JP2010000766A

JP2010000766A - 画像処理装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2010000766A
Application number: JP2008163673A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Okumura; 孝之奥村
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2008-06-23
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2028-06-23
Also published as: JP5140498B2

Abstract

【課題】装置の構造を複雑化させることなく良好な画像を得る。
【解決手段】画像参照バッファ１２４１に格納された画像データについて、同一のノズルにより順次記録の対象とされる複数画素のうち、当該ノズルによるインク滴吐出の対象とされる画素の直前の画素を判定する第１判定回路１２１と、同一のノズルにより順次記録の対象とされる複数画素のうち、当該ノズルにより2以上の所定数連続してインク滴吐出の対象とされない画素群を構成する画素であって、第１判定回路１２１によって直前の画素と判定された画素を除く画素を判定する第２判定回路１２２と、第２判定回路１２２によって前記画素群を構成する画素と判定され、かつ、第１判定回路１２１によって前記直前の画素と判定されない画素を、インク滴不吐出でメニスカスを揺動させる揺動対象の画素とし、当該画素の階調を、揺動対象を示す階調に変更する階調変更回路１２３とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、インクを吐出して画像を描画するインクジェット方式の画像形成装置と、当該画像形成装置のプリント対象とされる画像データに対して画像処理を行う画像処理装置とに関する。

インクジェット方式の画像形成装置には、印刷の指示があった場合に直ちに印刷を実行できるように、インクを吐出するノズルに常にインクが満たされている。このような画像形成装置において、ノズルの開口部におけるインクのメニスカス面では、インク中の溶媒が蒸発しやすく、インクの粘度が上昇しやすい。メニスカス面近傍におけるインクの粘度の上昇は、ノズルからのインクの吐出不良の原因となる。

そのため、メニスカス面におけるインクの粘度の上昇が起こらないように、従来様々な技術が提案されている。このような技術としては、例えば、画像形成とは別に定期的にインクを排出させたり、メニスカス面を揺動させたり、といったものが挙げられる。また、特許文献１には、インク吐出口が形成されるオリフィスプレートに多孔質部材を設け、この多孔質部材を介して、メニスカス面に新しいインクを供給することが記載されている。
特開２００５−２４６７８８号公報

しかし、特許文献１のように多孔質部材を設けると、装置の構造が複雑になり、加工も困難さも増加する。一方、メニスカス面を揺動するようになっている装置では、メニスカス面を揺動させた直後、メニスカス面が揺動されたノズルからインクを吐出させようとしたときに、この揺動の影響により吐出不良が起こり、所望の画像が得られないことがある。

そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑み、装置の構造を複雑化させることなく良好な画像を得ることを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、画像データを一時的に格納する画像参照バッファ及び画像出力バッファと、
前記画像参照バッファに格納された画像データについて、インクジェットベッド内の同一のノズルにより順次記録の対象とされる複数画素のうち、当該ノズルによるインク滴吐出の対象とされる画素の直前の画素を判定する第１判定回路と、
前記画像参照バッファに格納された画像データについて、同一のノズルにより順次記録の対象とされる複数画素のうち、当該ノズルにより2以上の所定数連続してインク滴吐出の対象とされない画素群を構成する画素であって、前記第１判定回路によって前記直前の画素と判定された画素を除く画素を判定する第２判定回路と、
前記第１及び第２判定回路による判定結果に基づいて、前記第２判定回路によって前記画素群を構成する画素と判定され、かつ、前記第１判定回路によって前記直前の画素と判定されない画素を、インク滴を吐出させずにメニスカスを揺動させる揺動対象の画素とし、当該画素の階調を、当該揺動対象を示す階調に変更して、前記画像参照バッファに格納された画像データを前記画像出力バッファに格納する階調変更回路と
を備える画像処理装置である。

この発明によれば、インク滴を吐出する画素の直前の画素についてはメニスカス面を揺動させないようにデータを加工するので、この画素の直後の画素の描画においてインク滴の吐出不良が起こり難い画像データを生成することができる。また、本発明によれば、第１判定回路、第２判定回路、及び階調変更回路の画像処理ロジック回路を、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ等により実現可能になるので、例えばプリンタドライバ等のプログラムにより上記描画不良防止のためのデータ加工を行う場合よりも、高速に当該データ加工を行うことが可能になる。これにより、本発明は、装置の構造を複雑化させることなく良好な画像を得ることができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像処理装置であって、前記第２判定回路が用いる前記所定数は３以上であって、
前記画像参照バッファに格納された画像データについて、同一のノズルにより順次記録の対象とされる複数画素のうち、当該ノズルによるインク滴吐出の対象とされる画素の直後の画素を判定する第３判定回路を更に備え、
前記第２判定回路は、前記画像参照バッファに格納された画像データについて、同一のノズルにより順次記録の対象とされる複数画素のうち、当該ノズルにより2以上の所定数連続してインク滴吐出の対象とされない画素群を構成する画素であって、前記第１及び第３判定回路によって前記直前及び直後の画素と判定された画素を除く画素を判定し、
前記階調変更回路は、前記第１乃至第３判定回路による判定結果に基づいて、前記第２判定回路によって前記画素群を構成する画素と判定され、かつ、前記第１及び第３判定回路によって前記直前及び直後の画素と判定されない画素の階調を、前記揺動対象を示す階調に変更して、前記画像参照バッファに格納された画像データを前記画像出力バッファに格納するものである。

従来、インク滴を吐出した直後にメニスカス面を揺動させると、揺動の幅が大きくなりすぎたり、逆に小さくなりすぎたりして、インクの洩れ又はインク粘度の上昇等が起きやすいという問題があったが、この発明では、インク滴を吐出直後の画素についてもメニスカス面を揺動させないように画像データを加工するので、当該インクの洩れ又はインク粘度の上昇等が起き難い画像データを生成することができる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の画像処理装置であって、前記画像データは、前記インク滴吐出の対象とされる画素について複数の階調を有し、前記各判定回路は、当該複数の階調のいずれを有する画素についても、前記インク滴吐出の対象とされる画素と判定するものである。

この発明によれば、インク滴吐出の対象とされる画素について複数の階調を有する画像データからであっても、インク滴の吐出不良が起こり難い画像データ、又はインクの洩れ又はインク粘度の上昇等が起き難い画像データを生成することができる。

また、請求項４に記載の発明は、インク滴を記録媒体上に吐出して１画素の記録を行う複数のノズル、各ノズルに連通し、内部にインクを収容可能な複数の加圧室、及び、各加圧室内のインクに圧力をかけて上記ノズルから上記インク滴を吐出させる複数の圧電素子を有するインクジェットヘッドと、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像処理装置と、
前記画像出力バッファに格納された画像データに基づいて、上記各ノズルに対応する圧電素子に対し、前記インク滴が吐出される階調の画素についてはインク滴吐出用の第一駆動信号を印加し、前記揺動対象を示す階調を示す画素についてはインク滴不吐出でメニスカス揺動可能な第二駆動信号を印加し、前記インク滴吐出及び前記揺動対象のいずれの対象でもない階調を示す画素については前記第一及び第二駆動信号のいずれも印加しない駆動信号印加部とを備える画像形成装置である。

この発明によれば、駆動信号印加部により、描画すべき画素の直前又は直後の画素についてはメニスカス面を揺動させない駆動信号を印加することで、これらの画素の描画において、インク滴の吐出不良や、インクの洩れ又はインク粘度の上昇等を起き難くすることができる。

本発明によれば、インク滴を吐出する画素の直前の画素についてはメニスカス面を揺動させないようにデータを加工するので、この画素の直後の画素の描画においてインク滴の吐出不良が起こり難い画像データを生成することができる。また、本発明によれば、第１判定回路、第２判定回路、及び階調変更回路の画像処理ロジック回路を、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ等により実現可能になるので、例えばプリンタドライバ等のプログラムにより上記描画不良防止のためのデータ加工を行う場合よりも、高速に当該データ加工を行うことが可能になる。これにより、本発明は、装置の構造を複雑化させることなく良好な画像を得ることができる。

本発明の実施の一形態である画像形成装置について、図面を参照して以下に説明する。

図１は本実施形態に係る画像形成装置１の構成の要部構成を示すブロック図である。インクジェットプリンタ方式のプリンタ等でなる画像形成装置１は、ＣＰＵ１１と、画像処理装置１０と、画像形成部２０とを備える。

ＣＰＵ１１は、画像形成装置１の全体的な動作制御を司る。ＣＰＵ１１には、温度・湿度センサ３７と、Ａ／Ｄコンバータ３２と、モータ３３と、モータ制御ＩＣ３４と、主電源３５と、ＲＩＰ（プリンタコントーラ）４４と、画像処理装置１０とが直接的又は間接的に接続されている。

温度・湿度センサ３７は、画像形成部２０の周囲温度及び湿度を検出する。Ａ／Ｄコンバータ３２は、温度・湿度センサ３７によって検出された周囲温度及び湿度をディジタル信号に変換し、ＣＰＵ１１に出力する。モータ３３は、図略の用紙搬送ベルトの駆動ローに回転駆動源を供給する駆動源である。モータ制御ＩＣ３４は、モータ３３及びＣＰＵ１１の間に介在してモータ３３の駆動を制御するドライバである。

また、主電源３５は、画像形成装置１の各部が動作するために必要な電力を供給するものであり、ＣＰＵ１１及び画像処理装置１０は、当該主電源３５からの電力を受けて動作する。

画像処理装置１０は、主に画像処理に関する制御を行う。画像処理装置１０には、インクタンク４１と、エンコーダ４３と、ＲＩＰ４４と、画像形成部２０が接続されている。

インクタンク４１は、画像形成部２０に備えられるヘッド２２（後述）に供給するインクを貯留する。なお、インクタンク４１に設けられているＲＯＭ４１ａは、当該インクタンク４１のシリアル番号や、貯留されているインク種別情報、適合するプリンタ情報等が記憶されており、必要に応じて画像処理装置１０によって読み出される。

ＲＩＰ４４は、画像形成装置１にネットワーク接続等されるパーソナルコンピュータで作成されたプリント対象の画像データを当該画像形成装置１が理解可能なデータ形式（例えばビットマップデータ等）に変換する。画像処理装置１０は、ＲＩＰ４４から送られてくる画像データに対して必要な画像処理を行い、当該画像データに基づいて、画像形成部２０を動作制御する。

なお、ＣＰＵ１１に内蔵されるタイマ・カウンタ１１ａ及びエンコーダ４３は、画像形成部２０による用紙に対する画像形成と、上記用紙搬送ベルトによる用紙搬送とのタイミングの調整に用いられる。

画像形成部２０は、画像処理装置１０からの制御指示に従って、画像処理装置１０によって画像処理された画像データについて画像形成動作を行う。

図２は、画像形成装置１の画像処理装置１０及び画像形成部２０の構成を示すブロック図である。

画像処理装置１０は、主に画像処理に関する制御を行う。画像処理装置１０は、画像データから階調数３（後述）の第一印字データ（ｉ）を生成する画像処理部１１と、第一印字データ（ｉ）に４番目の階調を加えて第二印字データ（ｉｉ）を生成するデータ加工部１２とを備える。

画像形成部２０は、インクを用紙上に吐出して画像を描くヘッド２２、及びヘッド２２を駆動するヘッド駆動部２１を備える。

ヘッド駆動部２１は、駆動パルス（１）〜（３）を発生する駆動パルス発生部２１ａ、及び、駆動パルス（１）〜（３）のいずれかを、第二印字データ（ｉｉ）が示す階調に応じて選択し、抵抗を介して、ヘッド２２の圧電素子２２ａに印加するセレクタ２１ｂを備える。ヘッド２２の構造の詳細については後述する。

なお、以下に示す本実施形態では、第一印字データ（ｉ）の最大階調数Ｎは３、第二印字データ（ｉｉ）の最大階調数Ｎ’は（Ｎ＋１）つまり４、駆動パルスは（１）〜（３）の３種類であるとするが、本発明はこれらに限定されるものではない。

ヘッド２２について説明する。図３はヘッド２２の要部構成を示す平面図、図３はヘッド２２の要部構成を示す断面図である。

ヘッド２２はいわゆるライン型ヘッドである。図３に示すように、ヘッド２２は、用紙に対向する吐出面２３をさらに備える。用紙は、図示しない搬送部によって図３中に示す方向Ｄに搬送されるようになっており、吐出面２３から吐出されたインク滴を受けるようになっている。吐出面２３の長手方向（方向Ｄに直行する方向）の大きさは用紙の印字領域の最大幅Ｅより大きくなっている。吐出面２３には、ノズル２４の開口部である微小径を有する吐出口２５が、吐出面２３の長手方向（主走査方向）において少なくとも最大幅Ｅに渡って複数設けられる。すなわち、主走査方向には、複数のノズル２４及びこれに対応する吐出口２５が並べて設けられている。

また、図４に示すように、ヘッド２２は、吐出面２３の吐出口２５以外の覆う撥水膜２３ａと、吐出口２５に対して１つずつ設けられた加圧室２６と、インクを貯留する図示しないインク槽と、インク槽から複数の加圧室２６にインクを供給する共通流路２７とを備える。加圧室２６と共通流路２７とは供給孔２８で繋げられており、この供給孔２８を介して共通流路２７から加圧室２６にインクが供給される。ノズル２４は加圧室２６内から吐出口２５まで連続している。加圧室２６の壁のうち吐出面２３と逆側の壁は振動板２９で構成されており、振動板２９は複数の加圧室２６に渡って連続して形成されており、振動板２９には同様に複数の加圧室２６に渡って連続して形成された共通電極３０が積層されている。共通電極３０上には、加圧室２６毎に別個の圧電素子２２ａが設けられており、共通電極３０と共に圧電素子２２ａを挟むようにこれも加圧室２６毎に別個の個別電極３１が設けられる。

上述のヘッド駆動部２１からの駆動パルスが個別電極３１に、印加されることで、各圧電素子２２ａは個別に駆動される。この駆動による圧電素子２２ａの変形が振動板２９に伝えられ、振動板２９の変形によって加圧室２６は圧縮される。その結果、加圧室２６内のインクに圧力が加わり、ノズル２４を通ったインクが吐出口２５からインク滴となって用紙上に吐出される。

インク滴が吐出されない間も、ノズル２４内にはインクが入っており、ノズル２４内でインクはメニスカス面Ｍを形成している。

続いて、上記データ加工部１２の構成を説明する。図５はデータ加工部１２の概略構成を示すブロック図である。

データ加工部１２は、第１判定回路１２１と、第２判定回路１２２と、第３判定回路１２５と、階調変更回路１２３と、内部ＲＡＭ１２４とを備える。内部ＲＡＭ１２４は、画像参照バッファ１２４１と、画像出力バッファ１２４２とを備える。

第１判定回路１２１は、画像参照バッファ１２４１に格納された画像データについて、同一のノズル２４によりタイミングを異ならせて順次記録の対象とされる複数画素のうち、当該ノズル２４によってインク滴吐出の対象とされている画素の直前の画素を判定する。

第２判定回路１２２は、画像参照バッファ１２４１に格納された画像データについて、同一のノズル２４により順次記録の対象とされる複数画素のうち、当該ノズルにより2以上の所定数連続してインク滴吐出の対象とされない画素群を構成する画素であって、第１判定回路１２１によって上記直前の画素と判定された画素を除く画素を判定する。

第３判定回路１２５は、画像参照バッファ１２４１に格納された画像データについて、同一のノズル２４によりタイミングを異ならせて順次記録の対象とされる複数画素のうち、当該ノズル２４によってインク滴吐出の対象とされている画素の直後の画素を判定する。

階調変更回路１２３は、第１判定回路１２１、第３判定回路１２５、及び第２判定回路１２２の判定結果に応じて、画像参照バッファ１２４１に格納されている画像データを構成する各画素の階調を変更して、画像出力バッファ１２４２に書き込む。例えば、階調変更回路１２３は、第１判定回路１２１、第３判定回路１２５、及び第２判定回路１２２の判定結果に応じて、第２判定回路１２２によって上記画素群を構成する画素と判定され、かつ、第１判定回路１２１及び第３判定回路１２５によって上記直前及び直後のいずれの画素とも判定されない画素を、インク滴を吐出させずにメニスカスを揺動させる揺動対象の画素とし、当該画素の階調を、当該揺動対象を示す階調に変更した上で、画像参照バッファ１２４１に格納されている画像データを画像出力バッファ１２４２に格納する。

内部ＲＡＭ１２４は、プリントの対象とされる画像データを一時的に格納する記憶部である。画像参照バッファ１２４１は、画像形成装置１にネットワーク接続等される図略のパーソナルコンピュータから画像処理部１１を経て送られてくるプリント対象の画像データを一時的に格納する。画像出力バッファ１２４２は、階調変更回路１２３によって上記階調変更処理がされた後の上記プリント対象の画像データを一時的に格納する。なお、当該画像出力バッファ１２４２に格納された階調変更後の画像データに基づいて、ヘッド駆動部２１がインクジェットヘッド２２を駆動する。

画像処理装置１０の動作について、データ加工部１２の動作を中心に、図６乃至図１２を参照してより詳細に説明する。図６及び図７は、それぞれ（ａ）は第一印字データ（ｉ）の一例を示す図、（ｂ）は第二印字データ（ｉｉ）の一例を示す図である。図８は、データ加工部１２による処理を中心とした画像処理装置１０の処理の流れを示すフローチャートである。また、図９は階調変更回路１２３が階調変更処理に用いる真理表を示す図、図１０は第１判定回路１２１のブロック図、図１１は第３判定回路１２５のブロック図、図１２は第２判定回路１２２のブロック図である。

図６及び図７においては、横方向つまり各行の成分は主走査方向の画素を、縦方向つまり各列の成分は副走査方向の画素を示す。また、これらの図面において、１列〜ｎ列の各列内に並べて示される成分は、同一のノズルにより記録される画素をそれぞれ表す。つまり、１のノズルは例えば２列目の１行目からｍ行目の画素を用紙上に記録し、他のノズルは例えばｎ列目の１行目からｍ行目の画素を用紙上に記録する。

また、図６（ａ）に示すように、第一印字データ（ｉ）は、“０（ゼロ）”、“１”、“２”の３階調からなる。階調“０”は、インクを吐出しない画素（描画されない画素）に付される階調である。画像データを構成する各画素についての当該階調は、ＲＩＰ４４から送られてくる画像データを解析して、各画素に対して画像処理部１１が付与する。階調“１”又は階調“２”は、インクを吐出する画素（描画される画素）に付される階調である。なお、階調“１”は、インク吐出量が小、階調“２”はインク吐出量が大を示す。階調“３”は、インクを吐出せずにメニスカスを揺動させる画素に付される階調である。

図８を参照して説明する。データ加工部１２は、画像処理部１１から送られてきた上記階調付与済みの画像データを画像参照バッファ１２４１に格納する（Ｓ１）。第１判定回路１２１、第２判定回路１２２、第３判定回路１２５及び階調変更回路１２３は、それぞれ画像参照バッファ１２４１に格納されている当該画像データを読み込む（Ｓ２）。

第１判定回路１２１は、読み込んだ画像データについて、同一のノズル２４によりタイミングを異ならせて順次記録の対象とされる複数画素のうち、当該ノズル２４によってインク滴吐出の対象とされている画素の直前の画素を判定する（Ｓ３）。第１判定回路１２１は、図１０に示すような回路を有する。なお、図１０には、1画素分の回路を示している。第１判定回路１２１は、まず、上述した複数のノズル２４のうちの１つのノズル２４により記録の対象とされる画素に注目し、当該ノズル２４により今回注目（1ページ分の画素データを全部まとめて階調補正した後、圧電素子に画素データを送るため）の対象とされる画素の次（1回後）に記録の対象となる画素の階調データを、画像参照バッファ１２４１より読み込み、階調データレジスタR1に格納する。続いて、第１判定回路１２１は、階調データレジスタR1に格納した階調データを有する画素の更に次（1回後）に記録すべき画素の階調データを、画像参照バッファ１２４１から読み込み、階調データレジスタR1の記憶内容を当該読み込んだ階調データに書き換える。なお、２回後の階調データを階調データレジスタR1に直接読み込むようにしてもよい。そして、判定部１２１１は、図１７に示すように、階調データレジスタR1の階調データに基づいて、階調データレジスタR1に格納されている階調が０より大きい場合（R1＞0）、判定部１２１１は、判定結果を「真」として出力する。また、同じく図１７に示すように、判定部１２１１は、階調データレジスタR1に記憶されている階調データがR1=0の場合は、判定結果を「偽」として出力する。第１判定回路１２１は、当該判定結果を第２判定回路１２２及び階調変更回路１２３に出力する。

第３判定回路１２５は、読み込んだ画像データについて、同一のノズル２４によりタイミングを異ならせて順次記録の対象とされる複数画素のうち、当該ノズル２４によってインク滴吐出の対象とされている画素の直後の画素を判定する（Ｓ４）。第３判定回路１２５は、図１１に示すような回路を有する。なお、図１１には、1画素分の回路を示している。第３判定回路１２５は、まず、上述した複数のノズル２４のうちの１つのノズル２４により今回記録の対象とされる画素に注目し、当該ノズル２４によりＮ回前に注目の対象とされる画素の階調データを画像参照バッファ１２４１より読み込み、階調データレジスタＮＲＮに格納する。判定部１２５１は、例えば、図１９に当該Ｎを6とした例で示すように、階調データレジスタＮＲＮの階調データに基づいて、階調データレジスタＮＲＮに格納されている階調が０より大きい場合（NRN＞0）、判定部１２５１は、判定結果を「真」として出力する。また、判定部１２５１は、階調データレジスタＮＲＮに記憶されている階調データがNRN =0以外の場合は、判定結果を「偽」として出力する。第３判定回路１２５は、当該判定結果を第２判定回路１２２及び階調変更回路１２３に出力する。

第２判定回路１２２は、第１判定回路１２１及び第３判定回路１２５の判定結果に基づいて、画像参照バッファ１２４１から読み込んだ画像データについて、同一のノズル２４によりタイミングを異ならせて順次記録の対象とされる複数画素のうち、当該ノズル２４により、所定数（ここでは当該所定数を6とする）以上連続してインク滴吐出の対象とされない画素群を構成する画素を判定する（Ｓ５）。第２判定回路１２２は、図１２に示すような回路を有する。なお、図１２には、1画素分の回路を示している。第２判定回路１２２は、まず、上述した複数のノズル２４のうちの１つのノズル２４により今回記録の対象とされる画素の階調データを画像参照バッファ１２４１より読み込み、階調データレジスタR0に格納する。階調データレジスタR0のデータは、1回記録後には、1回前に記録した階調データとなって、階調データレジスタNR1に格納され、同様に、各回の記録が行われる度にNR2、NR3、NR4、....NRN-1、NRNと格納されていく。判定部１２２１は、例えば、図１８に示すように（図１８は上記所定数が6の例を示す）、階調データレジスタR1、R0、NR1、...、NRN-1、NRNに格納されている階調が０である場合（R1=0 and R0=0 NR1=0 NR2=0 NR3=0 NR4=0...NRN-1=0 NRN=0）であって、更に第１及び第２判定回路の判定結果がいずれも「偽」の場合は、第２判定回路１２２の判定結果を「真」として出力する。また、判定部１２２１は、これ以外の場合は、図１８に示すように、第２判定回路１２２の判定結果を「偽」として出力する。第２判定回路１２２は、当該判定結果を階調変更回路１２３に出力する。

階調変更回路１２３は、第１判定回路１２１、第３判定回路１２５及び第２判定回路１２２の判定結果が、図９に示す階調変更を行うか否かの判断基準を満たすかを判断し（Ｓ６）、第１判定回路１２１、第３判定回路１２５及び第２判定回路１２２の判定結果が、当該図９に示す階調変更を行うか否かの判断基準を満たす場合は（Ｓ６でＹＥＳ）、図９の表に従って、対応する画素（上記今回記録の対象とされる画素）の階調データを変更し（Ｓ７）、画像出力バッファ１２４２に格納する（Ｓ８）。

ヘッド駆動部２１は、上記画像出力バッファ１２４２に格納された階調データに基づいてインクジェットヘッド２２を駆動する（Ｓ９）。データ加工部１２は、Ｓ１乃至Ｓ８の処理を、画像参照バッファ１２４１に格納されているプリント対象の画像データを構成する全ての画素について終了すると（Ｓ１０でＹＥＳ）、当該データ加工処理（階調変更処理）を終了する。なお、上記処理は、主走査方向に並ぶ全てのノズル２４が記録を担当する画素について行われる。

この結果、階調変更回路１２３は、第一印字データ（ｉ）中で、列方向に階調“０”の画素が所定数（ここでは6）以上連続するときには、これらの階調“０”の画素のうち、インク滴が吐出される画素の直前及び直後の画素以外から選択される少なくとも１つの画素の階調を“３”に変更する。こうして、データ加工部１２は、階調が変更された第二印字データ（ｉｉ）を生成する。言い換えると、階調“３”の画素は、列方向（縦方向）において、階調“１”又は“２”の画素との間に階調“０”の画素を少なくとも１つ挟んで配される。

また、所定数連続する階調“０”の画素のうち、階調“３”に変更される画素の位置は、少なくとも描画される画素の直前及び直後の画素以外であって、吐出不良を防ぐことができる範囲内で適宜設定可能であり、特に限定されるものではない。例えば上記所定数を２以上としたときは、階調“０”から階調“３”に変更される画素は、インク吐出される画素の直前の画素以外から選択されればよい。

第二印字データ（ｉｉ）の一例として、図６（ｂ）に示す印字データは、図６（ａ）の印字データ（ｉ）中で列方向に階調“０”の画素が３以上連続するとき、これらの階調“０”の画素のうち、階調“１”または階調“２”の画素の直前及び直後の画素を除いて、全ての画素の階調が“３”に変更されている。言い換えると、階調“１”または階調“２”の画素から列方向２つ目の画素から、階調“１”または階調“２”の画素の２つ手前までの画素が、全て階調“３”となっている。

なお、以上では最大階調数Ｎが３の場合について述べたが、さらに付加する階調を“３”としたが、本発明はこれに限定されるものではない。最大階調数Ｎの第一印字データ（ｉ）には、０、１、２、・・・（Ｎ−１）の階調が含まれ得る。データ加工部１２は、この印字データ（ｉ）に少なくとも１つの階調、つまり（Ｎ＋１）番目の階調（図６（ｂ）の例では階調“３”）を少なくとも付加するようになっている。

図７（ａ）（ｂ）には、最大階調数Ｎが２である場合、つまり階調が０及び１の２つである場合の第一印字データ（ｉ）の一例、及びこれを加工してなる第二印字データ（ｉｉ）の例を示す。図７（ｂ）の第二印字データ（ｉｉ）は、データ加工部１２で図７（ｂ）と同様の処理を経て生成され、階調“１”の画素から列方向２つ目の画素から、階調“１”の画素の２つ手前までの画素が、全て階調“２”となっている。

ヘッド駆動部２１によるヘッド２２の駆動について、図１３〜図１６を参照して以下に具体的に説明する。

図１３（ａ）〜図１３（ｃ）は駆動パルス（１）〜（３）の波形の例をそれぞれ表す図面であり、図１４（ａ）〜図１４（ｃ）はセレクタ２１ｂによって駆動パルス（１）〜（３）がそれぞれ選択されたときの圧電素子２２ａにかかる駆動電圧と、この圧電素子２２ａに対応するノズル２４内のインクの流速（ノズル内流速［m/s］）とを示す図面である。また、図１５（ａ）は、駆動パルス（３）の波形の他の例を示し、図１５（ｂ）は図１５（ａ）に示す波形の駆動パルス（３）がセレクタ２１ｂによって選択されたときの圧電素子２２ａにかかる駆動電圧と、この圧電素子２２ａに対応するノズル内流速とを示す図面である。

なお、駆動パルス（１）（２）は特許請求の範囲における第一駆動信号に対応する駆動パルスの例であり、駆動パルス（３）は特許請求の範囲における第二駆動信号に対応する駆動パルスの例である。また、図６（ａ）（ｂ）を用いて説明した最大階調数Ｎが３である場合、つまり階調が０〜２の３つである場合は、インク吐出時の階調に応じて駆動パルス（１）（２）を使い分け、図７（ａ）（ｂ）を用いて説明した最大階調数Ｎが２である場合、つまり階調が０及び１の２つである場合は、インク吐出時の階調に駆動パルス（１）又は（２）のいずれかを用いる。

図１３（ａ）に示すように、駆動パルス（１）は１のパルスからなり、図１３（ｂ）に示すように、駆動パルス（２）は、駆動パルス（１）と同一幅のパルスが２つ連続してなり、図１３（ｃ）に示すように、駆動パルス（３）は、駆動パルス（１）のパルス幅よりも小さい幅のパルスが複数回繰り返されてなる。

駆動パルス（１）のパルス幅は、ヘッド流路の固有振動周期（本例では13 usec）の半周期に近い長さ（本例では約7 usec）となるように設定される。ここで「ヘッド流路」とは、ノズル２４、加圧室２６、及び供給孔２８を含む部分を意味する。よって、図１４（ａ）に示すように、圧電素子２２ａに印加される駆動電圧のパルス幅も、同様にヘッド流路の固有振動周期の半分に近い長さになる。このような駆動電圧によると、ノズル内流速は１０ｍ／ｓを超えるので、１つのインク滴が吐出口２５から吐出される。

図１４（ｂ）に示すように、駆動パルス（１）と同一幅のパルスが２つ連続した駆動パルス（２）が選択されると、２つのインク滴が吐出口２５から吐出される。すなわち、駆動パルス（１）が選択されたときと比較して、一画素当たりに吐出されるインクの体積が２倍となる。

駆動パルス（３）のパルス幅は、ヘッド流路の固有振動周期よりかなり短く設定される。よって、図１４（ｃ）に示すように、圧電素子２２ａに印加される駆動電圧のパルス幅も、同様にヘッド流路の固有振動周期よりかなり短くなる。このような短いパルスが連続すると、ノズル内流速は、メニスカス面Ｍが揺動されるもののインク滴が吐出されない程度の値となる。

なお、駆動パルス（３）の波形は、図１３（ｃ）の形に限定されるものではなく、ノズル２４内のメニスカス面Ｍを揺動させ、かつインク滴を吐出させないものであればよい。このような駆動パルス（３）の例としては、図１５（ａ）に示すように、パルス幅がヘッド流路の固有振動周期に近いものが挙げられる。図１５（ａ）の駆動パルス（３）によると、図１５（ｂ）に示すように、ノズル内流速の振動が打ち消されるので、メニスカス面Ｍを大きく揺らすことができ、かつインク滴が形成されないようにすることができる。

セレクタ２１ｂは、画像処理装置１０からの第二印字データ（ｉｉ）中、階調“１”については駆動パルス（１）を、階調“２”については駆動パルス（２）を、階調“３”については駆動パルス（３）を選択して圧電素子２２ａに印加し、階調“０”についてはいずれの駆動パルスも印加しないようになっている。

図１６（ａ）は、仮に図６（ａ）の第一印字データ（ｉ）に基づいてセレクタ２１ｂが駆動パルスを選択するとしたときのヘッド２２の動作を示す図面であり、図１６（ｂ）は、それぞれ図６（ｂ）の第二印字データ（ｉｉ）に基づいてセレクタ２１ｂが選択した駆動パルスによるヘッド２２の動作を示す図面である。図１６（ａ）（ｂ）において、丸はそれぞれ図６（ａ）（ｂ）の画素に対応する。また、黒丸（●）はインク滴が吐出される画素を、二重丸（◎）はメニスカス面Ｍが揺動される画素を、一重丸（○）は、インク滴の吐出もメニスカス面Ｍの揺動も行われない画素を示す。なお、図１６（ａ）（ｂ）では、説明の便宜上、駆動パルス（１）及び（２）によるインク滴の吐出を区別せずに同一の黒丸（●）で表す。

セレクタ２１ｂが上述したように第二印字データ（ｉｉ）に基づいて駆動パルスを選択すると、図１６（ｂ）に示すように、列方向において、黒丸（●）と二重丸（◎）との間に、少なくとも１つの一重丸（○）が挟まれている。つまり、或るノズル２４からインク滴が吐出されて１つの画素の記録が行われた後、メニスカス面Ｍの揺動が行われるまで、少なくとも１の画素の記録にかかる時間は、このノズル２４においてはインクの吐出もメニスカス面Ｍの揺動も行われない。同様に、或るノズル２４でメニスカス面Ｍが揺動された後、インク液が吐出されるまでの間に、少なくとも１の画素の記録にかかる時間は、このノズル２４においてはインクの吐出もメニスカス面Ｍの揺動も行われない。

図１６（ａ）に示すように、描画しない画素について、全くメニスカス面Ｍを揺動させなければ、ノズル２４内ではインクの粘度が増加し、吐出不良が起きる。

一方、メニスカス面Ｍを揺動させる駆動電圧の波形は、インク滴を吐出させる駆動電圧
の波形と同様に、ノズル内流速の振動と位相を異にしている（図１４（ａ）〜図１４（ｃ）及び図１５（ｂ））。それゆえ、駆動パルス（３）によりノズル内流速が振動され、メニスカス面Ｍが揺動された後、このノズル内流速の振動が充分に小さくなる前に駆動パルス（１）又は（２）が印加されると、所望の大きさのインク滴を安定に形成することができず、吐出不良が起きることがある。

これに対して、本実施形態の画像形成装置１では、上述したとおり、或るノズル２４でメニスカス面Ｍが揺動された後、同一のノズル２４からインク滴の吐出を行うまでに、１画素の記録にかかる時間以上、圧電素子２２ａに駆動パルスを印加させないようになっている（図１６（ｂ））。よって、画像形成装置１では、ノズル内流速の振動が小さくなってからインク滴の吐出を行うことができる。その結果、上述のような吐出不良は起こりにくくなる。

また、インク滴を吐出した後、吐出によって生じたノズル内流速の振動が充分に小さくならないうちに駆動パルス（３）が印加されると、メニスカス面Ｍの揺動幅が大きくなりすぎてインクが吐出口２５から外にこぼれたり、逆にメニスカス面Ｍの揺動幅が小さく、インクの粘度防止という効果が充分に得られなかったりすることがある。

これに対して、本実施形態の画像形成装置１では、上述したとおり、或るノズル２４からインク滴吐出後、同一のノズル２４でメニスカス面Ｍの揺動を行うまでに、１画素の記録にかかる時間以上、圧電素子２２ａに駆動パルスを印加させないようになっている（図１６（ｂ））。よって、画像形成装置１では、ノズル内流速の振動が小さくなってからメニスカス面Ｍの揺動を行うことができる。その結果、上述のような問題は起こりにくくなる。

なお、上記実施形態では、画像形成装置１のデータ加工部１２は、第３判定回路１２５を備え、当該第３判定回路１２５による処理を行うが、第３判定回路１２５を備えず当該第３判定回路１２５による処理を行わないで、第１判定回路１２１及び第２判定回路１２２による処理を行って階調変更回路１２３がこれらの判定結果に基づいて当該階調変更を行うようにしてもよい。以下に、当該階調変更処理を説明する。この階調変更処理では、図２０に示す一連の処理が行われる。なお、図８に示した処理と同様の処理は、ここでは説明を省略する。

第１判定回路１２１、第２判定回路１２２及び階調変更回路１２３は、それぞれ画像参照バッファ１２４１に格納されている当該画像データを読み込む（Ｓ１２）。ここで、図８に示した階調変更処理と同様の真偽判定を行って、第１判定回路１２１は、読み込んだ画像データについて、同一のノズル２４によりタイミングを異ならせて順次記録の対象とされる複数画素のうち、当該ノズル２４によってインク滴吐出の対象とされている画素の直前の画素を判定する（Ｓ１３）。そして、第２判定回路１２２は、図８に示した階調処理と同様の真偽判定を行って、第１判定回路１２１の判定結果に基づいて、画像参照バッファ１２４１から読み込んだ画像データについて、同一のノズル２４によりタイミングを異ならせて順次記録の対象とされる複数画素のうち、当該ノズル２４により、所定数以上連続してインク滴吐出の対象とされない画素群を構成する画素を判定する（Ｓ１５）。

この後、階調変更回路１２３は、第１判定回路１２１及び第２判定回路１２２の判定結果が、図２１に示す階調変更を行うか否かの判断基準を満たすかを判断し（Ｓ１６）、第１判定回路１２１及び第２判定回路１２２の判定結果が、当該図２１に示す階調変更を行うか否かの判断基準を満たす場合は（Ｓ１６でＹＥＳ）、図２１の表に従って、対応する画素（上記今回記録の対象とされる画素）の階調データを変更し（Ｓ１７）、画像出力バッファ１２４２に格納する（Ｓ１８）。

なお、上記画像処理装置１０内の各ブロックは、ハードウェアロジックによって実現されてもよいし、コンピュータを用いてソフトウェアによって実現されてもよい。ソフトウェアによって実現される場合、画像処理装置１０は、ＣＰＵ（central processing unit）、ＲＯＭ（read only memory）、ＲＡＭ（random access memory）等を備え、各ブロックは、ＣＰＵがＲＯＭから読み出したプログラムをＲＡＭ上で展開することで実現される。すなわち、コンピュータをデータ加工部１２として機能させるプログラムによっても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は上述した回路構成や処理に限定されず、種々の変型が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明の目的を画像形成装置１という一つの装置にて達成するものとしたが、これ以外にも、画像処理装置１０の機能を果たす装置と、この装置とは別に画像形成部２０の機能を果たす装置とを備える画像形成システムも、本発明の技術的範囲に含まれる。

本実施形態に係る画像形成装置の構成の要部構成を示すブロック図である。画像形成装置の制御装置及び画像形成部の構成を示すブロック図である。ヘッドの要部構成を示す平面図である。ヘッドの要部構成を示す断面図である。データ加工部の概略構成を示すブロック図である。（ａ）は第一印字データ（ｉ）の一例を示す図、（ｂ）は第二印字データ（ｉｉ）の一例を示す図である。（ａ）は第一印字データ（ｉ）の一例を示す図、（ｂ）は第二印字データ（ｉｉ）の一例を示す図である。データ加工部による処理を中心とした制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。階調変更回路が階調変更処理に用いる階調変更判断基準を示す図である。第１判定回路のブロック図である。第３定回路のブロック図である。第２判定回路のブロック図である。（ａ）〜（ｃ）は駆動パルス（１）〜（３）の波形の例をそれぞれ表す図面である。（ａ）〜（ｃ）はセレクタ２１ｂによって駆動パルス（１）〜（３）がそれぞれ選択されたときの圧電素子にかかる駆動電圧と、この圧電素子に対応するノズル内のインクの流速とを示す図面である。（ａ）は、駆動パルス（３）の波形の他の例を示し、（ｂ）は（ａ）に示す波形の駆動パルス（３）がセレクタによって選択されたときの圧電素子にかかる駆動電圧と、この圧電素子に対応するノズル内流速とを示す図面である。（ａ）は、仮に図６（ａ）の第一印字データ（ｉ）に基づいてセレクタが駆動パルスを選択するとしたときのヘッドの動作を示す図面であり、（ｂ）は、図６（ｂ）の第二印字データ（ｉｉ）に基づいてセレクタが選択した駆動パルスによるヘッドの動作を示す図面である。第１判定回路の判定結果の例を示す図である。第２判定回路の判定結果の例を示す図である。第３判定回路の判定結果の例を示す図である。データ加工部による処理を中心とした制御装置の処理の他の実施形態を示すフローチャートである。階調変更回路が階調変更処理に用いる階調変更判断基準の他の実施形態を示す図である。

符号の説明

１画像形成装置
１０画像処理装置
１１画像処理部
１２データ加工部
１２１第１判定回路
１２２第２判定回路
１２３階調変更回路
１２４ＲＡＭ
１２４１画像参照バッファ
１２４２画像出力バッファ
１２５第３判定回路
２０画像形成部
２１ヘッド駆動部
２１ａ駆動パルス発生部
２１ｂセレクタ
２２ヘッド
２２ａ圧電素子
２３吐出面
２４ノズル
４３エンコーダ

Claims

画像データを一時的に格納する画像参照バッファ及び画像出力バッファと、
前記画像参照バッファに格納された画像データについて、インクジェットベッド内の同一のノズルにより順次記録の対象とされる複数画素のうち、当該ノズルによるインク滴吐出の対象とされる画素の直前の画素を判定する第１判定回路と、
前記画像参照バッファに格納された画像データについて、同一のノズルにより順次記録の対象とされる複数画素のうち、当該ノズルにより2以上の所定数連続してインク滴吐出の対象とされない画素群を構成する画素であって、前記第１判定回路によって前記直前の画素と判定された画素を除く画素を判定する第２判定回路と、
前記第１及び第２判定回路による判定結果に基づいて、前記第２判定回路によって前記画素群を構成する画素と判定され、かつ、前記第１判定回路によって前記直前の画素と判定されない画素を、インク滴を吐出させずにメニスカスを揺動させる揺動対象の画素とし、当該画素の階調を、当該揺動対象を示す階調に変更して、前記画像参照バッファに格納された画像データを前記画像出力バッファに格納する階調変更回路と
を備える画像処理装置。
前記第２判定回路が用いる前記所定数は３以上であって、
前記画像参照バッファに格納された画像データについて、同一のノズルにより順次記録の対象とされる複数画素のうち、当該ノズルによるインク滴吐出の対象とされる画素の直後の画素を判定する第３判定回路を更に備え、
前記第２判定回路は、前記画像参照バッファに格納された画像データについて、同一のノズルにより順次記録の対象とされる複数画素のうち、当該ノズルにより2以上の所定数連続してインク滴吐出の対象とされない画素群を構成する画素であって、前記第１及び第３判定回路によって前記直前及び直後の画素と判定された画素を除く画素を判定し、
前記階調変更回路は、前記第１乃至第３判定回路による判定結果に基づいて、前記第２判定回路によって前記画素群を構成する画素と判定され、かつ、前記第１及び第３判定回路によって前記直前及び直後の画素と判定されない画素の階調を、前記揺動対象を示す階調に変更して、前記画像参照バッファに格納された画像データを前記画像出力バッファに格納する請求項１に記載の画像処理装置。
前記画像データは、前記インク滴吐出の対象とされる画素について複数の階調を有し、前記各判定回路は、当該複数の階調のいずれを有する画素についても、前記インク滴吐出の対象とされる画素と判定する請求項１又は求項２に記載の画像処理装置。
インク滴を記録媒体上に吐出して１画素の記録を行う複数のノズル、各ノズルに連通し、内部にインクを収容可能な複数の加圧室、及び、各加圧室内のインクに圧力をかけて上記ノズルから上記インク滴を吐出させる複数の圧電素子を有するインクジェットヘッドと、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像処理装置と、
前記画像出力バッファに格納された画像データに基づいて、上記各ノズルに対応する圧電素子に対し、前記インク滴が吐出される階調の画素についてはインク滴吐出用の第一駆動信号を印加し、前記揺動対象を示す階調を示す画素についてはインク滴不吐出でメニスカス揺動可能な第二駆動信号を印加し、前記インク滴吐出及び前記揺動対象のいずれの対象でもない階調を示す画素については前記第一及び第二駆動信号のいずれも印加しない駆動信号印加部とを備える画像形成装置。