WO2011039849A1 - インクジェットヘッド - Google Patents

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inkjet head
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千秋 村岡
康 飯島
倫嗣 黒田
直子 辻内
幹也 梅山
真樹 及川
雄一郎 赤間
恵二 富澤
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キヤノン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an inkjet head that performs recording by discharging ink from a discharge port toward a recording medium such as paper.
  • inkjet heads that perform recording by ejecting ink from ejection ports, there is a continuing need to achieve higher speed printing at lower cost.
  • As a means for reducing the cost of an inkjet head it is effective to reduce the size of the head, particularly the size of the recording element substrate.
  • many nozzles are provided in one recording element substrate. It is effective to arrange them at high density.
  • FIG. 7 is a diagram showing a part of a nozzle configuration example of an inkjet head in which nozzles are arranged with high density.
  • the nozzle rows C1, M1, Y1, and Y2 have a discharge amount of about 5 pl
  • the nozzle rows C2 and M2 have a discharge amount of about 2 pl
  • the nozzle rows C3 and M3 have a discharge amount of about 1 pl.
  • C indicates cyan ink
  • M indicates magenta ink
  • Y indicates a nozzle that discharges yellow ink.
  • the nozzle row that discharges 5 pl is arranged with a density of 600 dpi in the arrangement direction, and the nozzles that discharge 2 pl, 1 pl, respectively. That is, the nozzles of 2 pl and 1 pl are arranged with a density of 1200 dpi.
  • ink mist a large amount of fine ink droplets, so-called ink mist, was attached to the ejection port surface as shown in FIG.
  • a solid image with a reduced image density for example, an image density in the carriage scanning direction of 600 dpi / 25% duty
  • the above problem can be avoided, for example, by reducing the print density recorded in one carriage scan.
  • Another countermeasure is to clean the surface of the discharge port before the ink mist adhering to the discharge port surface reaches a certain amount.
  • the number of cleanings increases, and the time required for cleaning increases.
  • an object of the present invention is to provide ejection failure due to ink mist adhering to the vicinity of an ejection port even when nozzles are arranged at high density and a high density image such as a secondary color is printed with a small number of carriage scans. It is an object of the present invention to provide an ink-jet head that is less likely to generate ink.
  • an inkjet head is an inkjet including a nozzle including an ejection port for ejecting ink and a flow channel communicating with the ejection port, and a supply port communicating with a plurality of the flow channels.
  • a third nozzle row having a plurality of the nozzles for discharging color inks, and at least one nozzle row from the first nozzle row to the third nozzle row is a relatively large amount Liquid from the supply port to the discharge port, including a large nozzle row having a plurality of the nozzles for discharging a plurality of nozzles and a small nozzle row having a plurality of the nozzles for discharging a relatively small amount of ink.
  • the nozzle row having the smallest A / L value among the plurality of nozzle rows is The large nozzle row is arranged outside the region while being juxtaposed.
  • the flow path diffusibility is at a position where ink mist adheres. No low nozzle is located. For this reason, even if the ink mist adhering to the vicinity of the ejection port enters the nozzle, it is less likely to cause ejection failure, and normal printing can be continued for a longer time.
  • 1 shows a recording element substrate according to a first embodiment of the present invention.
  • 1 shows a schematic perspective view of a nozzle in which the present invention is used. The state of the ejection surface when solid printing is performed using the inkjet inkjet head of the present invention is shown. The internal structure of the nozzle of the present invention and the behavior of ink attached to the ejection surface are shown.
  • 1 shows a structure of a recording apparatus equipped with an inkjet according to the present invention. The external structure of the inkjet head of this invention is shown. The example of a nozzle structure of the conventional inkjet head is shown. The state of the ejection surface when solid printing is performed using a conventional inkjet head is shown.
  • 2 shows a recording element substrate configuration of a second embodiment in which the present invention is used. The flow of ink mist adhering to a discharge surface is shown.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the structure of a recording apparatus in which the present invention is used.
  • the printer main body includes a casing 1, a carriage 3 that reciprocates in a certain direction, a paper feed mechanism 2 that supplies recording paper 4, a paper discharge mechanism (not shown) that discharges the recording paper 4 on which an image has been recorded, and the like. Prepare.
  • the recording paper 4 is conveyed in the direction of arrow B perpendicular to the carriage scanning direction of arrow A (hereinafter referred to as the recording scanning direction).
  • An inkjet head 5 is mounted on the carriage 3 and fixedly supported in a predetermined state by positioning means and electrical contacts.
  • the inkjet head 5 includes a recording element substrate 100 that ejects color ink (cyan / magenta / yellow), a recording element substrate 100 that ejects black ink, and a tank holder 6.
  • the ink jet head 5 can be mounted with a black ink tank 7K, a cyan ink tank 7C, a magenta ink tank 7M, and a yellow ink tank 7Y.
  • the ink stored in the ink tank is stored in the recording element substrate 100. It is comprised from the flow path sent to.
  • the recording element substrate 100 is provided with a plurality of nozzles, and ejects ink onto the recording paper 4 while scanning with the carriage 3 in a direction perpendicular to the paper discharge direction.
  • the nozzle indicates a portion where ink flows from the discharge port 101 to the supply port 104, that is, a portion including the discharge port, the pressure chamber, and the flow path.
  • Ink is ejected from each nozzle at a predetermined timing in accordance with recording data received from the electrical contact of the carriage 3 to perform predetermined image recording.
  • the paper discharge mechanism feeds the recording paper 4 supplied from the paper supply mechanism 2 by a necessary amount in synchronization with the scanning of the carriage 3, guides image formation by the ink jet head 5, and finally completes recording.
  • the printed matter is discharged outside the housing.
  • FIG. 1 is a diagram showing a part of nozzles installed on the recording element substrate 100.
  • the recording element substrate 100 is provided with first nozzle rows M1, M2, and M3 that discharge magenta ink as the first color, and second nozzle rows Y1 and Y2 that discharge yellow ink as the second color. .
  • third nozzle rows C1, C2, and C3 that discharge cyan ink as the third color are disposed adjacent to each other.
  • a nozzle row for ejecting magenta ink and cyan ink a nozzle row for ejecting large droplets is formed on one side of the supply port 104, and a nozzle row for ejecting medium and small droplets is formed on the other side.
  • Ink is supplied to the nozzle row of each color from the supply port 104 provided for each color, and the ink is discharged from the discharge port 101 communicating with the flow path 103 and the foaming chamber 102 (see FIG. 2) formed individually. Is discharged.
  • the installation intervals P of the nozzle rows of the respective colors are approximately equal to 1.4 mm between magenta and yellow and between cyan and yellow.
  • the ejection amount ejected from the nozzle rows of C1, M1, Y1, and Y2 is about 5 pl, about 2 pl from the C2 and M2 nozzle rows, and about 1 pl of ink from the C3 and M3 nozzle rows. To do.
  • high-speed recording is possible by ejecting the C1, M1, Y1, and Y2 nozzle rows having the largest amount of ink ejected at a high density and a high frequency.
  • the C1, M1, Y1, and Y2 nozzles need to be supplied with a high flow rate of ink, so that the flow path shape, cross-sectional area, length, or flow path is reduced so that the viscous resistance in these nozzles is reduced.
  • the shape and size of a filter-like structure (not shown) provided near the entrance is adjusted.
  • FIG. 2 is a schematic diagram in which the inside of one nozzle is enlarged and the structure is made perspective.
  • a heater 105 which is an energy generation element that generates energy used to eject ink
  • a foaming chamber 102 is formed so as to surround the heater 105. Is done.
  • the foaming chamber 102 is fluidly connected to the supply port 104 by the flow path 103.
  • ink can be supplied from the supply port 104 to each discharge port 101, and bubbles are generated inside the foaming chamber 102 by driving the heater 105 in a state where ink is filled, and the discharge port is generated by the pressure. Ink can be ejected from 101.
  • a portion from the discharge port 101 to the foaming chamber (discharge port portion 106) is formed with a substantially constant cross-sectional area A1 and length L1, and the inside of the foaming chamber 102 is formed with a substantially constant cross-sectional area A2 and length L2.
  • the path 103 is formed with a substantially constant cross-sectional area A3 and a length L3.
  • C1, M1, Y1, and Y2 have basically the same nozzle structure, A1: about 210 ⁇ m 2 , L1: about 11 ⁇ m, A2: about 390 ⁇ m 2 , L2: about 31 ⁇ m, A3: about 270 ⁇ m 2 , L3: about 19 ⁇ m.
  • C2 and M2 have similar nozzle structures: A1: about 99 ⁇ m 2 , L1: about 11 ⁇ m, A2: about 240 ⁇ m 2 , L2: about 46 ⁇ m, A3: about 132 ⁇ m 2 , L3: about 16 ⁇ m.
  • C3 and M3 have the same nozzle structure: A1: about 60 ⁇ m 2 , L1: about 11 ⁇ m, A2: about 320 ⁇ m 2 , L2: about 88 ⁇ m, A3: about 140 ⁇ m 2 , L3: about 67 ⁇ m.
  • FIG. 3 shows printing of a high-density red solid image in one pass using the recording element substrate 100 of the present invention (all nozzles in Y1, Y2, and M1 nozzle rows, carriage scanning direction recording density: 600 dpi / 75%.
  • the state of the ejection surface immediately after repeating (duty) is shown. Although a large amount of ink mist was observed between M1 and Y1, it was confirmed that normal printing could be performed without any discharge for all nozzles even immediately after printing on the entire surface of A4 size paper.
  • the mechanism by which the discharge failure occurs due to the mist adhering to the discharge surface described in the background art is considered as follows. First, as described above, when high-density printing of a secondary color is performed using a head in which nozzles are arranged at high density, ink mist adheres to the discharge port surface. This continues constantly during the recording scan, and at the same time, ink mist accumulates on the ejection port surface and combines with each other to create a larger ink reservoir. When the ink pool further expands and reaches the vicinity of the opening edge of the discharge port, the ink on the discharge port surface enters the nozzle from the discharge port (refer to FIG. 4 hereinafter).
  • the ink that has entered the nozzle continues to evaporate from the time it is ejected until it has entered the nozzle. Therefore, the viscosity is higher than that of the ink held in the nozzle.
  • the resistance in the front portion of the heater 105 (in the discharge port direction) is higher than usual. For this reason, even if the ink cannot be ejected or even if it can be ejected, the ejection direction may be distorted or the ejection speed may be reduced.
  • the viscosity of the thickened ink that has entered the nozzle from the discharge port is gradually reduced as the water is supplied (diffused) from the supply port 104 side as time passes. That is, when this moisture diffusion is performed instantaneously, normal ejection can be performed immediately, so that there is almost no adverse effect on actual printing. When it takes time to diffuse the moisture, the ink viscosity in the forward direction of the heater 105 is maintained high for a while, and there is a case where normal ejection cannot be continued.
  • the Q of the nozzle rows of C1, M1, Y1, and Y2 that discharge relatively large droplets is about 45.9.
  • the Q of C2 and M2 that eject relatively small droplets is about 22.5
  • the Q of C3 and M3 that ejects the smallest droplet is about 11.2. That is, the magnitude relationship of Q of each nozzle row is a relationship of C1, M1, Y1, Y2> C2, and M2> C3, M3.
  • a nozzle having a small Q value is located outside the region between nozzle rows that eject large droplets when forming a secondary color, that is, outside the region where ink mist tends to adhere to the ejection port surface. Is arranged.
  • the nozzle rows of M2 and M3 having a small Q value are arranged outside the region between the nozzle rows of Y1, Y2, and M1.
  • the M3 nozzle row having the smallest Q value is arranged at a position farthest from the above region.
  • the average cross-sectional area in the direction orthogonal to the ink supply direction is A
  • the length in the ink supply direction is L.
  • the nozzle row having the smallest value of A / L is disposed outside the region while the nozzle rows having the largest discharge amount are arranged in parallel.
  • the nozzle row having the smallest value of A / L is arranged at the ends of the plurality of nozzle rows in the direction intersecting with the nozzle row.
  • the head having this nozzle configuration can eject black ink, it can output a recorded image having a higher contrast than the case of only three basic colors (cyan, magenta, and yellow). Further, by arranging the positions of the black nozzle rows outside the three basic colors, the influence of the thickened ink attached to the ejection port surface when forming the secondary color described in the first embodiment is reduced. be able to.
  • the black nozzles K1 and K2 have a discharge amount of about 5 pl and the Q is the same value as the cyan, magenta, and yellow nozzles C1, M1, Y1, and Y2.
  • this black ink is used as an auxiliary color, and is not mainly used for a high-density solid image of the secondary color unlike the other three basic colors, and is ejected at a high density and a high frequency. There is nothing. Therefore, even if the nozzle rows of K1 and K2 and the nozzle rows of other colors (M1 row in this embodiment) are ejected simultaneously, strong airflow vortices toward the face surface do not occur, and ink mist on the ejection surface The adhesion of is very slight. Therefore, there is no problem even if a nozzle having a small Q value such as the M2 row or the M3 row is arranged between the K1, K2 row and the M1 row.
  • the small nozzles (M3, C3) and the middle nozzle row (M2, C2) are arranged on the same side with respect to the supply port 104 with respect to the magenta and cyan nozzle rows, but the present invention is not limited to this.
  • the large nozzle row (M1, C1) and the middle nozzle row (M2, C2) are arranged on the same side with respect to the supply port, and the small nozzle row (M3, C3) on the other side. ) May be arranged.
  • at least nozzle rows that are susceptible to thickening ink may be arranged outside the region between the large nozzle rows.
  • a nozzle row that ejects gray ink may be used instead of a nozzle row that ejects black ink, or a gray nozzle row may be present in addition to the black nozzle row.
  • the nozzle rows are arranged in the order of magenta, cyan, and yellow in the direction orthogonal to the nozzle rows.
  • the color arrangement order is limited to this as long as the above-described Q relationship is satisfied. It is not a thing.
  • the nozzle row that ejects three types of droplets, large droplets, medium droplets, and small droplets, has been described. It may be an inkjet head composed of nozzle rows.
  • the present invention is used in an inkjet head mounted on an inkjet printer that performs recording by ejecting ink such as ink toward a recording medium such as paper.

Abstract

　高密度のノズル列で２次色の高濃度画像を少ないパス数で印字した際に、吐出口近傍にインクミストが付着することによる不吐不良を軽減するインクジェットヘッドを提供する。　吐出量の異なる２種類以上のノズル列を有し、吐出口から供給口までのインク供給路において、供給方向における流路断面積をＡ、流路長をＬとすると、Ａ／Ｌが異なる少なくとも２種類以上のノズルの列を有するインクジェットヘッドであって、前記Ａ／Ｌが小さいノズル列を吐出量が最も大きいノズル列が並列する列間の外側に配置する。

Description

インクジェットヘッド
　本発明は、インクを紙等の記録媒体に向かって吐出口から吐出させて記録を行うインクジェットヘッドに関する。
　吐出口からインクを吐出して記録を行うインクジェットヘッドにおいて、より低コストでより高速印字を達成することが求められ続けている。インクジェットヘッドにおけるコストダウンの手段の一つとしては、ヘッド小型化、特に記録素子基板サイズの小型化が有効であり、また、高速印字のためには、一つの記録素子基板内に多くのノズルを高密度に配置することが有効である。
　また、吐出口および流路を形成する部材の材料に感光性樹脂を用い、フォトマスクで部材表面を選択的に露光し、現像するフォトリソグラフィ技術が開発され、それを進化させることによって、より高精度・高解像度なノズルを形成することが可能となってきた。このようなフォトリソグラフィ技術を用いたノズル製法によって、特許文献１に挙げるようなノズル構成が可能となった。
特開２００８－４９５３３号公報
　ノズルの配列密度を高めたヘッドを用いてより高速で印字しようとすると、以下のような課題が発生することが分かった。
　図７は高密度にノズル配置したインクジェットヘッドのノズル構成例の一部を示す図である。ノズル列Ｃ１、Ｍ１、Ｙ１、Ｙ２は吐出量が約５ｐｌで、ノズル列Ｃ２、Ｍ２は吐出量が約２ｐｌで、ノズル列Ｃ３、Ｍ３は吐出量が約１ｐｌである。ここでＣはシアンインク、Ｍはマゼンタインク、Ｙはイエローインクを吐出するノズルを示す。５ｐｌを吐出するノズル列はその配列方向において６００ｄｐｉ、２ｐｌ、１ｐｌを吐出するノズルは夫々６００ｄｐｉの密度で配置されている。つまり、２ｐｌと１ｐｌのノズルは１２００ｄｐｉの密度で配置されている。
　このインクジェットヘッドを用い、高い濃度の赤色の所謂ベタ画像を１パスで複数回繰り返し記録を行った。具体的には、５ｐｌのインクを吐出するノズル列Ｙ１、Ｙ２、Ｍ１の全ノズルを使用し、キャリッジ走査方向記録密度は６００ｄｐｉ／７５％ｄｕｔｙで記録した。このような記録を行った直後にインクジェットヘッドの全ノズルの印字チェックを行ったところ、ノズル列Ｍ３における複数のノズルに吐出不良が確認された。
　吐出不良が発生したノズル列Ｍ３の吐出口表面を観察したところ、図８のように、吐出口面に多量の微小インク滴、所謂インクミストが付着しているのが確認された。なお、画像密度を下げたベタ画像（例えば、キャリッジ走査方向画像密度が６００ｄｐｉ／２５％ｄｕｔｙ）を印字した場合には、吐出口面に付着したインクミストも軽微で吐出不良の発生もなかった。
　このように、ノズルを高密度に配列したノズル列をより狭い範囲に複数列配置したインクジェットヘッドを用いて、高濃度の２次色又は３次色の印字を行った。その結果、吐出口面に多量のインクミストが付着し、そのインクミストが原因となって吐出不良が発生することがわかった。
　上記課題は、例えば、１回のキャリッジ走査で記録する印字濃度を低くすれば避けられる。しかし、その結果、濃度の高い画像を印字する場合にはキャリッジ走査回数が増え、結果、印字時間が長くなってしまう。また、他の対策として、吐出口面に付着するインクミストが一定量に到達する前に吐出口表面を清掃することが挙げられる。しかし、この場合も清掃回数が増え、清掃に要する時間が増加するため、やはり印字時間が伸び、好ましくない。
　以上を鑑み、本発明の目的は、ノズルを高密度に配置し、２次色等の高濃度画像を少ないキャリッジ走査数で印字しても、吐出口近傍にインクミストが付着することによる吐出不良が発生しにくいインクジェットヘッドを提供することである。
　上記課題を解決するため、本発明のインクジェットヘッドは、インクを吐出する吐出口と該吐出口に連通する流路とを含むノズルと、前記流路の複数と連通する供給口と、を備えるインクジェットヘッドであって、第１の色のインクを吐出する複数の前記ノズルを有する第１ノズル列と、第２の色のインクを吐出する複数の前記ノズルを有する第２ノズル列と、第３の色のインクを吐出する複数の前記ノズルを有する第３ノズル列と、が隣接して配設され、前記第１ノズル列から前記第３ノズル列のうち少なくとも１つのノズル列は相対的に大きな量のインクを吐出する複数の前記ノズルを有する大ノズル列と、相対的に小さな量のインクを吐出する複数の前記ノズルを有する小ノズル列と、を含み、前記供給口から前記吐出口までの液路に関して、インクの供給方向と直交する平均断面積をＡ、インクの供給方向の長さをＬとした場合、前記複数のノズル列のうち、Ａ／Ｌの値が最も小さいノズル列は、前記大ノズル列が並列する間の領域の外側に配置されていることを特徴とする。
　本発明によれば、ノズルを高密度に配置したインクジェットヘッドを用いて２次色あるいは３次色の高濃度画像を高速に印字を行っても、インクミストが付着する位置には流路拡散性の低いノズルが位置していない。そのため、吐出口近傍に付着したインクミストが仮にノズル内に侵入しても、吐出不良を引き起こす可能性が低く、正常印字をより長く継続することができる。
本発明の第一の実施形態の記録素子基板を示す。 本発明が用いられたノズルの概略斜視図を示す。 本発明のインクジェットインクジェットヘッドを用いてベタ印字を行った時の吐出面の状態を示す。 本発明のノズルの内部構造と吐出面に付着したインクの挙動を示す。 本発明のインクジェットを搭載する記録装置の構造を示す。 本発明のインクジェットヘッドの外観構造を示す。 従来のインクジェットヘッドのノズル構成例を示す。 従来のインクジェットヘッドを用いてベタ印字を行った時の吐出面の状態を示す。 本発明が用いられた第二の実施形態の記録素子基板構成を示す。 吐出面に付着するインクミストの流れを示す。
　（第一の実施形態）
　図５は本発明が用いられる記録装置の構造を説明する概略図である。プリンタ本体は、筐体１、一定方向に往復捜査するキャリッジ３、記録紙４を供給する給紙機構２、画像の記録を行った記録紙４を排出する排紙機構（図示せず）などを備える。
　記録紙４は矢印Ａのキャリッジ走査方向（以下、記録走査方向と呼ぶ）と直交する矢印Ｂの方向に搬送される。
　キャリッジ３にはインクジェットヘッド５が装着され、位置決め手段及び電気接点により所定の状態に固定支持される。
　次に、インクジェットヘッド５の構成を図６に示す。インクジェットヘッド５は、カラーインク（シアン／マゼンタ／イエロー）を吐出する記録素子基板１００、ブラックインクを吐出する記録素子基板１００、タンクホルダ６を備える。また、インクジェットヘッド５はブラックインクのタンク７Ｋ、シアンインクのタンク７Ｃ、マゼンタインクのタンク７Ｍ、イエローインクのタンク７Ｙが搭載可能となっており、インクタンク内に格納されるインクを記録素子基板１００に送る流路から構成される。
　記録素子基板１００には複数のノズルが設けられ、キャリッジ３とともに排紙方向と垂直な方向に走査しながら、記録紙４の上にインクを吐出する。ここでノズルとは吐出口１０１から供給口１０４までのインクが流れる部分、つまり吐出口、圧力室、流路からなる部分を示す。インクの吐出は、キャリッジ３の電気接点より受信する記録データに応じて各ノズルから所定のタイミングで行われ、所定の画像記録を行う。排紙機構は、給紙機構２より供給された記録紙４を、キャリッジ３の走査に同期して必要な量だけ送っていき、インクジェットヘッド５による画像形成を誘導し、最終的に記録を完了した印刷物を筐体外部へ排出する。
　次にノズルの構成について説明する。図１は、記録素子基板１００に設置されるノズルの一部を示す図である。記録素子基板１００には、第１の色としてマゼンタインクを吐出する第１ノズル列Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３と、第２の色としてイエローインクを吐出する第２ノズル列Ｙ１、Ｙ２が配設される。さらに、第３の色としてシアンインクを吐出する第３ノズル列Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３とが隣接して配設される。マゼンタインクとシアンインクを吐出するノズル列においては、供給口１０４の一方の側には大滴を吐出するノズル列、他方の側には中、小滴を吐出するノズル列が形成されている。
　各色のノズル列には、各色ごとに設けられる供給口１０４からインクの供給が行われ、個別に形成された流路１０３、発泡室１０２（図２参照）を介して連通する吐出口１０１からインクが吐出される。
　ここで、各色のノズル列の設置間隔Ｐは、マゼンタ－イエロー間、シアン－イエロー間でほぼ等しく約１．４ｍｍである。また、Ｃ１、Ｍ１、Ｙ１、Ｙ２のノズル列から吐出される吐出量は約５ｐｌで、Ｃ２、Ｍ２のノズル列からは約２ｐｌ、Ｃ３、Ｍ３のノズル列からは約１ｐｌの量のインクを吐出する。濃度の高い所謂ベタ画像などの記録時には、吐出されるインク量が最も大きいＣ１、Ｍ１、Ｙ１、Ｙ２のノズル列が高密度かつ高周波数で吐出することで高速記録が可能となる。そのためＣ１、Ｍ１、Ｙ１、Ｙ２のノズルには高流量のインク供給が必要となるため、これらのノズル内の粘性抵抗が低くなるように、流路の形状・断面積・長さ、あるいは流路入口付近に設けられるフィルタ状構造物（不図示）の形状・サイズが調整されている。
　図２は、１つのノズルの内部を拡大し、構造を斜視化した模式図である。図２に示すように、吐出口１０１と対向する位置にインクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子であるヒータ１０５が備えられ、ヒータ１０５を取り囲むように発泡室１０２が形成される。発泡室１０２は、流路１０３によって供給口１０４と流体的に接続される。この構造によって、供給口１０４から個々の吐出口１０１にインクを供給することができ、インクを充填した状態でヒータ１０５を駆動することで発泡室１０２の内部に気泡が発生しその圧力により吐出口１０１からインクを吐出することができる。
　吐出口１０１から発泡室までの部分（吐出口部１０６）は略一定の断面積Ａ１、長さＬ１で形成され、発泡室１０２内は略一定の断面積Ａ２、長さＬ２で形成され、流路１０３は略一定の断面積Ａ３、長さＬ３で形成されている。
　ここで図１において、Ｃ１、Ｍ１、Ｙ１、Ｙ２は基本的に同様のノズル構造を有し、Ａ１：約２１０μｍ２、Ｌ１：約１１μｍ、Ａ２：約３９０μｍ２、Ｌ２：約３１μｍ、Ａ３：約２７０μｍ２、Ｌ３：約１９μｍである。Ｃ２およびＭ２は同様のノズル構造を有し、Ａ１：約９９μｍ２、Ｌ１：約１１μｍ、Ａ２：約２４０μｍ２、Ｌ２：約４６μｍ、Ａ３：約１３２μｍ２、Ｌ３：約１６μｍである。Ｃ３およびＭ３は同様のノズル構造を有し、Ａ１：約６０μｍ２、Ｌ１：約１１μｍ、Ａ２：約３２０μｍ２、Ｌ２：約８８μｍ、Ａ３：約１４０μｍ２、Ｌ３：約６７μｍである。
　図３に、本発明の記録素子基板１００を用いて、高濃度の赤色のベタ画像を１パスで印字（Ｙ１、Ｙ２、Ｍ１のノズル列の全ノズル、キャリッジ走査方向記録密度：６００ｄｐｉ／７５％ｄｕｔｙ）を繰り返した直後の吐出面の状態を示す。Ｍ１とＹ１の間に多量のインクミストの付着は見られるが、Ａ４サイズの紙に全面印字を行った直後でも、全てのノズルについて不吐がなく、正常に印字できることが確認できた。
　インクミストが吐出面に付着するのは以下のような現象によるものと考えられる。このようなイエローとマゼンタによる２次色の高濃度印字を行う場合、所定距離に近接したノズル列の双方で高密度吐出がなされると、各ノズル列からの吐出によって引き起こされる鉛直下向き（記録紙方向）の気流が発生する。この各ノズル列からの吐出によって発生する気流同士が紙面付近で衝突し、鉛直上向きに向かう強い渦となる（図１０参照）。これにより、吐出口１０１から吐出されたインク滴のうち、粒径の小さいもの、もしくは速度の低いもの（インクミスト）がこの気流渦に乗って巻き上げられ吐出口面に付着する。このインクミストが付着する位置は、高密度吐出されるノズル列同士の間に集中する。
　また、背景技術の中で述べた吐出面へのミストの付着によって吐出不良が発生するメカニズムについては、以下のように考えられる。まず、前述したように、高密度にノズルが配置されたヘッドを用いて２次色の高濃度印字を行うと、吐出口面へインクミストが付着する。そして、これは記録走査を続ける間、定常的に続き、それとともに吐出口面上ではインクミストが蓄積、互いに結合し、より大きなインク溜まりが作られる。このインク溜まりがさらに拡大し、吐出口の開口縁付近まで到達すると、吐出口面上のインクは吐出口からノズル内部に侵入する（以下、図４参照）。
　この時、ノズル内に侵入するインクは、吐出されてからノズル内に侵入するまでの間水分が蒸発し続けている。そのため、ノズル内に保持されるインクと比較し、粘度が高い。この増粘したインクが吐出口内に入り込んだ状態でヒータ１０５の駆動を行った場合、ヒータ１０５の前方部分（吐出口方向）の抵抗が通常よりも高い。このため、インクを吐出できないか、あるいは吐出できたとしても、吐出方向がヨレたり、吐出速度が遅くなったりする影響がでる場合がある。
　しかし、吐出口からノズル内に侵入した増粘インクには、時間の経過とともに、供給口１０４側から水分が供給（拡散）されるため、徐々に低粘度化される。すなわち、この水分の拡散が瞬時に行われる場合は、すぐに正常吐出が可能となるため、実際の印字にはほとんど悪影響を与えない。この水分の拡散に時間がかかる場合にはヒータ１０５の前方方向のインク粘度がしばらくの間高い状態が維持され、正常吐出できない状態が続く場合がある。
　以上の想定されるメカニズムによると、吐出口面から吐出口内部に増粘インクが侵入した場合、供給口１０４から吐出口１０１までの距離が短いほど、つまり拡散する距離が短いほど、浸入インクの低粘度化が速く行われる。またそして拡散する経路の断面積が広いほど浸入インクの低粘度化が速く行われ、より速く吐出が正常化される。
　すなわち、図２のノズル構造において、
　Ｑ＝（Ａ１／Ｌ１）＋（Ａ２／Ｌ２）＋（Ａ３／Ｌ３）・・・［式１］
とすると、Ｑの値が大きいほど、増粘インクが侵入することによる悪影響を受けにくい。逆にいうと、Ｑの値が小さいほど増粘インクの浸入に対して弱いノズルであるといえる。つまり断面積が小さいほど、また経路の長さが長いほど上述したインクの低粘度化が遅くなるためである。
　ここで本発明の実施形態における記録素子基板１００において、相対的に大滴を吐出するＣ１、Ｍ１、Ｙ１、Ｙ２のノズル列のＱは約４５．９である。これに対して、相対的に小滴を吐出するＣ２、Ｍ２のＱは約２２．５であり、最も小さな液滴を吐出するＣ３、Ｍ３のＱは約１１．２である。つまり各ノズル列のＱの大小関係は、Ｃ１、Ｍ１、Ｙ１、Ｙ２＞Ｃ２、Ｍ２＞Ｃ３、Ｍ３の関係となっている。本実施形態においてはおり、二次色を形成する際に大滴を吐出するノズル列の間の領域、つまり、吐出口面にインクミストが付着しやすい領域の外側に、Ｑの値が小さいノズルが配置されている。
　具体的にはＱの値が小さいＭ２、Ｍ３のノズル列をＹ１、Ｙ２、Ｍ１のノズル列の間の領域の外側に配置している。特に、Ｑの値が最も小さいＭ３のノズル列を上記領域から最も離れた位置に配している。
　つまり、供給口１０４から吐出口１０１までの領域（液路）に関して、インクの供給方向と直交する方向に関する平均断面積をＡ、インクの供給方向の長さをＬとする。この場合、複数のノズル列のうち、Ａ／Ｌの値が最も小さいノズル列は、吐出量が最も大きいノズル列が並列する間の領域の外側に配置されている。本実施形態においては、Ａ／Ｌの値が最も小さいノズル列は、ノズル列と交差する方向に関して複数のノズル列の端部に配されている。
　この構成によって、２次色の高密度の記録走査を繰り返した場合でも、吐出面にインクミストが付着することによる吐出不良が発生しにくくなっている。尚、本実施形態においてマゼンタインクとイエローインクの二次色により赤系のベタ画像を形成する場合の説明をしたが、同様にイエローインクとシアンインクによる青系のベタ画像を形成する場合も同様である。つまり図１に示すようにＹ１、Ｙ２、Ｃ１のノズル列の間の領域の外側にＣ２、Ｃ３を配置し、Ｑの値が最も小さいＣ３のノズル列を上記領域から最も離れた位置に配することで増粘インクの影響が軽減できる。
　（第二の実施形態）
　本発明が用いられる第二の実施形態の構成を図９に示す。本実施形態の記録素子基板１００においては、基本色としてのシアン、マゼンタ、イエローのインクを吐出するノズル列以外に、黒色部の記録に補助的に使用されるブラックインクを吐出するノズル列（Ｋ１、Ｋ２）を有する。
　このノズル構成を有するヘッドは、ブラックインクの吐出ができるため、基本３色（シアン、マゼンタ、イエロー）のみの場合に比べ、コントラストの高い記録画像を出力することができる。また、ブラックのノズル列の位置を基本３色の外側に配置させることで、第一の実施形態で説明した２次色を形成する際に吐出口面に付着した増粘インクによる影響を軽減することができる。
　また、ブラックのノズルＫ１、Ｋ２は、シアン、マゼンタ、イエローのノズルＣ１、Ｍ１、Ｙ１、Ｙ２と同様に吐出量は約５ｐｌで、Ｑも同等の値である。ただし、このブラックのインクは補助色として使用され、他の基本３色のように２次色の高濃度ベタ画像に対して主体的に用いられることはなく、吐出を高密度かつ高周波数で行うことはない。そのため、たとえＫ１、Ｋ２のノズル列と他色のノズル列（本実施形態ではＭ１列）と同時吐出されても、フェイス面に向かう強い気流渦が発生することはなく、吐出面へのインクミストの付着は非常に軽微である。よって、Ｋ１、Ｋ２列とＭ１列の間にＭ２列やＭ３列のようなＱの値が小さいノズルが配置されても問題はない。
　上述した各実施形態においてはマゼンタとシアンノズル列に関して小ノズル（Ｍ３、Ｃ３）と中ノズル列（Ｍ２、Ｃ２）を供給口１０４に対して同じ側に配置したが本発明はこれに限られない。例えば、マゼンタとシアンノズル列において、大ノズル列（Ｍ１、Ｃ１）と中ノズル列（Ｍ２、Ｃ２）とを供給口に対して同じ側に配置し、他方の側に小ノズル列（Ｍ３、Ｃ３）のみを配置する構成でもよい。つまり、少なくとも増粘インクに対して影響を受け易いノズル列（Ｑの値が小さいノズル列）を大ノズル列の間の領域の外側に配置すればよい。
　またブラックインクを吐出するノズル列に代えてグレーインクを吐出するノズル列であってもよいし、ブラックのノズル列に加えてグレーのノズル列があってもよい。
　また上述した各実施形態はノズル列と直交する方向に関して、マゼンタ、シアン、イエローの順にノズル列を配しているが、上述したＱの関係を満たしていれば色の並び順はこれに限られるものではない。
　また上述した各実施形態は大滴、中滴、小滴の３種類の液滴を吐出するノズル列について説明したが、本発明はこれ限らず大滴、小滴の２種類の液滴を吐出するノズル列からなるインクジェットヘッドであってもよい。
　本発明は、インク等のインクを紙等の記録媒体に向かって吐出させて記録を行うインクジェットプリンタに搭載されるインクジェットヘッドに利用される。
　５　インクジェットヘッド
　１００　記録素子基板
　１０１　吐出口
　１０２　発泡室
　１０３　流路
　１０４　供給口

Claims (6)

  1. 　インクを吐出する吐出口と該吐出口に連通する流路とを含むノズルと、前記流路の複数と連通する供給口と、を備えるインクジェットヘッドであって、
    　第１の色のインクを吐出する複数の前記ノズルを有する第１ノズル列と、第２の色のインクを吐出する複数の前記ノズルを有する第２ノズル列と、第３の色のインクを吐出する複数の前記ノズルを有する第３ノズル列と、が隣接して配設され、
    　前記第１ノズル列から前記第３ノズル列のうち少なくとも１つのノズル列は相対的に大きな量のインクを吐出する複数の前記ノズルを有する大ノズル列と、相対的に小さな量のインクを吐出する複数の前記ノズルを有する小ノズル列と、を含み、
    　前記供給口から前記吐出口までの液路に関して、インクの供給方向と直交する平均断面積をＡ、インクの供給方向の長さをＬとした場合、前記複数のノズル列のうち、Ａ／Ｌの値が最も小さいノズル列は、前記大ノズル列が並列する間の領域の外側に配置されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 　インクを吐出する吐出口と該吐出口に連通する流路とを含むノズルと、前記流路の複数と連通する供給口と、を備えるインクジェットヘッドであって、
    　マゼンタインクを吐出する複数の前記ノズルを有する第１ノズル列と、イエローインクを吐出する複数の前記ノズルを有する第２ノズル列と、シアンインクを吐出する複数の前記ノズルを有する第３ノズル列と、が各々の前記ノズル列と交差する方向に前記第２ノズル列を間に挟むように隣接して配設され、
    　前記第１ノズル列及び第３ノズル列の夫々は、相対的に大きな量のインクを吐出する複数の前記ノズルを有する大ノズル列と、相対的に小さな量のインクを吐出する複数の前記ノズルを有する小ノズル列と、を含み、
    　前記第２ノズル列は複数の前記大ノズル列からなり、
    　前記第１ノズルの前記大ノズル列と前記第２ノズルの前記大ノズルとが並列して配されると共に、前記第３ノズルの前記大ノズル列と前記第２ノズルの前記大ノズルとが並列して配され、
    　前記供給口から前記吐出口までの液路に関して、インクの供給方向と直交する平均断面積をＡ、インクの供給方向の長さをＬとした場合、前記第１ノズル列及び第３ノズル列のうちＡ／Ｌの値が最も小さいノズル列は、前記ノズル列と交差する方向に関して前記複数のノズル列の端部に配されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
  3. 　前記第１ノズル列と前記第３ノズル列は、前記大ノズル列から吐出されるインク量よりも少なく、前記小ノズル列から吐出されるインク量よりも多い量のインクを吐出する前記複数のノズルを有する中ノズル列をさらに備え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ヘッド。
  4. 　前記第１ノズル列と前記第３ノズル列は、前記供給口の一方の側に大ノズル列、他方の側に中ノズル列および小ノズル列が配されていることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッド。
  5. 　ブラックインクを吐出するノズル列およびグレーインクを吐出するノズル列の少なくとも１つをさらに有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
  6. 　前記ブラックインクを吐出するノズル列およびグレーインクを吐出するノズル列の少なくとも１つは、前記ノズル列と交差する方向に関して前記複数のノズル列の端部に配されていることを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッド。
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