(57)【要約】【課題】記録素子基板の放熱を促進し、記録速度を向上させる。【解決手段】記録素子基板１１００を支持する第１のプレート１２００には、供給流路１２００ａの開口を供給流路１２００ａの短手方向に跨り、供給流路１２００ａの長手方向に夫々Ｗの幅を有する２つの梁１２１５がそれぞれ設けられる。そして、２つの梁１２１５は、供給流路１２００ａの長手方向の中央から、この長手方向の両端側に向かって、２．５Ｗの範囲内に配置されるとともに、各梁１２１５の離間距離が２ｍｍ以上にされる。【選択図】図６
2009090572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する複数の吐出口が配列されてなる吐出口列と、前記複数の吐出口に対応して設けられインクを吐出させる熱エネルギを発生する複数の発熱素子と、前記吐出口列に沿って長穴状に形成され前記複数の吐出口にインクを供給する供給口と、を有する記録素子基板と、
前記供給口に連通される供給流路を有し、前記記録素子基板を支持する支持部材と、
を備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記支持部材には、前記供給流路の開口を前記供給流路の短手方向に跨り、前記供給流路の長手方向に夫々Ｗの幅を有する少なくとも２つの梁が設けられ、
前記少なくとも２つの梁は、前記供給流路の前記長手方向の中央から、該長手方向の両端側に向かって、２．５Ｗの範囲内に配置されるとともに、前記各梁の離間距離が２ｍｍ以上に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】
前記記録素子基板には、複数の前記供給口が隣接して設けられ、
前記供給流路は、複数の前記供給口に跨って開口されている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記少なくとも２つの梁は、複数の前記供給口に跨って設けられている、請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記供給流路は、前記支持部材の厚み方向に貫通して設けられ、
前記少なくとも２つの梁は、前記支持部材の厚み方向に亘って設けられている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドを備え、被記録材にインクを吐出して記録を行う記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出するインクジェット記録ヘッド及びこのインクジェット記録ヘッドを用いて被記録材に記録を行う記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば紙やＯＨＰ（OverHead Projector）用シート等の被記録材に対して記録を行う記録装置は、様々な記録方式に対応した、記録ヘッドを搭載した形態で提案されている。この記録ヘッドには、ワイヤードット方式、感熱方式、熱転写方式、インクジェット方式等によるものがある。特にインクジェット方式は、被記録材に直接インク滴を噴射するので、ランニングコストが比較的安く、騒音が小さい等の特徴がある。このインクジェット方式のうち、電気熱変換素子を利用した記録方式は、高密度画像記録や高速記録に対応して実用化されている。
【０００３】
このような電気熱変換素子を利用した記録方式を採用したインクジェット記録装置には例えば、特許文献１に記載されるようなインクジェット記録ヘッドが代表的に用いられている。図１６は、特許文献１に開示されているインクジェット記録ヘッドの構成を示す断面図である。
【０００４】
図１６に示すように、記録素子基板１０３の表面には、電気熱変換素子からなる吐出エネルギ発生素子１０５及び記録液供給口１０６が設けられている。この記録素子基板１０３の吐出エネルギ発生素子１０５が形成された面には、記録液供給口１０６に対応して、２列をなして吐出口１０４ａが開口され、これら２列で１組をなすように配列された吐出口プレート１０４が設けられている。図１６には、３組の吐出口列が設けられている構成例を示している。
【０００５】
また、記録素子基板１０３は、記録液供給流路１０１ａを有する支持部材１０１に支持されている。支持部材１０１には、記録液供給流路１０１ａが、上述の３組の吐出口列に対応する位置に、隔壁１０１ｂを介して配置されている。
【特許文献１】特開２００２−１５４２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、インクジェット記録方式の利点を活かし、いわゆる大判印刷の分野にインクジェット方式の記録装置が用いられるようになってきている。ここで、大判印刷とは、例えば主にイベント用やプレゼンテーション用に使う大型ポスター等のサイズ（記録領域）が比較的大きな印刷（記録）を指すものであり、このようなものの中には最大で２ｍ程度の幅で記録可能な記録装置もある。
【０００７】
このような大判印刷では、記録装置に対して以下のような要望がある。
【０００８】
（１）被記録材の記録領域が大きいため、高速で記録したい。
【０００９】
（２）大判印刷では、被記録材に記録される画像が記録領域に亘って連続した画像であることが多いため、記録動作を途中で休止した場合に、記録される画像の色味が変わってしまう。このため、大判印刷では、少なくとも同一の被記録材の記録領域内では記録動作を休止することを避け、連続して記録を行いたい。
【００１０】
上述の（１）、（２）の要望に応えるために、まず、高速で記録するためには、発熱素子としての電気熱変換素子の個数を増やすことによって達成することができる。一方、同一の被記録材内での連続記録に関しては、電気熱変換素子の駆動によって発生する熱の制御が重要な要素となる。
【００１１】
電気熱変換素子を利用した記録方式は、記録信号を、電気パルスである電気エネルギとして電気熱変換素子に印加する。これによって、電気熱変換素子を急激に温度上昇させ、電気熱変換素子上のインクに熱エネルギを与え、インクの相変化により生じる気泡圧力によって吐出口からインク滴を吐出させる。このとき、印加される電気エネルギは、吐出されたインク滴の運動エネルギ等の外部へ放出されるエネルギに比べて大きい。したがって、その差分となる余剰エネルギは、記録ヘッドに熱として徐々に蓄積され、記録ヘッド自身の温度を上昇させる。インクジェット記録装置において連続で記録動作を行った場合、記録ヘッドは、蓄積した熱を外部に放出する前に次々と加熱されることになるため、その温度が上昇していく。所定の温度範囲を超えたときにインクの吐出状態が不安定になり始め、記録画像に欠陥が生じることがある。このため、通常、所定の温度範囲を超える前に、記録動作を休止させ、記録ヘッドの温度上昇を抑えるように制御を行っている。
【００１２】
したがって、連続して記録を行う際に考慮することは、電気熱変換素子が配置された記録素子基板に蓄積する熱を速やかに放熱することと、駆動時の熱エネルギを抑えることになる。
【００１３】
ここで、インクジェット記録ヘッドの温度が吐出状態に及ぼす影響について、図１７を参照して説明する。図１７（ａ）は、電気熱変換素子に電気エネルギを印加した際の、常温における発泡状態を示す模式図である。また、図１７（ｂ）は、同様に高温時における発泡状態を示す模式図である。
【００１４】
図１７（ａ）に示すように、常温時における最大発泡３８１Ａは、インク流路３３２の途中まで達し、その後、消泡していく。一方、図１７（ｂ）に示すように、高温時における最大発泡３８１Ｂの大きさは、常温時における最大発泡３８１Ａの大きさに対して、極端に大きくなり、気泡がインク流路３３２を通過して共通液室３３３側まで大きくはみ出してしまう。これに伴って、気泡が収縮するのに要する時間が長くなり、インクが発泡室３３１に充填されるまでの時間が長くなる。インクが発泡室に充填される前に次の電気熱変換素子３０４に電気エネルギが印加された場合には、発泡不良となり、インクの吐出が正常に行われず、吐出口から吐出されたインク滴の大きさが不均一になったりする。さらに、このような場合には、１つのインク滴ではなく、分裂した複数のインク滴になって吐出されたり、最悪の場合には吐出自体が行われなくなったりしてしまうこともある。その結果、記録された画像における記録領域によって、画像の濃度がばらついたり、かすれが生じたりするので、使用可能な品質に達していない画像になるおそれがある。そのため、記録ヘッドがその限界温度を超えた場合、吐出周波数を下げたり、記録動作の間に休止時間を設けたりしている。また、必要に応じて、記録動作を一時中断して、記録ヘッドの温度を低下させている。
【００１５】
しかしながら、上述のように記録動作の高速化を図るために、電気熱変換素子の個数は増える傾向にあり、かつ電気熱変換素子の集積度は高くなっている。このため、従来のインクジェット記録ヘッドでは、全体の発熱量が、単位時間当たりの放熱量よりも遙かに大きくなり、長時間の連続記録を実現することが困難であった。
【００１６】
したがって、このような用途の記録装置では、画質がある程度低下することを前提としているものがほとんどであり、画質と記録動作の高速化との両立は達成されていなかった。
【００１７】
そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、インクジェット記録ヘッドの熱の制御を促進することによって、高品位かつ高速化な記録を達成することができるインクジェット記録ヘッド及び記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述した目的を達成するため、本発明に係るインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出する複数の吐出口が配列されてなる吐出口列と、複数の吐出口に対応して設けられインクを吐出させる熱エネルギを発生する複数の発熱素子と、吐出口列に沿って長穴状に形成され複数の吐出口にインクを供給する供給口と、を有する記録素子基板と、
供給口に連通される供給流路を有し、記録素子基板を支持する支持部材と、を備える。支持部材には、供給流路の開口を、供給流路の短手方向に跨り、供給流路の長手方向に夫々Ｗの幅を有する少なくとも２つの梁が設けられる。そして、少なくとも２つの梁は、供給流路の長手方向の中央から、この長手方向の両端側に向かって、２．５Ｗの範囲内に配置されるとともに、各梁の離間距離が２ｍｍ以上にされる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、記録素子基板を支持する支持部材に設けられた梁によって、記録素子基板に蓄積された熱を速やかに放熱することが可能になる。このため、本発明に係る記録装置によれば、連続して記録動作を行った場合であっても、記録素子基板の温度が上昇することが抑制され、記録品位を低下させることなく、記録速度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
まず、本発明者らは、記録動作を中断することなく、上述の課題で挙げたような吐出不良を防ぐために、記録素子基板に設けられた長穴状の供給口に対応して、支持部材に設けられる供給流路に、この供給流路の長手方向に直交して横断する梁を設けた。この梁によって、記録ヘッドの特に、主面の中央部に蓄積した熱を逃がすことを考察した。その結果、支持部材の供給流路に梁が設けられることで、電気熱変換素子の駆動時の最高温度を確かに低下させることができたが、それに加えて、新たな知見も得ることができた。
【００２２】
その知見とは、供給流路に設けられる梁の個数を増加することが、必ずしも記録ヘッドの最高温度の低下と相関しないということである。このことは、以下のような背景に起因していると考えられる。
【００２３】
すなわち、大判印刷での連続記録時間は、従来のコンシューマー（民生用）のインクジェット記録装置で想定される記録時間（例えば１分以内）よりも遙かに長くなる。さらに、記録ヘッドの構成としては、記録速度を上げるために、電気熱変換素子が比較的高い密度で集積されている。
【００２４】
このような環境下では、そもそも所定の余裕を考慮して設定されていた限界温度（例えば７０℃）といった使用は難しく、ある程度高温下での長時間の使用を前提とせざるを得ない。
【００２５】
このような環境で駆動した際の記録素子基板の温度特性について説明する。図１０から図１３は、１分間連続で電気熱変換素子を駆動した際の温度特性をシミュレーションによって算出した図である。図１１は、梁が無い場合の温度特性を示し、図１２は、供給流路の長手方向の中心に１つの梁が配置された場合の温度特性を示す図である。また、図１３は、供給流路の長手方向に対して２つの梁が均等に配置された場合の温度特性を示す図である。
【００２６】
図１１と、図１２及び図１３とを比較すれば、すなわち、梁が有る場合と、梁が無い場合とでは、記録素子基板の最高温度の低下が見受けられるものの、図１３に示す梁の個数が多い構成の方が、図１２に示す構成よりも最高温度が高くなっている。
【００２７】
通常、単に放熱することだけを考えるのであれば、供給流路の長手方向に平行な寸法である、梁の幅寸法が比較的太く、梁の個数が多いほど放熱性能は向上するので、放熱に有利なはずである。しかしながら、図１２及び図１３に示したように、実際には、そのような特性にはなっていなかった。一方で、インクの供給能力を示すリフィル性能の観点からは、梁の幅はできるだけ細く、梁の個数はできるだけ少なくすることが望ましい。
【００２８】
このような知見を鑑みて、本発明者らは、単に供給流路内に梁を設け、記録素子基板の最高温度を下げるという発想から離れ、梁の幅、梁の個数、梁のレイアウトを複合的に検討したところ、飛躍的な性能の向上を見出すに至った。
【００２９】
すなわち、本実施形態における支持部材（第１のプレート）には、供給流路の開口を、この供給流路の短手方向に跨り、供給流路の長手方向に夫々Ｗの幅を有する２つの梁がそれぞれ設けられている。これら２つの梁は、供給流路の長手方向の中央から長手方向の両端側に向かって、２．５Ｗの範囲内に配置されている。また、これら２つの梁は、供給流路の長手方向に対する離間距離が２ｍｍ以上にされる構成を採っている。この構成は、梁を供給流路の長手方向の中央付近に配置させたいが、梁の部分が高温となるため、この高温部分を分散させたいという思想から見出したものである。
【００３０】
この構成によれば、梁の幅が比較的細く、梁の個数が少ない構成であっても、所望の放熱特性を得ることが可能になる。すなわち、本実施形態の構成によれば、リフィル特性を犠牲にすることなく、かつ、記録品位の低下を生じさせずに、記録速度を向上させることが可能になる。
【００３１】
なお、本発明は、各梁が、供給流路の長手方向の中央から長手方向の両端側に向かって、梁の幅寸法の２．５倍の範囲を超える位置に配置された場合においても適用されるものである。その際は後述するようにリフィルの観点を考慮して梁を設けることが可能である。また、各梁の離間距離が２ｍｍ未満の場合には、リフィル性能の低下を招くので好ましくない。
【００３２】
図１０は、図１１から図１３と同様に、１分間連続して電気熱変換素子を駆動した際の温度特性を、シミュレーションによって算出した図である。２つの梁（共に幅が２ｍｍ）を供給流路の長手方向の中央から長手方向に対して、それぞれ２ｍｍの位置に、梁の中心線を配置した（すなわち、２つの梁同士の離間距離が２ｍｍになる）実施例のインクジェット記録ヘッドの温度特性を示したものである。なお、梁の構成以外は、図１１から図１３に示した構成と同様の構成、条件となっている。
【００３３】
図１０と、図１２及び図１３とを比較すれば、図１０に示すように、本実施形態の構成は、インクジェット記録ヘッドの最高温度が格段に低下していることが明らかである。加えて、最高温度となる曲線部分がフラットとなる特性が見受けられ、熱エネルギが効率的に分散されている。
【００３４】
このような構成によれば、温度変化による駆動条件の予測制御も精度良く行うことが可能となる。なお、供給流路の長手方向の寸法が更に長く構成する際には、供給流路の中央部に配置する梁の個数を必要に応じて増やして対応してもよいが、その際にも上述の構成を採用することにより、同様の効果を奏することができる。
【００３５】
以下、実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１から図６は、本実施形態のインクジェット記録装置、及びその構成要素である記録ヘッド、インクタンクのそれぞれを説明するための図である。以下、これらの図面を参照して、各構成要素について説明する。
【００３６】
図１は、本実施形態におけるインクジェット記録装置の概略の構成を示す斜視図であり、以下に、その動作について説明する。
【００３７】
図１に示すように、インクジェット記録装置は、記録ヘッド１００１の往復移動（主走査）と、一般記録紙、特殊紙、ＯＨＰフィルム等の被記録材Ｓの所定ピッチの搬送（副走査）とを繰り返している。これらの動きと同期させながら記録ヘッド１００１から選択的にインク滴を吐出させ、被記録材Ｓに付着させることで、文字や記号、画像等を形成するシリアル型のインクジェット記録装置である。
【００３８】
このインクジェット記録装置は、インクタンク１９００と、このインクタンク１９００から供給されるインクを記録情報に応じて吐出口から吐出する記録ヘッド１００１とを有している。記録ヘッド１００１は、ガイドレール２０４に摺動自在に支持され不図示のモーター等の駆動部によってガイドレール２０４に沿って往復移動されるキャリッジ２０２に、着脱可能に搭載されている。また、記録ヘッド１００１は、いわゆるカートリッジ方式を採るものであり、それぞれ異なる色のインクを吐出するために、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４種類の吐出口列を有している。記録ヘッド１００１から吐出されるインクの色に対応して、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４種類のインクタンク１９００が、記録ヘッド１００１に対して独立して着脱可能に装着されている。
【００３９】
被記録材Ｓは、記録ヘッド１００１のインク吐出面と対面し、インク吐出面との距離を一定に維持したまま、搬送ローラ２０３によってキャリッジ２０２の移動方向と交差する矢印Ａ方向に搬送される。
【００４０】
回復ユニット２０７は、記録ヘッド１００１の往復移動範囲内でかつ被記録材Ｓの通過範囲外の領域である非記録領域に、記録ヘッド１００１のインク吐出面と対面するように配置されている。また、記録ヘッド１００１は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４種類の吐出口列にそれぞれ対応したキャップユニット２０８により吸引回復動作が行われる。
【００４１】
図２は、記録ヘッド１００１とインクタンク１９００とが着脱自在に装着された状態を示す図である。図２に示すように、記録ヘッド１００１から吐出されるインクの色に対応して、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４種類のインクタンク（１９０１，１９０２，１９０３，１９０４）が、記録ヘッド１００１に対して独立して着脱可能に装着される。
【００４２】
以下、記録ヘッド１００１に関して更に詳しく、記録ヘッドを構成する構成要素毎に順を追って説明する。
【００４３】
［記録ヘッド］
記録ヘッド１００１は、記録情報に応じた電気パルスによって、インクに気泡を生じさせる熱エネルギを生成する電気熱変換素子を用いて記録を行うバブルジェット（登録商標）方式を採っている。このバブルジェット方式の中で、記録ヘッド１００１は、電気熱変換素子の主面に直交する方向にインクを吐出させるサイドシュータ型とされる記録ヘッドである。
【００４４】
記録ヘッド１００１は、図３に示すように、記録素子ユニット１００２と、インク供給ユニット１００３と、タンクホルダ２０００とを備えて構成されている。さらに、図３には、記録素子ユニット１００２の構成要素を示している。記録素子ユニット１００２は、第１の記録素子基板Ｈ１１００と、第２の記録素子基板１１０１と、これら各記録素子基板１１００，１１０１を支持する支持部材としての第１のプレート１２００とを有して構成されている。また、この記録素子ユニット１００２は、電気配線テープ１３００、電気コンタクト基板２２００、第２のプレート１４００を有して構成されている。また、インク供給ユニット１００３は、インク供給部材１５００、流路形成部材１６００、ジョイントゴム２３００、フィルタ１７００、シールゴム１８００を有して構成されている。
【００４５】
［記録素子ユニット］
図４は、図３における記録ヘッド１００１の第１の記録素子基板１１００と第２の記録素子基板１１０１上に設けられた吐出口列を被記録材側から見た模式図である。第１の記録素子基板１１００上に設けられた吐出口列１１０８ａは、モノクロ記録を比較的高速で記録するために、ブラックインクを吐出する吐出口を、イエロー・マゼンタ・シアン色のインクを吐出する吐出口に比べて多く備えている。本実施形態では、吐出口列長さで１．５倍程度、吐出口列数で２倍程度となっており、これら両方を加味すると３倍程度の個数の吐出口を備えている。したがって、ブラック単色記録の場合、イエロー・マゼンタ・シアン色に比べ、吐出口からインクを吐出する周波数が同じであっても、３倍の記録速度で記録することが可能である。
【００４６】
図５（ａ）は、図４におけるブラックインクを吐出する第１の記録素子基板１１００の構成を一部分解した状態で示す斜視図である。第１の記録素子基板１１００には、例えば、厚さ０．５ｍｍ〜１ｍｍのＳｉ基板に長穴状の貫通口からなる供給口１１０２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等の加工方法で２列平行に形成されている。それぞれの供給口１１０２を挟んだ両側に電気熱変換素子１１０３がそれぞれ１列ずつ千鳥状に位置をずらして配列されている。また、電気熱変換素子１１０３と、電気熱変換素子１１０３に電力を供給するＡｌ等の電気配線は、例えば、成膜技術によって形成されている。さらに、電気配線に電力を供給するための電極部１１０４が電気熱変換素子１１０３の両外側に配列されており、電極部１１０４にはＡｕ等のバンプ１１０５が形成されている。そして、第１の記録素子基板１１００上には、吐出口列１１０８を有する吐出口プレート１１１１が設けられている。この吐出口プレート１１１１には、電気熱変換素子１１０３に対応するインク流路を形成するためのインク流路壁１１０６と吐出口１１０７が、例えば、樹脂材料でフォトリソグラフィ技術によって形成されている。したがって、電気熱変換素子１１０３に対向して吐出口１１０７が設けられているため、供給口１１０２から供給されたインクは、電気熱変換素子１１０３上に発生した気泡によって吐出される。
【００４７】
図５（ｂ）は、図４におけるイエロー・マゼンタ・シアンインクを吐出する第２の記録素子基板１１０１を一部分解した状態で示す斜視図である。第２の記録素子基板１１０１は、イエロー・マゼンタ・シアンの３色のカラーインクを吐出させるための記録素子基板である。この記録素子基板１１０１には、３個の供給口１１０２が並列され、それぞれの供給口１１０２を挟んだ両側に電気熱変換素子と吐出口が形成されている。また、第２の記録素子基板１１０１には、第１の記録素子基板１１００と同様に供給口や電気熱変換素子、電気配線、電極部等が形成されている。さらに、第２の記録素子基板１１０１の上には、第１の記録素子基板１１００と同様に、樹脂材料でフォトリソグラフィ技術によって、インク流路や吐出口を有する吐出口プレート１１１２が形成されている。そして、第１の記録素子基板１１０１と同様に、電気配線に電力を供給するための電極部１１０４にはＡｕ等のバンプ１１０５が形成されている。
【００４８】
また、図３において支持部材としての第１のプレート１２００は、例えば、厚さ０．５ｍｍ〜１０ｍｍのアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）材料で形成されている。なお、第１のプレートの素材は、アルミナに限られることなく、記録素子基板１１００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１１００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ることが好ましい。例えば、第１のプレート１２００の素材は、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１２００には、第１の記録素子基板１１００にブラックインクを供給するための供給口１２０１と、第２の記録素子基板１１０１にシアン、マゼンタ、イエローのカラーインクを供給するための供給口１２０１とが形成されている。また、第１の記録素子基板１１００及び第２の記録素子基板１１０１は、それぞれ第１のプレート１２００に対して位置精度良く、接着固定される。
【００４９】
電気配線テープ１３００は、第１の記録素子基板１１００及び第２の記録素子基板１１０１に対してそれぞれ電気的に接続されている。この電気配線テープ１３００は、それぞれの記録素子基板１１００，１１０１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に対応する電極端子１３０２とを有している。また、電気配線テープ１３００の端部には、記録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を有する電気コンタクト基板２２００と電気的に接続される電極端子部１３０３が設けられている。電極端子１３０２と電極端子部１３０３は、連続した銅箔の配線パターンで形成されている。
【００５０】
第２のプレート１４００は、例えば、厚さ０．５ｍｍ〜１ｍｍの１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やＳＵＳ等の金属材料、及び樹脂材料等で形成されている。また、第１の記録素子基板１１００及び第２の記録素子基板１１０１と電気配線テープ１３００とが平面的に電気的に接続されるように、第２のプレート１４００が第１のプレート１２００に接着されている。また、電気配線テープ１３００は、裏面が第２のプレート１４００に接着固定された後、第１のプレート１２００の一側面で折り曲げられ、第１のプレート１２００の側面に接着剤で接着されている。
【実施例】
【００５１】
本実施例の第１の記録素子基板１１００と第１のプレート１２００の詳細な形状について図６を参照して説明する。
【００５２】
まず、従来の第１の記録素子基板１１００と第１のプレート１２００の形状について、図１４及び図１５を参照して説明する。図１４（ａ）は、従来の第１のプレート１２００を被記録材側から見た形状を示している。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）における従来の第１のプレート１２０及び記録素子基板１１００の構造を示すＤ−Ｄ断面図である。この場合、２つの供給口１１０２間のピッチＰ１がある程度確保されていることにより、そのピッチＰ１に対応した隔壁１２００ｂの厚みが十分に確保できるため、第１のプレート１２００の供給流路１２００ａに隔壁１２００ｂを形成することが可能である。記録素子基板１１００の２つの供給口１１０２の間の部分に蓄積する熱は、隔壁１２００ｂを通じて放熱される。
【００５３】
また、図１５（ａ）は、製造コストの低減を図るために、２つの供給口１１０２間のピッチを狭めた記録素子基板１１００を支持する第１のプレート１２００の形状を被記録材側から示す平面図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）における第１のプレート１２００の供給流路１２００ａと記録素子基板１１００の各供給口１１０２との関係を示すＥ−Ｅ断面図である。このような構成の記録素子基板を用いる場合、２つの供給口５間のピッチＰ２の寸法が小さいため、このピッチＰ２に対応した隔壁１２００ｂの厚みが、部品として形成することが困難な寸法となっている。したがって、供給流路１２００ａに隔壁１２００ｂを形成することができず、連続した記録動作中に２つの供給口１１０２の中間部１１０２ａに蓄積する熱を拡散することが難しい。
【００５４】
次に、図６（ａ）は、本実施例の第１のプレート１２００の形状を被記録材側から見た状態の図を示している。本実施例では、それぞれの梁１２１５の幅Ｗを２ｍｍとし、各梁１２１５の離間距離が２ｍｍにされている。また、各々の梁を供給流路１２００ａの中央から両端側に２．５Ｗ、つまり５ｍｍ＋５ｍｍ＝１０ｍｍの範囲内に配置させている。図６（ｂ）は、図６（ａ）における第１のプレート１２００と記録素子基板１１００との関係を示すＢ−Ｂ断面図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）における第１のプレート１２００と記録素子基板１１００との関係を示すＣ−Ｃ断面図である。
【００５５】
図６（ｂ）に示すように、第１の記録素子基板１１００には、２つの供給口１１０２が隣接して設けられている。第１のプレート１２００の供給流路１２００ａは、各供給口１１０２に連通されており、２つの供給口１１０２に跨って開口されている。また、供給流路１２００ａは、第１のプレート１２００の厚み方向に貫通して設けられている。また、図６（ｃ）に示すように、各梁１２１５は、２つの供給口１１０２に跨って設けられている。また、梁１２１５は、第１のプレート１２００の厚み方向に亘って設けられている。
【００５６】
本実施例の構成の場合、ピッチＰ２の寸法が比較的小さいため、それに対応した隔壁１２００ｂの厚みが、部品として形成することが困難な寸法になっている。したがって、本実施例では、供給流路１２００ａに隔壁１２００ｂを形成することができない。しかしながら、図６（ｃ）に示すように、本実施例における第１のプレート１２００には、供給流路１２００ａの長手方向の中央部に、供給流路１２００ａを短手方向に横断するように２つの梁６がそれぞれ形成されている。これら梁６が設けられることによって、連続記録動作中に２つの供給口１１０２の中間部１１５ａに蓄積される熱は、図６（ｃ）中に破線矢印で示すように、第１プレート１２００を通じて拡散させることが可能である。
【００５７】
［比較例］
次に、インクの吐出を行った際の比較例の記録ヘッドの温度特性について、図７を参照して説明する。なお、便宜上、比較例には、実施例と同一部材には同一符号を付して説明する。
【００５８】
図７（ａ）は、供給流路に梁が無い第１のプレートを備える比較例の記録ヘッドにおける温度測定点を示す平面図である。また、図７（ｂ）は、図６に示した、２つの梁の離間距離が、供給流路の長手方向の中央部で最も小さくされた第１のプレートを備える実施例の記録ヘッドにおける温度測定点を示す平面図である。この実施例では、２つの梁の離間距離が、上述したように２ｍｍに設定されている。さらに、図７（ｃ）は、図７（ａ）、（ｂ）に示した温度測定点で測定された温度と記録時間との関係を示す図である。
【００５９】
図７（ａ）において温度測定点Ｍ３は、２列をなす吐出口列１１０８ａの間の中央に位置し、かつ供給経路１２００ａの中心位置となる箇所である。次に、図７（ｂ）において、温度測定点Ｈ３は、上述した温度測定点Ｍ３と同じ位置で、２列をなす吐出口列１１０８ａの間の中央に位置し、かつ供給経路１２００ａの中心位置となる箇所である。
【００６０】
図７（ｃ）は、図７（ａ）、（ｂ）で説明した記録ヘッドを用いて連続吐出を行い、上述した２つの温度測定点Ｍ３、Ｈ３における温度をそれぞれ測定したものである。連続吐出した条件は、全ての吐出口を周波数１５ｋＨｚで、２分３０秒間連続記録させたものである。ここで、温度測定点Ｈ３の温度は、梁１２１５の放熱により、温度測定点Ｍ３よりも、５℃から７℃程度低い値になっている。したがって、本実施例の記録ヘッドでは、記録素子基板の熱が第１のプレート側により一層放熱されている。また、インクのリフィル性能に関しては、両者とも同程度の性能を示した。
【００６１】
本実施例では、第１のプレートの供給流路に梁が設けられることによって、単位時間当たり同じインク滴を吐出した場合でも、従来に比べて、記録素子基板の温度上昇を抑えることが可能となった。したがって、記録ヘッドの吐出周波数を下げたり、記録動作の間に休止時間を確保したりする頻度が低下し、記録速度を向上することができる。
【００６２】
［第１の参考例］
上述の比較例は、第１のプレートの供給流路に梁が無い構成が採られていた。一方、第１の参考例では、第１のプレートの供給流路の長手方向に対して、２つの梁が均等に配置された構成が採られている。この第１の参考例と実施例との比較を、図８を参照して説明する。なお、便宜上、各参考例には、実施例と同一部材には同一符号を付して説明する。
【００６３】
図８（ａ）は、供給流路１２００ａの長手方向に対して、２つの梁１２１５が均等に配置された第１のプレート１２００を備える、第１の参考例の記録ヘッドにおける温度測定点を示す平面図である。第１の参考例では、均等に配置された２つの梁１２１５の離間距離が１０ｍｍ、２つの梁の幅は共に２ｍｍに設定されている。さらに、図８（ｃ）は、図８（ａ）、図７（ｂ）に示した温度測定点で測定された温度と記録時間との関係を示す図である。
【００６４】
図８（ａ）において、温度測定点Ｋ３は、２列をなす吐出口列１１０８ａの配列方向のちょうど中間に位置し、かつ供給経路１２００ａの中心位置となる箇所である。図８（ｃ）は、図８（ａ）、図７（ｂ）で説明した記録ヘッドを用いて連続吐出を行い、上述した２つの温度測定点Ｋ３、Ｈ３での温度を測定したものである。連続吐出した条件は、全ての吐出口を周波数１５ｋＨｚで、２分３０秒間連続記録させたものである。ここで、温度測定点Ｈ３の温度は、梁１２１５の個数が同じであるにもかかわらず、温度測定点Ｋ３よりも１℃から２℃程度低い値になっている。したがって、実施例の記録ヘッドでは、第１の参考例よりも記録素子基板の熱が第１のプレート側に放熱されている。
【００６５】
また、インクのリフィル性能に関しては、両者とも同程度の性能を示した。すなわち、実施例によれば、第１のプレートの供給流路に、梁の離間距離が、供給流路の長手方向の中央部で最も小さくなるように配置することによって、単位時間当たり同じインク滴を吐出した場合でも、従来に比べて、温度上昇を抑えることが可能となった。したがって、記録ヘッドの吐出周波数を下げたり、記録動作の間に休止時間を確保したりする頻度が低下し、記録速度を向上することができる。
【００６６】
［第２の参考例］
上述の第１の参考例は、第１のプレートの供給流路に２つの梁が設けられた構成が採られていた。一方、第２の参考例は、梁の幅を長くするとともに、供給流路の長手方向の中央部に１つの梁が設けられた構成が採られている。この第２の参考例と実施例との比較を、図９を参照して説明する。
【００６７】
図９（ａ）は、第２の参考例の記録ヘッドにおける温度測定点を示す平面図である。また、図９（ｂ）は、図９（ａ）、図７（ｂ）で示した温度測定点で測定された温度と記録時間との関係を示す図である。
【００６８】
図９（ａ）に示すように、第２の参考例の記録ヘッドは、供給流路１２００ａの長手方向に直交する幅が、例えば４ｍｍに長くされた１つの梁１２１５が、供給流路１２００ａの長手方向の中央部に配置された第１のプレート１２００を備えている。温度測定点Ｐ３は、２列をなす吐出口列１１０８ａの間の中央に位置し、かつ供給経路２ａの開口面の中心位置となる箇所である。図９（ｂ）は、図９（ａ）、図７（ｂ）で説明した記録ヘッドを用いて連続吐出を行い、上述した２つの温度測定点Ｐ３、Ｍ３での温度をそれぞれ測定した。連続吐出した条件としては、全ての吐出口を周波数１５ｋＨｚで、２分３０秒間連続記録させた。さて、第１の参考例でも説明した通り、温度測定点Ｈ３の値は、２つの梁による放熱によって、記録素子基板の熱が第１のプレート側に放熱されている。また、温度測定点Ｐ３の温度も、梁の中心があり、かつ梁の幅が長くなっているとはいえ、温度測定点Ｈ３とほぼ同程度の温度を示している。これは、この領域の温度で放熱が飽和していることを示しており、梁の幅を長くしても放熱効果が上がらないことを示している。
【００６９】
ただし、インクのリフィル性能に関しては、２つの梁の離間距離が、供給流路の長手方向の中央部で最も小さくされた実施例の記録ヘッドの構成の方が、幅が長くされた梁が１つだけ設けられた構成よりも優れていた。これは、梁の幅を長くした場合には、リフィル性能が低下することを示している。
【００７０】
したがって、本実施例によれば、梁１２１５の離間距離が、供給流路１２００ａの長手方向の中央部で最も小さくされたことによって、記録素子基板の温度上昇を抑えることが可能になる。このため、本実施例は、リフィル性能を犠牲にすることなく、単位時間当たり同じ状態のインク滴を吐出することができた。すなわち、本実施例によれば、従来に比べて記録素子基板の温度上昇を抑制することができる。このため、本実施例によれば、インクジェット記録ヘッドの吐出周波数を下げたり、記録動作の間に休止時間を確保したりする頻度が低下し、記録速度の更なる向上を図ることが可能になる。
【００７１】
【表１】
2009090572.tif 000003
表１に、以上の比較例及び各参考例の評価結果をまとめて示す。表１において、図７（ｃ）、図８（ｃ）、図９（ｃ）に示す温度特性において、最も温度上昇が抑えられた本実施例を「◎」として評価し、以下、温度上昇が小さかったものの順に、「○」、「△」、「×」として評価した。また、リフィル性能については、各ヘッドでほとんど差が生じなかったが、他の例に比較してリフィル性能の低下が見受けられた第２の参考例を「△」として評価した。
【００７２】
また、本実施例において、記録方式として熱エネルギを生成する電気熱変換素子を用いたバブルジェット方式における特にサイドシュータ型の構成を挙げて説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、電気熱変換素子の主面に平行な方向にインクが吐出されるエッジシュータ型等の他のタイプのインクジェット記録ヘッドについても適用可能であることは勿論である。
【００７３】
上述した実施例においては、供給流路１２００ａの中央から両端側に２．５Ｗの範囲内に２つの梁が設けられる構成例について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。上述したリフィルの観点を考慮した上で、適宜３つ以上の梁が設けられる構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】実施形態のインクジェット記録装置の構成の一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】実施形態の記録ヘッドと、インクタンクとが装着された状態を示す斜視図である。
【図３】インク供給ユニット及び記録素子ユニットを示す分解斜視図である。
【図４】記録ヘッドの記録素子基板と吐出口列の配置を、被記録材側から模式的に示す平面図である。
【図５】第１及び第２の記録素子基板を、一部を破断して示す斜視図である。
【図６】実施形態の記録ヘッドにおける記録素子基板と第１のプレートの状態を示す図である。
【図７】本発明の比較例を説明する記録ヘッドの温度特性を示す図である。
【図８】第１の参考例を説明する記録ヘッドの温度特性を示す図である。
【図９】第２の参考例を説明する記録ヘッドの温度特性を示す図である。
【図１０】本実施例の位置に、２つの梁が配置された構成の場合の温度特性を示す図である。
【図１１】梁が無い構成の場合の温度特性を示す図である。
【図１２】供給流路の長手方向の中央の位置に、１つの梁が配置された構成の場合の温度特性を示す図である。
【図１３】供給流路の長手方向に対して均等な位置に、２つの梁が配置された構成の場合の温度特性を示す図である。
【図１４】従来の記録ヘッドの記録素子基板と第１のプレートの状態を示す図である。
【図１５】従来の記録ヘッドの記録素子基板と第１のプレートの状態を示す図である。
【図１６】従来例の記録素子基板が支持部材上に搭載された状態を示す断面図である。
【図１７】常温時における最大発泡の状態と、高温時における最大発泡との状態とを模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１００１  記録ヘッド
１１００  第１の記録素子基板
１１０１  第２の記録素子基板
１１０２  供給口
１１０３  電気熱変換素子
１１０７  吐出口
１１０８  吐出口列
１１１１  吐出口プレート
１２００  第１のプレート（支持部材）
１２００ａ  供給流路
１２００ｂ  隔壁
１２１５  梁
Ｓ  被記録材
【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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