JP5460048B2 - インクジェット記録装置、及びインクジェット記録方法 - Google Patents

Description

本発明は、記録ヘッドの複数回の移動中に記録媒体の単位領域に対して画像を記録する、所謂マルチパス記録方法を実行可能なインクジェット記録装置に関する。

近年、パーソナルコンピュータ、複写装置、ワードプロセッサ等のＯＡ機器が広く普及しており、これらのＯＡ機器で形成された記録画像を記録する記録装置の一つとしてインクジェット記録装置がある。

インクジェット記録装置では、インクを吐出する吐出口を一方向に高密度に集積配列し、さらにこの吐出口列を多数配列した記録ヘッドが用いられている。これは、記録時間を短縮し、記録画像をより高精彩にするためである。また、カラー画像を記録するため、複数色のインクを備え、この複数色のインクにそれぞれ対応した複数の吐出口列（ノズル列）を備えた記録ヘッドが用いられている。

インクジェット記録装置を使用して記録を行う際、記録ヘッドの吐出特性が記録品位に影響することが知られている。記録ヘッドの製造工程で生じる吐出口単位の製造上のわずかなばらつきが、各吐出口の吐出精度に影響し、各吐出口の吐出量や吐出方向などの吐出特性のばらつきとなって現れる。この各吐出口の吐出特性のばらつきは、記録画像に濃度ムラを発生させ、記録品位の劣化の原因となってしまう。

＜マルチパス記録＞
このような記録品位の劣化を軽減するため、マルチパス記録が知られている。マルチパス記録は、記録ヘッドを主走査方向へ走査（スキャン）することと、記録媒体を副走査方向へ搬送することを繰り返しながら記録を行う。このとき、各走査においては、マスクなどにより間引きパターンを変化させながら記録を行う。そして、記録ヘッドの副走査方向の長さよりも短い長さの搬送を行い、同一の記録領域を、異なる吐出口を用いた複数回の記録走査により記録を行う。このマルチパス記録によって、吐出特性が異なる吐出口で補完して記録を行うことができ、記録品位の劣化を軽減することが可能となる。

＜つなぎヘッド＞
こうしたマルチパス記録における記録速度を向上させるため、一度の主走査における記録幅を広げる方法が用いられている。例えば、記録ヘッドに並べる１色あたりの吐出口の数を増やす、すなわち副走査方向に吐出口列を長くする、記録ヘッドの長尺化が行われている。しかし、記録ヘッドの長尺化に伴い、技術的な課題やコスト上の課題から、１つの記録ヘッドのチップ上で長尺化するのは、難しく成りつつある。そこで、１色当たり複数の記録ヘッドを副走査方向に並べてつなぐことにより、複数の記録ヘッドを用いた長尺印刷方法を行う構成が取られるようになってきている。

しかしながら、複数の記録ヘッドをつなぐ場合、記録ヘッド間の取り付け位置精度や記録ヘッドの個体差などの理由から、記録媒体上に形成される記録画素の配置が乱れ、白スジや黒スジなどの画像劣化が目立ちやすい。このため、複数の記録ヘッドをつなぐ場合は、２つの記録ヘッドをオーバーラップさせてオーバーラップ部を形成し、画像データを各々の記録ヘッドのオーバーラップ部に分配して記録を行う構成が用いられている（特許文献１参照）。
特開平５−５７９６５号公報

しかしながら、このオーバーラップ部を設けたつなぎヘッドを用いてマルチパス記録を行う際、記録媒体の搬送量によっては、オーバーラップ部が複数回のパスで重複して用いられる記録領域が存在する場合がある。例えば、マルチパス記録のパス数をＮパスとすると、オーバーラップ部ではオーバーラップ分割マスクを用いることによりさらに２パスに分割して記録されるため、実質Ｎ＋１〜２Ｎパスで画像が記録される領域が存在する場合がある。このような領域が存在すると、オーバーラップ部を使用せずにＮパスで記録された領域よりも画像の濃度が高くなり、パス数の差が大きいほど濃度差が大きくなるため、画像劣化が生じてしまう。特に、搬送量（副走査量）がオーバーラップ部の幅（オーバーラップ幅とも呼ぶ）よりも小さい微小副走査を行う場合、オーバーラップ部が重複して使用される回数が多く、さらにその領域が連続して存在するため、画像劣化が顕著なものとなってしまう。

本発明は、上述した課題を解決するべくなされたものであり、その目的は、オーバーラップ部が重複して用いられる記録領域において、オーバーラップ部の吐出口の使用・不使用を制御することにより、画像劣化を抑制することにある。

本発明は、インクを吐出するための複数の吐出口が所定方向に沿って配列された第１の吐出口列の端部と、インクを吐出するための複数の吐出口が前記所定方向に沿って配列された第２の吐出口列の端部とが、前記所定方向と交差する走査方向に沿ってオーバーラップしてオーバーラップ部を形成するように、前記第１の吐出口列と前記第２の吐出口列とが前記所定方向にずれて配列された記録ヘッドを、記録媒体に対して前記走査方向に走査させることにより画像を記録するインクジェット記録装置であって、
前記記録ヘッドの複数回の走査のうち２回以上の走査で前記オーバーラップ部に含まれる吐出口を用いて画像が記録される前記記録媒体上の領域に対して、前記２回以上の走査のうち少なくとも１回の走査で、前記オーバーラップ部に含まれる吐出口のうち、前記第１の吐出口列に含まれる吐出口を用いずに、前記第２の吐出口列に含まれる吐出口を用いて画像を記録することを特徴とする。

本発明によれば、記録ヘッドの吐出口がオーバーラップするオーバーラップ部が複数回重複して記録に用いられる領域において、使用する吐出口を制御することにより画像劣化を抑制し、高品質な画像を記録することができる。

（第１の実施形態）
本発明における第１の実施形態を示す。図１は、インクジェット記録装置の斜視図である。

このインクジェット記録装置は、所定方向として副走査方向（矢印Ａ方向）に搬送される記録媒体１０６が載置されるプラテン１０１を備えている。このプラテン１０１の上方には、プラテン１０１に対して平行に２本の走査レール（図示せず）が掛け渡されている。この走査レールにはモータ１０２とベルト１０３によって、副走査方向と交差する方向に、走査方向である主走査方向として往路（矢印Ｂ方向）と復路（矢印Ｃ方向）で往復運動するキャリッジ１０４が不図示のスライド軸受けを介して取り付けられている。また、キャリッジ１０４には、それぞれ独立して交換可能な複数の記録ヘッド（第１の記録ヘッド１０５ａおよび第２の記録ヘッド１０５ｂ）が取り付けられている。

記録ヘッド１０５ａ及び１０５ｂは、電気熱変換体（ヒータ）で発生した熱により気泡を形成してインク滴を吐出する形式のインクジェットヘッドである。それぞれの記録ヘッドには、６００本のインク吐出口（ノズル）が、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（ＢＫ）の色毎に一対、合計８列の吐出口列が設けられている。記録ヘッド１０５ｂのＣ１、Ｍ１、Ｙ１、ＢＫ１のヘッドが１回の走査（パスとも呼ぶ）で上半分の画像の記録を行い、記録ヘッド１０５ａのＣ２、Ｍ２、Ｙ２、ＢＫ２のヘッドが１回の走査で下半分の画像の記録を行う。

前述したように、第１の記録ヘッド１０５ａの吐出口列と、第２の記録ヘッド１０５ｂの吐出口列とを、それぞれ６００本の吐出口のうち１２本をオーバーラップ部として重複（オーバーラップ）させる構成とする。つまり、各々のヘッドの５８８本が重複していない吐出口数となる。２つのヘッドの吐出口の合計は１２００本であるが、１回の走査において、副走査方向に１１８８本分の画像が記録されることになる。

２つの記録ヘッド１０５ａ及び１０５ｂをオーバーラップさせて配置した例を図２に示す。記録ヘッド１０５ａ及び１０５ｂには、前述のようにそれぞれ８列ずつの吐出口列が配列されている。図の矢印で示す領域ｙが、これらの記録ヘッドのオーバーラップ部に相当する吐出口を表しており、本実施形態では１２本である。ここで、このつなぎヘッドにおいて、対応する１対の吐出口列をそれぞれ２００ａ、２００ｂとして抜き出し、この１対の吐出口列を用いて、オーバーラップ部の吐出口の制御について説明する。

図３に、オーバーラップ部の各吐出口に分割される画像データを示す。第１の吐出口列２００ａ及び第２の吐出口列２００ｂの一端をオーバーラップさせた吐出口列に対し、間引きパターンとしてオーバーラップ分割マスク３０２ａ及び３０２ｂを当てる。このオーバーラップ分割マスクはそれぞれ補完関係にあり、これらを重ね合わせると３０３のように１００％補完される。マルチパス記録を行う場合、このオーバーラップ分割マスクを用いて１パスあたりのオーバーラップした吐出口に対応する画像データを分割し、両方の記録ヘッドの吐出口列を用いて記録を行う。このため、記録する画像データをマルチパス記録の分割パターンとは非依存に複数のパスに分割することができる。

次に、本実施形態において特徴的な２つの記録ヘッドのオーバーラップ部の吐出口の制御について説明する。図４及び図５は、４パスのマルチパス記録において、オーバーラップさせた記録ヘッドの各パスでの相対位置と記録結果を示している。これらの図に示されている領域（４００ａ〜４００ｃ、５００ａ〜５００ｃ）は、４パスのうち１〜３パスでオーバーラップ部が走査され、残りのパスではオーバーラップ部が走査されない場合の例を示している。図の矢印の方向に記録媒体の搬送が行われ、本実施形態におけるの記録媒体の搬送は、１〜２パス間及び２〜３パス間は、３〜４パス間よりも少ない搬送量となっている。

図４は本発明を用いない形態であり、比較例である。４０１、４０２、４０３、４０４は、４パス記録における記録ヘッドの相対位置である。４００は４パスの走査後の記録結果であり、領域４００ａ、４００ｂ、４００ｃはオーバーラップ部が走査されて記録された領域である。図中の記録ヘッド４０１〜４０４に付された斜線領域は記録ヘッドのオーバーラップ部を示しており、濃い領域はオーバーラップ部以外の領域を示している。

前述したように、オーバーラップ部の画像データはオーバーラップ分割マスクにより２パスに分割される。本図の領域４００ａでは、４パスの記録走査うち３パスでオーバーラップ部が用いられるため、３回の重複、つまり実質７パスで記録が行われることになる。同様に、領域４００ｂでは、２パスで重複して用いられるために実質６パスとなる。領域４００ｃでは、オーバーラップ部が１パスで用いられるために実質５パスとなる。

前述したように、つなぎヘッドを用いてＮパス記録を行う場合、オーバーラップ部が複数回重複して走査された領域は、オーバーラップ部が用いられずにＮパスで記録された領域と比較すると、記録パス数が多いために画像の濃度が高くなってしまう。さらに、重複して記録に用いられる回数が多いほど、Ｎパスで記録された領域との濃度差が大きくなってしまう。

一方、図５に、本実施形態における記録ヘッドの相対位置と記録結果を示す。図４と同様に、５０１、５０２、５０３、５０４は４パスの記録走査における記録ヘッドの相対位置を示しており、５００は４パスの走査後の記録結果である。図中の記録ヘッド５０２及び５０３に付された白塗り領域は、後述する記録に用いない吐出口の領域を示している。

本図の領域５００ａではオーバーラップ部が３パスで記録走査されているが、オーバーラップ分割マスクを用いて画像データが分割される、つまり２つの記録ヘッドの両方の吐出口を使用する第１の組み合わせが用いられるのは５０１及び５０３（一部）である。一方、５０２ではオーバーラップ部にオーバーラップ分割マスクを用いず、２つの記録ヘッドのうち一方の記録ヘッドの吐出口のみを使用して記録を行い、図中の白塗り領域に相当する他方の記録ヘッドからは記録を行わない第２の組み合わせが用いられる。この使用吐出口の制御は、不図示の記録制御手段であるコントローラによって行われる。これにより、オーバーラップ部が複数回重複して用いられる領域５００ａ及び領域５００ｂにおいても実質５パスで記録が行われることになるため、記録結果に図４のような濃度の高い領域が生じなくなる。

本実施形態では、１０５ａ及び１０５ｂのような複数列で複数色の吐出口を備える記録ヘッドにおいて、対応する同色の吐出口列２００ａ及び２００ｂを抜き出して説明した。本発明は、図９のように、１つの記録ヘッド９００に同色の吐出口列を備え、それぞれの記録ヘッドが別のインク色を扱う形態としてもよい。また、オーバーラップ部でオーバーラップさせる吐出口数は、吐出口列１本あたりに設けられた全吐出口数の１〜３％程度に留めることが望ましい。本実施形態では、１列６００本の吐出口に対し、２％である１２本の吐出口をオーバーラップ部としている。

本実施形態では、オーバーラップ部が複数回走査される所定領域において、少なくとも１回の記録走査ではオーバーラップ分割マスクを使わずに、つまり画像データの分割を行わずに一方の記録ヘッドのみで記録を行う。このように、オーバーラップ部が複数回走査される領域において、記録に用いられるパス数を低減することにより、オーバーラップ部が複数回走査されない領域との記録パス数の差を減らし、画像の濃度差を低減するため、画質劣化を抑制することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

第１の実施形態では、オーバーラップ部が複数回重複して走査される領域において、５０２及び５０３の走査で実際に記録されるパス数を低減するように、使用する吐出口の制御を行った。これにより、領域５００ａ〜５００ｃに記録されるパス数がＮ＋１パスとなるため、制御を行わない場合に比べて濃度差が小さくなり、画像劣化を抑制することができた。しかしながら、５０２の走査ではオーバーラップ部において両方の記録ヘッドを用いて画像を記録する領域が存在していないため、それぞれのヘッドを使用する領域の境界において黒スジや白スジなどの画像劣化が生じる可能性がある。

このような課題に対し、本実施形態におけるオーバーラップさせた記録ヘッドの相対位置と記録結果を図６に示す。相対位置を示す４回の走査６０１〜６０４については、図４及び図５と同様な搬送を行っており、走査６０１、６０２、６０３においてオーバーラップ部を用いている。

このとき、走査６０１においてはオーバーラップ部で画像データを分割して、２つの記録ヘッドの両方の吐出口を用いる第１の組み合わせで分割を行っている。走査６０２及び走査６０３においては、オーバーラップ部のうち一部の領域で両方の記録ヘッドの吐出口を用いる第１の組み合わせで記録し、残りの領域では一方の記録ヘッドの吐出口のみを用いる第２の組み合わせで記録を行う。すると、オーバーラップ部を用いて記録を行う３回の走査において、全ての走査で両方の記録ヘッドを用いて記録する領域が生じる。これにより、オーバーラップによる記録パス数を減らしつつ、ヘッドのつなぎ目に生じるスジを抑制することができる。

このように、つなぎヘッドを用いる際、オーバーラップ部を２つの記録ヘッドの両方を用いて記録する領域と一方のみを用いて記録する領域に分割し、全ての走査で両方のヘッドを用いる領域が存在し、かつ各走査でその領域が重ならないように制御を行う。この結果、オーバーラップによる記録されるパス数の増加を抑制して画像の濃度差を抑えつつ、記録ヘッドをつなぐ際に生じるスジを抑えることができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について図７を用いて説明する。記録媒体の端部を記録する場合など、微小量の搬送を行う際のオーバーラップ部の吐出口の制御について説明する。

図７は、前述の実施形態と同様に４パス記録であり、微小搬送量をｆとする。領域７００はオーバーラップ部が少なくとも１回は用いられる領域であり、オーバーラップ部の長さｙを用いると、領域７００の長さ７００ａはｙ＋３×ｆと表される。このｙ＋３×ｆの領域に対し、１パス当り（ｙ＋３×ｆ）／４の長さの領域を、オーバーラップ分割マスクなどを用いてデータを分割し、両方のヘッドで記録する。つまり、オーバーラップ部が複数回用いられる領域においては、同一ラスターに対し、１パスで両方の記録ヘッドの吐出口で記録を行い、残りの３パスは一方のみの記録ヘッドの吐出口で記録を行うことにより、実質５パスで記録が行われる。これにより、第２の実施形態で述べたように２つの記録ヘッドの両方を用いて記録を行う領域が存在し、かつ各走査で重ならないように制御することができる。

従って、Ｎパス記録の場合、オーバーラップ部が少なくとも１回用いられる領域の長さは、ｙ＋（Ｎ−１）×ｆであり、１パス当り｛ｙ＋（Ｎ−１）×ｆ｝／Ｎの長さの領域を両方の記録ヘッドを用いて記録すればよいと考えられる。さらに、１パス当りの長さを、｛ｙ＋（Ｎ−１）×ｆ｝／Ｎよりも短くし、各領域が連続しないように間隔を設けると、Ｎ＋１パス以上で記録される領域が連続して存在しないため、濃度差による画質の劣化をさらに抑制することが可能となる。

（その他の実施形態）
次に、その他の実施形態を示す。第１から第３の実施形態においては、Ｎ回の記録ヘッドの走査で記録を行うマルチパス記録において、オーバーラップ部が複数回重複して走査される領域での記録が、実質Ｎ＋１パスで行われるようオーバーラップ部の吐出口の制御を行った。しかし、本発明はこれらの形態に限られるものではない。本発明は、オーバーラップ部が走査される領域において記録に用いられるパス数を低減することにより、オーバーラップ部が走査されない領域との記録パス数の差を減らし、画像の濃度差を低減するという効果を得ることができる。このときの記録パス数は、Ｎ＋１パスに限るものではない。例えば、図８のように、領域８００ａ及び領域８００ｂに実質Ｎ＋２パスの領域が生じる場合でも、図４に示す比較例と比べると、領域４００ａ（図８では領域８００ａ）における濃度が低減されるため、画像劣化を抑制する効果を奏していると言える。

また、第１から第３の実施形態において、マルチパス記録の各走査に、両方の記録ヘッドの使用吐出口を用いる領域の長さを均等に割り振る例を示したが、不均等に割り振ってもよく、１ラスターごとに制御を行ってもよく、これらは特に限定されるものではない。

また、上述の実施形態において、重複させた吐出口は主走査方向に対して位置が一致している形態を用いて説明したが、一方の吐出口が他方の吐出口に対してずれているものであってもよい。

また、上述の実施形態において、第１の方向である副走査方向と、第２の方向である主走査方向とが直交している形態を用いて説明したが、本発明はこれらが直交しているものでなくてもよく、交差する方向であればよい。

このように、本発明によれば、吐出口単位での高精度な用紙搬送制御や搬送ユニットを搭載することなく、記録制御手段によって記録に用いる使用吐出口を制御することにより、つなぎヘッドのオーバーラップ部における画像劣化を回避することができる。

インクジェット記録装置の概観図 オーバーラップさせた記録ヘッドの吐出口列の配置図 オーバーラップ分割マスクの概要図 本発明を用いない場合の比較例 第１の実施形態における記録ヘッドの制御と記録結果を示す図 第２の実施形態における記録ヘッドの制御と記録結果を示す図 第３の実施形態における記録ヘッドの制御と記録結果を示す図 その他の実施形態における記録ヘッドの制御と記録結果を示す図 本実施形態における記録ヘッドの構成例

符号の説明

１０４ キャリッジ
１０５ａ 第１の記録ヘッド
１０５ｂ 第２の記録ヘッド
１０６ 記録媒体
３０２ａ 第１の記録ヘッドに用いるオーバーラップ分割マスク
３０２ｂ 第２の記録ヘッドに用いるオーバーラップ分割マスク
３０３ オーバーラップ分割マスクの合成結果

Claims (5)

1. インクを吐出するための複数の吐出口が所定方向に沿って配列された第１の吐出口列の端部と、インクを吐出するための複数の吐出口が前記所定方向に沿って配列された第２の吐出口列の端部とが、前記所定方向と交差する走査方向に沿ってオーバーラップしてオーバーラップ部を形成するように、前記第１の吐出口列と前記第２の吐出口列とが前記所定方向にずれて配列された記録ヘッドを、記録媒体に対して前記走査方向に走査させることにより画像を記録するインクジェット記録装置であって、
   前記記録ヘッドの複数回の走査のうち２回以上の走査で前記オーバーラップ部に含まれる吐出口を用いて画像が記録される前記記録媒体上の領域に対して、前記２回以上の走査のうち少なくとも１回の走査で、前記オーバーラップ部に含まれる吐出口のうち、前記第１の吐出口列に含まれる吐出口を用いずに、前記第２の吐出口列に含まれる吐出口を用いて画像を記録することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記領域に対する前記オーバーラップ部に含まれる吐出口を用いて画像が記録される前記２回以上の走査のうち、少なくとも１回の走査で、前記第１の吐出口列に含まれる吐出口及び前記第２の吐出口列に含まれる吐出口の両方を用いて画像を記録す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. 前記領域に対する前記オーバーラップ部に含まれる吐出口を用いて画像が記録される前記２回以上走査のうち、１回の走査のみで、前記第１の吐出口列に含まれる吐出口及び前記第２の吐出口列に含まれる吐出口の両方を用いて画像を記録することを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
4. インクを吐出するための複数の吐出口が所定方向に沿って配列された第１の吐出口列の端部と、インクを吐出するための複数の吐出口が前記所定方向に沿って配列された第２の吐出口列の端部とが、前記所定方向と交差する走査方向に沿ってオーバーラップしてオーバーラップ部を形成するように、前記第１の吐出口列と前記第２の吐出口列とが前記所定方向にずれて配列された記録ヘッドを、記録媒体に対して前記走査方向に走査させることにより画像を記録するインクジェット記録方法であって、
   前記記録ヘッドの複数回の走査のうち２回以上の走査で前記オーバーラップ部に含まれる吐出口を用いて画像が記録される前記記録媒体上の領域に対して、前記２回以上の走査のうち少なくとも１回の走査で、前記オーバーラップ部に含まれる吐出口のうち、前記第１の吐出口列に含まれる吐出口を用いずに、前記第２の吐出口列に含まれる吐出口を用いて画像を記録することを特徴とするインクジェット記録方法。
5. インクを吐出するための複数の吐出口が所定方向に沿って配列された第１の吐出口列の端部と、インクを吐出するための複数の吐出口が前記所定方向に沿って配列された第２の吐出口列の端部とが、前記所定方向と交差する走査方向に沿ってオーバーラップしてなるオーバーラップ部を有する記録ヘッドを、記録媒体に対して前記走査方向に走査させることにより画像を記録するインクジェット記録装置であって、
   前記オーバーラップ部の前記走査方向に対応する２つの吐出口の両方が使用される第１の組み合わせと、前記２つの吐出口の一方だけが使用される第２の組み合わせとが存在するように、前記オーバーラップ部に含まれる吐出口の一部を用いて記録を行うための記録走査を行うことにより、画像を記録する記録制御手段を有し、
   前記記録制御手段は、前記記録媒体上の領域に対して、少なくとも１回の記録走査で前記第１の組み合わせが使用され且つ少なくとも１回の記録走査で前記第２の組み合わせが使用されるように、各記録走査の使用吐出口の位置を決めることを特徴とするインクジェット記録装置。

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