(57)【要約】【課題】  画像不良の発生を低減したインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】  インク滴を吐出する複数のノズル開口部を備えた記録ヘッドを、記録媒体上で走査させながら前記インク滴を吐出し、前記記録媒体上に着弾させて画像を形成するインクジェット記録装置において、前記ノズル開口部を複数並べたノズル列の形状が、前記記録ヘッドの前記記録媒体と対向する面を前記記録媒体側から見たときに、前記記録ヘッドの走査方向に向かって凸形状をなすような形状となるように、前記ノズル開口部を配置した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク滴を吐出する複数のノズル開口部を備えた記録ヘッドを、記録媒体上で走査させながら前記インク滴を吐出し、前記記録媒体上に着弾させて画像を形成するインクジェット記録装置において、
前記ノズル開口部を複数並べたノズル列の形状が、前記記録ヘッドの前記記録媒体と対向する面を前記記録媒体側から見たときに、前記記録ヘッドの走査方向に向かって凸形状をなすような形状となるように、前記ノズル開口部を配置したことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記ノズル列のなす形状が、２つ以上の辺からなる折れ線形状であ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装置。
【請求項３】
前記ノズル列のなす形状が、円弧形状であ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装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のノズルを備えたインクジェット記録ヘッドを記録媒体上で走査させながらインク滴を吐出して記録媒体上に画像を形成する、インクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年インクジェット記録装置の画質は著しく発展し、例えば写真データの出力機能において、銀塩写真をも凌ぐような高画質の実現がなされている。またプリントスピードも年々向上してきている。
【０００３】
このような高速・高画質化は、ヘッド、インク、メディア（記録媒体）等、インクジェット記録装置を構成するそれぞれの要素技術の発展により実現されているのは言うまでもなく、例えば記録ヘッドに関しては、高速・高画質化を実現するための方法として、吐出インク滴の小液滴化、多数本ノズルの高密度配置によるノズル列方向の高解像度化、ヘッド駆動周波数を上げることによるヘッド走査スピード高速化といったものが挙げられる。
【０００４】
一方、インクジェット記録装置において、記録ヘッドを記録媒体上で走査することによりヘッド〜記録媒体間に流入する空気流（以下流入気流と呼ぶ）が原因で、インク滴の記録媒体への着弾位置がずれ、画像不良となることがあるという問題がある。
【０００５】
この画像不良は、上述した流入気流が前記記録ヘッド上に列状に並んだインク吐出口から吐出されたインク滴群にぶつかり、インク滴の飛翔経路を変えることにより起こる。
【０００６】
このことによりインク滴は、記録媒体上での着弾位置がずれ、その結果画像欠陥や濃度ムラが起こる。このことは、高速・高画質化を狙い、インクの小液滴化、プリントデューティーおよびキャリッジスピードを増加させた際に顕著になる。
【０００７】
前記着弾位置ずれの典型例は、ノズル列の両端部分に局在し、ノズル列の両端からノズル列方向に沿って内側の方向にずれるといったものである。
【０００８】
この場合、記録ヘッドを記録媒体上で走査した際にノズル列の両端部分が通過する部分に、記録されていない部分である白色のスジ状のパターン（白スジ）が現れることになる。
【０００９】
この白スジの発生を低減するためには既にいくつかの方法が広報により開示されている。例えば特開２００３−１４５７７５では、両端のノズルにおけるピッチ幅を内側のノズルのそれより広くし、両端のノズルから吐出されたインク滴の着弾位置をノズル列の外側方向へ補正することで、白スジの発生を低減する方法が提案されている。
【００１０】
特開２００３−１７０５９５では、両端のノズルにおいてヒータがインクに加える熱エネルギーを内側のノズルのそれより大きくし、両端のノズルから吐出されたインク滴のもつ運動量を大きくすることで気流の影響による着弾位置のずれを小さくし、白スジの発生を低減する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１４５７７５号公報
【特許文献２】特開２００３−１７０５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、さらなる高速・高画質化を達成するためにヘッドの走査速度を上げると、前記流入気流の流量が増加する。
【００１２】
このため吐出インク滴の着弾位置のずれが大きくなり、さらにこれまでノズル列両端に局在していた、着弾位置ずれの発生する範囲も拡大し、従来の解決方法では画像不良を抑えることは限界に達する。
【００１３】
このような画像不良は、インク吐出体積が５ピコリットル以下の小液滴で、駆動周波数が12kHz以上の高周波駆動、さらに記録ヘッド走査速度が0.3m/s以上の高速走査時に顕著に表れる。
【００１４】
（発明の目的）
本発明では前記のような従来技術の問題点を鑑み、画像不良の発生を防ぎ、安定して高い品質の記録画像が得られるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するために本願請求項１に記載の発明では、インク滴を吐出する複数のノズル開口部を備えた記録ヘッドを、記録媒体上で走査させながら前記インク滴を吐出し、前記記録媒体上に着弾させて画像を形成するインクジェット記録装置において、
前記ノズル開口部を複数並べたノズル列の形状が、前記記録ヘッドの前記記録媒体と対向する面を前記記録媒体側から見たときに、前記記録ヘッドの走査方向に向かって凸形状をなすような形状となるように、前記ノズル開口部を配置したことを特徴とする。
【００１６】
通常記録ヘッドー記録媒体間に流入した空気流は、吐出インク滴群とそれにより引き起こされる空気流にぶつかって乱れた流れが発生し、インク滴の着弾位置に悪影響を与える。本願請求項１の発明では、前記流入空気流は、ノズル列の凸型形状に沿って剥離を起こすことなく後方へ抜けるため、乱れた流れは起きず、その結果インク滴の着弾位置への悪影響を低減することが可能である。
【００１７】
本願請求項２に記載の発明は、請求項1に記載の発明におけるノズル列の凸形状が、２つ以上の辺からなる折れ線形状であることを特徴とする。
【００１８】
本願請求項３に記載の発明は、請求項1に記載の発明におけるノズル列の凸形状が、円弧形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によると流入気流が吐出インク滴群の引き起こす気流とぶつかる際の気流の乱れを低減し、小液滴・高プリントデューティー・高速走査時においても、画像不良の発生を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
インク吐出体積は、５ピコリットル以下であることが好ましい。５ピコリットル以下の場合にはインク滴の慣性質量が小さいため着弾位置は気流の影響を受けやすく、本発明による効果を顕著に得ることができる。
【００２１】
本願請求項１〜３に記載のインクジェット記録装置は、記録媒体上の同じ部分を記録ヘッドが複数回走査して画像を形成するものであってもよい。
【００２２】
本願請求項１〜３に記載のインクジェット記録装置において記録ヘッドから吐出される液体は、インクならびに／または記録媒体に作用して記録画像の品質を高める処理液であってもよい。
【００２３】
本願請求項１〜３に記載のインクジェット記録装置の記録ヘッドにおいて、インクを吐出するエネルギー発生手段は、電気エネルギーにより発熱し、インクに熱エネルギーを与えて膜沸騰させる、電気熱変換体であってもよい。
【００２４】
本発明によるインクジェット記録装置の実施例を、図１〜図７を参照しながら詳細に説明する。本発明はこのような実施例に限らずこれらをさらに組み合わせたり、この明細書の特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるべき他の技術にも応用したりすることができる。
【００２５】
本実施例によるインクジェット記録装置のインクジェット記録ヘッドの特徴について図１を用いて説明する。図１中の（ａ）は、従来のインクジェット記録装置において印字動作を行うため、記録媒体上で記録ヘッドを走査させた際に記録ヘッド近傍に生じる気流を、前記記録ヘッドの前記記録媒体に対向する面から見た図を用いて表したものである。印字動作中のヘッドの走査運動により、ヘッド〜記録媒体間に走査方向前方から気流が流入してくる。この流入気流はインク滴群にぶつかり、複雑に乱れた流れを引き起こし、画像不良を引き起こす。
【００２６】
一方、図１中の（ｂ）は、本実施例によるインクジェット記録装置において印字動作を行うため、記録媒体上で記録ヘッドを走査させた際に記録ヘッド近傍に生じる気流を、前記記録ヘッドの前記記録媒体に対向する面から見た図を用いて表したものである。印字動作中のヘッドの走査運動により、ヘッド〜記録媒体間に走査方向前方から気流が流入してくるが、インク滴群の凸形状に沿ってこれらは剥離することなく後方に抜けるため、乱れた流れは生じない。このことにより、画像不良の発生を回避することが可能となる。
【００２７】
本実施例によるインクジェット記録装置のインクジェット記録ヘッドの記録媒体と対向する面を正面から見たものを図２に示す。ヘッドチップ００１はアルミナ台座００２に接着され、アルミナ台座００２はさらにタンクホルダー００３に固定される。
【００２８】
シアンのノズル開口部列０１１は図に示すような４つの線分からなる１対の凸形状である。１つの凸形状内にノズル開口部が１２８個並んで両者を合わせたシアンのノズル開口部列は合計２５６個のノズル開口部からなる。
【００２９】
ここで図示したようにｘｙ座標軸をとると、１対の凸形状それぞれに属するノズル開口部は、その中心のｙ座標がお互いに２１ミクロンだけにずれて位置しており、１回の走査においてｙ方向に１２００ｄｐｉの最高解像度が得られるようになっている。
【００３０】
ブラック、イエロー、マゼンタのノズル開口部もそれぞれ、位置００８、００９、０１０から始まるこれと合同な凸形状上に、それぞれ合計２５６個ずつ並んでいる。
【００３１】
本実施例によるインクジェット記録装置のインクジェット記録ヘッドの斜視図を図３に示す。図２に示すように、シアンのノズル開口部列０１１は、共通液室０１２から各ノズルへと分岐した個別流路０１３の終端部分であり、共通液室０１２より各ノズルへとインクが供給される。個別流路０１３の途中、ノズル開口部列の直下にはインクに熱エネルギーを与え膜沸騰させる電気熱変換体０１６が備えられている。
【００３２】
残るマゼンタ、イエロー、ブラックも同様の流路構造をとっている。
【００３３】
前記インクジェット記録ヘッドは、電気熱変換体ならびに駆動回路と配線を作製したシリコン基板０１７上に溶解可能な樹脂層を塗布し、所望のパターンにパターニングする。次に溶解可能な樹脂層上に被服樹脂層０１８を形成し、該被服樹脂層表面に酸素プラズマ耐性の高い材料でノズル開口部パターンをフォトリソグラフィーにより形成する。ここで該ノズル開口部パターンをマスクとして酸素プラズマで被服樹脂層をドライエッチングしノズル開口部を形成する。続いて前記Ｓｉ基板のノズル開口部列が形成された面と反対側の面からドライエッチングによって共通液室０１２をノズル開口部列が形成された面まで貫通する形で形成する。この後、前記溶解可能な樹脂層を溶出してノズル開口部と共通液室０１２を結ぶインク流路を形成する工程により、１つのチップとして作製される。
【００３４】
［ヘッドカートリッジ］
図４に示すように、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色ヘッド１１１〜１１４が用意され、アルミナ台座００２上に、各色ヘッドにおける図１に示したｘ軸の正の方向が主走査方向と一致するように、主走査方向に沿って接着される。アルミナ台座内には各ヘッドの共通液室へ連通するインク流路１１５〜１１８が形成される。
【００３５】
図５、図６に示すように、前記アルミナ台座００２はタンクホルダー００３に接着され、図４に示した前記アルミナ台座内のインク流路１１５〜１１８はそれぞれ、前記タンクホルダーにおける各色インクタンク接続口１３１〜１３４に連通する。
【００３６】
図５に示すように、各チップ上に形成された配線は、フレキシブル配線１２２を介してコンタクト基板１２１と電気的に接続される。前記コンタクト基板はタンクホルダー１２０に接着固定される。
【００３７】
図６に示すように、タンクホルダー１２０にはインクタンク１４１〜１４４が着脱自在に取り付けられ、前記インクタンク下面の開口部はインクタンク接続口１３１〜１３４にそれぞれ接続され、インクが前記ヘッドへと供給される。
【００３８】
これ以降、各色ヘッド１１１〜１１４、アルミナ台座００２、およびタンクホルダー１２０にインクタンク１４１〜１４４を含めた構成の全体１４６を、ヘッドカートリッジと呼ぶことにする。
【００３９】
［インクジェット記録装置本体］
図７は本発明によるインクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置の一例を示す破断斜視図である。インクジェット記録装置のシャシー２００は所定の剛性を有する複数の板状金属部材により構成され、このインクジェットプリンタの骨格をなす。
【００４０】
［記録媒体搬送系］
シャシー２００には、図示しない記録媒体を保持する記録媒体保持部２０１と、前記記録媒体を搬送部へと送り、さらに搬送部においてキャリッジ２０３の1回の走査に対して所定量だけ図中Ａ方向へと前記記録媒体を送ることのできる搬送用ローラー２０４と、所定の記録が行われた後、前記記録媒体を排出する排出用ローラー２０５と、排出した記録媒体を保持するトレイ２０６を備える。前記搬送用ローラーは搬送用モーター２０７によりギヤ２０８を介して駆動される。
【００４１】
［回復部］
またシャシー２００には回復部２０９が設けられ、非記録時に記録ヘッドの吐出面をキャッピングして溶媒の蒸発を防ぐほか、記録ヘッドの吐出面をキャッピングした状態で吸引し、休止時間中に溶媒の蒸発により増粘した吐出ノズル内インクの除去や、記録ヘッドの流路内に溜まった気泡の排出を行うことができる。
【００４２】
［キャリッジ］
図中キャリッジ２０３は、プーリーとベルトを介してキャリッジ駆動モーター２１０により、ガイドシャフト２１１に沿って記録ヘッド走査のための往復運動（図中Ｂ方向）を行うことができる。また前記キャリッジには、ヘッドカートリッジ１４６が着脱自在に装着される。このとき前記ヘッドカートリッジは、前記キャリッジに組みつけられた金属端子を介し、電気的に接続される。
【００４３】
［リニアエンコーダー］
キャリッジ２０３の移動範囲には、１インチの間に１２００個の目盛りが等間隔で刻まれたリニアスケール２１２が設けられている。また、前記キャリッジにはリニアエンコーダー２１３が設けられ、前期リニアエンコーダーの発光部から発せられた光は前記リニアスケール上の目盛りによって反射と透過を繰り返し、この光信号は前記リニアエンコーダーの受光部で検知され、図示しない信号処理回路により前記キャリッジの移動位置または移動速度を表す電気信号へと変換され、この情報に基づき、前記キャリッジの移動や記録ヘッドの吐出タイミングの制御が行われる。例えばインク吐出タイミングの制御では、キャリッジの移動による記録ヘッドの走査に伴い、記録ヘッドのドライバに対して所定の吐出タイミング信号を出力し、これに応じて記録ヘッドからインク吐出を行うことにより、記録媒体の所定の位置に所定の画像データに対応するドットを形成することができる。このとき例えば、目盛りを検知する度に吐出を行ってドット形成を行うようにした場合、主走査方向に１２００ｄｐｉの解像度で記録を行うことができる。
【００４４】
［画像信号処理］
記録される画像データは、プリンタードライバーによりシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックに色分解される。続いてその画素における階調を画素内に打ち込むインク滴数で表現できるように分解される。また、同じ部位を複数回走査して画像を形成する場合は、該当部位のデータをさらに走査回ごとに分解する。さらに、各色で２１ミクロンｙ座標軸方向にずれて対になっている前記ノズル開口部列をそれぞれ、１列ずつの解像度６００ｄｐｉ相当のグループに分け、データも両社に対応するように、６００ｄｐｉ相当の２グループに分解する。分解後のデータは、各色、各ノズル列、各ノズルと１対１に対応するものであり、これをラスターデータと呼ぶ。
【００４５】
続いて前記プリンタードライバーにより、前記ラスターデータを、オフセット量分だけ主走査方向にずらす処理を行う。図８（ａ）〜（ｃ）に、オフセット量の一例として、シアンの１対のノズル開口部列における片方のノズル列中の、３２本のノズルについてオフセット量を示す。図中には説明のため、上記ノズルにノズル番号１〜３２をふってある。ここでオフセット量とは図８（ａ）に示すように、前期記録ヘッドにおいて基準ノズル開口部中心を通り、主走査方向に直交する直線から各ノズル開口部中心までの距離である。このオフセット量は図８（ｂ）に示すように、端数は四捨五入してｄｐｉ単位でもっとも近い整数値を用いてあらかじめ定義されている。プリンタードライバーはこの値を参照し、ラスターデータ中のデータを、対応するノズルのオフセット量分だけ主走査方向にずらす。なお図８（ｃ）に示すように、ラスターデータをずらした際にできる空白部分は、吐出を行わないデータとして扱われる。従ってこの処理によりラスターデータのサイズは、最大オフセット量分だけ主走査方向に増加することになる。
【００４６】
前記の処理が完了すると、ラスターデータはシリアル転送によりＡＳＩＣに送られ、所定のタイミングにより電気熱変換体のスイッチＯＮ／ＯＦＦを行うためのデータへと変換され、印字が開始される。
【００４７】
なお、以上説明した実施例は全て、電熱素子により発生させた熱エネルギーによりインクに気泡を生じさせ、その気泡の生成圧力によりインクを吐出する方式のインクジェット記録ヘッドおよびこれを用いたインクジェット記録装置である。しかし本発明の適用はこの方式を用いた場合に限られず、例えば圧電素子の変位によりインクを吐出する方式のインクジェット記録ヘッドおよびこれを用いたインクジェット記録装置にも適用することができる。なぜなら圧電素子を用いたインクジェット記録ヘッドにおいても、前記空気流によってインク滴の着弾位置がずれることによる画像不良が問題となるからである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施例であるインクジェット記録装置の一部をなすインクジェット記録ヘッドの平面図である。
【図２】本発明の一実施例であるインクジェット記録装置の一部をなすインクジェット記録ヘッドの破断斜視図である。
【図３】本発明の一実施例であるインクジェット記録装置の一部をなすインクジェット記録ヘッドとアルミナ台座周辺の分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施例であるインクジェット記録装置の一部をなすヘッドカートリッジをコンタクト基板側から見た斜視図である。
【図５】本発明の一実施例であるインクジェット記録装置の一部をなすヘッドカートリッジをインクタンク側から見た斜視図である。
【図６】本発明の一実施例であるインクジェット記録装置の主要部を表す破断斜視図である。
【図７】本発明の一実施例であるインクジェット記録装置におけるオフセット量の定義を表すインクジェット記録ヘッドの上面図、オフセット量の一覧表（一部）、およびラスターデータ（一部）の画像信号処理を表す概略図である。
【図８】本発明の一実施例であるインクジェット記録装置におけるオフセット量の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
００１  ヘッドチップ
００２  アルミナ台座
００３  タンクホルダー
００８  ブラックノズル開口部列開始位置
００９  イエローノズル開口部列開始位置
０１０  マゼンタノズル開口部列開始位置
０１１  シアンノズル開口部列
０１２  共通液室
０１３  個別流路
０１６  電気熱変換体
０１７  シリコン基板
０１８  被服樹脂層
１１１  シアン（C）ヘッド
１１２  マゼンタ（M）ヘッド
１１３  イエロー（Y）ヘッド
１１４  ブラック（K）ヘッド
１１５  シアン（C）インク流路
１１６  マゼンタ（M）インク流路
１１７  イエロー（Y）インク流路
１１８  ブラック（K）インク流路
１２０  タンクホルダー
１２１  コンタクト基板
１２２  フレキシブル配線
１３１  シアン（C）インクタンク接続口
１３２  マゼンタ（M）インクタンク接続口
１３３  イエロー（Y）インクタンク接続口
１３４  ブラック（K）インクタンク接続口
１４１  シアン（C）インクタンク
１４２  マゼンタ（M）インクタンク
１４３  イエロー（Y）インクタンク
１４４  ブラック（K）インクタンク
１４６  ヘッドカートリッジ
２００  シャシー
２０１  記録媒体保持部
２０３  キャリッジ
２０４  搬送用ローラー
２０５  排出用ローラー
２０６  トレイ
２０７  搬送用モーター
２０８  ギヤ
２０９  回復部
２１０  キャリッジ駆動モーター
２１１  ガイドシャフト
２１２  リニアスケール
２１３  リニアエンコーダー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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