JP2005125696A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】リフィル時間を短くしつつ、後方流の影響を緩和することができるインクジェット記録ヘッドを提供すること。
【解決手段】熱エネルギーにより液体に気泡を発生させる複数の吐出エネルギー発生素子を同一面に有する素子基板と、該素子基板の前記吐出エネルギー発生素子が形成されている面に、前記吐出エネルギー発生素子を内包する複数の発泡室及び該各発泡室に液体を導くための複数の供給路を形成し、且つ、前記各発泡室をヘッド外部に連通させる複数のノズルを有する供給路構成基板と、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記供給路の流出入口となる、前記素子基板に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列において、前記素子基板に対して垂直方向にずれて交互に構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、インクを吐出してインク液滴を形成し、記録を行うインクジェット記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッドに関する。

インクジェット記録方式は、所謂ノンインパクト記録方式の１つである。このインクジェット記録方式は、記録時に発生する騒音が無視し得る程度に小さく、高速記録が可能である。又、インクジェット記録方式は、種々の記録媒体に対して記録が可能であり、所謂普通紙に対しても特別な処理を必要としないでインクが定着し、しかも、高精細な画像が廉価に得られる。このような利点から、インクジェット記録方式は、コンピューターの周辺機器としてのプリンタばかりでなく、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサ等の記録手段として近年急速に普及している。

一般的に利用されているインクジェット記録方式のインク吐出方法には、インク滴を吐出するために用いられる吐出エネルギー発生素子として、例えばヒータ等の電気熱変換素子を用いる方法と、例えばピエゾ素子等の圧電素子を用いる方法があり、何れの方法も電気信号によってインク滴の吐出を制御することができる。電気熱変換素子を用いるインク吐出方法の原理は、電気熱変換素子に電圧を印加することにより、電気熱変換素子近傍のインクを瞬時に沸騰させて、沸騰時のインクの相変化により生じる急激な発泡圧によってインク滴を高速に吐出させる。一方、圧電素子を用いるインク吐出方法の原理は、圧電素子に電圧を印加することにより、圧電素子が変位してこの変位時に発生する圧力によってインク滴を吐出させる。

電気熱変換素子を用いるインク吐出方法は、吐出エネルギー発生素子を配設するためのスペースを大きく確保する必要がなく、記録ヘッドの構造が簡素で、ノズルの集積化が容易であること等の利点がある。

この種の記録ヘッドの構成について、以下で説明する。

インクを吐出させる電気熱変換素子が設けられた素子基板と、この素子基板に接合されてインクの供給路を構成する供給路構成基板（オリフィス基板とも称す）とを備えている。供給路構成基板は、インクが流動する複数のノズルと、これら各ノズルにインクを供給する供給室と、インク滴を吐出するノズル先端開口である複数の吐出口とを有している。ノズルは、電気熱変換素子によって気泡が発生する発泡室と、この発泡室にインクを供給する供給路とから成る。素子基板には、発泡室内に位置して電気熱変換素子が配設されている。又、素子基板には、供給路構成基板に接する主面とは反対側の裏面から供給室にインクを供給するための供給口が設けられている。そして、供給路構成基板には、素子基板上の電気熱変換素子に対向する位置に吐出口が設けられている。

又、以上のように構成された記録ヘッドは、供給口から供給室内に供給されたインクが、各ノズルに沿って供給されて発泡室内に充填される。発泡室内に充填されたインクは、電気熱変換素子により膜沸騰されて発生する気泡によって、素子基板の主面に対してほぼ直交する方向に飛翔されて吐出口からインク滴として吐出される。

図１３に従来のバブルジェット方式のインクジェット記録ヘッドを示す。図１３（ａ）は従来ヘッドの複数ノズル６のうちの４つを表した平面透視図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）の吐出口及びインク供給路を通るようにＡ１−Ａ１線及びＡ２−Ａ２線で切断したときの断面図、図１３（ｃ）は図１３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

図１３に示すように、インクジェット記録ヘッドは素子基板１の上層に電気熱変換素子であるヒータ３を有する。そして、素子基板１上には、ヒータ３の配置面に面して形成されヒータを内包する空間部である発泡室４と、発泡室からインクを所定の方向に吐出させるためのインク吐出ノズル口部５と、ヒータ３の配置面に面して発泡室に供給室８からインクを導く供給路７とを形成する平板状の供給路構成部材２が設けられている。尚、本明細書では、発泡室から、インク液滴をヘッド外部に吐出する開口である吐出口５ａまでの間の部分を吐出口部５と記述する。又、供給路７から吐出口５ａまでの部分をノズル６と記述する。

上記インクジェット記録ヘッドにおいて、より高い解像度でのプリントを達成するためには、液滴を小さくし、プリント媒体に形成されるドット径を小さくする必要がある。このように液滴を小さくしようとした場合には、インク吐出ノズル６先端の開口である吐出口５ａの面積を小さくすることにより可能となる。

特開２００３−０２５５７７号公報

しかしながら、液滴を小さくしようとした場合に特に以下のような問題があった。

即ち、吐出口の面積を小さくすることにより、吐出方向の粘性抵抗が上昇し吐出させるためには多大なパワーが必要になっていた。粘性抵抗は下式で表されるが、

η：インク粘度、Ｓ（ｘ）：断面積、Ｇ（ｘ）：形状係数
例えば、吐出口径がφ１０μｍよりも小さくなると吐出方向の粘性抵抗が極めて高くなるために、特に上記傾向が顕著であった。又、吐出方向への流抵抗が増加したことにより、エネルギー発生素子としての電気熱変換素子によって発泡した時にインクが吐出口側へ流れにくく、むしろ供給路側へ流れ易くなるために、供給路側への発泡の成長も大きくなっていた。即ち、このような場合、供給側への流動（以下、後方流と呼ぶ）が、従来に比して大きくなる。このように、或るノズルの近接にあるノズルの後方流が大きいと、近接ノズルからの後方流がそのノズルに流入し、そのノズルの吐出に悪影響を与える。即ち、通常、バックの少ないノズルの場合、或は、近接ノズルで後方流が発生しない場合では、吐出後に吐出口部にインクが再充填させる特性（以下、リフィル特性と呼ぶ）は、ノズルの流抵抗のみで殆ど決まるが、近接ノズルの後方流が大きい場合は、それらの後方流がノズルのリフィル特性を乱す。又、近年の高密度配列ノズル化に伴い、以上のような後方流による悪影響は強くなるばかりである。

そこで、従来は、単に供給路幅を狭める等して供給路の粘性抵抗を大きくし、後方流を低減させていた（勿論、供給路巾を狭めることは、供給路側への発泡の成長を抑制し、吐出口側へ発泡を成長させ易くし、吐出口側へのエネルギー配分を増やす効果も含んでいる）。

しかし、単に供給路幅を狭めることは、供給路の粘性抵抗を増大させるので、リフィル時間が長くなり、次の吐出が可能になるまでの時間が長くなり、結果として、印字駆動が遅くなり、記録速度が低下する。更には、小液滴化によって液滴を吐出させるために多大なパワーを必要とすると、エネルギー発生素子が電気熱変換素子であった場合には、投入電力の増加により素子基板の温度上昇が発生し、その結果、発泡が不安定になり吐出不良が発生する。

そこで、温度上昇を防止するように時間を掛けてゆっくりと記録することが必要となるので、ゆとりを持たせた高周波数のリフィル特性を実現しなければならない。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、リフィル時間を短くしつつ、後方流の影響を緩和することができるインクジェット記録ヘッドを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、熱エネルギーにより液体に気泡を発生させる複数の吐出エネルギー発生素子を同一面に有する素子基板と、該素子基板の前記吐出エネルギー発生素子が形成されている面に、前記吐出エネルギー発生素子を内包する複数の発泡室及び該各発泡室に液体を導くための複数の供給路を形成し、且つ、前記各発泡室をヘッド外部に連通させる複数のノズルを有する供給路構成基板と、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記供給路の流出入口となる、前記素子基板に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列において、前記素子基板に対して垂直方向にずれて交互に構成されていることを特徴とする。

同じノズル列において、或るノズルの近接ノズルの後方流がそのノズルに流入して、リフィル特性を悪化させることは先述したが、本発明によれば、隣接ノズルの後方流の発生している、ノズル断面における最大速度位置を、従来ノズルに比して遠ざけることができる（図１１（ｂ））。即ち、前記供給路の流出入口となる、前記素子基板に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列において、前記素子基板に対して垂直方向にずれて交互に構成されているので、隣り合うノズルの後方流の最大流速位置が従来のノズル（図１１（ａ））に比して遠く、仮に同じ流量であれば、後方流によるそのノズルへの流体の流入を弱め、後方流の悪影響を緩和することができる（図９）。

本発明に好適なインクジェット記録ヘッドの実施の形態を一部切り欠いて見た斜視図を図１に示す。

図１に示す記録ヘッド１０は、発熱抵抗素子である複数のヒータ３毎にノズル６を個別に独立して形成するための隔離壁が、吐出口５ａからインク供給室８近傍まで延設された構成とされている。このような記録ヘッド１０は、特開平４−１０９４０号公報、特開平４−１０９４１号公報に開示されたインクジェット記録方法が適用されたインク吐出手段を有しており、インクの吐出時に発生する気泡が吐出口を介して外気に通気されている。このインクジェット記録方法を採用することにより、飛翔するインク滴の体積の安定化を図り、微少量のインク滴を高速に吐出することを可能とし、気泡の消泡時に発生するキャビテーションを解消することでヒータの耐久性の向上を図ること等が可能となり、更なる高精細画像が容易に得られるようになる。

そして、記録ヘッド１０は、複数のヒータ３及び複数のノズル６を有し、各ノズルの長手方向が平行に配列された第１のノズル列９ａと、供給室を挟んで第１のノズル列に対向する位置に配列された第２のノズル列９ｂとを備えている。各第１及び第２のノズル列９ａ，９ｂは、隣接する各ノズルのピッチが６００ｄｐｉに形成されている。又、第２のノズル列９ｂの各ノズルは、第１のノズル列９ａの各ノズルに対して、隣接する各ノズルのピッチが互いに１／２ピッチずれて配列されている。

以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して説明する。

＜実施の形態１＞
図２は本発明の第１の実施形態によるインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示している。図２（ａ）はインクジェット記録ヘッドの複数のノズルのうちの１つを基板１に対して垂直な方向から見た平面透視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ１−Ａ１線及びＡ２−Ａ２線に沿った断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

本実施の形態は、熱エネルギーにより液体に気泡を発生させる複数の吐出エネルギー発生素子を同一面に有する素子基板１と、該素子基板１の前記吐出エネルギー発生素子３が形成されている面に、前記吐出エネルギー発生素子３を内包する複数の発泡室４及び該各発泡室４に液体を導くための複数の供給路７を形成し、且つ、前記各発泡室４をヘッド外部に連通させる複数の吐出口部５を有する（複数のノズル６を有する）供給路構成基板（オリフィス基板）２と、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記供給路７の流出入口となる、前記素子基板１に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列９において、前記素子基板１に対して垂直方向にずれて、交互に構成されていることを特徴とする。

又、同じノズル列９における発泡室の前記素子基板１に対して垂直方向の高さは一定であり、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から供給路高さが異なる。即ち、同じノズル列９において、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から、オリフィス基板２が彫られているノズル６ｂと通常のノズル６ａとが交互に存在する。

以上のような構成により、以下のような効果がある。

同じノズル列において、或るノズルの近接ノズルの後方流がそのノズルに流入して、リフィル特性を悪化させることは先述したが、本発明によれば、隣接ノズルの後方流の発生している、ノズル断面における最大速度位置を、従来ノズルに比して遠ざけることができる。即ち、前記供給路の流出入口となる、前記素子基板に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列９において、前記素子基板に対して垂直方向にずれて交互に構成されているので、隣り合うノズルの後方流の最大流速位置が従来のノズルに比して遠いため、仮に同じ流量であれば、後方流によるそのノズルへの流体の流入を弱め、後方流の悪影響を緩和することができる（図９）。

しかしながら、本実施の形態によれば、発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中から、オリフィス基板が彫られているノズルは、供給路断面が大きくなっているので、粘性抵抗が減少し、却って後方流が大きくなってしまい、後方流の悪影響を増大させてしまう可能性がある。

＜実施の形態２＞
図３は本発明の実施の形態２に係るインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示している。図３（ａ）はインクジェット記録ヘッドの複数のノズル６のうちの１つを基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ１−Ａ１線及びＡ２−Ａ２線に沿った断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

本実施の形態は、熱エネルギーにより液体に気泡を発生させる複数の吐出エネルギー発生素子３を同一面に有する素子基板１と、該素子基板１の前記吐出エネルギー発生素子３が形成されている面に、前記吐出エネルギー発生素子３を内包する複数の発泡室４及び該各発泡室４に液体を導くための複数の供給路７を形成し、且つ、前記各発泡室４をヘッド外部に連通させる複数の吐出口部５を有する（複数のノズル６を有する）供給路構成基板２と、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記供給路７の流出入口となる、前記素子基板１に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列９において、前記素子基板１に対して垂直方向にずれて交互に構成されていることを特徴とする。

又、同じノズル列９における発泡室４の前記素子基板１に対して垂直方向の高さは一定であり、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から供給路高さが異なる。即ち、同じノズル列９において、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から、素子基板１が彫られているノズル６ｃと通常のノズル６ｂとが交互に存在する。

以上のような構成により、以下のような効果がある。

同じノズル列において、或るノズルの近接ノズルの後方流が、そのノズルに流入して、リフィル特性を悪化させることは先述したが、本発明によれば、隣接ノズルの後方流の発生している、ノズル断面における最大速度位置を、従来ノズルに比して遠ざけることができる。即ち、前記供給路の流出入口となる、前記素子基板に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列において、前記素子基板に対して垂直方向にずれて交互に構成されているので、隣り合うノズルの後方流の最大流速位置が、従来のノズルに比して遠いため、仮に同じ流量であれば、後方流によるそのノズルへの流体の流入を弱め、後方流の悪影響を緩和することができる（図９）。

しかしながら、本実施の形態によれば、発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中から、素子基板が彫られているノズルは供給路断面が大きくなっているので、粘性抵抗が減少し、却って後方流が大きくなってしまい、後方流の悪影響を増大させてしまう可能性がある。

＜実施の形態３＞
図４は本発明の実施の形態３に係るインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示している。図４（ａ）はインクジェット記録ヘッドの複数のノズルのうちの１つを基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ１−Ａ１線及びＡ２−Ａ２線に沿った断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

本実施の形態は、熱エネルギーにより液体に気泡を発生させる複数の吐出エネルギー発生素子３を同一面に有する素子基板１と、該素子基板１の前記吐出エネルギー発生素子３が形成されている面に、前記吐出エネルギー発生素子３を内包する複数の発泡室４及び該各発泡室４に液体を導くための複数の供給路７を形成し、且つ、前記各発泡室４をヘッド外部に連通させる複数の吐出口部５を有する（複数のノズル６を有する）供給路構成基板２と、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記供給路７の流出入口となる、前記素子基板１に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列９において、前記素子基板１に対して垂直方向にずれて交互に構成されていることを特徴とする。

又、同じノズル列９における発泡室４の前記素子基板１に対して垂直方向の高さは一定であり、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から供給路高さが異なる。即ち、同じノズル列９において、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から、オリフィス基板が彫られているノズル６ｂと、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から、素子基板１が彫られているノズル６ｃとが交互に存在し、又、各ノズルの供給路開口面の断面を見たとき、各ノズルの供給路開口面は同面積である。

以上のような構成により、以下のような効果がある。

同じノズル列において、或るノズルの近接ノズルの後方流がそのノズルに流入して、リフィル特性を悪化させることは先述したが、本発明によれば、隣接ノズルの後方流の発生している、ノズル断面における最大速度位置を、従来ノズルに比して遠ざけることができる。即ち、前記供給路の流出入口となる、前記素子基板に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列において、前記素子基板に対して垂直方向にずれて交互に構成されているので、隣り合うノズルの後方流の最大流速位置が従来のノズルに比して遠く、仮に同じ流量であれば、後方流によるそのノズルへの流体の流入を弱め、後方流の悪影響を緩和することができる（図９）。

しかしながら、本実施の形態によれば、発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中から、オリフィス基板が彫られているノズル及び発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中から素子基板が彫られているノズルは、通常のノズルに比して供給路断面が大きくなっているので、粘性抵抗が減少し、却って後方流が大きくなってしまい、後方流の悪影響を増大させてしまう可能性がある。但し、供給路断面を大きくすることは、リフィル特性を向上させるメリットもあるため、これらはトレードオフの関係にある。

＜実施の形態４＞
図５は本発明の実施の形態４に係るインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示している。図５（ａ）はインクジェット記録ヘッドの複数のノズルのうちの１つを素子基板１に対して垂直な方向から見た平面透視図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ１−Ａ１線及びＡ２−Ａ２線に沿った断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

本実施の形態は、熱エネルギーにより液体に気泡を発生させる複数の吐出エネルギー発生素子３を同一面に有する素子基板１と、該素子基板１の前記吐出エネルギー発生素子３が形成されている面に、前記吐出エネルギー発生素子３を内包する複数の発泡室４及び該各発泡室４に液体を導くための複数の供給路７を形成し、且つ、前記各発泡室４をヘッド外部に連通させる複数の吐出口部５を有する（複数のノズル６を有する）供給路構成基板２と、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記供給路７の流出入口となる、前記素子基板１に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列９において、前記素子基板１に対して垂直方向にずれて交互に構成されていることを特徴とする。

又、同じノズル列９における発泡室４の前記素子基板１に対して垂直方向の高さは一定であり、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から供給路高さが異なる。即ち、同じノズル列９において、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から、素子基板１が彫られており、且つ、オリフィス基板が素子基板方向に隆起しているノズル６ｄと通常のノズル６ａとが交互に存在し、又、各ノズルの供給路開口面の断面が同面積である。

以上のような構成により、以下のような効果がある。

同じノズル列において、或るノズルの近接ノズルの後方流がそのノズルに流入して、リフィル特性を悪化させることは先述したが、本発明によれば、隣接ノズルの後方流の発生している、ノズル断面における最大速度位置を、従来ノズルに比して遠ざけることができる。即ち、前記供給路の流出入口となる、前記素子基板に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列において、前記素子基板に対して垂直方向にずれて交互に構成されているので、隣り合うノズルの後方流の最大流速位置が従来のノズルに比して遠く、仮に同じ流量であれば、後方流によるそのノズルへの流体の流入を弱め、後方流の悪影響を緩和することができる（図９）。

＜実施の形態５＞
図６は本発明の実施の形態５に係るインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示している。図６（ａ）はインクジェット記録ヘッドの複数のノズルのうちの１つを素子基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ１−Ａ１線及びＡ２−Ａ２に沿った断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

本実施の形態は、熱エネルギーにより液体に気泡を発生させる複数の吐出エネルギー発生素子ヒータ３を同一面に有する素子基板１と、該素子基板１の前記吐出エネルギー発生素子ヒータ３が形成されている面に、前記吐出エネルギー発生素子ヒータ３を内包する複数の発泡室４及び該各発泡室４に液体を導くための複数の供給路７を形成し、且つ、前記各発泡室４をヘッド外部に連通させる複数の吐出口部５を有する（複数のノズル６を有する）供給路構成基板２と、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記供給路７の流出入口となる、前記素子基板１に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列９において、前記素子基板１に対して垂直方向にずれて交互に構成されていることを特徴とする。

又、同じノズル列９における発泡室４の前記素子基板１に対して垂直方向の高さは一定であり、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から供給路高さが異なる。即ち、同じノズル列９において、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から、オリフィス基板が彫られており、且つ、素子基板１がオリフィス基板方向に隆起しているノズル６ｄと、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から、素子基板１が彫られており、且つ、オリフィス基板が素子基板方向に隆起しているノズル６とが交互に存在し、又、各ノズルの供給路開口面の断面が同面積である。

以上のような構成により、以下のような効果がある。

同じノズル列において、或るノズルの近接ノズルの後方流がそのノズルに流入して、リフィル特性を悪化させることは先述したが、本発明によれば、隣接ノズルの後方流の発生している、ノズル断面における最大速度位置を、従来ノズルに比して遠ざけることができる。即ち、前記供給路の流出入口となる、前記素子基板に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列において、前記素子基板に対して垂直方向にずれて交互に構成されているので、隣り合うノズルの後方流の最大流速位置が、従来のノズルに比して遠く、仮に同じ流量であれば、後方流によるそのノズルへの流体の流入を弱め、後方流の悪影響を緩和することができる（図９）。

＜実施の形態６＞
図７は本発明の実施の形態６に係るインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示している。図７（ａ）はインクジェット記録ヘッドの複数のノズルのうちの１つを基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ１−Ａ１線及びＡ２−Ａ２線に沿った断面図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

本実施の形態は、熱エネルギーにより液体に気泡を発生させる複数の吐出エネルギー発生素子３を同一面に有する素子基板１と、該素子基板１の前記吐出エネルギー発生素子３が形成されている面に、前記吐出エネルギー発生素子３を内包する複数の発泡室４及び該各発泡室４に液体を導くための複数の供給路７を形成し、且つ、前記各発泡室４をヘッド外部に連通させる複数の吐出口部５を有する（複数のノズル６を有する）供給路構成基板２と、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記供給路７の流出入口となる、前記素子基板１に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列９において、前記素子基板１に対して垂直方向にずれて交互に構成されていることを特徴とする。

又、同じノズル列９における発泡室４の前記素子基板１に対して垂直方向の高さは一定であり、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から供給路高さが異なる。即ち、同じノズル列９において、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から、オリフィス基板が彫られているノズル６ｂと、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から、素子基板１が彫られており、且つ、オリフィス基板が素子基板方向に隆起しているノズル６ｆとが交互に存在し、又、各ノズルの供給路開口面の断面が同面積である。

以上のような構成により、以下のような効果がある。

同じノズル列において、或るノズルの近接ノズルの後方流がそのノズルに流入して、リフィル特性を悪化させることは先述したが、本発明によれば、隣接ノズルの後方流の発生している、ノズル断面における最大速度位置を、従来ノズルに比して遠ざけることができる。即ち、前記供給路の流出入口となる、前記素子基板に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列において、前記素子基板に対して垂直方向にずれて交互に構成されているので、隣り合うノズルの後方流の最大流速位置が、従来のノズルに比して遠く、仮に同じ流量であれば、後方流によるそのノズルへの流体の流入を弱め、後方流の悪影響を緩和することができる（図９）。

しかしながら、本実施の形態によれば、発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中から、オリフィス基板が彫られているノズル及び発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中から、素子基板が彫られているノズルは、供給路断面が大きくなっているので、粘性抵抗が減少し、却って後方流が大きくなってしまい、後方流の悪影響を増大させてしまう可能性がある。但し、供給路断面を大きくすることは、リフィル特性を向上させるメリットもあるため、これらはトレードオフの関係にある。

＜実施の形態７＞
図８は本発明の実施の形態７に係るインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示している。図８（ａ）はインクジェット記録ヘッドの複数のノズルのうちの１つを基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ１−Ａ１線及びＡ２−Ａ２線に沿った断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

本実施の形態は、熱エネルギーにより液体に気泡を発生させる複数の吐出エネルギー発生素子３を同一面に有する素子基板１と、該素子基板１の前記吐出エネルギー発生素子３が形成されている面に、前記吐出エネルギー発生素子３を内包する複数の発泡室４及び該各発泡室４に液体を導くための複数の供給路７を形成し、且つ、前記各発泡室４をヘッド外部に連通させる複数の吐出口部５を有する（複数のノズル６を有する）供給路構成基板２と、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記供給路７の流出入口となる、前記素子基板１に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列９において、前記素子基板１に対して垂直方向にずれて交互に構成されていることを特徴とする。

又、同じノズル列９における発泡室４の前記素子基板１に対して垂直方向の高さは一定であり、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から供給路高さが異なる。即ち、同じノズル列９において、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から、オリフィス基板が彫られているノズル６ｂ’と、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から、素子基板１が彫られていて、且つ、オリフィス基板が素子基板方向に隆起しているノズル６ｆ’とが交互に存在する。

又、オリフィス基板が彫られているノズルは、素子基板が彫られているノズルよりも、供給路開口面が大きく、且つ、大きいヒータを有する（以下、前者ノズルを小ノズル、後者ノズルを大ヒータとも呼ぶ）。

以上のような構成により、以下のような効果がある。

同じノズル列において、或るノズルの近接ノズルの後方流がそのノズルに流入して、リフィル特性を悪化させることは先述したが、本発明によれば、隣接ノズルの後方流の発生している、ノズル断面における最大速度位置を、従来ノズルに比して遠ざけることができる。即ち、前記供給路の流出入口となる、前記素子基板に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列において、前記素子基板に対して垂直方向にずれて交互に構成されているので、隣り合うノズルの後方流の最大流速位置が、従来のノズルに比して遠く、仮に同じ流量であれば、後方流によるそのノズルへの流体の流入を弱め、後方流の悪影響を緩和することができる（図９）。

しかしながら、本実施の形態によれば、発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中から、オリフィス基板が彫られているノズル及び発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中から、素子基板が彫られているノズルは、供給路断面が大きくなっているので、粘性抵抗が減少し、却って後方流が大きくなってしまい、後方流の悪影響を増大させてしまう可能性がある。但し、供給路断面を大きくすることは、リフィル特性を向上させるメリットもあるため、これらはトレードオフの関係にある。

又、後方流は、粘性抵抗の小さい基板側（インク供給室側）に逃げていくので、基板側に供給路開口面を設けたノズルの後方流は、隣接ノズルに影響を与えにくい。このことから、本実施の形態では、後方流の大きい大ノズルを素子基板側に設けているので、その逆の構成（小ノズルを素子基板側に設ける場合）よりも、後流側の悪影響を緩和することができる（図１２）。

＜実施の形態８＞
図９は本発明の実施の形態８に係るインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示している。図９（ａ）はインクジェット記録ヘッドの複数のノズルのうちの１つを基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ１−Ａ１線及びＡ２−Ａ２線に沿った断面図、図９（ｃ）は図９（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

本実施の形態は、熱エネルギーにより液体に気泡を発生させる複数の吐出エネルギー発生素子３を同一面に有する素子基板１と、該素子基板１の前記吐出エネルギー発生素子３が形成されている面に、前記吐出エネルギー発生素子３を内包する複数の発泡室４及び該各発泡室４に液体を導くための複数の供給路７を形成し、且つ、前記各発泡室４をヘッド外部に連通させる複数の吐出口部５を有する（複数のノズル６を有する）供給路構成基板２と、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記供給路７の流出入口となる、前記素子基板１に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列９において、前記素子基板１に対して垂直方向にずれて交互に構成されていることを特徴とする。

又、同じノズル列９における発泡室の前記素子基板１に対して垂直方向の高さは一定であり、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から供給路高さが異なる。即ち、同じノズル列９において、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から、オリフィス基板が彫られているノズル６ｇと通常のノズル６ａとが交互に存在する。

以上のような構成により、以下のような効果がある。

同じノズル列において、或るノズルの近接ノズルの後方流がそのノズルに流入して、リフィル特性を悪化させることは先述したが、本発明によれば、隣接ノズルの後方流の発生している、ノズル断面における最大速度位置を、従来ノズルに比して遠ざけることができる。即ち、前記供給路の流出入口となる、前記素子基板に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列において、前記素子基板に対して垂直方向にずれて交互に構成されているので、隣り合うノズルの後方流の最大流速位置が、従来のノズルに比して遠く、仮に同じ流量であれば、後方流によるそのノズルへの流体の流入を弱め、後方流の悪影響を緩和することができる（図９）。

又、本実施の形態で、発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中から、オリフィス基板が彫られているノズル６ｇは、供給路断面が大きくなっているので、粘性抵抗が減少し、却って後方流が大きくなってしまい、後方流の悪影響を増大させてしまう可能性があったが、本実施の形態では、上記ノズルの粘性抵抗が低下しないように、供給路の巾を狭くしている。

＜実施の形態９＞
図１０は本発明の実施の形態９に係るインクジェット記録ヘッドのノズル構造を示している。図１０（ａ）はインクジェット記録ヘッドの複数のノズルのうちの１つを基板に対して垂直な方向から見た平面透視図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ１−Ａ１線及びＡ２−Ａ２線に沿った断面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

本実施の形態は、熱エネルギーにより液体に気泡を発生させる複数の吐出エネルギー発生素子３を同一面に有する素子基板１と、該素子基板１の前記吐出エネルギー発生素子３が形成されている面に、前記吐出エネルギー発生素子３を内包する複数の発泡室４及び該各発泡室４に液体を導くための複数の供給路７を形成し、且つ、前記各発泡室４をヘッド外部に連通させる複数の吐出口部５を有する（複数のノズル６を有する）供給路構成基板２と、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記供給路７の流出入口となる、前記素子基板１に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列９において、前記素子基板１に対して垂直方向にずれて交互に構成されていることを特徴とする。

又、同じノズル列９における発泡室４の前記素子基板１に対して垂直方向の高さは一定であり、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から供給路高さが異なる。即ち、同じノズル列９において、発泡室４から供給路開口面に至る供給路７の途中から、素子基板１が彫られているノズル６ｈと通常のノズル６ａとが交互に存在する。

以上のような構成により、以下のような効果がある。

同じノズル列において、或るノズルの近接ノズルの後方流がそのノズルに流入して、リフィル特性を悪化させることは先述したが、本発明によれば、隣接ノズルの後方流の発生している、ノズル断面における最大速度位置を、従来ノズルに比して遠ざけることができる。即ち、前記供給路の流出入口となる、前記素子基板に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列において、前記素子基板に対して垂直方向にずれて交互に構成されているので、隣り合うノズルの後方流の最大流速位置が、従来のノズルに比して遠く、仮に同じ流量であれば、後方流によるそのノズルへの流体の流入を弱め、後方流の悪影響を緩和することができる（図９）。

又、本実施形態では、発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中から、素子基板が彫られているノズル６ｈは、供給路断面が大きくなっているので、粘性抵抗が減少し、却って後方流が大きくなってしまい、後方流の悪影響を増大させてしまう可能性があったが、本実施の形態では、上記ノズルの粘性抵抗が低下しないように、供給路の巾を狭くしている。

本発明に係るインクジェット記録ヘッドの一部切り欠いて見た斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るインクジェット記録ヘッドのノズル構造を説明するための図である。 本発明の実施の形態２に係るインクジェット記録ヘッドのノズル構造を説明するための図である。 本発明の実施の形態３に係るインクジェット記録ヘッドのノズル構造を説明するための図である。 本発明の実施の形態４に係るインクジェット記録ヘッドのノズル構造を説明するための図である。 本発明の実施の形態５に係るインクジェット記録ヘッドのノズル構造を説明するための図である。 本発明の実施の形態６に係るインクジェット記録ヘッドのノズル構造を説明するための図である。 本発明の実施の形態７に係るインクジェット記録ヘッドのノズル構造を説明するための図である。 本発明の実施の形態８に係るインクジェット記録ヘッドのノズル構造を説明するための図である。 本発明の実施の形態９に係るインクジェット記録ヘッドのノズル構造を説明するための図である。 後方流の最大流速の位置の距離を遠くしたときの効果を説明するための図である。 後方流の大きい大ノズルの後方流について効果を説明するための図である。 本発明との比較例のインクジェットプリントヘッドにおける複数のノズルのうちの１つを代表して示す図である。

符号の説明

１ 素子基板
２ 供給路構成基板（オリフィス基板）
３ 電気熱変換素子（ヒータ）
４ 発泡室
５ 吐出口部
５ａ 吐出口
６，６ａ〜６ｇ ノズル
７ 供給路
８ 供給室
９，９ａ，９ｂ ノズル列
１０ インクジェット記録ヘッド

Claims (15)

1. 熱エネルギーにより液体に気泡を発生させる複数の吐出エネルギー発生素子を同一面に有する素子基板と、該素子基板の前記吐出エネルギー発生素子が形成されている面に、前記吐出エネルギー発生素子を内包する複数の発泡室及び該各発泡室に液体を導くための複数の供給路を形成し、且つ、前記各発泡室をヘッド外部に連通させる複数のノズルを有する供給路構成基板と、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、
   前記供給路の流出入口となる、前記素子基板に対して垂直な供給路開口面の位置が、同じノズル列において、前記素子基板に対して垂直方向にずれて交互に構成されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 同じノズル列における発泡室の前記素子基板に対して垂直方向の高さが一定であ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。
3. 同じノズル列において、発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中からオリフィス基板が彫られているノズルと通常のノズルとが交互に存在することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録ヘッド。
4. 発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中からオリフィス基板が彫られているノズルの供給路の巾が通常より狭くなっていることを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録ヘッド。
5. 同じノズル列において、発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中から素子基板が彫られているノズルと通常のノズルとが交互に存在することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録ヘッド。
6. 発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中から素子基板が彫られているノズルの供給路の巾が通常より狭くなっていることを特徴とする請求項５記載のインクジェット記録ヘッド。
7. 同じノズル列において、発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中からオリフィス基板が彫られているノズルと発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中から素子基板が彫られているノズルとが交互に存在することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録ヘッド。
8. 同じノズル列において、発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中から素子基板が彫られており、且つ、オリフィス基板が素子基板方向に隆起しているノズルと通常のノズルとが交互に存在し、各ノズルの供給路開口面の断面が同面積であることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録ヘッド。
9. 同じノズル列において、発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中からオリフィス基板が彫られており、且つ、素子基板がオリフィス基板方向に隆起しているノズルと、発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中から素子基板が彫られており、且つ、オリフィス基板が素子基板方向に隆起しているノズルとが交互に存在し、各ノズルの供給路開口面の断面が同面積であることを特徴とすることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録ヘッド。
10. 同じノズル列において、発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中からオリフィス基板が彫られているノズルと、発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中から素子基板が彫られており、且つ、オリフィス基板が素子基板方向に隆起しているノズルとが交互に存在し、各ノズルの供給路開口面の断面が同面積であることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録ヘッド。
11. 同じノズル列において、発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中からオリフィス基板が彫られているノズルと、発泡室から供給路開口面に至る供給路の途中から素子基板が彫られており、且つ、オリフィス基板が素子基板方向に隆起しているノズルとが交互に存在し、オリフィス基板が彫られているノズルの供給路開口面よりも素子基板が彫られているノズルの供給路開口面の方が大きいことを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録ヘッド。
12. オリフィス基板が彫られているノズルが有する吐出エネルギー発生素子よりも素子基板が彫られているノズルが有する吐出エネルギー発生素子の方が大きいことを特徴とする請求項１１記載のインクジェット記録ヘッド。
13. 前記ノズルは、前記吐出口から液滴が飛翔される吐出方向と前記供給路内を流動する液体の流動方向とが直交して形成されていることを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載のインクジェット記録ヘッド。
14. 前記供給路構成基板には、複数の前記吐出エネルギー発生素子及び複数の前記ノズルを有し、各ノズルの長手方向が平行に配列された第１のノズル列と、前記供給室を挟んで前記第１のノズル列に対向する位置に各ノズルの長手方向が平行に配列された第２のノズル列とがそれぞれ設けられていて、前記第２のノズル列の各ノズルは、前記第１のノズル列の各ノズルに対して、隣接する前記各ノズル間のピッチが互いに１／２ピッチずれて配列されていることを特徴とする請求項１〜１３の何れかに記載のインクジェット記録ヘッド。
15. 前記吐出エネルギー発生素子によって発生する気泡が前記吐出口を通って外気に連通することを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載のインクジェット記録ヘッド。

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