JP3382563B2

JP3382563B2 - 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

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Publication number: JP3382563B2
Application number: JP19657099A
Authority: JP
Inventors: 道也水谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-07-10
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2003-03-04
Anticipated expiration: 2019-07-09
Also published as: JP2000079694A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は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し、詳しくは、
インク吐出に伴なって生ずるインクミストの低減に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェット記録方式における
カラー化、高速化、高画質化が目覚ましく進歩してきて
いる。インターネットやデジタルカメラの普及などによ
り、写真画質並みのカラー記録に対する需要も高まって
きている。

【０００３】インクジェット記録方式においてこのよう
な高精細で、かつ階調性ある高品位の記録を達成する方
法としては、記録ヘッドにおいてインクを吐出する吐出口のサイ
ズを小さくしてその配列密度を高めるとともに、その吐
出口から吐出するインク滴自体を小さくして小さなドッ
トを記録し、これによって記録される画像の解像度向上
を図る方法、吐出口密度は高くすることなく、一つの色について
濃インクを吐出するヘッドとこのインクより濃度の低い
淡インクを吐出するヘッドを含む複数（最低２つ以上）
のヘッドを用意し、必要に応じて重ね打ちを行い、それ
により記録画像における階調性の向上を図り、画像品位
を上げる方法、吐出口密度は高くすることなく、それらの吐出口か
ら吐出するインク量を可変にして記録されるドットのサ
イズを比較的大きな範囲で変化させることができるよう
にし、階調性の向上を図り画像品位を上げる方法、等の
方法が知られている。

【０００４】しかし、熱エネルギー発生素子によってイ
ンク中に気泡を形成し、その際の発泡の圧力でインクを
吐出させる、いわゆるバブルジェット方式(以下では、
バブル−ジェット方式ともいう)では、上記の方法は
その実行が一般に困難といわれている。

【０００５】一方、上記の方法は、一つの色インクに
ついて濃淡の種類を２種類より多くすると、使用する記
録ヘッドの数が増えコスト増大を招く場合がある。この
ため、通常は１つの色のインクについて濃，淡２種類の
インクを用いるのが一般的である。従って、この場合
は、濃淡の階調数が限られてしまうため、高画質化を追
求する上で一定の限界がある。

【０００６】以上の点からバブル−ジェット方式では、
上記の方法のように、一つの吐出口から比較的小さな
インク滴を吐出させて記録を行う方法は、高画質下の点
で有力である。このような小さな液滴（吐出体積で１０
ｐｌ以下）を吐出させる方式としては、バブル−ジェッ
ト方式の一種であって、生成される気泡を、インク滴が
吐出口を離れる前にその吐出口近傍で外気に連通させる
方式（以下、この方式を「バブルスルー方式」もしくは
「ＢＴＨＪ方式」とも言う）が、例えば、特開平４−１
０９４０号公報、特開平４−１０９４１号公報、特開平
４−１０７４２号公報等において知られている。なお、
以下では、バブル−ジェット方式のうちＢＴＨＪ方式以
外の方式、すなわち、吐出口近傍で外気に連通させない
で吐出を行う方式をバブル−ジェット方式と呼ぶ。

【０００７】ところでバブル−ジェット方式にあって
は、吐出されるインク滴を小さくしようとすればするほ
ど、そのインク滴が吐出される吐出口に連通する液流路
を細くする必要があり、その場合は、吐出効率が低下
し、また、吐出速度が低下することになる。そして、こ
のように吐出速度が低下すると、吐出方向や吐出量が不
安定になるとともに、記録ヘッドの非吐出時等における
インク水分の蒸発による増粘の影響で吐出不安定化、初
期吐出不良等が発生し易くなり、信頼性の問題が生じや
すい。

【０００８】これに対し、ＢＴＨＪ方式は、小液滴を吐
出するのに適したものであり、また、吐出される液滴の
量等は、主に吐出口の幾何学的形状で決まるため、温度
などの影響をうけにくく、吐出される液滴の吐出量がバ
ブル−ジェット方式に比べて比較的安定しているという
利点がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
には、吐出口から吐出する液滴のサイズを小さくするほ
ど、所定の記録領域を埋めるために必要なインクの打ち
込み回数が増すことになる。このため、インク滴の吐出
に伴って発生するサテライトの量もこの打込み回数の増
加に伴なって増える。また、打ち込み回数を増すことは
スループットの低下をもたらすことがあり、そのために
吐出口数を増してこの低下を補うことも考慮されるが、
この吐出口数の増加によって、さらにサテライトが増
す。

【００１０】以上のようにサテライトの量が増すと、結
果として装置内のミストが増え、装置内の汚れの問題、
最悪の場合は電気的接触部にミストが付着しプリンタの
動作不良を引き起こすという問題を派生する。なお、液
滴をそれ程小さくしない場合でも、の方法に上記の
方法を組み合わせた、濃、淡２つの記録ヘッドを用いる
場合には、ヘッドの数が増すのでやはり吐出するサテラ
イト量も増えてしまい、同様の問題が発生する。

【００１１】本発明は、以上の問題を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、高画質化
に伴なうインクミストの増加を抑制できるインクジェッ
ト記録装置およびインクジェット記録方法を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、本願発明者が
検討したバブル−ジェット方式とＢＴＨＪ方式における
サテライトの次のような特徴に基づいてなされたもので
ある。

【００１３】図１（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）
はバブル−ジェット方式においてインク滴が吐出される
過程を経時的に示す模式図である。一方、図２（ａ），
（ｂ），（ｃ）および（ｄ）はＢＴＨＪ方式における同
様の過程を示す模式図である。これら図１および図２に
おいて、４は吐出口、１１は主滴、１２はサテライトを
それぞれ示している。

【００１４】ＢＴＨＪ方式にあっては、原理的にヒータ
前方のインクは全部吐出される。また、バブル−ジェッ
ト方式のように消泡過程がないので主滴が吐出口から離
れるタイミングはバブル−ジェット方式と比較して早
い。このように、ＢＴＨＪ方式は、原理上ヒータ前方の
インクは全て吐出されるのでサテライトは発生しない
が、実際はインクの一部は吐出口の壁面に残り、主滴に
ひっぱられ図２（ａ）に示すように尾を引く。尾の太さ
ｄ_BTJはバブル−ジェット方式の場合（図１(ａ)に示す
ｄ_BJ）よりも小さいことが特徴的である。図２（ｂ）に
示す時点では、主滴部分の速度に引っ張られて尾の長さ
が長くなり、合体しようとする表面張力に打ち勝った時
点で図２（ｃ）に示すような複数のサテイライトに分断
される。このようにして形成されたＢＴＨＪ方式におけ
るサテライト１２（図２（ｄ））は、バブル−ジェット
方式におけるサテライト１２（図１（ｄ））よりも、一
般に個数が多く、サイズが小さい。バブル−ジェット方
式では、サテライトは、図１（ａ）に示されるように、
尾の太さが太いので、サテライト部分が複数に***しに
くくなりサテライトの個数は少ない。

【００１５】このように、バブル−ジェット方式にあっ
ては、サテライトの大きさは体積で０．１〜６ｐｌ程度
である。これに対しＢＴＨＪ方式におけるサテライトの
体積は０．０１〜０．５ｐｌ程度でバブル−ジェットに
比べて小さく、数も多いという特徴がある。

【００１６】本発明は上記のＢＴＨＪ方式とバブル−ジ
ェット方式のサテライトの現象を研究の結果、なされた
ものである。すなわち、吐出口および付与されるエネル
ギーに応じて熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生
素子を有し、熱エネルギーによりインク中に発生した気
泡の圧力によって、吐出口から少なくともインク主滴を
吐出する記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット
記録装置において、所定記録領域内の２値画像データに
基づいて得られる吐出デューティーに応じて、高デュー
ティー部と低デューティー部とを区別する手段と、前記
高デューティー部に対して記録を行う場合に、前記熱エ
ネルギー発生素子に付与するエネルギーを相対的に小さ
くして前記気泡を大気に連通させない状態でインクの吐
出を行わせ、前記低デューティー部に対して記録を行う
場合に、前記熱エネルギー発生素子に付与するエネルギ
ーを相対的に大きくして前記発生した気泡を大気に連通
させてインクの吐出を行わせるよう前記熱エネルギー発
生素子に付与するエネルギーを制御する制御手段と、を
備えたことを特徴とする。

【００１７】また、吐出口および付与されるエネルギー
に応じて熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生素子
を有し、熱エネルギーによりインク中に発生した気泡の
圧力によって、吐出口から少なくともインク主滴を吐出
する記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録
方法において、所定記録領域内の２値画像データに基づ
いて得られる吐出デューティーに応じて、高デューティ
ー部と低デューティー部とを区別し、前記高デューティ
ー部に対して記録を行う場合に、前記熱エネルギー発生
素子に付与するエネルギーを相対的に小さくしてインク
中に発生した気泡が大気に連通しない状態でインクの吐
出を行わせ、前記低デューティー部に対して記録を行う
場合に、前記熱エネルギー発生素子に付与するエネルギ
ーを相対的に大きくして前記発生した気泡を大気に連通
させてインクを吐出させることで記録を行うことを特徴
とする。

【００１８】以上の構成によれば、低デューティー部に
対して記録を行うときはインク中の気泡が大気と連通す
る方式（ＢＴＨＪ方式）でインクが吐出される。ここ
で、デューティーが低いため全体としては発生するサテ
ライトも少ない。また、吐出される小液滴の体積は均一
でかつ小さいため、粒状性が目立たなくムラのない高品
位な画像を得ることができる。

【００１９】一方、高デューティー部に対して記録を行
うときは気泡が大気と連通しない方式（バブル−ジェッ
ト方式）でインクが吐出されるので発生するサテライト
自体を少なくすることができる。なお、バブル−ジェッ
ト方式の場合、吐出体積の均一性を欠く恐れはあるが、
デューティーが高いため、孤立して形成されるドットは
ほとんど存在せず画像品位の点で問題になることはな
い。また、スループットの低下も防止できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００２１】（実施形態１）図３（ａ）および（ｂ）
は、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの概略
構成を示す図であり、図３（ａ）は、インク吐出口を側
方から見た断面図、図３（ｂ）は吐出口を正面からみた
正面図である。

【００２２】本実施形態のインクジェット記録ヘッド
は、６００ｄｐｉの密度で２５６個の吐出口を配列し、
各吐出口から吐出されるインク滴の体積は８．５ｐｌで
ある。素子基板２上の所定位置には、電気熱変換素子と
しての矩形のヒータ１が設けられている。この基板２の
上部には、これと平行にオリフィスプレート３が配設さ
れており、このオリフィスプレート３は上記ヒータ１に
対向する位置に矩形状に開口する吐出口４を有してい
る。基板２、オリフィスプレート３および液流路壁６に
よって囲まれた空間により連通路１０５およびこれに連
通する液流路５が形成される。図３（ｂ）に示すよう
に、液流路５は、同図に示すｘ方向に延在しており、こ
の場合、吐出口４は、ｙ方向に複数配列している。ま
た、本実施形態の記録ヘッドは、ｙ方向の軸に関して対
称に図３(ａ)および(ｂ)に示す構成と同様の構成を有し
ている。すなわち、ｙ方向に配列する吐出口４の配列が
２列形成される。

【００２３】次に、本実施形態に関し、ヒータ１に電圧
パルスを印加して投入するエネルギーによって、前述の
ＢＴＨＪ方式による吐出（以下、「ＢＴＨＪ吐出」とも
いう）とバブル−ジェット方式による吐出（以下、「バ
ブル−ジェット吐出」ともいう）を制御する点について
説明する。図４はこの制御の概念を説明する図である。

【００２４】図４において、Ｅｔｈは発泡閾値エネルギ
ーまたは吐出下限エネルギーであり、ヒータ１に対する
投入エネルギーがＥｔｈと等しいかそれより小さい場合
は、液体吐出に必要な発泡を得られず、インクは吐出し
ない。また、投入エネルギーがＥｏより大きい場合は、
図５（ａ）に示すように、吐出方向においてヒータ１の
前方にあるインクの略全てをすべて吐出させるのに十分
なエネルギーが供給され、ＢＴＨＪ吐出となる。一方、
投入エネルギーがＥｏより小さい場合はヒータ１の前方
のインクをすべて吐出させるのに必要なエネルギーが得
られないため、図５（ｂ）のようなバブル−ジェット吐
出状態になる。この場合、バブル−ジェット吐出とする
ために投入するエネルギーＥは、１²＜Ｅ／Ｅｔｈ＜
（１．１）²、ここで、Ｅｏ／Ｅｔｈ＝（１．１）²の関
係がある。

【００２５】なお、ＢＴＨＪ吐出またはバブル−ジェッ
ト吐出いずれの吐出状態であるかの判断は図５（ａ）お
よび（ｂ）に示されるように、吐出直後に吐出方向にお
いてヒータ１の前方の吐出口４に至る部分にインクが残
っているか否かを観察することによって容易に判断でき
る。すなわち、同図（ａ）に示す場合のように、ヒータ
１の前方にインクが残っていない場合はＢＴＨＪ吐出が
行われており、同図（ｂ）に示すようにインクが残って
いる場合はバブル−ジェットの吐出が行われていると判
断することができる。

【００２６】本発明の一実施形態では、以上のように制
御されるバブル−ジェット吐出とＢＴＨＪ吐出とを画像
の記録デューティーに応じて切換える制御を行う。ここ
で、その制御に用いられる画像データ中のハイデューテ
ィー部を定義する。ハイデューティー部とは、２値の画
像データにおける所定領域で、その領域の画素の半分以
上でオン（吐出）のデータとなっている部分をいう。一
方、ローデューティー部とは、上記画素の半分未満がオ
ンデータとなっている部分をいう。

【００２７】なお、本実施形態のインクジェット記録装
置では、上述のように所定記録領域において吐出する画
素が１／２以上かそれ以下かによってハイデューティー
とローデューティーの区別をしたが、その基準が１／２
に限られないことは勿論である。この判断基準は、予め
いくつかのデューティー毎にミストの状態を調べ、それ
に基づいて判別基準を設定することもできる。

【００２８】次に、上記制御において投入エネルギーを
変化させる具体的手段について説明する。本実施形態に
係るバブル−ジェット方式もしくはＢＴＨＪ方式におい
ては、ヒータに加える電圧パルスの形状により、投入エ
ネルギーを変化させることができる。図６（ａ）に示す
パルス１つのみを加える場合（以下、「シングルパル
ス」ともいう）と、同図（ｂ）に示すように、吐出パル
ス（以下、メインパルス）の前に発泡を生じさせない程
度の短いパルス（以下、プレパルス）を加えた場合（以
下、「ダブルパルス」ともいう）では、ダブルパルスの
方が投入エネルギーが大きくなる。なお、プレパルスの
立下がり時からメインパルスの立上がり時までの間は休
止時間という。

【００２９】本実施形態のヘッドでは、図３（ａ）に示
される流路高さＴｈは１３μｍ、オリフィスプレートの
厚みＴｏは１２μｍ、ヒータサイズは２６μｍ角の正方
形であり、ヒータ面積Ｓｎは６７６μｍ²である。図３
（ｂ）に示される吐出口面積Ａｎは４００μｍ²であ
り、ヒータに９Ｖの電圧をかけたときに、ＢＴＨＪ方式
ではヘッドから吐出される体積８．５ｐｌである。

【００３０】ローデューティー時は、電圧９Ｖ、プレパ
ルス幅０．５μｓｅｃ、休止時間１．０μｓｅｃ、メイ
ンパルス幅１．６μｓｅｃのダブルパルスで駆動する。
これにより、図２に示すようなＢＴＨＪ吐出の状態とな
る。一方、ハイデューティー時には、電圧９Ｖ、１．９
μｓｅｃ幅のシングルパルスで駆動する。これにより、
図１に示すようなバブル−ジェット吐出の状態となる。
このように、ローデューティー時にはＢＴＨＪ吐出をす
ることにより、ヘッドから吐出する液滴を比較的小さく
でき、また、その体積を一定に保ち、ムラのない高精細
な画像が得られる。これとともに、ローデューティーで
あることから全体のサテライト量を低減でき、装置内の
ミストの量を低減できる。一方、孤立して形成されるド
ットがほとんど存在しないハイデューティー時には、バ
ブル−ジェット吐出を行うことで、サテライト自体が減
少して同様にミスト量を低減でき、また、打ち込み回数
を多くしなくてもよいためスループットの低下を防止で
きる。

【００３１】なお、本実施形態においては、パルス幅の
増減することにより、ＢＴＨＪ吐出とバブル−ジェット
吐出の切り替えを行うものであるが、本願発明者が鋭意
検討したところ、上記切り替えはヘッドの構造と密接な
関係があることがわかった。

【００３２】図３（ａ）のヘッド構造において、バブル
スルーするか否かは、吐出方向の前方イナータンスと、
流路方向の後方イナータンスとのバランスによる。Ｔ₀
が短ければ短いほど、つまりオリフィスプレートが薄け
れば薄いほど吐出方向側の前方イナータンスが小さくな
り、ＢＴＪ吐出しやすくなる。また、同様に流路高さ方
向の距離Ｔｈが短ければ短いほど流路方向の後方イナー
タンスが大きくなり、パワーが流路方向に逃げないので
ＢＴＨＪ吐出しやすくなる。一方、オリフィスプレート
の厚みＴ₀が大きければ吐出方向側の前方イナータンス
が大きくなり、ＢＴＨＪ吐出しにくくなる。同様に、流
路高さ方向の距離Ｔｈが長ければ長いほど流路方向の後
方イナータンスが小さくなり、パワーが流路方向に逃げ
てしまうのでＢＴＨＪ吐出しにくくなる。

【００３３】パルス幅の増減することにより、ＢＴＨＪ
吐出とバブル−ジェット吐出の切り替えが可能なヘッド
のノズル構造は、以下のような関係があることがわかっ
た。

【００３４】０．５＜Ｔ₀／Ｔｈ＜１．５０．５よりも値が小さい場合は、Ｔ₀が極端に小さい場
合とＴｈが大きい２つのケースがあるが、前者の場合、
製造上の限界からオリフィスプレートは数μｍオーダに
まで極端に小さくできないので現実的にはオリフィスプ
レートが極端に薄くて吐出方向側の前方イナータンスが
殆どないような状態での安定的な、ＢＴＨＪ吐出は困難
である。次に、後者の場合は、Ｔｈが大きくなり、後方
イナータンスが小さくなり，吐出方向にパワーが集中せ
ず、流路方向に逃げてしまうので安定的なＢＴＨＪ吐出
は困難である。

【００３５】本実施形態の比較例１として、Ｔ₀＝１５
μｍ、Ｔｈが１２μｍのヘッドの場合も、本実施形態と
同様にパルス幅の切り替えが可能であった。しかし、比
較例２として、Ｔ₀＝１８μｍ，Ｔｈ＝１２μｍのヘッ
ドの場合には安定的にはＢＴＨＪ吐出することができな
かった。

【００３６】さらに、実施形態２の比較例３として、Ｔ
ｈ＝１６μｍ、Ｔ₀＝９μｍのヘッド構造の場合、同様
にパルス幅の切り替えが可能であった。しかし、比較例
４として、Ｔｈ＝１８μｍ、Ｔ₀＝９μｍのヘッドの場
合には安定的にはＢＴＨＪ吐出することができなかっ
た。

【００３７】なお、本発明の実施形態においては、より
安定的にＢＴＨＪ吐出する条件として、Ｔ₀＋Ｔｈが２
０μｍ程度〜３０μｍ程度の範囲を特に好ましい条件と
している。Ｔ₀＋Ｔｈがそれ以下の場合は以下の理由が
考えられる。

【００３８】Ｔｈが１０μｍ以下の場合、ヘッドの応答
周波数が低下してしまう。

【００３９】Ｔ₀が６μｍ以下場合、堅牢なオリフィス
をつくるのが困難となる。

【００４０】Ｔ₀＋Ｔｈが３０μｍを超えてはるかに大
きいと通常のバブル−ジェットのみになりやすくなる。

【００４１】（実施形態２）本実施形態の記録ヘッド
は、図３（ａ）に示すＴｏを９μｍ、Ｔｈを１２μｍと
したものである。ヒータサイズは、２６μｍ×３１μｍ
の長方形であり、Ｓｎは８０６μｍ²となる。図３
（ｂ）に示されるＡｎは４００μｍ²であり、ヒータに
１０Ｖの電圧をかけたときに、ＢТＨＪ方式でヘッドか
ら吐出される体積は５ｐｌである。

【００４２】本実施形態では、バブル−ジェット方式、
ＢТＨＪ方式いずれの場合も上述したシングルパルス駆
動を行い、パルス幅を増減させることによってヒータに
加える投入エネルギーを変化させる。すなわち、ローデ
ューティー時は電圧１０Ｖで、パルス幅２．３μｓｅｃ
で駆動する。これにより、図２に示されるようなＢＴＨ
Ｊ吐出状態となる。一方、ハイデューティー時には、電
圧１０Ｖ、パルス幅１．８μｓｅｃのシングルパルスで
駆動し、図１に示すようなバブル−ジェット吐出を行
う。なお、本実施形態の記録ヘッドの発泡閾値パルス幅
もしくは吐出下限パルス幅Ｐｔｈは１．５μｓｅｃであ
り、バブル−ジェット吐出の時の駆動パルスＰは、１²
＜（Ｐ／Ｐｔｈ）＜（１．１）²の関係を満たす。この
ように、ローデューティー時にはＢＴＨＪ吐出を行い、
一方、ハイデューティー時はバブル−ジェット吐出を行
うことで、第１の実施形態と同様、サテライトが減少さ
せて機内ミストを低減することができる。

【００４３】（実施形態３）本実施形態３では、ヒータ
に加える投入エネルギーを変化させる手段として、駆動
電圧を増減させる。すなわち、ローデューティー時は電
圧１０ｖ、パルス幅２．３ｓｅｃのシングルパルスで駆
動する。これにより、図２に示すようなＢＴＨＪ吐出状
態となる。一方、ハイデューティー時には、電圧９Ｖ、
パルス幅２．３μｓｅｃのシングルパルスで駆動し、図
１に示すようなバブル−ジェット吐出を行う。なお、こ
のとき、バブル−ジェット吐出時の駆動電圧Ｖは、１＜
（Ｖ／Ｖｔｈ）＜１．１の関係を満たす。このように、
ローデューティー時にはＢＴＨＪ吐出を行い、一方、ハ
イデューティー時はバブル−ジェット吐出を行うことに
より上述した２つの実施形態と同様の効果を得ることが
できる。

【００４４】図７は上述した各実施形態に係るインクジ
ェットプリント装置の一例を示す斜視図である。

【００４５】図７において、符号１３０は上述のインク
ジェットヘッドとインクカートリッジをそれぞれ２個づ
つ搭載することのできるキャリッジである。２つのイン
クジェットのうち、一方は、シアン、マゼンタ、イエロ
の各インクを吐出するそれぞれ所定数の吐出口を一体に
形成したものであり、これに応じてインクカートリッジ
は上記３種類のインクを個別に貯留するものである。ま
た、他方のインクジェットヘッドはブラックインクを吐
出するものであり、これに応じて他方のインクカートリ
ッジはブラックインクを貯留する。キャリッジ１３０
は、シャーシ１３１にその両端部が支持されて延在する
ガイドレール１３２および１３３により摺動可能に支持
されている。このキャリッジ１３０には、不図示の駆動
モータからの駆動を伝達するための駆動ベルト１３４
と、搭載するヘッド１０に画像信号を伝達するためのフ
レキシブルケーブル１３５とがそれぞれ接続されてい
る。これにより、各インクジェットヘッド１０から記録
媒体としての例えば記録用紙にインクを吐出してプリン
トを行うことができる。

【００４６】キャリッジの移動範囲の一端側に設けられ
たホームポジションＨＰには、キャリッジ１３０上に搭
載されるインクジェットヘッドに対する吐出回復を目的
とする吸引または保護に用いられるキャップ（キャッピ
ング手段）１３６が設けられている。キャップ１３６を
用い、不図示のポンプ（ポンプ手段）によりキャップ１
３６とヘッド部との間の空間を負圧とすることにより、
あるいはキャップ１３６に対して予備吐出させることに
よりヘッド部の吐出口またはこれに連通するインク流路
（吐出口）の目詰まり等を積極的に解消することができ
る。なお、図示しないが、上記キャップ１３６には、そ
の内部に連通し、ヘッド部から排出されたインクを所定
の部位へ導くインクチューブが取り付けられている。

【００４７】図８は、図７に示したインクジェット記録
装置における制御構成を示すブロック図である。

【００４８】制御部８００は、記録データの処理、各機
構の動作制御処理等、を実行するＣＰＵ８０１を有して
本記録装置に係る制御を行う。ＲＯＭ８０２は上記ＣＰ
Ｕ８０１による処理プログラムを格納し、また、ＲＡＭ
８０３は、ＣＰＵ８０１による処理実行のワークエリア
として用いられる。さらに、ＣＰＵ８０１は、各モータ
ドライバ８０６Ｄ、８０７Ｄを介してキャリッジモータ
８０６および紙送りモータ８０７の駆動を制御すること
ができる。

【００４９】図７に示した各インクジェットヘッドの駆
動制御は、ＣＰＵ８０１の制御に基づいてヘッドコント
ローラ８０４によって行われる。すなわち、ヘッド駆動
コントローラ８０４は、キャリッジ１３０の移動のタイ
ミングに応じて、１ラインメモリに格納される２値の吐
出データをインクジェットヘッド８０８の各吐出口に対
応させてインクジェットヘッド８０８のドライバへ供給
し、これに基づいてインクジェットヘッド８０８からイ
ンクが吐出される。

【００５０】この際、上述した第一の実施形態では、Ｃ
ＰＵ８０１は所定のバッファから１ライン分の記録デー
タを１ラインメモリ８０５に格納する際、オン(吐出)デ
ータの数をカウントし、これをヘッド駆動コントローラ
８０４の所定のメモリに格納する。そして、１ラインメ
モリ８０５に格納されたその吐出データをインクジェッ
トヘッド８０８に転送するとき上記カウント数に基づい
て得られるデューティーが予め設定されている基準デュ
ーティー以上か否かに応じて、前述したように、波形設
定部８０４Ａからインクジェットヘッド８０８のドライ
バへ駆動パルスの波形信号を送り、デューティーに応じ
たパルス幅もしくは電圧値の駆動パルスでヒータの駆動
を行う。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、低デューティー部に対して記録を行うときは
インク中の気泡が大気と連通する方式（ＢＴＨＪ方式）
でインクが吐出される。ここで、デューティーが低いた
め全体としては発生するサテライトも少ない。また、吐
出される小液滴の体積は均一でかつ小さいため、粒状性
が目立たなくムラのない高品位な画像を得ることができ
る。

【００５２】一方、高デューティー部に対して記録を行
うときは気泡が大気と連通しない方式（バブル−ジェッ
ト方式）でインクが吐出されるので発生するサテライト
自体を少なくすることができる。なお、バブル−ジェッ
ト方式の場合、吐出体積の均一性を欠く恐れはあるが、
デューティーが高いため、孤立して形成されるドットは
ほとんど存在せず画像品位の点で問題になることはな
い。また、スループットの低下も防止できる。

【００５３】この結果、高速、高画質の両方を保ったま
ま、記録装置内に排出されるミスト量を減少させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）は、バブル−ジェット吐出時の
インク滴およびサテライトの様子を時系列的に示す模式
図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は、ＢＴＨＪ吐出時のインク滴
およびサテライトの様子を時系列的に示す模式図であ
る。

【図３】（ａ）は、本発明の実施形態に係るインクジェ
ット記録ヘッドの要部構成を吐出口を側方から示す断面
図、（ｂ）はその構成の正面図である。

【図４】熱エネルギー発生素子に投入するエネルギーと
吐出状態との関係を示す図である。

【図５】（ａ）はインクジェット記録ヘッドのＢＴＨＪ
吐出時の吐出口近傍を側面から見た模式図、（ｂ）はバ
ブル−ジェット吐出時の吐出口近傍を側面から見た模式
図である。

【図６】本実施形態において、熱エネルギー発生素子に
投入する駆動パルスを示し、（ａ）はシングルパルスを
示す図であり、（ｂ）はプレパルスを有したダブルパル
スを示す図である。

【図７】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装
置を示す斜視図である。

【図８】図７に示されるインクジェット記録装置の制御
構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ヒータ２素子基板３オリフィスプレート４吐出口５液流路６液流路壁１０５連通路１１主滴１２サテライトＴｈ流路高さＴｏオリフィスプレートの厚みＳｎヒータ面積Ａｎ吐出口面積ｄ_BTJ ＢＴＨＪ吐出時のインク滴の尾の太さｄ_BJ バブル−ジェット吐出時のインク滴の尾の太さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/05 B41M 5/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吐出口および付与されるエネルギーに応
じて熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生素子を有
し、熱エネルギーによりインク中に発生した気泡の圧力
によって、吐出口から少なくともインク主滴を吐出する
記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置
において、所定記録領域内の２値画像データに基づいて得られる吐
出デューティーに応じて、高デューティー部と低デュー
ティー部とを区別する手段と、前記高デューティー部に対して記録を行う場合に、前記
熱エネルギー発生素子に付与するエネルギーを相対的に
小さくして前記気泡を大気に連通させない状態でインク
の吐出を行わせ、前記低デューティー部に対して記録を
行う場合に、前記熱エネルギー発生素子に付与するエネ
ルギーを相対的に大きくして前記発生した気泡を大気に
連通させてインクの吐出を行わせるよう前記熱エネルギ
ー発生素子に付与するエネルギーを制御する制御手段
と、を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】前記記録ヘッドは、前記低デューティー
部に対して記録を行う場合に前記制御手段によって付与
されるエネルギーにより、生成した気泡が大気と連通し
た後インクが吐出される構造を有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】前記手段は、前記熱エネルギー発生素子
に付与するエネルギーをパルスの形態で付与し、該パル
スの形状を異ならせることによって前記エネルギーを制
御することを特徴とする請求項１または２に記載のイン
クジェット記録装置。
【請求項４】前記手段は、インクの吐出に直接関与す
るパルスとそれ以外のパルスとの組み合わせを含んだ複
数パルスを用いて前記エネルギーを制御することを特徴
とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】前記低デューティー部に対して記録を行
う場合のパルスは、インクの吐出に直接関与するパルス
とそれ以外のパルスとの組み合わせを含んだ複数パルス
で成り、前記高デューティー部に対して記録を行う場合
のパルスは、単一のパルスから成ることを特徴とする請
求項４に記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】前記高デューティー部に対して記録を行
う場合に熱エネルギー発生素子に付与するエネルギーＥ
が、１^２＜Ｅ／Ｅｔｈ＜（１．１）^２ここで、Ｅｔｈは吐出に必要な吐出下限エネルギーであ
ることを特徴とする請求項１ないし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】前記高デューティー部に対して記録を行
う場合に熱エネルギー発生素子に付与するパルスの幅Ｐ
が、１^２＜（Ｐ／Ｐｔｈ）＜（１．１）^２ここで、Ｐｔｈは吐出に必要な吐出下限パルス幅である
ことを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の
インクジェット記録装置。
【請求項８】前記発生した気泡を大気に連通させて吐
出されるインク滴は、主となる液滴と、この主滴から分
断されたサテライト滴である請求項１に記載のインクジ
ェット記録装置。
【請求項９】吐出口および付与されるエネルギーに応
じて熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生素子を有
し、熱エネルギーによりインク中に発生した気泡の圧力
によって、吐出口から少なくともインク主滴を吐出する
記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録方法
において、所定記録領域内の２値画像データに基づいて得られる吐
出デューティーに応じて、高デューティー部と低デュー
ティー部とを区別し、前記高デューティー部に対して記録を行う場合に、前記
熱エネルギー発生素子に付与するエネルギーを相対的に
小さくしてインク中に発生した気泡が大気に連通しない
状態でインクの吐出を行わせ、前記低デューティー部に
対して記録を行う場合に、前記熱エネルギー発生素子に
付与するエネルギーを相対的に大きくして前記発生した
気泡を大気に連通させてインクを吐出させることで記録
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１０】前記記録を行うステップは、前記熱エ
ネルギー発生素子に付与するエネルギーをパルスの形態
で付与し、該パルスの形状を異ならせることによって前
記エネルギーを制御し、前記大気に連通する吐出または
前記大気に連通しない吐出を行うことを特徴とする請求
項９に記載のインクジェット記録方法。
【請求項１１】前記記録を行うステップは、インクの
吐出に直接関与するパルスとそれ以外のパルスとの組み
合わせを含んだ複数パルスを用いて前記エネルギーを制
御することを特徴とする請求項１０に記載のインクジェ
ット記録方法。
【請求項１２】前記低デューティー部に対して記録を
行う場合のパルスは、インクの吐出に直接関与するパル
スとそれ以外のパルスとの組み合わせを含んだ複数パル
スで成り、前記高デューティー部に対して記録を行う場
合のパルスは、単一のパルスから成ることを特徴とする
請求項１１に記載のインクジェット記録方法。
【請求項１３】高デューティー部に対して記録を行う
場合に熱エネルギー発生素子に付与するエネルギーＥ
が、１^２＜Ｅ／Ｅｔｈ＜（１．１）^２ここで、Ｅｔｈは吐出に必要な吐出下限エネルギーであ
ることを特徴とする請求項９ないし１２のいずれかに記
載のインクジェット記録方法。
【請求項１４】高デューティー部に対して記録を行う
場合に熱エネルギー発生素子に付与するパルスの幅Ｐ
が、１^２＜（Ｐ／Ｐｔｈ）＜（１．１）^２ここで、Ｐｔｈは吐出に必要な吐出下限パルス幅である
ことを特徴とする請求項９ないし１２のいずれかに記載
のインクジェット記録方法。