(57)【要約】【課題】  使用頻度の多い最大濃度のノズルの使用寿命を延ばす。【解決手段】  同色調で濃度の異なる複数種類のインクを用いて濃淡表現を行うインクジェット記録装置において、単一の記録ヘッド筐体に複数のノズル列を設けノズル列ごとに異なる種類のインクを吐出して記録を行うマルチノズル列インクジェットプリンタであって、最も濃度の高いインクを吐出するノズル列を、他のインクを吐出するノズル列よりも多く備えることを特徴とするインクジェット記録装置。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同色調で濃度の異なる複数種類のインクを用いて濃淡表現を行うインクジェット記録装置において、単一の記録ヘッド筐体に複数のノズル列を設けノズル列ごとに異なる種類のインクを吐出して記録を行うマルチノズル列インクジェットプリンタであって、最も濃度の高いインクを吐出するノズル列を、他のインクを吐出するノズル列よりも多く備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
透明記録媒体に対して記録を行う請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
最も濃度の高いインクを吐出するノズル列同士を隣り合わせに配置することを特徴とする請求項１又は２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、被記録材上にインクを吐出して画像を記録するインクジェット記録装置に関し、特に、同色調で濃度の異なる複数種類のインクにより濃淡表現を行うインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータのプリンターや複写機として、記録シートにインクを吹き付けて記録するインクジェット記録装置が急速に普及している。インクジェット記録装置は、安価で多彩な色調の記録が可能であるため、その需要はますます増えてきており、最近ではＸ線フィルムやＣＴスキャン画像のような医療用の多階調画像記録用にも応用されつつある。医療画像用記録装置では、異なる濃度を有する複数種類のインクを組み合わせてインクを２回、３回と重ねて記録することによってインクの種類数よりはるかに多い階調を表現することが可能になる。
【０００３】
このような記録装置においては、画素の微細化等のため複数の記録素子を集積配列してなる記録ヘッドとして、インク吐出口および液路を高密度で複数集積したものを用いる。図８は、一般的なインクジェット記録装置における記録ヘッドを模式的に表した図である。記録ヘッド１０１の記録媒体に対向する面１０１ａには、複数の記録素子１０２が形成されている。
【０００４】
以下、記録ヘッドのインク吐出の一例について仕組みを説明する。
【０００５】
本発明に用いるインクジェット方式による記録方法は、インクの小滴を種々の駆動原理を利用して、ノズルより吐出して記録を行わせる従来公知であるインクジェット記録方式のいずれのものにも適用可能である。その代表例として、特許文献１に記載されている方法で、熱エネルギーの作用を受けたインクが急激な体積変化を生じ、この状態変化による作用力によって、インクをノズルから吐出させるインクジェット方式をあげることができる。
【０００６】
図２〜図４は本発明に係るインクジェット記録装置の主要部である記録ヘッドの構成例を示す図である。
【０００７】
記録ヘッドの記録素子１０２は、インクを通す溝１１４を有するガラス、セラミックスまたはプラスチック板等でできたベース部材１１３と、感熱記録に用いられる発熱ヘッド１１５（図ではヘッドが示されているが、これに限定されるものではない）とを接着して得られる。発熱ヘッド１１５は酸化シリコン等で形成される保護膜１１６、アルミニウム電極１１７−１，１１７−２、ニクロム等で形成される発熱抵抗体層１１８、蓄熱層１１９、アルミナ等の放熱性の良い基板１２０よりなっている。
【０００８】
インク１２１は吐出ノズル１２２まで来ており、圧力Ｐによりメニスカス１２３を形成している。今、電極１１７−１、１１７−２に電気信号が加わると、発熱ヘッド１１５のｎで示される領域が急激に発熱し、ここに接しているインク１２１に気泡が発生し、その圧力でメニスカス１２３が突出し、インク１２１が吐出し、ノズル１２２より記録小滴１２４となり、記録媒体１２５に向かって飛翔する。図４には図２に示す記録素子を多数並べた記録ヘッド（マルチノズルヘッド）の外観図を示す。記録ヘッドは、溝１１４を複数有するガラス板１１３と、図２で説明したものと同様な発熱ヘッド１１５を密着して製作されている。
【０００９】
また、図３は、インク流路に沿った記録ヘッドの断面図であり、特に、図２のＨ−Ｈ線での断面図である。
【００１０】
尚、本発明で用いる記録ヘッドの構成は、従来のインクジェット記録装置で一般的に用いられている記録ヘッドの構成と同様である。
【００１１】
各ノズルは、共通のインク液室に連通しており、インク液室から供給されるインクを吐出することにより、記録媒体上に同一の色調を持つドットを形成する。記録素子の配置は、図８のように、矢印Ａで示されるキャリッジの移動方向に対して垂直な方向に整列されており、同時に複数のドットを形成することが可能になっている。画素の微細化のために、ノズルの集積密度は年々向上しており、ノズルの個数も増加する傾向にある。図８においては各ノズルが略直線上に並んでいるが、さらに画素密度を高めて画質を向上させる目的で、ノズル列方向におけるノズルの密度を高めるために、千鳥配置などに配列されていることもある。ここで、この共通のインクを吐出する複数のノズルのグループをノズル列と呼ぶことにする。
【００１２】
ところで、多色記録を実現するためには、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックといった４種類のインクを打ち分ける必要がある。また、高画質化を図る手法のひとつとして、インク濃度の異なる同系色の濃淡インクを用いる濃淡記録方式が知られている。この濃淡記録方式では、ハイライト部等を低濃度の淡インクで記録し、インクドットによる粒状感を目立たなくすると共に、高濃度部において濃インクで記録するようにする。このため、吐出するインクの数を増やすことで高濃度部を生成しなくても高濃度部を生成することが可能になり、記録速度の低下を抑制することができる。
【００１３】
また、Ｘ線フィルムやＣＴスキャン画像のような医療用の多階調画像記録においては、同系色について３種類以上の濃度の異なる複数のインクを使用することが望ましいことが、特許文献２にて詳細に書かれている。これらマルチインクのインクジェット記録装置は、上記のノズル列を複数持つ記録ヘッドを採用したり、さらにその記録ヘッドを複数持ったりすることで、多種インクによる記録を実現する。
【００１４】
このような同系色について濃度の異なる複数のインクを使用するインクジェット記録装置は、画像ハイライト部等の低濃度領域が淡インクで記録されてインクのドットが目立たなくなると共に、多階調表現ができるため、画像品位を向上させることが可能である。
【特許文献１】特開昭５４−５９９３６号公報
【特許文献２】特開平１０−３２４００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、Ｘ線フィルムやＣＴスキャン画像のような医療診断用の画像では、光透過性の記録媒体に画像を記録し、この記録済みの媒体に背光を当てたときに記録媒体を透過する光量の差によって現れる像を見て診断を行う。従って、余分な光が目に入り暗い部分（高濃度部）を視る際の視覚特性を劣化させないためには、通常の出力画像において余白とされている部分（以下ボーダー部とする）は背光をできるだけ透過しない状態にした方が好ましい。したがって、ボーダー部を所定の透過率以下にする必要がある。一般に、記録媒体が背光を透過する度合いは、透過率から以下の式により定義される光学濃度を用いる。
【００１６】
光学濃度    ＯＤ＝−ｌｏｇＴ            （Ｔ：透過率）
通常は、視覚特性を劣化させないためにボーダー部の光学濃度を、２．０以上の高い濃度にすることが望ましいとされている。
【００１７】
一方、濃度の異なる複数のインクを同じ場所に重ね打ちして濃淡多階調表現する記録装置では、限られた種類のインクで階調ステップを増やすために、濃度の高いインクは用意せずに、例えば単インクによる記録で光学濃度１．０以下になるような濃度の低いインクを用い、必要に応じて何種類かのインクを同じ場所に吐出することで高濃度の画素を表現する。したがって、ボーダー部を含む高濃度部にいたっては、記録装置の持つ比較的高濃度のインクを多量に使用することになる。
【００１８】
しかしながら、例えばＸ線フィルムやＣＴスキャン画像のような医療診断用の画像を代表とするいくつかの分野の画像などでは、ボーダー部が１枚の記録媒体面積の数十％を占めることもあり、そのためこういった画像を頻繁に出力することで、高濃度インクを受け持つノズル列の各ノズルの負荷が嵩んでいき、ノズル形成部が損傷しやすくなり、結果として記録ヘッドの耐用寿命を縮めていた。
【００１９】
さらに、特定のインクの需要のみが多かった場合は、時間単位で吐出できるインク滴の数はノズル数に依存するために、記録の速度を一定以上に上げられなくなり、処理能力の優れた記録装置を提供する妨げになっていた。
【００２０】
本発明は上述の問題点に着目してなされたものであって、使用頻度の多い最大濃度のノズルの使用寿命を延ばすことのできるインクジェット記録装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の目的を達成するための本発明によるインクジェット記録装置は、同色調で濃度の異なる複数種類のインクを用いて濃淡表現を行うインクジェット記録装置において、単一の記録ヘッド筐体に複数のノズル列を設けノズル列ごとに異なる種類のインクを吐出して記録を行うマルチノズル列インクジェットプリンタであって、最も濃度の高いインクを吐出するノズル列を、他のインクを吐出するノズル列よりも多く備える構成とする。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば、
同色調で濃度の異なる複数種類のインクを用いて濃淡表現を行うインクジェット記録装置において、単一の記録ヘッド筐体に複数のノズル列を設けノズル列ごとに異なる種類のインクを吐出して記録を行うマルチノズル列インクジェットプリンタであって、最も濃度の高いインクを吐出するノズル列を、他のインクを吐出するノズル列よりも多く備えることにより、
ノズル個々の負担が軽くなり、発熱ヘッドやノズル形成部の損傷が発生しにくく、結果として記録ヘッドの耐用寿命が延びる。また、高濃度インクの需要が極端に多い画像の場合に、記録の速度を一定以上に上げられない問題も回避され、処理能力の優れた記録装置を提供できる。
【００２３】
これらは、医療診断用画像の記録等の、透明記録媒体への記録を行う際に、特に有用である。
【００２４】
最も濃度の高いインクを吐出するノズル列同士を隣り合わせに配置することによれば、インク同士の着弾位置の不揃いが目立ちにくくなり、画像品質の向上に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００２６】
本発明におけるインクジェット記録装置の実施例を説明する。
【００２７】
図１はインクジェット記録装置の概要を示す斜視図である。
【００２８】
１１は、記録ヘッドがユニット化された記録ヘッドカートリッジで、記録ヘッドカートリッジ１１の記録シートに対向する面には少なくともひとつのノズル列を持つ記録ヘッドが形成されている。記録ヘッドカートリッジ１１はキャリッジ１３に抱えられており、キャリッジ１３は少なくとも１本あるガイドシャフト１２によって案内されてガイドシャフト１２に平行な方向（矢印Ａの方向）に往復移動可能になっている。キャリッジ１３には駆動ベルト１４の両端部が固定されており、駆動ベルト１４がキャリッジモータ１５に駆動されることによってキャリッジ１３を所定のタイミングで所定の向きへ移動される。２０は本体の電気基板とキャリッジ１３との間で電気信号のやりとりをするための電気信号ケーブルである。キャリッジ１３の運動を妨げないように柔軟性をもつフラットケーブルが使われる。１７はヘッド回復のためのユニットで、キャッピング手段１８と、ワイパー１９などにより構成される。画像記録が行われていない間、キャッピング手段１８と記録ヘッドが対向する位置までキャリッジ１３を移動し、キャッピング手段１８がノズル周囲部に当接することでノズルを密閉・保護する。また、キャッピング手段１８は不図示の吸引ポンプと接続されており、キャッピング手段１８がノズルを密閉後ノズル周囲の固着したインク等を吸引することによって記録ヘッド内のインクの通りをよくして機能・性能を回復させる働きがある。ワイパー１９は、必要なときにせり出してキャリッジ１４の移動中に記録ヘッドのノズル周囲部に当接し、正常なインク吐出の障害になる不要なインクやゴミを拭い去り、ヘッドの性能回復を図るためのものである。
【００２９】
Ｓは記録シートであり、普通紙もしくは各種の特殊な記録用紙や樹脂製であってもよい。記録シートＳは１６等の給送ローラによって矢印Ｂ方向に進んで行き、記録ヘッドカートリッジ１１に対向させられる。記録シートＳに対しては、キャリッジ２の往復移動中のインク吹き付け、および所定量ずつの間欠シート送りを繰り返すことで所定部分への記録が行われる。
【００３０】
図５は、本発明のインクジェット記録装置に採用されるマルチノズル列の記録ヘッドにおけるインク供給の流れを示す概要図である。図５（ａ）はノズル面に正対した方向を示しており、図５（ｂ）はＬ−Ｌ断面図を示す。
【００３１】
ノズル面１ａには、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの４列のノズル列が設けられており、それぞれが複数個のノズルによって構成されている。ノズル列２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを構成する各ノズルはそれぞれ液室２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに連通しており、また、液室２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは、インク供給路２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを介してインク容器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄに連通している。インク容器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄは、インクが消費されるごとに液室２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄにインクを供給するためにインクを蓄えている容器である。
【００３２】
ここで、インクの種類について説明する。本実施例では、記録ヘッドにおいて、ブラックのそれぞれ濃度が異なる３種類のインクの吐出を受け持たせている。３種類のインクのうち、濃度の低い方から順に、ブラック１、ブラック２、ブラック３とする。例えば、医療用Ｘ線フィルムのような透過画像を出力する記録装置においてのインク濃度の比に関しては、特許文献２に詳しく説明されている。
【００３３】
ここで、本実施例の記録装置において、インク容器２４ａにはブラック１のインクが、インク容器２４ｂにはブラック２のインクが、インク容器２４ｃと２４ｄにはブラック３のインクがそれぞれ納められている。この構成によれば、最も濃度の高いブラック３のインクについてはノズル列２１ｃと２１ｄの２列によって記録が可能である。１列だけの場合に比べてノズル数が２倍となることによれば、ノズル個々の負担が軽くなり、発熱ヘッドやノズル形成部の損傷が発生しにくく、結果として記録ヘッドの耐用寿命が延びる。また、高濃度インクの需要が極端に多い画像の場合に、ノズル数が増えているとともに、インク容器３０から液室２３へのインクの補充の速度が追いつかなくなることが少ないので、記録の速度を一定以上に上げられない問題も回避できる。また、ブラック３を受け持つノズル列を３列、もしくはそれ以上に設ければ、さらに効果は大きくなる。
【００３４】
ところで、ノズル列の順番については、ブラック３を受け持つノズル列２１ｃと２１ｄは、隣同士に配置してある。この配列の意味について説明する。
【００３５】
図は、記録ヘッドのノズル面におけるノズル列の配置を示す図である。矢印Ａは、キャリッジの移動の方向である。各ノズル列のｎ番目のノズルに着目した場合、すべてのノズル列のｎ番ノズルはＡと平行なひとつの直線上に揃っていれば、各ノズルから吐出されたインク滴が記録シートの同じ位置に着弾しやすくなり、ムラの無い高品位な画像になる。とくに、医療診断用の画像のような透過シートに画像記録を行う利用法においては、この差が顕著に表れる。そこで、記録ヘッドを取り付ける際には、各ｎ番ノズルの位置が揃うように合わせ込むことになるのであるが、例えば各ノズル間の距離（ｎ番目とｎ＋１番目のピッチ）が数十ミクロンという微細なものになりつつある昨今のインクジェット記録装置においては、その作業が非常に困難で、安価なコストで記録装置を提供する妨げになっている。
【００３６】
図６は、記録ヘッドが角度θだけ取り付けられたときの状態を示している。キャリッジ移動方向Ａと平行な方向をｘ、垂直な方向をｙとして各ノズル列のｎ番ノズルのｙ座標に注目する。ノズル列２１ｄに対する他のノズルまでの距離を図のようにＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３とする。ノズル列２１ｃのｎ番ノズルと２１ｄのｎ番ノズルのｙ方向距離の差ΔＹ１は、ΔＹ１＝ＰＣ１・ｓｉｎθであり、ＰＣ１＜ＰＣ２であるので、ノズル列２１ｂのｎ番ノズルと２１ｄのｎ番ノズルのｙ方向距離の差ΔＹ２＝ＰＣ２・ｓｉｎθに比べれば小さくなる。（ΔＹ１＜ＰＣ２）  したがって、ノズル列２１ｃのｎ番ノズルから吐出されたインク滴の着弾位置と２１ｄのｎ番ノズルから吐出されたインク滴の着弾位置は、ノズル列２１ｂのｎ番ノズルから吐出されたインク滴の着弾位置と２１ｄのｎ番ノズルから吐出されたインク滴の着弾位置に比べると、揃いやすくなる。一方、出力画像において、濃度の低いインクに比べて濃度の高いインクの方が視認されやすいのは当然であり、濃度の高いインク同士の着弾位置の不揃いはきわめて目立ちやすく、画像品質の低下につながることになる。ゆえに、濃度の最も高いブラック３インクをノズル列２１ｃと２１ｄに受け持たせることで、画像品質の向上に多いに貢献できる。また、この配列だけでなく、最も近接しているノズル同士に高濃度のインクを割り振る配列であれば同様の効果がある。
【００３７】
その他、キャッピング時においては、キャッピング手段内部で近接したノズル列間でのインクの混合が起きる場合がありうる。しかし、隣接したノズル列が同種のインクであれば、濃度の変化が起きにくくなり、画質への影響も少ない。
【００３８】
また、一般の多色表現を行ういわゆるカラープリンタにおいては、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のインクを使用するのが普通である。また、各色において濃度の異なる複数種類のインクを用意することで、画像品位が向上することは前に述べたとおりである。その場合も、同系色で濃度の高いインクを受け持つノズル列を複数持ち、隣接したノズル列に割り振ることで、上記と同様の効果が得られる。
【００３９】
図７は、別の実施例の記録ヘッド全体の概要図である。図７（ａ）はノズル面に正対した方向の図であり、図７（ｂ）はＬ−Ｌ断面図である。
【００４０】
ノズル列２１ｃ、２１ｄに対して、共通のインク容器２４ｅからインクが供給されるようになっている。こうすることによって、より多くのインクを内在させる容器を実現しやすくなり、また、ユーザにとってはインク容器の交換の頻度が少なくなるメリットがある。このような構成にする場合にも、その隣接したノズル列が同種のインクであれば、複雑な流路形状の部品を用いることもなくインク流路を構成できるため、コストの安い記録ヘッドの提供に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】インクジェット記録装置の概要を示す斜視図
【図２】インクジェット記録ヘッドの部分断面図
【図３】インクジェット記録ヘッドの部分断面図
【図４】インクジェット記録ヘッドの概要図
【図５】本発明の記録ヘッドの概要図
【図６】本発明の記録ヘッドのノズル列の配置図
【図７】本発明の記録ヘッドの概要図
【図８】インクジェット記録ヘッドを模式的に表した図
【符号の説明】
【００４２】
Ｓ  記録シート
１１  記録ヘッドカートリッジ
１２  ガイドシャフト
１３  キャリッジ
１４  駆動ベルト
１５  キャリッジモータ
１６  給送ローラ
１７  ヘッド回復ユニット
１８  キャッピング手段
１９  ワイパー
２０  電気信号ケーブル
２１ａ〜２１ｄ  ノズル列
２２ａ〜２２ｄ  インク液室
２３ａ〜２３ｄ  インク供給路
２４ａ〜２４ｄ  インク容器
１０１  記録ヘッド
１０２  記録素子
【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６】
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【図８】
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【図５】
2005246905.tif 000009
【図７】
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