JP4118178B2 - インクジェット記録ヘッドおよびインクジェットプリンタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種のプリンタに利用されるインクジェット記録方式の技術分野に属し、詳しくは、生産性や加工性を低下することなく、吐出面に対してインクを斜め方向に吐出することを実現したインクジェット記録ヘッド、および、このインクジェット記録ヘッドを利用するインクジェットプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヒータによる加熱でインクの一部を急速に気化させ、その膨張力等によってインク液滴をノズルから吐出させ、記録媒体上に着弾させて記録するサーマルインクジェット記録方式が各種のプリンタに利用されている（特許文献１および特許文献２等参照）。
【０００３】
このようなサーマルインクジェット（以下、インクジェットとする）記録方式においては、インク（インク液滴）を吐出するノズルは、通常、オリフィスプレートやノズルプレートと呼ばれる板材に穿孔され、インクは、インクの吐出面（プレート面）に対して、直交する方向にノズルから吐出される。
一方で、様々な効果を期待して、インクを吐出面に対して斜めに吐出（以下、「斜め吐出」等と称する）することも考えられている。
【０００４】
例えば、受像紙の一辺を超えるノズルの配列を有するラインヘッドを、安価かつ高い歩留りで製造できる記録ヘッドとして、小型（小サイズ）の記録ヘッド（以下、短尺ヘッドとする）を複数、ノズル配列方向に並べて長尺化したインクジェット記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドとする）が知られている。
このような短尺ヘッドを並べてなる記録ヘッドにおいても、高画質な画像記録を行うためには、ノズル配列の全域にわたって、均一かつ適正なノズルピッチを実現する必要が有る。しかしながら、短尺ヘッドのノズル配列方向において、最端部のノズルと短尺ヘッド自体の端部との間隔は、通常は、ノズルピッチより広い。従って、単純に端部を突き合わせて短尺ヘッドを並べたのでは、各短尺ヘッドの接合部において、ノズルピッチが広くなってしまう。
【０００５】
このような問題点を解決する方法として、特許文献３には、複数の短尺ヘッドを配列して長尺化した記録ヘッドにおいて、各短尺ヘッドのノズルを、吐出面に対してノズル配列方向に５°〜１０°傾けて形成し、インクを斜めに吐出する記録ヘッドが開示されている。
この記録ヘッドによれば、インクを斜めに吐出することにより、短尺ヘッドの接合部におけるノズルピッチの誤差を、インク着弾位置（受像紙上）において補正することができ、すなわち、記録ヘッドのノズル配列方向の全域に渡って、所定の記録密度の画像記録を行うことができる。
【０００６】
また、インクジェットプリンタにおける画質低下の一因として、筋ムラや斑が挙げられる。
このような問題点を解決するために、特許文献４には、１つのノズルに対して複数のヒータを配置して、それぞれのヒータを個別に駆動することにより、画像記録中に各ノズルからのインク吐出方向をランダムに変化させ、筋ムラや斑の発生を防止したインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）が開示されている。
【０００７】
さらに、インクジェットプリンタにおけるトラブルとして、記録ヘッドのノズルの詰まりや、ノズル周辺の汚れに起因する画質低下が知られている。このトラブルが発生する一因として、ノズルから吐出されて受像紙に着弾したインクの一部が、受像紙に跳ね返されてしまい、ノズルの周辺に付着し、乾燥してしまうことが挙げられる。
このような不都合を防止するために、ノズル配列と直交する方向に向かって、インクを斜めに吐出することにより、受像紙で跳ね返されたインクをノズルから離れる方向に向かわせ、ノズル周辺の汚染を防止する方法が知られている。
【０００８】
このように、インクジェットにおいてインクを斜めに吐出することは、様々なメリットがある。その反面、記録ヘッドの生産性等の点では、通常の記録ヘッドよりも不利である。
【０００９】
例えば、特許文献３に開示されるような、オリフィスプレートにノズルを斜め（プレート面に対して斜め）に穿孔する加工は、プレート面に対して直交する穿孔に比して、非常に手間のかかる作業で、記録ヘッドの生産性、生産コスト、得率等の点で不利である。
また、特許文献４に開示されるインクジェットプリンタでは、１つのノズルに複数のヒータを配置しなければならないので、やはり、記録ヘッドの生産性や生産コスト等の点で不利であり、また、高解像度化に伴って記録ヘッドの微細化が進む現在では、自由度も低い。さらに、複数のヒータをランダムに駆動するために、記録制御も複雑になってしまう。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭４８−９６２２号公報
【特許文献２】
特開昭５４−５１８３７号公報
【特許文献３】
特開平７−１７１９５６号公報
【特許文献４】
特開２００１−１０５５８４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、前述の複数の短尺ヘッドを接合して長尺化した記録ヘッドにおける、短尺ヘッド接合部の記録密度の適正化、インクによるノズル周辺の汚染防止等、各種のインクジェット記録ヘッドにおける種々の目的に対応して、インク（液滴）をオリフィスプレート面等のインク吐出面に対して斜め方向に吐出、飛翔することができ、しかも、生産性や加工性も良好なインクジェット記録ヘッド、および、このインクジェット記録ヘッドを利用するインクジェットプリンタを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、一方向に配列された複数のノズルと、各ノズルに対応して形成されたインク液滴の吐出手段とを有するインクジェット記録ヘッドであって、前記複数のノズルの少なくとも１つは、前記インク液滴の吐出側に深さ方向の段差を有し、この段差を形成する両端の間でインク液面を形成することを特徴とするインクジェット記録ヘッドを提供するものである。
【００１３】
ここで、前記ノズルの前記深さ方向の段差は、その始端の縁部から終端の縁部に向かって階段状に形成されるのが好ましい。
また、前記ノズルの前記深さ方向の段差は、その始端の縁部から終端の縁部に向かって連続的に形成されるのが好ましい。
また、前記ノズルの前記深さ方向の段差は、前記インク液滴の吐出側表面において、前記ノズルの周縁部の少なくとも一部に拡径する部分を設けることによって形成されるのが好ましい。
また、前記複数のノズルの少なくとも１つは、その内壁面が、前記インク液滴の吐出側において、前記ノズルの中心軸に対して非対称に親インク処理および撥インク処理されているのが好ましい。
【００１４】
また、前記目的を達成するために、本発明の第２の態様は、一方向に配列された複数のノズルと、各ノズルに対応して形成されたインク液滴の吐出手段とを有するインクジェット記録ヘッドであって、前記複数のノズルの少なくとも１つは、その内壁面が、前記インク液滴の吐出側において、前記ノズルの中心軸に対して非対称に親インク処理および撥インク処理されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッドを提供するものである。より好ましくは、前記複数のノズルの少なくとも１つは、前記インク液滴の吐出面側の内壁面において、前記ノズルの中心軸に対して非対称に、前記吐出面により近い側の前記内壁面の少なくとも一部が撥インク処理され、前記残りの内壁面が親インク処理され、前記ノズルの前記内壁面の前記撥インク処理された領域は、前記インク液滴の吐出方向の、前記ノズルの中心軸方向からの傾きを調整するための、前記ノズルの深さ方向における差を有し、この差を形成する両端の間で前記インク液滴を吐出させるためのインク液面を形成し、前記吐出手段は、前記差を形成する両端の前記吐出面に対する傾きに応じて前記ノズルの中心軸方向から傾斜した吐出角度で前記インク液滴を吐出することを特徴とするインクジェット記録ヘッドを提供する。
さらに、前記ノズルの前記内壁面の前記撥インク処理された領域と前記親インク処理された領域との境界は、前記ノズルの前記内壁面の前記撥インク処理された領域の前記ノズルの深さ方向における差によって、前記ノズルの周縁に沿って前記ノズルの深さ方向において異なるように形成されることが好ましい。
また、前記ノズルの前記内壁面の前記撥インク処理された領域と前記親インク処理された領域との境界は、前記ノズルの前記内壁面の前記撥インク処理された領域の前記ノズルの深さ方向における差によって、前記ノズルの周縁の一部に形成されることが好ましい。
【００１５】
なお、本発明の第１および第２の態様において、前記ノズルの前記深さ方向の段差の大きさ、前記深さ方向の段差を設ける領域の大きさおよび前記ノズルの内壁面の前記親インク処理と前記撥インク処理との組み合わせの少なくとも一つによって、前記インク液滴の吐出方向の、前記ノズルの中心軸方向からの傾きが調整されるのが好ましい。
さらに、前記インク液滴の吐出方向の、前記ノズルの中心軸方向からの傾きを調整するための、前記吐出手段の出力調整手段を備えるのが好ましく、または、前記ノズルの前記深さ方向の段差の大きさ、前記深さ方向の段差を設ける領域の大きさおよび前記ノズル内壁面の前記親インク処理と前記撥インク処理との組み合せの少なくとも一つによって生じる前記インク滴の吐出方向の、前記ノズルの中心軸方向からの傾きを調整するための、前記吐出手段の出力調整手段を備えるのが好ましい。
また、前記複数のノズルは、オリフィスプレートに形成されることが好ましく、前記オリフィスプレートは、前記インク液滴の吐出面側の表面に凹部を有し、前記複数のノズルは、前記凹部に形成されることが好ましい。
さらに、前記インクジェット記録ヘッドは、複数の短尺ヘッドを前記複数のノズルの配列方向に接合したものであり、前記複数のノズルの少なくとも一つのノズルは、各短尺ヘッドの接合部の側のノズルであり、前記ノズルの中心軸方向から傾斜した吐出角度は、前記複数のノズルの配列方向に、各短尺ヘッドの接合部に向かう向きに傾斜することが好ましい。
【００１６】
さらに、本発明の第３の態様は、上記第１および第２の態様のインクジェット記録ヘッドを用いることを特徴とするインクジェットプリンタを提供するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係るインクジェット記録ヘッドおよびこのインクジェット記録ヘッドを利用する本発明のインクジェットプリンタを添付の図面に示す好適実施例に基づいて以下に詳細に説明する。
【００１８】
なお、本発明のインクジェット記録ヘッドは、対応する受像紙（受像媒体）の一辺の全域に対応してノズルが配列された、いわゆるラインヘッドであってもよく、受像紙の断続的な搬送と、ノズルの配列と直交する方向への走査とを組み合わせたプリンタに対応するインクジェット記録ヘッドであってもよい。
【００１９】
また、以下の説明は、本発明のインクジェット記録ヘッドを、インクを急速に加熱して、気泡の成長エネルギでインク液滴を吐出する、いわゆるサーマルインクジェット記録ヘッドに利用した例で行う。
しかしながら、本発明は、これに限定はされず、例えば、特開平１１−２０７９５６号、同１１−３０９８５０号等の各公報に開示されるような、静電気やピエゾ素子等によって振動板を振動してインク液滴を吐出させる、静電タイプやアクチュエータタイプのインクジェットの記録ヘッドなど、各種のインクジェット記録ヘッドに好適に利用可能である。
【００２０】
さらに、図示例は、基板面（ノズルへの液体供給方向）に対して略直交する方向にインクを吐出するトップシュータ型（フェイスインクジェット）のインクジェット記録ヘッドであるが、本発明は、これ以外にも、特開平１１−２６３０１４号公報等に開示されるような、基板面と略平行にインクを吐出する、サイドシュータ型（エッジインクジェット）のインクジェット記録ヘッドでもよい。
【００２１】
図１（Ａ）および（Ｂ）に、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの一実施例の概略構成図を示す。図１（Ａ）は、インクジェット記録ヘッドを基板面と直交する方向（図示例においては、インクの吐出方向）から見た図（平面図）であり、図１（Ｂ）は、そのｂ−ｂ線断面図である。
【００２２】
図１（Ａ）および（Ｂ）に示されるインクジェット記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドとする）１０は、一方向（図中矢印ｘ方向、図１（Ｂ）では、紙面に垂直方向）に配列された多数のノズル２０を有し、かつ、このノズル２０の列（以下、ノズル列とする）を２列有することにより、記録密度の向上を図っている。後に詳述するが、図示例においては、ノズル２０は、Ｓｉ基板１２（隔壁１５）の上に積層されるオリフィスプレート２２に形成される。
このような記録ヘッド１０は、通常のインクジェット記録ヘッドと、同様に、ノズル２０と受像紙とを対面した状態で、ノズル列方向と直交する方向に記録ヘッド１０と受像紙とを相対的に移動し、記録画像に応じて各ノズル２０に対応するヒータ３０（図２参照）を変調駆動してインク液滴を吐出することにより、受像紙に画像を記録する。
【００２３】
なお、本発明の記録ヘッド１０は、図示例のように、ノズル列を２列有するものに限定はされず、ノズル列は１列であってもよく、あるいは、３列以上のノズル列を有するものであってもよい。また、各ノズル列から吐出するインクの色およびその組み合わせも、任意である。
【００２４】
図示例の記録ヘッド１０は、半導体装置の製造技術を利用して、Ｓｉ基板１２に作製されたものであり、インクを加熱して気泡を生じさせて、そのエネルギでノズル２０からインクを吐出させる、各ノズル２０に対応して形成されるヒータ３０（図２参照）、このヒータ３０を駆動する駆動用集積回路（以下、駆動回路とする）１４等が、Ｓｉ基板１２に形成されている。
【００２５】
また、Ｓｉ基板１２には、各ヒータ３０（ノズル２０）にインクを供給するためのインク溝１６、およびインク溝１６にインクを供給するインク供給孔１８が形成される。
インク溝１６は、ノズル列方向に延在して、Ｓｉ基板１２の表面（インク吐出側面）を掘り下げるように形成される。他方、インク供給孔１８は、裏面からインク溝１６に連通するようにＳｉ基板１２を貫通して、ノズル列方向に配列されて所定の間隔で複数が穿孔される。
【００２６】
Ｓｉ基板１２の上には、インク溝１６から各ヒータ３０（ノズル２０）に至る個別のインク供給路を形成する隔壁１５が積層される。隔壁１５に関しては後に詳述する。さらに、この隔壁１５の上には、Ｓｉ基板１２面を覆うようにして、円筒状のノズル２０が形成（穿孔）されるオリフィスプレート２２が積層、貼着される。
オリフィスプレート２２および隔壁１５の形成材料は、公知の材料が各種利用可能であり、例えば、ポリイミドが例示される。
【００２７】
このようなＳｉ基板１２（Ｓｉチップ）は、支持部材となるフレーム２４の所定位置に接着／固定（実装）され、さらに、このフレーム２４は、図示しないインクジェットプリンタのヘッドユニット（例えば、いわゆるカートリッジ等）の所定位置に装着される。
このフレーム２４およびヘッドユニットには、ヘッドユニットに装着されたインクタンクから、Ｓｉ基板１２に形成されたインク供給孔１８にインクを供給するためのインク供給路（フレーム２４では、インク流路２６）が形成される。
【００２８】
図２（Ａ）および（Ｂ）に、記録ヘッド１０のノズル２０近傍の概略構成図を示す。なお、図２（Ａ）は、平面図、図２（Ｂ）は、図１（Ｂ）と同断面図（ノズル列と直交方向の断面図）である。従って、図２（Ｂ）においては、ノズル列方向（矢印ｘ方向）は、紙面に垂直方向となる。
【００２９】
前述のように、記録ヘッド１０において、ノズル２０からインクを吐出する吐出手段であるヒータ３０は、Ｓｉ基板１２に形成される。
ヒータ３０は、インクジェットの記録ヘッドで通常に利用されるものであり、例えば、離間して配置される一対の電極対を構成する導体薄膜と、この導体薄膜を接続する薄膜の発熱抵抗体とで形成される。
【００３０】
前述のように、Ｓｉ基板１２の上には、各ヒータ３０（ノズル２０）への個別のインク供給路を形成する隔壁１５が形成される。
図示例において、隔壁１５は、インク溝１６に対してノズル列と逆側の全面をノズル２０の直近まで覆う領域１５ａと、各ノズル２０の間において、この領域１５ａからインク溝１６に向かって突出して形成される、各ヒータ３０への個別のインク供給路を形成する壁部１５ｂとを有する。
【００３１】
図示例は、Ｓｉ基板１２（記録ヘッドの形成基板）の表面に対して、上方に飛翔するようにインクを吐出する、いわゆるトップシュータ型の記録ヘッド１０であり、この隔壁１５の上には、ノズル２０（ノズル列）が穿孔されたオリフィスプレート２２が積層される。
【００３２】
このような記録ヘッド１０において、ヘッドユニットに装着されたインクタンクから所定の経路で供給されたインクは、フレーム２４のインク供給路２６を経て、Ｓｉ基板１２の裏面側からインク供給孔１８に供給され、Ｓｉ基板１２の表面に形成されたインク溝１６に導入される。
インク溝１６に供給されたインクは、隔壁１５の壁部１５ｂによって各ヒータ３０毎に分離された個別のインク供給路に至り、駆動回路１４による駆動の下、各ヒータ３０の加熱によって生じた核沸騰によって、対応するノズル２０から吐出される。
【００３３】
ここで、本発明の第１の態様のインクジェット記録ヘッドは、ノズルが、その深さ方向に段差、すなわち高低差を有するものであり、図示例の記録ヘッド１０においては、ノズル２０の周囲を半周に渡って略扇型に掘り下げて、拡径する部分を形成することにより、ノズル２０に深さ方向の段差を設け、深さ方向に階段状の高低差を設けている。すなわちノズル２０には、オリフィスプレート２２の表面側（インク液滴の吐出側）において、深さ方向の段差が設けられている。
本発明においては、ノズルに、このような高低差を設けることにより、インク液滴を斜めに（基板面と直交する方向、またはノズルの中心軸に平行な方向に対して所定の角度で）吐出することを可能にしている。
【００３４】
記録ヘッド１０においては、ノズル２０にインクがリフィルされた状態で、図２（Ｂ）に点線ａで示されるように、ノズル２０の段差の両端、すなわち上端（始端）と下端（終端）とを結ぶように、斜めにインク液面（メニスカス）が形成される。なお、インク液面の制御は、通常のインクジェット記録ヘッドで行われている、公知の方法で行えばよい。
この状態から、インク液滴の吐出（ヒータ３０の加熱による気泡の成長）を行うと、図２（Ｂ）に点線ｂで示すように、初期段階において、ノズル２０（インク液面）の低い方向に向かう斜め方向にインクが膨らみ、この膨張方向に対応する方向にインク液滴が吐出、飛翔する。すなわち、図示例においては、ノズル列（矢印ｘ方向）と直交し、かつ、記録ヘッド１０の外に向かって、インク液滴が飛翔する。
【００３５】
この斜め吐出の方向、すなわち、図２（Ｂ）における、Ｓｉ基板１２の基板面と直交する方向、あるいはノズル２０の中心軸に平行な方向に対する吐出角度（吐出傾斜角度）θは、オリフィスプレート２２の表面側（インク液滴の吐出側）においてノズル２０に設けられる深さ方向の段差ｈ、すなわち、ノズル２０における高さの差ｈ、および、図２（Ａ）または図３に示されるような段差（高低差）を設ける領域ｒ（図２（Ａ）では１８０°、図３では９０°）、すなわち、拡径部分によって、調節することが可能である。通常、ノズル２０の深さ方向の段差（以下、単に高さの差ともいう）ｈが大きいほど、また、領域（または拡径部分）ｒが広いほど、吐出角度θは、大きくなる。なお、高さの差ｈは、１μｍ〜１５μｍ、特に３μｍ〜１０μｍの範囲、他方、領域ｒは、３０°〜２７０°、特に９０°〜１８０°の範囲とするのが好ましい。
さらに、この段差を設ける位置（ノズルの高低差の方向）に応じて、吐出方向を選択できるのは、当然のことである。
【００３６】
すなわち、本発明によれば、ノズルの斜め穿孔や、１つのノズルに対して複数のヒータを設ける等、生産性や制御性の低下を招く構成を不要として、ノズルに深さ方向の高さの差ｈを設けたという、簡易かつ生産性も良好な構成で、インクの斜め吐出を実現して、例えば、受像紙から跳ね返ったインクによるノズル回りの汚れやノズル詰まりを防止できる。
また、前述のように、各ノズル毎の高さの差ｈや領域ｒ、さらには高さの差ｈを設ける位置を選択することにより、各ノズルからのインクの吐出方向や吐出角度θを選択／設定できる。そのため、例えば、図４（Ａ）および（Ｂ）（図４（Ａ）は、平面図、図４（Ｂ）は、受像媒体の搬送方向から見た図（側面図））に示されるように、短尺な記録ヘッド７２をノズル列方向に接合するように基台７４に固定してラインヘッド７０を形成する場合でも、受像紙Ｐに着弾するインク液滴の間隔（記録ピッチ）を全域に渡って均一にできる。
【００３７】
また、従来のインク斜め吐出の構成では、記録ヘッドが完成した後は、基本的に、インク液滴の吐出角度θや吐出方向を変更することはできない。
これに対し、本発明によれば、記録ヘッド１０の完成後であっても、オリフィスプレート２２を加工して、容易に領域ｒや高さの差ｈを変更できる。従って、記録ヘッド１０の完成後もインク液滴の吐出角度θや吐出方向を変更することができ、例えば、製造誤差の補正や用途に記録ヘッドの用途に応じた調整、ユーザに対応した特化等を行うことが可能である。
【００３８】
本発明において、オリフィスプレートを掘り下げることによる、ノズルの深さ方向の高さの差の形成方法は、図示例のように、階段状に段差を形成する方法に限定はされない。例えば、図５に示されるように、傾斜面を形成するようにノズル周辺のオリフィスプレートを掘り下げ、これにより、ノズルの深さ方向に連続的に変化する高低差を設ける方法も利用可能である。
【００３９】
また、図２（Ａ）および（Ｂ）や図５に示される例では、オリフィスプレート２２の表面を掘り下げることによって、ノズルの深さ方向に高さの差を設けているが、本発明はこれに限定はされず、例えば、図６（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、オリフィスプレート４０の表面に凸部４４（図示例は、半円筒状の凸部すなわち領域ｒが１８０°）を形成することにより、ノズル４２の深さ方向に段差を設けてもよい。
この構成においても、図６（Ｂ）に点線で示すように、インクがリフィルされた状態では、ノズル４２の段差の上端と下端とを結ぶように、斜めにインク液面が形成され、インク液滴の吐出の初期段階において、ノズル４２すなわちインク液面の低い方向に向かう斜め方向にインクが膨らみ、この膨張方向に対応する方向（吐出角度θ）にインク液滴が吐出、飛翔する。
なお、この例においても、高さの差ｈや領域ｒは、先の例に準じればよい。
【００４０】
このような本発明の第１の態様の記録ヘッドにおいては、リフィルされた状態でインクが存在する領域を親インク処理（通常の水性インクの場合には、親水処理）し、それ以外の領域は撥インク処理（同撥水処理）するのが好ましい。具体的には、図２（Ａ）、（Ｂ）および図５に示される例においては、ノズルの内壁面を親インク処理して、段差部分（ノズル周囲の掘り下げた部分）を撥インク処理するのが好ましく、また、図６（Ａ）および（Ｂ）に示される例においては、凸部を含めたノズル内壁面全面を親インク処理するのが好ましい。
これにより、インク液面（メニスカス）を、より好適に所定位置に形成することができ、インク液滴の吐出方向の安定化を測ることができる。
【００４１】
以上の例は、ノズルの深さ方向に高さの差を設けることにより、インクの斜め吐出を行ったものであるが、本発明の第２の態様では、ノズルの上方の内壁面において、ノズルの中心軸に対して非対称に親インク処理および撥インク処理することにより、すなわち、ノズルの内壁面に成された親インク処理および撥インク処理の組み合わせによって、インクの斜め吐出を行う。
例えば、図７（Ａ）に示されるように、ノズル４６上方の内壁面を半周に渡って撥インク処理（網かけで示す領域４６ａ）し、それ以外は親インク処理する。あるいは、図７（Ｂ）に示すように、ノズル４８上方の内壁面を、周方向のある位置の中間部から、対向する位置の上端に向かうように撥インク処理（網かけで示す領域４８ａ）して、それ以外の領域を親インク処理してもよい。
なお、本態様において、撥インク処理および親インク処理は、公知の方法によればよい。
【００４２】
このような構成を有することにより、撥インク処理領域と親インク処理領域との境界面において、先の例と同様に、インク液面（メニスカス）を斜めに形成することができ、同様の作用で、吐出の初期段階において、インク液面の低い方向に向かって液面が膨張して、図中矢印で示す方向に、インクを斜め吐出することが可能になる。
また、ノズル深さ方向の撥インク処理領域、ノズル周方向の撥インク処理領域の広さおよび位置を、適宜、選択することにより、インクの吐出角度θ、およびインクの吐出方向を選択できるのは、先の例と同様である。
【００４３】
このような本発明の記録ヘッドにおいて、ノズル内壁とインクとが接触する領域、特に、インク液面の上端となる部分は、インクの吐出方向を決める上で、非常に重要な場所である。そのため、この部分が、ワイピング（オリフィスプレートの表面洗浄）等の際に、損傷したり、また、撥インクおよび親インク性能の低下等が生じると、インクの吐出方向の安定性低減につながる。
これを防止するために、例えば、図８（Ａ）に示すように、図２（Ａ）および（Ｂ）に示されるノズル２０において、あるいは、図８（Ｂ）に示すように、図７（Ａ）に示されるノズル４６において、オリフィスプレート（２２）の表面に凹部（２１、４７）を設け、その中にノズル（２０，４６）を形成するのが好ましい。これにより、ワイピング時にワイピング部材とノズル（２０，４６）、特に、そのインク液面の上端となる部分（図８（Ａ）および（Ｂ）において丸で囲んだ部分２０ａ、４６ｂ）とが接触することを避け、損傷や撥インク性能の低下等を防ぐことができる。
また、このような点を考慮すると、オリフィスプレート表面に凸部４４を有する図６（Ａ）および（Ｂ）に示される例よりも、他の態様が有利である。
【００４４】
なお、図１に示す本発明の第１の態様の記録ヘッド１０においては、２列の複数のノズル２０の各列の複数のノズル２０のインク滴の吐出方向を互いに重ならないように外側に向くようにＸ方向の２列のインク滴の吐出角度を記録ヘッドの外側に傾斜させ、受像紙から跳ね返ったインクによるノズル回りの汚れやノズル詰まり等の防止を図っているが、本発明はこれに限定されず、図９に示す記録ヘッド１０ａのように、２列の複数のノズル２０の各列の複数のノズル２０のインク滴の吐出方向を内側に向け、２列の複数のノズル２０のインク滴の吐出角度を内側に適切に傾斜させて、２列のインク滴が受像紙上で近接するまたは１直線となるようにすることにより、記録ヘッドの１０ａの記録密度を向上させる、例えば２倍に上げることができる。もちろん、３列以上のノズル列からの３列以上のインク液滴を受像紙上で近接するまたは１直線となるようにすることにより、さらに記録密度を上げることができる。
なお、図７に示す本発明の第２の態様の記録ヘッド１０においても、同様にして記録密度を上げることができる。
【００４５】
このような本発明の第１および第２の態様の記録ヘッドは、公知の方法で製造すればよい。
例えば、半導体装置の製造技術を利用して、Ｓｉウエハ（Ｓｉ基板１２）に、多数の記録ヘッド１０に対応して、ヒータ３０や駆動回路１４、インク溝１６やインク供給孔１８、隔壁１５等を形成する。次いで、ノズル２０を形成していないオリフィスプレート２２を積層／貼着し、フォトリソグラフィーによって各記録ヘッド１０に対応してノズル２０を形成して、記録ヘッド１０となる多数のＳｉチップを完成する。
その後、フォトリソグラフィ等を利用してオリフィスプレート２２の表面を掘り下げて、あるいは表面に凸部を形成して、段差等を形成する。もしくは、特開２０００−３５１２１０号公報等に開示される、公知の処理方法を利用して、例えば、ノズル２０内にマスクとなる部材を埋め込んでパターニングする方法や、指向性を有するイオンビームをノズル２０に対して斜めに照射する等の方法で、ノズル２０の内壁を非対称に親インク処理および撥インク処理する。
最後に、Ｓｉウエハをダイシングして各チップを切り出し、さらに、個々の記録ヘッド１０毎に、フレーム２４の所定位置に実装し、結線等を行う。
【００４６】
図１０（Ａ）および（Ｂ）に、このような本発明に係る記録ヘッドを用いる、本発明のインクジェットプリンタの一例の概略図を示す。図１０（Ａ）は、このインクジェットプリンタの構成を示す概念図であり、図１０（Ｂ）は、このインクジェットプリンタを斜め方向から見た際の概念図である。
図１０（Ａ）および（Ｂ）に示されるインクジェットプリンタ（以下、プリンタとする）８０は、本発明に係る記録ヘッド１１０を用いる以外は、基本的に、公知のインクジェットプリンタであって、記録ヘッド１１０として、受像紙Ｐの一辺を超えて延在するノズル列を有する、いわゆるラインヘッドを用いるものである。
【００４７】
図１０（Ａ）および（Ｂ）に示されるプリンタ８０は、本発明の記録ヘッド１１０を用いる記録部８２、給紙部８４、プレヒート部８６、および排出部８８（図１０（Ｂ）では省略）を有して構成される。なお、プリンタ８０は、これ以外にも、記録ヘッド１０の清掃や保護を行う、ワイパやキャップ等を有するメンテナンスユニットを有してもよい。
【００４８】
給紙部８４は、搬送ローラ対９２および９４と、ガイド９６および９８とを有するもので、受像紙Ｐは、給紙部８４によって、横方向から上方に搬送され、プレヒート部８６に供給される。
【００４９】
プレヒート部８６は、３本のローラおよびエンドレスベルトからなるコンベア１００と、コンベア１００の外方からエンドレスベルトに押圧される圧着ローラ１０２と、コンベア１００の内方から圧着ローラ１０２（エンドレスベルト）に押圧されるヒータ１０４と、プレヒート部８６内（ハウジング８６ａ内）を排気する排気ファン１０６とを有する。
このようなプレヒート部８６は、インクジェットによる画像記録に先立ち、受像紙Ｐを加熱することで、インクの乾燥を促進するためのもので、給紙部８４から搬送された受像紙Ｐは、コンベア１００と圧着ローラ１０２とによって挟持搬送されつつ、ヒータ１０４によって加熱され、記録部８２に搬送される。
【００５０】
記録部８２は、本発明に係る記録ヘッド１１０と、搬送手段１０８とを有して構成される。
【００５１】
記録ヘッド１１０は、本発明の記録ヘッドであり、一例として、図４に示されるような短尺ヘッドを端部で接合してなるラインヘッドであって、従って、短尺ヘッドのノズルは、前述のように、インクをノズル列方向に斜め吐出することにより、受像紙Ｐ上におけるインクの着弾位置のピッチを均一にしている。
また、記録ヘッド１１０は、Ｙ（イエロー）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）およびＫ（クロまたは墨）の４色のインクを吐出して、フルカラー画像を記録するもので、インクタンク１１２（１１２Ｙ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，および１１２Ｂ）が装着される。なお、記録ヘッド１１０には、記録ヘッド１１０の各色の複数の各々のノズル２０のインク滴吐出を画像情報（デジタル画像データ）に応じて制御するコントローラ１１１が接続されている。
【００５２】
ここで、この記録ヘッド１１０は、１つの短尺ヘッドの中に、各色のインクに対応するノズル列を４つ有するものであってもよく、あるいは、図４（Ａ）に示されるような短尺ヘッドの配列を基台に４列組み込んだものであってもよく、あるいは、図４（Ａ）に示されるようなラインヘッド７０を４台組み込んだものであってもよい。なお、各色のノズル列は、互いに平行に配置されるのは言うまでもない。
【００５３】
搬送手段１０８は、ローラ１１４ａ，１１４ｂおよび吸引ローラ１１６、ならびに多孔エンドレスベルト１１８からなるコンベア１２０と、多孔エンドレスベルト１１８に押圧されるニップローラ１２２（図１０（Ｂ）では省略）と、コンベア１２０内に配置される吸引箱１２４とを有して構成される。
【００５４】
記録ヘッド１１０は、ノズル列を図中矢印ｘ方向（図１０（Ａ）においては、紙面に垂直方向）として、ノズルを吸着ローラ１１６に向けて配置される。
また、搬送手段１０８は、記録ヘッド１０のノズル列方向と直交する方向に、所定速度で連続的に受像紙Ｐを搬送する。従って、プレヒート部８０から供給された受像紙Ｐは、ラインヘッドである記録ヘッド１０のノズル列で全面を走査され、画像が記録される。
また、記録中は、吸引ローラ１１６および吸引箱１２４が駆動しており、受像紙Ｐは、多孔エンドレスベルト１１８に吸着された状態で搬送され、記録ヘッド１０に対して所定位置に保たれた状態で搬送される。
【００５５】
画像を記録された受像紙Ｐは、排出部８８に供給され、搬送ローラ対１２６および排出ローラ１２８によって搬送されて、例えば、図示しない排出トレイに排出される。
【００５６】
なお、本発明のインクジェットプリンタは、上述の例に限定はされず、公知のインクジェットプリンタが、各種利用可能であり、例えば、前述の受像紙を断続的に搬送すると共に、キャリッジによって記録ヘッド（ヘッドユニット）を走査するシリアルタイプのプリンタであってもよく、また、受像紙を自動的に供給するフィーダ等を有していてもよい。
【００５７】
なお、上述した本発明の第１および第２の態様の記録ヘッドにおいては、ノズルの深さ方向の段差の大きさや、この段差を設ける領域の大きさや、親インク処理と撥インク処理の組み合せ方によって、予めインク滴の吐出角度θを制御し、設定しているが、本発明はこれに限定されず、ヒータサイズやヒータの形成位置やピエゾのサイズや配置位置や性能などのように吐出手段の形状や形成位置や配置位置や性能（能力）によって、予めインク滴の吐出角度θを制御し、設定しても良いし、さらには、記録ヘッドの吐出手段、例えば、ヒータまたはピエゾに付与する出力（パワー）を調整することにより、初めにインク滴の吐出角度θを制御し、設定しても良い。例えば、図１０（Ａ）および（Ｂ）に示すインクジェットプリンタ８０の記録ヘッド１１０においては、コントローラ１１１を、ノズル２０のインク滴の吐出角度θを調整するための吐出手段の出力調整手段として用いても良い。
【００５８】
以上、本発明のインクジェット記録ヘッドおよびインクジェットプリンタについて詳細に説明したが、本発明は、上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【００５９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、ノズルの斜め穿孔や、複数のヒータ形成等を行うことなく、小型の記録ヘッドを複数接合して長尺化してなる記録ヘッドにおける接合部における記録ピッチの補正や、受像紙に跳ね返されたインクによるノズル周辺の汚染を防止等のために、インクを吐出面に対して斜めに吐出でき、しかも、吐出角度および方向も好適に選択かつ調整でき、さらに、加工性および生産性も良好なインクジェット記録ヘッド、および、これを用いるインクジェットプリンタを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るインクジェット記録ヘッドの一実施例の概略図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【図２】 図１の部分拡大概略図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は走査方向の断面図である。
【図３】 本発明のインクジェット記録ヘッドを説明するための概略平面図である。
【図４】 （Ａ）は本発明のインクジェット記録ヘッドの一利用例の概略平面図、（Ｂ）はその作用を説明するための概略図である。
【図５】 本発明のインクジェット記録ヘッドの別の例のオリフィスプレートの概略斜視図である。
【図６】 本発明のインクジェット記録ヘッドの別の例のオリフィスプレートの概略図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はそのｂ−ｂ線断面図である。
【図７】 （Ａ）および（Ｂ）は、本発明のインクジェット記録ヘッドの別の例のオリフィスプレートの概略断面図である。
【図８】 （Ａ）および（Ｂ）は、本発明のインクジェット記録ヘッドの別の例のオリフィスプレートの概略断面図である。
【図９】 本発明に係るインクジェット記録ヘッドの別の実施例の概略平面図である。
【図１０】 本発明のインクジェットプリンタの概略図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は斜視図である。
【符号の説明】
１０ （インクジェット）記録ヘッド
１２ Ｓｉ基板
１４ 駆動回路
１５ 隔壁
１６ インク溝
１８ インク供給孔
２０，４２，４６，４８ ノズル
２２ オリフィスプレート
２４ フレーム
３０ ヒータ
４２ 凸部
７２ 短尺ヘッド
７４ 基台
８０ （インクジェット）プリンタ
８２ 記録部
８４ 供給部
８６ プレヒート部
８８ 排出部
９６，９８ ガイド
９２，９４，１２６ 搬送ローラ対
１００，１２０ コンベア
１０２ 圧着ローラ
１０４ ヒータ
１０６ 排気ファン
１０８ 搬送手段
１１０ 記録ヘッド
１１２ インクタンク
１１４ａ，１１４ｂ ローラ
１１６ 吸引ローラ
１１８ 多孔エンドレスベルト
１２２ ニップローラ
１２４ 吸引箱
１２８ 排出ローラ対

Claims (9)

1. 一方向に配列された複数のノズルと、各ノズルに対応して形成されたインク液滴の吐出手段とを有するインクジェット記録ヘッドであって、
   前記複数のノズルの少なくとも１つは、前記インク液滴の吐出面側の内壁面において、前記ノズルの中心軸に対して非対称に、前記吐出面により近い側の前記内壁面の少なくとも一部が撥インク処理され、前記残りの内壁面が親インク処理され、前記ノズルの前記内壁面の前記撥インク処理された領域は、前記インク液滴の吐出方向の、前記ノズルの中心軸方向からの傾きを調整するための、前記ノズルの深さ方向における差を有し、この差を形成する両端の間で前記インク液滴を吐出させるためのインク液面を形成し、前記吐出手段は、前記差を形成する両端の前記吐出面に対する傾きに応じて前記ノズルの中心軸方向から傾斜した吐出角度で前記インク液滴を吐出することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 前記ノズルの前記内壁面の前記撥インク処理された領域と前記親インク処理された領域との境界は、前記ノズルの前記内壁面の前記撥インク処理された領域の前記ノズルの深さ方向における差によって、前記ノズルの周縁に沿って前記ノズルの深さ方向において異なるように形成される請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
3. 前記ノズルの前記内壁面の前記撥インク処理された領域と前記親インク処理された領域との境界は、前記ノズルの前記内壁面の前記撥インク処理された領域の前記ノズルの深さ方向における差によって、前記ノズルの周縁の一部に形成される請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. 前記ノズルの内壁面の前記親インク処理と前記撥インク処理との組み合わせによって、前記インク液滴の吐出方向の、前記ノズルの中心軸方向からの傾きが調整される請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
5. さらに、前記インク液滴の吐出方向の、前記ノズルの中心軸方向からの傾きを調整するための、前記吐出手段の出力調整手段を備える請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
6. 前記複数のノズルは、オリフィスプレートに形成される請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
7. 前記オリフィスプレートは、前記インク液滴の吐出面側の表面に凹部を有し、前記複数のノズルは、前記凹部に形成される請求項６に記載のインクジェット記録ヘッド。
8. 前記インクジェット記録ヘッドは、複数の短尺ヘッドを前記複数のノズルの配列方向に接合したものであり、前記複数のノズルの少なくとも一つのノズルは、各短尺ヘッドの接合部の側のノズルであり、前記ノズルの中心軸方向から傾斜した吐出角度は、前記複数のノズルの配列方向に、各短尺ヘッドの接合部に向かう向きに傾斜する請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドを用いることを特徴とするインクジェットプリンタ。

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