(57)【要約】【課題】  隣り合う２つのインク供給口で１つのインク供給路を共有する構造のヘッドチップの場合、隣り合うインク供給口の間に熱が篭りやすく、その熱の影響で特定のノズル列が過度に昇温してしまう恐れがある。一般にノズルが高温になるほどインク吐出量は増大するため、ノズル間で温度格差が広がるとインク吐出量の差も拡大していき、画像の濃度ムラやノイズの原因となって、画像品位に悪影響を及ぼしてしまうという問題があった。【解決手段】  １枚のヘッドチップにおける、同じ位置にドット形成可能な同一配列のノズル列それぞれの昇温のし易さに応じて、各ノズル列への印字データの配分割合を増減することで、印刷速度を落とさずに画像の濃度を保ちながらノズル列間の温度格差を抑制し、画像の濃度ムラやノイズを低減する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体の同一箇所にドット形成可能な同一配列を有する複数のノズル列を少なくとも１組以上備え、前記ノズル列が形成された面とは反対側の面に、前記ノズル列へ供給するインクを導入するインク供給口が複数形成されたヘッドチップと、複数の前記インク供給口に対してインクを供給するインク供給路を１つまたは複数有するベースプレートと、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記１組以上のノズル列の各組にはそれぞれ同色のインクが供給され、各組内においてノズル列毎に印字データの配分割合を異ならせることを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項２】
前記インク供給路は少なくとも２つの隣接するインク供給口に対してインクを供給し、前記各組内のノズル列のうち、同一の前記インク供給路によりインクが供給される隣接する２つの前記インク供給口の間に挟まれた領域に位置するノズル列よりも、それ以外のノズル列の方に多く、前記印字データを配分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方法。
【請求項３】
前記各組内のノズル列に対する印字データの配分割合は、連続した１つの記録媒体に印字中の各ノズル列における最大温度が略一致するように、各ノズル列に配分され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方法。
【請求項４】
前記各組内のノズル列に対する印字データの配分割合は、連続した１つの記録媒体への印字による、各ノズル列の昇温量の相対格差が最小となるように、各ノズル列に配分され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方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンター、ＦＡＸ、複写機などの画像形成装置に利用されるインクジェット記録装置に用いられる記録ヘッドの駆動方法に関し、より具体的にはフルラインタイプの記録ヘッドに搭載したヘッドチップの局所的な発熱を抑制するための、各ノズルに入力する駆動パルスの配分方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、記録ヘッドからインクを吐出し記録媒体に付着させて印字等の画像記録を行うものであり、記録ヘッドのコンパクト化が容易であり、高精細な画像を高速で記録することができ、ランニングコストが安く、ノンインパクト方式であるため騒音が少なく、しかも、多色のインクを使用してカラー画像を記録するのが容易であるなどの利点を有している。
【０００３】
また近年、ヘッドチップに形成された吐出ノズル列の多列化によって、より低コストかつ省スペースでのカラー画像記録が可能になり、また単色ヘッドとして使用する場合は、画像記録用の信号を各ノズル列に分散することによってノズルあたりの吐出頻度が下がりるため、ノズルの昇温を抑えながら画像記録の更なる高速化が可能となり、また、あるノズルが目詰まり等を起こしてインクが吐出できない状態になった場合でも、他のノズル列の同位置のノズルで補完でき、また、隣接ドットを異なるノズル列に振り分け、ノズル列間分の時間差を付けて隣接ドットを記録媒体に打ち込むことで、隣接ドット同士の合体による画質劣化を防止できる等の利点がもたらされた。
【０００４】
このような例として、多列ノズル列を備えたヘッドチップを千鳥状に複数配列してラインタイプの印刷を行うフルライン型記録ヘッド（単色）の事例を図１に示す。
【０００５】
同図において、８列のノズル列を備えた６枚のヘッドチップ２１〜２６がベースプレート１０の固定面１１に千鳥配列で接着固定されており、印字に伴ってヘッドチップ２１〜２６内に発生する熱をベースプレート１０を介して吸熱する３本のヒートパイプ３１〜３３が、軸方向がノズル列方向と平行になるようにベースプレート内部に埋設されている。
【０００６】
記録媒体は同図左側から右に向かって不図示の搬送手段によって、固定面１１に対して水平に、ヘッドチップ２１〜２６のノズル列に対して垂直方向に搬送され、記録媒体が記録ヘッド直下に来たら、まず奇数列のヘッドチップ２１，２３，２５の各ノズル列からインク滴が吐出して記録媒体上にドットを形成し、次にその隙間を補完するように偶数列のヘッドチップ２２，２４，２６の各ノズル列からインク滴が吐出して記録媒体上にドットを形成して画像が１ラスター毎に完成する。
【０００７】
図２は記録ヘッドをインク供給側から見た図である。
【０００８】
不図示のインク保持タンクからインク供給路１１１〜１６２を経てヘッドチップ２１〜２６にインクが供給される。８列のノズル列は１対でそれぞれ１つのインク供給口を共有し、さらに隣り合う２つのインク供給口で１つのインク供給路を共有するため、ヘッドチップ辺り２つのインク供給路が設けられている。
【０００９】
ヒートパイプ３１〜３３はこれらのインク供給路１１１〜１６２と干渉しないように、ヒートパイプ３２はインク供給路１１１，１３１，１５１と１２２，１４２，１６２との間に、ヒートパイプ３１はインク供給路１２１，１４１，１６１の隣に、ヒートパイプ３３はインク供給路１１２，１３２，１５２の隣に、それぞれ埋設され、ヘッドチップ２１，２３，２５の発熱はヒートパイプ３２，３３で、ヘッドチップ２２，２４，２６の発熱はヒートパイプ３１，３２で、ベースプレート１０を介してそれぞれ吸熱して非発熱部に瞬時に輸送・放熱を行い、記録ヘッド全体を均熱化する。
【００１０】
図３はヘッドチップ２１のインクの吐出方向に垂直な面の平面図の一部とノズル列方向に垂直な断面構造を詳細に表した図である。
【００１１】
ヘッドチップ２１には８列のノズル列５１〜５８がインク供給側と反対の面に形成されている。ノズル列５１，５２はインク供給口４１を共有し、ベースプレート１０に設けられたインク供給路１１１を通じてインクが供給される。ノズル列５１は６００ｄｐｉのピッチで設けられ、このノズル列５１のノズル間を補完する形でノズル列５２がノズル列５１と同一ピッチで設けられており、２列で１２００ｄｐｉの印字が可能となっている。インク供給口４２を共有するノズル列５３，５４はノズル列５１，５２と同一配列であるため、互いに代用することができる。一方、インク供給口４３を共有するノズル列５５，５６もノズル列５１，５２と同一配列であるが、ノズル列方向に半ピッチずれている。そのため、インクの吐出タイミングも半ピッチずらすことで、ノズル列５１，５２と合わせてノズル列方向および記録媒体の搬送方向に２４００ｄｐｉの印字が可能である。インク供給口４４を共有するノズル列５７，５８はノズル列５５，５６と同一配列でノズル列方向のずれも無いため、互いに代用することができる。
【００１２】
ノズル列５１〜５８に供給されたインクはヒータ６１〜６８に印加されるパルス加熱信号によって相変化による気泡が発生し、インク滴が吐出口から押し出される。
【００１３】
不図示の記録媒体はノズル列５８側から搬送され、記録媒体上にノズル列５８〜５１の順にインク滴を重ね打ちしてラスター画像が形成される。
【００１４】
以上、ヘッドチップ２１の印字プロセスに関して説明したが、他のヘッドチップ２２〜２６に関しても同様である。
【００１５】
従来例としては、例えば特許文献１をあげることが出来る。
【特許文献１】特開平０７−０４０５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、図３に示したように隣り合う２つのインク供給口で１つのインク供給路を共有する構造のヘッドチップの場合、隣り合うインク供給口の間に熱が篭りやすく、その熱の影響で特定のノズル列が過度に昇温してしまう恐れがある。
【００１７】
例えば、ヒータ６１や６４によって発生した熱は、ヘッドチップ２１内を伝って周辺のベースプレート１０やインク供給路間の梁部１１３に移動し、やがてヒートパイプ３２や３３に吸熱されるので、ヘッドチップ２１内部には熱は篭りにくく、ノズル列５１，５４の昇温も比較的緩やかである。
【００１８】
これに対して、ヒータ６２，６３によって発生した熱は、インク供給口４１と４２の間に拡散するが、ベースプレート１０（アルミナの場合３２Ｗ／ｍＫ）よりも遥かに熱伝導率が低いインク（例えば０．６８Ｗ／ｍＫ）に周囲を取り囲まれているため、ベースプレート１０への伝熱が妨げられてしまう。そのため、インク供給口４１，４２間の熱はノズル列５２，５３の両端までノズル列方向に移動してからベースプレート１０に伝わるか、あるいはリフィルによってインク供給口４１，４２をノズル方向に向かって流れるインクに伝達するしかなく、インク供給口４１，４２間に熱が篭りやすくなりノズル列５２，５３の過剰な昇温を招いてしまう。しかもヘッドチップ２１は通常、比熱が比較的小さいシリコン（比熱：１７６２ｋＪ／（ｍ３Ｋ））で形成されているので、比熱がより大きいアルミナ（比熱：２９２５ｋＪ／（ｍ３Ｋ））製のベースプレート等に比べて僅かな熱で昇温し易い。この事はノズル列５６，５７に関しても同様である。
【００１９】
インク供給口４１と４２の間隔をある程度広げれば、間にインク供給路１１１を仕切る梁部を設けてインク供給口４１，４２間に篭った熱を吸熱し、ノズル列５２，５３の過剰昇温をある程度緩和することもできるが、ヘッドチップ２１のコストの面からインク供給口４１と４２の間隔は極力縮めざるを得ず、その結果インク供給口４１と４２の間に設けることができる梁部は、ノズル列５６，５７の昇温をノズル列５１，５４と同レベルまで抑えることができない程に細くなってしまう。
【００２０】
以上のことを裏付ける、ヘッドチップ２１の昇温シミュレーション結果を表したノズル列温度分布のグラフを図８に示す。
【００２１】
同図は、Ｌ判サイズのベタ画像を４０ｐｐｍの連続印刷速度で２５℃の常温から印刷開始したときの、ノズル列５１と、ノズル列５１の代用が可能なノズル列５３の温度分布を、５枚目の印字開始前と印字終了後においてそれぞれ示したものである。印字データは各ノズル列に均等に配分されているので、ヒータ６１と６３の単位時間当たりの発熱量は同じである。しかしながら、５枚目を印字し終わった時点ではノズル列５１と５３のピーク温度には８．５℃もの開きが生じている。５枚目印字中のピーク温度の変化分である昇温幅も、ノズル列５１の３．５℃に対してノズル列５３は６．０℃と約１．７倍も大きい。
【００２２】
一般にノズルが高温になるほどインク吐出量は増大するため、ノズル間で温度格差が広がるとインク吐出量の差も拡大していき、画像の濃度ムラやノイズの原因となって、画像品位に悪影響を及ぼしてしまうという問題があった。
【００２３】
そこで本発明の目的は、同じ位置にドット形成可能な同一配列の複数のノズル列に印字データを分配してラスター画像を描画するインクジェット記録ヘッドにおいて、各ノズル列への印字データの配分を適切に行うことによりノズル列間の温度格差を抑制し、画像の濃度ムラやノイズを低減するインクジェット記録方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、上述の目的を達成するために想起されたものであり、本発明のインクジェット記録方法は、記録媒体の同一箇所にドット形成可能な同一配列を有する複数のノズル列を少なくとも１組以上備え、前記ノズル列が形成された面とは反対側の面に、前記ノズル列へ供給するインクを導入するインク供給口が複数形成されたヘッドチップと、複数の前記インク供給口に対してインクを供給するインク供給路を１つまたは複数有するベースプレートと、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記１組以上のノズル列の各組にはそれぞれ同色のインクが供給され、各組内においてノズル列毎に印字データの配分割合を異ならせることを特徴とするインクジェット記録方法。
【００２５】
また、前記インク供給路は少なくとも２つの隣接するインク供給口に対してインクを供給し、前記各組内のノズル列のうち、同一の前記インク供給路によりインクが供給される隣接する２つの前記インク供給口の間に挟まれた領域に位置するノズル列よりも、それ以外のノズル列の方に多く、前記印字データを配分することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
以上の構成が特徴の本発明によれば、同じ位置にドット形成可能な同一配列のノズル列それぞれの昇温のし易さに応じて、ノズル列への印字データの配分割合を増減することで、印刷速度を落とさずに画像の濃度を保ちながらノズル列間の温度格差を抑制し、画像の濃度ムラやノイズを低減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】
【００２７】
（実施例１）
図１および図２は本発明の第１実施例のインクジェット記録ヘッドの全体の構成を表す図であるが、前述した背景技術に準じるため、本実施例における説明は割愛する。ただし、ヘッドチップの個数と配列は図１に示した状態に限らず、３列であっても構わないし、１個のみのシリアル型記録ヘッドであっても構わない。
【００２８】
図３は本実施例におけるヘッドチップ２１のインクの吐出方向に垂直な面の平面図の一部とノズル列方向に垂直な断面構造を詳細に表した図である。
【００２９】
ヘッドチップ２１には８列のノズル列５１〜５８がインク供給側と反対の面に形成されている。ノズル列５１，５２はインク供給口４１を共有し、６００ｄｐｉのピッチで設けられたノズル列５１のノズル間を補完する形でノズル列５２がノズル列５１と同一ピッチで設けられており、２列で１２００ｄｐｉの印字が可能となっている。インク供給口４２を共有するノズル列５３，５４はノズル列５１，５２と同一配列であるため、互いに代用することができる。一方、インク供給口４３を共有するノズル列５５，５６もノズル列５１，５２と同一配列であるが、ノズル列方向に半ピッチずれている。そのため、インクの吐出タイミングも半ピッチずらすことで、ノズル列５１，５２と合わせてノズル列方向および記録媒体の搬送方向に２４００ｄｐｉの印字が可能である。インク供給口４４を共有するノズル列５７，５８はノズル列５５，５６と同一配列でノズル列方向のずれも無いため、互いに代用することができる。
【００３０】
図４はノズル列５１〜５８から吐出したインク滴が記録媒体に着弾してドットを形成したときの配列を表す図である。各ドットを示す円の中心に記した数字は、そのドットを形成したインク滴が吐出されたノズル列の番号を表している。記録媒体はノズル列５８からノズル列５１の方向に搬送されるため、ノズル列５８〜５１の順に吐出したインク滴が記録媒体に着弾してドットが形成される。
【００３１】
背景技術で述べたように、ヒータ６２，６３およびヒータ６６，６７の発熱によってインク供給口間に拡散した熱は周囲のインクに阻まれてベースプレート１０に伝わりにくく、ノズル列５２，５３およびノズル列５６，５７の過剰な昇温を招きやすい。そこで、ノズル列５２，５３，５６，５７に配分する印字データの割合を半分に減らして、その分をノズル列５４，５１，５８，５５の印字データにそれぞれ振り分ける。具体的には図４に示すように、昇温し易いノズル列から１ドット分吐出したら、対応する代用可能なノズル列から３ドット分吐出させる。つまり、印字データの配分比を１：３、２５％と７５％となるように割り振る。
【００３２】
この印字データの振り分けをシミュレーションに盛り込んだ結果得られるノズル列温度分布のグラフを図５に示す。
【００３３】
同図は、Ｌ判サイズのベタ画像を４０ｐｐｍの連続印刷速度で２５℃の常温から印刷開始したときの、ノズル列５１とノズル列５３の温度分布を、５枚目の印字開始前と印字終了後においてそれぞれ示したものである。ノズル列５３と５１に割り振る印字データの配分割合をそれぞれ２５％と７５％、すなわちヒータ６３の単位時間当たりの発熱量を半分に抑えて、その分をヒータ６１に回した結果、ノズル列５１と５３に割り振る印字データの配分比が１：１だった図８と比較して、５枚目を印字し終わった時点でのノズル列５３のピーク温度は４０．９℃から３６．４℃まで４．５℃低下し、ノズル列５１のピーク温度との差も８．５℃から２．９℃まで縮小している。また、５枚目印字中のピーク温度の変化分である昇温幅は、ノズル列５１の４．８℃に対してノズル列５３は３．７℃と約０．８倍に逆転している。
【００３４】
以上、本実施例で示したような構成にすることで、記録ヘッドの構造を変更することなく、画像の濃度を保ちながらインク供給口の間に挟まれた領域に位置するノズル列の昇温が抑制されて、他のノズル列との温度格差も縮小してその変動が抑えられ、画像の濃度ムラやノイズを低減することが可能となる。
【００３５】
なお、ノズル列５３と５１に印字データを振り分ける比率は１：３に限定するものではなく、１：２でも１：４、１：５でも構わない。また、ページ印字終了後のノズル列５１，５３のピーク温度が最小となるように、すなわちノズル列５１と５３のピーク温度が一致するように印字データを振り分ける比率を決定してもよいし、ノズル列５１と５３の印字中の昇温幅のどちらか大きい方が最小となるように、すなわちノズル列５１と５３の昇温幅が一致するように印字データを振り分ける比率を決定してもよい。
【００３６】
また、１つのインク供給路がインクを供給するヘッドチップのインク供給口は２つに限定するものではなく、３つ以上であっても構わない。その場合の印字データを振り分ける比率は、ノズル列の昇温のし易さに応じて変更し、合計で１００％になればよい。
【００３７】
また、１つのノズル列のノズル間ピッチは６００ｄｐｉに限定されず、３００ｄｐｉであっても１２００ｄｐｉであっても構わない。
【００３８】
（実施例２）
図６は本発明の第２実施例のヘッドチップ２１のインクの吐出方向に垂直な面の平面図の一部とノズル列方向に垂直な断面構造を詳細に表した図である。
【００３９】
本実施例ではノズル列５３，５４，５５，５６の配列が第１実施例と異なるが、それ以外の構成は第１実施例に準じるため、説明は割愛する。
【００４０】
本発明の第１実施例では、ノズル列５１，５２とノズル列５３，５４を相互に代用可能な同一配列のノズル列で構成したが、本実施例ではノズル列５１，５２とノズル列５６，５５を相互に代用可能な同一配列のノズル列で構成する。ただし、インク供給口間に位置して昇温し易いノズル列５２の代用ノズル列を昇温し難い側に配置するため、ノズル列５６，５５はノズル列５１，５２の鏡面対称形状とする。同じ理由から、ノズル列５４，５３もノズル列５７，５８の鏡面対称形状とする。なお、ノズル列５７，５８は第１実施例と同じくノズル列５１，５２と同一配列でノズル列方向に半ピッチずれるように構成されている。
【００４１】
以上、本実施例で示したような構成にすることで、異なるインク供給路からインクが供給されるノズル列同士に印字データを振り分けることが可能となり、画像の濃度を保ちながらインク供給口の間に挟まれた領域に位置するノズル列の昇温が抑制されて、他のノズル列との温度格差も縮小してその変動が抑えられ、画像の濃度ムラやノイズを低減することが可能となる。
【００４２】
（実施例３）
図７は本発明の第３実施例のヘッドチップ２１のインクの吐出方向に垂直な面の平面図の一部とノズル列方向に垂直な断面構造を詳細に表した図である。
【００４３】
本実施例ではノズル列５３，５４，５７，５８の配列が第１実施例と異なるが、それ以外の構成は第１実施例に準じるため、説明は割愛する。
【００４４】
本発明の第１実施例では、ノズル列５１，５２とノズル列５３，５４を相互に代用可能な同一配列のノズル列で構成したが、本実施例ではノズル列５１，５２とノズル列５７，５８を相互に代用可能な同一配列のノズル列で構成する。同様に、ノズル列５５，５６とノズル列５３，５４も相互に代用可能な同一配列のノズル列で構成する。なお、ノズル列５５，５６は第１実施例と同じくノズル列５１，５２と同一配列でノズル列方向に半ピッチずれるように構成されている。
【００４５】
以上、本実施例で示したような構成にすることで、異なるインク供給路からインクが供給されるノズル列同士に印字データを振り分けることが可能となり、画像の濃度を保ちながらインク供給口の間に挟まれた領域に位置するノズル列の昇温が抑制されて、他のノズル列との温度格差も縮小してその変動が抑えられ、画像の濃度ムラやノイズを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】従来例、および第１，２，３実施例の記録ヘッドの外観およびヘッドチップ配列を表す斜視図。
【図２】従来例、および第１，２，３実施例のベースプレートのインク供給路を表す斜視図。
【図３】第１実施例の記録ヘッドにおけるヘッドチップの平面図の一部と、ノズル列方向に垂直な断面構造を表した断面図。
【図４】第１実施例の記録ヘッドによって記録媒体上に形成されたドット配列を表す図。
【図５】第１実施例の記録ヘッドにおけるシミュレーションによるノズル列の温度分布を表したグラフ図。
【図６】第２実施例の記録ヘッドにおけるヘッドチップの平面図の一部と、ノズル列方向に垂直な断面構造を表した断面図。
【図７】第３実施例の記録ヘッドにおけるヘッドチップの平面図の一部と、ノズル列方向に垂直な断面構造を表した断面図。
【図８】従来例の記録ヘッドにおけるシミュレーションによるノズル列の温度分布を表したグラフ図。
【符号の説明】
【００４７】
１０  ベースプレート
２１〜２６  ヘッドチップ
３１〜３３  ヒートパイプ
１１１〜１６２  インク供給路
４１〜４４  インク供給口
５１〜５８  ノズル列
６１〜６８  ヒータ
【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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