JPH0725037A - インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 短時間で記録を行うことのできるインクジェ
ット記録ヘッドを提供する。 【構成】 それぞれ異なる種類の記録液滴を吐出する吐
出口群２Ｙ，２Ｍ，２Ｃおよび２Ｂｋが副走査方向に設
けられ、隣接する２個の記録ヘッドの吐出口が、互いに
回転対称に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録ヘッ
ドおよびインクジェット記録装置に関し、より詳細に
は、カラー画像記録を行うことが可能なインクジェット
記録ヘッドおよびインクジェット記録装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数のインク吐出口群を有するマ
ルチ記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置では、
各インク吐出口群に互いに異なる色のインクを供給し、
各インク吐出口群から吐出されるインク滴によりカラー
画像を形成する。このカラー画像を形成するには、マゼ
ンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），イエロー（Ｙ）の３原色を
用いるか、またはこれらの色にブラック（Ｂｋ）を加え
た合計４色のインクを用いる。インク滴を吐出口より吐
出して記録を行う記録ヘッドは、互に異なる種類のイン
クに対して別個に記録ヘッドが設けられているインクジ
ェット記録装置、または、３原色または黒を加えた４色
のインク滴を吐出することの可能な記録ヘッドを一体的
に形成したインクジェット記録装置とがある。前者のイ
ンクジェット記録装置では、各色毎に別個の記録ヘッド
の場合、３個または４個の記録ヘッドを必要とするの
で、装置が大型かつ高価なものになる。一方、後者のイ
ンクジェット記録装置では一体型の記録ヘッドであるた
めに小型かつ低価格となるが、各色の吐出口の数が少な
くなるために、記録時間が長くなるという問題点があっ
た。

【０００３】一体型の記録ヘッドを用いるものとして、
特公平１−１２６７５号公報、特開昭６１−１０４８５
６号公報、特開昭６２−５６１５１号公報等が開示され
ている。特公平１−１２６７５号公報では、副走査方向
に３つの吐出口群を有し、各色の記録幅に相当する分、
普通紙等の被記録媒体を移動させながら記録を行う。特
開昭６１−１０４８５６号公報、特開昭６２−５６１５
１号公報では、主走査方向に４色の吐出口群を配置し、
３原色の吐出口の数に比較して黒色に対応する吐出口数
の多い記録ヘッドを用いている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
１−１２６７５号公報に開示されているように３個の吐
出口群に３原色を供給した場合には、黒記録は３色を重
ね合わせて行うことになるので被記録媒体に着弾した記
録液滴の定着に時間がかかる。さらに、３色重ねによる
黒は一般に発色が悪い。そこで、特開昭６１−１０４８
５６号公報、特開昭６２−５６１５１号公報のように、
黒色のインク滴を吐出する吐出口を備えた４色一体の記
録ヘッドを使う方法が考えられた。しかし、各色の吐出
口の数が少なくなるので記録に時間を要する。この問題
を解決するために、特開昭６２−５６１５１号公報に開
示されている方法では、相対的に黒色のインクの吐出口
を多くしたものである。しかしながら、１個の記録ヘッ
ドに組み込まれる吐出口の総数は、技術の進歩に伴い増
加する傾向にあるが、一体型記録ヘッドの吐出口数は通
常の記録ヘッドの吐出口数を上回れる技術的理由はな
い。

【０００５】そこで、本発明の目的は、上述した問題点
を解消し、短時間で記録を行うことのできるインクジェ
ット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のインクジェット記録ヘッドは、それ
ぞれ異なる種類の記録液滴を吐出する吐出口群が副走査
方向に設けられ、隣接する２個の記録ヘッドの吐出口群
が、互いに回転対称に配置されていることを特徴とす
る。

【０００７】さらに、本発明のインクジェット記録装置
は、それぞれ異なる種類の記録液滴を吐出する吐出口群
が副走査方向に設けられ、隣接する２個の記録ヘッドの
吐出口群が、互いに回転対称に配置されているインクジ
ェット記録ヘッドを備えたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明によれば、互いに回転対称に吐出口群が
配置されているので１回の記録動作で２倍の記録速度を
実現することができる。また黒色のインク滴を吐出する
吐出口群が主走査方向で重複しないように回転対称に配
置することにより、一回の記録動作時の記録幅は倍増と
なり、文字の高速記録を実現することができる。

【０００９】

【実施例】以下図面を参照しつつ本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１０】実施例１ 図１は本発明のインクジェット記録ヘッドの吐出口部の
模式的正面図である。

【００１１】図１において、１個のインクジェット記録
ヘッドには４つの吐出口群に対し各インクを独立に供給
できるように構成した。

【００１２】さらに、図１において、２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ
および２Ｂｋは、それぞれ、イエロー，マゼンタ，シア
ンおよびブラックのインク滴を吐出する吐出口群であ
り、それぞれの色のノズル群は副走査方向に一列に配列
されている。本発明の基本的構成はこのように簡単では
あるが少なくとも黒色の吐出口群同士が主走査方向で重
複しないことが必要である。また、各色の吐出口の数
は、２Ｙで２４個、２Ｍで２４個、２Ｃで２４個および
２Ｂｋで６４個とした。かつ、吐出口群２Ｙと２Ｍ，吐
出口群２Ｍと２Ｃの間には８個のノズルピッチに相当す
る間隔を設けた。吐出口群２Ｃと吐出口群２Ｂｋとの間
には、同様に、１６個のノズルピッチに相当する間隔を
設けた。２個のインクジェット記録ヘッドの吐出口群は
図１に示されるように回転対称に配置され、かつ文字記
録にも使えるブラックのインクの吐出口群を副走査方向
において互いに重複しないように、より具体的には直接
的に隣接するように配置した。

【００１３】このように配置することにより、文字記録
時にはブラックの吐出口の個数は１２８個となり高速記
録が実現できる。

【００１４】図２は図１に示した記録ヘッドを備えたイ
ンクジェット記録装置の斜視図である。

【００１５】図２において、図１に示したように回転対
称に固定された２個の記録ヘッド２は、キャリッジ１に
搭載され被記録媒体６の記録面に平行に延在するリード
スクリュー４とガイド軸５とによって平行移動させられ
る。これにより、記録ヘッド２はガイド軸５に沿って移
動することができ、この移動に伴って所定のタイミング
で上記記録面に向けてインク滴を吐出することにより記
録を行う。なお、カートリッジガイド３に沿って着脱自
在のカラーカートリッジ１０、ブラックカートリッジ１
１が装着され、インクが記録ヘッド２に供給される。上
記移動の後、被記録媒体６を図中矢印方向に所定量搬送
し、再び上記記録ヘッドの移動を行い記録を行う。この
ような動作を繰り返すことにより、被記録媒体に順次記
録を行っていく。

【００１６】上述した被記録媒体６の搬送は、その記録
面の上下にそれぞれ配設された各々１対の搬送ローラ
（不図示）が回転することによって行われる。搬送ロー
ラと連動する不図示の給紙ローラ、排紙ローラ８とによ
り記録と連動して被記録媒体６は排紙されていく。ま
た、被記録媒体６の記録面の裏側には、記録面の平面性
を保つためのプラテンが配設されている。

【００１７】図３は図２に示したキャリッジ１の詳細を
示す斜視図である。

【００１８】図３において、カラーカートリッジ１０、
ブラックカートリッジ１１は記録ヘッド２の後部から取
り付けられている。カラーカートリッジ１０は、シア
ン，マゼンタ，イエローのインクを１個の筐体に備え、
それぞれのインクは隔離壁によって分離されている。な
お、４は図２に示したリードスクリューである。

【００１９】図４は記録ヘッド２の詳細を示す斜視図で
ある。この図において図４（ａ）は、吐出方向から見た
斜視図であり、図４（ｂ）は吐出口の背後から見た斜視
図である。この記録ヘッドには吐出口のそれぞれに連通
してインク路（不図示）が設けられ、それぞれのインク
路に対応して、記録ヘッドには、例えば、シリコン基板
２０１上に発熱抵抗素子が設けられている。この発熱抵
抗素子は、駆動データに応じてこれに印加される電気パ
ルスによって熱を発生し、これにより、インクに膜沸騰
を生じこの膜沸騰による気泡の生成に伴って吐出口から
インク滴が吐出される。図４において、２０２は記録ヘ
ッドの駆動回路を含むプリント基板、２０３はシリコン
基板２０１およびプリント基板２０２を具備したアルミ
ニウムプレートである。２０４，２０５，２０６はカラ
ーカートリッジ１０からのインク、２０７はブラックカ
ートリッジ１１からのインクをディストリピュータ２０
８を通って記録ヘッドの各インク室供給するためのパイ
プである。

【００２０】図５（ａ）ないし（ｆ）は記録の様子を段
階的に示した説明図である。

【００２１】図５（ａ）において、記録紙３０１の記録
領域３０２に記録ヘッド３０３，３０４を用いて記録を
行う。記録ヘッド３０３，３０４には４つの吐出口群が
配置されていて、これらの吐出口群のうち３Ｋ１，３Ｋ
２には黒インク、３Ｙ１，３Ｙ２にはイエローのイン
ク、３Ｍ１，３Ｍ２にはマゼンタのインク、３Ｃ１，３
Ｃ２にはシアンのインクを供給する。本図では、記録の
進行を解りやすくするために、シアンの吐出口群３Ｃ２
に着目し、この３Ｃ２によって形成される領域を３０５
とする。カラー記録時には、黒色の吐出口は合計２４個
用いればよい。例えば、各吐出口を２４個直接隣接する
ようにしても良いし、直接には隣接しないように各吐出
口群から２４個づつ選択しても構わないし、ひとつの吐
出口群から４８個の吐出口を用いても構わない。

【００２２】図５では、記録の進行を解りやすくするた
めに、シアンの吐出口群に着目して説明する。

【００２３】図５（ａ）においては、吐出口群３Ｃ２で
矢印の方向に記録を行なった結果、領域３０５に記録が
行われる。この時、１ドット間隔で記録を行い、未記録
部分は吐出口群３Ｃ１で記録し画像を形成する。この記
録方法によれば、走査速度はドット記録速度の２倍にな
る。図５（ｂ）は、２回目の記録を行う時の説明図であ
る。被記録媒体に記録する前に２４個の吐出口に相当す
る分、主走査方向に被記録媒体を移動する。この場合、
記録方向は図５（ａ）と逆方向である。カラー画像記録
時において、３色のインクの打ち込み順番が変化すると
色味も変化する。従って、インクの打ち込み順は一定で
あることが望ましい。本実施例においては、副走査方向
に２個の記録ヘッドを回転対称となるように並設した一
体型記録ヘッドであるために、図３に示したように、２
個のカラーカートリッジ１０を互いに逆向きに記録ヘッ
ドに挿入できるようにすれば、往復走査でカラー画像を
形成することができる。本実施例ではカラーカートリッ
ジの誤挿入の防止のために、カラーカートリッジの外壁
のリブとキャリッジに溝（不図示）を設けた。図５
（ｃ）で３行目、図５（ｄ）で４行目の記録が行われて
ゆき、記録ヘッド３０３の吐出口群３Ｃ１が記録領域に
さしかかると（図５（ｅ））、吐出口群３Ｃ２を用いて
未記録部分を記録する（図５（ｆ））。以上の記録動作
を各色の吐出口群について記録を行い、記録を完了す
る。

【００２４】本実施例においては、記録ヘッドの走査速
度は、ドット記録の場合の２倍であるので記録完了まで
に要する時間は半減する。また、ある１色を２個の記録
ヘッドで記録領域にズレを持ちながら記録するので、同
一の記録ヘッドの繰り返しによる濃度ムラが目立たなく
なり、画像品位が向上する。さらに、往復走査で記録が
行えるので、４個の記録ヘッドを主走査方向に配置した
場合と比較しても、記録時間に大きな差はなく、記録ヘ
ッド本体の大きさを小さくすることができる。

【００２５】実施例２ 本実施例においては、記録ヘッドの構成は全く同じ構成
である。図５に示した吐出口群に、イエロー，シアン，
マゼンタのＯＤ（Optical Density ）の異なる染料また
は顔料の濃度をつけたインクをカートリッジに供給す
る。例えば、図５において３Ｙ１，３Ｍ１，３Ｃ１に高
濃度のインク、３Ｙ２，３Ｍ２，３Ｃ２に低濃度のイン
クを供給する。本構成により２倍の階調表現力を持たせ
ることができ、濃淡表現がより繊細となり画像品位を向
上させることができる。ただし、本実施例のカラー画像
記録の速度は実施例１のように高速にはならない。

【００２６】実施例３ 図５に示したカラーインクの吐出口群にイエロー，シア
ン，マゼンタと赤，緑，青を用いる。例えば、３Ｙ２，
３Ｍ２，３Ｃ２に赤、緑、青のインクを供給する。この
構成により、イエロー，シアン，マゼンタの３原色の２
次色である赤，緑，青を２ドットの混色ではなく１ドッ
トとして記録できるので、僅かなドット位置ずれによる
画像品位の低下を防止することができる。さらに、被記
録媒体に着弾するインクの総量が少なくて済むので、よ
り短時間でインクが乾燥する時に発生する被記録媒体の
凹凸も防止することもできる。

【００２７】実施例４ 図６は本発明の他のインクジェット記録装置の斜視図で
ある。図６において、図２と同様の構成には同一符号を
付け、説明は省略する。

【００２８】図６は図１と構成は同じであるがブラック
カートリッジ１１が１個であることが異なる。図７に図
６に示したキャリッジ部の詳細を示す。ブラックカート
リッジ１１は２個の記録ヘッド２の両者にインクを供給
できるように構成した。本実施例によれば、図３に示し
た実施例１の２個のブラックカートリッジを１個とした
ので記録ヘッドのデットスペースをなくし、かつブラッ
クのインクがインク切れの場合のカートリッジ交換時、
どちらを交換するか迷うことがなくなり、操作が簡略化
される。

【００２９】（その他）なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすもので
ある。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が
達成できるからである。

【００３０】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持
されているシートや液路に対応して配置されている電気
熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成
長，収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐
出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信
号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が
行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐
出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信
号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書，同第
４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが
適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する
発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことが
できる。

【００３１】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口，液路，電気熱変換体
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第４５５８３３３号明細書，米国特許第４４
５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通
するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示
する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００３２】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

【００３３】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

【００３４】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので、好ましい
ものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに
対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００３５】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００３６】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状
態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７
１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態
で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても
よい。本発明においては、上述した各インクに対して最
も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもので
ある。

【００３７】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、互いに回転対称に
吐出口群が配置されているので１回の記録動作で２倍の
記録速度を実現することができる。また黒色のインク滴
を吐出する吐出口群が主走査方向で重複しないように回
転対称に配置することにより、一回の記録動作時の記録
幅は倍増となり、文字の高速記録を実現することができ
る。

【００３９】さらに、本発明によれば、１色を２個の記
録ヘッドで記録するので、同一の記録ヘッドの繰り返し
による濃度ムラを解消することができ、画像品位は向上
する。また、濃度差のあるカラーインクを用いると繊細
な階調表現が可能となる。その上、３原色の２次色イン
クを用いれば、被記録媒体への定着時間が短縮されるの
で、記録液が被記録媒体に浸透しても短時間で溶媒が揮
発して被記録媒体の凹凸もなくなる。さらにも打ち込み
の総ドット数が減るので消費されるインク量も少なくて
済む。

【００４０】さらにまた、本発明によれば、往復記録が
可能であるので、４個の記録ヘッドを主走査方向に配置
した場合と同等の記録速度をより小さなスペースで実現
でき、小型で廉価なインクジェット記録装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録ヘッドの吐出口部の正面図であ
る。

【図２】図１に示した記録ヘッドを備えたインクジェッ
ト記録装置の斜視図である。

【図３】図２に示したキャリッジの詳細を示す斜視図で
ある。

【図４】記録ヘッドの詳細を示す斜視図である。

【図５】記録の様子を段階的に示した説明図である。

【図６】本発明の他のインクジェット記録装置の斜視図
である。

【図７】図６に示したキャリッジ部の詳細を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１ キャリッジ ２ 記録ヘッド ３ カートリッジガイド ４ リードスクリュー ５ ガイド軸 ６ 被記録媒体 ８ 排紙ローラ １０ カラーカートリッジ １１ ブラックカートリッジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 2/175 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０２ Ｚ １０３ Ｂ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ異なる種類の記録液滴を吐出す
   る吐出口群が副走査方向に設けられ、隣接する２個の記
   録ヘッドの吐出口群が、互いに回転対称に配置されてい
   ることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】 前記互いに回転対称に配置されている吐
   出口群が、主走査方向において重複しないことを特徴と
   する請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】 それぞれ異なる種類の記録液滴を吐出す
   る吐出口群が副走査方向に設けられ、隣接する２個の記
   録ヘッドの吐出口群が、互いに回転対称に配置されてい
   るインクジェット記録ヘッドを備えたことを特徴とする
   インクジェット記録装置。
4. 【請求項４】 前記互いに回転対称に配置されている吐
   出口群が主走査方向において重複しないことを特徴とす
   る請求項３に記載のインクジェット記録装置。
5. 【請求項５】 前記インクジェット記録装置は熱エネル
   ギーを利用して記録液に気泡を生成させ、該気泡の生成
   に基づいて記録液滴を吐出することを特徴とする請求項
   ３または４に記載のインクジェット記録装置。