JP4617571B2

JP4617571B2 - マルチノズルインクジェット記録装置

Info

Publication number: JP4617571B2
Application number: JP2000385434A
Authority: JP
Inventors: 信也小林; 剛裕山田; 国雄佐藤; 一夫清水; 仁司木田
Original assignee: リコープリンティングシステムズ株式会社
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2020-12-19
Also published as: US20020075338A1; JP2002187275A; US6527375B2

Description

【０００１】
【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

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。