JP2007182026A - インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モノクロ画像の高階調化を図り、記録ヘッドの生産性を向上する。
【解決手段】吐出口からシートにインクを液滴として吐出するインクジェット記録ヘッドにおいて、同一色で同一濃度のインクを吐出する複数の吐出口と、複数の吐出口にインクを供給する共通の液室と、を有するヘッドユニットを少なくとも３個備える。また、各ヘッドユニットは、それぞれ濃度が異なる３段階以上のモノクロインクのうちからいずれかのインクを吐出する。そして、濃度が異なるモノクロインクの各濃度を、濃度が低い方から順にｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・ｄ_n、但し、ｎ：自然数とし、濃度ｄ_nと、濃度ｄ_n-1との濃度比をＤ_nとしてｄ_n＝Ｄ_n×ｄ_n-1であるとき、Ｄ₂＞Ｄ_n+2の関係を満たしている。
【選択図】図３

Description

本発明は、被記録材にインク液滴を吐出して画像等を記録するためのインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置に関し、特に、透明な被記録材に高階調なモノクロ画像を記録するためのインクジェット記録装置に関する。

例えばワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ファクシミリ等における情報出力装置としては、所望の文字や画像等の情報を用紙やフィルム等シート状の被記録材に記録を行う記録装置が知られている。この種の記録装置には様々な方式のものがあるが、その中で、被記録材に記録材を付着させることで被記録材上に文字や画像を形成する方式が実用化されており、このような方式の代表例として、インクジェット記録装置がある。近年、インクジェット記録装置の性能が向上し、文字ばかりでなく、画像も記録されるようになってきた。

インクジェット記録装置では、記録速度の向上や高画質化等のために、同一色で同一濃度のインクを吐出可能な複数のインク吐出口（ノズル）が集積配列されたヘッドユニットが一般的に用いられている。さらに、インクジェット記録装置では、ヘッドユニットが、同一色で濃度が異なるインクや、異なる色のインクについてそれぞれ設けられているのが通例である。また、インクジェット記録装置では、同一色で同一濃度のインクの吐出量を何段階かに変えて吐出可能としたものもある。

そして、これらのヘッドユニットが設けられた記録ヘッドを、被記録材に対して相対的に移動させつつノズルからインクを吐出させ、記録を行う。

記録ヘッドを被記録材に対して、相対的に移動させる方法としては、次の２つの方式が実用化されている。
（１）ヘッドユニットを被記録材の搬送方向（Ｘ方向）に略平行に配置し、被記録材が停止している間にＸ方向と交差する方向（Ｙ方向）に記録ヘッドを移動させ、この間にインクを吐出して記録を行う。その後、被記録材を間欠的にＸ方向に所定距離移動させた後、再度記録ヘッドをＹ方向に移動させる。以下、この動作を繰り返すことで記録を行う、いわゆるシリアル記録方式。
（２）ヘッドユニットが被記録材のＹ方向の全幅にわたって固定されて設けられ、被記録材をＸ方向に一定速度で移動させる間に記録を行う、いわゆるフルライン記録方式。

これら２つの記録方式で画像を記録する場合、画像を構成する単位として画素が定義される。画素は、必ずしも１つのノズルから１回のインク吐出によって被記録材上に形成される１つのドットで構成される必要はなく、１つの画素を複数のドットで形成するようにしても良い。複数のドットで１つの画素を形成する場合、略同じポイントに重ねて記録されても良いし、隣接するポイントに記録しても良い。いずれにせよ、予め決められた規則に従って決定される。

記録すべき画像データは、画像処理によって、記録装置に適合した画像サイズになるように拡大補間、縮小等の処理を施される。次いで、それぞれの画素に対して、記録すべき色と濃度とが予め決められた規則に従って決定され、このように決定されたデータに基づいて記録が実行される。

上述のように、１つの画素は複数のドットで構成されても良いが、この場合には、１つの濃度だけではなく、異なる濃度のインクが選択され得る。吐出量可変の記録ヘッドを使用している場合は、吐出量すなわちドットのインク量を適宜変えても良い。また、これらを組み合わせても良い。

画像を記録する場合、画像情報の階調を忠実に再現する方法として、ディザ法、誤差拡散法などの中間調処理法が用いられる。さらに、ディザ法や誤差拡散法において、１つの画素の階調を多くすることで、より多くの階調を表現可能になる。このような記録方法としては、具体例が、特許文献１に開示されている。

すなわち、１つの色について濃度が異なるインクを吐出可能なノズル群を用意しておき、これらのノズル群から、１つの画素に対して予め決められた限度内で選択的に複数回記録（以下、重ね打ちと称する）を行う。これによって、この画素で表現可能な濃度（記録Ｏ．Ｄ．値）の階調を多くすることができる。

例えば、６種類の異なる濃度のインクを吐出可能なノズル群を用意し、６００ｐｐｉ（ピクセル／インチ）の１つの画素を４回以内の重ね打ちを行う場合には、５０階調以上の表現が可能である。１つの画素を、隣接する２×２のポイントで構成し、合計１６回以内の重ね打ちで構成する場合には、２００階調以上の表現が可能である。また、濃度が異なるインクを吐出可能なノズル群を用意する代わりに、ノズルから吐出されるインクの量を可変とし、ドットのインク量を可変とすることで階調を表現しても良い。また、これらの組み合わせで階調を表現しても良い。

これらの場合、表現しようとする画素の濃度（所望のＯ．Ｄ．値）とインクの重ね打ちの方法とを対応させる規則を予め決めておく。そして、この規則に従って実際の記録、すなわち、どのノズルでいつインクを吐出するかが決定され、このデータに基づいて後述する記録制御部によって記録が行われる。

一例としては、それぞれのインクで記録した場合の画素の記録Ｏ．Ｄ．値を測定しておき、この測定値に基づいて重ね打ちした場合の記録Ｏ．Ｄ．値を決定し、各重ね打ちパターンに対する画素の記録Ｏ．Ｄ．値を記述したテーブルを用意する。そして、記録すべき画素の所望のＯ．Ｄ．値に近い記録Ｏ．Ｄ．値の重ね打ちのパターンを選択する。誤差拡散処理の場合は、記録すべき画素の所望Ｏ．Ｄ．値とテーブルの記録Ｏ．Ｄ．値との差を求め、これを誤差として隣接画素に振り分ける。

最近は、様々な用途や目的に記録装置が使用され、所望される画像の種類も増大している。これに伴って、記録装置に要求される特性も、用途や目的によって様々となっている。例えば、高画質が要求される一例として、医療診断用画像の用途の記録装置がある。

医療診断用画像等の一部の分野では、モノクロームで記録されたモノクロ画像が依然として多数使用されている。その理由は、モノクロ画像の方がカラー画像よりも人間の目による濃度分解能が高いので、濃度分解能が多く要求される分野では、モノクロ画像の方がカラー画像よりも人間が認識できる情報量が多くなるためである。さらに、被記録材として反射式の媒体を用いるよりも、透過式の媒体を用いる方が、人間が認識できる濃度分解能が多くなることが知られている。一般的に、カラー画像に対する人間の目の濃度分解能は、８ｂｉｔ程度と言われているのに対し、モノクロ透過画像については、１０ｂｉｔから１１ｂｉｔと言われている。

そして、医療診断用画像としては、医療用のＸ線写真やＣＴ（Computerized Tomography）・ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）画像が、透過型の被記録材に記録されたものが用いられている。このような透過型の被記録材に記録されたものは、実際に人間の濃度分解能の限度まで読み取られ、診断するための情報を提供している。このような高階調のモノクロ画像を記録する記録装置としては、画像信号に応じて変調されたレーザー光を銀塩フィルム上に照射し、このフィルムを現像処理することでフィルム上に画像を得るレーザー・イメージャーがある。

このようなレーザー・イメージャーの場合、ある程度のマージンも見込んで１２ｂｉｔの濃度分解能で記録される場合が多い。しかしながら、このようなレーザー・イメージャーは、比較的高価であり、また、湿式の現像処理が必要であるために、廃液処理やメンテナンスが煩雑となるなどの問題がある。湿式の現像処理を行う代わりに、加熱することで現像処理を行う、乾式銀塩方式のレーザー・イメージャーも存在するが、湿式に比較して画質が劣るという問題がある。

他方、特許文献２に開示されているような、６００ｐｐｉの解像度で２００階調以上の多階調記録が可能なインクジェット方式で、更に誤差拡散処理を行うことで、４０９６階調の記録を行う記録装置も提案されている。

このようなインクジェット記録装置の例を以下に説明する。

図７は、インクジェット記録装置の要部（記録部）を示す斜視図である。図８は、インクジェット記録装置を示す側面図（図７のＡ矢視図）である。図９、図１０、図１１は、インクジェット記録装置を示す部分詳細図である。また、図９はキャリッジを上方向から見た図、図１０（ａ）は記録ヘッドを記録面側から見た図、図１０（ｂ）は、シートにインクが打込まれた状態を示す図、図１１はキャリッジを下から見た図である。

これらの図に示すように、インクジェット記録装置は、画像が記録される被記録材としてのシート５０１を図中Ｘ方向に搬送する一組のローラ５０２，５０３および一組のローラ５０４，５０５を備えている。また、ローラ５０５には、軸方向の所定の間隔をあけて膨出部５０６が設けられており、これら膨出部５０６がシート５０１に接触するようになっている。

また、インクジェット記録装置は、モータ５０７と、モータ軸に取り付けられたプーリ５０８と、ローラ５０２，５０４の一端に取り付けられたプーリ５０９，５１０とを備えている。プーリ５０９，５１０は、ベルト５１１を介してプーリ５０８に結合されており、モータ５０７が回転駆動することによってローラ５０２，５０４が回転される。また、ローラ５０３，５０５は、不図示の付勢機構によって、ローラ５０２，５０４に押し付けられる方向に付勢されている。以上の構成によってシート５０１がＸ方向に搬送される。

また、インクジェット記録装置は、複数の記録ヘッド５１３ａ〜５１３ｒ（以下、総称して記録ヘッド５１３とも称する）が搭載されるキャリッジ５１２を備えている。各記録ヘッド５１３ａ〜５１３ｒには、図１０（ａ）に示すように、多数のノズル５１４がシート５０１の記録面に対向して設けられている。キャリッジ５１２はシャフト５１６，５１７によって摺動可能に保持されている。シャフト５１６はキャリッジ５１２に設けられた穴５１８を貫通して設けられ、また、キャリッジ５１２に設けられた突起部分５１９がシャフト５１７上に支持される構造になっている。以上の構成によって、記録ヘッド５１３のノズル５１４が設けられた面が所定距離ｄでシート５０１に相対するようになっている。

ベルト５２０は、一部がキャリッジ５１２に固定されており、モータ５２１の軸に取り付けられたプーリ５２２と、固定軸５２３に回転可能に取り付けられたプーリ５２４との間に張り渡されている。以上の構成により、モータ５２１が回転駆動することによって、キャリッジ５１２がＹ方向およびその反対方向に往復移動される。すなわち、図７に示すように、シート５０１のＹ方向全域および、キャリッジ５１２の待機位置５１２ａおよびシート５０１に関して待機位置５１２ａと対象の位置に移動可能である。なお、キャリッジ５１２がシート５０１の上方を移動する間、記録ヘッド５１３のノズル面とシート５０１との間隔は、距離ｄに保たれるように構成されている。

図９に示すように、キャリッジ５１２には、各色のインクが収容されたインクカートリッジ５２６ａ〜５２６ｒが着脱自在に装着されている。インクカートリッジ５２６ａ〜５２６ｒは、記録ヘッド５１３ａ〜５１３ｒに連通され、各記録ヘッド５１３ａ〜５１３ｒにインクを供給する。ヘッドカートリッジ５２６ａ〜５２６ｒは、このインクカートリッジのインクが消耗した際、取り外して新しいインクカートリッジに交換することでインクが補給されるように構成されている。

ローラ５０２とローラ５０４との間には、搬送されるシート５０１を支持するシートガイド５２５が設けられている。以上の構成により、シート５０１上にノズルでインクを吐出することで、シート５０１上にドット５１５が形成される。

［記録制御部の構成］
図１２は、従来例のインクジェット記録装置において、記録制御を行う構成を示すブロック図である。図１２に示すように、記録制御部には、スキャナなどの画像入力部１が設けられており、この画像入力部１に、記録しようとする画像の各画素に対する濃度データ（ＣＶ値）が入力される。また、記録制御部には、各種パラメータの設定および記録開始動作を指示するための各種キーを有している操作部２や、記憶媒体４に格納されている各種プログラムに従ってインクジェット記録装置全体を制御するＣＰＵ３が設けられている。

記録制御部には、制御プログラムやエラー処理プログラムに従ってインクジェット記録装置を動作させるためのプログラムなどが格納されている記憶媒体４が設けられている。記録制御部の動作は、すべてこのプログラムによる動作である。プログラムが格納される記憶媒体としては、例えば、ＲＯＭ、ＦＤ（フレキシブルディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＨＤ（ハードディスク）、メモリーカード、光磁気ディスクなどが用いられる。

記憶媒体４は、ガンマ変換処理で参照するためのガンマ補正変換テーブル４ａと、ブロック内番地指定テーブル４ｂとを有している。また、記憶媒体４は、重ね打ちパターン振り分けテーブル４ｃと、インク組み合わせテーブル４ｄと、各種プログラムが格納されている制御プログラム群４ｅとを有している。

記録制御部は、インクジェット記録装置内のアドレス信号、データ、制御信号などを伝送するバスライン１０を有している。また、記録制御部には、記憶媒体４に格納されている各種プログラムのワークエリアや、エラー処理時の一時待避エリアおよび画像処理時のワークエリアとして用いるＲＡＭ５が設けられている。

また、記録制御部には、入力画像を格納するイメージメモリ６と、入力画像を元にヘッドユニットで多階調を実現するための吐出パターンを形成する画像処理部７と、２値化された画像データを格納するビットプレーンメモリ８とが設けられている。

また、記録制御部には、記録時に画像処理部で形成された吐出パターンに基づいてドット画像を形成するプリンタ部９が設けられており、このプリンタ部９が、図７に示した記録部を含んでいる。

［データ処理単位］
図１４は、この例のデータ処理単位であるブロックの配置の例として、ブロック番地指定テーブルを示している。図１４に示すように、１ページの画像データ２０を複数のブロック２１に分割して各ブロック２１毎にデータ処理を行う。１ページの画像データは、ブロックａ₁，ａ₂，ａ₃，・・・、ブロックｂ₁，ｂ₂，ｂ₃，・・・、ブロックｃ₁，ｃ₂，ｃ₃，・・・、のように、行方向および列方向にそれぞれ分割されている。

図１５は、１つのブロック内の画素構成の例を示しており、図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）がそれぞれ、１ブロックを「横」×「縦」で示せば、２×１、１×２、２×２、４×４、変則２×４の画素で構成される例を示している。図１５（ｅ）に示すように、画素構成は、必ずしも矩形状でなくても良い。図１５において、Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃，・・・は、ブロック内の画素に付けられた番地を示す。各画素の配置は、図示されたように一定の規則で配列されても良いし、ランダムに配列されても良い。また、全てのブロックを同じ配列にしても良いし、ブロック毎に変えても良い。これらの規則をテーブルに表したものが、ブロック内番地指定テーブルである。テーブルを設ける代わりに、所定のアルゴリズムを与え、これにより各画素の番地を決めても良い。

なお、以下では、ブロックが４×４の画素で構成される場合について説明する。また、各画素の大きさも、さまざまなものがあるが、以下の説明では、６００ｄｐｉとする。この場合、２×２を単位とすると３００ｄｐｉ、４×４を単位とすると１５０ｄｐｉとなる。

［インクと階調］
図１６は、この例で使用する８種類のインクを、濃度が薄い方から順にインク＃１からインク＃８として示している。図１６中において、Ｏ．Ｄ．値は光学濃度であり、Ｏ．Ｄ．比は最も薄いインク＃１の光学濃度を「１」としたときの各インクの光学濃度の比率を示している。また、図１６におけるヘッドユニットの個数とは、全部で１８個用意されているインクカートリッジ５２６ａ〜５２６ｒの内訳を示している。この図１６に示した例では、黒色の濃度が異なる８種類のインクのうち、インク＃１からインク＃４のインクカートリッジを各１個、インク＃５のインクカートリッジを２個、インク＃６からインク＃８のインクカートリッジを各４個使用する。また、重ね打ち許容回数とは、１つの画素に対して該当する濃度のインク液滴の重ね打ちが許容される回数である。

図１７および図１８は、この例で使用される２系列のインク組み合わせテーブルそれぞれの例（一部）を示す図である。各図１７、図１８では、各階調値に対して重ね打ちされるインクの種類と回数が示されている。図中の組み合わせ名は、その組み合わせを識別するために付けられた名称である。階調値は、「０」を透明（反射タイブの場合は白）、「４０９５」を黒とする。

図１７および図１８に示したように、この例で使用するインクの種類は、インク＃１〜＃８までの８種類である。図中のＯ．Ｄ．値の欄は、その階調値のＯ．Ｄ．値を示している。また、各インクの欄に、○印が１つある場合はその濃度のインクを１回、○印が２つある場合はその濃度のインクを２回重ね打ちすることを意味する。また、インクの欄が空欄の場合は、その濃度のインクを使用しないことを意味する。例えば図１７に示すように、階調値１０５６に対しては、インク＃２を１発、インク＃７を２回重ね打ちする。このテーブルは、階調値０〜４０９５まで「４０」または、その倍数毎に用意されている。

なお、図１７および図１８は、図面で示す都合上、２つに分割して示しているが、１つのテーブルであっても良いことは勿論である。すなわち、各階調値に対して、図１７に示すＡ系列と、図１８に示すＢ系列との２つの系列が用意されている。また、図１７および図１８から明らかなように、Ａ系列では、使用する最高濃度をインク＃７とし、Ｂ系列では、使用する最高濃度をインク＃８として、組み合わせを構成している。

図１９は、この例で使用される重ね打ちパターン振り分けテーブルの例（一部）である。図１９（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、階調値１０２４から階調値１０２７に対応する４×４画素のパターンを示している。これと同様なテーブルが、階調値０〜４０９５まで設けられている。

図１９（ａ）の例を説明すると、４×４の○印は、図１４中に示す４×４の各番地に対応している。白抜きと色つきの○印では、使用されるインク組み合わせが異なる。すなわち、階調値１０２４に対しては、１番地〜１６番地のすべてに対して、図１７または図１８のＯ．Ｄ．値が０．７６８のインク組み合わせで重ね打ちすることを意味する。同様に、図１９（ｂ）に示された階調値１０２５に対しては、１番地のみ０．７８、２番地から１６番地までは、０．７６８で重ね打ちする。図１９（ｃ）の階調値１０２６、図１９（ｄ）の階調値１０２７も同様である。

この結果、この４×４のブロックの平均濃度は、平均濃度として示した値となる。すなわち、この４×４のブロックの平均濃度は、０．０００７５ずつ変化する。他の階調についても同様なテーブルが設けられている。そして、階調値が０〜４０９５まで変化するとき、０．０００７５または、その倍数毎にＯ．Ｄ．＝０〜３．０７まで変化するようになっている。

図２０は、図１９に示したパターンにおいて、ある画素に対して図１７と図１８に示したどちらの系列Ａ，Ｂのどちらからインク組み合わせを選択する方法を説明するための図である。図２０も図１９と同様な重ね打ちパターン振り分けテーブルの例（一部）であるが、図１７と図１８の系列Ａ，Ｂのどちらからインク組み合わせを選択するかという点のみに着目して簡略化されている。

なお、ここでは説明の便宜上、図１９および図２０で各テーブルを別々に示したが、図１９のテーブルと図２０のテーブルは別々に分けられている必要はなく、両方の情報を有するテーブルが１つあればよい。この場合、図１９に示すテーブルで、Ｏ．Ｄ．値の選択を指示する数字に、系列Ａと系列Ｂのどちらを選択するかの情報も一緒に記入されていれば良い。

図２０では、各画素に対して図１７に示した系列Ａから選択するか、図１８に示した系列Ｂから選択するかが色別に示されている。図２０から明らかなように、階調値が増加した場合に、系列Ｂの組み合わせを使用する確率が次第に増加している。これは、画素にインク＃８の画素形成要素が使用される確率が徐々に増加していることを意味している。ここでは、階調が１６増えるごとにインク＃８の出現割合が１／１６ずつ増加している。平均化して考えると、階調が１増加するごとに、インク＃８の画素形成要素の出現確率が増加する割合は、１／２５６である。

この場合、インク＃８の記録濃度は０．７６８であるので、インクの濃度誤差を５％と想定すれば、このインクの濃度誤差は０．０３８４である。しかしながら、階調が１増加したときのブロック内での出現確率の増加率が１／２５６なので、ブロック内での平均濃度を考えると、濃度誤差は０．０００１５になる。

実験によれば、なだらかに変化するグレースケールを記録した場合、濃度誤差が０．００３以上であるときに、人間の目が擬似輪郭として認識することができる。図２１にこれを示す。図２１（ａ）は、なだらかなグレースケールを記録した例である。濃度誤差が大きいと、図２１（ａ）中の縦線のような擬似輪郭が現れる。図２１（ｂ）は、このグレースケールの濃度を表したグラフで、図２１（ｂ）に示すように、擬似輪郭の部分に凹凸が現れる。

濃度誤差は０．００３に比べて０．０００１５は十分に小さい値であり、濃度誤差の影響で擬似輪郭が発生する可能性は無視できる。

また、階調が１６（Ｏ．Ｄ．値で０．０１２）増加したときのインク＃８のブロック内での出現確率の増加率は、１／１６なので、ブロック内での平均濃度で考えると、濃度誤差は０．０３８４／１６＝０．００２４になる。この値はグレースケールのムラの発生限界（実験値）の０．００６に対して５％であり、十分に小さい。したがって、グレースケールのムラが発生する可能性もほとんどない。

仮にインクの濃度誤差を１％までに抑えることができたとする。（実際には、インクの濃度誤差を１％以下に小さくすることは困難である。）この場合、インク濃度誤差の影響で擬似輪郭が発生する可能性を低くするためには、階調が４（Ｏ．Ｄ．値で０．００３）増加したときの、インク＃８の画素形成要素の出現確率の増加率を、０．００３／０．００７６８＝０．３９よりも小さくすれば良い。すなわち、階調が１増加するときのインク＃８の出現確率の増加率を約１／１０よりも小さくすれば擬似輪郭が見え難くなる。

同様に、インクの濃度誤差を１％までに抑えることができたとする。この場合、インク濃度誤差の影響でグレースケールのムラが発生する可能性を低くするためには、次のようにすればよい。すなわち、階調が１６（Ｏ．Ｄ．値で０．０１２）増加したときの、インク＃８の画素形成要素の出現確率の増加率を、０．００６／０．００７６８＝０．７８よりも小さくすれば良い。すなわち、階調が１増加するときのインク＃８の出現確率の増加率を約１／２０よりも小さくすることで、グレースケールのムラが見え難くなる。

なお、図１７および図１８に示された組み合わせからも当然であるが、インク＃８の画素形成要素の出現確率が増加すると、その分だけインク＃７の画素形成要素の出現確率は減少していく。

［画像処理部］
次に、図１３を参照して、画像処理部７での処理フローについて説明する。なお、以下に述べるプロセスは、ハードウェア（画像処理ボード）で実行するように構成することもできるし、ソフトウェアで実行するように構成することもできる。ソフトウェアで実行する場合には、画像処理部７は存在せず、制御プログラム群の中に画像処理プログラムを格納し、ＣＰＵ３の制御により、この画像処理プログラムが実行されることで、以下のプロセスが実行される。

ガンマ補正処理１１では、画像入力部１で入力された画像信号ＣＶを、用意されたガンマ補正変換テーブル４ａを用いて濃度を表す信号ＣＤに変換して、イメージメモリ６に格納する。この実施形態では、ＣＤ値のレベル分けを、１２ｂｉｔとしている。

前段処理１２では、イメージメモリ６の画像に対して、拡大補間処理、画像回転、フォーマッティングなどの処理を行う。注目画素選択１３では、イメージメモリ６の記憶領域内のこれから処理をしようとする１画素を選択し、濃度データＣＤを得る。

ブロック内番地参照１４では、ブロック内番地指定テーブル４ｂを参照して、処理しようとする画素がブロック内の何番地であるかのデータを得る。重ね打ちパターン振り分けテーブル４ｃの該当ＣＤ値、該当番地参照１５では、画素の番地とＣＤ値から、重ね打ちパターン振り分けテーブル４ｃを参照して、画素のＯ．Ｄ．値を得る。

インク組み合わせテーブル参照１５’では、上で得られた画素毎のＯ．Ｄ．値に従い、インク組み合わせテーブル４ｄを参照して、該当画素のインク組み合わせを得る。インク分配処理１６では、得られたインク組み合わせに従い、各濃度のインクの吐出、不吐出を示す２値信号を決定し、更にこれを所定の規則により、各ヘッドの吐出、不吐出の２値信号を決定して、各記録ヘッド毎のビットプレーンに記録する。

以上の処理を行うことにより、注目した１画素の処理が終了する。そして、画像の濃度データＣＤを元に、上述した１４、１５、１６の処理を所定の領域に含まれる画素の全てについて繰り返すことにより、それぞれの記録ヘッドに対して各画素ごとに吐出、不吐出を示す２値信号ｄ₁，ｄ₂，ｄ₃，・・・が形成される。

ここで、所定の領域を、記録しようとする１ページ全体として、１ページ分のビットプレーンを完成させた後に、以下に述べる記録のプロセスに移行しても良い。あるいは、１ページを何分の１かに分割し、分割した領域ごとにビットプレーンを完成させ、まずこの領域の記録を行った後、次の領域の処理に移っても良い。後者の場合、それぞれのビットプレーンを更に複数に分け、前の領域の記録プロセスを行っている間に、次の領域のビットプレーンを作製するようにしても良い。

以上のような処理を行った後、記録が行われる。詳細には、図８中の左方向から、不図示の手段によりシート５０１がローラ５０２，５０３の間に送り込まれる。続いて、シート５０１は、モータ５０７が回転駆動することによって、所定距離ずつ間欠的にＸ方向に送られる。シート５０１が停止している間に、モータ５２１が回転し、キャリッジ５１２をＹ方向に一定の速度で移動させる。キャリッジ５１２上の記録ヘッドが、シート５０１の上を通過する間に、図１２、図１３の記録制御部により、画像信号に対応したノズル吐出指令信号が送られ、この信号に従って各ノズルから選択的にインク液滴が吐出される。

記録ヘッドがシート５０１の上を通過して、シート５０１の上から離れた位置にある間に、モータ５０７がシート５０１を所定距離Ｘ方向に移動して停止する。ここで再びモータ５２１がキャリッジ５１２を所定速度で移動させ、同様に選択的にインク液滴を吐出させる。以下、このような動作を繰り返すことで、最終的にシート５０１上に所望の画像が記録される。記録が終了したシート５０１は、ローラ５０４，５０６によって図８中の左方向に搬送され、続いて不図示の排出機構によって図８中の左方向に排出される。

この例では、画素密度６００ｄｐｉ、最小記録濃度ステップ（濃度負荷ステップ）を０．０１２としている。また、１ドットのインク液滴の量は、約８ｐｌ、１画素は４ドット以下で形成される。すなわち、１画素のインク量は約３２ｐｌ以下である。このインクジェット記録装置によって、実際に胸部Ｘ線画像を記録したところ、擬似輪郭およびムラの発生が抑制されて画質が改善された画像が得られた。
特開平１０−３２４００２号公報 特開２００２−１４４６０７号公報

しかしながら、上述したような従来のインクジェット記録装置は、１８個のヘッドユニットを備えており、構成が複雑である。一例としては、３個のヘッドユニットずつで１つの記録ヘッドが構成され、このような記録ヘッドが６個並べられて構成されている。この構成の場合、６個の記録ヘッド間の相対位置精度がずれていた場合、画像に悪い影響がでるため、各記録ヘッドの相対位置を高精度に調整する必要があった。

一方、近年のインクジェット記録装置が備える記録ヘッドの性能が向上し、６個〜７個程度のヘッドユニットを、１つのコンポーネントとしてまとめた記録ヘッドが開発されている。このような記録ヘッドは、インクジェット記録装置の記録速度を高速化するために、ヘッドユニットを構成するノズルの数が、従来に比べて飛躍的に多くなっている。一例としては、１２８０ノズルで１つのヘッドユニットが構成されている。このようなヘッドユニットは、ノズルの吐出量も、従来の３個のヘッドユニットが一体化された３ヘッドユニット一体型記録ヘッドが８ｐｌであるのに対して、４〜５ｐｌと少なくなっている。このため、より一層、粒状性が目立たない画像が記録できるようになった。

通常、このような記録ヘッドの一例としては、６個のヘッドユニットを有し、各ヘッドユニットが、ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー、淡シアン、淡マゼンタの６色のインクを吐出するように構成されている。あるいは、記録ヘッドは、７個のヘッドユニットを備え、上述の６色のインクに加えて、淡イエローまたは、淡ブラックのインクを吐出するように構成されている。

一般に、記録ヘッドは、量産ラインで大量生産されることで、１個当たりの単価を安く製造することができる。そのため、上述のような医療診断用画像用途の記録装置においても、そのように、大量生産されている記録ヘッドを使用できれば、価格的に有利である。また、このような６個〜７個のヘッドユニットが一体化された記録ヘッドを使用することで、従来のインクジェット記録装置で行われている、記録ヘッド相互間の相対位置合わせの必要がなくなる。

そこで、本発明は、モノクロ画像の高階調化を図り、記録ヘッドの生産性を向上することができるインクジェット記録ヘッド、インクジェット記録装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係るインクジェット記録ヘッドは、吐出口から被記録材にインクを液滴として吐出するインクジェット記録ヘッドにおいて、同一色で同一濃度のインクを吐出する複数の吐出口と、これら複数の吐出口にインクを供給する共通の液室と、を有するヘッドユニットを少なくとも３個備える。また、各ヘッドユニットは、それぞれ濃度が異なる３段階以上のモノクロインクのうちからいずれかのインクを吐出する。そして、濃度が異なるモノクロインクの各濃度を、濃度が低い方から順にｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・ｄ_n、但し、ｎ：自然数とし、濃度ｄ_nと、濃度ｄ_n-1との濃度比をＤ_nとしてｄ_n＝Ｄ_n×ｄ_n-1であるとき、Ｄ₂＞Ｄ_n+2の関係を満たしている。

上述したように本発明によれば、モノクロ画像の高階調化を図り、記録ヘッドの生産性を向上することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

[インクジェット記録装置について]
図１は、インクジェット記録装置の要部構成を示す図である。

本実施形態のインクジェット記録装置は、同一色で同一濃度のインクを吐出する複数の吐出口と、これら複数の吐出口にインクを供給する共通の液室と、を有するヘッドユニットを少なくとも３個備えている。そして、各ヘッドユニットは、それぞれ濃度が異なる３段階以上のモノクロインクのうちからいずれかのインクを吐出する。各ヘッドユニットが吐出する濃度が異なるモノクロインクの各濃度を、濃度が低い方から順にｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・ｄ_n（但し、ｎは自然数）としたとき、ｄ_n＝Ｎ×ｄ₁、（但し、Ｎは自然数）の関係を満たしている。また、本実施形態のインクジェット記録装置は、濃度ｄ_nと、濃度ｄ_n-1との濃度比をＤ_n（但し、Ｄ_nは自然数）として、ｄ_n＝Ｄ_n×ｄ_n-1を満たしている。そして、本実施形態のインクジェット記録装置は、各濃度比が、Ｄ₂＞Ｄ_n+2（式１）の関係を満たすとともに、Ｄ_n+2≧Ｄ_n+3（式２）の関係を満たしている。

本実施形態のインクジェット記録装置として、濃度が異なる５種類のインクを用いて印字を行う構成について説明する。このインクジェット記録装置は、各ヘッドユニットからインク＃１、＃２、＃３、＃４、＃５、＃５を吐出させる吐出制御信号に応じて、この吐出制御信号に対応するインク吐出口列からインクを吐出させて、多階調画像を形成する。不図示の遅延回路によって、各インク吐出列から同じ画素に重ね打ちするタイミングがとられる。

キャリッジ４０上には、６個のヘッドユニット４１Ｈ１〜４１Ｈ６が設けられている。それぞれのヘッドユニット４１Ｈは、インクを吐出する吐出口列を有しており、各ヘッドユニット４１Ｈ１〜４１Ｈ６の吐出口列は所定の間隔をあけて設置してある。各ヘッドユニット４１Ｈ１〜４１Ｈ６の対応するノズル列へのインクはインクカートリッジ４２Ｃ１〜４２Ｃ６から供給されている。これらインクカートリッジ４２Ｃ１〜４２Ｃ６は、インク＃１、＃２、＃３、＃４、＃５、＃５を供給するインクカートリッジである。そして、各インク＃１、＃２、＃３、＃４、＃５は、その濃度比が、濃度が低い方から順に、ほぼ、１：４：８：１６：３２の比率となっている。図に示すように、インク＃１〜＃４を吐出するヘッドユニット４１Ｈ１〜４１Ｈ４は各１個であり、インク＃５を吐出するヘッドユニット４１Ｈ５，４１Ｈ６は、２個である。

本実施形態では、インク＃１〜＃５の濃度比が、１：４：８：１６：３２に設定されているので、各濃度のインクにおける濃度比Ｄ_nは、Ｄ₂＝４、Ｄ₃＝２、Ｄ₄＝２、Ｄ₅＝２となる。したがって、上述の式１，２で示したように、Ｄ₂＞Ｄ₃、Ｄ₂＞Ｄ₄、Ｄ₂＞Ｄ₅、かつ、Ｄ₃≧Ｄ₄、Ｄ₄≧Ｄ₅の関係を満たしている。

ヘッドユニット４１Ｈへの制御信号などはフレキシブルケーブル４３を介して送られる。透明フィルム４４は、不図示の搬送ローラを経て排紙ローラ４５に挟持され、搬送モータ４６の駆動に伴い矢印方向に送られる。キャリッジ４０は、ガイドシャフト４７、およびリニアエンコーダ４８によって移動可能に支持されている。キャリッジ４０は、駆動ベルト４９を介してキャリッジモータ５０の駆動により上述のガイドシャフト４７に沿って往復運動させられる。

上述したヘッドユニット４１Ｈのインク吐出口の内部(液路)には、インク吐出用の熱エネルギーを発生する発熱素子（電気・熱エネルギー変換体）が設けられている。リニアエンコーダ４８の読み取りタイミングに伴い、発熱素子を記録信号に基づいて駆動し、シート上にインク＃１、＃２、＃３、＃４、＃５のインク液滴を飛翔、付着させることで画像を形成する。

記録領域外に設定されたキャリッジ４０のホームポジションには、図１に示すように、キャップ部５１Ｃを持つ回復ユニット５２が設置されている。記録を行わないときには、キャリッジ４０をホームポジションに移動させて、キャップ部５１Ｃの各キャップ５１Ｃ１〜５１Ｃ６によって、これら各キャップ５１Ｃ１〜５１Ｃ６に対応するヘッドユニット４１Ｈのインク吐出口面を密閉する。これによって、インク溶剤の蒸発に起因するインクの固着あるいは塵埃などの異物の付着などによる目詰まりが防止される。

また、キャップ部５１Ｃのキャッピング機能は、記録頻度が低いインク吐出口の吐出不良や目詰まりを解消するために、インク吐出口から離れた状態にあるキャップ部５１Ｃへインクを吐出させる空吐出に利用される。また、キャップで密閉した状態で不図示のポンプを作動させ、インク吐出口からインクを吸引し、吐出不良を起こした吐出口の吐出回復に利用される。

また、キャップ部５１Ｃの隣接位置に不図示のブレード、拭き部材を配置することによって、ヘッドユニット４１Ｈのインク吐出口形成面をクリーニングすることが可能である。

これらのヘッドユニット４１Ｈは、図のＸ方向に１２００ｄｐｉピッチでドットを打ち込むことができるように構成されている。また、ヘッドユニット４１Ｈは、Ｙ方向にも、１２００ｄｐｉピッチで打ち込むことができるように構成されている。したがって、ヘッドユニット４１Ｈは、最大１２００×１２００ｄｐｉの密度でドットを打ち込むことができるように構成されている。

１画素を６００×６００ｐｐｉとした場合、１画素に４個のドットを打ち込むことができる。インク＃１〜＃４を吐出するヘッドユニット４１Ｈは１個なので、それぞれ、インク＃１〜＃４の４個のドットを打ち込むことができる。インク＃５を吐出するヘッドユニット４１Ｈは２個なので、それぞれ、インク＃５の８個のドットを打ち込むことができる。

インク＃５を吐出するヘッドユニット４１Ｈが２個設けられる理由を以下に説明する。

インクに含まれる色材（染料や、顔料）の比率を上げれば、少ない打ち込み量で濃度が高い画像が記録できるが、ヘッドからインクを吐出する特性や、インクの保存性の制限があり、インクに含まれる色材の比率には制限がある。例えば、染料を色材として使用する場合、その比率は、４％〜５％程度であることが望ましい。実験によると、この程度の比率のインクを用いて、１個のドットの吐出量が３ｐｌ〜７ｐｌの場合、６００×６００ｐｐｉ当たり、４個のドットで記録できる濃度は、透明フィルムの使用時、Ｏ．Ｄ．値が約１．５前後であった。他方、医療診断用画像の場合、最高濃度は、透明フィルムの場合、Ｏ．Ｄ．値が３以上を要求される。

図１３に示すように、１つのヘッドユニット４１Ｈには、１つのビットプレーンが用意されている。１つのヘッドユニット４１Ｈに、２つのビットプレーンを用意することで、インク＃５を６００×６００ｐｐｉ当たり、８個のドットを重ね打ちすることができる。しかし、この場合には、記録ヘッドを走査させる回数を２倍にする必要があり、スループットが遅くなってしまう。そこで、インク＃５のヘッドユニット４１Ｈを２個用意（ビットプレーンも２つ）することで、記録ヘッドの走査回数を増加させることなく、インク＃５を６００×６００ｐｐｉ当たり、８個のドットを重ね打ちすることができる。これによって、Ｏ．Ｄ．値が３の濃度の記録を行うことが可能になる。

濃度が更に薄いインクを多数回重ね打ちすることによっても、同じ効果が得られる。しかし、この場合には、Ｏ．Ｄ．値が３の濃度を得るためには、１画素に打ち込むドット数が多くなり過ぎるため、フィルムがインクを十分に吸収できずにインクがあふれてしまう。

すなわち、このようなフィルムは、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）ベースに、インクを吸収する多孔質層が表面にコーティングされて作られている。コーティング層の厚さは、製造上の品質を維持するために制限されており、打ち込まれたインクを吸収できる量には限度がある。

例えば、６００×６００ｐｐｉ当たり、１０個のドットを重ね打ちする場合、１つのドットの量を４．５ｐｌとした場合、インクの量は、平方インチ当たり、１．６２×１０―⁵ｌとなるが、現在の生産技術では、この程度のインクの量が限界である。

また、例えば、ＣＴやＭＲＩなどの画像は、黒の部分が多いが、このような画像を記録すると、インク＃５のヘッドユニットのノズルからインクを吐出する頻度が高くなる。インク＃５のヘッドユニットを２個搭載することで、１つ当たりのノズルからインクを吐出する頻度を半分に減らすことができる。上述したように、６個のヘッドユニット４１Ｈが、１つの記録ヘッドに一体に構成されている。このため、いずれかのヘッドユニットのノズルの使用頻度が偏って多いと、このヘッドユニットが使用できなくなったときに、他のヘッドユニットがまだ使用できるにもかかわらず、この記録ヘッドが使用できなくなり、記録ヘッドの寿命が短くなる。

また、インク＃５のヘッドユニットを２個用意することで、６００×６００ｐｐｉ当たり４個以下のインク＃５のドットを打ち込む際にも、インク＃５の第１ヘッドユニットとインク＃５の第２ヘッドユニットとから、半分ずつ重ね打ちすることができる。これによって、ノズルのよれの影響を軽減できる。すなわち、ノズルのよれの影響を軽減するために、複数回例えば、４回の走査（４パス）や８回の走査（８パス）でノズルの幅分の記録を行うような方法が採られるが、この場合、インク＃５は、４パスであっても、８パス相当の改善が期待できる。

処理フローは、従来例の処理フローと同じであるが、重ね打ち振り分けテーブルが異なる。重ね打ち振り分けテーブルを図２に示す。図２で、ＣＤ値は、画像データの階調を表す値である。最上段の横列は、ブロック内の番地を示す。図２で、１から４０９６までの各階調に対し、各番地に打ち込まれるドットのインク種が各行列の交点に記されている。×印はインクを打ち込まないことを示す。例えば、階調１の１番地には、インク＃１を１個だけ打ち込むことを示す。同様に階調１３４５の１番地には、インク＃５、＃４、＃３、＃２、＃１をそれぞれ、１個、２個、２個、１個、１個の計７個打ち込むことを示している。本実施形態の例では、１画素に８個まで重ね打ちできるように設計されている。

次に、インクの濃度比を１：４：８：１６：３２にする理由を説明する。

図３は、６００×６００ｐｐｉの１画素に、これらのインクの組み合わせで、何段階の濃度を表すことができるかを説明するための図である。図３において、左端の列は、濃度の段階を表す。左端から右の８列は、１画素に打ち込むドットを示しているが、説明のために、インク＃１、＃２、＃３、＃４、＃５を１、４、８、１６、３２で示している。透明フィルムに重ね打ちする場合、加成性、すなわち、濃度は、１画素当たり打ち込まれたインクに含まれる色材の合計に比例する、ことを仮定すれば、これらの数字を合計すれば、それが濃度に比例する。実際に透明フィルムの場合には、ほぼ、加成性が成り立つことは、実験により確かめられている。

図３は、１画素に打ち込まれる色材の合計値が１から１ずつ増加するように、作製されている。図３に一部を示すように、合計値が１から１２６までは、１ずつ増加するように構成できるが、合計値１２７は、重ね打ちドット数８個の制限の下では、構成不能である。以下同様にして、合計値２５６まで作製すると、１９２段階が構成可能であり、構成不能のところが、６４段階ある。同様にして、重ね打ちドット数９個の制限の下では、２１８段階が構成可能であり、３８段階が構成不能である。

インクの濃度比を１：４：８：１６：３２とする第１の理由は、より一層少ない濃度の種類で、構成可能な濃度段階を多くするためである。

図４は、インクの濃度比を１：４：８：１６：３２とする第２の理由を説明するための図である。

図４は、図３と同様の表を示しているが、Ａ系列と、Ｂ系列と類似のものが２つ記されている。Ａ系列とＢ系列とを比較すると、１３０の項がＡ系列は、８インク２個で構成されているが、Ｂ系列では、１６インク１個で構成されている。他の部分は同じである。すなわち、同じ「１３０」という濃度を表現するのに、ほぼ同じ組み合わせでＡ系列，Ｂ系列の２種が可能である。表現したい濃度が高くなるにつれて、使用するインクを濃度が低いものから、濃度が高いものに順次、切り替えていく必要がある。しかしながら、この切り替わりの際に、組み合わせが大きく変わった場合、インクの濃度誤差の影響が重なって、表現する濃度が実際の設定値から大きくずれてしまう。図３に示すように、一部のインクが変わるだけで、インクの切り替わりができるため、インクの濃度誤差の影響を少なくすることができる。言い換えると、濃度が高いインクを、濃度が低いインクの倍数関係にすることでこれを実現できる。

次に、濃度比を１：４：８：１６：３２とする第３の理由を以下に説明する。上述の理由によると、１：２：４：８：１６：３２の濃度比が良いが、この濃度比だと、インクの種類が６種類になってしまい、最高濃度のインクを２個搭載すると、ヘッドユニットの個数が７個になってしまい、使用できるヘッドが制限されてしまう。すなわち、６個のヘッドユニットが一体化されたヘッドを使用できなくなる。そこで、濃度比を１：４：８：１６：３２とすると、インク＃１からインク＃４に切り替わる際、図２に示すように（段階４⇒段階５）多くのドットが変化してしまうが、ここは、濃度が低いため、インク濃度誤差の影響が現れ難く、問題にならない。

すなわち、インク濃度誤差の影響が少なく、かつ、ヘッドユニットの個数を６個に減らすことができる。

［記録制御部の構成］
図５に、この例の記録制御を行う構成のブロック図を示す。図５に示す構成は、図１２に示した構成とほぼ同様であるが、インク組み合わせテーブルが削除されている。本実施形態のこの例では、重ね打ちパターン振り分けテーブルに、図１２に示したインク組み合わせテーブルの機能も含まれている。

［画像処理部］
図６に、画像処理部７での処理フローを示す。なお、以下に述べるプロセスは、ハードウェア（画像処理ボード）で実行するように構成することもできるし、ソフトウェアで実行するように構成することもできる。ソフトウェアで実行する場合には、画像処理部７は存在せず、制御プログラム群の中に画像処理プログラムを格納し、ＣＰＵ３の制御により、このプログラムが実行されることで以下のプロセスが実行される。

図６に示す処理フローは、図１３に示した処理フローと、ほぼ同様であるが、インク組み合わせテーブル参照４ｄのステップが削除されている。

以上のような処理を行った後、記録が行われる。以後のプロセスは、従来例と同様であるので、説明を省略する。

（第２の実施形態）
インク濃淡の段階および、濃度比は、第１の実施形態で説明した目的、効果を逸脱しない範囲で、他の選択も可能である。インク濃淡の段階および濃度比の他の例をいくつか以下に示す。

（１） 濃淡の段階；４段階、濃度比；１：４：１６：３２
この場合は、濃度比４から濃度比１６のインクに移る部分で、濃度誤差の影響が若干出やすくなるが、インクの種類が減り、より一層簡素化される。インクの種類が減った分、濃度が高いヘッドユニットの個数を増加させると、表現可能な最高濃度を向上させることができる。

（２） 濃淡の段階；５段階、濃度比；１：３：６：１２：２４
この場合は、最高濃度と最低濃度の比が小さくなるので、表現可能な階調数が減少するが、特に、低濃度域での濃度誤差の影響は、より一層少なくなる。

（３） 濃淡の段階；３段階、濃度比；１：８：３２
（１）の場合と同様の欠点と効果がある。

（４） 濃淡の段階；５段階、濃度比；１：４：１２：２４：３２
濃度誤差の影響が若干出やすくなるが、表現可能な最高濃度が高くなる。すなわち、１画素に１０回重ね打ち可能とすると、濃度比３２のインクを８回、濃度比２４のインクを２回重ね打ちすることができる。同じ条件で、第１の実施形態のインクジェット記録装置では、濃度比３２のインクを８回、濃度比１６のインクを２回重ね打ちする場合が最高濃度であるから、本実施形態は、第１の実施形態よりも更に濃い濃度を表現可能である。

（他の実施形態）
以上説明した実施形態で採用されるインクジェットの方式については、特に制限はない。また、上述した実施形態では、液体のインクを用いる例を述べたが、固形のインクを溶かして吐出するものでもよい。この場合は、固形のインクを交換することでインクの補給が行われる。

また、記録方式として、シートを間欠送りさせてシートが停止している間にシート送り方向と交差する方向に記録ヘッドを移動させて記録するシリアル記録方式を採用する記録装置を例に挙げて説明したが、本発明はこの記録方式に限定されるものではない。すなわち、シートを定速で送り、シートの送り方向と交差する方向のシート幅に亘って設けられた、いわゆるフルラインタイプの記録ヘッドを備え、シートが定速で送られる間に記録を行う方式でも良い。この記録方式の場合は、それぞれ異なるインクについてフルラインタイプの記録ヘッドが設けられる。

さらに、インクの供給方式は、図１に示すようなカートリッジ方式に限定されない。例えば、キャリッジ上とは別にインクタンクが設けられ、インクタンクからチューブでヘッドにインクを供給する方式でも良い。また、使用量の多いインクのみチューブ供給とし、それ以外はカートリッジ方式としても良い。

以上の実施形態は、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザー光等）を備えている。そして、このように、熱エネルギーによってインクの状態変化を生起させる方式を用いることで、記録の高密度化、高精細化を達成することができる。

その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能である。特に、オンデマンド型の場合、液体（インク）が保持されている、シートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応して膜沸騰を越える急速な温度上昇を与える駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生させる。これによって、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に１対１で対応した液体（インク）内の気泡を形成することができるので有効である。

この気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体の吐出が達成でき、より好ましい。

このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことができる。

記録ヘッドの構成としては、上述の各米国特許明細書に開示された吐出口、液路、電気熱変換体の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）が含まれる。また、この構成の他に、熱作用面が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第４４５９６００号明細書に開示された構成も本発明に含まれる。加えて、記録ヘッドは、複数の電気熱変換体に対して、共通するスロットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報に基づく構成にされても良い。さらに、記録ヘッドは、熱エネルギーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づく構成にされても良い。

さらに、記録装置が記録可能な被記録材の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとしては、上述した各明細書に開示されているような複数個の記録ヘッドの組み合わせによって、記録ヘッドの長さを満たす構成に限定されるものではない。フルラインタイプの記録ヘッドとしては、一体的に形成された１個の記録ヘッドとしての構成が採られても良いことは勿論である。

加えて、記録ヘッドとしては、上述の実施形態の記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドの構成に限定されるものではない。記録ヘッドとしては、装置本体に装着されることで、装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッドが用いられてもよい。

また、以上説明した記録装置の構成に、記録ヘッドに対する回復手段、予備的な手段等を付加することは記録動作を一層安定にできるので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段などがある。また、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを備えることも安定した記録を行うために有効である。

以上説明した実施形態では、インクが液体であることを前提として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであっても、室温で軟化もしくは液化するものを用いても良い。あるいは、インクジェット方式では、インク自体を３０°Ｃ以上７０°Ｃ以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであれば良い。

加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化するインクを用いても良い。いずれにしても、本発明には、熱エネルギーの記録信号に応じた付与によって液化されたインクが吐出されるものや、被記録材に到達する時点で既に固化し始めるもの等のような、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質のインクも適用可能である。

このような場合インクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に開示されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としてもよい。本発明においては、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。

なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、１つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用されてもよい。

また、本発明の目的は、上述の実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードが格納された情報記憶媒体を、システムあるいは装置のコンピュータに供給し、プログラムコードが実行されることによっても達成されることは勿論である。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することによって、上述した実施形態の機能が実現される構成に限定に限定されるものではない。本発明には、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは勿論である。

さらに、情報記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに装着された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットの処理によって、上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは勿論である。この場合、機能拡張カードや機能拡張ユニットが備えるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づいて、その機能拡張カードや機能拡張ユニットが備えるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部が行われる。

本発明を記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、上述した（図２、図１２、図１３に示した）テーブルや処理フローに対応するプログラムコードが格納されることになる。

以上説明したように本実施形態のインクジェット記録装置によれば、６個から７個のヘッドユニットが一体化された一体型の記録ヘッドを使用して、透明フィルムに濃度でＯ．Ｄ．値が３以上の記録を行うことが可能となる。

したがって、本実施形態のインクジェット記録装置は、例えば医療診断用画像のような、高諧調が要求されるモノクロ画像を記録するために適用されて好適である。

また、本実施形態のインクジェット記録装置は、複数のヘッドユニットを有するインクジェット記録ヘッドを備えることで、生産性の向上を図ることができる。

第１の実施形態のインクジェット記録装置の要部を示す図である。 第１の実施形態のインクジェット記録装置の重ね打ちパターン振り分けテーブルの一例を示す図である。 重ね打ちパターン振り分けテーブルを説明するための図である。 本発明に係る効果を説明するための図である。 記録制御部の構成を示すブロック図である。 記録制御部の画像処理部での処理フローを示す図である。 従来のインクジェット記録装置の要部を示す図である。 従来のインクジェット記録装置を矢印Ａ方向から見た側面図である。 キャリッジを上方向から示す平面図である。 記録ヘッドの吐出面を示す平面図、およびシートにインクが打込まれた状態を示す平面図である。 キャリッジを下側から見た図である。 記録制御部の構成を示すブロック図である。 記録制御部の画像処理部での処理フローを示す図である。 画像をブロックに分割する例を示す図である。 １つのブロック内の画素構成の例を示す図である。 従来のインクジェット記録装置で使用する８種類のインクの例を示す図である。 従来のインクジェット記録装置で使用するインク組み合わせテーブルの一例を示す図である。 従来のインクジェット記録装置で使用するインク組み合わせテーブルの他の例を示す図である。 従来のインクジェット記録装置で使用される重ね打ちパターン振り分けテーブルの一例を示す図である。 従来のインクジェット記録装置で使用される重ね打ちパターン振り分けテーブルの他の例を示す図である。 透明フィルム上に記録されたグレースケールを説明するための図である。

符号の説明

２０ 画像
２１ ブロック
２２ 画素
４１Ｈ１〜４１Ｈ６ ヘッドユニット
４２Ｃ１〜４２Ｃ６ インクカートリッジ
４４ 透明フィルム
５０１ 透明フィルム
５０２ 擬似輪郭
５０１ シート
５１３ａ〜５１３ｒ 記録ヘッド
５１４ ノズル
５２６ａ〜５２６ｒ インクカートリッジ

Claims (14)

1. 吐出口から被記録材にインクを液滴として吐出するインクジェット記録ヘッドにおいて、
   同一色で同一濃度のインクを吐出する複数の前記吐出口ノズルと、該複数の吐出口にインクを供給する共通の液室と、を有するヘッドユニットを少なくとも３個のヘッドユニットとを備え、
   前記各ヘッドユニットは、それぞれ濃度が異なる３段階以上のモノクロインクのうちからいずれかのインクを吐出し、
   前記濃度が異なるモノクロインクの各濃度を、濃度が低い方から順にｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・ｄ_n、但し、ｎ：自然数とし、濃度ｄ_nと、濃度ｄ_n-1との濃度比をＤ_nとしてｄ_n＝Ｄ_n×ｄ_n-1であるとき、
   Ｄ₂＞Ｄ_n+2の関係を満たしているインクジェット記録ヘッド。
2. Ｄ_n+2≧Ｄ_n+3の関係をさらに満たしている請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
3. 前記ヘッドユニットの個数は６個または７個である、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. 前記濃度が異なる段階は５段階または６段階である、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
5. 前記濃度が異なるモノクロインクの各濃度ｄ_nは、濃度が低い方から、１：４：８である、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
6. 前記濃度が異なるモノクロインクの各濃度ｄ_nは、濃度が低い方から、１：４：８：１６：３２である、請求項４に記載のインクジェット記録ヘッド。
7. １つの前記ノズルからのインクの吐出量は３ｐｌから７ｐｌの範囲である、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
8. 前記入力画像データにおける１画素を複数個のインクドットで形成する、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
9. 前記入力画像データにおける画素ピッチは、５００×５００ｐｐｉから８００×８００ｐｐｉの範囲である、請求項８に記載のインクジェット記録ヘッド。
10. 前記入力画像データにおける１画素を４個から１２個の範囲のインクドットで形成するとともに、該１画素の表現階調を１００階調以上とする、請求項９に記載のインクジェット記録ヘッド。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドを用いて被記録材にモノクロ画像を記録する、インクジェット記録装置。
12. 透明な前記被記録材に画像の記録を行う、請求項１１に記載のインクジェット記録装置。
13. 吐出口から被記録材にインクを液滴として吐出して、前記被記録材に画像を記録するインクジェット記録方法において、
    同一色で同一濃度のインクを吐出する複数の前記吐出口を有する、少なくとも３個のヘッドユニットの各々が、それぞれ濃度が異なる３段階以上のモノクロインクのうちからいずれかのインクを吐出し、前記濃度が異なるモノクロインクの各濃度を、濃度が低い方から順にｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・ｄ_n、但し、ｎ：自然数とし、濃度ｄ_nと、濃度ｄ_n-1との濃度比をＤ_nとしてｄ_n＝Ｄ_n×ｄ_n-1であるとき、Ｄ₂＞Ｄ_n+2の関係を満たすようにして前記被記録材にモノクロ画像を記録するインクジェット記録方法。
14. Ｄ_n+2≧Ｄ_n+3の関係をさらに満たすようにして前記被記録材にモノクロ画像を記録する請求項１３に記載のインクジェット記録方法。