(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するための吐出口を有する複数の液流路と、各液流路に配設された、インクを吐出させるための熱エネルギーを発生する複数の電気熱変換素子とを含む第１ヘッドと、
インクを吐出するための吐出口を有する複数の液流路と、各液流路に関して平行に設けられ前記第１ヘッドの複数の電気熱変換素子と形状が異なる複数の電気熱変換素子とを含む第２ヘッドと、が交換して使用されインクの吐出を行うインクジェット記録装置であって、
前記第１ヘッドの各液流路における複数の電気熱変換素子の重心から吐出口までの距離と、前記第２ヘッドの各液流路における複数の電気熱変換素子の重心から吐出口までの距離と、が略同一であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
インクを吐出するための吐出口を有する複数の液流路と、各液流路に配設された、インクを吐出させるための熱エネルギーを発生する１つの電気熱変換素子とを含む第１ヘッドと、
インクを吐出するための吐出口を有する複数の液流路と、各液流路に関して平行に設けられた複数の電気熱変換素子とを含む第２ヘッドと、が交換して使用されインクの吐出を行うインクジェット記録装置であって、
前記第１ヘッドの各液流路における電気熱変換素子の重心から吐出口までの距離と、前記第２ヘッドの各液流路における両電気熱変換素子の重心から吐出口までの距離と、が略同一であることを特徴と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、１つの流路（ノズル）内に複数の電気熱変換素子を有する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装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、その大部分がプリンタ、ファクシミリ、ワードプロセッサ複写機等におけるプリント装置として用いられており、中でもインク吐出に利用されるエネルギーとして熱エネルギーを用い、これによって生じる気泡によってインクを吐出する方式のインクジェット記録装置が最近普及しつつある。
【０００３】
また、この方式のインクジェット記録装置の他の用途として、布に一定のパターンや絵柄あるいは合成画像をプリントするインクジェット捺染装置も最近知られつつある。上述したようなインクジェット記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッドは、熱エネルギーを発生するものとして電気熱変換素子（以下、「ヒータ」ともいう）を用いるが、多くの場合、１つの吐出口に対応して１つのヒータを備える構成を採用している。これに対し、以下に示すような観点から１つの吐出口に対して複数のヒータを備えるものも従来より知られている。
【０００４】
すなわち、第１にはインクジェット記録ヘッドの寿命を長くする目的で複数のヒータを交互にもしくは一方ずつ駆動するものが知られている。第２にはインク吐出量を変化させる範囲を大きくする目的で複数のヒータを用いるものであり、このようなものでは駆動するヒータやその数を選択することによって吐出量を変化させている。
【０００５】
上述したもののうちの後者のより具体的な構成としては、インクジェット記録ヘッドの吐出口に連通するインク流路において、インク吐出方向に複数のヒータを配置し、駆動（発熱）させるヒータまたはそのヒータの数を選択することによって、吐出口と駆動されるヒータとの距離を異ならせ、これにより吐出量を変化させるものが知られている。
【０００６】
また、他の構成としては例えば特開昭５５−１３２２５９号公報に開示されるもののように、インク流路にそれぞれ表面積が異なる複数のヒータを配置し、同様に駆動するヒータまたはその数を変更することによりインク吐出量を可変とするものが知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、吐出量を可変とするインクジェット記録装置を実現するためにはいくつかの課題がある。
【０００８】
１つの課題は、小さな吐出量のインク滴を吐出させる場合、吐出パワーの小さな、すなわち、ヒータ面積の小さなヒータで発泡させるために吐出量だけでなく吐出速度も小さくなるという問題点がある。このことは吐出回復処理の一環として行われるいわゆる予備吐出に関して特に大きな問題点となる。
【０００９】
予備吐出とは一般に装置が所定の状況にあるときに行われるもので、インクジェット記録ヘッドから記録に関与しないインクの吐出を行うものであり、これによりインクジェット記録ヘッド内の増粘インク等が除去されてインク吐出状態を良好に保つことができる。このような予備吐出は通常装置の電源をオンした直後や記録中に一定時間間隔で行われる。
【００１０】
ところが上述のように複数のヒータによって種々な吐出量でのインクの吐出が可能である場合には、小吐出量設定で記録を行う場合予備吐出間隔を短くする必要がある。すなわち、小吐出インク滴のパワーが小さなため、吐出口部の水分の蒸発によるインクの増粘の具合によってはその増粘インクを安定して吐出することができなくなる虞がある。このため、予備吐出を頻繁に行う必要が生じ、特に記録中の一定時間間隔で行われる予備吐出の間隔を短くしなければならず、記録のスループットが低下するという問題点がある。
【００１１】
また、インク滴の吐出速度が遅いと、吐出口からの吐出方向の多少の変化により記録媒体に対する着弾性度が低下することがあり、画質に悪影響を及ぼすことがある。
【００１２】
さらに、従来、吐出速度はその吐出量とほぼ比例関係にあることが判っており、大吐出量と小吐出量での吐出速度の差は大きなものとなる。このようなインクジェット記録ヘッドで画像を形成する場合には大吐出量および小吐出量の各吐出液滴で形成される大ドットおよび小ドットは吐出速度の差から着弾位置がずれるため、画像劣化の危険性が増大する。
【００１３】
従来例には上述した問題点の他にも以下のような問題点がある。
【００１４】
小吐出量での記録を行う場合、解像度が高くなるために画像データ量が多くなり、記録ドットが増えるため、記録速度を維持するか、または速くするためには吐出の繰返し周波数を高くしなければならず、使用するインクの種類によっては非常に困難であるという問題点がある。
【００１５】
また、大吐出量での繰返し周波数が高いことも重要となる。これは、たとえ小吐出量の記録速度が速くなったとしても従来の吐出量での記録速度が遅くなるようでは記録装置としてはスペックダウンとなるからである。
【００１６】
また、別の観点では、従来型との共通性を持たせることも重要である。これは、例えばある一定の吐出量を持ったインクジェット記録ヘッドが交換型として使用されていることによる。記録装置の機能を向上させることを目的とし、大吐出量だけでなく小吐出量のインク滴も同一のインクジェット記録ヘッドで吐出させる構成とし、従来型のものと共通性がないものとすると、従来の記録装置の利用者のために従来型のインクジェット記録ヘッドと、大吐出量と小吐出量のインク滴を吐出する新たなインクジェット記録ヘッドを並行して製造しなければならず、製造ラインが増えてしまい製造コストが増加するという問題点がある。
【００１７】
本発明は上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、寿命を長くすることやインク吐出量を変化させる範囲を大きくすることができる利点を備えた１つの吐出口に対応して１つのヒータを備える構成であり、高画質の画像を高速に記録することができるとともに従来型の記録装置に対しても使用可能な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装置を実現することを目的とする。
【００１８】
本発明の他の目的は実施例の内容から推察できよう。
【００１９】
上記目的を達成するために本発明は、インクを吐出するための吐出口を有する複数の液流路と、各液流路に配設された、インクを吐出させるための熱エネルギーを発生する複数の電気熱変換素子とを含む第１ヘッドと、
インクを吐出するための吐出口を有する複数の液流路と、各液流路に関して平行に設けられ前記第１ヘッドの複数の電気熱変換素子と形状が異なる複数の電気熱変換素子とを含む第２ヘッドと、が交換して使用されインクの吐出を行うインクジェット記録装置であって、
前記第１ヘッドの各液流路における複数の電気熱変換素子の重心から吐出口までの距離と、前記第２ヘッドの各液流路における複数の電気熱変換素子の重心から吐出口までの距離と、が略同一であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明はインクを吐出するための吐出口を有する複数の液流路と、各液流路に配設された、インクを吐出させるための熱エネルギーを発生する１つの電気熱変換素子とを含む第１ヘッドと、
インクを吐出するための吐出口を有する複数の液流路と、各液流路に関して平行に設けられた複数の電気熱変換素子とを含む第２ヘッドと、が交換して使用されインクの吐出を行うインクジェット記録装置であって、
前記第１ヘッドの各液流路における電気熱変換素子の重心から吐出口までの距離と、前記第２ヘッドの各液流路における両電気熱変換素子の重心から吐出口までの距離と、が略同一であることを特徴とする。
【００３８】
「作用」
インク滴の吐出量Ｖｄは、電気熱変換素子の吐出口側端部から吐出口までの距離ＯＨが所定の距離のときの値を極大値とし、所定の距離ＯＨから離れるにしたがって減少する特性を備え、吐出速度ｖは、距離ＯＨが小さくなるにしたがって大きくなり、リフィル周波数ｆｒは、吐出速度ｖとは逆に、距離ＯＨが小さくなるにしたがって小さくなるという特性を備えている。
【００３９】
本発明は上記のような特性を踏まえて上述したように電気熱変換素子を配置することにより、大小の液滴を吐出する際の、吐出量、吐出速度およびリフィル周波数を要求される特性を満たすものとなっている。
【００４０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００４１】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００４２】
＜ヘッド構造＞
図１（ａ）および図１（ｂ）のそれぞれは、本発明によるインクジェット記録ヘッドの一実施例および比較例としての従来品のノズル部の構成を示す平面図である。
【００４３】
本実施例は発熱体が形成される面に略垂直な方向に液体を吐出するエッジシュートタイプの構成を示すものであり、ノズル１０１は配列密度が３６０ｄｐｉとされる。ノズル１０１内には、ほぼ同じ大きさ、同じ長さの２つのヒータ１０２，１０３が、吐出口１０４から各ヒータまでの距離が異なるように横並びに配置されている。また、図１（ｂ）に示す比較例は、ノズル１０５の配列密度は図１（ａ）に示す実施例と同様であるが、ノズル１０５内にはヒータ１０６が１つのみ設けられている。
【００４４】
なお、以下の説明においては、図１（ａ）に示す実施例の吐出口１０４から各ヒータ１０２，１０３までの距離をＯＨ１，ＯＨ２、吐出口１０４から各ヒータ１０２，１０３の重心（中心）までの距離をＯＰ１，ＯＰ２とし、これら２つのヒータ１０２，１０３を１つのヒータとして見たときの重心をＯＰ＝（ＯＰ１＋ＯＰ２）／２とする。また、図１（ｂ）に示す比較例の吐出口１０７からヒータ１０６までの距離をＯＨとし、吐出口１０７からヒータ１０６の重心までの距離をＯＣとして説明する。
【００４５】
詳しくは後述するが、２つのヒータはそれぞれ独立に駆動することが可能に構成されており、その場合の小液滴の吐出量はそれぞれ約２０ｐｌに設定されている。また、上記の２つのヒータを同時に駆動させることでどちらか一方での吐出量の約２倍となる約４０ｐｌの吐出量の大液滴が吐出される。
【００４６】
次に、本実施例に関わるインクジェット記録ヘッドの吐出特性について各特性を示す図２を参照して説明する。図２（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、吐出口からヒータ先端までの距離ＯＨを変数としたときの液滴の吐出量Ｖｄ、吐出速度ｖ、リフィル周波数ｆｒを示す図であり、これらは以下のような傾向を示す。
【００４７】
インク滴の吐出量Ｖｄは、図２（ａ）中の一点鎖線に示されるある所定の距離ＯＨでの値を極大値とし、所定の距離ＯＨから離れるにしたがって減少する。
【００４８】
吐出速度ｖは、図２（ｂ）に示すように距離ＯＨが小さくなるにしたがって大きくなる。
【００４９】
リフィル周波数ｆｒは、図２（ｃ）に示すように吐出速度ｖとは逆に、距離ＯＨが小さくなるにしたがって小さくなる。
【００５０】
図２（ｂ），（ｃ）のいずれにも２つのヒータ面積についての吐出速度ｖとリフィル周波数ｆｒが示されており、これらのパラメータのいずれも吐出面積ＳＨの大きさに応じてシフトする。
【００５１】
図３は、上記の液滴の吐出量Ｖｄと吐出速度ｖ、および吐出口面積ＳＯと吐出口からヒータ先端までの距離ＯＨとの積と距離ＯＨとの関係をともに示す図であり、図４は吐出速度ｖを吐出量Ｖｄで除算した結果と距離ＯＨとの関係を示す図である。図３および図４では、上述したような所定の距離ＯＨとは異なる観点から特異点ａ，ｂを規定し、距離ＯＨを、ａ以上の領域Ａ、ｂ以下の領域Ｂ、およびａとｂとの間となる領域Ｃの３つの領域に分割している。
【００５２】
各領域の特有の傾向として、領域Ａでは距離ＯＨの増大に対して吐出速度ｖと吐出量Ｖｄがほぼ比例関係にあり、ｖ／Ｖｄがほぼ一定となることが挙げられる。また、領域Ｂでは吐出量Ｖｄが吐出口面積ＳＯと距離ＯＨの積にほぼ比例し、領域Ｃでは吐出量Ｖｄがほぼ一定であることが挙げられる。
【００５３】
また、上記の各領域Ａ〜Ｃは吐出量Ｖｄ、吐出速度ｖのそれぞれに着目して考えると以下のように定義することもできる。
【００５４】
＜吐出量Ｖｄから見た場合＞
領域Ａ：吐出量Ｖｄが距離ＯＨの増大に伴って減少する区間
領域Ｂ：吐出量Ｖｄと距離ＯＨにほぼ比例して増加する区間
領域Ｃ：吐出量Ｖｄが距離ＯＨに対してほぼ一定となる区間
＜吐出速度ｖから見た場合＞
全ての区間にわたって距離ＯＨの増加に伴って吐出速度ｖは低下するが特に領域Ｃではその変化量は緩やかなものとなる。
【００５５】
上記のような吐出量特性やリフィル周波数特性を踏まえて、図２乃至図４に示したような領域が現出する機構について、推察を含めて以下に説明する。
【００５６】
インク滴の速度ｖおよび吐出量Ｖｄは、ヒータを固定として考えるとノズルのヒータから吐出口側における（慣性）抵抗とヒータの後方での（慣性）抵抗に大きく依存するものであり、かつ、吐出量Ｖｄは吐出口面積ＳＯと吐出口からヒータ先端までの距離ＯＨとの積を大きく超えないという関係から決定されるものである。
【００５７】
図３におけるＡ領域（第２の領域）は、ＳＯ’×ＯＨ＜Ｖｄとなる関係である（ＳＯ’は比例定数）。つまりヒータの後方（液室側）と前方（吐出口側）の（慣性）抵抗のバランスなどによって速度ｖや吐出量Ｖｄが決定される領域であり、ヒータの前方の慣性抵抗、後方の慣性抵抗をＦ、Ｒとすると、吐出速度ｖおよび吐出量ＶｄがＲ／（Ｆ＋Ｒ）にほぼ比例する領域である。したがって、距離ＯＨを大きくするとヒータ前方の慣性抵抗が大きくなる。一方、ヒータ後方の慣性抵抗は小さくなるため、吐出口側への力が弱くなり、インクの吐出口側へ移動する速度および量が小さくなる。このことについてさらに詳細に説明する。
【００５８】
図５は一般的なインクジェット記録ヘッドのインク流路の断面構成を示す図である。
【００５９】
インク路用溝が形成された天板４１３とヒータボード４０３とを接合することによってインク路４０１が構成され、インク路４０１には共通液室４０７に連通してインク４０６が満たされている。ヒータボード４０３にはインク吐出のための熱エネルギーを発生するヒータ４０４が形成されており、これによってインク路４０１中のインク４０６を加熱して気化による気泡を生成する。静置時においては、前記インク４０６はオリフィス付近ではインクタンク（不図示）内の負圧とインク路４０１中の毛細管力（流路抵抗）とが釣り合うことにより一定の位置にメニスカスを形成している。そして、ヒータ４０４に駆動電力が供給されることによって気泡が形成されると、気泡の体積変化による圧力によりヒータ４０４より前方のインク路４０１にあるインク４０６が液滴となって吐出される。その後、ヒータ４０４より前方のインク路４０１に残っているインク４０６はヒータ部分に戻ろうとしてメニスカスが後退する。
【００６０】
図５において、ヒータ４の中心よりオリフィス側のインク流抵抗（慣性抵抗）をＦとすると、Ｆ＝ヒータ中心〜オリフィス距離／インク路断面積と表わすことができる。また、ヒータ４の中心より共通液室７側のインク流抵抗をＲとすると、Ｒ＝ヒータ中心〜液室までの距離／インク路断面積と表わすことができる。
【００６１】
今、ヒータ４０４によってインク４０６を加熱し、図６に示すように気泡４０８を発生させてオリフィス４０５からインクドロップレット４０９を吐出することを考える。このとき、インクドロップレット４０９の体積Ｖｄは、気泡４０８の最大体積をＶｂとするとほぼ以下の（１）式で表わされるものとなる。
【００６２】
Ｖｂ＝（Ｒ／（Ｆ＋Ｒ））・Ｖｂ・・・・・・（１）
ここでＶｂ∝ＳＨ（ヒータサイズ）
（１）式から以下のことが明らかである。
【００６３】
Ｆが大きくなるに従い、すなわちヒータ４０４の前端からオリフィス４０５までの距離ＯＨ（図５参照）が長くなるに従い、吐出体積Ｖｄは減少する。この関係を図７の曲線ａに示す。
【００６４】
一方、Ｂ領域（第１の領域）では、Ｖｄ≒ＳＯ’×ＯＨとなる領域である。距離ＯＨが短くなるとヒータ前方の慣性抵抗が小さくなるために速度ｖは大きくなる。しかしながら発泡されたヒータ上の気泡がノズル内の吐出口側へのインクの流れの障害物となって流れが断たれ、その結果吐出量Ｖｄが吐出速度ｖに比例せずに小さくなるのではないかと推察される。要は、与えられたパワーとしてはさらに大きな吐出量Ｖｄとなることが見込まれるのに、インクが供給されない状態が発生しているのではないかと考えられる。すなわち、吐出口面積ＳＯと吐出口からヒータ端部までの距離ＯＨで形成される限られた吐出量Ｖｄｌｉｍができるのだと考えられる。この関係は以下の（２）式で示される。
【００６５】
Ｖｄｌｉｍ＝ＳＯ・ＯＨ・・・・・・（２）
上記の（２）式の関係を図７の曲線ｂに示す。
【００６６】
図８には吐出量Ｖｄと距離ＯＨのおおよその関係が示されており、ヒータ面積ＳＨを変えたときの曲線ａ，ｂ  の変化を示す図である。図から明らかなようにヒータ面積ＳＨの大きさに応じて各曲線ａ，ｂはシフトする。
【００６７】
ここで、図７に示される２つの曲線ａ，ｂが交わる点の距離をＬとし、基本的にはＯＨ＝Ｌを境にＶｄ  ＞Ｖｄｌｉｍとなる領域をＢ領域、Ｖｄ  ＜Ｖｄｌｉｍを満たす領域をＡ領域としている。発泡→消泡→メニスカスのリフィルの過程を、以下図９を参照して説明する。
【００６８】
時刻ｔ１  でヒータ４０４による加熱で気泡４０８を生じさせると（図９（Ａ））、時刻ｔ２  には図９（Ｂ）に示す状態になる。
【００６９】
図９（Ｃ）に示すように、時刻ｔ３  で気泡４０８が消泡する。
【００７０】
この消泡の際の原理を図９（Ｃ）を参照して説明する。
【００７１】
メニスカス４１１の後退体積（空白となる体積）ＶＭｅは、気泡４０８の最大体積をＶｂ  、気泡４０８よりオリフィス４０５側の流体抵抗をＦ′（図６参照）、液室側をＲ′（図６参照）とすると、
ＶＭｅ＝（Ｒ’／Ｆ’＋Ｒ’）・Ｖｂ＝（Ｒ’／Ｆ’＋Ｒ’）・（Ｆ＋Ｒ）／Ｒ）・Ｖｄ
で示される。つまり、消泡する際、この消泡する気泡に対して、これを埋めようとしてそれぞれオリフィス４０５側と液室４０７側からインクが移動することを考えた場合、Ａ領域のように（距離ＯＨが相対的に大きいので）Ｆ′が大きいと、オリフィス４０５側の抵抗が大となり、相対的に液室４０７からのインク移動量が大きくなる。これにより、消泡位置４１０は後方に移動せず、従ってメニスカスの後退量（ＶＭｅ）は小さくなる。これは、リフィルに有利なものとなる。
【００７２】
一方、Ｂ領域のように（距離ＯＨが小さいので）Ｆ′が小さい場合、メニスカス４０９側からのインク移動が大きくなり、消泡位置４１０は後方にずれ、その結果メニスカス後退量が吐出量に対して大きくなる。よってリフィル時間が大となる。
【００７３】
上記のように、Ａ領域では、メニスカス後退量が小さく、リフィル周波数ｆｒが高い。これに対してＢ領域では、メニスカス後退量が大きくリフィル周波数ｆｒは低くなる。
【００７４】
このように、今まで距離ＯＨを変数とした場合の吐出量Ｖｄが極大値になる距離ＯＨを基準としてＡ領域、Ｂ領域と区別したが、本実施例のヘッドを用いて実験した結果、極大値の付近に関してよく観ると、吐出量Ｖｄは距離ＯＨに対してほぼ一定の非常にゆるやかなか曲線となってることがわかった。
【００７５】
これは推定するに、まず１つには、発泡されたヒータ上の気泡がノズル内の吐出口側へのインクの流れの障害物とは完全にはならないからと考えられる。
【００７６】
すなわち、ノズル間にヒータがほぼ平行に並んでいるため、前側のヒータはノズル流路全域をしゃ断するものとならずインクの流れを完全にはしゃ断しないため、前側ヒータの横からインクが供給できるからと考えられる。
【００７７】
また、別の観点から推察すると、液滴が完成するまでに一定の時間がかかるため、吐出初期に吐出口の先端から、一部のインクが突出すると、ヒータ前側の慣性抵抗が小さくなるために粘性抵抗が支配的になってノズル内のインクの流れが遅くなっていき、特に、距離ＯＨを短かくしていった場合には上記効果がなく、吐出量Ｖｄが、徐々に小さくなっていくのではないかと考えられる。いずれにしてもこの領域では距離ＯＨの値に関らず、吐出量Ｖｄは安定しているため、ヘッド製造上のばらつきに対しても安定しているといえる。また比較的、距離ＯＨも長いため、リフィル周波数ｆｒも比較的良い値となる。
【００７８】
従来の１ノズル内に１つの吐出用ヒータが設けられる吐出量の大きなインクジェット記録ヘッドでは、図２（ａ）中の一点鎖線に示されるある所定の距離ＯＨよりも小さな領域では吐出量Ｖｄは距離ＯＨを変数とした場合に比例係数ＳＯ’がおおよそＳＯとなる比例関係にほぼ等しい実験結果となるものであった。
【００７９】
しかしながら、今回、ヒータ幅が小さくなるようにヒータ面積を変化させて実験を行ったところ、比例係数ＳＯ’は図１０に示すようにヒータ幅の増加につれて大きなものとなり、ＳＯに近付いて行く関係であることが判った。
【００８０】
すなわち、ヒータ幅が狭い場合には比例係数ＳＯ’は吐出口面積ＳＯに比べて小さな値となったのである。ここで、この比例係数ＳＯ’を有効吐出口面積と仮定するとヒータ幅が狭くなることで有効吐出口面積が小さくなると考えることもできる。ここで、図１０の縦軸のＳＯ’を有効吐出口と仮定し、その場合の吐出口径２（ＳＯ’／π）１／２の値を対応させた。
【００８１】
上述したような知見に基づいて、本実施例のインクジェット記録ヘッドでは一方のヒータ（前側ヒータ（吐出口側のことを前側とした））のヒータ幅の大きさを有効吐出口面積がＳＯに比較して小さく（約半分）なるように設定し、かつ、ヒータ位置として距離ＯＨがＢ領域（あるいはＣ領域（第２の領域））となるように設定し、他方のヒータ（後ろ側ヒータ）を前側ヒータとほぼ同じ大きさとしてヒータ位置は距離ＯＨがＡ領域（あるいはＣ領域）となるように配置した。
【００８２】
駆動方法としてはそれぞれのヒータで独立に駆動した場合の各吐出量がほぼ等しくなり、両方を同時に駆動した場合には２倍の吐出量となるように設定した。このように大小の液滴の吐出量比を２：１に設定する場合、各ヒータそれぞれの距離ＯＨは屈曲点となる距離に対して対称となるように設定することにより駆動方法が容易となり、このような配置とすることが望ましい。
【００８３】
ここで、前側のヒータで小ドットを吐出させ、前後ヒータを同時に駆動することにより大ドットを吐出させることで小ドットの吐出速度を大きくし、かつ、大小ドットの吐出速度の差（または比）を小さくすることができた。また、前側ヒータの距離ＯＨは、あまり短すぎると吐出速度ｖは大きくなるもののリフィル周波数ｆｒが低くなるため、駆動周波数を満たすことのできる範囲内に設定すればよい。
【００８４】
次に、大ドットを吐出させるのに好ましいヒータの位置について説明する。
【００８５】
大ドットは前後の２つのヒータを駆動して吐出させることは前述した通りであるが、２つのヒータの重心位置と吐出口間の距離ＯＰを変数とすると、吐出量Ｖｄ、吐出速度Ｖおよびリフィル周波数ｆｒ等の吐出特性は図１１（ａ）〜（ｃ）に示すものとなる。図１１に示す例では前側ヒータの距離ＯＨ１を固定とし、後ろ側ヒータの距離ＯＨ２を変化させて得られた距離ＯＰを変数としたものである。
【００８６】
上記の場合の吐出量Ｖｄは前側ヒータと後ろ側ヒータをそれぞれ単独に駆動させた場合の吐出量の和にほぼ等しいことが判っており、距離ＯＰが所定の距離で吐出量Ｖｄは最大となる。本実施例においては、この所定の距離よりも大きな値に距離ＯＰを設定している。
【００８７】
図１１（ｂ），（ｃ）から、距離ＯＰが短すぎると吐出速度ｖが速くなりすぎて、大小ドットの速度差が大きくなり、リフィル周波数が低くなることが判る。ここで、図１（ｂ）に示すようにノズル内にヒータが１つだけ配置されている場合を考える。１つだけ配置されたヒータのサイズを本実施例の２つのヒータを１つにまとめたような形状とし、その重心と吐出口との距離ＯＣをＯＣ＝ＯＰとなるように配置して実験したところ、本実施例のものとほぼ同様の吐出量Ｖｄ、吐出速度ｖおよびリフィル周波数ｆｒが得られた。
【００８８】
上記の実験結果から、従来からのインクジェット記録ヘッドとの共通性を考えると、従来品のＯＰとＯＣをほぼ等しくすることにより、液滴の吐出量Ｖｄ、吐出速度ｖ、リフィル周波数ｆｒをほぼ等しいものとすることができることが判る。なお、吐出速度ｖを向上するために前側ヒータの距離ＯＨ１を小さくしすぎると後ろ側ヒータの距離ＯＨ２を長くする必要が生じてくるが、距離ＯＨ２をＯＣ≒ＯＰとするために必要以上に長くすると発生した気泡がノズルにインクを供給する供給系が設けられた後方に突き抜ける虞があるため、これを防止するためにＯＰ＜ＯＣとすることが望ましい。
【００８９】
また、大ドットの場合に距離ＯＨがＢ領域にあると吐出安定性が悪くなるため、従来品との共通性を前提としない場合であっても、距離ＯＣは距離ＯＨがＡ領域となるように設定することが望ましい。
【００９０】
上記のような設定条件を踏まえてヒータを配置したインクジェット記録ヘッドを作製し、その特性を測定した。以下にその結果を示す。
【００９１】
測定１
図１２は測定において使用したノズルおよびヒータの形状を示す図である。ノズル１０４は液室５１と連通しており、ノズル内には毛管力によってオリフィス４０付近にメニスカス５２を形成する。ノズル内には少なくとも２つ以上のヒーターがあるが本図では２つのヒーターの場合について説明する。ノズルの全長Ｌは４００μｍとした。それぞれのヒーターＡ、Ｂにはそれぞれ電極が接続されており、反対側の端子には共通の電極が接続されている。それぞれの電極の先には、スイッチング手段が接続され、ヒーターＡ、Ｂを選択的に駆動し、ノズル内のインクを吐出することができる。２つのヒーターの構成はＨＷＡ  ＝２２μｍ，ＨＬＡ  ＝１３５μｍ，ＯＨＡ  ＝１００μｍとＨＷＢ  ＝２４μｍ，ＨＬＢ  ＝１３５μｍ，ＯＨＢ  ＝１６０μｍとして小液滴はヒーターＡのみ加熱発泡させて吐出させたものであり、大液滴はヒーターＡ、Ｂを同時に加熱発泡させて吐出させたものとして評価を行った。使用したインクは表面張力が約４０．５〜４６．５（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であり、粘度が１．５〜２．１（ｃＰ）のものを用いた。また、吐出口の開口面積ＳＯは６８０μｍ２とした。
【００９２】
第１の測定結果を示す第１表は、ヒータの構成と吐出量、および吐出速度との関係および６．５ＫＨｚで吐出を行なったときのインクミストの量を示す表である。表の結果から小液滴、大液滴の吐出速度と、吐出量は高画質な印字を行うのに充分であり、インクミスト発生量も微少であることから、高品位な印字を得ることができることが判る。
【００９３】
【表１】
0003582754.tif 000002
測定２
第２の測定結果を第２表に示す。
【００９４】
ヒーターの構成は、ＨＷＡ  ＝２１μｍ，ＨＬＡ  ＝１３６μｍ，ＯＨＡ  ＝１００μｍとＨＷＢ  ＝１９μｍ，ＨＬＢ  ＝１３７μｍ，ＯＨＢ  ＝１４０μｍとした。この場合も第１の実施例と同じく高画質な印字を行うのに充分な結果が得られた。
【００９５】
つまり、ヒーターの形状や大きさを変化させてもＯＨ距離の差を適当な値にすれば、良好な結果が得られる。
【００９６】
【表２】
0003582754.tif 000003
測定３
次に、ＯＨ距離の差に対する吐出速度とインクミストの関係を第３表に示す。ヒーターＡのＯＨ距離と小液滴の吐出速度とインクミストの関係を第３表（ａ）に、２つのヒーターのＯＨ距離の差と大液滴の吐出速度ととインクミストの関係を第３表（ｂ）に示した。このときのヒーターサイズは実施例１と同じくＨＷＡ  ＝２２μｍ，ＨＬＡ  ＝１３５μｍとＨＷＢ  ＝２４μｍ，ＨＬＢ  ＝１３５μｍとした。
【００９７】
第３表（ａ）において、小液滴の吐出速度はヒーターＡのＯＨ距離が１２０μｍを超えると徐々に遅くなり、高品位な印字を期待できない。また７０μｍ以下になるとインクミスト量が増大する。これはリフィル周波数ｆｒが悪くなり、吐出状態が不安定となるためと考えられる。
【００９８】
第３表（ｂ）については、ヒーターＡのＯＨ距離は１００μｍとし、ヒーターＢのＯＨ距離に対して大液滴の吐出速度を示した。ＯＨ距離が１１０μｍを下回ると大液滴吐出時にインクミストが発生し、吐出方向が曲がり液滴着弾精度が低下する。また、ＯＨ距離が２００μｍ以上では、たまに不吐出が発生した。
【００９９】
したがって、小液滴の吐出速度を上昇させ、且つ大液滴吐出時のインクミストの発生を抑止し、安定した吐出を行なわせるには、小液滴を吐出するためのヒーターのＯＨ距離を８０〜１３０μｍとし、２つのヒーターのＯＨ距離の差を１０〜８０μｍにすればよい。さらに高画質な記録品位を求めるならば、前記ＯＨ距離の差を２０〜６０μｍにすればよい。
【０１００】
【表３】
0003582754.tif 000004
測定４
次に、後ろ側ヒータの距離ＯＨを１７０μｍに固定とし、前側ヒータの位置を変化させたときの吐出特性を測定した。測定は、吐出口面積ＳＯや前ヒータおよび後ろ側ヒータ面積ＳＨが異なるものについて行った。結果を第４表および第５表に示し、これらをグラフ化したものを図１３および図１４に示す。図１３および図１４において、（ａ）は吐出速度ｖ、（ｂ）は吐出量Ｖｄ、（ｃ）は吐出速度ｖを吐出量Ｖｄで除いた値であり、これらはともに前側ヒータのみを用いた場合と前側ヒータおよび後ろ側ヒータを同時に用いた場合が示さている。（ｄ）は各場合の位置ずれ量を示している。
【０１０１】
第４表に測定結果が示される測定では吐出口面積ＳＯが３８０μｍ２、前側ヒータおよび後ろ側ヒータのいずれも面積ＳＨが１７μｍ×１３５μｍのものを用いた。第５表に測定結果が示される測定では、吐出口面積ＳＯが４００μｍ２、前側ヒータの面積ＳＨが１７μｍ×１１５μｍ、後ろ側ヒータの面積ＳＨが２３μｍ×１１５μｍのものを用いた。いずれの測定においても、測定は使用インクは表面張力約２６．０〜３７．０（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であり、粘度が１．８５〜２．６０（ｃＰ）のものを用い、小ドットおよび大ドット吐出を行った際の吐出速度ｖＦおよびｖＦ＋Ｂと吐出量ＶｄＦおよびＶｄＦ＋Ｂについて測定を行い、上記のような構成のインクジェット記録ヘッドを走査速度が０．７（ｍ／ｓ）のキャリッジに搭載し、記録媒体までの距離が１ｍｍの記録装置に搭載したときの記録的の飛翔時間および着弾位置ずれを求め、さらに、小ドット吐出時の吐出速度を吐出量で除した第１の値と、大ドット吐出時の吐出速度を吐出量で除した第２の値とを求め、さらに第１の値を第２の値で除した値を求めている。
【０１０２】
【表４】
0003582754.tif 000005
【０１０３】
【表５】
0003582754.tif 000006
上記の測定結果から、第１の値が第２の値に比例係数１．１５を乗じた値よりも大きなとき、すなわち、吐出速度ｖＦ，ｖＦ＋Ｂおよび吐出量吐出量ＶｄＦ，ＶｄＦ＋Ｂが、
（ｖＦ／ＶｄＦ）≧（ｖＦ＋Ｂ／ＶｄＦ＋Ｂ）×Ｃ
（Ｃは定数）
の関係を満たすように配置することにより、好ましい吐出速度、吐出量比、着弾位置ずれ量およびリフィル周波数が得られることが判った。定数Ｃはインク物性等によって変わるもので、本発明者の実験によれば表面張力が約２６．０〜３７．０（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であり、粘度が１．８５〜２．６０（ｃＰ）のインクを用いたときには、Ｃ＝１．１５となり、表面張力が約４０．５〜４６．５（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であり、粘度が１．５〜２．１（ｃＰ）のインクを用いたときには、Ｃ＝１．０となることが判った。
【０１０４】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例はヒータの形状および重心位置に関するものである。
【０１０５】
ヒータを加熱させてその上のインクを発泡させてインク滴を吐出させるインクジェット記録装置において所定のインク滴体積を得るためには、所定の面積のヒータが必要となる。
【０１０６】
ノズルを高密度化していくためにはヒータ幅を狭くする必要があるが、このとき、幅の大きなヒータと同じインク滴体積とするためにはヒータ面積を等しくする必要があり、必然的にヒータ長さを大きくすることとなる。１ノズル内に複数のヒータをノズル列方向に並設する場合には幅はさらに狭くなり、ヒータ長さもより大きなものとなる。
【０１０７】
図１５（ａ），（ｂ）のそれぞれは、上記の特性を考慮した第２の実施例を説明するための図で、ほぼ同じインク滴を吐出するノズル１００１，１００５の構成を示す平面図であり、ヒータ形状により特性が異なるものとなることを説明するための図である。
【０１０８】
ノズル１００１内には２つのヒータ１００２と１００３が配設され、ノズル１００１と同形状のノズル１００５内にはヒータ１００６と１００８が配設されている。ヒータ１００２（１００３）はヒータ１００６（１００８）と幅が小さく、長さが大きいが、面積はほぼ等しいものとされ、また、各ヒータのノズル１００１および１００５に対する重心の位置は等しくなるように配設されている。このような条件で配設されることにより、図１５（ａ）に示すノズル１００１における吐出口１００４から前側ヒータ１００２までの距離ＯＣ１は図１５（ｂ）に示すノズル１００５における吐出口１００７から前側ヒータ１００６までの距離ＯＣ２よりも短いものとなる。この結果、ヒータ１００２の端部はＢ領域に配置され、吐出量Ｖｄが小さくなる。また、発泡中心となる吐出口１００４から重心までの距離は、幅の広い、図１５（ｂ）に示したものと同じであり、各ヒータの重心はＡ領域となるため、リフィル周波数ｆｒに関してはこれらはいずれもほぼ等しいものとなり、小液滴の形成と効率良くリフィルを行うことが両立できるものとなっている。
【０１０９】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。
【０１１０】
本実施例は、上記のＡ領域とＡ領域以外のＢ領域およびＣ領域の分岐点を図４に示した内容から１３０μｍと規定し、さらに、各測定結果からインクの種類に応じて吐出速度ｖＦ，ｖＦ＋Ｂおよび吐出量吐出量ＶｄＦ，ＶｄＦ＋Ｂを規定するものである。
【０１１１】
これらの各パラメータは以下により説明され、規定することができる。
【０１１２】
表面張力が約２６．０〜３７．０（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であり、粘度が１．８５〜２．６０（ｃＰ）のインクを用いたときには、
ｖＦ≧８（ｍ／Ｓ）
ｖＦ＋Ｂ≦１６（ｍ／Ｓ）
ＶｄＦ≦２５（ｐｌ）
３５≦ＶｄＦ＋Ｂ≦４５（ｐｌ）
の関係を満たすこととする。
【０１１３】
また、表面張力が約４０．５〜４６．５（ｄｙｎｅ／ｃｍ）であり、粘度が１．５〜２．１（ｃＰ）のインクを用いたときには、
ｖＦ≧７．５（ｍ／Ｓ）
ｖＦ＋Ｂ≦１６（ｍ／Ｓ）
ＶｄＦ≦４０（ｐｌ）
６５≦ＶｄＦ＋Ｂ≦８０（ｐｌ）
の関係を満たすこととする。上記のような条件のときに大小吐出を良好に行うことができる。
【０１１４】
図１６は、上記のような各特性を備えたインクジェット記録ヘッドを用いたインクジェトヘッドカートリッジＡ〜Ｄを組み合せたものである。インクジェトヘッドカートリッジＡ〜Ｄにはカラー記録を行うためにＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）がそれぞれ供給される。ここで、インクジェトヘッドカートリッジＡ〜Ｃを構成するインクジェット記録ヘッドは、上記の定数Ｃが１．１５となるものが使用され、インクジェトヘッドカートリッジＤには上記の定数Ｃが１．００となるものが使用されている。
【０１１５】
上述した各実施例の実施形態としては、図１７（ａ）に示す例では同形状の両ヒータの一部が隣接するように配置されたもの、図１７（ｂ）に示すように同形状の両ヒータが隣接しないように配置されたもの、図１７（ｃ）に示すように異なる形状のヒータの一部が隣接するように配置されたもの、図１７（ｄ）に示すように異なる形状の両ヒータが隣接しないように配置されたものの全てが含まれる。
【０１１６】
なお、上述した各実施例においては、ヒータが２つ設けられたものを例として説明したが、さらに多くのヒータを配置する場合であっても本発明の考え方を適用することができる。例えば、１箇所に複数のヒータが並設される場合にはこれらを１つのヒータと見なしてその重心に本発明を適用すればよい。また、距離ＯＨが異なるように設けられた場合には、前後関係を持つヒータを１つのヒータと見なしてその重心に本発明を適用すればよい。
また、上述した各実施例を組み合せることにより、各実施例における効果が相乗したものとなり、このように構成してもよい。
【０１１７】
図１８は上記のように構成されるインクジェット記録ヘッドを用いたインクジェットヘッドカートリッジの一例を示す分解斜視図である。
【０１１８】
図１８において記録ヘッドユニットＩＪＵは、電気信号に応じて熱エネルギーを生成しインクに膜沸騰を生じさせることによりインク吐出を行う方式のユニットである。ヒータボード１００は、Ｓｉ基板上に、複数の列状に配された上記熱エネルギーを生成するための電気熱変換素子（吐出ヒータ）と、これに電力を供給するＡｌ等の電気配線とが成膜技術により形成されて成る、配線基板２００は、ヒータボード１００の配線に対応する配線（例えばワイヤボンディングにより接続される）と、この配線の端部に位置し本体装置からの電気信号を受けるパッド２０１とを有している。天板１３００は、複数のインク吐出口のそれぞれに対応したインク路や共通液室等を構成するための隔壁を具え、また、インクタンクから供給されるインクを受けて共通液室へ導入するためのインク受け口１５００と、吐出口を複数有するオリフィスプレート４００を一体に具える。天板１３００が具える隔壁等は天板１３００と一体成型されるものであり、これらの一体成型材料としてはポリサルフォンが好ましいが、他の成型用樹脂材料でも良い。
【０１１９】
支持体３００は配線基板２００の裏面を平面で支持し、例えば金属によって形成され、記録ヘッドユニットの構造部材をなす。押えばね５００はＭ字形状をなし、そのＭ字の中央で天板１３００の共通液室に対応する部分を押圧すると共に前だれ部５０１で同様に天板１３００のインク路に対応する部分を線接触で押圧する。押えばね５００の足部が支持体３００の穴３１２１を通って支持体３００の裏面側に係合することにより、ヒータボード１００および天板１３００を支持体３００との間に挟み込んだ状態とし、これにより、押えばね５００とその前だれ部５０１の付勢力によってヒータボ−ド１００と天板１３００とを支持体３００に圧着固定することができる。支持体３００は、インクタンクに設けられた２つの位置決め凸起１０１２および２つの位置決め且つ熱融着保持用凸起１８００のそれぞれに係合するそれぞれ２つの位置決め用穴３１２，１９００を有する他、ヘッドカートリッジの装置本体側キャリッジに対する位置決め用の突起２５００，２６００を裏面側に有している。加えて支持体３００はインクタンクからのインク供給を可能とするインク供給管２２００（後述）を貫通可能にする穴３２０をも有している。支持体３００に対する配線基板２００の取付は、接着剤等で貼着して行われる。
【０１２０】
なお、支持体３００の凹部２４００，２４００は、それぞれ位置決め用突起２５００，２６００の近傍に設けられており、これら凹部は、組立てられたヘッドカートリッジ（図１９に示される）において、ヘッドカートリッジにおける記録ヘッドユニットＩＪＵの周囲の３辺に形成されたそれぞれ複数の平行溝３０００，３００１延長点にあって、ゴミやインク等の不要物が突起２５００，２６００に至ることがないように設けられている。平行溝３０００が形成される蓋部材８００は、ヘッドカートリッジの外壁を形成すると共に、記録ヘッドユニットＩＪＵを収納する部分を形成している。また、平行溝３００１が形成されるインク供給路部材６００は、前述したインク供給管２２００と接続することによりこれにインク連通するインク導管１６００を、供給管２２００との接続側が固定の片持ちばり形態で具え、また、インク導管１６００の固定部においてインク供給管２２００との毛管現象を確保するための封止ピン６０２を具える。尚、６０１はインクタンクと供給管２２００との結合シールを行うパッキン、７００は供給管２２００のタンク側端部に設けられたフィルターである。インク供給路部材６００は、モールド成型されているため、廉価で位置精度が高く形成されるばかりでなく、片持ちばり形態の導管１６００によって大量生産時においても導管１６００の、天板１３００のインク受け口１５００に対する圧接状態を安定化できる。本例では、この圧接状態下で封止用接着剤をインク供給路部材側から流し込む。
【０１２１】
なお、インク供給路部材６００の支持体３００に対する固定は、支持体３００の穴１９０１，１９０２に対するインク供給路部材６００の裏面側ピン（不図示）を支持体３００の穴１９０１，１９０２を介して貫通突出せしめ、支持体３００の裏面側に突出した部分を熱融着することで簡単に行われる。尚、この熱融着された裏面部のわずかな突出領域は、インクタンクの記録ヘッドユニットＩＪＵ取付面側壁面のくぼみ（不図示）内に収められるのでユニットＩＪＵの位置決め面は正確に得られる。
【０１２２】
インクタンクは、カートリッジ本体１０００と、インク吸収体９００と、インク吸収体９００をカートリッジ本体１０００の上記ユニットＩＪＵ取付面とは反対側の側面から挿入した後、これを封止するための蓋１１００と、で構成されている。吸収体９００は、カートリッジ本体１０００内に配置される。供給口１２００は上記各部１００〜６００からなるユニットＩＪＵに対してインクを供給するための供給口であり、当該ユニットをカートリッジ本体１０００の部分１０１０に配置する前の工程で供給口１２００よりインクを注入することにより吸収体９００のインク含浸を行うための注入口でもある。本例のヘッドカートリッジでは、インクをインクタンク内に注入できる部分は、大気連通口１４０１と供給口１２００である。しかしながら、本体１０００内側面に設けられたリブ２３００および蓋１１００の内側面に設けられたリブ２５００，２５０１とによってそれぞれ形成されるタンク内空気存在領域を、大気連通口１４０１側から連続した部分に設け、かつインク供給口１２００から最も遠い角部域にわたって設けた構成をとることにより、インク吸収体からのインク供給性を良好に保っている。このため、相対的に良好かつ均一な吸収体へのインク注入は、供給口１２００を介して行われることが重要である。この方法は実用上極めて有効である。リブ２３００は、カートリッジ本体１０００の後方において、キャリッジ移動方向に平行なリブを４本（図１８には上面の２本のみ示される）有し、吸収体が本体１０００の面に密着することを防止している。また、部分リブ２５０１，２５００は、リブ２３００の延在する方向の延長上にあって蓋１１００の内側面に設けられているが、リブ２３００とは異なり分割された状態となっている。これにより、空気の存在空間を前者より増加させている。なお、リブ２５００，２５０１は蓋１１００の全面積の半分以下の面に分散された形となっている。これらのリブによってインク吸収体９００のタンク供給口１２００から最も遠い角部の領域のインクをより安定させつつも確実に供給口１２００側へ毛管力で導くことができる。１４０１はインクタンク内部を大気に連通するために蓋部材に設けられた大気連通口である。１４００は大気連通口１４０１の内方に配置される揆液材であり、これにより大気連通口１４００からのインク漏洩が防止される。
【０１２３】
インクタンクのインク収容空間は長方形形状であり、その長辺を側面に持つ場合であるので上述したリブの配置構成は特に有効であるが、キャリッジの移動方向に長辺を持つ場合又は立方体の場合は、蓋１１００の全体にリブを設けるようにすることでインク吸収体９００からのインク供給を安定化できる。
【０１２４】
インクタンクおよび、これにユニットＩＪＵが装着された後にユニットＩＪＵを覆う蓋８００によって、ユニットＩＪＵは下方開口を除いて包囲されることになるが、ヘッドカートリッジは、装置本体側のキャリッジに装着され、この際、上記下方開口はキャリッジと近接するため、実質的な４方包囲空間が形成される。従って、この包囲空間内にある記録ヘッドＩＪＨからの発熱は、この空間内に均一に分散してこの空間を均一な温度に保つものとして有効となる。しかしながら、ヘッドＩＪＨが長期連続して駆動された場合など、わずかな昇温を生じることがある。このため、本例では、支持体３００からの自然放熱を助けるためにカートリッジの上方面に、この空間よりは小さい幅のスリット１７００を設けて、昇温を防止しつつもユニットＩＪＵ全体の温度分布の均一化を環境に左右されないようにする。
【０１２５】
図１９に示されるようにヘッドカートリッジＩＪＣとして組立てられると、インクはインクタンクの供給口１２００から支持体３００に設けた穴３２０および供給タンク６００の中裏面側に設けた導入口を貫ぬいて配される供給管２２００を介してインク供給路部材６００内の導管１６００に導かれ、その内部を通った後、天板１３００のインク導入口１５００を介して共通液室内へと流入される。以上における供給管および導管の接続部には、例えばシリコンゴムやブルチゴム等のパッキンが配設され、これによって封止が行われてインク供給路が確保される。
【０１２６】
なお、本実施例においては、天板１３００は耐インク性に優れたポリサルフォン，ポリエーテルサルフォン，ポリフェニレンオキサイド，ポリプロピレンなどの樹脂を用い、オリフィスプレート部４００と共に金型により一体に同時成型してある。
【０１２７】
図２０は本発明のインクジェット記録ヘッドカートリッジを用いたインクジェット記録装置ＩＪＲＡの概観図である。記録ヘッドとインクタンクとが一体となったインクジェットカートリッジＩＪＣは、キャリッジＨＣに搭載される。キャリッジＨＣは駆動モータ５０１３の正転逆転に連動して駆動力伝達ギア５０１１，５０００９を介して回転するリードスクリュー５００４の螺旋溝５００５に対して係合するキャリッジＨＣはピン（不図示）を有し、矢印ａ，ｂ方向に往復移動される。キャリッジＨＣには記録ヘッド部５０２５，インクタンク部５０２６が装着される。５００２は紙押え板であり、キャリッジの移動方向にわたって紙をプラテン５０００に対して押圧する。５００７，５００８はフォトカプラであり、キャリッジのレバー５００６のこの域での存在を確認してモータ５０１３の回転方向切り替え等を行うためのホームポジション検知手段である。５０１６は記録ヘッドの前面をキャップするキャップ部材５０２２を支持する部材、５０１５はこのキャップ内を吸引する吸引手段であり、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。５０１７はクリーニングブレード、５０１９はこのブレードを前後方向に移動可能にする部材であり、本体支持板５０１８にこれらは支持されている。ブレードは、この形態でなく周知のクリーニングブレードが本例に適用できることはいうまでもない。また、５０１２は、吸引回復の吸引を開始するためのレバーであり、キャリッジと係合するカム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替え等の公知の伝達手段で移動制御される。
【０１２８】
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ＨＣがホームポジション側領域に位置づけられたとき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が、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。
【０１２９】
また、カートリッジタイプの記録ヘッド，インクタンク一体型のものを用いたインクジェット記録装置を説明してきたが、インクンタクから記録ヘッドまで非常に細い管でインクが供給されるタイプのインクジェット記録装置も本発明に包含されるものである。
【０１３０】
図２１は、本発明のインクジェット記録ヘッドを適用したインク吐出記録を動作させるための装置全体のブロック図である。
【０１３１】
記録装置は、ホストコンピュータ３００より印字情報を制御信号として受ける。印字情報は印字装置内部の入力インタフェイス３０１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ＣＰＵ３０２に入力される。ＣＰＵ３０２はＲＯＭ３０３に保存されている制御プログラムに基づき、前記ＣＰＵ３０２に入力されたデータをＲＡＭ３０４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。
【０１３２】
またＣＰＵ３０２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記録ヘッドを移動する駆動用モータ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３０７と、モータドライバ３０５を介し、ヘッド２００および駆動モータ３０６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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
またこれらの液体吐出装置に用いる吐出液としては、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。
【０１３６】
＜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記録ヘッドとして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。
【０１３７】
図２２は、前述した本発明のインクジェット記録ヘッド２０１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。本実施例におけるインクジェット記録ヘッドは、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。
【０１３８】
これらのヘッド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３０７から信号が供給され、この信号に基づいて各ヘッドの駆動が成される。
【０１３９】
各ヘッドには、吐出液としてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの４色のインクがそれぞれ２０４ａ〜２０４ｄのインク容器から供給されている。なお、符号２０４ｅは発泡液が蓄えられた発泡液容器であり、この容器から各ヘッドに発泡液が供給される構成になっている。
【０１４０】
また、各ヘッドの下方には、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の吐出口を覆うことでヘッドの保守を成すことができる。
【０１４１】
符号２０６は、先の各実施例で説明したような各種、非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３０５に接続された駆動用ローラにより駆動される。
【０１４２】
本実施例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。
【０１４３】
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。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、先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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
なお、本実施例では、ヘッド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。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｂ）のそれぞれは、本発明によるインクジェット記録ヘッドの一実施例および比較例としての従来品のノズル部の構成を示す平面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、吐出口からヒータ先端までの距離ＯＨを変数としたときの液滴の吐出量Ｖｄ、吐出速度ｖ、リフィル周波数ｆｒを示す図である。
【図３】液滴の吐出量Ｖｄと吐出速度ｖ、および吐出口面積ＳＯと吐出口からヒータ先端までの距離ＯＨとの積と距離ＯＨとの関係をともに示す図である。
【図４】吐出速度ｖを吐出量Ｖｄで除算した結果と距離ＯＨとの関係を示す図である。
【図５】本発明の一実施例にかかる記録ヘッドの主にインク路の縦断面を示す図である。
【図６】本発明の実施例を説明するための図１と同様の図である。
【図７】上記実施例を説明するための吐出ヒータ距離と吐出インク滴体積との関係を示す線図である。
【図８】ヒータ面積ＳＨを大きくしていったときの曲線曲線曲線ａ，ｂ  の変化を示す図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｄ）は、上記実施例と従来例とを比較しながら吐出時のリフィルの挙動を説明するためのインク路の断面図である。
【図１０】比例係数ＳＯ’の変化を示す図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、２つのヒータの重心位置と吐出口間の距離ＯＰを変数とすると、吐出量Ｖｄ、吐出速度Ｖおよびリフィル周波数ｆｒ等の吐出特性を示す図である。
【図１２】本発明によるインクジェット記録ヘッドの特性測定において使用したノズルおよびヒータの形状を示す図である。
【図１３】後ろ側ヒータの距離ＯＨを固定とし、前側ヒータの位置を変化させたときの吐出特性示す図であり、（ａ）は吐出速度ｖ、（ｂ）は吐出量Ｖｄ、（ｃ）は吐出速度ｖを吐出量Ｖｄで除いた値であり、これらはともに前側ヒータのみを用いた場合と前側ヒータおよび後ろ側ヒータを同時に用いた場合が示さている。（ｄ）は各場合の位置ずれ量を示している。
【図１４】後ろ側ヒータの距離ＯＨを固定とし、前側ヒータの位置を変化させたときの吐出特性示す図であり、（ａ）は吐出速度ｖ、（ｂ）は吐出量Ｖｄ、（ｃ）は吐出速度ｖを吐出量Ｖｄで除いた値であり、これらはともに前側ヒータのみを用いた場合と前側ヒータおよび後ろ側ヒータを同時に用いた場合が示さている。（ｄ）は各場合の位置ずれ量を示している。
【図１５】（ａ），（ｂ）のそれぞれは、本発明の第２の実施例を説明するための図で、ほぼ同じインク滴を吐出するノズル１００１，１００５の構成を示す平面図である。
【図１６】本発明によるインクジェット記録カートリッジの一例を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態を説明するための図である。
【図１８】インクジェット記録ヘッドを用いたインクジェットヘッドカートリッジの一例を示す分解斜視図である。
【図１９】インクジェットヘッドカートリッジの模式的斜視図である。
【図２０】インクジェット記録装置ＩＪＲＡの概観図である。
【図２１】装置全体のブロック図である。
【図２２】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。
【符号の説明】
１０１，１０５    ノズル
１０２，１０３，１０６    ヒータ
１０４，１０７    吐出口
【図１】
0003582754.tif 000007
【図２】
0003582754.tif 000008
【図３】
0003582754.tif 000009
【図４】
0003582754.tif 000010
【図５】
0003582754.tif 000011
【図６】
0003582754.tif 000012
【図７】
0003582754.tif 000013
【図８】
0003582754.tif 000014
【図９】
0003582754.tif 000015
【図１０】
0003582754.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
0003582754.tif 000018
【図１３】
0003582754.tif 000019
【図１４】
0003582754.tif 000020
【図１５】
0003582754.tif 000021
【図１６】
0003582754.tif 000022
【図１７】
0003582754.tif 000023
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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