JP2899135B2

JP2899135B2 - インクジェット記録方法

Info

Publication number: JP2899135B2
Application number: JP13652691A
Authority: JP
Inventors: 真塩谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-06-07
Filing date: 1991-06-07
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2014-06-02
Also published as: JPH04361049A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の吐出口（ノズ
ル）を有するインクジェット方式の記録ヘッドを用い
て、階調性にすぐれ鮮明な画像を形成するインクジェッ
ト記録方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方式は記録信号に応
じてインクを記録媒体に吐出させて記録するものであ
り、ランニングコストが安く、静かな記録方式として広
く用いられている。多数のノズルを記録媒体とヘッドの
相対移動方向と垂直に直線状に形成したヘッドを用いる
ことにより、ヘッドと記録媒体との１回の相対走査でノ
ズル数に対応した幅を１度に記録することができ、比較
的容易に高速化を達成できる。

【０００３】インクジェット記録方式によって階調を表
現する場合には、吐出する液滴の大きさを変化させれば
良いが、その方法は未だ実用的なものはなく、通常は擬
似中間調画像処理により、単位面積当りの打ち込みイン
ク滴数を制御して行われている。また、１つのインク滴
の大きさを小さくして、複数のインク滴を記録媒体上の
実質的同一箇所に打ち込み（着弾させて）１つのドット
を形成し、着弾させるインク滴数を変えることによって
階調を表現するいわゆるマルチドロップレット方式があ
る。この方式は、解像度を低下させることなく階調記録
を行うことができるものであり、１つ１つのインク滴自
体の大きさを大きく変化させることの困難な方式のイン
クジェット記録には特に有効である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マルチドロップレット方式では１つの画素を１つのノズ
ルから吐出する複数のインク滴で形成するため、ノズル
毎のインク滴容量のバラツキがあると本来均一であるべ
き画像にスジが生じたり濃度ムラが生じるという問題が
あった。

【０００５】この問題は、高速で記録を行うため、上述
のようにノズル数を多くして１回のヘッドと記録媒体と
の相対走査で記録される幅を広くした場合に顕著にな
る。ノズル数を多くして上記記録幅が広くなれば、濃度
ムラの低周波空間周波数成分が多くなり、よりムラが目
立ちやすく、ノズル間吐出ばらつきが数パーセント程度
でも濃度ムラ筋を認識できる。

【０００６】これらの問題を避けるために、従来のマル
チドロップレット方式では吐出インク滴容量のノズル間
バラツキを極力おさえるべく、ヘッドの製造を非常に精
密に行わなければならず、その結果コストが高くなった
り、製造歩留まりが悪くなる等の問題があった。また、
濃度ムラをソフトウエア的に解消する方法として、誤差
拡散法などの画像処理を用いてノズル間のインク滴容量
の多少を打ち消すようにインク滴の打ち込み数を変化さ
せる方法なども有効である。しかし、インク滴容量のノ
ズル間バラツキが経時的に変化した時には打ち込みイン
ク滴数を再調整する必要があるし、不吐出のノズルがあ
る場合にはこの方法は無効であるという問題を有してい
た。

【０００７】本発明は上述の問題点を解決するためにな
されたものであり、インク滴容量のノズル間バラツキを
軽減させることができ、かつ不吐出のノズルがあっても
これを他のノズルで補償でき、ムラ・スジのでにくい階
調表現を行い得るインクジェット記録方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】すなわち、本発
明は、複数のノズルを有する記録ヘッドを主走査しつつ
量のほぼ等しいインクを吐出することにより、記録媒体
に階調画像を記録するインクジェット記録方法におい
て、ノズル数をｎ（ｎ≧２の整数）、ノズルピッチをｐ
（μｍ）、副走査方向の送り量をｓ（μｍ）、１画素に
対する１主走査当たりの１ノズルからのインク吐出の最
大数をｋ（ｋ≧１の整数）、階調画像の階調数をｇ（ｇ
≧３の整数）とする時、ｎ／（ｓ／ｐ）≧２ｎ／（ｓ／ｐ）×ｋ＞ｇ−１であることを特徴とする。

【０００９】ここで、ｓ／ｐ＝ｔとすれば、ｔは１スキ
ャン毎の副走査方向へのヘッドと記録媒体の相対移動量
（シリアルプリンタであれば紙送り量）をノズル単位で
表したものである。また、ｎ／ｔ＝ｍ（ｎ／ｔが割り切
れない場合は切り捨て）とすると、１画素を形成するス
キャン数はｍまたはｍ＋１となる（ｎ／ｔが割り切れる
場合には、１画素を形成するスキャン数はｍのみとな
る）。

【００１０】従って、本発明の構成によれば、１つの画
素はｍまたはｍ＋１回の主走査によって、異なるｍまた
はｍ＋１ノズルで記録されることになる。この結果、例
えばインク滴容量のノズル間バラツキが標準偏差σで正
規分布している場合、１画素を異なるｍまたはｍ＋１ノ
ズルで形成するために画素当たりのインク容量の画素間
バラツキは、σ／√ｍまたはσ／√ｍ＋１に減少する。
画素間のインク容量バラツキは画素濃度のバラツキとな
って認識されるが、画像が鮮明に見えるためには画素濃
度バラツキはゼロである必要は無くある程度小さければ
良いので、本発明によれば従来例に比べムラの少ない鮮
明な画像が得られる。

【００１１】また、１画素に打ち込むことの出来る最大
インク滴数は、（ｍ＋１）×ｋ、またはｎ／ｔが割り切
れる場合ｍ×ｋとなるが、１画素当たり打ち込むべきイ
ンク滴数は０〜ｇ−１である。従って、本発明の構成を
取れば、１画素当たりに打ち込むべきインク滴数より多
くのインク滴数を打ち込む能力を持っているので、不吐
出のノズルがあってもこれを他のノズルで補償して記録
を行うことが可能となり、スジのない画像を得ることが
出来る。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１３】（実施例１）図１は、本発明に適用可能な
インクジェット記録装置の概略斜視図である。図１にお
いて、１は１２９個のノズル（吐出口）を１６個／ｍｍ
（400dpi) の密度で設けた記録ヘッドであり、各ノズル
にはこれに連通する流路に吐出エネルギーを発生するた
めのヒータ（発熱体）を備えている。ヒータは印加され
る電気パルスに応じて熱を発生し、これによりインク中
に膜沸騰を生じさせ、この膜沸騰による気泡（バブル）
の成長にともなって上記ノズルからインクが吐出され
る。なお、本例では各ノズルにおける吐出周波数は１２
ＫＨｚ、即ち、ヒータの駆動周波数は１２ＫＨｚであ
る。

【００１４】４は記録ヘッド１を搭載して移動するため
のキャリッジであり、キャリッジ４の移動はその一部に
おいて摺動可能に係合する２本のガイド軸５Ａ，５Ｂに
案内されながらなされる。６は不図示のインクタンクに
より記録ヘッド１にインクを供給するためのインク供給
チューブであり、７は記録ヘッド１の一部に設けられる
ヘッド駆動回路へ、不図示の本装置制御部から記録デー
タ（画像信号）に基づいた駆動信号や制御信号を送信す
るためのフレキシブルケーブルである。インク供給チュ
ーブ６およびフレキシブルケーブル７は、共にキャリッ
ジ４の移動に追随出来るように可撓性の部材によって構
成されている。また、キャリッジ４は、ガイド軸５Ａ，
５Ｂと平行に張設され、キャリッジ４を移動させるため
のベルト（不図示）の一部と接続し、このベルトが不図
示のキャリッジモータによって駆動されることにより
０．２５ｍ／ｓｅｃの速度で移動する。

【００１５】３は、その長手方向がガイド軸５Ａ，５Ｂ
と平行に延在するプラテンであり、２は記録媒体であ
る。記録媒体２は１スキャン毎に２６８７．５μｍ（４
３ノズル分）上方へ送られる。記録ヘッド１は、キャリ
ッジ４の移動に伴い、記録媒体２の吐出口に対向する部
分にインクを吐出して記録を行うことが可能となる。

【００１６】本装置を用いて７階調の記録を行う方法を
説明する。すなわち、１画素（１辺が１／１６ｍｍ＝６
２．５μｍの正方形）当たりのインク滴数を０〜６の範
囲で変化させて記録を行う。

【００１７】図２、３は本実施例の記録方法を説明する
ための概念図である。１は記録ヘッドを模式的に表わし
たものであり、１２９個のノズルが図の上下方向に並ん
でいる。便宜上ノズル番号を図の上から下へ向かって
１，２，・・・，１２８，１２９とする。

【００１８】記録媒体２に記録を行う際には，まずＮ
ｏ．８７〜１２９のノズルのみを用いて、主走査方向に
キャリッジを移動させつつ記録を行う。その際，本実施
例では画素の大きさ（６２．５μｍ）、キャリッジ移動
速度（０．２５ｍ／ｓ）、ノズルの吐出周波数（１２Ｋ
Ｈｚ）から、以下の式に示すように１画素当たり最大３
滴のインク滴が吐出可能であるが、このうちの２滴まで
を用いて記録を行う。

【００１９】１画素上をキャリッジが通過する時間＝画
素の大きさ／キャリッジ移動速度１画素に打ち込めるインク滴数＝キャリッジの通過時間
×吐出周波数この結果、図３（ａ）のように記録媒体の上方から１〜
４３の画素が０〜２滴のインク滴で記録されることにな
る。次に、記録媒体を４３画素分上方（副走査方向）へ
送り（図中では便宜上ヘッドが下方へ相対的に移動した
ことになっている）、Ｎ０．４４〜１２９のノズルを用
いて記録を行う。この結果、図３（ｂ）のようにＮｏ．
４４〜８６のノズルは前回Ｎｏ．８７〜１２９のノズル
で記録した１〜４３の画素の部分を記録し、Ｎｏ．８７
〜１２９のノズルは新たに４４〜８６の画素を記録する
ことになる。従って、１〜４３の画素は１画素当たり０
〜４のインク滴数で記録されることになる。

【００２０】次に、記録媒体を再び４３画素分上方へ送
りＮｏ．１〜１２９のノズルを用いて記録を行う。これ
以降は記録媒体を４３画素分上方へ送り、図３（ｃ），
（ｄ）に示すように、Ｎｏ．１〜１２９の全ノズルを
用いて記録行うことを繰り返す。このような記録を行う
と、例えば１の画素は、ノズルＮｏ．１，４４，８７
（記録順序はこの逆）の計３ノズルから吐出する０〜６
滴のインク滴で形成されることになり、７階調の記録が
得られる。その他の画素も３本のノズルから吐出するイ
ンク滴によって形成されるため、各ノズルのインク滴容
量のバラツキが平均化され，ムラの目立たない画像が得
られることになる。

【００２１】更に、不吐出のノズルがある場合の記録は
以下のように行う。例えば、Ｎｏ．４４のノズルが不吐
出であったとすれば、本来Ｎｏ．１，４４，８７の３ノ
ズルから各ノズル最大２滴のインク滴で形成されるべき
画素を、Ｎｏ．１，８７の２ノズルから最大３滴のイン
ク滴を吐出させて画素を形成する。すなわち、不吐出の
ノズルがあることが記録装置の製造時にわかっていれ
ば、その情報を記録装置のメモリー（ＲＯＭまたはＲＡ
Ｍ）に書き込んでおき制御部を介して吐出に使うノズル
を選択すれば良い。また、記録装置を製造した後、例え
ば装置の使用中にあるノズルが不吐出になった場合に
は、サービスマンまたはユーザーがその情報を記録装置
のＲＡＭに書き込むことにより、他のノズルで補償する
ことが出来る。

【００２２】（実施例２）次に、本発明の実施例２につ
いて説明する。この実施例は、使用するヘッドのノズル
数を２８８、吐出周波数を４ＫＨｚ、１スキャン毎のキ
ャリッジの送り量を４５００μｍ（７２ノズル分）、１
画素当たりの階調数を４とする以外は、実施例１と同様
の装置を用いて記録を行った。

【００２３】図４に本実施例の記録方法を説明するため
の概念図を示す。本実施例では１スキャン当たりに１画
素に打ち込めるインク滴数は０〜１滴であり、また１画
素は４回のスキャンによって形成されるため，最終的に
１画素に打ち込み可能なインク滴数は最大４滴となる。
一方、１画素当たりに打ち込むべきインク滴数は０〜３
滴であるので、不吐出のノズルがない場合には４回のス
キャンのうち最大３回のスキャンで吐出を行えば良い。
不吐出のノズルが生じた場合には、そのノズルが吐出す
べきスキャン以外の３回のスキャン時に、他の３つのノ
ズルを用いて吐出を行えばスジのない画像が記録でき
る。

【００２４】例えば１の画素は、ノズルＮｏ．１，７
３，１４５，２１７（記録順序はこの逆）の計４ノズル
から吐出する０〜３滴のインク滴で形成すれば良く、Ｎ
ｏ．７３のノズルが不吐出であったとすれば、Ｎｏ．
１，１４５，２１７の３ノズルから最大３滴のインク滴
を吐出させて画素を形成する。この実施例でも、不吐出
のノズルがあることが記録装置の製造時にわかっていれ
ば、その情報を記録装置のメモリー（ＲＯＭまたはＲＡ
Ｍ）に書き込んでおき制御部を介して吐出に使うノズル
を選択すれば良い。

【００２５】（実施例３）次に、本発明の実施例２につ
いて説明する。この実施例は、使用するヘッドのノズル
数を３６、吐出周波数を４ＫＨｚ、１スキャン毎のキャ
リッジの送り量を６８７．５μｍ（１１ノズル分）、１
画素当たりの階調数を４とする以外は、実施例１と同様
の装置を用いて記録を行った。

【００２６】図５に本実施例の記録方法を説明するため
の概念図を示す。本実施例では１スキャン毎のキャリッ
ジの送り量（ノズル数単位）がヘッドのノズル数の整数
分の１になっていないので、同図から明らかなように１
画素を形成するスキャン数が３のところと、４のところ
が生じる。本実施例では、１スキャン当たりに１画素に
打ち込めるインク滴数は０〜１滴であるので、最終的に
１画素に打ち込み可能なインク滴数は最大３滴（図５
Ｂ）、または４滴（図５Ａ）となる。

【００２７】一方、１画素当たりに打ち込むべきインク
滴数は０〜３滴であるので、同図のＡの部分では打ち込
めるインク滴数に１発の余裕がある。従って、ノズル番
号１，２，３，１２，１３，１４，２３，２４，２
５，３４，３５，３６のノズルについては、不吐出にな
っても実施例１、２と同様に、他のノズルを用いてこれ
を補償することが可能となり、スジのない画像が記録で
きる。

【００２８】図６は、本発明に適用可能なインクジェッ
ト記録装置のブロック図である。同図において、１１は
画像データを供給するホストコンピュータ、１２は不吐
出のノズルデータが書き込まれているメモリー（ＲＡ
Ｍ）である。１３は画像データから吐出すべきインク滴
数を求めるとともに、ＲＡＭ１２の不吐出ノズルデータ
に基づいて、使用するノズルを選択する演算・制御プロ
セッサ、１４はインクジェット記録ヘッドである。

【００２９】上記実施例では、液滴を記録ヘッド内の発
熱体でインクを膜沸騰させることによって吐出させる記
録方式で本発明を説明したが、ピエゾ素子でノズルを振
動もしくは収縮させて液滴を吐出させるいわゆるピエゾ
ジェット記録方式でも、本発明は有効である。

【００３０】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも熱エネルギーを利用する方式の記録ヘッド、記録
装置に於いて、優れた効果をもたらすものである。

【００３１】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４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行なうものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド
型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能である
が、特に、オンデマンド型の場合には、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
電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越え
る急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号を
印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを
発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰させて、結
果的にこの駆動信号に一対一対応し液体（インク）内の
気泡を形成出来るので有効である。この気泡の成長，収
縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させ
て、少なくとも一つの滴を形成する。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なわ
れるので、特に応答性に優れた液体（インク）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４３
４５２６２号明細書に記載されているようなものが適し
ている。尚、上記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、更に優れた記録を行なうことができ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、１つの画
素を複数のノズルで記録するため、ノズル間のインク滴
容量バラツキが平均化され、ムラの無い鮮明な画像を得
ることが可能となる。また、不吐出のノズルが生じた場
合でも、これを他のノズルで補償できるため、ヘッドの
製造歩留まりの向上、ヘッドの使用寿命の向上が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用可能なインクジェット記録装置を
示す概略斜視図である。

【図２】本発明の実施例１の記録動作を説明するための
図である。

【図３】実施例１の画素形成過程を示す図である。

【図４】実施例２の画素形成過程を示す図である。

【図５】実施例２の画素形成過程を示す図である。

【図６】本発明に適用可能なインクジェット記録装置を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１、１４記録ヘッド２記録媒体３ドラム１１ホストコンピュータ１２ＲＡＭ１３演算プロセッサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のノズルを有する記録ヘッドを主走
査しつつ量のほぼ等しいインクを吐出することにより、
記録媒体に階調画像を記録するインクジェット記録方法
において、ノズル数をｎ（ｎ≧２の整数）、ノズルピッチをｐ（μ
ｍ）、副走査方向の送り量をｓ（μｍ）、１画素に対す
る１主走査当たりの１ノズルからのインク吐出の最大数
をｋ（ｋ≧１の整数）、階調画像の階調数をｇ（ｇ≧３
の整数）とする時、ｎ／（ｓ／ｐ）≧２ｎ／（ｓ／ｐ）×ｋ＞ｇ−１であることを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項２】同一画素をスキャンするｎ／（ｓ／ｐ）
のノズル（割り切れない場合は切り捨て）のうち、少な
くとも１のノズルからはインクを吐出しないことを特徴
とする請求項１記載のインクジェット記録方法。
【請求項３】前記記録ヘッドは、熱エネルギーによっ
てインクに状態変化を生起させ、該状態変化に基づいて
インクをノズルから吐出させることを特徴とする請求項
１記載のインクジェット記録方法。