液体吐出ヘッド
【課題】小吐出口の吐出を大吐出口の吐出の影響を抑制しつつ、任意のタイミングで安定して行う。
【解決手段】複数のエネルギー発生素子は、所定量の液滴を吐出するための複数の第１のエネルギー発生素子４０ａと、所定量より多い量の液滴を吐出するための複数の第２のエネルギー発生素子４０ｂと、を含み、圧力室は、第１のエネルギー発生素子を内部に備える複数の第１の圧力室１１ａと、第２のエネルギー発生素子を内部に備える複数の第２の圧力室１１ｂと、を含み、供給口６０ａ、第１の圧力室１１ａ及び第２の圧力室１１ｂは液体の流れる方向に関しこの順に配されている。供給口と複数の第１の圧力室とを連通する第１の共通液室５０ａと、複数の第１の圧力室と複数の第２の圧力室とを連通する第２の共通液室５０ｂとを備え、供給口で保持される液体を第１の共通液室及び第２の共通液室を介して第２の圧力室に供給可能である。
【解決手段】複数のエネルギー発生素子は、所定量の液滴を吐出するための複数の第１のエネルギー発生素子４０ａと、所定量より多い量の液滴を吐出するための複数の第２のエネルギー発生素子４０ｂと、を含み、圧力室は、第１のエネルギー発生素子を内部に備える複数の第１の圧力室１１ａと、第２のエネルギー発生素子を内部に備える複数の第２の圧力室１１ｂと、を含み、供給口６０ａ、第１の圧力室１１ａ及び第２の圧力室１１ｂは液体の流れる方向に関しこの順に配されている。供給口と複数の第１の圧力室とを連通する第１の共通液室５０ａと、複数の第１の圧力室と複数の第２の圧力室とを連通する第２の共通液室５０ｂとを備え、供給口で保持される液体を第１の共通液室及び第２の共通液室を介して第２の圧力室に供給可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク等の液体を吐出して記録媒体に記録を行う、インクジェット方式の液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方法において、階調を表現するために、サイズの異なるインク滴を吐出する方法が知られている。具体的には、画像の明部から中間調部分は相対的に小さいインク滴からなる記録ドットで形成され、中間調部分から暗部は相対的に大きいインク滴からなる記録ドットで形成される。サイズの異なるインク滴を形成するため、インク供給路及び流路の断面積や流路抵抗が液滴のサイズに応じて調整される。
【０００３】
流路の先端部に位置する吐出口は大気にさらされているため、吐出を行っていない間に吐出口から水分が蒸発する。そのため、流路からの水分供給が間に合わないと、流路先端部で、インクに含まれる溶剤や染料の濃度が上昇し、あるいはインクの粘度が上昇し、それによって印字が濃くなる可能性がある。さらには、一定時間インクを吐出していない場合に、吐出口から最初に吐出されるべき液滴が吐出されない、あるいは吐出口から最初に吐出された液滴が斜めに吐出される、といった不具合も一般的に知られている。
【０００４】
特許文献１には、このような課題を解決することができる液体吐出ヘッドが開示されている。具体的には、一つの流路に大液滴を排出する吐出口(以下、大吐出口という）と、小液滴を排出する吐出口(以下、小吐出口という）とが、小吐出口がインク供給方向に関して上流側に位置するように、互いに近接して直列に設けられている。大吐出口から大液滴のインクが排出され、その後大吐出口が再充填される際に、インクの流動によって小吐出口近傍のインクがリフレッシュされ、上述の問題が解決される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２８７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
液体吐出ヘッドでは、インクの吐出形態として、印字吐出と予備吐出の２つの形態が知られている。前者は、印刷媒体への印字を目的としたインクの吐出である。後者は、流路内のインクをリフレッシュすることを目的としたインクの吐出であり、インクジェット記録装置内の印刷媒体への印字位置とは異なる位置に設けられた予備吐出ポジションで行われる。
【０００７】
特許文献１に記載されている構成では、印字吐出の際に大吐出口の印字吐出を利用したインクのリフレッシュを行うことは可能である。しかし、小吐出口の印字吐出が大吐出口の印字吐出と同時にまたはその直後に行われた場合、小吐出口のインク充填状態が攪乱される場合がある。これは、小吐出口と大吐出口が近接していることから、大吐出口からの液滴の吐出及び液滴の再充填によって生じるインクの流動、圧力波等の影響が無視できないためである。このため、小吐出口から正常な吐出ができないおそれがある。
【０００８】
小吐出口の予備吐出を大吐出口の予備吐出と同時にまたはその直後に行う場合も、同様の理由により小吐出口のインク充填状態が攪乱され、正常な予備吐出ができない可能性がある。このため、小吐出口の予備吐出は大吐出口の予備吐出と時間的にずらず必要がある。しかし、予備吐出は予備吐出ポジションで行われ、この間は印字動作ができないため、印刷速度の低下を招く可能性がある。
【０００９】
本発明は、小吐出口の吐出を大吐出口の吐出の影響を抑制しつつ、任意のタイミングで安定して行うことができる液体吐出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】
【００１０】
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する複数の吐出口と、前記吐出口に対応して設けられ液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子と、前記エネルギー発生素子を内部に備える複数の圧力室と、前記圧力室に液体を供給する供給口と、を備える液体吐出ヘッドである。前記複数のエネルギー発生素子は、所定量の液滴を吐出するための複数の第１のエネルギー発生素子と、前記所定量より多い量の液滴を吐出するための複数の第２のエネルギー発生素子と、を含み、前記圧力室は、前記第１のエネルギー発生素子を内部に備える複数の第１の圧力室と、前記第２のエネルギー発生素子を内部に備える複数の第２の圧力室と、を含み、前記供給口、前記第１の圧力室及び前記第２の圧力室は前記液体の流れる方向に関しこの順に配されており、前記供給口と前記複数の第１の圧力室とを連通する第１の共通液室と、前記複数の第１の圧力室と前記複数の第２の圧力室とを連通する第２の共通液室とを備え、前記供給口で保持される液体を前記第１の共通液室及び前記第２の共通液室を介して前記第２の圧力室に供給可能である。
【００１１】
以上の構成によれば、液体供給部材から供給された液体は、まず第１の共通液室を通って複数の第１の圧力室に流入し、その後第２の共通液室を通って複数の第２の圧力室に流入する。第２の圧力室で液体が吐出された場合、第２の共通液室にある液体が、液体の吐出された第２の圧力室に充填される。第１の圧力室の液体が第２の圧力室への再充填に直接用いられないため、第１の圧力室での印字吐出及び予備吐出が第２の圧力室での液体の吐出によって大きく影響を受けることはない。
【発明の効果】
【００１２】
従って、本発明によれば、小吐出口の吐出を大吐出口の吐出の影響を抑制しつつ、任意のタイミングで安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用可能なインクジェットプリンタの図である。
【図２】本発明の液体吐出ヘッドの一部切断斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における流路部の模式図及びその断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における流路部の模式図及びその断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態における流路部の模式図及びその断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態における流路部の模式図及びその断面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態における流路部の模式図及びその断面図である。
【図８】本発明の第６の実施形態における流路部の模式図及びその断面図である。
【図９】本発明の第７の実施形態における流路部の模式図及びその断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、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。
【００１５】
まず、本発明が好適に適用できる代表的なインクジェットプリンタの構成の概要を説明する。図１は、このようなインクジェットプリンタの外観斜視図である。キャリッジＨＣには、液体吐出ヘッドＩＪＨとインクタンク（インク供給部材）１５０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。キャリッジＨＣは、ガイドレール５００３に支持されて紙面上を矢印ａ，ｂ方向に往復移動し印刷を行う。予備吐出ポジションには、記録ヘッドＩＪＨの前面をキャップするキャップ部材５０２２が部材５０１６に支持されて設けられている。キャップ部材５０２２の開口５０２３は吸引器５０１５によって吸引され、液体吐出ヘッドは開口５０２３を介して吸引回復される。
【００１６】
本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドは、インク等の液体を吐出するための熱エネルギーの発生手段を備え、その熱エネルギーによってインクの状態変化を生起させる。この方式によれば、記録される文字や画像等の高密度化及び高精細化を容易に達成することができる。本実施形態では、熱エネルギーを発生する手段として電気熱変換素子を用いている。この電気熱変換素子でインクを加熱し膜沸騰させると気泡が発生し、気泡による圧力を利用してインクが吐出される。ここでは印刷用のインクを吐出する液体吐出ヘッドについて説明するが、吐出される液体はインクに限定されず、任意の液体を取り扱うことができる。まず、本実施形態の液体吐出ヘッドの全体構成について述べる。
【００１７】
図２は、本発明の液体吐出ヘッド（以下、単に記録ヘッドともいう）の一実施形態を示す部分破断斜視図である。記録ヘッドＩＪＨは、電気熱変換素子である複数のエネルギー発生素子（ヒータ４０）が設けられた素子基板１１０と、この素子基板１１０の主面に積層されて接合され、複数のインクの流路を構成する流路形成部材１１１と、を備えている。
【００１８】
素子基板１１０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、一般にシリコン（Ｓｉ）によって形成されている。素子基板１１０の主面上には、各インクの流路毎に、ヒータ４０と、ヒータ４０に電圧を印加する電極（図示せず）とが形成され、電極に接続された配線（図示せず）が所定の配線パターンでそれぞれ設けられている。素子基板１１０の主面には、蓄熱の発散性を向上させる絶縁膜（図示せず）が、ヒータ４０を被覆するように設けられている。素子基板１１０の主面には、気泡が消泡した際に生じるキャビテーションから絶縁膜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。また素子基板１１０には後述する流路３０にインクを供給する供給口６０を有している。
【００１９】
流路形成部材１１１は、図２に示すように、インクが流動する複数の流路３０を形成するための溝部を有している。また、インク滴を吐出する端部開口である複数の吐出口１０が形成されている。吐出口１０は、流路形成部材１１１のヒータ４０と対向する位置に形成されている。
【００２０】
記録ヘッドＩＪＨは、素子基板１１０上に複数のヒータ４０及び複数の流路３０を有している。記録ヘッドＩＪＨは、一般的には、各流路３０の長手方向が並列に配列された第１の吐出口列７と、供給口６０を挟んで第１の吐出口列７に対向する位置に各流路３０の長手方向が平行に配列された第２の吐出口列８と、を備えている。第１及び第２の吐出口列７，８は、隣接する各吐出口１０の間隔が６００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）または１２００ｄｐｉに形成されている。
【００２１】
以下に述べる各実施形態においては、第２の吐出口列が省略されている場合もあり、第１及び第２の吐出口列と平行な第３または第４吐出口列を有する場合（図示せず）もある。供給口６０についても、以下に述べる各実施形態においては、複数に分割されている場合（図示せず）がある。また各吐出口列は、ドット配置の理由から、必要に応じて、隣接する各吐出口間のピッチが互いにずれて配列されている。
【００２２】
以下に、本発明の主要部となる記録ヘッドの流路構造について、種々の実施形態を挙げて説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図３は、本発明の第１の実施形態による記録ヘッドの流路構造を示している。同図（ａ）は記録ヘッドの複数の流路等が形成された部位を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００２４】
第１のエネルギー発生素子であるヒータ４０ａと対向する小吐出口１０ａと、第２のエネルギー発生素子であるヒータ４０ｂと対向する大吐出口１０ｂと、がそれぞれ所定方向に配列されている。小吐出口１０ａは相対的に液滴体積の小さい所定量のインク滴を吐出し、大吐出口１０ｂは、相対的に液滴体積の大きい、上記所定量より多い量のインク滴を吐出する。小吐出口１０ａからなる列と大吐出口１０ｂからなる列は互いに並列して所定方向に配列しており、実質的に同じ配列ピッチで設けられている。ヒータ４０ａを内部に備え小吐出口１０ａと連通する第１の圧力室１１ａからは２つの流路３０ａが互いに逆方向に直線状に延在しており、各流路３０ａに柱状のフィルタ３１が設けられている。一方の流路（第１の流路）３０ａは、入口側の第１の共通液室５０ａを介して、上記所定方向に沿って延在する第１の供給口６０ａに連通している。他方の流路３０ａ（第２の流路）は、圧力室間の第２の共通液室５０ｂ及び流路３０ｂを介して、ヒータ４０ｂを内部に備え大吐出口１０ｂと連通する第２の圧力室１１ｂと連通している。第１の共通液室５０ａと第２の共通液室５０ｂは直線状に配されている。以下の説明では、第１の供給口６０ａの入口から圧力室間の第２の共通液室５０ｂの入口までの経路を流路７０とする。
【００２５】
小吐出口１０ａは、本実施形態では直径１２μｍの円形の開口を有し、１回あたりのインクの吐出量（液滴体積）は２．３ｐｌである。大吐出口１０ｂは、本実施形態では直径１６μｍの円形の開口を有し、１回あたりのインクの吐出量（液滴体積）は、５．７ｐｌである。小吐出口１０ａと大吐出口１０ｂが１回あたりに吐出するインクの体積比は、本実施形態では約２倍であるが、２倍以上であってもよい。小吐出口１０ａ用のヒータ４０ａは、平面寸法１８μｍ×１８μｍの正方形の発熱体であり、大吐出口１０ｂ用のヒータ４０ｂは、平面寸法２４μｍ×２４μｍの正方形の発熱体である。第１の供給口６０ａの幅は、第１の共通液室５０ａとの接続部で６０μｍである。
【００２６】
本実施形態の記録ヘッドの動作について説明する。印刷が開始されると、印字データに基づき小吐出口１０ａ用のヒータ４０ａと大吐出口１０ｂ用のヒータ４０ｂが選択的に駆動され、対応する各吐出口１０ａ，１０ｂからそれぞれインクが吐出される。大吐出口１０ｂからインクが吐出されると、排出されたインクを補充するため、第１の供給口６０ａで保持しているインクが供給される。第１の供給口６０ａから供給されたインクは、第１の共通液室５０ａ、一方の流路３０ａ、第１の圧力室１１ａ、他方の流路３０ａ、第２の共通液室５０ｂを通って、大吐出口１０ｂを備える第２の圧力室１１ｂに供給可能である。
【００２７】
大吐出口１０ｂでインクの吐出が生じると、圧力室間の共通液室５０ｂのインクが大吐出口１０ｂに向けて流動し、その結果、第１の共通液室５０ａのインクが第１の圧力室１１ａに向けて流動する。従って、第１の圧力室１１ａには、大吐出口１０ｂからのインクの吐出がある限り、増粘が抑制されたフレッシュなインクが常に供給され、小吐出口１０ａの近傍にあるインクが自動的にリフレッシュされる。このため、小吐出口１０ａから一定期間インクが吐出されない場合に小吐出口１０ａからインクが蒸発した場合でも、第１の圧力室１１ａ内のインクの増粘が抑制される。従って、例えば、小吐出口から吐出開始後の最初のインクの吐出が不良になることを抑制することができる。印字の際に大吐出口１０ｂでのインクの吐出が行われない場合も、小吐出口１０ａからのインクの吐出が行われていれば、小吐出口１０ａの近傍にあるインクは自動的にリフレッシュされる。
【００２８】
本発明の効果は、小吐出口１０ａが開口直径φ１５μｍ以下の円形断面の場合、またはこれと同等の開口面積を有する場合、具体的にはインク吐出体積が４ｐｌ以下の場合に、特に顕著であることが確認されている。
【００２９】
本実施形態では、小吐出口１０ａを備える第１の圧力室１１ａとこれにつながる流路３０ａを、大吐出口１０ｂを備える第２の圧力室１１ｂとこれにつながる流路３０ｂから独立して設け、その間に圧力室間の第２の共通液室５０ｂを設けている。このため、第１の圧力室１１ａにおけるインク流動と第２の圧力室１１ｂにおけるインク流動の相互影響の度合いが低下し、これらの間に生じる可能性のあるクロストークがほぼ解消されている。そのため、印字吐出の際に、大吐出口１０ｂでのインクの吐出が小吐出口１０ａでのインクの吐出に及ぼす影響が軽減される。
【００３０】
また、紙等の記録媒体へ記録を行わない予備吐出の際には、同様の理由から、小吐出口１０ａでの予備吐出と大吐出口１０ｂでの予備吐出を、互いに制約を受けることなく任意のタイミングで行うことができる。小吐出口１０ａの予備吐出と大吐出口１０ｂの予備吐出を同時に行うこともできるため、予備吐出ポジションにおける予備吐出に要する時間を大幅に削減することができ、印刷速度を向上させることができる。
【００３１】
第１の圧力室１１ａへのインクの供給も入口側の共通液室５０ａを介して行われるため、インクが不足している第１の圧力室１１ａにインクを効率良く供給することができる。本実施形態は、従来技術に対して第１の共通液室５０ａ及び第２の共通液室５０ｂを設けるだけの簡易な構成であるため、構成の複雑化によるコストの増加も限定的である。
【００３２】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態による記録ヘッドの流路構造を示している。同図（ａ）は記録ヘッドの複数の流路等が形成された部位を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００３３】
本実施形態では、第１の実施形態と異なり、第１の供給口６０ａが複数に分割されている。すなわち、第１の実施形態では、第１の供給口６０ａは、入口側の第１の共通液室５０ａの下方で小吐出口１０ａの配列方向に連続した１つの供給口となっている。これに対し、本実施形態では、第１の供給口６０ａは、吐出口配列方向Ｐに複数配列されている。具体的には、第１の供給口６０ａの対向する側壁６２の間に、吐出口配列方向Ｐに間隔をおいて、梁部材、壁部材などからなる少なくとも１つの仕切部材６１が設けられている。第１の供給口６０ａの分割された各部分は開口が６０μｍ×６８μｍの長方形であり、吐出口配列方向Ｐに吐出口配列ピッチの２倍の間隔で配置されている。
【００３４】
吐出口の数が多く、吐出口配列方向Ｐにおける供給口の長さが大きい場合、一つの連続した供給口では、基板温度の過度の上昇や流路部材の膨潤変形などによって、基板がたわみ変形を起こし印字に不具合が出る可能性がある。温度の過度の上昇自体が印字に影響を及ぼす場合もある。供給口を分割し供給口間に仕切部材６１を設けることで基板の強度を高めることができ、さらには仕切部材６１による放熱効果も期待できる。
【００３５】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態による記録ヘッドの流路構造を示している。同図（ａ）は記録ヘッドの複数の流路等が形成された部位を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００３６】
本実施形態では、インク供給部材（液体供給部材）１５０と圧力室間の第２の共通液室５０ｂとの間に位置し、インク供給部材１５０と第２の共通液室５０ｂを直接連通させる第２の供給口６０ｂが複数個設けられている。第２の供給口６０ｂは、インク供給部材１５０に貯蔵されているインクを第２の共通液室５０ｂに直接供給する。各供給口６０ｂは、６０μｍ×６８μｍの長方形の開口断面を有し、吐出口配列ピッチの４倍の間隔で配置されている。以下の説明では、第２の供給口６０ｂの入口から圧力室間の共通液室５０ｂの入口までの経路を流路７１とする。
【００３７】
インクが流路７０だけを通って大吐出口１０ｂに供給される場合、設計によっては流路抵抗が過大になり、インクを供給する時間周期であるリフィル周波数が低下し、さらにはスループットへの影響が生じる可能性がある。本実施形態では第２の供給口６０ｂが設けられ、新たな流路７１が形成されているため、リフィル周波数の低下を防止することができる。
【００３８】
第２の供給口６０ｂは、本実施形態では複数に分割されている（あるいは、複数個設けられている）が、１つの供給口として設けてもよい。同様に、第１の供給口６０ａを複数に分割してもよく（あるいは、複数個設けてもよく）、両方の供給口６０ａ，６０ｂを共に分割してもよい。
【００３９】
本実施形態のように第２の供給口を設ける場合には、第１の供給口とのバランスを考慮することが好ましい。例えば、第２の供給口６０ｂが第１の供給口６０ａに比べて大きすぎると、大吐出口１０ｂから吐出を行った場合に、インクのリフィルが第１の供給口６０ａから行われずに第２の供給口６０ｂからのみ行われる場合がある。上述した実施形態のように、大吐出口１０ｂからインクを吐出した場合に第１の供給口６０ａからのインクを流路３０ｂを介して大吐出口に供給することが好適である。そのため図５に示すように第１の供給口６０ａの開口部の総面積よりも第２の供給口６０ｂの開口部の総面積を小さくすることが好ましい。また、第１の供給口６０ａの数より第２の供給口６０ｂの数を多くすることが好ましい。
【００４０】
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態による記録ヘッドの流路構造を示している。同図（ａ）は記録ヘッドの複数の流路等が形成された部位を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００４１】
本実施形態では、第３の実施形態で述べたように、第１の供給口６０ａと第２の供給口６０ｂが共に複数個設けられているが、第２の供給口６０ｂの総断面積が第１の供給口６０ａの総断面積より小さくされている。各第１の供給口６０ａは６０μｍ×６８μｍの長方形の断面開口を有し、各第２の供給口６０ｂは４２μｍ×４２μｍの長方形の断面開口を有している。第１の供給口６０ａ及び第２の供給口６０ｂは、共に吐出口配列ピッチの４倍の間隔で、同数個配置されている。吐出口配列方向Ｐにおける供給口間のスペース（仕切部材６１）は、ヒータ４０ａ，４０ｂに電力を供給する配線の配置スペース、及びヒータ４０ａ，４０ｂの発熱を両側へ逃がす経路として用いることができる。
【００４２】
本実施形態では、第２の供給口６０ｂの入口と圧力室間の共通液室５０ｂの入口とを結ぶ流路７１の抵抗係数は、第１の供給口６０ａの入口と圧力室間の共通液室５０ｂの入口とを結ぶ流路７０の抵抗係数の１／５以上、１未満とされている。その理由は以下の通りである。第３の実施形態で述べたように、第２の供給口６０ｂを設けることによって、大吐出口１０ｂにおけるリフィル周波数の低下を防止することができる。この観点からは、第２の供給口６０ｂの総開口断面積は大きいほど望ましく、例えば第１の供給口６０ａの総開口断面積と同じであってもよい。しかしながら、実用上は、リフィル周波数の低下防止のために第２の供給口６０ｂの総開口断面積をそこまで大きくする必要がない場合もある。流路７１の総流路抵抗は、流路７０の総流路抵抗と同等以下であることが好ましい。それによって流路７０から流入するインクと同じ量のインクを流路７１から供給できるため、実用上十分なリフィル周波数を確保することができる。また、第２の供給口６０ｂの総開口断面積を小さくことによって、仕切部材６１の体積が増え、流路中央部に集中した熱を効率的に逃がすことができる。
【００４３】
逆に、流路７１の流路抵抗を小さくしすぎると、流路７０を通るインク流量が減少し、小吐出口１０ａにおいて吐出開始後の最初のインクの吐出が不良になる問題を十分に解消できない可能性がある。本実施形態を模擬した実験結果によれば、通常の印字においては、小吐出口１０ａからの平均インク吐出流量（流路７０を通るインク流量）は、大吐出口１０ｂからの平均インク吐出流量（流路７０，７１を通るインク流量の合計）の１５％程度である。この流量比を実現するには、流路７１の総流路抵抗を、流路７０の総流路抵抗の１／５以上にすればよい。ただし、流路７１と流路７０の総流路抵抗の比は上記の例に限定されず、大吐出口１０ｂと小吐出口１０ａのインクの吐出量比に応じて変えることができる。
【００４４】
（第５の実施形態）
図７は、本発明の第５の実施形態による記録ヘッドの流路構造を示している。同図（ａ）は記録ヘッドの複数の流路等が形成された部位を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００４５】
第４の実施形態と異なり、大吐出口１０ｂと小吐出口１０ａがそれぞれ複数列（ここでは２列）設けられている。インクは中央の第１の供給口６０ａから左右に分岐して、２列の小吐出口１０ａに供給され、さらにその外側の大吐出口１０ｂに供給される。本実施形態によれば、吐出口数を倍増することができ、印刷速度をさらに上げることができる。
【００４６】
（第６の実施形態）
図８は、本発明の第６の実施形態による記録ヘッドの流路構造を示している。同図（ａ）は記録ヘッドの複数の流路等が形成された部位を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００４７】
第５の実施形態と同様、小吐出口１０ａが２列設けられ、これらの外側に入口側の共通液室５０ａへの流路３０ａが設けられている。大吐出口１０ｂは１列だけ設けられており、２つの圧力室間の共通液室５０ｂからインクが供給される。本実施形態によれば、小吐出口１０ａの個数が倍増されているため、印刷速度をさらに上げることができる。大吐出口１０ｂへの流路が２つ設けられているため、第２の供給口６０ｂを追加しなくてもリフィル周波数の低下を防止することができる。
【００４８】
（第７の実施形態）
図９は、本発明の第７の実施形態による記録ヘッドの流路構造を示している。同図（ａ）は記録ヘッドの複数の流路等が形成された部位を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００４９】
第６の実施形態と異なる点は、圧力室間の第２の共通液室５０ｂに連通する第２の供給口６０ｂが追加されていることである。第２の供給口６０ｂの断面積は第１の供給口の断面積よりも小さくされている。供給口の断面寸法は第４の実施形態と同様であり、第１の供給口は６０μｍ×６８μｍの長方形（１つ当たり）、第２の供給口６０ｂは４２μｍ×４２μｍの長方形（１つ当たり）である。第１の供給口６０ａ、第２の供給口６０ｂとも、吐出口配列ピッチの４倍間隔で配置されている。本実施形態によれば、リフィル周波数低下を防止するだけでなく、さらにリフィル周波数を上げることができる。このため、第５の実施形態のように大吐出口１０ｂの数を増やすことなく、印刷速度を上げることができる。
【００５０】
上述した各実施形態において供給口は素子基板１１０に貫通孔として形成したが本発明はこれに限定されるものではない。例えば吐出口が形成された流路形成部材１１１を積層構成として、圧力室及び供給口を形成してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０ａ 小吐出口
１０ｂ 大吐出口
１１ａ 第１の圧力室
１１ｂ 第２の圧力室
５０ｂ 圧力室間の共通液室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク等の液体を吐出して記録媒体に記録を行う、インクジェット方式の液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方法において、階調を表現するために、サイズの異なるインク滴を吐出する方法が知られている。具体的には、画像の明部から中間調部分は相対的に小さいインク滴からなる記録ドットで形成され、中間調部分から暗部は相対的に大きいインク滴からなる記録ドットで形成される。サイズの異なるインク滴を形成するため、インク供給路及び流路の断面積や流路抵抗が液滴のサイズに応じて調整される。
【０００３】
流路の先端部に位置する吐出口は大気にさらされているため、吐出を行っていない間に吐出口から水分が蒸発する。そのため、流路からの水分供給が間に合わないと、流路先端部で、インクに含まれる溶剤や染料の濃度が上昇し、あるいはインクの粘度が上昇し、それによって印字が濃くなる可能性がある。さらには、一定時間インクを吐出していない場合に、吐出口から最初に吐出されるべき液滴が吐出されない、あるいは吐出口から最初に吐出された液滴が斜めに吐出される、といった不具合も一般的に知られている。
【０００４】
特許文献１には、このような課題を解決することができる液体吐出ヘッドが開示されている。具体的には、一つの流路に大液滴を排出する吐出口(以下、大吐出口という）と、小液滴を排出する吐出口(以下、小吐出口という）とが、小吐出口がインク供給方向に関して上流側に位置するように、互いに近接して直列に設けられている。大吐出口から大液滴のインクが排出され、その後大吐出口が再充填される際に、インクの流動によって小吐出口近傍のインクがリフレッシュされ、上述の問題が解決される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２８７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
液体吐出ヘッドでは、インクの吐出形態として、印字吐出と予備吐出の２つの形態が知られている。前者は、印刷媒体への印字を目的としたインクの吐出である。後者は、流路内のインクをリフレッシュすることを目的としたインクの吐出であり、インクジェット記録装置内の印刷媒体への印字位置とは異なる位置に設けられた予備吐出ポジションで行われる。
【０００７】
特許文献１に記載されている構成では、印字吐出の際に大吐出口の印字吐出を利用したインクのリフレッシュを行うことは可能である。しかし、小吐出口の印字吐出が大吐出口の印字吐出と同時にまたはその直後に行われた場合、小吐出口のインク充填状態が攪乱される場合がある。これは、小吐出口と大吐出口が近接していることから、大吐出口からの液滴の吐出及び液滴の再充填によって生じるインクの流動、圧力波等の影響が無視できないためである。このため、小吐出口から正常な吐出ができないおそれがある。
【０００８】
小吐出口の予備吐出を大吐出口の予備吐出と同時にまたはその直後に行う場合も、同様の理由により小吐出口のインク充填状態が攪乱され、正常な予備吐出ができない可能性がある。このため、小吐出口の予備吐出は大吐出口の予備吐出と時間的にずらず必要がある。しかし、予備吐出は予備吐出ポジションで行われ、この間は印字動作ができないため、印刷速度の低下を招く可能性がある。
【０００９】
本発明は、小吐出口の吐出を大吐出口の吐出の影響を抑制しつつ、任意のタイミングで安定して行うことができる液体吐出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】
【００１０】
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する複数の吐出口と、前記吐出口に対応して設けられ液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子と、前記エネルギー発生素子を内部に備える複数の圧力室と、前記圧力室に液体を供給する供給口と、を備える液体吐出ヘッドである。前記複数のエネルギー発生素子は、所定量の液滴を吐出するための複数の第１のエネルギー発生素子と、前記所定量より多い量の液滴を吐出するための複数の第２のエネルギー発生素子と、を含み、前記圧力室は、前記第１のエネルギー発生素子を内部に備える複数の第１の圧力室と、前記第２のエネルギー発生素子を内部に備える複数の第２の圧力室と、を含み、前記供給口、前記第１の圧力室及び前記第２の圧力室は前記液体の流れる方向に関しこの順に配されており、前記供給口と前記複数の第１の圧力室とを連通する第１の共通液室と、前記複数の第１の圧力室と前記複数の第２の圧力室とを連通する第２の共通液室とを備え、前記供給口で保持される液体を前記第１の共通液室及び前記第２の共通液室を介して前記第２の圧力室に供給可能である。
【００１１】
以上の構成によれば、液体供給部材から供給された液体は、まず第１の共通液室を通って複数の第１の圧力室に流入し、その後第２の共通液室を通って複数の第２の圧力室に流入する。第２の圧力室で液体が吐出された場合、第２の共通液室にある液体が、液体の吐出された第２の圧力室に充填される。第１の圧力室の液体が第２の圧力室への再充填に直接用いられないため、第１の圧力室での印字吐出及び予備吐出が第２の圧力室での液体の吐出によって大きく影響を受けることはない。
【発明の効果】
【００１２】
従って、本発明によれば、小吐出口の吐出を大吐出口の吐出の影響を抑制しつつ、任意のタイミングで安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用可能なインクジェットプリンタの図である。
【図２】本発明の液体吐出ヘッドの一部切断斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における流路部の模式図及びその断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における流路部の模式図及びその断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態における流路部の模式図及びその断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態における流路部の模式図及びその断面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態における流路部の模式図及びその断面図である。
【図８】本発明の第６の実施形態における流路部の模式図及びその断面図である。
【図９】本発明の第７の実施形態における流路部の模式図及びその断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、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。
【００１５】
まず、本発明が好適に適用できる代表的なインクジェットプリンタの構成の概要を説明する。図１は、このようなインクジェットプリンタの外観斜視図である。キャリッジＨＣには、液体吐出ヘッドＩＪＨとインクタンク（インク供給部材）１５０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。キャリッジＨＣは、ガイドレール５００３に支持されて紙面上を矢印ａ，ｂ方向に往復移動し印刷を行う。予備吐出ポジションには、記録ヘッドＩＪＨの前面をキャップするキャップ部材５０２２が部材５０１６に支持されて設けられている。キャップ部材５０２２の開口５０２３は吸引器５０１５によって吸引され、液体吐出ヘッドは開口５０２３を介して吸引回復される。
【００１６】
本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドは、インク等の液体を吐出するための熱エネルギーの発生手段を備え、その熱エネルギーによってインクの状態変化を生起させる。この方式によれば、記録される文字や画像等の高密度化及び高精細化を容易に達成することができる。本実施形態では、熱エネルギーを発生する手段として電気熱変換素子を用いている。この電気熱変換素子でインクを加熱し膜沸騰させると気泡が発生し、気泡による圧力を利用してインクが吐出される。ここでは印刷用のインクを吐出する液体吐出ヘッドについて説明するが、吐出される液体はインクに限定されず、任意の液体を取り扱うことができる。まず、本実施形態の液体吐出ヘッドの全体構成について述べる。
【００１７】
図２は、本発明の液体吐出ヘッド（以下、単に記録ヘッドともいう）の一実施形態を示す部分破断斜視図である。記録ヘッドＩＪＨは、電気熱変換素子である複数のエネルギー発生素子（ヒータ４０）が設けられた素子基板１１０と、この素子基板１１０の主面に積層されて接合され、複数のインクの流路を構成する流路形成部材１１１と、を備えている。
【００１８】
素子基板１１０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、一般にシリコン（Ｓｉ）によって形成されている。素子基板１１０の主面上には、各インクの流路毎に、ヒータ４０と、ヒータ４０に電圧を印加する電極（図示せず）とが形成され、電極に接続された配線（図示せず）が所定の配線パターンでそれぞれ設けられている。素子基板１１０の主面には、蓄熱の発散性を向上させる絶縁膜（図示せず）が、ヒータ４０を被覆するように設けられている。素子基板１１０の主面には、気泡が消泡した際に生じるキャビテーションから絶縁膜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。また素子基板１１０には後述する流路３０にインクを供給する供給口６０を有している。
【００１９】
流路形成部材１１１は、図２に示すように、インクが流動する複数の流路３０を形成するための溝部を有している。また、インク滴を吐出する端部開口である複数の吐出口１０が形成されている。吐出口１０は、流路形成部材１１１のヒータ４０と対向する位置に形成されている。
【００２０】
記録ヘッドＩＪＨは、素子基板１１０上に複数のヒータ４０及び複数の流路３０を有している。記録ヘッドＩＪＨは、一般的には、各流路３０の長手方向が並列に配列された第１の吐出口列７と、供給口６０を挟んで第１の吐出口列７に対向する位置に各流路３０の長手方向が平行に配列された第２の吐出口列８と、を備えている。第１及び第２の吐出口列７，８は、隣接する各吐出口１０の間隔が６００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）または１２００ｄｐｉに形成されている。
【００２１】
以下に述べる各実施形態においては、第２の吐出口列が省略されている場合もあり、第１及び第２の吐出口列と平行な第３または第４吐出口列を有する場合（図示せず）もある。供給口６０についても、以下に述べる各実施形態においては、複数に分割されている場合（図示せず）がある。また各吐出口列は、ドット配置の理由から、必要に応じて、隣接する各吐出口間のピッチが互いにずれて配列されている。
【００２２】
以下に、本発明の主要部となる記録ヘッドの流路構造について、種々の実施形態を挙げて説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図３は、本発明の第１の実施形態による記録ヘッドの流路構造を示している。同図（ａ）は記録ヘッドの複数の流路等が形成された部位を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００２４】
第１のエネルギー発生素子であるヒータ４０ａと対向する小吐出口１０ａと、第２のエネルギー発生素子であるヒータ４０ｂと対向する大吐出口１０ｂと、がそれぞれ所定方向に配列されている。小吐出口１０ａは相対的に液滴体積の小さい所定量のインク滴を吐出し、大吐出口１０ｂは、相対的に液滴体積の大きい、上記所定量より多い量のインク滴を吐出する。小吐出口１０ａからなる列と大吐出口１０ｂからなる列は互いに並列して所定方向に配列しており、実質的に同じ配列ピッチで設けられている。ヒータ４０ａを内部に備え小吐出口１０ａと連通する第１の圧力室１１ａからは２つの流路３０ａが互いに逆方向に直線状に延在しており、各流路３０ａに柱状のフィルタ３１が設けられている。一方の流路（第１の流路）３０ａは、入口側の第１の共通液室５０ａを介して、上記所定方向に沿って延在する第１の供給口６０ａに連通している。他方の流路３０ａ（第２の流路）は、圧力室間の第２の共通液室５０ｂ及び流路３０ｂを介して、ヒータ４０ｂを内部に備え大吐出口１０ｂと連通する第２の圧力室１１ｂと連通している。第１の共通液室５０ａと第２の共通液室５０ｂは直線状に配されている。以下の説明では、第１の供給口６０ａの入口から圧力室間の第２の共通液室５０ｂの入口までの経路を流路７０とする。
【００２５】
小吐出口１０ａは、本実施形態では直径１２μｍの円形の開口を有し、１回あたりのインクの吐出量（液滴体積）は２．３ｐｌである。大吐出口１０ｂは、本実施形態では直径１６μｍの円形の開口を有し、１回あたりのインクの吐出量（液滴体積）は、５．７ｐｌである。小吐出口１０ａと大吐出口１０ｂが１回あたりに吐出するインクの体積比は、本実施形態では約２倍であるが、２倍以上であってもよい。小吐出口１０ａ用のヒータ４０ａは、平面寸法１８μｍ×１８μｍの正方形の発熱体であり、大吐出口１０ｂ用のヒータ４０ｂは、平面寸法２４μｍ×２４μｍの正方形の発熱体である。第１の供給口６０ａの幅は、第１の共通液室５０ａとの接続部で６０μｍである。
【００２６】
本実施形態の記録ヘッドの動作について説明する。印刷が開始されると、印字データに基づき小吐出口１０ａ用のヒータ４０ａと大吐出口１０ｂ用のヒータ４０ｂが選択的に駆動され、対応する各吐出口１０ａ，１０ｂからそれぞれインクが吐出される。大吐出口１０ｂからインクが吐出されると、排出されたインクを補充するため、第１の供給口６０ａで保持しているインクが供給される。第１の供給口６０ａから供給されたインクは、第１の共通液室５０ａ、一方の流路３０ａ、第１の圧力室１１ａ、他方の流路３０ａ、第２の共通液室５０ｂを通って、大吐出口１０ｂを備える第２の圧力室１１ｂに供給可能である。
【００２７】
大吐出口１０ｂでインクの吐出が生じると、圧力室間の共通液室５０ｂのインクが大吐出口１０ｂに向けて流動し、その結果、第１の共通液室５０ａのインクが第１の圧力室１１ａに向けて流動する。従って、第１の圧力室１１ａには、大吐出口１０ｂからのインクの吐出がある限り、増粘が抑制されたフレッシュなインクが常に供給され、小吐出口１０ａの近傍にあるインクが自動的にリフレッシュされる。このため、小吐出口１０ａから一定期間インクが吐出されない場合に小吐出口１０ａからインクが蒸発した場合でも、第１の圧力室１１ａ内のインクの増粘が抑制される。従って、例えば、小吐出口から吐出開始後の最初のインクの吐出が不良になることを抑制することができる。印字の際に大吐出口１０ｂでのインクの吐出が行われない場合も、小吐出口１０ａからのインクの吐出が行われていれば、小吐出口１０ａの近傍にあるインクは自動的にリフレッシュされる。
【００２８】
本発明の効果は、小吐出口１０ａが開口直径φ１５μｍ以下の円形断面の場合、またはこれと同等の開口面積を有する場合、具体的にはインク吐出体積が４ｐｌ以下の場合に、特に顕著であることが確認されている。
【００２９】
本実施形態では、小吐出口１０ａを備える第１の圧力室１１ａとこれにつながる流路３０ａを、大吐出口１０ｂを備える第２の圧力室１１ｂとこれにつながる流路３０ｂから独立して設け、その間に圧力室間の第２の共通液室５０ｂを設けている。このため、第１の圧力室１１ａにおけるインク流動と第２の圧力室１１ｂにおけるインク流動の相互影響の度合いが低下し、これらの間に生じる可能性のあるクロストークがほぼ解消されている。そのため、印字吐出の際に、大吐出口１０ｂでのインクの吐出が小吐出口１０ａでのインクの吐出に及ぼす影響が軽減される。
【００３０】
また、紙等の記録媒体へ記録を行わない予備吐出の際には、同様の理由から、小吐出口１０ａでの予備吐出と大吐出口１０ｂでの予備吐出を、互いに制約を受けることなく任意のタイミングで行うことができる。小吐出口１０ａの予備吐出と大吐出口１０ｂの予備吐出を同時に行うこともできるため、予備吐出ポジションにおける予備吐出に要する時間を大幅に削減することができ、印刷速度を向上させることができる。
【００３１】
第１の圧力室１１ａへのインクの供給も入口側の共通液室５０ａを介して行われるため、インクが不足している第１の圧力室１１ａにインクを効率良く供給することができる。本実施形態は、従来技術に対して第１の共通液室５０ａ及び第２の共通液室５０ｂを設けるだけの簡易な構成であるため、構成の複雑化によるコストの増加も限定的である。
【００３２】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態による記録ヘッドの流路構造を示している。同図（ａ）は記録ヘッドの複数の流路等が形成された部位を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００３３】
本実施形態では、第１の実施形態と異なり、第１の供給口６０ａが複数に分割されている。すなわち、第１の実施形態では、第１の供給口６０ａは、入口側の第１の共通液室５０ａの下方で小吐出口１０ａの配列方向に連続した１つの供給口となっている。これに対し、本実施形態では、第１の供給口６０ａは、吐出口配列方向Ｐに複数配列されている。具体的には、第１の供給口６０ａの対向する側壁６２の間に、吐出口配列方向Ｐに間隔をおいて、梁部材、壁部材などからなる少なくとも１つの仕切部材６１が設けられている。第１の供給口６０ａの分割された各部分は開口が６０μｍ×６８μｍの長方形であり、吐出口配列方向Ｐに吐出口配列ピッチの２倍の間隔で配置されている。
【００３４】
吐出口の数が多く、吐出口配列方向Ｐにおける供給口の長さが大きい場合、一つの連続した供給口では、基板温度の過度の上昇や流路部材の膨潤変形などによって、基板がたわみ変形を起こし印字に不具合が出る可能性がある。温度の過度の上昇自体が印字に影響を及ぼす場合もある。供給口を分割し供給口間に仕切部材６１を設けることで基板の強度を高めることができ、さらには仕切部材６１による放熱効果も期待できる。
【００３５】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態による記録ヘッドの流路構造を示している。同図（ａ）は記録ヘッドの複数の流路等が形成された部位を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００３６】
本実施形態では、インク供給部材（液体供給部材）１５０と圧力室間の第２の共通液室５０ｂとの間に位置し、インク供給部材１５０と第２の共通液室５０ｂを直接連通させる第２の供給口６０ｂが複数個設けられている。第２の供給口６０ｂは、インク供給部材１５０に貯蔵されているインクを第２の共通液室５０ｂに直接供給する。各供給口６０ｂは、６０μｍ×６８μｍの長方形の開口断面を有し、吐出口配列ピッチの４倍の間隔で配置されている。以下の説明では、第２の供給口６０ｂの入口から圧力室間の共通液室５０ｂの入口までの経路を流路７１とする。
【００３７】
インクが流路７０だけを通って大吐出口１０ｂに供給される場合、設計によっては流路抵抗が過大になり、インクを供給する時間周期であるリフィル周波数が低下し、さらにはスループットへの影響が生じる可能性がある。本実施形態では第２の供給口６０ｂが設けられ、新たな流路７１が形成されているため、リフィル周波数の低下を防止することができる。
【００３８】
第２の供給口６０ｂは、本実施形態では複数に分割されている（あるいは、複数個設けられている）が、１つの供給口として設けてもよい。同様に、第１の供給口６０ａを複数に分割してもよく（あるいは、複数個設けてもよく）、両方の供給口６０ａ，６０ｂを共に分割してもよい。
【００３９】
本実施形態のように第２の供給口を設ける場合には、第１の供給口とのバランスを考慮することが好ましい。例えば、第２の供給口６０ｂが第１の供給口６０ａに比べて大きすぎると、大吐出口１０ｂから吐出を行った場合に、インクのリフィルが第１の供給口６０ａから行われずに第２の供給口６０ｂからのみ行われる場合がある。上述した実施形態のように、大吐出口１０ｂからインクを吐出した場合に第１の供給口６０ａからのインクを流路３０ｂを介して大吐出口に供給することが好適である。そのため図５に示すように第１の供給口６０ａの開口部の総面積よりも第２の供給口６０ｂの開口部の総面積を小さくすることが好ましい。また、第１の供給口６０ａの数より第２の供給口６０ｂの数を多くすることが好ましい。
【００４０】
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態による記録ヘッドの流路構造を示している。同図（ａ）は記録ヘッドの複数の流路等が形成された部位を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００４１】
本実施形態では、第３の実施形態で述べたように、第１の供給口６０ａと第２の供給口６０ｂが共に複数個設けられているが、第２の供給口６０ｂの総断面積が第１の供給口６０ａの総断面積より小さくされている。各第１の供給口６０ａは６０μｍ×６８μｍの長方形の断面開口を有し、各第２の供給口６０ｂは４２μｍ×４２μｍの長方形の断面開口を有している。第１の供給口６０ａ及び第２の供給口６０ｂは、共に吐出口配列ピッチの４倍の間隔で、同数個配置されている。吐出口配列方向Ｐにおける供給口間のスペース（仕切部材６１）は、ヒータ４０ａ，４０ｂに電力を供給する配線の配置スペース、及びヒータ４０ａ，４０ｂの発熱を両側へ逃がす経路として用いることができる。
【００４２】
本実施形態では、第２の供給口６０ｂの入口と圧力室間の共通液室５０ｂの入口とを結ぶ流路７１の抵抗係数は、第１の供給口６０ａの入口と圧力室間の共通液室５０ｂの入口とを結ぶ流路７０の抵抗係数の１／５以上、１未満とされている。その理由は以下の通りである。第３の実施形態で述べたように、第２の供給口６０ｂを設けることによって、大吐出口１０ｂにおけるリフィル周波数の低下を防止することができる。この観点からは、第２の供給口６０ｂの総開口断面積は大きいほど望ましく、例えば第１の供給口６０ａの総開口断面積と同じであってもよい。しかしながら、実用上は、リフィル周波数の低下防止のために第２の供給口６０ｂの総開口断面積をそこまで大きくする必要がない場合もある。流路７１の総流路抵抗は、流路７０の総流路抵抗と同等以下であることが好ましい。それによって流路７０から流入するインクと同じ量のインクを流路７１から供給できるため、実用上十分なリフィル周波数を確保することができる。また、第２の供給口６０ｂの総開口断面積を小さくことによって、仕切部材６１の体積が増え、流路中央部に集中した熱を効率的に逃がすことができる。
【００４３】
逆に、流路７１の流路抵抗を小さくしすぎると、流路７０を通るインク流量が減少し、小吐出口１０ａにおいて吐出開始後の最初のインクの吐出が不良になる問題を十分に解消できない可能性がある。本実施形態を模擬した実験結果によれば、通常の印字においては、小吐出口１０ａからの平均インク吐出流量（流路７０を通るインク流量）は、大吐出口１０ｂからの平均インク吐出流量（流路７０，７１を通るインク流量の合計）の１５％程度である。この流量比を実現するには、流路７１の総流路抵抗を、流路７０の総流路抵抗の１／５以上にすればよい。ただし、流路７１と流路７０の総流路抵抗の比は上記の例に限定されず、大吐出口１０ｂと小吐出口１０ａのインクの吐出量比に応じて変えることができる。
【００４４】
（第５の実施形態）
図７は、本発明の第５の実施形態による記録ヘッドの流路構造を示している。同図（ａ）は記録ヘッドの複数の流路等が形成された部位を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００４５】
第４の実施形態と異なり、大吐出口１０ｂと小吐出口１０ａがそれぞれ複数列（ここでは２列）設けられている。インクは中央の第１の供給口６０ａから左右に分岐して、２列の小吐出口１０ａに供給され、さらにその外側の大吐出口１０ｂに供給される。本実施形態によれば、吐出口数を倍増することができ、印刷速度をさらに上げることができる。
【００４６】
（第６の実施形態）
図８は、本発明の第６の実施形態による記録ヘッドの流路構造を示している。同図（ａ）は記録ヘッドの複数の流路等が形成された部位を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００４７】
第５の実施形態と同様、小吐出口１０ａが２列設けられ、これらの外側に入口側の共通液室５０ａへの流路３０ａが設けられている。大吐出口１０ｂは１列だけ設けられており、２つの圧力室間の共通液室５０ｂからインクが供給される。本実施形態によれば、小吐出口１０ａの個数が倍増されているため、印刷速度をさらに上げることができる。大吐出口１０ｂへの流路が２つ設けられているため、第２の供給口６０ｂを追加しなくてもリフィル周波数の低下を防止することができる。
【００４８】
（第７の実施形態）
図９は、本発明の第７の実施形態による記録ヘッドの流路構造を示している。同図（ａ）は記録ヘッドの複数の流路等が形成された部位を基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００４９】
第６の実施形態と異なる点は、圧力室間の第２の共通液室５０ｂに連通する第２の供給口６０ｂが追加されていることである。第２の供給口６０ｂの断面積は第１の供給口の断面積よりも小さくされている。供給口の断面寸法は第４の実施形態と同様であり、第１の供給口は６０μｍ×６８μｍの長方形（１つ当たり）、第２の供給口６０ｂは４２μｍ×４２μｍの長方形（１つ当たり）である。第１の供給口６０ａ、第２の供給口６０ｂとも、吐出口配列ピッチの４倍間隔で配置されている。本実施形態によれば、リフィル周波数低下を防止するだけでなく、さらにリフィル周波数を上げることができる。このため、第５の実施形態のように大吐出口１０ｂの数を増やすことなく、印刷速度を上げることができる。
【００５０】
上述した各実施形態において供給口は素子基板１１０に貫通孔として形成したが本発明はこれに限定されるものではない。例えば吐出口が形成された流路形成部材１１１を積層構成として、圧力室及び供給口を形成してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０ａ 小吐出口
１０ｂ 大吐出口
１１ａ 第１の圧力室
１１ｂ 第２の圧力室
５０ｂ 圧力室間の共通液室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する複数の吐出口と、前記吐出口に対応して設けられ液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子と、前記エネルギー発生素子を内部に備える複数の圧力室と、前記圧力室に液体を供給する供給口と、を備える液体吐出ヘッドであって、
前記複数のエネルギー発生素子は、所定量の液滴を吐出するための複数の第１のエネルギー発生素子と、前記所定量より多い量の液滴を吐出するための複数の第２のエネルギー発生素子と、を含み、前記圧力室は、前記第１のエネルギー発生素子を内部に備える複数の第１の圧力室と、前記第２のエネルギー発生素子を内部に備える複数の第２の圧力室と、を含み、前記供給口、前記第１の圧力室及び前記第２の圧力室は前記液体の流れる方向に関しこの順に配されており、前記供給口と前記複数の第１の圧力室とを連通する第１の共通液室と、前記複数の第１の圧力室と前記複数の第２の圧力室とを連通する第２の共通液室とを備え、前記供給口で保持される液体を前記第１の共通液室及び前記第２の共通液室を介して前記第２の圧力室に供給可能である、液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記複数の第１のエネルギー発生素子からなる列と前記複数の第２のエネルギー発生素子からなる列は互いに並列して所定方向に延在しており、前記供給口は前記所定方向に沿って延在している、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記供給口は前記所定方向に沿って複数配列されている、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第１の共通液室と前記第２の共通液室は直線状に配されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第１の圧力室と前記第２の圧力室との間に、前記供給口とは別の、前記第２の圧力室に前記液体を供給する第２の供給口が形成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記供給口の開口の総面積より前記第２の供給口の開口の総面積のほうが小さい、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記供給口の数より前記第２の供給口の数の方が多い、請求項５または６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記第１のエネルギー発生素子の駆動により吐出される液滴の体積は、前記第２のエネルギー発生素子の駆動により吐出される液滴体積の２倍以上である、請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記第１の圧力室には前記第１の共通液室と前記第２の共通液室とにそれぞれ連通する２つの流路が接続され、前記第２の圧力室には前記第２の共通液室に連通する１つの流路が接続されている、請求項１から８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記第１のエネルギー発生素子および第２のエネルギー発生素子は基板に形成されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記供給口は前記基板を貫通する貫通孔により形成されている、請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１】
液体を吐出する複数の吐出口と、前記吐出口に対応して設けられ液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子と、前記エネルギー発生素子を内部に備える複数の圧力室と、前記圧力室に液体を供給する供給口と、を備える液体吐出ヘッドであって、
前記複数のエネルギー発生素子は、所定量の液滴を吐出するための複数の第１のエネルギー発生素子と、前記所定量より多い量の液滴を吐出するための複数の第２のエネルギー発生素子と、を含み、前記圧力室は、前記第１のエネルギー発生素子を内部に備える複数の第１の圧力室と、前記第２のエネルギー発生素子を内部に備える複数の第２の圧力室と、を含み、前記供給口、前記第１の圧力室及び前記第２の圧力室は前記液体の流れる方向に関しこの順に配されており、前記供給口と前記複数の第１の圧力室とを連通する第１の共通液室と、前記複数の第１の圧力室と前記複数の第２の圧力室とを連通する第２の共通液室とを備え、前記供給口で保持される液体を前記第１の共通液室及び前記第２の共通液室を介して前記第２の圧力室に供給可能である、液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記複数の第１のエネルギー発生素子からなる列と前記複数の第２のエネルギー発生素子からなる列は互いに並列して所定方向に延在しており、前記供給口は前記所定方向に沿って延在している、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記供給口は前記所定方向に沿って複数配列されている、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第１の共通液室と前記第２の共通液室は直線状に配されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第１の圧力室と前記第２の圧力室との間に、前記供給口とは別の、前記第２の圧力室に前記液体を供給する第２の供給口が形成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記供給口の開口の総面積より前記第２の供給口の開口の総面積のほうが小さい、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記供給口の数より前記第２の供給口の数の方が多い、請求項５または６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記第１のエネルギー発生素子の駆動により吐出される液滴の体積は、前記第２のエネルギー発生素子の駆動により吐出される液滴体積の２倍以上である、請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記第１の圧力室には前記第１の共通液室と前記第２の共通液室とにそれぞれ連通する２つの流路が接続され、前記第２の圧力室には前記第２の共通液室に連通する１つの流路が接続されている、請求項１から８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記第１のエネルギー発生素子および第２のエネルギー発生素子は基板に形成されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記供給口は前記基板を貫通する貫通孔により形成されている、請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−７８９３６（Ｐ２０１３−７８９３６Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１８１６６７（Ｐ２０１２−１８１６６７）
【出願日】平成２４年８月２０日（２０１２．８．２０）
【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２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月２０日（２０１２．８．２０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]