JP6504909B2 - 液体吐出制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のノズルのそれぞれから液体を吐出する液体吐出装置において、個々のノズルの吐出量のばらつきを目立たせないようにするための制御方法である。

インクジェット記録装置のように、液体吐出ヘッドに配列されている複数のノズルのそれぞれから液体を吐出する装置においては、個々のノズルから吐出される液体の量にばらつきが生じることがある。このような場合、例えば、インクジェット記録装置では、プリントされた画像に吐出量のばらつきに起因する濃度ムラが確認されるおそれが生じる。よって、このような吐出量ばらつきを画像上目立たせないようにするための様々な方法が考案されている。

例えば特許文献１には、インクジェット技術を用いてカラーフィルターを製造する場合において、１つの画素を所定数のノズルで形成する構成とし、これら所定数のノズルの吐出量の平均値を画素単位で均一にする方法が開示されている。このような構成であれば、個々のノズル間で吐出量ばらつきが含まれていても、所定数のノズルで構成されるグループ単位で吐出量が調整されれば良いので、画素間の濃度ムラを好適に低減することが出来る。

また、特許文献２には、多値の画像データを誤差拡散法を用いて量子化する際に、個々の画素に対応するノズルの吐出特性に応じて量子化処理で発生した誤差に補正をかける方法が開示されている。特許文献２の方法を採用すれば、個々のノズルの吐出量ばらつきは改善されなくても、紙面上のある程度の領域では濃度が均一化され、目視で観察した場合に濃度ムラを感知し難くすることができる。

特開２０１０−２７４１７７号公報 特開２００４−２３０６７２号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、所定数のノズルが画素のそれぞれに対応づけられるカラーフィルター等の製造には適するものの、写真画像のように画素とドットが１対１で対応するような場合には適用することが出来ない。

また、特許文献２の方法では、ある程度の広さを有する領域では所定の濃度が得られるが、原画が写真画像のような中間調画像ではなく細かい線やパターン等で構成された線画である場合、通常は量子化処理が行なわない。このため、吐出量のバラつきが補正されず濃度ムラが目立ってしまうことがある。あえて中間調画像と同様の量子化処理を行うと線画中におけるドットの欠陥が発生する場合がある。また、プリント動作に先立った画像処理で濃度補正を行うので、プリント装置が対応づけられていない状態で前もって画像処理を済ませることが出来ない。結果、同じ画像を複数のプリント装置でプリントする場合に、それぞれの装置で処理が異なり作業効率が低下してしまう。更に、複数のプリント装置でプリントした場合に、個々の画像内では濃度ムラが改善されるものの、複数のプリント装置で出力した画像間で出力結果が異なってしまうおそれがある。特に、複数のインク色を重ねて表現する２次色では、プリント装置ごとに色相が異なってしまうおそれがある。

本発明は上記問題点を解決するために成されたものである。よって、その目的とするところは、画像処理に頼ることなく、吐出量ばらつきの影響のない液体塗布を、原画像の種類によらずに実現するための液体吐出制御方法を提供することである。

そのために本発明は、複数のノズルから液体を吐出するための液体吐出制御方法であって、１つのノズルから吐出される液体の量が互いに異なるような複数の駆動形態のうち、いずれの駆動形態を対応させるかを示す制御情報を取得する工程と、前記制御情報と、画素ごとに入力される画像データに従って、個々の画素に対する駆動信号を発生する駆動信号発生工程と、を有し、前記制御情報は、前記複数のノズルのそれぞれについて、前記複数の駆動形態に対応する複数の吐出量を取得する工程と、１つの画素について、対応するノズルの前記複数の吐出量と当該画素に設定された目標吐出量を比較することにより、前記複数の駆動形態の中から１つの駆動形態を設定する設定工程と、前記設定工程によって設定された駆動形態に対応する吐出量と、前記目標吐出量との差異を求める差異取得工程と、前記差異に基づいて、前記駆動形態が設定されていない他の画素に対する目標吐出量を調整する調整工程と、を有する制御情報設定方法に従って、予め設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、画像処理に頼ることなく、吐出量ばらつきに起因する液体塗布への影響を原画像の種類によらず抑えることが出来る。

液体吐出装置として使用可能なインクジェット記録装置の概略構成図である。 ＩＪヘッドに対する制御の構成を説明するためのブロック図である。 （ａ）および（ｂ）は駆動信号発生回路が発生する駆動波形例を示す図である。 制御信号の設定方法を説明するためのフローチャートである。 実施例２におけるノズルと吐出要素の関係を示す図である。 実施例３におけるノズルと吐出要素の関係及び誤差の配分方向を示す図である。 実施例４のＩＪヘッドに対する制御の構成を説明するためのブロック図である。 実施例４における制御信号の設定方法を説明するためのフローチャートである。 電気熱変換素子を用いた場合に吐出量を調整する方法を説明する図である。 （ａ）および（ｂ）はＩＪヘッドの駆動回路図とタイミングチャートである。

以下、実施例に従って本発明を実施するための形態を説明する。

［実施例１］
図１は、本発明の液体吐出制御装置として使用可能なインクジェット記録装置１の概略構成図である。ロール状に保持される連続シートＳは、ロール紙の回転に伴ってその外周囲から順に剥離され、複数の紙送りローラ２に挟持されながら所定の速度で搬送される。搬送経路の途中にはインクジェット方式の液体吐出ヘッド４（以下ＩＪヘッドと言う）が配備され、搬送中のシートＳに向けてインクを吐出する。本実施例では、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックのインクをそれぞれ吐出する４つのＩＪヘッド４が搬送方向に順番に配置されており、記録中のシートＳの背面はプラテン３によって平滑に支持されている。

ＩＪヘッド４のそれぞれは、ヘッド制御部５によってその駆動が制御され、吐出のためのデータは描画制御部６から供給される。

図２は、ＩＪヘッド４に対する制御の構成を説明するためのブロック図である。ここでは、１組のＩＪヘッド４とこれを駆動するためのヘッド制御部５について示している。ヘッド制御部５において、駆動信号制御回路５３には、描画制御部６で生成された画像データ５１が入力される。画像データ５１は、誤差拡散処理やディザ処理によって２値化された結果の量子化データであり、本実施例では吐出（１）または非吐出（０）を示す１ビットデータとして、個々の画素に対応して入力される。

制御信号保存部５２は、ＩＪヘッド４に配列するノズルのそれぞれに対応づけられた１ビットの制御信号を記憶している。制御信号とは、個々のノズルの吐出状態に基づいて設定される制御情報であるが、その設定方法については後に詳しく説明する。駆動信号制御回路５３は、描画制御部６から受信する１ビットの画像データ５１と当該画像データに対応するノズルの制御信号を組み合わせて合成し、１画素につき２ビット信号としてドライバＩＣ４０のシフトレジスタ４１に送信する。

また、ヘッド制御部５は、インクを吐出させるための駆動信号を発生する３つの駆動信号発生回路５４、５５、５６を備えている。駆動信号発生回路５４は、標準よりも多めのインク滴を吐出するようにするための駆動波形（以下、大液滴用波形と記す）を発生する。駆動信号発生回路５５は、標準よりも少なめのインク滴を吐出するための駆動波形（以下、小液滴用波形と記す）を発生する。駆動信号発生回路５６は、インク滴は吐出しないがノズル内でインクメニスカスを振動させるためのメニスカス振動波形を発生する。実際に吐出させないノズルであっても、駆動信号発生回路５６を用いてインクメニスカスを適宜振動させることにより、ノズル内でのインク詰まりや吐出不良を予防することが出来る。更に、ヘッド制御部５は、各ノズルに設けられた圧電素子４３の共通電極に印加するためのバイアス電圧を発生するＣＯＭ電圧発生回路５７を備えている。

図３（ａ）および（ｂ）は、駆動信号発生回路５４、５５および５６が発生する駆動波形の例を示す図である。図において縦軸は電圧、横軸は時間を示している。圧電素子４３に印加する電圧を高くするとノズルの圧力室が膨張し、その後電圧を急激に低くした時に圧力室が収縮してインクが滴として吐出される。図３（ａ）は、駆動電圧の振幅を異ならせることによって、吐出量を調整する場合を示している。実線で示した標準よりも振幅を大きくすれば吐出量は大きくなり、振幅を小さくすれば吐出量は小さくなる。また、図３（ｂ）は、駆動電圧の印加時間を異ならせることによって、吐出量を調整する場合を示している。駆動波形の各工程の周期を各ノズルの固有振動の周期に合わせて調整することで吐出量が調整できる。

なお、本実施例における大液滴用波形で実現される吐出量と小液滴用波形で実現される吐出量は２段階の階調を表現するものではなく、標準吐出量を基準とした場合の吐出量ばらつきを補填するためのものである。よってこれら２段階の吐出量の差は然程大きくないことが望まれる。一般的には、Ｎ個のノズルのうち、最も吐出量の小さいノズルが標準吐出量のインク滴を吐出するようなパルス波形を、駆動信号発生回路５４で発生させる大液滴用波形とすれば良い。また、最も吐出量の大きなノズルが標準吐出量のインク滴を吐出するようなパルス波形を、駆動信号発生回路５５で発生させる小液滴用波形とすれば良い。

但し、標準吐出量から著しく外れたノズルが存在する場合には、ＩＪヘッド全体の平均吐出量が当該ノズルのために標準吐出量から大きくずれてしまうおそれが生じる。このような場合には、吐出量が特別小さいノズルや特別大きいノズルは除外して、大液滴用波形と小液滴用波形を設定するのが好ましい。本発明者らの検討によれば、大液滴用波形の電圧パルスを印加した際の吐出量が８０％以上のノズルで標準吐出量以上になり、小液滴用波形の電圧パルスを印加した際の吐出量が８０％以上のノズルで標準吐出量以下になれば、好適な結果が得られた。よって、全ノズルのうち、大液滴用波形を決定する際には吐出量が小さい方から２０％以内のノズルは除外し、小液滴用波形を決定する際には吐出量が大きい方から２０％以内のノズルは除外すれば良い。

図２に戻る。ＩＪヘッド４内に構成されたドライバＩＣ４０には、上記２ビットデータを各ノズルに対応づけて保存するシフトレジスタ４１と、圧電素子４３のそれぞれに対し上述した３つの駆動波形から１つを選択するための３対１のアナログスイッチ４２が、設けられている。アナログスイッチ４２は、シフトレジスタ４１に送られてきた２ビット信号が意味する情報に従って駆動波形を選択し、対応する圧電素子４３を駆動する。すなわち、シフトレジスタ４１に記憶された２ビットデータが大液滴の吐出を示す場合、アナログスイッチ４２は駆動信号発生回路５４から供給された大液滴用波形を圧電素子４３に印加する。シフトレジスタ４１に記憶された２ビットデータが小液滴の吐出を示す場合、アナログスイッチ４２は駆動信号発生回路５５から供給された小液滴用波形を圧電素子４３に印加する。シフトレジスタ４１に記憶された２ビットデータが非吐出を示す場合、アナログスイッチ４２は駆動信号発生回路５６から供給されたメニスカス振動波形を圧電素子４３に印加する。

図４は、制御信号保存部５２に保存するための制御情報設定方法を示すフローチャートである。ここでは、１つのＩＪヘッドに配列するＮ個のノズルそれぞれについて、１つずつ配列方向の順番に制御信号を設定する。本処理が開始されると、まず、ステップＳ１にてＮ個のノズル全てについての予め測定されている吐出量情報を取得する。具体的には、大液滴用波形の電圧パルスを印加した場合の吐出量と、小液滴用波形の電圧パルスを印加した場合の吐出量を測定し、これら２つの吐出量情報をノズルに対応づけて記憶したものである。

この際、ノズルごとに２段階の吐出量を実測することが困難な場合は、標準的な駆動波形で個々のノズルの吐出量を測定し、これに基づいて大液滴用波形が印加された場合と小液滴用波形が印加された場合の吐出量を、それぞれのノズルについて推測しても良い。また、一様なハーフトーン画像をプリントし、その濃度分布を測定することにより個々のノズルに対応する吐出量を推定しても良い。本実施例において、吐出量とは、重量または体積のような単位系で表される物理量である必要はない。ノズルごとに対応して用意され、ノズル間における吐出量の相対的な分布を表現可能なパラメータであれば、どのような数値であっても有効に利用することが出来る。また吐出量情報は必ずしも全てのノズルについて取得する必要はなく、少なくとも２つ以上のノズルについて情報を取得すれば良い。

ステップＳ２では、初期設定を行う。具体的には、処理対象となる対象ノズルを指し示すパラメータｎをｎ＝１とし、各ノズルの目標吐出量ＶｐをＩＪヘッドの標準吐出量Ｖｓに設定する（Ｖｐ＝Ｖｓ）。

ステップＳ３では、ステップＳ１で取得したＮ個のノズルの吐出量情報より、対象ノズルｎに対応する吐出量情報、すなわち大液滴用波形が印加された場合の吐出量Ｖｌｎと小液滴用波形が印加された場合の吐出量Ｖｓｎ、を取得する。

ステップＳ４では、ＶｌｎとＶｓｎのうち目標吐出量Ｖｐにより近いものを判断する。そして、Ｖｌｎのほうが目標吐出量Ｖｐに近いと判断した場合は、大液滴用波形を示す信号（例えば０）をノズルｎに対応づけて制御信号保存部５２に保存する。また、Ｖｓｎのほうが目標吐出量Ｖｐに近いと判断した場合は、小液滴用波形を示す信号（例えば１）をノズルｎに対応づけて制御信号保存部５２に保存する。

続くステップＳ５では、ｎ＝Ｎであるか否かを判断する。ｎ＝Ｎである場合、全てのノズルについて制御信号の設定が完了したと判断し、本処理を終了する。一方、ｎ＜Ｎである場合、まだ制御信号の設定が済んでいないノズルが存在するため、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、ステップＳ４で選択された吐出量（ＶｌｎまたはＶｓｎ）から目標吐出量Ｖｐを減算し両者の誤差ΔＶを算出する（ΔＶ＝（ＶｌｎまたはＶｓｎ）−Ｖｐ）。

そして、ステップＳ７の調整工程では、ＩＪヘッドの標準吐出量Ｖｓより誤差ΔＶを差し引いた値（Ｖｐ＝Ｖｓ−ΔＶ）を新たな目標吐出量Ｖｐとして調整・決定する。その後、ステップＳ８にてパラメータｎをインクリメントした後、次のノズルの処理のためにステップＳ３に戻る。以上で本処理が終了する。

なお、図４で説明したような制御信号の設定は、ＩＪヘッド４を製造する段階やプリント装置を製造する段階で行うことが出来る。また、プリント装置の着荷時や着荷後に行うメンテナンス処理の一つとして、装置に備えられたプログラムに従って行うことも出来る。

以上のようにして、個々のノズルについての制御信号すなわち駆動波形を設定することにより、隣接して配列する複数のノズルの協働によって標準的な吐出量を維持し、濃度ムラのない画像を実現することが出来る。そして、そのような協働の範囲は、特許文献１のように規定のグループで固定されるものではなく、個々のノズルは実質的に独立している。結果、個々のノズルの吐出データが独立した画素を形成する場合であっても濃度ムラを効果的に抑えることが出来る。

また、濃度ムラ補正を、特許文献２のように画像処理で行っているわけではないので、作業効率が低下することはなく、プリント装置ごとに出力結果が異なってしまうおそれもない。更に、本実施例では、吐出量の増減によって濃度ムラを調整しているので、線画をプリントする場合であっても、特許文献２のようにドットの欠落が招致されることもない。

ところで、対象ノズルの開始位置すなわちｎ＝１とするノズルについては、必ずしも全ノズルのうち最端部のノズルとする必要はない。配列方向の両端部にダミーノズルを含み、連続する一部のノズルのみを用いて吐出動作を行う場合には、少なくとも１つのダミーノズルを除外した位置のノズルをｎ＝１とすることも出来る。

また、差異取得工程となるステップＳ６では、目標吐出量Ｖｐと設定された吐出量（ＶｌｎまたはＶｓｎ）の差分ではなく、両者の比率Ｒ＝（ＶｌｎまたはＶｓｎ）／Ｖｐを両者の差異を表すものとして算出しても良い。この場合、ステップＳ７では、標準吐出量ＶｓをステップＳ６で得られた比率Ｒで除算して得られる値を新たな目標量吐出量とすれば良い（Ｖｐ＝Ｖｓ／Ｒ）。また、このような一連の工程は、一括して行うことも可能である。

更にまた、上記では、ステップＳ７において、ステップＳ６で求めた誤差ΔＶの全量を用いて新たな目標吐出量Ｖｐを算出したが、例えば、誤差ΔＶの０．９倍程度を用いるようにしても良い（Ｖｐ＝Ｖｓ−０．９×ΔＶ）。このようにすると、不吐出のノズルなど著しく吐出特性が異なるノズルが含まれていた場合に、そのノズルの影響が周辺に強く及び、かえって濃度ムラを悪化させてしまうような状況を回避することが出来る。

［実施例２］
実施例１では、複数のノズル間で、すなわちノズル配列方向（第１の方向）に並ぶ画素間で、吐出量を平均化する構成について説明した。これに対し、本実施例では、ノズル配列方向とは交差する第２の方向に配列する画素も含めて吐出量の平均化を図る。すなわち、同じノズルであっても吐出動作ごとに、制御信号を設定できるようにする。本実施例では、１つのノズルにつき４吐出動作分の制御信号を設定可能とし、制御信号を対応させるために用意された４つの要素を吐出要素（画素）と定義する。Ｎ個のノズルに対しては４Ｎ個の吐出要素が用意され、各ノズルにおいて４つの吐出要素は副走査方向に繰り返し使用される。

図５は、ノズルと吐出要素の関係を示す図である。ノズルｎ＝１に対し吐出要素ｋ＝１〜４が、ノズルｎ＝２に対し吐出要素ｋ＝５〜８が、ノズルｎ＝３に対し吐出要素ｋ＝９〜１２が・・・という順番に、吐出要素が対応づけられている。本実施例においても図２で示した制御構成を用いることが出来るが、制御信号保存部５２には、１〜４Ｎの吐出要素に対応する制御信号が設定されている。

本実施例においても、図４で説明したフローチャートに従って制御信号の設定を行うことが出来る。但し、実施例１ではノズルの順番（ｎ＝１〜Ｎ）に制御信号を設定したが、本実施例では吐出要素の順番（ｋ＝１〜４Ｎ）で制御信号を設定する。そのため、ステップＳ２の初期設定では、吐出要素のパラメータｋをｋ＝１に設定する。そして、ステップＳ３では、図５のような対応付けに従って、吐出要素ｋに対応するノズルの吐出量情報を取得する。また、ステップＳ５では、ｋ＝４Ｎであるか否かを判断し、ｋ＝４Ｎである場合のみ本処理を終了する。更に、ステップＳ８では、パラメータｋをインクリメントした後、次の吐出要素の処理のためにステップＳ３に戻る。

ところで、本実施例の駆動信号制御回路５３が、制御信号保存部５２が提供する制御信号を個々の画像データ５１と合成してシフトレジスタ４１に送信する方法としては以下の２通りが考えられる。

第１には、個々の画素が有する画像データが吐出（１）であろうと非吐出（０）であろうと、第２方向に配列する画素が有する画像データのそれぞれに４つの吐出要素で設定される制御信号を順番に組み合わせる方法である。このような方法は、簡単な回路で実現できるという利点はあるが、第２の方向において吐出要素の周期と同調する周期を有する画像では、吐出量のばらつきを十分に緩和できない場合がある。具体的には、例えば第２の方向に対し４画素おきにドットを記録するような画像では、４つの吐出要素が独立に設定されていても、大液滴のみ或は小液滴のみのような同じ制御信号でしか吐出されない状況が生じる。

第２には、画素が有する画像データが吐出（１）である場合にのみ４つの吐出要素で設定された制御信号を順番に組み合わせる方法である。この方法を採用すれば、吐出（１）と非吐出（０）がどのように配列されていても、常に吐出要素に設定されている制御信号の順番で、インクが吐出される。但し、本方法の場合は制御信号をシーケンシャルに送信する訳ではないので、制御信号保存部５２の構造が第１の方法に比べて複雑になる。

以上説明した本実施例によれば、ノズル並び方向（第１の方向）とこれに交差する方向（第２の方向）の２次元で、吐出量を平均化することが可能となる。また、同じノズルにおいて、４画素で吐出量の平均化を行った後、更に残存する誤差ΔＶを隣接するノズルの目標吐出量に追加していくので、ノズル間の濃度ムラをより一層目立ち難くすることが出来る。

［実施例３］
上記実施例では、各ノズルや各吐出要素の制御信号を設定する処理で発生した誤差ΔＶを、隣接する１つの吐出要素あるいは１つのノズルに配分した。これに対し本実施例では、発生した誤差ΔＶを隣接する２つの吐出要素（画素）あるいは２つのノズルに配分する。

図６は、本実施例におけるノズルと吐出要素の関係、および誤差ΔＶの配分方向を示す図である。本実施例では、１つのノズルｎについて２つの吐出要素を用意している。但し、実施例２のように１つのノズルに対し連続する２つの吐出要素ｋおよびｋ＋１が割り当てられているのではない。図にも示すように、第１の吐出要素列のノズルｎ＝１〜Ｎ対し吐出要素ｋ＝１〜Ｎがこの順番に割り当てられ、第２の吐出要素列のノズルｎ＝Ｎ〜１に対し吐出要素ｋ＝Ｎ＋１〜２Ｎがこの順番で割り当てられている。そして、上記実施例と同様、吐出要素ｋに対し１→２Ｎの順番で制御信号を設定して行く。

本実施例においても、図４で説明したフローチャートに従って制御信号の設定を行うことが出来る。この際、ステップＳ２の初期設定では、吐出要素のパラメータｋをｋ＝１に設定する。そして、ステップＳ３では、図６のような対応付けに従って、吐出要素ｋに対応するノズルの吐出量情報を取得する。また、ステップＳ５では、ｋ＝２Ｎであるか否かを判断し、ｋ＝２Ｎである場合のみ本処理を終了する。

本実施例のステップＳ７では、処理対象の吐出要素においてステップＳ６で発生した誤差ΔＶを、図６の矢印で示す方向の吐出要素に対し等分に分配し、目標吐出量Ｖpを更新する。詳しくは、吐出要素ｋが１≦ｋ≦Ｎ-１の範囲にあるとき、誤差ΔＶは吐出要素ｋ＋１と２Ｎ−ｋ＋１に等分に配分される（Ｖｐ＝Ｖｓ−ΔＶ／２）（Ｖｐｎ＝Ｖｓ−ΔＶ／２ 但しＶｐｎは第ｎノズルの第２吐出要素に係る仮の目標吐出量）。吐出要素ｋがＮ＋１≦ｋ≦２Ｎの範囲にあるとき、誤差ΔＶは吐出要素ｋ＋１に配分される（Ｖｐ＝Ｖｐｎ−ΔＶ）。但し、本実施例においても、誤差ΔＶの全量を周囲の画素に配分する必要はない。例えば、吐出要素ｋが１≦ｋ≦Ｎ-１の範囲にあるとき、誤差ΔＶの０．４倍を吐出要素ｋ＋１に配分し（Ｖｐ＝Ｖｓ−ΔＶ×０．４）、誤差ΔＶの０．３倍を吐出要素２Ｎ−ｋ＋１に配分（Ｖｐｎ＝Ｖｓ−ΔＶ×０．３）しても良い。

以上説明した本実施例によれば、実施例２と同様、ノズル並び方向（第１の方向）とこれに交差する方向（第２の方向）の２次元で、吐出量を平均化することが出来る。また、誤差ΔＶを配分する方向を２方向としたり、２つの吐出要素列で誤差ΔＶを配分する方向を逆転したりしているので、ノズル間の濃度ムラをより均等に分散させ目立ち難くすることが出来る。例えば、極端に吐出量の小さいノズルや不吐出のノズルがあった場合でも、その影響が偏った方向ではなく広い範囲に均等に及ぶので、そのようなノズルの片側の濃度が局所的に高くなってかえって濃度ムラを悪化させてしまうようなことはない。

［実施例４］
上記実施例では、大液滴と小液滴の２段階で吐出量の平均化を行ったが、本実施例では、大液滴と中液滴と小液滴の３段階で吐出量の平均化を行う場合について説明する。吐出要素（画素）については、実施例１と同様、１つのノズルについて１つ用意するものとする。

図７は、本実施例のＩＪヘッド４に対する制御の構成を説明するためのブロック図である。本実施例のヘッド制御部５は、４つの駆動信号発生回路５４、５５、５６、５７を備えている。駆動信号発生回路５４は、標準よりも多めのインク滴を吐出するための駆動波形（以下、大液滴用波形と記す）を発生する。駆動信号発生回路５８は、ほぼ標準のインク滴を吐出するための駆動波形（以下、中液滴用波形と記す）を発生する。駆動信号発生回路５５は、標準よりも少なめのインク滴を吐出するための駆動波形（以下、小液滴用波形と記す）を発生する。駆動信号発生回路５６は、インク滴は吐出しないがノズル内でインクメニスカスを振動させるためのメニスカス振動波形を発生する。

大液滴、中液滴および小液滴の情報を区分するため、本実施例の制御信号保存部５２は、２ビット３値の制御信号を記憶している。駆動信号制御回路５３は、描画制御部６から受信する１ビットの画像データと当該画像データに対応する２ビットの制御信号を合成し、１画素につき２ビット４値（大液滴の吐出、中液滴の吐出、小液滴の吐出、吐出なし）の信号を生成する。そして、当該信号をドライバＩＣ４０のシフトレジスタ４１に送信する。

個々のノズルに対応するアナログスイッチ４２は、シフトレジスタ４１に送られてきた２ビット信号が意味する情報に従って駆動波形を選択し、対応する圧電素子４３を駆動する。すなわち、シフトレジスタ４１に記憶された２ビットデータが大液滴を示す場合、アナログスイッチ４２は駆動信号発生回路５４から供給された大液滴用波形を圧電素子４３に印加する。シフトレジスタ４１に記憶された２ビットデータが中液滴を示す場合、アナログスイッチ４２は駆動信号発生回路５８から供給された中液滴用波形を圧電素子４３に印加する。シフトレジスタ４１に記憶された２ビットデータが小液滴を示す場合、アナログスイッチ４２は駆動信号発生回路５５から供給された小液滴用波形を圧電素子４３に印加する。シフトレジスタ４１に記憶された２ビットデータが非吐出を示す場合、アナログスイッチ４２は駆動信号発生回路５６から供給されたメニスカス振動波形を圧電素子４３に印加する。

図８は、本実施例において、制御信号保存部５２に保存する制御信号の設定方法を説明するためのフローチャートである。本処理が開始されると、まず、ステップＳ８１にてＮ個のノズル全てについての予め測定されている吐出量情報を取得する。ステップＳ８１で取得する吐出量情報は、大液滴用波形の電圧パルスを印加した場合の吐出量と、中液滴用波形の電圧パルスを印加した場合の吐出量と、小液滴用波形の電圧パルスを印加した場合の吐出量である。

ステップＳ８２では、初期設定を行う。具体的には、処理対象となる対象ノズルを指し示すパラメータｎをｎ＝１とし、目標吐出量ＶｐをＩＪヘッドの標準吐出量Ｖｓに設定する（Ｖｐ＝Ｖｓ）。

ステップＳ８３では、ステップＳ８１で取得したＮ個のノズルの吐出量情報より、対象ノズルｎに対応する吐出量情報を取得する。すなわち、対象ノズルｎに対する大液滴用波形が印加された場合の吐出量Ｖｌｎと、中液滴用波形が印加された場合の吐出量Ｖｍｎと、小液滴用波形が印加された場合の吐出量Ｖｓｍの３種類を取得する。

そして、ステップＳ８４では、ＶｌｎとＶｍｎとＶｓｍのうち適切な１つを選択し、選択した制御信号を指し示す２ビット３値の信号値を、ノズルｎに対応づけて制御信号保存部５２に保存する。この際、ＶｌｎとＶｍｎとＶｓｍの中から目標吐出量Ｖｐに最も近いものを選択しても良いが、最初にＶｌｎとＶｍｎとＶｓｍの中から標準吐出量を挟む２つを選択し、その後それら２つのうち目標吐出量Ｖｐにより近いものを選択しても良い。

前者の場合は、目標吐出量との誤差は確実に小さく抑えられ、平均吐出量を目標に近づけることが優先される。一方、後者の場合は、標準吐出量に近い液滴、すなわち比較的同じ大きさのドットで記録されることになるので、画素密度が低く個々のドットの大きさの違いが目立ちやすい場合に有効である。

続くステップＳ８５では、ｎ＝Ｎであるか否かを判断する。ｎ＝Ｎである場合、全てのノズルについて制御信号の設定が完了したと判断し、本処理を終了する。一方、ｎ＜Ｎである場合、まだ制御信号の設定が済んでいないノズルが存在するため、ステップＳ８６に進む。

ステップＳ８６では、ステップＳ８４で選択された吐出量（ＶｌｎまたはＶｍｎまたはＶｓｎ）と目標吐出量Ｖｐの誤差ΔＶを算出する（ΔＶ＝（ＶｌｎまたはＶｍｎまたはＶｓｎ）−Ｖｐ）。

そして、ステップＳ８７では、標準吐出量Ｖｓより誤差ΔＶを差し引いた値（Ｖｐ＝Ｖｓ−ΔＶ）を新たな目標吐出量Ｖｐとして更新する。その後、ステップＳ８８にてパラメータｎをインクリメントした後、次のノズルの処理のためにステップＳ８３に戻る。以上で本処理が終了する。

以上説明した本実施例によれば、既に説明した実施例に比べ、個々のノズルの吐出量ばらつきを、個々の画素内でより高精度に調整することが出来るので、ノズル間の濃度ムラを一層目立ち難くすることが出来る。

［実施例５］
本実施例では、画像データが３値の場合について説明する。擬似中間調の画像を、大ドット（２）、小ドット（１）、ドット無し（０）、の３段階でプリントする場合、主として低濃度部では小ドットが頻用され、高濃度部で大ドットが頻用される。この際、主に小ドットが離散的に記録される低濃度部の方が、大ドットが高密度に記録される高濃度部よりも、吐出量の違いすなわち濃度ムラが目立ちやすい傾向にある。このため、本実施例では、小ドットについてのみ、上記実施例で説明したような複数の駆動信号発生回路を用意する。なお、本実施例においては、一例として、大ドットのための標準吐出量を５ｐｌ、小ドットのための標準吐出量を２ｐｌとする。

本実施例においても、図７に示した制御の構成を採用することが出来る。但し、画像データ５１は、大ドットの記録（２）、小ドットの記録（１）、または非記録（０）を示す２ビット３値のデータとして、個々の画素に対応して入力される。

一方、４つの駆動信号発生回路５４、５５、５６、５７が夫々実現する吐出量は、以下のように設定されている。駆動信号発生回路５４は、ほぼ５ｐlのインク滴を吐出するようにするための駆動波形（以下、大ドット用波形と記す）を発生する。駆動信号発生回路５５は、標準よりも少なめの小インク滴を吐出するための駆動波形（以下、小ドット小液滴用波形と記す）を発生する。駆動信号発生回路５８は、標準よりも多めの小インク滴を吐出するための駆動波形（以下、小ドット大液滴用波形と記す）を発生する。駆動信号発生回路５６は、インク滴は吐出しないがノズル内でインクメニスカスを振動させるためのメニスカス振動波形を発生する。

小ドットについて２段階の情報を区分するため、本実施例の制御信号保存部５２は、１ビットの制御信号を記憶している。駆動信号制御回路５３は、描画制御部６から受信する２ビットの画像データと当該画像データに対応する１ビットの制御信号を合成し、１画素につき２ビット４値（大ドットの吐出、小ドット大液滴の吐出、小ドット小液滴の吐出、吐出なし）の信号を生成する。そして、当該信号をドライバＩＣ４０のシフトレジスタ４１に送信する。

個々のノズルに対応するアナログスイッチ４２は、シフトレジスタ４１に送られてきた２ビット信号が意味する情報に従って駆動波形を選択し、対応する圧電素子４３を駆動する。すなわち、シフトレジスタ４１に記憶された２ビットデータが大ドットを示す場合、アナログスイッチ４２は駆動信号発生回路５４から供給された大ドット用波形を圧電素子４３に印加する。シフトレジスタ４１に記憶された２ビットデータが小ドット大液滴を示す場合、アナログスイッチ４２は駆動信号発生回路５８から供給された小ドット大液滴用波形を圧電素子４３に印加する。シフトレジスタ４１に記憶された２ビットデータが小ドット小液滴を示す場合、アナログスイッチ４２は駆動信号発生回路５５から供給された小ドット大液滴用波形を圧電素子４３に印加する。シフトレジスタ４１に記憶された２ビットデータが非吐出を示す場合、アナログスイッチ４２は駆動信号発生回路５６から供給されたメニスカス振動波形を圧電素子４３に印加する。

本実施例においても、吐出量が特別小さいノズルや特別大きいノズルは除外して、大液滴用波形と小液滴用波形を設定することが好ましい。すなわち、全ノズルのうち、吐出量が小さい方から２０％以内のノズルは除外した中で最も吐出量の小さいノズルが、２ｐｌのインク滴を吐出するようなパルス波形を駆動信号発生回路５８で発生させる小ドット大液滴用波形とすれば良い。また、全ノズルのうち、吐出量が大きい方から２０％以内のノズルは除外した中で最も吐出量の大きいノズルが、２ｐｌのインク滴を吐出するようなパルス波形を駆動信号発生回路５５で発生させる小ドット小液滴用波形とすれば良い。本発明者らの検討によれば、全ノズルに対し一様に小ドット大液滴用波形を印加したときの平均吐出量が２．１ｐｌ、全ノズルに対し一様に小ドット小液滴用波形を印加したときの平均吐出量が１．９ｐｌ程度になる程度で好ましい画像が得られることが確認された。

本実施例においても、図４で説明したフローチャートに従って制御信号の設定を行うことが出来る。但し、当該設定は小ドットのみを対象としたものであるため、小ドットに関わる吐出量のみを用いる。具体的には、例えば、ステップＳ１で取得する吐出量情報は、小ドット大液滴用波形の電圧パルスを印加した場合の吐出量と、小ドット小液滴用波形の電圧パルスを印加した場合の吐出量の情報である。ステップＳ２の初期設定で目標吐出量Ｖｐに設定する標準吐出量Ｖｓは、小ドット用の標準吐出量（２ｐｌ）である。ステップＳ４では、対応するノズルの小ドット小液滴の吐出量Ｖｎｓと小ドット大液滴吐出量Ｖｎｌのうち、小ドットの目標吐出量Ｖｐにより近いものを判断する。ステップＳ６では、ステップＳ４で選択された小ドットの吐出量（ＶｌｎまたはＶｓｎ）と小ドットの目標吐出量Ｖｐの誤差ΔＶを算出し（ΔＶ＝（ＶｌｎまたはＶｓｎ）−Ｖｐ）、ステップＳ７では、小ドットのための目標吐出量を更新する（Ｖｐ＝Ｖｓ−ΔＶ）。

以上説明した本実施例によれば、異なるドットサイズを用いて多階調を表現する形態において、濃度ムラの目立ち易い階調領域で使用される小ドットに対して駆動波形を調整することが出来るので、全階調領域に対し効率的に濃度ムラを低減することが可能となる。

［実施例６］
既に説明した実施例では、個々のノズルに圧電素子を備え、圧電素子に印加する電圧パルスを図３のように調整することによって吐出量を調整した。これに対し、本実施例では、個々のノズルに電気熱変換素子を備え、当該素子に電圧パルスを印加することによって素子の表面で膜沸騰を生じさせ、生成された気泡の成長エネルギによってインクが滴として吐出される構成のインクジェット記録装置について説明する。

図９は、本実施例のような電気熱変換素子を用いた場合に吐出量を調整する方法を説明するための図である。図では、１回分の吐出を実行する際に１つの電気熱変換素子（ヒータ）に印加する電圧パルスを示している。横軸は時間、縦軸は電圧をそれぞれ示している。

図に見るように、１回の吐出動作を実行するために、本実施例では幅の異なる２つのパルスを印加している。先行するパルスはプレヒートパルスでありヒータに接するインクを温めるためのパルスである。一方、後続するパルスはメインヒートパルスであり、プレヒートパルスによって暖められたインク中に、膜沸騰を生じさせ、吐出動作を実現させるためのパルスである。電気熱変換素子を記録素子として用いる構成のＩＪヘッドの場合、インクの吐出量は吐出時におけるインク温度に依存すること、プレヒートパルスのパルス長を変化させることによって、吐出量を調整可能なことが知られている。よって、本実施例では、プレヒートパルスのパルス長を２段階用意し、これによって大液滴用波形および小液滴用波形を実現する。

図１０（ａ）および（ｂ）は、本実施例におけるＩＪヘッド４の駆動回路図と、タイミングチャートである。シフトレジスタ４１は、１ノズル（画素）あたり２ビットのデータを記憶している。２ビットのデータの内、１ビットは画像データで、シフトレジスタ４１からイメージデータ線４５を介して出力される。図９（ｂ）におけるＩＭＡＧＥ−ＤＡＴＡがこれに相当し、Ｈｉｇｈの状態が吐出、Ｌｏｗの状態が非吐出をそれぞれ示している。２ビットのデータの内のもう１ビットは制御信号で、シフトレジスタ４１からイメージデータ線４６を介して出力される。図９（ｂ）におけるＣＮＴ-ＤＡＴＡがこれに相当し、Ｈｉｇｈの状態が小液滴、Ｌｏｗの状態が大液滴をそれぞれ示している。

本実施例のように熱エネルギを利用して吐出動作を行うＩＪヘッドでは、瞬時に流れる電流が大きいため、ノズルを複数のブロックに分けて時分割駆動を行うことが多い。本実施例においても、全ノズルを偶数番目のノズル群（ブロック１）と奇数番目のノズル群（ブロック２）に分割し、それぞれを異なるタイミングで駆動する。図では、ブロック１のための駆動パルスをＨＥ１、ブロック２のための駆動パルスをＨＥ２として示している。図９（ｂ）に見るように、これらパルスは同時にＨｉｇｈにならないように、駆動タイミングが互いにずれている。

ＣＥは、小液滴のプレヒートパルスの大きさを定める信号で、図１０（ｂ）に示すようにＩＭＡＧＥ−ＤＡＴＡに同期して常に発信されている。制御信号が大液滴を示している場合、ＣＥは無視され、図１０（ｂ）の大液滴用ＨＥＡＴＰＵＬＳＥ４９が発生し、ヒータ４８を駆動する。大液滴用ＨＥＡＴＰＵＬＳＥ４９のパルス形状はＨＥ１又はＨＥ２に送られているヒートパルスと同一である。制御信号が小液滴を示している場合、ＣＥがＨｉｇｈの時にヒートパルスの一部が削除される。それによりＨＥ１又はＨＥ２に送られているヒートパルスのプレヒートパルスが部分的に削除され、図１０（ｂ）の小液滴用ＨＥＡＴＰＵＬＳＥ５０が発生し、ヒータ４８を駆動する。

以上説明した構成のＩＪヘッドを用いる場合であっても、上記実施例で説明した方法で大液滴と小液滴を切り替えることにより、実施例１と同様の効果を得ることが出来る。

（その他の実施例）
以上では、処理の負担を軽減するため、制御信号を、１つのノズルに対し１つ、あるいは１つのノズルに対し所定の複数を、対応させる形態で説明した。しかしながら、本発明は、例えば想定されるサイズの画像において、全ての画素に制御信号を独立に設定することも出来る。この際、個々の画素で発生した誤差ΔＶは、図６で示した２つの画素に限らず近傍に位置する更に多くの画素に対して、所定の拡散係数に従って配分することも出来る。

また、以上説明した実施例では、個々のノズルに印加するための電圧パルスを例えば図３や図８で説明したように変化させることにより、吐出量を調整した。しかしながら、吐出量調整方法はこのような形態に限定されるものではない。例えば、同じ画素に対し複数のノズルからインクを吐出することが出来る場合、大液滴を吐出するノズルと小液滴を吐出するノズルを別に用意すれば、上記実施例と同様の効果を得ることが出来る。特に、実施例６のように熱エネルギを用いてインクを吐出する構成のＩＪヘッドの場合は、このような構成を採用することが比較的容易であり且つ効果的である。また、この場合は不吐出のノズルが発生した場合も、必ずもう一方のノズルで吐出動作を行うことが出来るので、ドットの欠落を回避することが出来る。

また、以上では記録素子として圧電素子を用いる形態と電気熱変換素子を用いる場合について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものでもない。複数の吐出量を実現可能な複数の駆動形態が用意されれば、上記実施例と同様の効果を実現することが出来、本発明は有効に機能する。

また、以上の実施例では色材を含むインクを吐出してシート上に画像を記録する場合を例に説明したが、本発明はこのような形態にも限定されない。例えば液晶ディスプレイ用カラーフィルターの製造装置、導電性インクを用いて電気配線を形成する装置等の、産業用インクジェット装置においても本発明を適用することができる。さらにまた、例えば、インクでは透明な液体であっても良く、インクを付与する対象は、シートではなく立体物であっても構わない。

４ 液体吐出ヘッド
５ ヘッド制御部
５１ 画像データ
５２ 制御信号保存部
５３ 駆動信号制御回路
５４ ５５ 駆動信号発生回路

Claims (15)

1. 複数のノズルから液体を吐出するための液体吐出制御方法であって、
   １つのノズルから吐出される液体の量が互いに異なるような複数の駆動形態のうち、いずれの駆動形態を対応させるかを示す制御情報を取得する工程と、
   前記制御情報と、画素ごとに入力される画像データに従って、個々の画素に対する駆動信号を発生する駆動信号発生工程と、
   を有し、
   前記制御情報は、
   前記複数のノズルのそれぞれについて、前記複数の駆動形態に対応する複数の吐出量を取得する工程と、
   １つの画素について、対応するノズルの前記複数の吐出量と当該画素に設定された目標吐出量を比較することにより、前記複数の駆動形態の中から１つの駆動形態を設定する設定工程と、
   前記設定工程によって設定された駆動形態に対応する吐出量と、前記目標吐出量との差異を求める差異取得工程と、
   前記差異に基づいて、前記駆動形態が設定されていない他の画素に対する目標吐出量を調整する調整工程と、
   を有する制御情報設定方法に従って、予め設定されていることを特徴とする液体吐出制御方法。
2. 前記設定工程は、前記複数の吐出量のうち前記目標吐出量に最も近い吐出量に対応する駆動形態を設定し、
   前記差異取得工程は、前記設定工程によって設定された駆動形態に対応する吐出量と、前記目標吐出量との差を前記差異として算出し、
   前記調整工程は、前記差を、前記駆動形態が設定されていない他の画素に対して設定された標準吐出量から減算することにより前記目標吐出量を補正することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出制御方法。
3. 前記制御情報は、前記複数のノズルのそれぞれに対応して１つずつ設定されており、前記調整工程は、前記設定工程によって前記駆動形態が設定されたノズルに隣接する前記駆動形態が設定されていないノズルに対する前記目標吐出量を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出制御方法。
4. 前記制御情報は前記複数のノズルのそれぞれについて複数ずつ設定されており、前記調整工程は、
   前記設定工程によって前記駆動形態が設定された画素と同じノズルに対応し前記駆動形態が設定されていない画素が存在する場合は、当該画素に対する前記目標吐出量を補正し、
   前記設定工程によって前記駆動形態が設定された画素と同じノズルに対応し前記駆動形態が設定されておらず且つ隣接する画素が存在しない場合は、当該ノズルに隣接するノズルに対応し且つ前記駆動形態が設定されていない画素に対する前記目標吐出量を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出制御方法。
5. 前記制御情報は前記複数のノズルのそれぞれについて複数ずつ設定されており、前記調整工程は、前記設定工程によって前記駆動形態が設定された画素に隣接する前記駆動形態が設定されていない複数の画素に対する前記目標吐出量を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出制御方法。
6. 前記制御情報は前記複数のノズルのそれぞれについて複数ずつ設定されており、
   前記調整工程は、
   前記設定工程によって前記駆動形態が設定された画素に対し前記ノズルが配列する所定の方向に隣接する前記駆動形態が設定されていない画素に対し、前記目標吐出量を補正する工程と、
   前記設定工程によって前記駆動形態が設定された画素に対し前記所定の方向とは逆転する方向に隣接する前記駆動形態が設定されていない画素に対し、前記目標吐出量を補正する工程と、
   を有することを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出制御方法。
7. 前記駆動信号発生工程は、前記画像データが吐出を示すか非吐出を示すかに関わらず、１つのノズルに対応して複数が設定されている前記制御情報を前記画像データに対し順番に組み合わせることによって前記駆動信号を生成することを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載の液体吐出制御方法。
8. 前記駆動信号発生工程は、前記画像データが吐出を示す場合のみについて、１つのノズルに対応して複数が設定されている前記制御情報を前記画像データに対し順番に組み合わせることによって前記駆動信号を生成することを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載の液体吐出制御方法。
9. 前記画像データは、複数のドットサイズについての記録または非記録を定めるための情報を含み、
   前記制御情報は、前記複数のドットサイズの少なくとも一部のドットサイズに対する前記複数の駆動形態のうち、いずれの駆動形態を対応させるかを示すことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液体吐出制御方法。
10. 前記複数の駆動形態の１つは、当該駆動形態によって前記複数のノズルを駆動した場合に、前記複数のノズルのうち８０％以上のノズルが所定の標準吐出量と同じまたはより小さい量の液体を吐出し、
    前記複数の駆動形態の別の１つは、当該駆動形態によって前記複数のノズルを駆動した場合に、前記複数のノズルのうち８０％以上のノズルが前記所定の標準吐出量と同じまたはより大きい量の液体を吐出することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の液体吐出制御方法。
11. 前記複数の駆動形態の１つは、当該駆動形態によって前記複数のノズルを駆動した場合に、前記複数のノズル全てが所定の標準吐出量と同じまたはより小さい量の液体を吐出し、
    前記複数の駆動形態の別の１つは、当該駆動形態によって前記複数のノズルを駆動した場合に、前記複数のノズルの全てが前記所定の標準吐出量と同じまたはより大きい量の液体を吐出することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の液体吐出制御方法。
12. 前記複数のノズルは、液体吐出ヘッドに配列する複数のノズルのうちの連続する一部のノズルであることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の液体吐出制御方法。
13. 前記複数の駆動形態は、前記ノズルに備えられた圧電素子に印加する電圧パルスの波形が互いに異なっていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の液体吐出制御方法。
14. 前記複数の駆動形態は、前記ノズルに備えられた電気熱変換素子に印加する電圧パルスの波形が互いに異なっていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の液体吐出制御方法。
15. 前記調整工程は、前記差異を前記複数の画素に対応づけて分割することによって、当該複数の画素に対する目標吐出量を調整することを特徴とする請求項５に記載の液体吐出制御方法。

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