JPH1076648A - インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録処理液（さきがけ）を吐出する記録ヘッ
ドにおいて、記録処理液の無駄な浪費を防止するととも
に、記録処理液の跳ね返りによるヨレや不吐出を防ぐ。 【解決手段】 記録処理液の吐出復帰（リフィル）周波
数を駆動周波数よりも低くすることによって印字領域の
内部における吐出量を減らし印字領域の縁は十分リフィ
ルされてから吐出するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録媒体に向けて
インク液滴を吐出させて記録を行うインクジェット記録
装置のインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記
録方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、液通路であるノズルの先端の
吐出口（オリフィス）から記録液の液滴を吐出させて記
録が行われるインクジェット記録装置が開発されてい
る。

【０００３】最近では、とくに高画質画像を印刷するた
め、記録液（インク）で記録する直前もしくは記録する
直後に、記録媒体に記録処理液で記録する方法がとられ
ている。前記記録処理液は無色透明であり、記録処理液
と記録液を重ねて記録し２液が記録媒体に吸収される前
に記録媒体上で混合され、記録媒体に定着する。この方
法を施すことによって、記録液の記録媒体に対する発色
性、耐水性、にじみ（ブリーディング）が向上する。と
くに記録媒体が、コーティング等のインク受容層を施し
ていない一般の普通紙である場合において、にじみのな
い記録が可能で効果が大きい。インクジェット方式で一
般の普通紙に記録した場合、紙の繊維による記録液のに
じみが問題となっていた。これらの問題を解決するべく
上記の様々な記録処理液が開発されてきている。

【０００４】記録処理液を用いた記録の概要を図１１を
参照して説明する。この図に示されるように記録紙１０
６には、記録ヘッド１０２を矢印の方向に走査させるこ
とにより記録が行われる。記録ヘッド１０２は走査方向
と直交するように配された２つのノズル列１０１ａ、１
０１ｂを有し、ノズル１０１ａはインクを、ノズル１０
１ｂは記録処理液を吐出する。記録ヘッド１０２が走査
されると、まずノズル１０１ｂは記録処理液を吐出して
記録紙１０６上にドット１０４ｂを形成し、これに続い
てノズル１０１ａはインクを吐出してドット１０４ａを
形成する。このとき記録処理液は無色透明であり図１１
に示すように見えることはない。これにより記録処理液
の効果で記録領域１０５と非記録領域との境界１０３に
おいてにじみが発生することもない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、記録処
理液は図５に示した境界３においてはにじみを抑えるた
め十分な吐出量を必要とするが、記録領域の内部におい
ては、それほど吐出量を必要としないため記録処理液を
無駄に浪費していた。

【０００６】また、記録処理液の吐出量を多くすると、
記録紙上の記録処理液がインク着弾時に跳ね返って記録
ヘッドに付着し、場合によっては記録ヘッドのノズルの
インクと混合して固着してノズル詰まりを起こしたり、
記録ヘッドのフェイス面上にミストとして付着したイン
クと混合して固着してヨレなどの記録不良を起こした
り、ワイパーブレードを破損したりするという問題が生
じていた。

【０００７】さらに記録処理液の吐出量を減らす為に、
記録領域の内部において間引き記録などを行っていた
が、そのための演算処理系が必要となりコストアップに
もつながっていた。

【０００８】本発明の課題（目的）は、上述した従来技
術の問題点を解決するために、記録処理液の吐出復帰
（リフィル）周波数を駆動周波数よりも低くすることに
よって、記録領域の内部における吐出量を減らし、また
記録領域の縁については十分にリフィルされてから吐出
することによって、記録処理液の効果を落とすことなく
記録処理液の浪費を防ぎ、また記録処理液の跳ね返りを
少なくすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、液通路であるノズルの先端の吐出口から
記録液あるいは記録処理液の液滴を吐出して記録を行う
インクジェット記録ヘッドにおいて、記録処理液におけ
る吐出復帰周波数は該記録処理液の駆動周波数より低く
したことを特徴とする。

【００１０】このインクジェット記録ヘッドは、好まし
くは、前記記録処理液における吐出復帰周波数ｆｒは、
記録処理液の駆動周波数ｆｏｐに対して （１／２）・ｆｏｐ≦ｆｒ＜ｆｏｐ とする関係を満たす。

【００１１】また、上記の構成において、前記記録処理
液における吐出復帰（リフィル）周波数は前記記録液の
吐出復帰（リフィル）周波数より低くしてあることで好
ましい。この場合、前記記録処理液における吐出復帰
（リフィル）周波数ｆｒは、記録液の吐出復帰（リフィ
ル）周波数ｆｒ．ｉｎｋに対して、（１／２）・ｆｒ．
ｉｎｋ≦ｆｒ≦ｆｒ．ｉｎｋとする関係を満足すること
が好ましい。

【００１２】さらに、本発明は上記の何れかのインクジ
ェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録方法であ
って、記録画像領域の縁に記録処理液を吐出する場合、
個々の吐出口においてエッジのドットを打つ１つ前のド
ットは記録データの有無にかかわらず記録しないことを
特徴とする。

【００１３】（作用）本発明により、請求項１に記載の
発明においては、記録処理液の吐出復帰（リフィル）周
波数を駆動周波数より低くすることにより、記録領域の
内部における吐出量を減らすことができる。

【００１４】また請求項２に記載の発明においては、記
録処理液における吐出復帰（リフィル）周波数ｆｒを、
記録処理液の駆動周波数ｆｏｐに対して （１／２）・ｆｏｐ≦ｆｒ＜ｆｏｐ とすることによりミストや不吐出がなく吐出量を確実に
減らすことができ、記録処理液のドットが記録ヘッド走
査方向に対して隣接ドットに接するように楕円形となる
ためインクとの混合が促進され、記録処理液の効果をさ
らに促進できる。

【００１５】また請求項３に記載の発明においては、上
記の発明に加え、記録処理液における吐出復帰（リフィ
ル）周波数を記録液の吐出復帰（リフィル）周波数より
低くすることにより、記録液と記録処理液の駆動周波数
を変えずに、記録領域の内部における記録処理液の吐出
量だけを減らすことができる。

【００１６】また請求項４に記載の発明においては、記
録処理液における吐出復帰（リフィル）周波数ｆｒを、
記録液の吐出復帰（リフィル）周波数ｆｒ．ｉｎｋに対
して （１／２）・ｆｒ．ｉｎｋ≦ｆｒ＜ｆｒ．ｉｎｋ とすることにより、記録液と記録処理液の駆動周波数を
変えずに、記録処理液のミストや不吐出がなく吐出量を
確実に減らすことができ、記録処理液のドットが記録ヘ
ッド走査方向に対して隣接ドットに接するように楕円形
となるためインクとの混合が促進され、記録処理液の効
果をさらに促進できる。

【００１７】また請求項５に記載の発明においては、記
録画像領域の縁（エッジ）に記録処理液を吐出する場
合、個々の吐出口においてエッジのドットを打つ１つ前
のドットは記録データの有無にかかわらず記録しないこ
とにより、記録領域の縁は十分リフィルされてから吐出
されるため吐出量を減らさず、にじみを抑えるという記
録処理液の効果を落とすことなく、記録処理液の浪費を
防ぐことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１９】図１は、本発明のインクジェット記録装置
の実施の形態であるプリンタ部の構成例を模式的に示し
たものである。

【００２０】本形態のインクジェット記録装置は図１に
示すように、インクと記録処理液の２つのインクタンク
１２ａ、１２ｂを搭載可能で、かつ記録媒体１６と対向
するインクジェット記録ヘッド部１９を有したヘッドカ
ートリッジ１１を備えている。記録ヘッド部１９は図２
で後述するが、インクと記録処理液を吐出する２つのノ
ズル列を有する。ヘッドカートリッジ１１はキャリッジ
１３に搭載され、キャリッジ１３はガイド軸１５に沿っ
て図中ヘッド走査方向に走査可能になっている。このヘ
ッド走査方向は、搬送ローラ１４で搬送される記録媒体
１６の搬送方向と直交する方向である。そのため、記録
ヘッドをヘッド走査方向に移動しながら、前記ノズル列
から記録処理液あるいはインクを吐出させて記録を行う
ヘッド走査と、記録媒体の搬送を交互に行うことによ
り、記録媒体全体への記録記録を行うことができる。

【００２１】図２に記録ヘッド部１９を記録媒体１６側
からみた模式図を示す。この図に示すように上述した記
録ヘッド１９は２つの、記録処理液を吐出するノズル列
１９ａと、記録液（インク）を吐出するノズル列１９ｂ
とを有する。本形態においては、図２の（ａ）、（ｂ）
に示すような２つのヘッドカートリッジのタイプが好適
であり、（ａ）のカートリッジはノズル列１９ｂからＢ
ｋ（ブラック）のインクを、（ｂ）のカートリッジはノ
ズル列１９ｂ₁ 、１９ｂ₂ 、１９ｂ₃ からＹ（イエロ
ー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）の３色のインクを
それぞれ吐出することができ、上記２つのヘッドカート
リッジを交換して使い分けることにより、文書とカラー
グラフィックの両方を記録することができる。本形態で
はこのような構成としたが、本発明において、このよう
なキャリッジやヘッド構成でなくてもよく、２つ以上の
ヘッドカートリッジを搭載できるキャリッジでも良い
し、インク１色に付き１列のノズル列を持ったヘッドカ
ートリッジでも良いし、複数のノズル列を持ったヘッド
カートリッジであっても良い。

【００２２】また、キャリッジ１３のホームポジション
においては、記録ヘッド部１９の吐出口形成面と対向す
るゴム等の弾性材料で形成したキャップ１８が配置さ
れ、かつ記録ヘッド部１９に対し当接／退避が可能なよ
うに支持されている。このキャップ１８は、非記録時の
記録ヘッドの保護や、固着した記録処理液あるいはイン
クを除去したり、ノズルや液室（吐出に際しインクを貯
めておく記録ヘッド内にある空間）にたまった気泡を除
去するため、吸引ポンプ（図示しない）により強制的に
インクを吸引排出するため用いられる。本形態において
キャップ１８内は、記録処理液とインクとを吐出するヘ
ッドに用いられる為、記録処理液、インクをそれぞれ吸
引回復させるための回復処理部１８ａ、１８ｂに分別さ
れている。これは、記録処理液とインクは混合されると
すぐに固着して除去不能となるためこのような構成をと
る。

【００２３】また、インクの吐出回復処理における吐出
回復動作のためのインク排出口１７が、キャップ１８と
並んで設置されている。吐出回復処理とは、インク排出
口１７に吐出口形成面を対向させ、ノズル列１９ｂから
インクを吐出させることによって気泡や塵埃、増粘して
記録に適さなくなったインク等をインク排出口１７に強
制的に排出させる処理である。

【００２４】図３の〜は、インクジェット記録ヘッ
ドの吐出の過程を１ノズルに着目して模式的に示したも
のである。以下に、図３に基づき、吐出復帰（リフィ
ル）周波数について説明する。

【００２５】まず図３のにおいて、インク流路（ノズ
ル）内にインクが満たされている。そこで、ヒータ７を
加熱すると、に示すように気泡１０が発生し、吐出口
１よりインクが吐出する。やがて気泡１０はに示すよ
うに収縮し、において、消泡する。このとき、ノズル
内のインクは吐出口に対して後退しており、毛管力によ
りに示すように復帰する。このような〜までの周
期の逆数をリフィル周波数と言う。

【００２６】記録を行う場合には、における発泡動作
が一定時間毎に繰り返されるが、その周期の逆数を駆動
周波数といい、通常は、のようにインクが復帰してか
ら次の発泡動作を開始させるため、駆動周期はリフィル
周期より長く、すなわちリフィル周波数は駆動周波数よ
り高くなるようにノズル設計をする。

【００２７】図４は通常の場合である、リフィル周波数
が駆動周波数より高い場合の飛翔液滴の様子と記録ドッ
ト形を示したものである。この場合、図４（ａ）に示す
ように吐出液滴８は１つ乃至は複数の固まりとなって、
紙面上に着弾し、図４（ｂ）に示すような真円状のドッ
ト８’となって記録される。

【００２８】図５は本発明における記録処理液の吐出の
場合で、リフィル周波数が駆動周波数より低い場合の飛
翔液滴の様子と記録ドット形を示したものである。この
場合は、図３に示したの状態で次の発泡動作が開始さ
れるため、ヒータ７より前方（吐出口側）のインクが少
ない。そのため図５（ａ）に示すように吐出液滴９は複
数の小さい固まりの線状集団となって、紙面上に着弾
し、図５（ｂ）に示すようにヘッド走査方向に対して楕
円化したドット９’となって記録される。

【００２９】図６は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの実施形態における記録の概要を模式的に示したもの
である。この図に示されるように記録紙６には、記録ヘ
ッド２を矢印の方向に走査させることにより記録が行わ
れる。記録ヘッド２は走査方向と直交するようにそれぞ
れ配された２列のノズル１ａ、１ｂを有し、ノズル１ａ
はインクを、ノズル１ｂは記録処理液を吐出する。図６
では分かりやすいように記録処理液とインクのノズルは
それぞれ３ノズルとしたが、記録速度の観点から多ノズ
ルであるほど好ましい。記録ヘッド２が走査されると、
まずノズル１ｂは記録処理液を吐出して記録紙６上にド
ット４ｂ（後述する４ｂ₁、４ｂ₂、４ｂ ₃）を形成し、
これに続いてノズル１ａはインクを吐出してドット４ａ
を形成する。このとき記録処理液は無色透明であり図６
に示すように見えることはない。

【００３０】本実施形態においては、記録処理液のリフ
ィル周波数を記録処理液の駆動周波数より低くするた
め、記録領域５内の記録処理液は吐出量の少ない楕円の
ドット４ｂ₂で記録される。しかし、記録領域５の境界
３ｘにおける記録処理液の記録ドット４ｂ₃ は、それ以
前に記録ドットがなく十分にリフィル復帰が行われてい
るので、通常の真円上のドットになる。また、境界３ｙ
における記録処理液の記録ドット４ｂ₁ も、それより１
つ前のドットは記録しないためにリフィル復帰が十分に
なされているので、通常の真円上のドットになる。

【００３１】このように境界３における記録領域の縁は
記録処理液が十分リフィルされてから吐出されるため吐
出量は十分にあり、にじみを抑えるという記録処理液の
効果を落とすことがない。一方、記録領域の内部におけ
る記録処理液はリフィル復帰不足で吐出されるため吐出
量を減らすことができ、さらに記録処理液のドットが記
録ヘッド走査方向に対して隣接ドットに接するように楕
円形となるためインクとの混合が促進され記録処理液の
効果をさらに促進できる。

【００３２】図７に駆動周波数を一定としたときのリフ
ィル周波数と吐出量の関係を示す。

【００３３】リフィル周波数ｆｒが駆動周波数ｆｏｐと
同じときの吐出量をＶｄ₀ とすると、リフィル周波数ｆ
ｒを駆動周波数ｆｏｐの１／２のノズル設計にすると図
７に示すように吐出量は約２／３に抑えられる。さらに
リフィル周波数を下げていくと吐出量が少ないため図５
に示した液滴９が小さくなりすぎ、記録品位を悪化させ
るミストになりやすくなる。特に図７に示すミスト多領
域では粗悪な記録となる。さらにリフィル周波数を下げ
ると駆動周波数の１／４程度で不吐出となってしまう。
これは図３においてリフィル復帰が不十分すぎるため気
泡１０がノズル前方の大気とつながってしまうためであ
る。

【００３４】以上より、記録処理液におけるリフィル周
波数ｆｒは、記録処理液の駆動周波数ｆｏｐに対して、 （１／２）・ｆｏｐ≦ｆｒ＜ｆｏｐ とするのが好適である。

【００３５】次に、図８、図９および図１０を用いて、
図６に示した記録領域の境界における記録処理液の記録
ドットより１つ前のドットは記録しないための処理につ
いて説明する。

【００３６】図８において、記録ヘッドの駆動部（不図
示）でシリアルに送られたデータがノズル数Ｎ分のビッ
ト数を持つシフトレジスタ２２に蓄えられ、１ラスタ記
録毎にＮビットラッチ２１ｃ→２１ｂ→２１ａに順番に
ラッチされていく。すなわち１〜Ｎにはそれぞれのノズ
ルに対応した記録データが格納され、記録ヘッドが矢印
の方向に走査して記録するとき、図１０に示すようにＤ
_n 及びＤ_n の次の記録データＤ_n+1 、その次の記録デー
タＤ_n+2 、がそれぞれラッチ２１ａ、２１ｂ、２１ｃに
それぞれラッチされている。論理回路２０はＤ_n 、Ｄ
_n+1 、Ｄ_n+2 を入力として図９に示す真理値表に従って
出力を行い、その出力に従ってヒータ７が駆動される。
論理回路２０は図１０に示すようにＤ_n+1 に記録データ
がありＤ_{n+ 2} に記録データが無い場合、すなわちＤ_n+1
が画像の縁であるときＤ_n の記録データを消去してい
る。

【００３７】本実施形態においては画像領域の縁の部分
抽出を記録ヘッド部で行うようにしたが、本発明におい
ては画像データを送る段階のプリンタバッファメモリ内
でソフト的にエッジ抽出処理しても良いし、プリンタバ
ッファメモリから記録ヘッドに画像を送る段階でプリン
タ内に上述のような回路を使ってハード的に行っても良
い。

【００３８】以上説明した実施の形態によって記録領域
の縁は、記録処理液が十分リフィルされてから吐出され
るため吐出量は十分にあり、にじみを抑えることができ
るのである。

【００３９】さらに、以上の実施の形態は、記録処理液
におけるリフィル周波数を記録液のリフィル周波数より
低くすることにより、記録液と記録処理液の駆動周波数
を変えずに、記録領域の内部における記録処理液の吐出
量だけを減らすことができる。

【００４０】そして、記録処理液におけるリフィル周波
数ｆｒを、記録液のリフィル周波数ｆｒ．ｉｎｋに対し
て、 （１／２）・ｆｒ．ｉｎｋ≦ｆｒ＜ｆｒ．ｉｎｋ とすることにより、記録液と記録処理液の駆動周波数を
変えずに、記録処理液のミストや不吐出がなく吐出量を
確実に減らすことができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、記録処理
液の吐出復帰（リフィル）周波数を駆動周波数より低く
することにより、記録領域の内部における吐出量を減ら
すことができる。

【００４２】さらに記録処理液における吐出復帰（リフ
ィル）周波数ｆｒを、記録処理液の駆動周波数ｆｏｐに
対して、 （１／２）・ｆｏｐ≦ｆｒ＜ｆｏｐ とすることによりミストや不吐出がなく吐出量を確実に
減らすことができ、記録処理液のドットが記録ヘッド走
査方向に対して隣接ドットに接するように楕円形となる
ためインクとの混合が促進され、記録処理液の効果をさ
らに促進できる。

【００４３】さらに記録画像領域の縁（エッジ）に記録
処理液を吐出する場合、個々の吐出口においてエッジの
ドットを打つ１つ前のドットは記録データの有無にかか
わらず記録しないことにより、記録領域の縁は十分リフ
ィルされてから吐出されるため、にじみを抑えかつ記録
処理液の浪費を防ぐことができる。

【００４４】また、記録処理液の吐出量を減らすことに
より記録紙上の記録処理液がインク着弾時に跳ね返り記
録ヘッドに付着し、場合によっては記録ヘッドのノズル
のインクと混合して固着し、ノズル詰まりを起こしたり
記録ヘッドのフェイス面上にミストとして付着したイン
クと混合して固着して、ヨレなどの記録不良を起こした
り、ワイパーブレードを破損したりするという問題を防
ぐことができる。

【００４５】さらに、従来では記録処理液の吐出量を減
らす為に記録領域の内部において間引き記録などを行っ
ていたが、そのための複雑な演算処理系が不要となる効
果も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録装置の実施の形態
であるプリンタ部の構成例を模式的に示した図である。

【図２】図１に示した記録ヘッド部を記録媒体側からみ
た模式図である。

【図３】インクジェット記録ヘッドの吐出の過程を１ノ
ズルに着目して模式的に示した図である。

【図４】インクジェット記録ヘッドにおけるリフィル周
波数が駆動周波数より高い場合の飛翔液滴の様子と記録
ドット形を示したものである。

【図５】インクジェット記録ヘッドにおけるリフィル周
波数が駆動周波数より低い場合の飛翔液滴の様子と記録
ドット形を示したものである。

【図６】本発明のインクジェット記録ヘッドの実施形態
における記録の概要を模式的に示した図である。

【図７】インクジェット記録ヘッドにおけるリフィル周
波数をｆｒとしたとき駆動周波数と吐出量の関係を示し
たグラフである。

【図８】本発明のインクジェット記録ヘッドの実施形態
における記録ヘッド駆動部を示したものである。

【図９】本発明のインクジェット記録ヘッドの実施形態
における記録ヘッド駆動部の論理回路の真理値表であ
る。

【図１０】本発明のインクジェット記録ヘッドの実施例
における記録の概要を模式的に示した図である。

【図１１】従来の、記録処理液を用いたインクジェット
記録ヘッドの記録の概要を模式的に示した図である。

【符号の説明】

１ａ ノズル（インク用） １ｂ ノズル（記録処理液用） ２ 記録ヘッド ３ 記録領域境界 ４ａ 記録ドット（インク） ４ｂ 記録ドット（記録処理液） ５ 記録領域 ６ 記録紙 ７ ヒータ ８ 吐出液滴（リフィル周波数＞駆動周波数） ８’ 記録ドット（リフィル周波数＞駆動周波数） ９ 吐出液滴（リフィル周波数＜駆動周波数） ９’ 記録ドット（リフィル周波数＜駆動周波数） １０ 気泡 １１ ヘッドカートリッジ １２ａ インクタンク（記録処理液用） １２ｂ インクタンク（インク用） １３ キャリッジ １４ 搬送ローラ １５ ガイド軸 １６ 記録媒体 １７ インク排出口 １８ キャップ １８ａ 吸引処理部（記録処理液用） １８ｂ 吸引処理部（インク用） １９ 記録ヘッド部 １９ａ ノズル列（記録処理液） １９ｂ ノズル列（インク） ２０ 論理回路 ２１ ラッチ ２２ シフトレジスタ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液通路であるノズルの先端の吐出口から
   記録液あるいは記録処理液の液滴を吐出して記録を行う
   インクジェット記録ヘッドにおいて、 記録処理液における吐出復帰周波数は該記録処理液の駆
   動周波数より低くしたことを特徴とするインクジェット
   記録ヘッド。
2. 【請求項２】 前記記録処理液における吐出復帰周波数
   ｆｒは、記録処理液の駆動周波数ｆｏｐに対して （１／２）・ｆｏｐ≦ｆｒ＜ｆｏｐ とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】 前記記録処理液における吐出復帰周波数
   は前記記録液の吐出復帰周波数より低くした請求項１又
   は２に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. 【請求項４】 前記記録処理液における吐出復帰周波数
   ｆｒは、記録液の吐出復帰周波数ｆｒ．ｉｎｋに対して （１／２）・ｆｒ．ｉｎｋ≦ｆｒ＜ｆｒ．ｉｎｋ とする請求項３に記載のインクジェット記録ヘッド。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４の何れか１項に記載のイ
   ンクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録方
   法であって、記録画像領域の縁に記録処理液を吐出する
   場合、個々の吐出口においてエッジのドットを打つ１つ
   前のドットは記録データの有無にかかわらず記録しない
   ことを特徴とするインクジェット記録方法。