(57)【要約】【課題】インクジェット記録ヘッドにおいて、吐出口から吐出するインクの量の可変範囲を広げ、中間調画像を高階調で高品位に記録する。【解決手段】インクジェット記録ヘッドの１つの吐出口１５に連通するインク流路１１内に互いに独立して駆動可能な第１のヒータ１２と第２のヒータ１３が形成され、第１，第２のヒータ１２，１３間には、インク流路１１を並列する第１，第２のインク流路１１ａ，１１ｂに隔離する流路隔壁１４が設けられている。第１のヒータ１２に電圧を印加しインクを発泡１８させ、相対的に少量のインク滴を吐出させる。また、第１，第２のヒータ１２，１３を同時に同一の電圧波形で駆動して、相対的に多量のインク滴を吐出させるが、この時第１のインク流路１１ａと第２のインク流路１１ｂ内のインク流が干渉することがない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通液室からインクが供給されるインク流路と、該インク流路内に設けられた電気熱変換体からなり、該電気熱変換体の発熱によってインクを発泡させ吐出口からインクを吐出するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記電気熱変換体は１つのインク吐出口に対して複数設けられ、前記インク流路は前記共通液室から前記吐出口に至り前記電気熱変換体が形成されている並列のインク流路部分からなることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記共通液室から前記吐出口に至る前記インク流路の中心線と前記インク吐出口の中心は、一致することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
請求項１または２記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記並列のインク流路部分のそれぞれの断面積は、互いに異なることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記並列のインク流路部分に形成されている前記電気熱変換体のそれぞれの発熱量は、互いに異なることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかに記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記並列のインク流路部分に含まれる前記電気熱変換体のそれぞれの面積は、互いに異なることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかに記載のインクジェット記録ヘッドを搭載した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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置に関し、特に、１つのインク吐出口に対して複数の電気熱変換体を設け、吐出口から吐出するインクの量の可変範囲が広く、中間調画像を高階調に表現することができる、インクジェット記録装置やカラーフィルタ製造装置等に利用されるのに好適なインクジェット記録技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日広く使用されているインクジェット記録装置において、中間調の表現方法は大別して以下の２つの方法がある。第１の方法は、被記録媒体上における画素あたりのインク滴の打ち込み数の多少によって表現（２値での擬似中間調表現）する方法であり、第２の方法は、１つのインクジェット記録ヘッドでインクの吐出量を多段に変化させることにより表現する方法である。
【０００３】
特許文献１には、画素あたりのインク滴の打ち込み数の多少によって表現する第１の方法を用いたインクジェット記録ヘッドの例が開示されている。
一方、特許文献２〜４には、インクの吐出量を多段に変化させることにより階調性を表現する第２の方法を用いたインクジェットヘッドの例が開示されている。
特許文献２に開示されたインクジェットヘッドは、１つのインク流路内にインクの吐出方向に沿って複数のヒータを配置して、駆動するヒータを独立に制御することで、インクの吐出量を多段に変化させるものである。
特許文献３に開示されたインクジェット記録ヘッドは、複数のインク吐出口を互いに近づけてインク吐出後液滴が吐出口径より広がる際に、近接したインク吐出口から吐出したインク滴が互いに自然に混合するようにして、飛翔するインクの量を変化させるものである。
特許文献４に開示されたインクジェット記録ヘッドは、１つの吐出口に複数のヒータを設け、複数のヒータ毎を包囲する吐出口より小さい包囲壁を形成し、吐出するインクの量に応じて駆動するヒータの数を制御し、吐出するインクの量を多段に制御するものである。
【特許文献１】特開２００２−３３７３４５号公報
【特許文献２】特開平１０−７１７１８号公報
【特許文献３】特開平１１−２３５８３３号公報
【特許文献４】特開２００２−２７３８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インクジェット記録装置における中間調の表現方法において、高階調の記録を行なうため、単位画素あたりに階調に応じてインク滴を打ち込む第１の方法は、記録画素が大きくなるため解像度を大幅に上げることができない。そのため、インクの吐出量を多段に変化させることにより階調性を表現する第２の方法が有望である。しかしながら、特許文献２に開示されているように、吐出口が開口するインク流路に２つのヒータを設け、駆動するヒータの数によって吐出するインクの量を制御するインクジェットヘッドの場合、インクの吐出特性を向上させるために各ヒータへ印加する電圧の駆動のタイミングをシフトし、２つのヒータ間の発泡のタイミングをシフトさせ、互いの泡の干渉を抑制しインク吐出特性を向上させるようにしているが、駆動のタイミングをシフトするための駆動回路が必要となり、回路構成が複雑となりコストアップの要因となっていた。また、２つのヒータで発泡するタイミングをシフトさせ、互いの発泡の影響を最小限にしてインク吐出特性を向上させる従来の方法は、多少なりとも必ず泡の干渉の影響があり、理想的なインク吐出特性とはなっていない。
【０００５】
また、特許文献２に開示されているインクジェットヘッドは、複数のインク吐出口を互いに近づけて、インク吐出後液滴が吐出口径より広がる際に、近接したインク吐出口から吐出した液滴が互いに自然に混合するようにして、飛翔するインクの量を変化させるインクジェットヘッドの例である。このインクジェットヘッドの場合、吐出口から吐出する時に液滴が混合するので、吐出するインク液滴のタイミングのバラツキや吐出するインク液滴量のバラツキによって、混合されたインク滴の吐出方向や被記録媒体へ着弾した時の形状がばらつき、記録された印字の画質が低下するといった問題があった。
【０００６】
さらに、特許文献４に開示されているインクジェットヘッドは、１つの吐出口に複数のヒータを有し、その複数のヒータ毎を包囲する吐出口より小さい包囲壁を形成している。吐出するインクの量に応じて駆動するヒータの数を制御し、吐出するインクの量を多段に制御するが、吐出口から吐出するインクの位置が駆動するヒータの数によって異なる。つまり、吐出するインク液滴量によって吐出位置が変化してしまい、結果として記録媒体への着弾位置がインク液適量によって変化し、階調性を確保した場合、画質の劣化が発生するといった不具合があった。
本発明は、以上のような従来のインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置が有する問題点を解決するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１の発明は、共通液室からインクが供給されるインク流路と、該インク流路内に設けられた電気熱変換体からなり、該電気熱変換体の発熱によってインクを発泡させ吐出口からインクを吐出するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記電気熱変換体は１つのインク吐出口に対して複数設けられ、前記インク流路は前記共通液室から前記吐出口に至り前記電気熱変換体が形成されている並列のインク流路部分からなることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２の発明は、請求項１記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記共通液室から前記吐出口に至る前記インク流路の中心線と前記インク吐出口の中心は、一致することを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３の発明は、請求項１または２記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記並列のインク流路部分のそれぞれの断面積は、互いに異なることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかに記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記並列のインク流路部分に形成されている電気熱変換体のそれぞれの発熱量は、互いに異なることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかに記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記並列のインク流路部分に形成されている電気熱変換体のそれぞれの面積は、互いに異なることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかに記載のインクジェット記録ヘッドを搭載したインクジェット記録装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１のインクジェット記録ヘッドは、共通液室から吐出口に至るインク流に対して並列のインク流をなすように電気熱変換体が形成されているインク流路部分を有するので、インク流路内で発泡した泡が互いに干渉せず、泡のサイズを確実に制御できるため、インク吐出量を正確に制御することが可能となる。また、従来例のように吐出するインクの量を制御するため、電気熱変換体を駆動するタイミングをシフトする駆動回路が不用となり、回路構成が簡単となりコストダウンが図れる。さらに、インク吐出前にインク滴が混合され、１つの吐出口から吐出されるため、吐出方向や被記録媒体へ着弾した時の形状が均一となり、記録された印字の画質の劣化がない。
【００１４】
請求項２のインクジェット記録ヘッドは、共通液室から吐出口に至るインク流に対して並列のインク流をなすインク流路の中心線とインク吐出口の中心とが一致しているので、複数の電気熱変換体によってインクが発泡した時に、発生した圧力波が吐出口へ向かって均一に伝搬し、吐出するインク滴量の制御性を向上することができる。また、記録媒体への着弾位置がインク液適量によって変化しないので、階調性を確保した場合でも画質の劣化が発生しない。
【００１５】
請求項３記載のインクジェット記録ヘッドは、１つのインク吐出口に対して複数形成された電気熱変換体が形成されているそれぞれのインク流路部分の断面積は互いに異なるので、１つの電気熱変換体によってインクに発生する泡のサイズを正確に制御することが可能となり、吐出するインク滴量を正確に制御することが可能となる。
【００１６】
請求項４記載のインクジェット記録ヘッドは、１つのインク吐出口に対して複数形成された電気熱変換体の発熱量が互いに異なるので、インクが発泡する時の泡のサイズが互いに異なり、吐出するインク滴量を細かく制御することが可能となる。
【００１７】
請求項５記載のインクジェット記録ヘッドは、１つのインク吐出口に対して複数形成された電気熱変換体の面積が互いに異なり、電気熱変換体の面積で発熱量を制御するので、通常のホトリソグラフィ技術によって形成することができ、容易に面積の制御性、つまり電気熱変換体の発熱量の制御することが可能となる。
【００１８】
請求項６記載のインクジェット記録装置は、請求項１〜５記載のインクジェット記録ヘッドを用いて被記録媒体に画像を記録するので、中間調の画像を高階調で高精細な画像を印刷記録することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明のインクジェット記録ヘッドは、１つの吐出口に連通するインク流路内に互いに独立して駆動可能な複数の電気熱変換素子を設け、各電気熱変換素子間にはインク流路を複数のインク流路部分に分割している隔壁が設けられ、前記電気熱変換素子を選択的に駆動することによりインク流路部分のインクを発泡させて、前記吐出口より吐出するインク滴量を広範囲に可変することが可能なインクジェット記録ヘッドである。具体的な実施例ついて以下に記述する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の実施例１によるインクジェット記録ヘッドについて説明する。
図１は実施例１のインクジェット記録ヘッドを示す図で、図１（Ａ）は平面断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
実施例１のインクジェット記録ヘッドは、１つの吐出口１５に連通するインク流路１１内に互いに独立して駆動可能な第１の電気熱変換体である第１のヒータ１２と第２の電気熱変換体である第２のヒータ１３が形成されており、第１，第２のヒータ１２，１３間にはインク流路１１を並列する２つのインク流路部分、つまり第１のインク流路１１ａと第２のインク流路１１ｂに分離する流路隔壁１４が設けられている。この時、第１，第２のヒータ１２，１３間の流路隔壁１４の中心線１７とインク吐出口１５の中心は一致するように配置されている。一方、各吐出口１５間の分離は吐出口隔壁１６で行なっている。
【００２１】
インクタンク（不図示）から供給されたインクは共通液室１０に一時的に保持され、さらに毛管力により第１のインク流路１１ａ，第２のインク流路１１ｂへ浸入し、吐出口１５でメニスカスを形成してインク流路１１を満たした状態に保持する。つまり、共通液室１０からインク吐出口１５に至るインク流に対して互いに並列のインク流をなす第１のインク流路１１ａ，第２のインク流路１１ｂからなるインク流路１１が形成されている。
【００２２】
図１に示すインクジェット記録ヘッドにおいて、第１のヒータ１２と第２のヒータ１３を駆動し、インク流路１１内のインクに熱エネルギーを与えることにより、インクに急峻な体積変化（気泡の発泡）を起こさせ、この時発生する力によって吐出口１５からインクが吐出される。第１，第２のヒータ１２，１３のインク吐出口１５側には共通電極（不図示）が結線されるとともに、第１，第２のヒータ１２，１３の共通液室１０側には個別電極（不図示）が結線されており、それぞれ独立して駆動することが可能である。
【００２３】
第１のヒータ１２と第２のヒータ１３を独立に駆動し、吐出するインクの量を変化させる際の動作について説明する。
図２は第１のヒータを独立に駆動し、相対的に少量のインク滴を吐出する際の様子を示す図で、図２（Ａ）は平面断面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
図３は第１，第２のヒータを同時に駆動し、相対的に多量のインク滴を吐出する際の様子を示す図で、図３（Ａ）は平面断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
第１，第２のヒータ１２，１３は、サイズや材料を等しくし、第１，第２のインク流路１１ａ，１１ｂの断面積のサイズも等しくした。
【００２４】
このようなインクジェット記録ヘッドにおいて、図２では相対的に少量のインク滴を吐出させるために、第１のヒータ１２にのみ電圧を印加し、インクを発泡１８させ、吐出したインク滴１９の量を測定した結果、３ｐｌの値が得られた。
一方、第１のヒータ１２と第２のヒータ１３を、従来例のように駆動する電圧波形のタイミングをシフトさせることなしに、同時に同一の電圧波形で駆動し、第１のヒータ１２の発泡１８と第２のヒータ１３の発泡２０によってインクを吐出させ、吐出したインク滴２１の量を再現性を含めて測定した結果、毎回、６ｐｌの値が得られた。つまり、第１のヒータ１２のみで吐出した場合に比較して２倍の吐出量が得られ、従来のように駆動する電圧波形のタイミングをシフトさせなくても、設計値通りの吐出量が安定して得られた。
【００２５】
図４は、吐出口を基板面と同じ面に形成して、インクの吐出方向を基板面から垂直方向としたインクジェット記録ヘッドの例を示す図で、図４（Ａ）は平面断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
図４に示すように、インクの吐出方向を基板面と同じ面に形成した吐出口２２からインクを吐出させるインクジェット記録ヘッドにおいても、図２、図３と同様の吐出特性が得られた。
【００２６】
一方、比較のため、共通液室１０からインク吐出口１５へ至るインク流を並列にしない構成、つまり、第１のヒータ１２と第２のヒータ１３間に流路隔壁１４を形成しない従来のインクジェット記録ヘッドの構成において、同様の測定を行なった結果、インクが発泡した時の干渉によって、吐出したインクの量は１.２倍〜２倍であり、測定によってバラツキを生じた。
【実施例２】
【００２７】
図５は実施例２のインクジェット記録ヘッドを示す図で、図５（Ａ）は平面断面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
実施例２のインクジェット記録ヘッドは、実施例１のインクジェット記録ヘッドよりも吐出するインクの量を多段に可変できるようにしたものである。
共通液室１０からインク吐出口１５に至るインク流に対して並列のインク流をなすインク流路部分、つまり第１のインク流路１１ａと第２のインク流路１１ｂからなるインク流路１１が形成されている構成であり、インク流路の流路断面積についてみると、第２のインク流路１１ｂを第１のインク流路１１ａよりも小さく形成し、第１のインク流路１１ａ内に第１の電気熱変換体である第１のヒータ１２と第２のインク流路１１ｂ内に第２の電気熱変換体である第２のヒータ１３を各々形成する。これらは互いに独立して駆動可能なヒータである。第１，第２のヒータ１２，１３間には第１，第２のインク流路１１ａ，１１ｂを構成する流路隔壁１４が設けられている。この時、第１，第２のヒータ１２，１３間の流路隔壁１４の中心線１７とインク吐出口１５の中心は一致するように配置されている。一方、各吐出口１５のビット間の分離は吐出口隔壁１６で行なっている。
【００２８】
インクタンク（不図示）から供給されたインクは共通液室１０に一時的に保持され、さらに毛管力によりインク流路１１へ浸入し、吐出口１５でメニスカスを形成してインク流路１１を満たした状態を保持する。この状態で第１のヒータ１２と第２のヒータ１３を駆動し、インクに熱エネルギーを与えることによりインクに急峻な体積変化（気泡の発泡）を起こさせ、この時発生する力によって吐出口１５からインクが吐出される。第１，第２のヒータ１２，１３のインク吐出口１５側には共通電極（不図示）が結線されるとともに、第１，第２のヒータ１２，１３の共通液室１０側には個別電極（不図示）が結線されており、それぞれ独立して駆動することが可能である。
【００２９】
実施例２のインクジェット記録ヘッドを用いて第１，第２のヒータ１２，１３を独立して駆動し、吐出するインクの量を実施例１のインクジェット記録ヘッドよりも、さらに細かく変化させる際の動作について説明する。
図６は第２のヒータ１３を独立に駆動し、少量のインク滴を吐出する際の様子を示す図で、図６（Ａ）は平面断面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
図７は第１のヒータを独立に駆動し、中間量のインク滴を吐出する際の様子を示す図で、図７（Ａ）は平面断面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
図８は第１，第２のヒータを同時に駆動し、多量のインク滴を吐出する際の様子を示す図で、図８（Ａ）は平面断面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
実施例２のインクジェット記録ヘッドは、流路断面積が第１のインク流路１１ａの１／２である第２のインク流路１１ｂを形成し、第１のインク流路１１ａ内に第１の電気熱変換体である第１のヒータ１２と第２のインク流路１１ｂ内に第２の電気熱変換体である第２のヒータ１３を各々形成し、第１のヒータ１２と第２のヒータ１３は、サイズや材料を等しくした。
【００３０】
実施例２のインクジェット記録ヘッドを用いて、図６に示すように、第２のヒータ１３にのみ電圧を印加し、インクを発泡３２させ、吐出したインク滴３３の量を測定した結果、１.５ｐｌであった。
一方、図７に示すように、第１のヒータ１２のみに電圧を印加し、インクを発泡３４させ、吐出したインク滴３５の量を測定した結果、３ｐｌであった。
さらに、図８に示すように、第１のヒータ１２と第２のヒータ１３を、従来例のように駆動する電圧波形のタイミングをシフトさせることなしに、同時に同一の電圧波形で駆動し、第１のヒータ１２による発泡３２と第２のヒータ１３による発泡３４によってインクを吐出させ、吐出させたインク滴３６の量を再現性を含めて測定した結果、毎回、４.５ｐｌの値が得られ、第１のヒータ１２でのみ吐出させた場合と第２のヒータ１３でのみ吐出させた場合の合計の吐出量が得られた。つまり、従来例のように駆動する電圧波形のタイミングをシフトさせなくても設計値通りの吐出量が安定して得られるばかりでなく、インクの吐出量の段階を増やすことが可能であった。
【実施例３】
【００３１】
図９は実施例３のインクジェット記録ヘッドを示す図で、図９（Ａ）は平面断面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
実施例３のインクジェット記録ヘッドは、実施例１のインクジェット記録ヘッドよりも吐出するインクの量を多段に可変できるようにしたものである。
共通液室１０からインク吐出口１５に至るインク流に対して並列のインク流をなすインク流路部分、つまり第１のインク流路１１ａと第２のインク流路１１ｂからなるインク流路１１が形成されている構成であり、一つの吐出口１５に連通する第１，第２のインク流路１１ａ，１１ｂ内に互いに独立して駆動可能な面積の異なる第１の電気熱変換体である第１のヒータ１２と第２の電気熱変換体である第２のヒータ４１が形成されている。第１，第２のヒータ１２，４１間には第１のインク流路１１ａと第２のインク流路１１ｂを形成する流路隔壁１４が設けられている。この時、第１，第２のヒータ１２，４１間の流路隔壁１４の中心線１７とインク吐出口１５の中心は一致するように配置されている。一方、各吐出口１５のビット間の分離は吐出口隔壁１６で行なっている。インクタンク（不図示）から供給されたインクは共通液室１０に一時的に保持され、さらに毛管力により第１，第２のインク流路１１ａ，１１ｂへ浸入し、吐出口１５でメニスカスを形成してインク流路１１を満たした状態を保持する。
【００３２】
この状態で、第１のヒータ１２と第２のヒータ４１を駆動し、インクに熱エネルギーを与えることにより、インクに急峻な体積変化（気泡の発泡）を起こさせ、この時発生する力によって吐出口１５からインクが吐出される。第１，第２のヒータ１２，４１のインク吐出口１５側には共通電極（不図示）が結線されるとともに、第１，第２のヒータ１２，４１の共通液室１０側には個別電極（不図示）が結線されており、それぞれ独立して駆動することが可能である。
【００３３】
実施例３のインクジェット記録ヘッドを用いて第１，第２のヒータ１２，４１を独立して駆動し、吐出するインクの量を実施例１のインクジェット記録ヘッドよりも更に細かく変化させる際の動作について説明する。
図１０は第２のヒータを独立に駆動し、少量のインク滴を吐出する際の様子を示す図で、図１０（Ａ）は平面断面図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
図１１は第１のヒータを独立に駆動し、中間量のインク滴を吐出する際の様子を示す図で、図１１（Ａ）は平面断面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
図１２は第１，第２のヒータを同時に駆動し、多量のインク滴を吐出する際の様子を示す図で、図１２（Ａ）は平面断面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
【００３４】
材料が等しくヒータの面積が、第１のヒータ１２の１/２.５である第２のヒータ４１を第２のインク流路１１ｂ内に形成し、第１，第２のインク流路１１ａ，１１ｂの流路断面積を等しくした実施例３のインクジェット記録ヘッドを用いて、図１０に示すように、第２のヒータ４１にのみ電圧を印加し、インクを発泡４２させ、吐出したインク滴４３の量を測定した結果、１.５ｐｌであった。
一方、図１１に示すように、第１のヒータ１２にのみに電圧を印加し、インクを発泡４４させたインク滴４５の量を測定した結果３ｐｌであった。
更に、図１２に示すように、第１のヒータ１２と第２のヒータ４１を、従来例のように駆動する電圧波形のタイミングをシフトさせることなしに、同時に同一の電圧波形で駆動し、第１のヒータ１２による発泡４４と第２のヒータ４１による発泡４２によってインクを吐出させ、吐出したインク滴４６の量を再現性を含めて測定した結果、毎回、５ｐｌの値が得られた。つまり、第１のヒータ１２でのみ吐出させた場合と第２のヒータ４１でのみ吐出させた場合の合計の吐出量であり、従来のように駆動する電圧波形のタイミングをシフトさせなくても設計値通りの吐出量が安定して得られるばかりでなく、インクの吐出量の段階を増やすことが可能であった。
【００３５】
一方、比較のため、共通液室１０からインク吐出口１５へ至るインク流を並列にしない構成、つまり、第１，第２のヒータ１２，４１間に流路隔壁１４を形成しない従来のインクジェット記録ヘッドの構成において、同様の測定を行なった結果、発泡した時の干渉によって吐出したインクの量は１.２〜２倍であり、測定によってバラツキを生じた。
【実施例４】
【００３６】
図１３は実施例４のインクジェット記録ヘッドを示す図で、図１３（Ａ）は平面断面図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
実施例４のインクジェット記録ヘッドは、実施例３のインクジェット記録ヘッドよりも吐出するインク量の可変範囲を広げることができるようにしたものである。
共通液室１０からインク吐出口１５に至るインク流に対して並列のインク流をなすインク流路部分、つまり第１のインク流路１１ａ、第２のインク流路１１ｂからなるインク流路１１が形成されている構成であり、インク流路の流路断面積についてみると、第１のインク流路１１ａよりも小さい第２のインク流路１１ｂを形成し、第１のインク流路１１ａ内に第１の電気熱変換体である第１のヒータ１２と第２のインク流路１１ｂ内に第２の電気熱変換体である第２のヒータ５１を各々形成する。これらは互いに独立して駆動可能なヒータである。この時、第１のヒータ１２の面積は第２のヒータ５１の面積の２倍に形成した。
【００３７】
第１，第２のヒータ１２，５１間には第１，第２のインク流路１１ａ，１１ｂを構成する流路隔壁１４が設けられている。この時、流路隔壁１４の中心線１７とインク吐出口１５の中心は一致するように配置されている。一方、各吐出口１５のビット間の分離は吐出口隔壁１６で行なっている。インクタンク（不図示）から供給されたインクは共通液室１０に一時的に保持され、さらに毛管力により第１，第２のインク流路１１ａ，１１ｂへ浸入し、吐出口１５でメニスカスを形成して第１，第２のインク流路１１ａ，１１ｂを満たした状態を保持する。この状態で第１のヒータ１２と第２のヒータ５１を駆動し、インクに熱エネルギーを与えることによりインクに急峻な体積変化（気泡の発泡）を起こさせ、この時発生する力によって吐出口１５からインクが吐出される。第１，第２のヒータ１２，５１のインク吐出口１５側には共通電極（不図示）が結線されるとともに、第１，第２のヒータ１２，５１の共通液室１０側には個別電極（不図示）が結線されており、それぞれ独立して駆動することが可能である。
【００３８】
実施例４のインクジェット記録ヘッドを用いて第１，第２のヒータ１２，５１を独立に駆動し、吐出するインクの量を実施例３のインクジェット記録ヘッドよりも広げる際の動作について説明する。
図１４は第２のヒータを独立に駆動し、少量のインク滴を吐出する際の様子を示す図で、図１４（Ａ）は平面断面図、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
図１５は第１のヒータを独立に駆動し、中間量のインク滴を吐出する際の様子を示す図で、図１５（Ａ）は平面断面図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
図１６は第１，第２のヒータを同時に駆動し、多量のインク滴を吐出する際の様子を示す図で、図１６（Ａ）は平面断面図、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
インク流路の流路断面積が第１のインク流路１１ａの１／２である第２のインク流路１１ｂを形成し、第１のインク流路１１ａ内に第１の電気熱変換体である第１のヒータ１２と第２のインク流路１１ｂ内に第２の電気熱変換体である第２のヒータ５１を各々形成し、第１のヒータ１２の面積は第２のヒータ５１の面積の２倍とした。
【００３９】
このようなインクジェット記録ヘッドで、図１４に示すように、第２のヒータ５１のみに電圧を印加し、インクを発泡５４させ、吐出させたインク滴５５の量を測定した結果、１ｐｌであった。
一方、図１５に示すように、第１のヒータ１２のみに電圧を印加し、インクを発泡５６させ、インク滴５７の量を測定した結果、４ｐｌであった。
更に、図１６に示すように、第１のヒータ１２と第２のヒータ５１を、従来例のように駆動する電圧波形のタイミングをシフトさせることなしに、同時に同一の電圧波形で駆動し、第１のヒータ１２の発泡５６と第２のヒータ５１の発泡５４によってインクを吐出させて吐出させたインク滴５８の量を再現性を含めて測定した結果、毎回、５ｐｌの値が得られ、第１のヒータ１２でのみ吐出させた場合と第２のヒータ５１でのみ吐出させた場合の合計の吐出量が得られた。つまり、実施例３よりも広範囲のインク吐出量を制御することが可能であるとともに、従来のように駆動する電圧波形のタイミングをシフトさせなくても設計値通りの吐出量が安定して得られ、インクの吐出量の範囲を増やすことが可能であった。
【実施例５】
【００４０】
次に、本発明に係るインクジェット記録ヘッドを搭載した実施例５のインクジェット記録装置について説明する。
図１７は実施例５のインクジェット記録装置を示す斜視図、図１８は同インクジェット記録装置の機構部を示す側面断明図である。
実施例５のインクジェット記録装置は、記録装置本体６１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ７３、キャリッジ７３に搭載した実施例１〜４のインクジェット記録ヘッドからなる記録ヘッド７４、記録ヘッド７４へインクを供給するインクカートリッジ７５等で構成される印字機構部６２等を収納し、装置本体６１の下方部には前方側から多数枚の用紙６３を積載可能な給紙カセット（或いは、給紙トレイでもよい。）６４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙６３を手差しで給紙するための手差しトレイ６５を開倒することができ、給紙カセット６４或いは手差しトレイ６５から給送される用紙６３を取り込み、印字機構部６２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ６６に排紙する。
【００４１】
印字機構部６２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド７１と従ガイドロッド７２とでキャリッジ７３を主走査方向（図１８で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ７３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明の実施例１〜４に係るインクジェット記録ヘッドからなる記録ヘッド７４を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ７３には記録ヘッド７４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ７５を交換可能に装着している。インクカートリッジ７５は上方に大気と連通する大気口、下方には記録ヘッド７４へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により記録ヘッド７４へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、記録ヘッド７４として、ここでは各色のヘッドを用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。
【００４２】
ここで、キャリッジ７３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド７１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド７２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ７３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ７７で回転駆動される駆動プーリ７８と従動プーリ７９との間にタイミングベルト８０を張装し、このタイミングベルト８０をキャリッジ７３に固定しており、主走査モータ７７の正逆回転によりキャリッジ７３が往復駆動される。
【００４３】
一方、給紙カセット６４にセットした用紙６３を記録ヘッド７４の下方側に搬送するために、給紙カセット６４から用紙６３を分離給装する給紙ローラ８１及びフリクションパッド８２と、用紙６３を案内するガイド部材８３と、給紙された用紙６３を反転させて搬送する搬送ローラ８４と、この搬送ローラ８４の周面に押し付けられる搬送コロ８５及び搬送ローラ８４からの用紙６３の送り出し角度を規定する先端コロ８６とを設けている。搬送ローラ８４は副走査モータ８７によってギヤ列を介して回転駆動される。そして、キャリッジ７３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ８４から送り出された用紙６３を記録ヘッド７４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材８９を設けている。この印写受け部材８９の用紙搬送方向下流側には、用紙６３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ９１、拍車９２を設け、さらに用紙６３を排紙トレイ６６に送り出す排紙ローラ９３及び拍車９４と、排紙経路を形成するガイド部材９５，９６とを配設している。
【００４４】
記録時には、キャリッジ７３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド７４を駆動することにより、停止している用紙６３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙６３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙６３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙６３を排紙する。また、キャリッジ７３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド７４の吐出不良を回復するための回復装置９７を配置している。回復装置９７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ７３は印字待機中にはこの回復装置９７側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド７４がキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中等に記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００４５】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド７４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００４６】
このように、このインクジェット記録装置においては本発明を実施したインクジェットヘッドを搭載しているので、振動板駆動不良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像品質が向上する。
【００４７】
なお、実施例１〜５においては、本発明をインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置に適用したが、インク以外の液、例えばパターニング用の液体レジストやＤＮＡを吐出する液吐出ヘッドにも適用することできる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例１のインクジェット記録ヘッドを示す図である。
【図２】第１のヒータを独立に駆動し、相対的に少量のインク滴を吐出する際の様子を示す図である。
【図３】第１，第２のヒータを同時に駆動し、相対的に多量のインク滴を吐出する際の様子を示す図である。
【図４】吐出口を基板面と同じ面に形成して、インクの吐出方向を基板面から垂直方向としたインクジェット記録ヘッドの例を示す図である。
【図５】実施例２のインクジェット記録ヘッドを示す図である。
【図６】第２のヒータを独立に駆動し、少量のインク滴を吐出する際の様子を示す図である。
【図７】第１のヒータを独立に駆動し、中間量のインク滴を吐出する際の様子を示す図である。
【図８】第１，第２のヒータを同時に駆動し、多量のインク滴を吐出する際の様子を示す図である。
【図９】実施例３のインクジェット記録ヘッドを示す図である。
【図１０】第２のヒータを独立に駆動し、少量のインク滴を吐出する際の様子を示す図である。
【図１１】第１のヒータを独立に駆動し、中間量のインク滴を吐出する際の様子を示す図である。
【図１２】第１，第２のヒータを同時に駆動し、多量のインク滴を吐出する際の様子を示す図である。
【図１３】実施例４のインクジェット記録ヘッドを示す図である。
【図１４】第２のヒータを独立に駆動し、少量のインク滴を吐出する際の様子を示す図である。
【図１５】第１のヒータを独立に駆動し、中間量のインク滴を吐出する際の様子を示す図である。
【図１６】第１，第２のヒータを同時に駆動し、多量のインク滴を吐出する際の様子を示す図である。
【図１７】実施例５のインクジェット記録装置を示す斜視図である。
【図１８】実施例５のインクジェット記録装置の機構部を示す側面断明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１…インク流路、１１ａ…第１のインク流路、１１ｂ…第２のインク流路、１２…第１のヒータ、１３，４１，５１…第２のヒータ、１４…流路隔壁、１５，２２…吐出口、１６…吐出口隔壁、１７…（流路隔壁の）中心線、１８，２０，３２，３４，４２，４４，５４，５６…（インクの）発泡、１９，２１，３３，３５，４３，４５，４６，５５，５７，５８…インク滴、６１…記録装置本体、６２…印字機構部、６３…用紙、６４…給紙カセット、６５…手差しトレイ、６６…排紙トレイ、７１…主ガイドロッド、７２…従ガイドロッド、７３…キャリッジ、７４…記録ヘッド７４、７５…インクカートリッジ、７７…主走査モータ、７８…駆動プーリ、７９…従動プーリ、８０…タイミングベルト、８１…給紙ローラ、８２…フリクションパッド、８３…ガイド部材、８４…搬送ローラ、８５…搬送コロ、８６…先端コロ、８７…副走査モータ、８９…印写受け部材、９１…搬送コロ、９２…拍車、９３…排紙ローラ、９４…拍車、９５，９６…ガイド部材、９７…回復装置。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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