JP2003025577A - 液体吐出ヘッド - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 液滴の吐出速度の高速化、液滴の吐出量の安
定化を図り、液滴の吐出効率およびリフィル効率を同時
に向上する。 【解決手段】 インク滴を吐出させるためのエネルギを
発生する複数のヒータ２０と、これら複数のヒータ２０
が設けられた素子基板１１とを備える。また、インク滴
を吐出する吐出口２６と、ヒータ２０によって気泡が発
生する発泡室３１と、この発泡室３１にインクを供給す
るための供給路３２とを有する複数のノズル２７と、こ
れら各ノズル２７にインクを供給するための供給室２８
とを有し、素子基板１１の主面に積層されたオリフィス
形成部材１２を備える。そして、オリフィス形成部材１
２は、ヒータ２０の供給路３２側近傍に位置して、素子
基板１１の主面に対するノズル２７の高さが、ノズル２
７内で最小となる部分を有し、ノズル２７の高さが供給
室３２側に向かって変化されている。
定化を図り、液滴の吐出効率およびリフィル効率を同時
に向上する。 【解決手段】 インク滴を吐出させるためのエネルギを
発生する複数のヒータ２０と、これら複数のヒータ２０
が設けられた素子基板１１とを備える。また、インク滴
を吐出する吐出口２６と、ヒータ２０によって気泡が発
生する発泡室３１と、この発泡室３１にインクを供給す
るための供給路３２とを有する複数のノズル２７と、こ
れら各ノズル２７にインクを供給するための供給室２８
とを有し、素子基板１１の主面に積層されたオリフィス
形成部材１２を備える。そして、オリフィス形成部材１
２は、ヒータ２０の供給路３２側近傍に位置して、素子
基板１１の主面に対するノズル２７の高さが、ノズル２
７内で最小となる部分を有し、ノズル２７の高さが供給
室３２側に向かって変化されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばインク滴等
の液滴を吐出させて記録媒体に記録を行うための液体吐
出ヘッドに関し、特にインクジェット記録を行う液体吐
出ヘッドに関する。
の液滴を吐出させて記録媒体に記録を行うための液体吐
出ヘッドに関し、特にインクジェット記録を行う液体吐
出ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット記録方式は、いわゆるノ
ンインパクト記録方式の一つである。このインクジェッ
ト記録方式は、記録時に発生する騒音が無視し得る程度
に小さく、高速記録が可能である。また、インクジェッ
ト記録方式は、種々の記録媒体に対して記録が可能であ
り、いわゆる普通紙に対しても特別な処理を必要とせず
にインクが定着して、しかも高精細な画像が廉価に得ら
れることを挙げられる。このような利点から、インクジ
ェット記録方式は、コンピューターの周辺機器としての
プリンタばかりでなく、複写機、ファクシミリ、ワード
プロセッサ等の記録手段として近年急速に普及してい
る。
ンインパクト記録方式の一つである。このインクジェッ
ト記録方式は、記録時に発生する騒音が無視し得る程度
に小さく、高速記録が可能である。また、インクジェッ
ト記録方式は、種々の記録媒体に対して記録が可能であ
り、いわゆる普通紙に対しても特別な処理を必要とせず
にインクが定着して、しかも高精細な画像が廉価に得ら
れることを挙げられる。このような利点から、インクジ
ェット記録方式は、コンピューターの周辺機器としての
プリンタばかりでなく、複写機、ファクシミリ、ワード
プロセッサ等の記録手段として近年急速に普及してい
る。
【０００３】一般的に利用されているインクジェット記
録方式のインク吐出方法には、インク滴を吐出するため
に用いられる吐出エネルギ発生素子として、例えばヒー
タ等の電気熱変換素子を用いる方法と、例えばピエゾ素
子等の圧電素子を用いる方法があり、いずれの方法も電
気信号によってインク滴の吐出を制御することができ
る。電気熱変換素子を用いるインク吐出方法の原理は、
電気熱変換素子に電圧を印加することにより、電気熱変
換素子近傍のインクを瞬時に沸騰させて、沸騰時のイン
クの相変化により生じる急激な気泡の成長によってイン
ク滴を高速に吐出させる。一方、圧電素子を用いるイン
ク吐出方法の原理は、圧電素子に電圧を印加することに
より、圧電素子が変位してこの変位時に発生する圧力に
よってインク滴を吐出させる。
録方式のインク吐出方法には、インク滴を吐出するため
に用いられる吐出エネルギ発生素子として、例えばヒー
タ等の電気熱変換素子を用いる方法と、例えばピエゾ素
子等の圧電素子を用いる方法があり、いずれの方法も電
気信号によってインク滴の吐出を制御することができ
る。電気熱変換素子を用いるインク吐出方法の原理は、
電気熱変換素子に電圧を印加することにより、電気熱変
換素子近傍のインクを瞬時に沸騰させて、沸騰時のイン
クの相変化により生じる急激な気泡の成長によってイン
ク滴を高速に吐出させる。一方、圧電素子を用いるイン
ク吐出方法の原理は、圧電素子に電圧を印加することに
より、圧電素子が変位してこの変位時に発生する圧力に
よってインク滴を吐出させる。
【０００４】そして、電気熱変換素子を用いるインク吐
出方法は、吐出エネルギ発生素子を配設するためのスペ
ースを大きく確保する必要がなく、記録ヘッドの構造が
簡素で、ノズルの集積化が容易であること等の利点があ
る。一方で、このインク吐出方法の固有の短所として
は、電気熱変換素子が発生する熱等が記録ヘッド内に蓄
熱されることによって、飛翔するインク滴の体積が変動
することや、消泡によって生じるキャビテーションが電
気熱変換素子に及ぼす悪影響や、インク内に溶け込んだ
空気が記録ヘッド内の残留気泡になることで、インク滴
の吐出特性や画像品質に及ぼす悪影響等があった。
出方法は、吐出エネルギ発生素子を配設するためのスペ
ースを大きく確保する必要がなく、記録ヘッドの構造が
簡素で、ノズルの集積化が容易であること等の利点があ
る。一方で、このインク吐出方法の固有の短所として
は、電気熱変換素子が発生する熱等が記録ヘッド内に蓄
熱されることによって、飛翔するインク滴の体積が変動
することや、消泡によって生じるキャビテーションが電
気熱変換素子に及ぼす悪影響や、インク内に溶け込んだ
空気が記録ヘッド内の残留気泡になることで、インク滴
の吐出特性や画像品質に及ぼす悪影響等があった。
【０００５】これらの問題を解決する方法としては、特
開昭５４−１６１９３５号公報、特開昭６１−１８５４
５５号公報、特開昭６１−２４９７６８号公報、特開平
４−１０９４１号公報に開示されたインクジェット記録
方法および記録ヘッドがある。すなわち、上述した公報
に開示されたインクジェット記録方法は、記録信号によ
って電気熱変換素子を駆動させて発生した気泡を外気に
通気させる構成とされている。このインクジェット記録
方法を採用することにより、飛翔するインク滴の体積の
安定化を図り、微少量のインク滴を高速に吐出すること
を可能とし、気泡の消泡時に発生するキャビテーション
を解消することでヒータの耐久性の向上を図ること等が
可能となり、更なる高精細画像が容易に得られるように
なる。上述した公報において、気泡を外気に通気させる
ための構成としては、電気熱変換素子と吐出口との間の
最短距離を、従来に比して大幅に短くする構成が挙げら
れている。
開昭５４−１６１９３５号公報、特開昭６１−１８５４
５５号公報、特開昭６１−２４９７６８号公報、特開平
４−１０９４１号公報に開示されたインクジェット記録
方法および記録ヘッドがある。すなわち、上述した公報
に開示されたインクジェット記録方法は、記録信号によ
って電気熱変換素子を駆動させて発生した気泡を外気に
通気させる構成とされている。このインクジェット記録
方法を採用することにより、飛翔するインク滴の体積の
安定化を図り、微少量のインク滴を高速に吐出すること
を可能とし、気泡の消泡時に発生するキャビテーション
を解消することでヒータの耐久性の向上を図ること等が
可能となり、更なる高精細画像が容易に得られるように
なる。上述した公報において、気泡を外気に通気させる
ための構成としては、電気熱変換素子と吐出口との間の
最短距離を、従来に比して大幅に短くする構成が挙げら
れている。
【０００６】この種の従来の記録ヘッドについて、以下
説明する。従来の記録ヘッドは、インクを吐出させる電
気熱変換素子が設けられた素子基板と、このオリフィス
形成部材に積層されてインクの流路を構成するオリフィ
ス形成部材とを備えている。オリフィス形成部材は、イ
ンク滴を吐出する複数の吐出口と、インクが流動する複
数のノズルと、これら各ノズルにインクを供給する供給
室とを有している。ノズルは、電気熱変換素子によって
気泡が発生する発泡室と、この発泡室にインクを供給す
る供給路とからなる。素子基板には、発泡室内に位置し
て電気熱変換素子が配設されている。また、素子基板に
は、オリフィス形成部材に隣接する主面の裏面側から供
給室にインクを供給するための供給口が設けられてい
る。そして、オリフィス形成部材には、素子基板上の電
気熱変換素子に対向する位置に吐出口が設けられてい
る。
説明する。従来の記録ヘッドは、インクを吐出させる電
気熱変換素子が設けられた素子基板と、このオリフィス
形成部材に積層されてインクの流路を構成するオリフィ
ス形成部材とを備えている。オリフィス形成部材は、イ
ンク滴を吐出する複数の吐出口と、インクが流動する複
数のノズルと、これら各ノズルにインクを供給する供給
室とを有している。ノズルは、電気熱変換素子によって
気泡が発生する発泡室と、この発泡室にインクを供給す
る供給路とからなる。素子基板には、発泡室内に位置し
て電気熱変換素子が配設されている。また、素子基板に
は、オリフィス形成部材に隣接する主面の裏面側から供
給室にインクを供給するための供給口が設けられてい
る。そして、オリフィス形成部材には、素子基板上の電
気熱変換素子に対向する位置に吐出口が設けられてい
る。
【０００７】以上のように構成された従来の記録ヘッド
は、供給口から供給室内に供給されたインクが、各ノズ
ルに沿って供給されて、発泡室内に充填される。発泡室
内に充填されたインクは、電気熱変換素子からの熱の付
与による膜沸騰現象で発生する気泡によって、素子基板
の主面に対してほぼ直交する方向に飛翔されて、吐出口
からインク滴として吐出される。
は、供給口から供給室内に供給されたインクが、各ノズ
ルに沿って供給されて、発泡室内に充填される。発泡室
内に充填されたインクは、電気熱変換素子からの熱の付
与による膜沸騰現象で発生する気泡によって、素子基板
の主面に対してほぼ直交する方向に飛翔されて、吐出口
からインク滴として吐出される。
【０００８】そして、上述した記録ヘッドを備える記録
装置は、記録画像の更なる高画質出力、高品位画像、高
解像度出力等を図るために、記録速度の更なる高速化が
考慮されている。従来の記録装置は、記録速度を高速化
するために、記録ヘッドの各ノズル毎に飛翔されるイン
ク滴の吐出回数を増加する、すなわち吐出周波数を高く
する試みが、米国特許第４，８８２，５９５号や、第
６，１５８，８４３号に開示されている。
装置は、記録画像の更なる高画質出力、高品位画像、高
解像度出力等を図るために、記録速度の更なる高速化が
考慮されている。従来の記録装置は、記録速度を高速化
するために、記録ヘッドの各ノズル毎に飛翔されるイン
ク滴の吐出回数を増加する、すなわち吐出周波数を高く
する試みが、米国特許第４，８８２，５９５号や、第
６，１５８，８４３号に開示されている。
【０００９】また、従来の記録ヘッドは、吐出口から吐
出されるインク滴の吐出量および吐出速度等の吐出効率
と、発泡室内にインクを充填するリフィルの速度とがそ
れぞれ良好となるように考慮されている。
出されるインク滴の吐出量および吐出速度等の吐出効率
と、発泡室内にインクを充填するリフィルの速度とがそ
れぞれ良好となるように考慮されている。
【００１０】一般に、記録ヘッドの吐出特性である、吐
出効率およびリフィル効率の向上を行おうとする場合、
電気熱変換素子から吐出口側へのイナータンス量を、電
気熱変換素子から供給口側へのイナータンス量と比較し
て可能な限り大きくするとともに、ノズル内のレジスタ
ンスを小さくすることが重要である。
出効率およびリフィル効率の向上を行おうとする場合、
電気熱変換素子から吐出口側へのイナータンス量を、電
気熱変換素子から供給口側へのイナータンス量と比較し
て可能な限り大きくするとともに、ノズル内のレジスタ
ンスを小さくすることが重要である。
【００１１】このイナータンスおよびレジスタンスはノ
ズルの長さや断面積によって変化するが、上述のイナー
タンスとレジスタンスとはトレードオフの関係にあるた
め、吐出効率とリフィル効率とを互いに中庸な特性とな
る関係で使いこなしていた。
ズルの長さや断面積によって変化するが、上述のイナー
タンスとレジスタンスとはトレードオフの関係にあるた
め、吐出効率とリフィル効率とを互いに中庸な特性とな
る関係で使いこなしていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】一方、インクジェット
方式の最近の動向から高画質／小液滴の必要性が高まっ
ており、そのために高速化、省エネルギー化の観点から
従来より更なる吐出効率の向上およびリフィル効率の向
上が望まれている。しかしながら、上述したように従来
の構成では、ノズル構成が、ストレート構造であったた
め、吐出効率とリフィル効率とを互いに中庸な特性とな
る関係で使いこなしており、吐出効率とリフィル効率と
のいずれをもさらに向上させることには限界があった。
方式の最近の動向から高画質／小液滴の必要性が高まっ
ており、そのために高速化、省エネルギー化の観点から
従来より更なる吐出効率の向上およびリフィル効率の向
上が望まれている。しかしながら、上述したように従来
の構成では、ノズル構成が、ストレート構造であったた
め、吐出効率とリフィル効率とを互いに中庸な特性とな
る関係で使いこなしており、吐出効率とリフィル効率と
のいずれをもさらに向上させることには限界があった。
【００１３】なお、上述の米国特許第６，１５８，８４
３号には、リフィルの高速化を図り、供給室内や供給口
近傍にインクの流路を局所的に狭めたり広げたりする空
間や突起状の流体抵抗要素を配設する構成は記載されて
いるが、この特許は、供給室から各ノズルの流れの改善
のみに着目するものであって、ノズル部分の、特に吐出
効率の向上については考慮されたものでない。
３号には、リフィルの高速化を図り、供給室内や供給口
近傍にインクの流路を局所的に狭めたり広げたりする空
間や突起状の流体抵抗要素を配設する構成は記載されて
いるが、この特許は、供給室から各ノズルの流れの改善
のみに着目するものであって、ノズル部分の、特に吐出
効率の向上については考慮されたものでない。
【００１４】そこで、本発明は、液滴の吐出速度の高速
化、液滴の吐出量の安定化を図り、液滴の吐出効率およ
びリフィル効率を同時に向上させることができる液体吐
出ヘッドを提供することを目的とする。
化、液滴の吐出量の安定化を図り、液滴の吐出効率およ
びリフィル効率を同時に向上させることができる液体吐
出ヘッドを提供することを目的とする。
【００１５】なお、ノズルの長さは基板サイズやクロス
トークの観点から制約が多く、十分な効果を出しにくい
ため、ノズル断面積にて調整することが有利である。そ
して、近年、電気熱変換素子の高密度配列が必要となっ
てきていることから、ノズルの幅を調整できる量が限ら
れてきており、本発明者らは、ノズルの高さ方向での変
化が吐出特性とリフィル特性との向上に大きく寄与する
ことに着目した。
トークの観点から制約が多く、十分な効果を出しにくい
ため、ノズル断面積にて調整することが有利である。そ
して、近年、電気熱変換素子の高密度配列が必要となっ
てきていることから、ノズルの幅を調整できる量が限ら
れてきており、本発明者らは、ノズルの高さ方向での変
化が吐出特性とリフィル特性との向上に大きく寄与する
ことに着目した。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、液滴を吐出させ
るためのエネルギを発生する複数の吐出エネルギ発生素
子と、これら複数の吐出エネルギ発生素子が設けられた
素子基板とを備える。また、この液体吐出ヘッドは、液
滴を吐出する吐出口と、吐出エネルギ発生素子によって
気泡が発生する発泡室と、この発泡室に液体を供給する
ための供給路とを有する複数のノズルと、これら複数の
ノズルに液体を供給するための供給室とを有し、素子基
板の主面に積層されたオリフィス形成部材を備える。そ
して、オリフィス形成部材は、吐出エネルギ発生素子の
供給路側近傍に位置して、素子基板の主面に対するノズ
ルの高さが、ノズル内で最小となる部分を有し、ノズル
の高さが供給室側に向かって変化されている。
ため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、液滴を吐出させ
るためのエネルギを発生する複数の吐出エネルギ発生素
子と、これら複数の吐出エネルギ発生素子が設けられた
素子基板とを備える。また、この液体吐出ヘッドは、液
滴を吐出する吐出口と、吐出エネルギ発生素子によって
気泡が発生する発泡室と、この発泡室に液体を供給する
ための供給路とを有する複数のノズルと、これら複数の
ノズルに液体を供給するための供給室とを有し、素子基
板の主面に積層されたオリフィス形成部材を備える。そ
して、オリフィス形成部材は、吐出エネルギ発生素子の
供給路側近傍に位置して、素子基板の主面に対するノズ
ルの高さが、ノズル内で最小となる部分を有し、ノズル
の高さが供給室側に向かって変化されている。
【００１７】また、本発明に係る液体吐出ヘッドは、液
滴を吐出させるためのエネルギを発生する複数の吐出エ
ネルギ発生素子と、これら複数の吐出エネルギ発生素子
が設けられた素子基板とを備える。また、この液体吐出
ヘッドは、液滴を吐出する吐出口と、吐出エネルギ発生
素子によって気泡が発生する発泡室と、この発泡室に液
体を供給するための供給路とを有する複数のノズルと、
これら複数のノズルに液体を供給するための供給室とを
有し、素子基板の主面に積層されたオリフィス形成部材
とを備える。このオリフィス形成部材には、吐出エネル
ギ発生素子の供給路側近傍に位置して、素子基板の主面
に対するノズルの高さがノズル内で最小となる部分を有
し、ノズルの高さが供給室側に向かって変化されてい
る。そして、このオリフィス形成部材は、素子基板の主
面に対する発泡室の対向面の高さが、発泡室の対向面と
吐出口との吐出方向の距離より小さくされている。
滴を吐出させるためのエネルギを発生する複数の吐出エ
ネルギ発生素子と、これら複数の吐出エネルギ発生素子
が設けられた素子基板とを備える。また、この液体吐出
ヘッドは、液滴を吐出する吐出口と、吐出エネルギ発生
素子によって気泡が発生する発泡室と、この発泡室に液
体を供給するための供給路とを有する複数のノズルと、
これら複数のノズルに液体を供給するための供給室とを
有し、素子基板の主面に積層されたオリフィス形成部材
とを備える。このオリフィス形成部材には、吐出エネル
ギ発生素子の供給路側近傍に位置して、素子基板の主面
に対するノズルの高さがノズル内で最小となる部分を有
し、ノズルの高さが供給室側に向かって変化されてい
る。そして、このオリフィス形成部材は、素子基板の主
面に対する発泡室の対向面の高さが、発泡室の対向面と
吐出口との吐出方向の距離より小さくされている。
【００１８】また、本発明に係る液体吐出ヘッドは、液
滴を吐出させるためのエネルギを発生する複数の吐出エ
ネルギ発生素子と、これら複数の吐出エネルギ発生素子
が設けられた素子基板とを備える。また、この液体吐出
ヘッドは、液滴を吐出する吐出口と、吐出エネルギ発生
素子によって気泡が発生する発泡室と、この発泡室に液
体を供給するための供給路とを有する複数のノズルと、
これら複数のノズルに液体を供給するための供給室とを
有し、素子基板の主面に積層されたオリフィス形成部材
を備える。このオリフィス形成部材には、吐出エネルギ
発生素子の供給路側近傍に位置して、素子基板の主面に
対するノズルの高さがノズル内で最小となる部分を有
し、ノズルの高さが供給室側に向かって変化されてい
る。そして、このオリフィス形成部材は、素子基板の主
面に対向する発泡室の対向面の高さが、最小となる部分
の高さより大きくされている。
滴を吐出させるためのエネルギを発生する複数の吐出エ
ネルギ発生素子と、これら複数の吐出エネルギ発生素子
が設けられた素子基板とを備える。また、この液体吐出
ヘッドは、液滴を吐出する吐出口と、吐出エネルギ発生
素子によって気泡が発生する発泡室と、この発泡室に液
体を供給するための供給路とを有する複数のノズルと、
これら複数のノズルに液体を供給するための供給室とを
有し、素子基板の主面に積層されたオリフィス形成部材
を備える。このオリフィス形成部材には、吐出エネルギ
発生素子の供給路側近傍に位置して、素子基板の主面に
対するノズルの高さがノズル内で最小となる部分を有
し、ノズルの高さが供給室側に向かって変化されてい
る。そして、このオリフィス形成部材は、素子基板の主
面に対向する発泡室の対向面の高さが、最小となる部分
の高さより大きくされている。
【００１９】以上のように構成した液体吐出ヘッドは、
吐出エネルギ発生素子の供給路側近傍に位置して、ノズ
ルの高さが最小となる部分を有し、ノズルの高さが供給
室側に向かって変化されているため、液滴を吐出する
際、発泡室内に生じる気泡によって発泡室内に充填され
た液体が供給路側に押し出されることが抑制される。し
たがって、この液体吐出ヘッドによれば、吐出口から吐
出される液滴の吐出体積にバラツキが生じることが抑制
されて、吐出体積が適正に確保される。また、この液体
吐出ヘッドは、液滴を吐出する際、発泡室内に成長する
気泡が発泡室内の内壁に当接して、気泡の圧力を損失す
ることが抑制される。したがって、この液体吐出ヘッド
によれば、発泡室内の気泡が良好に成長されて気泡圧力
が十分に確保されるため、液滴の吐出速度が向上され
る。
吐出エネルギ発生素子の供給路側近傍に位置して、ノズ
ルの高さが最小となる部分を有し、ノズルの高さが供給
室側に向かって変化されているため、液滴を吐出する
際、発泡室内に生じる気泡によって発泡室内に充填され
た液体が供給路側に押し出されることが抑制される。し
たがって、この液体吐出ヘッドによれば、吐出口から吐
出される液滴の吐出体積にバラツキが生じることが抑制
されて、吐出体積が適正に確保される。また、この液体
吐出ヘッドは、液滴を吐出する際、発泡室内に成長する
気泡が発泡室内の内壁に当接して、気泡の圧力を損失す
ることが抑制される。したがって、この液体吐出ヘッド
によれば、発泡室内の気泡が良好に成長されて気泡圧力
が十分に確保されるため、液滴の吐出速度が向上され
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について、インク等の液滴を吐出する記録ヘッドを図面
を参照して説明する。
について、インク等の液滴を吐出する記録ヘッドを図面
を参照して説明する。
【００２１】まず、本実施形態に係る記録ヘッドの概略
を以下説明する。本実施形態の記録ヘッドは、インクジ
ェット記録方式の中でも特に、液体のインクを吐出する
ために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する
手段を備え、その熱エネルギによってインクの状態変化
を生起させる方式が採用された記録ヘッドである。この
方式が用いられることにより、記録される文字や画像等
の高密度化および高精細化を達成している。特に本実施
形態では、熱エネルギを発生する手段として発熱抵抗素
子を用い、この発熱抵抗素子によりインクを加熱して膜
沸騰させたときに発生する気泡による圧力を利用してイ
ンクを吐出している。
を以下説明する。本実施形態の記録ヘッドは、インクジ
ェット記録方式の中でも特に、液体のインクを吐出する
ために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する
手段を備え、その熱エネルギによってインクの状態変化
を生起させる方式が採用された記録ヘッドである。この
方式が用いられることにより、記録される文字や画像等
の高密度化および高精細化を達成している。特に本実施
形態では、熱エネルギを発生する手段として発熱抵抗素
子を用い、この発熱抵抗素子によりインクを加熱して膜
沸騰させたときに発生する気泡による圧力を利用してイ
ンクを吐出している。
【００２２】（第１の実施形態）詳細について後述する
が、図１に示すように、第１の実施形態の記録ヘッド１
は、発熱抵抗素子である複数のヒータを各ヒータ毎に、
インクの流路であるノズルを個別に独立して形成するた
めの隔離壁が、吐出口から供給口近傍まで延設された構
成とされている。このような記録ヘッド１は、特開平４
−１０９４０号公報、特開平４−１０９４１号公報に開
示されたインクジェット記録方法が適用されたインク吐
出手段を有しており、インクの吐出時に発生する気泡が
吐出口を介して外気に通気されている。
が、図１に示すように、第１の実施形態の記録ヘッド１
は、発熱抵抗素子である複数のヒータを各ヒータ毎に、
インクの流路であるノズルを個別に独立して形成するた
めの隔離壁が、吐出口から供給口近傍まで延設された構
成とされている。このような記録ヘッド１は、特開平４
−１０９４０号公報、特開平４−１０９４１号公報に開
示されたインクジェット記録方法が適用されたインク吐
出手段を有しており、インクの吐出時に発生する気泡が
吐出口を介して外気に通気されている。
【００２３】そして、記録ヘッド１は、複数のヒータお
よび複数のノズルを有し各ノズルの長手方向が平行に配
列された第１のノズル列１６と、供給室を挟んで第１の
ノズル列に対向する位置に配列された第２のノズル列１
７とを備えている。各第１および第２のノズル列１６，
１７は、隣接する各ノズルのピッチが６００ｄｐｉに形
成されている。また、第２のノズル列１７の各ノズル
は、第１のノズル列１６の各ノズルに対して、隣接する
各ノズルのピッチが互いに１／２ピッチずれて配列され
ている。
よび複数のノズルを有し各ノズルの長手方向が平行に配
列された第１のノズル列１６と、供給室を挟んで第１の
ノズル列に対向する位置に配列された第２のノズル列１
７とを備えている。各第１および第２のノズル列１６，
１７は、隣接する各ノズルのピッチが６００ｄｐｉに形
成されている。また、第２のノズル列１７の各ノズル
は、第１のノズル列１６の各ノズルに対して、隣接する
各ノズルのピッチが互いに１／２ピッチずれて配列され
ている。
【００２４】ここで、複数のヒータおよび複数のノズル
が高密度に配列されている第１および第２のノズル列１
６，１７を備える記録ヘッド１を最適化する概念につい
て簡単に説明する。
が高密度に配列されている第１および第２のノズル列１
６，１７を備える記録ヘッド１を最適化する概念につい
て簡単に説明する。
【００２５】一般に、記録ヘッドの吐出特性に影響を及
ぼす物理量としては、複数設けられたノズル内における
イナータンス（慣性力）とレジスタンス（粘性抵抗）が
大きく作用している。任意の形状の流路内を移動する非
圧縮性流体の運動方程式は、以下に示す２つの式によっ
て表される。
ぼす物理量としては、複数設けられたノズル内における
イナータンス（慣性力）とレジスタンス（粘性抵抗）が
大きく作用している。任意の形状の流路内を移動する非
圧縮性流体の運動方程式は、以下に示す２つの式によっ
て表される。
【００２６】
Δ・ｖ＝０ （連続の式） ・・・式１
（∂ｖ／∂ｔ）＋（ｖ・Δ）ｖ＝−Δ（Ｐ／ρ）＋（μ／ρ）Δ2ｖ＋ｆ
（ナビエ・ストークスの式） ・・・式２
式１および式２を、対流項および粘性項が充分に小さ
く、外力がないものとして近似すると、 Δ2Ｐ＝０ ・・・式３ となり、圧力が調和関数を用いて表される。
く、外力がないものとして近似すると、 Δ2Ｐ＝０ ・・・式３ となり、圧力が調和関数を用いて表される。
【００２７】そして、記録ヘッドの場合には、図２に示
すような３開口モデル、および図３に示すような等価回
路によって表現される。
すような３開口モデル、および図３に示すような等価回
路によって表現される。
【００２８】イナータンスは、静止流体が急に動き出す
時の「動き難さ」として定義する。電気的に表現する
と、電流の変化を阻害するインダクタンスＬと似た働き
をする。機械的なバネマスモデルでは、重さ（ｍａｓ
ｓ）に相当する。
時の「動き難さ」として定義する。電気的に表現する
と、電流の変化を阻害するインダクタンスＬと似た働き
をする。機械的なバネマスモデルでは、重さ（ｍａｓ
ｓ）に相当する。
【００２９】イナータンスを式で表すと、開口に圧力差
を与えたときの、流体体積Ｖの２階時間微分、すなわち
流量Ｆ（＝ΔＶ／Δｔ）の時間微分との比で表される。 （Δ2Ｖ／Δｔ2）＝（ΔＦ／Δｔ）＝（１／Ａ）×Ｐ ・・・式４ なお、Ａ：イナータンスとする。
を与えたときの、流体体積Ｖの２階時間微分、すなわち
流量Ｆ（＝ΔＶ／Δｔ）の時間微分との比で表される。 （Δ2Ｖ／Δｔ2）＝（ΔＦ／Δｔ）＝（１／Ａ）×Ｐ ・・・式４ なお、Ａ：イナータンスとする。
【００３０】例えば、擬似的に、密度ρ、長さＬ、断面
積Ｓoとされたパイプ型の管流路を仮定すると、この擬
似的な１次元流管路のイナータンスＡoは、 Ａo＝ρ×Ｌ／Ｓo で表され、流路の長さに比例し、断面積に反比例するこ
とが分かる。
積Ｓoとされたパイプ型の管流路を仮定すると、この擬
似的な１次元流管路のイナータンスＡoは、 Ａo＝ρ×Ｌ／Ｓo で表され、流路の長さに比例し、断面積に反比例するこ
とが分かる。
【００３１】図３に示したような等価回路に基づいて、
記録ヘッドの吐出特性をモデル的に予測、解析すること
ができる。
記録ヘッドの吐出特性をモデル的に予測、解析すること
ができる。
【００３２】本発明の記録ヘッドにおいて、吐出現象
は、慣性流から粘性流に移行する現象とされている。特
に、ヒータによる発泡室内での発泡初期においては、慣
性流が主であり、逆に、吐出後期（すなわち、吐出口に
生じたメニスカスがインク流路側に移動を開始したとき
から、毛細管現象によってインクが吐出口の開口端面ま
で充填されて復帰するまでの時間）においては、粘性流
が主となる。その際、上述した関係式から、発泡初期に
は、イナータンス量の関係により、吐出特性、特に、吐
出体積および吐出速度への寄与が大きくなり、吐出後期
には、レジスタンス（粘性抵抗）量が、吐出特性、特
に、インクのリフィルに要する時間（以下、リフィル時
間と称する。）への寄与が大きくなる。
は、慣性流から粘性流に移行する現象とされている。特
に、ヒータによる発泡室内での発泡初期においては、慣
性流が主であり、逆に、吐出後期（すなわち、吐出口に
生じたメニスカスがインク流路側に移動を開始したとき
から、毛細管現象によってインクが吐出口の開口端面ま
で充填されて復帰するまでの時間）においては、粘性流
が主となる。その際、上述した関係式から、発泡初期に
は、イナータンス量の関係により、吐出特性、特に、吐
出体積および吐出速度への寄与が大きくなり、吐出後期
には、レジスタンス（粘性抵抗）量が、吐出特性、特
に、インクのリフィルに要する時間（以下、リフィル時
間と称する。）への寄与が大きくなる。
【００３３】ここで、レジスタンス（粘性抵抗）は、式
１と、 ΔＰ＝ηΔ2μ ・・・式５ となる定常ストークス流で記述され、粘性抵抗Ｂを求め
ることができる。また、吐出後期では、図２に示したモ
デルにおいて、吐出口近傍にメニスカスが生じて、主に
毛細管力による吸引力により、インクの流動が生じるた
め、２開口モデル（１次元流モデル）で近似することが
できる。
１と、 ΔＰ＝ηΔ2μ ・・・式５ となる定常ストークス流で記述され、粘性抵抗Ｂを求め
ることができる。また、吐出後期では、図２に示したモ
デルにおいて、吐出口近傍にメニスカスが生じて、主に
毛細管力による吸引力により、インクの流動が生じるた
め、２開口モデル（１次元流モデル）で近似することが
できる。
【００３４】すなわち、粘性流体を記述したポアズイユ
の式６から求めることができる。
の式６から求めることができる。
【００３５】
（ΔＶ／Δｔ）＝（１／Ｇ）×（１／η）｛（ΔＰ／Δｘ）×Ｓ（ｘ）｝
・・・式６
ここで、Ｇ：形状因子である。また、粘性抵抗Ｂは、任
意の圧力差に従って流れる流体に起因するため、 Ｂ＝∫0 L｛（Ｇ×η）／Ｓ（ｘ）｝Δｘ ・・・式７ により、求められる。
意の圧力差に従って流れる流体に起因するため、 Ｂ＝∫0 L｛（Ｇ×η）／Ｓ（ｘ）｝Δｘ ・・・式７ により、求められる。
【００３６】上述した式７により、レジスタンス（粘性
抵抗）は、密度ρ、長さＬ、断面積Ｓoであるようなパ
イプ型の管流路を仮定すると、 Ｂ＝８η×Ｌ／（π×Ｓo2） ・・・式８ となり、近似的にノズルの長さに比例し、かつ、ノズル
の断面積の２乗に反比例する。
抵抗）は、密度ρ、長さＬ、断面積Ｓoであるようなパ
イプ型の管流路を仮定すると、 Ｂ＝８η×Ｌ／（π×Ｓo2） ・・・式８ となり、近似的にノズルの長さに比例し、かつ、ノズル
の断面積の２乗に反比例する。
【００３７】このように、記録ヘッドの吐出特性、特
に、吐出速度、インク滴の吐出体積、リフィル時間のい
ずれをも向上させるためには、イナータンスの関係か
ら、ヒータから吐出口側へのイナータンス量を、ヒータ
から供給口側へのイナータンス量と比較して可能な限り
大きくし、かつ、ノズル内のレジスタンスを小さくする
ことが、必要充分条件である。
に、吐出速度、インク滴の吐出体積、リフィル時間のい
ずれをも向上させるためには、イナータンスの関係か
ら、ヒータから吐出口側へのイナータンス量を、ヒータ
から供給口側へのイナータンス量と比較して可能な限り
大きくし、かつ、ノズル内のレジスタンスを小さくする
ことが、必要充分条件である。
【００３８】本発明に係る記録ヘッドは、上述した観点
と、更に、複数のヒータおよび複数のノズルを高密度に
配設するという命題に対して、両方を満足させることを
可能とする。
と、更に、複数のヒータおよび複数のノズルを高密度に
配設するという命題に対して、両方を満足させることを
可能とする。
【００３９】つぎに、実施形態に係る記録ヘッドについ
て、具体的な構成を図面を参照して説明する。
て、具体的な構成を図面を参照して説明する。
【００４０】図４および図５に示すように、記録ヘッド
１は、発熱抵抗素子である複数のヒータ２０が設けられ
た素子基板１１と、この素子基板１１の主面に積層され
て複数のインクの流路を構成するオリフィス形成部材１
２とを備えている。
１は、発熱抵抗素子である複数のヒータ２０が設けられ
た素子基板１１と、この素子基板１１の主面に積層され
て複数のインクの流路を構成するオリフィス形成部材１
２とを備えている。
【００４１】素子基板１１は、例えば、ガラス、セラミ
ックス、樹脂、金属等によって形成されており、一般に
Ｓｉによって形成されている。
ックス、樹脂、金属等によって形成されており、一般に
Ｓｉによって形成されている。
【００４２】素子基板１１の主面上には、各インクの流
路毎に、ヒータ２０と、このヒータ２０に電圧を印加す
る電極（図示せず）と、この電極に接続された配線（図
示せず）が所定の配線パターンでそれぞれ設けられてい
る。
路毎に、ヒータ２０と、このヒータ２０に電圧を印加す
る電極（図示せず）と、この電極に接続された配線（図
示せず）が所定の配線パターンでそれぞれ設けられてい
る。
【００４３】また、素子基板１１の主面上には、蓄熱の
発散性を向上させる絶縁膜２１が、ヒータ２０を被覆す
るように設けられている。また、素子基板１１の主面上
には、気泡が消泡した際に生じるキャビテーションから
保護するための保護膜２２が、絶縁膜２１を被覆するよ
うに設けられている。
発散性を向上させる絶縁膜２１が、ヒータ２０を被覆す
るように設けられている。また、素子基板１１の主面上
には、気泡が消泡した際に生じるキャビテーションから
保護するための保護膜２２が、絶縁膜２１を被覆するよ
うに設けられている。
【００４４】オリフィス形成部材１２は、樹脂材料によ
って厚さが３０μｍ程度に形成されている。オリフィス
形成部材１２は、図５に示すように、インク滴を吐出す
る複数の吐出口２６と、インクが流動する複数のノズル
２７と、これら各ノズル２７にインクを供給する供給室
２８とを有している。
って厚さが３０μｍ程度に形成されている。オリフィス
形成部材１２は、図５に示すように、インク滴を吐出す
る複数の吐出口２６と、インクが流動する複数のノズル
２７と、これら各ノズル２７にインクを供給する供給室
２８とを有している。
【００４５】吐出口２６は、素子基板１１上のヒータ２
０に対向する位置に形成されており、直径が例えば１５
μｍ程度の丸孔とされている。なお、吐出口２６は、吐
出特性上の必要に応じて放射状の略星形に形成されても
よい。
０に対向する位置に形成されており、直径が例えば１５
μｍ程度の丸孔とされている。なお、吐出口２６は、吐
出特性上の必要に応じて放射状の略星形に形成されても
よい。
【００４６】ノズル２７は、図６および図７に示すよう
に、ヒータ２０によって気泡が発生する発泡室３１と、
この発泡室３１にインクを供給する供給路３２と、気泡
によって流動される発泡室３１内のインクを制御するた
めの制御部３３とを有している。
に、ヒータ２０によって気泡が発生する発泡室３１と、
この発泡室３１にインクを供給する供給路３２と、気泡
によって流動される発泡室３１内のインクを制御するた
めの制御部３３とを有している。
【００４７】発泡室３１は、吐出口２６に対向する底面
が略矩形状をなすように形成されている。発泡室３１
は、素子基板１１の主面に平行なヒータ２０の主面と吐
出口２６との最短距離ＨＯが３０μｍ以下となるように
形成されている。
が略矩形状をなすように形成されている。発泡室３１
は、素子基板１１の主面に平行なヒータ２０の主面と吐
出口２６との最短距離ＨＯが３０μｍ以下となるように
形成されている。
【００４８】供給路３２は、一端が発泡室３１に連通さ
れるとともに他端が供給室２８に連通されて形成されて
いる。
れるとともに他端が供給室２８に連通されて形成されて
いる。
【００４９】制御部３３は、発泡室３１とこの発泡室３
１に隣接する供給路３２の一端部とに跨って、インクの
流動方向に平行かつ素子基板１１の主面に直交する平面
上で、流路に沿って素子基板１１の主面に対するノズル
２７の高さが変化する段差状に設けられている。そし
て、ノズル２７は、素子基板１１の主面に対向する制御
部３３の対向面と、発泡室３１の対向面とが連続して形
成されている。これら各対向面は、素子基板１１の主面
に平行に形成されている。
１に隣接する供給路３２の一端部とに跨って、インクの
流動方向に平行かつ素子基板１１の主面に直交する平面
上で、流路に沿って素子基板１１の主面に対するノズル
２７の高さが変化する段差状に設けられている。そし
て、ノズル２７は、素子基板１１の主面に対向する制御
部３３の対向面と、発泡室３１の対向面とが連続して形
成されている。これら各対向面は、素子基板１１の主面
に平行に形成されている。
【００５０】換言すれば、制御部３３によって、ノズル
２７は、発泡室３１に隣接する供給路３２の一端部から
発泡室３１に亘って、素子基板１１の主面に対する高さ
が、供給室２８に隣接する供給路３２の他端部の高さに
比較して小さく形成されている。すなわち、オリフィス
形成部材１２は、素子基板１１の主面に対する制御部３
３の対向面の高さが、素子基板１１の主面に対する発泡
室３１の対向面の高さｘ1に等しく形成されている。し
たがって、ノズル２７は、制御部３３によって、発泡室
３１に隣接する供給路３２の一端部から発泡室３１に亘
ってインクの流路の断面積を小さくするように形成され
ている。また、オリフィス形成部材１２は、素子基板１
１の主面に対する発泡室３１の対向面の高さｘ1が、こ
の対向面と吐出口２６との吐出方向の距離ｘ2より小さ
く形成されている。
２７は、発泡室３１に隣接する供給路３２の一端部から
発泡室３１に亘って、素子基板１１の主面に対する高さ
が、供給室２８に隣接する供給路３２の他端部の高さに
比較して小さく形成されている。すなわち、オリフィス
形成部材１２は、素子基板１１の主面に対する制御部３
３の対向面の高さが、素子基板１１の主面に対する発泡
室３１の対向面の高さｘ1に等しく形成されている。し
たがって、ノズル２７は、制御部３３によって、発泡室
３１に隣接する供給路３２の一端部から発泡室３１に亘
ってインクの流路の断面積を小さくするように形成され
ている。また、オリフィス形成部材１２は、素子基板１
１の主面に対する発泡室３１の対向面の高さｘ1が、こ
の対向面と吐出口２６との吐出方向の距離ｘ2より小さ
く形成されている。
【００５１】また、ノズル２７は、図５および図７に示
すように、インクの流動方向に直交するとともに素子基
板１１の主面に平行な流路の幅が、供給室２８から発泡
室３１に亘ってほぼ等しいストレート状に形成されてい
る。また、ノズル２７は、素子基板１１の主面に対向す
る各内壁面が、供給室２８から発泡室３１に亘って、素
子基板１１の主面に平行にそれぞれ形成されている。
すように、インクの流動方向に直交するとともに素子基
板１１の主面に平行な流路の幅が、供給室２８から発泡
室３１に亘ってほぼ等しいストレート状に形成されてい
る。また、ノズル２７は、素子基板１１の主面に対向す
る各内壁面が、供給室２８から発泡室３１に亘って、素
子基板１１の主面に平行にそれぞれ形成されている。
【００５２】なお、ノズル２７は、素子基板１１の主面
に対する制御部３３の対向面の高さｘ1が、例えば１４
μｍ程度に形成されており、素子基板１１の主面に対す
る供給室２８の対向面の高さが、例えば２２μｍ程度に
形成されている。また、ノズル２７は、インクの流動方
向に平行な制御部３３の長さが、例えば１０μｍ程度に
形成されている。
に対する制御部３３の対向面の高さｘ1が、例えば１４
μｍ程度に形成されており、素子基板１１の主面に対す
る供給室２８の対向面の高さが、例えば２２μｍ程度に
形成されている。また、ノズル２７は、インクの流動方
向に平行な制御部３３の長さが、例えば１０μｍ程度に
形成されている。
【００５３】また、素子基板１１には、オリフィス形成
部材１２に隣接する主面の裏面に、この裏面側から供給
室２８にインクを供給するための供給口３６が設けられ
ている。
部材１２に隣接する主面の裏面に、この裏面側から供給
室２８にインクを供給するための供給口３６が設けられ
ている。
【００５４】また、供給室２８内には、供給口３６に隣
接する位置に、各ノズル２７毎にインク内の塵を濾過し
て除去するための円柱状のノズルフィルタ３８が、素子
基板１１とオリフィス形成部材１２とに跨ってそれぞれ
立設されている。ノズルフィルタ３８は、供給口から例
えば２０μｍ程度離間された位置に設けられている。ま
た、供給室２８内の各ノズルフィルタ３８の間隔は、例
えば１０μｍ程度とされている。このノズルフィルタ３
８によれば、供給路３２および吐出口２６に塵が詰まる
ことが防止されて、良好な吐出動作が確保される。
接する位置に、各ノズル２７毎にインク内の塵を濾過し
て除去するための円柱状のノズルフィルタ３８が、素子
基板１１とオリフィス形成部材１２とに跨ってそれぞれ
立設されている。ノズルフィルタ３８は、供給口から例
えば２０μｍ程度離間された位置に設けられている。ま
た、供給室２８内の各ノズルフィルタ３８の間隔は、例
えば１０μｍ程度とされている。このノズルフィルタ３
８によれば、供給路３２および吐出口２６に塵が詰まる
ことが防止されて、良好な吐出動作が確保される。
【００５５】以上のように構成された記録ヘッド１につ
いて、インク滴を吐出口２６から吐出する動作を説明す
る。
いて、インク滴を吐出口２６から吐出する動作を説明す
る。
【００５６】まず、記録ヘッド１は、供給口３６から供
給室２８内に供給されたインクが、第１および第２のノ
ズル列１６，１７の各ノズル２７にそれぞれ供給され
る。各ノズル２７に供給されたインクは、供給路３２に
沿って流動されて発泡室３１内に充填される。発泡室３
１内に充填されたインクは、ヒータ２０により膜沸騰さ
れて発生する気泡の成長圧力によって、素子基板１１の
主面に対してほぼ直交する方向に飛翔されて、吐出口２
６からインク滴として吐出される。
給室２８内に供給されたインクが、第１および第２のノ
ズル列１６，１７の各ノズル２７にそれぞれ供給され
る。各ノズル２７に供給されたインクは、供給路３２に
沿って流動されて発泡室３１内に充填される。発泡室３
１内に充填されたインクは、ヒータ２０により膜沸騰さ
れて発生する気泡の成長圧力によって、素子基板１１の
主面に対してほぼ直交する方向に飛翔されて、吐出口２
６からインク滴として吐出される。
【００５７】発泡室３１内に充填されたインクが吐出さ
れる際、発泡室３１内のインクの一部は、発泡室３１内
に発生する気泡の圧力によって供給路３２側に流動する
ことになる。記録ヘッド１は、発泡室３１内のインクの
一部が供給路３２側に流動する際、制御部３３によって
供給路３２の流路が狭められているため、発泡室３１側
から供給路３２を介して供給室２８側に向かって流動す
るインクに対して制御部３３が流体抵抗として作用す
る。したがって、記録ヘッド１は、発泡室３１内に充填
されたインクが、制御部３３によって供給路３２側に流
動することが抑制されるため、発泡室３１内のインクが
減少することが防止されて、インクの吐出体積が良好に
確保される。
れる際、発泡室３１内のインクの一部は、発泡室３１内
に発生する気泡の圧力によって供給路３２側に流動する
ことになる。記録ヘッド１は、発泡室３１内のインクの
一部が供給路３２側に流動する際、制御部３３によって
供給路３２の流路が狭められているため、発泡室３１側
から供給路３２を介して供給室２８側に向かって流動す
るインクに対して制御部３３が流体抵抗として作用す
る。したがって、記録ヘッド１は、発泡室３１内に充填
されたインクが、制御部３３によって供給路３２側に流
動することが抑制されるため、発泡室３１内のインクが
減少することが防止されて、インクの吐出体積が良好に
確保される。
【００５８】この記録ヘッド１において、ヒータ２０か
ら吐出口２６までのイナータンスＡ 1、ヒータ２０から
供給口３６までのイナータンスＡ2、ノズル２７全体の
イナータンスＡ0とすると、ヘッドの吐出口２６側への
エネルギ配分比ηは、 η＝（Ａ1／Ａ0）＝｛Ａ2／（Ａ1＋Ａ2）｝ ・・・式９ によって表される。また、各イナータンスの値は、例え
ば３次元の有限要素法ソルバを用いて、ラプラス方程式
を解くことによって求められる。
ら吐出口２６までのイナータンスＡ 1、ヒータ２０から
供給口３６までのイナータンスＡ2、ノズル２７全体の
イナータンスＡ0とすると、ヘッドの吐出口２６側への
エネルギ配分比ηは、 η＝（Ａ1／Ａ0）＝｛Ａ2／（Ａ1＋Ａ2）｝ ・・・式９ によって表される。また、各イナータンスの値は、例え
ば３次元の有限要素法ソルバを用いて、ラプラス方程式
を解くことによって求められる。
【００５９】上述した式により、記録ヘッド１は、ヘッ
ドの吐出口２６側へのエネルギ配分比ηが０．５９とさ
れている。記録ヘッド１は、エネルギ配分比ηを従来の
記録ヘッドにほぼ等しい値にすることで、吐出速度と吐
出体積の値を従来と同じ程度に維持することできる。ま
た、エネルギ配分比ηは、０．５＜η＜０．８を満たす
ことが望ましい。記録ヘッド１は、エネルギ配分比ηが
０．５以下の場合、良好な吐出速度と吐出体積が確保さ
れず、０．８以上となった場合、インクが良好に流動さ
れなくなり、リフィルを行うことができなくなる。
ドの吐出口２６側へのエネルギ配分比ηが０．５９とさ
れている。記録ヘッド１は、エネルギ配分比ηを従来の
記録ヘッドにほぼ等しい値にすることで、吐出速度と吐
出体積の値を従来と同じ程度に維持することできる。ま
た、エネルギ配分比ηは、０．５＜η＜０．８を満たす
ことが望ましい。記録ヘッド１は、エネルギ配分比ηが
０．５以下の場合、良好な吐出速度と吐出体積が確保さ
れず、０．８以上となった場合、インクが良好に流動さ
れなくなり、リフィルを行うことができなくなる。
【００６０】また、記録ヘッド１は、インクとして例え
ば染料系の黒色インク（表面張力４７．８×１０-3Ｎ／
ｍ、粘度１．８ｃｐ、ｐＨ９．８）が用いられた場合、
従来の記録ヘッドに比較して、ノズル２７内の粘性抵抗
値Ｂを約４０％程度低減することができる。粘性抵抗Ｂ
は、例えば３次元の有限要素法ソルバによっても算出す
ることが可能とされて、ノズル２７の長さ、ノズル２７
の断面積を定めることにより容易に算出することができ
る。
ば染料系の黒色インク（表面張力４７．８×１０-3Ｎ／
ｍ、粘度１．８ｃｐ、ｐＨ９．８）が用いられた場合、
従来の記録ヘッドに比較して、ノズル２７内の粘性抵抗
値Ｂを約４０％程度低減することができる。粘性抵抗Ｂ
は、例えば３次元の有限要素法ソルバによっても算出す
ることが可能とされて、ノズル２７の長さ、ノズル２７
の断面積を定めることにより容易に算出することができ
る。
【００６１】したがって、本実施形態の記録ヘッド１
は、従来の記録ヘッドに比較して、吐出速度を約４０％
程度高速化することが可能とされて、約２５〜３０ｋＨ
ｚ程度の吐出周波数応答性を実現することができる。
は、従来の記録ヘッドに比較して、吐出速度を約４０％
程度高速化することが可能とされて、約２５〜３０ｋＨ
ｚ程度の吐出周波数応答性を実現することができる。
【００６２】以上のように構成された記録ヘッド１の製
造方法について図８および図９を参照して簡単に説明す
る。
造方法について図８および図９を参照して簡単に説明す
る。
【００６３】記録ヘッド１の製造方法は、素子基板１１
を形成する第１の工程と、素子基板１１上にインクの流
路を構成する下樹脂層４２および上樹脂層４１をそれぞ
れ形成する第２の工程と、上樹脂層４１に所望のノズル
パターンを形成する第３の工程と、下樹脂層４２に所望
のノズルパターンを形成する第４の工程とを経る。
を形成する第１の工程と、素子基板１１上にインクの流
路を構成する下樹脂層４２および上樹脂層４１をそれぞ
れ形成する第２の工程と、上樹脂層４１に所望のノズル
パターンを形成する第３の工程と、下樹脂層４２に所望
のノズルパターンを形成する第４の工程とを経る。
【００６４】また、この記録ヘッド１の製造方法は、上
下樹脂層４１，４２上にオリフィス形成部材１２となる
被覆樹脂層４３を形成する第５の工程と、被覆樹脂層４
３に吐出口２６を形成する第６の工程と、素子基板１１
に供給口３６を形成する第７の工程と、上下樹脂層４
１，４２を溶出する第８の工程とを経て記録ヘッド１を
製造する。
下樹脂層４１，４２上にオリフィス形成部材１２となる
被覆樹脂層４３を形成する第５の工程と、被覆樹脂層４
３に吐出口２６を形成する第６の工程と、素子基板１１
に供給口３６を形成する第７の工程と、上下樹脂層４
１，４２を溶出する第８の工程とを経て記録ヘッド１を
製造する。
【００６５】第１の工程は、図８−（ａ）および図９−
（ａ）に示すように、例えばＳｉチップ上にパターニン
グ処理等により複数のヒータ２０およびこれらヒータ２
０に電圧を印加するための所定の配線を設けることによ
り素子基板１１を形成する基板形成工程である。
（ａ）に示すように、例えばＳｉチップ上にパターニン
グ処理等により複数のヒータ２０およびこれらヒータ２
０に電圧を印加するための所定の配線を設けることによ
り素子基板１１を形成する基板形成工程である。
【００６６】第２の工程は、図９−（ｂ），図９−
（ｃ）に示すように、素子基板１１上に、波長が３００
ｎｍ以下の紫外光であるＤｅｅｐ−ＵＶ光（以下、ＤＵ
Ｖ光と称する。）を照射することによって、分子中の架
橋結合が破壊されて溶解可能な下樹脂層４２および上樹
脂層４１を連続して、スピンコート法によりそれぞれ塗
布する塗布工程である。この塗布工程は、下樹脂層４２
として熱架橋型の樹脂材を用いることで、上樹脂層４１
をスピンコート法によって塗布する際に、下樹脂層４２
と上層樹脂４１の各樹脂層間で相互に溶融することが防
止されている。下樹脂層４２としては、例えばポリメチ
ルメタクリレート（ＰＭＭＡ）をシクロヘキサノン溶媒
で溶解した液を使用した。また、上樹脂層４１として
は、例えばポリメチルイソプロペニルケトン（ＰＭＩＰ
Ｋ）をシクロヘキサノン溶媒で溶解した液を使用した。
（ｃ）に示すように、素子基板１１上に、波長が３００
ｎｍ以下の紫外光であるＤｅｅｐ−ＵＶ光（以下、ＤＵ
Ｖ光と称する。）を照射することによって、分子中の架
橋結合が破壊されて溶解可能な下樹脂層４２および上樹
脂層４１を連続して、スピンコート法によりそれぞれ塗
布する塗布工程である。この塗布工程は、下樹脂層４２
として熱架橋型の樹脂材を用いることで、上樹脂層４１
をスピンコート法によって塗布する際に、下樹脂層４２
と上層樹脂４１の各樹脂層間で相互に溶融することが防
止されている。下樹脂層４２としては、例えばポリメチ
ルメタクリレート（ＰＭＭＡ）をシクロヘキサノン溶媒
で溶解した液を使用した。また、上樹脂層４１として
は、例えばポリメチルイソプロペニルケトン（ＰＭＩＰ
Ｋ）をシクロヘキサノン溶媒で溶解した液を使用した。
【００６７】第３の工程は、図８−（ｂ）および図９−
（ｄ）に示すように、ＤＵＶ光を照射する露光装置を用
いて、この露光装置に波長２９０ｎｍ程度のＤＵＶ光の
みを透過させる反射ミラー等の波長選択手段を装着し
て、波長が２９０ｎｍ近傍のＤＵＶ光のみを照射させ
て、上樹脂層４１を露光および現像することによって、
上樹脂層４１に所望のノズルパターンを形成するパター
ン形成工程である。この第３の工程は、上樹脂層にノズ
ルパターンを形成する際、上樹脂層４１と下樹脂層４２
とは、波長２９０ｎｍ近傍のＤＵＶ光に対する感度比が
約５０：１以上の差であるため、下樹脂層４２が感光さ
れることなく、下樹脂層４２にノズルパターンが形成さ
れてしまうことは無い。
（ｄ）に示すように、ＤＵＶ光を照射する露光装置を用
いて、この露光装置に波長２９０ｎｍ程度のＤＵＶ光の
みを透過させる反射ミラー等の波長選択手段を装着し
て、波長が２９０ｎｍ近傍のＤＵＶ光のみを照射させ
て、上樹脂層４１を露光および現像することによって、
上樹脂層４１に所望のノズルパターンを形成するパター
ン形成工程である。この第３の工程は、上樹脂層にノズ
ルパターンを形成する際、上樹脂層４１と下樹脂層４２
とは、波長２９０ｎｍ近傍のＤＵＶ光に対する感度比が
約５０：１以上の差であるため、下樹脂層４２が感光さ
れることなく、下樹脂層４２にノズルパターンが形成さ
れてしまうことは無い。
【００６８】第４の工程は、図８−（ｂ）および図９−
（ｅ）に示すように、上述した露光装置に波長２５０ｎ
ｍ程度のＤＵＶ光のみを透過させる反射ミラー等の波長
選択手段を装着して、波長２５０ｎｍ近傍のＤＵＶ光の
みを照射させて、下樹脂層を露光および現像することに
よって、下樹脂層４２に所望のノズルパターンを形成す
るパターン形成工程である。
（ｅ）に示すように、上述した露光装置に波長２５０ｎ
ｍ程度のＤＵＶ光のみを透過させる反射ミラー等の波長
選択手段を装着して、波長２５０ｎｍ近傍のＤＵＶ光の
みを照射させて、下樹脂層を露光および現像することに
よって、下樹脂層４２に所望のノズルパターンを形成す
るパターン形成工程である。
【００６９】第５の工程は、ノズルパターンが形成され
て、ＤＵＶ光によって、分子中の架橋結合が破壊されて
溶解可能な上樹脂層４１および下樹脂層４２上に、図１
０−（ａ）に示すように、オリフィス形成部材１２とな
る透明な被覆樹脂層４３を塗布する塗布工程である。
て、ＤＵＶ光によって、分子中の架橋結合が破壊されて
溶解可能な上樹脂層４１および下樹脂層４２上に、図１
０−（ａ）に示すように、オリフィス形成部材１２とな
る透明な被覆樹脂層４３を塗布する塗布工程である。
【００７０】第６の工程は、図８−（ｃ）および図１０
−（ｂ）に示すように、この被覆樹脂層４３に、露光装
置でＵＶ光を照射させて、吐出口２６に相当する部分を
露光および現像して除去することにより、オリフィス形
成部材１２を形成する。
−（ｂ）に示すように、この被覆樹脂層４３に、露光装
置でＵＶ光を照射させて、吐出口２６に相当する部分を
露光および現像して除去することにより、オリフィス形
成部材１２を形成する。
【００７１】第７の工程は、図８−（ｄ）および図１０
−（ｃ）に示すように、素子基板１１の裏面に化学的な
エッチング処理等を行うことによって、素子基板１１に
供給口３６を形成する。化学的なエッチング処理として
は、例えば、強アルカリ溶液（ＫＯＨ，ＮａＯＨ，ＴＭ
ＡＨ）を用いた異方性エッチング処理が適用される。
−（ｃ）に示すように、素子基板１１の裏面に化学的な
エッチング処理等を行うことによって、素子基板１１に
供給口３６を形成する。化学的なエッチング処理として
は、例えば、強アルカリ溶液（ＫＯＨ，ＮａＯＨ，ＴＭ
ＡＨ）を用いた異方性エッチング処理が適用される。
【００７２】第８の工程は、図８−（ｅ）および図１０
−（ｄ）に示すように、波長３００ｎｍ以下のＤＵＶ光
を素子基板１１の主面側から被覆樹脂層４３を透過させ
て照射することにより、素子基板１１とオリフィス形成
部材１２との間に位置するノズル型材である上下樹脂層
４１，４２をそれぞれ溶出させる。
−（ｄ）に示すように、波長３００ｎｍ以下のＤＵＶ光
を素子基板１１の主面側から被覆樹脂層４３を透過させ
て照射することにより、素子基板１１とオリフィス形成
部材１２との間に位置するノズル型材である上下樹脂層
４１，４２をそれぞれ溶出させる。
【００７３】したがって、吐出口２６および供給口３６
と、これらを連通する供給路３２に段差状に形成された
制御部３３を有するノズル２７を備えるチップが得られ
る。このチップをヒータ２０を駆動するための配線基板
（図示せず）等と電気的な接続を行うことにより、記録
ヘッドが得られる。
と、これらを連通する供給路３２に段差状に形成された
制御部３３を有するノズル２７を備えるチップが得られ
る。このチップをヒータ２０を駆動するための配線基板
（図示せず）等と電気的な接続を行うことにより、記録
ヘッドが得られる。
【００７４】なお、上述した記録ヘッド１の製造方法に
よれば、ＤＵＶ光によって分子中の架橋結合が破壊され
て溶解可能な上樹脂層４１および下樹脂層４２を、素子
基板１１の厚み方向に対して更に階層構造にすることに
よって、ノズル２７内に３段以上の段差状に形成された
制御部を設けることが可能とされる。例えば、下樹脂層
の更に下層側に、波長２５０ｎｍ以下のＤＵＶ光に感度
を有する樹脂材料を用いて、多段階のノズル構造を形成
することができる。
よれば、ＤＵＶ光によって分子中の架橋結合が破壊され
て溶解可能な上樹脂層４１および下樹脂層４２を、素子
基板１１の厚み方向に対して更に階層構造にすることに
よって、ノズル２７内に３段以上の段差状に形成された
制御部を設けることが可能とされる。例えば、下樹脂層
の更に下層側に、波長２５０ｎｍ以下のＤＵＶ光に感度
を有する樹脂材料を用いて、多段階のノズル構造を形成
することができる。
【００７５】本実施形態に係る記録ヘッド１の製造方法
は、基本的に特開平４−１０９４０号公報、特開平４−
１０９４１号公報に開示されたインクジェット記録方法
をインク吐出手段とする記録ヘッドの製造方法に準ずる
ことが好ましい。これら各公報は、ヒータによって生じ
た気泡を外気に通気させる構成におけるインク滴吐出方
法であり、例えば５０ｐｌ以下の微少量のインク滴を吐
出することができる記録ヘッドを提供している。
は、基本的に特開平４−１０９４０号公報、特開平４−
１０９４１号公報に開示されたインクジェット記録方法
をインク吐出手段とする記録ヘッドの製造方法に準ずる
ことが好ましい。これら各公報は、ヒータによって生じ
た気泡を外気に通気させる構成におけるインク滴吐出方
法であり、例えば５０ｐｌ以下の微少量のインク滴を吐
出することができる記録ヘッドを提供している。
【００７６】記録ヘッド１は、気泡が外気に通気されて
いるため、吐出口２６から吐出されるインク滴の体積
が、ヒータ２０と吐出口２６との間に位置するインクの
体積、すなわち発泡室３１内に充填されたインクの体積
に大きく依存する。換言すれば、吐出されるインク滴の
体積は、記録ヘッド１のノズル２７部分の構造によって
ほぼ決定される。
いるため、吐出口２６から吐出されるインク滴の体積
が、ヒータ２０と吐出口２６との間に位置するインクの
体積、すなわち発泡室３１内に充填されたインクの体積
に大きく依存する。換言すれば、吐出されるインク滴の
体積は、記録ヘッド１のノズル２７部分の構造によって
ほぼ決定される。
【００７７】したがって、記録ヘッド１は、インクムラ
のない高品位な画像を出力することができる。本発明に
係る記録ヘッドは、構造として、気泡を外気に通気させ
るために、ヒータと吐出口との間の最短距離が３０μｍ
以下とされる記録ヘッドに適用することにより最大の効
果を奏するが、ヒータが設けられた素子基板の主面に直
交する方向にインク滴を飛翔させる記録ヘッドであれ
ば、いずれも有効に作用させることができる。
のない高品位な画像を出力することができる。本発明に
係る記録ヘッドは、構造として、気泡を外気に通気させ
るために、ヒータと吐出口との間の最短距離が３０μｍ
以下とされる記録ヘッドに適用することにより最大の効
果を奏するが、ヒータが設けられた素子基板の主面に直
交する方向にインク滴を飛翔させる記録ヘッドであれ
ば、いずれも有効に作用させることができる。
【００７８】上述したように、記録ヘッド１は、発泡室
３１内のインクの流れを制御する制御部３３が設けられ
ることによって、吐出されるインク滴の体積の安定化が
図られて、インク滴の吐出効率が向上される。
３１内のインクの流れを制御する制御部３３が設けられ
ることによって、吐出されるインク滴の体積の安定化が
図られて、インク滴の吐出効率が向上される。
【００７９】（第２の実施形態）上述した記録ヘッド１
は、発泡室３１内に充填されたインクが供給路３２に流
動することを防止する制御部３３が設けられたが、発泡
室３１内に成長する気泡およびこの気泡によるインクが
流動することを制御する制御部が設けられた第２の実施
形態の記録ヘッド２について説明する。なお、この記録
ヘッド２において、上述した記録ヘッド１と同一部材に
は同一符号を付して説明を省略する。
は、発泡室３１内に充填されたインクが供給路３２に流
動することを防止する制御部３３が設けられたが、発泡
室３１内に成長する気泡およびこの気泡によるインクが
流動することを制御する制御部が設けられた第２の実施
形態の記録ヘッド２について説明する。なお、この記録
ヘッド２において、上述した記録ヘッド１と同一部材に
は同一符号を付して説明を省略する。
【００８０】図１１に示すように、記録ヘッド２が備え
るオリフィス形成部材５２は、樹脂材料によって厚さが
３０μｍ程度に形成されている。オリフィス形成部材５
２は、図１２に示すように、インク滴を吐出する複数の
吐出口５３と、インクが流動する複数のノズル５４と、
これら各ノズル５４にインクを供給する供給室５５とを
有している。
るオリフィス形成部材５２は、樹脂材料によって厚さが
３０μｍ程度に形成されている。オリフィス形成部材５
２は、図１２に示すように、インク滴を吐出する複数の
吐出口５３と、インクが流動する複数のノズル５４と、
これら各ノズル５４にインクを供給する供給室５５とを
有している。
【００８１】吐出口５３は、素子基板１１上のヒータ２
０に対向する位置に形成されており、直径が例えば１５
μｍ程度の丸孔とされている。なお、吐出口５３は、吐
出特性上の必要に応じて放射状の略星形に形成されても
よい。
０に対向する位置に形成されており、直径が例えば１５
μｍ程度の丸孔とされている。なお、吐出口５３は、吐
出特性上の必要に応じて放射状の略星形に形成されても
よい。
【００８２】ノズル５４は、ヒータ２０によって気泡が
発生する発泡室５６と、この発泡室５６にインクを供給
する供給路５７と、気泡によって流動される発泡室５６
内のインクを制御するための第１および第２の制御部５
８，５９とを有している。
発生する発泡室５６と、この発泡室５６にインクを供給
する供給路５７と、気泡によって流動される発泡室５６
内のインクを制御するための第１および第２の制御部５
８，５９とを有している。
【００８３】発泡室５６は、吐出口５３に対向する底面
が略矩形状をなすように形成されている。発泡室５６
は、素子基板１１の主面に平行なヒータ２０の主面と吐
出口５３との最短距離ＨＯが３０μｍ以下となるように
形成されている。
が略矩形状をなすように形成されている。発泡室５６
は、素子基板１１の主面に平行なヒータ２０の主面と吐
出口５３との最短距離ＨＯが３０μｍ以下となるように
形成されている。
【００８４】供給路５７は、一端が発泡室５６に連通さ
れるとともに他端が供給室５５に連通されて形成されて
いる。
れるとともに他端が供給室５５に連通されて形成されて
いる。
【００８５】第１の制御部５８は、発泡室５６とこの発
泡室５６に隣接する供給路５７の一端部とに跨って、イ
ンクの流動方向に平行かつ素子基板１１の主面に直交す
る平面上で、流路に沿って素子基板１１の主面に対する
流路の高さが変化する段差状に設けられている。そし
て、ノズル５４は、素子基板１１の主面に対向する第１
の制御部５８の対向面と、発泡室５６内の第２の制御部
５９の対向面とが連続して形成されている。これら各対
向面は、素子基板１１の主面に平行に形成されている。
泡室５６に隣接する供給路５７の一端部とに跨って、イ
ンクの流動方向に平行かつ素子基板１１の主面に直交す
る平面上で、流路に沿って素子基板１１の主面に対する
流路の高さが変化する段差状に設けられている。そし
て、ノズル５４は、素子基板１１の主面に対向する第１
の制御部５８の対向面と、発泡室５６内の第２の制御部
５９の対向面とが連続して形成されている。これら各対
向面は、素子基板１１の主面に平行に形成されている。
【００８６】換言すれば、第１の制御部５８によって、
ノズル５４は、発泡室５６に隣接する供給路５７の一端
部から発泡室５６に亘って、素子基板１１の主面に対す
る高さが、供給室５５に隣接する供給路５７の他端部の
高さに比較して小さく形成されている。したがって、ノ
ズル５４は、第１の制御部５８によって、発泡室５６に
隣接する供給路５７の一端部から発泡室５６に亘ってイ
ンクの流路の断面積を小さくするように形成されてい
る。
ノズル５４は、発泡室５６に隣接する供給路５７の一端
部から発泡室５６に亘って、素子基板１１の主面に対す
る高さが、供給室５５に隣接する供給路５７の他端部の
高さに比較して小さく形成されている。したがって、ノ
ズル５４は、第１の制御部５８によって、発泡室５６に
隣接する供給路５７の一端部から発泡室５６に亘ってイ
ンクの流路の断面積を小さくするように形成されてい
る。
【００８７】また、ノズル５４は、図１１に示すよう
に、インクの流動方向に直交するとともに素子基板１１
の主面に平行な流路の幅が、供給室５５から発泡室５６
に亘ってほぼ等しいストレート状に形成されている。ま
た、ノズル５４は、素子基板１１の主面に対向する各内
壁面が、供給室５５から発泡室５６に亘って、素子基板
１１の主面に平行にそれぞれ形成されている。なお、ノ
ズル５４は、素子基板１１の主面に対する第１の制御部
５８の対向面の高さが、例えば１４μｍ程度に形成され
ており、素子基板１１の主面に対する供給室５５の対向
面の高さが、例えば２２μｍ程度に形成されている。ま
た、ノズル５４は、インクの流動方向に平行な第１の制
御部５８の長さが、例えば１０μｍ程度に形成されてい
る。
に、インクの流動方向に直交するとともに素子基板１１
の主面に平行な流路の幅が、供給室５５から発泡室５６
に亘ってほぼ等しいストレート状に形成されている。ま
た、ノズル５４は、素子基板１１の主面に対向する各内
壁面が、供給室５５から発泡室５６に亘って、素子基板
１１の主面に平行にそれぞれ形成されている。なお、ノ
ズル５４は、素子基板１１の主面に対する第１の制御部
５８の対向面の高さが、例えば１４μｍ程度に形成され
ており、素子基板１１の主面に対する供給室５５の対向
面の高さが、例えば２２μｍ程度に形成されている。ま
た、ノズル５４は、インクの流動方向に平行な第１の制
御部５８の長さが、例えば１０μｍ程度に形成されてい
る。
【００８８】第２の制御部５９は、第１の制御部５８に
連続されるとともに吐出口５３の吐出方向に連続され
て、吐出口５３から素子基板１１の主面に対向する発泡
室５６の対向面に向かって、吐出口５３の開口面積を段
差状に拡大するように形成されている。また、換言すれ
ば、第２の制御部５９は、吐出口５３に連続された円形
をなす凹部として形成されている。また、オリフィス形
成部材５２は、素子基板１１の主面に対する発泡室５６
の対向面の高さｘ1が、この対向面と吐出口５３との吐
出方向の距離ｘ2より小さく形成されている。なお、ノ
ズル５４は、素子基板１１の主面に対する第２の制御部
５９の対向面の高さが、例えば２４μｍ程度に形成され
ている。また、第２の制御部５９は、内径が例えば２０
μｍ程度に形成されている。
連続されるとともに吐出口５３の吐出方向に連続され
て、吐出口５３から素子基板１１の主面に対向する発泡
室５６の対向面に向かって、吐出口５３の開口面積を段
差状に拡大するように形成されている。また、換言すれ
ば、第２の制御部５９は、吐出口５３に連続された円形
をなす凹部として形成されている。また、オリフィス形
成部材５２は、素子基板１１の主面に対する発泡室５６
の対向面の高さｘ1が、この対向面と吐出口５３との吐
出方向の距離ｘ2より小さく形成されている。なお、ノ
ズル５４は、素子基板１１の主面に対する第２の制御部
５９の対向面の高さが、例えば２４μｍ程度に形成され
ている。また、第２の制御部５９は、内径が例えば２０
μｍ程度に形成されている。
【００８９】以上のように構成された記録ヘッド２につ
いて、インクを吐出口５３から吐出する動作を説明す
る。
いて、インクを吐出口５３から吐出する動作を説明す
る。
【００９０】まず、記録ヘッド２は、供給口３６から供
給室５５内に供給されたインクが、第１および第２のノ
ズル列の各ノズル５４にそれぞれ供給される。各ノズル
５４に供給されたインクは、供給路５７に沿って流動さ
れて発泡室５６内に充填される。発泡室５６内に充填さ
れたインクは、ヒータ２０により膜沸騰されて発生する
気泡の成長圧力によって、素子基板１１の主面に対して
ほぼ直交する方向に飛翔されて、吐出口５３からインク
滴として吐出される。
給室５５内に供給されたインクが、第１および第２のノ
ズル列の各ノズル５４にそれぞれ供給される。各ノズル
５４に供給されたインクは、供給路５７に沿って流動さ
れて発泡室５６内に充填される。発泡室５６内に充填さ
れたインクは、ヒータ２０により膜沸騰されて発生する
気泡の成長圧力によって、素子基板１１の主面に対して
ほぼ直交する方向に飛翔されて、吐出口５３からインク
滴として吐出される。
【００９１】発泡室５６内に充填されたインクが吐出さ
れる際、発泡室５６内のインクの一部は、発泡室５６内
に発生する気泡の圧力によって供給路５７側に流動する
ことになる。記録ヘッド２は、発泡室５６内のインクの
一部が供給路５７側に流動する際、第１の制御部５８に
よって供給路５７の流路が狭められているため、発泡室
５６側から供給路５７を介して供給室５５側に向かって
流動するインクに対して第１の制御部５８が流体抵抗と
して作用する。したがって、記録ヘッド２は、発泡室５
６内に充填されたインクが、第１の制御部５８によって
供給路５７側に流動することが抑制されるため、発泡室
５６内のインクが減少することが防止されて、インク滴
の吐出体積が良好に確保される。
れる際、発泡室５６内のインクの一部は、発泡室５６内
に発生する気泡の圧力によって供給路５７側に流動する
ことになる。記録ヘッド２は、発泡室５６内のインクの
一部が供給路５７側に流動する際、第１の制御部５８に
よって供給路５７の流路が狭められているため、発泡室
５６側から供給路５７を介して供給室５５側に向かって
流動するインクに対して第１の制御部５８が流体抵抗と
して作用する。したがって、記録ヘッド２は、発泡室５
６内に充填されたインクが、第１の制御部５８によって
供給路５７側に流動することが抑制されるため、発泡室
５６内のインクが減少することが防止されて、インク滴
の吐出体積が良好に確保される。
【００９２】また、記録ヘッド２は、発泡室５６内の第
２の制御部５９によって、発泡室５６内に成長する気泡
が、発泡室５６内の内壁に当接して圧力を損失すること
が抑制されるため、気泡が良好に成長される。したがっ
て、記録ヘッド２は、吐出口５３から吐出されるインク
滴の吐出速度の高速化を図ることができる。
２の制御部５９によって、発泡室５６内に成長する気泡
が、発泡室５６内の内壁に当接して圧力を損失すること
が抑制されるため、気泡が良好に成長される。したがっ
て、記録ヘッド２は、吐出口５３から吐出されるインク
滴の吐出速度の高速化を図ることができる。
【００９３】上述した第１の実施形態の記録ヘッド１と
同様に、ノズル５４の構造上のイナータンスＡ、粘性抵
抗Ｂをそれぞれ求めると、第２の実施形態の記録ヘッド
２は、第１の実施形態の記録ヘッド１に比較して、ヘッ
ドの吐出口５３側へのエネルギ配分比ηが約３０％向上
するとともに、粘性抵抗値Ｂを約２０％程度低減するこ
とができる。また、記録ヘッド２は、吐出口５３側への
エネルギ配分比ηが０．６８とされている。
同様に、ノズル５４の構造上のイナータンスＡ、粘性抵
抗Ｂをそれぞれ求めると、第２の実施形態の記録ヘッド
２は、第１の実施形態の記録ヘッド１に比較して、ヘッ
ドの吐出口５３側へのエネルギ配分比ηが約３０％向上
するとともに、粘性抵抗値Ｂを約２０％程度低減するこ
とができる。また、記録ヘッド２は、吐出口５３側への
エネルギ配分比ηが０．６８とされている。
【００９４】したがって、記録ヘッド２は、従来の記録
ヘッドに比較して、吐出速度および吐出体積から算出さ
れるインク滴の運動エネルギが向上するため、吐出効率
を向上することができるとともに、上述した記録ヘッド
１と同様に吐出周波数特性を高速化することができる。
ヘッドに比較して、吐出速度および吐出体積から算出さ
れるインク滴の運動エネルギが向上するため、吐出効率
を向上することができるとともに、上述した記録ヘッド
１と同様に吐出周波数特性を高速化することができる。
【００９５】以上のように構成された記録ヘッド２の製
造方法について簡単に説明する。記録ヘッド２の製造方
法は、上述した記録ヘッド１の製造方法とほぼ同一であ
るため、同一部材に同一符号を付すとともに同一工程に
ついては説明を省略する。
造方法について簡単に説明する。記録ヘッド２の製造方
法は、上述した記録ヘッド１の製造方法とほぼ同一であ
るため、同一部材に同一符号を付すとともに同一工程に
ついては説明を省略する。
【００９６】記録ヘッド２の製造方法は、上述した記録
ヘッド１の製造方法に準じており、上樹脂層４１にノズ
ルパターンを形成するパターン形成工程を除く他の工程
が同一とされている。記録ヘッド２の製造方法は、パタ
ーン形成工程において、図１３（ａ）および図１３
（ｂ）に示すように、吐出口５３に対応する下樹脂層４
２上の所定の位置に、第２の制御部を形成するための上
樹脂層４１のノズルパターンが形成される。すなわち、
記録ヘッド２の製造方法は、上樹脂層４１のノズルパタ
ーンの形状を部分的に変更するだけで、記録ヘッド２を
容易に形成することできる。
ヘッド１の製造方法に準じており、上樹脂層４１にノズ
ルパターンを形成するパターン形成工程を除く他の工程
が同一とされている。記録ヘッド２の製造方法は、パタ
ーン形成工程において、図１３（ａ）および図１３
（ｂ）に示すように、吐出口５３に対応する下樹脂層４
２上の所定の位置に、第２の制御部を形成するための上
樹脂層４１のノズルパターンが形成される。すなわち、
記録ヘッド２の製造方法は、上樹脂層４１のノズルパタ
ーンの形状を部分的に変更するだけで、記録ヘッド２を
容易に形成することできる。
【００９７】上述した記録ヘッド２によれば、第１およ
び第２の制御部５８，５９によって、吐出体積の安定化
を図るとともに、インク滴の吐出速度を更に高速化する
ことが可能とされて、インクの吐出効率を更に向上する
ことだできる。
び第２の制御部５８，５９によって、吐出体積の安定化
を図るとともに、インク滴の吐出速度を更に高速化する
ことが可能とされて、インクの吐出効率を更に向上する
ことだできる。
【００９８】（第３の実施形態）なお、上述した記録ヘ
ッド２の第１の制御部５８の高さが更に小さくされた第
３の実施形態の記録ヘッド３について図面を参照して簡
単に説明する。なお、この記録ヘッド３において、上述
した記録ヘッド１，２と同一部材には同一符号を付して
説明を省略する。
ッド２の第１の制御部５８の高さが更に小さくされた第
３の実施形態の記録ヘッド３について図面を参照して簡
単に説明する。なお、この記録ヘッド３において、上述
した記録ヘッド１，２と同一部材には同一符号を付して
説明を省略する。
【００９９】図１４に示すように、記録ヘッド３が備え
るオリフィス形成部材６２は、樹脂材料によって厚さが
３０μｍ程度に形成されている。オリフィス形成部材６
２は、インク滴を吐出する複数の吐出口６３と、インク
が流動する複数のノズル６４と、これら各ノズル６４に
インクを供給する供給室６５とを有している。
るオリフィス形成部材６２は、樹脂材料によって厚さが
３０μｍ程度に形成されている。オリフィス形成部材６
２は、インク滴を吐出する複数の吐出口６３と、インク
が流動する複数のノズル６４と、これら各ノズル６４に
インクを供給する供給室６５とを有している。
【０１００】吐出口６３は、素子基板１１上のヒータ２
０に対向する位置に形成されており、直径が例えば１５
μｍ程度の丸孔とされている。なお、吐出口６３は、吐
出特性上の必要に応じて放射状の略星形に形成されても
よい。
０に対向する位置に形成されており、直径が例えば１５
μｍ程度の丸孔とされている。なお、吐出口６３は、吐
出特性上の必要に応じて放射状の略星形に形成されても
よい。
【０１０１】ノズル６４は、ヒータ２０によって気泡が
発生する発泡室６６と、この発泡室６６にインクを供給
する供給路６７と、気泡によって流動される発泡室６６
内のインクを制御するための第１および第２の制御部６
８，６９とを有している。
発生する発泡室６６と、この発泡室６６にインクを供給
する供給路６７と、気泡によって流動される発泡室６６
内のインクを制御するための第１および第２の制御部６
８，６９とを有している。
【０１０２】発泡室６６は、吐出口６３に対向する底面
が略矩形状をなすように形成されている。発泡室６６
は、素子基板１１の主面に平行なヒータ２０の主面と吐
出口６６との最短距離ＨＯが３０μｍ以下となるように
形成されている。
が略矩形状をなすように形成されている。発泡室６６
は、素子基板１１の主面に平行なヒータ２０の主面と吐
出口６６との最短距離ＨＯが３０μｍ以下となるように
形成されている。
【０１０３】供給路６７は、一端が発泡室６６に連通さ
れるとともに他端が供給室６５に連通されて形成されて
いる。
れるとともに他端が供給室６５に連通されて形成されて
いる。
【０１０４】第１の制御部６８は、発泡室６６とこの発
泡室６６に隣接する供給路６７の一端部とに跨って、イ
ンクの流動方向に平行かつ素子基板１１の主面に直交す
る平面上で、流路に沿って素子基板１１の主面に対する
流路の高さが変化する段差状に設けられている。そし
て、ノズル６４は、素子基板１１の主面に対向する第１
の制御部６８の対向面と、発泡室６６内の第２の制御部
６９の対向面とが連続して形成されている。これら各対
向面は、素子基板１１の主面に平行に形成されている。
泡室６６に隣接する供給路６７の一端部とに跨って、イ
ンクの流動方向に平行かつ素子基板１１の主面に直交す
る平面上で、流路に沿って素子基板１１の主面に対する
流路の高さが変化する段差状に設けられている。そし
て、ノズル６４は、素子基板１１の主面に対向する第１
の制御部６８の対向面と、発泡室６６内の第２の制御部
６９の対向面とが連続して形成されている。これら各対
向面は、素子基板１１の主面に平行に形成されている。
【０１０５】換言すれば、第１の制御部６８によって、
ノズル６４は、発泡室６６に隣接する供給路６７の一端
部から発泡室６６に亘って、素子基板１１の主面に対す
る高さが、上述した第２の実施形態の記録ヘッド２の第
１の制御部５８の高さより小さくされるとともに、供給
室６５に隣接する供給路６７の他端部の高さに比較して
小さく形成されている。したがって、ノズル６４は、第
１の制御部６８によって、発泡室６６に隣接する供給路
６７の一端部から発泡室６６に亘ってインクの流路の断
面積を小さくするように形成されて、記録ヘッド２のノ
ズル５４に比して更に小さくされている。
ノズル６４は、発泡室６６に隣接する供給路６７の一端
部から発泡室６６に亘って、素子基板１１の主面に対す
る高さが、上述した第２の実施形態の記録ヘッド２の第
１の制御部５８の高さより小さくされるとともに、供給
室６５に隣接する供給路６７の他端部の高さに比較して
小さく形成されている。したがって、ノズル６４は、第
１の制御部６８によって、発泡室６６に隣接する供給路
６７の一端部から発泡室６６に亘ってインクの流路の断
面積を小さくするように形成されて、記録ヘッド２のノ
ズル５４に比して更に小さくされている。
【０１０６】また、ノズル６４は、インクの流動方向に
直交するとともに素子基板１１の主面に平行な流路の幅
が、供給室６５から発泡室６６に亘ってほぼ等しい、ス
トレート状に形成されている。また、ノズル６４は、素
子基板１１の主面に対向する各内壁面が、供給室６５か
ら発泡室６６に亘って、素子基板１１の主面に平行にそ
れぞれ形成されている。
直交するとともに素子基板１１の主面に平行な流路の幅
が、供給室６５から発泡室６６に亘ってほぼ等しい、ス
トレート状に形成されている。また、ノズル６４は、素
子基板１１の主面に対向する各内壁面が、供給室６５か
ら発泡室６６に亘って、素子基板１１の主面に平行にそ
れぞれ形成されている。
【０１０７】なお、ノズル６４は、素子基板１１の主面
に対する第１の制御部６８の対向面の高さｘ3が、例え
ば１０μｍ程度に形成されており、素子基板１１の主面
に対する供給室６５の対向面の高さが、例えば２２μｍ
程度に形成されている。また、ノズル６４は、インクの
流動方向に平行な第１の制御部６８の長さが、例えば１
０μｍ程度に形成されている。
に対する第１の制御部６８の対向面の高さｘ3が、例え
ば１０μｍ程度に形成されており、素子基板１１の主面
に対する供給室６５の対向面の高さが、例えば２２μｍ
程度に形成されている。また、ノズル６４は、インクの
流動方向に平行な第１の制御部６８の長さが、例えば１
０μｍ程度に形成されている。
【０１０８】第２の制御部６９は、第１の制御部６８に
連続されるとともに吐出口６３の吐出方向に連続され
て、吐出口６３から素子基板１１の主面に対向する発泡
室６６の対向面に向かって、吐出口６３の開口面積を段
差状に拡大するように形成されている。また、換言すれ
ば、第２の制御部６９は、吐出口６３に連続された円形
をなす凹部として形成されている。また、オリフィス形
成部材６２は、素子基板１１の主面に対する発泡室６６
の対向面の高さｘ1が、この対向面と吐出口６３との吐
出方向の距離ｘ2より小さく形成されている。なお、ノ
ズル６４は、素子基板１１の主面に対する第２の制御部
６９の対向面の高さが、例えば２４μｍ程度に形成され
ている。また、第２の制御部６９は、内径が例えば２０
μｍ程度に形成されている。
連続されるとともに吐出口６３の吐出方向に連続され
て、吐出口６３から素子基板１１の主面に対向する発泡
室６６の対向面に向かって、吐出口６３の開口面積を段
差状に拡大するように形成されている。また、換言すれ
ば、第２の制御部６９は、吐出口６３に連続された円形
をなす凹部として形成されている。また、オリフィス形
成部材６２は、素子基板１１の主面に対する発泡室６６
の対向面の高さｘ1が、この対向面と吐出口６３との吐
出方向の距離ｘ2より小さく形成されている。なお、ノ
ズル６４は、素子基板１１の主面に対する第２の制御部
６９の対向面の高さが、例えば２４μｍ程度に形成され
ている。また、第２の制御部６９は、内径が例えば２０
μｍ程度に形成されている。
【０１０９】以上のように構成された記録ヘッド３につ
いて、吐出口６３からインクを吐出する動作を説明す
る。
いて、吐出口６３からインクを吐出する動作を説明す
る。
【０１１０】まず、記録ヘッド３は、供給口３６から供
給室６５内に供給されたインクが、第１および第２のノ
ズル列の各ノズル６４にそれぞれ供給される。各ノズル
６４に供給されたインクは、供給路６７に沿って流動さ
れて発泡室６６内に充填される。発泡室６６内に充填さ
れたインクは、ヒータ２０により膜沸騰されて発生する
気泡の成長圧力によって、素子基板１１の主面に対して
ほぼ直交する方向に飛翔されて、吐出口６３からインク
滴として吐出される。
給室６５内に供給されたインクが、第１および第２のノ
ズル列の各ノズル６４にそれぞれ供給される。各ノズル
６４に供給されたインクは、供給路６７に沿って流動さ
れて発泡室６６内に充填される。発泡室６６内に充填さ
れたインクは、ヒータ２０により膜沸騰されて発生する
気泡の成長圧力によって、素子基板１１の主面に対して
ほぼ直交する方向に飛翔されて、吐出口６３からインク
滴として吐出される。
【０１１１】発泡室６６内に充填されたインクが吐出さ
れる際、発泡室６６内のインクの一部は、発泡室６６内
に発生する気泡の圧力によって供給路６７側に流動する
ことになる。記録ヘッド３は、発泡室６６内のインクの
一部が供給路６７側に流動する際、第１の制御部６８に
よって供給路６７の流路が狭められているため、発泡室
６６側から供給路６７を介して供給室６５側に向かって
流動するインクに対して第１の制御部６８が流体抵抗と
して作用する。したがって、記録ヘッド３は、発泡室６
６内に充填されたインクが、第１の制御部６８によって
供給路６７側に流動することが更に抑制されるため、発
泡室６６内のインクが減少することが防止されて、イン
クの吐出体積が更に良好に確保される。
れる際、発泡室６６内のインクの一部は、発泡室６６内
に発生する気泡の圧力によって供給路６７側に流動する
ことになる。記録ヘッド３は、発泡室６６内のインクの
一部が供給路６７側に流動する際、第１の制御部６８に
よって供給路６７の流路が狭められているため、発泡室
６６側から供給路６７を介して供給室６５側に向かって
流動するインクに対して第１の制御部６８が流体抵抗と
して作用する。したがって、記録ヘッド３は、発泡室６
６内に充填されたインクが、第１の制御部６８によって
供給路６７側に流動することが更に抑制されるため、発
泡室６６内のインクが減少することが防止されて、イン
クの吐出体積が更に良好に確保される。
【０１１２】また、記録ヘッド３は、発泡室６６内の第
２の制御部６９によって、発泡室６６内に成長する気泡
が、発泡室６６内の内壁に当接して圧力を損失すること
が抑制されるため、気泡が良好に成長される。したがっ
て、記録ヘッド３は、吐出口６３から吐出されるインク
の吐出速度が向上される。
２の制御部６９によって、発泡室６６内に成長する気泡
が、発泡室６６内の内壁に当接して圧力を損失すること
が抑制されるため、気泡が良好に成長される。したがっ
て、記録ヘッド３は、吐出口６３から吐出されるインク
の吐出速度が向上される。
【０１１３】上述した記録ヘッド３によれば、ノズルに
第１の制御部６８が設けられたことによって、発泡室６
６内に充填されたインクが供給路６７側に流動すること
が記録ヘッド１，２に比較して更に抑制されるため、イ
ンク滴の吐出効率を更に向上することができる。
第１の制御部６８が設けられたことによって、発泡室６
６内に充填されたインクが供給路６７側に流動すること
が記録ヘッド１，２に比較して更に抑制されるため、イ
ンク滴の吐出効率を更に向上することができる。
【０１１４】（第４の実施形態）つぎに、上述した記録
ヘッド１，２は、供給室２８，５５から発泡室３１，５
６に亘ってインクの流路の幅がほぼ等しいストレート状
に形成されたが、インクの流路の幅が段差状に変化する
第４および第５の実施形態の記録ヘッド４，５を図面を
参照して説明する。なお、記録ヘッド４において、上述
した記録ヘッド１と同一部材には同一符号を付して説明
を省略する。また、記録ヘッド５において、上述した記
録ヘッド２と同一部材には同一符号を付して説明を省略
する。
ヘッド１，２は、供給室２８，５５から発泡室３１，５
６に亘ってインクの流路の幅がほぼ等しいストレート状
に形成されたが、インクの流路の幅が段差状に変化する
第４および第５の実施形態の記録ヘッド４，５を図面を
参照して説明する。なお、記録ヘッド４において、上述
した記録ヘッド１と同一部材には同一符号を付して説明
を省略する。また、記録ヘッド５において、上述した記
録ヘッド２と同一部材には同一符号を付して説明を省略
する。
【０１１５】図１５、図１６および図１７に示すよう
に、記録ヘッド４が備えるオリフィス形成部材７２は、
樹脂材料によって厚さが３０μｍ程度に形成されてい
る。オリフィス形成部材７２は、インク滴を吐出する複
数の吐出口７３と、インクが流動する複数のノズル７４
と、これら各ノズル７４にインクを供給する供給室７５
とを有している。
に、記録ヘッド４が備えるオリフィス形成部材７２は、
樹脂材料によって厚さが３０μｍ程度に形成されてい
る。オリフィス形成部材７２は、インク滴を吐出する複
数の吐出口７３と、インクが流動する複数のノズル７４
と、これら各ノズル７４にインクを供給する供給室７５
とを有している。
【０１１６】吐出口７３は、素子基板１１上のヒータ２
０に対向する位置に形成されており、直径が例えば１５
μｍ程度の丸孔とされている。なお、吐出口７３は、吐
出特性上の必要に応じて放射状の略星形に形成されても
よい。
０に対向する位置に形成されており、直径が例えば１５
μｍ程度の丸孔とされている。なお、吐出口７３は、吐
出特性上の必要に応じて放射状の略星形に形成されても
よい。
【０１１７】ノズル７３は、ヒータ２０によって気泡が
発生する発泡室７６と、この発泡室７６にインクを供給
する供給路７７と、気泡によって流動される発泡室７６
内のインクを制御するための第１および第２の制御部７
８，７９とを有している。
発生する発泡室７６と、この発泡室７６にインクを供給
する供給路７７と、気泡によって流動される発泡室７６
内のインクを制御するための第１および第２の制御部７
８，７９とを有している。
【０１１８】発泡室７６は、吐出口７３に対向する底面
が略矩形状をなすように形成されている。発泡室７６
は、素子基板１１の主面に平行なヒータ２０の主面と吐
出口７３との最短距離ＨＯが３０μｍ以下となるように
形成されている。
が略矩形状をなすように形成されている。発泡室７６
は、素子基板１１の主面に平行なヒータ２０の主面と吐
出口７３との最短距離ＨＯが３０μｍ以下となるように
形成されている。
【０１１９】供給路７７は、一端が発泡室７６に連通さ
れるとともに他端が供給室７５に連通されて形成されて
いる。
れるとともに他端が供給室７５に連通されて形成されて
いる。
【０１２０】第１の制御部７８は、発泡室７６とこの発
泡室７６に隣接する供給路７７の一端部とに跨って、イ
ンクの流動方向に平行かつ素子基板１１の主面に直交す
る平面上で、流路に沿って素子基板１１の主面に対する
流路の高さが変化する段差状に設けられている。そし
て、ノズル７４は、素子基板１１の主面に対向する第１
の制御部７８の対向面と、発泡室７６の対向面とが連続
して形成されている。これら各対向面は、素子基板１１
の主面に平行に形成されている。
泡室７６に隣接する供給路７７の一端部とに跨って、イ
ンクの流動方向に平行かつ素子基板１１の主面に直交す
る平面上で、流路に沿って素子基板１１の主面に対する
流路の高さが変化する段差状に設けられている。そし
て、ノズル７４は、素子基板１１の主面に対向する第１
の制御部７８の対向面と、発泡室７６の対向面とが連続
して形成されている。これら各対向面は、素子基板１１
の主面に平行に形成されている。
【０１２１】換言すれば、第１の制御部７８によって、
ノズル７４は、発泡室７６に隣接する供給路７７の一端
部から発泡室７６に亘って、素子基板１１の主面に対す
る高さが、供給室７５に隣接する供給路７７の他端部の
高さに比較して小さく形成されている。したがって、ノ
ズル７４は、第１の制御部７８によって、発泡室７６に
隣接する供給路７７の一端部から発泡室７６に亘ってイ
ンクの流路の断面積を小さくするように形成されてい
る。
ノズル７４は、発泡室７６に隣接する供給路７７の一端
部から発泡室７６に亘って、素子基板１１の主面に対す
る高さが、供給室７５に隣接する供給路７７の他端部の
高さに比較して小さく形成されている。したがって、ノ
ズル７４は、第１の制御部７８によって、発泡室７６に
隣接する供給路７７の一端部から発泡室７６に亘ってイ
ンクの流路の断面積を小さくするように形成されてい
る。
【０１２２】第２の制御部７９は、素子基板１１の主面
に対向する供給路７７の対向面側に位置して、インクの
流動方向に直交する平面上で、オリフィス形成部材７２
の厚み方向に沿って流路の幅が変化する段差状に設けら
れている。この第２の制御部７９は、供給路７７の流路
の長手方向に亘って、第１の制御部６８に連続されて形
成されている。また、ノズル７４は、素子基板１１の主
面に対向する各内壁面が、供給室７５から発泡室７６に
亘って、素子基板１１の主面に平行にそれぞれ形成され
ている。
に対向する供給路７７の対向面側に位置して、インクの
流動方向に直交する平面上で、オリフィス形成部材７２
の厚み方向に沿って流路の幅が変化する段差状に設けら
れている。この第２の制御部７９は、供給路７７の流路
の長手方向に亘って、第１の制御部６８に連続されて形
成されている。また、ノズル７４は、素子基板１１の主
面に対向する各内壁面が、供給室７５から発泡室７６に
亘って、素子基板１１の主面に平行にそれぞれ形成され
ている。
【０１２３】そして、以上のように構成された記録ヘッ
ド４は、図１５および図１６に示すように、ヒータ２０
の主面と吐出口７３との間の最短距離ＯＨ、吐出口７３
の開口面積Ｓ0、供給室７５に隣接する供給路７７の一
端と供給路７７内のインクの流動方向に直交する平面に
平行な発泡室７６の端面との間の距離Ｌとする。また、
記録ヘッド４は、第１の制御部７８の高さＴ1、第１の
制御部７８の高さＴ1に対する供給路７７の高さの差分
Ｔ2として、高さＴ1の流路の幅Ｗ1、差分Ｔ2の流路の幅
Ｗ2、高さＴ1の流路の流動方向の距離Ｌ1、差分Ｔ2の流
路の流動方向の距離Ｌ2とすれば、 ｛Ｓ0×（ＯＨ−Ｔ1）｝＜（Ｌ1×Ｗ1×Ｔ1）＜｛Ｌ2×
（Ｗ1×Ｔ1＋Ｗ2×Ｔ2）｝ ただし、Ｌ＝Ｌ1＋Ｌ2、かつＷ1＞Ｗ2を満たすようにノ
ズル７４内の各体積がそれぞれ形成されている。
ド４は、図１５および図１６に示すように、ヒータ２０
の主面と吐出口７３との間の最短距離ＯＨ、吐出口７３
の開口面積Ｓ0、供給室７５に隣接する供給路７７の一
端と供給路７７内のインクの流動方向に直交する平面に
平行な発泡室７６の端面との間の距離Ｌとする。また、
記録ヘッド４は、第１の制御部７８の高さＴ1、第１の
制御部７８の高さＴ1に対する供給路７７の高さの差分
Ｔ2として、高さＴ1の流路の幅Ｗ1、差分Ｔ2の流路の幅
Ｗ2、高さＴ1の流路の流動方向の距離Ｌ1、差分Ｔ2の流
路の流動方向の距離Ｌ2とすれば、 ｛Ｓ0×（ＯＨ−Ｔ1）｝＜（Ｌ1×Ｗ1×Ｔ1）＜｛Ｌ2×
（Ｗ1×Ｔ1＋Ｗ2×Ｔ2）｝ ただし、Ｌ＝Ｌ1＋Ｌ2、かつＷ1＞Ｗ2を満たすようにノ
ズル７４内の各体積がそれぞれ形成されている。
【０１２４】なお、ノズル内に複数の制御部が連続する
段差状に設けられた場合、記録ヘッドは、流路の上流側
に向かう順に第１ないし第ｎの制御部として、第１の制
御部の高さＴ1、以降下流側に隣接する下流側制御部に
対する高さの差分Ｔ2，Ｔ3，Ｔn、Ｔが異なる各流路の
幅Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3，Ｗn、Ｔが異なる各流路の流動方向の
距離Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌnとすれば、 ｛Ｓ0×（ＯＨ−Ｔ1）｝＜（Ｌ1×Ｗ1×Ｔ1）＜・・・・ ・・・・＜｛Ｌn×（Ｗ1×Ｔ1＋・・・＋Ｗn×Ｔn）｝ ・・・式１０ ただし、Ｌ＝Ｌ1＋Ｌ2・・・＋Ｌn、かつＷ1＞Ｗ2＞・
・・＞Ｗnを満たすようにノズル内の各体積が形成され
る。
段差状に設けられた場合、記録ヘッドは、流路の上流側
に向かう順に第１ないし第ｎの制御部として、第１の制
御部の高さＴ1、以降下流側に隣接する下流側制御部に
対する高さの差分Ｔ2，Ｔ3，Ｔn、Ｔが異なる各流路の
幅Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3，Ｗn、Ｔが異なる各流路の流動方向の
距離Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌnとすれば、 ｛Ｓ0×（ＯＨ−Ｔ1）｝＜（Ｌ1×Ｗ1×Ｔ1）＜・・・・ ・・・・＜｛Ｌn×（Ｗ1×Ｔ1＋・・・＋Ｗn×Ｔn）｝ ・・・式１０ ただし、Ｌ＝Ｌ1＋Ｌ2・・・＋Ｌn、かつＷ1＞Ｗ2＞・
・・＞Ｗnを満たすようにノズル内の各体積が形成され
る。
【０１２５】また、記録ヘッド４は、吐出口７３の開口
面積Ｓ0とすれば、 ｛Ｓ0×（ＯＨ−Ｔ1）｝＜（Ｌ1×Ｗ1×Ｔ1） ＜｛Ｌ2×（Ｗ1×Ｔ1＋Ｗ2×Ｔ2）｝ ・・・式１１ ただし、Ｌ＝Ｌ1＋Ｌ2、かつＷ1＞Ｗ2を満たすようにノ
ズル７４内の各体積が形成されている。
面積Ｓ0とすれば、 ｛Ｓ0×（ＯＨ−Ｔ1）｝＜（Ｌ1×Ｗ1×Ｔ1） ＜｛Ｌ2×（Ｗ1×Ｔ1＋Ｗ2×Ｔ2）｝ ・・・式１１ ただし、Ｌ＝Ｌ1＋Ｌ2、かつＷ1＞Ｗ2を満たすようにノ
ズル７４内の各体積が形成されている。
【０１２６】また、記録ヘッド３は、
（Ｗ1×Ｔ1）＜Ｓ0＜（Ｗ1×Ｔ1＋Ｗ2×Ｔ2） ・・・式１２
ただし、Ｗ1＞Ｗ2を満たすように流路の各断面積が形成
されている。以上のように構成された記録ヘッド４の製
造方法について簡単に説明する。記録ヘッド４の製造方
法は、上述した記録ヘッド１，２の製造方法とほぼ同一
であるため、同一部材に同一符号を付すとともに同一工
程については説明を省略する。
されている。以上のように構成された記録ヘッド４の製
造方法について簡単に説明する。記録ヘッド４の製造方
法は、上述した記録ヘッド１，２の製造方法とほぼ同一
であるため、同一部材に同一符号を付すとともに同一工
程については説明を省略する。
【０１２７】記録ヘッド４の製造方法は、上述した記録
ヘッド１，２の製造方法に準じており、上樹脂層４１に
ノズルパターンを形成するパターン形成工程を除く他の
工程が同一とされている。記録ヘッド４の製造方法は、
パターン形成工程において、図１８（ａ）および図１８
（ｂ）に示すように、素子基板１１上に上下樹脂層４
１，４２をそれぞれ形成した後に、図１８（ｃ）および
図１８（ｄ）に示すように、供給路７７に対応する下樹
脂層４２上の所定の位置に、第２の制御部７９を形成す
るための上樹脂層４１のノズルパターンが形成される。
すなわち、記録ヘッド４の製造方法は、上樹脂層４１の
ノズルパターンの形状を部分的に変更するだけで、記録
ヘッド４を容易に形成することできる。上述した記録ヘ
ッド４によれば、第１および第２の制御部７８，７９が
設けられたことによって、ヒータ２０から遠ざかるにつ
れて、流路の体積が狭まるような形状とされるため、リ
フィル時にインクが流れ込む空間に近い位置の流路抵抗
がより小さくなり、リフィル時間ｔを更に高速化するこ
とができる。
ヘッド１，２の製造方法に準じており、上樹脂層４１に
ノズルパターンを形成するパターン形成工程を除く他の
工程が同一とされている。記録ヘッド４の製造方法は、
パターン形成工程において、図１８（ａ）および図１８
（ｂ）に示すように、素子基板１１上に上下樹脂層４
１，４２をそれぞれ形成した後に、図１８（ｃ）および
図１８（ｄ）に示すように、供給路７７に対応する下樹
脂層４２上の所定の位置に、第２の制御部７９を形成す
るための上樹脂層４１のノズルパターンが形成される。
すなわち、記録ヘッド４の製造方法は、上樹脂層４１の
ノズルパターンの形状を部分的に変更するだけで、記録
ヘッド４を容易に形成することできる。上述した記録ヘ
ッド４によれば、第１および第２の制御部７８，７９が
設けられたことによって、ヒータ２０から遠ざかるにつ
れて、流路の体積が狭まるような形状とされるため、リ
フィル時にインクが流れ込む空間に近い位置の流路抵抗
がより小さくなり、リフィル時間ｔを更に高速化するこ
とができる。
【０１２８】（第５の実施形態）図１９、図２０、図２
１に示すように、第５の実施形態の記録ヘッド５が備え
るオリフィス形成部材８２は、樹脂材料によって厚さが
３０μｍ程度に形成されている。オリフィス形成部材８
２は、インク滴を吐出する複数の吐出口８３と、インク
が流動する複数のノズル８４と、これら各ノズル８４に
インクを供給する供給室８５とを有している。
１に示すように、第５の実施形態の記録ヘッド５が備え
るオリフィス形成部材８２は、樹脂材料によって厚さが
３０μｍ程度に形成されている。オリフィス形成部材８
２は、インク滴を吐出する複数の吐出口８３と、インク
が流動する複数のノズル８４と、これら各ノズル８４に
インクを供給する供給室８５とを有している。
【０１２９】吐出口８３は、素子基板１１上のヒータ２
０に対向する位置に形成されており、直径が例えば１５
μｍ程度の丸孔とされている。なお、吐出口８３は、吐
出特性上の必要に応じて放射状の略星形に形成されても
よい。
０に対向する位置に形成されており、直径が例えば１５
μｍ程度の丸孔とされている。なお、吐出口８３は、吐
出特性上の必要に応じて放射状の略星形に形成されても
よい。
【０１３０】ノズル８４は、ヒータ２０によって気泡が
発生する発泡室８６と、この発泡室８６にインクを供給
する供給路８７と、気泡によって流動される発泡室８６
内のインクを制御するための第１、第２および第３の制
御部８８，８９，９０とを有している。
発生する発泡室８６と、この発泡室８６にインクを供給
する供給路８７と、気泡によって流動される発泡室８６
内のインクを制御するための第１、第２および第３の制
御部８８，８９，９０とを有している。
【０１３１】発泡室８６は、吐出口８３に対向する底面
が略矩形状をなすように形成されている。発泡室８６
は、素子基板１１の主面に平行なヒータ２０の主面と吐
出口８３との最短距離ＨＯが３０μｍ以下となるように
形成されている。
が略矩形状をなすように形成されている。発泡室８６
は、素子基板１１の主面に平行なヒータ２０の主面と吐
出口８３との最短距離ＨＯが３０μｍ以下となるように
形成されている。
【０１３２】供給路８７は、一端が発泡室８６に連通さ
れるとともに他端が供給室８５に連通されて形成されて
いる。
れるとともに他端が供給室８５に連通されて形成されて
いる。
【０１３３】第１の制御部８８は、発泡室８６とこの発
泡室８６に隣接する供給路８７の一端部とに跨って、イ
ンクの流動方向に平行かつ素子基板１１の主面に直交す
る平面上で、流路に沿って素子基板１１の主面に対する
流路の高さが変化する段差状に設けられている。そし
て、ノズル８４は、素子基板１１の主面に対向する第１
の制御部８８の対向面と、第２および第３の制御部８
９，９０の対向面とが連続して形成されている。これら
各対向面は、素子基板１１の主面に平行に形成されてい
る。
泡室８６に隣接する供給路８７の一端部とに跨って、イ
ンクの流動方向に平行かつ素子基板１１の主面に直交す
る平面上で、流路に沿って素子基板１１の主面に対する
流路の高さが変化する段差状に設けられている。そし
て、ノズル８４は、素子基板１１の主面に対向する第１
の制御部８８の対向面と、第２および第３の制御部８
９，９０の対向面とが連続して形成されている。これら
各対向面は、素子基板１１の主面に平行に形成されてい
る。
【０１３４】換言すれば、第１の制御部８８によって、
ノズル８４は、発泡室８６に隣接する供給路８７の一端
部から発泡室８６に亘って、素子基板１１の主面に対す
る高さが、供給室８５に隣接する供給路８７の他端部の
高さに比較して小さく形成されている。したがって、ノ
ズル８４は、第１の制御部８８によって、発泡室８６に
隣接する供給路８７の一端部から発泡室８６に亘ってイ
ンクの流路の断面積を小さくするように形成されてい
る。
ノズル８４は、発泡室８６に隣接する供給路８７の一端
部から発泡室８６に亘って、素子基板１１の主面に対す
る高さが、供給室８５に隣接する供給路８７の他端部の
高さに比較して小さく形成されている。したがって、ノ
ズル８４は、第１の制御部８８によって、発泡室８６に
隣接する供給路８７の一端部から発泡室８６に亘ってイ
ンクの流路の断面積を小さくするように形成されてい
る。
【０１３５】第２の制御部８９は、素子基板１１の主面
に対向する発泡室８６の対向面に、第１の制御部８８に
連続されて、インクの流動方向に平行かつ素子基板１１
の主面に直交する平面上で、流路に沿って素子基板１１
の主面に対する流路の高さ、すなわち発泡室８６内の高
さが変化する段差状に設けられている。また、換言すれ
ば、第２の制御部８９は、吐出口８３に連続された円形
をなす凹部として形成されている。
に対向する発泡室８６の対向面に、第１の制御部８８に
連続されて、インクの流動方向に平行かつ素子基板１１
の主面に直交する平面上で、流路に沿って素子基板１１
の主面に対する流路の高さ、すなわち発泡室８６内の高
さが変化する段差状に設けられている。また、換言すれ
ば、第２の制御部８９は、吐出口８３に連続された円形
をなす凹部として形成されている。
【０１３６】第３の制御部９０は、第１の制御部８８に
隣接する供給路８７の一端から供給室に隣接する他端に
亘って、インクの流動方向に直交する平面上で、オリフ
ィス形成部材８２の厚み方向に沿って流路の幅が変化す
る段差状に形成されている。また、ノズル８４は、素子
基板１１の主面に対向する各内壁面が、供給室８５から
発泡室８６に亘って、素子基板１１の主面に平行にそれ
ぞれ形成されている。
隣接する供給路８７の一端から供給室に隣接する他端に
亘って、インクの流動方向に直交する平面上で、オリフ
ィス形成部材８２の厚み方向に沿って流路の幅が変化す
る段差状に形成されている。また、ノズル８４は、素子
基板１１の主面に対向する各内壁面が、供給室８５から
発泡室８６に亘って、素子基板１１の主面に平行にそれ
ぞれ形成されている。
【０１３７】以上のように構成された記録ヘッド５は、
記録ヘッド４と同様に、式１０、式１１、式１２をそれ
ぞれ満たすように形成されている。
記録ヘッド４と同様に、式１０、式１１、式１２をそれ
ぞれ満たすように形成されている。
【０１３８】また、記録ヘッド５は、素子基板１１の主
面に平行な第２の制御部８９の開口面積Ｓ1とすれば、 ｛Ｓ0×（ＯＨ−Ｔ2）｝＜（Ｓ1×Ｔ2） ＜（Ｌ1×Ｗ1×Ｔ1）＜（Ｌ2×Ｗ1×Ｔ1＋Ｗ2×Ｔ2） ・・・式１３ ただし、Ｌ＝Ｌ1＋Ｌ2、かつＷ1＞Ｗ2を満たすようにノ
ズル８４内の各体積が形成されている。
面に平行な第２の制御部８９の開口面積Ｓ1とすれば、 ｛Ｓ0×（ＯＨ−Ｔ2）｝＜（Ｓ1×Ｔ2） ＜（Ｌ1×Ｗ1×Ｔ1）＜（Ｌ2×Ｗ1×Ｔ1＋Ｗ2×Ｔ2） ・・・式１３ ただし、Ｌ＝Ｌ1＋Ｌ2、かつＷ1＞Ｗ2を満たすようにノ
ズル８４内の各体積が形成されている。
【０１３９】上述した記録ヘッド５によれば、上述した
各式を満たすようにノズル８４が形成されることによっ
て、吐出速度の高速化、インク滴の吐出量の安定化が図
られて、吐出効率を向上することができるとともに、リ
フィル動作の高速化を図ることができる。
各式を満たすようにノズル８４が形成されることによっ
て、吐出速度の高速化、インク滴の吐出量の安定化が図
られて、吐出効率を向上することができるとともに、リ
フィル動作の高速化を図ることができる。
【０１４０】（第６の実施形態）最後に、上述した記録
ヘッド１ないし５は、第１のノズル列１６と第２のノズ
ル列１７の各ノズルが等しく形成されたが、第１のノズ
ル列と第２のノズル列の形状およびヒータの面積が互い
に異なる第６の実施形態の記録ヘッド６について図面を
参照して説明する。
ヘッド１ないし５は、第１のノズル列１６と第２のノズ
ル列１７の各ノズルが等しく形成されたが、第１のノズ
ル列と第２のノズル列の形状およびヒータの面積が互い
に異なる第６の実施形態の記録ヘッド６について図面を
参照して説明する。
【０１４１】図２２および図２３に示すように、記録ヘ
ッド６が備える素子基板９６は、素子基板の主面に平行
な面積が互いに異なる第１および第２のヒータ９８，９
９がそれぞれ配設されている。
ッド６が備える素子基板９６は、素子基板の主面に平行
な面積が互いに異なる第１および第２のヒータ９８，９
９がそれぞれ配設されている。
【０１４２】また、記録ヘッド６が備えるオリフィス形
成部材９７は、第１および第２のノズル列１０１，１０
２の各吐出口１０６，１０７の開口面積および各ノズル
の形状が互いに異なるように形成されている。第１のノ
ズル列１０１の各吐出口１０６は、丸孔に形成されてい
る。この第１のノズル列１０１の各ノズルは、上述した
記録ヘッド２と構成が同一であるため、説明を省略する
が、発泡室内のインクの流動を制御する第１および第２
の制御部１０８，１０９を有している。
成部材９７は、第１および第２のノズル列１０１，１０
２の各吐出口１０６，１０７の開口面積および各ノズル
の形状が互いに異なるように形成されている。第１のノ
ズル列１０１の各吐出口１０６は、丸孔に形成されてい
る。この第１のノズル列１０１の各ノズルは、上述した
記録ヘッド２と構成が同一であるため、説明を省略する
が、発泡室内のインクの流動を制御する第１および第２
の制御部１０８，１０９を有している。
【０１４３】また、第２のノズル列１０２の各吐出口１
０７は、放射状の略星形に形成されている。この第２の
ノズル列１０２の各ノズルは、発泡室から供給室に亘っ
てインクの流路の断面積が変化されないストレート状に
形成されている。
０７は、放射状の略星形に形成されている。この第２の
ノズル列１０２の各ノズルは、発泡室から供給室に亘っ
てインクの流路の断面積が変化されないストレート状に
形成されている。
【０１４４】また、素子基板９６には、第１および第２
のノズル列１０１，１０２にインクを供給するための供
給口１０４が設けられている。
のノズル列１０１，１０２にインクを供給するための供
給口１０４が設けられている。
【０１４５】ところで、ノズル内のインクの流れは、吐
出口から飛翔されるインク滴の体積Ｖｄによって生じて
おり、インク滴が飛翔された後にメニスカスが復帰する
作用が、吐出口の開口面積に応じて発生する毛細管力に
よって行われる。ここで、吐出口の開口面積Ｓ0、吐出
口の開口縁の外周Ｌ1、インクの表面張力γ、インクと
ノズルの内壁との接触角θとすると、毛細管力ｐは、 ｐ＝γｃｏｓθ×Ｌ1／Ｓ0 によって表される。また、メニスカスは、飛翔されたイ
ンク滴の体積Ｖｄのみによって発生されて、吐出周波数
時間ｔ（リフィル時間ｔ）後に復帰すると仮定すると、 ｐ＝Ｂ×（Ｖｄ／ｔ） の関係が成り立つ。
出口から飛翔されるインク滴の体積Ｖｄによって生じて
おり、インク滴が飛翔された後にメニスカスが復帰する
作用が、吐出口の開口面積に応じて発生する毛細管力に
よって行われる。ここで、吐出口の開口面積Ｓ0、吐出
口の開口縁の外周Ｌ1、インクの表面張力γ、インクと
ノズルの内壁との接触角θとすると、毛細管力ｐは、 ｐ＝γｃｏｓθ×Ｌ1／Ｓ0 によって表される。また、メニスカスは、飛翔されたイ
ンク滴の体積Ｖｄのみによって発生されて、吐出周波数
時間ｔ（リフィル時間ｔ）後に復帰すると仮定すると、 ｐ＝Ｂ×（Ｖｄ／ｔ） の関係が成り立つ。
【０１４６】記録ヘッド６によれば、第１および第２の
ノズル列１０１，１０２が、第１および第２のヒータ９
８，９９の面積および吐出口１０６，１０７の開口面積
が互いに異なることによって、単一の記録ヘッド６から
異なる吐出体積のインク滴を飛翔させることができる。
ノズル列１０１，１０２が、第１および第２のヒータ９
８，９９の面積および吐出口１０６，１０７の開口面積
が互いに異なることによって、単一の記録ヘッド６から
異なる吐出体積のインク滴を飛翔させることができる。
【０１４７】また、記録ヘッド６は、第１および第２の
ノズル列１０１，１０２から吐出されるインクの物性値
である表面張力、粘度、ｐＨが同一であり、各ノズルの
構造に対応して、イナータンスＡおよび粘性抵抗Ｂであ
る物理量を、各吐出口１０６，１０７から吐出されるイ
ンク滴の吐出体積に応じて設定することによって、第１
および第２のノズル列１０１，０１２の吐出周波数応答
性をほぼ等しくすることが可能とされる。
ノズル列１０１，１０２から吐出されるインクの物性値
である表面張力、粘度、ｐＨが同一であり、各ノズルの
構造に対応して、イナータンスＡおよび粘性抵抗Ｂであ
る物理量を、各吐出口１０６，１０７から吐出されるイ
ンク滴の吐出体積に応じて設定することによって、第１
および第２のノズル列１０１，０１２の吐出周波数応答
性をほぼ等しくすることが可能とされる。
【０１４８】すなわち、記録ヘッド６において、第１お
よび第２のノズル列１０１，１０２毎にそれぞれ吐出さ
せる各インク滴の吐出量を例えば４．０（ｐｌ）と１．
０（ｐｌ）とした場合に、各ノズル列１０１，０１２の
リフィル時間ｔをほぼ等しくすることは、吐出口１０
６，１０７の開口縁の外周Ｌ1と吐出口１０６，１０７
の開口面積Ｓ0との比であるＬ1／Ｓ0と、粘性抵抗Ｂを
ほぼ等しくすることと同義である。
よび第２のノズル列１０１，１０２毎にそれぞれ吐出さ
せる各インク滴の吐出量を例えば４．０（ｐｌ）と１．
０（ｐｌ）とした場合に、各ノズル列１０１，０１２の
リフィル時間ｔをほぼ等しくすることは、吐出口１０
６，１０７の開口縁の外周Ｌ1と吐出口１０６，１０７
の開口面積Ｓ0との比であるＬ1／Ｓ0と、粘性抵抗Ｂを
ほぼ等しくすることと同義である。
【０１４９】以上のように構成された記録ヘッド６の製
造方法について図面を参照して説明する。
造方法について図面を参照して説明する。
【０１５０】記録ヘッド６の製造方法は、上述した記録
ヘッド１，２の製造方法に準じており、上下樹脂層４
１，４２にノズルパターンをそれぞれ形成する各パター
ン形成工程を除く他の工程が同一とされている。記録ヘ
ッド６の製造方法は、パターン形成工程において、図２
４（ａ）、図２４（ｂ）、図２４（ｃ）に示すように、
素子基板９６上に上下樹脂層４１，４２をそれぞれ形成
した後に、図２４（ｄ）および図２４（ｅ）に示すよう
に、第１および第２のノズル列１０１，１０２毎に所望
の各ノズルパターンがそれぞれ形成される。すなわち、
第１および第２のノズル列１０１，１０２の各ノズルパ
ターンは、供給口１０４に対して非対称にそれぞれ形成
される。すなわち、記録ヘッド６の製造方法は、上下樹
脂層４１，４２のノズルパターンの形状を部分的に変更
するだけで、記録ヘッド６を容易に形成することでき
る。
ヘッド１，２の製造方法に準じており、上下樹脂層４
１，４２にノズルパターンをそれぞれ形成する各パター
ン形成工程を除く他の工程が同一とされている。記録ヘ
ッド６の製造方法は、パターン形成工程において、図２
４（ａ）、図２４（ｂ）、図２４（ｃ）に示すように、
素子基板９６上に上下樹脂層４１，４２をそれぞれ形成
した後に、図２４（ｄ）および図２４（ｅ）に示すよう
に、第１および第２のノズル列１０１，１０２毎に所望
の各ノズルパターンがそれぞれ形成される。すなわち、
第１および第２のノズル列１０１，１０２の各ノズルパ
ターンは、供給口１０４に対して非対称にそれぞれ形成
される。すなわち、記録ヘッド６の製造方法は、上下樹
脂層４１，４２のノズルパターンの形状を部分的に変更
するだけで、記録ヘッド６を容易に形成することでき
る。
【０１５１】上述した記録ヘッド６によれば、第１及び
第２のノズル列１０１，１０２の各ノズルの構造を互い
に異なるように形成することにより、各ノズル列１０
１，１０２毎に吐出体積が異なる各インク滴をそれぞれ
吐出することが可能とされて、高速化が図られた最適な
吐出周波数で安定的にインク滴を飛翔させることが容易
に可能とされる。
第２のノズル列１０１，１０２の各ノズルの構造を互い
に異なるように形成することにより、各ノズル列１０
１，１０２毎に吐出体積が異なる各インク滴をそれぞれ
吐出することが可能とされて、高速化が図られた最適な
吐出周波数で安定的にインク滴を飛翔させることが容易
に可能とされる。
【０１５２】また、記録ヘッド６によれば、毛細管力に
よる流動抵抗の釣り合いを調整することによって、回復
機構によって回復動作を行う際にインクを均一かつ迅速
に吸引することが可能とされるとともに、回復機構を簡
素に構成にすることができるため、記録ヘッド６の吐出
特性の信頼性を向上することができ、記録動作の信頼性
が向上された記録装置を提供することが可能とされる。
よる流動抵抗の釣り合いを調整することによって、回復
機構によって回復動作を行う際にインクを均一かつ迅速
に吸引することが可能とされるとともに、回復機構を簡
素に構成にすることができるため、記録ヘッド６の吐出
特性の信頼性を向上することができ、記録動作の信頼性
が向上された記録装置を提供することが可能とされる。
【０１５３】
【発明の効果】上述したように本発明に係る液体吐出ヘ
ッドによれば、吐出エネルギ発生素子の近傍に位置し
て、素子基板の主面に対するノズルの高さが、ノズル内
で最小となる部分を有し、ノズルの高さが前記供給室側
に向かって変化されているオリフィス形成部材を備える
ことによって、吐出される液滴の吐出量を安定化するこ
とが可能となるとともに、吐出口から吐出される液滴の
吐出速度を高速化することが可能となる。したがって、
この液体吐出ヘッドによれば、液滴の吐出効率を向上す
ることが可能とされるとともに、リフィルの高速化を図
ることができる。
ッドによれば、吐出エネルギ発生素子の近傍に位置し
て、素子基板の主面に対するノズルの高さが、ノズル内
で最小となる部分を有し、ノズルの高さが前記供給室側
に向かって変化されているオリフィス形成部材を備える
ことによって、吐出される液滴の吐出量を安定化するこ
とが可能となるとともに、吐出口から吐出される液滴の
吐出速度を高速化することが可能となる。したがって、
この液体吐出ヘッドによれば、液滴の吐出効率を向上す
ることが可能とされるとともに、リフィルの高速化を図
ることができる。
【図１】本発明に係る第１の実施形態の記録ヘッドの概
略を説明するために示す斜視図である。
略を説明するために示す斜視図である。
【図２】上記記録ヘッドを３開口モデルによって示す模
式図である。
式図である。
【図３】上記記録ヘッドを等価回路によって示す模式図
である。
である。
【図４】上記記録ヘッドを切り欠いて示す斜視図であ
る。
る。
【図５】上記記録ヘッドの要部を示す斜視図である。
【図６】上記記録ヘッドの要部を説明するために示す縦
断面図である。
断面図である。
【図７】上記記録ヘッドの要部を説明するために示す平
面図である。
面図である。
【図８】上記記録ヘッドの製造方法を説明するために示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図９】上記記録ヘッドの各製造工程を説明するために
示す縦断面図である。
示す縦断面図である。
【図１０】上記記録ヘッドの各製造工程を説明するため
に示す縦断面図である。
に示す縦断面図である。
【図１１】本発明に係る第２の実施形態の記録ヘッドの
要部を示す斜視図である。
要部を示す斜視図である。
【図１２】上記記録ヘッドの要部を説明するために示す
縦断面図である。
縦断面図である。
【図１３】上記記録ヘッドの製造方法を説明するために
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図１４】本発明に係る第３の実施形態の記録ヘッドの
要部を説明するために示す縦断面図である。
要部を説明するために示す縦断面図である。
【図１５】本発明に係る第４の実施形態の記録ヘッドの
要部を説明するために示す縦断面図である。
要部を説明するために示す縦断面図である。
【図１６】上記記録ヘッドの要部を説明するために示す
平面図である。
平面図である。
【図１７】上記記録ヘッドの要部を説明するために示す
横断面図である。
横断面図である。
【図１８】上記記録ヘッドの製造方法を説明するために
示す横断面図である。
示す横断面図である。
【図１９】本発明に係る第５の実施形態の記録ヘッドの
要部を説明するために示す縦断面図である。
要部を説明するために示す縦断面図である。
【図２０】上記記録ヘッドの要部を説明するために示す
平面図である。
平面図である。
【図２１】上記記録ヘッドの要部を説明するために示す
横断面図である。
横断面図である。
【図２２】本発明係る第６の実施形態の記録ヘッドの第
１のノズル列を説明するために示す斜視図である。
１のノズル列を説明するために示す斜視図である。
【図２３】上記記録ヘッドの第２のノズル列を説明する
ために示す斜視図である。
ために示す斜視図である。
【図２４】上記記録ヘッドの製造工程を説明するために
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２５】上記記録ヘッドの製造工程を説明するために
示す断面図である。
示す断面図である。
１ 記録ヘッド
１１ 素子基板
１２ オリフィス形成部材
１６ 第１のノズル列
１７ 第２のノズル列
２０ ヒータ
２１ 絶縁膜
２２ 保護膜
２６ 吐出口
２７ ノズル
２８ 供給室
３１ 発泡室
３２ 供給路
３３ 制御部
３６ 供給口
３８ ノズルフィルタ
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2C057 AF06 AG05 AG08 AG14 AG30
AG32 AP34 AP47 AP57 AQ02
BA03 BA13
Claims (33)
- 【請求項１】 液滴を吐出させるためのエネルギを発生
する複数の吐出エネルギ発生素子と、 複数の前記吐出エネルギ発生素子が設けられた素子基板
と、 液滴を吐出する吐出口と、前記吐出エネルギ発生素子に
よって気泡が発生する発泡室と、前記発泡室に液体を供
給するための供給路とを有する複数のノズルと、前記複
数のノズルに液体を供給するための供給室とを有し、前
記素子基板の主面に積層されたオリフィス形成部材とを
備え、 前記オリフィス形成部材は、前記吐出エネルギ発生素子
の前記供給路側近傍に位置して、前記素子基板の主面に
対する前記ノズルの高さが、前記ノズル内で最小となる
部分を有し、前記ノズルの高さが前記供給室側に向かっ
て変化されている液体吐出ヘッド。 - 【請求項２】 前記オリフィス形成部材には、前記吐出
エネルギ発生素子の前記供給路側近傍に位置して、液体
の流動方向に直交する平面上で、前記素子基板の主面に
平行な前記ノズルの幅が、前記ノズル内で最小となる部
分を有し、前記ノズルの幅が前記オリフィス形成部材の
厚み方向に沿って変化されている請求項１に記載の液体
吐出ヘッド。 - 【請求項３】 前記発泡室内には、前記吐出エネルギ発
生素子の主面に対向する対向面に、前記吐出口の吐出方
向に連続されて開口面積が拡大する部分が設けられてい
る請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項４】 前記ノズルは、前記ノズルの高さが最小
となる部分が、前記供給路の長手方向の中央に対して下
流側に位置されている請求項１ないし３のいずれか１項
に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項５】 前記ノズルは、前記ノズルの高さが最小
となる部分の高さが、前記素子基板の主面に対向する前
記発泡室の対向面の高さより小さく形成されている請求
項１ないし４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項６】 前記ノズルは、前記素子基板の主面に対
向する各内壁面が、前記供給室から前記発泡室に亘っ
て、前記素子基板の主面に平行にそれぞれ形成されてい
る請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘ
ッド。 - 【請求項７】 前記ノズルは、前記吐出口から液滴が飛
翔される吐出方向と、前記供給路内を流動する液体の流
動方向とが直交されて形成されている請求項１ないし６
のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項８】 前記オリフィス形成部材には、前記素子
基板の主面にそれぞれ対向する前記発泡室および前記制
御部の各対向面が、平坦面にそれぞれ形成されている請
求項１ないし７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッ
ド。 - 【請求項９】 前記ノズルは、前記発泡室の体積が、前
記供給路の体積より小さく形成されている請求項１ない
し８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項１０】 前記オリフィス形成部材には、複数の
前記吐出エネルギ発生素子および複数の前記ノズルを有
し各ノズルが長手方向が平行に配列された第１のノズル
列と、前記供給室を間に挟んで前記第１のノズル列に対
向する位置に配列された第２のノズル列とがそれぞれ設
けられて、 前記第２のノズル列の前記各ノズルは、前記第１のノズ
ル列の前記各ノズルに対して、隣接する前記各ノズル間
のピッチが互いに１／２ピッチずれて配列されている請
求項１ないし９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッ
ド。 - 【請求項１１】 前記第１のノズル列と前記第２のノズ
ル列は、前記吐出口から吐出される液滴の吐出量が互い
に異なる請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項１２】 前記第１のノズル列と前記第２のノズ
ル列は、前記吐出口の開口面積が互いに異なる請求項１
１に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項１３】 前記第１のノズル列と前記第２のノズ
ル列は、前記素子基板の主面に平行な前記吐出エネルギ
発生素子の面積が互いに異なる請求項１０ないし１２の
いずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項１４】 前記第１のノズル列と前記第２のノズ
ル列は、前記吐出エネルギ発生素子と前記吐出口との間
の最短距離が等しくそれぞれ形成されている請求項１０
ないし１３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項１５】 前記オリフィス形成部材は、ノズルの
断面積が複数の段階で変化されている請求項１ないし１
４に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項１６】 前記ノズルは、前記発泡室と前記供給
路の境界近傍に位置するノズルの断面積が、前記供給室
に隣接する前記供給路の端部のノズルの断面積より小さ
く形成されている請求項１５に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項１７】 前記発泡室は、前記供給路内の液体の
流動方向に直交する断面積が、前記供給路の断積より大
きく形成されている請求項１５または１６に記載の液体
吐出ヘッド。 - 【請求項１８】 前記オリフィス形成部材には、前記ノ
ズルの上流に向かう順に、前記発泡室内の液体の流れを
制御するための第１〜第ｎの制御部がそれぞれ設けられ
て、 前記吐出エネルギ発生素子と前記吐出口との間の最短距
離ＯＨ、前記吐出口の開口面積Ｓ0、前記供給室に隣接
する供給路の一端と供給路の流動方向に直交する平面に
平行な前記発泡室の端面との間の距離Ｌとするととも
に、 第１の制御部の前記素子基板の主面に対する高さＴ1、
以降下流側に隣接する下流側制御部に対する高さの差分
Ｔ2，Ｔ3，Ｔn、前記Ｔが異なる各流路の幅Ｗ1，Ｗ2，
Ｗ3，Ｗn、前記Ｔが異なる各流路の流動方向の距離
Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌnとすれば、 ｛Ｓ0×（ＯＨ−Ｔ1）｝＜（Ｌ1×Ｗ1×Ｔ1）＜・・・
・・・・・＜｛Ｌn×（Ｗ1×Ｔ1＋・・・＋Ｗn×
Ｔn）｝ ただし、Ｌ＝Ｌ1＋Ｌ2・・・＋Ｌn、かつＷ1＞Ｗ2＞・
・・＞Ｗnを満たすように形成されている請求項１ない
し１７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項１９】 前記オリフィス形成部材には、前記ノ
ズルの上流に向かう順に、前記発泡室内の液体の流れを
制御するための第１および第２の制御部がそれぞれ設け
られて、 前記吐出エネルギ発生素子と前記吐出口との間の最短距
離ＯＨ、前記吐出口の開口面積Ｓ0、前記供給室に隣接
する前記供給路の一端と前記供給路内のインクの流動方
向に直交する平面に平行な前記発泡室の端面との間の距
離Ｌとするとともに、前記第１の制御部の前記素子基板
の主面に対する高さＴ1、前記高さＴ1に対する第２の制
御部に対する高さの差分Ｔ2、前記Ｔが異なる各流路の
幅Ｗ1，Ｗ2、前記Ｔが異なる各流路の流動方向の距離Ｌ
1，Ｌ2とすれば、 ｛Ｓ0×（ＯＨ−Ｔ1）｝＜（Ｌ1×Ｗ1×Ｔ1）＜｛Ｌ2×
（Ｗ1×Ｔ1＋Ｗ2×Ｔ2）｝ ただし、Ｌ＝Ｌ1＋Ｌ2、かつＷ1＞Ｗ2を満たすように形
成されている請求項１ないし１７のいずれか１項に記載
の液体吐出ヘッド。 - 【請求項２０】 前記オリフィス形成部材には、前記発
泡室に隣接する前記供給路の一端部に前記発泡室内の液
体の流れを制御する第１の制御部が設けられるととも
に、前記発泡室内の前記吐出口に連続する位置に前記発
泡室内の液体の流れを制御する第２の制御部が設けられ
て前記吐出エネルギ発生素子と前記吐出口との間の最短
距離ＯＨ、前記吐出口の開口面積Ｓ0、前記素子基板の
主面に平行な第２の制御部の開口面積Ｓ1、前記供給室
に隣接する前記供給路の一端と前記供給路内のインクの
流動方向に直交する平面に平行な前記発泡室の端面との
間の距離Ｌとするとともに、前記第１の制御部の前記素
子基板の主面に対する高さＴ1、前記高さＴ1に対する第
２の制御部に対する高さの差分Ｔ2、前記Ｔが異なる各
流路の幅Ｗ1，Ｗ2、前記Ｔが異なる各流路の流動方向の
距離Ｌ1，Ｌ2とすれば、 ｛Ｓ0×（ＯＨ−Ｔ2）｝＜（Ｓ1×Ｔ2）＜（Ｌ1×Ｗ1×
Ｔ1）＜（Ｌ2×Ｗ1×Ｔ1＋Ｗ2×Ｔ2） ただし、Ｌ＝Ｌ1＋Ｌ2、かつＷ1＞Ｗ2を満たすように形
成されている請求項１ないし１７のいずれか１項に記載
の液体吐出ヘッド。 - 【請求項２１】 （Ｗ1×Ｔ1）＜Ｓ0＜（Ｗ1×Ｔ1＋Ｗ2
×Ｔ2） ただし、Ｗ1＞Ｗ2を満たすように形成されている請求項
１９に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項２２】 前記素子基板には、前記供給室に液体
を供給するための供給口が設けられて、前記吐出エネル
ギ発生素子から前記吐出口までのイナータンスＡ1、前
記吐出エネルギ発生素子から前記供給口までのイナータ
ンスＡ2、前記ノズルおよび前記供給室からなる流路全
体のイナータンスＡ0とすれば、 ０．５＜（Ａ1／Ａ0）＝｛Ａ2／（Ａ1＋Ａ2）｝＜０．
８ ただし、（１／Ａ0）＝｛（１／Ａ1）＋（１／Ａ2）｝
を満たすように形成されている請求項１ないし１７のい
ずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項２３】 前記吐出エネルギ発生素子によって発
生する気泡が、前記吐出口を介して外気に通気されてい
る請求項１ないし２２のいずれか１項に記載の液体吐出
ヘッド。 - 【請求項２４】 液滴を吐出させるためのエネルギを発
生する吐出エネルギ発生素子と、 前記吐出エネルギ発生素子が設けられた素子基板と、 液滴を吐出する吐出口と、前記吐出エネルギ発生素子に
よって気泡が発生する発泡室と、前記発泡室に液体を供
給するための供給路とを有するノズルと、前記供給路に
液体を供給するための供給室とを有し、前記素子基板の
主面に積層されたオリフィス形成部材とを備え、 前記オリフィス形成部材には、前記供給路の長手方向に
直交する方向に配列された複数の前記ノズルと、複数の
前記吐出エネルギ発生素子とを有する第１のノズル列が
設けられるとともに、前記供給室を間に挟んで前記第１
のノズル列に対向する位置に第２のノズル列が設けられ
て、 前記第１のノズル列の前記ノズルと前記第２のノズル列
の前記ノズルは、液体の流動方向に平行かつ前記素子基
板の主面に直交する平面上で、ノズルの形状が互いに異
なる液体吐出ヘッド。 - 【請求項２５】 前記第２のノズル列の各ノズルは、前
記第１のノズル列の前記各ノズルに対して、隣接する前
記各ノズル間のピッチが互いに１／２ピッチずれている
請求項２４に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項２６】 前記第１のノズル列と前記第２のノズ
ル列は、前記吐出口から吐出される液滴の吐出量が互い
に異なる請求項２４または２５に記載の液体吐出ヘッ
ド。 - 【請求項２７】 前記第１のノズル列と前記第２のノズ
ル列は、前記吐出口の開口面積が互いに異なる請求項２
６に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項２８】 前記第１のノズル列と前記第２のノズ
ル列は、前記素子基板の主面に平行な前記吐出エネルギ
発生素子の面積が互いに異なる請求項２４ないし２７の
いずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項２９】 前記吐出エネルギ発生素子によって発
生する気泡が前記吐出口を介して外気に通気されている
請求項２４ないし２８のいずれか１項に記載の液体吐出
ヘッド。 - 【請求項３０】 前記第１のノズル列と前記第２のノズ
ル列は、前記吐出エネルギ発生素子と前記吐出口との間
の最短距離が等しくそれぞれ形成されている請求項２４
ないし２９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項３１】 前記ノズルは、前記発泡室の体積が、
前記供給路の体積より小さく形成されている請求項２４
ないし３０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。 - 【請求項３２】 液滴を吐出させるためのエネルギを発
生する複数の吐出エネルギ発生素子と、 前記複数の吐出エネルギ発生素子が設けられた素子基板
と、 液滴を吐出する吐出口と、前記吐出エネルギ発生素子に
よって気泡が発生する発泡室と、前記発泡室に液体を供
給するための供給路とを有する複数のノズルと、前記複
数のノズルに液体を供給するための供給室とを有し、前
記素子基板の主面に積層されたオリフィス形成部材とを
備え、 前記オリフィス形成部材には、前記吐出エネルギ発生素
子の前記供給路側近傍に位置して、前記素子基板の主面
に対する前記ノズルの高さが前記ノズル内で最小となる
部分を有し、前記ノズルの高さが前記供給室側に向かっ
て変化されて、 前記素子基板の主面に対する前記発泡室の対向面の高さ
が、前記発泡室の対向面と前記吐出口との吐出方向の距
離より小さくされている液体吐出ヘッド。 - 【請求項３３】 液滴を吐出させるためのエネルギを発
生する複数の吐出エネルギ発生素子と、 前記複数の吐出エネルギ発生素子が設けられた素子基板
と、 液滴を吐出する吐出口と、前記吐出エネルギ発生素子に
よって気泡が発生する発泡室と、前記発泡室に液体を供
給するための供給路とを有する複数のノズルと、前記複
数のノズルに液体を供給するための供給室とを有し、前
記素子基板の主面に積層されたオリフィス形成部材とを
備え、 前記オリフィス形成部材には、前記吐出エネルギ発生素
子の前記供給路側近傍に位置して、前記素子基板の主面
に対する前記ノズルの高さが前記ノズル内で最小となる
部分を有し、前記ノズルの高さが前記供給室側に向かっ
て変化されて、 前記素子基板の主面に対する前記発泡室の対向面の高さ
が、前記最小となる部分の高さより大きくされている液
体吐出ヘッド。
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