(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピエゾ素子で周囲を構成され、インクを保有するノズルを、画像信号に応じて前記ピエゾ素子に印加する電圧で膨張／収縮を起こすことにより、前記ノズル内から射出した複数のインク液滴で１ドットを形成して、記録媒体に対してインク液滴のドットを付着させることで階調表現を行って記録を行うインクジェット記録方法であって、
高粘度インクでは、１ドット期間において、前記１ドット期間の最初に前記ピエゾ素子に印加された電圧に起因した前記ノズルの膨張により発生する前記ノズル先端部での前記インク液面の基本振動と、該基本振動と位相が合致する増強振動により、液面振動を増幅するタイミングで各液滴の射出タイミングの制御を行い、
低粘度インクでは、１ドット期間において、前記１ドット期間の最初に前記ピエゾ素子に印加された電圧に起因した前記ノズルの膨張により発生する前記ノズル先端部での前記インク液面の基本振動と、該基本振動と位相が合致する増強振動により、液面振動を増幅するタイミングで液滴の射出タイミングの制御を行った後に、前記増強振動を前記基本振動と位相を合致させずに液面振動を抑制するタイミングで液滴の射出タイミングの制御を行う、
ことを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項２】
ピエゾ素子で周囲を構成され、インクを保有するノズルを、画像信号に応じて前記ピエゾ素子に印加する電圧で膨張／収縮を起こすことにより、前記ノズル内から射出した複数のインク液滴で１ドットを形成して、記録媒体に対してインク液滴のドットを付着させることで階調表現を行って記録を行うインクジェット記録装置であって、
高粘度インクでは、１ドット期間において、射出先端部の液面の基本振動と、該基本振動と位相が合致する増強振動により、液面振動を増幅するタイミングで各液滴の射出タイミングの制御を行い、
低粘度インクでは、１ドット期間において、前記１ドット期間の最初に前記ピエゾ素子に印加された電圧に起因した前記ノズルの膨張により発生する前記ノズル先端部での前記インク液面の基本振動と、該基本振動と位相が合致する増強振動により、液面振動を増幅するタイミングで液滴の射出タイミングの制御を行った後に、前記増強振動を前記基本振動と位相を合致させずに液面振動を抑制するタイミングで液滴の射出タイミングの制御を行う、
ことを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は記録媒体上にインク液滴のドットを付着させて記録を行うインクジェット記録方法およびインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インクジェット記録装置は、ディジタル画像のカラー化が容易なことで、産業用、オフィス用、パーソナル用向け出力機として急速に普及してきている。
【０００３】
このような状況下、インクジェット記録装置の捺染への応用も期待されている。捺染の代表的な例としてはシルクスクリーン捺染法がある。本方法は印捺すべき原画像に対してその原画像に使われている色ごとにスクリーン版を作製し、捺染糊をスクリーン版に通して直接布帛に転写して染色を行う方法である。しかしながら、本方法はスクリーン版を作製するのに多大な工数を要するほかに、原画像に使用されている色ごとの捺染糊を染料調合し作製しなければならないなど小ロットな捺染プリント物にはコスト的な問題が生じている。
【０００４】
このような従来捺染方法に対して前記のインクジェット式プリント方法は、装置に備えられているインク種をディジタル信号によって制御して、小液滴のインクを媒体に着弾、形成することによって、直接的に画像を形成する。したがって、スクリーン版や色ごとの捺染糊の調合が不要であり工数を大幅に低減できるという特徴を有している。
【０００５】
図５はインクジェット記録装置の記録ヘッドを駆動するためのヘッド駆動制御信号に含まれるＯＮパルス（図５（ａ））とＯＦＦパルス（図５（ｂ））、およびそれに関連して各ヘッドのノズルでのインク射出の原理を模式的に示す説明図である。
【０００６】
まず、図５を参照して各ヘッドからのインク射出の原理を説明する。各ヘッドのインク射出口近傍にはピエゾ素子で周囲を構成されたノズルが配置されており、このピエゾ素子に印加する電圧で膨張／収縮を起こさしめ、画像信号に応じて、インク液滴をノズル先端から記録媒体に向けて射出する構成になっている。
【０００７】
まず、ＯＮパルス（図５（ａ））を所定期間Ｈレベルにすることでピエゾ素子が膨らみ（図５（ｄ）参照）、インクタンクからのインクを引き込む。
つぎに、ＯＦＦパルス（図５（ｂ））を所定期間Ｈレベルにすることでピエゾ素子のノズル内部が収縮し（図５（ｄ）参照）、ノズル内のインクを記録媒体に向けて射出する。以下、この動作を繰り返すようにする。なお、以上のインク引き込みとインク射出とを所定の周期で繰り返すことで、ノズル先端のメニスカス面では図５（ｃ）のような振動が継続して発生している。この図５（ｃ）は既に発生した振動（図示せず）が継続しているものとして示している。
【０００８】
１回目のインク引き込みとインク射出によって生じた振動に合致するようにして２回目以降のインク引き込みとインク射出とを実行すると、２回目以降のインク射出が１回目よりも加速されることになる。これにより、１回目に射出されたインク液滴と２回目以降のインク液滴とが、記録媒体に到達する前に空中で合体して、大きなインク液滴として記録媒体に到達するようになる。すなわち、記録ヘッドのノズル径を変更することなく、複数のインク液滴量のドットを形成することが可能になる。また、記録媒体に到達する前にインク液滴が合体しない場合でも、記録媒体のほぼ同じ位置で大きなドットを形成する。
【０００９】
また、１回目のインク射出も、それまでに発生している振動を利用して、振動を増幅するタイミングで射出を行っているため、効率の良いインク射出を行えるという利点が生じている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
なお、ポリエステルなどの化繊布には分散インクを使用し、また、綿などの植物繊維布には反応性インクを用いる。ここで、分散インクと反応性インクとでは、インクの物性がかなり異なっている。そのような場合であっても、同一の装置で、記録媒体の違いに応じて異なるインクを使いたいという要望もある。
【００１１】
図６は物性の異なるインクを用いて、同一のインクジェット記録装置で図５のインク射出のタイミング制御を行って得られたドットを拡大して示した様子を示す説明図である。
【００１２】
図６（ａ）は通常使用されている分散インク（分散染料インク）によって形成されたドットである。また、図６（ｂ）は、通常は分散インクが使用されているプリンタに、通常使用されている分散インクとは物性が異なる反応性インク（反応性染料インク）を詰めて形成した場合のドットである。
【００１３】
この図６から明らかなように、同一の装置で同一の制御のもとで、通常とは物性が異なるインクを使用すると、インク射出に乱れが生じることになる。この場合、通常は射出面での振動を増幅するタイミングで射出を行っているが、反応性インクでは低粘度であって振動が大きくなりすぎてインク液滴が不安定に飛散する不具合が発生している。
【００１４】
本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであって、同一の装置で物性の異なるインクを使用した場合にも安定した射出の制御を行って画像を形成できるインクジェット記録方法およびインクジェット記録装置を実現することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本件出願の発明者らは、インクジェット記録による記録ヘッドのノズル先端における液面振動とインクの物性とに関して鋭意研究を進めた結果、インク物性と液面振動の利用の仕方によってインク射出の安定性が変化することを新たに見いだした。
【００１６】
すなわち、上記課題を解決する本発明は以下に示すものである。
【００２５】
（１）請求項１記載の発明は、ピエゾ素子で周囲を構成され、インクを保有するノズルを、画像信号に応じて前記ピエゾ素子に印加する電圧で膨張／収縮を起こすことにより、前記ノズル内から射出した複数のインク液滴で１ドットを形成して、記録媒体に対してインク液滴のドットを付着させることで階調表現を行って記録を行うインクジェット記録方法であって、高粘度インクでは、１ドット期間において、射出先端部の液面の基本振動と、該基本振動と位相が合致する増強振動により、液面振動を増幅するタイミングで各液滴の射出タイミングの制御を行い、低粘度インクでは、１ドット期間において、前記１ドット期間の最初に前記ピエゾ素子に印加された電圧に起因した前記ノズルの膨張により発生する前記ノズル先端部での前記インク液面の基本振動と、該基本振動と位相が合致する増強振動により、液面振動を増幅するタイミングで液滴の射出タイミングの制御を行った後に、前記増強振動を前記基本振動と位相を合致させずに液面振動を抑制するタイミングで液滴の射出タイミングの制御を行う、ことを特徴とするインクジェット記録方法である。
【００２６】
また、請求項２記載の発明は、ピエゾ素子で周囲を構成され、インクを保有するノズルを、画像信号に応じて前記ピエゾ素子に印加する電圧で膨張／収縮を起こすことにより、前記ノズル内から射出した複数のインク液滴で１ドットを形成して、記録媒体に対してインク液滴のドットを付着させることで階調表現を行って記録を行うインクジェット記録装置であって、高粘度インクでは、１ドット期間において、射出先端部の液面の基本振動と、該基本振動と位相が合致する増強振動により、液面振動を増幅するタイミングで各液滴の射出タイミングの制御を行い、低粘度インクでは、１ドット期間において、前記１ドット期間の最初に前記ピエゾ素子に印加された電圧に起因した前記ノズルの膨張により発生する前記ノズル先端部での前記インク液面の基本振動と、該基本振動と位相が合致する増強振動により、液面振動を増幅するタイミングで液滴の射出タイミングの制御を行った後に、前記増強振動を前記基本振動と位相を合致させずに液面振動を抑制するタイミングで液滴の射出タイミングの制御を行う、ことを特徴とするインクジェット記録装置である。
【００２７】
これらの発明では、画像信号に応じて射出した複数のインク液滴で１ドットを形成して、記録媒体に対してインク液滴のドットを付着させることで階調表現を行って記録を行う際に、高粘度インクでは射出先端部の液面振動を増幅するタイミングで射出タイミングの制御を行い、低粘度インクで複数のインク液滴で１ドットを形成する際のいずれかのインク液滴では射出先端部の液面振動を抑制するタイミングで射出タイミングの制御を行うと共に、他のインク液滴では射出先端部の液面振動を増幅するタイミングで射出タイミングの制御を行うようにしている。このため、物性（粘度）の異なるインクを使用した場合にも、液面振動を利用した安定した射出の制御を行って画像を形成できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の実施の形態例について図を用いて詳細に説明する。
図１は本実施の形態例のインクジェット記録装置の概略構成を示すブロック図である。
【００２９】
インクジェット記録装置の制御部としてのＣＰＵ１と通信を行っているホストＰＣ１から画像信号がヘッドドライバ１３に供給される。なお、これと並行してヘッドドライバ１３には、ＣＰＵ１０からのヘッド駆動基本信号が供給されている。なお、ＣＰＵ１０からのヘッド駆動基本波形は、Ｄ／Ａ変換器でＤ／Ａ変換されてアンプで増幅されている。そして、ヘッドドライバ１３は、ヘッド駆動基本波形に基づき画像信号に応じたヘッド駆動制御信号が、ｎ個のそれぞれのヘッドＨ１〜Ｈｎに供給される。このヘッド駆動制御信号に基づいて、各ヘッドのノズルからインクが射出されて記録媒体に画像が形成される。なお、各ヘッドには複数のピエゾ素子によってインク射出を行うノズルが形成されており、各ヘッドへのヘッド駆動制御信号はパラレルデータである。
【００３０】
なお、ＣＰＵ１０にはデータ入力部１１が接続されていて、ユーザからの指示が入力される。また、このデータ入力部１１にはデータディスプレイ１２が接続されていて、入力された指示についての表示がなされる。
【００３１】
なお、インクジェット記録装置の各ヘッド内のインクタンクには、シアンインク（以下「Ｃインク」）、マゼンタインク（以下「Ｍインク」）、イエローインク（以下「Ｙインク」）、及び黒濃色インク（以下「Ｋインク」）が基本色インクとして配置されている。
【００３２】
また、オレンジインク（以下「Ｏインク」）、バイオレットインク（以下「Ｖインク」）、レッドインク（以下「Ｒインク」）、ブルーインク（以下「Ｂインク」）からいずれかを特色インクとして組み合わせる。
【００３３】
なお、この実施の形態例では、以下に示すインクを用いて実験を行うが、ここに示すものに限定されるものではない。
・分散インク（分散染料インク）
・反応性インク（反応性染料インク）
また、この実施の形態例では、通常は分散インクを使用するインクジェット記録装置を用いて実験を行うことにする。
【００３４】
なお、ここで使用した分散インクと反応性インクとでは各種の物性が異なるが、特に、分散インクは高粘度であり、反応性インクは低粘度であるという点で大きな違いがある。
【００３５】
また、階調表現には面積階調を用いることにして、１画素を複数液滴（複数ドロップ）のインク液滴を形成し、空中あるいは記録媒体上で合体させて構成する方法、つまり異なるドット径を形成できるようにした。このため、ドット径を変えるために記録ヘッドのノズルを変更する必要は無くなる。
【００３６】
ここで図２のフローチャートと図３および図４のタイムチャートを参照して本発明の実施の形態例について説明を行う。
ここで、図３（ａ）と図３（ｂ）は物性の異なるインクでのヘッド駆動制御信号であり、ここでは、インク液滴２つで１ドットを形成する２ドロップ／ドット（２ｄｐｄ）の例を示している。また、図３（ｃ）は記録媒体上で１ドットを形成するための１ドット期間（ｔfire）を示すファイア信号である。この実施の形態例では、１ドット期間を１２ＡＬ（１ＡＬは基本単位時間）で構成する場合の例を示している。
【００３７】
まず、インクジェット記録装置の電源投入時やインク交換時に、ＣＰＵ１０が装置に搭載されているインクの物性を検知する。このために、複数の物性の異なるインクを用いる場合に、インクタンク近傍にセンサなどを設けておくことことが望ましい。また、インク交換時にデータディスプレイ１２にインク物性あるいはインク種別の問い合わせを表示し、ユーザがデータ入力部１１から入力するようにしてもよい。
【００３８】
そして、インクジェット記録装置の動作開始に伴い、１ドット期間ｔfireをセットする（図２Ｓ１）。ここでは具体例として、ｔfireを１２０μＳとする。なお、この１ドット期間ｔfireは１２ＡＬであり、１ＡＬは１０μＳとした場合の具体例を示してある。
【００３９】
次に、ＣＰＵ１０はインクジェット記録装置に搭載されているインク物性、特に粘度がどのようになっているかに応じて（図２Ｓ２）装置の制御（インク射出制御タイミング）を変更する。
【００４０】
インクが高粘度であれば、駆動タイミングを「４−８ＡＬモード」にセットする（図２Ｓ３）。ここで「４−８ＡＬモード」とは、２ｄｐｄのうちの最初のインク液滴（１ｓｔドロップ）に４ＡＬ、２番目のインク液滴とタイミング調整期間とを合わせて８ＡＬとなるモードである（図３（ａ）参照）。
【００４１】
一方、インクが低粘度であれば、駆動タイミングを「５−７ＡＬモード」にセットする（図２Ｓ４）。ここで「５−７ＡＬモード」とは、２ｄｐｄのうちの最初のインク液滴（１ｓｔドロップ）に５ＡＬ、２番目のインク液滴とタイミング調整期間とを合わせて７ＡＬとなるモードである（図３（ｂ）参照）。
【００４２】
ここで、この４−８ＡＬモードと５−７ＡＬモードとについて、図４を参照して説明する。
図４（ａ）は２ｄｐｄの４−８ＡＬモードにおけるヘッド駆動制御信号の波形を示している。ここでは、１ドット期間と、次の１ドット期間の１ｓｔドロップとを示している。この場合の記録ヘッドのノズル先端における液面の基本振動は図４（ｂ）のようになっている。ここでは、４ＡＬで１周期の振動が発生している。従って、４−８ＡＬモードでは１ｓｔドロップの信号と２ｎｄドロップの信号による増強振動（図４（ｃ））が、基本振動（図４（ｂ））と位相が合致しており、液面振動を増幅するように作用する（図４（ｄ））。また、当然、次の１ドット期間の１ｓｔドロップによる増強振動（図４（ｃ））が、基本振動（図４（ｂ））と位相が合致しており、液面振動を増幅するように作用する（図４（ｄ））。このため、高粘度のインクに適した状態で効率よくインクの射出が行える。
【００４３】
図４（ｅ）は２ｄｐｄの５−７ＡＬモードにおけるヘッド駆動制御信号の波形を示している。ここでは、１ドット期間と、次の１ドット期間の１ｓｔドロップとを示している。この場合の記録ヘッドのノズル先端における液面の基本振動は図４（ｆ）のようになっている。ここでは、４ＡＬで１周期の振動が発生している。従って、ここに示した５−７ＡＬモードでは、１ｓｔドロップの信号による増強振動（図示せず）は基本振動と位相が合致しており液面振動を増幅するように作用するものの、２ｎｄドロップの信号による増強振動（図４（ｇ））が、基本振動（図４（ｆ））と位相がずれており、液面振動を抑制するように作用する（図４（ｈ））。なお、当然、次の１ドット期間の１ｓｔドロップによる増強振動（図４（ｇ））は、１２ＡＬ経過しているので基本振動（図４（ｆ））と位相が合致しており、再び液面振動を増幅するように作用する（図４（ｈ））。このため、低粘度のインクであっても液面振動が増幅されすぎることがなく、適度な状態で効率よくインクの射出が行える。
【００４４】
なお、以上の具体例では４−８ＡＬモードと５−７ＡＬモードとを示したが、この具体例に限定されることなく、インクの物性に応じて液面振動の増強と抑制とを切り替えられる各種のタイミングのモードを適用することが可能である。
【００４５】
つぎに、以上の各実施の形態例のインクジェット記録を「捺染」に用いた場合について述べる。
記録媒体となる「布」を用い、画像のにじみを防止するために必要に応じて前処理を行って、４−８ＡＬモードで高粘度の分散インクを用いた場合と、５−７ＡＬモードで低粘度の反応性インクを用いた場合とで画像を形成した。画像形成後、所定の発色処理をした。次に余分となった前処理剤や付着しなかった染料を水と温水で洗濯し排除した。このように、以上の各実施の形態例を捺染に用いることで、従来の捺染と比較して、低粘度インクであってもインクの飛散の発生していない極めて良好な画像を得ることを確認した。すなわち、同一の装置で、物性の異なるインクを使用しても、駆動制御を変更するだけで対処することが可能になった。
【００４６】
以上の結果から考察すると、物性の異なるインクを使用した場合にも安定した射出の制御を行って画像を形成するためには、
▲１▼記録媒体に対してインク液滴のドットを付着させることで記録を行う際に、使用するインクの物性に応じて、記録ヘッドからのインク液滴の射出制御を変更する，
▲２▼記録媒体に対してインク液滴のドットを付着させることで記録を行う際に、使用するインクの物性に応じて、記録ヘッドからのインク液滴の射出タイミングを変更する，
▲３▼記録媒体に対してインク液滴のドットを付着させることで記録を行う際に、高粘度インクでは射出先端部の液面振動を増幅するタイミングで射出タイミングの制御を行い、低粘度インクでは射出先端部の液面振動を抑制するタイミングで射出タイミングの制御を行う，
▲４▼画像信号に応じて射出した複数のインク液滴で１ドットを形成して、記録媒体に対してインク液滴のドットを付着させることで階調表現を行って記録を行う際に、高粘度インクでは射出先端部の液面振動を増幅するタイミングで射出タイミングの制御を行い、低粘度インクで複数のインク液滴で１ドットを形成する際のいずれかのインク液滴では射出先端部の液面振動を抑制するタイミングで射出タイミングの制御を行うと共に、他のインク液滴では射出先端部の液面振動を増幅するタイミングで射出タイミングの制御を行う，
ことが有効であることが判明した。
【００４７】
なお、以上の実施の形態例では、物性の異なるインクとして分散インクと反応性インクとを例にしたが、これに限定されることなく、各種の物性の異なるインクを用いることが可能である。また、物性も粘度に限定されるものではなく、各種の性質を含むものとする。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の記録装置及び記録方法を用いれば、物性の異なるインクを使用した場合にも安定した射出の制御を行って良好な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例のインクジェット記録装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態例のインクジェット記録の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態例のインクジェット記録の動作を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の実施の形態例のインクジェット記録の動作を示すタイムチャートである。
【図５】液面振動を利用したインクジェット記録の原理を説明する原理説明図である。
【図６】分散インク用のインクジェット記録装置で分散インクと反応性インクとを用いた場合のドットの形成の様子を説明する説明図である。
【符号の説明】
１  ホストＰＣ
１０  ＣＰＵ
１１  データ入力部
１２  データディスプレイ
１３  ヘッドドライバ
Ｈ１〜Ｈｎ  記録ヘッド
【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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