JP2008000920A - インクジェット記録装置および画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録ヘッドの特定のノズルが集中して使用されることを防止し、ノズルの寿命を延ばし、画像劣化を抑制する。
【解決手段】 多値データと比較されてドットデータを生成するための閾値を、多値データの１画素に対応させて配列した階調パターンを用意する。そして、この階調パターンにおける閾値の読み出し位置を、所定の記録単位毎に変更し、変更された読み出し位置から前記閾値を順次読み出して、多値データと比較し、ドットデータを生成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、インクジェット記録装置および画像処理方法に関し、詳しくは、階調パターンによりドットデータを作成するインクジェット記録装置および画像処理方法に関するものである。

インクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッド（以下、「記録ヘッド」ともいう）のノズルを構成するインク吐出口からインク液滴を吐出させて、そのインクを被記録媒体上に付着させることによって画像を形成する。記録ヘッドにおけるインクの吐出方法のとしては、吐出口近傍に配備した発熱素子（電気熱変換体）に電気信号を印加することにより吐出口からインクを吐出させる方式や、圧電素子を用い、吐出口からインクを吐出させる方式がある。

近年、記録ヘッドのノズルの高密化と高精度な配置技術により、例えば６００ｄｐｉのノズル列を４列用い、各ノズル列をノズル列方向に２４００ｄｐｉずつずらして配置することができるようになった。その結果、２４００ｄｐｉの高解像度のノズル列方向解像度を実現することができる。記録ヘッドのノズル列に対し垂直方向の解像度を４８００ｄｐｉで行うとすると４８００×２４００ｄｐｉという高解像度で記録を行うことができる。

従来から高画質を実現するために、多値の画像データを所定のマトリクス状のドットパターンに展開してドットデータを求め、このドットデータに基づいて記録（ドットマトリクス記録）を行う方法が広く用いられている。この記録方式においても高解像度化により、大きなサイズのドットマトリクス（以下、「階調パターン」ともいう）が使用できるようになったため、高画質な記録が行えるようになった。 例えば、従来は６００ｄｐｉの多値の画像を２×２ドットの階調パターン(１２００×１２００ｄｐｉ)を用い５値で記録を行っていたところ、４×４ドットの階調パターン(２４００×２４００ｄｐｉ)を用いて１７値で記録を行なうことができるようになった。

しかしながら、このドットマトリックスを用いた記録では、記録ヘッドの特定のノズルの寿命に悪影響を及ぼすことがある。例えば、ドットを階調パターンの中心から配置していく集中型の階調パターンを用いた場合、階調パターンの大型化に伴い、記録ヘッドの特定のノズルが集中して使用さることがある。その結果、集中して使用されるノズルの寿命が短くなる。

図５は４×４ドットの集中型階調パターンの一例を示す。また、図６は、図５の階調パターンを用いた時のドットパターンを示す。図６(ａ)は濃度データが１０％デューティーの画像の場合のドットパターンと、対応する４つのノズルの吐出回数を示している。図６(ｂ)は濃度データが４０％デューティーの画像の場合のドットパターンと、対応する４つのノズルの吐出回数を示している。図６(ｃ)は濃度データが８０％デューティーの画像の場合のドットパターンと対応する４つのノズルの吐出回数を示している。これらの図から明らかなように、集中型階調パターンの場合、どのような濃度の画像においても、階調パターンの中央に対応するノズル（ノズル番号２と３）が集中的に使用される。このため、これらのノズルの寿命が早く到来し、記録ヘッドの寿命を短くするというような影響を及ぼすこととなる。

これに対して、文献１および文献２には、「次の階調パターンをずらす」方法や、「使用するノズルの位置をずらす」方法が開示されている。しかしながら、カラー画像を網点パターンにて記録を行う場合、網点パターンはモアレ等の画質への悪影響を少なくなるように例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各インク色の網点を角度を変えて重ねることを行なう。

図７は、ＣＭＹＫの各インク色の網点パターンを示す。図７（ａ）はイエローの網点パターンを、図７（ｂ）はシアンの網点パターンを、図７（ｃ）はマゼンタの網点パターンを、図７（ｄ）はブラックの網点パターンをそれぞれ示している。網点の角度は、一般的に０度のとき格子模様がもっとも目立つため、イエローの網点角度を０度にする。そして、シアンは網点角度が１５度、マゼンタは網点角度を４５度、ブラックは網点角度を７５度としている。

すなわち、このように網点角度が０度である場合、階調パターンをずらす方法を適用しても、集中して使用するノズルは変わらず、記録ヘッドの寿命を短くするというような影響を抑制することができない。
また、記録ヘッドを移動させずに固定して、記録媒体を搬送させながら記録を行うフルマルチ方式の場合、使用するノズルの位置をずらすと記録媒体上に記録される位置もずれてしまうため、使用するノズル位置をずらす方法も適用することができない。

これに対し、ノズル列方向に階調パターンをずらした複数の階調パターンを順次切り換える方法がある。
図８に図５の４×４ドットの集中型階調パターンを１ドットずつずらした階調パターンの例を示す。図８(ａ)は図４と同じ階調パターンを示す。図８(ｂ)は図８(ａ)の階調パターンをノズル列方向のノズル番号の小さい方向に１ノズル分移動した階調パターンを示す。図８(ｃ)は図８(ｂ)の階調パターンをノズル列方向のノズル番号の小さい方向に１ノズル分移動した階調パターンを示す。図８(ｄ)は図８(ｃ)の階調パターンをノズル列方向のノズル番号の小さい方向に１ノズル分移動した階調パターンを示す。

図９は図８の４つの階調パターンを１ページ毎に切り替える場合であって、Ｙ方向をノズル列方向、Ｘ方向を記録媒体の搬送方向とするフルマルチ方式で行う場合を示すブロック図である。

図１０は、図９に示す処理の、タイミング・チャートを示す。
図９において、１は階調パターンのＹ方向読み出しアドレスを生成するＹアドレスカウンタ、２は階調パターンのＸ方向読み出しアドレスを生成するＹアドレスカウンタを示す。また、３は複数の階調パターンで構成される階調パターン、４は階調パターンから読み出された閾値データと画素データにより印字データを生成する画像変換回路を示す。６は複数の階調パターンの選択を行うために階調パターン選択信号を生成する階調パターン選択信号生成回路を示す。

まず、図１０のタイミング・チャートに示すようにページ信号１０１が入力される毎に、階調パターン選択信号生成回路６により、階調パターンを順次選択するように階調パターン選択信号１１０を生成する。次にラスター信号１０２が入力されるとＹアドレスカウンタ１では、Ｙ方向読み出しアドレス１０５を「０」にセットし、印字データ１０８に同期したクロック１０３毎にカウントアップを行う。また、Ｘアドレスカウンタ２では、ページ信号１０１が入力されるとＸ方向読み出しアドレス１０６を「０」にセットし、ラスター信号１０２が入力される毎にカウントアップを行う。階調パターン３では、階調パターン選択信号１１０にて選択された階調パターンのＸ方向読み出しアドレス１０６とＹ方向読み出しアドレス１０５により得る。そして、階調パターン３で得られた閾値データ１０７と画素データ１０４を画素変換回路４で比較し、閾値以下であればそのドットを記録するような印字データ１０８に変換し、記録が行われる。図９のタイミング・チャートでは画素データ１０４の値が「６」の場合の例を示し、閾値データ１０７が「６」以下の時に印字データ１０８が「１」となるような画像変換を行う。

図１１は上記方式により使用される各ページ毎の階調パターンと、実際に記録に使用されるときの各ページ毎のドットパターンを示す。このようにしてページ毎に階調パターンを切り換えることにより、使用するノズルの平均化を行うことができる。

特開平０７−２３２４３４号公報 特開２００４−６６８２１号公報

ところで、版が必要な印刷方式と比較して、オンデマンド性で優れているインクジェット記録方式は、高速かつカラー化技術の向上により、例えばクレジットカードや電話などの利用明細書等の印刷に広く使用されている。色の付いた高価な記録紙を使用する必要が無くなり、低いコストで利用明細書が作成できるようになったためである。これは、高画質なカラー記録という特徴を生かし背景などの薄い色も文字と同時に記録を行うことが可能となったことによる。このような利用明細書のような記録において、背景を記録する画像は、階調パターン内の１〜数ドットしか使用されないような低デューティーの画像である。このような低デューティーの画像のみを連続して記録を行う場合においても、使用ノズルの平均化を行うためには記録ヘッドのノズル列方向に１ノズル単位にずらした階調パターンを用意する必要がある。つまりノズル列方向の階調パターンのドット数と同じ数だけ用意する必要がある。例えば、図８の例では４×４の階調パターンであるため用意する階調パターン数は４つである。

しかし近年では記録解像度の高解像度化により、階調パターンのサイズの大型化が進み、必要とする階調パターンの数が増えることとなった。例えば１２×１２の階調パターンを使用する場合には、必要な階調パターンは１２となる。また、階調パターン自体のサイズも大きくなった。このため、必要とする回路の規模も大きくなることがある。

本発明はこのような観点からなされたものであり、記録時に使用するノズルの使用頻度の平均化を図り、記録ヘッドの特定のノズルが集中して使用されることを防止する。そして、ノズルの寿命を延ばし、画像劣化を抑制するインクジェット記録装置および画像処理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本発明は、インクを吐出するノズルが配列された記録ヘッドを用い、ドットデータに基づき、該ノズルからインクを吐出して記録媒体にドットを形成して記録を行うインクジェット記録装置において、多値データと比較されてドットデータを生成するための閾値を、多値データの１画素に対応させて配列した階調パターンと、前記階調パターンにおける閾値の読み出し位置を、予め定められた記録単位毎に変更する階調制御手段と、該階調制御手段によって変更された読み出し位置から前記閾値を順次読み出して、多値データと比較し、ドットデータを生成するドットデータ生成手段とを具えたことを特徴とする

本発明の構成によれば、所定の記録単位毎に、階調パターンの閾値の読み出し位置を変更することができる。

この結果、記録装置に予め複数の階調パターンを設けることなく、使用するノズルの平均化が可能となる。

以下に図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本実施形態のインクジェット記録装置の制御回路の概略構成を示すブロック図である。同図において、１０００は記録信号を入力するインターフェイス、１００１はＣＰＵ、１００２はＲＯＭ、１００３はＲＡＭを示す。ＲＯＭ１００２は、ＣＰＵ１００１が実行する制御プログラムやエラー処理プログラムなどを格納する。また、ＲＡＭ１００３は、各種データ（上記記録信号や記録ヘッド１０１０に供給される記録データ等）を一時保存しておく。１００４は、記録ヘッド１０１０に対する記録データの供給制御を行うゲートアレイ（Ｇ．Ａ．）を示し、インターフェイス１０００、ＣＰＵ１００１、ＲＡＭ１００３の間のデータ転送の制御も行う。１００９は、被記録媒体を副走査方向に搬送のための搬送モータを示す。１００５は記録ヘッド１０１０を駆動するヘッドドライバ、１００６は搬送モータ１００９を駆動するためのモータドライバを示す。

インターフェイス１０００に記録信号が入ると、ゲートアレイ１００４とＣＰＵ１００１との間で記録信号が記録用の記録データに変換される。そして、モータドライバ１００６が駆動されると共に、ヘッドドライバ１００５に送られた記録データにしたがって、記録ヘッド１０１０が駆動されて記録が行われる。記録ヘッド１０１０は、ノズルを構成するインク吐出口からインク液滴を吐出させて、そのインクを被記録媒体上に付着させることによって画像を記録する。記録ヘッドにおけるインクの吐出方式の１つとしては、吐出口近傍に配備した発熱素子（電気熱変換体）に電気信号を印加することにより、インクに急峻な体積変化（気泡の発生）を伴う状態変化を生じさせる。そして、この状態変化に基づく作用力によって、吐出口からインクを吐出させる方式がある。また、インクの吐出方式の他の１つとしては、圧電素子等（電気・機械変換素子）を用い、機械的変動によるインクの圧力変化によって、吐出口からインクを吐出させる方式がある。

図２は、図１におけるゲートアレイ１００４で行なう画像処理の構成を示すブロック図である。本実施形態では、４×４の階調パターンにおいて、１ページ毎に階調パターンを１ドットずつずらす場合について説明する。また本実施形態は、Ｙ方向をノズル列方向、Ｘ方向を記録媒体の搬送方向とするフルマルチ方式により記録を行う場合について説明する。

図３は、図２に示す処理のタイミング・チャートを示す。

図２において、５は階調パターンのＹ方向読み出し開始アドレスを生成するＹ方向読み出し開始アドレス生成回路を示す。まず、ページ信号１０１が入力されるとＹ方向読み出し開始アドレス生成回路５から、Ｙ方向読み出し開始アドレス１０９が出力される。Ｙ方向読み出し開始アドレス１０９は、ページ信号１０１が入力される毎にカウントアップされる。Ｙ方向読み出し開始アドレス１０９が出力されると、各ページ内の各ラスターのＹ方向読み出し開始アドレスが指定される。このＹ方向読み出し開始アドレスをページ毎に変化させることによって、ページ毎に階調パターンの読み出し開始位置を変えることができる。次にラスター信号１０２が入力されると、Ｘアドレスカウンタ２では、ページ信号１０１の入力によりＸ方向読み出しアドレス１０６をセットし、ラスター信号１０２が入力される毎にカウントアップを行う。また、Ｙアドレスカウンタ１では、Ｙ方向読み出し開始アドレス１０９をＹ方向読み出しアドレス１０５にセットし、印字データ１０８に同期したクロック１０３毎にカウントアップを行う。階調パターン３では、階調パターンのＸ方向読み出しアドレス１０６とＹ方向読み出しアドレス１０５により得られた閾値データ１０７と画素データ１０４を画素変換回路４にて比較する。閾値以下であればそのドットを記録するような印字データ１０８に変換し、記録が行われる。

図４は本実施例での階調パターンと実際に記録に使用されるときの各ページ毎のドットパターンを示す。図４（ａ）は階調パターンを示す。そして、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）、図４（ｅ）はそれぞれ、１ページ目、２ページ目、３ページ目、４ページ目の各ページ毎のドットパターンを示す。

例えば、画素データの値が「６」の場合、すなわち閾値が６以下の時に印字データを「１」となるような画像変換を行う場合について、具体的に説明する。

１ページ目のパターン（図４（ｂ））により画像処理を行う場合、１ページ目のページ信号１０１が入力される。そして、Ｙ方向読み出し開始アドレス生成回路５から、Ｙ方向読み出し開始アドレス１０９が出力される。そして、Ｙ方向読み出し開始アドレス１０９が出力されると、ラスターのＹ方向読み出し開始アドレスが指定される。最初に指定されるアドレスは「０」である。次にラスター信号１０２が入力されると、Ｘアドレスカウンタ２では、ページ信号１０１の入力によりＸ方向読み出しアドレス１０６が「０」にセットされる。そして、Ｙアドレスカウンタ１で、Ｙ方向読み出しアドレス１０５が「０」にセットされる。階調パターン３では、階調パターンのＸ方向読み出しアドレス１０６とＹ方向読み出しアドレス１０５により得られた閾値データ１０７は、図３に示すように「１３」となる。そして、画素データ１０４を画素変換回路４で比較し、閾値が６以上であることから、印字データが「０」となる。

次に、Ｙ方向読み出しアドレス１０５がカウントアップされて「１」にセットされる。そして、閾値データ１０７は図３に示すように「５」となり、閾値の６より小さいため、印字データが「１」となる。

ラスターのＹ方向について全て画像処理が終了すると、ラスター信号１０２が入力され、Ｘ方向読み出しアドレス１０６は「１」にカウントアップする。そして、Ｘ方向読み出しアドレス「０」の場合と同様に、Ｙ方向読み出しアドレス１０５に「０」が入力され、閾値データ１０７が図３に示すように「１０」となる。したがって、閾値の６以上のため、印字データが「０」となる。

１ページ目の画像処理が終了すると、ページ信号１０１には、２ページ目を示す信号が入力さる。そして、Ｙ方向読み出し開始アドレス１０９に「１」が入力される。そして、Ｙ方向読み出しアドレスに最初に「１」が入ることにより、閾値データ１０７は図３に示すように「５」となる。したがって、閾値の６より小さいため、印字データが「１」となる。

３ページ目のＹ方向読み出し開始アドレス１０９には「２」が入力され、４ページ目のＹ方向読み出し開始アドレス１０９には最初に「３」が入力される。

このようにしてページ毎にＹ方向の読み出し開始アドレスが変えて階調パターンの位置を変えることにより、記録装置に予め複数の階調パターンを設けることなく、使用するノズルの平均化が可能となる。

（他の実施形態）
第１の実施形態ではヘッドを固定して、記録紙を搬送させながら記録を行うフルマルチ方式の例で説明したが、記録ヘッドをノズル列と垂直方向に走査させながら記録を行うシリアルスキャン方式でも適用することができる。
また、第１の実施形態ではＹ方向アドレスを１ずつカウントアップして階調パターンを１ドットずつ移動する形態について説明したが、１ずつカウントダウンまたは０−２−１−３のようなユニークな順でも構わない。

さらに、第１実施形態では、使用するノズルをＹ方向のみずらす場合の形態を説明したが、Ｘ方向についてのみずらしても、また、Ｙ方向およびＸ方向
また、第１実施形態では、では１ページ毎に階調パターンをずらす場合の例を説明したが、複数ページ毎、ジョブ毎、一定時間毎、一定ページ数毎、またはページ内の任意の位置で行っても良い。

本発明の第１実施形態の記録装置における制御系を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態における画像処理のブロック図である。 本発明の第１実施形態におけるタイミング・チャートである。 本発明の第１実施形態におけるページ毎の階調パターンである。 従来の４×４集中型階調パターンである。 図５の階調パターンを用いたドットパターンである。 網点パターンである。 従来の階調パターンである。 従来の画像処理のブロック図である。 従来のタイミング・チャートである。 従来のページ毎の階調パターンである。

符号の説明

１０００ インターフェイス
１００１ ＣＰＵ
１００２ ＲＯＭ
１００３ ＲＡＭ
１００４ ゲートアレイ
１００５ ヘッドドライバ
１００６ モータドライバ
１００８ 搬送モータ
１０１０ 記録ヘッド

Claims (6)

1. インクを吐出するノズルが配列された記録ヘッドを用い、ドットデータに基づき、該ノズルからインクを吐出して記録媒体にドットを形成して記録を行うインクジェット記録装置において、
   多値データと比較されてドットデータを生成するための閾値を、多値データの１画素に対応させて配列した階調パターンと、
   前記階調パターンにおける閾値の読み出し位置を、予め定められた記録単位毎に変更する階調制御手段と、
   該階調制御手段によって変更された読み出し位置から前記閾値を順次読み出して、多値データと比較し、ドットデータを生成するドットデータ生成手段と、
   を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記階調制御手段は、前記階調パターンにおける閾値の読み出し位置を、前記記録媒体の１ページまたは複数ページ毎に、前記ノズル列方向に読み出し位置を変え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. 前記階調制御手段は、前記階調パターンにおける閾値の読み出し位置を、前記記録媒体の１ページまたは複数ページ毎に、前記記録媒体の搬送方向に読み出し位置を変え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。
4. インクを吐出するノズルが配列された記録ヘッドを用い、ドットデータに基づき、該ノズルからインクを吐出して記録媒体にドットを形成して記録を行うインクジェット記録装置の吐出データを生成するための画像処理方法において、
   多値データと比較されてドットデータを生成するための閾値を、多値データの１画素に対応させて配列した階調パターンと、
   前記階調パターンにおける閾値の読み出し位置を、予め定められた記録単位毎に変更する階調制御工程と、
   該階調制御工程によって変更された読み出し位置から前記閾値を順次読み出して、多値データと比較し、ドットデータを生成するドットデータ生成工程と、
   を具えたことを特徴とする画像処理方法。
5. 前記階調制御工程は、前記階調パターンにおける閾値の読み出し位置を、前記記録媒体の１ページまたは複数ページ毎に、前記ノズル列方向に読み出し位置を変えることを特徴とする、請求項４に記載の画像処理方法。
6. 前記階調制御工程は、前記階調パターンにおける閾値の読み出し位置を、前記記録媒体の１ページまたは複数ページ毎に、前記記録媒体の搬送方向に読み出し位置を変えることを特徴とする、請求項４に記載の画像処理方法。
   

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