JP2004174751A

JP2004174751A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2004174751A
Application number: JP2002340947A
Authority: JP
Inventors: Fumitaka Goto; 文孝後藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】インクジェット記録装置において、記録ヘッドから吐出されるインクの吐出量、吐出方向によらずむらのない印字を行うこと。
【解決手段】インクジェット方式により記録を行う記録装置において、各ノズルのドット径・ドットヨレ検出用パターンとむら検出用パターンとを備える。前者パターン出力結果から各ノズルに相当するラスターとその隣接ラスターそれぞれに吐出されたインク量を検出する。後者パターン出力結果から平均濃度を検出しする。後者パターンにおいて全ラスター濃度が前記平均濃度となるように前記検出インク量を考慮して各ノズルの吐出インク量を補正することによりむらのない印字を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェット記録装置に関する。さらに詳細には、インクジェット記録装置のスキャン幅内のむらを低減する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像、文字等を出力する装置として記録装置がある。記録電子写真方式、熱転写方式、昇華方式等種々の方式が開発されている。また、これらの記録装置はシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の３色、またはこれら３色にブラック（Ｋ）を加えた４色によりカラーで記録することを可能としている。この中でインクジェット記録方式は、安価で静粛、高速かつ高解像度記録ができる装置として特に注目が高い。
【０００３】
インクジェット記録方式とは、発熱体または圧電素子により複数の吐出口からインクを吐出し、記録媒体にそのインクを付着させることで印字を行う方式である。この記録装置は、前述の複数の吐出口を備えた記録ヘッドを記録媒体の搬送方向（副走査方向）と直行する方向（主走査方向）にシリアルスキャンし、この際にインクを吐出し、記録媒体上にドットを形成することで画像形成する。複数の吐出口は副走査方向に配置するため、吐出口数に対応した幅の記録が成される。また、非記録時に記録幅に等しい量で記録媒体を間欠搬送する。
【０００４】
また、記録ヘッド幅が記録媒体幅あるフルマルチ型インクジェット記録装置の場合には、記録ヘッドのスキャン方向と記録媒体の搬送方向が同じであり、１回のスキャンで記録媒体上に画像を形成する。
【０００５】
記録媒体上に形成されるドットは所望の画素に着弾し、等しい大きさをしていることが理想である。しかしながら、記録ヘッドが吐出するインク量や吐出方向は、吐出口毎にばらついている。そのため、従来（図１４（ａ））のように全ノズルに対して同じγ曲線に従って同数の吐出を行うと図１４（ａ）のに示すように印字結果に濃度差むらが生じる。
【０００６】
そこでこの画像劣化を低減する為に特開平０５−２２０９７７号公報では、次のような提案をしている。テストパターンの濃度ムラをセンサによって読みとり、ノズルに対応する各画像の各ラスターに対して濃度補正を施すことにより、画像上の濃度むらを解消するヘッドシェーディング法である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記のヘッドシェーディング法により濃度むらは図１４（ｂ）のように図１４（ａ）に比べて濃度むらを低減する。しかしながら、濃度むらを人が見えないレベルまでに補正することは困難であった。ドットがヨレている場合、本来着弾するべきラスター以外の前後ラスターにも大きく着弾しており、補正をすることにより意図せず前後のラスター濃度に影響を及ばすからである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題に鑑みて成されたものであり、ドットが本来着弾するべきラスターとその両隣接ラスターの３ラスターそれぞれに対するそのドットを吐出するノズルの影響力を考慮してラスター毎に濃度補正することを特徴とする。つまり、１ラスター対１ラスター補正ではなく、３ラスター対１ラスターで補正することにより、ドット径やヨレによる前後ラスターへの影響を及ぼす記録ヘッドであっても、濃度むらをなくすことができる。
【０００９】
（作用）
本発明によれば、記録ヘッド内のノズルの吐出量ばらつきだけでなく、吐出方向ばらつきがあっても、記録幅内の濃度むらをなくすことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
＜記録装置概要＞
図１はシリアルスキャン方式のインクジェット記録装置の斜視説明図である。
【００１１】
先ず記録装置の全体構成を説明すると、図１において１は紙或いはプラスチックシートよりなる記録シートであって、カセット等に複数枚積層された記録シート１が給紙ローラ（不図示）によって一枚ずつ供給され、一定間隔を隔てて配置され、夫々個々のステッピングモータ（図示せず）によって駆動する第１搬送ローラ対２及び第２搬送ローラ対３によって矢印Ａ方向に搬送されるごとく構成されている。
【００１２】
５は前記記録シート１に記録を行うためのインクジェット式の記録ヘッドである。インクは不図示のインクカートリッジより供給され、ノズルから画信号に応じて吐出される。
【００１３】
この記録ヘッド５及びインクカートリッジはキャリッジ４に搭載され、該キャリッジ４にはベルト６及びプーリ７ａ，７ｂを介してキャリッジモータ２３が連結している。従って、前記キャリッジモータ２３の駆動により前記キャリッジ４がガイドシャフト８に沿って往復走査するように構成されている。
【００１４】
前記構成により、記録ヘッド５が矢印Ｂ方向に移動しながら画信号に応じてインクを記録シート１に吐出してインク像を記録し、必要に応じて記録ヘッド５はホームポジションに戻ってインク回復装置（不図示）によりノズルの目づまりを解消すると共に、搬送ローラ対２，３が駆動して記録シート１を矢印Ａ方向に１行分搬送する。これを繰り返すことによって記録シート１に所定記録を行うものである。
【００１５】
次に前記記録装置の各部材を駆動させる為の制御系について説明する。
【００１６】
この制御系は図２に示すように、例えばマイクロプロセッサ等のＣＰＵ２０ａ，該ＣＰＵ２０ａの制御プログラムや各種データを格納しているＲＯＭ２０ｂ，及びＣＰＵ２０ａのワークエリアとして使用されると共に、記録画像データなどの各種データの一時保管等を行うＲＡＭ２０ｃ等を備えた制御系２０、インターフェイス２１、操作パネル２２、各モータ（キャリッジ駆動用のモータ２３、給紙モータ駆動用のモータ２４、第１搬送ローラ対駆動用のモータ２５、第２搬送ローラ対駆動用のモータ２６）を駆動するためのドライバー２７、及び記録ヘッド駆動用ドライバー２８からなる。
【００１７】
上記制御部２０はインターフェイス２１を介して操作パネル２２からの各種情報（例えば文字ピッチ、文字種類等）や、外部装置２９との画信号などのＩ／Ｏ（情報の入出力）を行う。また前記制御部２０はインターフェイス２１を介して各モータ２３〜２６を駆動させるためのＯＮ、ＯＦＦ信号、及び画信号を出力し、該画信号によって各部材を駆動させる。
【００１８】
さらに、ＣＰＵ２０ａは記録ヘッドへー回の記録走査に相当する印字画像データを送る。
【００１９】
＜画像処理概要＞
次に、ホストコンピュータで生成する記録データの画像処理方法について説明する。
【００２０】
図３は本発明が適用される画像処理システムである。図３においてホスト２０１はＣＰＵと、メモリと、外部記憶と、入力部と、プリンタとのインターフェイスとを備えている。
【００２１】
ＣＰＵはメモリに格納されたプログラムを実行することで後述する色処理、量子化処理の手順などを実現する。このプログラムは外部記憶に記憶され、或いは外部装置から供給される。ホスト２０１はインターフェイスを介して記録装置２０２と接続されており、色処理を施した画像データを記録装置２０２に送信して印刷記録を行わせる。
【００２２】
図４該画像処理を説明するブロック図で、入力されるＲ、Ｇ、Ｂ各色８ビット（２５６階調）画像データをＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色１ビットデータとして出力する処理フローである。
【００２３】
Ｒ、Ｇ、Ｂ各色８ビットデータはまず３次元のルックアップテーブル（ＬＵＴ）によりＲ’、Ｇ’、Ｂ’各色８ビットデータに変換される。この処理は色空間変換処理（前段色処理）と称し、入力画像の色空間（カラースペース）と出力装置の再現色空間の差を補正するための変換処理である。
【００２４】
該色空間変換処理を施されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’各色８ビットデータは次の３次元ＬＵＴによりＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色８ビットデータに変換される。この処理は色変換処理（後段色処理と称し）で、入力系のＲＧＢ系カラーから出力系のＣＭＹＫ系カラーに変換する色変換処理である。入力データはディスプレイなど発光体の加法混色の３原色（ＲＧＢ）であることが多いが、プリンターなど光の反射で色を表現する記録装置の場合は減法混色の３原色（ＣＭＹ）の色材が用いられるので該変換処理が行われる。
【００２５】
前段色処理に用いられる３次元ＬＵＴや後段色処理に用いられる３次元ＬＵＴは離散的にデータを保持しており、保持しているデータ間は補間処理で求めるが、該補間処理は公知の技術であるのでここでの詳細な説明は省略する。
【００２６】
後段色処理が施されたＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色８ビットデータは、１次元ＬＵＴによって出力γ補正が施される。単位面積当たりの印字ドット数と出力特性（反射濃度など）の関係は多くの場合に線形関係とはならないので、出力γ補正を施すことでＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋ８ビットの入力レベルと、その時の出力特性との線形関係とを保証する。
【００２７】
本発明では後述する３ラスター考慮により、ラスター毎に前記出力γ補正値を設定する。
【００２８】
以上が色処理部の動作説明で、入力Ｒ、Ｇ、Ｂ各色８ビットのデータが出力機器の有する色材Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色８ビットのデータに変換される。
【００２９】
次に前記Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色８ビットのデータは量子化部に送られる。本実施例におけるカラー記録装置は２値記録装置であるのでＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色８ビットのデータは最終的にＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色１ビットのデータに量子化処理される。
【００３０】
本実施例では、写真調の中間調画像を２値記録装置で滑らかに表現させることが可能な誤差拡散法による量子化方法を用いる。誤差拡散法によって前記Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色８ビットのデータをＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色１ビットの印字データに量子化する。該誤差拡散法を用いた量子化方法の詳細は「日経エレクトロニクス１９７８年５月号Ｐ５０−Ｐ６５」を始めとして既に様々な文献や論文が発表されており公知の技術であるので詳細な説明は省略する。
【００３１】
＜ラスター毎補正γ値設定概要＞
次に前記１次元ＬＵＴにおける各ラスターの補正γ値の設定方法について説明する。図５はラスター毎補正γ設定までの処理を示すフローチャートである。
【００３２】
不図示のプリンタドライバのＵＩ画面において、Ｓｔｅｐ１としてラスター毎補正γ値設定モードが選択されると、Ｓｔｅｐ２で予め設定されいている図６の様な階段パターンが印字される。図６におけるキャリッジ方向の記録線はそれぞれ記録ヘッドの１ノズルにより印字され、全ノズルを使用するようなパターンであることを特徴としている。Ｓｔｅｐ３では、Ｓｔｅｐ２の階段パターンをスキャナ等の入力装置により読みとる。図７（ａ）は図６のキャリッジ方向に記録したある１本の記録線を拡大したものである。図７（ａ）に示す本ラスターは前記記録線が本来記録されるべきラスターであり、図のようにドットの集合により図６の記録線が形成されている。しかし、ノズル毎の吐出量や吐出方向のばらつきにより本ラスターの両隣接ラスターである前ラスターや後ラスターにもドットが及んでしまう。前記入力装置は図６の記録線の前ラスター、本ラスター、後ラスターの３ラスターを読み、それぞれのラスターの平均濃度を図７（ｂ）のように入力する。この作業を各記録線毎に行うことにより、図８のような各ノズルの前記３ラスター濃度テーブルが作成できる。図８の白文字数字が本ラスター濃度であり、黒文字は前後ラスター濃度である。Ｓｔｅｐ４では図９に示すむら検出用のパターンを印字する。ここでは全ラスターに対して同一の出力補正γ値で記録を行う。Ｓｔｅｐ５ではＳｔｅｐ４のパターンに対してラスター毎に平均濃度検出を行う。
【００３３】
濃度検出は前記入力装置等を用いる。Ｓｔｅｐ６ではＳｔｅｐ５のラスター毎平均濃度からＳｔｅｐ４のパターン全体の平均濃度を算出する。次にＳｔｅｐ７としてラスター毎の補正γ値を算出する。Ｓｔｅｐ４においてｎ本のノズルにより所望濃度１００のむら検出パターンを記録したところ第１ラスター平均濃度が１０５であった。前記第１ラスター平均濃度１０５はＳｔｅｐ３の３ラスター濃度検出により、第ｎノズルの後ラスター濃度１５と第１ノズルの本ラスター濃度９５と第２ノズルの前ラスター濃度２０によって成り立っている。そこで、第１ラスター濃度は係数ａ_１を用いて（１５＋９５＋２０）×１００×ａ_１＝１２０と表す。これを第２ラスターから第ｎラスターまで同様に行い、係数ａ_１〜ａ_ｎを決める。
【００３４】
また、Ｓｔｅｐ４のむら検出パターンの平均濃度が９６．７であった。そこで、各ラスターが前記平均濃度になるように３ラスター濃度を用いて補正する。第１ノズルから第ｎノズルの補正所望濃度をそれぞれｄ_１、ｄ_２、ｄ_３‥‥ｄ_ｎ−２、ｄ_ｎ−１、ｄ_ｎとする。すると補正第１ラスター濃度は（１５×ｄ_ｎ＋９５×ｄ_１十２０×ｄ_２）×ａ_１＝９５．８と表すことができる。第２ラスターから第ｎラスターまでも同様に行うことでｎ個の変数とｎ個の式ができ、これらの式を解くことにより第１ノズルから第ｎノズルまでの補正所望濃度を決定する。Ｓｔｅｐ８としてこの各補正所望濃度が各ノズルの入力濃度に対する出力濃度になるのでラスター毎補正γ値を設定することができる。この図１０に示すラスター毎補正γ値を図４の１次元ＬＵＴで使用することにより、図１０のようなむらがない印字を可能とする。
【００３５】
本実施例ではラスター毎の濃度を検出するのに図６の階段パターンを使用したが、パターンはこれに限るものではなく、記録ヘッドの各吐出口による印字濃度が検出できればよい。また、検出する物理量は濃度ではなく、輝度であってもよい。さらに本実施例では各吐出口につき３ラスター濃度をそれぞれ検出するとしたが、それ以上のラスター数を検出してもよい。
【００３６】
（実施例２）
実施例１では、第ｎノズルの本ラスターと第ｎ−１ノズルの後ラスター、第ｎ＋１ノズルの前ラスターは同じ前記本ラスターであり、この３ノズルによる本ラスターへの記録状態により補正していた。本実施例では前記３ノズルによる前記本ラスターへの記録濃度に閾値を設けることを特徴とする。閾値以下の濃度の場合、前記３ノズルによる記録は補正をしても、濃度が薄いことにより発生する白すじとなる。そこで、この３ノズル以外のノズルにより本ラスターを記録することで、むらのない記録が可能とする。
【００３７】
また、前記第ｎノズルによる本ラスター濃度に閾値を設けて、その閾値に満たない場合はこのノズルによる記録を禁止する。そして前記本ラスター記録を他のノズルにより行うことでむらのない記録を可能とする。
【００３８】
（実施例３）
図１１は各ノズルによるドット径の相対的な大きさを説明する図である。図８の第１ノズルによる前ラスター濃度１０と本ラスター濃度９５と後ラスター５の和は１１０であり、同様計算を各ノズルに行った結果が図１１である。この和の濃度が各ノズルにより吐出量と増加関数の関係にあるので、各ノズルによるドット径の相対的な大きさを表すことになる。これより各ノズルの前記濃度和の平均値（平均ドット径）を算出し、平均値より大きいノズルは吐出量を少なくするように、平均値より小さいノズルは吐出量を多くするように補正をする。図１２は前記補正をするための補正テーブルである。前記テーブルは平均値からのずれ量（ドット径補正量）に対する各ノズル内に設けられた吐出素子への電圧の印加時間補正量を持っている。このテーブルに従い各ノズルに対する電圧の印加時間を変更し、ドット径を揃えることでむらを低減することができる。また、吐出量の変更は印加電圧テーブルによる印加電圧の変更によって行ってもよい。
【００３９】
さらに、図１３は各ノズルのヨレ量を説明する図である。図８の第１ノズルによる前ラスター濃度１０と本ラスター濃度９５と後ラスター５の和は１１０であり、この和に対する前ラスター濃度割合が０．０９、本ラスターが０．８６、後ラスターが０．０５である。これを各ノズルに対して行った結果が図１３である。前ラスターの割合が後ラスターより大きければ前ラスターにヨレており、後ラスターの割合が大きければ後ラスターにヨレていることになる。このヨレ量を考慮して各ノズルの吐出回数を変更してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、各ノズルの吐出による本ラスターと前後ラスターの３ラスター濃度を考慮して各ラスターの補正γ値を設定することにより、吐出量や吐出方向にばらつきがある記録ヘッドであっても、むらのない印字をすることができる。しかも、本発明によればコスト増することなく、記録装置、記録ヘッドによらず最適なむらなし印字を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット記録装置の斜視図。
【図２】記録装置の制御ロジックを説明するブロック図。
【図３】記録装置の画像処理システムを説明するブロック図。
【図４】記録装置の画像処理の流れを説明する説明図。
【図５】記録装置のラスター毎補正γ値設定を説明するフローチャート。
【図６】階段パターンを説明する説明図
【図７】１ノズルの本ラスター、前ラスター、後ラスターを説明する説明図。
【図８】各ノズルの本ラスター、前ラスター、後ラスター濃度を説明する説明図。
【図９】むら検出パターンとそのラスター毎濃度を説明する説明図。
【図１０】ラスター毎補正γ曲線とそれによる印字結果。
【図１１】各ノズルの相対的な吐出量を説明する説明図。
【図１２】印加時間補正テーブル。
【図１３】各ノズルのヨレ量を説明する説明図。
【図１４】従来の補正γ曲線とそれによる印字結果。
【符号の説明】
１記録シート
２第１搬送ローラ
３第２搬送ローラ
４キャリッジ
５記録ヘッド
６ベルト
７プーリ
８ガイドシャフト
２０制御部
２０ａＣＰＵ
２０ｂＲＯＭ
２０ｃＲＡＭ
２１インターフェース
２２操作パネル
２３キャリッジモータ
２４給紙モータ
２５第１搬送ローラ駆動モータ
２６第２搬送ローラ駆動モータ
２７モータ駆動ドライバー
２８記録ヘッド駆動ドライバー

Claims

各ノズルのドット径・ドットヨレ検出パターンとむら検出パターンとを備え、前者パターン出力結果からノズルがラスターに吐出するインク量と前記ノズルの隣接ノズルが前記ラスターに吐出するインク量を検出し、後者パターン出力結果から平均濃度を検出し、後者パターンにおいて全ラスター濃度が前記平均濃度となるように前記検出インク量を考慮して各ノズルの吐出インク量補正することを特徴とするインクジェット記録装置。
各ノズルのドット径・ドットヨレ検出パターンとむら検出パターンとを備え、前者パターン出力結果からノズルがラスターに吐出するインク量と前記ノズルが前記ラスターの隣接ラスターに吐出するインク量を検出し、後者パターン出力結果から平均濃度を検出し、後者パターンにおいて全ラスター濃度が前記平均濃度となるように前記検出インク量を考慮して各ノズルの吐出インク量補正することを特徴とするインクジェット記録装置。
請求項１及び２において、テストパターンからインク量及び濃度を検出する入力装置を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
請求項１及び２において、前記考慮するインク量に閾値を備え、その閾値に満たないノズルは使用しないことを特徴とするインクジェット記録装置。