JP3554175B2 - インクジェット記録装置およびインクジェット記録方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法に関し、詳しくは１画素を複数のインク滴で形成するオンデマンドタイプのインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ等を用いた情報処理システムの普及に伴ない、そこで扱われる画像情報も多様化しつつある。この点から、情報処理システムの画像情報の出力を行う記録装置においても多種多様な出力を行うことが求められており、いわゆる高精細記録を行うこともその一つである。
【０００３】
インクジェット記録方式において高精細な記録を行う場合には、吐出インク滴を微小な液滴とする方法を採るのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、微小なインクを吐出して記録を行う装置にあっては、インク中の揮発成分の蒸発によるインク濃度の上昇が比較的重要な問題となる。
【０００５】
すなわち、インクジェット記録装置のほとんどで用いられている方式である、オンデマンド方式のインクジェット記録ヘッドでは、記録データによってはインク吐出が行われない吐出口が存在する。このような非吐出のインク吐出口ではその吐出口近傍においてインク中の水等の揮発成分が蒸発し、その部分のインクの色材濃度が上昇することがある。そして、このような状態で吐出を再開すると、その小液滴の大部分は通常よりも色材濃度の高いインクが占めることになり、その結果、そのインク滴によって形成されるドットは他のドットと比較して高い濃度を有するものとなる。この場合、記録画像において上記のようにインク吐出が再開される部分、あるいは新たに開始される部分（以下、書き出し部ともいう）が濃くなってしまうという問題を生じるおそれがある。
【０００６】
この問題は、主走査方向の１つのラインを複数回の走査で形成するいわゆるマルチパス方式やマルチスキャン方式と呼ばれる記録方式において特に顕著となる。すなわち、これらの方式では１つのラインに対して異なる複数の吐出口が対応して走査されるものであるため、そのラインの記録を行う場合にそれぞれの吐出口における吐出の休止中に濃縮されたインク滴が複数回の走査のそれぞれで同一の書き出し部に対して吐出され、これにより、画像における書き出し部の濃度の相対的な高さが目立ちやすくなるからである。
【０００７】
本発明は上述した従来の問題点を解消するためになされたものであり、その目的とするところはいわゆる書き出し部における濃度上昇を抑制し高品位の画像を記録することができるインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明はインクを吐出する記録ヘッドを用い、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置であって、
記録ヘッドを被記録媒体に対して相対的に走査させる走査手段と、
該走査手段による走査において、記録ヘッドのインク吐出口に対応して形成されるべき画素の吐出データに基づき、非吐出データが存在する画素が所定数以上連続するか否かを判別する判別手段と、
該判別手段が非吐出データが存在する画素が所定数以上の連続すると判別したときは、当該連続する画素に続く少なくとも最初の吐出データを有する画素を形成するインクの量を減じる処理を行う処理手段と、
を具えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、インクを吐出する記録ヘッドを用い、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置であって、
記録ヘッドを被記録媒体に対して相対的に走査させる走査手段と、
該走査手段による走査において、記録ヘッドのインク吐出口に対応して形成されるべき画素の吐出データに基づき、当該インク吐出口についての非吐出時間が所定時間以上であるか否かを判別する判別手段と、
該判別手段が非吐出時間が所定時間以上であることを判別したときは当該非吐出の後の少なくとも最初の吐出で形成される画素を形成するインクの量を減じる処理を行う処理手段と、
を具えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、インクを吐出する記録ヘッドを用い、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録方法であって、記録ヘッドを被記録媒体に対して相対的に走査させる走査工程と、前記走査工程による走査において記録ヘッドのインク吐出口に対応して形成されるべき画素の吐出データに基づき、非吐出データが存在する画素が所定数以上連続するか否かを判別する判別工程と、前記判別工程において非吐出データが存在する画素が所定数以上連続すると判別したときは、当該連続する画素に続く少なくとも最初の吐出データを有する画素を形成するインクの量を減じる処理を行う処理工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明は、インクを吐出する記録ヘッドを用い、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録方法であって、記録ヘッドを被記録媒体に対して相対的に走査させる走査工程と、前記走査工程による走査において記録ヘッドのインク吐出口に対応して形成されるべき画素の吐出データに基づき、当該インク吐出口についての非吐出時間が所定時間以上であるか否かを判別する判別工程と、前記判別手段工程において非吐出時間が所定時間以上であることを判別したときは、当該非吐出の後の少なくとも最初の吐出で形成される画素を形成するインクの量を減じる処理を行う処理工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
以上の構成によれば、１つのインク吐出口から吐出されるインク滴によって形成される画素列において、所定数以上の連続する画素について非吐出のデータが存在する場合または所定時間以上非吐出が続く場合には、その後の少なくとも最初の吐出データの画素における吐出量が減少させられるので、その画素で非吐出の間に色材濃度が高くなったインクが吐出されてもそれによる濃度の上昇を抑えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
＜実施形態１＞
本実施形態の記録法は、原則として１画素を２つのインク滴で形成する場合のいて、吐出開始時においてその時点までの休止時間が所定時間以上であるときはその吐出開始時に記録する画素を１つのインク滴で形成するものである。これは、休止時間が所定時間以上であるときは、水分の蒸発により色材濃度が上昇しているとの知見に基づくものである。
【００１４】
図１は、本実施形態に係るインクジェットプリント装置の主要部を示す概略斜視図である。
【００１５】
図１において、キャリッジ２上にはインクジェットユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが装着される。それぞれのユニットは、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｂｋ（ブラック）をそれぞれ吐出するためのヘッド１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂｋおよび各色インクを貯留したタンクとからなる。
【００１６】
各ヘッドには６２．５μｍの間隔で被記録媒体としての記録紙１０の搬送方向（以下、副走査方向ともいう）に配列する例えば３２個の吐出口が設けられる。各吐出口に対応してこれに連通するインク路には、吐出のために利用される熱エネルギーを発生するためのヒータが備えられる。ヒータは駆動データに応じて印加される電気パルスに応じて熱を発生する。これにより、インク中に膜沸騰を生じ、この膜沸騰による気泡の生成に伴なって吐出口からインク滴が吐出される。
【００１７】
キャリッジ２はヘッド１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂｋおよびタンクをそれぞれ着脱自在に搭載し、その一部において摺動可能に係合する２本のガイド軸３に案内されながら移動する。なお、このキャリッジ２の移動は、例えば、キャリッジ２の一部に、プーリ５Ａおよび５Ｂによって張設されたベルト４が取付けられ、このベルトがプーリを介したモータ６の駆動力によって移動することにより行われる。フレキシブルケーブル１１は各ヘッドと電気的に接続され、これにより、各ヘッドの一部に設けられるヘッド駆動回路（ヘッドドライバ）へ、本装置制御部からのプリントデータに基づく吐出信号や制御信号を送信することが可能となる。
【００１８】
プラテンローラ７は、その長手方向がガイド軸３と平行に延在し、紙送りモータ９によって回転することにより記録紙１０を搬送するとともに、記録紙１０における記録面を規制する。以上の構成において、各インクジェットユニットのヘッドは、キャリッジ２の移動に伴ない、記録紙１０のプリント面、すなわち上記吐出口に対向する部分にインクを吐出してプリントを行うことができる。
【００１９】
図２は、図１に示したインクジェットプリント装置の制御構成を示すブロック図である。
【００２０】
メインコントローラ１００は、ＣＰＵ等からなり、ホストコンピュータ２００から送られてくる画像データをそれぞれ階調データが付与された画素データに変換し、これをフレームメモリ１００Ｍに格納する。また、メインコントローラ１００はフレームメモリ１００Ｍに格納された画素毎の階調データを所定のタイミングでドライバコントローラ１１０へ供給する。
【００２１】
ドライバコントローラ１１０は、この供給される階調データを、後述されるように、吐出口番号（記録ヘッド１の吐出口配列において何番目の吐出口かを表わすもの）とスキャン番号（何回目の主走査かを表わすもの）に対応させた吐出データ（各ヘッド１におけるヒータのオン／オフを示すデータ）に変換し、これを駆動データＲＡＭ１１０Ｍに格納する。ドライバコントローラ１１０は、メインコントローラ１００からの制御信号に応じ、駆動データＲＡＭ１１０Ｍに格納される駆動データを、吐出口番号およびスキャン番号を参照して読出し、これをヘッドドライバ１１０Ｄに供給するとともにその駆動のタイミングを制御する。
【００２２】
以上の構成において、メインコントローラ１００は、ヘッド１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂｋによる各色インクの吐出、キャリッジモータ６の回転および紙送りモータ６の回転をそれぞれドライバコントローラ１１０、モータドライバ１０４Ｄおよびモータドライバ１０２Ｄを介して制御する。これにより、記録紙１０上に画像データに応じた文字、画像等がプリントされていく。
【００２３】
なお、上述の構成では、ドライバコントローラ１１０が階調データを吐出データに変換するものとしたが、これをメインコントローラ１００が行ってもよい。この場合、吐出データをフレームメモリ１００Ｍに格納することができ、これによりＲＡＭ１１０Ｍを省くことができる。また、黒インクとしてはＣ．Ｉ．Ｆｏｏｄ Ｂｌａｃｋ ２ ３％、ジエチレングリコール １５％、チオジグリコール １０％、水 残部としたものを用いた。シアンインクとしては、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｌｕｅ １９９ ３％、マゼンタインクとしてはＣ．Ｉ．Ａｃｉｄ Ｒｅｄ ２８９ ２．５％、イエローインクとしてはＣ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ
Ｙｅｌｌｏｗ ８６ ２％で他の溶剤は黒インクと同じものを用いた。
【００２４】
図３（ａ）および（ｂ）は本実施形態における記録方法の一例を説明する模式図である。本実施形態は、基本的に各画素について２個のインク滴でドットを形成するかまたはインク滴を吐出せずドット形成を行わない２値記録を行うものである。これは、例えば、微小インク滴を吐出できるいわゆるマルチドロップレット記録が可能な記録ヘッドを用いた装置において、黒インクのみを用いて文字画像を記録する場合等に行われるものである。これらの図においては記録すべき画像の各画素をインク滴の打ち込み数で表わしている。すなわち、図中の「０」，「１」，「２」は１画素に打ち込むインク滴数を表わすものである。また、これら図に示す各画像は１つの吐出口に対応した１ライン分の画素列のみについて示すものである。
【００２５】
図３（ａ）に示す記録すべき画像（データ）は、インク吐出を行わない画素の連続する数が少ない場合を示している。この場合は吐出口を介した水分蒸発は少なく、インク中の染料等、色材の濃度の上昇は少ないとして、記録すべき画像をそのまま記録する。
【００２６】
これに対して、図３（ｂ）に示す例は、インク吐出を行わない画素の連続する数が多い場合を示している。この場合には水分の蒸発によって吐出口近傍の色材濃度が高くなっていると考えられるので、同図に示すように書き出し部の１画素を形成すべきインク滴の数を減少させて１個のインク滴で記録する。これにより、書き出し部の画素にそのまま２個のインク滴を打ち込む場合と比べて、色材濃度の高いインクを含んでその画素の濃度が高くなることを防止し、画像濃度を均一化することが可能となる。
【００２７】
なお、ここで非吐出画素がどの程度の数連続した場合に書き出し画素の打ち込みインク滴数を減らすかは、温度、湿度、インク組成等によって異なるが、通常は非吐出時間が０．１〜１秒程度となる数１００〜数１０００画素である。
【００２８】
一般にインク中の揮発成分が多ければ多い程蒸発速度が大となり、色材濃度の上昇速度も大となるので前記非吐出時間を短く非吐出画素数を少なくすることが望ましい。また、印字環境温度が高い場合にも揮発成分の蒸発速度が大となるので、非吐出時間を短くすることが望ましい。更に揮発成分が水である場合には湿度が低いほど水の蒸発速度が大となるので、非吐出時間を短くすることが望ましい。
【００２９】
また、色材濃度が低い（うすい）ものほど、揮発成分の蒸発による濃度変化が目立ちやすいので、前記非吐出時間を短く、非吐出画素数を少なくすることが望ましい。
【００３０】
本実施形態では、色材濃度が上昇して画像濃度影響を与える非吐出の時間あるいは画素数を予め所定画素数として求めておき、ライン毎に記録データを調べ、非吐出画素の数が上記所定画素数を越えた場合に１画素を形成するインク滴数を減少させるようにする。より具体的には、キャリッジのスピードおよび画素密度が単一に設定されている装置では、非吐出が色材濃度の上昇によって画像濃度に悪影響を与える所定時間に基づき、上記キャリッジスピードと画素密度から判断の基準となる所定画素数を求める。一方、上記キャリッジスピード等が複数設定されている装置にあっては、それぞれのキャリッジスピード等について、上記所定時間に基づき、それぞれの所定画素数を求める。そして、予め１走査分の吐出データを調べ、各吐出口の吐出データについて上記所定画素数分の非吐出が連続するときはその後の最初の吐出画素の打ち込みインク滴数を減ずる処理を行う。
【００３１】
なお、上記所定画素数の設定は、ユーザーが温度等に基づき記録の度に設定する構成、あるいは、温度センサまたは／および湿度センサを装置に組み込み、これらの検出値から吐出口近傍の色材濃度の上昇を推定し、これによって自動的に上記所定画素数を設定する構成であってもよい。
【００３２】
また、本実施形態では書き出し部の一画素のみのインク滴数を減少させる例を説明したが、色材濃度の上昇が顕著な場合には書き出し部の複数画素にわたってインク滴数を減じてもよい。
【００３３】
＜実施形態２＞
本実施形態は１画素を０〜３滴のインク滴で形成する４値記録の場合に本発明に適用した例である。
【００３４】
本実施形態では、上述した実施形態１と同様、非吐出の画素が所定数以上連続する場合はその後の書き出し部の画素に打ち込むインク滴数を通常より減らして打ち込む。この際に次の表に示すテーブルに従って打ち込み数を定める。
【００３５】
【表１】
【００３６】
ここで、書き出し部で打ち込むインク滴数が１／２というのは、予め定められている連続する２つの吐出口に対応する２つのラインの画素列において、副走査方向の２つの画素が打ち込み数１の書き出し部となる場合にその２つの画素のうち一方の画素の打ち込みインク滴数を０とすることを意味する。なお、２つの画素のうちいずれか一方の打ち込み数が１の場合はそのまま打ち込むような処理とする。従って、上記１／２とする処理でインク滴数が０とされた画素の次の画素で打ち込みインク滴数が１となる場合は、そのまま打ち込まれることになる。
【００３７】
＜実施形態３＞
本実施形態は、１画素を最大４滴のドット滴で形成する場合において、画像処理の際の画像データが示す濃度から打ち込みインク滴数へ変換するアルゴリズムを２通り有している。これにより、画像処理の結果として得られる書き出し部画素の打ち込みインク滴数を、通常画素のそれよりも少なくするものである。
【００３８】
例えば図４に示すように、書き出し部と非書き出し部（通常画素）について画素濃度を打ち込みインク滴数に変換するためのテーブルＢおよびＡをそれぞれ有し、画像処理の際に両者を切り換えて用いる。これにより、書き出し部用テーブルＢでは、各インク滴数に対応する濃度が閾値が高めに設定されていることになり、変換の結果として得られるインク滴数は、通常の画素の場合より少なめとなる。
【００３９】
なお、画像の書き出し部の光学濃度データを予め一定量低めに補正してから画像処理を行う方法も有効である。
【００４０】
＜実施形態４＞
上述した実施形態１〜３は、非吐出の時間または画素数が所定値以上であると判断したときは、その非吐出の後の最初の吐出画素の打ち込みインク滴数を減少させるものであったが、本実施形態では吐出されるインク滴のインク量そのものを減少させる。
【００４１】
図５は、本実施形態の記録ヘッドにおけるインク吐出のための機構を示す模式的断面図である。
【００４２】
図５において符号４１で示すものはガラス細管等から成る液路で、内部にはインク等の液体４２が導かれている。
【００４３】
液路４１のオリフィス４３の近傍において開口部４４が形成されており、この開口部４４を閉塞するようにしてメニスカス制御手段の一例として示す圧電素子４５が設けられている。
【００４４】
この圧電素子４５は電圧を印加すると同図中、鎖線で示すように外側に向って凸となるように変形するもので、この変形時において開口部４４から圧電素子４５の変形に応じて液体４２が圧電素子４５側へ引かれ、メニスカス４６の位置が内側へ後退する。
【００４５】
勿論、圧電素子４５に対する電圧の印加を遮断すれば圧電素子４５はもとの状態に戻り、メニスカス４６の位置ももとの状態に戻り始める。
【００４６】
一方、オリフィス４３と圧電素子４５との間において液路４１の内側面には加熱電極４７が設けられている。
【００４７】
この加熱電極４７に印字指令に従ったパルス電圧が印加されると、オリフィス４３の近傍の液体４２が加熱されて急激に膨張し、液体４２の液滴となってオリフィス４３から吐出され、ドット記録が行われる。
【００４８】
以上のような構成のもとに、本実施形態にあっては、加熱電極４７よりもオリフィス４３側にある液体４２の量を目的とする量にしておき、この状態で加熱電極４７に電圧を印加し液体４２を吐出させることにより液滴量をコントロールする方式を採用している。
【００４９】
具体的には、本実施形態にあっては圧電素子４５に加える電圧値を図６Ａに示すように一定にしておき、加熱電極４７にパルス電圧を印加するまでの時間を変化させ液滴量をコントロールしている。
【００５０】
具体的な動作は以下のごときである。
【００５１】
図６（Ａ）に示すように圧電素子４５に対して印字指令に従った一定電圧値のパルス電圧が印加されると、圧電素子４５は外側に向って膨出するように変形する。
【００５２】
この結果、オリフィス４３とほぼ同一位置にあったメニスカス４６は後退する。
【００５３】
この初期位置におけるメニスカス４６の位置を０とし加熱電極４７側へのメニスカス４６の後退距離を−ｘとすると、図６（Ｂ）に示すように圧電素子４５に対する電圧印加と同時にメニスカス４６は後退し始め、通電が遮断されると前進し始める。
【００５４】
従って圧電素子４５に対する電圧印加後の時間に応じて、加熱電極４７より前に存在する液体４２の量は変化する。
【００５５】
すなわち、圧電素子４５に対する電圧印加後の時間をＴ１ ，Ｔ２ としＴ１ ＞Ｔ２ として図６（Ｃ）に示すように加熱電極４７に一定電圧を印加すれば吐出される液体４２の量、すなわち液滴量を変化させて吐出できる。
【００５６】
圧電素子４５に対する電圧印加後の長い時間Ｔ１ を経た後加熱電極４７に電圧を印加すれば、図７（Ａ）に示すようにメニスカス４６はオリフィス４３の近傍まで前進しているため、加熱電極４７よりも前に存在する液体４２の量は多く吐出される。
【００５７】
これに対し圧電素子４５に対する電圧印加後短い時間Ｔ２ を経た後加熱電極４７に対して電圧を印加すれば、図７（Ｂ）に示すようにメニスカス４６の前進距離は短く、加熱電極４７よりも前方に位置する液体４２の量は少ない。
【００５８】
従って吐出される液滴４８の量も少なく、直径も小さい。
【００５９】
このように圧電素子に加える電圧を一定にしておき、加熱電極に対する電圧印加までの時間を変化させればドット径を変化させることができる。
【００６０】
以上の構成において、書き出し部の画素のインク吐出を図６に示す打ち方Ｂの条件で行い、その他の画素における吐出は打ち方Ａの条件で吐出することにより、書き出し部画素の吐出量は通常の画素における吐出量と比較して約４０％になり、書き出し部画素とその他の画素で濃度差のない画像を得ることができる。
【００６１】
＜実施形態５＞
本実施形態は上述の実施形態４と同様、インク滴の量を減少させるものである。
【００６２】
図８に示す液路構造を有する記録ヘッドにおいて、加熱電極４７に図９に示すような加熱電極電圧を印加する。書き出し部以外の通常の画素を形成する際は、打ち方Ｃで示すパルス印加する。このパルスは、同図に示すように２つのパルスから構成され、これにより、先行するパルスのパルス幅Ｔ４ を調整することにより、吐出には至らないまでもインクを加熱し、後続のパルスによる吐出時のインク量を比較的大きなものとすることができる。
【００６３】
一方、書き出し部の画素については、打ち方Ｄで示す単一のパルスを印加してインクを吐出する。これにより、一般には、打ち方Ｄの場合は打ち方Ｃの場合より吐出量は少なくなるが、ここではパルス幅Ｔ３ を調整することにより打ち方Ｃの場合の７０％の吐出量となるようにする。この結果、本実施形態においても、書き出し部画素における濃度上昇を抑制し、書き出し部画素とその他の画素との間で濃度差のない画像を得ることができる。
【００６４】
＜実施形態６＞
本実施形態は１つの液路に２つの加熱電極を設け、駆動する数を変化させることにより吐出インク滴の量を変化させるものである。
【００６５】
図１０は本実施形態の記録ヘッドの液路構造を模式的に示す図であり、液路４１には２つの加熱電極４７ａ，４７ｂが設けられる。この構成において、書き出し部の画素を形成する際は加熱電極４７ａのみを駆動し、その他の画素を形成する際は加熱電極４７ａおよび４７ｂを駆動する。この結果、加熱電極４７ａのみを駆動したときのインク滴の量は、双方を駆動したときのインク滴の量の約６０％となる。
【００６６】
上記実施例４〜６においては、いずれもある任意のノズルの吐出が前回の吐出から０．２秒以降である場合、もしくは２０００画素以上の距離をキャリッジが移動した以降である場合（条件１）に、吐出量を通常の吐出（条件２、前回の吐出から０．２秒未満である場合、もしくは２０００画素未満の距離をキャリッジが移動する以前である場合）の吐出量と比較して８０％以下で吐出させることによって、条件１の画像（ドット）が条件２の画像（ドット）と比較して濃く見えるといった問題を解決することができる。
【００６７】
（その他）
なお、本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が達成できるからである。
【００６８】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長，収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書，同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことができる。
【００６９】
記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口，液路，電気熱変換体の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書，米国特許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成としても本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録を確実に効率よく行うことができるようになるからである。
【００７０】
さらに、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのような記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
【００７１】
加えて、上例のようなシリアルタイプのものでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
【００７２】
また、本発明の記録装置の構成として、記録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できるので、好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げることができる。
【００７３】
また、搭載される記録ヘッドの種類ないし個数についても、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数のインクに対応して複数個数設けられるものであってもよい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるかいずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効である。
【００７４】
さらに加えて、以上説明した本発明実施例においては、インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もしくは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよい。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せしめることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化するインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も本発明は適用可能である。このような場合のインクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としてもよい。本発明においては、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【００７５】
さらに加えて、本発明インクジェット記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、１つのインク吐出口から吐出されるインク滴によって形成される画素列において、所定数以上の連続する画素について非吐出のデータが存在する場合または所定時間以上非吐出が続く場合には、その後の少なくとも最初の吐出データの画素における吐出量が減少させられるので、その画素で非吐出の間に色材濃度が高くなったインクが吐出されてもそれによる濃度の上昇を抑えることができる。
【００７７】
この結果、濃度が均一な高品位の画像を記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示したインクジェット記録装置の制御構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る記録方法を示す模式図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る記録方法で用いられる変換テーブルを模式的に示す図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る記録ヘッドの液路構造を模式的に示す断面図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は上記第４実施形態の記録ヘッドにおけるメニスカス制御をこれに伴なう吐出量制御を説明する図である。
【図７】（Ａ）および（Ｂ）は上記メニスカス制御によるメニスカス位置を示す模式的断面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る記録ヘッドの液路構造を模式的に示す断面図である。
【図９】第５の実施形態で用いられるヘッド駆動パルスを説明する図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係る記録ヘッドの液路構造を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
２ キャリッジ
１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂｋ 記録ヘッド
４１ 液路
４３ オリフィス
４４ 開口部
４５ 圧電素子
４６ メニスカス
４７，４７ａ，４７ｂ 加熱電極
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法に関し、詳しくは１画素を複数のインク滴で形成するオンデマンドタイプのインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ等を用いた情報処理システムの普及に伴ない、そこで扱われる画像情報も多様化しつつある。この点から、情報処理システムの画像情報の出力を行う記録装置においても多種多様な出力を行うことが求められており、いわゆる高精細記録を行うこともその一つである。
【０００３】
インクジェット記録方式において高精細な記録を行う場合には、吐出インク滴を微小な液滴とする方法を採るのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、微小なインクを吐出して記録を行う装置にあっては、インク中の揮発成分の蒸発によるインク濃度の上昇が比較的重要な問題となる。
【０００５】
すなわち、インクジェット記録装置のほとんどで用いられている方式である、オンデマンド方式のインクジェット記録ヘッドでは、記録データによってはインク吐出が行われない吐出口が存在する。このような非吐出のインク吐出口ではその吐出口近傍においてインク中の水等の揮発成分が蒸発し、その部分のインクの色材濃度が上昇することがある。そして、このような状態で吐出を再開すると、その小液滴の大部分は通常よりも色材濃度の高いインクが占めることになり、その結果、そのインク滴によって形成されるドットは他のドットと比較して高い濃度を有するものとなる。この場合、記録画像において上記のようにインク吐出が再開される部分、あるいは新たに開始される部分（以下、書き出し部ともいう）が濃くなってしまうという問題を生じるおそれがある。
【０００６】
この問題は、主走査方向の１つのラインを複数回の走査で形成するいわゆるマルチパス方式やマルチスキャン方式と呼ばれる記録方式において特に顕著となる。すなわち、これらの方式では１つのラインに対して異なる複数の吐出口が対応して走査されるものであるため、そのラインの記録を行う場合にそれぞれの吐出口における吐出の休止中に濃縮されたインク滴が複数回の走査のそれぞれで同一の書き出し部に対して吐出され、これにより、画像における書き出し部の濃度の相対的な高さが目立ちやすくなるからである。
【０００７】
本発明は上述した従来の問題点を解消するためになされたものであり、その目的とするところはいわゆる書き出し部における濃度上昇を抑制し高品位の画像を記録することができるインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明はインクを吐出する記録ヘッドを用い、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置であって、
記録ヘッドを被記録媒体に対して相対的に走査させる走査手段と、
該走査手段による走査において、記録ヘッドのインク吐出口に対応して形成されるべき画素の吐出データに基づき、非吐出データが存在する画素が所定数以上連続するか否かを判別する判別手段と、
該判別手段が非吐出データが存在する画素が所定数以上の連続すると判別したときは、当該連続する画素に続く少なくとも最初の吐出データを有する画素を形成するインクの量を減じる処理を行う処理手段と、
を具えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、インクを吐出する記録ヘッドを用い、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置であって、
記録ヘッドを被記録媒体に対して相対的に走査させる走査手段と、
該走査手段による走査において、記録ヘッドのインク吐出口に対応して形成されるべき画素の吐出データに基づき、当該インク吐出口についての非吐出時間が所定時間以上であるか否かを判別する判別手段と、
該判別手段が非吐出時間が所定時間以上であることを判別したときは当該非吐出の後の少なくとも最初の吐出で形成される画素を形成するインクの量を減じる処理を行う処理手段と、
を具えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、インクを吐出する記録ヘッドを用い、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録方法であって、記録ヘッドを被記録媒体に対して相対的に走査させる走査工程と、前記走査工程による走査において記録ヘッドのインク吐出口に対応して形成されるべき画素の吐出データに基づき、非吐出データが存在する画素が所定数以上連続するか否かを判別する判別工程と、前記判別工程において非吐出データが存在する画素が所定数以上連続すると判別したときは、当該連続する画素に続く少なくとも最初の吐出データを有する画素を形成するインクの量を減じる処理を行う処理工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明は、インクを吐出する記録ヘッドを用い、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録方法であって、記録ヘッドを被記録媒体に対して相対的に走査させる走査工程と、前記走査工程による走査において記録ヘッドのインク吐出口に対応して形成されるべき画素の吐出データに基づき、当該インク吐出口についての非吐出時間が所定時間以上であるか否かを判別する判別工程と、前記判別手段工程において非吐出時間が所定時間以上であることを判別したときは、当該非吐出の後の少なくとも最初の吐出で形成される画素を形成するインクの量を減じる処理を行う処理工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
以上の構成によれば、１つのインク吐出口から吐出されるインク滴によって形成される画素列において、所定数以上の連続する画素について非吐出のデータが存在する場合または所定時間以上非吐出が続く場合には、その後の少なくとも最初の吐出データの画素における吐出量が減少させられるので、その画素で非吐出の間に色材濃度が高くなったインクが吐出されてもそれによる濃度の上昇を抑えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
＜実施形態１＞
本実施形態の記録法は、原則として１画素を２つのインク滴で形成する場合のいて、吐出開始時においてその時点までの休止時間が所定時間以上であるときはその吐出開始時に記録する画素を１つのインク滴で形成するものである。これは、休止時間が所定時間以上であるときは、水分の蒸発により色材濃度が上昇しているとの知見に基づくものである。
【００１４】
図１は、本実施形態に係るインクジェットプリント装置の主要部を示す概略斜視図である。
【００１５】
図１において、キャリッジ２上にはインクジェットユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが装着される。それぞれのユニットは、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｂｋ（ブラック）をそれぞれ吐出するためのヘッド１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂｋおよび各色インクを貯留したタンクとからなる。
【００１６】
各ヘッドには６２．５μｍの間隔で被記録媒体としての記録紙１０の搬送方向（以下、副走査方向ともいう）に配列する例えば３２個の吐出口が設けられる。各吐出口に対応してこれに連通するインク路には、吐出のために利用される熱エネルギーを発生するためのヒータが備えられる。ヒータは駆動データに応じて印加される電気パルスに応じて熱を発生する。これにより、インク中に膜沸騰を生じ、この膜沸騰による気泡の生成に伴なって吐出口からインク滴が吐出される。
【００１７】
キャリッジ２はヘッド１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂｋおよびタンクをそれぞれ着脱自在に搭載し、その一部において摺動可能に係合する２本のガイド軸３に案内されながら移動する。なお、このキャリッジ２の移動は、例えば、キャリッジ２の一部に、プーリ５Ａおよび５Ｂによって張設されたベルト４が取付けられ、このベルトがプーリを介したモータ６の駆動力によって移動することにより行われる。フレキシブルケーブル１１は各ヘッドと電気的に接続され、これにより、各ヘッドの一部に設けられるヘッド駆動回路（ヘッドドライバ）へ、本装置制御部からのプリントデータに基づく吐出信号や制御信号を送信することが可能となる。
【００１８】
プラテンローラ７は、その長手方向がガイド軸３と平行に延在し、紙送りモータ９によって回転することにより記録紙１０を搬送するとともに、記録紙１０における記録面を規制する。以上の構成において、各インクジェットユニットのヘッドは、キャリッジ２の移動に伴ない、記録紙１０のプリント面、すなわち上記吐出口に対向する部分にインクを吐出してプリントを行うことができる。
【００１９】
図２は、図１に示したインクジェットプリント装置の制御構成を示すブロック図である。
【００２０】
メインコントローラ１００は、ＣＰＵ等からなり、ホストコンピュータ２００から送られてくる画像データをそれぞれ階調データが付与された画素データに変換し、これをフレームメモリ１００Ｍに格納する。また、メインコントローラ１００はフレームメモリ１００Ｍに格納された画素毎の階調データを所定のタイミングでドライバコントローラ１１０へ供給する。
【００２１】
ドライバコントローラ１１０は、この供給される階調データを、後述されるように、吐出口番号（記録ヘッド１の吐出口配列において何番目の吐出口かを表わすもの）とスキャン番号（何回目の主走査かを表わすもの）に対応させた吐出データ（各ヘッド１におけるヒータのオン／オフを示すデータ）に変換し、これを駆動データＲＡＭ１１０Ｍに格納する。ドライバコントローラ１１０は、メインコントローラ１００からの制御信号に応じ、駆動データＲＡＭ１１０Ｍに格納される駆動データを、吐出口番号およびスキャン番号を参照して読出し、これをヘッドドライバ１１０Ｄに供給するとともにその駆動のタイミングを制御する。
【００２２】
以上の構成において、メインコントローラ１００は、ヘッド１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂｋによる各色インクの吐出、キャリッジモータ６の回転および紙送りモータ６の回転をそれぞれドライバコントローラ１１０、モータドライバ１０４Ｄおよびモータドライバ１０２Ｄを介して制御する。これにより、記録紙１０上に画像データに応じた文字、画像等がプリントされていく。
【００２３】
なお、上述の構成では、ドライバコントローラ１１０が階調データを吐出データに変換するものとしたが、これをメインコントローラ１００が行ってもよい。この場合、吐出データをフレームメモリ１００Ｍに格納することができ、これによりＲＡＭ１１０Ｍを省くことができる。また、黒インクとしてはＣ．Ｉ．Ｆｏｏｄ Ｂｌａｃｋ ２ ３％、ジエチレングリコール １５％、チオジグリコール １０％、水 残部としたものを用いた。シアンインクとしては、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｌｕｅ １９９ ３％、マゼンタインクとしてはＣ．Ｉ．Ａｃｉｄ Ｒｅｄ ２８９ ２．５％、イエローインクとしてはＣ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ
Ｙｅｌｌｏｗ ８６ ２％で他の溶剤は黒インクと同じものを用いた。
【００２４】
図３（ａ）および（ｂ）は本実施形態における記録方法の一例を説明する模式図である。本実施形態は、基本的に各画素について２個のインク滴でドットを形成するかまたはインク滴を吐出せずドット形成を行わない２値記録を行うものである。これは、例えば、微小インク滴を吐出できるいわゆるマルチドロップレット記録が可能な記録ヘッドを用いた装置において、黒インクのみを用いて文字画像を記録する場合等に行われるものである。これらの図においては記録すべき画像の各画素をインク滴の打ち込み数で表わしている。すなわち、図中の「０」，「１」，「２」は１画素に打ち込むインク滴数を表わすものである。また、これら図に示す各画像は１つの吐出口に対応した１ライン分の画素列のみについて示すものである。
【００２５】
図３（ａ）に示す記録すべき画像（データ）は、インク吐出を行わない画素の連続する数が少ない場合を示している。この場合は吐出口を介した水分蒸発は少なく、インク中の染料等、色材の濃度の上昇は少ないとして、記録すべき画像をそのまま記録する。
【００２６】
これに対して、図３（ｂ）に示す例は、インク吐出を行わない画素の連続する数が多い場合を示している。この場合には水分の蒸発によって吐出口近傍の色材濃度が高くなっていると考えられるので、同図に示すように書き出し部の１画素を形成すべきインク滴の数を減少させて１個のインク滴で記録する。これにより、書き出し部の画素にそのまま２個のインク滴を打ち込む場合と比べて、色材濃度の高いインクを含んでその画素の濃度が高くなることを防止し、画像濃度を均一化することが可能となる。
【００２７】
なお、ここで非吐出画素がどの程度の数連続した場合に書き出し画素の打ち込みインク滴数を減らすかは、温度、湿度、インク組成等によって異なるが、通常は非吐出時間が０．１〜１秒程度となる数１００〜数１０００画素である。
【００２８】
一般にインク中の揮発成分が多ければ多い程蒸発速度が大となり、色材濃度の上昇速度も大となるので前記非吐出時間を短く非吐出画素数を少なくすることが望ましい。また、印字環境温度が高い場合にも揮発成分の蒸発速度が大となるので、非吐出時間を短くすることが望ましい。更に揮発成分が水である場合には湿度が低いほど水の蒸発速度が大となるので、非吐出時間を短くすることが望ましい。
【００２９】
また、色材濃度が低い（うすい）ものほど、揮発成分の蒸発による濃度変化が目立ちやすいので、前記非吐出時間を短く、非吐出画素数を少なくすることが望ましい。
【００３０】
本実施形態では、色材濃度が上昇して画像濃度影響を与える非吐出の時間あるいは画素数を予め所定画素数として求めておき、ライン毎に記録データを調べ、非吐出画素の数が上記所定画素数を越えた場合に１画素を形成するインク滴数を減少させるようにする。より具体的には、キャリッジのスピードおよび画素密度が単一に設定されている装置では、非吐出が色材濃度の上昇によって画像濃度に悪影響を与える所定時間に基づき、上記キャリッジスピードと画素密度から判断の基準となる所定画素数を求める。一方、上記キャリッジスピード等が複数設定されている装置にあっては、それぞれのキャリッジスピード等について、上記所定時間に基づき、それぞれの所定画素数を求める。そして、予め１走査分の吐出データを調べ、各吐出口の吐出データについて上記所定画素数分の非吐出が連続するときはその後の最初の吐出画素の打ち込みインク滴数を減ずる処理を行う。
【００３１】
なお、上記所定画素数の設定は、ユーザーが温度等に基づき記録の度に設定する構成、あるいは、温度センサまたは／および湿度センサを装置に組み込み、これらの検出値から吐出口近傍の色材濃度の上昇を推定し、これによって自動的に上記所定画素数を設定する構成であってもよい。
【００３２】
また、本実施形態では書き出し部の一画素のみのインク滴数を減少させる例を説明したが、色材濃度の上昇が顕著な場合には書き出し部の複数画素にわたってインク滴数を減じてもよい。
【００３３】
＜実施形態２＞
本実施形態は１画素を０〜３滴のインク滴で形成する４値記録の場合に本発明に適用した例である。
【００３４】
本実施形態では、上述した実施形態１と同様、非吐出の画素が所定数以上連続する場合はその後の書き出し部の画素に打ち込むインク滴数を通常より減らして打ち込む。この際に次の表に示すテーブルに従って打ち込み数を定める。
【００３５】
【表１】
ここで、書き出し部で打ち込むインク滴数が１／２というのは、予め定められている連続する２つの吐出口に対応する２つのラインの画素列において、副走査方向の２つの画素が打ち込み数１の書き出し部となる場合にその２つの画素のうち一方の画素の打ち込みインク滴数を０とすることを意味する。なお、２つの画素のうちいずれか一方の打ち込み数が１の場合はそのまま打ち込むような処理とする。従って、上記１／２とする処理でインク滴数が０とされた画素の次の画素で打ち込みインク滴数が１となる場合は、そのまま打ち込まれることになる。
【００３７】
＜実施形態３＞
本実施形態は、１画素を最大４滴のドット滴で形成する場合において、画像処理の際の画像データが示す濃度から打ち込みインク滴数へ変換するアルゴリズムを２通り有している。これにより、画像処理の結果として得られる書き出し部画素の打ち込みインク滴数を、通常画素のそれよりも少なくするものである。
【００３８】
例えば図４に示すように、書き出し部と非書き出し部（通常画素）について画素濃度を打ち込みインク滴数に変換するためのテーブルＢおよびＡをそれぞれ有し、画像処理の際に両者を切り換えて用いる。これにより、書き出し部用テーブルＢでは、各インク滴数に対応する濃度が閾値が高めに設定されていることになり、変換の結果として得られるインク滴数は、通常の画素の場合より少なめとなる。
【００３９】
なお、画像の書き出し部の光学濃度データを予め一定量低めに補正してから画像処理を行う方法も有効である。
【００４０】
＜実施形態４＞
上述した実施形態１〜３は、非吐出の時間または画素数が所定値以上であると判断したときは、その非吐出の後の最初の吐出画素の打ち込みインク滴数を減少させるものであったが、本実施形態では吐出されるインク滴のインク量そのものを減少させる。
【００４１】
図５は、本実施形態の記録ヘッドにおけるインク吐出のための機構を示す模式的断面図である。
【００４２】
図５において符号４１で示すものはガラス細管等から成る液路で、内部にはインク等の液体４２が導かれている。
【００４３】
液路４１のオリフィス４３の近傍において開口部４４が形成されており、この開口部４４を閉塞するようにしてメニスカス制御手段の一例として示す圧電素子４５が設けられている。
【００４４】
この圧電素子４５は電圧を印加すると同図中、鎖線で示すように外側に向って凸となるように変形するもので、この変形時において開口部４４から圧電素子４５の変形に応じて液体４２が圧電素子４５側へ引かれ、メニスカス４６の位置が内側へ後退する。
【００４５】
勿論、圧電素子４５に対する電圧の印加を遮断すれば圧電素子４５はもとの状態に戻り、メニスカス４６の位置ももとの状態に戻り始める。
【００４６】
一方、オリフィス４３と圧電素子４５との間において液路４１の内側面には加熱電極４７が設けられている。
【００４７】
この加熱電極４７に印字指令に従ったパルス電圧が印加されると、オリフィス４３の近傍の液体４２が加熱されて急激に膨張し、液体４２の液滴となってオリフィス４３から吐出され、ドット記録が行われる。
【００４８】
以上のような構成のもとに、本実施形態にあっては、加熱電極４７よりもオリフィス４３側にある液体４２の量を目的とする量にしておき、この状態で加熱電極４７に電圧を印加し液体４２を吐出させることにより液滴量をコントロールする方式を採用している。
【００４９】
具体的には、本実施形態にあっては圧電素子４５に加える電圧値を図６Ａに示すように一定にしておき、加熱電極４７にパルス電圧を印加するまでの時間を変化させ液滴量をコントロールしている。
【００５０】
具体的な動作は以下のごときである。
【００５１】
図６（Ａ）に示すように圧電素子４５に対して印字指令に従った一定電圧値のパルス電圧が印加されると、圧電素子４５は外側に向って膨出するように変形する。
【００５２】
この結果、オリフィス４３とほぼ同一位置にあったメニスカス４６は後退する。
【００５３】
この初期位置におけるメニスカス４６の位置を０とし加熱電極４７側へのメニスカス４６の後退距離を−ｘとすると、図６（Ｂ）に示すように圧電素子４５に対する電圧印加と同時にメニスカス４６は後退し始め、通電が遮断されると前進し始める。
【００５４】
従って圧電素子４５に対する電圧印加後の時間に応じて、加熱電極４７より前に存在する液体４２の量は変化する。
【００５５】
すなわち、圧電素子４５に対する電圧印加後の時間をＴ１ ，Ｔ２ としＴ１ ＞Ｔ２ として図６（Ｃ）に示すように加熱電極４７に一定電圧を印加すれば吐出される液体４２の量、すなわち液滴量を変化させて吐出できる。
【００５６】
圧電素子４５に対する電圧印加後の長い時間Ｔ１ を経た後加熱電極４７に電圧を印加すれば、図７（Ａ）に示すようにメニスカス４６はオリフィス４３の近傍まで前進しているため、加熱電極４７よりも前に存在する液体４２の量は多く吐出される。
【００５７】
これに対し圧電素子４５に対する電圧印加後短い時間Ｔ２ を経た後加熱電極４７に対して電圧を印加すれば、図７（Ｂ）に示すようにメニスカス４６の前進距離は短く、加熱電極４７よりも前方に位置する液体４２の量は少ない。
【００５８】
従って吐出される液滴４８の量も少なく、直径も小さい。
【００５９】
このように圧電素子に加える電圧を一定にしておき、加熱電極に対する電圧印加までの時間を変化させればドット径を変化させることができる。
【００６０】
以上の構成において、書き出し部の画素のインク吐出を図６に示す打ち方Ｂの条件で行い、その他の画素における吐出は打ち方Ａの条件で吐出することにより、書き出し部画素の吐出量は通常の画素における吐出量と比較して約４０％になり、書き出し部画素とその他の画素で濃度差のない画像を得ることができる。
【００６１】
＜実施形態５＞
本実施形態は上述の実施形態４と同様、インク滴の量を減少させるものである。
【００６２】
図８に示す液路構造を有する記録ヘッドにおいて、加熱電極４７に図９に示すような加熱電極電圧を印加する。書き出し部以外の通常の画素を形成する際は、打ち方Ｃで示すパルス印加する。このパルスは、同図に示すように２つのパルスから構成され、これにより、先行するパルスのパルス幅Ｔ４ を調整することにより、吐出には至らないまでもインクを加熱し、後続のパルスによる吐出時のインク量を比較的大きなものとすることができる。
【００６３】
一方、書き出し部の画素については、打ち方Ｄで示す単一のパルスを印加してインクを吐出する。これにより、一般には、打ち方Ｄの場合は打ち方Ｃの場合より吐出量は少なくなるが、ここではパルス幅Ｔ３ を調整することにより打ち方Ｃの場合の７０％の吐出量となるようにする。この結果、本実施形態においても、書き出し部画素における濃度上昇を抑制し、書き出し部画素とその他の画素との間で濃度差のない画像を得ることができる。
【００６４】
＜実施形態６＞
本実施形態は１つの液路に２つの加熱電極を設け、駆動する数を変化させることにより吐出インク滴の量を変化させるものである。
【００６５】
図１０は本実施形態の記録ヘッドの液路構造を模式的に示す図であり、液路４１には２つの加熱電極４７ａ，４７ｂが設けられる。この構成において、書き出し部の画素を形成する際は加熱電極４７ａのみを駆動し、その他の画素を形成する際は加熱電極４７ａおよび４７ｂを駆動する。この結果、加熱電極４７ａのみを駆動したときのインク滴の量は、双方を駆動したときのインク滴の量の約６０％となる。
【００６６】
上記実施例４〜６においては、いずれもある任意のノズルの吐出が前回の吐出から０．２秒以降である場合、もしくは２０００画素以上の距離をキャリッジが移動した以降である場合（条件１）に、吐出量を通常の吐出（条件２、前回の吐出から０．２秒未満である場合、もしくは２０００画素未満の距離をキャリッジが移動する以前である場合）の吐出量と比較して８０％以下で吐出させることによって、条件１の画像（ドット）が条件２の画像（ドット）と比較して濃く見えるといった問題を解決することができる。
【００６７】
（その他）
なお、本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が達成できるからである。
【００６８】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長，収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書，同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことができる。
【００６９】
記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口，液路，電気熱変換体の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書，米国特許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成としても本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録を確実に効率よく行うことができるようになるからである。
【００７０】
さらに、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのような記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
【００７１】
加えて、上例のようなシリアルタイプのものでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
【００７２】
また、本発明の記録装置の構成として、記録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できるので、好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げることができる。
【００７３】
また、搭載される記録ヘッドの種類ないし個数についても、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数のインクに対応して複数個数設けられるものであってもよい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるかいずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効である。
【００７４】
さらに加えて、以上説明した本発明実施例においては、インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もしくは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよい。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せしめることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化するインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も本発明は適用可能である。このような場合のインクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としてもよい。本発明においては、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【００７５】
さらに加えて、本発明インクジェット記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、１つのインク吐出口から吐出されるインク滴によって形成される画素列において、所定数以上の連続する画素について非吐出のデータが存在する場合または所定時間以上非吐出が続く場合には、その後の少なくとも最初の吐出データの画素における吐出量が減少させられるので、その画素で非吐出の間に色材濃度が高くなったインクが吐出されてもそれによる濃度の上昇を抑えることができる。
【００７７】
この結果、濃度が均一な高品位の画像を記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示したインクジェット記録装置の制御構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る記録方法を示す模式図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る記録方法で用いられる変換テーブルを模式的に示す図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る記録ヘッドの液路構造を模式的に示す断面図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は上記第４実施形態の記録ヘッドにおけるメニスカス制御をこれに伴なう吐出量制御を説明する図である。
【図７】（Ａ）および（Ｂ）は上記メニスカス制御によるメニスカス位置を示す模式的断面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る記録ヘッドの液路構造を模式的に示す断面図である。
【図９】第５の実施形態で用いられるヘッド駆動パルスを説明する図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係る記録ヘッドの液路構造を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
２ キャリッジ
１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂｋ 記録ヘッド
４１ 液路
４３ オリフィス
４４ 開口部
４５ 圧電素子
４６ メニスカス
４７，４７ａ，４７ｂ 加熱電極
Claims (16)
- インクを吐出する記録ヘッドを用い、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置であって、
記録ヘッドを被記録媒体に対して相対的に走査させる走査手段と、
該走査手段による走査において、記録ヘッドのインク吐出口に対応して形成されるべき画素の吐出データに基づき、非吐出データが存在する画素が所定数以上連続するか否かを判別する判別手段と、
該判別手段が非吐出データが存在する画素が所定数以上連続すると判別したときは、当該連続する画素に続く少なくとも最初の吐出データを有する画素を形成するインクの量を減じる処理を行う処理手段と、
を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。 - 前記判別手段の所定数は、前記走査手段により走査される前記記録ヘッドの走査速度と、前記画素の密度と、前記吐出口からのインクの不吐出がインクの色材濃度に影響を与える所定時間に基づいて、規定され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装置。
- 前記判別手段の所定数は２０００として規定されることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
- インクを吐出する記録ヘッドを用い、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置であって、
記録ヘッドを被記録媒体に対して相対的に走査させる走査手段と、
該走査手段による走査において、記録ヘッドのインク吐出口に対応して形成されるべき画素の吐出データに基づき、当該インク吐出口についての非吐出時間が所定時間以上であるか否かを判別する判別手段と、
該判別手段が非吐出時間が所定時間以上であることを判別したときは当該非吐出の後の少なくとも最初の吐出で形成される画素を形成するインクの量を減じる処理を行う処理手段と、
を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。 - 前記判別手段の所定時間は、前記吐出口からのインクの不吐出がインクの色材濃度に影響を与える時間に基づいて、規定されることを特徴とする請求項４記載のインクジェット記録装置。
- 前記処理手段は、インクを吐出する回数を減じることにより前記画素を形成するインクの量を減じる処理を行うことを特徴とする請求項１もしくは請求項４記載のインクジェット記録装置。
- 前記処理手段は、吐出するインクの量を減じることにより前記画素を形成するインクの量を減じる処理を行うことを特徴とする請求項１もしくは請求項４に記載のインクジェット記録装置。
- 前記処理手段は、画像データに基づいて各画素を形成するインクを吐出する回数を得る処理において、前記吐出回数を得るための閾値を高くする処理、または前記画像データの値を所定の割合で小さくする処理を行うことを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録装置。
- 前記処理手段は、前記インク吐出口のメニスカスを制御することで吐出するインクの量を減じる処理を行なうことを特徴とする請求項７記載のインクジェット記録装置。
- 前記処理手段は、インクを吐出するエネルギーを制御することで吐出するインクの量を減じる処理を行なうことを特徴とする請求項７記載のインクジェット記録装置。
- 前記処理手段は、インクを吐出するために駆動するエネルギー発生素子の数を制御することで吐出するインクの量を減じる処理を行うことを特徴とする請求項７記載のインクジェット記録装置。
- 前記処理手段は吐出するインクの量を８０％に減ずることを特徴とする請求項７記載のインクジェット記録装置。
- 前記判別手段の所定時間は、０．２秒として規定されることを特徴とする請求項４記載のインクジェット記録装置。
- 前記記録ヘッドは、インク吐出に利用される熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生体を有することを特徴とする請求項１もしくは請求項４に記載のインクジェット記録装置。
- インクを吐出する記録ヘッドを用い、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録方法であって、
記録ヘッドを被記録媒体に対して相対的に走査させる走査工程と、
前記走査工程による走査において記録ヘッドのインク吐出口に対応して形成されるべき画素の吐出データに基づき、非吐出データが存在する画素が所定数以上連続するか否かを判別する判別工程と、
前記判別工程において非吐出データが存在する画素が所定数以上連続すると判別したときは、当該連続する画素に続く少なくとも最初の吐出データを有する画素を形成するインクの量を減じる処理を行う処理工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録方法。 - インクを吐出する記録ヘッドを用い、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録方法であって、
記録ヘッドを被記録媒体に対して相対的に走査させる走査工程と、
前記走査工程による走査において記録ヘッドのインク吐出口に対応して形成されるべき画素の吐出データに基づき、当該インク吐出口についての非吐出時間が所定時間以上であるか否かを判別する判別工程と、
前記判別手段工程において非吐出時間が所定時間以上であることを判別したときは、当該非吐出の後の少なくとも最初の吐出で形成される画素を形成するインクの量を減じる処理を行う処理工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録方法。
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