(57)【要約】【課題】複数種類の顔料インクを小液滴に吐出するインクジェット記録装置において、各色の吐出状態が一定になるように記録ヘッドの駆動条件を調整し、各色で濃度や階調性が安定した高品位な画像を出力する。【解決手段】吐出されたインクの液柱長さが各色で略一定となる様に、インクの粘度に応じてヒータに印加する駆動パルス形状を調整する。これにより、記録媒体に形成される各色のドット面積を揃えることが出来、画像濃度や階調性にばらつきのない色再現性に優れた画像出力を実現することが可能となる。【選択図】図１５
2008093853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧パルスを印加することによってインクを吐出する記録素子を、粘度の異なる複数のインク用に複数備えた記録ヘッドを用いて画像を形成するインクジェット記録装置であって、
粘度の高いインクほど吐出速度を小さくするように前記電圧パルスの形状を前記複数のインクごとに調整する駆動調整手段を具備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】
前記記録素子は主滴と少なくとも１つのサテライトに分裂した滴としてインクを吐出し、
前記駆動調整手段は、粘度の高いインクほど前記主滴の吐出速度を小さくすることによって、同一の前記記録素子から吐出された前記主滴と前記サテライトの速度差を少なくするように、前記電圧パルスの形状を前記複数のインクごとに調整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】
同一の前記記録素子から吐出された前記主滴と前記サテライトが記録媒体に着弾して形成するドット面積のばらつきが前記複数のインク間で平均値の±１０％以内に収まることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記駆動調整手段は、前記電圧パルスのパルス幅と電圧値の少なくともどちらか一方を変更することにより前記電圧パルスの形状を調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記複数のインクには、粘度が０．８ｍＰａ・ｓ以上異なる少なくとも２種類のインクが含まれていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記複数のインクには色材として顔料を含有するインクが１種類以上含まれていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記記録素子は、該記録素子内に備えられたヒータに前記電圧パルスを印加することにより発生する発泡エネルギを用いて、インクを滴として吐出することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項８】
電圧パルスを印加することによってインクを吐出する記録素子を、粘度の異なる複数のインク用に複数備えた記録ヘッドを用いて画像を形成するインクジェット記録方法であって、
粘度の高いインクほど吐出速度を小さくするように前記電圧パルスの形状を前記複数のインクごとに調整する工程を有することを特徴とするインクジェット記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体に対して液滴（以後、インクと称す）を吐出する記録ヘッドを用い、画像を形成するインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方法は、低騒音、低ランニングコストであると共に、装置の小型化やカラー化が比較的容易であるといった様々な利点を有している。近年では、デジタル入力機器の進化や普及に伴い、インクジェット記録装置市場においても、写真のように高精細で高品位な画像を出力することが求められている。これに対応するため、近年のインクジェット記録装置では、吐出するインク滴サイズの少量化が推し進められている。
【０００３】
一方、写真画質に求められる画像保存性を実現するために、顔料インクを用いるインクジェット記録装置も年々増えつつある。顔料は染料に比べて、発色性が高く、オゾンや紫外線などの影響も受け難く、耐水性にも優れている。このように物理的・化学的に安定した顔料は、インクジェット記録装置においても、使用価値が高い。しかしながら、顔料は染料のように用意に水に溶解しないので、溶媒中に顔料粒子を一様に分散させ、その分散状態を維持するための適切な分散処理や技術が要される。
【０００４】
インク中の顔料粒子を安定分散させるためには、界面活性剤や高分子分散剤をインク中に添加する方法が一般に採られている。このような添加剤は、顔料表面に吸着する疎水性の部分と、水中に広がって立体的且つ静電気的な分散安定性を生み出す親水性の部分とを有しており、種類や組み合わせによって様々な働きをする。よって、添加剤の組成を最適にコントロールすることによって、分散状態の安定性や記録動作時の信頼性に優れたインクを実現することが出来る。
【０００５】
添加剤の最適な組成やインクへの添加量は、インクの色すなわち顔料の種類や濃度によって異なる。よって、複数色の顔料インクを用いるカラーインクジェット記録装置においては、インクごとに物性値が異なっていることが多い。
【０００６】
特許文献１は、このような物性値のばらつきによって装置内の吸引回復などの動作が不安定になることに着目し、異なる顔料からなる複数のインク間の物性値を所定範囲内に抑えるための技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１７６４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、近年のインクの小液滴化が進む状況においては、インクの吐出動作においても物性の違いが現れ、画像品位にまで影響を及ぼす場合が確認されるようになった。
【０００９】
図１は、物性の違いに影響を受けるインクの吐出状態を説明するための図である。図において、記録ヘッド１に備えられた記録素子基板２４には、互いに異なるインクを吐出する複数のノズル列が主走査方向に配列されている。ここでは、各ノズル列を同じ条件で駆動した場合の、それぞれのノズル列から異なるインクが吐出している状態を示している。
【００１０】
一般に、ノズルから吐出されたインク滴は、吐出量の主たる部分である主滴１０１と僅かなサテライト１０２とに分離する。このとき、吐出のための駆動条件が同じであれば、各吐出口から吐出される主滴１０１の飛翔速度は、インク色が異なっても略一定である。しかしながら、本発明者の検討によれば、質量の小さいサテライト１０２の速度はインクの物性、特に粘度に応じて異なることが確認された。図１では、各インクのサテライト１０２の速度差が、各インクの主滴１０１とサテライト１０２の距離の差となって現れている。
【００１１】
記録ヘッドを搭載したキャリッジを記録媒体に対して往復走査しながら画像を形成するシリアル型のインクジェット記録装置において、このような主滴とサテライトの距離は記録媒体における主走査方向への着弾位置ずれとなって現れる。従って、図１のように、各色で主滴１０１とサテライト１０２の距離が異なる場合には、各色で着弾位置のずれ量が異なることになる。このような主滴とサテライトの着弾位置のずれは、記録媒体上で表現されるドットの形状を歪にし、結果として面積を拡大する。よって、主滴とサテライトの距離が大きいほど、すなわちサテライトの飛翔速度が遅いほど記録媒体上で形成されるドットの面積は大きくなる。結果、物性の異なる複数のインクを用いてカラー画像を形成するインクジェット記録装置において、画像濃度の差や色相のずれが招致され、画像が劣化する。特に、キャリッジを高速移動させながらインクの吐出を行う高速記録モードにおいては、主滴とサテライトとの差はさらに広がり、インク色間の濃度差も顕著になる。
【００１２】
本発明者が検討を行ったところ、サテライトに速度のばらつきが現れるのは、インクの粘度の差が主な原因であるという知見に到った。本発明者の詳細な実験によると、同一の吐出速度（主滴の）、同一の吐出量の前提では、粘度が大きいほど飛翔中の液柱長さ（主滴からサテライトまでの距離）は大きく、表面張力が大きいほどサテライトの個数は少なくなる傾向にあることが観察されている。
【００１３】
以上説明したように、近年のように小液滴なカラーインクを用いて画像を形成するインクジェット記録装置においては、インク毎の物性の差が吐出特性の差となって現れ、画像品位を低下させていた。このような主滴とサテライトの吐出速度差に起因する画像問題は、近年の飛躍的な小液滴化によって新たに認識されたものである。主滴が小液滴であるほどサテライトの存在が大きくなり、両者の記録位置ずれが画像に影響を与えやすくなるからである。特許文献１では、インク色毎の物性の差が吸引動作などに影響を与えることには着目しているが、上記画像劣化の問題については、なんら言及されていない。よって、特許文献１に開示されているような条件内に使用する複数インクの物性を収めた場合であっても、サテライト間の飛翔速度の差はやはり現れ、本発明が課題とするような画像品位の劣化を抑制することは出来ない。
【００１４】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものである。よって、その目的とするところは、複数種類の顔料インクを小液滴に吐出するインクジェット記録装置において、各色の吐出状態が一定になるように記録ヘッドの駆動条件を調整し、各色で濃度や階調性が安定した高品位な画像を出力することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そのために本発明においては、電圧パルスを印加することによってインクを吐出する記録素子を、粘度の異なる複数のインク用に複数備えた記録ヘッドを用いて画像を形成するインクジェット記録装置であって、粘度の高いインクほど吐出速度を小さくするように前記電圧パルスの形状を前記複数のインクごとに調整する駆動調整手段を具備することを特徴とする。
【００１６】
また、電圧パルスを印加することによってインクを吐出する記録素子を、粘度の異なる複数のインク用に複数備えた記録ヘッドを用いて画像を形成するインクジェット記録方法であって、粘度の高いインクほど吐出速度を小さくするように前記電圧パルスの形状を前記複数のインクごとに調整する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、インクの粘度に応じてヒータに印加する駆動パルス形状を調整することが出来るので、記録媒体に形成される各色のドット面積を揃えることが出来、画像濃度や階調性にばらつきのない色再現性に優れた画像出力を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第一の実施形態）
図２は、本実施形態で適用するシリアル型のインクジェット記録装置の主要部の構成を説明するための図である。キャリッジモータ４の駆動力は、モータプーリ５、従動プーリ６およびタイミングベルト７を介してキャリッジ２に伝達され、キャリッジ２は延在するガイドシャフト３に案内支持されながら記録ヘッドカートリッジ１を搭載した状態で主走査方向に往復走査する。キャリッジ２の端部にはホームポジションセンサ８が設けられており、これが遮蔽板９の位置を通過することによって、キャリッジ２がホームポジションにあることが検知される。図には示していないが、キャリッジ２に搭載された記録ヘッドカートリッジ１によって記録が行われる領域には、記録媒体を下部から支えるためのプラテンが配備されている。プラテン上の記録媒体は略平滑な状態となり、記録ヘッドの吐出口面との距離が一定に保たれるようになっている。
【００１９】
オートシートフィーダ（以降ＡＳＦ）１３に積載されているプリント用紙やプラスチック薄板等の記録媒体１０は、給紙モータ１１がピックアップローラ１２を回転させることにより、一枚ずつ分離給紙される。その後は、記録が進行するに連れて、搬送ローラ１４によって副走査方向に間欠的に搬送される。搬送ローラ１４の回転力は、ＬＦモータ１５の駆動力が不図示のギアを介して供給される。
【００２０】
ペーパエンドセンサ１６は、記録媒体の先端部や後端部が通過したタイミングを検知する。このタイミングを利用して、給紙時の頭出し位置を制御したり、現在記録中の位置から記録媒体の後端部までの距離を割り出したりすることが出来る。
【００２１】
記録ヘッドカートリッジ１は、キャリッジ２に対し位置決め手段によって位置決めされ、交換可能に搭載される。キャリッジ２および記録ヘッドカートリッジには、それぞれ信号伝達するためのコネクタが設けられ、記録ヘッドカートリッジ１を搭載した際にこれらが接合するようになっている。
【００２２】
図３は、本実施形態で適用する記録ヘッドカートリッジ１を説明するための斜視図である。本実施形態の記録ヘッドカートリッジ１は、主に、インクを吐出する記録素子が構成された記録素子ユニット６０、記録素子ユニットにインクを供給するインク供給ユニット６１、複数のインクタンクを独立に着脱可能なタンクホルダ６４から構成されている。５４〜５９は６色分のインクタンクであり、５４はシアン、５５はマゼンタ、５６はイエロー、５７はブラック、５８はライトシアンおよび５９はライトマゼンタのインクをそれぞれ収容している。各色のインクタンクが、それぞれの消耗に応じて交換可能であるので、インクを無駄なく使うことが出来、ランニングコストを低く抑えることができる。以下、簡単のため、６色分のインクタンク５４〜５９を、単にインクタンク５３と称する場合もある。
【００２３】
図４は、記録ヘッドカートリッジ１を記録素子ユニット６０側から観察した場合の斜視図である。記録素子ユニット６０は、主に記録素子基板２４、プレート６２、電気配線テープ６５、および電気コンタクト基板６３で構成されている。
【００２４】
図５は、記録素子基板２４上に形成される吐出部の構造を説明するための構成断面図である。基板２４は、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉウエハーから成り、インク流路構成部材の一部であり、電気熱変換素子（ヒータ）、インク流路、及び吐出口を形成する材料層の支持体としても機能する。基板２４はＳｉ以外でも、例えば、ガラス、セラミックス、プラスチックあるいは金属等を用いることも可能である。
【００２５】
基板２４上において、インク供給口２０の長手方向の両側には、熱エネルギ発生手段である電気熱変換素体（ヒータ）２６がそれぞれ６００ｄｐｉのピッチで副走査方向に配列している。更に、これら２列のヒータ列は、副走査方向に互いに半ピッチずれて配置している。また、基板２４上には、電極３０から個々の電気熱変換素子２６に電力を供給するための、Ａｌなどからなる電気配線も形成されている。これら電気熱変換素子２６と電気配線とは成膜技術により形成される。なお、電極部上にはＡｕなどからなるバンプが形成されている。
【００２６】
基板２４上には、インクを個々のヒータに導くための被覆樹脂層２９がフォトリソ技術によって形成されている。被覆樹脂層２９には、個々のヒータに対応する位置に形成された流路２７と、個々の流路２７に共通してインクを供給可能なインク供給口２０が形成されている。それぞれの流路２７の先端部は、ヒータ２６によって膜沸騰を起こした結果のインク滴が吐出する吐出口２８となる。以上の構成において、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら個々のヒータを所定のタイミングで印加することにより、同じインク供給口２０から供給されるインク滴を、副走査方向に１２００ｄｐｉの解像度で記録することが出来る。
【００２７】
なお、１つのインク供給口２０には１種類のインクが供給されるが、１つの基板２４上にはこのようなインク供給口２０を複数並列し、異なる種類のインクを吐出することも出来る。
【００２８】
図６は、本実施形態の記録素子基板２４を吐出口群側から観察した場合の概略図である。６色分の吐出口列は図のように、左からシアン９０２、マゼンタ９０３、イエロー９０４、ブラック９０５、ライトシアン９０６およびライトマゼンタ９０７の順で並列している。
【００２９】
図７は、各色の吐出口列を更に拡大して示した図である。既に図５でも示したように、各色のノズル列はそれぞれ２列のノズル列（ｅｖｅｎとｏｄｄ）によって構成されており、副走査方向に１２００ｄｐｉの解像度でドットを記録することができる。
【００３０】
インクを吐出する際、個々の吐出口２８に対応する電気熱変換体２６に所定の電圧パルスが印加される。電気熱変換体が急激に発熱し、これに接するインク内に膜沸騰が生じる。このとき生成された気泡の成長によって、吐出口よりインクが滴として吐出される。
【００３１】
図８は、１回の吐出動作を実行するために、個々のヒータに印加する電圧パルスを説明するためのタイミングチャートである。横軸は時間、縦軸はヒータに印加する電圧値ＶＨを示している。図において、Ｐ１はプレヒートパルスの印加時間、Ｐ３はメインヒートパルスの印加時間、Ｐ２はプレヒートパルスとメインヒートパルスの間のインターバルを示している。
【００３２】
プレヒートパルスはヒータ表面近傍のインクを温めるために印加されるパルスであり、発泡に至らない程度のエネルギに抑えるように、印加時間Ｐ１が定められている。一方、メインヒートパルスはプレヒートパルスによって暖められたインクに膜沸騰を起こし吐出を実行させるために印加されるパルスであり、発泡に至る十分なエネルギを与えるように、Ｐ１よりも大きな印加時間Ｐ３に設定されている。
【００３３】
再度図４を参照する。プレート６２は、例えば、厚さ０．５〜１０ｍｍのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）材料で形成されており、記録素子基板２４を背面から支持する。但し、プレート６２の素材はアルミナに限られることない。記録素子基板の材料の線膨張率と同等の線膨張率を有し、かつ、記録素子基板の材料の熱伝導率と同等もしくは同等以上の熱伝導率を有する他の材料でも構わない。
【００３４】
電気コンタクト基板６３は、キャリッジ２に配備されたコネクタと接合し、装置本体の基板から送られてくる記録信号などを受信する。受信した信号は、電気配線テープ６５を介して記録素子基板２４に送信される。電気コンタクト基板６３は、インク供給ユニット６１の後面において、図の様に位置決めされ固定される。電気コンタクト基板６３の位置決めは、端子位置決め穴にインク供給ユニット６１の後面の２個所に設けられた端子位置決めピンを通すことによって行われる。
【００３５】
一方、インク供給ユニット６１は、インク供給部材、流路形成部材、ジョイントシール部材、フィルター、シールゴムから構成されている。ここでは、インク供給部材について簡単に説明する。
【００３６】
インク供給部材は、例えばガラスフィラーを５〜４０％混入することで形状的剛性を向上させた樹脂成形により形成されており、インクタンク５３から記録素子ユニット６０にインクを導くと共に、着脱自在のインクタンク５３を保持する手段の一部でもある。インク供給部材は、タンクホルダ６４と共に、インクタンク５３を脱着自在に収容する収容部を形成している。収容部の底部には、インクタンク５３のタンク位置決めピンに係合するように、タンク位置決め穴が設けられており、後側の壁には、インクタンクの爪に係合するように穴が設けられている。またインクタンク５３の前部には、収容部の壁に係合する爪が形成された可動レバー６６が設けられており、このレバーに力を加えて弾性変形させて動かすことにより、インクタンク５３を取り外せるようになっている。
【００３７】
記録素子ユニット６０とインク供給ユニット６１とは、プレート６２に設けられたインク供給口と流路形成部材のインク導入口の間に、これら開口部の位置に穴が設けられたジョイントシール部材を間に挟んだ状態で、ビスによって圧接固定されている。ジョイントシール部材は、ゴムなどの圧縮永久ひずみが少ない弾性材料から作られており、これを間に挟んで圧接させることで、インク供給口とインク導入口との間でインクリークが発生せず、良好にインクの供給を行うことが出来る。
【００３８】
以上のようにインク供給ユニット６１と記録素子ユニット６０とを結合し、さらにインク供給ユニット６１とタンクホルダ６４を結合させることにより、記録ヘッドカートリッジ１が完成する。
【００３９】
図９は、本実施形態で適用するインクジェット記録装置の制御の構成を説明するためのブロック図である。図において、コントローラ３２は主制御部であり、例えばマイクロ・コンピュータ形態のＣＰＵ３５、プログラムや所要のテーブルその他の固定データを格納したＲＯＭ３６、画像データを展開する領域や作業用の領域等を設けたＲＡＭ４０を有する。ホスト装置４１は、画像データの供給源（プリントに係る画像等のデータの作成、処理等を行うコンピュータとする他、画像読み取り用のリーダ部等の形態であってもよい）である。画像データ、その他のコマンド、ステータス信号等は、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）４２介してコントローラ３２との間で送受信される。
【００４０】
電源スイッチ４３、吸引回復の起動を指示するための回復スイッチ４４は、操作者による指示入力を受容するスイッチ群である。また、センサ群２９は、装置の状態を検出するためのセンサ群であり、上述したホームポジションセンサ８、ペーパエンドセンサ１６、および環境温度を検出するために設けられた温度センサ４５等を有する。
【００４１】
ヘッドドライバ３１は、記録データ等に応じて記録ヘッドカートリッジ１の電気熱変換体（吐出ヒータ）２６を駆動するドライバである。ヘッドドライバ３１は、記録データを整列させるシフトレジスタ、適宜のタイミングでラッチするラッチ回路、駆動タイミング信号に同期して吐出ヒータ２６を作動させる論理回路素子、駆動タイミングを適切に設定するタイミング設定部等を有する。
【００４２】
記録ヘッドカートリッジ１には、サブヒータ３３が設けられている。サブヒータ３３はインクの吐出特性を安定させるための温度調整を行うものであり、吐出ヒータ２６と共に記録素子基板上に形成されてもよいし、記録ヘッドカートリッジ１に取り付けられる形態であってもよい。
【００４３】
モータドライバ３４はキャリッジモータ４を駆動するためのドライバ、モータドライバ３７はＬＦモータ１５を駆動するためのドライバ、さらにモータドライバ３９は給紙モータ１１を駆動するためのドライバである。
【００４４】
図１６は、本実施形態の個々のヒータを駆動制御するのに与えられる様々な信号を説明するためのタイミングチャートである。記録データを一時的に保持するラッチは、入力端子から供給される転送クロック信号（ＣＬＫ）に従ってシリアルに供給される記録データ（ＤＡＴＡ）と時分割駆動のためのブロックデータ（Ｂｌｏｃｋ）を入力し、記録データをパラレルに出力する。同じノズル列に含まれる複数のヒータは複数のグループに分割して駆動されており、同一グループは同一のタイミングで駆動される。各グループの駆動タイミングは、選択回路において、入力端子から供給されるブロックイネーブルが、Ｂｌｏｃｋ信号を選択することによって決定される。
【００４５】
個々のグループに対応する駆動ドライバには、定期的に印加されるヒートパルス（ＨＥＡＴ）と選択回路からの出力値の間で論理積（ＡＮＤ）をとった結果が入力される。論理積（ＡＮＤ）の出力信号がハイレベルであると、対応する駆動用ドライバがオン状態となり、それに接続されているヒータに電流（ＶＨ電流）が流れる。
【００４６】
次に、本発明の特徴的事項を、本発明者が行った検証結果と共に説明する。まず、本実施形態で用いる６色のインクについて説明する。本実施形態ではシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの基本の４色のほかに、ライトシアンおよびライトマゼンタを採用する。ライトシアンおよびライトマゼンタは、それぞれシアンインクやマゼンタインクと同一の顔料を用いながら、約１／６の色材濃度とする。本実施形態で使用する６色のインクは、全て色材として顔料を含有している。６色のインクの粘度をそれぞれ測定したところ、シアン、マゼンタおよびイエローは約３．５ｍＰａ・ｓ、ブラックは２．５ｍＰａ・ｓ、ライトシアンおよびライトマゼンタの粘度は約２．０ｍＰａ・ｓであった。
【００４７】
図１は、記録素子基板２４に配列する各色のヒータ２６に対し、図８で示したような電圧パルスを同じ条件（同じ形状）で印加した場合の、各ノズル列の吐出状態を記録ヘッドカートリッジ１の側面から観察した図である。このときの条件とは、駆動電圧ＶＨを２４Ｖ、プレヒートパルス幅Ｐ１を０．３０μｓ、メインヒートパルス幅Ｐ３を０．５２μｓ、インターバルＰ２を０．４０μｓに固定した状態を示す。このとき、各色の吐出量は約３ｐｌであった。
【００４８】
図では６種類の液柱が示されているが、これらは左から、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック、ライトシアンおよびライトマゼンタのものであり、各色でその長さが異なっている。本発明者が各色の吐出速度を主滴およびサテライトに分けて測定したところ、主滴１０１の吐出速度は全色ともにほぼ１６．０ｍ／ｓであった。しかし、サテライト１０２の吐出速度はインクによってばらつきがあり、シアン、マゼンタおよびイエローは約８．５ｍ／ｓ、ブラックは約１１．３ｍ／ｓ、ライトシアンおよびライトマゼンタは約１２．５ｍ／ｓであった。このように、サテライトの速度にばらつきがあることから、主滴１０１から後端サテライト１０２までの距離(液柱長さ)もインクによって異なるのである。主滴とサテライトの間で速度差があるので、主滴が記録媒体に着弾されるまで液柱は伸び続ける。本発明者が、所定のタイミングで各色の液柱長さを測定したところ、シアン、マゼンタ、イエローは約４２０μｍ、ブラックは約３５０μｍ、淡シアン、淡マゼンタは約３１０μｍであった。本発明者は、このような詳細な観察により、インクごとの吐出特性の違いはインクの物性差、特に粘度の差に因るところが大きいとの知見を得た。
【００４９】
図１０は、本発明者が行った実験によって得られた、インクの粘度と液柱長さの関係を表したグラフである。
【００５０】
一方、図１１は、図１０と同様の条件で吐出動作を行った際の、インクの粘度と最後端にあるサテライトの吐出速度との関係を表したグラフである。これらグラフより、インク粘度と液柱長さ、又は、サテライト後端吐出速度は相関関係があることが分かる。インク粘度が大きくなるほど、液柱長さは長くなり、後端サテライトの速度は小さくなる。
【００５１】
このように、液柱長さが互いに異なるインク液滴では、着弾した後に記録媒体に形成されるドット形状も互いに異なる。
【００５２】
図１２は、液柱長さの異なるインク滴が記録媒体に形成するドット形状を説明するための図である。ここでは、上述した駆動条件に加え、吐出周波数を３０ＫＨｚ、キャリッジ速度を２５ｉｎｃｈ／ｓｅｃ、吐出口面から記録媒体までの距離（紙間距離）を１．５ｍｍに設定した状態での、記録媒体に形成された各色のドットを示している。なお、本件等を行うにあたり、記録媒体はキヤノン製ＨＲ−１０１を用いた。このような駆動条件とキャリッジ速度によれば、主走査方向に１２００ｄｐｉの解像度で記録を行うことが出来る。
【００５３】
キャリッジを主走査方向に走査しながら吐出を行った場合、液滴が有する速度成分には記録媒体に対し垂直な成分とキャリッジ走査速度の成分が含まれている。よって、記録媒体に着弾するタイミングの差は、主走査方向への記録位置ずれとなって現れる。すなわち、主滴とサテライトが着弾するタイミングの時間差が大きいほど、両者は主走査方向に離れて着弾する。
【００５４】
図１２（ａ）は、粘度２．０ｍＰａ・ｓのライトシアンおよびライトマゼンタの着弾状態を示している。本発明者が測定を行ったところ、主滴と後端サテライトドットの距離は約１７μｍ、これら複数のドットで形成される着弾ドット面積は約４０５μｍ２であった。また、図１２（ｂ）は、粘度２．５ｍＰａ・ｓのブラックインクの着弾状態を示している。主滴と後端サテライトドットの距離は約２５μｍ、着弾ドット面積は約４４６μｍ２であった。更に、図１２（ｃ）は、粘度３．５ｍＰａ・ｓのシアン、マゼンタ、イエローインクの着弾状態を示している。主滴と後端サテライトドットの距離は約５３μｍ、着弾ドット面積は約５０４μｍ２であった。本例の場合、記録解像度は１２００ｄｐｉであるので、１画素領域の幅は約２１μｍとなる。図１２（ｂ）や（ｃ）で示したような着弾状態であると、記録するドットが２画素以上に及んで記録されることになり、画像設計上好ましくない。加えて、インク色間でこのようなばらつきがあると、記録媒体上で表現される画像濃度や階調性にも影響が及び、色再現性に乏しい画像出力となってしまう。
【００５５】
図１３は、上記結果をまとめ、インクの粘度とドット着弾面積の関係として表したグラフである。インク粘度が大きくなるほど、ドット着弾面積は大きくなることがわかる。
【００５６】
以上の結果を鑑みた場合、主滴とサテライトの吐出速度差を各色である程度揃えることが出来れば、粘度の異なる複数のインクを用いた場合でも、液柱長さ、ドット着弾面積、ひいては画像濃度や階調性を各インク色で揃えることが出来るはずである。本発明者は、鋭意検討の結果、各インク色に対する駆動パルスを適切に調整することで主滴の吐出速度を調整し、それぞれの主滴とサテライトの吐出速度差を所定範囲内に収めることに成功した。
【００５７】
図１４は、本実施形態で適用する駆動パルス形状をインク色別に記載した表である。本実施形態では、駆動電圧ＶＨは２４Ｖ、プレパルス幅Ｐ１は０．３０μｓ、メインヒートパルス幅Ｐ３は０．５２μｓ、と先の駆動条件と同じ値で各色で共通に設定した。一方で、インターバルＰ２は各色で異なる値に設定した。具体的には、シアン、マゼンタおよびイエローのインターバルは０．２６μｓ、ブラックは０．３５μｍに変更した。ライトシアンおよびライトマゼンタは、０．４０μｓのままとした。
【００５８】
このような設定の下で吐出動作を実行し、各色の主滴およびサテライトの吐出速度を測定したところ、シアン、マゼンタ、イエローの主滴吐出速度は約１２ｍ／ｓ、後端サテライト速度は約８．５ｍ／ｓであった。また、ブラックの主滴吐出速度は約１５ｍ／ｓ、後端サテライト速度は約１１．３ｍ／ｓであった。さらに、ライトシアンおよびライトマゼンタの主滴吐出速度は約１６ｍ／ｓ、後端サテライト速度は約１２．５ｍ／ｓであった。いずれにおいても、後端サテライトの吐出速度に変化はないが、主滴の吐出速度が、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックで小さくなり、その分後端サテライトとの速度差も小さくなっている。結果、主滴と後端サテライトとの速度差は、シアン、マゼンタ、イエローで約３．５ｍ／ｓ、ブラックで３．７ｍ／ｓとなり、ライトシアンおよびライトマゼンタの約３．５ｍ／ｓとほぼ等しくすることが出来た。
【００５９】
図１５は、図１４の条件で駆動を行った場合の各ノズル列の吐出状態を記録ヘッドカートリッジ１の側面から観察した図である。主滴の吐出速度に差が生じている分、主滴の位置は各色で異なっているが、主滴と後端サテライトとの距離、すなわち液柱は各色で揃っているのが判る。結果、各色の着弾ドット面積も約４０５μｍ２に揃い、記録媒体上で表現される画像濃度や階調性のばらつきも抑制され、色再現性に優れた画像出力を実現することが可能となる。
【００６０】
本発明者の検討によれば、記録媒体上で形成されるドットの面積のばらつきが各色の平均値に対して±１０％以内であれば、画像弊害は認識され難い状態であった。記録媒体に形成されるドット面積は記録媒体の種類によっても変動するが、この範囲に収まるように各色の駆動パルスが変調されてさえいれば、本発明の目的を達成することは出来る。
【００６１】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態においても第１の実施形態と同様の記録装置、記録ヘッドカートリッジ、更に同じ成分の６色インクを用いることにする。
【００６２】
図１７は、本実施形態で適用する駆動パルス形状をインク色別に記載した表である。本実施形態では、プレパルス幅Ｐ１は０．３０μｓと各色で共通に設定し、駆動電圧ＶＨ、メインヒートパルス幅Ｐ３、インターバルＰ２は各色で異なる値に設定した。具体的には、シアン、マゼンタおよびイエローの駆動電圧ＶＨは２０Ｖ、メインヒートパルス幅Ｐ３は、０．６４μｓ、インターバルＰ２は０．３２μｓに設定した。また、ブラックについては、駆動電圧ＶＨは２２．８Ｖ、メインヒートパルス幅Ｐ３は、０．５８μｓ、インターバルＰ２は０．３８μｓに設定した。更に、ライトシアンおよびライトマゼンタについては、駆動電圧ＶＨは２４Ｖ、メインヒートパルス幅Ｐ３は、０．５２μｓ、インターバルＰ２は０．４０μｓに設定した。
【００６３】
このような設定の下で吐出動作を実行し、各色の主滴およびサテライトの吐出速度を測定したところ、シアン、マゼンタ、イエローの主滴吐出速度は約１２ｍ／ｓ、後端サテライト速度は約８．５ｍ／ｓであった。また、ブラックの主滴吐出速度は約１５ｍ／ｓ、後端サテライト速度は約１１．３ｍ／ｓであった。さらに、ライトシアンおよびライトマゼンタの主滴吐出速度は約１６ｍ／ｓ、後端サテライト速度は約１２．５ｍ／ｓであった。いずれにおいても、後端サテライトの吐出速度に変化はないが、主滴の吐出速度が、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックで小さくなり、その分後端サテライトとの速度差も小さくなっている。結果、主滴と後端サテライトとの速度差は、シアン、マゼンタ、イエローで約３．５ｍ／ｓ、ブラックで３．７ｍ／ｓとなり、ライトシアンおよびライトマゼンタの約３．５ｍ／ｓとほぼ等しくすることが出来た。
【００６４】
結果、第１の実施形態と同様に、各色の着弾ドット面積を約４０５μｍ２に揃えることが出来、記録媒体上で表現される画像濃度や階調性のばらつきも抑制され、色再現性に優れた画像出力を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】物性の違いに影響を受けるインクの吐出状態を説明するための図である。
【図２】本実施形態で適用するシリアル型のインクジェット記録装置の主要部の構成を説明するための図である。
【図３】本実施形態で適用する記録ヘッドカートリッジを説明するための斜視図である。
【図４】記録ヘッドカートリッジ１を記録素子ユニット６０側から観察した場合の斜視図である。
【図５】記録素子基板２４上に形成される吐出部の構造を説明するための構成断面図である。
【図６】本発明の実施形態で適用する記録素子基板２４を吐出口群側から観察した場合の概略図である。
【図７】各色の吐出口列を更に拡大して示した図である。
【図８】１回の吐出動作を実行するために、個々のヒータに印加する電圧パルスを説明するためのタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施形態で適用するインクジェット記録装置の制御の構成を説明するためのブロック図である。
【図１０】インクの粘度と液柱長さの関係を表したグラフである。
【図１１】同様の条件で吐出動作を行った際の、インクの粘度と最後端にあるサテライトの吐出速度との関係を表したグラフである。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、液柱長さの異なるインク滴が記録媒体に形成するドット形状を説明するための図である。
【図１３】インクの粘度とドット着弾面積の関係として表したグラフである。
【図１４】本発明の第１の実施形態で適用する駆動パルス形状をインク色別に記載した表である。
【図１５】第１の実施形態の条件で駆動を行った場合の各ノズル列の吐出状態を記録ヘッドカートリッジ１の側面から観察した図である。
【図１６】個々のヒータを駆動制御するのに与えられる様々な信号を説明するためのタイミングチャートである。
【図１７】本発明の第２の実施形態で適用する駆動パルス形状をインク色別に記載した表である。
【符号の説明】
【００６６】
１        記録ヘッドカートリッジ
２        キャリッジ
３        ガイドシャフト
４        キャリッジモータ
５        モータプーリ
６        従動プーリ
７        タイミングベルト
８        ホームポジションセンサ
９        遮蔽版
１０      記録媒体
１１      給紙モータ
１２      ピックアップローラ
１３      オートシートフィーダ（ＡＳＦ）
１４      搬送ローラ
１５      ＬＦモータ
１６      ペーパエンドセンサ
２０      インク供給口
２４      基板
２５      ノズル列
２６      電気熱変換体（ヒータ）
２７      流路
２８      吐出口
２９      被覆樹脂層
３０      電極
３１      ヘッドドライバ
３２      コントローラ
３３      サブヒータ
３４      モータドライバ
３５      ＣＰＵ
３６      ＲＯＭ
３７      モータドライバ
３８      給紙モータ
３９      モータドライバ
４０      ＲＡＭ
４１      ホスト装置
４２      インターフェイス（Ｉ／Ｆ）
４３      電源スイッチ
４４      回復スイッチ
４５      温度センサ
５３〜５９  インクタンク
６０      記録素子ユニット
６１      インク供給ユニット
６２      プレート
６３      電気コンタクト基板
６４      タンクホルダ
６５      電気配線テープ
６６      可動レバー
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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