JPH09174884A

JPH09174884A - 画像形成装置および方法

Info

Publication number: JPH09174884A
Application number: JP7341091A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tajika; 博司田鹿
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1997-07-08

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の同一な吐出口を有するインクジェット
ヘッドを用い、複数回の走査で複数のインク滴を各画素
位置に重ねるようにして画像形成を行う場合において、
１画素に打ち込むインク滴数を増大させずに階調表現の
幅を拡大する。【解決手段】複数回の走査の過程で画素位置に複数回
吐出されうるインク滴の数の変更設定と、画素位置に対
して吐出されるインク滴の着弾位置の制御との組み合わ
せで階調表現を行うようにする。すなわち、同一位置に
のみ複数のインク滴を打ち込んで階調を表現する場合に
比して、より多様な形状の画素ドットを得ることができ
るので、同一のインク滴数に対してより高階調の表現を
行うことができるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の吐出口を有
するインクジェットプリントヘッドによりモノクローム
あるいはカラー画像を形成する画像形成装置および方法
に関し、特に紙，プラスチックフィルム，布等の被プリ
ント材上に小液滴のインクを複数回吐出して画像を形成
し、以て少ないインク滴で、濃度ムラが無く、かつハイ
ライト部の粒状感を低減しつつ高階調表現を可能とした
画像形成装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高画質化の一端として高解像・高
階調化が望まれている。ここで、階調性を高める技術と
しては複数のインク滴（小ドロップレット）を被プリン
ト材上の略同一箇所に短時間に着弾させて１つの画素を
形成すると共に、打ち込むインク滴の数を変えることに
よって階調を表現するいわゆるマルチドロップレット印
字方式が開発されている。このマルチドロップレット方
式は、特に１つのインク滴の大きさを大きく変調するこ
との困難な形態のインクジェットプリント方式におい
て、高密度でかつ高階調の画像が得られることから有効
な方法である。

【０００３】しかしながら、従来のマルチドロップレッ
ト方式では、１回の走査中に同一吐出口からインク滴を
複数回吐出して１つの画素を形成するものであったた
め、吐出口毎に吐出インク滴の体積のばらつきや吐出方
向ばらつきがあると、画像上にスジ（白筋や黒筋）、あ
るいは濃度ムラが生じるという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの問題を避ける
ために、従来のマルチドロップレット方式に用いるヘッ
ドは、吐出口毎の吐出体積ばらつき等を極力低減するべ
く、ヘッドの製造を特に精密に行うことによって対処し
ていたため、製造コストが高くなったり、歩留まりが低
減するという問題が生じていた。

【０００５】また、スジや濃度ムラを画像処理を用いて
解消する方法も提案されているが、システムのコストア
ップや経時変化に対応しにくいといった問題があった。

【０００６】上記問題を解決するために、特にシリアル
プリンタ形態の装置にあって、１つの画素を異なった複
数の吐出口から吐出される複数のインク滴で形成するマ
ルチパス印字方式（所謂マルチスキャン方式やシーケン
シャルマルチスキャン方式等）も提案されている。しか
し特に吐出口内方の液路中のインクに熱エネルギーを付
与しこれによって発生する気泡の膨張にともなってイン
クを吐出する形態のインクジェットプリント方式（キヤ
ノン株式会社の提唱になるバブルジェット方式等）は、
熱エネルギーを利用するものであるために環境温度やプ
リント動作による自己昇温に伴うインク粘度の変化によ
って吐出体積が変動しうるため、画像信号に対応した１
画素毎の安定した階調プリントをプリント媒体の全面に
わたって維持することができなくなる恐れがあった。す
なわち、１ドロップレットの吐出量変動によってマルチ
スキャン印字時の階調プリント時にミクロ濃度変動発生
が発生し、プリントヘッドの主走査方向上で左右に濃度
差が生じたり、１主走査毎の濃度変動によってスキャン
幅単位の濃度ムラが発生しうるからである。

【０００７】さらに、複数の階調表現を行えるようにす
ることが望まれる場合があるが、従来は種々の吐出体積
に対応して寸法等を異ならせた複合ノズル構造を有する
ヘッドを用意し、用途に応じて吐出口を選択するように
するか、あるいはそれぞれ吐出量の異なる複数のヘッド
を用意しなければならなかった。

【０００８】さらに、従来の方式では、階調数は１画素
あたりに打ち込む最大のインク滴数で制限されるため
に、階調数を増やすには、インク滴の体積を低減して小
ドロップレット化し、インク打ち込み数（マルチスキャ
ン回数）を増やすことによって対応せざるを得ず、イン
ク滴を微細化しようとするほど吐出口径等の寸法を微細
化しなければならないために、吐出の信頼性やプリント
速度の低下が生じる恐れがある。また、単純にインク滴
数を変化させるのみでは単位面積当たりのインク打ち込
み量が増えるので、特にカラープリントにおいてはプリ
ント媒体のインクによる膨潤でコックリングが発生した
り、線太り，ブリーディング（にじみ）などによって画
質の低下を招く恐れもある。

【０００９】そこで本発明は、・マルチスキャン印字方式における階調表現において、
少ないインク滴で階調数を拡大すること。

【００１０】・上記複合ノズル構造のヘッドを用いるこ
となく、かつ打ち込みインク滴数を変えることなく階調
数を変化させること。

【００１１】・プリントのモードやプリント媒体に応じ
てインク打ち込み数を増やすことなく階調数を変化させ
ること。

【００１２】等を課題として捉えてなされたもので、そ
れら課題の少なくとも１つを解決すべくなされたもので
ある。すなわち、本発明は、インク滴数を変えずに簡単
に階調数を拡大させることができるようになし、階調性
に優れた鮮明な画像が得られるようにすることを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明は、
複数の吐出口を有し該複数の吐出口からインクを吐出す
るためのインクジェットヘッドを用い、プリント媒体に
インクを吐出して形成されるドットを組合せて画像形成
を行う画像形成装置において、前記ヘッドと前記プリン
ト媒体とを相対的に走査する走査手段であって、画素位
置に対して複数回の走査を行うことが可能に構成された
当該走査手段と、当該複数回の走査の過程で前記画素位
置に複数回吐出されうるインクの数を変更設定可能なイ
ンク数設定手段と、前記画素位置に対して吐出されるイ
ンクの着弾位置を制御する着弾位置制御手段と、前記イ
ンク数の設定と前記着弾位置の制御との組み合わせで階
調表現を行わせる手段とを具える。

【００１４】また、本発明は、複数の吐出口を有し該複
数の吐出口からインクを吐出するためのインクジェット
ヘッドを用い、プリント媒体にインク滴を吐出して形成
されるドットを組合せて画像形成を行う画像形成方法に
おいて、前記ヘッドと前記プリント媒体とを相対的に画
素位置に対して複数回の走査を行い、当該複数回の走査
の過程で前記画素位置に複数回吐出されうるインクの数
の変更設定と、前記画素位置に対して吐出されるインク
の着弾位置の制御との組み合わせで階調表現を行う。

【００１５】これらの装置または方法において、１回に
吐出されるインクの量を一定に制御し、当該一定に保た
れて吐出されるインクの数の設定と前記着弾位置の制御
との組み合わせで階調表現を行うことができる。

【００１６】または、１回に吐出されるインクの量を変
更制御し、当該変更制御されて吐出されるインクの数の
設定と前記着弾位置の制御との組み合わせで階調表現を
行うこともできる。

【００１７】また、前記走査手段は、前記ヘッドと前記
プリント媒体とを相対的に、前記複数の吐出口が配列さ
れている方向とは異なる方向に主走査する手段と、当該
主走査の方向に直交する方向に副走査する手段とを有
し、前記着弾位置の制御を、前記副走査の量を１主走査
毎に変化させることで行うことができる。または、前記
複数の吐出口からインクを吐出するために利用されるエ
ネルギを発生するべく設けられた複数のエネルギ発生素
子が、所定個数を１ブロックとして複数のブロックに分
割されて駆動されるものであれば、当該分割駆動される
複数のブロックの駆動順序を１主走査毎に変化させるこ
とで、もしくは複数のブロックの駆動タイミングを１主
走査毎に変化させることで、主走査方向において着弾位
置の制御を行うこともできる。あるいはまた、これらの
副走査方向での制御と主走査方向での制御とを組み合わ
せてもよい。

【００１８】また、以上において、プリントのモードに
応じて前記インク滴数と着弾位置との組み合わせを変化
させて階調数を変化させることもできる。さらに、以上
において、前記ヘッドは、前記複数の吐出口からインク
を吐出するために利用されるエネルギを発生するべく設
けられた複数のエネルギ発生素子を有するものとするこ
とができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、実施の
形態のいくつかの例について本発明を詳細に説明する。

【００２０】（第１例）図１は、本発明を適用可能な画
像形成装置の１例としてのモノカラーインクジェットプ
リンタの斜視図である。

【００２１】図１において、１は例えば副走査方向に９
６個の吐出口を配列してなるインクジェットプリントヘ
ッド（以下単にヘッドという）である。４はヘッド１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し、主走査
方向に延在する２本のガイド軸５Ａ，５Ｂに案内されな
がら行われる。６は不図示のインクタンクよりヘッド１
にインクを供給するためのインク供給チューブ、７はヘ
ッド１と一体に設けられるヘッド駆動回路へ不図示の本
体装置制御部からプリントデータ（画像信号）に基づく
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
ような部材によって構成されている。

【００２２】また、キャリッジ４は、ガイド軸５Ａ，５
Ｂと平行に調整されキャリッジ４を移動させるためのベ
ルト（不図示）の一部と接続しており、このベルトが不
図示のキャリッジモータ（主走査モータ）によって駆動
されることにより主走査方向に移動可能となる。そし
て、ヘッド１は、キャリッジ４の移動にともない、吐出
口に対向するプリント媒体２の被プリント面にインク滴
を吐出してプリントを行うことが可能となる。３はその
長手方向がガイド軸５Ａ，５Ｂと平行に延在するローラ
状のプラテンであり、プリント媒体２（本明細書におい
ては、紙，プラスチックフィルム，布等、広くプリント
剤たるインク等の液体を受容可能なものを言うものとす
る。）の被プリント面を規制すると共に、プリント媒体
２を副走査（以下、「紙送り」とも言う）するのに用い
られる。

【００２３】本例装置を用い、３滴のインクで７階調
（従来例では、４階調が限界である）のプリントを行う
方法について説明する。ここでは１画素当たりのインク
滴数を０から３の範囲（１画素当たりのインク打ち込み
量：０から３０ｎｇ／ｄｏｔ（ナノグラム／ドット）の
範囲）で変化させて、各インク滴の着弾位置をスキャン
毎に各ノズルの階調信号に基づいて決定し、各画素の階
調表現を行うものとする。

【００２４】図２は図１に示した装置構成に対する制御
系の構成例を示す。ここで、２２０は制御部であり、図
３および図１２に示した処理手順等に従って各部を制御
するマイクロコンピュータ形態のＣＰＵ２４０、その処
理手順に対応したプログラムその他の固定データを記憶
するＲＯＭ２５０、および所要の演算のためのワークエ
リアやプリントに係る画像データを展開するための領域
等を有するＲＡＭ等を有している。

【００２５】１７０５はヘッド１に配設されたプリント
素子（発熱素子など）を適切なタイミングにて駆動する
ためのヘッドドライバ、１７０６および１７０７は、そ
れぞれ、プリント媒体２を搬送するための駆動源たる搬
送モータ（副走査モータ）およびキャリッジ４を移動さ
せるための駆動源をなすキャリッジモータ（主走査モー
タ）を駆動するためのモータドライバである。１６００
は画像データの供給源をなす他、操作者がプリントモー
ド（高速モード，高精細モード等）その他のモードを適
宜設定する指令を入力するための操作部であり、これら
データや指令等はインタフェース１７００を介して制御
部２２０に供給される。

【００２６】図３は本例のプリント処理手順を示すフロ
ーチャート、図４はその手順を実行することによる画素
の形成態様を説明するための概念図、図５は打ち込むイ
ンク滴数によって形成されうる画素の種々の形態を説明
するための概念図である。まず、図４において模式的に
示すヘッド１は、９６個の吐出口が図の上下方向（副走
査方向）に並んでいる。便宜上吐出口番号を図の下から
上へ向かって＃１，＃２，…，＃９６とする。

【００２７】まず、ステップＳ０においてはプリントモ
ード（プリントの速度、精細度、プリント媒体の種類な
ど）に応じて階調数を設定する。この設定は、操作者の
指示に応じて行われるものでも良く、あるいはモード判
定（例えばプリント媒体の種類の判定）に応じて自動的
に行われるものでもよい。以下では１画素に対して打ち
込むインク滴数は３滴までに設定されるものとし、その
ような設定によって図５の破線で囲んだ部分に示すよう
な６種類の画素ドットが形成されるようにして７階調
（インク打ち込みを行わない画素を含む）が得られるよ
うにした場合について例示する。もっとも、ドットのず
らしを含む副走査量や主走査回数は、以下に限られるこ
となく所望の階調に応じて適宜設定できるものである。

【００２８】本例の第１スキャン（ステップＳ１）で
は、＃１から＃３２の吐出口のみを用いて主走査方向に
キャリッジを約４２３ｍｍ／ｓｅｃ（駆動周波数：６Ｋ
Ｈｚ，解像度：３６０ＤＰＩ）の速度で移動させつつプ
リント（以下「記録」とも言うが、本明細書において
「記録」とは単にプリント媒体上に何らかの有意の情報
を形成する場合のみならず、広くキャラクタ，画像その
他のものの形成、あるいはそれらの構成要素となる単位
ドット等のプリント媒体上への付与を言うものとす
る。）を行う。この結果、図４の（ａ）のようにプリン
ト媒体の上からＮｏ．１からＮｏ．３２の画素位置に対
し画像信号に基づいて０滴または１滴のインクが打ち込
まれることになる。

【００２９】次にプリント媒体を３２画素分上（矢印で
示す副走査方向）へ送り（ステップＳ３）、＃１から＃
６４の吐出口を用いてプリント動作を行う（ステップＳ
５）。この結果、図４の（ｂ）のように＃３３から＃６
４の吐出口は前回＃１から＃３２の吐出口で記録したＮ
ｏ．１からＮｏ．３２の画素位置の部分を記録し、＃１
から＃３２の吐出口は新たにＮｏ．３３からＮｏ．６４
の画素位置を記録することになる。従って、Ｎｏ．１か
らＮｏ．３２の画素位置に対しては１画素当たり０から
２の滴数のインクが打ち込まれることになる。

【００３０】次にプリント媒体を１／３画素分上（副走
査方向）へ送り（ステップＳ７）、同様に＃１から＃６
４の吐出口を用いて記録を行う（ステップＳ９）。この
結果、図４の（ｃ）のように＃３３から＃６４の吐出口
は前回＃１から＃３２の吐出口で記録したＮｏ．１から
Ｎｏ．３２の画素位置の部分を記録し、＃１から＃３２
の吐出口は新たに＃３３から＃６４の画素位置を記録す
ることになる。従って、Ｎｏ．１からＮｏ．３２の画素
位置に対して１画素当たり０から２のインク滴数を用い
るのみで、１／３画素分のずらしを行ったことにより３
つの異なる画素ドットが形成されることになる。

【００３１】次に、プリント媒体を再び３１＋２／３画
素分上方へ送り（ステップＳ１１）、＃１から＃９６の
吐出口を用いてプリント動作を行う（ステップＳ１
３）。すると、図４の（ｄ）に示すように、＃６５から
＃９６の吐出口は前回＃３３から＃６４の吐出口で記録
したＮｏ．１からＮｏ．３２の画素位置を記録し、＃３
３から＃６４の吐出口は新たにＮｏ．３３からＮｏ．６
４の画素位置を記録し、＃１から＃３２の吐出口は新た
にＮｏ．６５からＮｏ．９６の画素位置を記録する。従
って、Ｎｏ．１からＮｏ．３２の画素位置に対しては１
画素当たり０から３のインク滴数を用いるのみで、ずら
しによって形成されるものも含めて４つの異なる画素ド
ットが形成されることになる。

【００３２】次に、図４の（ｅ）に示すように、プリン
ト媒体を２／３画素分上（副走査方向）へ送り（ステッ
プＳ１５）、同様に＃１から＃９６の吐出口を用いてプ
リント動作を行う（ステップＳ１７）。この結果、Ｎ
ｏ．１からＮｏ．３２の画素位置に対して１画素当たり
０から３のインク滴数を用いるのみで、ずらし分も含め
て６つの異なるドットが形成されることになる。次に、
プリント媒体を３１＋１／３画素分上方へ送り、６回目
以降も上記と同様の手順を繰り返すと、１画素当たり０
ないし３のインク滴を用いるのみで全面にわたって７階
調の画像が得られる。なお、画像最下端では、最上端部
での画像形成開始時とは逆に、１走査毎に下方から３２
吐出口づつ順次プリント動作を止めてゆけばよい。

【００３３】ここで、ずらし量や送りの態様については
以上に限られず適宜設定できるのはもちろんである。例
えば、副走査に関して、ステップＳ１１を「３１＋１／
３画素分の副走査」、ステップＳ１５を「１／３画素分
の副走査」とするように変更してもよい。

【００３４】以上の記録方法を用いて種々の画像を記録
したところ、図５に示すように、１画素をずらしを行わ
ずにマルチドットで形成する従来例（１滴当たりのイン
ク量を変調しない限り、インク滴数＋１の階調を得るの
が限度である。）の画像に比べて、種々のドットを形成
可能となり、階調数が増すことから従来の単純なマルチ
パス記録方式に比して、スジやムラのが発生がなく極め
て高精細な画像が得られた。

【００３５】また、インク滴数を大幅に増減させずによ
り多階調を表現できる（階調表現の幅が拡大する）こと
から、種々モードに応じて適切な階調表現を選択するこ
とも容易となる。すなわち、１画素の形成に際して打ち
込むインク滴数を変えること、あるいはまたずらし量を
適切に変化させることで、図５に示すように階調数を増
減することができる。また、副走査を行うための手段
（モータ等）やデータの展開を行う手段等を適切に構成
することによって、最適なずらし制御ないしは階調数を
設定できる。

【００３６】次に、本例での駆動および制御方法につい
て詳しく説明する。

【００３７】本例においては、ヘッドを構成するプリン
ト素子たる吐出口の内方の液路に対応して設けられた電
気熱変換素子（ヒータ）の駆動には、図６に示したよう
な分割パルス幅変調駆動法を用いている。この図におい
て、ＶOPは駆動電圧、Ｐ1 はプレヒートパルス幅、Ｐ2
はインターバルタイム、Ｐ3 はメインヒートパルス幅を
示している。Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 はＰ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 を決
めるための時間を示している。電圧ＶOPは熱エネルギー
を発生するために必要な電気的エネルギーの指標であり
電気熱変換素子（以下、吐出ヒータともいう）の面積，
抵抗値，膜構造やプリントヘッドの吐出口、インク路構
造によって定まるものである。

【００３８】パルス幅変調駆動法は、Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3
の順にパルスを与える。Ｐ1 はプレヒートパルスの幅を
示し、主にノズル内のインク温度分布，粘度分布を制御
する。プリントヘッドの温度センサを利用した温度検知
に応じて、この幅Ｐ1 （Ｐ2，Ｐ3 も同時に制御する）
が制御される。この時吐出ヒータが熱エネルギーを加え
すぎてインクにプレ発泡，バブルスルー現象が発生しな
いような幅とする。インターバルタイムＰ2 は、プレヒ
ートパルスとメインヒートパルスが相互干渉しないよう
に一定時間の間隔を設けるため、および吐出口内インク
の温度分布を制御，均一化する働きがある。メインヒー
トパルスはその幅Ｐ3 により吐出ヒータ上に発泡現象を
発生させ吐出口よりインク滴を吐出させる。これらのパ
ルス幅は、吐出ヒータの面積，抵抗値，膜構造やヘッド
の吐出口，インク路構造さらにはインク物性によって定
めることができる。

【００３９】而して本例では図７に示すような構造のヘ
ッドを用いている。

【００４０】図７において、２１はＡｌ等の基板であ
り、電気配線パターンおよび吐出ヒータ１１等が形成さ
れた所謂ヒータボード１９を担持している。２２はヒー
タボード１９に接合された天板であり、吐出ヒータ１１
に対応して設けられた液路１３、その液路１３の一端に
連通してインクを供給する共通液室１５、およびプリン
ト媒体に対向する面に液路１３の他端を開口させるため
の吐出口１７等を有している。而して吐出ヒータ１１上
での発泡に応じてインクは吐出口１７よりｂ方向（本例
では液路１３の軸線に対し所定の角度θをもつように構
成されている）に吐出され、これに応じて矢印ａのよう
に共通液室１５から液路１３内にインクがリフィルされ
る。

【００４１】かかるヘッドは、ヘッド温度ＴH ＝２５．
０（℃）の環境でＶop＝１５．０（Ｖ）のときにＰ１
＝１．０（μｓｅｃ）、Ｐ２＝４．０（μｓｅｃ）、Ｐ
３＝２．０（μｓｅｃ）のパルスを与えると最適な駆動
条件となり、安定したインク吐出状態が得られるように
している。このときの吐出特性は、インク吐出量ＶD＝
１０．０（ｎｇ／ｄｏｔ）、吐出速度Ｖ＝１５．０±
０．２（ｍ／ｓｅｃ）であった。ちなみに、一画素当た
りの最大インク打ち込み量は３滴（約３０ｎｇ／ｄｏ
ｔ）、ヘッドの最大駆動周波数はｆｒ＝１０．０ＫＨｚ
であり、３６０ｄｐｉの解像度をもち、９６個の吐出口
を６つのブロックに分割して第１ブロックから順次駆動
している。

【００４２】すなわち第１ブロックは＃１，＃２，＃３，…＃１６第２ブロックは＃１７，＃１８，＃１９，…＃３２・・・・・・第６ブロックは＃８１，＃８２，＃８３，…＃９６のように吐出口を割り振り、第１ブロック、第２ブロッ
ク、…第６ブロックの順で順次駆動している。

【００４３】次に、まずプレヒートパルスＰ１（インタ
ーバルＰ2 についても同様に制御可能である）を用いた
吐出量制御方法について詳細に述べる。なお以下では簡
単のため、Ｐ１を直線的に変化させる場合について説明
する。

【００４４】ヘッド温度（ＴH ）一定の条件でプレヒー
トパルスＰ１と吐出量：ＶD との関係は、図８に示すよ
うにＰ1 のパルス幅の増加に対してＰ1LMTまでは直線的
（但し、ヘッドの設計やＰ3 の設定によってはこの限り
ではなく、非線形の場合もある）に増加し、それ以後は
プレ発泡（または、発泡した泡がインクのメニスカスを
突き破って大気に連通してしまい、次の発泡が行えなく
なる所謂バブルスルー現象）によりメインヒートパルス
Ｐ3 の発泡が乱されて、Ｐ1MAXを過ぎると吐出量が減少
する傾向を示す。

【００４５】従って、プリントモード（例えば高速モー
ドや高精細モード）に応じてプリント動作開始前におけ
るＰ1 の値を設定する（プリント動作中は、温度に応じ
たフィードバック制御を行う）ことで吐出量を変化させ
ることが可能となる。

【００４６】プレヒートパルスＰ1 が一定の条件でヘッ
ド温度ＴH （環境温度）と吐出量ＶD との関係は、図９
に示すようにヘッド温度ＴH の増加に対して直線的に増
加する傾向を示す（インクの粘度特性と深い関係があ
る）。それぞれの直線性を示す領域の係数は、吐出量のプレヒートパルス依存係数：KP＝ΔVDP/ΔP1(n
g/μs・dot) 吐出量のヘッド温度依存係数：KTH ＝ΔVDT/ΔTH(ng/C・
dot) のように決まる。

【００４７】図７に示すヘッド構造のものでは、ＫP ＝
１．５（ｎｇ／μｓｅｃ・ｄｏｔ）、ＫTH＝０．０５
（ｎｇ／ｄｅｇ・ｄｏｔ）であった。

【００４８】これらのふたつの関係を以下に説明するよ
うに有効に利用すると、図１０に示すように、ヘッド温
度が環境温度の変動や印字による自己昇温による変動な
ど様々な要因によって変化してもヘッドのインク吐出量
を常に一定に保てる吐出量制御方法が可能となる。

【００４９】吐出量制御は以下の３つの条件で構成して
いる。

【００５０】（１）ＴH ≦Ｔ0 低温時の吐出量補償をヘッドのサブヒーター（図１２に
ついて後述する）による温度調整および短パルス加熱で
行う。

【００５１】（２）Ｔ0 ＜ＴH ≦ＴL 分割パルス幅変調法（ＰＷＭ）による吐出量制御で行
う。

【００５２】（３）ＴL ＜ＴH （＜ＴC ＝加熱型インク
ジェットの発泡限界温度）シングルパルス変調法（Ｐ1 ＝ＰＷＭ）による制御で行
う。

【００５３】（１）の状態は、図１０の温調領域で主に
低温環境での吐出量を確保するためのもので、ヘッド温
度ＴH ＝２５．０℃以下のときでヘッド温度ＴH を温調
温度Ｔ0 ＝２５．０（℃）に一定に保つことでＴH ＝Ｔ
0 の時の吐出量ＶD0＝５．０（ｎｇ／ｄｏｔ）を得てい
る。Ｔ0 を２５．０℃としているのは温調によるインク
増粘やインク溶剤の蒸発によるインク固着、あるいは温
調リップルなどによる弊害を極力なくすためである。こ
のときの各パルス幅は、（Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 ）＝（１．
０，４．０，２．０）（μｓｅｃ）である。なおサブヒ
ートおよび短パルス加熱による温調のための制御方法は
後で詳しく説明する。

【００５４】（２）の状態は、図１０の分割パルスＰＷ
Ｍ領域でヘッド温度ＴH が２６．０℃〜５６．０℃の間
で行われており、プリント動作による自己昇温や環境温
度の変化を各ブロック毎に配置した温度センサが温度検
知し、各ブロック毎に独立に図１１に示すテーブル条件
に従って２．０℃毎にプレヒートパルス幅Ｐ1 を変化さ
せる。

【００５５】この制御は図１２に示すシーケンスに従
う。なお上記温度検知のための温度センサは上記ブロッ
ク毎に設けてもよく、この場合、より正確な制御を行う
ことができる。

【００５６】このシーケンスでは、ステップＳ８１での
ヘッド温度の誤検知を防ぎ、より正確な温度検知を行う
ためにステップＳ８２で過去３回の温度（Ｔn-3 ，Ｔn-
2 ，Ｔn-1 ）と新しく検知した温度Ｔn を加えて平均し
た温度をヘッド温度Ｔn ＝（Ｔn-3 ＋Ｔn-2 ＋Ｔn-1 ＋
Ｔn ）／４として使用する。次のステップＳ８３では、
前回の平均値Ｔn-1 と今回測定したヘッド温度Ｔn との
差を所定値ΔＴと比較判断し、その差と所定値ΔＴとの
関係が、（１）｜Ｔn −Ｔn-1 ｜≦ΔＴの場合は、温度
変化が±ΔＴ℃以内の変化で１テーブルの範囲内なの
で、Ｐ1 のパルス幅は変えない（ステップＳ８５）。

【００５７】（２）Ｔn −Ｔn-1 ＞ΔＴの場合は、温度
変化が高温側にシフトしているのでテーブルを１つ下げ
てＰ1 のパルス幅を狭くする（ステップＳ８６）。

【００５８】（３）Ｔn −Ｔn-1 ＜−ΔＴの場合は、温
度変化が低温側にシフトしているのでテーブルを１つ上
げてＰ1 のパルス幅を広くする（ステップＳ８４）。

【００５９】ここで、テーブルは１つの変化しか許容せ
ず、すなわちテーブルジャンプを禁止している。

【００６０】以上のようにテーブルを変えながら制御を
行うが、プリント動作中に１つのテーブルを変化させる
のに要する時間（フィードバックタイム）はＴF ＝５ｍ
ｓｅｃ毎である。従って、例えば１回の主走査（スキャ
ン）に要する時間を約３００ｍｓｅｃとすれば、この間
に約６０回のテーブル変更を各ブロック毎に独立に行う
ことが可能であるため、最高でΔＴUP＝３０．０度の昇
温やヘッド内温度分布の発生にも対処可能となってお
り、濃度変化の発生の低減に有効である。

【００６１】温度検知に４回平均を用いているのは、セ
ンサのノイズや他のブロックとの干渉等による誤検知を
防ぎフィードバックをなめらかに行うとともに、制御に
よる濃度変動を必要最低限にし、シリアルプリント方式
による繋ぎでの濃度変化（繋ぎムラ）を目だたなくする
ためである。

【００６２】この吐出量制御方法を用いると、上記の温
度範囲で普通紙の目標吐出量ＶD0＝１０．０（ｎｇ／ｄ
ｏｔ）に対して±０．２（ｎｇ／ｄｏｔ）の範囲内で制
御が可能となる。従って、最大インク打ち込み時でも、
ＶD0＝３０．０（ｎｇ／ｄｏｔ）に対して±０．６（ｎ
ｇ／ｄｏｔ）の範囲内で制御が可能となる。この範囲内
での吐出量変動に収まると、１枚の用紙を記録中に発生
する濃度変動は、１００％デューティー記録のような場
合でも±０．０５程度に抑えられ、シリアルプリント方
式に顕著な濃度ムラの発生，繋ぎスジは問題とならな
い。

【００６３】なお、温度検知の平均回数を増加すれば耐
ノイズ性等が向上し、よりなめらかな温度変化とするこ
とができるが、逆にリアルタイムでの制御では検知精度
が損なわれ正確な制御ができなくなる。また、温度検知
の平均回数を減らすと、耐ノイズ性等が劣化し急激な変
化が発生しうるが、逆にリアルタイムでの制御では検知
精度が高まり正確な制御が可能となる。従って、それら
を考慮し、適切な回数の温度検知が行われるようにすれ
ばよい。

【００６４】次に、前記３）に示す制御は、駆動パルス
をシングルパルスとし、このパルス幅変調による自己昇
温抑制制御を行う。これにより、プリント動作による発
熱量を極力低減することができる。この制御領域はヘッ
ド温度ＴH ＝５６．０℃以上の場合を想定しており、こ
の温度は、例えば１００％デューティーで連続して記録
すると瞬間的には到達する温度であるが、ヘッド温度全
体（Ａ1 基板ベース温度）が常時この温度にならないよ
うにヘッド構造の設計およびヘッド駆動条件を設定して
いる。万一、この状態が連続して発生するような場合に
は高温異常状態と判断し吐出口からのインク吸引や駆動
停止等を含む公知の技術を利用して高温異常動作処理を
行うことで対処する。

【００６５】以上の１）に示す領域の制御シーケンスに
ついて以下に説明する。本実施例では、プリントヘッド
基板の吐出口側の左右に配設されるサブヒータとそのご
く近傍にそれぞれ配置されるセンサとを用いて制御を行
う。

【００６６】図１３に、温度センサ、サブヒータおよび
吐出用ヒータの位置関係を示す。

【００６７】温度の検知は、上記のパルス幅変調方式と
同様に４回の平均値を用いる。このとき、ヘッド温度Ｔ
H は温度センサ２０Ａ，２０Ｂ、または、各ブロック毎
に一対ずつそれぞれの近傍に配置した温度センサ（例え
ばＡｌ等金属層の配線パターンとして、成膜工程による
ヒータボードの製造時に同時に形成することができる）
により検知した温度ＴL とＴR との平均値（ＴH ＝（Ｔ
L ＋ＴR ）／２）を用いる。この検知温度に応じてサブ
ヒータ３０Ａ，３０Ｂに、吐出ヒータの場合と等しい電
圧ＶOPを加えると同時に、目標温度に到達するまで吐出
ヒータに吐出しない程度の幅の短いパルスを連続的に与
え短時間で温度制御を行う。本実施例での短パルス加熱
条件は、駆動周波数：ｆ＝２０（ＫＨｚ）、駆動電圧：
ＶOP＝１５．０（Ｖ）、パルス幅：ＰW ＝０．５（μｓ
ｅｃ）の条件で行い、目標温度に到達した後は、サブヒ
ータによる温調のみに切り替える。これは、短パルスに
よる吐出ヒータの劣化を抑制するためである。サブヒー
タによる制御方法は、基本的には、オン／オフ方式であ
る。つまり、目標温度Ｔ0 ＝２５．０℃に到達するまで
は最大電力（左右各１．２Ｗ）を投入し、目標温度に到
達すると電流を切り、下がると電流を流す方式である。
この制御の周期は４０ｍｓｅｃである。このタイミング
を長くするとリップルの幅が大きくなり温度変化の周期
が延びる。また、このタイミングを短くするとリップル
の幅が小さくなり上記周期は短くなる。この方式によっ
て目標温度での温調リップル幅は約２℃であるが、４回
平均による温度検知を用いているため温調リップルによ
る吐出量制御への影響はほとんどない。必要があればＰ
ＩＤ制御などの高価な制御方法を用いても良い。

【００６８】上記図１０に示す温度制御方法を本例のモ
ノクロ記録のインクジェットプリンタにより記録した普
通紙上の画像濃度（０から１６の各階調に対する反射濃
度ＯＤ）と各環境（低温低湿：（５℃／１０％）から高
温高湿：（３５℃／９０％））におけるページ内の濃度
変化（記録デューティー変化を含む）はほとんど発生し
ない。ちなみに、インクの染料濃度は３．５％である。

【００６９】本例で用いた階調記録の濃度記録特性を図
１４に示す。本例を用いれば上記の説明からも明らかな
通りに、環境温度や、印字昇温による濃度変化（ページ
内のどこでも画像信号に応じた一定した濃度）が極めて
少なく、従来で形成可能なドットに加え、さらに多数の
ＯＤ値をもつドットが形成可能となるので、階調再現性
（環境温度によらない）のある、スジ・ムラの無い画像
が得られることが分かる。

【００７０】（第２例）図１５は本発明の第２例で用い
る高速フルカラープリンターの構成の一例である。図示
のプリンタは、ブラック、シアン、マゼンタおよびイエ
ローの４色のインクに対応して設けられたヘッドＢｋ
１、Ｃ１、Ｍ１およびＹ１を用いており、各ヘッドは吐
出口を下向きにした状態でキャリッジ５０２に搭載さ
れ、駆動ベルト５５２による駆動力の伝達の下、ガイド
レール５１１に沿って往復走査される。一方、プリント
媒体ＰはヘッドＢＫ１〜Ｙ１によるプリント領域の前後
に各一対設けられた搬送ローラ５１５，５１６および５
１７，５１８により挟持搬送される。なお、ヘッドの走
査方向上プリント領域外には、公知の回復手段が設けら
れている。この回復手段は、ヘッドの吐出口が設けられ
た面を清掃するための手段としての吸収体４０１および
ワイピングブレード４０２，４０３と、各ヘッドに対し
てキャッピングを行うキャップ３００と、当該キャッピ
ング時に適宜のタイミングで負圧を作用し、吐出口より
インクを吸引してインクのリフレッシュを行わせるため
のポンプ５００とを有している。

【００７１】本装置を用いてコート紙に４色（Ｂｋ，
Ｃ，Ｍ，Ｙ）の各色４階調のフルカラー記録を行う方法
に関して詳しく説明する。図示プリンタでは、キャリッ
ジが図の右側から左側に走査されるときに各ヘッドが駆
動されるようにしており、従って１回のスキャンにおけ
る色のプリント順序はＢｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの順であるが、
本例では３回のスキャンによって１画素を形成するよう
にしているので、画素の形成に関して言えば、インクの
着弾順序は画像信号とインク滴数の階調データによる振
り分けに従うためにこの限りではない。

【００７２】また、本例ではプリント媒体Ｐとして所謂
コート氏を用いており、そのコート紙上に階調を表すた
めに１画素当たりの各色インク滴数を０から２の範囲
（１画素・１色当たりのインク打ち込み量を８から１６
（ｎｇ／ｄｏｔ）の範囲とする。但し、最大インク打ち
込み量は１画素当たり４３（ｎｇ／ｄｏｔ）で、約２．
７色相当に抑えるよう、画像処理で対処するようにして
いる。）で変化させてプリントを行う。

【００７３】図１６は本例のプリント方法を説明するた
めの概念図である。Ｈはヘッドを模式的に表したもので
あり、５１２個の吐出口が図の上下方向に並んでいる。
便宜上ノズル番号を図の下から上へ向かって＃１，＃
２，…，＃５１２とする。

【００７４】まず、第１スキャンでは、＃１から＃２５
６の吐出口のみを用いて主走査方向にキャリッジを約４
２３ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動させつつ記録を行う（こ
のときの主走査方向のヘッド駆動・制御の様子は、以下
の駆動の説明で詳しく述べる）。ここでは簡単のため１
色についての説明を行うに、図１６に示すようにように
第１スキャンではプリント媒体の上に駆動パターン
（Ａ）で、Ｎｏ１から２５６の画素位置が画像信号に基
づいて０または１のインク滴で記録されることになる。
次にプリント媒体を２５６画素分上（副走査方向：矢印
方向）へ送り、第２スキャンとして、駆動パターン
（Ｂ）で＃１から＃５１２の吐出口を用いてプリント動
作を行う。この結果、＃２５７から＃５１２の吐出口は
前回＃１から２５６の吐出口で記録したＮｏ．１からＮ
ｏ．２５６の画素位置の部分を記録し、＃１から２５６
の吐出口は新たにＮｏ．２５７からＮｏ．５１２の画素
位置を記録することになる。従って、Ｎｏ．１からＮ
ｏ．２５６の画素は１画素当たり０から２のインク滴数
で記録されることになる。

【００７５】次に、紙を再び半画素分上方へ送り、第３
スキャンでは駆動パターン（Ａ）で＃１から５１２の吐
出口を用いて記録を行う。

【００７６】上記と同様にプリント動作を順次繰り返す
と、３回目のプリント動作が終了したときには、Ｎｏ．
１からＮｏ．２５６の画素は０から２滴のインクで記録
されたことになり、４階調の記録が得られる。４回目以
降も上記と同様にプリント動作を繰り返すと、全面にわ
たって４階調の画像が得られる。なお、画像最上端部で
のプリント開始時とは逆に、画像最下端では１走査毎に
下方から２５６吐出口づつ順次プリント動作を止めてゆ
き、画像端を形成すればよい。

【００７７】図１６に示したように、本例では吐出口の
駆動パターンを選定して、副走査方向のみならず主走査
方向でもずらしのある画素ドットが形成されるようにし
ている。

【００７８】図１７はその主走査方向での制御の概要を
示しており、本例では、主走査（駆動パターン方法や吐
出タイミングなど）と副走査（紙送り量）とを同時に制
御してドットの着弾位置が１画素中で階調が最適（ドッ
ト濃度とドット直径）となるように制御されるずらし方
法を採用している。また、主走査方向と副走査方向との
いずれか一方のみのずらし制御では、ドット径の拡大に
限界があるために濃度範囲がやや低下する傾向がある。

【００７９】図１８（ａ），（ｂ）及び（ｃ）はずらし
量と濃度とインク打ち込み数との関係を示す。この図１
８のグラフから明らかなように、ずらし量が多ければ濃
度の向上に資することになるが、逆にずらしすぎると罫
線や文字品位に乱れが生じるし、縦横の比のバランスが
崩れて円や斜線をプリントする際に悪影響がでることが
わかっている。従って、ずらし量の大きさは、解像度の
約２／３以下、好ましくは１／２以内にすることが上記
問題を発生させない上で望ましい。

【００８０】このようにして得られた画像の、例えばＮ
ｏ．１の画素に着目してみると、この画素は吐出口＃
１，２５７の合計２吐出口からそれぞれ吐出する０また
は１のインク滴（最大で２滴）で形成されるため、各吐
出口のインク滴容量のばらつきが平均化され、スジやム
ラの目立たない画像が得られることになる。なお以上で
は１色について説明したが、他の色についても同様に制
御すればよく、全色のプリントによってフルカラー画像
が形成される。

【００８１】以上の記録方法を用いて種々の画像を記録
したところ、１画素を同一吐出口の同一位置から吐出さ
れる複数インク滴で記録したもの（従来のマルチパス記
録方式によるもの）に比べ、スジ・ムラがなく極めて高
精細な画像が得られた。

【００８２】この第２例は、吐出口数が多いことに起因
した電圧降下やクロストークの低減を図るべく、分散ブ
ロック駆動方式（後に詳述する）を用いており、複数の
温度センサによるフィードバック制御方式では吐出量安
定化が困難である。従って、吐出口配列方向のヘッド温
度分布を有効に低減するのが強く望ましい。

【００８３】本例においても、ヘッド駆動には第１例と
同様図６に示したような分割パルス幅変調駆動法を用い
ている。而して、Ｐ1 による吐出量制御に関しては第１
例と同様なのでここでの説明は省く。

【００８４】本例では図１９（Ａ）〜（Ｃ）に示すよう
な構造のヘッドを用いている。

【００８５】図１９において、１２１はＡｌ等の基板で
あり、電気配線パターンおよび吐出ヒータ１１１等が形
成された所謂ヒータボード１１９を担持している。１２
２はヒータボード１１９に接合された天板であり、吐出
ヒータ１１１に対応して設けられた液路１１３、その液
路１１３の一端に連通してインクを供給する共通液室１
１５、およびプリント媒体に対向する面に液路１１３の
他端の開口をなす吐出口１１７等を有している。而して
吐出ヒータ１１１上での発泡に応じてインクは吐出口１
１７より吐出され、これに応じて共通液室１１５から液
路１１３内にインクがリフィルされる。

【００８６】かかるヘッド構造では、ヘッド温度ＴH ＝
３５．０（℃）の環境でＶop＝２０．０（Ｖ）の時にＰ
1 ＝１．０（μｓｅｃ）、Ｐ2 ＝４．０（μｓｅｃ）、
Ｐ3＝２．０（μｓｅｃ）のパルスを与えると最適な駆
動条件となり安定したインク吐出状態が得られる。この
時の吐出特性は、インク吐出量ＶD ＝８．０（ｎｇ／ｄ
ｏｔ）、吐出速度Ｖ＝１４．０±０．２（ｍ／ｓｅｃ）
であった。ちなみに、一画素当たりの最大インク打ち込
み量は、４滴で約３２（ｎｇ／ｄｏｔ）、ヘッドの最大
駆動周波数はｆｒ＝１０．０ＫＨｚであり、６００ｄｐ
ｉの解像度をもち、５１２個の吐出口を８ブロック（１
Ｂ〜８Ｂ；１ブロック＝６４セグメント）に分散分割し
て以下の順序で順次駆動している。

【００８７】すなわち第１ブロックは＃１，＃９，＃１７，…，＃４８９，＃４９７，＃５０５第２ブロックは＃２，＃１０，＃１８，…，＃４９０，＃４９８，＃５０６・・・・・・第８ブロックは＃８，＃１６，＃２４，…，＃４９６，＃５０４，＃５１２のように割り振り、ブロックの駆動順序を１Ｂ，４Ｂ，
７Ｂ，２Ｂ、５Ｂ、８Ｂ、３Ｂ、６Ｂとして分散駆動し
ている。駆動の状態は図１７に示した通りである。

【００８８】次に、まずプレヒートパルス：Ｐ1 を用い
たヘッド内温度分布制御方法について詳細に述べる。

【００８９】上記第１例では、画像信号のこない吐出口
に関しては全てのパルスを与えないように制御（Ｐ1 ，
Ｐ3 ＝０（μｓｅｃ））していたが、本例では、画像信
号のこない吐出口に関しても吐出が生じない程度のパル
スを与え続け、（１）画像信号がある場合は、通常のパルスを与える。

【００９０】パルス条件：Ｐ1 （ＰＷＭ）／Ｐ2 ／Ｐ3 （２）画像信号の無い場合は、Ｐ1 （Ｐ3 ＝０：メイン
パルスを与えないで、発泡または吐出を起こさないよう
に制御する。）のみを与える。

【００９１】ように制御を行う。

【００９２】（２）の状態では、画像信号の無いところ
ではＰ1 のみのシングルパルスのパルス幅変調（画像信
号のある吐出口と同じパルス幅Ｐ1 （ＰＷＭ）を加え
る）による単パルス加熱と同様の加熱制御を行う領域で
あり、画像信号のある吐出口または吐出口群と、画像信
号の無い吐出口または吐出口群との温度差をできるだけ
少なくするように制御するものである。また、プレヒー
トパルス幅Ｐ1 による加熱での発熱量を極力低減するよ
う、画像信号の発生している吐出口と同様にヘッド温度
に応じてＰ1 をＰＷＭ制御するように工夫してある。

【００９３】ここで、本実施例に用いたシーケンスにつ
いて詳しく述べる。

【００９４】本例では、図１３に示したようなヒータボ
ード上に位置した左右の温度センサ２０Ａおよび２０Ｂ
を用い、図１２に示したとほぼ同様の手順にて吐出量制
御を行っている。また、温度の検知は、上記の吐出量制
御方式と同様で４回の平均値を用いる。

【００９５】すなわち、ヘッド温度ＴH は左右に配置さ
れたセンサから１０（ｍｓ）毎に検知した温度ＴHL，Ｔ
HRを読みとりこれらの平均値（ＴH ＝（ＴHL＋ＴHR）／
２）を算出する。次に、過去３回の温度（Ｔn-3 ，Ｔn-
2 ，Ｔn-1 ）と新しく検知した温度Ｔn を加えて平均し
た温度をヘッド温度Ｔn ＝（Ｔn-3 ＋Ｔn-2 ＋Ｔn-1＋
Ｔn ）／４として用いる。さらに、この値Ｔn に基づき
図１１と同様なテーブルを参照してパルス幅Ｐ1 を定め
る。

【００９６】次に、各吐出口の吐出信号の有無を判定し
てから、吐出信号の有る吐出口については通常の分割パ
ルスＰ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 を与え、吐出信号の無い吐出口に
ついてはプレヒートパルスＰ1 のみを与える。

【００９７】上記シーケンス中に１つのテーブルを変化
させるのに要する時間（フィードバックタイム）はＴF
＝１０ｍｓｅｃである。従って、１ラインのスキャンに
要する時間が約５００ｍｓｅｃであれば、この間に約５
０回のテーブル変更が各ブロック毎に独立に可能とな
り、最大で３０．０ｄｅｇの昇温に対応して濃度変化の
発生を低減することができる。

【００９８】（第３例）本発明の実施の形態の第３例と
して、基本的に図１５に示したと同様の装置を用い、大
小２段階にインク吐出量を制御する方式を組み合わせ、
コート紙に４色（Ｂｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の各色最大９階調
の高階調フルカラープリントを行う場合について説明す
る。本例でも１回のスキャンにおける色のプリント順序
はＢｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの順であるが、本例では最大５回の
スキャンによって１画素を形成するようにしているの
で、画素の形成に関して言えば、インクの着弾順序は画
像信号とインク滴数の階調データによる振り分けに従う
ためにこの限りではない。なお、吐出量変調は、大吐出
量が１０（ｎｇ／ｄｏｔ）、小吐出量が５（ｎｇ／ｄｏ
ｔ）となるように制御されるものとする。

【００９９】インク滴を４滴として９階調（従来例では
５階調が限度である）の記録を行う本例方法について説
明をするに、１画素当たりの各色インク滴数を０から４
の範囲（１画素・１色当たりのインク打ち込み量は０か
ら３０（ｎｇ／ｄｏｔ）の範囲とする。但し、最大イン
ク打ち込み量は１画素当たり８１（ｎｇ／ｄｏｔ）で、
約２．７色相当に抑えるように画像処理で対処するよう
にしている。）で変化させて、各インク滴の着弾位置と
吐出量制御との組み合わせをスキャン毎に各吐出口の階
調信号に基づいて決定して、各画素の階調表現を行う。

【０１００】図２０は本例の記録動作を説明するための
概念図である。Ｈはプリントヘッドを模式的に表したも
のであり、９６個の吐出口が図の上下方向に並んでい
る。便宜上吐出口番号を図の下から上へ向かって＃１，
＃２，…，＃９６とする。

【０１０１】まず、第１回目のスキャンでは、＃１から
＃３２の吐出口のみを用いて主走査方向にキャリッジを
約４２３ｍｍ／ｓｅｃ（駆動周波数：１０（ＫＨｚ），
解像度：６００ｄｐｉ）の速度で移動させつつプリント
動作を行う（このときの主走査方向のヘッド駆動・制御
の様子は、駆動の説明で詳しく述べる）。この結果、図
２０の（ａ）のようにプリント媒体の上からＮｏ１から
Ｎｏ３２の画素位置が画像信号に基づいて０または１の
インク滴で記録されることになる。

【０１０２】次にプリント媒体を３２画素分上（副走査
方向：矢印方向）へ送り、＃１から＃６４の吐出口を用
いてプリント動作を行う。この結果、図２０の（ｂ）の
ように＃３３から＃６４の吐出口は前回＃１から＃３２
の吐出口で記録したＮｏ１からＮｏ３２画素の部分を記
録し、＃１から＃３２の吐出口は新たにＮｏ３３からＮ
ｏ６４の画素位置を記録することになる。従って、Ｎｏ
１からＮｏ３２の画素位置は１画素当たり０から２のイ
ンク滴数で記録されることになる。

【０１０３】次にプリント媒体を半画素分上（副走査方
向：矢印方向）へ送り、同様に＃１から＃６４の吐出口
を用いてプリント動作を行う。この結果、図２０の
（ｃ）のように＃３３から＃６４の吐出口は前回＃１か
ら＃３２の吐出口で記録したＮｏ１からＮｏ３２画素の
部分を記録し、＃１から＃３２の吐出口は新たにＮｏ３
３からＮｏ６４の画素を記録することになる。従って、
Ｎｏ１からＮｏ３２の画素は１画素当たり０から２のイ
ンク滴数でずらしによって形成したものも含めて３つの
異なる画素ドットが形成され、記録されることになる。

【０１０４】次に、紙を再び３１．５画素分上方へ送り
＃１から＃９６の吐出口を用いてプリント動作を行う。
すると、図２０の（ｄ）に示すように＃６５から＃９６
の吐出口は前回＃３３から＃６４の吐出口で記録したＮ
ｏ１からＮｏ３２画素の部分を記録し、＃３３から＃６
４の吐出口は新たにＮｏ３３からＮｏ６４の画素を記録
し、＃１から＃３２の吐出口は新たにＮｏ６５からＮｏ
９６の画素を記録する。従って、１からＮｏ３２の画素
は１画素当たり０から３のインク滴数でずらし分も含め
て４つの異なる画素ドットが形成され、記録されること
になる。

【０１０５】更に、次にプリント媒体を半画素分上（副
走査方向：矢印方向）へ送り、同様に＃１から＃９６の
吐出口を用いてプリント動作を行う。この結果、Ｎｏ１
からＮｏ３２の画素位置は１画素当たり０から３のイン
ク滴数でずらし分も含めて６つの異なるドットが形成さ
れ、記録されることになる。６回目以降も上記と同様に
プリント動作を繰り返すと、全面にわたって７階調の画
像が得られる。なお、プリント開始時とは逆に画像最下
端では１走査毎に下方から３２吐出口づつ順次プリント
動作を止めてゆき画像端を形成する。ドットのずらし方
法は第１例や第２例と同様に行えば良い。

【０１０６】次に吐出量の２段階変調方法について述べ
るに、本例では、吐出量を変調するために以下の制御を
行っている。

【０１０７】（１）大吐出量を得る場合ダブルパルスを用い、ヘッド温度ＴH ＝２５．０（℃）
の環境でＶop＝１５．０（Ｖ）の時にＰ1 ＝１．２（μ
ｓｅｃ）、Ｐ2 ＝４．０（μｓｅｃ）、Ｐ3 ＝２．０
（μｓｅｃ）のパルスを与えると最適な駆動条件とな
り、安定したインク吐出状態が得られる。このときの吐
出特性は、インク吐出量ＶD ＝１０．０（ｎｇ／ｄｏ
ｔ）、吐出速度Ｖ＝１５．０±０．２（ｍ／ｓｅｃ）で
あった。

【０１０８】（２）小吐出量を得る場合シングルパルスを用い、ヘッド温度ＴH ＝２５．０
（℃）の環境でＶop＝１５．０（Ｖ）の時にＰ1 ＝０．
０（μｓｅｃ）、Ｐ2 ＝０．０（μｓｅｃ）、Ｐ3＝
２．２（μｓｅｃ）のパルスを与えると最適な駆動条件
となり、安定したインク吐出状態が得られる。この時の
吐出特性は、インク吐出量ＶD ＝５．０（ｎｇ／ｄｏ
ｔ）、吐出速度Ｖ＝１０．０±０．２（ｍ／ｓｅｃ）で
あった。

【０１０９】この吐出量変調の方法は第１例で述べた吐
出量制御の原理を利用したもので、ダブルパルスを用い
るときにはプレヒートパルスＰ1 とインターバルパルス
Ｐ2とを最大限に利用して吐出量を最大にし、シングル
パルス時の吐出量の約２倍の吐出量が得られるようにし
いる。

【０１１０】ちなみに、１画素当たりの最大インク打ち
込み量は、４滴で約３０（ｎｇ／ｄｏｔ）、ヘッドの最
大駆動周波数はｆｒ＝１０．０ＫＨｚであり、６００ｄ
ｐｉの解像度をもち、９６吐出口を６ブロック（１Ｂ〜
６Ｂ）に分割して、第１ブロック（１Ｂ）から順次駆動
している。すなわち第１ブロックは＃１，＃２，＃３，…，＃１６第２ブロックは＃１７，＃１８，＃１９，…，＃３２・・・・・・第６ブロックは＃８１，＃８２，＃８３，…，＃９６のように吐出口を割り振り、ブロック１Ｂ，２Ｂ，３
Ｂ，…，６Ｂをこの順に駆動している。

【０１１１】以上の記録方法を用いて種々の画像を記録
したところ、１画素をマルチドットで形成する従来方式
による画像に比べて、ずらしと吐出量変調とを組み合わ
せたドットを形成することが可能となり、階調数が増す
ことから従来の単純マルチパス記録方式に比べ、スジ・
ムラがなく極めて高精細な画像が得られた。また、副走
査を行うための手段（モータ等）やデータの展開を行う
手段等を適切に構成すれば、プリント媒体の種類やプリ
ント速度（プリントモード）に応じて、あるいは操作者
の所望に応じて、最適なずらし制御ないしは階調数を設
定できるので好ましいことである。

【０１１２】（実施形態についての付言）本発明の実施
形態の第１例〜第３例では、吐出量制御法にプレヒート
パルスＰ1 のＰＷＭ制御を行ったが、Ｐ2 をＰＷＭ制御
しても同様の効果が得られるので、Ｐ1 ，Ｐ2 のいずれ
を制御してもよい。また、メインヒートパルスＰ3 につ
いても環境温度やその他の条件に応じて変調しても良
い。また、吐出量の変化幅をさらに増やすためには温度
制御などを同時に変化させても良い。

【０１１３】以上まとめれば、第１例ではドットずらし
制御に副走査方向の送り量のみを変化させているが、主
走査方向でずらしても良いし（吐出タイミングや駆動順
序の変更など）、第２例の如く両者の組み合わせで行っ
ても良い。さらに第３例の如く吐出量変調制御を組み合
わせてもよい。ここで、吐出タイミングを変えるために
は、例えば第１例で述べたような制御系（図２）に対
し、本実施形態で用いている複数パルスのプレヒートパ
ルスの前にタイミングパルスと称するインターバルを設
けてそれを変化させる手段（ハードウェア，ソフトウェ
アのいずれで実現するものでもよい）を付加したり、た
り、パルス幅制御の範囲内でブロック時間を変える手段
を付加することで実現可能である。

【０１１４】なお、本発明に関するドットずらし制御の
まとめとして、その概念を理解するための図を図２１と
して付加する。

【０１１５】（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プリ
ントヘッド、プリンタ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。

【０１１６】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４７４０
７９６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、プリント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。

【０１１７】プリント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、プリント
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。

【０１１８】さらに、プリンタ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プリ
ントヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。その
ようなプリントヘッドとしては、複数プリントヘッドの
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個のプリントヘッドとしての構成のいずれでも
よい。

【０１１９】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プリントヘッド、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
のチップタイプのプリントヘッド、あるいはプリントヘ
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
ッジタイプのプリントヘッドを用いた場合にも本発明は
有効である。

【０１２０】また、本発明のプリンタの構成として、プ
リント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、プリント
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。

【０１２１】また、搭載されるプリントヘッドの種類な
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、例えばプリンタの記録モードとし
ては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、プ
リント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。

【０１２２】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６０−７
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。

【０１２３】さらに加えて、本発明を適用できるインク
ジェットプリンタの形態としては、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とるもの等であってもよ
い。

【０１２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の同一な吐出口を有するプリントヘッドを用い、複
数回の走査で複数のインク滴を各画素の形成位置に重ね
るようにして少なくとも１色で画像形成を行う場合にお
いて、各画素のインク滴数の設定と着弾位置制御との組
み合わせによって画素ドットの濃度と形状とを変えるよ
うにしたことにより、１画素当たりに打ち込むインク滴
数を変えずに階調表現の幅を拡大することが可能とな
る。また、プリントのモードや要求される画質に応じて
簡単に階調性を変化させることにも資することができる
ことから、階調性に優れ、鮮明な画像が得られるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例形態の第１例で用いたインクジ
ェットプリンタの斜視図である。

【図２】図１のプリンタに適用可能な制御系の構成例を
示すブロック図である。

【図３】第１例のプリント動作の例を示すフローチャー
トである。

【図４】図３のの手順を実行することによる画素の形成
態様を説明するための概念図である。

【図５】打ち込むインク滴数によって形成されうる画素
の種々の形態を説明するための概念図である。

【図６】第１例で用いるプリントヘッド駆動パルスを示
す模式的波形図である。

【図７】（Ａ）および（Ｂ）は第１例で用いられるプリ
ントヘッドの構造を示す縦断面図および正面図である。

【図８】図６に示すプレパルス幅Ｐ1 と吐出量Ｖd との
関係を示す線図である。

【図９】環境温度と吐出量との関係を示す線図である。

【図１０】第１例に適用した吐出量制御を示す説明図で
ある。

【図１１】第１例の吐出量制御で用いられるテーブルの
模式図である。

【図１２】第１例の吐出量制御手順の一例を示すフロー
チャートである。

【図１３】第１例に適用しうるヒータボードの構成例を
示す平面図である。

【図１４】第１例で用いた階調記録の濃度特性を示す説
明図である。

【図１５】本発明の実施例形態の第２例で用いたインク
ジェットプリンタの斜視図である。

【図１６】第２例のずらし制御による画素の形成態様を
説明するための概念図である。

【図１７】第２例による制御のうち、主走査方向での制
御の概要を説明するための説明図である。

【図１８】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はずらし量と濃
度とインク打ち込み数との関係を示す説明図である。

【図１９】（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、第２例で用
いられるプリントヘッドの構造を示す縦断面図、平面図
および正面図である。

【図２０】第３例のずらし制御による画素の形成態様を
説明するための概念図である。

【図２１】本発明による画素形成を総括的に説明する説
明図である。

【符号の説明】

１，Ｈプリントヘッド２，Ｐプリント媒体３プラテンローラ４，５０２キャリッジ２０Ａ，２０Ｂサブヒータ３０Ａ，３０Ｂ温度センサ＃１〜＃５１２吐出口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の吐出口を有し該複数の吐出口から
インクを吐出するためのインクジェットヘッドを用い、
プリント媒体にインクを吐出して形成されるドットを組
合せて画像形成を行う画像形成装置において、前記ヘッドと前記プリント媒体とを相対的に走査する走
査手段であって、画素位置に対して複数回の走査を行う
ことが可能に構成された当該走査手段と、当該複数回の走査の過程で前記画素位置に複数回吐出さ
れうるインクの数を変更設定可能なインク数設定手段
と、前記画素位置に対して吐出されるインクの着弾位置を制
御する着弾位置制御手段と、前記インク数の設定と前記着弾位置の制御との組み合わ
せで階調表現を行わせる手段とを具えたことを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項２】１回に吐出されるインクの量を一定に制
御する手段を具え、当該一定に保たれて吐出されるイン
クの数の設定と前記着弾位置の制御との組み合わせで階
調表現を行うようにしたことを特徴とする請求項１に記
載の画像形成装置。
【請求項３】１回に吐出されるインクの量を変更制御
する手段を具え、当該変更制御されて吐出されるインク
の数の設定と前記着弾位置の制御との組み合わせで階調
表現を行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載
の画像形成装置。
【請求項４】前記走査手段は、前記ヘッドと前記プリ
ント媒体とを相対的に、前記複数の吐出口が配列されて
いる方向とは異なる方向に主走査する手段と、当該主走
査の方向に直交する方向に副走査する手段とを有するこ
とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画
像形成装置。
【請求項５】前記着弾位置制御手段は、着弾位置の制
御を、前記副走査の量を１主走査毎に変化させることで
行うことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記複数の吐出口からインクを吐出する
ために利用されるエネルギを発生するべく設けられた複
数のエネルギ発生素子は、所定個数を１ブロックとして
複数のブロックに分割されて駆動され、前記着弾位置制
御手段は、着弾位置の制御を、当該分割駆動される複数
のブロックの駆動順序を１主走査毎に変化させることで
行うことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記複数の吐出口からインクを吐出する
ために利用されるエネルギを発生するべく設けられた複
数のエネルギ発生素子は、所定個数を１ブロックとして
複数のブロックに分割されて駆動され、前記着弾位置制
御手段は、着弾位置の制御を、当該分割駆動される複数
のブロックの駆動タイミングを１主走査毎に変化させる
ことで行うことを特徴とする請求項４に記載の画像形成
装置。
【請求項８】前記着弾位置制御手段は、請求項５に記
載の着弾位置の制御と、請求項６または７に記載の着弾
位置の制御とを組み合わせて行うことを特徴とする請求
項４に記載の画像形成装置。
【請求項９】前記階調表現を行わせる手段は、プリン
トのモードに応じて前記インク数と着弾位置との組み合
わせを変化させて階調数を変化させる手段を有すること
を特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の画像
形成装置。
【請求項１０】前記ヘッドは、前記複数の吐出口から
インクを吐出するために利用されるエネルギを発生する
べく設けられた複数のエネルギ発生素子を有することを
特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形
成装置。
【請求項１１】複数の吐出口を有し該複数の吐出口か
らインクを吐出するためのインクジェットヘッドを用
い、プリント媒体にインクを吐出して形成されるドット
を組合せて画像形成を行う画像形成方法において、前記ヘッドと前記プリント媒体とを相対的に画素位置に
対して複数回の走査を行い、当該複数回の走査の過程で
前記画素位置に複数回吐出されうるインクの数の変更設
定と、前記画素位置に対して吐出されるインクの着弾位
置の制御との組み合わせで階調表現を行うことを特徴と
する画像形成方法。
【請求項１２】１回に吐出されるインクの量を一定に
制御し、当該一定に保たれて吐出されるインクの数の設
定と前記着弾位置の制御との組み合わせで階調表現を行
うことを特徴とする請求項１１に記載の画像形成方法。
【請求項１３】１回に吐出されるインクの量を変更制
御し、当該変更制御されて吐出されるインクの数の設定
と前記着弾位置の制御との組み合わせで階調表現を行う
ことを特徴とする請求項１１に記載の画像形成方法。
【請求項１４】前記走査手段は、前記ヘッドと前記プ
リント媒体とを相対的に、前記複数の吐出口が配列され
ている方向とは異なる方向に主走査する手段と、当該主
走査の方向に直交する方向に副走査する手段とを有する
ことを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記
載の画像形成方法。
【請求項１５】前記着弾位置の制御を、前記副走査の
量を１主走査毎に変化させることで行うことを特徴とす
る請求項１４に記載の画像形成方法。
【請求項１６】前記複数の吐出口からインクを吐出す
るために利用されるエネルギを発生するべく設けられた
複数のエネルギ発生素子は、所定個数を１ブロックとし
て複数のブロックに分割されて駆動され、前記着弾位置
の制御を、当該分割駆動される複数のブロックの駆動順
序を１主走査毎に変化させることで行うことを特徴とす
る請求項１４に記載の画像形成方法。
【請求項１７】前記複数の吐出口からインクを吐出す
るために利用されるエネルギを発生するべく設けられた
複数のエネルギ発生素子は、所定個数を１ブロックとし
て複数のブロックに分割されて駆動され、前記着弾位置
の制御を、当該分割駆動される複数のブロックの駆動タ
イミングを１主走査毎に変化させることで行うことを特
徴とする請求項１４に記載の画像形成方法。
【請求項１８】請求項１５に記載の着弾位置の制御
と、請求項１６または１７に記載の着弾位置の制御とを
組み合わせて行うことを特徴とする請求項１４に記載の
画像形成方法。
【請求項１９】プリントのモードに応じて前記インク
数と着弾位置との組み合わせを変化させて階調数を変化
させることを特徴とする請求項１１ないし１８のいずれ
かに記載の画像形成方法。
【請求項２０】前記ヘッドは、前記複数の吐出口から
インクを吐出するために利用されるエネルギを発生する
べく設けられた複数のエネルギ発生素子を有することを
特徴とする請求項１１ないし１９のいずれかに記載の画
像形成方法。