JP2006168095A - インクジェット記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的簡単な方法で、共通電極を複数持つヘッドにおいて正確な電圧降下分の計算を行い、望ましいパルス幅、電圧をヒータに印可させることを目的とする。
【解決手段】 同時駆動数、画像に対するヘッドの相対位置の２点から電圧降下を計算し、望ましいパルス幅または電圧をヒータに供給させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ等の情報処理システムにおいて、文字、画像等の情報を被記録材上に記録するための記録装置および記録方法に関する。なお、ここで、記録とは、布、糸、紙、シート材等のインク付与を受けるインク支持体全てへのインク付与等（印刷、印字、画像形成、プリント、染色等）を含むもので、本発明は情報処理分野のみならず、布、糸、紙、シート材等のインク付与を受けるインク支持体を用いるアパレル産業等の幅広い産業分野において適用可能なものである。

従来、紙、布、プラスチックシート、ＯＨＰ用シート等の被記録媒体（以下単に記録紙ともいう）に対して記録を行うインクジェット記録装置は、高密度かつ高速な記録動作が可能であることから、情報処理システムの出力手段、例えば複写機、ファクシミリ、電子タイプライタ、ワードプロセッサ、ワークステーション等の出力端末としてのプリンタ、あるいはパーソナルコンピュータ、ホストコンピュータ、光ディスク装置、ビデオ装置等に具備されるハンディまたはポータブルプリンタとして利用され、かつ商品化されている。この場合、インクジェット記録装置は、これら装置固有の機能、使用形態等に対応した構成をとる。

一般にインクジェット記録装置は、記録手段（記録ヘッド）およびインクタンクとを搭載するキャリッジと、記録紙を搬送する搬送手段と、これらを制御するための制御手段とを具備する。そして、複数の吐出口からインク滴を吐出させる記録ヘッドを記録紙の搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）にシリアルスキャンさせ、一方で非記録時に記録紙を記録幅に等しい量で間欠搬送するものである。この記録方法は、記録信号に応じてインクを記録用紙上に吐出させて記録を行うものであり、ランニングコストが安く、静かな記録方式として広く用いられている。また、インクを吐出する多数のノズルが副走査方向に直線上に配置された記録ヘッドを用いることにより、記録ヘッドが記録用紙上を一回走査することでノズル数に対応した幅の記録がなされる。そのため、記録動作の高速化を達成することが可能である。

ところでヒータを発熱させインクを発泡させることにより吐出をさせるいわゆるバブルジェット（登録商標）方式のヘッドのようなヘッドを用いる場合には、インクを吐出させる際にはヒータや発熱素子に比較的短いパルス幅で電圧を印可することを特徴としている。また電流の供給手段としてはある程度の数量のヒータに対して一つの共通電極から供給するのが一般的となっている。このような構成のヘッドにおいては、一つのノズルからインクを吐出させる場合と、多数のノズルから同時にインクを吐出させる場合とで共通電極を流れる電流量が異なることにより、ヒータに印可する電圧が異なってしまうという問題が生じる。

その結果、各ヒータへの駆動電圧が降下し、同時吐出数（以下「同時ヒート数」と呼ぶ）が多い場合に於いては電圧不足による不完全な吐出状態になってしまい、逆に同時吐出数が少ない場合に於いては過剰な電圧がかかりすぎるため、ヒータに対してダメージとなってしまうことがある。

以上の様な問題点から、たとえば特開平０９−０１１５０４に見られるように各色毎に同時ヒート数が多い場合と少ない場合とで異なるパルス幅、または電圧を与える方法が知られている。
特開平０９−０１１５０４号公報

ところで、最近では印刷の高速化のためヘッドの長尺化の開発が活発となってきている。このような長尺ヘッドにおいては電源電圧をヘッドのすべてのノズルに電流を供給させるため長く複雑な配線構造をもつことになる。たとえば図１には９６０ノズルを持つヘッドの構成が示されている。このヘッドにおいて、共通電極Ａ〜Ｄはそれぞれ配線抵抗Ｒａ〜Ｒｄをもつ。これら４つに配線、電極が分割されているのは電源からすべてのヒータまでの抵抗値をできるだけ一定値にするためである。このような分割された配線構造を持った場合に於いては同時ヒート数が同じ場合に於いても、どこの共通電極のノズルが幾つ同時にヒートしたかまで判断しなくては正確な電圧降下分を考慮することが出来なくなる。

この問題の解決策として、一つのヘッド内を共通電極毎に分割して別々に同時ヒート数をカウントし、共通電極毎にパルス数を設定する方法もあるが、このような方法は装置の複雑化、コストアップを招き、さらには吐出毎の計算数が間に合わず印刷スピードを落とすといったことにもなってしまう。

本発明は以上の点を鑑みてなされたものであり、比較的簡単な方法で、共通電極を複数持つヘッドにおいて正確な電圧降下分の計算を行い、望ましいパルス幅、電圧をヒータに印可させることを目的とする。

なお、共通電極とはヒータに駆動する電圧を共通に供給するものであり、配線形式、電極形式などにこだわるものではないことは言うまでもない。

上記の目的を達成することのできるインクジェット記録方法は、インクを吐出するための複数のノズルと、各ノズルに設けられ、かつ前記インクを吐出するためのエネルギーを発生させる吐出エネルギー発生手段と、該吐出エネルギー発生手段へ駆動パルスを送る共通電極を備え、また所定の数の前記吐出エネルギー発生手段を一組とし、各組ごとに同じタイミングで駆動パルスによって駆動されるインクジェット記録ヘッドを用いて、該ノズル列の並ぶ方向と垂直方法にインクジェット記録ヘッドを主走査しつつ被記録媒体上にインク滴を吐出することにより入力画像情報の記録を行うインクジェット記録方法において、同じタイミングで駆動される前記吐出エネルギー発生手段の数をカウントする工程と、これから印字を行う１回の主走査における画像の存在する位置と該ヘッドとの相対位置を把握する工程と、前記カウントされた前記吐出エネルギー発生手段の数および、該ヘッドと画像との相対関係にもとづいて前記駆動パルスのパラメータを決定する工程と、前記決定されたパラメータを有する前記駆動パルスでもって前記吐出エネルギー発生手段を駆動する工程とを有することを特徴とする。

このような方法を用いることにより簡易でかつほぼ正確に電圧降下を見積もり、理想的な駆動を行うことが可能となる。

本実施例においては電圧降下分を計算し、望ましいパルス幅、電圧を算出する際に、画像に対するヘッドの相対位置を考慮することを特徴とする。

本発明のインクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドは、従来のものと同様の構成を有するマルチノズルタイプのものである。このマルチノズルタイプにおけるヒータへの通電手段として、４つの共通電極を用いている。また、本実施例においてはシアンインクを吐出させる１つのチップのみを示すが、これが他のカラーに対しても同様に適用可能であることは言うまでもない。

図１は、インクジェット記録ヘッドの電気的構成を説明するための回路図である。図中、参照符号１０１は電源、１０２は配線、１０３は共通電極、１０４は吐出ヒータ（全体で９６０本）、１０５はトランジスタである。この図では、４つの共通電極が示されており、それぞれ２４０本の吐出ヒータに連結している。そしてトランジスタ１０５を介してＧＮＤにつながる。トランジスタには吐出信号が入力され通電することによりヒータに電流が流れる。ヒータは上から順に０から９５９までナンバリングされている。２列になっているのは高密度を実現させるためである。一つの共通電極には２４０本のノズルが連結されているがこれらのすべてが同時にはヒートされるわけではなく、２４のグループに分割されてヒートされる。この同時にヒートされるグループをブロックと呼ぶ。図２は図１に示した回路を有する記録ヘッドを駆動させるためのタイミングテーブルである。図３は図１におけるそれぞれのヒータがどのブロックに対応するかを示したものである。

ところで、本実施例のインクジェット記録装置は、印字バッファとデータ展開用のＲＡＭとを搭載している。また、インクジェット記録ヘッドは１２００ＤＰＩの９６０ノズルであり、単数ノズルの吐出時の駆動電圧は約１８．０（ｖ）に設定されている。そして、上記したように、４つの共通電極があり、１つの共通電極には、２４０のノズルがつながっている。そして１つの共通電極からは、図３に示されるように最大で１０本が同時にヒートされる。また４つの配線を含んだシアンヘッドにおいては最大で４０のヒートがなされる。

図１および図２に示すインクジェット記録ヘッドの駆動回路において、本実施例では各構成要素の抵抗値を以下の通りとするけれども、もちろん本発明はこれらの値に限定されるものではない。

共通電極 １．０（Ω）
ヒータ １２０（Ω）
通電させるヒータの個数が多くなると、４つの共通電極の部分に流れる電流量が増加し、結果として電圧降下を生じるために、ヒータの駆動電圧が低下する。本実施例では、一つのヒータがヒートした際にヒータを流れる電流値は約１５０（ｍＡ）であり、電圧降下は、共通電極部で0.１５（ｖ）である。

図４は同時ヒート数と、電圧降下量の関係を示したものである。図の下のライン４０６ａは電圧降下量の最低値である。図の上のライン４０６ｂは電圧降下量の最大値である。ここで電圧降下量に幅が存在してしまうのは、同時ヒートするノズルの場所によるためである。以下に詳しく説明するために図５を用いる。この図において同時ヒートする可能性のある４０ノズルは縦に並んだ４０ノズルである。たとえばBlock Aの同時ヒートにおいてR0からR432およびR４８０の１１のヒータが同時ヒートした場合を計算する。その場合、Ｒ０からＲ４３２は共通電極Ｒａでの電圧降下が、（一つのヒータ当たりの電圧降下が0.15Vであるから）合計で１．５（ｖ）である。それにたいしてＲ４８０は同じタイミングでヒートするヒータが同じ共通電極Ｒｂには存在しないため、配線での電圧降下は０．１５（ｖ）である。

このような理由により同じヒート数においても電圧降下量が使用されるヒータの位置によって幅が出てくる。そして従来はこのような幅が存在する場合には、吐出性能を優先させるならば電圧降下を上の方に見積もり長めのパルス幅を与え、ヒータ寿命を優先させるならば電圧降下を低めに見積もって短いパルス幅を与えるか、また、その中間を見積もることもあるが、いずれにせよ正確な値とはならない。

本発明においては画像とヘッドとの相対位置を考慮することによって、簡単な方法で理想的な電圧降下量を見積もって、理想的なパルス条件を設定することを特徴としている。

（多パス印字について）
ところで、従来から知られているように多パス印字という方法がある。

本実施例においては２パス印字を用いて説明をする。まず２パス印字の簡単な説明をする。便宜上、すべての画素にドットを印字する画像で説明する。図６は２パス印字におけるヘッドと紙の配置を説明するものである。図６（ａ）においてはまずヘッド６０７は図に示すようなの位置にあり実際の画像の半分（５０％）に間引かれた画像を印刷する。次に紙をヘッドの長さの半分だけ移動した状態が図６（ｂ）である。この状態でふたたび画像の残り５０％を印刷する。このような印刷を繰り返すことによりノズル１つ１つ固有のヨレなどの特性が緩和され高品位の画像が形成される。

２パス印字においては印字開始時の１スキャンにおいては図６（ａ）のように下半分のノズルのみを使用する。また通常の多パス印字においては、多くのノズルを用いた方がノズル１つ１つの固有のヨレ等が緩和されるため、どのノズルも均一に使用される。

このため、明らかに印刷開始時の１スキャンにおいては偏ったノズルの使用がされる。図７は最初の印字において使用される可能性のあるヒータを示したものである。四角で囲った領域７０８のヒータを使い、共通電極Ｒｂ、Ｒｄのみが使用される。

このような理由により２パス印字の最初のパスにおいては図８（ａ）に示すような電圧降下となる。共通電極はＲｂとＲｄのみを使用し、電圧降下分は同時ヒート数の１／２がそれぞれの共通電極にかかるように計算すればよい。

次に印字途中の１スキャンにおける電圧降下分を図８（ｂ）にしめした。この場合に於いてはほぼ全部のヒーターが均一に使用されるため一つの配線を流れる電流は同時ヒート数の約１／４となる。

さらに印字終了時においては、ヘッドの上部２つの配線のみが用いられるため、一つの配線を流れる電流は同時ヒート数の約１／２となる。またさらに、画像の途中に空白があった場合、空白の直前や直後においても同じような電圧降下の見積もりを行って良い。

図９には印字開始、終了時、および印字途中での電圧降下量と同時ヒート数の関係が示されている。また電圧降下量の見積もりを補完するようなパルステーブルをしめした。本実施例においては１ヒートのみの際の駆動条件を１８Ｖ，１．０μｓｅｃとしているが、これはノズル寸法、ヒーターサイズ等により決められるもので、この限りではない。

実際のパルステーブル計算においては駆動電圧１８Ｖから電圧降下を見越した実際の電圧をＶｈとし、エネルギー投入量が等しくなるようにパルス幅Ｐｗを計算し、これは以下の式で示される。

パルステーブルＡの計算
Ｖｈ＝１８−同時ヒート数／２×０．１５
パルステーブルＢの計算
Ｖｈ＝１８−同時ヒート数／４×０．１５
いずれにおいても、
Ｐｗ＝１．０×｛１８／Ｖｈ｝^２
図１０は本実施例のフローチャートである。

まずｓ１００１およびｓ１００２において画像が空白画像の直後、ないし直前であるか判断をする。そして空白画像の直前、直後であった場合には、同時ヒート数の１／２の電圧降下が共通配線でかかるような場合を想定したパルステーブルＡを選択する。また、空白画像の直前、直後以外の場合に於いては同時ヒート数の１／４が電圧降下として共通配線でかかるような場合を想定したパルステーブルＢを選択する。それぞれのパルステーブルは図９に示してある。つぎに実際に同時ヒート数をステップｓ１００５およびｓ１００６において算出しテーブルよりパルス幅を決定する。そして実際にｓ１００７において１ブロック分の画像を印刷する。

つづいてステップｓ１００８において画像の右端まで印刷したかどうかを確認し、そうでない場合は再び同時ヒート数を算出してパルス幅を決定する。

以上述べたように、配線を２本しか用いていない画像の上端や下端においては電圧降下を多く見積もったパルステーブルを使用し、配線を４本使用する画像の中央部においては電圧降下を少なく見積もったパルステーブルを使用すればよい。

このような方法を用いることによりほぼ正確に電圧降下を見積もり、理想的な駆動を行うことが可能となる。

なお、本実施例においては同時ヒート数に応じてパルス幅を変調させたが電圧を変調しても良いことは言うまでもない。

本実施例においては２パス以上の多パス印字における例を説明する。
この場合に於いても、実施例１に用いたヘッドと同じ配線構造を持つヘッドを用いたとした場合、上下どちらかの半分のノズルを用いた場合に於いては電圧降下量を多く見積もり、全体のノズルを用いた場合に於いては電圧降下量を少なく見積もればよい。

本実施例においてはより正確な電圧降下量を見積もるために、画像上のドット数をカウントすることを特徴とする。本実施例においては１パス印字を例にするが、この方法が２パス以上の多パス印字にも適用可能である。

図１１は本実施例における画像とヘッドの位置関係を示したものである。図１１（ａ）中の１１０９はシアンで塗りつぶされた画像である。このような状況において、印字を行う前にウィンドウＣのような大きさのモニタを用いてシアンのドットカウントを行う。図１１（ｂ）は実際にシアンのドット数を示したものである。ここでシアンのドットが上下どちらかに偏っているか、両方に存在するかを判断する。そして両方に存在した場合に於いては、共通配線は両方ともに分配されて電流が流れるため電圧降下は少なく見積もればよい。上下のいずれかのみに画像が存在する場合に於いては共通配線の２本のみにしか電流が流れないため電圧降下は多く見積もればよい。図１１（ｃ）は図１１（ａ）のような画像が存在した場合の画像の位置毎にテーブルを変更したもの例を示したものである。両方に画像がある場合と、片側にある場合とでテーブルを切り換えることを特徴としている。

これにより、画像の小領域毎に望ましいパルス幅を設定することが可能となる。

インクジェット記録装置のヘッド部の電気構成図である。 記録ヘッドを駆動させるためのタイミングテーブルである。 ヒータがどのブロックに属するかを説明する図である。 同時ヒート数と、電圧降下量の関係を示したものである。 ヒータがどのブロックに属するかを説明する図である。 ２パス印字におけるヘッドと紙の配置を説明するものである。 インクジェット記録装置のヘッド部の電気構成図において駆動する可能性のあるヒータを説明する図である。 同時ヒート数と電圧降下量の関係を示す図である。 同時ヒート数と電圧降下量およびパルステーブルの関係を示す図である。 実施例１におけるヘッド駆動シーケンスを示すものである。 実施例３における画像とヘッドの位置関係、ドットカウント値、パルステーブルを示したものである。

符号の説明

１０１，７０１ 電源
１０２，７０２ 配線
１０３，７０３ 共通電極
１０４，７０４ ヒータ
１０５，７０５ トランジスタ
４０６ａ，４０６ｂ 電圧降下線
６０７，１１０７ ヘッドユニット
７０８ 印字を行う可能性のあるヒータ領域を示すライン
ｓ１００１〜ｓ１００８ 駆動シーケンスを導き出すためのステップ
１１０９ 画像１

Claims (6)

1. インクを吐出するための複数のノズルと、各ノズルに設けられ、かつ前記インクを吐出するためのエネルギーを発生させる吐出エネルギー発生手段と、該吐出エネルギー発生手段へ駆動パルスを送る共通電極を備え、所定の数の前記吐出エネルギー発生手段を一組とし、各組ごとに同じタイミングで駆動パルスによって駆動されるインクジェット記録ヘッドを用いて、該ノズル列の並ぶ方向と垂直方法にインクジェット記録ヘッドを主走査しつつ被記録媒体上にインク滴を吐出することにより入力画像情報の記録を行うインクジェット記録方法において、
   同じタイミングで駆動される前記吐出エネルギー発生手段の数をカウントする工程と、
   これから印字を行う１回の主走査における画像の存在する位置と該ヘッドとの相対位置を把握する工程と、
   前記カウントされた前記吐出エネルギー発生手段の数および、該ヘッドと画像との相対関係にもとづいて前記駆動パルスのパラメータを決定する工程と、
   前記決定されたパラメータを有する前記駆動パルスでもって前記吐出エネルギー発生手段を駆動する工程とを有することを特徴とするインクジェット記録方法。
2. 前記パラメータは、パルス幅である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方法。
3. 前記パラメータは、駆動電圧である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方法。
4. 前記インクジェット記録ヘッドは、カラー記録対応であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。
5. 前記吐出エネルギー発生手段の数をカウントする工程と、画像の存在する位置と該ヘッドとの相対位置を把握する工程と、前記駆動パルスのパラメータを決定する工程と、前記決定されたパラメータを有する前記駆動パルスをもって前記吐出エネルギー発生手段を駆動する工程とが、各色ごとに行われ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方法。
6. 前記吐出エネルギー発生手段として、前記インクに膜沸騰を生じさせる電気熱変換体を用いることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。

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