JP2006224621A - インクジェット記録方法及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インクジェット記録装置において、特別な検出装置等を供えること無く、記録ヘッドの不良ノズルを原因とする画質の劣化を抑制することが出来るインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 画像処理過程において、ＲＧＢデータを多値のＣＭＹＫデータに展開するときに濃度を抑制し、その代わり印字中に２値化されたデータの各ドットを全て２回印字する。このような印字をするために画像領域を複数回の記録ヘッドの走査で完成させるマルチパス印字を採用し、各ドットを２回異なるノズルで印字する。各ドットを２回異なるノズルで印字する制御は、印字マスクを用いれば容易に制御できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、記録ヘッドから被記録材に対しインクを吐出させて記録を行うインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置に関する。

プリンタ、複写機、ファクシミリ等において用いられる記録装置は、文字、画像などの記録情報に基づいて、紙やプラスチック薄板等の被記録材上に上記記録情報に応じてドットを形成して記録を行うものである。このような記録装置は、その記録方式として、インクジェット方式、ワイヤドット方式、熱転写方式、レーザービームなどを用いた電子写真方式などが知られている。これらの方式のうち、インクジェット方式の記録装置（インクジェット記録装置）は、記録ヘッドの吐出ノズルからインク（記録液）滴を吐出し、これを被記録材に付着させて上記のドットを形成するものであり、用いる被記録材の種類がそれほど限定されず、また、記録動作が比較的高速であり、しかもその動作に伴う騒音も少ないなど種々の利点を有し、広く用いられている。

上記のようなインクジェット記録装置では、インク滴を吐出するノズルの集積密度をあげながら、１ドットあたりのインク吐出量を小さくすることで、更なる高解像度画像の記録を実現する。また、より銀塩写真に迫る画質を実現するために、基本となる４色インク（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）の他に、これらの染料濃度を低くした淡インクを同時に記録する等の多彩な技術が展開されている。更には、この高画質化が進むにつれて懸念される記録スピードの低下も、記録素子の多数化や駆動周波数の向上、更には、記録ヘッドの往復の走査時に記録を行う両方向記録のような記録技術により良好な結果が得られている。

このように多数の記録素子を含む記録ヘッドでは、使用頻度に応じて経時的に不良記録素子が発生する。多くの記録素子は正常であっても１つの記録素子が不良になっただけで、画像品位は劣化する。特に、近年要求される写真調の画像においては実使用が困難になる恐れがあるほどである。この場合の対応方法として、様々な不良記録素子の検出方法や、その結果に応じての回復方法あるいは記録方法などが既に数多く提案されている。不良記録素子を含む場合の記録時の対応方法を開示したものとして、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、等が挙げられる。それぞれ特徴的な記録方法であるが、いずれであっても不良記録素子の補完を行うことができる。
特開平５−３０９８７４号公報 特開昭６１−１２３５４５号公報 特開平１１−９８８号公報 特開平１１−７７９８６号公報 特開平１０−２５８５２６号公報 特開２００１−６３００８号公報

しかしながら、前期特許により開示されている方法はいずれも不良記録素子を特定する必要があり、この点が前期方法の実施を困難にしていた。前記不良記録素子の検出方法を開示したものとして、特開平１１−１８８８５３号公報、特開２００１−３１５３６３号公報、等が挙げられる。

前者においては、フォトセンサを用いて前記記録ヘッドのノズルからのインク吐出状態を検出する方法が、また後者においては、インクを吐出するためにエネルギーを供給する記録素子と、前記記録素子を駆動するための駆動素子と、の間の電圧変化をインクを介して検出する電極を用いて、前記記録ヘッドのノズルからのインク吐出状態を検出する方法が、それぞれ開示されている。

この他、全記録素子を使って階段状のパターンを印字し、フォトセンサを使ってパターンの抜けを判断する方法や、電荷を帯びたインク滴を電極の上に吐出させ、その時の前記電極の電位変化からインク吐出状態を検出する方法、等は公知である。

このようにすることで前記不良記録素子を検出することは可能なので、前記先行例に挙げられているような記録方法によって画像の劣化を抑制することはできる。しかし、前記のような検出手段を設けるのは当然コストアップに繋がる恐れがあるので、一部の高級記録装置にしか採用されていないのが現状である。よって、前記のような検出手段が備わっていない記録装置においては、経時的に発生した不良記録素子に対しては処置を行っておらず、画像の劣化に繋がる恐れがあった。

また、前記のような検出手段を備えている記録装置であっても、検出頻度が適正でなければ前記不良記録素子による画像劣化を抑制することができなかった。また、前記記録ヘッドの出荷前検査時に不良記録素子を特定し、その情報を前記記録ヘッドに記憶させるという方法が特許文献６に開示されているが、あくまで出荷前検査時に不良である記録素子情報であり、経時的に発生した不良に関しては前記のような検出手段を設けるしかなかった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、不良記録素子を特定する必要がなく、不良記録素子が含まれていても画質劣化を引き起こし難いインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、複数の記録素子を有する記録ヘッドから吐出されるインクにより記録を行うインクジェット記録装置であって、画像処理過程で多値のＣＭＹＫデータに展開するときに濃度を通常よりも抑制する手段と、前記多値のＣＭＹＫデータを２値のデータに変換する手段と、前記２値のデータの各ドットを異なるノズルで複数回記録する記録手段と、を備えることを特徴としている。

ここで、前記多値のＣＭＹＫデータにおける通常の濃度とは、該データを２値化した時の各ドットを１度だけ記録することで所望の濃度を印刷できる濃度のことであり、本発明に特徴的である前記通常よりも抑制された濃度とは、該データを２値化したときの各ドットを１度だけ記録したのでは所望の濃度を印刷できない濃度を指す。

また、本出願に係る第２の発明は、前記濃度を通常よりも抑制する手段とは、入力情報に対する出力テーブルの濃度を下げることにより抑制する手段であることを特徴としている。

また、本出願に係る第３の発明は、前記２値のデータの各ドットを異なるノズルで複数回記録する記録手段とは、前記記録ヘッドが１回走査する毎に被記録材を副走査方向に所定量だけ送りつつ、画像領域を複数回の前記記録ヘッドの走査で完成させる記録手段であることを特徴としている。

また、本出願に係る第４の発明は、前記通常よりも抑制した濃度とは通常の５０％程度の濃度であり、且つ前記複数回とは２回であることを特徴としている。

複数の記録素子を有する記録ヘッドから吐出されるインクにより記録を行うインクジェット記録装置であって、画像処理過程で多値のＣＭＹＫデータに展開するときに濃度を通常よりも抑制する手段と、前記多値のＣＭＹＫデータを２値のデータに変換する手段と、前記２値のデータの各ドットを異なるノズルで複数回記録する記録手段とを講じることで、記録装置に特別な検出手段を設けることなく、記録素子の不良化に起因する画像劣化の発生が抑制された、信頼性の高いインクジェット記録装置を提供することができる。

濃度を通常よりも抑制する処理は、画像を２値化する前の多値データの段階で行うと簡単であり、例えば入力情報に対する出力テーブルの濃度を下げるという手段を挙げることが出来る。２値のデータの各ドットを異なるノズルで複数回記録する記録手段としては、前記記録ヘッドが１回走査する毎に被記録材を副走査方向に所定量だけ送りつつ、画像領域を複数回の前記記録ヘッドの走査で完成させる記録手段が有力である。

以下、添付図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。本発明はこれらの実施形態のみに限らず、これらをさらに組み合わせたり、この特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の技術にも当然応用することができる。

本実施例におけるインクジェット記録装置の機構部分の外観を図２に示し、このインクジェット記録装置に用いられるヘッドカートリッジおよびインクタンクの外観を図３に示し、この図３に示されたヘッドカートリッジの反対側の外観を図４に示す。

すなわち、本実施例におけるインクジェット記録装置のシャシー１０は、所定の剛性を有する複数の板状金属部材により構成され、このインクジェット記録装置の骨格をなす。シャシー１０には、図示しないシート状の被記録材をインクジェット記録装置の内部へと自動的に給送する媒体給送部１１と、この媒体給送部１１から１枚ずつ給送される被記録材を所望の記録位置へ導くと共にこの記録位置から媒体排出部１２へと被記録材を導く媒体搬送部１３と、記録位置に搬送された被記録材に所定の記録動作を行う記録部と、この記録部の吐出回復処理を行うヘッド回復部１４とが組み付けられている。

記録部は、キャリッジ軸１５に沿って走査移動可能に支持されたキャリッジ１６と、このキャリッジ１６にヘッドセットレバー１７を介して着脱可能に搭載されるヘッドカートリッジ１８とを具えている。

ヘッドカートリッジ１８が搭載されるキャリッジ１６には、このヘッドカートリッジ１８の記録ヘッド１９をキャリッジ１６上の所定の装着位置に位置決めするためのキャリッジカバー２０と、ヘッドカートリッジ１８のタンクホルダ２１と係合して記録ヘッド１９を所定の装着位置に位置決めするように押圧する前述のヘッドセットレバー１７とが設けられている。

このヘッドセットレバー１７は、キャリッジ１６に対するヘッドカートリッジ１８の着脱手段の一部として機能し、キャリッジ１６の上部に設けられた図示しないヘッドセットレバー軸に対して回動可能に取り付けられ、またヘッドカートリッジ１８との係合部には、ばね付勢される図示しないヘッドセットプレートが設けられ、このヘッドセットプレートのばね力によって記録ヘッド１９を所定の装着位置に押圧しながらヘッドカートリッジ１８をキャリッジ１６に装着するようになっている。つまり、本実施例における記録ヘッド１９は、キャリッジ１６に対して着脱可能に搭載される、いわゆるカートリッジ方式を採用している。

記録ヘッド１９に対するキャリッジ１６の別の係合部には、コンタクトフレキシブルプリントケーブル（以下、コンタクトＦＰＣと称す）２２の一端部が連結され、このコンタクトＦＰＣ２２の一端部に形成された図示しないコンタクト部と、記録ヘッド１９に設けられた外部信号入力端子であるコンタクト部２３とが電気的に接触し、記録のための各種情報の授受や記録ヘッド１９への電力の供給などを行い得るようになっている。

コンタクトＦＰＣ２２のコンタクト部とキャリッジ１６との間には、図示しないゴムなどの弾性部材が設けられ、この弾性部材の弾性力とヘッドセットプレートによる押圧力とによって、コンタクトＦＰＣ２２のコンタクト部と記録ヘッド１９のコンタクト部２３との確実な接触を可能とするようになっている。コンタクトＦＰＣ２２の他端部は、キャリッジ１６の背面に搭載された図示しない配線基板に接続されている。

本実施例におけるヘッドカートリッジ１８は、インクを貯留するインクタンク２４が着脱自在に装着される前述のタンクホルダ２１と、インクタンク２４から供給されるインクを記録情報に応じて記録ヘッド１９の吐出口２５（図５参照）から吐出させる前述の記録ヘッド１９とを有し、キャリッジ１６に対して着脱可能に搭載される、いわゆるカートリッジ方式を採用している。

本実施例では多階調の明度を持った高画質なカラー記録を可能とするため、例えば黒色（Ｂｋ），淡シアン色（ＬＣ），淡マゼンタ色（ＬＭ），シアン色（Ｃ），マゼンタ色（Ｍ）および黄色（Ｙ）の各色インクが独立した６個のインクタンク２４を使用可能としている。各インクタンク２４には、ヘッドカードリッジ１８のタンクホルダ２１に対して係止し得る弾性変形可能な取り外し用レバー２６が設けられ、この取り外し用レバー２６を操作することにより、図３に示すように、タンクホルダ２１に対してインクタンク２４をそれぞれ取り外し可能としている。つまり、これら取り外し用レバー２６は、ヘッドカートリッジ１８のタンクホルダ２１に対するインクタンク２４の着脱手段の一部として機能する。

記録ヘッド１９は、後述するプリント素子基板２７，電気配線基板２８，前述のタンクホルダ２１などから構成されている。本実施例における記録ヘッド１９の記録素子基板２７の部分の破断構造を図５に示し、その断面構造を図６に示す。

本実施例における記録素子基板２７は、厚さが０．５ｍｍ〜１ｍｍのシリコン基板の上に成膜技術を用いて後述する吐出エネルギー発生部，共通インク室，インク路，吐出口２５などを形成したものである。すなわち、プリント素子基板２７には、これを貫通する長孔状のインク供給口２９が形成されている。このインク供給口２９の両側には、被記録材の搬送方向、つまりインク供給口２９の長手方向に沿って所定間隔で２列に並ぶ複数（本実施例では片側１２８個）の電気熱変換体３０が相互に半ピッチずらした状態で形成され、それぞれ吐出エネルギー発生部を構成している。記録素子基板２７には、これら電気熱変換体３０の他、電気熱変換体３０と記録装置本体側との電気的接続を行うための電極端子３１およびアルミニウムなどで形成される図示しない電気配線などが成膜技術によって形成されている。

記録素子基板２７に形成された電極端子３１に対して連結される電気配線基板２８は、記録素子基板２７にインクを吐出するための電気信号を印加するためのものであり、記録素子基板２７に対応する電気配線と、この電気配線端部に位置し、記録装置本体からの電気信号を受け取るための前述のコンタクト部２３とを有しており、このコンタクト部２３はタンクホルダ２１の背面側に位置決め固定されている。この電気配線基板２８を介して図示しない駆動ＩＣから電気熱変換体３０に対する駆動信号が与えられ、同時に駆動電力がこの電気熱変換体３０に供給される。

なお、インクタンク２４を着脱可能に保持するタンクホルダ２１には、インクタンク２４から記録素子基板２７のインク供給口２９に亙るインク流路が形成されている。

記録素子基板２７上には、インク供給口２９に連通する共通インク室３２を介して電気熱変換体３０とそれぞれ正対する複数の吐出ノズル２５を有する上板部材３３が形成される。すなわち、この上板部材３３と記録素子基板２７との間には、個々の吐出ノズル２５と共通インク室３２とに連通するインク路３４が形成され、隣接するインク路３４の間には仕切り壁３５が形成される。これら共通インク室３２，インク路３４および仕切り壁３５などは、吐出ノズル２５と同様にフォトリソグラフィ技術により上板部材３３と共に形成される。

インク供給口２９から各インク路３４内に供給される液体は、対応するインク路３４に臨む電気熱変換体３０に駆動信号が与えられることにより、電気熱変換体３０の発熱に伴って沸騰し、これにより発生する気泡の圧力によって吐出ノズル２５から吐出される。この場合、液室３２内で発生する気泡は、その成長に伴って吐出ノズル２５から大気連通状態となる。

図７は、インクジェット記録装置の制御系の構成を示すものである。

ＣＰＵ１００は、ホスト装置から印刷情報を受け取ると、記録装置各部の制御やデータ処理などを実行する。ＲＯＭ１０１には、各処理手順に関する処理プログラムが記憶され、ＲＡＭ１０２はその処理手順実行の際のワークエリアなどとして用いられる。すなわち、ＣＰＵ１００は、ＲＯＭ１０１に記憶されている制御プログラムに基づき、ホスト装置から受信した記録情報をＲＡＭ１０２などの周辺ユニットを用いて処理し、記録データに変換するなどの処理を実行する。またＣＰＵ１００は、上記した電気熱変換体の駆動データすなわち印字データ及び駆動制御信号をヘッドドライバ１０３に出力する。ヘッドドライバ１０３は、入力された駆動データに基づいて記録ヘッド１９の電気熱変換体を駆動する。

またＣＰＵ１００は、キャリッジ１６を往復運動させるためのキャリッジ駆動モータ２０５及び被記録材を搬送するための用紙搬送（ＰＦ）モータ１０４を、モータドライバ１０５、１０６を介してそれぞれ制御する。ヘッドドライバ１０３は、上記エンコーダ２０６から吐出タイミング信号及びキャリッジの位置情報が入力される。

図８は通常の画像処理方法及び印字方法を説明するものである。２値データは、画像領域の中でインクが吐出されるべき位置を記録解像度単位で示したデータであり、通常は各ドット位置に１滴インクが吐出されれば所望の濃度が得られるように画像処理がなされる。また、印字マスクとは、記録ヘッドが走査する過程で各ノズルが吐出可能なタイミングを規定したものであり、吐出タイミング（図で黒く塗られた画素位置）に画像データがある場合に印字が行われる。

図は１２ノズルのヘッドを使い３回の記録ヘッドの走査によって画像を完成させる場合の印字マスクを例にしているが、０、４、８番ノズル、１、５、９番ノズル、２、６、１０番ノズル、３、７、１１番ノズルがぞれぞれ補完関係にあるので、１回記録ヘッドが走査する毎に被記録材を４ノズル分副走査方向に送れば、３回の走査で画像領域が形成されるような仕組みになっている。このように、通常は２値データの各ドットは記録ヘッドの走査の過程で１度だけ印字される。

図１は本出願の発明の特徴を最もよく表す図面である。図８と比較するとより理解し易い。図１における２値データは図８における２値データの半分程度の濃度であるが、同じ画像を印字する場合の画像処理方法の違いを端的に表しており、本出願の発明では画像処理の過程でこのように意図的に濃度を下げる。濃度を下げる処理は画像を２値化する前の多値データの段階で行うと簡単であり、例えば入力情報に対する出力テーブルの濃度を下げるという手段を挙げることが出来る。一方、印字マスクの例を比較すると、図１では図８の２倍の頻度で吐出がなされるように制御されていることが分かる。

また、前述の補完関係を考慮すると、３回の記録ヘッドの走査の中で２値データの各ドットが２回ずつ印字されるよう吐出タイミングが規定されていることが分かる。このような画像処理及び印字制御を行うことで、結果的に所望の濃度を得ることが出来る。

この発明の特徴は、２値データの各ドットが常に異なる２つのノズルによって合計２回印字されることである。よって、もし不良ノズルがあったとしても、そのノズルが印字すべきであったドットは補完関係にある別のノズルによって１回印字されるので、被記録材に何も印字されない通常の印字方法と比べて格段に白スジが目立たなくなる。

画像処理時の濃度の下げ方であるが、２値データの各ドットを２度印字するからといって単純に濃度を半分に下げれば良いわけではなく、被記録材の特性に合わせて所望の濃度が得られるよう画像処理方法を設計してやる必要がある。

本発明の実施例における、画像処理後の２値データの濃度と、記録ヘッドの各ノズルの吐出頻度を規定する印字マスクの、具体的な例を示した図である。 本発明による画像形成装置をインクジェットプリンタに応用した一実施例の概略構造を表す斜視図である。 本発明によるヘッドカートリッジを図２に示すインクジェットプリンタに適用した一実施例の外観をインクタンクと共に表す斜視図である。 図３に示したヘッドカートリッジの外観を表す斜視図である。 本発明による液体吐出ヘッドを図４に示すヘッドカートリッジに組み込んだ一実施例におけるプリント素子基板の外観を破断状態で表す斜視図である。 図５に示したプリントヘッドの主要部の断面図である。 インクジュット記録装置の制御系の構成の従来例を説明する図である。 従来の実施例における、画像処理後の２値データの濃度と、記録ヘッドの各ノズルの吐出頻度を規定する印字マスクの、具体的な例を示した図である。

符号の説明

１０ シャシー
１１ 媒体給送部
１２ 媒体排出部
１３ 媒体搬送部
１４ ヘッド回復部
１５ キャリッジ軸
１６ キャリッジ
１７ ヘッドセットレバー
１８ ヘッドカートリッジ
１９ プリントヘッド
２０ キャリッジカバー
２１ タンクホルダ
２２ コンタクトフレキシブルプリントケーブル（コンタクトＦＰＣ）
２３ コンタクト部
２４ インクタンク
２５ 吐出口
２６ 取り外し用レバー
２７ プリント素子基板
２８ 電気配線基板
２９ インク供給口
３０ 電気熱変換体
３１ 電極端子
３２ 共通インク室
３３ 上板部材
３４ インク路
３５ 仕切り壁

Claims (10)

1. 複数の記録素子を有する記録ヘッドから吐出されるインクにより記録を行うインクジェット記録方法であって、画像処理過程で多値のＣＭＹＫデータに展開するときに濃度を通常よりも抑制する工程と、前記多値のＣＭＹＫデータを２値のデータに変換する工程と、前記２値のデータの各ドットを異なるノズルで複数回記録する記録工程と、を備えることを特徴とするインクジェット記録方法。
2. 前記多値のＣＭＹＫデータにおける通常の濃度とは、該データを２値化した時の各ドットを１度だけ記録することで所望の濃度を印刷できる濃度のことであり、前記通常よりも抑制された濃度とは、該データを２値化したときの各ドットを１度だけ記録したのでは所望の濃度を印刷できない濃度であることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェット記録方法。
3. 前記濃度を通常よりも抑制する工程とは、入力情報に対する出力テーブルの濃度を下げることにより抑制する工程であることを特徴とする、請求項１または２に記載のインクジェット記録方法。
4. 前記２値のデータの各ドットを異なるノズルで複数回記録する記録工程とは、前記記録ヘッドが１回走査する毎に被記録材を副走査方向に所定量だけ送りつつ、画像領域を複数回の前記記録ヘッドの走査で完成させる記録工程であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のインクジェット記録方法。
5. 前記通常よりも抑制した濃度とは通常の５０％程度の濃度であり、且つ前記複数回とは２回であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のインクジェット記録方法。
6. 複数の記録素子を有する記録ヘッドから吐出されるインクにより記録を行うインクジェット記録装置であって、画像処理過程で多値のＣＭＹＫデータに展開するときに濃度を通常よりも抑制する手段と、前記多値のＣＭＹＫデータを２値のデータに変換する手段と、前記２値のデータの各ドットを異なるノズルで複数回記録する記録手段と、を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
7. 前記多値のＣＭＹＫデータにおける通常の濃度とは、該データを２値化した時の各ドットを１度だけ記録することで所望の濃度を印刷できる濃度のことであり、前記通常よりも抑制された濃度とは、該データを２値化したときの各ドットを１度だけ記録したのでは所望の濃度を印刷できない濃度であることを特徴とする、請求項６に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記濃度を通常よりも抑制する手段とは、入力情報に対する出力テーブルの濃度を下げることにより抑制する手段であることを特徴とする、請求項６または７に記載のインクジェット記録装置。
9. 前記２値のデータの各ドットを異なるノズルで複数回記録する記録手段とは、前記記録ヘッドが１回走査する毎に被記録材を副走査方向に所定量だけ送りつつ、画像領域を複数回の前記記録ヘッドの走査で完成させる記録手段であることを特徴とする、請求項６から８のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
10. 前記通常よりも抑制した濃度とは通常の５０％程度の濃度であり、且つ前記複数回とは２回であることを特徴とする、請求項６から９のいずれかに記載のインクジェット記録装置。