JPH03288674A - 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］ 本発明は記録装置に関し、特に、インクジェット方式の
記録ヘッドを用い階調を有した記録を行う記録装置に関
する。

［従来の技術］ インクジェット方式の記録装置は、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、電気熱変換体等の発熱素子が発生する熱エネル
ギーを利用してインクを吐出する方式のインクジェット
記録装置は、特にその記録ヘッドを微細かつ高密度に、
また、比較的廉価に製造できる等の特徴を有し、近年−
船釣な記録装置になりつつある。

［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
もあった。

また、上述の重ね打ち法はインク吐出の回数を制御する
ことにより階調を表現するものであるが、この場合、１
つの吐出口からの複数回のインク吐出によって１つの画
素を記録するため、記録速度が低下するという問題点が
ある。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、
被記録材に対する記録ヘッドの移動に伴なって記録を行
う記録装置であって、記録ヘッドにおいてその移動方向
に配列する、例えば吐出口および電気熱変換体等から構
成される複数の記録素子を駆動することにより１つの画
素を形成し、この画素を形成するための記録素子の数を
変化させることによって階調表現を行うことが可能な記
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、その移動方向に配列する複数の
記録素子を有した記録ヘッド、該記録ヘッドを移動させ
るためのヘッド移動手段と、該ヘッド移動手段による前
記記録ヘッドの移動に応じて前記複数の記録素子を駆動
することにより、被記録材上の所定範囲に１つの画素を
形成することが可能なヘッド駆動手段と、前記１つの画
素を形成するのに際して該ヘッド駆動手段が駆動する記
録素子の数を濃度データに応じて変化させる濃度制御手
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、記録ヘッドの移動に伴なってその
移動方向に配列する複数の記録素子を駆動することによ
り１つの画素を形成することが可能となり、かつ当該駆
動する記録素子の数を濃度データに応じて変化させるこ
とができる。

［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（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の一実施例にかか
るインクジェット配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１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１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１図ＣＢ）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２図（Ａ）および（Ｂ）は、第１図に示した記録ヘッ
ドの構成を示すそれぞれ模式図および模式的上面図であ
る。

第２図（Ａ）は記録ヘッドを背後から視た図であり、記
録素子を構成する吐出口の配列を示す模式図である。同
図に示されるように、記録ヘッド１０６は、副走査方向
にｍ行、主走査方向にｎ列のマトリクス状にｍＸｎ個の
吐出口を有する。これら吐出口の各々に連通ずる不図示
の液路には電気熱変換体が設けられる。これら電気熱変
換体に電気パルス（以下、駆動パルスともいう）が印加
されると、熱を発生して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各吐出口か
らインクが吐出される。

第２図（Ｂ）は、記録ヘッド１０６の模式的上面図であ
り、同図において、１１２は上記各液路にそのインク吐
出に伴なってインクを供給するために設けられた共通液
室であり、１１１は共通液室１１２に不図示のインクタ
ンクよりインクを供給するための供給管と排出管とによ
って構成される循環管である。この循環管の構成によっ
て共通液室にインクが供給されるばかりか、例えば強制
的なインク循環によってインクの温度を記録に適切な所
定の範囲の温度に保つこともできる。吐出口面１１４に
は、上述したように主走査方向に配列したｎ個の吐出口
がｍ行にわたって設けられている。

第３図は、第１図に示したインクジェット記録装置の配
録時の動作を説明するための模式的平面図である。同図
において、記録ヘッド１０６は、位置Ｐ。、すなわち第
２図（Ａ）に示されるｎ列目のみが記録紙２０１の左端
にかかっている状態の位置から、位置Ｐいすなわち第２
図（Ａ）に示される１列目のみが記録紙２０１の右端に
かかっている状態の位置までの範囲内で記録が可能であ
る。

いま、記録ヘッド１０６が第３図に示される位置Ｐ、に
ある場合、記録ヘッド１０６の第２図（Ａ）に示される
吐出口（ｐ、ｑ）からインクを吐出させるための駆動パ
ルスをＸ　（ｐ、ｑ）としく但し、１≦ｐ≦ｍ、１≦ｑ
≦ｎ）、また、時刻ｔ８に位置Ｐ、にあった記録ヘッド
１０６は（ｔう−＋　　ｔＪだけ時間が立つと、記録ヘ
ッド１０６は、時刻ｊｋ＋＋に位置Ｐｘ＋＋へ、すなわ
ち位置ＰＫから画素の間隔分だけＡ方向に移動するもの
とする。

第４図は、第３図にて示される動作のタイミングチャー
トの一例を示す。なお、このタイミングチャートは第２
図（Ａ）に示される吐出口配列のＰ行の吐出口に関する
もののみが示されるが、他の吐出口についても以下の説
明は同様に考えることができる。

第３図に示されるタイミングチャートでは、時刻ｊｋ−
ｎ＋＋からｔＫ−１までｐ行目の吐出口（ｐ、ｙ）（ｙ
ｌｌ≦ｙ≦ｎ）は全て不吐出、時刻ｔＫのときｐ行目の
吐出口は全て吐出、時刻ＬＨ＋１のとき（ｐ、ｎ）の吐
出口を除いてｐ行目の吐出口は全て吐出、以下同様にし
て、ｐ行目の吐出口に関して、不吐出の吐出口が順次増
加して最後に時刻１に＋。−３のとき吐出口（ｐ、１）
のみ吐出したとすると、第３図において、記録紙２０１
上の点れに１回だけインクが吐出され、点ａ８゜１では
２回、以下同様にして点ａ８□−３ではｑ回吐出され、
点ａ　ｘ　＋ｎではｎ回吐出された画素がそれぞれ記録
される。

以上のような記録ヘッド１０６による位置Ｐ。から位置
ＰＬまでの走査に伴なった記録を行うごとに記録紙２０
１は第３図中Ｃ方向にｍ画素分移動し順次画像の記録が
なされる。

このように、記録紙２０１上に記録される各画素は、ス
キャナ部１０１で読取られた濃度データに応１ ２ じて、インクの吐出回数を０回からｎ回まで制御するこ
とにより第６図に示されるｎ＋１種類の階調を有するこ
とが可能となる。

なお、上記実施例では、位置ａｘ、　ａＫ＋１・・・と
画素が変化するにつれて階調、すなわち吐出回数が順次
増加するものとしたが、これは説明の簡単化のためであ
って、実際は例えば位置ａＫの画素がｎ回吐出で記録さ
れ、位置ａ）（＋１の画素が５回吐出で記録されるとい
うように、それぞれの画素の濃度データに応じて吐出回
数は不規則に変化する場合もあることは勿論である。

また、１つの画素を例えばｑ回の吐出で記録する場合、
上側では連続するｑ個の吐出口から吐出されるインクに
よって記録するものとしたが、これに限られず、記録紙
のインク吸収特性等に応じて例えば１個おきのｑ個の吐
出口からの吐出によって記録を行うようにしてもよい。

第５図は、第４図のタイミングチャートに示されるよう
な記録ヘッド駆動を行なうためのヘッド駆動回路の一例
を示すブロック図である。

第５図において、２００はヘッド駆動回路を示し、この
ヘッド駆動回路は、主に以下に示される要素によって構
成される。

すなわち、２０１は本例配録装置の不図示の制御部より
シリアルに転送される駆動データを順次格納するための
シフトレジスタである。駆動データは記録する各画素毎
にその濃度に応じたｎビットで構成され、これにより各
画素についてｎ＋１階調の記録すなわち０回ないしｎ回
のインク吐出による記録を行うことが可能となる。２０
４はアンドゲート群であり、シフトレジスタ２０１から
パラレルに出力されるｎ個の駆動データのそれぞれに対
応して設けられ、この駆動データと、記録ヘット１０６
の各記録位置への移動に同期して°゛オン°゛なるスト
ローブ信号とを２つの入力とする。ストローブ信号は、
上記駆動データと同様に不図示の制御部より転送される
ものであり、また、第５図では、シフトレジスタ２０１
や以下に示すフリップフロップ群に入力するクロック信
号等の制御信号の図示は省略されている。

さらに、第５図において２０２はフリップフロップ群で
あり、上記アンドゲートの各々に対応して０個ないしｎ
−１個を直列に接続して設けられる。

アンドゲート各々から出力される駆動データは、対応す
るフリップフロップの直列接続の一端に入力し、その多
端から出力する（駆動データＤ。に対応するフリップフ
ロップは無い）。２０３−１〜２０３−ｎは、フリップ
フロップの直列接続からの出力の各々に対応して設けら
れ増幅回路等よりなるドライバであり、フリップフロッ
プからの出力に応じてそれぞれ吐出口（ｐ、１）〜（ｐ
、ｎ）の電気熱変換体に駆動パルスを印加することが可
能なように構成される。

以上のヘッド駆動回路構成により、１画素にかかる駆動
データのうちデータＤ。に応じて吐出口（ｐ、ｎ）の電
気熱変換体が駆動され、次に、記録ヘッド１０６が画素
間隔分移動するのに同期しフリップフロップの１個分遅
れて転送される駆動データＤ１に応じて吐出口（Ｐ、、
−、）の電気熱変換体が駆動される。以降同様にして、
順次記録ヘット１０６の画素間の移動に同期した遅れを
有して当該駆動データが転送され、これにより、第４図
に示されるような駆動が可能となる。

第７図は、本発明の他の実施例による画素の記録例を示
す模式図である。

上述の実施例では、複数回のインク吐出によって画素を
形成する場合に同一箇所にインクを打ち込むようにした
が、本実施例では、画素間隔（画素ピッチ）の１／ｎず
つ吐出口をずらしながら吐出するようにする。これによ
り、第７図に示されるように、画素ｄＡ、　ｄＢ、　ｄ
ｃは本来離散的に配録されるのに対し、それぞれ画素ｄ
Ａ１〜ｄＡｎ　、　ｄＢｌ〜ｄＢｎ　、ｄｃｌ〜ｄｏ、
、のように互いに連続的に記録されることが可能となる
。同図に示される画素は、それぞれ最大濃度、すなわち
ｎ回の吐出（ｎ個のドツト）によって構成されるものを
示しているが、本例でも上述の実施例と同様に濃度に応
じて、画素を構成するドツトの数を変化させることは勿
論である。この実施例によれば、画素がアナログ的に配
置され、かつ中間調を有した高画質な５ 画像を得ることができる。

上記各実施例では、画素を構成するドツトの数で多階調
表現を行うものとしたが、第８図に示されるように、本
発明によって可能となる数種の濃度の画素と、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、画素を構成するドツト数
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。

なお、上記各実施例では、インクジェット方式の記録装
置に本発明を適用する場合を説明してきたが、これに限
られず、例えば、熱転写方式や感熱方式の記録装置に本
発明を適用することも可能である。この場合、記録素子
としての発熱素子が、記録ヘッドの移動方向に複数配列
される。

（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
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。

】　６ 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。

さらに、上側のようなシリアルクイブのものでも、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クイブの
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。

　９ ０ 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（、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
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、本発明によれば記録ヘ
ッドの移動に伴なってその移動方向に配列する複数の記
録素子を駆動することにより１つの画素を形成すること
が可能となり、かつ当該駆動する記録素子の数を濃度デ
ータに応じて変化させることができる。

この結果、特に記録速度の低下を招来せずに、画素単位
で階調を有し自然な中間調表現が可能な記録装置を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１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模
式的側断面図および主要部の模式的斜視図、 第２図（Ａ）および（Ｂ）は、第１図に示される記録ヘ
ッドのそれぞれ吐出口配列の模式図および模式的上面図
、 第３図は、第１図に示される記録装置での記録動作を説
明するための模式的平面図、 第４図は、本発明の一実施例にかかる記録ヘッド駆動パ
ルスのタイミングチャート、 第５図は、第４図に示される駆動パルスを生じるための
ヘッド駆動回路のブロック図、第６図は、本発明の一実
施例による画素の記録例を示す模式図、 第７図は、本発明の他の実施例による画素の記録例を示
す模式図、 第８図は、本発明に関して記録される画素とデイザ法と
の組み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。 １０１・・・スキャナ部、 １０２・・・プリンタ部、 １０３・・・紙カセット、 　３ ４ １０４・・・レジストローラ、 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川ガイド軸、 １１２・・・紙送りモータ、 １１３・・・キャリッジモータ、 １１４・・・ベルト、 ２００・・・ヘッド駆動回路、 ２０１・・・シフトレジスタ、 ２０２・・・フリップフロップ群、 ２０３−１〜２０３−ｎ・＝ドライバ、２０４・・・ア
ンドゲート。 濃）し：黒の２５％ 渾Ｕ蔓−２本、の５０％ 濃酸：ｙ、０７５％ 第８ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）その移動方向に配列する複数の記録素子を有した記
   録ヘッド、 該記録ヘッドを移動させるためのヘッド移動手段と、 該ヘッド移動手段による前記記録ヘッドの移動に応じて
   前記複数の記録素子を駆動することにより、被記録材上
   の所定範囲に１つの画素を形成することが可能なヘッド
   駆動手段と、 前記１つの画素を形成するのに際して該ヘッド駆動手段
   が駆動する記録素子の数を濃度データに応じて変化させ
   る濃度制御手段と、 を具えたことを特徴とする記録装置。 ２）前記所定範囲は、前記複数の記録素子の各々３）前
   記所定範囲は、前記複数の記録素子の各々によって記録
   されるドットが相互に所定間隔を有して配列することが
   可能な範囲であることを特徴とする請求項１に記載の記
   録装置。 ４）前記記録素子は、インクを吐出するための吐出口、
   および該吐出口に連通する部位に配設された電気熱変換
   体を構成要素とし、当該電気熱変換体が発生する熱によ
   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
   成長に伴なって当該吐出口よりインクを吐出させること
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれかの項に記載の
   記録装置。