JP2009248501A - インクジェット記録装置 - Google Patents

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哲也 枝村
Kiichiro Takahashi
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稔 勅使川原
Akiko Maru
晶子 丸
Takatoshi Nakano
孝俊 中野
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寛史 平
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Abstract

【課題】記録ヘッドが着脱可能なインクジェット記録装置において、記録時間を短縮し、かつ、画像劣化を抑制することができるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】複数のインクジェットヘッドカートリッジKIJC〜YIJCのそれぞれは複数の吐出口が記録媒体の搬送方向に並ぶよう、かつ、複数のインクジェットヘッドカートリッジはキャリッジ10の走査方向に並ぶように、キャリッジに搭載され、キャリッジの両端に配置されたインクジェットヘッドカートリッジのうち少なくとも1のインクジェットヘッドカートリッジは、吐出口列101K〜101Yがインクジェットヘッドカートリッジの中央よりもキャリッジの内側方向に配置される。
【選択図】図4

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関し、特に複数のインク色で記録を行なうインクジェット記録装置に関するものである。
近年、オフィスや家庭におけるパーソナルコンピュータやワードプロセッサ、ファクシミリ等の普及により、これらの機器の情報出力機器として様々な記録方式のプリンタが開発されている。その中でもインクジェット方式によるプリンタは、カラー記録への対応が容易で、動作時の騒音が低く、多種多様の記録媒体に対して高品位の記録が可能であり、さらに小型である等の利点がある。このため、オフィスや家庭でのパーソナルユースにも最適である。その中でも、記録媒体上を記録ヘッドが往復走査しながら記録を行うシリアルスキャン型のインクジェット記録装置は、低コストで高品位の画像を記録できるため広く市場に普及している。
カラー記録が可能である一般的なシリアルスキャン型インクジェット記録装置は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの4種類のインクを吐出する吐出口を有する記録ヘッドを用いている。このような記録装置では、各色のインク滴を吐出口から吐出しながら記録ヘッドを往復走査させることにより記録を行なう。
このような記録装置の中で、ユーザのメンテナンス容易性の観点から、各色のインクタンクと各色の吐出口部とが一体となった記録ヘッドを有し、各色の記録ヘッドが独立に着脱可能(交換可能)なインクジェット記録装置が知られている。また、ブラックインクとカラーインクの使用頻度の違いから、カラーインクの複数のインクタンクとそれぞれの吐出口部が一体となった記録装置も知られている。この記録装置では、ブラックインクとブラックの吐出口部が一体となり、ブラックの記録ヘッド、カラーの記録ヘッドをそれぞれ独立に着脱可能である。そして、インクタンクは、それぞれのカラーインクタンクごとに取り外しが可能となっている。
複数の記録ヘッドを個別に着脱可能であるインクジェット記録装置は、複数の記録ヘッドそれぞれに対して、記録装置本体に着脱・保持する機構を設けなければならない。このため、一般に、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローのすべてのヘッドを一体として構成して、単一のヘッドのみが着脱可能である構成と比較して、記録装置本体に装着された記録ヘッド全体の幅が広くなる。したがって、記録のために記録ヘッドを往復スキャンさせる際に、記録ヘッドを個別に着脱可能な記録装置では、そのスキャン幅が大きくなる。その結果、相対的にスキャン時間が長くなり、記録速度の低下につながる。
このような記録ヘッド全体の幅が広くなることによる記録速度の低下を抑制するために、インクを吐出する吐出口が複数配置された吐出口列を、記録ヘッドの中央よりも内側に配列させることにより、スキャン幅を減少させることが考えられる。例えば、特許文献1には、インクタンクの中央部から吐出口列をオフセットさせた構成が開示されている。このようなインクタンクを左右対称の構成で2つ組み合わせて使用することにより、吐出口列がインクタンクの中央部に配置された記録ヘッドを用いた場合に比べて、スキャン幅を小さくすることができる。これにより、記録速度を向上することができる。
米国特許第6533396号明細書
しかしながら、特許文献1に開示されたインクタンクを3つ以上用いた記録ヘッドでは、外側の吐出口列の距離が単に短くなるだけであって、中央部の吐出口列がどちらか一方に近接することになる。
この場合、記録のために同じ画素に液滴を配置する場合、隣り合う吐出口列が近いと、先に着弾した液滴と後に着弾した液滴の着弾時間差が短くなる。このため、記録媒体の吸収性が悪い場合に、インク吸収不良による画像弊害が発生することがある。
また、記録デューティが大きくなると、吐出されたインク液滴の流れによって気流が発生することがある。気流の影響が大きい場合、飛翔中のインク液滴が気流に流され、着弾乱れを引き起こし、画像劣化を生じることがある。この気流は、吐出口列の間の距離が近いほど助長される。
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、記録ヘッドが着脱可能なインクジェット記録装置において、記録時間を短縮し、かつ、画像劣化を抑制することができるインクジェット記録装置の提供を目的とする。
上記目的を達成するための本発明は、インクを吐出するための複数の吐出口からなる吐出口列を有する記録ヘッドと前記インクを収容したインクタンクとを有する複数のインクジェットヘッドカートリッジを、着脱可能に搭載したキャリッジを走査させて、3以上の前記吐出口列からインクを吐出させることにより記録媒体に記録を行なうインクジェット記録装置であって、前記複数のインクジェットヘッドカートリッジのそれぞれは前記複数の吐出口が前記記録媒体の搬送方向に並ぶよう、かつ、前記複数のインクジェットヘッドカートリッジは前記キャリッジの走査方向に並ぶように、前記キャリッジに搭載され、前記キャリッジの両端に配置された前記インクジェットヘッドカートリッジのうち少なくとも1のインクジェットヘッドカートリッジは、前記吐出口列が該インクジェットヘッドカートリッジの中央よりも前記キャリッジの内側方向に配置されることを特徴とする。
以上の構成によれば、3以上の吐出口列のうち両端の吐出口列の距離を短くすることができる。その結果、記録時間を短縮し、かつ、画像劣化を抑制することができる。
以下に図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態のインクジェット記録装置を示す概略斜視図である。本実施形態の記録装置は主に、記録媒体搬送部、記録部、記録ヘッドメンテナンス部(回復ユニット)から構成されている。パーソナルコンピュータ等のホスト装置(不図示)から記録データが送られ、制御基板上の記録装置制御部(不図示)にてデータを格納し、同制御部から記録動作開始指令が出されて記録動作が開始する。
記録部では、キャリッジ10が、ガイド軸11に沿って摺動可能に係合し、また、主走査モータにより移動する駆動ベルト12の一部と接続している。これにより、キャリッジ10に搭載された各インクジェットヘッドカートリッジIJCは、ガイド軸11に沿って走査のために移動する。各インクジェットヘッドカートリッジIJCの走査による記録領域の図中奥側および手前側にはそれぞれ、ガイド軸11とほぼ平行に延在する4本の搬送ローラ13,14,15,16が2本ずつ組み合わされて設けられている。各搬送ローラ13〜16は、副走査モータにより駆動されて、記録媒体Pを搬送方向に搬送する。この搬送される記録媒体Pは、各インクジェットヘッドカートリッジIJCの吐出口面が配設された面に対向している。
インクジェット記録装置1は、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の4色のインクにより記録を行なう装置である。記録装置1には、交換可能なインクを収容したインクタンク一体型のインクジェットヘッドカートリッジIJCをブラック(KIJC),シアン(CIJC),マゼンタ(MIJC)、イエロー(YIJC)の4色備えている。本記録装置1の記録ヘッドは、解像度400dpiおよび駆動周波数4kHzで、128個の吐出口を有している。4個のインクジェットヘッドカートリッジKIJC、CIJC、MIJC、MIJCは、K,C,M,Y四色の各インクにそれぞれ対応したものであり、記録ヘッドと、記録ヘッドにインクを供給するインクを収容したインクタンクとが一体に形成されている。各インクジェットヘッドカートリッジIJCは、不図示の構成によりキャリッジ10に着脱自在に装着される。各色のヘッドカートリッジIJCは、キャリッジ10に、図1において左から、黒、シアン、マゼンタ、イエローの順に装着されている。
記録ヘッド100の内部には複数のインク流路が形成されており、インク流路は記録媒体Pを押圧するプラテンと対向する面(吐出口面)に配された吐出口まで連通している。吐出口列を形成する複数の吐出口のそれぞれの内部にはインク吐出用のアクチュエータ(エネルギー発生手段)が配されている。このアクチュエータは、例えば、電気熱変換体(発熱素子)による液体の膜沸騰圧力を利用したものや、ピエゾ素子等の電気機械変換体(電気−圧力変換素子)などが用いられる。
記録ヘッド100を用いるインクジェット記録装置では、記録ヘッド100に、フレキシブルフラットケーブルを介してヘッドドライバ(不図示)の信号を伝達することで、記録データに応じてインク滴を吐出することが可能である。また、シャーシに張架されたコードストリップをキャリッジ10に搭載されたCRエンコーダによって読み取ることで、適切なタイミングで被記録シートに向けてインク滴を吐出することができる。このようにして、1ライン分の記録が終了すると、用紙搬送部により必要量だけ記録媒体を搬送(紙送り)する。この動作を繰り返して実施することにより、記録シート全面にわたる記録動作が可能となる。
各インクジェットヘッドカートリッジIJCによる記録領域に隣接する、各インクジェットヘッドカートリッジIJCの移動可能な領域(図示右側の領域)に臨んで、回復系ユニットが設けられている。この回復系ユニットは、予備吐出(吐出回復のためのインク強制排出)を行う際に用いられる。回復系ユニットは、記録ヘッドを有する4つのインクジェットヘッドカートリッジIJCにそれぞれ対応して設けられた各キャップユニット17を有する。各キャップユニット17はそれぞれ、キャリッジ10の移動に伴って図示左右方向にスライド可能であるとともに、図示上下方向に昇降可能である。キャリッジ10がホームポジションにあるときには、各キャップユニット17はそれぞれ、各記録カートリッジIJCの記録ヘッド部と接合して、各記録ヘッド部をキャッピングする。また、回復系ユニットは、ワイピング部材としてのブレード(不図示)と、各キャップユニット17を介して各インクジェットヘッドカートリッジIJCの記録ヘッドの吐出口および吐出口近傍からインクなどを吸引するためのポンプユニット18とを有している。
図2は、図1に示したインクジェット記録装置における制御系の構成を示すブロック図である。コントローラ20は主制御部をなすものあり、CPU21、ROM22、RAM23およびタイマ24を有している。CPU21は、種々の処理などを実行するマイクロコンピュータ形態であり、ROM22は、その手順に対応したプログラム,パルス幅変調のためのテーブル,ヒートパルスの電圧値およびパルス幅その他の固定データが格納されている。また、RAM23は、画像データを展開する領域や作業用の領域などが設けられている。タイマ24は、非記録時間などを計時するためのタイマである。ホスト装置25は画像データの供給源をなすもの(本実施例では、画像読取りのリーダ部)であり、画像データその他コマンド,ステータス信号などはインターフェース(I/F)26を介してコントローラ20と送受信される。
スイッチ群27は、電源スイッチ271、記録開始を指令するためのコピースイッチ272および吐出回復処理の一態様である大回復の起動を指示するための大回復スイッチ273などを有し、操作者による指令入力を受容するものである。センサ群28は、キャリッジ位置センサ281およびポンプ位置センサ282などを有し、装置状態を検出するためのものである。キャリッジ位置センサ281は、ホームポジションやスタートポジションなどのキャリッジ10の位置を検出する。また、ポンプ位置センサ282は、リーフスイッチを含みポンプ位置検出のために用いられる。
ヘッドドライバ29は、記録データなどに応じて記録ヘッドの電気熱変換体を駆動するためのである。また、ヘッドドライバ29の一部は、温調ヒータ30A,30Bを駆動するためにも用いられる。さらに、温度センサ40A,40Bからの温度検出値は、コントローラ20に入力される。主走査モータ31は、キャリッジ10を主走査方向に移動させるためのものであり、モータドライバ32により駆動される。副走査モータ33は、記録媒体を搬送(副走査)するために用いられるものであり、モータドライバ34により駆動される。
図3は、図1に示したインクジェット記録装置1のキャリッジ10に搭載可能なインクジェットヘッドカートリッジを示す斜視図である。図3(a)はブラックインクのカートリッジKIJCを、(b)はシアンインクのカートリッジCIJCを、(c)はマゼンタインクのカートリッジMIJCを、(d)はイエローインクのカートリッジYIJCをそれぞれ示している。各カートリッジは、吐出口列101の位置を除き同じ構成である。
インクジェットヘッドカートリッジは、インクタンクユニットITとヘッドユニットIJUとを一体に有している。また、インクタンクユニットITとヘッドユニットIJUとは互いに着脱可能である。ヘッドユニットIJUおよびインクタンクユニットITに並ぶ位置に配線コネクタ102が設けられている。配線コネクタ102は、ヘッドユニットIJUのインク吐出口列101のそれぞれの吐出口を駆動するための信号などを受容するとともに、インク残量検知信号の出力を行う。このインクジェットヘッドカートリッジを後述のキャリッジに装填したときの姿勢において、その高さを低くすることができるとともに、インクジェットヘッドカートリッジの厚みを薄形化することができる。
インクジェットヘッドカートリッジのキャリッジ10への装着は、インク吐出口列101を下側にした状態で、インクタンクユニットITに設けられたつまみ105を把持することにより、インクジェットヘッドカートリッジをキャリッジ上に配置することができる。つまみ105は、インクジェットヘッドカートリッジの装着動作を行うための、キャリッジに設けられたレバーに係合する。そして、その装着時には、キャリッジ側に設けられたピンがヘッドユニットIJUのピン係合部103に係合して、ヘッドユニットIJUの位置決めがなされる。また、インクジェットヘッドカートリッジには、吸収体104がインク吐出口列101に並置されている。吸収体104は、吐出口列101の表面をワイピングして清掃する部材をクリーニングするためのものである。さらに、インク消費に伴って空気を導入する大気連通口203がインクタンクユニットITのほぼ中央に設けられている。
図3(a)から(d)を参照すると、それぞれの吐出口列101は、各カートリッジでカートリッジの幅方向における位置が異なっている。図3(a)において、ブラックインクのカートリッジKIJCでは、ノズル部の吐出口列101Kは図に向かって上側に配置されている。また、図3(d)において、イエローインクのカートリッジYIJCでは、吐出口列101Yは図に向かって下側に配置されている。そして、図3(b)および(c)において、シアンインクのカートリッジCIJCおよびマゼンタインクのカートリッジMIJCでは、吐出口列101Cおよび101Mはカートリッジの幅方向の中央付近に配置されている。
図4は、ブラック、シアン、マゼンタおよびイエローのそれぞれのインクのカートリッジの吐出口列101K、101C、101Mおよび101Yの位置について説明する図である。本図は、キャリッジ10にカートリッジKIJC、CIJC、MIJC、YIJCが装着された状態を記録装置前面から見た場合の模式図である。
ブラックインクのカートリッジKIJCでは、吐出口列101Kは全てのインクカートリッジを装着した状態で内側方向に、すなわち、ブラックのカートリッジの中央よりも他のカートリッジ寄りに配置されている。また、イエローインクのカートリッジYIJCでは、吐出口列101Yは全てのインクカートリッジを装着した状態で内側方向に、すなわち、イエローのカートリッジの中央よりも他のカートリッジ寄りに配置されている。そして、シアンインクのカートリッジCIJCおよびマゼンタインクのカートリッジMIJCでは、吐出口列101Cおよび101Mはカートリッジ幅で各ノズル列が均等間隔(W)になる位置に配置されている。
このように吐出口列を配置することにより、複数の吐出口列のうち両端の吐出口列の距離を短くすることができる。また、中央部にある吐出口列とのそれぞれの間隔Wを等しい間隔とすることにより、両端のノズル列により決められた距離の中で、各ノズル列間の距離が最大となる。その結果、記録を行う際、キャリッジを往復走査させる走査幅を短くすることができ、記録時間の短縮が可能となるとともに、決められた範囲の幅の中で、画像劣化を抑制することができる。
なお、本実施形態では、カートリッジ1つにつき吐出口列が1列の形態について説明したが、吐出口列を複数有するものであってもよい。例えば、偶数番目の吐出口と奇数番目の吐出口とで2列に吐出口が分かれているようなカートリッジであってもよい。
また、本実施形態では4色のインクにより記録を行なう記録装置について説明したが、本発明の記録装置は4色のインクにより記録を行なうものに限定されるものではない。すなわち、3色のインクにより記録を行なう記録装置であっても、5色以上のインクを用いて記録を行なう記録装置であってもよい。この場合、両端に配置される吐出口列を全体の内側方向に配置させ、他の吐出口列を、それぞれの吐出口列幅が均等の距離になるように配列すればよい。
さらに、本実施形態では両端に配置された吐出口列の双方を内側方向に寄せた構成であるが、両端に配置された吐出口列のうち、一方の吐出口列を内側方向に寄せたものであってもよい。
(第2実施形態)
第1実施形態では、4色のインクにより記録を行なうインクジェット記録装置であって、交換可能なインクタンク一体型のインクジェットヘッドカートリッジIJCをインクの数である4つ具えたインクジェット記録装置であった。しかしながら、本発明はこのような記録装置に限定されるものではない。
図5は、本実施形態のインクジェット記録装置を示す概略斜視図である。本実施形態の記録装置は、上述の実施形態の記録装置と概ね同じ構成をしているが、インクジェットヘッドカートリッジIJCを2つ具えている点で異なっている。
すなわち本実施形態は、ブラックインクのインクタンクとブラックの記録ヘッド200Kとが一体型のインクジェットヘッドカートリッジKIJCと、シアン、マゼンタ、イエローの3色のインクのインクタンクと記録ヘッド200Cとが別体構成で着脱可能なインクジェットヘッドカートリッジCIJCを具えた記録装置である。カラーインクのカートリッジCIJCは、記録装置に着脱可能な記録ヘッド200Cを記録装置本体に装着した状態で、インクタンクのみを交換することができる。また、カラーのートリッジCIJCには、それぞれノズル列201C,201M,201Yが設けられている。
図6は、本実施形態のインクジェット記録装置のキャリッジ10に搭載可能なインクジェットヘッドカートリッジを示す斜視図である。図6(a)はブラックインクのカートリッジKIJCを、(b)はカラーインクのカートリッジCIJCをそれぞれ示している。ブラックカートリッジKIJCのノズル列201BKは、カートリッジの中心よりも、カラーカートリッジCIJC寄りに配置されている。また、カラーカートリッジCIJCのノズル列201C,201M,201Yは、カートリッジの中心よりもブラックカートリッジCIJC寄りに配置されている。そして、それぞれのノズル列間の距離は同じである。このため、ブラックのノズル列をブラックのカートリッジの中心に配置し、カラーノズル列の中心をカラーのカートリッジの中心に配置した場合と比較し、両端のノズル列距離(本実施形態ではKとYのノズル列の距離)が短くなる。そして、各ノズル列間の距離は最大、すなわち隣接ノズル列間の距離は等しい。このため、記録を行う際、キャリッジを往復走査させる走査幅を短くすることが可能で記録時間の短縮が可能となる。
なお、本実施形態では、ブラックおよびカラーのカートリッジの双方のノズル列の位置をカートリッジの中心より内側方向に寄せているが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。すなわち、ブラックまたはカラーのカートリッジの一方のノズル列の位置をカートリッジの中心より内側方向に寄せた構成であってもよい。この場合であっても、走査幅を減少させ、記録速度を向上することができる。
(第3実施形態)
上述した実施形態では、各ノズル列間の距離を大きくするために、隣接するノズル列との距離を等しくするものであった。しかしながら、本発明はこのような構成に限定されるものではない。
インクジェット記録装置では、インク滴の吐出に沿って気流が発生することがある。そして、その気流の影響により、インク滴の着弾位置にずれが生じ、画像劣化を招くことがある。特に、高解像度の記録を行なう場合、単位時間あたりのインク滴の吐出数が多くなるため、大きな気流が生じ、気流の影響による画像劣化の程度は増大しやすい。この気流の影響によるインク滴の着弾位置のずれは、小さいインク滴の場合インク滴の重量が小さいため、大きいインク滴よりも気流の影響を受けやすい。
本実施形態では、インク滴の大きさに基づいて吐出口列の間隔を異ならせることにより、記録速度の向上を図るとともに、気流の影響による画像劣化を抑制するものである。
図7は、本実施形態のインクカートリッジの例を示す図である。本実施形態の記録装置では、ブラックおよびイエローの吐出口から吐出されるブラックインクおよびイエローのインク滴は5plである。また、シアンおよびマゼンタの吐出口から吐出されるシアンおよびマゼンタのインク滴は1plである。一般に、ブラックインクは文字に使用される事が多いことから、高い階調特性を必要としない場合がある。また、イエローインクは視認性が低いことから、高い階調特性を必要としない場合がある。このような特性を考慮して、シアンおよびマゼンタのインク滴は比較的小さく、ブラックおよびイエローのインク滴は比較的大きくしている。
ブラックのインクカートリッジKIJCの吐出口列301Kは、カラーのインクカートリッジCIJC寄りに配置されている。また、カラーのインクカートリッジCIJCの吐出口列は、ブラックのインクカートリッジKIJCに近い側から、イエローの吐出口列301Y、シアンの吐出口列301C、マゼンタの吐出口301Mの順に配列されている。そして、吐出口列301Y、301Cおよび301Mは、ブラックのインクカートリッジKIJC寄りに配置されている。さらに、ブラック、イエロー、マゼンタのそれぞれの吐出口列の間隔をW1、W2、W3とすると、W1は、W2およびW3よりも狭く配置されている。
このように、ノズル列を配置することにより、本実施形態の記録装置では、記録速度の向上を図るとともに、気流の影響による画像劣化を抑制することができる。
本発明の第1実施形態のインクジェット記録装置を示す概略斜視図である。 図1に示したインクジェット記録装置における制御系の一構成例を示すブロック図である。 本発明の第1実施形態のインクジェットヘッドカートリッジを示す斜視図である。 本発明の第1実施形態のインクのカートリッジの吐出口列の位置について説明する図である。 本発明の第2実施形態のインクジェット記録装置を示す概略斜視図である。 本発明の第2実施形態の本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジを示す斜視図である。 本発明の第3実施形態の本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジを示す斜視図である。
符号の説明
1 インクジェット記録装置
10 キャリッジ
IJC インクカートリッジ
100 記録ヘッド
101 吐出口列

Claims (3)

  1. インクを吐出するための複数の吐出口からなる吐出口列を有する記録ヘッドと前記インクを収容したインクタンクとを有する複数のインクジェットヘッドカートリッジを、着脱可能に搭載したキャリッジを走査させて、3以上の前記吐出口列からインクを吐出させることにより記録媒体に記録を行なうインクジェット記録装置であって、
    前記複数のインクジェットヘッドカートリッジのそれぞれは前記複数の吐出口が前記記録媒体の搬送方向に並ぶよう、かつ、前記複数のインクジェットヘッドカートリッジは前記キャリッジの走査方向に並ぶように、前記キャリッジに搭載され、
    前記キャリッジの両端に配置された前記インクジェットヘッドカートリッジのうち少なくとも1のインクジェットヘッドカートリッジは、前記吐出口列が該インクジェットヘッドカートリッジの中央よりも前記キャリッジの内側方向に配置されることを特徴とするインクジェット記録装置。
  2. 前記複数の吐出口列は、隣接する前記吐出口列とのそれぞれの距離が等しい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装置。
  3. 前記複数の吐出口列は、一の量のインク滴を吐出する吐出口からなる吐出口列と、一の量よりも多い量のインク滴を吐出する吐出口からなる隣接する複数の吐出口列とを備え、
    前記一の量よりも多い量のインク滴を吐出口からなる隣接する複数の吐出口列のそれぞれの距離は、前記一の量のインク滴を吐出する吐出口からなる吐出口列との距離よりも短い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装置。
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