JP5262215B2

JP5262215B2 - インクジェット記録装置

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Publication number: JP5262215B2
Application number: JP2008074796A
Authority: JP
Inventors: 英年渡邉
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2028-03-24
Also published as: JP2009226734A

Description

本発明は、複数の吐出口が設けられたインクジェットヘッドを有するインクジェット記録装置に関する。

特許文献１には、主走査中に、１画素に対して、階調値に応じた回数だけインク量が互いに同量である２滴又は３滴のインク滴を連続的に吐出する技術が記載されている。用紙上における２滴又は３滴のインク滴の着弾領域が部分的に重なるため、用紙には扁平ドットが形成される。

特開２００４−０３４７２０公報（図６）

特許文献１に記載の技術によると、インク量が互いに同量である複数のインク滴がほぼ同時に用紙に着弾するので、用紙上でインクが滲みやすく、画像のエッジのシャープさが失われてしまう。

本発明の目的は、記録媒体上でインクを滲みにくくす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である。

本発明のインクジェット記録装置は、記録媒体を搬送する搬送機構と、前記搬送機構による記録媒体の搬送方向と直交する直交方向に関する間隔が前記直交方向の印字解像度に対応した所定間隔となった複数の吐出口が設けられたインクジェットヘッドと、画像データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された画像データに基づいて、前記搬送方向の印字解像度に対応する単位距離だけ前記搬送機構によって記録媒体が搬送されるのに要する時間である各印字周期について、前記インクジェットヘッドの各吐出口にインク量を割り当てる割当手段と、前記割当手段によって割り当てられたインク量が所定値未満である場合に、前記割当手段によって割り当てられたインク量のインクが当該吐出口から吐出される１つのインク滴として記録媒体に着弾するように前記インクジェットヘッドを制御し、前記割当手段によって割り当てられたインク量が前記所定値以上である場合に、当該吐出口からインクが吐出されることによって、２番目に着弾するインク滴が１番目及び３番目に着弾するインク滴よりも大きい３つのインク滴が前記搬送方向に沿って順次記録媒体に着弾するように前記インクジェットヘッドを制御する吐出制御手段とを備えている。そして、前記吐出制御手段は、前記所定値未満である第１インク量、前記所定値未満であって前記第１インク量よりも多い第２インク量、及び、前記所定値以上である第３インク量に係る３つの吐出波形を記憶しており、これら３つの吐出波形を増幅したパルス列信号を前記割当手段によって割り当てられたインク量に応じて前記インクジェットヘッドに供給し、前記第１インク量に係る前記吐出波形は、１個以上のインク滴を吐出させる所定パルスを１つだけ含む波形であり、前記第２インク量に係る前記吐出波形は、第１離隔時間を介して配置された複数の前記所定パルスからなる波形であり、前記第３インク量に係る前記吐出波形は、前記第１離隔時間を介して配置された複数の前記所定パルスからなるパルス群と、前記第１離隔時間よりも広い第２離隔時間を介して前記パルス群の前に配置された前記所定パルスと、前記第２離隔時間を介して前記パルス群の後に配置された前記所定パルスとからなる波形であり、前記第１離隔時間は、前記複数の所定パルスによって吐出された複数のインク滴が、記録媒体への着弾前に又は着弾と同時に合体して１つのインク滴が形成される間隔であり、前記第２離隔時間は、前記パルス群の前及び後に配置された前記所定パルスによって吐出された各１つのインク滴と、前記パルス群に含まれる前記複数の所定パルスによって吐出された複数のインク滴とが、記録媒体への着弾前に又は着弾と同時に合体することがない間隔である。

所定値以上のインク滴が割り当てられた場合には、２番目に着弾するインク滴が１番目及び３番目に着弾するインク滴よりも大きくなるように、３つのインク滴を吐出口から吐出させる。１番目に着弾するインク滴が２番目に着弾するインク滴よりも小さい（インク量が少ない）ために、小体積である１番目に着弾するインク滴が記録媒体上においてほとんど滲むことなく速やかに乾燥する。また、速やかに乾燥する１番目に着弾するインク滴は、２番目及び３番目に着弾するインク滴が記録媒体上において１番目に着弾するインク滴の方向に拡がるのを抑制する。その結果、滲みが少なくシャープなエッジを有する画像が得られる。また、記録媒体上においては、２番目に着弾するインク滴よりも小さい１番目及び３番目に着弾するインク滴で２番目に着弾するインク滴を挟むことになるので、３つのインク滴で形成されるドットの形状を対称性のあるものとすることができ、印字画質を向上させることができる。さらに、１番目に着弾するインク滴の吐出動作によって、吐出口付近のインクのフラッシング効果が得られるために、２番目及び３番目に着弾するインク滴の吐出特性が優れたものとなって、印字画質が向上する。また、３つのインク滴の着弾領域が互いに搬送方向にずれるので、インクが記録媒体に深く染み込んでコックリング（記録媒体のふやけ）が生じることを抑制できる。

前記所定値は、前記印字周期内において前記吐出口から吐出されたインクが１つのインク滴を形成すると仮定した場合に、当該インク滴の直径を前記所定間隔とする値であることが好ましい。これによって、記録媒体上でのインクの滲みがさらに少なくなる。

前記１〜３番目に着弾するインク滴の合計インク量が、前記割当手段によって当該吐出口に割り当てられたインク量以上であることが好ましい。これによって、インク量の減少に起因した画質劣化を抑制することができる。

また、前記１〜３番目に着弾するインク滴の合計インク量が、前記割当手段によって当該吐出口に割り当てられたインク量と同じであることがより好ましい。これによって、記録媒体上でのインクの滲みをさらに少なくしつつ、インク量の減少に起因した画質劣化を抑制することができる。

前記１番目に着弾するインク滴の直径と、前記３番目に着弾するインク滴の直径とが同じであることがより好ましい。これによって、記録媒体上でのインクの滲みがさらに少なくなる。

前記１番目に着弾するインク滴の記録媒体への着弾領域が前記２番目に着弾するインク滴の記録媒体への着弾領域と部分的に重なっており、前記２番目に着弾するインク滴の記録媒体への着弾領域が前記３番目に着弾するインク滴の記録媒体への着弾領域と部分的に重なっていることが好ましい。これによって、印字濃度を低下させることなく記録媒体上でのインクの滲みがさらに少なくなる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施の形態に係るインクジェット記録装置であるインクジェットプリンタ１を示す。このインクジェットプリンタ１は、互いに同じ構造を有する４つのインクジェットヘッド１２Ｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙを有している。４つのインクジェットヘッド１２Ｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙは、互いに異なる４色の有色インク（ブラック、マゼンタ、シアン、イエロー）をそれぞれ吐出する。

インクジェットプリンタ１は、図中左方に給紙トレイ２１を、図中右方に排紙トレイ２２を有している。インクジェットプリンタ１の内部には、給紙トレイ２１から排紙トレイ２２に向かって、記録媒体としての用紙Ｐが搬送される搬送経路が形成されている。給紙トレイ２１のすぐ下流には、用紙を狭持しつつ搬送する一対の送りローラ２５ａ、２５ｂが配置されている。一対の送りローラ２５ａ、２５ｂは、用紙Ｐを給紙トレイ２１から図中右方に向けて送り出す。送りローラ２５ａは、モータ３６（図７参照）によって回転駆動される。

搬送経路の中間部には、２つのベルトローラ２６、２７と、両ローラ２６、２７の間に架け渡されるように巻回されたエンドレスの搬送ベルト２８と、搬送ベルト２８によって囲まれた領域内にあって搬送ベルト２８を挟んで４つのインクジェットヘッド１２Ｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙと対向する位置に配置されたプラテン２９とを含むベルト搬送機構２３が設けられている。プラテン２９は、４つのインクジェットヘッド１２Ｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙと対向する領域において搬送ベルト２８が下方に撓まないように搬送ベルト２８を支持する。

ベルトローラ２７上には、ニップローラ２４が配置されている。ニップローラ２４は、給紙トレイ２１から送りローラ２５ａ、２５ｂによって送り出された用紙Ｐを搬送ベルト２８の外周面に押さえ付ける。この外周面には、弱粘着性のシリコン樹脂層が形成されている。

モータ３５（図７参照）が駆動ローラであるベルトローラ２６を回転させることによって、搬送ベルト２８が回転する。これにより、搬送ベルト２８が、ニップローラ２４によって外周面に押さえ付けられた用紙Ｐを粘着保持しつつ排紙トレイ２２に向けて搬送する。搬送経路に沿って搬送ベルト２８のすぐ下流には、剥離プレート３０が設けられている。剥離プレート３０は、搬送ベルト２８の外周面に粘着している用紙Ｐを外周面から剥離する。

４つのインクジェットヘッド１２Ｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙは、用紙Ｐの搬送方向に沿って並べられており、プラテン２９と対向する位置に固定されている。つまり、このインクジェットプリンタ１は、ライン式プリンタである。４つのインクジェットヘッド１２Ｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙは、図１の紙面に直交した方向、つまり主走査方向に長尺な直方体形状となっている。各インクジェットヘッドの底面は、搬送ベルト２８の外周面のうち上側に位置する搬送面２８ａに対向し且つ複数の吐出口１０８（図５参照）が形成された吐出面となっている。

後述するように、各ヘッドにおいて、複数の吐出口１０８は、２次元的に配列されている。吐出面における主走査方向に関する吐出口１０８のピッチは、主走査方向の印字解像度（本実施の形態において６００ｄｐｉ）に相当する間隔となっている。４つのインクジェットヘッド１２Ｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙのそれぞれには、複数のアクチュエータを含むアクチュエータユニット１２１（図３参照）が４つ設けられている。複数のアクチュエータは複数の吐出口と一対一に対応しており、各印字周期において活性となったアクチュエータに対応する吐出口からインクが吐出される。各印字周期においてどのアクチュエータが活性となるかは、ヘッドに供給される駆動データに依存する。ここで、印字周期とは、副走査方向の印字解像度に対応する単位距離だけ用紙Ｐが搬送されるのに要する時間を意味する。

搬送ベルト２８によって搬送される用紙Ｐが４つのヘッドの下方を順に通過する際に、吐出面に形成された複数の吐出口から、用紙Ｐの上面すなわち印刷面に向けて、各色のインク滴が吐出される。４つのインクジェットヘッド１２Ｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙから吐出された有色インクによって、用紙Ｐに所望パターンのカラー画像が形成される。

４つのヘッドの中で最も上流に位置するインクジェットヘッド１２Ｋとニップローラ２４との間には、反射型光学センサである用紙センサ３１が配置されている。用紙センサ３１は、搬送経路を搬送される用紙の先端が用紙センサ３１の直下に到達したときに、その検出信号を出力する。

次に、図２を参照しつつインクジェットヘッド１２Ｋについて詳細に説明する。なお、残り３つのインクジェットヘッド１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙもインクジェットヘッド１２Ｋと同じ構造を有している。図２に示すように、インクジェットヘッド１２Ｋは、流路ユニット９とアクチュエータユニット１２１とを含むヘッド本体２、ヘッド本体２の上面に配置されていると共にヘッド本体２にインクを供給するリザーバユニット７１、アクチュエータユニット１２１を駆動する駆動信号であるパルス列信号（図８（ａ）〜図８（ｃ）参照）を生成するドライバＩＣ５２が表面に実装された平型柔軟基板であるＣＯＦ（Chip On Film）５０、ＣＯＦ５０と電気的に接続された制御基板５４、並びに、アクチュエータユニット１２１、リザーバユニット７１、ＣＯＦ５０及び制御基板５４を覆いつつ、外部からインクミストが浸入するのを防ぐためのサイドカバー５３及びヘッドカバー５５を有している。

リザーバユニット７１は、４枚のプレート９１〜９４が積層されたものであり、その内部に、図示しないインク流入流路、インクリザーバ６１、及び、１０個のインク流出流路６２が互いに連通するように形成されている。なお、図２においては、１つのインク流出流路６２のみが表れている。インクリザーバ６１に貯留されたインクがインク流出流路６２を通過し、インク供給口１０５ｂ（図３参照）を介して流路ユニット９に供給される。また、プレート９４には、インク流出流路６２を含む複数の凸部９４ａが形成されている。プレート９４に複数の凸部９４ａが形成されていることによって、プレート９４と流路ユニット９との間に空隙が設けられている。この空隙内に、４つのアクチュエータユニット１２１が配置されている（図２においては、４つのアクチュエータのうち１つのみが示されている）。

ＣＯＦ５０には、複数の配線（図示せず）が形成されている。これら配線の一端がアクチュエータユニット１２１の上面である接合面において、後述する個別電極１３５及び共通電極１３４と電気的に接続されている。ＣＯＦ５０は、サイドカバー５３とリザーバユニット７１との間を上方に延在している。ＣＯＦ５０に形成された配線の他端は、コネクタ５４ａを介して制御基板５４上の電気部品に接続されている。制御基板５４は、図示しない上位の制御装置からの制御信号を、ドライバＩＣ５２に出力する。

制御基板５４は、ドライバＩＣ５２を介してアクチュエータユニット１２１の駆動を制御する。ドライバＩＣ５２は、アクチュエータユニット１２１を駆動する駆動信号を生成する。

次に、ヘッド本体２について説明する。ヘッド本体２は、図３に示すように、流路ユニット９と、流路ユニット９の上面９ａに固定された４つのアクチュエータユニット１２１とを含んでいる。

流路ユニット９は、リザーバユニット７１のプレート９４とほぼ同じ平面形状を有する直方体形状となっている。流路ユニット９の上面９ａには、リザーバユニット７１のインク流出流路６２に対応して、計１０個のインク供給口１０５ｂが開口している。流路ユニット９の内部には、図３及び図４に示すように、インク供給口１０５ｂに連通するマニホールド流路１０５及びマニホールド流路１０５から分岐した共通インク室である副マニホールド流路１０５ａが形成されている。図４では、アクチュエータユニット１２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１１０、アパーチャ１１２及び吐出口１０８を実線で描いている。流路ユニット９の下面には、図４及び図５に示すように、複数の吐出口１０８がマトリクス状に配置された吐出面２ａが形成されている。圧力室１１０も流路ユニット９におけるアクチュエータユニット１２１の固定面において、吐出口１０８と同様、マトリクス状に複数配列されている。

本実施の形態では、流路ユニット９の長手方向に沿った圧力室１１０の列が、１つのアクチュエータユニット１２１について、幅方向に互いに平行で等間隔に１６列配列されている。１つのアクチュエータユニット１２１について、各圧力室列に含まれる圧力室１１０の数は、アクチュエータユニット１２１の外形形状（台形形状）に対応して、その長辺から短辺に向かって次第に少なくなるように配置されている。吐出口１０８も、これと同様の配置がされている。

図５に示すように、流路ユニット９は、上から順に、キャビティプレート１２２、ベースプレート１２３、アパーチャプレート１２４、サプライプレート１２５、マニホールドプレート１２６、１２７、１２８、カバープレート１２９、及び、ノズルプレート１３０、という９枚の金属プレートから構成されている。これらプレート１２２〜１３０は、主走査方向に長尺な矩形平面形状を有する。これらプレート１２２〜１３０を互いに位置合わせしつつ積層することによって、流路ユニット９内に、マニホールド流路１０５、副マニホールド流路１０５ａ、及び、副マニホールド流路１０５ａの出口から圧力室１１０を経て吐出口１０８に至る複数の個別インク流路１３２が形成されている。

流路ユニット９におけるインクの流れについて説明する。リザーバユニット７１からインク供給口１０５ｂを介して流路ユニット９内に供給されたインクは、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａに分岐される。副マニホールド流路１０５ａ内のインクは、各個別インク流路１３２に流れ込み、絞りとして機能するアパーチャ１１２及び圧力室１１０を介して吐出口１０８に至る。

次に、アクチュエータユニット１２１について説明する。図３に示すように、４つのアクチュエータユニット１２１は、それぞれ台形の平面形状を有しており、インク供給口１０５ｂを避けるよう主走査方向に千鳥状に配置されている。さらに、各アクチュエータユニット１２１の平行対向辺は流路ユニット９の長手方向に沿っており、隣接するアクチュエータユニット１２１の斜辺同士は流路ユニット９の主走査方向に関して互いにオーバーラップしている。

図６（ａ）に示すように、アクチュエータユニット１２１は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる３枚の圧電層１４１〜１４３から構成されている。最上層の圧電層１４１の表面（アクチュエータユニット１２１の接合面）における圧力室１１０に対向する位置には、個別電極１３５が形成されている。最上層の圧電層１４１とその下側の圧電層１４２との間にはシート全面に形成された共通電極１３４が介在している。

個別電極１３５は、図６（ｂ）に示すように、圧力室１１０と相似な略菱形の平面形状を有する。平面視で、個別電極１３５の大部分は、圧力室１１０の領域内にある。略菱形の個別電極１３５における鋭角部の一方は圧力室１１０の外に延出され、その先端には個別電極１３５と電気的に接続された円形で個別電極１３５よりも厚い個別ランド１３６が設けられている。

共通電極１３４はすべての圧力室１１０に対応する領域において等しく基準電位が付与されるように、グランドに接続されている。一方、複数の個別電極１３５は、個別ランド１３６及びＣＯＦ５０の内部配線を介してドライバＩＣ５２の複数の端子のいずれかとそれぞれ個別に電気的に接続されている。そのため、ドライバＩＣ５２は、所望の一又は複数の個別電極１３５に供給される駆動信号だけをアクティブとすることができる。つまり、アクチュエータユニット１２１において、平面視で複数の個別電極１３５と重なる複数の部分のそれぞれが、個別のアクチュエータとして機能する。すなわち、アクチュエータユニット１２１には、圧力室１１０の数と同数の複数のアクチュエータが構築されている。

ここで、アクチュエータユニット１２１の駆動方法について述べる。圧電層１４１はその厚み方向に分極されている。これに対して、圧電層１４２、１４３は自発的には変形しない非活性層である。圧電層１４１〜１４３は圧力室１１０を区画するキャビティプレート１２２の上面に固定されている。そのため、個別電極１３５を共通電極１３４と異なる電位にして圧電層１４１に対してその分極方向に電界を印加すると、圧電層１４１における電界印加部分が圧電効果により歪む活性部として働く。活性部は、電界と分極の方向とが同じときには、厚み方向に伸張し面方向に収縮する。ここで、圧電層１４１における電界印加部分とその下方の圧電層１４２、１４３との間で面方向への歪み量に差が生じると、圧電層１４１〜１４３全体が圧力室１１０に向かって凸になるようにユニモルフ変形する。これにより圧力室１１０内のインクに圧力つまり吐出エネルギーが付与され、圧力室１１０内に圧力波が発生する。そして、発生した圧力波が圧力室１１０から吐出口１０８まで伝播することによって吐出口１０８からインク滴が吐出される。

本実施の形態においては、予め個別電極１３５に所定正電位を付与しておき、吐出要求があるごとに一旦個別電極１３５にグランド電位を付与し、その後所定のタイミングにて再び所定正電位を個別電極１３５に付与するようなパルス（図８（ａ）〜図８（ｃ）参照）をドライバＩＣ５２から出力する。この場合、個別電極１３５がグランド電位になるタイミングで、圧力室１１０内のインクの圧力が降下して副マニホールド流路１０５ａから個別インク流路１３２へとインクが吸い込まれる。その後、再び個別電極１３５を所定の電位にしたタイミングで、圧力室１１０内のインクの圧力が上昇し、吐出口１０８からインク滴が吐出される。つまり、個別電極１３５に矩形波のパルスを付与する。このパルス幅は、圧力室１１０内において圧力波が副マニホールド流路１０５ａの出口から吐出口１０８の先端まで伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Length）に等しい。そうすることによって、反射により副マニホールド流路１０５ａの出口から位相反転して戻ってきた正圧の圧力波と新たにアクチュエータユニット１２１から加えられる正圧とが圧力室１１０内で重ね合わさるため、圧力室１１０内のインクに大きな圧力を加えることができる。

図１に戻って、インクジェットプリンタ１は、制御部３２を含んでいる。制御部３２は、インクジェットプリンタ１の各部の動作を制御する。制御部３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Member）などの複数のハードウェアから構成されている。ＲＯＭには、インクジェットプリンタ１を制御する各種のソフトウェアが格納されている。そして、そのソフトウェアと制御部３２内のハードウェアとが協働することによって、制御部３２内には、図７に示すように、記憶部４１、割当部４２、搬送制御部４４、及び、吐出制御部４５の機能部が構築されている。本実施の形態において、制御部３２は、制御基板５４上の電子部品及びドライバＩＣ５２を共に含んでいるとする。

記憶部４１は、図示しないホストコンピュータから送られた、４つのインクジェットヘッド１２Ｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙによって用紙Ｐに印字されるべきカラー画像を示す画像データ（例えばビットマップ形式、ｊｐｅｇ形式）を記憶する。

割当部４２は、記憶部４１に記憶された画像データに基づいて、各印字周期について、４つのインクジェットヘッド１２Ｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙの各吐出口１０８にインク量を割り当てる。ここで、「吐出口１０８にインク量を割り当てる」とは、吐出口１０８に対応した圧力室１１０及び個別電極１３５にインク量を割り当てることと同義である。本実施の形態において、割当部４２が割り当てるインク量は、「大」（１６ｐｌ）、「中」（８ｐｌ）、「小」（４ｐｌ）、及び、無し（０ｐｌ）の４種類のいずれかである。そして、（「大」のインク量）＝（「中」のインク量）＋（「小」のインク量×２）となっている。この割り当てられたインク量の情報は、ドライバＩＣ５２から駆動パルスとして個別電極１３５に印加される。個別電極１３５に駆動パルス（パルス列信号）が加えられることで、所定の量のインク滴が吐出されるように、アクチュエータがユニモルフ変形することになる。なお、割当部４２はホストコンピュータ内に構築されていてもよく、その場合は、本発明のインクジェット記録装置は、ホストコンピュータとインクジェットプリンタ１とからなる装置に相当する。

搬送制御部４４は、ベルトローラ２６の駆動源であるモータ３５と、送りローラ２５ａの駆動源であるモータ３６とを制御する。

吐出制御部４５は、搬送制御部４４によるモータ３５の制御と同期をとりつつ、用紙センサ３１からの用紙Ｐの先端の検出信号、判断部４３における判断結果、及び、記憶部４１に記憶された画像データに基づいて、４つのインクジェットヘッド１２Ｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙを制御する。そして、用紙Ｐ上に有色インクによる所望のカラー画像を形成する。

本実施の形態において、吐出制御部４５は、割当部４２によって割り当てられたインク量が所定値未満である場合に、割当部４２によって割り当てられたインク量のインクが当該吐出口１０８から吐出される１つのインク滴として用紙Ｐに着弾するように各インクジェットヘッドを制御する。この場合、割り当てられたインク量を有するインク滴が１つだけ吐出口から吐出されて、そのまま１つのインク滴が用紙Ｐに着弾してもよいし、合計インク量が割り当てられたインク量となる複数のインク滴が吐出口から吐出されて、それらが着弾前に又は着弾と同時に合体してできた１つのインク滴が用紙Ｐに着弾してもよい。

本実施の形態において、所定値とは、印字周期内においてある１つの吐出口１０８から吐出されたインクが１つのインク滴を形成すると仮定した場合に、当該インク滴の直径を主走査方向の印字解像度（６００ｄｐｉ）に対応した距離（４２μｍ）とする値である。インク滴の直径はインク滴を球体と仮定して算出される。本実施の形態において、所定値は、「大」（１６ｐｌ）より小さく、「中」（８ｐｌ）よりも大きい量である。したがって、割り当てられたインク量が所定値未満である場合とは、割り当てられたインク量が「中」、「小」及び無しのいずれかであることを意味する。

そして、吐出制御部４５は、割当部４２によって割り当てられたインク量が前記所定値以上（つまりインク量「大」）である場合に、当該吐出口１０８からインクが吐出されることによって、２番目に着弾するインク滴が１番目及び３番目に着弾するインク滴よりも大きい３つのインク滴が搬送方向に沿って順次用紙Ｐに着弾するように各インクジェットヘッドを制御する。この場合、割り当てられたインク量を有するインク滴が３つだけ吐出口から吐出されて、そのまま３つのインク滴が用紙Ｐに着弾してもよいし、合計インク量が割り当てられたインク量となる４つ以上のインク滴が吐出口から吐出されて、それらが着弾前に又は着弾と同時に合体してできた３つのインク滴が用紙Ｐに着弾してもよい。

ここで、吐出制御部４５は、１〜３番目に着弾するインク滴の合計インク量が、割当部４２によって当該吐出口１０８に割り当てられたインク量と同じとなるように制御を行う。また、吐出制御部４５は、１番目に着弾するインク滴の直径と、３番目に着弾するインク滴の直径とが同じとなるように制御を行う。さらに、吐出制御部４５は、１番目に着弾するインク滴の用紙Ｐへの着弾領域２２１が２番目に着弾するインク滴の用紙Ｐへの着弾領域２２２と部分的に重なり、２番目に着弾するインク滴の用紙Ｐへの着弾領域２２２が３番目に着弾するインク滴の用紙Ｐへの着弾領域２２３（すべて図９（ａ）参照）と部分的に重なるように制御を行う。

具体的には、割り当てられたインク量が前記所定値以上である場合に、吐出制御部４５は、１番目及び３番目に着弾するインク滴が共にインク量「小」となり、２番目に着弾するインク滴がインク量「中」となるように制御を行う。吐出制御部４５には、図８（ａ）〜（ｃ）に示すような３種類の吐出波形が記憶されている。そして、吐出制御部４５は、駆動データに応じたいずれかの吐出波形を所定正電位に増幅したパルス列信号を、各印字周期について、各個別電極１３５に出力する。

図８（ａ）は、割り当てられたインク量が「大」の場合の吐出波形２０１である。吐出波形２０１には、幅がＡＬに等しい４つのパルスが含まれている。最初のパルスはインク量「小」の１つのインク滴を吐出させ、２番目及び３番目のパルスはインク量「中」の１つのインク滴を吐出させ（各パルスが１個以上のインク滴を吐出させる）、４番目のパルスはインク量「小」の１つのインク滴を吐出させる。最初のパルス及び４番目のパルスのようにインク量「小」の１つのインク滴が吐出されるとは、インク量「小」のインク滴が１つだけ吐出口から吐出されて、そのまま１つのインク滴が着弾する場合と、複数のインク滴が吐出され、それら複数のインク滴が着弾前に又は着弾と同時に合体してできたインク量「小」の１つのインク滴が用紙Ｐに着弾する場合とのいずれかを意味する。これら２つの場合のいずれとなるかは、インクの特性やヘッドの流路構成などに依存する。

２番目のパルスと３番目のパルスの間はＡＬに等しい時間だけ離隔している。これによって、各パルスについて１個以上のインク滴が吐出され、それら複数のインク滴が着弾前に又は着弾と同時に合体してインク量「中」の１つのインク滴が形成される。これに対して、１番目のパルスと２番目のパルスの間の離隔時間、及び、３番目のパルスと４番目のパルスの間の離隔時間は、ＡＬよりもかなり長い。これによって、インク量「小」の１番目に着弾するインク滴とインク量「中」の２番目に着弾するインク滴とが着弾前に又は着弾と同時には合体せず、且つ、互いの着弾領域２２１、２２２（図９（ａ）参照）が部分的に重なるようになると共に、インク量「中」の２番目に着弾するインク滴とインク量「小」の３番目に着弾するインク滴とが着弾前に又は着弾と同時には合体せず、且つ、互いの着弾領域２２２、２２３（図９（ａ）参照）が部分的に重なるようになる。

図９（ａ）は、割り当てられたインク量が「大」の場合において、主走査方向に隣接する３つの吐出口１０８から吐出波形２０１に対応して吐出された複数のインク滴の着弾時の様子と、用紙Ｐ上でのインクの拡がりとを描いた模式図である。図９（ａ）において、符号２２１は、１番目に着弾するインク滴の着弾領域（用紙Ｐ上でのインクの拡がりを考慮しない着弾時におけるインク滴の大きさに相当する）を示しており、符号２２２は、２番目に着弾するインク滴の着弾領域を示しており、符号２２３は、３番目に着弾するインク滴の着弾領域を示している。主走査方向に隣接する着弾領域同士は、主走査方向への印字解像度に対応した距離だけ離隔している。着弾したインクは、用紙Ｐ上で符号２２６で示す範囲に拡がる。この範囲は、主走査方向に互いに隣接する着弾領域２２２同士が連結されることによって形成されている。

図９（ａ）に示すように、割り当てられたインク量が「大」の場合には、２番目に着弾するインク滴が１番目及び３番目に着弾するインク滴よりも着弾領域が大きい。これはインク滴自体が、２番目に着弾するインク滴が１番目及び３番目に着弾するインク滴よりも大きいことを表している。本実施の形態では、１番目に着弾するインク滴が２番目に着弾するインク滴よりも小さい（インク量が少ない）ために、小体積である１番目に着弾するインク滴が用紙Ｐ上においてほとんど滲むことなく速やかに乾燥する。また、２番目及び３番目に着弾するインク滴が用紙Ｐ上において拡がるのを１番目に着弾するインク滴が抑制する。さらに、３番目に着弾するインク滴は、２番目に着弾するインク滴と一部が重なって重ならない部分の乾燥効果によって、１番目に着弾するインク滴ほどではないが、画像をシャープエッジ状に形成することに寄与する。その結果、滲みが少なくシャープなエッジを有する画像が得られる。

用紙Ｐ上においては、２番目に着弾するインク滴よりも小さい１番目及び３番目に着弾するインク滴で２番目に着弾するインク滴を挟むことになるので、３つのインク滴で形成されるドットの形状を対称性のあるものとすることができ、印字画質を向上させることができる。

さらに、１番目に着弾するインク滴の吐出動作によって、吐出口付近のインクのフラッシング効果が得られるために、２番目及び３番目に着弾するインク滴の吐出特性が優れたものとなって、印字画質が向上する。

加えて、３つのインク滴の着弾領域２２１、２２２、２２３が互いに搬送方向にずれるので、インクが用紙Ｐに深く染み込んでコックリング（用紙Ｐのふやけ）が生じることを抑制できる。

図８（ｂ）は、割り当てられたインク量が「中」の場合の吐出波形２０２である。吐出波形２０２には、幅がＡＬに等しい２つのパルス（それぞれが１個以上のインク滴が吐出させる）が含まれている。これら２つのパルスはインク量「中」の１つのインク滴を吐出させる。これら２つのパルスの間はＡＬに等しい時間だけ離隔している。これによって、各パルスについて１個以上のインク滴が吐出され、それら複数のインク滴が着弾前に又は着弾と同時に合体してインク量「中」の１つのインク滴が形成される。

図９（ｂ）は、割り当てられたインク量が「中」の場合において、主走査方向に隣接する３つの吐出口１０８から吐出波形２０２に対応して吐出された３つのインク滴の着弾時の様子と、用紙Ｐ上でのインクの拡がりとを描いた模式図である。図９（ｂ）において、符号２３１は、着弾するインク量「中」の１つのインク滴の着弾領域を示しており、これは符号２２２で示す着弾領域と同じ大きさである。着弾したインクは、用紙Ｐ上で符号２３６で示す範囲に拡がる。この範囲は、主走査方向に互いに隣接する着弾領域２３１同士が連結されることによって形成されている。

図８（ｃ）は、割り当てられたインク量が「小」の場合の吐出波形２０３である。吐出波形２０３には、幅がＡＬに等しい１つのパルスが含まれている。このパルスはインク量「小」の１つのインク滴を吐出させる（インク量「大」のときの最初のパルスで説明したのと同じことを意味する）。

図９（ｃ）は、割り当てられたインク量が「小」の場合において、主走査方向に隣接する３つの吐出口１０８から吐出波形２０３に対応して吐出された３つのインク滴の着弾時の様子と、用紙Ｐ上でのインクの拡がりとを描いた模式図である。図９（ｃ）において、符号２４１は、着弾するインク量「小」の１つのインク滴の着弾領域を示しており、これは符号２２１、２２３で示す着弾領域と同じ大きさである。着弾したインクは、用紙Ｐ上で符号２４６で示す範囲（主走査方向に互いに離隔している）に拡がる。

次に、本実施の形態に係るインクジェットプリンタ１の印字動作について、図１０のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１では、ホストからの印字命令を受信したかどうかを制御部３２が繰り返して判断する。そして、印字命令を受信した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ステップＳ２において受信した印字命令が記憶部４１に格納される。印字命令には、印字されるべき画像データのほか、印字枚数、レイアウト情報などが含まれている。

ステップＳ３では、搬送制御部４４が、モータ３６の回転を開始させる。これによって、送りローラ２５ａが回転して用紙Ｐの搬送が始まる。

続いて、ステップＳ４では、割当部４２が、１印字周期について、記憶部４１に記憶された画像データに基づいて、４つのインクジェットヘッド１２Ｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙの各吐出口に上述した４種類のインク量のいずれかを割り当てる。用紙Ｐの先端がインクジェットヘッド１２Ｋの下方に到達して初めてインクジェットヘッド１２Ｋからインクが吐出される最初の印字周期では、インクジェットヘッド１２Ｋにおいて最も上流にある吐出口列にだけインク量が割り当てられる。

ステップＳ５では、次回のインク吐出が２番目以降の印字周期であるかどうかを制御部３２が判断する。そして、最初の印字周期であれば（Ｓ５：ＮＯ）、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、用紙センサ３１が出力した用紙Ｐの先端の検出信号が受信されたか否かを、制御部３２が繰り返して判断する。そして、検出信号が受信された場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、ステップＳ７に進んで所定時間が経過するまで待機する。この所定時間は、用紙センサ３１からインクジェットヘッド１２Ｋまでの搬送方向に沿った距離を、搬送ベルト２８による用紙Ｐの搬送速度で割って得られる商に等しい。

ステップＳ５において２番目以降の印字周期と判断された場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ステップＳ８に進んで、前回のインク吐出動作から１印字周期が経過するまで待機する。そして、１印字周期が経過すると同時にステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、吐出制御部４５の制御に基づいて、４つのインクジェットヘッド１２Ｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙから、１印字周期分のインク吐出を行う。ステップＳ９の修了後は、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、印字が行われるべき主走査方向の全ラインについてのインク吐出が終了したか否かを制御部３２が判断する。未吐出ラインが残存している場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ステップＳ４に戻って、次の印字周期でのインク吐出のためのインク量の割当が行われる。未吐出ラインが残存していない場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、印字処理を終了する。

以上説明した本実施の形態によると、割り当てられたインク量が「大」の場合には、小体積である１番目に着弾するインク滴が用紙Ｐ上においてほとんど滲むことなく速やかに乾燥する。また、２番目及び３番目に着弾するインク滴が用紙Ｐ上において拡がるのを１番目に着弾するインク滴が抑制する。その結果、滲みが少なくシャープなエッジを有する画像が得られる。また、３つのインク滴で形成されるドットの形状を対称性のあるものとすることができ、印字画質を向上させることができる。さらに、１番目に着弾するインク滴の吐出動作によって、吐出口付近のインクのフラッシング効果が得られるために、２番目及び３番目に着弾するインク滴の吐出特性が優れたものとなって、印字画質が向上する。加えて、コックリングを抑制できる。

また、吐出制御部４５における制御のしきい値である割り当てられたインク量の所定値が、１印字周期内において吐出口１０８から吐出されたインクが１つのインク滴を形成すると仮定した場合に、当該インク滴の直径を主走査方向に関する吐出口１０８のピッチとする値であるために、用紙Ｐ上でのインクの滲みがさらに少なくなる。

そして、割り当てられたインク量が「大」の場合に１〜３番目に着弾するインク滴の合計インク量が割当部４２によって当該吐出口に割り当てられたインク量と同じであるので、用紙Ｐ上でのインクの滲みをさらに少なくしつつ、インク量の減少に起因した画質劣化を抑制することができる。なお、１〜３番目に着弾するインク滴の合計インク量が割当部４２によって当該吐出口に割り当てられたインク量以上としても、用紙Ｐ上でのインクの滲みの抑制効果はやや低下するものの、インク量の減少に起因した画質劣化を抑制することができる。

加えて、１番目に着弾するインク滴の直径と、３番目に着弾するインク滴の直径とが同じであるので、用紙Ｐ上でのインクの滲みがさらに少なくなる。

さらに、１番目に着弾するインク滴の用紙Ｐへの着弾領域が２番目に着弾するインク滴の用紙Ｐへの着弾領域と部分的に重なっており、２番目に着弾するインク滴の用紙Ｐへの着弾領域が３番目に着弾するインク滴の用紙Ｐへの着弾領域と部分的に重なっているために、印字濃度を低下させることなく用紙Ｐ上でのインクの滲みがさらに少なくなる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更を上述の実施の形態に施すことが可能である。例えば、上述した実施の形態では割当部４２が割り当てるインク量が４種類であるが、これが３種類又は５種類以上であってもよい。また、吐出制御部４５における制御のしきい値である割り当てられたインク量の所定値が、インク滴の直径を、複数の吐出口の主走査方向に関するピッチである所定間隔とは異なる値とするものでもよい。この所定値がユーザによる操作に応じて可変となっていてもよい。この場合、ユーザは、例えば用いる用紙の種類によって所定値を変更することが可能となる。

１〜３番目に着弾するインク滴の合計インク量が、割当手段によって当該吐出口に割り当てられたインク量未満であってもよい。また、１番目に着弾するインク滴の直径と、３番目に着弾するインク滴の直径とが異なっていてもよい。さらには、１番目に着弾するインク滴と２番目に着弾するインク滴とが重なっていなくてもよく、２番目に着弾するインク滴と３番目に着弾するインク滴とが重なっていなくてもよい。

さらに、１印字周期内において、インク滴の割当量が所定値以上の場合、３つのインク滴が順次用紙Ｐに着弾する。一方、割当量が所定値未満の場合は、１つのドットを１つのインク滴で形成している。しかし、この割当量が所定値未満の場合において、割当量が所定値以上の場合と同様の駆動パルスを印加してもよい。この場合、吐出対象の吐出口でのインクの増粘を防ぎ、所定サイズのドットを確実に形成するという観点から、１番目及び３番目に着弾するインク滴に対応する駆動パルスを、実際にはインクの吐出が起きないパルスとし、２番目のインク滴のみ実際に吐出されるパルスとしてもよい。１番目のパルスによって吐出口付近のメニスカスが振動して、吐出口付近のインクが攪拌されることになる。この場合、不要な残留振動を吐出口のインクに残さないという観点からは、３番目のパルスを持たない駆動パルスとしてもよい。

加えて、ヘッドの構造は図２〜図６で説明したものに限定されず、どのようなヘッドを用いてもよい。

本発明の一実施の形態に係るインクジェット記録装置であるインクジェットプリンタの側面図である。図１に描かれたインクジェットヘッドの縦断面図である。図１に描かれたインクジェットヘッドの平面図である。図３において一点鎖線で示す領域の拡大図である。図４のＶ−Ｖ線での断面図である。インクジェットヘッドに含まれるアクチュエータユニットの部分断面図及び部分平面図である。図１に示すインクジェットプリンタの機能ブロック図である。図７に示す吐出制御部に記憶された３種類の吐出波形の模式図である。図８に示す３種類の吐出波形のそれぞれについて、吐出されるインク滴の着弾時の様子と、用紙Ｐ上でのインクの拡がりとを描いた模式図である。図１に示すインクジェットプリンタの印字動作を表したフローチャートである。

符号の説明

１インクジェットプリンタ
１２Ｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙインクジェットヘッド
２３ベルト搬送機構
２５ａ、２５ｂ送りローラ
２８搬送ベルト
３１用紙センサ
３２制御部
４１記憶部
４２割当部
４４搬送制御部
４５吐出制御部
１０８吐出口
１１０圧力室
１３５個別電極
２２１、２２２、２２３着弾領域
２２６、２３６、２４６着弾したインクが用紙Ｐ上で拡がる範囲
２３１着弾領域
２４１着弾領域

Claims

記録媒体を搬送する搬送機構と、
前記搬送機構による記録媒体の搬送方向と直交する直交方向に関する間隔が前記直交方向の印字解像度に対応した所定間隔となった複数の吐出口が設けられたインクジェットヘッドと、
画像データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された画像データに基づいて、前記搬送方向の印字解像度に対応する単位距離だけ前記搬送機構によって記録媒体が搬送されるのに要する時間である各印字周期について、前記インクジェットヘッドの各吐出口にインク量を割り当てる割当手段と、
前記割当手段によって割り当てられたインク量が所定値未満である場合に、前記割当手段によって割り当てられたインク量のインクが当該吐出口から吐出される１つのインク滴として記録媒体に着弾するように前記インクジェットヘッドを制御し、前記割当手段によって割り当てられたインク量が前記所定値以上である場合に、当該吐出口からインクが吐出されることによって、２番目に着弾するインク滴が１番目及び３番目に着弾するインク滴よりも大きい３つのインク滴が前記搬送方向に沿って順次記録媒体に着弾するように前記インクジェットヘッドを制御する吐出制御手段とを備えており、
前記吐出制御手段は、前記所定値未満である第１インク量、前記所定値未満であって前記第１インク量よりも多い第２インク量、及び、前記所定値以上である第３インク量に係る３つの吐出波形を記憶しており、これら３つの吐出波形を増幅したパルス列信号を前記割当手段によって割り当てられたインク量に応じて前記インクジェットヘッドに供給し、
前記第１インク量に係る前記吐出波形は、１個以上のインク滴を吐出させる所定パルスを１つだけ含む波形であり、
前記第２インク量に係る前記吐出波形は、第１離隔時間を介して配置された複数の前記所定パルスからなる波形であり、
前記第３インク量に係る前記吐出波形は、前記第１離隔時間を介して配置された複数の前記所定パルスからなるパルス群と、前記第１離隔時間よりも広い第２離隔時間を介して前記パルス群の前に配置された前記所定パルスと、前記第２離隔時間を介して前記パルス群の後に配置された前記所定パルスとからなる波形であり、
前記第１離隔時間は、前記複数の所定パルスによって吐出された複数のインク滴が、記録媒体への着弾前に又は着弾と同時に合体して１つのインク滴が形成される間隔であり、前記第２離隔時間は、前記パルス群の前及び後に配置された前記所定パルスによって吐出された各１つのインク滴と、前記パルス群に含まれる前記複数の所定パルスによって吐出された複数のインク滴とが、記録媒体への着弾前に又は着弾と同時に合体することがない間隔であることを特徴とするインクジェット記録装置。
前記所定値は、前記印字周期内において前記吐出口から吐出されたインクが１つのインク滴を形成すると仮定した場合に、当該インク滴の直径を前記所定間隔とする値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装置。
前記１〜３番目に着弾するインク滴の合計インク量が、前記割当手段によって当該吐出口に割り当てられたインク量以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
前記１〜３番目に着弾するインク滴の合計インク量が、前記割当手段によって当該吐出口に割り当てられたインク量と同じであることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
前記１番目に着弾するインク滴の直径と、前記３番目に着弾するインク滴の直径とが同じであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
前記１番目に着弾するインク滴の記録媒体への着弾領域が前記２番目に着弾するインク滴の記録媒体への着弾領域と部分的に重なっており、前記２番目に着弾するインク滴の記録媒体への着弾領域が前記３番目に着弾するインク滴の記録媒体への着弾領域と部分的に重なっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。