JPH08230177A - 画像印刷制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリントヘッドの温度および画像密度の双方
を考慮し、印刷モードとインク噴射率を最適に制御して
高画質の印刷を行う。 【解決手段】 プリントヘッド近傍のプリンタ内部温度
と、印刷画像密度の双方に基づいて、熱インクジェット
プリンタを用いた画像印刷を制御する。印刷に先立っ
て、プリントヘッドの温度を推定し、記憶した印刷デー
タから画像密度を検出する。検出した温度条件に基づい
て、シングルパス１００％カバー印刷モードかダブルパ
スチェッカーボード印刷モードのいずれかが選択され
る。また、検出された画像密度に基づいて、プリントヘ
ッドのインク噴射率が設定される。このような制御によ
って、高温条件下や高密度の画像の場合でも、高画質の
印刷画像を提供し、インクジェットの噴射ミスを回避す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像印刷制御方法に
関し、特に記憶した画像のデータに基づいて、プリンタ
ヘッドを有するインクジェットプリンタでの画像印刷を
制御する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体インク記録装置では、インクを所定
のパターンで基盤に付着させることによって基盤上に画
像を形成する。液体インク印刷装置のひとつに熱インク
ジェットプリンタがある。感熱インクジェットプリンタ
は、一列に並んだ複数のノズルを有するプリンタヘッド
を使用してインク微滴を記録媒体上に噴射する。このよ
うな感熱インクジェット装置は、室温で最適なインクド
ットサイズになるように設計されているが、周囲の温度
が上昇するとインクドットが大きくなり、隣接するイン
クドロップが重なり合ってしまう。液体インクドットが
重なり合うと、滲みや霞みなどの画像劣化を引き起こ
し、印刷後画像が濃く又は太くなり過ぎる。また、高温
ではインクジェットは空気を取り入れやすくなり、ジェ
ットの噴射が間欠的になり、画質に影響を及ぼす。特に
噴射タイミングがずれると、実線領域での粒子が荒くな
る。したがって、鮮明で正確な画像を得るために温度上
昇が生じた条件下でもインクドロップサイズの増大を防
ぎ、一定のドロップサイズを保つことが望ましい。

【０００３】ドロップサイズを低減する方法として、ツ
ーパス（two passes）方式を用いたチェッカーボード印
刷モードでインクジェットのプリントヘッドを操作し、
各印刷スワース（帯上の列）ごとに偶奇交互のパターン
で必要なドットを噴射する方法がある。この印刷モード
では、左から右へ印刷する場合、プリントヘッドが印刷
媒体を横切って移動するにつれ、奇数ジェット、偶数ジ
ェット、奇数ジェット・・・と交互のパターンでひとつ
おきのジェットが同時にインクを噴射し、右から左へ印
刷する場合は偶数ジェット、奇数ジェット、偶数ジェッ
ト・・・と交互にインクを噴射する。従って、各ジェッ
トは、プリントヘッドが印刷媒体上を横切る各パスで１
ドットおきにインクを発射することになる。このような
チェッカーボード印刷モードの利点は、各ジェットは１
ドットおきにだけインクを発射すればよいので、インク
ジェットのノズルにインクを充填する時間を２倍にでき
る点である。更に、１ドットおきにインクを噴射するこ
とによって、カートリッジによるインクの需要供給を半
分に削減できる。インク充填時間の延長とインクの需要
供給の削減によって、インクの噴射ミスが低減する。更
に、一回の噴射パスで斜めに隣接する画素だけがインク
微粒で満たされるので、インクがまだ浮いた状態でも隣
接する画素領域でインクドットの重なり合いがなく、ド
ットのぶれを防ぐことができる。液体インクの印刷のチ
ェッカーボード印刷モードでのドット配置は、リン（Li
n)らの米国特許第4,748,453 号に開示される。ここで
は、印刷媒体の性質に基づいたチェッカーボード印刷モ
ードで印刷し、吸収力の低い基盤に印刷するときも画像
のぶれを防ぐ。

【０００４】チェッカーボード印刷モードの選択が好ま
しい別の理由として、印刷画像の密度が高く極めて近い
間隔でのドット配置が要求される場合に画像のぶれが生
じるので、チェッカーボード印刷モードでインクレット
の重なり合いを避けるという点がある。画像密度に基づ
いてチェッカーボード印刷モードを使用する例は、タカ
キ(Tasaki)らの米国特許第5,237,344 号に開示される。
また、チェッカーボード印刷モードを適切に使用してよ
り正確なドット配置を予測するために、カツカワ(Katsu
kawa) の米国特許第4,653,940 号では、画像密度とプリ
ントヘッドの推定温度の双方を使用している。

【０００５】液体インク記録装置でインクドロップのサ
イズを制御するもうひとつの方法として、インクドロッ
プレットを基盤上に噴射する速度（周波数）を変える方
法がある。インクジェットのプリンタヘッドで、プリン
トヘッドからのインクドロップレットの噴射率を低減す
るか、あるいは記録ヘッドの走査速度を下げることによ
って周波数を変えることができる。温度上昇の際にドロ
ップレットの噴射周波数を変更する印刷装置はいくつか
考案されており、たとえば、ホーキンス(Hawkins) の米
国特許第5,300,968 号、ワタナベ(Watanebe)らの米国特
許第5,172,142号、ヤノ(Yano)らの米国特許第5,166,699
号などに開示される通りである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなドットサイズを制御する従来の解決法では、適切
な印刷モードを選択するのに複雑かつ高価な方法が必要
である。実際のプリントヘッドの温度と画像密度の双方
を考慮した、シンプルで費用をおさえた方法はまだ提案
されていない。例えば、ドットのサイズを制御する上記
方法のいくつかは、基盤の構造に基づいた印刷モード選
択、あるいは推定温度や湿度といった特定の環境条件に
基づいたモードを選択を含む。一方、インク微粒の噴射
周波数を制御する方法は、印刷画像の密度にのみ基づく
ものであり、温度上昇の際に生じる問題については言及
していない。従って、ドットのサイズを効果的に制御し
て温度上昇の場合にも高画質の印刷画像を維持できる、
シンプルで低コストの制御方法が望まれる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑みて、本発
明の目的は、画像形成過程でのインクドットサイズを制
御するシンプルで低コストの方法を提供することにあ
る。

【０００８】本発明の別の目的は、高画質で正確な画像
の再生を確実にできる印刷方法の提供にある。

【０００９】プリンタ温度の上昇や異なる画像密度に応
じたドットサイズの制御も、本発明の目的である。

【００１０】これらの目的を達成するために本発明は、
インクジェットプリンタを用いた画像印刷を画像の記憶
データに基づいて制御する方法を提供する。この方法
は、インクジェットプリンタの内部温度を検出するステ
ップと、印刷される記憶画像の密度を検出するステップ
と、検出した温度と密度に基づいて、シングルパス１０
０％カバー印刷モードとダブルパスチッカーボード印刷
モードとのいずれか一方の印刷モードを選択するステッ
プとを含む。

【００１１】本発明の目的はさらに、インクジェットプ
リントヘッドを用い、画像データに基づいて画像を印刷
する方法によっても達成される。この方法は、プリント
ヘッドの内部温度を検出するステップと、画像の密度を
検出するステップと、前記検出した温度と密度に基づい
て、自動的にプリントヘッドのインク微粒噴射速度を設
定するステップと、前記設定された噴射速度で画像を印
刷するステップとを含む。

【００１２】さらに、本発明の実施態様では、上記目的
を達成するのに適切なインクジェットプリンタを提供す
る。このインクジェットプリンタはプリントヘッドを有
し、印刷される画像に対応する印刷データを記憶するメ
モリと、プリンタの中で前記プリンタヘッドに隣接する
部分の内部温度を検出する温度センサと、前記記憶され
たプリントデータから印刷される画像の密度を求める密
度検出器とを備える。前記メモリ、温度センサ、および
密度検出器にコントローラを接続し、シングルパス印刷
モードとダブルパス印刷モードのいずれか一方を自動的
に選択し、かつ、検出した温度と密度に基づいてプリン
トヘッドのインク噴射速度を自動的に設定する。コント
ローラには印刷メカニズムが連結しており、記憶された
印刷データに基づいて、選択された印刷モードとプリン
トヘッドの設定インク噴射速度で画像を印刷する。

【００１３】本発明の方法および装置を用い、周囲の温
度に基づいて印刷モードを切り替えることによってイン
クドットのサイズを制御する。印刷モードはまた、イン
ク噴射周波数を変えることによって、またはチェッカー
ボード印刷手法を用いることによっても切り換え可能で
ある。所定の温度を越えると、チェッカーボード印刷モ
ードが選択される。所定温度内で高密度画像を印刷する
場合は、インク噴射率（速度）を低減する。このよう
に、温度上昇時や高密度画像印刷時に、印刷モードを変
えるだけでインクのスループット（噴射量）を下げるこ
とができる。この方法は特別に複雑な手法や装置への追
加費用を必要としない。

【００１４】本発明のその他の目的、効果は、図面を参
照して以下の実施形態から一層明確になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）以下で、プリントヘッドを有する熱
インクジェットプリンタを用いた印刷装置に適用するも
のとして本発明を詳細に述べてゆくが、本発明がプロッ
タやファクシミリなど、その他の印刷装置にも適用可能
であることはいうまでもない。

【００１６】図１は、印刷装置１０の主要構成要素を示
す図であり、ＣＰＵ１２、印刷機構１４、および温度セ
ンサ１６を含む。ＣＰＵ１２はマイクロプロセッサまた
はこれと同等の装置であり、メモリ１８、密度検出器２
０、印刷コントローラ２２を含む。ＣＰＵ１２はまた、
標準的なプリンタ制御装置と操作パネルのインターフェ
イスを含む。ＣＰＵ１２は、紙送りモータやキャリッジ
駆動モータのような種々のモータを制御する。メモリ１
８は印刷される画像のプリントデータを記憶し、制御プ
ログラムを記憶するＲＯＭと、プリントデータなど多様
なデータを一時記憶するＲＡＭと、を含む。プリントデ
ータは、ＯＮ／ＯＦＦ画素のアレイで記憶されることが
好ましい。密度検出器２０は、メモリ１８に記憶された
プリントデータから印刷される画像の密度を検出するよ
うに設計される。画像密度検出の詳細については後述す
る。印刷コントローラ２２は、密度検出器２０で検出し
た密度と、温度センサ１６で検出した温度と、に基づい
て印刷機構１４を制御する。

【００１７】印刷機構１４は、一列に並んだ複数のノズ
ルを有する熱インクジェットプリントへッドであること
が望ましい。各ノズルは従来の方法でレジスタによって
作動され、ノズルからインク微粒が噴射する。プリント
ヘッドはキャリッジによって支えられ、印刷媒体に向か
い合うように配向されている。キャリッジとプリントヘ
ッドは、プリントコントローラの指示にしたがって、ノ
ズルからインク微粒（またはドット）を噴射しながら印
刷媒体を横切って移動する。プリントヘッドの各パスは
スワス（swath ：帯状の列）と呼ばれるドットパターン
を印刷する。各スワスはそれぞれインクジェットプリン
トヘッドのひとつのパスを表わし、複数のラスタを含
む。ラスタはスワスに沿って移動するインクジェットを
表わす。本実施形態では、プリントヘッドは縦に並んだ
１２８個のインクジェットを有し、すなわち１スワスに
１２８のラスタを含むことになる。

【００１８】温度センサ１６はプリンタ内の温度、特に
プリントヘッド近傍の温度を計るために設置される。周
知の温度センサであればどのようなものでもよい。温度
センサ１６を用いる目的は、プリントヘッドの温度推定
値を安価に測定するためである。通常プリンタヘッドの
温度測定には、キャリッジアセンブリへの印刷回路基盤
（ＰＣＢ）の追加、キャリッジリボンケーブルへのワイ
ヤの追加、あるいはキャリッジとメインロジックボード
ＰＣＢへの接続リードの追加を必要とし、追加コストが
直接かかってくる。本発明の発明者は、メインＰＣＢに
直接搭載したサーミスタから周囲の大気温度を測定し、
サーミスタから補正係数を減算することによって、プリ
ントヘッドの温度推定が妥当に求められることを発見し
た。例えば、補正係数が７℃でサーミスタでの測定温度
が３７℃だとすると、プリントヘッドの概算温度は３０
℃（３７−７＝３０）になる。

【００１９】次に、本発明が適用された印刷装置１０の
作用について説明する。温度センサ１６でプリントヘッ
ド近傍の温度を検出し、シングルパス１００％カバー完
全印刷モードと、ダブルパスチェッカーボード印刷モー
ドのいずれかを各スワスの開始時に選択する。印刷モー
ドの選択に関しては以下で詳細に説明する。シングルパ
ス１００％カバー印刷モードはインクジェットプリンタ
における典型的な標準印刷モードであり、１度のパスに
よって印刷スワス全体を印刷する（すなわち、そのパス
に含まれるラインのデータを全て記録媒体に印刷す
る）。したがって、コントローラからのプリントデータ
に基づいて単一のパスで所望のドットすべてを記録媒体
上に配置する。一方、ダブルパスチェッカーボード印刷
モードは各印刷スワスに２つのパスを使用する。例え
ば、左から右への印刷パスでは、コントローラからのプ
リントデータに基づいて、プリントヘッドが印刷スワス
に沿って移動するにつれて奇数ジェット、偶数ジェッ
ト、奇数ジェット・・・というパターンで交互にジェッ
トからインクを噴射する。逆方向、すなわちプリントヘ
ッドが右から左に移動する時は、偶数ジェット、奇数ジ
ェット、偶数ジェット・・・というパターンで交互にジ
ェットからインクを発射する。これにより、各スワスで
隣接し合うドットは別々のパスで記録媒体上に噴射され
ることになり、不鮮明さ又はインクの混合を防ぐことが
できる。チェッカーボード印刷では、１度のパスで各ジ
ェットがインクを１ドットおきに噴射するので、それぞ
れのインクジェットは通常の２倍の長さのインク補充時
間を持つことができる。また、奇数ジェット、偶数ジェ
ット、・・・と１つおきのジェットが交互にインクを噴
射するので、カートリッジからのインクの補給が半分で
済む。チェッカーボードパターンでのインクジェット噴
射の実験観察結果によると、このような印刷モードで
は、噴射していないジェットに充分なインク補給時間を
与えてノズルへの空気の注入を防止することにより、良
好な状態で次の噴射に備えることができる。

【００２０】本実施形態による温度に基づいた印刷モー
ドの切り替えに加えて、印刷される画像の密度を決定
し、その密度に応じて印刷方法を制御することもでき
る。密度検出は、スワスの画素を数える基本的な方法を
始め色々な方法で行われ得るが、インク濃度の高い領域
となるスワッス内の画素密集領域を考慮した密度検出方
法が好ましい。したがって本実施形態では、まずブロッ
クごとの画像密度を走査して画素密集領域を検出する方
法を使用して、画像密度を決定する。

【００２１】図２は、印刷モードおよび噴射率を選択す
るための各工程を示すフローチャートである。図２に示
すように、ステップＳ１で印刷データを記憶する。次い
で、温度センサ１６を使ってステップＳ２でプリントヘ
ッド近傍の実際温度を検出する。検出温度が所定の温度
より高い場合（正常周囲温度を約３０℃に設定）、ステ
ップＳ３に進み、ダブルパスチェッカーボードモードを
選択する。所定温度以上の場合は、さらにステップＳ４
で標準ドロップレット噴射率を設定する。通常は、標準
噴射率は６．０ｋＨｚである。ステップＳ８で、選択さ
れた印刷モードと設定噴射率とに基づいて、印刷コント
ローラ２２から印刷の指示を受けた印刷機構１４が印刷
を行う。ステップＳ２で検出温度が周囲温度以下である
場合、ステップＳ５に進み、シングルパスモードを選択
する。このモードでは、ステップＳ６で画像の密度を検
出する。画像密度が高くなければステップＳ４で標準イ
ンク噴射率に設定し、ステップＳ８で画像を印刷する。
ステップＳ６で画像密度が高いと判定された場合は、ス
テップＳ７に進んでインク噴射率を標準値より低い率に
下げる（例えば６．０ｋＭｚから４．５ｋＨｚに低
減）。その後ステップＳ８で画像を印刷する。従って、
高温の場合にも画像密度が高い場合にもプリントヘッド
の出力を低減して調節できるので、上述したような画質
低下を回避することができる。

【００２２】本実施形態では、検出温度と画像密度に基
づく印刷モードおよび噴射率の選択が行われる。表１
は、異なる温度および密度での印刷周波数と印刷モード
の選択例を示しており、本実施形態では表１に従って選
択が行われる。

【００２３】

【表１】 検出温度が通常大気温度（約３０℃）を上回り、ドット
サイズの増大を引き起こすような場合は、自動的にダブ
ルパスチェッカーボード印刷モードを選択し、個々のイ
ンクジェットにおけるインクのスループットを低減す
る。このような印刷モードの切り替えにより、複雑なハ
ードウェアや回路を必要とせずに高温での印刷時におけ
る問題をシンプルかつ安価に解決できる。温度が通常温
度（約３０℃）もしくはそれ以下の場合は、シングルパ
ス１００％カバー印刷モードをまず選択し、その後、画
像密度に基づいて適切な噴射率に設定する。密度が低い
と判定された場合、標準インク噴射率（例えば約６．０
ｋＭｚ）が選択される。すなわち、検出温度が大気温度
より高い場合と、検出温度が大気温以下でかつ画像密度
が高くないと判定された場合に、標準インク噴射率を用
いる。一方、検出温度が大気温以下で画像密度が高い場
合は、インク噴射率が標準噴射率からそれより低い周波
数（例えば４．５ｋＭｚ）に変更される。

【００２４】本実施形態では、しきい温度を３０℃に設
定し、標準インク噴射率を６ｋＭｚに、低減された噴射
率を４．５ｋＭｚに設定しているが、もちろんその他の
しきい温度とインク噴射率に設定することもできる。

【００２５】画像密度を検出する良好な方法では、デー
タアレイをフィルタリングし、そのアレイの連続するブ
ロック群を検出して、各ブロックでのＯＮ画素の最大数
を決定する。基本的に画像密度は、スワス内の任意の２
次元領域を満たす画素の最大数によって決定される。ス
ワスとは、プリントヘッドの１度のパスで形成される帯
状のデータ列である。スワスを横切って移動するプリン
トヘッド上の各インクジェットはラスタを生成する。ラ
スタはすなわち、スワス内の印刷されたデータラインで
ある。

【００２６】図３に示すように、画像密度を検出するた
めに、本実施形態ではフィルタはラスタベースでラスタ
ごとに印刷データを解析する。ラスタベースのフィルタ
リング方法で画像密度を検出するときは、まずスワス内
の最上列のラスタを表わす印刷データアレイの左端から
ウィンドウを形成する。ウィンドウサイズはｎ×１（ｎ
は整数）であるが、本実施形態ではｎ＝４８であるのが
好ましい。ただし、便宜上わかりやすくするために図３
に示すようにｎ＝５として説明をすすめる。まずｎ×１
のウィンドウ（図では５×１のウィンドウ）を最上列の
ラスタの左端に形成し（このウィンドウを太い実線で示
す）、ウィンドウ内のＯＮ画素の数を数える。その後、
図で点線で示すようにウィンドウを右にずらす。ウィン
ドウの移動は、図３に示すように１画素分だけ右にずら
してもよいし、それ以上の画素間隔（例えば８画素分）
で動かしてもよい。ここでも同じくウィンドウ内のＯＮ
画素の数を数える。ウィンドウがラスタの終点にくるま
でアレイを横切りながらこの処理を繰り返し、ウィンド
ウ内で検出されたＯＮ画素の最大値を記録する。同様の
処理手順を残りのラスタに対しても行う。例えば、縦一
列に１２８個のインクジェットを有する印刷ヘッドで
は、ひとつのスワスに１２８のラスタを生成し、各ラス
タ内の任意のｎ×１ウィンドウの最大ＯＮ画素数を表わ
す１２８個数の最大値を記録する。これらの値は、図４
に示すようにデータアレイとして記憶される。縦一列に
１２８個のジェットを有するインクジェットの場合は、
最大数のデータアレイは１×１２８となる。

【００２７】次に、上述のようにして求めた最大数のア
レイに最上部から下に向けて第２のウィンドウを形成す
る。このウィンドウサイズは１ｘｍである。本実施形態
では、ｍ＝４８であるのが好ましいが、説明の都合上、
図４に示すように、ｍ＝５とする。最上部に形成した第
２のウィンドウ内で全データの平均値を計算する。その
後、１ｘｍのウィンドウを下方にずらし、各ウィンドウ
ごとに平均値を計算する。すべての計算値から最大平均
値を求める。この最大平均値が、このスワスでの最大画
像密度を表わす。 （第２の実施形態）次に、本発明が適用される印刷装置
１０についての第２の実施形態について説明する。本実
施形態は、画像密度を検出する場合にカラム方式で印刷
データを解析するものである。なお、本実施形態におい
て、第１実施形態と同一部分には同一の符号を付し、詳
細な説明を省略する。

【００２８】図５に示すように、本実施形態でもスワス
としての印刷データアレイの左上端にウィンドウを形成
するが、このウィンドウサイズはｐ×１２８である（１
２８は縦一列のインクジェットの数）。本実施形態では
ｐ＝４８であるのが好ましいが、説明の関係上ｐ＝４と
する。ｐの値が小さすぎると、操作時に、２行にわたる
小さな文字なのか、１行だけの大きな文字なのかを見分
けるのが難しい。ｐが４８より大きくなるのも好ましく
ない。ｐが４８より大きくなると、散乱したドットのパ
ターンなのか、狭い領域に密集したドットなのかを見分
けるのがずっと困難になる。

【００２９】本実施形態で画像密度を検出するには、ま
ずｐ×１２８のウィンドウ内にあるトータルのＯＮ画素
の数を数える。ウィンドウを右に移して、同じくＯＮ画
素の合計を数える。この際、ウィンドウを８画素ごとに
インクリメントすると、密度検出と記録されたビット情
報への対応にかかる時間を削減できて好ましいが、解像
度を上げるために１画素ごとの移動でもよい。ｐ×１２
８のウィンドウがスワスの右端にたどり着くまでこのプ
ロセスを繰り返す。そしてウィンドウ内のＯＮ画素の最
大値を決定する。

【００３０】上記密度検出の例は左から右へ読まれる従
来のデータアレイと関連して述べてきたが、この方法は
右から左、上から下、下から上に読まれるデータアレイ
にも適用できる。

【００３１】以上本発明を実施形態に基づいて述べてき
たが、これに限定されず、本発明の範囲内で多様な変更
やバリエーションが可能である。

【００３２】

【発明の効果】本発明のドットサイズ制御方法によれ
ば、プリントヘッドの温度と画像密度の双方を考慮し、
プリントヘッドの温度に基づいた印刷モードを切り替え
と、画像密度に基づいたインク噴射率の調整を行うこと
によって、シンプルかつ低コストでドットサイズの適切
な制御が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用する印刷装置の主要構成要素を示
す概略ブロック図である。

【図２】本発明の実施形態にかかる印刷モード選択方法
のフローチャートである。

【図３】画像密度を検出する印刷データアレイの図であ
り、ラスタに沿ったウィンドウ形成を示す図である。

【図４】最大画素密度を求めるために、図３で各ラスタ
ごとに得たＯＮ画素の最大値を縦に並べたカラムにおい
て、縦方向のウィンドウを形成して各ウィンドウ内の平
均値から最大値を求める方法を示す図である。

【図５】画像密度を検出する第２の実施形態を説明する
ための印刷データアレイの図であり、１２８×ｐのウィ
ンドウ形成を示す図である。

【符号の説明】

１０ 印刷装置 １２ ＣＰＵ １４ 印刷機構 １６ 温度センサー １８ メモリ ２０ 密度検出器 ２２ 印刷コントローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記憶した画像のデータに基づいて、プリ
   ンタヘッドを有するインクジェットプリンタでの画像印
   刷を制御する方法において、 インクジェットプリンタの内部温度を検出するステップ
   と、 印刷される記憶画像の密度を検出するステップと、 検出した温度および画像密度に基づいて、シングルパス
   １００％カバー印刷モードとダブルパスチッカーボード
   印刷モードとのいずれか一方の印刷モードを選択するス
   テップと、 を含む画像印刷制御方法。