(57)【要約】【課題】液体吐出開始時のメニスカス形状の変動による出力画像の濃度ムラを防止するがことができる画像形成装置を得る。【解決手段】ステップ１００で印刷指示を出し、ステップ２００で画像データが入力され、ステップ３００で画像データから印字データが作成される。次にステップ４０１で印字データから算出される吐出量に基づいて各ノズル４０の背圧変動を予測し、ステップ４０２で背圧の変動からメニスカス形状の予測をし、ステップ４０３でメニスカス形状から濃度変動の予測を行う。濃度変動はノズルの吐出特性の変動により起るもので記憶部には印字データとノズルの吐出特性を関連付けた吐出特性データが格納されており、印字データを作成する時点でメニスカス形状の変動に起因した濃度ムラを予測できる。次にステップ４０４でノズル４０の吐出特性の変動（濃度変動）に基づいて印字データを補正することで濃度ムラを抑えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データから生成された印字データに基づいてノズルから液滴を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記印字データと前記ノズルの吐出特性とを関連付けた吐出特性データが格納された記憶手段と、
前記吐出特性データに基づき、各ノズルが印字する画像の濃度ムラを抑えるよう前記印字データに補正をかける画像補正手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記印字データの補正は、前記ノズル単位で行われることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記印字データの補正は、複数の前記ノズルを備えたノズル群単位で行われることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記印字データの補正は、複数のノズル群を備えた液体吐出ヘッドユニット単位で行われることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記画像補正手段は、前記ノズルの吐出特性として各ノズルが吐出する液滴量を変えるように前記印字データを補正することを特徴とする請求項１乃４何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
印字データから前記ノズルが液滴を吐出する瞬間の圧力室内の背圧又は吐出開始時のノズルのメニスカス形状を予測し、この背圧又はメニスカス形状からノズルの液滴吐出量を予測して前記記憶手段に格納することを特徴とする請求項１乃至５何れか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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】
インクジェット記録装置（以下「画像形成装置」という）には、インクタンクのインク残量を検出し、これに基づいて、ノズルより液滴を吐出させる条件を変更するものがある。（特許文献１）
これによると、インクタンクのインク残量をインク残量検出手段によって検出し、これに基づいて圧力室内に発生する負圧の変動を予測する。この予測された負圧の変動に基づいて記録ヘッド（以下「液体吐出ヘッド」という）の駆動条件を変更する構成となっている。
【０００３】
この構成により、インクタンクのインク残量が少なくなることで圧力室内に発生する負圧（以下「背圧」という）が大きくなっても、ノズルからのインクの吐出量が減るのを防ぐことができる。
【０００４】
従って、最後まで出力画像の濃度ムラが発生することなく良好な記録画像を得ることができる。
【特許文献１】特開２００４−２０２９３２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、圧力室内に発生する背圧は、出力画像（吐出パターン）によっても動的に変動する。例えば、局所的に印字頻度の高いノズル、又は低いノズルがあると、液体供給系の抵抗による圧力損失が発生し、これに起因して圧力室内に発生する背圧がノズル内で差が生じる。つまり、インクの残量が大きく変動しなくても、ノズル内で背圧差が生じ液体吐出開始時のノズル内のメニスカス形状が変動してノズルからの液滴の吐出量が変わる。これが濃度ムラとして出力画像に現れる。
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮し、液体吐出開始時のメニスカス形状の変動による出力画像の濃度ムラを防止することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る画像形成装置は、画像データから生成された印字データに基づいてノズルから液滴を吐出する液体吐出ヘッドと、前記印字データと前記ノズルの吐出特性とを関連付けた吐出特性データが格納された記憶手段と、前記吐出特性データに基づき、各ノズルが印字する画像の濃度ムラを抑えるよう前記印字データに補正をかける画像補正手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、記憶手段には、印字データとノズルの吐出特性とを関連付けた吐出特性データが格納されている。つまり、液滴を吐出する直前のノズルの吐出特性が予め吐出特性データとして格納されている。この吐出特性データに基づいて、画像補正手段は、印字データに補正をかけることで、ノズルの吐出特性を変え、これにより出力画像の濃度ムラを防止する。
【０００９】
本発明の請求項２に係る画像形成装置は、請求項１記載において、前記印字データの補正は、前記ノズル単位で行われることを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、ノズル単位で印字データを補正することで、出力画像の濃度ムラを極力抑えることができるため、画質が向上する。
【００１１】
本発明の請求項３に係る画像形成装置は、請求項１記載において、前記印字データの補正は、複数の前記ノズルを備えたノズル群単位で行われることを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、ノズル群単位で印字データの補正することで、制御に負担をかけることはない。
【００１３】
本発明の請求項４に係る画像形成装置は、請求項１記載において、前記印字データの補正は、複数のノズル群を備えた液体吐出ヘッドユニット単位で行われることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、液体吐出ヘッドユニット単位で印字データの補正することで、制御が容易になる。
【００１５】
本発明の請求項５に係る画像形成装置は、請求項１乃至４の何れか１項に記載おいて、前記画像補正手段は、前記ノズルの吐出特性として各ノズルが吐出する液滴量を変えるように前記印字データを補正することを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、印字データを補正することで、各ノズルが吐出する液滴量を変えて濃度ムラを抑えている。例えば、液滴径や面積当りのドット量を変えたり、色変換の閾値を変えることで、濃度ムラを抑えることができる。
【００１７】
本発明の請求項６に係る画像形成装置は、請求項１乃至５の何れか１項に記載おいて、印字データから前記ノズルが液滴を吐出する瞬間の圧力室内の背圧又は吐出開始時のノズルのメニスカス形状を予測し、この背圧又はメニスカス形状からノズルの液滴吐出量を予測して前記記憶手段に格納することを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、印字データからノズルが液滴を吐出する瞬間の圧力室内の背圧又は吐出開始時のノズルのメニスカス形状を予測し、この予測からノズルの液滴吐出量を予測して記憶手段に格納する。すなわち、液滴を吐出する段階で動的な背圧変動や吐出開始時のメニスカス形状の変動による液滴吐出量の変動を生成された印字データから予測し、この印字データを補正することで液滴吐出量を制御して濃度ムラを抑える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の画像形成装置によれば、液体吐出開始時のメニスカス形状の変動による出力画像の濃度ムラを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の画像形成装置の実施形態を図１〜図９に従って説明する。
【００２１】
図８に示されるように、本実施の形態に係る画像形成装置であるＦＷＡ（Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  Ａｒｒａｙ）型インクジェットプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）１０の構成が概略的に示されている。
【００２２】
プリンタ１０には、搬送ベルト１２が設けられており、搬送ベルト１２は、複数のローラ１４に巻き掛けられ、図中矢印Ａで示される方向に周回する。複数のローラ１４の一部は、駆動手段（図示省略）の駆動力を受けて回転する駆動ローラとされており、他のローラは駆動ローラの回転に従動して回転する。
【００２３】
また、プリンタ１０には、用紙トレイ２０が配設されており、用紙トレイ２０には、画像を記録するための記録用紙Ｐが積み重ねられて収容される。用紙トレイ２０に収容された記録用紙Ｐは、ピックアップ機構（図示省略）により最上層から１枚ずつ持ち出されて給紙搬送路２２に案内され、給紙搬送路２２に沿って、搬送ベルト１２上の所定位置に送り出される。なお、搬送ベルト１２には、記録用紙Ｐを密着保持する機能が備えられている。これにより、給紙搬送路２２から送り込まれた記録用紙Ｐは、密着保持された状態で矢印Ａ方向に搬送される。
【００２４】
さらに、プリンタ１０には、搬送ベルト１２上に記録用紙Ｐが送り込まれる所定位置の搬送方向下流側に、記録用紙Ｐの搬送経路に沿ってヘッドアレイ３７が配設されている。このヘッドアレイ３７には、搬送ベルト１２による記録用紙Ｐの搬送方向上流側から、シアン（Ｃ）色インク吐出用、マゼンタ（Ｍ）色インク吐出用、イエロー（Ｙ）色インク吐出用、ブラック（Ｋ）色吐出用の４つの液体吐出ヘッドとしての記録ヘッド３６が設けられており、搬送される記録用紙Ｐは、各色記録ヘッド３６に順次対向される。
【００２５】
記録ヘッドコントローラ９０の制御に基づいて各色のインク滴が各記録ヘッド３６のインクヘッドユニット６０（図７参照）に設けられたノズル４０（図６参照）から吐出される。これにより、搬送ベルト１２に密着された記録用紙Ｐには、順次対向する各記録ヘッド３６によりインク滴が吐出されてフルカラー画像が記録されるようになっている。
【００２６】
また、搬送ベルト１２による記録用紙Ｐの搬送経路上であってヘッドアレイ３７の下流側には、搬送経路が屈曲される位置に設けられたローラ１４の配設位置に対応するようにスクレーパ２６が設けられており、画像記録が終了した記録用紙Ｐを搬送ベルト１２から分離させると共に、排出路２８を介して排紙トレイ３０に送り出すようになっている。
【００２７】
次に記録ヘッド３６について説明する。
【００２８】
図７に示されるように、記録ヘッド３６は、記録用紙Ｐの最大幅よりも幅広の長尺ヘッドからなる。さらに、記録ヘッド３６は、複数の長方形状の液体吐出ヘッドユニットとしてのインクヘッドユニット６０で構成されており、各インクヘッドユニット６０は、搬送される用紙Ｐの上流側と下流側とで半ピッチずらして、千鳥状に２列配置されている。
【００２９】
さらに、インクヘッドユニット６０には、複数のイジェクタが配列された長方形状のイジェクタ領域（イジェクタ群の配列部）４３が形成されている。イジェクタ領域４３には、インクカートリッジ（図示省略）からインクを供給する共通流路４１が複数設けられている。この共通流路４１は、複数のノズル４０（図６参照）と連通しており、１つの共通流路４１に連通する複数のノズル４０によって１つのノズル群５０（図６参照）が構成されている。
【００３０】
図６に示されるように、インクヘッドユニット６０は、インクを吐出するノズル４０と、ノズル４０に連通する圧力室４６と、圧力室４６にインクカートリッジ（図示省略）からインクを供給する共通流路４１とを備えている。
【００３１】
圧力室４６には、ノズル連通室６４が設けられ、ノズル連通室６４によってノズル４０と圧力室４６とが連通されている。また、圧力室４６と共通流路４１とは、連通路７０とインク供給路４４とによって連通されている。
【００３２】
これらはプレートを積層することで形成されており、ノズル４０が形成されたノズルプレート６２と、ノズル連通室６４と共通流路４１とが形成されたインクプールプレート６６及びインクプールプレート６８と、共通流路４１の連通路７０とノズル連通室６４とが形成されたスループレート７２と、インク供給路４４が形成されたインク供給路プレート７４と、圧力室４６が形成された圧力室プレート７６がこの順に積層されることで流路プレートユニット７８を形成している。
【００３３】
また、圧力室４６の天井は、振動板４７により構成されており、振動板４７には圧電素子４２が取り付けられている。さらに、圧電素子４２の上方には、基板４５が設けられ、半田バンプ３９を介して圧電素子４２と接合されている。所定の駆動波形が印加された圧電素子４２は、振動板４７に対する押圧力を変化させることにより、圧力室４６内の容積を収縮又は膨張させる。すなわち、圧力室４６内の容積の変化により共通流路４１内に蓄えられたインクがインク供給路４４及び圧力室４６を介してノズル４０から吐出される。
【００３４】
この構成により、印字データに基づいて記録ヘッドコントローラ９０が駆動波形を基板４５を介して圧電素子４２に印加して圧電素子４２を駆動させ、これにより、圧力室４６内の容積が変化してインクをノズル４０から吐出させることができる。
【００３５】
次に、ノズル４０から吐出されるインク量の動的変動について説明する。
【００３６】
前述したように、記録ヘッドコントローラ９０が印字データに基づいて駆動波形を圧電素子４２に印加することでインクがノズル４０から吐出されるが、図５に示すように、吐出開始時におけるノズル４０内のインクのメニスカス形状の違いによって、同じ駆動波形を圧電素子４２に印加しても、ノズル４０から吐出されるインクの吐出量が変わってしまう。
【００３７】
例えば、図５（Ａ）に示すように、メニスカス面とノズルプレート６２の外表面が同一面状に存在する場合と、図５（Ｂ）に示すように、メニスカス面がノズルプレート６２の外表面に対して凸状になっている場合とを比較すると、凸状になっているほうが、同じ駆動波形を印加してもインク吐出量が多くなる。インクを押し出そうとする時に既にメニスカス面が凸状に押し出されているからである。
【００３８】
また、図５（Ａ）に示すように、メニスカス面とノズルプレート６２の外表面が同一面状に存在する場合と、図５（Ｃ）に示すように、メニスカス面がノズルプレート６２の外表面に対して凹状になっている場合とを比較すると、凹状になっているほうが、同じ駆動波形を印加してもインク吐出量が少なくなる。インクを押し出そうとする時にメニスカス面が凹状に吸い込まれているからである。
【００３９】
ここで、このように吐出開始時のメニスカス形状によってインク吐出量が変わることで発生する出力画像の不良（濃度ムラ）について説明する。
【００４０】
本実施例に係る記録ヘッド３６では、大滴（１０ｐｌ）・中滴（６ｐｌ）・小滴（２ｐｌ）・なしの４階調を使い分けることでノズル４０からの一回のインク吐出量を制御している。先ず、図９（Ｄ）に示す画像データに基づいて、図９（Ａ）に示されるドット位置、ドットの大きさとなる印字データが生成され、この印字データに基づいて図中の矢印方向に印字される。ここで、インク吐出量が大滴から中滴に切り替わるところで、図９（Ｂ）に示すように、大滴を吐出したノズル４０内には大きな背圧が発生している。
【００４１】
これは、連続で大滴を吐出していたため、圧力室４６からのインク供給量が増えているからである。この場合には、メニスカス面が図５（Ｃ）に示すようにノズルプレート６２に対して凹状となり、図９（Ｃ）に示すように、大滴を撃っていたノズルでは、印字データに従って中滴を撃っても実際の吐出量が少なく中滴にならない。これによって、小滴を撃っていたノズルと同じインク吐出量が確保できず図９（Ｆ）に示す出力画像のような濃度ムラが発生する。
【００４２】
そこで、図８に示す記録ヘッドコントローラ９０内に設けられた画像補正手段としての画像補正部９０Ａは、以下のフローに従って吐出開始時のメニスカス形状を予測することで、ノズルからのインク吐出量（撃込量）を変えて濃度ムラを抑える。
【００４３】
以下、画像処理について図１に従って説明する。
【００４４】
はじめに、ステップ１００でオペレータが印刷指示を出し、ステップ２００へ移行し、ステップ２００では、記録ヘッドコントローラ９０内に設けられた画像入力部９０Ｂ（図８参照）に画像データが入力される。次にステップ３００に移行して、記録ヘッドコントローラ９０内に設けられた画像処理部９０Ｃ（図８参照）によって、画像変換テーブルに基づいて画像データから印字データが作成され、さらに、この印字データに色味等の所定の処理が施される。
【００４５】
次にステップ４００に移行して、記録ヘッドコントローラ９０内に設けられた画像補正部９０Ａ(図８参照）が、ステップ４０１で印字データから算出される吐出量に基づいて各ノズル４０の背圧変動を予測する。
【００４６】
次にステップ４０２で図４（Ａ）に示すグラフに基づいた変換テーブルで予測した背圧の変動から任意時点でのメニスカス形状の予測を行う。
【００４７】
次にステップ４０３で図４（Ｂ）に示すグラフに基づいた変換テーブルで予測したメニスカス形状から濃度変動の予測を行う。この濃度変動はノズル４０の吐出特性の変動により起るもので記憶部９０Ｄには印字データとノズル４０の吐出特性を関連付けた吐出特性データが格納されており、印字データを作成する時点でメニスカス形状の変動に起因した濃度ムラを予測できる。
【００４８】
次にステップ４０４でノズル４０の吐出特性の変動（濃度変動）に基づいて印字データを補正することで濃度ムラを抑えることができる。
【００４９】
具体的には本実施形態において、圧電素子４２（図６参照）に印加する駆動波形を図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示すように、大滴・中滴・小滴・無し（無し場合は駆動波形を印加しない）の４階調を使い分けてノズル４０からのインク吐出量を制御している。つまり、画像補正部９０Ａによる印字データの補正により、これらの駆動波形を変えることでノズ４０毎にインクの吐出量を変える構成となっている。
【００５０】
例えば、図２（Ｄ）に示す画像データに基づいて、図２（Ａ）に示されるドット位置、ドットの大きさとなる印字データが生成され、この印字データに基づいて図中の矢印方向に印字される場合に、インク吐出量が大滴から中滴に切り替わるところで、図２（Ｂ）に示すように、大滴を吐出したノズル４０内には大きな背圧が発生している。
【００５１】
これは、連続で大滴を吐出していたため、圧力室４６からのインク供給量が増えているからである。この場合には、メニスカス面が図５（Ｃ）に示すようにノズルプレート６２に対して凹状となり、大滴を撃っていたノズル４０では、生成した印字データに従って中滴を撃っても実際の吐出量が少なく中滴にならないことが予測される。そこで、画像補正部９０Ａで印字データを補正することで、図２（Ｃ）に示すように、実際の吐出量が少なくなるエリアに大滴を混ぜることで面積当り狙い通りのインク吐出量を確保することができ、図２（Ｆ）に示す出力画像のように濃度ムラを防止することができる。
【００５２】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、本実施形態では、大滴、中滴、小滴、無し、の４階調を使い分けることでノズル４０からの吐出量を変えたが、ノズルより吐出させる液滴の有無を使い分けることで全体としてノズルからの吐出量を変えてもよい。
【００５３】
また、本実施形態では、印字データの補正は、ノズル４０からのインク吐出量の変更は、ノズル４０毎に行われたが、複数のノズルから構成されるノズル群毎に行ってもよく、さらに、インクヘッドユニット６０毎に行ってもよい。
【００５４】
また、本実施形態では、印字データを補正して、インク吐出量を変えて濃度ムラを抑えたが、印字データを補正して、色変換の閾値を変えて濃度ムラを抑えてもよい。
【００５５】
また、本実施形態では記録用紙の巾より長い記録ヘッドを備えたプリンタを例に説明したが、ヘッドが走査する走査ヘッドにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置のインク吐出量を調整する手順を示したフロー図である。
【図２】（Ａ）本発明の実施形態に係る画像形成装置の印字データを示し、ノズルからの吐出される液滴の大きさを円として示した模式図である。（Ｂ）図２（Ａ）に示される印字データに対する背圧変動を示した模式図である。（Ｃ）図２（Ａ）に示される印字データに対する実際の吐出量を示した模式図である。（Ｄ）図２（Ａ）に示される印字データに対応した画像データを示した図である。（Ｅ）図２（Ｂ）に示される印字データに対応した画像データを示した図である。（Ｆ）図２（Ｃ）に示される印字データに対応した出力画像を示した図である。
【図３】（Ａ）本発明の実施形態に係る記録ヘッドコントローラがノズルから大滴を吐出させる際に印加する駆動波形を示したグラフである。（Ｂ）本発明の実施形態に係る記録ヘッドコントローラがノズルから中滴を吐出させる際に印加する駆動波形を示したグラフである。（Ｃ）本発明の実施形態に係る記録ヘッドコントローラがノズルから小滴を吐出させる際に印加する駆動波形を示したグラフである。
【図４】（Ａ）本発明の実施形態に係る画像補正部が印字データを補正するのに使用する背圧変動とメニスカス形状の関係を示したグラブである。（Ｂ）本発明の実施形態に係る画像補正部が印字データを補正するのに使用するメニスカス形状と濃度変動の関係を示したグラブである。
【図５】（Ａ）本発明の実施形態に係るノズル内に発生したメニスカス形状を示し、メニスカス面がノズルプレートと同一平面状に存在する状態を示した図である。（Ｂ）本発明の実施形態に係るノズル内に発生したメニスカス形状を示し、メニスカス面がノズルプレートに対して凸状になった状態（プラス状態）を示した図である。（Ｃ）本発明の実施形態に係るノズル内に発生したメニスカス形状を示し、メニスカス面がノズルプレートに対して凹状になった状態（マイナス状態）を示した図である。
【図６】本発明の実施形態に係るインクヘッドユニットの断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る記録ヘッドを示した平面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る画像形成装置を示した説明図である。
【図９】（Ａ）従来例の印字データを示し、ノズルからの吐出される液滴の大きさを円として示した模式図である。（Ｂ）図９（Ａ）に示される印字データに対する背圧変動を示した模式図である。（Ｃ）図９（Ａ）に示される印字データに対する実際の吐出量を示した模式図である。（Ｄ）図９（Ａ）に示される印字データに対応した画像データを示した図である。（Ｅ）図９（Ｂ）に示される印字データに対応した画像データを示した図である。（Ｆ）図９（Ｃ）に示される印字データに対応した出力画像を示した図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０      プリンタ（画像形成装置）
４０      ノズル
４６      圧力室
５０      ノズル群
６０      インクヘッドユニット（液体吐出ヘッドユニット）
９０Ａ    画像補正部（画像補正手段）
９０Ｄ    記憶部（記憶手段）
【図１】
2007237477.tif 000003
【図３】
2007237477.tif 000004
【図４】
2007237477.tif 000005
【図５】
2007237477.tif 000006
【図６】
2007237477.tif 000007
【図７】
2007237477.tif 000008
【図８】
2007237477.tif 000009
【図２】
2007237477.tif 000010
【図９】
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