JPH03288651A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はインクジェット記録装置に関し、特に熱エネル
ギーを利用してインクを吐出する方式の記録ヘッドを用
い、階調を有した記録を行うインクジェット記録装置に
関する。

［背景技術］ インクジェット記録装置は、ノンインパクト記録方式と
して記録時における騒音の発生が無視し得る程度に極め
て小さいことや、高速記録が可能であり、しかも普通紙
に定着等の特別な処理を必要とせずに記録を行えること
など、種々の利点を有した記録装置である。

中でも、例えば特開昭５４−５１８３７号公報に開示さ
れるようなインクジェット記録方式は、熱エネルギーを
記録用液体（以下、インクともいう）に作用させてイン
ク吐出のための原動力を得るという点において、他のイ
ンクジェット記録方式とは異なる特徴を有している。

すなわち、この記録方式は、例えば熱エネルギーを発生
するための電気熱変換体に所定の電気パルス（以下、°
“駆動パルス°°ともいう）を印加することによってイ
ンクを急激に加熱し、これによってインク中に生じる膜
沸騰による気泡の成長に伴なった圧力変動により、記録
ヘッド先端の吐出口からインクを吐出し、この吐出イン
クを記録紙等の被記録材に付着させて記録を行うもので
ある。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記方式を用いた記録装置において階調を有
した記録を行う場合、デイザ法や誤差拡散法等のいわゆ
る面積階調法や、同一画素を複数回のインク吐出によっ
て形成するいわゆる重ね打ち法などを用いるのが一般的
であった。

すなわち、上記従来の記録方式においては、記録濃度に
応じて電気熱変換体に印加する駆動パルスの電圧値やパ
ルス幅を変化させても、吐出されるインク量、すなわち
被記録材上に形成されるドツト径はほとんど変化しない
ため、ドツト径を変化させることによる階調表現を行う
ことは困難なことであった。

また、デイザ法等の面積階調法を用いた場合でも、上記
方式によって形成されるドツト径は常にほぼ一定である
ため、記録画像の明部における中間調表現が困難であり
、写真等の原稿の再現性が良くないという問題点があっ
た。また、この方式では網点原稿との干渉によりモアレ
等が発生したり、解像度が著しく低下するという問題点
をあった。

また、上述の重ね打ち法を用いた場合にも、重ね打ち方
式を用いない記録方式と比較して記録速度が低下すると
いう問題点があった。

以上のように、熱エネルギーを利用してインクを吐出す
る記録方式によって階調を有した記録を行う場合、その
記録において採られる階調表現法にはそれぞれ何らかの
問題点があった。

本発明は、これら問題点に鑑みてなされたものであり、
１回のインク吐出に関して電気熱変換体に印加する駆動
パルスを例えば２つのパルスに分割した場合、パルス幅
等の変化に応じてこれらによって吐出されるインク量も
変化することに着目し、特に２つのパルス間のパルスが
オフとなる時間を制御することによって吐出量を変化さ
せ、これにより階調表現を可能にしたインクジェット記
録装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ そのために本発明では、電気熱変換体が発生する熱を利
用してインクを吐出し記録を行うインクジェット記録装
置において、前記インクを吐出するための吐出口を有し
た記録ヘッドと、前記電気熱変換体に駆動パルスを印加
することによって前記熱を発生させるためのパルス印加
手段と、該パルス印加手段が印加する駆動パルスの波形
を、その間にオフとなる期間をおいた複数のパルスより
なる波形とし、かつ当該オフとなる期間および／または
当該複数のパルスの幅を前記記録の１画素にかかる画像
データの濃度に応じて変化させるパルス波形制御手段と
を具えたことを特徴とする。

［作　用］ 以上の構成によれば、１回のインク吐出に関して電気熱
変換体に印加する駆動パルスの波形を例えば２つのパル
スに分割し、これらパルス間のオフとなる時間を制御す
ることにより、吐出されるインク量を変化させることが
できる。これにより、インク吐出によって形成される１
ドツト毎に階調を表現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
。

第１図ないし第３図は、本発明にかかる駆動パルスの波
形について説明するための図であり、以下、この駆動パ
ルス波形について具体的に説明する。

第１図は、駆動パルス波形の一例として、第１パルスオ
ン時間が４μｓｅｃ　、第２パスルオン時間が６μｓｅ
ｃの場合の波形図である。この条件の下でのパルス休止
時間、すなわちパルスオフ時間とこの駆動パルスによっ
て記録されるドツト径との関係を第２図に示す。

第２図から明らかなようにパルスオフ時間が約６μｓｅ
ｃのとき、ドツト径は最大となり、パルスオフ時間が６
μｓｅｃより長（なると、ドツト径はほぼリニアに減少
してい（。

この特性を利用することにより、濃度データに応じて前
述したパルスオフ時間を、第３図に示される関係に従っ
て定めれば、１回の吐出によって形成されるドツト単位
で濃度表現が可能となり、デイザ法他の面積階調表現に
比べ、より忠実な中間調表現を行うことができる。

第４図（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の一実施例にかか
るインクジェット記録装置をプリンタ部に用いた複写機
のそれぞれ全体を示す模式的側断面図および記録装置主
要部の詳細を示す模式的斜視図である。

第４図（Ａ）において、１０１はスキャナ部であり、原
稿を載置するための原稿台、光学走査系。

受光素子等を具え、原稿画像を読取り、これをその濃度
情報とともに電気信号の形態の画像データに変換する。

１０２はプリンタ部としてのインクジェット記録装置で
あり、スキャナ部１０１で読取った画像データに基づい
て記録を行う。プリンタ部１０２は、主に以下に示され
る各要素によって構成される。

すなわち、１０３は被記録材としての記録紙２０１を積
層して収納した紙カセットであり、プリンタ部１０２に
構成される記録紙搬送路の一端に着脱自在に装着される
。紙カセット１０３に収納された記録紙２０１はピック
アップローラ１０８によって１枚づつ分離され、搬送路
へ給紙される。紙カセット１０３から給紙された記録紙
２０１は、レジストローラ１０４によって、その搬送タ
イミング等を調整されながら搬送ベルト１０５へ搬送さ
れる。搬送ベルト１０５は不図示の滞電手段によって滞
電することにより、記録紙２０１を吸着して搬送するも
のであり、この搬送に伴なって、記録紙２０１はその記
録面を記録ヘッド１０６の吐出口面に順次対向させ、こ
れにより、記録紙にはスキャナ部１０１で読取った画像
の記録がなされる。

記録紙２０１は、記録ヘッド１０６の下流側において不
図示の分離手段によって搬送ベルト１０５から分離され
つつ排紙ローラ１０９まで搬送され、排紙ローラ１０９
により排紙トレイ１０７上へ排紙される。

第４図（Ｂ）は、記録ヘッド１０６周辺の記録装置主要
部を示す。本例装置において用いられる記録ヘッドは、
前述のように電気熱変換体が発生する熱を利用してイン
クを吐出するいわゆるバブルジェット方式の記録ヘッド
である。第４図（Ｂ）に示されるように、記録ヘッド１
０６は、これを移動させるためのキャリッジ１１０上に
載置され、キャリッジ１１０は搬送ベルト１０５の面と
平行でかつ搬送ベルト１０５の走行方向と垂直な方向に
延在するガイド軸１１１と摺動可能に係合し、また、プ
ーリ１１４Ａと１１４Ｂとによってガイド軸１１１と平
行に張設されるベルト１１４の一部と接続する。プーリ
１１４Ａはキャリッジモータ１１３によって回転し、こ
れにより、記録ヘッド１０６の図中矢印ＡまたはＢで示
される方向への移動が可能となる。搬送ベルト１０５は
紙送りモータ１１２の駆動力によって、図中矢印Ｃで示
される方向へ走行し、これにより記録紙２０１は同方向
へ搬送される。この記録紙２０１の搬送および記録ヘッ
ド１０６の上記移動に伴なって記録紙２０１上に順次記
録がなされて行く。

第５図は、本発明の一実施例にかかるインクジェット記
録装置の制御構成を示すブロック図である。

スキャナ部１０１で読取られた画像は、１画素あたり８
ビツトの画像データとしてインクジェット記録装置へ転
送される。第５図において、１３０はＣＰＵであり、イ
ンクジェット記録装置全体の制御処理等を実行する。１
３０ＡはＣＰＵ１３０による処理のバッファ等、ワーク
エリアとして用いられるＲＡＭ　、また、１３０ＢはＣ
ＰＵ１３０の処理手順等を収納するＲＯＭである。なお
、第４図（Ａ）および（Ｂ）に示した紙送りモータ１１
２やキャリッジモータ１１３等の駆動系を制御する構成
は図示されないが、これら駆動系の制御は以下に述べる
記録ヘッド１０６の駆動タイミング等に応じてその制御
がなされることは明らかである。

ＣＰＵ１３０は、スキャナ部１０１から転送される画像
データに基づいた駆動データおよび駆動制御信号をヘッ
ド駆動回路へ転送する。

また、スキャナ部１０１から転送される画像データは、
パルスオフ時間制御部１２０へも転送される。画像デー
タは、上述のように１画素あたり８ビツトで構成され、
従って２５６の階調データを有することができる。この
画像データが有する階調データは、パルスオフ時間との
間に第３図に示されるようなリニアな関係を有している
ので、そのままパルスオフ時間としてＰＷＭ変調され、
パルスオフ時間制御信号としてヘッド駆動回路１０６Ａ
へ転送される。ヘッド駆動回路１０６Ａでは、ＣＰＵ１
３０から転送される上記駆動データおよび駆動制御信号
とパルスオフ時間制御部１２０から転送されるパルス１ オフ時間制御信号とにより、第１図に示されるような波
形の駆動パルスを生成し、これを記録ヘッド１０６の電
気熱変換体へ印加する。

これにより、画像データにおいて濃度が濃い画素は、ド
ツト径が大きく、淡い画素はドツト径が小さく記録され
１回の吐出によって形成されるドツト単位で、階調を有
した記録を行うことができる。

上記実施例では、記録ヘッドの電気熱変換体に印加する
駆動パルスのパルスオフ時間を変化させることによって
記録されるドツト径の大きさを変化させるものとしたが
、パルスオフ時間を一定とし、１番目のパルスあるいは
２番目のパルスのパルス幅を可変にしてドツト径を変え
るようにしても良い。

また、第１パルスの幅、第２パルスの幅、パルスオフ時
間すべてを可変にし、ドツト径を変えても良い。

さらに、ドツト径の大きさを可変することのみで多階調
表現を行うものとしたが、第６図に示２ されるように、本発明によって可能となる数種の大きさ
のドツト径（例えば３０μｍ　、　１００μｍ、　１３
０μｍの３種）と、従来の画素マトリクスを利用しドツ
ト密度を可変にするデイザ法とを組み合わせることによ
り、ドツト径および面積階調による中間調表現を行うこ
とも可能である。

（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
上述のようにバブルジェット方式の記録ヘッド、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。

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
９１２３６７０号公報や熱エネルギの圧力波を吸収する
開孔な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。

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　５ いずれでもよい。

加えて、上側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。

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
別の吐出を行なう予備吐出モードを行なうことも安定し
た記録を行なうために有効である。

また、搭載される記録ヘッドの種類ないし個数　６ 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
るフルカラーの少な（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
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５
４−５６８４７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。

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、リーグ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、１回の
インク吐出に関して電気熱変換体に印加する駆動パルス
の波形を例えば２つのパルスに分割し、これらパルス間
のオフとなる時間を制御することにより、吐出されるイ
ンク量を変化させることができる。これにより、インク
吐出によって形成される１ドツト毎に階調を表現するこ
とが可能となる。

この結果、従来の多階調記録と比較して、より再現性が
良く、また、高品位の記録画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例にかかる駆動パルスの波形
図、 第２図は、第１図に示される駆動パルスのパル　９ スオフ時間とこのパルスの駆動によって記録されるドツ
トの径との関係を示す線図、 第３図は、本発明の一実施例に関して用いられる画像濃
度とパルスオフ時間との関係を示す線図、 第４図（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の一実施例にかか
るインクジェット記録装置を用いた複写機のそれぞれ全
体を示す模式的側断面図および記録装置主要部を示す斜
視図、 第５図は、本発明の一実施例にかかるインクジェット記
録装置の制御構成を示すブロック図、 第６図は、本発明に関して記録されるドツトとデイザ法
との組合わせによって記録される画素パターンの概念図
である。 　０ １０５・・・搬送ベルト、 １０６・・・記録ヘッド、 １０６Ａ・・・ヘッド駆動回路、 １０７・・・排紙トレイ、 １０８・・・ピックアップローラ、 １０９・・・排紙ローラ、 １１０・・・キャリッジ、 １１１・・・ガイド軸、 １１２・・・紙送りモータ、 １１３・・・キャリッジモータ、 １１４・・・ベルト、 １２０・・・パルスオフ時間制御部、 １３０・・・ＣＰＵ　。 １０１・・・スキャナ部、 １０２・・・プリンタ部、 １０３・・・紙カセット、 １０４・・・レジストローラ、 Ｒ゛ツトギ’ｆ　　３０）、ｔｍ Ｓ反　　黒の２５％ 涙艮 黒の７５％ 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電気熱変換体が発生する熱を利用してインクを吐出
   し記録を行うインクジェット記録装置において、 前記インクを吐出するための吐出口を有した記録ヘッド
   と、 前記電気熱変換体に駆動パルスを印加することによって
   前記熱を発生させるためのパルス印加手段と、 該パルス印加手段が印加する駆動パルスの波形を、その
   間にオフとなる期間をおいた複数のパルスよりなる波形
   とし、かつ当該オフとなる期間および／または当該複数
   のパルスの幅を前記記録の１画素にかかる画像データの
   濃度に応じて変化させるパルス波形制御手段と を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。