JP2005297421A - 液体吐出ヘッド、液体カートリッジ、液体吐出装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 素子基板を複数に分割した場合、素子基板間の発熱量の差によって素子基板間に温度差が生じ、滴吐出特性に差が生じて、出力画像の劣化を招く。
【解決手段】 液体吐出ヘッド１は２つの素子基板３ａ、３ｂに分割し、素子基板３ａには、マゼンタ（Ｍ）、フォトマゼンタ（ＰＭ）、イエロー（Ｙ）の各インクを吐出するための各吐出口列２１Ｍ、２２Ｍ、２１ＰＭ、２２ＰＭ、２１Ｙ、２２Ｙを、また、素子基板３ｂには、ブラック（Ｂｋ）、フォトシアン（ＰＣ）、シアン（Ｃ）インクの吐出口列２１Ｂｋ、２２Ｂｋ、２１ＰＣ、２２ＰＣ、２１Ｃ、２２Ｃを有し、各画像出力において使用されるインク種数が素子基板３ａ、３ｂ間で同じである。
【選択図】 図２

Description

本発明は液体吐出ヘッド、液体カートリッジ、液体吐出装置及び画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば液体吐出ヘッドを記録ヘッドに用いた液体吐出装置を含むインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、インク記録ヘッドから用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インクなどの記録液、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙などとも称される。）にインクを吐出して記録を行うものであり、高精細なカラー画像を高速で記録することができる。また、インクジェット記録装置は捺染装置等の産業用システムにまで利用されるようになってきている。

このようなインクジェット記録方式の画像形成装置においては、一般的には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の三原色又はこれにブラック（Ｂｋ）を加えた４色のインクが使用されている。

これに対して、最近では写真画像の出力の要求がますます高まっていることから、特許文献１に記載されているように、上述したイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の三原色又はこれにブラック（Ｂｋ）を加えた４色に加え、画像明部で粒状性を目立たなくするため、色の薄いインク（淡インク、フォトインクともいう）を加えたものが提案されている。
特開２００２−２５４６７９号公報

また、特許文献２、３に記載されているように、色再現性を向上したり、使用インク総量を低減させるためレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）などの特色インクを加えたものも提案されている。
特開２０００−２２９４２４公報 特開２００３−２７６３００公報

ここで、記録ヘッドとして用いるインクジェットヘッドなどの液体吐出ヘッドとしては、液体を吐出するための吐出口と、この吐出口が連通する流路と、流路内に配された液体を吐出するためのエネルギー発生手段としての電気熱変換体（発熱体）とを備え、流路中の液体に熱等のエネルギーを与えて気泡を発生させ、それに伴う急峻な体積変化に基づく作用力によって吐出口から液体を吐出させるサーマル型ヘッドが知られている。
米国特許第４、７２３、１２９号

このサーマル型ヘッドは、品位の高い画像を高速、低騒音で記録することができると共に、インクを吐出するための吐出口を高密度に配置することができるため、小型の装置で高解像度の記録画像、さらにカラー画像をも容易に得ることができるなどの多くの優れた点を有している。

また、液体吐出ヘッドとしては、エネルギー発生手段として圧電素子を用いたピエゾ型ヘッド、静電力で振動板を駆動する静電型ヘッドなどもある。

しかしながら、高画質化のために６色〜１０色のインクを吐出する液体吐出ヘッドにあっては、吐出口列はインクの種類の数だけ必要となる。高密度・高速印字のために吐出口列をインク毎に千鳥に２列配置するとなると、１２列〜２０列の吐出口列となる。

このように吐出口列数が多くなると、ヘッドが大きくなり、ヘッドが大きくなると、コストが高くなるといった課題が生じる。特に、液体吐出のためのエネルギー発生手段を設ける素子基板のコスト比率が大きい。そのため、素子基板を複数に分割するという方法が採られる。素子基板としてはシリコン基板が用いられることが多く、１枚のシリコン基板（シリコンウエハ）からいくつ素子基板を製造できるかによってコストが変わることになる。

そこで、素子基板を複数に分割し、一つの素子基板を小さくすることによって、円形であるシリコン基板の面積を有効に使うことができ、結果としてコストを低減することができる。また、歩留りも大きくコストを左右する要因であり、素子基板を分割することによって、歩留りが向上し、コストを低減することができる。

ところが、エネルギー発生手段を設けた素子基板を分割することによって、次のような新たな課題が生じる。すなわち、１０００個以上のエネルギー発生手段を数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚで駆動することによって素子基板が発熱することになる。エネルギー発生手段として発熱体を用いたサーマル型ヘッドや、素子基板に駆動ドライバを組み込んだものは特に発熱が大きくなる。

このように素子基板の発熱が生じると、素子基板を分割したために、素子基板間の発熱量の差によって素子基板間に温度差が生じることになる。素子基板間の温度差が生じると、インクの温度に差が生じたり、素子基板間で熱膨張差が生じたりして、素子基板間でインク吐出特性に差が生じて、出力画像の劣化を招くといった課題が生じる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、複数の素子基板間での滴吐出特性のバラツキを低減した液体吐出ヘッド、液体カートリッジ、液体吐出装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、複数の素子基板には複数種の液体を吐出する吐出口を備えるとともに、出力画像によって使用される液体と使用されない液体がある場合に、各出力画像において使用される液体種数が複数の素子基板間で同じである構成とした。

本発明に係る液体吐出ヘッドは、複数の素子基板には複数種の液体を吐出する吐出口を備えるとともに、出力画像によって使用される液体と使用されない液体がある場合、ある出力画像においてのみ使用される液体種数が複数の素子基板間で同じである構成とした。

本発明に係る液体吐出ヘッドは、複数の素子基板には５種以上の液体を吐出する吐出口を備えるとともに、出力画像によって使用される液体と使用されない液体がある場合、各出力画像において使用される液体種数の差が複数の素子基板間で１以内である構成とした。

本発明に係る液体吐出ヘッドは、複数の素子基板には５種以上の液体を吐出する吐出口を備えるとともに、出力画像によって使用される液体と使用されない液体がある場合、ある出力画像においてのみ使用される液体種数の差が複数の素子基板間で１以内である構成とした。

本発明に係る液体カートリッジは、本発明に係るいずれかの液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留する液体容器とを有する構成とした。

本発明に係る液体吐出装置は、本発明に係るいずれかの液体吐出ヘッドを備えている構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係るいずれかの液体吐出ヘッドあるいは本発明に係る液体カートリッジを備えている構成とした。

本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、各出力画像において使用される液体種数が複数の素子基板間で同じである構成、或いは、ある出力画像においてのみ使用される液体種数が複数の素子基板間で同じである構成、各出力画像において使用される液体種数の差が複数の素子基板間で１以内である構成、または、ある出力画像においてのみ使用される液体種数の差が複数の素子基板間で１以内である構成としたので、複数の素子基板間での温度差のバラツキが低減して、滴吐出特性のバラツキが低減する。

本発明に係る液体カートリッジ、液体吐出装置及び画像形成装置によれば、少なくとも本発明に係るいずれかの液体吐出ヘッドを備えているので、上述した効果が得られる。

以下、本発明の実施形態について添付図面をも参照して説明する。まず、本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態について図１ないし図４を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの斜視説明図、図２は同ヘッドのフレキシブル配線板を取り外して素子基板を吐出口が形成された面を吐出口外側から見た説明図、図３は同ヘッドの吐出口部を部分的に拡大して示す説明図、図４は同ヘッドの図２のＸ１−Ｘ１線に沿う主走査方向の断面説明図である。

この液体吐出ヘッド１は、エネルギー変換素子としての発熱抵抗素子２を含む素子基板３ａ、３ｂ（区別しない場合は素子基板３という。）と、吐出口４を形成したオリフィスプレート５とを備えている。

素子基板３ａ、３ｂは、例えば面方位＜１００＞のシリコン単結晶で形成し、オリフィスプレート５との接合面には、発熱抵抗素子２、この発熱抵抗素子２を駆動するための駆動トランジスタ等からなる駆動回路６、配線板５１とフレキシブル配線板５２を介して接続するためのコンタクトパッド７、駆動回路６とコンタクトパッド７とを接続する配線８などを半導体プロセスによって形成している。

配線板５１には、ヘッド１を図示しないインクジェット記録装置などの画像形成装置にセットしたときに、インクジェット記録装置と電気的に接続を行う端子５４が形成されている。また、各素子基板３ａ、３ｂには上述した駆動回路６、発熱抵抗素子２、配線８、コンタクトパッド７を除いた領域に、異方性エッチングにより形成された貫通口が３つ設けられ、それぞれ後述する複数種の液体を吐出する吐出口４を並べて配置した吐出口列２１Ｍ／２２Ｍ、２１ＰＭ／２２ＰＭ、２１Ｙ／２２Ｙ、２１Ｂｋ／２２Ｂｋ、２１ＰＣ／２２ＰＣ、２１Ｃ／２２Ｃに液体を供給するためのインク供給口９を形成している。

なお、図３は素子基板３ａ、３ｂに対して略透明なオリフィスプレート５を載せた状態を模式的に表しており、上述のインク供給口９は省略している。また、素子基板３ａ、３ｂはセラミックスなどのベース基板５３に接合されている。

オリフィスプレート５は、例えば感光性エポキシ樹脂で形成し、前述した発熱抵抗素子２に対応して、吐出口４、液流路１０及びインク供給口９と連通する共通液室１１、液流路１０間の隔壁１０ａを形成している。ここでは、前述した素子基板３ａ、３ｂを形成するための異方性エッチングは、シリコン基板上に酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜を形成した後、貫通口及び吐出口４と液流路１０とを備えたオリフィスプレート５を形成し、インク供給口部の酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜を除去して行うことで、安価で精密なヘッドを作製することができて好ましい。

このような素子基板３ａ、３ｂ及びオリフィスプレート５とを有する液体吐出ヘッド１は、電気熱変換体（発熱抵抗素子２）によって印加される熱エネルギーによる膜沸騰により生じる気泡の圧力を利用して、吐出口４よりインク等の液体（記録液）を吐出して記録を行う。

このヘッド１においては、図２に示すように、素子基板を２つの素子基板３ａ、３ｂに分割している。素子基板３ａには、マゼンタ（Ｍ）、フォトマゼンタ（ＰＭ）、イエロー（Ｙ）の各インクを吐出するための各吐出口列２１Ｍ、２２Ｍ、２１ＰＭ、２２ＰＭ、２１Ｙ、２２Ｙを有している。また、素子基板３ｂには、ブラック（Ｂｋ）、フォトシアン（ＰＣ）、シアン（Ｃ）インクの吐出口列２１Ｂｋ、２２Ｂｋ、２１ＰＣ、２２ＰＣ、２１Ｃ、２２Ｃを有している。

これらの素子基板３ａ、３ｂは、吐出口４の並び方向と直交する方向（主走査方向）に配置している。なお、吐出口列の色を区別しない場合には「吐出口列２１」、「吐出口列２２」という。

また、吐出口列２１を構成する吐出口４と吐出口列２２を構成する吐出口４とは千鳥状に配置している。この液体吐出ヘッド１では、各色の吐出口２１、２２はそれぞれ１列あたり吐出口４を約４２μｍ（１／６００インチ）ピッチで３８４個、千鳥配置しているので、１色当り７６８個の吐出口４を有する。６００ｄｐｉの吐出口４を２列千鳥に配置しているので、一度のスキャン（主走査方向移動）で１２００ｄｐｉの印字が可能である。

フォトインクは濃度の低いインクであり、画像のハイライト部の粒状性を低減し、良好な画質、特に写真画質を得るためのものである。ブラック（Ｂｋ）インクは画像の高濃度部でのみ使用されるためドットの粒状性がそれほど目立たない。また、イエロー（Ｙ）インクは明度が高いため画像明部でそれほど粒状性が目立たない。そのため、イエロー（Ｙ）とブラック（Ｂｋ）に関しては、フォトインクを用いなくても印字品質はあまり変わらないので、ここでは、フォトインクとしてフォトマゼンタ（ＰＭ）、フォトシアン（ＰＣ）だけを用いている。

このように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３原色インクに加えて、多色インクを用いることにより、特に写真画像の画質を向上することができる。

ここで、この液体吐出ヘッド１においては、上述したとおり素子基板を２つの素子基板３ａ、３ｂに分割している。前述したように素子基板３ａ、３ｂはシリコン基板（ウエハ）から半導体プロセスを用いて作製するので、１枚のシリコンウエハから何個の素子基板を得られるかによってコストが大きく変わることになり、一つの素子基板の大きさが大きくなると、シリコンウエハの面積が有効に利用できなくなり、素子基板を形成できない無駄な面積が大きくなる。そこで、素子基板を複数に分割して一つの素子基板の大きさを小さくすることによって、シリコンウエハの面積を有効に利用でき、コストも低くすることができる。

また、半導体プロセスであっても、ある確率で不良が発生するが、この場合にも一つの素子基板が小さい方が不良となる素子基板の確率が小さくなり、歩留まりが向上し、結果としてコストも小さくすることができることになる。

しかしながら、ヘッドに信号を入力すると、発熱抵抗素子や駆動回路での発熱により、素子基板の温度が上昇し、素子基板を複数に分割すると、素子基板間での発熱差により、素子基板間で温度差が生じる。その結果、素子基板間でインクの温度に差が生じたり、素子基板間で熱膨張差が生じたりして、インク滴吐出特性や吐出口間ピッチに差が生じ、印字品質を低下させるといった問題が生じることになる。

そこで、このヘッド１においては、各出力画像において使用されるインクの種類の数（インク種数）が各素子基板３ａ、３ｂで同じになるようにしている。すなわち、写真画像の出力でのみ使用するフォトインク（マゼンタ及びシアンのフォトインク）をそれぞれ各素子基板３ａ、３ｂに割り当てている。この実施形態における素子基板３ａ、３ｂの、吐出口列２１のインク色の配列と、ドキュメント出力と写真出力において用いられるインクをまとめたものを表１に示している。

インクジェット記録装置で出力する画像としては、文書やグラフなどのグラフィックが含まれたドキュメント出力と、写真画像、グラデーション画像などを出力する写真出力がある。写真出力やグラデーション画像出力では、ハイライト部分の粒状性が画質を低下させる要因となるので、フォトインクを用いて高画質に出力する。

この表１から分かるように、この実施形態では、ドキュメント出力と写真出力の両方において、素子基板３ａと素子基板３ｂ間で用いられるインク種数が同数である。言いかえれば、上述したように、写真出力でのみ使用されるインク（本実施形態ではフォトマゼンタ（ＰＭ）とフォトシアン（ＰＣ））を素子基板３ａ、３ｂに均等に振り分けている。つまり、ある画像出力でのみ使用されるインク種数は各素子基板３ａ、３ｂで同じである。

したがって、液体吐出ヘッド１を駆動することによって発生する熱による素子基板３ａ、３ｂ間の温度差が少なくなり、そのため素子基板３ａ、３ｂ間で滴吐出特性の温度によるバラツキが少なくなり、良好な画像品質を得ることができる。

このように、各出力画像において使用される液体種数が複数の素子基板間で同一であるので、液体吐出ヘッドを駆動することによって発生する熱による素子基板間の温度差が小さくなり、素子基板間での滴吐出特性に差が生じなくなって、良好な画像品質を得ることができる。

また、ある出力画像においてのみ使用される液体を複数の素子基板に均等に振り分け、ある出力画像においてのみ使用される液体種数が複数の素子基板間で同じになる構成とすることで、液体吐出ヘッドを駆動することによって発生する熱による素子基板間の温度差が小さくなり、素子基板間での滴吐出特性に差が生じなくなって、良好な画像品質を得ることができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態について図５を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの素子基板を吐出口が形成された面を吐出口外側から見た説明図である。
このヘッド全体の構成は、吐出口列の数を除いて、前記第１実施形態のヘッドと同様である。この実施形態でも素子基板は２つの素子基板３ａ、３ｂに分割している。素子基板３ａには、ブラック（Ｂｋ）、レッド（Ｒ）、シアン（Ｃ）、フォトシアン（ＰＣ）の各インクを吐出する各吐出口列２１Ｂｋ、２２Ｂｋ、２１Ｒ、２２Ｒ、２１Ｃ、２２Ｃ、２１ＰＣ、２２ＰＣを有している。また、素子基板３ｂには、イエロー（Ｙ）、フォトマゼンタ（ＰＭ）、マゼンタ（Ｍ）、ブルー（Ｂ）インクを吐出する各吐出口列２１Ｙ、２２Ｙ、２１ＰＭ、２２ＰＭ、２１Ｍ、２２Ｍ、２１Ｂ、２２Ｂを有している。

この実施形態では、前述した第１実施形態の６色インクに、レッド（Ｒ）とブルー（Ｂ）を加えた８色インク構成としている。レッド（Ｒ）を加えたことにより人間の肌の色の表現力が向上し、ブルー（Ｂ）を加えたことにより海や空の色を鮮やかに表現することが可能となり、写真をより高画質で出力することができる。

前記第１実施形態と同様に、素子基板３ａ、３ｂの、吐出口列２１のインク色の配列と、ドキュメント出力と写真出力において用いられるインクをまとめたものを表２に示している。

本実施形態においても、ドキュメント出力と写真出力の両方において、素子基板３ａと３ｂ間で用いられるインクの数が同数であり、写真出力でのみ使用されるインク（Ｒ、ＰＣ、ＰＭ、Ｂ）を素子基板３ａ、３ｂに均等に振り分けて、写真出力でのみ使用されるインク種数が各素子基板３ａ、３ｂ間で同じになるようにしている。

したがって、ヘッドを駆動することによって発生する熱による素子基板間の温度差は少なくなり、複数の素子基板間で液滴吐出特性に差が生じなく、良好な画像品質を得ることができる。

また、往復印字による色ムラを防止する構成として、図６に示すような各吐出口列に対するインクの色の振り分けもできる。この例では、イエローの吐出口列２１Ｙ、２２Ｙを挟んで、素子基板３ａ側にマゼンタの吐出口列２１Ｍ、２１Ｃを、素子基板３ｂ側にマゼンタの吐出口列２２Ｍ、２２Ｃを配置したものである。このときも、各画像出力で使用するインク種数は各素子基板３ａ、３ｂで同じであり、また、写真画像の出力でのみ用いるインク種数も各素子基板３ａ、３ｂで同じである。

なお、この場合、素子基板３ａ側のマゼンタの吐出口列２２Ｍ、２２Ｃに対応する吐出口列は使用せず（仮想線で示している。）、同様に、素子基板３ｂ側にマゼンタの吐出口列２１Ｍ、２１Ｃに対応する吐出口列は使用しない（仮想線で示している。）。

次に、この図６のヘッドによる記録方法の一例について図７及び図８を参照して説明する。
ここで、１次色、例えばマゼンタ単色の印字を行う場合には、ドット位置ｄ１、ｄ２に、マゼンタインクの吐出口列２１Ｍ及び吐出口列２２Ｍから走査方向に関係なくそれぞれ各１滴の液滴を吐出して画像を形成する。この場合、同じ色なので打ち込み順序による発色の差は現れない。

これに対し、２次色、例えばブルーを印字するためには、１画素に対してシアンインクとマゼンタインクとを打ち込むことになるので、１画素に対して吐出口列２１Ｃ（シアン）、吐出口列２１Ｍ（マゼンタ）、吐出口列２２Ｃ（シアン）、吐出口列２２Ｍ（マゼンタ）、の各列から各１滴の液滴を吐出して画像を形成する。

このとき、往方向に記録を行う場合、吐出口列２１Ｃ→２１Ｍ→２２Ｍ→２２Ｃの順に被記録媒体の所定の位置を通過して行くので、図６（ａ）〜（ｄ）に示す順に液滴が被記録媒体に着弾する。ここで、ドット位置ｄ１では、Ｃ→Ｍの順に液滴が着弾しているため、先に着弾したシアンの発色が優勢となる。一方、ドット位置ｄ２では、Ｍ→Ｃの順に液滴が着弾しているため、先に着弾したマゼンタの発色が優勢となる。

一方、復方向に記録を行う場合には、吐出口列２２Ｃ→２２Ｍ→２１Ｍ→２１Ｃの順に被記録媒体の所定の位置を通過して行くので、図６（ｅ）〜（ｈ）に示す順に液滴が被記録媒体上に着弾する。ここで、ドット位置ｄ１では、Ｍ→Ｃの順に液滴が着弾しているため、先に着弾したマゼンタの発色が優勢となる。一方、ドット位置ｄ２では、Ｃ→Ｍの順に液滴が着弾しているため、先に着弾したシアンの発色が優勢となる。

このように、シアンの発色が優勢なドットと、マゼンタの発色が優勢なドットとが走査方向に関わらず常にペアで使用されていることで、この画素は中間的なブルーの発色となる。

図８は、ドット位置ｄ１、ｄ２がオーバーラップしている様子を示す説明図である。実際には、図７に示すように、ドット位置ｄ１とｄ２とがオーバーラップしているので、打ち込み（付与）順としては、往路では吐出口列２１Ｃからのシアンドット、吐出口列２１Ｍからのマゼンタドット、吐出口列２２Ｍからのマゼンタドット、吐出口列２２Ｃからのシアンドットとなり、復路では吐出口列２２Ｃからのシアンドット、吐出口列２２Ｍからのマゼンタドット、吐出口列２１Ｍからのマゼンタドット、吐出口列２１Ｃからのシアンドットとなる。

このように、打ち込み順が対称、言い換えればインクの付着順序は同じとなるため、ブルーの発色を均一に発現させることが可能となる。これにより、往復印字による色ムラの発生を防止することができる。なお、その他の色の組み合わせ、及び淡インクも上記同様の説明で往復印字による色ムラの発生を防止することができる。

なお、上述の記録方法は本発明の液体吐出ヘッドを用いて往復印字を行う際に好適な方法の一つであり、本発明の液体吐出ヘッドを用いた画像の形成方法は、上述の記録モードのみに限定されるものではない。

このように、中心に対して色を対称に配置したことによって、往復印字による色ムラを防止でき、往復印字による高速印字が高画質で行えることになる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態について図９を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの素子基板を吐出口が形成された面を吐出口外側から見た説明図である。
このヘッド全体の構成は前記第１実施形態で説明したものと同様である。このヘッドでも２つの素子基板３ａ、３ｂに分割している。

素子基板３ａには、フォトマゼンタ（ＰＭ）、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブラック（Ｂｋ）、フォトシアン（ＰＣ）の各インクを吐出するための吐出口列２１ＰＭ、２２ＰＭ、２１Ｒ、２２Ｒ、２１Ｇ、２２Ｇ、２１ＰＣ、２２ＰＣを有している。

素子基板３ｂには、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブルー（Ｂ）、フォトブラック（ＰＢｋ）の各インクを吐出するための吐出口列２１Ｃ、２２Ｃ、２１Ｍ、２２Ｍ、２１Ｂ、２２Ｂ、２１ＰＢｋ、２２ＰＢｋを有している。

この実施形態では、前記第２実施形態の各インクに、グリーン（Ｇ）とフォトブラック（ＰＢｋ）を加えた１０色インク構成をなっている。グリーンを加えたことによりＲＧＢ３原色が揃い、写真画像を高画質で出力することができる。また、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）から２色を混ぜて表現していた色がレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の一色のインクで表現でき、またブラック（Ｂｋ）よりも濃度の薄いフォトブラック（ＰＢｋ）を加えたことによりイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３色を混合して表現していた色がフォトブラック（ＰＢｋ）一色で表現できるので、使用インク量を少なくでき、インク乾燥が速くなり、裏写りが低減され、用紙のカールやコックリングも低減される。

このヘッドにおける素子基板３ａ、３ｂの各吐出口列のインク色の配列と、ドキュメント出力と写真出力において用いられるインクをまとめたもの表３に示している。

この実施形態においては、２つの素子基板３ａと素子基板３ｂで用いられるインク数は完全には一致していない。しかしながら、その差（インク種数の差）は各素子基板３ａ、３ｂ間で１以内（１色分）であり、素子基板１枚あたり５色以上のインクを吐出するものに関しては、１色の差による温度差はほとんど影響しないことが分かった。

したがって、ドキュメント出力と写真出力の両方において、素子基板３ａと３ｂ間で用いられるインク数がほぼ同数（１色以内の差）であり、ヘッドを駆動することによって発生する熱による素子基板間の温度差は小さくなり、素子基板間で滴吐出特性に差が生じなく、良好な画像品質を得ることができる。写真出力（グラデーション出力を含む）でのみ使用されるインク種数の差も複数の素子基板間で「１」となっている。

このように各素子基板は５種以上のインクを吐出する吐出口を備えるとともに、各出力画像において使用される液体種数の差が複数の素子基板間で「１」以内であるので、多色により色再現性を向上でき、液体を混ぜることを少なくして液体使用量を低減でき、また、ヘッドを駆動することによって発生する熱による素子基板間の温度差が小さくなり、素子基板間で滴吐出特性に差が生じなく、良好な画像品質を得ることができる。

また、各素子基板は５種以上のインクを吐出する吐出口を備えるとともに、ある出力画像においてのみ使用される液体種数の差が複数の素子基板間で「１」以内であるので、多色により色再現性を向上でき、液体を混ぜることを少なくして液体使用量を低減でき、また、ヘッドを駆動することによって発生する熱による素子基板間の温度差が小さくなり、素子基板間で滴吐出特性に差が生じなく、良好な画像品質を得ることができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態について図１０を参照して説明する。なお、同図も同ヘッドの素子基板３ａ、３ｂ、３ｃを吐出口が形成された面を吐出口外側から見た説明図である。
このヘッド全体の構成は前記第１実施形態で説明したものと同様である。このヘッドでは３つの素子基板３ａ、３ｂ、３ｃに分割している。

素子基板３ａには、フォトマゼンタ（ＰＭ）、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）、フォトシアン（ＰＣ）の各インクを吐出するための吐出口列２１ＰＭ、２２ＰＭ、２１Ｒ、２２Ｒ、２１Ｇ、２２Ｇ、２１Ｂ、２２Ｂ、２１ＰＣ、２２ＰＣを有する。

素子基板３ｂには、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、バイオレット（Ｖ）、フォトブラック（ＰＢｋ）の各インクを吐出するための吐出口列２１Ｃ、２２Ｃ、２１Ｍ、２２Ｍ、２１Ｂ、２２Ｂ、２１Ｖ、２２Ｖ、２１ＰＢｋ、２２ＰＢｋを有する。

素子基板３ｃには、ブラック（Ｂｋ）インクの吐出口列２１Ｂｋ、２２Ｂｋを有する。

この実施形態においては、ブラック（Ｂｋ）は文字やグラフィックがはっきり、濃度高く印字できるように顔料インクを用い、文書出力を高速に行うことができるよう吐出口径を大きく、吐出口数を多くしている。ブラック（Ｂｋ）以外の色のインクは染料を用いている。

このヘッドにおける素子基板３ａ、３ｂの各吐出口列のインク色の配列と、ドキュメント出力と写真出力において用いられるインクをまとめたもの表４に示している。

この実施形態においても、ドキュメント出力と写真出力の両方において、素子基板３ａと３ｂ間で用いられるインク種数を同数とすることができる。なお、素子基板３ｃに関しては一色のみの構成となっているが、文書・グラフィック用のブラック（Ｂｋ）であり、他の色のインクとは干渉することが少なく、画像品質には影響を与えない。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第５実施形態について図１１を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの素子基板３ａ、３ｂの吐出口が形成された面を吐出口外側からみた図である。
このヘッド全体の構成は前記第１実施形態で説明したものと同様である。このヘッドでは２つの素子基板３ａ、３ｂに分割している。

素子基板３ａには、フォトマゼンタ（ＰＭ）、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブラック（Ｂｋ）、フォトシアン（ＰＣ）の各インクを吐出するための吐出口列２１ＰＭ、２２ＰＭ、２１Ｒ、２２Ｒ、２１Ｇ、２２Ｇ、２１Ｂｋ、２２Ｂｋ、２１ＰＣ、２２ＰＣを有している。

素子基板３ｂには、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブルー（Ｂ）、透明（Ｘ）の各インクを吐出するための吐出口列２１Ｃ、２２Ｃ、２１Ｍ、２２Ｍ、２１Ｂ、２２Ｂ、２１Ｂ、２２Ｂ、２１Ｘ、２２Ｘを有している。

この実施形態では、全色顔料インクを用い、普通紙印写でのにじみを低減し、印写後の径時劣化による色あせを低減している。顔料インクは光沢がでないため写真光沢紙にはきれいに印写できない。そのため、透明インク（Ｘ）を入れ、ハイライト部分など、もともとインクの少ないところに、透明インクを重ねることにより、プリント表面をより均一にして、光の乱反射を抑え、光沢紙出力がきれいに行えるようになる。

なお、透明インク（Ｘ）としては、光沢紙印字用の他にも、色インクを打つ前、あるいは色インクを打った後に重ね打ちをして、滲みを低減し、定着性を向上させる定着処理用のものを用いることもできる。

このヘッドにおける素子基板３ａ、３ｂの各吐出口列のインク色の配列と、ドキュメント出力と写真出力において用いられるインクをまとめたもの表５に示している。

この実施形態のヘッドにおいても、ドキュメント出力と写真出力の両方において、素子基板３ａと３ｂ間で用いられるインク種数を同数とすることができる。

なお、上述した各実施形態では、色の数、配置など具体的な例をあげて説明してきたが、色の種類、数、並び方、組み合わせはこれに限るものではない。例えば、ホワイト（白）、ゴールド（金）、シルバー（銀）などの色のインク（記録液）も使用することができる。

次に、本発明に係る液体カートリッジの一例について図１２を参照して説明する。なお、同図は同カートリッジの概略斜視説明図である。
この液体カートリッジ８０は、前述した各実施形態のいずれかを適用した、吐出口８４を有する本発明に係る液体吐出ヘッド８１と、この液体吐出ヘッド８１に供給する液体を保持する（貯留する）液体容器８２とを備えている。なお、この液体容器８２には、液体消費後に液体を再充填して使用することができる。

このように本発明に係る液体吐出ヘッドを備えた液体カートリッジを構成することによって、インク吐出バラツキが少なく、高周波吐出が可能な液体カートリッジを実現することができる。

次に、本発明に係る液体吐出装置を含む本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置について図１３及び図１４を参照して説明する。なお、図１３は同画像形成装置の機構部の全体構成を説明する構成図、図１４は同装置の要部平面説明図である。

この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１０１とステー１０２とでキャリッジ１０３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ１０４に取り付けたプーリ１０６ａと他方側に配置したプーリ１０６ｂとの間にタイミングベルト１０５にキャリッジ１０３を取り付けて、主走査モータ１０４でタイミングベルト１０５を介してキャリッジ１０３をキャリッジ主走査方向（図１４）に移動走査する。

このキャリッジ１０３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）、フォトシアン（ＰＣ）、フォトマゼンタ（ＰＭ）、フォトブラック（ＰＢｋ）、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドである２個の素子基板からなインクジェットヘッド１０７を複数の吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

また、キャリッジ１０３には、インクジェットヘッド１０７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１０８を搭載している。このサブタンク１０８には図示しないインク供給チューブを介してメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。なお、本発明に係るヘッド一体型の液体カートリッジを用いる構成に代えることもできる。

一方、給紙カセット１１０などの用紙積載部（圧板）１１１上に積載した用紙１１２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１１１から用紙１１２を１枚づつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）１１３及び給紙コロ１１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１１４を備え、この分離パッド１１４は給紙コロ１１３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙１１２を記録ヘッド１０７の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１２１と、給紙部からガイド１１５を介して送られる用紙１１２を搬送ベルト１２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ１２２と、略鉛直上方に送られる用紙１１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１２１上に倣わせるための搬送ガイド１２３と、押さえ部材１２４で搬送ベルト１２１側に付勢された先端加圧コロ１２５とを備えている。また、搬送ベルト１２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１２６を備えている。

ここで、搬送ベルト１２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１２７とテンションローラ１２８との間に掛け渡されて、副走査モータ１３１からタイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ１２７が回転されることで、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。

この搬送ベルト１２１は、抵抗制御を行っていない純粋な厚さ４０μｍ程度の樹脂材、例えばＥＴＦＥピュア材で形成した用紙吸着面となる表層２１ａと、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）とを有している。

帯電ローラ１２６は、搬送ベルト１２１の表層に接触し、搬送ベルト２１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。また、搬送ローラ１２７はアースローラの役目も担っており、搬送ベルト１２１の中抵抗層（裏層）と接触配置され接地している。

また、搬送ベルト２１の裏側には、インクジェットヘッド１０７による印写領域に対応してガイド部材１３６を配置している。このガイド部材１３６は、上面が搬送ベルト１２１を支持する２つのローラ（搬送ローラ１２７とテンションローラ１２８）の接線よりもインクジェットヘッド１０７側に突出している。これにより、搬送ベルト１２１は印写領域ではガイド部材１３６の上面にて押し上げられてガイドされる。

さらに、インクジェットヘッド１０７で記録された用紙１１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１２１から用紙１１２を分離するための分離部と、排紙ローラ１４２及び排紙コロ１４３と、排紙される用紙１１２をストックする排紙トレイ１４４とを備えている。また、背部には両面給紙ユニット１５１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット１５１は搬送ベルト１２１の逆方向回転で戻される用紙１１２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙する。

このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙１１２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１１２はガイド１１５で案内され、搬送ベルト１２１とカウンタローラ１２２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド１２３で案内されて先端加圧コロ１２５で搬送ベルト１２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ１２６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト１２１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト１２１上に用紙１１２が給送されることで、用紙１１２が搬送ベルト１２１に静電的に吸着され、搬送ベルト１２１の周回移動によって用紙１１２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ１０３を移動させながら画像信号に応じてインクジェットヘッド１０７を駆動することにより、停止している用紙１１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１１２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１１２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１２を排紙トレイ１４４に排紙する。

このように、この画像形成装置は本発明に係る液体吐出ヘッドを適用したインクジェットヘッドを備えているので、素子基板間の温度差による画像劣化が少なく、高画質印字を行うことができる。

なお、ここではインクジェット記録装置としての画像形成装置について説明しているが、これに限るものではない。インク等の液体の付与が行われる被記録媒体としては、各種の紙やＯＨＰシート、コンパクトディスクや装飾板等に用いられるプラスチック材、布帛、アルミニウムや銅等の金属材、牛皮、豚皮、人工皮革等の皮革材、木、合板等の木材、竹材、タイル等のセラミックス材、スポンジ等の三次元構造体等を用いることができる。
対象とすることができる。

また、液体吐出装置としては、各種の紙やＯＨＰシート等に対して記録を行うプリンタ装置、コンパクトディスク等のプラスチック材に記録を行うプラスチック用記録装置、金属板に記録を行う金属用記録装置、皮革に記録を行う皮革用記録装置、木材に記録を行う木材用記録装置、セラミックス材に記録を行うセラミックス用記録装置、スポンジ等の三次元網状構造体に対して記録を行う記録装置、または布帛に記録を行う捺染装置等をも含むものである。

さらに、これらの液体吐出装置に用いる吐出液（記録液）としては、それぞれの被記録媒体や記録条件に合わせた液体を用いればよい。

本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態を説明するヘッドの斜視説明図である。 同ヘッドのフレキシブル配線板を取り外して素子基板を吐出口が形成された面を吐出口外側から見た説明図である、 同ヘッドの吐出口部を部分的に拡大して示す説明図である。 同ヘッドの図２のＸ１−Ｘ１線に沿う主走査方向の断面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態のヘッドの素子基板３ａ、３ｂを吐出口が形成された面を吐出口外側から見た説明図である。 同ヘッドによる記録方法の一例の説明に供する説明図である。 同記録方法の説明に供する説明図である。 同実施形態の変形例を説明するヘッドの素子基板３ａ、３ｂを吐出口が形成された面を吐出口外側から見た説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態のヘッドの素子基板３ａ、３ｂを吐出口が形成された面を吐出口外側から見た説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態のヘッドの素子基板３ａ、３ｂ、３ｃを吐出口が形成された面を吐出口外側から見た説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態のヘッドの素子基板３ａ、３ｂを吐出口が形成された面を吐出口外側から見た説明図である。 本発明に係る液体カートリッジの説明に供する斜視説明図である。 本発明に液体吐出装置を含む画像形成装置の機構部の一例を示す全体構成図である。 同画像形成装置の要部平面説明図である。

符号の説明

１…液体吐出ヘッド
２…発熱抵抗素子
３、３ａ、３ｂ、３ｃ…素子基板
４…吐出口
５…オリフィスプレート
１０…液流路
１１…共通液室
２１Ｙ、２２Ｙ、２１Ｍ、２２Ｍ、２１Ｃ、２２Ｃ、２１ＰＭ、２２ＰＭ、２１ＰＣ、２２ＰＣ…吐出口列
８０…液体カートリッジ
１０７…記録ヘッド

Claims (7)

1. 液体を吐出する吐出口と、
   この吐出口に連通し前記液体を供給する液流路と、
   隣接する前記液流路の間の流路間隔壁と、
   前記液流路に充填された前記液体にエネルギーを与え前記吐出口から前記液体を吐出させるためのエネルギー発生手段を備えた複数の素子基板とを備え、
   各素子基板には複数種の液体を吐出する吐出口を備えるとともに、出力画像によって使用される液体と使用されない液体がある液体吐出ヘッドであって、
   各出力画像において使用される液体種数が前記複数の素子基板間で同じであることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 液体を吐出する吐出口と、
   この吐出口に連通し前記液体を供給する液流路と、
   隣接する前記液流路間の流路間隔壁と、
   前記液流路に充填された前記液体にエネルギーを与え前記吐出口から前記液体を吐出させるためのエネルギー発生手段を備えた複数の素子基板とを備え、
   各素子基板には複数種の液体を吐出する吐出口を備えるとともに、出力画像によって使用される液体と使用されない液体がある液体吐出ヘッドであって、
   ある出力画像においてのみ使用される液体種数が前記複数の素子基板間で同じであることを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 液体を吐出する吐出口と、
   この吐出口に連通し前記液体を供給する液流路と、
   隣接する前記液流路間の流路間隔壁と、
   前記液流路に充填された前記液体にエネルギーを与え前記吐出口から前記液体を吐出させるためのエネルギー発生手段を備えた複数の素子基板とを備え、
   各素子基板には５種以上の液体を吐出する吐出口を備えるとともに、出力画像によって使用される液体と使用されない液体がある液体吐出ヘッドであって、
   各出力画像において使用される液体種数の差が前記複数の素子基板間で１以内であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
4. 液体を吐出する吐出口と、
   この吐出口に連通し前記液体を供給する液流路と、
   隣接する前記液流路間の流路間隔壁と、
   前記液流路に充填された前記液体にエネルギーを与え前記吐出口から前記液体を吐出させるためのエネルギー発生手段を備えた複数の素子基板とを備え、
   各素子基板には５種以上の液体を吐出する吐出口を備えるとともに、出力画像によって使用される液体と使用されない液体がある液体吐出ヘッドであって、
   ある出力画像においてのみ使用される液体種数の差が前記複数の素子基板間で１以内であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留する液体容器とを有することを特徴とする液体カートリッジ。
6. 液体吐出ヘッドから液体を吐出する液体吐出装置において、請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする液体吐出装置。
7. 記録ヘッドから液体を吐出して画像を形成する画像形成装置において、請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドあるいは請求項５に記載の液体カートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置。
   
   

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