JPS5867467A - インクジエツト画像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ノズル内にて静圧を受けたインクと移動して
画面を走査する記録媒体との間に印加する電圧に応じた
静電応力によフインク全ノズルから噴射させて記録媒体
に被着させることによシ画＊を記録するインクジェット
画像記録装置に関し、特に、記録画像の階調再現性を格
段に改善するとともに、平均濃度および過渡応答特性を
も改善するようにしたものである。

一般に、高置電率のインクに高電圧を印加して生ずるク
ーロン力によりノズルから噴射したインクが、１８１図
に示すように、糸状の注柱すなわち曳糸ｔなして記録紙
に被着し、ノズルの口径に比して格段に微細なインクド
ツトを形成するインクジェットの曳糸性全利用してｎｍ
度の良好な濃淡画＊’を記録するようにし九靜電誘引型
インクジエツ）ｉｊｌｉ＆記録装置がファクシミリ等に
おける画像記録に従来から広く用いられている。しかし
ながら、従来のこの種の画像記録装置においては、印加
高電圧の画像信号レベルに応じた変化によるインクの曳
糸流量の変化によって記録する濃淡画像の濃淡ダイナミ
ックレンジが極めて狭く、忠実度が悪い、という欠点が
あるがために、従来は、白黒λ値の画像記録に実用化す
るに留まり、中間階調を有する一般の画像の記録に実用
化するには到っていなかった。

本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し、簡単な
構成配置のノズル全周いたインク噴射により、インクの
曳糸性を巧みに利用して、曳糸流量の連続変化を損なう
ことなく画像の濃淡を忠実に再現し得るようにした、安
価で騒音の少ない実用に好適なインクジェット画像記録
装置１’ｉ提供することにある。

すなわち、本発明づンクジェット画像記録装置は、ノズ
ル内にて静圧を受けたインクと移動して画面管走査する
記録媒体との間に印加する電圧に応じた静電応力により
前記インクを前記ノズルから噴射させて前記記録媒体に
被着させることにより画＊Ｖｒ−記録するインクジェッ
ト画像記録装置において、前記画面の垂直走査方向に沿
い、上下に配置して前記インクがそれぞれ異なる静圧１
受けるようにした複数本のノズルからそれぞれ噴射し°
た前記インクを前記記録媒体上のほぼ同一の位置に被着
させるようにしたことを特徴とするものである。

以下に図面を参照して実施例につき本発明の詳細な説明
する。

前述したように、この種のインクジェット画像記録装置
は、ノズル径の名。。にも及ぶ微細なインクドツト全記
録し得、ｔた、インクの加圧機構や循還系が不要等、実
用上顕著な利点を有している反面、階調再現性に欠ける
という重大な欠点を有しているので、上述した本発明の
目的達成のなめに、まず、静電誘引型インクジェット記
録の本質について詳細な検討を行表って問題点を明らか
にし、種々の構成によるこの種画像記録装置について上
述し九問題点の解決【図った。

一般に、インクジェット記録装置は、つき゛のように大
別される。

（ａ）　　インクに低圧力を加えて静電応力により記録
周波数参ＫＨｚ程度のインクドラ）１−記録する低圧力
静電誘引型 ｃｂ＞　　インクに中程度の圧力を加えてインクジェッ
トに振動をおこさせ、記録周波数ｔｏ　ＫＨｚ　８度の
ドツト列を記録する中圧力反復型 なお、この型には制御信号に応じてインクを噴射するオ
ンデマンド型と常時噴射させるインクの噴射方向を制御
信号に応じて記録紙に向ける非オンデマンド型とがある
。

（Ｃ）　　インクに高圧を加えて噴射させ、記録周波数
−００ＫＨｚ程度のインクドラ）１−記録する高圧噴射
型 しかして、いずれの型のインクジェット記録装置につい
ても、記録画像に階調性をもたせるには、つぎの手段を
用いるのが一般である。

（リ　記録するインクドツトの粒子径？画像信号レベル
に応じてダイナミックに変化させる。

（２）記録するインクドツトの粒子径は一定としたｔま
で、記録密度を制御する。

インクジェットによる画像記録に当っては、記録画像の
再現性、記録速度、記録装置の構成の規模郷を考慮し、
目的に適応した手段を選定することになるが、前述し走
者型のインクジェット記録装置のうち、（ａ）低圧力静
電誘引型は、前述した顕著な利点の他に、インク噴射機
構が単純でうｐ１小型の装置とし得るので、ファクシミ
リ用記録装置として実用するに好適であるが、従来、こ
の童のインクジェット記録装置について記録画像の階調
性の改善は試みられていないものとみられる。

本発明者らは、自然画が有する連Ｉ！２ｗ１ｐｉヲ再現
する手段として、有機溶剤を用いたインクが呈する顕著
な曳糸性に着目し、かかる顕著な曳糸性により静電誘引
型インクジェット画像記録の階調再現性を格段に改善し
得るようにしてインクジェットエフ装置ｔ−構成し、画
像信号レベルに応じ、インクの曳糸流量、すなわち、曳
糸の体積を変化させて中間階調を有する画像の記録結果
を詳細に検討し、その当初に生じた種々の問題点、すな
わち、階調再現のダイナミックレンジが不十分である点
、記録濃度が連続記録長によって変化する点、曳糸の形
成に履歴現象を伴う点、インクの過渡応答が不十分であ
る点などの問題１１以下に詳述するように、それぞれ解
決して所期の性能１に有するインクジェット画像記録装
置ｎ実現することができた。

まず、上述の検討に用いた本発明によるインクジェット
画像記録装置のＷ、理的構成について説明すると、一般
に、画像記録装置としては、（１）　　ドツトマトリッ
クスにより画素ｔｓ成する画素型 （ＩＩ）　　例えばタイプライタのように単位の画像部
分を予め形成しておく文字型 （ｉｌｌ）　　方向および長さをそれぞれ与えた線分の
集合として画像を形成するベクトル型 翰　例えば垂直、水平両方向の画面走査によＶ画ｌ１Ｋ
−形成する走査型 の４ＩＳ類があるが、本発明インクジェット画像記録装
置として拡ＯＶ）走査型を用い、基本的には第１図に示
すように構成した。

Ｗ、、２図示の基本的構成においては、記録紙を装填し
たドラム／を同期モータコにより回転駆動して垂直方向
の主走査を行なうとともに、ステップモータ３によりド
ラム／を回転軸の方向にステップ状に移動させて間欠的
に副走査を行なう。かかる回転および移動により画面全
構成するドラム／上の記録紙に、例えば中心開口を有す
る円板状に構成し九信号電極弘を介し、インク噴射用の
ノズルｊｔ対向配置し、リザーバ１に湛えて静圧を加え
たインクを供給する。そのノズルｊは、例えば内径ψ１
會３００μ諷とし、外径１に！００μ露としたステンレ
ススチール製注射針を用いて構成し、その先＃ｉｉ′に
中心角に対する仰角３００に切断して、インク噴射に際
して最良の曳糸性が得られるようにしである。かかる形
状のノズル！の先端にインクのメニスカス、すなわち、
例えば半円形の凸（凹）液面を形成するためには、リザ
ーバ６におけるインク液面の高場に応じた静圧力を利用
し、また、インク噴射の際に良好な曳糸【形成し得るよ
うに、インクとしては、例えば灯油など油性の有機溶剤
に、かかる油性溶剤に溶解可能の任意の染料を溶餉させ
た低導電率、高誘電率の油性すなわち非水性のインクを
使用する。かかる油性インクの膝元の例を１ｐＪｊ表に
示す。

第　　１　　表 また、かかる油性インク會噴射させて被着させる記録紙
は、例えば、外径φｏ１ｒ７０　ａｓとしたドラムｌに
装填し、そのドラム／の局面から／＋＋ａ風の空Ｗ！ａ
ｔ−隔てて、例えば、中心開口径ｌ闘、外径！隔置の信
号電極４！−を配置し、その信号電極μから、さらに、
空隙長λ＝コＪｍｖｐｒの空！Ｉ會隔てて前述したノズ
ル！の先端を配置する。そのノズルｊ内の油性インクに
は、記録画像の最大濃ｆ！１得るに足る直流バイアス電
圧Ｖｂｆバイアス電源７により印加するとともに、ドラ
ム／を接地して基準電位とする。

一方、信号電極グには、記録すべき画像管表わすｗＡ俸
信号電圧ｖｓｔ印加して、ノズル！内の油性インクと信
号電極グとの間に差電圧ｖｂ−ｖ纒が加わるようにする
が、その画像信号電圧Ｖ、は、テレビジョンカメラｒ　
２＞’−らの撮像出力画像信号をコントローラタを介し
て供給し、あるいは、ディスクメモリＩＯからの再生出
力画像信号を供給したマイクロコンピュータｌｌ内にて
それらの１ｌｉｌ＆信号會処理して形成したディジタル
ｍ俸信号をグイシタルーアナログ変換器ｌコを介して信
号電圧源／３に供給し、所要の澱度範囲の画像上記録す
るに必要な電圧範囲のアナログ画像信号電圧音形成して
信号電極弘に供給する。

また、ドラムｌを回転駆動して主走査を行なう同期モー
タλは、マイクロコシピユータ／／からの自侭信号同期
成分により同期制御する繰返し周波数可変のパルスジェ
ネレータ／参にて発生させたパルス列を、移相器兼ドラ
イバ／ｊ′に介し、供給して駆動し、さらに１　ドラム
／ｌ−回転軸方向にステップ状に移動させて副走査を行
なうステップモータ３は、同じくマイクロコンピュータ
／／からの画像信号同期成公金、移相器／６およびドラ
イバ／７　ｆ順次に介し、供給して駆動する。

なお、マイクロコンピュータ／／にて形成するディジタ
ル画像信号は、テレビジョン画像信号の７フイ一ルド分
にほぼ相当する。２ｊ６　Ｘ　ｕｊｊ画素のものとし、
１画素あたりｒビットのディジタル画像信号の形態に構
成する。

上述のような基本的構成のインクジェット記録装置音用
いて、インクジェット画像記録における中間ｒｊＩＩ調
再現に関する緒特性を検討してその問題点を明らかにし
、以下に詳述するようにその問題点の解決を図って本発
明をなした。

しかして、インクの噴射により形成する曳糸の流量すな
わち曳糸体積の変調による中間調画像の再現性について
検討するに、噴射インクの曳糸を利用して階調を宍現す
る方法としては、つぎの５種類がある。

（ａ）　　信号電極≠に印加する信号電圧ｖ１５もしく
はノズル内のインクに印加するバイアス電圧ｖｂを変化
させる。

（ｂ）　　記録紙上のほぼ同−釧所に重複して噴射イン
クを被着させる。

（Ｃ）　　ノズル内のインクに加える静圧を変化させる
。

（ｄ）　　濃度の異なる複数１１Ｉ類のインクを適切に
切換え噴射して記録紙に被着させる。

（ｅ）　　口径の異なる複数本のノズルを適切に切換え
てインク噴射に用いる。

しかしながら、（Ｃ）イ／り静圧の変化は、流体の圧１
１Ａｖｒ伴うので、曳糸体積変化の追従性が悪く、（ｄ
）異種濃度インクの使用は、インク議院に経時変化が生
じ易く、しかも、変化の程度が鏝度によって異なるので
、階調再現性が不安定となり、（ｅ）ノズル口径の変化
は、微細口径のノズルに目詰りが生じ易い、等の欠点全
それぞれ有しているので、本発明においては、（ａ）イ
ンク噴射誘引電圧の変化および（ｂ）噴射インクによる
重複走査により階調再現を行うこととした。

まず、（ａ）インク噴射誘引電圧の変化による階調再現
性について検討すると、前述した口径φ土＝３００μ−
のノズル細管内における動粘性係数ν＝６　ｘ　１０−
６ｇ”／ｓ　ｆ）　（ｙ　り（２）流速ｖ、　ｆ　Ｏ，
／　ｔａ／Ｂ程度とすると、流体の流れの型を決めるレ
イノズル数Ｒｅ　＝ｖ４＃１／νが２ｇ度となジ、層流
とみなし得るので、曳糸流量Ｗは、細管長りの両端圧力
の差ΔＰとし、流体密度をρとすると、 Ｗ＝πφ１・ΔＰ／１２８ν・ρ・Ｌ（１）となり、ノ
ズル細管人口の静圧および表面張力を一定とすると、差
圧Δｐｖ決める静電誘引力、したがって、インク噴射誘
引電圧と曳糸流量Ｗとが比例関係を有し、階調再現のた
めの記録濃度を決める曳糸体積は、誘引電圧すなわちバ
イアス電圧ｖｂと信号電圧ｖ８との差Ｖｂ−Ｖｓに比例
して変化することになる。一方、噴射インクの飛ＰＡ全
開始させるには、ノズルの先端開口にインクの表面張力
により形成される凸（凹）液面すなわちメニスカスを不
安定状態にするに足る誘引電圧を印加する必要があるの
で、階調再現記録に必要な誘引差電圧Ｖｂ−ｖ、の電圧
範囲を、インクに加える静圧Ｈを／ｊｍｓ＋ム、として
測定し九結果は、飛翔開始電圧／、５ＦＫＶ、曳糸形成
開始電圧−，０ＫＶＳまた、曳糸による連続記録の上限
をなすインク噴霧化への移行開始電圧コ、４ＫＶとなっ
た。したがって、最大記録濃度に対応するバイアス電圧
Ｖｂｆ　２．ｊ　ＫＶとし、誘引差電圧Ｖｂ−Ｖ８ｆ得
るための信号電圧ｖｓｆＯ〜６００　Ｖの範囲に選定す
るのが好適である。

かかる信号電圧範囲にて信号電圧としてデユーティ比ｊ
Ｏ％のλ値パルス電圧を印加した場合におけるインクジ
ェット記録のパルス応答特性全周波数ｆ　＝　０．１〜
６ＫＨｚの範囲にて検討した結果の記録画像の例におい
ては、パルス繰返し周波数ｆの値コＫＨｚ程度までは線
分形状のドツトがほぼ良好に記録されており、この記録
画像の解像度Ｆはドラム回転数’ｉｆ　Ｊ＆Ｏｒｐｍと
すると約３画素／Ｉ１ｗＬとなるが、実際の中間調画像
信号によっては噴射インクの曳糸により連続記録が行な
われて画素間の自然補間がなされるので、主走査方向の
解像度は例示した記録画像におけるよりも格段に改善さ
れる。

なお、噴射インクの曳糸形成の状態は、記録ドラムの回
転速度の変化によってはめｉｐ影響を受け々いが、その
回転速度が４ｔｇｏ　ｒｐｍ　ｔ−超えると、インク曳
糸の切断の時間遅れが顕著となり、解像度の低下を来す
。

つぎに、インク静圧Ｈ＝　／ｊ　ｗｒｙａム１、バイア
ス電圧ｖｂ一定として信号電圧ｖ８ヲ変化させて噴射イ
ンクの曳糸によりグレースケールを記録した場合におけ
る記録画像の例を第３図に示す。同図は、直流信号電圧
ｖ、　’（ｉｏｏ　−ｚｏｏ　ｖの範囲にて変化させた
場合の記録画僚ヲ示したものであり、１０ＯＶ以下の信
号電圧ｖｓに対して濃度飽和の傾向が生じているが、か
かる濃度の飽和は、主として、記録紙に被着したインク
の浸透によるものとみられる。すなわち、記録紙はセル
ローズ繊維の集合体であり、多孔質構造金なしているの
で、繊維間隙に対するインクの浸透、拡散が生じて、濃
度が増大すると、記録濃度が平均化されてインクの被ｆ
＃量に比例しなくなるがためである。一方、５ＯＯｖを
超える領域の信号電圧ｖ８による記録画像は、インク噴
射の静電誘引力か弱過ぎるがために噴射インクが離散化
の傾向奮示して記録画像が微粒子化し、低濃度記録の下
限が生ずる。なお、かかる微粒子化の周波数は、彼達す
る信号電圧の周波数とは無関係に置引電圧値によって決
まり、−〇〇〜７ｊＯＨｚの範囲となった。一方、繰返
し周波数ｆ＝　ｉ、ｒ　ＫＨｚ一定としたパルス列信号
電圧ｖｓを変化させた場合の記録画像においては、上述
した低濃度記録の下限が約−２３０Ｖだけ上昇しており
、この傾向は、パルス列信号電圧ｖ８の繰返し周波数ｆ
の上昇に伴って顕著となって、同一走査線上に曳糸によ
る連続記録と上述した微粒子化記録と妙；混在して、イ
ンク噴射による曳糸形成が不安定状態にあることを示し
ている。

以上の検討結果により、（ａ）インク噴射誘引電圧の変
化のみによる階調再現、すなわち、曳糸流量の変調のみ
による階調再現にて得られる記録濃度の範囲は狭く、ま
た、信号電圧の周波数によって再現可能の濃度範囲が変
化し、曳糸流量が変（Ｌ　した瞬間には、定常状態にお
けると１１異なった濃度にてインクジェット記録が行な
われるので、実際の中間調画＊Ｖ良好な状態に記録する
には、かかるインク噴射誘引電圧の画像信号による変調
のみにては不十分であることが明らかとなった。

そこで、本発明においては、さらに、（ｂ）噴射インク
による重複走査を併用して上述した階調再現性の改善を
図るために、かかる重複走査によって行なう重複記録の
作用効果についてつぎのような検討を行なつ九。

しかして、噴射インクの重複記録による記録濃度はいわ
ゆる減色混合によるものであるから、重複記録によって
高濃度化が可能であり、重複度をｍとし、信号電圧ｖ８
のレベル変化により再現すべき階調レベル数ｉｎとする
と、表現可能の階調レベル数ＧＬはつぎの組合わせの（
２）式にて表わされ、 ＧＬ　＝　ｎ＋ｍ　−１０，ｍ　　　　　　　　　　（
２）例えば、重複度ｍ−λ、所要階調レベル数ｎ　＝　
ｊとしたときには、表現可能階調レベル数ＧＬ　＝　ｆ
ｊとなる。かかる２回の重複記録による記録濃度ｇは、
各回の記録濃度をｔｌ、ｆｊ（１，ｊ＝θ〜ｌ）とし、
簡単のために減色混合によＦ）Ｃｔｉ、ｆｊ）２δ（ｆ
ｌ＋ｆｊ）となるものとし、さらに、同色混合において
は包含係数δが０≦δ≦ｌであるとすれば、ｔ、ｆ基準
として、ｔｏ＝　ａｏＦｌ　、　１２　＝　ａ２Ｐ１　
。

ｆｓ−＆ｓＪ　、　ｆ４　＝ａ４ｆ１　なる濃度係数ａ
□−ａ４を設定すると、ａｏ　”　（７であって、とな
り、右対角成分、例えば、コａ５とａ２＋ａ４との値が
近接して、行列の各要素に同値対がなく、差分に偏シが
ない濃度係数の選足は困難であるので、（３）式によれ
ば、Ｇ　Ｌ　＜　ｎ　＋　１１１−１０　ｍとなり、表
現可能階調レベル数ＧＬが前述したＧＬ　＝　／！より
これに対して、重複記録における各回の記録濃度１異な
らせて、βｔ−足数としたときに（１土、βｒｉ）＝δ
（／＋β）２１とすると、重複記録濃Ｉｌｌは、とな夕
、左対角成分のみとなって、行列各ｖＸ間の近ｉＭがな
くなるとともに、重複記録のＳ度範囲が（３）式におけ
るθ〜ａ４ｆｔから（４）式における０〜δ（／＋β）
　ａ　４　ｔ　１に変わる。したがって、各回に濃度差
を付与した重複記録によれば階調再現性の改善が可能で
Ｔｏり、重複度ｍの増大に伴う記録速度の低下は複数ノ
ズルの併用によって回避することができる。

一方、記録速度を低下させずに重複記録を行なつと、先
行記録のインクが乾燥する前に後続記録のインクを被着
させることになｐ１単純な濃度重複以外に豪雑な相互干
渉が生ずるので、濃度係数５Ｌ□　””　ａ４の定量化
に困難を伴うことになる。

ｔた、かかる濃度差を付与した重複記録において、イン
クの溶媒のみ【噴射するノズルを通常のインクを噴射す
るノズルと同一走査線上に配置してそれらのノズルによ
る重複記録を積極的に利用し、極低濃度の′インクドツ
トを記録し得るようＫすることもできる。かかる溶媒の
みの噴射ｔ”混えた重複記録は、複数濃度のインク噴射
による重複記録時に生ずるインク相互間における相対員
度値の経時変化の問題の解決に有効に利用し得るが、イ
ンクより溶媒のみの方が前述した記録紙に対する浸透、
拡散による記録ドツトのにじみが大きいので、解像度の
劣化を伴うことになる。しかしながら、低濃度になる程
、視感度が低下して画健のエツジ′ｋｇ識し難くなるの
で、実質的な解像度の劣化は生じない。

なお、重複記録の時間間隔乃至遅れ時間にて表わした重
複時間ｔｄは、ドラムｌの回転数Ｎｒ、Ｉｎおよび外径
φゎ、ｉＩＬ？ｉ６記録周波数ｆ、。およびノズル間隔
ｄに関して、単一ノズル使用時にはｔｄ＝６０／Ｎとな
シ、また、複数ノズル併用時には、後述するように、つ
ぎの（５）式となる。

ｔｄに（６ｏ／Ｎπ）　５ｉｎ−”　ｄ／φＤ（５）し
かして、この重複時間を上述の各値ｔｄに対しテｔｄ−
ｔｄ±／２ｆｍａＸの範囲にて変化させると同一記録ド
ツト上、記録ドツト相互間およびそれＣの中間の状態に
て種々の程度の重複記録を行なうことができる。

本発明においては、上述した重複記録によって得られる
記録濃度範囲に関連して、インクジェット記録における
インク静圧の作用効果について、さらに、つぎのような
検討を行なった。

しかして、静電誘引型のインクジェット記録において噴
射インクが曳糸状態となるインク静圧Ｈの範囲はＲ＝ｊ
−コＯｓｍ＊ム９であるが、インク静圧Ｈ１に徐々に下
げるに伴って記録ドツトの微粒子化領域が狭くなり、Ｑ
＜Ｈ＜ｊ關Ａ９の範囲においては記録ドツトに微粒子化
を全く生ずることなく、記録濃度を低減させ得ること、
したがって、噴射インク曳糸化領域の下限としての閾値
が存在し危くなることが明らかとなった。すなわち、上
述した低静圧の状態にては、静電誘引による飛翔開始点
から従来微粒子化するとした領域に至る全信号電圧範囲
に亘って曳糸による良好な連続記録を行ない得ることに
なる。なお、かかる記録ドツト微粒子化領域消失の理由
としては、弱誘引電界中においては曳糸全持続させるに
充分なり−ロンカすなわち静電誘引力が得られないう見
に、ノズル開口におけるメニスカスすなわちインク液面
形状の変化とインク先端への電荷の移動とが時定数１有
しているがために、噴射インクが周期的に断続飛翔して
記録ドツトが微粒子化するのであるが、インク静圧が極
めて低い場合には、ジェット開口におけるインク液面が
凸面とはならないので、誘引電圧印加時に上述の時定数
に基づく□引込み現象が生ぜず、記録ドツトの微粒子化
が生じなくなるものと認められる。

上述した検討結果に鑑み、本発明インクジェット記録装
置においては、重複記録を行なう複数本のノズル中のイ
ンク静圧全異ならせて広い信号電圧範囲に亘って曳糸に
よる良好な連続記録を行ない、優れた階調特性の中間調
画像を記録し得るようにした。かかる本発明装置の構成
例を第グ図（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示す。図示の
構成例においては、いずれも、簡単のために重複記録１
行なうノズルｔ−２本とし、それら２本のノズルｊ−／
およびｊ−コを、間隔ｄ　＝　１０　ｓｉｓ　ｆおいて
ドラム／上の同一走査線に対向配置するとともに、同一
のインクレザーパ乙に連結して各ノズル内のインク／に
が互いに異なるインク静圧を受けるようにしである。

なお、その際、上側に配置したノズル！−／内のインク
静圧Ｈが前述した’　＜　Ｈ＜　ｊ　ｗｉｍＡｑの範囲
に常時保たれるように構成する。かかる構成配置のイン
クジェット記録機構に対して、第μ図（ａ）においては
、バイアス電圧ｖｂと信号電圧Ｖｓとの重畳電圧全県ノ
ズルｊ−１．’！−一に印加し、また、第弘図Ｃｂ）に
おいては、バイアス電圧ｖｂｔ−リザーバ６内のインク
ｌＩｒに印加するとともに信号電圧Ｖｓｆ各ノズル！−
／および！−λにそれぞれ対向配置した信号電極弘−／
およびダーλに印加しである。すなわち、第μ図（ａ）
　、　（ｂ）のいずれにおいても、入力ディジタル画像
信号を、ディジタル−アナログ費換器ｌコによりアナロ
グ−像信号に変換したのち、下側ノズル！−λに属する
信号電圧発生器／３−コに直接に供給するとともに、ノ
ズル間隔ｄに対応した重複時間ｔｄの遅延を生ずる遅延
器／ｌを介して上側ノズル！−／に属する信号電圧発生
器／３−７に供給し、それぞれ適切な電圧値に調整する
のであるが、第参図（ａ）においては、各信号電圧発生
器／Ｊ　−／および１３−２からの信号電圧ｖｓｔ−バ
イアス電圧発生器７−７および７−−にそれぞれ供給し
て発生させ九上述の誘引電圧Ｖｂ−ｖ、　ｙ各ノズルよ
一／および！−−門のインクにそれぞｎ印加してめシ、
また、＠＋図（ｂ）においては、各信号電圧発生器１３
−　／および１３−４からの信号電圧ｖｓ全前述した信
号電極／）’　−／および／４（−コにそれぞれ印加す
るとともに、独立して設は之バイアス電圧発生器７から
のバイアス電圧ｖｂ全リザーバを内のインクに印加し、
各ノズル１ｔ−ｉ、１ｔ−ｘ中のインクにそのバイアス
電圧ｖｂが共通に印加されるようにしである。

しかして、＠を図（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示した
構成例の得失を双方の記録ドツト相互間のクロストーク
の点について検討すると、同図（ａ）示の構成例におい
ては、各ノズル／！−／、／ｊ−λ中のインクにそれぞ
れ印加した重畳電圧の遅延時間ｔｄＫ基づく相違に応じ
た電流がリザーバ６内のインクを介して相互間に流れる
ここになるので、各信号電圧ｖ８を互いに独立して対向
電極り一／およびダーコにそれぞれ印加するようにした
同図（ｂ）示の構成例の方が有利となる。さらに、同図
（＆）示の構成例においては、ドラム／上の記録紙がド
ラム面から浮上ると誘引電圧が信号電圧に忠実に対応し
なくなるが、同図中）示の構成例においてはノズル−信
号電極間の電位傾ｌｔ′に記録紙の浮上りに対して一定
に保持し得る利点がある。

なお、第Ｖ図（ａ）　、　（ｂ）に示した構成例におけ
るノズル間隔ｄ相当の遅延時間すなわち重複時間ｔｄは
、前述した（５）式によって算出することができ、（５
）式につき前述した数値列にてｔｌ＝ＩＯｍ鱗としたと
きにはｔｄ＝　７．６　ｍｍとなる。

本発明によれば、上述のようにインク静圧の異なる僚数
本のノズルを用いた重複記録により、インクジェット記
録における記録濃度の相対的階調特性は従来罠比して格
段に改善し得るも、記録濃度の絶対値に関しては、つぎ
に述べるように他の記録方式によるものに比して有意の
差があるのが一般である。したがって、本発明において
はインクジェット記録による記録濃度の絶対レベルを含
め九濃度帯域の改善についてもつぎのような検討を行な
った。

一般に１テレビジョン信号等の画像信号においては、解
像度や７リツカ特性をよくするために、通例、インター
レース比λ：ｌの飛越走査を施してコツイールドにてｌ
フレームの自侭ヲ構成しているのに対し、ファクシミリ
等に多用するインクに基づき、かかる構成の画像信号を
配録する場合にも、飛越走査は行なわず、ｌフィールド
分の画像信号により画像記録を行表うのが一般である。

しかして、記録画像の視覚的絶対濃度はインク自体の１
１１度のみによっては決まらず、記録部と空白部と金平
均した反射濃度によって決まり、従来のインクジェット
記録における記録部の面積率は０滓λ程度に過ぎない。

したがって、インクジェット記録による視覚的絶対濃度
すなわち濃度帯域特性を改善するには、ファクシミリ画
像の副走査方向に内挿補間を施すのが極めて有効であり
、かかる内挿補間により記録部の面積率全倍増させてｏ
、ｒ≠とすれば、記録部と空白部との反射濃度は格段に
増大する。

しかして、中間階ｐｌｔ有する自然画像は、近接ｍ素の
明度差分とヒストグラムが零にピークを有する指数関数
特性とによって表わされ、ａｌｉｉｌｉ、濃度の７次エ
ントロピーと２次エントロピーとの差が少なく、隣接画
素のみを対象とし次側走査方向の内挿補間に関しては、
点（ｉ、ｊ）における線形７次の濃度予測値ｆ（１，ｊ
）は、一般に、つぎの（６）式によって表わされる。

ここに、ｆ（１，ｊ）　”観測濃度値、Ｗｋ、ｚ：補正
係数、Ｋ／Ｌ：画業間距離である。一方、ファクシミリ
画像は、上述したように、／フィールドのみにより構成
するので主走査方向に対する隣接情報が存在せず、した
がって、濃度予測について上述の（６）成性、そのまま
では適用し得ないことになる。

そこで、本発明においてはつぎの二様の内挿補間（ム）
および（Ｂ）を試み九。

内挿補間（ム）： 具体的には第５図（勾に示す構成配置によｐ副走査方向
の内挿補間を行ない、点（ｉ、ｊ’）における濃度予測
値ｆ　（ｉ、ｊ　）’を近傍の６画素によりつぎの（７
）式にて表わすようにした。

＋ｆ（１＋１　、ｊ−１）十Ｆ（土＋１．ｊ＋１））／
４上式（７）により、例えば第７図につき後述するよう
な実際の画像について、平均誤差電力ε２−へ　　　　
。

ＩＣ（（ｆ（１，コ＞−ｒ（１，ｊ）２）ｋ最小とする
補正係数Ｗｔ”求めて、平均誤差ε２、信号対ノイズ比
ｓ／Ｍｔ−計算した結果を第２表（ａ）に示す。

内挿補間（Ｂ）； 具体的には第よ図中）に示す構成配置により副走査方向
の内挿補間を行ない、点（ｉ、ｊ）における濃度予測値
ｆ（１，ｊ）ｔ−近傍のダ画素によりつぎの（８）式に
て宍わすようにした。

ｆ　（ｉ　、　ｊ　）　＝　ｒ　−９（８）上式（８ン
により内挿補間（Ａ）につき上述したと同様にして求め
た緒数値を第２表中）に示す。

ｗＪ　　２＠ （ａ） なお、第２表（ａ）　、　（ｂ）における画＊（ム）お
よび（Ｂ）は、９７図に示すような自然自侭よりなるフ
ァクシミリ・テストチャートおよびコ値ｉｉｉ像よジな
る天気図であり、ともＫｉＩ素数２ｊ６Ｘ　、２ｊＡの
画像とした。

また、上述の内挿補間（Ａ）においては、副走査方向の
１ｉｊｉ票密度が２倍になり、水平方向／対角方向の画
素間隔比が’／（Ｋなっており、一方、内挿補間（Ｂ）
においては、補間画素の位１１に半画軍間隔だけずらし
であるが、内挿補間（ム）におけるよりも参照画素数が
少ないのでｓ／Ｎの劣化が多少認められる。さらに、内
挿補間（ム）、（Ｂ）ともに線形予測に伴う予測の残差
が顕著であった。その対策として、局所的相関係数の分
散が小さくなるようにして画ｇＲフレームを小領域に区
分し、各小領域についてそれぞれ補正係数Ｖ値を求める
ことも考えられるが極めて複雑となる。

以上を総合して検討するに、内挿補間（Ｂ）においては
、単一ノズルを使用し、その噴射インクの曳糸に電界偏
向ｔ−施すなどにより２走査線を一括処理する蛇行走査
を適用し得る等の利点も得られるので、内挿補間（Ｂ）
’に採用するのが好適である。

また、本発明においては、以上に述べたインクジェット
記録におけるＰ［特性および濃度帯域特性の改善ととも
に、過渡応答特性の改善についてもつぎのような検討を
行彦った。

本発明インクジェット画像記録装置において、謝参図（
ａ）　、　（ｂ）に示したような構成配置によりファク
シミリ画像を記録する際には、原画像會撮像して光電変
換によりアナログ画像信号を形成し、アナログ−ディジ
タル変換を施して形成したディジタルＷＪｇＩ信号に適
切な信号処ｍｔｍＬ九ものを本発明記録装置の入力画像
信号として前述した態様のインクジェット記録を施すの
であるが、上述した過程における光電変換およびインク
ジェット記録系が主要因となって、原画像の有する濃度
情報がファクシミリ記録画像に線正確に再現されていな
い。したがって、本発明の対象とする範囲内にあるイン
クジェット記録系において噴射インクの曳糸による流体
の連続性に起因する記録ｉｔ儂の過渡応答特性の劣化の
補償について検討すると、曳糸体積変調の過渡応答には
遅れがあり、画像のエツジ部分等における信号レベルの
急変に記録濃度が追従し得す、画像輪郭の尖鋭度が低下
する。いま、主走査方向の位置Ｘおよび時間ｔＫおける
画素の濃度ｆ（Ｘ、ｔ）１に、原画についてｔ（ｘ＋０
）とし、ｔ−仝における劣化記録画像について２（”＋
仝）とす′ると、つぎの（９）式の関係が成立つ。

ｒ（ｘ、ｏ）　＝　ｒ（ｘ、仝）−η・仝−Ｖ”−ｒ（
ｘ、仝）（９）ここに１ηけ正数でめシ、を九、■ｘは
ラプラス作用素であって、つぎの（１０）式となる。

この（１０）式の値の符号の如何に応じ、（９）式によ
って表わす記録ｊ！ｊＳの濃度変化特性が決まシ、とな
るので、インクジェット記録系における過渡応答特性の
改Ｓｔ−有効に行なうことができる。

一方、噴射インクの曳糸体積変調においては、黒レベル
から゛白レベルへの濃度変化に対して、白レベルから曳
糸下限臨界点を横切る黒レベルへの濃度変化には履歴現
象による濃度変化の遅れが生ずるので、かかる場合にオ
ーバーシュートによる補償を行なうと、濃度変化のずれ
全一層増大させることになり、また、補償後の記録濃度
が許容範囲を超えないようにする必要もある。

上述したところを総合すれば、曳糸体積変調の過渡応答
特性劣化に対する補償に付すべき限定条件は、Ｘ１１ｆ
土と記するととＫして、っき゛のように設電するのが好
適である。

（１）　（ｆ（１−１、仝）＜θｆ）ｎ（ｒ（ｉ、Ｑ＋
＞ａ’）ｎ（ｆ（ｉ−１，Ｑ−ｆ＜１．仝））〈θｆ）
ｏとき：　　Ｖ２ｆ□（、仝）　＝　Ｏ（１）（ｆ、ｘ
冷、−η・仝−ｖ″ｘ’（Ｘ　、仝、〈θ誓のとき”　
’（Ｘ、０）＝０１また、 １．１開Ｕ、ｊ５８−６７４ｅ７（１ｏ：＋（Ｐ（Ｘ、
仝、−η・令・Ｖ”　ｙ　　△ｔ′ｘ　ｔｘ、ｔ）ｍａ
ｘのとき： ｆ（ｘ、Ｏ）　＝　”ｍａｘ （ｉｌｌ）　（ｆ（１−１、Ｑ、≦θｙ　）ｎ（ｔ、、
、　、仝、≦θｙ）ノドＳ：”ｘ’（Ｘ、仝、＝。

（ＩＶＩその他のときはく９）式に準する。

ここに、θｙＦｉ曳糸下限臨界濃度でＴｏ夛、また、θ
ｆはλ値画像に対する上述の駆足条件全解除するための
濃度傾斜を表わす。かがる過渡応答特性の補償金前述し
た画像（ム）の中央部分に施し念場合の濃度断面の例管
第６図（ａ）　、　（ｂ）に示す。同図（ａ）は補償前
の状態を示し、また、同図（ｂ）は、パラメータη仝お
よび０１それぞれ０．Ａおよび３ｊとし、マタ、θＷを
ｖ８＝　ｔｏｏ　ｙに対応させて補償を施した状Ｍを示
す。なお、かかる補償を施す必要の発生率は、上述した
各限定条件（１）　、　（ｉｔ）および（１）について
、それぞれす、ｔ％、６．３％およびダ、３％であった
。

以上（詳述した本発明による各種の改善を施して第グ図
示の構成によシ前述した画像（Ａ）のインクジェット記
録を行彦った記録自書の例を第７５１３に示す。

以上の説明から明らかなとおシ、本発明によれば、従来
のインクジェット記録における階調特性の不良、特に低
濃度域の再現不良、濃度帯域の不足、過渡応答性の不良
、履歴現象等の諸問題を解決して、階調特性を始めとす
るインクジェット記録画像の諸特性を従来に比して格段
に向上させることができ、インク静圧會異圧し、％に低
静圧にしたものを混えた複数ノズルによる重複記録によ
り広い濃度範囲に亘って良好な連続記録を行なうことが
でき、しかも、平均濃度範囲の増大、過渡応答特性の改
善？果すことができ、良好表インクジェット記録自侭を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

＠１図は噴射インクの曳糸の例全示す顕微鏡投影図、第
２図は本発明インクジェット画像記録装置の基本的構成
を示すブロック線図、ｊＲＪｌｇｌＩは同じくそのグレ
ースケールの直流信号電圧による記録画像のオシロ波形
の例を示す写真、第ダ図（ａ）およびΦ）は同じくその
インクジェット記録系の構成例金それぞれ示すブロック
線図、８３図は同じくその内挿補間の態様の例全それぞ
れ示す線図、第６図は同じくその記録画像の過渡応答特
性改善の前後における濃度断面の例をそれぞれ示す斜視
図、第７図は同じくその記録結果のオシロ波形を示す写
真である。 ｌ・・・ドラム、コ・・・同期モータ、３・・・ステッ
プモータ、≠、参−７．奈−２・・・信号電極、ｊ、ｊ
−／、ｊ−２・・・ノズル、６・・・リザーバ、７．７
−／、７−コ・・・バイアス電源（バイアス電圧発生器
）、ｌ・・・テレビジョンカメラ、り・・・コントロー
ラ、１０・・・ディスクメモリ、ｌ／・・・マイクロコ
ンピュータ、７．２・・・ディジタル−アナログ変換器
、／Ｊ、　／Ｊ−／、　ｌｊ　−コ・・・信号電圧源（
信号電圧発生器）、／に・・・パルスジェネレータ、ｌ
ｊ・・・移相器兼ドライバ、／６・・・移相器、１７・
・・ドライバ、／Ｉ・・・インク。 第３図 １） 第７ｒ″４ 第１ｉ図 第５図 ’　”　　　　　　　　ｃ　ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ノズル内にて静圧を受けたインクと移動して画面を
   走査する記録媒体との間に印加する電圧に応じた静電応
   力により前記インクを前記ノズルから噴射させて前記記
   録媒体に被着させることによｒｉｉｉ儂を記録するイン
   クジェット画像記録装置において、前記画面の垂直走査
   方向に沿い、上下に配置して前記インク・がそれぞれ異
   なる静圧を受けるよう托し九複数本のノズルからそれぞ
   れ噴射した前記インク全前記記録媒体上のほぼ同一の位
   置に被着させるようにしたことを特徴とするインクジェ
   ット画像記録装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の画像記録装置において
   、前記記録媒体の基準電位に対し、前記インクに所要の
   直流電圧會印加するとともに、前記ノズルと前１ｓｅｉ
   ５己録媒体との中間に配置した信号電極に記録すべき画
   像１ｒ表わす画像信号電圧を印加するようにしたこと１
   −特徴とするインクジェット画像記録装置。 ３、特許請求の範囲ｗＪ１項記載の画像記録装置におい
   て、前記記録媒体の基準電位に対し、前記インクに所要
   の直流電圧と記録すべき画像を表わす画像信号電圧との
   重量電圧を印加するようにしたことｔ−％徴とするイン
   クジェット画像記録装置。 ４、％許請求の範囲９２項または９３項記載の画像記録
   装置において、前記画面の垂直走査方向と交差する方向
   に行なう副走査に前記画像信号の内挿補間を施すように
   したことを特徴とするインクジェット画像記録装置。 ５、％許請求の範囲第２項、第３項または第４項に記載
   の画像記録装置において、前記画像信号に対し、前記垂
   直方向にラブラシャンによる演算処理を施すようにした
   こと全特徴とするインクジェット画像記録装置。