JP2006076011A - 液体噴射記録ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 記録ヘッドを大型化することなく、高速かつ高画質の画像形成が可能な液体噴射記録ヘッドを提供する。
【解決手段】 インク供給口４を挟んで、一方は大液滴を吐出する大ノズル１が、他方にはそれより小さい中液滴および小液滴を吐出する中ノズル２および小ノズル３が配置されている。小ノズルの数を中および大ノズルの数より多くすることで、小ノズルによる高品位で高速な印字を実現するとともに、中ノズルと小ノズルによるフォト高速印字、大ノズルによる高速印字を実現する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液体を吐出し記録を行う液体噴射記録ヘッドに関し、特に液体の吐出量の異なる複数の液滴を利用して記録を行う液体噴射記録ヘッドに関する。

サーマルインクジェット技術を用いたカラーインクジェットプリンタは年々高解像度化しており、特に、画質を形成するために使用する記録ヘッドにおいては個々の液滴を吐出する吐出口配列の解像度が６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉと年々高解像度化している。

また、画像を形成する吐出インク滴のサイズに関してはグレースケールのハーフトーン部や、カラーフォト画像における中間調、ハイライト部での粒状性を軽減させるべく、特にカラーインクを吐出させる記録ヘッドでは１５ｐｌ程度から５ｐｌ、２ｐｌと年々小液滴化している。

しかし、小液滴、高解像度の記録ヘッドにおいては、フォト画像の印刷出力など高品位のユーザーニーズに対応できるものの、帳票におけるカラーグラフなどの解像度の要求されない粗い画像の印刷出力に対しては、小液滴、高解像度による画像出力データの肥大化、および、データ転送時間を多く必要とする点から、高速印刷の要求には反する結果となる。

これを改善するためには、高速印刷時には比較的大きいサイズの液滴で、少ない出力データサイズで画像を形成できることが望ましく、高画質印刷の場合には液滴サイズを変調させ、形成画像の粒状性を極力少なくすることが望まれるため、同一色インクの記録ヘッドノズル群で異なるサイズの液滴を吐出させ、一色あたりの液滴サイズを変調させることが求められる。

このような要求に対し、例えば、特許文献１には、同一の吐出口から異なるサイズのインク滴を吐出させる手段が開示されている。この場合、同一の吐出口に連通するインク流路内に異なるサイズの電気熱変換素子を配置し、個々の電気熱変換素子の発泡を使い分けることにより、同一の吐出口から複数種類のサイズのインク滴を吐出させることを可能にしている。

また、特許文献２には、大小のサイズのインク滴を吐出させる吐出口を交互に千鳥状に配置したインクジェット記録ヘッドが開示されている。
特開平０８−１８３１７９号公報 米国特許第６１３７５０２号明細書

しかしながら、特許文献１においては、同一インク流路で異なる液滴を吐出させるため、異なるサイズの液滴によって、ノズル後方からのインク供給速度が変化し、インクジェット記録ヘッドを走させながらプリントを行う、いわゆるシリアル方式の記録装置では、同一のスキャンに異なるサイズの液滴を吐出することが困難であり、複数回の記録ヘッドのスキャンで大中小などの液滴を吐出し分ける必要がある。これは異なるサイズの液滴を同一周波数で吐出することができないため、高精細画像を形成する上では液滴サイズの変調制御が困難であることを意味する。

また、特許文献２に関しては大小の吐出口を同数配置しているため、吐出量を大きく設定すれば大吐出量を使用する高速印字には大きな問題はないが、高画質な階調印字（フォト印字）時には画質の低下の問題が生じる。逆に吐出量を小さく設定した場合には、フォトの画質は良化するが、印字パス数増による速度低下を招く。

本発明は、上述したような課題を考慮したうえで高速かつ高画質の画像形成が可能な液体噴射記録ヘッドを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本願発明の液体噴射記録ヘッドは、液体を供給する液体供給口からの液体を該液体供給口の両側に設けられた複数の吐出口から吐出して記録を行う液体噴射記録ヘッドにおいて、前記複数の吐出口は、それぞれ吐出口径の異なる第１の吐出口群、第２の吐出口群、第３の吐出口群を備え、前記第１の吐出口群の吐出口径は他の吐出口群の吐出口径よりも大きく、前記第３の吐出口群の吐出口径は他の吐出口群の吐出口径よりも小さいとともに、前記第３の吐出口群の吐出口数が、他の吐出口群の吐出口数よりも多いことを特徴とする。

上述の構成をとることによって、大ドットによる高速印字（１パス）に対応し、かつ中と小のドットでフォトの高速印字（２パス）に対応し、さらに小ドットのみでのフォト高画質にも高速印字が対応可能なインクジェット記録ヘッドを提供できる。

本願発明によれば、いずれの形態においても高速印字とフォト高画質を両立することができる。さらに、大、中、小の液滴を吐出するノズルを１つのインク供給口の両側に配置しているので、記録ヘッドの大型化を招くことなく、上記種々の印字モードが低コストで達成可能である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照して説明する。

図９，図１０に、本発明を適用可能な記録ヘッドカートリッジ、液体噴射記録ヘッド、液体収納容器を説明するための斜視図を示す。

本実施形態の液体噴射記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドと称する。）は、記録ヘッドカートリッジを構成する一構成要素である。すなわち、図９に示すように、記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、記録ヘッドＨ１００１と、この記録ヘッドＨ１００１に対して着脱自在に設けられ記録ヘッドＨ１００１にインクを供給するための液体収納容器（以下、インクタンク）Ｈ１９００とを備えて構成されている。そして、記録ヘッドＨ１００１は、インクタンクＨ１９００から供給されたインク等の液体を、記録情報に応じて吐出口から吐出することで、記録媒体に文字や画像等を記録する。

この記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、記録装置側が備えるキャリッジに対して着脱可能にされている。この記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、キャリッジに設けられた接続端子部を介して電気的に接続されるとともに、キャリッジに設けられた位置決め部によって所定位置に固定されて支持される。

記録ヘッドＨ１００１は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに生じさせるための熱エネルギを生成する電気熱変換体として発熱体を用いて記録を行うバブルジェット（登録商標）方式の記録ヘッドである。この記録ヘッドＨ１００１は、図８に示すように、記録用紙等の記録媒体に文字や画像等を記録するための記録素子ユニットＨ１００２と、この記録素子ユニットＨ１００２にインクを供給するためのインク供給ユニットＨ１００３と、このインク供給ユニットＨ１００３にインクを供給するためのインクタンクＨ１９００を着脱可能に保持するためのタンクホルダーＨ２０００とを備えている。

記録素子ユニットは、本実施例ではブラック、シアン，マゼンタ，イエローを吐出するために４組の記録素子部が設けられており、それぞれの色の収容されたインクタンクからのインクを吐出する。

図１０に、記録素子ユニットＨ１００２の構成を説明するために１組の記録素子部の一部を切り欠いた斜視図を示す。記録素子部は、厚さ０．５〜１ｍｍ程度のＳｉ基板Ｈ１１１０の一方の面に、インクを吐出するための複数の電気熱変換素子Ｈ１１０３と、各電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するＡｌ等の電気配線とが、それぞれ成膜されて設けられている。そして、記録素子部には、電気熱変換素子Ｈ１１０３に対応する複数のインク流路Ｈ１１１１と複数の吐出口Ｈ１１０７とが、フォトリソグラフィ処理により形成されるとともに、各インク流路Ｈ１１１１に、インクを供給するためのインク供給口Ｈ１１０２を有する共通液室Ｈ１１１２が連通されて形成されている。

インク供給口Ｈ１１０２を有する共通液室Ｈ１１１２は、Ｓｉの結晶方位を利用した異方性エッチング処理やサンドブラスト処理などの処理方法で形成されている。すなわち、Ｓｉ基板Ｈ１１１０が、ウエハー面方向に＜１００＞、厚さ方向に＜１１１＞の結晶方位を持つ場合には、アルカリ系（ＫＯＨ，ＴＭＡＨ，ヒドラジン等）による異方性エッチング処理によって、約５４．７度の角度でエッチング処理を進行させて得る。これにより所望の深さにエッチング処理を行い、貫通口からなる長溝状のインク供給口Ｈ１１０２を有する共通液室Ｈ１１１２を形成する。

また、記録素子部には、インク供給口Ｈ１１０２を間に挟んで両側に電気熱変換素子Ｈ１１０３がそれぞれ１列ずつ千鳥状に配列されている。電気熱変換素子Ｈ１１０３と、この電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するＡｌ等の電気配線が、成膜されて形成されている。さらに、電気配線に電力を供給するための電極Ｈ１１０４が、電気熱変換素子Ｈ１１０３の両外側に配列されている。この電極Ｈ１１０４には、Ａｕ等のバンプＨ１１０５が熱超音波圧着法で形成されている。そして、Ｓｉ基板Ｈ１１１０上には、各電気熱変換素子Ｈ１１０３に対応したインク流路Ｈ１１１１を構成するインク流路壁Ｈ１１０６と吐出口Ｈ１１０７が樹脂材料でフォトリソグラフィ処理によりに形成され、吐出口群Ｈ１１０８が形成されている。電気熱変換素子Ｈ１１０３に対向する位置に吐出口Ｈ１１０７が設けられているため、インク供給口Ｈ１１０２からインク流路Ｈ１１１１内に供給されたインクは、電気熱変換素子Ｈ１１０３の発熱作用により発生した気泡によって吐出口Ｈ１１０７から吐出される。

以下、本発明の各実施形態について説明するが、吐出口の配置を説明する説明図では、一組の記録素子部のみについて説明することとし、必要に応じ全ての記録素子部について同様の配置をしても良いし、特定の色を吐出する記録素子部（例えばブラックのみ、あるいはブラック以外のみ）についてのみ、各実施形態を適用しても良いものとする。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態における、吐出口の配置を説明する模式的説明図である。

本実施形態では、吐出口径の最も大きい第１の吐出口群１００ａと、それより小さい第２の吐出口群１００ｂ，最も小さい第３の吐出口群１００ｃを備えている。第１の吐出口群から吐出される液滴が最も大きく、第３の吐出口群から吐出される液滴が最も小さい。そこで、以下、第１の吐出口群１のノズルを大ノズル、第２の吐出口群２のノズルを中ノズル、第３の吐出口群３のノズルを小ノズル、とし、各吐出口から吐出される液滴を、それぞれ大ドット、中ドット、小ドットとして説明する。

本実施形態では、インク供給口５００の左側に大ノズル１００ａ，中ノズル１００ｂが交互に複数配置している。そして、対岸であるインク供給口５００の右側に小ノズル１００ｃが複数配置されている。各ノズル１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、圧力室４００ａ，４００ｂ，４００ｃおよびインク流路３００ａ，３００ｂ，３００ｃを介してインク供給口５００に連通している。

図１において、大ノズル１００ａの吐出量Ｖａ＝１０ｐｌ、中ノズル１００ｂの吐出量Ｖｂ＝２．５ｐｌ、小ノズル１００ｃの吐出量Ｖｃ＝１ｐｌであり、ノズル１００ａ，１００ｂ，１００ｃとそれぞれのノズルに対応する熱変換素子２００ａ，２００ｂ，２００ｃを最適サイズにすることでこのような吐出量にすることができる。本実施形態では、ノズル１００ａ、１００ｂ、１００ｃは約３００μｍ^２、約１１０μｍ^２、約７０μｍ^２の吐出口面積で、これらに対応する熱変換素子サイズは、それぞれ３０μｍ×３０μｍ、２２μｍ×２２μｍ、２０μｍ×２０μｍであり、４２．３μｍのピッチで配置されている。

このような吐出口を配置したヘッドをスキャンさせて印字を行う場合、例えば６００ｄｐｉ画素を４スキャンで印字するようにすると１ｐｌから２９ｐｌまでの吐出量変調が可能になる。また１スキャンで印字を行う場合には、３００ｄｐｉ画素にノズル１００ａ、１００ｂ、１００ｃの全てを吐出し、３００ｄｐｉ画素あたりの吐出量が２９ｐｌなる。３００ｄｐｉ印字のような高速印字はあまり画質は求められておらず上記のような少ない吐出量でも大きな問題にはならないが、より良い画質を求めるのであれば２スキャンにして５８ｐｌ以内の吐出量にすればよい。これらは、画質と速度のバランスを考えて決めれば良く、特に限定されるものではない。

これにより複数回スキャンさせることによるフォト画像など高画質印字時に必要な諧調印字とカラーグラフなどの通常カラー印字における高速印字を可能にした。また、吐出口１００ｃだけを使用した１ｐｌの更なる高密度高画質印字を大幅な印字速度のダウンをすることなく印字することを可能にした。

本実施形態については同一記録素子基板内に１ｐｌ、２．５ｐｌ、１０ｐｌ混在した例についてのべたが、吐出量については、これに限定されるのもではない。

次に、図２を用いて、本実施形態の変形例について説明する。

図２（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、本発明の第１実施形態の変形例を説明するための説明図である。

図２（ａ）は、図１の記録素子基板に対してインク流路の長さが違った図であり、それ以外は全て同じである。図２（ａ）に示すように大ノズル１００ａに対するインク流路２００ａと中ノズル１００ｂに対するインク流路２００ｂと小ノズル１００ｃに対するインク流路１００ｃはそれぞれに対応して流路長さを変えている。具体的には、図２（ａ）に示す各流路２００ａ，２００ｂ，２００ｃの流路長さＡ，Ｂ，ＣをＢ＞Ａ＞Ｃの関係にしている。このことにより、大ノズルから吐出される１０ｐｌのリフィル時間と中ノズルから吐出される２．５ｐｌ、小ノズルから吐出される１ｐｌのリフィル時間を調整し、同じ駆動周波数で階調印字できるようにした。また、小ノズルから吐出される１ｐｌだけを利用する高密度高画質印字には、駆動周波数を上げて印字することを可能にした。

図２（ｂ）は、図１の記録素子基板にノズルフィルターを配置した図であり、それ以外は全て同じである。図２（ｂ）に示すように大ノズル１００ａに対するノズルフィルター６００ａと中ノズル１００ｂに対するノズルフィルター６００ｂと小ノズル１００ｃに対するノズルフィルター６００ｃはそれぞれに対応して形状を変えている。図２（ｂ）に示すようにノズルフィルターはインク流路壁の後端に配置され、大中小異なる吐出口に対応して形状を変えている。このことにより、小ノズルのゴミによる印字不良の低減すると同時に、大ノズルから吐出される１０ｐｌのリフィル時間と中ノズルから吐出される２．５ｐｌ、小ノズルから吐出される１ｐｌのリフィル時間を調整し、同じ駆動周波数で階調印字できるようにした。本変形例ではノズルフィルターの形状を円柱にしたが特に形状については、限定されるものではない。

図２（ｃ）は、図１の記録素子基板に対してインク流路の形状が違った図であり、それ以外は全て同じである。図２（ｃ）に示すように大ノズル１００ａに対するインク流路２００ａと中ノズル１００ｂに対するインク流路２００ｂと小ノズル１００ｃに対するインク流路１００ｃはそれぞれに対応して流路形状を変えている。具体的には、図２（ｃ）に示す各流路２００ａ，２００ｂ，２００ｃの流路幅２Ａ，２Ｂ，２Ｃを次の２Ａ＞２Ｃ＞２Ｂの関係式が成り立つ様にした。このことにより、大ノズルから吐出される１０ｐｌのリフィル時間と中ノズルから吐出される２．５ｐｌ、小ノズルから吐出される１ｐｌのリフィル時間を調整し、同じ駆動周波数で階調印字できるようにした。また小吐出口から吐出される１ｐｌだけを利用する、高密度高画質印字に駆動周波数を上げて印字することを可能にした。

［第２実施形態］
図３（ａ）は、本発明の第２実施形態における、吐出口の配置を説明する模式的説明図である。

本実施形態では、インク供給口５００の左側に大ノズル１００ａ，中ノズル１００ｂが交互に複数配置している。そして、対岸であるインク供給口５００の右側に小ノズル１００ｃが複数配置されている。各ノズル１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、圧力室４００ａ，４００ｂ，４００ｃおよびインク流路３００ａ，３００ｂ，３００ｃを介してインク供給口５００に連通している。

本実施形態において、大ノズル１００ａの吐出量Ｖａ＝１０ｐｌ、中ノズル１００ｂの吐出量Ｖｂ＝２．５ｐｌ、小ノズル１００ｃの吐出量Ｖｃ＝１ｐｌであり、吐出口１００ａ，１００ｂ，１００ｃとそれぞれの吐出口に対応する熱変換素子２００ａ，２００ｂ，２００ｃを最適サイズにすることで実現される。具体的には、本実施形態では、ノズル１００ａ、１００ｂ、１００ｃは約３００μｍ^２、約１１０μｍ^２、約７０μｍ^２の吐出口面積で、これらに対応する熱変換素子サイズは、それぞれ３０μｍ×３０μｍ、２２μｍ×２２μｍ、１６μｍ×２５μｍであり、ノズル１００ａ、１００ｂは４２．３μｍのピッチ、ノズル１００ｃは２１．２μｍのピッチで配置されている。

このような吐出口を配置したヘッドをスキャンさせて印字を行う場合、例えば６００ｄｐｉ画素を４スキャンで印字するようにすると１ｐｌから３３ｐｌまでの吐出量変調が可能になる。また１スキャンで印字を行う場合には、３００ｄｐｉ画素に吐出口１００ａ、１００ｂ、１００ｃの全てを吐出し、３００ｄｐｉ画素あたりの吐出量が３３ｐｌなる。３００ｄｐｉ印字のような高速印字はあまり画質は求められて折らず上記のような少ない吐出量でも大きな問題にはならないが、より良い画質を求めるのであれば２スキャンにして６６ｐｌ以内の吐出量にすればよい。これらは、画質と速度のバランスを考えて決めれば良く、特に限定されるものではない。

これにより複数回スキャンさせることによるフォト画像など高画質印字時に必要な諧調印字とカラーグラフなどの通常カラー印字における高品位な高速印字を可能にした。また、吐出口１００ｃだけを高密度に配置した為、吐出口１００ｃだけを使用した１ｐｌの更なる高密度高画質印字を大幅な印字速度のダウンをすることなく印字することを可能にした。

本実施形態については同一記録素子基板内に１ｐｌ、２．５ｐｌ、１０ｐｌ混在した例についてのべたが、吐出量については、これに限定されるのもではない。また、小の吐出口を大中の吐出口の倍密度で配置したが、この高密度の割合についてもこれに限定されるのもではない。

また、本実施形態の電気熱変換素子を駆動するためのＭｏｓトランジスタの配置の模式図を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示すように大ノズルの下に配置された熱変換素子１００ａ駆動用のＭｏｓトランジスタ７００と、中ノズルの下に配置された熱変換素子１００ｂ駆動用のＭｏｓトランジスタ７００ｂと、小ノズルの下に配置された熱変換素子１００ｃ駆動用のＭｏｓトランジスタ７００ｃのＭｏｓトランジスタについて、それぞれの面積をＡ，Ｂ，Ｃとした時に、Ａ≧Ｂ＞Ｃの関係式で配置した。そして、小ノズルに配置された熱変換素子だけの長方形にすることで熱変換素子に流れる電流を抑え、Ｍｏｓ面積が小さいことによる電圧降下をできるだけ抑えた。

上記のように、小吐出量の電気熱変換素子面積を小さくし、尚且つ長方形にすることで前期熱変換素子駆動用のＭｏｓトランジスタの面積を小さくし、記録素子基板を大きくすることなく小吐出口を高密度に配置することを可能にした。このことにより小吐出口から吐出される１ｐｌだけを利用する、高密度高画質印字の速度を上げることを可能にした。

図４（ａ）、（ｂ）は本実施形態の変形例であり、図４（ａ）では大ノズル１００ａに対するインク流路２００ａと中ノズル１００ｂに対するインク流路２００ｂと小ノズル１００ｃに対するインク流路１００ｃはそれぞれに対応して流路形状を変えている（図２（ｃ）に示す関係と同じにしている）。一方、図４（ｂ）では、図４（ａ）の変形例に更にノズルフィルターを配置した点が異なっている。

［第３実施形態］
図５（ａ）は本発明の第３実施形態を示す図である。図５（ａ）において、１列に大ノズルと小ノズルが形成されており、大ノズル間の解像度は３００ＤＰＩ（ピッチ２Ｐ）であり、小ノズル間の解像度は６００ＤＰＩ（ピッチＰ）である。他の一列との位置的関係では、大ノズル中心と小ノズルの中心が一致している。

大中小それぞれの吐出量は、吐出口の配列ピッチＰやインクの物性等によって変わるが、本実施形態においては、吐出口の配列ピッチＰは６００ｄｐｉ、また大の吐出量は１２ｐｌ、中の吐出量は４．５ｐｌ、小の吐出量は１．５ｐｌの場合を以下に説明する。

このインクジェット記録ヘッドは、インクジェット記録装置で吸引または加圧動作によってインク貯蔵部（不図示）からインク供給口を経由して吐出口にインクを充填される。

図６に本実施例のヘッドによる各印字モードにおける印字状態を示す。図６において（ａ）は普通紙カラー印字等の高速印字に対応した印字パターン、（ｂ）はフォトの高速印字に対応した印字パターン、（ｃ）はフォトの高画質に対応した印字パターンである。また（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の記号の後ろの数字はマルチパス印字のパス数を示し、印字ドットが塗られているものがそのパス数で印字されたドット、印字ドットが白抜けのものがすでに前のパスで印字されたドットを示す。さらに本図においては、わかりやすくする為に、２ピッチ分（３００ｄｐｉ角）のドットの打ち込み状態のみを記載しており、ドットの大きさも実際よりも小さくしている。次に各モードの印字状態を詳細に説明する。

図６（ａ）−１は、上記のように普通紙カラー印字等の高速印字に対応した印字パターンであり、大ノズル２ａより吐出されたドット１１のみで印字される。ここで図１に示すように大ノズル２ａはピッチ２Ｐで配列されているので、図６（ａ）−１に示すように２ピッチ分に１ドットに印字可能である。そして、スキャン方向にピッチＰの位置で次の印字を行う。すなわち本実施例においては２パスで所望の打ち込み（１００％）の印字が可能である。この時２ピッチ分のピクセルには大ドット１１が４ドット打ち込まれるので、合計の打ち込み量は、４×１２ｐｌ＝４８ｐｌとなる。

図６（ｂ）−１、図６（ｂ）−２は、上記のようにフォトの高速印字に対応した印字パターンであり、中ノズル２ｂより吐出されたドット１２と小ノズル２ｃより吐出されたドット１３で印字される。ここで図５に示すように中・小ノズル１２・１３はピッチＰの間隔で交互に配列されているので、図６（ｂ）−１に示すように１パス目に２ピッチ分には中のドット１２と小のドット１３が同時に印字可能される。そして、スキャン方向にピッチＰの１／２の位置で次の印字を行う。すなわち６００ｄｐｉ×１２００ｄｐｉの印字となる。ここで、印字ドットの吐出周波数は、印字ドットの大きさ（吐出量）に大きく依存しており、ドットが小さいほどインクの戻り（以下リフィル時間）が早い為高い周波数での印字が可能である。本印字モードにおいては、大ドット１１を吐出するノズルを使用していないので、図６（ａ）の大ドット１１を吐出するノズルを使用した印字よりも高周波数の印字が可能である。本実施例においては、図６（ａ）の印字モードの駆動周波数が１５ｋＨｚに対し、倍の３０ｋＨｚの印字が可能であった。すなわち図６（ａ）と同じキャリッジのスキャン速度での印字が可能である。次に図６（ｂ）−２に示すようにピッチＰの奇数倍の紙送りを行った後２パス目に中ドット１２の上に小ドット１３が、小ドット１３の上に中ドット１２が印字される。これにより本実施例においてはキャリッジのスキャンスピードを落とすことなく２パスで所望の打ち込み（１００％）となるので、フォトの高速印字が可能である。この時２ピッチ分のピクセルには中・小ドット１２・１３がそれぞれ８ドット打ち込まれるので、合計の打ち込み量は、８×（４．５＋１．５）ｐｌ＝４８ｐｌであり、図６（ａ）の印字と同じ打ち込み量となる。

図６（ｃ）−１〜図６（ｃ）−４は、上記のようにフォトの高画質印字に対応した印字パターンであり、小ノズル２ｃより吐出されたドット１３のみで印字される。ここで図５（ａ）に示すように小ノズル１３はピッチＰの間隔でインク供給口を挟んで交互に配列されているので、図６（ｃ）−１に示すように１パス目に２ピッチ分には小のドット１３が２列印字される。本印字モードにおいては小ドット１３のみを印字しているので、クロストークの影響が軽減されるので、当然印字周波数は図６（ｂ）の印字モードよりさらに高くすることが可能である。本実施例では、キャリッジのスキャン速度を統一する観点より印字モード図６（ｂ）と同じ３０ｋＨｚでの印字を行った。次に図６（ｃ）−２に示すようにピッチＰの奇数倍の紙送りを行った後２パス目に小ドット１３を２列印字する。次に図６（ｃ）−３に示すようにピッチＰよりも１／４ピッチずらした紙送りを行った後印字をスキャン方向にも１／４ピッチずらして３パス目の印字を行う。次に図６（ｃ）−４に示すようにピッチＰの奇数倍の紙送りを行った後、図６（ｃ）−３と同様に、スキャン方向にも１／４ピッチずらして４パス目に小ドット１３を２列印字する。すなわち２４００ｄｐｉ×２４００ｄｐｉの印字となる。本実施例では、図６（ｃ）−１〜図６（ｃ）−２と図６（ｃ）−３〜図６（ｃ）−４の印字ドットをずらした例を示したが、上述したように実際のドットは図６のドットより大きいので、図６（ｃ）−１〜図６（ｃ）−２と図６（ｃ）−３〜図６（ｃ）−４の印字ドットを重ねても良好な印字が得られた。すなわち本実施形態においては４パスで所望の打ち込み（１００％）となるので、フォトの高画質印字が可能である。この時２ピッチ分のピクセルには小ドット１３が３２ドット打ち込まれるので、合計の打ち込み量は、３２×１．５ｐｌ＝４８ｐｌであり、図６（ａ）および図６（ｂ）の印字と同じ打ち込み量となる。

以上述べたように本実施形態によれば、大・中・小径吐出量を持つノズル群を備えたインクジェットヘッドにおいて、小ドットの吐出口の数が多いため高速印字でフォトの高画質プリントが可能となり、かつ中と小のドットでフォトの高速印字（２パス）にも対応可能であり、さらに大ドットのみでの１パスも高速印字（２パス）にも対応可能である。

以上本実施形態について説明してきたが、もちろん大中小径吐出量や印字モードは本実施形態の数字に限定されるものではない。なお、図５（ｂ）は本発明の第３実施形態の変形例を示す図である。本変形例では第３実施形態（図５（ａ））から大・小ノズル２ａ・２ｃを中・小ノズル２ｂ・２ｃを千鳥に配置した図である。本変形例においては、大ノズル１および、中ノズル２ｂをインク供給口４に近い側に配置している。これにより、大・中のノズルのリフィル時間を早くし図６のモード（ｂ）をより高い周波数で印字することによりフォト高速印字の更なる高速化に対応できる。本変形例においては、大ノズル１および中ノズル２をインク供給口４に近い側に配置したが、もちろん小ノズル２ｃをインク供給口４に近い側に配置して図６のモード（ｃ）のフォト高画質印字をさらに高速化を優先する対応も可能である。

［第４実施形態］
図７は本発明の第４実施形態を示す図である。図７において、１列に大ノズルと小ノズルが形成されており、大ノズル間の解像度は３００ＤＰＩ（ピッチ２Ｐ）であり、小ノズル間の解像度は１２００ＤＰＩ（ピッチＰ／２）である。他の一列には、中ノズルと小ノズルが形成されており、中ノズル間の解像度は３００ＤＰＩ（ピッチ２Ｐ）であり、小ノズル間の解像度は１２００ＤＰＩ（ピッチＰ／２）である。２列の位置的関係は、大ノズル中心と中ノズルの中心はＰ、大ノズル中心と小ノズルの中心はＰ／４ずれている。

大中小それぞれの吐出量は、吐出口の配列ピッチＰやインクの物性等によって変わるが、本実施例においては、吐出口の配列ピッチＰは６００ｄｐｉ、また大の吐出量は１２ｐｌ、中の吐出量は４．５ｐｌ、小の吐出量は１．５ｐｌの場合を以下に説明する。

図８に本実施例のヘッドによる各印字モードにおける印字状態を示す。図８において（ａ）は普通紙カラー印字等の高速印字に対応した印字パターン、（ｂ）はフォトの高速印字に対応した印字パターン、（ｃ）はフォトの高画質に対応した印字パターンである。また（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の記号の後ろの数字はマルチパス印字のパス数を示し、印字ドットが塗られているものがそのパス数で印字されたドット、印字ドットが白抜けのものがすでに前のパスで印字されたドットを示す。さらに本図においては、わかりやすくする為に、２ピッチ分（３００ｄｐｉ角）のドットの打ち込み状態のみを記載しており、ドットの大きさも実際よりも小さくしている。次に各モードの印字状態を詳細に説明する。

図８（ａ）−１は、上記のように普通紙カラー印字等の高速印字に対応した印字パターンであり、大ノズル２ａより吐出されたドット１１のみで印字される。ここで図７に示すように大ノズル２ａはピッチ２Ｐで配列されているので、図８（ａ）−１に示すように２ピッチ分に１ドット印字可能である。そして、スキャン方向にピッチＰの位置で次の印字を行う。すなわち本実施形態においては２パスで所望の打ち込み（１００％）の印字が可能である。この時２ピッチ分のピクセルには大ドット１１が４ドット打ち込まれるので、合計の打ち込み量は、４×１２ｐｌ＝４８ｐｌとなる。

図８（ｂ１）−１、図８（ｂ１）−２は、上記のようにフォトの高速印字に対応した印字パターンであり、中ノズル２ｂより吐出されたドット１２と小ノズル２ｃより吐出されたドット１３で印字される。ここで図７に示すように配列されているので、図８（ｂ１）−１に示すように１パス目に、２ピッチ分の格子には中ドット１２と小ドット１３が同時に印字可能される。そして、スキャン方向にピッチＰの１／２の位置で次の印字を行う。すなわち６００ｄｐｉ＊１２００ｄｐｉの印字となる。ここで、印字ドットの吐出周波数は、印字ドットの大きさ（吐出量）に大きく依存しており、ドットが小さいほどインクの戻り（以下リフィル時間）が早い為高い周波数での印字が可能である。本印字モードにおいては、大ドット１１を吐出するノズルを使用していないので、図８（ａ）の大ドット１１を吐出するノズルを使用した印字よりも高周波数の印字が可能である。本実施例においては、図８（ａ）の印字モードの駆動周波数が１５ｋＨｚに対し、倍の３０ｋＨｚの印字が可能であった。すなわち図８（ａ）と同じキャリッジのスキャン速度での印字が可能である。次に図８（ｂ１）−２に示すようにピッチＰの奇数倍の紙送りを行った後２パス目に中ドット１２の上に小ドット１３が、小ドット１３の上に中ドット１２が印字される。これにより本実施形態においてはキャリッジのスキャンスピードを落とすことなく２パスで所望の打ち込み（１００％）となるので、フォトの高速印字が可能である。この時２ピッチ分のピクセルには中・小ドット１２・１３がそれぞれ８ドット打ち込まれるので、合計の打ち込み量は、８×（４．５＋１．５）ｐｌ＝４８ｐｌであり、図８（ａ）の印字と同じ打ち込み量となる。

さて、本実施例の場合、さらに中ドットを図８（ｂ２）−１、図８（ｂ２）−２のように配置することも可能である。本印字モードにおいては、小ドットを異なるノズルで形成できるために、図８（ｂ１）−１、図８（ｂ１）−２と比べてムラの少ない中ドットが形成できる。

図８（ｃ）−１〜図８（ｃ）−２は、上記のようにフォトの高画質印字に対応した印字パターンであり、小ノズル２ｃより吐出されたドット１３のみで印字される。ここで図７に示すように小ノズル１３はピッチＰ／２の間隔でインク供給口を挟んで２個ずつ交互に配列されているので、図８（ｃ）−１に示すように１パス目に２ピッチ分には小のドット１３が２列印字される。本印字モードにおいては小ドット１３のみを印字しているので、当然印字周波数は図８（ｂ）の印字モードよりさらに高くすることが可能である。本実施例では、キャリッジのスキャン速度を統一する観点より印字モード図８（ｂ）と同じ３０ｋＨｚでの印字を行った。次に図８（ｃ）−２に示すようにピッチＰよりも１／４ピッチずらした紙送りを行った印字を行う。すなわち２４００ｄｐｉ＊２４００ｄｐｉの印字となる。本実施例では、図８（ｃ）−１〜図８（ｃ）−２の印字ドットをずらした例を示したが、上述したように実際のドットは図のドットより大きいので、図８（ｃ）−１〜図８（ｃ）−２と印字ドットを重ねても良好な印字が得られた。すなわち本実施形態においては２パスで所望の打ち込み（１００％）となるので、フォトの高画質印字が可能である。この時２ピッチ分のピクセルには小ドット１３が３２ドット打ち込まれるので、合計の打ち込み量は、３２×１．５ｐｌ＝４８ｐｌであり、図８（ａ）および図８（ｂ）の印字と同じ打ち込み量となる。

以上述べたように本実施形態によれば、大・中・小径吐出量を持つノズル群を備えたインクジェットヘッドにおいて、小ドットの吐出口の数が多いため高速印字でフォトの高画質プリントが可能となり、かつ中と小のドットでフォトの高速印字（２パス）にも対応可能であり、さらに大ドットのみでの１パスも高速印字（２パス）にも対応可能である。

以上説明したように本実施形態によれば、小径吐出量を吐出する吐出口２ｃが大径吐出量を吐出する吐出口２ａと中径吐出量を吐出する吐出口２ｂよりも多いので高品位の印字を実現することができる。また、中ドットを中ノズル２ｂで印字できるのでズジ、ムラのない安定した画像が得られる。小径吐出が対岸に交互に配置されているので、クロストークの影響をうけにくく、小ドットのみでのフォト高画質をいっそう高速に印字することが可能なインクジェット記録ヘッドを提供できる。

本発明の第１実施形態の吐出口配列を説明するための説明図である。 本発明の第１実施形態の変形例を説明するための説明図である。 本発明の第２実施形態の吐出口配列を説明するための説明図である。 本発明の第２実施形態の変形例を説明するための説明図である。 本発明の第３実施形態の吐出口配列を説明するための説明図である。 本発明の第３実施形態の液体噴射記録ヘッドによる、各印字モードにおける印字状態を説明するための説明図である。 本発明の第４実施形態の吐出口配列を説明するための説明図である。 本発明の第４実施形態の液体噴射記録ヘッドによる、印字モードの変形例における印字状態を説明するための説明図である。 本発明に適用可能な記録カートリッジの斜視図である。 本発明に適用可能な記録素子基板の構成を示す一部切り欠き説明斜視図である。

符号の説明

２ａ、１００ａ 大ノズル
２ｂ、１００ｂ 中ノズル
２ｃ、１００ｃ 小ノズル
３，５００，Ｈ１１０２ インク供給口
２００ａ，２００ｂ，２００ｃ 電気熱変換素子
３００ａ、３００ｂ、３００ｃ インク流路
４００ａ、４００ｂ、４００ｃ 圧力室
６００ａ、６００ｂ、６００ｃ ノズルフィルター
７００ａ，７００ｂ，７００ｃ Ｍｏｓトランジスタ
Ｈ１０００ 記録ヘッドカ−トリッジ
Ｈ１００１ 記録ヘッド
Ｈ１００２ 記録素子ユニット
Ｈ１００３ インク供給ユニット
Ｈ１１０３ 電気熱変換素子（記録素子）
Ｈ１１０４ 電極
Ｈ１１０５ バンプ
Ｈ１１０６ インク流路壁
Ｈ１１０７ 吐出口
Ｈ１１０８ 吐出群
Ｈ１１１０ Ｓｉ基板
Ｈ１９００ インクタンク
Ｈ２０００ タンクホルダー

Claims (7)

1. 液体を供給する液体供給口からの液体を該液体供給口の両側に設けられた複数の吐出口から吐出して記録を行う液体噴射記録ヘッドにおいて、
   前記複数の吐出口は、それぞれ吐出口径の異なる第１の吐出口群、第２の吐出口群、第３の吐出口群を備え、
   前記第１の吐出口群の吐出口径は他の吐出口群の吐出口径よりも大きく、前記第３の吐出口群の吐出口径は他の吐出口群の吐出口径よりも小さいとともに、
   前記第３の吐出口群の吐出口数が、他の吐出口群の吐出口数よりも多いことを特徴とする液体噴射記録ヘッド。
2. 前記第３の吐出口群は前記液体供給口の片側のみに配置され、該液体供給口の他方には前記第１および第２の吐出口群が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射記録ヘッド。
3. 前記第１の吐出口群の吐出口および第２の吐出口群の吐出口が交互に配置されるとともに、該交互に配置された吐出口の配列密度と、前記第３の吐出口群の配置密度が等しいことを特徴とする請求項２に記載の液体噴射記録ヘッド。
4. 前記第１の吐出口群の吐出口および第２の吐出口群の吐出口が交互に配置されるとともに、該交互に配置された吐出口の配列密度が、前記第３の吐出口群の配置密度よりも低密度であることを特徴とする請求項２に記載の液体噴射記録ヘッド。
5. 前記第１および第３の吐出口群が前記液体供給口の片側に配置され、他方には前記第２および第３の吐出口群が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射記録ヘッド。
6. 前記第３の吐出口群の吐出口と前記液体供給口との距離が、前記第１または前記第２の吐出口群の吐出口と前記液体供給口との距離よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射記録ヘッド。
7. 前記第１、第２、第３の吐出口群に対応する流路の液体供給口側の端部に、各吐出口群の大きさに対応するフィルタを備えることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射記録ヘッド。
   

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