JP4218524B2 - 液体吐出装置及び液体吐出方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、複数の液体吐出部を設けた液体吐出装置に関するものであり、画像の一部若しくは全てを１回の走査で印画するときに発生しやすいスジを目立たなくして、欠陥の少ない画質を得る液体吐出装置及び吐出方法に関する。
本出願は、日本国において２００１年１１月２６日に出願された日本特許出願番号２００１−３５９８５２を基礎として優先権を主張するものであり、この出願は参照することにより、本出願に援用される。
背景技術
近年、インク吐出部からインク液滴を吐出して記録用紙に記録を行う液体吐出装置、例えば、インクジェットプリンタが普及している。このインクジェットプリンタにおいては、紙送り方向にインク吐出部を数ミリ幅並べた記録ヘッドを紙送り方向と直交する方向に移動しながらインク液滴を吐出するタイプのものが広く普及している。以下このような記録ヘッドをシリアルヘッドと呼ぶ。
このようなシリアルヘッドタイプのインクジェットプリンタでは、一つの画像を何回かの走査で印画する必要があり、印画を完了させるには時間がかかる。このプリンタは、ヘッドの走査回数が多く、装置に負担がかかり、且つ騒音の発生頻度が増える等の問題がある。
そこで、インク吐出部を紙送り方向に直交する方向に複数個配列したインクジェットプリンタ、例えば紙送り方向に直交する方向の印画範囲と同等若しくはこれより広い範囲にインク吐出部を多数並べて、１回の紙送りにより、即ち、ヘッド相対移動方向への１回の走査で画像を印画するタイプのインクジェットプリンタを用いることが考えられる。以下、インク吐出部を紙送り方向に対して直交する方向に多数並べ、且つ、記録ヘッドに対して記録紙が相対的に一方向に移動するタイプのものをラインヘッドと呼ぶ。ラインヘッドには、記録ヘッドが固定されて記録紙が移動するタイプと、記録紙が固定されて記録ヘッドが移動するタイプとがある。
ところで、インクジェットプリンタに要求される画質は年々向上され、高解像度化が進んでいる。それに応じて、吐出させるインク液滴の大きさも小さくなってきている。
印画される画像の高解像度化、インク液滴の微小液滴化に伴い、インク液滴の着弾位置、即ち、記録紙上のドットの形成位置も高精度化が要求される。インクジェットプリンタでは、インク吐出部の精度やインク吐出部を構成するノズル面の状態等の影響により、インク液滴の着弾位置が本来の位置よりずれることがある。この位置ずれは、毎回ランダムに発生するものもあるが、インク吐出部の精度などに起因する位置ずれは各インク吐出部固有のものである。
したがって、ラインヘッドにより１回の走査で画像を印画すると、最初から最後まで、各インク吐出部固有の位置ずれの傾向を保つため、特にインク吐出部並び方向に着弾位置がずれると後述する図１７のように印画方向に沿ってスジが発生する。
このスジは、ドット径が解像度に比べて十分小さい場合には白地の部分が多いので目立ちにくいが、画素のピッチと同等かやや大きいドット径の場合には、白スジの部分とそうでない部分にわかれ、目立つようになる。
この場合、インクと紙の性質によっては、後述する図１８に示すように、インク同士が引き合って、着弾位置のずれをさらに大きくする場合もある。
この問題はラインヘッドに限らず、シリアルヘッドでも同様に発生するが、シリアルヘッドでは、この問題を印画方向同一ラインを一つのインク吐出部のみで印画するのではなく、紙送り量をコントロールし、複数の異なるインク吐出部を用いて印画方向における同一ラインを印画したり、１回の走査で印画したあと、印画結果の隙間を埋めるような形で数回走査して印画したりすることにより、このスジを目立ちにくくしている。
この方法は、印画に要するヘッドの走査回数を増やすため、時間がかかる、装置に負担がかかる、騒音の発生頻度がさらに増える、ヘッドを駆動するデータを複雑にソートしなければならない等の欠点があった。
ラインヘッドの場合には、１回の走査で印画できるという最大の長所を生かせないことになってしまう。
発明の開示
本発明の目的は、上述したような従来のインクジェットプリンタが有する問題点を解消し得る新規な液体吐出装置及び液体吐出方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、複数の液体吐出部を用いて１回の走査で画像の一部若しくは全部を印画するときに、液滴の着弾位置のずれ等に起因するスジが目立たないようにできる液体吐出装置及び液体吐出方法を提供することにある。
本発明に係る液体吐出装置は、液滴を吐出する液体吐出部を有する液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドを制御し記録媒体表面に液体吐出部から液滴を吐出する液体吐出ヘッド制御手段を有する液体吐出装置において、液体吐出ヘッドは、液体吐出ヘッドに対して記録媒体が相対的に移動していく記録媒体の移動方向と直交する方向に液体吐出部を複数個有し、液体吐出ヘッド制御手段は、記録媒体の移動方向への液滴の吐出制御として、複数の液滴吐出回数により１画素を構成するように制御し、且つ、液体吐出回数を１画素を構成する最大の液滴吐出回数を除く範囲内で制御することで１画素あたりのドット径を制御すると共に、記録媒体の移動方向において奇数番目の画素の吐出タイミングと偶数番目の画素の吐出タイミングとを異ならせ、隣接する二つの画素の液滴の吐出タイミングを連続させる。
本発明に係る他の液体吐出装置は、液滴を吐出する液体吐出部を有する液体吐出ヘッドを複数色分有し、各色の液体吐出ヘッドを制御し、記録媒体表面に各色の液体吐出部から各色の液滴を吐出することでカラー画像形成を行う液体吐出ヘッド制御手段を有する液体吐出装置において、各色の液体吐出ヘッドは、液体吐出ヘッドに対して記録媒体が相対的に移動していく記録媒体の移動方向と直交する方向に各色の液体吐出部を複数個有し、各色の液体吐出ヘッド制御手段は、記録媒体の移動方向への各色の液滴の吐出制御として、複数の液滴吐出回数により各色の１画素を構成するように制御し、且つ、液体吐出回数を各色の１画素を構成する最大の液滴吐出回数を除く範囲内で制御することで１画素あたりのドット径を制御すると共に、記録媒体の移動方向において奇数番目の画素の吐出タイミングと偶数番目の画素の吐出タイミングとを異ならせ、隣接する二つの画素の同色の液滴の吐出タイミングを連続させると共に、各色の吐出タイミングを互いにずらす。
本発明に係る液体吐出方法は、液体吐出ヘッドに対して記録媒体が相対的に移動していく記録媒体の移動方向と直交する方向に液体吐出部を複数個設けることで、記録媒体表面に液体吐出部から液滴を吐出する液体吐出方法において、記録媒体の移動方向への液滴の吐出制御として、複数の液滴吐出回数により１画素を構成するように制御し、且つ、液体吐出回数を１画素を構成する最大の液滴吐出回数を除く範囲内で制御することで１画素あたりのドット径を制御すると共に、記録媒体の移動方向において奇数番目の画素の吐出タイミングと偶数番目の画素の吐出タイミングとを異ならせ、隣接する二つの画素の液滴の吐出タイミングを連続させる制御工程を備える。
本発明に係る他の液体吐出方法は、液体吐出ヘッドに対して記録媒体が相対的に移動していく記録媒体の移動方向と直交する方向に液体吐出部を複数個設けるとともに液体吐出部を複数色分有することで、記録媒体表面に各色の液体吐出部から各色の液滴を吐出しカラー画像形成を行う液体吐出方法において、各色の液滴の吐出制御として、複数の液滴吐出回数により各色の１画素を構成するように制御し、且つ、液体吐出回数を各色の１画素を構成する最大の液滴吐出回数を除く範囲内で制御することで１画素あたりのドット径を制御すると共に、記録媒体の移動方向において奇数番目の画素の吐出タイミングと偶数番目の画素の吐出タイミングとを異ならせ、隣接する二つの画素の同色の液滴の吐出タイミングを連続させると共に、各色の吐出タイミングを互いにずらす制御工程を備える。
即ち、本発明は、１回の走査で印画すると、あるパターンで印画方向に沿ってスジの目立ちやすい液体吐出装置及び液体吐出方法において、液体吐出ヘッドに対して相対的に移動していく記録媒体の移動方向、例えば、紙送り方向であって、記録媒体の移動方向が印画方向と一致する方向の１画素おきに液滴、例えばインク液滴の吐出タイミングをずらすように液体吐出ヘッド、例えばインクジェットプリンタの記録ヘッドを制御する。本発明によれば、液滴、例えばインク液滴の着弾位置を変えることで記録媒体、例えば記録紙上で液滴によって形成されたドットの位置を変えることができ、これにより、二つの画素のドットをつなげて一つの大きなドットとすることができる。その結果、スジを目立ちにくくすることができる。なお、あるパターンでスジの目立ちやすいドットサイズでも、スジの目立ちにくいまばらなドットパターンを印画する際には、印画方向に連続してドットが打たれることは稀なので、二つのドットがつながることはほとんどない。即ち、本来のドット径で印画することができる。これに対し、スジの目立ちやすいベタ部のようなドットパターンの場合は、自動的に二つのドットがくっついて、スジが目立たない大きなドットになるので、スジを目立たなくすることができる。
異なる液量の吐出、あるいは、１画素につき異なる回数の吐出により、画素内のドット径を変えられる液体吐出装置においては、あるパターンでスジの目立ちやすいドット径でのみ、記録媒体の移動方向、即ち印画方向に１画素おきに吐出タイミングをずらすように液体吐出ヘッドを制御する。ことにより、二つの画素のドットをつなげて、一つの大きなドットにすることで、スジを目立たなくすることができる。この場合、もともとスジの目立たないドット径の場合は、従来通りの１画素に１ドット打つことで解像度の悪化を防ぐことができる。
カラー印画の場合には、色により吐出タイミングのずらし方を変えることもできる。これにより、二つのドットがくっついて大きな一つのドットになる位置をずらすこともできる。この方法により、液体、例えばインクが一箇所に集中して、異なる色の液体、例えば、異なる色のインク同士がにじみあうような問題の発生を低減化させることができる。
本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下において図面を参照して説明される実施の形態の説明から一層明らかにされるであろう。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。この実施の形態を、図１及び図２に示す。図１及び図２は、液体吐出ヘッドであるラインヘッド１２０を用いた液体吐出装置であるインクジェットプリンタ１００である。
このインクジェットプリンタ１００は、液体であるインクの液滴を吐出する駆動素子として後述する発熱素子を有する。インクジェットプリンタ１００は、用紙Ｐの略幅寸法の記録範囲を有し、インクの液滴の数でドットの径及び濃度の変調を行ういわゆるＰＮＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｎｕｍｂｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式の変調機能を有するラインヘッド１２０を備えている。ここでは説明のため１ドットに対して打ち込む液滴数は１色当たり最大８滴とする。
インクジェットプリンタ１００は、筐体１１０内に、ラインヘッド１２０、紙送り部１３０、給紙部１４０、ペーパトレイ１５０、電気回路部１６０等が配設された構成を備える。
筐体１１０は、直方体状に形成されており、一端側面には用紙Ｐの排紙口１１１が設けられ、他端側にはペーパトレイ１５０のトレイ出入口１１２が設けられている。ラインヘッド１２０は、ＣＭＹＫ（シアン、マゼンタ、イエロ、ブラック）の４色分のヘッド部を備えており、インク液滴を吐出するインク吐出部が下方を向くように筐体１１０内の排紙口１１１側の端部上方に配設されている。このラインヘッド１２０は、後述するように、各色毎に形成された用紙Ｐの幅方向に長い形態のインク吐出手段が、用紙Ｐの送り方向に、この場合４つ並べて構成されている。
紙送り部１３０は、図２に示すように紙送りガイド１３１、紙送りローラ１３２、１３３、紙送りモータ１３４、プーリ１３５、１３６、ベルト１３７、１３８を備え、筐体１１０内の排紙口１１１側の端部下方に配設されている。紙送りガイド１３１は、平板状に形成されており、ラインヘッド１２０の下方に所定の間隔を空けて配設されている。各紙送りローラ１３２、１３３は、互いに接触した一対のローラで構成され、紙送りガイド１３１の両側、即ちトレイ出入口１１２側と排紙口１１１側に配設されている。紙送りモータ１３４は、紙送りガイド１３１の下方に配設されており、プーリ１３５、１３６とベルト１３７、１３８を介して各紙送りローラ１３２、１３３に連結されている。
給紙部１４０は、図２に示すように給紙ローラ１４１、給紙モータ１４２、ギヤ１４３を備えており、紙送り部１３０に対しトレイ出入口１１２側に配設されている。給紙ローラ１４１は、略半円筒形状に形成されており、トレイ出入口１１２側の紙送りローラ１３２に近接して配設されている。給紙モータ１４２は、給紙ローラ１４１の上方に配設されており、ギヤ１４３を介して給紙ローラ１４１に連結されている。
ペーパトレイ１５０は、例えばＡ４サイズの用紙Ｐを複数枚重ねて収納可能な箱状に形成され、底面の一端面には、バネ１５１で係止された紙支え１５２が設けられており、給紙部１４０の下方からトレイ出入口１１２にかけて配設されている。電気回路部１６０は、各部の駆動を制御する部分であり、ペーパトレイ１５０の上方に配設されている。
このような構成において、その動作例を説明する。
使用者は、ペーパトレイ１５０をトレイ出入口１１２から引き出し、ペーパトレイ１５０内に所定枚数の用紙Ｐを収納して押し入れる。すると、バネ１５１の作用により紙支え１５２が用紙Ｐの一端部を持ち上げ、給紙ローラ１４１に押しつける。印画開始信号が与えられると、給紙モータ１４２の駆動により給紙ローラ１４１が回転し、１枚の用紙Ｐをペーパトレイ１５０から紙送りローラ１３２へ送り出す。続いて、紙送りモータ１３４の駆動により各紙送りローラ１３２、１３３が回転し、紙送りローラ１３２が送り出されてきた用紙Ｐを紙送りガイド１３１へ送り出す。すると、ラインヘッド１２０が印画するデータに応じて所定のタイミングで動作して、インク吐出部からインクの液滴を吐出して用紙Ｐ上に着弾させ、ドットでなる文字や画像等を記録する。紙送りローラ１３３は、送り出されてきた用紙Ｐを排紙口１１１から排紙する。
次に、電気回路部１６０の内部構成と、その周辺部のブロック化構成を図３を用いて説明する。
電気回路部１６０は、プリンタ側データ処理部１６１と、ヘッドコントローラ１６２と、ヘッド位置・紙送りコントローラ１６３と、システムコントローラ１６４とを備える。
プリンタ側データ処理部１６１は、例えばコンピュータ装置からデータ転送されてきたプリントデータＤ_ＰＲを受け取り、このプリントデータＤ_ＰＲからプリントするのに必要な情報を取り出すとともに、圧縮された画像データを展開して、ＣＭＹＫ各のデータに戻す。そして、ＣＭＹＫ各多値データをラインヘッド１２０の駆動順に並べ替えて記録データ（ヘッド駆動データＤ_ＨＤ）を生成する。
ヘッドコントローラ１６２は、記録データを受け取り、ラインヘッド１２０のインク液滴吐出動作を制御する。ここでは、このインク液滴吐出動作を概略的に説明しておく。ヘッドコントローラ１６２は、プリンタ側データ処理部１６１から記録データの入力があると、その記録データと色（ＣＭＹＫ）の種類及び画素の位置から吐出タイミングテーブルを元に、各吐出タイミングでのヘッド駆動情報を生成し、各インク吐出部を駆動する。この際、ドット着弾位置のずれがすじとなって目立ちやすいドット径となる記録データの吐出タイミングテーブルを、吐出タイミングがヘッド相対移動方向となる印画方向の１画素おきにずれるように設定しておく。
このヘッドコントローラ１６２は、図４に示すように、マイクロプロセッサ等から構成されてヘッドコントローラ１６２全体を制御する主制御部１８１と、主制御部１８１が実行する、本発明に係る画像形成方法に基づいた画像形成プログラムが格納されたＲＯＭ１８２と、ＲＡＭ等からなり、主制御部１８１による所定の演算や一時的なデータ記憶等に用いられるワークメモリ１８３と、吐出タイミングテーブル１８４と、主制御部１８１がＲＯＭに格納された画像形成プログラムを実行し、さらに吐出タイミングテーブル１８４を参照して生成した駆動データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１８５と、Ｄ／Ａ変換器１８５のアナログ出力を増幅するアンプ１８６とを備える。
ヘッド位置・紙送りコントローラ１６３は、ラインヘッド１２０の位置と記録用紙Ｐの紙送りとを制御する。
システムコントローラ１６４は、プリンタ側データ処理部１６１、ヘッドコントローラ１６２、ヘッド位置・紙送りコントローラ１６３を制御する。
次に、ラインヘッド１２０の詳細について図５〜図９を用いて説明する。
ラインヘッド１２０は、図９に示す構造とされたヘッドチップモジュール２０１ａと、中継基板２０１ｂとを備えるが、以下では、先ず、ヘッドチップモジュール２０１ａについて説明する。なお、図５は、ヘッドチップモジュール２０１ａの分解斜視図である。
ヘッドチップモジュール２０１ａは、図５及び図６に示すように、インク吐出面を構成する略々平板状に形成されたノズル形成部材２０２を備えている。ノズル形成部材２０２には、多数のインク吐出ノズル２０３が形成されている。このインク吐出ノズル２０３は、後述するヘッドチップが配設される位置にそれぞれ数百個が整列されて形成されている。このノズル形成部材２０２は、例えばニッケル又はニッケルを含む物質を材料として各種電鋳技術によって、厚さを１５μｍ〜２０μｍ程度のシート状に形成されている。各インク吐出ノズル２０３の直径は、例えば２０μｍ程度とされる。このようにインク吐出ノズル２０３が形成されたノズル形成部材２０２は、ヘッドフレーム２０４に貼り付けられている。
ヘッドフレーム２０４は、長方形状とされた外枠２０４ａの短辺間に、例えば３本の桟部材２０４ｂが等間隔に掛け渡され、これら外枠２０４ａと桟部材２０４ｂとが一体に形成されている。即ち、ヘッドフレーム２０４は、外枠２０４ａが桟部材２０４ｂによって分離された長方形状の空間２０５が４本平行に構成されている。ここで、ヘッドチップモジュール２０１ａを用紙Ｐに対して用紙Ｐの幅方向に１ラインを同時に印刷するラインヘッド１２０に用いる場合には、この空間２０５の長さは、同時に印刷する１ラインの長さと略々同等とされる。例えば、Ａ４サイズの用紙Ｐに用紙Ｐの搬送方向に印刷するラインヘッド１２０に用いる場合に、この空間２０５の長さは、Ａ４サイズの用紙の横幅に相当する長さ、即ちおよそ２１ｃｍとされる。
このヘッドフレーム２０４は、例えば窒化珪素により形成するとしてもよいし、アルミナ、ムライト、窒化アルミ、炭化珪素等のセラミック材料により形成するとしてもよい。また、石英（ＳｉＯ_２）等のガラス材料や、インバー鋼等の金属材料により形成するとしてもよい。なお、インバー鋼は、１８９６年にＧｕｉｌｌａｎｕｍｅ（フランス）によって発明された合金である。
ヘッドフレーム２０４は、例えば５ｍｍ程度の厚さを有し、ノズル形成部材２０２を支持するに十分な剛性を備えている。ヘッドフレーム２０４とノズル形成部材２０２とは、例えば熱硬化型のシート状接着剤によって貼り合わせられている。
ノズル形成部材２０２には、多数のヘッドチップ２０６が配設される。ヘッドチップ２０６は、図７に示すように、例えばシリコン等によって形成された基板２０７の主面上に、複数の発熱抵抗体２０８が各種薄膜形成技術によって形成されている。この発熱抵抗体２０８は、例えば一辺が１８μｍ程度の正方形状とされている。
基板２０７上には、発熱抵抗体２０８が形成された面に、インク加圧室２０９の壁部を構成するバリア層２１０が積層されている。バリア層２１０は、例えば光硬化性を有するドライフィルムレジストによって形成されており、基板２０７上の全面に積層された後に、フォトリソプロセスによって不要な部分が除去されることによって形成されている。このバリア層２１０は、１２μｍ程度の厚さとされ、各インク加圧室２０９の幅は２５μｍ程度とされている。
ここで、本例に係るヘッドチップモジュール２０１ａを、Ａ４サイズの用紙を用紙Ｐの搬送方向である縦方向に印刷する解像度６００ｄｐｉのラインヘッドに搭載して用いる場合を想定すると、ヘッドフレーム２０４の各空間２０５の領域毎にノズル形成部材２０２に形成されるインク吐出ノズル２０３の数は、およそ５０００個とされる。この領域でノズル形成部材２０２に配設されるヘッドチップ２０６の数を例えば１６個とすると、一つのヘッドチップ２０６に相当するインク吐出ノズル２０３の数は、３１０個前後となる。なお、図５及び図６においては、説明の都合上、各部の数や大きさを誇張したり省略して示している。
ヘッドチップモジュール２０１ａは、ヘッドチップ２０６が配設されたノズル形成部材２０２に対して、ヘッドフレーム２０４に形成された空間２０５の各々に、流路板２１２が取り付けられている。
流路板２１２は、インクの各色に対応して４つ備えられており、十分な剛性と耐インク特性とを有する材料によって形成されている。流路板２１２は、ヘッドフレーム２０４の空間２０５内に嵌合されるチャンバ部２１３と、このチャンバ部２１３の一端部に張り出して形成されたフランジ部２１４とが一体に形成されてなる。
図６におけるＡ−Ａ’線に沿った断面を図８に示す。
以下、図６及び図８を用いて、ヘッドチップモジュール２０１ａをさらに説明する。フランジ部２１４は、ヘッドフレーム２０４の空間２０５の平面形状よりも大きく形成されている。チャンバ部２１３は、フランジ部２１４が形成されている側と反対側の端面に開口した図６に示す空間２１５を有している。この空間２１５の両側を限定する壁部には、空間２１５と連通して、ヘッドチップ２０６を位置させるための図６及び図８に示す切欠凹部２１６が形成されている。フランジ部２１４においてチャンバ部２１３が延在された面とは反対側の面からは、インク供給管２１７が突設されている。このインク供給管２１７は、空間２１５と連通している。
流路板２１２は、チャンバ部２１３をヘッドフレーム２０４の空間２０５に嵌合され、フランジ部２１４をヘッドフレーム２０４の桟部材２０４ｂに接触した状態で、ヘッドフレーム２０４に接合される。ノズル形成部材２０２に配設されたヘッドチップ２０６は、流路板２１２のチャンバ部２１３に形成された切欠凹部２１６内に位置するとともに、チャンバ部２１３に接着される。これにより、流路板２１２のチャンバ部２１３とノズル形成部材２０２とによって囲まれた閉空間が形成される。この閉空間は、インク供給管２１７とインク吐出ノズル２０３のみを通して外部と連通される。この閉空間は、隣り合うもの同士でオーバラップしながら互い違いに、即ち千鳥状）配列されたヘッドチップ２０６の列間にインク流路２１８が形成され、このインク流路２１８によって図６乃至図８に示す各インク加圧室２０９が連通された状態となる。
流路板２１２に設けられたインク供給管２１７は、それぞれ異なる色のインクを収納しているインクタンク（図示せず。）にそれぞれ接続され、これによって、各インク流路２１８及びインク加圧室２０９にはインクが満たされる。
以上のように構成されたヘッドチップモジュール２０１ａは、用紙に対する印刷を行う際に、ヘッドコントローラ１６２（図３参照。）からの指令によって選択された発熱抵抗体２０８に対して、例えば１〜３マイクロ秒程度の短時間の間に電流パルスが供給され、この発熱抵抗体２０８が急速に加熱される。これにより、この発熱抵抗体２０８と接する部位に、インク気泡が発生する。このインク気泡の膨張収縮によって、インク吐出ノズル２０３からインク液滴が吐出され、用紙に付着する。インク液滴が吐出されたインク加圧室２０９には、インク流路２１８を通じて、インクが補充される。以上のようにして、用紙に対する印刷が行われる。
なお、ラインヘッド１２０は、インク吐出部からインクを吐出させる駆動素子として加熱素子を用いたが、ピエゾ素子に代表される圧電素子を用い、インク吐出部からインクを吐出させてもよい。
圧電素子を用いる場合には、以下に説明するラインヘッド１２０’を用いることができる。この例を図１０〜図１２を参照して説明する。
図１０は、ラインヘッド１２０’の斜視断面構造を表し、図１１は図１０におけるラインヘッド１２０’を図１０中矢印Ｚ方向から見た断面構造を表し、図１２は図１０におけるラインヘッド１２０’を図１０中矢印Ｗ方向から見た断面構造を表す。これらの図に示したように、ラインヘッド１２０’は、薄いノズルプレート板１２１と、ノズルプレート板１２１上に積層された流路プレート１２２と、流路プレート１２２上に積層された振動プレート１２３とを備えて構成されている。これらの各プレートは、例えば、図示しない接着剤により相互に貼り合わされている。
流路プレート１２２の振動プレート１２３側には選択的に凹部が形成されており、これらの凹部と振動プレート１２３とによって、複数のインク室１２４とこれらのインク室に連通する共同流路１２５とを構成している。共同流路１２５と各インク室１２４との連通との連通部分は狭路となっており、ここから各インク室１２４の方向に向かうにしたがって流路幅が拡がるような構造となっている。各インク室１２４の真上部分の振動プレート１２３上には、それぞれ、例えばピエゾ素子等からなる圧電素子１２６が固着されている。各圧電素子１２６上には、図示しない電極がそれぞれ積層配置されており、これらの電極にヘッドコントローラ１６２からの駆動信号を印加することによって各圧電素子１１６、ひいては振動プレート１２３を図１２中矢印Ｅ方向に撓ませ、インク室１２４の容積が増大（膨張）させたり減少（収縮）される。
各インク室１２４における共同流路１２５に連通した側と反対側の部分は、流路幅が次第に狭くなっていく構造を有し、その終端部の流路プレート１２２には、流路孔１２７が設けられている。この流路孔１２７は、最下層のノズルプレート板１２１に形成された微小なノズル１２８へと連通しており、このノズル１２８からインク液滴が吐出される。ラインヘッド１２０には、図１０に示すように、記録用紙Ｐの紙送り方向Ｙに直交する方向Ｘに沿って、複数のノズル１２８が等間隔で１列に形成されている。
共同流路１２５は、インクカートリッジ１２０ａ（図３参照。）に連通している。このインクカートリッジ１２０ａから共同流路１２５を経て各インク室１２４にインクが供給される。このインクの供給は、例えば毛細管現象を利用して行うことができるが、そのほか、インクカートリッジ１２０ａに所定の加圧機構を備えて加圧することで行うようにしてもよい。
前述したような構成のインクジェットプリンタ１００において、本発明の特徴をさらにわかりやすく説明する。
ここでは、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のインクは使わず、シアン（Ｃ）インクのみ使う場合について説明する。
シアンの１ドットは上述したようにＰＮＭ変調方式により液滴数として０から８滴まで可変である。これにより、図１３に示すように、１画素に打ち込む液滴の数でドットの大きさと濃度（反射濃度）を変調することができる。図１４には液滴数の変化に対するドット径の変化を示す。液滴数を１にするとドット径は４０μｍ弱になる。さらに液滴数を２、３、４、５、６、７、８滴と増加させるとドット径も４９、５８、６２、６８、７３、７８、８２μｍというように緩やかに増加する。また図１５には液滴数に対する反射濃度の変化を示す。液滴数０のときの反射濃度は、印画紙の反射濃度０．０７である。液滴数を１にすると反射濃度は０．８５程になる。さらに液滴数を２、３、４、５、６、７、８滴と増加させると反射濃度も０．９５、１．０８、１．１７、１．２０、１．２５、１．２８、１．３０というように緩やかに増加する。
このようなシアンのドットを６００ｄｐｉの密度で印画した場合、インク吐出部の精度やインク吐出部の構成部品であるノズル面の状態が、理想的な本来の設計上通りとなっていれば、このような理想的なヘッドで、ＰＮＭにより例えば、液滴数１のドットでベタ印画すると図１６のように印画紙に均一に打たれるはずである。即ち、ドットの着弾位置がずれることはない。
実際には、インク吐出部の精度やインク吐出部の構成部品であるノズル面の状態等の影響により着弾位置が本来の位置よりずれることがある。この位置ずれは、吐出ごとにランダムに発生するものもあるが、インク吐出部の精度等に起因する位置ずれは各インク吐出部固有のものであり、同じノズルを用いて印画すると、最初から最後までその位置ずれの傾向をもつため、特にインク吐出部並びに方向に着弾位置がずれると図１７のような縦方向に他の隙間３００_ｓ〜３００_ｅよりも幅（Δ_１）が広くなった（Δ_１＞Δ_０）白地による隙間３０１_ｓ〜３０１_ｅがスジとして発生する。
このスジは、ドット径が解像度に比べて十分小さい場合、即ち、ＰＮＭによる液滴数が１のような場合には白地の部分が多いので目立ちにくいが、画素のピッチと同等かやや大きいドット径の場合、即ち、ＰＮＭによる液滴数が３、４のような場合には、白スジの部分とそうでない部分にわかれ、目立つようになる。
この場合、インクと紙の性質によっては、図１８Ａから図１８Ｂに示すように、インク同士が引き合って、着弾位置のずれをさらに大きくする場合もある。これは、インクの表面張力により起こるスジの拡大である。
ドット径がさらに大きい場合、即ち、ＰＮＭによる液滴数が７〜８のような場合には、少々着弾位置がずれても、ドットが十分に重なりあうので、スジは目立ちにくくなる。
そこで、本実施の形態のインクジェットプリンタ１００は、ヘッドコントローラ１６２において、記録データと色（ＣＭＹＫ）の種類及び画素の位置から、吐出タイミングテーブルをもとに、発生するスジを目立ちにくくするためのヘッド駆動信号を生成している。
このヘッド駆動信号は、ラインヘッド１２０のインク吐出部のインク液滴吐出タイミングを印画方向の１画素おきにずらさせるための信号である。これによりラインヘッド１２０は、ドットの着弾位置をかえ、二つの画素のドットをつなげることで、一つの大きなドットにすることができる。
前述した、ドットの着弾位置をかえ、二つの画素のドットをつなげ、一つの大きなドットにするというイメージについて以下に説明する。
ＰＮＭ駆動するラインヘッド１２０のインク吐出部に、前述したような精度やノズル面の状態等の影響が無くドットの着弾位置にずれが無い場合は、図１９〜図２６に示すようにＰＮＭによる液滴数が１（ＰＮＭ１）から液滴数８（ＰＮＭ８）まで画素毎の吐出タイミングを同じにしても、前述のようなスジは発生しない。
前述したように、インク吐出部の精度やノズル面の状態等の影響により着弾位置が本来の位置よりずれると、あるドット径のとき、例えばＰＮＭによる液滴数３、４のときに図２７及び図２８に示すように目立ち、白地の部分がスジになる。
そこで、本発明が適用されたインクジェットプリンタ１００は、ラインヘッド１２０のインク吐出部のインク液滴吐出タイミングを図２９及び図３０のように印画方向の１画素おきにずらす。図２９は、ＰＮＭによる液滴数３（ＰＮＭ３）のときのインク液滴吐出タイミングであり、図３０は、ＰＮＭによる液滴数４（ＰＮＭ４）のときのインク液滴吐出タイミングである。図２９のＰＮＭ３の場合は、例えば奇数番目の１画素のときに吐出タイミングを後半３吐出とし、偶数番目の１画素のときに前半３吐出としている。よって奇数番目の画素と偶数番目の画素は、ドットが重なる。図３０に示すＰＮＭ４の場合は、例えば奇数番目の１画素のときに吐出タイミングを後半４吐出とし、偶数番目の１画素のときに前半４吐出としている。よって奇数番目の画素と偶数番目の画素のドットはつながり、ＰＮＭ３では図３１に示すように、ＰＮＭ４では図３２に示すように大きなドットが形成される。
この結果、インクの着弾位置がずれて従来の打ち方ではスジが発生する図２７及び図２８のような場合でも、左右のドットと重なる部分が十分にあるので図３３及び図３４のようにドット同士が離れることなくスジを目立たなくすることができる。
次に、シアンとマゼンタの２種類のインクを使う場合を説明する。この場合も、上述の方法で、スジを目立たなくすることができるが、シアンもマゼンタも同じように吐出タイミングをずらすと、大きなドットが同じ位置にできてしまう。この結果、インク同士がにじみあったり、印画紙上であふれたりする可能性が高まる。
そこで、ＰＮＭ３のときのシアンのインク液滴吐出タイミングを、図３１に示すように奇数番目の１画素で後半３吐出、偶数番目の１画素のときで前半３吐出とし、マゼンタのインク液滴吐出タイミングを、図３５に示すように奇数番目の１画素で前半３吐出、偶数番目の１画素のときで後半３吐出とし、シアンとマゼンタとでインク液滴吐出タイミングをさらにずらしてやる。
ＰＮＭ４のときのシアンのインク液滴吐出タイミングを、図３２に示すように奇数番目の１画素で後半４吐出、偶数番目の１画素のときで前半４吐出とし、マゼンタのインク液滴吐出タイミングを図３６に示すように奇数番目の１画素で前半４吐出、偶数番目の１画素のときで後半４吐出とし、シアンとマゼンタとでインク液滴吐出タイミングをさらにずらしてやる。
すると、図３７（ＰＮＭ３）、図３８（ＰＮＭ４）のように大きなドットのできる位置が、マゼンタとシアンで交互になるので、インク同士がにじみあったりふれたりする可能性を下げることができる。
なお、イエロ等スジが見えても、印画結果としてわかりにくいものには、従来通りの吐出タイミングでの印画処理を施すようにしてもよい。
また、本実施の形態では、ＰＮＭによりドット径を変化させるタイプのラインヘッドを挙げたが、異なるインク液量の吐出が可能であるタイプのラインヘッドを用いてもよい。
以上に説明したように、本実施の形態のインクジェットプリンタ１００によれば、１パス印画する際に、インク液滴の吐出タイミングを印画方向の１画素おきにずらすことにより、ドットの着弾位置をかえ、二つの画素のドットをつなげて一つのドットにすることで、スジが目立ちやすいドット径でのスジが目立ちやすいドットパターンを、スジが目立ちにくいドット径での印画に変換することができるので、スジを目立たなくすることができる。
この際、スジの目立ちにくいまばらなドットパターンを印画する場合には、印画方向に連続してドットが打たれることは稀なので、二つのドットがつながることはほとんどなく、本来のドット径で印画することができる。
一方、スジの目立ちやすいベタ部のようなドットパターンの場合には、自動的に二つのドットがくっついて、スジの目立たない大きなドットになるので、スジを目立たなくすることができる。
この場合、ドットがくっついて大きなドットになることで、粒状感が若干増すことが懸念されるが、粒状感が特に気になるまばらなドットパターンの場合には、連続してドットが打たれることは稀なので、ドットは本来の大きさとなり、必要以上に粒状感を増すことはない。
本実施の形態のインクジェットプリンタ１００によれば、複数のドット径を有するインクジェットプリンタの場合には、スジの目立ちやすいドット径の場合のみ、インク液滴の吐出タイミングを印画方向の１画素おきにずらすことにより、ドットの着弾位置をかえ、二つの画素のドットをつなげてスジの目立たない大きさの一つのドットにするので、スジを目立たなくすることができるとともに、スジの目立ちにくい十分大きなドットや十分小さなドットは本来の位置に打ち込むことにより、着弾位置のずれによる解像度の劣化を最小限に抑えることができる。
本実施の形態のインクジェットプリンタ１００によれば、カラー印画時に、色により着弾位置のずらし方を変えることにより、二つのドットがくっついて大きな一つのドットになる位置をずらすことができるので、異なる色のインクが一箇所に集中して、インクがにじみあったり、あふれたりする問題の発生を低減化することができる。
上述したような本発明が適用されたインクジェットプリンタでは、１パスで印画してもスジが目立たなくなるので、画像の一部若しくは全部を何回かの走査で印画する必要がなくなり、１回の走査で印画することができる。
この結果、印画速度をあげることができ、装置の負担も軽くすることができ、騒音の発生を抑えることができるとともに、ヘッドを駆動するデータのソートも単純になる。さらにラインヘッドによる１回限りの走査での印画も可能となる。
本実施の形態では、ラインヘッドによる１回の走査で印画するラインヘッドに本発明を適用した具体例を挙げて説明したが、図３９に示すような、主走査方向に往復運動するプリントヘッドを用いたインクジェットプリンタにも適用できる。
このインクジェットプリンタ１７０は、図３９に示すように、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）のインクをそれぞれ吐出するプリントヘッド１７１_Ｋ、１７１_Ｃ、１７１_Ｍ、１７１_Ｙと、プリントヘッド１７１_Ｋ、１７１_Ｃ、１７１_Ｍ、１７１_Ｙが取り付けられ、これらのプリントヘッド１７１_Ｋ、１７１_Ｃ、１７１_Ｍ、１７１_Ｙを主走査方向に移動するキャリッジユニット１７３と、プリントヘッド１７１_Ｋ、１７１_Ｃ、１７１_Ｍ、１７１_Ｙを駆動するための駆動信号を供給するフレキシブルプリント基板１７４と、キャリッジユニット１７３を案内するガイドレール１７５と、インク供給パイプ１７６を介してそれぞれのプリントヘッドにインクを供給するインクタンク群１７７とを備えている。
インクタンク群１７７は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）のインクをインク供給パイプ１７６を介してそれぞれのプリントヘッドに供給する。
プリントヘッド１７１_Ｋ、１７１_Ｃ、１７１_Ｍ、１７１_Ｙは、例えばピエゾ素子や発熱素子を用いたインクジェット型のプリントヘッドであり、高速印画を行うために、インク吐出部が前記ラインヘッド１２０と同様に、複数個設けられている。これらのプリントヘッド１７１_Ｋ、１７１_Ｃ、１７１_Ｍ、１７１_Ｙは、フレキシブルプリント基板１７４を介してヘッドコントローラから供給される駆動信号に基づいて、複数個のインク吐出部で副走査方向に連続して印画するドットに対し、印画方法に基づいた処理を行い、それぞれ複数のインク吐出部からブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）のインクを、記録用紙Ｐに選択的に吐出して印画を行う。
以上、本発明をいくつかの実施形態について説明してきたが、本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。
例えば、上述の例では、本発明を、サーマル方式若しくは圧電素子を用いた液体吐出装置及び液体吐出方法に適用した例を挙げて説明をしたが、これに限ることはなく、液滴の吐出のためのエネルギを発生するエネルギ発生素子であれば如何なるものにも適用することができる。
さらに、上述の説明では、本発明をプリンタに適用した例を挙げて説明をしたが、勿論、ＦＡＸ、複写機等の画像形成装置、画像形成方法に適用することも可能であり、さらには、上述したような画像形成装置等に限ることなく、種々の液体吐出装置に適用することができる。例えば、生体試料を検出するためのＤＮＡ含有溶液を吐出する装置に適用することも可能である。
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な変更、置換又はその同等のものを行うことができることは当業者にとって明らかである。
産業上の利用可能性
本発明に係る液体吐出装置及び液体吐出方法は、１回の走査で画像の一部若しくは全てを印画するときにもノズル固有のスジを目立たないようにできる。
【図面の簡単な説明】
図１は、ラインヘッドを用いた本発明を適用したインクジェットプリンタを示す斜視図である。
図２は、インクジェットプリンタの側面図である。
図３は、インクジェットプリンタを構成する電気回路部のブロック図である。
図４は、ヘッドコントローラの詳細な構成を示すブロック図である。
図５は、ラインヘッドに備えられるヘッドチップモジュールの分解斜視図である。
図６は、ラインヘッドに備えられるヘッドチップモジュールの要部を拡大して示す概略平面図である。
図７は、ラインヘッドに備えられるヘッドチップモジュールの要部を拡大して示す分解斜視図である。
図８は、ラインヘッドに備えられるヘッドチップモジュールの要部を拡大して示す断面図である。
図９は、ラインヘッドを示す断面図である。
図１０は、ラインヘッドの他の具体例を示す斜視図である。
図１１は、ラインヘッドの一構造例を示す断面図である。
図１２は、ラインヘッドの一構造例を示す断面図である。
図１３は、ＰＮＭ変調方式を説明するための図である。
図１４は、液滴数とドット径の関係を示す特性図である。
図１５は、液滴数と反射濃度の関係を示す特性図である。
図１６は、本来の設計上通りのヘッドによるＰＮＭ１のドットでベタ印画した結果を示す図である。
図１７は、スジの発生を説明するための図である。
図１８Ａ及び図１８Ｂは、インクの表面張力によるスジの拡大を説明するための図である。
図１９は、従来のＰＮＭ１におけるインク液滴吐出タイミングを示す図である。
図２０は、従来のＰＮＭ２におけるインク液滴吐出タイミングを示す図である。
図２１は、従来のＰＮＭ３におけるインク液滴吐出タイミングを示す図である。
図２２は、従来のＰＮＭ４におけるインク液滴吐出タイミングを示す図である。
図２３は、従来のＰＮＭ５におけるインク液滴吐出タイミングを示す図である。
図２４は、従来のＰＮＭ６におけるインク液滴吐出タイミングを示す図である。
図２５は、従来のＰＮＭ７におけるインク液滴吐出タイミングを示す図である。
図２６は、従来のＰＮＭ８におけるインク液滴吐出タイミングを示す図である。
図２７は、インク吐出部の精度やノズル面の状態等の影響により着弾位置が本来の位置よりずれたときの、ＰＮＭ３におけるスジの発生を示す図である。
図２８は、インク吐出部の精度やノズル面の状態等の影響により着弾位置が本来の位置よりずれたときの、ＰＮＭ４におけるスジの発生を示す図である。
図２９は、本発明に係るインクジェットプリンタのラインヘッドのＰＮＭ３におけるインク液滴吐出タイミングを示す図である。
図３０は、本発明に係るインクジェットプリンタのラインヘッドのＰＮＭ４におけるインク液滴吐出タイミングを示す図である。
図３１は、ＰＮＭ３におけるインク液滴吐出タイミングによりドットがつながる様子を示す図である。
図３２は、ＰＮＭ４におけるインク液滴吐出タイミングによりドットがつながる様子を示す図である。
図３３は、ＰＮＭ３におけるインク液滴吐出タイミングによりドットがつながり、縦スジを目立たなくする様子を示す図である。
図３４は、ＰＮＭ４におけるインク液滴吐出タイミングによりドットがつながり、縦スジを目立たなくする様子を示す図である。
図３５は、シアンとマゼンタの２種類のインクを使う場合の、マゼンタのＰＮＭ３におけるインク液滴吐出タイミングを示す図である。
図３６は、シアンとマゼンタの２種類のインクを使う場合の、マゼンタのＰＮＭ４におけるインク液滴吐出タイミングを示す図である。
図３７は、シアンとマゼンタの２種類のインクを使う場合の、マゼンタ、シアンのＰＮＭ３におけるインク液滴吐出タイミングを示す図である。
図３８は、シアンとマゼンタの２種類のインクを使う場合の、マゼンタ、シアンのＰＮＭ４におけるインク液滴吐出タイミングを示す図である。
図３９は、インクジェットプリンタの他の具体例の外観斜視図である。

Claims (6)

1. 液滴を吐出する液体吐出部を有する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドを制御し記録媒体表面に前記液体吐出部から液滴を吐出する液体吐出ヘッド制御手段を有する液体吐出装置において、
   前記液体吐出ヘッドは、前記液体吐出ヘッドに対して前記記録媒体が相対的に移動していく記録媒体の移動方向と直交する方向に前記液体吐出部を複数個有し、
   前記液体吐出ヘッド制御手段は、前記記録媒体の移動方向への前記液滴の吐出制御として、複数の液滴吐出回数により１画素を構成するように制御し、且つ、前記液体吐出回数を１画素を構成する最大の液滴吐出回数を除く範囲内で制御することで前記１画素あたりのドット径を制御すると共に、前記記録媒体の移動方向において奇数番目の画素の吐出タイミングと偶数番目の画素の吐出タイミングとを異ならせ、隣接する二つの画素の前記液滴の吐出タイミングを連続させる液体吐出装置。
2. 液滴を吐出する液体吐出部を有する液体吐出ヘッドを複数色分有し、前記各色の液体吐出ヘッドを制御し記録媒体表面に前記各色の液体吐出部から各色の液滴を吐出することでカラー画像形成を行う液体吐出ヘッド制御手段を有する液体吐出装置において、
   前記各色の液体吐出ヘッドは、前記液体吐出ヘッドに対して前記記録媒体が相対的に移動していく記録媒体の移動方向と直交する方向に前記各色の液体吐出部を複数個有し、
   前記各色の液体吐出ヘッド制御手段は、前記記録媒体の移動方向への前記各色の液滴の吐出制御として、複数の液滴吐出回数により各色の１画素を構成するように制御し、且つ、前記液体吐出回数を各色の１画素を構成する最大の液滴吐出回数を除く範囲内で制御することで前記１画素あたりのドット径を制御すると共に、前記記録媒体の移動方向において奇数番目の画素の吐出タイミングと偶数番目の画素の吐出タイミングとを異ならせ、隣接する二つの画素の同色の前記液滴の吐出タイミングを連続させると共に、各色の吐出タイミングを互いにずらす液体吐出装置。
3. 前記液体吐出ヘッドは、前記記録媒体の移動方向に直交する方向であって、画像形成可能幅以上の幅に亘って前記複数の液体吐出部を備える請求の範囲第１項又は第２項に記載の液体吐出装置。
4. 液体吐出ヘッドに対して記録媒体が相対的に移動していく記録媒体の移動方向と直交する方向に液体吐出部を複数個設けることで、前記記録媒体表面に前記液体吐出部から液滴を吐出する液体吐出方法において、
   前記記録媒体の移動方向への前記液滴の吐出制御として、複数の液滴吐出回数により１画素を構成するように制御し、且つ、前記液体吐出回数を１画素を構成する最大の液滴吐出回数を除く範囲内で制御することで前記１画素あたりのドット径を制御すると共に、前記記録媒体の移動方向において奇数番目の画素の吐出タイミングと偶数番目の画素の吐出タイミングとを異ならせ、隣接する二つの画素の前記液滴の吐出タイミングを連続させる制御工程を備える
   液体吐出方法。
5. 液体吐出ヘッドに対して記録媒体が相対的に移動していく記録媒体の移動方向と直交する方向に液体吐出部を複数個設けるとともに前記液体吐出部を複数色分有することで、前記記録媒体表面に前記各色の液体吐出部から各色の液滴を吐出しカラー画像形成を行う液体吐出方法において、
   前記各色の液滴の吐出制御として、複数の液滴吐出回数により各色の１画素を構成するように制御し、且つ、前記液体吐出回数を各色の１画素を構成する最大の液滴吐出回数を除く範囲内で制御することで前記１画素あたりのドット径を制御すると共に、前記記録媒体の移動方向において奇数番目の画素の吐出タイミングと偶数番目の画素の吐出タイミングとを異ならせ、隣接する二つの画素の同色の前記液滴の吐出タイミングを連続させると共に、各色の吐出タイミングを互いにずらす制御工程を備える
   液体吐出方法。
6. 前記記録媒体の移動方向に直交する方向であって、画像形成可能幅以上の幅に亘って前記複数の液体吐出部を備える請求の範囲第４項又は第５項に記載の液体吐出方法。

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