JP5230084B2 - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドに関するものである。

複写装置や、ワードプロセッサ、コンピュータ等の情報処理機器、さらには通信機器の普及に伴い、それらの機器の画像記録（プリント）のための出力装置の一つとして、インクジェット方式により記録を行うインクジェット記録装置がある。インクジェット記録装置は、記録手段であるインクジェット記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドとも言う）のコンパクト化が容易であり、高精細な画像を高速で記録することができるという利点を有している。また、普通紙にも特別の処理を必要とせずに記録することができるためにランニングコストが低く、またノンインパクト方式であるために騒音が少なく、さらに複数色調（色，濃度）のインクを使用することでカラー画像の記録も容易であるなどの利点もある。

近年では、これらの利点を有したインクジェット記録装置の普及に伴い、記録動作の一層の高精細化および高速化が要望されており、そのため記録ヘッドとしては多数の吐出口を高密度に配列してなるものが用いられている。またカラー記録が可能なインクジェット記録装置では、記録ヘッドとして複数の色調のインクに対応して複数の吐出口配列を設けたものが用いられている。

インクジェット記録装置としては、所謂ラインプリンタ形態のものと、所謂シリアルプリンタ形態のものとがあるが、比較的小型のパーソナルユースないしはオフィスユースのものとしては後者が主流となっている。これは、記録ヘッドを吐出口の配列方向とは異なる方向に記録媒体に対して移動させる過程でインクを吐出させる主走査と、当該主走査方向に直交する方向に記録媒体を相対的に移動させる副走査とを、交互に行うことにより画像を形成していくものである。かかるシリアルプリンタ形態のインクジェット記録装置では、往方向の主走査と復方向の主走査とで記録動作を行う双方向記録を行うことで記録の高速化への対応が図られている。

しかし複数の色調、例えばシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）のインクを吐出する吐出口列を主走査方向に配置した記録ヘッドを用いて双方向カラー記録を行う場合、往方向主走査と復方向主走査とで各色インクの吐出順序が異なることになる。すると、各色インクの記録媒体への付与順序が往方向主走査と復方向主走査とで異なることになり、２次色の発色が一様でなくなるために色味の異なるバンド状のむらが発生することがある。

そこで、左右対称に各色記録ヘッドを並置することにより対処する技術が知られている。例えば、特許文献１には、主走査方向にＣ用の吐出口列、Ｍ用の吐出口列、Ｙ用の吐出口列、Ｙ用の吐出口列、Ｍ用の吐出口列およびＣ用の吐出口列をこの順に配置することで、色の並び順が左右対称となるようにした構成が開示されている。かかる配置の記録ヘッドを用いることで、インクの付与順序を往方向主走査と復方向主走査とで等しくした双方向カラー記録を行うことができ、これによって２次色の発色を均一にすることができるようになる。

ところで、記録ヘッドから吐出されて記録媒体に付着したインク滴は、記録媒体上で広がってドットを形成し、そのドットの集合体として画像が記録される。１つのドットの面積はインク滴の大きさ、すなわちインク吐出量に大きく依存する。そして、インクジェット方式を用いて高精細で銀塩写真に匹敵する高画質記録を実現するために、記録ヘッドから吐出するインクをできるだけ微細化する傾向にある。

かかる高精細記録を達成する方法として、異なるサイズのインク滴（異なる吐出量のインク）によって形成されるドットを組み合わせて画像を形成する技術が知られている。これによると、画像の中に異なる径のドットを配置することが可能となり、粒状感の目立ちやすい画像部分は相対的に小径のドットを、一方「ベタ」部分は相対的に大径のドットを形成することで画像記録を行うことができる。従って、画像の粒状感が低減される一方、「ベタ」部分は少ない吐出数で効率よく広い面積を塗りつぶすことができるので、高画質で高速の記録が可能となる。

このような異なるインク吐出量を得る構成に対して、上述した双方向記録に適した吐出口列の対象配置を適用することで、高画質記録を一層高速に行うことが期待される。

図１５（ａ）はその構成例を示すインクジェット記録ヘッドの模式的平面図である。記録ヘッドはＳｉの基体１０を中心に構成されており、基体１０には符号１３１〜１３５で示す５つのインク供給口が主走査方向に並列して形成されている。ここで、左右両側に位置するインク供給口１３１および１３５はシアン、その内側に位置するインク供給口１３２および１３４はマゼンタ、中央に位置するインク供給口１３３はイエローインクにそれぞれ対応している。各インク供給口に対しては、複数の吐出口を所定密度（６００ｄｐｉ（ドット／インチ；参考値））で副走査方向に配列した吐出口列と、各吐出口に連通するインク路が設けられている。すなわち、色順において記録走査方向に対称な構成となっており、往方向走査であっても復方向走査であっても、記録媒体にはシアン、マゼンタおよびイエローの順にインクが付与されるようになっている。また、インク路の一部には電気熱変換素子（ヒータ）などのエネルギ発生素子が形成され、基体端部に形成された電極部１２を介して駆動信号が供給される。

インク供給口１３１、１３２、１３４および１３５の両側には、それぞれ、インク吐出量が相対的に多い吐出口の列ＣＬ１、ＭＬ１、ＭＬ２およびＣＬ２と、吐出量が相対的に少ない吐出口の列ＣＳ１、ＭＳ１、ＭＳ２およびＣＳ２とが配置される。これに対し、イエローのインク供給口１３３の両側には、インク吐出量が相対的に多い吐出口の列（ＹＬ１およびＹＬ２）が配置されている。ここで、イエローインクについてインク吐出量の多い吐出口列のみとしているのは、イエローインクは、シアンインクやマゼンタインクに比べて視認性が相対的に低く、大きいドットであっても粒状感にほとんど影響せず、小滴化する効果が小さいからである。

各色についてインク吐出量が相対的に多い吐出口列同士の関係では、吐出口が副走査方向の配列ピッチの１／２だけずれて配置されており、相互に補完し合う関係とすることで１２００ｄｐｉの記録解像度を実現している。また、シアンおよびマゼンタのそれぞれについてインク吐出量が相対的に少ない吐出口列同士の関係も同様となっている。

かかる構成の記録ヘッドでは、シアンおよびマゼンタについては大ドットと小ドットとによる記録密度１２００ｄｐｉの画像形成が可能で、イエローについては大ドットによる記録密度１２００ｄｐｉの画像形成が可能となっている。また、特に普通紙に対してスピードを重視して記録を行う際は、インク吐出量の多い吐出口列のみを使い同一の画像領域に対して双方向記録を行うことができる。この際、同色インクの吐出口列が対称に配置されているため、インクの付与順序を往方向走査と復方向走査とで等しくすることができ、２次色の色むらの発生を防止することができる。また、インク吐出量の少ない吐出口列を効果的に利用しながら、例えば同一の画像領域に対して相補的な画素配列に従った複数回の主走査（マルチパス記録）を実施することで、粒状感の少ない画像を高精細に形成することができる。

特開２００１−１７１１１９号公報

しかしながら、本発明者が検討したところ、インク吐出量の大小によらず対称配置を行うことは却って不都合を生じる場合があることがわかった。以下、その問題を説明する。

記録ヘッドは、複数の部材すなわちキャリッジその他の複数の部品を介して、記録装置のガイドシャフトに対し位置決めされ、主走査が行われる。従って、図１５（ａ）に示したように各吐出口列がガイドシャフトに対して正確に垂直となっていれば、離れた吐出口列同士（この場合、例えばシアンインク用の吐出口列ＣＬ１とＣＬ２同士およびＣＳ１とＣＳ２同士）がお互いを補完することができる。しかし実際には、記録ヘッドやキャリッジは製造上のばらつきを持っている場合があるので、記録ヘッドが若干傾き、吐出口列がガイドシャフトに対して完全な垂直でない状態となっていることがある。

図１５（ｂ）はこの状態の説明図であり、ここでは記録ヘッドがガイドシャフトの延在方向すなわち主走査方向に対し角度θだけ傾いた状態が示されている。そしてこのような傾きによって、約２１μｍ（１／１２００インチ）の副走査方向距離を持つべき吐出口列ＣＳ１およびＣＳ２に含まれる吐出口同士に、さらに約１１μｍ（１／２４００インチ）のずれが生じている。

図１６（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、図１５（ａ）および（ｂ）のシアンインク用吐出口列に対応したドット形成状態を示す模式図である。図１６（ａ）および（ｂ）において、左側部分は相対的に吐出量の多い吐出口列ＣＬ１およびＣＬ２によりそれぞれ形成される相対的に大径のドットｃｌ１およびｃｌ２の配置状態を示している。また右側部分は相対的に吐出量の少ない吐出口列ＣＳ１およびＣＳ２によりそれぞれ形成される相対的に小径のドットｃｓ１およびｃｓ２の配置状態を示している。

図１５（ａ）では各吐出口列がガイドシャフトに対して完全に垂直に搭載されているため、離れた吐出口列ＣＬ１およびＣＬ２とＣＳ１およびＣＳ２の吐出口同士が補完し合い、従って図１６（ａ）に示すようにずれのないドットを形成できている。

しかし図１５（ｂ）では、離れた吐出口列の吐出口同士が正規のピッチ以上ずれているために、図１６（ｂ）に示すように、形成されたドットにもずれが生じている。

ここで、吐出量が十分大きければ、図１６（ｂ）の左側部分に示すように、形成されたドット径もずれに対して十分大きいため、副走査方向におけるエリアファクタ（記録媒体に対するドットの被覆率）の変化は微小であり、その影響は無視できる。しかしながら、インク吐出量の少ない吐出口列では、図１６（ｂ）の右側部分に示すように、形成されたドットは小さく、副走査方向におけるエリアファクタの変化率が相対的に大きくなる。

ここで説明するエリアファクタの変化率は、吐出口配列ピッチとドット径との関係で決まるものであり、これらのドット径に対して吐出口配列ピッチが相対的に小さくなる場合に問題となる。以上は吐出口を密度１２００ｄｐｉで配列した場合の説明であるが、他の配列密度であっても同様の現象が発生する。

以上のように、図１５（ｂ）に示した記録ヘッドの構成においては、高精細記録を行うべくインク吐出量の少ない吐出口列を使用する場合に副走査方向の濃度変動が大きく現れ、主走査方向（横方向）のすじが目立ちやすくなるという問題が生じる場合がある。また、吐出口列同士の主走査方向の距離によりずれ量が変わるため、相対的にイエロー、マゼンタ、シアンの順に濃度変動の影響が大きくなり、全体の色バランスが崩れるといった問題が生じる場合がある。

以上は静的なずれに起因した問題であるが、主走査時におけるキャリッジやガイドシャフトの振動等の動的な要因によっても、前述した吐出口列の相対的な主走査方向上の位置の差によって図１６（ａ）の状態と図１６（ｂ）の状態が繰り返し現れることがある。すなわち、インク吐出量の少ない吐出口列を使用する場合、主走査方向の位置によって現れる濃度変動の影響が大きくなり、副走査方向（縦方向）のすじが発生するといった問題も生じる。

本発明は以上の問題に鑑み、異なる吐出量のインクを付与する記録ヘッドにおいて、色むらの発生のない高速の双方向記録を可能とするとともに、記録ヘッドの静的および動的ずれに起因する画像劣化が生じない高精細記録を可能とすることを目的とする。

そのために、本発明は、記録媒体に対して相対的に走査されることで記録を行うためのインクジェット記録ヘッドであって、色調の異なる複数のインクをそれぞれ吐出する、相対的に吐出量の多い吐出口の列が、前記走査に対応した方向に色調順が対称となる位置に少なくとも２列設けられるとともに、前記複数のインクの少なくとも一部の色調のインクについては、さらに前記吐出口より相対的に吐出量の少ない吐出口の列が１列のみ配置されてなることを特徴とする。

本発明によれば、インク吐出量の多い吐出口列を色調に関して対称配置としたため、双方向記録を行う際の色むらの発生を回避できる。また、フォトプリントなどの高精細記録を行う際に用いるインク吐出量の少ない吐出口列を１列構成としたため、製造ばらつきなどにより記録ヘッドの搭載状態に傾きが生じていても、ドット形成位置ずれに起因した濃度低下などの画像劣化を抑制できる。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

なお、本明細書において、「画像」とは、文字、図形、絵、写真等の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、広く記録媒体上に形成される模様やパターン、あるいは全面着色されるものを言うものとする。また「記録」とは、これらのような画像を形成する動作全般を指すものとする。さらに、「記録媒体」とは、記録装置で用いられる一般的な紙のみならず、広く、布、プラスチックフィルム、金属板等、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能な物も言うものとするが、以下では「紙」ともいう場合もある。

（記録装置および記録ヘッドの基本的構成）
図１は、本発明インクジェット記録ヘッドを搭載可能なインクジェット記録装置の一例を示す模式図である。

図１において、記録ヘッドカートリッジ２０は、キャリッジ１０２に位置決めして交換可能に搭載されている。キャリッジ１０２は、主走査方向に延在して装置本体に設置されたガイドシャフト１０３に沿って往復移動可能に案内支持されている。そして、キャリッジ１０２は主走査モータ１０４によりモータプーリ１０５、従動プーリ１０６およびタイミングベルト１０７等の伝動機構を介して駆動されるとともに、その位置および移動が制御される。

図２（ａ）および（ｂ）は記録ヘッドカートリッジ２０を示す斜視図である。この記録ヘッドカートリッジ２０は、記録ヘッド２１と、この記録ヘッド２１に着脱自在に設けられたインクタンク２３、２４、２５および２６（以下、特定しない場合は符号２２で参照する）と、を備える。これらのインクタンク２３、２４、２５および２６は、例えば、ブラック、シアン、マゼンタおよびイエローの各色のインクに対応したものとすることができる。そして記録ヘッド２１は、インクタンク２２から供給されるインクを記録情報に応じて吐出口から吐出する。ここで、各インクタンクはそれぞれ独立して着脱可能であり、個別に交換可能である。このため、インクジェット記録装置における記録のランニングコストが低減できる。

記録ヘッドカートリッジ２０は、インクジェット記録装置本体に載置されているキャリッジ１０２の位置決め手段および電気的接点によって固定支持されるとともに、キャリッジに対して着脱可能となっている。記録ヘッド２１は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じさせるための熱エネルギを生成する発熱抵抗体（ヒータ）を用いて記録を行うサイドシュータ型の記録ヘッド本体を用いている。

図３は記録ヘッド２１の概略構成を示すための分解斜視図、図４はさらに詳細な構成を示すための分解斜視図である。これらの図に示すように、記録ヘッド２１は、概して、記録素子ユニット３０とインク供給ユニット３２とタンクホルダ３３とを有している。記録素子ユニット３０のインク連通口とインク供給ユニット３３のインク連通口とをインクの漏洩が生じることなく連通させるため、それぞれの連通口周辺に圧着するジョイントシール部材４０５が介挿されている。そして、記録素子ユニット３０の２箇所のビス固定位置を通して、インク供給ユニット３２のビス止めボス部にビス３１を螺着することで両者を固定する。

記録素子ユニット３０は次の構成要素を有する。すなわち、第１，第２の記録素子基板４１０，４０９、支持部材である第１プレート４０６、可撓性の配線部材である電気配線テープ４１２、電気コンタクト基板４１１、および記録素子基板の収容部をなす第２の支持部材としての第２プレート４０８である。

ここで、第１の記録素子基板４１０はブラックインク用のもの、第２の記録素子基板４０９は、シアン、マゼンタおよびイエローのインク用のものである。これらの記録素子基板４０９および４１０はインク連通口４０７を有する第１プレート４０６に接着されて固定されている。第１プレート４０６には、記録素子基板用の開口部を有する第２プレート４０８が接着されて固定される。さらにこの第２プレート４０８には電気配線テープ４１２が接着されて固定されて、記録素子基板４１０，４０９に対する位置関係が保持されている。電気配線テープ４１２は、記録素子基板４１０，４０９にインクを吐出するための電気信号を印加するものである。すなわち、各記録素子基板に対応する電気配線を有するとともに、インクジェット記録装置本体からの電気信号を受け取る外部信号入力端子が配置された電気コンタクト基板４１１と接続している。

インク供給ユニット３２は、インク供給部材４０３、流路形成部材４０４、ジョイントシールゴム（シール部材）４０５、フィルタ４０１およびシールゴム４０２から構成されている。そしてインクタンク２２がタンクホルダ３３に装着されたときに、インクタンク２２のインク導出部分がフィルタ４０１に当接し、当接部分の周囲がシールゴム４０５に囲繞されることで、インク供給部材４０３との間で漏洩のないインク連通状態が確保される。インクタンク２２から供給されるインクは流路形成部材４０４に導入され、さらに第１プレート４０６に形成されたインク連通口４０７を介して各記録素子基板に供給される。

図５は記録素子基板４０９の基本的構成例を示す斜視図である。基板４０９は、所定の厚さのＳｉの基体１０の片面に、インクを吐出するために利用される熱エネルギを発生する複数の発熱部５０の列を有してなるものである。基体１０に対しては、樹脂材料でなり公知のフォトリソグラフィ技術により吐出口１５およびインク路５１が形成された吐出口形成部材６０が、発熱部５０に対してインク吐出口１５が対向する状態で配置される。吐出口１５はインク路５１を介し、対応するインク供給口１３１〜１３５（特定しない場合は符号１３で参照する）に連通している。インク供給口１３は吐出口１５ないし発熱部５０の配列に対応した範囲にわたる長溝状であり、基体１０を貫通してその裏面側にも開口している。その裏面側の開口が第１プレート４０６に形成されたインク連通口４０７に対応し、インク供給を受けるようになっている。なお、以下においては、吐出口１５、これに連通するインク路５１およびここに配置される発熱部５０をノズルと称する。

インク供給口１３は、Ｓｉの結晶方位を利用した異方性エッチングやサンドブラストなどの方法で形成可能である。例えば、ウエハ面方向に＜１００＞、厚さ方向に＜１１１＞の結晶方位を持つＳｉ基体１０の場合には、アルカリ系エッチング液を用いた異方性エッチングによって、Ｓｉ基板１０に対して約５４．７度の角度でエッチングを進行させ得る。これにより所望の深さまでエッチングを行い、長溝状の貫通口であるインク供給口１３を形成することができる。なお、アルカリ系エッチング液としては例えばＫＯＨ，ＴＭＡＨ，ヒドラジン等を用いることができる。

発熱部５０に電力を供給する電気配線は、Ａｌ等を用いた公知の成膜技術により形成される。さらに、電気配線に電力を供給するための電極１２が、記録素子基板４０９の対向端部、すなわち発熱部５０の配列方向に直交する縁部に沿って配列されている。電極１２にはＡｕ等のバンプが設けられ、電気配線テープ４１２のリード端子と熱超音波圧着法で接合される。

なお、ブラックインク用の第１の記録素子基板４１０もカラーインク用の記録素子基板４０９と同様に形成されるが、１色のインク（ブラックインク）のみが供給されるため、単一のインク供給口を有し、その両側にノズル列が形成されてなる構成を有する。

（記録ヘッドの吐出口配列の詳細）
次に、本実施形態のカラーインク用の第２の記録素子基板４０９の、特に吐出口配列の構成についてさらに詳しく説明する。

図６（ａ）は、その構成例を示す記録素子基板４０９の模式的正面図であり、ここで図１５（ａ）と同様に構成される部分には同一符号を付してある。本例では８つの吐出口列が設けられ、そのうちインク吐出量が相対的に多い吐出口列（ＣＬ１、ＭＬ１、ＹＬ１、ＹＬ２、ＭＬ２およびＣＬ２）に関しては上記図１５（ａ）と同様の構成であり、イエローの供給口１３３に対して対称の配置が行われている。本例が上記従来の構成と異なるのは、インク吐出量が少ないシアンおよびマゼンタインク用の吐出口列については対称配置を行わず、一方のインク供給口側部にのみ設け、かつ１列で上記構成と等しい記録密度が得られる吐出口列ＣＳおよびＭＳとした点である。

すなわち、インク吐出量が相対的に多い吐出口列は、６００ｄｐｉの密度すなわち約４２μｍ（１／６００インチ）のピッチで副走査方向に吐出口が配列され、吐出口列同士の関係では、吐出口が配列ピッチの１／２（約２０μｍ）だけずれている。従って、インク吐出量が相対的に多い２つの吐出口列が相互に補完しあうことで、１２００ｄｐｉの記録解像度が実現される。一方、シアンおよびマゼンタのインク吐出量が相対的に少ない吐出口列ＣＳおよびＭＳに関しては、インク供給口１３１および１３２に対してのみ配置され、１２００ｄｐｉの密度すなわち約２１μｍのピッチで副走査方向に吐出口が配列されている。従って、吐出口列ＣＳおよびＭＳのそれぞれは、その１列のみで１２００ｄｐｉの記録解像度を実現している。ここで、ノズルが概ね３ｐｌ以下の吐出量を得るものであれば、１２００ｄｐｉの配列密度が可能である。

なお、本実施形態では、インク吐出量が相対的に多い吐出口列は１２８個の吐出口が配列されているものとした。少ない液滴吐出数で効率よく広い面積を塗りつぶすことができ、高速の画像形成を可能とするのに好適な吐出量は３〜１０ｐｌであり、本実施形態では５．５ｐｌの吐出量を得る吐出口とした。一方、インク吐出量が相対的に少ない吐出口列は２５６個の吐出口が配列されているものとした。高精細で粒状感のない高精細の記録を行うのに好適な吐出量は０．５〜２ｐｌであり、本実施形態では１．３ｐｌの吐出量を得るノズルとした。イエローインクについては、シアンインクやマゼンタインクに比べて視認性が相対的に低く、大きいドットであっても粒状感にほとんど影響せず、小滴化する効果が小さので、吐出量の多い吐出口列ＹＬ１およびＹＬ２のみを設けた。

かかる吐出口配列構成を有する記録ヘッドを図１の装置に搭載することで、特に普通紙に対してスピードを重視して記録を行う際は、インク吐出量の多いノズル列のみを使い同一の画像領域に対して双方向記録を行うことができる。この際、同色インクのノズル列が対称に配置されているため、インクの付与順序を往方向走査と復方向走査とで等しくすることができ、２次色の色むらの発生を防止することができる。

また、写真などの画像を形成する場合は、インク吐出量の少ない吐出口列を効果的に利用しながら、例えば同一の画像領域に対して相補的な画素配列に従った複数回の主走査（マルチパス）を実施することで、粒状感の少ない画像を高精細に形成することができる。本実施形態ではインク吐出量の少ないシアンおよびマゼンタ用の吐出口列は対象に配置されていないが、上記マルチパス記録を行うことで色味の変化を抑制することが可能である。

図１５（ｂ）および図１６（ｂ）を用いて説明した製造ばらつき等に基づく問題については、次のように回避することができる。

図６（ｂ）は、図６（ａ）に示した記録ヘッドがガイドシャフトの延在方向すなわち主走査方向に対し角度θだけ傾いた状態を示している。また、図７（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、記録ヘッドの傾きがない状態（図６（ａ））および傾きがある状態（図６（ｂ））でシアンインク用吐出口列によってドットが形成された状態を示す模式図である。図７（ａ）および（ｂ）において、左側部分は相対的に吐出量の多い吐出口列ＣＬ１およびＣＬ２によりそれぞれ形成される相対的に大径のドットｃｌ１およびｃｌ２の配置状態を示している。また右側部分は相対的に吐出量の少ない吐出口列ＣＳにより形成される相対的に小径のドットｃｓ１およびｃｓ２の配置状態を示している。

図６（ａ）では各吐出口列がガイドシャフト１０３に対して正確に垂直な状態となっているため、離れた位置にある相対的に吐出量の多い吐出口列ＣＬ１およびＣＬ２の吐出口はそれぞれ主走査方向上の正規の位置に位置する。すなわち本例の場合は、吐出口列ＣＬ１およびＣＬ２の吐出口同士が補完し合い、従って図７（ａ）の左側部分に示すようにずれのないドットを形成できる。また、図６（ｂ）のように各吐出口列がガイドシャフト１０３に対して傾いている状態でも、吐出量が十分大きければ、図７（ｂ）の左側部分に示すように、形成されたドット径もずれに対して十分大きく、副走査方向のエリアファクタの変化の影響は無視できる。

一方、相対的に吐出量の少ない吐出口は、本例では副走査方向に１列に整列して設けられているため、従来例のように主走査方向上の距離に起因したドット形成位置のずれが問題となることはない。すなわち、吐出口列がガイドシャフト１０３に対して垂直となっている場合でも、傾いている場合でも、図７（ａ）および（ｂ）の右側部分に示すように、ずれのないドットを形成でき、副走査方向のエリアファクタの変化はない。

よって、全体の画像濃度が低下したり、横方向のすじが目立ちやすくなったりするという問題が発生しない。また、相対的に吐出量の少ない吐出口が１列構成であるために、色によって吐出口同士の主走査方向の距離の違いに起因したずれ量の変化が生じることもなく、全体の色バランスが崩れるという問題が生じることもない。さらに、主走査時におけるキャリッジやガイドシャフトの振動等の動的な要因に関しても、吐出口列の相対的な主走査方向上の位置の差によって濃度が変わる問題も生じることはなく、副走査方向（縦方向）のすじが発生することはない。

以上のように、本実施形態の吐出口配列構成を有する記録ヘッドによれば、相対的にインク吐出量が多い吐出口列が対称に配置されているので、色むらのない双方向記録が可能となり、記録の高速化を実現できる。また、相対的にインク吐出量が少ない吐出口についてはこれを１列に配置しているので、マルチパスなどによる高精細記録時において、静的な要因および動的な要因による濃度低下、すじおよび画像むらの発生を回避することができる。

なお、吐出口の配列密度によって本発明の効果が限定されるものではない。例えば相対的にインク吐出量の少ない吐出口の数を１２８個とし、これを副走査方向に約４２μｍのピッチで１列に配列しても、紙送り（副走査量）を制御することで同等の画像を形成することは可能である。但し、吐出口数および配列密度が減ると、マルチパス記録を行う場合のパス数（同一の画像領域に対する主走査の回数）を増やす必要があり、記録速度は低下する。そのため、本実施形態のように、インク吐出量の少ない吐出口の配列密度をインク吐出量の多い吐出口配列密度の２倍とし、全吐出口数を同じにすることは、記録速度の低下を来たさないので有利である。

（第２の実施形態）
図８は第２の記録素子基板に適用可能な吐出口配列の構成の第２の実施形態を示す。ここで、図６（ａ）に示した第１の実施形態と同様に構成される部分には同一符号を付してある。

本実施形態が第１の実施形態と異なるのは、第１の実施形態の構成に加えて、シアンおよびマゼンタのインクについて大小吐出量の中間の吐出量を得る吐出口ないしノズルを１列ずつ配置して合計１０個の吐出口列を設けた点である。中間吐出量の吐出口は、それぞれ、第１の実施形態では一側部に相対的に吐出量の多い吐出口列のみが設けられているインク供給口１３５および１３４の他側部に、１２００ｄｐｉの密度で配列されている（吐出口列ＣＭおよびＭＭ）。これらの吐出口は、例えば、相対的に少ない吐出量の吐出口が主に使用される低濃度領域と相対的に多い吐出量の吐出口が主に使用される高濃度領域との中間濃度領域において使用されることで、中間調の階調性を向上させることができる。好適な吐出量は２〜３ｐｌであり、本例では、吐出口列ＣＭおよびＭＭに含まれる吐出口の吐出量は、第１の実施形態における相対的に多い吐出量（５．５ｐｌ）と相対的に少ない吐出量（１．３ｐｌ）とのほぼ中間の２．７ｐｌとした。

なお、イエローインクについては、シアンインクやマゼンタインクに比べて視認性が相対的に低く、大きいドットであっても粒状感にほとんど影響せず、小滴化する効果が小さので、吐出量の多い吐出口列ＹＬ１およびＹＬ２のみを設けた。

かかる吐出口配列構成を有する記録ヘッドを図１の装置に搭載することで、特に普通紙に対してスピードを重視して記録を行う際は、インク吐出量の多いノズル列のみを使い同一の画像領域に対して双方向記録を行うことができる。この際、同色インクのノズル列が対称に配置されているため、インクの付与順序を往方向走査と復方向走査とで等しくすることができ、２次色の色むらの発生を防止することができる。

また、インク吐出量の少ない吐出口列および中間吐出量の吐出口列を効果的に利用しながら、マルチパス記録を実施することで、低濃度領域から中間濃度領域まで粒状感の少ない画像を高精細に形成することができる。すなわち、図１５（ｂ）および図１６（ｂ）を用いて説明した静的および動的な要因に基づく問題についても、第１実施形態と同様に回避することができる。

（第３の実施形態）
上述の実施形態では、相対的に吐出量の多い吐出口を左右対称に２列に配列する一方、相対的に吐出量の少ない吐出口については１列に配列してなるものとした。そして図６（ａ）から明らかなように、吐出口は副走査方向に一直線上に整列している。しかし本発明は、吐出口が必ずしも一直線上に配列されていることを必須とするものではなく、静的および動的な要因に基づく問題を回避するという所期の目的を達成し得る限り、主走査方向にもある程度の広がりを持った範囲内に配列される場合も含むものである。すなわち、本発明に言う「１列」とは、副走査方向に一直線上に整列していることを言う場合だけでなく、所期の目的を阻害しない範囲で主走査方向にもある程度の広がりを持って配列されている場合、すなわち実質的に１列に配列されている場合をも含む。

以下、このように吐出口を実質的に１列に配列した実施形態を説明するが、それに先立って、本発明者らが行った検討結果について説明する。

まず本発明者らは、記録素子基板に構成し得る吐出口配列の各種形態において、どこまでを実質的に１列とみなしてよいかの検討を行った。

図９は、本検討のために使用した記録素子基板における吐出口配列構成を示す模式的平面図である。本例では、上記記録素子基板４０９と同様の構成において、５個のインク供給口１３（１３１〜１３５）のうち、隣り合う３個の供給口（１３１〜１３３）を利用し、それぞれのインク供給口を挟んだ両側もしくは片側にノズル列を形成した。ノズルを構成する吐出口は、第１および第２実施形態における相対的にインク吐出量が少ない吐出口と等しく、１回の吐出動作で１．３ｐｌの吐出量を得るものとした。吐出口列は、図示の基板最左端部に位置するものから順番に、符号ＮＡ１、ＮＡ２、ＮＡ３、ＮＡ４およびＮＡ５で示すものを配置した。

ここで、インク供給口１３１の左側にあって基板最左端部に位置する吐出口列ＮＡ１は吐出口を千鳥状に配置したものであり、厳密に言えば副走査方向に６００ｄｐｉの配列密度を有する吐出口が２列、主走査方向に近接して配置されている。それらの列の主走査方向の配列ピッチは４０μｍである。また、各列間の関係では吐出口が副走査方向の配列ピッチの１／２だけずれて配置されることで、１２００ｄｐｉの記録解像度を有している。

図１０は吐出口列ＮＡ１を部部的に拡大して示す模式図である。この図に示すように、インク供給口１３１の一側部に、インク供給口からの長さが異なる２種のインク路５１を交互に配置することで、ノズルないし吐出口５０の千鳥状配置が可能となる。つまり、ノズルないし吐出口５０を近接して副走査方向に整列させることがなく、これらの形状を比較的自由に設計することができるようになる。

吐出口列ＮＡ１、ＮＡ２、ＮＡ３、ＮＡ４およびＮＡ５は、副走査方向に６００ｄｐｉの密度で吐出口を一直線状に配列したものである。ここで、吐出口列ＮＡ２およびＮＡ４に含まれる吐出口は吐出口列ＮＡ１の左側の列に含まれる吐出口と、また吐出口列ＮＡ３およびＮＡ５に含まれる吐出口は吐出口列ＮＡ１の右側の列に含まれる吐出口と、それぞれ主走査方向に整列するよう配置されている。すなわち、吐出口列ＮＡ２およびＮＡ４に含まれる吐出口と、吐出口列ＮＡ３およびＮＡ５に含まれる吐出口とは、副走査方向に配列ピッチの１／２だけずれている。吐出口列ＮＡ３とＮＡ４との主走査方向上の距離は２００μｍ、吐出口列ＮＡ２とＮＡ３との主走査方向上の距離は１０００μｍ、吐出口列ＮＡ２とＮＡ５との主走査方向上の距離は２２００μｍである。

次に、吐出口列ＮＡ１〜ＮＡ５を下記のように組み合わせ、最大の製造ばらつきが生じた場合に対応して、吐出口列間の主走査方向の距離と画像劣化（濃度低下，すじ，画像むら）の発生との関係を検討した。最大の製造ばらつきとは、図１６（ｂ）のような傾きが生じた場合において、吐出口列同士の補完関係が成り立たなくなる状態を想定した。すなわち、補完し合うべき関係にある最遠の吐出口列同士（ＣＳ１およびＣＳ２）の関係で副走査方向配列ピッチのずれが生じ、主走査方向に吐出口が整列してしまう（形成ドットが完全に重なってしまう）状態である。
ケース１：吐出口列ＮＡ１のみで記録（列間の主走査方向距離：４０μｍ）
ケース２：吐出口列ＮＡ３とＮＡ４とで記録（主走査方向距離：２００μｍ）
ケース３：吐出口列ＮＡ２とＮＡ３とで記録（主走査方向距離：１０００μｍ）
ケース４：吐出口列ＮＡ２とＮＡ５とで記録（主走査方向距離：２２００μｍ）

記録は、一般的なインク受容層を持つ写真用紙（本検討においてはキヤノン（株）製ＰＲ１０１）を使用し、シアンとマゼンタの２色のインクをそれぞれ用いて画像形成することで行った。グラデーション（ハイライトからベタまで階調をふったもの）画像を記録させ、上記１．３ｐｌノズルを使用する階調範囲での画像劣化度で評価を行った。

その結果、ケース１およびケース２では画像劣化が見られなかった。ケース３では若干の画像劣化が認められ、ケース４ではこれが顕著であった。また、インク色による差はほとんど発生しなかった。

以上の検討結果から、吐出口列ＮＡ１のような吐出口の千鳥状配置およびインク供給口を挟んだ両側配置（吐出口列ＮＡ１３とＮＡ４との関係）までは、画像上問題がないため、これらは実質的に１列とみなしてよいことが確認された。

図１１は、以上の検討結果に基く本発明の第３の実施形態に係る記録素子基板４０９の吐出口配列の構成を示す模式的平面図である。

本実施形態は、第１の実施形態と同様の構成において、相対的にインク吐出量の少ない吐出口列ＣＳおよびＭＳを、吐出口列ＮＡ１のような吐出口の千鳥状配置を有するものとしたものである。それぞれの吐出口列における主走査方向へのずれ量は４０μｍである。この配置は、上述した検討結果から明らかなように、シアンおよびマゼンタインクのそれぞれについて吐出口が１列に配列されたものとみなすことができる。

この構成の記録素子基板を有する記録ヘッドを用いて実際に画像形成を行い、その結果を確認したところ、どのような画像でも全体の画像濃度が低下したり、横方向のすじが目立ちやすくなるといった問題は発生していなかった。また、動的な要因に基づく問題についても、第１実施形態と同様に回避することができていた。

（第４の実施形態）
図１２は本発明の第４の実施形態に係る記録素子基板４０９の吐出口配列の構成を示す模式的平面図である。この実施形態は、第３の実施形態の構成に、さらに第２実施形態で述べた中間吐出量を得る吐出口列を適用し、さらにその吐出口列についても、上記吐出口列ＮＡ１のような吐出口の千鳥状配置を有するものとしたものである。

千鳥状配置を有する中間吐出量の吐出口列についても、上述したように吐出口が１列に配列されたものとみなすことができる。そしてこの構成の記録素子基板を有する記録ヘッドを用いて実際に画像形成を行い、その結果を確認したところ、どのような画像でも第２実施形態と同様の効果を得ることができた。

（第５の実施形態）
図１３は本発明の第４の実施形態に係る記録素子基板４０９の吐出口配列の構成を示す模式的平面図である。この実施形態では、相対的に吐出量の多い吐出口列（ＣＬ１、ＭＬ１、ＹＬ１、ＹＬ２、ＭＬ２およびＣＬ２）に関しては上記第１の実施形態と同様に配置されている。一方相対的に吐出量の少ない吐出口列ＣＳ，ＭＳは、インク供給口の一側部にある相対的に吐出量の多い吐出口の間を埋めるように両側部に吐出口を配列した列と、インク供給口の他側部に吐出口を配列した列とで構成されている。これらの列の配列密度はともに６００ｄｐｉであり、各列間の関係では吐出口の配列ピッチを副走査方向に１／２だけシフトすることで、１２００ｄｐｉの記録密度を得ている。

相対的にインク吐出量の多い吐出口をインク供給口１３の一側部に１２００ｄｐｉの密度で配列することは、ノズル特にその構成要素である発熱部５０の寸法の点から困難である。しかし、相対的にインク吐出量の少ない吐出口と千鳥状に配置されるものであれば可能である。

この場合、インク吐出量の少ない吐出口列ＣＳ，ＭＳは、それぞれインク供給口１３１，１３２を挟んだ両側部に配置された吐出口列からなるが、第３の実施形態に関連して述べた検討結果より、実質的に１列とみなすことができる。そしてこの構成の記録素子基板を有する記録ヘッドを用いて実際に画像形成を行い、その結果を確認したところ、どのような画像でも第１実施形態と同様の効果を得ることができた。

（第６の実施形態）
図１４は本発明の第６の実施形態に係る記録素子基板４０９の吐出口配列の構成を示す模式的平面図である。この実施形態は、第５の実施形態の構成にさらに中間吐出量を得る吐出口列ＣＭ，ＭＭを適用し、それらの吐出口列についてもインク供給口１３５，１３４を挟んだ吐出口の千鳥状配置を有するものとしたものである。これらの吐出口列ＣＭ，ＭＭについても実質的に１列とみなすことができる。

そしてこの構成の記録素子基板を有する記録ヘッドを用いて実際に画像形成を行い、その結果を確認したところ、どのような画像でも第２実施形態と同様の効果を得ることができた。

（その他）
なお、以上の各実施形態では、シアン、マゼンタおよびイエローのインクを吐出する吐出口列を有する記録素子基板ないし記録ヘッドに本発明を適用した場合について説明した。しかし用いる色調（色，濃度）はこれに限られず、また双方向記録時に付着する順序が異なるために色味が変わるような構成であれば、色の種類数や配列態様についても上記各実施形態に限られない。要は、インク吐出量の多い吐出口列についてはその配置が対称であれば良いので、往復いずれの方向の走査時においても、記録媒体にはマゼンタ、シアンおよびイエローの順にインクが付与されるようにすることも可能である。

また、イエローインクについても、相対的にインク吐出量の少ない吐出口列を適用することもできる。さらに、ブラックインクについての吐出口列を別の記録素子基板上に構成するのではなく、カラーインクの吐出口列とともに一体の記録素子基板に構成することもできる。その際には相対的に吐出量の少ないブラックインクの吐出口列を１列にすることで本発明の効果が適用できる。

加えて、上記各実施形態では、インクを吐出するために利用されるエネルギを発生する素子として、駆動信号に応じてインクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発生する電気熱変換素子を用いた構成について説明した。しかしエネルギ発生素子として、吐出口に連通するインク路の内容積を増減させる機械的エネルギを発生する素子を用い、その駆動により生じるインク路内容積増減に伴う圧力の作用に応じてインクが記録媒体に吐出され、画像記録が行われるものであってもよい。

さらに加えて、上記各実施形態では各吐出口列が主走査方向に対して垂直な方向に延在することを前提として説明した。しかし主走査方向に対し吐出口列が傾いて延在することを前提とした記録ヘッドであっても、本発明の適用は有効である。製造ばらつきに起因し、２つの吐出口列の主走査方向の距離によってそれぞれの吐出口が主走査方向上の正規の位置に位置しなくなることで画像劣化の問題が生じることもあるからである。また、上記各実施形態では、特に相対的にインク吐出量の多い２つの吐出口列の関係では、吐出口同士が配列ピッチの１／２だけずらされることで補完し合うものとして説明したが、吐出口間のずらしの関係は適宜定めることができるのは勿論である。

本発明インクジェット記録ヘッドを搭載可能なインクジェット記録装置の一例を示す模式図である。 （ａ）および（ｂ）は図１の装置に適用される記録ヘッドカートリッジを示す斜視図である。 図２（ａ）および（ｂ）の記録ヘッドカートリッジに設けられる記録ヘッドの概略構成を示すための分解斜視図である。 図３の記録ヘッドのさらに詳細な構成を示すための分解斜視図である。 図４の構成に適用される記録素子基板の基本的構成例を示す斜視図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態に係る記録ヘッドの吐出口配列の構成を示し、記録ヘッドが主走査方向に対して傾きなく搭載されている状態を示す図、（ｂ）は記録ヘッドが主走査方向に対して傾いて搭載されている状態を示すを示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、図６（ａ）および（ｂ）の状態で形成されるドットを示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る記録ヘッドの吐出口配列の構成を示す図である。 本発明の第３〜第６の実施形態の構成を採用するに先立つ検討にあたって使用した記録ヘッドの吐出口配列の構成を示す図である。 図９の一部を拡大して示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る記録ヘッドの吐出口配列の構成を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る記録ヘッドの吐出口配列の構成を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る記録ヘッドの吐出口配列の構成を示す図である。 本発明の第６の実施形態に係る記録ヘッドの吐出口配列の構成を示す図である。 （ａ）は従来の記録ヘッドの吐出口配列の構成を示し、記録ヘッドが主走査方向に対して傾きなく搭載されている状態を示す図、（ｂ）は記録ヘッドが主走査方向に対して傾いて搭載されている状態を示すを示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、図６（ａ）および（ｂ）の状態で形成されるドットを示す図である。

符号の説明

１０００ ホスト装置（コンピュータ）
１０ Ｓｉ基体
１３、１３１〜１３５ インク供給口
１５ 吐出口
２０ 記録ヘッドカートリッジ
２１ 記録ヘッド
５０ 発熱部
１０２ キャリッジ
１０３ ガイド・シャフト
４０９、４１０ 記録素子基板
ＣＬ１、ＣＬ２、ＭＬ１、ＭＬ２、ＹＬ１、ＹＬ２ インク吐出量が相対的に多い吐出口列
ＣＳ、ＣＳ１、ＣＳ２、ＭＳ、ＭＳ１、ＭＳ２ インク吐出量が相対的に少ない吐出口列
ＣＭ、ＭＭ 中間インク吐出量の吐出口列

Claims (6)

1. 記録媒体に対して相対的に走査されることで記録を行うためのインクジェット記録ヘッドであって、
   色調の異なる複数のインクをそれぞれ吐出する、相対的に吐出量の多い吐出口の列が、前記走査に対応した方向に色調順が対称となる位置に少なくとも２列設けられるとともに、前記複数のインクの少なくとも一部の色調のインクについては、さらに前記吐出口より相対的に吐出量の少ない吐出口の列が１列のみ配置されてなることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 前記複数の色調のインクはシアンインク、マゼンタインクおよびイエローインクを含み、前記イエローインクを吐出する吐出口の列を中心として対称となる位置に、前記シアンインクを吐出する前記相対的に吐出量の多い前記２列の吐出口の列および前記マゼンタインクを吐出する前記相対的に吐出量の多い前記２列の吐出口の列がそれぞれ設けられ、前記相対的に吐出量の小さい吐出口の列は、前記シアンインクおよび前記マゼンタインクについて設けられてい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ヘッド。
3. 前記相対的に吐出量の少ない吐出口は、前記相対的に吐出量の多い吐出口に対して、配列方向に２倍の密度で配置されている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ヘッド。
4. 前記相対的に多い吐出量と前記相対的に少ない吐出量との中間の吐出量を得る吐出口の列がさらに１列のみ配置されてな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ヘッド。
5. 前記複数の色調のインクはシアンインク、マゼンタインクおよびイエローインクを含み、前記イエローインクを吐出する吐出口の列を中心として対称となる位置に、前記シアンインクを吐出する前記相対的に吐出量の多い前記２列の吐出口の列および前記マゼンタインクを吐出する前記相対的に吐出量の多い前記２列の吐出口の列がそれぞれ設けられ、前記相対的に吐出量の小さい吐出口の列および前記中間の吐出量を得る吐出口の列は、前記シアンインクおよび前記マゼンタインクについて設けられていることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録ヘッド。
6. 前記相対的に吐出量の少ない吐出口および前記中間吐出量を得る吐出口は、前記相対的に吐出量の多い吐出口に対して、配列方向に２倍の密度で配置されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のインクジェット記録ヘッド。

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