JP2009056691A - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルの応答速度を低下させずに、複数のノズルを高密度に配置し、記録速度の向上を図る。
【解決手段】複数のノズルは、供給路の長さが異なる第１のノズル５ａ及び第２のノズル５ｂを含んでいる。第１のノズル５ａ及び第２のノズル５ｂは、第１のノズル５ａにインクを供給する長尺状の供給室１６の短辺方向の一端側に配置される。第１のノズル５ａの供給路１９ａは、インクの吐出方向と直交する方向に延ばされて形成される共に、供給室１６に連通されている。第２のノズル５ｂの供給路１９ｂは、インクの吐出方向と平行に延ばされて形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えばインク等の液体を吐出するための液体吐出ヘッドに関する。

近年、記録装置に対して、高速記録、高解像度、高画像品質、低騒音等が要求されている。このような要求に応える記録装置として、インクジェット装置を挙げることができる。インクジェット記録方式は、記録ヘッドの吐出口からインク（記録液）滴を吐出飛翔させ、インク滴を記録紙上に付着させて記録するように構成されている。

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吐出エネルギ発生素子が用いられる。この吐出エネルギ発生素子として、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、いずれの方法も電気信号によってインク滴の吐出を制御することができる。電気熱変換素子を用いるインク吐出方法の原理は、電気熱変換素子に電圧を印加することによって、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。一方で、このインク吐出方法の固有の問題としては、電気熱変換素子が発生する熱等が記録ヘッド内に蓄熱されることによって、飛翔するインク滴の体積が変動することや、消泡によって生じるキャビテーションが電気熱変換素子に及ぼす影響等がある。また、このインク吐出方法は、インク内に溶け込んだ空気が記録ヘッド内の残留気泡になることで、インク滴の吐出特性や画像品質に及ぼす影響があった。

これらの問題を解決する方法としては、特許文献１、２、３、４に開示されたインクジェット記録方法及び記録ヘッドがある。すなわち、上述した各特許文献に開示されたインクジェット記録方法は、記録信号によって電気熱変換素子を駆動させて発生した気泡を外気に通気させる構成とされている。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なる。これによって、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。上述した特許文献において、気泡を外気に連通させるための構成としては、インクに気泡を発生させる電気熱変換素子と、インクが吐出される開口である吐出口との間の最短距離を、従来に比して大幅に短くする構成が挙げられている。

図１２にインクジェットプリントヘッドにおける従来のノズル形状のうちの１つを代表して示す。図１２（ａ）は従来のノズルを基板に対して垂直な方向から示す透視平面図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）におけるＦ−Ｆ断面図、図１２（ｃ）は図１２（ａ）におけるＧ−Ｇ断面図である。

この種の記録ヘッドの構成について、以下で説明する。記録ヘッドは、インクを吐出させる電気熱変換素子であるヒータ１１１が設けられた素子基板１０２と、この素子基板１０２に接合されてインクの流路を構成する流路構成基板（オリフィス基板）１０３とを備えている。流路構成基板１０３は、インクが流動する複数のノズル列と、これら各ノズルにインクをそれぞれ供給する供給室１１６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１１４とを有している（図１２）。ノズルは、ヒータ１１１によって気泡が発生する発泡室１２０と、この発泡室１２０にインクを供給する供給路１１９とを有している。素子基板１０２には、発泡室１２０内に位置してヒータ１１１が配設されている。また、素子基板１０２には、流路構成基板１０３に接する主面とは反対側の裏面から供給路にインクを供給するための供給口を有する供給室が設けられている。そして、流路構成基板１０３には、素子基板１０２上のヒータ１１１に対向する位置に吐出口１１４が設けられている。

また、以上のように構成された記録ヘッドは、供給口１１６に供給されたインクが、各ノズルの供給路１１９に沿って供給されて、発泡室１２０内に充填される。発泡室１２０内に充填されたインクは、ヒータ１１１によって膜沸騰されて発生する気泡によって、素子基板１０２の主面に対してほぼ直交する方向に飛翔されて、吐出口１１４からインク滴として吐出される。
特開昭５４−１６１９３５号公報 特開昭６１−１８５４５５号公報 特開昭６１−２４９７６８号公報 特開平４−１０９４１号公報

現在、インクジェットプリンタでは、普通紙等に記録する場合には高速で記録し、光沢紙等の特殊紙を記録する場合には、高画質に記録することが求められている。高画質化を達成する方法としては、高速記録時に、吐出するインク滴の体積が比較的大きなノズルで高速に記録を行うことが挙げられる。このような高速のインクジェットプリンタを実現するためには、ノズルの応答速度を向上させる方法と、ノズルを高密度に配置し、ノズル数を増加させる方法がある。

複数のノズルを高密度に配置する方法としては、図１３に示すように、吐出口１１４を千鳥状に交互に位置をずらして配置する方法が知られている。図１３（ａ）は、インクジェット記録ヘッドの一部を素子基板の主面に対して垂直な方向から示す透視平面図、図１３(ｂ)はインクジェット記録ヘッドの素子基板上の配線を示す平面図である。

しかしながら、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、吐出口１１４を千鳥状に交互に位置をずらして配置した構成で、更に高密度に配置しようとしたとき、高密度化に伴って第２のノズル１０５ｂの供給路１１９ｂが細くなってしまう。

第２のノズル１０５ｂの供給路１１９ｂが細くなることで、供給路１１９ｂの粘性抵抗Ｄが大きくなってしまう（以下に示す数１参照）。このため、第２のノズル１０５ｂの応答速度が低下してしまい、記録速度を向上させることが困難となる。

ただし、液体の粘度をη、供給路１１９ｂの各部分での断面積をＳ（Ｘ）、供給路１１９ｂの各部分の形状係数をＧ（Ｘ）、供給路１１９ｂの長さをｌとする。

また、第２のノズル１０５ｂの供給路１１９ｂの断面積を大きくする方法としては、第１のノズル１０５ａのヒータ１１１と発泡室１２０を長方形に形成する方法があり、これによって、第２のノズル１０５ｂの応答速度の低下を回避することが考えられる。しかしながら、ヒータ１１１が長方形に形成され、第２のノズル１０５ｂの発泡室１２０が著しい長方体の形状に形成された場合には、発泡室１２０内に気泡が溜まり易くなる問題がある。そして、この場合には、発泡室１２０内に気泡が溜まることで、吐出不良を起こすことや、インク滴の形成状態が変化し、サテライトが増加する等の弊害が生じてしまう。

そこで、本発明は、上述した課題を解決し、各ノズルの応答速度を向上させ、高速記録を可能にする液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、液滴を吐出する吐出口と、吐出口に対向する位置に配置され液滴を吐出させるエネルギを発生する吐出エネルギ発生素子と、吐出口に連通され吐出エネルギ発生素子によって気泡が発生する発泡室と、発泡室に液体を供給するための供給路と、をそれぞれ有する複数のノズルを備える。また、複数のノズルは、供給路の長さが異なる第１のノズル及び第２のノズルを含んでいる。また、第１のノズル及び第２のノズルは、第１のノズルに液体を供給する長尺状の供給室の短辺方向の一端側に配置される。そして、第１のノズルの供給路は、液体の吐出方向と直交する方向に延ばされて形成される共に、供給室に連通されている。また、第２のノズルの供給路は、液体の吐出方向と平行に延ばされて形成されている。

本発明によれば、第１のノズルが液体の吐出方向と直交する方向に延ばされて供給室に連通され、第２のノズルが液体の吐出方向と平行に延ばされたことで、複数のノズルの応答速度を低下させることなく、複数のノズルを高密度に配置することが可能になる。したがって、本発明によれば、記録速度の向上を図ることができる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜インクジェットプリンタ＞
図１は、本発明の代表的な実施形態であるインクジェットプリンタの構成を示す斜視図である。

図１に示すように、インクジェットプリンタＩＪＲＡは、記録紙等の被記録材Ｐに対して記録ヘッドＩＪＨを走査させるためのキャリッジＨＣを備えている。キャリッジＨＣは、駆動モータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５００９〜５０１１を介して回転されるリードスクリュー５００５の螺旋溝５００４に係合するピン（不図示）を有している。キャリッジＨＣは、ガイドレール５００３に移動可能に支持されており、リードスクリュー５００５が回転駆動することで、矢印ａ，ｂ方向に往復移動する。このキャリッジＨＣには、記録ヘッドＩＪＨとインクタンクＩＴとを内蔵した一体型インクジェットカートリッジＩＪＣが搭載されている。

また、インクジェットプリンタＩＪＲＡは、キャリッジＨＣの移動方向に亘って被記録材Ｐをプラテン５０００に対して押圧する紙押え板５００２を備えている。また、インクジェットプリンタＩＪＲＡは、キャリッジＨＣのレバー５００６のこの域での存在を検出して、モータ５０１３の回転方向切り換え等を行うためのホームポジション検知器であるフォトカプラ５００７，５００８を備えている。

また、インクジェットプリンタＩＪＲＡは、キャップ部材５０２２のキャップ内開口５０２３を介して記録ヘッドＩＪＨの吸引回復を行うための回復ユニットを備えている。この回復ユニットは、記録ヘッドＩＪＨの吐出口側を覆うキャップ部材５０２２と、このキャップ部材５０２２を支持するキャップ支持部材５０１６と、キャップ部材５０２２内を吸引する吸引器５０１５とを有している。また、回復ユニットは、記録ヘッドＩＪＨの吐出口側に付着したインクを拭き取るためのクリーニングブレード５０１７と、このブレード５０１７を前後方向に移動可能にする支持部材５０１９とを有し、シャーシ５０１８にこれらが支持されている。なお、ブレード５０１７は、この構成に限定されるものではなく、周知のクリーニングブレードが本実施形態に適用できることは言うまでもない。また、回復ユニットは、吸引回復の吸引を開始するためのレバー５０２１を備えている。レバー５０２１は、キャリッジＨＣと係合するカム５０２０の移動に伴って移動し、駆動モータからの駆動力がクラッチ切り換え等の公知の伝達機構で移動制御される。

回復ユニットによるこれらのキャッピング、クリーニング、吸引回復動作は、キャリッジＨＣがホームポジション側の領域に移動されたときに、リードスクリュー５００５が回転駆動することで、それらの対応位置で所望の処理が行えるように構成されている。なお、周知のタイミングで所望の動作を行うように構成されれば、本実施形態にはいずれの構成が適用されてもよい。

＜制御系＞
次に、上述したインクジェットプリンタの記録動作を制御する制御系の構成について説明する。

図２は、インクジェットプリンタＩＪＲＡの制御回路の構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御回路は、記録信号が入力されるインタフェース１７００と、論理回路としてのＭＰＵ（Micro Processing Unit）１７０１とを有している。また、制御回路は、ＭＰＵ１７０１が実行する制御プログラムが格納されるＲＯＭ１７０２と、各種データ（記録信号や記録ヘッドＩＪＨに供給される記録データ等）を保存しておくＤＲＡＭ１７０３とを有している。また、制御回路は、記録ヘッドＩＪＨに対する記録データ出力の制御を行うゲートアレイ（Ｇ．Ａ．）１７０４を有しており、このゲートアレイ１７０４がインタフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行う。

制御回路は、記録ヘッドＩＪＨを駆動するヘッドドライバ１７０５を介して、記録ヘッドＩＪＨを駆動制御する。また、制御回路は、搬送モータ１７０９、キャリアモータ１７１０を駆動するモータドライバ１７０６，１７０７を介して、記録ヘッドＩＪＨを搬送するためのキャリアモータ１７１０及び被記録材Ｐを搬送するための搬送モータ１７０９を駆動制御する。

以上の制御回路の処理を説明する。インタフェース１７００に記録信号が入力されたとき、ゲートアレイ１７０４とＭＰＵ１７０１との間で記録信号がプリント用の記録データに変換される。そして、モータドライバ１７０６、１７０７が駆動されると共に、ヘッドドライバ１７０５に送られた記録データに従って記録ヘッドＩＪＨが駆動され、被記録材Ｐ上に記録が行われる。

次に、インクジェット記録ヘッドＩＪＨについて説明する。インクジェット記録ヘッドＩＪＨは、インクジェット記録方式の中でも特に、液体のインクを吐出するために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する吐出エネルギ発生素子を備える記録ヘッドである。このインクジェット記録ヘッドＩＪＨでは、吐出エネルギ発生素子が発生する熱エネルギによってインクの状態変化を生起させる方式が採用されている。この方式が用いられることにより、記録される文字や画像等の高密度化及び高精細化を達成している。特に本実施形態では、熱エネルギを発生する吐出エネルギ発生素子として電気熱変換素子を用い、この電気熱変換素子によってインクを加熱して膜沸騰させたときに発生する気泡による圧力を利用してインクを吐出している。

まず、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの全体構成について説明する。

図３（ａ）は、本発明に好適な実施形態のインクジェット記録ヘッドの１つを示した模式図である。また、図３（ｂ）には、図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。

図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、インクジェット記録ヘッドは、電気熱変換素子であるヒータ（発熱抵抗体）１１が設けられた素子基板２と、素子基板２に接合されてインクの流路を構成する流路構成基板（オリフィス基板）３とを備えている。

素子基板２は、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等によって形成されており、一般にＳｉによって形成されている。素子基板２の主面上には、ヒータ１１と、このヒータ１１に電圧を印加する配線電極（図示せず）が形成されている。また、蓄熱の発散性を向上させる絶縁膜（図示せず）が、ヒータ１１を被覆するように設けられている。また、ヒータ１１の周りには、気泡が消泡した際に生じるキャビテーションからヒータ１１を保護するための保護膜（図示せず）が、絶縁膜を被覆するように設けられている。また、ノズルを形成する流路構成基板３は、例えば、金属、ポリイミド、ポリサルフォン、エポキシ樹脂等によって形成されている。

このインクジェット記録ヘッドは、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、複数のヒータ１１と、液滴であるインク滴を吐出する吐出口１４ａ，１４ｂを有する複数の第１及び第２のノズル５ａ，５ｂとを備えている。このインクジェット記録ヘッドは、長尺状の供給室１６の短辺方向の一端側に配置された各ノズル５ａ，５ｂが、供給室１６の長辺方向に平行に配列された第１のノズル列１７を備えている。また、このインクジェット記録ヘッドは、供給室１６を間に挟んで第１のノズル列１７に対向して配置され、各ノズル５ａ，５ｂが、供給室１６の長辺方向に平行に配列された第２のノズル列１８を備えている。

図４は、第１の実施形態の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一部を流路構成基板３の主面に対して垂直な方向から示す透視平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。

図４（ａ）に示すように、ヒータ１１は、その周囲が、流路構成基板３に形成された発泡室２０で囲まれている。インクジェット記録ヘッドは、各ヒータ１１に対応して、インクの流路である供給路１９ａを個別に独立して形成するための隔離壁が、発泡室２０から供給室１６近傍まで延設されている。図４（ｂ）に示すように、発泡室２０の天井側には、ヒータ１１に対向する位置に吐出口１４ａが形成されている。

また、第１のノズル５ａの発泡室２０の側面には、第１の供給口１６ａに連通する供給路１９ａが形成されている。この第１のノズル５ａの供給路１９ａは、吐出口１４ａからのインクの吐出方向と直交する方向に延ばされて形成されている。また、第２のノズル５ｂの発泡室２０の底面には、第２の供給口１６ｂに連通される供給路１９ｂが形成されている。この第２のノズル５ｂの供給路１９ｂは、吐出口１４ｂからのインクの吐出方向と平行に延ばされて形成されている。また、各第２のノズル５ｂの供給路１９ｂは、互いに独立して設けられている。

そして、第１のノズル５ａは、インクタンク側から供給されたインクが、供給室１６に供給されて、この供給室１６の第１の供給口１６ａから供給路１９ａに供給される。一方で、第２のノズル５ｂは、インクタンク側から供給されたインクが、供給室１６を介さずに、第２の供給口１６ｂから供給路１９ｂに供給される。すなわち、第２のノズル５ｂには、第１のノズル５ａへのインク供給経路と独立した供給路１９ｂによってインクが供給される。

以上のように構成されることによって、第１のノズル５ａ及び第２のノズル５ｂの各吐出口１４ａ，１４ｂを高密度に配置する構成であっても、第１のノズル５ａの供給路１９ａ及び第２のノズル５ｂの供給路１９ｂの大きさを充分に確保することが可能になる。したがって、供給路の粘性抵抗が大きくなることが避けられるので、各ノズルの応答速度が向上され、高速記録が可能になる。

なお、本実施形態では、第２のノズル５ｂの供給路１９ｂが、供給室１６に連通されていない構成が採られた。しかしながら、この構成に限定されるものではなく、第１及び第２のノズル５ａ，５ｂが共通の供給室１６に連通されるように構成されてもよい。

以下に、本発明のインクジェット記録ヘッドにおける主要部となるノズル構造について種々の形態の一例を挙げて説明する。

（第１の実施形態）
図５（ａ）はインクジェット記録ヘッドの素子基板２上の配線を示す模式図である。図５（ｂ）は、素子基板２の厚み方向である高さが図５（ａ）と異なる位置（図５（ａ）に対して基板２の裏面側）で、素子基板２上の配線を示す模式図である。図５（ａ）に示した共通配線２５は、図５（ａ）に示したコンタクトホール（スルーホール）２７を介して、素子基板２の厚み方向の位置が異なる、図５（ｂ）に示した個別配線２６と電気的に接続されている。

本実施形態では、長尺状の供給室１６の短辺方向の両側に、第１及び第２のノズル列１７，１８がそれぞれ形成されている。また、図４（ａ）に示したように、各ノズル列１７，１８における隣接する吐出口１４ａ，１４ｂ同士は、長尺状の供給室１６の長辺方向に対して千鳥状に交互に位置をずらして配置されている。そして、各ノズル列１７，１８における隣接する吐出口１４ａ，１４ｂ同士は、１２００ｄｐｉ以上（２１．２μｍ以上）の解像度になるような一定の間隔で配列されている。また、供給室１６を間に挟む第１のノズル列１７と第２のノズル例１８は、供給室１６の長辺方向（ノズル列方向）に対して互いに１２００ｄｐｉの解像度ずつになるように、位置をずらして配置されている。

本実施形態において、第１のノズル５ａは、吐出口１４ａが直径１２μｍ、ヒータ１１が各辺の長さ２２μｍの正方形状に形成されている。また、第１のノズル５ａは、発泡室２０が各辺の長さが２６×２６×１４μｍの直方体状の空間、供給路１９ａが１０×２１×１４μｍの直方体状の空間として形成されている。一方、第２のノズル５ｂは、吐出口１４ｂが直径９μｍ、ヒータ１１は各辺の長さが１７μｍの正方形状に形成されている。また、第２のノズル５ｂは、発泡室２０が各辺の長さが２４×５０×１４μｍの直方体状の空間、供給路１９ｂが１７×１７×３２０μｍの直方体状の空間として形成されている。

このとき、第１のノズル５ａから吐出されるインク滴は、体積Ｖ１が２．５ｐｌ程度、吐出速度が１４ｍ／ｓｅｃ程度、第１のノズル５ａの応答周波数ｆ１は２５ｋＨｚ程度となる。なお、応答周波数とは、周波数を変化させたときに、利得値の基準周波数における値からの偏差が７０％程度となる周波数を指している。
また、第２のノズル５ｂから吐出されるインク滴は、体積Ｖ２が１．５ｐｌ程度、吐出速度が１４ｍ／ｓｅｃ程度、第２のノズル５ｂの応答周波数ｆ２は２０ｋＨｚ程度となる。したがって、本実施形態では、第１のノズル５ａによるインク滴の体積Ｖ１と、第２のノズル５ｂによるインク滴の体積Ｖ２とが、Ｖ１＞Ｖ２を満たしている。また、第１のノズル５ａの応答周波数ｆ１と、第２のノズル５ｂの応答周波数ｆ２は、ｆ１＞ｆ２の関係を満たしている。

本実施形態では、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示したように配線を形成することで、図１３に示した従来のインクジェット記録ヘッドと、ほぼ同じ大きで形成することが可能である。

図１３（ａ）に示したノズル構造では、本実施形態と同程度の性能を達成しようとした場合に、第１のノズル１０５ａの発泡室と、第２のノズル１０５ｂの供給路との間のクリアランスＴを４μｍ以下にする必要がある。しかしながら、流路構成基板と素子基板との密着性を考慮すると、４μｍ以下のクリアランスＴを達成することは非常に困難である。

上述したように、本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、第１のノズル５ａの供給路１９ａがインクの吐出方向と直交する方向に延ばされて供給室１６に連通され、第２のノズル５ｂの供給路１９ｂがインクの吐出方向と平行に延ばされている。この構成によって、第１及び第２のノズル５ａ，５ｂを高密度に配置した場合に第２のノズル５ｂの供給路が狭くなることが避けられるので、ノズルの応答速度を低下させずに、複数のノズル５ａ，５ｂを高密度に配置し、記録速度の向上を図ることができる。したがって、このインクジェット記録ヘッドによれば、記録速度の向上を図ることができる。

つぎに、他の実施形態について、上述した第１の実施形態と同一部分には便宜上、同一符号を付して説明する。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態のインクジェット記録ヘッドにおけるノズル構造を示す透視平面図である。図６では、インクジェット記録ヘッドの一部を流路構成基板３に対して垂直な方向から示している。図６を参照して、上述の第１の実施形態と比べて特に異なる点について説明する。

本実施形態では、図６に示すように、第１のノズル５ａの供給路１９ａの中心線がヒータ１１の主面上の中心に対して、ノズル配列方向に位置をずらして形成されている。このように、ヒータ１１に対して第１のノズル５ａの供給路１９ａを配置することによって、特開２００２−３２１３６９号公報に開示されているように、インク吐出方向を中心軸とした回転流を発生させることが可能になる。すなわち、第１のノズル５ａのヒータ１１で発生した気泡が外気と連通されない場合であっても、インク吐出方向を中心軸とした回転流で消泡位置を不安定にし、キャビテーションによる断線を防ぐことができる。このときの各ノズル５ａ，５ｂの特性は、第１の実施形態とほぼ同じである。

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態の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一部を流路構成基板３の主面に対して垂直な方向から示す透視平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。図７を参照して、上述の第１の実施形態と比べて特に異なる点について説明する。

図７に示すように、本実施形態では、第１のノズル５ａに対する第２のノズル５ｂのヒータ１１及び吐出口１４と供給路１９の位置関係が逆転されて構成されている。このように配列することで、第１のノズル５ａのヒータ１１と、第２のノズル５ｂのヒータ１１との距離を離すことができるため、第１の実施形態に比べて配線を容易に形成することができる。この構成における各ノズル５ａ，５ｂの特性は第１の実施形態における特性とほぼ同じである。

（第４の実施形態）
図８は、第４の実施形態の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一部を流路構成基板３に対して垂直な方向から示す透視平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。図８を参照して、上述の第１の実施形態と比べて特に異なる点について説明する。

図８に示すように、本実施形態では、吐出口１４ａ，１４ｂを有する第１及び第２の吐出口部２１，２２が、インクの吐出方向において内径が変化する２段の段差状に形成されている。これら吐出口部２１，２２が段差状に形成されることによって、前方のイナータンスを低減することが可能になり、第１の実施形態に比べてヒータ１１を小型化することができる。図８に示す構成では、第１のノズル５ａの第１の吐出口部２１の２段目部分の直径が１８μｍ、第２のノズル５ｂの第２の吐出口部２２の２段目部分の直径が１５μｍに形成されている。また、第１のノズル５ａ、第２のノズル５ｂの各ヒータ１１は、各辺が１９μｍの正方形状、及び各辺が１５μｍの正方形状にそれぞれ形成され、小型化されている。また、この構成における各ノズル５ａ，５ｂの特性は、第１の実施形態における特性とほぼ同じである。

（第５の実施形態）
図９は、第５の実施形態の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一部を流路構成基板３の主面に対して垂直な方向から示す透視平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図である。図９を参照して、上述の第４の実施形態と比べて特に異なる点について説明する。

図９に示すように、本実施形態は、異方性エッチング等によって素子基板２の一部を除去することで第１の供給口１６ａが形成されている。また、第２の供給口１６ｂが異方性エッチングで除去された傾斜面上に形成されるので、第２のノズル５ｂの供給路１９ｂの長さは素子基板２の厚みよりも短く形成されている。

本実施形態の構成のように、供給室１６にそれぞれ連通された第１及び第２の供給口１６ａ，１６ｂを形成することで、第２のノズル５ｂの応答速度を第４の実施形態に比べて向上させることができる。

（第６の実施形態）
図１０は、第６の実施形態のインクジェット記録ヘッドのノズルを流路構成基板３に対して垂直な方向から示す透視平面図である。図１０を参照して、上述の第４の実施形態と比べて特に異なる点について説明する。

図１０に示すように、本実施形態では、第１のノズル５ａは、第１の供給口１６ａに連通された第１の供給路１９ａと、第２の供給口１６ｂに連通する第２の供給路１９ｂとを有している。また、各第２のノズル５ｂは、第２の供給口１６ｂに連通する２つの供給路１９ｂをそれぞれ有している。

本実施形態のように１つのノズル５ａ，５ｂが複数の供給路をそれぞれ有することで、各ノズル５ａ，５ｂの応答速度を第４の実施形態に比べて更に向上させることができる。

（第７の実施形態）
図１１は、第７の実施形態のインクジェット記録ヘッドのノズルを流路構成基板３に対して垂直な方向から示す透視平面図を示している。図１１を参照して、上述の第４の実施形態と比べて特に異なる点について説明する。

図１１に示すように、本実施形態は、上述した実施形態における第１及び第２のノズル５ａ，５ｂに加えて、供給室１６の短辺方向に対する吐出口１４ｂの位置が、第１及び第２のノズル５ａ，５ｂと異なる第３のノズル５ｃが更に形成されている。この第３のノズル５ｃは、第２のノズル５ｂの供給路１９ｂと同様に、供給路１９ｂがインクの吐出方向に平行に延ばされて形成されている。

本実施形態の構成を採ることで、ノズルが局所的に高密度に配置されたインクジェット記録ヘッドを形成することが可能となる。

本実施形態のインクジェットプリンタを示す斜視図である。 本実施形態のインクジェットプリンタを説明するためのブロック図である。 実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す模式図である。 第１の実施形態におけるノズルの構造を示す模式図である。 第１の実施形態における素子基板上の配線を示す模式図である。 第２の実施形態におけるノズルの構造を示す透視平面図である。 第３の実施形態におけるノズルの構造を示す模式図である。 第４の実施形態におけるノズルの構造を示す模式図である。 第５の実施形態におけるノズルの構造を示す模式図である。 第６の実施形態におけるノズルの構造を示す透視平面図である。 第７の実施形態におけるノズルの構造を示す透視平面図である。 比較例のインクジェット記録ヘッドにおける複数のノズルのうちの１つを代表して示す模式図である。 比較例のインクジェット記録ヘッドにおける複数のノズルを示す透視平面図である。

符号の説明

２ 素子基板
３ 流路構成基板
５ａ 第１のノズル
５ｂ 第２のノズル
１１ ヒータ
１４ａ，１４ｂ 吐出口
１６ 供給室
１６ａ 第１の供給口
１６ｂ 第２の供給口
１７ 第１のノズル列
１８ 第２のノズル列
１９ａ，１９ｂ 供給路
２０ 発泡室
２１ 第１の吐出口部
２２ 第２の吐出口部

Claims (11)

1. 液滴を吐出する吐出口と、前記吐出口に対向する位置に配置され液滴を吐出させるエネルギを発生する吐出エネルギ発生素子と、前記吐出口に連通され前記吐出エネルギ発生素子によって気泡が発生する発泡室と、前記発泡室に液体を供給するための供給路と、をそれぞれ有する複数のノズルを備え、
   前記複数のノズルは、前記供給路の長さが異なる第１のノズル及び第２のノズルを含み、前記第１のノズル及び前記第２のノズルは、前記第１のノズルに液体を供給する長尺状の供給室の短辺方向の一端側に配置される液体吐出ヘッドであって、
   前記第１のノズルの前記供給路は、液体の吐出方向と直交する方向に延ばされて形成されると共に、前記供給室に連通され、
   前記第２のノズルの前記供給路は、液体の吐出方向と平行に延ばされて形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記第１のノズルから吐出される液体の体積が前記第２のノズルから吐出される液体の体積より大きい、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記第１のノズルの応答周波数をｆ１、前記第２のノズルの応答周波数をｆ２とすれば、
   ｆ１＞ｆ２
   の関係を満たしている、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第１のノズルと前記第２のノズルの前記吐出口は、前記供給室の長辺方向に対して千鳥状に交互に位置をずらして配列されている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記第１のノズルは、前記吐出エネルギ発生素子として正方形状の発熱抵抗体を有する、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記吐出エネルギ発生素子は、前記供給室の長辺方向に対する間隔が一定で、１２００ｄｐｉ以上になるように配置されている、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記第１及び第２のノズルは、前記吐出口を有する吐出口部が、液体の吐出方向において内径が変化する段差状に形成されている、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記第１のノズルは、液体の吐出方向と直交する方向に延ばされて形成され前記供給室に連通された第１の供給路と、液体の吐出方向と平行に延ばされて形成された第２の供給路とを有する、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記第２のノズルは、液体の吐出方向と平行に延ばされて形成された複数の前記供給路を有する、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記供給室の短辺方向に対する吐出口の位置が、前記第１のノズル及び前記第２のノズルと異なる第３のノズルを有する、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記供給室には、前記第１のノズル及び前記第２のノズルがそれぞれ連通されている、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

Images