(57)【要約】【課題】インク液滴の吐出量変化に対して、簡単な構成で駆動パルスの切り替え前後での画像弊害を最小限に抑えた吐出量補正を行い、常に安定した高品位画質を維持することができるインクジェット記録装置を提供すること。【解決手段】本発明のインクジェット記録装置は、ノズルから吐出されるインク液滴の吐出量を検出する吐出量検出手段と、吐出量の変化に応じて、記録ヘッドに備えたヒータへ供給する駆動パルスを切り替える吐出量制御手段と、を備え、同一インク色のノズル列毎に、吐出量の変化に応じた駆動パルスの切替タイミングを設定する。【選択図】図９
2011235542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出可能なノズルを備える記録ヘッドを用いて、被記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置において、
ノズルから吐出されるインク液滴の吐出量を検出する吐出量検出手段と、
吐出量の変化に応じて、記録ヘッドに備えたヒータへ供給する駆動パルスを切り替える吐出量制御手段と、を備え、
同一インク色のノズル列毎に、吐出量の変化に応じた駆動パルスの切替タイミングを設定することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記吐出量検出手段は、定期的に吐出量を検出し、
同一インク色のノズル列毎の駆動パルスの切替タイミングを、前記吐出量検出手段が吐出量を検出する間隔の半分ずつずらして設定す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。
【請求項３】
ノズルから吐出されるインク液滴の吐出速度を検出する吐出速度検出手段を更に備え、
前記吐出量検出手段は、前記吐出速度検出手段により検出された吐出速度を基に吐出量を算出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装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置の代表的な記録方式として、インクジェット記録ヘッド（以下、「記録ヘッド」ともいう）に電気熱変換素子（以下、「ヒータ」という）を用いたものがある。ヒータを用いた記録ヘッドは、加圧室に設けたヒータに記録信号となる電気駆動パルス（以下、「駆動パルス」という）を印加する。これによってヒータに発生した熱エネルギーによりインクに膜沸騰を生じさせ、その膜沸騰による気泡の成長、収縮によって生じる気泡圧力の変化を利用してインク液滴が吐出される。
【０００３】
インクジェット記録装置は、近年の高画質や高耐候性への要求から、顔料インクなどの高機能インクが多く採用されている。高機能インクは、高画質化や高耐候化など多くの利点を有するが、信頼性の確保が難しい。特に、顔料インクの中には、インク吐出の発泡時の駆動パルスの印加によってヒータ表面に顔料成分などのコゲを付着させ、インク液滴の吐出量を微小ではあるが徐々に減少させるものも存在する。吐出量が減少すると、色味変化や色ムラ、スジなどの画像弊害が引き起こされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−２３２４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インク液滴の吐出量変化に対して、従来技術では、インクを充填してからの経過期間に応じてヒータへ供給する駆動パルスを制御して吐出量を補正するという方法が提案されている（特許文献１）。すなわち、この方法は、インクを充填してから経時的に変化するインク液滴の吐出量に対して、定期的に吐出量を補正する方法である。しかしながら、特許文献１に記載の方法では、駆動パルスの切り替え前後で吐出量が段階的に変化してしまうため、切り替え前後で色味が急激に変化するという画像弊害を生じてしまう。
【０００６】
本発明は、以上の諸点に鑑みてなされたものである。その目的は、インク液滴の吐出量変化に対して、簡単な構成で駆動パルスの切り替え前後における画像弊害を最小限に抑えた吐出量補正を行い、常に安定した高品位画質を維持することができるインクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため、本発明に係るインクジェット記録装置は、ノズルから吐出されるインク液滴の吐出量を検出する吐出量検出手段と、吐出量の変化に応じて、記録ヘッドに備えたヒータへ供給する駆動パルスを切り替える吐出量制御手段と、を備え、同一インク色のノズル列毎に、吐出量の変化に応じた駆動パルスの切替タイミングを設定することを特徴とする。
【０００８】
また、前記吐出量検出手段は、定期的に吐出量を検出し、同一インク色のノズル列毎の駆動パルスの切替タイミングを、前記吐出量検出手段が吐出量を検出する間隔の半分ずつずらして設定することを特徴とする。
【０００９】
また、ノズルから吐出されるインク液滴の吐出速度を検出する吐出速度検出手段を更に備え、前記吐出量検出手段は、前記吐出速度検出手段により検出された吐出速度を基に吐出量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の構成によれば、同一インク色のノズル列毎に、吐出量の変化に応じた駆動パルスの切替タイミングを設定するため、同一インク色全体としての吐出量変動を少なくすることができる。これにより、簡単な構成で駆動パルスの切り替え前後での吐出量変動による色味変化や色ムラ、スジなどの画像弊害を最小限に抑えることができ、常に安定した高品位画質を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置を示す斜視図である。
【図２】インクジェット記録装置のシステム概略構成を示すブロック図である。
【図３】記録ヘッドのノズル構成を示す図である。
【図４】駆動パルスを示す図である。
【図５】パルス数と吐出量との関係を示す図である。
【図６】吐出速度と吐出量との関係を示す図である。
【図７】吐出速度検出手段の概要図である。
【図８】吐出速度検出手段の検出信号を示す図である。
【図９】吐出量補正時のパルス数と吐出量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面と共に本発明のインクジェット記録装置について詳細に説明する。
【００１３】
図１に、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置１の斜視図を示す。インクジェット記録装置１は、矢印Ａにて示される主走査方向に走査可能なキャリッジ２と、インクを吐出可能なノズルを備えた記録ヘッド３と、を含む。記録ヘッド３は、キャリッジ２に搭載され、キャリッジ２には、インクジェットカートリッジ４が着脱自在に保持される。
【００１４】
インクジェットカートリッジ４には、ブラック（Ｂｋ）インクと、シアン（Ｃ）、ライトシアン（ＬＣ）、マゼンタ（Ｍ）、ライトマゼンタ（ＬＭ）及びイエロー（Ｙ）の各カラーインクと、が収容される。ブラックインク及び各カラーインクは、インクジェットカートリッジ４から記録ヘッド３に供給される。
【００１５】
キャリッジ２は、ＣＲモータＭ１の駆動力を伝達する伝動機構５に含まれる駆動ベルト６に連結されている。また、キャリッジ２は、筐体７に取り付けられたガイドシャフト８によって、上記の主走査方向に移動自在に案内されている。従って、ＣＲモータＭ１を正転または逆転させることにより、キャリッジ２は、ガイドシャフト８に沿って往復移動する。更に、筐体７内には、キャリッジ２の主走査方向における絶対位置を示すスケール９がガイドシャフト８と平行に配置されている。
【００１６】
筐体７の背部には、給紙機構１０が配置されており、Ａ４用紙やハガキといった被記録媒体Ｐは、給紙機構１０に含まれる給紙トレイ１１上に載置される。給紙機構１０は、ＬＦモータ（不図示）によって駆動される分離ローラ（不図示）を含んでおり、この分離ローラによって、被記録媒体Ｐは、矢印Ｂにて示される副走査方向に移動し、キャリッジ２上の記録ヘッド３と相対する記録位置本体に供給される。また、筐体７内には、ギア列ＧＴを介して送りモータＭ３によって駆動される送りローラ及び排出ローラ等を含む用紙送り機構１２が備えられている。記録済みの被記録媒体Ｐは、用紙送り機構１２によって図示されない排紙トレイへと移送される。
【００１７】
更に、インクジェット記録装置１は、キャッピングユニット１３やワイピングユニット１４等を含む回復装置１５を備えている。インクジェット記録装置１の非記録時には、キャッピングユニット１３によって記録ヘッド３がキャッピングされ、リサイクル回復処理（循環回復処理）、吸引回復処理といった吐出回復動作が行われる。また、記録ヘッド３に付着したインクは、ワイピングユニット１４によって除去される。
【００１８】
図２に、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置１のシステム概略構成を示す。インクジェット記録装置１は、ホスト１６からの画像データを受信するためのＩ／Ｆ１８、インクジェット記録装置１の全体を制御するための制御部１９、及び、画像データを記憶するための記憶部２１を備える。また、ホスト１６から送信されてくる画像データを記録ヘッド３から吐出するデータ形式（すなわちインクを吐出するかしないか）に変換する画像データ変換部２０を備える。また、画像データ変換部２０から送られる情報により印刷方法を決定し、被記録媒体Ｐの副走査方向の移動とキャリッジ２の主走査方向の移動を制御する印刷制御部２２を備える。また、被記録媒体Ｐを副走査方向に移動させるための搬送制御部２４、キャリッジ２の動きを制御するキャリッジ制御部２５、実際のインク吐出を制御する吐出制御部２６、及び、印刷前後で吐出性能の回復処理の制御を行う吐出性能回復制御部２３を備える。ここで、画像データ変換部２０は、画像データの一定画像間隔毎のインク吐出ドット数を計測することができる。また、吐出制御部２６は、後述する吐出量検出手段（不図示）及び吐出量制御手段（不図示）を備えている。
【００１９】
図３（Ａ）に、記録ヘッド３のノズル構成を示す。記録ヘッド３は１色当たり４つのノズル列から構成されている。４つのノズル列は更に２つのノズル列毎（Ａ列とＢ列）に分類される。
【００２０】
図３（Ｂ）に、１色分のノズル列の詳細な構成を示す。Ａ列及びＢ列は、ノズル数とノズル位置が互いに全く同じである。Ａ列及びＢ列は、それぞれ１２８０個のノズルから形成されている。そして、１２８０個のノズルは、６４０個ずつＥＶＥＮ列とＯＤＤ列とに分けられている。ＥＶＥＮ列及びＯＤＤ列は、ノズル列方向に１２００ｄｐｉずれて配列されている。Ａ列及びＢ列は、ノズル列方向に同じ位置にペアとなるようにノズルを設置しており、画像記録時には、ノズル列方向に位置を同じくするノズル同士で補完しながら画像を記録する。
【００２１】
ノズルには、それぞれ、電気エネルギーを熱エネルギーに変換するためのヒータ（不図示）が備えられている。ヒータに駆動パルスを印加し、それによってヒータに発生した熱エネルギーによりインクに膜沸騰を生じさせる。その膜沸騰による気泡の成長、収縮によって生じる気泡圧力の変化を利用して各ノズルからインク液滴が吐出される。
【００２２】
図４（Ａ）に、ヒータに印加される駆動パルスを示す。ヒータには、インクを一定の温度に予熱するパルスＰ１（プレパルス）と、インクを瞬間的に加熱し膜沸騰させて吐出させるパルスＰ２（メインパルス）と、が印加される。プレパルスＰ１による予熱によってヒータ近傍のインクの粘度が低下し、それによって、以降のメインパルスＰ２による膜沸騰の気泡の成長が促進され、よりスムーズにインクを吐出することができる。
【００２３】
図４（Ｂ）に、ヒータに印加されるプレパルスＰ１のパルス幅と、そのヒータを備えるノズルから吐出されるインク液滴の吐出量と、の関係を示す。プレパルスＰ１のパルス幅を大きくすると、インク粘度がより低下して気泡の成長が促進されるために吐出量も増加していく。このようにプレパルスＰ１のパルス幅を変えることでインク液滴の吐出量を調整することができる。一方で、プレパルスＰ１のパルス幅を変えるとヒータに印加される投入エネルギー量が変わり、耐久性などに悪影響を与える。そのため、プレパルスＰ１のパルス幅を変えたときには、投入エネルギー量が一定になるようにメインパルスＰ２のパルス幅も調整する必要がある。よって、実際には、表１のように、プレパルスＰ１とメインパルスＰ２のパルス幅を一義的に決定する駆動パルステーブルを用いる。
【００２４】
【表１】
2011235542.tif 000003
【００２５】
次に、インク液滴の吐出量がパルス数によって変化する様子を図５で説明する。なお、図５は、ヒータに印加される駆動パルスのパルス数と、そのヒータを備えるノズルから吐出されるインク液滴の吐出量と、の関係を示している。顔料インクの中には、上述のように、駆動パルスの印加によってヒータ表面に顔料成分などのコゲを付着させるものも存在する。パルス数の増加によってヒータ上のコゲの付着量が増えると、発泡効率が低下し、図５のように、インク液滴の吐出量が徐々に低下する。なお、インク種やヒータ構成、その他の条件によっては吐出量が増加することもあり得る。
【００２６】
本実施形態では、インク液滴の吐出量をインク液滴の吐出速度から算出する。図６に、ノズルから吐出されるインク液滴の吐出速度と吐出量との関係を示す。図６のように、吐出速度と吐出量とは線形の関係があり、吐出速度が増加すると吐出量も増加する。したがって、インク液滴の吐出速度を検出することによって吐出量を算出することができる。
【００２７】
図７に、インク液滴の吐出速度を検出する吐出速度検出手段７０８の概要を示す。吐出速度検出手段７０８は、発光素子２０２、受光素子２０３、受光素子用のアパーチャ２０４、発光素子用のアパーチャ２０５、及び、インク吸収体２０６などから構成されている。発光素子２０２及び受光素子２０３は、記録ヘッド３の正面の下側近傍の領域を、ノズル列方向の両端から挟むように配置されている。発光素子２０２から受光素子２０３に入射する光束２０９を絞り込んでＳ／Ｎ比を向上させるために、発光素子２０２の出射側近傍及び受光素子２０３の入射側近傍にはアパーチャ２０４，２０５をそれぞれ設けている。なお、アパーチャ２０４，２０５の光を通す開口のサイズは、例えば２ｍｍ×２ｍｍとする。発光素子２０２には、例えば砲弾型の径が５ｍｍのサイズで狭指向性の赤外ＬＥＤを用い、５Ｖの電圧を印加して発光させる。発光素子２０２から受光素子２０３に入射する光束２０９の光量を受光素子２０３で読取る。インク液滴の吐出速度の検出を行う場合のみ発光素子２０２に電圧を印加する構成とする。また、受光素子２０３には、例えば赤外領域で最も感度の高い分光感度特性を示すフォトダイオードを用いる。なお、発光素子２０２に半導体レーザーなど他の素子を用い、受光素子２０３もフォトトランジスタなどの他の素子を用いてもよいことは勿論である。発光素子２０２の光量を多くすることで、吐出状態での受光素子２０３の検出信号Ｓを大きくしてＳ／Ｎ比を向上できる。
【００２８】
記録ヘッド３の各ノズル２０１からのインク液滴の吐出速度の検出時には、各ノズル２０１が順次駆動（ヒータが発熱）され、各ノズル２０１からインク液滴２０７が吐出（発射）される。インク液滴２０７は、光束２０９を通過（遮光）し、スポンジ状のインク吸収体２０６に着弾して吸収される。この構成の場合、ノズル２０１から光束２０９までの距離はＬとなる。
【００２９】
図８に、ノズル２０１に与えた吐出信号と、そのノズル２０１から吐出信号に応じて吐出されたインク液滴２０７が光束２０９を通過した際の受光素子２０３の検出信号Ｓとを示す。吐出信号の立ち上がりと検出信号Ｓの立ち上がりの時間差がＴとなる。すなわち、この場合のインク液滴の吐出速度ＶはＶ＝Ｌ／Ｔから算出することができる。
【００３０】
よって、吐出制御部２６においては、吐出量検出手段（不図示）において、吐出速度検出手段７０８により検出されたノズル２０１の吐出速度を基に、例えば、図６の吐出速度と吐出量との関係等を用いて、そのノズル２０１から吐出される吐出量を検出することができる。また、吐出量制御手段（不図示）において、吐出量検出手段により検出されたノズル２０１の吐出量に応じて、ヒータに供給する駆動パルスを切り替えることができる。
【００３１】
次に、吐出量変化に応じて、駆動パルスを切り替えて吐出量を補正する様子を図９と表１で説明する。まず、吐出量の変化を検出するために、許容できる吐出量変化が検出できる適切なタイミングで吐出速度を定期的に検出する。本実施形態では、インク色毎に、そのインク色のノズル列を構成している１ノズル当たりのパルス数（吐出した数）が１×１０＾７になる度に、そのインク色のノズル２０１の吐出速度を検出する。図９のように、あるノズル２０１からのインク液滴の初期の吐出量が４．５ｎｇである場合、そのノズル２０１と同一インク色のＡ列及びＢ列の駆動パルスの双方に表１のＮｏ．１を採用する。インク液滴の吐出量がパルス数ａに対応する量まで低下した場合、Ａ列及びＢ列のうち、Ａ列の駆動パルスのみをＮｏ．１からＮｏ．２にシフトさせる。これによってＡ列の吐出量が増加する。このときＢ列の駆動パルスはＮｏ．１のままなのでインク色あたりの吐出量の変化はＮｏ．１からＮｏ．２の変化量の半分となる。この半分の変化量が吐出量の変化量と同等になるように駆動パルスを調整しておく。次に吐出量がパルス数ｂに対応する量まで低下した場合、Ｂ列の駆動パルスのみをＮｏ．１からＮｏ．２にシフトさせる。これによってＢ列の吐出量が増加する。このときＡ列の駆動パルスはＮｏ．２のままなのでインク色あたりの吐出量の変化はＮｏ．１からＮｏ．２の変化量の半分となる。次に吐出量がパルス数ｃに対応する量まで低下した場合、Ａ列及びＢ列の内、Ａ列の駆動パルスのみをＮｏ．２からＮｏ．３にシフトさせる。これによってＡ列の吐出量が増加する。このときＢ列の駆動パルスはＮｏ．２のままなのでインク色あたりの吐出量の変化はＮｏ．２からＮｏ．３の変化量の半分となる。以下同様に、吐出量がパルス数ｄ，ｅ，ｆに対応する量になる毎に駆動パルスをシフトさせる。
【００３２】
上述したように本実施形態では、同一インク色のＡ列及びＢ列毎に、吐出量の変化に応じた駆動パルスの切替タイミングを設定するため、同一インク色全体としての吐出量変動を少なくすることができる。
【００３３】
これにより、簡単な構成で駆動パルスの切り替え前後での吐出量変動による色味変化や色ムラ、スジなどの画像弊害を最小限に抑えることができ、常に安定した高品位画質を維持することができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、吐出量が減少する変化に対して、吐出量が増加する方向に駆動パルスをシフトさせたが、吐出量が増加する変化に対しては、逆に吐出量が減少する方向に駆動パルスをシフトさせれば良い。
【００３５】
また、本実施形態では、吐出量をインク液滴の吐出速度から算出したが、吐出量そのものを検出する構成でも良いことは勿論である。また、吐出量と相関のあるパラメータ、例えば、記録物の反射濃度を光学センサで読み取る構成、或いは、インク液滴のサイズを光学センサで測定するなどの構成で吐出量を検出しても、同様の効果を得ることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、定期的に吐出量を検出して、駆動パルスを切り替える切替タイミングを設定したが、駆動パルスのパルス数を検出して、駆動パルスの切替タイミングを設定しても良い。
【００３７】
また、本実施形態では、同一インク色のＡ列及びＢ列毎の駆動パルスの切替タイミングをそれぞれ個別に設定していたが、吐出量検出手段が吐出量を検出する間隔の半分ずつずらして自動的に設定しても良い。
【００３８】
また、本実施形態では、同一インク色のＡ列及びＢ列毎に駆動パルスの切替タイミングを設定したが、Ａ列及びＢ列に限らず、例えば、ＥＶＥＮノズル列及びＯＤＤノズル列毎に駆動パルスの切替タイミングを設定しても良い。
【符号の説明】
【００３９】
１    インクジェット記録装置
２    キャリッジ
３    記録ヘッド
４    インクジェットカートリッジ
Ｐ１    プレパルス
Ｐ２    メインパルス
２０１    ノズル
２０２    発光素子
２０３    受光素子
２０４    受光素子用アパーチャ
２０５    発光素子用アパーチャ
２０６    インク吸収体
２０７    インク液滴
２０９    光束
７０８    吐出速度検出手段
【図１】
2011235542.tif 000004
【図２】
2011235542.tif 000005
【図３】
2011235542.tif 000006
【図４】
2011235542.tif 000007
【図５】
2011235542.tif 000008
【図６】
2011235542.tif 000009
【図７】
2011235542.tif 000010
【図８】
2011235542.tif 000011
【図９】
2011235542.tif 000012