JP2011126110A - インクジェット記録装置及びインクジェット記録装置の印字方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 マルチパス印字を行うインクジェットプリント装置でふちなし印刷を行う際に、インクミスト発生量を抑えること。
【解決手段】 マルチパス印字方法で余白なし印刷（ふちなし印刷）を行うインクジェット記録装置において、記録媒体の端部外側および前記端部より既定長だけ内側に入った第一印字領域と、第１領域より内側に位置する記録媒体上の第二印字領域の両方に印字を行う際に、所定の階調値（濃度）で比較して、第一印字領域における単位時間あたりのインクの打ち込み量（インク吐出デューティ）が第二印字領域と比べて多くなるようにする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、液滴吐出装置に関して、詳しくは、インク滴を吐出することで記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置、およびインクジェット記録装置における印字方法に関するものである。詳しくは、記録媒体において余白を形成せずに記録を行う、いわゆるふちなし印字記録に関するものである。

今までに多くの記録装置が提案されてきているが、その中に、ドロップオンデマンド（Drop-on-demand）・インクジェット記録方式がある。インクジェット記録方式は、単純にインク滴を物理的な力（急激に熱せられることによるインクの膜沸騰現象）で吐出し、記録媒体に着弾させて記録するため、種々の記録媒体に記録可能であり、また、インクの定着の為に特別な処理を必要とせず、かつ高精細な画像が廉価に得られるという特徴を持っている。このような利点から、インクジェット記録方式は安価で容易な記録装置の一つとして、コンピュータ周辺機器としてのプリンタ、複写機、ファクシミリ等の記録手段として用いられ、家庭及びオフィスにおける画像文書の出力手段として広く普及している。近年ではデジタルカメラの普及により、家庭でのデジタル画像出力として用いられており、高精細出力が求められ、銀塩写真なみの記録が可能になっている。これに伴い、銀塩写真と同じく光沢を有した記録材にふちなしで記録を行う需要が高まりつつあり、全面ふちなし印字を可能にしたインクジェットプリンタが提供されている。全面ふちなし印刷のために、記録媒体のフチ検知手段が考案され、出力画像が記録媒体からはみ出さないように工夫されている。しかしながら、上記フチ検知手段を用いても、完全に出力画像と記録媒体を一致させることが困難なことから、現在は記録媒体の外側にはみ出す領域に印字を行い、見かけ上、出力画像と記録媒体のずれをなくし、全面ふちなし印刷を達成している。

特開２００３−１２７３４１号公報

更なる高画質化を達成するために、吐出インク滴の微小化がなされているが、それに伴い、インクミストの問題が顕在化してきている。インクミストは、吐出された液滴の主滴に追随して発生する副滴（以下、サテライト）が、キャリッジ動作によって引き起こされる気流によって、浮遊および飛散することが原因である。特に、ふちなし印字での端部領域（記録媒体の端部より外側にはみ出した領域と、前記端部よりやや内側入った記録媒体領域）に対する印字中に、大量のインクミストが発生する。その理由は、図１０に示すように、端部を超えた第一印字領域に印字を行う際には、小さな液滴は記録媒体下に位置するインク吸収体まで到達せず、飛散あるいは浮遊してしまうからである。これらの未到達液滴が原因のインクミストは、キャリッジ動作によって生ずる気流によって、機内に拡散され、記録媒体、ヘッドおよび機内の不特定な部分に付着し、印字品位の低下や記録装置の動作不良などの諸問題を以下に述べるように、起こしている。

印字品位の低下は、第一に、インクミストが直接的に記録媒体に付着することや部材に付着したインクミストが間接的に記録媒体を汚すことによる。具体的には、部材の中でも、ピックアップローラ（給紙部）やピンチローラ（排紙部）など印字動作中に記録媒体と直接的に接する部材は、記録媒体との摩擦により電荷が生じ、電荷が帯電したこれら部材に引き寄せられ、インクミストが堆積する。堆積したインクミストが印字中に記録媒体と接触し、記録媒体の印字面および裏面を汚すことになる。印字品位低下の第二の原因は、インクミストが吐出口付近に付着することによる、吐出の乱れである。吐出口付近に付着したインクミストと吐出液滴の間に働く相互作用の影響で、吐出液滴の飛翔軌道が予定した軌道から外れ、吐出液滴の着弾精度を悪化、すなわち、印字品位の低下につながる。この吐出口付近に付着したインクからの影響は、吐出液滴の質量が小さくなるほど大きくなる傾向があり、近年のインクジェットプリンタの高性能化に伴う、インク滴の小液滴化により、この問題が顕在化することが予想される。

さらに、インクミストはインクジェット記録装置の動作不良を起こす原因にもなる。インクミストがキャリッジ位置を検知するエンコーダフィルムやセンサーの受光部に付着すると、キャリッジ位置を正確に検知できなくなり、印字不良やキャリッジエラーによりプリンタの動作が停止することがある。また、記録装置の基盤配線にインクミストが付着し、配線がショートすることがある。

このように、記録装置の品質を低下させる原因になるインクミストの低減は重要な課題である。本発明の目的は、全面ふちなし印字時における、上述した諸問題を引き起こす浮遊インクミストを低減するために、新たな吐出の方法やキャリッジの駆動方法を提案し、それらを実現するインクジェット記録ヘッドを搭載した、高精細高画質のインクジェット記録装置およびその印字方法を提供することにある。

本発明は、請求項第一項においては、複数の吐出口を有する記録ヘッドを記録媒体に対して走査する動作と、前記記録媒体を搬送する動作とを繰り返しながら印字を行うインクジェット記録装置において、同一印字領域を複数回走査して記録媒体に記録を行う方法であって、記録媒体の端部外側および前記端部より既定長だけ内側に入った第一印字領域と、前記第１領域より内側に位置する記録媒体上の第二印字領域の両方に印字を行う際に、所定の階調値（濃度）で比較して、第一印字領域における単位時間あたりのインクの打ち込み量（インク吐出デューティ）が多いことを特徴とする。インク吐出デューティを高めることで、インクが吐出する時に生ずる気流を積極的に利用し、液滴の飛翔可能距離を伸ばすことができる。これにより、インクミストが生じやすい第一印字領域でのミスト発生量を抑えることできる。

吐出デューティを抑える印字方法として、第一印字領域内と第二印字領域内での、搬送方向に沿った所定幅に対する印字を比べて、第一印字領域内の印字で用いる同時吐出ノズル数が多く、かつ、印字で用いるキャリッジの走査回数が少ないことを特徴とする（請求項第２項）方法や、第一印字領域内と第二印字領域内での、搬送方向に沿った所定幅に対する印字を比べて、第一印字領域内の印字での吐出周波数が大きく、かつ、キャリッジの走査速度が速いことを特徴とする（請求項第３項）方法がある。

以上説明したように、マルチパス印字方法で余白なし印刷（ふちなし印刷）を行うインクジェット記録装置において、記録媒体の端部外側および前記端部より既定長だけ内側に入った第一印字領域と、第１領域より内側に位置する記録媒体上の第二印字領域の両方に印字を行う際に、所定の階調値（濃度）で比較して、第一印字領域における単位時間あたりのインクの打ち込み量（インク吐出デューティ）が第二印字領域と比べて多いことを特徴とする。インクの吐出デューティを高めることで、印字自身が起こす自己気流を強めることできる。この自己気流により、飛翔液滴の空気抵抗が小さくなり、結果として、インクの到達距離を長くする効果がある。これにより、ふちなし印刷時の記録媒体端部外側でのインクミスト発生量を低減することができる。

本発明に好適な、余白なし印字におけるインクジェット記録装置断面図である。 本発明の浮遊ミスト低減駆動の概念を説明した図である。 本発明の請求項第一項で既定した、第一印字領域を示した図である。 本発明の請求項第四項で既定した、第一印字領域を示した図である。 本発明の第１の実施形態である、第一印字領域のみキャリッジ走査回数を減らして印字する方法の概略模式図の一つである。 本発明の第１の実施形態である、第一印字領域のみキャリッジ走査回数を減らして印字する方法の概略模式図の一つである。 本発明の第２の実施形態である、第一印字領域のみ高周波数印字をする方法の概略模式図の一つである。 本発明の第２の実施形態である、第一印字領域のみ高周波数印字をする方法の概略模式図の一つである。 本発明の第４の実施形態で、第一印字領域と第二印字領域の印字デューティを連続的に変化させて印字を行う方法のデューティの実施例の一つである。 液滴径とインク到達距離の関係をあらわす模式図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１にインクジェット記録装置の断面概略図、特に、記録媒体下端部の印字時を示す。給紙トレイにセットされた記録媒体が搬送ローラによって、キャリッジ下の印字面まで送られ、キャリッジが紙面垂直方向に前後しながら印字が行われる。このような、全面ふちなし印刷の端部（以下、第一印字領域）の印字では、記録媒体端部外側へのはみ出した領域へも印字を行い、出力画像端部と記録媒体端部のずれを目立たないようにしている。このとき、第一印字領域では、インク滴を記録媒体下に位置するインク吸収体までの到達距離が伸びるので、第一印字領域の記録媒体内側に位置する領域（以下、第二印字領域）と比べてインクミストになりやすい。それに対して、本発明で提案するインクミストの発生を抑える方法は、インクが吐出する時に生ずる気流（以下、自己気流）を積極的に利用するものである。すなわち、図２に示すように、インクの連続的な吐出で生ずる飛翔方向の定常的な気流によって、インク滴が受ける空気抵抗が減少し、インクの飛翔距離が伸びることを利用する。このインク滴によって引き起こされる自己気流の強さは、ヘッドフェイス面近傍における単位時間あたりの飛翔インク密度あるいは単位体積あたりの飛翔インク量（以下、吐出デューティ）にほぼ比例することがわかっており、吐出デューティを高めて印字することがインクミスト発生の抑制に役立つ。

以下で、高精細化を成し遂げるマルチパス印字（同一印字面を、ノズルを間引きながら複数回走査して印字する方法）のふちなし印刷において、印字領域を第一印字領域と第二印字領域に分類し、第一印字領域の吐出デューティを高めて印字することで、高精細を保ちながらインクミストの発生量を低減する方法の実施例を具体的に記載する。

第一の実施例として、第一印字領域における印字の際に、同時吐出ノズル数を増加させ、キャリッジの走査回数を減らす例を挙げる。

図５に示すように、たとえば、搬送方向の所定幅の印字において、第一印字領域では、ノズル列の半分を間引き、２回のキャリッジ走査で記録媒体にドットを配置し（２パス印字）、第二印字領域では、ノズル列の四分の一を間引き、４回のキャリッジ走査で記録媒体にドットを配置する（４パス印字）。このように低パスで印字することで、第一印字領域の吐出デューティを高めることができる。すなわち、第二印字領域の印字品位を高めつつ、第一印字領域で発生するインクミストの発生量を抑えることができる。

（実施例１−１）
図３に示した請求項第１項既定の印字領域においては、第一印字領域の上下端部９、１０と左右端部１１、１２で、印字方法を変える必要がある。上下端部９、１０では、単純に２パス印字を行えばよいが、左右端部１１、１２の印字では、第二印字領域で４パス印字しなければならないため、見かけ上キャリッジを４回走査することになるが、そのうちの２回は空スキャンさせ、画像は２パス印字で形成すればよい。この実施例の概略図は図５に記載する。

（実施例１−２）
高いキャリッジ送り精度をもつインクジェット記録装置においては、図４に示した請求項第４項既定の印字領域を用いることができる。このとき、第一印字領域が上下端部のみであるので、（実施例１−１）のような切り替えは必要なく、第一印字領域で２パス印字を行い、第二印字領域で４パス印字を行えばよい。この実施例の概略図は図６に記載する。

ここで、第一印字領域６と第二印字領域での印字パス数の組み合わせは、４パス印字と２パス印字に限ったものではなく、例えば、より高品位印刷を行う場合には８パス印字と４パス印字の組み合わせを用いることや、より高速印字を行う場合は２パス印字と１パス印字の組み合わせで行うなど、求める印刷品位や印刷速度にあわせて選択すればよい。

第二の実施例として、第一印字領域における印字の際に、インクの吐出周波数を上げ、階調値を維持する（吐出周波数とキャリッジ速度の商が一定になる）ように、キャリッジの走査速度も上げる例を述べる。

図７に示すように、たとえば、搬送方向の所定幅の印字において、第一印字領域では、インクの吐出周波数を２０ＫＨＺ、キャリッジ走査速度を20inch/sでの条件で印字を行い、第二印字領域では、インクの吐出周波数を１０ＫＨＺとキャリッジ走査速度を１０inch/sで印字する。このように、吐出周波数と吐出周波数を高め、同時にキャリッジ速度も高速化することで、第一印字領域の吐出デューティを高めることができ、第二印字領域と比べて、第一印字領域で発生するインクミストの発生量を抑えることができる。

図３に示した請求項第１項既定の印字領域での例として、図７に記載の実施例をあげる。高いキャリッジ送り精度をもつインクジェット記録装置においては、図４に示した請求項第４項既定の印字領域を用いることができ、それについては図８に実施例を記載する。本実施例では、第一印字領域を低パスにする必要がなく、高速印刷に適している。

ここで、第一印字領域と第二印字領域でのパス数は同数とし、そのパス数は求める印刷品位や印刷速度にあわせて選択すればよい。

第三の実施例は、第一印字領域における印字の際に、同時吐出ノズル数を増加させて、キャリッジの走査回数を減らし、かつ、インクの吐出周波数を上げ、階調値を維持する（吐出周波数とキャリッジ速度の商が一定になる）ように、キャリッジの走査速度も上げるものである。これは、実施例１と実施例２を組み合わせたものであり、実施例１に比べて、キャリッジ走査速度を高める自由度が増すという意味で、高速印刷に適している。

第四の実施例は、第一印字領域から第二印字領域への印字デューティを連続的に変化させて印字を行うものを挙げる。例えば、図９のように、第一印字領域で、奇数パス目の印字デューティを１００％、偶数パス目の印字デューティを０％で印字しはじめ、第二印字領域への遷移部分で両者の印字デューティを連続的に変化させて、最終的には奇数パス目と偶数パス目の印字デューティを５０％にするというものである。このように、印字デューティを連続的に変化させることで、キャリッジ走査で生ずる印字濃度ムラを低減することができる。

このときの、パス数や印字デューティの配分は任意に行えるものとする。また、印字デューティの高める方法は、実施例１に記載した同時吐出ノズル数を増加させキャリッジ走査回数を減らす方法や、実施例２に記載の吐出周波数を高めキャリッジ速度も増加させる方法、実施例１と実施例２を組み合わせた実施例３に記載の方法などを用いる。

なお、本明細書において、「記録」とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わない。また、人間が視覚的に知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も含めるとする。ここで、「記録媒体」とは、一般的なプリント装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチックフィルム、金属板等、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものをいう。さらに、「インク」とは、上記「記録」の定義と同様に広く解釈されるべきものであって、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、あるいは、インクの処理（例えば記録媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化）に供され得る液体とする。

Claims (12)

1. 複数の吐出口を有する記録ヘッドを記録媒体に対して走査する動作と、前記記録媒体を搬送する動作とを繰り返しながら印字を行うインクジェット記録装置において、同一印字領域を複数回走査して記録媒体に記録を行う方法であって、
   記録媒体の端部外側および前記端部より既定長内側に入った第一印字領域と、前記第１領域より内側に位置する記録媒体上の第二印字領域の両方に印字を行う際に、所定の階調値（濃度）で比較して、第一印字領域における単位時間あたりのインクの打ち込み量（インク吐出デューティ）が第二印字領域に比べ多いことを特徴とする、インクジェット記録装置の印字方法。
2. 上記第一印字領域内と上記第二印字領域内での、搬送方向に沿った所定幅に対する印字を比べて、上記第一印字領域内の印字で用いる同時吐出ノズル数が多く、かつ、印字で用いるキャリッジの走査回数が少ないことを特徴とする、請求項第１項記載のインクジェット記録装置の印字方法。
3. 上記第一印字領域内と上記第二印字領域内での、搬送方向に沿った所定幅に対する印字を比べて、上記第一印字領域内の印字での吐出周波数が高く、かつ、キャリッジの走査速度が速いことを特徴とする、請求項第１項記載のインクジェット記録装置の印字方法。
4. 複数の吐出口を有する記録ヘッドを記録媒体に対して走査する動作と、前記記録媒体を搬送する動作とを繰り返しながら印字を行うインクジェット記録装置において、同一印字領域を複数回走査して記録媒体に記録を行う方法であって、
   記録媒体の搬送方向端部より外側および前記搬送方向端部より既定長だけ内側に入った第一印字領域と、前記第１領域より内側に位置する記録媒体上の第二印字領域の両方に印字を行う際に、所定の階調値（濃度）で比較して、第一印字領域における単位時間あたりのインクの打ち込み量（インク吐出デューティ）が第二印字領域と比べ多いことを特徴とする、インクジェット記録装置の印字方法。
5. 上記第一印字領域内と上記第二印字領域内での、搬送方向に沿った所定幅に対する印字を比べて、上記第一印字領域内の印字で用いる同時吐出ノズル数が多く、かつ、印字で用いるキャリッジの走査回数が少ないことを特徴とする、請求項第４項記載のインクジェット記録装置の印字方法。
6. 上記第一印字領域内と上記第二印字領域内での、搬送方向に沿った所定幅に対する印字を比べて、上記第一印字領域内の印字での吐出周波数が大きく、かつ、キャリッジの走査速度が速いことを特徴とする、請求項第４項記載のインクジェット記録装置の印字方法。
7. 複数の吐出口を有する記録ヘッドを記録媒体に対して走査する動作と、前記記録媒体を搬送する動作とを繰り返しながら印字を行うインクジェット記録装置において、同一印字領域を複数回走査して記録媒体に記録を行う方法であって、
   記録媒体の端部外側および前記端部より既定長だけ内側に入った第一印字領域と、前記第１領域より内側に位置する記録媒体上の第二印字領域の両方に印字を行う際に、所定の階調値（濃度）で比較して、第一印字領域における単位時間あたりのインクの打ち込み量（インク吐出デューティ）が第二印字領域に比べ多いことを特徴とする、インクジェット記録装置。
8. 上記第一印字領域内と上記第二印字領域内での、搬送方向に沿った所定幅に対する印字を比べて、上記第一印字領域内の印字で用いる同時吐出ノズル数が多く、かつ、印字で用いるキャリッジの走査回数が少ないことを特徴とする、請求項第７項記載のインクジェット記録装置。
9. 上記第一印字領域内と上記第二印字領域内での、搬送方向に沿った所定幅に対する印字を比べて、上記第一印字領域内の印字での吐出周波数が高く、かつ、キャリッジの走査速度が速いことを特徴とする、請求項第７項記載のインクジェット記録装置。
10. 複数の吐出口を有する記録ヘッドを記録媒体に対して走査する動作と、前記記録媒体を搬送する動作とを繰り返しながら印字を行うインクジェット記録装置において、同一印字領域を複数回走査して記録媒体に記録を行う方法であって、
    記録媒体の搬送方向端部より外側および前記搬送方向端部より既定長だけ内側に入った第一印字領域と、前記第１領域より内側に位置する記録媒体上の第二印字領域の両方に印字を行う際に、所定の階調値（濃度）で比較して、第一印字領域における単位時間あたりのインクの打ち込み量（インク吐出デューティ）が第二印字領域と比べ多いことを特徴とする、インクジェット記録装置。
11. 上記第一印字領域内と上記第二印字領域内での、搬送方向に沿った所定幅に対する印字を比べて、上記第一印字領域内の印字で用いる同時吐出ノズル数が多く、かつ、印字で用いるキャリッジの走査回数が少ないことを特徴とする、請求項第１０項記載のインクジェット記録装置。
12. 上記第一印字領域内と上記第二印字領域内での、搬送方向に沿った所定幅に対する印字を比べて、上記第一印字領域内の印字での吐出周波数が大きく、かつ、キャリッジの走査速度が速いことを特徴とする、請求項第１０項記載のインクジェット記録装置。

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