(57)【要約】【課題】  吐出量の異なるインク滴を吐出するヘッドにおいて、高速記録と高画質の双方を達成するためのインクジェット記録ヘッドを提供する。【解決手段】  インク供給口から大ヒーターまでの長さより、インク供給口から小ヒーターまでの長さが長く、小吐出口から吐出される吐出量は２ｐｌ未満であり、大吐出口から吐出されるインクは、ヒーターにより形成される気泡が大気と連通することなく消泡することで吐出され、小吐出口から吐出されるインクは、ヒーターにより形成される気泡が大気と連通することで吐出される。【選択図】  図１
2008149601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク供給口から供給されるインクを吐出する第１の吐出口と、前記第１の吐出口から吐出されるインクより少ない量のインクを吐出する第２吐出口と、前記第１の吐出口に対応する第１の発熱素子と前記第２の吐出口に対応する第２の発熱素子と前記インク供給口とを有する基板と、を備えるインクジェット記録ヘッドからインクを吐出するインクジェット記録方法において、
前記インク供給口から前記第１の発熱素子までの長さより前記インク供給口から前記第２の発熱素子までの長さが長く、
前記第１の吐出口からのインクの吐出は、前記第１の発熱素子により形成される気泡が大気と連通することなく消泡する吐出方式によって成され、
前記第２の吐出口から吐出されるインクの量は２ｐｌ未満であって、前記第２の発熱素子により形成される気泡が大気と連通する吐出方式によって成されることを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項２】
前記第１吐出口と前記第２吐出口とが前記供給口に対して同一側に交互に配さ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方法。
【請求項３】
前記第１吐出口及び第２吐出口によって形成される吐出口列は、その配置密度が９００ｄｐｉ以上であることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録方法。
【請求項４】
前記第１の吐出口から吐出されるインクより多い量のインクを吐出する第３の吐出口を有し、当該第３の吐出口は前記供給口に対して前記第１及び第２吐出口が配される側と対向する側に配されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェット記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被記録媒体に記録ヘッドよりインクを吐出させ記録を行うインクジェット記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置のうち、電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッドは、電気熱変換素子を記録液室内に設け、これに記録信号である電気パルスを供給して発熱させることによりインクに熱エネルギーを与える。そのときの記録液の相変化により生じる記録液の発泡時（沸騰時）の気泡圧力を利用して、吐出口からインク液を吐出させて被記録媒体に対し記録を行うものである。
【０００３】
近年、インクジェット記録ヘッドを用いた写真画質の更なる画質向上、印刷の高速化が求められている。また、インクジェット記録装置の低価格化競争も非常に激化しており、安価に製造することも重要となってきている。
【０００４】
高画質を達成するために、インクジェット記録ヘッドから吐出されるインク滴の大きさをより小さくかつ安定的に吐出させる方法として、特許文献１、特許文献２が提案されている。これらは、インクを吐出させるエネルギー発生手段により発生させた気泡を大気に連通させるものである。
【０００５】
上記小液滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドを安価に製造し、高速印刷を行うために、特許文献３が提案されている。特許文献３では、１つのインクジェット記録チップに高密度でノズルを配置し、かつ、複数の吐出量のインク滴を吐出させるようなインクジェット記録ヘッドが提案されている。このようなインクジェット記録ヘッドは、ハイライト部は相対的に小さなインク滴で印刷を行い、濃い部分については大きなインク滴を用いて印刷を行うことで、高速、高画質の両方を達成している。
【０００６】
このようなインクジェット記録ヘッドを安価に製造するために、前記複数の吐出量のインクを吐出させるためのノズルを、同一のインクジェット記録チップに形成することが好ましい。また、ノズルを形成するためのノズルプレートは同一の厚みが好ましい。言い換えれば、インクを吐出させるためのエネルギー発生素子からノズルプレート上までの距離がどの吐出量のノズルにおいても同様であることが好ましい。
【特許文献１】特許第２７８３６４７号公報
【特許文献２】特開平１１−１８８８７０号公報
【特許文献３】特開２００５−００１３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した点を満たすインクジェット記録ヘッドを作成するにあたり次の様な課題があった。特に９００ｄｐｉ以上にノズル密度を上げ、インク供給口からヒーターまでの距離（以下、ＣＨ距離とも称す）を変えたノズル配置にした場合、ＣＨ距離が遠い方のノズルのリフィル周波数が遅くなってしまう。ここでリフィル周波数とは、インクが吐出する際に、一時的になくなった記録液室内のインクが、再びインクで満たされるまでの度数をいう。このような場合、リフィル周波数をできる限り早くするために、吐出量の少ないノズルのＣＨ距離を吐出量の多いノズルのＣＨ距離に比べて長くすることが好適である。これは、吐出量の多いノズルのＣＨ距離を遠くすると、リフィル周波数の低下が大きく、供給不良になる場合があるためである。
【０００８】
ここで、例えば２ｐｌの吐出量のインク滴を吐出するノズルと、１ｐｌの吐出量のインク滴を吐出するノズルとを交互に配置（千鳥配置）し、共に、エネルギー発生手段により発生した気泡が大気と連通する吐出を行った。この場合、上述した考えによると１ｐｌのノズルのＣＨ距離を遠くすることが好適である。
【０００９】
しかしながら、上記考えとは逆に、１ｐｌのリフィル周波数が２ｐｌのリフィル周波数より遅くなり、高速記録に対して課題が発生しうる場合があることを見出した。
【００１０】
本発明の目的は、吐出量の異なるインク滴を吐出するヘッドにおいて、高速記録と高画質の双方を達成するためのインクジェット記録ヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明のインクジェット記録方法は、インク供給口から供給されるインクを吐出する第１の吐出口と、前記第１の吐出口から吐出されるインクより少ない量のインクを吐出する第２吐出口と、前記第１の吐出口に対応する第１の発熱素子と前記第２の吐出口に対応する第２の発熱素子と前記インク供給口とを有する基板と、を備えるインクジェット記録ヘッドからインクを吐出するインクジェット記録方法において、前記インク供給口から前記第１の発熱素子までの長さより前記インク供給口から前記第２の発熱素子までの長さが長く、前記第１の吐出口からのインクの吐出は、前記第１の発熱素子により形成される気泡が大気と連通することなく消泡する吐出方式によって成され、前記第２の吐出口から吐出されるインクの量は２ｐｌ未満であって、前記第２の発熱素子により形成される気泡が大気と連通する吐出方式によって成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、可視限界に近い小液滴を早い周波数で駆動させることが可能となり、相対的に大液滴は吐出量の変動を抑えつつ印字が可能となる。従って、高速と高画質の両方を達成するためのインクジェット記録方法の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施例１）
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００１４】
図２は本発明の実施例１にかかるインクジェット記録カートリッジの斜視図である。図中２０１はインクジェット記録チップ、２０２はインクジェット記録装置からの電気信号をインクジェット記録チップ２０１に伝えるための電気配線テープ。２０３はインクジェット記録チップ２０１及び前記インクジェット記録チップ２０１に設けられたインクを吐出させるための吐出口に供給するためのインクを内部に内包するインク収容部を備えた筐体である。本実施例のインクジェット記録チップ２０１は、インクを吐出させるためのエネルギー発生手段であるヒーター（電気熱変換素子、発熱素子とも称す）を備える。さらに、前記ヒーターに前記インクジェット記録装置からの電気信号を伝える配線とを持ったシリコン製の記録素子基板とを備える。記録素子基板上には、ヒーターに対応し前記ヒーターにインクを供給するためのインク流路、インクを吐出させるためのインク吐出口を備えたオリフィスプレートが配置されている。
【００１５】
また本実施例においては、インクジェット記録チップ２０１にシアン、イエロー、マゼンタの３色のインクを吐出させるノズル列を持ち、各ノズル列に対応し、インク収容部から前記ノズルに供給するためのインク供給口を有している。
【００１６】
図３は、図２のインクジェット記録チップ２０１を拡大した際の平面図であり、１色分のノズル列のうちの１部を示している。ここで、３０１はインク供給口である。本実施例においては、３種類の吐出量のインク滴を吐出するためのノズル３０５、吐出口（４０７、４０８、５０９）が設けられている。
【００１７】
本実施例において、３０２は５ｐｌのインク滴を吐出させるノズル列群、３０３は２ｐｌのインク滴を吐出させるノズル列群、３０４は１ｐｌのインク滴を吐出させるノズル列群という構成となっている。
【００１８】
本実施例において、ノズル列群３０２は５ｐｌという比較的大きなインク滴を吐出させるため、そのヒーター４０３および吐出口４０７は相対的に大きなものとなるので、６００ｄｐｉの間隔で配置されている。また、インクジェット記録チップをできる限り小さくし、ノズルを高密度に配置させるため、ノズル列群３０３と３０４は２ｐｌと１ｐｌの吐出量のインク滴を吐出させるノズルが交互に並んだ所謂千鳥配置となっている。また、本実施例においては、ノズル列群３０３と３０４は１２００ｄｐｉの間隔で配置されている。本発明の各吐出量におけるヒーターサイズは、５ｐｌ用ヒーター４０３は約２１μｍ□、２ｐｌ用ヒーター４０４は約１９μｍ□、１ｐｌ用ヒーター５０４は約１４μｍ□となっている。
【００１９】
図３のＡ−Ａ断面で切断したノズルの断面図を図４に、Ｂ−Ｂ断面で切断したノズルの図を図５に示す。
【００２０】
図４において、３０１はインク供給口、４０２はＳｉ製のインクジェット記録素子基板、４０３、４０４はヒーター、４０５はノズルプレートである。本実施例においては樹脂を前記記録素子基板４０２にコーティングした後、フォトリソ工程を経て５ｐｌ用インク流路４０６、２ｐｌ用インク流路４０９、５ｐｌ用インク吐出口４０７、２ｐｌ用インク吐出口４０８を形成している。本実施例において、前記インク供給口３０１の上端部からヒーター４０３、４０４の中心までの距離Ｌ５とＬ２はほぼ同等となっている。
【００２１】
図５において、３０１はインク供給口、４０２はＳｉ製のインクジェット記録素子基板、４０３、５０４はヒーター、４０５はノズルプレートである。ここで、５ｐｌ用インク流路４０６、５ｐｌ用インク吐出口４０７、１ｐｌ用インク流路５０７、１ｐｌ用インク吐出量５０９となっている。本実施例においてインク供給口３０１の上端から５ｐｌ用ヒーター４０３の中心までの距離Ｌ５より、１ｐｌ用ヒーター５０４の中心までの距離Ｌ１の方が長く、Ｌ５及びＬ２は約６０μｍ程度、Ｌ１は約１００μｍ程度である。
【００２２】
図５に示した断面における、吐出量５ｐｌ及び１ｐｌの吐出を行うインクジェット記録ヘッドの吐出について図１を用いて説明する。図１において、１０２は５ｐｌ用吐出口４０７から吐出されるインク滴、１０３は１ｐｌ用の吐出口５０９から吐出されるインク滴を示している。
【００２３】
本実施例においてヒーター４０３及び５０４にエネルギーを与え、インク３０１に膜沸騰を生じさせそのエネルギーでインク吐出口からインクを吐出させる。図１においては、前記膜沸騰により生じた泡が、最大に成長した後の消泡時の状態を示す。
【００２４】
インク吐出量が５ｐｌのものは、膜沸騰により生じた泡は、１０４に示す様にその気泡の消泡時に大気と連通している。また、インク吐出量が１ｐｌのものは、膜沸騰により生じた気泡は大気と連通することなく消泡していくことを示している。特に図示しないが、図４で示した２ｐｌを吐出させる吐出方法においても、５ｐｌの吐出方法と同じ膜沸騰により生じた気泡はその消泡時に大気と連通する吐出方式となっている。
【００２５】
このような吐出方式を採用し、本実施例における、前記インクジェット記録チップは１５ｋＨｚで駆動され、４回のスキャンで単位画素を形成する。各吐出量のインク滴の打ち込み方としては、画素の濃度によるが、１ｐｌを単位画素の中に打ち込む濃度より濃い印刷を行う場合は、２ｐｌ次に５ｐｌのインク滴を打ち込む。
【００２６】
単純な打ち込みを考えれば、複数スキャンで１発程度の１ｐｌ液滴の打ち込みを行えばよいことになるが、高画質な画像を形成する場合、誤差拡散等の画像処理を行う場合が多い。この場合、隣の画素にも連続的に１ｐｌの液滴を打ち込む場合も発生し、１ｐｌのリフィル周波数は高い方が高画質に対しマージンが発生する。また、上記打ち込み量以上に１ｐｌ等の小液滴を多数打ち込む方が高画質になる場合も多々ある。
【００２７】
従って本実施例においては、画像信頼性のバランスをとり、吐出量変動の影響がないレベルで多くの１ｐｌインク滴を打ち込むことが可能となるようにしている。ヒーターで発生した気泡が外気と連通しない吐出方式は、気泡が外気と連通する吐出方式に比べて、吐出量のバラツキが大きくなる場合がある。しかし、本実施列のように２ｐｌ未満の量の吐出を行う場合は、可視限界に近いため、吐出量のバラツキが目立ち難く、画像への影響が少ない。
【００２８】
一方で気泡が外気と連通しない吐出方式は、気泡が外気と連通する吐出方式に比べてリフィルが早くなる点で好適である。よって、１ｐｌの吐出においては、ヒーターで発生した気泡を、大気に連通させず消泡させることでインク滴を吐出させる方法を採用しているのである。
【００２９】
また、５ｐｌや２ｐｌという吐出量変動に対し画像の変化が顕著に表れるものにおいては、吐出量のバラツキの軽減に重きをおき、その吐出方式は、ヒーターを駆動することで発生した気泡を外気と連通させることで吐出を行う方式が好適である。より好ましくは、気泡が最大体積に成長した後の体積減少段階で気泡を始めて大気と連通させるインク吐出方式が好ましい。
【００３０】
以上本実施例に示したようなインク吐出方式を採用することで、高速で高画質な印刷が可能となるインクジェット記録方法を提供することが可能となるのである。
【００３１】
（実施例２）
本発明の第２の実施例を以下に示す。
【００３２】
図７において、３０１は各インク流路にインクを供給するためのインク供給口、８０２はインク吐出量２ｐｌのインクを吐出させるためのノズル列群である。また、８０３はインク吐出量１ｐｌのインクを吐出させるためのノズル列群。８０４は０．６ｐｌのインクを吐出させるためのノズル列群である。
【００３３】
本実施例において、吐出量２ｐｌのノズル列群８０２及び１ｐｌのノズル列群８０３のインク吐出方式は、ヒーターを駆動することで発生した気泡が最大体積に成長した後の体積減少段階で前記気泡を始めて大気と連通させるインク吐出方式を採用している。また、吐出量０．６ｐｌのノズル列８０４に関しては、ヒーターを駆動させることで発生させた気泡を、大気に連通させずにインク滴を吐出させる方法を採用している。
【００３４】
また、本実施例に示したように、インク供給口からヒーターまでの距離（ＣＨ距離）に関して、ノズル列群８０３のＣＨ距離より０．６ｐｌのインクを吐出させるノズル列群８０４のＣＨ距離方が長い。従って本実施例の構成においても、上述した第１の実施例同様、高速で高画質な印刷が可能となるインクジェット記録方法を提供することが可能となるのである。
【００３５】
（実施例３）
本発明の第３の実施例を以下に示す。
【００３６】
図８において、３０１は各インク流路にインクを供給するためのインク供給口、９０２はインク吐出量１ｐｌのインクを吐出させるためのノズル列群、９０３はインク吐出量２ｐｌのインクを吐出させるためのノズル列群である。本実施例は１ｐｌを吐出させるノズルと２ｐｌのインクを吐出させるノズルがインク供給口３０１をはさんで交互に配置されている。
【００３７】
また、片側の列で見ると、インク吐出量１ｐｌのノズルとインク吐出量２ｐｌのノズルが交互に並んでおり、その間隔は１２００ｄｐｉ間隔となっている。本実施例においてもこれまでの実施例同様、２ｐｌのインク吐出量のノズル列群９０３のインク吐出方式は、ヒーターを駆動することで発生した気泡が最大体積に成長した後の体積減少段階で前記気泡を始めて大気と連通させるインク吐出方式である。また、１ｐｌのインク吐出量のノズル列群９０２のインク吐出方式はヒーターを駆動させることで発生させた気泡を、大気に連通させずにインク滴を吐出させる方法を採用している。従って本実施例の構成においても、上述した実施例同様、高速で高画質な印刷が可能となるインクジェット記録方法を提供することが可能となるのである。
【００３８】
（記録装置）
上述したインクジェット記録カートリッジを搭載可能な記録装置について図６を用いて説明する。図６はインクジェット記録装置を示す概略図であり、インクジェット記録カートリッジ６０１と６０２がキャリッジ６０３に位置決めして交換可能に搭載されている。本実施例において、インクジェット記録カートリッジ６０１はブラックインクを吐出させるブラックカートリッジ、６０２は、イエロー、マゼンタ、シアンのカラーインクを吐出させるカラーカートリッジである。前記キャリッジ６０３にはインクジェット記録カートリッジ６０１、６０２の外部信号入力端子を介して各吐出部に電気信号を伝達するための電気接続部が設けられている。
【００３９】
キャリッジ６０３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６０４に沿って往復移動方向に案内支持されている。
印刷用紙やプラスチック薄板等の被記録媒体６１１は給紙モーター６１２からギヤを介してピックアップローラー６１３を回転させることにより、オートシートフィーダー６１４から１枚ずつ分離給紙される。
【００４０】
インクジェット記録カートリッジ６０１、６０２は各吐出部における吐出口の並び方向が上述したキャリッジ６０３の走査方向に対して交差する方向になるようにキャリッジ６０３に搭載され、これらの吐出口列からインクを吐出させ記録を行う。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施例にかかるインク吐出方式を示す図である。
【図２】本発明の実施実施形態に適用するインクジェット記録ヘッドの斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施例にかかるヘッドを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例にかかるヘッドを示す図である。
【図５】本発明の第１の実施例にかかるヘッドを示す図である。
【図６】本発明の実施実施形態に適用するインクジェット記録装置の斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施例にかかるヘッドを示す図である。
【図８】本発明の第３の実施例にかかるヘッドを示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０２  インク滴（５ｐｌ）
１０３  インク滴（１ｐｌ）
１０４  大気と連通した気泡
１０５  気泡
３０５  ノズル
４０２  記録素子基板
４０３  ヒーター（５ｐｌ）
４０４  ヒーター（２ｐｌ）
４０５  ノズルプレート
５０４  ヒーター（１ｐｌ）
【図１】
2008149601.tif 000003
【図２】
2008149601.tif 000004
【図３】
2008149601.tif 000005
【図４】
2008149601.tif 000006
【図５】
2008149601.tif 000007
【図６】
2008149601.tif 000008
【図７】
2008149601.tif 000009
【図８】
2008149601.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月14日(2007.3.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
インク供給口から供給されるインクを吐出する第１の吐出口と、前記第１の吐出口から吐出されるインクより少ない量のインクを吐出する第２吐出口と、前記第１の吐出口に対応する第１の発熱素子と前記第２の吐出口に対応する第２の発熱素子と前記インク供給口とを有する基板と、を備えるインクジェット記録ヘッドからインクを吐出するインクジェット記録方法において、
前記インク供給口から前記第１の発熱素子までの長さより前記インク供給口から前記第２の発熱素子までの長さが長く、
前記第１の吐出口からのインクの吐出は、前記第１の発熱素子により形成される気泡が大気と連通する吐出方式によって成され、
前記第２の吐出口から吐出されるインクの量は２ｐｌ未満であって、前記第２の発熱素子により形成される気泡が大気と連通することなく消泡する吐出方式によって成されることを特徴とするインクジェット記録方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明のインクジェット記録方法は、インク供給口から供給されるインクを吐出する第１の吐出口と、前記第１の吐出口から吐出されるインクより少ない量のインクを吐出する第２吐出口と、前記第１の吐出口に対応する第１の発熱素子と前記第２の吐出口に対応する第２の発熱素子と前記インク供給口とを有する基板と、を備えるインクジェット記録ヘッドからインクを吐出するインクジェット記録方法において、前記インク供給口から前記第１の発熱素子までの長さより前記インク供給口から前記第２の発熱素子までの長さが長く、前記第１の吐出口からのインクの吐出は、前記第１の発熱素子により形成される気泡が大気と連通する吐出方式によって成され、前記第２の吐出口から吐出されるインクの量は２ｐｌ未満であって、前記第２の発熱素子により形成される気泡が大気と連通することなく消泡する吐出方式によって成されることを特徴とする。