JP2011235526A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル個別に吐出タイミングと吐出滴サイズを生成する制御により、メカの組み付け誤差を補正し、出力画像の高画質化を図る画像形成装置を提供すること。
【解決手段】複数のノズルを持つインクジェットヘッドを備える画像形成装置は、駆動波形によって各ノズルのアクチュエータを駆動する信号と、駆動波形をマスクして画素階調と吐出タイミングとを制御する信号と、アクチュエータ駆動信号をマスク制御信号によって制御し、各ノズルのアクチュエータ毎に、マスク制御信号のタイミングで吐出タイミングを制御し、マスク制御信号のＯＮ時間によって吐出滴サイズを制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ヘッドからインク滴を吐出する技術に関する。

インクジェット方式の画像形成装置に用いられるヘッドは、オンデマンドに画像を形成するので、１画素毎に対応したノズルが多数存在している。

このノズルや画素に対応したアクチュエータを個別に駆動させることにより画像形成するが、アクチュエータを振動させる駆動波形は共通信号として利用し、制御信号のみをシリアライズした信号で制御を行う事により、インタフェース信号数を削減している技術は既に知られている。

特許文献１には、複数ヘッドの着弾位置補正を行う目的で、駆動波形のマスク信号によって吐出タイミングを補正する技術が開示されている。

また、特許文献２には、複数ノズル、アクチュエータの吐出滴サイズ補正を行う目的で、駆動波形のパルス数を制御することによって、吐出するインク滴サイズを補正する技術が開示されている。

しかし、今までのヘッド制御では、アクチュエータを振動させる駆動波形が共通信号であったので、共通に使用しているノズル列やノズルグループは、同一吐出タイミングで画像を形成する制御しか出来ないので、ヘッド自体が斜めに組みつけられてしまうと、それに従ってノズル列、グループも傾いているので出力画像も傾くという問題があった。

また、吐出滴サイズによっては、補正できるタイミングが一様に決まってしまうという問題があった。

特許文献１に開示されている技術では、吐出滴サイズと吐出タイミングに関係があり、滴サイズに応じたタイミング補正制御をするので、アクチュエータ毎に滴サイズと吐出タイミングを個別に制御するという問題は解消できていない。

特許文献２に開示されている技術では、吐出タイミングをアクチュエータ毎に制御するという問題は解消できていない。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、共通の駆動波形を使用するノズル列やノズルグループで、ノズル個別に吐出タイミングと吐出滴サイズを生成する制御により、メカの組み付け誤差を補正し、出力画像の高画質化を図る画像形成装置を提供することである。

請求項１記載の発明は、複数のノズルを持つインクジェットヘッドを備える画像形成装置において、駆動波形によって各ノズルのアクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動信号と、駆動波形をマスクする制御信号によって画素階調と吐出タイミングとを制御するマスク制御信号と、アクチュエータ駆動信号をマスク制御信号によって制御し、各ノズルのアクチュエータ毎に、マスク制御信号のタイミングで吐出タイミングを制御し、マスク制御信号のＯＮ時間によって吐出滴サイズを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、マスク制御信号のタイミングで吐出タイミングを制御する手段をアクチュエータ毎に備えたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、マスク制御信号の周期を、出力する解像度に応じて可変する制御手段を備えたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２記載の画像形成装置において、用紙スキューに応じた吐出タイミングを生成する手段をさらに備えたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、アクチュエータ毎に解像度を制御する手段を備え、用紙内に低解像度部分と高解像度部分とを持つ印刷情報を一度の印刷によって生成する手段を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、吐出するインク滴サイズと吐出タイミングとをアクチュエータ毎に制御することが可能となり、ヘッドの組み付け誤差や吐出性能のバラツキ誤差を補正することが可能となるので、出力画像の高画質化ができる。

本発明の実施の形態における画像形成装置としてのインクジェットプリンタでの各画素を形成する際のアクチュエータ駆動波形とそのマスク（ゲート）信号のタイミングチャートを示した図である。 本発明の実施の形態における画像形成装置としてのインクジェットプリンタでのアクチュエータ毎に解像度（吐出周期）を可変する制御方法について説明した図である。 本発明の実施の形態における画像形成装置としてのインクジェットプリンタの主要ブロック構成図である。 本発明の実施の形態における対象の画素、ノズルのインク滴サイズ、吐出タイミング、画像データとの関係についてのフローについて説明する図である。 本発明の実施の形態に係るヘッドに傾きが無く、理想状態で吐出を行った際のヘッドとそのノズル列、及び吐出滴（ドット）の並びを模式化した図である。 本発明の実施の形態におけるヘッドがθ傾いている場合のヘッドとそのノズル列、及び吐出滴（ドット）の並びを模式化した図である。 本発明の実施の形態におけるヘッドがθ傾いている場合で、ノズル毎に吐出タイミングを調整した際のヘッドとそのノズル列、及び吐出滴（ドット）の並びを模式化した図である。 本発明の実施の形態における出力画像で文字情報と画像情報を含むデータを示す図である。 本発明の実施の形態におけるヘッドを跨いでそれぞれの情報内容が異なっている場合、文字情報は解像度を粗くても良く、一方画像情報は解像度を細かくしたいケースを示した図である。

図１は、本実施の形態における画像形成装置としてのインクジェットプリンタでの各画素を形成する際のアクチュエータ駆動波形とそのマスク（ゲート）信号のタイミングチャートを示した図である。

図１では、アクチュエータ１を標準吐出タイミングとして示しており、マスク信号によって制御されたアクチュエータ１駆動信号の立ち上がりタイミングによって、吐出のタイミングを決めています。更に、マスク信号の幅（ＯＮ時間）によって駆動波形のパルス数を決め、吐出滴サイズを決めている。

図１では、小滴、中滴、大滴、非吐出の４値での例を示すものとして記載し、アクチュエータ１は、小滴（１パルス）、中滴（２パルス）、大滴（３パルス）、非吐出（０パルス）、中滴（２パルス）、小滴（１パルス）、中滴（２パルス）、非吐出（０パルス）の順に制御された例を示す。

アクチュエータ２は、アクチュエータ１より吐出を遅らせる場合について記載し、アクチュエータ３については、アクチュエータ１より進ませる場合について記載し、吐出の順番は各アクチュエータで異ならないものの、吐出タイミングをマスク信号制御によって変更することが可能であることを示す。

なお、図１には示していないが、マスク信号は各アクチュエータ毎に入力され、各ノズル、画素を形成するものであり、個々のノズルから吐出するインク滴の吐出タイミングと滴サイズを制御が可能である。

図２は、本実施の形態における画像形成装置としてのインクジェットプリンタでのアクチュエータ毎に解像度（吐出周期）を可変する制御方法について説明した図である。

解像度を上げるほど画像を形成するドットサイズは小さくなる事は知られている。そこで、図２では解像度つまり吐出周期を高密度にした場合と低密度にした場合の制御方法について記載する。

アクチュエータ１２は、高密度にした場合の制御タイミングチャートで、高密度にした分、大滴サイズを使うことが無くなり、小滴と中滴、非吐出の３値で表現することが可能で、パルス数を必用とする大滴を吐出する必用がなくなり、その分吐出周期をつめることが可能となる。これにより、全体的に駆動波形のパルス数が少なくなるので、解像度と共に画像周波数を上げることが可能となる。

また、アクチュエータ１３は、低密度にした場合のタイミングチャートで、アクチュエータ１２とは逆に解像度が低くなった分、小滴⇒中滴、中滴⇒大滴、大滴⇒特大滴と大きなドットサイズを使用する必用があり、特大滴を吐出するのに必用なパルス数そのものが増えるので、吐出周期も長くなる。

これらの関係を利用し、解像度（吐出周期）に応じた滴サイズで制御することにより、アクチュエータ毎に制御するマスク（制御）信号によって、個々のノズル毎に解像度を可変することが可能となる。

また、図１で示した吐出遅延と組み合わせて用いる事も可能である。

本実施の形態における画像形成装置としてのインクジェットプリンタの主要ブロック構成を図３に示す。

図３に示すＣＰＵ１０１は、本画像形成装置のシステム全体を制御する処理装置であり、ＲＯＭ１０２に格納されたプログラムをＲＡＭ１０３に展開して、システム全体の動作制御を行う。
操作部１０４は、ユーザーが各種操作や設定を行うマンマシンインタフェースで、その操作に応じて本画像形成装置の状態等を表示部１０５に表示する。
ホストコンピュータや電話回線、メモリーカード等の外部からデータをやり取りする外部インタフェース１０６、そしてその外部Ｉ／Ｆ１０６のＬＡＮやＵＳＢ、電話回線、ＳＤカード等の通信プロトコルを制御する箇所が、通信制御部１０７である。
また、スキャナー１０８とその読み取りの制御を行う読み取り制御部１０９によって、スキャナーの読み取りを行う。その外部から取り込まれた画像データは、ＲＡＭ１０３上に一度蓄積される。
ＩＯ制御部１１０は本画像形成装置を動作させる各種モーター１１１、各種クラッチ１１２、各種ソレノイド１１３、各種センサ１１４の制御及び検知を行い、ヘッドの回復部１１８の動作制御を行う。
インクジェットの吐出制御は、ＲＡＭ１０３上に蓄積されている画像データに基き、印字制御部１１５は動作制御されてマスク（制御）信号と駆動波形を生成する。生成された駆動波形に基いて、ヘッドドライバ１１６によって増幅され、ヘッド１１７を制御する。
ＣＩＳセンサ１１９は、印刷用紙の搬送経路に配置され、用紙のスキューや紙幅を検出し、ＩＯ制御部１１０、ＣＰＵ１０１を介して印字制御部１１５にて吐出タイミング制御を行う。

本実施の形態は、各画素に対応するノズルから吐出するインク滴の吐出制御を行うアクチュエータ制御に関し、対象の画素、ノズルのインク滴サイズ、吐出タイミング、画像データとの関係についてのフローを図４に示す。

まず、制御対象のノズル／画素の解像度に応じて（Ｓ１）、吐出するインク滴サイズの種類が決まる（Ｓ２）。

次に、ヘッドの組み付け誤差補正等によって生じるタイミング補正量を遅延量として指定する（Ｓ３）。

画像データによって対象となるノズル／画素のインク滴サイズが決まるので、マスク制御幅を認識する（Ｓ４）。

Ｓ４によって認識された画像データに基いて、それぞれの吐出インク滴サイズに応じたマスク制御信号のパルス幅が決まる（Ｓ５）。

Ｓ３で指定された遅延量（タイミング）とＳ５で選択されたパルス幅（滴サイズ）で、マスク制御信号を出力する（Ｓ６）。

アクチュエータ振動（吐出）は、駆動波形とＳ６で出力されたマスク制御信号によって振動（吐出）を行う（Ｓ７）。

次の吐出タイミング（画像）がある場合Ｓ４に戻り、画像データに基くマスク制御信号を生成する（Ｓ８）。

解像度変更が生じる場合Ｓ１に戻り、使用する滴サイズの選択を行う（Ｓ９）。

図５は、ヘッドに傾きが無く、理想状態で吐出を行った際のヘッドとそのノズル列、及び吐出滴（ドット）の並びを模式化した図である。
理想状態では、ヘッド１００１が傾いていないので、ヘッド上に並ぶノズル２０１１〜２１２１は、搬送方向に対して垂直に並び、吐出される吐出滴３０１１〜３１２１も垂直に並べることが可能となる。よって、出力画像も所望される結果を得ることが出来る。
なお、２０１１はノズル０１で、２０２１はノズル１２で、３０１１はノズル０１による第一番目吐出滴で、３１２１はノズル１２による第一番目吐出滴を示す。

図６は、図５と比較しヘッドがθ傾いている場合のヘッドとそのノズル列、及び吐出滴（ドット）の並びを模式化した図である。
ヘッド１００１がθ傾いている状態では、ヘッド上に並ぶノズル２０１１〜２１２１もθ傾くこととなる。ノズル２０１１〜２１２１が、同一の駆動波形、吐出タイミングで吐出されると、その結果である吐出滴３０１１〜３１２１もθ傾いた状態になる。
本来の出力画像と比較すると、ノズル０１による第二番目吐出滴３０１２がノズル１２による第一番目吐出滴３０１１が同一線上に並ぶことになり、約１画素（ドット）ずれた画像が出力されてしまい、所望の出力画像が得られない。
もし画像データを１画素ずらす対応を行い、ノズル０１による第一番目吐出滴３０１１の画像データをずらして、ノズル０１による第二番目吐出滴３０１２にする事で、２０１１（ノズル０１）で形成される吐出滴をシフトさせたとしても、結局ノズル０１による第二番目吐出滴３０１２とノズル０２による第一番目吐出滴３０２１で階段状の出力画像となってしまい、出力画像に乱れを生じてしまう。
なお、２０１１はノズル０１で、２０２１はノズル１２で、３０１１はノズル０１による第一番目吐出滴で、３０２１はノズル０２による第一番目吐出滴で、３１２１はノズル１２による第一番目吐出滴で、３０１２はノズル０１による第二番目吐出滴で、３０１９はノズル０１による第九番目吐出滴を示す。

図７は、図６と同様にヘッドがθ傾いている場合で、ノズル毎に吐出タイミングを調整した際のヘッドとそのノズル列、及び吐出滴（ドット）の並びを模式化した図である。
ヘッド１００１がθ傾いている状態では、ヘッド上に並ぶノズル２０１１〜２１２１もθ傾くことになるが、各ノズル２０１１〜２１２１から吐出するタイミングを個々に調整すると、ノズル０１による第一番目吐出滴３０１１とノズル１２による第一番目吐出滴３０１１とを同一線上に並べる事が可能になる。
この吐出タイミングをあるノズル群４０１０で制御することにより、隣接した吐出滴（ドット）が階段状になるが、１ドットずれるような大きな画像の乱れを生じさせることはない。
また、ヘッドの傾きθによって、ノズル間ピッチも若干狭くなりますが、大きく目立って出力画像には表れない。
以上のことにより、ヘッドがθ傾いていてもノズル個別（若しくはノズル郡）で吐出タイミングを生成することにより、出力画像の乱れを防ぐことが可能となる。
更に、図７ではヘッドが傾いていることを想定しているが、搬送方向つまり印刷用紙がスキューしていることを検知し、用紙の傾きに応じた吐出タイミングを生成することによって、用紙の傾きによる出力画像の乱れを防ぐことも可能である。
なお、２０１１はノズル０１で、２０２１はノズル１２で、３０１１はノズル０１による第一番目吐出滴で、３１２１はノズル１２による第一番目吐出滴で、３０１９はノズル０１による第九番目吐出滴で、４０１０はノズル群１を示す。

図８は、出力画像で文字情報と画像情報を含むデータを示す図である。

図９は、図８に示すようにヘッド１００１を跨いでそれぞれの情報内容が異なっている場合、文字情報は解像度を粗くても良く、一方画像情報は解像度を細かくしたいケースを示した図である。
従来の吐出制御方法では、共通の駆動波形を利用して吐出タイミングを生成しているので、情報に応じた解像度にする事は困難であった。しかしながら、本実施の形態によると、各ノズル（アクチュエータ）で吐出タイミングを生成することが可能であり、情報に応じた解像度にする事が可能となり、例えば、文字情報は低解像度で印刷し、画像情報は高解像度で印刷する事ができる。
なお、２０１１はノズル０１で、２０２１はノズル１２で、３０１１はノズル０１による第一番目吐出滴で、３１２１はノズル１２による第一番目吐出滴で、３０１８はノズル０１による第八番目吐出滴で、３１２８はノズル１２による第八番目吐出滴を示す。

上記の本実施の形態によれば、インクジェットの各アクチュエータ制御において、アクチュエータ駆動をパルス波形の繰り返し信号で行う事により、吐出するインク滴サイズをパルス波形の数で行ない、インク滴の吐出タイミングをパルス波形のタイミングによって制御する。また、アクチュエータを動作させる駆動波形の駆動周期、周波数によらず、アクチュエータ駆動制御信号（マスク信号）の制御によって、個々のアクチュエータ毎に任意の吐出滴サイズと吐出タイミングを生成する。

以下、各請求項ごとの作用・効果を記載する。
請求項２は、アクチュエータ毎に吐出タイミングが調整でき、ヘッド（ノズル列）の傾きを補正制御できるという効果がある。

請求項３は、アクチュエータ毎に解像度を切替え制御でき、出力情報にあわせた解像度を持たせる事ができるという効果がある。

請求項４は、各アクチュエータに吐出タイミングが生成できるので、ヘッドの傾きだけでなく用紙の傾きにあわせたタイミングを生成することにより、用紙搬送スキューによる仕損紙を発生することなく印刷出力を得る事ができるという効果がある。

請求項５は、各アクチュエータ毎に解像度が可変できるので、解像度毎に重ねて印刷する必要がなく、印刷時間や省電力が見込めるという効果がある。

なお、上述する実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更実施が可能である。

１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ 操作部
１０５ 表示部
１０６ 外部Ｉ／Ｆ
１０７ 通信制御部
１０８ スキャナー
１０９ 読み取り制御部
１１０ ＩＯ制御部
１１１ 各種モーター
１１２ 各種クラッチ
１１３ 各種ソレノイド
１１４ 各種センサ
１１５ 印字制御部
１１６ ヘッドドライバ
１１７ ヘッド
１１８ 回復部
１１９ ＣＩＳセンサ

特開２００９−２９２０４８号公報 特開２００２−２１１０１１号公報

Claims (5)

1. 複数のノズルを持つインクジェットヘッドを備える画像形成装置において、
   駆動波形によって各ノズルのアクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動信号と、
   前記駆動波形をマスクする制御信号によって画素階調と吐出タイミングとを制御するマスク制御信号と、
   前記アクチュエータ駆動信号を前記マスク制御信号によって制御し、各ノズルのアクチュエータ毎に、前記マスク制御信号のタイミングで吐出タイミングを制御し、前記マスク制御信号のＯＮ時間によって吐出滴サイズを制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記マスク制御信号のタイミングで前記吐出タイミングを制御する手段を前記アクチュエータ毎に備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記マスク制御信号の周期を、出力する解像度に応じて可変する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 用紙スキューに応じた前記吐出タイミングを生成する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
5. 前記アクチュエータ毎に解像度を制御する手段を備え、用紙内に低解像度部分と高解像度部分とを持つ印刷情報を一度の印刷によって生成する手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。

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