JP2007268964A - インクジェット記録方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】顔料インクを用いた場合にも吐出安定性及び不吐出抑制を図る。
【解決手段】それぞれ共通のインク流路に連通し、異なるインク吐出量でインクを吐出する大ノズルと小ノズルを有する記録ヘッドを、記録媒体の搬送方向と略直交する方向において双方向走査させながら、顔料を色材としたインク液を用いて、片方向あるいは双方向に画像記録を行うインクジェット記録装置において、前記顔料を色材としたインク液中で分散状態にある顔料粒子は、その粒径が１５０［ｎｍ］以上の粒子が５［ｖｏｌ％］以下であり、画像記録中に、特定のタイミングで画像記録領域外の特定の位置で、画像記録に関わらないインク液を吐出する際、前記大ノズルからの吐出回数が前記小ノズルからの吐出回数よりも多くなるように吐出することにより前記課題を解決する。
【選択図】図７

Description

本発明は、インクジェット記録方法及び装置に係り、特に、インクジェットヘッドを記録媒体の搬送方向に直交する方向に往復移動させながら顔料インクを用いて画像記録を行ういわゆるシャトルスキャン方式（シリアルスキャン方式）のインクジェット記録方法及び装置に関する。

従来より、多数のノズル（インク吐出口）を配列させたインクジェットヘッド（インク吐出ヘッド）を有し、このインクジェットヘッドと記録媒体を相対的に移動させながら、記録媒体に向けてノズルからインクを液滴として吐出することにより、記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録装置（インクジェットプリンタ）が知られている。

このようなインクジェット記録装置におけるインク吐出方法として、従来から様々な方法が知られている。例えば、圧電素子（圧電セラミック）の変形によって圧力室（インク室）の一部を構成する振動板を変形させて、圧力室の容積を変化させ、圧力室の容積増大時にインク供給路から圧力室内にインクを導入し、圧力室の容積減少時に圧力室内のインクをノズルから液滴として吐出する圧電方式や、インクを加熱して気泡を発生させ、この気泡が成長する際の膨張エネルギーでインクを吐出させるサーマルインクジェット方式などが知られている。

インクジェット記録装置のようなインク吐出ヘッドを有する画像形成装置においては、インクを貯蔵するインクタンクからインク供給路を介してインク吐出ヘッドにインクを供給し、上記様々な吐出方法でインクを吐出しているが、インクの吐出量、吐出速度、吐出方向及び吐出されるインクの形状（体積）等が、常に一定となるように安定して吐出する必要がある。

しかし、印字中においては、印字の指示があった場合に直ちに印字が実行されるようにインク吐出ヘッドのノズルには常にインクが満たされており、ノズルのインクは空気にさらされているため、長時間吐出が行われないノズルのインクが乾燥し、インク粘度が高くなったり、ノズルが目詰まりしたりすることがある。このようなノズルのインクメニスカス部における増粘はインクの不吐出の原因となることがある。また、インク供給路内等に混入した塵埃等の異物や気泡が溜まり、インク供給を遮断したりして吐出不良が発生する場合もある。

そこで、従来このようなインクの吐出不良やインク不吐出の原因となるノズルのメニスカス部におけるインクの増粘に対して、この増粘したインクを定期的に強制的に機外に排出するパージ（唾吐き、予備吐出）や吸引などの回復処理が行われていた。

この吸引回復処理は、インクジェットヘッドのノズル面をキャップで覆い、ポンプによってインクジェットヘッド内のインクを強制的に吸引するものであるが、吸引をした直後は吸引によってキャップ内に排出されたインクがノズル面に残留したり、インクジェットヘッド内に逆流したりすることがある。そこで、吸引回復処理後には予備吐出を行うことが行われている。

例えば、大ノズル列と小ノズル列という、異なるインク吐出量で吐出する少なくとも二種類のノズルを有するインクジェットヘッドを用いて画像形成するインクジェット記録装置において、メンテナンス吸引後の予備吐出時に大ノズルの吐出発数を小ノズルの吐出発数より多くしたり、あるいは大ノズルの吐出周波数を大きくしたり等することによって、浮遊ミストを減少させるとともに、吸引後の予備吐出に要する時間を短縮するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。
特開２００４−９８６２６号公報

しかしながら、上記特許文献１においては、吸引後の予備吐出に要する時間を短縮したり、予備吐出時における浮遊ミストの発生を防止したりすることを目的とした、吸引回復処理後の大ノズルと小ノズルの予備吐出の制御に関する技術を開示しているが、記録走査中におけるパージング（予備吐出）に関しては全く記載がなく、特に顔料インクを用いる場合には、吐出安定性の向上のためにも、記録中における予備吐出の制御が問題となる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、予備吐出の時間短縮及び浮遊ミストの防止に加えて吐出安定性及び不吐出抑制を図ることのできるインクジェット記録方法及び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に記載の発明は、それぞれ共通のインク流路に連通し、異なるインク吐出量でインクを吐出する大ノズルと小ノズルを有する記録ヘッドを、記録媒体の搬送方向と略直交する方向において双方向走査させながら、顔料を色材としたインク液を用いて、片方向あるいは双方向に画像記録を行うインクジェット記録装置であって、前記顔料を色材としたインク液中で分散状態にある顔料粒子は、その粒径が１５０［ｎｍ］以上の粒子が５［ｖｏｌ％］以下であり、画像記録中に、特定のタイミングで画像記録領域外の特定の位置で、画像記録に関わらないインク液を吐出する際、前記大ノズルからの吐出回数が前記小ノズルからの吐出回数よりも多くなるように吐出することを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。

これにより、記録ヘッド内の品質劣化（増粘や気泡が混入した）インクを効果的に排出することができ、吐出安定性及び不吐出抑制の向上を図ることが可能となる。

また、同様に前記目的を達成するために請求項２に記載の発明は、それぞれ共通のインク流路に連通し、異なるインク吐出量でインクを吐出する大ノズルと小ノズルを有する記録ヘッドを、記録媒体の搬送方向と略直交する方向において双方向走査させながら、顔料を色材としたインク液を用いて、片方向あるいは双方向に画像記録を行うインクジェット記録装置であって、前記顔料を色材としたインク液中で分散状態にある顔料粒子は、その粒径が１５０［ｎｍ］以上の粒子が５［ｖｏｌ％］以下であり、画像記録中に、特定のタイミングで画像記録領域外の特定の位置で、画像記録に関わらないインク液を吐出する際、前記大ノズルからの吐出を前記小ノズルからの吐出よりも先行して行うことを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。

これによっても記録ヘッド内の品質劣化インクを効果的に排出することができ、吐出安定性及び不吐出抑制の向上を図ることが可能となる。

また、同様に前記目的を達成するために請求項３に記載の発明は、それぞれ共通のインク流路に連通し、異なるインク吐出量でインクを吐出する大ノズルと小ノズルを有する記録ヘッドを、記録媒体の搬送方向と略直交する方向において双方向走査させながら、顔料を色材としたインク液を用いて、片方向あるいは双方向に画像記録を行うインクジェット記録装置であって、前記顔料を色材としたインク液中で分散状態にある顔料粒子は、その粒径が１５０［ｎｍ］以上の粒子が５［ｖｏｌ％］以下であり、画像記録中に、特定のタイミングで画像記録領域外の特定の位置で、画像記録に関わらないインク液を吐出する際、前記大ノズルの吐出周波数を前記小ノズルの吐出周波数よりも大きくしたことを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。

これにより、同様に記録ヘッド内の品質劣化インクを効果的に排出することができ、吐出安定性及び不吐出抑制の向上を図ることが可能となる。

また、請求項４に示すように、請求項１〜３のいずれか１項において、さらに、前記画像記録領域外の特定の位置に前記記録ヘッド内のインクを強制的に吸引する吸引手段を設け、前記吸引手段により前記記録ヘッド内のインクを吸引した後、前記画像記録に関わらないインク液を吐出することを特徴とする。

これにより、吸引動作を行う場合にも、吐出安定性及び不吐出抑制の向上を図ることが可能となる。

また、同様に前記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、それぞれ共通のインク流路に連通し、異なるインク吐出量でインクを吐出する大ノズルと小ノズルを有する記録ヘッドを、記録媒体の搬送方向と略直交する方向において双方向走査させながら、顔料を色材としたインク液を用いて、片方向あるいは双方向に画像記録を行うインクジェット記録方法であって、前記顔料を色材としたインク液中で分散状態にある顔料粒子は、その粒径が１５０［ｎｍ］以上の粒子が５［ｖｏｌ％］以下であり、画像記録中に、特定のタイミングで画像記録領域外の特定の位置で、画像記録に関わらないインク液を吐出する際、前記大ノズルからの吐出回数が前記小ノズルからの吐出回数よりも多くなるように吐出することを特徴とするインクジェット記録方法を提供する。

これにより、記録ヘッド内の品質劣化インクを効果的に排出することができ、吐出安定性及び不吐出抑制の向上を図ることが可能となる。

また、同様に前記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、それぞれ共通のインク流路に連通し、異なるインク吐出量でインクを吐出する大ノズルと小ノズルを有する記録ヘッドを、記録媒体の搬送方向と略直交する方向において双方向走査させながら、顔料を色材としたインク液を用いて、片方向あるいは双方向に画像記録を行うインクジェット記録方法であって、前記顔料を色材としたインク液中で分散状態にある顔料粒子は、その粒径が１５０［ｎｍ］以上の粒子が５［ｖｏｌ％］以下であり、画像記録中に、特定のタイミングで画像記録領域外の特定の位置で、画像記録に関わらないインク液を吐出する際、前記大ノズルからの吐出を前記小ノズルからの吐出よりも先行して行うことを特徴とするインクジェット記録方法を提供する。

これにより、記録ヘッド内のインクを効果的に排出することができ、吐出安定性及び不吐出抑制の向上を図ることが可能となる。

また、同様に前記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、それぞれ共通のインク流路に連通し、異なるインク吐出量でインクを吐出する大ノズルと小ノズルを有する記録ヘッドを、記録媒体の搬送方向と略直交する方向において双方向走査させながら、顔料を色材としたインク液を用いて、片方向あるいは双方向に画像記録を行うインクジェット記録方法であって、前記顔料を色材としたインク液中で分散状態にある顔料粒子は、その粒径が１５０［ｎｍ］以上の粒子が５［ｖｏｌ％］以下であり、画像記録中に、特定のタイミングで画像記録領域外の特定の位置で、画像記録に関わらないインク液を吐出する際、前記大ノズルの吐出周波数を前記小ノズルの吐出周波数よりも大きくしたことを特徴とするインクジェット記録方法を提供する。

これにより、同様に記録ヘッド内の品質劣化インクを効果的に排出することができ、吐出安定性及び不吐出抑制の向上を図ることが可能となる。

また、請求項８に示すように、請求項５〜７のいずれか１項において、さらに、前記画像記録領域外の特定の位置で前記記録ヘッド内のインクを強制的に吸引した後、前記画像記録に関わらないインク液を吐出することを特徴とする。

これにより、吸引動作を行う場合にも、吐出安定性及び不吐出抑制の向上を図ることが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、記録ヘッド内の品質劣化インクを効果的に排出することができ、吐出安定性及び不吐出抑制の向上を図ることが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るインクジェット記録方法及び装置について詳細に説明する。

図１は、本発明に係るインクジェット記録装置の一実施形態の主要部の概略構成を示す平面図である。

図１に示すように、本実施形態のインクジェット記録装置１は、記録紙１０の搬送方向（図中矢印Ａで表示）に対して略直交する方向（図中矢印Ｂで表示）に沿って記録ヘッド１２を双方向に走査させて（往復移動させながら）画像を記録するシャトルスキャン方式（シリアルスキャン方式）の画像記録装置である。

記録紙１０は、例えばステッピングモータ等の給紙モータ１４によって駆動される給紙ローラ１６によって記録ヘッド１２下に供給される。記録紙１０は、給紙ローラ１６と記録ヘッド１２を挟んで対向して配置された紙抑えローラ１８によって支持されながら平面性を保ちつつ、図中矢印Ａで示す方向（副走査方向）に搬送される。このとき、記録紙１０の平坦性を向上させるために、給紙ローラ１６と紙抑えローラ１８の間で記録紙１０を下側から支持するプラテン板を設けるようにすることが好ましい。

記録ヘッド１２は、記録紙１０の搬送方向に略垂直な方向に記録紙１０を幅方向に跨いで設置されたガイド軸２０に沿って図中矢印Ｂで示す方向に往復移動可能なキャリッジ２２上に搭載されている。

キャリッジ２２は、ベルト固定部２４によってタイミングベルト２６に固定されている。タイミングベルト２６は、駆動プーリ２８と従動プーリ３０との間に掛け渡されており、駆動プーリ２８は主走査モータ３２によって駆動される。主走査モータ３２を駆動することにより、駆動プーリ２８が回転し、これによりタイミングベルト２６が回転することによりキャリッジ２２が図中の矢印Ｂ方向に往復移動するようになっている。

記録紙１０の幅方向両側の印字領域外にそれぞれパージ受け（キャップ）３４及び３６が設けられている。特に図１において記録紙１０の右側の印字領域外に設けられたパージ受け３６は、詳しくは後述するが、吸引手段と連動した回復機構を構成している。メンテナンス時にはキャリッジ２２がこれらのパージ受け３４、３６の位置に移動してパージ（予備吐出）や吸引等の記録ヘッド１２のメンテナンスが行われる。また、記録ヘッド１２が、回復機構を構成するパージ受け３６の位置（ホームポジション）にあることを検出するためのポジションセンサ３８が設けられている。

記録ヘッド１２は、キャリッジ２２上に搭載され、キャリッジ２２の移動に伴い、図の矢印Ｂ方向に記録紙１０上をその幅方向に、双方向の走査を行う。このとき、記録ヘッド１２は、双方向とも記録を行ってもよいし、片方向のみ記録を行うようにしてもよい。

図２に、記録ヘッド１２の平面図を示す。図２（ａ）においては、イエロー（Ｙ）のインクを吐出するイエローヘッド１２Ｙ、マゼンタ（Ｍ）のインクを吐出するマゼンタヘッド１２Ｍ、シアン（Ｃ）のインクを吐出するシアンヘッド１２Ｃ及び黒（Ｋ）のインクを吐出する黒ヘッド１２Ｋが、それぞれノズル列が、矢印Ｂ１で示す記録ヘッド１２の移動方向に対して略垂直となるように配置されている。

また一方、双方向とも記録を行う場合には、図２（ｂ）に示すように、それぞれ４つのヘッド１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋからなるヘッド群１２−１及び１２−２を記録ヘッド１２の中央の線に関して左右対称となるように配置し、記録ヘッド１２が矢印Ｂ１方向に走査する場合にはヘッド群１２−１を用いて記録を行い、記録ヘッド１２が矢印Ｂ２方向に走査する場合にはヘッド群１２−２を用いて記録を行うようにしてもよい。

また、本実施形態の記録ヘッド１２は、吐出量の大きい大ノズルと、吐出量の小さい小ノズルとを有している。ここで、大ノズルの吐出量は５〜１０［ｐｌ］程度で、小ノズルの吐出量は１〜２［ｐｌ］程度であるとする。また、本実施形態では、大ノズルはノズル径を大きくし、小ノズルはノズル径を小さくすることで、この大小の吐出量の違いを形成するようにしている。

図３に、図２（ａ）に示した記録ヘッド１２に対応したノズル配列の例を示す。図３（ａ）では、矢印Ｂで示す記録ヘッド１２の走査方向（主走査方向）に略垂直な方向に延在して設けられた共通液室４０の一方の側に、ノズル径の大きな大ノズル４２を配置し、また共通液室４０の他方の側にノズル径の小さな小ノズル４４を配置している。

また、図３（ｂ）に示す例では、共通液室４０の両側に、ノズル径の大きな大ノズル４２とノズル径の小さな小ノズル４４をそれぞれ交互に配置するようにしている。

このように図３に示したいずれの例においても、同一色の大ノズル４２と小ノズル４４へは色ごとに同一の共通液室４０からインクを供給するようにして、各ノズルに対するヘッド内流路を共通としている。

また、本実施形態においては、顔料インクを用いて記録を行うようにしており、特に、顔料インクの粒径を１５０［ｎｍ］以上の粒子が５［ｖｏｌ％］（体積％）以下となるようにしている。これは、顔料インクを用いた場合には、吐出安定性や不吐出抑制が問題となるため、顔料インクの粒径分布の中でも吐出安定性や不吐出抑制に対して影響の大きい顔料インク中の大サイズの粒径分布を制限したものである。

図４に、ヘッド（１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋ）の断面図を示す。ヘッド１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋの構造はいずれも同じなので、ここでは符号を共通としヘッド５０として表すこととする。また、前述した大ノズル４２と小ノズル４４もここでは区別せずに単にノズル５１と表している。

図４（ａ）に示すように、ヘッド５０は、インクを吐出するノズル５１と連通する圧力室５２によって形成され、圧力室５２には、電気熱変換素子５４を設け、これに記録信号となる電気パルスを与えることにより、インクに熱エネルギーを与え、そのときのインクに生じる膜沸騰時の気泡圧力をインク滴の吐出に利用する。

また、図４（ｂ）に大ノズル、小ノズルと共通液室（共通流路）の断面図を示す。ヘッド５０は、インクを吐出する大ノズル４２と小ノズル４４とそれぞれの圧力室５２ａ、５２ｂ下の電気熱変換素子５４ａ、５４ｂによって形成され、大ノズル４２の開口面積は２００μｍ^２程度であり、小ノズルの開口面積は１２０μｍ^２程度である。また、圧力室５２ａ、５２ｂには、供給口５３ａ、５３ｂを介してインクを供給する共通液室（共通流路）５５が連通する。各ノズル４２、４４ともインク吐出後、次の吐出に備えて、共通液室５５から供給口５３ａ、５３ｂを通って新しいインクが圧力室５２ａ、５２ｂに充填されるようになっている。

また、本実施形態では、熱エネルギーを利用して液滴を吐出する、いわゆるサーマル方式のものだが、圧電素子の変形圧力によって液滴を吐出するピエゾ方式等、その他の方式であってもよい。

図５に、本実施形態のインクジェット記録装置１におけるインク供給系の概略構成を示す。

図５において、インクタンク６０は、ヘッド５０にインクを供給するための基タンクである。インクタンク６０の形態には、インク残量が少なくなった場合に、図示を省略した補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を替える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じて吐出制御を行うことが好ましい。また、インクタンク６０とヘッド５０を繋ぐ管路の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ６２が設けられている。

なお、図５には示さないが、ヘッド５０の近傍又はヘッド５０と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッド５０の内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。

また、インクジェット記録装置１には、ノズル５１の乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ６４と、ノズル面５０Ａの清掃手段としてのクリーニングブレード６６とが設けられている。

これらキャップ６４及びクリーニングブレード６６を含むメンテナンスユニットは、図示を省略した移動機構によってヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置からヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。ここで、キャップ６４とは、図１においてパージ受け３４、３６と表示したものをキャップ６４で代表させて表現したものである。

キャップ６４は、図示しない昇降機構によってヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。昇降機構は、電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ６４を所定の上昇位置まで上昇させ、ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面５０Ａのノズル領域をキャップ６４で覆うようになっている。

クリーニングブレード６６は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示を省略したブレード移動機構によりヘッド５０のインク吐出面（ノズル面５０Ａ）に摺動可能である。ノズル面５０Ａにインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード６６をノズル面５０Ａに摺動させることでノズル面５０Ａを拭き取り、ノズル面５０Ａを清浄化するようになっている。

印字（記録）中又は待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、そのノズル５１近傍のインク粘度が上昇した場合、粘度が上昇して劣化したインクを排出すべく、キャップ（パージ受け）６４に向かって予備吐出（パージ）が行われる。

また、ヘッド５０内のインク（圧力室５２内のインク）に気泡が混入した場合、ヘッド５０にキャップ６４を当て、吸引ポンプ６７で圧力室５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク６８へ送液する。

この吸引動作は、初期のインクのヘッド５０への装填時、あるいは長時間の停止後の使用開始時にも行われ、粘度が上昇して固化した劣化インクが吸い出され除去される。

すなわち、ヘッド５０は、ある時間以上吐出しない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してノズル近傍のインクの粘度が高くなってしまい、吐出用の電気熱変換素子５４が動作してもノズル５１からインクが吐出しなくなる。従って、この様な状態になる手前で（電気熱変換素子５４により発生する気泡圧力によってインク吐出が可能な粘度の範囲内で）、電気熱変換素子５４を動作させ、キャップ（パージ受け）６４に向かって粘度が上昇したノズル近傍のインクを吐出させる「予備吐出」が行われる。また、ノズル面５０Ａの清掃手段として設けられているクリーニングブレード６６等のワイパーによってノズル面５０Ａの汚れを清掃化した後に、このワイパー摺擦動作によってノズル５１内に異物が混入するのを防止するためにも予備吐出が行われる。なお、この予備吐出は「空吐出」、「パージ」、「唾吐き」などとも呼ばれる場合がある。

また、ノズル５１や圧力室５２内に気泡が混入したり、ノズル５１内のインクの粘度上昇があるレベルを超えたりすると、上記予備吐出ではインクを吐出できなくなるため、上述したような吸引動作を行う。

すなわち、ノズル５１や圧力室５２のインク内に気泡が混入した場合、あるいはノズル５１内のインク粘度があるレベル以上に上昇した場合には、電気熱変換素子５４を動作させてもノズル５１からインクを吐出できなくなる。このような場合、ヘッド５０のノズル面５０Ａにキャップ６４を当てて圧力室５２内の気泡が混入したインク又は増粘したインクをポンプ６７で吸引する動作が行われる。

ただし、上記の吸引動作は、圧力室５２内のインク全体に対して行われるため、インク消費量が大きい。そこで、粘度上昇が少ない場合はなるべく予備吐出を行うことが好ましい。なお、図５で説明したキャップ６４は、吸引手段として機能するとともに、予備吐出で吐出されるインクを受けるパージ受けとしても機能し得る。

また、キャップ６４の内側が仕切り壁によってノズル列に対応した複数のエリアに分割されており、これら仕切られた各エリアをセレクタ等によって選択的に吸引できる構成としてもよい。例えば、前述した大ノズル４２と小ノズル４４とを別々に吸引するようにしてもよい。

図６は、本実施形態のインクジェット記録装置１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１は、通信インターフェイス７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ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及び回復制御部９０等を備えている。

通信インターフェイス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イス部である。通信インターフェイス７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェイスやセントロニクスなどのパラレルインターフェイ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（図示省略）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イス７０を介してインクジェット記録装置１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、通信インターフェイス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の磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ７２は、通信インターフェイス７０、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ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８８やヒーター８９を制御する制御信号を生成する。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがって記録後の記録紙１０の乾燥用あるいはヘッド５０の温度調整用のヒーター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の制御にしたがい、画像メモリ７４内の画像データから印字（記録）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（印字データ）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のインク液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。

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６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とを統合して一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から与えられる印字データに基づいて各色のヘッド５０の気泡圧力発生手段を駆動する。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。

また、回復制御部９０は、メンテナンス時にヘッド５０の回復動作のために吸引ポンプ６７、キャップ６４及びクリーニングブレード６６を制御するためのものである。

以下、本実施形態の作用について説明する。本実施形態は、顔料インクを用いた場合に浮遊ミストや予備吐出の時間短縮以外にもインクの吐出安定性、不吐出抑制が課題となるため、吸引動作を行わない記録走査中の予備吐出（パージング）においても、大ノズル４２による予備吐出量を小ノズル４４よりも多くしたり、大ノズルの予備吐出を小ノズルに先行して行ったりするなどの予備吐出の制御を行うようにしたものである。さらに、顔料インクの粒径の大きさにも注目し、その粒径を制限することにより（特に小ノズルの）吐出安定性や不吐出抑制等のより一層の向上を図るようにしたものである。

以下、図７のフローチャートに沿って本実施形態の作用を説明する。

図７に、本実施形態における大ノズル、小ノズルの予備吐出制御の一例を示す。図７に示す例は、予備吐出において大ノズルを小ノズルより先に吐出する制御の例である。

まず、図７のステップＳ１００において、画像形成を開始する。画像形成を開始したらステップＳ１０２において、第１計時及び第２計時をスタートさせる。ここで、第１計時は、予備吐出（パージング）のタイミングを制御するためのものであり、第２計時は、吸引後の予備吐出のタイミングを制御するためのものである。

次にステップＳ１０４において、画像出力を行う。これは主走査モータ３２によりキャリッジ２２を駆動して記録ヘッド１２を記録紙１０の搬送方向（副走査方向）に略垂直な方向である主走査方向に往復移動させながら、各色のヘッド１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋからそれぞれ顔料インクを記録紙１０に吐出して画像を形成するものである。このとき前述したように、一方向に走査するときのみ画像を記録するようにしてもよいし、双方向とも画像を記録するようにしてもよい。

このように画像記録を行いながら、次のステップＳ１０６において、記録中での予備吐出タイミングを制御する第１計時が所定時間経過したか否か判断する。第１計時が所定時間経過していたら、たとえ１枚の記録紙１０に画像記録する途中であっても、画像記録を中断して、次のステップＳ１０８でキャリッジ２２をパージ位置へ移動する。例えば、図１において記録紙１０の搬送方向左側に設けられたパージ受け３４の位置へキャリッジ２２を移動する。しかし、このときキャリッジ２２が図１において記録紙１０の幅方向中央よりも右側に位置していた場合には、右側のパージ受け３６の方へキャリッジ２２を移動してもよい。

次に、ステップＳ１１０において、パージ受け３４（あるいはパージ受け３６）に向かって、まず大ノズル４２を吐出し、その後次のステップＳ１１２において小ノズル４４を吐出することによりそれぞれパージングを行う。

大ノズル４２及び小ノズル４４からの予備吐出が済んだら、次のステップＳ１１４において、第１計時をリセットし、キャリッジ２２を画像記録を中断した位置に戻し、ステップＳ１０４に戻って画像形成を再開する。

また、ステップＳ１０６において、まだ第１計時が（リセット後）所定時間経過していないと判断された場合には、次のステップＳ１１６に進み、吸引後の予備吐出タイミングを制御する第２計時が所定時間経過していないか否か判断する。

ステップＳ１１６において、第２計時が所定時間経過したとされた場合には、ステップＳ１１８へ進み、画像記録を中断し、キャリッジ２２を、図１に示すパージ受け３６が設置された吸引位置へ移動する。そして次のステップＳ１２０において、パージ受け（キャップ）３６を記録ヘッド１２（ヘッド５０）に密着させて、吸引ポンプ６７を駆動し、大ノズル４２及び小ノズル４４内のインクを吸引する。

次に、ステップＳ１２２において、パージ受け３６に向かって大ノズル４２を吐出し、その後ステップＳ１２４において、同様にパージ受け３６に向かって小ノズル４４から吐出する。

そして、ステップＳ１２６において第２計時をリセットし、キャリッジ２２を画像記録を中断して位置へ戻し、ステップＳ１０４に戻って画像記録を再開する。

このようにして、画像記録中におけるパージング、及び吸引とパージングの組み合わせを繰り返して行いながら画像記録を続行し、ステップＳ１２８において画像データが終了したら画像記録を終了する。

また、このように吸引後の予備吐出だけでなく、画像記録中に大ノズル４２及び小ノズル４４から予備吐出を行う場合にも、大ノズル４２からの吐出量を小ノズル４４からの吐出量よりも多くするような予備吐出制御を行うことが好ましい。大ノズル４２からの吐出量を多くすることで、浮遊ミスト防止や予備吐出時間の短縮のみならず、吐出安定化や不吐出抑制にも大きな効果がある。大ノズル４２及び小ノズル４４はともに同じ共通液室４０（５５）からインクの供給を受けているため、大ノズル４２からの予備吐出量（予備吐出回数、予備吐出周波数）を多くすることによって共通液室４０（５５）内の古いインクを効果的に吐出（排出）することができ、特に液の劣化の影響を受けやすい小ノズル４４の吐出特性を良くすることが可能となる。さらに小ノズル４４からの予備吐出回数を削減できるので、予備吐出全体のメンテナンス時間を短縮することができる。

また、図８のフローチャートに別の制御の一例を示す。図８に示すように、この予備吐出時における大ノズル４２からの吐出数（１つの大ノズル４２から吐出する吐出回数）が、小ノズル４４からの吐出数（１つの小ノズル４４から吐出する吐出回数）より多くなるように吐出するようにしてもよい。すなわち、図８のステップＳ２１８において、大ノズル４２を２ｎ回吐出るのに対して小ノズル４４をｎ回吐出したり、あるいはステップＳ２０８において、大ノズル４２を２ｎ〜３ｎ回吐出するのに対して小ノズル４４をｎ回吐出するようにしてもよい。例えば、一つの大ノズル４２が１００回吐出するのに対して、一つの小ノズルが５０回吐出するようにする。これにより大ノズル４２からの吐出量を小ノズル４４からの吐出量よりも多くすることができる。

また、予備吐出時における大ノズル４２からの吐出周波数が小ノズル４４の吐出周波数よりも大きくなるようにして吐出してもよい。例えば図８の制御を大ノズル４２の吐出周波数を小ノズル４４の２倍の吐出周波数とすることで実施してもよい。

大ノズル４２からの吐出数を小ノズル４４からの吐出数よりも多くすることで、共通液室４０（５５）内の古いインクを大ノズル４２から大量に効果的に吐出することができ、吐出安定化を向上させることができる。

また、本出願人は、さらに顔料インクの粒径を１５０［ｎｍ］以上の粒子が５［ｖｏｌ％］以下となるように粒径を制御することにより、（特に、小ノズル４４の）吐出安定化及び不吐出抑制のより一層の向上を図ることができることを実験的に確認した。

図９にその結果を示す。

この実験では、大ノズルと小ノズルを有した顔料インクを打滴可能な記録ヘッドを用いて、該記録ヘッドを主走査方向に走査させて所定の記録媒体（インクジェット写真用紙）にライン描画し、ノズルの不吐出とライン曲がりを記録画像より確認した。

この実験に使用したインクは、顔料５重量％、ジエチレングリコール１０重量％、グリセリン１０重量％、界面活性剤１重量％、残量水として調整したものを使用した。また、顔料インクの粒径分布の違い、特に粒径分布中の粒径の大きな粒子の含有の程度の違いにより、ノズルの不吐出の出現性や液吐出の方向安定性が変わる為、顔料の粒径分布の異なるものを用意した。顔料粒径分布のうち、特に、大きなサイズの顔料粒径の分布の程度が特に問題となる為、粒度分布測定装置ＵＰＡ−ＥＸ１５０（日機装（株）製）による測定で、粒度分布の体積分布が小さい粒子径の側から累積で９５ｖｏｌ％となる粒子径値を「Ｄ_９５」と表し、使用インクの指標値とした。

なお、粒度分布測定装置ＵＰＡ−ＥＸ１５０（日機装（株）製）による測定の条件は、体積分布表示で粒子屈折率＝１．５１、粒子透過性＝透過、粒子形状＝非球形、溶媒＝水、溶媒屈折率＝１．３３３、フィルタ＝ｓｔａｎｄａｒｄ、感度＝ｓｔａｎｄａｒｄの設定で水１００倍希釈液を用い、温度２５℃にて測定した。また、「Ｄ_９５」の値は測定結果として表示される一連の測定値の中から累積９５％の結果として表示される粒径値（ｎｍ）を用いた。

実験は、走査しながらの５０００発吐出によりライン描画した後、１０秒間放置し、パージを行い、再度、走査し５０００発を吐出するライン描画を行い、再度のライン描画時の小ノズルの不吐発生性とライン曲がりを評価した。パージに関しては、パージの制御方法を変えて実験を行うことにより、パージの制御方法と小ノズルの不吐発生性とライン曲がりの関係を確認した。

パージ制御の方法は、大ノズル吐出を小ノズル吐出よりも先行して吐出させて大小ノズル各１００回吐出させる制御としたものを制御例１、大ノズルを小ノズルよりも３倍多く吐出する制御（大ノズル１５０回、小ノズル５０回吐出）としたものを制御例２、大ノズルと小ノズルを同時に１００回吐出する制御としたものを制御例３とし、大小ノズル合わせた吐出数が２００回となる条件で評価した。

また、実験は、ヘッド中の大小それぞれ１００ノズルを吐出させてライン描画を行い、そのうちの小ノズルによる描画ラインに関して観察を行った。不吐発生性に関しては、小ノズル１００ノズル中の吐出ノズル数をカウントし、９９％〜１００％吐出を○、９５％〜９８％吐出を△、９５％未満吐出を×と判定した。また、ライン曲がりに関しては、２０μｍ以上着弾位置がずれているラインをライン曲がりとし、小ノズル１００ノズルによるライン描画のうち、ライン曲がりを起こしていないノズル数をカウントし、９０％〜１００％曲がりなしの状態を○、６０％以上９０％未満曲がりなしの状態を△、６０％未満曲がりなしの状態を×と判定した。

図９において、本実施例１〜４は、「顔料粒径分布を小さい方から累積させた９５ｖｏｌ％にあたる大きさ（Ｄ_９５）未満が１５０ｎｍ未満（粒径が１５０［ｎｍ］以上の粒子が５［ｖｏｌ％］以下）」、「パージ制御により、パージ時に大ノズルを先行して吐出する、あるいは大ノズルから数多く吐出する」の条件であり、その場合に不吐発生がなく、ライン曲がりが少なくなる。即ち、顔料系インクの顔料粒子のサイズが小さい程、吐出性への影響が少なく、１５０ｎｍより小さい粒子径を有する顔料粒子が９５［ｖｏｌ％］以上含有していれば、顔料インクの吐出性への影響は無視出来ることが判明した。

一方、図９において、比較例１〜２は「パージ時に大ノズル、小ノズルとも同時、同発数の吐出」の条件であり、その場合、不吐出ノズルの発生率が高くなってしまう。また、比較例３〜４は「Ｄ_９５が１５０ｎｍ以上」の条件であり、この条件では不吐出ノズル発生率もライン曲がりの発生率も高くなってしまう。

以上説明したように、本実施形態においては、ノズル径の大きい吐出量の多い大ノズルと、ノズル径の小さい吐出量の少ない小ノズルとを同一ヘッド内に有した記録ヘッドを、記録紙の搬送方向と略直交する記録紙の幅方向において双方向に走査しながら、顔料インクを用いて片方向あるいは双方向に画像記録を行うインクジェット記録装置において、同一色の大ノズルと小ノズルのヘッド内流路を共通化し、画像記録中に予備吐出を行う場合、あるいは吸引後に予備吐出を行う場合に、大ノズルからの吐出を小ノズルよりも多く、または大ノズルからの吐出を小ノズルからの吐出よりも先に行う。あるいは、大ノズルからの吐出を小ノズルよりも多く、かつ大ノズルからの吐出を小ノズルよりも先に行うようにする。

また、さらに、顔料インクの粒径を１５０［ｎｍ］以上の粒子が５［ｖｏｌ％］以下となるように、また、大ノズルの吐出量は５〜１０［ｐｌ］程度、小ノズルの吐出量は１〜２［ｐｌ］となるようにすることにより、浮遊ミスト防止や予備吐出の時間短縮を図るとともに、吐出安定性及び不吐出抑制の向上を図り、高画質の画像記録及び信頼性の確保を図ることが可能となった。特に、小ノズルの吐出安定性及び不吐出抑制を向上させることが可能となった。

以上、本発明のインクジェット記録方法及び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。

本発明に係るインクジェット記録装置の一実施形態の主要部を示す概略構成図である。 記録ヘッドの平面図であり、（ａ）は片方向記録の場合の記録ヘッドの例、（ｂ）は双方向記録の場合の記録ヘッドの例である。 図２（ａ）に示した記録ヘッドのノズル配列の例を示す平面図であり、（ａ）は大ノズルと小ノズルをそれぞれ１列に配置したもの、（ｂ）は大ノズルと小ノズルを１列中に交互に配置したものである。 （ａ）はヘッドの断面図であり、（ｂ）は大小ノズル及び共通液室の断面図である。 本実施形態のインクジェット記録装置のインク供給系を示す概略構成図である。 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。 本実施形態のインクジェット記録装置の作用である予備吐出制御を示すフローチャートである。 本実施形態のインクジェット記録装置の作用である予備吐出制御の他の例を示すフローチャートである。 顔料インクによる評価実験の結果を示す説明図である。

符号の説明

１…インクジェット記録装置、１０…記録紙、１２…記録ヘッド、１４…給紙モータ、１６…給紙ローラ、１８…紙抑えローラ、２０…ガイド軸、２２…キャリッジ、２４…ベルト固定部、２６…タイミングベルト、２８…駆動プーリ、３０…従動プーリ、３２…主走査モータ、３４、３６…パージ受け、３８…ポジションセンサ、４０、５５…共通液室、４２…大ノズル、４４…小ノズル、５０…ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５３…供給口、５６…振動板、５７…個別電極、５８…圧電体、６０…インクタンク、６２…フィルタ、６４…キャップ、６６…クリーニングブレード、６７…吸引ポンプ、６８…回収タンク、７０…通信インターフェイス、７２…システムコントローラ、７４…画像メモリ、７６…モータドライバ、７８…ヒータドライバ、８０…プリント制御部、８２…画像バッファメモリ、８４…ヘッドドライバ、８６…ホストコンピュータ、８８…モータ、８９…ヒーター、９０…回復制御部

Claims (8)

1. それぞれ共通のインク流路に連通し、異なるインク吐出量でインクを吐出する大ノズルと小ノズルを有する記録ヘッドを、記録媒体の搬送方向と略直交する方向において双方向走査させながら、顔料を色材としたインク液を用いて、片方向あるいは双方向に画像記録を行うインクジェット記録装置であって、
   前記顔料を色材としたインク液中で分散状態にある顔料粒子は、その粒径が１５０［ｎｍ］以上の粒子が５［ｖｏｌ％］以下であり、
   画像記録中に、特定のタイミングで画像記録領域外の特定の位置で、画像記録に関わらないインク液を吐出する際、前記大ノズルからの吐出回数が前記小ノズルからの吐出回数よりも多くなるように吐出することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. それぞれ共通のインク流路に連通し、異なるインク吐出量でインクを吐出する大ノズルと小ノズルを有する記録ヘッドを、記録媒体の搬送方向と略直交する方向において双方向走査させながら、顔料を色材としたインク液を用いて、片方向あるいは双方向に画像記録を行うインクジェット記録装置であって、
   前記顔料を色材としたインク液中で分散状態にある顔料粒子は、その粒径が１５０［ｎｍ］以上の粒子が５［ｖｏｌ％］以下であり、
   画像記録中に、特定のタイミングで画像記録領域外の特定の位置で、画像記録に関わらないインク液を吐出する際、前記大ノズルからの吐出を前記小ノズルからの吐出よりも先行して行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
3. それぞれ共通のインク流路に連通し、異なるインク吐出量でインクを吐出する大ノズルと小ノズルを有する記録ヘッドを、記録媒体の搬送方向と略直交する方向において双方向走査させながら、顔料を色材としたインク液を用いて、片方向あるいは双方向に画像記録を行うインクジェット記録装置であって、
   前記顔料を色材としたインク液中で分散状態にある顔料粒子は、その粒径が１５０［ｎｍ］以上の粒子が５［ｖｏｌ％］以下であり、
   画像記録中に、特定のタイミングで画像記録領域外の特定の位置で、画像記録に関わらないインク液を吐出する際、前記大ノズルの吐出周波数を前記小ノズルの吐出周波数よりも大きくしたことを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、さらに、前記画像記録領域外の特定の位置に前記記録ヘッド内のインクを強制的に吸引する吸引手段を設け、前記吸引手段により前記記録ヘッド内のインクを吸引した後、前記画像記録に関わらないインク液を吐出することを特徴とするインクジェット記録装置。
5. それぞれ共通のインク流路に連通し、異なるインク吐出量でインクを吐出する大ノズルと小ノズルを有する記録ヘッドを、記録媒体の搬送方向と略直交する方向において双方向走査させながら、顔料を色材としたインク液を用いて、片方向あるいは双方向に画像記録を行うインクジェット記録方法であって、
   前記顔料を色材としたインク液中で分散状態にある顔料粒子は、その粒径が１５０［ｎｍ］以上の粒子が５［ｖｏｌ％］以下であり、
   画像記録中に、特定のタイミングで画像記録領域外の特定の位置で、画像記録に関わらないインク液を吐出する際、前記大ノズルからの吐出回数が前記小ノズルからの吐出回数よりも多くなるように吐出することを特徴とするインクジェット記録方法。
6. それぞれ共通のインク流路に連通し、異なるインク吐出量でインクを吐出する大ノズルと小ノズルを有する記録ヘッドを、記録媒体の搬送方向と略直交する方向において双方向走査させながら、顔料を色材としたインク液を用いて、片方向あるいは双方向に画像記録を行うインクジェット記録方法であって、
   前記顔料を色材としたインク液中で分散状態にある顔料粒子は、その粒径が１５０［ｎｍ］以上の粒子が５［ｖｏｌ％］以下であり、
   画像記録中に、特定のタイミングで画像記録領域外の特定の位置で、画像記録に関わらないインク液を吐出する際、前記大ノズルからの吐出を前記小ノズルからの吐出よりも先行して行うことを特徴とするインクジェット記録方法。
7. それぞれ共通のインク流路に連通し、異なるインク吐出量でインクを吐出する大ノズルと小ノズルを有する記録ヘッドを、記録媒体の搬送方向と略直交する方向において双方向走査させながら、顔料を色材としたインク液を用いて、片方向あるいは双方向に画像記録を行うインクジェット記録方法であって、
   前記顔料を色材としたインク液中で分散状態にある顔料粒子は、その粒径が１５０［ｎｍ］以上の粒子が５［ｖｏｌ％］以下であり、
   画像記録中に、特定のタイミングで画像記録領域外の特定の位置で、画像記録に関わらないインク液を吐出する際、前記大ノズルの吐出周波数を前記小ノズルの吐出周波数よりも大きくしたことを特徴とするインクジェット記録方法。
8. 請求項５〜７のいずれか１項において、さらに、前記画像記録領域外の特定の位置で前記記録ヘッド内のインクを強制的に吸引した後、前記画像記録に関わらないインク液を吐出することを特徴とするインクジェット記録方法。
   

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