JP2007237607A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像処理に対する演算負荷を軽減しつつ、良好な画像品質を実現する。
【解決手段】異なる体積の液滴を吐出する大ノズル及び小ノズルを有し、熱エネルギーを利用して各ノズルにそれぞれ対応する流路内の液体に気泡を生じさせることにより液滴吐出を行う液体吐出ヘッドと、前記大ノズル及び小ノズルから各々吐出される液滴に対応するレイノルズ数Ｒｅとウェーバー数Ｗｅの積が等しくなるように吐出制御を行う吐出制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置を提供することにより、前記課題を解決する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、画像形成装置に係り、特に、異なる体積の液滴を吐出する大小のノズルを備えた画像形成装置に関する。

高階調な画像記録を実現するために、ヒーター等の発熱素子から生じる熱エネルギーを利用して液滴を吐出するサーマル方式のインクジェット記録装置では、異なる体積の液滴を吐出する大小のノズルを備える記録ヘッド（以下、単に「ヘッド」という。）が広く用いられている。大小のノズルから各々吐出される液滴によって形成されるドットの大きさ（面積）を異ならせることにより、多様な濃度表現が可能となる。

このようなヘッドを用いた場合、小ノズルから吐出された液滴の飛翔速度は、大ノズルから吐出された液滴の飛翔速度に比べて速く、液滴が吐出されてから記録媒体上に着弾するまでの時間に差が生じる。特に、ヘッドを記録媒体の紙幅方向に繰り返し走査しながら記録する方式（シリアル方式）では、飛翔速度の差に起因して液滴の着弾位置にずれが生じ、画質劣化が生じてしまうという問題がある。このような問題を解消するため、例えば、特許文献１では、大小のノズルの吐出タイミングを制御することにより、これら大小のノズルから各々吐出される液滴の飛翔速度の差に起因する着弾位置ずれの補正を行っている。
特開平７−１３７２４０号公報

しかしながら、単に大小のノズルの吐出タイミングを制御するだけでは、画像品質の向上には限界があることが判明した。これは、大小のノズルから各々吐出される液滴は、飛翔速度が異なるだけでなく、液滴長さ（液柱長さ）や主たる液滴（主滴）に付随して発生する副滴（サテライト滴）の数、大きさなどが異なるため、特許文献１のように液滴の飛翔速度の差を相殺するように吐出タイミングの制御を行っただけでは、このように主滴及び副滴から成る液滴によって形成される大小のドットは相似形状にならないからである。

特に、ノズルから吐出される液滴の体積が２〜３［ｐｌ］以下の領域になると、主滴に対する副滴の大きさの割合が大きくなり、記録画像に対して与える影響が大きくなる。このように副滴の影響が大きい場合、ハーフトーン処理等の画像処理に際して複雑な演算が要求されることになり、実用上大きな問題となる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、画像処理に対する演算負荷を軽減しつつ、良好な画像品質を実現することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の画像形成装置は、異なる体積の液滴を吐出する大ノズル及び小ノズルを有し、熱エネルギーを利用して各ノズルにそれぞれ対応する流路内の液体に気泡を生じさせることにより液滴吐出を行う液体吐出ヘッドと、液滴の飛翔速度をＶ［cm／sec］、ノズル径をＤ［cm］、液体の密度をρ［g／cm³］、液体の表面張力をγ［dyne/cm］、液体の粘度をμ［cp］として、レイノルズ数Ｒｅとウェーバー数Ｗｅとの積が次式

で定義されるとき、前記大ノズル及び小ノズルから各々吐出される液滴に対応するレイノルズ数Ｒｅとウェーバー数Ｗｅの積が等しくなるように吐出制御を行う吐出制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、大小のノズルから各々吐出される液滴により形成されるドット形状が相似形となるので、画像処理に対する演算負荷を軽減しつつ、良好な画像品質を実現することができる。

請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置の一実施態様であり、前記吐出制御手段は、前記液体の物性値の温度変化を考慮して吐出制御を行うことを特徴とする。

請求項２の態様によれば、液体の物性値の温度変化に応じて最適な吐出制御を行うことができる。

請求項３に記載の画像形成装置は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の一実施形態であり、前記小ノズルから吐出される液滴の体積が３［ｐｌ］以下であることを特徴とする。

液滴の体積が３［ｐｌ］以下の場合、主滴に対する副滴の大きさの割合が高くなるので、本発明の吐出制御がより好適となる。

本発明によれば、大小のノズルから各々吐出される液滴により形成されるドット形状が相似形となるので、画像処理に対する演算負荷を軽減しつつ、良好な画像品質を実現することができる。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は本発明の一実施形態としてのインクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示すように、本実施形態のインクジェット記録装置１０は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色インク毎に設けられた複数のヘッド（液体吐出ヘッド）を有する印字部１２と、各ヘッドに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のインク吐出面（ノズル面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。

図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のインク吐出面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のインク吐出面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモーター（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は紙搬送方向（副走査方向；図１の右方向）と搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

インク貯蔵／装填部１４は、印字部１２の各ヘッドに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各ヘッドと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。各タンクはヘッドに対して着脱自在に構成されるインクカートリッジ方式であってもよい。この場合、インクカートリッジからヘッドに対して直接インクが供給される。

各タンク（又はインクカートリッジ）には、その中に貯蔵されるインクの物性値（インク密度、インク粘度、インク表面張力など）を示す情報を記録した情報記録体が取り付けられている。情報記録体としては、前述したマガジンに取り付けられる情報記録体と同様、例えば、バーコードあるいは無線タグ等がある。この情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、各タンク内のインクの物性値を自動的に取得し、このインク物性値を用いて後述する吐出制御が行われる。

又は、インクカートリッジのバーコードには単にインクの種類を示す識別情報の最小限の情報を記録し、一方、インクジェット記録装置１０の記憶部（不図示）に複数のインク種類毎にインクの物性値情報（温度依存性情報を含む）を記憶させておき、バーコードで検出されたインク種類の識別情報を基に、対応するインクの物性値情報を前記記憶部から読み出す態様でもよい。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、記録紙１６の画像記録幅よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部２４は、各色のヘッドにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。

印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。

多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。

また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。

図２は本実施形態のインクジェット記録装置の要部構成として印字部周辺を示した平面図である。印字部１２には、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色インクにそれぞれ対応するヘッド５０（５０Ｋ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｙ）が設けられている。各ヘッド５０の記録紙１６に対向するインク吐出面（ノズル面）には、液滴吐出用の吐出口（ノズル）が多数設けられている。後述するように、各ヘッド５０には、異なる体積の液滴を吐出する大小のノズルがそれぞれ複数設けられている。

各ヘッド５０が搭載されるキャリッジ６０は、不図示のキャリッジモーターによって記録紙１６の紙幅方向（主走査方向）に延びるガイドレール６２に沿って往復移動可能に構成されている。

記録紙１６を副走査方向（紙搬送方向）に搬送しつつ、各ヘッド５０を主走査方向に繰り返し走査しながら、各ヘッド５０のノズルからそれぞれ対応する色インクの液滴を吐出することにより、記録紙１６上に所望の画像が記録される。

本実施形態では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。

図３は本実施形態のインクジェット記録装置で用いられるヘッドの構成図であり、（ａ）はインク吐出面側から見た平面図（一部破断面図）、（ｂ）は（ａ）中３ｂ−３ｂ線に沿う断面図である。

図３の（ａ）に示すように、ヘッド５０には、それぞれ副走査方向に沿って、複数の大ノズル５１Ｌが配列された大ノズル列１５１Ｌと、複数の小ノズル５１Ｓが配列された小ノズル列１５１Ｓが設けられている。大ノズル５１Ｌの開口面積は小ノズル５１Ｓの開口面積よりも大きく構成され、大ノズル５１Ｌは小ノズル５１Ｓに比べて体積の大きな液滴を吐出する。

大小の各ノズル列１５１Ｌ、１５１Ｓはそれぞれ副走査方向に沿って同一ノズルピッチで各ノズル５１（大ノズル５１Ｌ、小ノズル５１Ｓ）が配列されている。大ノズル列１５１Ｌ及び小ノズル列１５１Ｓの一方のノズル列は他方のノズル列に対して副走査方向に所定量（１ノズルピッチ以内）シフトされており、副走査方向に関して大ノズル５１Ｌと小ノズル５１Ｓが同一位置とならないようにずれて配置されている。このようなノズル配置の場合、各々の大ノズル５１Ｌにより打滴される大ドット間の隙間を小ノズル５１Ｓにより打滴される小ドットで埋めることが可能となるので、記録画像の濃度ムラを防止することができ、また、階調性を高めることができるという点で優れている。特に、副走査方向へのシフト量は１／２ノズルピッチが好ましい。もちろん、本発明の実施に際してはこのようなノズル配置に限定されず、例えば、副走査方向に関して大ノズル５１Ｌと小ノズル５１Ｓが同一位置に配置されていてもよい。

ヘッド５０内部には、各ノズル５１にそれぞれ対応する個別流路５２及びヒーター５４が設けられている。個別流路５２は隔壁によって区画形成され、その一端は大小のノズル列１５１Ｌ、１５１Ｓ間に形成されるインク供給口５６に連通している。図１のインク貯蔵／装填部１４に貯蔵されるインクは、インク供給口５６を介して各個別流路５２に供給される。

図３の（ｂ）に示すように、ヒーター５４は個別流路５２のノズル５１に対向する位置にそれぞれ設けられる。大ノズル５１Ｌに対応するヒーター（大ノズル用ヒーター）５４Ｌは、小ノズル５１Ｓに対応するヒーター（小ノズル用ヒーター）５４Ｓに比べてサイズが大きく、より大きな熱エネルギーを発生する。各ヒーター５４（５４Ｌ、５４Ｓ）はヒーター保護膜５５で覆われており、このヒーター保護膜５５によって個別流路５２の一壁面（底壁面）が構成されている。尚、ヒーター保護膜５５は基板５８上に形成されており、前記インク供給口５６はヒーター保護膜５５及び基板５８を副走査方向に沿って細長状に貫通形成されたものとして構成されている。

このような構成において、ヒーター５４に所定の駆動電圧が印加されると、ヒーター５４による発熱によって個別流路５２内のインクに気泡が成長し、その気泡により生じる圧力によってノズル５１から液滴（インク滴）が吐出される。大ノズル用ヒーター５４Ｌが駆動された場合はそれに対向する位置にある大ノズル５１Ｌから大滴が吐出され、記録紙１６上に大ドットが形成される。一方、小ノズル用ヒーター５４Ｓが駆動された場合はそれに対向する位置にある小ノズル５１Ｓから小滴が吐出され、記録紙１６上に小ドットが形成される。

図４は本実施形態のインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、モータードライバ７６、ヒータードライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはシリアルインターフェースやパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。

ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ７４に記憶される。画像メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ７４、モータードライバ７６、ヒータードライバ７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、画像メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモーター８８やヒーター８９を制御する制御信号を生成する。

モータードライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示に従ってモーター８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータードライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示に従って後乾燥部４２その他各部のヒーター８９を駆動するドライバである。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、画像メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号（ドットデータ）をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ８４を介してヘッド５０のインク滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。後述する本発明の吐出制御は主としてプリント制御部８０で行われる。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。なお、図４において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

ヘッドドライバ８４は、プリント制御部８０から与えられるドットデータに基づいて各色のヘッド５０のヒーター５４（図３参照）を駆動するための駆動信号を生成し、ヒーター５４に生成した駆動信号を供給する。ヘッドドライバ８４にはヘッド５０の駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

印字検出部２４は、ヘッド５０により記録されたテストパターンを読み取り、所要の信号処理などを行ってヘッド５０のインク吐出状況（吐出の有無、ドットサイズ、ドット位置等）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供する。プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいてヘッド５０に対する各種補正を行う。

次に、本発明の特徴部分である本実施形態のインクジェット記録装置で行われる吐出制御について詳説する。

発明者の検討によれば、大ノズル５１Ｌから吐出される液滴（大滴）と小ノズル５１Ｓから吐出される液滴（小滴）の各々に対するレイノルズ数Ｒｅとウェーバー数Ｗｅの積が等しくなるように設定すると、これら液滴が記録媒体上に着弾することによって形成されるドット形状が相似形になることが分かった。ここで、吐出液滴の飛翔速度をＶ［cm／sec］、ノズル径をＤ［cm］、インク密度ρ［g／cm³］、インク粘度をμ［cP］、インク表面張力をγ［dyne／cm］とすると、レイノルズ数Ｒｅとウェーバー数Ｗｅの積は次式によって定義される。

図５は主滴と副滴の関係を説明するための図であり、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれレイノルズ数Ｒｅとウェーバー数Ｗｅとの積の値が相対的に小さい場合、中程度の場合、大きい場合を表している。各図の左側はノズルから吐出された液滴の飛翔中の様子を表しており、右側はその液滴が記録紙１６に着弾した様子を表している。

例えば、レイノルズ数Ｒｅとウェーバー数Ｗｅの積が小さくなると粘性力、表面張力に対する慣性力が相対的に小さくなるので、同図の（ａ）に示すように、主滴に対する副滴の割合が大きくなる。一方、レイノルズ数Ｒｅとウェーバー数Ｗｅの積が大きくなると粘性力、表面張力に対する慣性力が相対的に大きくなるので、同図の（ｃ）に示すように、主滴に対する副滴の大きさの割合が小さくなる。

従って、大ノズル５１Ｌと小ノズル５１Ｓとのレイノルズ数Ｒｅとウェーバー数Ｗｅとの積を大きな値で等しく設定すると、同図の（ｃ）のような副滴が小さい相似形状のドットが形成され、レイノルズ数Ｒｅとウェーバー数Ｗｅとの積を小さな値で等しく設定すると、同図の（ａ）のような副滴が大きい相似形状のドットが形成される。

このことから、本発明は、大小のノズル５１Ｌ、５１Ｓから各々吐出される液滴に対応するレイノルズ数Ｒｅとウェーバー数Ｗｅの積が等しくなるように吐出制御を行うことを特徴としている。即ち、次式が成立するような条件で吐出制御が行われる。

尚、大ノズル５１Ｌに対応する変数を下付き添字「１」で表し、小ノズル５１Ｓに対応する変数を下付き添え字「２」で表している。

図６は本発明の吐出制御の一例を示したフローチャート図である。以下、図６のフローチャートに従って、本発明の吐出制御について詳説する。尚、本吐出制御における各処理は、主としてプリント制御部８０及びヘッドドライバ８４（図４参照）で実行される。

まず、インク物性値を取得する（ステップＳ１０）。具体的には、本実施形態のインクジェット記録装置１０で用いられるインクの物性値として、インク密度ρ、インク粘度μ、及びインク表面張力γを取得する。これらインク物性値は、予め任意に定められた代表温度（標準温度）における値である。本実施形態では、インクタンク（又はインクカートリッジ）に取り付けられた情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、インク物性値を取得する。

次に、ノズル情報として、大ノズル５１Ｌのノズル径Ｄ_１、小ノズル５１Ｓのノズル径Ｄ_２を取得する（ステップＳ２０）。例えば、インクジェット記録装置１０の記憶部（不図示）にノズル情報をあらかじめ記憶しておき、この記憶部からノズル情報を取得するようにしてもよい。

インク物性値とノズル情報の取得順序は図６に示した例に限定されない。インク物性値より先にノズル情報を先に取得するようにしてもよいし、インク物性値とノズル情報を並行して取得するようにしてもよい。

次に、大小のノズル５１Ｌ、５１Ｓから各々吐出される液滴に対応するレイノルズ数Ｒｅとウェーバー数Ｗｅの積が等しくなるような条件（式（２）参照）を満足する飛翔速度Ｖ_１、Ｖ_２を算出する（ステップＳ３０）。

次に、大小のノズル５１Ｌ、５１Ｓから先のステップＳ３０で算出した飛翔速度Ｖ_１、Ｖ_２でそれぞれ液滴が吐出されるような吐出加熱条件を算出する（ステップＳ４０）。吐出加熱条件とは、各ヒーター５４Ｌ、５４Ｓに各々対応する加熱開始タイミング、加熱時間、加熱投入エネルギーを含む。吐出加熱条件の算出は、プリント制御部８０内の吐出加熱条件算出部８０ａ（図４参照）で行われる。

例えば、大きな飛翔速度を得るためには、単位加熱時間あたりの加熱投入エネルギーを大きく設定すればよい。また、小さな飛翔速度を得るためには、単位加熱時間あたりの加熱投入エネルギーを小さく設定すればよい。

次に、大小のノズル５１Ｌ、５１Ｓに対応するヒーター５４Ｌ、５４Ｓを先のステップＳ４０で算出された吐出加熱条件に従って駆動する（ステップＳ５０）。これにより、大小のノズル５１Ｌ、５１Ｓから各々吐出される液滴に対応するレイノルズ数Ｒｅとウェーバー数Ｗｅの積は等しくなる。これにより、これら液滴によって形成されるドットは相似形となり、画像処理に対する演算負荷を軽減しつつ、良好な画像品質を実現することができる。

図６のフローチャートに従って行われる吐出制御では、インク物性値の温度変化は考慮されておらず、各ヒーター５４Ｌ、５４Ｓに対する吐出加熱条件及びインクの種類によってはインク物性値の温度変化を無視できない状況が発生することがある。このことから、本発明の吐出制御はインク物性値の温度変化を考慮しながら行われることが好ましい。

図７はインク物性値の温度変化を考慮した場合の吐出制御の一例を示したフローチャート図である。図７中、図６に示したフローチャート図と共通する処理については同一のステップ番号を付し、その説明を省略する。

この吐出制御では、ステップＳ４０で吐出加熱条件を算出した後、その吐出加熱条件から得られるインク温度変化に応じてインク物性値をノズル毎に補正する（ステップＳ１００）。これにより、補正後のインク物性値として、大ノズル５１Ｌに対応するインク物性値（ρ_１、μ_１、γ_１）及び小ノズル５１Ｓに対応するインク物性値（ρ_２、μ_２、γ_２）を得ることができる。

次に、補正後のインク物性値（ρ_１、μ_１、γ_１、ρ_２、μ_２、γ_２）を用いて、大小のノズル５１Ｌ、５１Ｓから各々吐出される液滴に対応するレイノルズ数Ｒｅとウェーバー数Ｗｅの積が等しくなるような条件を満足する飛翔速度Ｖ_１′、Ｖ_２′を算出する（ステップＳ１１０）。

次に、飛翔速度Ｖ_１に対する飛翔速度Ｖ_１′の変化率（｜Ｖ_１′−Ｖ_１｜／Ｖ_１）、及び飛翔速度Ｖ_２に対する飛翔速度Ｖ_２′の変化率（｜Ｖ_２′−Ｖ_２｜／Ｖ_２）がいずれも所定の閾値（本例では、０．０５）より小さいか否か判断する（ステップＳ１２０）。

これらの変化率の少なくとも一方が所定の閾値より大きいと判断された場合（即ち、Ｎｏの場合）、飛翔速度Ｖ_１′をＶ_１に、飛翔速度Ｖ_２′をＶ_２にデータ置き換えを実施する（ステップＳ１３０）。データ置き換え後、ステップＳ４０に戻り、再び、飛翔速度Ｖ_１、Ｖ_２を満足する吐出加熱条件を算出し、同様の処理を繰り返す。

一方、これらの変化率がいずれも所定の閾値より小さいと判断された場合（即ち、Ｙｅｓの場合）、大小のノズル５１Ｌ、５１Ｓから飛翔速度Ｖ_１′、Ｖ_２′でそれぞれ液滴が吐出されるような吐出加熱条件を算出し（ステップＳ１４０）、各ヒーター５４Ｌ、５４Ｓを吐出加熱条件に従って駆動する（ステップＳ５０）。このようにしてインク物性値の温度変化を考慮した吐出制御が行われる。

以上説明したように、本実施形態によれば、大小のノズル５１Ｌ、５１Ｓから各々吐出される液滴に対応するレイノルズ数Ｒｅとウェーバー数Ｗｅの積が等しくなるように吐出制御が行われるので、これら液滴により形成されるドットの形状が相似形になり、画像処理に対する演算負荷を軽減しつつ、良好な画像品質を実現することができる。

特に、本実施形態では、インク物性値の温度変化を考慮しながら吐出制御が行われることが好ましい。インク物性値の温度変化が無視できない場合にも最適な吐出制御が可能となる。

また、大小のノズルのうち少なくとも小ノズルから吐出される液滴の体積は３［ｐｌ］以下であることが望ましい。このような場合、主滴に対する副滴の大きさに対する割合が高くなるので、本発明の吐出制御がより好適となる。

以上、本発明の画像形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

インクジェット記録装置の全体構成図 インクジェット記録装置の要部構成として印字部周辺を示した平面図 ヘッドの構成図 インクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図 主滴と副滴の関係を説明するための図 本発明の吐出制御の一例を示したフローチャート図 インク物性値の温度変化を考慮した場合の吐出制御の一例を示したフローチャート図

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１６…記録紙、５０…ヘッド、５１…ノズル、５１Ｌ…大ノズル、５１Ｓ…小ノズル、５４…ヒーター、８０…プリント制御部、８０ａ…吐出加熱条件算出部、８４…ヘッドドライバ、８４ａ…吐出加熱条件設定部

Claims (3)

1. 異なる体積の液滴を吐出する大ノズル及び小ノズルを有し、熱エネルギーを利用して各ノズルにそれぞれ対応する流路内の液体に気泡を生じさせることにより液滴吐出を行う液体吐出ヘッドと、
   液滴の飛翔速度をＶ［cm／sec］、ノズル径をＤ［cm］、液体の密度をρ［g／cm³］、液体の表面張力をγ［dyne/cm］、液体の粘度をμ［cp］として、レイノルズ数Ｒｅとウェーバー数Ｗｅとの積が次式
   

   

   で定義されるとき、前記大ノズル及び小ノズルから各々吐出される液滴に対応するレイノルズ数Ｒｅとウェーバー数Ｗｅの積が等しくなるように吐出制御を行う吐出制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記吐出制御手段は、前記液体の物性値の温度変化を考慮して吐出制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記小ノズルから吐出される液滴の体積が３［ｐｌ］以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。

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