JP4038364B2 - Image forming method and image forming apparatus - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のインク滴を吐出して画像形成を行うインクジェットプリンタ等の画像形成方法および画像形成装置に係り、特に、画像濃度に応じてインク滴のドット密度を切り替えることで階調制御を行うことができる画像形成方法および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、用紙等の記録媒体に対してインクを吐出して画像形成を行うインクジェットプリンタが使用されている。このようなインクジェットプリンタにおいては、１画素内にインクを１滴吐出して１ドットを形成するが、近年、インク数滴を記録媒体の画素内の同じ場所に吐出することで画素の濃度を調整する階調制御方法が採用されている。
【０００３】
しかしながら、上記従来のインクジェットプリンタでは、一般的なカラー印字ではイエロー、マゼンタ、シアンの各色を重ね合わせて印字を行うが、インク同士が互いに混色したり流出するといった不具合が発生することがあった。
【０００４】
そこで、このような問題を解決することを目的として、例えば、特開平８−１９７８３１号公報には、１画素内に数滴のインクを吐出した場合のインクの記録媒体への吸収時間を短縮するため、カラーインク下地印字後、ブラックを４つのドットに分割して記録するマルチドロップ方式を採用したカラージェットインク記録方法が開示されている。
【０００５】
上記公報に記載されているカラージェットインク記録方法では、ブラックインク、カラーインクの４色とも、記録紙上でのドット径が均一になり、混色時のインクの流れ込み、にじみ等の画像形成上の不具合が発生しないシャープで鮮明な画像を得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来のカラージェットインク記録方法では、マルチドロップ方式を採用し、混色時の流れ込み、にじみ等のない画像形成を行うことができるものの、階調制御方法において、特に階調制御時の印字速度の高速化とインク消費量の低減化とを両立させることはできなかった。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、印字速度を維持しつつ、高濃度の確保、にじみの防止、用紙へのインク吸収時間の短縮化を図ることができるインクジェットプリンタ等の画像形成方法および画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の目的を達成するための手段を以下のように構成している。
【０００９】
（１）複数のインク滴を連続的に吐出して形成されたインク滴群により記録媒体上に各ドットを形成することで階調制御を行う画像形成方法において、上記ドットにより形成される画素において、低濃度画像形成時のドット密度に対して、所定の濃度以上の画像形成を行う際には、ドット密度を大に設定することを特徴とする。
【００１０】
この方法においては、画素濃度に応じて、吐出されるインクのドット密度を切り替えることにより、低濃度時にインクのリフィル追従可能な範囲でドット周波数を大きくして画像形成時間を短縮することができると共に、高濃度画像形成時にはドット密度を高めることにより、ドット密度の切り替えを行わずにインク吐出量の調整だけで階調制御する場合や、単に１画素を４つのドットに分割して画像形成を行う従来の画像形成方法による画像形成の場合と比較して、インクのにじみの抑制、インクの吸収時間の短縮等による高画質化とインク消費量の低減が可能になる。
【００１１】
（２）画素面積率が７８％を境界線としてドット密度を切り替えることを特徴とする。
【００１２】
この方法においては、画素面積率がドット面積÷画素面積＝π／４＝７８％になった地点、すなわち、隣接して形成されたドットが連結した場合を切り替えの条件とすることにより、ドット密度を低密度から高密度へと切り替えるまでの幅を広くとることができるため、画像形成を高速化できる。
【００１３】
すなわち、ドット密度を低密度から高密度に切り替えた場合には、画像形成速度が遅くなるため、できるだけ画素面積率が高いところにドット密度の低密度から高密度への切り替え地点を設けることで、画像形成速度を向上させることができる（高速画像形成モード）。
【００１４】
なお、ドット密度の切り替え地点を画素面積率７８％の地点としたのは、できるだけ高速で画像形成を行う上で、画素面積率７８％よりも小さい切り替え地点を設けた場合には、ドット密度が高密度になる範囲が広くなり、高速化が図れなくなるためであり、画素面積率７８％よりも大きい切り替え地点を設けた場合には、画素面積からドット面積の一部がはみ出すため、隣接するインクとのにじみ等の問題が発生するためである。
【００１５】
（３）画素面積率が５０％以上になった場合にドット密度を切り替えることを特徴とする。
【００１６】
この方法においては、画素面積率５０％を高密度化への切り替え条件とすることで、インクの消費量および吸収時間を効果的に削減することができる（インク消費量低減モード）。
【００１７】
すなわち、画素面積率５０％よりも小さい地点を切り替え地点として設定した場合には、切り替え地点におけるドット密度が高密度のインク吐出量よりも低密度のインク吐出量の方が少なくなるため、インク吐出量を効果的に低減することができない。
【００１８】
一方、画素面積率５０％より大きい地点を切り替え地点として設定した場合には、反対に、切り替え地点におけるドット密度が高密度のインク吐出量よりも低密度のインク吐出量の方が多くなるため、インク吐出量を効果的に低減することができない。
【００１９】
よって、インクの消費量低減モードを設定する場合には、切り替え地点を５０％に設定することで、最も効果的にインク消費量を低減できる。
【００２０】
また、以上のように、ドット密度の切り替えを上記の何れかの条件に設定することで、高速画像形成モードとインク消費量低減モードとを必要に応じて使い分けることができる。
【００２１】
（４）ドット密度の切り替えを副走査中に行うことを特徴とする。
【００２２】
この方法においては、ドット密度の切り替えを主走査中に行った場合には、インクを吐出するインクヘッドの速度変化による画質低下を招いてしまうが、副走査が行われている際にドット密度の切り替えを行うことで、上記のような問題の発生を防止することができる。
【００２３】
（５）複数のインク滴を連続的に吐出するインク吐出手段を備え、該インク吐出手段により形成されたインク滴群により記録媒体上に各ドットを形成することで階調制御を行うようにした画像形成装置において、前記ドットにより形成される画素に関し、低濃度画像形成時のドット密度に対して、所定の濃度以上の画像形成を行う際にドット密度を大に設定するドット密度切り替え手段を備えていることを特徴とする。
【００２４】
この構成においては、画素濃度に応じて、インク吐出手段から吐出されるインクのドット密度を切り替えることにより、低濃度時にインクのリフィル追従可能な範囲でドット周波数を大きくして画像形成時間を短縮することができると共に、高濃度画像形成時にはドット密度を高めることにより、ドット密度の切り替えを行わずにインク吐出量の調整だけで階調制御する場合や、単に１画素を４つのドットに分割して画像形成を行う従来の画像形成装置による画像形成の場合と比較して、インクのにじみの抑制、インクの吸収時間の短縮等による高画質化とインク消費量の低減が可能になる。
【００２５】
（６）上記ドット密度切り替え手段は、画素面積率が７８％を境界線としてドット密度を切り替えることを特徴とする。
【００２６】
この構成においては、画素面積率がドット面積÷画素面積＝π／４＝７８％になった地点、すなわち、隣接して形成されたドットが連結した場合を切り替えの条件とすることにより、ドット密度を低密度から高密度へと切り替えるまでの幅を広くとることができるため、画像形成を高速化できる。
【００２７】
すなわち、ドット密度を低密度から高密度に切り替えた場合には、画像形成速度が遅くなるため、できるだけ画素面積率が高いところにドット密度の低密度から高密度への切り替え地点を設けることで、画像形成速度を向上させることができる（高速画像形成モード）。
【００２８】
なお、ドット密度切り替え手段の切り替え地点を画素面積率７８％の地点としたのは、できるだけ高速で画像形成を行う上で、画素面積率７８％よりも小さい切り替え地点を設けた場合には、ドット密度が高密度になる範囲が広くなり、高速化が図れなくなるためであり、画素面積率７８％よりも大きい切り替え地点を設けた場合には、画素面積からドット面積の一部がはみ出すため、隣接するインクとのにじみ等の問題が発生するためである。
【００２９】
（７）上記ドット密度切り替え手段は、画素面積率が５０％以上になった場合にドット密度を切り替えることを特徴とする。
【００３０】
この構成においては、画素面積率５０％を高密度化への切り替え条件とすることで、インクの消費量および吸収時間を効果的に削減することができる（インク消費量低減モード）。
【００３１】
すなわち、画素面積率５０％よりも小さい地点を切り替え地点として設定した場合には、切り替え地点におけるドット密度が高密度のインク吐出量よりも低密度のインク吐出量の方が少なくなるため、インク吐出量を効果的に低減することができない。
【００３２】
一方、画素面積率５０％より大きい地点を切り替え地点として設定した場合には、反対に、切り替え地点におけるドット密度が高密度のインク吐出量よりも低密度のインク吐出量の方が多くなるため、インク吐出量を効果的に低減することはできない。
【００３３】
よって、インクの消費量低減モードを設定する場合には、切り替え地点を５０％に設定することで、最も効果的にインク消費量を低減できる。
【００３４】
以上のように、ドット密度切り替え手段の切り替えを上記の何れかの条件に設定することで、高速画像形成モードとインク消費量低減モードとを使い分けることができる。
【００３５】
（８）前記ドット密度切り替え手段は、ドット密度の切り替えを副走査中に行うことを特徴とする。
【００３６】
この構成においては、ドット密度切り替え手段による切り替えを主走査中に行った場合には、インク吐出手段の速度変化による画質低下を招いてしまうが、副走査が行われている際にドット密度の切り替えを行うことで、上記のような問題の発生を防止できる。
【００３７】
（９）低濃度画像形成時から高濃度画像形成時への切り替え時には、前記インク吐出手段のリフィル能力が上限値以下になるように、主走査速度の設定を切り替える駆動系制御手段を設けたことを特徴とする。
【００３８】
この構成においては、例えば、高濃度画像形成時におけるドット密度が、低濃度画像形成時におけるドット密度の２倍である場合でも、高濃度画像形成時における主走査速度を、低濃度画像形成時における主走査速度の１／２以上の速度にできる。よって、単にドット周波数を同一にする主走査速度を設定するよりも、画像形成速度を高速化できる。
【００３９】
（１０）記録媒体上に形成されるインク滴群の形成される周波数が、インクのリフィル周波数よりも小さく、かつインク滴の吐出周波数がインクのリフィル周波数よりも大となるように設定することを特徴とする。
【００４０】
この構成においては、インクの供給不足によりノズルからエアーを吸い込んでしまい吐出不良となることなく正常に吐出できる上限の周波数を示すインクリフィル周波数、例えばノズルピッチ３００ＤＰＩのヘッドで３ｐＬのインク滴を連続吐出したときのリフィル周波数が７０ｋｐｐｓであり、滴化周波数ｌ２５ｋｐｐｓ、インク滴群の繰り返し周波数６ｋｐｐｓにおけるインク滴群の最大滴数を７とすることにより、平均吐出周波数＝７×６ｋｐｐｓ＝４２ｋｐｐｓとなる。
すなわち、
（滴化周波数１２５ｋｐｐｓ）＞ （リフィル周波数７０ｋｐｐｓ）
＞（インク滴群周波数６ｋｐｐｓ）
とすることにより、インク供給不足を起こすことなく高速で且つ安定した印刷が可能となる。
【００４１】
（１１）上記インク吐出手段に設けられたインク吐出ノズルのピッチは、画素密度ピッチ以上となるように形成されていることを特徴とする。
【００４２】
この構成においては、できるだけインク吐出ノズルのピッチを粗く設定することで、低濃度画像形成時のようにドット密度が低い場合でも、インク吐出ノズルを間引いて画像形成する必要はなく、インク吐出ノズルを有効に利用できる。
【００４３】
（１２）ドットの直径をｄ（μｍ）、インク滴群のインク量をＶｐＬ（ピコリットル）とすると、
ｄ≦２６．２×Ｌｎ（Ｖ）＋６．２………（１）
上記関係式（１）を満たすことを特徴とする。
【００４４】
この構成においては、上記関係式を満たすことで、ドットの厚み方向の拡散が、ドットの横方向の拡散に対して同等か、あるいは拡散が多くなり、ドットの横方向への拡散によるにじみに起因した画質劣化を防止できる。
【００４５】
すなわち、記録媒体へ吐出されたインクは、記録媒体へ浸透するとともに、インク滴径を広げていくが、上記関係式を満たすようにインク滴群のインク吐出量を規定し、インクの浸透量と、ドットの横方向つまり記録媒体上におけるインクの拡散とのバランスを考慮することで、確実にインクのにじみによる画質低下を防止することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
本発明の画像形成方法および画像形成装置に関する実施の一形態について、図１〜９を用いて説明すれば以下のとおりである。
【００４７】
図１および図２は、インクジェットプリンタ１０の要部構成を示し、このインクジェットプリンタ１０は、インク吐出手段としての印字ヘッド１およびインクタンク２を備えたインクキャリッジ５が、タイミングベルト６に連繋されてシャフト７に案内され、矢印Ａで示す主走査方向に往復移動し、１走査毎にシートＰ（記録媒体）に対して画像形成が行われるように構成されている。
【００４８】
その画像形成過程では、給紙トレイ１１から搬送されるシートＰがピックアップローラ１２、給紙ローラ１３によって、インクキャリッジ５とプラテン１４との間へ搬送され、リフィル能力（インクタンク２から印字ヘッド１のインク吐出部へインクを供給する能力）に応じて、印字ヘッド１がインクタンク２からインクの供給を受け、外部装置（図示省略）から受けた印字信号に応じて、印字ヘッド１の先端に設けられたインク吐出ノズル（図示省略）から、シートＰに対してインクを吐出しつつ主走査方向に印字走査がおこなわれる。
【００４９】
そして、１ラインの主走査が終了する毎にシートＰが所定のピッチずつシートＰの搬送方向（矢印Ｂ方向，副走査方向）に移動することで、シートＰに段階的に画像が形成されつつ、シートＰが排紙ローラ１５によって排出方向に搬送され、シートＰの後端が排紙ローラ１５から離れて、シートＰが排出トレイ１６に排出された時点で画像形成は終了する。なお、印字へツド１からのインク吐出工程の詳細については後述する。
【００５０】
図３は、インクジェットプリンタ１０の制御系統を示し、同図に示すように、ＣＰＵからなる制御部２０は、画像処理部２１、駆動系制御部２２、インターフェース部２３、メモリ２４を備え、外部装置（図示省略）からの印字コマンドおよび印字データＤ等の印字情報をインターフェース部２３を介して受信し、所定の画像形成をおこなうための制御をおこなう。
【００５１】
上述のメモリ２４は、ＲＯＭ（主記憶装置）およびＲＡＭ（一時記憶装置）で構成され、ＲＯＭは印字のための制御プログラムや各種テーブル類を予め格納し、ＲＡＭは主に印字データＤを一時的に格納する。
【００５２】
画像処理部２１は、外部から受けた印字信号に基づいて印字用（画像形成用）の画像処理をおこない、印字ヘッド１を駆動するヘッド駆動回路２５に制御信号を出力し、印字ヘッド１から吐出されるドット密度を切り替えるドット密度切り替え手段としても機能する。
【００５３】
駆動系制御部２２は、タイミングベルト７を作動させるキャリッジモータ２８を駆動するキャリッジ駆動回路２６、及び、給紙ローラ１３および排紙ローラ１４を作動させる用紙搬送モータ２９を駆動する用紙搬送駆動回路２７に制御信号を出力し、低濃度画像形成時から高濃度画像形成時への切り替え時には、印字ヘッド１のリフィル能力が上限値以下になるように主走査速度の設定を切り替える駆動系制御手段として機能する。
【００５４】
次いで、本インクジェットプリンタ１０による画像形成について、図４〜８を用いて説明すれば、以下の通りである。
図４には、画素に対してインクを吐出して形成されたドットを階調別に示している。なお、図４（ａ）〜（ｇ）に示すｄ１，ｄ２，ｄ３，…は、１画素内の同じ位置にインク滴を何滴吐出したかを示しており、例えば、ｄ３であれば、インク滴を１画素内の同じ位置に３滴吐出した画素を示しており、ｄｎではｎ滴吐出した画素を示す。
【００５５】
さらに、図４（ｈ）〜（ｏ）に示すｄｌ×３，ｄ１×２＋ｄ２，ｄ１×２＋ｄ３，…は、ｌ画素内の異なる位置にインク滴を何滴吐出したかを示しており、例えば、ｄｌ×２＋ｄ２は、１画素内にインク滴１滴のドットを２ヶ所、インク滴２滴のドットを１ヶ所に吐出した画素を示している。
【００５６】
本実施形態のインクジェットプリンタ１０は、図４（ａ）〜（ｏ）に示すように、画像形成時において、１画素内におけるインク滴のドット密度を変化させることで、階調制御を行うことができる。
【００５７】
例えば、図４（ａ）〜（ｇ）におけるインク滴のドット密度が３００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）であり、図４（ｈ）〜（ｏ）におけるインク滴のドット密度が、その倍の６００ｄｐｉとなるように、主走査単位で階調を上げていく過程でドット密度を切り替えることで、インク消費量の低減やにじみによる画質の低下防止を図ることができる。なお、１画素内の一箇所にインクを吐出してドット密度を切り替える場合の比較例（従来）を示す。
【００５８】
つまり、１主走査が終了後、副走査が開始されると、上記ドット密度の切り替えが行われる。これにより、主走査中にドット密度を切り替えた場合の速度変化による画質の劣化を防止し、主走査単位で高画質画像を形成できる。
【００５９】
ここで、上記の階調制御方法について、表１，表２および図５，図６を用いてより具体的に説明する。
まず、インクジェットプリンタ１０を「インク消費量低減モード（インク低消費モード）」に設定した場合には、表１に示すように、画素面積率を上げていくにしたがって階調も上げていくが、画素面積率が５１％以降の地点でドット密度を３００ｄｐｉから６００ｄｐｉへ切り替えることで、インク消費量を最小限に抑えることができる。
【００６０】
【表１】

【００６１】
つまり、画素面積率５０％よりも小さい地点、例えば、画素面積率４２％を切り替え地点として設定した場合には、ドット密度が画素面積率４２％になる高密度（図４（ｈ）〜（ｏ））のインク吐出量はないため、ドット密度が高密度の場合の最低の画素面積率５１％以上にしなくてはならない。
【００６２】
一方、画素面積率５０％より大きい地点を切り替え地点、例えば、画素面積率が７５％の地点を切り替え地点として設定した場合には、切り替え地点におけるドット密度が高密度のインク吐出量（ｌ５ｐＬ）よりも低密度のインク吐出量（２１ｐＬ）の方が多くなるため、インク吐出量を効果的に低減できないことになる。
【００６３】
よって、「インク消費量低減モード」に設定した場合には、ドット密度を高密度に切り替えた場合の最低のインク吐出量となるドット密度５０％付近（横二本線参照）に、切り替え地点を設定することで、最も効果的にインク消費量を低減できる。
【００６４】
図５は、「インク消費量低減モード」に設定した場合の、画素面積率とインク消費量との関係を示すグラフであり白抜きのマークは３００ＤＰＩモード、塗りつぶしのマークは６００ＤＰＩモードの吐出を示す。
【００６５】
「インク消費量低減モード」においては、図５に示すように、画素面積率１００％における最大のインク消費量は３６ｐＬとなっている。これを従来のインクジェットプリンタのように、１画素内の一箇所にインクを吐出して階調制御した場合には、表１の下部に参考として示すように、６６ｐＬ吐出することになるため、本実施形態のインクジェットプリンタ１０では大幅にインク消費量を低減できることが判る。
【００６６】
一方、インクジェットプリンタ１０を「高速印字モード」に設定した場合には、表２に示すように、最も画像形成速度が速くなるように、ドット密度の低密度から高密度への切り替え地点を決定している。具体的には、表２に横二本線で示すように、１画素の中心位置にインク滴を吐出してゆきドット面積が１画素の７８％に至った場合、つまり、隣接するドット同士が接する状態になった場合に、ドット密度を高密度へ切り替えている。
【００６７】
【表２】

【００６８】
ドット密度切り替え手段の切り替え地点を画素面積率７８％の地点としたのは、以下の理由による。すなわち、できるだけ高速で画像形成を行う上で画素面積率７８％よりも小さい切り替え地点を設けた場合には、印字速度が低下するドット密度が高密度になる範囲が広くなり高速化が図れなくなるからであり、画素面積率７８％よりも大きい切り替え地点を設けた場合には、画素面積からドット面積の一部がはみ出すため隣接するインクとのにじみ等の問題が発生するからである。
【００６９】
図６は、高速印字モードに設定した場合の、画素面積率とインク消費量との関係を示すグラフである。同グラフに示すように、高速印字モードにおいては、画素面積率７８％付近の７５％までは、白抜きのマークで示すように、３００ＤＰＩモードでキャリッジ速度５０８ｍｍ／ｓｅｃの高速印字を行い、画素面積率８１％以上では、塗りつぶしのマークで示すように、６００ＤＰＩモードでキャリッジ速度２０４ｍｍ／ｓｅｃとしインク消費量を抑制して濃度を確保すること画素面積率５０％から７８％までの領域の印字速度を２倍にして印字時間の短縮を図っている。
【００７０】
以上のように、本実施形態のインクジェットプリンタ１０によれば、ドット密度の低密度から高密度への切り替え地点を変化させることで、「インク消費量低減モード」と「高速印字モード」とを使い分けることができる。
【００７１】
図７は、上記の工程をフローチャートで示しており、まず、インクジェットプリンタ１０が印字指令を受けると印字動作が開始され、最初に、主走査毎にドット面積率が算出される。続いて、ドット面積率が所定の閾値α以下になった場合には３００ＤＰＩ（低密度）モードが採用され、上記閾値α以上になった場合には６００ＤＰＩ（高密度）モードが採用され、全データを印字し終わるまで上記主走査が繰り返されて画像形成が行われる。
【００７２】
なお、上記閾値αとは、上述した「インク消費量低減モード」や「高速印字モード」で固有の値であり、例えば、「インク消費量低減モード」では閾値αは５０％であり（表１参照）、「高速印字モード」では閾値αは７８％である（表２参照）。
【００７３】
また、本実施形態のインクジェットプリンタ１０において、ドット密度を低密度から高密度に切り替える場合には、単純にドット周波数が同一になるように主走査速度の設定を切り替えるのではなく、インクタンク２から印字ヘッド１へインクを供給するリフィル能力の上限値を超えないように設定を切り替えることがより好ましい。これにより、高密度時における主走査速度を低密度時における主走査速度の１／２以上に設定することができ画像形成効率を向上できる。
【００７４】
ところで、（インクの供給不足によりノズルからエアーを吸い込んでしまって吐出不良となることなく印字ヘッド１が正常にインクを吐出できる）リフィル能力を吐出周波数の上限値で示したインクリフィル周波数、例えばノズルピッチ３００ＤＰＩ、インク滴の体積３ｐＬの印字ヘッド１で吐出制御をおこなった時に、「インク消費量低減モード」の３００ＤＰＩ（低密度）モードでの階調Ｎｏ４（表１参照）の４滴でインク滴群を構成し、インク滴群周波数６ｋｐｐｓ、キャリッジ速度５０８ｍｍ／ｓｅｃで安定吐出が得られるヘッドにおいては、
ｌノズルあたりのインク消費量＝３ｐＬ×４滴×６ｋｐｐｓ（＝７２ｐＬ／ｓｅｃ）であるから、ｌノズル当りのインク供給能力は７２ｐＬ／ｓｅｃ以上である。
【００７５】
ここで、３００ＤＰＩの該印字ヘッド１を往復印字で６００ＤＰＩモードとし、階調Ｎｏｌ２の面積率１００％に吐出を行う時のインク滴群周波数Ｆｇとすると、
１ノズルあたりのインク消費量＝３ｐＬ×３滴×Ｆｇとなり、
キャリッジ速度を１／２の２０４ｍｍ／ｓｅｃ、インク滴群周波数を６ｋｐｐｓとした時のインク消費量は５４ｐＬ／ｓｅｃとなるから、充分余裕の有る吐出となる。
【００７６】
あるいは、インク滴群周波数は８ｋｐｐｓ、即ち、キャリッジ速度は１／２の１．３倍の３３８ｍｍ／ｓｅｃで駆動しても１ノズル当りのインク吐出量は前述階調Ｎｏ４と同量の７２ｐＬ／ｓｅｃであり、インク供給に何ら問題を生じることはない。
【００７７】
また、「高速印字モード」の３００ＤＰＩモードでの階調Ｎｏ７（表２参照）の７滴でインク滴群を構成し、インク滴群周波数６ｋｐｐｓ、キャリッジ速度５０８ｍｍ／ｓｅｃで安定吐出が得られるヘッドにおいては、
ｌノズルあたりのインク消費量＝３ｐＬ×７滴×６ｋｐｐｓ（＝１２６ｐＬ／ｓｅｃ）であるから、ｌノズル当りのインク供給能力はｌ２６ｐＬ／ｓｅｃ以上である。
【００７８】
ここで、往復印字、６００ＤＰＩモードで階調Ｎｏｌ２面積率１００％に吐出を行う時のインク滴群周波数はｌ４ｋｐｐｓ、すなわち、キャリッジ速度は１／２の２．３倍の５９２ｍｍ／ｓｅｃで駆動しても１ノズル当りのインク吐出量は前述階調Ｎｏ７と同量のｌ２６ｐＬ／ｓｅｃであり、インク供給に問題を生じることはない。
【００７９】
また、６００ＤＰＩの印字ヘッド１で３００ＤＰＩモードの時、ノズルを間引いて使用する場合においてもキャリッジ速度は１／２の１．１５倍の駆動でインク供給に何ら問題を生じない。
【００８０】
さらに、３ｐＬのインク滴を連続吐出したときのリフィル周波数が７０ｋｐｐｓであるとき、滴化周波数ｌ２５ｋｐｐｓ、インク滴群の繰り返し周波数６ｋｐｐｓにおけるインク滴群の最大滴数を７とすることにより、平均吐出周波数＝７×６ｋｐｐｓ＝４２ｋｐｐｓとなる。
【００８１】
すなわち、
（滴化周波数ｌ２５ｋｐｐｓ）＞（リフィル周波数７０ｋｐｐｓ）
＞（インク滴群周波数６ｋｐｐｓ）
とすることにより、インク供給不足を起こすことなく高速で且つ安定した印刷が可能となる。
【００８２】
また、本実施形態のインクジェットプリンタ１０における印字ヘッド１の先端に形成されたインクノズルのピッチが、画素密度ピッチ以上であることがより好ましい。これにより、できるだけインク吐出ノズルのピッチを粗く設定することで、低濃度画像形成時のようにドット密度が低い場合でも、インク吐出ノズルを間引いて画像形成する必要はなく、インク吐出ノズルを有効に利用できる。
【００８３】
そして、本実施形態のインクジェットプリンタ１０では、インク滴を吐出して形成したドットの直径をｄ（μｍ）、インク滴群のインク量をＶｐＬとすると、
ｄ≦２６．２×Ｌｎ（Ｖ）＋６．２………（１）
上記関係式（１）を満たすことがより好ましい。
【００８４】
この関係式（１）を満たすことで、ドットの厚み方向の拡散が、ドットの横方向の拡散に対して同等か、あるいは拡散が多くなり、ドットの横方向への拡散によるにじみに起因した画質劣化を防止できる。
【００８５】
すなわち、記録媒体へ吐出されたインクは、図９に示すように、記録媒体へ浸透するとともに、インク滴径を広げてゆき、上記関係式を満たすようにインク滴群のインク吐出量を規定し、インクの浸透量と、ドットの横方向つまり記録媒体上におけるインクの拡散とのバランスを考慮することで、確実にインクのにじみによる画質低下を防止できる。
【００８６】
ちなみに、ドットの実験式について説明すると、インク滴群体積をＶとすれば、紙面上のインク半球の直径Ｄは、下記（２）式で表すことができる。
【００８７】
Ｄ＝｛２Ｖ／（π／６）｝^1/3………（２）
ここで、用紙の厚みをｔ、空隙率をｋ、インク浸透深さをｈとした時には、下記（３）式が成立する。
【００８８】
（Ｖ／ｋ）＝（π／４）・（Ｄ＋ｈ）・ｈ………（３）
（３）式を満足するｈを収束計算により求め、浸透後のドット径ｄｈを下記（４）式により算出することができる。
【００８９】
ｄｈ＝Ｄ＋ｈ………（４）
なお、（４）式にてＤ＋２ｈとすると、算出値が過大になり実測値と整合しないため、上記のように、＋ｈとした。
【００９０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明は、以下の効果を奏する。
【００９１】
（１）画素濃度に応じて、吐出されるインクのドット密度を切り替えることにより、低濃度時にインクのリフィル追従可能な範囲でドット周波数を大きくして画像形成時間を短縮することができると共に、高濃度画像形成時にはドット密度を高めることにより、ドット密度の切り替えを行わずにインク吐出量の調整だけで階調制御する場合や、単に１画素を４つのドットに分割して画像形成を行う従来の画像形成方法による画像形成の場合と比較して、インクのにじみの抑制、インクの吸収時間の短縮等による高画質化とインク消費量の低減が可能になる。
【００９２】
（２）画素面積率がドット面積÷画素面積＝π／４＝７８％になった地点、すなわち、隣接して形成されたドットが連結した場合を切り替えの条件とすることにより、ドット密度を低密度から高密度へと切り替えるまでの幅を広くとることができるため、画像形成を高速化できる。
【００９３】
（３）画素面積率５０％を高密度化への切り替え条件とすることで、インクの消費量および吸収時間を効果的に削減することができる（インク消費量低減モード）。
【００９４】
（４）ドット密度の切り替えを副走査中に行うので、インクを吐出するインクヘッドの速度変化による画質低下を招くような不具合の発生を回避することができる。
【００９５】
（５）ドット密度切り替え手段により、画素濃度に応じて、インク吐出手段から吐出されるインクのドット密度を切り替えるので、低濃度時にインクのリフィル追従可能な範囲でドット周波数を大きくして画像形成時間を短縮することができると共に、高濃度画像形成時にはドット密度を高めることにより、ドット密度の切り替えを行わずにインク吐出量の調整だけで階調制御する場合や、単に１画素を４つのドットに分割して画像形成を行う従来の画像形成装置による画像形成の場合と比較して、インクのにじみの抑制、インクの吸収時間の短縮等による高画質化とインク消費量の低減が可能になる。
【００９６】
（６）ドット密度切り替え手段が、画素面積率が７８％を境界線としてドット密度を切り替えるので、画素面積率がドット面積÷画素面積＝π／４＝７８％になった地点、すなわち、隣接して形成されたドットが連結した場合を切り替えの条件とすることにより、ドット密度を低密度から高密度へと切り替えるまでの幅を広くとることができるため、画像形成を高速化できる。
【００９７】
（７）ドット密度切り替え手段が、画素面積率が５０％以上になった場合にドット密度を切り替えるので、インクの消費量および吸収時間を効果的に削減することができる。
【００９８】
（８）ドット密度切り替え手段が、ドット密度の切り替えを副走査中に行うので、インク吐出手段の速度変化による画質低下を招くような不具合の発生を回避することができる。
【００９９】
（９）駆動系制御手段により、低濃度画像形成時から高濃度画像形成時への切り替え時には、インク吐出手段のリフィル能力が上限値以下になるように、主走査速度の設定を切り替えるので、例えば、高濃度画像形成時におけるドット密度が、低濃度画像形成時におけるドット密度の２倍である場合でも、高濃度画像形成時における主走査速度を、低濃度画像形成時における主走査速度の１／２以上の速度にできる。よって、単にドット周波数を同一にする主走査速度を設定するよりも、画像形成速度を高速化できる。
【０１００】
（１０）記録媒体上に形成されるインク滴群の形成される周波数が、インクのリフィル周波数よりも小さく、かつインク滴の吐出周波数がインクのリフィル周波数よりも大に設定されるので、インク供給不足を起こすことなく高速で且つ安定した印刷が可能となる。
【０１０１】
（１１）上記インク吐出手段に設けられたインク吐出ノズルのピッチが、画素密度ピッチ以上になるように形成されているので、できるだけインク吐出ノズルのピッチを粗く設定することで、低濃度画像形成時のようにドット密度が低い場合でも、インク吐出ノズルを間引いて画像形成する必要はなく、インク吐出ノズルを有効に利用できる。
【０１０２】
（１２）ドットの直径をｄ（μｍ）、インク滴群のインク量をＶｐＬ（ピコリットル）とした場合に、
ｄ≦２６．２×Ｌｎ（Ｖ）＋６．２………（１）
上記関係式（１）を満たすので、ドットの厚み方向の拡散が、ドットの横方向の拡散に対して同等か、あるいは拡散が多くなり、ドットの横方向への拡散によるにじみに起因した画質劣化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタの斜視図である。
【図２】同インクジェットプリンタの断面図である。
【図３】同制御系統ブロック図である。
【図４】同インクドットを階調別に表した説明図である。
【図５】同インク低消費モードにおける画素面積率に対するインク消費量の変化を示すグラフである。
【図６】同高速印字モードにおける画素面積率に対するインク消費量の変化を示すグラフである。
【図７】同印字工程を説明するためのフローチャートである。
【図８】同インク吐出量に対するインク滴径、浸透深さ、浸透後のドット径の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１−インク吐出手段
２１−ドット密度切り替え手段
２２−駆動系制御手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming method and an image forming apparatus such as an ink jet printer that performs image formation by ejecting a plurality of ink droplets, and in particular, gradation control is performed by switching the dot density of ink droplets according to the image density. The present invention relates to an image forming method and an image forming apparatus that can be performed.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, inkjet printers that perform image formation by ejecting ink onto a recording medium such as paper have been used. In such an ink jet printer, one dot is formed by ejecting one drop of ink into one pixel. In recent years, the density of the pixel is adjusted by ejecting several drops of ink to the same location in the pixel of the recording medium. A gradation control method is employed.
[0003]
However, in the conventional ink jet printer, in general color printing, printing is performed by superimposing yellow, magenta, and cyan colors, but there is a problem in that the inks mix with each other or flow out.
[0004]
In order to solve such problems, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-197831 discloses a method for shortening the time required to absorb ink onto a recording medium when several drops of ink are ejected in one pixel. For this reason, a color jet ink recording method employing a multi-drop method in which black is divided into four dots and recorded after color ink base printing is disclosed.
[0005]
In the color jet ink recording method described in the above publication, the dot diameters on the recording paper are uniform for the four colors of black ink and color ink, and there are problems in image formation such as ink flow and bleeding at the time of color mixing. It is possible to obtain a sharp and clear image in which no occurrence occurs.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, although the conventional color jet ink recording method as described above adopts a multi-drop method and can form an image without inflow or bleeding at the time of color mixing, in the gradation control method, in particular, gradation control. At the same time, it has not been possible to achieve both higher printing speed and lower ink consumption.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an image forming method such as an ink jet printer capable of ensuring high density, preventing bleeding, and shortening the ink absorption time on paper while maintaining the printing speed. It is another object of the present invention to provide an image forming apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, means for achieving the above-described object are configured as follows.
[0009]
(1) In an image forming method in which gradation control is performed by forming each dot on a recording medium by a group of ink droplets formed by continuously ejecting a plurality of ink droplets, in pixels formed by the dots The dot density is set to a large value when forming an image having a predetermined density or higher than the dot density at the time of low density image formation.
[0010]
In this method, by switching the dot density of the ejected ink according to the pixel density, it is possible to increase the dot frequency within a range where the ink can be refilled at a low density and to shorten the image formation time. When forming a high-density image, by increasing the dot density, gradation control is performed only by adjusting the ink discharge amount without switching the dot density, or image formation is performed by simply dividing one pixel into four dots. Compared with the case of image formation by a conventional image forming method, it is possible to improve image quality and reduce ink consumption by suppressing ink bleeding and shortening ink absorption time.
[0011]
(2) The dot density is switched using a pixel area ratio of 78% as a boundary line.
[0012]
In this method, the dot density is obtained by setting a point where the pixel area ratio becomes dot area / pixel area = π / 4 = 78%, that is, a case where adjacent dots are connected to each other as a switching condition. Can be widened from low density to high density, so that image formation can be speeded up.
[0013]
That is, when the dot density is switched from low density to high density, the image forming speed is slowed down, so by providing a switching point from low dot density to high density where the pixel area ratio is as high as possible, The image forming speed can be improved (high-speed image forming mode).
[0014]
It should be noted that the dot density switching point is the point where the pixel area ratio is 78% because the dot density is set when a switching point smaller than the pixel area ratio of 78% is provided for image formation as fast as possible. This is because the range in which the density is increased is widened and the speed cannot be increased. When a switching point larger than the pixel area ratio of 78% is provided, a part of the dot area protrudes from the pixel area. This is because problems such as blurring occur.
[0015]
(3) The dot density is switched when the pixel area ratio becomes 50% or more.
[0016]
In this method, the ink consumption and the absorption time can be effectively reduced (ink consumption reduction mode) by setting the pixel area ratio 50% as a condition for switching to high density.
[0017]
That is, when a point smaller than 50% of the pixel area ratio is set as the switching point, the ink density is low at the switching point, and the ink ejection amount at the low density is smaller than the ink ejection amount at the high density. The amount cannot be reduced effectively.
[0018]
On the other hand, when a point where the pixel area ratio is greater than 50% is set as the switching point, on the contrary, the dot density at the switching point is higher in the low-density ink discharge amount than in the high-density ink discharge amount. The ink discharge amount cannot be effectively reduced.
[0019]
Therefore, when the ink consumption reduction mode is set, the ink consumption can be reduced most effectively by setting the switching point to 50%.
[0020]
Further, as described above, by setting the dot density switching to any one of the above conditions, the high-speed image forming mode and the ink consumption reduction mode can be properly used as necessary.
[0021]
(4) The dot density is switched during sub-scanning.
[0022]
In this method, when the dot density is switched during the main scanning, the image quality is deteriorated due to the change in the speed of the ink head that discharges the ink. By performing the switching, it is possible to prevent the occurrence of the above problems.
[0023]
(5) An ink ejection unit that continuously ejects a plurality of ink droplets is provided, and gradation control is performed by forming each dot on a recording medium by a group of ink droplets formed by the ink ejection unit. The image forming apparatus includes a dot density switching unit that sets the dot density to a large value when forming an image having a predetermined density or higher with respect to the dot density at the time of low density image formation with respect to the pixels formed by the dots. It is characterized by.
[0024]
In this configuration, by switching the dot density of the ink ejected from the ink ejecting means in accordance with the pixel density, the dot frequency is increased within a range where the ink can be refilled at a low density, thereby shortening the image formation time. In addition, when forming a high density image, the dot density is increased so that gradation control is performed only by adjusting the ink discharge amount without switching the dot density, or one pixel is simply divided into four dots. Compared to the case of image formation by a conventional image forming apparatus that performs image formation, it is possible to suppress ink bleeding and improve image quality and reduce ink consumption by shortening the ink absorption time.
[0025]
(6) The dot density switching means switches the dot density with a pixel area ratio of 78% as a boundary line.
[0026]
In this configuration, the dot density is obtained by setting a point where the pixel area ratio becomes dot area / pixel area = π / 4 = 78%, that is, a case where adjacent dots are connected to each other as a switching condition. Can be widened from low density to high density, so that image formation can be speeded up.
[0027]
That is, when the dot density is switched from low density to high density, the image forming speed is slowed down, so by providing a switching point from low dot density to high density where the pixel area ratio is as high as possible, The image forming speed can be improved (high-speed image forming mode).
[0028]
The switching point of the dot density switching means is the point where the pixel area ratio is 78%. In order to form an image as fast as possible, when a switching point smaller than the pixel area ratio 78% is provided, This is because the range in which the density becomes high is widened, and it is impossible to increase the speed. When a switching point larger than the pixel area ratio 78% is provided, a part of the dot area protrudes from the pixel area. This is because problems such as bleeding with the ink to be generated occur.
[0029]
(7) The dot density switching means switches the dot density when the pixel area ratio becomes 50% or more.
[0030]
In this configuration, the ink consumption and the absorption time can be effectively reduced (ink consumption reduction mode) by setting the pixel area ratio of 50% as a condition for switching to high density.
[0031]
That is, when a point smaller than 50% of the pixel area ratio is set as the switching point, the ink density is low at the switching point, and the ink ejection amount at the low density is smaller than the ink ejection amount at the high density. The amount cannot be reduced effectively.
[0032]
On the other hand, when a point where the pixel area ratio is greater than 50% is set as the switching point, on the contrary, the dot density at the switching point is higher in the low-density ink discharge amount than in the high-density ink discharge amount. The ink discharge amount cannot be reduced effectively.
[0033]
Therefore, when the ink consumption reduction mode is set, the ink consumption can be reduced most effectively by setting the switching point to 50%.
[0034]
As described above, by setting the switching of the dot density switching means to any one of the above conditions, the high-speed image forming mode and the ink consumption reduction mode can be used properly.
[0035]
(8) The dot density switching means switches the dot density during sub-scanning.
[0036]
In this configuration, if the switching by the dot density switching unit is performed during the main scanning, the image quality is deteriorated due to the change in the speed of the ink discharging unit, but the switching of the dot density is performed when the sub scanning is performed. By performing the above, the occurrence of the above problems can be prevented.
[0037]
(9) Drive system control means for switching the setting of the main scanning speed is provided so that the refill capability of the ink ejection means is less than or equal to the upper limit value when switching from low density image formation to high density image formation. It is characterized by.
[0038]
In this configuration, for example, even when the dot density at the time of high density image formation is twice the dot density at the time of low density image formation, the main scanning speed at the time of high density image formation is the same as that at the time of low density image formation. The speed can be at least half the main scanning speed. Therefore, it is possible to increase the image forming speed rather than simply setting the main scanning speed with the same dot frequency.
[0039]
(10) The frequency at which the ink droplet group formed on the recording medium is formed is set lower than the ink refill frequency, and the ink droplet ejection frequency is set higher than the ink refill frequency. Features.
[0040]
In this configuration, the ink refill frequency indicating the upper limit frequency that can be normally discharged without causing defective discharge due to air being sucked from the nozzle due to insufficient ink supply, for example, 3 pL ink droplets are continuously discharged by a head with a nozzle pitch of 300 DPI. When the refill frequency at this time is 70 kpps, the maximum droplet number of the ink droplet group at the drop frequency of 1.25 kpps and the ink droplet group repetition frequency of 6 kpps is 7, the average ejection frequency = 7 × 6 kpps = 42 kpps.
That is,
(Droplet frequency 125 kpps)> (refill frequency 70 kpps)
> (Ink droplet group frequency 6 kpps)
Thus, high-speed and stable printing can be performed without causing insufficient ink supply.
[0041]
(11) The pitch of the ink discharge nozzles provided in the ink discharge means is formed to be equal to or greater than the pixel density pitch.
[0042]
In this configuration, by setting the pitch of the ink discharge nozzles as coarse as possible, even when the dot density is low as in the case of low density image formation, it is not necessary to thin out the ink discharge nozzles to form an image. It can be used effectively.
[0043]
(12) When the dot diameter is d (μm) and the ink amount of the ink droplet group is VpL (picoliter),
d ≦ 26.2 × Ln (V) +6.2 (1)
The above relational expression (1) is satisfied.
[0044]
In this configuration, when the above relational expression is satisfied, the diffusion in the thickness direction of the dots is equal to the diffusion in the horizontal direction of the dots, or the diffusion is increased, resulting from bleeding due to the diffusion of the dots in the horizontal direction. Image quality deterioration can be prevented.
[0045]
That is, the ink ejected to the recording medium penetrates into the recording medium and expands the ink droplet diameter, but the ink ejection amount of the ink droplet group is defined so as to satisfy the above relational expression, Considering the balance between the lateral direction of the dots, that is, the diffusion of the ink on the recording medium, it is possible to reliably prevent the image quality from being deteriorated due to the ink bleeding.
[0046]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment relating to an image forming method and an image forming apparatus of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0047]
FIG. 1 and FIG. 2 show the main configuration of an ink jet printer 10. The ink jet printer 10 includes an ink carriage 5 including a print head 1 and an ink tank 2 as ink ejection means, which are connected to a timing belt 6. Guided by the shaft 7 and reciprocally moved in the main scanning direction indicated by an arrow A, an image is formed on the sheet P (recording medium) for each scanning.
[0048]
In the image forming process, the sheet P conveyed from the sheet feeding tray 11 is conveyed between the ink carriage 5 and the platen 14 by the pickup roller 12 and the sheet feeding roller 13, and is refilled (from the ink tank 2 to the print head 1. The print head 1 is supplied with ink from the ink tank 2 in accordance with the ability to supply ink to the ink discharge section of the ink discharge unit, and is applied to the tip of the print head 1 in accordance with a print signal received from an external device (not shown). Print scanning is performed in the main scanning direction while ejecting ink onto the sheet P from an ink ejection nozzle (not shown) provided.
[0049]
Each time the main scanning of one line is completed, the sheet P is moved by a predetermined pitch in the conveyance direction (arrow B direction, sub-scanning direction) of the sheet P, so that an image is formed on the sheet P stepwise. Then, when the sheet P is conveyed in the discharge direction by the paper discharge roller 15, the rear end of the sheet P is separated from the paper discharge roller 15, and the sheet P is discharged to the discharge tray 16, the image formation is completed. The details of the ink ejection process from the print head 1 will be described later.
[0050]
FIG. 3 shows a control system of the inkjet printer 10. As shown in FIG. 3, the control unit 20 including a CPU includes an image processing unit 21, a drive system control unit 22, an interface unit 23, and a memory 24. Print information from print command (not shown) and print information such as print data D are received via the interface unit 23, and control for performing predetermined image formation is performed.
[0051]
The above-described memory 24 includes a ROM (main storage device) and a RAM (temporary storage device). The ROM stores a control program for printing and various tables in advance, and the RAM mainly stores print data D temporarily. To store.
[0052]
The image processing unit 21 performs image processing for printing (for image formation) based on a print signal received from the outside, outputs a control signal to a head drive circuit 25 that drives the print head 1, and discharges from the print head 1. It also functions as dot density switching means for switching the dot density.
[0053]
The drive system control unit 22 drives a carriage motor 26 that drives the carriage motor 28 that operates the timing belt 7, and a paper transport drive circuit 27 that drives a paper transport motor 29 that operates the paper feed roller 13 and the paper discharge roller 14. Function as drive system control means for switching the setting of the main scanning speed so that the refill capability of the print head 1 is less than or equal to the upper limit value when switching from low density image formation to high density image formation. To do.
[0054]
Next, image formation by the inkjet printer 10 will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 shows dots formed by ejecting ink to pixels according to gradation. In addition, d1, d2, d3,... Shown in FIGS. 4A to 4G indicate how many ink droplets are ejected at the same position in one pixel. A pixel in which three droplets are ejected at the same position in one pixel is shown, and dn indicates a pixel in which n droplets are ejected.
[0055]
Further, dl × 3, d1 × 2 + d2, d1 × 2 + d3,... Shown in FIGS. 4H to 4O indicate how many ink droplets are ejected at different positions in one pixel. dl × 2 + d2 indicates a pixel in which one dot of ink droplet is ejected in two locations and two dots of ink droplet are ejected in one location in one pixel.
[0056]
As shown in FIGS. 4A to 4O, the inkjet printer 10 of the present embodiment can perform gradation control by changing the dot density of ink droplets in one pixel during image formation. it can.
[0057]
For example, the dot density of the ink droplets in FIGS. 4A to 4G is 300 dpi (dot per inch), and the dot density of the ink droplets in FIGS. As described above, by switching the dot density in the process of increasing the gradation in the main scanning unit, it is possible to reduce the ink consumption and prevent the image quality from being deteriorated due to the blur. A comparative example (conventional) in the case of switching the dot density by discharging ink to one place in one pixel is shown.
[0058]
That is, when the sub-scan is started after one main scan is completed, the dot density is switched. Thereby, it is possible to prevent deterioration in image quality due to a speed change when the dot density is switched during main scanning, and to form a high-quality image in units of main scanning.
[0059]
Here, the above-described gradation control method will be described more specifically with reference to Tables 1 and 2 and FIGS. 5 and 6.
First, when the inkjet printer 10 is set to the “ink consumption reduction mode (ink low consumption mode)”, as shown in Table 1, the gradation is increased as the pixel area ratio is increased. The ink consumption can be minimized by switching the dot density from 300 dpi to 600 dpi at a point where the pixel area ratio is 51% or later.
[0060]
[Table 1]

[0061]
That is, when a point smaller than the pixel area ratio of 50%, for example, a pixel area ratio of 42% is set as the switching point, the dot density becomes a high density at which the pixel area ratio is 42% (FIG. 4 (h) to (o). Since there is no ink discharge amount of ()), the minimum pixel area ratio when the dot density is high must be 51% or more.
[0062]
On the other hand, when a point where the pixel area ratio is greater than 50% is set as the switching point, for example, a point where the pixel area ratio is 75% is set as the switching point, the dot density at the switching point is higher than the high-density ink discharge amount (15 pL). However, since the low-density ink discharge amount (21 pL) increases, the ink discharge amount cannot be effectively reduced.
[0063]
Therefore, when the “ink consumption reduction mode” is set, the switching point is set near the dot density of 50% (see the horizontal double line), which is the lowest ink discharge amount when the dot density is switched to high density. By doing so, the ink consumption can be reduced most effectively.
[0064]
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the pixel area ratio and the ink consumption when the “ink consumption reduction mode” is set. The white mark indicates ejection in the 300 DPI mode, and the filled mark indicates ejection in the 600 DPI mode. .
[0065]
In the “ink consumption reduction mode”, as shown in FIG. 5, the maximum ink consumption at a pixel area ratio of 100% is 36 pL. When the gradation is controlled by ejecting ink to one place in one pixel as in a conventional ink jet printer, 66 pL is ejected as shown in the lower part of Table 1. It can be seen that the ink consumption can be significantly reduced in the inkjet printer 10 of the embodiment.
[0066]
On the other hand, when the inkjet printer 10 is set to the “high-speed printing mode”, as shown in Table 2, the switching point from the low density of the dot density to the high density is determined so that the image forming speed is the fastest. ing. Specifically, as shown by horizontal double lines in Table 2, when an ink droplet is ejected to the center position of one pixel and the dot area reaches 78% of one pixel, that is, adjacent dots touch each other. When the state is reached, the dot density is switched to a high density.
[0067]
[Table 2]

[0068]
The reason why the switching point of the dot density switching means is the point where the pixel area ratio is 78% is as follows. That is, when a switching point smaller than the pixel area ratio of 78% is provided in forming an image as fast as possible, the range in which the dot density at which the printing speed is reduced becomes high is widened, and the speed cannot be increased. This is because when a switching point larger than the pixel area ratio of 78% is provided, a part of the dot area protrudes from the pixel area, causing problems such as bleeding with adjacent ink.
[0069]
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the pixel area ratio and the ink consumption when the high-speed printing mode is set. As shown in the graph, in the high-speed printing mode, up to 75% near the pixel area ratio of 78%, as indicated by white marks, high-speed printing is performed at a carriage speed of 508 mm / sec in the 300 DPI mode, and the pixel area When the rate is 81% or more, as shown by the filled mark, the carriage speed is set to 204 mm / sec in the 600 DPI mode, the ink consumption is suppressed, and the density is ensured. The printing speed of the area from the pixel area ratio 50% to 78% is set. The printing time is shortened by double.
[0070]
As described above, according to the inkjet printer 10 of the present embodiment, the “ink consumption reduction mode” and the “high-speed printing mode” are selectively used by changing the switching point of the dot density from low density to high density. be able to.
[0071]
FIG. 7 is a flowchart showing the above steps. First, when the ink jet printer 10 receives a print command, a print operation is started. First, a dot area ratio is calculated for each main scan. Subsequently, when the dot area ratio becomes equal to or less than a predetermined threshold value α, a 300 DPI (low density) mode is adopted, and when the dot area ratio becomes equal to or more than the threshold value α, a 600 DPI (high density) mode is adopted. The main scanning is repeated until printing is completed, and image formation is performed.
[0072]
The threshold value α is a value unique to the “ink consumption reduction mode” and the “high-speed printing mode” described above. For example, the threshold value α is 50% in the “ink consumption reduction mode” (Table 1). In the “high-speed printing mode”, the threshold value α is 78% (see Table 2).
[0073]
Further, in the inkjet printer 10 of the present embodiment, when the dot density is switched from low density to high density, the setting of the main scanning speed is not simply switched so that the dot frequencies are the same, but from the ink tank 2. It is more preferable to switch the setting so as not to exceed the upper limit of the refill capability for supplying ink to the print head 1. Thereby, the main scanning speed at the high density can be set to 1/2 or more of the main scanning speed at the low density, and the image forming efficiency can be improved.
[0074]
By the way, the ink refill frequency indicating the refill capability by the upper limit value of the discharge frequency (for example, the nozzle) (the print head 1 can normally discharge the ink without sucking air from the nozzle due to insufficient ink supply and causing no discharge failure) When ejection control is performed with the print head 1 having a pitch of 300 DPI and a volume of ink droplets of 3 pL, ink droplets with 4 drops of gradation No. 4 (see Table 1) in the 300 DPI (low density) mode of the “ink consumption reduction mode” In a head that constitutes a group and can stably discharge at an ink droplet group frequency of 6 kpps and a carriage speed of 508 mm / sec,
Since the ink consumption per l nozzle = 3 pL × 4 drops × 6 kpps (= 72 pL / sec), the ink supply capacity per l nozzle is 72 pL / sec or more.
[0075]
Here, when the print head 1 of 300 DPI is set to the 600 DPI mode by reciprocating printing, and the ink droplet group frequency Fg is used when discharging is performed with the area ratio of gradation Nol 2 being 100%,
Ink consumption per nozzle = 3 pL × 3 drops × Fg
Since the ink consumption is 54 pL / sec when the carriage speed is 1/2 (204 mm / sec) and the ink droplet group frequency is 6 kpps, the ejection has a sufficient margin.
[0076]
Alternatively, even when the ink droplet group frequency is 8 kpps, that is, the carriage speed is driven at 338 mm / sec which is 1.3 times 1/2, the ink discharge amount per nozzle is 72 pL / sec which is the same amount as the gradation No. 4 described above. Therefore, no problem occurs in the ink supply.
[0077]
Further, in a head in which an ink droplet group is composed of 7 droplets of gradation No. 7 (see Table 2) in the 300 DPI mode of the “high-speed printing mode”, and stable ejection can be obtained at an ink droplet group frequency of 6 kpps and a carriage speed of 508 mm / sec. Is
Since the ink consumption per l nozzle = 3 pL × 7 drops × 6 kpps (= 126 pL / sec), the ink supply capacity per l nozzle is l26 pL / sec or more.
[0078]
Here, the ink droplet group frequency when reciprocating printing and ejection at a gradation Nol2 area ratio of 100% in 600 DPI mode is driven at 14 kppps, that is, the carriage speed is driven at 592 mm / sec, which is 2.3 times 1/2. However, the ink discharge amount per nozzle is l26 pL / sec, which is the same amount as that of the gradation No. 7, and there is no problem in ink supply.
[0079]
Further, even when the 600 DPI print head 1 is in the 300 DPI mode and the nozzles are thinned out, the carriage speed is driven to 1.15 times 1/2, which causes no problem in ink supply.
[0080]
Further, when the refill frequency when 3 pL ink droplets are continuously ejected is 70 kpps, the average ejection frequency is set to 7 by setting the maximum droplet number of the ink droplet group at a dropletization frequency of l25 kpps and a repetition frequency of the ink droplet group of 7 kpps. = 7 × 6 kpps = 42 kpps.
[0081]
That is,
(Dropping frequency l25 kpps)> (Refill frequency 70 kpps)
> (Ink droplet group frequency 6 kpps)
Thus, high-speed and stable printing can be performed without causing insufficient ink supply.
[0082]
In addition, it is more preferable that the pitch of the ink nozzles formed at the tip of the print head 1 in the inkjet printer 10 of the present embodiment is equal to or greater than the pixel density pitch. As a result, by setting the pitch of the ink discharge nozzles as coarse as possible, even when the dot density is low as in the case of low density image formation, it is not necessary to thin out the ink discharge nozzles to form an image, and the ink discharge nozzles are effectively used. Available.
[0083]
And in the inkjet printer 10 of this embodiment, when the diameter of the dot formed by ejecting the ink droplet is d (μm) and the ink amount of the ink droplet group is VpL,
d ≦ 26.2 × Ln (V) +6.2 (1)
It is more preferable to satisfy the relational expression (1).
[0084]
By satisfying this relational expression (1), the diffusion in the thickness direction of the dots is equal to the diffusion in the horizontal direction of the dots, or the diffusion is increased, and the image quality is caused by the bleeding due to the diffusion of the dots in the horizontal direction. Deterioration can be prevented.
[0085]
That is, as shown in FIG. 9, the ink ejected onto the recording medium penetrates into the recording medium and expands the ink droplet diameter, thereby defining the ink ejection amount of the ink droplet group so as to satisfy the above relational expression. Considering the balance between the ink penetration amount and the lateral direction of the dots, that is, the diffusion of the ink on the recording medium, it is possible to reliably prevent the image quality from being deteriorated due to ink bleeding.
[0086]
Incidentally, the empirical formula of dots will be described. If the ink droplet group volume is V, the diameter D of the ink hemisphere on the paper surface can be expressed by the following formula (2).
[0087]
D = {2V / (π / 6)} ^1/3 ……… (2)
Here, when the paper thickness is t, the porosity is k, and the ink penetration depth is h, the following equation (3) is established.
[0088]
(V / k) = (π / 4) · (D + h) · h (3)
H satisfying the expression (3) can be obtained by convergence calculation, and the dot diameter dh after permeation can be calculated by the following expression (4).
[0089]
dh = D + h (4)
If D + 2h in the equation (4), the calculated value becomes excessive and does not match the actual measured value, so it was set to + h as described above.
[0090]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, the present invention has the following effects.
[0091]
(1) By switching the dot density of the ejected ink according to the pixel density, it is possible to increase the dot frequency within a range where the ink can be refilled at a low density, thereby shortening the image formation time. In the case of density image formation, by increasing the dot density, gradation control is performed only by adjusting the ink discharge amount without switching the dot density, or when one pixel is simply divided into four dots to form an image. Compared to the image formation by the image forming method, it is possible to improve the image quality and reduce the ink consumption by suppressing ink bleeding and shortening the ink absorption time.
[0092]
(2) The dot density is reduced by setting the point where the pixel area ratio becomes dot area / pixel area = π / 4 = 78%, that is, the case where adjacent dots are connected to each other as a switching condition. Since it is possible to widen the range of switching from density to high density, it is possible to speed up image formation.
[0093]
(3) By setting a pixel area ratio of 50% as a condition for switching to high density, it is possible to effectively reduce ink consumption and absorption time (ink consumption reduction mode).
[0094]
(4) Since the dot density is switched during the sub-scanning, it is possible to avoid the occurrence of a problem that causes a reduction in image quality due to a change in the speed of the ink head that ejects ink.
[0095]
(5) Since the dot density switching means switches the dot density of the ink ejected from the ink ejection means in accordance with the pixel density, the dot frequency is increased within a range where the ink can be refilled at a low density, and the image formation time is increased. In the case of high density image formation, the dot density is increased, so that gradation control is performed only by adjusting the ink discharge amount without switching the dot density, or simply changing one pixel to four dots. Compared with the case of image formation by a conventional image forming apparatus that forms an image in a divided manner, it is possible to suppress ink bleeding and improve the image quality and reduce the ink consumption by shortening the ink absorption time.
[0096]
(6) Since the dot density switching means switches the dot density with a pixel area ratio of 78% as a boundary line, a point where the pixel area ratio becomes dot area ÷ pixel area = π / 4 = 78%, that is, adjacent. By setting the case where dots formed in this way are connected as a switching condition, it is possible to widen the dot density from low density to high density, so that image formation can be speeded up.
[0097]
(7) Since the dot density switching means switches the dot density when the pixel area ratio becomes 50% or more, the ink consumption and the absorption time can be effectively reduced.
[0098]
(8) Since the dot density switching unit switches the dot density during the sub-scanning, it is possible to avoid the occurrence of a problem that causes the image quality to deteriorate due to the speed change of the ink ejection unit.
[0099]
(9) When switching from low density image formation to high density image formation by the drive system control means, the setting of the main scanning speed is switched so that the refill capability of the ink ejection means is below the upper limit value. Even when the dot density at the time of high density image formation is twice the dot density at the time of low density image formation, the main scanning speed at the time of high density image formation is set to 1 / of the main scanning speed at the time of low density image formation. Two or more speeds can be achieved. Therefore, it is possible to increase the image forming speed rather than simply setting the main scanning speed with the same dot frequency.
[0100]
(10) Since the frequency at which the ink droplet group formed on the recording medium is formed is set lower than the ink refill frequency and the ink droplet ejection frequency is set higher than the ink refill frequency, ink supply High-speed and stable printing is possible without causing a shortage.
[0101]
(11) Since the pitch of the ink ejection nozzles provided in the ink ejection means is formed to be equal to or greater than the pixel density pitch, by setting the pitch of the ink ejection nozzles as coarse as possible, when forming a low density image Even when the dot density is low, it is not necessary to thin out the ink discharge nozzles to form an image, and the ink discharge nozzles can be used effectively.
[0102]
(12) When the dot diameter is d (μm) and the ink amount of the ink droplet group is VpL (picoliter),
d ≦ 26.2 × Ln (V) +6.2 (1)
Since the relational expression (1) is satisfied, the diffusion in the thickness direction of the dots is equal to the diffusion in the horizontal direction of the dots, or the diffusion is increased, and the image quality is deteriorated due to the bleeding due to the diffusion of the dots in the horizontal direction. Can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an ink jet printer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of the ink jet printer.
FIG. 3 is a block diagram of the same control system.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the ink dots by gradation.
FIG. 5 is a graph showing a change in ink consumption with respect to a pixel area ratio in the same ink low consumption mode.
FIG. 6 is a graph showing a change in ink consumption with respect to a pixel area ratio in the high-speed printing mode.
FIG. 7 is a flowchart for explaining the printing process.
FIG. 8 is a graph showing changes in ink droplet diameter, penetration depth, and dot diameter after penetration for the same ink discharge amount.
[Explanation of symbols]
1-Ink ejection means
21-dot density switching means
22-drive system control means

Claims (12)

記録媒体上の主走査方向に順に複数のドットを形成し、各ドットの階調制御を複数のインク滴を連続的に吐出して形成されたインク滴群により行うようにした画像形成方法において、
所定濃度より低い濃度で画像形成を行う際には、前記記録媒体上の一定面積の領域である画素当たりの、形成可能なドット数の上限値を表すドット密度が所定値になるように設定し、前記所定濃度より高い濃度で画像形成を行う際には、前記ドット密度が前記所定値よりも大きくなるように設定することを特徴とする画像形成方法。In an image forming method in which a plurality of dots are formed in order in the main scanning direction on a recording medium , and gradation control of each dot is performed by an ink droplet group formed by continuously ejecting a plurality of ink droplets .
When image formation is performed at a density lower than a predetermined density, the dot density representing the upper limit of the number of dots that can be formed per pixel, which is a certain area on the recording medium, is set to a predetermined value. The image forming method, wherein when the image is formed at a density higher than the predetermined density , the dot density is set to be larger than the predetermined value . 第１の所定濃度で前記ドット密度を切り替える第１のモードと、前記第１の所定濃度と異なる第２の所定濃度で前記ドット密度を切り替える第２のモードとを備える請求項１に記載の画像形成方法。The image according to claim 1, comprising: a first mode in which the dot density is switched at a first predetermined density; and a second mode in which the dot density is switched at a second predetermined density different from the first predetermined density. Forming method. 前記第１の所定濃度は５０％であり、前記第２の所定濃度は７８％である請求項２に記載の画像形成方法。The image forming method according to claim 2, wherein the first predetermined density is 50% and the second predetermined density is 78%. 前記濃度を、１回の主走査におけるインク付着可能面積に対するインク付着面積の割合として求め、この濃度に基づく前記ドット密度の切り替えを、前記主走査方向に垂直な副走査方向への走査時に行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成方法。The density is obtained as a ratio of the ink adhering area to the ink adhering area in one main scanning, and the dot density is switched based on the density at the time of scanning in the sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction. The image forming method according to claim 1, wherein: 複数のインク滴を連続的に吐出するインク吐出手段を備え、記録媒体上の主走査方向に順に複数のドットを形成し、各ドットの階調制御を複数のインク滴を連続的に吐出して形成されたインク滴群により行うようにした画像形成装置において、
所定濃度より低い濃度で画像形成を行う際には、前記記録媒体上の一定面積の領域である画素当たりの形成可能なドット数の上限値を表すドット密度が所定値になるように設定し、前記所定濃度より高い濃度で画像形成を行う際には、前記ドット密度が前記所定値より大きくなるように設定するドット密度切り替え手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。Equipped with ink ejecting means that ejects a plurality of ink droplets continuously, forms a plurality of dots in order in the main scanning direction on the recording medium, and controls the gradation of each dot by ejecting a plurality of ink droplets continuously In the image forming apparatus configured to perform with the formed ink droplet group ,
When performing image formation at a density lower than a predetermined density, the dot density representing the upper limit of the number of dots that can be formed per pixel, which is a certain area on the recording medium, is set to a predetermined value. wherein when an image is formed at a predetermined concentration higher density, an image forming apparatus wherein the dot density and a dot density switching means is set to be greatly than the predetermined value. 前記ドット密度切り替え手段が第１の所定濃度で前記ドット密度を切り替える第１のモードと、前記ドット密度切り替え手段が前記第１の所定濃度と異なる第２の所定濃度で前記ドット密度を切り替える第２のモードとを備える請求項５に記載の画像形成装置。 A first mode in which the dot density switching means switches the dot density at a first predetermined density; and a second mode in which the dot density switching means switches the dot density at a second predetermined density different from the first predetermined density. And an image forming apparatus according to claim 5. 前記第１の所定濃度は５０％であり、前記第２の所定濃度は７８％である請求項６に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 6, wherein the first predetermined density is 50% and the second predetermined density is 78% . 前記濃度は、１回の主走査におけるインク付着可能面積に対するインク付着面積の割合であり、前記ドット密度の切り替えを、前記主走査方向に垂直な副走査方向への走査時に行うことを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。 The density is a ratio of an ink adhering area to an ink adhering area in one main scanning, and the dot density is switched at the time of scanning in the sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction. The image forming apparatus according to claim 5. 前記ドット密度を低い所定値から高い所定値へ切り替える時に、主走査速度の設定を切り替える駆動系制御手段を設けるとともに、前記インク吐出手段における吐出能力の設定を切り替えてリフィル能力を満足するようにした請求項５ないし８のいずれかに記載の画像形成装置。Sometimes the Ru switches the dot density from a low predetermined value to high have predetermined values, Rutotomoni provided a drive system control means for switching the setting of the main scanning speed, to satisfy the refill ability to switch the setting of the discharge capacity in the ink discharge means the image forming apparatus according to any one of 5 claims were to 8. 記録媒体上に形成されるインク滴群の形成される周波数が、インクのリフィル周波数よりも小さく、かつインク滴の吐出周波数がインクのリフィル周波数よりも大となるように設定することを特徴とする請求項５ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。  The frequency at which the ink droplet group formed on the recording medium is formed is set to be lower than the ink refill frequency, and the ink droplet ejection frequency is set to be higher than the ink refill frequency. The image forming apparatus according to claim 5. 前記インク吐出手段に設けられたインク吐出ノズルのピッチは、画素密度ピッチ以上となるように形成されていることを特徴とする請求項５ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置。  The image forming apparatus according to claim 5, wherein a pitch of ink discharge nozzles provided in the ink discharge unit is formed to be equal to or greater than a pixel density pitch. ドットの直径をｄ（μｍ）、インク滴群のインク量をＶ（ｐＬ：ピコリットル）、インク滴群のインク量Ｖの自然対数をＬｎ（Ｖ）とすると、
ｄ≦２６．２×Ｌｎ（Ｖ）＋６．２………（１） 上記関係式（１）を満たすことを特徴とする請求項５ないし１１のいずれかに記載の画像形成装置。When the dot diameter is d (μm), the ink amount of the ink droplet group is V (pL: picoliter) , and the natural logarithm of the ink amount V of the ink droplet group is Ln (V) ,
d ≦ 26.2 × Ln (V) +6.2 (1) The image forming apparatus according to claim 5, wherein the relational expression (1) is satisfied.

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