JPH02235759A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上に利用分野］ 本発明はインクジェット記録装置に関し、特に詳細には
ドットを間引いて記録を行うことのできるインクジェッ
ト記録装置に関するものである。

［従来の技術］ インクジェット記録装置は、インクの記録時における騒
音が極めて小さいこと、高密度の記録が可能であること
等の多くの利点を有しており、近年注目の度合が益々高
まっている。

特に同時複写の必要のない分野においては、インクジェ
ット記録装置はドットインパクト方式による記録装置に
とって換わるものとして期待されている。すなわち、ワ
ードプロセッサおよび画像処理装置の出力手段としての
みならず、コンピュータのデータ出力手段としても広く
利用され始めており、そのような利用範囲の拡大に伴っ
てインクジェット記録装置には記録速度の一層の向上が
望まれ゛ている。

このインクジェット記録装置は、液路内のインクを急速
に加熱してバブル（泡）を発生させ、この泡のふくらむ
圧力でインク液を吐出口より吐出させる方式やビエゾ素
子など電圧印加時に運動（振動）エネルギを発生する圧
電素子を用いてインク液滴を吐出口より吐出させる電気
機械工ネルギ変換方式がある。

ところで、インクジェット記録装置では、記録ヘッドの
吐出周波数を一定にすると、記録速度は最大記録密度に
よって必然的に決定される。

例えば、第８図に示すように、１７３６０インチのピッ
チで縦一列に４８個の吐出口を配列した記録ヘッドを用
いて、吐出口列と直角方向に記録ヘッドを移動させなが
ら、横方向に３６ドット（１７３６０インチのピッチ）
で文字記録を行った場合、インク吐出周波数を４ｋＨｚ
とすると、そのときの記録速度は約Ｕｌ［文字／秒］で
ある． インク吐出周波数を上げれば、記録速度も速くなるが、
記録ヘッドの応答性能および安定性などにもかかわる問
題であり、記録ヘッド自体の技術的改良を待たねばらな
ない部分が多い。

そこで、インク吐出周波数を一定にして記録速度を向上
させる方法としては、例えばｌ／３６０インチのピッチ
で縦一列に４８個のノズルを配列した記録ヘッドを用い
て記録を行うに際し、第９図に示すようにドットの間引
きを行い、記録密度を下げるとともに、記録ヘッドの横
方向の移動速度を上げるようにする方法がある。第９図
に示した例においては、１ドット毎にドットを間引いて
記録しており、記録ヘッドの移動速度は２倍となるため
、第８図の場合の記録速度と比較して２倍に向上した記
録速度、すなわち、約２２２［文字／秒］の記録速度が
得られることになる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、第９図に示したような記録方法において
は、記録媒体上でもドットが間引かれて記録が行われる
ため、記録濃度が低下し、記録品位の低下を招来す．る
という問題点があった。

そこで、本発明の目的は上述した問題点を解消し、記録
媒体上のドットの間引き率を変化させて記録速度を変化
させた場合にも、記録媒体上の記録濃度を良好に保つこ
とができるようにしたインクジェット記録装置を提供す
ることにある．［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、記録媒体
上に記録されるドットパターンについて、ドットを間引
いて記録を行うことが可能なインクジェット記録装置に
おいて、ドットの間引き率に応じてドット形成のために
記録ヘッドから吐出されるインク量を変化させる吐出イ
ンク量変更手段を具えたことを特徴とする。

［作　用］ 本発明によれば、記録ヘッドによる記録紙上のドット間
引き率を変化させた場合に、ドット間引き率に応じてイ
ンク摘径を制御することにより、記録紙上の記録濃度を
一定に保つことができ、安定した記録品位が得られるよ
うになった。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明インクジェット記録装置に適用可能な記
録ヘッドの一実施例を示す分解斜視図である。

第１図において、基板１の上面には各インク吐出口２か
らインク鏑を吐出させるための電極パターン３が形成さ
れている。各電極パターン３の吐出口近傍の部分には気
泡生成のための熱エネルギを発生す．る発熱抵抗体（以
下吐出ヒータという）４が接続されている。さらに、基
板１の両端の吐出ヒータ４の近傍には、それぞれ基板１
の温度を検知するための温度検知素子としてのサーミス
タ５と、基板１を温めるための保温ヒータ６が配設され
ている。

基板１の上面に対して天板（カバー）７を接合すること
により各インク吐出口２に通じる液路が形成される。す
なわち、カバー７の接合面には吐出ヒータ４の間隔と同
じ所定間隔で複数の縦溝８が形成されており、カバー７
を基板ｌ上に接合したときに、各縦溝８によって形成さ
れる各液路に対応して電極パターン３および吐出ヒータ
４が配置されることになる。

このようにして基板１にカバー７を接合して液路を形成
した後に、カバー７の前面に液路に対応した部位に吐出
口となる穴を形成してプレート（以下吐出口プレートと
いう）９が接合される。

これによりインク吐出口が形成される。また、カバー７
の後半部側にはすべての縦溝８に連続した凹部（不図示
）が形成され、基板１とカバー７を接合することにより
、各液路に共通に連通した共通液室が形成される。１０
はその共通液室にインクを導入するためのインク供給口
であり、不図示のインク供給源とバイブ等を介して連絡
されている． 第２図（＾》〜（Ｆ）は、第１図に示した記録ヘッドを
用いてインク吐出を行わせるときの順次の状態を模式的
に示す説明図である。木例に係る記録ヘッドにおいては
、吐出されるインク滴の形成のためにいわゆる膜沸騰現
象を利用している。第２図（Ａ）は、吐出ヒータ４を駆
動する前の状態を示し、液路にはインク１１の液体のみ
が充満している。次に、吐出ヒータ４に通電すると、吐
出ヒータ４と接する面近くのインクが急激に加熱され、
第２図ＣＢ）に示すように小さな気泡ｌ２が発生し、こ
れらの気泡ｌ２はすぐに合体して、第２図（Ｃ）に示す
ように１つの気泡１３となる。そして、この気泡ｌ３が
第２図（Ｃ）から第２図（０）に示すように膨張すると
、インク液室内の圧力が上昇し、インク吐出口からイン
ク１１が押し出される。押し出されたインクは第２図（
Ｅ）に示すように、滴（ドロップ）状となり、このとぎ
液路内のインク境界面が冷却され、気泡が収縮して圧力
が減少する。そして、第２図（Ｆ）に示すように、記録
に供されるインク滴ｌ４が完全に押し出されると、液路
内の気泡が消滅して、後方から新たにインク１１が供給
される。

以上のインク滴の形成において、記録動作を継続して記
録ヘッドの液路の温度が上昇すると、気泡および気泡に
よって生じる圧力が太き《なるので、気泡形成の勢いが
強まり、これに加えてインク粘度も低下するのでインク
吐出口２から吐出されるインク滴１４の径が大きくなる
現象が見られる． 第３図は記録ヘッドの温度Ｔ℃と、インク滴径ｄμ−と
の関係を示す特性図である。

第３図から明らかなように、記録媒体上での記録濃度す
なわちインク滴径ｄを一定に保つためには、記録ヘッド
の温度Ｔを一定とすればよい．その手段として、適正な
インク滴径ｄ，を得る記録ヘッドの温度をＴ＋とすると
、記録ヘッドに内蔵したサーミスタ５および保温ヒータ
６を使用することによフて温度Ｔ＋を一定に保つことが
できる．また記録動作の継続による記録ヘッドの内部温
度の上昇ΔＴ＝Ｔｚ−Ｔ＋は、吐出ヒータ４に通電する
パルス幅Ｐｗを制御し、すなわち加熱時間を制御するこ
とによって抑制することができる。

第４図は記録動作の継続時間ｔ−と記録ヘッドの温度Ｔ
℃との関係を、吐出ヒータ４に通電するパルス幅Ｐ．を
変数として示した模式図である。

第４図において、パルス幅Ｐｗが長いほど加熱時間が長
くなるので、記録ヘッドの内部温度の上昇ΔＴは大きく
なる。

今、記録ヘッドの温度がＴＩに保たれた状態でＰ，−Ｐ
．Ｉとして時間１，から記録動作が開始された場合、時
間Δ１＋後の記録ヘッドの温度Ｔは、変数Ｐｌ＋１１の
曲線に沿って上昇し、内部温度の上昇分はΔ丁，となる
。その時点でパルス幅をＰｗ２（＜ｔ’，＋）　　とし
てヒータへの通電時間（加熱時間）を短くし、保温ヒー
タ６を動作させなければ記録ヘッドの温度Ｔは変数Ｐｖ
２の曲線に沿って上昇することになり、記録動作の継続
による記録ヘッドの内部温度の上昇を抑制することがで
きる。このようにして、第３図において記録ヘッドの温
度をほぼＴ１に保つことにより、適正なインク滴径ｄ，
をほぼ一定に保つことができる。

第５図は本発明の一実施例に係るインクジエツト記録装
置の制御系の一構成例を示すブロック図である。

第５図において、例えばマイクロプロセッサユニット（
ＭＰｔｌ）形態の記録装置の制御回路２ｌに対しては、
コンピュータ等のホスト機からＩ／Ｏポート２２を通し
て記録情報および指令情報が伝送される。サーミスタ５
は温度比較回路２３に接続され、一方制御回路２ｌから
温度比較回路２３に設定温度情報が入力され、温度比較
回路２３においてサーミスタ５によって検出される記録
ヘッドの温度が設定温度より大となったことを示す情報
信号に変換される。

制御回路２ｌには駆動回路２６を介して保温ヒータ６が
接続され、温度比較回路２３からの温度情報に基いて制
御回路２ｌが保温ヒータ６への通電をオン／オフし、記
録ヘッドの温度を設定温度に維持する．さらに、制御回
路２ｌはパルス幅を制御するパルス幅制御回路２５およ
び駆動回路２６を通して、吐出ヒータ４に接続されてお
り、パルス幅を制御することにより記録ヘッドの継続動
作による内部温度上昇を抑えるものである。

また、制御回路２ｌにはドットを間引いて記録を制御す
るドット間引き制御回路２７が接続され、記録速度を制
御するために制御回路２ｌから与えられる記録速度制御
信号に基いてドット間引き率を決定し、これに応じて吐
出ヒータ４の駆動回路２６を制御する。

一方、制御回路２ｌからの記録速度制御信号は記録ヘッ
ド移動手段２８にも入力され、記録媒体と記録ヘッドと
の相対速度の制御を行う。すなわち、記録ヘッドを記録
媒体に対して所定方向に移動させつつ記録を行う所謂シ
リアルプリンタ形態の装置にあっては、その駆動源とな
るモータ等を制御するわけである． 第６図は本発明に係るインクジェット記録手順を示すフ
ローチャートである。

第６図において、ステップ５１００で記録命令が入力さ
れると、ステップ５１０１に進み、通常記録か高速記録
かの記録速度の判別を行う。この通常記録か高速記録か
の選択は、例えばホスト機より人力されるものであって
も良く、あるいは装置のコンソールに設けたスイッチ等
の操作によりなされるものであってもよい。

ステップ５１０１において通常記録であると判断された
場合には、温度比較回路２３の設定温度をＴ，に設定す
る．次にステップ５１０３に進み、ドット間引き制御を
行わずに、ステップ５１０４において記録が実行される
．すなわち、この場合には第８図のような記録が行われ
る。

一方、ステップ５１０１において高速記録であると判別
されると、ステップ５１０５に進み、温度比較回路２３
の設定温度ｔ２（〉Ｔｔ）に設定する．次に、ステップ
５１０６においてドット間引きのための制御を行ってか
ら、ステップ５１０４において記録を実行する。ここで
設定温度Ｔ２はＴ１よりも高いため記録ヘッド内のイン
クの粘度が低下しており、従って、第３図について述べ
たことから明らかなように、等しいパルスに対して通常
記録のインク滴径（ＴＴ＋）より大きなインク滴径ｄ２
が得られることになる。

第７図は以上の実施例に係るインクジェット記録装置に
よる高速記録時の記録状態を示す説明図である．第９図
と同様に１ドット毎にドットを間引いて記録しているた
め、第８図の記録速度に比べて２倍の記録速度が得られ
ることになる。また、このときには間引き記録が行われ
るが、ドット径は通常記録時のインク滴径ｄ，よりも大
きいために、従来（第９図）の如く記録濃度が低下して
記録品位が低下することはない。すなわち、第７図では
第８図と同等の記ｊｉｆＡ度を保持できることになる。

以上述べた実施例においては、通常記録時には記録へッ
ド６の設定温度をＴ１とし、これを越えたときに保温ヒ
ータ６がオフとされる。そして記録が継続されれば吐出
ヒータ４の発熱によりヘッド温度が上昇して行くので、
この場合にはパルス幅を小とする．すなわち、それらに
より通常記録時にはヘッド温度をほぼＴ，に保って適正
なインク滴径ｄ，を得ているわけである。これに対して
、高速記録時においては・ヘッドの設定温度をＴ２（〉
Ｔｌ）　とし、これが保持されるように保温ヒータ６を
制御する。通常記録時と同様にパルス幅Ｐ．が小（−ｐ
ｖ２）とされていても、ヘッド温度が高く、従って、イ
ンク粘度が低いために、間引きを行う高速記録時に通正
であるインク滴径ｄ，が得られることになる。

なお、間引き記録時のインク滴径ｄ２は通常の記録時の
インク滴径ｄ１に対して、１．１−１．３倍が最適であ
ることが実験により確認されている．以上述べてきた実
施例においては、記録品位を低下させることなく間引き
を行って記録速度を向上させるために、記録ヘッドに内
蔵した保温ヒータをオン／オフする設定温度を高め、す
なわち高速記録時には記録ヘッドが高温に設定されるよ
うにしてインク粘度を低下させ、以て通常時のインク滴
径より大なるインク滴径で記録媒体に記録がなされるよ
うにした． 記録ヘッドの温度を制御する手段としては、特に本例の
ように熱エネルギにより吐出を行わせる形態の装置にあ
っては、この他にも第４図に示したようにヘッド温度の
変動に関与するパルス幅Ｐ，を変化させても可能である
。

すなわち、保温ヒータ６をオン／オフするための設定温
度を変更しなくても、例えばこれをＴ１に固定したもの
であっても、高速記録時にはＴ１を越えてもなお大なる
パルス幅（・ｐｗ＋）を維持するようにしてもよい。記
録が継続すれば、第４図においてＰ．−Ｐｗ，としたと
きの曲線に沿ってヘッド温度が上昇し、従ってインク粘
度が低下するので、インク滴径が大となるからである。

また、このとき、記録が継続されて例えばヘッド温度が
Ｔ−を越えたときに、はじめてパルス幅を小とするよう
にしてもよい。

さらにこのことは記録ヘッド温度が記録ヘッドに与えら
れる吐出エネルギ（；バルス幅Ｘヒータへの印加電圧）
に関与していることをも示すものであり、記録ヘッドの
印加電圧を変化させても記録ヘッドの温度を制御するこ
とができる。

また、以上の実施例においては、記録ヘッド温度を制御
してインク滴径を変更するようにしたが、特に温度を考
慮することなく、吐出エネルギを変化させてインク滴径
を可変とするようにしてもよい。

さらに、上述したドット間引きは、必ずしも記録速度向
上のために行われるものでなくてもよい。また、そのド
ット間引き率は上述の実施例に限られず任意所望に定め
られるのは言うまでもない。

加えて、吐出エネルギ発生素子としては、上述のように
電気熱変換体（吐出ヒータ）を用いたもののみならず、
種々の形態のものを採用できる。

さらに加えて、記録装置の形態としては記録ヘッドを記
録媒体に対し所定方向に移動させつつ記録を行うシリア
ルプリンタの他、記録媒体の全幅に対応して吐出口を整
列させた所謂フルマルチタイプのものであってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、記録ヘッドによ
る記録媒体上のドット間引き率を変化させた場合に、ド
ット間引き率に応じてインク滴径を制御することにより
、記録媒体上の記録濃度を一定に保つことができ、安定
した記録品位が得られるようになった。

このことは、従来のドットインパクト型の記録装置にお
いてはドット間引きによる記録濃度の低下を解消するこ
とは著しく困難なことから、本発明に係るインクジェッ
ト記録装置が高い有用性をもつことを示すものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るインクジェット記録装置の記録ヘ
ッドの分解斜視図、 第２図（Ａ）〜（Ｆ）は記録ヘッドにおいてインク滴が
形成される状態を経時的に示す模式図、第３図は記録ヘ
ッドの温度とインク滴径との関係を示す特性図、 第４図は記録動作の継続時間と記録ヘッドの温度との関
係を示す特性図、 第５図は本発明に係るインクジェット記録装置の一構成
例を示すブロック図、 第６図は本発明に係るインクジェットの動作手順を示す
フローチャート、 第７図は木発明に係るインクジェット記録装置の記録状
態を示す説明図、 第８図は従来のインクジェット記録装置の通常記録時に
おける記録状態を示す説明図、第９図は従来のインクジ
ェット記録装置の高速記録時における記録状態を示す説
明図である。 ｌ・・・基板、 ２・・・インク吐出口、 ３・・・電極パターン、 ４・・・吐出ヒータ、 ５・・・サーミスタ、 ６・・・保温ヒータ、 ７　・・・　カ　ノてー ８・・・縦満、 ９・・・吐出口プレート、 １０・・・インク供給口、 １１・・・インク、 １２・・・小さな気泡、 １３・・・気泡、 】４・・・インク液、 ２ｌ・・・制御回路、 ２２・・弓／０、 ２３・・・温度比較回路、 ２４・・・駆動回路、 ２５・・・パルス幅制御回路、 ２６・・・駆動回路、 ２７・・・ドット間引き制御回路、 ２８・・・記録ヘッド移動手段。 第 ｌ 図 １乙象１へ−，｝″ｉＪＪＬ 第 図 Ｔ’Ｃ 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録媒体上に記録されるドットパターンについて、
   ドットを間引いて記録を行うことが可能なインクジェッ
   ト記録装置において、前記ドットの間引き率に応じてド
   ット形成のために記録ヘッドから吐出されるインク量を
   変化させる吐出インク量変更手段を具えたことを特徴と
   するインクジェット記録装置。 ２）記録速度を変更するために前記吐出インク量変更手
   段を制御する制御手段を具えた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。 ３）前記インクの吐出を行う記録ヘッドの温度を制御す
   る温度制御手段を有し、当該温度制御手段によつて前記
   記録ヘッド内のインク粘度を変化させることにより吐出
   するインク量を変化させるようにしたことを特徴とする
   請求項１記載のインクジェット記録装置。 ４）前記温度制御手段は前記記録ヘッドに一体に設けら
   れた保温ヒータを有し、該保温ヒータを用いて前記記録
   ヘッドの温度を制御することを特徴とする請求項３記載
   のインクジェット記録装置。 ５）前記記録ヘッドは前記インクを吐出するためのエネ
   ルギとして熱エネルギを発生する発熱素子を有し、前記
   温度制御手段は該発熱素子に印加する駆動信号のパルス
   幅を変更して前記記録ヘッドの温度を制御することを特
   徴とする請求項３記載のインクジェット記録装置。 ６）前記記録ヘッドは前記インクを吐出するためのエネ
   ルギとして熱エネルギを発生する発熱素子を有し、前記
   温度制御手段は該発熱素子に印加する駆動信号の電圧を
   変更して前記記録ヘッドの温度を制御することを特徴と
   する請求項３記載のインクジェット記録装置。