(57)【要約】      （修正有）【課題】  インク供給口を千鳥配置する場合吐出口列間距離を小さくしてインク打込み時間差による画像の欠陥が出難いようにする。【解決手段】  ２列の千鳥配列のインク供給口１１０の、内側の一辺に沿って吐出口１０２を配列することにより、吐出口列間距離Ｌを小さくし、インク打込み時間差がちいさくなるようにする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配設され、外部から入力される電気的信号に従って、印加された電気的エネルギーを熱エネルギーに変換する複数個の電気熱変換素子と、該電気熱変換素子に対応して列状に配設され、前記熱エネルギーでインクを発泡吐出させる複数個のノズルと、前記基板の厚さ方向の貫通口として形成され、該複数個のノズルにインクを供給する、複数個のインク供給口とを有し、被記録材にインクを吐出させて記録を行う、インクジェット記録ヘッドにおいて、該複数個のインク供給口が千鳥状に２列に配設されており、かつ、前記電気熱変換素子およびそれに対応したノズルが、前記複数の供給口の、該供給口が形成する２つの列の内側に位置する一辺に沿って配設されてい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】
前記基板がＳｉ製である第１の請求項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記基板がＳｉの単結晶基板であり、かつ前記電気熱変換素子およびそれに対応したノズルが該Ｓｉ単結晶基板の（１００）面または（１１０）面に配設されており、かつ、前記基板の厚さ方向の貫通口として形成されるインク供給口の壁面が前記Si単結晶基板の（１１１）面で形成されていることを特徴とする、第１の請求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、液体に外部からエネルギーを加えることによって、所望の液体を吐出するインクジェット記録ヘッド、特に、熱エネルギーで液体を加熱発泡させて発生する運動エネルギーを利用して液体を吐出するインクジェット記録ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のインクジェット記録ヘッドに関し、例えば特開昭54-51837に記載されているインクジェット記録法は、熱エネルギーを液体に作用させて、液滴吐出の原動力を得るという点において、他のインクジェット記録方法とは異なる特徴を有している。即ち、上述の公報に開示されている記録法は、熱エネルギーの作用を受けた液体が加熱されて気泡を発生し、この気泡発生に基づく作用力によって、記録ヘッド部先端のオリフィスから液滴が形成され、この液滴が被記録部材に付着して情報の記録が行われるということを特徴としている。この記録法に適用される記録ヘッドは、一般に液体を吐出するために設けられたオリフィスと、このオリフィスに連通して液滴を吐出するための熱エネルギーが液体に作用する部分である熱作用部を構成の一部とする液流路とを有する液吐出部及び熱エネルギーを発生する手段である熱変換体としての発熱抵抗層とそれをインクから保護する上部保護層と蓄熱するための下部層を具備している。
【０００３】
近年では、より高速に高精細の画像の記録を実現するため、より印字幅が広く、よりオリフィスの配置密度の高いものが要求されており、その要求に対応したインクジェット記録ヘッドの従来例を図１０〜１２を用いて説明する。
【０００４】
図１０は従来のインクジェット記録ヘッドの一例を示す外観斜視図で、図１１は、その主要部の断面を模式的に示した模式的斜視図、図１２は、その上面を模式的に示した模式的平面図である。
【０００５】
このインクジェット記録ヘッドは、シリコン基板１０１上にヒーター１１１を設け、ノズル材１１３でノズルを形成する。インクは、シリコン基板１０１を貫通する穴として形成されたインク供給口１１０を通じてシリコン基板１０１の裏面から供給される。ヒーター１１１に電気エネルギを印加してインクを加熱、発泡させることで、インクを吐出口１０２から吐出させ、記録を行う。ヒーター１１１への電気エネルギの印加は、外部から電気コネクタ１０８を通じて入力される信号に応じて、電気回路基板１０７、フレキシブル回路基板１０５を通じてシリコン基板１０１上に設けられた、駆動素子１０３内のトランジスタ回路によって行われる。駆動素子１０３にはその実装部にインクが進入するのを防止するため、封止材１１２が盛られている。このようなインクジェット記録ヘッドに、高密度、高精度のノズル及び吐出口を形成する方法として特開平5-330066，及び特開平6-286149に示されている方法が提案されている。また、インク供給口１１０の形成については、特開平10-138478に開示されているような、Ｓｉ（１１０）基板に垂直エッチした供給口形成する方法が知られている。
【０００６】
このような構成のインクジェット記録ヘッドを長尺化する場合は、上記の手法にて形成されたインク供給口を、図１２に示すように、１列のノズル列に対し、複数個のインク供給口１１０を設け、シリコン基板３０１の機械的強度を保つための梁１１５が設けられている。また、サイズの小さいインクジェット記録ヘッドに比べ、シリコン基板３０１の厚さを厚くすることでシリコン基板３０１の機械的強度を保つ方法が従来知られている。
【特許文献１】特開昭５４−５１８３７号公報
【特許文献２】特開平５−３３００６６号公報
【特許文献３】特開平６−２８６１４９号公報
【特許文献４】特開平１０−１３８４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記説明したような従来の構成のインクジェット記録ヘッドには以下のような問題点があった。
【０００８】
上記の梁１１５を設けることで、梁にかかるノズル１１６が発生してしまい、このノズルでは、特にインク吐出口１０２までの流抵抗が大きくなり、インクのリフィル周波数が特に低くなってしまっていた。
【０００９】
さらに、ヘッドの長尺化にともない、インク供給口１１０の小さなインクジェット記録ヘッドに比べ、どうしても梁１１５部分の機械的強度が低くなってしまい、インクジェット記録ヘッドの製造工程中での破損が多く、歩留まりの低下を招いてしまっていた。
【００１０】
このような問題を解決するための方法の１つとして、インク供給口１１０を図１２のように一列に形成するのではなく、図１３、図１４に示すように２列の千鳥配置に並べることが考えられる。このようにすることにより、ヘッドの機械的強度を高くすることができ、かつ、梁の部分にかかるノズルが無くなるため、インクのリフィル周波数が低くなることも無い。しかしながらインク供給口を２列にすることに伴って吐出口１０２も２列となる。そのため、例えば、図１３、図１４に示す吐出口ＡとＢ、Ａ’とＢ’等のように、違う列に属する吐出口によって隣り合った画素が記録される場合に、２つの吐出口列間の距離Ｌと、図のＸ方向へ走査速度に対応したインク打込時間差が生じることになる。隣り合った画素に時間差をもってインクが打込まれた場合、後から打込まれたインクが、先に打込まれた隣のインクの影響を受けその一部が隣の画素へ移動してしまう場合がある。その場合、画素当たり同種同量のインクが打込まれながら、隣合った画素で記録物の光学濃度が異なるということになり、画像としていわゆる白スジ、黒スジといった欠陥となる。このインク打込み時間差の影響は、時間差の大小、画素密度、インクの種類や打込み量、被記録材の種類によって異なるが、一般的に光沢紙など、より高画質な記録に適した被記録材において顕著であり、いずれの場合にもインクの打込み時間差が大きいほど顕著になる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、まず、インク供給口を２列千鳥状に配設し、かつ、複数の電気熱変換素子およびそれに対応したノズル、吐出口を、前記千鳥状に並んだ複数の供給口の、内側に位置する一辺に沿って配設されていることを特徴とする。このような構成をとることにより、上記従来例の、梁にかかるノズルをなくし、全てのノズルのインクリフィル特性を向上し、インクジェット記録ヘッドをより高速印字に対応できるものにするとともに、幅の細い梁状の構造をなくすことで、インクジェットの機械的強度も向上させ、さらに吐出口列の間隔Ｌを十分小さくすることができ、結果として前述の隣り合った画素にインクが打込まれる時間差も小さく、より高品質な記録に適したインクジェット記録ヘッドを提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明してきたように、本発明は、インク供給口を複数個千鳥状に配設することで、前述の、梁にかかるノズルをなくし、全てのノズルのインクリフィル特性を向上して、インクジェット記録ヘッドをより高速印字に対応できるものにするとともに、幅の細い梁状の構造をなくすことで、インクジェットの機械的強度も向上させ、さらにノズル・吐出口列の間隔を小さくして、隣合う画素でのインク打込み時間差による画像の欠陥を生じにくくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施例１）
図１〜図９は本発明の第１の実施例を説明するための図であり、図１は、本発明の実施例の模式的外観斜視図、図２は、模式的断面図、図３は、本実施例のインクジェット記録ヘッドの上面を模式的に示した模式的平面図、図４,図５は、それぞれ図３のA-A断面及びB-B断面における断面図、図９は、本発明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の構造を模式的に示した斜視図である。
【００１４】
本発明のインクジェット記録ヘッドは、シリコン基板１０１上にヒーター１１１を設け、ノズル材１１３でノズルを形成する。インクは、支持部材１０６中に形成されたインク共通液室１１７から、ベースプレート１０４を通り、シリコン基板１０１を貫通する穴として形成されたインク供給口１１０を通じてシリコン基板１０１の裏面からヒーター１１１上に供給される。
【００１５】
インク供給口１１０の形成法は、面方位が（１００）のシリコン基板１０１を用いて、シリコンの異方性エッチング法を用いて形成した。
【００１６】
印字は、ヒーター１１１に電気エネルギを印加してインクを加熱、発泡させることで、インクを吐出口１０２から吐出させ、記録を行う。ヒーター１１１への電気エネルギの印加は、外部から電気コネクタ１０８を通じて入力される信号に応じて、電気回路基板１０７、フレキシブル回路基板１０５を通じてシリコン基板１０１上に設けられた、駆動素子１０３内のトランジスタ回路によって行われる。駆動素子１０３にはその実装部にインクが進入するのを防止するため、封止材１１２が盛られている。
【００１７】
本発明においては、ノズル１１４列は２列設け、インク供給口１１０は、そのノズル１１４列それぞれに対応して図３に示すように千鳥に配列されている。インク供給口が千鳥状に配置されているため、図３中A-A断面及びB-B断面は図４および図５のような形状になっている。このため、シリコン基板１０１の機械的強度も向上している。また、ノズル１１４は全てインク供給口１１０の縁に配置されているため、各々のノズル１１４のインクリフィル特性も均一に高められている。
【００１８】
図９に本発明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を模式的に示す。図９には、本発明のインクジェット記録ヘッド１２０が４本用いられており、その各々にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色が充填されている。これらのインクジェット記録ヘッドは、上記の構造にすることで、長尺化を実現しており、図９に示すように、記録用紙２０１の幅いっぱいの印字幅をもっている。そのため、印字の際は、インクジェット記録ヘッド１２０を動かすことなく、記録用紙２０１を紙搬送ベルト２０２に吸着してインクジェット記録ヘッド１２０の下を１度くぐらせ、印字を行うことで印字を完了するものである。
【００１９】
本発明は、このように、インク供給口１１０を複数個千鳥に配列し、全てのノズル１１４をインク供給口１１０に隣接して配置することで、個々のノズル１１４のリフィル特性を向上しつつ、シリコン基板１０１の機械的強度が向上されており、かつ、ノズル、吐出口を、前記千鳥状に並んだ複数の供給口の、内側に位置する一辺に沿って配設することにより、２つのノズル・吐出口列の間隔Ｌが小さく、それにより隣合う画素間のインク打込み時間差が小さく、黒スジや白スジなどの画像欠陥の生じにくい高品質な記録に適したインクジェット記録ヘッドを提供するものである。
【００２０】
（実施例２）
図６は、本発明の第２の実施例のインクジェット記録ヘッドの上面を模式的に示した模式的平面図、図７,図８は、それぞれ図６のA-A断面及びB-B断面における断面図である。この場合には（１１０）方位のＳｉ単結晶基板を用いている。実施例１と同様にＳｉの異方性エッチングによりインク供給口１１０を形成している。この場合にはインク供給口１１０の壁面を基板面に対して垂直に形成することが可能なため、千鳥状に配設した２列のインク供給口１１０の間隔を実施例１の場合よりも近づけることができる。このため、供給口列の内側に配置した吐出口列を一列に並べることも可能であり、この場合にはインク打込み時間差は無くなり、打込み時間差によって生ずる画像の欠陥を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のインクジェット記録ヘッドの実施例を示す模式的斜視図
【図２】本発明のインクジェット記録ヘッドの主要部分の模式的断面図
【図３】本発明のインクジェット記録ヘッドの主要部分の模式的上面図
【図４】図３のA-A断面における断面図
【図５】図３のB-B断面における断面図
【図６】本発明の第２の実施例のインクジェット記録ヘッドの主要部分の模式的上面図
【図７】図６のA-A断面における断面図
【図８】図６のB-B断面における断面図
【図９】本発明のインクジェット記録ヘッドを使用した記録装置の模式的斜視図
【図１０】従来のインクジェット記録ヘッドの模式的斜視図
【図１１】従来のインクジェット記録ヘッドの主要部分の模式的断面斜視図
【図１２】従来のインクジェット記録ヘッドの主要部分の模式的断面図
【図１３】従来のインクジェット記録ヘッドの主要部分の模式的上面図
【図１４】従来のインクジェット記録ヘッドの主要部分の模式的上面図
【符号の説明】
【００２２】
１０１  シリコン基板
１０２  インク吐出口
１０３  駆動素子
１０４  ベースプレート
１０５  フレキシブル回路基板
１０６  支持部材
１０７  電気回路基板
１０８  電気コネクタ
１０９  キャップ受け
１１０  インク供給口
１１１  ヒーター
１１２  封止材
１１３  ノズル材
１１４  ノズル
１１５  梁
２０１  記録用紙
２０２  紙搬送ベルト
【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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