JP2000127371A - インクジェット記録装置およびインクジェット記録方法 - Google Patents

インクジェット記録装置およびインクジェット記録方法

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JP2000127371A
JP2000127371A JP10306192A JP30619298A JP2000127371A JP 2000127371 A JP2000127371 A JP 2000127371A JP 10306192 A JP10306192 A JP 10306192A JP 30619298 A JP30619298 A JP 30619298A JP 2000127371 A JP2000127371 A JP 2000127371A
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electrothermal
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ink jet
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督 岩崎
Naoji Otsuka
尚次 大塚
Saiji Yamada
財士 山田
Minoru Teshigahara
稔 勅使川原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリアル型インクジェット記録装置における
吐出インク滴の主滴部から分かれる尾引き部による印字
品位の低下を防止する。 【解決手段】 1つのノズルに対応して設けられる前方
ヒータおよび後方ヒータそれぞれによるヒートタイミン
グに所定時間の差を設けることによって、吐出インク滴
が主滴部と尾引き部に分かれて飛翔するときのこれらの
間の速度差を小さくし、これにより、主滴部と尾引き部
により記録媒体上に形成されるインクドットの形状をよ
り円に近いものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置およびインクジェット記録方法に関し、詳しくは
1つのインク吐出口に対応してそれぞれ独立して駆動可
能な複数の電気熱変換素子が設けられた記録ヘッドを用
いるインクジェット記録装置およびインクジェット記録
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】インク吐出口に連通したインク流路内に
それぞれが独立して駆動可能な複数の電気熱変換素子を
有するインクジェット記録ヘッドやこの記録ヘッドを用
いた記録装置が本願人によって提供されている。このよ
うな記録ヘッドは、それぞれのインク流路内に互いに独
立して駆動可能な例えば2つの電気熱変換素子を有し、
これらの電気熱変換素子を駆動することによって発生す
る熱エネルギーによりインクに気泡を生じさせその圧力
によってインクを吐出するものである。そして、画像の
低濃度部を記録するときは1つの電気熱変換素子を駆動
することによって吐出されるインク滴で画像を形成し、
また、高濃度部のときは2つの電気熱変換素子を駆動す
ることによって吐出されるインク滴で画像を形成するこ
とにより、より多階調の記録を行ない、写真画質の画像
形成を可能としている。また、この記録装置では、文字
等の画像を形成する場合には2つの電気熱変換素子を駆
動して吐出されるインク滴で画像を形成するため、比較
的大ドットで画像を形成することができ、これにより、
比較的低い解像度の記録と同様、高速な画像記録を行っ
ている。
【0003】また、以上のような各インク流路に複数の
電気熱変換素子を設けたものに関し、流路内の2つの電
気熱変換素子の駆動による発泡タイミングを変えること
によりインクの吐出量を変調させ階調記録を行うことが
特開昭55−132259号公報に開示されている。
【0004】さらに、2つの電気熱変換素子の発泡タイ
ミングを微小な量ずらして吐出の安定化を図る駆動手段
が、本願発明者により特開平10−071718号公報
において開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、記録媒
体に対して記録ヘッドを相対的に往復移動させながら記
録(記録走査)を行うシリアルスキャン型のインクジェ
ット記録装置であって、上述のような複数の電気熱変換
素子を駆動してインク吐出を行う装置では、例えばイン
ク吐出量が異なる複数のインク吐出モードを持つ場合
に、次のような問題を生じることがある。
【0006】吐出量が最小となるインク吐出モードにお
いて適切な着弾精度を得る為には、吐出速度が所定値以
上、例えば約8m/sec以上であることが望しく、そ
のための一構成として、吐出口の断面積をある程度小さ
くすることが考えられる。一方、このような小さな断面
積の吐出口を有する記録ヘッドにおいて、この1つの吐
出口に対応して設けられる複数の電気熱変換素子をすべ
て同時に駆動させる場合には、比較的大きな吐出速度、
例えば約18m/sec程度となる。また、この場合の
飛翔インク滴の形状は図1における「同時ヒート」で示
される形状になる。すなわち、複数の電気熱変換素子を
同時に駆動する場合には、特に顕著に吐出インクでは主
滴部とそれに引きずられた形で吐出する尾引き部の速度
が大きく、また、それらの速度差も比較的大きくなる。
このような形状のインク滴が吐出される記録ヘッドを記
録媒体に対して走査させながら記録を行うシリアルスキ
ャン型の記録装置では、例えば図2(a)に示すインク
ドットが形成される。なお、図2において、矢印は記録
ヘッドの走査方向を示し、また、大きいドットは主滴部
で形成されたドット、小さいドットが尾引き部で形成さ
れたドットをそれぞれ示す。
【0007】このように主滴部によるドットと尾引き部
によるドットが相互にずれて形成される原因について図
3を用いて説明する。図3は記録ヘッドにおける主滴部
および尾引き部についてそれぞれの吐出と記録媒体上の
着弾位置を説明する図である。図において、記録ヘッド
は矢印Vcrの方向に速度Vcrで移動する。また、記
録媒体と記録ヘッドの吐出口の距離はdとする。主滴部
の吐出速度をVm、記録媒体の垂直方向に対する吐出角
度をθ、記録媒体上で主滴部が吐出を開始した位置から
それが着弾した位置までのヘッド移動方向の距離をDm
とする。一方、この場合に、尾引き部の吐出角度もθで
あるが、吐出開始位置から着弾位置までのヘッド移動方
向の距離および吐出速度は異なり、これらをそれぞれD
tおよびVtとする。また、主滴部が吐出口から吐出し
てから尾引き部が吐出口から離れるまでの時間をΔTd
とすると、主滴部が吐出口から吐出してから尾引き部が
吐出口から離れるまでの間に記録ヘッドが移動する距離
ΔDdは、 ΔDd=Vcr×ΔTd (1) となる。
【0008】以上において、主滴部の吐出開始から着弾
するまでの時間Tmは、 Tm=d/(Vm×cosθ) (2) となる。また、距離Dmは Dm=(Vcr+Vm×sinθ)×Tm (3) となり、式(2)および(3)から、 Dm=d×(Vcr/Vm+sinθ)/cosθ (4) となる。記録媒体上で、尾引き部の吐出開始位置から着
弾位置までのヘッド移動方向の距離Dtも同様にして、 Dt=d×(Vcr/Vt+sinθ)/cosθ (5) となる。
【0009】以上により、主滴部と尾引き部それぞれの
着弾点の間の距離ΔDは、 ΔD=Dt+(ΔDd−Dm) (6) となり、式(1)、式(4)、式(5)および式(6)から、 ΔD=Vcr×{(d/Vt−d/Vm)/cosθ+ΔTd}(7) となる。
【0010】この式より、次のことがわかる。
【0011】記録ヘッドの移動速度が大きいほどΔDは
大きくなる。また、(d/Vt−d/Vm)の項より、
主滴部と尾引き部の飛翔時間の差が大きいほどΔDは大
きくなる。すなわち、主滴部と尾引き部の吐出速度差か
大きいとΔDは大きくなる。さらに、記録媒体と記録ヘ
ッドの吐出口の距離dは大きいほど大きくなる。
【0012】なお、吐出角度θが|θ|<15[de
g]程度の場合、(1<)1/cosθ<1.04であ
るから、吐出方向の影響は通常無視することができる。
本発明者の測定例によれば、複数の電気熱変換素子(以
下、単に「ヒータ」ともいう)を同時に駆動した場合、 Vm=18m/sec Vt=8m/sec ΔTd=28μsec θ=15deg であった。この場合、記録ヘッドを移動速度Vcr=
0.508m/secで移動させ、記録媒体と記録ヘッ
ドの吐出口の距離をd=1.9mmとして記録を行う
と、 ΔD=81μm となる。
【0013】ドット密度が360dpiの記録の場合、
ドット直径は約100μmで設計する。上述の測定例に
係る記録ヘッドも、ドットを直径約100μmで形成す
る。すなわち、ドットの半径は50μmであるため、主
滴部と尾引き部の着弾点どうしの距離ΔDが81μmと
なる場合は、全滴部で形成されたドットの外側に尾引き
部で形成されたドットが形成されることになる。
【0014】このような形状で形成されるドットを用い
て記録画像を形成すると、図4に示すように、記録ヘッ
ドの走査方向(同図中矢印)において線画像の前方に尾
引き部のドットが形成され、走査方向における記録画像
の後側のエッジと比べ前側のエッジがぼけた画像にな
り、印字品位を低下させることになる。
【0015】本発明は、以上の問題を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、尾引き部
によって形成されるドットによる印字品位の低下を防止
できるインクジェット記録装置およびインクジェット記
録方法を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
1つのノズルに対応して複数の電気熱変換素子が設けら
れ、該複数の電気熱変換素子が駆動されることによって
発生する熱エネルギーを利用してインクに気泡を生じさ
せてインクを吐出する記録ヘッドを用い、記録媒体にイ
ンクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置にお
いて、記録媒体に対し記録ヘッドを走査させる走査手段
と、該走査手段による記録ヘッドの走査の間に、当該記
録ヘッドの前記複数の電気熱変換素子を駆動してノズル
からインクを吐出させる手段であって、当該複数の電気
熱変換素子の駆動タイミングを相互にずらしてインクを
吐出することにより、当該複数の電気熱変換素子を同時
に駆動したときに当該吐出インクによって形成されるド
ットと比較してより円に近いドットを形成させる駆動手
段と、を具えたことを特徴とする。
【0017】また、1つのノズルに対応して複数の電気
熱変換素子が設けられ、該複数の電気熱変換素子が駆動
されることによって発生する熱エネルギーを利用してイ
ンクに気泡を生じさせてインクを吐出する記録ヘッドを
用い、記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジ
ェット記録方法において、記録媒体に対し記録ヘッドを
走査させ、記録ヘッドの走査の間に、当該記録ヘッドの
前記複数の電気熱変換素子を駆動してノズルからインク
を吐出させるステップであって、当該複数の電気熱変換
素子の駆動タイミングを相互にずらしてインクを吐出す
ることにより、当該複数の電気熱変換素子を同時に駆動
したときに当該吐出インクによって形成されるドットと
比較してより円に近いドットを形成させる、ステップを
有したことを特徴とする。
【0018】以上に構成によれば、1つのノズルに対応
して設けられる複数の電気熱変換素子それぞれの駆動タ
イミングについて、その駆動によって吐出されるインク
により形成されるドットが、上記複数の電気熱変換素子
を同時に駆動した場合に形成されるドットよりより円に
近い形状となるよう、相互にずらして駆動が行われる。
すなわち、このような駆動タイミングをずらしたインク
吐出によって、吐出インク滴が主滴部と尾引き部とに分
かれる場合に、これらのインクが着弾したときに尾引き
部により形成されるドットが主滴部により形成されるド
ットにより近接するようにし、全体のドットの形状をよ
り円に近いものとすることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態では、次のよ
うな考察に基づいて、記録ヘッドの各吐出口に対応した
複数の電気熱変換素子の駆動タイミングを定めるもので
ある。
【0020】本発明者の考察によると、上記の測定例に
係る記録ヘッド及び記録装置構成で吐出口毎の複数の電
気熱変換素子の駆動タイミングを相対的にずらすと、図
1に示したような各タイミング毎の飛翔状態になった。
これらの飛翔状態からもわかるように、インク流路の吐
出口により近い側に位置する前方ヒータとそれより遠い
位置の後方ヒータの2つのヒータの駆動タイミングを相
対的にずらすことで主滴部の速度が変化する。また、尾
引き部の後端の速度は、駆動タイミングを相対的にずら
してもそれ程変化しない。
【0021】この場合に、上述の測定例に係る記録と同
様に、記録ヘッドを移動速度Vcr=0.508m/s
ecで移動させ、記録媒体と記録ヘッドの吐出口の距離
をd=1.9mmとして記録を行う場合、前方ヒータを
1μsec程度、後方ヒータより先に駆動したとき、図
2(b)に示すドット形状になり、また、前ヒータを2
μsec程度先に駆動したときは図2(c)に示すドッ
ト形状を得た。
【0022】また、前ヒータを4μsec程度、後方ヒ
ータより後に駆動したときは、図2(b)に示すドット
形状になった。さらに、前方ヒータを3μsec以上、
先に駆動したとき、図1に示すように飛翔形態は2滴に
分割され、形成されるドットは図2(d)に示すものと
なる。これは、飛翔形態で2滴に別れることで、1液滴
の場合と比べ個々の液滴サイズは比較的小さくなってい
ると考えられる。図2(d)に示すような形成のドット
は記録走査の直角方向の幅が小さくなるため、縦と横が
同じ解像度で形成する場合に不向きである。
【0023】そこで、本発明の実施形態では、シリアル
スキャン型インクジェット記録装置において、各吐出口
(ノズル)毎に設けられる2つ以上の電気熱変換素子の
駆動タイミングを相対的に所定時間ずらしてインク滴を
飛翔させることにより、これら複数の電気熱変換素子を
同時に駆動したときと比較して、主滴部と尾引き部によ
って形成されるドットを円形状に近いドットとする。
【0024】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0025】(記録装置本体の説明)本実施例のインク
ジェット記録装置は、シリアル方式のカラープリンタと
して形成されている。図5はこのカラープリンタの内部
機構を示す斜視図である。
【0026】キャリッジユニット3の移動範囲には、ガ
イドシャフト2が配置されており、このガイドシャフト
2にキャリッジユニット3が移動自在に支持されること
によりキャリッジユニット3の移動が可能となる。ま
た、ガイドシャフト2と平行に、一対のタイミングプー
リ4で循環自在に張架されたエンドレスのタイミングベ
ルト5が配置されており、このタイミングベルト5にキ
ャリッジユニット3が連結されている。これにより、不
図示のモータの駆動力がタイミングベルト5を介してキ
ャリッジユニット3に伝達され、キャリッジユニットの
移動のための駆動が可能となる。
【0027】このキャリッジユニット3には、カートリ
ッジホルダ6が設けられており、このカートリッジホル
ダ6にインクタンクと記録ヘッドを一体に形成したイン
クジェットカートリッジ7が交換自在に装着される。よ
り詳細には、カートリッジホルダ6は、回動自在な手動
レバー8に連動して変位するよう設けられており、この
手動レバー8の回動に対応してインクジェットカートリ
ッジ7を着脱自在に保持することができる。また、キャ
リッジユニット3には、インクジェットカートリッジ7
と電気的にコンタクトする複数の接続端子(図示せず)
が設けられており、これらの接続端子はフレキシブルケ
ーブル9を介して後述の制御回路と電気的に接続されて
いる。さらに、キャリッジユニット3には、フォトカプ
ラからなるボジションセンサ11が装着されてあり、キ
ャリッジユニット3がホールボジションに位置した状態
でポジションセンサ11が検知する位置に、ホームポジ
ションである旨の検知を行うための遮光板12が配置さ
れている。そして、このポジションセンサ11の検知信
号に基づき、ヘッド回復系を含むホームポジションユニ
ット13が制御される。
【0028】キャリッジユニット3に装着されたインク
ジェットカートリッジ7に対向する位置には、印刷用紙
(図示せず)を副走査方向に順次搬送するための経路
が、複数のガイドプレート(図示せず)やフィードロー
ラ14によって形成されている。
【0029】(記録ヘッドの説明)インクジェットカー
トリッジ7は、前述したように主に記録ヘッドとインク
タンクとからなるものである。図6は、このインクカー
トリッジ7の分割斜視図である。
【0030】インクジェットカートリッジ1は、カート
リッジ本体21を具備しており、このカートリッジ本体
21にブラックインク(K)のタンク22とイエロー
(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)それぞれのイン
クを個別に貯留したカラーインクのタンク23とが着脱
自在に装着される。これらのタンク22,23にはそれ
ぞれインク供給口24a,24bが設けられており、一
方、カートリッジ本体21には、このインク供給口24
が連結されるインク受給口25が設けられている。
【0031】一方、本実施例の記録ヘッドは、記録ヘッ
ド部26としてカートリッジ本体21に一体に設けられ
る。そして、上述のインク受給口25は、記録ヘッド部
26に連通し、これにより、対応するインクタンクから
それぞれの記録ヘッドへのインク供給が可能になる。記
録ヘッド部26には、Y,M,C,Kの各インク毎にそ
れぞれ所定数のノズルが形成されている。記録ヘッド部
26は上記ノズルが形成するための天板とヒータボード
28とが接合されることにより形成されており、このヒ
ータボード28には、ノズルのそれぞれに対応した位置
に複数の電気熱変換素子が形成されている。ヒータボー
ドは、カートリッジ本体21の側面に形成された接続端
子30を介してキャリッジユニット3の接続端子(図示
せず)と電気的に接続される。
【0032】(ヒータボードの説明)図7は、記録ヘッ
ドを構成する上記ヒータボードを模式的に示す図であ
る。
【0033】ヒータボード28は、シリコン基板31を
構造体とするものであり、その基板31の表面の前縁部
に各色毎に電気熱変換素子群(ヒータ群)32〜35が
配設されている。これらのヒータ群32〜35の各々
は、複数の電気熱変換素子(ヒータ)からなるものであ
り、このヒータは、後述のように1つのノズルに対して
2つが配置されている。つまり、シリコン基板31の表
面には、ノズルを形成するための隔壁(図示せず)が薄
膜製造工程により形成されており、この隔壁上に別体の
天板(図示せず)が接合されることにより、ノズルやこ
れに連通するインク流路等が形成される。
【0034】ヒータ群32〜34は、それぞれY,M,
Cのインクに対応したものであり、それぞれ360dp
iの密度で配設される16個のノズルに対応して設けら
れる。一方、発熱素子群35はKインクに対応したもの
であり、同様に360dpiの密度で配設される64個
のノズルに対応して設けられる。各発熱素子群32〜3
5は、8個のノズルを配設する長さに対応した間隔をそ
れぞれ介して配設されている。
【0035】ヒータボード28の両端には、それぞれの
記録ヘッド(のインク)の温度を制御するために用いら
れるサブヒータ36が設けられており、また、一端に
は、電気熱変換素子の抵抗測定用のランクヒータ37が
設けられている。さらに、中央部には、ヒータ群32〜
35の各ヒータや上述のサブヒータ36等を駆動するた
めの駆動回路38が薄膜製造工程により形成されてお
り、この駆動回路38に電気的に接続された接続端子3
9がヒータボード28の後縁部に形成される。
【0036】(記録ヘッドのヒータの説明)図8は、記
録ヘッドにおけるノズル毎のインク流路内の構成を示す
模式図である。
【0037】記録ヘッドの各ノズル27aに連通するイ
ンク流路27bには、2個の電気熱変換素子(以下、
「ヒータ」ともいう)29fおよび29bが設けられ
る。これらヒータ29f,29bはいずれも細長い矩形
に形成されるが、インク吐出方向に対して後方に配置さ
れるヒータ29bの面積の方が、前方のヒータ29fの
面積より大きく設定されている。すなわち、前方ヒータ
29fは、長さLf=96(μm)で幅Wf=23(μ
m)の矩形で、金属の高電気抵抗の薄膜で形成されてお
り、ノズル27aの前端からEHf=50(μm)の距
離を前縁部が位置するように設けられている。一方、後
方ヒータ29bは、長さLb=94(μm)で、幅Wb
=41(μm)の矩形でその面積は前方ヒータより大き
く同様に金属の高電気抵抗の薄膜で形成されており、ノ
ズル27aの前端、からEHf=176(μm)の距離
にヒータの前縁部が位置するよう設けられている。これ
らのヒータ29fの後縁部及びヒータ29bの前縁部に
は、金属の薄膜からなる共通電極40がそれぞれスルー
ホール42,43を介して立体的に結線されており、ま
た、ヒータ29fの前縁部およびヒータ29bの後縁部
には、金属の低抵抗の薄膜からなるそれぞれの個別電極
41f,41bが個々に結線されている。共通電極40
はアース配線(図示せず)に接続されており、個別電極
41f,41bは駆動回路38(図7参照)に接続され
ている。
【0038】(ヒータボードのロジックの説明)ヒータ
ボード28に設けられる駆動回路38は、図9に示すよ
うに、シフトレジスト51、ラッチ回路52、ブロック
選択回路53、ドライバ回路54f,54b、等を有し
て構成されており、ヒータ29f,29b等と同様に薄
膜製造工程によりシリコン基板31(図7参照)に形成
されている。なお、図9は駆動回路38の機能を概念的
に説明するためその機能をブロック図により表わしたも
のであり、実際の回路構成とは異なる。ドライバ回路5
4f,54bは、それぞれヒータ29f,29bの個別
電極41f,41bに個々に接続されるとともに、ブロ
ック選択回路53に接続されている。このブロック選択
回路53は、ラッチ回路52と接続し、このラッチ回路
52は、シフトレジスタ51と接続する。
【0039】シフトレジスタ51には、図10にて後述
される装置本体の制御回路からイメージデータおよびク
ロック信号とが入力し、これにより、クロック信号に同
期してシリアルに入力されるイメージデータを保持す
る。ラッチ回路52は、図12および図13にて後述す
るように、ラッチ信号が同様に制御回路が入力され、こ
れによりシフトレジスタ51に保持されたイメージデー
タをラッチする。
【0040】ブロック選択回路53は、各々二値の信号
である三つのブロック選択信号BENB0〜2が制御回
路より入力され、ブロック選択信号BENB0〜2の組
み合わせに応じて、ラッチ回路52にラッチされたイメ
ージデータを8つのブロックの一つに対応させてドライ
バ回路54f,54bに転送する。
【0041】すなわち、本実施例では、Y,M,Cにつ
いては、それぞれ8ブロック(1ブロック2個のノズ
ル)、Kについては8ブロック(1ブロック8個のノズ
ル)の時分割駆動を行う。なお、図9に示す構成は、
Y,M,CおよびKのそれぞれの2個のノズルについて
示したものである。
【0042】ドライバ回路54f,54bは、ヒートイ
ネーブル信号HENBF,HENBBが制御回路から入
力されるのに応じて、ブロック選択回路53から入力さ
れるイメージデータに基づき、それぞれヒータ29f,
29bを駆動する。このようにドライバ回路54f,5
4bに入力するイネーブル信号HENBF,HENBB
は、それぞれ前方ヒータ29f,後方ヒータ29bに対
応したものであり、また、これらの信号は、各ヒータ駆
動のためにそれらに印加される電圧パルスの形状を定め
るものである。本実施形態では、印加電圧パルスは予熱
用のプレパルスと発泡用のメインパルスとからなる。本
実施例では、2にて前述したように、前方ヒータ29f
に対応するヒートイネーブル信号HENBFと後方ヒー
タ29bに対応するヒートイネーブル信号HENBBそ
れぞれのメインパルスの終了タイミングを相互に1μs
ecずらして設定している。なお、図2に示す例では同
図(c)に示す場合の方が、形成されるドットはより円
に近くなるが、画像品位上許容できる範囲内で最小のず
らし量を考慮すると上述の1μsecとなる。
【0043】(記録装置本体駆動部の説明)本実施例の
インクジェット記録装置における記録制御を実行するた
めの制御構成について、図10に示すブロック図を参照
して説明する。
【0044】制御回路を示す同図において、2000は
記録信号を入力するインターフェイス、2005はCP
U、2004はCPU2005が実行する制御プログラ
ムを格納するプログラムROM、2001は各種データ
(上記ブロック選択信号やヒートイネーブル信号、さら
には記録ヘッドに供給される記録データ等)を保存して
おくRAMである。2002は記録ヘッド26に対する
記録データの供給制御を行うASICであり、インター
フェイス2000、CPU2005、RAM2001間
のデータ転送制御も行う。2003はCPU2005と
ASIC2002間のデータ転送が行われるシステムバ
スを示す。2008は記録ヘッド2010を搬送するた
めのキャリッジモード、2009は記録媒体を搬送する
ための紙送りモータである。2006、2007はキャ
リッジモータ2008、紙送りモータ2009を駆動す
るためのモータドライバである。なお、2012は制御
回路を示している。
【0045】上記制御構成の動作を説明すると、インタ
ーフェイス2000に記録信号が入力すると、ASIC
2002とCPU2005との間のでデータ授受を介し
て記録信号が印字用の記録データ(イメージデータ)に
変換される。そして、モータドライバ2006、200
7が駆動されると共に、記録データおよびヘッド駆動信
号に従って記録ヘッド26が駆動され、印字が行われ
る。
【0046】次に、ASIC2002の詳細な構成につ
いて、図11に示すブロック図により説明する。210
2は記録走査を行う際の基本となるモータパルスの発生
部である。このモータパルス生成部2102によりキャ
リッジモータ2008を制御する駆動信号を生成しキャ
リッジモータドライバ2006に転送する。また、この
モータパルスに同期してヘッド駆動パルス生成部210
3により記録ヘッド2010を駆動するための上述のイ
ネーブル信号等を転送する。この際にヘッド駆動パルス
生成部2103はデータ転送部2104に対し、記録ヘ
ッドへ転送する上記信号に同期して記録ヘッドで記録を
行うためのイメージデータを転送するための同期信号を
転送する。データ転送部2104はヘッド駆動パルス生
成部2103からの同期信号に同期して、1周期分のイ
メージデータを記録ヘッド2010に転送する。すなわ
ち、この1周期分のイメージデータはRAM2001に
格納されており、この格納データはRAMコントローラ
2107、DMAコントローラ2105を経てデータ転
送部2104に転送された後、データ転送部2104か
記録ヘッドにイメージデータを転送する。そして、この
転送の後、DMA2105に転送終了の信号を出力す
る。
【0047】DMAコントローラ2105は、転送終了
信号を受けると次のイメージデータの転送を行う。な
お、DMAコントローラ2105はプログラムにより、
RAM2012上に格納された1走査分イメージデータ
の開始アドレス及び終了アドレス(もしくはデータ量)
をRAMコントローラ2107に指定することで、記録
ヘッドに転送するイメージデータを制御する。
【0048】(ヘッド駆動パルス生成部の説明)次に、
図12を用いて、ASIC2002内のヘッド駆動パル
ス生成部2103の詳細について説明する。
【0049】ヘッド駆動パルス生成部2103では、C
PU2005が、予めROM2004に記憶されている
パルス設定値を読出して、前ヒータ用パルス発生回路2
201及び後ヒータ用パルス発生回路2202にそれぞ
れ設定する。これらのパルス設定は、図13に示すよう
に、ブロック駆動の開始から、それぞれプレヒートパル
ス開始までの時間P0、プレヒートパルス終了までの時
間P1メインヒートパルス開始までの時間P2および、
インヒートパルス終了までの時間P3をそれぞれ定める
ものであり、これにより、パルス波形定めることができ
る。なお、この設定でP0,P1,P2およびP3を0
に設定すると、ヒートパルスはLowレベルのままにな
るように構成している。ブロックパルス発生回路220
3も、上述のヒータ用パルスの設定と同様、BENB
0,BENB1,BENB2について、ROM2004
に格納されたパルス設定値に応じたパターンと設定でき
それらを出力することができる。また、前ヒータ用パル
ス発生回路2201及び後ヒータ用パルス発生回路22
02は、ブロックパルス発生回路に同期してそれぞれ設
定されたパルスを出力する。
【0050】(画像形成の説明)以上説明したようにイ
ンクジェット記録ヘッドの各ノズルからのインク吐出
は、ブロック駆動がなされることによって、ブロック毎
に順次遅延して行われることになる。一方、記録ヘッド
は、キャリッジユニット3により印刷用紙に対して走査
しながら上記吐出を行うので、記録されるドットは、そ
の縦方向の配列が傾いたものとなり、記録品位を損なう
場合がある。
【0051】このため、本実施例では、図14に示すよ
うに、インクジェットカートリッジ21がキャリッジユ
ニット3に装着された状態でノズル配列が副走査方向に
対して傾斜するよう記録ヘッドを形成する。すなわち、
記録ヘッドの走査速度と各ブロック間の駆動間隔に応じ
て、ノズル配列の傾斜が定められるので、記録ヘッド
が、主走査方向に走査しながら複数のノズルから順次吐
出するインクは、図13に示す格子の例えば格子点で副
走査方向に直線状に配列させることができる。
【0052】(実施例1)以上説明したインクジェット
記録装置1による本発明の一実施例に係るインクジェッ
ト記録方法を以下に説明する。
【0053】本実施例のインクジェット記録装置1は、
例えば、パーソナルコンピュータやワードプロセッサ等
のホスト装置(図示せず)からイメージデータが入力さ
れ、そのイメージデータに対応して印刷用紙にインクを
吐出することにより、そのインクで形成されるドットの
集合によってイメージデータを再現するものである。こ
のようにイメージデータを印刷出力するとき、本実施例
のインクジェット記録装置1は、装置本体の切換スイッ
チ(図示せず)の手動操作やホスト装置からイメージデ
ータに先行して入力されるコマンドなどにより、印刷階
調に関するモードが二段階に切り換えられる。
【0054】例えば、第一モードである高解像度モード
が設定されると、ヘッド駆動パルス生成部2103にお
ける前ヒータ用パルス発生回路2201及び後ヒータ用
パルス発生回路2202のそれぞれにパルス設定値と設
定することにより、図15に示すように、前ヒータ用パ
ルス発生回路2201に対応するドライバ回路54fの
みにHENBFが印加されるので、前方ヒータ29fの
みを用いたインク吐出が行われる。その結果、インクの
吐出量は充分に少量となり、高解像度記録に充分な小径
のドットが形成される。
【0055】また、第二のモードである低解像度モード
が設定されると、図16に示すように、ヘッド駆動パル
ス生成部2103の前ヒータ用パルス発生回路2201
および後ヒータ用パルス発生回路2202からそれぞれ
ヒートイネーブル信号HENBFおよびHENBBが出
力されるので、インクが吐出される各ノズルについて前
方ヒータ29fおよび後方ヒータ29bの双方が駆動さ
れる。これにより、そのインクの吐出量は充分に多量と
なり充分に大径のドットが形成される。本実施例では、
この場合、各パルス発生回路2201および2203に
おいて、図17に示すように、後方ヒータのヒートイネ
ーブル信号HENBBのメインパルスの終了タイミング
を前方ヒータのヒートイネーブル信号HENBFに対し
て約1μsecずれたパルスタイミング設定値を設定す
る。これにより、主滴部と尾引き部の吐出速度の差を小
さくして、主滴部と尾引き部によって形成されるドット
を円形状に近いものとすることができる。
【0056】図18は、上記実施例で用いた記録ヘッド
における前方ヒータと後方ヒータ相互の駆動タイミング
のずれと、インク流路に対するリフィール時間の関係を
示す図である。同図から明らかなように、前方ヒータを
先に(+の駆動力タイミング)に駆動させた場合の方が
リフィールが早く、高周波数でノズルを駆動させる場合
に吐出口でのメカスカスが安定し良好な印字を行うこと
ができる。
【0057】(実施例2)上述の実施例1では前方ヒー
タを先に駆動するものとしたが、記録モード等に応じて
リフィール時間を十分に設定することができれば、後方
ヒータを先に駆動させても実施例1と同様のドット形状
を得ることもできる。
【0058】例えば、ドラフト印字のように、記録ヘッ
ドの走査速度は速く、かつ間引き印字を行う場合には、
ノズルのリフィール時間がさほど問題にならない。この
ような場合には、本実施例のように、後方ヒータを前方
ヒータの駆動に先行して駆動させてもよい。具体的には
後方ヒータを前方ヒータの駆動に4μsec先行して駆
動させるものとする。
【0059】(その他の実施例)上記2つの実施例で
は、記録時の前方および後方の各ヒータの駆動タイミン
グをずらすことで、良好な記録ドットを得ることができ
た。
【0060】ところで、インクジェット記録装置の場
合、インクの乾燥や増粘に伴うノズルのインクづまり等
を防止及び回復させるために、記録に関与しないインク
吐出を行う。この場合、ノズル近傍の固着物や増粘物を
除去するには、吐出の際にノズルに加わる力積が大きい
方が好しい。そのためには吐出状態において吐出量と吐
出速度の積が大きい前方および後方の各ヒータの駆動方
法が適してることになる。すなわち、本実施例の場合、
ヒータをほぼ同時に駆動するときが最も適している。こ
のため、記録時のヒータ駆動パルス設定値と回復時のヒ
ータ駆動パルス設定値を独立にROMに記憶させてお
き、記録時と回復時とで参照する設定値を切り換える構
成とする。
【0061】本実施例も前実施例と同様に印字時には図
17に示す駆動パルスを設定し、回復時には図19に示
したようにメインパルスの終了タイミングがほぼ同時に
駆動パルスを設定する。
【0062】また、この場合、図18に示したように、
前方ヒータを先に駆動させる記録時の吐出に対して、ノ
ズルのリフィール時間は同時駆動の方が遅くなる。よっ
て、記録時のヘッド駆動周波数に対して、回復時のヘッ
ド駆動周波数を小さくした方が好しい。具体的には記録
時に7200Hzで駆動するのに対し、回復時には40
00Hzで駆動することにより、良好な回復性を得るこ
とができる。
【0063】(その他)なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
(例えば電気熱変換体やレーザ光等)を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすもので
ある。かかる方式によれば記録の高密度化,高精細化が
達成できるからである。
【0064】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4723129号明細書,同第4740
796号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型,
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
に、オンデマンド型の場合には、液体(インク)が保持
されているシートや液路に対応して配置されている電気
熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも1つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体(インク)
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成
長,収縮により吐出用開口を介して液体(インク)を吐
出させて、少なくとも1つの滴を形成する。この駆動信
号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が
行われるので、特に応答性に優れた液体(インク)の吐
出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信
号としては、米国特許第4463359号明細書,同第
4345262号明細書に記載されているようなものが
適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する
発明の米国特許第4313124号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことが
できる。
【0065】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口,液路,電気熱変換体
の組合せ構成(直線状液流路または直角液流路)の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第4558333号明細書,米国特許第44
59600号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通
するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示
する特開昭59−123670号公報や熱エネルギの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭59−138461号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。
【0066】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された1個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
【0067】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
【0068】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので、好ましい
ものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに
対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。
【0069】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して1個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。
【0070】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を30℃以上70℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状
態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭54−56847号公報あるいは特開昭60−7
1260号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態
で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても
よい。本発明においては、上述した各インクに対して最
も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもので
ある。
【0071】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。
【0072】
【発明の効果】以上説明したように本発明による1つの
ノズルに対応して設けられる複数の電気熱変換素子それ
ぞれの駆動タイミングについて、その駆動によって吐出
されるインクにより形成されるドットが、上記複数の電
気熱変換素子を同時に駆動した場合に形成されるドット
よりより円に近い形状となるよう、相互にずらして駆動
が行われる。すなわち、このような駆動タイミングをず
らしたインク吐出によって、吐出インク滴が主滴部と尾
引き部とに分かれる場合に、これらのインクが着弾した
ときに尾引き部により形成されるドットが主滴部により
形成されるドットにより近接するようにし、全体のドッ
トの形状をより円に近いものとすることができる。
【0073】この結果、尾引き部による印字品位の低下
が防止された記録を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】1つのノズルに対して設けられる2つのヒータ
の駆動タイミングの差に応じた、吐出インク滴の主滴部
と尾引き部の様子を示す図である。
【図2】(a)〜(d)は、上記駆動タイミングの差に
応じて、主滴部と尾引き部により形成されるインクドッ
ト模式的に示す図である。
【図3】吐出インク滴の主滴部と尾引き部の着弾ずれの
原理を説明するための図である。
【図4】吐出インク滴の尾引き部による画像品位の低下
を説明する図である。
【図5】本発明の一実施例に係るインクジェットプリン
タの内部構造を示す斜視図である。
【図6】上記プリンタで用いられるインクジェットカー
トリッジを示す分解斜視図である。
【図7】上記インクジェットカートリッジの記録ヘッド
を構成するヒータボンドを示す模式的平面図である。
【図8】上記記録ヘッドのインク流路におけるヒータ配
置を示す模式的平面図である。
【図9】上記記録ヘッドにおけるドライバ回路の機能を
概念的に示す図である。
【図10】上記プリンタの制御構成を示すブロック図で
ある。
【図11】上記制御構成における主にASICの詳細な
構成を示すブロック図である。
【図12】上記ASICにおける主にヘッド駆動パルス
生成部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図13】上記ASICにおけるヒートイネーブル信号
の設定を説明する図である。
【図14】実施例に係る記録ヘッドのノズル配列の傾斜
を説明する図である。
【図15】実施例において前方ヒータのみを駆動すると
きのヘッド駆動信号を示す波形図である。
【図16】実施例において、前方ヒータおよび後方ヒー
タの両方を駆動するときのヘッド駆動信号を示す波形図
である。
【図17】本発明の第1の実施例に係る、前方ヒータお
よび後方ヒータを駆動するためのそれぞれヒートイネー
ブル信号HENBFおよびHENBBを示す波形図であ
る。
【図18】実施例のヘッドにおいて、前方ヒータと後方
ヒータの駆動時間差によるリフィール時間の違いを示す
線図である。
【図19】本発明の他の実施例におけるヒートイネーブ
ル信号HENBFおよびHENBBを示す波形図であ
る。
【符号の説明】
1 インクジェットプリンタ 3 キャリッジユニット 7 インクジェットカートリッジ 21 カートリッジ本体 22,23 タンク 26 記録ヘッド 27a ノズル 27b インク流路 28 ヒータボード 29f 前方ヒータ 29b 後方ヒータ 31 シリコン基板 32〜35 ヒータ群 38 駆動回路 51 シフトレジスタ 52 ラッチ回路 53 ブロック選択回路 54b,54f ドライバ 2001 RAM 2002 ASIC 2003 システムバス 2004 ROM 2005 CPU 2006 キャリッジモードドライバ 2007 紙送りモードドライバ 2008 キャリッジモード 2009 紙送りモード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 財士 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 勅使川原 稔 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2C056 EA06 EA07 EC07 EC37 EC38 FA03 FA10 2C057 AF28 AF39 AG12 AG46 AN01 AR08 AR18 BA05 BA13 CA05

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1つのノズルに対応して複数の電気熱変
    換素子が設けられ、該複数の電気熱変換素子が駆動され
    ることによって発生する熱エネルギーを利用してインク
    に気泡を生じさせてインクを吐出する記録ヘッドを用
    い、記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェ
    ット記録装置において、 記録媒体に対し記録ヘッドを走査させる走査手段と、 該走査手段による記録ヘッドの走査の間に、当該記録ヘ
    ッドの前記複数の電気熱変換素子を駆動してノズルから
    インクを吐出させる手段であって、当該複数の電気熱変
    換素子の駆動タイミングを相互にずらしてインクを吐出
    することにより、当該複数の電気熱変換素子を同時に駆
    動したときに当該吐出インクによって形成されるドット
    と比較してより円に近いドットを形成させる駆動手段
    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. 【請求項2】 前記駆動手段は、前記複数の電気熱変換
    素子の駆動タイミングを相互にずらすことにより、当該
    駆動に係る電気熱変換素子による発泡タイミングを相互
    にずらす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. 【請求項3】 前記駆動手段は、前記複数の電気熱変換
    素子に対し、休止期間をおいたプレパルスとメインパル
    スからなるダブルパルスの駆動信号を供給して当該電気
    熱変換素子を駆動することを特徴とする請求項2に記載
    のインクジェット記録装置。
  4. 【請求項4】 前記駆動手段は、駆動信号の波形を変化
    させることにより、前記発泡タイミングを相互にずらす
    ことを特徴とする請求項3に記載のインクジェット記録
    装置。
  5. 【請求項5】 前記駆動手段は、駆動信号におけるメイ
    ンパルスの印加タイミングを相対的にずらすことによっ
    て駆動信号の波形を変化させることを特徴とする請求項
    4に記載のインクジェット記録装置。
  6. 【請求項6】 記録ヘッドは、1つのノズル対応して2
    つの電気熱変換素子を有し、該2つの電気熱変換素子
    は、当該ノズルの先端から異なる距離に配置されている
    ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の
    インクジェット記録装置。
  7. 【請求項7】 前記2つの電気熱変換素子のうち前記ノ
    ズル先端から近い電気熱変換素子よりも遠い電気熱変換
    素子のほうが面積が大きいことを特徴とする請求項6に
    記載のインクジェット記録装置。
  8. 【請求項8】 前記駆動手段は、前記ノズル先端から近
    い電気熱変換素子による発泡が前記より遠い電気熱変換
    素子による発泡より先に行われるよう駆動することを特
    徴とする請求項7に記載のインクジェット記録装置。
  9. 【請求項9】 前記駆動手段は、記録ヘッドの回復時に
    は、複数の電気熱変換素子を同時に駆動することを特徴
    とする請求項1ないし8のいずれかに記載のインクジェ
    ット記録装置。
  10. 【請求項10】 前記駆動手段は、前記回復時の電気熱
    変換素子の駆動周波数を、記録を行うときの駆動周波数
    より小さくすることを特徴とする請求項9に記載のイン
    クジェット記録装置。
  11. 【請求項11】 1つのノズルに対応して複数の電気熱
    変換素子が設けられ、該複数の電気熱変換素子が駆動さ
    れることによって発生する熱エネルギーを利用してイン
    クに気泡を生じさせてインクを吐出する記録ヘッドを用
    い、記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェ
    ット記録方法において、 記録媒体に対し記録ヘッドを走査させ、 記録ヘッドの走査の間に、当該記録ヘッドの前記複数の
    電気熱変換素子を駆動してノズルからインクを吐出させ
    るステップであって、当該複数の電気熱変換素子の駆動
    タイミングを相互にずらしてインクを吐出することによ
    り、当該複数の電気熱変換素子を同時に駆動したときに
    当該吐出インクによって形成されるドットと比較してよ
    り円に近いドットを形成させる、 ステップを有したことを特徴とするインクジェット記録
    方法。
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