JP4724490B2

JP4724490B2 - 液体吐出ヘッド

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Publication number: JP4724490B2
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Authority: JP
Inventors: 秀一井手; 峰夫金子; 健土井
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Filing date: 2005-08-09
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Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドに関し、具体的にはインクを被記録媒体に吐出することにより記録を行うインクジェット記録ヘッドに関するものである。

液体を吐出する液体吐出ヘッドを用いる例としては、インクを被記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録方式が挙げられる。

今日、インクジェット方式に用いられる一般的な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ー発生素子として、例えばヒーター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る。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発泡によってインク滴をノズルから高速に吐出させる。電気熱変換素子を用いるインク吐出方法は、吐出エネルギー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。

近年は、パソコンの処理速度の高速化、インターネット、デジタルカメラの普及により、カラー画像に対する高速化の欲求もますます増大してきていて、高解像度な記録物を迅速にプリントアウトする需要が高まっている。そのためインクジェットプリンタに搭載されるインクジェットヘッドにはより細かい液滴を吐出させることができるとともに、ノズル配列密度としては３００ｄｐｉ以上の性能が求められている。

一方、小液滴化、記録密度の増加に伴い、吐出状態や吐出液滴の着弾位置の補正の必要性が高まり、ノズル配列方向に吐出角度を調整する必要性が生じてきた。吐出口配列方向に吐出角度を調整する方法としては、特許文献１に開示されているように、基板面に吐出口フェイス面に対して斜め向きのノズルから液滴を吐出する方法がある。また、特許文献２には、ヒーターに対して吐出口をオフセットさせることにより、吐出角度を調整する方法が開示されている。
特開平２−１９８８５７号公報特開平１−１１８４４３号公報

しかしながら、近年のような記録密度の高い画像を得ようとした場合、特許文献１に開示されている方法では、液体に所望の吐出角度を持たせるような、ノズルを形成することは困難な場合が多い。

一方特許文献２に開示されている技術は、角度調整の方向が吐出口からみて供給口方向であり、これは吐出口配列方向と垂直の方向であった。この方法を用いて吐出口配列方向への補正を行おうとした場合には、ヒーターに対して吐出口を吐出口配列方向にオフセットする必要があるが、特許文献２に開示されている情報を考慮すると、次のような問題点が発生する。吐出口をヒーターに対してオフセットさせることによる吐出角度への影響は、吐出口径が小さくなるほど小さくなる。このため、近年に必要とされるような微小口径の吐出口で、所望の吐出角度を得るには、従来に比べ非常に大きなオフセット量を必要とするというものである。そのため３００ｄｐｉ以上のノズル配列密度ではそのようなオフセット量に設計することは非常に困難である。またノズルの配列密度を下げて、必要なオフセット量に設計した場合にはオフセット方向のヒーターから流路壁までの距離が伸びるため、吐出効率が落ちるという問題が生じる。

以上に述べたように、微小口径の吐出口をもちノズル配列密度の高いインクジェットヘッドにおいて、吐出効率を落とすことなく吐出口配列方向に吐出液滴の吐出角度を調整する方法として十分なものはこれまでになかった。

本発明は上記の点に鑑み成されたものであって、微小口径の吐出口をもちノズル配列密度の高いインクジェットヘッドにおいて、吐出効率を落とすことなく吐出口配列方向に吐出液滴の吐出角度を調整することを目的とする。

本発明は液体を吐出するために利用される熱エネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子を有する基板と、前記複数のエネルギー発生素子に対応して設けられた複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して液体を供給する複数の流路と、を備える液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズルは、前記エネルギー発生素子により液体を吐出するための圧力を発生させる領域である圧力発生室と、前記圧力発生室を介して前記流路と連通する吐出口部と、を含み、該吐出口部は、液体を吐出するための吐出口を含む第一吐出口部と、前記圧力発生室と前記第一吐出口部とを連通する第二吐出口部と、を含み、該第二吐出口部は、前記吐出口から前記基板方向にみて前記第一吐出口部を含むとともに、前記圧力発生室内に含まれるものであり、前記複数のノズルが配列されるノズル列の端部に配される端部ノズル群を構成する各々の前記複数のノズルは、前記吐出口の中心を通り、前記ノズル列と直交する方向かつ前記基板に垂直な面によって分割される前記第二吐出口部の領域のうち、前記ノズル列の端部側の体積が前記ノズル列の中央部側の体積よりも小さいことを特徴とする液体吐出ヘッドである。

これにより、本発明の液体吐出ヘッドでは、吐出時に第二吐出口部から第一吐出口部へと流入する液体において、前記面によって分割される第二吐出口部の領域のうち、一方の領域と他方の領域の体積の違いから、前記面を境に流速差が生じる。これにより媒体に対する相対的な走査方向において吐出口フェイス面に対して角度を付けた吐出が可能となる。

また本発明は液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子を有する基板と、前記複数のエネルギー発生素子に対応して前記基板上に列をなして設けられた複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して液体を供給する複数の流路と、を備える液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズルは、前記エネルギー発生素子により液体に圧力を発生させる領域である圧力発生室と、前記圧力発生室を介して前記流路と連通する吐出口部と、を含み、該吐出口部は、液体を吐出するための吐出口を含む第一吐出口部と、前記圧力発生室と前記第一吐出口部とを連通する第二吐出口部と、を含み、前記吐出口から前記基板方向にみて前記第二吐出口部は、前記第一吐出口部を含むとともに、前記圧力発生室内に含まれ、前記複数のノズルが配列されるノズル列の端部に配される端部ノズル群を構成する各々の前記複数のノズルは、前記第二吐出口部が、前記圧力発生室に対して、前記ノズル列の中央部側にオフセットされていることを特徴とする液体吐出ヘッドである。

以上のような構成をとることにより、本発明の液体吐出ヘッドは、圧力発生室から第二吐出口部、第一吐出口部へと移動する液体において、第二吐出口部を通過する液体はノズル配列方向での速度分布が不均一となる。このため、吐出口面に対して角度を有して吐出することが可能となる。

本発明の液体吐出ヘッドでは、ノズル配列方向で、圧力発生室と吐出口の中心を一致させ、第二吐出口部を圧力発生室の吐出口側端面の領域内でオフセットさせるため、ヒーターとノズル壁との距離を大きくとる必要がない。このためズル配列密度の高い液体吐出ヘッドにおいても、吐出効率を落とすことなく、吐出口配列方向に液体の吐出角度を調整できる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細な説明を行う。なお、以下の説明では、同一の機能を有する構成には図面中同一の番号を付与し、その説明を省略する場合がある。

また本説明では、本発明の適用例として、インクジェット記録方式を例に挙げて説明を行うが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、例えばバイオッチプ作成や電子回路印刷等にも適用可能である。

まず、本発明を適用可能なインクジェット記録ヘッドについて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す模式図であり、記録ヘッドの一部を切り欠いて示した図である。

本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、インク吐出エネルギー発生素子１が所定のピッチで２列に並んで形成されたＳｉ基板２を有している。Ｓｉの基板２には、Ｓｉを異方性エッチングすることによって形成されたインク供給口３が、インク吐出エネルギー発生素子１の２つの列の間に開口されている。基板２上には、インク流路壁形成部材４によって、各インク吐出エネルギー発生素子１の上方に開口するインク吐出口５と、インク供給口３から各インク吐出口５に連通する個別のインク流路６が形成されている。

このインクジェット記録ヘッドは、インク吐出口５が形成された面が記録媒体の記録面に対面するように配置される。そして、インク供給口３を介してインク流路内に充填されたインクに、インク吐出エネルギー発生素子１によって発生する吐出圧力を加えることによって、インク吐出口５からインク液滴を吐出させ、これを記録媒体に付着させることによって記録を行う。

このインクジェット記録ヘッドは、プリンタ、複写機、ファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業用記録装置に搭載可能である。

図２は、本発明によるインクジェット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２に示す記録装置において、図１に示した記録ヘッドを備えるカートリッジ７００がキャリッジ１０２に位置決めして交換可能に搭載されている。キャリッジ１０２には、記録ヘッドカートリッジ７００上の外部信号入力端子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。

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およ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。

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（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、記録ヘッドカートリッジ７００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。

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に搭載された記録ヘッドカートリッジ７００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。

記録ヘッドカートリッジ７００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、これらの吐出列から液体を吐出して記録を行う。

上述した記録ヘッドは記録ヘッドを搭載したキャリッジが走査するタイプの記録装置に用いられるものである。しかし本発明によるインクジェット記録ヘッドはノズル列が記録媒体の記録領域の全幅に設けられた、いわゆるフルラインタイプのインクジェット記録ヘッドにも適用可能である。

続いて本発明の実施形態によるインクジェット記録ヘッドの内部構造について、図３を参照して説明する。

図３（ａ）は図１に示した本発明の実施形態によるインクジェット記録ヘッドにおける複数の吐出口５のうちの一つの吐出口から基板１に向かって垂直方向に見た平面透視図である。図３（ｂ）は図３（ａ）において吐出口中心を通りＡ−Ａ’線に沿った断面図である。Ａ−Ａ’方向は図２に示した記録装置における主走査方向と等しい。また図３（ｃ）は図３（ａ）において吐出口中心を通りＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。Ｂ−Ｂ’方向は図１に示したインクジェット記録ヘッドにおいては吐出口配列方向ということができ、後に述べるノズル配列方向と同義であり、かつ図２に示した記録装置においては副走査方向ということができる。また図３（ｄ）は後述する吐出口部８の内部の立体的斜視図である。

図３（ｂ）（ｃ）に示すように本発明のインクジェット記録ヘッドには、インクを吐出するノズル６、ノズル６にインクを供給する供給口３と、供給口３とノズル６を連通するインク流路７が設けられている。ノズル６は、インク滴を吐出するノズル先端開口である吐出口５を含む吐出口部８と、インク吐出エネルギー発生素子１によりインク吐出圧力が発生する領域である圧力発生室９とで構成されている。吐出口部８は流路７と直接連通されることはなく、圧力発生室９を介してのみ流路７と連通されている。吐出口部８は吐出口５を含む第一吐出口部１０と、第一吐出口部１０と圧力発生室９との間を連通する第二吐出口部１１に分けられる。すなわちノズル内部は、吐出口５からエネルギー発生素子に向かい、第一吐出口部１０、第二吐出口部１１、発力発生室９の順に設けられている。第二吐出口部１１は、第一吐出口部１０および圧力発生室９にそれぞれ段差をもって接続され、その領域の体積は圧力発生室９より小さく、第一吐出口部１０より大きい。図３（ａ）の平面透視図において、第二吐出口部１１は、第一吐出口部１０の外側かつ圧力発生室９の内側に設けられている。また図３（ａ）および（ｃ）に示すように、第一吐出口部１０は吐出口５の中心から基板１の主面におろした垂線上に中心軸１４をもつ円筒状の空間であり、上述した垂線上にエネルギー発生素子１の中心が存在する。第二吐出口部１１は同じく円筒状の空間であるがその中心軸１５は第一吐出口部１０の中心軸１４に対し、副走査方向にオフセットされて形成されている。上述した第二吐出口部１１のオフセットにより第一吐出口部１０の中心軸１４と主走査方向とに平行な平面１７を境にして第二吐出口部１１を分割した場合、オフセット方向の体積の大きい領域Ｖ_１と、他方の体積の小さい領域Ｖ_２に分けられる（図３（ｄ））。

次いで、図４を参照して本発明のインクジェット記録ヘッドによるインク吐出時におけるノズル内部のインクの挙動について説明する。

なお、本説明では吐出エネルギー発生素子１として発熱抵抗体を用い、発熱抵抗体が発生する熱によりインクを沸騰させ、生じた気泡の成長圧力によりインクを吐出するいわゆるサーマルインクジェット方式を例に挙げ説明する。

図４は図３におけるＢ−Ｂ線に沿った断面からみた本発明のインクジェット記録ヘッドによるインク吐出時の気泡１３とインク１２の動きを時系列的に示した模式図である。

図４（ａ）は吐出動作前の状態を示し、図４（ｂ）はエネルギー発生素子１上に膜状の気泡１３が生成した状態を示す。図４（ｃ）は図４（ｂ）の約０．５μ秒後、図４（ｄ）は図４（ｂ）の約１．０μ秒後、図４（ｅ）は図４（ｂ）の約１．５μ秒後の状態をそれぞれ示している。図中符号１４は第一吐出口部１０の中心軸であるが、以下図４を用いた説明では、符号１４を中心線１４と表記する。

図４（ｂ）、図４（ｃ）示すように、気泡１３は膜状に生成した後、吐出口５方向に向かって成長する。この際、圧力発生室９内部での気泡１３の成長は、中心線１４に対して、副走査方向に見て左右対称に行われる。この気泡１３の成長圧力によってインク１２が吐出口５方向に向かい左右対称に流動し始める。

図４（ｄ）に示すように、気泡１３の成長に伴い、インク１２は吐出口５からノズル外部へと吐出される。この際、第二吐出口部１１はその中心軸１５が中心線１４に対して副走査方向にオフセットされて形成されているため、上述したように前記平面を境にして第二吐出口部１１の体積が異なる。このため第二吐出口部１１から第一吐出口部１０に流れ込むインク１２の流入量は前記平面１７を境に差が生じる。中心線に対し、オフセット方向の領域Ｖ_１からの流入量が多く、他方Ｖ_２からの流入量は相対的に少なくなる。この流入量の差はすなわち、第一吐出口部１０へと流入するインクの流速の差となる。図４（ｅ）の状態で吐出口５から吐出されるインク１２のうち、中心線１４に対してオフセット方向に存在するインク１２ａは中心線に沿った方向の速度が速く、それに比べオフセット方向と逆側に存在するインク１２ｂは同方向の速度が遅い状態になっている。また中心線と垂直方向も同様であり、すなわち各領域から中心線に向かう方向の速度成分においてもインク１２ａは１２ｂよりも速くなっている。インク１２はインク１２ａの影響をより強く受け、副走査方向において、オフセット方向と逆方向の運動量をもつ。このためインク１２は中心線１４に対しオフセット方向と逆方向に角度をもつ矢印７０の方向に吐出されることになる。結果として第一吐出口部１０と第二吐出口部１１それぞれの中心軸が一致する場合に比べ、副走査方向のインク１２の着弾位置がずれることになる。

しかし、たとえ第一吐出口部１０において吐出口５に向かおうとするインク１２の流動に左右非対称な偏りが生じてしたとしても、吐出時に、吐出口５近傍で吐出されるインクが、副走査方向の運動量をもたなければ、中心線１４に角度を有して吐出されることはない。よって、副走査方向の着弾位置をずらすためには、第一吐出口部１０下端で生じている副走査方向でのインクの流れの不均一性を吐出口５まで保つ必要がある。通常、第一吐出口部１０が高くなれば、第一吐出口部１０下端で生じていた不均一ないインクの流れは、その流れが吐出口５にいたるまでに整流されてしまい上述した不均一性が失われてしまう。

発明者らは検討の結果、表１に示すように（吐出口径φ）／（第一吐出口部１０の高さｈ）≧１とすることで、上記不均一性を保ち、効果が顕著となることを見出した。内容を以下に図表をもちいて説明する。

図９は本発明の実施例におけるノズル、図１０は本発明の比較例におけるノズル構造を示す模式的断面図である。また表１は本発明の実施例１〜３のノズルと比較例４のノズルにおいて吐出口径φと吐出口部、第一吐出口部、第二吐出口部それぞれの高さｈ、ｈ_１、ｈ_２とが、液滴の着弾位置のズレに与える影響を示している。

実施例１〜３に示したノズルは吐出口部８の高さｈが８μｍである。一方比較例４のノズルは吐出口部８内に第二吐出口部を持たない。図９に示すように実施例１〜３に記載のノズルは第一吐出口部の中心軸１４すなわちエネルギー発生素子１の中心と第二吐出口部１１の中心軸１５とのオフセット量ｒは３μｍである。一方図１０に示すように比較例４のノズルは吐出口中心から基板へおろした垂線１６がエネルギー発生素子１の中心軸１７に対してオフセットされていて、そのオフセット量は３μｍである。実施例１のノズルと実施例２のノズルを比較すると、第一吐出口部１０の高さが増した場合、ズレ量が小さくなっていることが分かる。また実施例２のノズルと実施例３のノズルとを比較すると第一吐出口部１０の高さが同じ場合、吐出口径が大きくなるとズレ量が大きくなっている。一方比較例４のノズルのズレ量は極小であり、着弾位置のズレには第二吐出口部１１のオフセットの効果が顕著であることが分かる。

以下に本発明の実施形態を示し、本発明をさらに詳細に説明する。

（第一の実施形態）
図５を参照し、本発明の第一の実施形態を説明する。

図５は本発明の第１の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドのノズルの配列状態を示している。

本実例の配列状態は、ノズル配列内でインク供給口が分割されているインクジェット記録ヘッドに好適に用いることができる。

近年インクジェット記録ヘッドに求められている高画質・高速を実現するためにノズル数を増やすと、それにともなって供給口のノズル配列方向の長さも増加する。このため基板全体の強度が下がってしまう可能性があるため供給口を分割して配置することが考えられる。しかし隣り合う供給口同士の間にはノズルを配置できないため、画像上の不具合が生じる可能性があった。

本実施形態の配列状態では、各インク供給口３の片側にのみノズル６が存在し、各インク供給口３には３２個のノズル６からなるノズル列２６存在している。このノズル６はｌ（＝３８．３）μｍ間隔で配列されており、隣接するインク供給口３同士の各末端ノズル同士の間隔はｘ（＝１２８）μｍだけ離れている。

第二吐出口部１１の中心は第一吐出口部１０の中心に対してノズル列２６の中央から端に向かう方向（副走査方向）にｄ０（＝０．０７５μｍ）の整数倍だけオフセットして形成されており（各インク供給口に存在するノズルが奇数個の場合、ノズル列の中央に存在するノズルのみ吐出口と第２吐出口とのオフセット量は０とする）、インク供給口３端部に近づくにしたがってオフセット量が大きくなるように配置されている。

ただし、本実施形態では、配列されたノズル６の吐出口５の直径は１１μｍで、第二吐出口部１１の直径は２０μｍである。また、全てのノズルにおいて、第一吐出口部１０の高さは３μｍで、第二吐出口部１１の高さは５μｍである。

上記条件ではインク供給口３の両端に位置するノズル６では、第一吐出口部１０と第二吐出口部１１の中心は２．５μｍだけずらして配置されていることになる。この時、吐出口５のフェイス面と記録媒体である紙との距離が１．０ｍｍである場合、末端吐出口から吐出された液滴は吐出口の中心から、約４２μｍだけ間隔が広がる方向にその着弾位置がずれる。このため供給口間の領域にもノズル列の領域とほぼ同等の着弾間隔で液滴を吐出することができる。

結果として、主走査方向で見たときには、６００ｄｐｉ間隔にノズル６が配置された場合とおよそ等しい性能のインクジェット記録ヘッドが実現可能となる。本発明の適用によりノズル配列内でインク供給口３を複数もつタイプのインクジェット記録ヘッドにおいても、そのインク供給口間にノズルを配置した状態のものと等しい効果が得られる。

（第二の実施形態）
図６、７を参照し、本発明の第二の実施形態について説明する。

本実施形態は吐出液滴により発生する気流の影響により、ノズル列の端付近に位置するノズルから吐出された液滴がノズル列中央に向かい軌道を変化させられてしまう、いわゆる端ヨレを補正する手段として適している。

まず端ヨレについて説明する。記録ヘッドの全ての吐出口からインク滴を連続的に吐出させ、いわゆるベタプリントを記録媒体に対して行う場合、例えば図６（ａ）に示すような棒グラフの塗りつぶしの印刷部分、すなわちベタ印刷部分２００の画像中にはスジ２０１が発生する場合がある。スジ２０１の部分は、ちょうどヘッドの第ｎ回目の操作とｎ＋１回目の操作のつなぎ目の部分に相当している。

このつなぎ目部分を拡大したものが図６（ｂ）であり、このときのヘッド２０３からインク滴２０２が吐出する様子を図６（ｃ）に示す。画像データがベタの場合、ＳＥＧ０〜ＳＥＧ２５５までのノズルは、全て高応答周波数で駆動される。そのため、吐出インク滴の周囲にある粘性を持つ空気もインク滴の運動に引きずられて移動する。この結果、記録ヘッドの吐出口が開口する吐出口面近傍がプリントヘッドの周囲よりも減圧傾向となり、周囲の空気が減圧領域へ気流となって流れる。その流れの影響によって、特に吐出口の配列方向両端側に位置する吐出口から吐出されるインク滴２０４がその配列方向中央側に引き寄せられる。すなわち、***することとなり、記録媒体に対して所期の位置に吐出されなくなる。その結果図６（ｂ）に示すように着弾位置がずれてスジ２０１になってしまうという問題が生じる場合があった。

本実施形態によるインクジェット記録ヘッドは上述した***方向に対して、逆側に外射を行う方向に吐出角度を持たせて吐出することにより、着弾位置を補正し、端ヨレの影響を軽減しようというものである。

図７は本発明の第二の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドのノズルの配列状態を示している。本実施形態のインクジェット記録ヘッドにおけるノズルの配列状態は、供給口を挟んで対向する両側にノズル列が設けられ、それぞれのノズル列は第１のノズル列５０と、第２のノズル列５１からなる。第１のノズル列５０には第１のノズル２５ａが６００ｄｐｉ（４２．３μｍ）間隔で配列されている。第２のノズル列５１には同様の配列間隔（４２．３μｍ）で第２のノズル２５ａ’が配置され、ノズル２５ａ‘はその第二吐出口部１１の中心が第一吐出口部１０の中心に対して副走査方向にオフセットされている。二つの第２のノズル列５１が配置され、その間に第１のノズル群５０が配置され、ノズル列全体が形成されている。

すなわち、図７に示すノズル配列状態では、供給口の両脇に配置された各ノズル列の末端ノズル２５ｂからノズル列中央方向に数えて１０個目までが、各第一吐出口部１０の中心と第２吐出口部１１の中心とのオフセット間隔がｄ０（＝０．１ｕｍ）の整数倍で設定された第２のノズル群５１として配置されており、そのオフセット方向はノズル列に沿い（副走査方向）、ノズル中央から見て端に向かう向きである。また、ノズル列末端に近づくに従って、オフセット量は大きくなっている。

ただし、本実施形態では、吐出口５の直径は１１μｍであり、第二吐出口部の直径は２０μｍであり、第一吐出口部１０の高さが３μｍで、第二吐出口部１１の高さは５μｍである。ノズル配列方向両端に位置する末端ノズルでは第一吐出口部１０の中心と第二吐出口部１１の中心は１μｍだけずらして配列されていることになり、この時、吐出口フェイス面から紙間までの距離が１．０ｍｍの場合、末端ノズルから吐出された液滴は、第二吐出口部１１の中心が第一吐出口部１０の中心と一致している場合に比べて、約１０μｍだけ余計に間隔が広がる方向にその着弾位置がずれる。

上述したように、本実施形態の構成を有するインクジェット記録ヘッドを用いて、予め液滴を外射することにより、ベタ印字の際におこる液滴の端ヨレを補正し、所期の位置に液滴を着弾することが可能となる。

なお本実施形態では各ノズルにおいてオフセット量を異ならせ、ノズル列の端に位置するノズルほどオフセット量が大きくなる形態を示した。しかしながら端ヨレを起こしてしまうノズル配列端部およびその近傍に配置されたノズルの第二吐出口部がオフセットされていれば、ノズルごとのオフセット量が等しい場合であっても、端ヨレを補正する効果を得ることができる。

（第三の実施形態）
図８を参照し、本発明の第三の実施形態について説明する。

図８は本発明の第３の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル配列状態を示している。本実施形態は記録ヘッドにおけるノズル配列間隔と異なる着弾間隔で記録を行いたい場合に好適に用いることができる。

図８に示すノズル配列状態においては、１つのノズル列３６に１２８個のノズルが等間隔で配列されている。各第二吐出口部１１はノズル列３６の中心から離れるにつれて、各第一吐出口部１０の中心からｄｏの整数倍だけオフセットされて形成されている。またそのオフセット方向はノズル列３６の端から中央に向かう方向である。このようにノズルを配置することで、例えば、回路上の制約から、ノズルピッチを縮めることが困難となる場合においても、インクに吐出角度を与えて吐出することができ、ノズルピッチに依存せず、着弾ピッチを縮小することが可能となる。

なお本説明においては第一吐出口部１０の中心軸１４上に、エネルギー発生素子１の中心が存在する形態を用いて説明した。しかしながら必ずしも第一吐出口部１１の中心軸１４上にエネルギー発生素子１の中心がある必要は無い。既に説明したように、図３（ｄ）に示すように平面１７を境にして第二吐出口部１１を分割した場合に、分割領域双方の体積が異っていれば、第一吐出口部の中心軸１４上にエネルギー発生素子１の中心が存在しない場合であっても、目的とする効果を得ることができる。

本発明によるインクジェット記録ヘッドの構成を示す斜視図である。本発明によるインクジェット記録ヘッドを搭載可能なインクジェット記録装置の一例を示す図である。本発明によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造の説明図である。本発明によるインクジェット記録ヘッドにおけるインク吐出時のインクと気泡の挙動を時系列的に示す模式的断面図である。本発明の第一の実施形態におけるノズル配列を示す図である。従来のインクジェット記録ヘッドにおけるベタ塗り印字時のインク吐出状態および、ベタ画像の一例を示す図である。本発明の第二の実施形態におけるノズル配列を示す図である。本発明の第三の実施形態におけるノズル配列を示す図である。本発明の実施例におけるノズル構造を示す模式的断面図である。本発明の比較例におけるノズル構造を示す模式的断面図である。

符号の説明

１エネルギー発生素子
２基板
３インク供給口
４インク流路壁構成部材
５吐出口
６、２５ａノズル
７インク流路
８吐出口部
９圧力発生室
１０第一吐出口部
１１第二吐出口部
１２インク
１３気泡
１４第一吐出口部の中心軸
１５第二吐出口部の中心軸
１６吐出口から基板に下ろした垂線
１７エネルギー発生素子の中心軸
２５ｂ末端ノズル
２６、３６ノズル列
５０第一のノズル列
５１第二のノズル列
７０矢印
７００インクジェットカートリッジ

Claims

液体を吐出するために利用される熱エネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子を有する基板と、前記複数のエネルギー発生素子に対応して設けられた複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して液体を供給する複数の流路と、を備える液体吐出ヘッドにおいて、
前記ノズルは、前記エネルギー発生素子により液体を吐出するための圧力を発生させる領域である圧力発生室と、前記圧力発生室を介して前記流路と連通する吐出口部と、を含み、
該吐出口部は、液体を吐出するための吐出口を含む第一吐出口部と、前記圧力発生室と前記第一吐出口部とを連通する第二吐出口部と、を含み、
該第二吐出口部は、前記吐出口から前記基板方向にみて前記第一吐出口部を含むとともに、前記圧力発生室内に含まれるものであり、
前記複数のノズルが配列されるノズル列の端部に配される端部ノズル群を構成する各々の前記複数のノズルは、前記吐出口の中心を通り、前記ノズル列と直交する方向かつ前記基板に垂直な面によって分割される前記第二吐出口部の領域のうち、前記ノズル列の端部側の体積が前記ノズル列の中央部側の体積よりも小さいこと
を特徴とする液体吐出ヘッド。
前記熱エネルギーによって液体に発生した気泡が成長する段階において、前記第二吐出口部内の前記面によって分割された体積の異なる二つの領域のうち、体積の大きい領域から前記第一吐出口部に流入する液体の流速は、体積の小さい領域から前記第一吐出口部に流入する液体の流速よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子を有する基板と、前記複数のエネルギー発生素子に対応して前記基板上に列をなして設けられた複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して液体を供給する複数の流路と、を備える液体吐出ヘッドにおいて、
前記ノズルは、前記エネルギー発生素子により液体に圧力を発生させる領域である圧力発生室と、前記圧力発生室を介して前記流路と連通する吐出口部と、を含み、
該吐出口部は、液体を吐出するための吐出口を含む第一吐出口部と、前記圧力発生室と前記第一吐出口部とを連通する第二吐出口部と、を含み、
前記吐出口から前記基板方向にみて前記第二吐出口部は、前記第一吐出口部を含むとともに、前記圧力発生室内に含まれ、
前記複数のノズルが配列されるノズル列の端部に配される端部ノズル群を構成する各々の前記複数のノズルは、前記第二吐出口部が、前記圧力発生室に対して、前記ノズル列の中央部側にオフセットされていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記吐出口の直径をφ、前記第一吐出口部の高さをｈとした場合に、φ／ｈ≧１であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
液体を前記流路に供給する供給口が複数設けられているとともに、前記複数の流路は前記複数の供給口のいずれかと連通していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
複数の前記第二吐出口部がオフセットされたノズルを隣接するように備え、該複数のノズルの、前記第二吐出口部のオフセット量が等しいことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
前記第二吐出口部の前記圧力室に対するオフセット量は、前記ノズル列の端部側のノズルに向かうほど大きいことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。