JP2005289012A - インクジェット記録装置および記録ヘッド - Google Patents

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Abstract

【課題】 高速記録のために記録媒体の搬送速度の高速化を図りつつ、高品質の画像を記録することができるインクジェット記録装置および記録ヘッドを提供すること。
【解決手段】 記録用紙14上における主滴18Aの到達位置に対して副滴18Bの到達位置を近づけるように、主滴18Aの飛翔奇跡LAと副滴18Bの飛翔軌跡LBを記録用紙14の搬送方向においてずらす。
【選択図】 図3

Description

本発明は、記録用紙のような種々の記録媒体にインクを付与して画像を記録するためのインクジェット記録装置および記録ヘッドに関し、さらに詳細には、記録媒体を所定の搬送方向に連続的に搬送しつつ画像を記録する、いわゆるラインタイプのインクジェット記録装置、およびそれに用いられる記録ヘッドに関するものである。
インクジェット記録装置は、インクや、そのインクのプリント性を調整するための処理液などの液体(以下、これらを便宜的に「インク」と呼称する)をインクジェット記録ヘッドの吐出口から吐出することによって、紙、樹脂フィルム、布、または金属などの種々の記録媒体に所望の画像を形成する。このようなインクジェット記録装置は、記録ヘッドが記録媒体に対して非接触であるため、静粛性に優れる、記録速度が速い、高密度記録が可能であって記録画像のカラー化が容易である、さらに装置全体を小型化できる、などの利点を挙げることができる。
このようなインクジェット記録装置の1つとして、記録媒体における画像の記録領域の全幅に亘って複数の吐出口が配列された長尺のインクジェット記録ヘッドを用いる、いわゆるラインタイプの記録装置が知られている。このラインタイプのインクジェット記録装置においては、通常、記録ヘッドの吐出口からのインク滴の吐出方向が記録媒体の表面に対して垂直となるように、記録ヘッドが配置される。また、このラインタイプのインクジェット記録装置は、記録媒体を連続的に移動させながら記録を行うことができることから、記録ヘッドを記録媒体の搬送方向に対して交差する方向に走査移動させる、いわゆるシリアルタイプのインクジェット記録装置よりも高速で記録をすることが可能である。
また周知のように、記録媒体に向かって記録ヘッドの吐出口から吐出されるインク滴は、主インク滴(以下、これを「主滴」と略称する)と、分離インク滴としての副滴(以下,これを「サテライト」と呼称する)とで構成されている。記録媒体上において、これらの主滴とサテライトの到達位置(着弾位置)ずれた場合には、記録品位の悪化を招くおそれがある。
従来は、例えば特許文献1にも記載されているように、これらの主滴とサテライトの吐出方向を同一とするための研究がなされている。
特開2000−263788号公報
近年、ラインタイプのインクジェット記録装置においても、さらに記録速度の高速化を望む要求が高まりつつある。記録速度の高速化は記録媒体の搬送速度の高速化を伴う。
しかし、主滴とサテライトの吐出方向を同一とした場合には、記録媒体の搬送速度のさらなる高速化に伴って、記録画像の品質が次第に低下するおそれがあった。その理由は、主滴とサテライトの飛翔速度が相違するために、記録媒体の搬送速度の高速化に伴って、記録媒体上における主滴およびサテライトの到達位置(着弾位置)がずれるからである。
本発明の目的は、高速記録のために記録媒体の搬送速度の高速化を図りつつ、高品質の画像を記録することができるインクジェット記録装置および記録ヘッドを提供することにある。
本発明のインクジェット記録装置は、吐出口からインクの主滴と副滴を吐出可能な記録ヘッドを用いて、所定方向に搬送される記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置において、前記記録媒体上における前記主滴の到達位置に対して前記副滴の到達位置を近づけるように、前記主滴と前記副滴の飛翔軌跡を前記記録媒体の搬送方向においてずらすことを特徴とする。
本発明の記録ヘッドは、所定方向に搬送される記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置に用いられて、吐出口からインクの主滴と副滴を吐出可能な記録ヘッドにおいて、前記記録媒体上における前記主滴の到達位置に対して前記副滴の到達位置を近づけるように、前記主滴と前記副滴の飛翔軌跡が前記記録媒体の搬送方向においてずれることを特徴とする。
本発明によれば、記録媒体上における主滴の到達位置に対して副滴の到達位置を近づけるように、主滴と副滴の飛翔軌跡を記録媒体の搬送方向においてずらすことにより、記録媒体の搬送速度の高速化に伴う主滴と副滴の到達位置のずれの発生を抑えることができ、この結果、記録速度のさらなる高速化を図りつつ、高品質の画像を記録することができる。
以下の本発明の実施形態として、ラインタイプのインクジェット記録装置に適用した場合の構成例について説明する。しかし本発明は、インクや処理液などの種々の液体の主滴と副滴を付与して画像を記録するための種々のインクジェット記録装置に対して、広く適用することができる。
(第1の実施形態)
図1は、本発明を適用可能なラインタイプのインクジェット記録装置(ラインプリンタ)の外観の模式的斜視図である。
図1において、一対の搬送ローラ11、12の間に巻き掛けられた無端の搬送ベルト13は、一方の搬送ローラ11に連結された図示しない搬送モータの作動により、搬送ローラ11の回転を伴って旋回移動する。他方の搬送ローラ12側から、この搬送ベルト13上に送り込まれる記録媒体としての記録用紙14は、図1中の矢印方向に搬送される。搬送ベルト13上の記録用紙14は、例えば静電気などを利用した図示しない吸着装置を用いて、搬送ベルト13上に保持される。搬送ベルト13の直上には、複数(図示例では4つ)のインクジェット記録ヘッド15が配置される。これらの記録ヘッド15は、図示しない支持手段としてのヘッド取り付け部に対して、交換可能に取り付けられている。そのヘッド取り付け部は、各記録ヘッド15を記録用紙14の搬送方向に沿って所定間隔で配列させるように支持する。
本例における記録ヘッド15は、記録用紙14の搬送方向の上流側から順に、ブラックインク吐出用、シアンインク吐出用、マゼンタインク吐出用、イエローインク吐出用の記録ヘッドとなっている。これらの記録ヘッド15に形成されている図示しない複数の吐出口は、それらの記録ヘッド15がヘッド取り付け部に取り付けられた状態において、記録用紙14の搬送方向と直交する方向に沿って配列され、かつ記録用紙14における記録領域の全幅に亘って配列される。
図2は、本発明に対する比較例として、記録ヘッド15からの主滴とサテライトの吐出方向を同一方向に設定した場合の構成例の説明図である。
この図2の比較例においては、記録ヘッド15の吐出口面(吐出口が形成される面)16が記録用紙14の記録面と平行とされており、記録ヘッド15の各吐出口17から吐出されるインク滴18の吐出方向は、記録用紙14の記録面に向かって垂直な方向となる。吐出口17から吐出されるインク滴18は、図2(a),(b)のように、主滴18Aとサテライト18Bとで構成されている。主滴18Aは先に記録用紙14の表面に到達し、サテライト18Bは、この主滴18Aに遅れて記録用紙14の表面に到達する。すなわち、まず飛翔速度の速い主滴18Aが図2(c)のように記録用紙14に到達し、その後、飛翔速度の遅いサテライト18Bが図2(d)のように記録用紙14に到達する。図2(c)の時点から図2(d)の時点までの経過時間Tの間に、主滴18Aが到達した記録用紙14の位置は、搬送方向の下流側に距離Wだけ移動する。そのため、記録用紙14の表面における主滴18Aとサテライト18Bの到達位置の中心が距離Wだけずれてしまい、記録画像の品質の低下を招来する。
図3は、本発明の第1の実施形態におけるインク滴18の吐出方向の説明図である。
図3の構成において、記録ヘッド15の吐出口17から吐出されるインク滴18の吐出方向は、仮想線L1に沿う方向とされている。その仮想線L1は、吐出口17から記録用紙14の表面に対して垂直な仮想線L0から、記録用紙14の搬送方向の上流側に向けて角度θだけ傾斜する。吐出口17から吐出された主滴18Aとサテライト18Bは、重力と空気抵抗の影響によって、図3中の破線LA,LBのような軌跡を描いて飛翔する。VAは主滴18Aの吐出速度、VAyは、記録用紙14に垂直な方向における吐出速度VAの速度成分、VBはサテライト18Bの吐出速度、VByは、記録用紙14に垂直な方向における吐出速度VBの速度成分である。サテライト18Bの吐出速度VBは、主滴18Aの吐出速度VAよりも小さい。そのため、サテライト18Bの飛翔軌跡LBは、主滴18Aの飛翔軌跡LAよりも記録用紙14の搬送方向の下流側寄りにずれる。そのため、記録用紙14が搬送されてない場合には、記録用紙14の表面における主滴18Aとサテライト18Bの到達位置の中心PA,PBは所定の距離W1だけずれる。
また、主滴18Aとサテライト18Bは、記録用紙14に対して水平方向の速度成分、つまり記録用紙14の搬送方向の上流側に向かう方向の速度成分VAx、VBxをもつ。主滴18Aが記録用紙14に到達した後において、サテライト18Bと記録用紙14との間の相対的な移動速度は、記録用紙14の搬送速度よりも水平方向への速度成分VBx分だけ小さくなる。そのため、主滴18Aとサテライト18Bの到達位置の中心PA,PBのずれは、図2(d)におけるWよりも縮まることになる。すなわち、図4(a)のように主滴18Aが記録用紙14に到達してから、図4(b)のようにサテライト18Bが記録用紙14に到達するまでの経過時間Tの間に、記録用紙14が搬送方向に移動する距離は、図2のように、インク滴18の吐出方向が記録用紙14の記録面に向かって垂直方向である場合よりも小さくなる。そのため、記録用紙14に対するサテライト18Bの到着位置の中心PBと主滴18Aの到着位置の中心PAとの間のずれは、図2(d)におけるWよりも小さくなる。
図4(a)のように、飛翔速度の速い主滴18Aが記録用紙14に到達してから、図4(b)のように飛翔速度の遅いサテライト18Bが記録用紙14に到達するまでの経過時間Tの間に、主滴18Aの到達位置の中心PAが記録媒体14の搬送方向の下流側に移動する距離をWとした場合、その距離Wと距離W1とを等しく設定することにより、図4(b)のように、主滴18Aとサテライト18Bのそれぞれの到達位置の中心PA,PBを重ねることができる。この結果、良好な品質の画像を記録することができる。
また、サテライト18Bの飛翔軌跡LBが主滴18Aの飛翔軌跡LAよりも記録媒体14の搬送方向の下流側にずれているため、記録媒体14の搬送方向の下流側に移動する主滴18Aの到達位置に追い付くようにサテライト18を吐出させることができる。このことは、記録媒体14の搬送速度をより高速化しても主滴18Aとサテライト18Bのそれぞれの到達位置を重ねることができること、つまり記録速度の高速化を図りつつ、高品質の画像を記録できることを意味する。
本例においては、主滴18Aとサテライト18Bのそれぞれの到達位置の中心PA,PBを重ねるように設定した。しかし、主滴18Aによって記録用紙14に形成されるドット領域内に、サテライト18Bにより形成されるドット領域が収まるようにしてもよく、この場合にも高品質の画像を記録することができる。したがって、距離W,W1は必ずしも等しく設定する必要はない。
(第2の実施形態)
本例において、ラインプリンタとしての外観は前述した実施形態の図1と同様である。また、記録ヘッド15の吐出口面16は、図5のように記録用紙14と平行とされており、インク滴18(18A,18B)は、吐出口17から記録用紙14に対して垂直な方向に吐出される。
図5は、本例における記録ヘッド15の吐出口付近の模式的な断面図である。
図5において、19はヒーターボード、20は天板であり、これらの間に、複数の吐出口17と、それぞれの吐出口17に連通する複数のインク流路が形成されている。それぞれのインク流路は、インクが供給される不図示の共通液室に連通されている。ヒーターボード19には、インクを吐出するための熱エネルギーを発生する電気熱変換素子(ヒーター)21が設けられており、画像データに基づいて電気熱変換素子21を発熱させることにより、インク流路内のインクを発泡させ、その発泡エネルギーを利用して吐出口17からインク滴18(18A,18B)を吐出させることができる。
ヒーターボード19と天板20において、少なくともそれらの表面19A,20Aは、インクの濡れ性が異なる材料によって形成されている。図5のように、ヒーターボード19側が記録用紙14の搬送方向の上流側に位置し、天板20が記録用紙14の搬送方向の下流側に位置する場合、後者の天板20の表面(天板表面)20Aは、前者のヒーターボード19の表面(ヒーターボード表面)19Aよりも表面エネルギーが小さく設定されている。そのため天板表面20Aは、ヒーターボード表面19Aよりも濡れ性がよい。それらの濡れ性の違いによって、吐出口17から吐出されるサテライト18Bの吐出方向は影響を受ける。すなわち、比較的小さいサテライト18Bは、比較的大きい主滴18Aよりも濡れ性の違いによる影響を大きく受け、濡れ性のよい天板表面20A側に引っ張る力F1(図5(a))の作用により、その吐出方向が図5(b)のように記録用紙14の搬送方向の下流側にずらされる。そのため、記録用紙14が搬送されてない場合には、記録用紙14に対する主滴18Aとサテライト18Bの到達位置の中心PA,PB間の距離は、図5(b)のように距離W2となる。
したがって、前述した実施形態と同様に、主滴18Aが記録用紙14に到達してからサテライト18Bが記録用紙14に到達するまでの経過時間Tの間に、主滴18Aの到達位置の中心PAが記録媒体14の搬送方向の下流側に移動する距離をWとした場合、その距離Wと距離W2とを等しく設定することにより、主滴18Aとサテライト18Bのそれぞれの到達位置の中心PA,PBを重ねることができる。この結果、良好な品質の画像を記録することができる。
また、前述した実施形態の場合と同様に、主滴18Aによって記録用紙14に形成されるドット領域内に、サテライト18Bにより形成されるドット領域が収まるようにしてもよく、この場合にも高品質の画像を記録することができる。したがって、距離W,W2は必ずしも等しく設定する必要はない。
また、本例の場合とは逆に、ヒーターボード19側が記録用紙14の搬送方向の下流側に位置する場合には、ヒーターボード表面19Aの表面エネルギーを天板表面20Aよりも小さくすればよい。要は、インクと接する吐出口17の近傍部分において、記録用紙14の搬送方向の下流側部分の表面エネルギーを上流側部分の表面エネルギーを小さくして、前者の部分のインクの濡れ性を後者の部分よりもよくすることができればよい。また、このようにインクの濡れ性を異ならせる面は、インク流路の内面および/または吐出口面16の一部であってもよく、インクの濡れ性の違いによって、サテライト18Bの吐出方向を記録用紙14の搬送方向の下流側にずらすことができればよい。
(第3の実施形態)
上述した第2の実施形態の場合には、記録ヘッド15の吐出口面16を記録用紙14と平行とし、そしてサテライト18Bに対して、それを記録用紙14の搬送方向の下流側に引っ張る力F1を働かせるために、ヒーターボード表面19Aと天板表面20Aの材料を異ならせて、記録用紙搬送方向の下流側に位置する材料の表面エネルギーを小さくした。
本例の場合は、図6のように、ヒーターボード表面19Aと天板表面20Aとを同一材料によって形成した上、吐出口面16を傾斜させている。これにより、インク流路および吐出口17によって形成されるノズルは、記録用紙14の搬送方向の下流側部分のノズル長が上流側部分のノズル長よりも長さLd(図6(b))だけ長く設定されている。このようなノズルの部分的な長さの違いによって、吐出口17から吐出されるサテライト18Bの吐出方向は影響を受ける。すなわち、比較的小さいサテライト18Bは、比較的大きい主滴18Aよりもノズルの部分的な長さの違いによる影響を大きく受け、天板表面20A側に引っ張る力F2(図6(a))の作用により、その吐出方向が図6(b)のように記録用紙14の搬送方向の下流側にずらされる。そのため、記録用紙14が搬送されてない場合には、記録用紙14に対する主滴18Aとサテライト18Bの到達位置の中心PA,PB間の距離は、図6(b)のように距離W3となる。
したがって、前述した実施形態と同様に、主滴18Aが記録用紙14に到達してからサテライト18Bが記録用紙14に到達するまでの経過時間Tの間に、主滴18Aの到達位置の中心PAが記録媒体14の搬送方向の下流側に移動する距離をWとした場合、その距離Wと距離W3とを等しく設定することにより、主滴18Aとサテライト18Bのそれぞれの到達位置の中心PA,PBを重ねることができる。この結果、良好な品質の画像を記録することができる。
(第4の実施形態)
本例の場合は、図7のように、ヒーターボード表面19Aと天板表面20Aとを同一材料によって形成した上、吐出口17の周部における記録用紙14の搬送方向の下流側位置に突起部22を設けた。この突起部22によって、吐出口17から吐出されるサテライト18Bの吐出方向は影響を受ける。すなわち、第3の実施形態と同様に、比較的小さいサテライト18Bは、比較的大きい主滴18Aよりも突起部22の影響を大きく受け、天板表面20A側に引っ張る力F3(図7(a))の作用により、その吐出方向が図7(b)のように記録用紙14の搬送方向の下流側にずらされる。そのため、記録用紙14が搬送されてない場合には、記録用紙14に対する主滴18Aとサテライト18Bの到達位置の中心PA,PB間の距離は、図7(b)のように距離W4となる。
したがって、前述した実施形態と同様に、主滴18Aが記録用紙14に到達してからサテライト18Bが記録用紙14に到達するまでの経過時間Tの間に、主滴18Aの到達位置の中心PAが記録媒体14の搬送方向の下流側に移動する距離をWとした場合、その距離Wと距離W4とを等しく設定することにより、主滴18Aとサテライト18Bのそれぞれの到達位置の中心PA,PBを重ねることができる。この結果、良好な品質の画像を記録することができる。
(他の実施形態)
本発明は、記録用紙14上における主滴18Aの到達位置に対して、サテライト18Bの到達位置を近づけるように、サテライト18Bの飛翔軌跡をずらすことができればよく、そのための構成は前述した実施形態のみに特定されない。また、前述した各実施形態のような構成を複数組み合わせてもよい。
また、記録ヘッドにおけるインクの吐出方式は、電気熱変換素子21を用いた方式のみに特定されず、例えばピエゾ素子などを用いてインクを吐出させる方式であってもよい。
本発明を適用可能なインクジェット記録装置の外観の模式的斜視図である。 (a)〜(d)は、本発明の比較例として、記録ヘッドからの主滴とサテライトの吐出方向を同一方向に設定した場合の構成例の説明図である。 本発明の第1の実施形態としての記録ヘッドの要部の拡大図である。 (a),(b)は、図3の記録ヘッドから吐出される主滴とサテライトの到達位置の説明図である。 (a),(b)は、本発明の第2の実施形態としての記録ヘッドにおける主滴とサテライトの吐出状態の説明図である。 (a),(b)は、本発明の第3の実施形態としての記録ヘッドにおける主滴とサテライトの吐出状態の説明図である。 (a),(b)は、本発明の第4の実施形態としての記録ヘッドにおける主滴とサテライトの吐出状態の説明図である。
符号の説明
11、12 搬送ローラ
13 搬送ベルト
14 記録用紙(記録媒体)
15 記録ヘッド
16 吐出口面
17 吐出口
18 インク滴
18A 主滴
18B サテライト
19 ヒーターボード
19A ヒーターボード表面
20 天板
20A 天板表面
21 電気熱変換素子(ヒーター)

Claims (14)

  1. 吐出口からインクの主滴と副滴を吐出可能な記録ヘッドを用いて、所定方向に搬送される記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置において、
    前記記録媒体上における前記主滴の到達位置に対して前記副滴の到達位置を近づけるように、前記主滴と前記副滴の飛翔軌跡を前記記録媒体の搬送方向においてずらすことを特徴とするインクジェット記録装置。
  2. 前記副滴の飛翔軌跡を前記副滴の飛翔軌跡よりも前記搬送方向の下流側にずらす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。
  3. 前記記録媒体の記録面に対する前記主滴と前記副滴の吐出方向を前記搬送方向に沿う方向において傾斜させるように、前記記録ヘッドを支持する支持手段を備えることを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェット記録装置。
  4. 前記吐出口からの前記主滴と前記副滴の吐出方向を前記搬送方向においてずらすように、前記インクと接する前記吐出口の近傍部分の濡れ性が前記搬送方向の上流側部分と下流側部分において異なることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
  5. 前記吐出口からの前記主滴と前記副滴の吐出方向を前記搬送方向においてずらすように、前記吐出口が形成される吐出口面は、前記記録媒体の記録面に対して前記搬送方向に沿う方向において傾斜することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
  6. 前記吐出口からの前記主滴と前記副滴の吐出方向を前記搬送方向においてずらすように、前記インクと接する前記吐出口の周部に突起部を設けたことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
  7. 前記記録ヘッドは、インク吐出用の熱エネルギーを発生する電気熱変換素子を有することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
  8. 所定方向に搬送される記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置に用いられて、吐出口からインクの主滴と副滴を吐出可能な記録ヘッドにおいて、
    前記記録媒体上における前記主滴の到達位置に対して前記副滴の到達位置を近づけるように、前記主滴と前記副滴の飛翔軌跡が前記記録媒体の搬送方向においてずれることを特徴とする記録ヘッド。
  9. 前記副滴の飛翔軌跡が前記副滴の飛翔軌跡よりも前記搬送方向の下流側にずれることを特徴とする請求項8に記載の記録ヘッド。
  10. 前記記録媒体の記録面に対する前記主滴と前記副滴の吐出方向が前記搬送方向に沿う方向おいて傾斜するように、前記インクジェット記録装置に支持されることを特徴とする請求項8または9に記載の記録ヘッド。
  11. 前記吐出口からの前記主滴と前記副滴の吐出方向を前記搬送方向においてずらすように、前記インクと接する前記吐出口の近傍部分の濡れ性が前記搬送方向の上流側部分と下流側部分において異なることを特徴とする請求項8から10のいずれかに記載の記録ヘッド。
  12. 前記吐出口からの前記主滴と前記副滴の吐出方向を前記搬送方向においてずらすように、前記吐出口が形成される吐出口面は、前記記録媒体の記録面に対して前記搬送方向に沿う方向において傾斜することを特徴とする請求項8から11のいずれかに記載の記録ヘッド。
  13. 前記吐出口からの前記主滴と前記副滴の吐出方向を前記搬送方向においてずらすように、前記インクと接する前記吐出口の周部に突起部を設けたことを特徴とする請求項8から12のいずれかに記載の記録ヘッド。
  14. インク吐出用の熱エネルギーを発生する電気熱変換素子を有することを特徴とする請求項8から12のいずれかに記載の記録ヘッド。
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