JP2003118122A

JP2003118122A - 液体吐出方法および液体吐出ヘッドならびにこれを用いたヘッドカートリッジおよび画像形成装置

Info

Publication number: JP2003118122A
Application number: JP2001319641A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Shirakawa; 宏昭白川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-10-17
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2003-04-23

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】その配列方向に沿って連続する一群の吐出口
のみを使用し、連続的に液体を吐出させた場合、白筋が
発生してしまうことがある。【解決手段】プリント媒体の搬送方向に沿って配列す
る複数の吐出口と、これら吐出口から液体を吐出させる
ための複数の吐出エネルギー発生部とを有する液体吐出
ヘッドをプリント媒体の搬送方向に対して交差する方向
にプリント媒体に沿って走査移動させつつその配列方向
に沿って連続する一群の吐出口のみを使用し、連続的に
液体を吐出させる液体吐出方法であって、連続する一群
の吐出口のうちの両端部に位置する吐出口から吐出され
る液体の吐出エネルギーをその配列方向中央部に位置す
る吐出口から吐出される液体の吐出エネルギーよりも大
きく設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体を吐出するた
めの吐出口を有する液体吐出ヘッドを用いた液体吐出方
法およびこの液体吐出ヘッド自体ならびにこれを用いた
ヘッドカートリッジおよび画像形成装置に関する。

【０００２】なお、本明細書において「プリント」と
は、文字や図形など有意の情報を形成する場合のみなら
ず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るよ
うに顕在化したものであるか否かを問わず、広くプリン
ト媒体上に画像，模様，パターンなどを形成したり、ま
たは媒体の加工を行う場合をも包含する。

【０００３】また、「プリント媒体」とは、一般的なプ
リント装置で用いられる紙のみならず、布，プラスチッ
クフィルム，金属板，ガラス，セラミックス，木材，皮
革などのインクを受容可能な物をも含むものである。

【０００４】さらに、「インク」（「液体」と記述する
場合もある）とは、上記「プリント」の定義と同様に広
く解釈されるべきであり、プリント媒体に付与されるこ
とによって、画像，模様，パターンなどの形成またはプ
リント媒体の加工あるいはインクの処理（例えばプリン
ト媒体に付与されるインク中の色材の凝固や不溶化な
ど）に供され得る液体を含み、従ってプリントに関して
用いることが可能なあらゆる液体を包含している。

【０００５】

【従来の技術】近年、インターネットやでデジタルカメ
ラの普及などにより、高階調のカラー印刷に対する需要
も高まってきており、これに伴ってインクジェットプリ
ンタの高性能化も進められつつある。高精細かつ高階調
の高品位プリント画像を得る手段として、インクを吐出するための吐出口の配列間隔を狭め、
解像度の向上を図る。特定の色インクに対し、これに含まれる色剤の割
合、つまり色剤の濃度が異なる複数（最低２つ）の色イ
ンクをそれぞれ吐出する複数のプリントヘッドを用意
し、必要に応じて濃インクと淡インクとを選択的に重ね
打ちすることにより階調性の向上を図る。吐出口から吐出されるインク滴の大きさ、すなわち
インク量を可変にすることにより階調性の向上を図る。
などの方法が知られている。

【０００６】プリントヘッドの吐出口からインクを吐出
させるための吐出エネルギーとして熱エネルギーを用
い、インク中に気泡を発生させてその際の発泡圧力を利
用する、いわゆるバブルジェット（登録商標）方式のプ
リンタにおいては、上述したの方法が比較的困難であ
るので、やの方法が特に有効であると考えられる。

【０００７】しかしながら、の方法を実現しようとす
ると、特定の色インクに対して２つ以上のプリントヘッ
ドが必要となり、コスト高になってしまう。従って、バ
ブルジェット（登録商標）方式のプリンタにおいては、
のように吐出口の配列間隔を狭め、各吐出口から吐出
される個々のインク滴の大きさを小さく（例えば１０ピ
コリットル以下）して解像度の向上を図る手法が、製造
コストの上昇をほとんど伴わないことから最も望ましい
簡便な方法と言えよう。

【０００８】このような小さなインク滴を吐出口から吐
出させる場合、インクの加熱に伴って膜沸騰により成長
する気泡を吐出口を介して大気に連通させる方式のもの
が、例えば特開平４−１０９４０号公報，特開平４−１
０９４１号公報，特開平４−１０７４２号公報などで開
示され、膜沸騰により成長する気泡を大気に連通させず
にインク滴を吐出する旧来のバブルジェット（登録商
標）方式のものと区別するため、いわゆるバブルスルー
方式と呼称される場合がある。

【０００９】膜沸騰により成長する気泡を大気に連通さ
せずにインク滴を吐出する旧来のバブルジェット（登録
商標）方式によるプリントヘッドにおいては、吐出口か
ら吐出されるインク滴の大きさを小さくするに連れて吐
出口に連通するインク流路の通路断面積を小さくしなけ
ればならず、吐出効率が低下して吐出口から吐出される
インク滴の噴射速度が低下してしまう不具合が生ずる。
インク滴の噴射速度が低下すると、その吐出方向が不安
定になる上、プリントヘッドの休止時に水分の蒸発に伴
ってインクの増粘化が起こり、吐出状態がさらに不安定
となって初期吐出不良などが発生し、信頼性の低下を来
す可能性がある。

【００１０】この点、気泡が大気に連通するバブルスル
ー方式のプリントヘッドは、インク滴の大きさを吐出口
の幾何学的形状のみで決定できるため、小インク滴を吐
出するのに適しており、温度などの影響を受けにくく、
インク滴の吐出量が旧来のバブルジェット（登録商標）
方式のプリントヘッドと比較して非常に安定していると
いう利点があるため、高精細かつ高階調の高品位プリン
ト画像を比較的容易に得ることが可能である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】高精細かつ高階調の高
品位プリント画像を得るには、１つの吐出口から極めて
少量のインク滴を吐出させてプリントを行うことが好ま
しい。この場合、プリント速度の高速化のためには吐出
口からインク滴を短周期で吐出させる必要がある。しか
も、プリントヘッドを搭載するキャリッジをプリント媒
体に対してプリントヘッドの駆動周波数に同期して高速
で走査移動させなければならない。このような観点か
ら、インクジェットプリンタにおいては特にバブルスル
ー方式のものが適していると言える。

【００１２】このようなインクジェット方式のプリント
ヘッドをキャリッジと共にプリント媒体に沿って高速で
走査移動させつつすべての吐出口からインク滴を連続的
に吐出させ、いわゆるべたプリントをプリント媒体に対
して行う場合、この時のインク滴の吐出状態を図８に示
す。プリントヘッド１の走査移動方向は、この図８の紙
面に対して垂直な方向であり、図示しない吐出口は図の
左右方向に配列した状態となっている。画像データがべ
たの場合には、各吐出口に対応するすべての吐出エネル
ギー発生部（図示せず）が高い駆動周波数で駆動され
る。このため、吐出口からプリント媒体２に向けて吐出
するインク滴３の運動に伴い、その周囲に介在する粘性
を持った空気もインク滴３の運動に引きずられて移動す
る。この結果、プリントヘッド１の吐出口が開口する吐
出口面４近傍がプリントヘッド１の周囲よりも減圧傾向
となり、特に吐出口の配列方向両端側に位置する吐出口
から吐出されるインク滴３がその配列方向中央側に引き
寄せられ、プリント媒体２に対して所期の位置に吐出さ
れなくなることが判明した。

【００１３】このような現象の下で、べたプリントを複
数回のキャリッジの走査移動によって行った場合、この
時のプリント媒体に形成されるべたプリントの画像を図
９に模式的に示す。キャリッジはプリントヘッドと共に
図中、上方から下方に走査移動するが、この際に前回の
走査移動によって形成されたべた画像５と次の走査移動
によって形成されたべた画像６との間に白筋７が形成さ
れてしまうことが理解されよう。

【００１４】このような不具合は、吐出口の配列間隔を
狭く設定し、１回の駆動操作によって１０ピコリットル
以下の少量のインク滴を高周期で吐出できるバブルスル
ー方式のインクジェットプリンタにおいて特に顕著に現
れる。

【００１５】かかる不具合を防止するため、吐出口の配
列方向両端側に位置する吐出口から吐出されるインク滴
の大きさを大きくし、すなわちインク滴の慣性質量を増
大させることによって、この配列方向両端側に位置する
吐出口から吐出されるインク滴の吐出軌跡の偏倚を抑制
することも可能であるが、インク滴を大きくすること
は、高精細かつ高階調の画像を形成する上での障害にな
る。さらに、プリント媒体に対するインク滴の浸透が遅
れる上、プリント媒体の膨潤に伴ってプリント画像の劣
化を招来する可能性が高い。

【００１６】また、吐出エネルギー発生部に対する駆動
周波数を低く抑えることによって上述した不具合を緩和
することも可能であるが、吐出エネルギー発生部に対す
る駆動周波数を低く設定した場合にはプリント速度が遅
くなってしまい、高速でプリントアウトするというユー
ザのニーズに応えることができなくなってしまう。

【００１７】さらに、特開平７−２１４８２３号公報に
開示されているように、プリント媒体の送り移動量を正
規の値よりも白筋の幅に応じて狭めることも可能である
が、この方法では図１０に示すように、その配列方向に
沿って連続する一群の吐出口のみを使用し、プリントヘ
ッド１の吐出口面４に開口するこれら一連の吐出口から
連続的にインク滴３をプリント媒体２に吐出させる場
合、特にキャリッジの一回の走査移動の際に異なる色相
のインクを用いて複数本の帯状のべた画像を同時に形成
する場合、隣接する各色相の帯状をなすべた画像の間に
発生する白筋をなくすことが根本的に不可能である。

【００１８】

【発明の目的】本発明の目的は、プリント媒体の搬送方
向に対して交差する方向に走査しつつ高周期で液滴を吐
出し得るインクジェットプリンタであっても、また、そ
の配列方向に沿って連続する一群の吐出口のみを使用
し、連続的に液体を吐出させる場合であっても、その配
列方向両端側に位置する吐出口から吐出されるインク滴
の偏倚を抑制し、べたプリントを形成した場合でも白筋
が発生しないように配慮した液体吐出方法およびこの方
法を実現し得る液体吐出ヘッドならびにこれを用いたヘ
ッドカートリッジおよび画像形成装置を提供することに
ある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の形態は、
プリント媒体の搬送方向に沿って配列する複数の吐出口
と、これら吐出口から液体を吐出させるための複数の吐
出エネルギー発生部とを有する液体吐出ヘッドを前記プ
リント媒体の搬送方向に対して交差する方向に前記プリ
ント媒体に沿って走査移動させつつその配列方向に沿っ
て連続する一群の前記吐出口のみを使用し、連続的に液
体を吐出させる液体吐出方法であって、前記連続する一
群の吐出口のうちの両端部に位置する前記吐出口から吐
出される液体の吐出エネルギーをその配列方向中央部に
位置する前記吐出口から吐出される液体の吐出エネルギ
ーよりも大きく設定したことを特徴とするものである。

【００２０】本発明においては、連続する一群の吐出口
のうちの両端部に位置する吐出口から吐出される液体の
吐出エネルギーを連続する一群の吐出口のうちの中央部
から吐出される液体の吐出エネルギーよりも大きく設定
することにより、これら両端部に位置する吐出口から吐
出される液体の直進性が高まり、各吐出口からの液体の
連続的な吐出に伴って発生する気流の影響を受けにくく
なる。

【００２１】本発明の第２の形態は、プリント媒体の搬
送方向に沿って配列する複数の吐出口と、これら吐出口
から液体を吐出させるための複数の吐出エネルギー発生
部とを有し、前記プリント媒体の搬送方向に対して交差
する方向に前記プリント媒体に沿って走査移動する液体
吐出ヘッドであって、その配列方向両端部に位置する前
記吐出エネルギー発生部の面積は、その配列方向中央部
に位置する前記吐出エネルギー発生部の面積よりも大き
く設定されていることを特徴とするものである。

【００２２】本発明においては、その配列方向両端部に
位置する吐出エネルギー発生部の面積が大きく設定され
ているため、その配列方向両端部に位置する吐出口から
吐出される液体は、より大きな熱エネルギーを受けてそ
の飛翔速度が高められると同時に、その配列方向両端部
に位置する吐出口から吐出された液体がプリント媒体に
到達するまでの時間も短縮される結果、その配列方向両
端部に位置する吐出口から吐出される液体は、各吐出口
からの液体の連続的な吐出に伴って発生する気流の影響
を受けにくくなる。

【００２３】本発明の第３の形態は、本発明の第２の形
態による液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドに供給
される液体を貯溜するための液体タンクの取り付け部と
を具えたことを特徴とするヘッドカートリッジにある。

【００２４】本発明の第４の形態は、本発明の第２の形
態による液体吐出ヘッドの取り付け部または本発明の第
３の形態によるヘッドカートリッジの取り付け部と、液
体吐出ヘッドの吐出口から吐出される液滴によって画像
が形成されるプリント媒体の搬送手段とを具えたことを
特徴とする画像形成装置にある。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の第１の形態による液体吐
出方法において、連続する一群のうちの両端部に位置す
る吐出エネルギー発生部に対して吐出口から液体を１回
吐出させるための駆動信号を、その配列方向中央部に位
置する吐出エネルギー発生部に対する駆動信号よりも長
く設定することが有効である。

【００２６】液体吐出ヘッドは、異なる種類の液体をそ
れぞれ吐出するための複数組の吐出口群をその走査移動
方向に沿って有するものであってよい。

【００２７】液体が、インクおよび／またはプリント媒
体に対するインクのプリント性を調整するための処理液
であってよい。

【００２８】本発明の第２の形態による液体吐出ヘッド
において、異なる種類の液体をそれぞれ吐出するための
複数組の吐出口群を有するものであってよい。

【００２９】吐出エネルギー発生部が液体に膜沸騰を生
じさせて吐出口から液体を吐出させるための熱エネルギ
ーを発生する電気熱変換体を有するものであってよい。

【００３０】本発明の第４の形態による画像形成装置に
おいて、取り付け部がプリント媒体の搬送方向と交差す
る方向に走査移動可能なキャリッジを有するものであっ
てよい。この場合、液体吐出ヘッドまたはヘッドカート
リッジが着脱手段を介してキャリッジに着脱自在に搭載
されるものであってよい。

【００３１】

【実施例】本発明による画像形成装置をインクジェット
プリンタに応用した実施例について、図１〜図７を参照
しながら詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例の
みに限らず、これらをさらに組み合わせたり、この特許
請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあら
ゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰
属する他の技術にも当然応用することができる。

【００３２】本実施例におけるインクジェットプリンタ
の機構部分の外観を図１に示し、このインクジェットプ
リンタに用いられるヘッドカートリッジおよびインクタ
ンクの外観を図２に示し、この図２に示されたヘッドカ
ートリッジの反対側の外観を図３に示す。すなわち、本
実施例におけるインクジェットプリンタのシャシー１０
は、所定の剛性を有する複数の板状金属部材により構成
され、このインクジェットプリンタの骨格をなす。シャ
シー１０には、図示しないシート状のプリント媒体をイ
ンクジェットプリンタの内部へと自動的に給送する媒体
給送部１１と、この媒体給送部１１から１枚ずつ給送さ
れるプリント媒体を所望のプリント位置へ導くと共にこ
のプリント位置から媒体排出部１２へとプリント媒体を
導く媒体搬送部１３と、プリント位置に搬送されたプリ
ント媒体に所定のプリント動作を行うプリント部と、こ
のプリント部の吐出回復処理を行うヘッド回復部１４と
が組み付けられている。

【００３３】プリント部は、キャリッジ軸１５に沿って
走査移動可能に支持されたキャリッジ１６と、このキャ
リッジ１６にヘッドセットレバー１７を介して着脱可能
に搭載されるヘッドカートリッジ１８とを具えている。

【００３４】ヘッドカートリッジ１８が搭載されるキャ
リッジ１６には、このヘッドカートリッジ１８のプリン
トヘッド１９をキャリッジ１６上の所定の装着位置に位
置決めするためのキャリッジカバー２０と、ヘッドカー
トリッジ１８のタンクホルダ２１と係合してプリントヘ
ッド１９を所定の装着位置に位置決めするように押圧す
る前述のヘッドセットレバー１７とが設けられている。
このヘッドセットレバー１７は、キャリッジ１６に対す
るヘッドカートリッジ１８の着脱手段の一部として機能
し、キャリッジ１６の上部に設けられた図示しないヘッ
ドセットレバー軸に対して回動可能に取り付けられ、ま
たヘッドカートリッジ１８との係合部には、ばね付勢さ
れる図示しないヘッドセットプレートが設けられ、この
ヘッドセットプレートのばね力によってプリントヘッド
１９を所定の装着位置に押圧しながらヘッドカートリッ
ジ１８をキャリッジ１６に装着するようになっている。
つまり、本実施例におけるプリントヘッド１９は、キャ
リッジ１６に対して着脱可能に搭載される、いわゆるカ
ートリッジ方式を採用している。

【００３５】プリントヘッド１９に対するキャリッジ１
６の別の係合部には、コンタクトフレキシブルプリント
ケーブル（以下、コンタクトＦＰＣと称す）２２の一端
部が連結され、このコンタクトＦＰＣ２２の一端部に形
成された図示しないコンタクト部と、プリントヘッド１
９に設けられた外部信号入力端子であるコンタクト部２
３とが電気的に接触し、プリントのための各種情報の授
受やプリントヘッド１９への電力の供給などを行い得る
ようになっている。

【００３６】コンタクトＦＰＣ２２のコンタクト部とキ
ャリッジ１６との間には、図示しないゴムなどの弾性部
材が設けられ、この弾性部材の弾性力とヘッドセットプ
レートによる押圧力とによって、コンタクトＦＰＣ２２
のコンタクト部とプリントヘッド１９のコンタクト部２
３との確実な接触を可能とするようになっている。コン
タクトＦＰＣ２２の他端部は、キャリッジ１６の背面に
搭載された図示しない配線基板に接続されている。

【００３７】本実施例におけるヘッドカートリッジ１８
は、インクを貯留するインクタンク２４が着脱自在に装
着される前述のタンクホルダ２１と、インクタンク２４
から供給されるインクをプリント情報に応じてプリント
ヘッド１９の吐出口２５（図４参照）から吐出させる前
述のプリントヘッド１９とを有し、キャリッジ１６に対
して着脱可能に搭載される、いわゆるカートリッジ方式
を採用している。

【００３８】本実施例では多階調の明度を持った高画質
なカラープリントを可能とするため、例えば黒色，淡シ
アン色，淡マゼンタ色，シアン色，マゼンタ色および黄
色の各色インクが独立した６個のインクタンク２４を使
用可能としている。各インクタンク２４には、ヘッドカ
ードリッジ１８のタンクホルダ２１に対して係止し得る
弾性変形可能な取り外し用レバー２６が設けられ、この
取り外し用レバー２６を操作することにより、図２に示
すように、タンクホルダ２１に対してインクタンク２４
をそれぞれ取り外し可能としている。つまり、これら取
り外し用レバー２６は、ヘッドカートリッジ１８のタン
クホルダ２１に対するインクタンク２４の着脱手段の一
部として機能する。

【００３９】プリントヘッド１９は、後述するプリント
素子基板２７，電気配線基板２８，前述のタンクホルダ
２１などから構成されている。本実施例におけるプリン
トヘッド１９のプリント素子基板２７の部分の破断構造
を図４に示し、その断面構造を図５に示す。本実施例に
おけるプリント素子基板２７は、厚さが０.５mm〜１mm
のシリコン基板の上に成膜技術を用いて後述する吐出エ
ネルギー発生部，共通インク室，インク路，吐出口２５
などを形成したものである。すなわち、プリント素子基
板２７には、これを貫通する長孔状のインク供給口２９
が形成されている。このインク供給口２９の両側には、
プリント媒体の搬送方向、つまりインク供給口２９の長
手方向に沿って所定間隔で２列に並ぶ複数（本実施例で
は片側１２８個）の電気熱変換体３０が相互に半ピッチ
ずらした状態で形成され、それぞれ吐出エネルギー発生
部を構成している。プリント素子基板２７には、これら
電気熱変換体３０の他、電気熱変換体３０とプリンタ本
体側との電気的接続を行うための電極端子３１およびア
ルミニウムなどで形成される図示しない電気配線などが
成膜技術によって形成されている。

【００４０】プリント素子基板２７に形成された電極端
子３１に対して連結される電気配線基板２８は、プリン
ト素子基板２７にインクを吐出するための電気信号を印
加するためのものであり、プリント素子基板２７に対応
する電気配線と、この電気配線端部に位置し、プリンタ
本体からの電気信号を受け取るための前述のコンタクト
部２３とを有しており、このコンタクト部２３はタンク
ホルダ２１の背面側に位置決め固定されている。この電
気配線基板２８を介して図示しない駆動ＩＣから電気熱
変換体３０に対する駆動信号が与えられ、同時に駆動電
力がこの電気熱変換体３０に供給される。

【００４１】なお、インクタンク２４を着脱可能に保持
するタンクホルダ２１には、インクタンク２４からプリ
ント素子基板２７のインク供給口２９に亙るインク流路
が形成されている。

【００４２】プリント素子基板２７上には、インク供給
口２９に連通する共通インク室３２を介して電気熱変換
体３０とそれぞれ正対する複数の吐出口２５を有する上
板部材３３が形成される。すなわち、この上板部材３３
とプリント素子基板２７との間には、個々の吐出口２５
と共通インク室３２とに連通するインク路３４が形成さ
れ、隣接するインク路３４の間には仕切り壁３５が形成
される。これら共通インク室３２，インク路３４および
仕切り壁３５などは、吐出口２５と同様にフォトリソグ
ラフィ技術により上板部材３３と共に形成される。

【００４３】インク供給口２９から各インク路３４内に
供給される液体は、対応するインク路３４に臨む電気熱
変換体３０に駆動信号が与えられることにより、電気熱
変換体３０の発熱に伴って沸騰し、これにより発生する
気泡の圧力によって吐出口２５から吐出される。この場
合、液室３２内で発生する気泡は、その成長に伴って吐
出口２５から大気連通状態となる。

【００４４】上述したように、本実施例では１２８個か
らなる一方の列の吐出口２５、つまり電気熱変換体３０
の間隔が６００dpi（４２.３μm）間隔に設定されてお
り、他方の列は、一方の列に対してこれらの吐出口２５
の配列間隔の１／２だけずらして配置されており、従っ
て２列合わせた合計２５６個の吐出口２５の配列密度は
１２００dpiとなる。また、本実施例では、その配列方
向両端側に位置する吐出口２５に対応した電気熱変換体
３０の発熱面積を、中央側に位置する吐出口２５に対応
した電気熱変換体３０の発熱面積よりも大きく設定して
おり、具体的には配列方向両端から数えてそれぞれ１６
個目までの吐出口２５に対応する電気熱変換体３０を一
辺が２６μmの正方形にすると共に、残りの中央側に位
置する吐出口２５に対応する電気熱変換体３０を一辺が
２２μmの正方形に設定している。

【００４５】従って、このようなプリントヘッド１９を
キャリッジ１６と共にプリント媒体に沿って高速で走査
移動させつつすべての吐出口２５からインク滴を連続的
に吐出させ、いわゆるべたプリントをプリント媒体に対
して行った場合、すべての吐出口２５からのインク滴の
噴射速度が等しく設定された従来のプリントヘッドで
は、図９に示す白筋７の間隔が４０μｍ程度にも達する
のに対し、本実施例では配列方向両端部に位置する電気
熱変換体３０の吐出エネルギーを中央部に位置するもの
よりも増大させたことにより、プリントヘッド１９から
プリント媒体までの着弾時間が短くなり、これを１９μ
mにまで抑えることができ、従来のような白筋を実質的
になくすことができる。

【００４６】本実施例では、配列方向両端から数えて１
６個目までの吐出口２５から吐出されるインク滴の吐出
エネルギーを高めているが、吐出エネルギーを高める必
要がある吐出口２５の数は本実施例に限定されるわけで
はなく、１種類の液体を吐出するための吐出口群の総数
の１／４以下で適宜変更可能である。

【００４７】電気熱変換体３０の面積を大きく設定して
いない配列方向中央部に位置する吐出口２５から吐出さ
れるインク滴の吐出エネルギーを増大させる必要がある
場合、例えば図１０に示すようにその配列方向中央部に
位置する一連の吐出口のみを使用し、これら吐出口から
連続的に液体を吐出させてべた画像を形成する場合、こ
れら一連の吐出口の配列方向両端部に位置する吐出口か
ら吐出されるインク滴の吐出エネルギーを増大させ、プ
リント媒体に対するインク滴の吐出方向の直進性を向上
させる必要がある。この場合には、これら一連の吐出口
の配列方向両端部に位置する電気熱変換体３０を加熱す
る駆動パルスの幅を長くすることにより、配列方向両端
部に位置する吐出口２５から吐出されるインク滴の吐出
エネルギーが増大する結果、その直進性が改善されてプ
リント媒体の適正な位置にインク滴を到達させることが
できる。より具体的には、実際に使用される一連の吐出
口２５の配列方向両端から数えてそれぞれ１６個目まで
の吐出口２５から吐出されるインク滴の吐出エネルギー
が、それ以外の中央側の吐出口２５から吐出されるイン
ク滴の吐出エネルギーよりも大きくなるように、各列の
吐出口２５の配列方向両端から数えてそれぞれ１６個目
までの吐出口２５に対応した電気熱変換体３０に対する
駆動パルス波形を表す図６に示すように、例えば１.０
μsの継続時間を持つＰ₂の休止時間を挟んでＰ₁，Ｐ₃の
２回に分ける方法を採用する。この場合、最初に与えら
れる予備駆動パルスＰ₁は、電気熱変換体３０の近傍に
介在するインクの温度を上昇させる機能を有し、休止時
間Ｐ₂を挟んで与えられる例えば１.５μsの継続時間を
持つ主駆動パルスＰ₃は、吐出口２５からインク滴を吐
出させる機能を有する。予備駆動パルスＰ₁の継続時間
を長くするほど、吐出口２５から吐出されるインク滴の
噴射速度を高速化させることができる。

【００４８】このようなインクジェット方式のプリント
ヘッド１９をキャリッジ１６と共にプリント媒体に沿っ
て高速で走査移動させつつ配列方向中央部に位置する吐
出口２５のみを使用し、これら吐出口２５からインク滴
を連続的に吐出させ、部分的にいわゆるべたプリントを
プリント媒体に対して行った場合、本実施例ではインク
滴の吐出に与かる一連の吐出口２５のうちの配列方向両
端部にそれぞれ位置する合計６４個の吐出口２５から吐
出されるインク滴の噴射速度がこれらよりも中央側の吐
出口２５から吐出されるインク滴の噴射速度よりも高速
化される結果、吐出口２５の配列方向中央側で発生する
減圧雰囲気に抗してこれらの直進性を向上させることが
できる。

【００４９】このような本実施例におけるインクジェッ
トプリンタの制御ブロックを図７に示す。すなわち、Ｃ
ＰＵ３６は、コンピュータなどのホスト装置からプリン
ト情報を受け取ると、このインクジェットプリンタ各部
の制御やデータ処理などを実行する。ＲＯＭ３７には各
処理手順に関する処理プログラムが記憶され、ＲＡＭ３
８はその処理手順実行の際のワークエリアなどに用いら
れる。具体的には、ＣＰＵ３６がＲＯＭ３７に記憶され
ている制御プログラムに基づき、ホスト装置から受信し
たプリント情報をＲＡＭ３８などの周辺機器を用いて処
理し、プリントデータに変換するなどの処理を実行す
る。また、ＣＰＵ３６は電気熱変換体３０の駆動データ
すなわちプリントデータおよび駆動制御信号をヘッドド
ライバ３９に出力する。このヘッドドライバ３９は、入
力された駆動データに基づいてプリントヘッド１９の電
気熱変換体３０を駆動する。さらに、ＣＰＵ３６はキャ
リッジ１６を往復走査移動させるためのキャリッジ駆動
モータ４０およびプリント媒体を搬送するための媒体搬
送モータ４１を、モータドライバ４２，４３を介してそ
れぞれ制御する。ヘッドドライバ３９には、エンコーダ
４４から吐出タイミング信号およびキャリッジ１６の位
置情報が入力される。

【００５０】本発明は、液体の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など）を具え、この熱
エネルギーにより液体の状態変化を生起させるインクジ
ェット方式の液体吐出ヘッドやヘッドカートリッジまた
は画像形成装置において優れた効果をもたらすものであ
る。かかる方式によれば、プリントの高密度化および高
精細化が達成できるからである。

【００５１】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号明細書や、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
ド型およびコンティニュアス型の何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、液体が保持され
ているシートや流路に対応して配置される電気熱変換体
に、プリント情報に対応した核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
により熱エネルギーを発生させ、液体吐出ヘッドの熱作
用面に膜沸騰を生じさせ、結果的にこの駆動信号に一対
一で対応した液体内の気泡を形成できるので有効であ
る。この気泡の成長および収縮により、吐出口を介して
液体を吐出させ、少なくとも１つの液滴を形成する。こ
の駆動信号をパルス形状とすると、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の吐出
が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号
としては、米国特許第４４６３３５９号明細書や、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。

【００５２】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、さらに優れたプリントを行うこ
とができる。

【００５３】液体吐出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と液路と電気熱変
換体との組合せ構成（電気熱変換体が液路に沿って配置
された直線状液路または電気熱変換体が液路を挟んで吐
出口と正対する直角液路）の他に、熱作用部が屈曲する
領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５
８３３３号明細書や、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、共通するスリットを電
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
る開孔を吐出部に対応させる構成を開示した特開昭５９
−１３８４６１号公報に基いた構成としても、本発明の
効果は有効である。すなわち、液体吐出ヘッドの形態が
どのようなものであっても、本発明によればプリントを
確実に効率良く行うことができるようになるからであ
る。

【００５４】上述した実施例の如きシリアルタイプのも
のでも、走査移動するキャリッジに対して一体的に固定
された液体吐出ヘッドや、キャリッジに対して交換可能
に装着されることでキャリッジとの電気的な接続や装置
本体からの液体の供給が可能となる交換自在のチップイ
ンタイプのヘッドカートリッジ、あるいは液体吐出ヘッ
ド自体に液体を貯溜したタンクが一体的または交換可能
に設けられるヘッドカートリッジを用いた場合にも本発
明は有効である。

【００５５】本発明の画像形成装置の構成として、液体
吐出ヘッドからの液体の吐出状態を適正にするための回
復手段や、予備的な補助手段などを付加することは本発
明の効果を一層安定できるので、好ましいものである。
これらを具体的に挙げれば、液体吐出ヘッドに対するキ
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，電気熱変換体やこれとは別の加熱素子あるいはこ
れらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段，プ
リント作業とは別に吐出を行う予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００５６】搭載される液体吐出ヘッドの種類や個数に
ついても、例えば単色のインクに対応して１個のみが設
けられたものの他、色相や濃度（明度）を異にする複数
種のインクに対応して複数個設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば画像形成装置のプリントモード
としては黒色などの主流色のみのプリントモードだけで
はなく、液体吐出ヘッドを一体的に構成するか、複数個
の組み合わせによるか何れでもよいが、異なる色の複色
カラーまたは混色によるフルカラーの各プリントモード
の少なくとも一つを備えた画像形成装置にも本発明は極
めて有効である。この場合、プリント媒体の種類やプリ
ントモードに応じてインクのプリント性を調整するため
の処理液（プリント性向上液）を専用あるいは共通の液
体吐出ヘッドからプリント媒体に吐出することも有効で
ある。

【００５７】以上説明した本発明の実施例においては、
室温やそれ以下で固化し、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
液体自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を
行って液体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、使用プリント信号付与時
に液状をなすものを用いてもよい。加えて、熱エネルギ
ーによる昇温を、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させることで積極的に防止するた
め、または液体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ものを用いてもよい。何れにし
ても熱エネルギーのプリント信号に応じた付与によって
液化し、液体が吐出されるものや、プリント媒体に到達
する時点ではすでに固化し始めるものなどのような、熱
エネルギーの付与によって初めて液化する性質のものを
使用する場合も本発明は適用可能である。このような場
合の液体は、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
質シートの凹部または貫通孔に液状又は固形物として保
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、上述した各液体
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。

【００５８】本発明にかかる画像形成装置の形態として
は、コンピュータなどの情報処理機器の画像出力端末と
して用いられるものの他、リーダなどと組合せた複写装
置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置や捺
染装置、あるいはエッチング装置の形態を採るものなど
であっても良く、プリント媒体としては、シート状ある
いは長尺の紙や布帛、あるいは板状をなす木材や皮革，
石材，樹脂，ガラス，金属などの他に、３次元立体構造
物などを挙げることができる。

【００５９】

【発明の効果】本発明の液体吐出方法によると、その配
列方向に沿って連続する一群の吐出口のみを使用し、連
続的に液体を吐出させる液体吐出する場合、連続する一
群の吐出口のうちの両端部に位置する吐出口から吐出さ
れる液体の吐出エネルギーをその配列方向中央部に位置
する吐出口から吐出される液体の吐出エネルギーよりも
大きく設定したので、例えば連続する一群の吐出口のう
ちの配列方向両端部に位置する吐出エネルギー発生部に
対して吐出口から液体を１回吐出させるための駆動信号
をそれらの中央部に位置する吐出エネルギー発生部に対
する駆動信号よりも長く設定することにより、連続する
一群の吐出口のうちの配列方向両端部に位置する吐出口
から吐出される液体の飛翔速度をその中央部に位置する
吐出口から吐出される液体の飛翔速度よりも高速化させ
ることができる。この結果、プリント媒体に到達する液
滴の位置を所期の位置に修正することができ、部分的な
べたプリントを行った場合でも白筋が発生しない高精細
かつ高階調の高品位プリント画像を得ることができる。

【００６０】本発明の液体吐出ヘッドによると、その配
列方向両端部に位置する吐出エネルギー発生部の面積を
その配列方向中央部に位置する吐出エネルギー発生部の
面積よりも大きく設定したので、その配列方向両端部に
位置する吐出口から吐出される液体の飛翔速度をその配
列方向中央部に位置する吐出口から吐出される液体の飛
翔速度よりも高速にすることができ、最終的にプリント
媒体に到達する液滴の位置を所期の位置に修正すること
が可能であり、べたプリントを行った場合でも白筋が発
生しない高精細かつ高階調の高品位プリント画像を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像形成装置をインクジェットプ
リンタに応用した一実施例の概略構造を表す斜視図であ
る。

【図２】本発明によるヘッドカートリッジを図１に示す
インクジェットプリンタに適用した一実施例の外観をイ
ンクタンクと共に表す斜視図である。

【図３】図２に示したヘッドカートリッジの外観を表す
斜視図である。

【図４】本発明による液体吐出ヘッドを図３に示すヘッ
ドカートリッジに組み込んだ一実施例におけるプリント
素子基板の外観を破断状態で表す斜視図である。

【図５】図４に示したプリントヘッドの主要部の断面図
である。

【図６】電気熱変換体に対する駆動信号の波形図であ
る。

【図７】図１に示したインクジェットプリンタの制御ブ
ロック図である。

【図８】従来のインクジェットプリンタによるインクの
吐出状態を模式的に表す概念図である。

【図９】図８に示されたインクの吐出形態によってプリ
ント媒体に形成されるべた画像を模式的に表す概念図で
ある。

【図１０】従来のインクジェットプリンタにおいて一部
の吐出口のみを用いたインクの吐出状態を模式的に表す
概念図である。

【符号の説明】

１０シャシー１１媒体給送部１２媒体排出部１３媒体搬送部１４ヘッド回復部１５キャリッジ軸１６キャリッジ１７ヘッドセットレバー１８ヘッドカートリッジ１９プリントヘッド２０キャリッジカバー２１タンクホルダ２２コンタクトフレキシブルプリントケーブル（コン
タクトＦＰＣ）２３コンタクト部２４インクタンク２５吐出口２６取り外し用レバー２７プリント素子基板２８電気配線基板２９インク供給口３０電気熱変換体３１電極端子３２共通インク室３３上板部材３４インク路３５仕切り壁３６ＣＰＵ３７ＲＯＭ３８ＲＡＭ３９ヘッドドライバ４０キャリッジ駆動モータ４１媒体搬送モータ４２，４３モータドライバ４４エンコーダＰ₁ 予備駆動パルスＰ₂ 休止時間Ｐ₃ 主駆動パルス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プリント媒体の搬送方向に沿って配列す
る複数の吐出口と、これら吐出口から液体を吐出させる
ための複数の吐出エネルギー発生部とを有する液体吐出
ヘッドを前記プリント媒体の搬送方向に対して交差する
方向に前記プリント媒体に沿って走査移動させつつその
配列方向に沿って連続する一群の前記吐出口のみを使用
し、連続的に液体を吐出させる液体吐出方法であって、前記連続する一群の吐出口のうちの両端部に位置する前
記吐出口から吐出される液体の吐出エネルギーをその配
列方向中央部に位置する前記吐出口から吐出される液体
の吐出エネルギーよりも大きく設定したことを特徴とす
る液体吐出方法。
【請求項２】前記連続する一群のうちの両端部に位置
する前記吐出エネルギー発生部に対して前記吐出口から
液体を１回吐出させるための駆動信号が、その配列方向
中央部に位置する前記吐出エネルギー発生部に対する駆
動信号よりも長く設定されていることを特徴とする請求
項１に記載の液体吐出方法。
【請求項３】液体吐出ヘッドは、異なる種類の液体を
それぞれ吐出するための複数組の吐出口群をその走査移
動方向に沿って有することを特徴とする請求項１または
請求項２に記載の液体吐出方法。
【請求項４】液体が、インクおよび／またはプリント
媒体に対するインクのプリント性を調整するための処理
液であることを特徴とする請求項１から請求項３に記載
の液体吐出方法。
【請求項５】プリント媒体の搬送方向に沿って配列す
る複数の吐出口と、これら吐出口から液体を吐出させる
ための複数の吐出エネルギー発生部とを有し、前記プリ
ント媒体の搬送方向に対して交差する方向に前記プリン
ト媒体に沿って走査移動する液体吐出ヘッドであって、その配列方向両端部に位置する前記吐出エネルギー発生
部の面積は、その配列方向中央部に位置する前記吐出エ
ネルギー発生部の面積よりも大きく設定されていること
を特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】異なる種類の液体をそれぞれ吐出するた
めの複数組の吐出口群を有することを特徴とする請求項
５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】前記吐出エネルギー発生部は、液体に膜
沸騰を生じさせて前記吐出口から液体を吐出させるため
の熱エネルギーを発生する電気熱変換体を有することを
特徴とする請求項５または請求項６に記載の液体吐出ヘ
ッド。
【請求項８】請求項５から請求項７の何れかに記載の
液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドに供給される液体を貯溜するための
液体タンクの取り付け部とを具えたことを特徴とするヘ
ッドカートリッジ。
【請求項９】請求項５から請求項７の何れかに記載の
液体吐出ヘッドの取り付け部または請求項８に記載のヘ
ッドカートリッジの取り付け部と、前記液体吐出ヘッドの吐出口から吐出される液滴によっ
て画像が形成されるプリント媒体の搬送手段とを具えた
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】前記取り付け部は、プリント媒体の搬
送方向と交差する方向に走査移動可能なキャリッジを有
することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】前記液体吐出ヘッドまたは前記ヘッド
カートリッジは、着脱手段を介して前記キャリッジに対
して着脱自在に搭載されることを特徴とする請求項１０
に記載の画像形成装置。