(57)【要約】【課題】インク流路内に澱みを生じることなく、インク滴を効率よく安定して吐出口から吐出させる。【解決手段】インクジェット記録ヘッドは、インクを吐出する複数の吐出口４と、各吐出口４に連通された複数のインク流路５と、各インク流路５に充填されたインクに気泡を発生させるための発熱体２とを備えている。各インク流路５内には２つの発熱体２が配設され、吐出口４は、その２つの発熱体２で構成される圧力発生領域の中心から基板１の表面に対する法線方向に延びる延長線上に配置されている。発熱体２の配列ピッチが６００ｄｐｉ以上であり、各インク流路５を仕切る隔壁３ａと各隔壁３ａに隣接する発熱体２との間隔ｄｈｎは４μｍ以下である。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクに気泡を発生させるための複数の発熱体を表面にアレイ状に備えた基板と、前記基板の表面に対向し前記インクを吐出するための複数の吐出口と、該複数の吐出口にそれぞれ連通し前記インクを供給する複数のインク流路と、該インク流路を構成する複数の隔壁とを有し、
前記気泡を発生させることにより生じる圧力によって前記吐出口から前記インクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、
前記各インク流路内には複数の前記発熱体が設けられ、前記吐出口は、前記複数の発熱体で構成される圧力発生領域の中心から前記基板の表面に対して法線方向に延びる延長線上に配置されており、
前記各インク流路内の前記複数の発熱体からなる発熱体群の配列ピッチが６００ｄｐｉ以上であり、
前記発熱体の配列方向における前記隔壁と前記隔壁に隣接する前記発熱体との間隔ｄｈｎが４μｍ以下であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、インクジェット記録装置は高品位の文字や画像が手軽に得られることから、特にコンピューターの出力機器として広く用いられている。なかでも、ノズル内のインクを急速に沸騰させることで生じる急激な圧力変化により、インクをノズルから吐出させるバブルジェット方式は、多数のノズルをシンプルな構成で高密度に配置することが容易であることから、インクジェット記録装置の主流となっている。
【０００３】
さらに近年では、インクジェット記録装置の普及に伴って、その性能、特に画質と記録スピードに対する要求が高まっている。画質の向上には記録媒体（特に記録紙）上に記録されたドット径を小さくすることが重要であり、その要求は文字文書の場合に比べ写真に代表される画像の記録の場合に特に著しい。例えば、文字文書を記録する場合において文字の美しさや小さな文字の解像に必要な解像度は６００ｄｐｉ（ドット・パー・インチ）から１２００ｄｐｉであり、吐出される液滴は、ドット径が８０〜９０μｍ（体積で表せば約３０ｐｌ）程度であれば十分である。
【０００４】
これに対し、画像記録を行う場合には、例えば銀塩写真に匹敵する滑らかな階調を表現するためには１２００ｄｐｉから２４００ｄｐｉの解像度が必要である。このような解像度で記録する場合、吐出される液滴のドット径が４０μｍ（体積で表せば約４ｐｌ）であれば、染料濃度が１／４から１／６程度異なる２種類のインクを画像濃度に応じて使い分けることが要求される。吐出される液滴のドット径を２０μｍ（体積で表せば約０．５ｐｌ）程度に小さくすれば、単一濃度の１種類のインクで、高濃度部における濃度と低濃度部における滑らかさとを両立させることができる。このように、銀塩写真並みの画質を得るためには、吐出される液滴の小液滴化を図ることが必須である。
【０００５】
ところで、吐出される液滴の小液滴化を図ると、画像全体を形成するのに必要なドット数が増えてしまう。例えば、ほぼＡ４版と同じ面積を有する８インチ（約２０ｃｍ）×１１インチ（約２８ｃｍ）の領域を埋め尽くすためには、４ｐｌの液滴の場合には１億３千万発のドットで十分であるが、２ｐｌの液滴の場合には２億５千万発、１ｐｌの液滴の場合には５億発、０．５ｐｌの液滴の場合には１０億発のドットが必要である。
【０００６】
そして吐出液滴の小液滴化を図った場合でも記録速度を維持するためには、吐出する液滴が小さくなる程、吐出周波数を高める必要がある。吐出周波数を高めるには、記録ヘッドのノズルから吐出した液滴の体積分の液滴を、上流側から速やかにノズル内に補充する必要があり、そのためにはノズル内の流抵抗が低い（すなわち流路断面積が大きい）ことが必要である。
【０００７】
図９は、小液滴を吐出する従来のインクジェットヘッドにおけるインク流路、発熱体、および吐出口の配置関係を示す図であり、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）はその断面図である。図９に示すような構成のインクジェットヘッドは、例えば特許文献１に開示されている。
【０００８】
従来のインクジェットヘッドは、インクを沸騰させて気泡を発生させる複数の発熱体１００４が表面に形成された基板１００１と、基板１００１との間に各発熱体１００４に対応するインク流路１００２を形成する流路形成部材１００３とを有している。流路形成部材１００３は、各インク流路１００２を仕切る隔壁１００３ａと、それら隔壁１００３ａの上に基板１００１と平行に設けられた天井壁１００３ｂとからなる。各発熱体１００４の中心の上方における天井壁１００３ｂには、発熱体１００４が気泡を発生させることにより生じる圧力によってインクを吐出させるための吐出口１００５が形成されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−１８８７０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、吐出液滴の小液滴化を図る場合には、エネルギー効率を高める観点から、発熱体１００４の大きさを吐出する液滴の体積に比例して小さくすることが望ましい。そして、通常はこの発熱体の大きさに合わせて発泡室の大きさも小さくするのであるが、例えば、６００ｄｐｉ以上の配列ピッチで発熱体を配置していくような場合には、発泡室を従来のように発熱体に合わせて小さくすると、ノズル内の流抵抗が高すぎてしまい、吐出周波数を所望のものとすることができなくなる。そこで、従来に比べて発泡室を小さくする比率を発熱体に比べて少なくしてやる（すなわち、発熱体に対する発泡室の大きさが従来より大きくなる）ことにより、前述の流路断面積を大きくし、吐出周波数を所望のものとすることができる。流路の高さ方向に関して変更すると吐出特性が大きく変わってしまうおそれがあるので、主には流路１００５の幅を広げることによりこれを達成する。
【００１１】
ところが、上記のように流路１００２の幅が発熱体１００４の大きさに比べ十分に大きくなってくると、図９に示すようにインク流路１００２を形成する隔壁１００３ａと天井壁１００３ｂとの隅部付近に発生するインクの澱み部が大きくなってしまう。この澱み部にはインク中に残留した気泡が滞留し、この残留気泡が発泡時に生じる吐出圧力を吸収して、良好な吐出動作を妨げる。
【００１２】
そこで本発明は、インク流路内に澱みを生じることなく、インク滴を効率よく安定して吐出口から吐出させることができるインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のインクジェットヘッドは、インクに気泡を発生させるための複数の発熱体を表面にアレイ状に備えた基板と、前記基板の表面に対向し前記インクを吐出するための複数の吐出口と、該複数の吐出口にそれぞれ連通し前記インクを供給する複数のインク流路と、該インク流路を構成する複数の隔壁とを有し、前記気泡を発生させることにより生じる圧力によって前記吐出口から前記インクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、前記各インク流路内には複数の前記発熱体が設けられ、前記吐出口は、前記複数の発熱体で構成される圧力発生領域の中心から前記基板の表面に対して法線方向に延びる延長線上に配置されており、前記各インク流路内の前記複数の発熱体からなる発熱体群の配列ピッチが６００ｄｐｉ以上であり、前記発熱体配列方向における前記隔壁と前記隔壁に隣接する前記発熱体との間隔ｄｈｎが４μｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
上記本発明のインクジェットヘッドによれば、各インク流路内に複数の発熱体を配設し、隔壁と隔壁に隣接する発熱体との間隔ｄｈｎを４μｍ以下とすることにより、インク流路内に形成されるインクの澱み部を少なくすることができるため、その澱み部に残留気泡が滞留して吐出動作が不安定になることを抑えることが可能になる。
【００１５】
さらに、前記インクジェットヘッドは前記吐出口が形成された天井壁を有するとともに、前記各インク流路を仕切る隔壁間の方向に関する前記隔壁の厚みｔに対する、前記基板の表面から前記天井壁までの距離Ｈの比が１以上、１．５以下である構成とすることにより、隔壁の強度を確保できるとともにインク流路の断面積の最適化を図ることができ、インク流路内へのインクの充填を良好に行うことが可能になることから、インク吐出の応答周波数を高めることができる。
【００１６】
また、これら複数の発熱体を配線で電気的に直列に接続する構成とすることで、これら複数の発熱体と同じ大きさの１つの発熱体に比べて高い抵抗値を得ることができ、必要とする電流値を低減することが可能になる。そのため、吐出液滴の小液滴化に伴って吐出動作の高速化を図る場合であっても、発熱体に流れる電流量が増大することを抑えることができ、また、発熱体に至るまでの配線部の抵抗による発熱や電圧降下、さらには配線部を大きな電流が流れることで発生する誘導ノイズを抑えることができる。
【００１７】
さらに、前記インク流路の前記隔壁間の方向に関する幅が、前記インク流路を前記発熱体へ向かって流れる前記インクの流れ方向の全領域にわたって一定である構成とすることにより、インクの流れ方向の全領域にわたってインク流路の断面積が最適化されるので、上記のようにインクの澱み部を少なくして吐出安定性を高める効果を維持したまま、インク吐出の応答周波数をさらに高めることが可能になる。
【００１８】
また、前記複数の吐出口は、吐出する液滴の大きさが互いに異なる複数種の吐出口を含んでいる構成としてもよい。この構成によれば、上記のように吐出安定性とインク吐出の応答周波数を高めることができることに加え、高精細な記録を要する部分は比較的小さな液滴を吐出する吐出口を用いて記録し、それ以外の部分は比較的大きな液滴を吐出する吐出口を用いて記録するというように、記録に用いる吐出口を使い分けることにより、記録動作の高速性を維持しつつ、高画質な記録を行うことが可能になる。
【００１９】
さらに、大きさが異なる前記液滴のうちの最大の液滴の大きさは、最小の液滴の大きさの２倍以上である構成としてもよい。
【００２０】
さらには、大きさが異なる前記液滴のうちの最大の液滴を吐出する前記吐出口の開口面積は、最小の液滴を吐出する前記吐出口の開口面積の２倍以上である構成としてもよい。
【００２１】
さらには、前記距離Ｈは、いずれの前記インク流路においても前記吐出口から吐出される前記液滴の大きさに依らず等しい構成としてもよい。
【００２２】
さらに、前記距離Ｈは１５μｍ以下である構成としてもよい。
【００２３】
さらには、前記距離Ｈに対する前記吐出口の縁と前記隔壁との前記隔壁間の方向に関する距離ｄｏｎの比が１／２以上である構成としてもよい。
【００２４】
また、前記各インク流路内に設けられた前記複数の発熱体のうちの少なくとも２つの発熱体は前記隔壁間の方向に関してある間隔ｄｈｈをおいて配置されており、前記複数の発熱体のうちの前記隔壁間の方向に関して互いに最も離れて隣接している２つの発熱体同士の間隔ｄｈｈが、前記各隔壁と前記各隔壁にそれぞれ隣接する前記発熱体との間隔ｄｈｎの２倍以下である構成とすることにより、インク中に残留する気泡が上記の２つの発熱体同士の間の領域に滞留することが防止され、インクの吐出安定性がさらに高められる。
【００２５】
また、３つ以上の前記発熱体が前記各インク流路内に前記隔壁間の方向に並べられた状態に配設されている構成としてもよい。
【００２６】
また、前記発熱体によって生じた気泡が前記吐出口を介して外気と連通する構成としてもよい。
【００２７】
また、前記流路形成部材は感光性エポキシ樹脂で形成されている構成としてもよい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態のインクジェットヘッドにおけるインク流路、発熱体、および吐出口の配置関係を示す図であり、同図（ａ）はその透視平面図、同図（ｂ）はその断面図である。
【００３０】
本実施形態のインクジェットヘッドは、表面に多数の発熱体２が設けられた基板１と、その基板１の上に設けられた流路形成部材３とを有している。流路形成部材３は、例えば感光性エポキシ樹脂で形成されており、多数の発熱体２を２つずつに仕切る隔壁３ａと、基板１に対向する天井壁３ｂとを有している。隔壁３ａは、仕切った２つの発熱体２にインクを供給する複数のインク流路５を形成している。また、各インク流路５では、２つの発熱体２で構成される圧力発生領域の中心から、基板１の表面に対する法線方向に延びる延長線上の天井壁３ｂに、吐出口４が形成されている。また、各インク流路５はそれぞれインク供給路６に共通して連通しており、不図示のインクタンク等のインク供給手段からインク供給路６に送られたインクは、そのインク供給路６から各インク流路５に供給されるようになっている。
【００３１】
このように本実施形態では、１つの吐出口４を有する１つのインク流路５に２つの発熱体２がそれぞれ配置されている。各インク流路５内に配置された２つの発熱体２は、Ｕ字形の配線２ａによって電気的に直列に接続されている。
【００３２】
表１に、上記のように構成された本実施形態のインクジェットヘッドについて各部の寸法を変化させたいくつかのサンプルに対し、応答周波数と吐出安定性に関して検討した結果を示す。
【００３３】
【表１】
2004001490.tif 000003
【００３４】
表１に示すサンプル１ａ〜１ｉのうち、サンプル１ｂ〜１ｉは図１に示した本実施形態のインクジェットヘッドに係るものであるのに対し、サンプル１ａは図９に示した従来のインクジェットヘッドに係るものである。したがって、サンプル１ａは各インク流路内に比較的大きい１つの発熱体が設けられた構成であり、サンプル１ｂ〜１ｉは各インク流路内に比較的小さい２つの発熱体が配線で直列に接続された状態に設けられた構成である。なお、サンプル１ａは、本実施形態に係るサンプル１ｂ〜１ｉとの比較基準として表１に掲載している。また、表１の評価結果における「○」は吐出安定性がサンプル１ａと同等もしくはサンプル１ａより良好であることを示している。また、「△」は「吐出安定性が、サンプル１ａより劣るものの、概ね良好であることを示している。さらに、「×」は吐出安定性が不良であることを示している。これらの評価結果の定義は、他の表においても同様である。
【００３５】
まずサンプル１ａ〜１ｆについて説明すると、これらに共通する寸法として、インク流路と吐出口と発熱体（または発熱体群）のピッチを４２μｍ（６００ｄｐｉ）としている。ここで、発熱体群とは各インク流路内に設けられた複数の発熱体の集合を意味する。また、吐出口の開口径を１０．５μｍ、インク流路の流路高さを１３μｍとして、吐出される１つ当たりの液滴の量を２．５ｐｌとしている。
【００３６】
その一方で、発熱体の長さｌ、幅ｗ、抵抗比、各インク流路内に配置された発熱体同士の間隔ｄｈｈ、発熱体と隔壁との間隔ｄｈｎ、インク流路の幅、隔壁の厚みｔに対する隔壁の高さの比（隔壁高／幅比）、および隔壁の高さに対する隔壁と吐出口の縁との距離ｄｏｎの比（ｄｏｎ／Ｈ）を、表１に示すように様々に変化させている。ただし、発熱体の長さｌと幅ｗは、発熱体全体の面積Ｓがいずれのサンプルでもほぼ同じになるように設定している。
【００３７】
インク流路の幅は、隔壁が十分な強度を持つように隔壁にある程度の厚みｔを持たせるべく、最大で３２μｍとしている。インク流路の幅が３２μｍである場合には、インク流路のピッチが上記のように４２μｍであることから、隔壁の厚みは１０μｍとなる。隔壁の高さは上記のように１３μｍであるので、この場合の隔壁高／幅比は１．３となる。一般的に、隔壁の強度は隔壁高／幅比が１を上まわると低下し始め、その比が１．５を上まわると急激に低下することから、表１のサンプルでは隔壁高／幅比が１．５を上まわることがない範囲でインク流路の幅を定めている。なお、インク流路の幅を３２μｍよりも広くした場合には、記録ヘッドの製造工程中に隔壁が変形するものが生じたため、評価対象のサンプルとはしていない。
【００３８】
これらのサンプル１ａ〜１ｆについて実際にインク吐出を行って応答周波数と吐出安定性について評価したところ、表１の評価結果欄に示した通り、応答周波数に関しては本実施形態に係る全てのサンプル１ｂ〜１ｆが従来技術のサンプル１ａを上回る結果が得られた。一方、吐出安定性に関しては、サンプル１ｄ，１ｆが従来技術のサンプル１ａを下まわったものの、それ以外のサンプル１ｂ，１ｃ，１ｅは従来技術のサンプル１ａと比較して良好な結果が得られた。ここで、サンプル１ｄ，１ｆの吐出安定性が優れなかったのは、各インク流路内に配置された発熱体同士の間隔ｄｈｈ、または、発熱体と隔壁との間隔ｄｈｎが比較的大きかったために、インク流路内のそれらの間隔の領域にインクの澱み部が形成されて残留気泡が滞留し、吐出動作が不安定になったためであると考えられる。
【００３９】
このことから、各発熱体２の隔壁３ａに隣接する端と隔壁３ａとの間隔ｄｈｎが４μｍ以下であること、さらには２つの発熱体２同士の間隔ｄｈｈが間隔ｄｈｎの２倍以下であることが、吐出安定性を良好にする上で好ましいことがわかった。
【００４０】
サンプル１ｇは、吐出される１つ当たりの液滴の量を５ｐｌとすべく、発熱体２の大きさ、吐出口４の開口面積、インク流路５の高さ（隔壁３ａの高さ）等を上記のサンプル１ｂ〜１ｆに比べて大きくしている。表１の評価結果欄に示した通り、比較的大きな液滴を吐出するサンプル１ｇの構成においても、応答周波数は従来のサンプル１ａと比較してあまり低下しておらず、また吐出安定性が良好であった。このことから、本実施形態のインクジェットヘッドは比較的大きな液滴を吐出する構成においても良好に適用できることが分かった。
【００４１】
サンプル１ｈ，１ｉは、吐出される１つ当たりの液滴の量を１ｐｌとすべく、発熱体２の大きさ、吐出口４の開口面積、インク流路５の高さ（隔壁３ａの高さ）等を上記のサンプル１ｂ〜１ｆに比べて小さくしている。
【００４２】
サンプル１ｈでは、インク流路５等のピッチやインク流路５の幅を上記のサンプル１ｂ〜１ｆと同様にそれぞれ４２μｍ（６００ｄｐｉ）、３２μｍとしているので、インク流路５の高さ（隔壁３ａの高さ）に対する隔壁３ａと吐出口４の縁との距離ｄｏｎの比（ｄｏｎ／Ｈ）が１．２と、比較的大きくなっている。これに対してサンプル１ｉでは、インク流路５と吐出口４のピッチを２８μｍ（９００ｄｐｉ）とし、インク流路５の幅を２１μｍとすることで、ｄｏｎ／Ｈ比を上記のサンプル１ｂ〜１ｆと同程度の０．６５にしている。
【００４３】
サンプル１ｈ，１ｉの応答周波数と吐出安定性に関する評価結果は、表１の評価結果欄に示した通り、いずれに関しても良好であった。特にサンプル１ｈについては、吐出口径が８μｍと小さいために隔壁の側面と吐出口の縁との距離ｄｏｎが１２μｍと大きくなる一方で、インク流路の高さが１０μｍと低くなっていることから、天井壁３ｂと隔壁３ａとの隅部が比較的大きくなっており、ここにインクの澱み部が形成されやすい構成であるにも関わらず、吐出安定性が良好であった。これは、図１に示すように、２つの発熱体２で発生させられた気泡が澱み部のインクを押しやるように作用することから、澱み部に残留気泡が滞留することが抑えられているためであると考えられる。
【００４４】
残留気泡の滞留の起きやすさに関しては、流路形成部材３の形状（ｄｏｎ／Ｈ）が大きな要因であるが、発熱体２によって発生した蒸発気泡の挙動も影響がある。すなわち、蒸発気泡が吐出口４を介して外気と連通するような構成においては、外気と連通した時点でインク流路５内に外気が入り込んだ状態となり、これが残留気泡の原因になる可能性がある。特に特開平１１−１８８７０号公報のように蒸発気泡が最大体積に達した後に外気と連通する構成においては、外気と連通した時点での気泡の大きさが大きく、澱み部の近くに達するため、これが分離して残留気泡となった場合は澱みやすい。このような構成においても、本発明の構成を用いれば残留気泡の滞留を抑制することができ、有効である。
【００４５】
このように、各発熱体２の隔壁３ａに隣接する端と隔壁３ａとの間隔ｄｈｎを４μｍ以下とし、隔壁の厚みに対する隔壁の高さの比（隔壁高／幅比）を１以上、１．５以下とすることにより、１ｐｌ〜５ｐｌ程度の微小な液液を吐出する場合であっても、応答周波数と吐出安定性とを両立させることができた。
【００４６】
ここで、表１の発熱体欄に示した「抵抗比」について説明する。この抵抗比は、発熱体の幅ｗに対する長さｌの比（ｌ／ｗ）を示しており、１つのインク流路内に１つの発熱体を有するサンプル１ａの場合には、長さｌが２３μｍで幅ｗが２３μｍであるので、ｌ／ｗ比は１．０となる。これに対して、１つのインク流路内に直列に接続された２つの発熱体を有するサンプル１ｂ〜１ｉの場合には、２つの発熱体に関する全体のｌ／ｗ比は、各発熱体のｌ／ｗ比を２倍した値となる。例えばサンプル１ｂの場合には、各発熱体のｌ／ｗ比は２４／１１（約２．２）であり、全体ではその２倍の約４．４である。
【００４７】
本実施形態は、上記のように細長い形状に形成された２つの発熱体２を配線で電気的に直列に接続する構成になっているので、図９に示すような比較的大面積の１つの発熱体に比べて３．５倍から６倍の高い抵抗値を得ることができ、必要とする電流値を従来の約１／２にすることが可能になっている。そのため、吐出液滴の小液滴化に伴って吐出動作の高速化を図る場合であっても、発熱体２に流れる電流量が増大することを抑えることができ、また、発熱体２に至るまでの配線部の抵抗による発熱や電圧降下、さらには配線部を大きな電流が流れることで発生する誘導ノイズを抑えることができる。
【００４８】
なお、上記では１つのインク流路５内に２つの発熱体２が設けられている例について説明したが、１つのインク流路５内に２つ以上の複数の発熱体２が設けられている場合であっても、上記と同様の作用効果を得ることができることができる。この場合、上記の間隔ｄｈｈは「複数の発熱体のうちの、インク流路を仕切る隔壁間の方向に関して互いに最も離れて隣接している２つの発熱体同士の間隔」と定義される。
【００４９】
吐出液滴の小液滴化に伴って吐出動作の高速化を図る場合に電流量の増加を抑えるという電気的な要請や、沸騰した気泡が内部の負圧により崩壊するときに生じるキャビテーション破壊により発熱体が衝撃を受けることを防止するという観点から、発熱体を分割して配置するという提案は過去にもなされている。しかし、本実施形態は、１つのインク流路５内に配置された複数の発熱体２、すなわち複数の圧力発生源が吐出性能に対してどのような影響を与えるかという観点から、発熱体２とインク流路５や吐出口４との最適な配置関係について検討したものであり、このような例は過去に提案されていない。
【００５０】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態のインクジェットヘッドにおけるインク流路、発熱体、および吐出口の配置関係を示す図であり、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）はその断面図である。
【００５１】
図２に示すように、本実施形態のインクジェットヘッドは、１つのインク流路５内に３つの発熱体２が、インク流路５を仕切る隔壁３ａ間の方向に並べられた状態で設けられている。これらの発熱体２は、配線２ａによって電気的に直列に接続されている。各インク流路５では、３つの発熱体２で構成される圧力発生領域の中心から、基板１の表面に対する法線方向に延びる延長線上の天井壁３ｂに、吐出口４が形成されている。
【００５２】
表２に、本実施形態によるインクジェットヘッドのサンプル２ａの各部寸法と、そのサンプル２ａの応答周波数と吐出安定性に関する評価結果を示す。
【００５３】
【表２】
2004001490.tif 000004
【００５４】
表２に示すように、本実施形態のインクジェットヘッドも第１の実施形態と同様に、応答周波数と吐出安定性に関して良好な結果が得られた。特に本実施形態では、１つのインク流路５内に３つの発熱体２を配設したことから各発熱体のｌ／ｗ比が大きくなっており、これに伴って発熱体全体の抵抗比が従来に比べて約８倍になっている。そのため、発熱体２に流れる電流量をさらに抑えることができ、また、発熱体２に至るまでの配線部の抵抗による発熱や電圧降下、さらには配線部を大きな電流が流れることで発生する誘導ノイズを抑えるという効果をより高めることができる。
【００５５】
なお、本実施形態では１つのインク流路５内に３つの発熱体２を設ける例を示したが、１つのインク流路５内には３つ以上の発熱体２を設けてもよく、発熱体２の数を増やすことによって抵抗比をさらに大きくすることができる。
【００５６】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態のインクジェットヘッドにおけるインク流路、発熱体、および吐出口の配置関係を示す図であり、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）はその断面図である。
【００５７】
特に図３（ａ）に示すように、本実施形態のインクジェットヘッドは、１つのインク流路５内に４つの発熱体２が一組として設けられている。これらの発熱体２は、インク流路５内のインク流れ方向をＸ方向とし、基板１の表面に平行でこれに直交する方向（インク流路５を仕切る隔壁３ａ間の方向）をＹ方向としたときに、Ｘ方向に２つ、Ｙ方向に２つずつ配置されている。また、これらの発熱体２は配線によって電気的に直列に接続されている。吐出口４は、４つの発熱体２で構成される圧力発生領域の中心から基板１の表面に対する法線方向に延びる延長線上に配置されている。
【００５８】
表３に、本実施形態によるインクジェットヘッドのサンプル３ａの各部寸法と、そのサンプル３ａの応答周波数と吐出安定性に関する評価結果を示す。
【００５９】
【表３】
2004001490.tif 000005
【００６０】
表３の評価結果欄に示すように、本実施形態によるインクジェットヘッドも、応答周波数と吐出安定性に関して良好な結果が得られた。
【００６１】
図４は、本実施形態のインクジェットヘッドによる利点を説明するための図であり、同図（ａ）は表１に示したサンプル１ｈの場合のインク流路、発熱体、および吐出口の配置関係を示す透視平面図、同図（ｂ）は発熱体全体の面積がサンプル１ｈのものと同じであるが発熱体を４つに分割して設けた場合のインク流路、発熱体、および吐出口の配置関係を示す透視平面図である。
【００６２】
図４（ａ）に示すように、発熱体２全体の面積に対してインク流路５の幅が広く、また、２つの発熱体２で形成された発熱体２全体の形状が正方形よりもむしろ長方形に近いような場合には、これら２つの発熱体２で構成される圧力発生領域の中心に対する吐出口４の中心が例えば図示Ｙ方向にずれた場合には、一方の発熱体２によって生じうる液滴の吐出方向の偏りによる影響が大きいので、液滴の吐出方向が不安定になる。
【００６３】
これに対し、図４（ｂ）に示す本実施形態に係る構成では、４つの発熱体２で見かけ上の正方形を形成し、吐出口４をその正方形の中心に配置することで、圧力発生領域に対する吐出口４の対称性を高めている。これにより、吐出口４の中心が図示ＸＹ方向のいずれにずれた場合であっても、ある発熱体２によって生じうる液滴の吐出方向の偏りが、他の残りの発熱体２によって生じうる液滴の吐出方向の偏りによって相殺されるので、液滴の吐出方向を安定させることができる。
【００６４】
（第４の実施形態）
図５は、本発明の第４の実施形態のインクジェットヘッドにおけるインク流路、発熱体、および吐出口の配置関係を示す透視平面図である。
【００６５】
本実施形態では、比較的大面積の発熱体２に複数のスリットを形成し、実質的に複数の細長い発熱体を並列に接続した構成になっている。発熱体２の厚さは、抵抗値を高めるために配線２ａの厚さの１／１０以下の厚さであるので、発熱体２には、図のような細長いスリットを容易に形成することができる。
【００６６】
このように比較的大面積の発熱体２に複数のスリットを形成する構成とすることにより、形成するスリットの数や大きさを変えることによって、発熱体の実質的な個数や形状を所望に応じて容易に変えることが可能になる。
【００６７】
（第５の実施形態）
図６は本発明の第５の実施形態に係るインクジェットヘッドの要部を模式的に示す図であり、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）は吐出口列の配置を説明するための図、同図（ｃ）はその断面図である。
【００６８】
図６（ｃ）に示すように、本実施形態の記録ヘッド３００は、エネルギー変換素子としての発熱抵素子１５ａ，１５ｂを含む基板１７と、吐出口３１および吐出口３１にインクを供給するインク流路３０を形成するオリフィスプレート１６とを備えている。
【００６９】
基板１７は、本実施形態では面方位＜１００＞のシリコン単結晶で形成され、この上面（オリフィスプレート６との接続面）には、発熱抵素子１５ａ，１５ｂ、これらの発熱抵抗素子１５ａ，１５ｂを駆動するための駆動トランジスタ等からなる駆動回路３３、後述の配線板と接続されるコンタクトパッド１９、および駆動回路３３とコンタクトパッド１９とを接続する配線１８等が、半導体プロセスを用いて形成されている。また、基板１７には、上述の駆動回路３３、発熱抵抗素子１５ａ，１５ｂ、配線１８、およびコンタクトパッド１９が設けられている領域以外の領域に、異方性エッチングにより形成された貫通口が５つ設けられており、これら貫通口は、それぞれ後述する吐出口列２１ａ，２１ｂ、２２ａ，２２ｂ、２３ａ，２３ｂ、２４ａ，２４ｂ、２５ａ，２５ｂに液体を供給するためのインク供給口３２を形成している。なお、図６（ａ）は基板１７に対して略透明なオリフィスプレート１６を載せた状態を模式的に表しており、上述のインク供給口３２は省略して描かれている。
【００７０】
吐出口列２１ａ，２１ｂ、２２ａ，２２ｂ、２３ａ，２３ｂ、２４ａ，２４ｂ、２５ａ，２５ｂはそれぞれ同じインク供給口３２に連通するもの同士が組になって、５つの吐出口列組２１，２２，２３，２４，２５を構成している。これらの吐出口列組のうち、吐出口列組２１，２５にはシアン（Ｃ）色のインクが供給され、吐出口列組２２，２４にはマゼンタ（Ｍ）色のインクが供給され、吐出口列組２３にはイエロー（Ｙ）色のインクが供給されるようになっている。また、各吐出口列組では、隣り合う吐出口列は、例えば吐出口列組２３について図６（ｂ）に示すように、配列方向にｔａだけ互いにずれている。
【００７１】
この基板１７上に設けられるオリフィスプレート１６は感光性エポキシ樹脂で形成され、例えば、特開昭６２−２６４９５７号に記載されるような工程により、前述の発熱抵抗素子１５ａ，１５ｂに対応して吐出口３１および液流路３０が形成されている。ここで、特開平９−１１４７９号公報に記載されているように、シリコン基板１７上に酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜（不図示）を形成した後、吐出口３１と液流路３０とを備えたオリフィスプレート１６を形成し、インク供給口３２を成す部分の酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜を前述の異方性エッチングにより除去することによって上述の記録ヘッドを作製することは、安価で精密な記録ヘッドを作製する上で望ましい。
【００７２】
図７は、図６に示したインクジェットヘッドを備えた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。
【００７３】
上記のような基板１７及びオリフィスプレート１６を有する記録ヘッド３００は、発熱抵抗素子１５ａ，１５ｂによって印加される熱エネルギーによる膜沸騰により生じる気泡の圧力を利用して、吐出口３１よりインク等の液体を吐出して記録を行うものである。記録ヘッド３００は、図７（ａ）に示すように、上述のインク供給口３２にインクを供給するインク流路形成部材１２に固定され、コンタクトパッド１９を配線板１３と接続することで、この配線板１３に設けられた電気的接続部１１が後述する記録装置の電気接続部と接続した際に、駆動信号等を記録装置から受け取ることができる。
【００７４】
インク流路形成部材１２には、上述のＹ，Ｍ，Ｃの各インクを吐出可能な記録ヘッド３００の他に、ブラックインク（Ｂｋ）を吐出させるための吐出口列４０，４１を備えた記録ヘッド４００が固定されており、これらが組み合わされて４色のインクを吐出可能な記録ヘッドカートリッジ１００が形成されている。
【００７５】
図７（ｂ）および図７（ｃ）は上述の記録ヘッド３００を備えた記録ヘッドカートリッジ１００の一例を示す斜視図である。この記録ヘッドカートリッジ１００は、図７（ｃ）に示すように、上述したインク流路形成部材１２にインクを供給するためのインクタンク２００Ｙ，２００Ｍ，２００Ｃ，２００Ｂｋを保持するためのタンクホルダ１５０を備えている。
【００７６】
再び図６を参照すると、本実施形態の記録ヘッド３００は一枚の基板１７上に１０列の吐出口列が構成されており、基板には５つのスリット状のインク供給口３２が設けられ、各吐出口列組の各吐出口列はインク供給口３２の長手方向に沿って両側に１列ずつ配置されている。
【００７７】
各インクタンク２００Ｙ〜２００Ｂｋからインク流路形成部材１２を経て各インク供給口３２に導入されたインクは、基板１７の裏面側から表面側へ供給され、基板１７の表面上に形成されたインク流路３０を通して吐出口３１内へ導かれる。そして、そのインクは、基板１７の表面における各吐出口３１の近傍に設けられている発熱抵抗素子１５ａ，１５ｂで加熱沸騰されることで生じる気泡の圧力によって、吐出口３１から吐出される。
【００７８】
上述したように、各インク供給口３２には、図６（ｂ）の左側から順にシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のインクがそれぞれ供給されており、したがって、シアンインクを吐出するのは４列の吐出口列２１ａ，２１ｂ，２５ａ，２５ｂ、マゼンタインクを吐出するのは４列の吐出口列２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂ、イエローインクを吐出するのは２列の吐出口列２３ａ，２３ｂになっている。記録ヘッド３００を図６（ａ）の矢印の左方向に走査しているときには吐出口列組２１，２２，２３からインクを吐出して記録を行い、右方向に走査しているときには吐出口列組２５，２４，２３からインクを吐出して記録を行う。このように各吐出口列へ各色のインクを供給する構成とすることにより、記録ヘッド３００を図６（ａ）の矢印方向のどちらへ移動させながら記録を行う場合（双方向記録）でも、往路方向への移動時と復路方向への移動時とで記録媒体上でのインク色の重なり順が同じになるので、色むらのない高画質な画像を高速に記録することが可能となる。
【００７９】
本実施形態の記録ヘッド３００における、シアンインクを吐出する吐出口列組２１，２５とマゼンタインクを吐出する吐出口列組２２，２４とは、それぞれ吐出される液適の大きさが互いに異なる吐出口からなる２列の吐出口列から成っている。つまり、シアンインクを吐出する吐出口列組２１，２５は、それぞれ、比較的大きな液滴を吐出する吐出口からなる吐出口列２１ａ，２５ａと、比較的小さな液滴を吐出する吐出口からなる吐出口列２１ｂ，２５ｂとからなる。また、マゼンタインクを吐出する吐出口列組２２，２４は、それぞれ、比較的大きな液滴を吐出する吐出口からなる吐出口列２２ａ，２４ａと、比較的小さな液滴を吐出する吐出口からなる吐出口列２２ｂ，２４ｂとからなる。
【００８０】
これに対応して、比較的大きな液滴を吐出する吐出口列２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａの各吐出口内には比較的大きな発熱抵抗素子１５ａが設けられ、比較的小さな液滴を吐出する吐出口列２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂの各吐出口内には比較的小さな発熱抵抗素子１５ｂが設けられている。
【００８１】
このような構成によれば、記録画像の高精細な記録を要する部分は比較的小さな液滴を吐出する吐出口３１ｂを用いて記録し、それ以外の部分は比較的大きな液滴を吐出する吐出口３１ａを用いて記録するというように、記録に用いる吐出口を使い分けることにより、記録動作の高速性を維持しつつ、高画質な記録を行うことが可能になる。これらの高画質性と高速性とをもっともバランスよく成立させるためには、比較的大きな液滴を吐出する吐出口列２１ａ，２２ａ，２４ａ，２５ａの各吐出口から吐出される液滴の量（大きさ）と、比較的小さな液滴を吐出する吐出口列２１ｂ，２２ｂ，２４ｂ，２５ｂの各吐出口から吐出される液滴の量（大きさ）との比を２：１もしくはそれ以上に設定することが好ましい。さらには、比較的大きな液滴を吐出する吐出口３１ａの開口面積と比較的小さな液滴を吐出する吐出口３１ｂの開口面積との比を２：１もしくはそれ以上に設定することが好ましい。
【００８２】
また、イエローインクを吐出する吐出口列組２３は、比較的大きな液滴を吐出する吐出口からなる２列の吐出口列２３ａからなり、各吐出口列２３ａの各吐出口内には、吐出口列２１ａ，２２ａ，２４ａ，２５ａに用いられているものと同じである、比較的大きな発熱抵抗素子１５ａが設けられている。
【００８３】
ここで、比較的小さな液滴を吐出する吐出口３１ａでは、インク流路３０内の吐出口３１ａの直下の領域に充填されるインクの量を少なくすることが好ましい。つまり、吐出口３１ａを小さくするとともに、オリフィスプレート１６に形成されるインク流路３０の高さを低くすることが好ましい。しかし、このような構成では図９に示したインク澱み部が大きくなるため、残留気泡に起因する吐出性能の低下を引き起こしやすい。
【００８４】
一方、比較的大きな液滴を吐出する吐出口３１ｂに関しても、インク流路３０の高さは、オリフィスプレート１６にインク流路３０を形成する製造工程の関係上、比較的小さな液滴を吐出する吐出口３１ａについて設定されたインク流路３０の高さと同じになる。そのため、比較的大きな液滴を吐出する吐出口３１ｂについては、インク流路３０の高さが適正な高さよりも低くなり、流路断面積が小さくなるために流路抵抗が増すので、応答周波数が低下してしまう。
【００８５】
そこで本実施形態のインクジェットヘッドでは、図１に示した構成のように各インク流路にそれぞれ２つの発熱抵抗素子を設け、各部寸法を表４に示す寸法とした。
【００８６】
【表４】
2004001490.tif 000006
【００８７】
その結果、比較的大きな液滴を吐出する吐出口３１ａでは、ある程度の応答周波数を確保しながら良好な吐出安定性を得ることができ、比較的小さな液滴を吐出する吐出口３１ｂでは、応答周波数と吐出安定性の両方について良好な結果を得ることができた。
【００８８】
なお、本実施形態においては最適の構成を説明したが、各インク供給口３２から供給されるインクの種類、インク供給口３２、吐出口列の数については上記の構成に制限されるものではなく、適宜変更することが可能である。
【００８９】
（その他の実施形態）
最後に、図８を参照して、上述の各実施形態において説明したインクジェットヘッド、あるいは記録ヘッドカートリッジを搭載可能な記録装置を説明する。図８は、本発明のインクジェットヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す概略構成図である。
【００９０】
図８に示すように、記録ヘッドカートリッジ１００は、キャリッジ１０２に交換可能に搭載される。記録ヘッドカートリッジ１００は、記録ヘッドユニットおよびインクタンクを備え、また、ヘッド部を駆動するための信号などを授受するためのコネクタ（不図示）が設けられている。
【００９１】
記録ヘッドカートリッジ１００はキャリッジ１０２に位置決めして交換可能に搭載されており、キャリッジ１０２には、上記コネクタを介して各ヘッド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。
【００９２】
キャリッジ１０２は、主走査方向（図示矢印方向）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、その位置及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、キャリッジ１０２上のホームポジションセンサ１３０が遮蔽板１３６の位置を通過したことを検出することによって、キャリッジ１０２がホームポジションに配置されたことを知得することが可能となる。
【００９３】
記録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を駆動して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１３２から一枚ずつ分離されて給紙される。記録媒体１０８は、さらに、搬送ローラ１０９の回転により、ヘッドカートリッジ１００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を駆動させるとギアによってその駆動力が伝達されて回転する。その際、記録媒体１０８が実際に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、記録媒体１０８の搬送方向先端部がペーパーエンドセンサ１３３を通過した時点で行われる。また、ペーパーエンドセンサ１３３は、記録媒体１０８の後端が実際にどこに有るかを検出し、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使用されている。
【００９４】
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に搭載された記録ヘッドカートリッジ１００は、その吐出口面がキャリッジ１０２から下方へ突出して、記録媒体１０８と平行になるように保持されている。
【００９５】
記録ヘッドカートリッジ１００は、吐出口列の配列方向が上述したキャリッジ１０２の走査方向に対して交わる方向になるようにキャリッジ１０２に搭載され、これらの吐出口列からインクを吐出しながら記録ヘッドカートリッジ１００を走査して主走査方向に記録を行う動作と、搬送ローラ１０９によって１走査分の記録幅だけ記録媒体１０８を副走査方向に搬送する動作とを繰り返して、記録媒体１０８に記録を行う。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のインクジェットヘッドは、各インク流路内の複数の発熱体からなる発熱体群の配列ピッチが６００ｄｐｉ以上であり、発熱体の配列方向における隔壁と、その隔壁に隣接する発熱体との間隔ｄｈｎが４μｍ以下であるので、インク流路内に澱みを生じることなく、インク滴を効率よく安定して吐出口から吐出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のインクジェットヘッドにおけるインク流路、発熱体、および吐出口の配置関係を示す図であり、同図（ａ）はその透視平面図、同図（ｂ）はその断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態のインクジェットヘッドにおけるインク流路、発熱体、および吐出口の配置関係を示す図であり、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）はその断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態のインクジェットヘッドにおけるインク流路、発熱体、および吐出口の配置関係を示す図であり、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）はその断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態のインクジェットヘッドによる利点を説明するための図である。
【図５】本発明の第４の実施形態のインクジェットヘッドにおけるインク流路、発熱体、および吐出口の配置関係を示す透視平面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係るインクジェットヘッドの要部を模式的に示す図であり、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）は吐出口列の配置を説明するための図、同図（ｃ）はその断面図である。
【図７】図６に示したインクジェットヘッドを備えた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８】本発明のインクジェットヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す概略構成図である。
【図９】従来のインクジェットヘッドにおけるインク流路、発熱体、および吐出口の配置関係を示す図であり、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）はその断面図である。
【符号の説明】
１，１７　基板
２　発熱体
２ａ，１８　配線
３　流路形成部材
３ａ　隔壁
３ｂ　天井壁
４，３１，３１ａ，３２ｂ　吐出口
５，３０　インク流路
６，３２　インク供給路
１１　電気的接続部
１２　インク流路形成部材
１３　配線板
１５ａ，１５ｂ　発熱抵抗素子
１９　コンタクトパッド
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ，４０，４１　吐出口列
２１，２２，２３，２４，２５　吐出口列群
１００　記録ヘッドカートリッジ
１０２　キャリッジ
１０３　ガイドシャフト
１０４　主走査モータ
１０５　モータプーリ
１０６　従動プーリ
１０７　タイミングベルト
１０８　記録媒体
１０９　搬送ローラ
１３０　ホームポジションセンサ
１３１　ピックアップローラ
１３２　オートシートフィーダ
１３３　ペーパーエンドセンサ
１３４　ＬＦモータ
１３５　給紙モータ
１３６　遮蔽板
１５０　タンクホルダ
２００Ｃ，２００Ｍ，２００Ｙ，２００Ｂｋ　インクタンク
３００，４００　記録ヘッド
【図１】
2004001490.tif 000007
【図２】
2004001490.tif 000008
【図３】
2004001490.tif 000009
【図４】
2004001490.tif 000010
【図５】
2004001490.tif 000011
【図６】
2004001490.tif 000012
【図７】
2004001490.tif 000013
【図８】
2004001490.tif 000014
【図９】
2004001490.tif 000015