JP2014141051A - 液滴噴射ヘッドおよび液滴噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液滴噴射記録方式において、ノズル近傍のインクの粘度の増加を防止するための微かな振動駆動は、インク粘度の増加の抑制が不十分な場合がある。
【解決手段】ノズルから液滴を吐出する液滴吐出部と、外部から受信した印刷信号に基づき、前記液滴吐出部を駆動するための駆動波形を前記液滴吐出部へ出力する波形出力部とを有する液滴噴射ヘッドであって、外部から印刷信号を受信し、非吐出状態から吐出状態に切り替わる際に、一印刷周期に一滴の液滴を吐出するための印刷信号が連続する数を計測する信号計測部と、前記連続する数と所定の閾値とを比較し、前記連続する数が前記閾値より小さい場合に、前記ノズルの配列方向と平行な印刷面の一列目を印刷する印刷信号について、前記一滴の液滴を吐出するための印刷信号を複数分の液滴を吐出するための印刷信号に変更し、変更した印刷信号を前記波形出力部へ供給する波形制御部と、を有することを特徴とする液滴噴射ヘッド。
【選択図】図４

Description

本発明は、液滴噴射ヘッドおよび液滴噴射装置に関する。

従来から、液滴噴射ヘッドに備えられたノズルからインク液滴を吐出させて記録媒体に記録を行う液滴噴射装置が知られている。

液滴噴射装置として、民生用の小型の液滴噴射装置は勿論、捺染用及び屋外広告用など産業用の大型の液滴噴射装置にも幅広く使用されている。

これらのうち、大型の液滴噴射装置は幅広い記録媒体に記録するものであり、前記液滴噴射装置に搭載された記録液滴噴射ヘッドは長い距離を走査するため、液滴噴射ヘッドのノズル面は長時間大気にさらされる。ノズル面が大気にさらされたことにより、液滴噴射ヘッドのノズル近傍のインクは乾燥し、インク粘度の増加やノズルの目詰まりなどが生じ、吐出不良が発生する場合がある。

また、インク粘度の増加が与える影響としては、吐出不良のみではなく、液滴噴射ヘッドからのインクの吐出速度が低下し、記録媒体上の所望の着弾位置から外れた位置にインクが着弾してしまい、正常な画像形成ができないという問題が生じる。特に、走査型の液滴噴射装置において、双方向記録時の往路と復路での着弾位置のずれは画質劣化をより目立たせる結果になる。しかしながら、この悪影響を排除するために片方向記録にすることは、液滴噴射装置の記録速度が半減してしまうため、現実的な解決法とはならない。

このインクの乾燥による粘度の増加、ノズルの目詰まりや画質不良を解消する方法として、記録動作中に、非吐出ノズルに対して、インクが吐出しない程度の微かな振動をノズル近傍のインクのメニスカスに与え、乾燥したノズル近傍の液滴と液滴噴射ヘッド内部のバルク状態の液滴を攪拌し、インク粘度の増加を防止する方法が提案されている(特許文献１)。

また、本課題であるインク粘度の増加の悪影響を排除する方法として、画像形成範囲外にノズル近傍にある粘度の増加したインクを排出する予備吐出（フラッシングとも言う）が知られている。

特開２００６−３５５６８号公報

発明者が検討した結果、ノズル近傍のインクのメニスカスに微かな振動を与えたとしても、ノズル近傍でのインクの粘度の増加による吐出速度低下を完全に防ぐことは困難な場合があることが分かった。特に、固形分を多く含有する高粘度インクの場合、ノズル近傍でのインク溶媒の乾燥による粘度の増加が引き起こす吐出速度低下はメニスカス微かな振動動作のみでは抑止できず、無視できない程である。この吐出されたインクの吐出速度低下は、記録媒体上の着弾位置のずれを引き起こしてしまい、特に細線などの高精細さが求められる画像形成時に、その着弾不良が顕著に現れてしまう。

また、上述したフラッシング法を行う際は、画像形成範囲外に液滴噴射ヘッドを退避させる必要があり、退避箇所から画像形成箇所に液滴噴射ヘッドを戻している間にノズル近傍のインクの乾燥が進んでしまうため、効果は低い上、記録速度の大幅な低下にもつながる。

そこで本発明は、これらの課題を鑑み、ノズル近傍でのインク粘度の増加による着弾位置ずれを抑制し、線画などを高精細に記録する液滴噴射ヘッドを提案することを目的とする。さらに本発明は、上記記録方法を実施可能な液滴噴射装置を提案することを目的とする。

上記の課題を解決するための本発明の液滴噴射ヘッドは、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出部と、外部から受信した印刷信号に基づき、前記液滴吐出部を駆動するための駆動波形を前記液滴吐出部へ出力する波形出力部とを有する液滴噴射ヘッドであって、外部から印刷信号を受信し、非吐出状態から吐出状態に切り替わる際に、一印刷周期に一滴の液滴を吐出するための印刷信号が連続する数を計測する信号計測部と、前記連続する数と所定の閾値とを比較し、前記連続する数が前記閾値より小さい場合に、前記ノズルの配列方向と平行な印刷面の一列目を印刷する印刷信号について、前記一滴の液滴を吐出するための印刷信号を複数分の液滴を吐出するための印刷信号に変更し、変更した印刷信号を前記波形出力部へ供給する波形制御部と、を有することを特徴とする。

さらに、本発明の液滴噴射ヘッドは、前記液滴吐出部は前記一列目に連続する二列目以降も前記複数分の液滴によって印刷することを特徴とする。

さらに、本発明の液滴噴射ヘッドは、前記複数分の液滴はＭ個（Ｍは２以上の整数）分の液滴であり、前記液滴吐出部は前記配列方向と直交する直交方向に１／Ｍピッチで前記Ｍ個分の液滴を吐出することを特徴とする。

さらに、本発明の液滴噴射ヘッドは、前記複数分の液滴はＭ個（Ｍは２以上の整数）分の液滴であり、前記液滴吐出部は前記配列方向に１／Ｍピッチで前記Ｍ個分の液滴を吐出することを特徴とする。

さらに、本発明の液滴噴射ヘッドは、前記Ｍは２または３であることを特徴とする。

さらに、上述したいずれかの本発明の液滴噴射ヘッドを有することを特徴とする液滴噴射装置を提供する。

さらに、本発明の液滴噴射装置は、前記液滴吐出部が前記配列方向と直交する直交方向に移動するシャトルタイプであることを特徴とする。

さらに、本発明の液滴噴射装置は、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出部と、外部から受信した印刷信号に基づき、前記液滴吐出部を駆動するための駆動波形を前記液滴吐出部へ出力する波形出力部とを有する液滴噴射ヘッドを備えた液滴噴射装置であって、外部から印刷信号を受信し、非吐出状態から吐出状態に切り替わる際に、一印刷周期に一滴の液滴を吐出するための印刷信号が連続する数を計測する信号計測部と、前記連続する数と所定の閾値とを比較し、前記連続する数が前記閾値より小さい場合に、前記ノズルの配列方向と平行な印刷面の一列目を印刷する印刷信号について、前記一滴の液滴を吐出するための印刷信号を複数分の液滴を吐出するための印刷信号に変更し、変更した印刷信号を前記波形出力部へ供給する波形制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ノズル近傍のインク粘度の増加による吐出されるインクの吐出速度低下の影響が顕著に現れる線画などの画像を記録する際に、複数のインク液滴を飛翔中に合体させるマルチドロップ方式での吐出で記録することで、インク液滴の所望の着弾位置からの着弾ずれを抑止し、記録速度を低下させずに高精細な画像形成を行うことができる。

本発明の実施形態に係る液滴噴射装置の概略構成を模式的に示す正面図である。 本発明の実施形態に係る液滴噴射装置の概略構成を模式的に示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る液滴噴射方法を示すフローチャートである。 従来技術の液滴噴射ヘッドによる印字結果を示す印刷面の正面図である。 本発明の実施形態に係る液滴噴射ヘッドによる印字結果を示す印刷面の正面図である。 本発明の変形例に係る液滴噴射ヘッドによる印字結果を示す印刷面の正面図である。

以下に、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施形態に係る液滴噴射装置の概略構成を模式的に示す正面図である。

本実施形態の液滴噴射装置１は、図１に示すように、印刷面を有する記録媒体６を水平に配置して図１の印刷面奥行き方向に搬送し、インクジェット方式によって、記録媒体６の表面に画像データに応じた画像や文字などを記録する。また、液滴噴射装置１は、画像データの受信や記録動作の制御を含めた装置全体の制御を行う制御部（不図示）を備える。

液滴噴射装置１は、記録媒体６を搬送する搬送部７を備え、搬送部７は印刷面左右の方向に円筒形状を有するローラーやベルトなどの搬送機構から形成されている。この搬送部７は、モーター８により制御されており、モーター８が駆動することにより、搬送部７を介して記録媒体６は搬送される。

また、液滴噴射装置１は、記録媒体６の搬送方向と直交する方向に往復走査して記録を行う液滴噴射ヘッド２を備える。本実施形態の液滴噴射装置１では、走査中の往路及び復路ともに液滴噴射ヘッド２よりインクを吐出させ記録できる双方向記録が可能な構成となっている。本実施形態では、カラー記録対応のため、液滴噴射ヘッド２は複数備えており、液滴噴射ヘッドユニット３（キャリッジ）に搭載されている。液滴噴射ヘッドユニット３は、記録媒体６の搬送方向と直交する方向に延在されたキャリッジレール９に設けられている。本発明の液滴噴射装置１は、キャリッジレール９上で位置制御及び速度制御を行い往復移動させるモーター１０を備えることで、液滴噴射ヘッドユニット３はキャリッジレール９に沿って移動可能な構成となっている。

さらに、液滴噴射ヘッドユニット３に記録用のインクを供給するため、液滴噴射装置１は、着脱可能なインクカートリッジ４（インク貯留部）を備えている。本実施形態では、カラー記録を行うため、複数色のインクカートリッジ４が設置されており、各々のインクは各々のインクカートリッジ４に格納されている。さらに、各々のインクはインクチューブ５を介して、インクカートリッジ４から各々の液滴噴射ヘッド２へ供給されている。

図２は、本発明の実施形態に係る液滴噴射装置の概略構成を模式的に示すブロック図である。

図２において２０は制御部であり、制御部２０は、演算、制御、判別、設定などの処理動作を実行するＣＰＵ２１と、該ＣＰＵ２１によって実行すべき制御プログラム等を格納するＲＯＭ２２と、画像データのバッファやＣＰＵ２１による処理のワークエリア等として用いられるＲＡＭ２３などを備える。入力部２４は、不図示のホストコンピュータから入力した画像データなどを制御部２０に出力する。

本実施形態の液滴噴射装置１において、制御部２０は、液滴噴射ヘッド２内部に備えられた液滴噴射ヘッドの駆動部（ドライバＩＣ、波形出力部）２６を介して、液滴噴射ヘッド２の不図示のインク吐出用アクチュエータ（液滴吐出部）を動作させ、液滴噴射ヘッド２のノズル１４より不図示のインク室に充填されているインクを吐出させる。

液滴噴射ヘッドの駆動部２６は制御部２０から入力された情報に基づいて、液滴噴射ヘッド２のインク吐出もしくは不吐出のタイミングを生成し、液滴噴射ヘッド２のインク吐出用アクチュエータを動作させる。インクを吐出させる場合には、オン波形を生成し、不吐出させる場合には、オフ波形を生成する。

ここで、本発明の基礎となるマルチドロップ方式について説明する。近年の液滴噴射装置は、記録画像の美しさに加えて、記録速度の向上も求められている。そのため、液滴噴射ヘッドには、高精細な画像を形成するための小さい液滴の吐出と、記録媒体の広範囲を占有するための大きい液滴の吐出が求められている。近年では、この小液滴と大液滴の吐出を両立するために、マルチドロップ方式の液滴噴射ヘッドが開発されている。

特に、液滴噴射ヘッドのノズル１４より吐出された複数の液滴を飛翔中に合体させて記録媒体上にドットを形成させる手段を有した記録液滴噴射ヘッドが開発されている。このような液滴噴射ヘッドでは、小さい液滴の吐出が求められる場合には、単一の液滴を吐出させる。そして、大きい液滴の吐出が求められる場合には、連続して複数の液滴をノズル１４から吐出し、その液滴を飛翔中に合体させて大きな液滴を形成する手法が提案されている。

さらに、本発明者らが鋭意検討した結果、マルチドロップ方式の記録方法において、液滴噴射ヘッドのノズル１４より吐出された複数のインクを飛翔中に合体させて形成した液滴の方が、単一のインクを吐出させて形成した液滴よりもインク粘度の増加による吐出速度低下の影響を受けにくいことが分かった。これは、複数のインク液滴を飛翔中に合体させる際、最初に吐出した１発目のインク液滴に、直後に吐出した２発目のインク液滴を追いつかせ、両者を合体させるためと考えられる。つまり、ノズル１４近傍の乾燥により粘度の増加したインクが１発目のインク液滴として低下した速度で吐出された直後に、粘度の増加の影響を受けていない２発目のインク液滴が正常な吐出速度で吐出される。この２発目のインク液滴が吐出速度の低下した１発目に追いつき、合体して凡そ正常な速度となった液滴が記録媒体に着弾するためと考えられる。よって、マルチドロップ方式においては、飛翔中に合体させる液滴の数を増加させることにより、ノズル１４近傍での粘度の増加インクの影響を減らすことができる。

以上の考え方に従い、本実施形態の液滴噴射装置１はマルチドロップ方式を採用しているため、マルチドロップでの吐出制御も上述した制御部２０によって行われている。入力部２４から印刷信号を受信した制御部２０は、液滴噴射ヘッドの駆動部２６に対し適切な駆動波形をインク吐出用アクチュエータに供給するように指示を出す。単一のインク液滴を吐出させる場合には、液滴噴射ヘッドの駆動部２６は１ドロップ用の波形を生成する。この波形は１つの液滴を吐出させる１つのオン波形を用いる。次に、２つのインク液滴を飛翔中に合体させ、大きな液滴を形成するいわゆる２ドロップ吐出を行う場合には、ノズル１４から連続して２つの液滴を吐出させる連続的な２つのオン波形を液滴噴射ヘッドの駆動部２６は生成する。同様に、３ドロップでの吐出が要求された場合には、連続的な３つのオン波形を生成するというように、飛翔中に合体させる液滴の数に応じた波形を液滴噴射ヘッドの駆動部２６は生成する。

一般的な液滴噴射装置１において、上記印刷信号の供給は、一定間隔で行われており、一度に供給される印刷信号は複数である。その一度に供給される印刷信号の数は、例えば、液滴噴射ヘッド２が１走査する間に吐出する印刷データ分の印刷信号数を一度に供給することが挙げられる。従って、印刷信号の供給は所定のタイミングで行われるため、その供給する印刷信号を一時的に格納しておくバッファ機構が必要である。上記バッファ機構は、制御部２０内部に備えることができる。

本発明では、上記バッファ機構に一時的に蓄積された印刷信号より、液滴噴射ヘッド２の各ノズル１４の今後吐出する条件を読み出し、液滴噴射ヘッド２の駆動条件を最適化することが可能となる。

制御部２０は液滴噴射ヘッドの各ノズル１４の吐出及び不吐出といった吐出情報を司っている。ＣＰＵ２１は、液滴吐出部が印刷を開始する前に、外部から印刷信号を受信し、非吐出状態から吐出状態に切り替わる際に、一印刷周期に一滴の液滴を吐出するための印刷信号が連続する数を計測する信号計測部として動作する。例えば、液滴噴射ヘッドの走査方向に対して直交する細線などを記録する際など、該細線の画像形成のために印刷信号が連続する数の値が小さいことを記録動作前に計測することができる。また、ＣＰＵ２１は、前記連続する数と所定の閾値とを比較し、前記連続する数が前記閾値より小さい場合に、前記ノズル１４の配列方向と平行な印刷面の一列目を印刷する印刷信号について、前記一滴の液滴を吐出するための印刷信号を複数分の液滴を吐出するための印刷信号に変更し、変更した印刷信号を前記波形出力部へ供給する波形制御部として動作する。つまり、強制的に複数の液滴を飛翔中に合体させて吐出する吐出方法によって、インクの吐出が行われる。本動作により、所望の着弾位置からずれた位置に着弾してしまうことによる画質不良が軽減される。

上記動作を行うか否かの判断をする際に使用する予め定められた閾値は、制御部２０内のＲＡＭ２３に格納されており、この閾値は任意の値に変更することが可能である。特に、揮発性溶媒からなるインクを使用する場合には、ノズル１４近傍でのインク粘度の増加の影響が大きくなるため、本閾値を大きく設定しておくことが好ましい。本閾値は、液滴噴射装置１が記録するモードや液滴噴射装置１に搭載されたインク種に応じて、制御部２０によって適宜設定される構成としてもよいし、オペレーションパネル２５を介して、ユーザーが所望の閾値を設定できる構成としてもよい。

このオペレーションパネル２５は、液滴噴射装置１の起動、メンテナンス、給紙（記録媒体の供給）、排紙（記録媒体の排出）その他の動作を行うためのスイッチ、及び、表示画面（例えば液晶画面）を備える。ユーザーは表示画面を見ながらスイッチを操作することで上記動作を実行することができる。

また、ユーザーはオペレーションパネル２５上で、液滴噴射装置１が備える複数の記録モードを設定することや、搭載しているインク種を設定し、制御部２０にその情報を伝達することができる。
本実施形態の構成をまとめると、まず、「非吐出状態から吐出状態に切り替わる際に、一印刷周期に一滴の液滴を吐出するための印刷信号が連続する数を計測する」というプログラムはＲＯＭ２２に格納されており、その制御をＣＰＵ２１で行う形態である。
次に、「前記連続する数と所定の閾値とを比較し、前記連続する数が前記閾値より小さい場合」の所定の閾値をＲＡＭ２３に格納しており、上記の比較を行うプログラムがＲＯＭ２２にあり、その制御・判定をＣＰＵ２１で行う。
さらに、「前記一滴の液滴を吐出するための印刷信号を複数分の液滴を吐出するための印刷信号に変更し、変更した印刷信号を前記波形出力部へ供給する波形制御部」において、判定の結果、信号を変更する際は、ＣＰＵ２１で変更し、変更した波形信号を駆動部２６に伝達し、液滴吐出部から吐出させる。

なお、本実施形態において、制御部２０は液滴噴射装置１内部のみに備えられた機構となっているが、この形態に限定されず、制御部２０を各液滴噴射ヘッド２内部にも備えた機構としても良い。その場合、各液滴噴射ヘッド２内部に備えられた制御部２０は、一印刷周期に１滴の液滴で印刷面の１ドットを形成する方法か複数分の液滴で印刷面の１ドットを印刷する方法に対応した印刷信号の生成、各液滴噴射ヘッド２が吐出動作を行うための印刷信号の一時的な格納（バッファ機構）、一印刷周期に一滴の液滴を吐出するための印刷信号が連続する数の計測を行う。

上記機構によれば、本発明の液滴噴射ヘッド駆動条件の最適化機能を液滴噴射ヘッド２自体に付与することが可能となる。

図３は、上記制御方法の好ましい実施形態を示すフローチャートである。

まず、外部のホストコンピュータから入力部２４に画像データが入力されると液滴噴射装置１は記録動作を開始するため、ステップＳ１００へ進む。

ステップＳ１００では、一印刷周期に一滴の液滴を吐出するための印刷信号が連続する数を計測し、ステップＳ１１０へ進む。この印刷信号が連続する数は、制御部２０のバッファ機構により、制御部２０内部に一時的に格納された印刷信号を読み出すことで計測することができる。

次にステップＳ１１０では、ステップＳ１００で確認した印刷信号が連続する数が予め定められた閾値より大きいか否かを判定する。予め定められた閾値より印刷信号が連続する数が大きいノズル１４に関しては、ステップＳ１３０へ進み、通常の記録方法で記録する。一方、予め定められた閾値より印刷信号が連続する数が小さいノズル１４に関しては、ステップＳ１２０へ進む。

ステップＳ１２０へ進んだ場合、予め定められた閾値より小さい印刷信号が連続する数である箇所の吐出動作を行う際に、該ノズル１４は複数分の液滴を飛翔中に合体させて吐出する方法により、ノズル１４からインクを吐出させる。本所作により、細線などの着弾位置のずれが顕著に現れる箇所の画質不良を抑制することができる。

本動作を行う際、本来一印刷周期に１滴の液滴で印刷面の１ドットを形成する方法によって吐出される液滴を複数分の液滴で印刷面の１ドットを印刷する方法で吐出するため、本来吐出される液滴量よりも増加した液滴量を有する液滴が吐出される。そのため、所望のドットサイズより大きいドットが記録媒体上で形成されてしまうことや、記録箇所に過剰なインクが載ることによる印刷濃度の増大などが生じてしまう。

前者のドットサイズの拡張の影響については、一般的に無視できる程度であるため、問題となることはない。これは、液適量を増加させても、記録媒体上での液滴の拡張効果は小さいためであり、画質の悪化などを引き起こすことはない。つまり、印刷面上に着弾したインク滴は印刷面に垂直な方向に高さを持って定着する。そのため、ドットボリュームが一滴分と二滴分で二倍の差異があったとしても、インク滴の着弾面積がそのまま二倍の差異となることはない。この高さはインクの粘度または被記録媒体（メディア）の撥水性あるいは親水性に依存するが、少なくとも、吐出速度低下による着弾位置ずれの影響よりは十分に小さく無視できる。

ただし、後者の印刷濃度の増大は、記録された画像の濃度が増し、ユーザーの求める画像の取得が困難になる。そこで、本発明では、ステップＳ１２０において、一印刷周期に１滴の液滴で印刷面の１ドットを形成する方法から複数分の液滴で印刷面の１ドットを印刷する方法に変換する際、吐出の間引き制御を行い、印刷濃度の増大を防ぐことを行ってもよい。

間引き制御を説明する前に、図４と図５を参照し従来の駆動方式と本願発明の駆動方式を説明する。

図４は液滴噴射装置１が記録する際の液滴噴射ヘッド２とノズル１４の動作状況を示す概念図である。液滴噴射ヘッド２が印刷面左側から印刷面右側へ走査し、印刷面は上側から下側へ移動する。印刷面は、縦横に区切られており、縦（ノズル配列方向）はＡ列〜Ｎ列に至るまでの縦線を示し、横（ヘッド移動方向）はノズル１４ａ〜１４ｇに対応する横線を示す。

図４では、走査途中で各ノズル１４は不吐出動作から吐出動作へと切り替わり、各ノズル１４の吐出動作は一印刷周期に１滴の液滴で印刷面の１ドットを形成する方法で６ドット連発してインクを吐出している。具体的には、Ａ列〜Ｄ列までが非印刷領域であり、Ｅ列〜Ｊ列までが印刷領域であり、Ｋ列〜Ｎ列は非印刷領域である。この場合、一印刷周期に１滴の液滴で印刷面の１ドットを形成する方法での吐出であるため、液滴の吐出速度がわずかに低下し、所望の着弾位置にドットが形成されない。例えば、印刷領域Ｅ列〜Ｊ列のうち、Ｅ列〜Ｇ列はインク滴の着弾した中心が縦横線の交点からヘッド移動方向にずれる着弾不良領域となり、Ｈ列〜Ｊ列はインク滴の着弾した中心が縦横線の交点に一致する着弾良好領域となる。また、各ノズル１４は６ドットのみの連続吐出であるので、着弾位置ズレが顕著に現れる細線記録のような記録動作となっており、本発明の一印刷周期に１滴の液滴で印刷面の１ドットを形成する方法から複数分の液滴で印刷面の１ドットを印刷する方法に変換する必要がある。その場合、上記の印刷濃度増大を防ぐ、間引き制御を行ってもよい。

上記の印刷濃度の増大防止策として、間引き制御が挙げられる。ステップＳ１２０において、本来一印刷周期に１滴の液滴で印刷面の１ドットを形成する方法で打つドット（１ドロップと呼ぶ）をＭ個の液滴を飛翔中に合体させて打つドット（Ｍドロップと呼ぶ）に変換して記録する際、変換所作を行ったドットの着弾箇所は約Ｍ倍の印刷濃度となる。そこで、本所作を行う際に、吐出方法を変換したドットに関しては、１／Ｍ回の機会で吐出させ、残りの（Ｍ−１）／Ｍ回の機会で吐出させない、いわゆる間引き制御を行う。

本間引き制御により、Ｍドロップで吐出したことによる印刷濃度の増大はドット数そのものを減らすことにより相殺される。これにより、印刷濃度増大の影響は抑制でき、ユーザーの求めた記録画像の取得が可能となる。この間引きするタイミングは規則的であってもよいし、不規則的であってもよい。

規則的なタイミングでの間引き制御とは、ステップＳ１２０における液滴吐出方法変換時に、１／Ｍ回に吐出させる間引き動作を周期的に行うことである。例えば、従来１ドロップで打つ箇所を２ドロップ（２つの液滴を飛翔中に合体させて吐出する）で打つ方法へ変換した際、２回に１回の間引きが必要となる。その際、最初の変化箇所において、２ドロップで吐出した場合、次の変換箇所では、吐出しない（間引く）。その繰り返しを行い、間引き制御が周期的に繰り返されるような処理を行うことである。

図５は、図４の画像データを本発明の一印刷周期に１滴の液滴で印刷面の１ドットを形成する方法から複数分の液滴で印刷面の１ドットを印刷する方法に変換した後のドット形成状況を示す概念図である。その変換時には、吐出方法の変換をするとともに、規則的なタイミングで間引き制御を行い、印刷濃度増大の抑制も行った場合のドット形成状況を示している。

図４中のハッチングされた丸は一印刷周期に１滴の液滴で印刷面の１ドットを形成する方法で吐出された１ドロップのドットであり、図５中の黒色の丸は、複数分の液滴で印刷面の１ドットを印刷する方法で吐出された２ドロップのドットである。つまり、１ドロップを２ドロップに変換したので、印刷濃度増大を抑止するため、ドット数を１／２に減少させている。

具体的に、図５は図４と同様に、Ａ列〜Ｄ列までが非印刷領域であり、Ｅ列〜Ｊ列までが印刷領域であり、Ｋ列〜Ｎ列は非印刷領域である。各ノズル１４は、本来１ドロップを６回吐出しているところを、本発明の制御により、２ドロップを３回の吐出を行っている。具体的に、Ｅ、ＧおよびＩ列をノズル１４ｂ、１４ｄおよび１４ｆで印刷し、Ｆ、ＨおよびＪ列をノズル１４ａ、１４ｃ、１４ｅおよび１４ｇで印刷している。各ノズル１４の間引きは、図４に示しているように、規則的に間引かれている。さらに、隣接ノズル１４同士では、互い違いの吐出となっており、ドットが千鳥配置で形成されているが、このような千鳥配置にしなくても良い。

言い換えれば、前述した複数分の液滴はＭ個（Ｍは２以上の整数）分の液滴であり、液滴吐出部はノズル１４の配列方向と直交する直交方向に１／ＭピッチでＭ個分の液滴を吐出する。これによって、例えばＭ＝２である場合、図５におけるＥ、ＧおよびＩ列を印刷することになるので、ヘッド移動方向に１／２ピッチで液滴が吐出され縦縞の印刷結果になる。

また、前述した複数分の液滴はＭ個（Ｍは２以上の整数）分の液滴であり、液滴吐出部はノズル１４の配列方向に１／ＭピッチでＭ個分の液滴を吐出する。これによって、例えばＭ＝２である場合、図５におけるノズル１４ｂ、１４ｄおよび１４ｆで印刷することになるので（ノズル１４ａ、１４ｃ、１４ｅおよび１４ｇでもよい）、印刷面移動方向に１／２ピッチで液滴が吐出され横縞の印刷結果になる。

具体的に、規則的な間引き制御を行う手法について、インク滴を千鳥配置にする場合を例にとって説明する。図３に示したステップＳ１１０において各ノズル１４の連続吐出数が閾値よりも小さい場合、ステップＳ１２０において、複数分の液滴で印刷面の１ドットを印刷する方法で記録することになる。ここで、インク滴を千鳥配列によってこの複数分の液滴で印刷面の１ドットを印刷する方法を採用する場合は、印刷領域のうちの１列目を最端ノズル１４から数えて偶数番目のノズル１４から合体液滴を吐出するように制御する。言い換えれば、図５のＥ列を最端ノズル１４ａから数えて偶数ノズル１４ｂ、１４ｄおよび１４ｆから合体液滴を吐出するように制御する。次に、印刷領域のうちの２列目を最端ノズル１４から数えて奇数番目のノズル１４から合体液滴を吐出するように制御する。言い換えれば、図５のＦ列を最端ノズル１４ａから数えて奇数ノズル１４ａ、１４ｃ、１４ｅおよび１４ｇから合体液滴を吐出するように制御する。このような制御を繰り返し実行することによって、印刷結果が千鳥配列となる間引き制御を実施することができる。なお、千鳥配列とせずに間引き制御する場合は、上記と同様に間引くパターンを規則化して、ステップＳ１２０を実行すればよい。

千鳥配列となる間引き制御を行う場合、１ドロップを２ドロップに変換した際は、上記のようにノズル１４を偶数ノズル１４と奇数ノズル１４のように２つのグループに分割して、夫々のグループ毎に間引くタイミングをずらすことで千鳥配列を達成している。本実施形態において、１ドロップを３つ以上の合体液滴を吐出する際には、ノズル１４グループはその合体させる液滴数と同じ数で分割する。１ドロップをＭドロップでの吐出に変換した場合、ノズル１４はＭ個のグループに分割され、夫々のグループ毎に間引きのタイミングをずらす。ノズル１４をグループ分割する際には、印刷領域のうちの１列目を最端ノズル１４から数えて、順に第一グループ、第二グループ、・・・、第Ｍグループというように分割させればよい。

本実施形態では、ヘッド移動方向に６列以内の印刷領域がある場合に対応した例を示したが、この列数は印刷結果が本実施形態より細い線となる６列以内であっても、印刷結果が本実施形態より太い線となる６列以上であっても良い。さらに、図５ではノズル１４ａ〜１４ｇを抜き出して記載したが、この間引き制御を全体のノズル１４数（例えば５１２個）の一部だけで実施することも可能である。これにより、部分的な細線を印刷する場合も合体液滴吐出方法を採用することができる。

一方、不規則的なタイミングでの間引き制御とは、ステップＳ１２０における液滴吐出方法の変換時に、１／Ｍ回だけ吐出させる間引き動作をランダムに行うことである。例えば、従来１ドロップで打つ箇所を２ドロップ（２つの液滴を飛翔中に合体させて吐出する）で打つ方法へ変換した際、２回に１回の間引きが必要となる。その際、各変換箇所において、１／２の確率で間引き（不吐出）、１／２の確率で間引かない（吐出）、という制御を行うことである。

上記規則的なタイミングでの間引き制御及び、不規則的なタイミングでの間引き制御については、制御部２０内部で処理された後、その処理結果が液滴噴射ヘッドの駆動部２６を介して、液滴噴射ヘッド２の動作に反映される。

ステップＳ１２０もしくはステップＳ１３０を経由した後は、ステップＳ１４０へ進み、入力された画像データの記録が終了したか否かを判定し、終了した場合は記録動作を終了し、液滴噴射装置１を停止させる。一方、記録がまだ終了していない場合は、ステップＳ１００へ戻り、上記と同様の処理を記録終了まで繰り返し行う。

上記工程の処理を行うことで、液滴噴射ヘッドのノズル１４近傍でのインク粘度の増加による着弾位置ずれが特に顕著に現れる画像データを高精細に記録することが可能となる。なお、本発明では、顔料、分散樹脂及びバインダー樹脂のうち、少なくとも何れか１つの固形分を含有しているインクを採用する場合に効果的である。これは、固形分を含有しているインクは溶媒の乾燥による粘度の増加の影響が特に大きいからである。さらに本発明で液滴噴射装置は、粘度が５ｃＰ以上であるインクを採用する場合にも効果的である。これは、粘度が５ｃＰ以上であるような高粘度インクを吐出する場合は、特に粘度変動が大きいため、吐出速度の変動が大きく、インク液滴の着弾ずれが生じやすいためである。

〔変形例〕
図６を用いて、上述した実施形態の変形例を説明する。

図６は、図５と同様に液滴噴射装置１が記録する際の液滴噴射ヘッド２とノズル１４の動作状況を示す概念図である。液滴噴射ヘッド２が印刷面左側から印刷面右側へ走査し、印刷面は上側から下側へ移動し、ノズル１４からインクを吐出して、記録動作を行っている。印刷面は、縦横に区切られており、縦（ノズル配列方向）はＡ列〜Ｎ列に至るまでの縦線を示し、横（ヘッド移動方向）はノズル１４ａ〜１４ｇに対応する横線を示す。

図６が図５と異なる点は、ＥＦＧ列を合体させたインク滴で印刷し、ＨＩＪ列を合体させていないインク滴で印刷した点である。言い換えれば、ヘッド移動方向において、手前側（印刷の順番が早い側）を合体インクで印刷し、奥側（印刷の順番が遅い側）を非合体インクで印刷する。このようにすることによって、例えばＥ列〜Ｊ列において線を印刷するだけの場合でなく、Ｋ列以降に線ではない印刷対象が待機している場合などであっても、円滑な印刷面積の変化により、高精細な印刷面を実現することができる。

この制御に関しては、図３に不図示だが、閾値に上限値と下限値を備えておき、下限値を超え、かつ上限値をも超える場合は、複数分の液滴で印刷面の１ドットを印刷する方法で記録した後に、単一液滴方法により印刷する切り替え信号を制御部２０に送信するようにすればよい。
なお、変形例においては、ＥＦＧ列の３列を合体インクとしたが、本発明はこの列数に限られるものではない。ただし、図６のようにドットを千鳥配列する場合、Ｅ列のみでは、ノズル１４ａ、１４ｃ、１４ｅ、１４ｇのそれぞれからインク滴が吐出されていないことになる。そのため、好ましくは印刷開始から２列以上の印刷が終了した後に合体インクから非合体インクへ切り替える制御を実施すればよい。
なお、上述した本実施形態では、液滴噴射ヘッド２を液滴噴射装置１上で走査するシャトルタイプを示したが、印刷面幅にわたる液滴噴射ヘッド２を用いて液滴噴射ヘッド２を固定し、記録媒体のみを操作するラインヘッドタイプの液滴噴射装置１でも実施可能である。

なお、液滴噴射ヘッド２の詳細は図示しないが、液滴噴射ヘッド２には各ノズル１４にインクを供給するインク室や、圧電素子などを用いたインク吐出用アクチュエータが設けられている。液滴噴射ヘッド２は該圧電素子などを用いたインク吐出用アクチュエータによってインクの吐出及びノズル１４のインクメニスカスを微かに振動させる空駆動動作を行うことが可能な構成となっている。本実施形態の液滴噴射装置１は、インクのメニスカスを振動させることで、ノズル１４近傍でのインク粘度の増加を抑制し、吐出不良を回避している。

本実施形態において、上記メニスカスの微かな振動の頻度は、液滴噴射ヘッドの駆動周波数以下に設定している。これは、液滴噴射ヘッドの駆動周波数以上の頻度でメニスカスの微かな振動動作を行うと、頻繁に発生する微かな振動による余波がメニスカスを破壊し、安定的な吐出が困難になるためである。さらに、そのメニスカスに微かな振動を与える周期は、液滴噴射ヘッドの駆動周波数の１／Ｎ（Ｎは自然数）であることが好ましい。これは、インクを吐出するタイミングとメニスカスに対する微かな振動のタイミングが常に一致するため、制御が簡易である上、メニスカスの微かな振動動作による記録速度の低下を防ぐためである。

また、本発明において、液滴噴射装置１は、画像形成範囲外において、インクを吐出させ、ノズル１４近傍の粘度の増加したインクを排出する予備吐出を行うことが可能な構成となっている。また、ノズル１４はインク吐出用アクチュエータの構成や記録画素ピッチなどに応じて適宜の個数及び配列ピッチで設けることができる。例えば、ノズル１４は２５６個などの多数のノズル１４を配列することができる。本実施例の液滴噴射ヘッド２は、記録素子として圧電素子を用いているが、記録素子としてヒータを用いた液滴噴射ヘッドであっても良い。

本実施形態の液滴噴射装置１は、振動手段として記録素子としての圧電素子をインクが吐出しない程度に振動させることでインクメニスカスを微かに振動させる構成である。しかし、このような構成に限定されず、記録素子とは別にインクメニスカスを微かに振動させる振動手段を備えていても良い。

液滴噴射装置１が記録動作を行わない動作停止時などは、液滴噴射ヘッドユニット３がキャップユニット１１上に待機し、キャップユニット１１に備えられた凹状のキャップ（不図示)により、液滴噴射ヘッド２のノズル１４部は覆われ、封止される。液滴噴射装置１は、この液滴噴射ヘッド２のノズル１４部の封止により、ノズル１４からのインクの乾燥を抑止している。

さらに、キャップユニット１１には、吸引ポンプ１２が備えられており、吸引ポンプ１２が動作することにより、封止されたノズル１４からインクを吸引し、外部へ排出する。本動作は、吸引クリーニングと呼ばれ、一般的な液滴噴射装置の液滴噴射ヘッドクリーニング法として知られている。液滴噴射ヘッド２より排出されたインクは、廃液タンク１３へ格納される。本実施形態の液滴噴射装置１は液滴噴射ヘッド２内のインクを排出するクリーニング手段として、吸引方法を採用しているが、このような吸引方法には限定されず、加圧などの別のインク排出手段で構成しても構わない。

１ 記録装置
２ 液滴噴射ヘッド
３ 液滴噴射ヘッドユニット
２０ 制御部
２６ 液滴噴射ヘッドの駆動部

Claims (8)

1. ノズルから液滴を吐出する液滴吐出部と、外部から受信した印刷信号に基づき、前記液滴吐出部を駆動するための駆動波形を前記液滴吐出部へ出力する波形出力部とを有する液滴噴射ヘッドであって、
   外部から印刷信号を受信し、非吐出状態から吐出状態に切り替わる際に、一印刷周期に一滴の液滴を吐出するための印刷信号が連続する数を計測する信号計測部と、
   前記連続する数と所定の閾値とを比較し、前記連続する数が前記閾値より小さい場合に、前記ノズルの配列方向と平行な印刷面の一列目を印刷する印刷信号について、前記一滴の液滴を吐出するための印刷信号を複数分の液滴を吐出するための印刷信号に変更し、変更した印刷信号を前記波形出力部へ供給する波形制御部と、を有することを特徴とする液滴噴射ヘッド。
2. 前記液滴吐出部は前記一列目に連続する二列目以降も前記複数分の液滴によって印刷することを特徴とする請求項１に記載の液滴噴射ヘッド。
3. 前記複数分の液滴はＭ個（Ｍは２以上の整数）分の液滴であり、
   前記液滴吐出部は前記配列方向と直交する直交方向に１／Ｍピッチで前記Ｍ個分の液滴を吐出することを特徴とする請求項２に記載の液滴噴射ヘッド。
4. 前記複数分の液滴はＭ個（Ｍは２以上の整数）分の液滴であり、
   前記液滴吐出部は前記配列方向に１／Ｍピッチで前記Ｍ個分の液滴を吐出することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液滴噴射ヘッド。
5. 前記Ｍは２または３であることを特徴とする請求項３または４に記載の液滴噴射ヘッド。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の前記液滴噴射ヘッドを有することを特徴とする液滴噴射装置。
7. 前記液滴吐出部が前記配列方向と直交する直交方向に移動するシャトルタイプであることを特徴とする請求項６に記載の液滴噴射装置。
8. ノズルから液滴を吐出する液滴吐出部と、外部から受信した印刷信号に基づき、前記液滴吐出部を駆動するための駆動波形を前記液滴吐出部へ出力する波形出力部とを有する液滴噴射ヘッドを備えた液滴噴射装置であって、
   外部から印刷信号を受信し、非吐出状態から吐出状態に切り替わる際に、一印刷周期に一滴の液滴を吐出するための印刷信号が連続する数を計測する信号計測部と、
   前記連続する数と所定の閾値とを比較し、前記連続する数が前記閾値より小さい場合に、前記ノズルの配列方向と平行な印刷面の一列目を印刷する印刷信号について、前記一滴の液滴を吐出するための印刷信号を複数分の液滴を吐出するための印刷信号に変更し、変更した印刷信号を前記波形出力部へ供給する波形制御部と、を有することを特徴とする液滴噴射装置。

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