(57)【要約】【課題】  階調データで指定可能な階調数よりも駆動波形に含まれる駆動信号の数が多くなると、階調の変化に対して滴の大きさが著しく変化することになり、他方階調データのビット数を増加するとコストが増大する。【解決手段】  記録液の液滴を吐出する液体吐出ヘッド１１と、一印字周期内に複数の駆動信号を含む駆動波形を発生する駆動波形生成部３０１と、階調データを入力し、駆動波形の内から階調データに応じて開閉するスイッチ手段を介して所要の駆動信号を選択して液体吐出ヘッドに印加させるヘッドドライバ２０８とを備えるとともに、１チャンネル当り複数ビットで構成される階調データを、一印字周期内に、複数回ヘッドドライバ２０８に転送するデータ転送部３０２を備えた。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録液の液滴を吐出する液体吐出ヘッドと、一印字周期内に複数の駆動信号を含む駆動波形を発生する駆動波形発生手段と、階調データを入力し、前記駆動波形の内から前記階調データに応じて開閉するスイッチ手段を介して所要の駆動信号を選択して前記液体吐出ヘッドに印加させる駆動手段とを備えた画像形成装置において、１チャンネル当り複数ビットで構成される前記階調データを、一印字周期内に、複数回前記駆動手段に転送する手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、複数滴を吐出させる階調データで前記液体吐出ヘッドが駆動されたときには、複数滴が着弾する前に合体して一滴を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像形成装置において、一印字周期内に含まれる複数の駆動信号で吐出される滴数が、前記階調データの階調数以上であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像形成装置において、前記一印字周期内に含まれる複数の駆動信号で吐出させる吐出滴数が４滴以上であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、一印字周期内で前記階調データを複数回転送するタイミングを変更可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、一印字周期内で前記階調データを複数回転送するモードと、一印字周期内で前記階調データを１回転送するモードとを切り替え可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、前記駆動波形を構成する複数の駆動信号の内、大きな滴を形成する複数の液滴を吐出させるための駆動信号の少なくとも１つの駆動信号は、複数回目の前記階調データについて、大きな滴以外の滴を形成する液滴を吐出させるための駆動信号として使用することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１に記載の画像形成装置において、前記駆動波形は、１印字周期内で、前記複数回転送される階調データに基づいて、略同じ大きさの滴を少なくとも２回吐出させる２つの駆動信号を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８に記載の画像形成装置において、前記略同じ大きさの滴を少なくとも２回吐出させる２つの駆動信号は、他の大きさの滴を吐出させるためには使用されないことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の画像形成装置において、前記略同じ大きさの滴を少なくとも２回吐出させる２つの駆動信号は、他の大きさの滴を吐出させるためにも使用されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
記録液の液滴を吐出する液体吐出ヘッドを備え、この液体吐出ヘッドから大きさの異なる液滴を１画素に対して階調表現を行うことが可能で、かつ、副走査の解像度よりも主走査の解像度が高い画像を形成することが可能なシリアル型画像形成装置において、相対的に大きな滴のみ主走査方向の解像度を副走査に合せて吐出させるモードを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の画像形成装置において、一印字周期内に複数の駆動信号を含む駆動波形を発生する駆動波形発生手段と、階調データを入力し、前記駆動波形の内から前記階調データに応じて開閉するスイッチ手段を介して所要の駆動信号を選択して前記液体吐出ヘッドに印加させる駆動手段と、１チャンネル当り複数ビットで構成される前記階調データを、一印字周期内に、複数回前記駆動手段に転送する手段とを備え、複数の滴で前記大きな滴を形成するとき、この大きな滴を形成する複数の滴はキャリッジの位置に応じた基準信号に基づいて吐出させ、この基準信号から設定可能な時間で複数回目の階調データを転送することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の画像形成装置において、前記駆動波形を構成する複数の駆動信号の内の大きな滴を形成する複数の液滴を吐出させるための駆動信号の少なくとも１つの駆動信号は、複数回目の前記階調データについて、大きな滴以外の滴を形成する液滴を吐出させるための駆動信号として使用することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１１ないし１３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記大きな滴のみ主走査方向の解像度を副走査に合せて吐出させるモードではノンインターレース方式で画像形成することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関し、特に記録液の液滴を吐出する液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、プリンタ／ファックス／複写機複合機等の各種画像形成装置としては、記録液（例えばインク）の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドで構成した記録ヘッド（印字ヘッド）をキャリッジに搭載して、このキャリッジを被記録媒体（以下「用紙」というが、材質を紙に限定するものではなく、また、記録媒体、記録紙、転写材などとも称される。）の搬送方向に対して直交する方向にシリアルスキャンさせるとともに、被記録媒体を記録幅に応じて間歇的に搬送し、搬送と記録を交互に繰り返すことによって被記録媒体に画像を形成（記録、印刷、印字、印写も同義で使用する。）するシリアル型画像形成装置、或いは、ライン型の記録ヘッドを搭載したライン型画像形成装置がある。
【０００３】
このような液体吐出ヘッドを用いる画像形成装置において、階調印刷（階調印字）を行なうため、例えば、特許文献１には、１印字周期内に第１のインク滴を吐出するための第１の駆動パルスと、第１のインク滴とは大きさの異なる第２のインク滴を吐出するための第２の駆動パルスとを含んで構成された駆動波形を用いて、第１、第２の駆動パルスを組み合わせることにより４階調以上のドットを選択的に形成する装置が記載されている。
【特許文献１】特許第３２６４４２２号公報
【０００４】
この特許文献１に記載の装置においては、１チャンネル（ＣＨ）１ビット（１ビット／ＣＨ）の印字データを、駆動波形を構成する駆動パルス毎にヘッドドライバに転送している。なお、１チャンネルとは１つのノズルとこれに対応する液室及び圧力発生手段で構成されるものに相当する。
【０００５】
このデータ転送方式について、図２０を参照して説明すると、印字データはクロックによってシリアルに転送されてシフトレジスタにセットされ、駆動パルスの区切りに対応したタイミングのラッチ信号（ＬＡＴ）でラッチされることで、各チャンネルに対応したアナログスイッチ（スイッチ手段）のＯＮ／ＯＦＦが決定される。つまり、ひとつ前の印字データ（中滴ならば、大滴の時に転送したデータ）が反映される。これにより、共通駆動波形の一部を圧力発生手段（圧電素子）に印加して、大きさの異なる液滴を吐出させる。
【０００６】
しかしながら、このような駆動方法では、ＯＮ／ＯＦＦの切換が必要な最もパルス幅の短い駆動パルスの周期でデータ転送が完了していなければならないことになる。そのため、データ転送のクロック周波数を高くしなければならないなど、データ転送に無理が生じる。しかも、印刷速度を速くするために、ヘッドのチャンネル数が増加する傾向にあり、そのために駆動パルスのパルス幅も短くなる傾向があるので、データ転送時間が印刷速度の律速になっている。ただし、このデータ転送方式であれば、駆動パルス毎にＯＮ／ＯＦＦを選択できるので、原理的には２ｎ（ｎ＝１印字周期内の駆動パルス数）まで階調を増やすことができる。
【０００７】
また、特許文献２には、１印字周期内に複数の駆動パルスからなる共通駆動波形から、記憶手段（シフトレジスタ）と翻訳手段を設けて、デコードした印字データに基づいてスイッチ手段の動作を制御することで、１印字周期内のデータ転送は、２ビット／ＣＨ（４階調の場合）を１回として、翻訳手段を設けることでデータ転送量、信号線数を減らすことが記載されている。
【特許文献２】特許第３２１９２４１号公報
【０００８】
このデータ転送方式は、駆動パルスの間隔によらずに、データ転送は１印字周期に一度で良いため、チャンネル数と印刷速度に見合ったデータ転送を行うことができるようになり、データ転送部の負担も少なくなる。ただし、２ビット／ＣＨであれば４階調（大、中、小、無）までの階調しか得られない。この場合、ビット数を増やすことで階調数を増やすことはできる（例えば、３ビット／ＣＨであれば８階調）が、ヘッドドライバ内の回路素子数が増えることで、コストアップにつながるとともに、ビット数を増やすことはデータ転送量が増えるという問題もある。
【０００９】
さらに、特許文献３には、階調データを転送して、階調に応じた制御信号で共通駆動波形の一部を選択する方法が記載されている。
【特許文献３】特開２００３−１８１７号公報
【００１０】
このデータ転送方式を、図２１を参照して説明すると、階調信号０、１の２ビットを別のラインで転送して、シフトレジスタにセットし、一印字周期の初めのラッチ信号で、各チャンネルの階調（大、中、小、無）を決定する。各階調は、それぞれの制御信号に基づき、アナログスイッチのＯＮ／ＯＦＦを決定する。具体的には、大滴(１，１)の階調がセットされたチャンネルでは、制御信号の大滴ラインの信号に基づきアナログスイッチのＯＮ／ＯＦＦが決定される。
【００１１】
この方式は、前記図２１で説明したのと同じように、大滴／中滴／小滴それぞれに別の波形を選択している点は同じであるが、中滴の所要時間がデータ転送時間よりも短くても波形選択の切り換えができることと、データ転送量を少なくすることができるという利点がある。
【００１２】
これらの特許文献２及び特許文献３は、各階調でアナログスイッチのＯＮ／ＯＦＦを切り換える方法が異なるが、一印字周期内で一度階調データを転送して、これに基づき共通駆動波形の中で印加する波形を選択していることは同じである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、画像形成装置において、高速印字を行う印字モードとして、ノンインターレース、１パス印字がある。この印字モードは、１スキャンで画像を形成するので、高速印刷ができる。
【００１４】
このノンインターレース印字では、副走査方向の解像度がヘッドのノズルピッチと同じになるので、ベタ画像を印字できるようにするためには、最も大きな滴（大滴）のサイズはベタを埋めるだけの吐出滴量を有していることが必要になる。
【００１５】
ところが、特に、電気機械変換素子（圧電素子）を使うヘッドでは、機械加工精度がノズルピッチの限界になるため、それほど解像度を上げることはできない。現状では、１列１８０ｄｐｉ、２列千鳥配置にして３６０ｄｐｉ程度が限界になっている。この場合、１スキャンでベタを埋めるには、紙種／インク種にもよるが３０〜５０ｐｌの吐出滴量が必要になってくる。
【００１６】
他方、高画質化の追求から、高画質モードで使用する小さな滴（小滴）はより小さい滴が必要とされている。吐出量は２ｐｌをきって、１．５ｐｌに、将来的には更に１ｐｌになる可能性がある。
【００１７】
このように、記録液を使用する画像形成装置にあっては、より広い範囲で滴量を変える要求が高くなってきている。
【００１８】
しかしながら、広い範囲で吐出量を変化させる場合、１滴の吐出を制御することだけで実現するのは非常に難しいことから、多くの場合、大滴は複数の滴を吐出させて形成している。しかも、吐出量を可変しなければならない範囲の拡大に伴って、１滴当りの吐出量Ｍｊを小さくして、吐出滴数を更に増やしていく傾向にある。なお、副走査方向を埋め易くするには、単に滴数を吐出させるよりも、紙に着弾する前に滴をマージさせて、副走査方向に広がり易くすることが有効である。
【００１９】
ところが、１印字周期内の滴数を増やすことは、吐出間隔（パルス間隔）を短くすることになり、この結果、上述したように、駆動パルス毎に印字データを転送する（特許文献１）ことが著しく困難になり、２ビット以上の階調データを転送して、翻訳手段や選択手段等を設ける（特許文献２、３）ことが好ましくなっている。
【００２０】
しかしながら、これらの特許文献２、３に記載の方式であっても、次のような課題が生じる。すなわち、階調数よりも１印字周期内で発生させる駆動パルス数（＝吐出滴数）が多くなる場合に、階調が変わることによって滴の大きさが著しく変化することである。
【００２１】
例えば、図２３に示す例は、４階調（２ビット）で、駆動波形が４パルス（最初の駆動パルスから第１、第２…というように表記する。以下同様である。）の例であるが、この場合、２パルス（２滴）一組で増える階調が必ず生じる。この例では、小滴は第１パルス、中滴は第１及び第２パルス、大滴は第１〜第４パルスを選択しており、中滴と大滴では、２滴分いっきに大きさが変わることになる。
【００２２】
このように、階調変化に対して滴の大きさの変化が大きいと、画像濃度を滑らかに繋ぐという面で見ると明らかに不利であり、また、中間調処理で大滴の粒状性が目立つような問題も発生する。
【００２３】
この傾向は、小滴をより小さく、大滴に必要な滴数を多くするほど顕著になる。例えば、図２４に示す例は、４階調（２ビット）で、駆動波形が６パルスの例であるが、この例では、小滴は第１パルス、中滴は第１〜第３パルス、大滴は第１〜第６パルスを選択しており、小滴と中滴では２滴、中滴と大滴では３滴分いっきに大きさが変わることになる。
【００２４】
この場合、階調数を増やして滴量を細かく制御すればよいのであるが、上述したように階調数を増やす、つまり、ビット数を増やすことはコストアップになる。言い換えれば、滴数を多くすることで細かい滴量の制御を行なうことができるものの、階調数による制約によって実質的に細かい滴量の制御を行うことができないのである。
【００２５】
一方、主走査の解像度と副走査の解像度とを異ならせる、例えば主走査は６００ｄｐｉ、副走査は３００ｄｐｉで画像を形成する方式が知られている。つまり、シリアル型でノズルの並び方向を副走査方向にした場合、副走査の解像度はノズルピッチで規定されるが、主走査の解像度はキャリッジ速度と印字周期で決まるので、キャリッジ速度を調整することで比較的容易に変更でき、主走査解像度だけを高くすることができる。
【００２６】
例えば、図２５に示すように、通常は、主走査解像度×副走査解像度＝３００ｄｐｉ×３００ｄｐｉで画像を形成するのに対して、図２６に示すように、主走査解像度だけを高くして、６００ｄｐｉ×３００ｄｐｉで画像を形成する。
【００２７】
このように、主走査解像度だけを上げると、大滴の吐出量を少なくすることはできるが、ベタ画像では副走査方向をインクで埋めることができなければならないので、主走査の解像度を倍にしても、大滴について必要な吐出量は半分にはならない。また、印刷速度を同一に保とうとすると、ヘッドの駆動周波数を倍にしなければならないが、例えば滴量が４０ｐｌの液滴を１０ｋＨｚの駆動周波数で吐出させるよりも、２０ｐｌの液滴を２０ｋＨｚの駆動周波数で吐出させる方が制御的には難しい。
【００２８】
つまり、図２７は滴数を増加させた場合の滴量の増加を測定して、その差分で各駆動パルスが吐出した液滴の滴量を算出したものである。同図に示すように、駆動パルス数を増加する（滴数）を増加していくと１滴当りの総量的な滴量Ｍｊはある程度リニアに変化させることができるが、１滴を構成する各駆動パルスで吐出される液滴（合体する前の単独滴）の滴量（各パルスＭｊ）は後に吐出される滴ほど滴量が多くなる。
【００２９】
このような現象が生じるのは、多数滴を吐出させる場合は先行滴の吐出によってメニスカスが盛り上がることによる。例えば、この図２７では、６滴を合体させることで約３７ｐｌの１滴を合体生成しているが、この滴中に占める最初から３番目の各駆動パルスで吐出される３滴の合計は約１５ｐｌで、全体の４０％程度である。
【００３０】
さらに、図２６で説明したような、主走査方向と副走査方向で解像度を異ならせる（例えば６００ｄｐｉ×３００ｄｐｉ）方式では、副走査を埋めることが必要になるため、上述したように、主走査解像度を倍にしても吐出量は半分では足りないので、要求される滴量が大きくなり、更に制御が難しくなる。
【００３１】
ただし、主走査だけでも解像度を高くすることで、小滴だけで表現できる濃度範囲が広がることに代表されるように、階調が滑らかにつながり、大滴だけはっきり認識されて粒状感を損なうことも少なくなる。また、文字のジャギー補正などにも効果を発揮して、線のガタツキが抑えられるという利点がある。
【００３２】
また、ベタを埋める大滴を形成するために、一印字周期内で吐出する滴数を増やすほど、滴の吐出間隔は厳密に制御する必要がある。吐出滴数が増えると、ヘッドの液室内の圧力が十分減衰するまで待ってから次の滴を吐出するということができない。そのために、液室の圧力振動に合せて効率良く滴を吐出させることと、圧力振動が暴走しないように圧力を制御しておく必要がある。これらのことから、大滴を形成する駆動波形は、時間と電圧が制御されている必要がある。
【００３３】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、階調データのビット数を増加することなく表現可能な階調数を増加して高画質高速印刷が可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
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、１チャンネル当り複数ビットで構成される前記階調データを、一印字周期内に、複数回前記駆動手段に転送する手段を備えている構成とした。
【００３５】
ここで、複数滴を吐出させる階調データで前記液体吐出ヘッドが駆動されたときには、複数滴が着弾する前に合体して一滴を形成することが好ましい。
【００３６】
また、一印字周期内に含まれる複数の駆動信号で吐出される滴数が、階調データの階調数以上であることが好ましく、この場合、一印字周期内に含まれる複数の駆動信号で吐出させる吐出滴数が４滴以上であることが好ましい。
【００３７】
また、一印字周期内で階調データを複数回転送するタイミングを変更可能であることが好ましい。また、一印字周期内で階調データを複数回転送するモードと、一印字周期内で階調データを１回転送するモードとを切り替え可能であることが好ましい。
【００３８】
また、駆動波形を構成する複数の駆動信号の内、大きな滴を形成する複数の液滴を吐出させるための駆動信号の少なくとも１つの駆動信号は、複数回目の階調データについて、大きな滴以外の滴を形成する液滴を吐出させるための駆動信号として使用することが好ましい。
【００３９】
さらに、駆動波形は、１印字周期内で、複数回転送される階調データに基づいて、略同じ大きさの滴を少なくとも２回吐出させる２つの駆動信号を含むことが好ましく、この場合、略同じ大きさの滴を少なくとも２回吐出させる２つの駆動信号は、他の大きさの滴を吐出させるためには使用されない構成とすることも、略同じ大きさの滴を少なくとも２回吐出させる２つの駆動信号は、他の大きさの滴を吐出させるためにも使用される構成ともできる。
【００４０】
本発明に係る画像形成装置は、副走査の解像度よりも主走査の解像度が高い画像を形成するとき、相対的に大きな滴のみ主走査方向の解像度を副走査に合せて吐出させるモードを有する構成とした。
【００４１】
ここで、一印字周期内に複数の駆動信号を含む駆動波形を発生する駆動波形発生手段と、階調データを入力し、駆動波形の内から階調データに応じて開閉するスイッチ手段を介して所要の駆動信号を選択して液体吐出ヘッドに印加させる駆動手段と、１チャンネル当り複数ビットで構成される階調データを、一印字周期内に、複数回駆動手段に転送する手段とを備え、複数の滴で大きな滴を形成するとき、この大きな滴を形成する複数の滴はキャリッジの位置に応じた基準信号に基づいて吐出させ、この基準信号から設定可能な時間で複数回目の階調データを転送することが好ましい。
【００４２】
また、駆動波形を構成する複数の駆動信号の内の大きな滴を形成する複数の液滴を吐出させるための駆動信号の少なくとも１つの駆動信号は、複数回目の階調データについて、大きな滴以外の滴を形成する液滴を吐出させるための駆動信号として使用することが好ましい。
【００４３】
また、大きな滴のみ主走査方向の解像度を副走査に合せて吐出させるモードではノンインターレース方式で画像形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明に係る画像形成装置によれば、１チャンネル当り複数ビットで構成される前記階調データを、一印字周期内に、複数回前記駆動手段に転送する手段を備えている構成としたので、階調データのビット数を増加することなく、実質的に階調数を増やすことができて、高画質画像を高速で印刷することができる。
【００４５】
本発明に係る画像形成装置は、副走査よりも主走査の方が解像度の高い画像を形成するとき、相対的に大きな滴のみ主走査方向の解像度を副走査に合せて吐出させるモードを有するので、副走査方向が埋まり易くなるとともに、小さな滴の主走査方向の解像度を上げることができ、画像品質を向上できるとともに高速印刷を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
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。先ず、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機構部の全体構成を説明する側面説明図、図２は同機構部の平面説明図である。
【００４７】
この画像形成装置は、フレーム１を構成する左右の側板１Ａ、１Ｂに横架したガイド部材であるガイドロッド２とステー３とでキャリッジ４を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ５によって駆動プーリ６Ａと従動プーリ６Ｂ間に架け渡したタイミングベルト７を介して図２で矢示方向（主走査方向）に移動走査する。
【００４８】
このキャリッジ４には、例えばイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する４個の液滴吐出ヘッド１１ｋ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｙからなる記録ヘッド１１を複数のインク吐出口（ノズル）を形成したノズル面１１ａのノズル列を主走査方向と直交する方向（副走査方向）に配列し、インク吐出方向を下方に向けて装着している。なお、ここでは独立した液滴吐出ヘッドを用いているが、各色の記録液の液滴を吐出する複数のノズル列を有する１又は複数のヘッドを用いる構成とすることもできる。また、色の数及び配列順序はこれに限るものではない。
【００４９】
ここでは、記録ヘッド１１は上述したように各色の液滴を吐出する別個の４個のヘッド１１ｋ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｙで構成し、各ヘッド１１ｋ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｙには図３に示すようにそれぞれ液滴を吐出する複数のノズルｎを並べて配置してなるノズル列を２列（各ノズル列をノズル列ＮＡ、ＮＢとする。）有する構成としている。これに限らず、図４に示すように、１つの記録ヘッド１１に、各色の液滴を吐出するそれぞれ２列のノズル列１１ｋＡ、１１ｋＢ、１１ｃＡ、１１ｃＢ、１１ｍＡ、１１ｍＢ、１１ｙＡ、１１ｙＢを配置した構成することもできるし、ブラックインクを吐出する１又は複数のノズル列を有するヘッドと、カラーインクを吐出する各色で１又は複数のノズル列を有するヘッドとで構成することもできる。
【００５０】
記録ヘッド１１を構成するインクジェットヘッドとしては、後述するように圧電素子などの圧電アクチュエータを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段（アクチュエータ手段）として備えたものを使用している。
【００５１】
この記録ヘッド１１にはドライバＩＣを搭載し、図示しない制御部との間でハーネス（フレキシブルプリントケーブル：ＦＰＣケーブル）１２を介して接続している。
【００５２】
また、キャリッジ４には、記録ヘッド１１に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１５を搭載している。この各色のサブタンク１５には各色のインク供給チューブ１６を介して、カートリッジ装填部９に装着された各色のインクカートリッジ１０から各色のインクが補充供給される。なお、このカートリッジ装填９にはインクカートリッジ１０内のインクを送液するための供給ポンプユニット１７が設けられ、また、インク供給チューブ１６は這い回しの途中でフレーム１を構成する後板１Ｃに係止部材１８にて保持されている。  
【００５３】
一方、給紙トレイ２０の用紙積載部（圧板）２１上に積載した用紙２２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２１から用紙２２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２３及び給紙コロ２３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４を備え、この分離パッド２４は給紙コロ２３側に付勢されている。
【００５４】
そして、この給紙部から給紙された用紙２２を記録ヘッド１１の下方側に送り込むために、用紙２２を案内するガイド部材２５と、カウンタローラ２６と、搬送ガイド部材２７と、先端加圧コロ２９を有する押さえ部材２８とを備えるとともに、給送された用紙２２を静電吸着して記録ヘッド１１に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト３１を備えている。
【００５５】
この搬送ベルト３１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ３２とテンションローラ３３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成し、周回移動しながら帯電ローラ３４によって帯電（電荷付与）される。
【００５６】
この搬送ベルト３１としては、１層構造のベルトでも良く、又は複層（２層以上の）構造のベルトでもよい。１層構造の搬送ベルト３１の場合には、用紙３２や帯電ロー３４に接触するので、層全体を絶縁材料で形成している。また、複層構造の搬送ベルト３１の場合には、用紙２２や帯電ローラ３４に接触する側は絶縁層で形成し、用紙２２や帯電ローラ３４と接触しない側は導電層で形成することが好ましい。
【００５７】
１層構造の搬送ベルト３１を形成する絶縁材料や複層構造の搬送ベルト３１の絶縁層を形成する絶縁材料としては、例えばＰＥＴ、ＰＥＩ、ＰＶＤＦ、ＰＣ、ＥＴＦＥ、ＰＴＦＥなどの樹脂又はエラストマーで導電制御材を含まない材料であることが好ましく、体積抵抗率は１０１２Ωｃｍ以上、好ましくは１０１５Ωｃｍなるように形成する。また、複層構造の搬送ベルト３１の導電層を形成する材料としては、上記樹脂やエラストマーにカーボンを含有させて体積抵抗率が１０５〜１０７Ωｃｍとなるように形成することが好ましい。
【００５８】
帯電ローラ３４は、搬送ベルト３１の表層をなす絶縁層（複層構造のベルトの場合）に接触し、搬送ベルト３１の回動に従動して回転するように配置され、軸の両端に加圧力をかけている。この帯電ローラ３４は、体積抵抗率が１０６〜１０９Ω／□の導電性部材で形成している。この帯電ローラ３４には、後述するように、ＡＣバイアス供給部（高圧電源）から例えば２ｋＶの正負極のＡＣバイアス（高電圧）が印加される。このＡＣバイアスは、正弦波や三角波でもよいが、方形波の方がより好ましい。
【００５９】
また、搬送ベルト３１の裏側には、記録ヘッド１１による印写領域に対応してガイド部材３５を配置している。このガイド部材３５は、上面が搬送ベルト３１を支持する２つのローラ（搬送ローラ３２とテンションローラ３３）の接線よりも記録ヘッド１１側に突出させることで搬送ベルト３１の高精度な平面性を維持するようにしている。
【００６０】
この搬送ベルト３１は、副走査モータ３６によって駆動ベルト３７及びタイミングローラ３８を介して搬送ローラ３２が回転駆動されることによって図２のベルト搬送方向に周回移動する。なお、図示しないが、搬送ローラ３２の軸には、スリットを形成したエンコーダホイールを取り付け、このエンコーダホイールのスリットを検知する透過型フォトセンサを設けて、これらのエンコーダホイール及びフォトセンサによってホイールエンコーダを構成している。
【００６１】
さらに、記録ヘッド１１で記録された用紙２２を排紙トレイ４０に排紙するための排紙部として、搬送ベルト３１から用紙２２を分離するための分離爪４１と、排紙ローラ４２及び排紙コロ４３とを備えている。
【００６２】
また、装置本体１の背面部には両面ユニット５１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット５１は搬送ベルト３１の逆方向回転で戻される用紙２２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２６と搬送ベルト３１との間に給紙する。また、この両面ユニット５１の上面は手差しトレイ５２としている。
【００６３】
さらに、キャリッジ４の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド１１のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構６１を配置している。この維持回復機構６１には、記録ヘッド１１の各ノズル面１１ａをキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）６２ａ〜６２ｄ（区別しないときは「キャップ６２」という。）と、ノズル面１１ａをワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード６３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行なうときの液滴を受ける空吐出受け６４などを備えている。ここでは、キャップ６２ａを吸引及び保湿用キャップとし、他のキャップ６２ｂ〜６２ｄは保湿用キャップとしている。
【００６４】
また、キャリッジ４の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行なうときの液滴を受ける空吐出受け６８を配置し、この空吐出受け６８には記録ヘッド１１のノズル列方向に沿った開口６９などを備えている。
【００６５】
また、図１に示すように、キャリッジ４には用紙２２の有無を検知するための媒体検知手段である赤外線センサ（センサの種類は、赤外線センサに限定するものではない。）からなる濃度センサ７１を設けている。また、この濃度センサ７１はキャリッジ４がホーム位置にあるときに記録領域（画像形成領域）側（搬送ベルト３１側）に位置する側で、記録ヘッド１１よりも用紙搬送方向上流側に設けている。
【００６６】
さらに、キャリッジ４の前方側には、スリットを形成したエンコーダスケール７２を主走査方向に沿って設け、キャリッジ４の前面側にはエンコーダスケール７２のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ７３を設け、これらによって、キャリッジ４の主走査方向位置を検知するためのリニアエンコーダ７４を構成している。
【００６７】
次に、この画像形成装置における記録ヘッドを構成する液滴吐出ヘッドの一例について図５及び図６を参照して説明する。なお、図５は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図６は同ヘッドの液室短手方向（ノズルの並び方向）の断面説明図である。
【００６８】
この液滴吐出ヘッドは、例えば単結晶シリコン基板を異方性エッチングして形成した流路板１０１と、この流路板１０１の下面に接合した例えばニッケル電鋳で形成した振動板１０２と、流路板１０１の上面に接合したノズル板１０３とを接合して積層し、これらによって液滴（インク滴）を吐出するノズル１０４が連通する流路であるノズル連通路１０５及び液室１０６、液室１０６にインクを供給するための共通液室１０８に連通するインク供給口１０９などを形成している。
【００６９】
また、振動板１０２を変形させて液室１０６内のインクを加圧するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）である電気機械変換素子としての２列（図６では１列のみ図示）の積層型圧電素子１２１と、この圧電素子１２１を接合固定するベース基板１２２とを備えている。なお、圧電素子１２１の間には支柱部１２３を設けている。この支柱部１２３は圧電素子部材を分割加工することで圧電素子１２１と同時に形成した部分であるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。
【００７０】
また、圧電素子１２１には図示しない駆動回路（駆動ＩＣ）を搭載したＦＰＣケーブル１２を接続している。
【００７１】
そして、振動板１０２の周縁部をフレーム部材１３０に接合し、このフレーム部材１３０には、圧電素子１２１及びベース基板１２２などで構成されるアクチュエータユニットを収納する貫通部１３１及び共通液室１０８となる凹部、この共通液室１０８に外部からインクを供給するためのインク供給穴１３２を形成している。このフレーム部材１３０は、例えばエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成している。
【００７２】
ここで、流路板１０１は、例えば結晶面方位（１１０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、ノズル連通路１０５、液室１０６となる凹部や穴部を形成したものであるが、単結晶シリコン基板に限られるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂などを用いることもできる。
【００７３】
振動板１０２は、ニッケルの金属プレートから形成したもので、例えばエレクトロフォーミング法（電鋳法）で作製しているが、この他、金属板や金属と樹脂板との接合部材などを用いることもできる。この振動板１０２に圧電素子１２１及び支柱部１２３を接着剤接合し、更にフレーム部材１３０を接着剤接合している。
【００７４】
ノズル板１０３は各液室１０６に対応して直径１０〜３０μｍのノズル１０４を形成し、流路板１０１に接着剤接合している。このノズル板１０３は、金属部材からなるノズル形成部材の表面に所要の層を介して最表面に撥水層を形成したものである。なお、このノズル板１０３の表面が前述したノズル面３４ａとなる。
【００７５】
圧電素子１２１は、圧電材料１５１と内部電極１５２とを交互に積層した積層型圧電素子（ここではＰＺＴ）である。この圧電素子１２１の交互に異なる端面に引き出された各内部電極１５２には個別電極１５３及び共通電極１５４が接続されている。なお、この実施形態では、圧電素子１２１の圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて液室１０６内インクを加圧する構成としているが、圧電素子１２１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。また、１つの基板１２２に１列の圧電素子１２１が設けられる構造とすることもできる。
【００７６】
このように構成した液滴吐出ヘッドヘッドにおいては、例えば圧電素子１２１に印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子１２１が収縮し、振動板１０２が下降して液室１０６の容積が膨張することで、液室１０６内にインクが流入し、その後圧電素子１２１に印加する電圧を上げて圧電素子１２１を積層方向に伸長させ、振動板１０２をノズル１０４方向に変形させて液室１０６の容積／体積を収縮させることにより、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。
【００７７】
そして、圧電素子１２１に印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板１０２が初期位置に復元し、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。
【００７８】
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なうこともできる。
【００７９】
以上のように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙２２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２２はガイド２５で案内され、搬送ベルト３１とカウンタローラ２６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２７で案内されて先端加圧コロ２９で搬送ベルト３１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００８０】
このとき、後述するＡＣバイアス供給部から帯電ローラ３４に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト３１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト３１上に用紙３２が給送されると、用紙２２が搬送ベルト３１に静電力で吸着され、搬送ベルト３１の周回移動によって用紙２２が副走査方向に搬送される。
【００８１】
そこで、キャリッジ４を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１１を駆動することにより、停止している用紙２２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２２を所定量搬送後、次の行の記録を行なう。記録終了信号又は用紙２２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２２を排紙トレイ４０に排紙する。
【００８２】
また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト３１を逆回転させることで、記録済みの用紙３２を両面給紙ユニット５１内に送り込み、用紙２２を反転させて（裏面が印刷面となる状態にして）再度カウンタローラ２６と搬送ベルト３１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル３１で搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ４０に排紙する。
【００８３】
次に、この画像形成装置の制御部の概要について図７のブロック図を参照して説明する。
この制御部２００は、この装置全体の制御を司るＣＰＵ２１１と、ＣＰＵ２１１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ２０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ２０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ２０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行なう画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ２０５とを備えている。
【００８４】
また、この制御部２００は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行なうためのＩ／Ｆ２０６と、記録ヘッド１１を駆動制御するためのデータ転送手段を含むヘッド駆動制御部２０７、キャリッジ４側に設けた記録ヘッド１１を駆動するためのヘッド駆動装置であるヘッドドライバ（ドライバＩＣ）２０８と、主走査モータ５を駆動するための主走査モータ駆動部２１０と、副走査モータ３６を駆動するための副走査モータ駆動部２１１と、帯電ローラ３４にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部２１２と、リニアエンコーダ７４、ホイールエンコーダ２３６からの検出パルス、環境温度を検出する温度センサ２１５からの検出信号、及びその他の各種センサからの検知信号を入力するためのＩ／Ｏ２１３などを備えている。また、この制御部２００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行なうための操作パネル２１４が接続されている。
【００８５】
ここで、制御部２００は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介してＩ／Ｆ２０６で受信する。
【００８６】
そして、制御部２００のＣＰＵ２０１は、Ｉ／Ｆ２０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ２０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ない、この画像データをヘッド駆動制御部２０７からヘッドドライバ２０８に転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、例えばＲＯＭ２０２にフォントデータを格納して行っても良いし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしても良い。
【００８７】
ヘッド駆動制御部２０７は、上述した画像データをシリアルデータで転送するとともに、この画像データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、制御信号などをヘッドドライバ２０８に出力する以外にも、ＲＯＭ２０２に格納されてＣＰＵ２０１で読み出される駆動パルスのパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器及び増幅器等で構成される駆動波形生成部を含み、１の駆動パルス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ヘッドドライバ２０８に対して出力する。
【００８８】
ヘッドドライバ２０８は、シリアルに入力される記録ヘッド１１の１行分に相当する画像データに基づいてヘッド駆動制御２０７から与えられる駆動波形を構成する駆動パルスを選択的に記録ヘッド１１のアクチュエータ手段（前述したヘッド構成では圧電素子１２１）に対して印加することでヘッド１１を駆動する。
【００８９】
主走査モータ駆動部２１０は、ＣＰＵ２０１側から与えられる目標値とリニアエンコーダ７４からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値に基づいて制御値を算出して内部のモータドライバを介して主走査モータ５を駆動する。
【００９０】
同様に、副走査モータ駆動制御部２１１は、ＣＰＵ１０１側から与えられる目標値とホイールエンコーダ１３６からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値に基づいて制御値を算出して内部のモータドライバを介して副走査モータ３６を駆動する。
【００９１】
次に、ヘッド駆動制御部２０７及びヘッドドライバ２８の構成の一例について図８を参照して説明する。
ヘッド駆動制御部２０７は、上述したように、１印字周期内に複数の駆動パルス（駆動信号）で構成される駆動波形（共通駆動波形）を生成して出力する駆動波形生成部３０１と、印刷画像に応じた２ビットの画像データ（階調信号０、１）と、クロック信号、ラッチ信号（ＬＡＴ）、制御信号を出力するデータ転送部３０２とを備えている。
【００９２】
なお、制御信号は、ヘッドドライバ２０８の後述するスイッチ手段であるアナログスイッチ３１７の開閉を滴毎に指示する２ビットの信号であり、共通駆動波形の印字周期に合わせて選択すべき波形でＨレベル（ＯＮ）に状態遷移し、非選択時にはＬレベル（ＯＦＦ）に状態遷移し、大滴を選択する信号（１，１）、中滴を選択する信号（１，０）、小滴を選択する信号（０，１）、非吐出を選択する信号（０，０）がある。
【００９３】
ヘッドドライバ２０８は、データ転送部３０２からの転送クロック（シフトクロック）にシリアル転送される階調信号０及びクロック信号を入力するシフトレジスタ３１１と、データ転送部３０２からの階調信号１及びクロック信号を入力するシフトレジスタ３１２と、シフトレジスタ３１１のレジスト値をデータ転送部３０２からのラッチ信号ＬＡＴでラッチするラッチ回路３１３と、シフトレジスタ３１２のレジスト値をデータ転送部３０２からのラッチ信号ＬＡＴでラッチするラッチ回路３１４と、ラッチ回路３１３の出力値とラッチ回路３１４の出力値に基づいて、データ転送部３０２からの制御信号を選択してレベル変換回路（レベルシフタ）３１６に出力させるセレクタ３１５と、このセレクタのロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ３１７が動作可能なレベルへとレベル変換するレベルシフタ３１６と、レベルシフタ３１５を介して与えられるセレクタ３１５の出力でオン／オフ（開閉）されるアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳｎ（区別しないときは「アナログスイッチＡＳ」という。）で構成したアナログスイッチアレイ（スイッチ手段）３１７とを備えている。
【００９４】
このアナログスイッチアレイ３１７の各アナログスイッチＡＳ１〜ＡＳｎは、各圧電素子１２１の選択電極（個別電極）１５４に接続され、駆動波形生成部３０１からの共通駆動波形が入力されている。したがって、シリアル転送された画像データ（階調データ０、１）に基づいて選択された制御信号に応じてアナログスイッチＡＳがオンにすることにより、共通駆動波形を構成する所要の駆動信号が通過して（選択されて）圧電素子１２１に印加される。
【００９５】
そこで、本発明の第１実施形態における駆動波形及びデータ転送について図９及び図１０を参照して説明する。
ここでは、駆動波形生成部３０１は、図９（ａ）に示すように、１印字周期内で、６個の駆動パルス（第１パルスＰ１〜第６パルスＰ６）で構成される駆動波形を生成して出力する。ここで、第１パルスＰ１〜第６パルスＰ６は、それぞれが液室１０６の固有振動周期Ｔｃの２倍の時間間隔（２Ｔｃ）で並んでいる。これにより、圧力共振を有効に使うことができて、吐出効率が向上し、相対的に駆動電圧を下げることができる。ただし、圧力共振が過剰になり吐出が不安定にならないように各パルスＰ１〜Ｐ６の電圧は詳細に条件出しをする。
【００９６】
また、各パルスＰ１〜Ｐ６は、基準電位Ｖ１から立ち下がった後一定にホールドされ、その後基準電位Ｖ１を越える電位まで立ち上がり、更に一定にホールドされた後基準電位Ｖまで立ち下がる波形である。なお、立ち下がり電位は各パルスＰ１〜Ｐ６で異なっている。
【００９７】
一方、データ転送部３０２は、図９（ｂ）に示す転送クロックを用いて、同図（ｃ）に示すように、１印字周期内で、２回、階調信号０及び階調信号１を転送する。この場合、データの書替えを規定する同図（ｄ）に示すラッチ信号のタイミングは、駆動波形の平坦な期間に対応しなければならない。つまり、データの書替え中は、ドライバＩＣ２０８のアナログスイッチＡＳのＯＮ／ＯＦＦが不安定であって保証されないため、ラッチタイミングはデータ転送に要する時間と駆動波形から好ましいタイミングを設定する。
【００９８】
ここでは、１印字周期内での２回の階調データ（階調信号０、１）のデータ転送の１回目を「前半」、２回目を「後半」と称することとする。前半部で送られた階調データがラッチされて、後半部の駆動波形の駆動パルスＰ４〜Ｐ６に選択に使われる。前半部で使われる階調データは、一つ前の印字周期の後半に転送された階調データである。
【００９９】
本実施形態における駆動波形の選択（使用する駆動パルスを選択すること）、つまり、各パルスＰ１〜Ｐ６による液滴吐出の有無を図１０に示している。
ここでは、選択する駆動パルスをひとつずつ順に増やして行くことで吐出する滴数がひとつずつ順に増えるように、制御信号を設定している。
【０１００】
具体的には、前半で、非吐出のときは非吐出、小滴のとき第１パルスＰ１による１滴、中滴のとき第１、第２パルスＰ１、Ｐ２による２滴、大滴のとき第１〜第３パルスＰ１〜Ｐ３による３滴、後半で、小滴のとき前半の大滴の３パルスに第４パルスＰ４を加えて４滴、同様に、中滴のとき第４、第５パルスＰ４、Ｐ５を加えて５滴、大滴のとき第４〜第６パルスＰ４〜Ｐ６を加えて６滴がそれぞれ吐出される。
【０１０１】
これによって、実質７階調（６種類の大きさの滴＋非吐出）を実現することができている。
【０１０２】
この場合、データ転送部３０２側で１印字周期内に２回階調データを転送するだけでよく、データドライバＩＣ２０８側に構成を変更する必要がないので、階調データのビット数を増加することなく、しかも、駆動周波数を上げることなく、表現可能な階調数を上げることができる。つまり、駆動波形は６個の駆動パルスをセットとして扱うことができるので、安定して大きな滴を吐出することができる。これは、３個の駆動パルスをセットとして２倍の駆動周波数で駆動する方式とはことなるものである。
【０１０３】
なお、ここでは、階調性が増えることを分り易くするため、本実施形態では６個の駆動パルスで構成した駆動波形を用いているが、特に、階調データが２ビットの場合、駆動波形に４個の駆動パルス（１印字周期内で最大４滴を吐出できる）以上が含まれているときに有効である。
【０１０４】
つまり、２ビットの階調データの場合は、４階調までしか、原理的には場合分けできない。吐出なしを含めると、吐出滴のサイズは３種類になり、３個の駆動パルスまでは１パルス（１滴）毎に増やすことができるが、４パルス以上になるといっきに２滴増えることになるが、本実施形態によれば、さらに１パルス（１滴）毎に増やすことができる。
【０１０５】
このように、１チャンネル当り複数ビットで構成される階調データを、一印字周期内に、ヘッド駆動手段（ここでのヘッドドライバ）に対して複数回転送することによって、駆動波形を構成する複数の駆動信号の間隔を短くしても、個別滴に各駆動信号を選択することができるとともに、階調データを複数回転送することで実質の階調数を増加することもができる。これによって、高画質化と高速印字の両立を図れる。
【０１０６】
また、本実施形態のように制御信号を使う場合も、デコード手段を用いる場合も同じことであり、本発明はデコード手段を用いる方式においても適用することができる。
【０１０７】
さらに、本実施形態ではシリアル型画像形成装置で説明しているが、フルラインタイプのライン型ヘッドを搭載する画像形成装置にも適用することができる。フルラインタイプの場合も、本発明によって、実際に転送する階調データのビット数と、液滴を吐出させるパルス数の関係から、一印字周期内で複数回階調データの転送を行って表現可能な階調数を増やすことができる。
【０１０８】
特に、大滴を形成する複数滴を用紙に着弾する前にマージさせて（飛翔中に合体させて）、ノズル列方向を埋め易くしているフルラインタイプの画像形成装置では、より小さい滴と大滴を両立できるので効果的である。
【０１０９】
このように、一印字周期内に階調データを複数回転送することで、階調数を多くして中間調をなだらかに繋ぐことができる上、複数の液滴を吐出させる階調では（大滴では）用紙に着弾する前に複数の液滴をマージさせて大滴を形成することで、用紙に着弾後副走査方向にもインクが広がり易くなり、過不足の無いインク量で画像形成することができ、裏抜けなどを軽減できる。
【０１１０】
また、上述したように、１印字周期内に含まれる吐出可能滴数、すなわち、駆動信号の数が階調データで表現可能な階調数（２ビットなら４階調）以上あるので、滴量の可変範囲を大きく取ることができると共に、回路系のコストを上げずに、実質の階調数を多く取ることができるようになる。
【０１１１】
さらに、１印字周期内に含まれる吐出可能滴数を４滴以上とすることで、滴量の可変範囲を更に大きく取ることができると共に、回路系のコストを上げずに、実質の階調数を多く取ることができる。
【０１１２】
次に、本発明の第２実施形態における駆動波形及びデータ転送について図１１及び図１２を参照して説明する。
ここで用いる駆動波形は、第１実施形態と同様に６パルス構成（６個の駆動パルスで構成されること）であるが、異なる種類の波形を組み合せている。
【０１１３】
つまり、第１パルスＰ１は、極小滴を吐出させるための専用の波形（パルス）であり、基準電位から一旦下げた後基準電位に立ち上げるときに２段階で立ち上げることによって、最初の立ち上げ時に滴吐出を行うことで微小滴を生成吐出させ、２段階目の立ち上げでは滴吐出を行なわないパルスである。
【０１１４】
また、第４パルスＰ４も第２、３、５、６とは波形要素（形状）を異ならせ、立ち上がりは基準電位Ｖまでとしている。さらに、第５パルスＰ５と第６パルスＰ６との間隔、すなわち５滴目と６滴目の吐出間隔は、液室固有振動周期Ｔｃの３倍（３Ｔｃ）として、他の吐出間隔に比べて長くしている。なお、階調データ（階調信号０，１）の転送は１印字周期内で２回行なっていることは前記実施形態と同様である。
【０１１５】
本実施形態において、図１１（ｅ）に示す制御信号で駆動波形の各パルスＰ１〜Ｐ６を選択した場合の各パルスＰ１〜Ｐ６による滴吐出の有無は図１２に示すようになる。ここでは、前半の小滴（０，１）のように他では選択されないパルス（滴）を設けている。
【０１１６】
このように、本発明は、駆動波形を構成する各駆動パルスの選択の仕方を固定するものではない。また、駆動波形を構成する駆動パルスの形状、吐出間隔（パルス間間隔）を制約するものでもなく、その組合せは種々に設定することができる。
【０１１７】
次に、本発明の第３実施形態における駆動波形及びデータ転送について図１３及び図１４を参照して説明する。
ここで用いる駆動波形は、上記第２実施形態の駆動波形において、第５パルスＰ５と第６パルスＰ６との間に、メニスカスを振動させるための微駆動パルスを挿入している。微駆動パルスとは、インク滴が吐出しない程度の圧力でノズルのメニスカスを振動させ、印字中ノズルのインクが乾燥して吐出不良になることを防止するものである。また、階調データ（階調信号０，１）の転送は１印字周期内で２回行なっていることは前記各実施形態と同様である。
【０１１８】
本実施形態において、図１３（ｅ）に示す制御信号で駆動波形の各パルスＰ１〜Ｐ６及び微駆動パルスを選択した場合の各パルスＰ１〜Ｐ６による滴吐出の有無は及び微駆動パルスによる微駆動は図１４に示すようになる。
【０１１９】
このように、非吐出の階調を微駆動に割り当てることもできる。また、必ずしも連続した範囲で駆動パルスを選択する必要もない。この実施形態では、微駆動パルスの時間に、他の階調をセットされたチャンネルでは、アナログスイッチＡＳはＯＦＦ状態にあり、連続していない。
【０１２０】
次に、本発明の第４実施形態における駆動波形及びデータ転送について図１５及び図１６を参照して説明する。
ここでの駆動波形は前記第１実施形態の駆動波形と同じである。また、階調データ（階調信号０，１）の転送は１印字周期内で２回行なっていることは前記各実施形態と同様である。
【０１２１】
本実施形態において、図１５（ｅ）に示す制御信号で駆動波形の各パルスＰ１〜Ｐ６を選択した場合の各パルスＰ１〜Ｐ６による滴吐出の有無は図１６に示すようになる。
つまり、ここでは、前半では、小滴（０，１）で第１パルスＰ１が選択されて１滴の吐出が行なわれ、中滴（１，０）で第１、第２のパルスＰ１、Ｐ２が選択されて２滴の吐出が行なわれ、後半では、小滴（０，１）で第５パルスＰ５が選択されて１滴の吐出が行なわれ、中滴（１，０）で第５、第６のパルスＰ５、Ｐ６が選択されて２滴の吐出が行なわれ、大滴（１，１）については全てのパルスＰ１〜Ｐ６を選択して６滴の吐出を行なうようにしている。
【０１２２】
このように、階調データ（階調信号０，１）の転送は１印字周期内で２回（複数回）行なうことによって、小滴及び中滴に関して、前半と後半では独立した別個の駆動パルスによって滴吐出を行なってドットを形成する。これにより、主走査方向解像度と副走査方向解像度が異なる場合に対応することもできる。
【０１２３】
この場合、駆動波形を構成する複数の駆動信号の内、大きな滴を形成する複数の液滴を吐出させるための駆動信号の少なくとも１つの駆動信号は、複数回目の階調データについて、大きな滴以外の滴を形成する液滴を吐出させる（上記の例では中滴を吐出させる）ための駆動信号として使用することで、駆動波形全体の時間を短くすることができ、印字周期自体を短くすることができることから、より高速化を図ることができる。
【０１２４】
ここで、本実施形態のドット形成の概念について図１７を参照して説明する。
ドット形成の基本解像度は３００ｄｐｉである。ノズルピッチ１５０ｄｐｉのノズルを２列配置したヘッドを使用して、ノンインターレース方式で画像形成を行なった場合、副走査方向の解像度が３００ｄｐｉになる。
【０１２５】
主走査方向には、副走査方向の解像度に合せて３００ｄｐｉ間隔で吐出する周期を一印字周期としている。このとき、図１７（ａ）に示すように、大滴は３００ｄｐｉ×３００ｄｐｉのドット位置に着弾させたときに、画像を埋めることができる（ベタ画像を形成できる）滴量にしている。具体的には、図１５に示すように１印字周期内に６個の液滴を吐出させ、用紙に着弾する前にそれぞれの滴をマージさせて１つの大滴を作っている。
【０１２６】
一方、図１６に示したように、小滴は、前半部は第１パルスＰ１を使用して、後半部は第５パルスＰ５を使用して吐出させる。中滴は、前半部は第１、第２パルスＰ１、Ｐ２を使用して、後半部は第５、第６パルスＰ５、Ｐ６を使用して吐出させる。
【０１２７】
言い換えれば、前記第１ないし第３実施形態では、１印字周期内で２回の階調データの転送を行なうことで、前半部と後半部の階調データの組合せも含めて階調数を増加させていたのに対し、この第４実施形態では、中滴及び小滴に関しては、前半部と後半部を独立して画像を作成するようにしている。
【０１２８】
この結果、小滴及び中滴は、１印字周期内で２回吐出する（形成する）ことができるので、図１７（ｂ）に示すように、主走査方向解像度を擬似的に３００ｄｐｉの２倍の６００ｄｐｉにすることができる。
【０１２９】
これによって、小滴、中滴で表現できる濃度範囲が広がるので、特に、ハイライト部の濃度の連続性が良くなる。また、大滴を含めず表現できる濃度範囲が広がることで、粒状感を小さくすることができる。
【０１３０】
つまり、ベタを形成する滴（大きな滴）のみ主走査方向の解像度を副走査に合せた印字モードを有することで、副走査方向が埋まり易いと共に、小さい滴（４階調の場合、中小滴）は主走査方向の解像度を上げることができるので、ハイライト部の階調飛びが抑えらえると共に、ベタを形成する滴（大滴）を濃い階調にシフトできて粒状性を軽減でき、画像品質が向上する。
【０１３１】
また、図１８（ａ）に示すように、文字のジャギー補正のような段差を中滴、小滴で埋めてなだらかにすることにも効果がある。対比のために図１８（ｂ）に大滴と同じ３００ｄｐｉ×３００ｄｐｉで中滴、小滴を吐出させた場合を示しているが、図１８（ａ）に比べて粗くなってしまうことが分る。
【０１３２】
一方、大滴は副走査方向の解像度（３００ｄｐｉ）に合せることで、少ない滴量でベタを埋めることができる。前述した図２６に示すように、大滴の解像度も中滴、小滴と同じように上げようとする（６００ｄｐｉにする）と、副走査方向も埋める必要から滴が大きい必要がある。
【０１３３】
また、本発明のように連続して滴を吐出して複数滴で大滴を形成する場合は、安定吐出するために、駆動波形全体が、電圧、時間とも厳密に条件出しされていなければならないが、本実施形態では、一印字周期は大滴を基準にしているので安定して吐出することができる。さらに、後続の滴（この実施形態では第４番目〜第６番目の滴）で吐出滴量を稼ぐことができるので、効率良く大きな滴を形成できる。
【０１３４】
なお、上述したように、本実施形態では、副走査方向を埋め易くするために、大滴は用紙着弾前に複数滴をマージさせて形成しているが、必ずしもマージさせる必要はない。
【０１３５】
また、本実施形態では、図１５に示すように、第３パルスＰ３と第４パルスＰ４の間でラッチ（階調データの書換）をしているが、後半の小滴として使用しているのが第５パルスＰ５であるので、第４パルスＰ４と第５パルスＰ５との間でラッチ（階調データの書換）することもできる。要するに、前半、後半の階調データの転送が間に合うタイミングに設定すれば良い。
【０１３６】
さらに、本実施形態のようなシリアル型画像形成装置の場合、ヘッドを搭載しているキャリッジの速度ムラを補正するために、主走査方向にもリニアエンコーダなど位置基準を設けることが多い（前述したリニアエンコーダ７４）。
【０１３７】
この場合、リニアエンコーダ７４からの信号（位置基準信号）をトリガとして駆動波形を発生させ、液滴を吐出しているので、位置基準信号には同期するが、キャリッジ速度ムラに対応して１印字周期は一定にならない。キャリッジの速度ムラの仕様をどの程度にするかによって時間は異なるが、最も速い場合のキャリッジ速度に対して、駆動波形及び階調データのデータ転送の時間が収まっていなければならない。
【０１３８】
図１５の斜線を施して示す領域は短縮される時間の範囲を表している。この場合、本実施形態のように、大滴を生成する駆動パルスを１まとまりで制御できることによって、キャリッジの速度ムラに対応するための余裕時間（無駄な時間）を相対的に短縮することができる。
【０１３９】
例えば、通常の大滴も含めて、６００×３００ｄｐｉで印字する場合、エンコーダ７４から発生する位置基準信号も６００ｄｐｉに対応した時間間隔になる。前半と後半それぞれ３パルスとしても、その間に、キャリッジの速度ムラに対する時間差がそれぞれ生じることになる。通常は、安定吐出できるようにするために、駆動波形間の間には十分な時間を確保しなければならないので、２回分でキャリッジの速度ムラに対する時間を確保しなければならない。これに対して、本実施形態では、大滴を形成するための駆動パルスは１まとまりで３００ｄｐｉであるので、１回分のキャリッジの速度ムラに対する時間を確保すればよいのである。
【０１４０】
つまり、通常の６００ｄｐｉ×３００ｄｐｉの２滴と、本実施形態の６個のパルスで大滴を形成することとは、全く異なるものである。連続して複数滴を吐出する場合は、重ね合わせのタイミングが固定していることが、加圧液室内の残留圧力を制御して安定して吐出すること、滴量を稼ぐことに重要だからである。
【０１４１】
一方、中滴、小滴に関しては、それぞれドットの視認性は高くないので、多少着弾位置がずれていても（大滴波形優先で、その中から後半の滴を選択しているから、位置ずれ、滴量の違いは若干生じる）画質劣化にはならない。むしろ、上述したように、中滴、小滴は主走査方向の解像度を擬似的に上げることで著しく画質を向上する。
【０１４２】
このように、複数の液滴で形成する相対的に大きな滴（大滴）は、キャリッジの位置信号（リニアエンコーダ）から得られる基準信号に基づいて吐出させるようにし、基準信号から設定可能な時間で階調データを切り換えている（複数回目のデータ転送を行なう）ことによって、大滴の位置ずれを抑え、高画質化を図れる。
【０１４３】
次に、本発明の第５実施形態における駆動波形及びデータ転送について図１９及び図２０を参照して説明する。
ここでは、駆動波形を、第１〜第８パルスＰ１〜Ｐ８で構成し、このうち、第２パルスＰ２と第６パルスＰ６を小滴形成のみに使用するパルスとして同じ波形のパルスにし、また、第１パルスＰ１と第５パルスＰ５は中滴及び大滴形成用にも使用するパルスとして、かつ、同じ波形としている。また、階調データ（階調信号０，１）の転送は１印字周期内で２回行なっていることは前記上記第４実施形態と同様である。
【０１４４】
本実施形態において、図１９（ｅ）に示す制御信号で駆動波形の各パルスＰ１〜Ｐ８を選択した場合の各パルスＰ１〜Ｐ８による滴吐出の有無は図１７に示すようになる。つまり、第４実施形態と同様に、小滴（パルスＰ２、Ｐ６）、中滴（パルスＰ１、Ｐ５）に関して、前半と後半では独立にドットを形成しているので、具体的には、大滴は３００×３００ｄｐｉ、中滴、小滴は６００×３００ｄｐｉ相当で画像を形成できる。
【０１４５】
ここでは、大滴生成用波形に小滴用の波形を含ませずに、前半と後半の小滴生成用波形を同一の波形を用いたこと、中滴生成用波形は大滴生成用波形の一部であるが、前半と後半で同一の波形を用いたことが、前記第４実施形態と異なっている。これによって、前半と後半の中滴、小滴の滴量が同じになるので、画像形成が容易になると共に、更に画質が向上する。
【０１４６】
画質としては本実施形態のように、前半、後半で、中滴、小滴が全く同一の滴量になるように同一の駆動パルスを使用することが好ましい。また、一印字周期内に収まれば、中滴も小滴同様に大滴のパルスと異なる独立した駆動パルスを用いるようにすることもできる。
【０１４７】
本実施形態の中滴生成用の駆動パルスのように、大滴生成用の駆動パルスの一部を共通に使用して、かつ、前半と後半とも同じ波形にする場合は、大滴生成用駆動パルスの波形条件の制約条件が増えるので、後続の波形（滴）で調整が可能なように、途中に挟むことが好ましい。
【０１４８】
また、ここでは、第５パルスＰ５を第１パルスＰ１と同じ波形にして中滴生成用の波形としたので、大滴生成時に第５パルスＰ５で吐出する滴は若干吐出速度が遅くなる。これを、後続の第７、第８パルスＰ７、Ｐ８（大滴で言えば、第５番目の滴、及び第６番目の滴）を若干強めに（滴吐出速度を速く）補正した波形としている。
【０１４９】
なお、大滴にした場合に第５パルスＰ５での滴の吐出速度が遅くなるのは、それ以前に連続して吐出させていることでメニスカスが盛り上がっているからである。これが滴量を大きくできる理由でもあるが、本来は滴量が大きい分だけ電圧を上げて、吐出エネルギーを与える必要がある。メニスカスが盛り上がっていない第１滴と同じ電圧では若干速度が遅くなる。そこで、中滴生成用のパルスを大滴生成用の複数のパルスの途中に入れることで、後続滴で補正できるようになる。なお、吐出タイミングに関しては、大滴の連続吐出を安定させるタイミングに設定する。
【０１５０】
このように、駆動波形は、１印字周期内で、複数回転送される階調データに基づいて、略同じ大きさの滴を少なくとも２回吐出させる２つの駆動信号を含むことで、画像品質を向上することができ、この場合、略同じ大きさの滴を少なくとも２回吐出させる２つの駆動信号は、他の大きさの滴を吐出させるためには使用されない構成とすることで、滴の大きさを揃えることができ、略同じ大きさの滴を少なくとも２回吐出させる２つの駆動信号は他の大きさの滴を吐出させるためにも使用される構成とすることで、駆動波形全体の時間（１印刷周期）を短くした場合にも対応することができる。
【０１５１】
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
本実施形態では、印刷モードに応じて、第１実施形態（図９）における駆動波形及びデータ転送を用いるモードと、第５実施形態（図１９）の駆動波形及びデータ転送を用いるモードとを切り換えられるようにしている。
【０１５２】
このとき、階調データを書き換えるラッチのタイミングが、図９と図１９では異なる。これは前述したように、ラッチしている時間ではアナログスイッチＡＳのＯＮ／ＯＦＦが不定になるので、ラッチは駆動波形が平坦なタイミングで行う必要があり、図９と図１９では駆動波形が異なるためである。したがって、駆動波形の違いによって、一印字周期の階調データの書換タイミングを設定できるようする。
【０１５３】
例えば、インクジェット記録装置の場合、使用する用紙の種類によって、着弾後のインクの広がり方が大きく異なるので、幾つか印刷モード（例えば、「普通紙はやい」、「光沢紙」など）を有している。
【０１５４】
この場合、印刷モードによって要求される各滴（大中小）の滴量が異なり、そのため駆動波形も異なるので、本実施形態のように、一印字周期の階調データの書換タイミングを設定できるようにすることで、滴量の変換にも対応することができる。書換タイミングが固定であると、駆動波形の条件出し（波形設計）に大きな制約になり、所望の滴量を吐出する駆動波形が設計できない場合もあり得る。
【０１５５】
次に、本発明の第７実施形態について説明する。
本実施形態では、印刷モードに応じて、第１実施形態（図９）における駆動波形及びデータ転送を用いるモードと、図２２で説明した駆動波形及びデータ転送（１印字周期内に１回階調データを転送する構成）を用いるモードとを切り換えられるようにしている。
【０１５６】
前述したように、インクジェット記録装置は幾つか印刷モードを有しており、写真画質のような高画質な画像を形成するには、ノズルピッチを副走査方向の解像度にすることができず、インターレース方式が必須の印刷モードなどもある。
【０１５７】
このような高画質な印刷モードの場合、第１実施形態（図９）のような大きな滴は必要ない。小さい滴でインターレース数を増やしているので、一印字周期の階調数もそれほど必要ない。そこで、このような場合には、図２２で説明したように、一印字周期に１回階調データを転送すれば良い。むしろ、図９（第１実施形態）のように、階調データを複数回転送しようとすると、転送時間や階調データ作成に時間を要して、印刷速度に不具合が生じる。
【０１５８】
そこで、本実施形態では、印刷モードによって、階調データを１回転送するか、複数回転送するかを選択できるようにしている。これにより、印刷モードに適したデータ転送が可能になり、擬似的な高階調性（第１ないし第３実施形態）や、主走査方向の擬似的な解像度アップ（第４、第５実施形態）と、必要のない場合のデータ転送の効率化を実現することができる。
【０１５９】
これらは装置本体側のデータ転送タイミング、ラッチなどの違いだけであるので、装置本本体側の（前述したデータ転送部の）シーケンスを変えるだけで対応することができ、ヘッド構造、ドライバＩＣなどヘッド側のハードは共通にすることができて、容易に実現できる。
【０１６０】
なお、これらの各実施形態においては、２ビット／ＣＨの構成で説明してきたが、３ビット／ＣＨ以上の場合も、１印字周期内で吐出する滴数が階調数よりも多くなった場合は、本発明を同様に適用することが有効である。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明に係る画像形成装置の機構部の全体構成を説明する側面説明図である。
【図２】同機構部の平面説明図である。
【図３】同画像形成装置の記録ヘッド構成の一例を示す説明図である。
【図４】同じく記録ヘッド構成の他の例を示す説明図である。
【図５】同じく記録ヘッド構成する液滴吐出ヘッドの一例を示す液室長手方向に沿う断面説明図である。
【図６】同じく記録ヘッド構成する液滴吐出ヘッドの一例を示す液室短手方向に沿う断面説明図である。
【図７】同画像形成装置における制御部の概要を説明するブロック説明図である。
【図８】同制御部におけるヘッド駆動制御部及びヘッドドライバの一例を説明するブロック説明図である。
【図９】本発明の第１実施形態における駆動波形及びデータ転送を説明する説明図である。
【図１０】同実施形態における制御信号と滴吐出の有無の説明に供する説明図である。
【図１１】本発明の第２実施形態における駆動波形及びデータ転送を説明する説明図である。
【図１２】同実施形態における制御信号と滴吐出の有無の説明に供する説明図である。
【図１３】本発明の第３実施形態における駆動波形及びデータ転送を説明する説明図である。
【図１４】同実施形態における制御信号と滴吐出の有無の説明に供する説明図である。
【図１５】本発明の第４実施形態における駆動波形及びデータ転送を説明する説明図である。
【図１６】同実施形態における制御信号と滴吐出の有無の説明に供する説明図である。
【図１７】同実施形態の主走査方向解像度とドット（滴の大きさ）との関係の説明に供する説明図である。
【図１８】同実施形態の作用効果の説明に供する説明図である。
【図１９】本発明の第５実施形態における駆動波形及びデータ転送を説明する説明図である。
【図２０】同実施形態における制御信号と滴吐出の有無の説明に供する説明図である。
【図２１】各駆動パルスについて印字データを転送する方式の説明に供する説明図である。
【図２２】駆動波形の駆動パルス数を３個として階調データの転送を１回とする方式の説明に供する説明図である。
【図２３】同じく駆動波形の駆動パルス数を４個として階調データの転送を１回とする方式の説明に供する説明図である。
【図２４】同じく駆動波形の駆動パルス数を６個として階調データの転送を１回とする方式の説明に供する説明図である。
【図２５】主走査方向解像度及び副走査方向解像度と滴（ドット）の大きさ及び配置の関係の説明に供する説明図である。
【図２６】主走査方向解像度及び副走査方向解像度をいずれも２倍にしたときの滴（ドット）の大きさ及び配置との関係の説明に供する説明図である。
【図２７】滴体積と個々の液滴の体積との関係の測定結果の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１６２】
４…キャリッジ
５…主走査モータ
１１…記録ヘッド
２２…被記録媒体（用紙）
３１…搬送ベルト
３２…搬送ローラ
３６…副走査モータ
１２１…圧電素子
２００…制御部
２０７…ヘッド駆動制御部
２０８…ヘッドドライバ
３０１…駆動波形生成部
３０２…データ転送部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2006247840.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
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