JPH0970989A - インクジェット記録方法およびインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のものに比べて階調表現の幅を容易に広
げることが可能なインクジェット記録方法およびインク
ジェット記録装置を提供する。 【解決手段】 インクジェット記録方法は、異なる濃度
のインクをそれぞれ複数の吐出量で吐出できる手段を用
意する工程と、該異なる濃度のインクが階調段階に補間
し合うように階調の画像濃度関係をリニア化する工程
と、該リニア化された階調画像濃度関係に基づいて、多
値記録データに応じた記録を被記録媒体に行う工程とを
有するものとする。また、インクジェット記録装置は、
このような方法を実施可能とする構成を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】文字、画像等の情報を被記録
媒体上に記録するためのインクジェット記録装置、およ
び該装置を出力手段とする複写機、ファクシミリ、プリ
ンタ、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ等の
情報処理システム。なお、ここで、記録とは、布、糸、
紙、シート材等のインク付与を受けるインク支持体全て
へのインク付与等（印字、画像形成、プリント、染色
等）を含むもので、本発明は情報処理分野のみならず、
布、糸、紙、シート材等のインク付与を受けるインク支
持体を用いるアパレル産業等の幅広い産業分野において
適用可能なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、紙、布、プラスチックシート、Ｏ
ＨＰ用シート等の被記録媒体（以下単に記録紙ともい
う）に対して記録を行なうインクジェット記録装置は、
高密度かつ高速な記録動作が可能であることから、情報
処理システムの出力手段、例えば複写機、ファクシミ
リ、電子タイプライタ、ワードプロセッサ、ワークステ
ーション等の出力端末としてのプリンタ、あるいはパー
ソナルコンピュータ、ホストコンピュータ、光ディスク
装置、ビデオ装置等に具備されるハンディまたはポータ
ブルプリンタとして利用され、かつ商品化されている。
この場合、インクジェット記録装置は、これら装置固有
の機能、使用形態等に対応した構成をとる。

【０００３】一般にインクジェット記録装置は、記録手
段（記録ヘッド）およびインクタンクと搭載するキャリ
ッジと、記録紙を搬送する搬送手段と、これらを制御す
るための制御手段とを具備する。そして、複数の吐出口
からインク滴を吐出させる記録ヘッドを記録紙の搬送方
向（以下、副走査方向とする）と直交する方向（以下、
主走査方向とする）にシリアルスキャンさせ、一方で非
記録時に記録紙を記録幅に等しい量で間欠搬送するもの
である。この記録方法は、記録信号に応じてインクを記
録用紙上に吐出させて記録を行うものであり、ランニン
グコストが安く、静かな記録方式として広く用いられて
いる。また、インクを吐出する多数のノズルが副走査方
向に直線上に配置された記録ヘッドを用いることによ
り、記録ヘッドが記録用紙上を一回走査することでノズ
ル数に対応した幅の記録がなされる。そのため、記録動
作の高速化を達成することが可能である。

【０００４】さらに、カラー対応のインクジェット記録
装置の場合、複数色の記録ヘッドにより吐出されるイン
ク液滴の重ね合わせることによりカラー画像を形成す
る。一般に、カラー記録を行う場合、イエロー（Ｙ）、
マゼンタ（Ｍ）およびシアン（Ｃ）の３原色またはこれ
ら３原色にブラック（Ｂ）を含めた４色に対応する４種
類の記録ヘッドおよびインクカートリッジが必要とされ
る。昨今ではこのような３〜４色の記録ヘッドを搭載
し、フルカラーで画像形成が可能な装置が実用化されて
いる。

【０００５】上記記録ヘッドにおいて、インクを吐出す
るためのエネルギーを発生するための手段としては、ピ
エゾ素子などの電気機械変換体を用いたもの、あるいは
発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によって液体を加熱
するものなどがある。

【０００６】その中でも、熱エネルギーを利用（膜沸騰
現象を利用）して液体を吐出させる方式（いわゆるバブ
ルジェット方式）の記録ヘッドは、上記液体吐出口を高
密度に配列することができるために高解像度の記録をす
ることが可能である。上記構成からなる記録ヘッドで行
われるバブルジェット方式のインク滴形成過程について
簡単に説明する。

【０００７】まず、発熱抵抗体（ヒータ）が所定の温度
に達するとヒータ面を覆うような膜状の気泡が生ずる。
この気泡の内部圧力は非常に高く、ノズル内のインクを
押し出す。インクはこの押し出しによる慣性力でヒータ
を中心としてノズルの外およびその反対方向にある共通
液室内に向かって移動する。インクの移動が進むと気泡
の内部圧力は負圧になり、また流路抵抗も加わってノズ
ル内部のインクの速度は遅くなる。ノズル口（オリフィ
ス）から外へ吐出されたインクは、ノズル内部に比べて
速いため、慣性力と流路抵抗、気泡の収縮、インク表面
張力のバランスでくびれが生じ、分離・液滴下する。そ
して、気泡の収縮とノズルの毛管力によりノズル内に共
通液室よりインクが供給され次のパルスを待つ。

【０００８】このように、電気熱変換素子をエネルギー
発生手段として用いた記録ヘッドは、駆動電気パルス信
号により一対一の対応で液路のインク内に気泡を発生さ
せることができ、また即時かつ適切に気泡の成長・収縮
を行わせることができるので、特に応答性の優れたイン
ク滴吐出が達成できる。また、記録ヘッドのコンパクト
化も容易であり、かつ最近の半導体分野における技術の
進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技
術の長所を十二分に活用でき、高密度実装化が容易で、
製造コストも安価なことから有利である。

【０００９】上記構成からなるインクジェット記録装置
で階調を出す方法としては、画像信号の一画素を２値記
録の一画素に対応させ、これをあらかじめ決められたし
きい値によって２値化し階調を表現する方法（ディザ
法）や、特開昭５９−２０７２６５号、特開昭５７−１
６０６５４号、特開昭６３−５３０５２号のように、複
数の液滴の合体液滴を形成しこれを被記録媒体に着弾さ
せることでドットの大きさを変える方法（液滴変調
法）、特開昭６３−５３０５２号のように、複数の液滴
を被記録媒体上の同一箇所に着弾させて１つのドットを
形成し着弾液滴個数の多少によって階調を得る方法（マ
ルチドロプレット方式）がある。このうち、ディザ法は
画像解像度の低下を伴ない、また液滴変調法では記録装
置の紙間距離などの実用的な範囲において、広い階調幅
が取りにくいという欠点がある。これに対し、マルチド
ロプレット方式は、小さな液滴のインクジェット記録ヘ
ッドを選ぶことで高解像かつ高階調な印字が行える方式
として優れている。

【００１０】一般に液滴が被記録媒体上に着弾してもイ
ンクの浸透するまでに数百ｍ秒以上の時間が必要であ
る。このため、被記録媒体に先行液滴が着弾すると被記
録媒体上には半球状の液滴が形成される。そこで、この
被記録媒体上の先行液滴に後続液滴を重ねて着弾させる
ことにより、より大きな半球上の液滴を記録紙上に形成
することができ、重ね合わせる液滴数を変えることで画
素の大きさを制御することが可能である。

【００１１】またより広い階調幅を得るために重ね合わ
せる液滴の個数を増加させることで記録速度が低下する
ことも考えられるが、すでに述べた液滴変調法や、特公
昭６３−５０２２６１号に記載のインクジェット記録ヘ
ッドを用い、異なるノズルから吐出された体積の異なる
液滴を極めて短い時間内に記録紙上で重ねて着弾させる
方法、などを組み合わせて採用することでこの問題を解
決することができる。

【００１２】図２０（ａ）ないし（ｅ）および図２１
は、一つのノズルから複数の液滴を吐出して一つの画素
を形成する、いわゆるマルチドロプレット方式による画
素形成の一例を説明するための模式的側面図および模式
的波形図である。この方式は、複数の液滴を被記録媒体
（ここでは記録紙）上の実質的同一箇所に重ねて着弾さ
せ１つの画素を形成する。したがって、１個の液滴によ
り形成されるものも１つの画素と考えてもよい。図中、
画素周波数ｆ₀ は、記録紙上に形成された複数の画素に
おいて、インクジェット記録ヘッドの主走査方向に沿っ
て隣接する画素の最小間隔を決めるものである。また、
液滴の吐出周波数ｆは、記録紙の実質的同一箇所に着弾
させるインク滴数を決めるものである。ここでは、イン
クジェット記録装置に搭載されたインクジェット記録ヘ
ッドに形成された複数のノズルのうち、一つのノズルに
着目して説明する。

【００１３】まず、ノズル内に配置された吐出手段に吐
出信号Ｐ２１が印加される。これによって吐出手段が駆
動し、ノズルから液滴Ｄ１を吐出する。この液滴Ｄ１に
よって記録紙１０３上に画素１０１が形成される。つぎ
に、吐出信号Ｐ２１が印加されてから１／ｆ時間経過
後、選択的な吐出信号Ｐ２２が吐出手段に印加される。
この吐出信号Ｐ２２によって、画素１０１に少なくとも
一部が重なるようにして液滴Ｄ２が吐出される（なぜな
ら、インクジェット記録ヘッドは１／ｆ時間に相当する
距離だけ主走査方向に移動している）。同様に、所定の
インターバルをもって、吐出信号Ｐ２３，Ｐ２４が吐出
手段に印加されて記録紙１０３上に液滴Ｄ３，Ｄ４が吐
出され、画素１０１に複数の液滴が画素１０２の形成を
完了する。以上の過程で吐出信号Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２
３，Ｐ２４の印加の有無により記録紙１０３上の画素の
大きさを変えることができる。また画素１０２に隣接さ
せて異なる画素を形成する場合には吐出信号Ｐ２１の印
加から所定の時間１／ｆ₀ 経過時に吐出信号Ｐ２１′等
を印加し液滴を吐出させればよい。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のイ
ンクジェット記録装置は、記録装置一本体に対し、一つ
の記録ヘッドを搭載する方式を採用する。そのため、該
記録ヘッドによって複数の液滴を被記録媒体上の同一箇
所に着弾させて一つのドットを形成するとともに着弾液
滴個数の多少によって階調を得る構成となっている。し
たがって、階調数を高めようとすると、一画素当りに要
する液滴数が増え、実質上の記録速度が低下してしま
う。

【００１５】また、複数種のインクを用いた階調制御で
もノズルまわりの設計が単一の場合、以下のような解決
すべき課題を有する。すなわち、カラ−記録対応の記録
装置の場合、階調幅あるいは階調の値が互いに異なるよ
うにして、複数の記録ヘッドを駆動することができず、
つねに同一階調幅または階調値で複数の記録ヘッドが駆
動される。そのため、インクの種類によっては吐出特性
が異なるため、吐出不安定となったり、好ましい階調が
得られない場合がある。さらに、階調幅あるいは階調値
をインクの色調や濃淡の違いで表現する場合、その階調
幅あるいは階調値にあった数だけインクの種類をそろえ
る必要がある。

【００１６】本発明の第一の目的は、従来のものに比べ
て階調表現の幅を容易に広げることが可能な異なるタイ
プのノズル群を複数有するインクジェット記録ヘッドを
提供することである。

【００１７】本発明の第二の目的は、従来のものに比べ
て階調表現の幅を容易に広げることが可能な異なるタイ
プのノズル群を複数有するインクジェット記録ヘッドを
搭載し、かつ該記録ヘッドの駆動を制御して幅の広い階
調表現を実現するインクジェット記録装置を提供するこ
とである。

【００１８】本発明の第三の目的は、従来のものに比べ
て階調表現の幅を容易に広げることが可能で、かつ異な
るインクの供給を受ける異なるタイプのノズル群を複数
有するインクジェット記録ヘッドを提供することであ
る。

【００１９】本発明の第四の目的は、従来のものに比べ
て階調表現の幅を容易に広げることが可能で、かつ異な
るインクの供給を受ける異なるタイプのノズル群を複数
有するインクジェット記録ヘッドを搭載し、かつ該記録
ヘッドの駆動を制御して幅の広い階調表現を実現するイ
ンクジェット記録装置を提供することである。

【００２０】本発明の第五の目的は、従来のものに比べ
て階調表現の幅を容易に広げることが可能なインクジェ
ット記録方法を提供することである。

【００２１】本発明の第六の目的は、画像濃度をリニア
に表現できる階調性を得るインクジェット記録方法を得
ることにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載のインクジェット記録方法は、記録
媒体に多階調記録を行う方法において、異なる濃度のイ
ンクをそれぞれ複数の吐出量で吐出できる手段を用意す
る工程と、該異なる濃度のインクが階調段階に補間し合
うように階調・画像濃度関係をリニア化する工程と、該
リニア化された階調・画像濃度関係に基づいて、多値記
録データに応じた記録を被記録媒体に行う工程とを有す
ることを特徴とする。

【００２３】好ましくは、前記複数の吐出量で吐出でき
る手段は１ノズル内に配された複数のエネルギー発生手
段である。

【００２４】また、請求項２に記載のインクジェット記
録方法は、被記録媒体に液滴を吐出して異なる画像濃度
の画素を形成する階調記録方法において、異なるインク
濃度を有する複数種のインクによって得られる複数の画
像濃度と、インクの吐出量を変えることで得られる前記
複数の画像濃度の間の画像濃度とを用いて記録を行うこ
とを特徴とする。

【００２５】好ましくは、インクの吐出量を変えること
で画像濃度を非線形に変化させる。

【００２６】また、上記請求項１または２のインクジェ
ット記録方法は、好ましくは１ノズル列を構成する１ヘ
ッドの内において前記異なる濃度のインクを有する。

【００２７】また、好ましくは、複数のヘッドを備え、
少なくとも濃度の異なるインクを有する。

【００２８】請求項６に記載のインクジェット記録装置
は、被記録媒体に多階調記録を行うインクジェット記録
装置において、異なる濃度のインクをそれぞれ複数の吐
出量で吐出できる手段と、該異なる濃度のインクが階調
補間し合うように階調・画像濃度関係をリニア化する手
段と、該リニア化された階調・画像濃度関係に基づい
て、多値記録データに応じた記録を行う手段とを有する
ことを特徴とする。

【００２９】また、請求項７に記載のインクジェット記
録装置は、被記録媒体上に液滴を吐出して異なる画像濃
度の画素を形成する記録装置において、異なるインク濃
度を有する複数種のインクによって複数の画像濃度を得
る手段と、インクの吐出量を変えることで得られる前記
複数の画像濃度を得る手段とを有することを特徴とす
る。

【００３０】好ましくは、インクの吐出量を変えること
で画像濃度を非線形に変化させる。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明にもとづくインクジェット
記録装置は、複数のノズルの構成を、少なくとも第１の
ノズルタイプと第２のノズルタイプとからなるものと
し、また第１のノズルタイプと第２のノズルタイプと
は、一画素あたりのインクの吐出量、インクの吐出滴
数、およびインクを吐出させるための駆動パルスの数か
らなる群の少なくとも一つが互いに異なるようにしたの
で、階調表現の幅が広がる。

【００３２】また、インクの性質は、濃度、色調、粘
度、またはそれらの組み合わせのいずれかを変えること
によって、階調表現の幅がより一層広がる。

【００３３】さらに、上記インクの種類に加え、１ノズ
ル内に複数のヒータを設け吐出するインクの吐出量を可
変する手段を用いることによって、さらに細かい階調表
現が可能となると同時に、階調制御のリニア特性を向上
させることにより階調画像再現性を高める。

【００３４】さらに、複数のノズルに引加される駆動電
圧が等しくすることにより、各ノズルが同一条件で駆動
されるのみならず、容易に他の記録手段を搭載して駆動
することが可能となる。

【００３５】さらにまた、エネルギー発生素子を電気熱
変換素子にすることにより、上記階調の幅の広がりに合
わせて、より一層高品位な画像記録が可能となる。

【００３６】＜実施態様１＞以下、本発明にもとづくイ
ンクジェット記録装置の一実施態様について図１および
図２を参照して説明する。

【００３７】図１は、インクジェット記録装置に搭載さ
れるインクジェット記録ヘッドの概略的構成を説明する
ための断面斜視図である。

【００３８】参照符号９１は、インクを通すためのノズ
ルとなる複数の溝９３、これらの溝に連通した共通液室
となる溝９４、該共通液室へインクを供給するための供
給口９５が形成された天板であり、９２は各ノズルに対
応した電気熱変換体９６と各電気熱変換体に電力を供給
する電極９７とが成膜技術により一体的に形成された基
板である。このような天板９１と基板９２とが合わさっ
てインクを吐出するための複数の吐出口（オリフィス）
９８が形成される。

【００３９】このような構成からなる記録ヘッド９は、
該記録ヘッドへ上記供給口からインクを供給するインク
タンクと一体となってインクジェットカートリッジを構
成する。

【００４０】本実施態様で適用可能な記録ヘッドの具体
的構成を図２および図３を用いて更に詳しく説明する。

【００４１】図２はエッジシュータタイプの記録ヘッド
の斜視図、図３はサイドシュータタイプの記録ヘッドの
斜視図である。両者とも、吐出ノズル４５間のインクを
ヒータ４０、４１で加熱発泡させることにより、オリフ
ィス４０からインク滴を吐出させる。基板４３はベース
プレート４２に接着されている。なお、参照符号４４は
吐出口（オリフィス）である。

【００４２】図４は、図１, 図２あるいは図３に示した
インクジェット記録ヘッドを搭載したインクジェット記
録装置の概略的構成を説明するための外観斜視図であ
る。

【００４３】本図において、参照符号１２０はプラテン
１２４上に送紙されてきた記録紙の記録面に対向してイ
ンク吐出を行うノズル群を具えたインクジェット記録ヘ
ッドカートリッジＩＪＣのインクジェット記録ヘッド
（記録ヘッド）である。１１６は記録ヘッド１２０を保
持するキャリッジＨＣであり、駆動モータ１１７の駆動
力を伝達する駆動ベルト１１８の一部と連結し、互いに
平行に配設された２本のガイドシャフト１１９Ａおよび
１１９Ｂと摺動可能とすることにより、記録ヘッド１２
０の記録紙の全幅にわたる往復移動が可能となる。この
往復移動中に記録ヘッド１２０は受信データに応じた画
像を記録紙上に記録する。この１主走査終了毎に記録紙
は所定量搬送され副走査が行われる。

【００４４】参照符号１２６はヘッド回復装置であり、
記録ヘッド１２０の移動経路の一端、例えばホームポジ
ションと対向する位置に配設される。伝動機構１２３を
介したモータ１２２の駆動力によって、ヘッド回復装置
１２６を動作せしめ、記録ヘッド１２０のキャッピング
を行う。このヘッド回復装置１２６のキャップ部２６Ａ
による記録ヘッド１２０へのキャッピング部に関連させ
て、ヘッド回復装置１２６内に設けた適宜の吸引手段
（例えば、吸引ポンプ）によるインク吸引排出（吸引回
復）を行い、これによりインクを吐出口から強制的に排
出させることにより吐出口内の増粘インクを除去する等
の吐出回復処理を行う。また、記録終了時等にキャッピ
ングを施すことにより記録ヘッドが保護される。このよ
うな吐出回復処理は電源投入時、記録ヘッド交換時、一
定時間以上記録動作が行われない時等に行われるもので
ある。

【００４５】参照符号１４１はヘッド回復装置１２６の
側面に配設され、シリコンゴムで形成されるワイピング
部材としてのブレードである。ブレード１４１はブレー
ド保持部材１４１Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘ
ッド回復装置１２６と同様、モータ１２２および伝動機
構１２３によって動作し、記録ヘッド１２０の吐出面と
の係合が可能となる。これにより、記録ヘッド１２０の
記録動作における適切タイミングで、あるいはヘッド回
復装置１２６を用いた吐出回復処理後に、ブレード１４
１を記録ヘッド１２０の移動経路中に突出させ、ヘッド
１２０の移動動作に伴なってヘッド１２０の吐出面にお
ける結露、濡れあるいは塵埃等をふきとる。

【００４６】この実施態様では、記録ヘッドを構成する
複数のノズルを、開口部の口径の違いおよび使用するイ
ンクの濃淡によって、いくつかの種類に分けている。

【００４７】図５は、本発明にもとづくインクジェット
記録装置に適用される記録ヘッドのノズルの構成を説明
するための模式図で、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ以下の
表１に示すようなような特徴を有することにより、記録
される画像の濃度を、吐出なしの状態を含めて５階調と
することができる。また、図中、参照符号１〜４はイン
ク滴、５〜８はノズル、そして９〜１２はヒータを示
す。

【００４８】

【表１】

【００４９】表１中、インクの吐出量大、および小は、
具体的にはそれぞれインク吐出量（８０ｐｌと４０ｐｌ
を表す。

【００５０】もちろん、上記ノズルの種類は、必ずしも
ノズル（ａ）とノズル（ｃ）、あるいはノズル（ｂ）と
ノズル（ｄ）とが同一寸法からなるものである必要はな
い。なぜなら、インクの濃淡の違いは、インクの粘性等
の違いともなることから、吐出特性が異なる場合が生ず
る。したがって、インクの性質に合わせて、吐出口の口
径や、ヒータの寸法、形状、およびノズル内での位置等
を調整することにより、インクの安定吐出を実現するこ
とが望ましい。

【００５１】しかし、ヒータの寸法を調整する際、駆動
電圧が単一ですむような設計をすれば、各ノズルが同一
条件で駆動できるだけでなく、別ヘッドも容易に同一本
体に搭載して駆動することが可能である。それによっ
て、駆動ランクも同一にできる。

【００５２】＜実施態様２＞実施態様１では、ヒータの
数は各ノズルあたり１つとしてあるけれども、この実施
態様では複数のヒータが設けられたノズルが用いられ
る。

【００５３】図６〜図９は、本発明にもとづくインクジ
ェット記録装置に適用される記録ヘッドのノズルの構成
を説明するためのもので、それぞれ濃度の異なるインク
を用いたノズルでのインク吐出を説明するための模式図
である。また、各図の（ａ）〜（ｂ）はヒータの駆動状
態をそれぞれ示すものである。図中、参照符号１３ａ〜
１３ｃ、１４ａ〜１４ｃ、１５ａ〜１５ｃ、および１６
ａ〜１６ｃはインクで滴ある。また、参照符号１７はイ
ンク吐出口、１８ａは大ヒータ、１８ｂは小ヒータ、お
よび１９はノズルである。さらに、この図では、駆動状
態にあるヒータを楕円で囲んである。

【００５４】小ヒータのみを駆動した場合のインク吐出
量は３０ｎｇ、一方大ヒータのみを駆動した場合のイン
ク吐出量は６０ｎｇである。さらに、これらのヒータを
同時に駆動した場合の吐出量は９０ｎｇである。

【００５５】したがって、小および大ヒータの選択的駆
動とともに、４種類の濃度の異なるインクを組み合わせ
ることによって、１３値の階調表現が可能となる。

【００５６】すなわち、これらのノズルは以下の表２に
示すようなような特徴を有することにより、記録される
画像の濃度を、吐出なしの状態を含めて１３階調とする
ことができる。

【００５７】本実施例のように異なるインク濃度のイン
クを実質的に同量吐出した場合に得られる画像濃度と、
これらの画像濃度の差を補間するように吐出量が異なる
ことによる画像濃度を用いて記録を行うためより、細か
な階調表現を取ることができる。

【００５８】なお、本実施例では吐出量変調の方法とし
て大および小ヒータを同一流路内に配したもので説明し
たが、大、小個別の吐出量を持つ別ノズルを持つヘッド
を用いてもよい。

【００５９】

【表２】

【００６０】なお、表２中、インク濃度Ａ，Ｂ，Ｃ，お
よびＤは、Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄの関係にある。

【００６１】＜実施態様３＞実施態様２では、吐出可変
量を、小ヒータの場合３０ｎｇ、大ヒータで６０ｎｇ、
大ヒータと小ヒータの組み合わせで９０ｎｇとするよう
に、線形的吐出特性を用いるものとした。実際の階調性
は、印字媒体上の画像濃度であり、上記線形的吐出特性
では図１０に示すように、階調制御に対する濃度が直線
的ではないため画像再現性を実現する制御が複雑にな
る。この場合、２つの異なるインク濃度のインクを用い
たタイプで、６階調まで実現した場合が図１１である
が、この場合も直線特性からかなりずれた特性となって
しまう。これに対し、本実施態様ではインクの濃度の違
いによる画像濃度の調整と、小ヒータの吐出量を１０ｎ
ｇ、大ヒータを８０ｎｇ、大ヒータと小ヒータの組み合
わせで９０ｎｇとの吐出量の違いによる画像濃度調整、
特に非線形吐出量特性とを用いた。これによりインク濃
度の異なる２タイプでの印字濃度はそれぞれ図１２〜図
１３となるようにした。これを組み合わせた特性が図１
４であり、濃度特性に応じて、階調順を入れ変えること
により、かなりリニアに近い階調濃度特性となり、濃度
再現性が良好となった。

【００６２】すなわち、インク濃度のみによる階調制御
と吐出量可変のみによる階調制御ではなし得なかった広
い濃度領域をより細かくリニア性の高い階調表現が可能
になった。また、本実施例でも前述の実施例のようにイ
ンク濃度の違いによる画像濃度の差を吐出量の違いによ
る画像濃度で補間することより細かな階調表現を取るこ
とが可能となる。

【００６３】＜実施態様４＞この実施態様では、マルチ
ドロプレットによる階調表現に上記実施態様１または２
の吐出量制御を組み合わせたものである（図１２〜図１
４参照）。

【００６４】図１５および図１６中、参照符号２０およ
び２１はインク滴、２２はノズル、２３はヒータ、２４
ａ〜２４ｄは駆動パルスを示す。

【００６５】この実施態様では、インク濃度は２種類
（濃淡）であり、また駆動パルスの引加は５通りとし
た。これによって、９値の階調表現が可能である。

【００６６】この場合、画像中非常に濃度が薄い部分に
小ドットで淡インクの条件を用いることで、従来の粒状
感によるざらついた画像を改善することができた。ま
た、黒文字等の画像の斜め線を曲線部において、小ドッ
トで濃インクを用いることで、より滑らかな外郭線が得
られた。

【００６７】

【表３】

【００６８】以上説明したように、本発明にもとづくイ
ンクジェット記録装置は、複数のノズルの構成を、少な
くとも第１のノズルタイプと第２のノズルタイプとから
なるものとし、また第１のノズルタイプと第２のノズル
タイプとは、一画素あたりのインクの吐出量、インクの
吐出滴数、およびインクを吐出させるための駆動パルス
の数からなる群の少なくとも一つが互いに異なるように
したので、階調表現の幅が広がる。

【００６９】また、インクの性質は、濃度、色調、粘
度、またはそれらの組み合わせのいずれかを変えること
によって、階調表現の幅がより一層広がる。

【００７０】さらに、上記インクの種類に加え、１ノズ
ル内に複数ヒータを設け吐出するインクの吐出量を可変
する手段を用いることによって、さらに細かい階調表現
が可能になると同時に、階調制御のリニア特性を向上に
より階調画像再現性を高めることが可能となった。

【００７１】さらに、複数のノズルに引加される駆動電
圧を等しくすることにより、各ノズルが同一条件で駆動
されるのみならず、容易に他の記録手段を搭載して駆動
することが可能となる。

【００７２】さらにまた、エネルギー発生素子を電気熱
変換素子にすることにより、上記階調の幅の広がりに合
わせて、より一層高品位な画像記録が可能となる。

【００７３】ここで本発明に用いられる記録装置の構成
を簡単に補足する。

【００７４】図１７は図４で説明される記録装置のブロ
ック構成をより明確に模式的に表わしたものである。こ
こで記録装置ＩＪＲＡは、外部にあるホストコンピュー
タ１３０により記録データとしての記号を入出力インタ
ーフェイス部１３１で受信する。この際の記録信号には
階調データを伴った画像データが含まれる。入出力イン
ターフェイスで受信された記録信号はＣＰＵ１３２に取
り込まれ一時メモリ１３３に保存されたり記録データを
記録物に対して記録するためのデータに処理され、この
時同時に階調データも処理される。

【００７５】これらの処理された駆動用の階調画像デー
タはＣＰＵ１３２にヘッド駆動回路１３５を介して接続
されている記録ヘッド１２０（ＨＣ）に転送される。そ
して、記録ヘッド１２０はヘッド駆動回路によってヘッ
ド駆動電源１３４から供給された駆動パワーを選択的に
駆動されインクタンク（インク容器）１２１から供給さ
れるインクを記録物１３７に吐出する画像を形成する。

【００７６】ここで図１８は、図１７における記録ヘッ
ド１２０（ＨＣ）をさらに詳しく説明したものである。

【００７７】この場合、記録ヘッド１２０（ＨＣ）はイ
ンクの色ごとＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの４つは個別ヘッドを有し
ている。

【００７８】これは使用するインクの種類によって１つ
でもさらに多い数であっても良い。これらのＫ，Ｃ，
Ｍ，Ｙのヘッドには吐出口４４が設けてあり、前述した
ヘッドの駆動によってこの吐出口４４からインクを吐出
させる。

【００７９】いまこれらＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの個別ヘッドは
各々濃インク部１００ｂ〜１０３ｂと淡インク部１００
ａ〜１０３ａに分離され、１ヘッド内で濃インクと淡イ
ンクを吐出できる構成になっている。この各濃インク部
１００ｂ〜１０３ｂには各々濃インクタンク１２１ｂ等
（他は点線で略示）が接続され、濃インクが供給され
る。また、各淡インク部１００ａ〜１０３ａには、各々
淡インクタンク１２１ａ等（他は点線で略示）が接続さ
れ、淡インクが供給される。

【００８０】吐出口４４は必要に応じ、各色、各濃度で
１つ以上であればよく、インク濃度もさらに多くの種類
を有してもよい。

【００８１】図１９は、他のヘッドとタンクの形態を示
すものである。ここではヘッド１２０（ＨＣ）内に濃イ
ンク用ヘッド１０４ｂと淡インク用ヘッド１０４ａが別
々に設けられており、それぞれのヘッド１２０の各々濃
インクタンク１２１ｂと淡インクタンク１２１ａから濃
インクと淡インクが供給される。

【００８２】図１８〜図１９の形態においても吐出ヘッ
ドは、１ノズル内１吐出ヒータでのマルチドロップ方式
や吐出口サイズの異なるタイプのものが適用可能である
が、特に、１ノズル内に複数ヒータを有する実施形態２
を適用した場合には、極めて優れた階調表現（すなわ
ち、高階調と階調直線性）を実現しやすい上、高階調の
場合も１画素について１ドットの吐出のため高速記録で
ある。

【００８３】（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。

【００８４】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、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。

【００８５】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いずれでもよい。

【００８６】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。

【００８７】また、本発明の記録装置の構成として、記
録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、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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】本発明における階調制御とは、画像記録に
おける１画素内に吐出して打ち込まれるインクの量とイ
ンクの濃度を調整することで実現するものである。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来のものに比べて階調表現の幅を容易に広げることが
可能な異なるタイプのノズル群を複数有するインクジェ
ット記録ヘッドを搭載し、その駆動を制御して幅の広い
階調表現を実現するインクジェット記録装置を提供する
ことが可能となる。また、従来のものに比べて階調表現
の幅を容易に広げることが可能で、かつ異なるインクの
供給を受ける異なるタイプのノズル群を複数有するイン
クジェット記録ヘッドを搭載し、かつ該記録ヘッドの駆
動を制御して幅の広い階調表現を実現するインクジェッ
ト記録装置を提供することも可能となる。さらに、本発
明によれば、従来のものに比べて階調表現の幅を容易に
広げることが可能なインクジェット記録方法を提供する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェット記録ヘッドの概略的構成を説明
するための斜視図である。

【図２】本発明にもとづくインクジェット記録装置に適
用される記録ヘッドの一例を示すもので、エッジシュー
タタイプの記録ヘッドの斜視図である。

【図３】本発明にもとづくインクジェット記録装置に適
用される記録ヘッドの一例を示すもので、サイドシュー
タタイプの記録ヘッドの斜視図である。

【図４】インクジェット記録装置の概略的構成を説明す
るための斜視図である。

【図５】本発明にもとづくインクジェット記録装置に適
用される記録ヘッドのノズルの構成を説明するための模
式図で、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれノズルの構成が異な
る。

【図６】本発明にもとづくインクジェット記録装置に適
用される記録ヘッドのノズルの構成および該ノズルでの
インク吐出を説明するための模式図であり、（ａ）〜
（ｄ）はヒータの駆動状態をそれぞれ示すものである。

【図７】本発明にもとづくインクジェット記録装置に適
用される記録ヘッドのノズルの構成を説明するためのも
ので、図６のものとは濃度の異なるインクを用いたノズ
ルでのインク吐出を説明するための模式図であり、
（ａ）〜（ｄ）はヒータの駆動状態をそれぞれ示すもの
である。

【図８】本発明にもとづくインクジェット記録装置に適
用される記録ヘッドのノズルの構成を説明するためのも
ので、図６および図７のものとは濃度の異なるインクを
用いたノズルでのインク吐出を説明するための模式図で
あり、（ａ）〜（ｄ）はヒータの駆動状態をそれぞれ示
すものである。

【図９】本発明にもとづくインクジェット記録装置に適
用される記録ヘッドのノズルの構成を説明するためのも
ので、図６、図７、および図８のものとは濃度の異なる
インクを用いたノズルでのインク吐出を説明するための
模式図であり、（ａ）〜（ｄ）はヒータの駆動状態をそ
れぞれ示すものである。

【図１０】インク濃度と階調表現との関係を説明するた
めのグラフ図（３階調の場合）を示す。

【図１１】インク濃度と階調表現との関係を説明するた
めのグラフ図（６階調の場合）を示す。

【図１２】インク濃度と階調表現との関係を説明するた
めのグラフ図（３階調の場合）を示す。

【図１３】インク濃度と階調表現との関係を説明するた
めのグラフ図（３階調の場合）を示す。

【図１４】インク濃度と階調表現との関係を説明するた
めのグラフ図（６階調の場合）を示す。

【図１５】マルチドロップレットによる階調表現に実施
形態１の吐出量制御を組み合わせた場合のインク吐出を
説明するための模式図で、それぞれ駆動パルスの数が異
なる。

【図１６】マルチドロップレットによる階調表現に実施
形態２の吐出量制御を組み合わせた場合のインク吐出を
説明するための模式図で、それぞれ駆動パルスの数が異
なる。

【図１７】階調記録装置の全体的構成を説明するための
フローチャートである。

【図１８】階調記録ヘッドとインクタンクの構成の模式
図である。

【図１９】階調記録ヘッドとインクタンクの構成の別形
態の模式図である。

【図２０】（ａ）〜（ｅ）はマルチドロップレット方式
による画素形成を説明するための模式図である。

【図２１】マルチドロップレット方式による画素形成を
説明するための模式図である。

【符号の説明】

１〜４ インク滴 ５〜８ ノズル ９〜１２ ヒータ １３ａ〜１３ｃ インク滴 １４ａ〜１４ｃ インク滴 １５ａ〜１５ｃ インク滴 １６ａ〜１６ｃ インクで滴 １７ インク吐出口 １８ａ 大ヒータ １８ｂ 小ヒータ １９ ノズル ２０ インク滴 ２１ インク滴 ２２ ノズル ２３ ヒータ ２４ａ〜２４ｄ 駆動パルス ４０ ヒータ ４１ ヒータ ４２ ベースプレート ４３ 基板 ４４ 吐出口（オリフィス） ９１ 天板 ９２ 基板 ９３ ノズルとなる溝 ９４ 共通液室となる溝 ９５ 供給口 ９６ 電気熱変換体 ９７ 電極 ９８ 吐出口（オリフィス） １００ａ〜１０３ａ 淡インク部 １００ｂ〜１０３ｂ 濃インク部 １１６ キャリッジ １１７ 駆動モータ １１８ 駆動ベルト １１９Ａ 駆動シャフト １１９Ｂ 駆動シャフト １２０ インクジェット記録ヘッド（記録ヘッド） １２１ インクタンク １２２ モータ １２３ 伝導機構 １２６ ヘッド回復装置 １３１ インターフェイス部 １３２ ＣＰＵ １３３ 一時メモリ １３４ ヘッド駆動電源 １３５ ヘッド駆動回路 １３７ 記録物 １４１ ブレード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 雅実 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被記録媒体に多階調記録を行う方法にお
   いて、 異なる濃度のインクをそれぞれ複数の吐出量で吐出でき
   る手段を用意する工程と、 該異なる濃度のインクが階調段階に補間し合うように階
   調・画像濃度関係をリニア化する工程と、 該リニア化された階調・画像濃度関係に基づいて、多値
   記録データに応じた記録を被記録媒体に行う工程とを有
   することを特徴とするインクジェット記録方法。
2. 【請求項２】 被記録媒体に液滴を吐出して異なる画像
   濃度の画素を形成する階調記録方法において、 異なるインク濃度を有する複数種のインクによって得ら
   れる複数の画像濃度と、インクの吐出量を変えることで
   得られる前記複数の画像濃度の間の画像濃度とを用いて
   記録を行うことを特徴とするインクジェット記録方法。
3. 【請求項３】 前記複数の吐出量で吐出できる手段は１
   ノズル内に配された複数のエネルギー発生手段であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録方
   法。
4. 【請求項４】 １ノズル列を構成する１ヘッドの内にお
   いて前記異なる濃度のインクを有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方法。
5. 【請求項５】 複数のヘッドを備え、少なくとも濃度の
   異なるインクを有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方法。
6. 【請求項６】 被記録媒体に多階調記録を行うインクジ
   ェット記録装置において、 異なる濃度のインクをそれぞれ複数の吐出量で吐出でき
   る手段と、 該異なる濃度のインクが階調補間し合うように階調・画
   像濃度関係をリニア化する手段と、 該リニア化された階調・画像濃度関係に基づいて、多値
   記録データに応じた記録を行う手段とを有することを特
   徴とするインクジェット記録装置。
7. 【請求項７】 被記録媒体上に液滴を吐出して異なる画
   像濃度の画素を形成する記録装置において、 異なるインク濃度を有する複数種のインクによって複数
   の画像濃度を得る手段と、インクの吐出量を変えること
   で得られる前記複数の画像濃度を得る手段とを有するこ
   とを特徴とするインクジェット記録装置。
8. 【請求項８】 前記インクの吐出量を変えることで画像
   濃度を非線形に変化させることを特徴とする請求項２に
   記載のインクジェット記録方法。
9. 【請求項９】 前記インクの吐出量を変えることで画像
   濃度を非線形に変化させることを特徴とする請求項７に
   記載のインクジェット記録装置。