(57)【要約】【課題】  大ドットと小ドットが混在するヘッドにおいて、同一キャップでインクを吸引を行っても、インク流路内の気泡を完全に除去し高品位な画像が得られインクの消費を抑えることができることを目的とする。【解決手段】  共通インク室を挟んで大ドットと小ドットが吐出できる構成において、１）全ての吐出口面積は同じで、ヒーターサイズを変えることで吐出量を変える事ができる２）全ての吐出口面積は同じで、インク流路内の体積を変える事で吐出量を変えることができる事を特徴とする。【選択図】  図１
2007261171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するために利用される熱エネルギーを発生する電気熱変換素子と、該電気熱変換素子に対向する位置に設けられた液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通し前記液体を前記吐出口に供給すると共に前記電気熱変換素子を底面に有する液流路と、これら液流路がそれぞれ連通すると共に液体が供給される共通液室とを備えた液体吐出ヘッドにおいて、吐出する液体の吐出量を調整する手段として、前記吐出口の面積が同じで前記電気熱変換素子の大きさが異なることを
特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
吐出する液体の吐出量を調整する手段として、前記吐出口の面積が同じで前記液流路内の体積が異なることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記液流路は、電気熱変換素子から液流路の天井までの高さが、大ドットを吐出する液流路の方が小ドットを吐出する液流路より高いことを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記液流路は、前記共通液室から電気熱変換素子までの距離が、大ドットを吐出する液流路の方が小ドットを吐出する液流路より長いことを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
液体を吐出するために利用される熱エネルギーを発生する電気熱変換素子と、該電気熱変換素子に対向する位置に設けられた液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通し前記液体を前記吐出口に供給すると共に前記電気熱変換素子を底面に有する液流路と、これら液流路がそれぞれ連通すると共に液体が供給される共通液室とを備えた液体吐出ヘッドを用いたインクジェット記録装置において、吐出する液体の吐出量を調整する手段として、前記吐出口の面積が同じで前記電気熱変換素子の大きさが異なることを特徴とする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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱エネルギーを利用して液滴を紙、樹脂シート、布等の記録媒体に対して飛翔させて記録を行う為の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する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、いわゆるノンインパクトプリント方式のプリント装置であり、高速なプリントや様々なプリント媒体に対してプリントすることが可能であって、プリント時における騒音が殆ど生じないといった特徴をもつことから、ワードプロセッサやファクシミリあるいは複写機などのプリント機構を担う装置として広く採用されている。
【０００３】
このインクジェット方式の代表的なものとして、インク滴の吐出エネルギーとして熱エネルギーを発生する電気熱変換素子を用いた方法が知られており、これは微小な吐出口から微小なインク滴を吐出させ、紙などのプリント媒体に対してプリントを行うものである。
【０００４】
近年、特にインクジェットプリンタにおいてはカラー記録や高画質記録に対する要求が高まっており、高画質化のためにドットサイズを変化させて階調表現を可能にした構成のものが使用されている。
【０００５】
例えば、図２のように共通インク室H1201を挟んで相互に平行な2列の電気熱変換素子H1103a、H1103bを相互に半ピッチずらしていわゆる千鳥状に配列し、基板に形成された機能素子回路から個々の電気熱変緘体に選択的に駆動信号を供給する構成において、電気熱変換素子H1103aとH1103bに対向する吐出口H1100TaとH1100Tbはそれぞれ大きさが異なり、その結果吐出量を変化させられるものが知られている。
【０００６】
また、共通インク室H1201から吐出口H1100Ta及びH1100Tbまでのインク流路H1501内に滞留する気泡による吐出不良を防ぐ為に、例えば吐出口側からポンプにより強制的にインクを吸引してインクと共に滞留する気泡を排除するとか、記録開始直前に所定の箇所（所定のシーケンス）で記録に関与しないインク吐出を行う、いわゆる予備吐出を行わせるなどの対策がとられてきた。
【０００７】
従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２をあげることが出来る。
【特許文献１】特開平８−１３２６２４号公報
【特許文献２】特開２００３−３１１９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述のように大きさが異なる吐出口から同一の吸引キャップでインクを吸引した場合、大きい吐出口からばかりインクが吸引されて小さい吐出口からは殆どインクが吸引されず、インク流路内に滞留している気泡を完全に取り除くことが出来ない。
【０００９】
更にインクだけを大量に消費することになる。
【００１０】
本発明はこのような技術的課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的はドットサイズが変えられる様、共通インク室を挟んで大ドットと小ドットが吐出できる構成において、インク流路内の泡を完全に除去し記録不良を生じることなく、更にインクを大量に消費することなく高品位な記録が可能な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を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的は、共通インク室を挟んで大ドットと小ドットが吐出できる構成において、全ての吐出口面積は同じであるが吐出量が異なることを特徴とする。
【００１２】
吐出量を異ならせる為には、電気熱変換素子のサイズ（表面積）を変えたり、インク流路内の体積を変えたりする（インク流路内のインク量を変えることで吐出量を変える）事を特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば大ドットと小ドットが混在するヘッドにおいて、同一キャップでインク吸引を行っても、インク流路内の気泡を完全に除去し高品位な画像が得られ、インクの消費も抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施例１）
まず、図面を参照して本発明の記録装置に係る実施形態を説明する。
【００１５】
図１にインクジェット記録方式を用いたプリンタの概略構成を示す。
【００１６】
本実施形態における記録動作機構としては、記録シートPを装置本体内へと自動的に給送する自動給送部M3022と、自動給送部から１枚ずつ送出される記録シートPを所望の記録位置へと導くと共に、記録位置から排出部M3030へと記録シートをPを導く搬送部M3029と、搬送部M3029に搬送された記録シートPに所望の記録を行う記録部と、この記録部等に対する回復処理を行う回復部M5000とから構成されている。
【００１７】
前記記録部はキャリッジ軸M4021によって移動可能に支持されたキャリッジM4001とこのキャリッジM4001に着脱可能に搭載される記録ヘッドカートリッジH1000とからなる。
【００１８】
まず、記録ヘッドカートリッジについて図３，４に基づき説明する。
【００１９】
この実施形態における記録ヘッドカートリッジH1000は図３に示すようにインクを貯留するインクタンクH1900と、このインクタンクH1900から供給されるインクを記録情報に応じてノズルから吐出させる記録ヘッドH1001とを有し、前記記録ヘッドH1001は後述するキャリッジM4001に対して着脱可能に搭載される、いわゆるカートリッジ方式を採るものとなっている。
【００２０】
このインクタンクH1900はそれぞれが記録ヘッドH1001に対して着脱自在となっている。
【００２１】
そして前記記録ヘッドH1001は、図４の分解斜視図に示すように、記録素子基板H1100、第１のプレートH1200、電気配線基板H1300、第２のプレートH1400、タンクホルダーH1500、流路形成部材H1600、フィルターH1700、シールゴムH1800から構成されている。
【００２２】
記録素子基板H1100には、Si基板の片面にインクを吐出するための複数の記録素子と、各記録素子に電力を供給するAl等の電気配線とが成膜技術により形成され、この記録素子に対応した複数のインク流路と複数の吐出口H1100Tとがフォトリソグラフィ技術により形成されている。
【００２３】
また前記記録素子基板H1100は第１のプレートH1200に接着固定されており、ここには前記記録素子基板H1100にインクを供給する為の共通インク室H1201が形成されている。
【００２４】
さらに第１のプレートH1200には開口部を有する第２のプレートH1400が接着固定されており、この第２のプレートH1400は電気配線基板H1300と記録素子基板H1100とが電気的に接続されるように電気配線基板H1300を保持している。この電気配線基板H1300は、前記記録素子基板H1100にインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、記録素子基板H1100に対応する電気配線と、この電気配線端部に位置し本体からの電気信号を受け取る為の外部信号入力端子H1301はタンクホルダーH1500の背面側に位置決め固定されている。
【００２５】
また、記録ヘッドH1001と当接して記録ヘッドH1001の吸引回復処理や乾燥防止等のためのキャッピングに用いられるキャップM5001と、このキャップM5001と連通する回復ポンプM5100が配置されている。
【００２６】
図５は図３及び図４に示すインクジェット記録ヘッドH1001に設けられている記録素子基板H1100を拡大して示す一部切欠斜視図である。
【００２７】
インクはインクタンクH1900から記録ヘッドH1001の記録素子基板H1100に供給される。
【００２８】
記録素子基板H1100には、インク供給口H1201を挟んで両側に千鳥配置された複数の吐出口H1100Tが設けられ、またこの吐出口H1100Tからそれぞれインク液を吐出するために利用される熱エネルギーを発生する電気熱変換素子H1103が各インク流路H1501毎にシリコンからなる基体H1101上に設けられている。
【００２９】
上述した構成からなるインクジェット記録ヘッドにおいて、インクは複数の吐出口H1100Tの近傍でメニスカスを形成して保持される。この時、電気熱変換素子H1110を画像の記録情報などに応じて選択的に駆動させることにより、その発生する熱エネルギーを利用して熱作用面上のインクを急激に加熱沸騰させ、この時の圧力によって共通インク室H1201からインク流路H1501を通って吐出口H1100Tからインクを吐出させる。
【００３０】
このインク液は記録ヘッドとの対向位置に送られてきた用紙等の記録媒体に付着され、所望の画像記録が行われる。
【００３１】
次に図６、図７及び図８を使って本実施例を詳細に説明する。
【００３２】
図６は電気熱変換素子及びインク流路部を示すもので、共通インク室H1201を挟んで電気熱変換素子が２列並んでおり電気熱変換素子H1103aは26μm×26μm、電気熱変換素子H1103は22μm×22μmで、電気熱変換素子H1103aの方がサイズが大きい。ただし吐出口H1100はどちらも同じ大きさで201μm２である。
【００３３】
即ち、電気熱変換素子H1103aの列は大ドット、電気熱変換素子H1103bの列は小ドットを吐出させるものである。
【００３４】
図７、図８は流路断面図であるが、インク流路H1501は電気熱変換素子H1103a及びH1103b部で屈曲しており電気熱変換素子H1103a及びH1103bと吐出口H1100Tは対向している。1104はインク流路H1501と吐出口H1100Tを形成するオリフィスプレートである。
【００３５】
図７は大ドット用の流路断面図、図８は小ドット用の流路断面図である。
【００３６】
大ドットはオリフィスプレート1104の吐出口を形成している部分の厚みｔ１が薄く、小ドットは厚みが厚い（ｔ２）。即ちインク流路H1501の高さが異なり、大ドットはインク流路H1501の高さが高く、小ドットは低いことになる。
【００３７】
本実施例では、大ドットの吐出量は５ｐｌ、小ドットの吐出量は２ｐｌである。
【００３８】
また、ｔ１の厚みは１１μｍ、ｔ２の厚みは１３μｍである。ただしどちらも吐出口からインク流路底面までの距離Tは同じ２５μｍである。
【００３９】
更に別の例では、図９及び図１０のように吐出口からインク流路底面までの距離ｔ３とｔ４を変えることでインク流路内の体積を変えている。
【００４０】
ただしここでは、オリフィスプレート1104の吐出口を形成している部分の厚みRは変えていない。即ちインク流路の高さが異なり大ドットはインク流路H1501の高さが高く、小ドットは低いことになる。
【００４１】
具体的には、大ドットの吐出口からインク流路底面までの距離ｔ３は２５μｍ、小ドットの吐出口から流路底面までの距離ｔ４は２３μｍ、オリフィスプレート1104の吐出口を形成している
部分の厚みRは大ドット、小ドット共１１μｍである。
【００４２】
つまり、大ドットはインク流路H1501の高さが１４μｍ、小ドットは１２μｍで大ドットの方が高くなっている。
【００４３】
このような構成にすることでインク流路内の体積が大ドットのほうが大きくなり、この体積差と前述した電気熱変換素子のサイズ差の組み合わせにより、吐出口を同じにしても吐出量を異ならせることが出来る。
【００４４】
ただしこれらのヒーターサイズ及びインク流路構成は、それぞれの組み合わせや吐出量などにより変わるものである。
【００４５】
このように大ドットと小ドットの吐出口径を同じにすることが出来ることで、同一キャップでインク吸引を行ってもどちらも同じ量のインクを吸引することが出来るため、インク流路内の泡が完全に除去でき高品位な画像を得ることが出来る。さらにインクを大量に消費することもない。
【００４６】
（実施例２）
実施例１同様、共通インク室H1201を挟んで電気熱変換素子が２列並んでおり電気熱変換素子H1103aは26μm×26μm、電気熱変換素子H1103bは22μm×22μmで、電気熱変換素子H1103aの方がサイズが大きい。ただし吐出口H1100Tはどちらも同じ大きさで201μm２である。即ち、電気熱変換素子H1103aの列は大ドット、電気熱変換素子H1103bの列は小ドットを吐出させるものである。
【００４７】
図１１は本実施例のインク流路及び電気熱変換素子部の詳細図である。
【００４８】
本実施例では前述した大ドットの列のインク流路H1501の長さｔ５と、小ドットの列のインク流路H1501の長さｔ６を異ならせており、ｔ５の方が長さが長くなっている。
【００４９】
本実施例では、大ドットの吐出量は５ｐｌ、小ドットの吐出量は２ｐｌである。
共通インク室H1201の中心から大ドットのヒーター中心までの距離ｔ６は117μm、同じく小ドットのヒーター中心までの距離ｔ５は97μmで大ドットのほうが距離が長い。
【００５０】
その他のインク流路寸法（例えばインク流路幅、高さ、吐出口からインク流路底面までの距離など）は同じである。
【００５１】
このようにすることで、大ドットと小ドットでインク流路内の体積が異なり、これに電気熱変換素子のサイズ差を組み合わせることで、吐出口径が同じでも吐出量を異ならせることが出来る。
【００５２】
更に、このように大ドットと小ドットの吐出口径を同じにすることが出来ることで、同一キャップでインク吸引を行ってもどちらも同じ量のインクを吸引することが出来るため、インク流路内の泡が完全に除去でき高品位な画像を得ることが出来る。さらにインクを大量に消費することもない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態におけるインクジェットプリンタの外装部材を外した状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に用いる記録ヘッドの内部構造を表す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に用いる記録ヘッドカートリッジを組み立てた状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に用いる記録ヘッドを斜め下方から観た分解斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に用いる記録ヘッドの記録素子基板の拡大断面斜視図である。
【図６】図２に示す内部構造の拡大断面図である。
【図７】実施例１における大ドット用の流路断面図である。
【図８】実施例１における小ドット用の流路断面図である。
【図９】実施例１におけるもう1つの例の大ドット用の流路断面図である。
【図１０】実施例１におけるもう1つの例の小ドット用の流路断面図である。
【図１１】実施例２における内部構造の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
E0001  キャリッジモータ
H1100T  吐出口
H1900  インクタンク
E0002  LFモータ
H1100Ta  大ドットの吐出口
M2015  紙間調整レバー
H1100Tb  小ドットの吐出口
M3001  LFローラ
H1101    シリコンからなる基体
M3019  シャーシ
H1103    電気熱変換素子
M3022  自動給送部
H1103a  大ドット用の電気熱変換素子
M3029  搬送部
H1103b  小ドット用の電気熱変換素子
M3030  排出部
H1104  オリフィスプレート
M4001  キャリッジ
H1200  第１のプレート
M4002  キャリッジカバー
H120    共通インク室
M4007  ヘッドセットレバー
H130  電気配線基板
M4021  キャリッジ軸
H1301  外部信号入力端子
M5000  回復部
H140  第２のプレート
M5001  キャップ
H1500  タンクホルダー
M5100  回復ポンプ
H1501  インク流路
H1000  記録ヘッドカートリッジ
H1600  流路形成部材
H1001  記録ヘッド
H1700  フィルター
H1100  記録素子基板
H1800  シールゴム
【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】
2007261171.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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