(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口からインクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生体が設けられた基板と、前記吐出口に連通するインクの流路となる溝および複数の前記流路に共通して連通する共通インク室となる凹部が設けられた天板と、前記天板に一体的に設けられ前記吐出口が形成される吐出口形成部材と、を有し、前記天板と前記基板とが前記溝を内側にして接合されることで前記流路が形成されているインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記溝の中心軸に直交する二つの面Ｐ、Ｑで前記吐出口形成部材の吐出口を切断した形の重心を各々ｐ、ｑとし、重心ｐと重心ｑとを結ぶ直線を直線ｌとしたとき、前記直線ｌとレーザ光の光軸とが平行ではなく、かつ前記溝の中心軸と前記直線ｌとがほぼ平行になるように、レーザ光が透過する透過部と前記透過部の外側周囲に形成されレーザ光が減光される減光部とを有するマスクを介することで、光束内の強度分布が不均一となったレーザ光を、前記溝の側から前記凹部の枠を避けるように前記吐出口形成部材に照射することで前記吐出口を形成する工程と、
前記天板と前記基板とを前記溝を内側にして接合することで前記流路を形成する工程と、
を含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記レーザ光はエキシマレーザ光である請求項１記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の製造方法によって形成されたインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記直線ｌと前記溝の中心軸とのずれの角度が１．８°以内である請求項３記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記直線ｌは、前記吐出口形成部材の外表面とほぼ垂直に交わる請求項３または４記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記直線ｌは、前記吐出口形成部材の内表面とほぼ垂直に交わる請求項３乃至５の何れか一項記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
前記直線ｌの延長方向にインクを吐出する請求項３乃至６の何れか一項記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項８】
前記エネルギー発生体は、前記エネルギーとして熱エネルギーを発生する電気熱変換素子である請求項３乃至７の何れか一項記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項９】
請求項３乃至８の何れか一項記載のインクジェット記録ヘッドと、該インクジェット記録ヘッドを載置するための部材と、を具備するインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録ヘッドの製造方法および該製造方法によって製造されたインクジェット記録ヘッドならびにインクジェット記録装置に関する。更に詳しくは、レーザ光によって吐出口を形成するインクジェット記録ヘッドの製造方法および該製造方法によって製造されたインクジェット記録ヘッドならびにインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インクジェット記録ヘッドの吐出口（オリフィス）を加工するのに、エキシマレーザ光を用いることが多くなっている。特開平２−１２１８４３号公報や特開平２−１８７３４６号公報（対応米国特許第５，２０８，６０４号）に紹介されているように、このエキシマレーザ光によるオリフィス加工は、代表的には、記録液（インク）の流路となる溝が形成された溝部材とこの溝の前方に位置し厚みの比較的薄い吐出口形成部材（オリフィスプレート）とを一体的に有する天板の、吐出口形成部材に対し、エキシマレーザ光を照射することにより行われている。また、これらの公報には、天板の流路の溝部側からエキシマレーザ光を照射して、インクの吐出方向にオリフィスの断面積が減少するテーパ形状のオリフィスを加工する方法も紹介されている。
【０００３】
この概要を図６及び図７を用いて説明する。図６は従来のインクジェット記録ヘッドを示す模式的斜視図である。図７は図６のインクジェット記録ヘッドを示す模式的断面図である。
【０００４】
図６に示されるインクジェット記録ヘッドは、基板６０２と天板６０８とが接合されて形成されている。基板６０２には、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生体が配されている。本図では、エネルギー発生体として熱エネルギーを発生する電気熱変換素子６０１が設けられている。この電気熱変換素子６０１に対応する様に、インクの流路を形成するための溝６０３が、天板６０８に形成されている。溝６０３の端部には、インクの吐出口６０４が溝６０３に連通する様にして、吐出口形成部材６０５が天板６０８に一体的に設けられている。インクの流路には、枠６０７によって画成された共通インク室６０６からインクが供給される。
【０００５】
図７に示される天板７０６には、溝７０１、吐出口７０２、吐出口形成部材７０３、共通インク室７０４、インク室の枠７０５などが設けられている。７０７は、所定の光学系を介して吐出口７０２を加工するために照射されたレーザビーム光束であるエキシマレーザ光を示す。７０８はエキシマレーザ光７０７のレーザ光軸を示す。７０９は溝７０１の中心軸を示す。７１０は溝の中心軸７０９に直交する面Ｐで切断した形の重心ｐと、溝の中心軸７０９に直交する面Ｐとは別の面Ｑで吐出口の形状を切断した形の重心ｑと、を結んだ直線ｌである。
【０００６】
図７に示すようなエキシマレーザ光による吐出口の加工では、直線ｌ  ７１０は溝の中心軸７０９と平行にはならず、吐出口７０２は吐出方向に断面積が減少するテーパ形状を有する形となる。そして、レーザ光軸７０８と直線ｌ  ７１０は等しくなり、結果としてインクは、レーザ光軸７０８の延長方向に吐出することになる。なお、図７には、参考として記録媒体面も描いた。
【０００７】
特開平２−１８７３４６号公報に示された吐出口の形状は、インク滴の量および吐出速度を安定して得ることのできる構造ではある。しかしながら、インクジェット記録ヘッドによるより高精細な画像を得るには、次のような課題があった。
【０００８】
すなわち、吐出口７０２が上述したような形状であると、記録媒体面に対して垂直にインク滴を着弾させることができないのである。これは、図７に示したエキシマレーザ光による吐出口の加工法に起因する。図７に示したように、インクの流路の溝部側からエキシマレーザ光７０７を照射すると、インク室の枠７０５にエキシマレーザ光７０７が当たらないように、ある程度の角度（θ１）を付けてレーザ光を照射しなくてはならないからである。特開平２−１８７３４６号公報では、θ１＝１０°とされている。インク室の枠７０５にエキシマレーザ光７０７を当てずにθ１＝０°とするのは物理的に不可能であり、インク室の枠７０５にエキシマレーザ光７０７が当たれば、吐出口は加工できない。θ１＝０°としてインク室の枠７０５を後から付ける方法もあるが、微細な部分であるインク室の枠７０５を、インクに変化を与えずかつインクに耐性がある接着材を用い、強固かつ確実に後から接着するのは現実的に困難である。
【０００９】
つまり、特開平２−１８７３４６号公報に記載の加工法による吐出口では、レーザ光軸の角度（θ１）にインク滴を吐出せざるを得ない。前述したようにθ１は必ず０以上のある程度大きな角度となるため、記録媒体面に対して垂直にインク滴を着弾させるには、天板を傾けるかもしくは記録媒体を傾ける以外に方法はない。そして、この何れの方法も装置の構成が複雑かつ大掛かりになるので、必ずしも適切な手段とは言い難いのである。
【００１０】
次に、記録媒体面に対して垂直にインク滴を着弾させることができないと、高精細な画像を達成するには困難である理由について説明する。図８は、記録媒体面（紙面）にインク滴が着弾する様子を示す模式図である。同図において、８０１はある程度の角度（θ１）をもって吐出されたインク滴Ａ、８０２はある程度の角度（θ１）をもたないで吐出されたインク滴Ｂを示す。８０３は理想の記録媒体Ａ、８０４は現実の記録媒体Ｂである。８０５はある程度の角度（θ１）をもって吐出されたインク滴Ａ８０１が理想の記録媒体Ａ８０３に着弾する着弾位置Ａ、８０６はある程度の角度（θ１）をもって吐出されたインク滴Ａ８０１が現実の記録媒体Ｂ８０４に着弾する着弾位置Ｂ、８０７はある程度の角度（θ１）をもたないで吐出されたインク滴Ｂ８０２が理想の記録媒体Ａ８０３に着弾する着弾位置Ｃ、８０８はある程度の角度（θ１）をもたないで吐出されたインク滴Ｂ８０２が現実の記録媒体Ｂ８０４に着弾する着弾位置Ｄである。
【００１１】
現実の記録媒体Ｂ８０４は、理想の記録媒体Ａ８０３とは異なり微妙に撓んでいる。インク滴Ａ８０１のように、記録媒体にある程度の角度をもって着弾すると、記録媒体Ｂ８０４の撓みにより、着弾位置Ａ８０５と着弾位置Ｂ８０６とに差がでてしまう（図８ではＸ方向）。しかし、インク滴８０２のように、記録媒体にある程度の角度をもたないで着弾すると、記録媒体Ｂ８０４が撓んでいても着弾位置Ｃ８０７と着弾位置Ｄ８０８とに差が生じない。以上の点は、インクジェット記録においてより高精細な印字を達成しようとすればするほど重要となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、容易にかつ低コストで、高精細な画質の記録を達成し得るインクジェット記録ヘッドの製造方法および該製造方法によって製造されたインクジェット記録ヘッドならびにインクジェット記録装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、吐出口からインクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生体が設けられた基板と、前記吐出口に連通するインクの流路となる溝および複数の前記流路に共通して連通する共通インク室となる凹部が設けられた天板と、前記天板に一体的に設けられ前記吐出口が形成される吐出口形成部材と、を有し、前記天板と前記基板とが前記溝を内側にして接合されることで前記流路が形成されているインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記溝の中心軸に直交する二つの面Ｐ、Ｑで前記吐出口形成部材の吐出口を切断した形の重心を各々ｐ、ｑとし、重心ｐと重心ｑとを結ぶ直線を直線ｌとしたとき、前記直線ｌとレーザ光の光軸とが平行ではなく、かつ前記溝の中心軸と前記直線ｌとがほぼ平行になるように、レーザ光が透過する透過部と前記透過部の外側周囲に形成されレーザ光が減光される減光部とを有するマスクを介することで、光束内の強度分布が不均一となったレーザ光を、前記溝の側から前記凹部の枠を避けるように前記吐出口形成部材に照射することで前記吐出口を形成する工程と、前記天板と前記基板とを前記溝を内側にして接合することで前記流路を形成する工程と、を含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法である。
【００１４】
また本発明は、この製造方法によって形成されたインクジェット記録ヘッドである。
【００１５】
また本発明は、かかるインクジェット記録ヘッドと、該インクジェット記録ヘッドを載置するための部材と、を具備するインクジェット記録装置である。
【００１６】
本発明により、流路の中を流れるインクの方向と吐出口部内を流れるインクの方向とを一致させることが可能となり、インクの流れを安定させることができ、効率良くかつ安定にインクを吐出できる。
【００１７】
本発明のインクジェット記録ヘッドにおいては、重心ｐと重心ｑとを結ぶ直線ｌが吐出口形成部材の外表面とほぼ垂直に交わることが好ましい。これにより、吐出口形成部材の微妙なぬれ性の変化の影響を受け難くなり、インクをより安定的に吐出できる。
【００１８】
本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法においては、レーザ光軸に依存することなくインクを吐出させることが可能な吐出口形状を、マスクを介したレーザ光により、容易かつ安価に製造できる。本発明によれば、吐出口を加工するレーザ光軸の影響を受けることなくインクを吐出することが可能となり、その結果、記録媒体もしくはインクジェット記録ヘッドを傾けることなく任意の方向にインクを吐出して飛翔させることができる。
【００１９】
そして、記録媒体に垂直に着弾させることも可能であるため、記録媒体の搬送時のコックリングの影響を受け難いインクジェット記録ヘッドを作ることができ、高精細な画像を記録することができる。同時に、溝の軸とオリフィスの軸とをほぼ平行にすることができるので、インクを安定的に吐出させることもできる。また、加工が容易でその加工精度も安定しており、結果として高精細な画像を記録することができるインクジェット記録ヘッドを、安価にしかも大量に提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００２１】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す模式的断面図である。ここでは、インクジェット記録ヘッドにおいて一般的に複数配列される溝部の中から単一の溝部を取り出し、その側断面形状を示す。図２は、図１のインクジェット記録ヘッドを示す模式的斜視図であり、後述する面Ｐ、面Ｑ、点ｐ、点ｑ、直線ｌ、溝の中心軸などをわかり易くするための誇張した図である。
【００２２】
図１、図２において、天板１０６には、溝１０１、吐出口１０２、吐出口形成部材１０３、共通インク室１０４となる凹部、インク室の枠１０５などが設けられている。１０７はここには図示されていない所定の光学系を介して吐出口１０２を加工するために照射されたレーザビーム光束であるエキシマレーザ光を示す。１０８はエキシマレーザ光１０７のレーザ光軸であり、１０９は溝１０１の中心軸である。１１０は溝の中心軸１０９に直交する面Ｐで切断した形の重心ｐと、溝の中心の軸１０９に直交する面Ｐとは別の面Ｑで吐出口を切断した形の重心ｑとを結んだ直線ｌである。
【００２３】
この図１に示す第１の実施形態においては、直線ｌ  １１０と溝の中心軸１０９とが平行になっているので、流路の中を流れるインクの方向と吐出口部内を流れるインクの方向とを一致させることが可能となり、インクの流れを安定させることができ、効率よくかつ安定にインクを吐出できる。なお、完成したインクジェット記録ヘッドの概略構成は、前述した図６と同様でよい。
【００２４】
次に、この構成を有する吐出口１０２の加工方向を、図３（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。図３（Ａ）は本発明で用いるレーザ加工装置を示す模式的構成図であり、図３（Ｂ）はレーザ加工装置で用いるマスクを示す模式図である。
【００２５】
同図において、３０１はＫｒ−Ｆのエキシマレーザ光等を発振させるレーザ発振装置、３０２はレーザ発振装置３０１より発振されたレーザ光、３０３はレーザ光３０２を収光するための収光レンズ、３０４は吐出口を規定するための所定のパターンが配設されたレーザ光３０２に対して部分的な遮光が可能なマスクである。３０５はマスク３０４を介したレーザ光３０２により加工される天板、３０６は吐出口３０２が複数加工される吐出口形成部材である。そして、３０７は吐出口の形を規定するためのパターンでありレーザ光３０２が減光されずに透過する透過部、３０８は吐出口のテーパ形状を制御するためのパターンであり所定のレーザ光量にするための減光部、３０９はレーザ光３０２が透過しない遮光部である。この様なマスクにより、照射されるレーザ光の光束内の強度分布が不均一なものとされている。
【００２６】
この図３（Ａ），（Ｂ）に示すレーザ加工装置、レーザマスクパターンを用いることにより、レーザ光軸に依存することなくインクを吐出させることが可能な吐出口形状を、容易かつ安価に製造できる。
【００２７】
＜第２の実施形態＞
図１に示す第１の実施形態においては、直線ｌ  １１０は吐出口形成部材１０３の外表面と垂直に交わる構成をとらずに、溝の中心軸１０９と合わせるだけであった。この構成では、レーザ光軸１０８の影響を受けずに、直線ｌ  １１０の方向にインクを吐出させることが可能ではあったが、粘性の高いインクを吐出させた場合、ごく稀な頻度であるが、直線ｌ  １１０の方向とずれた方向に飛ぶインクが発生しなくもない。
【００２８】
そこで、図４に示す第２の実施形態では、さらに安定してインクを吐出させることができる構成を採用する。図４は、本発明の第２の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す模式的断面図である。図４において、天板４０６には、溝４０１、吐出口４０２、吐出口形成部材４０３、共通インク室４０４、インク室の枠４０５などが設けられている。４０７はここには図示されていない所定の光学系を介して吐出口４０２を加工するために照射されたレーザビーム光束であるエキシマレーザ光を示す。４０８はエキシマレーザ光４０７のレーザ光軸であり、４０９は溝４０１の中心軸である。４１０は溝の中心軸４０９に直交する面Ｐで切断した形の重心ｐと、溝の中心の軸４０９に直交する面Ｐとは別の面Ｑで吐出口を切断した形の重心ｑとを結んだ直線ｌである。直線ｌ  ４１０と溝の中心軸４０９は平行になっており、吐出口形成部材４０３の外表面とほぼ垂直に交わっている。
【００２９】
この図４に示す第２の実施形態においては、直線ｌが吐出口形成部材４０３の外表面とほぼ垂直に交わっているので、吐出口成形部材４０３の微妙なぬれ性の変化の影響を受け難くなり、インクをより安定的に吐出できる。
【００３０】
＜第３の実施形態＞
図５に示す第３の実施形態では、高速印刷時でも、吐出方向がさらに安定する構成を採用する。図５は、本発明の第３の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す模式的断面図である。図５において、天板５０６には、溝５０１、吐出口５０２、吐出口形成部材５０３、共通インク室５０４、インク室の枠５０５などが設けられている。５０７はここには図示されていない所定の光学系を介して吐出口５０２を加工するために成形されたレーザビーム光束であるエキシマレーザ光を示す。５０８はエキシマレーザ光５０７のレーザ光軸であり、５０９は溝５０１の中心軸である。５１０は溝の中心軸５０９に直交する面Ｐで切断した形の重心ｐと、溝の中心の軸５０９に直交する面Ｐとは別の面Ｑで吐出口の形状を切断した形の重心ｑとを結んだ直線ｌであり、５１１は吐出口５０２が加工される溝の吐出口が形成される面である。
【００３１】
直線ｌ  ５１０は、溝の中心軸５０９と平行になっており、吐出口形成部材５０３の外表面と垂直に交わり、かつ溝の吐出口が形成される面（吐出口形成部材５０３の内側の面）５１１とも垂直に交わる。
【００３２】
この図５に示す第３の実施形態においては、重心ｐと重心ｑを結んだ直線ｌ  ５１０が、溝５０１の吐出口５０２が形成される面５１１と垂直に交わる構成なので、高速印刷時でも吐出方向は一層安定している。
【００３３】
以上、本発明の代表的な実施形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、吐出口の形状は、円形に限定されず、四角形等であっても同様の効果は得られる。また、吐出口を加工するに際しては、ｋｒ−Ｆのエキシマレーザ光以外にも、Ｘｅ−ＣＩエキシマレーザなどの他の紫外線レーザでも可能であるし、ＹＡＧレーザの光の４次高調波、ＹＡＧレーザの基本波、ＹＡＧレーザ光の２次高調波、ＹＡＧレーザの基本波とＹＡＧレーザ光の２次高調波のミキシング波、窒素ガスレーザ光等を用いることも可能である。また、エネルギー発生素子としては、電気熱変換素子以外のもの、例えば圧電素子（ピエゾ素子）などを用いてもよい。
【００３４】
また、本発明では、直線ｌと溝の中心軸が必ず平行でなければ、インクジェット記録ヘッドとして、高精細な画像ができないわけではない。インクの着弾精度の範囲内であれば、ある程度の角度のずれはかまわない。すなわち、直線ｌと溝の中心軸とのずれの角度が１．８°以内であるならば、実印字上ではさほど問題はみられない。ただし、設計論的にはずれがないことが望ましい。
【００３５】
＜記録装置＞
図９は、前述のインクジェット記録ヘッドを搭載した記録装置の概略構成を示している。本実施形態では特に吐出液体としてインクを用いたインクジェット記録装置ＩＪＲＡを用いて説明する。記録装置のキャリッジＨＣは、インクを収容する液体容器９０と記録ヘッド部２００とが着脱可能なヘッドカートリッジを搭載しており、被記録媒体搬送手段で搬送される記録紙等の被記録媒体１５０の幅方向（矢印ａ，ｂ方向）に往復移動する。
【００３６】
図９では不図示の駆動信号供給手段からキャリッジＨＣ上の液体吐出手段に駆動信号が供給されると、この信号に応じて記録ヘッド部２００から被記録媒体１５０に対して記録液体が吐出される。
【００３７】
また、このインクジェット記録装置においては、被記録媒体搬送手段とキャリッジＨＣを駆動するための駆動源としてのモータ１１１、駆動源からの動力をキャリッジＨＣに伝えるためのギア１１２，１１３、及びキャリッジ軸８５等を有している。この記録装置及びこの記録装置で行う記録方法によって、各種の被記録媒体に対して液体を吐出することで良好な画像の記録物を得ることができる。
【００３８】
図１０は、本発明のインクジェット記録ヘッドを適用した記録装置を動作させるための装置全体のブロック図である。記録装置は、ホストコンピュータ９００より印字情報を制御信号として受ける。印字情報は記録装置内部の入出力インタフェイス９０１に一時保存されると同時に、記録装置内で処理可能なデータに変換され、ヘッド駆動信号供給手段を兼ねるＣＰＵ９０２に入力される。ＣＰＵ９０２はＲＯＭ９０３に保存されている制御プログラムに基づき、前記ＣＰＵ９０２に入力されたデータをＲＡＭ９０４等の周辺ユニットを用いて処理し、印字するデータ（画像データ）に変換する。
【００３９】
またＣＰＵ９０２は前記画像データを記録用紙上の適当な位置に記録するために、画像データに同期して記録用紙およびヘッド２００を移動する駆動用モータ９０６を駆動するための駆動データを作る。画像データおよびモータ駆動データは、各々ヘッドドライバ９０７と、モータドライバ９０５を介し、ヘッド２００および駆動モータ９０６に伝達され、それぞれ制御されたタイミングで駆動され画像を形成する。
【００４０】
上述のような記録装置に適用でき、インク等の液体の付与が行われる被記録媒体としては、各種の紙やＯＨＰシート、コンパクトディスクや装飾板等に用いられるプラスチック材、布帛、アルミニュウムや銅等の金属材、牛皮、豚皮、人工皮革等の皮革材、木、合板等の木材、竹材、タイル等のセラミックス材、スポンジ等の三次元構造体等を対象とすることができる。
【００４１】
また上述の記録装置として、各種の紙やＯＨＰシート等に対して記録を行うプリンタ装置、コンパクトディスク等のプラスチック材に記録を行うプラスチック用記録装置、金属板に記録を行う金属用記録装置、皮革に記録を行う皮革用記録装置、木材に記録を行う木材用記録装置、セラミックス材に記録を行うセラミックス用記録装置、スポンジ等の三次元網状構造体に対して記録を行う記録装置、又布帛に記録を行う捺染装置等をも含むものである。
【００４２】
また、これらのインクジェット記録装置に用いる記録液としては、夫々の被記録媒体や記録条件に合わせた液体を用いればよい。
【００４３】
＜記録システム＞
次に、本発明のインクジェット記録ヘッドを用い被記録媒体に対して記録を行う、インクジェット記録システムの一例を説明する。図１１は、前述した本発明のインクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録システムの構成を説明するための模式図である。本実施形態における記録ヘッドは、被記録媒体１５０の記録可能幅に対応した長さに３６０ｄｐｉの間隔で吐出口を複数配したフルライン型のヘッドであり、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）の４色に対応した４つのヘッド２０１ａ〜２０１ｄをホルダ２０２によりＸ方向に所定の間隔を持って互いに平行に固定支持されている。
【００４４】
これらのヘッド２０１ａ〜２０１ｄに対してそれぞれ駆動信号供給手段を構成するヘッドドライバ９０７から信号が供給され、この信号に基づいて各ヘッド２０１ａ〜２０１ｄの駆動が成される。各ヘッド２０１ａ〜２０１ｄには、記録液としてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの４色のインクがそれぞれインク容器２０４ａ〜２０４ｄから供給されている。
【００４５】
また、各ヘッド２０１ａ〜２０１ｄの下方には、内部にスポンジ等のインク吸収部材が配されたヘッドキャップ２０３ａ〜２０３ｄが設けられており、非記録時に各ヘッド２０１ａ〜２０１ｄの吐出口を覆うことでヘッド２０１ａ〜２０１ｄの保守を成すことができる。符号２０６は、先の各実施形態で説明したような各種、被記録媒体を搬送するための搬送手段を構成する搬送ベルトである。搬送ベルト２０６は、各種ローラにより所定の経路に引き回されており、モータドライバ９０５に接続された駆動用ローラにより駆動される。
【００４６】
本実施形態のインクジェット記録システムにおいては、記録を行う前後に被記録媒体に対して各種の処理を行う前処理装置２５１および後処理装置２５２をそれぞれ被記録媒体搬送経路の上流と下流に設けている。前処理と後処理は、記録を行う被記録媒体の種類やインクの種類に応じて、その処理内容が異なるが、例えば、金属、プラスチック、セラミックス等の被記録媒体に対しては、前処理として、紫外線とオゾンの照射を行い、その表面を活性化することでインクの付着性の向上を図ることができる。また、プラスチック等の静電気を生じやすい被記録媒体においては、静電気によってその表面にゴミが付着しやすく、このゴミによって良好な記録が妨げられる場合がある。
【００４７】
このため、前処理としてイオナイザ装置を用い被記録媒体の静電気を除去することで、被記録媒体からごみの除去を行うとよい。また、被記録媒体として布帛を用いる場合には、滲み防止、染着率の向上等の観点から布帛にアルカリ性物質、水溶性物質、合成高分子、水溶性金属塩、尿素およびチオ尿素から選択される物質を付与する処理を前処理として行えばよい。前処理としては、これらに限らず、被記録媒体の温度を記録に適切な温度にする処理等であってもよい。一方、後処理は、インクが付与された被記録媒体に対して熱処理、紫外線照射等によるインクの定着を促進する定着処理や、前処理で付与し未反応で残った処理剤を洗浄する処理等を行うものである。
【００４８】
なお、本実施形態では、ヘッド２０１ａ〜２０１ｄとしてフルラインヘッドを用いて説明したが、これに限らず、前述したような小型のヘッドを被記録媒体の幅方向に搬送して記録を行う形態のものであってもよい。
【００４９】
＜その他＞
本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも、熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記録を行うインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすものである。
【００５０】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。
【００５１】
このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことができる。
【００５２】
記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に、熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。
【００５３】
加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構成としても本発明は有効である。
【００５４】
さらに、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよいが、本発明は、上述した効果を一層有効に発揮することができる。
【００５５】
加えて、装置本体に装着されることで、装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
【００５６】
また、本発明の記録装置の構成として設けられる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できるので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを行うことも安定した記録を行うために有効である。
【００５７】
さらに、記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構成するか複数個を組み合わせによってでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効である。
【００５８】
以上説明した実施形態においては、インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化するもの、もしくは液体であるもの、あるいは上述のインクジェット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであればよい。
【００５９】
加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をインクの固体状態から液体状態への状態変化のエネルギーとして使用せしめることで防止するか、またはインクの蒸発防止を目的として放置状態で固化するインクを用いるかして、いずれにしても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状インクとして吐出するものや、記録媒体に到達する時点では既に固化し始めるもの等のような、熱エネルギーによって初めて液化する性質のインクの使用も本発明には適用可能である。このような場合インクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としてもよい。本発明においては、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【００６０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００６１】
＜実施例１＞
本実施例では、先に説明した第１の実施形態の記録ヘッドを、以下の通り作製した。
【００６２】
天板１０６の材料としてはポリサルフォンを用い、射出成形により共通インク室１０４と０．３８０ｍｍ×０．０６１ｍｍ×０．０７０ｍｍ［図６中の（ｘ方向）×（ｙ方向）×（ｚ方向）］の大きさの溝１０１を、ｙ方向に０．０７０５ｍｍピッチで１２８本形成した。
【００６３】
また、レーザ発振装置３０１としては、２４８ｎｍのＫｒ−Ｆエキシマレーザ光が発振できる装置を用いた。マスク３０４としては、合成石英にクロムを蒸着させたものを用いた。遮光部３０９はクロムを蒸着させたままであり、透過部３０７はクロムを蒸着させずに合成石英のままであり、減光部３０８は一片０．００２ｍｍの正方形のクロムの小片がある頻度で配置されており、所定のオリフィス１０２が得られるように、この減光部３０８としては、レーザ光３０２の透過率が４０％から徐々に増えて最終的には透過部３０７の近傍で９９％になるように調整したものを用いた。なお、この減光部３０８の構成は、特開平１０−１１８７８２号公報に記載の構成と同様にした。
【００６４】
このレーザ加工装置を用い、ワーク加工面上で１Ｊ／ｃｍ２・ｐｕｌｓで４００パルス、吐出口形成部材３０６に照射することにより、図１のような構成のノズル形状を１２８個有する天板１０６を得ることができた。そして、この天板を、図６に示したように、基板６０２と接合し、インクジェット記録ヘッドを得た。
【００６５】
このインクジェット記録ヘッドを用いて実際にインクを吐出させてみた。その結果、従来の図５に示したようなノズル構成を有するインクジェット記録ヘッドではエキシマレーザ光軸５０７と等しい方向にインクが飛翔するのに対し、本実施例のインクジェット記録ヘッドではエキシマレーザ光の光軸１０８とは関係せずに溝の中心軸１０９の方向（つまり直線ｌ  １１０の方向）に飛翔した。また、本実施例のインクジェット記録ヘッドは、従来に比べて吐出速度も安定していた。そして、吐出口と記録媒体との距離を１ｍｍとして、紙に垂直にインクを着弾させるようにして、３６０ｄｐｉの画像印字をしたところ、画像の濃度ムラの少ない高精細な画質を得ることができた。
【００６６】
＜実施例２＞
本実施例では、先に説明した第２の実施形態の記録ヘッドを作製した。すなわち、直線ｌが吐出口形成部材４０３の外表面と垂直に交わるような構成にしたこと以外は、実施例１と同様にして、その吐出口４０２を図３に示したようなレーザ装置を用いて加工し、インクジェット記録ヘッドを得た。
【００６７】
このインクジェット記録ヘッドを用いて実際にインクを吐出させてみたところ、エキシマレーザ光の光軸４０８とは関係せずに、溝の中心軸４０９の方向（つまり直線ｌ  ４１０の方向）に飛翔した。そして、その飛翔精度と安定性は実施例１のインクジェット記録ヘッドに比べて向上しており、粘性の高いインクも安定して飛翔させることができた。また、実施例１と同様に紙に垂直にインクを着弾させるようにして印字したところ、画像の濃度ムラのない少ない高精細な画質を得ることができた。
【００６８】
また、本実施例は、次に説明する実施例３と比較して、射出成形における歩留まりなどの点でも一層優れている。
【００６９】
＜実施例３＞
本実施例では、先に説明した第３の実施形態の記録ヘッドを作製した。すなわち、直線ｌ  ５１０が吐出口形成部材５０３の外表面と垂直に交わり、かつ溝の吐出口が形成される面５１１とも垂直に交わるような構成にしたこと以外は、実施例１と同様にして、その吐出口５０２を、図３に示したようなレーザ装置を用いて加工し、インクジェット記録ヘッドを得た。
【００７０】
このインクジェット記録ヘッドを用いて実際にインクを吐出させてみたところ、エキシマレーザ光の光軸５０８とは関係せずに、溝の中心軸５０９の方向（つまり直線ｌ  ５１０の方向）に飛翔した。そして、その飛翔精度と安定性は実施例１のインクジェット記録ヘッドに比べて向上しており、粘性の高いインクも安定して飛翔させることができた。そして、実施例１と同様に紙に垂直にインクを着弾させるようにして印字したところ、画像の濃度ムラの少ない高精細な画質を得ることができた。
【００７１】
以上説明した実施例１〜３では、直線ｌと溝の中心軸を平行にしたが、これを１．８°以内の角度でずらした構成にしたヘッドを作製し、同様に画像形成したところ、実印字上では問題はみられなかった。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、容易にかつ低コストで、高精細な画質の記録を達成し得るインクジェット記録ヘッドの製造方法および該製造方法によって製造されたインクジェット記録ヘッドならびにインクジェット記録装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す模式的断面図である。
【図２】図１に示すインクジェット記録ヘッドを説明するための模式的斜視図である。
【図３】（Ａ）は本発明で用いるレーザ加工装置を示す模式的構成図であり、（Ｂ）はレーザ加工装置で用いるマスクを示す模式図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す模式的断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す模式的断面図である。
【図６】従来のインクジェット記録ヘッドを示す模式的斜視図である。
【図７】従来のインクジェット記録ヘッドを示す模式的断面図である。
【図８】記録媒体面にインク滴が着弾する様子を示す模式図である。
【図９】インクジェット記録ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の要部を示す模式的斜視図である。
【図１０】インクジェット記録装置のブロック図である。
【図１１】インクジェット記録システムの要部を示す模式的斜視図である。
【符号の説明】
１０１、４０１、５０１、６０３、７０１    溝
１０２、４０２、５０２、６０４、７０２    吐出口
１０３、４０３、５０３、６０５、７０３    吐出口形成部材
１０４、４０４、５０４、６０６、７０４    共通インク室
１０５、４０５、５０５、６０７、７０５    枠
１０６、４０６、５０６、６０８、７０６    天板
１０７、４０７、５０７、７０７    エキシマレーザ光
１０８、４０８、５０８、７０８    レーザ光軸
１０９、４０９、５０９、７０９    溝の中心軸
１１０、４１０、５１０、７１０    直線ｌ
３０１    レーザ発振装置
３０２    レーザ光
３０３    収光レンズ
３０４    マスク
３０５    天板
３０６    吐出口形成部材
３０７    透過部
３０８、３０９    減光部
５１１    溝の吐出口が形成される面
６０１    電気熱変換素子
６０２    基板
８０１    インク滴Ａ
８０２    インク滴Ｂ
８０３    理想の記録媒体Ａ
８０４    現実の記録媒体Ｂ
８０５    着弾位置Ａ
８０６    着弾位置Ｂ
８０７    着弾位置Ｃ
８０８    着弾位置Ｄ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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