JP2000203002A - インクジェット記録装置、インクジェット記録方法およびインクカ―トリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ノズル孔から吐出されたインク滴により形成さ
れるドット間の空白を少なくして、階調能力を向上させ
ること。 【解決手段】大径のノズル孔N１〜N５と小径のノズル孔
ｎ６〜ｎ１０を、用紙の送り方向Aに対する垂直方向か
ら見て、大径のノズル孔間に小径のノズル孔が位置する
ように交互に配置し、大径のノズル孔N１〜N５から吐出
されたインク滴の間を小径のノズル孔ｎ６〜ｎ１０から
吐出されたインク滴で埋めるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクカートリッ
ジのインク吐出部に配備されたノズル孔からインクを吐
出して記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置、
インクジェット記録方法、およびそれらに用いるインク
カートリッジに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置は、紙等の記録
媒体に対して印字ヘッドを走査させながら、インクカー
トリッジのノズルからインクを吐出させて記録媒体に記
録を行うものである。このような記録装置において、イ
ンクを吐出するノズルは、一般に記録媒体の送り方向に
多数個列状に配置される。このようにすれば、印字ヘッ
ドが記録媒体上を１回走査するごとにノズルの数に対応
した幅の印刷が行われるから、記録媒体の送り速度を速
くして記録動作を高速化することができる。このような
ノズル配置を備えたインクジェット記録装置は、たとえ
ば特開平７−２０５４１７号公報、特公平３−４１０７
３号公報等に開示されている。

【０００３】図２は、インクジェット記録装置の一例を
示す要部斜視図である。図において、インクジェット記
録装置１は直線的往復移動が可能なインクキャリッジ２
を備え、このインクキャリッジ２にはインクカートリッ
ジ４が保持されている。インクカートリッジ４の下部の
ヘッド部４１には印字ヘッド４ａが設けられている。イ
ンクカートリッジ４は、インクキャリッジ２によって移
動される過程で、記録媒体である印刷用紙３上を走査
し、印字ヘッド４ａからインクを吐出して印刷用紙３に
印刷を行う。

【０００４】インクキャリッジ２は、図示しないシャー
シ側板間に架設されたガイドシャフト５およびガイドプ
レート（図示省略）によって直線的往復移動可能に保持
され、印字時に歯付き駆動ベルト６により図中矢印方向
に往復駆動される。７はモータであって、このモータ７
の駆動力を歯付き駆動ベルト６を介してインクキャリッ
ジ２に伝達するようになっている。

【０００５】なお、印刷用紙３の搬送機構として、図示
しないモータによって回転駆動され印刷用紙３を搬送す
るプラテンローラ（図示省略）、プラテンローラ上に接
離自在に設けられ、プラテンローラとの間に印刷用紙３
を挟んで印刷用紙３の搬送を補助する従動のテンション
ローラ（図示省略）、図示しないモータによって回転駆
動されることにより印刷用紙３を排紙する排紙ローラ
（図示省略）、および排紙ローラ上に接離自在に設けら
れ、排紙ローラとの間に印刷用紙３を挟んで、印刷用紙
３の排紙を補助する従動の排紙テンションローラ（図示
省略）が設けられている。これらのプラテンローラ、テ
ンションローラ、排紙ローラ、および排紙テンションロ
ーラは、シャーシ側板間に掛け渡され、回転自在に支持
されている。

【０００６】Ｍは印字ヘッドメンテナンス機構であっ
て、印字ヘッド４ａと摺接してヘッドの清掃を行うワイ
パ１２と、印字ヘッド４ａを覆ってインクの固化を防止
するキャップ１０とを備えている。ワイパ１２はワイパ
ホルダ１３に保持されており、キャップ１０はキャップ
ホルダ１１に保持されている。そして、これらの部材か
らなる印字ヘッドメンテナンス機構Ｍは、固定部材とな
るベース９内に配設されている。

【０００７】上記のようなインクジェット記録装置１に
おいて、非動作時にはインクキャリッジ２は図２の右端
のホームポジション、すなわち印字ヘッド４ａがキャッ
プ１０と対向する位置に待機している。印字指令が来る
と、インクキャリッジ２はモータ７で駆動される歯付き
ベルト６によって左方向へ移動して印刷用紙３の印字領
域へと搬送されてゆき、インクキャリッジ２に載置され
ているインクカートリッジ４が印字ヘッド４ａからイン
クを吐出し、印刷用紙３上に所定の印字を行う。

【０００８】図１０は、上述したインクジェット記録装
置１における従来のインクカートリッジ４の斜視図で、
カートリッジの底面側から見た図である。カートリッジ
４の下部に一体形成されたヘッド部４１の印字ヘッド４
ａには、２列のインク吐出部１４０、１５０が設けられ
ている。

【０００９】図１１は、図１０の一点鎖線で囲んだ印字
ヘッド４ａの部分の詳細を示す図である。インク吐出部
１４０には、インクを吐出する複数のノズル孔N１〜N５
が記録用紙の送り方向（図１１の上下方向）に対して一
定の傾斜角度をもって列状に配備されている。また、イ
ンク吐出部１５０にも、インクを吐出する複数のノズル
孔N６〜N１０が記録用紙の送り方向に対して一定の傾斜
角度をもって列状に配備されている。ここで、ノズル孔
N１〜N５の口径とノズル孔N６〜N１０の口径とは同じで
あり、また、ノズル孔N１〜N５の配列方向とノズル孔N
６〜N１０の配列方向とは平行になっている。なお、図
１１では理解の便宜上、上述した傾斜角度を実際よりも
誇張して大きく描いてある。

【００１０】図１２は、図１１に示したノズル孔N１〜N
５とノズル孔N６〜N１０との位置関係を詳細に示した模
式図である。図に示すように、インク吐出部１４０側の
ノズル孔N１〜N５は用紙送り方向Aにノズル１個分の口
径に等しい距離を置いて配置されており、また印字ヘッ
ド走査方向Bには距離を置かずに詰めて配置されてい
る。

【００１１】一方、インク吐出部１５０側のノズル孔N
６〜N１０も用紙送り方向Aにノズル１個分の口径に等し
い距離を置いて配置されているが、用紙の送り方向Aに
対する垂直方向（印字ヘッドの走査方向B）から見て、
ノズル孔N６はノズル孔N１とN２との間に、ノズル孔N７
はノズル孔N２とN３との間に、ノズル孔N８はノズル孔N
３とN４との間に、ノズル孔N９はノズル孔N４とN５との
間にそれぞれ位置するように配置される。また、これら
のノズル孔N６〜N１０は印字ヘッドの走査方向Bには距
離を置かずに詰めて配置されている。

【００１２】このように、ノズル孔N１〜N５およびノズ
ル孔N６〜N１０を用紙送り方向Aに対して傾斜して配列
するのは、ノズル孔を用紙送り方向に複数個配置するこ
とで、前述のように用紙を送るスピードを速めて高速動
作を達成する一方、用紙送り方向と直交する方向にずら
せて配置することで、解像度を向上させるためである。

【００１３】図１３は、上記のようなノズル孔配列を有
する従来のインクカートリッジによって印刷用紙３上に
印刷を行った例であり、印字ヘッド４ａによる１回の走
査で記録されたドットパターンを示したものである。な
お、図中のマス目の線は便宜上描かれているもので、実
際には印刷されない。図１２から明らかなように、印字
ヘッドには用紙送り方向Aに合計１０個のノズル孔が存
在するから、これらのノズル孔のすべてからインクを吐
出させて印刷を行った場合には、図１３における１スワ
ス幅（１回の走査で印刷される幅）Lは、１個のノズル
から吐出されたインク滴１６０の径の１０倍に相当する
幅となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のインクジェット記録装置を用いて印刷を行
った場合には、図１３に示すように、インク滴とインク
滴との間に空白部Sが多数存在する。この空白部Sの存在
によりインク滴１６０が形成するドットの連続性が損な
われ、その結果、階調能力が低下して印字品位が劣化す
るという問題が生じる。

【００１５】この対策として、口径の小さいノズルを多
数個密集して設けることが考えられるが、ノズルの口径
を小さくするには製造技術上の限界があり、またノズル
を多数必要としてコストも増大する。

【００１６】本発明は上記のような問題点を解消するも
のであって、簡単な手段によりドット間の空白を少なく
して階調能力を向上させることを課題としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にかかるインクジェット記録装置は、ノズル
孔を大径のノズル孔群と小径のノズル孔群とで構成し、
それぞれの大径および小径のノズル孔を、記録媒体の送
り方向に対する垂直方向から見て、大径のノズル孔間に
小径のノズル孔が位置するように交互に配置したもので
ある。

【００１８】ここで、ノズル孔の列は、記録媒体の送り
方向に対して傾斜角度をもって配置することが好まし
い。

【００１９】また、インク吐出部を２列設け、一方のイ
ンク吐出部に大径のノズル孔群を配備し、他方のインク
吐出部に小径のノズル孔群を配備することが好ましい。

【００２０】次に、本発明にかかるインクジェット記録
方法は、大径のノズル孔からインクを吐出して記録媒体
上に大径のインク滴を形成するとともに、小径のノズル
孔からインクを吐出して、大径のインク滴間に小径のイ
ンク滴を形成するものである。

【００２１】さらに、本発明にかかるインクカートリッ
ジは、ノズル孔を大径のノズル孔群と小径のノズル孔群
とで構成し、それぞれの大径および小径のノズル孔を、
記録媒体の送り方向に対する垂直方向から見て、大径の
ノズル孔間に小径のノズル孔が位置するように交互に配
置したものである。

【００２２】以上のように口径の異なる２種類のノズル
孔を設けることで、大径のインク滴間の空白部を小径の
ノズル孔から吐出される小径のインク滴で埋めることが
でき、これによってドットの連続性が高められる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図を参照しながら説明する。図３は本発明にかかるイン
クジェット記録装置におけるインクカートリッジの斜視
図で、外形は図１０に示した従来のものと同じである。
カートリッジ４の下部に一体形成されたヘッド部４１の
印字ヘッド４ａには、２列のインク吐出部１４、１５が
設けられている。

【００２４】図３では図示を省略してあるが、ヘッド部
４１にはインク吐出部１４、１５のノズル孔（後述）に
連通するインク供給路がノズルごとに設けられており、
また、これらのインク供給路にインクを供給する共通イ
ンク室が設けられている。さらに、各インク供給路の途
中には、インク吐出機構としてたとえばピエゾ素子等の
電気―機械変換素子が配設されており、この電気―機械
変換素子の歪みによる圧力を圧力室に伝達して、ノズル
孔よりインクを吐出するようになっている。

【００２５】図４は、図３の一点鎖線で囲んだ印字ヘッ
ド４ａの部分の詳細を示す図である。インク吐出部１４
には、インクを吐出する複数のノズル孔群N１〜N５が記
録用紙の送り方向（図の上下方向）に対して一定の傾斜
角度をもって列状に配備されている。また、インク吐出
部１５にも、インクを吐出する複数のノズル孔群ｎ６〜
ｎ１０が記録用紙の送り方向に対して一定の傾斜角度を
もって列状に配備されている。

【００２６】ここで、各ノズル孔N１〜N５の口径ａと、
各ノズル孔ｎ６〜ｎ１０の口径ｂとはａ＞ｂの関係にあ
り、ノズル孔N１〜N５は大径のノズル孔群を、またノズ
ル孔群ｎ６〜ｎ１０は小径のノズル孔群をそれぞれ構成
している。また、ノズル孔群N１〜N５の配列方向とノズ
ル孔群ｎ６〜ｎ１０の配列方向とは平行になっている。
なお、図４でも理解の便宜上、ノズル孔群の傾斜角度を
実際よりも誇張して描いてある。

【００２７】図１は、図４に示した大径のノズル孔N１
〜N５と小径のノズル孔ｎ６〜ｎ１０との位置関係を詳
細に示した模式図である。図１２の場合とは異なり、イ
ンク吐出部１４側の大径のノズル孔N１〜N５は、用紙送
り方向Aにノズル１個分の口径に等しい距離を置かずに
詰めて配置されている。

【００２８】一方、インク吐出部１５側の小径のノズル
孔ｎ６〜ｎ１０は、用紙の送り方向Aに対する垂直方向
（印字ヘッド走査方向B）から見て、ノズル孔ｎ６がノ
ズル孔N１とN２との間に、ノズル孔ｎ７がノズル孔N２
とN３との間に、ノズル孔ｎ８がノズル孔N３とN４との
間に、ノズル孔ｎ９がノズル孔N４とN５との間にそれぞ
れ位置するように配置される。その結果、大径のノズル
孔N１〜N５および小径のノズル孔ｎ６〜ｎ１０は、用紙
の送り方向Aに対する垂直方向から見て、大径のノズル
孔間に小径のノズル孔が位置するように交互に配置され
ることになる。なお、各ノズル孔N１〜N５、ｎ６〜ｎ１
０の印字ヘッド走査方向Bへの配置は、図１２の場合と
同様である。

【００２９】図２は、上記のようなノズル配置を有する
インクカートリッジ４を搭載した本発明のインクジェッ
ト記録装置の一例であり、これの詳細についてはすでに
説明したので省略する。

【００３０】図５は、本発明のインクジェット記録装置
１によって印刷用紙３上に印刷を行った例であり、印字
ヘッド４ａによる１回の走査で記録されたドットパター
ンを示したものである。ここでも、図中のマス目の線は
実際には印刷されない。図１で説明したように、インク
吐出部１４側の大径のノズル孔N１〜N５は、用紙送り方
向Aにノズル１個分の口径に等しい距離を置かずに詰め
て配置されており、また小径のノズル孔ｎ６〜ｎ１０は
大径のノズル孔N１〜N５の間に位置する形となるので、
図５における１スワス幅（１回の走査で印刷される幅）
は、１個の大径ノズルから吐出されたインク滴１６の径
の５倍に相当する幅となる。つまり、このスワス幅は図
１３のスワス幅Lの半分となる。

【００３１】このように、図１のノズル配列により印刷
を行った場合は、用紙送り方向の１スワス幅は狭くなる
が、図５から明らかなように、大径のノズル孔N１〜N５
からインクを吐出して用紙上に大径のインク滴１６を形
成するとともに、小径のノズル孔ｎ６〜ｎ１０からイン
クを吐出して、大径のインク滴１６間に小径のインク滴
１７を形成することができるため、大径のインク滴１６
間が小径のインク滴１７で埋められて、単位面積当りの
インク滴下面積が増大する。

【００３２】この結果、単位面積当たりの空白が少なく
なってドット間の連続性が向上するので、解像度は変わ
らないけれども、空白が目立たなくなることで見た目の
階調が上がり、高品位な印刷が実現できる。なお、図５
では大径のインク滴１６を斜線で表し、小径のインク滴
１７を黒塗りで表してあるが、これは説明の便宜のため
であって、大径のインク滴１６の濃度と小径のインク滴
１７の濃度に差があるという意味ではない。（両者の濃
度は同じである。）

【００３３】ところで、図５のようなドットパターンを
形成するにあたっては、インクジェット記録装置１の制
御回路（図示省略）によって、ノズルから吐出されるイ
ンクの量や吐出タイミングがコントロールされる。この
コントロールを適切に行うことで、小径のインク滴１７
を大径のインク滴１６で囲まれた部分の中心位置へ滴下
することができる。

【００３４】図６は小径のインク滴１７と大径のインク
滴１６の位置関係を示した拡大図である。ここでは、い
ずれも小径のインク滴１７の中心位置が大径のインク滴
１６で囲まれた部分の中心位置と一致している場合を示
しているが、実際には誤差等によりそれらが若干ずれる
ことも起こりうる。ただし本発明はそのような場合をも
包含するものであることを付記しておく。

【００３５】図６（ａ）は、小径のインク滴１７の外周
が、周囲の４つの大径のインク滴１６の外周と接してい
る場合を示している。このとき、小径のインク滴１７の
半径をｒ，大径のインク滴１６の半径をRとすれば、簡
単な幾何学的計算によって次式が成立する。

【数１】

【００３６】このように、小径のインク滴１７の外周が
大径のインク滴１６の外周と接するようにすれば、小径
ドットと大径ドットとの間でインクの重なりが生じず、
濃度ムラのない高品位な印刷ができるメリットがある。
ｒの値が上記よりも大きいと、図６（ｂ）のように空白
面積は小さくなるが、小径ドットと大径ドットとの重な
りが生じ、印字品位が低下する。一方、ｒの値が上記よ
りも小さいと、図６（ｃ）のように小径ドットと大径ド
ットとの重なりは生じないが、空白面積が多くなって階
調が下がる。しかし、本発明は図６（ａ）の場合のみに
限定されるものではなく、図６（ｂ）や図６（ｃ）の場
合も包含するものである。

【００３７】図５では１スワス幅の全域をベタ印刷する
例を示したが、図７は文字を印刷した例を示している。
ここでは片仮名の「ア」の文字がドットパターンで形成
されている。図７（ａ）のように大径のインク滴１６間
が小径のインク滴１７で埋められることにより、図７
（ｂ）のように小径のインク滴１７がない場合に比べ
て、ドットの連続性が向上しているのがわかる。

【００３８】上述した実施形態においては、ノズル孔N
１〜N５およびｎ６〜ｎ１０の列は、用紙３の送り方向
Ａに対して傾斜角度をもって配置されているため、用紙
３の送りスピードを高速に保ちつつ、解像度も向上させ
ることができる。

【００３９】また、上述した実施形態においては、２列
のインク吐出部１４、１５を設け、一方のインク吐出部
１４に大径のノズル孔群N１〜N５を配備し、他方のイン
ク吐出部１５に小径のノズル孔群ｎ６〜ｎ１０を配備し
ているので、インク吐出部１４においては大径ノズル用
のインク吐出機構のみを設け、インク吐出部１５におい
ては小径ノズル用のインク吐出機構のみを設ければよ
く、１つのインク吐出部に異なるインク吐出機構を設け
る必要がないので、製造が容易になる。

【００４０】なお、上述した実施形態は本発明を実施す
るうえで好ましい例ではあるが、本発明はこれのみに限
定されるものではない。本発明の技術的思想は、ノズル
孔を大径のノズル孔群と小径のノズル孔群とで構成し、
大径のノズル孔と小径のノズル孔とを、記録媒体の送り
方向に対する垂直方向から見て、大径のノズル孔間に小
径のノズル孔が位置するように交互に配置したことにあ
るから、この思想を逸脱しない範囲で種々の実施形態を
採用することができる。

【００４１】たとえば、図８に示すように、インク吐出
部１４、１５のノズル群N１〜N５およびｎ６〜ｎ１０
は、用紙送り方向Ａに対して傾斜せずに平行に配置され
ていてもよい。また、インク吐出部を２列に分けずに、
図９に示すように、１つのインク吐出部において大径ノ
ズル群N１〜N５と小径ノズル群ｎ６〜ｎ１０とを交互に
一列に配置してもよい。

【００４２】また、上記実施形態ではインク吐出機構と
して電気―機械変換素子を用いているが、これに代えて
ヒータ等の電気―熱変換素子を用いてもよい。この場合
は、素子の発熱により液路のインク内に気泡が発生し、
この気泡の内部圧力によってインクが押し出されてノズ
ルから吐出される。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、大径と小径の２種類の
ノズル孔を記録媒体の送り方向に対する垂直方向から見
て、大径のノズル孔間に小径のノズル孔が位置するよう
に交互に配置し、大径のノズル孔から吐出されたインク
滴の間を小径のノズル孔から吐出されたインク滴で埋め
ることにより、容易にドットの連続性を高めて階調能力
を向上させることができ、高品位の印刷を実現できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるノズル孔の位置関係を示す模式
図である。

【図２】本発明のインクジェット記録装置の一例を示す
要部斜視図である。

【図３】本発明のインクカートリッジの一例を示す斜視
図である。

【図４】図３の印字ヘッド部分の詳細を示す図である。

【図５】本発明の方法により印刷を行った場合のドット
パターンの例である。

【図６】ドットパターンの拡大図である。

【図７】本発明の方法により文字を印刷した場合の比較
例である。

【図８】本発明の他の実施形態におけるノズル孔の位置
関係を示す模式図である。

【図９】本発明の他の実施形態におけるノズル孔の位置
関係を示す模式図である。

【図１０】従来のインクカートリッジの斜視図である。

【図１１】図１０の印字ヘッド部分の詳細を示す図であ
る。

【図１２】図１１のノズル孔の位置関係を示す模式図で
ある。

【図１３】従来の方法により印刷を行った場合のドット
パターンの例である。

【符号の説明】

１ インクジェット記録装置 ３ 印刷用紙 ４ インクカートリッジ ４ａ 印字ヘッド １４ インク吐出部 １５ インク吐出部 １６ 大径のインク滴 １７ 小径のインク滴 Ｎ１〜Ｎ５ 大径のノズル孔群 ｎ６〜ｎ１０ 小径のノズル孔群

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクカートリッジのインク吐出部に複数
   のノズル孔が列状に配備され、これらのノズル孔からイ
   ンクを吐出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、前記ノズル孔は大径のノズル孔群と小
   径のノズル孔群とからなり、それぞれの大径および小径
   のノズル孔が、前記記録媒体の送り方向に対する垂直方
   向から見て、大径のノズル孔間に小径のノズル孔が位置
   するように交互に配置されていることを特徴とするイン
   クジェット記録装置。
2. 【請求項２】ノズル孔の列が前記記録媒体の送り方向に
   対して傾斜角度をもって配置されている請求項１に記載
   のインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】インク吐出部が２列設けられ、一方のイン
   ク吐出部には大径のノズル孔群が配備され、他方のイン
   ク吐出部には小径のノズル孔群が配備されている請求項
   １または請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 【請求項４】請求項１に記載のインクジェット記録装置
   を用いて記録媒体に記録を行うインクジェット記録方法
   であって、前記大径のノズル孔からインクを吐出して記
   録媒体上に大径のインク滴を形成するとともに、前記小
   径のノズル孔からインクを吐出して大径のインク滴間に
   小径のインク滴を形成することを特徴とするインクジェ
   ット記録方法。
5. 【請求項５】インク吐出部に複数のノズル孔が列状に配
   備され、これらのノズル孔からインクを吐出して記録媒
   体に記録を行うインクカートリッジにおいて、前記ノズ
   ル孔は大径のノズル孔群と小径のノズル孔群とからな
   り、それぞれの大径および小径のノズル孔が、前記記録
   媒体の送り方向に対する垂直方向から見て、大径のノズ
   ル孔間に小径のノズル孔が位置するように交互に配置さ
   れていることを特徴とするインクカートリッジ。