JPH03264362A - インクジェット記録装置および該装置における記録方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はインクジェット記録装置および該装置における
記録方法に関し、特に、複数のインク滴を被記録材の同
一の箇所に着弾させて１つのドツトを形成し、着弾させ
るインク滴の数によって階調を表現するインクジェット
記録装置および該装置における記録方法に関する。

［従来の技術］ インクジェット記録装置によって記録を行う場合、記録
される画像等において階調を表現する方法としては、従
来より様々な方法が知られている。

例えば、吐出されるインク滴の大きさを様々な手段によ
って変化させることによりこのインク滴によって被記録
材上に形成されるドツトの面積を変化させる方法（面積
階調法）、それぞれ別の位置に形成される複数のドツト
によって１画素を形成しこの画素を形成するドツトの数
を変化させることにより階調を表現する方法（濃度パタ
ーン法、デイザ法等）、濃度の異なるインクを用いて記
録を行う方法（濃淡インク法）、複数のインク滴を被記
録材の同一箇所に着弾させて１つのドツトを形成し着弾
させるインク滴の数の多少によって、ドツト面積（濃度
）を変化させて階調を表現する方法（マルチドロップレ
ット方式）等が知られている。

このうちマルチドロップレット方式は、例えば記録ヘッ
ドが有する電気熱変換体の発生する熱エネルギーを利用
して気泡を成長させ、その状態変化に伴う圧力変化によ
りインクを吐出するバブルジェット方式のインクジェッ
ト記録装置に適用される場合、バブルジェット方式では
インク滴の大きさをそれ程度化させることができないた
め、階調を表現する方法としてこのマルチドロップ方式
は有効である。また、上記濃度パターン法、デイザ法と
吐較した場合、１画素の大きさを小さくできるためより
解像度の高い記録を行うことができるという利点を有し
ている。さらに、上記濃淡インク法と異なり、同一色に
ついて複数のインクを備える必要がないなど、特に装置
構成上の利点も有している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のマルチドロップレット方式では、
着弾させるインク滴数の変化に対応して記録の結果得ら
れる階調が変化しなかったり、同一インク滴数によって
ドツトを形成しても得られるドツト径（濃度）がばらつ
くことがあった。この結果、記録される画像全体として
階調の幅が小さくなり、鮮明性に欠けるどう問題点を有
していた。

すなわち、従来のマルチドロップレフト方式では、１つ
のドツト、すなわち、ここでは１つの画素を形成するの
に対して同一の吐出口から吐出するインク滴を複数着弾
させて画素を形成していた。このため、複数インク滴各
々の着弾間隔は吐出周波数以下にはならない。この結果
、後続のインク滴が着弾する前に、先行するインク滴が
被記縁材中に浸透してしまったり、インクの構成成分で
ある溶剤が蒸発してしまったりしてインクの十分な広が
りを得られず、複数のインク滴を着弾させてもドツト径
が着弾数に対応する所望の大きさより小さくなることが
ある。このように、従来のマルチドロップレット方式で
は、着弾間隔が比較的長いことに起因する画像の階調劣
化の問題があった。

本発明は上述の問題点を解消するためになされたもので
あり、被記録材上の同一位置に対して複数のインク滴を
着弾させて画素を形成する場合において、これら複数の
インク滴を複数の吐出口から吐出するようにすることに
より、インク滴の着弾間隔を短くし、これにより形成さ
れる画素の大きさを所望のものとすることが可能なイン
クジェット記録装置および該装置における記録方法を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ そのために本発明では、被記録材の同一箇所に対して複
数のインク滴を吐出することによって画素を形成し記録
を行うインクジェット記録装置において、複数の吐出口
を配列した記録ヘッドと、該記録ヘッドの前記複数の吐
出口のうち、所定数のブロックに分割され前記画素を形
成するためのそれぞれの吐出口群について、当該配列順
序で順次駆動を行う記録ヘッド駆動手段と、該記録ヘッ
ド駆動手段による駆動に応じ、当該１つの吐出口にかか
る駆動と次の吐出口にかかる駆動の間に、当該１つの吐
出口と当該次の吐出口との距離に対応した量だけ前記被
記録材と前記記録ヘッドとを相対移動させる移動手段と
を具えたことを特徴とするものである。

また、被記録材の同一箇所に対して複数のインク滴を吐
出することによって画素を形成し記録を行う記録方法に
おいて、複数の吐出口のうち、所定数のブロックに分割
され前記画素を形成するためのそれぞれの吐出口群につ
いて、当該配列順序で順次駆動し、該駆動に応じて、当
該１つの吐出口にかかる駆動と次の吐出口にかかる駆動
の間に、当該１つの吐出口と当該次の吐出口との距離に
対応した量だけ前記被記録材と前記複数の吐出口とを相
対移動させることを特徴とするものである。

［作　用］ 以上の構成によれば、画素を形成するそれぞれの吐出口
群において、例えばその配列順序の１番目の吐出口から
吐出されたインクにより被記録材上にドツトが形成され
、その後被記録材が搬送され、このドツトの上記順序の
２番目の吐出口に対向する位置への到達に応じて、２番
目の吐出口からインクが吐出されて上記ドツトと同じ位
置にドツトが形成される。このようにして、各吐出口群
において、複数の吐出口によって１画素が形成されるた
め、応答周波数に影響されずに吐出間隔を短くすること
が可能となる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

（実施例１） 第１図は、本発明の一実施例に関するインクジェット記
録装置の概略斜視図である。第１図において、１は３２
個のインク吐出口を１６個／１ｍｍの密度で配設した記
録ヘッドであり、各吐出口にはこれに連通ずる液路に吐
出エネルギーを発生するための電気熱変換体を具える。

電気変換体は印加される電気パルスに応じて熱を発生し
、これによりインク中に膜沸騰を生じさせ、この膜沸騰
による気泡の成長に伴なって上記吐出口からインクが吐
出される。なお、本例では各吐出口において吐出周波数
、すなわち電気熱変換体の駆動周波数は、２　ＫＨｚで
ある。

４は記録ヘッドｌを搭載して移動するためのキャリッジ
であり、キャリッジ４の移動は、その一部において摺動
可能に係合する２本のガイド軸５Ａ、　５Ｂに案内され
ながらなされる。６は不図示のインクタンクにより記録
ヘッド１にインクを供給するためのインク供給チューブ
であり、７は記録ヘッド１の一部に設けられるヘッド駆
動回路へ不図示の本装置制御部より記録データに基づい
た駆動信号や制御信号を送信するためのフレキシブルケ
ーブルである。インク供給チューブ６およびフレキシブ
ルケーブル７はともにキャリッジ４の移動に追随できる
ように可撓性の部材によって構成されている。また、キ
ャリッジ４は、ガイド軸５Ａ、　５Ｂと平行に張設され
キャリッジ４を移動させるためのベルト（不図示）の一
部と接続し、このベルトが不図示のキャリッジモータに
よって駆動されることによりキャリッジ４の移動が可能
となる。

３は、その長手方向がガイド軸５Ａ、　５Ｂと平行に延
在する円筒状のドラムであり、モータ１２等よりなる駆
動手段により本例では図中矢印の方向にドラム上の接線
速度６２５ｍｍ／ｓｅｅで回転される。２は被記録材と
しての例えばＡＩサイズの記録紙であり、ドラム３の円
筒形側面に沿ってその全体を覆うように取付けられてい
る。これにより、記録ヘッドｌは、キャリッジ４の移動
に伴ない、記録紙２の吐出口に対向する部分にインクを
吐出して記録を行うことが可能となる。

１３および１４は、ドラム３の端部近傍に設けられたキ
ャップおよびブレードである。キャップ１３および１４
は記録ヘッド１の移動に伴なってその移動路に対して進
退移動可能に設けられており、ブレード１４は記録ヘッ
ド１の吐出口面と係合し、それを拭う動作を行う。これ
により、吐出口面に付着した水滴等の除去が行われる。

また、キャップ１４は上記吐出口面を覆いこれを密閉し
、不図示のポンプ等による吸引力によって吐出口内のイ
ンク吸引を行うとともに、非記録時のインク乾燥を防止
する。

第２図は、第１図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。第２図において、１０
０は本例装置の所定の部位に基板形態で設けられる制御
部であり、制御部１００は、本例装置全体の処理、動作
の制御処理を実行するＣＰＵ１００Ａ　、　ＣＰＵ１０
０Ａによる制御処理におけるワークエリアとして用いら
れるＲＡＩｌｏｏＢ　、および上記制御処理の処理手順
等を格納するＲＯＭ１００Ｃを有する。

ドラム３を回転駆動するドラムモータ１１はドラムモー
タ駆動回路１１Ａを介して、またキャリッジモータ１０
はキャリッジモータ駆動回路１０Ａを介してそれぞれそ
の回転がＣＰＵ１００Ａによって制御される。また、記
録ヘッド１の各電気熱変換体は、制御部１００から送信
される記録データに基づく駆動信号や駆動タイミング等
を制御するための制御信号によってその駆動が制御され
る。

以上の構成により、第３図および第４図にて後述される
ような記録制御がなされる。

第３図は本発明の一実施例にかかる記録制御を説明する
ための概念図、第４図は上記記録制御における記録ヘッ
ド駆動のタイミングチャートである。なお、第４図に示
すタイミングチャートは、主に各吐出口の可能な吐出間
隔および各吐出口間の吐出間隔を示すものであって、実
際の記録に際しては、各吐出口での吐出間隔はドラム３
の回転速度および形成される画素の記録紙に対する位置
が考慮されて定まるものである。

第４図に示されるように、各吐出口はインクのりフィル
等のための時間を考慮して５００μｓｅｃ間隔で吐出が
可能である。また、各吐出口間では、ドラム３の回転速
度よおび各吐出口間の距離より本例では約１００μｓｅ
ｃの間隔をおいて吐出され、これにより記録紙の同一箇
所に複数の吐出口から吐出されるインク滴が着弾するこ
とになる。したがって、吐出間隔はドラム３の回転速度
および各吐出口間の距離を所定の範囲で変えることで各
種の設定が可能である。

第３図を参照し、１つの画素に着目してその形成につい
て説明すると、まず第１の吐出口から吐出されたインク
滴が記録紙２上に着弾する（第３図中、ドツトＡ）。ド
ツトＡは記録紙２の移動とともに約１００μｓｅｅ後第
３図中ドツトＢの位置へと移動し、これに対して上記第
１の吐出口に隣接する第２の吐出口より吐出されたイン
ク滴が着弾する。これを繰り返して１つの画素が形成さ
れてゆく。１画素を形成するインク滴数は形成すべき画
素の濃度に応じて決定される。例えば、本実施例によっ
て可能な最大濃度（吐出口３２個が吐出される）の半分
の濃度で記録を行う場合、１６個の吐出口から吐出され
るインク滴によって画素が形成される。次に、吐出口１
は最初の吐出から５００μｓｅｅ後に第２の吐出を行い
第２の画素の形成が開始される。第２の画素についても
第１の画素と同様に２，３．・・・、３２番目の吐出口
がそれぞれ１００μｓｅｃづつおくれて吐出することに
より複数のインク滴によって画素が形成される。このよ
うな画素形成を次々に繰り返しながらドラム３を１回転
させる。本実施例では、１つの吐出口の吐出間隔が５０
０μｓｅｃであり、これは隣り合う吐出口の吐出タイミ
ング間隔１００μｓｅｃの５倍である。

この場合、１つの吐出口によって形成される画素の間隔
は、隣り合う吐出口の間隔の５倍となるから、１回のド
ラムの回転で形成される画素の密度は吐出口密度の１１
５倍である。このように、画素密度が比較的小さくなる
ため、画素密度を高くするためにドラムを複数回回転さ
せ、既に形成されている画素の合間に新しい画素を形成
させる必要がある。本実施例ではドラムを５回転させて
１開隔たり１６６画素画素密度で記録を行った。

このようにして１ラインの記録を行った後、キャリッジ
４が移動することにより記録ヘッド１は次のラインへ移
動し上記と同様の記録を行い、これを繰り返すことによ
り画像が形成される。

（実施例２） 本発明の第２実施例では、第１実施例と同じ吐出口密度
で２５６個の吐出口を有する記録ヘッドを用い、ドラム
の回転速度を２０００＋＋＋ｍ／ｓｅｃとし、ヘッド駆
動タイミングを第５図に図示するものとする他は実施例
１と同様の記録を行った。

本実施例では、ドラム上の記録紙が５００μｓｅｃで、
１■すなわち１６吐出ロピッチ分移動するようにしたた
め、第５図に示すタイミングチャートに従って吐出を行
うと、例えば第１画素は第１゜１７、３３．４９．・・
・、２４１４１番目出口から吐出するインク滴によって
形成されることになる。

これに対して第ｎ画素は、ｎを１６で割った乗余をｋと
すれば、ｋ＋１６ｍ　（ｍ＝ｏ　〜１５）番目の１６個
の吐出口から吐出するインク滴によって形成され、吐出
インク滴数を画像信号によって変化させることによって
１７値の階調記録を行うことができる。

（比較例） 実施例１と同様の記録ヘッドおよびインクジェット記録
装置を用い、記録紙を取り付けたドラムの回転速度を１
２５ｍｍ／ｓｅｅとし、従来例のようにインク滴を５０
０μＳｅｃ間隔で同一吐出口から打ち込むことによって
１画素を形成し記録を行った。

このようにして画像の記録を行ったところ、実施例１，
２に比べて高濃度部の濃度がやや低く階調性が若干不足
する画像が得られた。

なお、本発明で用いるインクとしては水系・油系いずれ
も可能であるが、臭気・安全性等から水系インクが好ま
しい。

また、本発明で用いる被記録材としては表面にインク受
容層を設けたいわゆるコート紙や、上質紙・レター用紙
・コピー用紙などいわゆる普通紙、トランスベアレンジ
−フィルムなど一般にインクジェット記録に用いられる
ものならいかなるものでも良いが、好ましくは表面にイ
ンク受容層を設けたコート紙やトランスペアレンジ−フ
ィルム等の被記録材を用いればより高精細な画像を得る
ことができる。

なお、本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも
熱エネルギーを発生する手段（電気熱変換体、レーザ等
）によってインク中に熱エネルギーを与え、これによっ
て、インク吐出を行う方式の記録ヘッド、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
。

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ーを発生せしめ、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−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４３４５２６
２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。

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５
９−１２３６７０号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収
する開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５
９−１３８４６１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。

上記実施例１．２ではドラムに記録紙をまきつけて記録
を行ったが、通常のシリアルタイプのプリンタでも記録
ヘッドの吐出口列を走査方向に平行にとりつけることで
上記実施例と同様の効果を得ることができる。

加えて、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。

また、本発明に記録装置の構成として設けられる、記録
ヘッドに対しての回復手段、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による予備加熱手段、記録とは
別の吐出を行う予備吐出モードを行うことも安定した記
録を行うために有効である。

またご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、記録色や濃度を具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。

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、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３
０℃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
をなすものであればよい、加えて、積極的に熱エネルギ
ーによる昇温をインクの固形状態から液体状態への状態
変化のエネルギーとして使用せしめることで防止するか
、またはインクの蒸発防止を目的として放置状態で固化
するインクを用いるかして、いずれにしても熱エネルギ
ー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、熱エネルギー
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６０−７
１２６０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。

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。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば画素を
形成するそれぞれの吐出口群において、例えばその配列
順序の１番目の吐出口から吐出されたインクにより被記
録材上にドツトが形成され、その後被記録材が搬送され
、このドツトの上記順序の２番目の吐出に対向する位置
への到達に応じて、２番目の吐出口からインクが吐出さ
れて上記ドツトと同じ位置にドツトが形成される。この
ようにして、各吐出口部において、複数の吐出口によっ
て１画素が形成される。

これにより、１つの画素を形成するのに、複数のインク
滴が着弾する間隔を応答周波数に影響されずに従来と比
較して短くすることができ、この着弾の間に被記録材に
先行するインクが浸透したり、インク水分が蒸発するな
どを防止することが可能となる。

この結果、着弾させたインク滴の数に応じた濃度の画素
を得ることができ、高階調かつ鮮明な画像を得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に関するインクジェット記
録装置の概略斜視図、 第２図は、上記インクジェット記録装置の制御構成を示
すブロック図、 第３図は、本発明の第１実施例にかかる記録制御の概念
図、 第４図は、上記記録制御における記録ヘッド駆動のタイ
ミングチャート、 第５図は、本発明の第２実施例にかかるタイミングチャ
ートである。 ６・・・インク供給チューブ、 ７・・・フレキシブルケーブル、 ｌＯ・・・キャリッジモータ、 １０Ａ・・・キャリッジモータ駆動回路、１１・・・ド
ラムモータ、 １１Ａ・・・ドラムモータ駆動回路、 １００・・・制御部、 １００Ａ・・・ｃｐｕ　。 １００Ｂ・・・ＲＡＭ　。 １００Ｃ・・・ＲＯＭ　。 ｌ・・・記録ヘッド、 ＬＡ・・・ヘッド駆動回路、 ３・・・ドラム、 ４・・・キャリッジ、 ５Ａ、　５Ｂ・・・ガイド軸、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被記録材の同一箇所に対して複数のインク滴を吐出
   することによって画素を形成し記録を行うインクジェッ
   ト記録装置において、 複数の吐出口を配列した記録ヘッドと、 該記録ヘッドの前記複数の吐出口のうち、所定数のブロ
   ックに分割され前記画素を形成するためのそれぞれの吐
   出口群について、当該配列順序で順次駆動を行う記録ヘ
   ッド駆動手段と、 該記録ヘッド駆動手段による駆動に応じ、当該１つの吐
   出口にかかる駆動と次の吐出口にかかる駆動の間に、当
   該１つの吐出口と当該次の吐出口との距離に対応した量
   だけ前記被記録材と前記記録ヘッドとを相対移動させる
   移動手段と を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。 ２）前記複数の吐出口が同じインクを吐出し、前記それ
   ぞれの吐出口群において、当該形成する画素の濃度情報
   に応じて駆動する吐出口の数を変化させることを特徴と
   する請求項１に記載のインクジェット記録装置。 ３）前記記録ヘッドは、熱エネルギーによってインク中
   に膜沸騰を生じさせ該膜沸騰による気泡の成長に基づい
   て前記各吐出口からインクを吐出することを特徴とする
   請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。 ４）被記録材の同一箇所に対して複数のインク滴を吐出
   することによって画素を形成し記録を行う記録方法にお
   いて、 複数の吐出口のうち、所定数のブロックに分割され前記
   画素を形成するためのそれぞれの吐出口群について、当
   該配列順序で順次駆動し、 該駆動に応じて、当該１つの吐出口にかかる駆動と次の
   吐出口にかかる駆動の間に、当該１つの吐出口と当該次
   の吐出口との距離に対応した量だけ前記被記録材と前記
   複数の吐出口とを相対移動させる ことを特徴とする記録方法。 ５）前記複数の吐出口が同じインクを吐出し、前記それ
   ぞれの吐出口群において、当該形成する画素の濃度情報
   に応じて駆動する吐出口の数を変化させることを特徴と
   する請求項４に記載の記録方法。 ６）前記記録ヘッドは、熱エネルギーによってインク中
   に膜沸騰を生じさせ該膜沸騰による気泡の成長に基づい
   て前記各吐出口からインクを吐出することを特徴とする
   請求項４または５に記載の記録方法。