JPH04353467A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数色のインクを吐出す
るインクジェット記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写装置や、ワードプロセッサ、コンピ
ュータ等の情報処理機器、さらには通信機器の普及に伴
い、それらの機器の画像形成（記録）装置の一つとして
、インクジェット方式による記録ヘッドを用いてデジタ
ル画像記録を行うものが急速に普及している。更に、前
記情報機器、通信機器のカラー化に伴い、記録装置にお
いてもカラー対応したものの需要が増えてきている。 このような記録装置においては、記録速度の向上のため
、複数の記録素子を集積配列してなる記録ヘッド（以下
、マルチヘッドという）として、インク吐出口および液
路を複数集積したものを用い、さらにカラー対応として
シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの複数個の上記
マルチヘッドを備えたものが一般的である。

【０００３】上記記録ヘッドのうち、吐出用ヒータの熱
エネルギーによって発生する気泡（バブル）を使用して
、インクをインク吐出口から吐出させるものは、吐出口
の高度のマルチ化が可能であって、高品位の記録画像が
得られる特色を有している。この様なマルチヘッドの１
つ１つのマルチノズルは、全て同様な方法で同等に作ら
れていて、全てを同様に駆動させる事により、各マルチ
ノズルからのインクの１画素当たりのインク吐出量を、
ほぼ同量に揃えている。

【０００４】しかし、マルチヘッドにおけるインクの吐
出量は間接的には周りの環境、直接的にはインクを含む
その周りのヘッドの温度に大きく影響される。周知のよ
うに、ヘッド温度が高いときにはインクの粘性が低下す
るため吐出量は大きくなり、ヘッド温度が低いときには
吐出量は小さくなる。この様な吐出量の差は印字後の画
像濃度にも大きく影響する。

【０００５】そこで、一般的には環境に因らず吐出量を
安定させるために、ヘッドごとに温度調整（以下、温調
と称す）を行っている。これは、安定的な吐出が可能な
温度範囲の中で、ある定められた一定下限温度に達して
いない場合は、その温度に達するまでヘッドに対し加熱
を行うというものである。この様なヘッドの温度制御は
、吐出用ヒータとは別に設けた加熱用ヒータを用いて行
われ、記録時及び所定のスタンバイ状態で実施される。 この様に、常に印字時のヘッド温度をある範囲内に制御
しておくことによって、インク吐出量を安定化させ、ど
んな環境においてもヘッド温度による印字濃度差の無い
画像を得ている。

【０００６】以上、ヘッド温調制御等の吐出量制御を行
うことにより、環境や印字デューティーなどの印字条件
の変化にも対応した吐出量の経時的な安定化、ヘッド間
の均一化を図ることができる。そして各色、各ヘッド同
条件の基にバランスのとれたカラー画像を得ることがで
きるのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら近年、前
記情報機器、通信機器の低コスト化に伴って、記録装置
においても普通紙に印字対応したものの需要が増えてき
ている。一方で、普通紙においてはインクという液体を
吸収するに当って特別な対応がされていないため、イン
ク吸収を考慮して作られたコート紙に比べ、濃度が出に
くいという問題点がある。特に、文字キャラクタや罫線
等に用いるブラックインクの濃度については画像上重要
視されるところであり、改善が最も必要とされる点でも
ある。

【０００８】ブラックの濃度を上げるために、「ブラッ
クのみ他色に比べ単位面積あたりのインク（染料）打ち
込み量を多くしなければならない」というのは最も基本
的な考え方である。この手段の１つとして、ブラックの
マルチヘッドのみ同じドット着弾点に２回印字を行うと
いう方法が最も一般的である。この様にすればブラック
のインク（染料）は他色の２倍となり、これに伴い濃度
もアップするのである。

【０００９】ところがこれでは、確かに十分な濃度アッ
プは図れるが、異色同士の境界面でのにじみという、も
う一つ普通紙の大きな問題点が悪化されることとなって
しまっていた。また、同紙面、同位置をヘッドが２回づ
つ移動を繰り返しながら印字を進めていくので、タイム
コストが通常の２倍かかってしまうという問題点もあっ
た。

【００１０】そこで、本発明は異色同士の大きなにじみ
を発生することなく、効率よく、例えばブラックの印字
濃度アップを図ることが可能なインクジェット記録装置
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、複数
の吐出口からインクを吐出させる記録ヘッドを複数備え
たインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドの
うち、少なくとも１つ、例えばブラックから他の記録ヘ
ッドよりも多い量のインクを吐出させることにより、異
色同士の大きなにじみ無しに効率よく、例えばブラック
の印字濃度アップを図るものである。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して詳細に説明する。 （第１実施例）第１実施例は、先に説明した温調温度を
利用し、ブラックのみ他色より吐出量を常に多く設定し
ようとしたものである。図１はヘッド温度とその時の印
字吐出量を示したものである。従来例でも説明したよう
に、ヘッド温度が高いほど吐出量も高くなっている。即
ち、ヘッド温度は温調温度で制御可能な範囲である限り
、どんな環境においても各色ごとに目的の吐出量を得る
ことができる。

【００１３】そこで、本実施例においてはブラックのみ
温調温度をｂとし、他３色をｂよりも低いａとす。ヘッ
ド温度ａにより吐出量Ｖ１　を、ヘッド温度ｂによりＶ
２　（＞Ｖ１　）という吐出量を得る。この値Ｖ２　は
、ブラックの濃度が目的値を満たす範囲の中で最もにじ
みを防ぐ値、即ち最低値付近に設定されているものであ
る。それぞれのヘッドがそれぞれの温度ａ，ｂに達して
いない場合は、加熱を加える。

【００１４】この時の加熱時間とヘッド温度の様子を印
字開始前から示したものが図２である。印字開始ボタン
を押した瞬間に（ｔ１　）ヘッド温度センサーが各色の
ヘッド温度を感知し、印字許容温度の下限値（ａ，ｂ）
まで加熱を加える。この時、ヒーターのパワーをブラッ
クのみ大きくすることによって、温度上昇の傾きを大き
くし、印字を開始できる温調温度までの達成時間（ｔ２
　）を揃えることが可能となる。その後は、それぞれの
印字許容範囲内で温度調整されながら印字を行っていく
。この様にすることによって、常に安定した吐出量で印
字を行い、ブラック濃度の高い高画質な画像を得ること
ができる。

【００１５】また、本実施例における温調制御による吐
出量制御を用いれば、上述とは逆にブラックのみ吐出量
を下げて、紙面上同位置における２回のスキャンにより
同着弾点に２回づつのインク着弾を行うことも可能であ
る。このとき、ブラックの温調温度をｃとして吐出量を
他色の吐出量の１／２倍以上かつ１倍以下（Ｖ３　）に
設定しておけば、最終的なインク打ち込み量は通常より
多く、濃度アップが可能となる。また、１スキャンにお
けるインク吐出量が少ないということはインクの紙への
浸透も早く、従って等しいインク打ち込み量を１ドット
につき行う場合でも、この様に２回に分けて印字する方
がにじみが少なくてすむことになる。

【００１６】本実施例による場合、温調温度を目標の吐
出量に合わせて調整しているので、例えばその時々の場
合によって、次のようなことも可能である。

【００１７】カラープリンタの場合、モノカラ−の文字
キャラクタ−を印字する場合と、フルカラ−のイメージ
画像を印字する場合とでは、求められる画質要素が違う
。例えば、モノカラ−の文字キャラクターであれば文字
の濃度が高く、文字がはっきりしていることが求められ
る一方、各色同士のにじみの様な問題は余り起こりにく
く、重要視されなくなる。反対に、フルカラーのイメー
ジ画像を印字する場合には、異色同士のにじみが大きな
画像問題となる。この２つの問題点は普通紙印字におい
て特に顕著となり、濃度とにじみという同時に解決しに
くい互いに相反する関係となる。

【００１８】従って、フルカラーのイメージ画像を印字
する場合には、本実施例のようにブラックインクの吐出
量をあまり多くして印字を行うと、ブラックインクの周
りへのにじみが悪化する恐れがある。よって、あらかじ
めプリンタ側のモードでキャラクター印字モードとイメ
ージ画像印字モードの２種類を設け、前者のみ本実施例
で提案した方法を用い、後者では全色とも等しい温調温
度で制御すれば、これら２つのモードを使い分けること
により、その時々に要求される高画質な画像を得ること
ができる。

【００１９】以上説明したように、温調制御手段により
、ブッラクインクのヘッドのみ他色と異なる吐出量に設
定することにより、普通紙においてもにじみが無く、効
率的な濃度アップが可能である。 （第２実施例）本実施例はブラックの吐出量を上げる手
段として、本出願人が特願平３−４７４２号明細書で先
に提案したＷパルス駆動の第１パルスを変調するＷＰＷ
Ｍ制御を用いるものである。

【００２０】この方式は次のような場合に特に有効であ
る。記録速度を速くするためにヘッド駆動の記録周波数
を高くすると、先に説明した記録素子の熱エネルギーを
用いるインクジェット記録方式では、記録時の自己発熱
により吐出特性などの記録特性に関わるものが変化して
しまう場合もある。そこで、図３に示すようなＰＷＭ制
御が行うことにより、ヘッドの温度変化に応じた吐出量
の安定化を行う。即ち、ヘッドの温度変化に応じてプレ
ヒートパルスＰ１のパルス幅を変調することにより、メ
インヒートパルスＰ３による吐出量の安定化が可能であ
る。このようなＰＷＭ制御は、第１実施例で用いたヘッ
ド温調に比べて吐出量の制御応答が早いので、１走査毎
の制御はもちろん１走査内での制御も可能である。この
様な駆動走査をすることによって、周波数や印字デュー
ティーによらない安定した吐出量を得ることができる。

【００２１】同図中Ｖｏｐは、Ｈ・Ｂ（ヒーターボード
）上に熱エネルギーを発生させるために必要な電気的エ
ネルギ−であり、Ｈ・Ｂの面積・抵抗値・膜構造やヘッ
ドのノズル構造によって決まる。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　
はプレヒートパルスの立ち上がりからの時間であり、そ
れぞれＰ１　，Ｐ２　，Ｐ３　を決めるための時間を示
している。分割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
ルスで主にノズル内のインク温度を制御するためのパル
ス幅であり、ヘッドの温度センサーを利用した温度検知
によってＰ１　のパルス幅を制御する。この時Ｈ・Ｂ上
に熱エネルギーを加えすぎてプレ発泡現象が発生しない
ようにしている。Ｐ２　はインターバルタイムでプレヒ
ートパルスＰ１　とメインヒートパルスＰ２　が相互干
渉しないように一定時間の間隔を設けるためと、ノズル
内インクの温度分布を均一化する働きがある。Ｐ３　は
メインヒートパルスで、Ｈ・Ｂ上に発泡現象を発生させ
ノズル穴よりインク滴を吐出させる。これらのパルス幅
は，Ｈ・Ｂの面積，抵抗値，膜構造やヘッドのノズル構
造，インク物性によって決まる。図４にヘッド温度に対
応したパルス幅テーブルを（ａ），（ｂ）として２種示
す。図５に示すように、テーブル内容を（ａ），（ｂ）
間で変更することにより、吐出量目標値をＶａ、Ｖｂの
２種間で変えることが可能である。本実施例における吐
出量制御は、上述のヘッド温調制御により基準的な吐出
量を確保し、ＰＷＭ制御によって安定化するものである
。

【００２２】また、本実施例も第１実施例と同様、キャ
ラクターとイメージのモードによって目標吐出量、即ち
この場合は２種類のテーブルを使い分ければ、これに応
じて２種類のブラック吐出量を切り替えることができる
。更に、ＰＷＭ制御はヘッド温調に比べて吐出量の制御
応答が早いので、１走査毎はもちろん、１走査内でも瞬
時に２種類のブラック吐出量を切り替えることができる
。従って、印字開始前にキャラクターかイメージかのモ
ード切り替えを行うこと無しに、プリンタ側でキャラク
ター信号と検知した部分のみ吐出量の大きなテーブルで
印字を行い、イメージデータと検知した部分では他色と
同じ、あるいは更に別の吐出量テーブルで印字を行うと
いうこともできる。この様にすれば第１実施例のように
、あらかじめモードを２つ設ける必要もなく、プリンタ
側で自動に吐出量を調整し、キャラクター画像とイメー
ジ画像が混在するような印字画像においても、にじみや
、濃度薄といった問題のない高画質な画像を得ることが
できる。

【００２３】また更に、本実施例においても第１実施例
のように逆にブラックの吐出量を下げ、つまり他色の１
／２〜１倍の範囲で吐出量設定したＰＷＭのパルス幅テ
ーブルを用いて、２パス印字を行っても良い。

【００２４】以上説明したように、ブラックの印字ヘッ
ドのみ他色と異なるＰＷＭテーブルを設けることにより
、にじみが少なく、能率の良いブラックの濃度アップが
可能である。

【００２５】（第３実施例）次に、第３実施例を説明す
る。ここではブラックの吐出量を上げる手段として、あ
らかじめ吐出口の大きなヘッドを用いることとする。図
６はブラックのマルチヘッドの吐出部（ａ）と、他３色
のそれ（ｂ）とを印字ドットと共に比較したものである
。この図において、４０１はマルチヘッド、４０２はマ
ルチノズルである。この様にブラックのみヘッドの吐出
口の面積を大きくすることで、印字ドットを大きくする
ことができ、さらには印字濃度を目的値に達成させるこ
とが可能である。また、本実施例によれば、第１及び第
２実施例のようにブラックのみ特別なヒーター駆動を行
うわけではないので、ヒ−タ−寿命も他色と同様に保証
できる。

【００２６】また、第２実施例と同様、キャラクタ−信
号とイメージ信号によってブラック印字の吐出量を可変
にすることも、以下の方法を用いれば可能である。

【００２７】図７は、矢印の方向へ印字を行う４色のヘ
ッドの並列状態を被印字面の紙面方向から吐出口に向か
って見た図である。ここに示すように、全４色に対しヘ
ッドはブラック２個（ｋ１，ｋ２）、シアン（ｃ）、マ
ゼンタ（ｍ）、イエロー（ｙ）はそれぞれ１個づつの計
５個用意されている。ここで、ブラックの２個のヘッド
のうち１個（ｋ１）は吐出口の大きなヘッド、もう一つ
（ｋ２）は他色と同等な大きさの吐出口のヘッドである
。そして、キャラクター信号が入力されたときにはヘッ
ド（ｋ１、Ｃ、Ｍ、Ｙ）が駆動され、ヘッドｋ２は駆動
されない。また、イメージ信号が入力されたときはヘッ
ド（ｋ２、Ｃ、Ｍ、Ｙ）が駆動され、ヘッドｋ１は駆動
されない。この様に、ブラックインクの印字ヘッドを使
い分けることにより、第２実施例のように１スキャン中
に切り替わるその時々に適した吐出量制御を行うことが
できる。また更に、本実施例においても第１、第２実施
例のように逆にブラックの吐出量を下げ、つまり他色の
１／２〜１倍の範囲で吐出量設定した吐出口のヘッドを
用いて、２パス印字を行っても良い。

【００２８】以上説明したように、ブラックの印字ヘッ
ドのみ他色と異なる大きさの吐出口を用いることにより
、にじみが少なく、能率の良いブラックの濃度アップが
可能となる。

【００２９】次に、上記各実施例のメカ的、回路的構成
について説明する。図８は、上記マルチヘッドで紙面上
を印字していく際のプリンタ部の構成を示したものであ
る。この図において、７０１はインクカートリッジであ
る。これらは、４色のカラーインク（ブラック、シアン
、マゼンタ、イエロー）がそれぞれ詰め込まれたインク
タンクと、７０２のマルチヘッドから構成されている。 ７０３は紙送りローラで、７０４の補助ローラとともに
印字紙７０７を抑えながら図の矢印の方向に回転し、印
字紙７０７をｙ方向に随時送っていく。また７０５は給
紙ローラーであり、印字紙の給紙を行うとともに、７０
３、７０４と同様、印字紙７０７を抑える役割も果たす
。７０６は４つのインクカートリッジを支持し、印字と
ともにこれらを移動させるキャリッジである。キャリッ
ジ７０６は印字を行っていないとき、あるいはマルチヘ
ッドの回復作業などを行うときには図の点線で示した位
置のホームポジション（ｈ）に待機するようになってい
る。

【００３０】印字開始前、図の位置（ホームポジション
）にあるキャリッジ７０６は、印字開始命令がくると、
ｘ方向に移動しながら、マルチヘッド７０２上のｎ個の
マルチノズル８０１により、紙面上に幅Ｄだけの印字を
行う。紙面端部までデータの印字が終了するとキャリッ
ジは元のホームポジションに戻り、再びｘ方向への印字
を行う。この最初の印字が終了してから２回目の印字が
始まる前までに、紙送りローラ７０３が矢印方向への回
転することにより、幅Ｄだけのｙ方向への紙送りを行う
。この様にして、キャリッジ１スキャンごとにマルチヘ
ッド幅Ｄだけの印字と紙送りを繰り返し行うことにより
、一紙面上のデータ印字が完成する。

【００３１】次に、上述した装置構成の各部の記録制御
を実行するための制御構成について、図９に示すブロッ
ク図を参照して説明する。制御回路を示す同図において
、１０は記録信号を入力するインターフェ−ス、１１は
ＭＰＵ、１２はＭＰＵ１１が実行する制御プログラムを
格納するプログラムＲＯＭ、１３は各種データ（上記記
録信号やヘッドに供給される記録データ等）を保存して
おくダイナミック型のＲＡＭである。１４は記録ヘッド
１８に対する記録データの供給制御を行うゲートアレイ
であり、インターフェース１０、ＭＰＵ１１、ＲＡＭ１
３間のデータの転送制御も行う。２０は記録ヘッド１８
を搬送するためのキャリアモータ、１９は記録用紙搬送
のための搬送モータである。１５はヘッドを駆動するヘ
ッドドライバ、１６、１７は夫々搬送モータ１９、キャ
リアモータ２０を駆動するモータドライバである。２１
は記録ヘッド１８を加熱するための加熱用（サブ）ヒー
タ、２２は記録ヘッド１８の温度を検出するための温度
センサである。

【００３２】図１０は、図９の各部の詳細を示す回路図
である。ゲートアレイ１４は、データラッチ１４１、セ
グメント（ＳＥＧ）シフトレジスタ１４２、マルチプレ
クサ（ＭＰＸ）１４３、コモン（ＣＯＭ）タイミング発
生回路１４４、デコーダ１４５を有する。記録ヘッド１
８は、ダイオードマトリックス構成を取っており、コモ
ン信号ＣＯＭとセグメント信号ＳＥＧが一致したところ
の吐出用ヒータ（Ｈ１からＨ６４）に駆動電流が流れ、
これによりインクが加熱され吐出する。

【００３３】上記デコーダ１４５は、上記コモンタイミ
ング発生回路１４４が発生したタイミングをデコードし
て、コモン信号ＣＯＭ１〜８のいずれか１つを選択する
。データラッチ１４１はＲＡＭ１３から読み出された記
録データを８ビット単位でラッチし、この記録データを
マルチプレクサ１４３はセグメントシフトレジスタ１４
２に従い、セグメント信号ＳＥＧ１〜８として出力する
。マルチプレクサ１４３からの出力は、シフトレジスタ
１４２の内容によって種々変更することができる。

【００３４】上記制御構成の動作を説明すると、インタ
ーフェース１０に記録信号が入るとゲートアレイ１４と
ＭＰＵ１１との間で記録信号がプリント用の記録データ
に変換される。このとき、ＭＰＵ１１が記録信号の種類
（キャラクター信号、イメージ信号）を判断する。そし
て、モータドライバ１６、１７が駆動されるとともに、
ヘッドドライバ１５に送られた記録データに従って記録
ヘッドが駆動され、印字が行われる。

【００３５】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも熱エネルギーを利用する方式の記録ヘッド、記録
装置に於いて、優れた効果をもたらすものである。その
代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４
７２３１２９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なうものが好ま
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
える少なくとも一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ーを発生せしめ、記録ヘッ
ドの熱作用面に膜沸騰させて、結果的にこの駆動信号に
一対一対応し液体（インク）内の気泡を形成出来るので
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、少なくとも一つの
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なわれるので、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４
４６３３５９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。尚、上記熱作
用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１
２４号明細書に記載されている条件を採用すると、更に
優れた記録を行なうことができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、ブラックインクの１ド
ット当たりの吐出量を他色に比べ多くすることによって
、フルカラープリンタにおけるブラック濃度を従来より
も効率的に上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のヘッド温度と吐出量の関
係を示す図である。

【図２】印字開始時のヘッド温調制御によるヘッド温度
上昇の状態を示す図である。

【図３】第２実施例のＰＷＭ制御による吐出量設定の状
態を示す図である。

【図４】第２実施例のＰＷＭテーブルを示す図である。

【図５】第２実施例のＰＷＭテーブル変換による吐出量
制御を示す図である。

【図６】第３実施例のブラック用マルチヘッドと他３色
のマルチヘッド吐出口を示す図である。

【図７】第３実施例における印字の際のマルチヘッド配
列の状態を示す図である。

【図８】本発明の各実施例に用いるインクジェットプリ
ンタの印字部である。

【図９】図８に示す印字部の制御回路を示すブロック図
である。

【図１０】図９に示す制御構成の詳細を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１８　　記録ヘッド ２１　　サブヒータ ２２　　温度センサ ７０１　　インクカートリッジ ７０２　　マルチヘッド ７０３　　紙送りローラ ７０５　　給紙ローラ ７０６　　キャリッジ ７０７　　印字紙

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数の吐出口からインクを吐出する記
   録ヘッドを複数備えたインクジェット記録装置において
   、前記記録ヘッドの少なくとも１つから吐出されるイン
   クの量が、他の記録ヘッドよりも多いことを特徴とする
   インクジェット記録装置。
2. 【請求項２】　　請求項１において、前記複数の記録ヘ
   ッドはブラックを含む複数色のインクを吐出し、吐出さ
   れるブラックのインクの量のみが、他の色のインクより
   も多いことを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】　　請求項１において、前記記録ヘッドか
   ら吐出されるインクの量が、前記記録ヘッドの温度を所
   定の温度に維持することで制御することを特徴とするイ
   ンクジェット記録装置。
4. 【請求項４】　　請求項１において、前記記録ヘッドは
   、熱エネルギーによってインクに気泡の形成を含む状態
   変化を生起させ、該状態変化に基いてインクを吐出する
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。