JP2007118444A - インクジェット記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 印字デューティによってインク同士が接触し、それにより画像の粒状性が悪化していた。
【解決手段】 異なる表面張力インクを用いることによって接する量を低減し、粒状性の悪化をなくす。
【選択図】 図７

Description

本発明は、インクジェット記録装置およびインクジェット記録方法に関する。

印刷媒体や液晶画面といった表示媒体上に、ドットを形成することによって画像を表現する画像表示装置は、各種画像機器の出力装置として広く使用されている。かかる画像表示装置は、局所的にはドットを形成するか否かのいずれかの状態しか表現し得ないが、画像の階調値に応じてドットの形成密度を適切に制御することによって、多階調の画像を表現することが可能となっている。

画像の階調値に応じて適切な密度でドットが形成されるように、各画素についてのドット形成の有無を判断するための手法としては、誤差拡散法と呼ばれる手法が広く使用されている。誤差拡散法は、着目画素にドットを形成したこと、あるいはドットを形成しなかったことによって生じる階調表現の誤差を、該着目画素周辺の未判断画素に拡散して記憶しておき、未判断画素についてのドット形成の有無を判断するにあたっては、周辺画素から拡散されてきた誤差を解消するようにドット形成有無を判断する手法である。誤差拡散法はこのように誤差を解消するようにドットの形成有無を判断するので、画像の階調値に応じた適切な密度でドットを形成することができ、画像表示装置で高画質の画像を表示することが可能となる。

また近年では、個々のドットで表現される階調値を積極的に制御可能な画像表示装置も広く使用されている。例えば、大きさの異なる各種ドットを形成可能としたり、あるいはインクを用いてドットを形成する場合には濃度の異なるインクを使い分けたりすることにより、単ドットあたりに表現される階調値を制御することができる。これら画像表示装置では、個々のドットで表現される階調値を画像の階調値に応じて制御することで誤差の発生を抑制することができる。更には、誤差拡散法を用いてドット形成の有無を判断すれば、周辺画素から拡散されてきた誤差に応じて適切な階調値のドットを形成することで、誤差を速やかに解消することが可能である。このため、表現する階調値の異なる各種ドットを形成可能な画像表示装置におけるドット形成有無の判断に誤差拡散法を適用すれば、より一層、高画質の画像を表示することができる。

従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２をあげることが出来る。
特開２０００−２２５７１６号公報 特開２００４−３４４７５号公報

しかしながら、中間調の印字デューティにおいてはインク同士がくっつく位置に着弾し、そのためドット径が大きくなり粒状性を悪化させてしまう。また同濃度でインク体積の異なるインクをもつインクジェット記録装置においても、中間調の印字デューティでは大ドットと小ドットがくっつき粒状性を悪化させてしまい、結果的にぼやけた画像になってしまっていた。

そこで、粒状感のない滑らかな画質を得るために同一色、同一濃度の異なる表面張力インクを持つノズル列を有し、２つのインクがくっつく位置に着弾され始める印字デューティにおいて、表面張力の高いインクを記録媒体に付与することによって、インクのくっつきを低減させる。

また上記目的を達成するために径の異なる２種類以上のドットを形成可能なノズルを有するヘッドを備え、印刷条件および画像データの階調値に応じていずれのドットを形成するかを判定した上で、記録ヘッドにより判定結果に応じたドットを形成して印刷媒体上に画像を印刷可能な印刷装置であって、単独で所定の階調値を表現し得る一特定ドットについて、該特定ドットよりも一段階径の大きいドットを用いて画像を形成する時に小さいドットと大きいドットがくっつく位置に着弾され始める印字デューティにおいて、一段階径の大きいインクを表面張力の高いインクを記録媒体に付与することによって、インクのくっつきを低減させる。

また上記目的を達成するために、特に視認さら易い色、例えばシアンやマゼンタ、ブラックなどのインク色において異なる表面張力インクを持ち、２つのインクがくっつく位置に着弾され始める印字デューティにおいて、表面張力の高いインクを記録媒体に付与することによってインクのくっつきを低減させる。

そしてこれらの印字デューティよりも高いデューティにおいては白抜けなどを防ぐための表面張力の低いインクを記録媒体に付与することによって、階調再現がなめらかになり、擬似輪郭の生じにくく、記録された画像の粒状性の変化や色調の変化が発生しにくい自然な画像も記録することができる。

以上のように表面張力によってドット径を制御し、中間調でのドットのくっつきを低減させることによって階調再現がなめらかになり、擬似輪郭の生じにくく、記録された画像の粒状性の変化や色調の変化が発生しにくい自然な画像も記録することができる。

図１は本発明の各実施形態にかかるインクジェット記録装置の概略構成を示す平面図である。キャリッジ２０上には複数のインクジェット記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドと言う）２１−１〜２１‐４が搭載されており、各インクジェット記録ヘッド２１にはインクを吐出するためのインク吐出口が複数配列されている。なお、２１‐１、２１‐２、２１‐３、２１‐４は夫々、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、およびイエロー（Ｙ）の各インクを吐出するための記録ヘッドである。この記録ヘッド２１のインク吐出口の内部（液路）にはインク吐出用の熱エネルギーを発生する発熱素子（電気熱変換体）が設けられている。また、インクカートリッジ２２は、各インクジェット記録ヘッド２１‐１〜２１‐４およびそれらにインクと供給するインクタンク２２‐１〜２２‐４とから構成されている。

インクジェット記録ヘッド２１への制御信号などはフレキシブルケーブル２３を介して送られる。普通紙や高品位専用紙、ＯＨＰシート、光沢紙、光沢フィルム、ハガキ等の記録媒体２４は不図示の搬送ローラを経て相対向する一対の排紙ローラ２５に挟持され、搬送モータ２６の駆動に伴い矢印方向（副走査方向）に送られる。ガイドシャフト２７、およびリニアエンコーダ２８によりキャリッジ２０が移動可能に支持されている。キャリッジ２０は駆動ベルト２９を介してキャリッジモータ３０の駆動により前述ガイドシャフト２７に沿って副走査方向と交差（ここでは直交）する主走査方向に往復運動するようになっている。そして、往復移動時には、リニアエンコーダ２８からパルス信号が出力され、そのパルス信号をカウントすることにより、キャリッジ２０の位置を検出し得るようになっている。

また、記録ヘッド２１の発熱素子は、キャリッジ２０の移動に伴い、記録信号に基づいて駆動され、記録媒体上にインク滴を飛翔、付着させることで画像を形成するようになっている。

記録媒体に対する記録動作が行われる主走査方向における領域外に設定されたキャリッジ２０のホームポジションにはキャップ部３１を持つ回復ユニット３２が設置されている。記録を行わないときには、キャリッジ２０を前述のホームポジションに移動させてキャップ部３１の各キャップ３１‐１〜３１‐４によって対応する各インクジェット記録ヘッド２１のインク吐出口面を密閉し、インク溶剤の蒸発に起因するインクの増粘、固着あるいは塵埃などの異物の付着による目詰まりを防止する。

また、上記キャップ部３１のキャッピング機能は記録頻度の低いインク吐出口の吐出不良や目詰まりを解消するために、インク吐出口から離れた状態にあるキャップ部３１へインクを吐出させる空吐出に利用され、キャップ部３１した状態で不図示のポンプを作動させ、インク吐出口からインクを吸引し、吐出不良を起こした吐出口の吐出機能の回復に利用される。３３はインク受け部で、各インクジェット記録ヘッド２１‐１〜２１‐４が記録直前にインク受け部３３の上部を通過する時に、インク受け部３３に向かって予備吐出を行う。またキャップ部３１との隣接位置に不図示の拭き取り部材（ブレード等）を配置することにより、記録ヘッド２１のインク吐出口形成面をクリーニングすることが可能である。

次に、図２は、前述した記録ヘッド２１の構成を拡大して示す説明図である。図２において、記録ヘッドは記録方向に概略垂直な方向に、多数のインク吐出ノズルｎを有している。この図では、インク吐出ノズルは一つの記録ヘッドにおいて大小ノズルで左右対称にノズル列を構成しているが、１列でも数列でも良く、また直線性をもって並ぶ必要もない。また、図２に示すように隣接するノズルとの副走査方向における間隔を記録ヘッドの解像度、ノズルピッチ、ノズルの密度と呼ぶこととする。

また、この記録ヘッドは、図の矢印方向（主走査方向）へ記録ヘッドを移動させながらインクを吐出させることで、ノズル列の幅に相当する記録が行えるように構成されており、その記録動作（インクの吐出動作）は、記録ヘッドの往動、復動のいずれか一方または双方で行うようにすることが可能である。さらに、記録ヘッドは、記録に用いるインク色の数と同数個用意する。例えばシアン、マゼンタ、イエローの３色のインクを用いてフルカラー記録を行う場合には、３個の記録ヘッドを用意し、ブラックインクのみでモノクロ記録を行う場合には、１個の記録ヘッドを用意すれば良い。また、大小インクを利用した記録の場合には、大シアン、小シアン、大マゼンタ、小マゼンタ、ブラック、イエローなどのそれぞれに応じて記録ヘッドを用意すれば良く、さらに特色インクを吐出する記録ヘッドを用いることも可能である。

図３は本発明の各実施形態におけるインクジェット記録装置の制御系の構成一例を示すブロック図である。

図３において、１はスキャナやデジタルカメラ等の画像入力機器からの多値画像データやパーソナルコンピュータのハードディスク等に保存されている多値画像データを入力する画像データ入力部、２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操作部、３は記憶媒体中の各種プログラムに従って後述の種々の演算処理や制御動作を司る制御手段としてのＣＰＵである。

４は本記録装置を制御するための制御プログラムやエラー処理プログラムを格納している記憶媒体である。本実施形態における記録動作はすべてこれらプログラムによって実行される。プログラムを格納する記録媒体４としては、ＲＯＭ、ＦＤ、ＣＤ‐ＲＯＭ、ＨＤ、メモリカード、光磁気ディスクなどを用いることができる。4aによって大小振り分けテーブルにより入力したデータに対して小インクデータと大インクデータとに分配される。図４に大小振り分けテーブルの変換グラフの一例を示す。ここで実線は小インクデータに、一点破線は大インクデータに対応しており、８ビットの単色データの値が０〜１２８の範囲であれば大インクのデータを“０″、小インクのデータを“０〜１２８″の範囲で出力し、単色データの値が１２８〜２５５の範囲であれば大インクのデータを“０〜２５５″、小インクのデータを逆に“１２８〜０″に対応させて出力させる。本実施例における大小に振り分けたデータをさらに表面張力の異なるインクに振り分けたテーブルの変換グラフの一例を図５に示す。８ビットの単色データの値が０〜６４の範囲であれば大インクのデータを“０″、小インクの高表面張力インクのデータを“０〜１２８″の範囲で小インクの低表面張力インクのデータを“０″にする。次に単色データの値が６４〜１２８の範囲であれば大インクのデータを“０″、小インクの高表面張力インクのデータを“１２８〜０"、小インクの低表面張力インクのデータを“０〜１２８″とする。さらに単色データの値が１２８〜１９２の範囲であれば大インクの高表面張力のデータを“０〜２５５″、小インクの低表面張力インクのデータを“１２８〜０″にする。そしてさらに単色データの値が１９２〜２５５の範囲であれば大インクの高表面張力のデータを“２５５〜０″、大インクの低表面張力のデータを“０〜２５５″対応させて出力させる。要するに入力データの低い場合（ハイライト側）はインク体積の小さいインク（小インク）を主体に使用し、さらにはその入り始めを高表面張力インクから記録し始め、入力データが中間調の場合はインク体積の大きいインク(大インク)を使用してこちらも同様にその入り始めを高表面張力インクから記録するようにしたものである。

５は記憶媒体４中の各種プログラムのワークエリア、エラー処理時の一時待避エリアおよび画像処理時のワークエリアとして用いるＲＡＭである。また、ＲＡＭ５は、記録媒体４の中の各種テーブルをコピーした後、そのテーブルの内容を変更し、その変更したテーブルを参照しながら画像処理を進めることも可能である。

６は記録データを処理する画像データ処理部であり、入力された多値画像データをＮ値の記録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“Ｔ”に対応する吐出パターンデータを作成する。例えば、８ｂｉｔ（２５６階調）で表現される多値画像データが画像入力部１に入力され場合、記録データ処理部６においては出力する画像データの階調値を２５（＝２４＋１）値に変換する必要がある。なお、ここでは入力階調画像データのＴ値化処理には多値誤差拡散法を用いたが、Ｔ値化所を行う画像処理法としては、多値誤差拡散法に限らず平均濃度保存法、ディザマトリックス法等、任意の中間調処理方法を用いることも可能である。また、画像の濃度情報に基づいて前述のＴ値化処理を全ての画素数分繰り返すことにより、それぞれのインクノズルに対する画素毎の吐出、不吐出の２値の駆動信号が形成され、さらにノズル毎に駆動信号を形成し、記録するようにする。なお、本発明におけるノズル情報作成手段、予測手段及び補正情報作成手段等は、主として、前記画像処理部６とＣＰＵ３とによって構成される。また、ＰＣなどにおいて処理されるプリンタドライバーで制御することも可能である。

７は画像データ処理部６で作成された吐出パターンに基づいてインクを吐出し、記録媒体上にドット画像を形成する記録部であり、インクカートリッジ２２およびキャリッジ２０等からなる。８は本装置内のアドレス信号、データ、制御信号などを伝送するバスラインである。

次に本実施例に用いたインクについて説明する。インクジェット用インクは非イオン性界面活性剤によって表面張力を下げ、記録媒体への浸透性を良くしている。そして界面活性剤の濃度を変えることによってインクの表面張力を変化させることができる。一般的に表面張力が低いとインクは記録媒体とのぬれ性がよくなるために記録媒体上で拡がり易く、浸透も早い。一方、表面張力が高いとインクは記録媒体とのぬれ性が悪くなるために記録媒体上でほとんど拡がらず、浸透も遅くなる。本実施例ではインクは市販のip8600( キヤノン株式会社製)用のフォトブラックインクを用い、アセチレングリコールの濃度を変えることによって表面張力の異なるインクを２種類用意した。低表面張力インクは0.6wt%添加し、高表面張力インクは0.1wt%添加させた。その時の表面張力はそれぞれ約30dyn/cmと約40dyn/cmであった。一般的なインクジェット用インクの表面張力は普通紙の浸透性を良くするために30〜35 dyn/cmである。そのインクの記録媒体への浸透メカニズムは、図6aに示したようにインクが記録媒体に着弾してから、記録媒体上でインクが拡がりながら浸透していくといったプロセスをとる。一方で高表面張力インクは図6bに示したように記録媒体に着弾してから、記録媒体上でほとんど拡がらずに浸透していく。これら2つの記録媒体への定着後のドット径も当然異なり、高表面張力に比べて低表面張力インクは約10％大きい。

次にこれらのインクで、隣接に着弾したときの説明を行う。これらのインクを隣接に着弾させた時にくっつくかくっつかないかは解像度とインク体積、着弾時間差、記録媒体などによって異なるが、本実施例では解像度1200dpi(約21μm)でインク体積は2pl(ドット径２８μｍ)、着弾時間差は0.5msecで記録媒体はＰＲ1０1(キヤノン株式会社製)に印字させた。低表面張力インク同士で記録した場合の模式図を図７aに示す。本実施例では着弾直後すぐにはくっつくかなかったが、インクが記録媒体に浸透していく過程において記録媒体上でインクがくっつき最終的なドット形状は図8aに示したような形状を取る。一方高表面張力インク同士で記録した場合の模式図を図７bに示す。着弾直後から浸透する過程で記録媒体上ではくっつかず、最終的なドット形状は図8bに示したような形状を取る。

このように高表面張力インクは記録媒体上で拡がりにくいため、２ドットのドット形状が理想的なドット形状になる。図９、１０に示したように、小ドットと高表面張力の大ドット(5pl(ドット径４０μｍ))が混在している場合では接する量を少なくすることによって、理想的なドット形状を得る。特に大ドットが先に着弾し、その後小ドットが後続に隣接に着弾した場合、その距離が近いほど圧力勾配により小ドットのインクが大ドットに大量に引き込まれ、小ドットの原型をとどめない。であるから、この小ドットと大ドットとの接する量を少なくすることによって理想ドット形状に近いドット形状が得られ、大ドットと小ドットのくっつき始める印字デューティにおける粒状性の悪化は低減する。本実施例では小ドットや大ドットの両方ともに表面張力の異なるインクを用いたが、特にドットが視認され易い大ドットだけにおいても効果がある。また視認され易いインク色だけであっても効果がある。また本実施例では着弾時間差を0.5ｍsecにしたが、数１０msecまでは先に吐出されたインクが記録媒体上に残っているため上記と同様なことが起こる。そして本実施例では２種類の表面張力の異なるインクを用いたが、２種類に限定されず複数種類でも可能である。

本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の概略を示す正面図である。 本発明に適用可能なインクジェットヘッドの構造を示す図である。 本発明のインクジェット記録装置制御系の構成例を示すブロック図である。 大小振り分けテーブルの変換グラフの一例である。 本実施例に用いた大小振り分けテーブルの変換グラフの一例である。 1液滴の表面張力の違いによる浸透挙動を示した図である。 2液滴の表面張力の違いによる浸透挙動を示した図である。 2液滴の表面張力の違いによる定着ドット形状を示した図である。 大小液滴の表面張力の違いによる浸透挙動を示した図である。 大小液滴の表面張力の違いによる定着ドット形状を示した図である。

Claims (3)

1. 主走査方向に移動させながら記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、画像形成を行うために、同一色、同一濃度の異なる表面張力インクを持つノズル列を有し、２つのインクがくっつく位置に着弾され始める印字デューティにおいて、表面張力の高いインクを記録媒体に付与するインクジェット記録方法。
2. 径の異なる２種類以上のドットを形成可能なノズルを有するヘッドを備え、印刷条件および画像データの階調値に応じていずれのドットを形成するかを判定した上で、記録ヘッドにより判定結果に応じたドットを形成して記録媒体上に画像を印刷可能な印刷装置であって、単独で所定の階調値を表現し得る一特定ドットについて、該特定ドットよりも一段階径の大きいドットを用いて画像を形成する時にそれらのドットがくっつく位置に着弾され始める印字デューティにおいて、一段階径の大きいインクで表面張力の高いインクを記録媒体に付与するインクジェット記録方法。
3. 請求項１、２に記載のインクジェット記録装置において、視認さら易いインク色において異なる表面張力インクを持ち、２つのインクがくっつく位置に着弾され始める印字デューティにおいて、表面張力の高いインクを記録媒体に付与するインクジェット記録方法。

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