インクジェット記録ヘッド
【課題】インクのリフィル速度を落とさずに、サテライトを低減する。
【解決手段】本発明のインクジェット記録ヘッドは、平板形状のヒータ１と、発泡室１０と、発泡室１０にインクを導くための供給路９と、発泡室１０に連通する吐出口４がヒータ１と対向する位置に形成された流路構成基板３とを有する。ヒータ１は、熱エネルギを発生する、吐出口４に対面する第１の面１ａおよびその反対側の面である第２の面１ｂを有する。また、ヒータ１は、第１の面１ａから吐出口４が開口している発泡室１０の天面までの距離が第２の面１ｂから発泡室１０の底面までの距離よりも短くなる位置に配置されている。
【解決手段】本発明のインクジェット記録ヘッドは、平板形状のヒータ１と、発泡室１０と、発泡室１０にインクを導くための供給路９と、発泡室１０に連通する吐出口４がヒータ１と対向する位置に形成された流路構成基板３とを有する。ヒータ１は、熱エネルギを発生する、吐出口４に対面する第１の面１ａおよびその反対側の面である第２の面１ｂを有する。また、ヒータ１は、第１の面１ａから吐出口４が開口している発泡室１０の天面までの距離が第２の面１ｂから発泡室１０の底面までの距離よりも短くなる位置に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出して記録媒体に記録を行うインクジェット記録ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、数多くの記録装置が使用されるようになり、これらの記録装置に対して、高速記録、高解像度、高画像品質、低騒音などが要求されている。このような要求に応える記録装置として、インクジェット装置をあげることができる。インクジェット式は、記録ヘッドの吐出口からインク（記録液）滴を吐出飛翔させ、これを被記録材に付着させて記録するように構成されている。
【０００３】
一般的に利用されているインクジェット記録方式のインク吐出方法には、インク滴の吐出に用いられる吐出エネルギ発生素子として、例えば、ヒータ等の電気熱変換素子を用いる方法やピエゾ素子等の圧電素子を用いる方法がある。いずれの方法も電気信号によってインク滴の吐出を制御することができる。
【０００４】
電気熱変換素子を用いるインク吐出方法の原理は、電気熱変換素子に電圧を印加することにより、電気熱変換素子近傍のインクを瞬時に沸騰させて、沸騰時のインクの相変化により生じる急激な発泡圧によってインク滴を高速に吐出させる。
【０００５】
一方、圧電素子を用いるインク吐出方法の原理は、圧電素子に電圧を印加することにより、圧電素子が変位してこの変位時に発生する圧力によってインク滴を吐出させる。
【０００６】
電気熱変換素子を用いるインク吐出方法は、吐出エネルギ発生素子を配設するためのスペースを大きく確保する必要がなく、記録ヘッドの構造が簡素で、ノズルの集積化が容易であること等の利点がある。一方で、このインク吐出方法の固有の問題としては、電気熱変換素子で発生する熱等が記録ヘッド内に蓄熱されることによって、飛翔するインク滴の体積が変動し、画像品質を劣化することがあった。
【０００７】
これらの問題を解決する方法としては、特許文献１−４に開示されたインクジェット記録方法および記録ヘッドがある。すなわち、上述した公報に開示されたインクジェット記録方法は、記録信号によって電気熱変換素子を駆動させて発生した気泡を外気に通気させる構成とされている。このインクジェット記録方法を採用することにより、飛翔するインク滴の体積の安定化を図り、微少量のインク滴を高速に吐出することを可能とし、更なる高精細画像が容易に得られるようになる。上述した公報において、気泡を外気に連通させるための構成としては、インクに気泡を発生させる電気熱変換素子と、インクが吐出される開口である吐出口との間の最短距離を、従来に比して大幅に短くする構成が挙げられている。
【０００８】
ところで、現在、更なる高速・高画質のインクジェットプリンタが求められている。
【０００９】
インクジェット方式における画像劣化の原因としては、主滴以外のサテライトの発生が知られている。よって、高画質化を達成するためには、前記サテライトを低減する必要がある。
【００１０】
サテライトを低減する方法としては、インク滴形成時に吐出口部のインクの逆流を防ぐという方法が、例えば特許文献５に開示されている。これは、言い換えれば、気泡が消泡過程に入る前に、主滴の形成を終えてしまうというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭５４−１６１９３５号公報
【特許文献２】特開昭６１−１８５４５５号公報
【特許文献３】特開昭６１−２４９７６８号公報
【特許文献４】特開平４−１０９４１号公報
【特許文献５】特開２００１−３４７６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ヒータと吐出口が対向するように配される所謂サイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドでサテライトの低減を実現する形状としては、ヒータと吐出口部の距離を極めて近くし、発生した泡を成長している過程で外気と連通させ、飛翔液滴を形成させるものが極めて望ましい。
【００１３】
しかしながら、ヒータと吐出口の距離を近づけると、インク流路が狭くなってしまうため、インクのリフィル速度が著しく低下してしまう。
【００１４】
そこで、インクのリフィル速度の低下を防止する方法としては、図９に示すように、素子基板１０２に突出部１０２ａを設け、この突出部１０２ａ上にヒータ１０１を配置することでヒータ１０１のみを吐出口１０４の下端に近づける方法が考えられる。
【００１５】
しかしながら、図９の構成にした場合、発生した泡が成長過程で外気と連通する。このため、図１０に示すように、外気と連通した後に、供給室方向へのインクの流れが残ってしまい、迅速にインクをリフィルすることが困難となる。
【００１６】
図１０に、突出部１０２ａ上にヒータ１０１を配置したインクジェット記録ヘッドにおけるインクの吐出およびリフィル状況を示す。
【００１７】
図１０（ａ）は発泡前の状態を示している。ヒータ１０１に駆動信号は入力されておらず、気泡は発生していない。
【００１８】
図１０（ｂ）は発泡直後の状態を示している。ヒータ１０１に駆動信号が入力されることでヒータ１が発熱し気泡が発生する。これにより吐出口１０４からインク滴１１０の吐出が開始される。また、ノズル１０５内では供給室１０６側に向かうインクの流れが生じる（図中矢印ａ方向）。
【００１９】
図１０（ｃ）は気泡が外気と連通する前の状態を示している。この状態においてもノズル１０５内におけるインクは供給室１０６方向に向けて流れている。
【００２０】
図１０（ｄ）は気泡が外気と連通した後の状態を示している。このインクジェット記録ヘッドは、ヒータ１０１が突出部１０２ａに上部に配置されることで吐出口１０４に近接して設けられている。このため、発生した気泡が成長している過程で外気と連通しつつ、インク滴を形成するためサテライトの発生を抑制することができる。ノズル１０５内における供給室１０６方向へのインクの流れは気泡が吐出される前に比べ弱まっている。
【００２１】
図１０（ｄ）はリフィル時の状態を示す図である。供給室１０６側からヒータ１０１に向けてインクが流れることでリフィルがなされる。しかしながら、供給路１０９内に突出部１０２ａが存在することで流路が狭くなりリフィルの効率が低下してしまっている（図中矢印ｂ）。
【００２２】
そこで、本発明は、上記の問題を顧みてなされたものであり、リフィル促進効果を維持するとともに、サテライトの低減を達成することが可能なインクジェット記録ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明のインクジェット記録ヘッドは、熱エネルギにより気泡を発生させる平板形状の熱エネルギ発生手段と、熱エネルギ発生手段が設けられた発泡室とを有する。さらに、本発明のインクジェット記録ヘッドは、発泡室にインクを導くためのインク流路と、発泡室に連通する吐出口が熱エネルギ発生手段と対向する位置に形成された流路構成基板とを有する。熱エネルギ発生手段は、熱エネルギを発生する、吐出口に対面する第１の主面および第１の主面の反対側の面である第２の主面を有する。熱エネルギ発生手段は、第１の主面から吐出口が開口している発泡室の天面までの距離が第２の主面から発泡室の底面までの距離よりも短くなる位置に配置されている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、リフィル促進効果を維持するとともに、サテライトの低減を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の代表的な実施の形態であるインクジェットプリンタＩＪＲＡの構成の概要を示す外観斜視図である。
【図２】インクジェットプリンタＩＪＲＡの制御回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に好適なインクジェット記録ヘッドの実施の形態を示した模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示す図である。
【図５】本実施形態のインクジェット記録ヘッドによるインクの吐出およびリフィル状況を説明する図である。
【図６】本発明の第２の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示す図である。
【図９】ヒータを吐出口に近接させるための突出部を供給路内に備えたインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示す図である。
【図１０】図９に示すインクジェット記録ヘッドによるインクの吐出およびリフィル状況を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
＜装置本体の概略説明＞
図１は、本発明の代表的な実施の形態であるインクジェットプリンタＩＪＲＡの構成の概要を示す外観斜視図である。駆動モータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５００９〜５０１１を介して回転するリードスクリュー５００５の螺旋溝５００４に対して係合するキャリッジＨＣはピン（不図示）を有する。キャリッジＨＣはガイドレール５００３に支持されて矢印ａ、ｂ方向を往復移動する。キャリッジＨＣには、記録ヘッドＩＪＨとインクタンクＩＴとを内蔵した一体型インクジェットカートリッジＩＪＣが搭載されている。紙押え板５００２は、キャリッジＨＣの移動方向に亙って記録用紙Ｐをプラテン５０００に対して押圧する。
【００２７】
フォトカプラ５００７、５００８は、キャリッジＨＣのレバー５００６の存在を確認して、モータ５０１３の回転方向切り換え等を行うためのホームポジション検知器である。支持部材５０１６は、記録ヘッドＩＪＨの前面をキャップするキャップ部材５０２２を支持する部材である。吸引器５０１５はこのキャップ内を吸引し、キャップ内開口５０２３を介して記録ヘッドの吸引回復を行う。部材５０１９はクリーニングブレード５０１７を前後方向に移動可能にする部材であり、本体支持板５０１８にこれらが支持されている。クリーニングブレード５０１７は、この形態でなく周知のクリーニングブレード５０１７が本例に適用できることは言うまでもない。レバー５０２１は吸引回復の吸引を開始するためのものであり、キャリッジＨＣと係合するカム５０２０の移動に伴って移動し、駆動モータからの駆動力がクラッチ切り換え等の公知の伝達機構で移動制御される。
【００２８】
これらのキャッピング、クリーニング、吸引回復は、キャリッジがホームポジション側の領域に来た時にリードスクリュー５００５の作用によってそれらの対応位置で所望の処理が行えるように構成されている。もっとも、周知のタイミングで所望の動作を行うようにすれば、本例にはいずれも適用できる。
【００２９】
＜制御構成の説明＞
次に、上述した装置の記録制御を実行するための制御構成について説明する。
【００３０】
図２はインクジェットプリンタＩＪＲＡの制御回路の構成を示すブロック図である。制御回路を示す同図において、インタフェース１７００は記録信号を入力するものである。ＲＯＭ１７０２はＭＰＵ１７０１が実行する制御プログラムを格納する。ＤＲＡＭ１７０３は各種データ（上記記録信号や記録ヘッドＩＪＨに供給される記録データ等）を保存しておく。ゲートアレイ（Ｇ．Ａ．）１７０４は記録ヘッドＩＪＨに対する記録データの供給制御を行い、インタフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行う。キャリアモータ１７１０は記録ヘッドＩＪＨを搬送するためのモータであり、搬送モータ１７０９は記録紙搬送のためのモータである。ヘッドドライバ１７０５は記録ヘッドＩＪＨを駆動し、モータドライバ１７０６、１７０７はそれぞれ搬送モータ１７０９、キャリアモータ１７１０を駆動する。
【００３１】
上記制御構成の動作を説明すると、インタフェース１７００に記録信号が入るとゲートアレイ１７０４とＭＰＵ１７０１との間で記録信号がプリント用の記録データに変換される。そして、モータドライバ１７０６、１７０７が駆動されると共に、ヘッドドライバ１７０５に送られた記録データに従って記録ヘッドＩＪＨが駆動され、記録が行われる。
【００３２】
次に本発明におけるインクジェット記録ヘッドＩＪＨについて説明する。
【００３３】
本発明のインクジェット記録ヘッドは、液体のインクを吐出するために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段を備え、その熱エネルギによってインクの状態変化を生起させる方式が採用された記録ヘッドである。この方式が用いられることにより、記録される文字や画像等の高密度化および高精細化を達成している。特に本実施形態では、熱エネルギを発生する手段として電気熱変換素子を用い、この電気熱変換素子によりインクを加熱して膜沸騰させたときに発生する気泡による圧力を利用してインクを吐出している。
【００３４】
まず、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの全体構成について述べる。
【００３５】
図３（ａ）は、本発明に好適なインクジェット記録ヘッドの実施の形態を示した模式図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）からノズル構成基板３を取り除いた状態の模式図である。
【００３６】
ここで、素子基板２は、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等によって形成されており、一般にＳｉによって形成されている。ヒータ１と、このヒータ１に電圧を印加する配線１２は、素子基板２をエッチング等により除去することで図３（ｂ）のように素子基板２の主面から所定の距離だけ離れた状態で形成されている。また、熱の発散性を向上させる絶縁膜（図示せず）が、ヒータ１を被覆するように設けられている。また、ヒータ１の周りには、気泡が消泡した際に生じるキャビテーションからヒータ１を保護するための保護膜（図示せず）が、絶縁膜を被覆するように設けられている。
【００３７】
また、ノズルを形成しているノズル構成基板３は、例えば、金属、ポリイミド、ポリサルフォン、エポキシ樹脂によって形成されている。図３に示す形態のインクジェット記録ヘッドは、各ヒータ１毎に、インクの流路であるノズル５を個別に独立して形成するための隔離壁が、吐出口４から後述する供給室６近傍まで延設された構成となっている。ヒータ１は、ノズル構成基板３により、その周囲を後述する発泡室１０で囲まれている。この発泡室１０の天井側に吐出口４が形成されており、また、発泡室１０の側面には供給路９が貫通して形成されている。
【００３８】
このインクジェット記録ヘッドは、複数のヒータ１および複数のノズル５を有する。また、このインクジェット記録ヘッドは、各ノズル５の長手方向が平行に配列された第１のノズル列７と、供給室６を挟んで第１のノズル列７に対向する位置に各ノズル５の長手方向が平行に配列された第２のノズル列８とを備えている。
【００３９】
以下に、本発明の主要部となるインクジェット記録ヘッドのノズル構造について種々の形態例を挙げて説明する。
（第１の実施形態）
図４は本発明の第１の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示す図である。同図（ａ）はインクジェット記録ヘッドの一部を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【００４０】
本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、素子基板２と、この素子基板２に接合されてインクの流路を構成するノズル構成基板３（オリフィス基板とも称す。）とを備えている。
【００４１】
ノズル構成基板３は、インクが流動する複数のノズル列と、これら各ノズルにインクを供給する供給室６と、インク滴を吐出するノズル先端開口である複数の吐出口４とを有する。素子基板２には、ノズル構成基板３に接する主面とは反対側の裏面から供給室６にインクを供給するための供給口（図示せず）が設けられている。
【００４２】
ノズル５は、ヒータ１によって気泡が発生する発泡室１０と、この発泡室１０にインクを供給する供給路９と、吐出口４を含む吐出口部１１とを有する。また、ノズル５は、素子基板２の主面に対向する内壁面が、供給室６から発泡室１０に亘って、素子基板２の主面に平行にそれぞれ形成されている。
【００４３】
供給路９は、一端が発泡室１０に連通されるとともに他端が供給室６に連通されていて、供給路９の幅が供給室６から発泡室１０に亘ってほぼ等しいストレート状で形成されている。また、吐出口４と供給路９とは、吐出口４からインク液滴が飛翔される吐出方向と、供給路９内を流動するインク液の流動方向とが直交するように構成されている。発泡室１０は、吐出口４の開口面に対向する底面が略矩形状をなすように形成されている。
【００４４】
ヒータ１は吐出口４の中心軸に対して軸対称となるように配置されており、ヒータ１を駆動するための配線１２が接続されている。ヒータ１および配線１２は、これらの周辺の素子基板をエッチングにより除去することで供給路９の高さとは独立して配置されている。これにより、ヒータ１は、発泡室１０内において、吐出口４に対向する面である第１の面１ａと、素子基板２に対向する面である第２の面１ｂとの両面上で発泡、消泡可能な構成となっている。ヒータ１は、第１の面１ａから吐出口４が開口している発泡室１０の天面まで距離Ｌ１の間隔が空き、また、第２の面１ｂから発泡室１０の底面まで距離Ｌ２の間隔が空くように配置されている。本実施形態において、第１の面１ａから発泡室１０の天面までの距離Ｌ１を距離Ｌ２よりも短くした、すわなち、吐出口４にヒータ１を近接させて配置させたのは、サテライト発生を低減させるためである。このように第１の面１ａと吐出口４とを近接させることで第１の面１ａ上で発生した気泡を成長している過程で外気と連通させて飛翔液滴を形成させることでサテライト発生を低減させることができる。
【００４５】
また、本実施形態のヒータ１は、第１の面１ａ上だけでなく第２の面１ｂ上においても同時に発泡する。従来のインクジェット記録ヘッドは、吐出口４に対面する側の面である第１の面１ａ側だけ発泡する構成であった。しかしながら、第１の面１ａ側だけ発泡するような構成の場合、気泡が外気と連通した後に供給室６方向へのインクの流れが残ってしまい、迅速なリフィルは困難となる。これに対して、本実施形態の場合、第２の面１ｂ上において発生した気泡が消泡することで吐出口４側へのインクの流れが発生する。このため、リフィル特性を維持することができる。
【００４６】
以上のように、本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、ヒータ１を吐出口４に近接させることで画像劣化の原因であるサテライト発生を抑制している。さらに、本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、第２の面１ｂも気泡の発泡消滅可能となるように素子基板２から浮かせて配置しており、これにより、第２の面１ｂ側における消泡によりリフィル特性を維持できるようにしている。
【００４７】
次に、本実施形態のインクジェット記録ヘッドによるインクの吐出およびリフィル状況を、図５を用いて説明する。
【００４８】
図５（ａ）は発泡前の状態を示している。ヒータ１に駆動信号は入力されておらず、第１の面１ａおよび第２の面１ｂのいずれの面上においても気泡は発生していない。
【００４９】
図５（ｂ）は発泡直後の状態を示している。ヒータ１に駆動信号が入力され、第１の面１ａおよび第２の面１ｂの表面において気泡が発生する。これにより吐出口４からインク滴の吐出が開始される。また、ノズル５内では供給室６側に向かうインクの流れが生じる（図中矢印ａ方向）。
【００５０】
図５（ｃ）は第１の面１ａで発生した気泡が外気と連通した直後の状態を示している。本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、ヒータ１が吐出口４に近接して設けられていることで第１の面１ａで発生した気泡が外気と連通し、これによりサテライトを発生することなく、インク滴を吐出する。第２の面１ｂで発生した気泡は成長しているため、ノズル５内のインクは供給室６側に向けて流れている（図中矢印ａ方向）。
【００５１】
図５（ｄ）はリフィル時の状態を示す図である。第２の面１ｂで発生した気泡が消泡し始めることでノズル５内では供給室６側からヒータ１側へと向かうインクの流れが生じる（図中矢印ｂ方向）。このように本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、第２の面１ｂ上の気泡の消泡をリフィルに利用するためリフィル特性を維持することができる。また、ヒータ１は素子基板２をノズル５内に突出させて、この上に配置するといった構成を採用していない。このため、供給路９の流路断面を狭くしてしまうことがないのでリフィル特性を低下させることもない。
【００５２】
なお、本実施形態においては、ノズル構成基板３全体の厚みが約３０μｍ、吐出口４の径が約８μｍ、吐出口４の厚みが約１０μｍ、ヒータ１から吐出口部１１下端までの距離が約３μｍ、ヒータ１の厚みが約１μｍで形成されている。本発明のインクジェット記録ヘッドはこれらの寸法に限定されるものではないが、本発明の効果を得るためには、ヒータ１から吐出口部１１下端までの距離が４μｍ以下とし、ヒータ１の厚みが１０μｍとすることが好ましい。
（第２の実施形態）
図６は本発明の第２の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示す図である。同図（ａ）はインクジェット記録ヘッドの一部を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【００５３】
なお、本実施形態の構成は、後述するように２つのヒータが所定の間隔を空けて配置されている点で第１の実施形態と異なるが基本的な構成は同様である。よって、本実施形態の説明においては、第１の実施形態で用いた符号により説明するとともにその相違点についてのみ説明する。
【００５４】
ヒータ１は、間隔Ｓを空けて並列に配置されたヒータ１ｃとヒータ１ｄとを有しており、間隔Ｓが形成されていることで第１の面１ａ側と第２の面１ｂ側とは連通している。これらヒータ１ｃとヒータ１ｄとは配線１２により直列に接続されている。なお、本実施形態では各ヒータ１ｃ、１ｄとの間隔Ｓは約３μｍである。
【００５５】
本実施形態の場合、第２の面１ｂ側に存在しているインクがヒータ１ｃとヒータ１ｄとの間に間隔Ｓを通って第１の面１ａ側に供給される。このため、間隔Ｓがない構成に比べてリフィル速度が向上する。
【００５６】
本実施形態のインクジェット記録ヘッドも第１の実施形態と同様にヒータ１ｃ、１ｄを吐出口４に近接させることで画像劣化の原因であるサテライト発生を抑制している。また、第２の面１ｂも気泡の発泡消滅可能となるように素子基板２から浮かせて配置しており、これにより、第２の面１ｂ側における消泡によりリフィル特性を維持できるようにしている。さらには、本実施形態の場合、間隔Ｓを介して第１の面１ａ側にインクを供給する構成としているのでリフィル速度がさらに向上する。
（第３の実施形態）
図７は本発明の第３の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示す図である。同図（ａ）はインクジェット記録ヘッドの一部を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ‘線に沿った断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【００５７】
なお、本実施形態の構成は、後述するように円環形状のヒータを有している点で第１の実施形態と異なるが基本的な構成は同様である。よって、本実施形態の説明においては、第１の実施形態で用いた符号により説明するとともにその相違点についてのみ説明する。
【００５８】
本実施形態のヒータ１は吐出口４の中心を軸とした円環形状を有しており、その中心部分１ｅは、第１の面１ａ側と第２の面１ｂ側を連通させており、インクが流動可能となっている。
【００５９】
ヒータ１は円環形状であるため、発生する気泡も円環形状となる。このため、インク吐出時においては、円環形状の気泡が吐出口部１１下端を包み込むような状態となり、飛翔液滴へのインクの供給を遮断することとなる。この結果、画像品位の劣化を招くサテライトを低減することができる。
【００６０】
また、円環形状のヒータ１の場合、第２の面１ｂ側のインクを中心部分１ｅを通して第１の面１ａ側に供給することが可能となる。このため、リフィル速度を向上させることができる。
【００６１】
以上、本実施形態のインクジェット記録ヘッドも第１の実施形態と同様にヒータ１を吐出口４に近接させることで画像劣化の原因であるサテライト発生を抑制している。また、第２の面１ｂも気泡の発泡消滅可能となるように素子基板２から浮かせて配置しており、これにより、第２の面１ｂ側における消泡によりリフィル特性を維持できるようにしている。さらには、本実施形態の場合、中心部分１ｅを介して第１の面１ａ側にインクが供給されるため、リフィル速度がさらに向上する。
（第４の実施形態）
図８は本発明の第４の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示す図である。同図（ａ）はインクジェット記録ヘッドの一部を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ‘線に沿った断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【００６２】
なお、本実施形態の構成は、後述するようにヒータの周りに泡合体阻害部材が設けられている点で第１の実施形態と異なるが基本的な構成は同様である。よって、本実施形態の説明においては、第１の実施形態で用いた符号により説明するとともにその相違点についてのみ説明する。
【００６３】
図８に示すように、本実施形態では、ヒータ１の側面部分のうち、発泡室１０の側壁面に支持されている側面部分以外の他の側面部分に、熱エネルギを発生しない泡合体阻害部材１３が延びて形成されている。泡合体阻害部材１３は、第１の面１ａ上で発生した気泡と第２の面１ｂ上で発生した気泡とが合体するのを阻害するためのものである。ヒータ１の周囲に泡合体阻害部材１３が設けられていない場合、第１の面１ａで発生した気泡が第２の面１ｂ側に回り込む、あるいはその逆に第２の面１ｂで発生した気泡が第１の面１ａ側に回り込み気泡同士が合体する場合がある。そうすると、第２の面１ｂ上において発生した気泡が消泡することで吐出口４側へのインクの流れが発生し、これによりリフィル特性を維持するといった機能が得られなくなる。つまり、合体した気泡は外気に連通しているので消泡せず、よってインクのリフィル効果を得られなくなる。これを回避するためには、第１の面１ａと第２の面１ｂとを離して配置する必要がある。例えば、ヒータ１の厚みを増すことで第１の面１ａと第２の面１ｂとを離すことができる。しかしながら、ヒータ１の厚みを増すと、インク流路が狭くなってしまうため、インクのリフィル速度が著しく低下してしまう。
【００６４】
本実施形態の泡合体阻害部材１３は、ヒータ１の周りに設けられているため、発熱面である第１の面１ａと第２の面１ｂとの間の距離は泡合体阻害部材１３が設けられた分だけ離れていることとなる。泡合体阻害部材１３をヒータ１の周辺に設けることでヒータ１の厚みを増すことなく第１の面１ａと第２の面１ｂとの間の距離を延ばすことができる。このように、第１の面１ａで発生した気泡、あるいは第２の面１ｂで発生した気泡は、泡合体阻害部材１３によって回り込みを阻害されることとなり、ヒータ１の厚みを増すことなく気泡の合体を防止することができる。よって、リフィル特性を維持することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ ヒータ
１ａ 第１の面
１ｂ 第２の面
３ ノズル構成基板
４ 吐出口
９ 供給路
１０ 発泡室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出して記録媒体に記録を行うインクジェット記録ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、数多くの記録装置が使用されるようになり、これらの記録装置に対して、高速記録、高解像度、高画像品質、低騒音などが要求されている。このような要求に応える記録装置として、インクジェット装置をあげることができる。インクジェット式は、記録ヘッドの吐出口からインク（記録液）滴を吐出飛翔させ、これを被記録材に付着させて記録するように構成されている。
【０００３】
一般的に利用されているインクジェット記録方式のインク吐出方法には、インク滴の吐出に用いられる吐出エネルギ発生素子として、例えば、ヒータ等の電気熱変換素子を用いる方法やピエゾ素子等の圧電素子を用いる方法がある。いずれの方法も電気信号によってインク滴の吐出を制御することができる。
【０００４】
電気熱変換素子を用いるインク吐出方法の原理は、電気熱変換素子に電圧を印加することにより、電気熱変換素子近傍のインクを瞬時に沸騰させて、沸騰時のインクの相変化により生じる急激な発泡圧によってインク滴を高速に吐出させる。
【０００５】
一方、圧電素子を用いるインク吐出方法の原理は、圧電素子に電圧を印加することにより、圧電素子が変位してこの変位時に発生する圧力によってインク滴を吐出させる。
【０００６】
電気熱変換素子を用いるインク吐出方法は、吐出エネルギ発生素子を配設するためのスペースを大きく確保する必要がなく、記録ヘッドの構造が簡素で、ノズルの集積化が容易であること等の利点がある。一方で、このインク吐出方法の固有の問題としては、電気熱変換素子で発生する熱等が記録ヘッド内に蓄熱されることによって、飛翔するインク滴の体積が変動し、画像品質を劣化することがあった。
【０００７】
これらの問題を解決する方法としては、特許文献１−４に開示されたインクジェット記録方法および記録ヘッドがある。すなわち、上述した公報に開示されたインクジェット記録方法は、記録信号によって電気熱変換素子を駆動させて発生した気泡を外気に通気させる構成とされている。このインクジェット記録方法を採用することにより、飛翔するインク滴の体積の安定化を図り、微少量のインク滴を高速に吐出することを可能とし、更なる高精細画像が容易に得られるようになる。上述した公報において、気泡を外気に連通させるための構成としては、インクに気泡を発生させる電気熱変換素子と、インクが吐出される開口である吐出口との間の最短距離を、従来に比して大幅に短くする構成が挙げられている。
【０００８】
ところで、現在、更なる高速・高画質のインクジェットプリンタが求められている。
【０００９】
インクジェット方式における画像劣化の原因としては、主滴以外のサテライトの発生が知られている。よって、高画質化を達成するためには、前記サテライトを低減する必要がある。
【００１０】
サテライトを低減する方法としては、インク滴形成時に吐出口部のインクの逆流を防ぐという方法が、例えば特許文献５に開示されている。これは、言い換えれば、気泡が消泡過程に入る前に、主滴の形成を終えてしまうというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭５４−１６１９３５号公報
【特許文献２】特開昭６１−１８５４５５号公報
【特許文献３】特開昭６１−２４９７６８号公報
【特許文献４】特開平４−１０９４１号公報
【特許文献５】特開２００１−３４７６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ヒータと吐出口が対向するように配される所謂サイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドでサテライトの低減を実現する形状としては、ヒータと吐出口部の距離を極めて近くし、発生した泡を成長している過程で外気と連通させ、飛翔液滴を形成させるものが極めて望ましい。
【００１３】
しかしながら、ヒータと吐出口の距離を近づけると、インク流路が狭くなってしまうため、インクのリフィル速度が著しく低下してしまう。
【００１４】
そこで、インクのリフィル速度の低下を防止する方法としては、図９に示すように、素子基板１０２に突出部１０２ａを設け、この突出部１０２ａ上にヒータ１０１を配置することでヒータ１０１のみを吐出口１０４の下端に近づける方法が考えられる。
【００１５】
しかしながら、図９の構成にした場合、発生した泡が成長過程で外気と連通する。このため、図１０に示すように、外気と連通した後に、供給室方向へのインクの流れが残ってしまい、迅速にインクをリフィルすることが困難となる。
【００１６】
図１０に、突出部１０２ａ上にヒータ１０１を配置したインクジェット記録ヘッドにおけるインクの吐出およびリフィル状況を示す。
【００１７】
図１０（ａ）は発泡前の状態を示している。ヒータ１０１に駆動信号は入力されておらず、気泡は発生していない。
【００１８】
図１０（ｂ）は発泡直後の状態を示している。ヒータ１０１に駆動信号が入力されることでヒータ１が発熱し気泡が発生する。これにより吐出口１０４からインク滴１１０の吐出が開始される。また、ノズル１０５内では供給室１０６側に向かうインクの流れが生じる（図中矢印ａ方向）。
【００１９】
図１０（ｃ）は気泡が外気と連通する前の状態を示している。この状態においてもノズル１０５内におけるインクは供給室１０６方向に向けて流れている。
【００２０】
図１０（ｄ）は気泡が外気と連通した後の状態を示している。このインクジェット記録ヘッドは、ヒータ１０１が突出部１０２ａに上部に配置されることで吐出口１０４に近接して設けられている。このため、発生した気泡が成長している過程で外気と連通しつつ、インク滴を形成するためサテライトの発生を抑制することができる。ノズル１０５内における供給室１０６方向へのインクの流れは気泡が吐出される前に比べ弱まっている。
【００２１】
図１０（ｄ）はリフィル時の状態を示す図である。供給室１０６側からヒータ１０１に向けてインクが流れることでリフィルがなされる。しかしながら、供給路１０９内に突出部１０２ａが存在することで流路が狭くなりリフィルの効率が低下してしまっている（図中矢印ｂ）。
【００２２】
そこで、本発明は、上記の問題を顧みてなされたものであり、リフィル促進効果を維持するとともに、サテライトの低減を達成することが可能なインクジェット記録ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明のインクジェット記録ヘッドは、熱エネルギにより気泡を発生させる平板形状の熱エネルギ発生手段と、熱エネルギ発生手段が設けられた発泡室とを有する。さらに、本発明のインクジェット記録ヘッドは、発泡室にインクを導くためのインク流路と、発泡室に連通する吐出口が熱エネルギ発生手段と対向する位置に形成された流路構成基板とを有する。熱エネルギ発生手段は、熱エネルギを発生する、吐出口に対面する第１の主面および第１の主面の反対側の面である第２の主面を有する。熱エネルギ発生手段は、第１の主面から吐出口が開口している発泡室の天面までの距離が第２の主面から発泡室の底面までの距離よりも短くなる位置に配置されている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、リフィル促進効果を維持するとともに、サテライトの低減を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の代表的な実施の形態であるインクジェットプリンタＩＪＲＡの構成の概要を示す外観斜視図である。
【図２】インクジェットプリンタＩＪＲＡの制御回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に好適なインクジェット記録ヘッドの実施の形態を示した模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示す図である。
【図５】本実施形態のインクジェット記録ヘッドによるインクの吐出およびリフィル状況を説明する図である。
【図６】本発明の第２の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示す図である。
【図９】ヒータを吐出口に近接させるための突出部を供給路内に備えたインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示す図である。
【図１０】図９に示すインクジェット記録ヘッドによるインクの吐出およびリフィル状況を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
＜装置本体の概略説明＞
図１は、本発明の代表的な実施の形態であるインクジェットプリンタＩＪＲＡの構成の概要を示す外観斜視図である。駆動モータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５００９〜５０１１を介して回転するリードスクリュー５００５の螺旋溝５００４に対して係合するキャリッジＨＣはピン（不図示）を有する。キャリッジＨＣはガイドレール５００３に支持されて矢印ａ、ｂ方向を往復移動する。キャリッジＨＣには、記録ヘッドＩＪＨとインクタンクＩＴとを内蔵した一体型インクジェットカートリッジＩＪＣが搭載されている。紙押え板５００２は、キャリッジＨＣの移動方向に亙って記録用紙Ｐをプラテン５０００に対して押圧する。
【００２７】
フォトカプラ５００７、５００８は、キャリッジＨＣのレバー５００６の存在を確認して、モータ５０１３の回転方向切り換え等を行うためのホームポジション検知器である。支持部材５０１６は、記録ヘッドＩＪＨの前面をキャップするキャップ部材５０２２を支持する部材である。吸引器５０１５はこのキャップ内を吸引し、キャップ内開口５０２３を介して記録ヘッドの吸引回復を行う。部材５０１９はクリーニングブレード５０１７を前後方向に移動可能にする部材であり、本体支持板５０１８にこれらが支持されている。クリーニングブレード５０１７は、この形態でなく周知のクリーニングブレード５０１７が本例に適用できることは言うまでもない。レバー５０２１は吸引回復の吸引を開始するためのものであり、キャリッジＨＣと係合するカム５０２０の移動に伴って移動し、駆動モータからの駆動力がクラッチ切り換え等の公知の伝達機構で移動制御される。
【００２８】
これらのキャッピング、クリーニング、吸引回復は、キャリッジがホームポジション側の領域に来た時にリードスクリュー５００５の作用によってそれらの対応位置で所望の処理が行えるように構成されている。もっとも、周知のタイミングで所望の動作を行うようにすれば、本例にはいずれも適用できる。
【００２９】
＜制御構成の説明＞
次に、上述した装置の記録制御を実行するための制御構成について説明する。
【００３０】
図２はインクジェットプリンタＩＪＲＡの制御回路の構成を示すブロック図である。制御回路を示す同図において、インタフェース１７００は記録信号を入力するものである。ＲＯＭ１７０２はＭＰＵ１７０１が実行する制御プログラムを格納する。ＤＲＡＭ１７０３は各種データ（上記記録信号や記録ヘッドＩＪＨに供給される記録データ等）を保存しておく。ゲートアレイ（Ｇ．Ａ．）１７０４は記録ヘッドＩＪＨに対する記録データの供給制御を行い、インタフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行う。キャリアモータ１７１０は記録ヘッドＩＪＨを搬送するためのモータであり、搬送モータ１７０９は記録紙搬送のためのモータである。ヘッドドライバ１７０５は記録ヘッドＩＪＨを駆動し、モータドライバ１７０６、１７０７はそれぞれ搬送モータ１７０９、キャリアモータ１７１０を駆動する。
【００３１】
上記制御構成の動作を説明すると、インタフェース１７００に記録信号が入るとゲートアレイ１７０４とＭＰＵ１７０１との間で記録信号がプリント用の記録データに変換される。そして、モータドライバ１７０６、１７０７が駆動されると共に、ヘッドドライバ１７０５に送られた記録データに従って記録ヘッドＩＪＨが駆動され、記録が行われる。
【００３２】
次に本発明におけるインクジェット記録ヘッドＩＪＨについて説明する。
【００３３】
本発明のインクジェット記録ヘッドは、液体のインクを吐出するために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段を備え、その熱エネルギによってインクの状態変化を生起させる方式が採用された記録ヘッドである。この方式が用いられることにより、記録される文字や画像等の高密度化および高精細化を達成している。特に本実施形態では、熱エネルギを発生する手段として電気熱変換素子を用い、この電気熱変換素子によりインクを加熱して膜沸騰させたときに発生する気泡による圧力を利用してインクを吐出している。
【００３４】
まず、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの全体構成について述べる。
【００３５】
図３（ａ）は、本発明に好適なインクジェット記録ヘッドの実施の形態を示した模式図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）からノズル構成基板３を取り除いた状態の模式図である。
【００３６】
ここで、素子基板２は、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等によって形成されており、一般にＳｉによって形成されている。ヒータ１と、このヒータ１に電圧を印加する配線１２は、素子基板２をエッチング等により除去することで図３（ｂ）のように素子基板２の主面から所定の距離だけ離れた状態で形成されている。また、熱の発散性を向上させる絶縁膜（図示せず）が、ヒータ１を被覆するように設けられている。また、ヒータ１の周りには、気泡が消泡した際に生じるキャビテーションからヒータ１を保護するための保護膜（図示せず）が、絶縁膜を被覆するように設けられている。
【００３７】
また、ノズルを形成しているノズル構成基板３は、例えば、金属、ポリイミド、ポリサルフォン、エポキシ樹脂によって形成されている。図３に示す形態のインクジェット記録ヘッドは、各ヒータ１毎に、インクの流路であるノズル５を個別に独立して形成するための隔離壁が、吐出口４から後述する供給室６近傍まで延設された構成となっている。ヒータ１は、ノズル構成基板３により、その周囲を後述する発泡室１０で囲まれている。この発泡室１０の天井側に吐出口４が形成されており、また、発泡室１０の側面には供給路９が貫通して形成されている。
【００３８】
このインクジェット記録ヘッドは、複数のヒータ１および複数のノズル５を有する。また、このインクジェット記録ヘッドは、各ノズル５の長手方向が平行に配列された第１のノズル列７と、供給室６を挟んで第１のノズル列７に対向する位置に各ノズル５の長手方向が平行に配列された第２のノズル列８とを備えている。
【００３９】
以下に、本発明の主要部となるインクジェット記録ヘッドのノズル構造について種々の形態例を挙げて説明する。
（第１の実施形態）
図４は本発明の第１の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示す図である。同図（ａ）はインクジェット記録ヘッドの一部を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【００４０】
本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、素子基板２と、この素子基板２に接合されてインクの流路を構成するノズル構成基板３（オリフィス基板とも称す。）とを備えている。
【００４１】
ノズル構成基板３は、インクが流動する複数のノズル列と、これら各ノズルにインクを供給する供給室６と、インク滴を吐出するノズル先端開口である複数の吐出口４とを有する。素子基板２には、ノズル構成基板３に接する主面とは反対側の裏面から供給室６にインクを供給するための供給口（図示せず）が設けられている。
【００４２】
ノズル５は、ヒータ１によって気泡が発生する発泡室１０と、この発泡室１０にインクを供給する供給路９と、吐出口４を含む吐出口部１１とを有する。また、ノズル５は、素子基板２の主面に対向する内壁面が、供給室６から発泡室１０に亘って、素子基板２の主面に平行にそれぞれ形成されている。
【００４３】
供給路９は、一端が発泡室１０に連通されるとともに他端が供給室６に連通されていて、供給路９の幅が供給室６から発泡室１０に亘ってほぼ等しいストレート状で形成されている。また、吐出口４と供給路９とは、吐出口４からインク液滴が飛翔される吐出方向と、供給路９内を流動するインク液の流動方向とが直交するように構成されている。発泡室１０は、吐出口４の開口面に対向する底面が略矩形状をなすように形成されている。
【００４４】
ヒータ１は吐出口４の中心軸に対して軸対称となるように配置されており、ヒータ１を駆動するための配線１２が接続されている。ヒータ１および配線１２は、これらの周辺の素子基板をエッチングにより除去することで供給路９の高さとは独立して配置されている。これにより、ヒータ１は、発泡室１０内において、吐出口４に対向する面である第１の面１ａと、素子基板２に対向する面である第２の面１ｂとの両面上で発泡、消泡可能な構成となっている。ヒータ１は、第１の面１ａから吐出口４が開口している発泡室１０の天面まで距離Ｌ１の間隔が空き、また、第２の面１ｂから発泡室１０の底面まで距離Ｌ２の間隔が空くように配置されている。本実施形態において、第１の面１ａから発泡室１０の天面までの距離Ｌ１を距離Ｌ２よりも短くした、すわなち、吐出口４にヒータ１を近接させて配置させたのは、サテライト発生を低減させるためである。このように第１の面１ａと吐出口４とを近接させることで第１の面１ａ上で発生した気泡を成長している過程で外気と連通させて飛翔液滴を形成させることでサテライト発生を低減させることができる。
【００４５】
また、本実施形態のヒータ１は、第１の面１ａ上だけでなく第２の面１ｂ上においても同時に発泡する。従来のインクジェット記録ヘッドは、吐出口４に対面する側の面である第１の面１ａ側だけ発泡する構成であった。しかしながら、第１の面１ａ側だけ発泡するような構成の場合、気泡が外気と連通した後に供給室６方向へのインクの流れが残ってしまい、迅速なリフィルは困難となる。これに対して、本実施形態の場合、第２の面１ｂ上において発生した気泡が消泡することで吐出口４側へのインクの流れが発生する。このため、リフィル特性を維持することができる。
【００４６】
以上のように、本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、ヒータ１を吐出口４に近接させることで画像劣化の原因であるサテライト発生を抑制している。さらに、本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、第２の面１ｂも気泡の発泡消滅可能となるように素子基板２から浮かせて配置しており、これにより、第２の面１ｂ側における消泡によりリフィル特性を維持できるようにしている。
【００４７】
次に、本実施形態のインクジェット記録ヘッドによるインクの吐出およびリフィル状況を、図５を用いて説明する。
【００４８】
図５（ａ）は発泡前の状態を示している。ヒータ１に駆動信号は入力されておらず、第１の面１ａおよび第２の面１ｂのいずれの面上においても気泡は発生していない。
【００４９】
図５（ｂ）は発泡直後の状態を示している。ヒータ１に駆動信号が入力され、第１の面１ａおよび第２の面１ｂの表面において気泡が発生する。これにより吐出口４からインク滴の吐出が開始される。また、ノズル５内では供給室６側に向かうインクの流れが生じる（図中矢印ａ方向）。
【００５０】
図５（ｃ）は第１の面１ａで発生した気泡が外気と連通した直後の状態を示している。本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、ヒータ１が吐出口４に近接して設けられていることで第１の面１ａで発生した気泡が外気と連通し、これによりサテライトを発生することなく、インク滴を吐出する。第２の面１ｂで発生した気泡は成長しているため、ノズル５内のインクは供給室６側に向けて流れている（図中矢印ａ方向）。
【００５１】
図５（ｄ）はリフィル時の状態を示す図である。第２の面１ｂで発生した気泡が消泡し始めることでノズル５内では供給室６側からヒータ１側へと向かうインクの流れが生じる（図中矢印ｂ方向）。このように本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、第２の面１ｂ上の気泡の消泡をリフィルに利用するためリフィル特性を維持することができる。また、ヒータ１は素子基板２をノズル５内に突出させて、この上に配置するといった構成を採用していない。このため、供給路９の流路断面を狭くしてしまうことがないのでリフィル特性を低下させることもない。
【００５２】
なお、本実施形態においては、ノズル構成基板３全体の厚みが約３０μｍ、吐出口４の径が約８μｍ、吐出口４の厚みが約１０μｍ、ヒータ１から吐出口部１１下端までの距離が約３μｍ、ヒータ１の厚みが約１μｍで形成されている。本発明のインクジェット記録ヘッドはこれらの寸法に限定されるものではないが、本発明の効果を得るためには、ヒータ１から吐出口部１１下端までの距離が４μｍ以下とし、ヒータ１の厚みが１０μｍとすることが好ましい。
（第２の実施形態）
図６は本発明の第２の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示す図である。同図（ａ）はインクジェット記録ヘッドの一部を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【００５３】
なお、本実施形態の構成は、後述するように２つのヒータが所定の間隔を空けて配置されている点で第１の実施形態と異なるが基本的な構成は同様である。よって、本実施形態の説明においては、第１の実施形態で用いた符号により説明するとともにその相違点についてのみ説明する。
【００５４】
ヒータ１は、間隔Ｓを空けて並列に配置されたヒータ１ｃとヒータ１ｄとを有しており、間隔Ｓが形成されていることで第１の面１ａ側と第２の面１ｂ側とは連通している。これらヒータ１ｃとヒータ１ｄとは配線１２により直列に接続されている。なお、本実施形態では各ヒータ１ｃ、１ｄとの間隔Ｓは約３μｍである。
【００５５】
本実施形態の場合、第２の面１ｂ側に存在しているインクがヒータ１ｃとヒータ１ｄとの間に間隔Ｓを通って第１の面１ａ側に供給される。このため、間隔Ｓがない構成に比べてリフィル速度が向上する。
【００５６】
本実施形態のインクジェット記録ヘッドも第１の実施形態と同様にヒータ１ｃ、１ｄを吐出口４に近接させることで画像劣化の原因であるサテライト発生を抑制している。また、第２の面１ｂも気泡の発泡消滅可能となるように素子基板２から浮かせて配置しており、これにより、第２の面１ｂ側における消泡によりリフィル特性を維持できるようにしている。さらには、本実施形態の場合、間隔Ｓを介して第１の面１ａ側にインクを供給する構成としているのでリフィル速度がさらに向上する。
（第３の実施形態）
図７は本発明の第３の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示す図である。同図（ａ）はインクジェット記録ヘッドの一部を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ‘線に沿った断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【００５７】
なお、本実施形態の構成は、後述するように円環形状のヒータを有している点で第１の実施形態と異なるが基本的な構成は同様である。よって、本実施形態の説明においては、第１の実施形態で用いた符号により説明するとともにその相違点についてのみ説明する。
【００５８】
本実施形態のヒータ１は吐出口４の中心を軸とした円環形状を有しており、その中心部分１ｅは、第１の面１ａ側と第２の面１ｂ側を連通させており、インクが流動可能となっている。
【００５９】
ヒータ１は円環形状であるため、発生する気泡も円環形状となる。このため、インク吐出時においては、円環形状の気泡が吐出口部１１下端を包み込むような状態となり、飛翔液滴へのインクの供給を遮断することとなる。この結果、画像品位の劣化を招くサテライトを低減することができる。
【００６０】
また、円環形状のヒータ１の場合、第２の面１ｂ側のインクを中心部分１ｅを通して第１の面１ａ側に供給することが可能となる。このため、リフィル速度を向上させることができる。
【００６１】
以上、本実施形態のインクジェット記録ヘッドも第１の実施形態と同様にヒータ１を吐出口４に近接させることで画像劣化の原因であるサテライト発生を抑制している。また、第２の面１ｂも気泡の発泡消滅可能となるように素子基板２から浮かせて配置しており、これにより、第２の面１ｂ側における消泡によりリフィル特性を維持できるようにしている。さらには、本実施形態の場合、中心部分１ｅを介して第１の面１ａ側にインクが供給されるため、リフィル速度がさらに向上する。
（第４の実施形態）
図８は本発明の第４の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示す図である。同図（ａ）はインクジェット記録ヘッドの一部を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ‘線に沿った断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【００６２】
なお、本実施形態の構成は、後述するようにヒータの周りに泡合体阻害部材が設けられている点で第１の実施形態と異なるが基本的な構成は同様である。よって、本実施形態の説明においては、第１の実施形態で用いた符号により説明するとともにその相違点についてのみ説明する。
【００６３】
図８に示すように、本実施形態では、ヒータ１の側面部分のうち、発泡室１０の側壁面に支持されている側面部分以外の他の側面部分に、熱エネルギを発生しない泡合体阻害部材１３が延びて形成されている。泡合体阻害部材１３は、第１の面１ａ上で発生した気泡と第２の面１ｂ上で発生した気泡とが合体するのを阻害するためのものである。ヒータ１の周囲に泡合体阻害部材１３が設けられていない場合、第１の面１ａで発生した気泡が第２の面１ｂ側に回り込む、あるいはその逆に第２の面１ｂで発生した気泡が第１の面１ａ側に回り込み気泡同士が合体する場合がある。そうすると、第２の面１ｂ上において発生した気泡が消泡することで吐出口４側へのインクの流れが発生し、これによりリフィル特性を維持するといった機能が得られなくなる。つまり、合体した気泡は外気に連通しているので消泡せず、よってインクのリフィル効果を得られなくなる。これを回避するためには、第１の面１ａと第２の面１ｂとを離して配置する必要がある。例えば、ヒータ１の厚みを増すことで第１の面１ａと第２の面１ｂとを離すことができる。しかしながら、ヒータ１の厚みを増すと、インク流路が狭くなってしまうため、インクのリフィル速度が著しく低下してしまう。
【００６４】
本実施形態の泡合体阻害部材１３は、ヒータ１の周りに設けられているため、発熱面である第１の面１ａと第２の面１ｂとの間の距離は泡合体阻害部材１３が設けられた分だけ離れていることとなる。泡合体阻害部材１３をヒータ１の周辺に設けることでヒータ１の厚みを増すことなく第１の面１ａと第２の面１ｂとの間の距離を延ばすことができる。このように、第１の面１ａで発生した気泡、あるいは第２の面１ｂで発生した気泡は、泡合体阻害部材１３によって回り込みを阻害されることとなり、ヒータ１の厚みを増すことなく気泡の合体を防止することができる。よって、リフィル特性を維持することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ ヒータ
１ａ 第１の面
１ｂ 第２の面
３ ノズル構成基板
４ 吐出口
９ 供給路
１０ 発泡室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱エネルギにより気泡を発生させる平板形状の熱エネルギ発生手段と、前記熱エネルギ発生手段が設けられた発泡室と、前記発泡室にインクを導くためのインク流路と、前記発泡室に連通する吐出口が前記熱エネルギ発生手段と対向する位置に形成された流路構成基板とを有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記熱エネルギ発生手段は、熱エネルギを発生する、前記吐出口に対面する第１の主面および前記第１の主面の反対側の面である第２の主面を有し、前記第１の主面から前記吐出口が開口している前記発泡室の天面までの距離が前記第２の主面から前記発泡室の底面までの距離よりも短くなる位置に配置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。
【請求項２】
前記熱エネルギ発生手段は、前記発泡室の側壁面に対して前記熱エネルギ発生手段の側面部分で保持されている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記熱エネルギ発生手段には前記第１の主面側と前記第２の主面側とを連通させる連通部が形成されている、請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記熱エネルギ発生手段は円環形状部を有し、該円環形状部の中心部分が前記連通部であり、前記中心部分は前記吐出口に対応した位置に配置されている、請求項３に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記熱エネルギ発生手段の側面部分のうち、前記発泡室の側壁面に支持されている前記側面部分以外の他の側面部分に、熱エネルギを発生しない非発泡領域が延びて形成されている、請求項２ないし４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記熱エネルギ発生手段は、前記吐出口の中心軸に対して軸対称となる位置に配置されている、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
前記熱エネルギ発生手段の前記第１の主面から前記吐出口が開口している前記発泡室の天面までの距離が４μｍ以下である、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項８】
前記熱エネルギ発生手段の厚みが１０μｍ以下である、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１】
熱エネルギにより気泡を発生させる平板形状の熱エネルギ発生手段と、前記熱エネルギ発生手段が設けられた発泡室と、前記発泡室にインクを導くためのインク流路と、前記発泡室に連通する吐出口が前記熱エネルギ発生手段と対向する位置に形成された流路構成基板とを有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記熱エネルギ発生手段は、熱エネルギを発生する、前記吐出口に対面する第１の主面および前記第１の主面の反対側の面である第２の主面を有し、前記第１の主面から前記吐出口が開口している前記発泡室の天面までの距離が前記第２の主面から前記発泡室の底面までの距離よりも短くなる位置に配置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。
【請求項２】
前記熱エネルギ発生手段は、前記発泡室の側壁面に対して前記熱エネルギ発生手段の側面部分で保持されている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記熱エネルギ発生手段には前記第１の主面側と前記第２の主面側とを連通させる連通部が形成されている、請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記熱エネルギ発生手段は円環形状部を有し、該円環形状部の中心部分が前記連通部であり、前記中心部分は前記吐出口に対応した位置に配置されている、請求項３に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記熱エネルギ発生手段の側面部分のうち、前記発泡室の側壁面に支持されている前記側面部分以外の他の側面部分に、熱エネルギを発生しない非発泡領域が延びて形成されている、請求項２ないし４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記熱エネルギ発生手段は、前記吐出口の中心軸に対して軸対称となる位置に配置されている、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
前記熱エネルギ発生手段の前記第１の主面から前記吐出口が開口している前記発泡室の天面までの距離が４μｍ以下である、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項８】
前記熱エネルギ発生手段の厚みが１０μｍ以下である、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２０６５２３（Ｐ２０１２−２０６５２３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７２７６８（Ｐ２０１２−１７２７６８）
【出願日】平成２４年８月３日（２０１２．８．３）
【分割の表示】特願２０１１−２８８２２９（Ｐ２０１１−２８８２２９）の分割
【原出願日】平成１８年１０月４日（２００６．１０．４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月３日（２０１２．８．３）
【分割の表示】特願２０１１−２８８２２９（Ｐ２０１１−２８８２２９）の分割
【原出願日】平成１８年１０月４日（２００６．１０．４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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