JP3899606B2

JP3899606B2 - インクジェットプリンタ

Info

Publication number: JP3899606B2
Application number: JP22629497A
Authority: JP
Inventors: 浩幸岡田; 富美子金田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1997-08-22
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2017-08-22
Also published as: JPH1158707A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はインクジェットプリンタに関し、特にプリントされるドットの径を変化させることができるインクジェットプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりプリントされるドットの径を変化させることで多値画像をプリントすることができるインクジェットプリンタが知られている。このようなプリンタにおいて、高階調の画像データを入力して、ディザマトリクスを用いて擬似的な階調表現を行なう技術が知られている。
【０００３】
図２３〜図２６は、そのような技術を採用したインクジェットプリンタでプリントされるドットのサイズと、４×４のディザマトリクスの例を示した図である。この例ではドットのサイズとして、第１段〜第４段の４種のサイズを用いて画像のプリントを行なうこととしている。また、１つの画素の濃度として０〜６４の値をとり得る６４階調の画像データを入力し、ディザマトリクスにより６４階調の擬似的な階調表現を行なうこととしている。
【０００４】
入力された複数の画素からなる画像データは、４×４の画素からなるブロックに分割される。それぞれのブロックのそれぞれの画素の濃度が、図２３〜図２６のディザマトリクスの対応するしきい値と比較される。
【０００５】
画素の濃度がディザマトリクス中に含まれるしきい値よりも大きければ、該当するサイズのドットがプリントされる。
【０００６】
すなわち、図２３のディザマトリクスのしきい値より大きく、図２４のディザマトリクスのしきい値以下であれば、第１段のサイズのドットがプリントされる。同様に、図２４のディザマトリクスのしきい値より大きく、図２５のディザマトリクスのしきい値以下であれば第２段のサイズのドットがプリントされ、図２５のディザマトリクスのしきい値より大きく、図２６のディザマトリクスのしきい値以下であれば第３段のサイズのドットがプリントされる。
【０００７】
また、図２６のディザマトリクスのしきい値より大きければ、第４段のサイズのドットがプリントされる。図２３のディザマトリクスのしきい値以下であれば、ドットはプリントされない。
【０００８】
具体的に、入力された画素の濃度が、図２７に示されるようにブロックのすべての画素で“１７”の値を有している場合を想定する。この場合、最も左上の画素の濃度は、図２４の第２段のサイズのドットのしきい値である“１６”よりも大きいので、その位置には図２８に示されるように第２段のサイズのドットがプリントされる。その他の画素の濃度は、それぞれ図２４に示される第２段のサイズのドットのしきい値以下であり、図２３に示される第１段のサイズのドットのしきい値を超えるため、それぞれの位置には図２８に示されるように第１段のサイズのドットがプリントされる。
【０００９】
このようにして４段階のサイズのドットを用いて、６４階調の画像を擬似的に形成することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の技術には低濃度領域での階調再現性が悪いという問題点があった。
【００１１】
図２９の実線は、上述のようにして形成された画像の階調とその濃度との関係（濃度特性）を示すグラフである。なお、この図においてはディザマトリクス（Bayer 配列）に起因する濃度特性のリニアリティの崩れおよびドットの重なりによる濃度特性のリニアリティの崩れに関しては省略している。
【００１２】
図に示されるように、０〜１６階調の部分での濃度の増加は、他の部分に比べて急である。また、階調と濃度との関係を示す直線は、濃度０から所定量高濃度側にシフトした位置から始まっている。
【００１３】
ここで再現される画像の階調を増やすために、ドットのサイズの変化の段数を増やし、第１段と第４段の間のドットを３段階のサイズにした場合、濃度特性は図２９の点線に示されるような特性となる。このような場合には、階調１６以上の部分での階調数を増やすことができる。しかし、階調０〜１６での階調数を増やすことはできない。
【００１４】
最小ドット径をさらに小さくすることができるのであれば、低濃度領域での階調数を増やすことができるが、インクジェットプリンタにおいてプリント可能な最小のドット径は限られている。したがって、高濃度領域の階調数を増やすことは容易であるが、低濃度領域の階調数を増やすことは難しい。
【００１５】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、低濃度領域の階調数を多くすることができるインクジェットプリンタを提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明のある局面に従うと、インクジェットプリンタは被記録材に対して有色インクによりドットをプリントする第１のプリント手段と、被記録材に対して白色インクによりドットをプリントする第２のプリント手段と、有色インクによりプリントされるドットのサイズを制御する第１の制御手段と、白色を除く有色インクによるドットに白色インクによるドットが重ねてプリントされるように制御する第２の制御手段とを備え、第２の制御手段は、白色を除く有色インクによりプリントされるドットのサイズが最も小さくなったときにのみ、ドットのサイズが最も小さくなった白色を除く有色インクによるドットに白色インクによるドットが重ねてプリントされるように制御を行ない、白色を除く有色インクによりプリントされるドットのサイズが最も小さくなったとき以外は、白色インクによるドットがプリントされないように制御を行なう。
【００１７】
この発明に従うと、白色を除く有色インクによるドットに白色インクによるドットを重ねてプリントすることができるため、白色を除く有色インクによるドットの光学反射濃度を下げることができ、階調数を多くとることができる。白色を除く有色インクによりプリントされるドットのサイズが最も小さくなったときにのみ、ドットのサイズが最も小さくなった白色を除く有色インクによるドットに白色インクによるドットが重ねてプリントされるように制御が行なわれ、白色を除く有色インクによりプリントされるドットのサイズが最も小さくなったとき以外は、白色インクによるドットがプリントされないように制御が行なわれるため、低濃度領域における階調数を増やすことができる。
【００２０】
好ましくは、白色インクによりプリントされるドットのサイズは、有色インクによりプリントされるドットの最大のサイズより小さく、有色インクによりプリントされるドットの最小のサイズより大きい。
【００２１】
このような発明に従うと、有色インクによるドットに白色インクによるドットが重ねてプリントされるときに、プリントされる位置に多少の誤差があっても確実に有色インクの上に白色インクを重ねることができる。また、隣り合うドット同士で白色インクが混ざり合うことを防ぐことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態の１つにおける、インクジェットプリンタについて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態の１つにおけるインクジェットプリンタ１の概略構成を示す斜視図である。
【００２４】
インクジェットプリンタ１は、用紙やＯＨＰシートなどの記録媒体（被記録材）である記録シート２と、インクジェット方式のプリンタヘッドであるインクジェットヘッド３と、インクジェットヘッド３を保持するキャリッジ４と、キャリッジ４を記録シート２の記録面に平行に往復移動させるための揺動軸５，６と、キャリッジ４を揺動軸５，６に沿って往復駆動させる駆動モータ７と、駆動モータ７の回転をキャリッジの往復運動に変えるためのタイミングベルト９と、アイドルプーリ８とを含んでいる。
【００２５】
また、インクジェットプリンタ１は、記録シート２を搬送経路に沿って案内するガイド板を兼ねるプラテン１０と、プラテン１０との間で記録シート２を押さえ、記録シート２の浮きを防止する紙押さえ板１１と、記録シート２を排出するための排出ローラ１２と、拍車ローラ１３と、インクジェットヘッド３のインク吐出不良を良好な状態に回復させる回復系１４と、記録シート２を手動で搬送するための紙送りノブ１５とを含んでいる。
【００２６】
記録シート２は、手差しあるいはカットシートフィーダなどの給紙装置によって、インクジェットヘッド３とプラテン１０とが対向する記録部へ送り込まれる。この際、図示しない紙送りローラの回転量が制御され、記録部への搬送が制御される。
【００２７】
インクジェットヘッド３には、インクを飛翔させるためのエネルギ源として圧電素子（ＰＺＴ）が用いられる。圧電素子には電圧が印加され、歪が生じる。この歪は、インクで満たされたチャンネルの容積を変化させる。この容積の変化により、チャンネルに設けられたノズルからインクが吐出され、記録シート２への記録が行なわれる。
【００２８】
キャリッジ４は、駆動モータ７、アイドルプーリ８、タイミングベルト９により、記録シート２の桁方向（記録シート２を横切る方向）に主走査され、キャリッジ４に取付けられたインクジェットヘッド３は１ライン分の画像を記録する。１ラインの記録が終わるごとに、記録シート２は縦方向に送られ副走査され、次のラインの記録が行なわれる。
【００２９】
記録シート２にはこのようにして画像が記録され、記録部を通過した記録シート２は、その搬送方向下流側に配置された排出ローラ１２とこれに圧接される拍車ローラ１３とによって排出される。
【００３０】
図２〜図４は、インクジェットヘッド３の構成を説明するための図である。図２は、インクジェットヘッド３の一部を示す平面図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【００３１】
インクジェットヘッド３は、黒インクヘッド３０１と、白インクヘッド３０２とから構成される。これら黒インクヘッド３０１と白インクヘッド３０２とは、チャンネルプレート３０３、隔壁３０４、振動板３０５、および基板３０６を一体に重ねた構成となっている。
【００３２】
チャンネルプレート３０３は、金属またはセラミックなどからなる。表面には撥水コート層を有する。チャンネルプレート３０３の隔壁３０４との対向面はＮｉ電鋳またはフォトレジストなどにより微細加工され、黒インクヘッド３０１と白インクヘッド３０２とにはそれぞれインク３０７を収容する複数のインクチャンネル３０８と、各インクチャンネル３０８をインク供給室３１０に連結するインクインレット３１１が形成されている。
【００３３】
図３に示されるように、黒インクヘッド３０１と白インクヘッド３０２とのインクチャンネル３０８は、黒インクヘッド３０１と白インクヘッド３０２とが対向する方向に向かって延びる長溝状にかつ平行に形成されている。また、インク供給室３１０とインクチャンネル３０８とは、中央線３１２を挟んで対称に形成されており、図示しないインクタンクに接続されている。
【００３４】
隔壁３０４には、薄肉フィルムが使用されており、チャンネルプレート３０３と振動板３０５との間に固定されている。なお、隔壁３０４は所定の張力が加わった状態で固定される。
【００３５】
振動板３０５はＰＺＴ３１５を含んでいる。振動板３０５の加工は、まず振動板３０５が基板３０６に絶縁接着剤で固定され、その後ダイサー加工によりセパレート溝３１８，３１９が形成され分断されることにより行なわれる。また、この分断によって、各インクチャンネル３０８に対応するＰＺＴ３１５と、隣接するＰＺＴ３１５の間に位置するＰＺＴ柱部３１６と、これらを囲む周囲壁３１７とが分断される。
【００３６】
ＰＺＴ３１５の動作は、後述するヘッドドライバ５６（図５参照）を介して、インクジェットプリンタ１の制御部によってコントロールされる。制御部から圧電素子に設けられた２つの電極間に印字信号である所定の電圧が印加されるとＰＺＴ３１５は矢印Ｄ１方向に変形する。ＰＺＴ３１５の変形は隔壁３０４に伝えられ、これによりインクチャンネル３０８内のインク３０７が加圧され、ノズル３０９を介してインク滴が記録シート２に向かって飛翔する。
【００３７】
また、以上のような構成のインクジェットヘッド３では、図示しないインクタンクからインク供給室３１０にインク３０７が供給される。インク供給室３１０のインク３０７は、インクインレット３１１を介して各インクチャンネル３０８に分配される。
【００３８】
図５は、インクジェットプリンタ１の制御部の構成を示すブロック図である。メインコントローラ５１は、コンピュータなどから画像データを受取る。画像データは１フレーム単位でバッファ用のフレームメモリ５２に格納される。記録シート２への印字の際には、メインコントローラ５１は、モータドライバ５４，５５を介して、キャリッジ４の駆動モータ７と紙送りモータとを駆動する。
【００３９】
これらの駆動制御とともに、メインコントローラ５１は、フレームメモリ５２から読出した画像データをもとに、ドライバコントローラ５３と、ヘッドドライバ５６とを介して、黒インクヘッド３０１と白インクヘッド３０２とに含まれる各々の圧電素子３１５を駆動制御する。
【００４０】
次に、インクジェットプリンタ１の動作について説明する。
図６は、記録シート２とインクジェットヘッド３との関係を示した図である。
【００４１】
インクジェットヘッド３は、矢印方向に記録シート２を主走査する。このとき、記録シート２上の点を白インクヘッド３０２は、黒インクヘッド３０１より遅れて通過する。これにより、記録シート２上に黒インクによるドットをプリントした後、その上に白インクによるドットを重ねてプリントすることができる。プリントヘッド３が記録シート２の右端に到達したのであれば、プリントヘッド３は左側に移動する。その後、記録シート２は図面に対して上方向に移動する。その後、プリントヘッド３は再度右方向に移動しながらプリントを行なう。このような動作が繰返されることにより、２次元の画像のプリントが行なわれる。
【００４２】
図７は、インクチャンネル３０８中にあるインク３０７と、ＰＺＴ３１５との関係を説明するための概念図である。
【００４３】
ＰＺＴ３１５に電圧が印加されることにより、ＰＺＴ３１５は、矢印方向に膨張する。これにより、インクチャンネル３０８の体積は急激に減少する。これによりノズル３０９からインクが吐出される。
【００４４】
図８は、ＰＺＴに印加される電圧パルスの波形を示した図である。
インクジェットプリンタ１は、ＰＺＴ３１５に印加される電圧パルスの波形を変化させることにより、ノズル３０９から吐出されるインクの量を変化させる。これにより、記録シート２にプリントされるドットのサイズを変化させることができる。
【００４５】
本実施の形態では、（ａ）〜（ｄ）の４種類の波形のうち、いずれかの波形を黒インクヘッド３０１のＰＺＴ３１５に印加することにより、直径３０μｍ，６０μｍ，９０μｍ，または１２０μｍのいずれかの直径を有する黒インクによるドットを記録シート２にプリントすることとしている。
【００４６】
白インクヘッド３０２のＰＺＴ３１５には、（ｃ）に示される波形を印加することで、記録シート２に直径９０μｍの白インクによるドットをプリントするようにしている。
【００４７】
図９は、インクジェットプリンタ１のプリント処理を示すフローチャートである。
【００４８】
図を参照して、プリント処理においては、ステップＳ１００でまず初期化が行なわれる。
【００４９】
ステップＳ１０１で、画像データがメインコントローラ５１（図５）に入力される。ステップＳ１０２で、入力された画像データは、１画素８０階調の濃度を有するデータに変換される。ステップＳ１０３で、変換された８０階調のデータが、各画素においてプリントすべきドットのサイズのデータに変換される。
【００５０】
ステップＳ１０４で、インクジェット３をスキャンさせ、記録シート２の所望の位置に来たのであれば、ステップＳ１０５でドットのプリント処理を行なう。
【００５１】
ステップＳ１０６ですべてのドットをプリントしたかが判定され、ＹＥＳとなるまで、ステップＳ１０４からの処理が繰返される。
【００５２】
図１０は、図９のドットのサイズのデータへの変換処理（Ｓ１０３）での処理を示すフローチャートである。
【００５３】
図を参照して、変換処理では、まずステップＳ２００で処理の対象となる画素の濃度データがディザマトリクスの対応する値と比較される。
【００５４】
すなわち８０階調の濃度を有する画像データは、図１１に示されるように４×４の画素からなるブロックに分割される。それぞれのブロックが、４×４のディサマトリクスと比較される。
【００５５】
ディザマトリクスとして、図１２〜図１６の５種類のマトリクスが用いられる。図１２〜図１６は、それぞれ第１段から第５段のディザマトリクスを示している。
【００５６】
図１０に戻って、ステップＳ２０１において、画素の濃度の値が第１段のディザマトリクスのしきい値を超えたか否かが判定される。
【００５７】
ＹＥＳであれば、ステップＳ２０２で画素の濃度の値が第２段のディザマトリクスのしきい値を超えたかが判定される。
【００５８】
ＹＥＳであれば、ステップＳ２０３で画素の濃度の値が第３段のディザマトリクスのしきい値を超えたかが判定される。
【００５９】
ＹＥＳであれば、ステップＳ２０４で画素の濃度の値が第４段のディザマトリクスのしきい値を超えたかが判定される。
【００６０】
ＹＥＳであれば、ステップＳ２０５で画素の濃度の値が第５段のディザマトリクスのしきい値を超えたが判定される。
【００６１】
ＹＥＳであれば、ステップＳ２０６でプリントすべきドットを第５段のドットに決定する。
【００６２】
その後、ステップＳ２０７ですべての画素の変換が終わったかが判定され、ＹＥＳになるまでステップＳ２００からの処理を繰返し行なう。
【００６３】
また、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５のそれぞれにおいてＮＯであれば、ステップＳ２０８〜Ｓ２１２においてそれぞれプリントすべきドットを第０段〜第４段のドットに決定し、ステップＳ２０７からの処理を行なう。
【００６４】
ここに第０段のドットに決定するとは、その位置にドットをプリントしないことを示している。
【００６５】
図１７は、図９のドットのプリント処理（Ｓ１０５）で行なわれる処理を示すフローチャートである。
【００６６】
図を参照してステップＳ３０１で、プリントすべきドットが第何段のドットであるかが判定される。
【００６７】
第０段のドットであれば、ステップＳ３０２においてドットのプリントは行なわずにメインルーチンへ戻る。
【００６８】
第１段のドットであれば、ステップＳ３０３で図８に示される（ａ）のパルスにより記録シート２に黒インクでドットをプリントする。その後、ステップＳ３０４でプリントされた黒インクによるドットの上に、（ｃ）のパルスにより白インクでドットをプリントする。
【００６９】
第２段であれば、ステップＳ３０５で（ａ）のパルスにより黒インクでドットをプリントする。
【００７０】
第３段であれば、ステップＳ３０６で（ｂ）のパルスにより黒インクでドットをプリントする。
【００７１】
第４段であれば、ステップＳ３０７で（ｃ）のパルスにより黒インクでドットをプリントする。
【００７２】
第５段であれば、ステップＳ３０８で（ｄ）のパルスにより黒インクでドットをプリントする。
【００７３】
以上の処理により、第１段と第２段とでは、黒インクによりプリントされるドットのサイズは３０μｍとなりともに同一である。しかしながら、第１段においては黒インクでプリントされた３０μｍのドットの上に、９０μｍの直径を有する白インクによるドットがプリントされるため、ドットの色が灰色になる。これにより、第２段のドットよりも反射光学濃度の低いドットをプリントすることができる。
【００７４】
図１８は、本実施の形態におけるインクジェットプリンタがプリントする画像の階調と濃度との関係を示すグラフである。
【００７５】
階調０〜１６では、灰色ドットの数が増えることにより濃度は増加する。階調１６〜８０では、従来技術である図２９と同様に、黒ドットの数とサイズとが増加することにより濃度が増加する。
【００７６】
このように、本実施の形態においては従来技術に比べて低濃度領域の階調を増やすことができる。また、表現することができる最小の濃度を下げることができる。
【００７７】
また、本実施の形態においては、最小サイズの黒ドットのみに白インクの重ね合せを行なっている。これは、最小サイズ以外の黒ドットに対しても白インクの重ね合せを行ない、階調の制御を行なおうとしても、白インクと黒インクとの濃度のばらつき、ドット径のばらつきなどにより濃度特性を調整することが難しいためである。
【００７８】
また、本実施の形態においては、白インクによるドットのサイズを黒インクによりプリントされる最大のドットのサイズよりも小さくし、かつ黒インクによりプリントされる最小のドットのサイズよりも大きくしている。
【００７９】
すなわち、第１段のドットと第５段のドットとを並べてプリントしたときには、図１９に示されるようになる。図１９において、Ｂは黒ドット、Ｗは白ドット、Ｇは黒ドットの上に白ドットが重ねられることによって灰色となった部分を示している。
【００８０】
このとき、図２０に示されるようにメカノイズなどにより、黒ドットＢが多少左側にずれることがあっても、白ドットＷと黒ドットＢとが重なることが防止される。また、白ドットＷの位置と、重ね合わされる黒ドットの位置とが多少ずれることになっても、それらを重ね合せることができ、灰色ドットＧをプリントすることができる。
【００８１】
すなわち、図２１を参照して、第１段の黒ドットＢ１と、白ドットＷのサイズとを同じにすると、わずかなずれが生じても灰色のドットをプリントすることができなくなる。
【００８２】
また、図２２を参照して、白ドットＷのサイズを第５段のドットＢのサイズと同じにしたときは、プリント位置のわずかなずれによってそれらのドットが重なり、所望の濃度を再現することができない。
【００８３】
本実施の形態においては、図２１および図２２に示されるような問題が生じず、画質の低下を防ぐことができる。
【００８４】
なお、本実施の形態においては白色インクにより最小のサイズの黒ドットの濃度を低下させることとしたが、無色インクを用いることにより、黒ドットの濃度を低下させても同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１つにおけるインクジェットプリンタの概略構成を示す斜視図である。
【図２】インクジェットヘッド３の平面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】インクジェットプリンタ１の制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】記録シート２とインクジェットヘッド３との関係を示した図である。
【図７】ノズル３０９からインクが吐出される機構を示す概念図である。
【図８】ＰＺＴ３１５に印加されるパルスの波形を示す図である。
【図９】インクジェットプリンタで行なわれるプリント処理のフローチャートである。
【図１０】図９におけるドットのサイズのデータへの変換処理（Ｓ１０３）でのフローチャートである。
【図１１】入力される画像データとディザマトリクスとの関係を示す図である。
【図１２】第１段のディザマトリクスを示す図である。
【図１３】第２段のディザマトリクスを示す図である。
【図１４】第３段のディザマトリクスを示す図である。
【図１５】第４段のディザマトリクスを示す図である。
【図１６】第５段のディザマトリクスを示す図である。
【図１７】図９におけるドットのプリント処理（Ｓ１０５）でのフローチャートである。
【図１８】図１のインクジェットプリンタが再現することのできる階調とその濃度との関係を示す図である。
【図１９】本発明の効果を示す第１の図である。
【図２０】本発明の効果を示す第２の図である。
【図２１】白ドットＷを最小の黒ドットのサイズと同じにしたときの状態を示す図である。
【図２２】白ドットＷを最大の黒ドットのサイズと同じにしたときの問題点を説明するための図である。
【図２３】従来技術における第１段のディザマトリクスを示す図である。
【図２４】従来技術における第２段のディザマトリクスを示す図である。
【図２５】従来技術における第３段のディザマトリクスを示す図である。
【図２６】従来技術における第４段のディザマトリクスを示す図である。
【図２７】入力される画像データの具体例を示した図である。
【図２８】図２７の画像データがプリントされるドット径のデータに変換された後の状態を示す図である。
【図２９】従来技術におけるインクジェットプリンタで再現される階調とその濃度との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
３０１黒インクヘッド
３０２白インクヘッド

Claims

被記録材に対して有色インクによりドットをプリントする第１のプリント手段と、
前記被記録材に対して白色インクによりドットをプリントする第２のプリント手段と、
前記有色インクによりプリントされるドットのサイズを制御する第１の制御手段と、
白色を除く前記有色インクによるドットに前記白色インクによるドットが重ねてプリントされるように制御する第２の制御手段とを備え、
該第２の制御手段は、
白色を除く前記有色インクによりプリントされるドットのサイズが最も小さくなったときにのみ、前記ドットのサイズが最も小さくなった白色を除く有色インクによるドットに前記白色インクによるドットが重ねてプリントされるように制御を行ない、
白色を除く前記有色インクによりプリントされるドットのサイズが最も小さくなったとき以外は、前記白色インクによるドットがプリントされないように制御を行なう、インクジェットプリンタ。
前記白色インクによりプリントされるドットのサイズは、前記有色インクによりプリントされるドットの最大のサイズより小さく、前記有色インクによりプリントされるドットの最小のサイズより大きい、請求項１に記載のインクジェットプリンタ。