JP2005212286A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】インク室内のインクを加熱し、気泡の膨張・収縮作用によってノズルより吐出されるインク滴量がノズル内の容積で決まるインクジェットヘッドにおいて、１．５ｐｌ以下の微小インク滴を吐出する場合に、ノズルプレートの強度低下による変形や破壊のおそれがなく、高精度のインク吐出が可能なインクジェットヘッドを提供すること。
【解決手段】インク室２内に配置された電気・熱変換素子３によってインクを加熱し、インク内に発生する気泡の膨張・収縮作用によって、ノズルプレート４に形成されたノズル５よりインク滴を吐出し、該インク滴量が前記ノズル５内の容積で決まるインクジェットヘッドにおいて、前記インク滴量が１．５ｐｌ以下であり、且つ、前記ノズル５におけるインク滴吐出側の端面の周囲に前記ノズルプレート４表面から凹設された窪み部６が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【選択図】 図１

Description

本発明はインクジェットヘッドに関し、詳しくは、インク室内に配置された電気・熱変換素子によってインクを加熱し、インク内に発生する気泡の膨張・収縮作用によってノズルプレートに形成されたノズルよりインク滴を吐出する、所謂サーマル方式のインクジェットヘッドであって、そのインク滴量がノズル内の容積で決まるインクジェットヘッドに関する。

サーマル方式のインクジェットヘッドのインクの吐出原理は、インク室内に配置されたヒータ（電気・熱変換素子）を加熱すると、膜沸騰現象によってインク内で気泡が発生し、その気泡の膨張作用によってノズル内のインクをノズルから押し出し、気泡が消泡して収縮すると、押し出されたインク柱の後端にインクをインク室側に引き戻す力が働き、一方、押し出されたインク柱の先端は慣性により押し出され続けるので、インク室内のインクと千切れてインク滴が吐出する。

かかるインクジェットヘッドには、サイドシューターとトップシューターの二種類がある。サイドシューターとは、図６（ａ）に示すように、ヒータ１００の横にあるノズル１０１からインク滴１０２を吐出する。吐出されるインク滴１０２とインク室内に残るインク１０３が切り離されずに繋がっているため、僅かなインク温度の変動でも吐出量が変化し、印刷濃度を一定に保つために色々な制御手段が必要であり、好ましくない。

一方、トップシューターとは、図６（ｂ）に示すように、ヒータ１００の真上に配置されたノズル１０１からインク滴１０２を吐出する方式である。サイドシューターよりもヒータ１００とノズル１０１の間の距離が短いので、吐出に有利である。このようなトップシューターでは、膨張した気泡がインク室の天井の壁に接触して、吐出されるインクとインク室内に残るインクを完全に切り離すことが可能となり、吐出インク量は、ノズル内に存在するインクだけとなり、吐出量がノズルの設計寸法で決まり、インク粘度、インク温度の影響を受けなくなる利点がある。

これを図７を用いて示すと、インク室内にインクが満たされた状態（図７（ａ））で、ヒータ上で発生した気泡が膨張すると、押しのけられたインクはメニスカスから盛り上がり、気泡の先端がノズルの入口に達すると、吐出されるインクとインク室内に残るインクとが気泡によって切断される（図７（ｂ））。ヒータの通電が絶たれて気泡が収縮を開始すると、ノズルから押し出されたインク柱の後端が引き戻される（図７（ｃ））。気泡が完全に消失すると、インク室内から押し出されたインク柱の後端が更にインク室内に引き戻されるが（図７（ｄ））、ノズル内にあったインク柱は慣性で押し出され続け、最後にインク室内のインクから引き千切られて、インク滴として吐出する（図７（ｅ））。このため、このようなトップシューターのインクジェットヘッドでは、インクの吐出量はノズル内の容積で決まることになる。

従って、例えば、ノズルプレートの板厚を２５μｍ、ノズル径を１０．２μｍとすると、ノズル形状がその入口から出口にかけてストレートな形状である場合、そのインクの吐出量は、３．１４×（５．１×１０^-4）²×（２５×１０^-4）＝２ｐｌとなる。この吐出滴を球と考え、これが記録媒体上に着弾した後、径が２倍に広がると仮定すると、ドット径は３０〜４０μｍ程度になるが、人間の目がドットを見分けられなくなるには、ドット径２０μｍ以下が必要なため、１．５ｐｌ以下の微小インク滴を吐出できることが好ましい。

トップシューターのインクジェットヘッドにおいて、このように１．５ｐｌ以下のインク滴を吐出できるようにするためには、ノズルプレートの板厚を薄くするか、または、ノズル径を小さくする方法が考えられる。そこで、ノズル径を同じ１０．２μｍとしてノズルプレートの板厚を変えると、３．１４×（５．１×１０^-4）²×（１８．４×１０^-4）＝１．５ｐｌであることから、ノズルプレートの板厚を１８．４μｍ以下とする必要がある。また、ノズルプレートの板厚を同じ２５μｍとすると、３．１４×（４．３５×１０^-4）²×（２５×１０^-4）＝１．４９ｐｌであることから、ノズル径を８．７μｍ以下とする必要がある。

しかし、ノズル径は目詰まりの問題を考慮すると、１０μｍより小さくすることは好ましくない。また、ノズルプレートの板厚を薄くする場合も好ましいことではない。ノズルプレートは一般に合成樹脂で作成されるものが多く、１．５ｐｌのインク滴を吐出させるために１８．４μｍ以下のノズルプレートの板厚とすると、ノズルプレートは極端に薄くなり、強度の低下によって、吐出時の圧力でノズルプレートが変形し、ノズルから吐出されるインク滴の飛翔方向が乱れ、高精度の吐出ができなくなる問題があるためである。また、外部からの衝撃等により破壊してしまうおそれもある。

特許文献１では、カラーインクと黒インクとで異なるインク滴の大きさとする場合に、ノズル径を大きく変えることなく吐出できるようにするため、ノズルプレートの板厚を変えることによって対応している。しかし、インク種毎に異なるノズルプレートを使用する必要があり、これは極めて面倒であると共に、上記のように１．５ｐｌの微小インク滴を吐出させるには、ノズルプレートが薄くなることによる弊害が大きい。
特開２００２−１５４２０８号公報

そこで、本発明の課題は、インク室内に配置された電気・熱変換素子によってインクを加熱し、インク内に発生する気泡の膨張・収縮作用によって、ノズルプレートに形成されたノズルよりインク滴を吐出し、該インク滴量が前記ノズル内の容積で決まるインクジェットヘッドにおいて、１．５ｐｌ以下の微小インク滴を吐出する場合に、ノズルプレートの強度低下による変形や破壊のおそれがなく、高精度のインク吐出が可能なインクジェットヘッドを提供することにある。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

請求項１記載の発明は、インク室内に配置された電気・熱変換素子によってインクを加熱し、インク内に発生する気泡の膨張・収縮作用によって、ノズルプレートに形成されたノズルよりインク滴を吐出し、該インク滴量が前記ノズル内の容積で決まるインクジェットヘッドにおいて、前記インク滴量が１．５ｐｌ以下であり、且つ、前記ノズルにおけるインク滴吐出側の端面の周囲に前記ノズルプレート表面から凹設された窪み部が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッドである。

請求項２記載の発明は、前記窪み部の深さは、２μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドである。

請求項３記載の発明は、前記ノズルの吐出側の端面の中心から前記窪み部のエッジまでの距離の最小値は、前記ノズルの吐出側の端面の半径をｄμｍとしたとき、（ｄ＋１）μｍ〜（ｄ＋１０）μｍであることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッドである。

請求項４記載の発明は、前記窪み部のエッジと前記ノズルの吐出側の端面との間には丸みが形成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のインクジェットヘッドである。

請求項５記載の発明は、同一色のインクを吐出する複数のノズルを千鳥状に配置し、各ノズルに前記窪み部を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。

請求項６記載の発明は、同一色のインクを吐出する複数のノズル全体に亘って連続する共通の窪み部が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。

請求項７記載の発明は、インク滴量の異なるインクを吐出する複数のヘッド部を有し、各ヘッド部において前記窪み部の深さを異ならせることにより、ノズルから吐出されるインク滴量をヘッド部毎に異ならせたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。

請求項８記載の発明は、駆動周波数が２０ｋＨｚ以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。

請求項９記載の発明は、前記ノズル形状は、ノズル入口から出口に亘ってストレート形状であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。

請求項１０記載の発明は、前記ノズルプレートが合成樹脂であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。

請求項１１記載の発明は、少なくとも前記ノズルプレートの表面は撥インク性の合成樹脂からなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。

本発明によれば、ノズルにおけるインク滴吐出側の端面の周囲にノズルプレート表面から凹設された窪み部を形成したことにより、ノズルの容積を窪み部の凹設深さによって調整することができるため、ノズルの容積を１．５ｐｌ以下とする場合にも、ノズルプレート全体の厚みを厚くして強度を十分に確保することができ、ノズルプレートの強度低下による変形や破壊のおそれがなく、インクの飛翔方向の安定性がよく、高精度のインク吐出が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１（ａ）は本発明に係るインクジェットヘッドのノズルプレートの部分断面図、（ｂ）はその部分平面図である。

基板１には、インク流路となるインク室２が凹設されており、インク室２の底部に、電気・熱変換素子であるヒータ３が、半導体プロセスを用いて配設されている。

インク室２の上部は、ノズルプレート４によって塞がれている。ノズルプレート４には、インク室２に対応するノズル５が開穿されており、該ノズル５がインク室２内のヒータ３のほぼ真上に配置するように位置合わせされて、基板１に貼着されている。

なお、図１では１つのインク室２及びノズル５を示しているが、インクジェットヘッドには、通常、複数のインク室２及びノズル５が形成されており、各インク室２は図示していない共通インク室と連通し、該共通インク室からインクが供給されるようになっている。

ここで、インク室２にインクが満たされているとき、ヒータ３に通電を行うと、該ヒータ３に接しているインクの膜沸騰現象により気泡が発生して膨張する。この気泡の膨張作用によりインク室２内のインクはノズル５に向けて押しのけられてメニスカスが盛り上がり、気泡の先端がノズル５の入口（インク室２側の端部）５ａに達すると、ノズル５内のインクとインク室２内に残るインクが切断される。更にヒータ３の通電が絶たれて気泡が収縮すると、気泡の収縮作用によりノズル５内にあったインクは、インク室２内のインクから千切れてインク滴として吐出する。従って、ノズル５内の容積（ノズル入口５ａから出口５ｂの間の容積）でインクの吐出量が決まるが、本発明において、このノズル５内の容積は、１．５ｐｌ以下のものとする。

かかるインクジェットヘッドにおいて、ノズルプレート４には、ノズル５におけるインク滴吐出側の端面である出口５ｂの周囲に、ノズルプレート４の表面から凹設された窪み部６が形成されている。すなわち、ノズル５は、この窪み部６の底部に、その出口５ｂが開口している。

これにより、このノズル５内の容積が１．５ｐｌ以下となるように形成する場合、ノズル５内の容積をノズル径、ノズルプレート４の板厚及びノズル５の軸方向長さｈ（図１（ａ）参照）の３つのパラメータによって規定することができ、従来のように、ノズル径とノズルプレートの板厚とによってのみ規定されるものに比べ、ノズル製造上の制約を減らすことができる。

従って、ノズル径を目詰まりの問題を回避できる程度の大きさのノズル径に規定しても、ノズルプレート４の板厚ではなく、ノズル５の軸方向長さｈによってノズル５内の容積が１．５ｐｌ以下となるように規定することが可能である。このとき、ノズル５の軸方向長さｈが小さく、これによりノズル５の周囲が薄肉となるが、この薄肉部分はノズルプレート４の板厚に応じて窪み部６の凹設深さを調整することによって形成されることになるため、ノズルプレート４全体としての厚みは十分に確保することが可能であり、微小インク滴の吐出とノズルプレート４の強度確保との両立が可能となる。例えば、ノズルプレート４の板厚を２５μｍ、ノズル径を１０．２μｍで、ノズル５が入口５ａから出口５ｂにかけてストレート形状である場合、ノズル５の出口５ｂの周囲に６．６μｍの深さで窪み部６を凹設すると、ノズル５内の容積は窪み部６を凹設しないものに比べて７４％に減少するので、１．５ｐｌのインク滴を吐出可能となる。また、６．６μｍ以上の深さにすれば、１．５ｐｌ以下のインク滴が吐出可能となる。

なお、ここで、ノズル径とは、ノズルのインク吐出側先端の最長径を指す。ノズルが真円の場合は、ノズルの直径がノズル径となる。

このようにノズル５内の容積を１．５ｐｌ以下としても、窪み部６を凹設することによりノズルプレート４全体としての厚みを十分に確保することが可能であるため、ノズルプレート４の強度低下による変形や破壊のおそれが解消されてインクの飛翔方向を安定化させることができ、高精度のインク吐出が可能となると共に、ノズル径を小さくせずとも、窪み部６の凹設深さを調整してノズル５の軸方向長さｈを小さくすることで１．５ｐｌ以下の微小インク滴を吐出することができるので、ノズル５の目詰まりの問題を低減することができ、ノズル抵抗の減少により、インクの吐出効率も向上する。

また、１．５ｐｌ以下の微小インク滴を吐出する場合は、気流の影響によるインク滴の飛翔方向の乱れが顕著になるが、インク滴の吐出側に窪み部６が配置しているので、このような気流の影響によるインク滴の飛翔方向の乱れも緩和できる。

ノズル５の容積が１．５ｐｌ以下となるようにするには、ノズル径は１０μｍ〜２０μｍとすることが好ましい。インク滴量とノズル径に合わせて、ノズル５の軸方向長さｈを調整することで、目詰まりの発生がない良好なインク吐出が可能なノズル形成が可能である。

窪み部６の凹設深さ、すなわちノズル５の出口５ｂからノズルプレート４の表面までの高さＨは、２μｍ〜１０μｍとすることが好ましい。２μｍよりも浅すぎると、１．５ｐｌのインク滴を吐出する容積に形成されたノズル５を有するノズルプレート４全体の厚みが薄くなって強度向上効果が十分に得られ難くなる。また、１０μｍよりも深すぎると、ノズルプレート４の表面に付着したインクをゴム等の弾性部材からなるブレードによってふき取ることによってクリーニングする際に、ノズル５の周辺部分のインクの除去が困難となってクリーニング性が劣るようになる。

また、この窪み部６は、図１（ｂ）に示すように、ノズル５の吐出側の端面である出口５ｂの中心からその窪み部６のエッジ（窪み部６のノズルプレート４表面側の端面）６ａまでの距離の最小値Ｌを、ノズル５の出口５ｂの半径をｄμｍとしたとき、（ｄ＋１）μｍ〜（ｄ＋１０）μｍとすることが好ましい。（ｄ＋１）μｍよりも小さすぎると、ノズル５から吐出したインク滴が窪み部６のエッジ６ａと接触してインク滴の飛翔方向が乱れるおそれがある。また、（ｄ＋１０）μｍよりも大きすぎると、ノズルプレート４におけるノズル５周辺の薄板状の部分の面積が大きくなって、ノズルプレート４の強度向上効果が十分に得られ難くなる。なお、ここで半径とは、ノズルの最長径の１／２である。

窪み部６には、図１（ａ）に示されるように、そのエッジ６ａとノズル５の吐出側の端面である出口５ｂとの間に丸み６ｂが形成されていることが好ましい。これにより、窪み部６のエッジ６ａとノズル５の出口５ｂとは滑らかな曲面によって連続するようになり、窪み部６を凹設することによるノズルプレート４の強度低下を抑えることができると共に、ブレードによってクリーニングする際に窪み部６内のインクが除去され易くなる。

窪み部６の平面形状は、図示する円形状に限らず、楕円形状や長方形、正方形等の矩形状であってもよく、特に限定されない。

ノズルプレート４に形成されるノズル５の形状は、図示するように、ノズル５の入口５ａから出口５ｂに亘ってストレート形状であることが好ましい。ノズル形状が、ノズルの入口径が出口径よりも拡がっているコニカルノズルを使用する場合では、図８に示すように、ヒータ上で発泡して膨張した気泡が、ノズルの入口側の壁面に接する前に収縮するので、吐出されるインクとインク室内に残るインクが繋がったままの状態になり易く、吐出量がインク粘度の影響を大きく受けて、吐出量が一定しないおそれがあるが、ストレート形状のノズル５とすることで、ヒータ３に通電して膜沸騰現象によって発生した気泡が収縮する前にノズル５の入口５ａ側の壁面に接触するにより、ノズル５内の吐出されるインクとインク室２内に残るインクを確実に切り離すことが可能となり、インク滴量の設計が容易となる。

ノズルプレート４にこのようなノズル５と窪み６を形成するには、１枚のノズルプレート４に両者を一体に連続して形成するものに限らず、図２に示すように、ノズル５のみを開穿した第１のプレート４１と、窪み部６となる開口を形成した第２のプレート４２とに分け、第１のプレート４１におけるノズル出口５ｂ側に、第２のプレート４２を積層することにより、窪み部６内にノズル５の出口５ｂが開口するノズルプレート４を構成するようにしてもよい。これによりノズル５の軸方向長さｈを第１のプレート４１の板厚のみによって規定できるので、ノズル５内の容積の設計が容易となる。

ノズルプレート４を作成する材料は、合成樹脂の他、金属、セラミック、ガラス等により形成することができる。特に、合成樹脂により作成されるものでは、他の材料に比べて強度が低いことから、インク滴の飛翔曲がりの発生等が目立つようになるが、本発明によれば、１．５ｐｌ以下の微小インク滴を吐出する場合でもノズルプレート４の強度を十分に確保できることから、本発明の効果が顕著に発揮されるようになる。

ノズルプレート４は、その表面が撥インク性の合成樹脂であることが好ましい。ノズルプレート４の表面は、インクの付着を避けるため、一般に撥インク処理されるが、窪み部６を形成した後に均一に撥インク処理することは困難である。従って、予め撥インク性を有する合成樹脂によりノズルプレート４を作成することで、窪み部６を有するノズルプレート４でも、その表面に撥インク性を持たせることができる。撥インク性を有する合成樹脂としては、四フッ化エチレン樹脂、四フッ化エチレン〜六フッ化プロピレン共重合樹脂等の含フッ素高分子樹脂、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリエステル等が挙げられる。

また、図２のように２枚のプレート４１、４２を積層して１枚のノズルプレート４を構成する場合は、第１のプレート４１、第２のプレート４２のそれぞれで異なる材料としてもよく、この場合、少なくとも表面に位置する第２のプレート４２を上記のように撥インク性を有する合成樹脂により作成すれば、表面に撥インク性を付与することができる。

本発明に係るインクジェットヘッドは、駆動周波数が２０ｋＨｚ以上である場合に特に顕著に効果を発揮する。すなわち、駆動周波数が２０ｋＨｚ以上となるような高周波駆動を行う場合、インク滴の吐出間隔が短くなり、ノズルプレート４にはインク滴吐出のための圧力による負荷が繰り返し与えられるようになり、ノズルプレート４の変形による飛翔方向の乱れが顕著に見られるようになるためである。本発明によれば、ノズル５内の容積により１．５ｐｌ以下の微小インク滴を吐出するノズルプレート４であっても、十分な強度を確保できるため、駆動周波数が２０ｋＨｚ以上であっても、このようなインク滴の飛翔方向の乱れの問題はない。

同一色のインクを吐出するノズル５を複数有するインクジェットヘッドの場合、図３に示すように、ノズル５をノズルプレート４に千鳥状に配置するようにすると、隣接するノズル５の間のピッチを大きくとることができるので、ノズル数の多い高密度化されたインクジェットヘッドの場合にも窪み部６の形成が容易となる。なお、図３は複数のノズル５を有するインクジェットヘッドをノズルプレート４側から見た部分平面図である。

また、同様に同一色のインクを吐出する複数のノズル５を有するインクジェットヘッドの場合、図４（ａ）に示すように、複数のノズル５の全体に亘って連続する共通の窪み部６０を設けるようにしてもよい。すなわち、各ノズル５は、１つの窪み部６０の底部に全て開口している。本発明のように微小インク滴を吐出するノズル５は、ノズル間のピッチも小さくなるので、複数のノズル５の全体に亘って連続する共通の窪み部６０を設けることで、窪み部の形成が容易となる。

また、同一色のインクジェットヘッドにおける複数のノズル５の全てで１つの窪み部６０を形成するものに限らず、図４（ｂ）に示すように、同一色のインクを吐出する複数のノズル５の全てをそれぞれ複数のノズル５からなる複数の組に分け、各組それぞれに複数のノズル５の全体に亘って連続する共通の窪み部６１、６１・・・を形成するようにしてもよい。

なお、図４（ａ）（ｂ）はこのようなインクジェットヘッドをノズルプレート４側から見た平面図であるが、窪み部６０、６１の平面形状は図示するものに限定されず、複数のノズル５に亘って連続する形状であれば任意である。

ところで、一般に、カラーインクは１．５ｐｌ以下、好ましくは０．５ｐｌ以上１．５ｐｌ以下のインク滴量で吐出することが望まれる。その理由は、カラーの一次色であるＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）は、１ピクセル当たり１ドットを吐出するが、二次色であるＢ（ブルー）、Ｇ（グリーン）、Ｒ（レッド）は、一次色を２滴吐出して作るので、二次色の粒状性を目立たなくするために、一次色は１．５ｐｌ以下のインク滴量で吐出することが望まれるためである。

これに対して、黒画像を作る方法は２種類あり、Ｙ、Ｍ、Ｃの各インクを１滴ずつ重ねて作るコンポジットブラックと、カーボンブラック１滴で作るリアルブラックとがある。画像のハイライト部は、粒状性が特に目立つので、Ｙ、Ｍ、Ｃと馴染みのよいコンポジットブラックの微小インク滴が使用される。しかし、シャドー部や黒文字は、粒状性が問題にならないので、画像濃度を高めるため、カーボンブラックからなるリアルブラックの大滴が使用される。このリアルブラックのインク滴量は、画像を形成する効率を高くするため、５ｐｌ〜３０ｐｌが望まれる。

このように、インクジェットヘッドから吐出されるインク滴は、カラー画像の粒状性を良くする観点では、１．５ｐｌ以下の微小インク滴とすることが望まれる一方、ハイライトのシャドー部や黒文字部分では、５ｐｌ〜３０ｐｌの大インク滴とすることが印刷効率を高めるために望まれる。また、ブラックについても、高精細な画像を記録するために１．５ｐｌ以下の微小インク滴を吐出する必要もある。Ｙ、Ｍ、Ｃ等のカラーインクについてもベタ部では、５〜３０ｐｌの大インク滴が望まれる。従って、インクジェットヘッドは、１．５ｐｌから３０ｐｌまでのインク滴が吐出できることが好ましいといえるが、例えば２５μｍのノズルプレートの板厚では、ノズル径を８．７μｍから３９μｍまで形成する必要がある。しかし、ノズル径が異なると、ヒータの大きさもそれに合わせなくてはならないので、ヒータ面積が異なることによって駆動回路も複雑となり、好ましい方法ではない。

そこで、図５に示すように、インク滴量の異なるインクを吐出する複数（図示例では２つを示すが、特に限定されない。）のヘッド部Ａ、Ｂを有する場合には、窪み部６を凹設する深さをそれぞれに異ならせることにより、インク滴量を異ならせることが好ましい。

すなわち、図５では、ヘッド部Ａは、基板１Ａにインク室２Ａが凹設され、インク室２Ａの底部にヒータ３Ａが配設されている。一方、ヘッド部Ｂにも、基板１Ｂにインク室２Ｂが凹設され、インク室２Ｂの底部にヒータ３Ｂが配設されている。

各インク室２Ａ、２Ｂの上部は、１枚の共通のノズルプレート４によって塞がれている。このノズルプレート４は、インク室２Ａに対応するノズル５Ａとインク室２Ｂに対応するノズル５Ｂとが開穿されており、該ノズル５Ａ、５Ｂが各ヒータ３Ａ、３Ｂのほぼ真上に配置するように位置合わせされて、各基板１Ａ、１Ｂに亘って貼着されている。

ここで、ヘッド部Ａは、例えばリアルブラックのインクを吐出するヘッド部とされており、そのノズル５Ａの容積は、その軸方向の距離ａがノズルプレート４の板厚と同じ、すなわち窪み部の凹設深さを０とし、一方、ヘッド部Ｂは、例えばその他のカラーインクを吐出するヘッド部とされており、ノズルプレート４の表面から上述のように窪み部６が凹設されていることにより、ノズル５Ｂの軸方向の距離ｂは、ノズル５Ａの距離ａに比べて短くなっている。従って、相対的にノズル５Ａは大インク滴、ノズル５Ｂは小インク滴を吐出する。

このようなインクジェットヘッドによれば、１枚の共通のノズルプレート４を使用しても、ノズル５Ａとノズル５Ｂとからそれぞれ吐出されるインク滴量を異ならせることができる。しかも、このように各ヘッド部Ａとヘッド部Ｂとでインク滴量が異なっても、ノズルプレート４の表面は同一面とすることができるので、ノズルプレート４の表面にインク吸引のためのキャップを密着させる場合でも、キャップを平坦面に密着することができ、密着性を損なうこともない。

なお、ここではヘッドＡのノズル５Ａの周囲の窪み部の凹設深さを０としたが、ヘッド部Ａのノズル５Ａとヘッド部Ｂのノズル５Ｂとで窪み部の凹設深さを異ならせればよいのであって、窪み部の凹設深さを０とするものに限らないことはもちろんである。

（ａ）は本発明に係るインクジェットヘッドのノズルプレートの部分断面図、（ｂ）はその部分平面図 ノズルプレートの他の態様を示すインクジェットヘッドのノズルプレートの部分断面図 窪み部の他の態様を示すインクジェットヘッドをノズルプレート側から見た部分平面図 （ａ）は複数のノズルの全体に亘って共通する窪み部を設けた態様を示すインクジェットヘッドをノズルプレート側から見た平面図、（ｂ）は複数のノズルを複数の組に分けて各組内の複数のノズルに亘って共通する窪み部を設けた態様を示すインクジェットヘッドをノズルプレート側から見た平面図 複数のヘッド部でインク滴量を異ならせる態様を示すインクジェットヘッドの部分断面図 （ａ）はサイドシューター方式のインクジェットヘッドを示す部分断面図、（ｂ）はトップシューター方式のインクジェットヘッドを示す部分断面図 （ａ）〜（ｅ）はトップシューター方式のインクジェットヘッドにおけるインク吐出の様子を示す説明図 （ａ）〜（ｅ）はノズル形状がコニカルノズルの場合のインク吐出の様子を示す説明図

符号の説明

１：基板
２：インク室
３：ヒータ（電気・熱変換素子）
４：ノズルプレート
４１：第１のプレート
４２：第２のプレート
５：ノズル
５ａ：入口
５ｂ：出口
６：窪み部
６ａ：エッジ
６ｂ：丸み
Ａ、Ｂ：ヘッド部

Claims (11)

1. インク室内に配置された電気・熱変換素子によってインクを加熱し、インク内に発生する気泡の膨張・収縮作用によって、ノズルプレートに形成されたノズルよりインク滴を吐出し、該インク滴量が前記ノズル内の容積で決まるインクジェットヘッドにおいて、
   前記インク滴量が１．５ｐｌ以下であり、且つ、前記ノズルにおけるインク滴吐出側の端面の周囲に前記ノズルプレート表面から凹設された窪み部が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記窪み部の深さは、２μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
3. 前記ノズルの吐出側の端面の中心から前記窪み部のエッジまでの距離の最小値は、前記ノズルの吐出側の端面の半径をｄμｍとしたとき、（ｄ＋１）μｍ〜（ｄ＋１０）μｍであることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッド。
4. 前記窪み部のエッジと前記ノズルの吐出側の端面との間には丸みが形成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のインクジェットヘッド。
5. 同一色のインクを吐出する複数のノズルを千鳥状に配置し、各ノズルに前記窪み部を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
6. 同一色のインクを吐出する複数のノズル全体に亘って連続する共通の窪み部が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
7. インク滴量の異なるインクを吐出する複数のヘッド部を有し、各ヘッド部において前記窪み部の深さを異ならせることにより、ノズルから吐出されるインク滴量をヘッド部毎に異ならせたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
8. 駆動周波数が２０ｋＨｚ以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
9. 前記ノズル形状は、ノズル入口から出口に亘ってストレート形状であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
10. 前記ノズルプレートが合成樹脂であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
11. 少なくとも前記ノズルプレートの表面は撥インク性の合成樹脂からなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

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