JP2008173915A - 記録ヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録ヘッドの変形やインク吐出量の不均一などを生じることなく、記録ヘッドから吐出される主滴と副滴の吐出方向のずれを低減し、主滴と副滴の着弾位置のずれ量を往復両走査において均一化することができる記録ヘッドの提供。
【解決手段】記録ヘッドのノズルは、吐出動作時において吐出口４ａの開口面の法線方向に応じた方向に主滴を吐出すると共に、ノズルの軸線Ｌ１と交差する方向に副滴を吐出する。吐出口４ａは、その開口面の法線とノズルの軸線Ｌ１とが交差するように形成されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、複数種の液体を吐出可能な記録ヘッド及び記録ヘッドを用いて画像を記録するインクジェット記録装置に関し、特に記録ヘッドの往復両走査において液体の吐出を行うインクジェット記録装置およびその記録ヘッドに関する。

ノズルからインクなどの液体を微細な液滴（インク滴ともいう）として吐出し、それを記録媒体に付着させて記録を行うインクジェット方式の記録装置は、ランニングコストが低く、記録時の静粛性に優れるという利点を有する。さらにこの方式の記録装置は、複数色のインクを用いることによって比較的容易にカラーでの記録を行えるという優位性も有している。

このようにインクジェット記録装置では、液滴を吐出するための吐出エネルギ発生素子として、電気熱変換素子（ヒータ）や電気機械発生素子（ピエゾ）を用いたものが知られている。このうち、ヒータを用いた記録ヘッドは、電気熱変換素子などを含むノズルを高密度に配列するのが比較的容易であり、高解像度の記録を行うのに有利な方式となっている。

この電気熱変換素子を用いた記録ヘッドとして、図１５に示すような構造のノズルを備えたものが提案されている。この記録ヘッドｈのノズルは、ヒータボード１０１と、内面に天板ノズル１０４を備えた流路形成部材１０３とで形成される流路１０５と、ヒータボード１０１に設けられたヒータ１０２などを備える。また、ヒータボード１０１の内面端部には、天板ノズル１０４と同一の表面エネルギを有する部材からなるノズル土手１０７が形成されており、天板ノズル１０４の端部とノズル土手１０７の端部とにより、液滴を吐出する吐出口１０６が形成されている。なお、図中、Ｌ１は吐出口の中心を通過し、かつ流路の長手方向と平行する軸線であり、以下、この軸線Ｌ１をノズルの中心軸線と称す。

このようなインクジェット記録ヘッドにおいて、インク滴の吐出は、図１５（ａ）〜（ｅ）に示すように行われる。

図１５（ａ）に示すように、液路１０５内にインクが充填された状態で、電気熱変換体１０１が通電されると、その電気熱変換体１０１の発熱により流路１０２内のインクＩｎが発泡する（図１５（ｂ），（ｃ）参照）。このとき生じる気泡Ｂの発泡エネルギにより、流路内の液体は、吐出口１０３から外方へと押し出され、その後、気泡Ｂは図１５（ｄ），（ｅ）のように消泡する。これにより、吐出口１０３から外方へと押し出された液体部分と流路１０２内に引き込まれた液体部分との間の部分（以下、液柱と称す）Ｉｃが分断され、液量の多い主滴Ｄｍと、これより液量の少ない小さな液滴（副滴）Ｄｓとが形成される。そして、これらの液滴が記録媒体上に着弾することによって記録媒体上に画像が記録される。なお、記録ヘッドＨには、気泡Ｂの発泡エネルギを吐出口１０３の方向に効果的に作用させるために、流路１０２内に可動弁１０８が備えられている。

このような記録ヘッドＨでは、吐出されるインク滴の吐出方向を適正に保つことが画像品質を維持する上で極めて重要になる。このため、インク滴の吐出方向を、吐出口の開口面と直交する方向に規定すべく、流路形成部材１０５に貼り付けられる天板ノズル１０６と同一の表面エネルギを有するノズル土手１０７をヒータボード１０１上に設けている。これによれば、吐出口１０３の周囲とインクとの接触角を等しくすることが可能となり、主滴Ｄｍの吐出方向を吐出口１０３の開口面の法線方向に設定することができる。

しかしながら、図１５に示す記録ヘッドＨでは、主滴Ｄｍの吐出方向を吐出口１０６の開口面の法線方向に定めることができるものの、主滴Ｄｍとは異なる方向に副滴Ｄｓが吐出されるという問題が生じている。これは、吐出口１０６の付近とノズル内部とで、断面形状が異なることに起因している。

すなわち、図１６（ａ）に示すように、記録ヘッドｈの液路１０５では、ノズル土手１０７が設けられている前方部分の中心軸線Ｌ１と、ノズル土手１０７が設けられていない内方部分の中心軸線Ｌ２との間にずれが生じている。このため、図１５（ｄ）のようにノズル土手１０７より内方に液体が引き込まれたとき、液柱Ｉｃがノズルの軸線Ｌ１と交差する方向に傾き、その影響によって副滴Ｄｓの吐出方向が中心軸線Ｌ１に対して一定の角度で傾く。つまり吐出口１０６と直交する方向に吐出される主滴Ｄｍとは異なる方向に副滴Ｄｓが吐出されることとなる。このように、主滴Ｄｍと副滴Ｄｓのそれぞれの吐出方向が異なる記録ヘッドｈを用いて、往走査と復走査の双方で記録動作を行った場合、主滴Ｄｍと副滴Ｄｓとの着弾位置のずれ量が往走査と復走査とで異なり、これが画像品質の低下を招く要因となっている。

そこで、本発明者らは、主滴Ｄｍと副滴Ｄｓとの吐出方向を一致させるべく、図１６（ｂ）に示すように、ノズル土手１０７を液路１０５の内方へと延長した記録ヘッドｈ１も提案している。これによれば、副滴Ｄｓの形成時にも、液路の内方へと引き込まれたインクはノズル土手に接触した状態となる。このため、副滴Ｄｓの形成時にも液柱Ｉｃがノズルの中心軸線Ｌ１と平行した状態に保つことができ、副滴Ｄｓを主滴と同一方向へと吐出させることができる。

しかしこの場合には、ヒータボード１０１とインクとが直接接触する領域が減り、インクに伝わる熱量が減少することとなる。このため、ヒータボードにおける領域Ｒ（図１６（ｂ）参照）の昇温が激しくなり、記録ヘッドｈ１の変形やインクの吐出量が不均一になるという新たな問題が生じる。

本発明は、記録ヘッドの変形やインク吐出量の不均一などを生じることなく、記録ヘッドから吐出される主滴と副滴の吐出方向のずれを低減し、主滴と副滴の着弾位置のずれ量を往復両走査において均一化することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を有する。

本発明の第１の形態は、記録媒体と相対的に往復移動可能な移動部材に装着可能であって、前記記録媒体に向けてノズルの吐出口から液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、前記ノズルは、前記液滴として、前記吐出口の開口面の法線方向に応じた方向に主滴を吐出すると共に、前記ノズルの軸線と交差する方向に前記主滴より液量の少ない副滴を吐出し、前記吐出口は、当該吐出口の開口面の法線と前記ノズルの軸線とが交差するように形成されていることを特徴とする。

本発明の第２の形態は、記録媒体に向けてノズルの吐出口から液滴を吐出する記録ヘッドの製造方法であって、前記吐出口を形成する吐出口形成部を、前記ノズルの軸線と直交する平面となるように形成する第１の工程と、前記第１の工程によって形成された吐出口形成部における吐出口から主滴と副滴とからなる液滴を吐出させ、前記記録媒体上に着弾した主滴と副滴の距離間隔を求める第２の工程と、前記第２の工程によって求められた距離間隔に基き、前記吐出口の開口面の法線と前記ノズルの軸線とのなす角度を決定する第３の工程と、前記吐出口形成部が、前記第３の工程によって決定された前記角度となるように前記第１の工程によって形成された前記吐出口形成部を成形する第４の工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明の第３の形態は、記録媒体と相対的に往復移動可能な移動部材に装着可能であって、前記記録媒体に向けてノズルの吐出口から液滴を吐出する記録ヘッドを用いて画像の記録を行うインクジェット記録方法において、前記ノズルは、前記液滴として、前記吐出口の開口面の法線方向に応じた方向に主滴を吐出すると共に、前記ノズルの軸線と交差する方向に前記主滴より液量の少ない副滴を吐出し、前記吐出口は、当該吐出口の開口面の法線と前記ノズルの軸線とが交差するように形成され、前記記録媒体と前記記録ヘッドとを相対的に往復移動させつつ、前記ノズルからインクを吐出させて記録媒体上に記録を行うことを特徴とする。

本発明においては、主滴が吐出口の開口面の法線方向に応じた方向に吐出され、副滴がノズルの軸線方向と交差する方向に吐出される。この際、主滴の吐出方向を規定する吐出口の開口面がノズルの軸線方向と交差しているため、主滴の吐出方向を副滴の吐出方向に近づけることが可能となる。その結果、主滴と副滴の着弾位置に差が生じたとしても、その着弾位置の差は往動時と復動時とで均一化され、画像品質の低下を軽減することが可能になる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（インクジェット記録装置の実施形態）
次に、上記実施形態に記載のインクジェット記録ヘッドを用いた記録装置の一実施形態を図１および図２に基づき説明する。
図１は本実施形態における記録装置２０の外観構成を概略的に示す斜視図である。ここに示す記録装置２０は、記録媒体Ｐを一定方向（Ｙ方向）に搬送すると共に、記録ヘッドＨを記録媒体Ｐの搬送方向と交差する方向（Ｘ方向）に沿って往復移動させつつ記録を行う、いわゆるシリアルスキャン方式の記録装置を構成している。図中、２１は上記実施形態に示す記録ヘッドＨおよびこれに供給するインクを貯留するインクタンク２２が搭載されるキャリッジであり、このキャリッジ２１は、記録媒体Ｐの搬送方向Ｙと直交する方向（Ｘ方向）に沿って往復移動する。また、記録媒体を搬送する搬送機構としては、種々のものが適用可能であるが、ここではモータなどの駆動力によって回転する搬送ローラとこれに対向して設けられたピンチローラ（いずれも図示を省略）などによって構成されている。

図２は、上記記録装置の駆動を制御する制御装置２００の概略構成を示すブロック図である。この制御装置２００は、ホストコンピュータ３００から送られる記録データを処理するイメージコントローラ２０１を備える。さらに、制御装置２００は、記録媒体の搬送やキャリッジ２１の移動を制御するエンジンコントローラ２０２と、インク滴の吐出を制御する記録ヘッドコントローラ２０３などを有する。

エンジンコントローラ２０２は、データラスタライズ部２０５と、吐出パルスジェネレータ２０６と、搬送制御部２０７と、モータ制御部２０８などが設けられている。このうち、データラスタライズ部２０５は、イメージコントローラ２０１から送られるシリアルの記録データを、各ノズルに割り当てるためのラスタライズ処理を行う。また、吐出パルスジェネレータ２０６は、記録ヘッドＨの駆動タイミングを表す吐出パルスを記録ヘッドコントローラ２０３に送出する。記録ヘッドコントローラ２０３は、吐出パルスジェネレータ２０６からの吐出パルスとデータラスタライズ部２０５から送出されたイメージデータとに基づき記録ヘッドの各ノズル（ヒータ）を駆動する。

また、搬送制御部２０７は、搬送モータの駆動を制御し、搬送モータ２０９の駆動力によって回転する搬送ローラ（図示せず）の回転を制御する。モータ制御部２０８は、キャリッジスケールエンコーダ２０４からの信号に基づき、キャリッジ２２の移動位置を検出してキャリッジモータ２１０を制御し、キャリッジ２２の駆動、停止および加速、定速移動、減速などの制御を行う。

以上のように構成された記録装置において、記録媒体Ｐは、搬送モータ２０９によって回転する搬送ローラと、これに対向して設けられたピンチローラ（図示せず）とに挟持されつつ間欠的にＹ方向へと搬送される。また、記録ヘッドＨを搭載したキャリッジ２２は、記録媒体Ｐの停止期間中に往走査または復走査を行い、各走査中に記録ヘッドＨからインクを吐出することによってノズルの配列範囲内に記録を行う。この記録動作と、記録媒体Ｐの間欠的な搬送動作と、を繰り返すことにより、記録媒体Ｐには所定の画像が形成される。また、往走査と復走査のいずれにおいても、記録ヘッドからインクを吐出させて記録を行う、いわゆる双方向記録を行うことにより、高速に画像を形成することが可能となる。

次に、上記実施形態に用いられる本発明のインクジェット記録ヘッドＨの実施形態を説明する。

（記録ヘッドの第１の実施形態）
図３は本発明が適用された記録ヘッドＨを示す斜視図である。
図３において、１０は記録ヘッドＨの底部を構成するセラミックプレートである。このセラミックプレート１０上には、インク滴の吐出を行う吐出エレメント１１と、この吐出エレメント１１の左右両側面部および上面部を覆う流路形成部材１２とが配置されている。吐出エレメント１１には、インクを吐出するノズルが所定の密度で複数個配列されている。なお、本明細書および特許請求の範囲において、ノズルとは、後に説明するインクの吐出口、これに連通する液路、およびインクを吐出させるための吐出エネルギを発生する吐出エネルギ発生素子としての電気熱変換素子（ヒータ）を含むものとする。

図４は、記録ヘッドＨにおける吐出エレメント１１の内部構造を示す一部切欠斜視図である。
吐出エレメント１１内には、ノズルに連通する複数個の共通液室５が形成されている。各共通液室５内には図１に示すインクタンク２２から供給される複数種のインクが、流路形成部材１２に異方性エッチング等によって形成されたインク供給口３ａ（図３参照）を通じて供給される。そして、共通液室５内に供給されたインクは、その共通液室５に連通したそれぞれの流路３内に供給される。

流路３は、ヒータボード１、ノズル壁６、厚さ５〜１０μｍ程度のノズル土手７、および厚さ２μｍ程度の天板ノズル８によって囲まれて管状を成している。また、流路３内には可動弁９が備えられ、その自由端９Ａは吐出口４ａ側に位置し、その基端は共通液室５側に設けられた弁台座１０（図７参照）を介してヒータボード１に取り付けられている。

ヒータボード１にはインクを加熱発泡させるためのヒータ（電気熱変換体）２が複数配置されている。ヒータ２としてはチッ化タンタル等の抵抗体が用いられ、例えば、その厚さは０．０１〜０．５μｍ、そのシート抵抗値は単位正方形当たり１０〜３００Ωである。ヒータ２には、通電のためのアルミニウム等の電極（図示せず）が接続されている。この電極の一方は、ヒータ２に対する通電を制御するためのスイッチングトランジスタ（図示せず）に接続されている。スイッチングトランジスタは、制御用のゲート素子等の回路からなるＩＣによってその駆動を制御され、記録装置からの信号に応じてヒータ２への通電・遮断を制御する。ヒータ２は、複数の流路３のそれぞれに形成されている。各流路３の一端は対応する吐出口４ａに連通し、他端は共通液室５に連通している。

共通液室５からノズル４に供給されたインクは、ノズル４内の所定の位置に配置されたヒータ２で加熱されて発泡する。この発泡に伴ってノズル４内のインクの移動が開始されると共に、可動弁９が変位し、共通液室側へのインクの流れを規制する。これにより、発泡エネルギは、吐出口４ａに向けたインクの流れに効率的に変換され、吐出口４ａから吐出される。

ところで、本実施形態において、ノズル壁６、ノズル土手７、天板ノズル８は感光性エポキシ樹脂により形成されている。このため、図５に示すように、吐出口４ａが形成されている面である吐出口面Ｆにおける吐出口の周辺部は、全て同一の表面エネルギを有する構造を備えることとなる。このため、吐出口面Ｆに対するインクの接触角αは、吐出口４ａの周囲のいずれにおいても同一となる。従って、インク吐出口４ａから吐出される主滴Ｄｍの吐出方向は、図５に示すように、吐出口４ａの開口面の法線方向（図５の破線矢印に示す方向）Ａ１に向けて吐出される。

また、吐出口面Ｆは、本実施形態では、図６に示すように、ノズルの軸線Ｌ１と直交する面ｆに対して角度θ１（＜π／２）の傾きをもって形成されている。ここでノズルの軸線Ｌ１とは、吐出口４ａの中心を通過し、かつ天板ノズル８およびノズル壁６の直線部分６ａと平行する方向に沿った軸線を指す。また、前記の角度θ１は、中心軸線Ｌ１と副滴Ｄｓの吐出方向（図６の破線矢印に示す方向）Ａ２とのなす角度θ２と同一（θ１＝θ２）に設定されている。従って、吐出口４ａの開口面の法線方向である主滴Ｄｍの吐出方向Ａ１と、副滴Ｄｓの吐出方向Ａ２とは一致する。

なお、このように、ノズルの軸線Ｌ１と交差する方向に吐出口面Ｆを加工する方法としては、吐出口面Ｆの微小欠けや微小傷の除去などを目的として行う研磨工程を用いることが可能である。この研磨工程としては、例えば、吐出口面Ｆに対して、砥粒を固定した研磨シート（研磨部材）Ｓを一定の角度で接触、摺動させる工程などを採ることができる。

図７は、吐出口４ａからのインクの液滴の吐出過程の説明図である。
図７（ａ）は、ヒータ２が通電されず、流路３内のインクが加熱される前の状態を示している。吐出口４ａ付近のインクは、凹弧面状のメニスカスＭを形成している。
図７（ｂ）および図７（ｃ）は、ヒータ２が通電され、その発熱によりインクが加熱されることによって、インクの膜沸騰を伴って気泡Ｂが発生した状態を示している。このとき、気泡Ｂの発生に基づく圧力の伝播方向は、可動弁９が弁台座１１側を支点として変位することにより、インクの吐出方向に導かれる。流路３内のインクは、発泡時に生じた圧力によって吐出口４ａから押し出され、気泡Ｂの成長に伴って図７（ｃ）のような液柱Ｉｃを形成する。

図７（ｄ）は、ヒータ２によるインクの加熱が終了して、気泡Ｂが収縮過程にある状態を示している。この状態において、インクは気泡Ｂの収縮に伴って流路３内に引き込まれる。この際、液柱Ｉｃの先端部分には、吐出方向への慣性力が働いているため、液柱Ｉｃから切り離される。ここで切り離された液体は、インクの表面張力によって主滴Ｄｍと副滴（サテライト）Ｄｓとを形成し、記録媒体に向かって飛翔する。

この際、本実施形態にあっても図１５に示した従来の記録ヘッドｈと同様に、流路３において、ノズル土手７が設けられている前方部分の横断面の中心と、ノズル土手７が設けられていない内方部分の横断面の中心との違いから、液柱Ｉｃはノズルの軸線Ｌ１と交差する方向に傾く。これに影響されて、副滴Ｄｓは中心軸線Ｌ１と角度θ２で交差する方向に吐出されることとなる。この点も、図１５に示した従来の記録ヘッドｈと同様である。
しかしながら、本実施形態では、吐出口４ａの開口面を形成する吐出口面Ｆが中心軸線Ｌ１と直交する面ｆに対して角度θ１で傾斜し、その角度θ１は前記の角度θ２と同一に設定されている。このため、主滴Ｄｍも副滴Ｄｓと同一方向へと吐出される（図７（ｅ）参照）。

次に、図１に示すようなシリアルスキャン方式のインクジェット記録装置に、上記第１の実施形態に示す記録ヘッドＨを用いて記録動作を行った結果を、従来の記録ヘッドｈを用いて記録動作を行った結果と対比して説明する。
図８は、図１５に示した従来の記録ヘッドｈを用いて記録動作を行った場合のインク滴の吐出方向および着弾位置の一例を模式的に示す図である。ここで、（ａ）〜（ｃ）は記録ヘッドｈの往走査時の記録状態を、（ａ’）〜（ｃ’）は復走査時の記録状態をそれぞれ示している。

従来の記録ヘッドｈでは、図８に示すように、主滴Ｄｍと副滴Ｄｓとが異なる方向に吐出される。図８では、主滴Ｄｍの吐出方向に対して副滴Ｄｓが左側に吐出される記録ヘッドを示している。
往走査時に記録ヘッドｈが右側に移動し、記録媒体に先に着弾した主滴Ｄｍの上に副滴Ｄｓが重なるように着弾した場合、復走査では、記録ヘッドｈから吐出された主滴Ｄｍと副滴Ｄｓとが、ずれ量ｄをもって着弾する。つまり、往走査時と復走査時とで主滴Ｄｍと副滴Ｄｓとの着弾位置のずれ量に差が生じることとなる。

ここで、記録ヘッドｈから主滴Ｄｍと副滴Ｄｓとが吐出された瞬間の各液滴の速度ベクトルを図９に基き説明する。なお、図９（ａ）は記録ヘッドｈの往走査時を、図９（ｂ）は記録ヘッドｈの復走査時をそれぞれ示している。

図９において、Ｖｍは記録ヘッドｈの移動を停止させた状態でインク吐出動作を行った場合の主滴Ｄｍの吐出速度ベクトルを示している。また、Ｖｓは記録ヘッドｈの移動を停止させた状態でインク吐出動作を行った場合の副滴Ｄｓの吐出速度ベクトルを示している。さらに、Ｖｈは記録ヘッドｈの移動速度ベクトルを示している。また、θは、主滴Ｄｍの吐出方向と副滴Ｄｓの吐出方向とのなす角度を示している。ここで、主滴Ｄｍは、吐出速度ベクトルＶｍと移動速度ベクトルＶｈとの合成ベクトルＶｍｈの方向に吐出され、副滴Ｄｓは、吐出速度ベクトルＶｓと速度ベクトルＶｈとの合成ベクトルＶｍｓの方向に吐出される。そして、各合成ベクトルＶｍｈ，Ｖｓｈの延長線と記録媒体Ｐとの交点が各液滴の着弾位置となる。主滴Ｄｍと副滴Ｄｓとの吐出方向が異なる従来の記録ヘッドｈでは、主滴と副滴の着弾位置のずれ量が、往走査時と復走査時とで大きく異なることが、この図９からも明らかである。

また、図１２（ａ）は上記従来の記録ヘッドｈを用いて記録動作を行った場合の記録結果の一例を模式的に示す平面図である。図１２（ａ）において、Ｅ１は往走査時に記録された部分を、Ｅ２は副走査時において記録された部分をそれぞれ示している。ここに例示した記録結果では、主滴と副滴との着弾ずれが発生している部分Ｅ２と、着弾ずれが発生していない部分Ｅ１とが出力画像中で混在し、各部分の濃度差は目視によって認識可能である。従って、この記録ヘッドｈを用いて往走査と復走査の双方において画像記録を行った場合には、画像品質は大幅に低下することとなる。

一方、図１０は、本実施形態における記録ヘッドＨを用いて記録動作を行った場合のインク滴の吐出方向および着弾状態の一例を模式的に示す図である。ここで、（ａ）〜（ｃ）は記録ヘッドＨの往走査時の記録状態を、（ａ’）〜（ｃ’）は復走査時の記録状態をそれぞれ示している。

本実施形態における記録ヘッドＨでは、図１０に示すように、主滴Ｄｍと副滴Ｄｓとが同一方向に吐出される。
この記録ヘッドＨを右側に移動させて往走査を行った場合、主滴Ｄｍが先行して記録媒体Ｐに着弾し、その後、主滴Ｄｍよりも右側に距離ｄ１だけずれた位置に副滴Ｄｓが着弾する。そして復走査においても、主滴Ｄｍと副滴Ｄｓは順次記録媒体上に着弾し、副滴Ｄｓは主滴Ｄｍの着弾位置の左側に距離ｄ１だけずれた位置に着弾する。つまり、本実施形態における記録ヘッドＨによれば、主滴Ｄｍと副滴Ｄｓの着弾位置のずれ量は、往走査時と復走査時とで同一となる。

ここで、記録ヘッドＨから主滴Ｄｍと副滴Ｄｓとが吐出された瞬間の各液滴の速度ベクトルを図１１に基き説明する。なお、図１１（ａ）は記録ヘッドＨの往走査時を、図１１（ｂ）は記録ヘッドＨの復走査時をそれぞれ示している。

図１１において、Ｖｍは記録ヘッドＨの移動を停止させた状態でインク吐出動作を行った場合の主滴Ｄｍの吐出速度ベクトルを示している。また、Ｖｓは記録ヘッドの移動を停止させた状態でインク吐出動作を行った場合の副滴Ｄｓの吐出速度ベクトルを示している。さらに、Ｖｈは記録ヘッドＨの移動速度ベクトルを示している。ここで、主滴Ｄｍは、吐出速度ベクトルＶｍと移動速度ベクトルＶｈとの合成ベクトルＤｍｈの方向に吐出され、副滴Ｄｓは、吐出速度Ｖｓと移動速度ベクトルＶｈとの合成ベクトルＤｓｈの方向に吐出される。そして、各合成ベクトルの延長線と記録媒体Ｐとの交点が各液滴の着弾位置となる。本実施形態における記録ヘッドＨでは、主滴Ｄｍと副滴Ｄｓの着弾位置のずれ量が、往走査時と復走査時とで均一になることが、この図１１からも明らかである。

また、図１２（ｂ）は本実施形態における記録ヘッドＨを用いて記録動作を行った場合の記録結果の一例を模式的に示す平面図である。図１２（ｂ）において、Ｅ１は往走査時に記録された部分を、Ｅ２は副走査時において記録された部分をそれぞれ示している。
図示のように、本実施形態における記録ヘッドＨを用いた場合には、ドットが記録媒体を被覆する面積が、往走査時の記録結果と復走査時の記録結果とで同一となるため、各記録結果の目視上での濃度変化は発生しない。従って、この記録ヘッドＨを用いて往走査と復走査の双方において画像記録を行った場合にも、高品位な画像を記録することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図１３に基づき説明する。なお、各図中、上記第１の実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、その説明の詳細は省く。
上記第１の実施形態では、記録ヘッドＨの吐出口面Ｆが記録媒体Ｐの上面（記録面）に対して角度θ１だけ傾斜させて使用するものとなっている。これに対し、この第２の実施形態における記録ヘッドＨ１は、吐出口面Ｆが記録媒体Ｐの表面と平行した状態で使用する構成を有するものとなっている。但し、本実施形態における記録ヘッドＨ１にあっても、図１３に示すように、記録媒体Ｐの上面に平行する吐出口面Ｆと、ノズルの軸線Ｌ１とのなす角度などについては、上記第１の実施形態と同様である。このため、図１１に示すように、この実施形態においても、上記第１の実施形態と同様に、主滴Ｄｍと副滴Ｄｓの着弾位置のずれ量を、往走査時と復走査時とで均一化することが可能になる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を図１４に基き説明する。
この第３の実施形態における記録ヘッドＨ２は、その吐出口面Ｆ１が所定の角度で交差する２つの平面部Ｆ１ａ，Ｆ１ｂによって形成されたものとなっている。この記録ヘッドＨにおいて、インク吐出口は、記録媒体Ｐに対してより近い位置にある平面部Ｆ１ａ内に形成されている。吐出口が形成された平面部Ｆ１ａは上記第２の実施形態のように記録媒体Ｐの上面と平行する面であっても良いが、第１の実施形態のように記録媒体Ｐの上面に対して角度θ１で傾斜するものであっても良い。従って、記録ヘッドＨ２の内部構造は、上記第１または第２の実施形態と同様である。

このような屈曲した吐出口面Ｆ１を有する記録ヘッドＨ２を用いて双方向記録を行った場合、図１４（ａ），（ｂ）に示すように、記録ヘッドの往走査時と復走査時とでは、記録ヘッドと記録媒体Ｐとの間に生じる空気の流れに違いが生じる。すなわち、記録ヘッドＨの移動方向が、図１４（ａ）に示す方向であった場合には、記録ヘッドＨと記録媒体Ｐとの間に生じる空気の流れは相対的に遅くなり、図１１（ｂ）に示す方向であった場合には、逆に空気の流れは相対的に速くなる。こうした空気の流速に違いが生じることによって、主滴および副滴の着弾位置に及ぼす影響の度合いも往走査時と副走査時とで変化する。そのため、上記各実施形態のように、主滴と副滴との吐出方向を一致させたとしても、往走査時と復走査時とで着弾位置のずれ量が均一にならない場合もある。従って、この記録ヘッドの場合には、上記各実施形態において吐出口面Ｆに対して設定した前述の角度θ１に対し、さらに往走査時と復走査時との空気の流速の差に応じて前記θ１の角度を調整する。これにより、主滴と副滴の着弾位置のずれ量を均一化することが可能になる。なお、空気の流速の差に起因する着弾位置のずれ量の差は、実際に記録媒体に対して双方向記録を行い、その際の主滴と副滴の着弾位置のずれ量を測定することで確認することができる。そして、その測定結果に基いて角度θ１の設定、すなわち、吐出口の開口面の法線とノズルの軸線方向とのなす角度の設定を行うことにより、主滴と副滴の着弾位置のずれ量を往復両走査において均一化することが可能となる。

（他の実施形態）
なお、上記第１および第２の実施形態では、吐出口４ａの開口面の法線と、副滴の吐出方向とを一致させる場合を例に採り説明した。しかし、吐出口の開口面の法線と、副滴の吐出方向とが交差するように、ノズルの軸線と吐出口の開口面の法線とのなす角度を設定することも可能である。すなわち、開口面の法線と副滴の吐出方向とのなす角度が、副滴の吐出方向と中心軸線Ｌ１とのなす角度θ２より小さくなるように、吐出口面Ｆを形成しても良い。これによれば、吐出口の開口面がノズルの軸線と直交する従来の記録ヘッドに比べて、往復両走査における副滴と主滴との着弾位置のずれ量の差を減少させることができ、本発明の所期の目的は達成できる。

また、本発明は、画像の記録に直接または間接的に利用される種々の液体を吐出する記録ヘッド（液体吐出ヘッド）に対しても適用することができ、吐出する液体は特に限定されない。また、その記録ヘッドにおける液体の吐出方式は、電気熱変換体（ヒータ）を用いた方式の他、ピエゾ素子などを用いた方式であってもよい。さらに、第１の実施形態のようなエッジシュータタイプの記録ヘッドにおいても、可動弁１０を必ずしも備える必要はない。

また、前述した実施形態においては、吐出口の周面を形成するノズル壁６、ノズル土手７、天板ノズル８を同一材料として、それらの表面エネルギを同一とした。しかし、それらの周面の内、少なくとも、走査方向側に位置する部分のみをを同一材料によって形成しても良い。この表面エネルギを決定する要素としては、例えば、液体に対する濡れ性、または表面粗さなどを挙げることができる。また、表面エネルギが等しいものであれば、吐出口の周縁部分の形成材料を異ならせても良い。また、液体流路の開口部に、吐出口が形成されたオリフィスプレートを取り付けてもよい。

さらには、吐出口の周縁部の形成材料に、表面エネルギ（液体に対する濡れ性を含む）が異なるものを用いることも可能である。この場合、吐出口の開口面の法線方向に対し、主滴の吐出方向にずれが生じるが、そのずれ量を実際の記録結果から求め、そのずれに基いて吐出口の開口面とノズルの軸線とのなす角度を設定すれば良い。

なお、前述した第１の実施形態における記録ヘッド１１０は、いわゆるエッジシュータタイプであり、インクの吐出方向と、ノズル内へのインクの供給方向と、がほぼ一致する。しかし本発明は、いわゆるサイドシュータタイプの記録ヘッドに対しても適用することができる。サイドシュータタイプの記録ヘッドは、インクの吐出方向と、ノズル内へのインクの供給方向とが異なる。従って、サイドシュータタイプの記録ヘッドでは、ノズルの軸線は、吐出エネルギ発生素子によって液体が押し出される方向をノズルの軸線方向とし、このノズルの軸線方向に対する吐出口の開口面の法線とのなす角度を定めれば良い。

本実施形態における記録装置の外観構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示す記録装置の駆動を制御する制御装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明が適用された記録ヘッドＨを示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態における記録ヘッドの吐出エレメントにおける内部構造を示す一部切欠斜視図である。 図４に示す吐出エレメントから吐出される主滴の吐出方向などを示す側断面図である。 図４に示す吐出エレメントから吐出される副滴の吐出方向などを示す側断面図である。 図４に示す吐出エレメントにおいてインクが吐出される過程を示す側断面図である。 従来の記録ヘッドｈを用いて記録動作を行った場合のインク滴の吐出方向および着弾位置の一例を模式的に示す図である。 従来の記録ヘッドｈから主滴と副滴とが吐出された瞬間の各液滴の速度ベクトルを示す説明図であり、（ａ）は往動走査時を、（ｂ）は復走査時をそれぞれ示している。 本発明の第１の実施形態における記録ヘッドを用いて記録動作を行った場合のインク滴の吐出方向および着弾位置の一例を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施形態における記録ヘッドから主滴と副滴とが吐出された瞬間の各液滴の速度ベクトルを示す説明図であり、（ａ）は往動走査時を、（ｂ）は復走査時をそれぞれ示している。 （ａ）は従来の記録ヘッドｈを用いて記録動作を行った場合の記録結果の一例を模式的に示す平面図、（ｂ）は本発明の第１の実施形態における記録ヘッドｈを用いて記録動作を行った場合の記録結果の一例を模式的に示す平面図である。 本発明の第２の実施形態における記録ヘッドの吐出エレメントを示す側断面図である。 本発明の第３の実施形態における記録ヘッドを模式的に示す側面図であり、（ａ）は往走査時を、（ｂ）は復走査時をそれぞれ示している。 従来の記録ヘッドｈの吐出エレメントにおいてインクが吐出される過程を示す側断面図である。 （ａ）は従来の記録ヘッドｈの吐出エレメントにおけるノズルの軸線を示す側断面図であり、（ｂ）は従来の他の記録ヘッドｈ１の吐出エレメントを示す側断面図である。

符号の説明

Ｈ，Ｈ１，Ｈ２ 記録ヘッド
１ ヒータボード
２ ヒータ
３ 流路
４ａ 吐出口
６ ノズル壁
７ ノズル土手
８ 天板ノズル
１１ 吐出エレメント
Ｆ，Ｆ１ 吐出口面
θ１ 角度
Ｌ１ ノズルの軸線
Ａ１ 法線方向
Ｄｍ 主滴
Ｄｓ 副滴
Ｂ 気泡

Claims (11)

1. 記録媒体と相対的に往復移動可能な移動部材に装着可能であって、前記記録媒体に向けてノズルの吐出口から液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、
   前記ノズルは、前記液滴として、前記吐出口の開口面の法線方向に応じた方向に主滴を吐出すると共に、前記ノズルの軸線と交差する方向に前記主滴より液量の少ない副滴を吐出し、
   前記吐出口は、当該吐出口の開口面の法線と前記ノズルの軸線とが交差するように形成されていることを特徴とする記録ヘッド。
2. 前記吐出口の開口面の法線と前記ノズルの軸線とのなす角度は、前記副滴の吐出方向と前記ノズルの軸線とのなす角度によって定められることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
3. 前記吐出口の開口面の法線と前記ノズルの軸線とのなす角度は、前記副滴の吐出方向と前記ノズルの軸線とのなす角度より小さくなるように、前記吐出口の開口面と前記ノズルの軸線とのなす角度が定められていることを特徴とする記録ヘッド。
4. 前記吐出口の開口面の法線と前記ノズルの軸線方向とのなす角度は、前記移動部材の往動時に前記記録媒体と前記吐出口周辺部との間に発生する気流の速度と、前記移動部材の復動時に前記記録媒体と前記吐出口周辺部との間に発生する気流の速度との差に応じて定められることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の記録ヘッド。
5. 前記吐出口の開口面の法線と前記ノズルの軸線とのなす角度は、前記ノズルの軸線と直交するように前記開口面が形成された吐出口から吐出された主滴と副滴それぞれの前記記録媒体上における着弾位置の差に基づいて求められることを特徴とする記録ヘッド。
6. 前記ノズルは、前記吐出口から前記ノズル内方へと延在する一定の範囲に位置する前方部分が均一な表面エネルギーを有する部材によって形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の記録ヘッド。
7. 前記ノズルの内面は、前記吐出口からノズル内方へと延在する一定の範囲に延在する前方部分の横断面の中心と、前記前方部分よりノズル内方に位置する内方部分の横断面の中心とが偏倚しており、前記副滴の吐出方向は、前記液滴形成時において液体が、前記前方部分から前記内方部分へと移動することによって前記ノズルの軸線からずれることを特徴とする請求項１または２に記載の記録ヘッド。
8. 前記ノズルは、液体を吐出するための熱エネルギを発生する電気熱変換体を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の記録ヘッド。
9. 前記ノズルは、前記熱エネルギによって生じる液体の発泡に応じて変位する可動板を含むことを特徴とする請求項８に記載の記録ヘッド。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の記録ヘッドと前記記録媒体とを相対的に往復移動させる移動手段と、
    前記移動手段による前記記録ヘッドと前記記録媒体との往復移動を制御すると共に、前記記録ヘッドからの液体の吐出を制御する制御手段と、
    を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
11. 前記記録ヘッドにおける前記ノズルは、前記主走査方向と交差する方向に沿って複数配列されていることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット記録装置。

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