インクジェット記録装置及びインクジェット記録装置の制御方法
【課題】 顔料分散体、及び外添ポリマーの種類によっては、顔料の分散剤を起因とした堆積物の影響を考慮して駆動エネルギーを最適化したとしても、インクの吐出速度を一定に保つことができない場合がある。
【解決手段】 駆動エネルギーを供給することでインクを吐出する熱エネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた記録ヘッドを走査して記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置において、まず記録データに基づいて、吐出周波数を算出する。そして、吐出周波数に応じて、記録ヘッドに供給する駆動エネルギーを決定する。
【解決手段】 駆動エネルギーを供給することでインクを吐出する熱エネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた記録ヘッドを走査して記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置において、まず記録データに基づいて、吐出周波数を算出する。そして、吐出周波数に応じて、記録ヘッドに供給する駆動エネルギーを決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置及びインクジェット記録装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置、特にプロッタのような大型のインクジェット記録装置において、記録画像の堅牢性（耐候性）への要求への高まりから、インク中の色材として、水に不溶性の色材、例えば顔料を用いたインクが採用されたモデルが増えている。
【０００３】
染料インクと異なり顔料インクでは、顔料粒子を樹脂等の分散剤により水中に分散して設けられている。そのためヒータの生じる熱によりインクを膜沸騰させて吐出するサーマル型インクジェット記録装置を用いて、このような顔料インクで記録動作を行うと、分散剤が破壊されて分散破壊物を生じ、これがヒータ上に堆積してしまう。このようにヒータ上に堆積物があると効率的に熱がインクに伝わらなくなり、インクの吐出速度が変化してしまうことが知られている。インクの吐出速度を一定に保つことができないと、記録動作中に色むらが発生することになり、画像品位の低下を引き起こすことになる。
【０００４】
特許文献１には、インク吐出部の駆動回数に応じて、駆動エネルギーの最適化を行うことで長期間にわたって吐出性能を安定的に維持できることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３３０７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、さらなる記録画像性能向上を達成するために、インクの高機能化が進められ、新たな顔料分散体の選択、及び付加する画像性能に応じて様々なポリマーを添加することが検討されている。
【０００７】
このような顔料分散体、及び外添ポリマーの種類によっては、引用文献１のように堆積物の影響を考慮して駆動エネルギーを最適化して記録動作を行ったとしても、インクの吐出速度を一定に保つことができない懸念があることがわかっている。
【０００８】
そこで、本願発明はインクにどのような顔料分散体および外添ポリマーが添加されていたとしても、最適な駆動エネルギーを用いて駆動することができる、信頼性の高いインクジェット記録装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のインクジェット記録装置は、駆動エネルギーを供給することでインクを吐出する熱エネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた記録ヘッドを走査して記録媒体に記録を行い、記録データに基づいて、吐出周波数を算出する算出手段と、前記算出手段で算出された前記吐出周波数に応じて、前記記録ヘッドに供給する駆動エネルギーを決定する駆動エネルギー決定手段と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、最適な駆動エネルギーを供給することができ、安定した記録動作を行うことのできる信頼性の高いインクジェット記録装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のインクジェット記録装置の構成を示す外観斜視図である。
【図２】（ａ）本発明の記録ヘッドの構成を示す外観斜視図である。（ｂ）記録ヘッド用基板を模式的に示した外観斜視図である。（ｃ）エネルギー発生素子１つの回路構成を示す回路図である。
【図３】本発明の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。
【図４】（ａ）インクＡのＫ値と吐出速度の関係を示す図である。（ｂ）インクＡの吐出周波数と吐出速度の関係を示す図である。
【図５】（ａ）インクＢのＫ値と吐出速度の関係を示す図である。（ｂ）インクＢの吐出周波数と吐出速度の関係を示す図である。
【図６】吐出周波数と最適なＫ値との関係を示す図である。
【図７】（ａ）１回の走査領域を複数のブロックに分割することを説明する図である。（ｂ）第１の実施形態における駆動エネルギーの決定処理を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）第２の実施形態における駆動エネルギーの決定処理を示すフローチャートである。（ｂ）記録モードとＫ値との関係を示す表である。
【図９】予備吐出時の吐出周波数とＫ値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下添付図面を参照して本発明を適用可能な実施形態を説明する。
【００１３】
＜記録装置概要＞
図１は本発明に適用可能なインクジェット記録装置（以下、プリンタとも記す）の外観斜視図を示す。いわゆるシリアルスキャン型のプリンタであり、記録媒体Ｐの搬送方向に対して直交する方向（主走査方向）に記録ヘッドをスキャン（主走査）して画像を形成するものである。図１を用いてこのプリンタの構成および記録時の動作の概略を説明する。まず不図示の給紙モータ５とギヤを介して駆動される同じく不図示の給紙ローラーによって、記録媒体Ｐを保持しているスプール６より記録媒体Ｐが搬送される。一方、所定の搬送位置において不図示のキャリッジモータ３によりキャリッジユニット２を当該搬送方向と直交する方向に延在するガイドシャフト８に沿ってスキャンさせる。そして、このスキャンの過程で、エンコーダ７によって得られる位置信号に基づいたタイミングでキャリッジユニット２に着脱自在に装着される記録ヘッド９（後述）のインク吐出口（ノズル）から吐出動作を行わせる。そして、ノズル配列範囲に対応した一定のバンド幅を記録する。その後、記録媒体Ｐの搬送を行い、さらに次のバンド幅について記録を行う構成となっている。このようなプリンタでは、各スキャン間でバンド幅分の記録媒体搬送を行う場合もあるし、必要に応じて、１スキャン毎にバンド幅分の搬送を行わず、複数回スキャンを行ってから搬送を行う場合もある。また１スキャン毎に所定のマスクで間引かれたデータを記録してから１／ｎバンド前後の紙送りを行い、再度スキャンを行うことによって一画像領域に対し記録に関与するノズルを異ならせた複数回のスキャンと搬送とによって画像を完成させる方法行ってもよい。記録ヘッド９に対しては、吐出駆動のための信号パルスやヘッド温調用信号などを供給するためのフレキシブル配線基板が取り付けられている。フレキシブル基板の他端は、本プリンタの制御を実行する制御回路を備えた制御回路（後述）に接続されている。なお、キャリッジモータ３からキャリッジユニット２への駆動力の伝達には、キャリッジベルトを用いることができる。しかしキャリッジベルトの代わりに、例えばキャリッジモータ３により回転駆動され、主走査方向に延在するリードスクリュと、キャリッジユニット２に設けられ、リードスクリュの溝に係合する係合部とを具えたものなど、他の駆動方式を用いることも可能である。送給された記録媒体Ｐは、不図示の給紙ローラーとピンチローラーとに挟持搬送されて、プラテン４上の記録位置（記録ヘッド９の主走査領域）に導かれる。通常休止状態では記録ヘッド９のフェース面にはキャッピングが施されているため、記録に先立ってキャップを開放して記録ヘッド９ないしキャリッジユニット２をスキャン可能状態にする。その後、１スキャン分のデータがバッファに蓄積されたらキャリッジモータ３によりキャリッジユニット２をスキャンさせ、上述のように記録を行う。
【００１４】
＜記録ヘッド＞
図２（ａ）は、前記プリンタのキャリッジユニット２に搭載される記録ヘッド９を、インクが吐出される方向から示した発明に適用可能な記録ヘッドの模式的な外観斜視図である。ここで、記録ヘッド９には、主走査方向Ｓに異なる色調（色、濃度を含む）のインクを並置する。例えば、ブラック（Ｂｋ）、ライトシアン（Ｌｃ）、シアン（Ｃ）、ライトマゼンタ（Ｌｍ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）のインクを吐出可能な複数の記録ヘッド用基板５０（１１〜１６）を並置できる。記録ヘッド用基板５０のインク供給口５６には、インク導入部２３から記録ヘッド９内部のインク流路を介してインクが供給される。インク導入部２３にはインクタンクより供給チューブを介してインクが導入される。これらのインクは、顔料粒子を樹脂等の分散剤等を調整して水中に分散して設けられた顔料インクである。インクの種類に応じて、使用される顔料が異なるため、顔料分散体、及び外添ポリマーの種類及び添加量は色に応じて異なっている。
【００１５】
図２（ｂ）は記録ヘッド用基板５０の模式的な外観斜視図である。記録ヘッド用基板５０は、液体を吐出するために利用される熱エネルギーを発生するエネルギー発生素子５２を備えたシリコンからなる基体５１と、基体５１の上に設けられた流路部材５４と、を有している。流路部材５４は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の硬化物で設けることができ、液体を吐出するためのノズル５５と、ノズル５５に連通する流路５９とを構成している。流路壁部材１４に設けられたノズル５５は、供給口５６に沿って所定のピッチで列をなすように２列設けられている。ノズル５５に対応するように設けられたエネルギー発生素子５２は、所定のピッチで配列されることで素子列を構成しており、インク供給口５６を挟んで２列設けられている。
【００１６】
エネルギー発生素子の素子列は互いに、半ピッチずらして配置することで、所望の記録解像度を実現している。ここで、記録ヘッド用基板１１〜１６のそれぞれについて同じ記録密度およびノズル数とすることもできるし、異なる記録密度およびノズル数とすることもできる。本実施形態では、記録ヘッド用基板１１〜１６では各インクとも１ｃｍあたり約４７０ノズルの密度で１２８０個のノズルが配列されている。
【００１７】
このようなエネルギー発生素子５２は、通電することで発熱する材料（例えばＴａＳｉＮやＷＳｉＮなど）からなり、インクなどの吐出に用いられる液体との絶縁を図るために、ＳｉＮ等のシリコン化合物などの絶縁性材料からなる絶縁層で被覆されている。さらに吐出のための液体の発泡、収縮に伴うキャビテーション衝撃などからエネルギー発生素子５２を保護するために、絶縁層の上にタンタル等からなる耐キャビテーション層を設けることもできる。
【００１８】
供給口５６から供給されたインクは流路５９に運ばれ、さらに電圧が印加され通電されることでエネルギー発生素子５２が発生する熱エネルギーによってインクが膜沸騰することで気泡が生じる。このときに生じる圧力によりインクが、ノズル５５から吐出されることで、記録動作が行われる。
【００１９】
なお、本例ではエネルギー発生素子５２が基体５１に対して垂直方向にインクを吐出させる方式の吐出部を用いているが、平行な方向にインクを吐出させる形態の吐出部を用いるものでもよい。
【００２０】
図２（ｃ）は１つのエネルギー発生素子５２について模式的に示した回路図である。エネルギー発生素子５２には、駆動するタイミングのＯＮ／ＯＦＦを制御するためのスイッチとして用いられるＭＯＳ−ＦＥＴ等のスイッチ素子６０と、ＶＨ電源とＧＮＤＨ電源とに接続されている。スイッチ素子６０で通電がＯＮされることにより、エネルギー発生素子５２に駆動パルス（電圧パルス）が印加されインクが吐出される。
【００２１】
＜制御系の構成例＞
図３は本発明に適用可能なプリンタの制御回路の構成例を示す。図３において、１０１はプログラマブル・ペリフェラル・インターフェース（以下ＰＰＩとする）であり、ホストコンピュータ１００から送られてくる指令信号（コマンド）や記録データを含む記録情報信号を受信してＭＰＵ１０２に転送する。さらに、１０１は、ホストコンピュータ１００に対しては必要に応じプリンタのステータス情報を送出する。また、ユーザーがプリンタに対して各種設定を行う設定入力部やユーザーに対してメッセージを表示する表示部などを有したコンソール１０６との間で入出力を行う。さらに、キャリッジユニット２ないし記録ヘッド９がホームポジションにあることを検出するホームポジションセンサや、キャッピングセンサなどを含むセンサー群１０７よりの信号入力を受容する。ＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）１０２は、制御用ＲＯＭ１０５に記憶された処理手順、設定に対応した制御プログラムに従って、プリンタ内の各部を制御する。１０３は受信した信号を格納し、あるいはＭＰＵ１０２のワークエリアとして使用され、また各種データを一時的に記憶するためのＲＡＭである。１０４はフォント発生用ＲＯＭで、コード情報に対応して文字や記録等のパターン情報を記憶しており、入力したコード情報に対応して各種パターン情報を出力する。１２１はＲＡＭ１０３等に展開された記録データを記憶するためのプリントバッファであって、Ｍ行記録分の容量を持つ。記憶手段として用いられる制御用ＲＯＭ１０５には上記制御プログラムのほか、本発明における吐出周波数の検出や駆動エネルギーの設定に必要なデータを含む各種データを格納しておくことができる。データとしては、例えばマルチパス記録を行う際の記録パス数や、キャリッジ速度、記録ヘッドの高さ設定、記録媒体単位面積あたりのインクの打ち込み量、記録方向がある。またその他、マルチパス記録を行う際に適用されるデータ間引き用のマスク種類や、記録ヘッド９の駆動条件（たとえばエネルギー発生素子５２に印加する駆動パルスの形状，印加時間等）、ドットのサイズ、記録媒体搬送の条件がある。これらの各部は、アドレスバス１１７およびデータバス１１８を介して、ＭＰＵ１０２により制御される。１１４〜１１６は、それぞれ、キャッピングモータ１１３、キャリッジモータ３および給紙モータ５をＭＰＵ１０２の制御に応じて駆動するためのドライバである。１０９はシートセンサであり、記録媒体Ｐの有無、すなわち記録媒体Ｐが記録ヘッド９による記録が可能な位置に供給されたか否かを検知する。１１１は記録情報信号に応じて記録ヘッド９のエネルギー発生素子５２を駆動制御するためのドライバ部を示している。１２０は上記各部へ電源を供給する電源部であり、駆動電源装置としてＡＣアダプタと電池とを有している。記録情報信号を供給するホストコンピュータ１００からなる記録システムでは、ホストコンピュータ１００よりパラレルポート、赤外線ポート、あるいはネットワーク等を介して記録データ送信する際、その先頭部分に所要のコマンドが付加される。そのコマンドとしては、例えば記録の行われる記録媒体の種類（普通紙，ＯＨＰシート，光沢紙等の種類や、さらには転写フィルム，厚紙，バナー紙等の特殊な記録媒体の種別）、媒体サイズ（Ａ０判，Ａ１判，Ａ２判，Ｂ０判，Ｂ１判，Ｂ２判など）がある。さらに、記録品位（ハヤイ，標準，キレイ，特定色の強調，モノクローム／カラーの種別など）、給紙経路（プリンタが備える記録媒体の送給手段の形態や種類に応じて定められる。例えばロール紙，手差しなど）、およびオブジェクトの自動判別の有無などがある。これらのコマンドに従って、プリンタ側では前述したＲＯＭ１０５から記録に必要なデータを読み込み、それらのデータに基づいて記録を行う。
【００２２】
＜駆動エネルギー量＞
エネルギー発生素子５２に印加する駆動パルスの幅をＰとし（複数のパルスを分割して与える時はその合計幅）、印加する電圧をＶ、ヒータの抵抗をＲとすると、エネルギー発生素子５２への投入エネルギーＥは、
Ｅ＝ＰｘＶ＾２／Ｒ （１）
と表わすことができる。
【００２３】
つまり、このようなエネルギー発生素子５２への投入エネルギーは、駆動パルスの幅または、印加する電圧を調整することで変えることができる。
【００２４】
つまり長期間記録動作を行うことで、顔料インク中の分散剤が破壊されてエネルギー発生素子上に堆積物（コゲとも称する）が発生し、効率的にエネルギー発生素子５２の発生したエネルギーがインクの吐出に用いられなくなったことを仮定する。このような場合でも駆動パルスの幅または、印加する電圧を増やすことで投入エネルギーを増やし、一定の吐出速度および吐出量を確保することができる。
【００２５】
次に、インクを吐出するために最小限必要なエネルギー発生素子に投入するエネルギーをＥｔｈとし、実際に駆動を行う時のエネルギー発生素子を安定に駆動するために投入するエネルギーをＥｏｐとすれば、
ｒ＝Ｅｏｐ／Ｅｔｈ （２）
という式が求められる。
【００２６】
このようなＥｔｈの求め方を以下に示す。
１ 駆動パルスの幅を一定にして印加する電圧を変更することで投入エネルギーを調整している場合
最初に、吐出口からインクを吐出可能な、適当な印加電圧を見つけて駆動し吐出が行われていることを確認する。次に、徐々に電圧を下げてゆき、吐出が止まる電圧を見つける。この電圧の直前の電圧が、吐出可能な最小電圧がインクの吐出に最低限必要なエネルギーＥｔｈを供給するための電圧Ｖｔｈとなる。
【００２７】
このときの実際に駆動で使用されている電圧をＶｏｐとすれば、式（２）のｒ値は、
ｒ＝（Ｖｏｐ／Ｖｔｈ）２ （３）
で求めることができる。
【００２８】
２ 電圧を常に一定にして駆動パルスの幅を変更することで投入エネルギーを調整している場合。
最初に、吐出口からインクを吐出可能な、適当なパルス幅を見つけて駆動する。次に、徐々にパルス幅を短くしてゆき、吐出が止まるパルス幅を見つける。このパルス幅の直前のパルス幅が、インクの吐出に最低限必要なエネルギーＥｔｈを供給するための最小パルス幅Ｐｔｈとなる。
【００２９】
このとき実際に駆動で使用されているパルス幅をＰｏｐとすれば、式（２）のｒ値は、
ｒ＝Ｐｏｐ／Ｐｔｈ （４）
で求めることができる。
【００３０】
なお式（３）と式（４）とから、同一ｒ値においては、Ｖの２乗とＰは反比例するように見える。しかし実際はパルス波形が矩形でないことや、エネルギー発生素子周辺の基板への熱拡散が異なることや、電圧が異なるとエネルギー発生素子からインクへの熱流束が異なり発泡状態が変化する等のインクジェット特有の現象がある。そのため、Ｖの２乗とＰとの関係は単純な反比例ではない。そのため、上記（３）（４）で述べた方法は、それぞれ独立した例として扱う必要がある。
【００３１】
以下説明する実施形態においては、駆動エネルギー量を表す指標値としては上記ｒ値をベースとし以下定義されるＫ値という表現を用いるものとする。
Ｋ値＝√（ｒ）＝√（Ｅｏｐ／Ｅｔｈ）
なお式（３）からＫ値は、駆動パルス幅が一定である場合の、インクを吐出するために最小限必要なエネルギー発生素子に投入する最小の駆動電圧に対する、実際に安定した記録動作を行うためにエネルギー発生素子に投入する電圧の比を示す指標値ともいえる。
【００３２】
（第１の実施形態）
顔料インクは主に顔料分散体、外添ポリマー、溶剤、界面活性剤より構成される。このうち、顔料分散体、外添ポリマーの選択によってはインク吐出時の吐出挙動が大きく変わる事が確認された。
【００３３】
図４、図５に、本発明に好適な顔料分散体が異なる（添加ポリマーは共通）２種類のインク（インクＡ、インクＢ）の特性の例を示す。両図中（ａ）は、Ｋ値（横軸）を変化させた際の吐出速度の変化（縦軸）を２種類の吐出周波数に関して示しおり、両図中（ｂ）は、吐出周波数の変化（横軸）に対する吐出速度の変化（縦軸）を３種類のＫ値に関して示している。
【００３４】
図４（ａ）においてインクＡの２種類の吐出周波数の特性を比較する。低周波数（１００Ｈｚ）ではＫ値が１．０６以下の領域において吐出速度が低下しており、高周波数（１０ｋＨｚ）駆動においてはＫ値１．１５以下の領域において吐出速度が低下していることがわかる。
【００３５】
画像のむらを防止するためには、吐出周波数に応じて指標値であるＫ値を選択し、このＫ値に対応させて、エネルギー発生素子に投入する投入エネルギーＥｏｐを変更することで吐出速度低下を回避することができる。
【００３６】
画像に対する吐出速度変動の許容度は、プリンタの使用目的、使われ方等で一概には言えないが、１ｍ／ｓ以上吐出速度が変動すると、顕著にむらが視認されるようになるため制御を行うことが好ましい。所望の吐出速度を１２ｍ／ｓとすると、１１ｍ／ｓ〜１３ｍ／ｓとなるように制御を行う必要がある。図４（ａ）からインクＡは、１００ｋＨｚの吐出周波数の場合は、Ｋ値が１．０４未満となると、吐出速度が吐出速度変動許容幅外となってしまうため、Ｋ値が１．０４以上の範囲で駆動することが必要である。そして、１０ｋＨｚの吐出周波数の場合は、Ｋ値が１．１３未満となると、吐出速度が吐出速度変動許容幅外となってしまうため、Ｋ値が１．１３以上の範囲で駆動することが必要であることがわかる。
【００３７】
また、同様に図５（ａ）からインクＢは、１００ｋＨｚの吐出周波数の場合は、Ｋ値が１．１３未満となると、吐出速度が吐出速度変動許容幅外となってしまうため、Ｋ値が１．１３以上の範囲で駆動することが必要である。そして、１０ｋＨｚの吐出周波数の場合は、Ｋ値が１．２１未満となると、吐出速度が吐出速度変動許容幅外となってしまうため、Ｋ値が１．２１以上の範囲で駆動することが必要であることがわかる。
【００３８】
次に、Ｋ値における吐出周波数と吐出速度との関係を図４（ｂ）図５（ｂ）に示す図を参照して説明する。図４（ｂ）図５（ｂ）ではＫ値（１．０５、１．１７、１．２５）の３種類における吐出周波数と吐出速度を示している。
【００３９】
インクＡにおいては吐出周波数を上げると５００Ｈｚ付近まで急峻に吐出速度が低下し、その後５ｋＨｚ付近にかけてゆるやかに低下していることがわかる。
【００４０】
インクＢにおいては吐出周波数を上げると５００Ｈｚ付近まで急峻に吐出速度が低下し、その後１０ｋＨｚ付近にかけてゆるやかに低下していることがわかる。
【００４１】
次に、エネルギー発生素子５２に供給するエネルギーＥｏｐと記録ヘッドの寿命について説明する。
【００４２】
実際にエネルギー発生素子５２に投入するエネルギーＥｏｐとＫ値とは、Ｋ値＝√（Ｅｏｐ／Ｅｔｈ）との関係を有するため、Ｅｏｐを大きくすれば、確実にインク滴が吐出し、インクの吐出速度も確保することができる。
【００４３】
しかしながら、エネルギー発生素子Ｅｏｐを必要以上に多く供給すると、エネルギー発生素子５２を被覆する絶縁層や耐キャビテーション層に必要以上の熱エネルギーがかかることになり、耐キャビテーション層の酸化が進むことになる。耐キャビテーション層は酸化するとインク中に溶解してしまうため、インクを吐出する際のキャビテーションで絶縁層が破損することになる。つまり、正常に記録動作を行えなくなり記録ヘッドを使用できる期間（寿命）が短くなってしまう。
【００４４】
図４（ａ）の例を用いて具体的に説明する。
インクＡで低周波数（１０ｋＨｚ）での最適な駆動エネルギー（Ｋ値＝１．１３）を供給して、高周波数（１００ｋＨｚ）の記録動作を行ったとする。この場合は、インク吐出速度は吐出速度変動許容幅内であるため、所望の位置にインクを着弾させることができるが、必要以上の駆動エネルギーを供給していることになり、耐キャビテーションの酸化が早くすすみ記録ヘッド寿命の低下を招くことになる。
【００４５】
一方、高周波数（１００ｋＨｚ）での最適な駆動エネルギー（Ｋ値＝１．０４）を供給して、低周波数（１０ｋＨｚ）での記録動作を行ったとする。この場合は、インク吐出速度は吐出速度変動許容幅をはずれるため、所望の位置にインクを着弾させることができず、むらなどの画像劣化を生じることになる。
【００４６】
つまりエネルギー発生素子５２に投入するエネルギーＥｏｐ（すなわちＫ値）は、周波数毎に適宜設定することにより、インクの吐出速度を確保しつつ、記録ヘッドの寿命を延ばすことができるといえる。
【００４７】
また、図５（ａ）のインクＢの場合は、インクＡとはまた異なっていることから、インク種類が異なる場合でも、エネルギーＥｏｐを変更する必要がある。
こうしたインクＡおよびインクＢの特性をもとに、吐出周波数（横軸）毎の最適なＫ 値の例を図６に示す。
【００４８】
図６は吐出周波数（横軸）毎の最適なＫ値をプロットした表を示している。例えば、インクＡの場合には、５００Ｈｚまでの吐出速度の急峻な変化に対応してＫ値が大きくなるように制御し、その後５ｋＨｚまでは吐出速度変化は緩やかになるためそれに合せてＫ値の変化量は多少小さくなるように設定することが好ましいといえる。そして吐出周波数が５ｋＨｚ以上の領域では吐出速度の低下が見られないためＫ値は１．１３に固定することが好ましいといえる。なお、図６では図４（ｂ）図５（ｂ）に示すような３種類のＫ値の結果に基づいて変曲点間を補完して作成した表であるが、これに限られるものでなく、実際の特性に追随しさらに細かく設けることができる。
【００４９】
このような吐出周波数とＫ値との関係を、予め記憶手段として用いられる制御用ＲＯＭ１０５等に記憶させておくことで、記録動作時の周波数に応じて最適なＫ値を選択することができる。そして、Ｋ値に応じた最適な駆動エネルギーを用いて駆動することで、インクにどのような顔料分散体および外添ポリマーが添加されていたとしても、最適な駆動エネルギーを用いて駆動することができ、色むらが発生しない記録動作をおこなうことができる。
【００５０】
またエネルギー発生素子５２への最適なエネルギーＥｏｐを投入する際には、駆動電圧もしくは駆動パルスのどちらを調整してもよい。
【００５１】
吐出周波数に応じて最適なＫ値（最適エネルギーＥｏｐ）を用いて記録を行う際の制御を、フローチャートを用いて説明する。
【００５２】
本実施形態においては、キャリッジを１回走査（１パス）する際に記録する領域を所定幅のブロック毎に分割し、各ブロック毎における吐出周波数を基に最適なＫ値を設定する制御を説明する。
【００５３】
図７（ａ）はブロック分割イメージ図である。記録ヘッドの走査方向に対して所定走査幅ごとに分割している。分割幅が細かい程、制御性が向上するため望ましいが、実際はデータ処理等の記録装置の性能に応じて決定されるものである。図７（ｂ）は、ブロック毎の吐出周波数に応じてＫ値を設定する制御のフローチャートである。このような制御をインクの種類ごとに行う。
【００５４】
初めにステップ７０１において吐出周波数を算出する上で必要となる記録モード情報（キャリッジ速度、記録解像度）を取得する。そして続くステップ７０２において対応するブロックの記録データを取得し、ノズル毎の最大吐出周波数を算出する（ステップ７０３）。なお前記吐出周波数に関しては、最大に限定されるものでなく、平均吐出周波数を用いても構わない。
【００５５】
さらにステップ７０３で算出した全てのノズルの最大吐出周波数に基づいて、記録ヘッドの吐出周波数代表値を求める（ステップ７０４）。
【００５６】
次に制御用ＲＯＭ１０５に記憶された、吐出周波数とＫ値との関係を示すテーブルを参照して、ステップ７０４で求めた吐出周波数代表値に対応するＫ値を読み出す。さらに、予め測定しておいたインクの吐出に最低限必要なエネルギーＥｔｈと、Ｋ値とを用いて、エネルギー発生素子５２への最適なエネルギーＥｏｐを求め、これを駆動エネルギーとして決定し、設定する。具体的にはＭＰＵ１０２等が、駆動エネルギーを決定する駆動エネルギー決定手段として用いられる。
【００５７】
なおここでは、吐出周波数代表値は、全てのノズルの吐出周波数に基づいて決定したが、ノズル列の領域毎に求め、ノズル列の領域毎にＥｏｐを設定してもよい。
【００５８】
以上のように、ブロック毎に最適なエネルギー発生素子Ｅｏｐを求めて、駆動することにより、色むらを低減した信頼性の高い記録動作を行うことができる。
【００５９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、ブロック毎に吐出周波数代表値を取得して駆動エネルギーを設定する例を説明したが、ここでは画像品位に応じた記録モードで想定されるＫ値をあらかじめ設定したテーブルを用いて、駆動エネルギーを設定する例を示す。
【００６０】
図８（ａ）は、記録モードに応じて設定する制御を示すフローチャートである。図８（ｂ）は、あらかじめ制御用ＲＯＭ１０５に記憶しておくテーブルの一例である。
【００６１】
図８（ｂ）に示すテーブルは、記録モード毎設定されるキャリッジ速度、記録解像度、記録パス数、カラム間引き量、最大打ち込み量を基に想定される最大吐出周波数を算出し、これに対して適切なＫ値を設定したテーブルである。テーブル中のＫ値は、インクＡ用の設定例を示したものである。
【００６２】
初めにステップ８０１で、ユーザーに選択された記録モードが何かを取得する。次に、図８（ｂ）に示すテーブルを参照して、ステップ８０１で取得した記録モードに対応するＫ値を読み出す（ステップ８０２）。
【００６３】
さらに、予め測定しておいたインクの吐出に最低限必要なエネルギーＥｔｈと、Ｋ値とを用いて、エネルギー発生素子５２への最適なエネルギーＥｏｐを求め、これを駆動エネルギーとして設定する（ステップ８０３）。
【００６４】
このように、記録モードに応じて想定される周波数をもとに駆動エネルギーを決定することで、第１の実施形態と同様に色むらを低減した信頼性の高い記録動作を行うことができる。
【００６５】
（第３の実施形態）
第１の実施形態及び第２の実施形態においては、画像記録時の駆動エネルギーの設定方法について説明したが、ここでは予備吐出の際には画像記録時とは異なる駆動エネルギーを設定方法について説明する。具体的な駆動エネルギーの設定方法については、第１の実施形態または第２の実施形態に記載の方法を用いることができる。
【００６６】
画像の記録を実際に行う記録動作時は、色むら等の画像品位の低下を防止するため吐出速度の変動を極力抑えるためにＫ値を設定することを第１の実施形態および第２の実施形態で説明した。しかしながら、実際の画像記録を開始する前でノズルの状態を最適に保つために行う予備吐出の場合には画像品位への影響がないため、画像記録時と比べると吐出速度変動に対する許容度が広い。そのため、予備吐出用の吐出周波数とＫ値との関係を示すテーブルをさらに設け、予備吐出時には、画像記録とは別のＫ値となるように制御する。
【００６７】
本実施形態では、予備吐出時の吐出速度変動許容量として２ｍ／ｓに設定した場合の例を示す。図９に図４のインクＡにおける画像記録用と予備吐出用の吐出周波数とＫ値との関係を示す。
【００６８】
図９からわかるように、吐出速度変動許容量が広がることにより、Ｋ値を低く設定することができる。つまり、エネルギー発生素子５２に供給する駆動エネルギーを低減することができ、画像記録と予備吐出を共通で設定する場合に比べて、記録ヘッドの寿命を延ばすことができる。
【符号の説明】
【００６９】
２ キャリッジユニット
９ 記録ヘッド
５２ エネルギー発生素子
１０２ ＭＰＵ
１０５ 制御用ＲＯＭ
１１１ ヘッドドライバ
１２１ プリントバッファ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置及びインクジェット記録装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置、特にプロッタのような大型のインクジェット記録装置において、記録画像の堅牢性（耐候性）への要求への高まりから、インク中の色材として、水に不溶性の色材、例えば顔料を用いたインクが採用されたモデルが増えている。
【０００３】
染料インクと異なり顔料インクでは、顔料粒子を樹脂等の分散剤により水中に分散して設けられている。そのためヒータの生じる熱によりインクを膜沸騰させて吐出するサーマル型インクジェット記録装置を用いて、このような顔料インクで記録動作を行うと、分散剤が破壊されて分散破壊物を生じ、これがヒータ上に堆積してしまう。このようにヒータ上に堆積物があると効率的に熱がインクに伝わらなくなり、インクの吐出速度が変化してしまうことが知られている。インクの吐出速度を一定に保つことができないと、記録動作中に色むらが発生することになり、画像品位の低下を引き起こすことになる。
【０００４】
特許文献１には、インク吐出部の駆動回数に応じて、駆動エネルギーの最適化を行うことで長期間にわたって吐出性能を安定的に維持できることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３３０７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、さらなる記録画像性能向上を達成するために、インクの高機能化が進められ、新たな顔料分散体の選択、及び付加する画像性能に応じて様々なポリマーを添加することが検討されている。
【０００７】
このような顔料分散体、及び外添ポリマーの種類によっては、引用文献１のように堆積物の影響を考慮して駆動エネルギーを最適化して記録動作を行ったとしても、インクの吐出速度を一定に保つことができない懸念があることがわかっている。
【０００８】
そこで、本願発明はインクにどのような顔料分散体および外添ポリマーが添加されていたとしても、最適な駆動エネルギーを用いて駆動することができる、信頼性の高いインクジェット記録装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のインクジェット記録装置は、駆動エネルギーを供給することでインクを吐出する熱エネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた記録ヘッドを走査して記録媒体に記録を行い、記録データに基づいて、吐出周波数を算出する算出手段と、前記算出手段で算出された前記吐出周波数に応じて、前記記録ヘッドに供給する駆動エネルギーを決定する駆動エネルギー決定手段と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、最適な駆動エネルギーを供給することができ、安定した記録動作を行うことのできる信頼性の高いインクジェット記録装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のインクジェット記録装置の構成を示す外観斜視図である。
【図２】（ａ）本発明の記録ヘッドの構成を示す外観斜視図である。（ｂ）記録ヘッド用基板を模式的に示した外観斜視図である。（ｃ）エネルギー発生素子１つの回路構成を示す回路図である。
【図３】本発明の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。
【図４】（ａ）インクＡのＫ値と吐出速度の関係を示す図である。（ｂ）インクＡの吐出周波数と吐出速度の関係を示す図である。
【図５】（ａ）インクＢのＫ値と吐出速度の関係を示す図である。（ｂ）インクＢの吐出周波数と吐出速度の関係を示す図である。
【図６】吐出周波数と最適なＫ値との関係を示す図である。
【図７】（ａ）１回の走査領域を複数のブロックに分割することを説明する図である。（ｂ）第１の実施形態における駆動エネルギーの決定処理を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）第２の実施形態における駆動エネルギーの決定処理を示すフローチャートである。（ｂ）記録モードとＫ値との関係を示す表である。
【図９】予備吐出時の吐出周波数とＫ値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下添付図面を参照して本発明を適用可能な実施形態を説明する。
【００１３】
＜記録装置概要＞
図１は本発明に適用可能なインクジェット記録装置（以下、プリンタとも記す）の外観斜視図を示す。いわゆるシリアルスキャン型のプリンタであり、記録媒体Ｐの搬送方向に対して直交する方向（主走査方向）に記録ヘッドをスキャン（主走査）して画像を形成するものである。図１を用いてこのプリンタの構成および記録時の動作の概略を説明する。まず不図示の給紙モータ５とギヤを介して駆動される同じく不図示の給紙ローラーによって、記録媒体Ｐを保持しているスプール６より記録媒体Ｐが搬送される。一方、所定の搬送位置において不図示のキャリッジモータ３によりキャリッジユニット２を当該搬送方向と直交する方向に延在するガイドシャフト８に沿ってスキャンさせる。そして、このスキャンの過程で、エンコーダ７によって得られる位置信号に基づいたタイミングでキャリッジユニット２に着脱自在に装着される記録ヘッド９（後述）のインク吐出口（ノズル）から吐出動作を行わせる。そして、ノズル配列範囲に対応した一定のバンド幅を記録する。その後、記録媒体Ｐの搬送を行い、さらに次のバンド幅について記録を行う構成となっている。このようなプリンタでは、各スキャン間でバンド幅分の記録媒体搬送を行う場合もあるし、必要に応じて、１スキャン毎にバンド幅分の搬送を行わず、複数回スキャンを行ってから搬送を行う場合もある。また１スキャン毎に所定のマスクで間引かれたデータを記録してから１／ｎバンド前後の紙送りを行い、再度スキャンを行うことによって一画像領域に対し記録に関与するノズルを異ならせた複数回のスキャンと搬送とによって画像を完成させる方法行ってもよい。記録ヘッド９に対しては、吐出駆動のための信号パルスやヘッド温調用信号などを供給するためのフレキシブル配線基板が取り付けられている。フレキシブル基板の他端は、本プリンタの制御を実行する制御回路を備えた制御回路（後述）に接続されている。なお、キャリッジモータ３からキャリッジユニット２への駆動力の伝達には、キャリッジベルトを用いることができる。しかしキャリッジベルトの代わりに、例えばキャリッジモータ３により回転駆動され、主走査方向に延在するリードスクリュと、キャリッジユニット２に設けられ、リードスクリュの溝に係合する係合部とを具えたものなど、他の駆動方式を用いることも可能である。送給された記録媒体Ｐは、不図示の給紙ローラーとピンチローラーとに挟持搬送されて、プラテン４上の記録位置（記録ヘッド９の主走査領域）に導かれる。通常休止状態では記録ヘッド９のフェース面にはキャッピングが施されているため、記録に先立ってキャップを開放して記録ヘッド９ないしキャリッジユニット２をスキャン可能状態にする。その後、１スキャン分のデータがバッファに蓄積されたらキャリッジモータ３によりキャリッジユニット２をスキャンさせ、上述のように記録を行う。
【００１４】
＜記録ヘッド＞
図２（ａ）は、前記プリンタのキャリッジユニット２に搭載される記録ヘッド９を、インクが吐出される方向から示した発明に適用可能な記録ヘッドの模式的な外観斜視図である。ここで、記録ヘッド９には、主走査方向Ｓに異なる色調（色、濃度を含む）のインクを並置する。例えば、ブラック（Ｂｋ）、ライトシアン（Ｌｃ）、シアン（Ｃ）、ライトマゼンタ（Ｌｍ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）のインクを吐出可能な複数の記録ヘッド用基板５０（１１〜１６）を並置できる。記録ヘッド用基板５０のインク供給口５６には、インク導入部２３から記録ヘッド９内部のインク流路を介してインクが供給される。インク導入部２３にはインクタンクより供給チューブを介してインクが導入される。これらのインクは、顔料粒子を樹脂等の分散剤等を調整して水中に分散して設けられた顔料インクである。インクの種類に応じて、使用される顔料が異なるため、顔料分散体、及び外添ポリマーの種類及び添加量は色に応じて異なっている。
【００１５】
図２（ｂ）は記録ヘッド用基板５０の模式的な外観斜視図である。記録ヘッド用基板５０は、液体を吐出するために利用される熱エネルギーを発生するエネルギー発生素子５２を備えたシリコンからなる基体５１と、基体５１の上に設けられた流路部材５４と、を有している。流路部材５４は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の硬化物で設けることができ、液体を吐出するためのノズル５５と、ノズル５５に連通する流路５９とを構成している。流路壁部材１４に設けられたノズル５５は、供給口５６に沿って所定のピッチで列をなすように２列設けられている。ノズル５５に対応するように設けられたエネルギー発生素子５２は、所定のピッチで配列されることで素子列を構成しており、インク供給口５６を挟んで２列設けられている。
【００１６】
エネルギー発生素子の素子列は互いに、半ピッチずらして配置することで、所望の記録解像度を実現している。ここで、記録ヘッド用基板１１〜１６のそれぞれについて同じ記録密度およびノズル数とすることもできるし、異なる記録密度およびノズル数とすることもできる。本実施形態では、記録ヘッド用基板１１〜１６では各インクとも１ｃｍあたり約４７０ノズルの密度で１２８０個のノズルが配列されている。
【００１７】
このようなエネルギー発生素子５２は、通電することで発熱する材料（例えばＴａＳｉＮやＷＳｉＮなど）からなり、インクなどの吐出に用いられる液体との絶縁を図るために、ＳｉＮ等のシリコン化合物などの絶縁性材料からなる絶縁層で被覆されている。さらに吐出のための液体の発泡、収縮に伴うキャビテーション衝撃などからエネルギー発生素子５２を保護するために、絶縁層の上にタンタル等からなる耐キャビテーション層を設けることもできる。
【００１８】
供給口５６から供給されたインクは流路５９に運ばれ、さらに電圧が印加され通電されることでエネルギー発生素子５２が発生する熱エネルギーによってインクが膜沸騰することで気泡が生じる。このときに生じる圧力によりインクが、ノズル５５から吐出されることで、記録動作が行われる。
【００１９】
なお、本例ではエネルギー発生素子５２が基体５１に対して垂直方向にインクを吐出させる方式の吐出部を用いているが、平行な方向にインクを吐出させる形態の吐出部を用いるものでもよい。
【００２０】
図２（ｃ）は１つのエネルギー発生素子５２について模式的に示した回路図である。エネルギー発生素子５２には、駆動するタイミングのＯＮ／ＯＦＦを制御するためのスイッチとして用いられるＭＯＳ−ＦＥＴ等のスイッチ素子６０と、ＶＨ電源とＧＮＤＨ電源とに接続されている。スイッチ素子６０で通電がＯＮされることにより、エネルギー発生素子５２に駆動パルス（電圧パルス）が印加されインクが吐出される。
【００２１】
＜制御系の構成例＞
図３は本発明に適用可能なプリンタの制御回路の構成例を示す。図３において、１０１はプログラマブル・ペリフェラル・インターフェース（以下ＰＰＩとする）であり、ホストコンピュータ１００から送られてくる指令信号（コマンド）や記録データを含む記録情報信号を受信してＭＰＵ１０２に転送する。さらに、１０１は、ホストコンピュータ１００に対しては必要に応じプリンタのステータス情報を送出する。また、ユーザーがプリンタに対して各種設定を行う設定入力部やユーザーに対してメッセージを表示する表示部などを有したコンソール１０６との間で入出力を行う。さらに、キャリッジユニット２ないし記録ヘッド９がホームポジションにあることを検出するホームポジションセンサや、キャッピングセンサなどを含むセンサー群１０７よりの信号入力を受容する。ＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）１０２は、制御用ＲＯＭ１０５に記憶された処理手順、設定に対応した制御プログラムに従って、プリンタ内の各部を制御する。１０３は受信した信号を格納し、あるいはＭＰＵ１０２のワークエリアとして使用され、また各種データを一時的に記憶するためのＲＡＭである。１０４はフォント発生用ＲＯＭで、コード情報に対応して文字や記録等のパターン情報を記憶しており、入力したコード情報に対応して各種パターン情報を出力する。１２１はＲＡＭ１０３等に展開された記録データを記憶するためのプリントバッファであって、Ｍ行記録分の容量を持つ。記憶手段として用いられる制御用ＲＯＭ１０５には上記制御プログラムのほか、本発明における吐出周波数の検出や駆動エネルギーの設定に必要なデータを含む各種データを格納しておくことができる。データとしては、例えばマルチパス記録を行う際の記録パス数や、キャリッジ速度、記録ヘッドの高さ設定、記録媒体単位面積あたりのインクの打ち込み量、記録方向がある。またその他、マルチパス記録を行う際に適用されるデータ間引き用のマスク種類や、記録ヘッド９の駆動条件（たとえばエネルギー発生素子５２に印加する駆動パルスの形状，印加時間等）、ドットのサイズ、記録媒体搬送の条件がある。これらの各部は、アドレスバス１１７およびデータバス１１８を介して、ＭＰＵ１０２により制御される。１１４〜１１６は、それぞれ、キャッピングモータ１１３、キャリッジモータ３および給紙モータ５をＭＰＵ１０２の制御に応じて駆動するためのドライバである。１０９はシートセンサであり、記録媒体Ｐの有無、すなわち記録媒体Ｐが記録ヘッド９による記録が可能な位置に供給されたか否かを検知する。１１１は記録情報信号に応じて記録ヘッド９のエネルギー発生素子５２を駆動制御するためのドライバ部を示している。１２０は上記各部へ電源を供給する電源部であり、駆動電源装置としてＡＣアダプタと電池とを有している。記録情報信号を供給するホストコンピュータ１００からなる記録システムでは、ホストコンピュータ１００よりパラレルポート、赤外線ポート、あるいはネットワーク等を介して記録データ送信する際、その先頭部分に所要のコマンドが付加される。そのコマンドとしては、例えば記録の行われる記録媒体の種類（普通紙，ＯＨＰシート，光沢紙等の種類や、さらには転写フィルム，厚紙，バナー紙等の特殊な記録媒体の種別）、媒体サイズ（Ａ０判，Ａ１判，Ａ２判，Ｂ０判，Ｂ１判，Ｂ２判など）がある。さらに、記録品位（ハヤイ，標準，キレイ，特定色の強調，モノクローム／カラーの種別など）、給紙経路（プリンタが備える記録媒体の送給手段の形態や種類に応じて定められる。例えばロール紙，手差しなど）、およびオブジェクトの自動判別の有無などがある。これらのコマンドに従って、プリンタ側では前述したＲＯＭ１０５から記録に必要なデータを読み込み、それらのデータに基づいて記録を行う。
【００２２】
＜駆動エネルギー量＞
エネルギー発生素子５２に印加する駆動パルスの幅をＰとし（複数のパルスを分割して与える時はその合計幅）、印加する電圧をＶ、ヒータの抵抗をＲとすると、エネルギー発生素子５２への投入エネルギーＥは、
Ｅ＝ＰｘＶ＾２／Ｒ （１）
と表わすことができる。
【００２３】
つまり、このようなエネルギー発生素子５２への投入エネルギーは、駆動パルスの幅または、印加する電圧を調整することで変えることができる。
【００２４】
つまり長期間記録動作を行うことで、顔料インク中の分散剤が破壊されてエネルギー発生素子上に堆積物（コゲとも称する）が発生し、効率的にエネルギー発生素子５２の発生したエネルギーがインクの吐出に用いられなくなったことを仮定する。このような場合でも駆動パルスの幅または、印加する電圧を増やすことで投入エネルギーを増やし、一定の吐出速度および吐出量を確保することができる。
【００２５】
次に、インクを吐出するために最小限必要なエネルギー発生素子に投入するエネルギーをＥｔｈとし、実際に駆動を行う時のエネルギー発生素子を安定に駆動するために投入するエネルギーをＥｏｐとすれば、
ｒ＝Ｅｏｐ／Ｅｔｈ （２）
という式が求められる。
【００２６】
このようなＥｔｈの求め方を以下に示す。
１ 駆動パルスの幅を一定にして印加する電圧を変更することで投入エネルギーを調整している場合
最初に、吐出口からインクを吐出可能な、適当な印加電圧を見つけて駆動し吐出が行われていることを確認する。次に、徐々に電圧を下げてゆき、吐出が止まる電圧を見つける。この電圧の直前の電圧が、吐出可能な最小電圧がインクの吐出に最低限必要なエネルギーＥｔｈを供給するための電圧Ｖｔｈとなる。
【００２７】
このときの実際に駆動で使用されている電圧をＶｏｐとすれば、式（２）のｒ値は、
ｒ＝（Ｖｏｐ／Ｖｔｈ）２ （３）
で求めることができる。
【００２８】
２ 電圧を常に一定にして駆動パルスの幅を変更することで投入エネルギーを調整している場合。
最初に、吐出口からインクを吐出可能な、適当なパルス幅を見つけて駆動する。次に、徐々にパルス幅を短くしてゆき、吐出が止まるパルス幅を見つける。このパルス幅の直前のパルス幅が、インクの吐出に最低限必要なエネルギーＥｔｈを供給するための最小パルス幅Ｐｔｈとなる。
【００２９】
このとき実際に駆動で使用されているパルス幅をＰｏｐとすれば、式（２）のｒ値は、
ｒ＝Ｐｏｐ／Ｐｔｈ （４）
で求めることができる。
【００３０】
なお式（３）と式（４）とから、同一ｒ値においては、Ｖの２乗とＰは反比例するように見える。しかし実際はパルス波形が矩形でないことや、エネルギー発生素子周辺の基板への熱拡散が異なることや、電圧が異なるとエネルギー発生素子からインクへの熱流束が異なり発泡状態が変化する等のインクジェット特有の現象がある。そのため、Ｖの２乗とＰとの関係は単純な反比例ではない。そのため、上記（３）（４）で述べた方法は、それぞれ独立した例として扱う必要がある。
【００３１】
以下説明する実施形態においては、駆動エネルギー量を表す指標値としては上記ｒ値をベースとし以下定義されるＫ値という表現を用いるものとする。
Ｋ値＝√（ｒ）＝√（Ｅｏｐ／Ｅｔｈ）
なお式（３）からＫ値は、駆動パルス幅が一定である場合の、インクを吐出するために最小限必要なエネルギー発生素子に投入する最小の駆動電圧に対する、実際に安定した記録動作を行うためにエネルギー発生素子に投入する電圧の比を示す指標値ともいえる。
【００３２】
（第１の実施形態）
顔料インクは主に顔料分散体、外添ポリマー、溶剤、界面活性剤より構成される。このうち、顔料分散体、外添ポリマーの選択によってはインク吐出時の吐出挙動が大きく変わる事が確認された。
【００３３】
図４、図５に、本発明に好適な顔料分散体が異なる（添加ポリマーは共通）２種類のインク（インクＡ、インクＢ）の特性の例を示す。両図中（ａ）は、Ｋ値（横軸）を変化させた際の吐出速度の変化（縦軸）を２種類の吐出周波数に関して示しおり、両図中（ｂ）は、吐出周波数の変化（横軸）に対する吐出速度の変化（縦軸）を３種類のＫ値に関して示している。
【００３４】
図４（ａ）においてインクＡの２種類の吐出周波数の特性を比較する。低周波数（１００Ｈｚ）ではＫ値が１．０６以下の領域において吐出速度が低下しており、高周波数（１０ｋＨｚ）駆動においてはＫ値１．１５以下の領域において吐出速度が低下していることがわかる。
【００３５】
画像のむらを防止するためには、吐出周波数に応じて指標値であるＫ値を選択し、このＫ値に対応させて、エネルギー発生素子に投入する投入エネルギーＥｏｐを変更することで吐出速度低下を回避することができる。
【００３６】
画像に対する吐出速度変動の許容度は、プリンタの使用目的、使われ方等で一概には言えないが、１ｍ／ｓ以上吐出速度が変動すると、顕著にむらが視認されるようになるため制御を行うことが好ましい。所望の吐出速度を１２ｍ／ｓとすると、１１ｍ／ｓ〜１３ｍ／ｓとなるように制御を行う必要がある。図４（ａ）からインクＡは、１００ｋＨｚの吐出周波数の場合は、Ｋ値が１．０４未満となると、吐出速度が吐出速度変動許容幅外となってしまうため、Ｋ値が１．０４以上の範囲で駆動することが必要である。そして、１０ｋＨｚの吐出周波数の場合は、Ｋ値が１．１３未満となると、吐出速度が吐出速度変動許容幅外となってしまうため、Ｋ値が１．１３以上の範囲で駆動することが必要であることがわかる。
【００３７】
また、同様に図５（ａ）からインクＢは、１００ｋＨｚの吐出周波数の場合は、Ｋ値が１．１３未満となると、吐出速度が吐出速度変動許容幅外となってしまうため、Ｋ値が１．１３以上の範囲で駆動することが必要である。そして、１０ｋＨｚの吐出周波数の場合は、Ｋ値が１．２１未満となると、吐出速度が吐出速度変動許容幅外となってしまうため、Ｋ値が１．２１以上の範囲で駆動することが必要であることがわかる。
【００３８】
次に、Ｋ値における吐出周波数と吐出速度との関係を図４（ｂ）図５（ｂ）に示す図を参照して説明する。図４（ｂ）図５（ｂ）ではＫ値（１．０５、１．１７、１．２５）の３種類における吐出周波数と吐出速度を示している。
【００３９】
インクＡにおいては吐出周波数を上げると５００Ｈｚ付近まで急峻に吐出速度が低下し、その後５ｋＨｚ付近にかけてゆるやかに低下していることがわかる。
【００４０】
インクＢにおいては吐出周波数を上げると５００Ｈｚ付近まで急峻に吐出速度が低下し、その後１０ｋＨｚ付近にかけてゆるやかに低下していることがわかる。
【００４１】
次に、エネルギー発生素子５２に供給するエネルギーＥｏｐと記録ヘッドの寿命について説明する。
【００４２】
実際にエネルギー発生素子５２に投入するエネルギーＥｏｐとＫ値とは、Ｋ値＝√（Ｅｏｐ／Ｅｔｈ）との関係を有するため、Ｅｏｐを大きくすれば、確実にインク滴が吐出し、インクの吐出速度も確保することができる。
【００４３】
しかしながら、エネルギー発生素子Ｅｏｐを必要以上に多く供給すると、エネルギー発生素子５２を被覆する絶縁層や耐キャビテーション層に必要以上の熱エネルギーがかかることになり、耐キャビテーション層の酸化が進むことになる。耐キャビテーション層は酸化するとインク中に溶解してしまうため、インクを吐出する際のキャビテーションで絶縁層が破損することになる。つまり、正常に記録動作を行えなくなり記録ヘッドを使用できる期間（寿命）が短くなってしまう。
【００４４】
図４（ａ）の例を用いて具体的に説明する。
インクＡで低周波数（１０ｋＨｚ）での最適な駆動エネルギー（Ｋ値＝１．１３）を供給して、高周波数（１００ｋＨｚ）の記録動作を行ったとする。この場合は、インク吐出速度は吐出速度変動許容幅内であるため、所望の位置にインクを着弾させることができるが、必要以上の駆動エネルギーを供給していることになり、耐キャビテーションの酸化が早くすすみ記録ヘッド寿命の低下を招くことになる。
【００４５】
一方、高周波数（１００ｋＨｚ）での最適な駆動エネルギー（Ｋ値＝１．０４）を供給して、低周波数（１０ｋＨｚ）での記録動作を行ったとする。この場合は、インク吐出速度は吐出速度変動許容幅をはずれるため、所望の位置にインクを着弾させることができず、むらなどの画像劣化を生じることになる。
【００４６】
つまりエネルギー発生素子５２に投入するエネルギーＥｏｐ（すなわちＫ値）は、周波数毎に適宜設定することにより、インクの吐出速度を確保しつつ、記録ヘッドの寿命を延ばすことができるといえる。
【００４７】
また、図５（ａ）のインクＢの場合は、インクＡとはまた異なっていることから、インク種類が異なる場合でも、エネルギーＥｏｐを変更する必要がある。
こうしたインクＡおよびインクＢの特性をもとに、吐出周波数（横軸）毎の最適なＫ 値の例を図６に示す。
【００４８】
図６は吐出周波数（横軸）毎の最適なＫ値をプロットした表を示している。例えば、インクＡの場合には、５００Ｈｚまでの吐出速度の急峻な変化に対応してＫ値が大きくなるように制御し、その後５ｋＨｚまでは吐出速度変化は緩やかになるためそれに合せてＫ値の変化量は多少小さくなるように設定することが好ましいといえる。そして吐出周波数が５ｋＨｚ以上の領域では吐出速度の低下が見られないためＫ値は１．１３に固定することが好ましいといえる。なお、図６では図４（ｂ）図５（ｂ）に示すような３種類のＫ値の結果に基づいて変曲点間を補完して作成した表であるが、これに限られるものでなく、実際の特性に追随しさらに細かく設けることができる。
【００４９】
このような吐出周波数とＫ値との関係を、予め記憶手段として用いられる制御用ＲＯＭ１０５等に記憶させておくことで、記録動作時の周波数に応じて最適なＫ値を選択することができる。そして、Ｋ値に応じた最適な駆動エネルギーを用いて駆動することで、インクにどのような顔料分散体および外添ポリマーが添加されていたとしても、最適な駆動エネルギーを用いて駆動することができ、色むらが発生しない記録動作をおこなうことができる。
【００５０】
またエネルギー発生素子５２への最適なエネルギーＥｏｐを投入する際には、駆動電圧もしくは駆動パルスのどちらを調整してもよい。
【００５１】
吐出周波数に応じて最適なＫ値（最適エネルギーＥｏｐ）を用いて記録を行う際の制御を、フローチャートを用いて説明する。
【００５２】
本実施形態においては、キャリッジを１回走査（１パス）する際に記録する領域を所定幅のブロック毎に分割し、各ブロック毎における吐出周波数を基に最適なＫ値を設定する制御を説明する。
【００５３】
図７（ａ）はブロック分割イメージ図である。記録ヘッドの走査方向に対して所定走査幅ごとに分割している。分割幅が細かい程、制御性が向上するため望ましいが、実際はデータ処理等の記録装置の性能に応じて決定されるものである。図７（ｂ）は、ブロック毎の吐出周波数に応じてＫ値を設定する制御のフローチャートである。このような制御をインクの種類ごとに行う。
【００５４】
初めにステップ７０１において吐出周波数を算出する上で必要となる記録モード情報（キャリッジ速度、記録解像度）を取得する。そして続くステップ７０２において対応するブロックの記録データを取得し、ノズル毎の最大吐出周波数を算出する（ステップ７０３）。なお前記吐出周波数に関しては、最大に限定されるものでなく、平均吐出周波数を用いても構わない。
【００５５】
さらにステップ７０３で算出した全てのノズルの最大吐出周波数に基づいて、記録ヘッドの吐出周波数代表値を求める（ステップ７０４）。
【００５６】
次に制御用ＲＯＭ１０５に記憶された、吐出周波数とＫ値との関係を示すテーブルを参照して、ステップ７０４で求めた吐出周波数代表値に対応するＫ値を読み出す。さらに、予め測定しておいたインクの吐出に最低限必要なエネルギーＥｔｈと、Ｋ値とを用いて、エネルギー発生素子５２への最適なエネルギーＥｏｐを求め、これを駆動エネルギーとして決定し、設定する。具体的にはＭＰＵ１０２等が、駆動エネルギーを決定する駆動エネルギー決定手段として用いられる。
【００５７】
なおここでは、吐出周波数代表値は、全てのノズルの吐出周波数に基づいて決定したが、ノズル列の領域毎に求め、ノズル列の領域毎にＥｏｐを設定してもよい。
【００５８】
以上のように、ブロック毎に最適なエネルギー発生素子Ｅｏｐを求めて、駆動することにより、色むらを低減した信頼性の高い記録動作を行うことができる。
【００５９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、ブロック毎に吐出周波数代表値を取得して駆動エネルギーを設定する例を説明したが、ここでは画像品位に応じた記録モードで想定されるＫ値をあらかじめ設定したテーブルを用いて、駆動エネルギーを設定する例を示す。
【００６０】
図８（ａ）は、記録モードに応じて設定する制御を示すフローチャートである。図８（ｂ）は、あらかじめ制御用ＲＯＭ１０５に記憶しておくテーブルの一例である。
【００６１】
図８（ｂ）に示すテーブルは、記録モード毎設定されるキャリッジ速度、記録解像度、記録パス数、カラム間引き量、最大打ち込み量を基に想定される最大吐出周波数を算出し、これに対して適切なＫ値を設定したテーブルである。テーブル中のＫ値は、インクＡ用の設定例を示したものである。
【００６２】
初めにステップ８０１で、ユーザーに選択された記録モードが何かを取得する。次に、図８（ｂ）に示すテーブルを参照して、ステップ８０１で取得した記録モードに対応するＫ値を読み出す（ステップ８０２）。
【００６３】
さらに、予め測定しておいたインクの吐出に最低限必要なエネルギーＥｔｈと、Ｋ値とを用いて、エネルギー発生素子５２への最適なエネルギーＥｏｐを求め、これを駆動エネルギーとして設定する（ステップ８０３）。
【００６４】
このように、記録モードに応じて想定される周波数をもとに駆動エネルギーを決定することで、第１の実施形態と同様に色むらを低減した信頼性の高い記録動作を行うことができる。
【００６５】
（第３の実施形態）
第１の実施形態及び第２の実施形態においては、画像記録時の駆動エネルギーの設定方法について説明したが、ここでは予備吐出の際には画像記録時とは異なる駆動エネルギーを設定方法について説明する。具体的な駆動エネルギーの設定方法については、第１の実施形態または第２の実施形態に記載の方法を用いることができる。
【００６６】
画像の記録を実際に行う記録動作時は、色むら等の画像品位の低下を防止するため吐出速度の変動を極力抑えるためにＫ値を設定することを第１の実施形態および第２の実施形態で説明した。しかしながら、実際の画像記録を開始する前でノズルの状態を最適に保つために行う予備吐出の場合には画像品位への影響がないため、画像記録時と比べると吐出速度変動に対する許容度が広い。そのため、予備吐出用の吐出周波数とＫ値との関係を示すテーブルをさらに設け、予備吐出時には、画像記録とは別のＫ値となるように制御する。
【００６７】
本実施形態では、予備吐出時の吐出速度変動許容量として２ｍ／ｓに設定した場合の例を示す。図９に図４のインクＡにおける画像記録用と予備吐出用の吐出周波数とＫ値との関係を示す。
【００６８】
図９からわかるように、吐出速度変動許容量が広がることにより、Ｋ値を低く設定することができる。つまり、エネルギー発生素子５２に供給する駆動エネルギーを低減することができ、画像記録と予備吐出を共通で設定する場合に比べて、記録ヘッドの寿命を延ばすことができる。
【符号の説明】
【００６９】
２ キャリッジユニット
９ 記録ヘッド
５２ エネルギー発生素子
１０２ ＭＰＵ
１０５ 制御用ＲＯＭ
１１１ ヘッドドライバ
１２１ プリントバッファ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動エネルギーを供給することでインクを吐出する熱エネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた記録ヘッドを走査して記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置であって、
記録データに基づいて、吐出周波数を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された前記吐出周波数に応じて、前記記録ヘッドに供給する駆動エネルギーを決定する駆動エネルギー決定手段と、
を備えることを特徴としたインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記算出手段は、前記記録ヘッドを１回走査して記録する記録データを複数に分割したブロックごとに前記吐出周波数を算出し、
前記駆動エネルギー決定手段は、前記ブロックごとに前記駆動エネルギーを決定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】
前記駆動エネルギー決定手段は、前記吐出周波数が大きくなるほど、前記駆動エネルギーが大きくなるように決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
インクジェット記録装置は、吐出周波数と対応する駆動エネルギーとに関する情報を記憶する記憶手段を有し、
前記駆動エネルギー決定手段は、前記吐出周波数に基づいて前記記憶手段に記憶された情報を参照して、前記駆動エネルギーを決定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
インクの種類ごとに対応した複数の前記記録ヘッドを有しており、
前記記憶手段には、前記インクの種類ごとに吐出周波数と駆動エネルギーとに関する情報が記憶されてい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】
前記インクジェット記録装置で用いられるインクは、顔料インクであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
駆動エネルギーを供給することでインクを吐出する熱エネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた記録ヘッドを走査して記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置であって、
記録モードに応じて、吐出周波数を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された前記吐出周波数に応じて、前記記録ヘッドに供給する駆動エネルギーを決定する駆動エネルギー決定手段と、
を備えることを特徴としたインクジェット記録装置。
【請求項８】
駆動エネルギーを供給することでインクを吐出する熱エネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた記録ヘッドを走査して、記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置の制御方法であって、
記録データに基づいて、吐出周波数を算出する工程と、
算出された前記吐出周波数に基づいて、駆動エネルギーを決定する工程と、
前記決定された駆動エネルギーを用いて前記記録ヘッドを駆動する工程と、
を備えることを特徴としたインクジェット記録装置の制御方法。
【請求項１】
駆動エネルギーを供給することでインクを吐出する熱エネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた記録ヘッドを走査して記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置であって、
記録データに基づいて、吐出周波数を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された前記吐出周波数に応じて、前記記録ヘッドに供給する駆動エネルギーを決定する駆動エネルギー決定手段と、
を備えることを特徴としたインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記算出手段は、前記記録ヘッドを１回走査して記録する記録データを複数に分割したブロックごとに前記吐出周波数を算出し、
前記駆動エネルギー決定手段は、前記ブロックごとに前記駆動エネルギーを決定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】
前記駆動エネルギー決定手段は、前記吐出周波数が大きくなるほど、前記駆動エネルギーが大きくなるように決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
インクジェット記録装置は、吐出周波数と対応する駆動エネルギーとに関する情報を記憶する記憶手段を有し、
前記駆動エネルギー決定手段は、前記吐出周波数に基づいて前記記憶手段に記憶された情報を参照して、前記駆動エネルギーを決定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
インクの種類ごとに対応した複数の前記記録ヘッドを有しており、
前記記憶手段には、前記インクの種類ごとに吐出周波数と駆動エネルギーとに関する情報が記憶されてい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】
前記インクジェット記録装置で用いられるインクは、顔料インクであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
駆動エネルギーを供給することでインクを吐出する熱エネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた記録ヘッドを走査して記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置であって、
記録モードに応じて、吐出周波数を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された前記吐出周波数に応じて、前記記録ヘッドに供給する駆動エネルギーを決定する駆動エネルギー決定手段と、
を備えることを特徴としたインクジェット記録装置。
【請求項８】
駆動エネルギーを供給することでインクを吐出する熱エネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた記録ヘッドを走査して、記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置の制御方法であって、
記録データに基づいて、吐出周波数を算出する工程と、
算出された前記吐出周波数に基づいて、駆動エネルギーを決定する工程と、
前記決定された駆動エネルギーを用いて前記記録ヘッドを駆動する工程と、
を備えることを特徴としたインクジェット記録装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−９４９６４（Ｐ２０１３−９４９６４Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３６４７１（Ｐ２０１１−２３６４７１）
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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