(57)【要約】【課題】キャビテーション発生を抑制し、液体吐出ヘッド全体の耐久性を向上させる。【解決手段】液体が供給されるエネルギー作用室１２、エネルギー作用室１２に連通する吐出口９およびエネルギー作用室１２内に配置された発熱素子１３を備えた複数のチップが共通の基板の上に配置され、発熱素子１３が発する熱によってエネルギー作用室１２内の液体中に気泡が生成されることで該液体が吐出口９から吐出される。そして、吐出口９の中心が、発熱素子１３の中心に対してエネルギー作用室１２への液体の供給方向にずれている第１のチップと、吐出口９の中心が、発熱素子１３の中心に対してエネルギー作用室１２への液体の供給方向と反対方向にずれている第２のチップとを有する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が供給されるエネルギー作用室、前記エネルギー作用室に連通する吐出口および前記エネルギー作用室内に配置された熱エネルギー発生手段を備えた複数のチップが共通の基板の上に配置され、前記熱エネルギー発生手段が発する熱によって前記エネルギー作用室内の液体中に気泡が生成されることで該液体が前記吐出口から吐出される液体吐出ヘッドであって、
前記吐出口の中心が、前記熱エネルギー発生手段の中心に対して前記エネルギー作用室への液体の供給方向にずれている第１のチップと、
前記吐出口の中心が、前記熱エネルギー発生手段の中心に対して前記エネルギー作用室への液体の供給方向と反対方向にずれている第２のチップとを有する、液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記第１のチップの前記エネルギー作用室には、表面張力が４０ｍＮ／ｍ以上の液体が供給され、
前記第２のチップの前記エネルギー作用室には、表面張力が４０ｍＮ／ｍ未満の液体が供給される、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
液体が供給されるエネルギー作用室、前記エネルギー作用室に連通する吐出口および前記エネルギー作用室内に配置された熱エネルギー発生手段を備えた複数のチップが共通の板の上に配置され、前記熱エネルギー発生手段が発する熱によって前記エネルギー作用室内の液体中に気泡が生成されることで該液体が前記吐出口から吐出されるとともに、前記気泡が最大体積に成長した後に初めて大気と連通する液体吐出ヘッドにおいて、
前記吐出口の中心が、前記熱エネルギー発生手段の中心に対して前記エネルギー作用室への液体の供給方向にずれている第１のチップと、
前記吐出口の中心が、前記熱エネルギー発生手段の中心に対して前記エネルギー作用室への液体の供給方向と反対方向にずれている第２のチップとを有する、液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第１のチップの前記エネルギー作用室には、表面張力が４０ｍＮ／ｍ以上の液体が供給され、
前記第２のチップの前記エネルギー作用室には、表面張力が４０ｍＮ／ｍ未満の液体が供給される、請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記吐出口の中心と前記熱エネルギー発生手段の中心とのずれ量が前記エネルギー作用室に供給される液体の物性に応じて異なる請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記吐出口の中心と前記熱エネルギー発生手段の中心とが一致している第３のチップを有する、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク液等の液滴を吐出させる液体吐出ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドの一つに、記録媒体に向けてインクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドがある。さらに、インクジェット記録ヘッドの中には、電気熱変換素子を用いたインク吐出方式を採用するものがある。かかる記録ヘッドでは、インク流路を介して共通液室内にインクが供給されて充填された状態で、エネルギー作用室に配置されている電気熱変換素子（以下「発熱素子」）に電気信号を与えて該素子を発熱させる。これにより、エネルギー作用室内における発熱素子周辺のインクが瞬時に加熱されて沸騰し、発熱素子上で気泡が生じる。このとき生じる気泡の発泡圧によって、エネルギー作用室内部のインクに運動エネルギーが与えられ、インクが吐出口から外部へ吐出される。
【０００３】
この吐出方式では、発熱素子上で発生した気泡が成長し、インクが吐出した後に発熱素子及びその周囲に存在するインクの有する熱が周囲に拡散することによって気泡の体積が減少していく。最終的には、気泡は、エネルギー作用室内のインクによってつぶされて崩壊する（消泡する）。このとき、気泡が崩壊することで、気泡の周囲に損傷を与えることがある。つまり、発熱素子の駆動に伴って発生したキャビテーションにより、発熱素子表面が損傷を受けることがあり、この損傷が原因となって記録画質が低下する虞がある。
【０００４】
上記のような課題を解決する手段の一例が特許文献１、特許文献２によって開示されている。特許文献１、特許文献２には、発熱素子をインク流路の中心線に対してオフセットさせて配置したり、吐出口を発熱素子中心に対してインク供給方向前後にずらしたりしてキャビテーション発生を低減させる方法が開示されている。これにより発熱素子の耐久性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３２１３６９号公報
【特許文献２】特開２００８−２３８４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、キャビテーションの発生を抑制する方法がいくつか提案されている。特許文献２のように吐出口をずらすことでキャビテーションの発生を抑制する場合、吐出させる液体の物性に応じて吐出口をずらす方向の最適化を図らなければキャビテーションの発生は抑制されない。何故なら、発熱素子を用いて液体に熱エネルギーを供給したとき生じる気泡の容積や形状は、吐出させる液体の物性によって異なるからである。すなわち、複数種類の液体についてキャビテーションの抑制を実現するためには、吐出させる液体の物性に応じて最適な吐出口位置を備えたチップを有するヘッドを実現しなければならない。以下、具体的に説明する。まず、発熱素子中心に対し、吐出口の位置が不適な場合の液体吐出過程の一例について図１を参照して説明する。
【０００７】
図１は特許文献２に示されている、吐出口中心が発熱素子中心に対しインク供給方向と逆側にずらされたノズル形状の例である。インクが吐出されると、気泡３００が一度最大体積に達し、その後気泡３００が消泡し始める（図１（ａ）〜（ｃ））。これとほぼ同時に吐出口の内部ではメニスカス３１０が形成される。形成されたメニスカス３１０は、インクが吐出されてエネルギー作用室内のインク量が減少することにより、発熱素子１３０の方向へ移動していく。この移動の際に、発熱素子方向に移動するメニスカス３１０と発熱素子１３０との間に存在するインク及び気泡３００が押さえ付けられて圧縮される（図１（ｄ））。これにより、吐出口の直下で気泡３００が圧縮され、気泡３００の容積や形状によっては、図１（ｅ）に示すように、大気と連通せずに負圧の分断された泡としてエネルギー作用室１２０に残る。そして残存した気泡が消泡するときにキャビテーションとして発熱素子１３０の表面に衝撃を与える場合がある。この場合、特許文献２で示されているように、吐出口中心を発熱素子中心に対してインク供給方向側へずらすと、負圧の分断泡の発生が抑制されることからキャビテーションが抑制される。
【０００８】
ここで、インク吐出後に生じる気泡の容積や形状によって、発熱素子中心と吐出口中心との最適な位置関係が決定されることが分かっている。特に、吐出されるインク物性が異なる場合、気泡の容積や形状はインクと泡の界面形状を決定付ける表面張力に依存する。つまり、キャビテーションの発生を効率的に抑制するためには、吐出されるインクの表面張力に応じて最適な吐出口位置を決定することが求められる。
【０００９】
本発明は上記知見と上記課題の認識の下になされたものであり、キャビテーションの発生を可及的に抑制し、液体吐出ヘッド全体の耐久性をさらに向上させ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の一つでは、液体が供給されるエネルギー作用室、エネルギー作用室に連通する吐出口およびエネルギー作用室内に配置された熱エネルギー発生手段を備えた複数のチップが共通の基板の上に配置されている。そして、熱エネルギー発生手段が発する熱によってエネルギー作用室内の液体中に気泡が生成されることで該液体が吐出口から吐出される。さらに、本発明の液体吐出ヘッドの一つは、吐出口の中心が、熱エネルギー発生手段の中心に対してエネルギー作用室への液体の供給方向にずれている第１のチップを有する。また、吐出口の中心が、熱エネルギー発生手段の中心に対してエネルギー作用室への液体の供給方向と反対方向にずれている第２のチップも有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、吐出口と熱エネルギー発生手段との位置関係が吐出される液体の物性に応じて好適化されることで、キャビテーションの発生が可及的に抑制され、液体吐出ヘッド全体の耐久性がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】液体吐出過程におけるエネルギー作用室内の様子を説明するための断面図である。
【図２】本発明の液体吐出ヘッドの実施形態の一例を示す模式的斜視図である。
【図３】図２に示すチップを一部切り欠いて見た斜視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面のうちの一部を示す断面図である。
【図５】（ａ）は吐出口の位置が発熱素子中心よりもインク供給方向側にずれているチップにおける吐出口及びその周辺の構造示す平面図、（ｂ）は同断面図である。
【図６】（ａ）は吐出口の位置が発熱素子中心よりもインク供給方向反対側にずれているチップにおける吐出口及びその周辺の構造示す平面図、（ｂ）は同断面図である。
【図７】表面張力が４０ｍＮ／ｍ未満のインクの吐出過程を説明するための断面図である。
【図８】実施例１に係る記録ヘッドにおけるチップ構成を示す模式図である。
【図９】実施例２に係る記録ヘッドにおけるチップ構成を示す模式図である。
【図１０】表面張力が４０ｍＮ／ｍ以上のインクの吐出過程を説明するための断面図である。
【図１１】（ａ）は吐出口中心と発熱素子中心とが一致しているチップにおける吐出口及びその周辺の構造示す平面図、（ｂ）は同断面図である。
【図１２】図１１に示すチップにおけるインク吐出後のノズル内の様子を示す模式図である。
【図１３】実施例３に係る記録ヘッドにおけるチップ構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の液体吐出ヘッドを実施するための形態の一例について図を参照して説明する。
【００１４】
本実施形態に係る液体吐出ヘッドは、インクジェット記録装置に着脱可能に搭載されるインクジェット記録ヘッド（「記録ヘッド」と略称する場合もある。）である。具体的には、インクジェット記録方式の中でも特に、液状のインクを吐出させるためのエネルギーとして熱エネルギーを利用する記録ヘッドである。より具体的には、熱エネルギー発生手段を備え、該手段が発生する熱エネルギーによって液体を沸騰させて液体中に気泡を発生させる、すなわち液体の状態変化を生起させる方式の記録ヘッドである。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及び高精細化が達成される。本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドでは、熱エネルギー発生手段として電気熱変換素子を用い、この電気熱変換素子が発する熱エネルギーによって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の吐出を行っている。
【００１５】
まず、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの全体構成について図２を参照にして説明する。図示されている記録ヘッド１には、不図示のチューブ等を介して不図示のインクタンクからインクが供給される。また、記録ヘッド１には、インクの種類毎にインク供給部２が設けられている。さらに、記録ヘッド１の内部には、種類の異なるインクが混合しないように、インクの種類毎に個別の液室が設けられている。そして、インク毎に独立した液室よりチップ３へインクが供給される。すなわち、記録ヘッド１では、共通の基板７上に、インクの種類に応じた複数のチップ３が設けられている。また、本実施形態に係る記録ヘッド１は、熱エネルギー発生手段として電気熱変換素子を用いているので、インクの吐出時にチップ３全体の温度が上昇する。そこで、チップ３の温度上昇による画像劣化やチップ３の耐久性低下を回避すべく、セラミック等の熱伝導率の高い材料を用いた放熱層４を備えてチップ３の温度上昇を軽減させている。
【００１６】
次に、チップ３の構成について述べる。図３はチップ３を一部切り欠いて見た斜視図である。図４は、図３のＡ−Ａ線に沿う断面のうちの一部を示す断面図である。このチップ３はオリフィスプレート５が流路構成部材６を挟んで基板７に接合されることで形成されている。チップ３はインク供給口８を有しており、このインク供給口８に対しインクが供給される。
【００１７】
インク供給口８は、基板７を貫通するように形成されている。本実施形態では、基板７の裏面（インク供給路の上流側）から表面（オリフィスプレート５の配置面）へ向かうにつれてインク供給口８の開口幅が狭まるように形成されている。本実施形態では、基板７はＳｉで形成されている。しかし、基板７は、ガラス、セラミックス、プラスチックあるいは金属等から形成されていてもよい。すなわち、基板が流路構成部材の一部として機能し、後述する発熱素子、インク流路及び吐出口を形成する材料層の支持体として機能し得るのであれば、その材料は特に限定されるものではない。
【００１８】
オリフィスプレート５における記録媒体と対向する面には、複数の吐出口９が形成されている。また、オリフィスプレート５、流路構成部材６及び基板７によって、各吐出口９にそれぞれ連通する複数のインク流路１０と、インク供給口８から供給されるインクを貯留して各インク流路１０に分配する共通液室１１とが画成されている。各インク流路１０の、共通液室１１側端部とは逆側の端部にはエネルギー作用室１２が形成されている。そして、エネルギー作用室内には、吐出されるべきインクが、インク供給口８から供給されて貯留されている。
【００１９】
また、チップ３は、電気熱変換素子としての発熱素子１３を備えている。基板７には、発熱素子１３が所定のピッチで２列に並んで配置されている。発熱素子１３は、エネルギー作用室１２内の吐出口９と対向する位置に配置されている。発熱素子１３は、インクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生させ、エネルギー作用室１２内に貯留されているインクに熱エネルギーを付与する。そして、エネルギー作用室１２内に貯留されているインクは、発熱素子１３によって熱が加えられて膜沸騰による気泡が生成されることで、その気泡による発泡圧によって運動エネルギーが与えられ、吐出口９から吐出される。
【００２０】
本実施形態に係る記録ヘッド１には、２つのノズル列（第１ノズル列１４、第２ノズル列１５）が平行に設けられている。各ノズル列１４、１５における隣接するノズル間の間隔は６００ｄｐｉに設定されている。すなわち、各ノズル列１４、１５におけるノズルの配列ピッチは６００ｄｐｉである。また、第２のノズル列１５の各エネルギー作用室１２と、第１のノズル列１４の各エネルギー作用室１２は、互いに１／２ピッチずれて配列されている。
【００２１】
本実施形態に係る記録ヘッド１は、特開平４−１０９４０号公報、特開平４−１０９４１号公報に開示されたインクジェット記録方式が適用されたインク吐出手段を有しており、インクの吐出時に発生する気泡が吐出口９を介して外気に連通する。
【００２２】
以下、チップ３におけるノズル構造についてより具体的に説明する。尚、以下の説明で用いる寸法、数値等は一例に過ぎず、これに限定されるものではない。また、以下の説明では大気連通方式の液体吐出について述べるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２３】
本実施形態に係る記録ヘッド１は、少なくとも第１のチップと第２のチップとを備えている。第１のチップにおける吐出口中心は、発熱素子中心に対してインク供給方向側にずれている（オフセットしている）。一方、第２のチップにおける吐出口中心は、発熱素子中心に対してインク供給方向とは反対方向にずれている（オフセットしている）。これまで説明したチップの構成は、第１のチップと第２のチップに共通する構成である。以下では、第１のチップと第２のチップの違いについて説明する。
【００２４】
図５に、吐出口９の中心が発熱素子中心よりもインク供給方向側にずれている第１のチップの構成を示す。図５（ａ）は第１のチップの吐出口９及びその周辺の詳細図である。また、図５（ｂ）には図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図を示す。図５（ａ）に示すエネルギー作用室１２の幅（ＨＷ）と長さ（ＨＨ）は共に２７μｍである（ＨＷ＝ＨＨ＝２７μｍ）。また、発熱素子１３の幅（ＬＷ）は２４．８μｍ（ＬＷ＝２４．８μｍ）、長さ（ＬＨ）は２４．４μｍ（ＬＨ＝２４．４μｍ）である。さらに、発熱素子中心（Ｏ１）と吐出口中心（Ｏ２）との間の距離（Ｏ１−Ｏ２）は５μｍである。すなわち、吐出口中心（Ｏ２）が発熱素子中心（Ｏ１）に対してインク供給方向側へずれており、そのずれ量は５μｍである。換言すれば、吐出口中心（Ｏ２）が発熱素子中心（Ｏ１）に対して５μｍインク供給方向下流側へずれている。
【００２５】
また、吐出口９の直径は１４．３μｍ、オリフィスプレート５の表面から発熱素子１３の表面までの距離（ＯＨ）は２６μｍである（ＯＨ＝２６μｍ）。また、エネルギー作用室１２の高さ（ｈ）は１６μｍである（ｈ＝１６μｍ）。
【００２６】
図６は、吐出口９の中心が発熱素子中心よりもインク供給方向と反対方向にずれている第２のチップの構成を示す。図６（ａ）は第２のチップの吐出口９及びその周辺の詳細図である。また、図６（ｂ）には図６（ａ）のＣ−Ｃ断面図を示す。図６（ａ）（ｂ）に示す発熱素子中心（Ｏ１）と吐出口中心（Ｏ３）との間の距離（Ｏ１−Ｏ３）は３μｍである。すなわち、吐出口中心（Ｏ３）が発熱素子中心（Ｏ１）に対してインク供給方向逆側へずれており、ぞのずれ量は３μｍである。換言すれば、吐出口中心（Ｏ３）が発熱素子中心（Ｏ１）に対して３μｍインク供給方向上流側へずれている。これ以外の構成は、図５（ａ）（ｂ）に示す第１のチップの構成と共通である。
【００２７】
次に、第１のチップと第２のチップがそれぞれどのようなインク物性に適しているかについて説明する。まず、吐出口中心を発熱素子中心に対し、インク供給方向逆側へずらした第２のチップを用いて行ったシミュレーション及び実験の結果を表１に示す。より具体的には、粘度＝１．５７ｍＰａ・ｓ、密度＝１．０５ｇ／mｌの物性値を有するインクの表面張力を変えて行ったシミュレーション及び実験の結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表面張力が４０ｍＮ／ｍ未満のインクの場合、インク吐出後の気泡が大気と連通し、負圧泡を残さないことでキャビテーションの発生が抑制される。このときの吐出過程を図７に示す。吐出口９からインクが吐出されると、気泡３０が一度最大体積に成長し、その後気泡３０が消泡し始める（図７（ａ）〜（ｃ））。これとほぼ同時に吐出口９の内部ではメニスカス３１が形成され、インクが吐出されてエネルギー作用室１２内のインク量が減少することで、発熱素子１３の方向へインクが移動していく。この移動の際に、発熱素子方向に移動するメニスカス３１と発熱素子１３との間に存在するインク及び気泡３０が押さえ付けられて圧縮される（図７（ｄ））。これにより、吐出口９の直下で気泡３０が圧縮され、気泡３０の容積や形状によっては図７（ｅ）のようにエネルギー作用室１２の左側に大きな負圧の分断泡が形成される。この分断泡は消泡する過程でメニスカス３１と接触し、大気と連通する。これによりキャビテーションの発生が抑制される。一方、表面張力が４０ｍＮ／ｍ以上のインクの場合、インク吐出後の気泡が大気と連通せず、負圧泡が残ることでキャビテーションの発生を招く。このときの吐出過程は図１に示した通りである。表面張力が高い場合（大きい場合）、メニスカスの曲率が小さくなり気泡が丸まるようになることで気泡の容積が小さくなりやすい。したがって、図１で示したような負圧の分断泡が大気と連通し難くなる。このような表面張力が高いインクを用いる場合は、図５に示したように、吐出口中心をインク供給方向側へずらすことで、負圧の分断泡の発生を防止し、キャビテーションの発生を抑制できる（図１０）。
【００３０】
上記より、負圧の分断泡を発生させずにキャビテーションの発生を抑制できることが望ましい。しかし、図５に示すように、吐出口中心をインク供給方向側へずらすと、画質劣化に影響する場合がある。具体的には、吐出終了後に色材成分がインク供給口側へ後退するため、次の吐出の当初における画質安定性が低下する場合がある。そこで、インクを吐出する際、最初の吐出時に予め数滴の吐出を行うことで画質の安定性を図ることが知られている。しかし、吐出口中心をインク供給方向側へずらすと、インク供給口から吐出口までの距離が大きくなるため、予め吐出させる液滴数を増やさなければならない。これは印字に使用できるインクの減少につながり好ましくない。かかる観点からは、吐出口９をできるだけインク供給口８（図４）に近づけることが望ましい。
【００３１】
以上から、表面張力が４０ｍＮ／ｍ以上のインクの場合は図５に示すように、表面張力が４０ｍＮ／ｍ未満のインクは図６に示すように吐出口９の位置を定めることが望ましい。換言すれば、表面張力が４０ｍＮ／ｍ以上のインクが用いられる場合には第１のチップを、表面張力が４０ｍＮ／ｍ未満のインクが用いられる場合には第２のチップを採用することが望ましい。
【実施例１】
【００３２】
次に、本発明の第１の実施例について説明する。本実施例に係る記録ヘッドにおけるチップ構成を図８に示す。本実施例に係る記録ヘッドは、表２に示すような表面張力の異なる４種類のインクを吐出するものである。
【００３３】
【表２】
2011143579.tif 000004
【００３４】
図８は、本実施例に係る記録ヘッドをチップ３の表面側から見た図である。図面左からシアン用のチップ３ｃ、マゼンタ用のチップ３ｍ、イエロー用のチップ３ｙ、ブラック用のチップ３ｂがこの順で並べられている。ここで、表２に示すように、ブラックのみ表面張力が４０ｍＮ／ｍ以上である。そこで、チップ３ｂにおける吐出口９の位置（発熱素子中心（Ｏ１）と吐出口中心（Ｏ２）との位置関係）は図５のようになっている。また、ブラック以外の色のインクの表面張力は４０ｍＮ／ｍ未満である。そこで、チップ３ｃ、３ｍ、３ｙにおける吐出口９の位置（発熱素子中心（Ｏ１）と吐出口中心（Ｏ３）との位置関係）は図６のようになっている。すなわち、ブラック用のチップ３ｂには第１のチップが採用され、ブラック以外の色用のチップ３ｃ、３ｍ、３ｙには第２のチップが採用されている。このように、使用するインクの物性に応じて第１のチップと第２のチップを使い分けることにより、ムダなインクの消費を抑え、キャビテーションの発生をも抑制し、記録ヘッド全体の耐久性を向上させることが可能となる。
【実施例２】
【００３５】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例に係る記録ヘッドにおけるチップ構成を図９に示す。本実施例に係る記録ヘッドは、表３に示すような表面張力の異なる４種類のインクを吐出するものである。
【００３６】
【表３】
2011143579.tif 000005
【００３７】
表３に示すように、シアンとマゼンタは表面張力が４０ｍＮ／ｍ未満であり、イエローとブラックは表面張力が４０ｍＮ／ｍ以上である。従って、実施例１で述べたように、シアン用のチップ３ｃとマゼンタ用のチップ３ｍついては、吐出口９の中心を発熱素子１３の中心に対し、インク供給方向逆側へずらしてある。また、イエロー用のチップ３ｙとブラック用のチップ３ｂについては、吐出口９の中心を発熱素子１３の中心に対し、インク供給方向側へずらしてある。すなわち、シアン用のチップ３ｃとマゼンタ用のチップ３ｍには第２のチップが採用され、イエロー用のチップ３ｙとブラック用のチップ３ｂには第１のチップが採用されている。
【００３８】
しかしながら、ブラックはイエローよりも表面張力が大きく、消泡時に気泡がより小さくなろうとする。そこで、図１０に示すように、メニスカス３１が発熱素子１３方向へ進む際に分断泡が発生しない系であれば図５に示すＯ１−Ｏ２間の距離は５μｍ以下でもよい。何故ならブラックはイエローよりも表面張力が大きく、消泡時に気泡がより小さくなろうとするため、分断泡をできるだけ大きく残し、メニスカス３１と接触させる必要があるからである。
【００３９】
実施例１で述べたように、印字の初めから画質安定性を向上させるためには、吐出口９をできるだけインク供給口８（図４）に近づけることが望ましい。よって、図９に示すように、イエロー用のチップ３ｙでは、図５に示すＯ１−Ｏ２間の距離を５μｍ、ブラック用のチップ３ｂでは、Ｏ１−Ｏ２間の距離を３μｍとしてある。また、その他のチップ３ｃ、３ｍでは、図６に示すＯ１−Ｏ３間の距離を３μｍとしてある。
【００４０】
このように、表３に示すようなインクを用いる場合には、図９に示すようなチップ構成を採用することで、画質劣化を抑制しながらキャビテーションの発生を抑制することが可能となる。
【実施例３】
【００４１】
次に、本発明の第３の実施例３について説明する。実施例１及び実施例２では、吐出口中心が発熱素子中心に対してインク供給方向側もしくはインク供給方向逆側にずれて配置されている例について説明した。一方、本実施例に係る記録ヘッドは、第１のチップ及び第２のチップに加えて、吐出口中心が発熱素子中心位置と同じ位置に配置された第３のチップを備えている。
【００４２】
図１１は、本実施例に係る記録ヘッドが備える第３のチップにおける吐出口９及びその周辺の詳細図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。図１１に示すエネルギー作用室１２の幅（ＨＷ）と長さ（ＨＨ）は共に３０μｍ（ＨＷ＝ＨＨ＝３０μｍ）である。また、発熱素子１３の幅（ＬＷ）は２４．８μｍ（ＬＷ＝２４．８μｍ）、長さ（ＬＨ）は２４．４μｍ（ＬＨ＝２４．４μｍ）である。さらに、発熱素子中心（Ｏ１）と吐出口中心（Ｏ４）との間の距離は０．０μｍ（Ｏ１＝Ｏ４）である。すなわち、吐出口中心（Ｏ１）と発熱素子中心（Ｏ４）とが一致している。また、吐出口９の直径は１４．３μｍ、オリフィスプレート５の表面から発熱素子１３の表面までの距離（ＯＨ）は２６μｍである（ＯＨ＝２６μｍ）。また、エネルギー作用室１２の高さ（ｈ）は１６μｍである（ｈ＝１６μｍ）。
【００４３】
図１２は、本実施例のチップにおけるインク吐出後のノズル内の様子を示す模式図である。同図に示すように、インク吐出後、メニスカス３１が発熱素子方向へ進み、気泡３０を押さえている。発熱素子１３（図１１）の端部とエネルギー作用壁１６の距離がより離れていれば、気泡３０は図１２のように環状形状を維持する。すなわち、図７に示したような負圧の分断泡が発生しない。従って、本実施例に示すエネルギー作用室形状や発熱素子の寸法ではキャビテーションが発生し難い。
【００４４】
本実施例では、次の表４に示す４種類のインクを用いることとし、各チップにおけるノズルや発熱素子などの寸法を同表に示すように設定した。
【００４５】
【表４】
2011143579.tif 000006
【００４６】
シアンについては負圧の分断泡が発生しないため、図１１に示すように、吐出口中心が発熱素子中心位置と同じ配置であるチップ３ｃを用いた。その他、マゼンタ、イエロー、ブラックについては実施例２で示したチップと同様のチップ３ｍ、３ｙ、３ｂを用いた。。すなわち、シアン用のチップ３ｃには第３のチップが採用され、マゼンタ用のチップ３ｍには第２のチップが採用され、イエロー用及びブラック用のチップ３ｙ、３ｂには第１のチップが採用されている。
【００４７】
図１３は、本実施例に係る記録ヘッドをチップの表面側から見た図であり、紙面左からシアン用のチップ３ｃ、マゼンタ用のチップ３ｍ、イエロー用のチップ３ｙ、ブラックのチップ３ｂがこの順で並べられている。同一ヘッドにこれらのチップを備えた記録ヘッドにおいてもキャビテーションの発生が抑制される。
【００４８】
なお、上記各実施例で示した記録ヘッドに備えられたチップ数はこれに限定されない。
【符号の説明】
【００４９】
１  記録ヘッド
３  チップ
７  基板
９  吐出口
１２  エネルギー作用室
１３  発熱素子
３０  気泡
【図１】
2011143579.tif 000007
【図２】
2011143579.tif 000008
【図３】
2011143579.tif 000009
【図４】
2011143579.tif 000010
【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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【図１２】
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【図１３】
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