JP2012131086A

JP2012131086A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2012131086A
Application number: JP2010284002A
Authority: JP
Inventors: Toshio Oide; 俊夫大出
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-07-12

Abstract

【課題】千鳥配列された２列のノズル列を使用して２色印刷を行うときに、簡単な構成で、２色の滴着弾位置のノズル配列方向におけるずれを目立たなくする。
【解決手段】二色印刷の場合、ノズル列Ｉで出力する色のビットマップＤａｔａ１（Ａ〜Ｈ）に基づき、２ビットの吐出データを生成し、ノズル列ＩＩで出力する色のビットマップデータＤａｔａ２（あ〜く）に基づき、２ビットの吐出データを生成するとき、ノズル列Ｉのための吐出データは、１つのノズルに対し隣り合う二つの画素データを参照し、吐出データ生成論理に従って、０、１、又は２を生成し、ノズル列ＩＩのための吐出データは、１つのノズルに対して１つの画素データを参照し、吐出データ生成論理に従って、０又は２を生成する。
【選択図】図８

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッドを備える画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、液体吐出記録方式の「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（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

ところで、液滴を吐出する複数のノズルが配列されたノズル列を２列有し、２列のノズル列がノズル配列方向にノズル間隔の半ピッチ分ずれて配置された記録ヘッドを固定配置したライン型画像形成装置において、各ノズル列から異なる色の液滴を吐出して２色画像を形成する場合、各色の液滴の着弾位置が二色間でノズル配列方向（以下「幅方向」ともいう。）にずれることになる。

そこで、従来、複数のノズルからそれぞれ吐出するインク粒子が、被記録体の同一の画素位置又はその近傍に着弾できるように、インク粒子の吐出方向を偏向制御するものが知られている（特許文献１）。

特開２００６−０９６０５４号公報

上述したように、滴吐出方向を偏向制御するのでは構成が複雑になるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、２色の滴着弾位置のノズル配列方向におけるずれを目立たなくす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が配列されたノズル列を２列有し、前記２列のノズル列がノズル配列方向にノズル間隔の半ピッチ分ずれて配置された記録ヘッドと、
前記記録ヘッドの前記ノズルから液滴を吐出させる吐出制御手段と、を備え、
前記記録ヘッドは、２列のノズル列から異なる色の液滴を吐出し、
前記吐出制御手段は、
一方のノズル列については各ノズルの位置に対応した画素データから液滴を吐出させるデータを生成し、
他方のノズル列については隣り合う２つのノズルの位置に対応した画素データから液滴を吐出させるデータを生成する手段を有する
構成とした。

本発明に係る画像形成装置によれば、一方のノズル列については各ノズルの位置に対応した画素データから液滴を吐出させるデータを生成し、他方のノズル列については隣り合う２つのノズルの位置に対応した画素データから液滴を吐出させるデータを生成する構成としたので、２色の滴着弾位置のノズル配列方向におけるずれを目立たなくすることができる。

本発明に係る画像形成装置の側面説明図である。同装置の平面説明図である。記録ヘッドの一例を示す平面説明図である。ヘッドの一例を示す断面説明図である。制御部の一例を示すブロック説明図である。ヘッドドライバの一例を示すブロック説明図である。ヘッドドライバの動作説明に供する説明図である。２色印刷の吐出データの生成の説明に供する説明図である。単色印刷の吐出データの生成の説明に供する説明図である。２色印刷の吐出滴の説明に供する説明図である。

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一例について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の側面説明図、図２は同装置の平面説明図である。
この画像形成装置は、ライン型の記録ヘッド１０１を備え、連続記録用紙供給装置１１１から供給された連続記録用紙１１２を、蛇行補正装置１１３を介して蛇行を補正した後、用紙搬送方向Ｙに搬送して、記録ヘッド１０１の直下に導き、記録ヘッド１０１から画像に応じた液滴を吐出させて所定の画像を記録する。その後、連続記録用紙１１２は速度制御ローラ１１４を介して巻取り装置１１５に巻取られる。なお、連続記録用紙１１２には連続記録用紙供給装置１１１及び巻取り装置１１５によって適度な張力が加えられていて、速度制御ローラ１１４の回転速度で用紙搬送速度が決まる。

記録ヘッド１０１は、図３に示すように、用紙１１２の幅方向（ノズル配列方向）に７個の液体吐出ヘッド２００を千鳥状に配列したものである。１つのヘッド２００は、液滴を吐出する複数のノズル４が配列された２列のノズル列５Ａ、５Ｂを有している。

次に、記録ヘッドを構成するヘッドの一例について図４を参照して説明する。なお、図４は同ヘッドの断面説明図である。
この液体吐出ヘッド２００は、ＳＵＳ基板で形成した流路基板（液室基板）１と、この流路基板１の下面に接合した振動板部材２と、流路基板１の上面に接合したノズル板３とを有し、これらによって液滴（液体の滴）を吐出する複数のノズル４がそれぞれノズル連通路５を介して連通する個別流路としての複数の液室（加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。）６、液室６にインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部７を形成し、振動板部材２に形成した図示しない供給口を介してフレーム部材１７で形成した共通液室１０からインクを供給する。

流路基板１は、流路板１Ａと連通板１Ｂとを接着して構成している。この流路基板１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、連通路５、加圧液室６、流体抵抗部７などの開口をそれぞれ形成している。

振動板部材２は各液室６に対応してその壁面を形成する各振動領域（ダイアフラム部）２ａを形成する第１層２Ａと支持板である第２層２Ｂ有し、振動領域２ａの面外側（液室６と反対面側）に弾性材料１１を介して振動領域２ａを変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての圧電素子１２の上端面（接合面）を接合している。また、圧電素子１２の下端面はベース部材１３に接合している。

また、圧電素子１２には駆動信号を与えるための可撓性を有する配線部材としてのＦＰＣ１５が接続されている。

ノズル板３は、ニッケル（Ｎｉ）の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法（電鋳）で製造している。このノズル板３には各液室６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル４を形成し、流路板１に接着剤接合している。そして、このノズル板３の液滴吐出側面（吐出方向の表面：吐出面、又は液室６側と反対の面）には撥水層を設けている。

さらに、振動板部材２の液室６と反対側の面（支持板である第２層２Ｂ側の面）には、圧電素子１２、ベース部材１３及びＦＰＣ１５などで構成されるアクチュエータ部の外周側には、フレーム部材１７を接合している。そして、このフレーム部材１７には前述した共通液室１０を形成し、更に共通液室１０に外部から記録液を供給するための図示しない供給口を形成し、この供給口は更に図示しないサブタンクやインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、記録する画像に応じて圧電素子１２に駆動パルス電圧を選択的に印加することによって、パルス電圧が印加された圧電素子１２が変位して振動板部材２の振動領域２ａをノズル板３方向に変形させ、液室６の容積（体積）変化によって液室６内の液体を加圧することで、ノズル板３のノズル４から液滴が吐出される。そして、液滴の吐出に伴って液室６内の圧力が低下し、このときの液流れの慣性によって液室６内には若干の負圧が発生する。この状態の下において、駆動圧電柱１２Ａへの電圧の印加をオフ状態にすることによって、振動板部材２の振動領域２ａが元の位置に戻って液室６が元の形状になるため、さらに負圧が発生する。このとき、共通液室１０から液室６内にインクが充填され、次の駆動パルスの印加に応じて液滴がノズル４から吐出される。

ここで、ヘッド２００は、例えば３８４個×２列のノズル４がを有している。ノズル中心のピッチ（ノズル密度）は３００ノズル／インチで等間隔である。そして、２つのノズル列５Ａ、５Ｂのノズル中心位置は、ノズル列方向に、１／６００インチだけずれて形成されている。

したがって、二列のノズル列５Ａ、５Ｂを使用して一色の印刷出力を行なう場合には、ノズル列方向の記録密度は６００ｄｐｉ、ノズル列５Ａとノズル列５Ｂでそれぞれ異なる色の印刷出力を行なう場合には、ノズル列方向の記録密度は、一色あたり３００ｄｐｉとなる。記録ヘッド１０１は、３８４×２個のノズルを有する７個のヘッド２００を備えるので、ノズル数は５３７６個となり、Ａ４サイズの短辺を幅方向に持つ用紙への記録が可能である。

次に、この画像形成装置の制御部について図５のブロック説明図を参照して説明する。
この制御部は、外部から印字データを受信するバッファメモリ３０１と、この装置全体の制御を司るＣＰＵ等からなるマイクロコンピュータで構成したデータ処理部３０２と、印字データから生成した吐出データを格納する吐出データメモリ３０３と、用紙搬送系１１０を制御する搬送制御部３０４と、記録ヘッド１０１の各ヘッド２００を駆動する駆動波形（駆動信号）を生成出力する駆動信号発生部３０５と、各ヘッド２００を駆動する吐出信号を出力する吐出信号発生部３０６などを備えている。

なお、用紙搬送系１１０は、用紙１１２を一定速度で搬送する。また、用紙１１２の移動距離を示す、用紙位置信号を発生する。

この画像形成装置には、図示しないホスト側（パーソナルコンピュータなど）から印字データがビットマップデータとして１ページ分ずつ転送されてバッファメモリ３０１に一時格納される。なお、ここでは、ビットマップデータは、「１」がオン、「０」がオフの１ビットのデータである。

データ処理部３０２は、バッファメモリ３０１へのビットマップデータの格納中或いは格納終了後、バッファメモリ３０１に一時格納されたビットマップデータを吐出仕様に合わせた吐出データへ順次変換し、吐出データメモリ３０３へ格納する。

吐出データメモリ３０３への格納が終了すると、搬送制御部３０４は稼働指示を用紙搬送系１１０へ出力して用紙搬送の開始を指示すると共に、用紙搬送系１０１から用紙位置信号の受信を開始する。

用紙１１２が所要の記録位置に達すると、用紙制御部３０４は、解像度に合わせた用紙位置同期信号を発生させ、これを吐出データメモリ３０３、駆動信号発生部３０５、吐出信号発生部３０６へ出力する。

ここで、装置の解像度を３００ｄｐｉとすると、用紙１１２が１／３００インチ進むごとに、用紙位置同期信号が１回発生する。用紙位置同期信号の発生間隔は１ラインを記録する時間に相当する。

駆動信号発生部３０５は、大滴用、中滴用の二種類の駆動信号を含む駆動波形を生成し、７個全てのヘッドドライバ２０１を供給する。

吐出信号発生部３０６は、クロック信号を吐出データメモリ３０３とヘッドドライバ２０１へ転送し、吐出データメモリ３０３から読み出した吐出データを吐出信号として所定のタイミングで各ヘッドドライバ２０１へ転送する。

次に、ヘッドドライバの一例について図６のブロック説明図を参照して説明する。
ヘッドドライバ２０２は、次に、圧電素子ドライバについて説明する。
圧電素子ドライバは、吐出信号発生部３０６からの吐出信号（シリアルデータ）Ｌを吐出信号発生部３０６からのシフトクロックに従ってレジストするシフトレジスタ４０１と、シフトレジスタ４０１のレジスト値を吐出信号発生部３０６からのラッチ信号によってラッチするラッチ回路４０２と、同じく、吐出信号発生部３０６からの吐出信号（シリアルデータ）Ｈを吐出信号発生部３０６からのシフトクロックに従ってレジストするシフトレジスタ４０３と、シフトレジスタ４０３のレジスト値を吐出信号発生部３０６からのラッチ信号によってラッチするラッチ回路４０４とを備えている。

また、駆動信号発生部３０５からの大滴用駆動信号、中滴用駆動信号をそれぞれ入力端子に入力し、ラッチ回路４０２、４０４からのラッチデータを選択端子に入力し、いずれかの駆動信号を通過させ、いずれの駆動信号も通過させない動作を行うアナログスイッチ６を備えている。

なお、駆動信号は例えば波高値２４Ｖの台形状パルスである。また、本実施形態では、アナログスイッチ４０６の数は１ノズル列７６８個のノズル４を有する場合、７６８個×２個になる。また、吐出信号Ｈ、Ｌは、いずれも、７６８個それぞれのノズルに対応する７６８ｂｉｔシリアルデータである。

そして、アナログスイッチ４０６、選択端子に「０」が印加されているときは出力端子を開放し、「１」が印加されているときは駆動信号を出力端子に出力し、吐出信号Ｈ、Ｌが「０，０」のときには出力端子は開放状態になり、吐出信号Ｈ、Ｌが「０，１」のときには中滴用駆動信号を出力端子に出力し、吐出信号ＨＬが「１，０」のときには、大滴用駆動信号を出力端子に出力する。なお、アナログスイッチ４０６の出力端子は、対応するノズル（圧電素子１２）の一方の信号入力端子に接続され、他方の信号入力端子は接地されている。

ここで、吐出データ、吐出信号Ｈ、Ｌ、吐出状態の関係は、次のようになる。
吐出データ０１２３
吐出信号Ｈ００１１
吐出信号Ｌ０１０１
吐出状態非吐出中滴大滴使用しない

次に、ヘッドドライバ２０１の基本的な動作について図７のタイミングチャートを参照して説明する。
同図に示すように、用紙位置同期信号が発生すると、ラッチクロックが発生する。このラッチクロックにより、前回のサイクルでシフトレジスタ４０１、４０３に格納された吐出信号が一括してラッチ回路４０２、４０４へ格納され、対応するアナログスイッチ４０６の選択端子に出力される。同時に駆動信号がアナログスイッチ４０６の入力端子に入力される。

これにより、吐出信号Ｈ、Ｌが「０，０」になっているノズル４からは液滴が吐出されない。吐出信号Ｈ、Ｌが「０，１」になっているノズル４からは中サイズの液滴（中滴）が吐出され、吐出信号が「１，０」になっているノズル４からは大サイズの液滴（大滴）が吐出される。

次に、シフトクロックに同期してデジタル吐出信号が順次シフトレジスタへ格納され、７６８個揃ったところで１サイクルが完了し、次の用紙位置同期信号が発生するのを待つ。つまり、図中の吐出信号の内容は、次のサイクルにおける吐出状態を表している。

次に、吐出データの生成について図８及び図９を参照して説明する。
まず、二色印刷の場合、図８（ａ）に示すように、ノズル列５Ａ（これを「ノズル列Ｉ」とする。）で出力する色のビットマップデータＤ１（図中のＡ〜Ｈ）に基づき、２ビットの吐出データを生成する。また、ノズル列５Ｂ（これを、「ノズル列ＩＩ」とする。）で出力する色のビットマップデータＤ２（図中のあ〜く）に基づき、２ビットの吐出データを生成する。

ここで、ノズル列Ｉのための吐出データは、１つのノズルに対し隣り合う二つの画素データを参照し、図８（ｂ）に示す吐出データ生成論理に従って、０、１、又は２を生成する。また、ノズル列ＩＩのための吐出データは、１つのノズルに対して１つの画素データを参照し、図８（ｃ）に示す吐出データ生成論理に従って、０又は２を生成する。

そして、生成した吐出データは、ＩＩ−１、Ｉ−１、ＩＩ−２、Ｉ−２、・・・（数字の１、２…は丸付き数字である。）の順番のシリアルデータ列として吐出データメモリ３０３へ格納する。

このように、二色印刷を行なう場合、ノズル列Ｉとノズル列ＩＩは、ノズル孔中心位置が、ノズル列方向に、１／６００インチだけずれているが、ノズル列Ｉのための吐出データは、１つのノズルに対して、隣り合う二つの画素データを参照して作成し、これにしたがって液滴を吐出し、ノズル列ＩＩのための吐出データは、１つのノズルに対して、１つの画素データを参照して作成し、これに従って液滴を吐出するので、本来一致すべき位置に画素を生成することができる。

例えば、図１０に示すように、ビットマップデータ（Ｄａｔａ）が「００１００」のとき、ノズル列Ｉから吐出されるときの液滴はＤａｔａ＝「１」に対応する位置に１個の大滴が着弾する。一方、ノズル列ＩＩから吐出されるときの液滴はＤａｔａ＝「１」に対して、「０１」の間及び「１０」の間に対応する位置に２個の中滴ドットが着弾し、２個の液滴を合成した重心は、ノズル列Ｉからの大滴１個と同じ位置になる。

また、一色印刷の場合には、図９に示すように、ノズル列Ｉ、ＩＩで出力するための吐出データは、１つのノズルに対して１つの画素データを参照して作成し、これに従って液滴を吐出する。

このように、一方のノズル列については各ノズルの位置に対応した画素データから液滴を吐出させるデータを生成し、他方のノズル列については隣り合う２つのノズルの位置に対応した画素データから液滴を吐出させるデータを生成する構成としたので、２色の滴着弾位置のノズル配列方向におけるずれを目立たなくすることができる。

以上の本発明にかかわる吐出データの生成処理は、データ処理部３０２を構成するＲＯＭに格納されたプログラムによってコンピュータに実行させる。このプログラムは、情報処理装置側にダウンロードして画像形成装置にインストールすることができる。また、上記処理は、情報処理装置（ホスト６００）側のプリンタドライバで行う構成とすることもできる。さらに、本発明に係る画像形成装置と情報処理装置又は画像形成装置と本発明に係る処理を行うプログラムを有する情報処理装置とを組み合わせて画像形成システムとして構成することもできる。

４ノズル
５Ａ、５Ｂノズル列
１０１記録ヘッド
２００ヘッド
３０２データ処理部

Claims

液滴を吐出する複数のノズルが配列されたノズル列を２列有し、前記２列のノズル列がノズル配列方向にノズル間隔の半ピッチ分ずれて配置された記録ヘッドと、
前記記録ヘッドの前記ノズルから液滴を吐出させる吐出制御手段と、を備え、
前記記録ヘッドは、２列のノズル列から異なる色の液滴を吐出し、
前記吐出制御手段は、
一方のノズル列については各ノズルの位置に対応した画素データから液滴を吐出させるデータを生成し、
他方のノズル列については隣り合う２つのノズルの位置に対応した画素データから液滴を吐出させるデータを生成する手段を有する
ことを特徴とする画像形成装置。