(57)【要約】【課題】  インクが吐出された際に、吐出口２１の縁部２９とインクとの間のメニスカス力により小液滴が発生することを抑えることにより、安定して高画質な出力を行うことができる液体吐出ヘッド、吐出口及びインクジェットヘッドカートリッジを提供すること。【解決手段】  液体吐出ヘッドのヘッド部において、吐出口２１の開口された縁部２９によって形成される開口形状を、３以上の整数ｎに対して２π／ｎ回転させた結果一致する軸対称であるように形成する。そして、軸対称の中心軸である吐出口の第一の中心Ｏに向かって突出するｎ個の突出部３２が形成されるようにする。【選択図】  図４
2008149516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するための吐出口を有した液体吐出ヘッドにおいて、
前記吐出口の開口された縁部によって形成される開口形状は、３以上の整数ｎに対して２π／ｎ[rad]回転させた結果一致する軸対称であって、軸対称の中心軸である前記吐出口の第一の中心に向かって突出するｎ個の突出部が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記吐出口は、それぞれの円弧の少なくとも一部が前記吐出口を形成する前記縁部に含まれるｎ個の内接円を有し、
前記内接円における中心である第二の中心は、前記第一の中心から等距離、等角度間隔に配置されることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記第一の中心からｎ個の前記突出部における突端までの距離は全て等しく、
前記第一の中心から前記突出部における前記突端までの距離をＲｉとし、前記吐出口の開口面積をＳとすると、
（Ｓ／π）１／２≧２Ｒｉ
の関係を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記突出部は、前記第一の中心に近い程、前記吐出口から吐出される液体に対して作用するメニスカス力が強くなるように形成されてい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液体吐出ヘッド。
【請求項５】
記録装置に着脱可能なカートリッジの形態を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
液体を収容する液体収容部を一体に有することを特徴とする請求項５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、インクなどの液体を吐出することで記録媒体に記録を行うインクジェット記録ヘッドなどの液体吐出ヘッドに関し、特に液体を吐出するための吐出口の形状の改良を図ったものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式の記録装置（インクジェット記録装置）は、記録ヘッドから記録媒体上にインクを吐出して記録を行うものであり、記録装置のコンパクト化が容易であり、高精細な画像を高速で記録することができる。加えて、普通紙に特別の処理を必要とせずに記録することができる上、ランニングコストが安く、ノンインパクト方式であるため騒音が少なく、しかも、多色のインクを使用してカラー画像を記録するのが容易であるなどの利点を有している。特に、熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット式の記録ヘッドは、基板上に吐出エネルギー発生素子、電気回路、電極などの成膜及び、液路、ノズル、吐出口を、半導体製造プロセスを経て形成することが可能である。このように製造することで、高密度の液路および吐出口配置を有するものを容易に製造することができ、一層のコンパクト化を図ることができる。
上述の電気熱変換素子を用いるインクの吐出の原理を説明する。吐出エネルギー発生素子に電気信号を与えると、吐出エネルギー発生素子近傍のインクが瞬時にして沸騰させられ、そのときのインクの相変化により吐出エネルギー発生素子上に気泡が生じる。そして、この気泡が急激に成長することによってインクが高速に吐出されるものである。一方、圧電素子を用いるインク滴の吐出方法の原理は、圧電素子に電気信号を与えることにより圧電素子が変位し、この変位時の圧力によってインク滴を吐出させるものである。
【０００３】
特に吐出エネルギー発生素子を用いる液体吐出方法については、形成された気泡を大気に連通させて液体の吐出を行う方法が知られている。このような記録装置は、気泡破裂によってもたらされるスプラッシュや不安定な液滴形成の原因を追求することにより開発されたものである。この記録装置においては、共通液室に貯留された液体に対して熱エネルギーを与え、共通液室の内部に気泡を生成する工程と、共通液室の吐出口近傍で気泡を大気と連通させる工程とを有する液体吐出方法が用いられる。共通液室の内部に気泡を生成する工程は、核沸騰を生じさせるような温度上昇を共通液室内部の液体に急激に与えることで行われる。このような大気連通方式の液体吐出方法においては、気泡の成長および気泡が外気に連通する過程で気泡の偏りが生じ難いことから、サイドシュータ構造の液体吐出ヘッドが好ましい。サイドシュータ構造の液体吐出ヘッドとは、吐出口を吐出エネルギー発生素子に対向する位置に設けたタイプの液体吐出ヘッドである。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２３９９８６号公報
【特許文献２】特開平１０−２３５８７４号公報
【特許文献３】特許第３０４５１１７号明細書
【特許文献４】特開平１１−９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のサイドシュータ構造の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では、常に高画質な記録を行うには、気泡の発生・成長過程の安定性、流路内濡れ性、吐出口プレートの表面状態、インク物性値等が重要な要素となってくる。特に、吐出エネルギー発生素子の表面状態の製造段階によるばらつきや、吐出による経時変化、劣化、個々のインク流路の特性のばらつき、インク中溶存気体の発生等が複合的に気泡の発生・成長・外気との連通過程に影響を与えることになる。従って、これらの因子が記録時の画像品位に影響を及ぼすことになる。
【０００６】
図８（ａ）には、このようなサイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドを用い、基板上の吐出エネルギー発生素子であるヒータへの通電により気泡を発生させてから約６μ秒後の様子の断面図が示されている。また、図８（ｂ）には、図８（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図が示されている。インク滴がオリフィスプレートから吐出方向に伸びてはいるが、まだ分離していない状態である。ここで、ヒータはシート抵抗５３Ωの３０μｍ角の正方形状で、吐出口は直径２０μｍの円形状であり、厚み１２μｍの吐出口プレートと基板との間隔は１３μｍである。ヒータの駆動電圧は１０．３Ｖ、駆動パルスは２．５μ秒である。通常の安定した発泡状態では気泡は実線のようになり、その後のインク滴の分離が瞬時に行われ良好な吐出となる。ところが、気泡の発生・成長に何らかの影響があった場合、気泡は例えば破線に示されるように偏って形成される場合がある。そのような場合には、吐出口の内側での液膜の厚さが均一でなくなる。そのような場合には、図８（ｂ）に示される液膜の厚さが薄い×印の位置において、比較的早い段階で大気と連通し、メニスカスの破れが発生する。このメニスカスの破れが吐出口の縁に沿って進行するとき、インクの表面張力による作用によりインク滴の尾の後部が影響を受ける。ここで、インクの厚みが薄い×印の位置は、発泡が不安定性を有していることからあらゆる場所でランダムに発生する。
【０００７】
図９は上述のように、吐出口の内部で液膜の厚さが均一でなくなった場合に吐出されたインクの飛翔の様子が示されている。メニスカスが破れた位置と反対側の位置では、インクの流れが吐出口から剥がれていないので、インクを吐出口の中央へ引っ張る方向にメニスカス力が作用する。吐出口の縁部からインクが剥がれずにくっついている位置へ引っ張る引っ張り力が、インク滴の尾の後部に働くため、約１２μ秒後ではインク滴の尾の後部が“く”の字状に折れ曲がっている。“く”の字状に折れ曲がった部分のインクは吐出方向に対して垂直な方向の速度成分を持っているため、約２０μ秒後においては“く”の字状に折れ曲がった部分のインクの一部が分離し小液滴（ミスト）となって吐出方向に対し角度を持った方向に飛翔する。この小液滴は、印字媒体上に到達した場合は印字品位上のくすみを生じ、また印字媒体上に到達しない場合はプリントヘッドやプリンタ内部を汚すことで間接的に印字品位に影響を与える。
【０００８】
吐出口の形状を工夫することにより、インクを吐出する際の小液滴の発生を抑える方法としては、特許文献１〜４に記載されているものがある。しかしながら、特許文献１〜４に記載されている吐出口の形状では、インクが吐出される際に、吐出口の縁部からインクの流れが剥離するのは吐出口の外周部である。従って、インク滴の尾の後部が外周の方へ引っ張られて“く”の字状に折れ曲がる虞がある。また、特許文献１〜４に記載されている吐出口の形状は、対向する壁面の間の距離が位置によって異なるので、インクが吐出される際に作用するメニスカス力は吐出口の縁部の位置によって変化し一定ではない。従って、インクが吐出される際には、インク滴の尾の後部が、“く”の字状にさらに大きく折れ曲がる虞がある。
【０００９】
本発明の目的は、上述したように、インクが吐出された際に、吐出口の縁部とインクとの間のメニスカス力により小液滴が発生することを抑えることにより、安定して高画質な出力を行うことができる液体吐出ヘッドを提供することである。また、その液体吐出ヘッドに形成される吐出口及びその液体吐出ヘッドを備えたインクジェットヘッドカートリッジを提供することである。
【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、液体を吐出するための吐出口を有した液体吐出ヘッドにおいて、前記吐出口の開口された縁部によって形成される開口形状は、３以上の整数ｎに対して２π／ｎ[rad]回転させた結果一致する軸対称であって、軸対称の中心軸である前記吐出口の第一の中心に向かって突出するｎ個の突出部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の液体吐出ヘッドによれば、吐出口の内部に突出部を設け、且つ軸対称とすることで、吐出口から液体が吐出される際に、液体の流れが中央に近い部位で剥離することになり、また、剥離する際に生じるメニスカス力が周方向に均等となる。従って、液体が中央に近い部位で剥離することから、液体が吐出される際に”く”の字状に折れ曲がる量を少なく抑えることができ、ミストの発生を抑えることができる。また、液体が吐出される際に生じるメニスカス力が周方向に均等となることから、液体が吐出される際に”く”の字状に折れ曲がることをさらに抑えることができ、ミストの発生をさらに抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第一実施形態）
以下、本発明を実施するための第一実施形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、第一実施形態に係る用いられるインクジェット記録装置１の一部を破断してその構造を概略的に示す斜視図である。インクジェット記録装置１は、ケーシング２を有している。ケーシング２内には、記録媒体としての用紙３が矢印Ｃの方向に搬送されるように配置されている。また、ケーシング２内には、用紙３を搬送する搬送装置４と、用紙３の搬送方向Ｃに直交する矢印Ｓの方向に往復動しながら用紙３に記録する記録部５と、記録部５を往復移動させる駆動手段としての記録部移動駆動部６とが配置されている。
【００１４】
搬送装置４は互いに平行に対向配置される一対の上流側ローラーユニット７ａ、７ｂと、一対の下流側ローラーユニット８ａ、８ｂと、これらを駆動させる駆動部９とを備えている。用紙３は、駆動部９が作動状態のとき、上流側ローラーユニット７ａ、７ｂと、下流側ローラーユニット８ａ、８ｂとにより狭持されて間欠送りで搬送されることとなる。
【００１５】
移動駆動部６は、回転軸のプーリー１０ａ、１０ｂと、プーリー１０ａ、１０ｂに巻掛けられるベルト１１と、記録部５のキャリッジ部材５ａの移動を案内するガイドシャフト１２と、ベルト１１を駆動させるモータ１３とを有している。回転軸のプーリー１０ａ、１０ｂは、所定の間隔をもって配置されている。ガイドシャフト１２は、上流側ローラーユニット７ａ、７ｂ及び下流側ローラーユニット８ａ、８ｂに平行に配置されており、キャリッジ部材５ａをこれらに対して平行に案内する。
【００１６】
モータ１３を駆動することでベルト１１が図１の矢印Ｓに示す方向に所定量回転すると、記録部５のキャリッジ部材５ａが所定の移動量だけ移動する。記録部移動駆動部６の一端部には、記録部５がホームポジションにあるときにキャリッジ部材５ａに対向する位置に、回復ユニット１４が配置されている。回復ユニット１４は、記録部５の吐出回復処理を行うために、記録部５の後述するインク吐出口に対向して配置されている。
【００１７】
記録部５は、液体吐出ヘッドとしての機能を有するヘッド部２８と、インクを貯留する液体収容部としての機能を有するインクタンク１６とを有している。ヘッド部２８は、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色インクを用紙３上に吐出する。記録部５は、本例では各色ごとにヘッド部２８とインクタンク１６とが分離不能に一体となったカートリッジ（以下インクジェットヘッドカートリッジという）１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂを備えている。インクジェットヘッドカートリッジ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂは、キャリッジ部材５ａに対しておのおの着脱自在に設置されている。このような構成であるので、各インクジェットヘッドカートリッジ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂ自体の交換を容易に行うことができる。なお、このように構成されたインクジェット記録装置１によって行われる記録動作及び各インクジェットヘッドカートリッジ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂに対する回復動作については、一般的に行われているものである。
【００１８】
インクジェットヘッドカートリッジ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂは、それぞれ、同一の構造とされる。そこでここではインクジェットヘッドカートリッジ１５Ｙについてのみ説明し、他のインクジェットヘッドカートリッジ１５Ｍ、１５Ｃ及び１５Ｂについての説明は省略する。
【００１９】
図２に示されるように、インクジェットヘッドカートリッジ１５Ｙは、インクタンク（液体収容部）１６と、駆動基板１７と、吐出口プレート１８と、電極プレート部材１９とを有している。インクタンク１６は、図１の用紙３上に吐出されるインクを貯留している。駆動基板１７は、インクタンク１６に固定されており、後述する吐出エネルギー発生素子であるヒータを駆動するためにヒータに接続された配線類が配置されている。吐出口プレート１８には、吐出口２１が形成されており、駆動基板１７上に固定されて配置されている。電極プレート部材１９は、ワイヤ群２０によって駆動基板１７に電気的に接続されている。インクジェットヘッドカートリッジ１５Ｙは、例えば、画素ピッチが４２．３５μｍ、１秒間あたり最大８０００画素の記録を行うものがあり、そのようなインクジェットヘッドカートリッジ１５Ｙでは走査速度が、３３８．８ｍｍ／ｓとなる。
【００２０】
電極プレート部材１９には、インクジェットヘッドカートリッジ１５Ｙが記録部５に装着されるとき、記録部５の電極部にそれぞれ電気的に接続される複数の電極部１９ａが配列されている。
【００２１】
吐出口プレート１８には、図２に示す矢印Ｘの方向、即ち、走査方向Ｘに直交するＹ方向に沿って、吐出口２１が、それぞれ所定の間隔をもって二列に平行に配置されている。吐出口２１の形状については後で詳しく述べる。各列における各吐出口２１間のＹ方向ピッチＰは、本実施形態では８４．７μｍである。また二列に配置された吐出口２１の列は千鳥状に並んでおり、Ｙ方向に８４．７／２＝４２．３５μｍオフセットされて配置されている。
【００２２】
図３（ａ）には、インクジェットヘッドカートリッジ１５Ｙの吐出口２１の周辺の断面図が示されており、図３（ｂ）には、図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図が示されている。図３（ａ）に示されるように、駆動基板１７はシリコンによって形成され、その駆動基板１７にはインクタンク１６に連通するようにテーパ状に開口したインク供給口２２が形成されている。インク供給口２２は、吐出口プレート１８における吐出口２１の配列した方向に延びて形成されている。
【００２３】
インク供給口２２は、一般的に、異方性エッチングにより形成される。また、本実施形態においては、駆動基板１７における吐出口プレート１８との接合面には、窒化珪素（ＳｉＮ）で作られた保護膜２３が形成されている。保護膜２３は、本実施形態では厚さ０．６μｍに形成されている。駆動基板１７上の保護膜２３が形成された表面には、吐出エネルギー発生素子であるヒータ２４が、吐出口２１に対向した位置に埋め込まれて配置されている。また、吐出口プレート１８の吐出口２１と保護膜２３との間には、インク供給口２２を通じて供給されるインクをそれぞれ各ヒータ２４に導く共通液室２５がインク供給口２２を挟んで対称的に対向して吐出口プレート１８と一体に形成されている。共通液室２５は、各共通液室２５を隔絶する一対の隔壁部２６の間に形成されている。共通液室２５の流路幅Ｗａはインク供給口２２と連通した開口部２７で６０μｍ、吐出口２１に連通した終点で３４μｍである。共通液室２５はヒータ２４の３辺を所定の間隔をもって取り囲む壁面部によって形成されている。ヒータ２４は一辺が３０μｍの正方形であり各辺と共通液室２５との距離は２μｍである。さらに、ヒータ２４の表面と吐出口プレート１８の内面における吐出口２１との距離Ｈａは１３μｍであり、吐出口プレート１８の共通液室２５上の部位における厚さＨｂは１２μｍである。
【００２４】
次に、吐出口２１の形状について説明する。
【００２５】
図４に示すように、吐出口２１の縁部２９によって形成される開口形状は、３以上の整数ｎに対して２π／ｎ回転させた結果一致する軸対称である。本実施形態では、ｎ＝３とし、２π／３回転させた結果一致する軸対称である。また、軸対称である吐出口２１の中心軸を第一の中心Ｏとすると、第一の中心Ｏに向かって突出するｎ個の突出部３２が吐出口２１の縁部２９を形成して開口形状を画成している。本実施形態では、３個の突出部３２が吐出口２１の縁部２９を形成している。吐出口２１は、それぞれの円弧の少なくとも一部が縁部２９に含まれるｎ個の外側内接円を有している。本実施形態では、吐出口２１の内側に接した３個の外側内接円３０ａ、３０ｂ、３０ｃを有している。外側内接円３０ａ、３０ｂ、３０ｃにおけるそれぞれの中心である第二の中心Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、第一の中心Ｏから等距離、等角度間隔に配置されている。外側内接円３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、それぞれ直径が１１μｍであり、中央部で連通している。そして、連通部ｄの幅は５μｍである。吐出口の面積Ｓは３２７μｍ２であり、この面積は直径が２０μｍの円の面積３１４μｍ２とほぼ同じである。それに対し、突出部３２の突端３３に接する内側内接円３４の半径は３．３μｍと小さく面積のわりに濡れぶち長さの長い形状である。また、吐出口２１に外接する外接円３５の半径は１４μｍであるので、外接円３５の面積は６１５μｍ２と吐出口２１の面積Ｓの２倍弱となっている。
【００２６】
第一の中心Ｏから３個の突出部３２における突端３３までの距離は全て等しく形成されており、第一の中心Ｏから突出部３２における突端３３までの距離をＲｉとし、吐出口２１の開口面積をＳとすると、
（Ｓ／π）１／２≧２Ｒｉ
の関係が満たされるように吐出口２１が形成される。この関係が満たされるように吐出口２１が形成されると、好適な吐出口面積Ｓをある程度維持したまま内側内接円３４の半径が小さく形成されることになる。そして、第一の中心Ｏに近い程、対向する壁面の間の距離が短くなり、吐出口２１から吐出されるインクに対して作用するメニスカス力が強くなる形状となるように吐出口２１が形成されている。また、突出部３２は、第一の中心Ｏに近づく程、その幅ｈが狭くなるように形成されている。ここで、幅ｈは、図４に示すように、突出部３２における吐出口２１の半径方向に対して垂直な方向に対しての突出部３２の長さを言うこととする。このような複雑な形状の吐出口２１を形成する際には、基板上に感光樹脂を塗布した後、露光・硬化・除去を繰り返すことによりノズルを形成する従来周知の技術によって製造することが可能である。
【００２７】
以下、本実施形態の作用について述べる。
【００２８】
図５（ａ）に、基板１７上の吐出エネルギー発生素子であるヒータ２４への通電により気泡１０１が発生してから約６μ秒後の様子を示し、図５（ｂ）に、図５（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図を示す。このとき、インクがオリフィスプレート３４から吐出方向に伸びてはいるがまだ分離はしていない。本実施形態でのヒータ２４の駆動電圧は１０．３Ｖ、駆動パルスは２．５μ秒である。ヒータ２４が駆動されることでヒータ２４上のインクが沸騰して気泡１０１が発生し、気泡１０１によってインクが押し出されることでインクが用紙３上に吐出される。そして、図６にインクの飛翔の様子の説明図を示す。
【００２９】
このとき、吐出口２１は、突出部３２の幅ｈが、第一の中心Ｏに近い内側である程狭く形成されている。従って、吐出口２１内部の第一の中心Ｏに近い部位で突出部３２の間の領域が絞られ、吐出口２１内部の第一の中心Ｏに近い部位では突端３３に近い程隣り合う壁面の間の距離が小さく形成されている。これにより、この部位では、吐出口２１における外接円３５に近い外側の部分よりも第一の中心Ｏに近い内側の部分の方が、メニスカス力が強くなっている。そのため、吐出口２１からインクが吐出される際には、インクの流れは吐出口２１の縁部２９における外接円３５に近い外側の部分では剥がれ易く、第一の中心Ｏに近い内側の部分で剥がれ難い。よって、インクの流れは吐出口２１の縁部の外側部分から内側部分に向かって徐々に剥がれていき、最後に最も内側の部分である突端３３で剥離することになる。このように、インクの流れは、吐出口２１の外側よりも第一の中心Ｏに近い内側で剥離し易い。従って、インクが吐出口２１の縁部２９から剥離する際に、インクの尾の部分の後端部が中央に近い部分に寄り、インクの尾の部分が”く”の字状に折れ曲がることを抑えることができる。このため、従来と比較して尾が真直ぐとなり安定した吐出状態に近くなるので、従来のようにインクの尾の後端部における流れが吐出口の外周部で剥離することでミストが発生することを抑えることができる。
【００３０】
図６に示されるように、インクの流れが吐出口２１から剥離する位置は、突出部３２の突端３３に近い位置なので中央に近いとは言え、完全に中央に位置するわけではない。従って、インクの流れが吐出口２１から剥離する際に、インクの尾の部分の後端の流れが剥離する位置に引っ張られることになる。しかしながら、本実施形態では吐出口２１の形状が軸対称であるので、インクの流れが吐出口２１から剥離する際に、それぞれの突出部３２の突端３３に近い位置で生じるメニスカス力が相殺されて打ち消されることになる。従って、インクの流れが吐出口２１の縁部２９から剥離する位置で生じるメニスカス力が偏らず、インクの尾の部分が中央部に維持されて、”く”の字状に折れ曲がることを抑えることができる。これにより、さらにミストが発生することを抑えることができる。また、”く”の字状に折れ曲がった部分のインクは、吐出口２１の縁部２９に引っ張られるために、吐出方向に対して垂直な方向の速度成分を持ってはいるが、インクの尾の部分が中央部に維持されているので、発生するミストの大きさ及び体積が極めて小さい。このため、ミストが発生したとしても、インクの流れが吐出口２１の縁部２９から剥離するときに、吐出口２１の周辺部位かインクの主流部分のどちらかに引き寄せられる。従って、最終的には従来のようにミストとなることが抑えられる。
【００３１】
また、本実施形態では、第一の中心Ｏから突出部３２における突端３３までの距離をＲｉとし、吐出口２１の開口面積をＳとすると、（Ｓ／π）１／２≧２Ｒｉの関係が満たされるように吐出口２１が形成されている。従って、吐出口２１の面積を確保したまま突出部３２の突端３３に接した内側内接円３４の半径Ｒｉが小さく形成されている。内側内接円３４の半径Ｒｉが小さいので、隣り合う突出部３２の突端３３の間の距離、即ち、連通部ｄの幅が小さく形成されている。従って、第一の中心Ｏに近い内側で作用するメニスカス力がさらに強くなり、インクの流れが吐出口２１の縁部２９から剥離する位置をさらに中央に近づけることができる。故に、インクの尾の部分が”く”の字状に折れ曲がることを抑えることができる。これにより、従来と比較して尾が真直ぐとなり安定した吐出状態に近くなるので、インクの吐出の際に、ミストが発生することをさらに抑えることができる。
【００３２】
ここで、開口形状の面積Ｓは、吐出口２１における外接円３５の面積Ｓoとの関係がＳ≧Ｓo／２となることが望ましい。インクが吐出口２１から吐出されて間もないときには、吐出口２１より用紙３に向かって吐出されるインクは、吐出口２１の形状通りの断面を有したまま飛翔する。そして、インクが用紙３に到達するまでの間にインクの形状が空中で球体に近づいていく。このとき、インクが球体となって用紙３に到達することが望ましい。ところが、吐出口２１の開口面積Ｓが小さく、外側内接円３０ａ、３０ｂ、３０ｃにおける径が小さければ、吐出口２１の形状が円とは極端に異なる形状となってしまう。仮に、吐出口２１における内側内接円３４よりも外側の部位がスリットのように細く形成されれば、インクが吐出された際に、インクの形状が球体から遠く、用紙３に到達するまでの間にその形状が球体になりきれないまま用紙３上に塗布されることになる。従って、インクが用紙３に塗布された際に、記録の品質が低下する虞がある。また、外側内接円３０ａ、３０ｂ、３０ｃにおける径が小さければ、吐出されたインクが球体に変形する過程でインクが変形する変位が大きい部位が生じるので、その変位する部位が振動することになる。そして、インクが変形する際に起こる振動が大きいと、その部位が分断されてインクにおける主流の部分から離れ、細かい液滴となって散乱し、記録の品質にさらなる影響を及ぼす虞がある。従って、外側内接円３０ａ、３０ｂ、３０ｃにおける径の大きさが確保されて、吐出されるインクの形状が球体に近い吐出口からインクが吐出されることが望ましい。
【００３３】
また、本実施形態における吐出口２１の形状では、突出部３２が吐出口２１の内方に入り込んだ形状となっているので、従来の円形の吐出口よりも、吐出口２１の内側はもちろん吐出口２１の全体に亘って作用するメニスカス力が大きくなるように形成されている。従って、インクが吐出された後の、共通液室２５の内部に貯留されたインクにおける吐出ヘッドと外気との境目の界面で生じる振動が素早く抑えられる。これにより、共通液室２５の内部に貯留されたインクが安定する。
【００３４】
（第二実施形態）
次に、図７を用いて、第二実施形態について説明する。なお、前記第一実施形態と重複している部分については図中同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３５】
図７に、第二実施形態における吐出口３６を示す。図７に示されている吐出口３６は、整数ｎに対して２π／ｎ回転させた結果一致する軸対称であって、軸対称の中心軸である前記吐出口の第一の中心に向かって突出するｎ個の突出部が形成されている吐出口の、ｎ＝４とした場合の吐出口の形状である。従って、第二実施形態における吐出口３６は、角度π／２[ｒａｄ]回転させた結果、元の吐出口の形状と一致する軸対称の形状をしている。
【００３６】
本実施形態では、４個の突出部３２が吐出口３６の縁部２９を形成している。また、吐出口３６の内側に接した４個の外側内接円３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄを有している。外側内接円３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄにおけるそれぞれの中心である第二の中心Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は、第一の中心Ｏから等距離、等角度間隔に配置されている。外側内接円３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、それぞれ直径が９．５μｍであり、中央部で連通している。そして、連通部ｄの幅は３．６μｍである。吐出口の面積Ｓは３２９μｍ２であり、この面積は直径が２０μｍの円の面積３１４μｍ２とほぼ同じである。それに対し、突出部３２の突端３３に接する内側内接円３４の半径は３．３μｍと小さく面積のわりに濡れぶち長さの長い形状である。また、吐出口３６に外接する外接円３５の半径は１３μｍであるので、外接円３５の面積は５３１μｍ２と吐出口３６の面積Ｓの２倍よりも小さく形成されている。
【００３７】
なお、整数ｎに対して２π／ｎ回転させた結果一致する軸対称であって、軸対称の中心軸である前記吐出口の第一の中心に向かって突出するｎ個の突出部が形成されている吐出口としては、ｎ＝３、４に限定されず、ｎ＝５や６以上の整数が適用されても良い。しかしながら、現実的には、製造上、装置の寸法精度といった制限を受けることになる。
【００３８】
また、吐出口から吐出される液体はインクに限定されない。ここで、「インク」または「液体」とは、広く解釈されるべきものであり、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、記録媒体の加工、或いはインクまたは記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。ここで、インクまたは記録媒体の処理としては、例えば、記録媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化による定着性の向上や、記録品位ないし発色性の向上、画像耐久性の向上などのことを言う。
【００３９】
また、上記実施形態においては液体吐出ヘッドとしてのヘッド部と、液体収容部としてのインクタンクとが一体となったインクジェットヘッドカートリッジに本発明を適用した場合について説明した。しかし本発明は、液体収容部が分離可能に一体化される液体吐出ヘッド、あるいは装置の固定部位に装着される液体収容部からチューブ等を介して液体の供給を受ける液体吐出ヘッドの形態を有していてもよい。これらの場合、液体吐出ヘッド自体が記録装置に着脱可能なカートリッジの形態を有していてもでもよいし、あるいは装置に固定されているものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第一実施形態におけるインクジェット記録装置の一部を破断した斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態におけるインクジェットヘッドカートリッジの要部を拡大した斜視図である。
【図３】（ａ）は、図２のインクジェットヘッドカートリッジの断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のインクジェットヘッドカートリッジのＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】図２の吐出口の平面図である。
【図５】（ａ）は、図４の吐出口からヒータへの通電により気泡が発生してから約６μ秒後のインクジェットヘッドカートリッジの要部を拡大した断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図６】図４の吐出口からインクが吐出される際のインクの飛翔の様子を示した説明図である。
【図７】本発明の第二実施形態におけるインクジェット記録装置における吐出口の平面図である。
【図８】（ａ）は、従来のインクジェット記録装置における吐出口からインクが吐出される際の要部の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図９】従来のインクジェット記録装置における吐出口からインクが吐出される際のインクの飛翔の様子を示した説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  インクジェット記録装置
１５  インクジェットヘッドカートリッジ
１６  インクタンク
１７  基板
１８  吐出口プレート
２１、３６  吐出口
２４  ヒータ
２５  共通液室
２８  ヘッド部
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ  外側内接円
３２  突出部
【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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