JP5371475B2 - インクジェット記録ヘッド及びそのクリーニング方法 - Google Patents

Description

本発明はインクジェット記録装置で使用されるインクジェット記録ヘッド及びそのクリーニング方法に関する。

プリンタ、複写機、ファクシミリ等の記録装置は、画像情報に基づいて紙やプラスチック薄板等の記録媒体上に画像を記録していくように構成されている。この記録装置は、その記録方式によりインクジェット方式、ワイヤドット方式、サーマル方式、およびレーザービーム方式等に分類することができる。数多くの記録装置が使用される近年では、記録装置に対し高速記録、高解像度、高画像品質、及び低騒音などが要求されており、このような要求に応える記録装置としてはインクジェット方式を用いたインクジェット記録装置を挙げることができる。

インクジェット記録装置における記録ヘッドは、記録ヘッドに設けられた圧力室においてインク圧を変化させることによってインク滴（記録液滴）をノズルの吐出口から吐出させ、この吐出したインクを記録媒体に付着させて記録するよう構成されている。

しかし、前記した原理によってインク滴を飛翔させるインクジェット方式では、圧力室内に気泡が侵入してしまうとインク圧に意図しない変化が生じ、正常な印字動作が不可能となる。そこで、記録ヘッド内に気泡が侵入したり、あるいは記録ヘッド内で気泡が発生したりする場合には、これを除去する処理が必要となる。また、記録ヘッドが保護キャップなどによる特別な保護がなされない状態で放置された場合に、吐出口からの水分蒸発による色材や溶剤の移流および濃縮により吐出口近傍のインク粘度が上昇し、吐出速度や吐出方向に影響を与えることがあった。このような吐出性能に悪影響を及ぼす記録ヘッド内部の気泡溜りや粘度上昇を回避するためには、圧力室内を通るインク循環流を生じさせることが有効であることが知られている。

従来技術のインクジェット記録ヘッドの一例の要部の水平方向断面の概略構成図を図９に示す。この構成によると、列状に並んだ吐出エネルギー発生素子４３を有する複数の圧力室４４の両側部に、圧力室４４へ供給するインクを貯めておくインク室４５が設けられている。また、一方のインク室４５に連通するインク流入口４０と、他方のインク室４５に連通するインク流出口４１が設けられている。また、圧力室４４を形成するための隔壁４２が設けられている。

圧力室４４からインクを吐出させる際には、圧力室４４の両側部に位置するインク室４５から圧力室４４へインクが供給される。また、圧力室４４に発生した気泡を除去する場合には、インク流入口４０からインクを導入し、インク流出口４１からインクを排出させる。そうすることで、インク流入口４０⇒インク室４５⇒圧力室４４⇒インク室４５⇒インク流出口４１へインクが移動するインク循環流４６を生じさせることができ、このインク循環流４６によって圧力室４４の気泡を除去できる。（特許文献１）。

特開平０７−１６４６４０号公報

インク流入口４０からインク流出口４１へ流れるインク循環流４６は圧力室４４内では直線的な流れとなるため、インク流入口４０とインク流出口４１とを結んだ直線上付近の圧力室４４内を通るインク循環流４６は生じやすい。しかし、インク流入口４０とインク流出口４１とを結ぶ直線上から離れた位置にある圧力室４４を通るインク循環流４６は生じにくい。そのため、すべての圧力室４４内を通るインク循環流４６を生じさせるためには、インク室４５を大きくして圧力室４４から離れた位置にインク流入口４０とインク流出口４１を配置し、かつ各圧力室４４を形成している隔壁４２を長くする。そうすることで、インク流入口４０及びインク流出口４１と圧力室４４とを結ぶ流路をできるだけ直線に近づける必要がある。このようにしてインク循環流４６の流路を形成し、各圧力室４４内へインク流入口４０からのインクを流れやすくしている。このことから、インクジェット記録ヘッドを小型化することが困難であった。

圧力室４４が並んだ列を多列化しノズルを集積して、ノズル解像度を上げようとする場合には、圧力室４４が並んだ各列をインク流入口４０とインク流出口４１とでそれぞれ挟むようにインク流入口４０とインク流出口４１を交互に配置する。そのため、各圧力室４４を通るインク循環流４６を生じさせるためには、インク循環流４６の指向性を向上させなければならず、圧力室４４の列が単列の場合に比べてさらに十分な厚みを持った隔壁４２を設ける必要があった。さらに、圧力室４４の並んだ列を多列化する場合は、行方向においては各圧力室４４が同じ位置に配置せず、一方の列の圧力室４４の間に他方の列の圧力室４４が位置するように千鳥状に配置する必要があった。このことから、圧力室４４を多列化する場合には、インクジェット記録ヘッドを小型化することがより困難であった。

したがって、本発明の目的は、上記課題を解決し、インクの循環流を生じさせることができ、かつ小型化することができる、インクジェット記録ヘッド及びそのクリーニング方法を提供することである。

本発明のインクジェット記録ヘッドは、吐出エネルギー発生素子を内蔵している圧力室からインク吐出口を介してインクを吐出する。また、インクジェット記録ヘッドは、基板と吐出口プレートを有しており、圧力室は複数設けられている。基板は、一方の面上に吐出エネルギー発生素子を有しており、他方の面側に、インクを貯めておくインク室、及びインク室とは隔離されており、互いに接続されている一対の通路を有している。さらに、他方の面側には、インク室に連通しており圧力室の側部に配置されたインク供給口、一方の通路に連通しているインク流入口、及び他方の通路に連通しているインク流出口が一方の面で開口するように設けられている。吐出口プレートには、基板の一方の面上に、吐出エネルギー発生素子に対応して、圧力室を形成する隔壁、及び板厚方向に貫通するインク吐出口がそれぞれ設けられている。さらに、インク室からインク供給口を介して圧力室に至るインク吐出用のインク流れの経路と、一方の通路からインク流入口を介して各圧力室に至り、さらに各圧力室からインク流出口を介して他方の通路へ戻るインク循環用のインク流れの経路とが構成されている。

本発明のインクジェット記録ヘッドでは、インク流入口とインク流出口を圧力室から離れた位置に設ける必要がなく、圧力室を形成していた隔壁を長くする必要もない。そのため、インクジェット記録ヘッドを小型化することができる。

本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第１の実施形態の要部を示す概略構成図であり、（ａ）は水平方向断面の概略図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’断面の概略図、（ｃ）は（ａ）のＣＣ’断面の概略図である。 図１におけるインクジェット記録ヘッドの、変形例の要部の概略構成図であり、（ａ）は水平方向断面の概略図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’断面の概略図、（ｃ）は（ａ）のＣＣ’断面の概略図である。 図１におけるインクジェット記録ヘッドの、他の変形例の要部の概略構成図であり、（ａ）は水平方向断面の概略図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’断面の概略図、（ｃ）は（ａ）のＣＣ’断面の概略図である。 本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第２の実施形態を示す要部の概略構成図であり、（ａ）は水平方向断面の概略図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’断面の概略図である。 図４におけるインクジェット記録ヘッドの、変形例の要部の概略構成図であり、（ａ）は水平方向断面の概略図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’断面の概略図である。 本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第３の実施形態を示す要部の概略構成図であり、（ａ）は水平方向断面の概略図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’断面の概略図、（ｃ）は（ａ）のＣＣ’断面の概略図である。 本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第４の実施形態を示す要部の水平方向断面の概略図である。 本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第５の実施形態を示す要部の水平方向断面の概略図である。 従来技術のインクジェット記録ヘッドの要部の水平方向断面の概略図である。

以下に、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。なお、同一の機能を有する構成には添付図面中、同一の番号を付与し、その説明を省略することがある。

[実施形態１]
本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第１の実施形態を図１に基づいて説明する。図１は本実施形態のインクジェット記録ヘッドの要部を示す概略構成図であり、（ａ）は水平方向断面（（ｂ）のＡＡ’断面）の概略図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’断面の概略図、（ｃ）は（ａ）のＣＣ’断面の概略図である。

インクジェット記録ヘッドは、基板１０と吐出口プレート３０を有している。基板１０には、内部にインクを貯めておくインク室１３と、インク室１３とは隔離されており、インクを循環させるインク循環路の一部を構成する一対の通路２ａ、２ｂを有している。さらに、基板１０にはインク室１３に連通しているインク供給口１７が設けられている。吐出口プレート３０には、板厚方向に貫通しており、圧力室５内に内蔵された吐出エネルギー発生素子１により膨張させられたインクを吐出させるためのインク吐出口３と、圧力室５を形成するための隔壁１６が設けられている。

基板１０の、吐出口プレート３０と当接する面について、詳しく説明する。圧力室５内にあたる位置に、インクを吐出させる際にインクを加熱する吐出エネルギー発生素子１が設けられている。複数の圧力室５は、１つの列となるように直線状に規則正しく配置されている。また、圧力室５の列を挟み込むように圧力室５がなす列の方向に沿って延びるスリット状（長穴状）のインク供給口１７が開口している。さらに、基板１０の、吐出口プレート３０と当接する面の１対の対角の角部に、一方の通路２ａからのインクを流入させるインク流入口１８と、インクを他方の通路２ｂへ流出させるインク流出口１９が１組だけ設けられている。インク流入口１８は、基板１０内の一方の通路２ａに、インク流出口１９は他方の通路２ｂにそれぞれつながっている。また、インク流入口１８とつながっている一方の通路２ａと、インク流出口１９とつながっている他方の通路２ｂとは、基板１０の外部に設けられたポンプなどの圧力制御手段１４を介して接続されており、インクの循環が行われるインク循環路を構成している。

インク供給口１７は、圧力室５から吐出して消費されたインクを、インク室１３から圧力室１３に補充する機能を有する。

圧力室５からインクを吐出させる場合には、インク室１３から圧力室５の両側に設けられたインク供給口１７を介して各圧力室５へインクが供給される。圧力室５内に発生した気泡を除去する場合には、インク供給口１７からはインクが供給されず、圧力制御手段１４により、インク流入口１８からインクが導入され、インク流出口１９からインクが排出される。そのため、一方の通路２ａからインク流入口１８を介して各圧力室５に至り、さらに各圧力室５からインク流出口１９を介して他方の通路２ｂへ至る経路（インク循環路）を流れるインク循環流１２が生じる。圧力室５内のインクの移動方向に対して角度を持った方向にインク流入口１８とインク流出口１９とが配置されているので、いずれの圧力室５内にもインクが均等に通過しやすい。また、インク流入口１８に近い圧力室５は、圧力室５内のインクが押し出されやすく、インク流出口１９に近い圧力室５は、圧力室５内のインクを吸引されやすい。そのため、すべての圧力室５内でインクの移動が生じ、結果としてすべての圧力室５を通るインク循環流１２が生じ、圧力室５内のクリーニングすることができる。

この方法であれば、従来技術のようにある特定の圧力室（中央に位置する圧力室）４４内にだけにインク循環流４５が生じてしまうということがなくなる。また、隔壁１６を、長く、厚いものにする必要がなく、かつインク流入口１８及びインク流出口１９を圧力室５の両側に離して配置する必要がない。したがって、ヘッド部を大きくする必要がなく、インクジェット記録ヘッドを小さくすることが可能である。

次に、上述した図１の構成の変形例を以下に示す。

図２は、図１で示したインクジェット記録ヘッドのヘッド部に設けられていたスリット状のインク供給口１７が、各圧力室５に対応した位置ごとに分割した複数の穴状からなる状態を示す要部の概略図である。（ａ）は水平方向断面（（ｂ）のＡＡ’断面）の概略図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’断面の概略図、（ｃ）は（ａ）のＣＣ’断面の概略図を示している。図１におけるスリット状のインク供給口を複数の穴に分割した以外は、図１で説明した構成と同じである。図１のようにスリット状のインク供給口１７ではなく、図２に示すように各圧力室５の両側に、複数の穴状のインク供給口１７を備えた構成にしても、同様の効果を得ることができる。

図３は、図１で示したインクジェット記録ヘッドの圧力室５の列を多列化した状態を示す要部の概略図で、（ａ）は水平方向断面（（ｂ）のＡＡ’断面）の概略図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’断面の概略図、（ｃ）は（ａ）のＣＣ’断面の概略図である。圧力室５の列を多列化した以外の構成は、図１で説明した構成と同じである。

この構成では、圧力室５の各列の両側にインク供給口１７が設けられており、圧力室５からインクを吐出させる場合には、インク室１３から圧力室の両側のインク供給口１７を介して各圧力室５へインクが供給されるようになっている。

圧力室５内に発生した気泡を除去する場合には、一方の通路２ａからインク流入口１８を介して各圧力室５に至り、さらに各圧力室５からインク流出口１９を介して他方の通路２ｂへ至る経路（インク循環路）を流れるインク循環流１２が生じる。また、上述したのと同様の理由で、すべての圧力室５を通るインク循環流１２が生じ、圧力室５内をクリーニングすることができる。

このような構成にすることで、圧力室５の列を多列化しても、インク循環流を各圧力室５内に生じさせることができ、また、隔壁１６を厚く、長いものにする必要がなく、かつヘッド部を大型化せずに、圧力室５の列の多列化が可能となっている。

図３に示す構成では、図２と同様に各圧力室５の両側に独立した複数の穴状のインク供給口１７を設けたが、インク供給口１７は、図１と同様に長いスリット状にしてもよい。

[実施形態２]
本発明の第２の実施形態を図４および図５に基づいて説明する。

図４は本実施形態のインクジェット記録ヘッドの要部を示す概略構成図であり、（ａ）は水平方向断面（（ｂ）のＡＡ’断面）の概略図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’断面の概略図である。実施形態１と異なる構成についてのみ説明をし、同様の構成については説明を省略する。

基板１０には、上述の第１の実施形態とは異なり、内部にインクを循環させるインク循環路の一部を構成する１本の通路２ｃを有している。

吐出口プレート３０と当接する基板１０面について詳しく説明する。圧力室５は、１つの列となるように直線状に配置されている。図１を用いて説明した第１の実施形態とは異なり、スリット状（長穴状）のインク供給口１７が圧力室５の列の一方の側部のみに開口している。また、インク供給口１７からインク室５を介して、インク供給口１７とは圧力室５の列を挟んで対向する側にインクが流れるように、圧力室５の列よりも長手方向の基板１０の縁部側に、インク通路２ｃへインクを流出させるインク流出口１９が１つ設けられている。

インク流出口１９とつながっている基板１０内の通路２ｃは、基板１０の外部に設けられたポンプなどの圧力制御手段１４を介してインク室１３と接続されている。そしてインク流出口１９から通路２ｃ及びインク室１３を経由しインク供給口１７へインクの循環が行われるインク循環路が構成されている。

インク供給口１７は、圧力室５から吐出して消費されるインクをインク室１３から圧力室５に補充する機能だけではなく、インク循環流１２を生じさせるために必要なインクを供給する機能をも有する。

圧力室５からインクを吐出させる場合には、インク室１３から圧力室５の一方の側部に設けられたインク供給口１７を介して各圧力室５へインクが供給される。

圧力室５内に発生した気泡を除去する場合には、圧力制御手段１４により、インク供給口１７からインクが導入され、インク流出口１９からインクが排出される。そのため、インク室１３からインク供給口１７を介して各圧力室５に至り、さらに各圧力室５からインク流出口１９を介して通路２ｃへ至る経路（インク循環路）を流れるインク循環流１２が生じる。そのため、上述したのと同様の理由で、圧力室５内をクリーニングすることができる。

圧力制御手段１４によりインク室１３から押出されたインクは、インク供給口１７から均等に出てくるので、すべての圧力室５を通り、インク流出口１９へと流れる。そのため、特定の圧力室５のみにインク循環流１２が生じることがない。したがって、隔壁１６を長く、厚いものにする必要がない。

また、この構成では、インク循環流１２を生じさせたとしても、圧力室５の近傍に開口したインク供給口１７から常に均一な組成のインクを供給することが可能であるため吐出性能の安定性が高い。このため、第１の実施形態に比べて、複数の圧力室５間の吐出速度や吐出量、あるいは吐出液滴色材濃度の違いに起因する色ムラの発生を低減することができる。

上述した実施形態は、圧力室５の列が１列の構成であるが、圧力室５の列を多列化することも可能である。図５は圧力室を多列化したインクジェット記録ヘッドの要部の概略図であり、（ａ）は水平方向断面（（ｂ）のＡＡ’断面）の概略図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’断面の概略図である。

図４の１列の直線状に配列された圧力室５、及びインク供給口１７を１組として並列に並べる。複数列並んだ圧力室５のそれぞれ片側にインク供給口１７が位置しており、インク供給口１７とは圧力室５の列を挟んで対向する側の端部に共通のインク流出口１９が１つ設けられている。それ以外の構成は、図４で示した構成と同じである。

この構造では、圧力室５の列を多列化しても、インク流出口１９は共通なもので構わないため、インク流出口１９を複数設ける必要がない。そのため、圧力室５の列を多列化しても、ヘッド部が大型化することがなく、構造が大幅に複雑化することもない。

本実施形態においては、インク供給口１７は、圧力室５がなす列の方向に沿って延びるスリット状であったが、各圧力室５に対応した位置ごとに分割した複数の穴状にしても構わない。

[実施形態３]
本発明の第３の実施形態を図６に基づいて説明する。

図６は本実施形態のインクジェット記録ヘッドの要部を示す概略構成図であり、（ａ）は水平方向断面（（ｂ）のＡＡ’断面）の概略図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’断面の概略図、（ｃ）は（ａ）のＣＣ’断面の概略図である。実施形態１と異なる構成についてのみ説明をし、同様の構成については説明を省略する。

基板１０には、インクを循環させるインク循環路の一部を構成する一対の通路２ｄ、２ｅを有している。

吐出口プレート３０と当接する基板１０面について詳しく説明する。２列の直線状に並んだ圧力室５の両側には、スリット状（長穴状）ではなく、各圧力室５に対応した位置ごとに分割した複数の穴状のインク供給口１７が設けられている。また、基板１０の、吐出口プレート３０と当接する面の１対の対角の角部に、インクを通路２ｄ、２ｅへ流出させるインク流出口１９ａ、１９ｂが１組だけ設けられている。

一方のインク流出口１９ａとつながっている基板１０内の一方の通路２ｄは、基板１０の外部に設けられたポンプなどの圧力制御手段１４を介してインク室１３と接続されている。同様に、他方のインク流出口１９ｂとつながっている基板１０内の他方の通路２ｅは、基板１０の外部に設けられたポンプなどの圧力制御手段１４を介してインク室１３と接続されている。このようにして、インク流出口１９ａ、１９ｂから通路２ｄ、２ｅ及びインク室１３を経由しインク供給口１７へインクの循環が行われるインク循環路を構成している。

インク供給口１７は、圧力室５から吐出して消費されるインクをインク室１３から圧力室５に補充する機能だけではなく、インク循環流１２を生じさせるために必要なインクを供給する機能をも有する。

本実施形態では、各インク供給口１７の開口面積を、列の位置によって変化させる。つまり、圧力室５の列に挟まれたインク供給口１７の開口面積を、圧力室５の列に挟まれていないインク供給口１７の開口面積より大きくし、圧力室５の列に挟まれていないインク供給口よりも多くのインクが流入するようにする。したがって、圧力室５の列に挟まれたインク供給口１７の列から両側の圧力室５の列にインクが流れ込み、インク循環流１２を生じさせることができる。

圧力室５からインクを吐出させる場合には、インク室１３から圧力室５の両側部に設けられたインク供給口１７を介して各圧力室５へインクが供給される。

圧力室５内に発生した気泡を除去する場合には、圧力制御手段１４により、インク室１３から圧力室５の列に挟まれたインク供給口１７からインクが導入され、インク流出口１９ａ、１９ｂからインクが排出される。そのため、インク室１３からインク供給口１７を介して一方の圧力室５の列の各圧力室５に至り、さらに一方の圧力室５の列の各圧力室５から一方のインク流出口１９ａを介して一方の通路２ｄへ至る経路（インク循環路）を流れるインク循環流１２が生じる。同時に、インク室１３からインク供給口１７を介して他方の圧力室５の列の各圧力室５に至り、さらに他方の圧力室５の列の各圧力室５から他方のインク流出口１９ｂを介して他方の通路２ｅへ至る経路（インク循環路）を流れるインク循環流１２が生じる。そのため、すべての圧力室５内をクリーニングすることができる。なお、圧力制御手段１４を使用しているため、圧力室５の列に挟まれていないインク供給口１７から流入するインクは、インク流出口１９ａ、１９ｂへと流れる。

圧力制御手段１４によりインク室１３から押出されたインクは、圧力室５の列に挟まれたインク供給口１７から均等に出てくるので、特定の圧力室５のみにインク循環流１２が生じることがない。したがって、隔壁１６を長く、厚いものにする必要がない。

また、インク循環流１２を生じさせたとしても、圧力室５の近傍に開口したインク供給口１７から常に均一な組成のインクを供給することが可能であるため吐出性能の安定性が高い。このため、実施形態１に比べて、複数の圧力室５間の吐出速度や吐出量、あるいは吐出液滴色材濃度の違いに起因する色ムラの発生を低減することができる。

以下に第３の実施形態のより詳細な実施例を説明する。

圧力室５の列に挟まれた中央のインク供給口１７の列は開口形状を３０μｍ角の正方形とした。また、圧力室５の列に挟まれていない両側のインク供給口１７の列は、開口形状を２０μｍ角の正方形とした。基板１０内のインク供給口１７とインク室とをつないでいる経路も同様の形状である。

流体の抵抗は、一般的に液体の流れる流路の断面積の２乗に反比例する。そのため、中央のインク供給口１７から循環するインク循環流１２の抵抗は、両側にあるインク供給口１７から循環するインク循環流の抵抗の１／５程度である。そのため、中央のインク供給口１７から多くのインクが流入しやすいため、中央のインク供給口１７から圧力室５を通り、インク流出口１９へ流れるインク循環流１２を形成することが可能である。

基板１０の外部に設けられた圧力制御手段１４を用いてインクジェット記録ヘッド内にインク循環流１２を生じさせ、数値計算機で計算したところ、圧力室５内に流速２ｍｍ／ｓ程度のインク循環流１２を生じさせることが可能であることがわかった。この流速のインク循環流１２が生じれば、圧力室５内およびその近傍の気泡を容易に除去ができ、クリーニングが可能である。また、インク循環流１２で圧力室５内の気泡を除去できるため、外部機構を用いて圧力室５内の気泡を除去するための吸引回復処理をしなくてもよく、予備吐を行う必要もないので、予備吐による廃インクの削減もすることが可能である。

インク流出口１９からインクを流入させ、圧力室５の列に挟まれたインク供給口１７からインク流出させるようにしても、同様の効果が得られる。

[実施形態４]
本発明の第４の実施形態を図７に基づいて説明する。

図７は本実施形態のインクジェット記録ヘッドの要部を示す概略構成図である。図７に示す基本的な構造は、前述した第３の実施形態とほぼ同等であるため、詳細な説明は省き、異なる点について説明する。
図７に示すように、２列の直線状に並んだ圧力室５が設けられ、圧力室５の各列の両側部に、各圧力室５に対応した位置ごとに穴状のインク供給口１７が設けられている。インク供給口１７の開口形状は、インク供給口１７の列の位置、および列内での位置によって異なっている。圧力室５の列に挟まれたインク供給口１７の列は、圧力室５の列に挟まれていないインク供給口１７の列よりも開口面積を大きくする。さらに、圧力室５の列に挟まれていないインク供給口１７の列内でも、インク流出口１９に近いインク供給口１７は開口面積を小さくし、インク流出口１９から離れるにつれてインク供給口１７の開口面積を大きくする。その他の構成は、第３の実施形態（図６参照）と同様である。このように、インク供給口１７の開口面積を変化させることで、インク供給口１７の位置の違いによるインクの流入量の変化が生じる。すなわち、インク循環流１２の流れの抵抗に差が生じ、圧力室５の位置の違いによるインク循環流１２の流速を均一化することができる。

以下の実施例を用いて、第４の実施形態のインク供給口１７の開口形状をより詳細に説明する。

圧力室５が６００ｄｐｉのピッチで２列に配列され、それらの圧力室５の列を挟み込むように３列のインク供給口１７が開口している。圧力室５の列に挟まれたインク供給口１７の開口形状を３０μｍ角の正方形とし、圧力室５の列に挟まれていないインク供給口の開口形状を列内の位置によって大きさの異なる正方形とした。インク流出口１９に近い方から遠い方に向けて１５μｍ角から２５μｍ角まで開口面積を徐々に大きく変化させた。すなわち、インク流出口１９に近いインク供給口群２０では１５μｍ角の開口形状、インク流出口１９から離れたインク供給口群２２では２５μｍ角の開口形状、それらの間に位置するインク供給口群２１では２０μｍ角の開口形状となるようにした。このような構成にすることで、インク供給口２２からインク流出口１９ａ、１９ｂへと流れるインクの流れが生じるため、インク流出口１９ａ、１９ｂから離れた圧力室５内を流れるインク循環流１２もこの流れに引きずられ、流速が早くなる。そのため、インク流出口１９ａ、１９ｂから近い位置にある圧力室５でも、離れた位置にある圧力室５でも、圧力室５を流れるインク循環流１２の流速をほぼ同一にすることが可能であった。

このように、インク循環流１２の流れの抵抗の違いを適宜調整することで、位置の違いによる各圧力室５内を流れるインク循環流１２の流速の差を、より減少させることができる。

[実施形態５]
本発明の第５の実施形態を図８に基づいて説明する。

図８は本発明の第５の実施形態を示すインクジェット記録ヘッドの要部を示す概略構成図である。図８に示す基本的な構造は、前述した第３の実施形態とほぼ同じため、詳細な説明は省き、異なる点について説明する。

図８に示すように、２列の直線状に並んだ圧力室５が設けられ、圧力室５の各列の両側部に、各圧力室５に対応した位置ごとに穴状のインク供給口１７が設けられている。各圧力室５の列内の位置の違いよらず各圧力室５を通るインク循環流１２の流速を均一化させるために、圧力室５の列に挟まれていないインク供給口１７と圧力室５との間にインク循環流１２の流れを妨げるための抵抗を生じさせる抵抗体３２を配置する。抵抗体３２は、例えば異物進入防止フィルタ構造体などでよい。また、抵抗体３２で生じさせる抵抗の大きさは、抵抗体３２の数や大きさを調節することで変化させている。

さらに、基板１０の１対の対角の角部に、インク流出口１９が設けられている。その他の構成は、第３の実施形態（図６参照）と同様である。

以下の実施例を用いて、第５の実施形態の抵抗体３２についてより詳細に説明する。

圧力室５が６００ｄｐｉのピッチで２列に配列され、圧力室５の列によって挟み込むように１列のインク供給口１７が開口している。インク供給口１７の開口形状は３０μｍ角の正方形とした。また、抵抗体３２として、圧力室５の列内の位置によって数の異なる円柱状のフィルタ構造体を、圧力室５の側部であり、圧力室５の列に挟まれていないインク供給口１７と圧力室５の間の位置に設けた。インク流出口２から近い位置の圧力室群２４にはφ１０μｍの円柱構造フィルタを３つ、インク流出口から離れた位置の圧力室群２６にはφ１０μｍの円柱構造フィルタを１つ、それらの間に位置する圧力室群２５にはφ１０μｍの円柱構造フィルタを２つ設けている。

このような構成とすることで、インク供給口１９ａ、１９ｂから近い圧力室５を流れるインク循環流１２は流れにくくなり、インク供給口１９ａ、１９ｂから離れた圧力室５を流れるインク循環流１２は流れやすくなる。そのため、各圧力室５内をほぼ均一の流速で流れるインク循環流１２を生じさせることができる。

また、このように、抵抗体３２を利用し流体抵抗の差を適宜調整することで、位置の違いによる各圧力室５内を流れるインク循環流１２の流速の差を、より減少させることができる。

本発明においては、圧力室５を形成している隔壁１６を、従来技術のように長く、厚いものにしなくても、インク循環流１２を各圧力室５内に生じさせることができ、圧力室５の列が多列化した場合もまた同様の効果を得ることができる。また、インク流入口１８とインク流出口１９を各圧力室５から離して配置する必要がない。そのため、インクジェット記録ヘッドを従来技術のインクジェット記録ヘッドに比べて小型化することができる。また、各圧力室５内を流れるインク循環流１２の流速を均一にすることができるため、従来技術に比べ、インクの色ムラを低減させることが可能である。さらにインクジェット記録ヘッドの構造が大幅に複雑化するわけではないので、製造コストが大幅に増加することもない。

なお、インク供給口１７の形状は、長いスリット状（長穴状）であっても、スリットを各圧力室５に対応した位置ごとに分割した複数の穴状であってもよく、穴の形状が正方形であっても、円形であってもよく、特定の形状に限定されるものではない。

本発明のインクジェット記録ヘッドを搭載する記録装置は、例えば、記録機能のみを有するシングルファンクションプリンタであってもよいし、プリント機能、ＦＡＸ機能、スキャナ機能等の複数の機能を有するマルチファンクションプリンタであってもよい。あるいは、カラーフィルタ、電子デバイス、光学デバイス等をインクジェット記録で製造するための製造装置であってもよい。

１：吐出エネルギー発生素子
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ：インク循環路
３：インク吐出口
５：圧力室
１０：記録ヘッド基板
１２：インク循環流
１３：インク室
１４：外部の圧力制御手段
１６：隔壁
１７：インク供給口
１８：インク流入口
１９、１９ａ、１９ｂ：インク流出口
３０：吐出口プレート
３２：異物進入防止フィルタ（抵抗体）

Claims (21)

1. 吐出エネルギー発生素子を内蔵している圧力室からインク吐出口を介してインクを吐出するインクジェット記録ヘッドにおいて、
   一方の面の上に前記吐出エネルギー発生素子を有し、他方の面の側に、インクを貯めておくインク室、及び前記インク室とは隔離されており、互いに接続されている一対の通路を有し、かつ、前記インク室に連通しており前記圧力室の側部に配置されたインク供給口、一方の前記通路に連通しているインク流入口、及び他方の前記通路に連通しているインク流出口が前記一方の面で開口するように設けられている基板と、
   前記基板の前記一方の面の上に、前記吐出エネルギー発生素子に対応して、前記圧力室を形成する隔壁、及び板厚方向に貫通する前記インク吐出口がそれぞれ設けられている吐出口プレートとを有し、
   前記圧力室は複数設けられており、
   前記インク室から前記インク供給口を介して前記圧力室に至るインクを吐出させるためのインク流れの経路と、前記一方の通路から前記インク流入口を介して各前記圧力室に至り、さらに各前記圧力室から前記インク流出口を介して前記他方の通路へ戻るインクを循環させるためのインク流れの経路とが構成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。
2. 直線状に並んだ前記圧力室のそれぞれの両側に前記インク供給口が位置しており、前記基板の１対の対角の角部に前記インク流入口と前記インク流出口とが位置している、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
3. 前記インク流入口につながっている前記一方の通路と、前記インク流出口につながっている前記他方の通路とが、前記基板の外部に設けられた圧力制御手段を介して接続されている、請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. 吐出エネルギー発生素子を内蔵している圧力室からインク吐出口を介してインクを吐出するインクジェット記録ヘッドにおいて、
   一方の面の上に前記吐出エネルギー発生素子を有し、他方の面の側に、インクを貯めておくインク室、及び前記インク室とは隔離されており、互いに接続されている通路を有し、かつ、前記インク室に連通しており前記圧力室の側部に配置されたインク供給口、及び前記通路に連通しているインク流出口が前記一方の面で開口するように設けられている基板と、
   前記基板の前記一方の面の上に、前記吐出エネルギー発生素子に対応して、前記圧力室を形成する隔壁、及び板厚方向に貫通する前記インク吐出口がそれぞれ設けられている吐出口プレートとを有し、
   前記圧力室は複数設けられており、
   直線状に並んだ前記圧力室のそれぞれの片側に前記インク供給口が位置しており、前記インク供給口とは前記圧力室の列を挟んで対向する側の端部に前記インク流出口が設けられており、
   前記インク室から前記インク供給口を介して前記圧力室に至るインクを吐出させるためのインク流れの経路と、前記インク室から前記インク供給口を介して各前記圧力室に至り、さらに各前記圧力室から前記インク流出口を介して前記通路へ戻るインクを循環させるためのインク流れの経路とが構成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。
5. 複数の前記圧力室は２列に配置され、前記圧力室の両側部に前記インク供給口が設けられ、前記基板の１対の対角の角部にそれぞれ前記インク流出口が設けられている、請求項４に記載のインクジェット記録ヘッド
6. 前記インク供給口は、複数の前記圧力室がなす列の方向に沿って延びているスリット状である、請求項１から５のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
7. 前記インク供給口は、複数の前記圧力室がなす列の方向に沿って延びているスリットを、各前記圧力室に対応する位置ごとにそれぞれ分割した複数の穴からなる、請求項１から５のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド
8. 前記インク供給口は、複数の前記圧力室がなす列の方向に沿って延びているスリットを、各前記圧力室に対応する位置ごとにそれぞれ分割した複数の穴からなり、前記圧力室の列に挟まれた前記インク供給口の開口面積が、前記圧力室の列に挟まれていない前記インク供給口の開口面積より大きい、請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド。
9. 前記圧力室の列に挟まれていない前記インク供給口の開口面積は、前記インク流出口から離れるにつれて大きくなっている、請求項８に記載のインクジェット記録ヘッド。
10. 前記圧力室に挟まれていない前記インク供給口と前記圧力室の間にインクの流れを妨げる抵抗体が設けられている、請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド。
11. 前記インク流出口に近いほど前記抵抗体による抵抗が大きくなっている、請求項１０に記載のインクジェット記録ヘッド。
12. 前記通路は、前記基板の外部に設けられた圧力制御手段を介して前記インク室につながっている、請求項４から１１のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドを有する、記録装置。
14. 吐出エネルギー発生素子を内蔵している圧力室からインク吐出口を介してインクを吐出するインクジェット記録ヘッドのクリーニング方法であり、
    一方の面の上に前記吐出エネルギー発生素子を有し、他方の面の側に、インクを貯めておくインク室、及び前記インク室とは隔離されており、互いに接続されている一対の通路を有し、かつ、前記インク室に連通しており前記圧力室の側部に配置されたインク供給口、一方の前記通路に連通しているインク流入口、及び他方の前記通路に連通しているインク流出口とが前記一方の面で開口するように設けられている基板と、
    前記基板の前記一方の面の上に、前記吐出エネルギー発生素子に対応して、前記圧力室を形成する隔壁、及び板厚方向に貫通する前記インク吐出口がそれぞれ設けられている吐出口プレートとを有し、
    前記圧力室が複数設けられているインクジェット記録ヘッドを用い、
    前記一方の通路から前記インク流入口を介して各前記圧力室に至り、さらに各前記圧力室から前記インク流出口を介して前記他方の通路へ戻るインクを循環させるためのインク流れを生じさせて、前記インク流れによって各前記圧力室をクリーニングすることを特徴とする、インクジェット記録ヘッドのクリーニング方法。
15. 前記インク供給口を直線状に配置した前記圧力室のそれぞれの両側に配置し、前記インク流入口と前記インク流出口とを前記基板の１対の対角の角部に配置しておく、請求項１４に記載のインクジェット記録ヘッドのクリーニング方法。
16. 吐出エネルギー発生素子を内蔵している圧力室からインク吐出口を介してインクを吐出するインクジェット記録ヘッドのクリーニング方法において、
    一方の面の上に前記吐出エネルギー発生素子を有し、他方の面の側に、インクを貯めておくインク室、及び前記インク室とは隔離されており、互いに接続されている通路を有し、かつ、前記インク室に連通しており前記圧力室の側部に配置されたインク供給口、及び前記通路に連通しているインク流出口とが前記一方の面で開口するように設けられている基板と、
    前記基板の前記一方の面の上に、前記吐出エネルギー発生素子に対応して、前記圧力室を形成する隔壁、及び板厚方向に貫通する前記インク吐出口がそれぞれ設けられている吐出口プレートとを有し、
    前記圧力室が複数設けられているインクジェット記録ヘッドを用い、
    前記インク供給口を直線状に配置した前記圧力室のそれぞれの片側に配置し、前記インク流出口を前記インク供給口とは前記圧力室の列を挟んで対向する側の端部に配置しておき、
    前記インク室から前記インク供給口を介して各前記圧力室に至り、さらに各前記圧力室から前記インク流出口を介して前記通路へ戻るインクを循環させるためのインク流れを生じさせ、前記インク流れによって各圧力室をクリーニングすることを特徴とする、インクジェット記録ヘッドのクリーニング方法。
17. 複数の前記圧力室を２列に配列し、前記インク供給口を前記圧力室の両側部に配置し、前記インク流出口を前記基板の１対の対角の角部にそれぞれ配置しておく、請求項１６に記載のインクジェット記録ヘッドのクリーニング方法。
18. 前記インク供給口を、複数の前記圧力室がなす列の方向に沿って延びているスリットを前記各圧力室に対応する位置ごとにそれぞれ分割した複数の穴で構成し、前記圧力室の列に挟まれた前記インク供給口の開口面積を、前記圧力室の列に挟まれていない前記インク供給口の開口面積より大きくしておく、請求項１７に記載のインクジェット記録ヘッドのクリーニング方法。
19. 前記圧力室の列に挟まれていない前記インク供給口の開口面積を、前記インク流出口から離れるにつれて大きくしておく、請求項１８に記載のインクジェット記録ヘッドのクリーニング方法。
20. インクの流れを妨げる抵抗体を、前記圧力室に挟まれていない前記インク供給口と前記圧力室の間に配置しておく、請求項１７に記載のインクジェット記録ヘッドのクリーニング方法。
21. 前記インク流出口に近いほど前記抵抗体による抵抗を大きくしておく、請求項２０に記載のインクジェット記録ヘッドのクリーニング方法。

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