(57)【要約】【課題】　更なる小液滴化に際して、吐出方向の流抵抗を低減させ、インク滴の吐出速度の低下を防ぐことができるノズル形状を持つインクジェット記録ヘッドを提供する。【解決手段】　第２吐出口部１０の発泡室１１側の開口面は、吐出口４の配列方向と平行な方向の長さが、吐出口４の配列方向と垂直な方向の長さよりも長い形状であり、吐出口部側の開口面も、発泡室１１側の開口面と合同な断面形状である。図では第２吐出口部１０の、ヒータ１の形成面に対して略平行な方向に切断した断面は略矩形形状とした。【選択図】　　図２
2004042652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が流動する複数のノズル、これら各ノズルに液体を供給する供給室、および液滴を吐出するノズル先端開口である複数の吐出口とを有し、前記ノズルが、液滴を吐出させるための熱エネルギを発生する吐出エネルギ発生素子によって気泡が発生する発泡室、前記吐出口を含み前記吐出口と前記発泡室との間を連通する部分である吐出口部、および前記発泡室にインクを供給する供給路からなる流路構成基板と、
　前記吐出エネルギ発生素子が設けられ、前記流路構成基板を主面に接合した素子基板と、を備え、
　前記吐出口部は、前記吐出口を含んで、吐出軸に対してその断面がほぼ一定である第１吐出口部と、
　該第１吐出口部に段差を持って連続すると共に、前記素子基板の主面に平行でかつ第１吐出口部の断面より大きい断面をもって前記発泡室に連通する第２吐出口部と、を有し、
　前記第２吐出口部の供給方向から最も遠い前記段差部分の距離が前記吐出口の配列方向における前記段差の距離に比べて短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】
前記吐出軸に交差する前記第２吐出口部の前記第１吐出口部側の開口面が、前記吐出軸に交差する前記第２吐出口部の前記発泡室側の開口面と合同な断面形状であり、
　前記吐出口の中心を通り、前記素子基板の主面に垂直な、いかなる断面においても、前記第２吐出口部の側壁は直線で表され、かつ、前記第２吐出口部の前記第１吐出口部側の開口面、前記第２吐出口部の前記発泡室側の開口面、および前記素子基板の主面とが平行である、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記吐出軸に交差する前記第２吐出口部の前記第１吐出口部側の開口面が、前記第２吐出口部の前記発泡室側の開口面と相似形で、かつ、該発泡室側の開口面より面積が小さい断面形状であり、
　前記吐出口の中心を通り、前記素子基板の主面に垂直な、いかなる断面においても、前記第２吐出口部の側壁は直線で表され、かつ、前記第２吐出口部の前記第１吐出口部側の開口面、前記第２吐出口部の前記発泡室側の開口面、および前記素子基板の主面とが平行である、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記吐出軸に交差する前記第２吐出口部の前記第１吐出口部側の開口面、および前記第２吐出口部の前記発泡室側の開口面が、楕円もしくは長円である、請求項３に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記吐出軸に交差する前記第２吐出口部の前記第１吐出口部側の開口面が、前記吐出口部と２点で内接する、請求項４に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記吐出軸に交差する前記第２吐出口部の前記発泡室側の開口面が楕円もしくは長円であり、前記吐出軸に交差する前記第２吐出口部の前記第１吐出口部側の開口面は円形で、かつ、前記第２吐出口部の前記発泡室側の開口面である楕円もしくは長円の内側にあり、
　前記吐出口の中心を通り、前記素子基板の主面に垂直な、いかなる断面においても、前記第２吐出口部の側壁は直線で表され、かつ、前記第２吐出口部の前記第１吐出口部側の開口面、前記第２吐出口部の前記発泡室側の開口面、および前記素子基板の主面とが平行である、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
前記素子基板の主面に対して垂直方向から見た平面透視図において、前記第２吐出口部の前記第１吐出口部側の開口面が、前記第１吐出口部の前記発泡室側の開口面と合同な円である、請求項６に記載のインクジェット記録ヘッド
【請求項８】
前記ノズルは、前記吐出口から液滴が飛翔される吐出方向と、前記供給路内を流動する液体の流動方向とが直交されて形成されている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項９】
前記流路構成基板には、複数の前記吐出エネルギ発生素子および複数の前記ノズルを有し、各ノズルの長手方向が平行に配列された第１のノズル列と、前記供給室を挟んで前記第１のノズル列に対向する位置に各ノズルの長手方向が平行に配列された第２のノズル列とがそれぞれ設けられていて、前記第２のノズル列の各ノズルは、前記第１のノズル列の各ノズルに対して、隣接する前記各ノズル間のピッチが互いに１／２ピッチずれて配列されている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１０】
前記吐出エネルギ発生素子によって発生する気泡が外気に連通する請求項１から９のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、例えばインク滴等の液滴を吐出させて記録媒体に記録を行うための液体吐出ヘッドに関し、特にインクジェット記録を行う液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
　インクジェット記録方式は、いわゆるノンインパクト記録方式の一つである。
【０００３】
　このインクジェット記録方式は、記録時に発生する騒音が無視し得る程度に小さく、高速記録が可能である。また、インクジェット記録方式は、種々の記録媒体に対して記録が可能であり、いわゆる普通紙に対しても特別な処理を必要とせずにインクが定着して、しかも高精細な画像が廉価に得られる。このような利点から、インクジェット記録方式は、コンピューターの周辺機器としてのプリンタばかりでなく、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサ等の記録手段として近年急速に普及している。
【０００４】
　一般的に利用されているインクジェット記録方式のインク吐出方法には、インク滴を吐出するために用いられる吐出エネルギ発生素子として、例えばヒータ等の電気熱変換素子を用いる方法と、例えばピエゾ素子等の圧電素子を用いる方法があり、いずれの方法も電気信号によってインク滴の吐出を制御することができる。電気熱変換素子を用いるインク吐出方法の原理は、電気熱変換素子に電圧を印加することにより、電気熱変換素子近傍のインクを瞬時に沸騰させて、沸騰時のインクの相変化により生じる急激な発泡圧によってインク滴を高速に吐出させる。一方、圧電素子を用いるインク吐出方法の原理は、圧電素子に電圧を印加することにより、圧電素子が変位してこの変位時に発生する圧力によってインク滴を吐出させる。
【０００５】
　電気熱変換素子を用いるインク吐出方法は、吐出エネルギ発生素子を配設するためのスペースを大きく確保する必要がなく、記録ヘッドの構造が簡素で、ノズルの集積化が容易であること等の利点がある。一方で、このインク吐出方法の固有の問題としては、電気熱変換素子が発生する熱等が記録ヘッド内に蓄熱されることによって、飛翔するインク滴の体積が変動することや、消泡によって生じるキャビテーションが電気熱変換素子に及ぼす悪影響や、インク内に溶け込んだ空気が記録ヘッド内の残留気泡になることで、インク滴の吐出特性や画像品質に及ぼす悪影響等があった。
【０００６】
　これらの問題を解決する方法としては、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４に記載されたインクジェット記録方法および記録ヘッドがある。すなわち、上述した文献に記載されたインクジェット記録方法は、記録信号によって電気熱変換素子を駆動させて発生した気泡を外気に通気させる構成とされている。このインクジェット記録方法を採用することにより、飛翔するインク滴の体積の安定化を図り、微少量のインク滴を高速に吐出することを可能とし、気泡の消泡時に発生するキャビテーションを解消することでヒータの耐久性の向上を図ること等が可能となり、更なる高精細画像が容易に得られるようになる。上述した公報において、気泡を外気に連通させるための構成としては、インクに気泡を発生させる電気熱変換素子と、インクが吐出される開口である吐出口との間の最短距離を、従来に比して大幅に短くする構成が挙げられている。
【０００７】
　この種の記録ヘッドの構成について、以下で説明する。インクを吐出させる電気熱変換素子が設けられた素子基板と、この素子基板に接合されてインクの流路を構成する流路構成基板（オリフィス基板とも称す。）とを備えている。流路構成基板は、インクが流動する複数のノズルと、これら各ノズルにインクを供給する供給室と、インク滴を吐出するノズル先端開口である複数の吐出口とを有している。ノズルは、電気熱変換素子によって気泡が発生する発泡室と、この発泡室にインクを供給する供給路とからなる。素子基板には、発泡室内に位置して電気熱変換素子が配設されている。また、素子基板には、流路構成基板に接する主面とは反対側の裏面から供給室にインクを供給するための供給口が設けられている。そして、流路構成基板には、素子基板上の電気熱変換素子に対向する位置に吐出口が設けられている。
【０００８】
　また、以上のように構成された記録ヘッドは、供給口から供給室内に供給されたインクが、各ノズルに沿って供給されて、発泡室内に充填される。発泡室内に充填されたインクは、電気熱変換素子により膜沸騰されて発生する気泡によって、素子基板の主面に対してほぼ直交する方向に飛翔されて、吐出口からインク滴として吐出される。
【０００９】
【特許文献１】特開昭５４−１６１９３５号公報
【特許文献２】特開昭６１−１８５４５５号公報
【特許文献３】特開昭６１−２４９７６８号公報
【特許文献４】特開平４−１０９４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
　ところで、上述した記録ヘッドは、インク滴を吐出する際、発泡室内に成長する気泡によって、発泡室内に充填されているインクは吐出口側と供給路側とに流れが分かれ、この際に、流体の発泡による圧力が、供給路側に逃げたり、吐出口の内壁との摩擦により圧力損失が発生したりする。この現象は、吐出に悪影響を与える現象であり、小液滴吐出になるにつれ顕著になる傾向がある。すなわち、小液滴にするために、吐出口径を小さくすることで、吐出口部の抵抗が極めて大きくなり、吐出口方向の流量は減少し、流路方向の流量が増大するため、インク滴の吐出速度が低下することになる。そこで、流動に対して垂直な断面積を吐出口よりも大きくした第２吐出口部を設けることで、吐出口方向の全体の流抵抗が小さくなり、発泡が吐出口方向に圧力損失することが少なく成長するため、流路方向へ逃げ出す流量を抑制し、インク滴の吐出速度の低下を防ぐことが出来る。
【００１１】
　ところで、上述のように第２の吐出口部を設け、発熱体の下流側（吐出口側）の流路抵抗を小さくすると、第１吐出口部と第２吐出口部との境界において、第２吐出口部を設けない場合に比べ、リフィルが遅くなる状態が生じることがわかった。
【００１２】
　もちろん、第２吐出口部の容積を小さくすれば、リフィル状態は改善する方向に変わるのだが、発熱体の下流側（吐出口側）の流路抵抗を小さくする効果が激減していってしまう。そこで、本発明者は第２吐出口部の容積をできるだけ確保するとともにリフィルの低下を低減した第２吐出口部の構成について鋭意検討することにより本発明に至ったものである。
【００１３】
　そこで本発明の目的は、上述した実状における問題点に鑑み、吐出方向の流抵抗を低減させつつ、リフィル速度の低下を防ぐことができるノズル形状を持つインクジェット記録ヘッドを提供することにある。
【００１４】
　また、本発明の更なる目的は、上述したようなインクの蓄熱による吐出体積のバラツキを抑制できるノズル形状のインクジェット記録ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
　上記目的を達成するために、本発明によるインクジェット記録ヘッドは、液体が流動する複数のノズル、これら各ノズルに液体を供給する供給室、および液滴を吐出するノズル先端開口である複数の吐出口とを有し、前記ノズルが、液滴を吐出させるための熱エネルギを発生する吐出エネルギ発生素子によって気泡が発生する発泡室、前記吐出口を含み前記吐出口と前記発泡室との間を連通する部分である吐出口部、および前記発泡室にインクを供給する供給路からなる流路構成基板と、前記吐出エネルギ発生素子が設けられ、前記流路構成基板を主面に接合した素子基板と、を備え、前記吐出口部は、前記吐出口を含んで、吐出軸に対してその断面がほぼ一定である第１吐出口部と、該第１吐出口部に段差を持って連続すると共に、前記素子基板の主面に平行でかつ第１吐出口部の断面より大きい断面をもって前記発泡室に連通する第２吐出口部を有し、前記第２吐出口部の供給方向から最も遠い前記段差部分の距離が前記吐出口の配列方向における前記段差の距離に比べて短いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
　上記発明によれば、吐出口への液体の流動において圧力損失することが極めて少なく、吐出口に向かって、良好に吐出されることになる。こうすることで、ノズル先端の吐出口がさらに小さくなって、第１吐出口部での吐出口方向の流抵抗が大きくなったとしても、吐出する際の吐出口方向への流量の減少を抑え、インク滴の吐出速度の低下を防ぐことができる。さらに、第二吐出口部へのインクの流入位置（特に最大流速位置）がインク供給側にずれ、結果的に、リフィル時のインク流動距離が短縮されリフィル周波数は向上する。第二吐出口部が全体的にインク供給側にずれる時には、インク供給室から遠い側の第一吐出口部と第二吐出口部の段差部が少なくなり、リフィル時のメニスカスのクリッピングも減少させ、リフィル周波数を向上させる効果ももつ。これは、インク供給室から遠い側の第一吐出口部と第二吐出口部の段差部において、リフィル時にインクのメニスカスが引っかかり、リフィル時間が長くなるという問題があり、前記段差部を少なくすることがリフィル周波数を向上させるからである。
【００１７】
　このとき、第２吐出口部を、吐出口を通り吐出口の配列方向に交差する垂線に対して対称形にし、バランスのとれた形状にしたことで、素子基板の主面に対してほぼ直交する方向に、液滴を安定して吐出させることが可能である。
【００１８】
　さらに、第２吐出口部の、前記素子基板と略平行な方向の断面すなわち空間容積について、吐出口の配列方向と平行な方向（供給路の長手方向と垂直な方向）の方を吐出口の配列方向と垂直な方向（供給路の長手方向と平行な方向）の長さよりも大きくするため、発泡室の供給路の突き当たりとなる側壁の位置に第２吐出口部の形状が大きく制限されない。しかも、吐出口方向の流抵抗を低減させるのに、第２吐出口部の供給路の長手方向は大きくしないように形状変更したことで、発泡室の直ぐ上流側の供給路の高さが高くならず、液体の発泡による圧力が供給路側に逃げて吐出効率を低下させる心配はない。
【００１９】
　また、上記のインクジェット記録ヘッドの主要部において、吐出軸に交差する前記第２吐出口部の第１吐出口部側の開口面が、前記第２吐出口部の前記発泡室側の開口面と相似形で、かつ、該発泡室側の開口面より面積が小さい断面形状であることにより、第１吐出口部と第２吐出口部との段差部分をより小さくできるので、高周波数で連続的に吐出がなされる場合、発泡後の吐出口方向への流れにおいて、流速をほとんど持たない微小なインクの淀み領域も小さくなる。その結果、電気熱変換素子による連続吐出動作の際にインクが蓄熱されることが抑えられ、吐出液滴の体積のバラツキが少なくなる。
【００２０】
　さらに、吐出軸に交差する前記第２吐出口部の第１吐出口部側の開口面、および前記第２吐出口部の前記発泡室側の開口面を、楕円もしくは長円とすると、前記第２吐出口部の吐出口部側の開口面が略矩形形状の場合と比べ、四隅の面積分が小さくなり、インクの淀み領域も小さくなるため、より吐出液滴の体積のバラツキが少なくなる。さらに、前記素子基板の主面に対して垂直方向から見た平面透視図において、前記第２吐出口部の第１吐出口部側の開口面を、前記吐出口部と２点で内接する形状とすると、インクの淀み領域が一層小さくなり、より吐出液滴の体積のバラツキが少なくなる。
【００２１】
　また、上記のインクジェット記録ヘッドの主要部において、吐出軸に交差する前記第２吐出口部の発泡室側の開口面を楕円もしくは長円とし、前記第２吐出口部の第１吐出口部側の開口面を円形として、かつ、前記第２吐出口部の発泡室側の開口面である楕円もしくは長円の内側にしたことにより、第１吐出口部と第２吐出口部との段差部分が少なく、しかも、段差部分が吐出口の中心を基準に点対称であるので、インクの淀み領域が偏らない。したがって、淀み領域の偏りによる不安定吐出を解消することができる。
【００２２】
　さらに、上記のインクジェット記録ヘッドの主要部において、吐出軸に交差する前記第２吐出口部の第１吐出口部側の開口面を、前記第１吐出口部の前記発泡室側の開口面と合同な円にしたことにより、第１吐出口部と第２吐出口部との段差部分がほとんど無くなるので、発泡後の吐出口方向への流れにおいて、流速をほとんど持たない微小なインクの淀み領域が生じない。その結果、電気熱変換素子による高周波の連続吐出動作の際にインクが蓄熱されることがなく、吐出液滴の体積のバラツキが非常に少なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
　本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクジェット記録方式の中でも特に、液体のインクを吐出するために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段を備え、その熱エネルギによってインクの状態変化を生起させる方式が採用された記録ヘッドである。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および高精細化を達成している。特に本実施形態では、熱エネルギを発生する手段として電気熱変換素子を用い、この電気熱変換素子により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を吐出している。
【００２５】
　まず、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの全体構成について述べる。
【００２６】
　図１は、本発明に好適なインクジェット記録ヘッドの実施の形態を一部切り欠いて見た斜視図である。
【００２７】
　図１に示す形態のインクジェット記録ヘッドは、電気熱変換素子である複数のヒータ２を各ヒータ２に、インクの流路であるノズル５を個別に独立して形成するための隔離壁が、吐出口４から供給室６近傍まで延設された構成とされている。
【００２８】
　このインクジェット記録ヘッドは複数のヒータ２および複数のノズル５を有し、各ノズル５の長手方向が平行に配列された第１のノズル列７と、供給室６を挟んで第１のノズル列７に対向する位置に各ノズル５の長手方向が平行に配列された第２のノズル列８とを備えている。
【００２９】
　第１および第２のノズル列７，８は、隣接する各ノズルの間隔が６００ｄｐｉピッチに形成されている。また、第２のノズル列８の各ノズル５は、第１のノズル列７の各ノズル５に対して、隣接する各ノズル間のピッチが互いに１／２ピッチずれて配列されている。
【００３０】
　このような記録ヘッドは、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法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を介して外気に連通されている。
【００３１】
　以下に、本発明の主要部となるインクジェット記録ヘッドのノズル構造について種々の形態例を挙げて説明する。
【００３２】
　（第１の実施形態）
　図２は本発明の第１の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示している。同図（ａ）はインクジェット記録ヘッドの複数のノズルのうちの１つを基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００３３】
　本形態のノズル構造を持つ記録ヘッドは、図１に示したように、電気熱変換素子である複数のヒータ１が設けられた素子基板２と、この素子基板２の主面に積層されて接合されて複数のインクの流路を構成する流路構成基板３とを備えている。
【００３４】
　素子基板２は、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等によって形成されており、一般にＳｉによって形成されている。素子基板２の主面上には、各インクの流路毎に、ヒータ１と、このヒータ１に電圧を印加する電極（図示せず）と、この電極に接続された配線（図示せず）が所定の配線パターンでそれぞれ設けられている。また、素子基板２の主面には、蓄熱の発散性を向上させる絶縁膜（図示せず）が、ヒータ１を被覆するように設けられている。また、素子基板２の主面には、気泡が消泡した際に生じるキャビテーションから保護するための保護膜（図示せず）が、絶縁膜を被覆するように設けられている。
【００３５】
　流路構成基板３は、図１に示したように、インクが流動する複数のノズル５と、これら各ノズル５にインクを供給する供給室６、およびインク滴を吐出するノズル５の先端開口である複数の吐出口４とを有している。吐出口４は、素子基板２上のヒータ１に対向する位置に形成されている。ノズル５は、図２に示すように、吐出口４を含んで、その径がほぼ一定である第１吐出口部と、ヒータの吐出口側における流抵抗を低減させるための第２吐出口部１０と、発泡室１１と、供給路９（図中の斜線部）とを有している。なお、発泡室１１はヒータ１上に、吐出口４の開口面に対向する底面が略矩形状をなすように形成されている。供給路９は、一端が発泡室１１に連通されるとともに他端が供給室６に連通されていて、供給路９の幅が供給室６から発泡室８に亘ってほぼ等しいストレート状で形成されている。また、第２吐出口部１０は発泡室１１上に連続して形成されている。さらに、ノズル５は、吐出口４からインク液滴が飛翔される吐出方向と、供給路９内を流動するインク液の流動方向とが直交されて形成されている。
【００３６】
　また、吐出口４を含む第１吐出口部と、第２吐出口部１０と、発泡室１１と、供給路９とからなる図１に示したノズル５は、素子基板２の主面に対向する内壁面が、供給室６から発泡室１１に亘って、素子基板２の主面に平行にそれぞれ形成されている。
【００３７】
　図２（ａ）の平面透視図に示すように、第２吐出口部１０の発泡室１１側の開口面は、吐出口４の配列方向と平行な方向の長さが、吐出口４の配列方向と垂直な方向の長さよりも長い形状であり、第１吐出口部側の開口面も、発泡室１１側の開口面と合同な断面形状である。但し、図２（ａ）では、第２吐出口部１０の、ヒータ１の形成面に対して略平行な方向に切断した断面を略矩形形状で記載した。
【００３８】
　また、ヒータ１の形成面（素子基板２の主面）に対してほぼ直交する方向に、液滴を安定して吐出させるために、第２吐出口部１０は、吐出口４を通り吐出口の配列方向に交差する垂線に対して対称形にし、バランスのとれた形状にする。なお、吐出口４の中心を通り、前記素子基板の主面に垂直な、いかなる断面においても、第２吐出口部１０の側壁は直線で表され、かつ、第２吐出口部１０の第１吐出口部側の開口面、発泡室１１側の開口面、および前記素子基板の主面とが平行である。
【００３９】
　さらに、第２吐出口部１０の、前記素子基板と略平行な方向の断面すなわち空間容積について、インク供給方向に対して最も遠い吐出口４の配列方向と平行な方向（供給路９の長手方向と垂直な方向）の方を吐出口４の配列方向と垂直な方向（供給路９の長手方向と平行な方向）の長さよりも大きくしたことにより、発泡室１１のインク供給路９の突き当たりとなる側壁の位置に第２吐出口部１０の形状が大きく制限されない。しかも、吐出口方向の流抵抗を低減させるのに、第２吐出口部１０の供給路９の長手方向は大きくしないように形状変更したことで、発泡室１１の直ぐ上流側の供給路９の高さが高くならず、液体の発泡による圧力が供給路側に逃げて吐出効率を低下させる心配はない。
【００４０】
　さらに、インク供給方向に対して最も遠い吐出口４の配列方向と平行な方向（供給路９の長手方向と垂直な方向）の長さを短くしたことにより、吐出口部へのインクの充填速度が向上し、吐出口側の流路抵抗を小さくしたままリフィル速度の向上を図ることができる。
【００４１】
　次に、図１及び図２に基づき、上記のように構成された記録ヘッドにてインク滴を吐出口４から吐出する動作を説明する。
【００４２】
　まず、供給室６内に供給されたインクが、第１のノズル列７および第２のノズル列８の各ノズル５にそれぞれ供給される。各ノズル５に供給されたインクは、供給路９に沿って流動されて発泡室１１内に充填される。発泡室１１内に充填されたインクは、ヒータ１により膜沸騰されて発生する気泡の成長圧力によって、素子基板２の主面に対してほぼ直交する方向に飛翔されて、吐出口４からインク滴として吐出される。また、発泡室１１内に充填されたインクが吐出される際、発泡室１１内のインクの一部は、発泡室１１内に発生する気泡の圧力によって供給路９側に流動することになる。ここで、ノズルの発泡から吐出までの様子を局所的に見れば、発泡室１１で発生した気泡の圧力は、第２吐出口部１０にも即座に伝わり、発泡室１１及び第２吐出口部１０に充填されていたインクは、第２吐出口部１０内を移動していくことになる。
【００４３】
　この際に、ノズル内の第２吐出口部１０が円柱形である図８の記録ヘッドに比べ、第１の実施形態では第２吐出口部１０の、素子基板２の主面に平行な断面、すなわち空間容積が大きいため、圧力損失することが極めて少なく、吐出口４に向かって、良好に吐出されることになる。こうすることで、ノズル先端の吐出口がさらに小さくなって、吐出口部での吐出口方向の流抵抗が大きくなったとしても、吐出する際の吐出口方向への流量の減少を抑え、インク滴の吐出速度の低下を防ぐことができる。
【００４４】
　（第２の実施形態）
　本実施形態は、第２吐出口部の、流動に対して垂直な断面積を大きくする場合にインクの淀み領域も大きくなって、電気熱変換素子による熱が連続吐出時にヘッド内に蓄熱される問題まで考慮にいれたノズル構造を示す。また、ここでは図３に基づいて第１の実施形態に比べて異なる点を主に説明する。
【００４５】
　図３は本発明の第２の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示している。同図（ａ）はインクジェット記録ヘッドの複数のノズルのうちの１つを基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００４６】
　図３（ａ）の平面透視図に示すように、第２吐出口部１０の発泡室１１側の開口面は、吐出口４の配列方向と平行な方向の長さが、吐出口４の配列方向と垂直な方向の長さよりも長い形状であり、第１吐出口部側の開口面は、発泡室１１側の開口面と相似形で、かつ、発泡室１１側の開口面よりも面積が小さい断面形状である。但し、図２（ａ）では、第２吐出口部１０の、ヒータ１の形成面に対して略平行な方向に切断した断面を略矩形形状で記載した。
【００４７】
　また、ヒータ１の形成面（素子基板２の主面）に対してほぼ直交する方向に、液滴を安定して吐出させるために、第２吐出口部１０は、吐出口４を通り吐出口の配列方向に交差する垂線に対して対称形にし、バランスのとれた形状にする。なお、吐出口４の中心を通り、前記素子基板の主面に垂直な、いかなる断面においても、第２吐出口部１０の側壁は直線で表され、かつ、第２吐出口部１０の第１吐出口部側の開口面、発泡室１１側の開口面、および前記素子基板の主面とが平行である。
【００４８】
　さらに、第２吐出口部１０の、前記素子基板と略平行な方向の断面すなわち空間容積について、インク供給方向に対して最も遠い吐出口４の配列方向と平行な方向（供給路９の長手方向と垂直な方向）の方を吐出口４の配列方向と垂直な方向（供給路９の長手方向と平行な方向）の長さよりも大きくしたことにより、発泡室１１のインク供給路９の突き当たりとなる側壁の位置に第２吐出口部１０の形状が大きく制限されない。しかも、吐出口方向の流抵抗を低減させるのに、第２吐出口部１０の供給路９の長手方向は大きくしないように形状変更したことで、発泡室１１の直ぐ上流側の供給路９の高さが高くならず、液体の発泡による圧力が供給路側に逃げて吐出効率を低下させる心配はない。
【００４９】
　次に、図１及び図３に基づき、上記のように構成された記録ヘッドにてインク滴を吐出口４から吐出する動作を説明する。
【００５０】
　まず、供給室６内に供給されたインクが、第１のノズル列７および第２のノズル列８の各ノズル５にそれぞれ供給される。各ノズル５に供給されたインクは、供給路９に沿って流動されて発泡室１１内に充填される。発泡室１１内に充填されたインクは、ヒータ１により膜沸騰されて発生する気泡の成長圧力によって、素子基板２の主面に対してほぼ直交する方向に飛翔されて、吐出口４からインク滴として吐出される。また、発泡室１１内に充填されたインクが吐出される際、発泡室１１内のインクの一部は、発泡室１１内に発生する気泡の圧力によって供給路９側に流動することになる。ここで、ノズルの発泡から吐出までの様子を局所的に見れば、発泡室１１で発生した気泡の圧力は、第２吐出口部１０にも即座に伝わり、発泡室１１及び第２吐出口部１０に充填されていたインクは、第２吐出口部１０内を移動していくことになる。
【００５１】
　この際に、ノズル内の第２吐出口部１０が円柱形である図８の記録ヘッドに比べ、第２の実施形態では第２吐出口部１０の、素子基板２の主面に平行な断面、すなわち空間容積が大きいため、圧力損失することが極めて少なく、吐出口４に向かって、良好に吐出されることになる。こうすることで、ノズル先端の吐出口がさらに小さくなって、第１吐出口部での吐出口方向の流抵抗が大きくなったとしても、吐出する際の吐出口方向への流量の減少を抑え、インク滴の吐出速度の低下を防ぐことができる。
【００５２】
　ここで、注意したいのは、第１の実施形態に比べ、第２吐出口部１０の素子基板２の主面に平行な断面が、吐出口４側になるにしたがって小さくなるので、第２吐出口部１０全体の流抵抗が大きい可能性があることである。しかしながら、第１吐出口部と第２吐出口部１０との段差部分は、実際、流体が流れない淀み部であるので、結果的に、第１の実施形態と比べ、同等の流抵抗で維持される。
【００５３】
　また、高周波数で連続的に吐出がなされる場合、第１の実施形態に比べ、第１吐出口部と第２吐出口部１０との段差部分が小さくなったことにより、発泡後の吐出口方向への流れにおいて、流速をほとんど持たない微小なインクの淀み領域も小さくなる。その結果、電気熱変換素子による連続吐出動作の際にインクが蓄熱されることが抑えられ、吐出液滴の体積のバラツキが少なくなる。なお、高周波数で連続的に吐出がなされる場合、ノズル内のインクの淀みが吐出滴の体積のバラツキを発生させるメカニズムは、[発明が解決しようとする課題]の欄で説明したとおりである。
【００５４】
　（第３の実施形態）
　第３の実施形態についても、吐出体積のバラツキが少なくなるように、インクの淀み領域を小さくすることを目的としている。
【００５５】
　ここで、第３の実施形態について、図４に基づいて第１の実施形態に比べて異なる点を主に説明する。
【００５６】
　図４は本発明の第３の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示している。同図（ａ）はインクジェット記録ヘッドの複数のノズルのうちの１つを基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００５７】
　図４（ａ）の平面透視図に示すように、第２吐出口部１０の発泡室１１側の開口面は、吐出口４の配列方向と平行な方向の径が、吐出口４の配列方向と垂直な方向の径よりも長い楕円、もしくは長円であり、第１吐出口部側の開口面は、発泡室１１側の開口面と相似形で、かつ、発泡室１１側の開口面よりも面積が小さい断面形状である。このように第２吐出口部１０の、ヒータ１の形成面に対して略平行な方向に切断した断面を楕円もしくは長円にすることで、断面が略矩形の場合にできる四隅の淀み領域を省くことが可能である。
【００５８】
　また、ヒータ１の形成面（素子基板２の主面）に対してほぼ直交する方向に、液滴を安定して吐出させるために、第２吐出口部１０は、吐出口４を通り吐出口の配列方向に交差する垂線に対して対称形にし、バランスのとれた形状にする。なお、吐出口４の中心を通り、前記素子基板の主面に垂直な、いかなる断面においても、第２吐出口部１０の側壁は直線で表され、かつ、第２吐出口部１０の第１吐出口部側の開口面、発泡室１１側の開口面、および前記素子基板の主面とが平行である。
【００５９】
　さらに、第２吐出口部１０の、前記素子基板と略平行な方向の断面すなわち空間容積について、インク供給方向に対して最も遠い吐出口４の配列方向と平行な方向（供給路９の長手方向と垂直な方向）の方を吐出口４の配列方向と垂直な方向（供給路９の長手方向と平行な方向）の長さよりも大きくしたことにより、発泡室１１のインク供給路９の突き当たりとなる側壁の位置に第２吐出口部１０の形状が大きく制限されない。しかも、吐出口方向の流抵抗を低減させるのに、第２吐出口部１０の供給路９の長手方向は大きくしないように形状変更したことで、発泡室１１の直ぐ上流側の供給路９の高さが高くならず、液体の発泡による圧力が供給路側に逃げて吐出効率を低下させる心配はない。
【００６０】
　次に、図１及び図４に基づき、上記のように構成された記録ヘッドにてインク滴を吐出口４から吐出する動作を説明する。
【００６１】
　まず、供給室６内に供給されたインクが、第１のノズル列７および第２のノズル列８の各ノズル５にそれぞれ供給される。各ノズル５に供給されたインクは、供給路９に沿って流動されて発泡室１１内に充填される。発泡室１１内に充填されたインクは、ヒータ１により膜沸騰されて発生する気泡の成長圧力によって、素子基板２の主面に対してほぼ直交する方向に飛翔されて、吐出口４からインク滴として吐出される。また、発泡室１１内に充填されたインクが吐出される際、発泡室１１内のインクの一部は、発泡室１１内に発生する気泡の圧力によって供給路９側に流動することになる。ここで、ノズルの発泡から吐出までの様子を局所的に見れば、発泡室１１で発生した気泡の圧力は、第２吐出口部１０にも即座に伝わり、発泡室１１及び第２吐出口部１０に充填されていたインクは、第２吐出口部１０内を移動していくことになる。
【００６２】
　この際に、ノズル内の抵抗緩和部１０が円柱形である図８の記録ヘッドに比べ、第３の実施形態では第２吐出口部１０の、素子基板２の主面に平行な断面すなわち空間容積が大きいため、圧力損失することが極めて少なく、吐出口４に向かって、良好に吐出されることになる。こうすることで、ノズル先端の吐出口がさらに小さくなって、第１吐出口部での吐出口方向の流抵抗が大きくなったとしても、吐出する際の吐出口方向への流量の減少を抑え、インク滴の吐出速度の低下を防ぐことができる。
【００６３】
　ここで、注意したいのは、第２の実施形態に比べ、第２吐出口部１０の素子基板２の主面に平行な断面を、楕円もしくは長円にすることで、四隅の面積分が小さくなり、第２吐出口部１０全体の流抵抗としては大きくなる可能性があることである。しかしながら、四隅の面積部では、実際、流体は流れない淀み部であるので、結果的に、第２の実施形態と比べ、同等の流抵抗で維持される。
【００６４】
　また、高周波数で連続的に吐出がなされる場合、第２の実施形態に比べ、第２吐出口部１０の素子基板２の主面に平行な断面について四隅の面積分が小さくなり、インクの淀み領域も小さくなるため、より吐出液滴の体積のバラツキが少なくなる。
【００６５】
　（第４の実施形態）
　第４の実施形態についても、吐出体積のバラツキが少なくなるように、インクの淀み領域を小さくすることを目的としている。
【００６６】
　ここで、第４の実施形態について、図５に基づいて第１の実施形態に比べて異なる点を主に説明する。
【００６７】
　図５は本発明の第４の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示している。同図（ａ）はインクジェット記録ヘッドの複数のノズルのうちの１つを基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００６８】
　図５（ａ）の平面透視図に示すように、第２吐出口部１０の発泡室１１側の開口面は、吐出口４の配列方向と平行な方向の径が、吐出口４の配列方向と垂直な方向の径よりも長い楕円、もしくは長円であり、第１吐出口部側の開口面は、発泡室１１側の開口面と相似形で、かつ、吐出口部と２点で内接する。このような形状では、第３の実施形態に比べて、第１吐出口部と第２吐出口部１０との段差部が小さくなり、インクの淀み領域が減少する。
【００６９】
　また、ヒータ１の形成面（素子基板２の主面）に対してほぼ直交する方向に、液滴を安定して吐出させるために、第２吐出口部１０は、吐出口４を通り吐出口の配列方向に交差する垂線に対して対称形にし、バランスのとれた形状にする。なお、吐出口４の中心を通り、前記素子基板の主面に垂直な、いかなる断面においても、第２吐出口部１０の側壁は直線で表され、かつ、第２吐出口部１０の第１吐出口部側の開口面、発泡室１１側の開口面、および前記素子基板の主面とが平行である。
【００７０】
　さらに、第２吐出口部１０の、前記素子基板と略平行な方向の断面すなわち空間容積について、インク供給方向に対して最も遠い吐出口４の配列方向と平行な方向（供給路９の長手方向と垂直な方向）の方を吐出口４の配列方向と垂直な方向（供給路９の長手方向と平行な方向）の長さよりも大きくしたことにより、発泡室１１のインク供給路９の突き当たりとなる側壁の位置に第２吐出口部１０の形状が大きく制限されない。しかも、吐出口方向の流抵抗を低減させるのに、第２吐出口部１０の供給路９の長手方向は大きくしないように形状変更したことで、発泡室１１の直ぐ上流側の供給路９の高さが高くならず、液体の発泡による圧力が供給路側に逃げて吐出効率を低下させる心配はない。
【００７１】
　次に、図１及び図５に基づき、上記のように構成された記録ヘッドにてインク滴を吐出口４から吐出する動作を説明する。
【００７２】
　まず、供給室６内に供給されたインクが、第１のノズル列７および第２のノズル列８の各ノズル５にそれぞれ供給される。各ノズル５に供給されたインクは、供給路９に沿って流動されて発泡室１１内に充填される。発泡室１１内に充填されたインクは、ヒータ１により膜沸騰されて発生する気泡の成長圧力によって、素子基板２の主面に対してほぼ直交する方向に飛翔されて、吐出口４からインク滴として吐出される。また、発泡室１１内に充填されたインクが吐出される際、発泡室１１内のインクの一部は、発泡室１１内に発生する気泡の圧力によって供給路９側に流動することになる。ここで、ノズルの発泡から吐出までの様子を局所的に見れば、発泡室１１で発生した気泡の圧力は、第２吐出口部１０にも即座に伝わり、発泡室１１及び第２吐出口部１０に充填されていたインクは、第２吐出口部１０内を移動していくことになる。
【００７３】
　この際に、ノズル内の第２吐出口部１０が円柱形である図８の記録ヘッドに比べ、第４の実施形態では第２吐出口部１０の、素子基板２の主面に平行な断面、すなわち空間容積が大きいため、圧力損失することが極めて少なく、吐出口４に向かって、良好に吐出されることになる。こうすることで、ノズル先端の吐出口がさらに小さくなって、第１吐出口部での吐出口方向の流抵抗が大きくなったとしても、吐出する際の吐出口方向への流量の減少を抑え、インク滴の吐出速度の低下を防ぐことができる。
【００７４】
　ここで、注意したいのは、第３の実施形態に比べ、第２吐出口部１０の素子基板２の主面に平行な断面が小さくなるので、第２吐出口部１０全体の流抵抗としては大きくなる可能性があるということである。しかしながら、第１吐出口部と第２吐出口部１０との段差部分は、実際、流体は流れない淀み部であるので、結果的に、第３の実施形態と比べ、同等の流抵抗で維持される。
【００７５】
　また、高周波数で連続的に吐出がなされる場合、第３の実施形態に比べ、吐出口部と第２吐出口部１０との段差部が小さくなり、インクの淀み領域が減少するため、より吐出液滴の体積のバラツキが少なくなる。
【００７６】
　（第５の実施形態）
　第５の実施形態についても、吐出体積のバラツキが少なくなるように、インクの淀み領域を小さくすることを目的としている。また、第５の実施形態については、第２吐出口部と第１吐出口部の段差部分が点対称になるように（ドーナツ形状になるように）形成し、その段差部分にできる淀み領域の偏りによる不安定吐出を解消することも目的としている。
【００７７】
　ここで、第５の実施形態について、図６に基づいて第１の実施形態に比べて異なる点を主に説明する。
【００７８】
　図６は本発明の第５の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示している。同図（ａ）はインクジェット記録ヘッドの複数のノズルのうちの１つを基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００７９】
　図６（ａ）の平面透視図に示すように、第２吐出口部１０の発泡室１１側の開口面は、吐出口４の配列方向と平行な方向の径が、吐出口４の配列方向と垂直な方向の径よりも長い楕円、もしくは長円であり、第１吐出口部側の開口面は円形で、かつ、発泡室１１側の開口面の内側にある。このような形状では、第２吐出口部１０と第１吐出口部との段差部分が、吐出口４の中心から前記素子基板の主面におろした垂線に対して点対称になるように形成されているため、インクの淀み領域の偏りによる不安定吐出を引き起こすおそれがない。
【００８０】
　また、ヒータ１の形成面（素子基板２の主面）に対してほぼ直交する方向に、液滴を安定して吐出させるために、第２吐出口部１０は、吐出口４を通り吐出口の配列方向に交差する垂線に対して対称形にし、バランスのとれた形状にする。なお、吐出口４の中心を通り、前記素子基板の主面に垂直な、いかなる断面においても、第２吐出口部１０の側壁は直線で表され、かつ、第２吐出口部１０の第１吐出口部側の開口面、発泡室１１側の開口面、および前記素子基板の主面とが平行である。
【００８１】
　さらに、第２吐出口部１０の、前記素子基板と略平行な方向の断面すなわち空間容積について、インク供給方向に対して最も遠い吐出口４の配列方向と平行な方向（供給路９の長手方向と垂直な方向）の方を吐出口４の配列方向と垂直な方向（供給路９の長手方向と平行な方向）の長さよりも大きくしたことにより、発泡室１１のインク供給路９の突き当たりとなる側壁の位置に第２吐出口部１０の形状が大きく制限されない。しかも、吐出口方向の流抵抗を低減させるのに、第２吐出口部１０の供給路９の長手方向は大きくしないように形状変更したことで、発泡室１１の直ぐ上流側の供給路９の高さが高くならず、液体の発泡による圧力が供給路側に逃げて吐出効率を低下させる心配はない。
【００８２】
　次に、図１及び図６に基づき、上記のように構成された記録ヘッドにてインク滴を吐出口４から吐出する動作を説明する。
【００８３】
　まず、供給室６内に供給されたインクが、第１のノズル列７および第２のノズル列８の各ノズル５にそれぞれ供給される。各ノズル５に供給されたインクは、供給路９に沿って流動されて発泡室１１内に充填される。発泡室１１内に充填されたインクは、ヒータ１により膜沸騰されて発生する気泡の成長圧力によって、素子基板２の主面に対してほぼ直交する方向に飛翔されて、吐出口４からインク滴として吐出される。また、発泡室１１内に充填されたインクが吐出される際、発泡室１１内のインクの一部は、発泡室１１内に発生する気泡の圧力によって供給路９側に流動することになる。ここで、ノズルの発泡から吐出までの様子を局所的に見れば、発泡室１１で発生した気泡の圧力は、第２吐出口部１０にも即座に伝わり、発泡室１１及び第２吐出口部１０に充填されていたインクは、第２吐出口部１０内を移動していくことになる。
【００８４】
　この際に、ノズル内の抵抗緩和部１０が円柱形である図８の記録ヘッドに比べ、第５の実施形態では第２吐出口部１０の、素子基板２の主面に平行な断面、すなわち空間容積が大きいため、圧力損失することが極めて少なく、吐出口４に向かって、良好に吐出されることになる。こうすることで、ノズル先端の吐出口がさらに小さくなって、第１吐出口部での吐出口方向の流抵抗が大きくなったとしても、吐出する際の吐出口方向への流量の減少を抑え、インク滴の吐出速度の低下を防ぐことができる。
【００８５】
　ここで、注意したいのは、第１の実施形態に比べ、第２吐出口部の素子基板の主面に平行な断面が小さくなるので、第２吐出口部の全抵抗としては大きくなる可能性があるということである。しかしながら、第１吐出口部と第２吐出口部との段差部分は、実際、流体は流れない淀み部であるので、結果的に、第１の実施形態と比べ、同等の流抵抗で維持される。
【００８６】
　さらに、上述した各実施形態に比べ、第２吐出口部１０と第１吐出口部との段差部分が点対称に形成されていることで、この段差部分全体においてインクの淀み部が偏ることがないため、吐出特性が安定する。
【００８７】
　（第６の実施形態）
　第６の実施形態についても、吐出液滴の体積のバラツキが少なくなるように、インクの淀み領域を小さくすることを目的としている。また、第６の実施形態については、第２吐出口部と第１吐出口部の段差部分をほぼ無くすことで、淀み領域の偏りによる不安定吐出を解消することも目的としている。
【００８８】
　ここで、第６の実施形態について、図７に基づいて第１の実施形態に比べて異なる点を主に説明する。
【００８９】
　図７は本発明の第６の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示している。同図（ａ）はインクジェット記録ヘッドの複数のノズルのうちの１つを基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００９０】
　図７（ａ）の平面透視図に示すように、第２吐出口部１０の発泡室１１側の開口面は、吐出口４の配列方向と平行な方向の径が、吐出口４の配列方向と垂直な方向の径よりも長い楕円、もしくは長円であり、第１吐出口部側の開口面は円形で、かつ、吐出口部の第２吐出口部１０側の開口面と合同な円となる。このような形状では、第２吐出口部１０と第１吐出口部との間に段差部分がほとんど無いので、第２吐出口部と第１吐出口部との間でインクの淀み領域は生じない。
【００９１】
　また、ヒータ１の形成面（素子基板２の主面）に対してほぼ直交する方向に、液滴を安定して吐出させるために、第２吐出口部１０は、吐出口４を通り吐出口の配列方向に交差する垂線に対して対称形にし、バランスのとれた形状にする。なお、吐出口４の中心を通り、前記素子基板の主面に垂直な、いかなる断面においても、第２吐出口部１０の側壁は直線で表され、かつ、第２吐出口部１０の第１吐出口部側の開口面、発泡室１１側の開口面、および前記素子基板の主面とが平行である。
【００９２】
　さらに、第２吐出口部１０の、前記素子基板と略平行な方向の断面すなわち空間容積について、インク供給方向に対して最も遠い吐出口４の配列方向と平行な方向（供給路９の長手方向と垂直な方向）の方を吐出口４の配列方向と垂直な方向（供給路９の長手方向と平行な方向）の長さよりも大きくしたことにより、発泡室１１のインク供給路９の突き当たりとなる側壁の位置に第２吐出口部１０の形状が大きく制限されない。しかも、吐出口方向の流抵抗を低減させるのに、第２吐出口部１０の供給路９の長手方向は大きくしないように形状変更したことで、発泡室１１の直ぐ上流側の供給路９の高さが高くならず、液体の発泡による圧力が供給路側に逃げて吐出効率を低下させる心配はない。
【００９３】
　次に、図１及び図７に基づき、上記のように構成された記録ヘッドにてインク滴を吐出口４から吐出する動作を説明する。
【００９４】
　まず、供給室６内に供給されたインクが、第１のノズル列７および第２のノズル列８の各ノズル５にそれぞれ供給される。各ノズル５に供給されたインクは、供給路９に沿って流動されて発泡室１１内に充填される。発泡室１１内に充填されたインクは、ヒータ１により膜沸騰されて発生する気泡の成長圧力によって、素子基板２の主面に対してほぼ直交する方向に飛翔されて、吐出口４からインク滴として吐出される。また、発泡室１１内に充填されたインクが吐出される際、発泡室１１内のインクの一部は、発泡室１１内に発生する気泡の圧力によって供給路９側に流動することになる。ここで、ノズルの発泡から吐出までの様子を局所的に見れば、発泡室１１で発生した気泡の圧力は、第２吐出口部１０にも即座に伝わり、発泡室１１及び第２吐出口部１０に充填されていたインクは、第２吐出口部１０内を移動していくことになる。
【００９５】
　この際に、ノズル内の第２吐出口部１０が円柱形である図８の記録ヘッドに比べ、第４の実施形態では第２吐出口部１０の、素子基板２の主面に平行な断面、すなわち空間容積が大きいため、圧力損失することが極めて少なく、吐出口４に向かって、良好に吐出されることになる。こうすることで、ノズル先端の吐出口がさらに小さくなって、吐出口部での吐出口方向の流抵抗が大きくなったとしても、吐出する際の吐出口方向への流量の減少を抑え、インク滴の吐出速度の低下を防ぐことができる。
【００９６】
　（第７の実施形態）
　図９から図１２は本発明の第７の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示している。同図（ａ）はインクジェット記録ヘッドの複数のノズルのうちの１つを基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００９７】
　本形態のノズル構造を持つ記録ヘッドは、図８に示したように、電気熱変換素子１が設けられた素子基板２と、この素子基板２の主面に積層されて接合されて複数のインクの流路を構成する流路構成基板３とを備えている。
【００９８】
　素子基板２は、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等によって形成されており、一般にＳｉによって形成されている。素子基板２の主面上には、各インクの流路毎に、ヒータ１と、このヒータ１に電圧を印加する電極（図示せず）と、この電極に接続された配線（図示せず）が所定の配線パターンでそれぞれ設けられている。また、素子基板２の主面には、蓄熱の発散性を向上させる絶縁膜（図示せず）が、電気熱変換素子１を被覆するように設けられている。また、素子基板２の主面には、気泡が消泡した際に生じるキャビテーションから保護するための保護膜（図示せず）が、絶縁膜を被覆するように設けられている。
【００９９】
　流路構成基板３は、図８に示したように、インクが流動する複数のノズル２４を有し、これら各ノズル２４はインクを供給する供給室６および供給路２０、インクを沸騰させ気泡を発生させる発泡室１１およびインク滴を吐出するノズル２４の先端開口である吐出口部２０を有している。吐出口部２０は、素子基板２上の電気熱変換素子１に対向する位置に形成されている。
【０１００】
　ノズル形状は、吐出口部上端面２１の重心を通り素子基板２の主面に垂直に交わる軸（以下、吐出口部第一軸１２）に対して、吐出口部下端面１３の重心を通り素子基板の主面に垂直に交わる軸（以下、吐出口部第二軸１４）が、前記素子基板の主面に対して垂直方向から見た平面透視図において、インク供給室側にずれているように形成され、かつ、電気熱変換素子１の重心を通り素子基板の主面に垂直に交わる軸（以下、ヒータ軸１５）と、前記吐出口部第一軸１２が一致するように形成されている。
【０１０１】
　吐出口部第一軸１２と吐出口部第二軸１４を上述したようにずらし、吐出口部第一軸１２とヒータ軸１５を一致するように配置することで次のような利点がある。吐出口部第一軸１２とヒータ軸１５を一致させることは、電気熱変換素子１で発生する発泡圧および発泡圧によって生じるインク流が、吐出口部第一軸１２に対して均等になり、吐出されるインク滴およびそのサテライト滴のヨレを防ぎ、着弾精度を高める効果がある。また、吐出口部第一軸に比べ、吐出口部第二軸をインク供給室側に寄せることで、インク流動距離を短縮し、リフィル周波数を向上させる効果がある。さらに、吐出口部２０が第一吐出口部１６と第二吐出口部１０から形成されている場合には、インク流動位置が第一吐出口部１６と第二吐出口部１０のインク供給室６反対側の段差部１８から離れることで、該段差部１８でのリフィル時のインクのクリッピングを減らすことでリフィル周波数を向上させる。
【０１０２】
　以下で、吐出口第一軸１２に対して吐出口第二軸１４がインク供給室側にずれていて、吐出口第一軸１２とヒータ軸１５が一致している第７の実施形態について、吐出口部２０の形状の違いによる効果に言及しながら、いくつかの具体例をあげる。
【０１０３】
　　「具体例７−１」
　図９に記載のノズル形状は、吐出口部２０を吐出口１１に近い方から、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０で形成し、素子基板２の主面に対して垂直方向から見た平面透視図における断面積が、第一吐出口部１６に比べ第二吐出口部１０を大きく形成している。
【０１０４】
　このような形状にすることで、吐出口部２０の流抵抗を低減することができ、吐出液滴を小さくしても、吐出速度を低下させずに、印字品位を高めることができる。ここで、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の流動に対して垂直な断面は、円に限ったものではなく、円、楕円、多角形および曲線で囲まれ円状に近い図形をしていればよい。
【０１０５】
　　「具体例７−２」
　図１０に記載のノズル形状は、「具体例１」のバリエーションの一つである。図１０に記載のノズル形状は、第一吐出口部１６が円柱形状で、第二吐出口部１０が円錐台形状である。第二吐出口部１０を円錐台形状にすることで、「具体例１」に比べて流抵抗をさらに減らすことができる。また、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の段差部１８が少なくなることから、段差部１８に停滞するインクのよどみ領域が少なくなり、吐出量および吐出速度などが安定し、印字品位が高まる。段差部１８に停滞するインクは、電気熱変換素子で温められた影響で周囲のインクよりも高温になっており、吐出するインクの粘性抵抗を変化させ、吐出特性に悪影響を及ぼすからである。ここで、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の流動に対して垂直な断面は、円に限ったものではなく、円、楕円、多角形および曲線で囲まれ円状に近い図形をしていればよい。
【０１０６】
　　「具体例７−３」
　図１１に記載のノズル形状は、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０がともに円柱形状で、図９の具体例と同じ組合せであるが、素子基板２の主面に対して垂直方向から見た平面透視図において、インク供給室６と反対側の第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の段差部１８が、生じないように形成されている。これより、「具体例１」に比べて、段差部１８でのインクのクリッピングが低減することによるリフィル周波数の向上の効果がある。ここで、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の流動に対して垂直な断面は、円に限ったものではなく、円、楕円、多角形および曲線で囲まれ円状に近い図形をしていればよい。
【０１０７】
　　「具体例７−４」
　図１２に記載のノズル形状は、第一吐出口部１６が円柱形状で、第二吐出口部１０が円錐台形状であり、かつ、素子基板２の主面に対して垂直方向から見た平面透視図において、インク供給室６と反対側の第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の段差部１８が、生じないように形成されている。「具体例２」で述べたように第二吐出口部１０を円錐台形状にすると、円柱形状に比べてインクのよどみ領域が少なくなり、よどみ領域のインクの温度上昇による、吐出量バラツキなど、印字不良を抑えることができる。また、段差部１８をなくすように設計することで、リフィル時のメニスカスのクリッピングが緩和され、リフィル周波数が早くなる。ここで、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の流動に対して垂直な断面は、円に限ったものではなく、円、楕円、多角形および曲線で囲まれ円状に近い図形をしていればよい。
【０１０８】
　（第８の実施形態）
　図１３から図１６は本発明の第８の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル形状を示している。同図（ａ）はインクジェット記録ヘッドの複数のノズルのうちの１つを基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【０１０９】
　本実施形態のインクジェット記録ヘッドの素子基板２および流路構成基板３は第１の実施形態と同様で、ノズル形状は、吐出口部第一軸１２に対して、吐出口部第二軸１４が、前記素子基板の主面に対して垂直方向から見た平面透視図において、インク供給室側にずれているように形成され、かつ、ヒータ軸１５と、前記吐出口部第二軸１４が一致するように形成されている。以下で、ノズル形状を中心に実施形態を記述する。
【０１１０】
　吐出口部第一軸１２と吐出口部第二軸１４を上述したようにずらし、吐出口部第二軸１４とヒータ軸１５を一致するように配置することで次のような利点がある。吐出口部第二軸１４とヒータ軸１５が一致させることは、電気熱変換素子１で発生する発泡圧が第二吐出口に均等に伝わり、発泡パワーを十分に取り込めるという利点を持つ。また、（第１の実施形態）に比べて、ヒータ軸１５もインク供給室６に近くなるので、最大発泡位置もインク供給室６側にずれ、インク供給室６から吐出口部２０および発泡室１１へのリフィル時のインク流動距離がより短縮され、リフィル周波数が早くなるという効果がある。
【０１１１】
　以下で、吐出口第一軸１２に対して吐出口第二軸１４がインク供給室６側にずれていて、吐出口第二軸１４とヒータ軸１５が一致している第８の実施形態について、吐出口部２０の形状の違いによる効果に言及しながら具体例をあげる。
【０１１２】
　　「具体例８−１」
　図１３に記載のノズル形状は、吐出口部２０を吐出口１１に近い方から、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０で形成し、素子基板２の主面に対して垂直方向から見た平面透視図における断面積が、第一吐出口部１６に比べ第二吐出口部１０を大きく形成している。
【０１１３】
　このような形状にすることで、吐出口部２０の流抵抗を低減することができ、吐出液滴を小さくしても、吐出速度を低下させずに、印字品位を高めることができる。ここで、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の流動に対して垂直な断面は、円に限ったものではなく、円、楕円、多角形および曲線で囲まれ円状に近い図形をしていればよい。
【０１１４】
　　「具体例８−２」
　図１４に記載のノズル形状は、（実施例８−１）のバリエーションの一つである。図１４に記載のノズル形状は、第一吐出口部１６が円柱形状で、第二吐出口部１０が円錐台形状である。第二吐出口部１０を円錐台形状にすることで、（実施例８−１）に比べて流抵抗をさらに減らすことができる。また、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の段差部１８が少なくなることから、段差部１８に停滞するインクのよどみ領域が少なくなり、吐出量および吐出速度などが安定し、印字品位が高まる。段差部１８に停滞するインクは、電気熱変換素子で温められた影響で周囲のインクよりも高温になっており、吐出するインクの粘性抵抗を変化させ、吐出特性に悪影響を及ぼすからである。ここで、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の流動に対して垂直な断面は、円に限ったものではなく、円、楕円、多角形および曲線で囲まれ円状に近い図形をしていればよい。
【０１１５】
　　「具体例８−３」
　図１５に記載のノズル形状は、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０がともに円柱形状で、図１３の具体例と同じ組合せであるが、素子基板２の主面に対して垂直方向から見た平面透視図において、インク供給室６と反対側の第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の段差部１８が、生じないように形成されている。これより、「具体例８−１」に比べて、段差部１８でのインクのクリッピングが低減することによるリフィル周波数の向上の効果がある。ここで、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の流動に対して垂直な断面は、円に限ったものではなく、円、楕円、多角形および曲線で囲まれ円状に近い図形をしていればよい。
【０１１６】
　　「具体例８−４」
　図１６に記載のノズル形状は、第一吐出口部１６が円柱形状で、第二吐出口部１０が円錐台形状であり、かつ、素子基板２の主面に対して垂直方向から見た平面透視図において、インク供給室６と反対側の第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の段差部１８が、生じないように形成されている。「具体例８−２」で述べたように第二吐出口部１０を円錐台形状にすると、円柱形状に比べてインクのよどみ領域が少なくなり、よどみ領域のインクの温度上昇による、吐出量バラツキなど、印字不良を抑えることができる。また、段差部１８をなくすように設計することで、リフィル時のメニスカスのクリッピングが緩和され、リフィル周波数が早くなる。ここで、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の流動に対して垂直な断面は、円に限ったものではなく、円、楕円、多角形および曲線で囲まれ円状に近い図形をしていればよい。
【０１１７】
　（第９の実施形態）
　図１７から図２０は本発明の第９の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル形状を示している。同図（ａ）はインクジェット記録ヘッドの複数のノズルのうちの１つを基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【０１１８】
　本実施形態のインクジェット記録ヘッドの素子基板２および流路構成基板３は第一の実施形態と同様で、ノズル形状は、吐出口部第一軸１２に対して、吐出口部第二軸１４が、前記素子基板の主面に対して垂直方向から見た平面透視図において、インク供給室側にずれているように形成され、かつ、吐出口部第二軸１４が吐出口部第一軸１２とヒータ軸１５の間に位置するように形成されている。
【０１１９】
　これら三者の軸の関係からすると、本実施形態は、第１の実施形態と第２の実施形態の間に位置する。第１の実施形態では、吐出口部第一軸１２とヒータ軸１５が一致することで、第一吐出口部１６への発泡圧が均一化され、吐出が安定する。一方で、第２の実施形態では、吐出口部第二軸１４とヒータ軸１５が一致することで、電気熱変換素子１で発生する発泡圧が第二吐出口１７に均等に伝わり、発泡パワーを十分に取り込める。また、最大発泡位置をインク供給室６側にずらし、リフィル周波数をさらに上げるという利点もあった。これら二つの実施形態の利点をそれぞれ取り込む形状であるのが、本実施形態である。
【０１２０】
　以下で、吐出口第一軸１２に対して吐出口第二軸１４がインク供給室６側にずれていて、ヒータ軸１５が吐出口第一軸１２と吐出口第二軸１４の間に位置している第３の実施形態について、吐出口部２０の形状の違いによる効果に言及しながら具体例をあげる。
【０１２１】
　　「具体例９−１」
　図１７に記載のノズル形状は、吐出口部２０を吐出口１１に近い方から、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０で形成し、素子基板２の主面に対して垂直方向から見た平面透視図における断面積が、第一吐出口部１６に比べ第二吐出口部１０を大きく形成している。
【０１２２】
　このような形状にすることで、吐出口部２０の流抵抗を低減することができ、吐出液滴を小さくしても、吐出速度を低下させずに、印字品位を高めることができる。ここで、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の流動に対して垂直な断面は、円に限ったものではなく、円、楕円、多角形および曲線で囲まれ円状に近い図形をしていればよい。
【０１２３】
　　「具体例９−２」
　図１８に記載のノズル形状は、「具体例９−１」のバリエーションの一つである。図１８に記載のノズル形状は、第一吐出口部１６が円柱形状で、第二吐出口部１０が円錐台形状である。第二吐出口部１０を円錐台形状にすることで、「具体例９−１」に比べて流抵抗をさらに減らすことができる。また、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の段差部１８が少なくなることから、段差部１８に停滞するインクのよどみ領域が少なくなり、吐出量および吐出速度などが安定し、印字品位が高まる。段差部１８に停滞するインクは、電気熱変換素子で温められた影響で周囲のインクよりも高温になっており、吐出するインクの粘性抵抗を変化させ、吐出特性に悪影響を及ぼすからである。ここで、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の流動に対して垂直な断面は、円に限ったものではなく、円、楕円、多角形および曲線で囲まれ円状に近い図形をしていればよい。
【０１２４】
　　「具体例９−３」
　図１９に記載のノズル形状は、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０がともに円柱形状で、図１７の具体例と同じ組合せであるが、素子基板２の主面に対して垂直方向から見た平面透視図において、インク供給室６と反対側の第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の段差部１８が、生じないように形成されている。これより、「具体例９−１」に比べて、段差部１８でのインクのクリッピングが低減することによるリフィル周波数の向上の効果がある。ここで、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の流動に対して垂直な断面は、円に限ったものではなく、円、楕円、多角形および曲線で囲まれ円状に近い図形をしていればよい。
【０１２５】
　　「具体例９−４」
　図２０に記載のノズル形状は、第一吐出口部１６が円柱形状で、第二吐出口部１０が円錐台形状であり、かつ、素子基板２の主面に対して垂直方向から見た平面透視図において、インク供給室６と反対側の第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の段差部１８が、生じないように形成されている。「具体例９−２」で述べたように第二吐出口部１０を円錐台形状にすると、円柱形状に比べてインクのよどみ領域が少なくなり、よどみ領域のインクの温度上昇による、吐出量バラツキなど、印字不良を抑えることができる。また、段差部１８をなくすように設計することで、リフィル時のメニスカスのクリッピングが緩和され、リフィル周波数が早くなる。ここで、第一吐出口部１６と第二吐出口部１０の流動に対して垂直な断面は、円に限ったものではなく、円、楕円、多角形および曲線で囲まれ円状に近い図形をしていればよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明に好適なインクジェット記録ヘッドの実施の形態を一部切り欠いて見た斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を説明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を説明するための図である。
【図４】本発明の第３の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を説明するための図である。
【図５】本発明の第４の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を説明するための図である。
【図６】本発明の第５の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を説明するための図である。
【図７】本発明の第６の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を説明するための図である。
【図８】本発明に好適なインクジェット記録ヘッドの第７の実施形態を一部切り欠いて見た斜視図である。
【図９】本発明の第７の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造の具体例１の模式図である。
【図１０】本発明の第７の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造の具体例２の模式図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造の具体例３の模式図である。
【図１２】本発明の第７の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造の具体例４の模式図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造の具体例１の模式図である。
【図１４】本発明の第８の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造の具体例２の模式図である。
【図１５】本発明の第８の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造の具体例３の模式図である。
【図１６】本発明の第８の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造の具体例４の模式図である。
【図１７】本発明の第９の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造の具体例１の模式図である。
【図１８】本発明の第９の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造の具体例２の模式図である。
【図１９】本発明の第９の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造の具体例３の模式図である。
【図２０】本発明の第９の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造の具体例４の模式図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１　　ヒータ
２　　素子基板
３　　流路構成基板
４　　吐出口
５　　ノズル
６　　供給室
７　　第１のノズル列
８　　第２のノズル列
９　　供給路
１０　　第２吐出口部
１１　　発泡室
１２　　第一軸
１３　　吐出口部下端面
１４　　第二軸
１５　　ヒータ軸
１６　　第１吐出口部
１８　　段差部
２０　　吐出口部
２１　　吐出口部上端面
２４　　ノズル
【図１】
2004042652.tif 000003
【図２】
2004042652.tif 000004
【図３】
2004042652.tif 000005
【図４】
2004042652.tif 000006
【図５】
2004042652.tif 000007
【図６】
2004042652.tif 000008
【図７】
2004042652.tif 000009
【図８】
2004042652.tif 000010
【図９】
2004042652.tif 000011
【図１０】
2004042652.tif 000012
【図１１】
2004042652.tif 000013
【図１２】
2004042652.tif 000014
【図１３】
2004042652.tif 000015
【図１４】
2004042652.tif 000016
【図１５】
2004042652.tif 000017
【図１６】
2004042652.tif 000018
【図１７】
2004042652.tif 000019
【図１８】
2004042652.tif 000020
【図１９】
2004042652.tif 000021
【図２０】
2004042652.tif 000022