JPH10151769A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精細で高画質のカラー階調画像印刷と、ブ
ラック一色による高速テキスト印刷とを両立させたイン
クジェット記録ヘッドを提供する。 【解決手段】 異なる色のインクに対応する複数のヘッ
ド部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを備え、各ヘッド
部は所定の大きさのインク滴を吐出し得る小径ノズル２
８をそれぞれ有し、前記ヘッド部のうちブラック用ヘッ
ド部１０Ｋは小径ノズル２８の他にこれよりも大きなイ
ンク滴を吐出し得る大径ノズル２９を有し、前記各ヘッ
ド部の小径ノズル２８から吐出されるインク滴の大きさ
を変化させるようにしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のヘッド部か
ら異なる色のインク滴を画像信号に応じてそれぞれ吐出
させ、記録紙等の記録媒体に付着させて画像を形成する
カラープリント用インクジェット記録ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、イエロー、マゼンタ、シア
ン、ブラックの４色のインクを用いてカラー画像を記録
するインクジェト方式の記録装置が知られている。この
種のインクジェット記録装置のヘッドは、各色のインク
に対応する複数のヘッド部を備えており、これらヘッド
部に記録媒体へ向かってインク滴を吐出するための複数
のノズルが形成されている。このようなインクジェット
記録ヘッドで高画質のカラー階調画像を形成するには、
各ヘッド部のノズルから吐出するインク滴の大きさを多
段階に変化させることが有効である。

【０００３】ところが、ある決まった大きさのノズルか
ら安定して吐出できるインク滴の大きさの変化領域には
限界があり、また、ドットを目立たせず高精細な階調画
像を形成するためには各ヘッドから吐出されるインク滴
径を比較的小径の範囲内で変化させる必要がある。これ
らの理由から、各ヘッド部のノズル径をあまり大きくす
ることはできない。その一方、ブラックインクのみでテ
キスト印刷（階調表現を必要としない文字や線図の印
刷、以下に同じ。）を行う場合、前記階調画像ほどの精
細さは要求されず、むしろ階調画像形成時よりも大きな
インクドットを連ねて文字等を高速で印刷することが求
められる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これまでに提
案されている階調画像形成用のインクジェット記録ヘッ
ドにおいては、テキスト印刷時における前記問題点が十
分に考慮されておらず、階調画像印刷とテキスト印刷と
が同じノズルを用いて行われるため、たとえ最大インク
滴でテキスト印刷を行ったとしても印刷速度、すなわち
ヘッドの移動速度を充分高速化できず、１枚のテキスト
印刷に時間がかかるという問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本願第１発明
は、高精細で高画質のカラー階調画像印刷と高速テキス
ト印刷とを両立させたインクジェット記録ヘッドを提供
するもので、異なる色のインクに対応する複数のヘッド
部を備え、各ヘッド部は所定の大きさのインク滴を吐出
し得る第１のノズルをそれぞれ有し、前記ヘッド部のう
ちブラック用ヘッド部は第１のノズルの他にこれよりも
大きなインク滴を吐出し得る第２のノズルを有し、前記
各ヘッド部の第１のノズルから吐出されるインク滴の大
きさを変化させるようにしたものである。

【０００６】また、本願第２発明は、高精細で高画質の
階調画像と高速テキスト印刷とを両立させたインクジェ
ット記録ヘッドを提供するもので、階調画像形成用の第
１のノズルと、前記第１のノズルよりも大きなインク滴
を吐出し得るテキスト印字用の第２のノズルとを備えた
ものである。

【０００７】

【発明の作用および効果】本願第１発明にかかるインク
ジェット記録ヘッドでは、カラー階調画像を印刷する場
合には、各ヘッド部の第１のノズルから画像信号に応じ
て大きさの異なるインク滴を適宜吐出して、記録媒体上
に高精彩で高画質のカラー階調画像を形成する。一方、
ブラックインクのみでテキスト印刷する場合には、ブラ
ック用ヘッド部の第２のノズルから、同ヘッド部の第１
のノズルから吐出される最大インク滴よりもさらに大き
いインク滴を画像信号に応じて吐出させる。このインク
滴によって記録媒体上に形成されるインクドットは階調
画像形成時のものに比べて大きくなるが、テキスト印刷
する場合には、比較的大きなドット径であっても印字結
果としてはドットの粗さが目立たない。そこで、この大
きいドットを連ねて印字を行うことにより文字や線図を
形成する速度、すなわち、ヘッドの移動速度を速くする
ことができる。したがって、本願第１発明によれば、高
精彩で高画質のカラー階調画像印刷と高速テキスト印刷
を両立させることができる。

【０００８】また、本願第２発明のインクジェット記録
ヘッドにおいては、第１のノズルにより階調画像の形成
を行うとともに、この第１のノズルよりも大きさインク
滴を吐出し得る第２のノズルによりテキスト印字を行
う。上述したように、テキスト印刷する場合には、比較
的大きなドット径であっても印字結果としてはドットの
粗さが目立たない。したがって、テキスト印字の際にヘ
ッドの移動速度を大きくすることができ、これにより高
精細で高画質の階調画像と高速テキスト印刷とを両立す
ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施形態について説明する。図１から図４は、本発
明にかかるインクジェット記録ヘッド１０を示す。この
ヘッド１０は、図示しないキャリッジ上に取り付けれ
ら、キャリッジが駆動されることにより主走査方向（矢
印ａ方向）に往復移動するようになっている。また、ヘ
ッド１０は用紙等の記録媒体に対して前記主走査方向と
直交する副走査方向（矢印ｂ方向）に相対的に移動する
ようになっている。

【００１０】前記ヘッド１０は、イエロー、マゼンタ、
シアン、およびブラックの異なる色のインクごとに対応
する４つのヘッド部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを
備えている。各ヘッド部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０
Ｋは主走査方向に沿って並んで配置され、その記録媒体
対向面に副走査方向に沿って二列に配列された複数のイ
ンク滴吐出用ノズルをそれぞれ有している。前記ヘッド
部のうちイエロー用ヘッド部１０Ｙ、マゼンタ用ヘッド
部１０Ｍ、およびシアン用ヘッド部１０Ｃの各二列の小
径ノズル（第１のノズル）２８はすべて同一径に形成さ
れている。これに対し、ブラック用ヘッド部１０Ｋの二
列のノズルのうちの一列は他のヘッド部のノズルと同一
径の小径ノズル２８であるが、もう一列のノズルは小径
ノズル２８よりも吐出口径が大きく、それよりも大きな
インク滴を吐出可能な大径ノズル（第２のノズル）２９
としてある。

【００１１】前記各ヘッド部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，
１０Ｋは、ノズル径の違いを除けば他の構成は同じであ
るため、以下図２〜４を参照してブラック用ヘッド部１
０Ｋの構成について説明し、他のヘッド部１０Ｙ，１０
Ｍ，１０Ｃの構成の説明は省略する。ブラック用ヘッド
部１０Ｋは、天板１６、隔壁１８、振動板２０、および
基板２２を組み合わせて一体的に構成されている。

【００１２】天板１６は金属、合成樹脂、またはセラミ
ック等の平板からなり、その裏面をフォトリソグラフィ
等の方法で微細加工して、副走査方向に沿う中央線３４
に関して左右対称に複数の凹部が形成されている。この
天板１６の凹部形成面には、金属や合成樹脂等の薄膜か
らなる隔壁１８が前記複数の凹部を覆うように接着され
ている。この隔壁１８で覆われた各凹部の内部にそれぞ
れ、インク２４を収容するインクキャビティ２６と、補
給用インク２４を収容するインク供給室３０と、各イン
クキャビティ２６をインク供給室３０に連通させるイン
クインレット３２が形成されている。そして、小径ノズ
ル２８と大径ノズル２９が中央線３４に沿って各インク
キャビティ２６の端部に連通するように形成されてい
る。なお、他のヘッド部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃでは、
この大径ノズル２９の位置に小径ノズル２８が形成され
ている。

【００１３】図２に示すように、中央線３４を挟んで対
向する各インクキャビティ２６は、その対向方向に沿っ
て延びる長溝状であって副走査方向に並んで形成されて
いる。また、インク供給室３０は、インクキャビティ２
６を挟んで中央線３４の反対側に形成されており、イン
ク供給口３８を介して図示しないインクタンクに接続し
てある。

【００１４】振動板２０は周知の圧電材料からなり、そ
の上面と下面にそれぞれ共通電極、個別電極として利用
される導電性金属層（図示せず）が設けてあり、隔壁１
８と基板２２との間に固定されている。また、振動板２
０は、図３および図４に示すように、ダイシング加工に
より縦方向溝５８と横方向溝６０を形成して分断し、各
インクキャビティ２６に対応する圧電部材４２と、隣接
する圧電部材４２の間に位置する仕切壁４４と、これら
を囲む周囲壁４６とに分離されている。各圧電部材４２
は、高温下で上下の共通電極と個別電極との間に高電圧
を印加して分極処理されている。また、各圧電部材４２
の共通電極はアースに接続され、個別電極は画像信号制
御回路（図示せず）に接続されている。この画像信号制
御回路によって各圧電部材４２の個別電極に印加する電
圧を変化させることができるようになっている。なお、
圧電部材４２は単層タイプのものに限らず、金属電極層
を交互に挟むように複数の薄膜圧電シートを積層して形
成した積層型圧電部材を用いてもよい。

【００１５】基板２２は、セラミック、金属、合成樹脂
等からなり、振動板２０に固定されている。

【００１６】前記構成のヘッド１０では、図示しないイ
ンクタンクから各ヘッド部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１
０Ｋのインク供給口３８にイエロー、シアン、マゼン
タ、ブラックのインクがそれぞれ供給され、インク供給
室３０およびインクインレット３２を介して、各ヘッド
部のインクキャビティ２６に異なる色のインクが収容さ
れている。この状態で、画像信号制御回路から圧電部材
４２に電圧が印加されると、圧電部材４２が瞬時に変形
して隔壁１８をインクキャビティ２６に向かって押し込
む。これにより、インクキャビティ２６内のインクが加
圧され、ノズル２８または２９を介してインク滴が吐出
される。また、画像信号制御回路により圧電部材に印加
される電圧を変えると、圧電部材４２の変形量が増加ま
たは減少し、これに基づきインクに作用する加圧力が変
化するため、吐出されるインク滴の大きさが変化する。

【００１７】前記ヘッド１０でカラー階調画像を印刷す
る場合には、各ヘッド部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０
Ｋの小径ノズル２８からインク滴を吐出させる。そのた
めに、各ヘッドの小径ノズル２８に連通するインクキャ
ビティ２６に対応する圧電部材４２に電圧を印加する
が、この印加電圧を画像信号に応じて変えることで吐出
するインク滴の大きさを変化させ、このインク滴が録媒
体上に付着して形成されるインクドット径を例えば１０
〜７０μｍの間で多段階に変化させるように制御する。
この制御を各ヘッド部について行い、色と大きさが異な
る各種インクドットを適宜組み合わせることによって、
高細密で高画質のフルカラー階調画像を形成することが
できる。

【００１８】一方、前記ヘッド１０でブラックインクだ
けを用いてテキスト印刷する場合、ブラック用ヘッド部
１０の大径ノズル２９からインク滴を吐出させるように
対応する圧電部材４２に電圧を印加する。この際、吐出
されるインク滴によって形成されるインクドット径が例
えば１００μｍとなるように、圧電部材４２への印加電
圧を設定する。ブラック用ヘッド部１０Ｋの小径ノズル
２８から吐出されたインク滴で形成できる最大ドット径
はこの場合７０μｍであるため、これより大径の１００
μｍのインクドットで文字等を印刷すれば、前記カラー
階調画像印刷時よりも高速印刷が可能になる。

【００１９】具体的に、前記ヘッド１０の主走査方向へ
の移動速度で比較してみると、図５に示すように、イン
クドット５０をその直径ｄの２０％を重ねながら連ねて
主走査方向に沿う直線を印刷する場合、小径ノズル２８
による最大径（７０μｍ）のインクドットでは２つのイ
ンクドット５０の中心間距離Ｌが５６μｍになる。これ
に対し、大径ノズル２９による２つのインクドット（直
径１００μｍ）を同様に重ねたときの中心間距離Ｌは８
０μｍとなる。したがって、インク滴の吐出間隔時間が
同じであれば、大径ノズル２９から吐出されるインク滴
で前記直線を引く方が８０／５６＝１．４３倍の速さで
ヘッド１０を移動させることができ、その結果、印刷速
度を上げることができる。

【００２０】以上に説明したように、本実施形態のイン
クジェット記録ヘッド１０によれば、高精細で高画質の
カラー階調画像の印刷と、ブラック一色による高速テキ
スト印刷を両立させることができる。

【００２１】なお、本実施形態ではブラック用ヘッド部
１０Ｋの大径ノズル２９を直線状に配列したが、図６に
示すように副走査方向に沿って千鳥状に配置してもよ
い。また、図７に示すように、ブラック用ヘッド１０Ｋ
に小径ノズル２８と大径ノズル２９を各二列づつ設けて
もよいし、あるいは、図８に示すようにブラック用ヘッ
ド部以外のヘッド部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃの小径ノズ
ル２８を一列だけ形成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかるインクジェット記録ヘッドの
記録媒体対向面の正面図である。

【図２】 図１のヘッドの一部を構成するブラック用ヘ
ッド部の正面図である。

【図３】 図２のブラック用ヘッド部のIII−III線断面
図である。

【図４】 図３のブラック用ヘッド部のIV−IV線断面図
である。

【図５】 記録媒体上に部分的に重ねて形成された２つ
のインクドットを示す図である。

【図６】 ノズル配列形態の変形例を示すヘッド正面図
である。

【図７】 ノズル配列形態の別の変形例を示すヘッド正
面図である。

【図８】 ノズル配列形態のさらに別の変形例を示すヘ
ッド正面図である。

【符号の説明】

１０…インクジェット記録ヘッド、１０Ｙ，１０Ｍ，１
０Ｃ，１０Ｋ…ヘッド部、２８…小径ノズル（第１のノ
ズル）、２９…大径ノズル（第２のノズル）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異なる色のインクに対応する複数のヘッ
   ド部を備え、各ヘッド部は所定の大きさのインク滴を吐
   出し得る第１のノズルをそれぞれ有し、前記ヘッド部の
   うちブラック用ヘッド部は第１のノズルの他にこれより
   も大きなインク滴を吐出し得る第２のノズルを有し、前
   記各ヘッド部の第１のノズルから吐出されるインク滴の
   大きさを変化させるようにしたインクジェット記録ヘッ
   ド。
2. 【請求項２】 階調画像形成用の第１のノズルと、前記
   第１のノズルよりも大きなインク滴を吐出し得るテキス
   ト印字用の第２のノズルとを備えたことを特徴とするイ
   ンクジェット記録ヘッド。