(57)【要約】【課題】マルチドロップ方式によって階調記録を行う場合に、最初に記録媒体に着弾するドロップについて吐出速度及び吐出体積が減衰することなく記録媒体に安定的に着弾させ、１階調目であっても良好な印字品質を保持する。【解決手段】階調に応じてノズルから１又は複数のインク滴を順次吐出して記録媒体に記録するマルチドロップ方式において、１階調目を第１ドロップＤ１と大２ドロップＤ２の２ドロップで形成する。そして、１画素を（ｎ＋１）ドロップで形成する。例えば、１画素を、０を含む８階調表現する場合において、２階調目は３ドロップで形成し、７階調目は８ドロップで形成する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
階調に応じてノズルから１又は複数のインク滴を順次吐出して記録媒体に記録するマルチドロップ方式のインクジェットヘッドにおいて、
１階調目を２ドロップで形成し、かつ、１画素を（ｎ＋１）ドロップ（但し、ｎは１以上の自然数）で形成することを特徴とするインクジェットヘッドの記録方法。
【請求項２】
ｎドロップで１画素を形成する場合の総インク量に対し、（ｎ＋１）ドロップで１画素を形成する場合の総インク量が略等しくなるように液滴吐出駆動電圧を低下させることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドの記録方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、階調に応じてノズルから１又は複数のインク滴を順次吐出して記録媒体に記録するマルチドロップ方式のインクジェットヘッドの記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方法は、インクを吐出して記録媒体へ直接着弾させる記録方法であるが、この記録方法は、インク滴の形成方法と吐出発生方法により、コンティニアス方式とオンディマンド方式に一般的に分類される。そして、オンディマンド方式は、吐出発生手段によってバブルジェット方式とピエゾ方式に大きく分類される。
【０００３】
インクを吐出するためのエネルギーを発生するためのエネルギー発生手段としては、発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によって液体を加熱させるもの、ピエゾ素子などの電気機械変換体を用いたものなどがある。ここで、インクジェット記録装置で階調を出す方式には、画像信号の１画素を２値記録の１画素に対応させ、これを決められた閾値によって２値化し階調を表現するディザ法や複数の液滴を記録媒体上に同一箇所に着弾させて１つの画素を形成し着弾液滴の個数の多少により階調を得るマルチドロップ方式がある。ディザ法は、画像解像度の低下を伴う。これに対して、マルチドロップ方式は、小さな液滴のインクジェットヘッドを選ぶことで高階調の印字が行える点で優れている。
【０００４】
しかしながら、マルチドロップ方式において、インクを吐出させる駆動方法によっては、第１ドロップのみ初めから吐出速度が遅い液滴である場合や、液滴が小さいために第１ドロップが空気抵抗の影響を受けさらに吐出速度が低下し、第１ドロップで形成される１階調目は記録媒体へ着弾する時点で液滴が不安定となり着弾位置からずれて印字品質の低下を招く可能性がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、マルチドロップ方式において１画素（ドット）を７ドロップで形成する場合の吐出駆動電圧波形は図５に示すような電圧波形となり、階調数は、１ドロップ〜７ドロップと０（白）との８階調となる。例えば、図６に示すように、インク圧力室１、オリフィスプレート２、ノズル３及び電気機械変換体であるピエゾ素子からなるインクジェットヘッドにおいて、ノズル３から１画素のインクをマルチドロップ方式で記録媒体４上に吐出させる駆動方法として、図７に示す駆動波形を印加する方法がある。なお、図７においてｔ１、ｔ２、ｔ３は１階調目の駆動波形を示し、ｔ４、ｔ５、ｔ６は２階調目の駆動波形を示している。
【０００６】
すなわち、第１ドロップは、先ず、ｔ１において、負電圧を印加することでピエゾが変形してインク圧力室２の体積が大きくなりインクを充填する。次に、ｔ２及びｔ３において、一気にインク圧力室２の体積が小さくなるようにピエゾを変形させ図６の（ａ）に示すように第１ドロップのインク滴５を吐出させる。同様にｔ４において負電圧を印加することでピエゾが変形してインク圧力室２の体積が大きくなり、ｔ５及びｔ６において一気にインク圧力室２の体積が小さくなるようにピエゾを変形させ図６の（ｂ）に示すように第２ドロップのインク滴６を吐出させる。
【０００７】
７ドロップ吐出を行う場合は、これを６回繰り返すこととなる。しかしながら、第１ドロップと第２ドロップで吐出速度と吐出体積が著しく異なっていることがわかった。図８に一例ではあるが、吐出速度とドロップ数の関係を示した。第１ドロップと第２ドロップ〜第７ドロップとで吐出速度に差がある。この例では、第１ドロップは吐出速度が約５ｍ／ｓｅｃ程度で第２ドロップ以降に比べて吐出速度が遅くなっていることが分かる。また、吐出体積においては、通常が１ドロップ当たり６ｐｌとした場合、第１ドロップについては約４ｐｌと小さくなる。
【０００８】
この原因は、第１ドロップと第２ドロップの駆動波形に起因している。先ず、第１ドロップのｔ１の電圧は、０Ｖから−Ｖ１に変化するのに対して、第２ドロップのｔ４の電圧は、＋Ｖ１から−Ｖ１に一気に大きく変化するため、インク圧力室２が大きく広がる。このようにインク充填エネルギーが大きくなることで、吐出エネルギーが大きくなる。
【０００９】
従って、第１ドロップのみが吐出速度が小さく、第２ドロップ〜第７ドロップまでは吐出速度が略一定になる。このように第１ドロップの吐出速度及び吐出体積が小さくなってしまっているので、第１ドロップのみを吐出する、すなわち１階調を形成するために記録媒体に着弾した場合、位置ズレが生じ、印字不良を起す場合が発生する。それに加え、吐出速度が遅いとさらに飛翔中の空気抵抗により、吐出したインク滴の速度が遅くなり、記録媒体４への着弾が不安定となり印字品質が低下することになる。
【００１０】
そこで本発明は、マルチドロップ方式によって階調記録を行う場合に、最初に記録媒体に着弾するドロップについて吐出速度及び吐出体積が減衰することなく記録媒体に安定的に着弾でき、これにより、１階調目であっても良好な印字品質を保持できるインクジェットヘッドの記録方法を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、階調に応じてノズルから１又は複数のインク滴を順次吐出して記録媒体に記録するマルチドロップ方式のインクジェットヘッドにおいて、１階調目を２ドロップで形成し、かつ、１画素を（ｎ＋１）ドロップ（但し、ｎは１以上の自然数）で形成することにある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、インクジェットヘッド記録装置においてマルチドロップ方式で１画素を形成するときの駆動波形を示す。この駆動波形は、１画素を８階調で表現する場合のもので、８階調は、１〜７階調と０（白）を合わせた８階調で、１階調目は第１ドロップと第２ドロップを合成して形成し、２階調目はさらに第３ドロップを合成して形成し、３階調目はさらに第４ドロップを合成して形成し、４階調目はさらに第５ドロップを合成して形成し、５階調目はさらに第６ドロップを合成して形成し、６階調目はさらに第７ドロップを合成して形成し、７階調目はさらに第８ドロップを合成して形成するようになっている。
【００１３】
すなわち、１階調目は第１ドロップと第２ドロップの２液滴で形成する。このように１階調目を２液滴にするのは、第１ドロップと第２ドロップの駆動波形に起因しているものである。第１ドロップの吐出速度及び吐出体積が小さくなってしまっているので、第２ドロップを含めることで吐出速度、吐出体積が所定の値となる。
【００１４】
実際に、第１ドロップと第２ドロップを観測すると、図２に示すように、インク圧力室１からオリィフィスプレート２のノズル３を介して吐出される第１ドロップＤ１と第２ドロップＤ２は、吐出後、記録媒体４に着弾する前に第２ドロップＤ２が第１ドロップＤ１に追いついて合体した状態で記録媒体４に着弾する。
【００１５】
この状況を具体的に記述する。図３に１階調目の吐出駆動電圧波形を示す。１階調目を２つのドロップで形成すると、第１ドロップのｔ１の電圧は、０Ｖから−Ｖ１と変化するためインク充填エネルギーが小さく、これにより第１ドロップを吐出させた後、第２ドロップは、＋Ｖ１から−Ｖ１で一気にインク圧力室２が広がるため、インク充填エネルギーが大きくなることで、吐出エネルギーが大きくなる。従って、第２ドロップが第１ドロップに追いつき、吐出速度及び体積が所定の値に近い値を保持でき、記録媒体４に着弾できるのである。
【００１６】
また、８階調を表現するのに通常７ドロップで形成されるところを８ドロップで形成するため、所定の総インク量より多くなってしまう。これでは、画像品質を逆に低下させてしまう可能性がある。これを防止するために、図４の（ａ）に示すような８ドロップの場合と、図４の（ｂ）に示すような７ドロップの場合とで記録媒体４に着弾する総インク量が同量となるようにすることが必要である。
【００１７】
一つの手法として、吐出電圧を下げて総インク量が同じなるように調整した。一例として、具体的には、通常、１画素（１ドット）を７ドロップで形成する場合、１ドロップ当り約６．２ｐｌとすると、７ドロップでは総インク量が、約４ｐｌ＋６×約６．２ｐｌ＝約４１．２ｐｌとなる。なお、約４ｐｌとあるのは、第２ドロップ以降に比べて吐出量が少ない第１ドロップの吐出量である。
【００１８】
これに対し、８ドロップでは総インク量が、約４ｐｌ＋７×約６．２ｐｌ＝約４７．２ｐｌとなる。
また、電圧と吐出量との関係は、１Ｖ当り約３ｐｌの減少となる。従って、８ドロップの場合に吐出電圧を約１．５Ｖ電圧を下げることにより、総インク量は、４７．２ｐｌ−４．５ｐｌ＝４２．７ｐｌとなる。
【００１９】
図４に示すように、ノズル３から吐出したインクにおいては電圧を下げることで液滴吐出速度及び吐出体積が減少する。しかしながら、７ドロップと８ドロップの総インク量はほぼ等しく保つことができる。
【００２０】
従って、１画素をマルチドロップ方式で形成して階調表現を行う場合、１階調目を２ドロップで形成し、かつ、１画素をｎ＋１ドロップで形成することで、吐出速度及び吐出体積を一定にすることが可能となる。結果として、１階調目の吐出速度、吐出体積が減衰することなく、記録媒体４へ安定的に着弾し、１階調目であっても印字品質を損なわない。また、１画素を形成するｎドロップと（ｎ＋１）ドロップの総インク量が一定となるように、液滴吐出駆動電圧を下げることで、良好な画像品質を保持できる。
【００２１】
さらに、電圧を下げることにより印字抜けを防止できる。印字抜けの原因としてはメニスカスの乱れによるノズル先端のオリフィスからの気泡巻き込みが考えられる。電圧を下げることにより、吐出時のメニスカスの動作範囲が小さくなるため、気泡の巻き込みが発生にくくなり、結果として印字抜けを防止できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、マルチドロップ方式によって階調記録を行う場合に、最初に記録媒体に着弾するドロップについて吐出速度及び吐出体積が減衰することなく記録媒体に安定的に着弾でき、これにより、１階調目であっても良好な印字品質を保持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるマルチドロップ方式で１画素を形成するときの駆動波形を示す図。
【図２】同実施の形態における第１ドロップと第２ドロップの吐出状態を示す図。
【図３】同実施の形態における１階調目の吐出駆動電圧波形を示す図。
【図４】マルチドロップ方式における８ドロップの場合と７ドロップの場合の着弾総インク量を説明するための図。
【図５】従来の７ドロップのマルチドロップ方式で１画素を形成するときの駆動波形を示す図。
【図６】従来における第１ドロップと第２ドロップの吐出状態を示す図。
【図７】従来における１階調目と２階調目の吐出駆動電圧波形を示す図。
【図８】マルチドロップ方式における吐出速度とドロップ数の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１…インク圧力室
３…ノズル
４…記録媒体
Ｄ１，Ｄ２…インク吐出のドロップ
【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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