JP4617571B2 - マルチノズルインクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
【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102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106、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107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103毎に対応した吐出データ112、及び記録ヘッド107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,R1,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112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、204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204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210、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206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107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302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Vchg−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302から見た断面図である。まず、共通電極401と402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402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401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501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x
y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701、y方向をy方向走査線702とする。記録ヘッド107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1〜2mm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,t03,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703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112(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201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,t02,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+dx/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±dx/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501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、114…記録画像、201…ノズル孔、202…加圧室、203…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、402…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。
Claims (5)
- 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み、記録媒体の移動方向に対して前記複数のノズルの列方向を所定の角度に傾斜させて配置されたアレイノズルと、
一直線に延在する共通電極を、前記アレイノズルと前記記録媒体との間にあって、ノズルの列方向に平行に設置し、前記複数のノズルに対する荷電電界及び偏向電界を形成する両手段を含み、1偏向ドット周期の間に前記複数のノズルから飛翔されたインク液滴を少なくとも2種類の偏向量で偏向してインク液滴を前記記録媒体の異なる位置に着弾させる電界形成手段と、
異なる前記複数のノズルから噴射された複数のインク液滴によって形成された記録ドットの形状及び大きさを指示する手段と、
ビットマップデータ及び前記記録ドットの形状及び大きさ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1において、前記記録ドットの形状及び大きさを指示する手段は、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形状及び大きさ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、記録ドットの形状及び大きさ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1において、記録ドットの形状及び大きさを指示する手段は、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。
- 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み、記録媒体の移動方向となる主走査方向に対して前記複数のノズルの列方向を所定の角度に傾斜させて配置されたアレイノズルと、
一直線に延在する共通電極を、前記アレイノズルと前記記録媒体との間にあって、前記ノズルの列方向に平行に設置し、前記複数のノズルに対する荷電電界及び偏向電界を形成する両手段を含み、1偏向ドット周期の間に前記複数のノズルから飛翔されたインク液滴を少なくとも2種類の偏向量で偏向してインク液滴を前記記録媒体の異なる位置に着弾させる電界形成手段と、
異なる前記複数の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、前記インク液滴の着弾位置を前記主走査方向または該主走査方向と直交する副走査方向の少なくとも一方向に1/nドットずらして偏向するように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。
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