JP4557021B2 - 液滴噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴を噴射する液滴噴射装置に関する。

従来から、液滴を噴射する液滴噴射装置として、所定の搬送方向に記録用紙を搬送する搬送機構と、記録用紙の幅方向（搬送方向と直交する方向：走査方向）に往復移動可能なキャリッジと、このキャリッジに搭載されたインクジェットヘッドとを備えた、シリアル型のインクジェットプリンタが知られている（例えば、特許文献１参照）。このインクジェットプリンタは、インクジェットヘッドをキャリッジとともに走査方向に往復移動させながら、その多数のノズルから記録用紙に対してインクの液滴を噴射させることにより、搬送機構により搬送される記録用紙に所望の画像や文字を記録するように構成されている。

このようなシリアル型のインクジェットプリンタにおいて、走査方向に移動しながらインクジェットヘッドが液滴を噴射する際の、その液滴噴射タイミングが短くなるほど、走査方向に関して記録用紙に形成されるドットの間隔が小さくなり、記録用紙に形成される画像の解像度は高くなる。しかし、画像解像度を高めるためにドット数を多くすると、これら多数のドットをそれぞれ形成するためのデータ（ドットデータ）が膨大な量になってしまい、プリンタへのデータ転送等にかなりの時間を費やしてしまう。また、インクジェットヘッドが走査方向に１回移動する間（１パスともいう）に、細かいドット間隔で多数のドットを形成する必要があると、１パスの印字を完了する時間がかかり、印刷速度が低下するという問題もある。

そこで、本願出願人は、本来の高解像度印字よりもドット数を減らしつつ、その高解像度印字に近い印字品質を実現可能な、液滴噴射手法を採用している。図１１は、この液滴噴射手法を採用したときの、記録用紙上に形成されるドットの位置を示す図である。尚、この図１１において、塗りつぶされた１つの正方形領域が１つのドットを示している。非常に小さな間隔でドットが密に配置される、本来の高解像度印字（例えば、解像度１２００ｄｐｉの印字）を行ったとすると、図１１の全ての領域に隙間なくドットが形成される。一方、上述した液滴噴射手法においては、図１１に示すように、記録用紙上において、走査方向に関してドットが形成されている領域とドットが形成されていない領域が交互に現れるようにする。つまり、走査方向に関してドットが１つおきに（６００ｄｐｉの間隔で）配置されるように、１２００ｄｐｉの高解像度印字と比べるとドットが間引かれる一方で、搬送方向に関して隣接する２列のドット列の間では、ドット位置が走査方向にずれている。

このように、走査方向に関してドットを間引いてドット数を減らしつつ、この走査方向に関するドットの間引きが目立たないように、隣接するドット列間で走査方向にドット位置をずらすことで、本来の高解像度印字よりも少ない数のドットが、千鳥状に分散配置されることになる。これにより、本来の高解像度印字と比べると印字品質は多少劣るものの、それに近い印字品質を実現することが可能となる。

この図１１のようなドット配置を実現するための従来の液滴噴射手法について、より具体的に説明する。図１２は、図１１の多数のドットを形成するインクジェットヘッドを概略的に示すとともに、このインクジェットヘッドの４つのノズルを用いて図１１のドット配置を４回のキャリッジ移動（パス）で実現する場合の、パス毎に形成されるドットを示す図である。尚、前述した図１１と、図１２（ａ）〜（ｄ）における、ドットに付された数字は、何回目のパスにおいてそのドットが形成されるのかを示している。例えば、“２”が付されているドットは、２回目のパスで形成されたドットであることを示している。

図１２（ａ）に示すように、１回目のパスにおいて、あるタイミングで４つのノズル１０２ａ〜１０２ｄから同時に液滴を噴射させる。次に、その液滴噴射タイミングから、インクジェットヘッド１０１が、走査方向に関して、ドット間隔（６００ｄｐｉ）の半分の距離（１２００ｄｐｉ）だけ移動したタイミングにおいては、４つのノズル１０２ａ〜１０２ｄを全て休止させ、液滴噴射動作を行わせない。そして、１回目のパスにおいて、上述した液滴噴射動作と休止動作とをインクジェットヘッド１０１に繰り返し行わせることで、走査方向に関して１つおきにドットが形成される。

１回目のパスが終了すると、搬送機構により、搬送方向に関して記録用紙を所定のドット間隔（例えば、１２００ｄｐｉ）に対応する距離だけ移動させた後、２回目のパスを行う。この２回目のパスにおいては、１回目のパスにより形成されたドット列（図１２（ａ）の“１”が付されている、走査方向に並ぶドットの列）と、走査方向に関するドット位置がずれたドット列を形成する。即ち、図１２（ｂ）に示すように、１回目のパスにより形成されたドットよりも走査方向にドット間隔の半分の距離（１２００ｄｐｉ）だけずれた位置において、４つのノズル１０２ａ〜１０２ｄから同時に液滴を噴射させる。尚、走査方向の移動中に、４つのノズル１０２ａ〜１０２ｄの液滴噴射と休止を繰り返すことは１回目のパスと同じである。さらに、上述した１回目と２回目のパスと同じようにして、３回目と４回目のパスを行うことで、図１１のように、記録用紙上に、千鳥状に分散配置された多数のドットが形成されることになる。

特開平９−２２６２０１号公報

しかし、図１２（ａ）〜（ｄ）に示すように、従来の液滴噴射手法においては、各パスにおいて、全てのノズル１０２からの液滴噴射と、全てのノズル１０２の休止とが、交互に行われている。このように、液滴を噴射する際には、常に全てのノズル１０２から同時に液滴が噴射されるようになっていると、以下のような問題が生じる。

一般的なインクジェットヘッドにおいては、１つの共通インク室（マニホールド）から、複数のノズルにそれぞれ連なる複数の個別インク流路が分岐しており、１つの共通インク室から複数のノズルに対してインクが供給されるように構成されていることが多い。そして、このような流路構成において、１つの共通インク室に連通する複数のノズルから同時に液滴を噴射させる場合には、これら複数のノズルにそれぞれ対応する複数の個別インク流路内のインクに同時に圧力（噴射エネルギー）を付与することになる。このとき、全ノズルからの液滴噴射後に、隣接するノズル間（ノズルに連通する個別インク流路間）で、共通インク室を介しての残存圧力波の相互伝播が発生する（流体的クロストーク）。さらに、隣接する個別インク流路間で、液滴噴射時に生じる機械的な振動エネルギーが相互伝播することも考えられる（構造的クロストーク）。このようなクロストーク現象は、各々のノズルからの液滴噴射特性に悪影響を及ぼす。

例えば、周囲から伝播してきた圧力波や振動が付加されることによって、インクに実際付与される噴射エネルギーが、本来付与されるエネルギー量からずれてしまい、液滴噴射特性（液滴量や液滴速度等）が変化してしまうことがある。また、本来の液滴噴射タイミングからずれた、別のタイミングで少量の液滴が噴射されてしまうことも考えられる。これらの不具合は、濃度ムラ等となって画像に現れて印字品質の低下を引き起こすことになり、写真等を印刷する高解像度印字において特に問題となる。

本発明の目的は、走査方向に関して間隔を空けて配列されたドット列を、隣接する別のドット列との間でドット位置が走査方向にずれるようにドット形成を行う液滴噴射装置において、隣接するノズルの噴射タイミングをずらしてクロストークを低減することにある。

第１の発明の液滴噴射装置は、被噴射体上に、所定の走査方向に所定のドット間隔を空けて配列された多数のドットからなるドット列を、隣接する別のドット列との間で前記走査方向に関するドット位置がずれるように複数列形成するべく、被噴射体に向けて液滴を噴射する液滴噴射装置であって、
前記走査方向に移動しつつ、前記被噴射体に向けて液滴を噴射する液滴噴射ヘッドと、前記走査方向と交差する搬送方向に沿って被噴射体を搬送する搬送手段と、前記液滴噴射ヘッドの液滴噴射動作と前記搬送手段の搬送動作を制御する制御手段とを備え、
前記液滴噴射ヘッドは、前記搬送方向に配列されて１列のノズル列を構成するとともに、同時に液滴を噴射可能な複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通した複数の個別流路と、前記複数の個別流路が共通に接続された共通液室とを有する、流路ユニットと、前記複数の個別流路内の液体に前記ノズルから噴射させるための圧力をそれぞれ付与するアクチュエータユニットとを有し、
さらに、前記流路ユニットは、前記走査方向に並べて配置された複数の前記ノズル列と、前記複数のノズル列にそれぞれ対応して設けられた複数の前記共通液室とを有し、
前記制御手段は、各ノズル列を構成する前記複数のノズルに含まれる、第１のノズルから液滴を噴射させたときに、少なくとも、その液滴噴射後に前記液滴噴射ヘッドが前記所定のドット間隔よりも短い所定走査距離だけ前記走査方向に移動した次の噴射タイミングにおいては、前記第１のノズルからの液滴噴射を休止させるとともに、前記第１のノズルが休止するタイミングで、前記第１のノズルと配列方向に関して隣接する第２のノズルから液滴を噴射させ、
さらに、前記走査方向に隣接する２列のノズル列にそれぞれ属し、且つ、隣接している２つのノズルについては、同時に液滴を噴射させるように、前記アクチュエータユニットを制御することを特徴とするものである。

本発明の液滴噴射装置は、走査方向に関してドットを間引いてドット数を少なくしつつ、その影響が目立たないように、隣接するドット列間でドット位置を走査方向にずらして配置するものであり、ドットを少なくしつつも比較的高い解像度でドットを形成することができる。ここで、先にも述べたように、ある噴射タイミングにおいては、１つの共通液室に連通し、１列のノズル列を構成する複数のノズルの全てから同時に液滴を噴射し、次のタイミングでは全てのノズルを休止させるという噴射手法を採用することも可能であるが、この場合には、全てのノズルが同時に液滴を噴射することによって、これらのノズルの間に生じるクロストークが大きくなる。

そこで、本発明では、あるノズル（第１のノズル）から液滴を噴射させた後の、少なくとも、ドット間隔よりも短い所定走査距離だけ液滴噴射ヘッドが走査方向に移動した次の噴射タイミングにおいては、この第１のノズルは休止させるとともに、この第１のノズルに隣接する第２のノズルから液滴を噴射させる。従って、配列方向に関して互いに隣接する第１のノズルと第２のノズルの噴射タイミングが異なることになるため、クロストークが低減される。

また、本発明では、液滴噴射ヘッドの流路ユニットが、複数の共通液室と、これら複数の共通液室にそれぞれ接続された複数のノズル列を有し、複数のノズル列の各々に関して、隣接するノズル同士の噴射タイミングを異ならせることで、各ノズル列を構成する複数のノズル間で生じるクロストークを低減できる。

第２の発明の液滴噴射装置は、前記第１の発明において、前記被噴射体上にドットを形成するためのドットデータであって、前記被噴射体の一定面積を有する第１領域毎に対応した第１ドットデータを取得するデータ取得手段と、前記第１領域を少なくとも前記走査方向に関して複数の第２領域に分割した上で、各々の前記第１領域に対応する前記第１ドットデータを、その第１領域から分割された前記複数の第２領域にそれぞれ対応する第２ドットデータに変換するデータ変換手段とを備え、
前記データ変換手段は、１つの前記第１領域に対応する前記複数の第２領域のうち、前記走査方向に隣接する２つの前記第２領域について、何れか一方にのみドットが形成されるとともに、２つの前記第１領域にそれぞれ含まれて前記走査方向に隣接する２つの前記第２領域についても、何れか一方にのみドットが形成されるように、前記第２ドットデータを作成することを特徴とするものである。

本発明の液滴噴射装置は、データ取得手段により取得された低解像度の第１ドットデータを、データ変換手段により高解像度の第２ドットデータに変換し、この第２ドットデータに基づいて被噴射体にドットを形成するものである。

データ変換手段は、被噴射体上の、比較的大きな面積を有する第１領域に対応した、解像度の低い第１ドットデータを、第１領域から分割された複数の第２領域に対応した、解像度の高い第２ドットデータに変換する。このとき、データ変換手段は、走査方向に関して隣接する第２領域（同一の第１領域内、及び、異なる第１領域間の双方を含む）の両方にドットが形成されることがないようにする。これにより、被噴射体に、走査方向に関して間引きされた状態で配置されたドット列が形成されることになる。

本発明は、走査方向に関してドットを間引きしつつ、この間引きの影響が目立たないように、異なるドット列間でドット位置を走査方向にずらして配置するものを前提とする。そして、あるノズル（第１のノズル）から液滴を噴射させたときには、少なくとも、所定のドット間隔に対応する距離だけ液滴噴射ヘッドが走査方向に移動した次の噴射タイミングにおいては、この第１のノズルは休止させるとともに、この第１のノズルに隣接する第２のノズルから液滴を噴射させる。従って、互いに隣接する第１のノズルと第２のノズルの噴射タイミングが異なることになるため、クロストークが低減される。

次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、記録用紙に対してインクの液滴を噴射するインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタに本発明を適用した一例である。

まず、本実施形態のインクジェットプリンタ１（液滴噴射装置）の概略構成について説明する。図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。この図１に示すように、プリンタ１は、所定の走査方向（図１の左右方向）に沿って往復移動可能に構成されたキャリッジ２と、このキャリッジ２に搭載されたインクジェットヘッド３（液滴噴射ヘッド）と、記録用紙Ｐ（被噴射体）を、走査方向と直交する搬送方向に搬送する搬送機構４（搬送手段）と、インクジェットプリンタ１の全体動作を司る制御装置５（制御手段）等を備えている。

キャリッジ２は、走査方向（図１の左右方向）に平行に延びる２本のガイド軸１７に沿って往復移動可能に構成されている。また、キャリッジ２には、無端ベルト１８が連結されており、キャリッジ駆動モータ１９によって無端ベルト１８が走行駆動されたときに、キャリッジ２は、無端ベルト１８の走行に伴って走査方向に移動するようになっている。尚、プリンタ１には、走査方向に間隔を空けて配列された多数の透光部（スリット）を有するリニアエンコーダ１０が設けられている。一方、キャリッジ２には、発光素子と受光素子とを有する透過型のフォトセンサ１１が設けられている。そして、プリンタ１は、キャリッジ２の移動中にフォトセンサ１１が検出したリニアエンコーダ１０の透光部の計数値（検出回数）から、キャリッジ２の走査方向に関する現在位置を認識できるようになっている。

このキャリッジ２には、インクジェットヘッド３が搭載されている。インクジェットヘッド３は、その下面（図１の紙面向こう側の面）に多数のノズル３０（図２参照）を備えている。このインクジェットヘッド３は、搬送機構４により図１の下方（搬送方向）に搬送される記録用紙Ｐに対して、図示しないインクカートリッジから供給されたインクを多数のノズル３０から噴射するように構成されている。

搬送機構４は、インクジェットヘッド３よりも搬送方向上流側に配置された給紙ローラ１２と、インクジェットヘッド３よりも搬送方向下流側に配置された排紙ローラ１３とを有する。給紙ローラ１２と排紙ローラ１３は、それぞれ、給紙モータ１４と排紙モータ１５により回転駆動される。そして、この搬送機構４は、給紙ローラ１２により、記録用紙Ｐを図１の上方からインクジェットヘッド３へ搬送するとともに、排紙ローラ１３により、インクジェットヘッド３によって画像や文字等が記録された記録用紙Ｐを図１の下方へ排出する。

次に、インクジェットヘッド３について説明する。図２はインクジェットヘッドの平面図、図３は図２の一部拡大図、図４は図３のIV-IV線断面図である。図２〜図４に示すように、インクジェットヘッド３は、ノズル３０や圧力室２４を含むインク流路が形成された流路ユニット６と、圧力室２４内のインクに圧力を付与する圧電式のアクチュエータユニット７とを備えている。

まず、流路ユニット６について説明する。図４に示すように、流路ユニット６はキャビティプレート２０、ベースプレート２１、マニホールドプレート２２、及びノズルプレート２３を備えており、これら４枚のプレート２０〜２３が積層状態で接合されている。このうち、キャビティプレート２０、ベースプレート２１及びマニホールドプレート２２は、それぞれ、ステンレス鋼等の金属材料からなる平面視で略矩形状の板である。そのため、これら３枚のプレート２０〜２２に、後述するマニホールド２７や圧力室２４等のインク流路をエッチングにより容易に形成することができるようになっている。また、ノズルプレート２３は、例えば、ポリイミド等の高分子合成樹脂材料により形成され、マニホールドプレート２２の下面に接着剤で接合される。あるいは、このノズルプレート２３も、他の３枚のプレート２０〜２２と同様にステンレス鋼等の金属材料で形成されていてもよい。

図２〜図５に示すように、４枚のプレート２０〜２３のうち、最も上方に位置するキャビティプレート２０には、平面に沿って配列された複数の圧力室２４がプレート２０を貫通する孔により形成されている。また、複数の圧力室２４は、搬送方向（図２の上下方向）に千鳥状に２列に配列されている。また、図４に示すように、複数の圧力室２４は上下両側から後述の振動板４０及びベースプレート２１によりそれぞれ覆われている。さらに、各圧力室２４は、平面視で走査方向（図２の左右方向）に長い、略楕円形状に形成されている。

図３、図４に示すように、ベースプレート２１の、平面視で圧力室２４の長手方向両端部と重なる位置には、それぞれ連通孔２５，２６が形成されている。また、マニホールドプレート２２には、平面視で、２列に配列された圧力室２４の連通孔２５側の部分と重なるように、搬送方向に延びる２つのマニホールド２７（共通液室）が形成されている。これら２つのマニホールド２７は、後述の振動板４０に形成されたインク供給口２８に連通しており、図示しないインクタンクからインク供給口２８を介してマニホールド２７へインクが供給される。さらに、マニホールドプレート２２の、平面視で複数の圧力室２４のマニホールド２７と反対側の端部と重なる位置には、それぞれ、複数の連通孔２６に連なる複数の連通孔２９も形成されている。

さらに、ノズルプレート２３の、平面視で複数の連通孔２９にそれぞれ重なる位置には、複数のノズル３０が形成されている。図２に示すように、複数のノズル３０は、搬送方向に沿って２列に配列された複数の圧力室２４の、マニホールド２７と反対側の端部とそれぞれ重なるように配置されている。言い換えれば、複数のノズル３０は、千鳥配置の複数の圧力室２４とそれぞれ対応して、走査方向に並ぶ２列のノズル列３２Ａ，３２Ｂを構成するように千鳥状に配列されている。つまり、２列のノズル列３２Ａ，３２Ｂは、ノズル３０の配列間隔の半分の長さだけ、搬送方向にずれるように配置されている。

そして、図４に示すように、マニホールド２７は連通孔２５を介して圧力室２４に連通し、さらに、圧力室２４は、連通孔２６，２９を介してノズル３０に連通している。このように、流路ユニット６内には、マニホールド２７から圧力室２４を経てノズル３０に至る個別インク流路３１（個別流路）が複数形成されている。

尚、図２においては、説明の簡単のため、１つのインク供給口２８に連なる１種類の流路構造（マニホールド２７、圧力室２４、ノズル３０等）のみが描かれているが、インクジェットヘッド３が、図２に示されている流路構造が走査方向に複数並べて設けられた構成であって、複数色（例えば、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの４色）のインクをそれぞれ噴射可能な、カラーインクジェットヘッド３であってもよい。

次に、圧電式のアクチュエータユニット７について説明する。図２〜図４に示すように、アクチュエータユニット７は、複数の圧力室２４を覆うように流路ユニット６（キャビティプレート２０）の上面に配置された振動板４０と、この振動板４０の上面に、複数の圧力室２４と対向するように配置された圧電層４１と、圧電層４１の上面に配置された複数の個別電極４２とを備えている。

振動板４０は、平面視で略矩形状の金属板であり、例えば、ステンレス鋼等の鉄系合金、銅系合金、ニッケル系合金、あるいは、チタン系合金などからなる。この振動板４０は、キャビティプレート２０の上面に複数の圧力室２４を覆うように配設された状態で、キャビティプレート２０に接合されている。また、導電性を有する振動板４０の上面は、圧電層４１の下面側に配置されることによって、上面の複数の個別電極４２との間で圧電層４１に厚み方向の電界を生じさせる、共通電極を兼ねている。この共通電極としての振動板４０は、アクチュエータユニット７を駆動するドライバＩＣ４７（図５参照）のグランド配線に接続されて、常にグランド電位に保持される。

圧電層４１は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料からなる。図２に示すように、この圧電層４１は、振動板４０の上面において、複数の圧力室２４に跨って連続的に形成されている。また、この圧電層４１は、少なくとも圧力室２４と対向する領域において厚み方向に分極されている。

圧電層４１の上面の、複数の圧力室２４と対向する領域には、複数の個別電極４２がそれぞれ配置されている。各々の個別電極４２は圧力室２４よりも一回り小さい略楕円形の平面形状を有し、圧力室２４の中央部と対向している。また、複数の個別電極４２の端部からは、複数の接点部４５が個別電極４２の長手方向に沿ってそれぞれ引き出されている。これら複数の接点部４５は、図示しないフレキシブルプリント配線板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）を介してドライバＩＣ４７（図５参照）と電気的に接続されている。これにより、ドライバＩＣ４７から複数の個別電極４２に対して、所定の駆動電位とグランド電位の２種類の電位のうちの、何れか一方を選択的に付与することが可能となっている。

次に、インク噴射時におけるアクチュエータユニット７の作用について説明する。ある個別電極４２に対して、ドライバＩＣ４７から所定の駆動電位が付与されたときには、この駆動電位が付与された個別電極４２とグランド電位に保持されている共通電極としての振動板４０との間に電位差が生じ、個別電極４２と振動板４０の間に挟まれた圧電層４１に厚み方向の電界が作用する。この電界の方向は圧電層４１の分極方向と平行であるから、個別電極４２と対向する領域（活性領域）の圧電層４１が厚み方向と直交する面方向に収縮する。ここで、圧電層４１の下側の振動板４０はキャビティプレート２０に固定されているため、この振動板４０の上面に位置する圧電層４１が面方向に収縮するのに伴って、振動板４０の圧力室２４を覆う部分が圧力室２４側に凸となるように変形する（ユニモルフ変形）。このとき、圧力室２４内の容積が減少するために圧力室２４内のインク圧力が上昇し、この圧力室２４に連通するノズル３０からインクが噴射される。

次に、制御装置５を中心とするプリンタ１の電気的構成について、図５のブロック図を参照して説明する。図５に示される制御装置５（制御手段）は、中央処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、プリンタ１の全体動作を制御する為の各種プログラムやデータ等が格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵで処理されるデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、外部装置との間で信号の送受信を行う入出力インターフェース等で構成されている。

また、図５に示すように、制御装置５は、データ取得部５０（データ取得手段）、データ変換部５１（データ変換手段）、ヘッド制御部５２、及び、搬送制御部５３を備えている。データ取得部５０は、ＰＣ等の入力装置６０から、所望の印刷画像に対応した多数のドットを記録用紙Ｐ上に形成するためのドットデータを取得する。データ変換部５１は、データ取得部５０によって取得されたドットデータを、実際にインクジェットヘッド３によって記録用紙に印刷（記録）するための別のドットデータに変換する。

また、ヘッド制御部５２は、データ変換部５１で生成されたドットデータや、フォトセンサ１１により検出されたキャリッジ２の走査方向に関する位置情報等に基づいて、キャリッジ２を駆動するキャリッジ駆動モータ１９、及び、インクジェットヘッド３のアクチュエータユニット７を駆動するドライバＩＣ４７をそれぞれ制御し、インクジェットヘッド３を走査方向に移動させつつ記録用紙Ｐへ向けて液滴を噴射させる。また、搬送制御部５３は、データ変換部５１で生成されたドットデータに基づいて、搬送機構４の給紙ローラ１２と排紙ローラ１３をそれぞれ駆動する給紙モータ１４と排紙モータ１５を制御し、キャリッジ２の走査方向移動動作（インクジェットヘッド３の液滴噴射動作）が終了するタイミングで、記録用紙Ｐを搬送方向に所定量搬送させる。

尚、データ取得部５０は、入力装置６０との間で信号の送受信を行う入出力インターフェースによって構成される。また、データ変換部５１、搬送制御部５３、及び、ヘッド制御部５２の機能は、制御装置５のＲＯＭに記憶された各種制御プログラムがＣＰＵによって実行されることにより実現される。

次に、データ変換部５１によるドットデータの変換について詳細に説明する。本実施形態では、ＰＣ等の入力装置６０からプリンタ１の制御装置５へのデータ転送時間を短くする目的で、入力装置６０からは、印刷画像を形成するためのドットデータ（第１ドットデータ）は比較的低い解像度のものがデータ取得部５０で取得される。一方、制御装置５のデータ変換部５１は、データ取得部５０により入力装置６０から取得された低解像度の第１ドットデータを、より高解像度の印刷に近い印字品質を実現するための別のドットデータ（第２ドットデータ）に変換する。

このデータ変換部５１によるドットデータの変換についてより具体的に説明する。図６は、入力装置６０から入力される第１ドットデータのドット配置を示す。つまり、変換前の第１ドットデータに基づいて記録用紙Ｐ上にドットを形成した場合のドット配置である。図６に示すように、入力装置６０から取得された第１ドットデータは、比較的大きなドット間隔（解像度、ここでは６００ｄｐｉとする）で走査方向及び搬送方向に並ぶ、複数の第１領域Ａ１にそれぞれ対応するドットデータである。つまり、１つの第１ドットデータが対応付けられる第１領域Ａ１は、６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉの、一定面積を有する正方形領域である。

図７は、データ変換部５１におけるデータ変換を説明する図である。図７に示すように、まず、データ変換部５１は、第１ドットデータが対応付けられている第１領域Ａ１を、走査方向と搬送方向の２方向に関して分割し、１つの第１領域Ａ１を４つの第２領域Ａ２に分ける。つまり、第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１と比べると半分のドット間隔（解像度が倍の１２００ｄｐｉ）で、走査方向と搬送方向に並ぶことなる。その上で、データ変換部５１は、各々の第１領域Ａ１に対応する第１ドットデータから、４つの第２領域Ａ２にそれぞれ対応する第２ドットデータを生成する。

さらに、データ変換部５１は、１つの第１領域Ａ１から分割された４つの第２領域Ａ２の全てにドットが形成されるように第２ドットデータを生成するのではなく、少なくとも走査方向に関してドット（図７の塗り潰された部分）が間引かれるように第２ドットデータを生成する。具体的には、まず、１つの第１領域Ａ１内において走査方向に隣接する２つの第２領域Ａ２のうち、何れか一方にのみドットが形成するようにする。さらに、１つの第１領域Ａ１内だけでなく、走査方向に隣接する２つの第１領域Ａ１の間において、それぞれの第１領域Ａ１に含まれて走査方向に隣接する２つの第２領域Ａ２についても、何れか一方にのみドットが形成されるように、第２ドットデータを作成する。これにより、走査方向に関して１２００ｄｐｉで並ぶ複数の第２領域Ａ２に対して、１つおきにドットが形成されることになる。同様に、搬送方向に関しても、１２００ｄｐｉの間隔で並ぶ複数の第２領域Ａ２に対して、１つおきにドットが形成されるように第２ドットデータを生成する。

尚、第１領域Ａ１に対応する第１ドットデータから、実際にドットを形成する２つの第２領域Ａ２に対応する第２ドットデータを生成する手法の詳細については省略するが、対応する第１領域Ａ１やそれに隣接する第１領域Ａ１に対して設定されている、ドットの色や濃度（液滴量）を考慮し、６００ｄｐｉの第１ドットデータをそのまま使用するよりも、隣接する第１領域Ａ１間で色彩や濃度の変化が滑らかになるように、各第２領域の第２ドットデータを生成することが好ましい。

図８は、変換後の第２ドットデータのドット配置を示す。尚、この図８において、ドットに付されている数字は、後で詳述するが、何回目のパスにおいてそのドットが形成されるのかを示すものである。前述したように、データ変換後の第２ドットデータに基づいて、走査方向と搬送方向に関して１つおきに配置される第２領域Ａ２にのみドットを形成することで、図８に示すように、多数のドットが千鳥状に分散配置される。別の言い方をすれば、走査方向に関して比較的大きなドット間隔（６００ｄｐｉ）を空けて配列された多数のドットからなるドット列が、搬送方向に関して隣接する別のドット列との間で、走査方向に関するドット位置がずれるように複数列形成されることになる。

このようなドット配置においては、１２００ｄｐｉで隙間なくドットが配置される高解像度印字と比べて、走査方向に関してドットが間引かれている分だけ印字品質は多少劣るものの、この間引きの影響が目立たないように、隣接するドット列間でドット位置を走査方向にずらして配置されることで、１２００ｄｐｉの高解像度印字に近い印字品質を実現することができる。また、走査方向に関する１列のドット列のドット数が少なくなることから、この１列のドット列を形成するための時間（１パスにかかる時間）を短くすることができ、印刷速度が速くなる。

次に、データ変換部５１により生成された第２ドットデータに基づいて、搬送制御部５３とヘッド制御部５２により実行される、プリンタの印刷動作制御について説明する。

本実施形態においては、図８のように、走査方向に関して比較的大きなドット間隔を空けて配置されたドット列を、隣接するドット列間で走査方向にドット位置をずらした、千鳥状のドット配置を形成するに当たり、共通のマニホールド２７に連通した１列のノズル列３２（図２参照）において発生するクロストークを低減することを目的とする。

隣接するノズル３０間（隣接する圧力室２４の間）において、圧力波や振動が相互伝播するクロストーク現象は、濃度ムラ等となって印刷画像に現れて印字品質の低下を引き起こすことになり、写真等を印刷する高解像度印字において問題となる。

また、キャリッジ２を駆動するキャリッジ駆動モータ１９（図１参照）に回転ムラが発生しており、キャリッジ２の走査速度が変動してしまう場合が実際にあり、これがクロストークによる印字品質の低下度合を増大させるということも分かっている。即ち、キャリッジ２の走査速度が変動すると、このキャリッジ２に設けられたフォトセンサ１１が、リニアエンコーダ１０（図１参照）の透光部を検出する時間間隔が一定とならないため、フォトセンサ１１の検出情報に基づいて行われるインクジェットヘッド３の液滴噴射の周波数（アクチュエータユニット７の駆動周波数）が変動することになる。このような駆動周波数の変動は、液滴量の変動を招くために濃度ムラの要因となる。ここで、１つのノズル３０から単発で液滴を噴射するときには、上に述べた駆動周波数の変動はさほど問題にならないのであるが、１列のノズル列３２を構成する複数のノズル３０から同時に液滴が噴射され、これらのノズル３０間でクロストークが発生するような状況では、濃度ムラが顕著になって印字品質が大きく低下するということが、本願発明者らによって知見されている。この点からも、印字品質を向上させるために、クロストークを低減することが特に求められる。

図９は、図８のドットを４回のキャリッジ走査（４回のパス）で形成する場合の、パス毎に形成されるドットの位置を示す図である。図９（ａ）〜（ｄ）における、ドットに付された数字は、何回目のパスにおいてそのドットが形成されるのかを示している。また、説明の簡単のため、図９の左側に示すように、インクジェットヘッド３の多数のノズル３０のうち、千鳥状に２列に配列された４つのノズル３０ａ〜３０ｄに着目して説明する。これら４つのノズル３０のうち、左側のノズル列３２Ａに属する２つのノズル３０（３０ａ，３０ｃ）と、右側のノズル列に属する２つのノズル３０（３０ｂ，３０ｄ）は、個別インク流路（図４参照）を介して、それぞれ別々のマニホールド２７に連通している。

図８に示すように、記録用紙Ｐ上に走査方向に関して１つおきにドットを形成するために、走査方向移動中の４つのノズル３０の各々からの液滴噴射は１回おきに行う。即ち、あるノズル３０（第１のノズル）から液滴を噴射させたときには、その液滴噴射後にインクジェットヘッド３（キャリッジ２）が、走査方向のドット間隔（６００ｄｐｉ）の半分の、所定走査距離（１２００ｄｐｉ）だけ走査方向に移動した次のタイミングにおいては、このノズル３０からの液滴噴射を休止させる。その上で、同じマニホールド２７に連通するノズル列３２内で、配列方向に隣接する別のノズル３０（第２のノズル）については、前記第１のノズル３０が休止するタイミングで、液滴を噴射させる。

ここで、前述したように、アクチュエータユニット７によって、複数の圧力室２４に対して独立して圧力を付与することが可能であることから、１列のノズル列３２を構成する個々のノズル３０は任意のタイミングで独立して液滴を噴射できる構成であり、本来同時に液滴を噴射することも可能なのであるが、特に図８のようなドットを形成する場合には、配列方向に隣接するノズル３０同士については、敢えて同時に液滴を噴射させないようにしている。

これについて、図９を参照してさらに具体的に説明する。図９（ａ）に示すように、１回目のパスにおいて、インクジェットヘッド３が走査方向に関する端位置に位置しているときの、最初の噴射タイミングにおいては、４つのノズル３０ａ〜３０ｄのうち、２列のノズル列３２Ａ，３２Ｂにそれぞれ属する（帰属するノズル列３２が異なる）２つのノズル３０ａ，３０ｂのみから液滴を噴射させ、残りの２つのノズル３０ｃ，３０ｄは休止させる。

次に、インクジェットヘッド３がキャリッジ２とともに、所定走査距離（１２００ｄｐｉ）だけ走査方向に関して移動した次のタイミングにおいては、先の噴射タイミングで液滴を噴射した２つのノズル３０ａ，３０ｂは休止させ、逆に、先の噴射タイミングでは休止していた２つのノズル３０ｃ，３０ｄから液滴を噴射させる。

このように、各ノズル列３２を構成するノズル３０のうち、特に、配列方向に隣接する２つのノズル３０（ノズル３０ａとノズル３０ｃ、及び、ノズル３０ｂとノズル３０ｄ）の噴射タイミングを異ならせることにより、これらのノズル３０が共通に連通する１つのマニホールド２７を介して圧力波が相互伝播することによって生じる流体的クロストークと、２つのノズル３０にそれぞれ対応する２つの圧力室２４を共通に覆っている、振動板４０及び圧電層４１の振動が相互伝播することによって生じる構造的クロストークの、両方が低減される。

また、全てのノズル３０から同時に噴射させる場合と比べて、同時に液滴を噴射するノズル３０の数が少なくなる。即ち、アクチュエータユニット７により同時に駆動する（圧力を付与する）圧力室２４の数が減る。従って、アクチュエータユニット７を駆動するドライバＩＣ４７の発熱を低く抑えるという効果も得られる。

その後、１回目のパスにおいては、上述した液滴噴射動作と休止動作を各ノズル３０について交互に行わせることにより、図９（ａ）のように、走査方向に関して１つおきに（“１”が付された位置に）ドットが形成される。

１回目のパスが終了すると、搬送機構４により、搬送方向に関して記録用紙を１２００ｄｐｉの距離だけ移動させた後、２回目のパスを行う。この２回目のパスにおいても、１回目のパスと同様に、液滴噴射動作と休止動作を各ノズル３０について交互に行わせるが、１回目のパスにより形成されたドット列（図９（ａ）の“１”が付されている走査方向ドット列）に対して、ドット位置が走査方向に関して１２００ｄｐｉだけずれるようにドット列を形成する。

その後、１回目と２回目のパスと同じようにして、図９（ｃ），（ｄ）のようにして、インクジェットヘッド３に３回目と４回目のパスを行わせて、それぞれ走査方向にドット列を形成する。これにより、図８のように、記録用紙Ｐ上に千鳥状に分散配置された多数のドットが形成されることになる。

尚、図８のドット配置においては、搬送方向に関してドットが隣接して配置されている箇所がある（図８のＡの部分）。これは、４つのノズル３０の噴射タイミングを異ならせたことに起因するものであり、上に述べた液滴噴射手法を採用する場合には半ば必然的に生じる。

高い印字品質を実現するという観点からは、記録用紙上に形成されるドットは、図１１に示すように、従来行われてきたような完全な千鳥配置（即ち、走査方向と搬送方向に関してドット同士が隣接しないドット配置）が理想的であるが、従来の液滴噴射手法では隣接するノズルで液滴を同時に噴射するため、完全な千鳥配置により得られる効果以上に、クロストークによる印字品質低下が大きく、結果として満足する印字品質が得られない。一方、本実施形態において生じる、ほんの一部のドットが搬送方向に隣接することによる印字品質の低下は、従来の図１１の液滴噴射手法を採用した場合の、クロストークによる印字品質の低下に比べると微々たるものであり、印字品質に与える影響はほとんどない。

次に、本発明の実施例として、上述した液滴噴射手法が印字品質に及ぼす影響を、比較例１，２と比較して検証した。

実施例及び比較例１，２に共通で、インクジェットヘッド３として、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）の４色のインクを噴射可能な構成のものを使用した。さらに、キャリッジ駆動モータ１９の回転ムラによってアクチュエータユニット７の駆動周波数が、中心周波数（２６．０ｋＨｚ）に対して±２〜３％変動するものを使用している。つまり、本検証においては、クロストークが発生したときに印字品質が低下しやすい条件を採用している。

実施例は、図９に示す、本発明の液滴噴射手法を適用した例であり、１列のノズル列３２内で、配列方向に隣接する２つのノズル３０（ノズル３０ａとノズル３０ｃ、及び、ノズル３０ｂとノズル３０ｄ）の噴射タイミングをずらしている。

比較例１は、図１２に示す、従来の液滴噴射手法を適用した例であり、同色のインクを噴射する全てのノズル３０から同時に液滴を噴射するとともに、次のタイミングでは全てのノズル３０が同時に休止する。

比較例２は、比較例１を改良した液滴噴射手法である。図１０に示すように、この比較例２の液滴噴射手法では、２列のノズル列３２Ａ，３２Ｂ毎で液滴の噴射タイミングを異ならせているが、各ノズル列３２に属する２つのノズル３０（ノズル３０ａとノズル３０ｃ、及び、ノズル３０ｂとノズル３０ｄ）は、同じ噴射タイミングで液滴を噴射する。この比較例２では、比較例１と比べると、２列のノズル列３２Ａ，３２Ｂの間で、振動板４０や圧電層４１の振動が相互伝播することによる構造的クロストークは低減される。しかし、１列のノズル列３２が共通に連通しているマニホールド２７を介して、ノズル間（圧力室２４間）で圧力波が伝播することによる、流体的クロストークの低減効果はあまりないと考えられる。

以上の実施例及び比較例１，２の３つの例のそれぞれについて、インクジェットヘッド３を搭載したキャリッジ２を走査方向に移動させつつ、４色のインクのうち、３色のカラーインクをインクジェットヘッド３から噴射させたときの、記録用紙Ｐ上の印字品質を、濃度ムラによる縦スジが生じているか否かを肉眼で確認することによって、３段階で評価した。その評価結果を表１に示す。

この表１において、インク種類の欄の、“Ｙ”、“Ｃ”、“Ｍ”は、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタのインクを使用していることを示す。例えば、“ＹＣＭ”と記載されている場合には、イエロー、シアン、マゼンタの３色のインクを同時使用した場合を示す。尚、インクジェットヘッドの４色のインクをそれぞれ噴射するノズル列は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）の順番に走査方向に並べて配置されている。また、“ｆｗｄ”は、キャリッジ２の走査方向一方における移動時の液滴噴射、“ｒｖｓ”は、キャリッジ２の“ｆｗｄ”とは走査方向逆方向における移動時の液滴噴射を示す。また、“○”は縦スジが肉眼で全く認識されない状態、“△”は縦スジがかすかに認識される状態、“×”は縦スジが明確に認識される状態を示している。

表１に示されているように、本発明を適用した実施例では縦スジが全く現れておらず、良好な印字品質を得られることがわかる。一方、全てのノズル３０が同一のタイミングで液滴を噴射する比較例１では、一見してすぐ認識されるような縦スジが現れている。また、ノズル列３２毎で噴射タイミングを異ならせた比較例２においては、比較例１ほどではないものの、多少の縦スジが現れており、クロストークを十分に低減するには至っていないことがわかる。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］前記実施形態のインクジェットヘッド３は、２つのマニホールド２７にそれぞれ連通する２列のノズル列３２Ａ，３２Ｂを有するものであったが、ノズル列３２の数は１列であってもよいし、３列以上あってもよい。言い換えれば、ノズル列３２の列数に関係なく、各ノズル列３２を構成する複数のノズル３０のうち、配列方向に隣接する２つのノズル３０について、噴射タイミングを異ならせるようにすればよい。

２］前記実施形態では、ＰＣ等の入力装置６０から取得した低解像度の第１ドットデータを、データ変換部５１で図８のような千鳥状の第２ドットデータに変換する際に、１つの第１領域を走査方向と搬送方向にそれぞれ２分割して４つの第２領域に分けていたが（図７参照）、走査方向あるいは搬送方向に、３以上の分割数で分割を行ってもよい。

３］前記実施形態では、転送する印字データを少なくしてデータ転送時間を短縮することを主な目的として、ＰＣ等の入力装置６０から取得した低解像度の第１ドットデータを、データ変換部５１で図８のような千鳥状配置の第２ドットデータに変換していた。しかし、転送データ量を少なくするのが目的ではなく、印字速度を高める等の別の目的で、完全な高解像度印字（例えば、１２００ｄｐｉ）よりもドット数を少なくしつつも、ドットを分散配置して高解像度印字に近い印字品質を得るという場合には、プリンタ側でドットデータを変換する必要は特にないため、前記実施形態の第２ドットデータに相当するデータが、入力装置６０から直接入力されるように構成されてもよい。

４］前記実施形態の図８では、走査方向と搬送方向のドット間隔（解像度）が同じであったが、走査方向と搬送方向でドット間隔を異なってもよい。

５］前記実施形態では、１回のパスにおいて、各々のノズルに関して液滴噴射と休止とが交互に行われているが、液滴噴射直後の休止は１回に限られるものではなく、あるノズルの液滴噴射後に、そのノズルを、複数の噴射タイミングにわたって（キャリッジ２が所定走査距離を複数回移動する間）連続して休止させてもよい。

以上説明した実施形態及びその変更形態は、本発明を、記録用紙にインクを噴射して画像等を記録する、インクジェットプリンタに適用したものであるが、本発明の適用対象は、このような用途に使用されるものに限られない。即ち、インク以外の様々な種類の液体をその用途に応じて対象（被噴射体）に噴射する、種々の液滴噴射装置に本発明を適用することが可能である。

本実施形態に係るプリンタの概略平面図である。 インクジェットヘッドの平面図である。 図２の一部拡大図である。 図３のIV-IV線断面図である。 プリンタの電気的構成を概略的に示すブロック図である。 入力装置から入力される第１ドットデータのドット配置を示す図である。 データ変換部におけるデータ変換を説明する図である。 変換後の第２ドットデータのドット配置を示す図である。 図８のドットを４回のパスで形成する場合の、パス毎に形成されるドットの位置を示す図である。 比較例２の液滴噴射手法において、パス毎に形成されるドットの位置を示す図である。 従来の液滴噴射手法により形成されるドットの配置を示す図である。 図１１のドットを４回のパスで形成する場合の、パス毎に形成されるドットの位置を示す図である。

符号の説明

１ インクジェットプリンタ
３ インクジェットヘッド
４ 搬送機構
５ 制御装置
６ 流路ユニット
７ アクチュエータユニット
２４ 圧力室
２７ マニホールド
３０ ノズル
３１ 個別インク流路
３２Ａ，３２Ｂ ノズル列
５０ データ取得部
５１ データ変換部

Claims (2)

1. 被噴射体上に、所定の走査方向に所定のドット間隔を空けて配列された多数のドットからなるドット列を、隣接する別のドット列との間で前記走査方向に関するドット位置がずれるように複数列形成するべく、被噴射体に向けて液滴を噴射する液滴噴射装置であって、
   前記走査方向に移動しつつ、前記被噴射体に向けて液滴を噴射する液滴噴射ヘッドと、
   前記走査方向と交差する搬送方向に沿って被噴射体を搬送する搬送手段と、
   前記液滴噴射ヘッドの液滴噴射動作と前記搬送手段の搬送動作を制御する制御手段とを備え、
   前記液滴噴射ヘッドは、
   前記搬送方向に配列されて１列のノズル列を構成するとともに、同時に液滴を噴射可能な複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通した複数の個別流路と、前記複数の個別流路が共通に接続された共通液室とを有する、流路ユニットと、
   前記複数の個別流路内の液体に前記ノズルから噴射させるための圧力をそれぞれ付与するアクチュエータユニットとを有し、
   さらに、前記流路ユニットは、前記走査方向に並べて配置された複数の前記ノズル列と、前記複数のノズル列にそれぞれ対応して設けられた複数の前記共通液室とを有し、
   前記制御手段は、
   各ノズル列を構成する前記複数のノズルに含まれる、第１のノズルから液滴を噴射させたときに、少なくとも、その液滴噴射後に前記液滴噴射ヘッドが前記所定のドット間隔よりも短い所定走査距離だけ前記走査方向に移動した次の噴射タイミングにおいては、前記第１のノズルからの液滴噴射を休止させるとともに、
   前記第１のノズルが休止するタイミングで、前記第１のノズルと配列方向に関して隣接する第２のノズルから液滴を噴射させ、
   さらに、前記走査方向に隣接する２列のノズル列にそれぞれ属し、且つ、隣接している２つのノズルについては、同時に液滴を噴射させるように、前記アクチュエータユニットを制御することを特徴とする液滴噴射装置。
2. 前記被噴射体上にドットを形成するためのドットデータであって、前記被噴射体の一定面積を有する第１領域毎に対応した第１ドットデータを取得するデータ取得手段と、
   前記第１領域を少なくとも前記走査方向に関して複数の第２領域に分割した上で、各々の前記第１領域に対応する前記第１ドットデータを、その第１領域から分割された前記複数の第２領域にそれぞれ対応する第２ドットデータに変換するデータ変換手段とを備え、
   前記データ変換手段は、
   １つの前記第１領域に対応する前記複数の第２領域のうち、前記走査方向に隣接する２つの前記第２領域について、何れか一方にのみドットが形成されるとともに、
   ２つの前記第１領域にそれぞれ含まれて前記走査方向に隣接する２つの前記第２領域についても、何れか一方にのみドットが形成されるように、前記第２ドットデータを作成することを特徴とする請求項１に記載の液滴噴射装置。