JP2014040024A - 記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光装置のテレセントリック性の影響を受けた液体吐出ヘッドを用いて記録を行っても、記録品位の低減が抑制された記録方法を提供する。
【解決手段】 液体吐出ヘッドは、インクを吐出するための複数の吐出口が並んで吐出口列が形成された記録素子基板を有し、吐出口列は記録素子基板の厚さ方向に対して角度を有する一部の吐出口からなる傾斜吐出部を有している。画像データから、傾斜吐出部をなす吐出口によって画像が形成される部分の濃度を薄くする処理を行い、そして、処理された画像データに基づいて、吐出口からインクを吐出させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドを用いた記録方法に関する。

液体を吐出する液体吐出ヘッドを用いる例としては、液体であるインクを記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録装置が挙げられる。インクジェット記録装置で使用される液体吐出ヘッドを作製する方法として、特許文献１には、投影方式のｉ線露光装置を用いる方法が紹介されている。特許文献１に記載の液体吐出ヘッドは、吐出口および吐出口に液体を供給する流路が設けられた吐出口形成部材と、吐出口からインクを吐出するために利用される吐出エネルギーを発生するエネルギー発生素子を有する基板と、を有している。

そして、この特許文献１の液体吐出ヘッドの吐出口の製造方法は以下の通りである。まず、基板上にポジ型感光性樹脂層を形成する。そして、形成したポジ型感光性樹脂層を露光し、液体の流路のパターンを形成する。次に、形成したパターン上に吐出口形成部材となるネガ型感光性樹脂層を形成する。そして、形成したネガ型感光性樹脂層を、ｉ線露光し、パターニングして、現像処理をして、吐出口を形成する。

この方法により、極めて良好な円形形状の吐出口を再現良くかつ簡便に得ることができる。

また、露光装置の画角以上の液体吐出ヘッドの吐出口列（複数の吐出口の列）を、投影方式のｉ線を用いた露光装置により加工するには、吐出口列を長手方向に２分割して露光、つまり２回に分けて露光するのが一般的である。このようにすることで、画角以上の吐出口列を備える液体吐出ヘッドを製造することができる。

特開２００９−１６６４９２号公報

しかしながら、分割して露光した場合、形成された吐出口列のうち１回目に露光された部分と２回目に露光された部分との境界部分（以下、「つなぎ部」とも称する）が、露光装置の画角の外周部の位置で露光されると問題が生じる。具体的には、吐出口列が、露光装置の光学系に起因するテレセントリック性の影響をうけて形成される。

ｉ線露光装置の露光は、露光装置のマスクに形成された吐出口パターンの位置を透過したレーザ光は、レンズユニットで縮小され複数の基板からなるウェハーに露光する、投影露光であるため、吐出口はテレセントリック性の影響をうける。したがって、液体吐出ヘッドの吐出口列の断面は、図１０のような形状となる。なお、形状はイメージしやすいように誇張して図示している。

上記の方法で製造された液体吐出ヘッドを備えた記録装置で記録を行った場合、図１０に示すように、吐出口列２９の両端部に位置する吐出口２５は、記録素子基板２１の厚さ方向に平行になっているため、吐出されるインク滴は、記録媒体４３に垂直に着弾する。そのため、吐出口２５の位置と記録媒体４３に形成されるドット４４の位置のずれがない。しかしながら、１回目に露光した部分と２回目に露光した部分との境界部分であるつなぎ部４２に近づくにつれて、吐出口２５は徐々にテレセントリック性の影響をうけるため、記録素子基板２１の厚さ方向に対して角度を有するようになる。それに伴い、吐出されるインク滴も、徐々につなぎ部４２に近づくように記録媒体４３に着弾するため、ドット４４もつなぎ部４２に向かってずれていく。したがって、記録媒体４３の、つなぎ部４２に対向する位置にドット４４が集中するようになり、記録画像に黒スジが生じてしまう。

また、つなぎ部４２付近の吐出口２５から吐出されたインク滴で形成される記録媒体４３とドット２４と間の距離は、紙間距離（液体吐出ヘッド２１と記録媒体４３との間の距離）が変動すれば変化する。すなわち紙間距離が小さければインク滴が吐出口２５から吐出されてから記録媒体４３に着弾するまでの距離である飛翔距離も小さいため、吐出口２５の位置とトッド２４の位置とのずれは小さい。しかしながら、紙間距離が大きければ、インク滴の飛翔距離が大きくなり、吐出口２５の位置とドット４４の位置とのずれが大きい。

また、一般的に、つなぎ部４２近傍では、つなぎ部４２の方向に傾斜した吐出口２５（ノズル）が形成され、傾斜は、つなぎ部４２に近づくほど大きい。したがって、この問題を解決するために、例えばドット４４が重ならないようにつなぎ部４２近傍の吐出口２５同士の位置を、互いに離間する方向に移動させるという方法が挙げられる。しかし、例えば最大紙間距離（液体吐出ヘッドと記録媒体との間の距離が最も大きい）に合わせて吐出口２５の位置を決定してしまうと、紙間距離が小さくなった場合につなぎ部４２近傍の吐出口２５から吐出されたインクによるドット２４同士の距離が大きくなる。その結果、記録画像に白スジが生じてしまう。

記録媒体の種類によって様々な紙間距離をとる記録装置においては、どの紙間距離においても黒スジや白スジのない画像品位が求められる。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、露光装置のテレセントリック性の影響を受けた液体吐出ヘッドを用いて記録を行っても、記録品位の低減が抑制された記録方法を提供することを目的とする。

液体吐出ヘッドは、インクを吐出するための複数の吐出口が並んで吐出口列が形成された記録素子基板を有し、吐出口列は記録素子基板の厚さ方向に対して角度を有する一部の吐出口からなる傾斜吐出部を有している。画像データから、傾斜吐出部をなす吐出口によって画像が形成される部分の濃度を薄くする処理を行う。そして、処理された画像データに基づいて、吐出口からインクを吐出させる。

本発明によれば、製造時における露光装置のテレセントシック性の影響を受けた液体吐出ヘッドを用いて記録を行っても、記録品位の低減を抑制することができる。

液体吐出ヘッドの一実施形態の模式図である。 ｉ線のステッパーでの露光のイメージを示す模式図である。 ｉ線のステッパーを用いて分割して露光する方法を示す模式図である。 図１のＡＡ断面の概略図である。 画像処理方法を説明するための図である。 飛翔距離の違いを示すための模式図である。 第２の実施例の吐出口列を説明する模式図である。 第３の実施例の吐出口列を説明する模式図である。 第３の実施例の変形例の吐出口列を説明する模式図である。 吐出口列の断面とインク滴の着弾位置とを示す模式図である。

以下に、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。なお、同一の機能を有する構成には添付図面中、同一の番号を付与し、その説明を省略することがある。

（第１の実施例）
図１は、液体吐出ヘッドの一実施形態の模式図である。液体吐出ヘッド５１は、シリコン（Ｓｉ）基板で形成された記録素子基板１と、記録素子基板１上に積層された樹脂材料からなる吐出口形成部材４と、で形成されている。なお、記録素子基板１と吐出口形成部材４とを一体形成して、１つの記録素子基板としてもよい。記録素子基板１上には、所定のピッチで吐出エネルギー発生素子２が２列に並んでおり、さらに、Ｓｉ基板を異方性エッチングする事により形成された供給口３が、吐出エネルギー発生素子２の２つの列に挟まれるように開口している。吐出口形成部材４には、各エネルギー発生素子２に対向する位置に設けられた、吐出口（ノズル）５が複数形成されている。なお、複数の吐出口５を以下、「吐出口列９」と称す。吐出口形成部材４は、供給口３から吐出口５に連通する個別の流路６を形成する流路部材としても機能している。なお、本実施例の説明では、吐出口形成部材４の表面の開口のみではなく、開口につながる流路６一部を含めて吐出口５と表現している。

各エネルギー発生素子２は、不図示の記録装置本体の制御部からの駆動制御信号を受けて発熱をする。したがって、この液体吐出ヘッド５１では、供給口３を介して流路６内に充填された、例えばインクに、エネルギー発生素子２によって発生するエネルギー（例えば熱エネルギー）が加えられる。すると、インク液滴が加熱による発泡圧力によって、吐出口５から吐出し、記録媒体に付着するため、記録を行うことができる。

本発明の記録装置は、液体吐出ヘッド５１と、それを搭載し、液体吐出ヘッド５１と対向する位置を搬送される記録媒体上を走査するキャリッジと、制御部と、記録媒体と液体吐出ヘッドとの間の距離を検知するセンサと、を少なくとも有する。記録媒体への記録は、キャリッジの、記録媒体への幅方向への走査および液体吐出ヘッド５１からのインク吐出と、記録媒体の搬送とを交互に行う。

液体吐出ヘッド５１の吐出口５の形成方法を説明する。まず、記録素子基板１上にポジ型感光性樹脂の層を形成し、次にフォトリソグラフ工程によりポジ型感光性樹脂をパターニングして、インク流路パターンを形成する。

次に、流路パターンが形成された記録素子基板１上に、吐出口形成部材４となるネガ型感光性樹脂の層を形成する。次に、ｉ線露光装置で、マスクを介して紫外光であるｉ線を用いてネガ型感光性樹脂層をパターン露光し、現像処理をおこない、吐出口５を形成する。吐出口５を露光するｉ線露光装置としては、ｉ線のステッパーが挙げられる。

次に、より具体的に吐出口５の形成方法を説明する。図２は、ｉ線のステッパーでの露光のイメージを示す模式図である。記録素子基板１が複数配置されたウェハー１１は、後にダイサー等で切り出されて、個別の記録素子基板１となる。マスク１０には、吐出口パターン１２があり、パターンを通過したレーザ光１４（ｉ線光）は、レンズユニット１３を介して投影され、ウェハー１１上に露光する。

ｉ線のステッパーの画角以上の吐出口列を形成するには、例えば２回に分けて露光をする方法が一般的である。図３は、ｉ線のステッパーを用いて分割して露光する方法を示す模式図である。

図３（ａ）に示すような、吐出口パターンである１ｓｔショットパターン１５と２ｎｄショットパターン１６が形成されたマスク１０を介して露光を行う。はじめに、シャッター２１で２ｎｄショットパターン１６を覆った状態で、１ｓｔショットパターン１５を用いて１回目の露光を行う（図３（ｂ）参照）。なお、ステッパーのｉ線は、ほぼマスク１０全体に照射される。

つぎに、遮光をするシャッター２１で１ｓｔショットパターン１５を覆った状態で、２ｎｄショットパターン１６を用いて２回目の露光を行う。このとき、ウェハー１１（記録素子基板１）の、１回目の露光で１ｓｔショットパターン１５のＡ部１７の位置を介して露光された位置と、２ｎｄショットパターン１６のＢ’部２０とが長手方向で隣接または重なるように、露光を行う（図３（ｃ）参照）。なお、図３（ｃ）の破線で、１回目の露光で照射された部分を示している。

このように２回に分けて露光をおこなうことで、ステッパーの画角以上の大きさの吐出口列のパターンを形成することができる。そして、現像処理を行うことで、吐出口列９が形成される（図３（ｄ）参照）。

なお、画角の外周（マスク１０の外周）付近に位置するＡ部１７とＢ’部２０の位置ではテレセントリック性が悪く、マスク１０の中心付近に位置するＡ’部１８とＢ部１９はテレセントリック性がよい。吐出口列９を形成するために露光するときには、１ｓｔショットパターン１５におけるテレセントリック性の悪い部分Ａ部１７と、２ｎｄショットパターン１６におけるテレセントリック性の悪い部分Ｂ’部２０をつないで吐出口列９を形成した（図３（ｄ）参照）。すなわち、１ｓｔショットパターン１５のおけるテレセントリック性の良い部分Ａ’部１８と、２ｎｄショットパターン１６におけるテレセントリック性の良い部分Ｂ部１９は、吐出口列９の長手方向の両端に配置される。

図１のＡＡ断面を示している図４に示すように、吐出口形成部材４には、複数の吐出口５が形成される。そして、吐出口列９の、形成された吐出口列のうち１回目に露光された部分と２回目に露光された部分の境界部分であるつなぎ部２２付近における吐出形成部材４の厚さ方向に対して角度を有する吐出口５からなる傾斜吐出部５２が形成される。つまり、傾斜吐出部５２をなす吐出口５からのインクは、記録媒体２３の表面に対して斜めに、より具体的には、記録媒体２３の、つなぎ部２２と対向する位置付近に向かって吐出される。なお、図４では、記録素子基板１は省略している。

本発明の記録方法では、露光装置のテレセントリック性の影響を受けた吐出口を有する液体吐出ヘッドを用いたとしても、記録品位の低下を抑制することができる。

まず、本願発明の記録装置による記録手順を簡単に説明する。コンピュータが、例えばＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）インターフェイス等によって記録装置と接続されている。また、コンピュータ内には、プリンタドライバがソフトウェアとして記憶されている。プリンタドライバは、ユーザによるプリント指令に応じて、ユーザの所望の文書や写真等の画像データを記録装置へと送信する。

コンピュータから記録装置へと送信された画像データを基に、制御部は、液体吐出ヘッド５１が搭載されるキャリッジを駆動させるキャリッジモータや記録媒体を搬送する搬送モータ等の各種モータを駆動させる。また、制御部は、液体吐出ヘッド１のエネルギー発生素子２に駆動制御信号を送り、画像データを基にインクを吐出させ、記録媒体２３に記録画像を形成する。

記録画像に黒スジが生じるのは、傾斜吐出部５２をなす吐出口５から吐出されるインクによるドット２４が、記録媒体２３の、つなぎ部２２に対向する位置に集中することと、インクの吐出が、記録媒体の幅方向へのキャリッジの移動中に行われるからである。

そこで本実施例では、傾斜吐出部５２の吐出口５の角度と紙間距離を考慮して、何も処理をしなければ記録画像にスジができる箇所に相当する位置の濃度を薄くするように、制御部で画像データの処理をする。つまり、入力された画像データのうち、傾斜吐出部５２をなす吐出口５によって記録が行われる位置の濃度を薄くするように、画像データの処理をする。そして、処理をされた画像データを基に、記録画像を形成する。

制御部で画像データの処理を行わない場合は、傾斜吐出部５２の吐出口５から吐出されたインクは従来技術と同様に黒スジを生じる。しかしながら、図５に示すように、制御部で上記のような画像データの処理を行っておくことで、記録画像においてドットが重なり黒スジを生じさせる箇所の濃度が薄くなるため、記録画像にスジが現れない。つまり、記録画像において、つなぎ部２２に対向する位置付近に黒スジが生じてしまうことを防止することができる。

なお、画像データの処理としては、明るさ、コントラスト、色調などの変換処理を行えばよい。また、上記では、濃度を薄くする場合について説明したが、必要に応じて画像データに対し濃度を濃くする処理を行ってもよい。

図４に示すように、吐出口列９の長手方向において、記録を開始するときの紙間距離が小さいほど傾斜吐出部５２をなす吐出口５から吐出されたインクの記録媒体２３上の隣接するドット２４同士の間の距離は大きくなる。そのため、紙間距離が小さいときには、制御部での処理では画像データに対し濃度を薄くする処理を行う度合いを少なくする。吐出口列９の長手方向において、紙間距離が小さいほど傾斜吐出部５２をなす吐出口５から吐出されたインクの記録媒体２３上の隣接するドット２４同士の間の距離は大きくなるため、このような処理方法をしないと白スジが生じてしまう場合がある。

上述したように、予め制御部でコンピュータなどから入力された画像データに対し濃度を変化させる処理をしておくことで、記録画像に黒スジや白スジが生じてしまうことを防止することができる。

また、傾斜吐出部５２となる吐出口５は、記録素子基板１の厚さ方向に対して角度を有する。そのため、傾斜吐出部５２となる吐出口５ａから吐出したインクが記録媒体２３に着弾するまでの飛翔距離Ｌ２は、記録素子基板１の厚さ方向に対して平行な吐出口５ｂから吐出したインクが記録媒体２３に着弾するまでの飛翔距離Ｌ１よりも大きい（図６参照）。したがって、記録素子基板１の厚さ方向に対して角度を有する吐出口５ａから吐出したインクが記録媒体２３に着弾までに要する時間も長くなる。その結果、吐出口５ａと吐出口５ｂとから同時にインクを吐出させると、吐出口５ａから吐出されたインクのほうが、吐出口５ｂから吐出されたインクよりも後に記録媒体２３に着弾する。液体吐出ヘッド５１は、記録装置の不図示のキャリッジに搭載され、記録媒体上を走査しながらインクを吐出する。したがって、吐出されたインクは、キャリッジの走査に起因する、キャリッジの走査方向の速度を有しており、インクが吐出されてから着弾するまでの時間が長くなれば、その分だけ着弾位置がずれる。そのため、吐出口５ａから吐出したインクは、キャリッジの移動方向に着弾位置がずれる。しかしながら、吐出口５ａからのインクの吐出のタイミングを、吐出口５ｂよりも早くすることにより、記録媒体２３にインクが着弾する際にはキャリッジの走査方向に対する着弾位置ずれを防止することができる。

（第２の実施例）
本実施例では、吐出口列９の、形成された吐出口列のうち１回目に露光された部分と２回目に露光された部分の境界部分であるつなぎ部付近における記録素子基板１の厚さ方向に対して角度を有する吐出口５が存在する傾斜吐出部からのインクの吐出量を調節する。つまり、つなぎ部２２付近の、記録素子基板１の厚さ方向に対して角度を有する吐出口からのインクの吐出量を、吐出口列の両端に位置する吐出口からのインクの吐出量よりも少なくする。

図７は、図１の吐出口形成部材４のＡＡ断面の概略図である。なお、記録素子基板１は省略している。本実施例では、図７に示すように、傾斜した吐出口５からなり、つなぎ部２２が存在する傾斜吐出部５２の吐出口５の口径を、吐出口列の端部に位置する吐出口５の口径に比べて小さくする。このような構成にすることで、記録画像に黒スジを生じさせるつなぎ部２２付近の吐出口５から吐出されるインクが少なくなる。そのため、１つのドット２４が小さくなり、また、ドット２４同士の間隔が大きくなる。したがって、つなぎ部２２付近の吐出口５から吐出されて記録媒体２３に形成されたドット２４同士が重なり合いにくくなり、記録媒体２３の、つなぎ部２２に対向する位置にドットが集中しにくくなる。よって、ドット２４同士の重なりを抑制することができ、記録画像に黒スジが生じてしまうことを防止することができる。

なお、つなぎ部２２は、吐出口列９の長手方向で傾斜吐出部５２の中央部に位置する。そのため、つなぎ部２２を挟むように位置する吐出口５のみの口径を小さくしてもよい。

また、紙間距離が最大のとき、つなぎ部２２を挟むように位置する、記録素子基板１の厚さ方向から最も角度を有する吐出口５同士から吐出されたインクによるドット２４同士が重なり合うようにすれば、紙間距離が最大になるまではドット同士は重なり合わない。また、紙間距離が最大のときにドット同士が重なり合ったとしても、１つのドット２４は小さいため、ドット２４同士が重なり合っても大きなドットにはならない。したがって、紙間距離が変化しても、黒スジや白スジが生じることを防止することができる。

さらに、吐出口５の口径は、口径を小さくしたい位置の吐出口５に相当する位置のマスク１０の大きさを調節しておけばよいので、本発明の液体吐出ヘッド５１を簡便に製造することができる。

（第３の実施例）
本実施例では、図８（記録素子基板１は不図示）に示すように、傾斜吐出部５２において、つなぎ部２２を挟んで位置する、記録素子基板１の厚さ方向に対して最も角度を有する吐出口５の一方からインクを吐出しないようになっている。つまり、複数の吐出口５が等間隔で並んだ吐出口列９のなかで、吐出口５が間引きされた状態になっており、吐出口５同士の間隔が大きくなっている。例えば、あらかじめ、つなぎ部２２を挟んで位置する吐出口５（およびエネルギー発生素子２）の一方を形成しないようにしてもよいし、塞いでしまっても構わない。

このとき、すべての吐出口５の口径は同じで構わない。しかしながら、白スジが目立つような場合には、図９（記録素子基板１は不図示）に示すように、他方の吐出口５の口径を大きくして、記録されない部分を減らすことによって白スジの低減を図るような構成をとってもよい。

このような構成にすることで、記録媒体２３の、つなぎ部２２に対向する位置に集中するドット２４を減らすことができる。そのため、記録画像に黒スジが生じてしまうことを防止することができる。

１ 記録素子基板
３ 供給口
５ 吐出口
９ 吐出口列
１５ １ｓｔショットパターン
１６ ２ｎｄショットパターン
２２ つなぎ部
５１ 液体吐出ヘッド
５２ 傾斜吐出部

Claims (6)

1. インクを吐出するための複数の吐出口が並んで吐出口列が形成された記録素子基板を有し、前記吐出口列は前記記録素子基板の厚さ方向に対して角度を有する一部の吐出口からなる傾斜吐出部を有している液体吐出ヘッドを用いて記録媒体に記録を行う記録方法であって、
   画像データに対し、前記傾斜吐出部をなす前記吐出口によって画像が形成される部分の濃度を薄くする処理を行い、
   前記処理された画像データに基づいて、前記吐出口から前記インクを吐出させる、記録方法。
2. 記録を開始するときの前記液体吐出ヘッドと前記記録媒体との間の距離に応じて、前記濃度を薄くする量を調節する、請求項１に記載の記録方法。
3. 記録を開始するときの前記液体吐出ヘッドと前記記録媒体との間の距離が小さいほど、前記濃度を薄くする量を少なくする、請求項２に記載の記録方法。
4. インクを吐出するための複数の吐出口が並んで吐出口列が形成された記録素子基板を有し、前記吐出口列は前記記録素子基板の厚さ方向に対して角度を有する一部の吐出口からなる傾斜吐出部を有している液体吐出ヘッドと、制御部とを有する記録装置であって、
   前記制御部は、入力された画像データに対し、前記傾斜吐出部をなす前記吐出口によって画像が形成される部分の濃度を薄くする処理を行う、記録装置。
5. 前記制御部は、記録を開始するときの前記液体吐出ヘッドと記録媒体との間の距離に応じて、前記濃度を薄くする量を調節する、請求項４に記載の記録装置。
6. 前記制御部は、記録を開始するときの前記液体吐出ヘッドと前記記録媒体との間の距離が小さいほど、前記濃度を薄くする量を少なくする、請求項５に記載の記録装置。