JP4349874B2 - 記録ヘッド及び該記録ヘッドを用いたヘッドカートリッジ、インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インク滴を吐出するための記録ヘッド及び該記録ヘッドを用いたヘッドカートリッジ、インクジェット記録装置に関し、さらに詳しくは、同系色の濃度が高い“濃インク”、濃度が低い“淡インク”、濃インクと淡インクとに分けていない“濃度を持たないインク”を吐出する記録ヘッド、及び記録ヘッドを用いたヘッドカートリッジ、インクジェット記録装置に関する。

また、本発明は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の被記録媒体に対して記録を行うプリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業用記録装置に適用できる記録ヘッド及びその応用装置に関する発明である。なお、本発明における“記録”とは、文字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を被記録媒体に付与することをも意味するものである。

従来のインクジェット記録方式は、一般に、記録ヘッドに設けられた複数の吐出口から記録データ信号に基づいてインクを吐出し、インク液滴を用紙等の被記録媒体に付着させて記録するものである。この記録方式は、例えば、プリンタやファクシミリあるいは複写機等の記録部に用いられている。

以上の装置における吐出方式としては、インクを吐出させるため、吐出口近傍のインク路内に発熱素子（電気熱エネルギー変換素子ともいう）を設け、この発熱素子に電気信号を印加することによりインクを局所的に加熱して気泡を生成し、この気泡によるインクの圧力変化によって吐出口からインクを吐出させる方式や、圧電素子や静電気力を用いた電気機械変換素子を用いる方式が知られている。

この種の吐出方式を用いた場合の中間調表現方式としては、一定サイズのインクドットを記録し、この記録ドットの単位面積当りの数を制御して中間調を表現するドット密度制御法、あるいは記録ドットのサイズを制御して中間調を表現するドット径制御法が一般的に知られている。

ここで、後者のドット径制御法は、記録ドットのサイズを微妙に変更するための複雑な制御が必要となる等の制約があるため、一般的には前者のドット密度制御法が用いられることが多い。

また、インク吐出方式として、電気熱変換素子によるものを用いた場合、この方式にかかる記録ヘッドは製造が比較的容易であり、また高密度化が可能であるため解像度の高い記録が可能である等の利点を有するが、圧力変化量を制御することが比較的困難であるため記録ドットの径を変調することが困難で、このためドット径制御法を用いることが困難である。

このように、中間調表現方式としてはドット密度制御法が用いられることが多いが、この中間調表現の２値化手法の代表的なものの１つとして、組織的ディザ法が知られている。しかし、この方法は階調数がマトリクスサイズによって制限されるという問題がある。すなわち、階調数を多くするためにはマトリクスサイズを大きくする必要があるが、マトリクスサイズを大きくすると、１つのマトリクスで構成される記録画像の１画素が大きくなって解像力を損なう等の問題を生ずる。

また、２値化手法の代表的なものの他の手法として、誤差拡散法等の条件付決定型ディザ法が知れられている。これは、前述した組織的ディザ法が入力画素に無関係なしきい値を用いて２値化する独立決定型ディザ法であるのに対し、入力画素の周辺画素を考慮してしきい値を変化させる方法である。この誤差拡散法に代表される条件付決定型ディザ法は、階調性と解像力の両立性が良く、また原画像が印刷画像の場合、記録画像にモアレパターンが発生することが極めて少ない等の長所がある。しかし、その反面、画像明部で粒状性が目立ち易く、画質の評価が低くなるという問題を有している。この問題は、特に記録密度の低い記録において顕著となる。

前記した粒状性を目立たなくするため、色の薄いインク（以下、淡インクともいう）と濃いインク（以下、濃インクともいう）をそれぞれ吐出する２個の記録ヘッドを設け、画像の明部から中間調部分は淡インクで記録ドットを形成し、中間調部分から暗部までは濃インクで記録ドットを形成するような記録方式が提案されている。

このような、同一色について複数の濃度の異なる濃淡インクを用いた濃淡多値記録法によれば、多値化するに従って特にハイライト部の階調性が良くなり、ドットによる粒状感が低減し、高画質化することが可能となる。これは、ハイライト部に濃度の低い（淡い）インクを打ち込むことによって単ドットのノイズ感をなくしているからである。

このような濃淡多値記録法は、特許文献１あるいは特許文献２に示されている。キャリッジには、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）の４色の記録ヘッドが搭載されており、各々の記録ヘッドにはそれぞれのインク色の濃インクを吐出する吐出口列と淡インクを吐出する吐出口列とが形成されている。

特許文献３には、別の構成が示されている。ブラック（ＢＫ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、淡マゼンタ（ＬＭ）、淡シアン（ＬＣ）の吐出口列が主走査方向に配置されている。

また、本出願人の出願に係る特許文献４には、希釈液タンクを持ち、インクを希釈液で希釈して淡インクを印字する記録装置が示されており、各色インクが供給されるヘッドと、各色インクと希釈液とが供給されるヘッドが、主走査方向に配列されている。
特開２００１−７１５４０号公報 特開２００２−２５４６７９号公報 特開２００１−１７１１５４号公報 特開２００１−１１３７２９号公報

特許文献１、特許文献２に開示された記録ヘッドは、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色とも濃淡インクを備えており、計８色分の吐出口列を配列しているため、記録ヘッドが大きくなってしまう。記録ヘッドを小さくするため濃淡をもつインク色を最小限に絞った場合、記録ヘッドを小さくし、かつ画像品質を良くするために、それらのインクの吐出口をどのように配列するかが課題となってくる。

また、特許文献３に開示された液滴吐出ヘッドは、濃淡インクおよび極淡インクを含む６色〜９色の吐出口列を６〜９列並べているので、ヘッドの幅が大きくなる。特許文献３では各色１列の吐出口列を例としているが、一度の液滴吐出ヘッドのスキャンで塗りつぶしを行おうとすれば、各色の吐出口を千鳥配置に２列設ける構成が有効である。その場合、吐出口列数は倍となり、１２〜１８列となり、更にヘッドの幅が大きくなる。インクジェット記録装置の幅は少なくとも用紙幅に加えヘッドの幅の寸法が両側に必要である。そのため、ヘッド幅が大きくなると装置全体が大きくなり、装置の小型化の障害となる。画像の粒状性を低減するため濃淡インクを搭載したため、吐出口列数が増大し、記録ヘッドの幅の増加、それに伴う装置の大型化が問題となっている。

本発明の目的は、濃淡多値記録法を用いる記録ヘッドにおいて、記録ヘッドの大きさ及び記録ヘッドの幅を小さくし、液体吐出装置全体の大きさを小さくすることを可能にし、階調性に優れた高画質である印字が可能であり、かつ設置性、携帯性に優れた液体吐出装置を提供することである。

請求項１の発明は、インクを吐出する複数の吐出口を有する記録ヘッドであって、同系色の相対的に濃度が高い濃インクを吐出する複数の吐出口が配列された吐出口列と、相対的に濃度が低い淡インクを吐出する複数の吐出口が配列された吐出口列と、濃淡を持たないインクが２色以上あり、該濃淡を持たないインクを吐出する複数の吐出口が配列された吐出口列をそれぞれのインクごとに有し、前記濃インク、淡インク、濃淡を持たないインクのそれぞれを吐出する吐出口列を吐出口配列方向に並んだ２つ以上の吐出口列群に分けて配置した記録ヘッドにおいて、前記濃淡を持たないインクのうち少なくとも２色のインクを吐出する吐出口列を互いに異なる吐出口列群に分けて配置し、前記少なくとも２色のインクのうちの１つはブラックインクであり、前記ブラックインクを吐出する吐出口列を、前記濃インクを吐出する吐出口列とは異なる吐出口列群に配置したことを特徴とする。なお、ここで、「濃淡を持たないインク」とは、同系色のインクを相対的に濃度が高い濃インクと相対的に濃度が低い淡インクとに分けていないインクを意味する。

請求項２の発明は、請求項１の記録ヘッドにおいて、前記濃淡を持たないインクにおける前記少なくとも２色のインクのうちのもう１つは、イエローインクであり、前記ブラックインクの吐出口列と前記イエローインクの吐出口列を異なる吐出口列群に分けて配置したことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の記録ヘッドにおいて、前記吐出口列から吐出されるインクの色が、主走査方向で対称となるように、前記吐出口列が配置されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３の記録ヘッドにおいて、主走査方向で対称となるように配置された前記吐出口列の対称中心の吐出口列は、ブラックインクとイエローインクを吐出する吐出口列であることを特徴とする。

請求項５の発明は、インク滴を吐出するインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したヘッドカートリッジにおいて、前記インクジェットヘッドが請求項１〜４に記載の記録ヘッドであることを特徴とする。

請求項６の発明は、インクを吐出する複数の吐出口を有するインクジェット記録装置であって、同系色の相対的に濃度が高い濃インクを吐出する複数の吐出口が配列された吐出口列と、相対的に濃度が低い淡インクを吐出する複数の吐出口が配列された吐出口列と、濃淡を持たないインクが２色以上あり、該濃淡を持たないインクを吐出する複数の吐出口が配列された吐出口列をそれぞれのインクごとに有し、前記濃インク、淡インク、濃淡を持たないインクのそれぞれを吐出する吐出口列を吐出口配列方向に並んだ２つ以上の吐出口列群に分けて配置したインクジェット記録装置において、前記濃淡を持たないインクのうち少なくとも２色のインクを吐出する吐出口列を互いに異なる吐出口列群に分けて配置し、前記少なくとも２色のインクのうちの１つはブラックインクであり、前記ブラックインクを吐出する吐出口列を、前記濃インクを吐出する吐出口列とは異なる吐出口列群に配置したことを特徴とする。

本発明の記録ヘッド、ヘッドカートリッジ、インクジェット記録装置は、次のような効果を奏する。
（請求項１） 濃淡を持たないインクのうち少なくとも２色のインクを吐出する吐出口列を吐出口配列方向（副走査方向）に並んだ２つ以上の吐出口列群において互いに異なる吐出口列群に分けて配置したので、濃淡を持たないインクを吐出する吐出口列を小スペースに配置でき、濃淡インクを搭載し吐出口列が多い記録ヘッドにおいても、記録ヘッドの幅が拡大するのを押さえることが出来る。そのため、記録装置本体の大きさも小さくすることが出来る。また、ブラックインクを吐出する吐出口列は、濃インクを吐出する吐出口列とは異なる吐出口列群に配置しているので、滲みの発生しやすい濃インクとブラックの重なりは記録ヘッドのスキャン分の時間差が生じ、滲みが発生しづらい。

（請求項２） 濃淡を持たないインクは、ブラックとイエローを含み、イエローとブラックの吐出口列を副走査方向に配列しているため、イエローの印字とブラックの印字は記録ヘッドのスキャンが異なる。そのため、イエローの印字とブラックの印字は記録ヘッドのスキャンの時間だけ時間差が生じ、その時間によって、先に印字されたインクが被記録媒体に浸透・定着、あるいはある程度乾燥した後に次のインクが印字される。よって、最も滲みの発生しやすいイエローとブラックの間での境界滲みを少なくすることができる。

（請求項３） 吐出口列から吐出されるインクの色が、主走査方向で対称となるように吐出口列が配置されているので、往復印字による色ムラの発生を防止することができ、対称に配置したことによる記録ヘッド幅の拡大を小さくすることが出来る。

（請求項４） 対称となるように配置された吐出口列の対称中心の吐出口列は、ブラックインクとイエローインクを吐出する吐出口列であるので、記録ヘッドの大きさを小さくすることができる。

（請求項５） インク滴を吐出するインクジェットヘッドと、このインクジェットヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したヘッドカートリッジにおいて、記録ヘッドが小型であるので、ヘッドカートリッジも小型化が可能である。

（請求項６） インクを吐出する複数の吐出口を有するインクジェット記録装置であって、同系色の相対的に濃度が高い濃インクを吐出する複数の吐出口が配列された吐出口列と、相対的に濃度が低い淡インクを吐出する複数の吐出口が配列された吐出口列と、濃淡を持たないインクが２色以上あり、該濃淡を持たないインクを吐出する複数の吐出口が配列された吐出口列をそれぞれのインクごとに有し、前記濃インク、淡インク、濃淡を持たないインクのそれぞれを吐出する吐出口列を吐出口配列方向に並んだ２つ以上の吐出口列群に分けて配置したインクジェット記録装置において、前記濃淡を持たないインクのうち少なくとも２色のインクを吐出する吐出口列を互いに異なる吐出口列群に分けて配置し、前記少なくとも２色のインクのうちの１つはブラックインクであり、前記ブラックインクを吐出する吐出口列を、前記濃インクを吐出する吐出口列とは異なる吐出口列群に配置しているので、粒状性の少ない階調性のよい画像が得られ、印字速度が速く、小型のインクジェット記録装置が実現可能である。

本発明は、インクを吐出する複数の吐出口を有する記録ヘッドであって、同系色の相対的に濃度が高い濃インクを吐出する複数の吐出口が配列された吐出口列と、相対的に濃度が低い淡インクを吐出する複数の吐出口が配列された吐出口列と、濃淡を持たないインクが２色以上あり、該濃淡を持たないインクを吐出する複数の吐出口が配列された吐出口列をそれぞれのインクごとに有し、前記濃インク、淡インク、濃淡を持たないインクのそれぞれを吐出する吐出口列を吐出口配列方向（副走査方向）に並んだ２つ以上の吐出口列群に分けて配置した記録ヘッドにおいて、前記濃淡を持たないインクのうち少なくとも２色のインクを吐出する吐出口列を互いに異なる吐出口列群に分けて配置し、前記少なくとも２色のインクのうちの１つはブラックインクであり、前記ブラックインクを吐出する吐出口列を、前記濃インクを吐出する吐出口列とは異なる吐出口列群に配置したことを特徴とする。なお、ここで、「濃淡を持たないインク」とは、同系色のインクを相対的に濃度が高い濃インクと相対的に濃度が低い淡インクとに分けていないインクを意味する。
本発明によれば、濃淡を持たないインクのうち少なくとも２色のインクを吐出する吐出口列を吐出口配列方向（副走査方向）に並んだ２つ以上の吐出口列群において互いに異なる吐出口列群に分けて配置したので、濃淡を持たないインクを吐出する吐出口列を小スペースに配置でき、濃淡インクを搭載し吐出口列が多い記録ヘッドにおいても、記録ヘッドの幅が拡大するのを押さえることが出来る。そのため、記録装置本体の大きさも小さくすることが出来る。また、ブラックインクを吐出する吐出口列は、濃インクを吐出する吐出口列とは異なる吐出口列群に配置しているので、滲みの発生しやすい濃インクとブラックの重なりは記録ヘッドのスキャン分の時間差が生じ、滲みが発生しづらい。

以下、本発明の実施形態を、図１〜図１２に示す実施例、参考例に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例１の記録ヘッド要部を模式的に示す図で、図１（Ａ）は記録ヘッドの吐出口が形成された面を吐出口外側からみた図、図１（Ｂ）は吐出口部を部分的に拡大して示す図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）の記録ヘッドの主走査方向の断面図である。
実施例１の記録ヘッド１は、図１（Ｃ）に示すように、エネルギー変換素子としての発熱抵抗素子２を含む基板３と、吐出口４を形成するオリフィスプレート５とを備えている。

基板３は、実施例１の記録ヘッド１では面方位＜１００＞のシリコン単結晶で形成され、その上面（オリフィスプレート５との接続面）には、図１に示すように発熱抵抗素子２、この発熱抵抗素子２を駆動するための駆動トランジスタ等からなる駆動回路６、配線板（図示しない）と接続するためのコンタクトパッド７、駆動回路６とコンタクトパッド７とを接続する配線８等が半導体プロセスを用いて形成されている。また、基板３には上述の駆動回路６、発熱抵抗素子２、配線８、コンタクトパッド７を除いた領域に、異方性エッチングにより形成された貫通口が６つ設けられ、それぞれ後述する吐出口列２１Ｙ／２２Ｙ、２１Ｍ／２２Ｍ、２１Ｃ／２２Ｃ、２１Ｂｋ／２２Ｂｋ、２１ＬＭ／２２ＬＭ、２１ＬＣ／２２ＬＣに液体を供給するためのインク供給口９を形成している。なお、図１（Ａ）は基板３に対して略透明なオリフィスプレート５を載せた状態を模式的に表しており、上述のインク供給口は省略して描かれている。

この基板上に設けられるオリフィスプレート５は、本実施例１では感光性エポキシ樹脂で形成され、前述の発熱抵抗素子２に対応して、吐出口４、液流路１０及びインク供給口９と連通する共通液室１１が形成されている。ここで、前述の異方性エッチングを、シリコン基板上に酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜を形成した後、貫通口及び吐出口と液流路１０とを備えたオリフィスプレート５を形成し、インク供給口部の酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜を除去することは、安価で精密なインクジェットヘッドを作成することが出来るので望ましい。

このような基板３及びオリフィスプレート５とを有する記録ヘッド１は、電気熱変換体によって印加される熱エネルギーによる膜沸騰により生じる気泡の圧力を利用して、吐出口４よりインク等の液体を吐出して記録を行うものである。

実施例１の記録ヘッドでは、濃マゼンタ，シアンインク（Ｍ，Ｃ）の吐出口列２１Ｍ、２２Ｍ、２１Ｃ、２２Ｃと淡マゼンタ，シアンインク（ＬＭ，ＬＣ）の吐出口列２１ＬＭ、２２ＬＭ、２１ＬＣ、２２ＬＣを吐出口並び方向（副走査方向）に配列し、濃淡インクを持たない２つ以上のイエローとブラック（Ｙ，Ｂｋ）の吐出口列２１Ｙ、２２Ｙ、２１Ｂｋ、２２Ｂｋを、同じく副走査方向に配列したものである。各吐出口列は千鳥に２列配置されている。

実施例１の記録ヘッドでは、濃淡インクを持たないのはイエロー（Ｙ）とブラック（Ｂｋ）としている。各色１列あたり吐出口を約４２μｍ（１／６００インチ）ピッチで１２８個、２列千鳥配置になっているので１色あたり２５６個の吐出口を有する。６００ｄｐｉの吐出口を２列千鳥に配置しているので、一度の記録ヘッドのスキャンで１２００ｄｐｉの印字が可能である。ブラックインクは画像の高濃度部でのみ使用されるためドットの粒状性がそれほど目立たない。また、イエローインクは明度が高いため画像明部でそれほど粒状性が目立たない。そのため、イエローとブラックに関しては、濃淡インクを用いなくても印字品質はあまり変わらない。逆に濃淡インクを搭載するために、ヘッドの大型化、それに伴う記録装置の大型化、あるいはコストの上昇というデメリットが生じる。そのため、イエローとブラックは濃淡インクを設けない方が好ましい。

本発明の記録ヘッドは濃淡インクの吐出口列を副走査方向に配列するに加え、濃淡インクを用いない２つ以上の吐出口列を濃淡インクを持つ吐出口列と同様に副走査方向に配列することによって、記録ヘッドの幅を小さくなるように吐出口列の配置が可能となる。よって、記録ヘッドの幅を小さくすることによって、ヘッドカートリッジ、記録装置本体の大きさも小さくすることが可能である。濃淡インクの吐出口列は副走査方向に配列した例を示したが、濃淡インクの吐出口列を主走査方向に配列し、シアンとマゼンタを副走査方向に配置してもかまわない。

また、記録媒体上で２色の境界での滲みは、イエローとブラックの組み合わせが最も発生しやすい、あるいはコントラストの差が大きく最も目立つ。本発明は、イエローとブラックの吐出口列を副走査方向に配列しているため、記録媒体上のある位置におけるイエローの印字とブラックの印字は記録ヘッドのスキャンが異なる。そのため、イエローの印字とブラックの印字は記録ヘッドのスキャンの時間だけ時間差が生じ、その時間によって、先に印字されたインクが被記録媒体に浸透・定着、あるいはある程度乾燥した後に次のインクが印字されるため、境界滲みが少なくなる。

図２、図３は、実施例１の記録ヘッドの変形例１、変形例２の要部を模式的に示す図で、それぞれ記録ヘッドが形成された面を吐出口外側からみた図である。なお、図２は参考例である。
実施例１の記録ヘッドにおいて、各インク色の吐出口列の配置は、図３のようにブラック（Ｂｋ）を淡マゼンタ（ＬＭ）、淡シアン（ＬＣ）の吐出口列と同じ側に、イエロー（Ｙ）を濃マゼンタ（Ｍ）、濃シアン（Ｃ）の吐出口列と同じ側に持ってくることとする。また、各色の吐出口を千鳥配置とせずに、図３のような配置も可能である。

イエローとブラックが印字面で滲みやすく、滲みが目立つことについては前記したが、滲みが発生しやすい、あるいは目立ちやすいのは、ドットを隙間なく打つ部分、いわゆるベタ塗り部分の境界である。特にブラックとの境界で滲みは目立ち、また文書・グラフィック画像では一般的にブラックと他の色との組み合わせが多い。淡インクは、もともとベタ塗り部分にはあまり使用されない。そのため、滲みが目立ちやすいのは、ブラックとイエローの組み合わせの次は、ブラックと濃インク、すなわちブラックと濃マゼンタ、濃シアンの組み合わせである。図１（Ａ）に示した吐出口配列では、ブラックインクを吐出する吐出口列２１Ｂｋ、２２Ｂｋは、濃インクを吐出する吐出口列２１Ｍ、２２Ｍ、２１Ｃ、２２Ｃとは主走査方向で重ならないような配置となっている。そのため、イエロー、濃マゼンタ、濃シアンインクは、ブラックとは記録ヘッドの主走査方向のスキャン分の時間差が生じ、そのような滲みの対策として、図２の配列よりも優れている。

図４は、本発明の実施例２の記録ヘッド要部を模式的に示し、記録ヘッドの吐出口が形成された面を吐出口外側からみた図であり、図５は、図４の主走査方向の断面図である。
実施例２の記録ヘッドでは、図４、図５に示すように、最も外側の吐出口列２４，３４では濃淡シアン（Ｃ、ＬＣ）を、吐出口列２５，３５では濃淡マゼンタ（Ｍ、ＬＭ）を、最も内側の互いに隣接する吐出口列２６，３６ではイエロー（Ｙ）とブラック（Ｂｋ）を吐出するものである。そのため、中央部に設けられた２つのインク供給口９にはイエローインクとブラックインクが、中央のインク供給口に隣接する４つのインク供給口には濃淡マゼンタインクが、最も外側の４つのインク供給口には、濃淡シアンインクが、それぞれインクタンクから供給されている。このように、中央のインク供給口は２つの吐出口列２６，３６に対して液体を供給するものであり、中央の２つのインク供給口、及び液流路はそれぞれ吐出口列２６，３６の共通の液室部として機能する。

このように、中央の２つの吐出口列群が隣接する列に、それぞれ同じ種類の液体を吐出する吐出口列を備え、この中央部分に対して他の吐出口列及びそれらの駆動回路を略対称に配置することで、インク供給口としての貫通口、及び駆動回路や発熱抵抗素子等を基板に対して等間隔に無駄無く配置することが出来る。本実施例では、１つの発熱抵抗体素子２の大きさは３０μｍ×３０μｍ、吐出口、駆動回路及び配線の幅が１.２ｍｍ、インク供給口の基板上面の幅が０.２ｍｍであり、基板幅サイズは１.２×６＋０.２×５＝８.２ｍｍとすることができる。

更に、実施例２の記録ヘッドでは、図４より明らかなように、第１の吐出口列群２７と、第２の吐出口列群３７とは、それぞれの吐出口列群を形成する吐出口列２４〜２６，３４〜３６の各吐出口が記録ヘッドの主走査方向に対して互いに補完し合うように、吐出口の配列方向にずれて配設されている。図４に示すように、本実施例では、第１の吐出口列群２７及び第２の吐出口列群３７を形成する吐出口列２４〜２６，３４〜３６は、いずれも各色１２８個の吐出口が２列が同一直線上に計２５６個、約４２μｍピッチ（１／６００インチ）のピッチで列をなしている。そして、吐出口列群２７と吐出口列群３７とでは、その配列が記録ヘッドの副走査方向（本実施例の場合、吐出口列の配列方向に一致する）に対して、ちょうど吐出口配列のピッチの１／２だけずれて（約２１μｍ）配置されている。

まず、実施例２の記録ヘッドで、中心に対して各色の吐出口配列を対象に配置したことによるメリットを説明する。
図６は、実施例２の記録ヘッドによる記録方法の一例を説明するための図である。
ここで、１次色、例えばマゼンタ単色の印字を行う場合には、ドット位置ｄ１、ｄ２に、吐出口列２５及び吐出口列３５から走査方向に関係なくそれぞれ各１滴の液滴を吐出して画像を形成する。この場合は同じ色なので打ち込み順序による発色の差は現れない。

それに対し、２次色、例えば図６に示すようなブルーを印字するためには、１画素に対して吐出口列２４（シアン）、吐出口列２５（マゼンタ）、吐出口列３４（シアン）、吐出口列３５（マゼンタ）、の各列から各１滴の液滴を吐出して画像を形成する。
往方向に記録を行う場合、Ｃ１→Ｍ１→Ｍ２→Ｃ２の吐出口列の順に被記録媒体の所定の位置を通過して行くので、図６の（ａ）〜（ｄ）に示す順に液滴が被記録媒体に着弾する。ここで、ドット位置ｄ１では、Ｃ→Ｙの順に液滴が着弾しているため、先に着弾したシアンの発色が優勢となる。一方、ドット位置ｄ２では、Ｍ→Ｃの順に液滴が着弾しているため、先に着弾したマゼンタの発色が優勢となる。

復方向に記録を行う場合には、Ｃ２→Ｍ２→Ｍ１→Ｃ１の吐出口列の順に被記録媒体の所定の位置を通過して行くので、図６の（ｅ）〜（ｈ）に示す順に液滴が被記録媒体上に着弾する。ここで、ドット位置ｄ１では、Ｍ→Ｃの順に液滴が着弾しているため、先に着弾したマゼンタの発色が優勢となる。一方、ドット位置ｄ２では、Ｃ→Ｍの順に液滴が着弾しているため、先に着弾したシアンの発色が優勢となる。
このように、シアンの発色が優勢なドットと、マゼンタの発色が優勢なドットとが走査方向に関わらず常にペアで使用されていることで、この画素は中間的なブルーの発色となる。

図７は、ドット位置ｄ１、ｄ２がオーバーラップしている様子を示す図である。
実際には、図７に示すように、ドット位置ｄ１とｄ２とがオーバーラップしているので、打ち込み（付与）順としては、往路はＣ１からのシアンドット、Ｍ１からのマゼンタドット、Ｍ２からのマゼンタドット、Ｃ２からのシアンドットとなり、復路ではＣ２からのシアンドット、Ｍ２からのマゼンタドット、Ｍ１からのマゼンタドット、Ｃ１からのシアンドットとなる。このように、打ち込み順が対称、言い換えればインクの付着順序は同じとなるため、ブルーの発色を均一に発現させることが可能となる。そのため、往復印字による色ムラの発生を防止することができる。
その他の色の組み合わせ、及び淡インクも上記同様の説明で往復印字による色ムラの発生を防止することが出来る。

なお、上述の記録方法は本発明の液体吐出ヘッドを用いて往復印字を行う際に好適な方法の一つであり、本発明の液体吐出ヘッドを用いた画像の形成方法は、上述の記録モードのみに限定されるものではない。
このように、中心に対して色を対称に配置したことによって、往復印字による色ムラを防止でき、往復印字による高速印字が高画質で行えることになる。

図１で示した実施例１の記録ヘッドでは、インク供給口９及び共通液室１１は吐出口列２列に対応していたのに対し、このように吐出口列を中心に対して色を対象に配置した場合、図４、図５からも明らかなように、中心の吐出口列２６，３６以外は、インク供給口９及び共通液室１１は吐出口列１列にしか対応しない。よって、図１で示した構成よりも、インク供給口及び共通液室の分だけヘッドの幅が必要となる。本発明の記録ヘッドでは、濃淡インク及びイエローとブラックインクの吐出口列を主走査方向に配列したため、往復印字の色ムラ防止のために中心に対して吐出口列の色を対称に配置しても、記録ヘッドの幅の拡大を小さくすることが出来る。

図８は、実施例２の記録ヘッドの変形例の要部を模式的に示す図で、図８（Ａ）は参考例である変形例１の吐出口が形成された面を吐出口外側からみた図、図８（Ｂ）は変形例２の吐出口が形成された面を吐出口外側からみた図である。
実施例２の記録ヘッドにおいて、濃淡インクを吐出する吐出口列を必ずしも副走査方向に配列する必要はなく、図８（Ａ）のように濃淡インクを吐出する吐出口列を主走査方向に配列しても、本発明の目的を達成することが出来る。
また、必ずしも濃淡インクを持たないインク（本実施例ではイエローとブラック）を吐出する吐出口列を直線状に配置する必要はなく、図８（Ｂ）に示すような配置でもかまわない。

図９は、参考例である実施例３の記録ヘッド要部を模式的に示す図で、図９（Ａ）は変形例の吐出口が形成された面を吐出口外側からみた図、図９（Ｂ）は変形例の吐出口が形成された面を吐出口外側からみた図である。
実施例３の記録ヘッドは、濃淡のマゼンタ（Ｍ，ＬＭ）、濃淡のシアン（Ｃ，ＬＣ）の４色の吐出口列を副走査方向に配列し、イエロー（Ｙ）とブラック（Ｂｋ）を同じく副走査方向に配列し、ブラック（Ｂｋ）の吐出口列を長くしたものである。イエロー（Ｙ）、濃淡マゼンタ（Ｍ，ＬＭ）、濃淡シアン（Ｃ，ＬＣ）の吐出口の数は同一となっており、ブラック（Ｂｋ）のみ吐出口が多くなっている。例えば、イエロー（Ｙ）、濃淡マゼンタ（Ｍ，ＬＭ）、濃淡シアン（Ｃ，ＬＣ）の１列の吐出口の数を６４個、ブラック（Ｂｋ）の１列の吐出口の数を１９２個配列し、記録ヘッド全体では１０２４個の吐出口が備わっている。実施例３の記録ヘッドは、４色の吐出口列を副走査方向に配列したため、主走査方向の列数が削減でき、ヘッド幅を小さくすることが出来る。そのため特に記録装置全体の大きさを小さくする必要のある携帯型プリンタ等に有効である。またブラックの吐出口が相対的に多くなっているので、ブラックインクの多い文書画像の印字速度を速くすることができる。本実施例の吐出口列配置として図９（Ａ），（Ｂ）と例としてあげたが、このような配列に限るものではない。

実施例１〜３の記録ヘッドは、熱エネルギーによる膜沸騰により生じる気泡の圧力を利用して、吐出口よりインク等の液体を吐出するサーマルインクジェット方式を例としたが、吐出原理はこれに限られるものではなく、圧電素子の変位を用いて液体を吐出する圧電型、静電気力によって振動板を変位させ振動板の復元力によって液体を吐出する静電型等にも同様に適用できる。

図１０は、本発明の実施例４のヘッドカートリッジを示す斜視図である。
実施例４のヘッドカートリッジ４１は、実施例１〜３のいずれかの記録ヘッド４２と、記録ヘッド４２に供給する液体を保持する液体容器を一体化したヘッドカートリッジである。記録ヘッド４２を小型に形成することができるので、ヘッドカートリッジ４１も小型化が可能である。

次に、本発明の記録ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の一例について説明する。
図１１は、本発明の実施例５のインクジェット記録装置を示す要部斜視図、図１２は、同記録装置の機構部の側面図である。
実施例５のインクジェット記録装置は、記録装置本体５１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ６３、キャリッジに搭載した本発明を実施したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド６４、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部５２等を収納し、記録装置本体５１の下方部には前方側から多数枚の用紙５３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）５４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙５３を手差しで給紙するための手差しトレイ５５を開倒することができ、給紙カセット５４或いは手差しトレイ５５から給送される用紙５３を取り込み、印字機構部５２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ５６に排紙する。

印字機構部５２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド６１と従ガイドロッド６２とでキャリッジ６３を主走査方向（図１２で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ６３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、淡シアン（ＬＣ）、マゼンタ（Ｍ）、淡マゼンタ（ＬＭ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係るインクジェットヘッドからなる記録ヘッド６４を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ６３には記録ヘッド６４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ６５を交換可能に装着している。

インクカートリッジ６５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、記録ヘッドとしてここでは各色の記録ヘッド６４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。

ここで、キャリッジ６３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド６１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド６２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ６３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ６７で回転駆動される駆動プーリ６８と従動プーリ６９との間にタイミングベルト７０を張装し、このタイミングベルト７０をキャリッジ６３に固定しており、主走査モーター６７の正逆回転によりキャリッジ６３が往復駆動される。

一方、給紙カセット５４にセットした用紙５３を記録ヘッド６４の下方側に搬送するために、給紙カセット５４から用紙５３を分離給装する給紙ローラ７１及びフリクションパッド７２と、用紙５３を案内するガイド部材７３と、給紙された用紙５３を反転させて搬送する搬送ローラ７４と、この搬送ローラ７４の周面に押し付けられる搬送コロ７５及び搬送ローラ７４からの用紙５３の送り出し角度を規定する先端コロ７６とを設けている。搬送ローラ７４は副走査モータ７７によってギヤ列を介して回転駆動される。

そして、キャリッジ６３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ７４から送り出された用紙５３を記録ヘッド６４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材７９を設けている。この印写受け部材７９の用紙搬送方向下流側には、用紙５３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ８１、拍車８２を設け、さらに用紙５３を排紙トレイ５６に送り出す排紙ローラ８３及び拍車８４と、排紙経路を形成するガイド部材８５，８６とを配設している。

記録時には、キャリッジ６３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド６４を駆動することにより、停止している用紙５３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙５３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または用紙５３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙５３を排紙する。

また、キャリッジ６３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド６４の吐出不良を回復するための回復装置８７を配置している。回復装置８７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ６３は印字待機中にはこの回復装置８７側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド６４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中等に記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。

吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド６４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（図示しない）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。

このように、このインクジェット記録装置においては本発明を実施したインクジェットヘッドを搭載しているので、粒状性の少ない階調性のよい画像が得られ、印字速度が速く、小型であるインクジェット記録装置が実現可能である。

本発明の実施例１の記録ヘッド要部を模式的に示す図で、図１（Ａ）は記録ヘッドの吐出口が形成された面を吐出口外側からみた図、図１（Ｂ）は吐出口部を部分的に拡大して示す図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）の記録ヘッドの主走査方向の断面図である。 実施例１の記録ヘッドの変形例１の要部を模式的に示す図で、記録ヘッドの吐出口が形成された面を吐出口外側からみた図である。 実施例１の記録ヘッドの変形例２の要部を模式的に示す図で、記録ヘッドの吐出口が形成された面を吐出口外側からみた図である。 実施例２の記録ヘッド要部を模式的に示す図で、記録ヘッドの吐出口が形成された面を吐出口外側からみた図である。 図４の主走査方向の断面図である。 実施例２の記録ヘッドによる記録方法の一例を説明するための図である。 ドット位置ｄ１、ｄ２がオーバーラップしている様子を示す図である。 実施例２の記録ヘッドの変形例の要部を模式的に示す図で、図８（Ａ）は変形例１の吐出口が形成された面を吐出口外側からみた図、図８（Ｂ）は変形例２の吐出口が形成された面を吐出口外側からみた図である。 実施例３の記録ヘッド要部を模式的に示す図で、図９（Ａ）は吐出口が形成された面を吐出口外側からみた図、図９（Ｂ）は変形例の吐出口が形成された面を吐出口外側からみた図である。 実施例４のヘッドカートリッジを示す斜視図である。 実施例５のインクジェット記録装置を示す要部斜視図である。 図１１に示すインクジェット記録装置の機構部の側面図である。

符号の説明

１…記録ヘッド、２…発熱抵抗素子（エネルギー変換素子）、３…基板、４…吐出口、５…オリフィスプレート、６…駆動回路、７…コンタクトパッド、８…配線、９…インク供給口、１０…液流路、１１…共通液室、２１Ｙ、２２Ｙ、２１Ｍ、２２Ｍ、２１Ｃ、２２Ｃ、２１Ｂｋ、２２Ｂｋ、２１ＬＭ、２２ＬＭ、２１ＬＣ、２２ＬＣ…吐出口列、２４〜２６…第１の吐出口列、２７…第１の吐出口列群、３４〜３６…第２の吐出口列、３７…第２の吐出口列群、４１…ヘッドカートリッジ、４２…記録ヘッド、５１…記録装置本体、５２…印字機構部、５３…用紙、５４…給紙カセット、５５…手差しトレイ、５６…排紙トレイ、６１…主ガイドロッド、６２…従ガイドロッド、６３…キャリッジ、６４…記録ヘッド、６５…インクカートリッジ、６７…主走査モータ、６８…駆動プーリ、６９…従動プーリ、７０…タイミングベルト、７１…給紙ローラ、７２…フリクションパッド、７３…ガイド部材、７４…搬送ローラ、７５…搬送コロ、７６…先端コロ、７７…副走査モータ、７９…印写受け部材、８１…搬送コロ、８２…拍車、８３…排紙ローラ、８４…拍車、８５，８６…ガイド部材、８７…回復装置。

Claims (6)

1. インクを吐出する複数の吐出口を有する記録ヘッドであって、同系色の相対的に濃度が高い濃インクを吐出する複数の吐出口が配列された吐出口列と、相対的に濃度が低い淡インクを吐出する複数の吐出口が配列された吐出口列と、濃淡を持たないインクが２色以上あり、該濃淡を持たないインクを吐出する複数の吐出口が配列された吐出口列をそれぞれのインクごとに有し、前記濃インク、淡インク、濃淡を持たないインクのそれぞれを吐出する吐出口列を吐出口配列方向に並んだ２つ以上の吐出口列群に分けて配置した記録ヘッドにおいて、
   前記濃淡を持たないインクのうち少なくとも２色のインクを吐出する吐出口列を互いに異なる吐出口列群に分けて配置し、
   前記少なくとも２色のインクのうちの１つはブラックインクであり、前記ブラックインクを吐出する吐出口列を、前記濃インクを吐出する吐出口列とは異なる吐出口列群に配置したことを特徴とする記録ヘッド。
2. 前記濃淡を持たないインクにおける前記少なくとも２色のインクのうちのもう１つは、イエローインクであり、前記ブラックインクの吐出口列と前記イエローインクの吐出口列を異なる吐出口列群に分けて配置したことを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
3. 前記吐出口列から吐出されるインクの色が、主走査方向で対称となるように、前記吐出口列が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の記録ヘッド。
4. 主走査方向で対称となるように配置された前記吐出口列の対称中心の吐出口列は、ブラックインクとイエローインクを吐出する吐出口列であることを特徴とする請求項３に記載の記録ヘッド。
5. インク滴を吐出するインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したヘッドカートリッジにおいて、前記インクジェットヘッドは請求項１〜４のいずれかに記載の記録ヘッドであることを特徴とするヘッドカートリッジ。
6. インクを吐出する複数の吐出口を有するインクジェット記録装置であって、同系色の相対的に濃度が高い濃インクを吐出する複数の吐出口が配列された吐出口列と、相対的に濃度が低い淡インクを吐出する複数の吐出口が配列された吐出口列と、濃淡を持たないインクが２色以上あり、該濃淡を持たないインクを吐出する複数の吐出口が配列された吐出口列をそれぞれのインクごとに有し、前記濃インク、淡インク、濃淡を持たないインクのそれぞれを吐出する吐出口列を吐出口配列方向に並んだ２つ以上の吐出口列群に分けて配置したインクジェット記録装置において、
   前記濃淡を持たないインクのうち少なくとも２色のインクを吐出する吐出口列を互いに異なる吐出口列群に分けて配置し、
   前記少なくとも２色のインクのうちの１つはブラックインクであり、前記ブラックインクを吐出する吐出口列を、前記濃インクを吐出する吐出口列とは異なる吐出口列群に配置したことを特徴とするインクジェット記録装置。

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