JP2008132667A

JP2008132667A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2008132667A
Application number: JP2006320454A
Authority: JP
Inventors: Atsuyuki Seki; 敬幸関
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2008-06-12

Abstract

【課題】複数回の走査に分けるマスクを記録ヘッドの移動方向に対して、マスクデューティが変化する場合、このマスク量と形成される画像の位置が重要となり、正確な電力消費量を見積もることが困難であった。
【解決手段】画像を受信する機構と、その受信した画像を蓄えるメモリ機構と、電気的に画像データと吐出タイミングを与えることでインクを吐出するノズルが１列に並んだノズル列を複数備える記録ヘッド機構と、記録媒体および前記記録ヘッドを動かす機構と、
記録ヘッドの移動方向に沿ってデューティが濃くなるパス分解に使用するマスクデータと、そのマスクデータと論理積(AND)画像のドットを集計する手段と、集計したドット数を電力に換算する手段と、ドットから換算した電力値と電源から算出された吐出に用いることができる電力とを比較する手段を設け、その比較結果によっては、印字モードを変更する手段を備えることである。
【選択図】図１

Description

本発明は複数のノズルからなるノズル列を複数備える記録ヘッドを持ち、記録媒体にインクを吐出して画像を形成する画像形成装置に関するものである。

なお、本発明は一般的なプリント装置のほか、複写機や通信システムを有するファクシミリ、さらに各種処理装置と複合的に組み合わせた産業用記録装置に適用可能な他、捺染装置やエッチングなどの加工装置にも応用することができる。

ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ファクシミリ等に於ける情報出力装置として、所望される文字や画像等の情報を用紙やフィルム等シート状の記録媒体に記録を行うプリンタが広く使用されている。

プリンタの記録方式としては様々な方式が知られているが、用紙等の記録媒体に非接触記録が可能である、カラー化が容易である、静粛性に富む、等の理由でインクジェット方式が近年特に注目されており、又その構成としては所望される記録情報に応じてインクを吐出する記録ヘッドを装着すると共に用紙等の記録媒体の送り方向と直角な方向に往復走査しながら記録を行なうシリアル記録方式が安価で小型化が容易などの点から一般的に広く用いられている。

近年、パーソナルコンピュータが広く普及し、写真などの高精細で高画質な画像を記録する機会が増えたため、プリンタの記録画像にもより高精細化（高解像度化、高画質化）そして高速化が求められている。また、この高精細な記録画像をより効果的広告媒体として、または鑑賞用、またはＣＡＤなどの用途として利用する機会が増え、より大きな記録媒体に画像を記録することが求められている。

より高精細な画像を記録する方法の１つとして、ノズルから出るインク液を小さくすることが挙げられる。現在では１〜４pl（ピコリットル）といった小さなインク液滴を吐出することが可能である。

近年の小さなインク液滴を吐出するプリンタでは、吐出しない時間が続くと、
ノズル先端近傍に膜が形成され、その形成された膜の抵抗により、吐出のインク液滴が通常と比べ、小さくなってしまい、記録媒体上に形成されるドット濃度が薄く見える、または打たれないなどの現象が起こっている。また、１度膜が形成され、出力インク液滴が小さくなると、その膜が除去され正常なインク液滴の吐出に戻すにはかなり回数のインクの吐出が必要である。

このインク液滴の小さくなることにより、形成する画像の濃度むらや文字や線画の輪郭に欠けなどが生じ、忠実に画像を形成することが出来ないという不具合が、小さなインク滴を吐出するプリンタや記録媒体の大きなプリンタで如実に表れていた。

これらの不具合を補うために、複数回の走査に分けるマスクを記録ヘッドの移動方向に対して、段階的にマスク量が増やす。すなわち、記録ヘッド移動開始時に記録媒体の外側で複数回のインク吐出を行い、インクのかすれを引き起こす膜を除去し、確率的にその膜の発生が少ない記録ヘッドの移動開始近郊部分により多くの画像形成のためのインク吐出を行い、離れるに従い、インク吐出を少なく制御を行っている。

また、安価で小型な画像形成装置を提供するためには、搭載できる電源の電力量は限られたものとなり、この電力量の範囲内で使いこなしが求められている。例えば、特開平２−２５８３５５に記載されているように１ライン分の印字分の印字ドット数を各ブロック毎に計数し、この計数結果から同時に駆動するドット数がある一定以下のドット数になるよう同時駆動ブロックを制御するが提案されている。
特開平２−２５８３５５号公報

しかしながら、上記従来例では、
（１）複数回の走査に分けるマスクを記録ヘッドの移動方向に対して、マスクデューティが変化する場合、このマスク量と形成される画像の位置が重要となり、正確な電力消費量を見積もることが困難であった。
などの欠点があった。

これらの欠点は、より高品位の画像形成する装置をより小型により安価に提供しようとしている今日、大きな損失要因となる。

本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであり、小さなインク液滴を吐出するプリンタや大きな記録媒体にインクを吐出し、長時間インクを吐出しないで発生するインクドットのかすれを確率的に少なくするために設けた記録ヘッドの移動方向に対してデューティが変化するマスクを用いてパス分解する画像形成装置において、消費する電力を電源容量内に収め、より高品位な画像を形成する装置を提供することを目的とする。

そのために本発明に係る画像形成装置は、次のように構成したものである。

画像を受信する機構と、その受信した画像を蓄えるメモリ機構と、電気的に画像データと吐出タイミングを与えることでインクを吐出するノズルが１列に並んだノズル列を複数備える記録ヘッド機構と、記録媒体および前記記録ヘッドを動かす機構と、
記録ヘッドの移動方向に沿ってデューティが変化するパス分解に使用するマスクデータと、そのマスクデータと論理積(AND)画像のドットを集計する手段と、集計したドット数を電力に換算する手段と、ドットから換算した電力値と電源から算出された吐出に用いることができる電力とを比較する手段を設け、その比較結果によっては、印字モードを変更する手段を備えることで、ドットのかすれのない画像出力を得るようにした。

以上説明したように、本発明によれば、受信した形成すべき画像に、パス分解のマスクのデューティを記録ヘッド移動方向に沿って濃くすることで、小液滴インクを用いた機構や大きな記録媒体への画像形成の際に問題となるインク濃度のむらの原因となるヘッド表面の膜を作成しないよう抑制し、そのマスクをかけた画像データでドットのカウントを行うことで、電源容量を越えることでドットがかすれるなどの不具合を解消することができる。このことにより、忠実に濃度を再現した高品質の画像を得ることが出来る。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図２は、本実施例の画像形成装置の電気回路構成を示すブロック図である。図２において、４０はインクを吐出するノズルが１列に並んだノズル列を複数備える記録ヘッドで、ノズル列分の吐出すべき画像データとインクの吐出タイミングを電気的にそれぞれのノズル列に加えることで、ノズル列からインクを吐出するものである。４１は本画像形成装置の制御を行うＣＰＵを示す。このＣＰＵが各回路ブロックのレジスタにデータを書き込むことで、本画像形成装置の制御を行う。４２はＬＡＮ、ＩＥＥＥ１２８４、ＵＳＢなどに代表される通信を制御するユニットで、本画像形成装置とホストであるコンピュータとのデータ通信制御を司るユニットである。４３は、４０のインクを吐出するヘッドに画像データを送出するヘッド制御回路で、４１のＣＰＵが読み出すべき画像のメモリのアドレスを４０のヘッドのスキャン開始前に与え、４０の記録ヘッドが記録媒体上を移動することで、リアルタイムに４４の位置情報を検出するエンコーダから来るヘッド位置情報を基に各ノズル列に対応するノズル列に沿ったデータに変換された画像データを４５のメモリから読み出し、パスに応じたパス分解処理を施し、４０の記録ヘッドにそのデータおよび吐出タイミングを適時与える回路である。４４は、４０の記録ヘッドの主走査方向に対する位置を示すエンコーダセンサユニットであり、４０の記録ヘッドの移動範囲に沿ったスリットフィルムと記録ヘッド上に配置されたエンコーダセンサとで構成され、センサがどのくらいスリットを横切ったかで記録ヘッドの位置を相対的に表すものである。４５はＲＯＭなどの不揮発性＆ＲＡＭなどの揮発性のメモリで構成されるメモリユニットで、４１のＣＰＵが動作するために必要なプログラムを記憶している部分、４２の通信ユニットを通して送られてくる画像を１次蓄えておく画像バッファ、およびワーク領域として使用される。４６はメカトロニクス制御回路で記録媒体の搬送のためにモータ、カセットから記録媒体を給紙するためのモータ、記録ヘッドを移動するためのモータの制御、および複数のセンサの情報を随時４１のＣＰＵに通知するものである。４７、４８、４９はステッピングモータやＤＣモータなどに代表されるモータで歯車、ギア、ベルト等を用いて、４７は記録媒体をカセットから給紙するためのモータ、４８は記録媒体を搬送するためのモータ、４９は４０の記録ヘッドを記録媒体の主走査方向に往復移動させるためのモータである。５０は記録媒体の有無を検地するセンサで記録媒体のセンサ位置への侵入により、レバー等が倒され、フォトセンサーをさえぎる等のユニットである。５１はホストであるコンピュータと本画像形成装置とを結ぶＬＡＮ、ＩＥＥＥ１２８４、ＵＳＢなどに代表される通信ケーブルである。５２は４０の記録ヘッド上の各ノズル列に供給する画像データ信号とその吐出タイミングを示す信号線であり、５３は記録ヘッドの位置を４３のヘッドコントローラ回路に供給する信号線であり、５４は４１のＣＰＵ、４２の通信ユニット、４３のヘッドコントローラ回路、４５のメモリ、４６のメカトロ制御回路とを結ぶバスで、このバスを通して４１のＣＰＵから各ユニットのレジスタにデータを設定することにより、ＣＰＵが本画像形成装置の全てを制御する。また、このバスを用いて、４１のＣＰＵの介在なしに４５のメモリから４３のヘッド制御回路に画像データを転送するダイレクトメモリアクセス機能も有している。５５、５６、５７はそれぞれ４７、４８、４９の各モータとメカトロ制御回路とを接続する信号線で、それぞれモータの相に合った信号、または回転方向信号、回転＆停止信号を供給している。５８は５０の記録媒体有無を検知するセンサと４６のメカトロ制御回路とを接続する信号線で、この信号線を用いて記録媒体が存在するかどうかを４１のＣＰＵに通知している。

図３は図２の４０の記録ヘッドをインク吐出面から見た図である。６１は記録ヘッドの外観であり、６２はインクを吐出するノズルが１列に1200dpi等の一定のピッチである一定のノズル数（ここでは２５６本）のノズルが並べられており、本実施玲では黄色のインクと接続され、黄色の画像を形成する。６３、６４、６５は、６２の黄色インクのノズル列同様にインクを吐出するノズルが１列に並び、それぞれ、マゼンタ、シアン、黒のインクが接続されている。

図１は、ドットカウント処理部を表した図である。１０は４５のメモリ内の画像データを蓄えている部分を表し、１１は１０のメモリ上にある黄色インク吐出のための１スキャン＋α分のメモリ領域を表し、記録ヘッドのノズル列に沿うように縦横変換された２値の画像データが格納されている。１２は黄色の画像をパス分解するときに用いる図５の(a)または(b)のようなマスクデータを格納する領域である。１３，１５，１７はそれぞれ、１１と同様マゼンタ（M）、シアン（C）、黒色（K）の縦横変換された２値の画像データを格納する領域であり。１４，１６，１８は１２と同様、それぞれマゼンタ（M）、シアン（C）、黒色（K）の画像をパス分解するときに用いるマスクデータを格納する領域である。１９はマスクをかけた後のヘッド位置に対する各色ノズルの吐出するドット数を格納する作業領域である。２０は、１１の形成すべき黄色の２値画像領域の中で現在処理しているノズル列データを示している。２１は１２のマスクデータの中で現在処理しているマスク列データを示している。２８は現在処理しているノズル列２０，２１の位置に相当するドット数データを示している。２９は、現在処理している１列分の画像イメージを１７のメモリから読み込み、格納するノズル列バッファである。３０は、現在処理している１列分のマスクデータを１７のメモリから読み込み、格納するマスク列バッファである。３２は２９のノズル列バッファと３０のマスク列バッファのデータを論理積（AND）する回路であり、その結果を３３のノズル列バッファに格納する。３４は３３のノズル列の“１”のドットをカウントするカウンタである。３１は２８からカウント値を読み出し、その読み出し値と３４のカウンタ値の加算を行い、２８に書き戻す回路である。３５は図１の全てのシーケンスを制御する回路である。

図４は本画像形成装置をメカ的に横から見た図である。７９はカセットに蓄えられた複数の記録媒体である。７２は蓄えられた７９の複数の媒体から１枚の記録媒体を給紙するためのピックアップローラであり、７１はその７２のピックアップローラを回転させるＤＣモータ等に代表されるモータであり、７２とは、ギア、歯車で接続され、図２の４７にあたる。８２は本実施例によって画像を形成途中の記録媒体である。７３、８０は８２の記録媒体を搬送するための記録ヘッド前に配置された１対のローラであり、７８、８４は８２の記録媒体を搬送、排出するための記録ヘッド後に配置された１対のローラである。８１は図２の４８にあたり、７３，８０，７８，８４の各ローラと歯車、ギア等で接続され、各ローラを回転させることで８２の記録媒体を搬送するためのモータである。７６は電気信号により、複数のインクを吐出するノズル列を備えた記録ヘッドであり、図２の４０に相当する。７５は７６の記録ヘッドに供給するインクが入っているインクタンクで本実施例では５色分のインクが入っている。８３は、図２の４９に相当する７６の記録ヘッド、７７のインクタンクを記録媒体上に主走査方向に往復させるものであり、図１の２９と３０を奥行き方向に行き来させるものである。７７は図２の４４に相当するもので、図１の２９と３０の奥行き方向の位置をスリットフィルムと光センサで示すセンサユニットである。７４は図２の５０に相当する記録媒体の有無を検知するセンサユニットである。

図５の(a)(b)は画像をパス分解するときに用いるマスクの一例である。両方とも記録ヘッドの移動と共にマスクデータの読み取り位置が左から右に移動する。図５の(a)の９０は１０％から、段階的に、９１の９０％までマスクデューティ図５が変化している。図５の（ｂ）は９２の１０％から連続的に９３の９０％までマスクのデューティが変化している。図５の(c)は画像位置における吐出に関する消費できる最大電力を示している。９４の領域は吐出に使用できる電力が２Ａであるとし、９５の領域では３Ａ、９６の領域では４Ａであることを示している。

図６は本実施例の全体制御をあらわすフローチャート、図７はドットカウント処理及びマスクの選定制御を表すフローチャートである。本実施例を図６、図７のフローチャートに沿って説明する。まず、図６のＳ１０１で５１の通信線を通してホストのコンピュータから形成すべき画像を４２の通信ユニットを通じて４５のメモリの受信画像領域に受信する。Ｓ１０２で７９の蓄えられている記録媒体から７１のモータと７２のローラを用いて１枚取り出し、８１のモータと７３、８０のローラで記録ヘッド７６の下まで給紙する。Ｓ１０３に進み、図７のフローチャートで説明する、蓄えられた受信した画像データに対して、ヘッド４０のノズルの並びに合うように画像データの変換、ドットのカウント及びマスクの選択を行う。Ｓ１０４に進み、７６の記録ヘッドを記録媒体の主走査方向に動かしながら、４０のヘッドに吐出すべき画像データとそのタイミング信号を供給することにより、インクを吐出し画像を形成する。Ｓ１０５に進み、記録ヘッドが記録媒体の端まで到達し、１スキャンのインク吐出が終了したかを判断している。端まで達していない場合には、Ｓ１０４に戻り、吐出を継続する。１スキャン終了した場合には、Ｓ１０６に進み、８２の記録媒体を８１のモータと７３,８０のローラ、７８、８４のローラで走査方向に１スキャン分、すなわち４パスで画像を形成しているときには、ヘッドのノズル長を４で割った長さ分フィードする。この際、１１，１３，１５，１７の内容がフィードした部分が新しい画像データで更新される。また、１９のドットカウント格納領域は０にクリアされる。Ｓ１０７に進み、Ｓ１０５の１スキャンで１ページ分の画像を形成したかどうかを判断する。まだ、１ページ分の画像を形成していない場合には、Ｓ１０３に戻る。１ページ分の画像を記録媒体に形成した場合には、Ｓ１０８に進み、８２の記録媒体を８１のモータと７８、８４のローラとを用いて排紙する。Ｓ１０９に進み、５１の先に接続されているコンピュータから送られてくる次のページがあるかどうかを４２の通信制御装置を通して判断する。形成すべき次のページがある場合には、Ｓ１０２に戻る。形成すべきページがない場合には、印刷を終了する。

図７を用いて、ドットカウント処理及びマスクの選定制御を説明する。本フローチャートは３５の制御回路と４１のＣＰＵによって、シーケンス制御されている。Ｓ１２１で画像データ変換を行う。通常、コンピュータから転送されてくる場合、画像の走査方向にライン毎に赤緑青（ＲＧＢ）などの標準色、多値で送られてくる。送られてきた画像データを本画像形成装置で持っているインク、即ち、黄色(Y)、マゼンタ（M)、シアン（C)、黒色（K)色に変換する。その後、縦横の解像度を画像形成装置に合わせた解像度に、２値化処理を行い、色に応じて、１１，１３，１５，１７の領域に格納される。Ｓ１２２で各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のマスクデータを１２，１４，１６，１８の領域に読み込み、２０、２１、２８の処理列のポインタを領域左（開始位置）にもっていく初期化を行う。Ｓ１２３に進み、２０、２１からデータを２９、３０のノズル列バッファに読み込み、２９のノズル列バッファと３０のノズル列バッファの論理積(AND)をとり、３３のノズル列バッファに格納する。Ｓ１２４に進み、３３に格納されているノズル列バッファの”１”であるドットの集計を３４のカウント回路で行う。集計された結果と３１の加算回路で、２８のデータとを加算し、２８に書き戻す。Ｓ１２５で、画像領域全てに対して終わったかを判断する。全て終わっていない場合には、処理すべき画像位置（黄色を処理している場合には、２０、２１）を右に更新し、Ｓ１２３に戻る。全て終わっている場合には、２０、２１のポインタを次の色の開始位置に、２８のポインタを領域内開始位置にもっていく。Ｓ１２６に進む。Ｓ１２６で黄色(Y)、マゼンタ（M)、シアン（C)、黒色（K)色全ての処理についてドットカウントが終わったかを判断する。終わっていない場合には、Ｓ１２３に戻り、終わっている場合にはＳ１２７に進む。Ｓ１２７では、４１のＣＰＵを用いて、全色終わったドットカウントの値から、電力計算を行う。１ノズルあたりのインク吐出に消費する電力とドットカウント値を乗算することにより、インク吐出に消費する電力が求められる。この電力をある一定の範囲、例えば、コンデンサなどで補完できる時間の間に記録ヘッドが移動する範囲などで平均化し、図５の（ｃ）に示す電源の制約とを比較することで、電力が足りるかどうかを判断することができる。電力が足りないと判断した場合に、Ｓ１２７に進み、電力が足りると判断した場合には、終了する。Ｓ１２７に進み、１２，１４，１６，１８の領域によりマスクデューティの高いマスクを読み込み、作成する画像の分解パス数を多くする。本実施例では、マスクデューティを高くし、分解パス数を多くしたが、記録ヘッドの移動速度を遅くし、単位時間あたりの消費電力量を抑える方法でも構わない。そのあとＳ１２３に戻る。

このような制御を進めることにより、マスクをかけた画像データでドットのカウントを行い、電源容量を越えることのない画像形成を行うことができる。

ドットカウント処理部を表す。画像形成装置の電気回路の構成を示すブロック図。記録ヘッドをインク吐出面から見た図である。メカ的に横から見た図である。 (a)画像マスクの一例を表す図。 (b)画像マスクの一例を表す図。 (c)吐出に使用できる電力基準値を表す図。全体制御をあらわすフローチャート図。ドットカウント処理及びマスクの選定制御を表すフローチャート図。

Claims

インクを吐出するノズルが１列に並んだノズル列を複数備える記録ヘッド機構と、記録媒体および前記記録ヘッドを動かす機構とを備え、記録ヘッドを記録媒体に対して複数回相対的に移動（スキャン）させて受信した画像を形成し、その画像形成を複数回に分けるために画像マスクを持ち、記録ヘッドの移動方向に段階的にマスクデューティが変化する前記画像マスクを備える画像形成装置であって、
画像形成装置の電源容量以上に吐出しないよう、あらかじめ次のスキャンの単位時間内の前期マスクがかかった画像データの吐出ドット数を計測し、そのドット数が一定以上の場合、より単位時間あたりの電力消費の低い印字モードに変更する制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項１の画像形成装置において、記録ヘッドの位置によって、計測されたドット数と比較するドット数が違うことを特徴とする画像形成装置。