JPH06155768A

JPH06155768A - カラー印字装置

Info

Publication number: JPH06155768A
Application number: JP31024392A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakano; 宏中野
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1992-11-19
Filing date: 1992-11-19
Publication date: 1994-06-03

Abstract

(57)【要約】【目的】信頼性が高く、小型で、解像度が高く、階調
の表現できる印字装置を提供する。【構成】カラー印字装置は、印字用紙に３００ＤＰＩ
の解像度でシアン、マジェンタ、イエローのブラックの
インクを印字後、６００ＤＰＩの解像度でホワイトイン
クを印字用紙に重ねうちする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、階調表現ができるカラ
ー印字装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】オンデマンド型インクジェットプリンタ
の基本構造は、図８に示すような平面的な圧力室２００
をもち、圧力室２００壁面に圧電素子２０２を積層した
構造を有する。ヘッド２０４内にはインクが満たされて
おり、圧電素子２０２の上面と下面間に電圧を印加する
と、圧電素子２０２は、上下方向に伸びる。それに伴い
圧力室壁面は内側にたわみ、圧力室２００の内圧が上が
って、ノズル２０６からインクが射出され印字用紙２０
８上にドットが記録される。この方法では、ゾルダン型
を初めとする他のインパルス型インクジェットやバブル
ジェットと同様に、通常の液体ポンプが持っている逆止
弁が全くないにもかかわらず、インクは紙に向かって流
れ続ける。これはインク射出後、圧電素子２０２が元に
戻るにつれて印字用紙に対向したインクの面の後退した
ノズルメニスカスが、ノズル２０６の毛細管力によって
初期状態に戻り、再び圧電素子２０２を駆動する事でイ
ンクの射出が行われるためである。

【０００３】次に、オンデマンド型インクジェットプリ
ンタの階調表現方法として種々の方法が考案されている
ので説明する。

【０００４】先ず初めに、一般的な階調表現をする方法
である密度制御について図９を参照して説明する。

【０００５】密度制御とは、単位面積あたりの記録ドッ
ト数を変えて、見かけ上の濃度を変化させる方法であ
る。この時、密度制御を行う単位ブロックを大きくとる
ほど、多くの階調を表現する事ができるが、その大きさ
は人間の目による平滑化が期待できる程度に制限する必
要がある。図９に示すようにドットの配列を４×４とし
た場合は、１６階調の階調表示が可能であり、例えば、
ドット配列２１０の場合は２階調であり、ドット配列２
１２の場合は１４階調である。

【０００６】次にドット径変調法について説明する。

【０００７】ドット径変調法は、ドット径を変化するこ
とにより単位面積あたりのドット記録面積を変化させ
て、見かけ上の濃度を変化させることにより階調を表示
する方法である。ドット径を変化させる方法としては、
圧電素子に加える電圧を変化させるか、電圧の印加波形
を変化させる方法が取られている。

【０００８】最後に、濃淡インク法について説明する。

【０００９】濃淡インク法は、色再現領域を広げるため
に１つの原色を染料濃度の異なる複数のインクから構成
する方法である。すなわち、再現領域を１．ハイライ
ト部（低濃度部）２．ミドル部（中濃度部）３．ダ
ーク部（高濃度部）と分けて、それぞれに対して１低濃
度インク、２中濃度インク、３高濃度インクを設定し、
入力信号に応じてインクを使い分けることにより階調を
表示する方法である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
オンデマンド型インクジェットプリンタの階調表現方法
には、それぞれ解決できない以下の問題点がある。

【００１１】密度制御法は、密度制御を行う単位ブロッ
クを大きくとれば、多くの階調を表現する事ができる
が、それにより解像度が大幅に下がるという欠点があ
る。例えば、３００ＤＰＩの２値プリンタでの階調表現
をする場合に、６４階調を得るためには、ディザ法を用
いた場合、８ｘ８のマトリクスを使用しなければならな
い。従って、８ｘ８のドットで１画素を表現するのであ
るから、３００ＤＰＩのプリンタは３７．５ＤＰＩの実
力しか発揮できない事になり、解像度は大幅に下がって
しまう。

【００１２】ここで、解像度を上げるには、３００ＤＰ
Ｉの印字ヘッドを６００ＤＰＩ等に変更することが考え
られる。しかし、６００ＤＰＩで、３００ＤＰＩと同じ
圧電素子の駆動周波数で同じ速度で印字用紙に印字しよ
うとすると、単位面積あたりのドット数は、４倍になる
ので圧電素子の数は４倍必要となる。その結果、非常に
大きな印字ヘッドになってしまう。

【００１３】次に、ドット径変調法では、吐出される液
滴径に応じて吐出速度が変化する問題がある。この為に
インクの最大ドットと最小ドットの間に着弾位置ずれが
生じ、ドット構造を乱しきれいに階調表示を行うことが
困難となる。着弾位置ずれを制御する方法として、吐出
のタイミングを液滴径に応じて微小に変える方法がある
が、ドットの吐出速度のばらつきのほうが大きく制御は
困難となる。また、ドット径を変更する方法として、圧
電素子の駆動電圧を変更する方法があるが、駆動電圧を
変更するには、複雑な電気回路が必要となり、制御も難
しくなる。

【００１４】更に、ドット径変調法では、ハイライト部
にはドット径を小さくしなければならないが、微小ドッ
トを安定して得る事は困難である。例えば、３００ＤＰ
Ｉのインクジェットヘッドで安定して吐出されるドット
径は、５０ミクロン〜１１０ミクロンであるが、これ以
下のドット径は、わずかなインクの粘度や表面張力の違
いによって、吐出速度が大きく変化したり、最悪の場
合、吐出されなかったりする。

【００１５】また、濃淡インク法では、各色に濃淡イン
ク用の印字ヘッドが必要となり印字ヘッドが大きくな
り、装置全体も大型化するという欠点がある。

【００１６】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、信頼性が高く、小型で、解像度
が高く、階調の表現できる印字装置を提供する事を目的
としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に請求項１に記載の本発明のカラー印字装置は、印字用
紙に原色のインクを吐出する原色インク吐出装置と、印
字用紙に白色のインクを吐出する原色インク吐出装置の
解像度より高い解像度の白色インク吐出装置と、原色の
インク吐出装置から印字用紙に吐出された原色のインク
の上層に重ねて白色のインク吐出装置から白色インクを
吐出するように制御する制御手段とを備えている。

【００１８】請求項２に記載の本発明のカラー印字装置
は、カラー印字装置の印字ヘッド上で、印字用紙に印字
する印字方向の最後端に白色インク吐出装置を備えてい
る。

【００１９】

【作用】上記の構成を有する請求項１に係わるカラー印
字装置では、原色インク吐出装置は印字用紙に原色のイ
ンクを吐出し、白色インク印字装置は、原色インクより
解像度の高いホワイトインクを印字用紙に重ねて吐出す
る。

【００２０】上記の構成を有する請求項２に係わるカラ
ー印字装置では、カラー印字装置の印字ヘッド上で、印
字用紙に印字する印字方向の最後端に備えられた白色イ
ンク吐出装置が白色インクを最後に吐出する。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図１〜７
を参照して説明する。

【００２２】先ず、オンデマンド型インクジェットプリ
ンタの構造を図１を参照して説明する。

【００２３】本実施例のインクジェットプリンタの図示
しないフレーム上には、プラテン１４が設けられてい
る。プラテン１４の正面に対向する位置には、ガイド軸
４２が２本並行に設けられ、ガイド軸４２上には、キャ
リッジ４０がプラテン１４に対向してに摺動可能に支持
されている。キャリッジ４０上には、インクジェットヘ
ッド１２が載置されている。

【００２４】このインクジェットヘッド１２を搭載した
キャリジ４０は、キャリジモータ（図示せず）にタイミ
ングベルト（図示せず）を介して接続されている。

【００２５】また、インクジェットヘッド１２の上流側
で、且つインクジェットプリンタの前面下方部分には、
印字用紙１６を集積する給紙カセット４４が配設されて
いる。そして、給紙カセット４４とプラテン１４の間に
は、給紙カセット４４から印字用紙１６をおくる給紙ロ
ーラ４６と、印字用紙１６を案内するガイド板４７と、
下方送りローラ６２及び、下送りローラ６２に対向する
プレッシャーローラ６４が設けられている。

【００２６】プラテン１４の上方には、印字用紙１６を
排出するための、上方送りローラ６６と、上方送りロー
ラに対向して回転するプレッシャーローラ６８及び、印
字用紙１６を案内するガイド板６７が配設され、インク
ジェットプリンタ本体の上部には、印字された印字用紙
１６を保持する排紙トレイ６９が配設されている。

【００２７】次に、本実施例のインクジェットプリンタ
の電気的構成を図２を参照して説明する。ここで、以下
「イエロー」を「Ｙ」、「マジェンタ」を「Ｍ」、「シ
アン」を「Ｃ］、「ブラック」を「ＢＫ」、「ホワイ
ト」を「Ｗ」と略記する。

【００２８】Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号をＹ，Ｍ，Ｃの信号
に変換する補色変換部５０には、変換されたＹ，Ｍ，Ｃ
の信号を６４階調で表現されているＹ’，Ｍ’，Ｃ’デ
ータに変換する第１次濃度変換部５２が接続されてい
る。この第１次濃度変換部５２には、Ｙ’，Ｍ’，Ｃ’
データを１６階調で表現されているＹ”、Ｍ”、Ｃ”に
変換する第２次濃度変換部５４が接続されている。この
第２次濃度変換部５４は、ディザマトリクス５６及びＷ
マトリクス部６４に接続されている。ここで、ディザマ
トリクス５６は下色除去部５８に接続され、Ｗマトリク
ス部６４には、ＲＯＭ１００が接続されている。前記下
色除去部５８及びＷマトリクス部６４は、メモリヘッド
ドライバ６０が接続され、メモリヘッドドライバ６０
は、タイミング発生器７２と記録ヘッド６２に接続され
ている。タイミング発生器７２には、クロック発生器７
０が接続されている。また、クロック発生器７０は、メ
カ駆動部７４に接続され、メカ駆動部７４は記録ヘッド
６２に接続されている。

【００２９】次に本実施例のインクジェットプリンタの
インクジェットヘッド１２の構造について図３を参照し
て説明する。

【００３０】本実施例のインクジェットプリンタのイン
クジェットヘッド１２は、平面的な圧力室１８を持ち、
圧力室１８の壁面１８ａには、圧電素子２０を固着した
構造を有する。インクジェットヘッド１２内にはインク
１９が満たされており、圧電素子２０の上面と下面間に
電圧を印加すると、圧電素子２０は、上下方向に伸びる
構造となっている。圧力室１８の壁面１８ａは、圧電素
子２０の伸びに従って内側にたわむ構造となっており、
圧力室１８の内圧を上げることができる。圧力室１８の
右端部には、インクを吐出するオリフィス２２が複数設
けられている。

【００３１】次に、インクジェットヘッド１２のオリフ
ィス２２の配置を図４を用いて説明する。

【００３２】本実施例の場合は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの解
像度が３００ＤＰＩで、Ｗの解像度は、６００ＤＰＩの
インクジェットヘッドとする。

【００３３】インクジェットヘッド１２のインク吐出装
置の大まかな配置順序は、印字用紙１６の搬送方向下流
からＹ吐出装置３０、Ｍ吐出装置３２、Ｃ吐出装置３
４、ＢＫ吐出装置３６、Ｗ吐出装置（３８ａ、３８ｂ）
の順で並んでいる。

【００３４】Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫのオリフィス２２間の寸
法位置関係は、印字用紙搬送方向では、１／３００イン
チで、印字用紙搬送方向と垂直方向では８／３００イン
チである。オリフィス２２の数は、Ｙ、Ｍ、Ｃ共に各１
６個づつで、ＢＫは４８個づつ並んでいる。ＢＫのオリ
フィス２２の数が、他の色と較べて多いのは、モノクロ
印字は使用頻度が多いので、カラー印字に較べてスピー
ドを上げるためである。

【００３５】Ｗの隣接するオリフィス２２間の寸法位置
関係はそれぞれ印字用紙搬送方向は、１／６００インチ
で、印字用紙搬送方向と垂直方向には８／３００インチ
である。Ｗのオリフィス２２の数は３２個が２組（３８
ａ，３８ｂ）あり、Ｙ、Ｍ、Ｃのオリフィス２２の数の
４倍である。これは、ホワイトの解像度が６００ＤＰＩ
で、他の色の解像度（３００ＤＰＩ）の２倍である為、
オリフイス数は、解像度の二乗、つまり４倍となる。

【００３６】次に、本実施例のインクジェットプリンタ
の動作について説明する。

【００３７】本実施例のインクジェットプリンタが印字
動作を開始すると、給紙カセット４４から給紙ローラ４
６の回動により印字用紙１６が給紙動作が開始され、複
数の下方送りローラ６２とプレッシャローラ６４により
プラテン１４に給紙される。

【００３８】次に、インクジェットヘッド１２を搭載し
たキャリジ４０は、２本のガイド軸４２に支持されキャ
リジモータ（図示せず）の駆動によってタイミングベル
ト（図示せず）を介してプラテン１４に沿って往復移動
を行う。このとき、キャリッジ４０に載置されたインク
ジェットヘッド１２上のＹ、Ｍ，Ｃ，ＢＫ，Ｗの各オリ
フィス２２から印字用紙１６にインクを順に吐出するこ
とによって、印字用紙１６上にイメージが印字される。
印字終了後、印字用紙１６は複数の上方送りローラ６６
とプレッシャローラ６８により排紙トレイ６９に排出さ
れる。尚、上下送りローラ６２，６６及びプレッシャロ
ーラ６４，６８は、紙送りモータ（図示せず）により駆
動される。

【００３９】次に、本実施例のインクジェットプリンタ
のインク吐出動作の具体例について説明する。

【００４０】Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号を補色変換部５０で
補色変換して，Ｙ，Ｍ，Ｃの信号に変換する。その後、
第一次濃度変換部５２において対数変換して、６４段階
のしきい値で区切られ、濃度信号はＹ’，Ｍ’，Ｃ’に
変換される。

【００４１】次に、６４階調で表現されているＹ’，
Ｍ’，Ｃ’データは、第２次濃度変換部５４で１６階調
に変換され、Ｙ”、Ｍ”、Ｃ”となる。変換方法は０〜
６４の整数値で表されていたＹ’、Ｍ’、Ｃ’の階調値
は、０、４、８、１２、・・・６０、６４の１６個の値
に階調値を丸めこまれる。丸め込む方法は、繰上げ方法
で行われる。例えば、図５のＣで説明すると、Ｃ’の６
４階調の階調値は５／６４で、濃度変換されたＣ”にお
ける１６階調の階調値では８／６４に繰上げられる。こ
の時の繰上げ誤差、”３”をＣ１として記憶しておく。
同様にＹ、Ｍの繰上げ誤差をＹ１、Ｍ１、とする。この
繰上げ誤差は０〜３の値をとる。また、Ｙ’、Ｍ’、
Ｃ’の０、４、８、・・６４に丸め込まれた階調値は、
４で割られ、０〜１６の整数値の１６階調Ｙ”、Ｍ”、
Ｃ”に変換される。

【００４２】図５に示すように、Ｙ”、Ｍ”、Ｃ”は、
最小ドット径が１／３００インチの４ｘ４の１６階調用
のディザマトリクス８０、８２、８４に展開される。デ
ィザマトリクスに展開方法は、ＲＯＭ１００内に登録さ
れている。また、マトリクス上でＹ、Ｍ、Ｃが重なった
部分を下色除去部５８で下色除去され、ＢＫに置き換え
られる。その結果Ｙ”、Ｍ”、Ｃ”は、Ｙ’”，
Ｍ’”，Ｃ’”，ＢＫ’”，に分解され、メモリヘッド
ドライバ６０へ送られる。

【００４３】次に、繰上げ誤差Ｙ１、Ｍ１、Ｃ１に従っ
て、Ｗマトリクス部６４でＷのマトリクスを決定する。
Ｗのマトリクス８６は、図５が示すように最小ドット径
が１／６００インチで８ｘ８のマトリクスである。Ｗの
マトリクス８６の決定方法は、Ｃ１の値が３であれば、
Ｃ”のディザマトリクス８０のＣの部分に６００ＤＰＩ
のＷのドットを３つ打つということである。同様にＭ１
の値が１であれば、Ｍ”のディザマトリクス８２のＭの
部分に６００ＤＰＩのＷのドットを１つ打つということ
である。

【００４４】次に、マトリクス内でＷのドットを打つ位
置は、Ｙ、Ｍ、Ｃが、単独で存在するドット点を優先し
て打つ。次にＹ、Ｍ、Ｃが単独で存在するドット点が無
い場合は、２色が重なっている部分にＷのドットを打
つ。例えば、Ｙと、Ｍが重なっている部分にＷのドット
を２点打ったとすると、Ｙ”とＭ”のディザマトリクス
のドット部分にそれぞれ６００ＤＰＩのＷドットを２点
打ったことになる。この様にして、Ｗのマトリクス８６
は決定され、Ｗ’”のデータとしてメモリヘッドドライ
バ６０に送られる。

【００４５】この様にＷのドットをＹ、Ｍ、Ｃ上に重ね
て打つことにより、Ｙ、Ｍ、Ｃが表現できる階調数の４
倍を表現することが出来る。

【００４６】一方、同期信号に基づいてクロック発生器
７０は、所定のクロック信号を発生する。メカ駆動部７
４はクロック信号に基づいて記録ヘッド６２を移動させ
る。タイミング発生器７２はクロック信号に基づいて、
Ｙ’”，Ｍ’”，Ｃ’”，ＢＫ’”，Ｗ’”を制御する
ためのタイミングパルスを発生し、これをメモリヘッド
ドライバ６０に送る。メモリヘッドドライバ６０はタイ
ミングパルスに従って、圧電素子２０に高電圧を印加
し、インクが吐出される。タイミングパルスは、Ｙ、
Ｍ、Ｃ、ＢＫ、Ｗの順序で用紙に吐出するようにタイミ
ングを調節してある。

【００４７】次にモノクロ印字の場合について述べる。

【００４８】モノクロ印字の場合はカラー印字に較べる
と動作が簡単となる。カラー印字と同様に、まず６４階
調にデータを分解した後、それを１６階調に変換し、繰
上げ誤差Ｂ１を得る。その後、３００ＤＰＩの解像度の
４ｘ４のディザマトリクスに従い、ＢＫを決定する。次
に、繰上げ誤差Ｂ１に従い、上述したカラーのＷマトリ
クス部６４の方法と同様にＷの印字位置を決定する。こ
の場合、どこのマトリクス上も色は１色しかのっていな
いので印字位置決めは簡単である。

【００４９】また、モノクロ印字の別の方法を図６を参
照して説明する。まず、６００ＤＰＩの解像度で６４階
調のディザマトリクス１１０に展開する。この８ｘ８の
マトリクスを４ｘ４のマトリクス１１２（３００ＤＰ
Ｉ）に区切り直し、新しく区切り直したマトリクス１１
２の１ドット内に１つでもＢＫのドットがあれば、その
マトリクスはＢＫにする。３００ＤＰＩに変換されれ
ば、ＢＫで印字できる。その後、６００ＤＰＩのＷで、
８ｘ８のマトリクス１１４に従いＢＫの上に重ね打ちす
る方法もある。その結果、６４階調のディザマトリクス
１１０と同じ印字結果が得られる。

【００５０】テキスト印字の場合を図７を参照して説明
する。テキスト印字の場合データを６００ＤＰＩのドッ
トマップ１１６に展開し、それを上述したように３００
ＤＰＩのドットマップ１１８に区切り直す。新しく区切
り直した３００ＤＰＩのドットマップ内に１つでも６０
０ＤＰＩのＢＫのドットがあれば、そのドットはＢＫに
し、３００ＤＰＩのＢＫで印字する。その後、６００Ｄ
ＰＩの解像度のＷで、６００ＤＰＩのドットマップ１２
０に従いＢＫの上に重ね打ちする。その結果、６００Ｄ
ＰＩの解像度の印字結果が得られる。

【００５１】以上、上述したように本実施例のインクジ
ェットプリンタは、密度階調の新しい表現方法を可能と
することができる。Ｃ、Ｍ、Ｙ、ＢＫの解像度が、３０
０ＤＰＩで、階調の密度制御を行う単位ブロックが４／
３００インチｘ４／３００インチならば、従来の階
調表現では４ｘ４、つまり１６階調しか表現できなかっ
た。しかし、ここに６００ＤＰＩの解像度を持つＷの印
字ヘッドを３００ＤＰＩのＣ、Ｍ、Ｙ、ＢＫの印字ヘッ
ドに付加することにより、階調の密度制御を行う単位ブ
ロックが４／３００インチｘ４／３００インチで、
従来の階調表現の４倍の階調、つまり６４階調を表現す
ることができる。また、オリフィス２２の数の合計は、
Ｃ、Ｍ、Ｙをすべて６００ＤＰＩにするよりもＷの６０
０ＤＰＩの印字ヘッドを３００ＤＰＩのＣ、Ｍ、Ｙの印
字ヘッドに付加した方が合計のオリフィス２２の数は５
８％の数ですむ。その結果印字ヘッドを小型化すること
ができる。

【００５２】また、ドット径変調法では、微小インク径
を作成することは難しいため、ハイライト部の表現は苦
手となるが。本実施例のインクジェットプリンタは、ハ
イライト部はＷインクを重ねるため確実にハイライト部
を表現できる。更に、実施例のインクジェットプリンタ
では、インクドット径を変化させることは無いため、イ
ンクドットの飛行は安定しており、用紙に記録される位
置のばらつきは少なく、階調表現を確実に信頼性高く表
現することができる。

【００５３】また、テキスト印字に関しても６００ＤＰ
Ｉの表現が少ないオリフィス数で実現することができ
る。

【００５４】その他、本発明は本実施例に限定されるも
のではなく、その主旨を逸脱しない範囲においては、種
々の変更を加えることができ、また、プリンタのみなら
ずインクジェット式のコピー装置およびその他の印刷装
置等に応用可能である。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のカラー印字装置は信頼性が高く、小型で、解像度
が高い階調を表現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のインクジェットプリンタの基本断面
図である。

【図２】本実施例のカラープリンタ装置の概略構成図で
ある。

【図３】本実施例のインクジェットヘッドの基本構造図
である。

【図４】本実施例のインクジェットヘッドのオリフィス
部の構成図である。

【図５】本実施例のカラープリンタの具体的なマトリク
ス展開図である。

【図６】本実施例のモノクロプリント時のマトリクス展
開方法の一例を示す図である。

【図７】本実施例のテキスト印字時のマトリクス展開方
法の一例を示す図である。

【図８】従来のインクジェットヘッドの基本構造図であ
る。

【図９】従来のドット密度制御法による濃淡表現例を示
す図である。

【符号の説明】

３０Ｙ吐出装置３２Ｍ吐出装置３４Ｃ吐出装置３６ＢＫ吐出装置３８Ｗ吐出装置７２タイミング発生器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】印字用紙にインクを吐出して印字するカ
ラー印字装置において、印字用紙に原色のインクを吐出する原色インク吐出装置
と、印字用紙に白色のインクを吐出する前記原色インク吐出
装置の解像度より高い解像度の白色インク吐出装置と、前記原色のインク吐出装置から印字用紙に吐出された原
色のインクの上層に重ねて前記白色のインク吐出装置か
ら白色インクを吐出するように制御する制御手段とを備
えることを特徴とするカラー印字装置。
【請求項２】カラー印字装置の印字ヘッド上で、印字
用紙に印字する印字方向の最後端に白色インク吐出装置
を設けることを特徴とする請求項１に記載のカラー印字
装置