(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色の記録液を吐出するために各記録液に対応して設けられた複数の吐出口を有する複数の吐出口列が該吐出口の配列方向とは交差する方向にて並置されるオリフィスプレートと、記録液を吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子と、該素子に記録液を供給するための液流路と連通する、基板を貫通する液体供給口と、を備える前記基板と、を備える液体吐出記録ヘッドであって、
前記吐出口から記録液が吐出される方向から見て、
前記液体供給口は、イエローインクを供給する第１の液体供給口と、前記吐出口列の並置される方向に関して該第１の液体供給口の両側に形成される、マゼンタインクもしくはシアンインクを供給する複数の第２の液体供給口と、を含み、かつ、
前記複数の吐出口列は、前記第１の液体供給口の、前記吐出口列の並置される方向に関する両側に配置されイエローインクを吐出する複数の第１の吐出口列と、前記各第２の液体供給口の、前記吐出口列の並置される方向に関する一方の側に配置されマゼンタインクもしくはシアンインクを吐出する第２の吐出口列と、を含み、
前記各第２の液体供給口の、前記吐出口列の並置される方向に関する前記一方の側とは反対の他方の側に、内部に空気を保持する該第２の液体供給口に連通するバッファ室が備えられていることを特徴とする液体吐出記録ヘッド。
【請求項２】
複数の前記液体供給口の個数は奇数であり、前記吐出口列の数は偶数であり、複数の前記液体供給口のうち、前記吐出口列の並置される方向に関する中央に前記第１の液体供給口が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出記録ヘッド。
【請求項３】
前記複数の吐出口列は、前記第１の液体供給口に対し線対称に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出記録ヘッド。
【請求項４】
前記吐出口列に対応した前記素子ごとに、各素子を駆動制御するための駆動回路が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出記録ヘッド。
【請求項５】
前記バッファ室の個数は前記第２の液体供給口に連通する前記液流路の個数に等しいことを特徴とする請求項４に記載の液体吐出記録ヘッド。
【請求項６】
前記バッファ室の隣り合うピッチは前記液流路の隣り合うピッチと同一であり、前記バッファ室は前記液流路に対向し、且つ前記液流路に対し半ピッチずれて配置されていることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出記録ヘッド。
【請求項７】
前記バッファ室の形状は前記液流路と略同一であることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出記録ヘッド。
【請求項８】
前記吐出口から記録液が吐出される方向から見て、前記第１の液体供給口と重複する前記オリフィスプレートの部分に、内部に空気を保持する重複バッファ室を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出記録ヘッド。
【請求項９】
前記重複バッファ室は前記オリフィスプレートに形成された溝と、該溝を覆う薄膜部材との間に形成されていることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出記録ヘッド。
【請求項１０】
前記液流路および前記バッファ室は、前記基板にポジ感光性樹脂を塗布し、前記液流路および前記バッファ室の型となる形状に露光、現像した後、ネガ感光性樹脂を塗布し、その後前記ポジ感光性樹脂を除去することにより形成されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の液体吐出記録ヘッド。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の液体吐出記録ヘッドを着脱自在に搭載するキャリッジを有し、該キャリッジの走査に伴って液体吐出記録ヘッドの前記吐出口列から液滴を吐出することにより被記録媒体に記録を行なう液体吐出記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数色のインクなどの複数の異なる種類の液体を、紙などの被記録媒体に付与する液体吐出記録ヘッド、および該液体吐出記録ヘッドを搭載して記録を行なう液体吐出記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント装置、特にインクジェット記録方式のプリント装置は低コストで高品位な文字や画像が出力可能であることからオフィスや家庭において急速な広がりを見せている。文章の出力においては印刷と同等の黒文字品位、濃度、耐水性が得られる製品があり、また、画像に関しては銀塩写真と同等の色彩、階調が得られる製品も登場している。今後は前記の性能を同時に達成しつつさらに低コスト、高速出力が求められていく。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１９に一般的なカラーインクジェット記録ヘッドの構成を説明するために一部分解した斜視図を示す。基板２１８には３個の貫通口（液体供給口）２１９が形成され、それぞれシアン、マゼンタ、イエローのインクが供給される。基板上面はノズル形成部材２２３で覆われており、各貫通口２１９に接してインク流路の列が形成され、各インク流路の底面には電気熱変換体２２０が基板上面に形成され、さらに各電気熱変換体に対応して吐出口２２４が形成されている。このような基板を有するインクジェット記録ヘッドを用いてカラー記録を行なう際にはヘッドが記録媒体上を走査するのに伴い、シアン、マゼンタ、イエローの順に記録媒体にインクを付着させ、これを繰り返すことにより画像を形成する。この際にヘッドが記録媒体上を逆方向に移動する間は、その配列順に吐出すると、色順序が逆転してしまい色味が変化するため、色ムラが生じる。これは配列順序と吐出順序とを別にすれば防止することができるが、高速記録を行なう上で有利であるとはいえない。また、高速記録のためには吐出口の数を増やし、記録周波数を上げることが必要であるが、このために貫通口内の単位時間あたりのインク流量が増大し、貫通口内の圧力変動が増大し、吐出口のメニスカスに好ましからぬ振動を与える。特に吐出周波数を向上させるには、インク流路内のインク移動速度を向上させるために流路を短くするなどの流路抵抗を下げる方法がとられるが、これは同時に、吐出口のメニスカスの振動を貫通口内の圧力変動に対して敏感にする。このような問題は、特に、液滴量が小さい１０ｐｌ（ピコリットル、１０-12リットル）以下の領域において大きな問題となる。
【０００４】
本発明の主な目的は、上記のような問題点に鑑み、色むらの無いカラー往復印字を、高速に、最小の基板サイズで提供できる記録ヘッドであって、液体吐出に伴う液体供給口内の圧力変動を減衰させて高品位の画像を維持することができる液体吐出記録ヘッド及びこれを備えた液体吐出記録装置を提供することにある。
【０００５】
上記目的を達成するために本発明は、複数色の記録液を吐出するために各記録液に対応して設けられた複数の吐出口を有する複数の吐出口列が該吐出口の配列方向とは交差する方向にて並置されるオリフィスプレートと、記録液を吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子と、該素子に記録液を供給するための液流路と連通する、基板を貫通する液体供給口と、を備える前記基板と、を備える液体吐出記録ヘッドであって、
前記吐出口から記録液が吐出される方向から見て、
前記液体供給口は、イエローインクを供給する第１の液体供給口と、前記吐出口列の並置される方向に関して該第１の液体供給口の両側に形成される、マゼンタインクもしくはシアンインクを供給する複数の第２の液体供給口と、を含み、かつ、
前記複数の吐出口列は、前記第１の液体供給口の、前記吐出口列の並置される方向に関する両側に配置されイエローインクを吐出する複数の第１の吐出口列と、前記各第２の液体供給口の、前記吐出口列の並置される方向に関する一方の側に配置されマゼンタインクもしくはシアンインクを吐出する第２の吐出口列と、を含み、
前記各第２の液体供給口の、前記吐出口列の並置される方向に関する前記一方の側とは反対の他方の側に、内部に空気を保持する該第２の液体供給口に連通するバッファ室が備えられていることを特徴とする。このような構成によれば、往方向記録でも復方向記録でも記録媒体に液滴を打ち込む色順番が同じになり、色むらが発生せず、また、貫通口内の圧力変動を効果的に低減できるため、高速での双方向記録を図ることが可能である。
【０００６】
上記の記録ヘッドでは、好ましくは、前記液体供給口の個数は奇数であり、前記吐出口列の数は偶数であり、複数の液体供給口のうちの中央の液体供給口の両側に吐出口、電気熱変換体および液流路が配置され、その他の液体供給口の片側に吐出口、電気熱変換体および液流路が配置されている。
【０００７】
この場合、前記吐出口列、電気熱変換体および液流路は中央の液体供給口に対しほぼ線対称に配置される。
【０００８】
このように、複数の液流路の列に液体を供給するための複数の液体供給口のうちの中央以外の液体供給口と、吐出口列、発熱抵抗素子、液流路および駆動回路との位置関係を、中央のインク供給口を中心に線対称になるように配置する事により、液体供給口および駆動回路を基板に対し等間隔で無駄無く配置することができ、基板サイズを最小にすることができる。このように基板サイズが小さくなることにより、記録ヘッドへの転送データを保持するためのメモリーも基板サイズに比例して容量を減らすことができ、コストダウンが可能である。
【０００９】
さらに、上記の記録ヘッドでは、中央の液体供給口を境界にして左半分もしくは右半分に属する前記各吐出口列の、端からｉ番目の吐出口どうしは１つの直線上に配置されており、かつ左半分のｉ番目の吐出口と右半分のｉ番目の吐出口は列方向に半ピッチずれて配置されていることが好ましい。これにより、吐出口配列ピッチに対して実質２倍の高精細印字が可能となる。
【００１０】
特に本発明は、上記のような液体吐出記録ヘッドにおいて、前記各液体供給口に接して前記液流路と同一平面上で、前記液体供給口に関して前記吐出口とは反対側に前記液流路と連通する複数の室（以下、バッファ室という）を有することを特徴とする。この構成によれば、液体供給口および液流路に液体を満たした状態でもバッファ室内に空気が残りやすいので、液滴の吐出に伴う液体供給口内の圧力変動を減衰させることができる。その結果、吐出駆動の際のメニスカス振動が抑えられ、高品位の画像を維持することが可能となる。
【００１１】
このような記録ヘッドでは、前記バッファ室の個数は前記液流路の個数に等しいことが好ましい。また、前記バッファ室の隣り合うピッチは前記液流路の隣り合うピッチと同一であり、前記バッファ室は前記液流路に対向し、且つ前記液流路に対し半ピッチずれて配置されていることが好ましい。前記バッファ室の形状は前記液流路と略同一であることが好ましい。
【００１２】
さらに、上記のようなヘッドでは、前記複数の液体の色は少なくともシアン、マゼンタ、イエローの３色であり、複数の液体供給口のうち中央の液体供給口にはイエローのインクが供給されることが好ましい。
【００１３】
前記バッファ室は中央の液体供給口以外の液体供給口に連通していることが考えられる。また前記バッファ室は、前記液流路を形成する部材の、中央の液体供給口と接する部分に所望形状の溝を形成し、この溝を薄膜部材で覆うことで形成されることが考えられる。
【００１４】
さらに前記液流路およびバッファ室は、基板にポジ感光性樹脂を塗布し、前記液流路およびバッファ室の型となる形状に露光、現像した後、ネガ感光性樹脂を塗布し、その後前記ポジ感光性樹脂を除去することにより形成されることが考えられる。
【００１５】
また本発明は、上記のような液体吐出記録ヘッドを着脱自在に搭載するキャリッジを有し、該キャリッジの走査に伴って液体吐出記録ヘッドの所望の吐出口列から液滴を吐出することにより被記録媒体に記録を行なう液体吐出記録装置を含む。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１から図８は、本発明が実施もしくは適用される好適なヘッドカートリッジ、記録ヘッド、インクタンクのそれぞれ及びそれぞれの関係を説明するための説明図である。以下、これらの図に基づいて各構成要素の説明を行う。
【００１８】
図１及び図２で示すように本形態の記録ヘッドカートリッジ１は、記録ヘッド２と、記録ヘッド２に着脱自在に設けられたインクタンク３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）とで構成されている。この記録ヘッドカートリッジ１は、インクジェット記録装置本体に載置されているキャリッジ（不図示）の位置決め手段及び電気的接点によって固定支持されるとともに、該キャリッジに対して着脱可能となっている。インクタンク３ａはブラックのインク用、インクタンク３ｂはシアンのインク用、インクタンク３ｃはマゼンタのインク用、インクタンク３ｄはイエローのインク用である。この様にインクタンク３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのそれぞれが記録ヘッドユニット２に対して着脱自在となり、それぞれのインクタンクが交換可能となっていることにより、インクジェット記録装置における印刷のランニングコストが低減される。
【００１９】
次に、記録ヘッド２に関してさらに詳しく記録ヘッドを構成しているそれぞれの構成要素毎に順を追って説明する。
【００２０】
（１）記録ヘッド
記録ヘッド２は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いて記録を行うバブルジェット方式のサイドシュータ型とされる記録ヘッドを採用している。
【００２１】
記録ヘッド２は、記録素子ユニット４とインク供給ユニット５とタンクホルダー６から構成される。
【００２２】
さらに、図３、４の分解斜視図に示すように、記録素子ユニット４は、第１の記録素子基板７、第２の記録素子基板８、第１のプレート９、電気配線テープ１０、電気コンタクト基板１１、第２のプレート１２で構成されており、また、インク供給ユニット５は、インク供給部材１３、流路形成部材１４、ジョイントゴム１５、フィルター１６、シールゴム１７から構成されている。
【００２３】
「記録素子ユニット」
図５は、第１の記録素子基板７の構成を説明するために一部分解した斜視図である。第１の記録素子基板７は、例えば、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板１８にインク流路として長溝状の貫通口からなるインク供給口１９がＳｉの結晶方位を利用した異方性エッチングやサンドブラストなどの方法で形成され、インク供給口１９のを挟んだ両側に電気熱変換素子２０がそれぞれ１列ずつ千鳥状に配列され、前記電気熱変換素子２０と、電気熱変換素子２０に電力を供給するAｌ等の電気配線は成膜技術により形成されている。さらに、前記電気配線に電力を供給するための電極部２１が電気熱変換素子２０の両外側に配列されており、電極部２１にはＡｕ等のバンプ２２が形成されている。そして、前記Ｓｉ基板上には、電気熱変換素子２０に対応したインク流路を形成するためのインク流路壁２３と吐出口２４が樹脂材料でフォトリソ技術によりに形成され、吐出口群２５を形成している。したがって、前記電気熱変換素子２０に対向して前記吐出口２４が設けられているため、インク供給口１９から供給されたインクは電気熱変換素子２０からの熱エネルギーに付与によりインク中に発生した気泡に伴い吐出される。
【００２４】
また、詳しい説明は後にするが、第２の記録素子基板８は３色のインクを吐出させるための記録素子基板であり、図５に示すようにインク供給口１９が並列して形成されており、それぞれのインク供給口を挟んだ両側に電気熱変換素子２０とインク吐出口２４が形成されている。もちろん第１の記録素子基板７と同じようにＳｉ基板にインク供給口や電気熱変換素子、電気配線、電極部などが形成されておりその上に樹脂材料でフォトリソ技術によりインク流路やインク吐出口が形成されている。
【００２５】
そして第１の記録素子基板７と同様に電気配線に電力を供給するための電極部２１にはＡｕ等のバンプ２２が形成されている。
【００２６】
次に第１のプレート９は、例えば、厚さ０．５〜１０ｍｍのアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）材料で形成されている。なお、第１のプレート９の素材は、アルミナに限られることなく、記録素子基板７，８の材料の線膨張率と同等の線膨張率を有し、かつ、記録素子基板７，８の材料の熱伝導率と同等もしくは同等以上の熱伝導率を有する材料で作られてもよい。第１のプレート９の素材は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ジルコニア、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化珪素（ＳｉＣ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）のうちいずれであってもよい。第１のプレート９には、第１の記録素子基板７にブラックのインクを供給するためのインク供給口２６と第２の記録素子基板８にシアン、マゼンタ、イエローのインクを供給するためのインク供給口２６が形成されており、記録素子基板７，８のインク供給口１９が第１のプレート９のインク供給口２６にそれぞれ対応し、かつ、第１の記録素子基板７と第２の記録素子基板８はそれぞれ第１のプレート９に対して位置精度良く接着固定される。接着に用いられる第１の接着剤は、低粘度で硬化温度が低く、短時間で硬化し、硬化後比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。その第１の接着剤は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤であり、接着層の厚みは５０μｍ以下が望ましい。
【００２７】
電気配線テープ１０は、第１の記録素子基板７と第２の記録素子基板８に対して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、それぞれの記録素子基板を組み込むための複数の開口部と、それぞれの記録素子基板の電極部２１に対応する電極端子２７と、この配線テープ１０の端部に位置し本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子２８を有した電気コンタクト基板１１と電気的接続をおこなうための電極端子部２９を有しており電極端子２７と電極端子部２９は連続した銅箔の配線パターンでつながっている。
【００２８】
電気配線テープ１０と第１の記録素子基板７と第２の記録素子基板８は、それぞれ電気的に接続されており、接続方法は、例えば、記録素子基板の電極部２１と電気配線テープ１０の電極端子２７が熱超音波圧着法により電気接合されている。
【００２９】
第２のプレート１２は、例えば、厚さ０．５〜１ｍｍの一枚の板状部材であり、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等のセラミックや、Ａｌ、ＳＵＳなどの金属材料で形成されている。そして、第１のプレート９に接着固定された第１の記録素子基板７と第２の記録素子基板８の外形寸法よりも大きな開口部をそれぞれ有する形状となっている。また、第１の記録素子基板７および第２の記録素子基板８と電気配線テープ１０を平面的に電気接続できるように第１のプレート９に第２の接着剤により接着されており、電気配線テープ１０の裏面が第３の接着剤により接着固定される。
【００３０】
第１の記録素子基板７及び第２の記録素子基板８と電気配線テープ１０の電気接続部分は、第１の封止剤及び第２の封止剤（不図示）により封止され、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護している。第１の封止剤は、主に電気配線テープ１０の電極端子２７と記録素子基板の電極部２１との接続部の裏面側と記録素子基板の外周部分を封止し、第２の封止剤は、前記接続部の表側を封止している。
【００３１】
さらに電気配線テープ１０の端部に本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子２８を有した電気コンタクト基板１１を異方性導電フィルム等を用いて熱圧着して電気的に接続する。
【００３２】
そして電気配線テープ１０は、第１のプレート９の一側面で折り曲げられ、第１のプレート９の側面に第３の接着剤で接着される。第３の接着剤は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした厚さ１０〜１００μｍの熱硬化接着剤が使用される。
【００３３】
「インク供給ユニット」
インク供給部材１３は、例えば、樹脂成形により形成されている。該樹脂材料には、形状的剛性を向上させるためにガラスフィラーを５〜４０％混入した樹脂材料を使用することが望ましい。
【００３４】
図３、図４、図６に示すように、インク供給部材１３は、インクタンク３から記録素子ユニット４にインクを導くためのインク供給ユニット５の一構成部品であり、流路形成部材１４を超音波溶着することによりインク流路３２を形成している。また、インクタンク３と係合するジョイント部３３には、外部からのゴミの進入を防ぐためのフィルター３４が溶着により接合されており、さらに、ジョイント部３３からのインクの蒸発を防止するために、シールゴム３５が装着されている。
【００３５】
またインク供給部材１３は、着脱自在のインクタンク３を保持する機能も一部有しており、インクタンク３の第２の爪３６を係合する第１の穴３７を有している。
【００３６】
また、記録ヘッドカートリッジ１をインクジェット記録装置本体のキャリッジ（不図示）に装着位置に案内するための装着ガイド３８、記録ヘッドカートリッジ１をヘッドセットレバーによりキャリッジ（不図示）に装着固定するための係合部３９、及び前記キャリッジの所定の装着位置に位置決めするためのＸ方向（キャリッジスキャン方向）の突き当て部４０、Ｙ方向（記録メディア搬送方向）の突き当て部４１、Ｚ方向（インク吐出方向）の突き当て部４２を備えている。また、記録素子ユニット４の電気コンタクト基板１１を位置決め固定する端子固定部４３を有し、端子固定部４３及びその周囲には複数のリブが設けられ、端子固定部４３を有する面の剛性を高めている。
【００３７】
「記録ヘッドユニットとインク供給ユニットの結合」
先述の図３に示した通り、記録ヘッド２は、記録素子ユニット４をインク供給ユニット５に結合しさらにタンクホルダー６と結合することにより完成する。結合は以下のように行われる。
【００３８】
記録素子ユニット４のインク供給口（第１のプレート９のインク供給口２６）とインク供給ユニット５のインク供給口（流路形成部材１４のインク供給口４４）をインクがリークしないように連通させるため、ジョイントゴム１５を介してそれぞれの部材を圧着するようビス４５で固定する。この際同時に、記録素子ユニット４はインク供給ユニット５のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の基準位置に対して正確に位置決めがされ固定される。
【００３９】
そして記録素子ユニット４の電気コンタクト基板１１はインク供給部材１３の一側面に、端子位置決めピン４６（２ヶ所）と端子位置決め穴４７（２ヶ所）により位置決めされ、固定される。固定方法は、例えば、インク供給部材１３に設けられた端子結合ピン４８を端子結合穴４９を通してかしめることにより固定されるが、その他の固定手段を用いて固定しても良い。完成図を図６に示す。
【００４０】
さらにインク供給部材１３のタンクホルダー６との結合穴及び結合部をタンクホルダー６に勘合させ結合することにより記録ヘッド２が完成する。完成図を図７に示す。
【００４１】
（２）記録ヘッドカートリッジの説明
先述の図１，図２は、記録ヘッドカートリッジ１を構成する記録ヘッド２とインクタンク３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの装着を説明する図であり、インクタンク３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの内部には、対応する色のインクが収納されている。また、図５に示すようにそれぞれのインクタンクには、インクタンク内のインクを記録ヘッド２に供給するためのインク供給口５０が形成されている。例えばインクタンク３が記録ヘッド２に装着されると、インクタンク３のインク供給口５０が記録ヘッド２のジョイント部３３に設けられたフィルター３４と圧接され、インクタンク３内のブラックインクがインク供給口５０から記録ヘッド２のインク流路３２を介して第１のプレート９を通り第１の記録素子基板７に供給される。
【００４２】
そして、電気熱変換素子２０と吐出口２４のある発泡室にインクが供給され、電気熱変換素子２０に与えられる熱エネルギーによって被記録媒体である記録用紙に向けて吐出される。
【００４３】
次に、第２の記録素子基板８について詳しく説明する。図９は第２の記録素子基板８の構成を示す平面図である。第２の記録素子基板８は図９（ｃ）に代表して示すように、エネルギー変換素子としての発熱抵抗素子６５を含む基板６７と、吐出口６１を形成するオリフィスプレート６６とを備えている。基板６７は、面方位＜１００＞のシリコン単結晶で形成され、基板６７上には、複数の発熱抵抗素子６５の列、各列の発熱抵抗素子６５を駆動するためのトランジスタ等の駆動回路６３、外部と接続するためのコンタクトパッド６９、駆動回路６３およびコンタクトパッド６９を接続する配線６８等が半導体プロセスを用いて形成されている。
【００４４】
基板６７上に設けられるオリフィスプレート６６は感光性エポキシ樹脂で形成され、特開昭６２−２６４９５７号公報に記載されるような工程により前述の発熱抵抗素子６５に対応して、吐出口６１及び液流路６０が形成されている。また、基板６７には上述の回路６３、素子６５、配線６８等を除いた領域に、特開平９−１１４７９号公報に記載されるような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、それぞれ液体を供給するためのインク供給口６２，６２ａを形成する。さらに、インク供給口６２，６２ａ等は図３に示したインク供給ユニットの流路形成部材１４のインク流路を介してそれぞれシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ、シアンのインクタンクと連通している。
【００４５】
中央のインク供給口６２ａに対しては両側に吐出口６１、発熱抵抗素子６５および液流路６０の列が配置され、他のインク供給口６２に対しては片側に吐出口６１、発熱抵抗素子６５および液流路６０の列が配置されている。そして中央以外のインク供給口と吐出口列、発熱抵抗素子列、液流路列および駆動回路との位置関係は、基板左側と右側では中央のインク供給口６２ａを中心に線対称（言い換えれば、鏡に映したような関係）になるように配置している。このように配置する事により、インク供給口（貫通口）および駆動回路を基板に対し等間隔で無駄無く配置することができ、基板サイズを最小にすることができる。本例ではノズルと駆動トランジスタと配線の合計幅が１．２ｍｍ、貫通口の幅が０．２ｍｍであり、基板サイズは１．２×６＋０．２×５＝８．２ｍｍである。それに対し、図４に示したようなブラック用の記録素子基板７では、１基板に対し１つの貫通口を設け、２列の吐出口列を配置している。このときの基板サイズは１．２×２＋０．２＝２．６ｍｍであり、これを本例のようなカラー用基板にするために６枚使用すると、２．６×６＝１５．６ｍｍとなってしまう。２列の吐出口列を１列としても、貫通口を形成するための寸法は必要であるため基板は小さくならない。本例のカラー用記録素子基板８では基板サイズが小さくなることにより、記録ヘッドへの転送データを保持するためのメモリーも基板サイズに比例して容量を減らすことができ、コストダウンが可能である。
【００４６】
また、記録素子基板８の上面には互いに略平行な６列の吐出口列（吐出部）７１〜７３，８１〜８３が形成されており、吐出口列７３，７２，７１，８１，８２，８３はこの順にシアン、マゼンタ、イエロー、イエロー、マゼンタ、シアンの液体を吐出するものである。ここで、図９（ａ）において、吐出口列７１〜７３のそれぞれ図面上からｉ番目の吐出口は、図９（ａ）に示す矢印方向に対して一致している。このように、この記録素子が後述する記録装置等に搭載されて走査されるときの走査方向に関して、吐出口列７１〜７３は、それぞれ対応する吐出口が一致するように配列されており、第１の吐出口列群７０が形成されている。吐出口列８１〜８３についても吐出口列７１〜７３と同様に配列されており、吐出口列８１〜８３によって第１の吐出口列群７０に隣接するように第２の吐出口列群８０が形成されている。
【００４７】
第１の吐出口列群７０と、第２の吐出口列群８０とは、それぞれの吐出口群を形成する吐出口列７１〜７３，８１〜８３の各吐出口が走査方向に対して互いに補完し合うように、記録ヘッドの副走査方向（本例の場合、吐出口列の配列方向に一致する）に対して、ちょうど吐出口配列のピッチの１／２だけずれて配設されている。これにより、吐出口配列ピッチに対して実質２倍の高精細印字が可能となる。
【００４８】
また、記録素子基板８は、コンタクトパッド６９を電気配線テープ１０の電極端子（図３中符号２７参照）と接続することで、この配線板に繋がった外部信号入力端子（図７中符号２８参照）が記録装置の電気接続部と接続した際に、駆動信号などを記録装置から受け取ることができる。
【００４９】
次に、この記録素子基板８による記録方法を説明する。本例では発熱抵抗体の大きさを３０μｍ×３０μｍとし、１つの吐出口列に対し６００ｄｐｉで１２８個配置し、各ノズル（吐出口）から約８ｐｌのインクを吐出して記録を行なった。記録モードは高速モードと高解像度モードの２種を行なった。
【００５０】
高速モードでは画像処理およびデータ転送の時間を節約するため、６００ｄｐｉの２値モードで記録を行なった。このモードでは単色を印字するために１画素（６００×６００ｄｐｉ）に２発の液滴を吐出する。各ノズル列を端からＣ１、Ｍ１、Ｙ１、Ｙ２、Ｍ２、Ｃ２と名づけると、例えばシアンの記録を行う際にはＣ１、Ｃ２のノズルから各１滴の液滴を吐出して画像を形成する。次に２次色、例えばグリーン（Ｇ）を印字するためには、１画素に対しＣ１，Ｙ１，Ｙ２，Ｃ２の各列のノズルから各１滴の液滴を吐出して画像を形成する。この際、往方向に記録を行う場合は、記録媒体に付着する順序はＣ(1)、Ｙ(1)、Ｙ(2)、Ｃ(2)となる。また復方向に印字を行う場合はＣ(2)、Ｙ(2)、Ｙ(1)、Ｃ(1)の順に記録媒体に付着する。往復いずれの場合でもインクの付着順序はＣＹＹＣの順になり往復により色むらは発生しない。
【００５１】
次に高解像度モードでは、単色を印字するために１画素（６００×１２００ｄｐｉ）に対し１発の液滴を吐出する。まず画像領域をマスキングし、Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１のノズル列の組で記録を行う画素と、Ｃ２，Ｍ２，Ｙ２のノズル列の組で記録を行う画素とに分け、印字を行う。例えばグリーンを印字するためにはＣ１，Ｙ１で記録を行う画素（Ｃ，Ｙの順で紙に付着）とＣ２，Ｙ２で記録を行う画素（Ｙ，Ｃの順で紙に付着）の２種の画素が混在するが、適当なマスキングにより両者は均等にばらまかれる色むらは目立たないレベルである。
【００５２】
このように、基板上に平行な複数のｍ列（本例ではｍ＝６）のノズル列を形成し、複数の供給路の本数ｎ本（本例ではｎ＝５）に対し、ｍ＝ｎ＋１の関係にあることにより、色むらの無いカラー往復印字を、高速に、最小のヘッドサイズで提供する事が可能となった。さらに、本例では隣接するノズル列間の距離がほぼ一定であるため印字タイミングの制御が容易であるという効果もある。なお、本例ではＣ，Ｍ，Ｙの３色としたが、さらに淡いシアン、淡いマゼンタを加えても同様の効果が得られる。
【００５３】
さらに、図１０及び図１１に第２の記録素子基板８上のインク流路とその周辺を示す。特に図１０（ａ）は図８の基板８の中央以外のインク供給口６２付近の透視図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、図１１（ａ）は図８の基板８の中央のインク供給口６２ａ付近の透視図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ’線断面図を示す。これらの図によると、基板６７の表面には電気熱変換体６５が形成されており、さらにオリフィスプレート６６になる透明樹脂のノズル形成部材が、インク供給口６２を含む基板６７のほぼ全面を覆っている。インク供給口６２の上部の液流路６０側の縁では、インク供給口６２と液流路６０を連通させるためにノズル形成部材がえぐられている。また、インク供給口６２上部の液流路６０と反対側の縁では、バッファ室９１としての櫛歯状の溝を形成するようにノズル形成部材がえぐられている。但し、図1２に示す中央のインク供給口６２ａに関しては、両側の液流路６０の列に連通するようにノズル形成部材がえぐられている。バッファ室９１の形状は複数列からなる櫛歯状の液流路６０の形状と略同一である。櫛歯状溝の寸法は幅３０μｍ、高さ１５μｍ、長さ５０μｍとし、バッファ室９１である櫛歯状溝の列は図１０（ａ）に示すように、６００ｄｐｉピッチの、対向する液流路の列に対して半ピッチずらして配列した。なお、ここで室とはインク供給口との連通部以外が閉じられていることを意味する。
【００５４】
このような構成では、各インク供給口７２を挟んで吐出口列とは反対側にバッファ室９１を設けることで、インク供給口６２および液流路６０にインクを満たした状態でも櫛歯状の溝にはバッファ室とし空気が残っており、液滴の吐出に伴うインク供給口６２内の圧力変動に対して減衰させる働きを持つ。
【００５５】
図１２は本例の記録素子基板８において例えばシアン用の全ての電気熱変換体（１２８個）を１５ＫＨｚで駆動した場合のメニスカスの振動と、同時に比較するために従来例でのメニスカスの振動を示す。また図１２には、本例で１個の電気熱変換体のみを駆動した場合のメニスカスの振動も示す。この図から、吐出口６１におけるメニスカスの振動が抑えられていることがわかる。液滴の吐出時にメニスカスが振動していると、液滴体積の変化や吐出方向の狂い、サテライト（主滴の周辺のごく微小滴）の増加、といった不具合が発生し画像品位の低下をもたらすが、本例ではメニスカス振動を抑制することにより、高品位の画像を維持している。
【００５６】
また、イエロー用の中央のインク供給口６２ａに関してはバッファ室９１を設けていないが、イエローはシアン、マゼンタと比較して視覚的に画像の変化が目立ちにくい、という特徴があり画像品位は良好であった。
【００５７】
さらに、前記の印字モードに加えて第３の印字モードとして、往方向では基板の左半分の吐出口列を使用することにより、シアン、マゼンタ、イエローの順に被記録媒体上に液滴を付着させ、復方向では基板の右半分の吐出口列を使用することにより、同じくシアン、マゼンタ、イエローの順に被記録媒体上に液滴を付着させることにより、完全に色むらの無い記録を実現するとともに、イエローの液滴に対しても往または復時には２列の吐出口列のうちいずれかしか使用しないため非印字吐出口が振動の抑制子として働くことにより安定な吐出を得ることができる。
【００５８】
前記の櫛歯状の溝は空気を安定に保持できる構造であれば前記の寸法にはこだわらない。検討によれば、幅もしくは高さのうち小さい方に対し、長さが３倍以上あれば安定して空気を保持できることがわかっている。また、溝の本数、配置ピッチについても各吐出口のメニスカス振動が最も小さくなるように配置すれば良く、好適には液流路と同じ本数で同じピッチで配置するのが良い。また、バッファ室９１に空気が保持できなくなったり、ゴミ詰まりによって機能が果たせない場合を考え、バッファ室９１は隣り合う液流路６０の中間、すなわち液流路６０の配列に対し半ピッチずらして配置し、１つの液流路６０に対し２つのバッファ室９１が等しく作用するように配置することが好ましい。さらに、液流路６０、バッファ室を含むオリフィスプレート６６を特開昭６２-２６４９５７号公報に記載されるような工程で形成する場合、バッファ室９１は液流路６０と同一の形状でインク供給口（貫通口）の中心に対し等距離に配置することでオリフィスプレート形成用樹脂を塗布する際に吐出口付近の表面の基板表面に対する平行度が向上する。液流路６０およびバッファ室９１の形成法は、基板にポジ感光性樹脂を塗布し、液流路６０およびバッファ室９１の型となる形状に露光、現像した後、ネガ感光性樹脂を塗布し、光硬化させ、その後前記ポジ感光性樹脂を除去する方法である。
【００５９】
また、バッファ室に吐出口と同じように吐出口面と連通する開口を設けることも可能であるが、この場合、隣接するインクが混入してきた場合にそれを排除する手段を設ける必要がある。また、基板サイズが大きくなりコストアップを招かないならば、各室に電気熱変換体を設けることにより、混入インクを排除することが可能である。
【００６０】
（第２の実施の形態）
ここでは第１の実施の形態で説明した構成と異なる部分のみを説明する。
【００６１】
図１３に上述した第２の記録素子基板８上のインク流路とその周辺の変形例を示す。本例においては基板６７上のオリフィスプレート６６に吐出口６１及び液流路６０の列と平行に溝を形成してバッファ室９２とし、インク供給口６２に対し数個所の連通溝９３で連通する構造となっている。溝の寸法は幅５０μｍ、高さ１５μｍ、長さ５ｍｍであり、連通溝９３の寸法は幅３０μｍ、高さ１５μｍであり、３００μｍおきに配置される。本例によれば、さらに安定して空気を保持することにより長期間わたって吐出の安定性を確保することができる。前記の溝の形状はこの寸法に限るものではないが、基板面積を大きくしないために細長い形状であることが好ましい。また、連通口９３の本数についても本数が少ない場合はメニスカス振動の減衰効果が不十分であると同時に液流路と連通口との距離によって減衰効果が異なる問題があり、本数は十分多く設けることが好ましい。
【００６２】
（第３の実施の形態）
ここでも第１の実施の形態で説明した構成と異なる部分のみを説明する。特に、イエロー用の中央のインク供給口６２ａに関してバッファ室を設ける例を種々挙げる。
【００６３】
図１４に本発明の第３の実施の形態として、第１の実施の形態で説明した第２の記録素子基板８上のインク流路とその周辺の変形例を示す。本例では図１１に示した中央のインク供給口６２の上部のノズル形成部材に櫛歯状のパターンを設けて各液流路６０に対応した溝を形成し、全ての溝の底部を薄膜部材９５で覆うことでバッファ室９４を形成した。このような構成により、中央部の例えばイエローのインクに対しても吐出の安定性を保証するものである。例えば、上記の溝の寸法は幅２０μｍ、高さ１５μｍ、奥行き５０μｍで、インク供給口６２の左右の各液流路６０に対し対向する側に開口を有するバッファ室９４が設けられている。
【００６４】
図１５に上述した形態の変形例を示す。この図で示す例では図１４に示した例に対し隣り合う溝どうしを連通させてバッファ室９４ａを形成することにより溝の本数を減らし、ノズル形成部材の機械的強度を増すことが可能である。
【００６５】
図１６に図１５に示したバッファ室の更なる変形例を示す。この図で示す例では図４に示した例に加えてさらに吐出口の列に平行な溝を設けてバッファ室９４ｂを形成することにより、より安定してバッファ室に空気を保持できる。
【００６６】
図１７に図１４に示した形態の別の変形例を示す。この図で示す例では、図１１に示した中央のインク供給口６２の上部のノズル形成部材に、吐出口６１の列に平行な溝を設け、この溝を薄膜部材９７で覆い、薄膜部材９７に所望のピッチで開口９７ａを設けることによりバッファ室９６を形成した。この構成により、バッファ室の幅を最小にすることができ基板サイズも最小にできる。
【００６７】
（その他の実施の形態）
最後に、上述したようなカートリッジタイプの記録ヘッドを搭載可能な液体吐出記録装置について説明する。図１８は、本発明の液体吐出記録ヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す説明図である。
【００６８】
図１８に示す記録装置において、図１に示したヘッドカートリッジ１がキャリッジ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、カートリッジ１上の外部信号入力端子（図６中符号２８参照）を介して各吐出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。
【００６９】
キャリッジ１０２は、主走査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。これにより遮蔽板１３６の位置をキャリッジ１０２上のホームポジションセンサ１３０が通過した際に位置を知ることが可能となる。
【００７０】
印刷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から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（以後ＡＳＦ）１３２から一枚ずつ分離給紙される。更に搬送ローラ１０９の回転により、ヘッドカートリッジ１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の回転によりギアを介して行われる。その際、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、ペーパエンドセンサ１３３を記録媒体１０８が通過した時点で行われる。さらに、記録媒体１０８の後端が実際にどこに有り、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ペーパエンドセンサ１３３は使用されている。
【００７１】
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に搭載されたヘッドカートリッジ１は、それらの吐出口面がキャリッジ１０２から下方へ突出して前記２組の搬送ローラ対の間で記録媒体１０８と平行になるように保持されている。
【００７２】
ヘッドカートリッジ１は、各吐出部における吐出口の並び方向が上述したキャリッジ１０２の走査方向に対して交差す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液体を吐出して記録を行なう。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数色の記録液に対応した複数の吐出口の列と、前記複数の吐出口の列に対応した複数の液流路の列および電気熱変換体の列と、前記複数の液流路の列に液体を供給するための複数の液体供給口とを有し、各液体供給口に供給される液体の色の並び順を、同色の液体がヘッド中央に対して対称になるように設定した事により、往方向記録でも復方向記録でも記録媒体に液滴を打ち込む色順番が同じになり、色むらが発生しないため、双方向記録を実施して記録の高速化を図ることが可能である。
【００７４】
そして、複数の液流路の列に液体を供給するための複数の液体供給口うちの中央以外の液体供給口と、吐出口列、発熱抵抗素子列、液流路列および駆動回路との位置関係を、中央のインク供給口を中心に線対称になるように配置する事により、液体供給口および駆動回路を基板に対し等間隔で無駄無く配置することができ、基板サイズを最小にすることができる。このように基板サイズが小さくなることにより、記録ヘッドへの転送データを保持するためのメモリーも基板サイズに比例して容量を減らすことができ、コストダウンが可能である。
【００７５】
特に本発明は、前記各液体供給口に接して前記液流路と同一平面上にバッファ室を設けたことにより、液体供給口および液流路に液体を満たした状態でもバッファ室に空気が残っているので、液滴の吐出に伴う液体供給口内の圧力変動を減衰させることができる。その結果、吐出駆動の際のメニスカス振動が抑えられ、高品位の画像を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用可能な記録ヘッドカートリッジの一例を示す斜視図である。
【図２】図１の記録ヘッドカートリッジを構成する記録ヘッドとインクタンクを示す斜視図である。
【図３】図１の記録ヘッドカートリッジを構成する記録ヘッドの分解斜視図である。
【図４】図１の記録ヘッドカートリッジを構成する記録ヘッドの詳しい分解斜視図である。
【図５】図３に示した第１の記録素子基板の構成を説明するための図である。
【図６】図２に示した記録ヘッドとインクタンクの結合状態を示す断面図である。
【図７】図３に示したインク供給ユニットと記録素子ユニットの結合状態を示す斜視図である。
【図８】図３に示したインク供給ユニットと記録素子ユニットとタンクホルダーの結合状態を示す斜視図である。
【図９】図３に示した第２の記録素子基板の構成を説明するための図である。
【図１０】図３に示した第２の記録素子基板上の中央以外のインク供給口に繋がるインク流路とその周辺を示す詳細図である。
【図１１】図３に示した第２の記録素子基板上の中央のインク供給口に繋がるインク流路とその周辺を示す詳細図である。
【図１２】図３に示した第２の記録素子基板において例えばシアン用の全ての電気熱変換体（１２８個）を１５ＫＨｚで駆動した場合のメニスカスの振動と、同時に比較するために従来例でのメニスカスの振動を示すグラフである。
【図１３】本発明の第２の実施の形態として、図３に示した第２の記録素子基板上の中央以外のインク供給口に繋がるインク流路とその周辺の変形例を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態として、図３に示した第２の記録素子基板上の中央のインク供給口に繋がるインク流路とその周辺の変形例を示す図である。
【図１５】図１４に示した形態の変形例を示す図である。
【図１６】図１５に示したバッファ室の更なる変形例を示す図である。
【図１７】図１４に示した形態の別の変形例を示す図である。
【図１８】本発明の液体吐出記録ヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す説明図である。
【図１９】一般的なカラー用インクジェット記録ヘッドの構成図である。
【符号の説明】
１    記録ヘッドカートリッジ
２    記録ヘッド
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ    インクタンク
４    記録素子ユニット
５    インク供給ユニット
６    タンクホルダー
７    第１の記録素子基板
８    第２の記録素子基板
９    第１のプレート
１０    電気配線テープ
１１    電気コンタクト基板
１２    第２のプレート
１３    インク供給部材
１４    流路形成部材
１５    ジョイントゴム
１６、３４    フィルター
１７、３５    シールゴム
１８    Ｓｉ基板
１９、２６    インク供給口
２０    電気熱変換素子
２１    電極部
２２    バンプ
２３    インク流路壁
２４    吐出口
２５    吐出口群
２７    電極端子
２８    外部信号入力端子
２９    電極端子部
３０    第１の封止剤
３１    第２の封止剤
３２    インク流路
３３    ジョイント部
６０    液流路
６１    吐出口
６２，６２ａ    インク供給口
６５    電気熱変換体（発熱抵抗体）
６６    オリフィスプレート（インク流路形成部材）
６７    基板
９２，９４，９４ａ，９４ｂ，９６    バッファ室
９３    連通溝
９５，９７    薄膜部材
９７ａ    開口
【図１】
0004854141.tif 000002
【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】
0004854141.tif 000008
【図８】
0004854141.tif 000009
【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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【図１９】
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