【事件の表示】
　特許第２９４７２３７号「画像記録装置」の請求項７ないし１２に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第２９４７２３７号の請求項７ないし１２に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　本件特許第２９４７２３７号の請求項７乃至１２に係る発明についての出願は、平成９年８月１８日に特許出願され、平成１１年７月２日にその特許権の設定の登録がなされ、木村春實より特許異議の申し立てがなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１２年９月１８日に訂正請求（後日取下げ）がなされた後、再度の取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１２年１２月２８日に訂正請求がなされたものである。
２．訂正の適否
（１）訂正の内容
　特許権者の求めている訂正の内容は、以下のとおりである（訂正箇所にアンダーラインを付した。）。
ａ．訂正事項ａ      
 特許請求の範囲の請求項７を
「【請求項７】　ヘッドから吐き出すインク滴の滴径を変調する滴径変調手段と、前記滴径の大きさに応じて前記インク滴の吐き出すタイミングを変調する吐出タイミング変調手段とを具備し、所定の記録媒体上に画像を形成する画素の所望濃度に対応して前記滴径を変化させ、
前記インク滴が飛翔中に受ける空気抵抗および前記ヘッドと前記記録媒体との間の空気流の影響を考慮して
と訂正する。
ｂ．訂正事項ｂ      
 特許請求の範囲の請求項９を
「【請求項９】　前
記吐出タイミング変調手段は、遅延定数の異なる少なくとも２つのディレイ手段を有し、前記滴径変調手段は、前記ディレイ手段に対応し前記インク滴の吐き出しを駆動するための異なるパルスを発生する波形発生手段を有し、前記ディレイ手段による前記タイミングの遅延時間の設定を、前記ディレイ手段が遅延させた前記異なるパルスの選択により行う
と訂正する。
ｃ．訂正事項ｃ        
 特許請求の範囲の請求項１０を、
「【請求項１０】　前記変調する吐き出すタイミングは、前記滴径の大／小に応じて前記インク滴の吐き出す遅延時間の
大／小
と訂正する。
ｄ．訂正事項ｄ            
特許請求の範囲の請求項４を
「前記変調する吐出速度は、前記滴径の
小／大
と訂正する。
ｅ．訂正事項ｅ
　明細書段落【００１５】の
「この滴径に応じて吐き出すタイミングを変える」を
「
インク満が飛翔中に受ける空気抵抗およびヘッドと記録媒体との間の空気流の影響を考慮して
と訂正する。
ｆ．訂正事項ｆ  
　明細書段落【００１６】の
「なおさらに、遅延定数の異なる少なくとも２つのディレイ手段を有し、このディレイ手段によるタイミング遅延時間の設定は少なくとも２つのディレイ手段が遅延させた前記パルスの選択により行う」を
「
前記吐出タイミング変調手段は、遅延定数の異なる少なくとも２つのディレイ手段を有し、前記滴径変調手段は、前記ディレイ手段に対応し前記インク滴の吐き出しを駆動するための異なるパルスを発生する波形発生手段を有し、前記ディレイ手段による前記タイミングの遅延時間の設定を、前記ディレイ手段が遅延させた前記異なるパルスの選択により行う
と訂正する。
ｇ．訂正事項ｇ 
　明細書段落【００１７】の
「遅延時間の小／大」を
「遅延時間の
大／小
と訂正する。
ｈ．訂正事項ｈ 
　明細書段落【００１４】の
「滴径の大ノ小」を
「滴径の
小／大
と訂正する。
（２）訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
イ．上記訂正事項ａに関連する記載として、願書に添付した明細書（以下、特許明細書という。）には、「記録ヘッドから吐出されたインク滴は、記録ヘッド−記録紙間の空気流、および空気抵抗の影響を受けながら飛翔するが、その影響度はインク滴径によって大きく異なる。」（段落【００１０】）及び
「従来発生している上記問題点を、図９および図１０を用いて、さらに詳細に解析検討した結果の説明を行う。図９は滴径による着弾位置の変化つまりインク滴の飛翔距離との関係を概念的に現し、図１０は着弾位置誤差の計算結果を示す図である。
　滴径ＤＩの大きさの相違により着弾位置が実際どの程度変化するのかを、理論解析によって求めてみる。図９に示すように、記録ヘッドの移動速度をＵ０、記録ヘッドと記録紙の間の距離（インク満の飛棚距離）をｈとする。ヘッド−記録紙間の空気流は層流のクエット流れとみなせるため、ｙ方向の流速分布Ｕ（ｙ）は次式（１）により表される。
　Ｕ（ｙ）＝Ｕ０　｛１−（ｙ／ｈ）｝　（１）
　インク滴が受ける空気抵抗Ｄは、次のストークスの（２）式により表される。
　　　　Ｄ＝３πμａｖｄ　　　　　   （２）
　ここで、ｄはインク滴の直径、ｖは滴速、μａは空気の粘度（１８．２×１０−６Ｐａ・ｓ）である。
　ヘッドから吐出されたインク滴は、ｙ方向については（２）式で表される空気抵抗を受けながら徐々に減速し、ｘ方向については（１）式で表される空気流によって流されながら飛翔することになる。このときの運動方程式は次のように記述される。
　ｘ方向： ｍ（ｄｕ／ｄｔ）＝−ｋｍ｛ｕ−Ｕ（ｙ）｝　　　　　　　　　　　　　　　（３）
　ｙ方向： ｍ（ｄｕ／ｄｔ）＝ｍｇ−ｋｍｖ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（４）
初期条件：ｔ＝０のときｘ＝０，ｙ＝０，ｕ＝ｕ0，ｖ＝ｖ0　なお、ｋは次式で表される（但し、ρ1はインク満の密度）。
　ｋ＝（９μａ／２ｒ２ρ１）　　　　　（５）
　（３）、（４）式をもとに、数値計算によってインク満の軌跡を求めた結果を図１０に示す。ここでは、記録ヘッドの移動速度Ｕ０をｌｍ／ｓ、インク滴の初速ｖ0 を３ｍ／ｓとして計算を行った。この解析結果によると、飛翔距離ｈをｌｍｍとした場合、滴径１５μｍと滴径５０μｍでは、着弾位置に３５μｍの差が生じている。なお、着弾位置のズレは、記録ヘッドの移動速度Ｕ０や飛翔距離ｈが大きくなるほど増加する。また、記録ヘッド−記録紙聞の空気流に外乱が加わる場合などには、着弾位置ズレはさらに大きくなる場合がある。」（段落【００２１】乃至【００２５】）と記載されている。
　してみると、上記訂正事項ａは、特許明細書に記載されていた範囲内で、特許請求の範囲の請求項７における「滴径の大きさに対応して吐き出すタイミングを変える」態様を、さらに、「インク滴が飛翔中に受ける空気抵抗およびヘッドと記録媒体との間の空気流の影響を考慮し」たものに限定したものと認められる。
ロ．上記訂正事項ｂに関連する記載として、特許明細書には、「図４において、本第２の実施形態の画像記録装置は、コントローラ５１および記録ヘッド５５を有して構成される。なお、コントローラ５１は、ディレイ回路（１）〜（８）で構成される波形発生回路群５２、制御回路５３、スイッチ回路５４を具備している。」（段落【００３４】）と記載されている。
　してみると、上記訂正事項ｂは、特許明細書に記載されていた範囲内で、特許請求の範囲の請求項９において、「前記パルス」に対応すべきパルスについての言及が明示されていないため、その意味する構成が明りょうでなかった点を明りょうにしたものと認められる。
ハ．上記訂正事項ｃに関連する記載として、特許明細書には、「図６に示すように、滴径が小さいインク滴ほど早いタイミングで吐出を行う」（段落【００３９】）および「吐出タイミングを遅らせる必要がある大径のインク滴ほどタイミング調整用のデータの時間範囲ｔｄを長く設定する。」（段落【００４４】）と記載されている。
　してみると、上記訂正事項ｃは、特許明細書に記載されていた範囲内で、特許請求の範囲の請求項１０おける「遅延時間の小／大」の誤記を「遅延時間の大／小」訂正したものと認められる。
ニ．上記訂正事項ｄに関連する記載として、願書に添付した図面（以下、特許図面という。）の第３図には、インク滴径が大きいほど設定滴速が小さくするインク滴径と設定滴速の関係を表す図が記載されている。
　してみると、上記訂正事項ｄは、特許図面に記載されていた範囲内で、特許請求の範囲の請求項４おける「大／小に応じて大／小」の誤記を「大／小に応じて小／大」と訂正したものと認められる。
ホ．訂正事項ｅ〜ｈは、上記訂正事項ａ〜ｄ伴い、特許請求の範囲の記載と発明の詳細な説明の記載との整合を図るため、発明の詳細な説明の記載を訂正したものである。
　したがって、上記訂正は、特許請求の範囲の減縮、誤記の訂正および不明りょうな記載の釈明に該当し、新規事項の追加に該当せず、実質的に特許請求の範囲を拡張または変更するものでない。
（３）むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項および同条第３項において準用する特許法第１２６条第２項から第４項までの規定に適合するので、当該訂正を認める。
３．特許異議申し立てについての判断
（１）申立の理由の概要
  特許異議申立人木村春實は、甲第１号証（特開昭６４−１４０４５号公報）、甲第２号証（特開平８−１８３１７９号公報）及び甲第３号証（特開平９−５２３７８号公報）を提出し、本件請求項７乃至１２に係る発明は、これらに記載された発明と同一またはそれから当業者が容易に発明をすることができたものである旨の主張（主張Ａ）をすると共に、請求項１０における「吐き出すタイミングは、前記滴径の大／小に応じて前記インク滴の吐き出す遅延時間の小／大として設定する」という記載は、発明の詳細な説明における「液滴が小さなインク滴ほど早いタイミングで吐出を行う」（段落【００３９】）あるいは「最大滴径を吐出する際の吐出タイミングを４０μｓ遅らせる」（段落【００４０】）という記載に対応しなく、請求項１０に係る発明は発明の詳細な説明に記載したものでないから、明細書の記載が不備である旨の主張（主張Ｂ）をしている。
（２）本件請求項１に係る発明
　本件請求項７乃至１２に係る発明（以下、「本件発明７乃至１２」という。）は、上記訂正によって訂正された特許請求の範囲７乃至１２に記載された次の事項によって特定されるとおりのものである。                 
「【請求項７】　ヘッドから吐き出すインク滴の滴径を変調する滴径変調手段と、前記滴径の大きさに応じて前記インク滴の吐き出すタイミングを変調する吐出タイミング変調手段とを具備し、所定の記録媒体上に画像を形成する画素の所望濃度に対応して前記滴径を変化させ、前記インク滴が飛翔中に受ける空気抵抗および前記ヘッドと前記記録媒体との間の空気流の影響を考慮して該滴径の大きさに対応して前記吐き出すタイミングを変えることにより、該吐き出すインク滴の前記録媒体上への着弾位置のズレの発生を防止したことを特徴とする画像記録装置。
【請求項８】　前記画像記録装置は、さらに、前記滴径変調手段および前記吐出タイミング変調手段の動作を制御する制御手段を具備し、該制御手段が前記滴径と前記吐き出すタイミングとを調整することを特徴とする請求項７記載の画像記録装置。
【請求項９】　前記吐出タイミング変調手段は、遅延定数の異なる少なくとも２つのディレイ手段を有し、前記滴径変調手段は、前記ディレイ手段に対応し前記インク滴の吐き出しを駆動するための異なるパルスを発生する波形発生手段を有し、前記ディレイ手段による前記タイミングの遅延時間の設定を、前記ディレイ手段が遅延させた前記異なるパルスの選択により行うことを特徴とする請求項７または８記載の画像記録装置。
【請求項１０】　前記変調する吐き出すタイミングは、前記滴径の大／小に応じて前記インク滴の吐き出す遅延時間の大／小として設定することを特徴とする請求項７から９の何れか１項に記載の画像記録装置。
【請求項１１】　前記滴径の変調は、前記インク滴の吐き出しを駆動する駆動波形のパルス幅に基づいて行うことを特徴とする請求項７から１０の何れか１項に記載の画像記録装置。
【請求項１２】　前記インク滴の遅延時間の設定は、該インク滴の吐き出しを駆動する駆動波形のパルスの遅延時間として設定することを特徴とする請求項８から１１の何れか１項に記載の画像記録装置。」
（３）甲各号証とその記載事項
　甲第１号証（特開昭６４−１４０４５号公報）
　甲第１号証には、「異なる２色以上のインク滴を吐出する複数のノズルオリフィスと、前記ノズルオリフィスの各々に連結しインク滴吐出のための圧力を発生させる圧力室と、各インク毎に設置されたインク供給準備室と、前記圧力室と前記インク供給準備室に連結したインク供給路とを具備し、圧力発生手段への入力パルスの振幅を変化させることにより重量の異なる前記インク滴を吐出し、階調信号に応じて吐出タイミング調整を行なう手段が設けられた事を特徴とするカラーインクジェット記録装置。」（特許請求の範囲）、「本発明は、このような問題に鑑みインク滴重量の大小にかかわらず、記録紙へのインク滴附着位置精度が正確なカラーインクジェット記録装置を提供することを目的とする。」（第２頁左上欄第２〜５行）及び「第１図は本発明の実施例であり、ある１個のインク流路に対して印字要求から圧力発生までの一連の過程を表したブロック図である。印字要求が印字信号１１及び階調信号１２として演算回路１３へと伝えられる。演算回路１３は受け取った階調信号をもとに遅延時間及びパルス振幅を計算しその結果を遅延回路１４に出力する。遅延回路では入力した遅延時間の経過を待ち、経過後パルス振幅をドライブ回路１４に出力する。・・・階調信号をもとに、必要なインク滴３の重量を計算する・・・次に・・・インク滴３の重量とデータＤ２４をもとに駆動電圧とインク滴３の飛行速度を計算する。・・・インク滴３飛行速度をもとにインク滴３の吐出タイミングを計算する。」（第２頁右上欄第６行〜右下欄第１８行）と記載されている。
  甲第２号証（特開平８−１８３１７９号公報）
  甲第２号証には、「吐出量を変化させて階調プリントできるインクジェット装置」（段落【０００９】）及び「吐出インク量に応じて吐出速度が変化する。具体的には吐出量が多い程吐出速度が速くなる。・・・吐出速度の変化とキャリッジ速度に対応した大きさで各吐出インクの着弾位置がずれることになる。そのため、本実施例では、吐出量モードに応じて吐出タイミングを変化させる。・・・基準クロックの立下がりに対し、大吐出量モードの吐出タイミングパルスの立上がりを同期させ、これに対し、中吐出量モードおよび小吐出量モードの吐出タイミングパルスをそれぞれ吐出量に応じてずらすようにしたものである。これにより、形成される大、中、小ドットの中心位置をそれぞれ一定の位置にそろえることができる。」（段落【００６４】〜【００６６】）と記載されている。
　甲第３号証（特開平９−５２３７８号公報）
　甲第３号証には、「中間調を・・・インク液滴を吐出するオンデマンド型のプリンタ装置で再現する方法としては、・・・ピエゾ素子或いは発熱素子に与える電圧パルスの電圧やパルス幅を変化させて吐出する液滴サイズを制御し、印刷ドットの径を可変として階調を表現するもの」（段落【０００５】）と記載されている。
（４）判断
　主張Ａについて、
　本件発明７と上記甲第１乃至３号証に記載の発明とを比較すると、甲第１乃至３号証に記載の発明は、本件発明７を特定する事項である「インク滴が飛翔中に受けるヘッドと記録媒体との間の空気流の影響を考慮して該滴径の大きさに対応して吐き出すタイミングを変える」事項を備えておらず、当該事項により、本件発明７は、「記録ヘッドの走行速度を大きくしても着弾位置のズレが発生しにくくなるため、記録ヘッドを速い速度で走行させることが可能となり、高速記録に有利となる。また、インク滴の飛翔距離が大きくても着弾位置のズレが発生しにくくなるため、記録ヘッド−記録紙間の距離をある程度大きく設定することが可能となり」という顕著な効果を奏するものである。
　甲第１乃至２号証には、インク滴の径の大きいさに対応して吐き出すタイミングを変える事については、記載されているが、インク滴が飛翔中に受けるヘッドと記録媒体との間の空気流の影響を考慮することについて、何らの記載も示唆もない。
　したがって、本件発明７は、甲第１乃至３号証に記載されたものと同一といえないばかりでなく、甲第１乃至３号証に記載のものから、当業者が容易に発明をすることができたものともいえない。
　また、本件発明８乃至１２の各特定事項は、本件発明７の特定事項を更に限定したものであるから、本件発明８乃至１２に係る発明は、本件発明７についての判断と同様な理由により、甲第１乃至３号証と同一といえないばかりでなく、甲第１乃至３号証に記載のものから当業者が容易に発明をすることができたものといえない。
　主張Ｂについて、
　本件請求項１０に係る発明は、上記ｃ，ｇの訂正により明確となったから、本件請求項１０に係る発明の特許は、特許法第３６条第６項第１号に規定する要件を満たす特許出願に対してされたものである。
（５）むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立の理由および証拠によっては、本件請求項７乃至１２に係る発明の特許を取り消すことができない。
　また、他に、本件請求項７乃至１２に係る発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
  よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１３年１月１０日（２００１．１．１０）
【訂正の要旨】
　訂正の要旨
　ａ．訂正事項ａ
特許請求の範囲の請求項７を
「【請求項７】　ヘッドから吐き出すインク滴の滴径を変調する滴径変調手段と、前記滴径の大きさに応じて前記インク滴の吐き出すタイミングを変調する吐出タイミング変調手段とを具備し、所定の記録媒体上に画像を形成する画素の所望濃度に対応して前記滴径を変化させ、前記インク滴が飛翔中に受ける空気抵抗および前記ヘッドと前記記録媒体との間の空気流の影響を考慮して該滴径の大きさに対応して前記吐き出すタイミングを変えることにより、該吐き出すインク滴の前記録媒体上への着弾位置のズレの発生を防止したことを特徴とする画像記録装置。」
と訂正する。
ｂ．訂正事項ｂ
特許請求の範囲の請求項９を
「【請求項９】　前記吐出タイミング変調手段は、遅延定数の異なる少なくとも２つのディレイ手段を有し、前記滴径変調手段は、前記ディレイ手段に対応し前記インク滴の吐き出しを駆動するための異なるパルスを発生する波形発生手段を有し、前記ディレイ手段による前記タイミングの遅延時間の設定を、前記ディレイ手段が遅延させた前記異なるパルスの選択により行うことを特徴とする請求項７または８記載の画像記録装置。」
と訂正する。
ｃ．訂正事項ｃ
特許請求の範囲の請求項１０を、
「【請求項１０】　前記変調する吐き出すタイミングは、前記滴径の大／小に応じて前記インク滴の吐き出す遅延時間の大／小として設定することを特徴とする請求項７から９の何れか１項に記載の画像記録装置。」
と訂正する。
ｄ．訂正事項ｄ
特許請求の範囲の請求項４を
「前記変調する吐出速度は、前記滴径の小／大に応じて大／小に設定することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の画像記録装置。」
と訂正する。
ｅ．訂正事項ｅ
　明細書段落【００１５】の
「この滴径に応じて吐き出すタイミングを変える」を
「インク満が飛翔中に受ける空気抵抗およびヘッドと記録媒体との間の空気流の影響を考慮して滴径に応じて吐き出すタイミングを変える」
と訂正する。
ｆ．訂正事項ｆ
　明細書段落【００１６】の
「なおさらに、遅延定数の異なる少なくとも２つのディレイ手段を有し、このディレイ手段によるタイミング遅延時間の設定は少なくとも２つのディレイ手段が遅延させた前記パルスの選択により行う」を
「前記吐出タイミング変調手段は、遅延定数の異なる少なくとも２つのディレイ手段を有し、前記滴径変調手段は、前記ディレイ手段に対応し前記インク滴の吐き出しを駆動するための異なるパルスを発生する波形発生手段を有し、前記ディレイ手段による前記タイミングの遅延時間の設定を、前記ディレイ手段が遅延させた前記異なるパルスの選択により行う」
と訂正する。
ｇ．訂正事項ｇ
　明細書段落【００１７】の
「遅延時間の小／大」を
「遅延時間の大／小」
と訂正する。
ｈ．訂正事項ｈ
　明細書段落【００１４】の
「滴径の大／小」を
「滴径の小／大」
と訂正する。
（５４）【発明の名称】
画像記録装置
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　ヘッドから吐き出すインク滴の滴径を変調する滴径変調手段と、前記滴径の大きさに応じて前記インク滴の吐出速度を変調する滴速変調手段とを具備し、所定の記録媒体上に画像を形成する画素の所望濃度に対応して前記滴径を変化させ、且つ該滴径に応じて前記吐出速度を変え、前記インク滴の前記記録媒体上への着弾位置のズレの発生を防止したことを特徴とする画像記録装置。
　【請求項２】　前記画像記録装置は、さらに、前記滴径変調手段および前記滴速変調手段の動作を制御する制御手段を具備し、該制御手段が前記滴径と前記吐出速度とを管理し調整することを特徴とする請求項１記載の画像記録装置。
　【請求項３】　前記画像記録装置は、前記インク滴の吐き出しを駆動するためのパルスを発生する波形発生手段を具備し、該波形発生手段が前記滴径変調手段と前記滴速変調手段の２つの手段の機能を有することを特徴とする請求項１または２記載の画像記録装置。
　【請求項４】　前記変調する吐出速度は、前記滴径の
小／大
　【請求項５】　前記滴径の変調は、前記インク滴の吐き出しを駆動する駆動波形のパルス幅に基づいて行うことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の画像記録装置。
　【請求項６】　前記吐出速度の変調は、前記インク滴の吐き出しを駆動する駆動波形のパルスの振幅に基づいて行うことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の画像記録装置。
　【請求項７】　ヘッドから吐き出すインク滴の滴径を変調する滴径変調手段と、前記滴径の大きさに応じて前記インク滴の吐き出すタイミングを変調する吐出タイミング変調手段とを具備し、所定の記録媒体上に画像を形成する画素の所望濃度に対応して前記滴径を変化させ、
前記インク滴が飛翔中に受ける空気抵抗および前記ヘッドと前記記録媒体との間の空気流の影響を考慮して
　【請求項８】　前記画像記録装置は、さらに、前記滴径変調手段および前記吐出タイミング変調手段の動作を制御する制御手段を具備し、該制御手段が前記滴径と前記吐き出すタイミングとを調整することを特徴とする請求項７記載の画像記録装置。
　【請求項９】　
前記吐出タイミング変調手段は、遅延定数の異なる少なくとも２つのディレイ手段を有し、前記滴径変調手段は、前記ディレイ手段に対応し前記インク滴の吐き出しを駆動するための異なるパルスを発生する波形発生手段を有し、前記ディレイ手段による前記タイミングの遅延時間の設定を、前記ディレイ手段が遅延させた前記異なるパルスの選択により行う
　【請求項１０】　前記変調する吐き出すタイミングは、前記滴径の大／小に応じて前記インク滴の吐き出す遅延時間の
大／小
　【請求項１１】　前記滴径の変調は、前記インク滴の吐き出しを駆動する駆動波形のパルス幅に基づいて行うことを特徴とする請求項７から１０の何れか１項に記載の画像記録装置。
　【請求項１２】　前記インク滴の遅延時間の設定は、該インク滴の吐き出しを駆動する駆動波形のパルスの遅延時間として設定することを特徴とする請求項８から１１の何れか１項に記載の画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、ファックス、複写機等に適用される画像記録装置に関し、さらに詳しくは、微小インク滴を記録媒体上に付着させることにより画像記録を実行するインクジェット方式の画像記録装置に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】従来、画像記録装置は一般に、プリンタ、ファックス、複写機等に適用される。この画像記録装置の画像記録方法として、電子写真方式、インクジェット方式、熱転写方式など、いくつかの方式が実用化されている。なかでもインクジェット方式は、装置の小型化／低コスト化およびカラー化に有利であるという特徴をもっている。このため、最近、パーソナル分野におけるカラー画像記録装置として、主流になっている。
　【０００３】図１１に、従来のカラーインクジェット記録装置の要部の構成例を示す。本図１１において、キャリッジ７１の上には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３色に対応した３っの記録ヘッド７２が搭載されている。この記録ヘッド７２は、インク滴の形成・吐出を行う滴形成部７３と、インクタンク７４とにより構成されている。
　【０００４】プリンタドライバ（図示せず）は、出力する画像の色分解および各種データ処理を行った後、それぞれの色の記録ヘッド７２に対して駆動信号を送る。各構成色の記録ヘッド７２は、駆動信号に応じて、記録紙７５に向けて微小インク滴を吐出する。記録ヘッド７２はキャリッジ７１によって記録紙７５の幅方向（Ａ方向）に走査され、また、記録紙７５はキャリッジ７１の走査と同期して長さ方向（Ｂ方向）に搬送されることにより、記録紙全面にわたって記録が行われる。この結果、記録紙７５上には、Ｙ、Ｍ、Ｃの３色の画像が重ね合わされ、カラー画像が形成される。
　【０００５】記録ヘッド７２からインク滴を吐出させる吐出原理として、圧電アクチュエータを用いる方式、インクの沸騰現象を利用した方式、インクの静電吸引を利用する方式など、いくつかの方式が提案・実用化されている。
　【０００６】ところで、上記のようなインクジェット記録装置では、現在、画像品質の向上が大きな課題となっている。すなわち、従来のインクジェット記録装置では、記録解像度に実用的限界（６００〜１２００ｄｐｉ程度）があり、また、インク滴の滴径を一定としているため、各画素の濃度（階調）を自由にコントロールすることが困難であった。そのため、出力画像の画像品質にも一定の限界が生じ、特にピクトリアルな画像を出力する場合には、十分な画像品質が得られないという問題がある。
　【０００７】そこで、画像品質を向上させるための一手段として、吐出するインク滴の滴径を制御し、画素の濃度を多段階に変化させる階調記録方式について、多くの検討が進められている。インクジェット記録装置で滴径変調を行う方法としては、いくつかの方式が提案されている。
　【０００８】例えば、特開平３−１７３６５４号公報の「液体噴射記録装置」では、インクの沸騰現象を利用する記録ヘッドにおいて、発熱体素子への入力エネルギを変調することによりインク滴の変調を行う方式を開示している。また本願出願人は、滴径変調に有利な滴形成装置として、特開平７−２１３４４２号公報において、表面波干渉を利用した液滴吐出装置を開示している。このように、インク滴の滴径変調を行うことにより、画素濃度を多段階に制御し、階調記録を実行することが可能である。
　【０００９】
　【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のような従来装置では、画像鮮鋭度の低下や色再現性の劣化が生じやすいことが知られている。これらの問題点は、本発明の出願人等により、実際に変調記録を実行して確認が採られており、期待したほどの高画質を得られないことが明らかになっている。
　【００１０】上記の原因を調査した結果、インク滴が飛翔する際の弾道が、インク滴の滴径によって変化し、インク滴の着弾位置にズレが生じてしまうことが画質低下の主原因であることが明らかになっている。すなわち、記録ヘッドから吐出されたインク滴は、記録ヘッド−記録紙間の空気流、および空気抵抗の影響を受けながら飛翔するが、その影響度はインク滴径によって大きく異なる。従って、インク滴の弾道は滴径によって大きく変化し、着弾位置に大きなズレが生じてしまう。従来装置では、インク滴の吐出速度（滴速）に対する特別な制御を実行していないため、インク滴径によって着弾位置に大きな誤差が生じ、その結果、画像鮮鋭度の低下や色再現性の悪化などの問題が発生する。
　【００１１】本発明は以上のような問題点に鑑みなされたものであり、インクジェット記録装置において滴径変調による階調記録を実行する際に、インク滴の着弾位置ズレの発生を防ぎ、高画質な画像記録を可能とする画像記録装置を提供することを目的とする。
　【００１２】
　【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するため、請求項１記載の発明の画像記録装置は、ヘッドから吐き出すインク滴の滴径を変調する滴径変調手段と、滴径の大きさに応じてインク滴の吐出速度を変調する滴速変調手段とを具備し、所定の記録媒体上に画像を形成する画素の所望濃度に対応して滴径を変化させ、且つこの滴径に応じて吐出速度を変え、インク滴の記録媒体上への着弾位置のズレの発生を防止したことを特徴としている。
　【００１３】さらに、上記の画像記録装置は、滴径変調手段および滴速変調手段の動作を制御する制御手段を具備し、この制御手段が滴径と吐出速度とを管理し調整するとよい。なお、インク滴の吐き出しを駆動するためのパルスを発生する波形発生手段を具備し、この波形発生手段が滴径変調手段と滴速変調手段の２つの手段の機能を有するとよい。
　【００１４】また、上記の変調する吐出速度は、滴径の
小／大
　【００１５】請求項７に記載の発明の画像記録装置は、ヘッドから吐き出すインク滴の滴径を変調する滴径変調手段と、滴径の大きさに応じてインク滴の吐き出すタイミングを変調する吐出タイミング変調手段とを具備し、所定の記録媒体上に画像を形成する画素の所望濃度に対応して滴径を変化させ、且つ
インク滴が飛翔中に受ける空気抵抗およびヘッドと記録媒体との間の空気流の影響を考慮して
　【００１６】さらに、上記の画像記録装置は、滴径変調手段および吐出タイミング変調手段の動作を制御する制御手段を具備し、この制御手段が滴径と吐き出すタイミングとを調整するとよい。
吐出タイミング変調手段は、遅延定数の異なる少なくとも２っのディレイ手段を有し、滴径変調手段は、ディレイ手段に対応しインク滴の吐き出しを駆動するための異なるパルスを発生する波形発生手段を有し、ディレイ手段によるタイミングの遅延時間の設定を、ディレイ手段が遅延させた前記異なるパルスの選択により行う
　【００１７】また、上記の変調する吐き出すタイミングは、滴径の大／小に応じてインク滴の吐き出す遅延時間の
大／小
　【００１８】
　【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明による画像記録装置の実施の形態を詳細に説明する。図１〜図１０を参照すると本発明の画像記録装置の実施形態が示されている。これらの図の図１〜図３が第１の実施形態、図４〜図６が第２の実施形態、図７および図１、図２が第３の実施形態を示す図である。なお、図８〜図１０は、本発明の基本原理および本発明に係る問題点の解析を説明するための図である。
　【００１９】＜基本原理＞先ず、図８（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を用いて、インク滴形成の基本原理を説明する。本実施形態では、表面波干渉を利用した吐出原理に基づく記録ヘッドを用いている。インク滴形成部は、インク流路２１、吐出開口部２２、加圧板２３、圧電アクチュエータ２４、圧力室２５、インクタンク２６により構成される。本構成の記録ヘッドにおいて、圧力室底部に設けられた圧電アクチュエータ２４の駆動によって加圧板２３に機械的変位を与えると、圧力室２５内に蓄えられたインクの圧力が変化し、吐出開口部２２のインク表面に表面波２７が発生する。その表面波は、吐出開口部２２の周辺部から中央部へと推移し、中央部で互いに干渉することにより液柱２８を形成し、インク滴２９を吐出する。インクはインクタンク２６からインク流路２１を通り圧力室２５に供給される。
　【００２０】上記のインク滴形成方式では、圧電アクチュエータ２４に印加する駆動波形を変化させることにより、インク滴の滴径を変化させることが可能である。すなわち、駆動波形として、例えば、図２に示すような正弦波状の駆動パルスを用いる場合には、駆動パルス幅Ｌを変化させることにより表面波２７の波長を変化させ、結果的に吐出されるインク滴２９の滴径を変えることができる。本願出願人による実験では、パルス幅Ｌを５〜３０μｓの範囲で変化させることにより、吐出されるインク滴の滴径が１５〜５０μｍの範囲で変化し、その結果、記録紙上の画素径が２３〜７５μｍ（画素の光学濃度が０．２〜１．５）の範囲で変化することが確認されている。
　【００２１】＜問題点の解析および検討＞次に、従来発生している上記問題点を、図９および図１０を用いて、さらに詳細に解析検討した結果の説明を行う。図９は滴径による着弾位置の変化つまりインク滴の飛翔距離との関係を概念的に現し、図１０は着弾位置誤差の計算結果を示す図である。
　【００２２】滴径Ｄ１の大きさの相違により着弾位置が実際どの程度変化するのかを、理論解析によって求めてみる。図９に示すように、記録ヘッドの移動速度をＵ０、記録ヘッドと記録紙の間の距離（インク滴の飛翔距離）をｈとする。ヘッド−記録紙間の空気流は層流のクエット流れとみなせるため、ｙ方向の流速分布Ｕ（ｙ）は次式（１）により表される。　　Ｕ（ｙ）＝Ｕ０｛１−（ｙ／ｈ）｝　　　　　（１）
　【００２３】インク滴が受ける空気抵抗Ｄは、次のストークスの（２）式により表される。
　　　　Ｄ＝３πμａｖｄ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
ここで、ｄはインク滴の直径、ｖは滴速、μａは空気の粘度（１８．２×１０−６Ｐａ・ｓ）である。
　【００２４】ヘッドから吐出されたインク滴は、ｙ方向については（２）式で表される空気抵抗を受けながら徐々に減速し、κ方向については（１）式で表される空気流によって流されながら飛翔することになる。このときの運動方程式は次のように記述される。
　　　　κ方向：　ｍ（ｄｕ／ｄｔ）＝ーｋｍ｛ｕ−Ｕ（ｙ）｝　　　　　（３）
　　　　ｙ方向：　ｍ（ｄｕ／ｄｔ）＝ｍｇ−ｋｍｖ　　　　　　　　　　（４）
　　　　初期条件：ｔ＝０のときｘ＝０，ｙ＝０，ｕ＝ｕ０，ｖ＝ｖ０
　なお、ｋは次式で表される（但し、ρ１はインク滴の密度）。
　　　　ｋ＝（９μａ／２ｒ２ρ１）　　　　　　　　　　　　　　　　　（５）
　【００２５】（３）、（４）式をもとに、数値計算によってインク滴の軌跡を求めた結果を図１０に示す。ここでは、記録ヘッドの移動速度Ｕ０を１ｍ／ｓ、インク滴の初速ｖ０を３ｍ／ｓとして計算を行った。この解析結果によると、飛翔距離ｈを１ｍｍとした場合、滴径１５μｍと滴径５０μｍでは、着弾位置に３５μｍの差が生じている。なお、着弾位置のズレは、記録ヘッドの移動速度Ｕ０や飛翔距離ｈが大きくなるほど増加する。また、記録ヘッド−記録紙間の空気流に外乱が加わる場合などには、着弾位置ズレはさらに大きくなる場合がある。
　【００２６】以上のように、滴径変調による階調記録を実行しようとした場合、滴径によってインク滴の着弾位置に数十μｍオーダの誤差が生じてしまい、その結果、出力画像の鮮鋭度や色再現性などが低下するという問題が生じる。高画質の記録を行うための着弾位置精度としては、一般に、ドットピッチの１／２以下が要求される。すなわち、記録解像度を６００ｄｐｉとした場合には、着弾位置ズレを２０μｍ以下に抑える必要がある。
　【００２７】＜第１の実施形態＞本発明の第１の実施形態を図１〜図３および図８を参照して説明する。図１は本第１の実施形態装置の構成例のブロック図、図２および図３は動作を説明するための図、図８はインク滴形成の基本原理の概念図、をそれぞれ示している。
　【００２８】図１において、本第１の実施形態の画像記録装置は、コントローラ１１および記録ヘッド１５を有して構成される。なお、コントローラ１１は、波形発生回路（１）〜（８）で構成される波形発生回路群１２、制御回路１３、スイッチ回路１４を具備している。
　【００２９】コントローラ１１内には、８個の波形発生回路から構成される波形発生回路群１２が含まれる。すなわち、本実施形態では、圧電アクチュエータ２４に印加する駆動波形として８種類の駆動波形が用意されている。この８種類の駆動波形の中から、記録ヘッドに印加する波形をスイッチ回路１４により随時切り替えながら滴径変調（階調記録）を実行する。駆動波形には、図２に示すような単発の正弦波状パルスを用いた。パルス幅しの異なる８種類の駆動波形を用いることにより、インク滴径を１５〜５０μｍの範囲で８段階に変化させる。
　【００３０】このように、インク滴の滴径を変調することにより、画素濃度を広い範囲で変化させることができ、ピクトリアルな画像を出力する際などに極めて高い画像品質を得ることが原理的に可能となる。本実施形態の特徴とするところは、吐出するインク滴の滴径に応じて、吐出速度（滴速）を最適制御したところにある。
　【００３１】図３に、インク滴径に対する滴速の設定値を示す。滴径が小さい場合ほど大きな滴速で吐出するような制御を行う。滴速の制御は駆動波形の振幅により行う。図２に示した正弦波状の駆動波形を用いた場合には、滴径は主にパルス幅Ｌによって決まり、滴速はパルスの振幅Ｐによって決まる。従って、振幅Ｐを調整することにより、滴速を任意に設定することが可能となる。すなわち、本実施形態においては、波形発生回路群１２が、滴径変調手段と滴速変調手段の２つの機能を有している。また、８個の駆動波形に対し振幅Ｐを２０〜４０Ｖの範囲で別々に設定することにより、図３に示した滴径一滴速の関係が実現する。
　【００３２】本実施形態の画像記録装置で実際に記録実験評価を行ったところ、最小滴径（１５μｍ）と最大滴径（５０μｍ）の間で、着弾位置のズレが１８μｍ以内に納まることが確認された。また、実際に画像出力実験を行ったところ、従来装置で見られたような鮮鋭度劣化や色再現性低下が発生せず、画像品質の高い画像出力が可能であることが確認された。
　【００３３】＜第２の実施形態＞本発明第２の実施形態を図４を参照して説明する。図４は本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。記録ヘッド５５には、第１の実施形態と同様、表面波干渉を利用した記録ヘッドを使用した。
　【００３４】図４において、本第２の実施形態の画像記録装置は、コントローラ５１および記録ヘッド５５を有して構成される。なお、コントローラ５１は、ディレイ回路（１）〜（８）で構成されるディレイ回路群５６、波形発生回路（１）〜（８）で構成される波形発生回路群５２、制御回路５３、スイッチ回路５４を具備している。
　【００３５】コントローラ５１内には、８個のディレイ回路から構成されるディレイ回路群５６と、８個の波形発生回路から構成される波形発生回路群５２とが含まれる。すなわち、本実施形態では、圧電アクチュエータ２４に印加する駆動波形として８種類の駆動波形が用意されている。この８種類の駆動波形の中から、記録ヘッドに印加する波形をスイッチ回路５４により随時切り替えながら滴径変調（階調記録）を実行する。駆動波形には、図２に示すような単発の排出用に正弦波状パルスを用いた。パルス幅Ｌの異なる８種類の駆動波形を用いてインク滴径を１５〜５０μｍの範囲で８段階に変化させると伴に、ディレイ回路による遅延を加え排出のタイミングを変化させる。
　【００３６】このように、インク滴の滴径を変調することにより、画素濃度を広い範囲で変化させることができ、ピクトリアルな画像を出力する際などに極めて高い画像品質を得ることが原理的に可能となる。本実施形態の特徴とするところは、吐出するインク滴の滴径の応じて、吐出速度（滴速）を最適制御したところにある。
　【００３７】コントローラ５１には８種類の異なる駆動波形が用意されており、スイッチ回路５４によって駆動波形を切り替えることにより、各記録ヘッドから吐出されるインク滴の滴径を変調した。変調の駆動には、図２に示すような単発の正弦波状の駆動波形を使用した。
　【００３８】本実施形態の特徴は、滴径に応じて吐出タイミングを制御することにより、着弾位置ズレの発生を防いだところにある。具体的な手段としては、コントローラ５１内に吐出タイミング変調手段としてディレイ回路群５６を含めることにより、記録ヘッドに駆動波形が印加されるタイミングを制御した。
　【００３９】図５および図６は、図５が移動速度Ｕ０の記録ヘッドから排出されるインク滴径の着弾位置の相違する関係と、図６の排出タイミングを変えて着弾位置を一致させた場合を概念的に表している。すなわち、図５に示すように、滴径の大きなインク滴と、滴径の小さなインク滴を、同じタイミングおよび同じ滴速で吐出すると、滴径の着弾位置に大きなズレが生じてしまう。そこで、図６に示すように、滴径が小さなインク滴ほど早いタイミングで吐出を行うことにより、滴径の大小の相違による着弾位置ズレの発生を防ぐことが可能になる。
　【００４０】本実施形態では、滴速の全ての滴径でほぼ一定（３ｍ／ｓ）とし、記録ヘッドの移動速度を１ｍ／ｓ、インク滴の飛翔距離を１ｍｍとした。この条件では、最小滴径（１５μｍ）と最大滴径（４０μｍ）を同じタイミングで吐出した際に、約４０μｍの着弾位置ズレが発生した。そこで、最大滴径を吐出する際の吐出タイミングを４０μｓ遅らせることにより、最大滴径と最小滴径の着弾位置を一致させることが可能となった。
　【００４１】本実施形態の画像記録装置で実際に階調記録を実行してみたところ、全てのインク滴径において、着弾位置ズレが２５μｍ以内に納まり、高画質の画像記録が可能になることが確認された。
　【００４２】なお、本実施形態では、全ての滴径に対して滴速をほぼ一定に設定したが、滴速を一定に設定することは必ずしも必要ではない。滴速が一定とならない場合には、各滴径での滴速を実測評価し、その結果をもとに吐出タイミングの制御を実行すればよい。
　【００４３】＜第３の実施形態＞第２の実施形態では、コントローラ内にディレイ回路を設けることにより、インク滴の吐出タイミングを制御している。しかし、吐出タイミングの制御は、駆動波形にタイミング調整用のデータを加えることによっても実行することが可能である。本第３の実施形態装置における駆動波形の形態例を図７に示す。駆動波形には、図７に示すような遅延時間ｔｄのタイミング調整用データを含む単発の排出用に正弦波状パルスを用いた。パルス幅しの異なる８種類の駆動波形を用いることにより、インク滴径を１５〜５０μｍの範囲で８段階に変化させると伴に排出のダイミングをも変化させる。なお、画像記録装置の基本構成は、図１および図２で示した第１の実施形態と同じでよい。
　【００４４】本実施形態では、正弦波状の吐出用パルス３２の前に、タイミング調整用データ３３を加えることにより、吐出タイミングの制御を行う。すなわち、吐出タイミングを遅らせる必要がある大径のインク滴ほど、タイミング調整用データの時間範囲ｔｄを長く設定する。例えば、最小滴径１５μｍの駆動波形ではｔｄ＝０μｓに設定し、最大滴径５０μｍの駆動波形ではｔｄ＝４０μｓに設定する。この時間範囲ｔｄを長短変化させることにより、最大滴径の吐出タイミングを最小滴径よりも４０μｓ遅らせることが可能となる。つまり、本実施形態においては、波形発生回路群が、滴径変調手段および滴速制御手段の二つの機能を有している。
　【００４５】実際に、本実施形態の画像記録装置を用いて画像記録実験を行ったところ、ディレイ回路を用いた第２の実施形態と同様、着弾位置ズレを２５μｍ以内に納めることが可能になることが確認された。
　【００４６】本実施形態のように、波形発生回路で生成する駆動波形にタイミング調整用のデータを含めておくことにより、ディレイ回路を使用せずに吐出タイミングの制御を実行すれば、画像記録装置の低コスト化が容易に可能となり、装置の構成上で有利となる。
　【００４７】以上、実施形態をもって本発明を詳細に説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。例えば、上記の実施形態では、駆動波形に正弦波状パルス波を用いたが、矩形波、台形波、三角波など、その他の駆動波形を用いても構わない。
　【００４８】また、上記の実施形態では、表面波干渉を利用した記録ヘッドを用いたが、インクの沸騰現象を利用した方式、圧電アクチュエータによって発生された圧力波でインクを直接吐出させる方式など、他の吐出原理に基づく記録ヘッドを用いた場合にも、本発明は適用可能である。
　【００４９】また、上記実施形態では駆動波形のパルス幅および振幅を制御することにより、滴径変調および滴速変調を実施したが、駆動パルスの立ち上がり時間制御、圧力波の発生位置制御、開口径制御、圧力室形状制御など、その他の方法で、滴径変調および滴速変調を行うことも可能である。
　【００５０】
　【発明の効果】以上の説明より明かなように、請求項１記載の発明の画像記録装置は、ヘッドから吐き出すインク滴の滴径を変調し、この滴径の大きさに応じてインク滴の吐出速度を変調する。本手順により、所定の記録媒体上に画像を形成する画素の所望濃度に対応して滴径を変化させ、且つこの滴径に応じて吐出速度を変え、インク滴の記録媒体上への着弾位置のズレの発生を防止している。
　【００５１】また、請求項７に記載の発明の画像記録装置は、ヘッドから吐き出すインク滴の滴径を変調し、この滴径の大きさに応じてインク滴の吐き出すタイミングを変調する。本手順により、所定の記録媒体上に画像を形成する画素の所望濃度に対応して滴径を変化させ、この滴径の大きさに対応して吐き出すタイミングを変え、吐き出すインク滴の記録媒体上への着弾位置のズレの発生を防止している。
　【００５２】よって、これらの発明によれば、インクジェット記録装置で滴径変調を実行した場合に、インク滴着弾位置の誤差を低減させることが可能となり、画品質の高い画像記録を得ることが可能となる。また、記録ヘッドの走行速度を大きくしても着弾位置のズレが発生しにくくなるため、記録ヘッドを速い速度で走行させることが可能となり、高速記録に有利となる。また、インク滴の飛翔距離が大きくても着弾位置のズレが発生しにくくなるため、記録ヘッド−記録紙間の距離をある程度大きく設定することが可能となり、装置のコスト低減や信頼性向上に有利となる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】本発明の画像記録装置の第１の実施形態装置の構成例を示すブロック図である。
　【図２】第１の実施形態の圧電アクチュエータの駆動波形図である。
　【図３】インク滴径と設定速度の関係例を表した図である。
　【図４】第２の実施形態装置の構成例を示すブロック図である。
　【図５】移動速度Ｕ０の記録ヘッドから排出されるインク滴径の着弾位置の相違する関係を表した図である。
　【図６】吐出タイミング制御の作用を説明するための図である。
　【図７】第３の実施形態の圧電アクチュエータの駆動波形図である。
　【図８】インク滴形成の基本原理を説明するための概念図である。
　【図９】滴径による着弾位置の変化を概念的に示した図である。
　【図１０】着弾位置誤差の計算結果を示す図である。
　【図１１】従来のカラーインクジェット記録装置の構成例を示した図である。
　【符号の説明】
　１１、５１　コントローラ
　１２、５２　波形発生回路群
　１３、５３　制御回路
　１４、５４　スイッチ回路
　１５、５５　記録ヘッド
　２１　インク流路
　２２　吐出開口部
　２３　加圧板
　２４　圧電アクチュエータ
　２５　圧力室
　２６　インクタンク
　２７　表面波
　５６　ディレイ回路群