JP2899136B2

JP2899136B2 - インクジェット記録方法

Info

Publication number: JP2899136B2
Application number: JP13652991A
Authority: JP
Inventors: 昌義立原
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: JPH04361050A

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、階調性に優れて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と
の相対移動方向と垂直に直線上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。又、一つのインク滴の大き
さを小さくしてほぼ同じ位置に複数のインク滴を打ち込
み（着弾させて）１つのドットを形成し、その打ち込み
数（着弾数）を制御することにより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、一つ一つのインク滴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回のヘッドと記録紙との相
対走査で記録される幅を広くした場合に顕著になる。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、よりムラが目立ち易くなり画像品位が低
下する。階調表現を行う場合は特にムラが目立ち易く、
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】これに加え、１６階調以上の高階調の記録
を前記方法で実現するためには、非常に小さなドロップ
レットを安定的に吐出することが必要となる。そのため
ヘッドの製造を非常に精密に行わなければならず２値記
録ヘッドとは全く異なる製造方法を用いる為に結果的に
コストが高くなったり、製造歩留りが低下する等の問題
がある。

【０００７】一方、階調数３〜５程度のマルチドロップ
レット方式においては、記録を行う為のドロップレット
容量は１６階調以上を行う為のドロップレット容量より
比較的大きくする事が可能となる。この結果、必然的に
ヘッド製造許容精度も大きくなり、２値記録ヘッドとほ
ぼ同様の製造方法で作成することも可能となる場合があ
り、コストも低くおさえられる。

【０００８】このような階調数のヘッドで記録された画
像は２値記録ヘッドの画像と比較すると粒状感のない優
れた画像ではあるが、１６値程度の高階調ヘッドで記録
された画像に比べると、特にハイライト部での粒状感が
目立つ。

【０００９】本発明は以上の問題に鑑みなされたもの
で、ドロップレット容量を極端に小さくすることなく、
粒状感のない高品位の階調記録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。

【００１０】さらに、本発明は、より少ないドロップレ
ット数でより多くの階調を表現し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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明では、１回のスキャンあたり１画素領域に最
高ｋ回（ｋ≧２）ドロップレットを連続的に吐出可能
で、ｍ回（ｍ≧２）のスキャンで１画素領域に複数のド
ロップレットを吐出ことにより階調画像を形成するイン
クジェット記録方法において、画像信号に応じてｍ回の
スキャンで１画素を形成するドロップレットの総数Ｇ
と、ｉ番目（１≦ｉ≦ｍ）のスキャンで当該画素領域の
異なる位置に着弾させるべく連続的に吐出するドロップ
レットの数Ｍｉ（０≦Ｍｉ≦ｋかつ

【外２】を選択することを特徴とする。

【００１２】

【外２】を変化させることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明によれば、１画素を形成するドロップレ
ットの総数Ｇが同一であっても、同一のスキャンで打ち
込むドロップレットの数を変化させることで、ドロップ
レットの着弾位置を変化させているので、より多くの階
調を得ることが可能となる。

【００１４】

【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。

【００１５】本発明は、１種類の記録液を用いる場合、
単位面積当りに打ち込む記録液容量が同じであっても、
同一スキャンで打ち込む場合と、別々のスキャンに分け
て打ち込む場合では、反射濃度（以下ＯＤと記す）が異
なる事を利用している。図５は、コート紙に図６に示す
記録液を打ち込んだ時のＯＤ値を示す。本測定はノズル
数４８、ノズルピッチ６３．５μｍ、１ノズル１回当り
の吐出液容量０．００８ｎｌのマルチノズルヘッドを用
いて行われた。なお、主走査方向の画素ピッチもノズル
ピッチと等しく６３．５μｍである。

【００１６】図５において、３１は同一スキャンで記録
液を打ち込んだ場合のＯＤ値であり、３２は別々のスキ
ャンに分けて打ち込んだ場合のＯＤ値である。後者の場
合、各スキャンで同一位置に記録液が打ち込まれるのに
対し、前者の場合はいわゆるマルチドロップであるので
打ち込み数の増加に伴いドットの中心軸はずれている。
これが両者のカーブの違いとなって現われている。同図
からわかるように、同一容量の記録液を打ち込んでも、
その方法によりＯＤ値に最大で０．２程度差がでる。

【００１７】（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。

【００１８】図１において、１は１２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。

【００１９】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（画像情報）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及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キャリ
ッジ４の移動が可能となる。

【００２０】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。

【００２１】次に、本装置を用いて５階調の記録を行う
方法を説明する。図２は本実施例の記録方法を説明する
ための概念図である。記録ヘッド１は１２個のノズルが
図の上下方向に並んでおり、便宜上ノズル番号を図の上
から下へ向かって１，２，…１２とする。

【００２２】記録媒体に記録を行う際には、まずＮｏ．
７〜１２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。この結果、図２（ａ）の
ように記録媒体の上方から１〜６の画素が０または１ま
たは２のインク滴で記録されることになる。次に記録媒
体を６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）、Ｎｏ．１〜１２のノズルを用いて記録を行う。こ
の結果、図２（ｂ）のようにＮｏ．１〜６のノズルは前
回Ｎｏ．７〜１２のノズルで記録した１〜６の画素の部
分を０または１のインク滴で記録し、Ｎｏ．７〜１２の
ノズルは新たに７〜１２の画素を０、１または２のイン
ク滴で記録することになる。従って１〜６の画素は１画
素当たり０〜３のインク滴数で記録されることになる。

【００２３】次に紙を再び６画素分上方へ送りＮｏ．１
〜１２のノズルを用いて記録を行う。図２（ｃ）に示す
ように、このような記録を順次繰り返すと、０〜３滴の
インクで全面が記録されたことになる。

【００２４】図３は本実施例のより詳細を示す図面であ
る。上述のとおり本例は１画素当り最大３個のドロップ
レットを用いた階調記録を示したものである。従来１画
素当り最大３個のドロップレットを用いたマルチドロッ
プ階調記録によれば４値の階調表現までが可能であった
が、本例では５値の階調表現が可能となる。

【００２５】同図（ａ）は本方法によって作成された記
録画像の詳細を模式的に示したものである。図中○や◎
はドロップレットを示す。本画像は１本当り、１回約
０．０３１ｎｌの液滴を吐出できるノズルを１２本持つ
マルチノズルヘッドを用いて作成されたもので、記録密
度は１ｍｍ当り１６画素である。本画像は上述のように
して２回のスキャン（ｂ）及び（ｃ）によって作成され
たものである。

【００２６】１４，１５，１６，１７はそれぞれ１画素
当りのドロップレット数が１，２，２，３の画像で、こ
の順に画像濃度が上がっている。１４′，１５′，１
６′，１７′はそれぞれ１４，１５，１６，１７の１画
素を示している。１４′は第１回目のスキャンのみのド
ロップレットの吐出によって作成された画素である。１
５′は第１回目、第２回目各１個のドロップレットの吐
出によって作成された画素で、この２回の吐出で記録媒
体の同一地点に着弾するように吐出する。１６′は第１
回目のスキャン時に２個のドロップレットの吐出によっ
て作成された画素で、スキャンスピードと吐出周波数か
ら定まる位置分だけ２つのドロップレットの着弾位置は
ずれている。１７′は、第１回目のスキャンでは６′の
全く同様の方法でドロップレットを吐出し、第２回目の
スキャンで１個のドロップレットの吐出の計３個のドロ
ップレットによって構成されているが、第２回目のスキ
ャン時に吐出される第３番目のドロップレットの着弾位
置は、第１回目のスキャン時に吐出された第２番目のド
ロップレットの着弾位置よりも更に右側にずれており、
３個のドロップレットの着弾位置が等間隔に並ぶように
ドロップレット吐出タイミングを調節している。そして
この濃度は、１回のスキャンで前記間隔と同じ等間隔で
打ち込んだ場合とほぼ等しい。

【００２７】１５′と１６′は共に１画素当り２つのド
ロップレットで構成されているが、画素１６′より構成
される画像１６の方が画素１５′で構成される画像１５
よりも濃度が高い。この為、本方法により計５値（吐出
なしも含む）の階調表現が可能となる。なお本例も、前
述図５の測定時と同様のコート紙、同様の水系インクを
用いている。

【００２８】なお、画像１６が画像１５よりも高濃度で
ある理由は前述図５で示した測定と同様であるが、図４
に本例の場合の画像濃度測定結果を示す。図中２４，２
５，２６，２７はそれぞれ、図３の１４，１５，１６，
１７の画像濃度を示す。図４で、△印は一画素の複数の
ドロップレットを２０μｍずつずらして着弾させた時の
画像濃度で、○印は一画素のドロップレットを同一位置
に着弾させた時の画像濃度である。２５，２６は共に２
ドロップレット／１画素であるが、打ち込み方の違いに
よりＯＤ値が約０．２異なっている。本実施例はこの事
実を積極的に利用してなされたものである。

【００２９】本実施例によれば、画素当りの階調数が実
質的１増すことになり、ヘッド構造を何ら変更すること
なくより高品位の画像が得られる。すなわちＯＤ値１．
０付近の濃度の画像を記録する場合、１画素当り２個の
ドロップレットを打ち込む場合でも、画像信号に応じて
図３の１５又は１６のどちらかを選択することにより中
間調の階調がより微妙に表現できることになる。

【００３０】なお、本例の場合、２回のスキャン時でヘ
ッドを副走査方向に６ノズル分ずらして画像記録を行っ
たが、２回のスキャンで副走査方向にずらさないで記録
を行うこともできる。この場合、画像処理ソフトウェア
が簡略化できる利点がある。

【００３１】（実施例２）図は本発明の第２の実施例を
示す図面である。本例の場合、１本当り１回につき０．
０２３ｎｌの記録液滴を吐出するノズルを１５本を有す
るヘッドを用いて記録されたものである。同図は記録画
像の模式図で、丸は１つのドロップレットの着弾による
ドットを、２重丸は２つのドロップレットの同一地点の
着弾によるドットを、３重丸は３つのドロップレットの
同一地点の着弾による画像を示している。中心位置のず
れた複数の丸は１回のスキャンで複数のドロップレット
の吐出で１画素を形成していることを示している。記録
液と紙は前実施例と同じものを用いている。記録密度も
前実施例と同じ１６画素／ｍｍである。本例では、１ス
キャン１画素当り最大４回ドロップレットを打ち込むヘ
ッドで、３回のスキャンを行い計８値の階調表現を可能
にしている。

【００３２】図中４１〜４７は各階調における記録パタ
ーンを示している。４１′〜４７′は各パターンにおけ
る１画素を示している。４１，４３，４４，４６，４７
はそれぞれ１回のスキャンによって作成された画像で、
１画素当りのドロップレット数はそれぞれ１，２，２，
３，４である。一方４２は２回のスキャンによって作成
された画像、４５は３回のスキャンによって作成された
画像である。４３と４４は共に１画素当り２個のドロッ
プレットの打ち込みによる画像であるが、最大４回の吐
出可能タイミングのうち、前者は第１番と第２番目、後
者は第１番と第３番目の吐出タイミングでドロップレッ
トを吐出している。したがって、４３′では２つのドッ
トが一部重なり合っていて、４４′では２つのドットが
離れている。

【００３３】図８は図７の各パターンのＯＤ値を示した
図面で、５１〜５７はそれぞれ４１〜４７の濃度を示し
ている。前実施例で説明したように、１画素当りのドロ
ップレット数が同じならばドットが重なり合っている程
濃度が低い。したがって、４２の濃度５２＜４３の濃度
５３＜４４の濃度５４となる。同様に、４５の濃度５５
＜４６の濃度５６となる。

【００３４】４３の場合も４４の場合も、１回目スキャ
ンでの吐出ドロップレットｍ₁＝２、２回目及び３回目
の吐出によるドロップレットは０（ｍ₂＝ｍ₃＝０）であ
るが、同一スキャンで画素当り２個のドロップレットを
打ち込む際のタイミングの選択の方法（この例では、２
つのドロップレットを打ち込む時間差）を画像信号に応
じて変化させることが、本例の特徴である。同一ドロッ
プレット数を１回のスキャンで打ち込むか、複数回のス
キャンで打ち込むかの選択を画像信号に応じて行う点に
ついては前実施例と同様である。

【００３５】本実施例におけるスキャンの方法は、実施
例１と同様にして、１回のスキャン毎に記録ヘッド又は
紙を副走査方向に５ノズル分移動させることで、１画素
当り３回のスキャンを行う。これによれば、ノズルのイ
ク滴容量のバラツキが平均化され、スジやムラの目立た
ない画像を得ることができる。

【００３６】なお、記録ヘッドを副走査方向にずらさな
いで３回のスキャンを行ってもよく、この場合、画像処
理ソフトウェアが簡略化できる利点がある。

【００３７】次に、本発明に適用される制御構成を図９
を参照して説明する。同図において、ホストコンピュー
タ１０１からの画像情報は、メインコントローラ１０２
によって、一旦フレームメモリ１０３に格納される。メ
インコントローラ１０２は、画像情報を処理して、採用
するシステム（記録装置）に応じた階調信号に変換す
る。例えば、０〜２５５の値を持つ画像信号を上記実施
例１では０〜４の５階調信号に変換する。

【００３８】階調信号はドライバコントローラ１０４に
与えられ、ドライバコントローラ１０４は複数回のスキ
ャンに階調信号を分配して、ヘッドドライバ１０５に記
録信号として供給する。ヘッドドライバ１０５は供給さ
れた記録信号に応じて記録ヘッド１０６を駆動し、イン
ク滴を吐出させる。なお、モータドライバ１０７、１０
８は、夫々、キャリッジ送りモータ１０９、紙送りモー
タ１１０を駆動する。

【００３９】本発明はカラー記録にも応用できるもので
あり、上記各実施例において記録ヘッドを複数色分持つ
ことで可能となる。

【００４０】前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通称ピエゾジェッ
ト記録方式でも本発明は有効である。

【００４１】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してインクを吐出する方式
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。

【００４２】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、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４３４５２６２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うこ
とができる。

【００４３】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
み合わせた複写装置、さらには送受信機能を有するファ
クシミリ装置の形態を採るものであってもよい。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、ドロップレット容量を
極端に小さくすることなく階調数の多い階調記録方法を
提供することができる。また、ヘッドの製造コストを上
げることなく高品位の画像を得ることができる。

【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の画素形成過程を示す図であ
る。

【図３】実施例１の画素形成の詳細を示す図である。

【図４】実施例１の画素形成による階調を説明するため
の図である。

【図５】画素形成の違いにより階調が異なることを説明
するための図である。

【図６】記録液の成分を示すテーブルである。

【図７】実施例２の画素形成の詳細を示す図である。

【図８】実施例２の画素形成による階調を説明するため
の図である。

【図９】本発明が適用可能な制御構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１記録ヘッド２記録媒体３ドラム

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】１回のスキャンあたり１画素領域に最高
ｋ回（ｋ≧２）ドロップレットを連続的に吐出可能で、
ｍ回（ｍ≧２）のスキャンで１画素領域に複数のドロッ
プレットを吐出ことにより階調画像を形成するインクジ
ェット記録方法において、画像信号に応じてｍ回のスキャンで１画素を形成するド
ロップレットの総数Ｇと、ｉ番目（１≦ｉ≦ｍ）のスキ
ャンで当該画素領域の異なる位置に着弾させるべく連続
的に吐出するドロップレットの数Ｍｉ（０≦Ｍｉ≦ｋか
つ【外１】を選択することを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項２】ｉ番目のスキャンで当該画素に記録を行
う際、ｋ回の吐出可能タイミングからドロップレットの
吐出を行うＭｉ回の吐出タイミングを、画像信号に応じ
て選択す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。
【請求項３】複数のノズルｎ（ｎ≧２）を有する記録
ヘッドを用いて記録を行い、１回のスキャン毎の副走査
方向の送り量Ｓをノズルピッチ・ｎ／ｍとすることを特
徴とする請求項１記載のインクジェット記録方法。
【請求項４】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
３記載のインクジェット記録方法。