者をほぼ同じ画素に着弾さ
せるため、中インク滴ＩＰＭは低い飛行速度、小インク
滴ＩＰＳは高い飛行速度で吐出されるように、ヘッドか
らの吐出速度が調整されている。また、一般に、インク
滴を吐出した後、一定の期間はメニスカスが振動し安定
したインク滴を吐出することができないから、小インク
滴ＩＰＳを安定して吐出するために、駆動波形ＷＭと駆
動波形ＷＳの間には、所定のインターバルＩＮＴが設け
られている。各インク滴の吐出速度およびインターバル
ＩＮＴの設定については、後で詳述する。

【００２６】Ｂ．駆動波形の生成：次にプリンタＰＲＴ
の制御回路４０の内部構成を説明し、駆動波形の生成方
法について説明する。図５は制御回路４０の内部構成を
示す説明図である。図示する通り、この制御回路４０の
内部には、ＣＰＵ４１，ＰＲＯＭ４２，ＲＡＭ４３の
他、コンピュータ９０とのデータのやりとりを行うＰＣ
インタフェース４４、紙送りモータ２３、キャリッジモ
ータ２４および操作パネル３２などとの信号をやりとり
する周辺入出力部（ＰＩＯ）４５、計時を行うタイマ４
６、ヘッド６１〜６４にドットのオン・オフの信号を出
力する駆動用バッファ４７などが設けられており、これ
らの素子および回路はバス４８で相互に接続されてい
る。また、制御回路４０には、所定周波数で各ノズルの
ピエゾ素子ＰＥを駆動するための駆動波形を出力する発
信器５０、駆動信号生成部５５、および駆動波形をヘッ
ド６１〜６４に分配する分配出力器４９も設けられてい
る。

【００２７】制御回路４０は、コンピュータ９０で処理
された印刷データを受け取り、これを一時的にＲＡＭ４
３に蓄え、所定のタイミングで駆動用バッファ４７に出
力する。駆動用バッファ４７からは、各ノズルごとにド
ットのオン・オフを示すデータが分配出力器４９に出力
される。この結果、ドットを形成すべきノズルに対して
はピエゾ素子ＰＥを駆動するための駆動波形が出力さ
れ、ドットが形成される。

【００２８】図６は駆動信号生成部５５の内部構成を示
す説明図である。図示するように、駆動信号生成部５５
は、駆動波形の形状を特定するパラメータを記憶してお
くメモリ５１、このメモリ５１の内容を読み出して一時
的に保持する第１ラッチ５２、この第１ラッチ５２の出
力と後述する第２ラッチ５４の出力とを加算する加算器
５３、第２ラッチ５４の出力をアナログデータに変換す
るＤ／Ａ変換器５６、変換されたアナログ信号をピエゾ
素子ＰＥ駆動用の電圧振幅まで増幅する電圧増幅部５
７、増幅された電圧信号に対応した電流供給を行うため
の電流増幅部５８とから構成されている。ここで、メモ
リ５１は、駆動波形を決める所定のパラメータを記憶し
ておくものである。図示する通り、駆動信号生成部５５
には、クロック信号１，２，３、データ信号、アドレス
信号およびＰＴＳ信号が入力される。

【００２９】クロック信号１，２，３は発信器５０から
出力される３種類のタイミング信号である。クロック信
号１はメモリ５１にデータ信号を入力する際の同期を司
る信号である。クロック信号２はメモリ５１に記憶され
た複数のスルーレートのうち、駆動波形の生成に使用さ
れるデータを切り替えるタイミングを司る信号である。
クロック信号３は駆動波形の電圧変化を司る信号であ
る。ＰＴＳ信号は、各画素に対応して出力される信号で
あり、駆動波形の出力の開始を指示する信号である。Ｐ
ＴＳ信号は、駆動用バッファ４７から各画素に対応した
データを入出力するタイミングを指定する役割も果た
す。

【００３０】図７は駆動波形を生成する様子を示す説明
図である。駆動波形の生成に先立って、駆動信号のスル
ーレートを示すいくつかのデータがメモリ５１に送られ
る。スルーレートとは、単位時間当たりの電圧の変化量
である。スルーレートが正であれば一定の変化率で電圧
は上昇し、負であれば一定の変化率で電圧が低下する。
メモリ５１には最大３２種類のスルーレートが各アドレ
スに記憶される。ここでは順にスルーレートΔ０，Δ
１，Δ２，Δ３・・・のデータが記憶される場合を示し
た。

【００３１】ＰＴＳ信号が入力され、駆動波形の生成が
開始された時点で、最初のアドレスが指定されると、メ
モリ５１から最初のアドレスに対応したスルーレートΔ
０がクロック信号２に同期して第１ラッチ５２に保持さ
れる。一方、第２ラッチ５４にはクロック信号３に同期
してスルーレートΔ０が逐次加算された値が保持され
る。この結果、第２ラッチ５４から出力される電圧は、
図７に示す通り段階的に変化する。出力された駆動信号
は、Ｄ／Ａ変換器５６で滑らかに整形され，電圧増幅部
５７，電流増幅部５８で増幅されて各ヘッドに出力され
る。

【００３２】クロック信号２が入力されると、第１ラッ
チ５２からは２番目のアドレスに対応したスルーレート
Δ１が加算器５３に出力され、電圧の変化率はスルーレ
ートΔ１に対応した値となる。本実施例では、Δ１を値
０としている。従って、図示する通り、２番目のアドレ
スが指定された区間では、電圧はフラットな状態に保た
れる。また、３番目のアドレスに対応したスルーレート
Δ２は負の値が設定されている。従って、図示する通
り、３番目のアドレスが設定された区間では電圧は一定
の割合で低下する。

【００３３】メモリ５１には、スルーレートと共に、該
スルーレートが維持される維持時間が記憶されている。
図７に即して説明すれば、スルーレートΔ０に対しては
維持時間はｎ０であり、スルーレートΔ１に対しては維
持時間はｎ１である。維持時間は、その間に出力される
クロック３のパルス数で記憶されている。クロック２
は、この維持時間に応じた間隔で出力される。

【００３４】このように駆動信号生成部５５にクロック
信号２を適宜送信することにより、所定の変化率で電圧
を変化させることができ、駆動波形を生成することがで
きる。また、メモリ５１に記憶される値を変化させるこ
とで、駆動波形の形状を種々変化させることができる。
本実施例では、このようにして所定のインク量および吐
出速度、吐出間隔を満足する駆動波形ＷＭ，ＷＳを生成
している。

【００３５】Ｃ．吐出タイミングの設定：次に、各イン
ク滴の吐出タイミング、即ち、各インク滴の吐出速度と
インターバルの設定方法について説明する。最初に設定
方法の概要を説明した後、具体的な設定例を示す。図８
は吐出タイミングの設定方法を示す工程図である。吐出
タイミングを設定する際には、まず、各インク滴ごとに
安定して飛行可能な速度範囲を特定する（ステップＳ１
０）。安定して飛行可能とは、ドットの着弾位置ずれ
が、画質への影響に基づいて設定された所定の誤差範囲
内に収まることをいう。いかなる誤差範囲を設定するか
は、画質への要求に応じて異なる。一般に飛行速度が低
い程、飛行時間が長くなるから、種々の擾乱が作用して
ドットの着弾位置ずれが大きくなる傾向にある。特に、
小インク滴ほど安定して飛行可能な速度範囲の下限値は
高くなる。安定して飛行可能な速度範囲は、インク滴の
体積に応じて、実験または解析などにより求めることが
できる。一方、ヘッドには機構的に安定してインク滴を
吐出可能な上限値が存在するため、ステップＳ１０で
は、かかる上限値も考慮して速度範囲を設定する必要が
ある。

【００３６】次に、主走査の移動速度を設定する（ステ
ップＳ２０）。印刷速度を向上するためには、主走査の
移動速度は高い方が望ましい。一方、主走査の移動速度
には、機構上の上限やプリンタＰＲＴにコンピュータＰ
Ｃからデータを転送する速度に起因する上限が存在す
る。また、移動速度を、あまりに高めると、２種類の駆
動波形を出力する間隔が短くなるため、最初の駆動波形
でインクを吐出した後に残留するメニスカスの振動によ
って続くインク滴が安定して吐出できなくなる場合があ
る。ステップＳ２０では、これらの条件を考慮しつつ、
妥当な範囲で主走査の移動速度を設定する。

【００３７】ステップＳ１０，Ｓ２０で設定された値
は、それぞれ吐出タイミングを設定する際の拘束条件と
なる。なお、ここでは図示の便宜上、飛行速度の設定
（ステップＳ１０），主走査の移動速度の設定（ステッ
プＳ２０）の順序で実行する場合を例示したが、両者の
設定は逆の順序で行ってもよいし、並行して行ってもよ
い。

【００３８】次に、こうして設定された拘束条件に基づ
いて、各インク滴を安定して吐出できるインターバルを
設定する（ステップＳ３０）。安定したインク量でイン
ク滴を吐出するために、インターバルは、前にインク滴
を吐出した際の残留振動が十分に減衰する範囲で設定す
る必要がある。

【００３９】次に、各画素に形成されるそれぞれのドッ
トの形成位置が所定範囲内に収まるように吐出速度を設
定する（ステップＳ４０）。それぞれのドットの形成位
置がほぼ一致するように設定することが望ましいことは
いうまでもない。解がない場合、即ちかかる設定が実現
できない場合には、ステップＳ３０で設定した主走査の
移動速度を変更しつつ、要求を満足する吐出タイミング
を設定する（ステップＳ５０）。なお、ステップＳ３
０，Ｓ４０についても逆の順序または並行して行うこと
が可能である。

【００４０】先に説明した通り、一般に、安定して飛行
可能な速度範囲の下限値が小インク滴ほど高くなる傾向
にあるから、小インク滴を後に吐出するように吐出タイ
ミングを設定することにより、要求を満足する設定を比
較的容易に見出すことができる。吐出タイミングは、上
述の工程に従って、安定して飛行可能な速度範囲などを
実験的に求めつつ、設定するものとしてもよいが、本実
施例では、インク滴の飛行を解析することにより計算で
求めた。以下、その方法について説明する。

【００４１】Ｄ．吐出タイミングの解析的設定方法：図
９は解析的の吐出タイミングを設定する際に用いるパラ
メータを示す説明図である。ここでは、２種類の駆動波
形ＷＭ，ＷＳを連続的に出力する場合を例示した。「中
インク滴→小インク滴」で吐出することが好ましいこと
を解析結果に基づいて具体的に示すため、ここでは、ま
だ吐出順序は固定しない。両者を連続的に出力する際の
間隔Δｔ（μｓｅｃ）が、各インク滴の吐出時間差とな
る。駆動波形ＷＭにより吐出される中インク滴の体積を
ＶＯＬｍ（ｐｌ）、吐出速度をｖｍ（ｍ／ｓｅｃ）と
し、駆動波形ＷＳにより吐出される小インク滴の体積を
ＶＯＬｓ（ｐｌ）、吐出速度をｖｓ（ｍ／ｓｅｃ）とす
る。また、プラテンギャップ、即ちキャリッジ３１と用
紙Ｐとの間隔をＬ（ｍｍ）とし、キャリッジ３１の移動
速度をｖｃ（ｍ／ｓｅｃ）とする。それぞれのインク滴
は、吐出速度ｖｍ、ｖｓとキャリッジの移動速度ｖｃと
の合成速度で飛行する。

【００４２】解析的設定方法では、まず、インク滴が安
定して飛行するための条件を、上述の変数を用いて表
す。そして、実施例で吐出する小インク、中インクのそ
れぞれについて、この条件を満足するように、飛行速度
を設定する。また、こうして算出された飛行速度に基づ
いて吐出時間差を設定する。

【００４３】図１０はインク滴が安定して飛行するため
の条件を求める考え方について示す説明図である。図１
０（ａ）に示す通り、インク滴は、ヘッドに設けられた
ノズルＮｚから垂直方向、即ちヘッドから用紙に向かう
方向に速度ｖで吐出される。インク滴の飛行曲がりが生
じる原因の一つに製造時のばらつきによるノズル面の不
均一さが挙げられる。つまり、ノズルＮｚの形状が完全
な真円からずれることによる影響や、ノズル面の内側に
施されためっきの不均一さなどによってインク滴が垂直
方向から若干ずれた方向に吐出されるのである。このよ
うに垂直方向からずれて吐出されることによって生じる
水平方向の速度成分をｗとする。この速度成分ｗは必ず
しもキャリッジの移動方向とは一致しない。インク滴
は、水平方向の速度成分ｗと垂直方向の速度成分ｖとの
合成方向に飛行する。インク滴が垂直方向に有する運動
量に対し、水平方向に有する運動量が十分に小さけれ
ば、インク滴は安定して飛行し、ほぼ設計通りの位置に
着弾することになる。

【００４４】ここで、垂直方向および水平方向のインク
滴の運動量を求める。図１０（ｂ）はノズルから吐出さ
れる瞬間のインク滴の様子を模式的に示した説明図であ
る。ここでは、インク滴を半径Ｒ、高さＶ×Ｔの円柱と
近似して（以下、便宜的にインク柱と呼ぶ）その運動量
を求めることにする。Ｔとは、インクの吐出開始から終
了までの吐出時間を意味し、インク量に関わらずほぼ一
定である。

【００４５】インク滴を円柱で近似した場合、インク滴
の密度をρとすれば、インク滴の質量ｍは密度×体積で
表されるから、運動量ｍｖは次式（１）で表される。ｍｖ＝ρ×π×Ｒ²ｖ²Ｔ・・・（１）；

【００４６】一方、水平方向の運動量は、主にノズル面
で作用する表面張力σの合力Ｆによるものであり、その
大きさは、インク柱の周長に比例する。図１０（ｃ）は
インク量の異なるインク柱Ｉｐｓ，Ｉｐｍに働く表面張
力の差異を示す説明図である。小インク柱Ｉｐｓはハッ
チングを施して示した。中インク柱Ｉｐｍの場合は、周
長２π（Ｒｍ）の領域に表面張力σによる合力Ｆｍが作
用する。小インク柱Ｉｐｓの場合は、周長２π（Ｒｓ）
の領域に表面張力σによる合力Ｆｓが作用する。このよ
うに水平方向に作用する合力Ｆは、周長×σに比例す
る。この比例係数をｋ１とする。かかる合力Ｆが作用す
る時間は、吐出時間Ｔに等しいから、水平方向には、力
積Ｆ×Ｔが作用する。水平方向に生じる運動量ｍｗは、
この力積と等しいから、上述の比例係数ｋ１を用いて、
次式（２）で表される。ｍｗ＝Ｆ×Ｔ＝ｋ１×２πＲ×σ×Ｔ・・・（２）；

【００４７】上式（１）（２）およびインク柱の体積Ｖ
ＯＬ＝πＲ²ＶＴを考慮すれば、水平方向の運動量ｍｗ
と垂直方向の運動量ｍｖとの比は、次式（３）で表され
る。ｍｗ／ｍｖ＝ｋ１×２πＲ×σ×Ｔ／（ρ×π×Ｒ²Ｖ²
Ｔ）＝２ｋ１×σ／（ρＲＶ²）＝√｛Ｋ／（Ｖ³×ＶＯＬ）｝・・・（３）；ここで、Ｋは比例係数である。上式（３）の値が十分に
小さければインク滴は安定して飛行すると言える。上述
の通り、Ｋは定数であるから、インク滴の飛行速度ｖお
よびインク滴の体積ＶＯＬを変数とする関数ｆ＝ｖ³×
ＶＯＬが所定値以上になれば安定して飛行するといえ
る。

【００４８】従来の実績に基づいて、インク滴を安定し
て飛行させるために、上記関数ｆが保持すべき値を算出
する。本実施例と同様の機構のヘッドを備えるプリンタ
では、従来、６ｐｌのインク滴を６ｍ／ｓｅｃで吐出し
た場合に、十分安定した飛行が実現できた実績がある。
この値を代入すれば、上記関数の値ｆは、次の通りとな
る。ｆ＝ｖ³×ＶＯＬ＝６³×６＝１２９６（ｐｌ³・ｍ
／ｓｅｃ）もちろん、これは本実施例のプリンタＰＲＴ
に固有の値であり、汎用的な値ではない。従来の実績に
基づいて、プリンタごとに求めるべき値である。

【００４９】以上より、インク滴が安定して飛行する条
件が求められた。「ｆ＝ｖ³×ＶＯＬ＝１２９６」なる
条件を満足するように、インク滴の体積ＶＯＬに応じて
飛行速度の下限値ｖを設定すればよい。図１１はインク
滴の体積と安定して飛行可能な吐出速度との関係を表す
グラフである。上記条件に基づいて、算出した結果を示
している。インク体積の増大とともに、安定して飛行す
るための吐出速度の下限値が低減していくことが分か
る。例えば、小インク滴を２ｐｌとすれば、安定して飛
行させるためには、吐出速度を８．７ｍ／ｓｅｃ以上に
する必要があることが分かる。中インク滴を１０ｐｌと
すれば、安定して飛行させるためには、吐出速度を５ｍ
／ｓｅｃ以上でよいことが分かる。

【００５０】次に、２種類のインク滴を一つの画素に着
弾させ得る吐出タイミングの設定を行う。図１２は吐出
タイミングを設定する際の考え方を示す説明図である。
図１２（ａ）は「小ドット→中ドット」の順に吐出する
場合のタイミングの設定方法を示している。図中の点Ｐ
ｓで小インクが吐出され、点Ｐｍで中インクが吐出され
て、用紙上の点Ｐｐに着弾するものとする。吐出される
点Ｐｓ，Ｐｍから用紙までの距離は、先に図９で説明し
たプラテンギャップＬに相当する。

【００５１】図中の右方向にキャリッジが移動しながら
小インクを吐出した場合、全く空気抵抗が作用しなけれ
ば、インク滴は図中に破線で示す軌跡を描いて飛行す
る。このときの小インクの飛行距離をＬａとする。しか
し、実際のインク滴には、キャリッジの移動方向と逆方
向に空気抵抗が作用するため、飛行距離はＬａよりも短
くなり、点Ｐｐに着弾する。空気抵抗によって短くなる
分の飛行距離をＬｂとする。一方、中インクは、小イン
クが吐出された後、所定の吐出間隔Δｔだけ経ってから
吐出される。この間にキャリッジが移動する距離をＬｃ
とする。点Ｐｍで吐出された中インクは、吐出速度とキ
ャリッジの移動速度との合成速度で飛行し、図中の実線
で示す軌跡を描いて点Ｐｐに着弾する。この間に中イン
クが飛行する距離をＬｍとする。なお、中インクにも空
気抵抗が作用するが、その影響は小さいため、ここでは
無視した。

【００５２】図１２（ａ）から明らかな通り、上述の各
距離間には、次式（４）の関係式が成立する。Ｌｍ＝Ｌａ−Ｌｂ−Ｌｃ・・・（４）；ここで、Ｌｃはキャリッジの移動速度ｖｃ、吐出時間差
Δｔに基づいて算出できる。Ｌａは小インクの吐出速度
ｖｓ、キャリッジの移動速度ｖｃに基づいて算出でき
る。Ｌｂは後述する通り、近似的に求めることができ
る。従って、上式（４）の右辺は既知量となり、Ｌｍも
求めることができる。この結果、水平方向の飛行距離Ｌ
ｍと、プラテンギャップＬとの比、およびキャリッジの
移動速度ｖｃを用いて中インクの吐出速度ｖｍは、次式
（５）で求めることができる。ｖｍ＝ｖｃ×Ｌ／Ｌｍ・・・（５）；

【００５３】ここで、空気抵抗による変位Ｌｂの算出方
法について説明する。飛行中、空気抵抗が作用する期間
のインク滴をほぼ球形と仮定する。球に働く流体の抵抗
Ｆｄは、流体力学の分野で周知の通り、一般に「Ｆｄ＝
６πμＲ（ｖｃ）」で与えられることが知られている。
ここで、μは流体の静粘性係数であり、空気の場合は
１．８×１０^-5（ｐａｓ）である。Ｒは球の半径、ｖは
飛行速度である。

【００５４】厳密には、飛行速度は徐々に低下するた
め、空気抵抗も徐々に小さくなるが、吐出から着弾まで
は非常に短い時間であることから、上述の空気抵抗がほ
ぼ一様に作用し、キャリッジの移動方向と逆方向に一様
な加速度ａを生じるものと考えられる。従って、空気抵
抗による変位Ｌｂは、いわゆる等加速度運動における変
位で求めることができ、吐出から着弾までの飛行時間を
ｔとすれば、次の通りとなる。Ｌｂ＝０．５×ａ×ｔ² ＝０．５×（Ｆｄ／ｍ）×ｔ² ここに、Ｆｄ＝６πμＲｖ、およびｍ＝ρ４πＲ³／３（ρはインク滴の密度）、ｔ＝Ｌ／（ｖｓ）を代入すれば、Ｌｂは次式（６）で与えられる。Ｌｂ＝９μＬ²（ｖｃ）／（４ρＲ²（ｖｓ）²）・・・（６）；

【００５５】上式（４）〜（６）を用いて中インクの吐
出速度を計算した結果を具体的に示す。図１３は中イン
クの吐出速度と小ドットの体積および吐出時間差との関
係を示すグラフである。図中の一点鎖線が、「小ドット
→中ドット」の順でインクを吐出した場合、即ち図１２
（ａ）に示した状態での計算結果である。ここでは、上
述の定数のうち、インク密度ρ＝１０７０ｋｇ／ｍ³、
半径Ｒを中インクの体積１０ｐｌに相当する値、キャリ
ッジの移動速度ｖｃを１ｍ／ｓｅｃ、プラテンギャップ
Ｌ＝１ｍｍとして計算した。小インクの飛行速度は、図
１１にグラフで示した値とした。また、小ドット吐出か
ら中ドット吐出までの吐出時間差Δｔを１０，２０，３
０，４０，５０μｓｅｃの５段階に変化させて計算し
た。

【００５６】本実施例のヘッドが、安定してインクを吐
出可能な範囲は、約６〜９ｍ／ｓｅｃの吐出速度であ
る。かかる制限を考えると、図１３に示される通り、例
えば２ｐｌの小インクを用いる場合には、中インクの吐
出速度ｖｍを約９ｍ／ｓｅｃとし、しかも吐出時間差Δ
ｔを１０μｓｅｃという非常に小さい値にする必要があ
ることが分かる。吐出時間差Δｔが短くなれば、小イン
クを吐出した後のメニスカスの残留振動が中インクの吐
出に影響を与え、中インクのインク量が変動する可能性
が高くなる。また、吐出速度が高い点も中インクの吐出
を不安定にする原因となる。小インク滴を更に微細にす
る場合には、中インク滴の吐出速度を非現実的な値にま
で増大する必要が生じる。従って、「小インク→中イン
ク」で吐出した場合、それぞれのインク滴をほぼ同じ位
置に着弾させることは非常に困難となる。

【００５７】次に、吐出順序を「中インク→小インク」
とした場合について説明する。図１２（ｂ）はかかる吐
出順序でインクを吐出した場合のタイミングの設定方法
を示している。図中の記号は、図１２（ａ）と同じであ
る。吐出順序の違いにより、「中インク→小インク」の
場合には、Ｌｍ．Ｌａ．Ｌｂ．Ｌｃの各距離間には、次
式（４）’の関係式が成立する。Ｌｍ＝Ｌａ−Ｌｂ＋Ｌｃ・・・（４）’；「中インク→小インク」の場合は、上式（４）’、
（５）、（６）を用いることにより、中インクの吐出速
度を求めることができる。

【００５８】「中インク→小インク」の場合の計算結果
を図１３中に実線で示した。計算に適用した諸条件は、
「小インク→中インク」の場合と同じである。図１３か
ら明らかな通り、２ｐｌの小インクを用いる場合、吐出
時間差Δｔを５０μｓｅｃとしても約７．５ｍ／ｓｅｃ
で吐出すれば済むことが分かる。つまり、小インクを吐
出した後のメニスカスの残留振動が減衰するのに十分な
吐出時間差を確保することができ、また、中インクの吐
出速度も十分に安定して吐出可能な範囲に設定すること
ができるのである。本実施例では、かかる解析結果に基
づき、「中インク→小インク」の順で上述の吐出速度お
よび吐出時間差で吐出させるよう設定した。

【００５９】このように、非常に微細な小インクを用い
る場合には、「中インク→小インク」の順に吐出するこ
とによって、同一の画素に安定して着弾させることが可
能となる。逆に、小インクが若干大きくなった場合に
は、「小インク→中インク」の順に吐出した方が好まし
い。図１３に示す通り、小インクの体積が大きくなる
と、「小インク→中インク」の順序で吐出した場合に
は、中インクの吐出速度が低くなりすぎて、吐出が不安
定になることがあるからである。本実施例の場合は、小
インクが４〜５ｐｌの領域を境にして、それよりも微細
な小インクを用いる場合には、「中インク→小インク」
が好ましく、小インクの量が上記境界領域よりも大きい
場合には、「小インク→中インク」の順序が好ましい結
果となった。もちろん、これは図１３に示した計算条件
下での分析結果に過ぎず、吐出時間差を更に大きくした
り、キャリッジの移動速度を更に速くするなど、計算条
件を変動させれば４〜５ｐｌ以上の領域でも、「中イン
ク→小インク」の吐出順序の方が好ましくなる場合もあ
る。

【００６０】以上、本実施例のプリンタＰＲＴによりイ
ンク量の異なるドットを形成する原理および一つの画素
にインク量の異なるドットを着弾させるための吐出タイ
ミングの設定方法について説明した。以上で説明した本
実施例のプリンタＰＲＴによれば、２ｐｌという非常に
微細な小インクと、１０ｐｌという中インクを用いつ
つ、「中インク→小インク」の順で吐出するように吐出
タイミングを設定することによって、各インク滴が安定
して飛行可能な吐出速度を確保しつつ、両者をほぼ同じ
位置に着弾させることができる。従って、本実施例のプ
リンタＰＲＴによれば、非常に微細なドットの適用と、
その形成位置のずれの抑制の双方により、画質を大きく
向上することができる。

【００６１】以上の例では、小インク、中インクの２種
類のインクを連続的に吐出する場合について説明した
が、本実施例で説明した工程に基づいてインクの吐出タ
イミングを設定すれば、３種類以上のインクを用いる場
合でも着弾位置を抑制可能な吐出タイミングを設定する
ことができる。図１１および図１３で示した通り、イン
ク滴が安定して飛行可能な速度は、インク滴が小さくな
るほど高くなることを考えれば、異なるインク量のイン
ク滴を吐出する場合には、インク量が小さいものを最後
に吐出するようにタイミングを設定すればよい。

【００６２】Ｅ．吐出タイミングの解析的設定方法に関
する変形例：本実施例では、インク滴の飛行曲がりの主
要因がノズルの不均一性にあるものとの前提の下に、吐
出タイミングを設定した。従って、空気抵抗は小インク
に作用する場合のみを考慮した。インク滴の飛行曲がり
が生じるメカニズムは完全には解明されていないため、
吐出タイミングの解析的設定方法については、十分な妥
当性を確保できる範囲で種々の変形例を考えることがで
きる。以下では、こうした変形例の一つとして、飛行曲
がりが主として空気抵抗によって生じるものと仮定した
場合の計算方法を説明する。

【００６３】変形例では、飛行曲がりの主原因が空気抵
抗にあると仮定するため、飛行中の空気抵抗による影響
をできるだけ厳密に計算する必要がある。空気抵抗は、
インク滴が飛行する際に空気との相対速度によって生じ
る抵抗である。従って、厳密に空気抵抗を検討する場合
には、インク滴が飛行する空間の流れ場を考慮する必要
がある。図１４はキャリッジと印刷用紙Ｐとの間の流れ
場を示す説明図である。キャリッジ３１はｘ方向、即ち
図中のに右方向に速度ｖｃで移動する。キャリッジ３１
のｘ方向の大きさは、プラテンギャップに比較して十分
に大きいため、流体力学上は無限平板として扱うことが
できる。従って、キャリッジ３１の移動時に生じる流れ
場は、相対的に平行移動する無限平板間に生じる流れ場
に相当し、粘性流体の分野で周知のクエット流れとな
る。図１４に流れ場の速度分布を示した。空気は、粘性
の影響によって印刷用紙Ｐ上では速度０、キャリッジ３
１上ではその移動速度ｖｃと等しい速度となり、その間
の流速は直線的に変化する。

【００６４】かかる流れ場中をインク滴ＩＰは飛行す
る。この際のｘ方向の吐出速度をｖｘ、ｙ方向の吐出速
度をｖｙとする。インクの飛行速度ｖｘ、ｖｙは空気抵
抗の影響によって時々刻々変化する。ここでインク滴と
空気の相対速度について考える。キャリッジの移動によ
って生じる流れ場は、ｙ方向の速度成分を有していない
から、ｙ方向の相対速度はインク滴の飛行速度ｖｙに等
しい。一方、ｘ方向には上述の流れ場が存在するから、
相対速度は、流れ場の速度をｖａとすれば、「ｖｘ−ｖ
ａ」となる。キャリッジ近傍では、流れ場の速度ｖａと
インク滴の飛行速度ｖｘがほぼ等しいから、ｘ方向には
空気抵抗が作用しないことになる。以上より、インク滴
の空気に対する相対速度が求められる。つまり、インク
滴には、空気中をｖｄ＝√｛（ｖｘ−ｖａ）²＋ｖｙ²｝
で飛行している場合と同等の抵抗が働く。インク滴を球
形と仮定すれば、空気抵抗Ｆｄは前述の通り、Ｆｄ＝６
πμＲ（ｖｄ）で与えられる。こうして空気抵抗が算出
できれば、インク滴に生じる加速度が求まり、それを積
分することによって飛行軌跡を求めることができる。

【００６５】図１５は「インク滴体積＝６ｐｌ、キャリ
ッジの移動速度＝０．５ｍ／ｓｅｃ、吐出速度６ｍ／ｓ
ｅｃ」の条件での飛行軌跡を示す説明図である。上述の
計算式により空気抵抗を算出し、数値計算によって積分
したシミュレーション結果である。インク密度、空気の
粘性などの諸量は、先の実施例で用いた値（図１１，１
３を求める際に用いた値）と同じである。図中の実線が
空気抵抗を考慮した場合の軌跡である。空気抵抗を考慮
しない場合の軌跡（図中の破線）との着弾位置の差を着
弾誤差と定義すれば、この条件下では約２．９μｍの着
弾誤差が生じることになる。

【００６６】図１６は「インク滴体積＝６ｐｌ、キャリ
ッジの移動速度＝１ｍ／ｓｅｃ、吐出速度６ｍ／ｓｅ
ｃ」の条件での飛行軌跡を示す説明図である。この場合
は、吐出時のｘ方向の速度成分が大きいため飛行距離が
伸びるとともに、空気抵抗の影響も大きくなり、約５．
８μｍの着弾誤差が生じる。

【００６７】図１７は「インク滴体積＝２ｐｌ、キャリ
ッジの移動速度＝１ｍ／ｓｅｃ、吐出速度６ｍ／ｓｅ
ｃ」の条件での飛行軌跡を示す説明図である。この場合
は、インク滴が小さくなった分、空気抵抗の影響が大き
く現れ、着弾誤差は約１２．９μｍにまで拡大する。

【００６８】図１８は「インク滴体積＝２ｐｌ、キャリ
ッジの移動速度＝１ｍ／ｓｅｃ、吐出速度８．７ｍ／ｓ
ｅｃ」の条件での飛行軌跡を示す説明図である。この場
合は、吐出速度を高くしたことにより、飛行時間が短く
なり、着弾誤差は約６．２μｍにまで低減する。

【００６９】以上に実例を示した通り、空気抵抗を考慮
したシミュレーションにより、各飛行条件下での着弾位
置誤差を求めることができる。従って、吐出条件を種々
変更させてシミュレーションを実行すれば、それぞれの
インク滴体積に対して、着弾位置誤差を所定値以下に抑
制可能な吐出条件を設定することができる。なお、所定
値は、画質への影響等に基づいて任意に設定可能であ
る。誤差の絶対値で設定してもよいし、インク滴半径と
の比などで設定するものとしてもよい。

【００７０】このようにして安定して飛行可能な吐出速
度の範囲を設定した後は、吐出順序に応じて、実施例と
同様の関係式を用いて吐出タイミングを設定する。例え
ば、「小インク→中インク」で吐出する場合には、実施
例の式（４）で示した関係「Ｌｍ＝Ｌａ−Ｌｂ−Ｌｃ」
が成立する。ここで、変形例の場合は、空気抵抗も考慮
した上で、小インクの飛行距離Ｌａを求めることができ
るから、関係式中の空気抵抗による影響分Ｌｂは考慮す
る必要がない。また、中インクの飛行距離Ｌｍも空気抵
抗を考慮した上で、求めることができる。そこで、変形
例では、上式を「Ｌｃ＝Ｌａ−Ｌｍ」と変形し、吐出時
間差の間に移動するキャリッジの移動距離Ｌｃを求め、
「Δｔ＝Ｌｃ／（ｖｃ）」を計算することにより吐出時
間差Δｔを設定することができる。「中インク→小イン
ク」の場合も同様にして、実施例の式（４）’を「Ｌｃ
＝Ｌｍ−Ｌａ」と変形し、吐出時間差の間に移動するキ
ャリッジの移動距離Ｌｃを求め、「Δｔ＝Ｌｃ／（ｖ
ｃ）」を計算することにより吐出時間差Δｔを設定する
ことができる。

【００７１】吐出タイミングの設定は、このように種々
の解析的手法によって設定することができる。もちろ
ん、各解析的手法の妥当性は、特定のケースについて実
験等により確認しておくことが望ましい。実施例では、
主としてノズルの不均一性に着目した場合を示し、変形
例では主として空気抵抗の影響に着目した場合を示した
が、双方を厳密に考慮した解析を行うことも可能である
ことはいうまでもない。

【００７２】Ｆ．第２実施例の印刷装置；先に説明した
実施例では、高応答性のピエゾ素子を用いたヘッドによ
り一つの画素に２種類の駆動波形を連続的に出力可能な
場合について、その吐出タイミングの設定方法を説明し
た。次に、第２実施例として、２種類の駆動波形を各画
素について選択的に出力するプリンタを例にとって、吐
出タイミングの設定方法を説明する。

【００７３】第２実施例のプリンタはヘッドのインクを
吐出する機構が第１実施例と相違する。図１９は第２実
施例のプリンタについてインクを吐出する原理を示す説
明図である。図示する通り、ノズルＮｚにはインク通路
にヒータＨＴが備えられている。このヒータＨＴに通電
すると、インク内に気泡ＢＵが生じ、その圧力によっ
て、インク滴ＩＱが吐出される。第２実施例では、各ノ
ズルに２つのヒータを備え、各ヒータへの通電状態を変
えることにより、大ドットおよび小ドットの２種類のド
ットを形成する。２つのヒータの一方にのみ通電されれ
ば小ドットが形成される。双方のヒータに通電されれば
大ドットが形成される。

【００７４】ヘッドの機構が相違することに伴い、プリ
ンタＰＲＴ内の駆動信号生成部５５の構成も第１実施例
と相違する。図２０は第２実施例における駆動信号生成
部の構成を示す説明図である。図示する通り、発信器か
らは各画素に対応したタイミングで原駆動信号がディレ
イ回路ＤＬを介して、各ノズルに備えられているヒータ
ＨＴ１，ＨＴ２に出力される。ヒータＨＴ１，ＨＴ２に
はそれぞれマスク回路ＭＳＫ１，ＭＳＫ２が介在されて
おり、印刷データに応じて駆動波形のマスクを行う。ド
ットの非形成を意味する印刷データの場合には、ヒータ
ＨＴ１，ＨＴ２のいずれにも通電が行われないように、
マスク回路ＭＳＫ１，ＭＳＫ２の双方が駆動波形をマス
クする。小ドットの形成を意味する印刷データの場合に
は、ヒータＨＴ１のみに通電が行われるように、マスク
回路ＭＳＫ２のみが駆動波形をマスクする。大ドットの
形成を意味する印刷データの場合には、ヒータＨＴ１，
ＨＴ２の双方に通電が行われるように、いずれのマスク
回路も駆動波形のマスクを行わない。

【００７５】第２実施例のプリンタでは、各画素に小イ
ンク滴または中インク滴のいずれか一方しか吐出できな
いため、双方を同じ吐出速度に設定した場合には、いず
れのインク滴を吐出するかに関わらず各画素に対し一定
のタイミングでインク滴を吐出すれば済む。しかしなが
ら、第１実施例で説明した通り、小インク滴を微細にし
ていくと、安定して飛行させるために吐出速度を高くす
る必要が生じるから、着弾位置をそろえるため、それぞ
れ画素に対する吐出タイミングを変える必要がある。

【００７６】図２１は第２実施例における吐出タイミン
グの設定について示す説明図である。小インク滴ＩＰ
Ｓ、大インク滴ＩＰＬを安定して飛行させるための吐出
速度については、第１実施例と同様の方法により算出す
ることができる。また、小インク滴ＩＰＳの飛行距離Ｌ
Ｓ，大インク滴ＩＰＬの飛行距離ＬＬも、第１実施例と
同様の方法により算出することができる。従って、両者
を同じ位置ＰＰに着弾させるためには、小インク滴ＩＰ
Ｓを画素ＰＰに至るまでの距離ＬＳの位置で吐出し、大
インク滴ＩＰＬを画素ＰＰに至るまでの距離ＬＬの位置
で吐出すればよい。第２実施例では、大インク滴または
小インク滴のいずれかを選択的に吐出するから、両者の
吐出時間差Δｔには何らの制限もない。こうして吐出位
置が特定されると、それぞれの駆動信号を出力するタイ
ミングが設定される。通常、ヘッドには、インクを吐出
する際の基準信号ＰＴＳが各画素ごとに出力されるか
ら、信号ＰＴＳからのディレイ時間によってそれぞれの
吐出タイミングを設定することができる。図２１に示し
た通り、大インク滴については短いディレイ時間ＤＴＬ
が設定され、小インク滴については長いディレイ時間Ｄ
ＴＳが設定される。このように小インク滴が遅いタイミ
ングで吐出されるようにタイミングを設定することによ
り、大小それぞれのインク滴を安定した飛行速度で吐出
させることができ、ドットの形成位置ずれを抑制して高
画質な印刷を実現することができる。

【００７７】以上で説明した本実施例のプリンタによれ
ば、「中インクまたは大インク→小インク」の順序で吐
出することにより、各画素に複数のインク滴を各画素に
連続的に吐出可能な場合、選択的に吐出する場合のいず
れについても、着弾位置を安定させることができる。こ
こでは、２種類のインク滴を用いる場合を例示したが、
３種類以上を用いる場合に適用することも可能である。
なお、３種類以上のインク滴を用いる場合には、少なく
とも最小インク量のインク滴を最後に吐出する条件下で
種々の態様で吐出タイミングを設定することができる。
例えば、大インク、中インク、小インクの３種類を用い
る場合は、インク量の大きい順、即ち「大インク→中イ
ンク→小インク」の順に吐出することが望ましいが、
「中インク→大インク→小インク」の順であっても構わ
ない。実施例で説明した通り、飛行安定性を確保するた
めに吐出速度を十分上げる必要があるのは、ドットが非
常に微細な場合であり、通常は小インクのみが該当する
と考えられるから、小インクを最後に吐出しさえすれ
ば、その他のインク量のインク滴については必ずしもイ
ンク量の順に吐出しなくても、十分安定して飛行可能な
吐出タイミングを設定することができる。

【００７８】以上、本発明の種々の実施例について説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣
旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができるこ
とはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例としての印刷システムの概略構成を示す
説明図である。

【図２】インク吐出用ヘッド６１ないし６４の概略構成
を示す説明図である。

【図３】駆動波形と吐出されるインクＩｐとの関係を示
した説明図である。

【図４】駆動波形および各画素へのインク滴の吐出の様
子を示す説明図である。

【図５】制御回路４０の内部構成を示す説明図である。

【図６】駆動信号生成部５５の内部構成を示す説明図で
ある。

【図７】駆動波形を生成する様子を示す説明図である。

【図８】吐出タイミングの設定方法を示す工程図であ
る。

【図９】解析的の吐出タイミングを設定する際に用いる
パラメータを示す説明図である。

【図１０】インク滴が安定して飛行するための条件を求
める考え方について示す説明図である。

【図１１】インク滴の体積と安定して飛行可能な吐出速
度との関係を表すグラフである。

【図１２】吐出タイミングを設定する際の考え方を示す
説明図である。

【図１３】中インクの吐出速度と小ドットの体積および
吐出時間差との関係を示すグラフである。

【図１４】キャリッジと印刷用紙Ｐとの間の流れ場を示
す説明図である。

【図１５】「インク滴体積＝６ｐｌ、キャリッジの移動
速度＝０．５ｍ／ｓｅｃ、吐出速度６ｍ／ｓｅｃ」の条
件での飛行軌跡を示す説明図である。

【図１６】「インク滴体積＝６ｐｌ、キャリッジの移動
速度＝１ｍ／ｓｅｃ、吐出速度６ｍ／ｓｅｃ」の条件で
の飛行軌跡を示す説明図である。

【図１７】「インク滴体積＝２ｐｌ、キャリッジの移動
速度＝１ｍ／ｓｅｃ、吐出速度６ｍ／ｓｅｃ」の条件で
の飛行軌跡を示す説明図である。

【図１８】「インク滴体積＝２ｐｌ、キャリッジの移動
速度＝１ｍ／ｓｅｃ、吐出速度８．７ｍ／ｓｅｃ」の条
件での飛行軌跡を示す説明図である。

【図１９】第２実施例のプリンタについてインクを吐出
する原理を示す説明図である。

【図２０】第２実施例における駆動信号生成部の構成を
示す説明図である。

【図２１】第２実施例における吐出タイミングの設定に
ついて示す説明図である。

【図２２】インク量の異なるドットを形成するプリンタ
の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

２３…紙送りモータ２４…キャリッジモータ２６…プラテン３１…キャリッジ３２…操作パネル３４…摺動軸３６…駆動ベルト３８…プーリ３９…位置検出センサ４０…制御回路４６…タイマ４７…駆動用バッファ４８…バス４９…分配出力器５０…発信器５１…メモリ５２…第１ラッチ５３…加算器５４…第２ラッチ５５…駆動信号生成部５７…電圧増幅部５８…電流増幅部６１〜６４…ヘッド６８…インク通路７１…カートリッジ７２…カラーインク用カートリッジ９０…コンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク量の異なる複数種類のインク滴を
吐出可能なヘッドを用いて印刷媒体上の各画素にドット
を形成して画像を印刷する印刷装置であって、前記ヘッドおよび印刷媒体の少なくとも一方を駆動して
主走査を行う主走査手段と、前記複数種類のインク滴ごとに設定されたタイミングで
前記ヘッドを駆動して、前記各画素に該複数種類のうちいずれかのドットを形
成するヘッド駆動手段とを備え、前記タイミングは、前記複数種類のドットのうち、最小
インク量のインク滴の飛行時間が最短となるよう設定さ
れたタイミングである印刷装置。
【請求項２】前記タイミングは、各画素に対してイン
ク量が大きいインク滴ほど早期に吐出されるよう設定さ
れたタイミングである請求項１記載の印刷装置。
【請求項３】一画素に複数のインク滴を連続的に吐出
できる間隔を開けて各インク滴の吐出タイミングが設定
された請求項１記載の印刷装置。
【請求項４】前記ヘッドは、電歪素子の歪みを利用し
てインクを吐出するヘッドである請求項１記載の印刷装
置。
【請求項５】前記ヘッドは、インクへの加熱により生
じる気泡を利用してインクを吐出するヘッドである請求
項１記載の印刷装置。
【請求項６】インク量の異なる複数種類のインク滴を
吐出可能なヘッドを用いて印刷媒体上の各画素にドット
を形成して画像を印刷する印刷方法であって、前記ヘッドおよび印刷媒体の少なくとも一方を駆動して
主走査を行う工程と、前記複数種類のインク滴のうち、最小インク量のインク
滴の飛行時間が最短となるよう各インク滴ごとに設定さ
れたタイミングで前記ヘッドを駆動して、前記各画素に
ドットを形成する工程とを備える印刷方法。