インクジェット記録ヘッド、及びインクジェット記録ヘッドの制御方法
【課題】親水溝の内部に進入したインクミストやウエット液を効率的に除去し、吐出動作の信頼性を向上する。
【解決手段】複数の吐出口８が配列されてなる吐出口列９が、記録用紙に対して相対的に移動する方向に複数列設けられる。吐出口列９の間の位置には、凹状をなす親水溝１０が吐出口列９の長手方向に沿って連続的に形成され、親水溝１０の内部に発熱素子１１が設けられる。
【解決手段】複数の吐出口８が配列されてなる吐出口列９が、記録用紙に対して相対的に移動する方向に複数列設けられる。吐出口列９の間の位置には、凹状をなす親水溝１０が吐出口列９の長手方向に沿って連続的に形成され、親水溝１０の内部に発熱素子１１が設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば記録用紙等の被記録材に対してインク等の液滴を吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッド、及びインクジェット記録ヘッドの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータやワードプロセッサ等のＯＡ機器が広く普及している現在、これら機器で入力した情報を種々の被記録材に記録するために、様々な記録装置及び記録方法が開発されている。特にＯＡ機器では、その情報処理能力の向上に伴って処理する映像情報などがカラー化される傾向にあり、処理情報を出力する記録装置にあってもカラー化が進んでいる。カラー画像を記録可能な記録装置としては、コスト及び機能などに応じて様々なものがあり、比較的単純な機能を有する安価なものから、記録すべき画像の種類や使用目的などに応じて記録速度や画質などを選択可能な多機能なものまで、種々存在している。
【０００３】
また、インクジェット記録装置は、低騒音、低ランニングコスト、小型化が可能であり、また記録画像のカラー化が容易であるため、プリンタ、複写機、ファクシミリ等に広く利用されている。一般に、カラーインクジェット記録装置は、シアン、マゼンタ、イエローの３色のカラーインク、又は、これら３色のインクに黒色を更に加えた４色のインクを使用してカラー画像の記録を行う。また、従来のインクジェット記録装置では、インクが滲まずに高発色のカラー画像を記録するために、被記録材として、インク吸収層を有する専用紙を使用するのが一般的であった。現在では、インクを改良することで、プリンタや複写機等で大量に使用される「普通紙」に対して記録適性を持たせたインクも実用化されている。
【０００４】
また、インクジェット記録装置においては、複数色のインクを用いてカラー記録などを行うための記録手段として、記録に使用する各インク色に対応するノズル郡が配設されたインクジェット記録ヘッドが用いられる。この記録ヘッドは、ノズルを構成する吐出口からインクの吐出が可能であり、複数の吐出口列を有して構成されている。このような構成では、特許文献１に開示されているように、インク滴の吐出に伴って発生した微小なインクミストが気流によって流れ、記録用紙の紙面に対向するフェイス面にインクミストが付着して、フェイス面が濡れて記録不良を招く現象がある。
【特許文献１】特開２００６−１０３３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、インクジェット記録装置では、インクジェット記録ヘッドで使用するインクとして顔料インクを用いる場合や、インクジェット記録ヘッドのフェイス面に付着したインクの除去性能を向上させるためにウエットワイプ方式を採用する場合がある。このような場合には、以下のような、記録を行う際に想定していなかった現象が発生した。
【０００６】
従来は、染料インクを使用していたが、記録された記録用紙、いわゆるプリント物の耐候性の向上を図るために、使用するインクを染料インクから顔料インクへ変更して検討を行った。具体的には、記録用紙に連続して記録を行ったときに、フェイス面の濡れによる記録不良が発生するか否かの検討を行った。
【０００７】
特許文献１には、記録動作時に生じた微小なインクミストが気流によって付着する、内面が親水性を有する溝（以下、親水溝と呼ぶ）の構成が開示されている。この構成では、インクミストが親水溝の内部に進入して付着したときに、この付着したインクが親水溝の内部で局所的に溜まることなく、親水溝の内部全体にわたって広がる。これによって、親水溝の内部に付着したインクが親水溝から溢れることが抑制されている。
【０００８】
しかしながら、顔料インクは、染料インクと比較してインクの粘度が高く、かつ蒸発したときに流動性が急激に低下するので、付着したインクミストが親水溝の内部に沿って広がり難い傾向がある。また、吐出口列の長手方向の中央部には、インクミストが比較的集中し易い傾向がある。このため、吐出口列の長手方向の中央部に付着したインクミストが親水溝の内部に広がらずに局所的に集中することで、付着したインクが親水溝を越えて溢れ、吐出口にまで到達する現象が発生するという新たな課題が生じた。
【０００９】
また、顔料粒子等をフェイス面から除去する性能を向上させるために、ワイパーにグリセリン等の溶剤を保持させた状態でフェイス面をワイピングするウエットワイプ方式がある。一般に、ワイプ機構は、記録動作や回復動作に伴ってインクジェット記録ヘッドのフェイス面にインクが残留したときに、記録ヘッドのフェイス面をワイパー１５１によって拭き取ってインクを除去するための機構である。特に、ウエットワイプ機構は、図１５（ａ）に示すように、ワイパー１５１とフェイス面とが当たる面にグリセリン等を主成分とするウエット液１５０を付着させた状態でワイピングを行うものである。このようにすることにで、ウエット液１５０がフェイス面への顔料粒子の付着が抑制され、顔料インクの除去性が向上される。
【００１０】
しかしながら、図１５（ｂ）に示すように、平滑なフェイス面をワイピングするのではなく、図１５（ｃ）に示すように、親水溝１１０が設けられたフェイス面をワイピングする場合には、ウエット液１５０が親水溝１１０内に入り込んでしまう。その結果、ウエットワイプ方式を採るインクジェット記録装置では、ウエット液１５０が親水溝１１０の内部に溜まることによって、親水溝１１０によってインクミストを保持できる保持量が低下してしまうという新たな課題も生じた。
【００１１】
さらに、ロール紙に連続的な記録を行う場合には、記録動作中に記録ヘッドの吸引回復動作やワイピング動作を行ったときに、インクを重ねる時間が長くなってしまう。このために、連続して記録した領域と、吸引回復によって中断した後に記録した領域とでは、濃度差が生じてしまう不都合がある。このような濃度差が発生するのを避けるために、ロール紙に記録する場合には、記録動作中に吸引回復やワイピング動作を行うことなく連続記録を行う必要があり、従来の想定以上にフェイス面の濡れやインク滴の不吐の発生を抑制する必要がある。
【００１２】
そこで、本発明は、上述した課題を解決し、顔料インクやウエットワイプ方式を採用する記録装置であっても、安定した吐出状態を維持することができるインクジェット記録ヘッド、及びインクジェット記録ヘッドの制御方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、ロール紙に記録するときにおいても、インク滴の不吐、ヨレの発生を抑えることができるインクジェット記録ヘッド、及びインクジェット記録ヘッドの制御方法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】
【００１３】
上述した目的を達成するため、本発明に係るインクジェット記録ヘッドは、被記録材に対して相対的に移動しながら吐出口から被記録材にインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドであって、複数の吐出口が配列されてなる吐出口列が相対的に移動する方向に複数列設けられる。そして、吐出口列の間の位置には、内部が親水性を有する凹状の溝が吐出口列の長手方向に沿って連続的に形成され、溝の内部に発熱素子が設けられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、溝の内部に発熱素子が設けられることによって、顔料インクやウエットワイプ方式を採用する記録装置であっても、吐出動作の信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
なお、以下の各実施形態において用いられる寸法、数値等は一例を示したものであり、これらに限定されるものではない。また、以下の説明では、同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付与し、その説明を省略する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１に、本実施形態のインクジェット記録装置の概観を示す斜視図を示す。
【００１８】
実施形態のインクジェット記録装置１００は、インクジェット記録ヘッドが搭載されるキャリッジ１１１と、キャリッジ１１１を走査移動させるキャリッジ駆動モータ１１２が設けられている。そして、インクジェット記録装置１００が備える制御部（不図示）から電気信号をインクジェット記録ヘッドに送るためのフレキシブルケーブル１１３と、インクジェット記録ヘッドの回復処理を行なうための回復処理部１１４とを備えている。また、インクジェット記録装置１００は、被記録材としての記録用紙が積層された状態で蓄える給紙トレイ１１５と、キャリッジ１１１の位置を光学的に読み取る光学式位置センサ１１６とを備えている。また、インクジェット記録装置１００は、記録が行われて、排出された記録用紙を保持する排紙トレイ１１７を備えている。
【００１９】
以上のように構成されるインクジェット記録装置１００は、キャリッジ１１１を記録用紙の搬送方向（副走査方向）と直交する主走査方向にシリアルスキャンさせる。キャリッジ１１１が移動することによって、インクジェット記録ヘッドが記録用紙に対して移動される。そして、インクジェット記録ヘッドは、記録用紙に対して相対的に移動しながら吐出口から記録用紙にインク滴を吐出し、吐出口（ノズル数）に対応した幅で記録を行なう。また、記録用紙の非記録領域に応じた非記録時に、記録用紙は、予め設定されている搬送量だけ間欠的に搬送される。
【００２０】
次に、図２に、インクジェット記録ヘッドの全体図を示す。インクジェット記録ヘッドは、キャリッジ１１１に搭載されており、キャリッジ１１１の走査方向と垂直な方向に沿って吐出口列が複数列設けられている。
【００２１】
次に、本実施形態について図面を参照して説明する。図３は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。図３に示すように、記録ヘッド１は、ノズルを構成する複数の吐出口８が配列されてなる複数の吐出口列９を備えている。また、記録ヘッド１は、吐出口列９の間に吐出口列９の長手方向に沿って連続的に形成されて内部が親水性を有する凹状の溝としての親水溝１０と、この親水溝１０内に設けられた発熱素子１１とを備えている。吐出口列９の周囲には、２列の吐出口列９毎に包囲する環状の凹部５が設けられている。また、発熱素子１１としては例えばヒータが用いられる。
【００２２】
本実施形態のインクジェット記録装置では、６個の記録ヘッド１が一体に構成されており、６色のインクに対応する構成にされている。なお、記録ヘッド１は、吐出口列９が配置されたフェイス面が撥水性の表面として形成されている。また、ノズル構造体２のフェイス面からの高さ、つまりヘッド基板２ａにおけるノズル構造体２ｂとの接合面からの親水溝１０の高さは２６μｍに形成されており、親水溝１０は、幅が１５０μｍ、吐出口列方向に平行な長さが２５０００μｍに形成されている。
【００２３】
親水溝１０の底面には、幅方向のほぼ中央に発熱素子１１が配置されている。本実施形態では、１つの記録ヘッド１に３つの親水溝１０が形成されている。さらに、吐出口８は、インク供給口３の片側に６００ｄｐｉの密度で配列されており、インク供給口３を挟んで配列された吐出口列９が配列方向に位置をずらして、各吐出口列９によって１２００ｄｐｉの密度をなすように構成されている。
【００２４】
ここで特徴的な点は、吐出口列９を包囲する環状の凹部５には発熱素子１１が設けられずに、親水溝１０にのみ発熱素子１１が設けられている点である。これは、凹部５が、親水溝１０を乗り越えて吐出口８側に移動してきたインクが、吐出口８に直接到達するのを防止するための構成であり、この凹部５の内部にインクを保持するほどの機能を与えてはいないからである。
【００２５】
図４は、図３におけるＡ−Ａ断面図である。本実施形態のインクジェット記録装置では、１２色の顔料インクを使用する構成にされている。この記録装置は、キャリッジが被記録材の幅方向（被記録材の搬送方向に直交する方向）の両側に往復移動を繰り返し、往路のみ、復路のみ、往復両方のそれぞれで記録を行うことが可能にされており、記録幅が６０インチである。また、記録ヘッド１が搭載されるキャリッジの移動速度は、４０インチ／秒であり、記録ヘッド１のフェイス面と記録用紙の紙面との間の距離は２．０ｍｍである。
【００２６】
顔料インクの物性値を示す。１２色の物性値が粘度＝２．４から３．６であり、表面張力が３０から３５である。顔料インクは、従来の染料インクが粘度＝１．８程度であったのと比較して高くなっている。
【００２７】
本実施形態の記録装置において、フェイス面へのインクミストの付着が発生し易い条件である、高周波数、高記録デューティ、記録幅を６０インチとして連続記録を行った。記録幅による影響は、連続して記録動作を行うほど記録ヘッドの温度の上昇が大きくなり、吐出速度が上昇するので、インクミストが発生し易くなる。また、記録幅が広く連続的に記録が行われるほど、インクミストが親水溝の内部を広がる時間が短くなることになる。
【００２８】
まず、第１の検討を行った。この構成で、親水溝内の発熱素子に通電せずに、顔料インクを用いて記録を行った後におけるフェイス面の濡れ状態を観察すると、インクの揮発成分が蒸発して粘度が上昇していた。また、インクミストのかたまりが親水溝の内部に局所的に存在していた。
【００２９】
そして、この状況から引き続き、更に記録動作を行った場合、フェイス面の濡れに起因するインク滴の不吐出が発生し始めた。このときのフェイス面の濡れ状態を観察すると、親水溝内にインクミストのかたまりが局所的に存在しており、その箇所から濡れインクがフェイス面の面内方向に対しても溢れて吐出口８を塞いでいた。これは、親水溝の内部でインクミストの付着の偏りが生じたことに起因すると考えられる。
【００３０】
そこで、第２の検討を行った。記録動作中に、親水溝の内部に設けられた発熱素子の表面温度がほぼ９０℃になるように通電して、同一条件で記録を行った。なお、記録動作中とは、記録用紙を給紙してから排紙するまでの時間であり、この時間には、記録ヘッドによって記録用紙に記録を行っている時間及び記録ヘッドの往復動作時に記録用紙の記録領域から外れて記録ヘッドの走査方向を切り替える時間も含まれる。また、発熱素子の表面温度が９０℃になる通電条件は、事前に検討した結果により求めたものである。
【００３１】
記録動作後におけるフェイス面の濡れ状態を観察すると、温度が上がったインクは粘度が低下するために、親水溝の内部にインクミストのかたまりが局所的に存在せず、親水溝の内部にインクミストが広範囲にわたって広がっていた。この状況から引き続き、更に記録動作を行ったが、第１の検討結果と異なり、実施形態ではインク滴の不吐出が発生せずに、記録可能なドット数が増加した。
【００３２】
次に、記録動作の前後におけるインクミストの付着量を測定した。その結果、親水溝に配置された発熱素子に通電を行った場合には、親水溝内のインクミストの水分の蒸発が促進されたことによって、発熱素子に通電しない場合と比較して、インクミストの付着量が低減されていた。親水溝に付着したインクの水分を蒸発させることによって、親水溝の内部にインクミストを溜めることが可能な保持量を増加させることができ、記録可能なドット数を更に増加させることが可能になる。
【００３３】
さらに、第３の検討として、ウエットワイプ機構を備えるインクジェット記録装置において検討を行った。本発明の課題で述べたように、ウエットワイプ機構を備えるインクジェット記録装置において、親水溝１０内に設けられた発熱素子１１に通電せずに、顔料インクを用いて記録動作を行った後におけるフェイス面の濡れ状態を観察した。その結果、親水溝１０の内部にはウエット液と顔料インクミストが溜まっていた。引き続いて、記録動作を更に継続したとき、記録幅が６０インチで長さ２ｍ程度まで記録を行ったときにインク滴の不吐が発生し始めた。このとき、フェイス面を観察すると、親水溝１０の内部に付着したインクミストが親水溝１０から溢れて吐出口８を塞いでいた。
【００３４】
第４の検討として、ウエットワイプ機構を備えるインクジェット記録装置において、親水溝１０内に設けられた発熱素子１１の表面温度がほぼ７０℃になるように通電して、同条件で記録を行った。顔料インクを用いて記録動作を行った後におけるフェイス面の濡れ状態を観察した結果、親水溝１０の内部にウエット液と顔料インクミストが溜まっていた。しかしながら、親水溝１０の内部に付着したインクミスト及びウエット液が発熱素子１１の昇温によって蒸発することで、親水溝１０に溜まっている量が、上述の第３の検討結果よりも低減されていた。引き続いて、記録動作を更に継続したとき、記録幅が６０インチで長さ５ｍ程度まで記録を行った場合であってもインク滴の不吐の発生がなく、フェイス面においても、インクミストが親水溝１０内に保持されていた。
【００３５】
また、図５は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。図５に示すように、記録ヘッド１は、吐出口列９の間に吐出口列９の長手方向に沿って連続的に形成された凹状をなす親水溝１０と、この親水溝１０内に設けられた発熱素子１１とを備えている。
【００３６】
記録ヘッド１には、２列の吐出口列９を間に挟み込むように、３つ親水溝１０が形成されている。そして、発熱素子１１は、記録ヘッド１の外周側、つまり３列における両側に配置されている親水溝１０にのみ設けられている。このように、複数の親水溝１０のうちの一部の親水溝１０にのみ発熱素子１１が設けられる構成においても、発熱素子１１が設けられている親水溝１０の内部に保持されるインクミストの保持量を増やし、インクミストの粘度を低下させることができる。このため、本実施形態においても連続記録性能を向上することができる。
【００３７】
上述したように、本実施形態は、親水溝１０の内部に進入した顔料インクやウエット液を、親水溝１０に設けられた発熱素子１１によって加熱することで、これら液体の粘度を低下させ流動性を向上させて、親水溝１０の内部にわたって広げることができる。加えて、本実施形態は、発熱素子１１によって親水溝１０に付着して液体を蒸発させることで、親水溝１０の内部に溜められる保持量を増やすことができる。
【００３８】
したがって、本実施形態によれば、回復処理を頻繁に行うことなく安定した吐出状態を維持することができる。また、本実施形態によれば、ロール紙に記録するときに、吸引回復やワイピング動作を行うことができずに連続記録を行う場合であっても、インク滴の不吐、インク滴のヨレが発生するのを抑えて記録動作を行うことができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態と第１実施形態との構成の違いは、発熱素子１１が１つ１つ個別に配線されており、独立して制御できる点にある。図６は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。
【００４０】
図６に示すように、記録ヘッド１は、吐出口列９の間に吐出口列９の長手方向に沿って連続的に形成された凹状をなす親水溝１０と、この親水溝１０内に設けられた発熱素子１１とを備えている。
【００４１】
本実施形態のインクジェット記録装置では、４個の記録ヘッド１が一体に構成されており、８色のインクに対応している。本実施形態では、１つの記録ヘッド１に３つの親水溝１０がそれぞれ形成されている。また、親水溝１０は、ノズル構造体２ｂのフェイス面からの深さ、つまりヘッド基板２ａにおけるノズル構造体２ｂとの接合面からの高さが２６μｍに形成されており、親水溝１０の幅が１５０μｍ、長さが２５０００μｍに形成されている。
【００４２】
そして、各記録ヘッド１の各親水溝１０に対応して、発熱素子１１ａ、１１ｂ〜１４ａ，１４ｂがそれぞれ設けられている。親水溝１０毎に発熱素子１１ａ、１１ｂ〜１４ａ，１４ｂを個別に制御できるように、発熱素子１１ａ、１１ｂ〜１４ａ，１４ｂの１つ１つが個別に配線されている。
【００４３】
顔料インクを用いて記録を行った場合、吐出口列９の間にインクミストが付着することがあった。本実施形態の記録ヘッド１では、８個のインク供給口３と、１２列の吐出口列９とがそれぞれ設けられているが、記録ヘッド１のフェイス面における最も外周側に位置する吐出口列９の外周側には、インクミストが付着し難くなっている。このため、記録ヘッド１のフェイス面における最も外周側に位置する吐出口列９の外周側に配置された親水溝１０の発熱素子１１ａ、１４ｃには、記録動作中に通電をしない。つまり、本実施形態では、フェイス面における最も外周側に位置する吐出口列の外周側に配置された親水溝の発熱素子以外の発熱素子に記録動作中に通電するように制御する。このように制御することによって、通電する発熱素子１１の個数を減らすことで、発熱素子１１に通電することに伴う記録ヘッド１の温度の上昇を抑制することができ、かつ記録動作時のインクミストによるインク滴の不吐を抑制することができた。
【００４４】
また、上述した実施形態では、最も外周側に位置する吐出口列９の外周側に配置された親水溝１０の発熱素子１１ａ、１４ｃには、記録動作中に通電をしない制御方法が採られた。しかし、この制御方法に限定されるものではなく、発熱素子１１ａ、１４ｃに他の発熱素子よりも比較的小さな電力を通電するように構成されてもよい。すなわち、最も外周側に位置する吐出口列９の外周側に配置された親水溝１０の発熱素子１１ａ，１４ｃに記録動作中に通電する電力よりも、この発熱素子１１ａ，１４ｃ以外の発熱素子に通電する電力が大きくなるように制御されてもよい。このように構成することで、外周側に位置する親水溝１０の発熱素子１１ａ，１４ｃに全く通電しない構成よりも、この親水溝１０におけるインクミストの流動性を向上すると共に記録ヘッド１の温度の上昇を抑制することができる。
【００４５】
（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。図７に示すように、記録ヘッド１は、吐出口列９の間に吐出口列９の長手方向に沿って連続的に形成された凹状をなす親水溝１０と、この親水溝１０内に設けられた発熱素子１１とを備えている。
【００４６】
記録ヘッド１には、各吐出口列９を間に挟み込むように３つの親水溝が形成されている。各親水溝１０内に配置された発熱素子１１は、長手方向に対して３つの部分に分割されて、３つの部分が個別配線されている。また、本実施形態のインクジェット記録装置では、図６に示した構成と同様に、４個の記録ヘッド１が一体に構成されており、４色のインクに対応している。
【００４７】
本実施形態の記録ヘッド１において、フェイス面へのインクミストの付着が発生し易い条件である、高周波数、高記録デューティ、記録幅を６０インチにして連続記録を行った。記録動作後におけるフェイス面の濡れ状態を観察した結果、図８に示すように、インクミストが親水溝の長手方向の中央部に多量に付着していた。そこで、本実施形態では、記録ヘッド１の温度の上昇を抑制しつつ、インクミストの蒸発や粘度を効率的に低下させるために、親水溝１０の内部に設けられ発熱素子１１が、親水溝１０の長手方向に対して３つの部分に分割されている。
【００４８】
この構成においては、記録デューティが相対的に高い場合、つまり記録率が５０％以上１００％以下である場合（高記録デューティ）には、フェイス面が濡れ易い状況にあるので、親水溝１０内に設けられた複数の発熱素子１１の全てに通電する。一方、記録デューティが相対的に低い場合、つまり記録率が５０％未満である場合には、親水溝１０の長手方向の中央部に配置された発熱素子１１のみに通電する。なお、本発明における記録デューティ（印字デューティ）とは、記録率を指しており、記録用紙の記録領域の全体に対する、記録された領域のパーセンテージを指す。
【００４９】
すなわち、記録デューティが相対的に高い場合には、記録デューティが相対的に低い場合よりも相対的に多くの発熱素子１１に通電しながら記録を行う。一方、記録デューティが低い場合には、親水溝１０の長手方向の中央部に配置された発熱素子１１を含む相対的に少ない発熱素子１１に通電しながら記録を行うように構成されている。言い換えれば、本実施形態では、親水溝１０の長手方向の少なくとも中央部に配置された発熱素子１１に通電して記録を行う第１の記録状態と、この第１の記録状態よりも多くの発熱素子１１に通電して記録を行う第２の記録状態とに制御される。
【００５０】
このように通電する発熱素子１１を制御することによって、記録ヘッド１の温度の上昇を抑制しつつ、インクミストの蒸発や粘度の低下を効率的に生じさせることができた。結果として、記録幅が６０インチで長さ５ｍ程度まで記録を行った場合であっても、インク滴の不吐の発生がなく、フェイス面においても、インクミストが親水溝１０内に保持されていた。
【００５１】
また、図９は、第３の実施形態の記録ヘッドの他の構成例を示す平面図である。記録ヘッド１には、発熱素子１１が親水溝１０の長手方向の中央部にのみ設けられている。このように構成された記録ヘッド１は、例えば、記録幅が２４インチに構成された記録装置に搭載されており、フェイス面へのインクミストの付着量を低減することができる。この構成の場合は、発熱素子１１が親水溝１０の長手方向の中央部にのみ設けられることで、発熱素子１１を個別配線するためにヘッド基板２ａ上に設けられる接続端子の個数を削減することができ、かつ簡便な制御でフェイス面への濡れを抑制することができる。
【００５２】
（第４の実施形態）
図１０は、第４の実施形態の記録ヘッドを示す平面図である。図１０に示すように、記録ヘッド１は、吐出口列９の間に吐出口列９の長手方向に沿って連続的に形成された凹状をなす親水溝１０と、この親水溝１０内に設けられた発熱素子１１とを備えている。
【００５３】
親水溝は、短手方向の幅が長手方向に沿って変化されている。親水溝の形状は、長手方向の中央部における幅が広くされ、長手方向の両端部における幅が狭くされている。
【００５４】
親水溝１０をこのような形状に形成することによって、長手方向の中央部に集まるインクミストを、この中央部から、表面張力がより働き易い両端部に向かって移動させることができ、液体の蒸発や粘度の低下を効率的に発生させることができる。
【００５５】
図１１は、第４の実施形態の記録ヘッドの他の構成例を示す平面図である。図１１に示すように、記録ヘッド１は、吐出口列９の間に吐出口列９の長手方向に沿って連続的に形成された凹状をなす親水溝１０と、親水溝１０内に設けられた発熱素子１１とを備えている。
【００５６】
吐出口列９の間には、２つの親水溝１０が、吐出口列９の長手方向と平行に設けられている。したがって、これら親水溝１０は、互いに平行に並んで配置されている。また、２つの親水溝の内部には、発熱素子１１がそれぞれ設けられている。
【００５７】
この構成によれば、親水溝１０の幅を細く形成することになり、このような幅が比較的細い親水溝１０に生じる表面張力によって液体を親水溝１０の長手方向に沿って移動し易くすることができる。本実施形態によれば、親水溝１０に付着したインクミストの粘度を低下させ、親水溝１０の内部を移動させることによって、蒸発を効率的に促進させることができる。
【００５８】
（第５の実施形態）
図１２は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。図１２に示すように、記録ヘッド１は、吐出口列９の間に吐出口列９の長手方向に沿って連続的に形成された凹状をなす親水溝１０と、この親水溝１０内に設けられた発熱素子１１とを備えている。
【００５９】
親水溝１０は、各吐出口列９を間に挟み込むように３つで形成されている。図示しないが、各親水溝１０内に設けられた複数の発熱素子１１は、親水溝１０の長手方向に沿って３つの部分に分割され、これら３つの部分が個別配線されて構成されている。また、本実施形態のインクジェット記録装置は、図６に示した構成と同様に、４個の記録ヘッド１が一体に構成されており、４色のインクに対応している。
【００６０】
また、図１３（ａ）は、図１２におけるＡ−Ａ断面図である。図１３（ａ）に示すように、親水溝１０の底面部には、発熱素子１１を挟んで両側に液体流路形成部材１６がそれぞれ形成されており、これら液体流路形成部材１６の間における発熱素子１１の上方の空間によって液体流路１５が構成されている。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）における液体流路１５を示す拡大図である。液体流路１５は、親水溝１０の底面部に、親水溝１０の長手方向と平行に形成されている。本実施形態では、液体流路形成部材１６の厚みが２μｍに形成されている。したがって、液体流路１５は、親水溝１０の底面からの高さが２μｍに形成されている。
【００６１】
本実施形態においても、上述した実施形態と同様に、発熱素子１１に通電することで、親水溝１０の内部に付着したインクミストやウエット液を加熱して、蒸発や粘度の低下を生じさせることができる。加えて、本実施形態における親水溝１０の内部には、発熱素子１１の上方に液体流路１５が設けられることで、発熱素子１１の上方の液体や、発熱素子１１によって加熱された液体を、発熱素子１１の上方から液体流路１５の長手方向に沿って広げることができる。したがって、本実施形態によれば、親水溝１０の内部の液体の温度を効率良く上昇させて、蒸発や粘度の低下を促進させることができる。
【００６２】
本実施形態では、親水溝１０の短手方向に平行な、発熱素子１１の幅が３０μｍにされ、液体流路１５の幅が３５μｍに設定されている。本実施形態の構成において、記録動作中に、親水溝１０内の発熱素子１１の表面温度がほぼ９０℃になるように通電して記録を行った。なお、記録動作中とは、記録用紙を給紙してから排紙するまでの時間であり、この時間には、記録ヘッドによって記録用紙に記録を行っている時間及び記録ヘッドの往復動作時に記録用紙の記録領域から外れて記録ヘッドの走査方向を切り替える時間も含まれる。表面温度が９０℃になる通電条件は、事前に検討した結果により求めたものである。
【００６３】
記録動作後におけるフェイス面の濡れ状態を観察すると、発熱素子によって加熱されたインクの粘度が低下したために、液体流路１５を通ってインクミストの液体が広がっていた。このため、親水溝１０の内部にインクミストのかたまりが発生する状態が、親水溝１０の内部に液体流路１５が設けられていない構成と比較して低減されていた。この状況から引き続いて、記録動作を更に継続して行ったが、インク滴の不吐出は発生せずに、親水溝１０に発熱素子１１が設けられていない構成と比較して記録可能なドット数が増加した。
【００６４】
また、図１４に示すように、１つの親水溝１０の内部に複数の発熱素子１１が設けられ、かつ、発熱素子１１の上方に液体流路１５が設けられる構成においても上述と同様に、発熱素子１１の上方の液体を、液体流路１５に沿って広げることができる。そして、液体の温度を効率良く上昇させ、蒸発や粘度の低下を促進させることができ、記録動作を行ったときにインク滴の不吐出が発生せずに、親水溝１０に発熱素子１１が設けられていない構成と比較して記録可能なドット数が増加した。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施形態のインクジェット記録装置の概観を示す斜視図である。
【図２】本実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す全体図である。
【図３】第１の実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。
【図４】第１の実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。
【図５】第１の実施形態のインクジェット記録ヘッドの他の構成例を示す平面図である。
【図６】第２の実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。
【図７】第３の実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。
【図８】本実施形態のインクジェット記録ヘッドにインクミストが付着した状態を示す平面図である。
【図９】第３の実施形態のインクジェット記録ヘッドの他の構成例を示す平面図である。
【図１０】第４の実施形態のインクジェット記録ヘッドの他の例を示す平面図である。
【図１１】第４の実施形態のインクジェット記録ヘッドの更に他の例を示す平面図である。
【図１２】第５の実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。
【図１３】（ａ）第５の実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す図であって、（ａ）が断面図、（ｂ）が（ａ）における液体流路の拡大図である。
【図１４】第５の実施形態のインクジェット記録ヘッドの他の例を示す断面図である。
【図１５】ウエットワイピング動作時の状態を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ インクジェット記録ヘッド
２ａ ヘッド基板
２ｂ ノズル構造体
３ インク供給口
５ 凹部
８ 吐出口
９ 吐出口列
１０ 親水溝
１１ 発熱素子
１５ 液体流路
１６ 液体流路形成部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば記録用紙等の被記録材に対してインク等の液滴を吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッド、及びインクジェット記録ヘッドの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータやワードプロセッサ等のＯＡ機器が広く普及している現在、これら機器で入力した情報を種々の被記録材に記録するために、様々な記録装置及び記録方法が開発されている。特にＯＡ機器では、その情報処理能力の向上に伴って処理する映像情報などがカラー化される傾向にあり、処理情報を出力する記録装置にあってもカラー化が進んでいる。カラー画像を記録可能な記録装置としては、コスト及び機能などに応じて様々なものがあり、比較的単純な機能を有する安価なものから、記録すべき画像の種類や使用目的などに応じて記録速度や画質などを選択可能な多機能なものまで、種々存在している。
【０００３】
また、インクジェット記録装置は、低騒音、低ランニングコスト、小型化が可能であり、また記録画像のカラー化が容易であるため、プリンタ、複写機、ファクシミリ等に広く利用されている。一般に、カラーインクジェット記録装置は、シアン、マゼンタ、イエローの３色のカラーインク、又は、これら３色のインクに黒色を更に加えた４色のインクを使用してカラー画像の記録を行う。また、従来のインクジェット記録装置では、インクが滲まずに高発色のカラー画像を記録するために、被記録材として、インク吸収層を有する専用紙を使用するのが一般的であった。現在では、インクを改良することで、プリンタや複写機等で大量に使用される「普通紙」に対して記録適性を持たせたインクも実用化されている。
【０００４】
また、インクジェット記録装置においては、複数色のインクを用いてカラー記録などを行うための記録手段として、記録に使用する各インク色に対応するノズル郡が配設されたインクジェット記録ヘッドが用いられる。この記録ヘッドは、ノズルを構成する吐出口からインクの吐出が可能であり、複数の吐出口列を有して構成されている。このような構成では、特許文献１に開示されているように、インク滴の吐出に伴って発生した微小なインクミストが気流によって流れ、記録用紙の紙面に対向するフェイス面にインクミストが付着して、フェイス面が濡れて記録不良を招く現象がある。
【特許文献１】特開２００６−１０３３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、インクジェット記録装置では、インクジェット記録ヘッドで使用するインクとして顔料インクを用いる場合や、インクジェット記録ヘッドのフェイス面に付着したインクの除去性能を向上させるためにウエットワイプ方式を採用する場合がある。このような場合には、以下のような、記録を行う際に想定していなかった現象が発生した。
【０００６】
従来は、染料インクを使用していたが、記録された記録用紙、いわゆるプリント物の耐候性の向上を図るために、使用するインクを染料インクから顔料インクへ変更して検討を行った。具体的には、記録用紙に連続して記録を行ったときに、フェイス面の濡れによる記録不良が発生するか否かの検討を行った。
【０００７】
特許文献１には、記録動作時に生じた微小なインクミストが気流によって付着する、内面が親水性を有する溝（以下、親水溝と呼ぶ）の構成が開示されている。この構成では、インクミストが親水溝の内部に進入して付着したときに、この付着したインクが親水溝の内部で局所的に溜まることなく、親水溝の内部全体にわたって広がる。これによって、親水溝の内部に付着したインクが親水溝から溢れることが抑制されている。
【０００８】
しかしながら、顔料インクは、染料インクと比較してインクの粘度が高く、かつ蒸発したときに流動性が急激に低下するので、付着したインクミストが親水溝の内部に沿って広がり難い傾向がある。また、吐出口列の長手方向の中央部には、インクミストが比較的集中し易い傾向がある。このため、吐出口列の長手方向の中央部に付着したインクミストが親水溝の内部に広がらずに局所的に集中することで、付着したインクが親水溝を越えて溢れ、吐出口にまで到達する現象が発生するという新たな課題が生じた。
【０００９】
また、顔料粒子等をフェイス面から除去する性能を向上させるために、ワイパーにグリセリン等の溶剤を保持させた状態でフェイス面をワイピングするウエットワイプ方式がある。一般に、ワイプ機構は、記録動作や回復動作に伴ってインクジェット記録ヘッドのフェイス面にインクが残留したときに、記録ヘッドのフェイス面をワイパー１５１によって拭き取ってインクを除去するための機構である。特に、ウエットワイプ機構は、図１５（ａ）に示すように、ワイパー１５１とフェイス面とが当たる面にグリセリン等を主成分とするウエット液１５０を付着させた状態でワイピングを行うものである。このようにすることにで、ウエット液１５０がフェイス面への顔料粒子の付着が抑制され、顔料インクの除去性が向上される。
【００１０】
しかしながら、図１５（ｂ）に示すように、平滑なフェイス面をワイピングするのではなく、図１５（ｃ）に示すように、親水溝１１０が設けられたフェイス面をワイピングする場合には、ウエット液１５０が親水溝１１０内に入り込んでしまう。その結果、ウエットワイプ方式を採るインクジェット記録装置では、ウエット液１５０が親水溝１１０の内部に溜まることによって、親水溝１１０によってインクミストを保持できる保持量が低下してしまうという新たな課題も生じた。
【００１１】
さらに、ロール紙に連続的な記録を行う場合には、記録動作中に記録ヘッドの吸引回復動作やワイピング動作を行ったときに、インクを重ねる時間が長くなってしまう。このために、連続して記録した領域と、吸引回復によって中断した後に記録した領域とでは、濃度差が生じてしまう不都合がある。このような濃度差が発生するのを避けるために、ロール紙に記録する場合には、記録動作中に吸引回復やワイピング動作を行うことなく連続記録を行う必要があり、従来の想定以上にフェイス面の濡れやインク滴の不吐の発生を抑制する必要がある。
【００１２】
そこで、本発明は、上述した課題を解決し、顔料インクやウエットワイプ方式を採用する記録装置であっても、安定した吐出状態を維持することができるインクジェット記録ヘッド、及びインクジェット記録ヘッドの制御方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、ロール紙に記録するときにおいても、インク滴の不吐、ヨレの発生を抑えることができるインクジェット記録ヘッド、及びインクジェット記録ヘッドの制御方法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】
【００１３】
上述した目的を達成するため、本発明に係るインクジェット記録ヘッドは、被記録材に対して相対的に移動しながら吐出口から被記録材にインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドであって、複数の吐出口が配列されてなる吐出口列が相対的に移動する方向に複数列設けられる。そして、吐出口列の間の位置には、内部が親水性を有する凹状の溝が吐出口列の長手方向に沿って連続的に形成され、溝の内部に発熱素子が設けられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、溝の内部に発熱素子が設けられることによって、顔料インクやウエットワイプ方式を採用する記録装置であっても、吐出動作の信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
なお、以下の各実施形態において用いられる寸法、数値等は一例を示したものであり、これらに限定されるものではない。また、以下の説明では、同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付与し、その説明を省略する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１に、本実施形態のインクジェット記録装置の概観を示す斜視図を示す。
【００１８】
実施形態のインクジェット記録装置１００は、インクジェット記録ヘッドが搭載されるキャリッジ１１１と、キャリッジ１１１を走査移動させるキャリッジ駆動モータ１１２が設けられている。そして、インクジェット記録装置１００が備える制御部（不図示）から電気信号をインクジェット記録ヘッドに送るためのフレキシブルケーブル１１３と、インクジェット記録ヘッドの回復処理を行なうための回復処理部１１４とを備えている。また、インクジェット記録装置１００は、被記録材としての記録用紙が積層された状態で蓄える給紙トレイ１１５と、キャリッジ１１１の位置を光学的に読み取る光学式位置センサ１１６とを備えている。また、インクジェット記録装置１００は、記録が行われて、排出された記録用紙を保持する排紙トレイ１１７を備えている。
【００１９】
以上のように構成されるインクジェット記録装置１００は、キャリッジ１１１を記録用紙の搬送方向（副走査方向）と直交する主走査方向にシリアルスキャンさせる。キャリッジ１１１が移動することによって、インクジェット記録ヘッドが記録用紙に対して移動される。そして、インクジェット記録ヘッドは、記録用紙に対して相対的に移動しながら吐出口から記録用紙にインク滴を吐出し、吐出口（ノズル数）に対応した幅で記録を行なう。また、記録用紙の非記録領域に応じた非記録時に、記録用紙は、予め設定されている搬送量だけ間欠的に搬送される。
【００２０】
次に、図２に、インクジェット記録ヘッドの全体図を示す。インクジェット記録ヘッドは、キャリッジ１１１に搭載されており、キャリッジ１１１の走査方向と垂直な方向に沿って吐出口列が複数列設けられている。
【００２１】
次に、本実施形態について図面を参照して説明する。図３は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。図３に示すように、記録ヘッド１は、ノズルを構成する複数の吐出口８が配列されてなる複数の吐出口列９を備えている。また、記録ヘッド１は、吐出口列９の間に吐出口列９の長手方向に沿って連続的に形成されて内部が親水性を有する凹状の溝としての親水溝１０と、この親水溝１０内に設けられた発熱素子１１とを備えている。吐出口列９の周囲には、２列の吐出口列９毎に包囲する環状の凹部５が設けられている。また、発熱素子１１としては例えばヒータが用いられる。
【００２２】
本実施形態のインクジェット記録装置では、６個の記録ヘッド１が一体に構成されており、６色のインクに対応する構成にされている。なお、記録ヘッド１は、吐出口列９が配置されたフェイス面が撥水性の表面として形成されている。また、ノズル構造体２のフェイス面からの高さ、つまりヘッド基板２ａにおけるノズル構造体２ｂとの接合面からの親水溝１０の高さは２６μｍに形成されており、親水溝１０は、幅が１５０μｍ、吐出口列方向に平行な長さが２５０００μｍに形成されている。
【００２３】
親水溝１０の底面には、幅方向のほぼ中央に発熱素子１１が配置されている。本実施形態では、１つの記録ヘッド１に３つの親水溝１０が形成されている。さらに、吐出口８は、インク供給口３の片側に６００ｄｐｉの密度で配列されており、インク供給口３を挟んで配列された吐出口列９が配列方向に位置をずらして、各吐出口列９によって１２００ｄｐｉの密度をなすように構成されている。
【００２４】
ここで特徴的な点は、吐出口列９を包囲する環状の凹部５には発熱素子１１が設けられずに、親水溝１０にのみ発熱素子１１が設けられている点である。これは、凹部５が、親水溝１０を乗り越えて吐出口８側に移動してきたインクが、吐出口８に直接到達するのを防止するための構成であり、この凹部５の内部にインクを保持するほどの機能を与えてはいないからである。
【００２５】
図４は、図３におけるＡ−Ａ断面図である。本実施形態のインクジェット記録装置では、１２色の顔料インクを使用する構成にされている。この記録装置は、キャリッジが被記録材の幅方向（被記録材の搬送方向に直交する方向）の両側に往復移動を繰り返し、往路のみ、復路のみ、往復両方のそれぞれで記録を行うことが可能にされており、記録幅が６０インチである。また、記録ヘッド１が搭載されるキャリッジの移動速度は、４０インチ／秒であり、記録ヘッド１のフェイス面と記録用紙の紙面との間の距離は２．０ｍｍである。
【００２６】
顔料インクの物性値を示す。１２色の物性値が粘度＝２．４から３．６であり、表面張力が３０から３５である。顔料インクは、従来の染料インクが粘度＝１．８程度であったのと比較して高くなっている。
【００２７】
本実施形態の記録装置において、フェイス面へのインクミストの付着が発生し易い条件である、高周波数、高記録デューティ、記録幅を６０インチとして連続記録を行った。記録幅による影響は、連続して記録動作を行うほど記録ヘッドの温度の上昇が大きくなり、吐出速度が上昇するので、インクミストが発生し易くなる。また、記録幅が広く連続的に記録が行われるほど、インクミストが親水溝の内部を広がる時間が短くなることになる。
【００２８】
まず、第１の検討を行った。この構成で、親水溝内の発熱素子に通電せずに、顔料インクを用いて記録を行った後におけるフェイス面の濡れ状態を観察すると、インクの揮発成分が蒸発して粘度が上昇していた。また、インクミストのかたまりが親水溝の内部に局所的に存在していた。
【００２９】
そして、この状況から引き続き、更に記録動作を行った場合、フェイス面の濡れに起因するインク滴の不吐出が発生し始めた。このときのフェイス面の濡れ状態を観察すると、親水溝内にインクミストのかたまりが局所的に存在しており、その箇所から濡れインクがフェイス面の面内方向に対しても溢れて吐出口８を塞いでいた。これは、親水溝の内部でインクミストの付着の偏りが生じたことに起因すると考えられる。
【００３０】
そこで、第２の検討を行った。記録動作中に、親水溝の内部に設けられた発熱素子の表面温度がほぼ９０℃になるように通電して、同一条件で記録を行った。なお、記録動作中とは、記録用紙を給紙してから排紙するまでの時間であり、この時間には、記録ヘッドによって記録用紙に記録を行っている時間及び記録ヘッドの往復動作時に記録用紙の記録領域から外れて記録ヘッドの走査方向を切り替える時間も含まれる。また、発熱素子の表面温度が９０℃になる通電条件は、事前に検討した結果により求めたものである。
【００３１】
記録動作後におけるフェイス面の濡れ状態を観察すると、温度が上がったインクは粘度が低下するために、親水溝の内部にインクミストのかたまりが局所的に存在せず、親水溝の内部にインクミストが広範囲にわたって広がっていた。この状況から引き続き、更に記録動作を行ったが、第１の検討結果と異なり、実施形態ではインク滴の不吐出が発生せずに、記録可能なドット数が増加した。
【００３２】
次に、記録動作の前後におけるインクミストの付着量を測定した。その結果、親水溝に配置された発熱素子に通電を行った場合には、親水溝内のインクミストの水分の蒸発が促進されたことによって、発熱素子に通電しない場合と比較して、インクミストの付着量が低減されていた。親水溝に付着したインクの水分を蒸発させることによって、親水溝の内部にインクミストを溜めることが可能な保持量を増加させることができ、記録可能なドット数を更に増加させることが可能になる。
【００３３】
さらに、第３の検討として、ウエットワイプ機構を備えるインクジェット記録装置において検討を行った。本発明の課題で述べたように、ウエットワイプ機構を備えるインクジェット記録装置において、親水溝１０内に設けられた発熱素子１１に通電せずに、顔料インクを用いて記録動作を行った後におけるフェイス面の濡れ状態を観察した。その結果、親水溝１０の内部にはウエット液と顔料インクミストが溜まっていた。引き続いて、記録動作を更に継続したとき、記録幅が６０インチで長さ２ｍ程度まで記録を行ったときにインク滴の不吐が発生し始めた。このとき、フェイス面を観察すると、親水溝１０の内部に付着したインクミストが親水溝１０から溢れて吐出口８を塞いでいた。
【００３４】
第４の検討として、ウエットワイプ機構を備えるインクジェット記録装置において、親水溝１０内に設けられた発熱素子１１の表面温度がほぼ７０℃になるように通電して、同条件で記録を行った。顔料インクを用いて記録動作を行った後におけるフェイス面の濡れ状態を観察した結果、親水溝１０の内部にウエット液と顔料インクミストが溜まっていた。しかしながら、親水溝１０の内部に付着したインクミスト及びウエット液が発熱素子１１の昇温によって蒸発することで、親水溝１０に溜まっている量が、上述の第３の検討結果よりも低減されていた。引き続いて、記録動作を更に継続したとき、記録幅が６０インチで長さ５ｍ程度まで記録を行った場合であってもインク滴の不吐の発生がなく、フェイス面においても、インクミストが親水溝１０内に保持されていた。
【００３５】
また、図５は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。図５に示すように、記録ヘッド１は、吐出口列９の間に吐出口列９の長手方向に沿って連続的に形成された凹状をなす親水溝１０と、この親水溝１０内に設けられた発熱素子１１とを備えている。
【００３６】
記録ヘッド１には、２列の吐出口列９を間に挟み込むように、３つ親水溝１０が形成されている。そして、発熱素子１１は、記録ヘッド１の外周側、つまり３列における両側に配置されている親水溝１０にのみ設けられている。このように、複数の親水溝１０のうちの一部の親水溝１０にのみ発熱素子１１が設けられる構成においても、発熱素子１１が設けられている親水溝１０の内部に保持されるインクミストの保持量を増やし、インクミストの粘度を低下させることができる。このため、本実施形態においても連続記録性能を向上することができる。
【００３７】
上述したように、本実施形態は、親水溝１０の内部に進入した顔料インクやウエット液を、親水溝１０に設けられた発熱素子１１によって加熱することで、これら液体の粘度を低下させ流動性を向上させて、親水溝１０の内部にわたって広げることができる。加えて、本実施形態は、発熱素子１１によって親水溝１０に付着して液体を蒸発させることで、親水溝１０の内部に溜められる保持量を増やすことができる。
【００３８】
したがって、本実施形態によれば、回復処理を頻繁に行うことなく安定した吐出状態を維持することができる。また、本実施形態によれば、ロール紙に記録するときに、吸引回復やワイピング動作を行うことができずに連続記録を行う場合であっても、インク滴の不吐、インク滴のヨレが発生するのを抑えて記録動作を行うことができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態と第１実施形態との構成の違いは、発熱素子１１が１つ１つ個別に配線されており、独立して制御できる点にある。図６は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。
【００４０】
図６に示すように、記録ヘッド１は、吐出口列９の間に吐出口列９の長手方向に沿って連続的に形成された凹状をなす親水溝１０と、この親水溝１０内に設けられた発熱素子１１とを備えている。
【００４１】
本実施形態のインクジェット記録装置では、４個の記録ヘッド１が一体に構成されており、８色のインクに対応している。本実施形態では、１つの記録ヘッド１に３つの親水溝１０がそれぞれ形成されている。また、親水溝１０は、ノズル構造体２ｂのフェイス面からの深さ、つまりヘッド基板２ａにおけるノズル構造体２ｂとの接合面からの高さが２６μｍに形成されており、親水溝１０の幅が１５０μｍ、長さが２５０００μｍに形成されている。
【００４２】
そして、各記録ヘッド１の各親水溝１０に対応して、発熱素子１１ａ、１１ｂ〜１４ａ，１４ｂがそれぞれ設けられている。親水溝１０毎に発熱素子１１ａ、１１ｂ〜１４ａ，１４ｂを個別に制御できるように、発熱素子１１ａ、１１ｂ〜１４ａ，１４ｂの１つ１つが個別に配線されている。
【００４３】
顔料インクを用いて記録を行った場合、吐出口列９の間にインクミストが付着することがあった。本実施形態の記録ヘッド１では、８個のインク供給口３と、１２列の吐出口列９とがそれぞれ設けられているが、記録ヘッド１のフェイス面における最も外周側に位置する吐出口列９の外周側には、インクミストが付着し難くなっている。このため、記録ヘッド１のフェイス面における最も外周側に位置する吐出口列９の外周側に配置された親水溝１０の発熱素子１１ａ、１４ｃには、記録動作中に通電をしない。つまり、本実施形態では、フェイス面における最も外周側に位置する吐出口列の外周側に配置された親水溝の発熱素子以外の発熱素子に記録動作中に通電するように制御する。このように制御することによって、通電する発熱素子１１の個数を減らすことで、発熱素子１１に通電することに伴う記録ヘッド１の温度の上昇を抑制することができ、かつ記録動作時のインクミストによるインク滴の不吐を抑制することができた。
【００４４】
また、上述した実施形態では、最も外周側に位置する吐出口列９の外周側に配置された親水溝１０の発熱素子１１ａ、１４ｃには、記録動作中に通電をしない制御方法が採られた。しかし、この制御方法に限定されるものではなく、発熱素子１１ａ、１４ｃに他の発熱素子よりも比較的小さな電力を通電するように構成されてもよい。すなわち、最も外周側に位置する吐出口列９の外周側に配置された親水溝１０の発熱素子１１ａ，１４ｃに記録動作中に通電する電力よりも、この発熱素子１１ａ，１４ｃ以外の発熱素子に通電する電力が大きくなるように制御されてもよい。このように構成することで、外周側に位置する親水溝１０の発熱素子１１ａ，１４ｃに全く通電しない構成よりも、この親水溝１０におけるインクミストの流動性を向上すると共に記録ヘッド１の温度の上昇を抑制することができる。
【００４５】
（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。図７に示すように、記録ヘッド１は、吐出口列９の間に吐出口列９の長手方向に沿って連続的に形成された凹状をなす親水溝１０と、この親水溝１０内に設けられた発熱素子１１とを備えている。
【００４６】
記録ヘッド１には、各吐出口列９を間に挟み込むように３つの親水溝が形成されている。各親水溝１０内に配置された発熱素子１１は、長手方向に対して３つの部分に分割されて、３つの部分が個別配線されている。また、本実施形態のインクジェット記録装置では、図６に示した構成と同様に、４個の記録ヘッド１が一体に構成されており、４色のインクに対応している。
【００４７】
本実施形態の記録ヘッド１において、フェイス面へのインクミストの付着が発生し易い条件である、高周波数、高記録デューティ、記録幅を６０インチにして連続記録を行った。記録動作後におけるフェイス面の濡れ状態を観察した結果、図８に示すように、インクミストが親水溝の長手方向の中央部に多量に付着していた。そこで、本実施形態では、記録ヘッド１の温度の上昇を抑制しつつ、インクミストの蒸発や粘度を効率的に低下させるために、親水溝１０の内部に設けられ発熱素子１１が、親水溝１０の長手方向に対して３つの部分に分割されている。
【００４８】
この構成においては、記録デューティが相対的に高い場合、つまり記録率が５０％以上１００％以下である場合（高記録デューティ）には、フェイス面が濡れ易い状況にあるので、親水溝１０内に設けられた複数の発熱素子１１の全てに通電する。一方、記録デューティが相対的に低い場合、つまり記録率が５０％未満である場合には、親水溝１０の長手方向の中央部に配置された発熱素子１１のみに通電する。なお、本発明における記録デューティ（印字デューティ）とは、記録率を指しており、記録用紙の記録領域の全体に対する、記録された領域のパーセンテージを指す。
【００４９】
すなわち、記録デューティが相対的に高い場合には、記録デューティが相対的に低い場合よりも相対的に多くの発熱素子１１に通電しながら記録を行う。一方、記録デューティが低い場合には、親水溝１０の長手方向の中央部に配置された発熱素子１１を含む相対的に少ない発熱素子１１に通電しながら記録を行うように構成されている。言い換えれば、本実施形態では、親水溝１０の長手方向の少なくとも中央部に配置された発熱素子１１に通電して記録を行う第１の記録状態と、この第１の記録状態よりも多くの発熱素子１１に通電して記録を行う第２の記録状態とに制御される。
【００５０】
このように通電する発熱素子１１を制御することによって、記録ヘッド１の温度の上昇を抑制しつつ、インクミストの蒸発や粘度の低下を効率的に生じさせることができた。結果として、記録幅が６０インチで長さ５ｍ程度まで記録を行った場合であっても、インク滴の不吐の発生がなく、フェイス面においても、インクミストが親水溝１０内に保持されていた。
【００５１】
また、図９は、第３の実施形態の記録ヘッドの他の構成例を示す平面図である。記録ヘッド１には、発熱素子１１が親水溝１０の長手方向の中央部にのみ設けられている。このように構成された記録ヘッド１は、例えば、記録幅が２４インチに構成された記録装置に搭載されており、フェイス面へのインクミストの付着量を低減することができる。この構成の場合は、発熱素子１１が親水溝１０の長手方向の中央部にのみ設けられることで、発熱素子１１を個別配線するためにヘッド基板２ａ上に設けられる接続端子の個数を削減することができ、かつ簡便な制御でフェイス面への濡れを抑制することができる。
【００５２】
（第４の実施形態）
図１０は、第４の実施形態の記録ヘッドを示す平面図である。図１０に示すように、記録ヘッド１は、吐出口列９の間に吐出口列９の長手方向に沿って連続的に形成された凹状をなす親水溝１０と、この親水溝１０内に設けられた発熱素子１１とを備えている。
【００５３】
親水溝は、短手方向の幅が長手方向に沿って変化されている。親水溝の形状は、長手方向の中央部における幅が広くされ、長手方向の両端部における幅が狭くされている。
【００５４】
親水溝１０をこのような形状に形成することによって、長手方向の中央部に集まるインクミストを、この中央部から、表面張力がより働き易い両端部に向かって移動させることができ、液体の蒸発や粘度の低下を効率的に発生させることができる。
【００５５】
図１１は、第４の実施形態の記録ヘッドの他の構成例を示す平面図である。図１１に示すように、記録ヘッド１は、吐出口列９の間に吐出口列９の長手方向に沿って連続的に形成された凹状をなす親水溝１０と、親水溝１０内に設けられた発熱素子１１とを備えている。
【００５６】
吐出口列９の間には、２つの親水溝１０が、吐出口列９の長手方向と平行に設けられている。したがって、これら親水溝１０は、互いに平行に並んで配置されている。また、２つの親水溝の内部には、発熱素子１１がそれぞれ設けられている。
【００５７】
この構成によれば、親水溝１０の幅を細く形成することになり、このような幅が比較的細い親水溝１０に生じる表面張力によって液体を親水溝１０の長手方向に沿って移動し易くすることができる。本実施形態によれば、親水溝１０に付着したインクミストの粘度を低下させ、親水溝１０の内部を移動させることによって、蒸発を効率的に促進させることができる。
【００５８】
（第５の実施形態）
図１２は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。図１２に示すように、記録ヘッド１は、吐出口列９の間に吐出口列９の長手方向に沿って連続的に形成された凹状をなす親水溝１０と、この親水溝１０内に設けられた発熱素子１１とを備えている。
【００５９】
親水溝１０は、各吐出口列９を間に挟み込むように３つで形成されている。図示しないが、各親水溝１０内に設けられた複数の発熱素子１１は、親水溝１０の長手方向に沿って３つの部分に分割され、これら３つの部分が個別配線されて構成されている。また、本実施形態のインクジェット記録装置は、図６に示した構成と同様に、４個の記録ヘッド１が一体に構成されており、４色のインクに対応している。
【００６０】
また、図１３（ａ）は、図１２におけるＡ−Ａ断面図である。図１３（ａ）に示すように、親水溝１０の底面部には、発熱素子１１を挟んで両側に液体流路形成部材１６がそれぞれ形成されており、これら液体流路形成部材１６の間における発熱素子１１の上方の空間によって液体流路１５が構成されている。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）における液体流路１５を示す拡大図である。液体流路１５は、親水溝１０の底面部に、親水溝１０の長手方向と平行に形成されている。本実施形態では、液体流路形成部材１６の厚みが２μｍに形成されている。したがって、液体流路１５は、親水溝１０の底面からの高さが２μｍに形成されている。
【００６１】
本実施形態においても、上述した実施形態と同様に、発熱素子１１に通電することで、親水溝１０の内部に付着したインクミストやウエット液を加熱して、蒸発や粘度の低下を生じさせることができる。加えて、本実施形態における親水溝１０の内部には、発熱素子１１の上方に液体流路１５が設けられることで、発熱素子１１の上方の液体や、発熱素子１１によって加熱された液体を、発熱素子１１の上方から液体流路１５の長手方向に沿って広げることができる。したがって、本実施形態によれば、親水溝１０の内部の液体の温度を効率良く上昇させて、蒸発や粘度の低下を促進させることができる。
【００６２】
本実施形態では、親水溝１０の短手方向に平行な、発熱素子１１の幅が３０μｍにされ、液体流路１５の幅が３５μｍに設定されている。本実施形態の構成において、記録動作中に、親水溝１０内の発熱素子１１の表面温度がほぼ９０℃になるように通電して記録を行った。なお、記録動作中とは、記録用紙を給紙してから排紙するまでの時間であり、この時間には、記録ヘッドによって記録用紙に記録を行っている時間及び記録ヘッドの往復動作時に記録用紙の記録領域から外れて記録ヘッドの走査方向を切り替える時間も含まれる。表面温度が９０℃になる通電条件は、事前に検討した結果により求めたものである。
【００６３】
記録動作後におけるフェイス面の濡れ状態を観察すると、発熱素子によって加熱されたインクの粘度が低下したために、液体流路１５を通ってインクミストの液体が広がっていた。このため、親水溝１０の内部にインクミストのかたまりが発生する状態が、親水溝１０の内部に液体流路１５が設けられていない構成と比較して低減されていた。この状況から引き続いて、記録動作を更に継続して行ったが、インク滴の不吐出は発生せずに、親水溝１０に発熱素子１１が設けられていない構成と比較して記録可能なドット数が増加した。
【００６４】
また、図１４に示すように、１つの親水溝１０の内部に複数の発熱素子１１が設けられ、かつ、発熱素子１１の上方に液体流路１５が設けられる構成においても上述と同様に、発熱素子１１の上方の液体を、液体流路１５に沿って広げることができる。そして、液体の温度を効率良く上昇させ、蒸発や粘度の低下を促進させることができ、記録動作を行ったときにインク滴の不吐出が発生せずに、親水溝１０に発熱素子１１が設けられていない構成と比較して記録可能なドット数が増加した。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施形態のインクジェット記録装置の概観を示す斜視図である。
【図２】本実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す全体図である。
【図３】第１の実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。
【図４】第１の実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。
【図５】第１の実施形態のインクジェット記録ヘッドの他の構成例を示す平面図である。
【図６】第２の実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。
【図７】第３の実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。
【図８】本実施形態のインクジェット記録ヘッドにインクミストが付着した状態を示す平面図である。
【図９】第３の実施形態のインクジェット記録ヘッドの他の構成例を示す平面図である。
【図１０】第４の実施形態のインクジェット記録ヘッドの他の例を示す平面図である。
【図１１】第４の実施形態のインクジェット記録ヘッドの更に他の例を示す平面図である。
【図１２】第５の実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。
【図１３】（ａ）第５の実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す図であって、（ａ）が断面図、（ｂ）が（ａ）における液体流路の拡大図である。
【図１４】第５の実施形態のインクジェット記録ヘッドの他の例を示す断面図である。
【図１５】ウエットワイピング動作時の状態を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ インクジェット記録ヘッド
２ａ ヘッド基板
２ｂ ノズル構造体
３ インク供給口
５ 凹部
８ 吐出口
９ 吐出口列
１０ 親水溝
１１ 発熱素子
１５ 液体流路
１６ 液体流路形成部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被記録材に対して相対的に移動しながら吐出口から被記録材にインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドであって、
複数の前記吐出口が配列されてなる吐出口列が前記相対的に移動する方向に複数列設けられ、
前記吐出口列の間の位置には、内面が親水性を有する凹状の溝が前記吐出口列の長手方向に沿って連続的に形成され、前記溝の内部に発熱素子が設けられていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
複数の前記溝を有し、
前記発熱素子が、前記複数の溝のうちの一部の前記溝のみに設けられている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記発熱素子は個別に配線されている、請求項１又は２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記発熱素子は、異なる色のインク滴を吐出する前記吐出口列の間に配置された前記溝内にのみ設けられている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
１つの前記溝の内部には、複数の前記発熱素子が前記溝の長手方向に沿って設けられている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記発熱素子は、前記溝の長手方向の中央部にのみ設けられている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
前記溝の内部には、前記発熱素子の上方に液体流路が前記溝の長手方向に沿って設けられている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項８】
前記溝の内部には、複数の前記発熱素子及び複数の前記液体流路が前記溝の長手方向に沿ってそれぞれ設けられている、請求項７に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項９】
前記溝は、短手方向の幅が長手方向に沿って変化されている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１０】
前記吐出口列の間には、複数の前記溝が配置されている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１１】
被記録材に対して相対的に移動しながら吐出口から前記被記録材にインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドの制御方法であって、
複数の前記吐出口が配列されてなる吐出口列が前記相対的に移動する方向に複数列設けられ、前記吐出口列の間の位置に、内面が親水性を有する凹状の溝が前記吐出口列の長手方向に沿って連続的に形成され、前記溝の内部に発熱素子が設けられたインクジェット記録ヘッドを用いて、
前記発熱素子に通電しながら記録を行うことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの制御方法。
【請求項１２】
複数の前記溝が設けられた前記インクジェット記録ヘッドを用いて、
最も外周側に位置する前記吐出口列の外周側に前記溝が設けられ、該溝の内部に設けられた発熱素子以外の発熱素子に記録動作中に通電する、請求項１１に記載のインクジェット記録ヘッドの制御方法。
【請求項１３】
複数の前記溝が設けられた前記インクジェット記録ヘッドを用いて、
最も外周側に位置する前記吐出口列の外周側に前記溝が設けられ、該溝の内部に設けられた発熱素子に記録動作中に通電する電力よりも、該発熱素子以外の発熱素子に通電する電力が大きい、請求項１１に記載のインクジェット記録ヘッドの制御方法。
【請求項１４】
被記録材に対して相対的に移動しながら吐出口から前記被記録材にインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドの制御方法であって、
複数の前記吐出口が配列されてなる吐出口列が前記相対的に移動する方向に複数列設けられ、前記吐出口列の間の位置に、内面が親水性を有する凹状の溝が前記吐出口列の長手方向に沿って連続的に形成され、１つの前記溝の内部の長手方向に沿って複数の発熱素子が設けられたインクジェット記録ヘッドを用いて、
前記溝の長手方向の少なくとも中央部に配置された前記発熱素子に通電しながら記録を行う第１の記録状態と、該第１の記録状態よりも多くの前記発熱素子に通電しながら記録を行う第２の記録状態とに制御する、インクジェット記録ヘッドの制御方法。
【請求項１】
被記録材に対して相対的に移動しながら吐出口から被記録材にインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドであって、
複数の前記吐出口が配列されてなる吐出口列が前記相対的に移動する方向に複数列設けられ、
前記吐出口列の間の位置には、内面が親水性を有する凹状の溝が前記吐出口列の長手方向に沿って連続的に形成され、前記溝の内部に発熱素子が設けられていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
複数の前記溝を有し、
前記発熱素子が、前記複数の溝のうちの一部の前記溝のみに設けられている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記発熱素子は個別に配線されている、請求項１又は２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記発熱素子は、異なる色のインク滴を吐出する前記吐出口列の間に配置された前記溝内にのみ設けられている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
１つの前記溝の内部には、複数の前記発熱素子が前記溝の長手方向に沿って設けられている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記発熱素子は、前記溝の長手方向の中央部にのみ設けられている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
前記溝の内部には、前記発熱素子の上方に液体流路が前記溝の長手方向に沿って設けられている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項８】
前記溝の内部には、複数の前記発熱素子及び複数の前記液体流路が前記溝の長手方向に沿ってそれぞれ設けられている、請求項７に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項９】
前記溝は、短手方向の幅が長手方向に沿って変化されている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１０】
前記吐出口列の間には、複数の前記溝が配置されている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１１】
被記録材に対して相対的に移動しながら吐出口から前記被記録材にインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドの制御方法であって、
複数の前記吐出口が配列されてなる吐出口列が前記相対的に移動する方向に複数列設けられ、前記吐出口列の間の位置に、内面が親水性を有する凹状の溝が前記吐出口列の長手方向に沿って連続的に形成され、前記溝の内部に発熱素子が設けられたインクジェット記録ヘッドを用いて、
前記発熱素子に通電しながら記録を行うことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの制御方法。
【請求項１２】
複数の前記溝が設けられた前記インクジェット記録ヘッドを用いて、
最も外周側に位置する前記吐出口列の外周側に前記溝が設けられ、該溝の内部に設けられた発熱素子以外の発熱素子に記録動作中に通電する、請求項１１に記載のインクジェット記録ヘッドの制御方法。
【請求項１３】
複数の前記溝が設けられた前記インクジェット記録ヘッドを用いて、
最も外周側に位置する前記吐出口列の外周側に前記溝が設けられ、該溝の内部に設けられた発熱素子に記録動作中に通電する電力よりも、該発熱素子以外の発熱素子に通電する電力が大きい、請求項１１に記載のインクジェット記録ヘッドの制御方法。
【請求項１４】
被記録材に対して相対的に移動しながら吐出口から前記被記録材にインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドの制御方法であって、
複数の前記吐出口が配列されてなる吐出口列が前記相対的に移動する方向に複数列設けられ、前記吐出口列の間の位置に、内面が親水性を有する凹状の溝が前記吐出口列の長手方向に沿って連続的に形成され、１つの前記溝の内部の長手方向に沿って複数の発熱素子が設けられたインクジェット記録ヘッドを用いて、
前記溝の長手方向の少なくとも中央部に配置された前記発熱素子に通電しながら記録を行う第１の記録状態と、該第１の記録状態よりも多くの前記発熱素子に通電しながら記録を行う第２の記録状態とに制御する、インクジェット記録ヘッドの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−６０８（Ｐ２０１０−６０８Ａ）
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５９１３５（Ｐ２００８−１５９１３５）
【出願日】平成２０年６月１８日（２００８．６．１８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１８日（２００８．６．１８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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