JP4979485B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録ヘッドを記録媒体に対して複数回往復走査することにより画像形成を行うインクジェット記録装置及びその記録方法に関する。

昨今のパーソナルコンピュータ等情報処理機器の普及にともない、画像を記録する記録装置もその種類が増え、性能も急速に向上して普及してきている。種々の記録装置の中でも、特に、吐出口からインクを吐出して紙、布、ＯＨＰ用シートなどの記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置は、主流のひとつとなりつつある。インクジェット記録装置は、ノンインパクト型で低騒音の記録方式であること、高密度かつ高速な記録動作が可能であること、カラー記録にも容易に対応できること、低廉であることなど極めて優れた特徴を有している。

このような利点を有したインクジェット記録装置では、インク滴の小液滴化による記録画像の高解像度化により、さらなる高画質化が図られている。また、大判フォト、ポスター、ＣＧ、ＣＡＤなどの高画質な大判出力を必要とする分野においてもインクジェット記録装置は普及しており、大判化によりスループットが低減しないよう高速化との両立が求められている。

カラーの画像を高速で出力するためには、記録ヘッドの走査ごとに記録ヘッドの１回の走査でカバーされる領域の画像形成を行ういわゆる１パス記録を行うことが好ましい。しかし、１パス記録では、吐出口の製造精度や記録装置のメカ精度などの誤差による吐出量や吐出方向のばらつきによって生じる濃度ムラが画像上に顕著に現れるため、画質を低下させてしまう。

そのような濃度ムラ対策として、一般的には一回の走査で記録する画素を間引き、記録ヘッドを複数回走査させることにより記録ヘッドの１回の走査でカバーされる領域の画像形成を行うマルチパス記録が行われている。同一の記録領域は走査毎に異なる吐出口からインクが吐出されて記録されるため、マルチパス記録によって吐出量や吐出方向のばらつきによる濃度ムラを低減することができる。

しかし、双方向でマルチパス記録を行う際、インクの色（種類）に対応した記録ヘッドのヘッドチップの並び順が記録ヘッドの走査方向に対して左右非対称な場合には、記録ヘッドの走査方向によって記録媒体に着弾するインクの順序が異なる。そして、このことに起因する新たな濃度ムラが確認された。この濃度ムラを回避する方法として、特許文献１ではマルチパス記録時のドットの間引きパターン（パスマスク）を記録する色によって変える手法を取っている。
特開平５−２７８２３２号公報

大判プリンタのような記録ヘッドを走査する幅が広いプリンタの場合、高速化のためには記録ヘッドの移動速度をあげることが必要で、それに伴いインクの吐出周波数も高くしなければならない。そのような方法を採った場合、上述のパスマスクを使用して作成した吐出パターンのデータ転送が間に合わなくなるという課題が生じた。

そこで、上述の課題を解決する方法のひとつとして、ブロック間引きという方法がある。これは、吐出口を複数のブロックに分割してブロック単位で吐出口の駆動タイミングをずらす時分割駆動を行う際、一周期（１カラム）内で駆動するブロックを限定することにより吐出パターンのデータ転送が間に合うように記録する方法である。しかしながら、このようなブロック間引きを行うことにより、マルチパス記録時のドットの間引きパターンを記録する色によって変更する点で、変える自由度が低くなってしまい、効果的に濃度ムラを抑制できない場合があることが課題となった。

そこで本発明は、濃度ムラによる画質劣化が少ない高品位な画像を、スループットを低減することなく得ることができるインクジェット記録装置及びその記録方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、第１のインクを吐出するための第１の記録素子が複数配列された第１の記録素子列と、第２のインクを吐出するための第２の記録素子が複数配列された第２の記録素子列とを有し、記録素子の配列方向と交差する方向に移動して記録を行う記録ヘッドと、
前記複数の第１の記録素子を複数のブロックに分割するとともに、前記複数の第２の記録素子を前記記録ヘッドの移動方向に関して対応する前記第１の記録素子が割り当てられたブロックと同じブロックとなるように分割し、ブロックごとに時分割駆動する駆動制御手段と、を備えるインクジェット記録装置であって、
前記駆動制御手段は、
前記第１の記録素子列を、第１の走査において前記複数のブロックのうち第１のブロック群のブロックを時分割駆動し、第２の走査において前記複数のブロックのうち前記第１のブロック群以外の第２のブロック群のブロックを時分割駆動することで記録媒体の同一領域に記録を行い、
前記第２の記録素子列を、前記第１の走査において前記第２のブロック群のブロックを時分割駆動し、前記第２の走査において前記第１のブロック群のブロックを時分割駆動することで前記記録媒体の同一領域に記録を行う
ことを特徴とする。

本発明によれば、濃度ムラによる画質劣化が少なく高品位な画像を、スループットを低減することなく得ることができる。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

なお、この明細書において、「記録」（以下、「プリント」とも称する）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、又は媒体の加工を行う場合も表すものとする。また、人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わない。

また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。

また、「インク」とは、上記「記録」の定義と同様広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成又は記録媒体の加工、或いはインクの処理に供され得る液体を表すものとする。インクの処理としては、例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固又は不溶化させることが挙げられる。

またさらに、「ノズル」とは、特にことわらない限り吐出口乃至これに連通する液路及びインク吐出に利用されるエネルギーを発生する素子を総括して言うものとする。

（実施例１）
図１は、本発明を適応可能なカラーインクジェット記録装置の一実施例の構成を示す概略斜視図である。同図において、１０２はインクカートリッジである。これらは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色のカラーインクがそれぞれ入れられたインクタンクと、記録ヘッド１０１から構成されている。記録ヘッド１０１は、インクを吐出する記録素子を有し、それぞれが前記４色のカラーインクに対応した前記記録素子からなる記録素子列を平行に並べた構成となっている。また、それぞれのインクタンクは記録ヘッド１０１に対して脱着自在となっている。１０３は紙送りローラで１０４の補助ローラとともに記録媒体１０７を抑えながら図中の矢印方向に回転し、記録媒体１０７の給紙をＹ方向に行う。１０３及び１０４と同様に、ローラ１０５も記録媒体１０７を抑える役割を果たしている。１０６はキャリッジであり、４つのインクカートリッジを支持し、搭載するインクカートリッジ１０２及び記録ヘッド１０１を記録とともに前記記録素子の配列方向と交差する方向であるＸ方向に往復移動させる。このキャリッジ１０６は、記録装置が記録を行っていないとき、あるいは記録ヘッドの回復動作を行うときには図の点線で示したホームポジション位置に待機するように制御される。このような構成のインクジェット記録装置により、マルチパス（複数回走査）での双方向記録を行う。

記録ヘッドへのインクの供給の方法は、上記に限らずキャリッジ１０６が走査しない位置に設置されたインクタンクより供給チューブを通じて記録ヘッドに供給されるものであってもよい。その場合、インクタンクと供給チューブはピンにより接続されており、前記ピンの開口部はインクタンクの最底面に位置するよう設計されていることが好ましい。また搭載するインク色も４色に限定されるものではない。

図２は、記録ヘッド１０１の吐出口付近の構造を示す部分破断斜視図である。図２において、２０１はインクを加熱するためのヒータで、それによって印加される熱エネルギーによりインクに生じる膜沸騰を利用してインクを吐出する。

２０２はインク吐出口、２０３は素子基板、２０４はインクタンクから供給されるインクのインク供給口、２０５はインク吐出口２０２が設けられている吐出口プレートである。また、２０６は各インク吐出口へのインク流路を形成する流路壁、２０７は樹脂被膜層、２０８はヘッドの温度を検出する温度センサである。

図３は、本実施例のインクジェット記録装置における制御系の構成の一例を示すブロック図である。図３において、３０１は画像データ入力部、３０２は操作部、３０３は各種処理を行うＣＰＵ部である。３０４は各種データを記憶するＲＯＭで、各種制御プログラムが格納されており、ヘッドの駆動パターンやマスクパターン（パスマスク）などはここに格納されている。さらに３０５はＲＡＭ、３０６は画像データ処理部、３０７はキャリッジ１０６を走査させる移動部、３０８は画像出力を行う表示部、３０９はデータを転送するバスラインである。

各部をさらに詳細に説明すると、画像データ入力部３０１は、スキャナやデジタルカメラなどの画像入力機器からやコンピュータのハードディスクなどに保存されている多値画像データを入力する。操作部３０２は、各種パラメータの設定および記録開始を指示する各種キーを備えている。ＣＰＵ３０３は、ＲＯＭ３０４の中の各種制御プログラムに従って本記録装置を制御する。ＲＡＭ３０５は、その制御プログラム及び画像処理のワークエリア、エラー処理時の一時退避エリアとして用いる。画像データ処理部３０６は、入力された多値画像データをＮ値の画像データに画素毎に量子化し、その量子化された各画素が示す階調値Ｋに対応する吐出パターンを作成する。即ち、入力された多値画像データをＮ値化処理した後、階調値Ｋに対応する吐出パターンを作成するのである。表示部３０８は、画像データ処理部で作成された吐出パターンに基づきインクを吐出し、記録媒体上に画像を形成する。バスラインは、本装置内のアドレス信号、データ、制御信号などを伝達する。

このような構成のインクジェット記録装置において、記録ヘッドの各ノズルの駆動制御方法について、詳細な説明を以下にする。

図４は、記録ヘッドの吐出口面を示す模式図である。

記録ヘッドは、長手方向に吐出口を一列に配列した吐出口面を有している。本発明で用いた記録ヘッドは各インク色に対して２列の吐出口列が設けられており、インク供給口を挟んで図のように吐出口の配列方向に半ピッチずれてＯｄｄカラムの吐出口列とＥｖｅｎカラムの吐出口列とが配置されている。記録装置には、この吐出口面が記録媒体と対峙するように配置されている。記録媒体は矢印の方向に搬送され、記録ヘッドを記録媒体に対して相対的に移動させながら記録を行う。

上記の記録ヘッドを用いて記録を行う際、全てのノズルを同時に駆動させると最大消費電力が大きくなるため、それに対応した大型の電源を設ける必要がある。しかし、大型の電源を設けると、記録装置の容積は大きくなり、コストが高くなるため好ましくない。そのため通常は、複数のノズルを複数個単位のブロックに分割しブロック単位で少しずつ吐出タイミングをずらして駆動する時分割駆動を行っている。

図５（ａ）は、複数のノズルを複数個単位のブロックに分割した際、同時に駆動するノズル群を示した図である。時分割駆動の方法としては、例えば図５（ｂ）のようにブロックＡ→Ｄ→Ｅ→Ｂ→Ｃと一周期内でブロック単位で吐出口の駆動タイミングをずらすことを行う。

また、より高速で記録画像を形成するために、記録ヘッドの移動速度を上げてそれに伴い吐出周波数を高くする場合や、吐出口の数を増やして記録ヘッドの１回の走査で記録可能な領域を広げるような場合がある。そのような場合には、前記のような消費電力の関係から一周期内で全てのブロックを駆動することがさらに困難になるうえ、吐出パターンのデータ転送も間に合わなくなってしまう。そこで、その対策のひとつとして、一周期内で駆動するブロック数を制限し、記録ヘッドの移動速度は速いまま吐出周波数を下げてデータ転送を間に合わせる方法（ブロック間引き）がある。

ブロック間引き方法としては、あらかじめ駆動許容エリアと非駆動許容エリアを定めた複数の駆動パターンを用意しておき、そのパターンに従って各ノズルを駆動する方法がある。

図６は、記録ヘッドのそれぞれの吐出口列を４つのブロックに分割して、一周期内に駆動するブロック数を半分に制限したハーフブロック駆動による駆動パターンの一例を示している。図６（ａ）は、Ｏｄｄカラムの吐出口列及びＥｖｅｎカラムの吐出口列における各ノズルのブロックを示している。図６（ｂ）の場合、ＯｄｄカラムでブロックＡとブロックＣを駆動し、ＥｖｅｎカラムでブロックＢとブロックＤを駆動するようなパターンになっている。そして、図６（ｃ）は、図６（ｂ）に対して補完関係にあるパターンになっている。

このようなハーフブロック駆動を行った場合では、各周期において駆動するノズル数は、各吐出口列のノズル数の半分となる。そのため記録可能な全ての領域の記録を行うためには、記録ヘッドの走査毎に駆動パターンを互いに補完関係にあるパターンに切り替え、一回の走査で記録可能な同一領域に対して最低２回走査させることが必要である。つまり、往方向で図６（ｂ）の駆動パターンでインクを吐出し、復方向ではその補完関係である図６（ｃ）の駆動パターンによりインクを吐出する。これにより、全記録領域の記録が可能となる。

図７（ａ）は、本発明を適用して画像形成を行う際、２種類のインクを用いて記録する場合の記録ヘッドの駆動パターンとノズルの駆動順番を示している。ここで、各インクを吐出するそれぞれの記録ヘッドはＯｄｄカラム、Ｅｖｅｎカラムともに図６で示されるようなハーフブロック駆動を行うものとする。なお、図中のＡ〜Ｄは図６のブロックＡ〜ブロックＤに対応している。図７（ｂ）は、図６で示されるようなハーフブロック駆動する際の駆動パターンを示している。具体的には、前記２種類のインクのうち色１のインク（第１のインク）については、往方向は駆動パターン１、復方向は駆動パターン２で駆動するように設定する。また、色２のインク（第２のインク）については、往方向は駆動パターン２、復方向は駆動パターン１で駆動するように設定する。なお、例えば、図７（ａ）中の色１のインクにおける往方向のＯｄｄカラム「Ａ，Ｃ」とは、Ａ、Ｃの順にノズルを駆動することを示している。ここでは、図７（ｂ）の駆動パターン１中の左から１番目で上から１番目の駆動許容エリアがＡに該当し、左から３番目で上から５番目の駆動許容エリアがＣに該当する。

図８は、上記の記録方法を用いて同一の記録領域に異なる２種類のインクを吐出させて記録した場合の記録結果を示している。なお、３スキャン目と４スキャン目はそれぞれ１スキャン目と２スキャン目で記録した領域を補完するように記録を行っている。各記録領域のインク色の重なり方に着目すると、記録ヘッドの一走査において同一画素に色１と色２のインクが同時に着弾することがなくなる。さらに、記録領域全体において走査ごとに色１と色２が重なる順番が異なるということがなくなり、色１と色２とが記録される時間差の偏りも無くなる。その結果、記録ヘッドの走査方向によって着弾する色の順序が異なることに起因する濃度ムラを低減することが可能となる。

以上のような記録方法により、大判プリンタのような記録幅の広い記録装置においても高速記録と高画質化の両立が可能となる。

本実施例においては、各記録ヘッドのＯｄｄカラムのノズルとＥｖｅｎカラムのノズルとで同じ駆動パターンを設定したが、これに限らず異なる駆動パターンを適用してもよい。また、複数色のインクを用い摘録を行う場合には、特に重ねて記録することを避けたい２種類のインクに対して上述の構成を採用することが効果的である。

（実施例２）
本実施例では、マルチパス記録を実施例１のような駆動パターンを用いることに加えてパスマスクを駆動パターンに連動させて用い、記録パターンを生成する。

図９は、本実施例で使用したパスマスクを示している。なお、図９の（ａ）〜（ｄ）のパスマスクは、マルチパス記録を完成させるためのマスクパターンであり、それぞれにより補完関係となっている。

本実施例では、図９のパスマスクと図７（ｂ）の駆動パターン１及び２とを用いて、ハーフブロック駆動を行った。なお、第１の往方向の走査においては、図９（ａ）のパスマスクを用い、第２の往方向の走査においては、図９（ｂ）のパスマスクを用いた。また、第１の復方向の走査においては、図９（ｃ）のパスマスクを用い、第２の復方向の走査においては、図９（ｄ）のパスマスクを用いた。こうして、実施例１におけるパス数の２倍のパス数で記録を行うよう記録ヘッドを駆動して記録を行った。なお、特に言及のないところについては実施例１と同様とした。

本実施例の記録方法により、大判プリンタのような記録字幅の広い記録装置において、高画質化に重点を置いた高速記録と高画質化の両立が可能となる。

以下に、本発明の記録方法の一例について図１０のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ１１０で、記録ヘッドの走査ごとの駆動パターンを用意する。この駆動パターンは、記録ヘッドの各走査において、複数の異なる色のインクのうち少なくとも１つのインクにおける記録領域と他のいずれかのインクにおける記録領域とが異なるような駆動パターンである。

次に、ステップＳ１２０で、前記駆動パターンに従ってブロック間引き駆動により記録する。具体的には、複数の記録素子列ごとに複数の記録素子を複数のブロックに分割し、記録ヘッドの走査ごとに少なくとも１つの駆動するブロックと少なくとも１つの駆動しないブロックを定め、複数の走査において各走査で駆動するブロックにより補完して記録する。

本実施例を適用可能なインクジェット記録装置の概略を示す図である。 記録ヘッドの一部の構造を示す模式図である。 本実施例のインクジェット記録装置における制御系の構成の一例を示すブロック図である。 記録ヘッドの吐出口面を示す模式図である。 吐出口を複数個単位のブロックに分割して時分割駆動する駆動方法を示した図である。 ハーフブロック駆動による記録方法を示す図である。 実施例１の記録方法を示す図である。 実施例１の記録方法により得られる記録結果を示す図である。 実施例２で使用したマスクパターンを示す図である。 本発明の記録方法の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０１ 記録ヘッド
１０２ インクカートリッジ
１０６ キャリッジ
２０１ ヒータ
２０２ インク吐出口
３０３ ＣＰＵ

Claims (4)

1. 第１のインクを吐出するための第１の記録素子が複数配列された第１の記録素子列と、第２のインクを吐出するための第２の記録素子が複数配列された第２の記録素子列とを有し、記録素子の配列方向と交差する方向に移動して記録を行う記録ヘッドと、
   前記複数の第１の記録素子を複数のブロックに分割するとともに、前記複数の第２の記録素子を前記記録ヘッドの移動方向に関して対応する前記第１の記録素子が割り当てられたブロックと同じブロックとなるように分割し、ブロックごとに時分割駆動する駆動制御手段と、を備えるインクジェット記録装置であって、
   前記駆動制御手段は、
   前記第１の記録素子列を、第１の走査において前記複数のブロックのうち第１のブロック群のブロックを時分割駆動し、第２の走査において前記複数のブロックのうち前記第１のブロック群以外の第２のブロック群のブロックを時分割駆動することで記録媒体の同一領域に記録を行い、
   前記第２の記録素子列を、前記第１の走査において前記第２のブロック群のブロックを時分割駆動し、前記第２の走査において前記第１のブロック群のブロックを時分割駆動することで前記記録媒体の同一領域に記録を行う
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記第１のブロック群の記録素子の数および前記第２のブロック群の記録素子の数のそれぞれは、前記第１の記録素子列および前記第２の記録素子列の記録素子の数の半分である
   ことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記駆動制御手段は、前記第１のブロック群のブロックを用いた時分割駆動を１周期内で行うように制御し、かつ、前記第２のブロック群のブロックを用いた時分割駆動を１周期内で行うように制御する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記記録ヘッドの複数回の走査において補完関係にある複数のマスクパターンを格納する記憶手段をさらに有し、
   前記駆動制御手段は、前記複数回の走査で前記記録媒体の同一領域の記録を完成させるために、前記複数のマスクパターンを前記記録ヘッドの走査ごとに順番に使用して前記記録ヘッドを駆動する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。

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