JP2004167982A - 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マトリクス配列ヘッドで発生しやすい濃度むらを、記録速度を低下させることなく低減し、高速記録と高画質記録を両立できる液滴吐出ヘッドと、このような液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】イジェクタ１３８（ノズル１４０）は、副走査方向に順に追ったときに、主走査方向の位置が振動するように配置され、実際のドット１５８を副走査方向に沿って見ると、その大きさが交互に振動する。これにより、濃度むらを軽減することができる。イジェクタ１３８を高密度配置し、画像を高速で記録することも可能となる。
【選択図】 図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置に関し、さらに詳しくは、液滴を吐出して記録媒体上に文字や画像などを記録したり、基板上に微細パターンや薄膜の形成等を行うための液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧力発生室内に充填された液体に対し、圧電アクチュエータ等の圧力発生手段を用いて圧力波（音響波）を発生させ、その圧力波によって圧力発生室に連結されたノズルから液滴を吐出する液滴吐出方法は一般によく知られている。特に、インクの滴を吐出して記録用紙上に文字や画像などの記録を行うインクジェット記録装置は広く普及しており（例えば、特許文献１や特許文献２）、最近では、インク滴体積の減少や低濃度インクの使用等によって、極めて高い品質の画像記録が可能になっている。
【０００３】
また、近年では、上記の液滴吐出方法を用いた液滴吐出装置を工業的に活用することが試みられている。主な活用例としては、
（ａ）導電性ポリマー溶液を基板上に吐出させて配線パターンやトランジスタを形成、
（ｂ）有機ＥＬ溶液を基板上に吐出させてＥＬディスプレイパネルを形成、
（ｃ）溶融状態のハンダを基板上に吐出して電気実装用のバンプを形成、
（ｄ）ＵＶ硬化樹脂等の液滴を基板上で積層および硬化させることにより３次元物体を造形、
（ｅ）有機材料の溶液（レジスト溶液など）を基板上に吐出させて有機薄膜を形成、
などが挙げられる。このように、液滴吐出装置は画像記録の用途に限らず、広い領域で活用されつつあり、今後更にその活用範囲が広がっていくと予想される。
【０００４】
なお、以下では、液滴吐出ヘッドによって液滴を吐出する対象物を、「記録媒体」といい、液滴が記録媒体上に付着されることで得られる記録媒体上のドットのパターンを「画像」あるいは「記録画像」ということにする。したがって、以下の説明における「記録媒体」には、記録用紙やＯＨＰシートなどが含まれるのはもちろんであるが、これら以外にも、たとえば上記したような基板などが含まれる。また、以下の「画像」には、一般的な画像（文字、絵、写真など）のみならず、上記したような配線パターンや３次元物体、有機薄膜などが含まれる。
【０００５】
図２４には、上記公報などで公知の液滴吐出装置における液滴吐出機構（イジェクタ）の一例が断面図にて示されている。圧力発生室１４には、液滴を吐出するためのノズル１６と、共通流路１８を介して液体タンク（図示せず）から液体を導くための供給路２０が連結されている。また、圧力発生室１４の底面には振動板２２が設けられている。液滴吐出時には、振動板２２を挟んで圧力発生室１４と反対側に設けられた圧電アクチュエータ２４によってこの振動板２２を変位させ、圧力発生室１４に体積変化を生じさせることにより、圧力発生室１４内に圧力波を発生させる。この圧力波によって、圧力発生室１４内に充填されていた液体の一部がノズル１６を通って外部に噴射され、液滴２６となって飛翔する。飛翔した液滴２６は記録紙等の記録媒体上に着弾し、ドット（画素）を形成する。こうしたドットの形成を、画像データ等に基づいて繰り返し行うことによって、記録媒体上に文字や画像等のパターンが記録（形成）される。
【０００６】
上記のような液滴吐出装置において、現在、大きな課題となっているのが記録速度の向上である。液滴吐出装置において、記録速度を左右する最大のパラメーターはノズル数であり、ノズル数が多いほど、単位時間当たりに形成できるドット数が増加し、記録速度が向上する。そのため、通常の液滴吐出装置では、イジェクタを複数連結したマルチノズル型の液滴吐出ヘッド（直線状配列ヘッド）が多く用いられている。
【０００７】
図２５には、マルチノズル型の液滴吐出ヘッドの一例として、直線状配列ヘッド３２が示されている。この直線状配列ヘッド３２では、液体タンク（図示せず）は液体供給孔３４を介して共通流路３６と連結しており、この共通流路３６に複数のイジェクタ３８が連結されている。
【０００８】
しかし、このようにイジェクタ３８を一次元的（直線状）に配列する構造では、イジェクタの数をそれほど大きくすることはできない（通常は１００個程度が上限）。
【０００９】
そこで、イジェクタを２次元的にマトリクス配列させることによってイジェクタの数を増加させた液滴吐出ヘッド（以下、「マトリクス配列ヘッド」という）がこれまでいくつか提案されている（特許文献３や、特許文献４など）。
【００１０】
図２６（Ａ）および図２７（Ａ）には、従来のマトリクス配列ヘッドの基本構造の例がそれぞれ示されている。
【００１１】
これらのマトリクス配列ヘッド４２、５２では、複数のイジェクタ４４が各共通流路４６によって連結されており、さらに複数の共通流路４６が第２共通流路４８によって連結されている。たとえば、図２６（Ａ）に示すマトリクス配列ヘッド４２では、共通流路４６はヘッドの主走査方向（矢印Ｍで示す）に沿って配置され、第２共通流路４８は主走査方向と直交する方向（副走査方向、矢印Ｓで示す）に沿って配置されている。同一の共通流路４６に連結された各イジェクタ（４４Ａ〜４４Ｈ）は、それぞれ副走査方向にＰ_ｎずつずらして配置されており、ヘッドを主走査方向に走査する過程において、吐出タイミングを制御しながら各イジェクタから液滴を吐出することにより、図２６（Ｂ）に示すようなピッチＰ_ｎのドット５０が形成される。
【００１２】
一方、図２７（Ａ）に示すマトリクス配列ヘッド５２では、共通流路４６はヘッドの副走査方向に沿って配置され、第２共通流路４８は主走査方向に沿って配置されている。この場合にも、主走査方向に隣接するイジェクタは副走査方向にＰ_ｎずつずらして配置されており、ヘッドを主走査方向に走査する過程において、吐出タイミングを制御しながら液滴を吐出することにより、図２７（Ｂ）に示すようなピッチＰ_ｎのドット５０が形成される。
【００１３】
こうした構造のマトリクス配列ヘッドは、イジェクタ数の増加が容易であり、高速での画像記録に非常に有利である。例えば、図２６（Ａ）のマトリクス配列ヘッド４２において、共通流路４６の数を２６とし、各共通流路４６に１０個のイジェクタ４４を接続することにより、２６０個のイジェクタを配列させることが可能となる（図２６（Ａ）では、共通流路４６の数を８、共通流路１つ当たりのイジェクタ４４の数を８とし、全体で６４個のイジェクタ４４のみ表示）。
【００１４】
しかしながら、上記のような従来のマトリクス配列ヘッドは、高速記録に有利である一方で、記録結果に高い均一性を得ることが困難であるという問題があった。具体的には、ヘッドの主走査方向と直交する方向（副走査方向）に周期的な濃度むら（ドット径不均一）が発生しやすく、それによって記録結果の均一性が大きく損なわれてしまうという問題があった。
【００１５】
マトリクス配列ヘッドにおいて、そうした濃度むらが発生しやすい理由は種々考えられるが、特に、マトリクス配置のノズルでは、ノズル面でのイジェクタの位置によって、イジェクタの吐出特性（例えば滴体積や滴の吐出速度）が変化してしまうことが、その原因となりやすい。
【００１６】
すなわち、一般に、イジェクタの吐出特性にばらつきを与えずにヘッドを製造することは不可能であり、イジェクタの吐出特性は、イジェクタ同士が物理的に離れて位置する場合ほど、その差が大きくなりやすい。例えば、基板等の部材を積層してヘッドを製造する場合では、積層する部材間の回転方向へのズレが、イジェクタ間に吐出特性差を生じる原因となる。図２８にはその例として、圧力発生室と圧電アクチュエータとが位置ズレを起こした場合が示されている。図２８（Ａ）に示す例では、圧力発生室１４は、穴５６が形成された圧力発生室プレート５４を両側から、それぞれ振動板５８及びノズル板６０で挟むことによって形成される。振動板５８には、圧力発生室１４と反対側に圧電アクチュエータプレート６２が配置されており、この圧電アクチュエータプレート６２の圧電アクチュエータ６４が振動板５８を振動させて圧力発生室１４の容積を増減させ（図２８（Ｃ）参照）、図示しないノズルから液滴を吐出させる。したがって、すべての圧力発生室１４において、振動板５８との相対的な位置が同一となっていることが好ましい。
【００１７】
ところが、実際には、図２８（Ｂ）に示すように、プレートに対して垂直な方向から見たとき、圧力発生室プレート５４と圧電アクチュエータプレート６２の間に回転方向のズレが生じてしまうことがある。すなわち、図２８（Ｂ）から分かるように、矢印Ｓ方向にある圧力発生室１４ほど、圧電アクチュエータ６４の重なり面積が減少していることを示している。たとえば、両端の圧力発生室１４Ａ、１４Ｂを比較すると、圧力発生室１４Ｂのほうが、圧力発生室１４Ａよりも重なり面積が少ない。
【００１８】
図２８（Ｃ）、（Ｄ）にはそれぞれ、圧力発生室１４Ａ、１４Ｂでの圧電アクチュエータ６４の動作が示されている。圧電アクチュエータ６４との重なりが相対的に大きい圧力発生室１４Ａでは、振動板５８が大きく変形しているのに対して、この重なりが相対的に小さい圧力発生室１４Ｂでは圧電アクチュエータ６４の一部が剛体である圧力発生室プレート５４とも重なり（円形の二点鎖線Ｃ１で示す部分を参照）、振動板５８の変形が拘束されている。つまり、圧力発生室１４と圧電アクチュエータ６４の重なり量が振動板５８の変形に影響を与え、ひいては、イジェクタの吐出特性を変化させる。そして、図２８（Ｂ）に示す構造では、イジェクタの並びにしたがって、圧力発生室１４と圧電アクチュエータ６４の重なり量が直線的に変化するので、イジェクタ間の吐出特性の差も距離に依存して変化すると言える。
【００１９】
なお、これ以外にもイジェクタ間の距離に依存して、吐出特性に差を生じさせる要因は存在する。例えば、ノズルを形成加工する際の位置決め精度もその一つである。吐出特性をばらつかせないためには、ノズルの形成を、イジェクタに対して正確に位置決めして行う必要がある。位置決め精度要因としては、加工装置とマトリクス配置ヘッドとの間のスケールの違いや、両者の回転方向へのズレがある。これらにズレが生じると、イジェクタの並びにしたがって、イジェクタに対するノズル位置のズレが拡大し、吐出特性が変化する結果となる。以下、このような、イジェクタの位置に依存する直線的な吐出特性の変化を「直線的な吐出特性分布」と呼ぶ。
【００２０】
ところで、マトリクス配置ヘッドでは、主走査方向にもイジェクタを配置していていることから、直線的な吐出特性分布が、主走査方向にも発生する可能性がある。そして、主走査方向に直線的な吐出特性分布を持つマトリクス配置ヘッドで記録すると、記録されたドット列には、図２６（Ｂ）あるいは図２７（Ｂ）に示すような、ｎを周期とするドット径の変化が生じてしまう。つまり、記録結果には、副走査方向にｎを周期とする濃度むらが発生してしまう。
【００２１】
一般的なマトリクス配置ヘッドでは、副走査方向の記録解像度で１５０〜６００ｄｐｉ（ドット／インチ）程度の記録を実現するため、ノズルピッチＰｎは４２．３〜１６９．３μｍとなる。これを４〜２０程度のｎのマトリクスノズル配置で実現するが、狭いノズルピッチの実現のためにはｎが大きくなる傾向にある。このため、上記濃度むらの周期は０．４２〜３．４ｍｍ程度となるのが現状である。すなわち、０．３〜２．４本／ｍｍの空間周波数で濃度むらが発生することになる。
【００２２】
図２９には、濃度むらに対する人間の眼の感度が、横軸を空間周波数としたグラフで示されている。この図から、濃度むらの空間周波数が４本／ｍｍ程度以下であると、濃度むらに対する人間の眼の感度が高くなり、濃度むらが認識されやすくなることがわかる。特に、空間周波数が３本／ｍｍ以下の場合には、濃度むらが極めて認識されやすくなる。なお、１本／ｍｍ以下の空間周波数については、感度が低下するというデータ（破線）と感度が低下しないというデータ（実線）の両方が存在しているが、筆者らの実験結果によれば、実線の方が実態をよく表わしていると言える。
【００２３】
こうした人間の視覚特性と照らし合わせると、従来のマトリクス配置ヘッドで発生していた空間周波数０．３〜２．４本／ｍｍの濃度むらは、人間にとって非常に知覚しやすい濃度むらであり、記録結果の品質を大きく損なわせる原因となってしまう。濃度むらを認識しづらくするためには、濃度むらの空間周波数を４本／ｍｍ程度以上、より好ましくは１０本／ｍｍ程度以上に設定することが必要であるが、従来のマルチノズル配置ヘッドでは実現困難であり、均一性の高い記録を実行することができていなかった。
【００２４】
【特許文献１】
特公昭５３−１２１３８号公報
【特許文献２】
特開平１０−１９３５８７号公報
【特許文献３】
特開平１−２０８１４６号公報
【特許文献４】
特開平９−１５６０９５号公報
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したような問題点を解決すべくなされたものであり、その目的は、マトリクス配列ヘッドで発生しやすい濃度むらを、記録速度を低下さることなく低減し、高速記録と高画質記録を両立できる液滴吐出ヘッドと、このような液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を提供することである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、液滴を吐出する複数のイジェクタが二次元的に配列され、記録媒体に対して主走査方向に相対移動しながら液滴を吐出する液滴吐出ヘッドであって、記録媒体上に吐出された液滴のドットを前記主走査方向と直交する主走査直交方向に見て、ドット径の大きさが振動するように前記イジェクタが配置されていることを特徴とする。
【００２７】
すなわち、この液滴吐出ヘッドでは、液滴吐出ヘッドを主走査方向に相対移動させながら吐出した液滴のドットを主走査方向と主走査直交方向に見ると、ドット径の大きさが振動している。すなわち、主走査直交方向では、ドット径が単調に増加又は減少することなく、大小のドットが主走査方向と直交する方向に混在していることになる。換言すれば、主走査方向と直交する方向では、周期的なドット径のパターンが積極的に崩されている。そして、このようにドット径が混在した状態で、液滴ヘッドが主走査方向に相対移動し、記録媒体上に画像が記録される。したがって、記録された画像において、主走査直交方向での濃度むらが低減される。
【００２８】
しかも、本発明ではイジェクタの吐出特性を変更する必要がなく、イジェクタを高密度配置した場合でも、主走査方向と直交する方向での濃度むらが低減される。したがって、イジェクタを高密度配置して、画像を高速で記録することも可能となる。
【００２９】
請求項２に記載の発明では、液滴を吐出する複数のイジェクタが二次元的に配列され、記録媒体に対して主走査方向に相対移動しながら液滴を吐出する液滴吐出ヘッドであって、前記主走査方向と直交する主走査直交方向で前記イジェクタを追ったとき、イジェクタの主走査方向の位置が振動するようにイジェクタが配置されていることを特徴とする。
【００３０】
すなわち、この液滴吐出ヘッドでは、主走査方向と直交する主走査直交方向でイジェクタを追ったとき、イジェクタの主走査方向の位置が振動しているため、液滴のドットを主走査方向と主走査直交方向に見ると、ドット径の大きさも振動する。すなわち、主走査直交方向では、ドット径が単調に増加又は減少することなく、大小のドットが主走査方向と直交する方向に混在していることになる。換言すれば、主走査方向と直交する方向では、周期的なドット径のパターンが積極的に崩されている。そして、このようにドット径が混在した状態で、液滴ヘッドが主走査方向に相対移動し、記録媒体上に画像が記録される。したがって、記録された画像において、主走査直交方向での濃度むらが低減される。
【００３１】
しかも、本発明ではイジェクタの吐出特性を変更する必要がなく、イジェクタを高密度配置した場合でも、主走査方向と直交する方向での濃度むらが低減される。したがって、イジェクタを高密度配置して、画像を高速で記録することも可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳しく説明する。
【００３３】
［第１実施形態］
図１〜図３には、本発明の第１実施形態の液滴吐出ヘッド１１２が部分的に示されている、また、図４には、この液滴吐出ヘッド１１２を備えた液滴吐出装置１０２が示されている。本実施形態の液滴吐出ヘッド１１２はいわゆるインクジェット記録ヘッドとされており、この液滴吐出ヘッド１１２を備えた液滴吐出装置１０２は、インクジェット記録装置とされている。液滴吐出装置１０２は、記録媒体である記録用紙Ｐ上に着色インクの液滴（インク滴）を吐出し、この液滴によるドット１５８（図８（Ｂ）参照）で画像を記録するために使用される。
【００３４】
図４に示すように、液滴吐出装置１０２は、液滴吐出ヘッド１１２が搭載されるキャリッジ１０４と、キャリッジ１０４を記録用紙Ｐの記録面に沿った所定の主走査方向方向に移動（主走査）させる主走査機構１０６、および、記録用紙Ｐを主走査方向と交差（好ましくは直交）する所定の副走査方向に搬送（副走査）させるための副走査機構１０８を含んで構成されている。なお、図面において主走査方向を矢印Ｍで、副走査方向を矢印Ｓでそれぞれ示す。
【００３５】
液滴吐出ヘッド１１２は、後述するノズル１４０が形成されたノズル面が記録用紙Ｐと対向するようにキャリッジ１０４上に搭載されており、主走査機構１０６によって主走査方向に移動されながら記録用紙Ｐに対して液滴を吐出することにより、一定のバンド領域ＢＥに対して画像の記録を行う。主走査方向への１回の移動が終了すると、副走査機構１０８によって記録用紙Ｐが副走査方向に搬送され、再びキャリッジ１０４を主走査方向に移動させながら次のバンド領域を記録する。こうした動作を複数回繰り返すことにより、記録用紙Ｐの全面にわたって画像記録を行うことができる。
【００３６】
図２に示すように、液滴吐出ヘッド１１２は、積層流路板１１４を有している。積層流路板１１４は、ノズルプレート１１６、共通流路プレート１１８、供給路プレート１２０、圧力発生室プレート１２２、および振動板１２４の合計５枚のプレートを位置合わせして積層し、接着剤等の接合手段によって接合することにより形成されている。圧力発生室プレート１２２、供給路プレート１２０および共通流路プレート１１８には、主走査方向に沿って２本の長孔１２６、１２８、１３０が平行に形成されており、共通流路プレート１１８、供給路プレート１２０および圧力発生室プレート１２２が積層された状態で、長孔１２６、１２８、１３０によって、第２共通流路１３２（図１参照）が構成される。
【００３７】
振動板１２４には、それぞれの第２共通流路１３２の中央に対応する位置に、インク供給孔１３４が形成されている。インク供給孔１３４には、図示しないインク供給装置が接続される。
【００３８】
共通流路プレート１１８には、長孔１３０から連続して、且つ副走査方向に沿って複数（本実施形態では、１つの長孔１３０（第２共通流路１３２）あたり１０本）の共通流路１３６が形成されており、供給路プレート１２０、共通流路プレート１１８およびノズルプレート１１６が積層された状態で、共通流路１３６内を液体が流れるようになる。
【００３９】
圧力発生室プレート１２２には、共通流路１３６に沿って複数（本実施形態では１つの共通流路１３６あたり３個、液滴吐出ヘッド１１２全体では６０個）の圧力発生室１４２が形成されており、それぞれの圧力発生室１４２に対応して、振動板１２４には、圧力発生手段としての単板型の圧電アクチュエータ１４４が取り付けられている（図３参照）。また、供給路プレート１２０には、図１から分かるように、圧力発生室１４２を平面視したときに概ね対角線上に位置するように、圧力発生室１４２のそれぞれに１つずつ、インク供給路１４６およびインク排出路１４８が形成されている。さらに、共通流路プレート１１８およびノズルプレート１１６には、それぞれインク排出路１４８に対応する位置に、連通路１５０およびインク吐出口１５２が形成されている。インク排出路１４８、連通路１５０およびインク吐出口１５２によって、ノズル１４０が構成されている。さらに、圧力発生室１４２、ノズル１４０および圧電アクチュエータ１４４によって、イジェクタ１３８が構成されている。
【００４０】
したがって、図３の断面図からも分かるように、共通流路１３６から圧力発生室１４２、インク排出路１４８、連通路１５０およびインク吐出口１５２へと連続するインクの通路が構成されていることになる。図示しないインク供給装置から送られてきたインクは、インク供給孔１３４を介して液滴吐出ヘッド１１２に供給され、第２共通流路１３２内からそれぞれの共通流路１３６を経て、圧力発生室１４２内に充填される。ここで、圧電アクチュエータ１４４に、画像情報に応じた駆動電圧波形を印加すると、圧電アクチュエータ１４４が撓み変形し、圧力発生室１４２を膨張または圧縮させる。これによって圧力発生室１４２に体積変化が生じると、圧力発生室１４２内に圧力波が発生する。この圧力波の作用によってノズル１４０（インク排出路１４８、連通路１５０およびインク吐出口１５２）のインクが運動し、インク吐出口１５２から外部へ排出されることにより液滴が形成される。
【００４１】
図５には、液滴吐出前後におけるインク吐出口１５２でのメニスカス１５４の動作が、順に（Ａ）から（Ｆ）へと模式的に示されている。初めはほぼ平坦な状態であったメニスカス１５４（図５（Ａ））は、圧力発生室１４２が圧縮されるとインク吐出口１５２の外部に向かって移動し、液滴１５６を吐出させる（図５（Ｂ））。液滴１５６の吐出が行われると、インク吐出口１５２内部のインク量が減少するため、凹形状のメニスカス１５４が形成される（図５（Ｃ））。凹形状になったメニスカス１５４は、インクの表面張力の作用によって徐々にインク吐出口１５２の開口部まで復帰し（図５（Ｄ）および図５（Ｅ））、吐出前の状態に回復する（図５（Ｆ））。なお、こうした液滴吐出後におけるメニスカス復帰動作のことを、以後「リフィル」と呼び、液滴吐出後に最初にメニスカス１５４がインク吐出口１５２の開口面１１６Ｓに復帰するまでの時間をリフィル時間（ｔ_ｒ）と呼ぶことにする。図６には、液滴１５６の吐出直後からの経過時間と、メニスカスの位置変化（メニスカスの中央の位置ｙ、図５（Ｃ）参照）との関係がグラフにて示されている。吐出直後（ｔ＝０）に大きく後退したメニスカス（ｙ＝−６０μｍ）は、このグラフに示されるように振動しながら初期位置（ｙ＝０）に復帰する。
【００４２】
図７には、圧電アクチュエータ１４４に印加する駆動電圧の波形の一例が示されている。この駆動電圧の波形は、圧力発生室１４２を圧縮する方向に電圧を変化させる第１電圧変化プロセス１６２（所要時間ｔ_１）と、変化された電圧（高電圧）を一定時間維持する電圧維持プロセス１６４（所要時間ｔ_２）、印加電圧を元のバイアス電圧（Ｖ_ｂ）に戻すための第２電圧変化プロセス１６６（所要時間ｔ_３）により構成されている。
【００４３】
ここで、圧力発生手段として、撓み変形型の圧電アクチュエータを用いた場合、圧力発生室１４２のアスペクト比（平面視したときの縦横比）を略１に設定すると、単位面積当たりの吐出効率が最大化でき、小さな圧力発生室１４２で大きな液滴を吐出することが可能となる。つまり、圧力発生室１４２の占有面積を最小化でき、高い配列密度を有するマトリクス配列ヘッドを実現することができる。かかる観点からは、上記のアスペクト比は、０．５０以上２．００以下とすることが好ましく、０．８０以上１．２５以下とすることがより好ましいが、この範囲に限定されるものではないことは、もちろんである。
【００４４】
図８（Ａ）には、本実施形態におけるノズル１４０（イジェクタ１３８）の配列が模式的に示されている。本実施形態では、複数のノズル１４０を、主走査方向のマトリクスピッチＮｍ、副走査方向のマトリクスピッチＮｓでマトリクス状に配置している。なお、上記説明から分かるように、本発明では、イジェクタ１３８のそれぞれに対し、ノズル１４０が同一の位置に設けられている。したがって、各ノズル１４０の相対的な位置関係は、各イジェクタ１３８の相対的な位置関係にもそのまま当てはまる。
【００４５】
本実施形態の液滴吐出ヘッド１１２では、液滴吐出ヘッド１１２と対向したときに、主走査方向に分割された２つのイジェクタブロック１７０Ａ、１７０Ｂが想定されている。それぞれのイジェクタブロック１７０Ａ、１７０Ｂには、副走査方向の上流側（図８（Ａ）での上側）から５つずつのイジェクタ１３８によって、イジェクタユニット１６８が構成されている。１つのイジェクタユニットを構成する５つのイジェクタ１３８Ａ〜１３８Ｅ、及び１３８Ｆ〜１３８Ｊは、主走査方向に向かうにしたがって、所望のノズルピッチｐの２倍（これをｄとする）だけずらして配置されている。さらに、イジェクタブロック１７０Ｂは、イジェクタブロック１７０Ａに対して、ノズルピッチｐだけ副走査方向の下流側にずれるように配置され、液滴吐出ヘッド１１２全体として、所望のノズルピッチｐが得られるようになっている。
【００４６】
そして、本実施形態では、このようなノズル１４０の配置を採用したことで、副走査方向にノズル１４０（イジェクタ１３８）を順に追ったときに、ノズル１４０（イジェクタ１３８）の主走査方向の位置が振動しており、これによって、副走査方向での周期的なドット径の変化を抑えて、記録画像に高い均一性を持たせるようにしている。この点につき、以下に詳述する。なお、以下においては、副走査方向にノズル１４０（イジェクタ１３８）を順に追ったときのノズル１４０（イジェクタ１３８）の主走査方向の位置の振動を「マトリクスノズル配置の振動化」とよぶ。また、マトリクスノズル配置の、主走査方向のノズルの並びを「行」、副走査方向のノズルの並びを「列」というものとし、さらに、記録媒体上で主走査方向のドットの並びを「ラスタ」という。
【００４７】
一般に、マトリクス配置されたノズルを有する液滴吐出ヘッドでは、各ノズルから吐出される液滴の体積は、積層流路板１１４（図２及び図３参照）内におけるイジェクタを配置した位置によって変化し、直線的な吐出特性分布を示す。たとえば、本実施形態と同様の構成とされた液滴吐出ヘッドの場合、積層流路板１１４製造時の積層工程にて発生したプレートのズレにより、図９に示すように、イジェクタの位置によって液滴の大きさ（又は滴体積）が変化する傾向がある。なお、副走査方向にも滴体積が変化する傾向が見られるが、ここではまず、主走査方向の滴体積の変化を考える。
【００４８】
このような滴体積の変化があると、図２６に示した従来の場合のように、記録媒体上において、ドット径の変化パタンが発生する。すなわち、主走査方向に連なるイジェクタ４４Ａ−４４Ｂ−４４Ｃ−４４Ｄ−４４Ｅ−４４Ｆ−４４Ｇ−４４Ｈのそれぞれによって吐出された液滴のドットが、副走査方向に一定のピッチｐで並ぶ場合には、副走査方向に、マトリクスピッチＮｓを周期とする周期的なドット径の変化のパターンが現れてしまうことになる。
【００４９】
図１０には、従来の液滴吐出ヘッドにおける、副走査方向のラスタ（ドット１５８の並び）と濃度との関係が示されている。このグラフからも、濃度が副走査方向のマトリクスピッチＮｓを周期として周期的に変化し、ドット径の変化のパターンが現れていることが分かる。
【００５０】
これに対し、本実施形態の液滴吐出ヘッド１１２では、上記したように、２つのイジェクタブロック１７０Ａ、１７０Ｂのノズル１４０で交互にラスタを記録するため、副走査方向にノズル１４０（イジェクタ１３８）を順に追ったときに、ノズル１４０（イジェクタ１３８）の主走査方向の位置が振動しており、実際のドット１５８を副走査方向に沿って見ると、その大きさが交互に振動している（図８（Ｂ）参照）。また、図１１に示すように、副走査方向のラスタと濃度との関係においても、２ラスタ分の変動周期で濃度が振動している。このように、記録用紙Ｐ上でのドット１５８が副走査方向に見て振動していることで、副走査方向での周期的なドット径の変化が抑えられ、記録画像は高い均一性を有するようになる。
【００５１】
なお、マトリクス配置されたノズルを有する液滴吐出ヘッドでは、マトリクス配置ヘッドをキャリッジ１０４（図４参照）に搭載する際に生じる、ノズルプレート面内における回転ズレ（いわゆるθズレ）によっても、記録画像の濃度が不均一になる場合がある。
【００５２】
図１２（Ａ）には、従来のマトリクス配置ヘッドで、上記したθズレが生じた際に、濃度変動が生じることが示されている。図１２に示すマトリクス配置ヘッドは、わずかであるが、図の中で左回りに回転している。そしてこの影響で、記録されるドット１５８’の列に、隙間Ｄが生じている。隙間Ｄは、画像を記録するノズル１５２’の行が切り替わるポイントで発生しており、その周期はマトリクスピッチＮｓに等しい。この隙間は、十分に視認できる濃度変動であるといえる。
【００５３】
一方、図１２（Ｂ）には、本実施形態の液滴吐出ヘッド１１２において、同様のθズレが生じた場合が示されている。この液滴吐出ヘッド１１２で記録されるドット１５８を図１２（Ａ）のドット１５８’と比較すると、隙間の頻度が増えていることが分かる。つまりこのことは、濃度変動の周期が短くなっていることを意味している。周期が短くなることで、隙間の視認が困難となり、濃度の均一化が果たされる。
【００５４】
また、イジェクタ１３８の吐出特性が、開口面１１６Ｓの中央と周辺部とで異なる場合もある。たとえば、図１３に示すように、ノズル１４０の位置が中央から周辺部（端部）に向かうにしたがって、次第に液滴が大きくなる場合がある。このようなイジェクタ１３８の吐出特性の分布は、たとえば、圧力発生室プレート１２２をエッチングにより製造した場合に見られることがある。すなわち、一般的には、エッチングはマトリクスの周辺部ほど早く進行する。また、場合によっては、マトリクスの周辺部ほどエッチングが遅く進行することもある。いずれの場合でも、マトリクスの周辺部と中央部で圧力発生室の寸法が異なってしまい、その結果、吐出特性が変化する。そして、このイジェクタの吐出特性の分布からもマトリクスピッチを周期とした濃度の変動が生じることがある。これに対し、第１実施形態の液滴吐出ヘッド１１２では、このようなイジェクタの吐出特性の分布があっても、濃度の変動を目立たなくすることができる。
【００５５】
本実施形態の液滴吐出ヘッド１１２は、上記の構成とされていれば、ノズルピッチｐや、マトリクスピッチＮｍ、Ｎｓ等の具体的なサイズは特に限定されないが、たとえば、解像度が３００ｄｐｉ（ドット／インチ）での記録を想定し、ノズルピッチｐが８４．６７μｍである場合、総ノズル数は２２０個で、これを列Ａ〜列Ｊの１０列のマトリクスに配置する構成とすることが可能である。この構成では、１０列のノズル１４０は主走査方向の中央で、５列ずつの左右のイジェクタブロック１７０Ａ、１７０Ｂに分割される。イジェクタブロック１７０Ａ、１７０Ｂ内でのノズル１４０の配置は左右で同一であるが、イジェクタブロック１７０Ｂはイジェクタブロック１７０Ａに対して副走査方向へ相対的にずれており、イジェクタブロック１７０Ｂの方がノズルピッチｐの分だけ、イジェクタブロック１７０Ａよりも図面下方に位置する。
【００５６】
また、この構成では、マトリクスピッチは、主走査方向Ｎｍ、副走査方向Ｎｓともに８４６．７μｍ（ノズルピッチｐの１０倍）である。イジェクタブロック１７０Ａ、１７０Ｂの内部では、主走査方向に隣接するノズルが、ノズルピッチｐ×２＝ｄ（１６９．３μｍ）だけ副走査方向にずれている。これにより、左右のイジェクタブロック１７０Ａ、１７０Ｂが交互に補うようにして、ノズルピッチｐの画像記録が実現できる。
【００５７】
第１実施形態の液滴吐出ヘッド１１２を、このような具体的構成とした場合、直線的な吐出特性分布が生じ、図８において、列Ｊのノズル１４０Ｊから吐出される液滴は、列Ａのノズル１４０Ａから吐出される液滴の滴体積が１０％小さい。しかしながら、この液滴吐出ヘッド１１２では、２つのイジェクタブロック１７０Ａ、１７０Ｂのノズル１４０が交互にラスタを記録するので、記録媒体上では、ラスタごとにドットの特性が変化し、濃度がドット１つごとに上下に変動している。その変動周期は２ラスタ分の幅であり、上記した具体的構成では、１６９．３μｍとなる。図２９での人間の視覚の感度が低い領域は、空間周波数で４本／ｍｍ程度以上（周期にすると、２５０μｍ程度以下）であるため、この１６９．３μｍの周期の濃度の変動は知覚されにくい。
【００５８】
一方、問題となっていた、マトリクスピッチＮｓを周期とした濃度の変動は目立たなくなる。すなわち、図１１において、濃度には２ラスタ周期の細かい振動があるために、マトリクスピッチＮｓを周期とした変動は目立たない。なお、図図１１では、要素数２で移動平均をとり、細かい振動を取り除いた濃度を破線Ｌ１で示している。これと、図１０とを比較すると、図１０に示した従来のマトリクスノズル配置での濃度の変動よりも、変動のレンジＦＲが狭くなっていることが分かる。
【００５９】
しかも、本実施形態では、濃度むらを少なくするために、イジェクタ１３８や共通流路１３６等の形状を変更することで液滴１５６の吐出特性を変更する必要がないので、イジェクタ１３８（ノズル１４０）を高密度配置することと、上記した濃度むらの軽減とを両立できる。したがって、イジェクタ１３８を高密度配置し、画像を高速で記録することも可能となる。
【００６０】
本発明において、イジェクタ１３８の配置の具体的構成は、図１（Ａ）に示したもの限定されるわけではない。要するに、副走査方向にイジェクタ（ノズル）を追ったとき、主走査方向の位置が振動するようにイジェクタ（ノズル）が配置されていれば、液滴のドットも副走査方向に見て振動するため、副走査方向での濃度むらが軽減される。以下の各実施形態において、このような条件を満たす他の液滴吐出ヘッドについて説明する。なお、以下の各実施形態では、５枚のプレートの構成および各イジェクタ１３８の基本構造は、第１実施形態と同一であるので、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。また、各実施形態の液滴吐出ヘッドを使用した液滴吐出装置についても、第１実施形態の液滴吐出装置１０２と同一構成であるので、その説明を省略する。
【００６１】
［第２実施形態］
図１４（Ａ）には、本発明の第２実施形態の液滴吐出ヘッド２１２における、ノズル１４０の配置が模式的に示されている。第２実施形態の液滴吐出ヘッド２１２においても、第１実施形態と同様に、複数のノズル１４０を２つのイジェクタブロック２７０Ａ、２７０Ｂに分割しているが、これらのイジェクタブロック２７０Ａ、２７０Ｂの対応するイジェクタユニット１６８が、中心線ＣＬを中心に略対象に配置され、全体として扁平な略Ｖ字状になっている。そして、左右のイジェクタブロック２７０Ａ、２７０Ｂを副走査方向へ相対的にノズルピッチｐだけずらすことで、略Ｖ字状に並んだノズル１４０が、液滴吐出ヘッド２１２全体でさらに副走査方向に所定のノズルピッチｐで並ぶようになっている。
【００６２】
なお、第２実施形態においても、ノズルピッチｐや、マトリクスピッチＮｍ、Ｎｓ等の具体的なサイズは、第１実施形態と同様とすることが可能である。すなわち、一例として、ノズルピッチｐは８４．６７μｍ、総ノズル数は２２０個、マトリクスの列数は１０列とし、これを５列ずつの左右のイジェクタブロック２７０Ａ、２７０Ｂに分割する。そして、左右のイジェクタブロック２７０Ａ、２７０Ｂは、副走査方向へ相対的にずれていて、図１４（Ａ）の右側のイジェクタブロック２７０Ｂの方がノズルピッチｐの分だけ下方に位置する構成とすることが可能である。また、マトリクスピッチＮｍ、Ｎｓも第１実施形態と同一とし、左右のイジェクタブロック２７０Ａ、２７０Ｂが交互に補う形式で、ノズルピッチｐの記録を実現できる。
【００６３】
図１４（Ｂ）及び図１５には、第２実施形態の液滴吐出ヘッド２１２による記録画像の、副走査方向のラスタ（ドット１５８の並び）と濃度がそれぞれ示されている。これらから、第１実施形態と同様に、濃度が均一化されていることが分かる。また、上記の具体的構成とした場合には、図１５に示すように、１６９．３μｍの周期で濃度が振動するが、その周期は十分に短く、人間には知覚されにくい。
【００６４】
図１５では、要素数２で移動平均をとり、細かい振動を取り除いたプロットを破線Ｌ２で示している。第２実施形態のマトリクスノズル配置では、マトリクスピッチＮｓを周期とした濃度の変動がほとんどなくなっていることが分かる（変動のレンジＦＲを参照）。
【００６５】
なお、上記の第１実施形態および第２実施形態では、複数のイジェクタを２つのイジェクタブロックに分割した例を挙げたが、より多くのイジェクタブロックに分割することも可能である。この場合、分割数をｋ（ｋは２以上の自然数）とすると、ｄ＝ｐ×ｋを満たすようにｄを決定し、ノズル１４０を配置すればよい。
【００６６】
また、１つのイジェクタユニットを構成するイジェクタ１３８（ノズル１４０）の数も限定されず、ｎ個（ｎは２以上の自然数）とすることができる。ここで、マトリクスの列数Ｍ_Ｌと上記のｋおよびｎとの間に、Ｍ_Ｌ／ｋ＝ｎの関係があるので、この条件を満たす範囲内で、各数値を決めることができる。一般的には列数Ｍ_Ｌとして２０程度までとされることが多いので、たとえば、列数Ｍ_Ｌ＝２０とした構成において分割数ｋ＝２とすると、ｎ＝１０となる。また、分割数としては、後述するように３あるいはそれ以上でもよく、たとえばｋ＝１０とした場合には、ｎ＝２となる。したがって、ｎの一般的な範囲を挙げると２〜１０程度となるが、もちろんこれに限定されない。
【００６７】
図１６（Ａ）には、第２実施形態の変形例として、上記の分割数ｋを３とした構成の液滴吐出ヘッド２６２が示されている。この液滴吐出ヘッド２６２では、列数Ｍ_Ｌ＝９（したがって、ｎ＝３）とし、複数のノズル１４０（１４０Ａ〜１４０Ｉ）を列方向に均等に、ｋ個（すなわち３つ）のイジェクタブロック２８０Ａ、２８０Ｂ、２８０Ｃに分割している。それぞれのイジェクタブロック２８０Ａ、２８０Ｂ、２８０Ｃを構成するノズル１４０Ａ〜１４０Ｃ、１４０Ｄ〜１４０Ｆ及び１４０Ｇ〜１４０Ｉでは、主走査方向に向かうにしたがって、所望のノズルピッチのｋ倍（ここではｋ＝３としているので３倍）だけずらして配置されている。さらに、イジェクタブロック２８０Ｂはイジェクタブロック２８０Ａに対してノズルピッチｐだけ副走査方向の下流側にずらして配置され、イジェクタブロック２８０Ｃはイジェクタブロック２８０Ｂに対して、同様にノズルピッチｐだけ副走査方向の下流側にずらして配置されている。したがって、この例では、副走査方向にノズル１４０を追ったときに、ノズル１４０Ａ−１４０Ｄ−１４０Ｇ−１４０Ｂ−１４０Ｅ−１４０Ｈ−１４０Ｃ−１４０Ｆ−１４０Ｉの順で液滴が吐出されて、ドットが副走査方向に並ぶようになっている。なお、この例においても、ノズルピッチｐや、マトリクスピッチＮｍ、Ｎｓ等の具体的なサイズは、第１実施形態と同様とすることが可能である。
【００６８】
図１６（Ｂ）及び図１７には、第２実施形態の変形例の液滴吐出ヘッド２６２による記録画像の、副走査方向のラスタ（ドット１５８の並び）と濃度がそれぞれ示されている。これらから、第１実施形態と同様に、濃度が均一化されていることが分かる。また、ノズルピッチｐや、マトリクスピッチＮｍ、Ｎｓ等の具体的なサイズは、第１実施形態と同様とした場合には、図１７に示すように、２４５．０μｍの周期で濃度が振動するが、その周期は十分に短く、人間には知覚されにくい。
【００６９】
図１７では、要素数２で移動平均をとり、細かい振動を取り除いたプロットを破線Ｌ２’で示している。第２実施形態の変形例のマトリクスノズル配置においても、マトリクスピッチＮｓを周期とした濃度の変動がほとんどなくなっていることが分かる（変動のレンジＦＲを参照）。
【００７０】
なお、図１６及び図１７に示した例において、イジェクタブロック２８０Ｃがイジェクタブロック２８０Ａに対してノズルピッチｐだけ副走査方向の下流側にずらして配置され、イジェクタブロック２８０Ｂがイジェクタブロック２８０Ｃに対してノズルピッチｐだけ副走査方向の下流側にずらして配置された構成としてもよい。この構成では、副走査方向にノズル１４０を追ったときに、ノズル１４０Ａ−１４０Ｇ−１４０Ｄ−１４０Ｂ−１４０Ｈ−１４０Ｅ−１４０Ｃ−１４０Ｉ−１４０Ｆの順で液滴が吐出されて、ドットが副走査方向に並ぶ。
【００７１】
［第３実施形態］
図１８（Ａ）には、本発明の第３実施形態の液滴吐出ヘッド３１２における、ノズル１４０の配置が模式的に示されている。第３実施形態の液滴吐出ヘッド３１２では、複数のノズル１４０をイジェクタブロックに分割することなく、マトリクスノズル配置の振動化を行っている。すなわち、副走査方向にノズル１４０（イジェクタ１３８）を順に追ったときに、一例として、ノズル１４０Ａ−１４０Ｄ−１４０Ｇ−１４０Ｂ−１４０Ｈ−１４０Ｅ−１４０Ｊ−１４０Ｆ−１４０Ｃ−１４０Ｉの順で液滴が吐出されてドットが副走査方向に並ぶように、各ノズル１４０が配置されている。
【００７２】
また、第３実施形態のノズル１４０の配置では、主走査方向に近い位置にある２つのノズル１４０（たとえばノズル１４０Ａと１４０Ｂ）とで隣接ラスタを記録しないようにし、ラスタごとの濃度の変動が小さくならないようにしている。さらに主走査方向に遠い位置にある２つのノズル１４０（たとえばノズル１４０Ａと１４０Ｊ）が隣接ラスタを記録すると、知覚され得る大きな濃度変動を生じる恐れがあるので、このような場合も極力ないようにしている。
【００７３】
なお、第３実施形態においても、ノズルピッチｐや、マトリクスピッチＮｍ、Ｎｓ等の具体的構成は、第１実施形態と同様とすることが可能である。すなわち、一例として、ノズルピッチｐは８４．６７μｍ、総ノズル数は２２０個、マトリクスの列数は１０列とすることが可能である。この場合、マトリクスのすべての行（図１８（Ａ）に示した例では、ノズル１４０Ａ〜１４０Ｊまでの１０個のノズル１４０を単位とするユニット）において、同一のパタンでノズルが並んでいるので、どの列も副走査方向のマトリクスピッチＮｓは一定となる。
【００７４】
図１８（Ｂ）及び図１９には、第３実施形態の液滴吐出ヘッド３１２による記録画像の、副走査方向のラスタ（ドット１５８の並び）と濃度がそれぞれ示されている。これらから、第１実施形態と同様に、濃度が均一化されていることが分かる。また、上記の具体的構成とした場合には、図１９に示すように、濃度の振動の周期が１６９．３μｍと２５４．０μｍの２つ表れるが、長い方の周期の２５４．０μｍであっても、濃度の振動の周期は十分に短いことから、人間には知覚されにくい。
【００７５】
ところで、図２９に示された人間の眼の感度によれば、濃度の振動は、その周期が短いほど人間が認識しにくくなる。そこで、図１８（Ａ）に示すマトリクスノズル配置の周期をさらに短くし、図２０（Ａ）に示すマトリクスノズル配置の液滴吐出ヘッド３６２とすることも可能である。すなわち、図２０（Ａ）に示すマトリクスノズル配置では、副走査方向にノズル１４０（イジェクタ１３８）を順に追ったときに、ノズル１４０Ａ−１４０Ｆ−１４０Ｃ−１４０Ｈ−１４０Ｅ−１４０Ｊ−１４０Ｄ−１４０Ｉ−１４０Ｂ−１４０Ｇの順で液滴が吐出されてドットが副走査方向に並ぶように、各ノズル１４０が配置されている。
【００７６】
図２０（Ｂ）及び図２１には、この液滴吐出ヘッド３６２による記録画像の、副走査方向のラスタ（ドット１５８の並び）と濃度がそれぞれ示されている。これらから、第１実施形態と同様に、濃度が均一化されていることが分かる。また、この液滴吐出ヘッド３６２では、濃度の振動の周期が１６９．３μｍのみとなっており、図１８（Ａ）に示すマトリクスノズル配置の液滴吐出ヘッド３１２よりもさらに、人間の眼には知覚されにくくなる。
【００７７】
図２１では、図１９と同様に、要素数２で移動平均をとり、細かい振動を取り除いたプロットを破線Ｌ３で示している。第３実施形態の変形例ののマトリクスノズル配置では、マトリクスピッチＮｓを周期とした濃度の変動は第１実施形態に比べて緩やかであり、濃度の均一性が高い。そして、第２実施形態に見られた濃度の振動についてのむらの問題も改善することができる。
【００７８】
なお、上記したように、濃度の振動は、その周期が短いほど人間が認識しにくくなるが、その一方で、短い周期の振動の実現は、ノズルピッチｐに依存し、最短でもノズルピッチ×２（すなわちｄ）となる。近年では、インクジェット記録装置のノズル密度が飛躍的に上昇しているが、たとえば、ノズル密度が２００００ＮＰＩ（ノズル数／インチ）程度のインクジェット記録ヘッドであれば、将来的に低コストでの実現が見込まれ、しかも実用上は何ら問題にならないない程度の高い解像度を得ることができる。本発明は、このようなインクジェット記録ヘッドに対しても適用可能であり、この場合、ノズルピッチは１．２７μｍとなる。したがって、将来的に高解像度のインクジェット記録ヘッドを低コストで実現することを考慮すると、濃度の振動の周期は約２．５μｍとなる。つまり、本発明における濃度の振動の周期の好適な範囲は、２．５〜２５４μｍであると言える。
【００７９】
［第４実施形態］
図２２（Ａ）には、本発明の第４実施形態の液滴吐出ヘッド４１２における、ノズル１４０の配置が模式的に示されている。第４実施形態の液滴吐出ヘッド３１２では、マトリクスの列数を１１列とし、これに対して本発明を適用した。すなわち、副走査方向にノズル１４０（イジェクタ１３８）を順に追ったときに、一例として、ノズル１４０Ａ−１４０Ｆ−１４０Ｋ−１４０Ｅ−１４０Ｊ−１４０Ｄ−１４０Ｉ−１４０Ｃ−１４０Ｈ−１４０Ｂ−１４０Ｇの順で液滴が吐出されてドットが副走査方向に並ぶように、各ノズル１４０が配置されている。主走査方向に隣接するノズル１４０（たとえばノズル１４０Ｂと１４０Ｃ、あるいはノズル１４０Ｃと１４０Ｄ）は、ノズルピッチｐの２倍だけ副走査方向にずれており、格子は菱形になっている。
【００８０】
したがって、第４実施形態でのノズル配置を局所的に見ると、第１実施形態における一方のイジェクタブロック１７０Ａ又は１７０Ｂ内におけるノズルの配置と同じであるが、全体を２つのイジェクタブロックに分ける必要はなくなっている。
【００８１】
そして、第４実施形態において、主走査方向に隣り合うノズルは、副走査方向にノズルピッチｐの２倍ずれているが、この間にくるラスタは、隣りの行に属するノズルにより記録される。２つのノズルのブロックに分けなくてもよいため、第４実施形態では、ノズルを整然と並ばせることができる。ノズルを整然と並ばせることで、圧力室やピエゾ素子などの構成要素を高密度に配置するのに有利となる。なお、第４実施形態では、列数を１１列としたが、マトリクスノズル配置の振動化とノズル配置の整然さとの両立は、列数が奇数であれば可能である。たとえば、９列等の他の奇数の列数でも同様の効果を得ることができる。
【００８２】
図２２（Ｂ）及び図２３には、この液滴吐出ヘッド４１２による記録画像の、副走査方向のラスタ（ドット１５８の並び）と濃度がそれぞれ示されている。これらから、第１実施形態と同様に、濃度が均一化されていることが分かる。また、この液滴吐出ヘッド３６２では、濃度の振動の周期が１６９．３μｍとなっており、十分に短い周期であるため、人間には知覚されにくい。
【００８３】
また、図２３では、図１５や図２１と同様に、要素数２で移動平均をとり、細かい振動を取り除いたプロットを破線Ｌ４で示している。第４実施形態のマトリクスノズル配置では、マトリクスピッチＮｓを周期とした濃度の変動は第１実施形態と同程度に改善されている。
【００８４】
なお、この第４実施形態のノズル配置では、例えば、２２０個のノズルをノズルピッチｐを８４．６７μｍでマトリクス状に配置した場合に、マトリクスピッチＮｍ、Ｎｓはそれぞれ、主走査方向に８４６．７μｍ（ノズルピッチｐの１０倍）、副走査方向に９３１．３μｍ（ノズルピッチｐの１１倍）となる。
【００８５】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明に好適な実施形態を示したものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。すなわち、本発明の主旨を逸脱することなく、種々の変形、改良、修正、簡略化などを、上記実施形態に加えてもよい。
【００８６】
例えば、上記各実施形態では、圧電アクチュエータの変形によって生じる圧力によって液滴を吐出させる構成としたが、静電力や磁力を利用した電気機械変換素子や、沸騰現象を利用して圧力を発生させるための電気熱変換素子など、他の圧力発生手段を用いて、液滴を吐出させるためのエネルギーを得られるようにしてもかまわない。また、圧電アクチュエータとしても、本実施形態で使用した単板型の圧電アクチュエータの他に、縦振動タイプの積層型圧電アクチュエータなど、別の形態のアクチュエータを用いてもかまわない。さらに、液滴を吐出するためのエネルギーを、熱エネルギー等から得る構成でもい。
【００８７】
また、上記実施形態では、複数のプレートの積層によって流路を形成しているが、プレートの構成、材質などは上記実施形態に限定されない。例えば、セラミックス、ガラス、樹脂、シリコンなどの材料を用いて、流路を一体成型したようなヘッドに対しても、本発明は同様に適用可能である。
【００８８】
また、上記各実施形態では、圧力発生室１４２の形状を四角形としたが、円形、六角形、長方形など、他の形状の圧力発生室を用いることも可能である。また、圧力発生室の形状はヘッド内ですべて同一としたが、形状の異なる圧力発生室を混在させて用いてもかまわない。
【００８９】
また、上記各実施形態では、副走査方向に沿って共通流路１３６が配置されると共に、主走査方向に沿って第２共通流路１３２が配置される構成としたが、圧力発生室１４２にインクを確実に供給することが可能であれば、共通流路１３６及び第２共通流路１３２の配置は、上記したものに限定されない。たとえば、主走査方向に沿って共通流路が配置され、副走査方向に沿って第２共通流路が配置されていてもよい。
【００９０】
さらに、共通流路に対するイジェクタの配置方法は必ずしも規則的である必要はなく、共通流路毎に異なる配置方法を用いてもかまわない。
【００９１】
また、上記各実施形態では、共通流路および第２共通流路を、積層流路板１１４の内部に組み込んだが、共通流路および第２共通流路の構造は上記各実施形態に挙げたものに限定されるわけではない。例えば、第２共通流路を積層流路板１１４の内部に形成せず、積層流路板１１４にインク供給装置を直結し、インク供給装置自体に第２共通流路としての役割をもたせるなど、他の流路構造を用いることが可能である。
【００９２】
さらには、積層流路板１１４内で第２共通流路１３２を省略し、インク供給孔１３４と各イジェクタ１３８とが、個別の流路で直結されているような構成でもよい。
【００９３】
また、上記実施形態では、記録用紙Ｐ上に着色インクの液滴（インク滴）を吐出して文字や画像などの記録を行うインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を例に挙げたが、本発明の液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置としては、このようなインクジェット記録、すなわち、記録用紙上への文字や画像の記録に用いられるものに限定されない。また、記録媒体は紙に限定されるわけではなく、吐出する液体も着色インクに限定されるわけではない。例えば、高分子フィルムやガラス上に着色インクを吐出して行うディスプレイ用のカラーフィルターの作製、溶融状態のハンダを基板上に吐出して行う部品実装用のバンプの形成、有機ＥＬ溶液を基板上に吐出させて行うＥＬディスプレイパネルの形成、溶融状態のハンダを基板上に吐出して行う電気実装用のバンプの形成など、様々な工業的用途を対象とした液滴噴射装置一般に対して、本発明の液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置を適用することも可能である。
【００９４】
また、液滴吐出装置として、上記では液滴吐出ヘッドをキャリッジによって移動させながら液滴吐出を行う形態としたが、インク吐出口１５２を記録媒体の全幅にわたって配置したライン型の液滴吐出ヘッドを用い、このライン型ヘッドを固定して、記録媒体のみを搬送しながら記録を行う（この場合は主走査のみとなる）など、別の装置形態に本発明を適用することも可能である。
【００９５】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、マトリクス配列ヘッドで発生しやすい濃度むらを、記録速度を低下させることなく低減し、高速記録と高画質記録を両立できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのイジェクタ、共通流路及び第２共通流路の配置を模式的に示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのプレート構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのイジェクタを示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る液滴吐出装置を示す斜視図である。
【図５】液滴吐出ヘッドにおいてノズルから液滴が吐出されるときのメニスカスの変化を（Ａ）から（Ｆ）へと順に示す説明図である。
【図６】液滴吐出ヘッドのリフィル時における経過時間とメニスカス中央の位置との関係の一例を示すグラフである。
【図７】本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの圧電アクチュエータに印加される駆動電圧の一例を示すグラフである。
【図８】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのイジェクタの配置を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）はこの液滴吐出ヘッドから吐出された液滴によって形成されたドットを主走査方向と直交する方向に直線状に配列して示す説明図である。
【図９】イジェクタの主走査方向の位置と、液滴の大きさとの一般的な関係を定性的に示すグラフである。
【図１０】従来の液滴吐出ヘッドにおけるラスタと濃度との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の第１実施形態の液滴吐出ヘッドにおけるラスタと濃度との関係を示すグラフである。
【図１２】液滴吐出ヘッドのキャリッジへの取り付けに回転ズレが生じている場合を示す説明図であり、（Ａ）は従来の液滴吐出ヘッド、（Ｂ）は本発明の第１実施形態の液滴吐出ヘッドである。
【図１３】イジェクタの主走査方向の位置と、液滴の大きさとの関係として図９に示すものとは異なる関係を定性的に示すグラフである。
【図１４】（Ａ）は本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドのイジェクタの配置を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）はこの液滴吐出ヘッドから吐出された液滴によって形成されたドットを主走査方向と直交する方向に直線状に配列して示す説明図である。
【図１５】本発明の第２実施形態の液滴吐出ヘッドにおけるラスタと濃度との関係を示すグラフである。
【図１６】（Ａ）は本発明の第２実施形態の変形例に係る液滴吐出ヘッドのイジェクタの配置を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）はこの液滴吐出ヘッドから吐出された液滴によって形成されたドットを主走査方向と直交する方向に直線状に配列して示す説明図である。
【図１７】本発明の第２実施形態の変形例の液滴吐出ヘッドにおけるラスタと濃度との関係を示すグラフである。
【図１８】（Ａ）は本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドのイジェクタの配置を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）はこの液滴吐出ヘッドから吐出された液滴によって形成されたドットを主走査方向と直交する方向に直線状に配列して示す説明図である。
【図１９】本発明の第３実施形態の液滴吐出ヘッドにおけるラスタと濃度との関係を示すグラフである。
【図２０】（Ａ）は本発明の第３実施形態の変形例に係る液滴吐出ヘッドのイジェクタの配置を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）はこの液滴吐出ヘッドから吐出された液滴によって形成されたドットを主走査方向と直交する方向に直線状に配列して示す説明図である。
【図２１】本発明の第３実施形態変形例の液滴吐出ヘッドにおけるラスタと濃度との関係を示すグラフである。
【図２２】（Ａ）は本発明の第４実施形態に係る液滴吐出ヘッドのイジェクタの配置を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）はこの液滴吐出ヘッドから吐出された液滴によって形成されたドットを主走査方向と直交する方向に直線状に配列して示す説明図である。
【図２３】本発明の第４実施形態の液滴吐出ヘッドにおけるラスタと濃度との関係を示すグラフである。
【図２４】従来の液滴吐出ヘッドの構造を示す断面図である。
【図２５】従来の直線状配列液滴吐出ヘッドのイジェクタ配列を模式的に示す平面図である。
【図２６】（Ａ）は従来のマトリクス配列液滴吐出ヘッドのイジェクタ配列を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）はこの液滴吐出ヘッドから吐出された液滴によって形成されたドットを主走査方向と直交する方向に直線状に配列して示す説明図である。
【図２７】（Ａ）は従来のマトリクス配列液滴吐出ヘッドのイジェクタ配列の別の例を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）はこの液滴吐出ヘッドから吐出された液滴によって形成されたドットを主走査方向と直交する方向に直線状に配列して示す説明図である。
【図２８】液滴吐出ヘッドを構成するプレートの回転によるズレを示す説明図であり、（Ａ）は圧力発生室近傍の縦断面図、（Ｂ）はプレートの法線方向から見た平面図、（Ｃ）はズレが相対的に少ない圧力発生室の断面図、（Ｄ）はズレが相対的に大きい圧力発生室の断面図である。
【図２９】濃度むらに対する人間の目の感度を、横軸を空間周波数として示すグラフである。
【符号の説明】
１０２ 液滴吐出装置
１１２ 液滴吐出ヘッド
１３８ イジェクタ
１４０ ノズル
１４２ 圧力発生室
１４４ 圧電アクチュエータ（圧力発生手段）
１５６ 液滴
１５８ ドット
１６８ イジェクタユニット
１７０Ａ イジェクタブロック
１７０Ｂ イジェクタブロック
２１２ 液滴吐出ヘッド
２６２ 液滴吐出ヘッド
２８０Ａ イジェクタブロック
２８０Ｂ イジェクタブロック
２８０Ｃ イジェクタブロック
３１２ 液滴吐出ヘッド
３６２ 液滴吐出ヘッド
４１２ 液滴吐出ヘッド

Claims (9)

1. 液滴を吐出する複数のイジェクタが二次元的に配列され、記録媒体に対して主走査方向に相対移動しながら液滴を吐出する液滴吐出ヘッドであって、
   記録媒体上に吐出された液滴のドットを前記主走査方向と直交する主走査直交方向に見て、ドット径の大きさが振動するように前記イジェクタが配置されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 液滴を吐出する複数のイジェクタが二次元的に配列され、記録媒体に対して主走査方向に相対移動しながら液滴を吐出する液滴吐出ヘッドであって、
   前記主走査方向と直交する主走査直交方向で前記イジェクタを追ったとき、イジェクタの主走査方向の位置が振動するようにイジェクタが配置されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
3. 前記イジェクタの主走査方向の位置の振動の空間的周期が、２．５μｍ以上２５４μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記イジェクタの主走査方向の位置の振動が、イジェクタごとになされるようにイジェクタが配置されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記主走査方向に見たときに隣接するイジェクタが前記主走査直交方向の所望のピッチｐに対して主走査直交方向にｐ×ｋ（ｋは２以上の自然数）だけずれてｎ個（ｎは２以上の自然数）並んで配置されてイジェクタユニットが構成されると共に、このイジェクタユニットが主走査直交方向に１又は複数配置されたｋ個のイジェクタブロックが並んで配置されていることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記イジェクタブロックが主走査方向にｋ個並んで、且つ主走査直交方向に相互にｐだけずれて配置されていることを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出ヘッド。
7. 隣接する前記イジェクタブロックどうしが、これらのイジェクタブロックの間の中心線を中心として略線対称に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出ヘッド。
8. 前記ｎが奇数であることを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
9. 請求項１〜請求項８のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを有することを特徴とする液滴吐出装置。

Images