JPH1016217A - 記録制御方法及びその記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でインク吐出量を容易に制御でき
中間調記録を実現できる記録制御方法及びその記録装置
を提供する。 【解決手段】 インクを吐出する複数のノズルを備え、
複数のノズル各々の内部にインクを加熱する第１のヒー
タ１７１２と第２のヒータ１７１３とを有した記録ヘッ
ドを用いて記録を行う際、外部装置より多値記録データ
を入力し、その入力された多値記録データを解析し、そ
の解析結果に従って、第１のヒータに通電した後、第２
のヒータに通電するまでの遅延時間を変化させインク吐
出量（Ｖｄ１，Ｖｄ２，Ｖｄ３，Ｖｄ４）を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は記録制御方法及びそ
の記録装置に関し、特に、インクジェット方式によって
記録を行う記録ヘッドを用いた記録制御方法及びその記
録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェット方式に従う記録ヘ
ッドでは、ノズルよりインク液滴を吐出させるためのエ
ネルギ源となる圧力波を発生させるエネルギ変換素子
（例えば、ヒータ）を各ノズル内に備え、その素子に印
加する電圧やそのパルス幅などを変化させることによ
り、ノズル内のインクをオリフィスから吐出させるため
液滴の量（吐出量）を変化させ、記録画像の濃度変調を
実現しようとしていた。

【０００３】また、複数パルス制御によって、例えば、
中間調を示すグレー信号に応じて、複数パルスの内の第
１パルス波形を変化させ、インク吐出量を変化させる方
法も提案されている。しかしながら、このような方法で
はインク吐出量の変化幅は標準吐出量の数十％程度でし
かないので、例えば、特開平４−２４７９５１号公報、
特開平４−２５００５７号公報、特開平５−９２５６５
号公報、特開平５−３１９０５号公報に記載されている
ように、装置の設置場所の温度変化に起因するインク吐
出量の変動を安定化するために利用するか、或は、記録
用紙のような記録媒体の種類に応じた若干の吐出量増減
に利用するのが限界であった。

【０００４】さらに、インク吐出量を制御する方法とし
て、インクを吐出するノズル内に複数の発熱素子を設け
た構成の記録ヘッドを用いることが提案されている。例
えば、特開昭６３−１５１４５９号公報によれば、第１
の発熱素子により発生した圧力波を可撓膜を介して第２
の発熱素子の圧力により吐出量を変化させる方式が提案
されている。更に、特開平２−５５１４４号公報によれ
ば、１対の電極により電気分解した気泡を利用してさら
に放電による圧力波の発生で吐出した気泡の量に応じて
インク吐出量を変化させる方式が提案されている。また
さらに、特開平２−２３９９４０号公報によれば、第１
の発熱素子により発生した圧力波を第２の発熱素子によ
り発生した圧力波により減衰させることで発泡の大きさ
を制御してインク吐出量を制御する方式も提案されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６３−１５１４５９号公報に開示された方式では、第２
の発熱素子によって加熱される気泡が膨張して可撓膜を
押し出して第１の発熱素子による圧力で吐出する途中の
インク滴を制御して、インク吐出量を制御するため、ま
ず、可撓膜の安定性と耐久性と例えば、気泡中の蒸気圧
が変動するなどに起因する応答性が問題となり安定した
濃度変調が行えないという欠点があった。また、第１の
発熱素子と第２の発熱素子の発熱面が異なるので、記録
ヘッドの製造が困難であるのみならず、インク吐出方向
が変化したりするという問題もある。

【０００６】また、特開平２−５５１４４号公報に記載
された方式では、電気分解による気泡の発生量が安定し
ておらず、叉、発生した気泡が電極に付着して発泡を阻
害したりして好ましくないし、電気分解による気体の発
生には時間がかかり過ぎるので応答性が低いなどの欠点
を有している。

【０００７】さらに、特開平２−２３９９４０号公報に
記載された方式では、発泡圧力の制御が難しく、温度や
インクの状態などによって、微妙なタイミング制御や駆
動制御などを行う必要があり、それに伴う制御回路が必
要となり回路規模が大きくなって、装置の低コスト化が
難しい。

【０００８】このように、複数の発熱素子を用いたイン
ク吐出量の制御を行う方式はいくつか提案されている
が、容易にその制御を行える方法やそれを用いた記録ヘ
ッドに関する技術は提案されていなかった。

【０００９】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、簡単な構成でインク吐出量を容易に制御でき中間調
記録を実現できる記録制御方法及びその記録装置を提供
することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の記録装置は、以下のような構成からなる。

【００１１】即ち、インクを吐出する複数のノズルを備
え、前記複数のノズル各々の内部に前記インクを加熱す
る第１のヒータと第２のヒータとを有した記録ヘッドを
用いて記録を行う記録装置であって、外部より多値記録
データを入力する入力手段と、前記入力手段によって入
力された多値記録データの値を解析する解析手段と、前
記第１及び第２ヒータに通電して前記記録ヘッドを駆動
する駆動手段と、前記解析手段による解析結果に従っ
て、前記第１のヒータに通電した後、前記第２のヒータ
に通電するまでの遅延時間を変化させ、インク吐出量を
制御する制御手段を有することを特徴とする記録装置を
備える。

【００１２】また別の発明によれば、インクを吐出する
複数のノズルを備え、前記複数のノズル各々の内部に前
記インクを加熱する第１のヒータと第２のヒータとを有
した記録ヘッドを用いて記録を行う記録制御方法であっ
て、外部装置より多値記録データを入力する入力工程
と、前記入力工程において入力された多値記録データを
解析する解析工程と、前記第１及び第２ヒータに通電し
て前記記録ヘッドを駆動する駆動工程と、前記解析工程
における解析結果に従って、前記第１のヒータに通電し
た後、前記第２のヒータに通電するまでの遅延時間を変
化させ、インク吐出量を制御する制御工程を有すること
を特徴とする記録制御方法を備える。

【００１３】

【発明の実施の形態】以上の構成により本発明は、イン
クを吐出する複数のノズルを備え、前記複数のノズル各
々の内部に前記インクを加熱する第１のヒータと第２の
ヒータとを有した記録ヘッドを用いて記録を行う際、外
部装置より多値記録データを入力し、その入力された多
値記録データを解析し、その解析結果に従って、第１の
ヒータに通電した後、第２のヒータに通電するまでの遅
延時間を変化させ、インク吐出量を制御するよう動作す
る。

【００１４】ここで、第１のヒータは、第２のヒータよ
りノズルの吐出口から内側に設けられる。また、第１の
ヒータに通電し、その通電の結果、インクが加熱され、
インク内に気泡が発生するが、その気泡の発泡圧力によ
って、インクがノズルの吐出口から溢れだして後、第２
のヒータに通電するよう制御される。

【００１５】なお、第１及び第２のヒータに通電するた
めにシングルパルスを用いても良いし、或は、ダブルパ
ルスを用いても良い。そして、ダブルパルスを用いる場
合、プレヒートパルスのパルス幅を、上記の解析結果に
従って、変化させるよう制御しても良い。

【００１６】また、上記の多値記録データの値が小さい
場合、遅延時間の値は小さく、一方、多値記録データの
値が大きい場合、前記遅延時間の値は大きくなる。

【００１７】さらに、上記解析された多値記録データの
値に基づいて、第１及び第２ヒータに通電するパルスの
特性を得るための変換テーブルを設けることもでき、そ
の変換テーブルはＲＯＭ内にルックアップテーブルとし
て格納するようにしても良い。

【００１８】上記、記録ヘッドはインクジェット方式に
従って記録を行うものである。

【００１９】以下添付図面を参照して本発明の好適な実
施形態について詳細に説明する。

【００２０】＜装置本体の概略説明＞図１は、本発明の
代表的な実施の形態であるインクジェットプリンタＩＪ
ＲＡの構成の概要を示す外観斜視図である。図１におい
て、駆動モータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝
達ギア５００９〜５０１１を介して回転するリードスク
リュー５００５の螺旋溝５００４に対して係合するキャ
リッジＨＣはピン（不図示）を有し、ガイドレール５０
０３に支持されて矢印ａ，ｂ方向を往復移動する。キャ
リッジＨＣには、記録ヘッドＩＪＨとインクタンクＩＴ
とを内蔵した一体型インクジェットカートリッジＩＪＣ
が搭載されている。５００２は紙押え板であり、キャリ
ッジＨＣの移動方向に亙って記録用紙Ｐをプラテン５０
００に対して押圧する。５００７，５００８はフォトカ
プラで、キャリッジのレバー５００６のこの域での存在
を確認して、モータ５０１３の回転方向切り換え等を行
うためのホームポジション検知器である。５０１６は記
録ヘッドＩＪＨの前面をキャップするキャップ部材５０
２２を支持する部材で、５０１５はこのキャップ内を吸
引する吸引器で、キャップ内開口５０２３を介して記録
ヘッドの吸引回復を行う。５０１７はクリーニングブレ
ードで、５０１９はこのブレードを前後方向に移動可能
にする部材であり、本体支持板５０１８にこれらが支持
されている。ブレードは、この形態でなく周知のクリー
ニングブレードが本例に適用できることは言うまでもな
い。又、５０２１は、吸引回復の吸引を開始するための
レバーで、キャリッジと係合するカム５０２０の移動に
伴って移動し、駆動モータからの駆動力がクラッチ切り
換え等の公知の伝達機構で移動制御される。

【００２１】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復は、キャリッジがホームポジション側の領域に来
た時にリードスクリュー５００５の作用によってそれら
の対応位置で所望の処理が行えるように構成されている
が、周知のタイミングで所望の動作を行うようにすれ
ば、本例にはいずれも適用できる。

【００２２】なお、記録ヘッドＩＪＨはインクを吐出す
る複数のノズル（例えば、６４個或は１２８個など）を
備えているが、夫々のノズルには２つのヒータが設けら
れており、以下に説明する制御回路によって制御され
る。

【００２３】＜制御構成の説明＞次に、上述した装置の
記録制御を実行するための制御構成について説明する。

【００２４】図２はインクジェットプリンタＩＪＲＡの
制御回路の構成を示すブロック図である。制御回路を示
す同図において、１７００はホスト（不図示）から記録
信号を入力するインタフェース、１７０１はＭＰＵ、１
７０２はＭＰＵ１７０１が実行する制御プログラムを格
納するＲＯＭ、１７０３は各種データ（上記記録信号や
記録ヘッドＩＪＨに供給される記録データ等）を保存し
ておくＤＲＡＭである。１７０４は記録ヘッドＩＪＨに
対する記録データの供給制御を行うゲートアレイ（Ｇ．
Ａ．）であり、インタフェース１７００、ＭＰＵ１７０
１、ＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行う。１７１
０は記録ヘッドＩＪＨを搬送するためのキャリアモー
タ、１７０９は記録紙搬送のための搬送モータである。
１７０５は記録ヘッドＩＪＨを駆動するヘッドドライ
バ、１７０６，１７０７はそれぞれ搬送モータ１７０
９、キャリアモータ１７１０を駆動するためのモータド
ライバである。

【００２５】また、１７０８はＲＯＭ１７０２の一部の
領域に格納された中間調記録を行うために用いられ、記
録データの値を記録ヘッドの駆動信号の値に変換する階
調変換テーブル（ＬＵＴ）、１７１１はＭＰＵ１７０１
が種々のタイミング制御で用いるタイマである。さら
に、１７１２、１７１３は夫々、記録ヘッドＩＪＨの各
ノズル内に設けられた第１のヒータ（ＰＨＴ）と、第２
のヒータ（ＳＨＴ）である。

【００２６】上記制御構成の動作を説明すると、インタ
フェース１７００に記録信号が入るとゲートアレイ１７
０４とＭＰＵ１７０１との間で記録信号がプリント用の
記録データに変換される。そして、モータドライバ１７
０６、１７０７が駆動されると共に、ヘッドドライバ１
７０５に送られた記録データに従って記録ヘッドＩＪＨ
が駆動され、記録が行われる。

【００２７】図３〜図４は、記録ヘッドＩＪＨに備えら
れた複数のノズルの１つの詳細な構造を示す図である。

【００２８】図３に示すように、シリコン（Ｓｉ）基板
３上に形成された第１のヒータ（ＰＨＴ）１７１２と第
２のヒータ（ＳＨＴ）１７１３は、流路４中に充填され
たインクを加熱する。具体的には、まず、第１のヒータ
（ＰＨＴ）１７１２に通電してインクを加熱し、第１の
ヒータ（ＰＨＴ）１７１２の近傍に気泡６ａを発生させ
る。次に、気泡６ａによってオリフィス７からインク液
滴を形成し、そのインク液滴がオリフィス７から分離す
る前に、第２のヒータ（ＳＨＴ）１７１３に通電してイ
ンクを加熱し、第２のヒータ（ＳＨＴ）１７１３の近傍
に気泡６ｂを発生させる。そして、気泡６ｂによって分
離過程中にあるインク液滴を強制的に分断し、吐出滴９
を得る。

【００２９】この実施形態では記録ヘッドＩＪＨの第１
ヒータ（ＰＨＴ）１７１２及び第２ヒータ（ＳＨＴ）１
７１３のサイズは夫々、３０×１００（μｍ）、３０×
３０（μｍ）であり、シート抵抗の値は“４０（□／ｃ
ｍ2）”である。

【００３０】さて、第１のヒータ（ＰＨＴ）１７１２と
第２のヒータ（ＳＨＴ）１７１３は、以下のように、シ
リコン（Ｓｉ）基板３上に形成されている。即ち、図４
に示すように、シリコン（Ｓｉ）基板３０上に、絶縁層
３１としてシリカ（ＳｉＯ2）をスパッタリング法によ
って数μｍの厚さに形成し、続いて、その上に窒化タン
タル（ＴａＮ2）で発熱抵抗層３２を約１０００ナの厚さ
に、さらにその上にアルミニウム（Ａｌ）で電極層３３
を約３０００ナの厚さに積層した上に、選択エッチング
法によって第１及び第２のヒータ１７１２、１７１３を
形成する。そして、最上部には、シリカ（ＳｉＯ2）に
よって０．５（μｍ）厚さの保護膜層３４を形成する。

【００３１】次に、以上のような構成のプリンタ及び記
録ヘッドを用いた中間調記録制御について説明する。こ
こでいう中間調記録とは、記録ヘッドから吐出される吐
出インク量を制御してインク液滴のサイズを変化させ、
結果として、記録用紙上に形成される記録ドットの面積
階調を変化させて中間調の表現を行うことをいう。

【００３２】この実施形態では、図５（ａ）に示すよう
なシングルパルスを第１及び第２のヒータに印加して記
録制御を行う。この実施形態における具体的な駆動条件
は、表１に示す通りである。

【００３３】

【表１】

【００３４】 また、この実施形態では図５（ｂ）に示すように、第１
のヒータ（ＰＨＴ）１７１２へパルスを印加した後、Ｔ
ｉだけ遅延して第２のヒータ（ＳＨＴ）１７１３へのパ
ルスの印加が行われる。そして、Ｔｉの値を制御するこ
とによって、形成されるインク液滴のサイズを変化させ
て、中間調記録制御を行う。

【００３５】以下、図６に示すフローチャートと、図７
〜図８に示すインク液滴形成過程を参照して、この実施
形態に従う中間調記録制御について説明する。なお、こ
こで、扱う記録データは１画素を複数ビット（例えば、
３ビット）で表現し、階調表現が可能なデータとする。

【００３６】まず、ステップＳ１ではホストにより記録
データをインタフェース１７００を介して受信しそのデ
ータをＤＲＡＭ１７０３の所定領域に格納する。そし
て、ステップＳ２ではそのデータ受信の終了を調べる。
ステップＳ２において、データ受信の終了を判断する
と、処理はステップＳ３に進み、ＭＰＵ１７０１は受信
した記録データを取り出して、ビットマップ展開を行
う。

【００３７】次に、ステップＳ４では、受信した記録デ
ータに従ってインク吐出量の制御を行えるように、第１
のヒータ（ＰＨＴ）１７１２と第２のヒータ（ＳＨＴ）
１７１３を駆動するための駆動信号の情報を生成する。
これによって、ＲＯＭ１７０２に格納されたＬＵＴ１７
０８を参照して、受信した記録データの値に基づいて、
第１のヒータ及び第２のヒータのパルス幅（Ｐｗ）と第
２のヒータへのパルス印加の遅延時間（Ｔｉ）を得る事
ができる。なお、この実施形態では、表１に示したよう
に、第１のヒータ及び第２のヒータのパルス幅（Ｐｗ）
の値は同じとしているので、受信した記録データの値に
基づいて、異なる値の遅延時間（Ｔｉ）が得られる。

【００３８】例えば、１画素３ビットで表現される記録
データを考えると、その値が“０”であれば、インク吐
出はなされないので、第１のヒータにも第２のヒータに
もパルスの印加はなく、従って、Ｔｉそのものに意味は
ないが、その値が１〜７の値であれば、７つの異なるＴ
ｉの値のいずれか１つが得られる。

【００３９】さて処理はステップＳ５において、ヘッド
ドライバ１７０５を介して記録ヘッドＩＪＨ駆動信号を
送る。ここで、記録データの値に基づいて、第１のヒー
タ（ＰＨＴ）１７１２を駆動する指示がされたかどうか
を調べる。即ち、記録データの値が“０”であれば、イ
ンク吐出は必要ないので、第１のヒータは駆動されず、
当然、第２のヒータも駆動されない。ここで、第１のヒ
ータ（ＰＨＴ）１７１２を駆動する指示がだされていな
い場合、処理はステップＳ９に進み、一方、その指示が
だされているなら処理はステップＳ６に進む。そして、
ステップＳ６では、第１のヒータ（ＰＨＴ）１７１２を
駆動するとともに、記録データの値に従って、第２のヒ
ータ（ＰＨＴ）１７１３を駆動するタイミングとなる遅
延時間（Ｔｉ）をタイマ（ＴＩＭＥＲ）１７１１にセッ
トする。

【００４０】ステップＳ７では、タイマ（ＴＩＭＥＲ）
１７１１が時間を監視し、遅延時間（Ｔｉ）が経過した
なら、処理はステップＳ８に進み、第２のヒータ（ＳＨ
Ｔ）１７１３を駆動する。

【００４１】ここで、第１のヒータ（ＰＨＴ）１７１２
と、第２のヒータ（ＰＨＴ）１７１３とを駆動してイン
ク液滴を形成する形成過程を図７〜図８を参照して説明
する。

【００４２】図７は第１のヒータ（ＰＨＴ）１７１２に
のみパルスを印加してインク液滴を形成する過程を、図
８は第１のヒータ（ＰＨＴ）１７１２にパルスを印加し
た後、１〜２μｓ遅延して第２のヒータ（ＳＨＴ）１７
１３にパルスを印加してインク液滴を形成する過程を示
した図である。

【００４３】図７によれば、第１のヒータ（ＰＨＴ）１
７１２に図５（ａ）に示すようなシングルパルスを印加
してインクを急激に加熱して膜沸騰を発生させ気泡６ａ
が生成されると、その気泡６ａの成長に伴って、パルス
印加後約１μｓでオリフィス７からインク滴が溢れだす
（図７（ａ））。次に、気泡６ａが成長し、パルス印加
後約２〜３μｓで押し出されてきたインクはインク自身
の表面張力によって球状になろうとする（図７
（ｂ））。その次の段階では、気泡６ａは収縮し始め、
パルス印加後約３〜５μｓでオリフィス７より押し出さ
れたインク滴は吐出液滴を形成するためにその後端部分
がくびれて細くなりオリフィス７から分離しようとし始
める（図７（ｃ））。さらに、パルス印加後約６〜８μ
ｓ経過すると、気泡６ａは縮小し、インク液滴がオリフ
ィス７から完全に分離し形成される（図７（ｄ））。さ
らに、パルス印加後約９〜１０μｓで気泡は消滅し、メ
ニスカスの後退が発生する（図７（ｅ））。即ち、第２
のヒータを用いないと、インク液滴は、インク加熱、
発泡、インク滴の自然分離、インク液滴の吐出、
インクのリフィルという過程を経て形成される。

【００４４】一方、図８によれば、第１のヒータ（ＰＨ
Ｔ）１７１２に図５（ａ）に示すようなシングルパルス
を印加してまず気泡６ａを生成する段階は図７（ａ）と
同様である（図８（ａ））。さて、第１のヒータ（ＰＨ
Ｔ）１７１２にパルスを印加後、１〜２μｓ遅延して第
２のヒータ（ＳＨＴ）１７１３に図５（ａ）に示すよう
なシングルパルス印加すると、第２のヒータ（ＳＨＴ）
１７１３近傍のインクが急激に加熱されて膜沸騰が発生
し、気泡６ｂが生成される（図８（ｂ））。すると、成
長中の気泡６ｂによって（図８（ｃ）、分離過程中にあ
るインク滴はオリフィス７から瞬時に強制的に分断され
る（図８（ｄ））。その後、気泡６ａ、６ｂは消滅し、
インク液滴は吐出され、メニスカスの後退が発生する
（図８（ｅ））。即ち、第１と第２のヒータを用いた場
合、インク液滴は、第１のヒータによるインク加熱、
第１のヒータ近傍での発泡、第２のヒータによるイ
ンク加熱、第２のヒータ近傍での発泡、インク滴の
強制分離〜自然分離、インク液滴の吐出、インクの
リフィルという過程を経て形成される。

【００４５】このとき、形成され吐出されるインク液滴
の大きさ（体積）は、遅延時間（Ｔｉ）に依存するの
で、記録データの値に応じた吐出液滴９を得ることがで
きるのである。

【００４６】このように、遅延時間（Ｔｉ）を変化させ
ることで、図９に示すようにインク液滴のサイズは変化
する。

【００４７】図９は、遅延時間（Ｔｉ）とインク吐出量
との関係を示す図である。図９において、（ａ）〜
（ｄ）全ての場合、まず第１のヒータ１７１２に（シン
グル）パルスを印加して気泡６ａを発生させる。その
後、図９（ａ）はＴｉ＝約０．５（μｓ）程度の遅延後
に第２のヒータ１７１３に（シングル）パルスを印加し
た場合のインク液滴の吐出の様子を、図９（ｂ）はＴｉ
＝約１．０（μｓ）程度の遅延後に第２のヒータ１７１
３に（シングル）パルスを印加した場合のインク液滴の
吐出の様子を、図９（ｃ）はＴｉ＝約１．５（μｓ）程
度の遅延後に第２のヒータ１７１３に（シングル）パル
スを印加した場合のインク液滴の吐出の様子を、そし
て、図９（ｄ）は第２のヒータ１７１３にパルスを印加
せず、第１のヒータ１７１２への（シングル）パルスの
印加によって発生した気泡６ａによってのみインク液滴
を吐出させる様子を示す図である。

【００４８】この図から明らかなように、遅延時間（Ｔ
ｉ）の値が変化すると、吐出されるインク液滴の体積
は、Ｖｄ１＜Ｖｄ２＜Ｖｄ３＜Ｖｄ４となる。以上のこ
とから、入力記録データの値が小さいと（低濃度）、遅
延時間（Ｔｉ）の値としては小さな値が、一方、その値
が大きいと（高濃度）、遅延時間（Ｔｉ）の値としては
大きな値がとられることになる。なお、図９（ａ）〜図
９（ｄ）において、ｖ１、ｖ２、ｖ３、ｖ４は吐出され
るインク液滴のインク吐出速度であり、ｖ１＜ｖ２＜ｖ
３＜ｖ４となる。

【００４９】その後、処理はステップＳ９において、受
信した記録データ全てについての記録が終了したかどう
かを調べる。ここで、その記録が未終了であれば、処理
はステップＳ３に戻り、終了したと判断されたなら処理
を終了する。

【００５０】従って以上説明した実施形態に従えば、受
信された記録データの値に従って、第１のヒータにパル
スが印加された後に第２のヒータにパルスが印加される
までの遅延時間を制御して、記録データが表わす濃度値
に従ったサイズのインク液滴を吐出することができる。

【００５１】なお、上記の例では、第１のヒータと第２
のヒータに印加するパルスのパルス幅は同じとしたが本
発明はこれによって限定されるものではなく、記録デー
タが表わす濃度値に従ってこれらのパルス幅（Ｐｗ）や
パルス電圧（Ｖｏｐ）を制御しても良い。

【００５２】

【他の実施形態】上述の実施形態では、第１及び第２の
ヒータに印加されるパルスはシングルパルスであり、第
１のヒータにパルスが印加された後、第２のヒータにパ
ルスが印加されるまでの遅延時間（Ｔｉ）を制御して、
インク吐出量を制御したが、ここでは、第１及び第２の
ヒータにダブルパルスを印加してインク吐出量を制御す
る場合について説明する。なお、ここで用いる装置は、
前述の実施形態で用いたものと共通の装置とする。

【００５３】図１０は、この実施形態において第１のヒ
ータ１７１２と第２のヒータ１７１３に印加されるダブ
ルパルスの波形を示す図である。この実施形態における
具体的な駆動条件は、表２に示す通りである。

【００５４】

【表２】

【００５５】 このようなダブルパルスを第１と第２のヒータに印加す
ることで、概念的には図７に示したような気泡が発生し
てインク液滴がオリフィス７から吐出される。

【００５６】即ち、まず、第１の発熱ヒータ１７１２に
ダブルパルスを印加することで与えるインクを急激に加
熱して膜沸騰を発生させ気泡６ａを生成する。気泡６ａ
の成長に伴って、オリフィス７からインクが溢れだす
（図８（ａ））。なお、この時、後述するように第１の
発熱ヒータ１７１２に印加するプレヒートパルス幅（Ｐ
１）によってある程度インク吐出量を制御することがで
きる。

【００５７】この時、第２の発熱ヒータ１７１３にダブ
ルパルスを印加することによって第２の発熱ヒータ１７
１３近傍のインクを急激に加熱して膜沸騰を発生させ気
泡６ｂを生成する（図８（ｂ））。なお、このとき、第
２の発熱ヒータ１７１３に印加するプレヒートパルス幅
（Ｐ１）によって発泡の圧力が変化するのでこの圧力変
化を利用してインク液滴を強制的に分離させるタイミン
グをその分離過程を制御することができる（図８
（ｃ））。この気泡６ｂによって分離過程にあるインク
滴を、気泡６ｂが収縮することなくオリフィス７の外に
押し出すことで、瞬時に強制的にオリフィス内のインク
から分断し、所望の体積の吐出滴９を得ることができる
（図８（ｄ）〜図８（ｅ））。

【００５８】このようなダブルパルスの印加による制御
と、第１のヒータにパルスが印加された後、第２のヒー
タにパルスが印加されるまでの遅延時間（Ｔｉ）の制御
とを組み合わせることで、吐出されるインク液滴のサイ
ズ（体積）と吐出速度は以下のように制御される。

【００５９】（１）吐出量最小状態（図９（ａ）、Ｔｉ
＝約０．５（μｓ）） 第１のヒータ１７１２にシングルパルスを印加して発泡
圧力の小さな気泡６ａを発生させ、さらに第２のヒータ
１７１３にシングルパルスを印加して気泡６ｂを発生さ
せる。この場合、吐出されるインク滴のサイズ（Ｖｄ
１）と吐出速度（ｖ１）は、図９（ａ）〜図９（ｄ）の
内、最小となる。この実施形態では、Ｖｄ１＝５（ｐ
ｌ）、ｖ１＝８（ｍ／ｓ）となる。このような小さいサ
イズのインク液滴は、低濃度部の記録に用いられる。

【００６０】（２）吐出量がやや少ない状態（図９
（ｂ）、Ｔｉ＝約１．０（μｓ）） この場合、第１ヒータ１７１２にプレヒート幅（Ｐ1)を
短くしたダブルパルスを印加することで発泡圧力をやや
小にした気泡を発生させる。次に、第２ヒータ１７１３
を第１ヒータ１７１２を駆動後、約１．０（μｓ）程度
遅延してダブルパルスを印加して駆動する。この時は、
第１ヒータによる気泡６ａの発泡圧力がやや強まり、第
２ヒータ１７１３もダブルパルスによる駆動でやや分離
圧力を大きくして、形成されたインク滴を分離する。こ
の実施形態では、Ｖｄ２＝１０（ｐｌ）、ｖ２＝１０
（ｍ／ｓ）となる。

【００６１】（３）吐出量が中くらいの状態（図９
（ｃ）、Ｔｉ＝約１．５（μｓ）） 第１ヒータ１７１２にプレヒート幅（Ｐ１）を少し長く
したダブルパルスを印加することで発泡圧力をやや大き
くした気泡を発生させる。次に、第２ヒータ１７１３を
第１ヒータ１７１２を駆動後、約１．５（μｓ）程度遅
延してダブルパルスを印加して駆動する。この時は、第
１ヒータによる気泡６ａの発泡圧力が強まり、第２ヒー
タ１７１３もダブルパルスによる駆動で分離圧力をさら
に大きくして、形成されたインク滴を分離する。この実
施形態では、Ｖｄ３＝２０（ｐｌ）、ｖ３＝１２（ｍ／
ｓ）となる。

【００６２】（４）吐出量最大状態（図９（ｄ）） 第１ヒータ１７１２にプレヒート幅（Ｐ１）を最大にし
たダブルパルスを印加することで発泡圧力を最大にした
気泡を発生させる。この時、第２ヒータ１７１３にパル
スは印加せず、第２のヒータ１７１３を用いたインク滴
の分離は行わない。この時、インク吐出量は最大とな
り、この実施形態では、Ｖｄ４＝３０（ｐｌ）、ｂ４＝
１５（ｍ／ｓ）となる。このような大きなサイズのイン
ク液滴は、最大濃度での記録に用いられる。

【００６３】従って以上説明した実施形態に従えば、ダ
ブルパルス制御と遅延時間（Ｔｉ）との制御を組み合わ
せることにより、さらにきめの細かいインク吐出量制御
を行うことができ、より効果的な階調記録を行うことが
できる。

【００６４】なお、以上２つの実施形態ではノズル内に
２つのヒータを設けて構成の記録ヘッドを用いたが本発
明はこれによって限定されるものではない。例えば、３
つ以上のヒータをノズル内に実装してもよいし、オリフ
ィスの周囲に、リング状の加熱体を設けて、リングの周
囲からの気泡の発生によってさらに細かなタイミングで
インク吐出量を制御するようにしても良い。

【００６５】

【実施例】以上説明した実施形態で用いた染料インクの
インク組成について、表３に示す。

【００６６】

【表３】

【００６７】 なお、以上の例は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋインクの色材とし
て染料を使用した例であるが、色材として例えば顔料を
使用したもの、あるいは染料と顔料を混合したもの等を
用いても良い。

【００６８】以上の実施形態は、特にインクジェット記
録方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用され
るエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段（例え
ば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギ
ーによりインクの状態変化を生起させる方式を用いるこ
とにより記録の高密度化、高精細化が達成できる。

【００６９】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド
型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能である
が、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）
が保持されているシートや液路に対応して配置されてい
る電気熱変換体に、記録情報に対応していて膜沸騰を越
える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号
を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギー
を発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさ
せて、結果的にこの駆動信号に１対１で対応した液体
（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この
気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（イン
ク）を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。こ
の駆動信号をパルス形状をすると、即時適切に気泡の成
長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（イン
ク）の吐出が達成でき、より好ましい。

【００７０】このパルス形状の駆動信号としては、米国
特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号
明細書に記載されているようなものが適している。な
お、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許
第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用
すると、さらに優れた記録を行うことができる。

【００７１】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の
他に熱作用面が屈曲する領域に配置されている構成を開
示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第
４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれ
るものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、
共通するスロットを電気熱変換体の吐出部とする構成を
開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構成を
開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構
成としても良い。

【００７２】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満た
す構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとして
の構成のいずれでもよい。

【００７３】加えて、上記の実施形態で説明した記録ヘ
ッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリ
ッジタイプの記録ヘッドのみならず、装置本体に装着さ
れることで、装置本体との電気的な接続や装置本体から
のインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの
記録ヘッドを用いてもよい。

【００７４】また、以上説明した記録装置の構成に、記
録ヘッドに対する回復手段、予備的な手段等を付加する
ことは記録動作を一層安定にできるので好ましいもので
ある。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対して
のキャッピング手段、クリーニング手段、加圧あるいは
吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子
あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段などが
ある。また、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを
備えることも安定した記録を行うために有効である。

【００７５】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってで
も良いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフ
ルカラーの少なくとも１つを備えた装置とすることもで
きる。

【００７６】以上説明した実施の形態においては、イン
クが液体であることを前提として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであっても、室温で軟化も
しくは液化するものを用いても良く、あるいはインクジ
ェット方式ではインク自体を３０°Ｃ以上７０°Ｃ以下
の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範
囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、
使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであれば
よい。

【００７７】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温
をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネル
ギーとして使用せしめることで積極的に防止するため、
またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し
加熱によって液化するインクを用いても良い。いずれに
しても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイ
ンクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒
体に到達する時点では既に固化し始めるもの等のよう
な、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質の
インクを使用する場合も本発明は適用可能である。この
ような場合インクは、特開昭５４−５６８４７号公報あ
るいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるよう
な、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物
として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向す
るような形態としてもよい。本発明においては、上述し
た各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰
方式を実行するものである。

【００７８】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形
態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力
端末として一体または別体に設けられるものの他、リー
ダ等と組み合わせた複写装置、さらには送受信機能を有
するファクシミリ装置の形態を取るものであっても良
い。

【００７９】なお、本発明は、複数の機器（例えばホス
トコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリン
タなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの
機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置
など）に適用してもよい。

【００８０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、イン
クを吐出する複数のノズルを備え、前記複数のノズル各
々の内部に前記インクを加熱する第１のヒータと第２の
ヒータとを有した記録ヘッドを用いて記録を行う際、外
部装置より多値記録データを入力し、その入力された多
値記録データを解析し、その解析結果に従って、第１の
ヒータに通電した後、第２のヒータに通電するまでの遅
延時間を変化させインク吐出量を制御するので、簡単な
構成と制御で、多値の記録データに応じてインク吐出量
を変化させて中間調記録を行うことができるという効果
がある。

【００８１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な実施の形態であるインクジェ
ットプリンタＩＪＲＡの構成の概要を示す外観斜視図で
ある。

【図２】インクジェットプリンタＩＪＲＡの制御回路の
構成を示すブロック図である。

【図３】記録ヘッドＩＪＨに備えられた複数のノズルの
１つの詳細な構造を示す図である。

【図４】記録ヘッドＩＪＨに備えられた複数のノズルの
１つの詳細な構造を示す図である。

【図５】シングルパルスの波形と第１と第２のヒータに
印加するパルスの関係を示す図である。

【図６】第１と第２のヒータを用いた記録制御を示すフ
ローチャートである。

【図７】第１のヒータのみを用いた場合のインク液滴形
成過程を示す図である。

【図８】第１と第２のヒータを用いた場合のインク液滴
形成過程を示す図である。

【図９】遅延時間（Ｔｉ）の違いによるインク吐出量の
変化を示す図である。

【図１０】ダブルパルスの波形を示す図である。

【符号の説明】

６ａ、６ｂ 気泡 ７ オリフィス ９ 吐出滴 １７０８ ＬＵＴ １７１１ ＴＩＭＥＲ（タイマ） １７１２ 第１のヒータ １７１３ 第２のヒータ ＩＪＨ 記録ヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 名越 重泰 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 後藤 史博 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 加藤 真夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出する複数のノズルを備え、
   前記複数のノズル各々の内部に前記インクを加熱する第
   １のヒータと第２のヒータとを有した記録ヘッドを用い
   て記録を行う記録装置であって、 外部より多値記録データを入力する入力手段と、 前記入力手段によって入力された多値記録データの値を
   解析する解析手段と、 前記第１及び第２ヒータに通電して前記記録ヘッドを駆
   動する駆動手段と、 前記解析手段による解析結果に従って、前記第１のヒー
   タに通電した後、前記第２のヒータに通電するまでの遅
   延時間を変化させ、インク吐出量を制御する制御手段を
   有することを特徴とする記録装置。
2. 【請求項２】 前記第１のヒータは、前記第２のヒータ
   より前記ノズルの吐出口から内側に設けられることを特
   徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記第１のヒータに通
   電し、前記通電の結果、インクが加熱され、前記インク
   内に気泡が発生し、前記気泡の発泡圧力によって、前記
   インクが前記ノズルの吐出口から溢れだして後、前記第
   ２のヒータに通電することを特徴とする請求項２に記載
   の記録装置。
4. 【請求項４】 前記駆動手段は、前記第１及び第２のヒ
   ータに通電するために用いるパルスとして、シングルパ
   ルス或はダブルパルスを用いることを特徴とする請求項
   １に記載の記録装置。
5. 【請求項５】 前記駆動手段がダブルパルスを用いる場
   合、前記制御手段は、前記ダブルパルスの内、プレヒー
   トパルスのパルス幅を、前記解析手段による解析結果に
   従って、変化させるよう制御することを特徴とする請求
   項４に記載の記録装置。
6. 【請求項６】 前記多値記録データの値が小さい場合、
   前記遅延時間の値は小さく、一方、前記多値記録データ
   の値が大きい場合、前記遅延時間の値は大きくなること
   を特徴とする請求項１に記載の記録装置。
7. 【請求項７】 前記解析手段によって解析された多値記
   録データの値に基づいて、前記第１及び第２ヒータに通
   電するパルスの特性を得るための変換テーブルをさらに
   有することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
8. 【請求項８】 前記変換テーブルはＲＯＭ内にルックア
   ップテーブルとして格納されることを特徴とする請求項
   ７に記載の記録装置。
9. 【請求項９】 前記記録ヘッドはインクジェット方式に
   従って記録を行うことを特徴とする請求項１に記載の記
   録装置。
10. 【請求項１０】 インクを吐出する複数のノズルを備
    え、前記複数のノズル各々の内部に前記インクを加熱す
    る第１のヒータと第２のヒータとを有した記録ヘッドを
    用いて記録を行う記録制御方法であって、 外部装置より多値記録データを入力する入力工程と、 前記入力工程において入力された多値記録データを解析
    する解析工程と、 前記第１及び第２ヒータに通電して前記記録ヘッドを駆
    動する駆動工程と、 前記解析工程における解析結果に従って、前記第１のヒ
    ータに通電した後、前記第２のヒータに通電するまでの
    遅延時間を変化させ、インク吐出量を制御する制御工程
    を有することを特徴とする記録制御方法。