JP2004345167A

JP2004345167A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2004345167A
Application number: JP2003143455A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Fujii; 雅彦藤井
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】ノズル配置密度が高く画質欠陥を生じ難いインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】記録ヘッド５０はＡＢ２列のノズル列を備え、記録紙搬送方向（黒矢印）に対して行２１上のドットはノズル列Ａに属するノズル２１ａから吐出されるインク滴と，ノズル列Ｂに属するノズル２１Ｂから吐出されるインク滴により交互に形成される。行２２のドットは、ノズル列Ａに属するノズル２２ａから吐出されたインク滴と、ノズル列Ｂに属するノズル２２ｂから吐出されたインク滴により交互にドットを形成している。同一直線上のドットが複数のノズルから吐出されるインク滴で形成されるため，１つのノズルから吐出されたインク滴の吐出方向性やドット径がそのまま画像に表れないため，分割印字の効果と同様に画像欠陥の低減に効果がある。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、インクジェッット記録装置による印字速度向上のため，印字する記録紙幅に相当する幅だけノズル列を有し，記録紙のみの移動によって記録紙全面に記録を行う，いわゆる紙幅インクジェットプリンタが提案されている。このインクジェット記録装置に用いられる記録ヘッドは，例えば図１１に示すように，インク流路６に発熱体１を有し，発熱体１に電流パルスを印加することでインクを沸騰させ，発生したバブル４の圧力により発熱体１に対向した位置に形成されたノズル２からインク滴８を吐出する、所謂ルーフシュータータイプのサーマルインクジェット方式の記録ヘッドがある。あるいは，図１２に示すようにバブル４の成長方向と垂直方向にノズル２が形成され，このノズル２からインク滴８を吐出する、所謂サイドシュータータイプの記録ヘッドがある。
【０００３】
いずれの記録ヘッドも精密微細加工や，半導体プロセスを用いて作製されるが，加工上の不具合によってノズルから吐出されるインク滴の吐出方向が曲がったり，吐出されるインク滴量が均一にならない場合がある。
【０００４】
例えばルーフシュータータイプにおいてはノズル２はレーザー加工，エレクトロフォーミング，プレス等で形成されるが，ノズル２の形状がゆがんだり，ノズルサイズがばらついたりするとインク滴８の吐出される方向が曲がり，インク滴量がばらつくことが知られている。
【０００５】
サイドシュータータイプにおいては，発熱体１が形成された発熱体基板３と，エッチングによりインク流路６が形成された流路基板５を張り合わせた後，ダイシングにより切断し，ノズル面１５を形成するが，ダイシング時に発生するチッピングと呼ばれる欠けにより，インク滴８の吐出方向が曲がることがある。
【０００６】
このため記録紙幅より短い印字幅を持ち，記録ヘッドと記録紙の両方が移動することにより全面に印字を行う、所謂シリアル方式のインクジェットプリンタでは，記録ヘッドを複数回スキャンして，記録ヘッド移動方向の同一直線上のドットを複数のノズルからのインク滴で形成し，吐出方向性による欠陥や，インク滴量のばらつきによる欠陥を目立ちにくくする，いわゆる分割印字が行なわれる。
【０００７】
しかし，紙幅に相当する記録幅を持った記録ヘッドを用いた、所謂ラインヘッド方式の紙幅インクジェットプリンタでは，記録紙を一度だけ通過させることにより全面に印字を行うために分割印字が行えず，記録ヘッドのノズルが有する吐出の方向性やインク滴量の不均一性がそのまま印字結果に現れ，いわゆる白スジ，黒スジといった画質欠陥になる。
【０００８】
また，インク吐出に伴って，ゴミやインク成分の凝集によりノズルが閉塞されたり、発熱体の故障によってそのノズルからインク滴が吐出されなくなることによって白スジが生じることもある。
【０００９】
このため，１つの流路内に２つの発熱体を有し，２つの発熱体を交互に駆動させて，吐出されるインク滴の吐出方向を交互に変え，一定の方向性による画質欠陥を防止する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。あるいは２つの発熱体の駆動力を調整して，吐出されるインク滴の方向性を制御する方法も提案されている。
【００１０】
しかし、この方法では同一流路内に複数の発熱体を設置するため流路サイズが大きくなり，ノズルを高密度に配列できない。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−２４０２８７号公報（図１、第４頁〜第５頁）
【００１２】
【発明が解決すべき課題】
本発明は上記事実を考慮し、ノズル配置密度が高く画質欠陥を生じ難いインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【発明を解決する手段】
請求項１に記載のインクジェット記録装置は、記録紙にインク滴を吐出し画像を形成するノズルを複数有する記録ヘッドを備え、前記記録紙または前記記録ヘッドを移動させて印字を行なうインクジェット記録装置であって、同一色のインク滴を吐出するノズル列を前記記録ヘッドの走査方向または前記記録紙の搬送方向に複数備え、前記各ノズル列のノズルが前記記録ヘッドの走査方向に対して略垂直方向または前記記録紙の搬送方向に対して略垂直方向に並んでおり、ノズルから吐出されたインク滴を前記記録ヘッドの走査方向または前記記録紙の搬送方向に沿った同一直線上に着弾させることを特徴とする。
【００１４】
上記構成の発明では、記録紙の搬送方向または記録ヘッドの走査方向に並んだ同一直線上のドットを複数列のノズルから吐出されるインク滴によって形成することで、インク滴の吐出方向性やインク滴量の不均一性による画質欠陥を低減することができる。
【００１５】
請求項２に記載のインクジェット記録装置は、複数のノズル列の長さが記録紙の印字領域幅をカバーすることを特徴とする。
【００１６】
上記構成の発明では、ノズル列の長さが記録紙をカバーすることで、一度の記録紙搬送で印字領域全てを印字可能なため、シリアルプリンタに比較して印字速度を大きくできる。
【００１７】
請求項３に記載のインクジェット記録装置は、同一色のインク滴を吐出する記録ヘッドを複数備えたことを特徴とする。
【００１８】
上記構成の発明では、一つの記録ヘッドに同一色のインク用ノズルを複数設けるかわりに２個または３個以上の記録ヘッドを並べることでインク滴の吐出方向性やインク滴量の不均一性による画質欠陥を低減することができる。
【００１９】
請求項４に記載のインクジェット記録装置は、ノズル孔から吐出されるインク滴の吐出状態を検出する検出手段と、前記検出手段からの信号により前記記録ヘッドの走査方向に並んだ同一直線上のドットを形成するノズル孔を選択する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
上記構成の発明では、検出手段によって検出された特定のノズルのインク滴の吐出量や吐出方向性が異常であった場合、該ノズルを使用中止し、記録ヘッドの走査方向に並んだ同一直線上のドットを形成する他のノズル列のノズルを代用する制御を行なうことで画質欠陥の発生を防ぐことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１および図２には本願発明の第１実施例に係るインクジェット記録装置の記録ヘッドが示されている。
【００２２】
図１、および図２は所謂ルーフシュータータイプのサーマルインクジェット記録ヘッドである。図１はノズル側から見た平面図，図２は図１のＡ−Ａ´断面を示す。１０は発熱体，２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂはノズル，９は共通液室，７はノズル板，３は発熱体基板である。
【００２３】
印字動作の際には図示しないインクタンクからインクが共通液室９へ導入され，隔壁１１によって形成された個別流路６に流入する。図２に示す発熱体１０に電流パルスが印加されると，発熱体１０の表面温度が上昇してインクが沸騰し、バブルが形成される。このバブルの圧力により発熱体１０に対応したノズルからインク滴８が記録紙１２に向けて吐出される。
【００２４】
本実施例ではノズル列Ａ，及びノズル列Ｂのノズルは６００ｎｐｉ（ｎｏｚｚｌｅｐｅｒｉｎｃｈ）のピッチで配列されている。図１の矢印はノズル列ＡおよびＢと略直角方向であり，記録紙の搬送方向を示している。このため、例えばノズル列Ａのノズル２２ａとノズル列Ｂのノズル２２ｂは記録紙の搬送方向に沿って同一直線上にある。
【００２５】
また、ここでは発熱体１０の発熱量，流路の寸法，ノズルの径などは、ノズル列Ａに属するノズルから吐出されるインク滴量と，ノズル列Ｂに属するノズルから吐出されるインク滴量が同量になるように設計されている。
【００２６】
図３は本実施例の記録ヘッド５０を用いた印字方法を示している。記録紙搬送方向（黒矢印）に対し，例えば行２１上のドットはノズル列Ａに属するノズル２１ａから吐出されるインク滴と，ノズル列Ｂに属するノズル２１Ｂから吐出されるインク滴により形成されることを示している。
【００２７】
ここで、記録紙１２上のドット配列密度は記録紙搬送方向，及びノズル配列方向とも６００ｄｐｉ（ｄｏｔｐｅｒｉｎｃｈ）である。ノズル配列方向のドット配列密度は記録ヘッド５０におけるノズル解像度に一致している。ただしノズル列ＡとＢからインク滴を吐出するタイミングを制御する手段により，記録紙の解像度，記録紙の移動速度，及び記録ヘッドの列Ａ，Ｂの間隔から適正な吐出タイミングで所望の位置にドットを印字することができるので、記録紙搬送方向のドット解像度と記録ヘッド５０におけるノズル列ＡとＢの間隔が一致している必要はない。
【００２８】
図３に示すように、行２２のドットは、ノズル列Ａに属するノズル２２ａから吐出されたインク滴と、ノズル列Ｂに属するノズル２２ｂから吐出されたインク滴によりドットを形成しており、本実施例ではノズル列ＡとＢから吐出されるインク滴によるドットを交互に記録紙上に形成したが，交互ではなくランダムに組み合わせても良い。このように，同一直線上のドットが複数のノズルから吐出されるインク滴で形成されるため，１つのノズルから吐出されたインク滴の吐出方向性やドット径がそのまま画像に表れないため，分割印字の効果と同様に画像欠陥の低減に効果がある。
【００２９】
図４には本実施例の記録ヘッドを用いた，別の印字方法が示されている。記録紙１２上の同一場所にノズル列Ａからのインク滴と，ノズル列Ｂからのインク滴を着弾させて重ねることにより，通常よりも大きなドットを形成することができる。
【００３０】
これにより３値のドット径変調が可能となる。上記実施例では，ノズル列Ａに属するノズルから吐出されるインク滴量と，ノズル列Ｂに属するノズルから吐出されるインク滴量は同じであるが，ノズル列Ａに属するノズルから吐出されるインク滴量と，ノズル列Ｂに属するノズルから吐出されるインク滴量を異なる値とすれば，４値のドット径変調も可能になる．
本実施例では，異なるノズル列のノズルを，記録紙１２の搬送方向に対し同一直線上に配置し，記録紙１２上の同一直線上のドットを異なるノズル列から吐出されるインク滴で形成したが，特開２００２−２４０２８７で開示されているように，インク滴の吐出方向を制御できる記録ヘッドを使用すれば，複数のノズル列を記録紙１２の搬送方向に対して必ずしも同一直線上に配置する必要はない。複数のノズル列のピッチを，例えば互いに半ピッチずらした配置としても，記録紙１２上の同一直線上のドットを，半ピッチずれたノズル列で形成することが可能である。
【００３１】
図５には本実施例の記録ヘッドを用いた，別の印字方法が示されている。記録装置内部の記録ヘッド５０近傍には、各ノズルから吐出されるインク滴の吐出状態を検出する図示しない検出手段が設けられている。ここでいうインク滴の吐出状態とは，インク滴が吐出されているかどうか，インク滴の大きさ（滴径），吐出方向性などを指す。検出手段としては，例えば光学的に検出する方法が考えられる。インク滴に向けて光源から光を照射し，受光素子で透過光，あるいは反射光を受光して信号に変換し，その信号からインク滴の吐出の有無，あるいはインク滴の大きさ，吐出方向性などを検出することができる。
【００３２】
また，別の検出方法としては，記録紙等に印字を行い，その印字画像をセンサで読みとることにより，インク滴の吐出状態を検出するようにしてもよい。
【００３３】
図５（ａ）は，ノズル列Ｂのノズル２１ｂが何らかの原因で吐出不良となり、インク滴が着弾して得られるドットの径が小ドットになった場合の印字結果を示している。このとき、ノズル２１ｂから吐出されるインク滴では必要なサイズのドットを形成できないので、結果として行２１のドット列は濃度が低くなり、目視上は白スジや、ノズル２１ｂから吐出されるインク色の補色スジなどの画質欠陥となる。
【００３４】
この場合，前記検出手段によりノズル２１ｂの吐出状態が著しく劣化（小ドット）したと判断されれば、図５（ｂ）に示すように行２１のドット形成には，ノズル２１ｂから吐出されるインク滴を用いず，ノズル２１ａから吐出されるインク滴のみを用いる。
【００３５】
これにより、特定のノズルから吐出されるインク滴の液量や吐出方向に異常が発生しても、該ノズルと走査方向で同一直線上にある、言わば対になるノズルで代用することにより画質欠陥の発生を防ぐことができる。
【００３６】
図６〜図８には本願発明の第２実施例に係るインクジェット記録装置の記録ヘッドが示されている。
【００３７】
図６，図７，図８は所謂サイドシュータータイプの記録ヘッドである。図６は平面図，図７は図６におけるＢ−Ｂ´断面図，図８はノズル側から見た正面図である。図６，図７，図８において３は発熱体基板，５は流路基板，４１は第１の絞り部，４４は第２の絞り部，４３はフィルタ部，２００はインク滴を吐出させるための吐出口であるノズル，１００は発熱体，６はインク流路，９は共通液室，１３はインク供給口，１４は凹部である。
【００３８】
このようなサイドシュータータイプの記録ヘッドは，第１実施例で説明したルーフシュータータイプに比較してノズルの解像度を高くできる、つまりノズル間隔を小さくできることが知られており，本実施例ではノズルは８００ｎｐｉで配列されている。しかしながら第１実施例のルーフシュータータイプのように，同一記録ヘッドに異なる複数のノズル列を設けることは困難であり，通常ノズルは図８に示すように直線上に１列に形成される。
【００３９】
図９は，このサイドシュータータイプの記録ヘッドを複数配列したラインヘッド方式の紙幅インクジェット記録装置の構造を示している。ここでは同一色の，例えば黒のインク滴を吐出する記録ヘッドは６０と６４であり，シアンは６１と６５，マゼンタは６２と６６，イエローは６３と６７である。
【００４０】
図１０はこの記録装置における印字方法を示すもので，例として黒インクを吐出する記録ヘッド６０と６４について説明する。記録ヘッド６０と６４のノズル２００は，記録紙の搬送方向に対して，同じ直線上になるように設置されている。記録紙の行Ａのドットは，記録ヘッド６０と６４のノズル２００から吐出されたインク滴により形成される。つまり行Ａの黒ドットはノズル２６０ａから吐出されるインク滴とノズル２６４ａから吐出されるインク滴から構成される。同様に行Ｂの黒ドットはノズル２６０ｂから吐出されるインク滴とノズル２６４ｂから吐出されるインク滴から構成される。
【００４１】
このように同一色のインク滴を吐出する印字ヘッドを複数設け，各記録ヘッドにおけるノズル２００を記録紙の搬送方向に対して同一直線上に配置することにより，同一直線上のドットを複数の記録ヘッドから吐出されるインク滴で形成可能になるため，分割印字と同様に画質欠陥を低減できる。なお，イエローのインク滴に起因する画質欠陥は他の３色に比較して見えにくいため画質欠陥の改善効果も薄いので、イエローは一つのヘッドのみを設置してもよい。
【００４２】
また、この第２実施例においても，第１実施例で説明したようなドット径変調も同様に可能である。さらに、インク滴の状態を検出する検出手段を設け，検出手段によりインク滴の吐出状態を検出できるようにすれば，この検出手段からの信号によって、ある直線上のドット形成に用いるノズル２００を複数のノズルから選択することで特定のノズル２００から吐出されるインク滴の液量や吐出方向に異常が発生しても、該ノズルと走査方向で同一直線上にある、つまり対になるノズルで代用することにより画質欠陥の発生を防ぐことができる。
【００４３】
また，第１実施例で説明したルーフシュータータイプの記録ヘッドを用いることもできる。この場合，第１実施例で説明したように各色ごとに複数のノズル列を備えた記録ヘッドを１つづつ配置することができる。さらに、１列のノズル列を持ったルーフシュータータイプの記録ヘッドを複数配置しても良いし、あるいは１つの記録ヘッドに複数列のノズル列を持ったルーフシュータータイプの記録ヘッドを複数配置しても良い。
【００４４】
本実施例では，サーマルインクジェット方式による記録ヘッドを用いた例について説明したが，電圧印加によりピエゾ素子が変形し，その変形よってインク滴を吐出する，いわゆるピエゾ方式のインクジェット記録ヘッドや，その他の方式のインクジェット記録ヘッドを用いても，本発明の効果があることは言うまでもない。
【００４５】
本実施例によれば，記録紙が一度しか記録装置を通過しない、固定式のラインヘッドを用いたインクジェット記録装置においても，インク滴を吐出するノズルを選択使用することで吐出方向性や小ドット，あるいはドット抜けといった画質欠陥を低減できる。またドット径変調も可能になる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、ノズル配置密度が高く画質欠陥を生じ難いインクジェット記録装置とすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１形態に係る記録ヘッドを示す平面図である。
【図２】本発明の第１形態に係る記録ヘッドを示す断面図である。
【図３】本発明の第１形態に係る記録ヘッドの動作説明図である。
【図４】本発明の第１形態に係る記録ヘッドの動作説明図である。
【図５】本発明の第１形態に係る記録ヘッドの動作説明図である。
【図６】本発明の第２形態に係る記録ヘッドを示す平面図である。
【図７】本発明の第２形態に係る記録ヘッドを示す断面図である。
【図８】本発明の第２形態に係る記録ヘッドを示す側面図である。
【図９】本発明の第２形態に係る記録ヘッドの動作説明図である。
【図１０】本発明の第２形態に係る記録ヘッドの動作説明図である。
【図１１】一般的なルーフシュータータイプの記録ヘッドを示す断面図である。
【図１２】一般的なサイドシュータータイプの記録ヘッドを示す断面図である。
【符号の説明】
１０発熱体
１２記録紙
２１ノズル
２２ノズル
５０記録ヘッド
６０記録ヘッド
６４記録ヘッド
２００ノズル

Claims

記録紙にインク滴を吐出し画像を形成するノズルを複数有する記録ヘッドを備え、
前記記録紙または前記記録ヘッドを移動させて印字を行なうインクジェット記録装置であって、
同一色のインク滴を吐出するノズル列を前記記録ヘッドの走査方向または前記記録紙の搬送方向に複数備え、
前記各ノズル列のノズルが前記記録ヘッドの走査方向に対して略垂直方向または前記記録紙の搬送方向に対して略垂直方向に並んでおり、
ノズルから吐出されたインク滴を前記記録ヘッドの走査方向または前記記録紙の搬送方向に沿った同一直線上に着弾させることを特徴とするインクジェット記録装置。
前記複数のノズル列の長さが記録紙の印字領域幅をカバー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。
同一色のインク滴を吐出する記録ヘッドを複数備えた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。
ノズル孔から吐出されるインク滴の吐出状態を検出する検出手段と、
前記検出手段からの信号により前記記録ヘッドの走査方向に並んだ同一直線上のドットを形成するノズル孔を選択する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のインクジェット記録装置。