JP2002187275A

JP2002187275A - マルチノズルインクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2002187275A
Application number: JP2000385434A
Authority: JP
Inventors: Shinya Kobayashi; 信也小林; Takehiro Yamada; 剛裕山田; Kunio Sato; 国雄佐藤; Kazuo Shimizu; 一夫清水; Hitoshi Kida; 仁司木田
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2002-07-02
Anticipated expiration: 2020-12-19
Also published as: US20020075338A1; US6527375B2; JP4617571B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ライン記録方式において、画像境界部の画質を
落とすことなく、筋むら等濃度むらを低減する。【解決手段】一直線の共通電極をノズル列方向に平行に
設置し、複数のノズルに対する荷電及び偏向電界を形成
する電界形成手段と、異なる複数のノズルからの記録ド
ットの重なり方を指示する手段と、ビットマップデータ
及び前記記録ドットの重なり方を指示する手段から各ノ
ズルへの吐出データ、及び各共通電極への電極データを
作成する信号処理手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マルチノズルイン
クジェット記録装置に係り、特にインク液滴荷電電界及
び偏向電界によって吐出時にインク液滴を荷電し、さら
に飛翔するインク液滴の方向を偏向することによって、
高品位な画像を高信頼で記録可能なマルチノズルインク
ジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置は、特許公報（特公昭４７−
７８４７号）に開示されているように、互いに分離した
均一なインク液滴を形成、吐出するインクジェット記録
装置において、ノズルから印字信号に応じてインク液滴
を吐出させ、さらに印字信号に応じて荷電電界によって
インク液滴を荷電させ、一定偏向電界によって飛翔中の
インク液滴の向きを偏向させ、用紙着地位置を制御した
り、または用紙に着地しないように回収するようになっ
ていた。また、高速印字のために、上記ノズルをアレイ
状に並べる実施例も開示されている。

【０００３】インクジェット記録装置の高速化にはノズ
ルのアレイ化が有効であることは言うまでもない。さら
にアレイ化が進み、記録用紙幅に匹敵する長さのアレイ
ヘッドができると、従来のように記録用紙をいったん停
止させてヘッドを移動（スキャン）させる、シリアル記
録方式の構成から、ヘッドを移動（スキャン）させず
に、記録用紙を連続的に搬送しながら記録する、いわゆ
るライン記録方式の構成になる。しかしながら、前記ラ
イン記録方式インクジェット記録装置の実現には大きな
課題がある。

【０００４】インクジェットプリンタのノズルは、一般
に液滴吐出方向がばらつくことがあり、その場合、イン
ク液滴の用紙着地位置がばらつくため、ヘッドスキャン
方向に筋むらが生じ画質を劣化させる。シリアル記録方
式の場合はこれに対しマルチパスと呼ばれる方式をとっ
ている。これは各スキャンで記録する印刷領域をオーバ
ラップすることにより、同一走査線上あるいはその近傍
の記録ドットを、異なる複数のノズルで交互に記録し、
各ノズルの特性ばらつきを空間的に分散・平均化するこ
とにより、筋むら等濃度むらの発生を軽減している。

【０００５】ところが、ライン記録方式ではスキャンし
ないためマルチパスのような方式は取れず、各走査線上
のドットは、そこに対応する１つのノズルで書きこまれ
る。そこで、隣接するノズル間に着地位置誤差が生じる
と、用紙送り方向に、はっきりとした筋むらが表れる。
もちろん記録ヘッドを複数列平行に並べる構成をとれ
ば、マルチパス方式と同様の効果を得られるが、装置が
大型化するなどして現実的ではない。そこで、どうして
もノズル特性のばらつきによる、紙送り方向の筋むらを
回避することが困難であった。

【０００６】特開昭５５−４２８３６号公報、特開平２
−６２２４３号公報、特開平７−１１７２４１号公報に
開示された従来のインクジェット記録方法は、この課題
に取り組んだものである。これらは、画像の境界部の境
界線において、実際の境界線とは異なる、擬似的な境界
線を作る。この境界線は、ある振幅と繰り返し周波数と
をもったぎざぎざした境界線であり、隣り合う画像が出
っ張ったり引っ込んだりすることにより、筋むら等濃度
むらを目立たなくすることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来装置では、
基本的に境界部における解像度が劣化しているため、記
録する画像によっては、画像自身の境界が持つぎざぎざ
成分と、前記擬似的に作るぎざぎざ成分が干渉し、画質
劣化を落とすことが少なくない。特に高解像度記録する
場合や、網点中間調画像等には適用困難である。

【０００８】また従来装置では、いかなるぎざぎざのパ
ターンを作っても、結果的に、例えば隣接するノズル間
の着地位置位置が開いてしまった場合、そのパターン状
にしろ筋が入ってしまう。確かに、用紙送り方向に、直
線的に入るよりは目立たないと言っても、画像べた部等
に入ればいかなるぎざぎざのパターンでも目立つように
なる。

【０００９】本発明は、従来の以上のような問題点を解
決するもので、その目的とするところは、筋むら等の画
質欠陥がない、高画質な画像を記録できるライン記録方
式インクジェットプリンタを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、互いに分離し
た均一なインク液滴を、荷電電界によって荷電させ、偏
向電界によって飛翔中の向きを偏向させるマルチノズル
インクジェット記録装置において、一直線に延在する共
通電極を前記ノズルの列方向に平行に設置し、複数のノ
ズルに対する前記荷電電界及び前記偏向電界を形成する
両手段を含む電界形成手段と、異なる複数の前記ノズル
から噴射して飛翔するインク液滴である記録ドットの重
なり度合及び重なり方向を指示する手段と、ビットマッ
プデータ及び前記記録ドットの重なり度合及び重なり方
向を指示する手段から各ノズルへの吐出データ、及び各
共通電極への電極データを作成する信号処理手段とを備
えることを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜１２により説明する。

【００１２】図１に、本発明を適用したマルチノズルイ
ンクジェット記録装置の全体構成を示す。インクジェッ
ト記録装置は大別して信号処理部１０１とエンジン部１
０２に分けられる。エンジン部１０２にはさらに、共通
電極制御装置１０５と圧電素子（ＰＺＴ）ドライバ１０
６、記録ヘッド１０７、共通電極１０４、及び用紙送り
装置１０８がある。記録ヘッド１０７は、さらにアレイ
ノズル１０３と共通電極１０４とに分けられる。

【００１３】信号処理部１０１は、図示しない上位のコ
ンピュータ等から出力された２値のビットマップデータ
１０９、及びドットの重なり方の指示１１０を入力す
る。ビットマップデータ１０９は、通常、記録ヘッド１
０７の色の数だけ種類があるが、以下本実施例では１ヘ
ッド分、つまりモノクロでの説明をする。多色（マルチ
記録ヘッド１０７）の場合は、単純に色数が記録ヘッド
１０７分、増えるだけである。

【００１４】信号処理部１０１は、前記ビットマップデ
ータ１０９から、記録ヘッド１０７のアレイノズル１０
３毎に対応した吐出データ１１２、及び記録ヘッド１０
７の共通電極１０４毎に対応した電極データ１１１を作
成する。作成の仕方には、アレイノズル１０３毎の位置
情報やインク液滴の偏向情報も考慮され、後述するよう
に数通りのやり方がプログラムされており、それらは前
記ドットの重なり方の指示１１０に従って切りかえられ
る。

【００１５】作成された吐出データ１１２は、アレイノ
ズル１０３で記録する時間順序の記録「１」（インク液
滴吐出）、または非記録「０」（同非吐出）のデータで
ある。信号処理部１０１は作成した吐出データ１１２
を、一スキャン（走査）分あるいは一ページ分一時格納
する。電極データ１１１は、インク液滴の偏向情報が考
慮され、共通電極１０４に印加する電圧の時間順序を示
すデータである。吐出データ１１２に同期し、偏向段数
ｎを周期に繰り返す。例えば偏向段数ｎ＝４の場合、デ
ータは４種類「Ｒ２,Ｒ１,Ｌ１,Ｌ２」（詳細後述）あ
り、それらが吐出データ１１２に同期して、「Ｒ２,Ｒ
１,Ｌ１,Ｌ２,Ｒ２,Ｒ１・・・・」とか、「Ｒ１,Ｒ２,
Ｌ２,Ｌ１,Ｒ１,Ｒ２・・・・」のように、４回周期で
繰り返される。信号処理部１０１は作成した電極データ
１１１を、１周期分格納する。

【００１６】印刷が開始すると用紙送り装置１０８によ
って記録用紙の搬送を開始すると同時に、共通電極電源
１０４は信号処理部１０１からの電極データ１１１をも
らい、適切な電圧を各共通電極１０４に印加する。共通
電極１０４は、アレイノズル１０３毎共通の荷電電界と
偏向電界を作る（詳細後述）。その後、用紙の記録位置
が記録ヘッド１０７の位置に来ると、信号処理部１０１
から圧電素子（ＰＺＴ）ドライバ１０６に吐出データ１
１２が出力され、駆動信号１１３がアレイノズル１０３
毎に印可される。その結果、吐出データ１１２に応じて
アレイノズル１０３からインク液滴が吐出され、それが
荷電電界によって荷電させ、一定偏向電界によって飛翔
中の向きを偏向され、最後に記録用紙上に着地し記録画
像１１４が形成される。

【００１７】ここで、本実施例では記録ヘッド１０７が
固定で、用紙が動いて走査するタイプを述べるが、用紙
が固定で記録ヘッド１０７が動いて走査するタイプでも
相対的に同じことが言える。また本実施例ではアレイノ
ズル１０３に圧電素子を利用したインクジェット記録装
置で説明するが、熱を利用するなど他方式でも同様にな
りたつ。

【００１８】以下、各部分の詳細に付いて説明するが、
まずエンジン１０２の方から説明する。

【００１９】図２に、前記記録ヘッド１０７のアレイノ
ズル１０３の構造を示す。２０１はオリフィス（ノズル
孔とも呼ぶ）、２０２は加圧室、２０３は振動板、２０
４は圧電素子、２０５は信号入力端子、２０６は圧電素
子固定基板、２０７は共通インク供給路２０８と加圧室
２０２とを連結し、加圧室２０２へのインク流量を制御
するリストリクタ、２０９は振動板２０３と圧電素子２
０４とを連結する弾性材料（例えばシリコン接着剤な
ど）、２１０は、リストリクタ２０７を形成するリスト
リクタプレート、２１１は加圧室２０２を形成する加圧
室プレート、２１２はオリフィス２０１を形成するオリ
フィスプレート、２１３は振動板を補強する支持板であ
る。

【００２０】振動板２０３、リストリクタプレート２１
０、加圧室プレート２１１、支持板２１３は、例えばス
テンレス材から作られ、オリフィスプレート２１２はニ
ッケル材から作られている。また、圧電素子固定基板２
０６は、セラミックス、ポリイミドなどの絶縁物から作
られている。

【００２１】インクは、上から下に向かって共通インク
供給路２０８、リストリクタ２０７、加圧室２０２、オ
リフィス２０１の順に流れる。圧電素子２０４は信号入
力端子２０５に電圧が印加されているときに伸縮し、さ
れなくなれば変形しないように取り付けられている。

【００２２】前記圧電素子ドライバ１０６からの駆動信
号１１３は信号入力端子２０５につながっており、駆動
信号１１３に従って、インク液滴がノズル孔２０１か
ら、理想的にはオリフィスプレート２１２の法線方向外
側に、互いに分離した均一なインク液滴として吐出され
る。

【００２３】図３の（１）に、前記記録ヘッド１０７の
吐出面３０１（オリフィスプレート２１２の外側）の構
造を示す。本実施例の記録ヘッド１０７には前記説明し
たアレイノズル１０３が作られており、吐出面３０１に
は複数のノズル孔２０１が示される。本記録ヘッド１０
７は一般的な一直線のアレイノズル１０３で、ノズル孔
２０１の間隔は７５ノズル／インチ、ノズル孔２０１の
数は１２８個となっており、直線上に並んでいる。この
直線方向をノズル列方向３０２と呼ぶ。

【００２４】以下の説明における解像度は、このノズル
孔２０１の間隔７５ノズル／インチのノズル列を使った
場合について説明するが、ノズル孔２０１の間隔は、本
発明を限定するものではなく、例えばノズル孔２０１の
間隔１５０ノズル／インチのノズル列を使えば、以下の
説明における解像度が単純に２倍の解像度になるだけで
ある。また、ノズル孔２０１の数（１２８個）も同様に
本発明を限定するものではない。

【００２５】図３の（２）に、図３の（１）に示したノ
ズル列を複数使って長尺のノズルを形成する一般的な手
法を示す。それぞれのノズル列をｙ方向に対し角度θだ
け傾けてｘ方向に並べていく。図では、説明のため、ノ
ズル孔を大きく少なく表示しているため図示していない
が、隣り合うノズル列のｘ座標は、通常数ドット分重な
るように設置し、取りつけ誤差やノズル特性の相違から
発生するバンド状の濃度むらの発生を押さえている。こ
のようにすれば、いかに長尺ノズルも構成できるし、そ
れに対し以下に示す本発明を適用する事ができる。

【００２６】図４に、共通電極の構成を示す。図４は、
図３と同じ吐出面３０１を示すが、吐出面３０１から紙
面上手前に数１００μｍの所に板状あるいは線状の共通
電極４０１及び４０２が、紙面上ではノズル列方向３０
２を挟んでそれと平行に２個設置されている。そこには
数レベルの電圧Ｖｃｈｇを周期的に印加できる交流電源
４０３と電圧Ｖｄｅｆ／２を印加できる２個の直流電源
４０４が、図示するように配線されており、電極４０１
にはＶｃｈｇ＋Ｖｄｅｆ／２が、電極４０２にはＶｃｈ
ｇ−Ｖｄｅｆ／２が印加されている。

【００２７】なお、吐出面３０１であるオリフィスプレ
ート２１２は、接地されている。

【００２８】図５に、インク液滴の偏向原理を示す。図
５は、図４に示す記録ヘッド１０７を、ノズル列方向３
０２から見た断面図である。まず、共通電極４０１と４
０２及びオリフィスプレート２１２によって作られる電
界について説明する。ノズル孔２０１付近の電界Ｅ１の
向きは、オリフィスプレート２１２が導体で接地してい
ることから、図中矢印で示すようにオリフィスプレート
２１２平面に対する法線方向となる。また、吐出する時
にインク液滴５０１にかかる電圧は、電極４０１及び４
０２からの距離が等しいので、電圧Ｖｃｈｇに比例した
大きさとなる。そこで、導電性インク液滴５０１は、ノ
ズル孔２０１を吐出する瞬間に、電圧Ｖｃｈｇとは極性
が反対で、それに比例した大きさに荷電され、そのまま
空気中に離脱することにより、荷電量Ｑが保持されたま
ま飛翔することになる。従って電界Ｅ１を荷電電界とよ
ぶ。離脱後、インク液滴５０１は、始め荷電電界Ｅ１で
進行方向に加速されるが、電極４０１及び４０２に挟ま
れた領域に達すると、図中矢印で示すように電界Ｅ２の
影響を受けるようになる。電界Ｅ２の向きは、電極４０
１及び４０２の方向、すなわちノズル列方向３０２に垂
直であり、大きさは電圧Ｖｄｅｆに比例する。これによ
り、インク液滴５０１は、電界Ｅ２の方向に偏向され、
用紙上５０２の、偏向無し時に比べ距離ｃだけずれた位
置に着地する。従って電界Ｅ２を偏向電界とよぶ。

【００２９】図６に、本偏向原理に基づく偏向結果を示
す。本結果は、以下の条件の時に成立する。オリフィス
プレート２１２と用紙５０２との間隔１．６ｍｍ、共通
電極４０１、４０２とオリフィスプレート２１２との間
隔０．３ｍｍ、共通電極４０１、４０２ｙ方向厚み０．
３ｍｍ、共通電極４０１と４０２との間隔１ｍｍ、偏向
電圧Ｖｄｅｆ＝４００（Ｖ）。この時荷電電圧Ｖｃｈｇ
を２００,１００,０,−１００,−２００（Ｖ）に振った
時の用紙５０２上インク液滴着地位置の偏向量ｃ、及び
インク液滴が吐出してから着地するまでの飛行中の平均
速度Ｖａｖを示す。本結果で重要な点は、インク液滴５
０１が吐出してから用紙上５０２に着地するまでの飛行
時間Ｔは、実用的な偏向量ｃの範囲において、偏向量ｃ
がかわっても、殆ど変わらないということである。これ
は偏向量ｃが大きい場合は、飛行距離が長くなる反面、
荷電量Ｑが大きいために荷電電界Ｅ１や偏向電界Ｅ２に
よる加速も大きいため、それらが相殺されて、飛行時間
Ｔが偏向量ｃによらなくなるものと考えられる。

【００３０】図７に、本記録ヘッド１０７を使った、エ
ンジン部１０２の具体的構成を示す。始めに座標系を定
義する。記録用紙５０２は、印刷面が紙面手前になって
おりｙ軸正方向に移動するものとする。用紙５０２上に
は目に見えないが、前記吐出データ１１２のｘｙ方向の
分解能（ｄｘ,ｄｙ）で決められる、記録上の格子が定
義される。ここでは格子のｘ方向をｘ方向走査線７０
１、ｙ方向をｙ方向走査線７０２とする。記録ヘッド１
０７から吐出されたインク液滴５０１は、これら走査線
７０１、７０２が交差する格子点上に着地しなければな
らない。

【００３１】記録ヘッド１０７は、透視図で書いてお
り、吐出面３０１が、紙面で向こう側に向いており、ノ
ズル列方向３０２がｙ方向に対して角度θだけ傾いてい
る。但し、本実施例では一例としてｔａｎθ＝１／２と
してある。記録ヘッド１０７は、用紙５０２の手前側に
あり、吐出面３０１と用紙５０２は平行で距離が１〜２
ｍｍ離れている。ノズル孔２０１は、ｘ方向成分距離で
格子距離（ｄｘ）になるように設計するため、ｙ方向成
分距離ではｄｘ／ｔａｎθ＝２ｄｘとなる。従ってノズ
ル間距離は√５×ｄｘとなる。本実施例では、偏向段数
（荷電電界Ｅ１の段数）ｎ＝４である。

【００３２】本実施例における具体的な数値を示すと、
記録ヘッド１０７のノズル孔２０１間隔は７５ノズル／
インチなので、ｄｘ＝８２（μｍ）、つまり解像度はｘ
方向ｙ方向共に３０９ｄｐｉ（ドット／インチ）とな
る。

【００３３】各ノズル孔２０１からは、４種類の偏向量
でインク液滴５０１が偏向され（偏向段数ｎ＝４）、そ
れぞれ図に示すように用紙５０２上の着地位置７０３に
着地する。ノズル孔２０１から各着地位置７０３までの
方向は、前記したようにノズル列方向３０２に対し直交
している。従って偏向量を荷電電界Ｅ１によって調節す
れば、図のように近隣する４本のｙ方向走査線７０１の
上に着地位置７０３を載せることが可能である。偏向距
離ｃは、あまり大きくしたくないため図のようにノズル
孔２０１を挟んで左右に２本ずつ対象に偏向させるもの
とする。

【００３４】図７では、ドットの着地位置７０３が、ｘ
方向走査線７０２の上に着地していないように見える
が、実際は各ドットの吐出時刻が異なり、かつ用紙がｙ
軸方向に移動しているため、次に説明するように４つの
偏向ドットは同じｘ方向走査線７０２の上に着地するこ
とになり、結果的に全てのドットは格子点近傍に記録さ
れる。

【００３５】図８に、記録中の荷電電界Ｅ１、吐出デー
タ１１２及びインク液滴着地位置７０３との関係を示
す。横軸は時刻を表す。図８の（１）のｔ０,ｔ１,ｔ２
・・・・は、用紙５０２がｙ軸方向に１格子分（ｄｙ）
ずつ進むのに要する時間（これをドット周期と呼ぶ）に
対し番号を振ったものである。本実施例では偏向段数ｎ
＝４なので、さらにこれらドット周期を１／ｎ（＝１／
４）にした偏向ドット周期ｔ００,ｔ０１,ｔ０２,ｔ０
３,ｔ１０,ｔ１１,ｔ１２,ｔ１３,ｔ２０,ｔ２１・・・
・を定義する。以下の図の横軸は、全てこの時間軸で表
せる。

【００３６】図８の（２）に、各偏向ドット周期に対応
する電極データ１１１と吐出データ１１２とを示す。電
極データ１１１は、「Ｒ２,Ｒ１,Ｌ１,Ｌ２」を繰り返
す。Ｒ２とは、右側２本目のｙ方向走査線に偏向させる
ことを意味し、Ｒ１,Ｌ１,Ｌ２は同じく、右側１本目、
左側１本目、左側２本目に偏向させることを意味する。
本実施例における電極データ１１１の内容は、８ビット
×２ワードのバイナリデータであり、それぞれ公知の８
ビットＤＡ（デジタル−アナログ）変換器でアナログ化
され、高電圧アンプを通して２つの電極４０１、４０２
に電圧が印加される。吐出データ１１２は、図８の
（４）に示すノズル孔２０１に対応するノズルのデータ
であり、ここでは説明のため全て「１」、つまりベタ黒
を打つための連続記録状態とする。

【００３７】図８の（３）に、共通電極１０４によって
作られる偏向電界Ｅ２を示す。ここではＥ１が正の時に
インク液滴５０１が右方向に、負の時に左方向に偏向す
ると仮定する。偏向電界Ｅ２は、共通電極電源１０５に
入力する電極データ１１１によって決定される。従っ
て、偏向電界Ｅ２は、電極データ１１１がＲ２の時は正
方向に大きく、Ｒ１の時は正方向に小さく、Ｌ１の時は
負方向に小さく、Ｌ２の時は負方向に大きくなる。

【００３８】図８の（４）に、偏向されたインク液滴
の、用紙上の着地位置を示す。時間ｔ００における偏向
電界Ｅ２の時に、格子上の座標（ｘ３,ｙ０）の吐出デ
ータ１１２がノズル孔２０１の圧電素子に加えられる。
時間ｔ００の時は、ノズル列方向３０２と直交方向右側
に偏向しｙ方向走査線ｘ３上に着地すると、ちょうどそ
の着地位置７０３は格子点（ｘ３,ｙ０）になってい
る。次に、時間ｔ０１では、荷電電界Ｅ１が図８の
（３）のように変化し、座標（ｘ２,ｙ０）の吐出デー
タ１１２で吐出する時点になると、用紙５０２もｙ方向
に１／２格子分（ｄｙ／２）進むので、着地位置７０３
は図８の（４）左から２つ目の図のように着地位置７０
３がちょうど格子点（ｘ２,ｙ０）になる。同様に時間
ｔ０２,ｔ０３の場合も、用紙５０２がｙ方向に１／２
格子分（ｄｙ／２）ずつ進むので、着地位置７０３は、
うまく格子点上に落ちる。さらに時間ｔ１０以降も、前
記ｔ００〜ｔ０３の過程を繰り返すことにより結果的に
全てのインク液滴は格子点上に着地する。

【００３９】ここで、上記説明ではノズル孔２０１から
インク液滴着地位置７０３まで、インク液滴５０１が飛
行する時間（換言すれば用紙移動速度）を無視したが、
前記したようにその飛行時間は、偏向量ｃによらず一定
となるため、上記吐出タイミングを考慮する際に、飛行
時間（用紙の移動）を考慮する必要がない。実際には飛
行時間分だけ用紙５０２がｙ方向に進むので、全ての着
地位置７０３は、一定距離ｙ軸負方向にずれることを考
慮しておけばよい。この結果、前記偏向ドット周期は、
時間的に一定となるため、ノズルが応答する最高周波数
を前記偏向ドット周期に設定することができ、高速記録
が達成できる。

【００４０】また、荷電電界Ｅ１のタイミングは、実際
には吐出時に、インク液滴５０１が生成される瞬間、つ
まりインク吐出後、インクが切れて液滴になる瞬間に安
定した荷電電界Ｅ１を作ればよく、実際は吐出データ１
１２（圧電素子の駆動）のタイミングから一定時間遅延
させること望ましい。これは実験により簡単に求めるこ
とができる。

【００４１】図９に、用紙５０２上に記録されたドット
（インク液滴着地）位置を示す。ここでは、用紙５０２
上の位置を示すため、用紙５０２が固定され、ノズル２
０１及びノズル列３０２が図中下側に平行移動するもの
とする。図中に示したノズル２０１及びノズル列３０２
は、図８の（１）に示した時刻ｔ００における位置を示
す。ノズル２０１から吐出されたインク液滴は、図８に
示したように座標（ｘ３,ｙ０）に着地する。同様に時
刻ｔ０１,ｔ０２,ｔ０３には、ノズル２０１はそれぞれ
図中に示すｔ０１,ｔ０２,ｔ０３の位置まで進み、そこ
で吐出されたインク液滴はそれぞれ座標（ｘ２,ｙ０）,
（ｘ１,ｙ０）,（ｘ０,ｙ０）に着地する。以後これが
繰り返される。

【００４２】ノズル列３０２にあるノズル２０１以外の
ノズルからも同様にインク液滴が吐出され、図には示さ
ないがノズル２０１によってできたドット７０３と同様
のものが左右にできあがる。この場合、一つのドット位
置着地に対し、異なる４つのノズルから多重に書き込ま
れることになる。例えば座標（ｘ２,ｙ０）で示される
ドット着地位置には、ノズル２０１から右１列偏向して
インク液滴が打ち込まれるだけでなく、ノズル２０１の
左隣のノズルから右２列偏向した場合、ノズル２０１の
右隣のノズルから左１列偏向した場合、ノズル２０１の
右２つ隣のノズルから左２列偏向した場合の合計４発の
インク液滴が打ち込まれる。これを、ここでは、異なる
ノズルによる多重書き込み方式と呼ぶ。この方式によっ
て、アレイノズルの特性バラツキは分散、平均化され、
濃度むらはかなり低減される。また、濃度むらの極端な
例として、ノズルが故障して吐出できなくなったとして
も、４重書込みされるインク液滴の内の、ひとつの欠損
であれば濃度むらも少ないし画像の変形もほとんど現れ
ない。

【００４３】しかしながら、同じドット位置に多くのド
ットの中心位置を重ねることは、実際に記録してみる
と、各ノズルの濃度バラツキには有効でも、各ノズルか
らのインク液滴の、着地位置バラツキに対してはあまり
効果がないことがわかった。

【００４４】これは、記録されたドットの大きさが、イ
ンク液滴重量を増やすなどして大きい場合は前記濃度む
らが少ないことが分かっているが、こうすると中間調画
像の暗部や画像細部が潰れて画質が劣化する。逆に小さ
くすると、４重書込みされるインク液滴の中心位置が正
確にそろう場合とずれる場合とで、前記濃度むらがでて
しまう。そこで、ここでは４重書込みされるインク液滴
の中心位置を、微小量ずらして記録する実施例をしめ
す。但しこの微小ずらし量が大きすぎると、前記したよ
うにノズルの欠損により４重書込みされるインク液滴の
内の、どれかの欠損による画像の変形が大きくなるた
め、以下では規定のドット着地位置から左右に１／４ド
ットずつ、合計１／２ドットずらす例を示す。

【００４５】図１０に、多重書き込み方式により多重に
書き込まれる４つのドットを２つと２つに分け、片方の
２つを規定のドット位置より左に１／４ドットずらし、
もう片方の２つを規定のドット位置より右に１／４ドッ
トずらして、ドット形状をｘ方向に広げた例を示す。図
９と同様ノズル列３０２のノズル２０１によって記録さ
れるドット７０３を示している。時刻ｔ００,ｔ０１,ｔ
０２,ｔ０３において吐出されたインク液滴は、それぞ
れ左１／４列分、右５／４列分、左５／４列分、右１／
４列分偏向し、それぞれ座標（ｘ０＋ｄｘ／４,ｙ０）,
（ｘ１＋ｄｘ／４,ｙ０）,（ｘ２−ｄｘ／４,ｙ１）,
（ｘ３−ｄｘ／４,ｙ１）に着地する。偏向ドット周期
は、図８の場合の１／２に短くなっているが、これが以
後繰り返される。

【００４６】図１１に、用紙５０２上に記録された、ノ
ズル列３０２のノズル２０１以外のノズルからのドット
も含めたドットの位置を示す。例えば、座標（ｘ１＋ｄ
ｘ／４,ｙ１）には、ノズル２０１から左１／４列分の
偏向ドットと、ノズル２０１の右隣のノズルからの左５
／４列分の偏向ドットが２重に打ち込まれており、座標
（ｘ２−ｄｘ／４,ｙ１）には、ノズル２０１から右１
／４列分の偏向ドットと、ノズル２０１の左隣のノズル
からの右５／４列分の偏向ドットが２重に打ち込まれて
いる。

【００４７】図１２に、（１）ドット中央ｘ方向の濃度
変化、及び（２）ドット中央ｙ方向の濃度変化を示す。
横軸に記した縦の短線はそれぞれ（１）ｙ方向走査線、
（２）ｘ方向走査線の位置を示す。（２）では４ドット
分のインク液滴が同じ位置に書き込まれるため、方形の
濃度形状を示す。この記録方法は記録した文字等のエッ
ジがシャープになるものの、位置のバラツキに対して濃
度差が大きくなるので、位置バラツキの少ないｙ方向に
適用する。（１）では４ドット分のインク液滴が２ドッ
トずつ位置をずらして書き込まれるため、中心が高く裾
野が広がった濃度形状を示す。この記録方法は、筋むら
等の原因となる空間周波数の高いノイズ成分を低減する
効果があり、本実施例では１／２ドット程度以下の微細
な位置のバラツキに対する濃度バラツキを低減するの
で、位置のバラツキのあるｘ方向に適用する。

【００４８】これにより、そこで筋むらの発生する方向
と垂直な方向だけに、必要最小限度にドットを大きくず
らすことができ、中間調画像の暗部や画像細部の画質を
落とさずに、筋むらだけをなくすことができる。

【００４９】以下、多重書き込み方式のドットのずらす
方向と大きさを自由に変えた、本発明の別の実施例を図
１３により説明する。

【００５０】図１３の（１）は、図１２と同じくほぼｘ
方向にずらす例であるが、ずらす大きさをｘ方向に±ｄ
ｘ／８ずらす例であり、筋むらの原因であるドット着地
位置のバラツキが小さい場合に適用し、文字等のエッジ
部のシャープさを極力落とさないようにする例である。

【００５１】図１３の（２）は、多重書き込みする４つ
のドットを全て異なるずらし方をして、ドット形状をｘ
方向にもｙ方向にも大きくする例である。これはｘ方向
にもｙ方向にも濃度むらが発生する場合に採用する。液
滴重量を多くするような従来方法に比べ、ドット重なり
量を調節できるので、少ないインク量で有効に大きな多
重ドットを得られる効果がある。

【００５２】図１３の（３）は、ｙ方向にずらす例であ
るが、ずらす大きさはｙ方向に±ｄｘ／８ずらす例であ
る。筋むらの原因は、前記のようにドット着地位置のバ
ラツキであるが、例えば用紙搬送系に問題があり、送り
速度に微細な速度むらがはいるような場合は、エンコー
ダ等による位置決めを行ってもｘ方向に微細な筋むらが
発生する。このような場合に本実施例を適用する。

【００５３】以上はいずれも、インク液滴の偏向量を、
図８の（３）に示すように、荷電電界Ｅ１で調節すれば
よく、図８の（２）に示す前記信号処理部１０１からの
吐出データ１１２及び電極データ１１１を変更するだけ
で、エンジン部１０２の構成は何も変えなくて良い。前
記したように信号処理部１０１のなかに、予め上記各場
合に対する変換プログラムを用意しておき、前記ドット
の重なり方の指示１１０に従って、吐出データ１１２及
び電極データ１１１への変換方法を変更する。これは記
録中においても容易に切り換えることができる。

【００５４】例えば、公知の画質測定装置でテストパタ
ーンを読み取り筋むらの発生状況を検知し、それをもと
に適切な、多重ドットのずらす方向や大きさを算出し、
前記ドットの重なり方の指示１１０を出すことができ
る。本実施例により、ノズルの吐出状態や用紙送り精度
にあったシステムが構築でき、高画質な画像が得られ
る。

【００５５】以下、本発明の別の実施形態を、図１４に
より説明する。

【００５６】図９で示した実施例では、４重書き込み、
すなわち４種類の異なるノズル２０１から同じ着地位置
７０３に同じ吐出データ１１２を記録する場合について
述べた。ここでは、各ノズル２０１からのインク液滴５
０１の重量を減らし、同じ着地位置７０３に対し、４発
打ち込む時は黒となるが、１〜３発打ち込む時は中間濃
度を表すものとする。これにより１ドット領域で白を含
めて５値の濃度レベルを表せることになり、高精細な階
調画像を記録できるようになる。一般に１つのドット領
域で、白及び黒を含めて３値以上の濃度レベルを表せる
場合、これをドット階調と呼び、それぞれの濃度レベル
をドット階調レベルとよぶ。従ってここでは５値のドッ
ト階調が可能ということになる。

【００５７】この際、図９に示したように全く同じ位置
に４ドットを書き込む場合は、５値のドット階調となる
が、図８の荷電電圧Ｅ１を調節することにより、図１３
に示したように、ドットの重なり方を微妙にずらすこと
によって、ドット階調レベル数を増やすことができる。

【００５８】図１４に、ドットの重なり方をずらした場
合の記録結果を示す。図１４の（１）は、図１３の
（２）の場合と同じである。この場合は、ドットを打た
ない場合、ドット１だけ打った場合、ドット１、２を打
った場合、ドット１、３を打った場合、ドット１、４を
打った場合、ドット１、２、３を打った場合、ドット
１、２、３、４を打った場合の７値のドット階調レベル
がとれる。また、図１４の（２）に示すように、ドット
１、２、３、４の各ドット間の中心距離が全て異なるよ
うに配置すると、それぞれ重なり方が異なり違うドット
階調レベルを表すので、ドット階調レベル数は、全ての
組合せである、２４＝１６値となる。

【００５９】本実施例によると、１ドット領域で表せる
ドット階調レベル数が増加するため、さらに高階調の画
像を記録できる。また、前記多くのドット階調レベルか
ら適当な階調レベルを間引いて、所望の濃度特性のドッ
ト階調を定義できるため、より正確に階調画像を記録で
きるようになる。

【００６０】なお、本発明の多重ドットのずらす方向や
大きさに関し、特開昭５５−４２８３６号公報、特開平
２−６２２４３号公報、特開平７−１１７２４１号公報
に開示された従来技術を適用することも、前記吐出デー
タ１１２及び電極データ１１１をそれぞれの方法に合せ
て変換するだけで容易に実施できる。

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、境界部における境界線
は原画像と同じであり、基本的に解像度劣化を生じない
ため、従来技術のような画像の境界部における画質劣化
がない。高解像度記録する場合や、網点中間調画像を記
録する場合でも、何の配慮も必要としない。

【００６２】また本発明によれば、例えば隣接するノズ
ル間の着地位置が開いてしまった場合でも、濃度は落ち
るがしろ筋にまでなることが少なく、画像べた部の中で
もむらのない画像を記録できる。

【００６３】さらに本発明によれば、筋むら等濃度むら
の起こる方向に応じて、記録ドットの重なり方（重なる
度合い、方向）を変えることができるので、濃度むらの
起こらない方向関して画質劣化を起こさない。これによ
り濃度むらだけ低減し、かつ全体の画質を劣化させな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかるもので、マルチノズ
ルインクジェット記録装置の全体構成を示すブロック図
である。

【図２】本発明の実施形態にかかるもので、記録ヘッド
１０７のアレイノズル１０３の構造を示す図である。

【図３】本発明の実施形態にかかるもので、記録ヘッド
１０７の吐出面３０１（オリフィスプレート２１２の外
側）の構造を示す図である。

【図４】本発明の実施形態にかかるもので、共通電極の
構成を示す図である。

【図５】本発明の実施形態にかかるもので、インク液滴
の偏向原理を示す図である。

【図６】本発明の実施形態にかかるもので、本偏向原理
に基づく偏向結果を示す図である。

【図７】本発明の実施形態にかかるもので、本記録ヘッ
ド１０７を使った、エンジン部１０２の具体的構成を示
す図である。

【図８】本発明の実施形態にかかるもので、記録中の荷
電電界Ｅ１、吐出データ１１２及びインク液滴着地位置
７０３との関係を示す図である。

【図９】本発明の実施形態にかかるもので、用紙５０２
上に記録されたドット（インク液滴着地）位置を示す図
である。

【図１０】本発明の実施形態にかかるもので、多重書き
込み方式により多重に書き込まれる４つのドットを２つ
と２つに分けてドット形状をｘ方向に広げた例を示す図
である。

【図１１】本発明の実施形態にかかるもので、用紙５０
２上に記録されたノズル列３０２のノズル２０１以外の
ノズルからのドットも含めたドットの位置を示す図であ
る。

【図１２】本発明の実施形態にかかるもので、（１）ド
ット中央ｘ方向の濃度変化、及び（２）ドット中央ｙ
方向の濃度変化を示す図である。

【図１３】本発明の実施形態にかかるもので、多重書き
込み方式のドットのずらす方向と大きさを自由に変えた
別の実施例を示す図である。

【図１４】本発明の実施形態にかかるもので、ドットの
重なり方をずらした場合の記録結果を示す図である。

【符号の説明】

１０１…信号処理部、１０２…エンジン部、１０３…ア
レイノズル部、１０４…共通電極電源、１０５…制御装
置、１０６…圧電素子ドライバ、１０７…記録ヘッド、
１０８…用紙送り装置、１０９…２値のビットマップデ
ータ、１１０…ドットの重なり方の指示、１１１…電極
データ、１１２…吐出データ、１１３…駆動信号、１１
４…記録画像、２０１…ノズル孔、２０２…加圧室、２
０３…振動板、２０４…圧電素子、２０５…信号入力端
子、２０６…圧電素子固定基板、２０７…リストリク
タ、２０９…弾性材料、２１０…リストリクタプレー
ト、２１１…加圧室プレート、２１２…オリフィスプレ
ート、２１３…支持板、３０１…記録ヘッド１０７の吐
出面、３０２…ノズル列方向、４０１…共通電極、４０
２…共通電極、４０３…交流電源、４０４…直流電源、
５０１…インク液滴、５０２…用紙上、７０１…ｘ方向
走査線、７０２…ｙ方向走査線、７０３…着地位置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤国雄茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内 (72)発明者清水一夫茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内 (72)発明者木田仁司茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内Ｆターム(参考） 2C057 AF25 AF31 AF39 AH05 CA04 CA09 DA09 DB04 DC10 EA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに分離した均一なインク液滴を形成し
飛翔させるところのほぼ直線的に配列された複数のノズ
ルを含む手段と、前記インク液滴を荷電電界によって荷電させる手段と、前記インク液滴を偏向電界によって飛翔中の向きを偏向
させる手段と、を備えるマルチノズルインクジェット記録装置におい
て、一直線に延在する共通電極を前記ノズルの列方向に平行
に設置し、複数のノズルに対する前記荷電電界及び前記
偏向電界を形成する両手段を含む電界形成手段と、異なる複数の前記ノズルから噴射して飛翔するインク液
滴である記録ドットの重なり度合及び重なり方向を指示
する手段と、ビットマップデータ及び前記記録ドットの重なり度合及
び重なり方向を指示する手段から各ノズルへの吐出デー
タ、及び各共通電極への電極データを作成する信号処理
手段とを備えることを特徴とするマルチノズルインクジ
ェット記録装置。
【請求項２】請求項１において、前記記録ドットの重な
り度合及び重なり方向を指示する手段は、前記記録ドッ
トで形成される筋むらの発生形態を測定する機能と、筋
むらの方向に応じて予め決められた記録ドットの重なり
度合及び重なり方向を指示する機能を含むことを特徴と
するマルチノズルインクジェット記録装置。
【請求項３】請求項１において、各ノズルへの吐出デー
タ、及び各共通電極への電極データを作成する信号処理
手段は、記録ドットの重なり度合及び重なり方向に対応
した複数の変換プログラムを予め備え、記録動作中でも
切り替えできることを特徴とするマルチノズルインクジ
ェット記録装置。
【請求項４】請求項１において、記録ドットの重なり度
合及び重なり方向を指示する手段は、多重記録するため
の各ドット間の中心距離が異なるように配置し、各ノズ
ルへの吐出データ、及び各共通電極への電極データを作
成する信号処理手段は、多重記録するドットの組合せを
利用してドット領域で３値以上のドット階調レベルを表
現することを特徴とするマルチノズルインクジェット記
録装置。
【請求項５】インクの噴出する複数のノズルがほぼ直線
的に配列されたインク液滴が飛翔される手段と、前記ノ
ズルの配列方向とほぼ垂直な方向に前記インク液滴に偏
向を加える電界形成手段とを有し、前記インク液滴が飛
翔される手段に対して前記インク液滴による記録が形成
される記録体を相対的に移動させ、該移動方向に対して
前記ノズルの配列方向を傾斜させてなるマルチノズルイ
ンクジェット記録装置において、異なる複数の前記ノズルから噴射して飛翔するインク液
滴である記録ドットの重なり度合及び重なり方向を指示
する手段と、ビットマップデータ及び前記記録ドットの重なり度合及
び重なり方向を指示する手段から各ノズルへの吐出デー
タ、及び各共通電極への電極データを作成する信号処理
手段とを備えることを特徴とするマルチノズルインクジ
ェット記録装置。