(57)【要約】【課題】  吐出口近傍のインク溜まりの発生に起因する印字不良を軽減させ、記録画像の品位を高く保つインクジェット記録ヘッドの提供【解決手段】  電気熱変換素子の重心と前記インク供給口との間隔が、隣接する前記ノズル同士で異なり、複数の前記ノズルのうちの少なくとも一部は、インク吐出口の重心が電気熱変換素子の重心に対してインク供給口側にずれており、間隔が大きいほどインク供給口側にずれる量が大きい。【選択図】  図１
2010120374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に設けられインクに吐出エネルギーを付与する電気熱変換素子、を収容する圧力室と、前記電気熱変換素子に対向して設けられインクを吐出するインク吐出口と、前記圧力室へインクを供給するインク流路と、を含むノズルを複数と、
前記基板に設けられ複数の前記インク流路に共通に連通するインク供給口と、
を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記電気熱変換素子の重心と前記インク供給口との間隔が、隣接する前記ノズル同士で異なり、
複数の前記ノズルのうちの少なくとも一部は、前記インク吐出口の重心が前記電気熱変換素子の重心に対して前記インク供給口側にずれており、前記間隔が大きいノズルほど前記インク供給口側にずれる量が大きいことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
基板に設けられインクに吐出エネルギーを付与する電気熱変換素子、を収容する圧力室と、前記電気熱変換素子に対向して設けられインクを吐出するインク吐出口と、前記圧力室へインクを供給するインク流路と、を含むノズルを複数と、
前記基板に設けられ複数の前記インク流路に共通に連通するインク供給口と、
を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記電気熱変換素子によりインク中に形成される気泡の発泡から消泡までの時間が、隣接する前記ノズル同士で異なり、
複数の前記ノズルのうちの少なくとも一部は、前記インク吐出口の重心が前記電気熱変換素子の重心に対して前記インク供給口側にずれており、前記消泡までの時間が長いノズルほど前記インク供給口側にずれる量が大きいことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記圧力室の重心と前記電気熱変換素子の重心とは一致していることを特徴とする請求項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】
隣接する前記インク吐出口から吐出されるインク滴は同じ量であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記インク吐出口の重心と前記電気熱変換素子との重心とが一致するノズルを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記インク吐出口の重心と前記電気熱変換素子との重心とが一致するノズルは、前記間隔が最も小さいノズルであることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
前記インク吐出口の重心と前記電気熱変換素子との重心とが一致するノズルは、前記消泡するまでの時間が最も短いノズルであることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項８】
請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドからインクを吐出することにより記録を行うインクジェット記録方法であって、
前記電気熱変換素子によりインク中に形成される気泡は、外気と連通することなく消泡することを特徴とするインクジェット記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録紙等の被記録媒体にインクを吐出して記録動作を行うインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録ヘッドにおける代表的なインク吐出方式としては、発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によってインクを加熱し、膜沸騰の作用によりインクを吐出させるものが知られている。
【０００３】
このようなインクジェット記録ヘッドは、通常、記録装置本体のキャリッジに載置されており、被記録媒体の搬送方向に対して交差する方向に移動可能に構成されている。
【０００４】
このような記録装置での記録動作は、インクジェット記録ヘッドを移動させつつ所定の周期でインクを吐出させる主走査と、被記録媒体を所定幅分だけ搬送する副走査とを繰り返して行われる。
【０００５】
図５は、従来のインクジェット記録ヘッドのノズル部の一部を示す模式図である。図５（ａ）は、オリフィスプレートを透視した状態で示した平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＰ−Ｐ‘線に沿って切断した断面図を示している。
【０００６】
図５に示すインクジェット記録ヘッドは、インク流路３０３にインクを供給するインク供給口３０５と、それに隣接して共通液室３０４を有している。共通液室３０４を挟んでその両側には、インクを発泡させてインクを吐出させる電気熱変換素子３００と、その電気熱変換素子３００を収容する圧力室３０２とが設けられている。ここで、圧力室３０２の重心と電気熱変換素子３００の重心が一致するように夫々が配されている。共通液室３０４と各圧力室３０２との間には、それぞれインク流路３０３が設けられており、電気熱変換素子３００に対向する位置には、インク吐出口３０１が開口している。
【０００７】
このインクジェット記録ヘッドでは、隣接するインク吐出口３０１および電気熱変換素子３００の印字方向（キャリッジ移動方向）の位置は、各駆動ブロック間の駆動タイミングのずれ時間の間にキャリッジが移動する距離に相当する分だけずれている。これにより隣接する電気熱変換素子３００を同時に駆動しないので所謂クロストークを軽減することが可能となる。
【０００８】
図５には、説明を簡潔にするため、各ノズルに４つの駆動ブロックを割り当てたインクジェット記録ヘッドを示しており、インク吐出口３０１の印字方向の配置は吐出口の並び方向に４ノズルおきに周期的に変化している。駆動ブロックに、駆動されるタイミングが早いものから昇順に番号を付けた場合、図５に示す例では、右上のインク吐出口３０１に駆動ブロック１が割り当てられる。さらに、その左隣のインク吐出口３０１に駆動ブロック２、さらにその左隣のインク吐出口３０１に駆動ブロック３、さらにその左隣のインク吐出口３０１に駆動ブロック４が割り当てられている。このような構成にすることで、駆動ブロック１〜４を昇順に順次駆動しインクを吐出させることで、これらのインク吐出口３０１から吐出されたインクを、記録媒体上に一列に並んで着弾させることができる。
【０００９】
このような、隣り合うインク吐出口および電気熱変換素子の印字方向（キャリッジ移動方向）の位置がずれている構成は、特許文献１に開示されている。
【００１０】
上述したようなインクジェット記録ヘッドにおいては、インクを電気熱変換素子に対してほぼ垂直方向に吐出し、その吐出状態を維持することが重要である。電気熱変換素子に対してほぼ垂直方向の吐出状態を維持できない場合、主滴に追従して発生する微小滴（サテライト滴）がインク吐出口の壁面に衝突し、インク吐出口の近傍にインク溜まりを発生させる。このインク吐出口面に付着するインク溜まりがある程度以上の大きさになると、インク吐出口から吐出するインクと干渉して、インクの吐出状態に影響を与えてしまう。
【００１１】
このような課題の解決手段として、特許文献２には、インク吐出口の重心を電気熱変換素子の重心からオフセットして配置する手段が開示されている。図６にインク吐出口の重心を電気熱変換素子の重心からオフセットして配置するノズルの一部を示す。ここで図６（ａ）は、オリフィスプレートを透視した状態で示した平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＱ−Ｑ‘線に沿って切断した断面図を示している。図においてインク流路４０３の中心線が電気熱変換素子４００の中心線からオフセットした位置に配置されている。また、インク吐出口４０１の重心が、電気熱変換素子４００の重心に対して、インク供給口４０５とは逆側にオフセットされて配置している。特許文献２はこのような構成により、インク吐出口の近傍へのインク溜まりの発生を回避するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平６−２３８９０４
【特許文献２】特開２００２−２４８７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明者らは、上述した、隣接ノズルにおいて共通液室と電気熱変換素子との距離が異なる場合に、インク吐出口の重心と電気熱変換素子の重心とのオフセット量を変えて検討を行った。その結果、電気熱変換素子とインク供給口との距離に応じて、上述したインク溜まりの発生に起因する印字不良の発生状況が変わることを新たに見出した。具体的には、電気熱変換素子とインク供給口との距離が異なる隣接するノズルＡおよびノズルＢにおいて検討した。その結果、インク吐出口の重心と電気熱変換素子の重心とのオフセット量が、ある値では、ノズルＡ、Ｂともに印字不良は発生しなかった。しかし別のあるオフセット量では、ノズルＢのみ印字不良が発生するといった現象が確認された。さらに、インク吐出口の重心と電気熱変換素子の重心とのオフセット量がある値以上大きくなると、インクの吐出特性が大幅に変化し、インク溜まりの発生に起因しない印字不良の発生が確認された。
【００１４】
本発明は、供給口と発熱抵抗素子との距離が異なるノズルを備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、吐出のヨレ、不吐といった印字不良を軽減することが可能なインクジェット記録ヘッドの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した目的を達成するため本発明においては、基板に設けられインクに吐出エネルギーを付与する電気熱変換素子、を収容する圧力室と、前記電気熱変換素子に対向して設けられインクを吐出するインク吐出口と、前記圧力室へインクを供給するインク流路と、を含むノズルを複数と、前記基板に設けられ複数の前記インク流路に共通に連通するインク供給口と、を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記電気熱変換素子の重心と前記インク供給口との間隔が、隣接する前記ノズル同士で異なり、複数の前記ノズルのうちの少なくとも一部は、前記インク吐出口の重心が前記電気熱変換素子の重心に対して前記インク供給口側にずれており、前記間隔が大きいほど前記インク供給口側にずれる量が大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、インク溜まりの発生に起因する印字不良を軽減し、記録画像の品位を保つ事が可能なインクジェット記録ヘッドが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例２のインクジェット記録ヘッドのノズル部分を示す模式図
【図２】本発明のインクジェット記録ヘッドの全体斜視図
【図３】本発明のインクジェット記録ヘッドの分解図
【図４】本発明のインクジェット記録装置の全体模式図
【図５】従来のインクジェット記録ヘッドのノズル部分を示す模式図
【図６】従来の他のインクジェット記録ヘッドのノズル部分を示す模式図
【図７】本発明の実施例のインクジェット記録ヘッドのノズル部分を示す模式図
【図８】本発明の実施例の印字評価を示す図
【図９】本発明の実施例の消泡の推移状態を示す模式図
【図１０】本発明の比較例としての消泡時の推移状態を示す断面模式図
【図１１】本発明の実施例の消泡時の推移状態を示す断面模式図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本説明では、本発明の適用例として、インクジェット記録方式を例に挙げて説明を行うが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、バイオッチプ作成や電子回路印刷等にも適用できる。
【００１９】
なお、液体吐出ヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。例えば、バイオッチップ作成や電子回路印刷、薬物を噴霧状に吐出するなどの用途としても用いることができる。
【００２０】
例えば、この液体吐出ヘッドを記録用途として用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の記録媒体に記録を行うこともできる。
【００２１】
なお、本明細書内で用いられる「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味することとする。
【００２２】
以下に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２３】
図２から図４は、本発明が実施または適用される好適なインクジェット記録ヘッドを説明するための説明図である。以下、これらの図面を参照して各構成要素について説明する。
【００２４】
（１）インクジェット記録ヘッド
本実施例におけるインクジェット記録ヘッドＨ１０００は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめるための吐出エネルギーを付与する電気熱変換素子を用いた方式の記録ヘッドである。また、電気熱変換素子とインク滴が吐出する吐出口とが対向するように配置された、いわゆるサイドシュータ型の記録ヘッドである。
【００２５】
図において、インクジェット記録ヘッドＨ１０００はブラックインクを吐出させるためのものである。図３に示すように、記録素子基板Ｈ１１００、電気配線テープＨ１３００、インク供給保持部材Ｈ１５００、フィルタＨ１７００、インク吸収体Ｈ１６００を備える。さらに、インクジェット記録ヘッドＨ１０００は、蓋部材Ｈ１９００、およびシール部材Ｈ１８００から構成されている。上述したようなカートリッジタイプのインクジェット記録ヘッドの記録素子基板に設けられている吐出口を塞ぐように、表面に保護テープ（不図示）を貼った状態で物流される。
【００２６】
（２）インクジェット記録ヘッドのインクジェット記録装置への装着
図２に示すように、インクジェット記録ヘッドＨ１０００には、インクジェット記録装置本体のキャリッジの装着位置に案内するための装着ガイドＨ１５６０を備える。さらに、ヘッドセットレバーによりキャリッジに装着固定するための係合部Ｈ１９３０、およびキャリッジの所定の装着位置に位置決めするためのＸ方向（キャリッジスキャン方向）の突き当て部Ｈ１５７０を備える。また、Ｙ方向（被記録体搬送方向）の突き当て部Ｈ１５８０、Ｚ方向（インク吐出方向）の突き当て部Ｈ１５９０を備えている。上述した突き当て部により位置決めされることで、電気配線テープＨ１３００上の外部信号入力端子Ｈ１３０２がキャリッジ内に設けられた電気接続部のコンタクトピンと正確に電気的接触を行う。
【００２７】
（３）インクジェット記録装置
次に、上述したようなカートリッジタイプのインクジェット記録ヘッドを搭載可能なインクジェット記録装置について説明する。図４は、本発明のインクジェット記録ヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す説明図である。
【００２８】
図４に示す記録装置において、図２に示したインクジェット記録ヘッドＨ１０００がキャリッジ１０２に位置決めして交換可能に搭載されている。キャリッジ１０２には、インクジェット記録ヘッドＨ１０００上の外部信号入力端子を介して各吐出部に駆動信号等を伝達するための電気接続部が設けられている。
【００２９】
キャリッジ１０２は、主走査方向に延在して装置本体に設置されたガイドシャフト１０３に沿って往復移動可能に案内支持されている。そして、キャリッジ１０２は主走査モータ１０４によりモータプーリ１０５、従動プーリ１０６およびタイミングベルト１０７等の駆動機構を介して駆動されるとともにその位置および移動が制御される。また、ホームポジションセンサ１３０がキャリッジ１０２に設けられている。これにより遮蔽板１３６の位置をキャリッジ１０２上のホームポジションセンサ１３０が通過した際に位置を知ることが可能となる。
【００３０】
印刷用紙やプラスチック薄板等の記録媒体１０８は給紙モータ１３５からギアを介してピックアップローラ１３１を回転させることによりオートシートフィーダ（ＡＳＦ）１３２から一枚ずつ分離給紙される。更に搬送ローラ１０９の回転により、インクジェット記録ヘッドＨ１０００の吐出口面と対向する位置（プリント部）を通って搬送（副走査）される。搬送ローラ１０９はＬＦモータ１３４の回転によりギアを介して行われる。その際、給紙されたかどうかの判定と給紙時の頭出し位置の確定は、ペーパエンドセンサ１３３を記録媒体１０８が通過した時点で行われる。さらに、記録媒体１０８の後端が実際にどこに有り、実際の後端から現在の記録位置を最終的に割り出すためにもペーパエンドセンサ１３３は使用されている。
【００３１】
なお、記録媒体１０８は、プリント部において平坦なプリント面を形成するように、その裏面をプラテン（不図示）により支持されている。この場合、キャリッジ１０２に搭載されたインクジェット記録ヘッドＨ１０００は、それらの吐出口面がキャリッジ１０２から下方へ突出して前述した２組の搬送ローラ対の間で記録媒体１０８と平行になるように保持されている。
【００３２】
インクジェット記録ヘッドＨ１０００は、吐出口の並び方向がキャリッジ１０２の走査方向に対して交差するようにキャリッジ１０２に搭載され、これらの吐出口からインクを吐出して記録を行う。
【００３３】
［実施例１］
本実施例では、上述した課題を考慮して、インク吐出口の重心と電気熱変換素子の重心とのオフセット量を変えた場合に、電気熱変換素子とインク供給口との距離が異なるノズルにおいての印字不良発生状況を確認する。
【００３４】
図７は、本発明の実施例のインクジェット記録ヘッドのノズル部分を示す模式図である。尚、本発明においてノズルとはインク流路５０３、圧力室５０２、インク吐出口５０１までの部分を示す。
【００３５】
図７に示すインクジェット記録ヘッドは、インク供給口５０５に連通した共通液室５０４を有する。また、共通液室５０４を挟んでその両側には、インクを発泡させて吐出させる電気熱変換素子５００と、その電気熱変換素子５００を収容する圧力室５０２とが複数設けられている。図７においては説明を簡略化するために共通液室５０４の片側のみのノズルを示す。ここで、圧力室５０２の重心と電気熱変換素子５００の重心とが一致するように夫々が配されている。共通液室５０４と各圧力室５０２との間には、それぞれインク流路５０３が設けられており、電気熱変換素子５００に対向する位置には、インク吐出口５０１が開口している。本実施例においては、各インク吐出口から吐出されるインク滴の量は実質的に等しいものである。
【００３６】
このインクジェット記録ヘッドでは、隣り合うインク吐出口５０１および電気熱変換素子５００の印字方向（キャリッジ移動方向）の位置は、各駆動ブロック間の駆動タイミングのずれ時間の間にキャリッジが移動する距離に相当するオフセット分だけずれている。すなわち、互いに隣り合うノズル同士で、電気熱変換素子の重心とインク供給口との間隔Ｌが異なる。以下、間隔Ｌは、電気熱変換素子の重心とインク供給口の端部との距離と定義する。本実施例では、間隔Ｌが複数種類、具体的には１６種類存在する形態を使用したが、図７においては表記を簡潔にするため、４種類のみの表記としている。
【００３７】
このように、インク吐出口および電気熱変換素子の印字方向の位置が、各駆動ブロック間の駆動タイミングのずれ時間の間にキャリッジが移動する距離に相当するオフセット分だけずれている。それにより、インク吐出口から吐出されたインクを、記録媒体上に一列に並んで着弾させることができる。各々のインク流路５０３は、幅狭部と幅広部で構成され、間隔Ｌに応じて、幅狭部および幅広部の長さが異なる構成となっている。本実施例において、各々の幅狭部の幅は３３μｍ、電気熱変換素子５００は、３６．２×３６．５μｍ、インク吐出口は直径２５μｍの円で構成されている。
【００３８】
各ノズルから吐出するインクの吐出特性をほぼ同一にするため、各ノズルのインク流路は、間隔Ｌによらず、流抵抗がほぼ同一となるように、幅狭部および幅広部の長さが調整されている。具体的な構成として、間隔Ｌが長くなるほど、幅狭部の長さが短く、幅広部の長さが長い構成となっている。本実施例において間隔Ｌは１６種類存在し、最も短い部分で８６．５μｍ、最も長い部分で１０６．５μｍである。
【００３９】
加えて、インク吐出口５０１の重心と電気熱変換素子５００の重心とのオフセット量を変えて、インクジェット記録ヘッドを作製した。具体的には、オフセット量が、−４、０、４、８μｍの４種類のインクジェット記録ヘッドを作製した。ここで、オフセット量のマイナス表示は、インク吐出口５０１が電気熱変換素子５００の重心に対して、インク供給口５０５とは逆側（インクの流れ方向に対して奥側）にオフセットされて配置していることを示す。図７に示す間隔Ｌの異なる４種類のインクジェット記録ヘッド各々においては、間隔Ｌによらず、インク吐出口の重心と電気熱変換素子の重心とのオフセット量は同一で、オフセット量が４μｍのインクジェット記録ヘッドを示す。また、本実施例において、含有する色材がカーボンブラック顔料であるブラックインクを使用した。
【００４０】
このインクジェット記録ヘッドを用いて印字を行ったときの、印字評価結果を図８に示す。ここでは、間隔Ｌが最も短い（８６．５μｍ）、最も長い（１０６．５μｍ）ノズル部における印字評価結果のみを表記している。評価結果において、○は、ヨレ、不吐といった印字不良が発生していないことを意味する。また、△は、不吐は発生していないが、若干のヨレが発生していることを意味する。さらに、評価結果が×は、ヨレ、不吐といった印字不良が発生していることを意味する。
【００４１】
図８に示すように、間隔Ｌが変われば、印字不良を発生させないために要する最小オフセット量が変わってくる。具体的には、間隔Ｌが最も短い（８６．５μｍ）ノズル部では、最小オフセット量は０μｍ前後であるのに対して、最も長い（１０６．５μｍ）ノズル部では、最小オフセット量は＋４μｍ前後である。
【００４２】
この原因の推定するため、間隔Ｌの異なる２つのノズルにおける、インク発泡から消泡の推移状態を観察した。観察に使用したインクジェット記録ヘッドは、インク吐出口の重心と電気熱変換素子の重心とのオフセット量が０μｍのものである。より明瞭な観察を行うため、カーボンブラック顔料は添加せず、溶剤の添加量を調整して、各種インク特性を印字時に使用していたブラックインクと合せたインクを使用した。観察結果の模式図を図９に示す。間隔Ｌが最も短い（８６．５μｍ）ノズルと、最も長い（１０６．５μｍ）ノズルとでは、消泡のタイミングが異なっている。この要因として、上述したように間隔Ｌが長いノズルと短いノズルとでは、その流抵抗をなるべく等しくするために、流路における幅狭部と幅広部との長さを変えることで流抵抗を調整している。間隔Ｌが長いノズル部の場合、幅狭部の長さが比較的短くなるために、電気熱変換体の駆動によりインク中に発生した気泡は幅狭部の領域を通過して、幅広部の領域まで成長する（図９参照）。それに比べて間隔Ｌが短いノズル部における気泡は、幅狭部の領域内で成長がとどまる。そのため間隔Ｌが長いノズル部における消泡のタイミングの方が相対的に遅くなる。
【００４３】
この消泡のタイミングの違いと印字評価結果から推定すると、印字不良の発生の有無には、電気熱変換素子近傍におけるメニスカスの電気熱変換素子側への落ち（変位）具合が関係していると予想される。
【００４４】
推定メカニズムを示すための断面模式図を図１０に示す。図１０（ａ）は間隔Ｌが最も短い（８６．５μｍ）ノズル部、図１０（ｂ）は間隔Ｌが最も長い（１０６．５μｍ）ノズル部の断面を示す。間隔Ｌが最も短い（８６．５μｍ）ノズル部においては、消泡のタイミングが比較的早いため、気泡の最大発泡後、メニスカスが発熱抵抗素子側に向かって変位する際に、インクが既に電気熱変換素子上にリフィルされた状態である。よって、メニスカスが電気熱変換素子５００を直撃する可能性は少ない。これに対して、間隔Ｌが最も長い（１０６．５μｍ）ノズル部においては、消泡のタイミングがＬが最も短いノズルに対して比較的遅い。そのため、メニスカス界面が電気熱変換素子側へ変位してきたとき、インクは電気熱変換素子上に十分にリフィルされておらず、メニスカスの界面が電気熱変換素子５００を直撃する可能性が高くなる。このメニスカス界面の電気熱変換素子５００への直撃によって生じる衝撃が、インクの吐出方向に影響を与えると推定される。
【００４５】
よって、上述したように、間隔Ｌが長いノズル部においては、吐出口の重心を電気熱変換素子の重心よりインク供給口側にオフセットすることが好ましい。それにより間隔Ｌが長いノズル部は、間隔Ｌが短いノズル部に対して消泡タイミングが遅くなる分、電気熱変換素子の上にインクがリフィルされ易くなるので上記タイミングの遅れをカバーすることが可能となる。
【００４６】
よって、インク吐出口の重心と電気熱変換素子の重心とのオフセット量を変えると、印字不良の発生状況が変わる理由は以下である。つまり、オフセット量によってメニスカス界面の変位する位置が変わり、メニスカス界面の電気熱変換素子への直撃有無に影響を与えているためと推定される。
【００４７】
図８に示したように、インク吐出口の重心と電気熱変換素子の重心とのオフセット量が大きくなると、印字不良の発生は起きにくくなる。しかし、オフセット量がある値以上大きくなると、インクの吐出特性が大幅に変化し、インク溜まりの発生に起因しない印字不良の発生が確認された。これは、インク吐出口と電気熱変換素子とが離れすぎているためと思われる。一般的に、電気熱変換素子からのエネルギーを最も効率的にインク吐出に反映させるには、電気熱変換素子の直上にインク吐出口が位置している構成が好ましい。インク吐出口と電気熱変換素子とが離れすぎると、電気熱変換素子からのエネルギーが効率的にインク吐出に反映されないため、インクの吐出特性が大幅に変化する。具体的には、吐出速度の低下といった現象を引き起こすと予想される。
【００４８】
すなわち、消泡のタイミングと、インク吐出口の重心と電気熱変換素子の重心とのオフセット量とを適切な値にすることが必要になる。それにより、メニスカス界面の電気熱変換素子への直撃に起因する印字不良と、電気熱変換素子からのエネルギーが効率的にインク吐出に反映されないことに起因する印字不良が軽減される。
【００４９】
上述した２つの不良原因に対して十分なマージンを確保するには、間隔Ｌに応じて、インク吐出口の重心と電気熱変換素子の重心とのオフセット量を変えることが好ましい。具体的には、間隔Ｌが長い方が、オフセットの量が大きいことが好ましい。
【００５０】
また上述したように、印字不良の発生の有無が消泡のタイミングの違いに関係していると推測される点から、消泡時間に応じて、インク吐出口の重心と電気熱変換素子の重心とのオフセット量を変えることが好ましい。具体的には、消泡時間が長いノズルの方の上記オフセット量を大きくすることが好ましい。
【００５１】
このような構成でオフセット量の最適化を図ることにより、記録画像の品位をさらに高く保つ事が可能なインクジェット記録ヘッドを提供することが可能となる。ここでオフセット量の最大値に関しては、使用するインクの物性等に応じて適宜調整すればよいものである。
【００５２】
なお、上述した効果は、電気熱変換素子の形状が正方形に限らず、長方形や台形といった形状でも、同様に得られる。
【００５３】
［実施例２］
本実施例では、上述した間隔Ｌに応じて、インク吐出口の重心と電気熱変換素子の重心とのオフセット量が異なる、具体的には、間隔Ｌが長い方が、オフセットの量が大きい構成のインクジェット記録ヘッドでの印字品位を確認する。
【００５４】
図１は、本発明の実施例のインクジェット記録ヘッドのノズル部分を示す模式図である。図１に示すインクジェット記録ヘッドは、インク供給口６０５に連通した共通液室６０４を有している。共通液室６０４を挟んでその両側には、インクを発泡させて吐出させる電気熱変換素子６００と、その電気熱変換素子６００を収容する圧力室６０２とが複数設けられている。
【００５５】
本実施例においても、実施例１同様に、圧力室６０２の重心と電気熱変換素子６００の重心とが一致するように夫々が配されている。共通液室６０４と各圧力室６０２との間には、それぞれインク流路６０３が設けられており、電気熱変換素子６００に対向する位置には、インク吐出口６０１が開口している。
【００５６】
このインクジェット記録ヘッドでは、隣接するインク吐出口６０１および電気熱変換素子６００の印字方向（キャリッジ移動方向）の位置は、各駆動ブロック間の駆動タイミングのずれ時間の間にキャリッジが移動する距離に相当するオフセット分だけずれている。すなわち、隣接するノズル同士で、電気熱変換素子とインク供給口との間隔Ｌが異なる。本実施例では、間隔Ｌが複数種類、具体的には１６種類存在する形態を使用したが、図１では、説明を簡潔にするため、４種類のみの記載とする。このように、インク吐出口および電気熱変換素子の印字方向の位置が、各駆動ブロック間の駆動タイミングのずれ時間の間にキャリッジが移動する距離に相当するオフセット分だけずれている。それにより、インク吐出口から吐出されたインクを、記録媒体上に一列に並んで着弾させることができる。インク流路６０３は、幅狭部と幅広部で構成され、間隔Ｌに応じて、幅狭部および幅広部の長さが異なる構成となっている。
【００５７】
本実施例において、幅狭部の幅は一律３３μｍで構成され、電気熱変換素子５００は、３４×３４μｍの正方形状、インク吐出口は直径２６μｍの円で構成されている。
【００５８】
各ノズルから吐出するインクの吐出特性をほぼ同一にするため、各ノズルのインク流路は、間隔Ｌによらず、流抵抗がほぼ同一となるように、幅狭部および幅広部の長さが調整されている。具体的な構成として、間隔Ｌが長くなるほど、幅狭部の長さが短く、幅広部の長さが長い構成となっている。間隔Ｌは１６種類存在し、最も短い部分で８６．５μｍ、最も長い部分で１０６．５μｍである。それにより、夫々の吐出口から吐出されるインク滴の量をほぼ同じにしている。
【００５９】
加えて、インク吐出口６０１の重心と電気熱変換素子６００の重心とのオフセット量は、間隔Ｌに応じて、異ならせている。具体的には、上記１６種類の間隔Ｌに対応するノズルを、４つのグループに分類する。間隔Ｌが最も短い方から順に４種類をグループＡ、グループＢ、グループＣ、グループＤと分類する。グループＡに分類されたノズルはオフセット量が０μｍ、グループＢは＋１μｍ、グループＣは＋２μｍ、グループＤは＋３μｍで構成されている。ここでプラスのオフセットは、インク吐出口５０１が電気熱変換素子５００の重心に対して、インク供給口５０５側（インクの流れ方向に対して手前側）にオフセットされて配置していることを意味する。また、インクは、含有する色材がカーボンブラック顔料であるブラックインクを使用した。
【００６０】
この条件で印字を行ったところ、メニスカスの界面の電気熱変換素子への直撃に起因する印字不良と、電気熱変換素子からのエネルギーが効率的に行われないことに起因する印字不良は発生しなかった。
【００６１】
図１１に、図１のＲ−Ｒ‘におけるノズルの断面模式図を示す。図１１（ａ）はグループＡのノズル部、図１１（ｂ）はグループＤのノズル部の断面図を示す。グループＡのノズル部においては、間隔Ｌが最も短く、消泡のタイミングが比較的早い。そのため、メニスカス界面が電気熱変換素子側に変位してきたとき、インクが電気熱変換素子上のリフィルされた状態であり、メニスカス界面が電気熱変換素子６００を直撃する可能性は少ない。これに対して、グループＤのノズル部においては、間隔Ｌが最も長く、消泡のタイミングが比較的遅い。しかしながら、インク吐出口の重心と電気熱変換素子の重心とのオフセット量を上述したようにグループＡと変えることにより、メニスカス界面の電気熱変換素子６００への直撃を回避している。
【００６２】
このように、間隔Ｌに応じて吐出口と電気熱変換素子とのオフセット量の最適化を図る。それにより省エネを図るため、電気熱変換素子を小型化した場合においても、記録画像の品位をさらに高く保つ事が可能なインクジェット記録ヘッドを提供することが可能となる。本発明の実施例においては、上述したように複数のノズルのうちの少なくとも一部は、インク吐出口の重心が電気熱変換素子の重心に対してインク供給口側にずれている。また、間隔Ｌが最も短いノズルにおいては、吐出口の重心と電気熱変換素子の重心とが一致するものを含む。
【００６３】
なお、上述した効果は、電気熱変換素子の形状が正方形に限らず、長方形や台形といった形状でも、同様に得られる。また、本出願にかかる発明の思想に沿うものであれば、本明細書の実施例やその他の具体的形状に限定されるものではない。
【００６４】
尚、本発明は上述した実施例に記載されるように、電気熱変換素子の駆動によりインク中に発生した気泡が外気と連通することなく消泡する記録方式に関するものである。
【符号の説明】
【００６５】
Ｈ１０００  インクジェット記録ヘッド
Ｈ１１００  記録素子基板
Ｈ１６００  インク吸収体
Ｈ１７００  フィルタ
Ｈ１８００  シール部材
Ｈ１９００  蓋部材
Ｈ１９３０  係合部
３００、４００、５００、６００  電気熱変換素子
３０１、４０１、５０１、６０１  インク吐出口
３０２、４０２、５０２、６０２  圧力室
３０３、４０３、５０３、６０３  インク流路
３０４、４０４、５０４、６０４  共通液室
３０５、４０５、５０５、６０５  インク供給口
【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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