(57)【要約】【課題】印刷速度を高速化しても主滴と副滴の着弾位置のずれを防止できるインク吐出方法を提供する。【解決手段】待機状態では、（ａ）に示すようにメニスカスＭの位置を後退させ、ノズルＩ１６０の側面１６０ｂにメニスカスＭを接触させた状態にする。発熱体１５２が発熱して、（ｂ）に示すように、発熱体１５２の界面からインク中に泡Ｂが生じると同時にインク吐出口１５４の近傍のインクがインク吐出口１５４から押し出される。生じた泡Ｂは消滅し、（ｃ）に示すように、ノズルＩ１６０のうちインク吐出方向の上流側の後端面１６０ａにメニスカスＭが接触するまで後退する。主滴ｍの着弾後、副滴ｓが記録媒体Ｐに着弾するまでの間、記録媒体Ｐは搬送方向に搬送される。しかし、副滴ｓの吐出方向は矢印Ｅ方向なので、（ｅ）に示すように、記録媒体Ｐ上の主滴ｍが着弾した位置と同じ位置に副滴ｓが着弾する。【選択図】  図９
2006327095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクのメニスカスが形成されたノズルから記録媒体にインクを吐出して画像を形成するインクジェット方式画像形成装置における、前記ノズルからインクを吐出するインク吐出方法において、
前記ノズルから吐出された一つのインク滴を構成する主滴と副滴が記録媒体に着弾する着弾位置が同じ位置になるように前記メニスカスの位置を変更して前記ノズルからインクを吐出することを特徴とするインク吐出方法。
【請求項２】
前記メニスカスの位置を変更するに当たり、前記ノズル内のインクに作用する圧力を制御して前記メニスカスの位置を変更することを特徴とする請求項１に記載のインク吐出方法。
【請求項３】
前記着弾位置が同じ位置になるようにするに当たり、前記主滴が吐出する方向とは相違する方向に前記副滴を吐出させることを特徴とする請求項１又は２に記載のインク吐出方法。
【請求項４】
前記ノズルから吐出されたインクは、所定の搬送方向に搬送中の記録媒体に着弾するものであり、
前記副滴の吐出方向は、前記主滴の吐出方向よりも前記搬送方向の下流側を向いているものであることを特徴とする請求項３に記載のインク吐出方法。
【請求項５】
前記ノズルに配置された発熱体を発熱させて前記ノズル内のインク中で発泡することにより、前記ノズルからインクを吐出することを特徴とする請求項１から４までのうちのいずれか一項に記載のインク吐出方法。
【請求項６】
前記ノズルの出口の近傍の内壁には、該ノズルを狭める板状部材が固定されており、
前記メニスカスが前記板状部材の側面に接触した状態で前記発熱体を発熱させて前記ノズルの出口からインク滴を押し出し、該インク滴の主滴を前記ノズル内のインクから離して吐出させ、前記板状部材のうちインク吐出方向の上流側の後端面に前記メニスカスが接触するまで後退させ、この後退したメニスカスから前記インク滴の副滴を離して吐出させることにより前記主滴と前記副滴の吐出方向を相違させることを特徴とする請求項５に記載のインク吐出方法。
【請求項７】
前記ノズルから吐出されたインク滴が着弾する記録媒体の搬送速度に基づいて、前記ノズル内のインクに作用する圧力を制御することを特徴とする請求項１から６までのうちのいずれか一項に記載のインク吐出方法。
【請求項８】
前記ノズル内のインクの温度に基づいて、前記ノズル内のインクに作用する圧力を制御することを特徴とする請求項１から７までのうちのいずれか一項に記載のインク吐出方法。
【請求項９】
前記ノズルは不動状態でインクを吐出することを特徴とする請求項１から８までのうちのいずれか一項に記載のインク吐出方法。
【請求項１０】
前記請求項１から９までのうちのいずれか一項に記載のインク吐出方法によって記録媒体にインクを吐出して画像を形成することを特徴とするインクジェット方式画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印字ヘッドに形成された複数のノズルからインクを吐出させるインク吐出方法及びインクジェット方式画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
印字ヘッドに形成された複数のノズルから記録媒体にインク（インク滴）を吐出して画像を形成するインクジェット方式画像形成装置（インクジェットプリンタ）が広く使用されている。ノズルからインク滴を吐出させる技術として、駆動パルスに応じた熱エネルギをノズル内のインクに供給して膜沸騰による気泡を形成させ、この気泡によってノズルからインク滴を吐出させる技術が知られている。形成する画像に応じた多数のインク滴がノズルから記録媒体に吐出されることにより記録媒体に画像が形成される。
【０００３】
上記の技術を採用したインクジェットプリンタのなかには、画像記録速度（画像形成速度）を向上させるために、インク吐出口及びインク流路等からなるノズルを複数集積したマルチノズルヘッドを記録媒体の搬送方向に直交させて多数配列させたラインヘッドを有し、記録媒体の搬送に合わせて複数のノズルのインク吐出口から同時にインクを吐出させるタイプのもの（ラインプリンタ）がある。
【０００４】
記録媒体に画像を形成する画像形成装置には、一般に、高画像品位で高解像度の画像を高速で形成することが求められるが、上記のラインプリンタをはじめとするインクジェットプリンタを使用することによりこれらの要求を満足させることができる。また、インクジェットプリンタは、画像形成時（画像記録時）に印字ヘッド（記録ヘッド）と記録媒体とが非接触であるので、非常に安定した画像記録を行うことができるという利点も有している。
【０００５】
しかし、一方で、インクジェットプリンタの場合、流体であるインクを扱うので、流体力学的な種々の不都合が記録ヘッドで発生する。また、インクは液体であるので、環境温度や放置時間等によって粘性が随時変わっていく。このような粘性の変化は画像記録に大きな影響を及ぼす。また、ノズルから吐出するインク滴の特性として、ノズルから吐出した一つのインク滴が主滴と副滴（サテライト）に分離することが知られている。主滴は副滴よりも先にノズルのインク吐出口から離れ、主滴に続いて副滴がインク吐出口から離れる。
【０００６】
ところで、産業用のインクジェットプリンタとコンシューマープリンタ（家庭用のインクジェットプリンタ）とを比較した場合、産業用のインクジェットプリンタではコンシューマープリンタよりも、印刷速度（記録媒体の搬送速度）や印字デュティー（記録媒体の単位面積当たりに着弾したインク滴の数）が格段に増加している。記録媒体の搬送速度を速めた（例えば、約１５０ｍ／分）場合、ノズルから吐出した一つのインク滴の主滴が記録媒体に着弾する位置（着弾位置）と、副滴が記録媒体に着弾する着弾位置とがずれることがある。このように、一つのインク滴を構成する主滴と副滴の着弾位置がずれた場合、一つのインク滴が別々の位置に着弾することとなるので画像品位が低下することがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような主滴と副滴の着弾位置のずれを防止するために、ノズルから記録媒体までの間隔を短くして（ノズルと記録媒体を接近させて）いる。しかし、この間隔を短くし過ぎた場合は、記録媒体がノズルに接触してインク吐出に不具合が生じる。また、印刷速度をいっそう高速化した場合、ノズルから記録媒体までの間隔を短くするだけでは、主滴と副滴の着弾位置のずれを防止できない。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、印刷速度をいっそう高速化しても主滴と副滴の着弾位置のずれを防止できるインク吐出方法及びインクジェット方式画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明のインク吐出方法は、インクのメニスカスが形成されたノズルから記録媒体にインクを吐出して画像を形成するインクジェット方式画像形成装置における、前記ノズルからインクを吐出するインク吐出方法において、
（１）前記ノズルから吐出された一つのインク滴を構成する主滴と副滴が記録媒体に着弾する着弾位置が同じ位置になるように前記メニスカスの位置を変更して前記ノズルからインクを吐出することを特徴とするものである。
【００１０】
ここで、
（２）前記メニスカスの位置を変更するに当たり、前記ノズル内のインクに作用する圧力を制御して前記メニスカスの位置を変更してもよい。
【００１１】
また、
（３）前記着弾位置が同じ位置になるようにするに当たり、前記主滴が吐出する方向とは相違する方向に前記副滴を吐出させてもよい。
【００１２】
さらに、
（４）前記ノズルから吐出されたインクは、所定の搬送方向に搬送中の記録媒体に着弾するものであり、
（５）前記副滴の吐出方向は、前記主滴の吐出方向よりも前記搬送方向の下流側を向いているものであってもよい。
【００１３】
さらにまた、
（６）前記ノズルに配置された発熱体を発熱させて前記ノズル内のインク中で発泡することにより、前記ノズルからインクを吐出させてもよい。
【００１４】
さらにまた、
（７）前記ノズルの出口の近傍の内壁には、該ノズルを狭める板状部材が固定されており、
（８）前記メニスカスが前記板状部材の側面に接触した状態で前記発熱体を発熱させて前記ノズルの出口からインク滴を押し出し、該インク滴の主滴を前記ノズル内のインクから離して吐出させ、前記板状部材のうちインク吐出方向の上流側の後端面に前記メニスカスが接触するまで後退させ、この後退したメニスカスから前記インク滴の副滴を離して吐出させることにより前記主滴と前記副滴の吐出方向を相違させてもよい。
【００１５】
さらにまた、
（９）前記ノズルから吐出されたインク滴が着弾する記録媒体の搬送速度に基づいて、前記ノズル内のインクに作用する圧力を制御してもよい。
【００１６】
さらにまた、
（１０）前記ノズル内のインクの温度に基づいて、前記ノズル内のインクに作用する圧力を制御してもよい。
【００１７】
さらにまた、
（１１）前記ノズルは不動状態でインクを吐出してもよい。
【００１８】
また、上記目的を達成するための本発明のインクジェット方式画像形成装置は、
（１２）上記したインク吐出方法によって記録媒体にインクを吐出して画像を形成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、メニスカスの位置を変更することにより一つのインク滴の主滴と副滴の着弾位置が同じ位置になるので、一つのインク滴の主滴と副滴の着弾位置が相違することによる画像品位の低下を防止でき、画像品位を向上させられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、印字ヘッドに形成された複数のノズルから記録媒体にインクを吐出して画像を形成するインクジェット方式のプリンタに実現された。
【実施例１】
【００２１】
図１を参照して、本発明のインク吐出方法が採用されたプリンタの一例を説明する。
【００２２】
図１は、本発明のインク吐出方法が採用されたプリンタの一例を模式的に示す正面図である。
【００２３】
プリンタ１０は、このプリンタ１０に画像情報を送るホストＰＣ（パソコン）１２に接続されている。プリンタ１０には、４つ（４本）の印字ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙが記録媒体（ここではロ−ル紙）Ｐの搬送方向（矢印Ａ方向）に並んで配置されている。４つの印字ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙからはそれぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローの各色のインクが吐出される。これら４つの印字ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙは、所謂ラインヘッドであり、図１の紙面に直交する方向（矢印Ａ方向に直交する方向）に延びている。これら４つの印字ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙの長さは、プリンタ１０で印字できる記録媒体のうち最大の幅（図１の紙面に直交する方向の長さ）よりもやや長い。また、これら４つの印字ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙは、画像形成中は固定されて動かない（不動状態である）。
【００２４】
４つの印字ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙから安定してインクを吐出できるように、プリンタ１０には回復ユニット４０が組み込まれている。この回復ユニット４０によって、印字ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙからのインク吐出状態は初期のインク吐出状態に回復する。回復ユニット４０には、回復動作のときに４つの印字ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙのインク吐出口形成面２２Ｋｓ、２２Ｃｓ、２２Ｍｓ、２２Ｙｓからインクを除去するキャッピング機構５０が備えられている。キャッピング機構５０は各印字ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙに独立して設けられており、図１の例では６色分（即ち、６つのキャッピング機構５０）が示されているが、このうち２色分は印字ヘッド追加時の予備的な機構である。キャッピング機構５０は、周知のブレード、インク除去部材、ブレード保持部材、キャップ等から構成されている。
【００２５】
ロ−ル紙Ｐはロール紙供給ユニット２４から供給され、プリンタ１０に組み込まれた搬送機構２６によって矢印Ａ方向に搬送される。搬送機構２６は、ロ−ル紙Ｐを載置して搬送する搬送ベルト２６ａ、この搬送ベルト２６ａを回転させる搬送モータ２６ｂ、搬送ベルト２６ａに張力を与えるローラ２６ｃなどから構成されている。
【００２６】
ロ−ル紙Ｐに画像を形成する際には、搬送中のロ−ル紙Ｐの記録開始位置がブラックの印字ヘッド２２Ｋの下に到達した後に、記録データ（画像情報）に基づいて印字ヘッド２２Ｋからブラックインクを選択的に吐出する。同様に印字ヘッド２２Ｃ、印字ヘッド２２Ｍ、印字ヘッド２２Ｙの順に、各色のインクを吐出してカラー画像をロ−ル紙Ｐに形成する。プリンタ１０には、上記の部品・部材の他、各印字ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙに供給されるインクを貯めておくメインタンク２８Ｋ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８Ｙや、印字ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙにインクを供給したり回復動作をしたりするための各種ポンプ（図３等参照）などが備えられている。上記したメインタンク２８Ｋ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８Ｙや各種ポンプなどによって、本発明のインク供給装置が構成されている。
【００２７】
図２を参照して、プリンタ１０の電気的な系統を説明する。
【００２８】
図２は、図１のプリンタの電気的な系統を示すブロック図である。
【００２９】
ホストＰＣ１２から送信された記録データやコマンドはインターフェイスコントローラ１０２を介してＣＰＵ１００に受信される。ＣＰＵ１００は、プリンタ１０の記録データの受信、記録動作、ロ−ル紙Ｐのハンドリング等全般の制御を掌る演算処理装置である。ＣＰＵ１００では、受信したコマンドを解析した後に、記録データの各色成分のイメージデータをイメージメモリ１０６にビットマップ展開して描画する。記録前の動作処理としては、出力ポート１１４、モータ駆動部１１６を介してキャッピングモータ１２２とヘッドアップダウンモータ１１８を駆動し、各印字ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙをキャッピング機構５０から離して記録位置（画像形成位置）に移動させる。
【００３０】
続いて、出力ポート１１４、モータ駆動部１１６を介してロ−ル紙Ｐを繰り出すロールモータ（図示せず）、及び低速度でロ−ル紙Ｐを搬送する搬送モータ１２０等を駆動してロ−ル紙Ｐを記録位置に搬送する。一定速度で搬送されるロ−ル紙Ｐにインクを吐出し始めるタイミング（記録タイミング）を決定するための先端検知センサ（図示せず）でロ−ル紙Ｐの先端位置を検出する。その後、ロ−ル紙Ｐの搬送に同期して、ＣＰＵ１００はイメージメモリ１０６から対応する色の記録データを順次に読み出し、この読み出したデータを各印字ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙに印字ヘッド制御回路１１２経由して（介して）転送する。
【００３１】
ＣＰＵ１００の動作はプログラムＲＯＭ１０４に記憶された処理プログラムに基づいて実行される。プログラムＲＯＭ１０４には、制御フローに対応する処理プログラム及びテーブルなどが記憶されている。また、作業用のメモリとしてワークＲＡＭ１０８を使用する。各印字ヘッド２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙのクリーニングや回復動作時に、ＣＰＵ１００は、出力ポート１１４、モータ駆動部１１６を介してポンプモータ１２４を駆動し、インクの加圧、吸引等の制御を行う。
【００３２】
図３を参照して、プリンタ１０に組み込まれたインク供給装置について説明する。
【００３３】
図３は、インクジェット方式画像形成装置に組み込まれたインク供給装置を示す模式図である。図３では、印字ヘッド２２Ｋにインクを供給したり、この印字ヘッド２２Ｋを回復させたりするためのインク供給装置を示すが、他の印字ヘッド２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙについても同じ構成のインク供給装置が備えられている。また、図３では、図１と図２に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
【００３４】
プリンタ１０（図１参照）には、印字ヘッド２２Ｋにインクを供給するインク供給装置６０が組み込まれている。インク供給装置６０は、プリンタ１０の本体に着脱自在なインクタンク７０と、このインクタンク７０と印字ヘッド２２Ｋとをつなぐインク供給路６２の途中に配置されたサブタンク８０などから構成されている。サブタンク８０の下に印字ヘッド２２Ｋが配置されている。
【００３５】
サブタンク８０と印字ヘッド２２Ｋは、２つのインク流路６４，６６で接続されて（つながれて）いる。サブタンク８０から加圧バルブ６７、およびサブタンク８０から待機バルブ６９はプリンタ１０の本体装置フレ−ムに固定されており、インク流路６４，６６の一部はフレキシブルチューブ製である。このため、印字ヘッド２２Ｋは移動できる。インク流路６４には、印字ヘッド２２Ｋをクリーニングする際に稼動するクリーニングポンプ６８、所定のタイミングでインク流路６４を開閉する待機バルブ６９が取り付けられている。一方、インク流路６６には、所定のタイミングでインク流路６６を開閉する加圧バルブ６７が取り付けられている。インク流路６６のうち加圧バルブ６７と下記の圧力調整ポンプ８２の間の部分には、インク流路６６内のインク圧力を検出する圧力検出センサ８１が取り付けられている。
【００３６】
サブタンク８０の内部には、印字ヘッド２２Ｋの多数のノズル２２Ｋｎに適正な圧力を付与するための圧力調整ポンプ８２が配置されている。この圧力調整ポンプ８２はサブタンク８０の底面のやや上方に位置しており、この底面から所定間隔離れている。圧力調整ポンプ８２は、サブタンク８０に貯められているインクに浸かっている状態である。サブタンク８０の上方には、圧力調整ポンプ８２を駆動させる駆動ユニット８３が配置されており、この駆動ユニットは、ＣＰＵ１００（図２参照）によって制御されている。また、サブタンク８０の上壁には、サブタンク８０の内部圧力を大気圧にするための大気開放バルブ８４が固定されている。この大気開放バルブ８４を開放することにより、サブタンク８０の内部圧力は大気圧に等しくなる。
【００３７】
また、サブタンク８０には、このサブタンク８０に貯められているインク（貯蔵インク）の液面レベルを検知する周知の液面検知センサ８６が取り付けられている。液面検知センサ８６が、サブタンク８０内のインク液面が一定レベル以下になったと検知したときは、供給ポンプ７２が稼動し始めてインクタンク７０からインクが吸引されてサブタンク８０に供給される。一方、液面検知センサ８６が、サブタンク８０内のインク液面が予め決められている上限レベルになったと検知したときは、供給ポンプ７２が停止してインクの供給は停止される。
【００３８】
インクタンク７０には、このインクタンク７０内のインクの有無を検出する検出センサ（図示せず）が取り付けられている。また、プリンタ１０の本体にインクタンク７０を装着するときに接続されるエア−流路には、インクタンク７０の内部圧力を大気圧にするための大気開放バルブ７４が取り付けられている。
【００３９】
図４から図６までを参照して、圧力調整ポンプ８２によって印字ヘッド２２Ｋ内の圧力を調整する技術について説明する。
【００４０】
図４は、サブタンクと印字ヘッドを詳細に示す拡大図である。図５は、圧力調整ポンプの羽根を示す上面図である。図６は、図５に示す羽根の回転数と印字ヘッド内のインクに作用する圧力との関係を示すグラフである。これらの図では、図３に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
【００４１】
上記した加圧バルブ６７、待機バルブ６９、大気開放バルブ８４としては、図４に示すように、ソレノイドのプランジャー１３０に一体化されたバルブシ−ト１３２によってインク流路の遮断を行う電磁バルブが採用されるが、本発明においてはこれらの方式を何ら限定するものではなく他の方式のものを採用しても何ら問題無い。
【００４２】
記録時には印字ヘッド２２Ｋに適正な負圧を付与する（印字ヘッド２２Ｋのインク吐出口（ノズルの出口）においてインクのメニスカスが形成されるような圧力をインクに与える）必要がある。この場合、加圧バルブ６７、大気開放バルブ８４は開放状態にあり、待機バルブ６９は密閉状態にある。この状態で圧力調整ポンプ８２を駆動することにより、図５の矢印Ｃ方向に圧力調整ポンプ８２の羽根８２ａが回転し、この羽根８２ａの中心Ｃから羽面８２ｂに沿ってインクは遠心力を受ける。つまり、圧力調整ポンプ８２の回転軸中心部（中心Ｃの周辺部）は相対的に負圧となるので、サブタンク８０の吸引口８０ａからインク流路６６を介して印字ヘッド２２Ｋに負圧を付与することができる。吸引口８０ａはサブタンク８０の底壁に形成されており、圧力調整ポンプ８２は吸引口８０ａから所定間隔離れた上方に配置されている。なお、羽根８２ａの回転数は、ＣＰＵ１００（図２参照）に制御されている。
【００４３】
上記のように、圧力調整ポンプ８２を駆動させて羽根８２ａを矢印Ｃ方向に回転させるときに発生する遠心力によって、この圧力調整ポンプ８２が印字ヘッド２２Ｋ内のインクを、インク流路６６と吸引口８０ａを経由してサブタンク８０内に吸い込もうとし（実際に吸い込まれることはほとんど無い）、この結果、印字ヘッド２２Ｋ内のインクに負圧（インク吐出口の外側周辺の大気圧よりも低い圧力）が与えられてインク吐出口においてインクのメニスカスが形成されることとなる。なお、羽根８２ａが矢印Ｃ方向とは反対方向に回転するように圧力調整ポンプ８２を駆動させた場合は、サブタンク８２内のインクが吸引口８０ａから押し出されようとするので、印字ヘッド２２Ｋ内のインクに正圧（インク吐出口の外側周辺の大気圧よりも高い圧力）が与えられる。この結果、インク吐出口からはインクが排出される。
【００４４】
圧力調整ポンプ８２の羽根８２ａが図５の矢印Ｃ方向に回転するときの回転数に応じて、図６に示すように、圧力調整ポンプ８２が発生させる負圧の大きさが変動する。羽根８２ａが矢印Ｃ方向に速く回転するほど（単位時間当たりの回転数が多いほど）大きな負圧が発生するので、印字ヘッド２２Ｋ内のインクは強い力でサブタンク８２内に吸い上げられようとすることとなり、印字ヘッド２２Ｋ内（ノズル２２Ｋｎ内）のインクに作用する負圧が大きくなる。この逆に、羽根８２ａが矢印Ｃ方向に遅く回転するほど（単位時間当たりの回転数が少ないほど）小さな負圧しか発生しないので、印字ヘッド２２Ｋ内のインクは弱い力でサブタンク８２内に吸い上げられようとすることとなり、印字ヘッド２２Ｋ内のインクに作用する負圧が小さくなる。すなわち、印字ヘッド２２Ｋに付与する負圧の大きさは圧力調整ポンプ８２の回転数に応じて制御できるので、圧力調整ポンプ８２を駆動させることにより、インク流路６６を開放したままの状態で印字ヘッド２２Ｋ内の圧力が調整されることとなる。
【００４５】
ところで圧力調整ポンプ８２としては、一般的にタ−ボ形と分類されるポンプを使用することが望ましい。タ−ボ形ポンプとしては、本実施例で採用した遠心ポンプ形式や斜流形式、軸流形式などが挙げられる。これらはインク流路（液流路）を遮断する（閉じる）ことなく圧力を発生できるので、差圧に応じてインクがポンプを移動できる。例えば、印字ヘッド２２Ｋからインクが吐出したときは、印字ヘッド２２Ｋ内でインクが減少するので、印字ヘッド２２Ｋから圧力調整ポンプ（遠心ポンプ）８２までの間が減圧される。この場合、サブタンク８０内のインクがインク流路６６を経由して印字ヘッド２２Ｋに供給される。これに対し、圧力調整ポンプ８２として、いわゆる容積式に分類されるピストンポンプ等を用いた場合は、インクを圧送するためにインク流路６６を遮断するので、インクがピストンポンプを通じて自由に移動できないばかりか、印字ヘッド２２Ｋのノズル２２Ｋｎのインク吐出口から外気を容易に吸引してしまう。
【００４６】
図７を参照してノズル２２Ｋｎの構造を説明する。他の印字ヘッド２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃのノズルも同一の構造である。図７は、ノズルとその周辺部を示す断面図である。図７には、１つのノズル２２Ｋｎを示すが、印字ヘッド２２Ｋには多数のノズルが形成されている。
【００４７】
印字ヘッド２２Ｋには、インクを吐出する多数のノズル２２Ｋｎが、図７の紙面の垂直方向に並んで形成されている。多数のノズル２２Ｋｎは、インクが貯められた共通液室１５０につながっている（連通している）。この共通液室１５０はサブタンク８０（図３参照）につながっており、サブタンク８０から共通液室１５０にインクが供給される。従って、圧力調整ポンプ８２（図３等参照）の回転数を変更することにより、印字ヘッド２２Ｋに付与する負圧の大きさ、即ち、ノズル２２Ｋｎ内のインクに作用する負圧の大きさを変更できる。
【００４８】
ノズル２２Ｋｎには、このノズル２２Ｋｎ内のインク中で発泡させる発熱体１５２が配置されている。発熱体１５２を発熱させることによりノズル２２Ｋｎ内のインク中で泡が発生し、ノズル２２Ｋｎの出口（インク吐出口１５４）からインクが押し出されて吐出される。発熱体１５２は、シリコン素子基板１５６上に周知の技術で形成されている。このシリコン素子基板１５６には、後述するメニスカスＭの近傍においてインクの濡れ性を均一化させるためにシリコン天板１５８とノズルＩ１６０が形成されており、これらシリコン天板１５８とノズルＩ１６０はノズル２２Ｋｎの内壁に面している。シリコン天板１５８とノズルＩ１６０は樹脂で被覆されている。ノズルＩ１６０はノズル２２Ｋｎのインク吐出口１５４の近傍の内壁に形成されて、ノズル２２Ｋｎを狭めるものであり、本発明にいう板状部材に相当する。
【００４９】
上記した共通液室１５０もシリコン素子基板１５６に形成されている。また、発熱体１５２による発泡時にエネルギーを効率良くインク吐出方向（矢印Ｄ方向）に向かわせる弁１６２や、シリコン天板１５８からノズル２２Ｋｎ内部に向かって垂直方向に延びる流路壁１６４もシリコン素子基板１５６に形成されている。ノズルＩ１６０は、多数のノズル２２Ｋｎ等を作製する場合においてシリコン天板１５８を切断するときに欠け（チッピング）を生じさせないためのものである。シリコン素子基板１５６のうち共通液室１５０に面する部分にはサブヒータ１６６が形成されており、このサブヒータ１６６は、印字ヘッド２２Ｋ内のインクの温度を一定に保って粘性を安定させることによりインクの安定吐出範囲内で印字させることを目的としている。
【００５０】
発熱体１５２は電気抵抗層及び配線をパタ−ンニングして形成されたものである。この配線を経由して電気抵抗層に電圧を印加して電流を流すことにより発熱体１５２が発熱する。この発熱によって発熱体１５２の周辺のインク中に泡を発生させ、インク吐出口１５４からインクを押し出して吐出させている。また、シリコン素子基板１５６と発熱体１５２に蓄積された熱の温度（蓄熱温度）を検知するためのＤｉセンサ（図示せず）がシリコン素子基板１５６に配置されており、このＤｉセンサが検知した検知温度に応じて印字ヘッド２２Ｋの駆動条件が決定される。
【００５１】
上記したように圧力調整ポンプ８２（図３等参照）の回転数を変更することにより、印字ヘッド２２Ｋに付与する負圧の大きさ、即ち、ノズル２２Ｋｎ内のインクに作用する負圧の大きさを変更できる。このような負圧制御をせずに水頭差方式のみでノズル２２Ｋｎに負圧を作用させたときの発泡からインクの着弾までについて、図８を参照して説明する。
【００５２】
図８（ａ）は、発熱体を発熱させる前の待機状態を示す模式図であり、（ｂ）は、発熱体が発熱してインク中に泡が発生すると同時にインク吐出口からインクが押し出された状態を示す模式図であり、（ｃ）は、消泡すると共にインク吐出口から吐出したインク滴が主滴と副滴に分離した状態を示す模式図であり、（ｄ）は、主滴が記録媒体に着弾した状態を示す模式図であり、（ｅ）は、主滴に遅れて副滴が記録媒体に着弾した状態を示す模式図である。図８では、図７に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
【００５３】
発熱体を発熱させる前の待機状態では、ノズル２２Ｋｎ内のインクには水頭差に相当する負圧が作用しており、このため、（ａ）に示すように、インク吐出口１５４にはメニスカスＭが形成されている。この待機状態のときに、ホストＰＣ１２（図１参照）から印刷データ（画像情報）がプリンタ１０へ送られ、この印刷データが印字ヘッド２２Ｋにヒート信号として送られる。これにより発熱体１５２が発熱して、（ｂ）に示すように、発熱体１５２の界面からインク中に泡Ｂが生じる（発泡する）と同時にインク吐出口１５４の近傍のインクがインク吐出口１５４から押し出される。
【００５４】
続いて、発熱体１５２の発熱が終了すると共に、生じた泡Ｂは消滅し（消泡し）、同時に、（ｃ）に示すように、メニスカスＭはノズル２２Ｋｎの奥の位置まで後退する。一方、吐出されたインク滴Ｉｄは、主滴ｍと副滴（サテライト）ｓに分離する。サテライトｓは、（ｃ）に示すようなメニスカスＭの後退の影響を受けて、インク吐出方向（矢印Ｄ方向）とは反対方向のベクトルの力を受けるので、主滴ｍよりも吐出速度が遅くなる。インク吐出口１５４からインク滴Ｉｄが吐出した後、後退したメニスカスＭの位置は、ノズルＫｎの毛細管力（リフィル）によって、（ｄ）に示すように待機状態まで復帰する。一方、吐出したインク滴Ｉｄの主滴ｍは、搬送中の記録媒体Ｐ上に着弾する。主滴ｍが記録媒体Ｐに着弾した後、サテライトｓがこの記録媒体Ｐに着弾するまでの間、記録媒体Ｐは矢印Ａ方向（搬送方向）に搬送される（移動する）ので、（ｅ）に示すように、記録媒体Ｐの主滴ｍ（記録媒体Ｐに吸収されている）が着弾した位置よりも矢印Ａ方向上流側に副滴ｓが着弾する。この結果、主滴ｍと副滴ｓでは、着弾位置にずれＬが発生する。このずれＬの距離（間隔）は、記録媒体Ｐの搬送速度が速くなるほど長くなる（大きくなる）。このように一つのインク滴Ｉｄの主滴ｍと副滴ｓが記録媒体Ｐ上の相違する位置に着弾したときは画質が低下する。
【００５５】
そこで、本発明では、メニスカスＭの位置によって副滴ｓの吐出方向が変化することに着目し、一つのインク滴Ｉｄの主滴ｍと副滴ｓが記録媒体Ｐに着弾する位置が同じ位置になるようにメニスカスＭの位置を変更した。メニスカスＭの位置を変更するに当たっては、圧力調整ポンプ８２（図３等参照）の回転数を変更することにより、印字ヘッド２２Ｋに付与する負圧の大きさ、即ち、ノズル２２Ｋｎ内のインクに作用する負圧の大きさを変更した。この負圧に応じてメニスカスＭの位置が変更される。図９を参照して、一つのインク滴Ｉｄの主滴ｍと副滴ｓが記録媒体Ｐに着弾する位置が同じ位置になるようにインクを吐出させるインク吐出方法を説明する。
【００５６】
図９（ａ）は、発熱体を発熱させる前の待機状態を示す模式図であり、（ｂ）は、発熱体が発熱してインク中に泡が発生すると同時にインク吐出口からインクが押し出された状態を示す模式図であり、（ｃ）は、消泡すると共にインク吐出口から吐出したインク滴が主滴と副滴に分離した状態を示す模式図であり、（ｄ）は、主滴が記録媒体に着弾した状態を示す模式図であり、（ｅ）は、主滴に遅れて副滴が記録媒体に着弾した状態を示す模式図である。図９では、図８に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
【００５７】
発熱体を発熱させる前の待機状態では、圧力調整ポンプ８２（図３等参照）の回転数を変更することにより印字ヘッド２２Ｋに付与する負圧、即ち、ノズル２２Ｋｎ内のインクに作用する負圧を、水頭差だけによる負圧よりも大きくし（水頭差だけによる負圧よりも低い圧力にし）、（ａ）に示すようにメニスカスＭの位置を後退させ、ノズルＩ１６０の側面１６０ｂにメニスカスＭを接触させた状態にする（図８（ａ）に示す水頭差だけによるメニスカスＭの位置よりもノズル２２Ｋｎの奥にメニスカスＭを形成する）。この待機状態のときに、ホストＰＣ１２（図１参照）から印刷データ（画像情報）がプリンタ１０へ送られ、この印刷データが印字ヘッド２２Ｋにヒート信号として送られる。これにより発熱体１５２が発熱して、（ｂ）に示すように、発熱体１５２の界面からインク中に泡Ｂが生じる（発泡する）と同時にインク吐出口１５４の近傍のインクがインク吐出口１５４から押し出される。
【００５８】
続いて、発熱体１５２の発熱が終了すると共に、生じた泡Ｂは消滅し（消泡し）、同時に、（ｃ）に示すように、ノズルＩ１６０のうちインク吐出方向（矢印Ｄ方向）の上流側の後端面１６０ａにメニスカスＭが接触するまで後退する。一方、吐出されたインク滴Ｉｄは、主滴ｍと副滴（サテライト）ｓに分離する。サテライトｓは、（ｃ）に示すようなメニスカスＭの後退の影響を受けて、インク吐出方向（矢印Ｄ方向）とは反対方向のベクトルの力を受けるので、主滴ｍよりも吐出速度が遅くなる。この時、メニスカスＭの重心ＧはノズルＩ１６０の影響を受けて、（ｃ）に示すように、ノズル２２Ｋｎの中心線ｃからずれる。このようにメニスカスＭの重心Ｇがノズル２２Ｋｎの中心線ｃからずれた分、主滴ｍの吐出方向（矢印Ｄ方向）とは相違する方向（矢印Ｅ方向）に副滴ｓは吐出する。この矢印Ｅ方向は、矢印Ｄ方向よりも搬送方向（矢印Ａ方向）の下流側を向いている。
【００５９】
インク吐出口１５４からインク滴Ｉｄ（主滴ｍと副滴ｓ）が吐出した後、後退したメニスカスＭの位置は、ノズル２２Ｋｎの毛細管力（リフィル）によって、（ｄ）に示すように待機状態まで復帰する。一方、吐出したインク滴Ｉｄの主滴ｍは、搬送中の記録媒体Ｐ上に着弾する。主滴ｍが記録媒体Ｐに着弾した後、副滴ｓがこの記録媒体Ｐに着弾するまでの間、記録媒体Ｐは矢印Ａ方向（搬送方向）に搬送される（移動する）。しかし、副滴ｓの吐出方向は矢印Ｅ方向なので、（ｅ）に示すように、記録媒体Ｐ上の主滴ｍ（記録媒体Ｐに吸収されている）が着弾した位置と同じ位置に副滴ｓが着弾する。このように、主滴ｍと副滴ｓは着弾位置が同じ位置になるので、一つのインク滴Ｉｄの主滴ｍと副滴ｓの着弾位置が相違することによる画像品位の低下を防止でき、画像品位を向上させられる。
【００６０】
上記のように圧力調整ポンプ８２（図３等参照）の回転数を変更することによりノズル２２Ｋｎ内のインクに作用する負圧を調整して主滴ｍと副滴ｓの着弾位置が同じ位置になるように調整するには、工場出荷時においてテスト印字を行って圧力調整ポンプ８２の回転数を決定して、例えばプログラムＲＯＭ１０４（図２参照）に記憶させておく。この場合、主滴ｍと副滴ｓが同じ着弾位置になるときのインク流路６６内のインク圧力（ノズル２２Ｋｎ内のインクに作用する圧力（負圧）に相当する）を圧力検出センサ８１（図３参照）で検出してこの検出値（検出圧力）を例えばプログラムＲＯＭ１０４に記憶させておき、この検出値になるように圧力調整ポンプ８２（図３等参照）の回転数を変更してもよい。また、プリンタ１０（図１参照）を使用し始めた後でも、テスト印字を行って圧力調整ポンプ８２の回転数を決定して、例えばプログラムＲＯＭ１０４（図２参照）に記憶させておいてもよい。なお、記録媒体Ｐの搬送速度やインクの温度に基づいて圧力調整ポンプ８２（図３等参照）の回転数を変更することによりノズル２２Ｋｎ内のインクに作用する負圧を変更してメニスカスＭの位置を調整し、副滴ｓの吐出方向を決定してもよい。
【００６１】
図１０を参照して、印字ヘッド２２Ｋｎの負圧、メニスカスＭの位置、及び副滴の吐出方向の関係を説明する。
【００６２】
図１０は、フェイス面（インク吐出口が形成されている面）からメニスカスまでの距離と印字ヘッドの負圧との関係、及び副滴の吐出角度と印字ヘッドの負圧との関係を示すグラフであり、横軸は、印字ヘッド（ノズル内のインク）に作用する負圧（ヘッド内圧）を表し、右の縦軸は、副滴の吐出角度を表し、左の縦軸は、フェイス面からメニスカスまでの距離（メニスカスの後退位置）を表す。横軸は、右に行くほどヘッド内圧が高くなる（大気圧よりも低くなる）。
【００６３】
図中、線分Ｌ１は、ヘッド内圧と副滴の吐出角度との関係を表す。線分Ｌ１で表されるように、（ａ）の範囲内のヘッド内圧では、副滴及び主滴の吐出角度は同じで変わらないが、（ｂ）の範囲内のヘッド内圧（（ａ）の範囲内のヘッド内圧よりも低い内圧（大きい負圧））では、ヘッド内圧が低くなるほど副滴の吐出角度θ（図９参照）は大きくなる。即ち、ノズル２２Ｋｎ内のインクに作用する負圧が大きく（大気圧よりも低くなる）なるほど副滴ｓは搬送方向（図９の矢印Ａ方向）下流側に吐出する。なお、図中のＰは、図９（ｃ）で示す位置にメニスカスＭが位置するときのヘッド内圧である。
【００６４】
また、図中、線分Ｌ２は、ヘッド内圧とメニスカスＭの後退した位置との関係を表す。線分Ｌ２で表されるように、ヘッド内圧が小さく（負圧が大きく）なるほど（ノズル２２Ｋｎ内のインクに作用する負圧が大きくなるほど）メニスカスＭが後退する（ノズル２２Ｋｎの奥に移動する）。但し、ノズル２２ＫｎでメニスカスＭが形成される負圧（メニスカス保持力）よりもヘッド内圧が小さい（負圧が大きい）場合（（ｃ）の範囲）は、メニスカスＭが壊れてしまうのでメニスカスＭが形成されない。
【００６５】
上記したノズル後退位置と印字ヘッドの負圧との関係、及び副滴の吐出角度と印字ヘッドの負圧との関係に基づいて圧力調整ポンプ８２（図３等参照）の回転数を制御してノズル２２Ｋｎ内のインクに作用する負圧を決定する。
【００６６】
図１１を参照して、圧力調整ポンプ８２（図３等参照）の回転数を制御してノズル２２Ｋｎ内のインクに作用する負圧を決定してインクを吐出するインク吐出方法の手順の一例を説明する。
【００６７】
図１１は、インク吐出方法の手順の一例を示すフロー図である。
【００６８】
インク吐出方法では、副滴ｓ（図９参照）のインク吐出角度を制御してインクを吐出させる。この制御は、サテライト制御シーケンスが起動することにより開始される。先ず、ホストＰＣ（図１参照）からの印刷データの有無の判別を行い（Ｓ１１０１）、印刷データがある場合は、その印刷データにおけるヘッド内圧のシュミレーションを印字デュティー等のカウントにより算出する（Ｓ１１０２）。この算出されたデータをもとに、図１０で示したグラフを参照にして、印刷速度（記録媒体の搬送速度）に対するサテライト（副滴）の吐出角度θ（図９参照）を算出し、その角度θに対するメニスカスＭの後退位置を決める（Ｓ１１０３）。メニスカスＭを後退させるために、圧力調整ポンプ８２（図３等参照）の回転数を決め（Ｓ１１０４）、印刷を開始する（Ｓ１１０５）。印刷の途中で、印字デュティーの変化等に起因してヘッド内圧が変動し（Ｓ１１０６）、ヘッド内圧が上昇したときは、図１０で示したグラフを参照にして（Ｓ１１０７）、圧力調整ポンプ８２（図３等参照）の回転数を下げる（Ｓ１１０８）。一方、ヘッド内圧が下降したときは、図１０で示したグラフを参照にして（Ｓ１１０９）、圧力調整ポンプ８２（図３等参照）の回転数を下げる（Ｓ１１１０）。
【００６９】
上記の制御は、ヘッド内圧が上昇しても下降しても、印刷速度に応じて最適のサテライト吐出角度を得るために、メニスカスＭの位置を常に一定にする制御である。上記のシーケンスを印刷データがある場合は続けて実行する（Ｓ１１１１）。また、ヘッド内圧を決める他の要素として、インクの種類、環境変化に対するインク物性の変化もあり、上記フローにおいて、印刷及び印刷中において検知することで、更に正確なサテライト吐出方向制御が可能になる。
【００７０】
上記したインク吐出方法は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。また、上記のインク吐出方法は、上記実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が上記実施例の機能を実現することとなる。このプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えばフロッピ（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。
【００７１】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、上記実施例の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上記実施例の機能が実現される場合も含まれる。さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上記実施例の機能が実現される場合も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明のインク吐出方法が採用されたプリンタの一例を模式的に示す正面図である。
【図２】図１のプリンタの電気的な系統を示すブロック図である。
【図３】インクジェット方式画像形成装置に組み込まれたインク供給装置を示す模式図である。
【図４】サブタンクと印字ヘッドを詳細に示す拡大図である。
【図５】圧力調整ポンプの羽根を示す上面図である。
【図６】図５に示す羽根の回転数と印字ヘッド内のインクに作用する圧力との関係を示すグラフである。
【図７】ノズルとその周辺部を示す断面図である。
【図８】（ａ）は、発熱体を発熱させる前の待機状態を示す模式図であり、（ｂ）は、発熱体が発熱してインク中に泡が発生すると同時にインク吐出口からインクが押し出された状態を示す模式図であり、（ｃ）は、消泡すると共にインク吐出口から吐出したインク滴が主滴と副滴に分離した状態を示す模式図であり、（ｄ）は、主滴が記録媒体に着弾した状態を示す模式図であり、（ｅ）は、主滴に遅れて副滴が記録媒体に着弾した状態を示す模式図である。
【図９】（ａ）は、発熱体を発熱させる前の待機状態を示す模式図であり、（ｂ）は、発熱体が発熱してインク中に泡が発生すると同時にインク吐出口からインクが押し出された状態を示す模式図であり、（ｃ）は、消泡すると共にインク吐出口から吐出したインク滴が主滴と副滴に分離した状態を示す模式図であり、（ｄ）は、主滴が記録媒体に着弾した状態を示す模式図であり、（ｅ）は、主滴に遅れて副滴が記録媒体に着弾した状態を示す模式図である。
【図１０】フェイス面からメニスカスまでの距離と印字ヘッドの負圧との関係、及び副滴の吐出角度と印字ヘッドの負圧との関係を示すグラフである。
【図１１】インク吐出方法の手順の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０  プリンタ
２２Ｋ  印字ヘッド
２２Ｋｎ  ノズル
８２  圧力調整ポンプ
１５２  発熱体
１６０  ノズルＩ
Ｍ  メニスカス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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