JP2010179609A - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】基板における領域ごとの温度変化が小さく抑えられる記録ヘッドを提供すること。
【解決手段】本発明の記録ヘッドは、インク供給口１９に連通し、オリフィスプレート２２と基板１７との間に形成されるインク液室２３を有している。また、インク液室２３の内部に形成され、インク供給口１９と連通する連通口を有し、発熱素子２４を含む圧力室２５と、インク供給口１９と、吐出口１８とが複数集まって一つの単位として形成されたノズル群２６を有している。そして、ノズル群２６が同一基板内で複数形成され、ノズル群２６によって形成され同じ方向に延びる複数のノズル群列をなし、複数のノズル群列がノズル群列の延びる方向にオフセットされて形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、記録媒体に対して液体を吐出するための液体吐出ヘッドに関する。

近年、記録ヘッドからインクを吐出し、記録媒体にインクを付着させて画像を形成し記録を行うインクジェット記録装置が急速に普及している。一般に、インクジェット記録装置のインク吐出方法として、インクに熱を加えて沸騰させ、その発泡の力を用いたバブルジェット（登録商標）方式と、圧電体に電界を加えることによる圧電体の変位を応用したピエゾ方式等がある。

インクジェット記録装置は、記録ヘッドのコンパクト化が容易であり、高精細な画像を高速で記録することができ、しかも、多色のインクを使用してカラー画像を記録することができる等の利点を有している。最近では、インクジェット記録装置のインクの吐出周波数を増加させ、また、記録画像の解像度を上げることで、記録ヘッドに投入される単位面積当たりの電力が増加することがある。また、記録ヘッドの製造コストを下げるために記録ヘッドの小型化が図られており、これに伴い、記録ヘッドの単位面積当たりの発熱量がさらに増加する傾向にある。

一般に、インクの温度が変化すると、それに応じてインクの特性が変化する。従って、インク吐出が行われる際の記録ヘッドの温度に応じて、吐出されるインクの特性が変化する場合がある。このため、熱を記録ヘッドの外部へ放出するために熱伝導率の高い放熱部材が取り付けられたインクジェット記録ヘッドについて特許文献１に開示されている。このように、記録の際に記録ヘッドの過度の昇温を抑え、記録ヘッドによるインク吐出の安定化を図ることがある。

ここで、記録ヘッドとして、特許文献２に記載されたものが広く知られている。この形態の記録ヘッドは、複数の吐出口からなる吐出口列が複数並べられ、吐出口列の間に吐出口列に沿って延びるインク供給口が形成されている。そして、インク供給口からその両側の吐出口列を構成するそれぞれの吐出口に係る流路、圧力室にインクを供給して圧力室に設けられたヒータの発熱によってインクを吐出する。この形態によれば、吐出口を比較的高い密度で配列できるという利点がある。

特開２００７−１６８１１２号公報 特開２００６−１５９８９３号公報

ここで、特許文献２に開示されているようにインク供給口が吐出口列の間に吐出口列に沿って延び、さらに複数の吐出口列及びインク供給口が平行に延びるように形成されている構成の記録ヘッドについて考慮する。このような記録ヘッドが採用された場合、それぞれの吐出口列における中央部の記録素子では、記録素子から発せられる熱は吐出口列の延びている方向には放熱され難い。それぞれの記録素子における吐出口列の延びる方向には、近くの位置に隣の記録素子が配置されているので、そこからも熱が発せられて高温になっていることから吐出口列の延びる方向には温度勾配が発生し難い。

また、インク供給口が吐出口列によって挟まれる形状の記録ヘッドにおいて複数の吐出口列が平行に形成されているので、インク供給口によって両側部が挟まれた吐出口列が形成される場合がある。通常、記録ヘッドを形成するシリコン基板あるいはアルミナチッププレートに比べ、インクは、熱伝導率が遙かに低い。記録素子から発生された熱は、シリコン基板やアルミナチッププレートには熱は伝わり易いが、インク供給口に貯留されたインクには伝わり難い。そのため、そのような吐出口列では、記録素子で発せられた熱は、吐出口列を挟むように形成されているインク供給口内部のインクに伝わり難く、インク供給口が吐出口列の延びる方向に直交する方向への放熱を妨げることがある。このように、それぞれの吐出口列における中央部の記録素子は、そこで発せられる熱が放熱され難く、そこでの温度が上昇し易い。

一方、それぞれの吐出口列における端部に形成された吐出口においては、吐出口列の外側に対して放熱される。このように、吐出口列の外側の端部に近い位置に形成されている吐出口においては、放熱量が比較的多く、吐出口列の中央部の吐出口に比べて熱抵抗が減少しその部分の昇温が抑えられる。従って、吐出口列の延びる方向に関しては、吐出口列中央部では熱抵抗が大きく、その部分では比較的昇温を招き易いのに対し、吐出口列の外側では放熱が促進されて比較的温度が上昇し難い。

さらにこのような構成の記録ヘッドにおいては、記録ヘッドに形成された吐出口列ごとに比較した場合、複数の吐出口列のうち基板の外側に形成された吐出口列は、基板の内側に形成された吐出口列よりもそこからの放熱量が多い。従って、そこでの温度上昇が抑えられる傾向にある。このような記録ヘッドの構成によると、基板の内側に形成された吐出口列は、二つのインク供給口に挟まれるように形成される。上述したように、記録ヘッドを形成するシリコン基板あるいはアルミナチッププレートの熱伝導率は、インクの熱伝導率よりも遥かに低いので、インク供給口が放熱を妨げる場合がある。このため、基板の内側に形成された吐出口列における記録素子から発生された熱は、放熱される量が比較的少ない。これに対して、基板の外側に形成された吐出口列においては、基板の外部に放熱される。つまり、基板の外側に形成されている吐出口列の記録素子で発生した熱は、記録素子から吐出口列の延びる方向に直交する方向へ放熱される。このように、複数の吐出口列のうち基板の外側に形成された吐出口列は放熱される熱量が比較的多く、その部分での温度上昇が抑えられ、基板の内側に形成された吐出口列は放熱される熱量が比較的少ないので、その部分での温度が上昇し易い。

こうした記録ヘッドの領域ごとに温度分布が不均一となった場合、吐出されるインクの特性が吐出口の形成された領域ごとに異なり領域ごとに吐出口からの吐出性能に分布が生じることで、記録によって得られる画像の品質が低下する虞がある。

そこで、本発明は上記の事情に鑑み、領域ごとの温度変化が小さく抑えられる記録ヘッドを提供することを目的とする。

本発明の液体吐出ヘッドによれば、液体を記録媒体に吐出する吐出口が形成されたオリフィスプレートと、液体を吐出するために利用されるエネルギを発生する記録素子と、該記録素子に液体を供給する液体供給口と、を備えた基板とを有する液体吐出ヘッドにおいて、前記液体供給口に連通し、前記オリフィスプレートと前記基板との間に形成される液室と、前記液室の内部に形成され、前記液体供給口と連通する連通口を有し、前記記録素子を含む圧力室と、前記液体供給口と、前記吐出口とが複数集まって一つの単位として形成されたノズル群を複数有し、前記複数のノズル群が同一基板内で前記圧力室の配列方向に沿って配列されることで複数のノズル群列をなし、互いに隣接する前記ノズル群列における前記複数のノズル群は前記圧力室の配列方向にオフセットされて形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、領域ごとの温度変化が小さく抑えられ、これによって領域ごとの液体の吐出性能が変化することが抑えられ、記録によって得られる画像の品質が高く維持される記録ヘッドを提供することができる。

本発明の第一実施形態に係る記録ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の外観を示した斜視図である。 図１のインクジェット記録装置に搭載される記録ヘッドを斜め下方から見た斜視図である。 図２の記録ヘッドと、それに搭載されるインクタンクを示した斜視図である。 図２の記録ヘッドにおける素子基板及びオリフィスプレートについて拡大して記録媒体側から見た平面図である。 図４の記録ヘッドにおける要部について拡大して一部を破断して示した斜視図である。 図４の記録ヘッドにおける４つのノズル群について拡大して示した平面図である。 図６のノズル群におけるインク供給口と発熱素子との間の位置関係を示した平面図である。 図５の記録ヘッドにおけるVIII−VIII線に沿う断面図である。 本発明の第二実施形態に係る記録ヘッドの４つのノズル群について拡大して示した平面図である。 図９の記録ヘッドにおけるX−X線に沿う断面図である。 本発明の第三実施形態に係る記録ヘッドの８つのノズル群について示した平面図である。 本発明の第四実施形態に係る記録ヘッドの４つのノズル群について示した平面図である。 本発明の第五実施形態に係る記録ヘッドの４つのノズル群について示した平面図である。 本発明の第六実施形態に係る記録ヘッドの８つのノズル群について示した平面図である。

以下、本発明を実施するための実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

（第一実施形態）
本発明のインクジェット記録ヘッドを適用可能なインクジェット記録装置について説明する。図１は、本実施形態におけるインクジェット記録装置１００の機構部分の外観を示した図であり、図２は、このインクジェット記録装置１００に搭載される液体吐出ヘッドとしての記録ヘッド１０を含めたヘッドカートリッジの外観を示した図である。さらにその記録ヘッド１０の外観及び記録ヘッド１０に搭載されるインクタンク１５を図３に示す。すなわち、本実施形態におけるインクジェット記録装置のシャシー１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記録装置の骨格をなす。シャシー１には、媒体給送部２と、媒体搬送部４と、記録部と、ヘッド回復部５とが組み付けられている。媒体給送部２は、図示しないシート状の記録媒体をインクジェット記録装置１００の内部へと自動的に給送する。媒体搬送部４は、媒体給送部２から１枚ずつ給送される記録媒体を所望の記録位置へ導くと共にこの記録位置から媒体排出部３へと記録媒体を導く。記録部は、記録位置に搬送された記録媒体に所定の記録動作を行う。ヘッド回復部５は、記録部に対する回復処理を行う。

記録部は、キャリッジ軸６に沿って走査移動可能に支持されたキャリッジ７と、このキャリッジ７にヘッドセットレバー８を介して着脱可能に搭載されるヘッドカートリッジ９とからなる。

ヘッドカートリッジ９が搭載されるキャリッジ７には、キャリッジカバー１１と、ヘッドセットレバー８とが設けられている。キャリッジカバー１１は、ヘッドカートリッジ９の記録ヘッド１０をキャリッジ７上の所定の装着位置に位置決めするために取り付けられている。ヘッドセットレバー８は、記録ヘッド１０のタンクホルダ１２と係合して記録ヘッド１０を所定の装着位置に位置決めするように押圧する。着脱手段としてのヘッドセットレバー８は、キャリッジ７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ている。また、記録ヘッド１０とヘッドセットレバー８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、このヘッドセットプレートのばね力によって記録ヘッド１０を押圧しながらキャリッジ７に装着するようになっている。

記録ヘッド１０に対するキャリッジ７の別の係合部には、コンタクトフレキシブル記録ケーブル（以下、コンタクトＦＰＣともいう）１３の一端部が連結されている。コンタクトＦＰＣ１３の一端部に形成された図示しないコンタクト部と、記録ヘッド１０に設けられた外部信号入力端子であるコンタクト部１４とが電気的に接触し、記録のための各種情報の授受や記録ヘッド１０への電力の供給などを行い得るようになっている。

コンタクトＦＰＣ１３のコンタクト部とキャリッジ７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ＦＰＣ１３のコンタクト部と記録ヘッド１０のコンタクト部１４との確実な接触を可能とするようになっている。コンタクトＦＰＣ１３の他端部は、キャリッジ７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。

本実施形態におけるヘッドカートリッジ９は、液体としてのインクを貯留するインクタンク１５と、このインクタンク１５から供給されるインクを記録情報に応じて吐出口から吐出させる記録ヘッド１０とを有する。本実施形態の記録ヘッド１０は、キャリッジ７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。

また、本実施形態では写真調の高画質なカラー記録を可能とするため、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１５を使用可能としている。各インクタンク１５には、ヘッドカードリッジ９に対して係止し得る弾性変形可能な取り外し用レバー１６が設けられ、この取り外し用レバー１６を操作することにより、図３に示すように、記録ヘッド１０に対して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１６は、着脱手段の一部として機能するものである。また、記録ヘッド１０は、素子基板１７等を有して構成されている。

次に、本実施形態の記録ヘッド１０について説明する。図４には、本実施形態の記録ヘッド１０の一部を記録媒体側から見た模式的な平面図が示されている。記録ヘッド１０における素子基板１７を記録媒体側から見た場合、実際には吐出口１８が見えるだけで、インク供給口１９、柱２０及びノズル壁２１は見えないが、ここでは説明のためにこれらも示すものとする。図５には、図４に示される記録ヘッド１０のうちの要部について拡大し、一部を破断した斜視図が示されている。

図５に示されるように、本実施形態の記録ヘッド１０は、素子基板１７にオリフィスプレート２２が接合されて形成されている。オリフィスプレート２２には、インクを記録媒体に吐出する複数の吐出口１８が形成されている。また、基板としての素子基板１７には、インクを吐出するために利用されるエネルギを発生する発熱素子２４と、発熱素子２４にインクを供給する液体供給口としてのインク供給口１９とが形成されている。また、図４に示される記録ヘッド１０のうち吐出口列が形成されている部分において、オリフィスプレート２２における素子基板１７側の一部が凹むようにオリフィスプレート２２が凹状に形成されている。これにより、素子基板１７とオリフィスプレート２２との間にインク液室２３が画成されて記録ヘッド１０が形成される。このように、インク液室２３は、インク供給口１９に連通し、オリフィスプレートと基板との間に形成されている。また、素子基板１７には、インク液室２３に面し吐出口１８に対応した位置に、吐出口１８からインクを吐出させるためのエネルギを発生する記録素子が配置されている。本実施形態では、記録素子は、通電に応じて発熱する電気熱変換型の発熱素子２４である。

素子基板１７には、記録ヘッド１０にインクを導入するために素子基板１７を貫通するように、インク供給口１９がインク液室２３に連通して形成されている。オリフィスプレート２２には、インク液室２３に連通してインク液室２３の内部に貯留されたインクを記録ヘッドの外部に吐出するように吐出口１８が形成されている。また、インク液室２３内には、素子基板１７とオリフィスプレート２２との間に荷重を受け持つための円柱状の柱２０とノズル壁２１が複数設けられている。また、柱２０がインク供給口１９と吐出口１８との間の流路に形成されることで柱２０がフィルタとして機能し、インク供給口１９から吐出口１８に供給されるインク内にゴミ等が含まれていても、これがノズル壁２１によって囲まれた空間に入ることを抑えている。また、柱２０が素子基板１７とオリフィスプレート２２との間に形成されることにより、インク液室２３の強度が増加し、記録ヘッドの耐久性が増加する。本実施形態では、ノズル壁２１はＨ形に形成され、これが発熱素子２４を挟むように発熱素子２４の間に配置されることで、ノズル壁２１の間に発熱素子２４が配置された圧力室２５が形成される。本実施形態では、一つの圧力室２５につき、圧力室２５がインク供給口１９と二つの連通口２９を通して連通している。このように、圧力室２５が、インク液室２３の内部に形成され、インク供給口１９と連通する連通口２９を有し、発熱素子２４を含んで形成されている。圧力室２５をこのように形成することで、圧力室２５に流入するインク流れを対称にし、圧力室２５を画成する壁面の形状を対称にしている。

インクを吐出させる際には、まず発熱素子２４に通電し、電気エネルギを熱に変換させることで発熱素子２４を発熱させる。これにより、発熱素子２４に面した圧力室２５の内部で発熱素子２４上に位置したインクが膜沸騰し、気泡が生じる。圧力室２５の内部で気泡が生じる際に圧力が発生するので圧力室２５内部のインクは発生した圧力によって発熱素子２４の上方に位置したインクは吐出口１８の方へ押され、インクが吐出口１８から吐出される。吐出口１８から吐出されたインクは、記録媒体における所定位置に着弾することになる。

本実施形態の記録ヘッド１０においては、インク供給口１９から、発熱素子２４の配置された圧力室２５へ供給されるインクの入口が、ノズル壁２１の間に発熱素子２４を挟むように二つ形成され、圧力室２５の形状が発熱素子２４を挟んで対称に形成されている。圧力室２５が発熱素子２４を挟んで対称に形成されているので、インクの吐出後、圧力室２５にインクがリフィルされる際には、インクの流れに偏りが生じずにバランス良くインクが供給され、インク流れが発熱素子２４を挟んで対称になる。従って、次にインクが吐出される際に発熱素子２４の駆動によって気泡が生成された際にインク流れによって気泡が偏って変形せず、気泡がバランス良く成長して形成される。従って、インクが吐出口を通って真っ直ぐに吐出されることになり、インクの着弾精度が向上する。また、圧力室２５を画成する壁面の形状が発熱素子２４を挟んで対称に形成されているので、圧力室２５を画成する壁面によって気泡が偏って変形することが抑えられ、生成される気泡がバランス良く成長することになる。これにより、インクの着弾精度がさらに向上する。

従って、本実施形態の記録ヘッド１０によって液滴が吐出されれば、インクを吐出したときの吐出された液滴の尾引き部分に偏りが生じず、インクの着弾精度が高く維持される。また、インクの尾引き部分が太く真っ直ぐに保たれるので、吐出後の液滴における主滴以外の副滴の部分が比較的大きく保たれる。従って、サテライトが大きくなり気流の影響を受け難くなるので、ミストとして浮遊するインクの量が少なく抑えられ、記録媒体の記録面の汚れが生じることが抑えられる。これにより、記録によって得られる画像の品質が高く維持される。また、浮遊するミストが記録装置に付着することが抑えられるので記録装置の信頼性を高めることができる。

図４に示されるように、本実施形態では、記録ヘッド１０は、インク液室２３と、圧力室２５と、インク供給口１９と、吐出口１８とが複数集まって一つの単位として形成されたノズル群２６を複数有している。本実施形態では、このようにまとまった単位で形成されたノズル群２６が記録ヘッド１０に複数形成され、特に、同一基板内で複数形成されている。本実施形態においては、４つの吐出口１８、４つのインク供給口１９、１６個の柱２０、５つのノズル壁２１が一つのまとまった単位としてのノズル群２６として形成され、この単位としてのノズル群２６が繰り返し形成されている。また、本実施形態では、４つの吐出口１８が一列の吐出口列として形成されている。本実施形態では、同一のノズル群２６に供給されるインクは、全て同色のインクである。

また、このノズル群２６は素子基板１７上で圧力室２５の配列方向に沿って複数の列に並べられ、ノズル群２６によって形成され同じ方向に延びる複数のノズル群列をなしている。本実施形態では、二列のノズル群列が同一の素子基板１７内に形成されている。それぞれのノズル群２６の列においては、ノズル群２６内で並べられた吐出口列の延びる方向と同方向に並べられ、結果的に素子基板１７上に二列の吐出口列が形成されている。そして、本実施形態のノズル群２６は、オリフィスプレート２２及び素子基板１７を記録媒体側から見たときに、インク供給口１９によって挟まれて形成された吐出口１８を有している。図４に示されるノズル群２６のうち、４つを抜き出して拡大したものを図６に示す。また、一つのノズル群２６について抜き出し、インク供給口１９の形成された素子基板１７と、素子基板１７上に配置された発熱素子２４について示した平面図を図７に示す。また、図５のVIII−VIII線に沿う断面図を図８に示す。

図７に示されるように、本実施形態では、発熱素子２４の配置された列は、二列に形成されたインク供給口１９によって挟まれるように配置されている。また、インク供給口１９は一つのノズル群２６に４つ形成されており、二つの発熱素子２４に対して二つのインク供給口１９が割り当てられている。そして、二つの発熱素子２４によって形成される発熱素子２４の列が両側部に形成されたインク供給口１９によって挟まれるように、二つのインク供給口１９が形成されている。インク供給口１９が図７に示されるように、割り当てられた二つの発熱素子２４ごとに分割されて形成されているので、発熱素子２４の列の延びる方向に隣り合うインク供給口１９の間に梁２７が形成されている。このようにインク供給口１９の間に梁２７が形成されているので、発熱素子２４の駆動によって熱が発生した際の放熱のための伝熱経路が確保される。これにより、ノズル群２６のうち放熱され難い中央部に近い発熱素子２４からの放熱が促進されるので、比較的放熱され易い外側の発熱素子２４との間における、発熱素子列の延びる方向への温度の偏りを少なく抑えることができる。このように、ノズル群２６の内部での温度の不均一を抑えることができる。

また、インク供給口１９の間に梁２７が形成されていることで、発熱素子２４を駆動させるための配線類を梁２７の内部を通して配置することができる。これにより、中央部に近い位置に配置されている発熱素子２４に接続させる配線のためのスペースを小さくすることができ、記録ヘッド１０の小型化を図ることができる。

本実施形態では、素子基板１７とオリフィスプレート２２とが貼り合わされ、オリフィスプレート２２における素子基板１７との接合する側の複数箇所を凹状に形成することでこれらの間に複数のノズル群２６が形成される。これにより、複数のインク液室２３が形成された記録ヘッド１０が形成される。そして、これらのノズル群２６は、列をなしてノズル群列を形成し、この複数のノズル群列がノズル群列の延びる方向にオフセットされて形成されている。このように、ノズル群列が一枚の素子基板１７内で二列に並べられて形成され、これらがノズル群に形成されている吐出口列の延びる方向に互いにオフセットされて千鳥状に配置されている。また、互いに隣接するノズル群列における複数のノズル群は圧力室２５の配列方向にオフセット（千鳥配置）されている。

本実施形態では、ノズル群２６が吐出口列の延びる方向にオフセットされて形成されており、吐出口列の延びる方向に隣り合うノズル群２６の間の位置に、二列のノズル群列のうちのもう一方のノズル群列のノズル群２６が配置されるように構成されている。従って、素子基板１７の中央に位置するノズル群２６であっても、ノズル群列の延びる方向に直交する方向の外側に、ノズル群２６で発生する熱を放熱するための経路が確保される。

従って、素子基板１７の中央に近い位置にあるノズル群からもノズル列の延びる方向に直交する方向に良好に放熱され、そこでの温度上昇が抑えられるので、素子基板１７内で領域ごとの温度分布の不均一が生じることを抑えることができる。これにより、記録ヘッド１０での領域ごとの温度分布が不均一になることが抑えられ、吐出されるインクのインク特性が記録ヘッドの領域ごとに異なることが抑えられる。これにより、記録ヘッド１０の全体に亘って均一な特性のインクによって吐出されることが可能になるので、記録によって得られる画像の品質を高く維持することができる。

従来では、ノズル列が一列に形成され、インク供給口がノズル列の延びる方向に平行に延びるような構成を有する記録ヘッドが採用されている。そのような構成の記録ヘッドでは、ノズル列の外側に位置する吐出口に対応する発熱素子からの熱は良好に放熱される。しかし、ノズル列の中央に近い位置に形成される吐出口に対応する発熱素子からの熱は、インク供給口によって放熱が阻害されて十分に放熱されず、これによって記録ヘッドの中央と外側で温度差が生じることがあった。

これに対して、本実施形態の記録ヘッド１０では、ノズル群列の中央に近い位置からでも吐出口列の延びる方向に直交する方向に良好に放熱されるので、記録ヘッド１０内での温度分布が領域ごとに不均一になり難い。また、放熱のための伝熱経路が増加することで、記録ヘッド１０から放熱される熱量が増加し、記録ヘッド１０の温度上昇を少なく抑えることができる。

また、本実施形態では、インクの着弾精度を向上させる目的で圧力室２５に流入するインク流れを対称にし、圧力室２５を画成する壁面の形状を対称にするために、発熱素子２４の列がインク供給口１９によって挟まれて配置されている。また、記録ヘッド１０を形成するシリコン基板あるいはアルミナチッププレートに比べ、インクは熱伝導率が遥かに低いので、インク供給口１９を通しての放熱量は、素子基板１７を通しての放熱量よりも遥かに低い。従って、一つのノズル群２６だけについて考えた場合、発熱素子２４から発生した熱は放熱され難い構成になっている。しかしながら、本実施形態では、複数のノズル群列がノズル群列の延びる方向にオフセットされて形成されているので、ノズル群から放熱される熱量を十分に確保できる。従って、記録ヘッド１０の温度が過度に上昇することを抑え、特に記録ヘッド１０における吐出口列の延びる方向の中央に近い位置のノズル群で、温度が過度に上昇することを抑えることができる。

また、あるノズル群２６の端部に形成された発熱素子（図６の発熱素子２４ａ）と隣接するノズル群２６の端部に形成された発熱素子（図６の発熱素子２４ｂ）の発熱素子列方向の距離は、同一のノズル群２６に配置されている発熱素子２４の間の距離に等しい。これにより、発熱素子列の延びている方向への発熱素子２４の密度を低下させずに、放熱の熱量を増加させることができる。このように、記録ヘッド１０の領域ごとの温度の均一化を図り、吐出されるインクの吐出口ごとのインク特性のばらつきを抑えるに際し、記録画像の解像度を低下させずに済むので、結果的に記録画像の質を高く保つことができる。

なお、本実施形態では、同一のノズル群に供給され、同一のノズル群から吐出されるインクは、同色のインクであることとしたが、本発明はこれに限定されない。異なるノズル列ごとに吐出されるインクの色が異なっても良いし、吐出口ごとに吐出されるインクの色が異なっても良い。

（第二実施形態）
次に、図９を用いて、第二実施形態について説明する。なお、上記第一実施形態と同様に構成される部分については図中同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図９に、第二実施形態の記録ヘッドの要部についての平面図を示す。また、図１０は、図９における記録ヘッドのＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

第一実施形態の記録ヘッドにおいては、一つの単位のノズル群２６に一列の吐出口列と、それに対応するように一列の発熱素子２４とが形成され、その両側に吐出口列を挟むようにインク供給口１９が形成されている。また、インク供給口１９は、４つに分割されて形成されており、インク供給口１９における吐出口列の延びる方向への隙間には梁２７が形成されている。また、吐出口列の延びる方向に直交する方向に対するインク供給口１９の間には圧力室２５が形成され、圧力室２５は両側部に形成されたインク供給口１９の両方からインクが供給される。また、これらのノズル群２６は、吐出口列の延びる方向にオフセットされている。

これに対して第二実施形態の記録ヘッド１０’では、一つの単位のノズル群２６’の中央に近い位置に、二列の吐出口列と、その吐出口列の吐出口１８に対応する位置に二列の発熱素子２４が配置されている。また、二列の吐出口列の間と、吐出口列の延びる方向に直交する方向に対する吐出口列の両側部にインク供給口１９が形成され、本実施形態では一つの単位のノズル群２６’にインク供給口１９が三列形成されている。これらのインク供給口１９は、それぞれ吐出口列の延びる方向に二つに分割されて形成されており、一つの単位のノズル群２６’に合計六つのインク供給口１９が形成されている。そして、吐出口列の延びる方向へのインク供給口１９の間には梁２７が形成されている。

また、一つの単位としてのノズル群２６’における、吐出口列の延びる方向に直交する方向の両方の外側には、それぞれさらに一列の吐出口列が形成されている。この外側に形成された吐出口列を構成する吐出口１８ｂの圧力室は、それぞれインク液室２３に対して一箇所でのみ連通しており、インク供給口１９からはこの連通するインク流路を介して一方向からのみインクが供給される。このように、本実施形態のノズル群２６’は、オリフィスプレート２２及び素子基板１７を記録媒体側から見たときに、一方向でのみインク供給口１９に面した吐出口１８ｂを有している。本実施形態のノズル群２６’は、インク供給口１９によって挟まれて形成された吐出口１８ａ及び一方向でのみインク供給口１９に面した吐出口１８ｂは、ノズル群２６にそれぞれ複数配列されて、それぞれが列をなして吐出口列を形成している。

ノズル群２６’の中央に近い位置に形成された二列の吐出口列は、吐出口列の延びる方向へそれぞれオフセットされて形成されている。また、ノズル群２６’に形成された吐出口列のうち、外側に形成されて一箇所でのみインク供給口１９からインクが供給される吐出口列は、隣接する内側の吐出口列を構成する吐出口に対して揃えられ、オフセットされずに形成されている。従って、両方の外側に形成された吐出口同士を比較すると、結果的に吐出口列の延びる方向へそれぞれオフセットされて形成されている。このようにノズル群内で吐出口列がオフセットされて形成されているので、ノズル群２６’の中央の近くに位置する吐出口列は千鳥状に形成されている。

また、本実施形態の記録ヘッド１０’は、ノズル群２６’の中央に近い位置に形成された吐出口における吐出口列の延びる方向への間隔と、ノズル群２６’の外側に形成された吐出口における吐出口列の延びる方向への間隔は等しい。このように、本実施形態では、インク供給口１９によって挟まれて形成された吐出口によって形成された吐出口列におけるその延びる方向に対する間隔は、一方向でのみインク供給口１９に面した吐出口によって形成された吐出口列における間隔と等しい。

また、本実施形態では、両側部がインク供給口によって挟まれノズル群２６’の中央に近い位置に形成された吐出口１８は、比較的少量のインクを吐出するための吐出口１８ａである。そして、一方の側でのみインク供給口に面し、ノズル群２６’の外側に形成された吐出口１８は、比較的多量のインクを吐出するための吐出口１８ｂである。また、ノズル群２６’の外側に形成され一方の側でのみインク供給口に面した吐出口１８ｂは比較的多量のインクを吐出するので、その吐出口１８ｂに用いられる発熱素子２４ｄの発熱量は比較的大きい。従って、そこで温度が上昇し、記録ヘッド内で温度分布が不均一になることが考えられる。しかしながら、ノズル群２６’の外側に配置された発熱素子２４ｄは、中央に近い位置に配置された発熱素子２４ｃよりも放熱するための伝熱経路が多いので放熱量が多く、その部分での温度上昇は少なく抑えられる。このことから、ノズル群２６’の外側に比較的発熱量の大きい発熱素子２４ｄを配置し、中央に近い位置に比較的発熱量の小さい発熱素子２４ｃを配置する。こうすることで、ノズル群内での発熱素子２４からの発熱量をバランスさせて記録ヘッド１０’の温度を均一に保つことができる。このように、本実施形態のノズル群２６’は、一方向でのみインク供給口１９に面した吐出口１８ｂは、インク供給口１９によって挟まれて形成された吐出口１８ａよりも吐出されるインクの吐出量が多くなるように形成されている。

また、本実施形態では、ノズル群２６’のそれぞれにおいて、それぞれの吐出口列は、同じ吐出量の液体を吐出する複数の吐出口が列をなして同一の吐出量のインクを吐出するように形成されている。そして、ノズル群２６’が列をなしてノズル群列が形成されると、同じノズル群列における異なるノズル群の同じ吐出量の吐出口列が合わせられて一つの吐出口列が形成されている。図９に示されるように、一つのノズル群２６’における中央に近い位置に形成され、比較的少ない量のインクを吐出する吐出口列は、他のノズル群における中央に近い位置に形成され、比較的少ない量のインクを吐出する吐出口列と一つの吐出口列を形成している。また、一つのノズル群２６’における外側に形成され、比較的多くの量のインクを吐出する吐出口列は、他のノズル群における外側に形成され、比較的多くの量のインクを吐出する吐出口列と一つの吐出口列を形成している。

（第三実施形態）
次に図１１を用いて、第三実施形態について説明する。上記第一実施形態ないし第二実施形態と同様に構成される部分については図中同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図１１には、第三実施形態の記録ヘッド１０’’の平面図が示されている。第二実施形態の記録ヘッドにおいては、ノズル群の中央に近い位置には比較的吐出量の少ない吐出口列が二列に形成され、ノズル群の外側には形成された比較的吐出量の多い吐出口が形成されている。そして、第二実施形態の記録ヘッドは、ノズル群の中央に近い位置に形成された吐出口における吐出口列の延びる方向への間隔が、ノズル群の外側に形成された吐出口における吐出口列の延びる方向への間隔と等しくなるように形成されている。

これに対して第三実施形態の記録ヘッド１０’’は、一つの単位としてのノズル群２６’’に、両側部がインク供給口１９に面した吐出口の列が中央に一列形成されている。そして、一方の側でのみインク供給口１９に面した吐出口の列がノズル群２６’’における吐出口列の延びる方向に直交する方向の両方の外側に形成されている。また、ノズル群２６’’の中央に近い位置に形成された吐出口における吐出口列の延びる方向への間隔が、ノズル群の外側に形成された吐出口１８における吐出口列の延びる方向への間隔の半分となるように形成されている。これにより、ノズル群２６’’の中央に近い位置に形成された吐出口と、ノズル群２６’’の外側に形成された吐出口との間で、記録ヘッドの温度を均一に保つことができる。これらの吐出量の異なる吐出口の間でそれぞれの吐出口に対応した発熱素子の間の発熱量の差がさらに大きくなったとしても、これに対応することができる。本実施形態では、一方向でのみインク供給口１９に面した吐出口によって形成された吐出口列におけるその延びる方向に対する間隔は、インク供給口１９によって挟まれて形成された吐出口によって形成された吐出口列におけるその間隔よりも大きい。このようにノズル群２６’’の中央に近い位置に形成された吐出口と、ノズル群２６’’の外側に形成された吐出口との間の発熱素子からの発熱量の差に応じて、ノズル群の外側に形成された吐出口における吐出口列の延びる方向への間隔を決定するようにしても良い。

これにより、ノズル群の中央に近い位置に形成された吐出口１８ａと、ノズル群２６’’の外側に形成された吐出口１８ｂとの間の発熱素子２４からの発熱量の差が比較的大きくなっても記録ヘッドの領域ごとの温度分布を均一に保つことができる。従って、吐出されるインクのインク特性が領域ごとに変化することを抑えることができ、記録によって得られる画像の品質を高く保つことができる。

なお、本実施形態では、ノズル群２６’’は、吐出口列の延びる方向に直交する方向に四列が形成されている。このように、一つの素子基板１７上に、吐出口列の延びる方向に直交する方向に並べられるノズル群の数は二列に限定されず、本実施形態のように四列であっても良いし、その他の列数であっても良い。

（第四実施形態）
次に、図１２を用いて第四実施形態の記録ヘッド１０’’’について説明する。上記第一実施形態ないし第三実施形態と同様に構成される部分については、図中同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図８に、第四実施形態の記録ヘッドの平面図を示す。第一実施形態の記録ヘッドにおいては、一つの単位のノズル群２６に一列の吐出口列と、それに対応するように一列の発熱素子とが形成され、その両側に吐出口列を挟むようにインク供給口１９が形成されている。また、インク供給口１９は、４つに分割されて形成されており、インク供給口１９における吐出口列の延びる方向への隙間には梁２７が形成されている。また、吐出口列の延びる方向に直交する方向に対するインク供給口１９の間には圧力室２５が形成され、圧力室２５は両側部に形成されたインク供給口１９の両方からインクが供給される。また、これらのノズル群２６は二列に形成され、それらが互いに吐出口列の延びる方向にオフセットされて並べられている。

第四実施形態の記録ヘッド１０’’’においては、これに加え、ノズル群２６’’’がオフセットされて配置されることで形成されたノズル群２６’’’の間のスペースに、発熱素子を駆動するためのドライバ２８が配置されている。また、本実施形態では、ドライバ２８は、ドライバ２８が駆動する発熱素子２４を含むノズル群２６’’’に隣接して配置されている。そして、ドライバ２８とノズル群２６’’’とは、ノズル群列の延びる方向に交互に配置されている。これにより、ドライバ２８を配置するためのスペースを、ノズル群２６’’’のオフセット配置によって形成されるスペースと兼用することができる。従って、ドライバ２８を配置するためのスペースの分、従来よりも記録ヘッド１０’’’の構成を小型化することができる。従って、記録ヘッド１０’’’の容積が小さくなり、記録ヘッド１０’’’の製造時のコストが低減される。このように、本実施形態では、素子基板１７における複数のノズル群列がノズル群列の延びる方向にオフセットされて形成される隙間のスペースに、発熱素子２４を駆動させるためのドライバが配置されている。

（第五実施形態）
次に図１３を用いて第五実施形態について説明する。上記第一実施形態ないし第四実施形態と同様に構成される部分については、図中同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図１３は、第五実施形態のインクジェット記録装置における記録ヘッド１０’’’’の平面図である。第二実施形態の記録ヘッドでは、一つの単位のノズル群における中央に近い位置に二列の吐出口列と、その吐出口列の吐出口１８に対応する位置に二列の発熱素子２４が配置されている。また、一つの単位としてのノズル群における、吐出口列の延びる方向に直交する方向の両方の外側には、それぞれさらに一列の吐出口列が形成されている。また、中央に近い二列の吐出口列の間とその吐出口列の両側部にはインク供給口１９が形成され、本実施形態では一つの単位のノズル群にインク供給口１９が三列形成されている。

そして、第五実施形態の記録ヘッド１０’’’’においても、ノズル群２６’’’’がオフセットされて配置されることで形成されたノズル群の間のスペースに、発熱素子を駆動するためのドライバ２８が配置される。これにより、ドライバ２８を配置するためのスペースを、ノズル群２６’’’’のオフセット配置によって形成されるスペースと兼用することができる。従って、ドライバ２８を配置するためのスペースの分、従来よりも記録ヘッド１０’’’’の構成を小型化することができる。

（第六実施形態）
次に図１４を用いて第六実施形態について説明する。上記第一実施形態ないし第五実施形態と同様に構成される部分については、図中同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図１４に、第五実施形態の記録ヘッド１０’’’’’の平面図を示す。第三実施形態の記録ヘッドでは、一つの単位としてのノズル群に、両側部がインク供給口１９に面した吐出口の列が中央に一列形成され、一方の側でのみインク供給口１９に面した吐出口の列がノズル群の両方の外側に形成されている。また、ノズル群の中央に近い位置に形成された吐出口１８における吐出口列の延びる方向への間隔が、ノズル群の外側に形成された吐出口１８における吐出口列の延びる方向への間隔の半分となるように形成されている。

そして、第六実施形態の記録ヘッド１０’’’’’においても、ノズル群２６’’’’’がオフセットされて配置されることで形成されたノズル群の間のスペースに、発熱素子を駆動するためのドライバ２８が配置される。これにより、ドライバ２８を配置するためのスペースを、ノズル群２６’’’’’のオフセット配置によって形成されるスペースと兼用することができる。従って、ドライバ２８を配置するためのスペースの分、従来よりも記録ヘッド１０’’’’’の構成を小型化することができる。

１７ 素子基板
１８ 吐出口
１９ インク供給口
２２ オリフィスプレート
２３ インク液室
２４ 発熱素子
２５ 圧力室
２６ ノズル群

Claims (10)

1. 液体を記録媒体に吐出する吐出口が形成されたオリフィスプレートと、
   液体を吐出するために利用されるエネルギを発生する記録素子と、該記録素子に液体を供給する液体供給口と、を備えた基板と
   を有する液体吐出ヘッドにおいて、
   前記液体供給口に連通し、前記オリフィスプレートと前記基板との間に形成される液室と、
   前記液室の内部に形成され、前記液体供給口と連通する連通口を有し、前記記録素子を含む圧力室と、
   前記液体供給口と、
   前記吐出口と
   が複数集まって一つの単位として形成されたノズル群を複数有し、
   前記複数のノズル群が同一基板内で前記圧力室の配列方向に沿って配列されることで複数のノズル群列をなし、互いに隣接する前記ノズル群列における前記複数のノズル群は前記圧力室の配列方向にオフセット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. 前記ノズル群は、前記オリフィスプレート及び前記基板を記録媒体側から見たときに、前記液体供給口によって挟まれて形成された吐出口を有していることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記ノズル群は、前記オリフィスプレート及び前記基板を記録媒体側から見たときに、一方向でのみ前記液体供給口に面した吐出口をさらに有していることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記一方向でのみ前記液体供給口に面した吐出口は、前記液体供給口によって挟まれて形成された吐出口よりも、液体の吐出量が多いことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記液体供給口によって挟まれて形成された吐出口及び前記一方向でのみ前記液体供給口に面した吐出口は、前記ノズル群に複数配列されてそれぞれ列をなして吐出口列を形成し、
   前記液体供給口によって挟まれて形成された吐出口の前記吐出口の配列方向に対する間隔は、前記一方向でのみ前記液体供給口に面した吐出口の前記吐出口の配列方向に対する間隔と等しいことを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記液体供給口によって挟まれて形成された吐出口及び前記一方向でのみ前記液体供給口に面した吐出口は、前記ノズル群に複数配列されてそれぞれ列をなして吐出口列を形成し、
   前記一方向でのみ前記液体供給口に面した吐出口の前記吐出口の配列方向に対する間隔は、前記液体供給口によって挟まれて形成された吐出口の前記吐出口の配列方向に対する間隔よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記ノズル群のそれぞれにおいて、同じ吐出量の液体を吐出する複数の吐出口が列をなして吐出口列が形成され、
   前記ノズル群が列をなしてノズル群列が形成されると、同じノズル群列における異なるノズル群の同じ吐出量の吐出口列が合わせられて吐出口列が形成されることを特徴とする請求項１から６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記基板における前記圧力室の配列方向に互いに隣接する前記ノズル群の間に、前記記録素子を駆動させるためのドライバが配置されていることを特徴とする請求項１から７に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記ドライバは、該ドライバが駆動する記録素子を含むノズル群に隣接して配置され、
   前記ドライバと前記ノズル群とは、前記圧力室の配列方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記液体供給口によって前記記録素子に供給され、吐出口を介して記録媒体に吐出される液体はインクであって、
    同一のノズル群に供給されるインクは、同色のインクであることを特徴とする請求項１から９に記載の液体吐出ヘッド。

Images