(57)【要約】【課題】マトリクス配列ヘッドで発生しやすい濃度むらを、記録速度を低下させることなく低減し、高速記録と高画質記録を両立できる液滴吐出ヘッドと、このような液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を提供する。【解決手段】イジェクタ１３８は、記録媒体上のドット１５８が、イジェクタ１３８Ａ−１３８Ｅ−１３８Ｂ−１３８Ｆ−１３８Ｃ−１３８Ｇ−１３８Ｄ−１３８Ｈの順となるように配置されている。相対的に径の大きなドットと、相対的に径の小さいドットが副走査方向に混在して、且つ一定のピッチＰｎで並ぶ。これにより、副走査方向の濃度むらの空間周波数が高くなり、濃度むらが人間の眼に知覚され難くなるため、記録結果に高い均一性が確保できる。イジェクタ１３８を高密度配置し、画像を高速で記録することも可能となる。【選択図】　　　　図１
2004090504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する複数のイジェクタが二次元的に配列されて構成された１又は複数のイジェクタユニットを備えた液滴吐出ヘッドであって、
任意の前記イジェクタユニットにおいて、液滴吐出ヘッドを主走査方向に相対移動させながら吐出した液滴のドットを主走査方向と直交する方向に見て、ドット径の隣接する２つのドットの間に他のドット径のドットが位置するようにイジェクタが配列されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
液滴を吐出する複数のイジェクタが二次元的に配列されて構成された１又は複数のイジェクタユニットと、
液体供給装置が接続される接続部と、
前記接続部と前記イジェクタとを連結する液体流路と、
を備えた液滴吐出ヘッドであって、
任意の前記イジェクタユニットにおいて、液滴吐出ヘッドを主走査方向に相対移動させながら吐出した液滴のドットを主走査方向と直交する方向に見て、液体流路の流路長の隣接する２つのイジェクタからのそれぞれのドットの間に、他の流路長の液体流路に対応するイジェクタからのドットが位置するようにイジェクタが配列されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
液体が収容される圧力発生室と、圧力発生室内の液体に圧力を作用させる圧力発生手段と、圧力発生室と連通するノズルと、を含んで構成される複数のイジェクタが二次元的に配列された１又は複数のイジェクタユニットと、
液体供給装置が接続される接続部と、１つのイジェクタユニットを構成する複数のイジェクタとを連結してイジェクタに液体を供給可能とする共通流路と、を含んで構成される液体供給系と、
を備えた液滴吐出ヘッドであって、
液滴吐出ヘッドを主走査方向に相対移動させながら吐出した液滴のドットを主走査方向と直交する方向に見て、１つの前記共通流路において隣接する２つの前記イジェクタからのドットの間に、この共通流路で連結された他のイジェクタからのドットが位置するようにイジェクタが配列されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
液滴吐出ヘッドを主走査方向に相対移動させながら吐出した液滴のドットを主走査方向と直交する方向に見て、前記ドットが交互に並ぶようにイジェクタが配置されていることを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記共通流路が、前記主走査方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記液体供給系が、複数の前記共通流路を連結する第２共通流路を含んで構成されていることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記第２共通流路が、前記主走査方向と直交する方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
前記第２共通流路が複数備えられていることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
前記第２共通流路に液体を供給するための液体供給孔が、１つの第２共通流路あたり複数設けられていることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記液体供給孔が、前記第２共通流路の両端部にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項９に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記第２共通流路に液体を供給するための液体供給孔が、第２共通流路の中央付近に少なくとも１つ設けれられていることを特徴とする請求項６〜請求項１０のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１２】
１又は複数の前記イジェクタユニットによってイジェクタ群が構成され、
イジェクタが配設された平面に対する法線方向に見て前記第２共通流路が前記イジェクタ群の内部に位置するように配置されていることを特徴とする請求項６〜請求項１１のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１３】
イジェクタが配設された平面に対する法線方向に見て前記第２共通流路が前記イジェクタ群の略中央に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１４】
前記第２供給流路の両側にそれぞれ前記共通流路が連結されていることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１５】
１又は複数の前記イジェクタユニットによってイジェクタ群が構成され、
イジェクタが配設された平面に対する法線方向に見て前記第２共通流路が前記イジェクタ群の両側に位置するように配置されていることを特徴とする請求項６〜請求項１１のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１６】
前記圧力発生室のアスペクト比が略１とされていることを特徴とする請求項３〜請求項１５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１７】
請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを有することを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置に関し、さらに詳しくは、液滴を吐出して記録媒体上に文字や画像などを記録したり、基板上に微細パターンや薄膜の形成等を行うための液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧力発生室内に充填された液体に対し、圧電アクチュエータ等の圧力発生手段を用いて圧力波（音響波）を発生させ、その圧力波によって圧力発生室に連結されたノズルから液滴を吐出する液滴吐出方法は一般によく知られている。特に、インクの滴を吐出して記録用紙上に文字や画像などの記録を行うインクジェット記録装置は広く普及しており（例えば、特許文献１や特許文献２）、最近では、インク滴体積の減少や低濃度インクの使用等によって、極めて高い品質の画像記録が可能になっている。
【０００３】
また、近年では、上記の液滴吐出方法を用いた液滴吐出装置を工業的に活用することが試みられている。主な活用例としては、
（ａ）導電性ポリマー溶液を基板上に吐出させて配線パターンやトランジスタを形成、
（ｂ）有機ＥＬ溶液を基板上に吐出させてＥＬディスプレイパネルを形成、
（ｃ）溶融状態のハンダを基板上に吐出して電気実装用のバンプを形成、
（ｄ）ＵＶ硬化樹脂等の液滴を基板上で積層および硬化させることにより３次元物体を造形、
（ｅ）有機材料の溶液（レジスト溶液など）を基板上に吐出させて有機薄膜を形成、
などが挙げられる。このように、液滴吐出装置は画像記録の用途に限らず、広い領域で活用されつつあり、今後更にその活用範囲が広がっていくと予想される。
【０００４】
なお、以下では、液滴吐出ヘッドによって液滴を吐出する対象物を、「記録媒体」といい、液滴が記録媒体上に付着されることで得られる記録媒体上のドットのパターンを「画像」あるいは「記録画像」ということにする。したがって、以下に説明における「記録媒体」には、記録用紙やＯＨＰシートなどが含まれるのはもちろんであるが、これら以外にも、たとえば上記したような基板などが含まれる。また、以下の「画像」には、一般的な画像（文字、絵、写真など）のみならず、上記したような配線パターンや３次元物体、有機薄膜などが含まれる。
【０００５】
図１３には、上記公報などで公知の液滴吐出装置における液滴吐出機構（イジェクタ）の一例が断面図にて示されている。圧力発生室１４には、液滴を吐出するためのノズル１６と、共通流路１８を介して液体タンク（図示せず）から液体を導くための供給路２０が連結されている。また、圧力発生室１４の底面には振動板２２が設けられている。液滴吐出時には、振動板２２を挟んで圧力発生室１４と反対側に設けられた圧電アクチュエータ２４によってこの振動板２２を変位させ、圧力発生室１４に体積変化を生じさせることにより、圧力発生室１４内に圧力波を発生させる。この圧力波によって、圧力発生室１４内に充填されていた液体の一部がノズル１６を通って外部に噴射され、液滴２６となって飛翔する。飛翔した液滴２６は記録紙等の記録媒体上に着弾し、ドット（画素）を形成する。こうしたドットの形成を、画像データ等に基づいて繰り返し行うことによって、記録媒体上に文字や画像等のパターンが記録（形成）される。
【０００６】
上記のような液滴吐出装置において、現在、大きな課題となっているのが記録速度の向上である。液滴吐出装置において、記録速度を左右する最大のパラメーターはノズル数であり、ノズル数が多いほど、単位時間当たりに形成できるドット数が増加し、記録速度が向上する。そのため、通常の液滴吐出装置では、イジェクタを複数連結したマルチノズル型の液滴吐出ヘッド（直線状配列ヘッド）が多く用いられている。
【０００７】
図１４には、マルチノズル型の液滴吐出ヘッドの一例として、直線状配列ヘッド３２が示されている。この直線状配列ヘッド３２では、液体タンク（図示せず）は液体供給孔３４を介して共通流路３６と連結しており、この共通流路３６に複数のイジェクタ３８が連結されている。
【０００８】
しかし、このようにイジェクタ３８を一次元的（直線状）に配列する構造では、イジェクタの数をそれほど大きくすることはできない（通常は１００個程度が上限）。
【０００９】
そこで、イジェクタを２次元的にマトリクス配列させることによってイジェクタの数を増加させた液滴吐出ヘッド（以下、「マトリクス配列ヘッド」という）がこれまでいくつか提案されている（特許文献３や、特許文献４など）。
【００１０】
図１５（Ａ）および図１６（Ａ）には、従来のマトリクス配列ヘッドの基本構造の例がそれぞれ示されている。
【００１１】
これらのマトリクス配列ヘッド４２、５２では、複数のイジェクタ４４が各共通流路４６によって連結されており、さらに複数の共通流路４６が第２共通流路４８によって連結されている。たとえば、図１５（Ａ）に示すマトリクス配列ヘッド４２では、共通流路４６はヘッドの主走査方向（矢印Ｍで示す）に沿って配置され、第２共通流路４８は主走査方向と直交する方向（副走査方向、矢印Ｓで示す）に沿って配置されている。同一の共通流路４６に連結された各イジェクタ（４４Ａ〜４４Ｈ）は、それぞれ副走査方向にＰｎずつずらして配置されており、ヘッドを主走査方向に走査する過程において、吐出タイミングを制御しながら各イジェクタから液滴を吐出することにより、図１５（Ｂ）に示すようなピッチＰｎのドット５０が形成される。
【００１２】
一方、図１６（Ａ）に示すマトリクス配列ヘッド５２では、共通流路４６はヘッドの副走査方向に沿って配置され、第２共通流路４８は主走査方向に沿って配置されている。この場合にも、主走査方向に隣接するイジェクタは副走査方向にＰｎずつずらして配置されており、ヘッドを主走査方向に走査する過程において、吐出タイミングを制御しながら液滴を吐出することにより、図１６（Ｂ）に示すようなピッチＰｎのドット５０が形成される。
【００１３】
こうした構造のマトリクス配列ヘッドは、イジェクタ数の増加が可能であり、高速での画像記録に非常に有利である。例えば、図１５（Ａ）のマトリクス配列ヘッド４２において、共通流路４６の数を２６とし、各共通流路４６に１０個のイジェクタ４４を接続することにより、２６０個のイジェクタを配列させることが可能となる（図１５（Ａ）では、共通流路４６の数を８、共通流路１つ当たりのイジェクタ４４の数を８とし、全体で６４個のイジェクタ４４のみ表示）。
【００１４】
しかしながら、上記のような従来のマトリクス配列ヘッドは、高速記録に有利である一方で、記録結果に高い均一性を得ることが困難であるという問題があった。具体的には、ヘッドの主走査方向と直交する方向（副走査方向）に周期的な濃度むら（ドット径不均一）が発生しやすく、それによって記録結果の均一性が大きく損なわれてしまうという問題があった。
【００１５】
マトリクス配列ヘッドにおいて、そうした濃度むらが発生しやすい理由は種々考えられるが、特に、共通流路に対する取り付け位置によってイジェクタの吐出特性（滴体積、滴速）が変化してしまうことに起因する場合が多い。
【００１６】
すなわち、マトリクス配列ヘッドでは、各々のイジェクタは細長い共通流路によって連結されるため、イジェクタの取り付け位置によって、各イジェクタから見た共通流路の特性（流体抵抗およびイナータンス）が異なってしまう。例えば、図１５（Ａ）において、共通流路４６の根元に接続されたイジェクタ４４Ａにとっては共通流路の実効長さ（Ｌｃ）は小さくなるため、共通流路４６の流体抵抗やイナータンスも小さくなる（流路抵抗およびイナータンスは流路長さに比例する）。一方、共通流路４６の先端に接続されたイジェクタ４４Ｈにとっては、共通流路４６の実効長さ（Ｌｃ’）は大きくなり、共通流路４６の流体抵抗やイナータンスは大きくなる。共通流路４６の流体抵抗やイナータンスは、各イジェクタのリフィル特性（後述）に大きく影響し、結果的に各イジェクタ４４の吐出特性（滴体積、滴速）に変化を生じさせる。そのため、共通流路４６に対するイジェクタ取り付け位置によって、イジェクタ４４の吐出特性に差が発生してしまう。
【００１７】
図１５（Ｂ）には、上述したイジェクタの吐出特性差が記録結果の均一性に及ぼす影響が模式的に示されている。ここでは、一般的に観察される傾向として、共通流路４６の根元に接続されたイジェクタでは滴体積（ドット径）が大きく、共通流路の先端に近いイジェクタほど滴体積（ドット径）が小さくなるものとして説明する。（但し、共通流路の流体抵抗やイナータンスによっては、共通流路の根元に接続されたイジェクタでは滴体積（ドット径）が小さく、共通流路の先端に近いイジェクタほど滴体積（ドット径）が大きくなる場合もある。さらには、共通流路４６の中央から両端（根元及び先端）に向かうにしたがって滴体積（ドット径）が小さく／大きくなるなど、複雑な傾向を有することもある。）
滴体積に上記のような差（分布）が存在する場合、記録されたドット列には、図１５（Ｂ）に示すように、ｎを周期とするドット径の変化が生じてしまう（ｎは１つの共通流路４６で連結されたイジェクタ４４の数であり、図１５（Ｂ）の場合は８）。つまり、記録結果には副走査方向にｎを周期とする濃度むらが発生してしまう。一般的なマトリクス配列ヘッドでは、ｎは４〜２０程度、副走査方向の記録解像度は１５０〜６００ｄｐｉ（ドット／インチ）程度に設定されるため、上記濃度むらの周期は０．１７〜３．４ｍｍ程度となる。すなわち、０．３〜５．９本／ｍｍの空間周波数で濃度むらが発生することになる。
【００１８】
図１７には、濃度むらに対する人間の眼の感度が、横軸を空間周波数としたグラフで示されている。この図から、濃度むらの空間周波数が６本／ｍｍ以下であると、濃度むらに対する人間の眼の感度が高くなり、濃度むらが認識されやすくなることがわかる。特に、空間周波数が３本／ｍｍ以下の場合には、濃度むらが極めて認識されやすくなる。なお、１本／ｍｍ以下の空間周波数については、感度が低下するというデータ（破線）と感度が低下しないというデータ（実線）の両方が存在しているが、筆者らの実験結果によれば、実線の方が実態をよく表わしていると言える。
【００１９】
こうした人間の視覚特性と照らし合わせると、従来のマトリクス配列ヘッドで発生していた空間周波数０．３〜５．９本／ｍｍの濃度むらは、人間にとって非常に知覚しやすい濃度むらであり、記録結果の品質を大きく損なわせる原因となってしまう。濃度むらを認識しずらくするためには、濃度むらの空間周波数を６本／ｍｍ以上、より好ましくは１０本／ｍｍ以上に設定することが必要であるが、従来のマルチノズル配列ヘッドでは実現困難であり、均一性の高い記録を実行することができていなかった。
【００２０】
また、図１６（Ａ）のような流路配置を採用した場合にも、イジェクタ取り付け位置に起因した濃度むらの発生は問題となる。こうした流路配置を採った場合には、濃度むらの周期は副走査方向のヘッド長さ（ＬＨ）となるため、濃度むらの周期は非常に大きくなる。例えば、副走査方向の記録解像度を３００ｄｐｉ、イジェクタ数を２６０個とした場合、副走査方向のヘッド長さは約２２ｍｍとなるため、濃度むらの周期も約２２ｍｍとなる（空間周波数は約０．０５／ｍｍ）。こうした低い周波数の濃度むらも人間の眼には非常に知覚されやすく、記録結果の均一性を大きく損なう原因となってしまう。
【００２１】
以上のように、従来のマトリクス配列ヘッドでは、各イジェクタの吐出特性差が原因となって、ヘッドの主走査方向と直交する方向（副走査方向）に濃度むらが発生しやすい。こうした濃度むらは、特にイジェクタを高密度配列しようとした場合に顕著となる。なぜならば、イジェクタの配列密度を上げるためには共通流路の幅を非常に小さく設定する必要があるため、共通流路の流体抵抗やイナータンスが増加し、その結果、イジェクタ取り付け位置による各イジェクタの吐出特性差が必然的に増加してしまうためである。つまり、高速記録を可能にするためにノズル数（ノズル密度）を増加させるほど、記録結果の品質は低下しやすくなり、高速記録と高画質記録を両立させることは極めて困難であった。
【００２２】
なお、特許文献５には、図１８に示すようなマトリクス配列ヘッド６２が開示されている。
【００２３】
このマトリクス配列ヘッド６２では、流路６４が、図１５（Ａ）に示した共通流路４６に相当しており、この流路６４はマトリクス配列ヘッド６２の主走査方向と直交する方向（副走査方向）に沿って配置されている。また、図１５（Ａ）に示した第２共通流路４８に相当する流路６６は、複数のイジェクタ６８で構成されるイジェクタ群７０の上下２箇所に配置され、それぞれに連結された流路６４が主走査方向に交互に並ぶように配置されている。各イジェクタ６８は隣り合う二つの流路６４と供給路７２を介して連結されている。こうした流路６８の配置方法およびイジェクタ６８の連結方法を用いれば、上述した濃度むらは発生し難くなり、均一性の高い記録を実行することが可能となる。
【００２４】
しかしながら、このマトリクス配列ヘッド６２の場合、副走査方向にイジェクタ群７０を貫通するように共通流路（流路６４）を配置する必要があるため、副走査方向のイジェクタ群長さを大きく設定できず、高速記録に対応できないという問題があった。すなわち、高速記録を実現するためにイジェクタ６８の数を増やすと、副走査方向のイジェクタ群長さ（ヘッド長さ）が増加するため、共通流路（流路６４）の全長が非常に長くなる。その結果、流路６４の流路抵抗が非常に大きくなり、図１８のような流路配置を用いても均一性の高い記録を実現することは不可能となる（または、ヘッドの大型化という問題を招く）。
【００２５】
【特許文献１】
特公昭５３−１２１３８号公報
【特許文献２】
特開平１０−１９３５８７号公報
【特許文献３】
特開平１−２０８１４６号公報
【特許文献４】
特開平９−１５６０９５号公報
【特許文献５】
特表平１０−５０８８０８号公報
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したような問題点を解決すべくなされたものであり、その目的は、マトリクス配列ヘッドで発生しやすい濃度むらを、記録速度を低下させることなく低減し、高速記録と高画質記録を両立できる液滴吐出ヘッドと、このような液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を提供することである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、液滴を吐出する複数のイジェクタが二次元的に配列されて構成された１又は複数のイジェクタユニットを備えた液滴吐出ヘッドであって、任意の前記イジェクタユニットにおいて、液滴吐出ヘッドを主走査方向に相対移動させながら吐出した液滴のドットを主走査方向と直交する方向に見て、ドット径の隣接する２つのドットの間に他のドット径のドットが位置するようにイジェクタが配列されていることを特徴とする。
【００２８】
すなわち、この液滴吐出ヘッドの任意のイジェクタユニットでは、液滴吐出ヘッドを主走査方向に相対移動させながら吐出した液滴のドットを主走査方向と直交する方向に見て、ドット径の隣接する２つの液滴の間に他のドット径のドットが位置するようにイジェクタが配列されている。ここで、「ドット径の隣接する」とは、イジェクタユニットを構成しているイジェクタから吐出された液滴のドット径を大きい順（又は小さい順）に並べたときにドット径が隣接していることをいう。したがって、ドットを主走査方向と直交する方向に見たときに、ドット径が隣接する２つのドットの間に、他のドット径のドットが位置しており、少なくともこれら３つのドットでは、ドット径が単調に増加又は減少することなく、大小のドットが主走査方向と直交する方向に混在していることになる。換言すれば、主走査方向と直交する方向では、周期的なドット径のパターンが積極的に崩されている。そして、このようにドット径が混在した状態で、液滴ヘッドが主走査方向に相対移動し、記録媒体上に画像が記録される。したがって、記録された画像において、主走査方向と直交する方向での濃度むらが低減される。
【００２９】
しかも、本発明ではイジェクタの吐出特性を変更する必要がなく、イジェクタを高密度配置した場合でも、主走査方向と直交する方向での濃度むらが低減される。したがって、イジェクタを高密度配置して、画像を高速で記録することも可能となる。
【００３０】
請求項２に記載の発明では、液滴を吐出する複数のイジェクタが二次元的に配列されて構成された１又は複数のイジェクタユニットと、液体供給装置が接続される接続部と、前記接続部と前記イジェクタとを連結する液体流路と、を備えた液滴吐出ヘッドであって、任意の前記イジェクタユニットにおいて、液滴吐出ヘッドを主走査方向に相対移動させながら吐出した液滴のドットを主走査方向と直交する方向に見て、液体流路の流路長の隣接する２つのイジェクタからのそれぞれのドットの間に、他の流路長の液体流路に対応するイジェクタからのドットが位置するようにイジェクタが配列されていることを特徴とする。
【００３１】
この液滴吐出ヘッドでは、液体供給装置から供給された液体が接続部から、液体流路を経てイジェクタに至る。そして、イジェクタから液滴が吐出される。
【００３２】
任意のイジェクタユニットでは、液滴吐出ヘッドを主走査方向に相対移動させながら吐出した液滴のドットを主走査方向と直交する方向に見て、液体流路の流路長の隣接する２つのイジェクタからのそれぞれのドットの間に、他の流路長の液体流路に対応するイジェクタからのドットが位置するようにイジェクタが配列されている。ここで、「液体流路の流路長」とは、接続部からイジェクタまでの間で、液体が流れるときの実質的な液体流路の長さをいう。したがって、「液体流路の流路長の隣接する」とは、イジェクタユニットを構成しているイジェクタのそれぞれに対応する液体流路の流路長を長い順（又は短い順）に並べたときに流路長が隣接していることをいう。一般に、液体流路の流路長と、イジェクタから吐出される液滴の滴体積（ドット径）と、の間には正の相関関係（又は負の相関関係）がある場合が多い。また、このような正／負の相関関係が無い場合でも、液体流路の構造によって決まる一定の相関関係があると考えられる。このため、イジェクタを上記の配列とすると、それぞれのイジェクタから吐出された液滴のドットを主走査方向と直交する方向に見たときに、ドット径が隣接する２つのドットの間に、他のドット径のドットが位置し、少なくともこれら３つのドットでは、ドット径が単調に増加又は減少することなく、大小のドットが主走査方向と直交する方向に混在することになる。換言すれば、主走査方向と直交する方向では、周期的なドット径のパターンが積極的に崩されている。そして、このようにドット径が混在した状態で、液滴ヘッドが主走査方向に相対移動し、記録媒体上に画像が記録される。したがって、記録された画像において、主走査方向と直交する方向での濃度むらが低減される。
【００３３】
しかも、本発明ではイジェクタの吐出特性を変更する必要がなく、イジェクタを高密度配置した場合でも、主走査方向と直交する方向での濃度むらが低減される。したがって、イジェクタを高密度配置して、画像を高速で記録することも可能となる。
【００３４】
請求項３に記載の発明では、液体が収容される圧力発生室と、圧力発生室内の液体に圧力を作用させる圧力発生手段と、圧力発生室と連通するノズルと、を含んで構成される複数のイジェクタが二次元的に配列された１又は複数のイジェクタユニットと、液体供給装置が接続される接続部と、１つのイジェクタユニットを構成する複数のイジェクタとを連結してイジェクタに液体を供給可能とする共通流路と、を含んで構成される液体供給系と、を備えた液滴吐出ヘッドであって、液滴吐出ヘッドを主走査方向に相対移動させながら吐出した液滴のドットを主走査方向と直交する方向に見て、１つの前記共通流路において隣接する２つの前記イジェクタからのドットの間に、この共通流路で連結された他のイジェクタからのドットが位置するようにイジェクタが配列されていることを特徴とする。
【００３５】
この液滴吐出ヘッドでは、液体供給装置から供給された液体が、液体供給系を構成する接続部から共通流路を経てイジェクタに供給される。そして、イジェクタの圧力発生室に収容された液体に対し、圧力発生手段によって圧力が作用されると、液滴がノズルから吐出される。
【００３６】
イジェクタは、液滴吐出ヘッドを主走査方向に相対移動させながら吐出した液滴のドットを主走査方向と直交する方向に見て、１つの共通流路において隣接する２つのイジェクタからのドットの間に、この共通流路で連結された他のイジェクタからのドットが位置するように配列されている。すなわち、１つの共通流路に着目した場合に、この共通流路から液体が供給されるイジェクタは共通流路に沿って配列されているが、これらイジェクタから吐出された液滴のドットを主走査方向と直交する方向に見ると、隣接する２つのイジェクタからの液滴のドットの間に、他のイジェクタからの液滴のドットが位置する。一般に、１つの共通流路では、より接続部からの距離が長いイジェクタほど、吐出される液滴の滴体積（ドット径）は、次第に小さくなる（又は大きくなる）場合が多い。このため、イジェクタを上記の配列とすると、それぞれのイジェクタから吐出された液滴のドットを主走査方向と直交する方向に見たときに、ドット径が隣接する２つの液滴の間に、他のドット径のドットが位置し、少なくともこれら３つのドットでは、ドット径が単調に増加又は減少することなく、大小のドットが主走査方向と直交する方向に混在することになる。換言すれば、主走査方向と直交する方向では、周期的なドット径のパターンが積極的に崩されている。そして、このようにドット径が混在した状態で、液滴ヘッドが主走査方向に相対移動し、記録媒体上に画像が記録される。したがって、記録された画像において、主走査方向と直交する方向での濃度むらが低減される。
【００３７】
しかも、本発明ではイジェクタの吐出特性を変更する必要がなく、イジェクタを高密度配置した場合でも、主走査方向と直交する方向での濃度むらが低減される。したがって、イジェクタを高密度配置して、画像を高速で記録することも可能となる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳しく説明する。
【００３９】
［第１実施形態］
図１〜図３には、本発明の第１実施形態の液滴吐出ヘッド１１２が示されている、また、図４には、この液滴吐出ヘッド１１２を備えた液滴吐出装置１０２が示されている。本実施形態の液滴吐出ヘッド１１２はいわゆるインクジェット記録ヘッドとされており、この液滴吐出ヘッド１１２を備えた液滴吐出装置１０２は、インクジェット記録装置とされている。液滴吐出装置１０２は、記録媒体である記録用紙Ｐ上に着色インクの液滴（インク滴）を吐出し、この液滴によるドット１５８（図１（Ｂ）参照）で画像を記録するために使用される。
【００４０】
図４に示すように、液滴吐出装置１０２は、液滴吐出ヘッド１１２が搭載されるキャリッジ１０４と、キャリッジ１０４を記録用紙Ｐの記録面に沿った所定の主走査方向方向に移動（主走査）させる主走査機構１０６、および、記録用紙Ｐを主走査方向と交差（好ましくは直交）する所定の副走査方向に搬送（副走査）させるための副走査機構１０８を含んで構成されている。なお、図面において主走査方向を矢印Ｍで、副走査方向を矢印Ｓでそれぞれ示す。
【００４１】
液滴吐出ヘッド１１２は、後述するノズル１０４が形成されたノズル面が記録用紙Ｐと対向するようにキャリッジ１０４上に搭載されており、主走査機構１０６によって主走査方向に移動されながら記録用紙Ｐに対して液滴を吐出することにより、一定のバンド領域ＢＥに対して画像の記録を行う。主走査方向への１回の移動が終了すると、副走査機構１０８によって記録用紙Ｐが副走査方向に搬送され、再びキャリッジ１０４を主走査方向に移動させながら次のバンド領域を記録する。こうした動作を複数回繰り返すことにより、記録用紙Ｐの全面にわたって画像記録を行うことができる。
【００４２】
図２に示すように、液滴吐出ヘッド１１２は、積層流路板１１４を有している。積層流路板１１４は、ノズルプレート１１６、共通流路プレート１１８、供給路プレート１２０、圧力発生室プレート１２２、および振動板１２４の合計５枚のプレートを位置合わせして積層し、接着剤等の接合手段によって接合することにより形成されている。圧力発生室プレート１２２、供給路プレート１２０および共通流路プレート１１８には、副走査方向に沿って長孔１２６、１２８、１３０が形成されており、共通流路プレート１１８、供給路プレート１２０および圧力発生室プレート１２２が積層された状態で、長孔１２６、１２８、１３０によって、第２共通流路１３２（図１（Ａ）参照）が構成される。
【００４３】
振動板１２４には、第２共通流路１３２の端部に対応する位置に、インク供給孔１３４が形成されている。インク供給孔１３４には、図示しないインク供給装置が接続される。
【００４４】
共通流路プレート１１８には、長孔１３０から連続して、且つ主走査方向に沿って複数（本実施形態では、１つの長孔１３０（第２共通流路１３２）あたり３２本、そのうち、図１および図２では８本のみ示す）の共通流路１３６が形成されており、供給路プレート１２０、共通流路プレート１１８およびノズルプレート１１６が積層された状態で、共通流路１３６内を液体が流れるようになる。
【００４５】
圧力発生室プレート１２２には、共通流路１３６に沿って複数（本実施形態では１つの共通流路１３６あたり８個、液滴吐出ヘッド１１２全体では２５６個）の圧力発生室１４２が形成されており、それぞれの圧力発生室１４２に対応して、振動板１２４には、圧力発生手段としての単板型の圧電アクチュエータ１４４が取り付けられている（図３参照）。また、供給路プレート１２０には、図１から分かるように、圧力発生室１４２を平面視したときに概ね対角線上に位置するように、圧力発生室１４２のそれぞれに１つずつ、インク供給路１４６およびインク排出路１４８が形成されている。さらに、共通流路プレート１１８およびノズルプレート１１６には、それぞれインク排出路１４８に対応する位置に、連通路１５０およびインク吐出口１５２が形成されている。インク排出路１４８、連通路１５０およびインク吐出口１５２によって、ノズル１４０が構成されている。さらに、圧力発生室１４２、ノズル１４０および圧電アクチュエータ１４４によって、イジェクタ１３８が構成されている。
【００４６】
したがって、図３の断面図からも分かるように、共通流路１３６から圧力発生室１４２、インク排出路１４８、連通路１５０およびインク吐出口１５２へと連続するインクの通路が構成されていることになる。図示しないインク供給装置から送られてきたインクは、インク供給孔１３４を介して液滴吐出ヘッド１１２に供給され、第２共通流路１３２内からそれぞれの共通流路１３６を経て、圧力発生室１４２内に充填される。ここで、圧電アクチュエータ１４４に、画像情報に応じた駆動電圧波形を印加すると、圧電アクチュエータ１４４が撓み変形し、圧力発生室１４２を膨張または圧縮させる。これによって圧力発生室１４２に体積変化が生じると、圧力発生室１４２内に圧力波が発生する。この圧力波の作用によってノズル１４０（インク排出路１４８、連通路１５０およびインク吐出口１５２）のインクが運動し、インク吐出口１５２から外部へ排出されることにより液滴が形成される。
【００４７】
図５には、液滴吐出前後におけるインク吐出口１５２でのメニスカス１５４の動作が、順に（Ａ）から（Ｆ）へと模式的に示されている。初めはほぼ平坦な状態であったメニスカス１５４（図５（Ａ））は、圧力発生室１４２が圧縮されるとインク吐出口１５２の外部に向かって移動し、液滴１５６を吐出させる（図５（Ｂ））。液滴１５６の吐出が行われると、インク吐出口１５２内部のインク量が減少するため、凹形状のメニスカス１５４が形成される（図５（Ｃ））。凹形状になったメニスカス１５４は、インクの表面張力の作用によって徐々にインク吐出口１５２の開口部まで復帰し（図５（Ｄ）および図５（Ｅ））、吐出前の状態に回復する（図５（Ｆ））。なお、こうした液滴吐出後におけるメニスカス復帰動作のことを、以後「リフィル」と呼び、液滴吐出後に最初にメニスカス１５４がインク吐出口１５２の開口面１１６Ｓに復帰するまでの時間をリフィル時間（ｔｒ）と呼ぶことにする。図６には、液滴１５６の吐出直後からの経過時間と、メニスカスの位置変化（メニスカスの中央の位置ｙ、図５（Ｃ）参照）との関係がグラフにて示されている。吐出直後（ｔ＝０）に大きく後退したメニスカス（ｙ＝−６０μｍ）は、このグラフに示されるように振動しながら初期位置（ｙ＝０）に復帰する。
【００４８】
図７には、圧電アクチュエータ１４４に印加する駆動電圧の波形の一例が示されている。この駆動電圧の波形は、圧力発生室１４２を圧縮する方向に電圧を変化させる第１電圧変化プロセス１６２（所要時間ｔ１）と、変化された電圧（高電圧）を一定時間維持する電圧維持プロセス１６４（所要時間ｔ２）、印加電圧を元のバイアス電圧（Ｖｂ）に戻すための第２電圧変化プロセス１６６（所要時間ｔ３）により構成されている。
【００４９】
ここで、圧力発生手段として、撓み変形型の圧電アクチュエータを用いた場合、圧力発生室１４２のアスペクト比（平面視したときの縦横比）を略１に設定すると、単位面積当たりの吐出効率が最大化でき、小さな圧力発生室１４２で大きな液滴を吐出することが可能となる。つまり、圧力発生室１４２の占有面積を最小化でき、高い配列密度を有するマトリクス配列ヘッドを実現することができる。かかる観点からは、上記のアスペクト比は、０．５０以上２．００以下とすることが好ましく、０．８０以上１．２５以下とすることがより好ましい。
【００５０】
図１（Ａ）には、本実施形態におけるイジェクタ１３８の配列が模式的に示されている。２次元的に配列されたイジェクタ１３８は、主走査方向に沿って配置された共通流路１３６によって連結され、さらに、主走査方向とほぼ直交する方向に沿って配置された第２共通流路１３２によって連結されている。したがって、１つの共通流路１３６によって連結された複数（本実施形態では８個）のイジェクタ１３８によって、本発明のイジェクタユニット１６８が構成されていることになる。さらに、１つの第２共通流路１３２で連結された複数（本実施形態では３２個）イジェクタユニット１６８によって、本発明のイジェクタ群１７０が構成されていることになる。
【００５１】
なお、このように、第２共通流路１３２を副走査方向に沿って配置し、さらに、共通流路１３６を主走査方向に沿って配置することで、第２供給流路１３２から共通流路１３６へと効率的に液体を導くことが可能になる。これにより、第２共通流路１３２の断面積を小さくし、液滴吐出ヘッド１１２の小型化を図ることが可能になる。かかる観点からは、第２共通流路１３２の長手方向と副走査方向との成す角は４５度以下が好ましい。同様に、共通流路１３６の長手方向と主走査方向との成す角も４５度以下が好ましい。
【００５２】
共通流路１３６は、図３に示すように、平面視にて圧力発生室１４２と部分的に重なり合うように配置されている。このように、共通流路１３６を圧力発生室１４２と重なり合うように配置すると、共通流路１３６と圧力発生室１４２とを同一平面内に配置した場合に比べ、平面視したときに小さい面積の中に共通流路１３６と圧力発生室１４２を効率的に配置できるため、液滴吐出ヘッド１１２の小型化（イジェクタ１３８の高密度配列）に有利となる。なお、共通流路１３６の音響容量が小さいと、共通流路１３６に連結されたイジェクタ１３８間において音響的クロストーク等が発生してしまう。このような不都合を防止するため、本実施形態では共通流路１３６の上面を剛性の低いノズルプレート１１６で構成し、この部分をエアダンパとして機能させることにより、共通流路１３６の音響容量を増加させている。
【００５３】
ところで、各イジェクタ１３８から吐出される液滴１５６の体積は、一般に共通流路１３６に対するイジェクタ１３８の配置位置によって変化する。本実施形態の液滴吐出ヘッド１１２の場合、図１に示すように、共通流路１３６の根元に接続されたイジェクタ１３８Ａで最も液滴の体積（以下「滴体積」という）が大きく、共通流路１３６の先端に接続されたイジェクタ１３８Ｈでは滴体積が最も小さくなる傾向がある。イジェクタの位置によって滴体積にこうした差が発生する理由は、各イジェクタのリフィル特性に差が発生するためである。すなわち、共通流路１３６の根元に接続されたイジェクタ１３８Ａから見ると、共通流路の流路長、すなわち、インク供給孔１３４からイジェクタ１３８へインクを供給してリフィルを完了するために必要な時間を規定する実効長さ（Ｌｃ）は非常に小さいため、イジェクタ１３８Ａのリフィル特性は共通流路１３６のイナータンスや流路抵抗の影響を受け難く、リフィル速度は速くなる。そのため、液滴１５６を連続吐出した際には、図５（Ｅ）のようにメニスカス１５４が凸になった状態で次の吐出が行われ、吐出される液滴１５６の滴体積が増加する。一方、共通流路１３６の先端に接続されたイジェクタ１３８Ｈから見ると、共通流路１３６の実効長さ（Ｌｃ’）は非常に大きくなるため、イジェクタ１３８Ｈのリフィル特性は共通流路１３６のイナータンスや流路抵抗の影響を大きく受け、リフィル速度は遅くなる。そのため、液滴１５６を連続吐出した際には、図５（Ｄ）のように、メニスカス１５４が完全に復帰する前に次の吐出が行われ、吐出される液滴の滴体積が減少する。
【００５４】
したがって、１つの共通流路１３６で連結された各イジェクタ１３８に関し、共通流路１３６の根元側のイジェクタ１３８Ａによって吐出された液滴１５６のドット１５８から、順に共通流路１３６の先端側のイジェクタ１３８Ｂ−１３８Ｃ−１３８Ｄ−１３８Ｅ−１３８Ｆ−１３８Ｇ−１３８Ｈのそれぞれによって吐出された液滴１５６のドット１５８が副走査方向（主走査方向と直交する方向）に一定のピッチＰｎで並ぶようにすると、副走査方向に周期的なドット径の変化のパターンが表れてしまうことになる。
【００５５】
これに対し、本実施形態の液滴吐出ヘッド１１２では、図１（Ａ）に示すように、共通流路１３６が長手方向中央部分で屈曲されており、イジェクタ１３８も、記録媒体上のドット１５８が、イジェクタ１３８Ａ−１３８Ｅ−１３８Ｂ−１３８Ｆ−１３８Ｃ−１３８Ｇ−１３８Ｄ−１３８Ｈの順となるように配置されている。このため、記録媒体上では、共通流路１３６の先端部近傍に接続されたイジェクタ１３８によって形成されるドット１５８（相対的に径の大きなドット）と、共通流路１３６の根元近傍に接続されたイジェクタ１３８によって形成されるドット１５８（相対的に径の小さいドット）が副走査方向に混在して、且つ一定のピッチＰｎで並ぶ。その結果、副走査方向の濃度むらの空間周波数が高くなり、濃度むらが人間の眼に知覚され難くなるため、記録結果に高い均一性が確保できる。
【００５６】
特に、本実施形態では、１つのイジェクタユニット１６８によって形成される複数のドット１５８を副走査方向（主走査方向と直交する方向）に沿って見たときに、相対的に径の大きいドットと径の小さいドットとが交互に表れるように、各イジェクタ１３８が配置されている。その結果、副走査方向の濃度むらが人間の眼にさらに知覚され難くなる。
【００５７】
このように、本実施形態の液滴吐出ヘッド１１２では、主走査方向と直交する方向（副走査方向）の濃度むらの空間周波数を非常に高く設定できるため、共通流路１３６に対するイジェクタ１３８の配置位置によってイジェクタ１３８の吐出特性に大きな差が発生した場合にも、均一性の高い記録結果を得ることが可能となる。
【００５８】
しかも、イジェクタ１３８や共通流路１３６の形状の変更などによって液滴１５６の吐出特性を変える必要がないので、イジェクタ１３８を高密度配列した場合でも、上記と同様の作用によって副走査方向での濃度むらを低減できる。したがって、イジェクタ１３８を高密度配置し、画像を高速で記録することも可能となる。
【００５９】
なお、上記説明では、本発明に係る「液体流路の流路長」として、共通流路１３６の実行長さのみを考慮しており、第２共通流路１３２の長さは考慮していない。これは、図１から分かるように、第２共通流路１３２は共通流路１３６と比較して大きな開口断面積を有しており、各イジェクタ１３８でのリフィル特性の、第２共通流路１３２の構造への依存性が小さいためである。しかしながら、各イジェクタ１３８でのリフィル特性が第２共通流路１３２の構造に大きく依存している場合には、第２共通流路１３２を含めて、本発明に係る「液体流路の流路長」を決定することが好ましい。
【００６０】
以上の説明から分かるように、本発明では、各イジェクタ１３８における液体流路の流路長（実効長さ）と、液滴１５６の滴体積、すなわちドット１５８のドット径との間に、一定の相関関係（正の相関関係、負の相関関係、又は液体流路の構造等によって決まる一定の相関関係）にあることに着目し、液体流路の流路長（実効長さ）が隣接している２つのイジェクタ１３８により形成されるドット１５８の間に、他の液体流路の流路長（実効長さ）を有するイジェクタ１３８により形成されるドット１５８が位置するようにしている（たとえば、図１に示す例では、イジェクタ１３８Ａとイジェクタ１３８Ｂとにより形成されるそれぞれのドット１５８の間に、イジェクタ１３８Ｅにより形成されるドット１５８が位置している。）。そしてこのような条件を満たすイジェクタ１３８の配列を採ることで、それぞれのイジェクタ１３８から吐出された液滴１５６のドット１５８を主走査方向と直交する方向に見たときに、ドット径が隣接する２つのドットの間に、他のドット径のドットが位置し、大小のドットが混在しているようにしているのである。
【００６１】
本発明において、イジェクタ１３８の配置の具体的構成は、図１（Ａ）に示したもの限定されるわけではない。上記説明から分かるように、一般に、１つのイジェクタユニット１６８において、液体流路の流路長（実効長さ）は、共通流路１３６の根元のイジェクタ１３８（図１（Ａ）ではイジェクタ１３８Ａ）で最短であり、共通流路１３６の先端へ向かうにしたがって、次第に長くなる。したがって、１つのイジェクタユニット１６８において、例えば、共通流路１３６の先端部近傍に接続されたイジェクタ１３８によって形成されるドット１５８と、共通流路１３６の根元近傍に接続されたイジェクタ１３８によって形成されるドット１５８とが、主走査方向と直交する方向に見て、記録媒体上で混在して並ぶように配置されていれば、別のイジェクタ配置方法を適用しても同様の効果を得ることができる。
【００６２】
図８には、このような条件を満たす、図１に示したものとは異なる液滴吐出ヘッド１８２が示されている。この液滴吐出ヘッド１８２では、共通流路１３６を略中間部で屈曲させて、平面視にて扁平なＶ字状に形成すると共に、イジェクタ１３８をこの共通流路１３６に沿って配置して、記録媒体上のドット１５８が、イジェクタ１３８Ａ−１３８Ｈ−１３８Ｂ−１３８Ｇ−１３８Ｃ−１３８Ｆ−１３８Ｄ−１３８Ｅの順に並ぶようになっている。このような構成でも、１つのイジェクタユニット１６８において、相対的に径の大きなドットと、相対的に径の小さいドットが副走査方向に混在して並び、副走査方向の濃度むらの空間周波数が高くなるので、濃度むらが人間の眼に知覚され難くなって、記録結果に高い均一性が確保できる。
【００６３】
［第２実施形態］
図９には、本発明の第２実施形態の液滴吐出ヘッド２１２における、イジェクタ１３８、共通流路２３６および第２共通流路２３２の配置が模式的に示されている。第２実施形態の液滴吐出ヘッド２１２では、５枚のプレートの構成および各イジェクタ１３８の基本構造は、第１実施形態と同一であるので、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。また、第２実施形態の液滴吐出ヘッド２１２を使用した液滴吐出装置についても、第１実施形態の液滴吐出装置１０２と同一構成であるので、その説明を省略する。
【００６４】
第２実施形態の液滴吐出ヘッド２１２では、第２共通流路２３２をイジェクタ群１７０の両側に配置し、共通流路２３６を長手方向中央で分割している点が、第１実施形態の液滴吐出ヘッド１１２と異なっている。
【００６５】
すなわち、第２実施形態の液滴吐出ヘッド２１２では、各イジェクタ１３８は主走査方向に沿って配置された共通流路２３６と、主走査方向とほぼ直交する方向（副走査方向）に沿って配置された第２共通流路２３２によって連結されている。イジェクタ群１７０の両側に配置された第２共通流路２３２は、それぞれに端部に対応する位置に設けられたインク供給孔１３４を介して図示しない液体供給装置と連結されており、第２共通流路２３２を介して、各共通流路２３６および各イジェクタ１３８に液体が供給される。第２共通流路２３２には、それぞれ３２本（図には８本のみ表示）の共通流路２３６が接続されており、各共通流路２３６には４個のイジェクタ１３８が連結されている。そして、本実施形態の液滴吐出ヘッド２１２では、分割された２本の共通流路２３６に沿って配設された合計８個のイジェクタ１３８によってイジェクタユニット１６８が構成されており、合計で２５６個のイジェクタ１３８を有している。
【００６６】
各イジェクタ１３８は図９（Ａ）に示すように、分割されたそれぞれの共通流路２３６に沿って配置されており、これらのイジェクタ１３８Ａ〜Ｈによって、イジェクタユニット１６８が構成されている。そして、液滴吐出ヘッド２１２を主走査方向に移動させながら液滴を吐出した場合、記録媒体上でのドット１５８の並びは、イジェクタ１３８Ａ−１３８Ｅ−１３８Ｂ−１３８Ｆ−１３８Ｃ−１３８Ｇ−１３８Ｄ−１３８Ｈの順となるように配列されている。したがって、共通流路２３６の先端部近傍に接続されたイジェクタ１３８Ｄ、１３８Ｅによって形成されるドット１５８と、共通流路２３６の根元近傍に接続されたイジェクタ１３８Ａ、１３８Ｈによって形成されるドット１５８が主走査方向と直交する方向（副走査方向）に混在して並ぶ。その結果、副走査方向の濃度むらの空間周波数が高くなり、濃度むらが人間の眼に知覚され難くなるため、記録結果に高い均一性が確保できる。
【００６７】
しかも、第２実施形態では、このような共通流路２３６の配置を採用することで、１つのイジェクタユニット１６８において、共通流路２３６を主走査方向に沿って２分割していることになり、第１実施形態と比較して共通流路２３６の全長を短く設定できる（第１実施形態に比べて約半分にできる）。このため、共通流路２３６に対する取り付け位置によるイジェクタ１３８の特性差を、共通流路を分割しない構成よりも小さく抑えることができ、記録結果の均一性をさらに向上させることが可能となる。
【００６８】
なお、本実施形態では共通流路２３６を中央で分割したが、気泡排出性等に問題がなければ、共通流路２３６を中央で連結し（共通流路２３６の形状は、第１実施形態の共通流路１３６と略同様となる）、共通流路２３６の両端が第２共通流路２３２に連結されるような構造を用いても同様の効果を得ることが可能である。
【００６９】
［第３実施形態］
図１０には、本発明の第３実施形態の液滴吐出ヘッド３１２における、イジェクタ１３８、共通流路３３６および第２共通流路３３２の配置が模式的に示されている。第３実施形態の液滴吐出ヘッド３１２も、５枚のプレートの構成および各イジェクタの基本構造は、第１実施形態と同一であるので、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。また、第３実施形態の液滴吐出ヘッド３１２を使用した液滴吐出装置についても、第１実施形態の液滴吐出装置１０２と同一構成であるので、その説明を省略する。
【００７０】
第３実施形態の液滴吐出ヘッド３１２では、第２共通流路３３２を、イジェクタ群１７０の略中央に配置すると共に、長手方向中央で分割して、２本配置している。また、共通流路３３６を、それぞれの第２共通流路３３２の両側に連結している点が第１実施形態と異なっている。
【００７１】
すなわち、第２実施形態の液滴吐出ヘッド３１２では、各イジェクタ１３８は主走査方向に沿って配置された共通流路３３６と、主走査方向とほぼ直交する方向（副走査方向）に沿って配置された第２共通流路３３２によって連結されている。イジェクタ群１７０のほぼ中央に配置された第２共通流路３３２は、それぞれ端部に対応する位置に設けられたインク供給孔１３４を介して図示しない液体供給装置と連結されており、各共通流路３３６および各イジェクタ１３８に液体が供給される。第２共通流路３３２の左右両側には、それぞれ３２本（図には１６本のみ表示）の共通流路３３６が接続されており、各共通流路３３６には４個のイジェクタ１３８が連結されている。すなわち、本実施形態の液滴吐出ヘッド３１２も合計２５６個のイジェクタ１３８を有している。
【００７２】
各イジェクタ１３８は図１０（Ａ）に示すように、それぞれの共通流路３３６に沿って配置されており、これらのイジェクタ１３８Ａ〜Ｈによって、イジェクタユニット１６８が構成されている。そして、液滴吐出ヘッド３１２を主走査方向に移動させながら液滴を吐出した場合、記録媒体上でのドット１５８の並びが、イジェクタ１３８Ａ−１３８Ｅ−１３８Ｂ−１３８Ｆ−１３８Ｃ−１３８Ｇ−１３８Ｄ−１３８Ｈの順となるように配列されている。したがって、共通流路３３６の先端部近傍に接続されたイジェクタ１３８Ｄ、１３８Ｅによって形成されるドット１５８と、共通流路３３６の根元近傍に接続されたイジェクタ１３８Ａ、１３８Ｈによって形成されるドット１５８が主走査方向と直交する方向（副走査方向）に混在して並ぶ。その結果、副走査方向の濃度むらの空間周波数が高くなり、濃度むらが人間の眼に知覚され難くなるため、記録結果に高い均一性が確保できる。
【００７３】
第３実施形態の液滴吐出ヘッド３１２では、第２共通流路１３２の両側に共通流路１３６が連結されている構造とすることで、第２実施形態の液滴吐出ヘッド２１２と同様、１つのイジェクタユニット１６８において、共通流路３３６を主走査方向に沿って２分割していることになる。第１実施形態と比較して共通流路３３６の全長を短く設定できる（第１実施形態に比べて約半分にできる）ため、共通流路３３６に対する取り付け位置によるイジェクタ１３８の特性差を、共通流路を分割しない構成よりも小さく抑えることができ、記録結果の均一性をさらに向上させることが可能となる。加えて、共通流路１３６の占有面積を小さくできるので、液滴吐出ヘッド３１２の小型化を図ることも可能になる。
【００７４】
また、第３実施形態の液滴吐出ヘッド３１２では、第２共通流路３３２を主走査方向に沿って見た場合に実質的に１本にできるため、主走査方向のヘッド幅を小さく設定でき、液滴吐出ヘッド３１２の小型化に有利となる。
【００７５】
さらに、第３実施形態の液滴吐出ヘッド３１２では、第２共通流路３３２の上端又は下端にインク供給孔１３４を設け（実質的に、分割されていない第２共通流路を想定すると複数（２つ）のインク供給孔１３４が１つの第２共通流路に設けられている）、さらに第２共通流路３３２を中央部で分割している。このように、複数のインク供給孔１３４を設けたり、第２共通流路３３２を複数設置した流路構造を用いると、第２共通流路３３２の流路抵抗（実効長さ）を小さくできるため、第２共通流路３３２の所要幅（占有面積）を低減することができ、液滴吐出ヘッドの小型化に有利となる。なお、図１０（Ａ）において第２共通流路３３２を中央部で分割したのは、第２共通流路３３２内の気泡排出性を上げるためであるが、気泡排出性に問題が生じなければ、連結してもかまわない。連結した構成であっても、第２共通流路３３２に複数（本実施形態では２つ）インク供給孔１３４から液体が供給されるので、第２共通流路３３２の所要幅（占有面積）を低減し、液滴吐出ヘッド３１２の小型化を図ることが可能になる。特に、本実施形態では、両端のインク供給孔１３４から液体が供給されるので、好ましい。また、同様の観点から、第２共通流路に、３つ以上のインク供給孔１３４を設けてもよい。
【００７６】
なお、図１１（Ａ）に示すように、第２共通流路３３２を連結した構造とし、インク供給孔１３４を連結された第２共通流路３３２の中央部付近に設けることによっても、第２共通流路３３２の流路抵抗（実効長さ）を小さくできるので、ヘッドの小型化を実現することが可能である。
【００７７】
また、第３実施形態の液滴吐出ヘッド３１２では、第２共通流路３３２をイジェクタ群１７０の中央に配置し、この第２共通流路３３２の両側に共通流路３３６を接続したが、図１２に示すように、片側にのみ共通流路３３６が接続された第２共通流路３３２を、イジェクタ群１７０の中央に２本平行に配置するなど、別の流路構造を用いることも可能である。ただし、図１２の流路構造では、第２共通流路３３２の実効長さが長くなるため、第２共通流路３３２全体での所要幅が増大し、液滴吐出ヘッドの小型化には不利となる。
【００７８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明に好適な実施形態を示したものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。すなわち、本発明の主旨を逸脱することなく、種々の変形、改良、修正、簡略化などを、上記実施形態に加えてもよい。
【００７９】
例えば、上記各実施形態では、圧力発生手段として圧電アクチュエータを用いたが、静電力や磁力を利用した電気機械変換素子や、沸騰現象を利用して圧力を発生させるための電気熱変換素子など、他の圧力発生手段を用いてもかまわない。また、圧電アクチュエータとしても、本実施形態で使用した単板型の圧電アクチュエータの他に、縦振動タイプの積層型圧電アクチュエータなど、別の形態のアクチュエータを用いてもかまわない。
【００８０】
また、上記実施形態では、複数のプレートの積層によって流路を形成しているが、プレートの構成、材質などは上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態ではノズルプレート１１６を共通流路１３６、２３６、３３６のエアダンパとして用いたが、エアダンパとして機能する専用のプレートを挿入するなど、別のプレート構成のヘッドに対しても、本発明を適用することが可能である。また、セラミックス、ガラス、樹脂、シリコンなどの材料を用いて、流路を一体成型したようなヘッドに対しても、本発明は同様に適用可能である。
【００８１】
また、上記各実施形態では、圧力発生室１４２の形状を四角形としたが、円形、六角形、長方形など、他の形状の圧力発生室を用いることも可能である。また、圧力発生室の形状はヘッド内ですべて同一としたが、形状の異なる圧力発生室を混在させて用いてもかまわない。
【００８２】
また、上記各実施形態では、共通流路に対するイジェクタ１３８の配置方法を、各共通流路で同一としたが、共通流路に対するイジェクタの配置方法は必ずしも規則的である必要はなく、共通流路毎に異なる配置方法を用いてもかまわない。例えば、図１に示す第１実施形態において、図１の一番上の共通流路１３６では、イジェクタ１３８Ａ−１３８Ｅ−１３８Ｂ−１３８Ｆ−１３８Ｃ−１３８Ｇ−１３８Ｄ−１３８Ｈの順でドットが並ぶようにイジェクタ１３８を配置し、二番目の共通流路ではイジェクタ１３８Ｅ−１３８Ａ−１３８Ｆ−１３８Ｂ−１３８Ｇ−１３８Ｃ−１３８Ｈ−１３８Ｄの順でドットが並ぶようにイジェクタ１３８を配列するなど、共通流路毎に異なるイジェクタ配列としてもかまわない。
【００８３】
また、上記各実施形態では、１つのイジェクタユニット１６８によって形成される複数のドット１５８を副走査方向（主走査方向と直交する方向）に沿って見たときに、相対的の径の大きいドットと径の小さいドットとが交互に表れるように各イジェクタ１３８を配置しているが、必ずしもこのように、大小の径のドット１５８が交互に並ぶようになっていなくてもよい。ただし、大小の径のドット１５８が交互に並ぶようにすると、副走査方向の濃度むらが人間の眼にさらに知覚され難くなるので、好ましい。
【００８４】
また、上記各実施形態では、１つの液滴吐出ヘッドにおいて、複数のイジェクタ１３８によってイジェクタユニット１６８が構成され、さらに、複数のイジェクタユニット１６８によって１つのイジェクタ群１７０が構成されているものを例にあげたが、１つのイジェクタユニット１６８のみによって１つのイジェクタ群１７０が構成されていてもよい（イジェクタユニット１６８とイジェクタ群１７０とが一致している）。ただし、この構成では、１つのイジェクタ群１７０を構成するイジェクタ１３８の数を、上記各実施形態のイジェクタユニット１６８と同程度の数（８個）とすると、液滴吐出ヘッドが１回の主走査で画像記録できるバンド領域が狭くなるので、高速での画像記録には不利となる。したがって、１つのイジェクタユニット１６８のみによって１つのイジェクタ群１７０を構成する場合には、このような不都合が生じない程度のイジェクタ１３８の数によって、イジェクタ群１７０を構成することが好ましい。
【００８５】
また、上記各実施形態では、共通流路および第２共通流路を、積層流路板１１４の内部に組み込んだが、共通流路および第２共通流路の構造は上記各実施形態に挙げたものに限定されるわけではない。例えば、第２共通流路を積層流路板１１４の内部に形成せず、積層流路板１１４にインク供給装置を直結し、インク供給装置自体に第２共通流路としての役割をもたせるなど、他の流路構造を用いることが可能である。
【００８６】
さらには、積層流路板１１４内で第２共通流路１３２を省略し、インク供給孔１３４と各イジェクタ１３８とが、個別の流路で直結されているような構成でもよい。
【００８７】
また、上記実施形態では、記録用紙Ｐ上に着色インクの液滴（インク滴）を吐出して文字や画像などの記録を行う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例に挙げたが、本発明の液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置としては、このようなインクジェット記録、すなわち、記録用紙上への文字や画像の記録に用いられるものに限定されない。また、記録媒体は紙に限定されるわけではなく、吐出する液体も着色インクに限定されるわけではない。例えば、高分子フィルムやガラス上に着色インクを吐出して行うディスプレイ用のカラーフィルターの作製、溶融状態のハンダを基板上に吐出して行う部品実装用のバンプの形成、有機ＥＬ溶液を基板上に吐出させて行うＥＬディスプレイパネルの形成、溶融状態のハンダを基板上に吐出して行う電気実装用のバンプの形成など、様々な工業的用途を対象とした液滴噴射装置一般に対して、本発明の液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置を適用することも可能である。
【００８８】
また、液滴吐出装置として、上記では液滴吐出ヘッドをキャリッジによって移動させながら液滴吐出を行う形態としたが、インク吐出口１５２を記録媒体の全幅にわたって配置したライン型の液滴吐出ヘッドドを用い、このライン型ヘッドを固定して、記録媒体のみを搬送しながら記録を行う（この場合は主走査のみとなる）など、別の装置形態に本発明を適用することも可能である。
【００８９】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００９０】
以下の各実施例では、上記した本発明の各実施形態の液滴吐出ヘッド１１２、２１２、３１２と同一構造の液滴吐出装置を使用し、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のインクに対応させて、１色あたり２６０個のイジェクタを有するマトリクス状配列ヘッドをキャリッジ１０４上に並べて配置し、記録用紙Ｐ上で４色のドットを重ねあわせることにより、フルカラーの画像記録を行った。そして、記録された画像を目視にて観察して画像品質の評価を行った。また、比較例として、図１５（Ａ）に示すマトリクス配列ヘッド４２を備えた液滴吐出装置を使用し、同様にして記録された画像を目視にて観察した。
【００９１】
＜実施例１＞
実施例１では、第１実施形態の液滴吐出ヘッド１１２を備えた液滴吐出装置を使用した。液滴吐出ヘッド１１２の具体的構成としては、ノズルプレート１１６に厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを用い、エキシマレーザ加工によって、開口径２５μｍのノズル１４０を形成した。供給路プレート１２０には、厚さ７５μｍのステンレス板を用い、プレスによって開口径２６μｍのインク供給孔１３４を形成した。共通流路プレート１１８および圧力発生室プレート１２２には、厚さ１２０μｍのステンレス板を用い、ウェットエッチングによって流路パターンを形成した。
【００９２】
圧力発生室１４２は、一辺の長さが５５０μｍ、アスペクト比が１の四角形とした。
【００９３】
振動板１２４には、厚さ１０μｍのステンレス板を用いた。また、圧電アクチュエータ１４４には厚さ３０μｍの単板状圧電セラミクスを用いた。本実施例の液滴吐出ヘッド１１２では、Ｖ１を３０Ｖ（図７参照）に設定した際に滴体積約１９ｐｌの液滴を吐出することが可能であった。
【００９４】
そして、本実施例では、副走査方向の記録解像度を３００ｄｐｉ（Ｐｎ＝８５μｍ）とした。このため、濃度むらの空間周波数は約１２本／ｍｍとなり、濃度むらに対する人間の眼の感度は非常に低くなっていた。
【００９５】
実際に本実施例の液滴吐出ヘッド１１２を備えた液滴吐出装置を用いてインク滴の吐出を行い、記録用紙Ｐ上に画像記録を行った。その結果、本実施例の液滴吐出ヘッド１１２では、イジェクタ１３８Ａにより吐出された液滴と、イジェクタ１３８Ｈから吐出された液滴の間に約１０％の滴体積差が発生し、その結果、記録媒体上のドット径にも約１０％の差が生じた。ところが、このようにドット径に差が生じているにも関わらず、画像を観察すると、大きなドットと小さなドットが記録媒体上で混在して配列されるため、濃度むらがほとんど目立たない、均一性の高い画像となっていた。
【００９６】
＜実施例２＞
実施例２では、第２実施形態の液滴吐出ヘッド２１２を備えた液滴吐出装置を使用した（図９参照）。液滴吐出ヘッド２１２の具体的構成（材料やサイズ等）は、実施例１と同一とした。
【００９７】
そして、実施例２の液滴吐出装置を用いて記録実験を行った結果、共通流路２３６の根元に接続されたイジェクタ１３８Ａと先端に接続されたイジェクタ１３８Ｄとのドット径差は約４％と小さくなった。また、大きなドットと小さなドットが記録媒体上で混在して配列されるため、人間の眼には濃度むらがほとんど感じられず、均一性の極めて高い記録を実行することができた。
【００９８】
＜実施例３＞
実施例３では、第３実施形態の液滴吐出ヘッド３１２を備えた液滴吐出装置を使用した（図１０参照）。液滴吐出ヘッド３１２の具体的構成（材料やサイズ等）は、実施例１と同一とした。
【００９９】
そして、実施例２の液滴吐出装置を用いて記録実験を行った結果、共通流路２３６の根元に接続されたイジェクタ１３８Ａと先端に接続されたイジェクタ１３８Ｄとのドット径差は約４％と小さくなった。また、大きなドットと小さなドットが記録媒体上で混在して配列されるため、人間の眼には濃度むらがほとんど感じられず、均一性の極めて高い記録を実行することができた。
【０１００】
＜比較例＞
比較例では、図１５（Ａ）に示した従来のマトリクス配列ヘッド４２を用意し、このマトリクス配列ヘッド４２を備えた液滴吐出装置を用いて同様の画像記録を行った。
【０１０１】
その結果、約０．８ｍｍ間隔（空間周波数１．２本／ｍｍ）の濃度むらが目立ち、出力画像の均一性は大幅に低下した。すなわち、図１５（Ａ）のイジェクタ配置では、記録媒体上でのドットの並びはイジェクタ１３８Ａ−１３８Ｂ−１３８Ｃ−１３８Ｄ−１３８Ｅ−１３８Ｆ−１３８Ｇ−１３８Ｈの順となるため、濃度むらの周期が本実施形態の１０倍となり、濃度むらの空間周波数が人間の知覚しやすい範囲内となってしまっていた。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、マトリクス配列ヘッドで発生しやすい濃度むらを、記録速度を低下させることなく低減し、高速記録と高画質記録を両立できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのイジェクタの配置を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）はこの液滴吐出ヘッドから吐出された液滴によって形成されたドットを主走査方向と直交する方向に直線状に配列して示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのプレート構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのイジェクタを示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る液滴吐出装置を示す斜視図である。
【図５】液滴吐出ヘッドにおいてノズルから液滴が吐出されるときのメニスカスの変化を（Ａ）から（Ｆ）へと順に示す説明図である。
【図６】液滴吐出ヘッドのリフィル時における経過時間とメニスカス中央の位置との関係の一例を示すグラフである。
【図７】本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの圧電アクチュエータに印加される駆動電圧の一例を示すグラフである。
【図８】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのイジェクタの配置の別の例を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）はこの液滴吐出ヘッドから吐出された液滴によって形成されたドットを主走査方向と直交する方向に直線状に配列して示す説明図である。
【図９】（Ａ）は本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドのイジェクタの配置を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）はこの液滴吐出ヘッドから吐出された液滴によって形成されたドットを主走査方向と直交する方向に直線状に配列して示す説明図である。
【図１０】（Ａ）は本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドのイジェクタの配置を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）はこの液滴吐出ヘッドから吐出された液滴によって形成されたドットを主走査方向と直交する方向に直線状に配列して示す説明図である。
【図１１】（Ａ）は本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドのイジェクタの配置の別の例を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）はこの液滴吐出ヘッドから吐出された液滴によって形成されたドットを主走査方向と直交する方向に直線状に配列して示す説明図である。
【図１２】（Ａ）は本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドのイジェクタの配置のさらに別の例を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）はこの液滴吐出ヘッドから吐出された液滴によって形成されたドットを主走査方向と直交する方向に直線状に配列して示す説明図である。
【図１３】従来の液滴吐出ヘッドの構造を示す断面図である。
【図１４】従来の直線状配列液滴吐出ヘッドのイジェクタ配列を模式的に示す平面図である。
【図１５】（Ａ）は従来のマトリクス配列液滴吐出ヘッドのイジェクタ配列を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）はこの液滴吐出ヘッドから吐出された液滴によって形成されたドットを主走査方向と直交する方向に直線状に配列して示す説明図である。
【図１６】（Ａ）は従来のマトリクス配列液滴吐出ヘッドのイジェクタ配列の別の例を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）はこの液滴吐出ヘッドから吐出された液滴によって形成されたドットを主走査方向と直交する方向に直線状に配列して示す説明図である。
【図１７】濃度むらに対する人間の目の感度を、横軸を空間周波数として示すグラフである。
【図１８】従来のマトリクス配列液滴吐出ヘッドのイジェクタ配列のさらに別の例を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
１０２　　液滴吐出装置
１１２　　液滴吐出ヘッド
１３２　　第２共通流路（液体流路）
１３４　　インク供給孔（接続部）
１３６　　共通流路（液体流路）
１３８　　イジェクタ
１４０　　ノズル
１４２　　圧力発生室
１４４　　圧電アクチュエータ（圧力発生手段）
１５６　　液滴
１５８　　ドット
１６８　　イジェクタユニット
１７０　　イジェクタ群
１８２　　液滴吐出ヘッド
２１２　　液滴吐出ヘッド
２３２　　第２共通流路（液体流路）
２３６　　共通流路（液体流路）
３１２　　液滴吐出ヘッド
３３２　　第２共通流路（液体流路）
３３６　　共通流路（液体流路）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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