JP5194597B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に媒体搬送方向と交差する方向に液滴を吐出するノズルを並べて配置した記録ヘッドを備える画像形成装置に関する。

一般に、プリンタ／ファックス／コピア或いはこれらの機能を複合した画像形成装置としては、例えば、記録液（液体）の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを含む液体吐出装置を用いて、媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。）を搬送しながら、液体としての記録液（以下、インクともいう。）を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行なうものがある。

なお、画像形成装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与することをも意味する。また、液体吐出装置とは、液体吐出ヘッドから液体を吐出する装置を意味し、画像形成を行うものに限定されるものではない。

このような画像形成装置における印刷速度の高速化の一環として、記録ヘッドのライン化が進められている。ライン型記録ヘッドとしては、ノズルを媒体の幅相当分の長さに一列に並べたもの、あるいは、複数の単尺のヘッドユニット（ヘッドチップなどとも称される。）を、ノズル列（ノズルの列）が媒体搬送方向と直交する方向になるように、千鳥状に並べて配置したものなどがある。

ところで、ライン型記録ヘッドを用いた場合、記録ヘッドのノズルに異物や気泡が詰まって吐出できない状態（吐出不能）や吐出される液滴の曲がりが発生した場合、画像上にスジが発生して画像品質が低下することになる。この点、記録ヘッドを走査するシリアル型画像形成装置においては、所謂マルチパス印字を行うことによってスジを分散させることが行われている（特許文献１、２など）が、ライン型画像形成装置では記録ヘッドの走査を行わないためにこのようなマルチパス印字を行うことができない。
特公昭６３−３８３０９号公報 特開昭６０−２１４６７０号公報

そこで、特許文献３、４に記載されているように、ラインヘッドをノズルの配列方向に移動可能に配置し、ラインヘッドに対して媒体を２回以上搬送して、吐出不良ノズルを使用しないで印写を行い、この吐出不良ノズル相当個所の画像は次回印写時（ラインヘッドに対する、紙の２回目搬送時：２パス目）に、正常ノズル（ヘッド）を移動させて形成するようにしたものが知られている。
特開平１１−２４５３９６号公報 特開平１１−２５４６６５号公報

また、特許文献５に記載されているように、ラインヘッドをノズルの配列方向に移動可能に配置し、周期的にラインヘッドを振動させることで、同一のチャンネルを用いて連続して印刷されないように、印刷するラインごとに振幅位置に応じたチャンネルを用いて印刷するようにしたものがある。
特開平１１−３００９４６号公報

しかしながら、上記特許文献３、４に記載されているように記録ヘッドに対して用紙を２回走査することで擬似的にマルチパス印字を行うようにした場合、２回以上の印字動作が必要になって印刷速度が低下するという課題がある。

また、特許文献５に記載されているように記録ヘッドをノズル配列方向に周期的に振動させるようにした場合、縦スジを分散することはできるものの、吐出不良ノズルに対応するドット位置がライン毎に規則的に並ぶためにスジの分散効果は十分でないという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、吐出不良ノズルの発生によるスジをより目立たなくすることで画像品質の向上を図ることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する複数のノズルを並べて配置した記録ヘッドを備え、この記録ヘッドから液滴を吐出して媒体に画像を形成する画像形成装置において、
前記記録ヘッドは前記ノズルの配列方向に沿って往復移動可能に配置され、
画像形成を行うときに、前記記録ヘッドが初期位置から往方向及び復方向に移動して初期位置にまで戻るまでの期間を一周期とするとき、前記記録ヘッドを前記一周期内で移動ピッチを変化させながら往復移動させる手段を備え、
前記記録ヘッドの往方向への移動ピッチがｎ（ｎ＝１以上の整数）個のノズル分のピッチであり、復方向への移動ピッチがｍ（ｍ＝１以上の整数であって、ｎを含まない）個のノズル分のピッチであり、
前記記録ヘッドのノズルの吐出不良を検出する手段を備え、前記記録ヘッドのノズルに吐出不良が検出されたときにのみ前記記録ヘッドの往復移動を行い、
前記記録ヘッドを往復移動させて画像形成を行うときと前記記録ヘッドを往復移動させないで画像形成を行うときとでは、前記記録ヘッドから液滴を吐出させる駆動波形が異なる
構成とした。

本発明に係る画像形成装置によれば、吐出不良ノズルに対応するドット位置が分散されてスジが目立たなくなり、画像品質が向上する。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る画像形成装置の概要について図１ないし図３を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体模式的説明図、図２は同画像形成装置の画像形成部の模式的斜視説明図、図３は１つの記録ヘッドのノズル面側からの見た説明図である。
この画像形成装置は、装置本体１の内部に、用紙を搬送するドラム２と、このドラム２の軸方向に沿ってドラム２の周面に対向配置された４個の記録ヘッド３とを備え、装置本体１の下方側に給紙部４Ａ、４Ｂを備え、給紙部４Ａ、４Ｂには多数枚の記録媒体（用紙）１０を積載可能な給紙トレイ５Ａ、５Ｂを備えている。

そして、給紙トレイ５Ａ又は５Ｂから給紙される用紙１０をピックアップコロ１１Ａ又は１１Ｂによって１枚ずつ分離して給送し、搬送ローラ対１２Ａ、１２Ｂによって矢印１３で示す搬送路に沿ってドラム２に送り込む。ドラム２は、図示しない空気を吸引する吸引手段、静電気発生手段或いは用紙１０の先端をチャッキングするチャッキング手段など、用紙１０をドラム２周面に保持する保持手段を備え、このドラム２は矢示方向（図１で時計回り方向）に回転する。

このドラム２の回転によって周面に保持された用紙１０が矢印１４〜１６で示すように移動し、このとき記録ヘッド３のノズルから液滴が吐出されて用紙１０上に画像が形成さる。その後、画像が形成された用紙１０はドラム２の下部２ａでドラム２から分離されて矢印１７で示すように搬送されて排紙される。なお、ドラム２から用紙１０を分離する手段としては、爪による分離、気流吹き付けによる分離、先端チャッキング解除等の手段によって行う。また、矢印１８で示す排紙方向に排紙するようにすることもできる。

また、装置本体１の上部には原稿を読取る原稿読取部３０が搭載され、この原稿読取部２０には自動原稿送り装置３１が備えられている。

また、用紙１０はドラム２の下部２ａへの初回到達時にはドラム２から分離されずに、必要に応じてドラム２に保持されたまま、再度矢印１４、１５、１６の方向に保持・搬送されて記録ヘッド３によって画像形成することを複数回繰返し、最終的にドラム２の下部２ａでドラム２から分離されるようにすることもできる。

また、ここでは、用紙１０の保持搬送にドラム２を用いているが、用紙１０を保持し、記録ヘッド３下で用紙１０が複数回通過可能な回転体であれば、ドラムに限定せず、ベルトを用いることもできる。

この画像形成装置において、記録ヘッド３は、図２及び図３に示すように、ドラム２の軸方向、すなわち用紙１０の送り方向と交差する方向に、液滴を吐出する複数のノズル３ｎが列状に並べて用紙１０の幅相当分に長さに配置されている。そして、記録ヘッド３は、用紙送り方向と直交する方向（ドラム軸方向）に往復移動可能に配置され、両端部に、例えば圧電素子のように高速で正確な微動が可能なヘッド往復移動手段４１を備え、このヘッド往復移動手段４１によって記録ヘッド３が所要距離だけ往復移動させられる。

なお、ドラム２の回転軸方向と記録ヘッド３のノズル配列方向は平行である例で示しているが、解像度向上等の目的で、記録ヘッド３のノズルがドラムの回転軸方向と交差する（非平行に配置される）構成とすることもできる。ただし、この場合も、記録ヘッド３の往復移動方向はドラム２の回転軸方向と平行な方向とする。

次に、記録ヘッドを構成しているライン型液体吐出ヘッドの一例について図４及び図５をも参照して説明する。なお、図４は図３のＡ−Ａ線に沿うノズルの並び方向（液室の並び方向と直交する方向）に沿う断面説明図、図５は同じくノズルの並び方向（液室の並び方向）に沿う断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、ＳＵＳ基板で形成した流路基板（液室基板）１０１と、この流路基板１の下面に接合した振動板部材１０２と、流路基板１０１の上面に接合したノズル板１０３とを有し、これらによって液滴（液体の滴）を吐出するノズル１０４が連通する個別流路としての液室（以下「加圧液室」というが、圧力室、加圧室、流路などとも称される。）１０６、加圧液室１０６に液体であるインク（記録液）を供給する供給路を兼ねた流体抵抗部１０７、複数の加圧液室１０６に記録液を供給する共通液室１０８を形成している。なお、共通液室１０８には図示しない液体タンクから供給路を介して記録液が供給される。

ここで、流路基板１０１は、リストリクタプレート１０１Ａとチャンバーブレート１０１Ｂとを接着して構成している。この流路基板１０１は、ＳＵＳ基板を、酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜き（プレス）などの機械加工することで、各加圧液室６、流体抵抗部７、共通液室８などの開口をそれぞれ形成している。なお、流体抵抗部１０７は、リストリクタプレート１０１Ａの部分を開口し、チャンバーブレート１０１Ｂの部分を開口しないことで形成している。

振動板部材１０２は、流路基板１０１を構成するチャンバーブレート１０１Ｂに接着接合している。この振動板部材２は、例えば、ＳＵＳ基板などの金属部材１２１に金属部材２１よりも線膨張係数を大きく調製した樹脂を直接塗布（塗工）して加熱、固化させた樹脂層（樹脂部材）１２２を直接成膜して形成したものであり、樹脂層１２２で液室１０６の壁面となる変形可能な部分（振動板領域）１０２Ａを形成し、この振動板領域１０２Ａの液室１０６と反対側には金属部材１２１からなる島状の突起部（以下「島状凸部」ともいう。）１０２Ｂを形成している。また、この振動板部材１０２には流路基板１０１の液室間隔壁部１０６Ａに対応する位置には金属部材１２１による厚肉部１０２Ｄが形成（残存）されている。この他、振動板部材１０２は、樹脂層と金属部材とを接着剤で接合したもの、Ｎｉなどの電鋳で形成したものなどを用いることもできる。

ノズル板１０３は、各加圧液室１０６に対応して直径１０〜３０μｍの多数のノズル１０４を形成し、流路基板１０１のリストリクタプレート１０１Ａに接着剤接合している。このノズル板１０３としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、ポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。また、ノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、インクとの撥水性を確保するため、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーティングなどの周知の方法で撥水膜を形成している。

そして、振動板部材１０２の面外側（加圧液室１０６と反対面側）に圧電アクチュエータ１１０を配置している。この圧電アクチュエータ１１０は、複数のアクチュエータ１１２と、各アクチュエータ１１２に給電するＦＰＣなどで構成される複数の給電部材１１３とを備え、複数個のアクチュエータ１１２は共通のベース部材１１４に列状に並べて接合配置されている。

複数のアクチュエータ１１２は、１つの圧電素子部材に対してハーフカットダイシングで分断することのないスリット加工（溝加工）を施すなどして、例えば偶数個の圧力発生手段である圧電素子柱１１１を、スリット溝１１５を介して、所定のピッチで形成し、隣り合う２つのアクチュエータ１１２の圧電素子柱１１１、１１１間の間隔もスリット溝１１５の溝幅として配置している。そして、アクチュエータ１１２の各圧電素子柱１１１は、１つおきに駆動する圧電素子柱（駆動圧電素子柱）１１１Ａと駆動しない圧電素子柱（非駆動圧電素子柱）１１１Ｂとして使用する。

給電部材１１３は、ＦＰＣで構成し、アクチュエータ１１２の１つおきの駆動圧電素子柱１１１Ａに対応して配置された図示しない電極を有している。そして、給電部材１１３は、電極が接続される最も端部の駆動圧電素子柱１１１Ａに対応する一端が、圧電素子柱１１１の並び方向で駆動圧電素子柱１１１Ａの外端より外側に位置し、電極が接続されない最も端部の非駆動圧電素子柱１１１Ｂに対応する他端が非駆動圧電素子柱１１１Ｂの外端より内側に位置して、隣接する給電部材１１３と相互に重ならない状態で配置している。

この圧電アクチュエータ１１０の駆動圧電素子柱１１１Ａは振動板部材１０２の島状凸部１０２Ｂに接着剤接合し、非駆動圧電素子柱１１１Ｂは液室間隔壁部１０６Ａに対応する厚肉部１０２Ｄに接着剤接合している。

なお、アクチュエータ１１２を構成する圧電素子部材は、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層とを交互に積層したものであり、内部電極を交互に端面の端面電極（外部電極）である図示しない個別電極及び共通電極にそれぞれ電気的に接続し、これらの個別電極及び共通電極に前述した給電部材１１３をはんだ接合している。この圧電定数がｄ３３（ｄ３３は内部電極面に垂直（厚み方向）の伸び縮みを指す。）であるアクチュエータ１１２の駆動圧電素子柱１１１Ａの伸縮により振動板領域１０２Ａを変位させて液室１０６を収縮、膨張させるようになっている。圧電素子柱１１１Ａに駆動信号が印加され充電が行われると伸長し、また圧電素子柱１１１Ａに充電された電荷が放電すると反対方向に収縮する。

なお、アクチュエータ１１２（駆動圧電素子柱１１１Ａ）の圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて加圧液室１０６内インクを加圧する構成とすることも、アクチュエータ１１２の圧電方向としてｄ３１方向の変位を用いて加圧液室１０６内インクを加圧する構成とすることもできる。本実施形態ではｄ３３方向の変位を用いた構成をとっている。

さらに、振動板部材１０２の周囲にはフレーム部材１１７を接着剤で接合している。そして、このフレーム部材１１７には、振動板部材１０２の樹脂層１２２で構成した変形可能な部分としてのダイアフラム部１０２Ｃを介して共通液室１０８に隣接するバッファ室１１８を形成している。ダイアフラム部１０２Ｃは共通液室１０８及びバッファ室１１８の壁面を形成する。なお、バッファ室１１８は連通路１２０を介して大気と連通させている。

また、この液体吐出ヘッドでは、アクチュエータ１１２の圧電素子柱１１１は３００ｄｐｉの間隔で形成し、それが対向して２列に並んでいる構成としている。また、加圧液室１０６及びノズル１０４は１列１５０ｄｐｉの間隔で２列を千鳥状に並べて配置しており、３００ｄｐｉの解像度を１スキャンで得ることができる。

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えばアクチュエータ１１２の駆動圧電素子柱１１１Ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって駆動圧電素子柱１１１Ａが収縮し、振動板部材１０２の振動板領域１０２Ａが下降して加圧液室１０６の容積が膨張することで、加圧液室１０６内にインクが流入し、その後駆動圧電素子柱１１１Ａに印加する電圧を上げて駆動圧電素子柱１１１Ａを積層方向に伸長させ、振動板領域１０２Ａをノズル１０４方向に変形させて加圧液室１０６の容積／体積を収縮させることにより、加圧液室１０６内の記録液が加圧され、ノズル１０４から記録液の滴が吐出（噴射）される。

そして、駆動圧電素子柱１１１Ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板領域１０２Ａが初期位置に復元し、加圧液室１０６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１０８から加圧液室１０６内に記録液が充填される。そこで、ノズル１０４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。

なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図６のブロック図を参照して説明する。
この制御部は、この画像形成装置全体の制御を司る本発明に係るヘッド往復移動制御手段を兼ねるマイクロコンピュータで構成した主制御部３０１及び本発明における記録ヘッド１１の圧力発生手段の駆動制御を行う手段などを兼ねた印刷制御を司るマイクロコンピュータで構成した印刷制御部３０２とを備えている。

そして、主制御部３０１は、通信回路３００から入力される印刷処理の情報に基づいて用紙に画像を形成するために、ドラムモータ駆動回路３０４を介して図示しない紙送りモータを駆動制御してドラム２を回転駆動するとともに、印刷制御部３０２に対して印刷用データを送出するなどの制御を行う。

また、主制御部３０１には、ドラム２の回転量を検出する回転量検出回路３０６からの検出信号が入力され、主制御部３０１はこの検出信号に基づいてドラム２の回転量及び移動速度を制御する。回転量検出回路３０６は、例えばドラム２の回転軸に取り付けられた回転エンコーダシートのスリット数を、フォトセンサで読み取って計数することで回転量を検出する。ドラムモータ駆動回路３０４は、主制御部３０１から入力される回転量に応じてドラムモータを回転駆動させてドラム２を回転駆動し、用紙１０を所定の位置に所定の速度で搬送させる。なお、図示しないが、ドラム２に対して用紙１０を保持させる手段を駆動する制御を行う。

主制御部３０１は、給紙コロ駆動回路３０７に給紙コロ駆動指令を与えることによってピックアップローラ１１Ａ又は１１Ｂを一回転させる。

印刷制御部３０２は、主制御部３０１からの信号に基づいて、記録ヘッド３の液滴を吐出させるための圧力発生手段を駆動するためのデータを生成してヘッド駆動回路３１０に転送するとともに、この画像データの転送及び転送の確定などに必要な各種信号などをヘッド駆動回路３１０に出力し、また、駆動波形データ格納手段である記憶部、駆動波形のデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器及び電圧増幅器や電流増幅器等で構成される駆動波形生成部、ヘッド駆動回路（ヘッドドライバ）３１０に与える駆動波形を選択する選択手段を含み、１の駆動パルス（駆動信号）或いは複数の駆動パルス（駆動信号）で構成される駆動波形を生成してヘッド駆動回路３１０に対して出力する。

ヘッド駆動回路（ヘッドドライバ）３１０は、印刷制御部３０２から与えられるデータに応じて印刷制御部３０２から与えられる駆動波形を、印刷制御部３０２で選択された記録ヘッド３のアクチュエータ部１１２の液滴を吐出させるエネルギーを発生する圧力発生手段（例えば前述したような駆動圧電素子柱１１１Ａ）に対して印加することで記録ヘッド３を駆動する。

また、主制御部３０１には記録ヘッド３のノズル１０４の吐出状態を検出するノズル吐出状態検出手段３２０からの検出信号を入力し、記録ヘッド３のノズル１０４に吐出不良ノズルが発生した場合には、ドライバ３２１を介してヘッド往復移動手段４１を駆動制御し、記録ヘッド３をノズル配列方向に往復移動させる。なお、ノズル吐出状態検出手段３２０は、例えば、ノズル１０４から吐出するインク軌跡を挟んで対向配置された発光素子と受光素子を備えてなり、発光素子から射出光が、正常吐出の場合には遮断されるが、異常吐出の場合には遮断されないことにより、吐出不良を検出することができる。

次に、このように構成した画像形成装置の作用について図７以降を参照して説明する。
先ず、所要のタイミング、例えば電源投入時、電源投入状態で装置が放置された（滴吐出が行われてない）状態が所要時間継続して印刷が再開されたとき、などに、図７に示すノズルの吐出状態を判定するノズル吐出状態判定処理がエントリィされる。
そして、記録ヘッド３の全ノズル１０４から液滴を吐出させてノズル吐出状態検出手段３２０の検出信号を読み込んでノズル吐出状態を検出し、吐出不良ノズルがあるか否かを判別し、吐出不良ノズルがある場合には記録ヘッド３を往復移動させながら画像形成を行うヘッド往復移動モードを設定する。なお、各記録ヘッド３について吐出不良ノズルの判定及びモード設定を行う。

次に、印刷開始が指令されたときには、図８に示すように、印刷データを受信して、ヘッド往復移動モードか否かを判別し、ヘッド往復移動モードであれば記録ヘッド３を往復移動させながら画像形成を行い、ヘッド往復移動モードでなければ記録ヘッド３を固定状態のまま画像形成を行う。

このように、記録ヘッドのノズルの吐出不良を検出する手段を備え、前記記録ヘッドのノズルに吐出不良が検出されたときにのみ記録ヘッドの往復移動を行うことにより、吐出不良が発生していない場合には記録ヘッドを固定したまま画像形成を行うことができ、無駄な記録ヘッドの動きやそれに伴い音の発生を抑制することができる。

次に、記録ヘッドを往復移動制御について説明する。
先ず、ここでは説明を簡略化するため、図９に示すように、記録ヘッド３のノズル数を第１〜第１１ノズルＮ１〜Ｎ１１の１１個とする（図中の記録ヘッド３の「○」はノズルを、○内の数字はＮ１〜Ｎ１１のノズル番号を示す。）。また、記録ヘッド３と用紙１０との関係は、７個のノズルで用紙１０の印刷領域の全幅を印刷できるものとし、記録ヘッド３の初期位置は第３ノズルＮ３〜第９ノズルＮ９が用紙１０への印刷領域に対応した位置とする。一方、用紙１０に対して形成する画像は、用紙１０を幅方向にＡ列〜Ｇ列の７ドット分、送り方向にａライン〜ｈラインの８ライン分で形成するものとし、実際に印字する画像は用紙１０上の黒丸（●）を付したドットで形成される画像とする。なお、用紙１０上の白丸「○」は滴が着弾しないドット位置を示している。また、用紙上の印写画像の列座標（Ａ〜Ｇ列）、行座標（ａ〜ｈライン）は一例であって、実際のノズル数や座標数はこれに限定されるものではない。

この場合、例えば記録ヘッド３の第６ノズルＮ６が吐出不良を生じている（以下の説明でも同様）とすると、図１０に示すように、記録ヘッド３が固定された状態で印字を行った場合、滴を打ち込むべきＤ列のドットがすべて抜ける（滴が着弾しない）ことになり、白スジが発生する。なお、同図中に、吐出不良ノズルである第６ノズルＮ６で滴を打ち込むドットには「○」に「×」を付して示している。

そこで、記録ヘッドを往復移動制御の第１例について図１１ないし図１５を参照して説明する。
ここでは、図１１（ａ）を示す位置を記録ヘッド３の初期位置とし、１ノズルピッチ相当分を１移動ピッチとし、矢示ＹＦ方向を往方向ＹＦ、矢示ＹＲ方向を復方向ＹＲとしたと、同図（ａ）〜（ｈ）に示すように、往方向ＹＦへ１移動ピッチ（同図（ｂ））、往方向ＹＦへ１移動ピッチ（同図（ｃ））、復方向ＹＲへ２移動ピッチ（同図（ｄ））、復方向ＹＲへ２移動ピッチ（同図（ｅ））、往方向ＹＦへ１移動ピッチ（同図（ｆ））、往方向ＹＦへ１移動ピッチ（同図（ｇ））、往方向ＹＦへ１移動ピッチ（同図（ｈ））の往復移動を行って、各位置で液滴を吐出させて画像を形成する。

つまり、記録ヘッド３が初期位置から移動を開始して初期位置まで戻るまでを１周期とした場合、この例では、往方向では１ノズルピッチ相当分の移動ピッチで移動し、復方向では２ノズルピッチ相当分の移動ピッチで移動し、１周期内で移動ピッチが変化するように記録ヘッド３の往復移動が行われる。言い換えれば、１ノズルピッチを１移動ピッチとしたとき、往方向ではｎ（ｎ＝１）移動ピッチで、復方向ではｍ（ｍ＝２、ｍ＝ｎでない）移動ピッチで、記録ヘッド３を往復移動させている。

これを具体的に説明すると、図１２（ａ）に示すように記録ヘッド１０を初期位置にして、記録ヘッド３が用紙１０のａラインの位置と対向したときに記録ヘッド３の第５〜第７ノズルＮ５〜Ｎ７から滴を吐出する動作を行うが、このとき、第６ノズルＮ６は吐出不良ノズルであって例えば滴が吐出されないことから、第５、第７ノズルＮ５，Ｎ７に対応するＣ，Ｅ列のみドットが形成され（滴が着弾し）、Ｄ列のドットが抜ける（上述したとおり「×」を付して示す。）。次に、ｂラインに印字するときには、同図（ｂ）に示すように、ヘッド往復移動手段４１を駆動制御して記録ヘッド３を矢示ＹＦ方向（これを「往方向ＹＦ」とする。）に、１ノズルピッチ（ノズル間ピッチ）相当分の移動ピッチで移動させ、吐出不良ノズルＮ６がＥ列に対応する位置し、記録ヘッド３を駆動して液滴を吐出させると、第４、第５ノズルＮ４，Ｎ５に対応するＣ，Ｄ列にドットが形成され、Ｅ列のドットが抜ける。

同様にして、図１３（ａ）に示すように、ｃラインに印字するときには、記録ヘッド３を更に往方向ＹＦに１ノズルピッチ相当分の移動ピッチで移動させ、吐出不良ノズルＮ６がＦ列に対応する位置し、記録ヘッド３を駆動して液滴を吐出させると、第１〜第５、第７ノズルＮ１〜Ｎ５、Ｎ７に対応するＡ〜Ｅ列、Ｇ列にドットが形成され、Ｆ列のドットが抜ける。次に、図１３（ｂ）に示すように、ｄラインに印字するときには、記録ヘッド３を逆に矢示ＹＲ（これを「復方向」とする。）に２ノズルピッチ相当分の移動ピッチで移動させ、記録ヘッド３を初期位置に戻し、吐出不良ノズルＮ６がＤ列に対応する位置し、記録ヘッド３を駆動して液滴を吐出させると、第３〜第５、第７〜第９ノズルＮ３〜Ｎ５、Ｎ７〜９に対応するＡ〜Ｃ列、Ｅ〜Ｇ列にドットが形成され、Ｄ列のドットが抜ける。

以下、同様にして、図１４（ａ）に示すように、ｅラインに印字するときには、記録ヘッド３を復方向ＹＲに２ノズルピッチ相当分の移動ピッチで移動させ、吐出不良ノズルＮ６がＢ列に対応する位置し、図１４（ｂ）に示すように、ｆラインに印字するときには、記録ヘッド３を往方向ＹＦに１ノズルピッチ相当分の移動ピッチで移動させ、吐出不良ノズルＮ６がＣ列に対応する位置し、図１５（ａ）に示すように、ｇラインに印字するときには、記録ヘッド３を往方向ＹＦに１ノズルピッチ相当分の移動ピッチで移動させ、吐出不良ノズルＮ６がＤ列に対応する位置し、図１５（ｂ）に示すように、ｈラインに印字するときには、記録ヘッド３を往方向ＹＦに１ノズルピッチ相当分の移動ピッチで移動させ、吐出不良ノズルＮ６がＥ列に対応する位置して、それぞれ記録ヘッド３を駆動して液滴を吐出させる。

このようにして、図１５（ｂ）に示すように、用紙１０上で、吐出不良ノズルである第６ノズルＮ６に対応するドットは、Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｄ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅの順に変化することになる。これによって、吐出不良ノズルに対応する滴着弾位置が分散されて、記録ヘッド３を同じ移動ピッチで振動させた場合に比べて、スジが目立ち難くなる。

このように、記録ヘッドはノズルの配列方向に沿って往復移動可能に配置され、画像形成を行うときに、記録ヘッドが初期位置から往方向及び復方向に移動して初期位置にまで戻るまでの期間を一周期とするとき、記録ヘッドを一周期内で移動ピッチを変化させながら往復移動させる手段を備えていることで、吐出不良ノズルに対応するドット位置が分散されてスジが目立たなくなり、画像品質が向上する。

ここで、記録ヘッドの往方向への移動ピッチがｎ（ｎ＝１以上の整数）個のノズル分のピッチであり、復方向への移動ピッチがｍ（ｍ＝１以上の整数であって、ｎを含まない）個のノズル分のピッチである構成とすることで、簡単な構成で記録ヘッドを一周期内で移動ピッチを変化させながら往復移動させることができる。

なお、記録ヘッドの往方向及び復方向への移動ピッチは上記例に限られるものではなく、また、往方向への移動を繰り返し、これより少ない復方向への移動を行った後再度往方向への移動を行い、その後復方向への移動を行うような移動パターン（移動軌跡）とすることなどもできる。

次に、記録ヘッドを往復移動制御の第２例について図１６及び図１７を参照して説明する。
この例は、記録ヘッドの移動ピッチを乱数に基づいて決定するようにしたものである。これによって、例えば、図１６（ａ）に示すように、吐出不良ノズルＮ６をａラインＤ列の位置にしてａラインの印字を行い、次に、図１６（ｂ）に示すように、吐出不良ノズルＮ６をｂラインＦ列の位置にしてｂラインの印字を行い、更に図１７（ａ）に示すように、吐出不良ノズルＮ６をｃラインＢ列の位置にしてｃラインの印字を行い、以下同様に記録ヘッド３を移動させながら、ｄ〜ｈラインの印字を行って図１７（ｂ）に示すように画像を形成する。

この場合、図１７（ｂ）に示すように、吐出不良ノズルＮ６に対応するドット位置（着弾位置）は、Ｄ列→Ｆ列→Ｂ列→Ｅ列→Ｆ列→Ｂ列→Ｆ列→Ｅ列というように分散されることになる。このように、乱数に基づいて記録ヘッドの移動ピッチを決定することで、吐出不良ノズルに対するドット位置が不規則に分散されて、記録ヘッドを同じ移動ピッチで振動させた場合に比べて、スジが目立ち難くなる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。先ず、記録ヘッド３と用紙１０とのノズル配列方向の相対的な位置関係が所望の値と異なる場合、記録ヘッド３を往復移動させると、ノズルによって着弾位置がばらついてノズル配列方向でズレとなる。また、フルカラー画像を形成するために、各記録ヘッド３から例えばシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色の液滴を吐出させる場合、各記録ヘッド３のノズル配列方向における相対的な位置関係が所要の値と異なる場合色ズレが生じることになる。

そこで、このズレ分をオフセット値として、加算もしくは減算した値で記録ヘッド３の往復移動を行わせることによって、位置ズレや色ズレを低減することができる。この場合、前述したように各色用記録ヘッドがそれぞれ独立したヘッド往復移動手段を備えていることによって対応できる。

また、記録ヘッド３を往復移動しながら画像形成を行う場合、印刷速度の低下を抑制するためには、記録ヘッド３の移動中に液滴を吐出させる必要がある場合がある。また、記録ヘッド３が移動停止してから滴吐出を行うにしても、停止から滴吐出までの時間が記録ヘッド３を移動させないで滴吐出を行う場合に比べて短くなる。そのため、記録ヘッドを往復移動させながら滴吐出を行う場合に、記録ヘッドを固定して滴吐出を行う場合の駆動波形をそのまま使用すると、滴吐出が間に合わなくなったり、多値化のために異なる大きさの滴吐出させることができなくなったりする。

そこで、前述した印刷制御部３０２内などに格納保持する記録ヘッド３から液滴を吐出させる駆動波形として記録ヘッドを往復移動させる場合の駆動波形と、記録ヘッドを固定させる場合の駆動波形の２種類を格納保持しておき、動作に合わせて駆動波形を選択することが好ましい。

例えば、図１８に示すように、周期Ｔ１の駆動波形ＰＶａとこの駆動波形ＰＶａからパルスＰ３を省略した周期Ｔ２（Ｔ２＜Ｔ１）の駆動波形ＰＶｂの各駆動波形データを格納保持しておき、記録ヘッド３を往復移動させる場合には駆動波形Ｐｂで、記録ヘッド３を固定させる場合には駆動波形Ｐａで駆動する。なお、パルスＰ１１〜Ｐ１５のうち、パルスＰ１１〜Ｐ１４は基準電位Ｖｅから立ち下がる第１波形要素（前述した液室１０６の容積を拡大する波形要素）、立ち下がった電位から基準電位Ｖｅに立ち上がる第２波形要素（前述した液室１０６の容積を縮小する波形要素）とを含む信号であり、駆動パルスＰ１５は第１波形要素、第２波形要素と、第２波形要素に続いて基準電位Ｖｅよりも高くなる第３波形要素を含む信号である。

なお、上記実施形態では、ライン型ヘッドを備える例で説明しているが、記録ヘッドのノズル配列方向を用紙送り方向として、記録ヘッドを主走査するシリアル型ヘッドを備える場合にも適用することができる。

また、ライン型の記録ヘッドは前記実施形態で説明したように１つの記録ヘッドで用紙幅相当のノズル列を有するに限らず、複数個の短尺のヘッドを千鳥状などに配置して全体で用紙幅相当のノズル列を有する構成としたもの、例えば図１８に示すような記録ヘッドを用いる場合にも適用できる。ここで、図１９のヘッド構成について簡単に説明すると、複数個（ここでは４個とする。）の短尺の液体吐出ヘッド５０１が、ヘッド長手方向（ノズル配列方向）に、ノズル配列方向と直交する方向に交互に位置をずらして配置されている。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体模式的説明図である。 同画像形成装置の画像形成部の模式的斜視説明図である。 １つの記録ヘッドのノズル面側からの見た説明図である。 記録ヘッドを構成する液体吐出ヘッドの一例を示す図３のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。 同じくノズル配列方向に沿う断面説明図である。 同画像形成装置の制御部の概要の説明に供するブロック図である。 同制御部の行うノズル吐出状態判定処理の説明に供するフロー図である。 同じく印刷処理の説明に供するフロー図である。 記録ヘッド往復移動制御の説明に供する説明図である。 記録ヘッドを固定状態で図９の画像を印字したときのスジの発生を説明する説明図である。 記録ヘッド往復移動制御の一例における記録ヘッドの移動パターン（移動軌跡）の説明に供する説明図である。 同じくその具体的説明に供する説明図である。 同じくその経過状態の説明図である。 同じくその経過状態の説明図である。 同じくその経過状態の説明図である。 記録ヘッド往復移動制御の他の例の説明に供する説明図である。 同じくその経過状態の説明に供する説明図である。 駆動波形の異なる例を示す説明図である。 記録ヘッドの他の例を示す説明図である。

符号の説明

１…装置本体
２…ドラム
３…記録ヘッド
１０…用紙
４１…ヘッド往復移動手段
３２０…ヘッド吐出状態検出手段

Claims (2)

1. 液滴を吐出する複数のノズルを並べて配置した記録ヘッドを備え、この記録ヘッドから液滴を吐出して媒体に画像を形成する画像形成装置において、
   前記記録ヘッドは前記ノズルの配列方向に沿って往復移動可能に配置され、
   画像形成を行うときに、前記記録ヘッドが初期位置から往方向及び復方向に移動して初期位置にまで戻るまでの期間を一周期とするとき、前記記録ヘッドを前記一周期内で移動ピッチを変化させながら往復移動させる手段を備え、
   前記記録ヘッドの往方向への移動ピッチがｎ（ｎ＝１以上の整数）個のノズル分のピッチであり、復方向への移動ピッチがｍ（ｍ＝１以上の整数であって、ｎを含まない）個のノズル分のピッチであり、
   前記記録ヘッドのノズルの吐出不良を検出する手段を備え、前記記録ヘッドのノズルに吐出不良が検出されたときにのみ前記記録ヘッドの往復移動を行い、
   前記記録ヘッドを往復移動させて画像形成を行うときと前記記録ヘッドを往復移動させないで画像形成を行うときとでは、前記記録ヘッドから液滴を吐出させる駆動波形が異なる
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、前記記録ヘッドの移動ピッチを乱数に基づいて決定することを特徴とする画像形成装置。

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