JP2002331658A - インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置

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JP2002331658A
JP2002331658A JP2001137848A JP2001137848A JP2002331658A JP 2002331658 A JP2002331658 A JP 2002331658A JP 2001137848 A JP2001137848 A JP 2001137848A JP 2001137848 A JP2001137848 A JP 2001137848A JP 2002331658 A JP2002331658 A JP 2002331658A
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ink jet
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真一 奥田
Yasuhiro Otsuka
泰弘 大塚
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多孔ノズルを有するインクジェット記録ヘッ
ドにおいて、リフィル時間の低減および画品質を向上す
るインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装
置を提供する。 【解決手段】 インク滴を吐出するノズルは、複数の吐
出孔１１から構成され、吐出孔の長さｌn ［ｍ］および
ピッチＰn ［ｍ］は、ｌn ＞１．２Ｖd ／Ａn 、Ｐn ＞
１．４ｄd （Ｖd は吐出孔から吐出されるインク滴の体
積［ｍ3 ］，ｄdはインク滴の滴径［ｍ］，Ａn はノズ
ルの開口面積［ｍ2 ］）の条件を満足するように設定さ
れている。従って、インク滴吐出後のノズル裏面におけ
るメニスカスの合体現象を抑制でき、リフィル時間を短
縮可能な多孔ノズルの効果を有効に引き出すことができ
る。また、多孔ノズルから吐出されたインク滴が飛翔過
程において合体する現象を防止でき、画像品質に優れた
記録を実行できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ノズルからインク
滴を吐出して文字や画像の記録を行うインクジェット記
録ヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、圧力発生手段として圧電アクチュ
エータ等の電気機械変換機を用いて、インクが充填され
た圧力発生室内に圧力波（音響波）を発生させ、その圧
力波によって圧力発生室に連結されたノズルからインク
滴を吐出するドロップオンデマンド型のインクジェット
記録ヘッドとして、例えば、特公昭５３−１２１３８号
公報や特開平１０−１９３５８７号公報に開示されるも
のが一般に知られている。
【０００３】図１１は、従来のインクジェット記録ヘッ
ドの概略構成を示す断面図である。図１１において、圧
力発生室１１１には、インクを吐出するためのノズル１
１２と、共通インク流路１１３を介して不図示のインク
タンクからインクを導くためのインク供給路１１４が連
結されている。また、圧力発生室１１１の底面には振動
板１１５が設けられている。
【０００４】インク滴吐出時には、圧力発生室１１１の
外部に設けられた圧電アクチュエータ１１６によってこ
の振動板１１５を変位させ、圧力発生室１１１に体積変
化を生じさせることにより、当該圧力発生室１１１内に
圧力波を発生させる。この圧力波によって、圧力発生室
１１１内に充填されていたインクの一部がノズル１１２
を通って外部に噴射され、インク滴１１７となって飛翔
する。飛翔したインク滴１１７は、記録紙等の記録媒体
上に着弾して記録ドットを形成する。こうした記録ドッ
トの形成を画像データに基づいて繰り返し行うことによ
り、記録媒体上に文字や画像が記録される。
【０００５】図１２は、インク吐出前後におけるノズル
部のメニスカス動作を示す模式図である。図１２（ａ）
に示すように、初め略平坦な状態であったメニスカス１
２２は、圧力発生室が圧縮されるとノズル１２１の外部
に向かって移動し、インク滴１２３を吐出させる（図１
２（ｂ））。インク滴の吐出が行われると、ノズル１２
１内部のインク量が減少するため、図１２（ｃ）に示す
ような凹形状のメニスカス１２２が形成される。凹形状
になったメニスカス１２２は、図１２（ｄ）〜（ｆ）に
示すように、インクの表面張力の作用によって徐々にノ
ズル１２１の開口部まで復帰し、吐出前の状態に回復す
る。こうしたインク滴吐出後におけるメニスカス復帰動
作のことを、本明細書の中では「リフィル」と称し、イ
ンク滴吐出後に最初にメニスカスがノズル開口面（ｙ＝
０）に復帰するまでの時間を「リフィル時間（ｔr ）」
と称する。
【０００６】インク滴を連続吐出する場合、リフィル完
了前に次の吐出を行うとインク滴の滴径や滴速が不安定
化してしまうため、リフィルが完了してから次の吐出を
実行しなければ安定した連続吐出を実行することはでき
ない。つまり、インク滴を吐出してからリフィル時間ｔ
r 以上の時間が経過してからでないと、次のインク滴吐
出を安定に行うことができない。このことから、最大吐
出周波数（すなわち記録速度）を増加するためには、リ
フィル時間ｔr の低減が重要なポイントとなる。
【０００７】リフィル時間を低減するための手段とし
て、例えば、図１３に示すようにノズルプレート１３２
に複数の吐出孔１３１が設けられたノズルを有するイン
クジェット記録ヘッドが、特開昭５６−９３５６７号公
報、特開昭５７−１０７８４９号公報、特開昭６３−１
３７５１号公報などに開示されている。すなわち、上述
したリフィル現象は、メニスカスの表面張力によって発
生する圧力によるものであるが、その発生圧力は次式で
表されるメニスカスの音響容量ｃn が小さいほど大きく
なる（ｄn はノズル径［ｍ］、σはインクの表面張力
［Ｎ／ｍ］）。
【０００８】
【数１】
【０００９】上式からわかるように、メニスカスの音響
容量ｃn はノズル径の４乗に比例するため、音響容量ｃ
n を減少させるにはノズル径をできるだけ小さく設定す
ることが望ましい。ただし、単孔構造のノズルでノズル
径を減少すると、インク滴の体積が減少するなどの問題
が生じる。
【００１０】そこで、図１３に示すように、開口径の小
さな複数の吐出孔１３１によってノズルを構成し、それ
ぞれの吐出孔から微小滴を吐出することにより、トータ
ルのインク滴体積を減少することなく、それぞれの吐出
孔の音響容量ｃn を低減し、リフィル速度の高速化を図
ることができる。
【００１１】また、リフィル時間を低減するための多孔
ノズルを有するインクジェット記録ヘッドの他の利点と
しては、特開平６−２８６１３８号公報に開示される階
調記録性の向上、特開昭６２−１９６１５５号公報など
に開示されるバーコード等の特定パターン印刷の高速
化、特開昭５６−９３５６７号公報に開示される所要イ
ンク滴量の低減による乾燥性向上や裏写り防止などが挙
げられる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者らが
実際に多孔ノズルを有するインクジェット記録ヘッドの
試作評価を行った結果、単にノズルを多孔構造にしても
リフィル時間低減の効果を十分に得ることが困難である
と共に、ノズルを多孔構造化したことに起因した画像品
質の劣化および吐出特性の低下（吐出効率低下など）が
発生しやすいことが明らかになった。その原因を数多く
のヘッド試作評価および流体解析によって調査分析した
結果、ノズル構造（ノズル長さ、吐出孔のピッチなど）
や他の流路系（圧力発生室、インク供給路など）とのマ
ッチングに問題があることが明らかになった。換言する
と、多孔ノズルの利点を有効に引き出すためには、ノズ
ル構造の最適化や他の流路系とのマッチングが不可欠で
あることが明らかになった。以下、上述した問題点につ
いて具体例を挙げながら説明する。
【００１３】図１４は、多孔ノズルを有する従来のイン
クジェット記録ヘッド（１ノズルの吐出孔数：５）にお
いて、吐出させるインク滴の体積とリフィル時間の関係
を調べた結果の一例である。多孔ノズルのインクジェッ
ト記録ヘッドに対する調査結果を▲プロットで示し、比
較対象として、吐出孔を１つしか有しない単孔ノズルの
インクジェット記録ヘッドに対する調査結果を○プロッ
トで示した（トータルのインク滴体積を同一として比
較）。
【００１４】図１４から明らかなように、インク滴体積
が５ｐｌ以下の場合には、多孔ノズルのリフィル時間は
単孔ノズルの１／２〜２／３であり、リフィル時間の低
減（リフィル高速化）という多孔ノズルの効果が得られ
ている。
【００１５】しかし、インク滴体積が５ｐｌを超える
と、リフィル時間は不連続に急激増加し、単孔ノズルよ
りも大きなリフィル時間となっている。つまり、インク
滴体積が一定以上大きくなると、リフィル時間低減とい
う効果を得られなくなるばかりでなく、単孔ノズルより
もリフィル速度が低下してしまうことが明らかになっ
た。
【００１６】上記のように、インク滴体積によってリフ
ィル時間が大きく変化してしまう原因を実験および流体
解析等によって調査した結果、ノズル裏面におけるメニ
スカスの状態が大きく関与していることが明らかになっ
た。すなわち、吐出するインク滴の体積に対して吐出孔
の長さが短いと、図１５（ｂ）に示すように、ノズルの
裏面でメニスカス１５５の合体現象が生じてしまうこと
が明らかになった。こうした合体現象によりメニスカス
の曲率半径が増加するため、リフィル動作の原動力とな
るメニスカスの復帰力が減少し、結果的にリフィル時間
が大幅に増加してしまう。
【００１７】図１４において、５ｐｌ以上の滴体積でリ
フィル時間が大きく増加したのは、インク滴体積の増加
に伴って吐出直後のメニスカス後退量が増加し、ノズル
裏面におけるメニスカスの合体現象が発生したためと考
えられる。一方、５ｐｌ以下の滴体積では、メニスカス
の後退量が小さいため、図１５（ａ）のように正常なメ
ニスカス１５４が形成されたと考えられる。
【００１８】上記のようなノズル裏面におけるメニスカ
ス合体現象は、吐出孔の長さを十分長く設定すれば防ぐ
ことができる。しかし、吐出孔長さの増加は、別の理由
によってリフィル時間の増加を招いてしまう。すなわ
ち、吐出孔の音響抵抗（流体抵抗）は吐出孔長さに比例
するため、吐出孔長さを大きく設定すると吐出孔の音響
抵抗が増大し、その結果、リフィル時間を増加させてし
まう。特に多孔ノズルの場合には、吐出孔の径が小さい
ため、音響抵抗が大きくなりやすく（音響抵抗は流路径
の４乗に反比例する）、吐出孔の長さは最小限に設定し
ないと高速のリフィルを実現することは難しい。
【００１９】上述したように、多孔ノズルによるリフィ
ル高速化の効果を得るためには、吐出孔の長さを最適設
定する必要がある。しかし、多孔ノズルに関連したこれ
までの従来技術においては、吐出孔長さの影響について
触れられたものは存在せず、吐出孔長さの最適範囲は明
確になっていなかった。
【００２０】次に、従来のインクジェット記録ヘッドが
有する別の問題点として、インク滴の飛翔過程における
滴の合体現象について説明する。多孔ノズルを有する従
来のインクジェット記録ヘッドでは、特開昭６３−１３
７５１号公報、特開平６−２８６１３８号公報などに開
示されるもののように、吐出孔から吐出したインク滴を
飛翔過程において意図的に合体させるものがある。しか
し、所要インク滴量の低減、乾燥性の向上、裏写り防止
などの効果を得ようとした場合には、特開昭５６−９３
５６７号公報に開示されるように、吐出孔から吐出され
たインク滴をそれぞれ単独に記録媒体上に着弾させるこ
とが望ましい。
【００２１】しかしながら、実際に多孔ノズルを有する
インクジェット記録ヘッドを用いて記録実験を実行した
結果においては、各吐出孔から吐出されたインク滴が飛
翔過程において非常に合体しやすく、着弾時におけるイ
ンク滴体積に大きなばらつきを生じてしまうことが明ら
かになった。
【００２２】例えば、各吐出孔から４ｐｌの滴を吐出し
た場合、飛翔過程において２つの滴が合体すれば８ｐｌ
に、３つの滴が合体すれば１２ｐｌになってしまう。実
際の記録評価結果を見ると、記録紙上に形成されたドッ
トの径には３０〜６０μｍ程度のばらつきが発生してお
り、このことから、飛翔過程において最大で５滴程度の
合体が生じていると推測される。
【００２３】上記のようなインク滴の合体現象は、記録
結果の画像品質を著しく低下させる原因となってしま
う。すなわち、インク滴の合体が多く発生した領域で
は、記録ドットの径が増大するため、画像の粒状性が増
加し、ざらついた画質になってしまう。また、ドット分
布が疎になるため、画像濃度も低下してしまう。インク
滴の合体現象は、記録画像面内において不均一に発生す
るため、上記のような粒状性増加・濃度低下は画像面内
で不均一に発生し、その結果、出力画像には大きな画質
むらが発生してしまう。こうした画質むらは、特に写真
画像などを出力する場合に画像品質を大きく低下させる
要因となってしまう。
【００２４】多孔ノズルを有するインクジェット記録ヘ
ッドで上記のようなインク滴の合体現象が発生しやすい
第１の要因としては、飛翔するインク滴の間隔が極めて
小さいことが挙げられる。すなわち、多孔ノズルを有す
るインクジェット記録ヘッドでは、複数の微小な吐出孔
が僅かな間隔（図１３のピッチＰn ）で配列されている
ため、吐出直後において、各吐出孔から吐出されたイン
ク滴は非常に接近しており、お互いに接触しやすい状態
にある（図１５参照）。飛翔中のインク滴同士がひとた
び接触すると、インクの表面張力の作用によって二つの
滴は一体化し、一滴のインク滴として飛翔する。つま
り、複数のインク滴が僅かな間隙を隔てて吐出される多
孔ノズルでは、必然的に、インク滴の合体現象が非常に
発生しやすいと言える。
【００２５】また、インク滴の合体現象が発生しやすい
第２の要因としては、ヘッドと記録紙間の空気流の影響
が挙げられる。すなわち、吐出孔から吐出されたインク
滴は、ヘッド−記録紙間の空気流の影響を受けながら飛
翔するが、多孔ノズルから吐出されるインク滴は一般に
非常に小さいため（通常１５ｐｌ以下）、空気流の影響
を非常に受けやすい。ヘッド−記録紙間の空気流には空
間的および時間的な不均一が発生するため、インク滴の
飛翔軌道はそれぞれのインク滴で微妙に変化する。その
結果、インク滴の合体現象が非常に発生しやすくなると
考えられる。
【００２６】上述したように、多孔ノズルを有するイン
クジェット記録ヘッドで高い画品質の記録を実行するた
めには、上述したインク滴の合体現象を抑制することが
不可欠である。しかし、多孔ノズルを有する従来のイン
クジェット記録ヘッドでは、インク滴の合体現象を抑制
するための対策がとられていなかったため、高い画品質
の記録を実現することが困難であるという問題を抱えて
いた。
【００２７】以上のように、多孔ノズルを有する従来の
インクジェット記録ヘッドにおける問題点としては、第
１にノズル裏面におけるメニスカスの合体現象、第２に
インク滴の飛翔過程における滴の合体現象、が挙げられ
る。
【００２８】上述したように、多孔ノズルにはリフィル
高速化や所要インク滴体積の低減などのように原理的に
は様々な効果が期待できるが、それにもかかわらず、こ
れまで多孔ノズルを用いたインクジェット記録ヘッドが
実用化されていなかったのは、上記したような問題点が
関係していると思われる。
【００２９】本発明は、以上の問題点を解消するために
成されたものであり、リフィル速度の高速化という多孔
ノズルの利点を最大限に引き出し、従来にない高速記録
を実現するインクジェット記録ヘッドおよびインクジェ
ット記録装置を提供することを第１の目的とする。
【００３０】また、本発明は、多孔ノズルを有するイン
クジェット記録ヘッドにおいて、滴の飛翔過程における
インク滴の合体現象を防止し、画像品質に優れた記録を
実行できるインクジェット記録ヘッドおよびインクジェ
ット記録装置を提供することを第２の目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、インクが充填された圧力発
生室に圧力発生手段によって圧力変化を生じさせ、圧力
発生室に連通したノズルからインク滴を吐出させるイン
クジェット記録ヘッドであって、ノズルは、複数の吐出
孔から構成され、該吐出孔の長さｌn ［ｍ］が以下の条
件式を満たすように設定されていることを特徴とする。 ｌn ＞１．２Ｖd ／Ａn ・・・・（２） （Ｖd は吐出孔１個から吐出されるインク滴の体積［ｍ
3 ］、Ａn はノズル開口面積［ｍ2 ］）
【００３２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、吐出孔の長さｌn ［ｍ］が以下の条件式を
満たすように設定されていることを特徴とする。 ｌn ＜４．０Ｖd ／Ａn
【００３３】請求項３記載の発明は、インクが充填され
た圧力発生室に圧力発生手段によって圧力変化を生じさ
せ、圧力発生室に連通したノズルからインク滴を吐出さ
せるインクジェット記録ヘッドであって、ノズルは、複
数の吐出孔から構成され、該吐出孔の間隔Ｐn ［ｍ］が
以下の条件式を満たすように設定されていることを特徴
とする。 Ｐn ＞１．４ｄd （ｄd は吐出孔から吐出されるインク滴の径［ｍ］） ・・・・（３）
【００３４】請求項４記載の発明は、インクが充填され
た圧力発生室に圧力発生手段によって圧力変化を生じさ
せ、圧力発生室に連通したノズルからインク滴を吐出さ
せるインクジェット記録ヘッドであって、ノズルは、異
なる開口径を有する複数の吐出孔によって構成されてい
ることを特徴とする。
【００３５】請求項５記載の発明は、ノズルとインク供
給路が接続された圧力発生室に圧力発生手段によって圧
力変化を生じさせ、ノズルからインク滴を吐出させるイ
ンクジェット記録ヘッドであって、ノズルは、複数の吐
出孔から構成され、インク供給路のイナータンスｍi が
以下の条件式を満たすように設定されていることを特徴
とする。 ０．５≦ｍn ／（Ｎ・ｍi ）≦１．５ ・・・・（４） （ｍn は吐出孔のイナータンス、Ｎは吐出孔の数）
【００３６】請求項６記載の発明は、請求項１から５の
いずれか１項に記載の発明において、吐出孔から吐出さ
れるインク滴の体積Ｖd が以下の条件式を満足するよう
に設定されていることを特徴とする。 １．１Ｖd ’／Ｎ3/2 ＜Ｖd ＜１．８Ｖd ’／Ｎ
3/2 （Ｖｄ’はインク滴を単独の吐出孔から吐出した場
合に必要となるインク体積）
【００３７】請求項７記載の発明は、請求項１から６の
いずれか１項に記載の発明において、インク滴の滴速が
５ｍ／ｓ以上に設定されていることを特徴とする。
【００３８】請求項８記載の発明は、請求項１から７の
いずれか１項に記載の発明において、ノズルが２次元的
にマトリクス配置されていることを特徴とする。
【００３９】請求項９記載の発明は、請求項１から８の
いずれか１項に記載の発明において、吐出孔の数が３以
上であることを特徴とする。
【００４０】請求項１０記載の発明は、請求項１から９
のいずれか１項に記載の発明において、吐出孔は、レー
ザ加工によって形成されていることを特徴とする。
【００４１】請求項１１記載の発明は、請求項１から１
０のいずれか１項に記載の発明において、吐出孔は、該
吐出孔から吐出されたインク滴によって形成される記録
ドットが記録媒体上に略同一の間隔で並ぶように、ヘッ
ドの主走査方向および副走査方向の記録解像度に応じて
配置されていることを特徴とする。
【００４２】請求項１２記載の発明は、請求項１から１
１のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドを
搭載してなることを特徴とする。
【００４３】〈作用〉本発明は、多孔ノズルを有するイ
ンクジェット記録ヘッドにおけるリフィル時間を減少す
るために、吐出孔長さの設定が極めて重要であることを
実際のヘッド試作評価によって明らかにしたことに基づ
くものである。具体的には、ノズル裏面におけるメニス
カスの合体現象を防止し、かつ、ノズルの音響抵抗の増
加を抑制できるように吐出孔長さを設定する必要があ
る。本発明のインクジェット記録ヘッドでは、インク滴
体積Ｖd および吐出孔開口径Ａn をもとに、式（２）の
条件を満足するように吐出孔長さｌn を設定しており、
これによりメニスカス合体現象の防止および音響容量の
増加抑制を両立することが可能となる。
【００４４】また、本発明は、多孔ノズルを有するイン
クジェット記録ヘッドを用いて画像記録を行った場合、
インク滴の飛翔過程における滴の合体現象が画像品質を
悪化させる原因になることを明らかにしたことに基づい
ている。本発明のインクジェット記録ヘッドでは、イン
ク滴径ｄd をもとに、式（３）の条件を満足するように
吐出孔の間隔Ｐn を設定しており、これによってインク
滴飛翔過程における滴の合体現象を抑制し、高い画像品
質を得ることが可能となる。
【００４５】さらに、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドは、多孔ノズルと他の流路系の特性に最適なマッチン
グを取ることにより、リフィル速度の最大化を可能とす
る。すなわち、インク供給路のイナータンスｍi を式
（４）の条件を満足するように設定することにより、吐
出効率を低下させることなくリフィル時間を低減でき、
ノズルを単に多孔化した場合よりも更に記録速度を向上
させることができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照しながら本
発明の実施形態であるインクジェット記録ヘッドおよび
インクジェット記録装置を詳細に説明する。図１から図
１０に、本発明に係るインクジェット記録ヘッドおよび
インクジェット記録装置の実施の形態を示す。
【００４７】〈第１の実施形態〉図１は、本発明の第１
の実施形態であるインクジェット記録ヘッドのノズル構
造を示す図である。図１において、インクジェット記録
ヘッド全体の基本構成は、図１０に示した従来のインク
ジェット記録ヘッドと同一構造とした。図１及び図１０
を参照しならが、本発明の第１の実施形態であるインク
ジェット記録ヘッドを説明する。
【００４８】本発明の第１の実施形態であるインクジェ
ット記録ヘッドは、エッチング等によって穿孔加工され
た複数の薄板を接着剤によって積層接合することにより
作製した。本実施形態では、厚さ５０〜１５０μｍのス
テンレス板を熱硬化性樹脂等の接着層（厚さ約５μｍ）
を用いて接合した。
【００４９】インクジェット記録ヘッドには、複数の圧
力発生室１０１（図１０の紙面垂直方向に配列）が設け
られており、それらは共通インク流路１０３によって連
結されている。共通インク流路１０３は、不図示のイン
クタンクと連結されており、各圧力発生室１０１にイン
クを導く働きをしている。
【００５０】各圧力発生室１０１は、インク供給路１０
４を介して共通インク流路１０３と連通しており、圧力
発生室１０１内はインクで充填されている。本実施形態
では、プレス加工によってインク供給路１０４の形成を
行った。
【００５１】圧力発生室１０１の底面には、振動板１０
５が設けられており、圧力発生室１０１の外側に設置さ
れた圧力発生手段としての圧電アクチュエータ（圧電振
動子）１０６によって圧力発生室を膨張または圧縮させ
ることが可能となっている。
【００５２】振動板１０５には、厚さ１０μｍのステン
レス板を用いた。また、圧電アクチュエータ１０６に
は、厚さ３０μｍの単板状圧電セラミクスを用いた。圧
電アクチュエータ１０６は、駆動電圧波形が印加される
と撓み変形し、圧力発生室１０１を膨張または圧縮させ
る。圧力発生室１０１に体積変化が生じると、圧力発生
室内に圧力波が発生する。この圧力波の作用によってノ
ズル１０２内のインクが運動し、ノズルから外部へ排出
されることによりインク滴１０７が形成される。
【００５３】ノズル１０２は、厚さ３０μｍのポリイミ
ドフィルムにエキシマレーザを照射して形成した。１つ
のノズルは、図１（ｂ）の上面図に示すように、４つの
吐出孔１１から構成されている。吐出孔１１は、開口径
１８μｍ（開口面積Ａn ＝２．５×１０-10 ｍ2 ）、長
さ（ｌn ）３０μｍ、テーパ角９°のテーパ孔として形
成されており、それぞれの吐出孔から滴体積５ｐｌ（Ｖ
d ＝５×１０-15 ｍ3、インク滴径ｄd ＝２１．２μ
ｍ）のインク滴が吐出される。４つの吐出孔の間隔Ｐn
は３０μｍとした。
【００５４】なお、ノズルの形成は、本実施形態のよう
にレーザ加工で形成する以外にも、プレスや電鋳（エレ
クトロフォーミング）など、別の加工方法を用いること
も可能である。ただし、多孔ノズルでは各吐出孔に高い
寸法精度が求められるため、本実施形態のように樹脂フ
ィルムに対するレーザ加工を用いるのが最も有効であ
る。
【００５５】上記の吐出孔寸法値から明らかなように、
本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、式（２）の
条件を満たしている。そのため、インク滴吐出後におい
て、図１４（ｂ）に示したようなメニスカスの合体現象
が発生せず、高速リフィルを実現することができる。
【００５６】図２は、本発明の第１の実施形態であるイ
ンクジェット記録ヘッドにおいて、吐出させるインク滴
の体積Ｖd とリフィル時間との関係を調べた結果を示す
グラフである。式（２）の条件が成立する６ｐｌ以下の
インク滴体積では、リフィル時間が２０〜３０μｓであ
り、極めて高速のリフィルが実現できているのに対し、
７ｐｌ以上のインク滴体積ではリフィル時間が大きく増
加している。また、吐出孔長さを５０μｍに増加させた
場合には、１１ｐｌまでは高速リフィルを実現できるこ
とが確認された。すなわち、リフィル速度は吐出孔長さ
に依存し、式（２）の条件を満たすように吐出孔長さを
設定することが、高速リフィルを実現する上で不可欠な
条件であることが確かめられた。
【００５７】吐出孔の所要長さは、吐出孔ピッチや吐出
孔のテーパ角等によっても多少変化するが、様々なノズ
ル形状について評価を行った結果、実用的な吐出孔ピッ
チ（１５〜５０μｍ）およびテーパ角（０〜１５°）の
範囲では、吐出孔ピッチやテーパ角の影響は非常に小さ
く、式（２）の条件を満たせばメニスカスの合体現象を
ほぼ完全に抑制できることが確かめられた。
【００５８】なお、吐出孔の長さが大きいと、吐出孔の
イナータンスや音響抵抗が増加するため、リフィル時間
の増加を招いてしまうので、必要以上に長く設定するこ
とは好ましくない。従って、吐出孔の長さはメニスカス
の合体現象を抑制できる最小限の長さ、すなわちｌn ＝
１．２Ｖd ／Ａn に設定することが理想的であり、少な
くともｌn ＜４．０Ｖd ／Ａn の範囲内に設定すること
が望ましい。
【００５９】また、本発明の第１の実施形態であるイン
クジェット記録ヘッドは、吐出孔のピッチ（Ｐn ）を３
０μｍに設定しているため、式（３）の条件も満たして
いる。すなわち、吐出するインク滴の滴径（ｄd ）に応
じて、各吐出孔に十分な間隔が設けられているため、各
吐出孔から吐出されたインク滴が飛翔中に合体しにくい
条件となっている。
【００６０】図３は、吐出孔ピッチＰn およびインク滴
径ｄd を変化させて記録実験を行い、インク滴合体現象
の有無を調べた結果の一例である。図中、「◎」、
「○」、「△」、「×」、「××」の記号は、インク滴
合体現象の発生程度を表わしており、◎は合体現象がほ
とんど発生していない状態、××は激しく発生している
状態を示している。図３に示す評価の結果、Ｐn ＝３０
μｍの条件では、滴体積が５ｐｌ（ｄd ＝２１．２μ
ｍ）以下では滴の合体現象は発生しなかったが、６ｐｌ
（滴径２２．５μｍ）以上では、滴体積の増加に伴って
合体現象が顕著となった。また、ピッチＰn を４０μｍ
に拡大した場合には、１２ｐｌ（ｄd ＝２８．４μｍ）
まで、滴の合体現象を抑制できることが確認された。す
なわち、滴の合体現象を抑制するためには、滴体積（滴
径）に応じて吐出孔のピッチＰn を最適設定する必要が
あり、具体的には式（３）の条件を満たすようにピッチ
Ｐn を設定すれば、滴の合体現象を防止することが可能
であることが確かめられた。
【００６１】なお、本発明の第１の実施形態であるイン
クジェット記録ヘッドでは、各吐出孔から吐出されるイ
ンク滴の滴速（飛翔速度）を６ｍ／ｓと大きく設定して
いる。これは、インクジェット記録ヘッドと記録紙間の
空気流の影響によってインク滴の軌道が変化し、インク
滴の合体現象が促進されるのを防止するためである。空
気流の影響を防止するための所要滴速は、インク滴の体
積などによって変化するが、多孔ノズルから吐出される
３〜１０ｐｌ程度の滴体積範囲の場合、滴速を５ｍ／ｓ
以上に設定することにより、空気流の影響をほぼ抑制で
きることが記録実験評価により明らかになった。
【００６２】上述のように、本発明の第１の実施形態で
は、各吐出孔から吐出されるインク滴の体積を５ｐｌに
設定した。これは、目標とする画像濃度（ＯＤ値１．３
以上）を得るための必要最小限のインク滴体積である。
すなわち、本実施形態では、記録解像度を６００ｄｐｉ
に設定したため、記録紙上のドットピッチは約４１μｍ
となる。すなわち、４１×４１μｍ2 の面積を４つの吐
出孔から吐出されたインク滴によって埋めることが必要
となる。記録評価の結果、各吐出孔から吐出させるイン
ク滴の体積を５ｐｌに設定することにより、ベタ記録時
においてＯＤ値１．３の画像濃度を得られることが明ら
かになった。
【００６３】図４は、インク滴体積（吐出孔から吐出し
たインク滴体積の合計）と画像濃度の関係を調べた結果
である。□プロットは、吐出孔が１つの単独ノズル（Ｎ
＝１）によって記録を行った場合の結果である。単孔ノ
ズルでは、ＯＤ値１．３を得るために２４ｐｌのインク
滴体積が必要であったのに対し、多孔ノズル（Ｎ＝４）
の場合には、５ｐｌ×４＝２０ｐｌでＯＤ値１．３を得
ることができた。
【００６４】記録解像度やインク種類を変えて実験評価
を行った結果、一般的な染料および顔料インクの場合、
多孔ノズルを用いた場合のインク滴体積Ｖd は以下の条
件を満たすように設定すれば、十分な画像濃度を得るこ
とが可能であることが明らかになった（Ｎは吐出孔の
数、Ｖd ’はインク滴を単独の吐出孔から吐出した場合
に必要となるインク体積）。 １．１Ｖd ’／Ｎ3/2 ＜Ｖd ＜１．８Ｖd ’／Ｎ3/2 ・・・・（５）
【００６５】例えば、単孔ノズルで必要濃度を得るのに
２４ｐｌの滴体積が必要な場合、Ｎ＝４の多孔ノズルで
は、各吐出孔から３〜５ｐｌのインク滴を吐出すれば、
同等の画像濃度を得ることができる。すなわち、トータ
ルの所要インク滴体積（＝Ｖ d ×Ｎ）を単孔ノズルの場
合に比べて１／２〜５／６に減少することができる。な
お、トータルのインク滴体積を単孔ノズルの場合よりも
低減するためには、吐出孔の数（Ｎ）を３以上に設定す
ることが望ましい。
【００６６】以上のように、各吐出孔から吐出させるイ
ンク滴の体積を必要最小限に設定することにより、十分
な画像濃度を確保した上でリフィル時間を低減すること
が可能となる。また、インク滴体積の減少は、記録画像
の裏写りの防止、インク消費量の低減、乾燥性の向上な
どに対しても有効となる。実際、本実施形態のインクジ
ェット記録ヘッドで画像記録を行った結果、裏写りが非
常に少なく、両面印刷にも十分対応可能であることが確
かめられた。
【００６７】さらに、本発明の第１の実施形態であるイ
ンクジェット記録ヘッドでは、インク供給路のイナータ
ンスｍi と吐出孔のイナータンスｍn の間に式（４）の
関係が成り立つようにしている。これは、吐出効率を低
下させずに、リフィル速度を最大化するためである。す
なわち、吐出効率ηe は、次式のように、ノズル全体の
イナータンスｍn ’とインク供給路のイナータンスｍi
の比に比例する。 ηe ∝ ｍi ／（ｍi ＋ｍn ） ・・・・（６）
【００６８】また、リフィル速度は、ノズルとインク供
給路のイナータンス和（ｍn ’＋ｍ i ）が小さいほど高
速化することができる。つまり、リフィル速度を上げる
ためにはインク供給路のイナータンスｍi の低減は有効
であるが、これは吐出効率η e の低下を招いてしまう。
従って、従来のインクジェット記録ヘッドではｍn ≒ｍ
i となるようにインク供給路のイナータンスを設定して
いた。
【００６９】一方、ノズルを多孔構造にすると、ノズル
部は図５に示すような並列回路となり、ノズル全体のイ
ナータンスｍn ’はｍn ／Ｎとなる。そこで、インク供
給路のイナータンスをｍn ／Ｎとほぼ等しくなるように
設定すれば、吐出効率を低下させることなく、（ｍn ’
＋ｍi ）を減少することができ、リフィルを高速化する
ことができる。つまり、ノズルを多孔構造化し、かつ、
インク供給路のイナータンスを式（４）に従って設定す
ることにより、単孔ノズルのヘッドに比べてリフィル速
度を高速化することが可能となる。なお、ノズル全体の
イナータンスｍ n ’は、ｍn ／Ｎと完全に一致させる必
要はなく、本発明者らの実験評価結果によれば、式
（４）の範囲内に設定すれば、吐出効率とリフィル時間
を両立することが可能である。
【００７０】以上述べたように、本発明の第１の実施形
態であるインクジェット記録ヘッドでは、３つの方策に
よってリフィルの高速化を実現している。すなわち、
（ａ）多孔ノズルの吐出孔長さを最適化することによ
り、ノズル裏面でのメニスカス合体現象の防止、（ｂ）
インク滴体積を必要最小限に設定、（ｃ）吐出効率を低
下させない範囲でインク供給路を最小に設定、の３つの
対策によってリフィルの高速化を実現している。
【００７１】その結果、本実施形態のインクジェット記
録ヘッドでは、２０ｐｌ（＝５ｐｌ×４）の滴体積を吐
出した際のリフィル時間は２５μｓと小さい。一方、ノ
ズルを単孔構造とした場合には、同等の画像濃度を得る
のに２４ｐｌの滴体積が必要であり、かつ、インク供給
路のイナータンスも約１．５倍となるため、リフィル時
間は約５５μｓとなる。つまり、本実施形態のインクジ
ェット記録ヘッドでは、従来の単孔ノズルのヘッドに比
べ、リフィル時間が約１／２であり、最大駆動周波数を
約２倍に増加することが可能となる。
【００７２】なお、単にノズルを多孔構造化しただけ
で、上記（ｂ）および（ｃ）の効果を利用しない場合に
は、リフィル時間は３５μｓまでしか低減できなかっ
た。つまり、本発明のインクジェット記録ヘッドでは、
ノズルの多孔構造化、インク滴体積の減少、およびイン
ク供給路イナータンスの最適設定の３つの対策の相乗効
果として、リフィル時間を従来考えられていた以上に低
減することが可能となることが確かめられた。
【００７３】〈第２の実施形態〉図６は、本発明の第２
の実施形態であるインクジェット記録ヘッドのノズル構
造を示す図である。各ノズルに設ける吐出孔の数を６に
増加し、主走査方向（ヘッドの走査方向）および副走査
方向（紙送り方向）でノズルの配列数を変えている点が
第１の実施形態との相違点である。
【００７４】すなわち、本発明の第２の実施形態である
インクジェット記録ヘッドでは、記録解像度を６００
（主走査方向）×３００（副走査方向）ｄｐｉとし、副
走査方向の記録解像度を低減している。これは、一枚の
画像を出力する際のヘッドの走査回数を減らし、記録速
度を増加させるためである。しかし、副走査方向の解像
度を減少すると、十分な記録濃度を得るのに非常に大き
なインク滴体積が必要になる。すなわち、単孔ノズルヘ
ッドの場合、副走査方向の解像度を６００ｄｐｉから３
００ｄｐｉに低下すると、ＯＤ値１．３の画像濃度を得
るのに必要なインク滴体積は約２４ｐｌから約３５ｐｌ
に増加してしまう。その結果、リフィル時間は約５５μ
ｓから８０μｓ程度に増加し、高周波駆動に不利となっ
てしまう。
【００７５】そこで、本発明の第２の実施形態であるイ
ンクジェット記録ヘッドでは、図５（ａ）に示すよう
に、ノズルの吐出孔６１の配列数主走査／副走査方向と
変えている。吐出孔６１をこのように配列することによ
り、１つのノズルから吐出されたインク滴によって形成
される記録ドットを図５（ｂ）に示すような長方形型に
することができ、６００×３００ｄｐｉの画素空間を効
率的に埋めることが可能となる。本実施形態では、各吐
出孔から４ｐｌのインク滴を吐出することにより、ＯＤ
値１．３の画像濃度を得ることができた。つまり、同じ
画像濃度を得るのに必要な滴体積を、単孔ノズルヘッド
に比べて約３２％低減することができた。
【００７６】本発明の第２の実施形態であるインクジェ
ット記録ヘッドのリフィル時間は２２μｓと小さく、単
孔ノズルヘッドの３倍以上の駆動周波数（４０ｋＨｚ）
で安定した記録を実行することができた。なお、本実施
形態のインクジェット記録ヘッドも、ノズル長さ、ノズ
ルピッチおよびインク供給路のイナータンスはそれぞれ
式（２）、（３）、（４）の条件を満たすように設定し
た。
【００７７】また、上記のように所要インク滴体積を大
幅に低減できたことから、出力画像の裏写り（インクが
記録紙裏面まで浸透する現象）防止にも大きな効果を得
ることができた。すなわち、単孔ノズルヘッドで低解像
度記録を実行する場合、非常に大きなインク滴体積が必
要になるため、裏写りも激しく発生してしまう。これに
対し、本実施形態のインクジェット記録ヘッドでは、所
要インク滴体積を大幅に低減できるため、裏写りの発生
を抑制することが可能となる。実際、本実施形態のイン
クジェット記録ヘッドで出力した画像では、裏写りがほ
とんど発生しておらず、両面印刷も十分実行可能であっ
た。
【００７８】以上のように、本発明の第２の実施形態で
あるインクジェット記録ヘッドでは、記録解像度に対応
して吐出孔を最適配置し、記録ドットが記録媒体上に略
同一の間隔で並ぶようにしたことにより、少ないインク
滴体積で必要な画像濃度を得ることができ、その結果と
して、記録速度の向上（リフィル時間の低減）、裏写り
防止、乾燥速度の向上などに大きな効果を得ることが可
能となる。
【００７９】〈第３の実施形態〉図７は、本発明の第３
の実施形態であるインクジェット記録ヘッドを示す斜視
図である。インク滴を吐出するイジェクタの構成および
多孔ノズル構造は第１の実施形態のものと同じである
が、本発明の第３の実施形態であるインクジェット記録
ヘッドは、イジェクタを２次元的にマトリクス配置した
点が大きな特徴である。このようにイジェクタをマトリ
クス配置すると、イジェクタ相互間における滴の合体現
象を抑制するのに有利となり、出力画像の画像品質を一
層向上させることが可能となる。
【００８０】本発明の第３の実施形態であるインクジェ
ット記録ヘッドでは、各イジェクタを連結する共通イン
ク流路は本流７３と支流７８によって構成され、イジェ
クタは各支流に接続されている。本実施形態では支流７
８の数を６とし、各支流に６個のイジェクタを接続する
ことにより、３６個のイジェクタを配列させているが、
この個数に限定されるものでなく、例えば、支流の数を
２４、各支流に設けられるイジェクタ数を８とした場
合、１９２個のイジェクタを配列することとなる。
【００８１】図８（ａ）は、本発明の第３の実施形態で
あるインクジェット記録ヘッドのノズル配列を示した図
である。同じ支流８１に連結された圧力発生室８２は、
それぞれ副走査方向にＰc （＝Ｐc ’／ｎ ；ｎは支流
に接続されているイジェクタの数）だけずらして配置さ
れており、ヘッド主走査の過程において、各列の吐出タ
イミングをずらすことにより、図８（ｂ）に示すような
ピッチＰc のドットが形成される。図８（ｃ）は、本実
施形態における各列の吐出タイミングを表わした図であ
る。本実施形態では列間の距離ＰL を５００μｍ、ヘッ
ドの走査速度を１ｍ／ｓに設定している。従って、各列
の吐出タイミングを５００μｓずらして吐出させること
により、図８（ｂ）のように主走査方向に対して同じ位
置にドットを着弾させることができる。
【００８２】このように、本発明の第３の実施形態であ
るインクジェット記録ヘッドでは、各列のイジェクタか
ら異なるタイミングで吐出が行われるため、隣接するド
ットを形成するインク滴には大きな距離を確保すること
ができる。すなわち、図８（ｂ）におけるドットｂは、
ドットａよりも５００μｓ遅く形成されるため、ドット
ｂとドットａを形成するインク滴の間には３ｍｍの距離
が生じる（インクの飛翔距離を１ｍｍとすれば、ドット
ｂを形成するインク滴が吐出された時点では、既にドッ
トａを形成するインク滴は着弾している）。このよう
に、隣接ドットを形成するインク滴の間に大きな距離が
確保されるため、各インク滴間でのインクの合体現象が
有効に抑制され、出力画像の品質を大幅に向上すること
ができる。
【００８３】比較対象として、図９（ａ）に示すよう
に、イジェクタを一次元的に並べた構造のヘッドを用い
て記録実験を行った。この場合には、全てのイジェクタ
から同じタイミングで滴が吐出される。すなわち、図９
（ｂ）のドットａとドットｂは同時に形成されるため、
両ドットを形成するインク滴の飛翔時における距離は数
十μｍと小さく、非常に合体現象を生じやすい条件とな
る。実際に本ヘッドを用いて出力した画像には、滴の合
体現象に起因する画像むらが多く発生し、イジェクタを
マトリクス配列させた場合と比較すると、画像品質が明
らかに低下することが確認された。
【００８４】以上述べたように、多孔ヘッドを有するイ
ンクジェット記録ヘッドにおいて、イジェクタを２次元
的にマトリクス配置すると、隣接ドットを形成するイン
ク滴の間に大きな距離を確保することができるため、イ
ンク滴の合体現象を防止するのに有利となり、画像品質
に優れた記録画像を得ることが可能となる。換言すれ
ば、本実施形態のインクジェット記録ヘッドでは、イジ
ェクタ間の距離Ｐn を小さく設定しても高画質記録が可
能であるため、ノズル配列密度の高いインクジェット記
録ヘッドを実現することが可能となる。
【００８５】〈第４の実施形態〉図１０（ａ）は、本発
明の第４の実施形態であるインクジェット記録ヘッドの
ノズル構造を示す図である。吐出孔の個数や配列は第１
の実施形態のものと同じであるが、各吐出孔の開口径を
僅かに変化させている点が異なっている。すなわち、本
発明の第４の実施形態であるインクジェット記録ヘッド
では、多孔構造を有するノズルにおいて、異なる開口径
の吐出孔を組み合わせることにより、各吐出孔から吐出
されるインク滴の滴速を変化させ、飛翔過程におけるイ
ンク滴の合体現象を抑制する。
【００８６】本発明の第４の実施形態では、吐出孔１０
１、１０２、１０３、１０４の開口径をそれぞれ１５μ
ｍ、１６μｍ、１７μｍ、１８μｍに設定している。吐
出観察の結果、吐出孔１０１〜１０４のそれぞれから吐
出されるインク滴の滴速は、それぞれ６．０ｍ／ｓ、
６．７ｍ／ｓ、７．６ｍ／ｓ、８．６ｍ／ｓであった
（滴速は吐出孔の開口面積にほぼ反比例する）。つま
り、各吐出孔から吐出されるインク滴にはお互い０．７
〜２．６ｍ/ ｓの滴速差が存在する。そのため、インク
滴が記録紙に着弾する時点において、各インク滴の間に
は１２０〜３５０μｍの間隔が確保される（飛翔距離を
１ｍｍとして計算）。
【００８７】以上のように、本実施形態のように異なる
開口径をもつ吐出孔を組み合わせることにより、各吐出
孔から吐出されるインク滴の距離を拡大することがで
き、各インク滴間の合体現象を一層有効に抑制すること
ができる。実際に本ヘッドを用いて出力した画像では、
第一実施形態のヘッドによる出力画像よりもさらに均一
性の高い画像が得られ、インク滴合体現象の抑制効果が
有効に働いていることが確認できた。
【００８８】なお、本実施形態のように異なる開口径の
吐出孔を用いれば、式（３）の条件を満たさないでも滴
の合体現象を抑制することが可能となる。例えば、図１
０（ｂ）のように、開口径の小さな吐出孔を中央に配置
すれば、吐出孔１０９から吐出されるインク滴は吐出孔
１０５〜１０８から吐出されるインク滴よりも速く飛翔
するため、インク滴の合体現象を起こすことがない。そ
のため、吐出孔の最小ピッチＰn ’が式（３）の条件を
満たさなくても、Ｐn が式（３）の条件を満たしていれ
ば、インク滴の合体現象を抑制することが可能である。
【００８９】なお、吐出孔の径の組み合わせや吐出孔の
数は、本実施形態で示した例に限定されるものでない。
例えば、図１０（ｂ）の吐出孔１０９に径の大きな吐出
孔を配置したり、吐出孔１０５〜１０８の吐出孔径をそ
れぞれ異なった径に設定してもかまわない。
【００９０】なお、本実施形態のように、異なる径の吐
出孔を用いた場合には、インク供給路のイナータンスｍ
i は次式の条件を満足するように設定する必要がある。
【００９１】
【数２】
【００９２】ただし、通常の吐出孔径範囲（１５〜２５
μｍ）であれば、吐出孔の平均イナータンス値を用いて
式（４）によりｍi の設定範囲を求めれば問題ない。
【００９３】なお、本発明は、上述する各実施形態の構
成に限定されるものではない。例えば、上記実施形態で
は、圧力発生手段として圧電アクチュエータを用いた
が、静電力や磁力を利用した電気機械変換素子や沸騰現
象を利用して圧力を発生させるための電気熱変換素子な
ど、他の圧力発生手段を用いてもかまわない。また、本
実施形態で圧電アクチュエータとして使用した単板型の
圧電アクチュエータの他に、縦振動タイプの積層型圧電
アクチュエータなど、別の形態のアクチュエータを用い
てもかまわない。
【００９４】また、上記実施形態では、吐出孔の形状を
テーパ状の円管形状としたが、吐出孔形状はこうした形
状に限定されるわけではない。例えば、多角形形状の開
口形状を有する吐出孔を用いた場合においても、本発明
は同様に適用することが可能である。
【００９５】また、上記実施形態では、記録紙上に着色
インクを吐出して文字や画像などの記録を行うインクジ
ェット記録装置を例にとったが、本明細書におけるイン
クジェット記録とは、記録紙上への文字や画像の記録に
限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限
定されるわけではなく、また、吐出する液体も着色イン
クに限定されるわけではない。例えば、高分子フィルム
やガラス上に着色インクを吐出してディスプレイ用のカ
ラーフィルタを作製したり、溶融状態のハンダを基板上
に吐出して部品実装用のバンプを形成したりするなど、
工業的に用いられる液滴噴射装置一般に対して、本発明
を利用することも可能である。
【００９６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リフィル速度の高速化という多孔ノズルの利点を最大限
に引き出し、従来にない高速記録を実現することが可能
となる。また、本発明によれば、多孔ノズルから吐出さ
れたインク滴が飛翔過程において合体する現象を防止す
ることができ、画像品質に優れた記録を実行することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態であるインクジェット
記録ヘッドのノズル構造を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態であるインクジェット
記録ヘッドの吐出特性を示す第１の図である。
【図３】本発明の第１の実施形態であるインクジェット
記録ヘッドの吐出特性を示す第２の図である。
【図４】本発明の第１の実施形態であるインクジェット
記録ヘッドの吐出特性を示す第３の図である。
【図５】多孔ノズルを有するインクジェット記録ヘッド
の等価電気回路を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態であるインクジェット
記録ヘッドのノズル構造を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態であるインクジェット
記録ヘッドを示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態におけるノズル配列を
示す図である。
【図９】従来のインクジェット記録ヘッドのノズル配列
を示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態でるインクジェット
記録ヘッドのノズル構造を示す図である。
【図１１】従来のインクジェット記録ヘッドの基本構造
を示す図である。
【図１２】リフィル動作時のメニスカスの動きを説明す
るための模式図である。
【図１３】従来の多孔構造ノズルを示す図である。
【図１４】多孔ノズルを有する従来のインクジェット記
録ヘッドの吐出特性を示す図である。
【図１５】従来の多孔構造ノズルの問題点を説明するた
めの図である。
【符号の説明】
１１ 吐出孔 １２ ノズルプレート １１１ 圧力発生室 １１２ ノズル １１３ 共通インク流路 １１４ インク供給路 １１５ 振動板 １１６ 圧電アクチュエータ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インクが充填された圧力発生室に圧力発
    生手段によって圧力変化を生じさせ、前記圧力発生室に
    連通したノズルからインク滴を吐出させるインクジェッ
    ト記録ヘッドであって、 前記ノズルは、複数の吐出孔から構成され、該吐出孔の
    長さｌn ［ｍ］が以下の条件式を満たすように設定され
    ていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 ｌn ＞１．２Ｖd ／Ａn （Ｖd は吐出孔１個から吐出さ
    れるインク滴の体積［ｍ3 ］、Ａn はノズル開口面積
    ［ｍ2 ］）
  2. 【請求項２】 前記吐出孔の長さｌn ［ｍ］が以下の条
    件式を満たすように設定されていることを特徴とする請
    求項１記載のインクジェット記録ヘッド。 ｌn ＜４．０Ｖd ／Ａn
  3. 【請求項３】 インクが充填された圧力発生室に圧力発
    生手段によって圧力変化を生じさせ、前記圧力発生室に
    連通したノズルからインク滴を吐出させるインクジェッ
    ト記録ヘッドであって、 前記ノズルは、複数の吐出孔から構成され、該吐出孔の
    間隔Ｐn ［ｍ］が以下の条件式を満たすように設定され
    ていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 Ｐn ＞１．４ｄd （ｄd は吐出孔から吐出されるインク
    滴の径［ｍ］）
  4. 【請求項４】 インクが充填された圧力発生室に圧力発
    生手段によって圧力変化を生じさせ、前記圧力発生室に
    連通したノズルからインク滴を吐出させるインクジェッ
    ト記録ヘッドであって、 前記ノズルは、異なる開口径を有する複数の吐出孔によ
    って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. 【請求項５】 ノズルとインク供給路が接続された圧力
    発生室に圧力発生手段によって圧力変化を生じさせ、前
    記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録
    ヘッドであって、 前記ノズルは、複数の吐出孔から構成され、前記インク
    供給路のイナータンスｍi が以下の条件式を満たすよう
    に設定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。 ０．５≦ｍn ／（Ｎ・ｍi ）≦１．５（ｍn は前記吐出
    孔のイナータンス、Ｎは吐出孔の数）
  6. 【請求項６】 前記吐出孔から吐出されるインク滴の体
    積Ｖd が以下の条件式を満足するように設定されている
    ことを特徴とする請求項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。 １．１Ｖd ’／Ｎ3/2 ＜Ｖd ＜１．８Ｖd ’／Ｎ
    3/2 （Ｖｄ’はインク滴を単独の吐出孔から吐出した場
    合に必要となるインク体積）
  7. 【請求項７】 前記インク滴の滴速が５ｍ／ｓ以上に設
    定されていることを特徴とする請求項１から６のいずれ
    か１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
  8. 【請求項８】 前記ノズルが２次元的にマトリクス配置
    されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか
    １項に記載のインクジェット記録ヘッド。
  9. 【請求項９】 前記吐出孔の数が３以上であることを特
    徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のインク
    ジェット記録ヘッド。
  10. 【請求項１０】 前記吐出孔は、 レーザ加工によって形成されていることを特徴とする請
    求項１から９のいずれか１項に記載のインクジェット記
    録ヘッド。
  11. 【請求項１１】 前記吐出孔は、 該吐出孔から吐出されたインク滴によって形成される記
    録ドットが記録媒体上に略同一の間隔で並ぶように、ヘ
    ッドの主走査方向および副走査方向の記録解像度に応じ
    て配置されていることを特徴とする請求項１から１０の
    いずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
  12. 【請求項１２】 請求項１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を搭載してなることを特
    徴とするインクジェット記録装置。
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