JP2005059402A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 吐出不良が生じた際でもなるべく画像不良が目立たないようにすることができるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】 インクを吐出する複数のノズルを有し、被記録媒体にインクを吐出して記録を行う記録ヘッドを用い、被記録媒体を搬送する搬送手段と、ラインヘッドのノズルからインクを吐出させるための駆動パルスを制御する駆動パルス制御手段と、前記ラインヘッドの不吐出ノズルを特定する不吐出検出手段と、を備え、前記駆動パルス制御手段は、前記不吐出検出手段によって特定された不吐出ノズル近傍のノズルに付与する吐出エネルギーを増大させることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ノズルからインクを吐出可能なインクジェット記録ヘッドを用いて、記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置に関する。

記録装置のうち、インクジェット式の記録装置（インクジェット記録装置）は、記録ヘッドから被記録材にインクを吐出して記録を行うものであり、記録ヘッドのコンパクト化が容易である。さらに、高精細な画像を高速で記録することができ、普通紙に特別の処理を必要とせずに記録することができ、ランニングコストが安く、ノンインパクト方式であるため騒音が少なく、しかも、多色のインクを使用してカラー画像を記録するのが容易であるなどの利点を有している。中でも、紙幅方向に多数の吐出口を配列したフルマルチタイプの記録手段を用いるライン型のものは、記録の一層の高速化が可能である。

特に、熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット式の記録ヘッドは、エッチング、蒸着、スパッタリング等の半導体製造プロセスを経て、基板上に製膜された電気熱変換体、電極、液路壁、天板などを形成することにより、高密度の液路配置（吐出口配置）を有するものを容易に製造することができ、一層のコンパクト化を図ることができる。一方、被記録材の材質に対する要求も様々なものがあり、近年では、通常の被記録材である紙や樹脂薄板（ＯＨＰ等）などの他に、薄紙や加工紙（ファイリング用のパンチ孔付き紙やミシン目付き紙、任意な形状の紙など）などを使用することが要求されるようになってきた。

上記インクジェット記録装置は記録ヘッドの吐出口から被記録材へインク滴を飛翔させて記録を行なうものであり、このような記録装置においては、インクを吐出した際に発生するインクミストや被記録材から跳ね返ったインクミストが吐出口の周縁部に付着したり、あるいは紙粉等の異物が付着したりすると、吐出口が付着物で塞がれたり、付着物によりインク滴の飛翔方向が変化したりして、インク吐出が不安定になり記録品位が低下することがある（例えば、特許文献１を参照）。

特開平5-338189号公報 （図4、第２頁）

しかしながら、フルラインへッドを用いて１パスで画像形成を行っている（ある画素について使用するノズルが固定されている）場合には、吐出不良が生じると、図１０のように画像に白いスジが発生してしまうことがある。

図１１はドットの重なりを表した図である。計算上ではこのようなドットの重なりになるが実際はドットの重なりによってにじみが生じているので、図１２に示すようなドットの重なりになる。よって実際には、図１３のようなうすい白スジが発生してしまう。

上記問題に鑑みて、本発明は、吐出不良が生じた際でもなるべく画像不良が目立たないようにすることができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出する複数のノズルを有し、被記録媒体にインクを吐出して記録を行う記録ヘッドと、前記記録ヘッドの不吐出ノズルを特定する不吐出検出手段と、被記録媒体を搬送する搬送手段と、前記記録ヘッドのノズルからインクを吐出させるための駆動パルスを制御し、前記不吐出検出手段によって特定された不吐出ノズル近傍のノズルに付与する吐出エネルギーを増大させる駆動パルス制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、吐出不良部分近辺の吐出エネルギーを増加させることで、インクのにじみによって不吐出部分を目立ちにくくすることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

まず、インクジェット記録装置での画像形成はインクの温度依存性を考慮し、駆動信号のパルス幅をヘッド温度、あるいは環境温度によって異ならせることにより吐出量制御を行う。ここで、吐出量の制御はヘッド温度や環境温度が変化しても、安定した画像形成が行えるようにある一定の範囲内に収めるために行うものである。

印字時の駆動パルスは、一般に分離された２つのパルス信号で行っている（ダブルパルス）。

図２はダブルパルス波形をあらわした図であり、Ｐ１はプレヒートパルス幅、Ｐ２はオフタイム、Ｐ３はメインヒートパルス幅を示している。印字時はＰ１、Ｐ２、Ｐ３の順にパルスを与え、プリントヘッド内のＤｉセンサからの出力値に基づき各色のヘッドごとにプリントのパルス幅を決定しインクの吐出を行っている。各パルスの役割について、Ｐ１はプレヒートパルスで主にノズル内のインク温度を上昇させ、メインヒートパルスでインク滴が安定して吐出されるためのものである。この時Ｐ１のパルス幅はプレ発泡現象が生じないようにする必要がある。Ｐ２はオフタイムであり吐出量制御を行うためのものである。Ｐ３はメインヒートパルスであり、ヒーター上に発泡現象を発生させ吐出口よりインクを吐出させるためのものである。

連続印字によるヘッド温度上昇や、環境の変化によってもインクの吐出量が一定になるようにあるヘッド温度における最適駆動パルスを対応させ、テーブルを作成し、実際の印字時にはインクジェット記録ヘッド内のＤｉセンサの値を読み込み、このテーブルから現在のヘッド温度に対応する最適駆動パルスを選択し駆動させることをＰＷＭ駆動（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ・・・ＰＷＭ）といい、このパルスのテーブルをＰＷＭテーブルと呼ぶ。

図３はＰＷＭテーブルの一例である。ＰＷＭ駆動でインクの吐出量を制御することで、ヘッド温度の上昇や、環境の変化によるインク吐出量の変化を少なくすることができ、画像濃度の安定化を図ることができる。

ここで、インクは温度が高くなるにつれて、小さいエネルギーでも吐出することができるので、ＰＷＭテーブルは温度が高くなるにつれて、インクジェット記録ヘッドにかけるエネルギーが小さくなるように設定されている。

図４（Ａ）、（Ｂ）は印字時にインクを吐出させるための各ノズルにかかるパルスをあらわした図である。

印字に使用するノズルは（Ａ）のようにダブルパルスもしくは（Ｂ）のようにシングルパルスにて駆動を行いインクの吐出を行う。

ここで、インクジェット記録装置はインクジェット記録ヘッドのノズル内のヒーターによりインクに熱を加え、インクを発泡させることによってインクを吐出させる記録装置である。

次にビット補正について説明する。

図５はインクジェット記録ヘッド部の概略図である。

ヘッド部は液体を吐出するために設けられた吐出口８と、この吐出口８に連通し、液滴を吐出するための熱エネルギーが液体に作用する部分である熱作用部を構成の一部とするインク路とを有する液吐出部と、熱エネルギーを発生する手段としてのエネルギー発生体９（ヒーター）とを具備している。インク１０は図５の矢印の方向に吐出される。

しかしながら、吐出口８が多数ある場合、各エネルギー発生体に、同じ時間通電しても、そこから吐出されるインクは必ずしも各吐出口８ごとに一定ではなく、少なからず吐出口８ごとにばらつきが出て、画像品位の低下をまねく。

これはノズル部の加工の際に生じる吐出口の面積のばらつき、ノズル長さのばらつき、ヒーターのばらつき等の原因が考えられる。そこでビットごとにこのばらつきが補正されるように違うパルスを印加する必要がある。

このばらつきを補正するために、吐出パルスであるダブルパルスのうちのプレヒートパルスについて複数のパルス幅を選択できるようにしておく。各ノズルごとに数種類あるプレヒートパルスのうち吐出量がばらつかないようなパルスを１つ選択し、そのプレヒートパルスを使用して印字を行う。

このように多数のノズルがある場合、ノズル間のインク吐出量のばらつきを、パルス幅をビットごとに変えることによって補正を行うことをビット補正と呼ぶ。図17はビット補正テーブルの一例である。かかるテーブルは後述する制御部５内のメモリに記憶されている。

図６はインクジェット記録装置における印字時の用紙の動作を表している図である。

インクジェット記録ヘッド１は搬送手段４に対して垂直に固定される。また用紙３は搬送手段４の上流側（給紙側Ａ）から、搬送手段４によって下流側（排紙側Ｂ）に搬送される。この時用紙３がインクジェット記録ヘッド１の下を通過する時に、ノズル２からインクが吐出され画像が形成される。

図７はインクジェット記録装置のインクジェット記録ヘッド１周辺の概略図である。

インクジェット記録ヘッド内に複数個あるＤｉセンサ７を介して、温度検知部６でヘッドノズル近傍の温度の検出を行う。吐出パルス制御部５は、インクジェット記録ヘッド１への吐出パルスの制御を行っている。吐出パルス制御部5は内部に処理部のＣＰＵおよび後述のフローに対応したプログラム及び図３または図17に示すテーブルを記憶したメモリおよびデータ処理用のメモリを備え、処理部ＣＰＵはメモリからプログラムを読み込み、メモリよりテーブルを読み込み、ヘッド他を制御する。

上述の構成よりなる実施例の動作説明を図８に示すインクジェット記録装置の印字中におけるインクジェット記録ヘッド１の駆動を表したフローチャートを参照して説明する。

印字中は温度変化によるインクの吐出量変化を防止するために、ＣＰＵによりインクジェット記録ヘッド１内に複数個あるＤｉセンサ７を介し温度検知部６から検出し、ＣＰＵにより検出されたヘッド温度から最適駆動波形をＰＷＭテーブルから参照し（Ｓ９→Ｓ１０）、ＣＰＵにより駆動パルス制御手段である吐出パルス制御部５から最適な駆動パルスを印字ノズル２に送り画像の形成を行う。

次に不吐出検知について述べる。
インクジェット記録ヘッド１の不吐出部を検出する方法としては、例えば以下の手段が考えられる。
（１）スキャナーで画像を取り込み、不吐出のノズルを特定する。
（２）ヒーターの抵抗を測定し、不吐出の箇所を特定する。（ヒーター不良で吐出しない場合）・・・等の手段で不吐出のノズルの場所、ノズル番号を特定する。

前述の構成からなる実施例を図９に示す不吐出の種類の特定をするフローチャートを参照して説明する。ＣＰＵにより不吐出が発生しているかどうかわかるようなパターンをテストパターンとして印字を行う。不吐出が発生している場合、ノズルヒーターの抵抗を測定する（Ｓ１３）。

ここで断線が生じていれば、これは電気的な不吐出であり、断線が生じている箇所で不吐出の発生しているノズルの特定ができる（Ｓ１４→Ｓ１６）。

断線が生じていない場合はノズルに何かしらのゴミが詰まっているか、ヘッドのフェイス面にゴミが付着しているか、ノズル内に泡が混入しているかのいずれかであると言える（Ｓ１４→Ｓ１７）。この時はテストパターンをスキャナーで読み込み、ホストコンピュータ経由でプリント結果を読み込み、不吐出のノズルを特定する。

前述の構成からなる実施例の動作説明を図１に示す前述の制御手順をさらに統合したフローチャートを参照して説明する。

不吐出検出手段として、不吐出の発生箇所がわかるようなテストプリントの印字を行い（Ｓ１）、不吐出が発生していなかった場合はそのまま待機状態で印字命令を待つ（Ｓ１→Ｓ８）。

ここで不吐出が発生している場合、ノズルヒーターの抵抗を測定し断線しているかどうか確認する（Ｓ２→Ｓ３）。

断線していれば不吐出の発生しているノズルｘｉが特定できる（Ｓ３→Ｓ５）。

断線が確認されない場合は不吐出の発生しているテストプリントをスキャナーで読み取り、ホストコンピュータ経由で読み込み、読み込み画像を分析して不吐出の発生しているノズルｘｉを特定する（Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５）。ここではヒーターの断線も測定しているが、不吐出の発生しているノズルの特定を行うだけなのでこの動作を省略してスキャナーで読みとり、読み取り画像から不吐ノズルを分析する動作だけを行うこともできる（Ｓ１→Ｓ４→Ｓ５）。

これらの動作で不吐出の発生しているノズルの特定を行った後、不吐出ノズルの情報をヘッド内に書き込む（Ｓ６）。

次に、前述の本発明に係る不吐出ノズルのパルス制御について、図１４を参照してさらに説明する。

ここでｘｉ番目のノズルに不吐出が発生していると特定できているものとする（図１４参照）。この時（ｘｉ−ａ）番目のノズルから（ｘｉ−１）番目までのノズル、および（ｘｉ＋１）番目のノズルから（ｘｉ＋ｂ）番目のノズルについて、印字時のプレヒートパルス（Ｐ１）のランクをαランク上げて吐出エネルギーを増やす。

ここで、ヒートパルスのランクをαランク上げるとは、例えば、ヒーターのばらつきに応じて事前に階層化されて設定された複数の階層（ランク）から成るヒートパルスにおいて、各ヒーターのばらつきに対応する通常のヒートパルスに比し、吐出エネルギーが増大する方向にα階層上げる、すなわち、例えば図17においてビット補正セーブルのランクがα階層移行することをいう。

ここで、ａ、ｂはａ、ｂ≧１であり、ヘッドの制御可能な範囲で決定する。
また、ｘｉ番目のノズルについては吐出を行わないようにする（Ｓ７）。

この制御によって不吐出の発生しているノズル近傍の少なくとも１ノズルについては、吐出量が多くなるので通常の状態よりもドットのにじみが多くなり不吐出を目立ちにくくすることが可能になる（図１５参照）。この時、不吐出の発生しているｘｉ番目のノズルの駆動を停止させるのは、ゴミやノズル内の泡によって不吐出が発生していた場合、印字中に不吐出が直ってしまう可能性があるためである。

ｘｉ番目近傍のノズルの吐出量を増大させたままでｘｉ番目に発生している不吐出が回復してしまうと、ｘｉ番目の吐出量も大きくなってしまい逆に濃度ムラが発生してしまう恐れがある。よって不吐出ノズルの検知を行い不吐出ノズルが特定され、ヘッド内にその情報を書き込んだ時に、該当するノズルは吐出させないように制御をする必要がある。またこの時に上げるプレヒートパルス（Ｐ１）のランクに関しては制御可能な範囲内で、不吐出ノズルによる白スジが目立たないような吐出量になるように設定する。これはインク、メディアによって変化させても構わない。

実施例１において、不吐出発生ノズルｘｉ番目のまわりの数ノズルにプレヒートパルスのランクを一様に上げたが、より濃度ムラが生じ難くするために以下のような制御を行ってもよい。

図１６に示すように、不吐出の発生しているノズルをｘｉ番目とする。この時（ｘｉ−ａ）番目のノズルから（ｘｉ−１）、および（ｘｉ＋１）番目のノズルから（ｘｉ＋ｂ）番目のノズルについてプレヒートパルスをαランクあげる。また（ｘｉ−ｃ）番目のノズルから（ｘｉ−ａ−１）、および（ｘｉ＋ｂ＋１）番目のノズルから（ｘ＋ｄ）番目のノズルについてプレヒートパルスを（α−１）ランクあげる。また（ｘｉ−ｅ）番目のノズルから（ｘｉ−ｃ−１）、および（ｘｉ＋ｄ＋１）番目のノズルから（ｘｉ＋ｆ）番目のノズルについてプレヒートパルスを（α−２）ランクあげる。すなわち、不吐出の発生しているノズルからの距離に応じて、図１６に示すように段階的にプレヒートパルスのランクを変化させ、吐出量を変化させ濃度の分散を行ってもかまわない（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ・・・≧１）（ａ、ｂ＜ｃ、ｄ＜ｅ、ｆ・・・）。

この場合も実施例１と同様に不吐出ノズル部ｘｉが図１５のようににじむので目立ちにくくなる。また吐出量を段階的に変化させているので、実施例１と比較して濃度ムラになりにくくなる。

以上のように構成したインクジェット記録装置においては、ラインヘッドにおいて不吐出ノズルが発生している場合でも、不吐出が目立たない画像形成が可能になる。

なお、上述の実施例においては、フルラインヘッドについて説明したが、これに限定されるものではなく、いわゆるシリアルタイプのヘッドについても同様に適用し得る。

本発明の様々な実施例を説明したが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲は本発明書内の特定の説明と図に限定されるものではなく、本願特許請求の範囲に全て述べられた様々の修正と変更に及ぶことが理解されるであろう。

以下に、本発明の実施態様の例を列挙する。

〔実施態様１〕 インクを吐出する複数のノズルを有し、被記録媒体にインクを吐出して記録を行う記録ヘッドと、前記記録ヘッドの不吐出ノズルを特定する不吐出検出手段と、被記録媒体を搬送する搬送手段と、前記記録ヘッドのノズルからインクを吐出させるための駆動パルスを制御し、前記不吐出検出手段によって特定された不吐出ノズル近傍のノズルに付与する吐出エネルギーを増大させる駆動パルス制御手段とを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。

〔実施態様２〕 前記駆動パルス制御手段は、前記不吐出ノズル近傍のノズルの前記不吐出ノズルからの距離に応じて、前記不吐出ノズルの近傍のノズルに付与する吐出エネルギーを段階的に減少させることを特徴とする実施態様１に記載のインクジェット記録装置。

〔実施態様３〕 前記駆動パルスは、プレヒートパルスとメインヒートパルスとを含み、前記駆動パルス制御手段は、前記プレヒートパルスのパルス幅を変化させることを特徴とする実施態様１または２に記載のインクジェット記録装置。

〔実施態様４〕 前記記録ヘッドは、被記録媒体の幅に対応して前記ノズルを配列したラインヘッドであることを特徴とする実施態様１ないし３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。

〔実施態様５〕 インクを吐出する複数のノズルを有し、被記録媒体にインクを吐出して記録を行う記録ヘッドを有するインクジェット記録装置を用いたインクジェット記録方法であって、前記記録ヘッドの不吐出ノズルを特定する不吐出検出ステップと、被記録媒体を搬送する搬送ステップと、前記記録ヘッドのノズルからインクを吐出させるための駆動パルスを制御し、前記不吐出検出ステップによって特定された不吐出ノズル近傍のノズルに付与する吐出エネルギーを増大させる駆動パルス制御ステップとを備えたことを特徴とするインクジェット記録方法。

〔実施態様６〕 前記駆動パルス制御ステップは、前記不吐出ノズルからの距離に応じて、前記不吐出ノズルの近傍のノズルに付与する吐出エネルギーを段階的に減少させることを特徴とする実施態様５に記載のインクジェット記録方法。

〔実施態様７〕 前記駆動パルスは、プレヒートパルスとメインヒートパルスとを含み、前記駆動パルス制御ステップは、前記プレヒートパルスのパルス幅を変化させることを特徴とする実施態様５または６に記載のインクジェット記録方法。

〔実施態様８〕 前記記録ヘッドは、被記録媒体の幅に対応して前記ノズルを配列したラインヘッドであることを特徴とする実施態様５ないし７のいずれかに記載のインクジェット記録方法。

本発明の実施例１におけるヘッド制御を表したフローチャートを示す図である。 吐出パルスを表した図である。 ＰＷＭテーブルの一例を示す図である。 吐出パルスを示した図であり、（Ａ）はダブルパルス、（Ｂ）はシングルパルスを示した図である。 ノズルの断面を表した概略図である。 搬送部の概略図である。 記録ヘッド周辺の構成を示す概略図である。 吐出制御を表したフローチャートを示す図である。 吐出不良の検出方法のフローチャートを示す図である。 従来の吐出不良画像の一例を示す図である。 ドットの重なりの概略図である。 実際のドットの重なりの概略図である。 実際の吐出不良画像の一例を示す図である。 本発明の実施例１に係る不吐出ノズルの発生を示す吐出不良画像の拡大図である。 本発明の実施例１における効果を説明する拡大図である。 本発明の実施例２に係る不吐出ノズルの発生を示す吐出不良画像の拡大図である。 ビット補正テーブルの一例を示す模式図である。

符号の説明

１ インクジェット記録ヘッド
２ ノズル
３ 用紙
４ 搬送手段
５ 吐出パルス制御部
６ 温度検出部
７ Ｄｉセンサ
８ 吐出口
９ エネルギー発生体（ヒーター）
１０ インク
Ａ 給紙方向
Ｂ 排紙方向
矢印Ｃ 搬送方向

Claims (1)

1. インクを吐出する複数のノズルを有し、被記録媒体にインクを吐出して記録を行う記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドの不吐出ノズルを特定する不吐出検出手段と、
   被記録媒体を搬送する搬送手段と、
   前記記録ヘッドのノズルからインクを吐出させるための駆動パルスを制御し、前記不吐出検出手段によって特定された不吐出ノズル近傍のノズルに付与する吐出エネルギーを増大させる駆動パルス制御手段とを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
   

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