【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を吐出するための吐出口を有する液体吐出ヘッドに関する。
【０００２】
なお、本明細書において「プリント」とは、文字や図形など有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広くプリント媒体上に画像，模様，パターンなどを形成したり、または媒体の加工を行う場合をも包含する。また、「プリント媒体」とは、一般的なプリント装置で用いられる紙のみならず、布，プラスチックフィルム，金属板，ガラス，セラミックス，木材，皮革などのインクを受容可能な物をも含むものである。さらに、「インク」（「液体」と記述する場合もある）とは、上記「プリント」の定義と同様に広く解釈されるべきであり、プリント媒体に付与されることによって、画像，模様，パターンなどの形成またはプリント媒体の加工あるいはインクの処理（例えばプリント媒体に付与されるインク中の色材の凝固や不溶化など）に供され得る液体を含み、従ってプリントに関して用いることが可能なあらゆる液体を包含している。
【０００３】
【従来の技術】
近年、インターネットやでデジタルカメラの普及などにより、高階調のカラー印刷に対する需要も高まってきており、これに伴ってインクジェットプリンタの高性能化も進められつつある。高精細かつ高階調の高品位プリント画像を得る手段として、
▲１▼ インクを吐出するための吐出口の配列間隔を狭め、解像度の向上を図る。
▲２▼ 特定の色インクに対し、これに含まれる色剤の割合、つまり色剤の濃度が異なる複数（最低２つ）の色インクをそれぞれ吐出する複数のプリントヘッドを用意し、必要に応じて濃インクと淡インクとを選択的に重ね打ちすることにより階調性の向上を図る。
▲３▼ 吐出口から吐出されるインク滴の大きさ、すなわちインク量を可変にすることにより階調性の向上を図る。
などの方法が知られている。
【０００４】
プリントヘッドの吐出口からインクを吐出させるための吐出エネルギーとして熱エネルギーを用い、インク中に気泡を発生させてその際の発泡圧力を利用する、いわゆるバブルジェット（登録商標）方式のプリンタにおいては、上述した▲３▼の方法が比較的困難であるので、▲１▼や▲２▼の方法が特に有効であると考えられる。
【０００５】
しかしながら、▲２▼の方法を実現しようとすると、特定の色インクに対して２つ以上のプリントヘッドが必要となり、コスト高になってしまう。従って、バブルジェット（登録商標）方式のプリンタにおいては、▲１▼のように吐出口の配列間隔を狭め、各吐出口から吐出される個々のインク滴の大きさを小さく（例えば１０ピコリットル以下）して解像度の向上を図る手法が、製造コストの上昇をほとんど伴わないことから最も望ましい簡便な方法と言えよう。
【０００６】
このような小さなインク滴を吐出口から吐出させる場合、インクの加熱に伴って膜沸騰により成長する気泡を吐出口を介して大気に連通させる方式のものが、例えば特許文献１，特許文献２，特許文献３などに開示され、膜沸騰により成長する気泡を大気に連通させずにインク滴を吐出する旧来のバブルジェット（登録商標）方式のものと区別するため、いわゆるバブルスルー方式と呼称される場合がある。
【０００７】
膜沸騰により成長する気泡を大気に連通させずにインク滴を吐出する旧来のバブルジェット（登録商標）方式によるプリントヘッドにおいては、吐出口から吐出されるインク滴の大きさを小さくするに連れて吐出口に連通するインク流路の通路断面積を小さくしなければならず、吐出効率が低下して吐出口から吐出されるインク滴の噴射速度が低下してしまう不具合が生ずる。インク滴の噴射速度が低下すると、その吐出方向が不安定になる上、プリントヘッドの休止時に水分の蒸発に伴ってインクの増粘化が起こり、吐出状態がさらに不安定となって初期吐出不良などが発生し、信頼性の低下を来す可能性がある。
【０００８】
この点、気泡が大気に連通するバブルスルー方式のプリントヘッドは、インク滴の大きさを吐出口の幾何学的形状のみで決定できるため、小インク滴を吐出するのに適しており、温度などの影響を受けにくく、インク滴の吐出量が旧来のバブルジェット（登録商標）方式のプリントヘッドと比較して非常に安定しているという利点があるため、高精細かつ高階調の高品位プリント画像を比較的容易に得ることが可能である。
【０００９】
【特許文献１】
特開平４−１０９４０号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開平４−１０９４１号公報
【００１１】
【特許文献３】
特開平４−１０７４２号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
高精細かつ高階調の高品位プリント画像を得るには、１つの吐出口から極めて少量のインク滴を吐出させてプリントを行うことが好ましい。この場合、プリント速度の高速化のためには吐出口からインク滴を短周期で吐出させる必要がある。しかも、プリントヘッドを搭載するキャリッジをプリント媒体に対してプリントヘッドの駆動周波数に同期して高速で走査移動させなければならない。このような観点から、インクジェットプリンタにおいては特にバブルスルー方式のものが適していると言える。
【００１３】
このようなインクジェット方式のプリントヘッドをキャリッジと共にプリント媒体に沿って高速で走査移動させつつすべての吐出口からインク滴を連続的に吐出させ、いわゆるべたプリントをプリント媒体に対して行う場合、この時のインク滴の吐出状態を図１０に示す。プリントヘッド１の走査移動方向は、この図１０の紙面に対して垂直な方向であり、図示しない吐出口は図の左右方向に配列した状態となっている。画像データがべたの場合には、各吐出口に対応するすべての吐出エネルギー発生部（図示せず）が高い駆動周波数で駆動される。このため、吐出口からプリント媒体２に向けて吐出するインク滴３の運動に伴い、その周囲に介在する粘性を持った空気もインク滴３の運動に引きずられて移動する。この結果、プリントヘッド１の吐出口が開口する吐出口面４近傍がプリントヘッド１の周囲よりも減圧傾向となり、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３がその配列方向中央側に引き寄せられ、プリント媒体２に対して所期の位置に吐出されなくなることが判明した。
【００１４】
しかも、吐出口の配列方向両端部に位置する吐出口から吐出されたインク滴がプリント媒体に到達するまでの時間と、このインク滴のプリント媒体に対する位置ずれの大きさとの関係を表す図１１から明らかなように、インク滴３の吐出方向が上述した気流の影響によってずれる現象は、この気流の影響を受ける時間にほぼ比例して顕著となる特性も有する。
【００１５】
このような現象の下で、べたプリントを複数回のキャリッジの走査移動によって行った場合、この時のプリント媒体に形成されるべたプリントの画像を図１２に模式的に示す。キャリッジはプリントヘッドと共に図中、上方から下方に走査移動するが、この際に前回の走査移動によって形成されたべた画像５と次の走査移動によって形成されたべた画像６との間に白筋７が形成されてしまうことが理解されよう。
【００１６】
このような不具合は、吐出口の配列間隔を狭く設定し、１回の駆動操作によって１０ピコリットル以下の少量のインク滴を高周期で吐出するインクジェットプリンタにおいて特に顕著に現れる。
【００１７】
かかる不具合を防止するため、インク滴の慣性質量を増大させることによって、こ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の吐出軌跡の偏倚を抑制することも可能である。しかしながら、インク滴を大きくすることは、高精細かつ高階調の画像を形成する上での障害になる。さらに、プリント媒体に対するインク滴の浸透が遅れる上、プリント媒体の膨潤に伴ってプリント画像の劣化を招来する可能性が高い。あるいは、吐出エネルギー発生部に対する駆動周波数を低く抑えることによって上述した不具合を緩和することも可能である。しかしながら、吐出エネルギー発生部に対する駆動周波数を低く設定した場合にはプリント速度が遅くなってしまい、高速でプリントアウトするというユーザのニーズに応えることができなくなってしまう。
【００１８】
【発明の目的】
本発明の目的は、プリント媒体の搬送方向に対して交差する方向に走査しつつ高周期でインク滴を吐出し得るインクジェットプリンタであっても、そ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の偏倚を抑制し、べたプリントを形成した場合でも白筋が発生しないように配慮した液体吐出ヘッドを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明による液体吐出ヘッドは、第１の方向に沿って配列する複数の吐出口と、これら吐出口から液体を吐出させるための複数の吐出エネルギー発生部と、前記吐出口にそれぞれ液路を介して連通し、前記吐出口から吐出される液体が供給される共通液室とを有し、プリント媒体に対して相対移動する液体吐出ヘッドであって、前記共通液室からその配列方向両端部に位置して端部吐出口群を構成する個々の前記吐出口に至る液体の流れ抵抗は、前記共通液室からその配列方向中央部に位置して中央吐出口群を構成する個々の前記吐出口に至る液体の流れ抵抗よりも大きく設定されていることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明においては、共通液室から端部吐出口群を構成する個々の吐出口に至る液体の流れ抵抗を、共通液室から中央吐出口群を構成する個々の吐出口に至る液体の流れ抵抗よりも大きく設定したことにより、端部吐出口群を構成する吐出口では、これらの吐出口から液滴が吐出する方向以外の方向への圧力損失が中央部吐出口群におけるそれよりも抑制されることとなる。このため、端部吐出口群を構成する吐出口から吐出される液滴は、より大きな圧力を受けてその飛翔速度および直進性が中央吐出口群におけるそれよりも高められ、液滴がプリント媒体に到達するまでの時間が短縮される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明による液体吐出ヘッドにおいて、端部吐出口群を構成する個々の吐出口に至る液体の流れ抵抗値を、中央吐出口群を構成する個々の吐出口に至る液体の流れ抵抗値の１．８倍以上に設定することが好ましい。上記のように構成することにより、端部吐出口群を構成する吐出口から吐出される液滴は、より大きな圧力を受けてその飛翔速度および直進性が中央吐出口群におけるそれよりも高められ、最終的にプリント媒体に到達する液滴の位置を所期の位置に修正することができ、べたプリントを行った場合でも白筋が発生しない高精細かつ高階調の高品位プリント画像を得ることができる。
【００２２】
端部吐出口群を構成する吐出口にそれぞれ連通する液路の最小通路断面積を、中央吐出口群を構成する吐出口にそれぞれ連通する液路の最小通路断面積よりも小さく設定することができる。この場合、中央吐出口群を構成する吐出口にそれぞれ連通する液路の最小通路断面積を、端部吐出口群を構成する吐出口にそれぞれ連通する液路の最小通路断面積の１．８倍以上に設定することが好ましい。上記のように構成することにより、端部吐出口群を構成する吐出口から吐出される液滴は、より大きな圧力を受けてその飛翔速度および直進性が中央吐出口群におけるそれよりも高められる。より具体的には、端部吐出口群を構成する吐出口にそれぞれ連通する液路の最小通路幅寸法を、中央吐出口群を構成する吐出口にそれぞれ連通する液路の最小通路幅寸法よりも小さく設定することができる。あるいは、端部吐出口群を構成する吐出口にそれぞれ連通する液路の最小通路高さ寸法を、中央吐出口群を構成する吐出口にそれぞれ連通する液路の最小通路高さ寸法よりも小さく設定することができる。何れの場合も、本発明による効果をより確実に得ることができる。
【００２３】
第１の方向に沿って個々の液路に近接状態で共通液室にそれぞれ配される複数の突起部を有し、端部吐出口群を構成する吐出口にそれぞれ連通する液路に臨む突起部の大きさを、中央吐出口群を構成する吐出口にそれぞれ連通する液路に臨む突起部の大きさよりも大きく設定するようにしてもよい。あるいは、第１の方向に沿って個々の液路に近接状態で共通液室にそれぞれ配される複数の突起部を有し、端部吐出口群を構成する吐出口にそれぞれ連通する液路に臨む突起部の第１の方向に沿った間隔を、中央吐出口群を構成する吐出口にそれぞれ連通する液路に臨む突起部の第１の方向に沿った間隔よりも狭く設定するようにしてもよい。
【００２４】
第１の方向がプリント媒体の搬送方向であり、第１の方向と交差する第２の方向に沿って液体吐出ヘッドが走査移動するものであってよい。
【００２５】
複数の吐出エネルギー発生部が、複数の吐出口にそれぞれ対向して配置されているものであってよい。
【００２６】
吐出エネルギー発生部は、液体に膜沸騰を生じさせて吐出口から液体を吐出させるための熱エネルギーを発生する電気熱変換体を有するものであってよい。
【００２７】
端部吐出口群を構成する吐出口の数が液体吐出ヘッドに形成された全ての吐出口の総数の１／４以下であることが好ましい。これにより、本発明による効果をさらに確実に得ることができる。
【００２８】
一方、第１の方向に沿って配列する複数の吐出口と、これら吐出口から液体を吐出させるための複数の吐出エネルギー発生部と、吐出口にそれぞれ液路を介して連通し、吐出口から吐出される液体が供給される共通液室とを有し、プリント媒体に対して相対移動させつつ吐出口から液体を吐出させる液体吐出方法であって、共通液室からその配列方向両端部に位置して端部吐出口群を構成する個々の吐出口に至る液体の流れ抵抗を、共通液室からその配列方向中央部に位置して中央吐出口群を構成する個々の吐出口に至る液体の流れ抵抗よりも小さく設定したことを特徴とする液体吐出方法も本発明の他の形態となり得るものである。
【００２９】
この液体吐出方法によると、共通液室から端部吐出口群を構成する個々の吐出口に至る液体の流れ抵抗を、共通液室から中央吐出口群を構成する個々の吐出口に至る液体の流れ抵抗よりも大きく設定したので、各吐出口から液滴を吐出させる際に、これらの吐出エネルギー発生部で発生する圧力が同等であっても、端部吐出口群を構成する吐出口では、これらの吐出口から液滴が吐出する方向以外の方向への圧力損失が中央部吐出口群におけるそれよりも抑制されることとなる。このため、端部吐出口群を構成する吐出口から吐出される液滴は、より大きな圧力を受けてその飛翔速度および直進性が中央吐出口群におけるそれよりも高められ、液滴がプリント媒体に到達するまでの時間を短縮させることができる。この結果、端部吐出口群を構成する個々の吐出口から吐出される液滴は、各吐出口からの液体の連続的な吐出に伴って発生する気流の影響を受けにくくなり、べたプリントを行った場合でも白筋が発生しない高精細かつ高階調の高品位プリント画像を得ることができる。
【００３０】
この液体吐出方法において、端部吐出口群を構成する個々の吐出口に至る液体の流れ抵抗値を、中央吐出口群を構成する個々の吐出口に至る液体の流れ抵抗値の１．８倍以上に設定することが好ましい。上記のように構成することにより、端部吐出口群を構成する吐出口から吐出される液滴は、より大きな圧力を受けてその飛翔速度および直進性が中央吐出口群におけるそれよりも高められ、最終的にプリント媒体に到達する液滴の位置を所期の位置に修正することができ、べたプリントを行った場合でも白筋が発生しない高精細かつ高階調の高品位プリント画像を得ることができる。
【００３１】
また、本発明による液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドに供給される液体を貯溜する液体タンクの取り付け部とを具えたことを特徴とするヘッドカートリッジも本発明の別な形態となり得るものである。
【００３２】
さらに、本発明による液体吐出ヘッドの吐出口から吐出される液体によってプリント媒体に画像を形成する画像形成装置であって、液体吐出ヘッドまたは上述したヘッドカートリッジの取り付け部と、プリント媒体の搬送手段とを具えたことを特徴とする画像形成装置も本発明のさらに別な形態となり得るものである。
【００３３】
この画像形成装置における取り付け部は、プリント媒体の搬送方向と交差する方向に走査移動可能なキャリッジを有するものであってよく、液体吐出ヘッドは、着脱手段を介してキャリッジに対して着脱自在に搭載されるものであってよい。この場合、キャリッジの走査移動速度が１０から１００ｃｍ／ｓｅｃの範囲にあることが好ましい。キャリッジの走査移動速度を１０ｃｍ／ｓｅｃ以上に設定することにより、キャリッジの走査移動に伴う気流の影響がより大きく現れるため、本発明の効果をより顕著に得ることができる。また、キャリッジの走査移動速度を１００ｃｍ／ｓｅｃ以下に設定することにより、キャリッジの走査移動に伴う気流の影響を相対的に受けにくくなり、端部吐出口群の数が比較的少なくても本発明の効果を充分に得ることができる。
【００３４】
個々の吐出口から１回に吐出される液滴の量がそれぞれ０．２から１０ピコリ ットルの範囲にあることが好ましい。液滴の量が０．２ピコリットル未満の場合 、液滴体積が小さいために液滴が気流によって配列方向中央側に偏倚し易くなり、端部吐出口群の数を充分多くする必要が生ずるためである。液滴の量が１０ピコリットルを越えると、液滴の体積が大きくなって気流による影響を受けにくくなり、本発明の効果を顕著に得ることができなくなる。
【００３５】
液体が、インクおよび／またはプリント媒体に対するインクのプリント性を調整するための処理液であってよい。
【００３６】
上述した画像形成装置の構成として、液体吐出ヘッドからの液体の吐出状態を適正にするための回復手段や、予備的な補助手段などを付加することは本発明の効果を一層安定できるので、好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、液体吐出ヘッドに対するキャッピング手段や、クリーニング手段，加圧あるいは吸引手段，電気熱変換体やこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段、プリント作業とは別に吐出を行う予備吐出手段を挙げることができる。
【００３７】
この画像形成装置の形態としては、コンピュータなどの情報処理機器の画像出力端末として用いられるものの他、リーダなどと組合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置や捺染装置の形態を採るものなどであっても良く、プリント媒体としては、シート状あるいは長尺の紙や布帛、あるいは板状をなす木材や石材，樹脂，ガラス，金属などの他に、３次元立体構造物などを挙げることができる。
【００３８】
【実施例】
本発明による液体吐出ヘッドをシリアルスキャンタイプのインクジェットプリンタのヘッドカートリッジに応用した実施例について、図１〜図９を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限らず、これらをさらに組み合わせたり、この明細書の特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の技術にも当然応用することができる。
【００３９】
本実施例におけるインクジェットプリンタの機構部分の外観を図１に示し、そのキャリッジに取り外し可能に搭載されるヘッドカートリッジの外観を図２および図３に示す。すなわち、本実施例におけるインクジェットプリンタのシャシー１０は、所定の剛性を有する複数の板状金属部材により構成され、このインクジェットプリンタの骨格をなす。シャシー１０には、図示しないシート状のプリント媒体をインクジェットプリンタの内部へと自動的に給送する媒体給送部１１と、この媒体給送部１１から１枚ずつ給送されるプリント媒体を所望のプリント位置へ導くと共にこのプリント位置から媒体排出部１２へとプリント媒体を導く媒体搬送部１３と、プリント位置に搬送されたプリント媒体に所定のプリント動作を行うプリント部と、このプリント部に対する回復処理を行うヘッド回復部１４とが組み付けられている。
【００４０】
プリント部は、キャリッジ軸１５に沿って走査移動可能に支持されたキャリッジ１６と、このキャリッジ１６にヘッドセットレバー１７を介して着脱可能に搭載されるヘッドカートリッジ１８とを具えている。
【００４１】
ヘッドカートリッジ１８が搭載されるキャリッジ１６には、このヘッドカートリッジ１８のプリントヘッド１９をキャリッジ１６上の所定の装着位置に位置決めするためのキャリッジカバー２０と、プリントヘッド１９のタンクホルダ２１と係合してプリントヘッド１９を所定の装着位置に位置決めするように押圧する前述のヘッドセットレバー１７とが設けられている。本発明の着脱手段としてのヘッドセットレバー１７は、キャリッジ１６の上部に図示しないヘッドセットレバー軸に対して回動可能に設けられ、プリントヘッド１９との係合部には、ばね付勢される図示しないヘッドセットプレートが設けられている。このヘッドセットプレートのばね力により、プリントヘッド１９を押圧しながらキャリッジ１６に装着することができる。
【００４２】
プリントヘッド１９に対するキャリッジ１６の別の係合部には、コンタクトフレキシブルプリントケーブル（以下、コンタクトＦＰＣと称す）２２の一端部が連結されている。このコンタクトＦＰＣ２２の一端部に形成された図示しないコンタクト部と、プリントヘッド１９に設けられた外部信号入力端子であるコンタクト部２３とが電気的に接触し、プリントのための各種情報の授受やプリントヘッド１９への電力の供給などを行い得るようになっている。
【００４３】
コンタクトＦＰＣ２２のコンタクト部とキャリッジ１６との間には、図示しないゴムなどの弾性部材が設けられている。この弾性部材の弾性力とヘッドセットプレートによる押圧力とによって、コンタクトＦＰＣ２２のコンタクト部とプリントヘッド１９のコンタクト部２３との確実な接触を可能としている。コンタクトＦＰＣ２２の他端部は、キャリッジ１６の背面に搭載された図示しないキャリッジ基板に接続されている。
【００４４】
本実施例におけるヘッドカートリッジ１８は、インクを貯留するインクタンク２４と、このインクタンク２４から供給されるインクをプリント情報に応じてプリントヘッド１９の吐出口２５（図４参照）から吐出させる前述のプリントヘッド１９とを有する。本実施例のプリントヘッド１９は、キャリッジ１６に対して着脱可能に搭載される、いわゆるカートリッジ方式を採用している。
【００４５】
本実施例では写真調の高画質のカラープリントを可能とするため、例えば黒色，淡シアン色，淡マゼンタ色，シアン色，マゼンタ色および黄色の各色インクが独立した６個のインクタンク２４を使用可能としている。各インクタンク２４には、ヘッドカードリッジ１８に対して係止し得る弾性変形可能な取り外し用レバー２６が設けられている。この取り外し用レバー２６を操作することにより、図３に示すように、プリントヘッド１９に対してインクタンク２４がそれぞれ取り外し可能となっている。従って、取り外し用レバー２６は、本発明の着脱手段の一部として機能する。
【００４６】
プリントヘッド１９は、後述するプリント素子基板２７，電気配線基板２８，前述のタンクホルダ２１などから構成されている。本実施例におけるプリントヘッド１９のプリント素子基板２７の外観を図４に破断状態で示し、その断面構造を図５に示し、このプリントヘッド１９の吐出口２５および電気熱変換体の配列状態を図６に破断状態で示す。本実施例におけるプリント素子基板２７は、厚さが０．５ｍｍ〜１ｍｍのシリコン基板の上に成膜技術を用いて吐出エネルギー発生部，共通インク室２９，インク路３０，発泡室３１，吐出口２５などを形成したものである。すなわち、プリント素子基板２７には、これを貫通する長孔状のインク供給口３２が形成されている。このインク供給口３２の両側には、プリント媒体の搬送方向、つまりインク供給口３２の長手方向に沿って所定間隔で２列に並ぶ複数（本実施例では片側１２８個）の電気熱変換体３３が相互に半ピッチずらした状態で形成され、それぞれ吐出エネルギー発生部を構成している。プリント素子基板２７には、これら電気熱変換体３３の他、電気熱変換体３３とプリンタ本体側との電気的接続を行うための電極端子３４およびアルミニウムなどで形成される図示しない電気配線などが成膜技術によって形成されている。
【００４７】
プリント素子基板２７に形成された電極端子３４に対して連結される電気配線基板２８は、プリント素子基板２７にインクを吐出するための電気信号を印加するためのものであり、プリント素子基板２７に対応する電気配線と、この電気配線端部に位置し、プリンタ本体からの電気信号を受け取るための前述のコンタクト部２３とを有しており、このコンタクト部２３はタンクホルダ２１の背面側に位置決め固定されている。この電気配線基板２８を介して図示しない駆動ＩＣから電気熱変換体３３に対する駆動信号が与えられ、同時に駆動電力がこの電気熱変換体３３に供給される。
【００４８】
なお、インクタンク２４を着脱可能に保持するタンクホルダ２１には、インクタンク２４からプリント素子基板２７のインク供給口３２に亙るインク流路が形成されている。
【００４９】
プリント素子基板２７上には、インク供給口３２に連通する共通インク室２９を介して電気熱変換体３３とそれぞれ正対する複数の吐出口２５を有する上板部材３５が形成される。すなわち、この上板部材３５とプリント素子基板２７との間には、個々の吐出口２５と電気熱変換体３３との間に介在する発泡室３１と、この発泡室３１と共通インク室２９とを接続するインク路３０とが形成され、隣接するインク路３０の間には仕切り壁３６が形成される。これら共通インク室２９，インク路３０，発泡室３１および仕切り壁３６などは、吐出口２５と同様にフォトリソグラフィ技術により上板部材３５と共に形成される。
【００５０】
インク供給口３２から各インク路３０内に供給されるインクは、対応するインク路３０に臨む電気熱変換体３３に駆動信号が与えられることにより、電気熱変換体３３の発熱に伴って沸騰し、これにより発生する気泡の圧力によって吐出口２５から吐出される。この場合、発泡室３１内で発生する気泡は、その成長に伴って吐出口２５から大気連通状態となる。
【００５１】
上述したように、本実施例では１２８個からなる一方の列の吐出口２５、つまり電気熱変換体３３の間隔が４２．３μｍ（６００ｄｐｉに相当）に設定されており、他方の列は、一方の列に対してこれらの吐出口２５の配列間隔の１／２だけ、その配列方向に沿ってずらして配置されており、従って２列合わせた合計２５６個の吐出口２５の配列密度は１２００ｄｐｉとなる。個々の吐出口２５はすべて同一寸法形状を有し、それぞれ直径が１１μｍに設定されている。また、電気熱変換体３３もすべて同一寸法を有し、短辺が１２．５μｍで長辺が２５μｍのものを各発泡室３１毎に２つずつ近接状態で並列に配置し、ほぼ正方形となるように組み合わされている。
【００５２】
本実施例では、各列の吐出口２５の配列方向両端から数えてそれぞれ１６個目までの吐出口２５ｅが端部吐出口群を構成し、それ以外の配列方向中央側に位置する合計１９２個の吐出口２５ｃが中央吐出口群を構成している。そして、共通インク室２９から端部吐出口群を構成する個々の吐出口２５ｅに至るインクの流れ抵抗が、共通インク室２９から中央吐出口群を構成する個々の吐出口２５ｃに至るインクの流れ抵抗よりも大きくなるように、端部吐出口群の吐出口２５ｅにそれぞれ連通するインク路３０ｅの幅寸法Ｗｅを、中央吐出口群の吐出口２５ｃにそれぞれ連通するインク路３０ｃの幅寸法Ｗｃよりも狭く設定している。より具体的には、図６に示すように、中央吐出口群の吐出口２５ｃに連通するインク路３０ｃの幅寸法Ｗｃをそれぞれ３２μｍに設定し、端部吐出口群の吐出口２５ｅに連通するインク路３０ｅの幅寸法Ｗｅをそれぞれ１２μｍに設定している。
【００５３】
このように、端部吐出口群を構成する個々の吐出口２５ｅに連通するインク路３０ｅ内のインクの流れ抵抗を、中央吐出口群を構成する個々の吐出口２５ｃに連通するインク路３０ｃのそれよりも大きくしたことにより、吐出エネルギー発生部である電気熱変換体３３に対する通電に伴って発泡室３１ｅ，３１ｃ内で発生する圧力がすべての発泡室３１ｅ，３１ｃで同じであっても、端部吐出口群の吐出口２５ｅに連通する発泡室３１ｅでは、これらの吐出口２５ｅからインク滴が吐出する方向以外の方向への圧力損失が中央吐出口群の吐出口２５ｃに連通する発泡室３１ｃよりも抑制されることとなる。この結果、端部吐出口群を構成する吐出口２５ｅから吐出されるインク滴の飛翔速度が、中央吐出口群を構成する吐出口２５ｃから吐出されるインク滴の飛翔速度よりも約３０％上昇し、例えば中央吐出口群の吐出口２５ｃから吐出されるインク滴の飛翔速度が１５ｍ／ｓとなるように、その電気熱変換体３３に対する駆動パルスを設定した場合、端部吐出口群の吐出口ｅ２５から吐出されるインク滴の飛翔速度を２０ｍ／ｓにすることができる。
【００５４】
このようなインクジェット方式のプリントヘッド１９をキャリッジと共にプリント媒体に沿って高速で走査移動させつつすべての吐出口２５からインク滴を連続的に吐出させ、いわゆるべたプリントをプリント媒体に対して行った場合、すべての電気熱変換体３３に対する駆動パルスの波形を等しく設定した従来のプリントヘッドでは、図１２に示すような白筋の間隔が４０μｍ程度発生するが、これに対し、本実施例ではそれらの配列方向両端部にそれぞれ位置する合計６４個の吐出口２５ｅから吐出されるインク滴の飛翔速度が中央側の吐出口２５ｃから吐出されるインク滴の飛翔速度よりも高速化されているため、これらの直進性が向上して上述のような白筋の間隔が１９μｍとなり、これを全く目立たなくすることができる。
【００５５】
上述した実施例では、インク路３０ｅ，３０ｃの幅寸法Ｗｅ，Ｗｃを変えることによって、共通インク室２９から端部吐出口群を構成する吐出口２５ｅに至るインクの流れ抵抗を、共通インク室２９から中央吐出口群を構成する吐出口２５ｃに至るインクの流れ抵抗よりも大きく設定したが、インク路３０の高さ寸法を変えることによっても上述した実施例と同様な効果を得ることができる。
【００５６】
このような本発明による液体吐出ヘッドを上述したシリアルスキャンタイプのインクジェットプリンタのヘッドカートリッジに応用した他の実施例について、図５中の矢視ＶＩＩ部を抽出拡大した図７を参照して以下に説明するが、先の実施例と同一機能の要素にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、本実施例では端部吐出口群を構成する吐出口２５ｅに続くインク路３０ｅの高さ寸法Ｈｅを中央吐出口群を構成する吐出口２５ｃ（図６参照）に続くインク路３０ｃ（図６参照）の高さ寸法Ｈｃよりも小さく（好ましくはインク路３０ｅの高さ寸法Ｈｅの１／２以下）設定し、端部吐出口群を構成する個々の吐出口２５ｅに連通するインク路３０ｅ内のインクの流れ抵抗を、中央吐出口群を構成する個々の吐出口２５ｃに連通するインク路３０ｃのそれよりも大きくしている。
【００５７】
本実施例においても、先の実施例と同様に、吐出エネルギー発生部である電気熱変換体３３に対する通電に伴って発泡室３１ｅ，３１ｃ（図６参照）内で発生する圧力がすべての発泡室３１ｅ，３１ｃで同じであっても、端部吐出口群を構成する吐出口２５ｅに連通する発泡室３１ｅでは、吐出口２５ｅからインク滴が吐出する方向以外の方向への圧力損失が中央吐出口群を構成する吐出口２５ｃに連通する発泡室３１ｃよりも抑制されることとなる。このため、端部吐出口群を構成する吐出口２５ｅから吐出されるインク滴の飛翔速度を、中央吐出口群を構成する吐出口２５ｃから吐出されるインク滴の飛翔速度よりも上昇させることができ、先の実施例と同様な効果を得ることができる。
【００５８】
上述した２つの実施例では、インク路３０ｅ，３０ｃの通路断面積を変えることによって、共通インク室２９から端部吐出口群を構成する吐出口２５ｅに至るインクの流れ抵抗を、共通インク室２９から中央吐出口群を構成する吐出口２５ｃに至るインクの流れ抵抗よりも大きく設定したが、各インク路３０にそれぞれ近接する突起部を共通インク室２９に設け、これらの突起部によってインクの流れ抵抗値を調整することも可能である。
【００５９】
このような本発明による液体吐出ヘッドを上述したシリアルスキャンタイプのインクジェットプリンタのヘッドカートリッジに応用した別の実施例における吐出口２５ｅ，２５ｃおよび電気熱変換体３３の配列形態を図８に示す。本実施例において、先の実施例と同一機能の要素にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、本実施例では個々のインク路３０ｅ，３０ｃに近接するそれぞれ複数（図示例では２つ）の突起部３７ｅ，３７ｃが共通インク室２９に臨むように上板部材３５と一体に形成され、これら突起部３７ｅ，３７ｃの高さ寸法は、仕切り壁３６の高さ寸法と同一であり、塵埃などの異物がインク供給口３２側からインク路３０ｅ，３０ｃ側に流れ込むのを阻止するためのストレーナとしても機能するようになっている。
【００６０】
端部吐出口群を構成する吐出口２５ｅに接続する幅寸法３２μｍのインク路３０ｅと対向する一対の突起部３７ｅは、それぞれ１５μｍの直径を有すると共に６μｍの隙間を隔てて相互に平行に、また、インク路３０ｅのインク供給口側の端部から１３μｍ離れた位置に配されている。また、中央吐出口群を構成する吐出口２５ｃに接続する幅寸法３２μｍのインク路３０ｃと対向する一対の突起部３７ｃは、それぞれ１０μｍの直径を有すると共に１１μｍの間隔を隔てて相互に平行に、また、インク路３０ｅのインク供給口側の端部から、インク供給口側に１３μｍ離れた位置に配されている。従って、 吐出口２５ｅ，２５ｃからのインク滴の吐出に伴い、共通インク室２９からインク路３０ｅ，３０ｃへとインクが流動する際に突起部３７ｅ，３７ｃが抵抗となるが、端部吐出口群の吐出口２５ｅに連通するインク路３０ｅへのインクの流れ抵抗が、中央吐出口群の吐出口２５ｃに連通するインク路３０ｃへのそれよりも大きくなっているため、吐出エネルギー発生部である電気熱変換体３３に対する通電に伴って発泡室３１ｅ，３１ｃ内で発生する圧力がすべての発泡室３１ｅ，３１ｃで同じであっても、端部吐出口群を構成する吐出口２５ｅに連通する発泡室３１ｅでは、吐出口２５ｅからインク滴が吐出する方向以外の方向への圧力損失が中央吐出口群を構成する吐出口２５ｃに連通する発泡室３１ｃよりも抑制されることとなる。この結果、端部吐出口群を構成する吐出口２５ｅから吐出されるインク滴の飛翔速度が、中央吐出口群を構成する吐出口２５ｃから吐出されるインク滴の飛翔速度よりも上昇する。例えば、中央吐出口群を構成する吐出口２５ｃから吐出されるインク滴の飛翔速度が１５ｍ／ｓとなるように、その電気熱変換体３３に対する駆動パルスを設定した場合、端部吐出口群を構成する吐出口２５ｅから吐出されるインク滴の飛翔速度を２０ｍ／ｓにすることができ、端部吐出口群を構成する吐出口２５ｅから吐出されるインク滴の直進性が向上し、べたプリントを行った場合の白筋の間隔が１９μｍとなり、これを全く目立たなくすることができた。また、本実施例では、中央吐出口群を構成する吐出口２５ｃに接続するインク路３０ｃに対応する位置にも、突起部３７ｃを設ける構成としたが、中央吐出口群は、突起部３７ｃを設けない構成であっても良い。
【００６１】
図８に示した実施例では、突起部３７ｅ，３７ｃの径を変えることによって、端部吐出口群の吐出口２５ｅに連通するインク路３０ｅへのインクの流れ抵抗を、中央吐出口群の吐出口２５ｃに連通するインク路３０ｃへのそれよりも大きくなるようにしたが、本発明のさらに別な実施例に対応する図９に示すように、突起部３７ｅ，３７ｃをすべて直径１０μｍに設定し、端部吐出口群の吐出口２５ｅに連通するインク路３０ｅ内のインク供給口側の端部から、吐出口側に４μｍ内側の位置に、直径１０μｍの第２の突起部３８を設けることでも先の実施例と同様な効果を得ることができる。
【００６２】
本発明は、液体の吐出を行わせるために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば、電気熱変換体やレーザ光など）を具え、この熱エネルギーにより液体の状態変化を生起させるインクジェット方式の液体吐出ヘッドにおいて優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば、プリントの高密度化および高精細化が達成できるからである。
【００６３】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７２３１２９号明細書や、同第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式は、いわゆるオンデマンド型およびコンティニュアス型の何れにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体が保持されているシートや流路に対応して配置される電気熱変換体に、プリント情報に対応した核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することにより熱エネルギーを発生させ、液体吐出ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせ、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長および収縮により、吐出口を介して液体を吐出させ、少なくとも１つの液滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体の吐出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書や、同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れたプリントを行うことができる。
【００６４】
また、液体吐出ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口と液路と電気熱変換体との組合せ構成（電気熱変換体が液路に沿って配置された直線状液流路または電気熱変換体が液路を挟んで吐出口と正対する直角液流路）の他に、熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書や、米国特許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対し、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や、熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示した特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成としても、本発明の効果は有効である。すなわち、液体吐出ヘッドの形態がどのようなものであっても、本発明によればプリントを確実に効率良く行うことができるようになるからである。
【００６５】
画像形成装置がプリントできるプリント媒体の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの液体吐出ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。このような液体吐出ヘッドとしては、複数の液体吐出ヘッドの組合せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の液体吐出ヘッドとしての構成の何れでもよい。
【００６６】
さらに、上述した実施例のようなシリアルタイプのものでも、走査移動するキャリッジに対して一体的に固定された液体吐出ヘッド、あるいはキャリッジに対して交換可能に装着されることでキャリッジとの電気的な接続や装置本体からの液体の供給が可能となる交換自在のチップインタイプの液体吐出ヘッド、あるいは液体吐出ヘッド自体に一体的に液体を貯えるタンクが設けられたヘッドカートリッジを用いた場合にも、本発明は有効である。
【００６７】
また、搭載される液体吐出ヘッドの種類や個数についても、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられたものの他、プリント色や濃度（明度）を異にする複数種のインクに対応して複数個設けられるものであってもよい。すなわち、例えば画像形成装置のプリントモードとしては黒色などの主流色のみのプリントモードだけではなく、液体吐出ヘッドを一体的に構成するか、複数個の組み合わせによるか何れでもよいが、異なる色の複色カラーまたは混色によるフルカラーの各プリントモードの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効である。この場合、プリント媒体の種類やプリントモードに応じてインクのプリント性を調整するための処理液（プリント性向上液）を専用あるいは共通の液体吐出ヘッドからプリント媒体に吐出することも有効である。
【００６８】
さらに、以上説明した本発明の実施例においては、室温やそれ以下で固化し、室温で軟化もしくは液化するものを用いても良く、あるいはインクジェット方式では液体自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を行って液体の粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用プリント信号付与時に液状をなすものを用いてもよい。加えて、熱エネルギーによる昇温を、固形状態から液体状態への状態変化のエネルギーとして使用させることで積極的に防止するため、または液体の蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化するものを用いてもよい。何れにしても熱エネルギーのプリント信号に応じた付与によって液化し、液体が吐出されるものや、プリント媒体に到達する時点ではすでに固化し始めるものなどのような、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質のものを使用する場合も本発明は適用可能である。このような場合の液体は、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としてもよい。本発明においては、上述した各液体に対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の液体吐出ヘッドによると、共通液室から端部吐出口群を構成する個々の吐出口に至る液体の流れ抵抗を、共通液室から中央吐出口群を構成する個々の吐出口に至る液体の流れ抵抗よりも大きく設定したので、各吐出口から液滴を吐出させる際に、これらの吐出エネルギー発生部で発生する圧力が同等であっても、端部吐出口群を構成する吐出口では、これらの吐出口から液滴が吐出する方向以外の方向への圧力損失が中央部吐出口群におけるそれよりも抑制されることとなる。このため、端部吐出口群を構成する吐出口から吐出される液滴は、より大きな圧力を受けてその飛翔速度および直進性が中央吐出口群におけるそれよりも高められ、液滴がプリント媒体に到達するまでの時間を短縮させることができる。この結果、端部吐出口群を構成する個々の吐出口から吐出される液滴は、各吐出口からの液体の連続的な吐出に伴って発生する気流の影響を受けにくくなり、べたプリントを行った場合でも白筋が発生しない高精細かつ高階調の高品位プリント画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液体吐出ヘッドの一実施例としてのヘッドカートリッジが搭載されるインクジェットプリンタの機構部分の概略構造を表す投影図である。
【図２】図１に示したインクジェットプリンタに搭載される本実施例におけるヘッドカートリッジの外観を表す投影図である。
【図３】図２に示したヘッドカートリッジの外観を逆方向から見た投影図であり、インクタンクを取り外した状態を示している。
【図４】図２に示したヘッドカートリッジに組み込まれたインクジェットヘッドの主要部の外観を抽出拡大した破断投影図である。
【図５】図４に示したインクジェットヘッドの縦断面図である。
【図６】図４に示したインクジェットヘッドにおける吐出口および電気熱変換体の配列状態を表す破断平面図である。
【図７】図５中の矢視ＶＩＩ部の抽出拡大断面図である。
【図８】本発明による液体吐出ヘッドをインクジェットヘッドに応用した他の実施例における図６と同様な断面図である。
【図９】本発明による液体吐出ヘッドをインクジェットヘッドに応用した別な実施例における図６と同様な断面図である。
【図１０】従来のインクジェットプリンタによるインクの吐出状態を模式的に表す概念図である。
【図１１】吐出口の配列方向両端部に位置する吐出口から吐出されたインク滴がプリント媒体に到達するまでの時間と、このインク滴のプリント媒体に対する位置ずれの大きさとの関係を表すグラフである。
【図１２】図１０に示されたインクの吐出形態によってプリント媒体に形成されるべた画像を模式的に表す概念図である。
【符号の説明】
１０ シャシー
１１ 媒体給送部
１２ 媒体排出部
１３ 媒体搬送部
１４ ヘッド回復部
１５ キャリッジ軸
１６ キャリッジ
１７ ヘッドセットレバー
１８ ヘッドカートリッジ
１９ プリントヘッド
２０ キャリッジカバー
２１ タンクホルダ
２２ コンタクトフレキシブルプリントケーブル（コンタクトＦＰＣ）
２３ コンタクト部
２４ インクタンク
２５，２５ｃ，２５ｅ 吐出口
２６ 取り外し用レバー
２７ プリント素子基板
２８ 電気配線基板
２９ 共通インク室
３０，３０ｃ，３０ｅ インク路
３１，３１ｃ，３１ｅ 発泡室
３２ インク供給口
３３ 電気熱変換体
３４ 電極端子
３５ 上板部材
３６ 仕切り壁
３７ｃ，３７ｅ，３８ 突起部
Ｗｅ，Ｗｃ インク路の幅寸法
Ｈｅ，Ｈｃ インク路の高さ寸法[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid discharge head having a discharge port for discharging a liquid.
[0002]
In this specification, the term "print" means not only the case where significant information such as characters and figures are formed, but also whether the information is significant or insignificant, or is a material that can be visually perceived by humans. Irrespective of whether or not the image, the pattern, the pattern, and the like are widely formed on the print medium, or the case where the medium is processed is included. The term "print medium" includes not only paper used in a general printing apparatus but also an ink-acceptable material such as cloth, plastic film, metal plate, glass, ceramics, wood, and leather. Further, “ink” (sometimes described as “liquid”) should be interpreted broadly as in the definition of “print” described above. Any liquid that can be subjected to formation or processing of a print medium or processing of ink (eg, solidification or insolubilization of a coloring material in ink applied to the print medium), and thus can be used for printing. Inclusive.
[0003]
[Prior art]
In recent years, with the spread of digital cameras on the Internet and the like, demand for high-gradation color printing has been increasing, and accordingly, the performance of inkjet printers has been improved. As means to obtain high-definition and high-gradation high-quality print images,
{Circle around (1)} Improving the resolution by narrowing the arrangement interval of the ejection ports for ejecting ink.
{Circle around (2)} Prepare a plurality of print heads that respectively discharge a plurality of (at least two) color inks with different color material concentrations for the specific color ink, that is, different color material densities. By selectively overprinting the dark ink and the light ink, the gradation is improved.
{Circle around (3)} The gradation is improved by making the size of the ink droplet ejected from the ejection port, that is, the ink amount variable.
Such methods are known.
[0004]
In a so-called bubble jet (registered trademark) type printer that uses thermal energy as ejection energy for ejecting ink from an ejection port of a print head, generates bubbles in the ink, and uses the foaming pressure at that time, Since the above method (3) is relatively difficult, the methods (1) and (2) are considered to be particularly effective.
[0005]
However, if the method (2) is to be realized, two or more print heads are required for a specific color ink, resulting in an increase in cost. Therefore, in a bubble jet (registered trademark) type printer, as shown in (1), the interval between the ejection ports is narrowed, and the size of each ink droplet ejected from each ejection port is reduced (for example, 10 picoliters or less). The method for improving the resolution is the most desirable and simple method because it hardly increases the manufacturing cost.
[0006]
When such a small ink droplet is ejected from an ejection port, a method of communicating bubbles to the atmosphere via the ejection port with bubbles that grow by film boiling accompanying heating of the ink is disclosed in, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, It is disclosed in Patent Document 3 and the like, and is referred to as a so-called bubble-through method in order to distinguish it from a conventional bubble jet (registered trademark) method in which bubbles growing by film boiling do not communicate with the atmosphere and eject ink droplets. There are cases.
[0007]
In a conventional bubble jet (registered trademark) print head that discharges ink droplets without communicating bubbles that grow due to film boiling to the atmosphere, as the size of the ink droplets discharged from the discharge port becomes smaller, The passage cross-sectional area of the ink flow path communicating with the ejection port must be reduced, which causes a problem that the ejection efficiency decreases and the ejection speed of the ink droplet ejected from the ejection port decreases. If the ejection speed of the ink droplets decreases, the ejection direction becomes unstable, and the ink becomes thicker due to evaporation of water when the print head is stopped, and the ejection state becomes more unstable, resulting in an initial ejection failure. And the like may occur, leading to a decrease in reliability.
[0008]
In this regard, the bubble-through type print head, in which bubbles communicate with the atmosphere, can determine the size of ink droplets only by the geometric shape of the ejection port, and is suitable for ejecting small ink droplets. It has the advantage that the ink droplet ejection amount is very stable compared to the conventional bubble jet (registered trademark) type print head, so that a high-definition and high-gradation high-quality print image is obtained. Can be obtained relatively easily.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-4-10940
[0010]
[Patent Document 2]
JP-A-4-10941
[0011]
[Patent Document 3]
JP-A-4-10742
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
To obtain a high-definition, high-gradation, high-quality print image, it is preferable to perform printing by discharging a very small amount of ink droplets from one discharge port. In this case, in order to increase the printing speed, it is necessary to discharge ink droplets from the discharge ports in a short cycle. In addition, the carriage on which the print head is mounted must be moved at high speed relative to the print medium in synchronization with the drive frequency of the print head. From such a viewpoint, it can be said that a bubble-through system is particularly suitable for the ink jet printer.
[0013]
When such an ink jet print head is scanned and moved at high speed along a print medium together with a carriage to continuously discharge ink droplets from all discharge ports, so-called solid printing is performed on the print medium. FIG. 10 shows the ejection state of the ink droplet of FIG. The scanning movement direction of the print head 1 is a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 10, and the ejection ports (not shown) are arranged in the left-right direction in the figure. When the image data is solid, all the ejection energy generators (not shown) corresponding to the respective ejection ports are driven at a high drive frequency. For this reason, with the movement of the ink droplet 3 ejected from the ejection port toward the print medium 2, the viscous air surrounding the ink droplet 3 also moves while being dragged by the movement of the ink droplet 3. As a result, the pressure in the vicinity of the discharge port surface 4 where the discharge port of the print head 1 is opened becomes lower than that in the periphery of the print head 1, and particularly, the ink droplets 3 discharged from the discharge ports located at both ends in the arrangement direction of the discharge ports. It has been found that the ink is drawn toward the center in the arrangement direction and is not ejected to a desired position with respect to the print medium 2.
[0014]
In addition, FIG. 11 shows the relationship between the time required for the ink droplets ejected from the ejection ports located at both ends in the arrangement direction of the ejection ports to reach the print medium and the magnitude of the displacement of the ink drops with respect to the print medium. As is evident, the phenomenon in which the ejection direction of the ink droplets 3 shifts due to the above-described influence of the airflow also has a characteristic that becomes remarkable in proportion to the time affected by the airflow.
[0015]
FIG. 12 schematically shows an image of a solid print formed on a print medium when the solid print is performed by scanning the carriage a plurality of times under such a phenomenon. The carriage scans together with the print head from the upper side to the lower side in the figure. At this time, a white stripe 7 is formed between the solid image 5 formed by the previous scanning movement and the solid image 6 formed by the next scanning movement. Is formed.
[0016]
Such a problem is particularly conspicuous in an ink jet printer that discharges a small amount of ink droplets of 10 picoliters or less at a high cycle by setting the arrangement interval of the discharge ports to be narrow and performing one driving operation.
[0017]
In order to prevent such a problem, by increasing the inertial mass of the ink droplet, it is possible to suppress the deviation of the ejection trajectory of the ink droplet ejected from the ejection ports located at both ends in the arrangement direction. However, enlarging the ink droplets is an obstacle to forming a high-definition and high-gradation image. Further, the penetration of the ink droplets into the print medium is delayed, and the swelling of the print medium is likely to cause deterioration of the printed image. Alternatively, it is possible to alleviate the above-mentioned problem by suppressing the driving frequency for the ejection energy generating unit to be low. However, if the driving frequency for the ejection energy generating unit is set low, the printing speed becomes slow, and it is not possible to meet the user's need for high-speed printing.
[0018]
[Object of the invention]
An object of the present invention is to provide an ink jet printer that can eject ink droplets at a high frequency while scanning in a direction intersecting with the transport direction of a print medium, even when ejected from ejection ports located at both ends in the arrangement direction. An object of the present invention is to provide a liquid ejection head that suppresses the deviation of ink droplets and prevents white streaks even when a solid print is formed.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
A liquid discharge head according to the present invention includes a plurality of discharge ports arranged in a first direction, a plurality of discharge energy generating units for discharging liquid from these discharge ports, and a liquid path to each of the discharge ports. And a common liquid chamber to which the liquid discharged from the discharge port is supplied, and a liquid discharge head that moves relative to the print medium, and is disposed at both ends in the arrangement direction from the common liquid chamber. The flow resistance of the liquid to each of the ejection ports that constitutes the end ejection port group located at the center of the arrangement direction from the common liquid chamber is the individual ejection port that constitutes the central ejection port group. The flow resistance is set to be larger than the flow resistance of the liquid.
[0020]
In the present invention, the flow resistance of the liquid from the common liquid chamber to the individual discharge ports forming the end discharge port group is defined as the flow resistance of the liquid from the common liquid chamber to the individual discharge ports forming the central discharge port group. By setting the discharge ports to be larger than the above, in the discharge ports constituting the end discharge port group, the pressure loss in the direction other than the direction in which droplets are discharged from these discharge ports is suppressed more than that in the central discharge port group. The Rukoto. For this reason, the droplets ejected from the ejection ports constituting the end ejection port group are subjected to higher pressure, so that their flying speed and straightness are higher than those in the center ejection port group, and the droplets are printed on the print medium. Is reduced.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the liquid ejection head according to the present invention, the flow resistance value of the liquid reaching the individual ejection ports forming the end ejection port group and the flow resistance value of the liquid reaching the individual ejection ports constituting the central ejection port group are set to 1. It is preferable to set at least eight times. With the above configuration, the droplets ejected from the ejection ports constituting the end ejection port group receive greater pressure, and their flying speed and straightness are increased than those in the central ejection port group. It is possible to correct the position of the droplet that finally reaches the print medium to the expected position, and to obtain a high-definition, high-gradation, high-quality print image without white streaks even when performing solid printing. Can be.
[0022]
The minimum passage cross-sectional area of the liquid passages respectively communicating with the discharge ports constituting the end discharge port group may be set smaller than the minimum passage cross-sectional area of the liquid passages respectively communicating with the discharge ports constituting the central discharge port group. it can. In this case, the minimum passage cross-sectional area of the liquid passages respectively communicating with the discharge ports constituting the central discharge port group is 1.8 of the minimum passage cross-sectional area of the liquid passages respectively communicating with the discharge ports constituting the end discharge port group. It is preferable to set at least twice. With the above configuration, the droplets ejected from the ejection ports constituting the end ejection port group receive higher pressure, and their flying speed and straightness are increased than those in the central ejection port group. . More specifically, the minimum passage width of the liquid passage communicating with the discharge ports constituting the end discharge port group is set to be smaller than the minimum passage width dimension of the liquid passage respectively communicating with the discharge ports constituting the central discharge port group. Can also be set smaller. Alternatively, the minimum passage height of the liquid passages respectively communicating with the discharge ports constituting the end discharge port group is smaller than the minimum passage height dimension of the liquid passages respectively communicating with the discharge ports constituting the central discharge port group. Can be set. In any case, the effect of the present invention can be obtained more reliably.
[0023]
A plurality of protrusions respectively arranged in the common liquid chamber in a state of being close to the individual liquid paths along the first direction, the protrusions facing the liquid paths respectively communicating with the discharge ports constituting the end discharge port group The size of the portion may be set to be larger than the size of the protruding portion facing the liquid path communicating with each of the discharge ports constituting the central discharge port group. Alternatively, the liquid passages each having a plurality of projections arranged in the common liquid chamber in a state close to the individual liquid passages along the first direction and communicating with the discharge ports constituting the end discharge port group, respectively. The distance between the projections facing the first direction is set to be smaller than the distance along the first direction of the projections facing the liquid passages respectively communicating with the discharge ports constituting the central discharge port group. Is also good.
[0024]
The first direction is the transport direction of the print medium, and the liquid discharge head may scan and move along a second direction that intersects the first direction.
[0025]
A plurality of ejection energy generating units may be arranged to face the plurality of ejection ports, respectively.
[0026]
The discharge energy generating section may include an electrothermal converter that generates thermal energy for causing liquid to be discharged from the discharge port by causing film boiling of the liquid.
[0027]
It is preferable that the number of ejection ports constituting the end ejection port group is not more than 1/4 of the total number of all ejection ports formed in the liquid ejection head. Thereby, the effect of the present invention can be more reliably obtained.
[0028]
On the other hand, a plurality of discharge ports arranged along the first direction, a plurality of discharge energy generating units for discharging liquid from these discharge ports, and the discharge ports communicate with the discharge ports via liquid paths, respectively. A common liquid chamber to which the liquid to be ejected is supplied, wherein the liquid is ejected from the ejection port while being relatively moved with respect to the print medium, wherein the common liquid chamber is positioned at both ends in the arrangement direction from the common liquid chamber. The flow resistance of the liquid to the individual discharge ports forming the end discharge port group is determined by the flow resistance of the liquid from the common liquid chamber to the individual discharge ports forming the central discharge port group located at the center in the arrangement direction. A liquid ejection method characterized by being set smaller than the flow resistance can be another embodiment of the present invention.
[0029]
According to this liquid discharge method, the flow resistance of the liquid from the common liquid chamber to the individual discharge ports forming the end discharge port group is reduced by the liquid flow resistance from the common liquid chamber to the individual discharge ports forming the central discharge port group. Since the discharge resistance is set to be larger than the flow resistance, when the droplets are ejected from the respective ejection ports, even if the pressures generated by these ejection energy generating units are equal, the ejection ports constituting the end ejection port group are Pressure loss in a direction other than the direction in which droplets are ejected from these ejection ports is suppressed more than in the central ejection port group. For this reason, the droplets ejected from the ejection ports constituting the end ejection port group are subjected to higher pressure, so that their flying speed and straightness are higher than those in the center ejection port group, and the droplets are printed on the print medium. Can be shortened. As a result, the droplets ejected from the individual ejection ports constituting the end ejection port group are less likely to be affected by the air current generated by the continuous ejection of the liquid from each ejection port, and the solid print is performed. Even when the printing is performed, it is possible to obtain a high-definition, high-gradation, high-quality print image with no white streak.
[0030]
In this liquid ejection method, the flow resistance value of the liquid reaching the individual ejection ports forming the end ejection port group is 1.8 times the flow resistance value of the liquid reaching the individual ejection ports constituting the central ejection port group. It is preferable to set the above. With the above configuration, the droplets ejected from the ejection ports constituting the end ejection port group receive greater pressure, and their flying speed and straightness are increased than those in the central ejection port group. It is possible to correct the position of the droplet that finally reaches the print medium to the expected position, and to obtain a high-definition, high-gradation, high-quality print image without white streaks even when performing solid printing. Can be.
[0031]
Further, a head cartridge including the liquid discharge head according to the present invention and a mounting portion for a liquid tank for storing liquid supplied to the liquid discharge head can also be another form of the present invention. .
[0032]
Furthermore, an image forming apparatus for forming an image on a print medium by using a liquid discharged from a discharge port of a liquid discharge head according to the present invention, comprising: a mounting portion for a liquid discharge head or the above-described head cartridge; An image forming apparatus having the above feature can also be another embodiment of the present invention.
[0033]
The attachment section in this image forming apparatus may have a carriage that can scan and move in a direction intersecting with the transport direction of the print medium, and the liquid ejection head is detachably mounted on the carriage via attachment / detachment means. May be performed. In this case, it is preferable that the scanning movement speed of the carriage is in the range of 10 to 100 cm / sec. When the scanning movement speed of the carriage is set to 10 cm / sec or more, the effect of the airflow accompanying the scanning movement of the carriage appears more greatly, so that the effects of the present invention can be more remarkably obtained. Further, by setting the scanning movement speed of the carriage to 100 cm / sec or less, it is relatively less affected by the airflow accompanying the scanning movement of the carriage, and even if the number of end ejection port groups is relatively small, the present invention can be used. Can be sufficiently obtained.
[0034]
It is preferable that the amount of liquid droplets discharged from each discharge port at one time is in the range of 0.2 to 10 pico-liters. If the amount of the droplets is less than 0.2 picoliters, the droplet volume tends to be deviated toward the center in the arrangement direction due to the airflow due to the small volume of the droplets, and it is necessary to sufficiently increase the number of end discharge ports. That's why. If the amount of the droplets exceeds 10 picoliters, the volume of the droplets becomes large and is less likely to be affected by the airflow, so that the effects of the present invention cannot be remarkably obtained.
[0035]
The liquid may be a treatment liquid for adjusting the printability of the ink on the ink and / or print medium.
[0036]
As a configuration of the above-described image forming apparatus, it is preferable to add a recovery unit or a preliminary auxiliary unit or the like for appropriately setting the liquid discharge state from the liquid discharge head since the effects of the present invention can be further stabilized. Things. Specific examples thereof include a capping unit for the liquid discharge head, a cleaning unit, a pressurizing or sucking unit, a preheating unit for heating using an electrothermal converter, another heating element, or a combination thereof. Another example is a preliminary ejection unit that performs ejection separately from the printing operation.
[0037]
As the form of the image forming apparatus, in addition to those used as image output terminals of information processing equipment such as computers, copying apparatuses combined with a reader and the like, and those adopting a facsimile apparatus having a transmission / reception function or a textile printing apparatus, etc. Examples of the print medium include a sheet or long paper or cloth, or a plate-like wood, stone, resin, glass, metal, or the like, as well as a three-dimensional three-dimensional structure. it can.
[0038]
【Example】
Embodiments in which the liquid ejection head according to the present invention is applied to a head cartridge of a serial scan type ink jet printer will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 9; however, the present invention is not limited to only these embodiments, These can be further combined, and all changes and modifications included in the concept of the present invention described in the claims of this specification are possible, and therefore naturally applicable to other technologies belonging to the spirit of the present invention. can do.
[0039]
FIG. 1 shows the appearance of the mechanical part of the ink jet printer in this embodiment, and FIGS. 2 and 3 show the appearance of a head cartridge detachably mounted on the carriage. That is, the chassis 10 of the ink jet printer according to the present embodiment is constituted by a plurality of plate-shaped metal members having a predetermined rigidity, and forms a framework of the ink jet printer. The chassis 10 includes a medium feeding unit 11 that automatically feeds a sheet-shaped print medium (not shown) into the inside of the ink jet printer, and a print medium fed from the medium feed unit 11 one by one. And a print unit for performing a predetermined printing operation on the print medium conveyed to the print position, and a recovery unit for the print unit. A head recovery unit 14 for performing processing is assembled.
[0040]
The printing unit includes a carriage 16 supported so as to be able to scan and move along a carriage shaft 15, and a head cartridge 18 detachably mounted on the carriage 16 via a head set lever 17.
[0041]
The carriage 16 on which the head cartridge 18 is mounted is engaged with a carriage cover 20 for positioning the print head 19 of the head cartridge 18 at a predetermined mounting position on the carriage 16 and a tank holder 21 of the print head 19. And a head set lever 17 for pressing the print head 19 to a predetermined mounting position. The head set lever 17 as the attaching / detaching means of the present invention is provided on the upper portion of the carriage 16 so as to be rotatable with respect to a head set lever shaft (not shown), and is spring-biased at an engagement portion with the print head 19. A headset plate (not shown) is provided. The print head 19 can be mounted on the carriage 16 while being pressed by the spring force of the head set plate.
[0042]
One end of a contact flexible print cable (hereinafter, referred to as a contact FPC) 22 is connected to another engagement portion of the carriage 16 with the print head 19. A contact portion (not shown) formed at one end of the contact FPC 22 and a contact portion 23 which is an external signal input terminal provided on the print head 19 are in electrical contact with each other, so that various types of information for printing can be transferred and printed. The power supply to the head 19 can be performed.
[0043]
An elastic member (not shown) such as rubber is provided between the contact portion of the contact FPC 22 and the carriage 16. The elastic force of the elastic member and the pressing force of the headset plate enable reliable contact between the contact portion of the contact FPC 22 and the contact portion 23 of the print head 19. The other end of the contact FPC 22 is connected to a carriage substrate (not shown) mounted on the back of the carriage 16.
[0044]
The head cartridge 18 in the present embodiment is configured to discharge the ink supplied from the ink tank 24 from the discharge port 25 (see FIG. 4) of the print head 19 in accordance with the print information. A print head 19. The print head 19 according to the present embodiment employs a so-called cartridge system which is detachably mounted on the carriage 16.
[0045]
In this embodiment, in order to enable high-quality photographic color prints, for example, six ink tanks 24 in which black, light cyan, light magenta, cyan, magenta and yellow inks are independent are used. It is possible. Each of the ink tanks 24 is provided with an elastically deformable removal lever 26 that can be locked to the head cartridge 18. By operating the detachment lever 26, the ink tank 24 can be detached from the print head 19 as shown in FIG. Therefore, the removal lever 26 functions as a part of the attachment / detachment means of the present invention.
[0046]
The print head 19 includes a print element board 27, an electric wiring board 28, and the above-described tank holder 21, which will be described later. The appearance of the print element substrate 27 of the print head 19 in this embodiment is shown in a broken state in FIG. 4, and its cross-sectional structure is shown in FIG. 5, showing the arrangement of the discharge ports 25 and the electrothermal converter of the print head 19. FIG. 6 shows a broken state. The print element substrate 27 in the present embodiment is formed on a silicon substrate having a thickness of 0.5 mm to 1 mm by using a film forming technique by using a discharge energy generating unit, a common ink chamber 29, an ink path 30, a foaming chamber 31, and a discharge port. 25 and the like. That is, the printed element substrate 27 is formed with the long-hole ink supply port 32 penetrating therethrough. On both sides of the ink supply port 32, a plurality of (128 in this embodiment) electrothermal transducers 33 are arranged in two rows at a predetermined interval along the print medium transport direction, that is, the longitudinal direction of the ink supply port 32. Are formed in a state shifted from each other by a half pitch, and each constitutes an ejection energy generating section. On the printed element board 27, in addition to these electrothermal converters 33, electrode terminals 34 for making an electrical connection between the electrothermal converter 33 and the printer main body, and electrical wiring (not shown) formed of aluminum or the like. It is formed by a film forming technique.
[0047]
The electric wiring board 28 connected to the electrode terminals 34 formed on the printed element board 27 is for applying an electric signal for discharging ink to the printed element board 27, and is connected to the printed element board 27. It has a corresponding electric wiring and the above-mentioned contact portion 23 located at the end of the electric wiring and for receiving an electric signal from the printer main body. The contact portion 23 is positioned on the back side of the tank holder 21. Fixed. A drive signal for the electrothermal converter 33 is provided from a drive IC (not shown) via the electric wiring board 28, and at the same time, drive power is supplied to the electrothermal converter 33.
[0048]
Note that an ink flow path extending from the ink tank 24 to the ink supply port 32 of the print element substrate 27 is formed in the tank holder 21 that detachably holds the ink tank 24.
[0049]
An upper plate member 35 having a plurality of discharge ports 25 facing the electrothermal converter 33 is formed on the print element substrate 27 via a common ink chamber 29 communicating with the ink supply port 32. That is, between the upper plate member 35 and the print element substrate 27, a foaming chamber 31 interposed between the individual discharge ports 25 and the electrothermal converter 33, and the foaming chamber 31 and the common ink chamber 29 Is formed, and a partition wall 36 is formed between the adjacent ink paths 30. The common ink chamber 29, the ink path 30, the foaming chamber 31, the partition wall 36, and the like are formed together with the upper plate member 35 by the photolithography technique similarly to the discharge port 25.
[0050]
The ink supplied from the ink supply port 32 into each ink path 30 is boiled by the heat generated by the electrothermal converter 33 when a drive signal is given to the electrothermal converter 33 facing the corresponding ink path 30. The discharge is performed from the discharge port 25 by the pressure of the generated bubble. In this case, the bubbles generated in the foaming chamber 31 are brought into a state of communicating with the atmosphere from the discharge port 25 as the bubbles grow.
[0051]
As described above, in the present embodiment, the interval between the discharge ports 25 of one of 128 rows, that is, the distance between the electrothermal transducers 33 is set to 42.3 μm (corresponding to 600 dpi), and the other row has one row. Are arranged along the arrangement direction by の of the arrangement interval of these discharge ports 25 with respect to the row, so that the arrangement density of a total of 256 discharge ports 25 in two rows is 1200 dpi. Become. Each of the discharge ports 25 has the same size and shape, and each has a diameter of 11 μm. Also, the electrothermal transducers 33 also have the same dimensions, and two pieces each having a short side of 12.5 μm and a long side of 25 μm are arranged in parallel in close proximity to each of the foaming chambers 31 so as to be substantially square. Are combined as follows.
[0052]
In the present embodiment, up to the 16th discharge port 25e counted from both ends in the arrangement direction of the discharge ports 25 in each row constitutes an end discharge port group, and a total of 192 discharge ports 25 located at the center side in the other arrangement direction are provided. Discharge ports 25c constitute a central discharge port group. The flow resistance of the ink from the common ink chamber 29 to the individual ejection ports 25e forming the end ejection port group is equal to the flow of the ink from the common ink chamber 29 to the individual ejection ports 25c constituting the central ejection port group. The width W of the ink path 30e communicating with each of the ejection ports 25e of the end ejection port group so as to be larger than the resistance. e Is the width W of the ink path 30c communicating with the discharge port 25c of the central discharge port group. c It is set narrower than. More specifically, as shown in FIG. 6, the width W of the ink path 30c communicating with the ejection port 25c of the central ejection port group. c Are set to 32 μm, respectively, and the width W of the ink path 30 e communicating with the ejection port 25 e of the end ejection port group is set. e Are each set to 12 μm.
[0053]
As described above, the flow resistance of the ink in the ink path 30e communicating with the individual ejection ports 25e constituting the end ejection port group is reduced by the ink path 30c communicating with the individual ejection ports 25c constituting the central ejection port group. By making the pressure greater than that, even if the pressure generated in the foaming chambers 31e and 31c due to the energization of the electrothermal converter 33 as the discharge energy generating section is the same in all the foaming chambers 31e and 31c, the end is increased. In the bubbling chamber 31e communicating with the discharge ports 25e of the partial discharge port group, a pressure loss in a direction other than the direction in which the ink droplets are discharged from these discharge ports 25e causes the bubbling chamber 31c communicating with the discharge port 25c of the central discharge port group. Is suppressed. As a result, the flying speed of the ink droplets ejected from the ejection ports 25e constituting the end ejection port group is increased by about 30% from the flying speed of the ink drops ejected from the ejection ports 25c constituting the central ejection port group. If, for example, a driving pulse for the electrothermal transducer 33 is set such that the flying speed of the ink droplets ejected from the ejection port 25c of the central ejection port group is 15 m / s, the ejection of the end ejection port group is prevented. The flying speed of the ink droplet ejected from the outlet e25 can be set to 20 m / s.
[0054]
When the ink jet print head 19 is moved at high speed along the print medium together with the carriage while continuously ejecting ink droplets from all the discharge ports 25, so-called solid printing is performed on the print medium. In a conventional print head in which the driving pulse waveforms for all the electrothermal transducers 33 are set to be equal, a white streak interval of about 40 μm occurs as shown in FIG. The flying speed of the ink droplets ejected from a total of 64 ejection openings 25e located at both ends in the arrangement direction is higher than the flying speed of the ink droplets ejected from the central ejection opening 25c. Is improved, and the interval between the white streaks as described above becomes 19 μm, which can be made completely inconspicuous.
[0055]
In the embodiment described above, the width W of the ink paths 30e and 30c e , W c Is changed, the ink flow resistance from the common ink chamber 29 to the ejection ports 25e constituting the end ejection port group is changed, and the ink flow resistance from the common ink chamber 29 to the ejection ports 25c constituting the central ejection port group is changed. However, by changing the height of the ink path 30, the same effect as in the above-described embodiment can be obtained.
[0056]
Another embodiment in which such a liquid ejection head according to the present invention is applied to the head cartridge of the above-described serial scan type ink jet printer will be described below with reference to FIG. Although described, elements having the same functions as those of the previous embodiment will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. That is, in the present embodiment, the height H of the ink path 30e following the ejection port 25e that constitutes the end ejection port group. e Is the height H of the ink path 30c (see FIG. 6) following the discharge port 25c (see FIG. 6) which constitutes the central discharge port group. c (Preferably the height H of the ink path 30e) e The flow resistance of the ink in the ink path 30e communicating with the individual ejection ports 25e constituting the end ejection port group is communicated with the individual ejection ports 25c constituting the central ejection port group. The ink path 30c is larger than that of the ink path 30c.
[0057]
Also in this embodiment, as in the previous embodiment, the pressure generated in the foaming chambers 31e and 31c (see FIG. 6) due to the energization of the electrothermal converter 33, which is the discharge energy generating unit, is increased in all the foaming chambers. Even if they are the same in 31e and 31c, the pressure loss in the direction other than the direction in which ink droplets are ejected from the ejection port 25e in the foaming chamber 31e communicating with the ejection port 25e constituting the end ejection port group causes the central ejection port. It is suppressed more than the bubbling chamber 31c communicating with the discharge ports 25c constituting the group. For this reason, the flying speed of the ink droplets ejected from the ejection ports 25e constituting the end ejection port group can be made higher than the flying speed of the ink drops ejected from the ejection ports 25c constituting the central ejection port group. As a result, the same effect as in the previous embodiment can be obtained.
[0058]
In the two embodiments described above, by changing the passage cross-sectional areas of the ink passages 30e and 30c, the flow resistance of the ink from the common ink chamber 29 to the ejection ports 25e forming the end ejection port group is reduced. Is set to be larger than the flow resistance of the ink from the nozzles to the discharge ports 25c forming the central discharge port group. However, protrusions close to the respective ink paths 30 are provided in the common ink chamber 29, and the flow of ink is controlled by these protrusions. It is also possible to adjust the resistance value.
[0059]
FIG. 8 shows an arrangement of discharge ports 25e and 25c and an electrothermal converter 33 in another embodiment in which such a liquid discharge head according to the present invention is applied to the head cartridge of the above-described serial scan type ink jet printer. In the present embodiment, elements having the same functions as those in the previous embodiment will be denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted. That is, in the present embodiment, a plurality of (two in the illustrated example) protrusions 37e and 37c, which are close to the respective ink paths 30e and 30c, are formed integrally with the upper plate member 35 so as to face the common ink chamber 29. The height of the projections 37e and 37c is the same as the height of the partition wall 36, and is a strainer for preventing foreign matter such as dust from flowing from the ink supply port 32 to the ink paths 30e and 30c. It also works as a.
[0060]
A pair of protrusions 37e facing the ink path 30e having a width of 32 μm connected to the discharge ports 25e constituting the end discharge port group have a diameter of 15 μm, respectively, and are parallel to each other with a gap of 6 μm. , 13 m from the ink supply port side end of the ink path 30 e. Further, a pair of protrusions 37c facing the ink path 30c having a width of 32 μm connected to the discharge ports 25c constituting the central discharge port group have a diameter of 10 μm, respectively, and are parallel to each other at an interval of 11 μm. The ink path 30e is arranged at a position 13 μm away from the ink supply port side end of the ink path 30e toward the ink supply port side. Therefore, when the ink flows from the common ink chamber 29 to the ink paths 30e and 30c as the ink droplets are discharged from the discharge ports 25e and 25c, the protrusions 37e and 37c become resistive. The ink flow resistance to the ink path 30e communicating with the ejection port 25e is larger than that of the ink path 30c communicating with the ejection port 25c of the central ejection port group. Even if the pressure generated in the foaming chambers 31e and 31c due to the energization of the heat converter 33 is the same in all the foaming chambers 31e and 31c, the foaming chamber communicating with the discharge ports 25e constituting the end discharge port group. In 31e, the pressure loss in the direction other than the direction in which the ink droplets are ejected from the ejection port 25e is suppressed more than in the bubbling chamber 31c communicating with the ejection port 25c constituting the central ejection port group. Become. As a result, the flying speed of the ink droplets ejected from the ejection ports 25e forming the end ejection port group is higher than the flying speed of the ink drops ejected from the ejection ports 25c constituting the central ejection port group. For example, when the drive pulse for the electrothermal transducer 33 is set such that the flying speed of the ink droplets ejected from the ejection ports 25c constituting the central ejection port group is 15 m / s, the end ejection port group is The flying speed of the ink droplets ejected from the constituting ejection ports 25e can be set to 20 m / s, the straightness of the ink droplets ejected from the ejection ports 25e constituting the end ejection port group is improved, and solid printing is performed. Was performed, the spacing between the white streaks was 19 μm, which could be made completely inconspicuous. Further, in the present embodiment, the projection 37c is provided at a position corresponding to the ink path 30c connected to the ejection port 25c constituting the central ejection port group. However, the central ejection port group has the projection 37c. It may be a configuration that is not provided.
[0061]
In the embodiment shown in FIG. 8, by changing the diameters of the projections 37e and 37c, the resistance of the ink flow to the ink path 30e communicating with the ejection port 25e of the end ejection port group is reduced. Although it was made larger than that to the ink path 30c communicating with the outlet 25c, as shown in FIG. 9 corresponding to still another embodiment of the present invention, all the projections 37e and 37c were set to a diameter of 10 μm. Alternatively, a second protrusion 38 having a diameter of 10 μm may be provided at a position 4 μm inside the ink supply port side from the ink supply port side end in the ink path 30 e communicating with the discharge port 25 e of the end discharge port group. An effect similar to that of the previous embodiment can be obtained.
[0062]
The present invention includes an ink jet device that includes a unit (for example, an electrothermal converter or a laser beam) that generates thermal energy as energy used to discharge a liquid, and that causes a change in the state of the liquid using the thermal energy. An excellent effect can be obtained in a liquid ejection head of the system. According to such a method, it is possible to achieve higher density and higher definition of the print.
[0063]
Regarding the representative configuration and principle, it is preferable to use the basic principle disclosed in, for example, US Pat. No. 4,723,129 or US Pat. No. 4,740,796. This method can be applied to both the so-called on-demand type and the continuous type. In particular, in the case of the on-demand type, it is arranged corresponding to the sheet or the flow path holding the liquid. Heat energy is generated by applying at least one drive signal to the electrothermal transducer to give a rapid temperature rise exceeding nucleate boiling corresponding to print information, thereby causing film boiling on the heat working surface of the liquid discharge head. As a result, bubbles in the liquid corresponding to the drive signal one-to-one can be formed, which is effective. Due to the growth and contraction of the bubble, the liquid is ejected through the ejection port to form at least one droplet. When the drive signal is formed into a pulse shape, the growth and shrinkage of the bubbles are performed immediately and appropriately, so that the ejection of the liquid having particularly excellent responsiveness can be achieved. As the pulse-shaped drive signal, those described in U.S. Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345,262 are suitable. Further, if the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 relating to the temperature rise rate of the heat acting surface are adopted, more excellent printing can be performed.
[0064]
Further, as a configuration of the liquid discharge head, a combination configuration of the discharge port, the liquid path, and the electrothermal converter as disclosed in each of the above specifications (the electrothermal converter is arranged along the liquid path) U.S. Pat. No. 4,558,333 which discloses a configuration in which a linear liquid flow path or an electrothermal transducer is disposed in a region where a heat acting portion is bent in addition to a liquid flow path which is perpendicular to a discharge port across a liquid path. The present invention also includes a configuration using the specification of US Pat. No. 4,459,600. In addition, JP-A-59-123670 discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge portion of an electrothermal transducer for a plurality of electrothermal transducers, and an aperture for absorbing a pressure wave of thermal energy is provided. The effect of the present invention is effective even if the configuration is based on JP-A-59-138461, which discloses a configuration corresponding to a discharge unit. That is, according to the present invention, printing can be performed reliably and efficiently regardless of the form of the liquid discharge head.
[0065]
The present invention can be effectively applied to a full-line type liquid ejection head having a length corresponding to the maximum width of a print medium that can be printed by the image forming apparatus. Such a liquid ejection head may have a configuration that satisfies the length by a combination of a plurality of liquid ejection heads, or a configuration as a single integrally formed liquid ejection head.
[0066]
Further, even in the case of the serial type as in the above-described embodiment, the liquid ejecting head fixed integrally to the carriage that moves and scans, or the liquid ejecting head is exchangeably mounted on the carriage, so that the electrical connection with the carriage is established. Even when using a replaceable chip-in type liquid ejection head that enables easy connection and supply of liquid from the device main body, or a head cartridge that has a tank that stores liquid integrally with the liquid ejection head itself, The present invention is effective.
[0067]
In addition, the type and the number of liquid ejection heads to be mounted are, for example, not only one provided for a single color ink, but also a plurality of types of inks having different print colors and densities (brightness). A plurality may be provided. That is, for example, the print mode of the image forming apparatus is not limited to the print mode of only the mainstream color such as black, and may be either an integrated liquid discharge head or a combination of a plurality of liquid discharge heads. The present invention is also very effective for an apparatus provided with at least one of the print modes of full-color by color or mixed color. In this case, it is also effective to discharge a processing liquid (printability improving liquid) for adjusting the printability of the ink to the print medium from a dedicated or common liquid discharge head in accordance with the type of print medium and the print mode.
[0068]
Further, in the embodiment of the present invention described above, a material that solidifies at room temperature or lower and softens or liquefies at room temperature may be used, or the liquid itself may be in a temperature range of 30 ° C. to 70 ° C. in an inkjet method. In general, the temperature of the liquid is adjusted to control the temperature so that the viscosity of the liquid is in a stable ejection range. In addition, in order to positively prevent the temperature rise due to thermal energy by using it as the energy of the state change from the solid state to the liquid state, or to prevent the liquid from evaporating, it is solidified in a standing state and liquefied by heating May be used. In any case, the liquid is liquefied by the application of the heat energy according to the print signal, and is liquefied only by the application of the heat energy, such as the one from which the liquid is ejected and the one which already starts to solidify when reaching the print medium. The present invention is also applicable to the case of using a material having a property. The liquid in such a case is, as described in JP-A-54-56847 or JP-A-60-71260, in a state where the liquid is held as a liquid or solid in the concave portion or through hole of the porous sheet. Alternatively, it may be configured to face the electrothermal converter. In the present invention, the most effective one for each of the above-mentioned liquids is to execute the above-mentioned film boiling method.
[0069]
【The invention's effect】
According to the liquid discharge head of the present invention, the flow resistance of the liquid from the common liquid chamber to the individual discharge ports forming the end discharge port group is changed from the common liquid chamber to the individual discharge ports forming the central discharge port group. Since the flow resistance is set to be larger than the flow resistance of the liquid, when the droplets are discharged from each discharge port, even if the pressures generated by these discharge energy generating sections are equal, the discharge ports constituting the end discharge port group Thus, pressure loss in a direction other than the direction in which droplets are ejected from these ejection ports is suppressed more than in the central ejection port group. For this reason, the droplets ejected from the ejection ports constituting the end ejection port group are subjected to higher pressure, so that their flying speed and straightness are higher than those in the center ejection port group, and the droplets are printed on the print medium. Can be shortened. As a result, the droplets ejected from the individual ejection ports constituting the end ejection port group are less likely to be affected by the air current generated by the continuous ejection of the liquid from each ejection port, and the solid print is performed. Even when the printing is performed, it is possible to obtain a high-definition, high-gradation, high-quality print image with no white streak.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a projection view showing a schematic structure of a mechanism part of an ink jet printer on which a head cartridge as an embodiment of a liquid ejection head according to the present invention is mounted.
FIG. 2 is a projection view illustrating an appearance of a head cartridge according to the present embodiment mounted on the inkjet printer illustrated in FIG.
FIG. 3 is a projection view of the appearance of the head cartridge shown in FIG. 2 viewed from a reverse direction, and shows a state where an ink tank is removed.
FIG. 4 is an exploded cut-out view of the main part of the ink-jet head incorporated in the head cartridge shown in FIG.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the inkjet head shown in FIG.
6 is a cutaway plan view showing an arrangement state of discharge ports and electrothermal transducers in the ink jet head shown in FIG.
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of an arrow VII part in FIG. 5;
FIG. 8 is a sectional view similar to FIG. 6 in another embodiment in which the liquid ejection head according to the present invention is applied to an ink jet head.
FIG. 9 is a sectional view similar to FIG. 6 in another embodiment in which the liquid discharge head according to the present invention is applied to an ink jet head.
FIG. 10 is a conceptual diagram schematically illustrating an ink ejection state of a conventional inkjet printer.
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the time required for ink droplets ejected from ejection ports located at both ends in the arrangement direction of ejection ports to reach a print medium and the magnitude of displacement of the ink drops with respect to the print medium. It is.
12 is a conceptual diagram schematically showing a solid image formed on a print medium by the ink ejection mode shown in FIG.
[Explanation of symbols]
10 Chassis
11 Medium feeding unit
12 medium discharge section
13 Media transport section
14 Head recovery unit
15 Carriage shaft
16 carriage
17 Headset lever
18 head cartridge
19 Print head
20 Carriage cover
21 Tank holder
22 Contact Flexible Printed Cable (Contact FPC)
23 Contact part
24 ink tank
25, 25c, 25e Discharge port
26 Removal lever
27 Printed Circuit Board
28 Electric wiring board
29 Common ink chamber
30, 30c, 30e Ink path
31, 31c, 31e Foaming chamber
32 Ink supply port
33 Electrothermal converter
34 electrode terminals
35 Upper plate member
36 Partition Wall
37c, 37e, 38 Projection
W e , W c Ink path width dimension
H e , H c Ink path height dimensions
