JP2014231219A - 液体吐出ヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より効率的にインクを吐出することのできる液体吐出ヘッド及びインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】液体吐出ヘッドは、発熱素子１２のうち発熱に関与する有効発泡領域１６の少なくとも一部を取り囲み、発熱素子１２よりも液体の吐出される方向に向かって突出して形成されたブロック部材１５を有している。ブロック部材１５は、内側の端部の位置の、有効発泡領域１６の外側の端部からの距離が、外側へ向かう方向を正として、＋２μｍ以下となる位置に配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、発熱素子によって液体を加熱して吐出口から液体を吐出する液体吐出ヘッド及びインクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録装置には、液体吐出ヘッド内部に配置された発熱素子を駆動させることによってインクを加熱してインク内で気泡を生成し、これによって吐出口からインク滴を吐出するサーマルインクジェット形式のものがある。

サーマルインクジェット形式のインクジェット記録装置における液体吐出ヘッドにおいて、インク滴の吐出を行うために発熱素子を駆動させて気泡を発生させると、気泡の生成によって液体吐出ヘッドのインク流路の内部でインクの逆流が発生する場合がある。インクの逆流が発生すると、インク流路内部において気泡の生成によって高められた圧力が減少し、インク滴の吐出の際の効率が低下する可能性がある。そのため、発熱素子の駆動に必要とされる電力が増加し、消費エネルギーが増加してしまう可能性がある。

このような逆流を抑えるために、発熱素子の周囲にブロックが配置された液体吐出ヘッドが特許文献１に開示されている。発熱素子の周囲にブロックが配置されているので、インクを吐出する際の気泡の生成によって生じるインクの逆流を少なく抑えている。そのため、発熱素子を駆動させた際に、貯留されているインクに効率的に運動エネルギーが付与され、インク滴の吐出を効率的に行うことができ、エネルギーの消費量を少なくすることができる。

特開２００６−００７８０号公報

しかしながら、特許文献１には、液体吐出ヘッドにおける発熱素子の周囲に配置されるブロックの位置については規定されていない。そのため、発熱素子の周囲に配置されるブロックの位置によっては、発熱素子の駆動により生成された気泡がインクの吐出のために効率的に用いられない可能性がある。これにより、インクの吐出のために、発熱素子によってより多くの熱を発生させることが必要になり、消費電力が増加し、運転コストが嵩んでしまう可能性がある。また、インクを吐出するために用いられる発熱素子のサイズが大型化してしまい、液体吐出ヘッドが大型化してしまうと共に、液体吐出ヘッドの製造コストが嵩んでしまう可能性がある。

そこで、本発明は上記の事情に鑑み、より効率的にインクを吐出することのできる液体吐出ヘッド及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

本発明は、内部に液体を貯留することが可能な液室と、液室内部の液体を加熱することが可能な発熱素子と、液室の内部に液体が充填された状態で発熱素子が発熱することで液体内において気泡が生成されたときに、気泡の生成によって液体を吐出する吐出口とを具えた液体吐出ヘッドであって、前記発熱素子のうち発熱に関与する有効発泡領域の少なくとも一部を取り囲み、前記発熱素子よりも液体の吐出される方向に向かって突出して形成されたブロック部材を有し、前記ブロック部材は、内側の端部の位置の、前記有効発泡領域の外側の端部からの距離が、外側へ向かう方向を正として、＋２μｍ以下となる位置に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、少ない消費エネルギーによって効率的にインクを吐出することができるので、消費電力を少なく抑えることができる。そのため、運転コストが低減された液体吐出ヘッドを提供することができる。また、発熱素子による消費エネルギーをインクの吐出に効率的に用いることができるので、発熱素子を小型化させることができる。従って、小型化された液体吐出ヘッドを提供することができると共に、液体吐出ヘッドの製造コストを低減させることができる。また、運転コストが少なく抑えられたインクジェット記録装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置について示した斜視図である。 （ａ）は、図１のインクジェット記録装置に搭載される液体吐出ヘッドユニットの斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の液体吐出ヘッドユニットに取り付けられた液体吐出ヘッドの一部を破断した斜視図である。 （ａ）は、図２（ｂ）の液体吐出ヘッドにおける主要部について液滴の吐出される方向に沿って見た模式的な断面図であり、（ｂ）は、液体吐出ヘッドにおける主要部について側面から見た模式的な断面図である。 図２（ｂ）の液体吐出ヘッドによってインクが吐出される際の、発熱素子及び気泡について示した液体吐出ヘッドの断面図である。 （ａ）は、ブロック部材における内側の端部が発熱素子における有効発泡領域の外側の端部と一致する場合の、図２（ｂ）の液体吐出ヘッドについて液滴の吐出される方向に沿って見た模式的な断面図であり、（ｂ）は、側面から見た模式的な断面図である。 図２（ｂ）の液体吐出ヘッドによってインクを吐出させた際の、気泡が発生してからの、気泡内部の圧力と経過時間との間の関係について示したグラフである。 ブロック部材の位置を変化させながら図２（ｂ）の液体吐出ヘッドによってインクを吐出させた場合の、有効発泡領域の外側の端部とブロック部材における内側の端部との間の距離と、吐出されたインクの速度との間の関係を示したグラフである。 ブロック部材の内側の端部が有効発泡領域の外側の端部と一致する場合の、図２（ｂ）の液体吐出ヘッドで発熱素子を駆動させて気泡を発生させたときの液体吐出ヘッドの主要部について示した断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置及び液体吐出ヘッドについて図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置１０００についての斜視図である。図１に示されるインクジェット記録装置１０００は、インクジェット液体吐出ヘッドとしての液体吐出ヘッドユニット４１０が搭載されるキャリッジ２１１を備えている。本実施形態のインクジェット記録装置１０００において、キャリッジ２１１は、ガイドシャフト２０６に沿って矢印Ａの主走査方向に移動自在にガイドされている。ガイドシャフト２０６は、記録媒体の幅方向に沿って延びるように配置されている。従って、キャリッジ２１１に搭載された液体吐出ヘッドは、記録媒体の搬送される搬送方向と交差する方向に走査しながら記録を行う。このように、インクジェット記録装置１０００は、液体吐出ヘッド１の主走査方向の移動と、記録媒体の副走査方向の搬送と、を伴って画像を記録するいわゆるシリアルスキャンタイプのインクジェット記録装置である。

キャリッジ２１１は、記録媒体の搬送方向に直交する方向に走査されるように、ガイドシャフト２０６によって貫通されて支持されている。キャリッジ２１１にはベルト２０４が取り付けられており、ベルト２０４にはキャリッジモータ２１２が取り付けられている。これにより、キャリッジモータ２１２による駆動力がベルト２０４を介してキャリッジ２１１に伝えられるので、キャリッジ２１１がガイドシャフト２０６によって案内されながら主走査方向に移動可能に構成されている。

また、キャリッジ２１１には、後述する制御部からの電気信号を液体吐出ヘッドユニットの液体吐出ヘッドに転送するためのフレキシブルケーブル２１３が、液体吐出ヘッドユニットに接続されて取り付けられている。また、インクジェット記録装置１０００は、液体吐出ヘッドの回復処理を行うために用いられるキャップ２４１及びワイパブレード２４３が配置されている。また、インクジェット記録装置１０００は、記録媒体を積層状態で蓄える給紙部２１５と、キャリッジ２１１の位置を光学的に読み取るエンコーダセンサ２１６を有している。

キャリッジ２１１は、キャリッジモータおよびその駆動力を伝達するベルト等の駆動力伝達機構により、主走査方向に往復動される。キャリッジ２１１には、インクジェット記録装置によって吐出可能なインクの種類に対応した、複数の液体吐出ヘッドユニット４１０が搭載される。記録媒体は、給紙部２１５に積載された後、搬送ローラによって矢印Ｂの副走査方向に搬送される。インクジェット記録装置１０００は、液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させつつ、インクを吐出させる記録動作と、記録媒体を副走査方向に搬送する搬送動作と、を繰り返すことによって、記録媒体上に順次画像を記録する。

図２（ａ）に、液体吐出ヘッドユニット４１０についての斜視図を示す。液体吐出ヘッドユニット４１０は、液体吐出ヘッドがインクタンクと一体化してなるカートリッジ形態のユニットである。液体吐出ヘッドユニット４１０は、キャリッジ２１１の内部に、装着及び取り外し可能に構成されている。液体吐出ヘッドユニット４１０には、液体吐出ヘッド１が取り付けられている。液体吐出ヘッドユニット４１０には、電力を供給するための端子を有するＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）用のテープ部材４０２が貼り付けられている。このテープ部材４０２を通って、インクジェット記録装置１０００からそれぞれの発熱素子１２へ選択的に電力が供給される。発熱素子１２へ電力が供給される際には、接点４０３からテープ部材４０２を通って、液体吐出ヘッド１へ電力が供給される。また、液体吐出ヘッドユニット４１０は、インクを一旦貯留し、そこから液体吐出ヘッド１に供給するためのインクタンク４０４を備えている。

図２（ｂ）に、液体吐出ヘッドユニット４１０についての、一部を破断した斜視図を示す。本実施形態の液体吐出ヘッド１は、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する発熱素子１２が形成される液体吐出ヘッド用基板１１に、流路形成部材１２０が貼り付けられることで形成されている。流路形成部材１２０と液体吐出ヘッド用基板１１との間には、それぞれの吐出口１３に対応して内部にインクを貯留させることが可能な複数の液室１３２が画成されている。液室１３２の内部には、それぞれの吐出口１３に対応する位置に、液室内部のインクを加熱することが可能な発熱素子１２が形成されている。発熱素子１２における内側の領域には、有効発泡領域１６が形成されている。有効発泡領域１６は、発熱素子１２のうち、発熱素子１２に電力が印加されることにより発熱し、気泡の生成に関与する部分のことである。

液体吐出ヘッド用基板１１には、液体吐出ヘッド用基板１１を貫通するように、インク供給口１３０が形成されている。流路形成部材１２０には、インク供給口１３０に連通するように共通液室１３１が形成されている。また、流路形成部材１２０には、共通液室１３１からそれぞれの液室１３２まで延びるように、インク流路１１６が形成されている。従って、インク流路１１６を介して、共通液室１３１とそれぞれの液室１３２とが連通するように、流路形成部材１２０が形成されている。流路形成部材１２０における発熱素子１２に対応する位置には、吐出口１３が形成されている。

図３（ａ）に、液体吐出ヘッド１における吐出口１３及び発熱素子１２の周辺について液滴の吐出される方向に沿って見た模式的な断面図が示されている。図３（ｂ）に、吐出口１３及び発熱素子１２の周辺について液体吐出ヘッド１の側面から見た模式的な断面図が示されている。流路壁１４に挟まれた領域に、発熱素子１２が配置されている。図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、発熱素子１２の周囲には発熱素子１２の形成された面から液滴の吐出される方向に向かって突出した凸部であるブロック部材１５が設けられている。ブロック部材１５は、発熱素子１２の外側に、少なくとも発熱素子１２の重心の周囲を取り囲むように配置されている。本実施形態では、ブロック部材１５は、発熱素子１２の有効発泡領域１６の外周の周囲に形成されている。

また、図３（ｂ）に示されるように、発熱素子１２の内部に形成された有効発泡領域１６の外側端部とブロック部材１５の内側の端部との間の長さをｄとする。ここでは、ブロック部材１５の全体に亘って、有効発泡領域１６を取り囲んでいる。有効発泡領域１６の外側端部とブロック部材１５の内側の端部との間の長さｄは、ブロック部材１５の全体に亘って等しくなるように形成されている。また、ブロック部材１５における液体吐出方向に沿った長さをｈとする。本実施形態では、後述するように、有効発泡領域１６の外側端部からブロック部材１５の内側の端部までの間の長さｄが、外側に向かう方向を正として、＋２μｍ以下となるように、ブロック部材１５が配置されている。

インクタンク４０４から液体吐出ヘッド１にインクが供給される際には、液体吐出ヘッド用基板１１におけるインク供給口１３０を通って共通液室１３１にインクが供給される。共通液室１３１に供給されたインクは、インク流路１１６を通って、それぞれの液室１３２の内部へ供給される。このとき、共通液室１３１内のインクは、毛管現象によりインク流路１１６及び液室１３２に供給され、吐出口１３にてメニスカスを形成することにより、インクの液面が安定に保持される。

液体吐出ヘッド１から液体としてのインクを吐出する際には、液室１３２の内部に液体が充填された状態で、配線を通して発熱素子１２に通電させる。図４に、このときの液体吐出ヘッドの断面図を示す。発熱素子１２への通電により、発熱素子１２で熱エネルギーが発生する。これにより、液室１３２内における発熱素子１２の周囲の液体が加熱されて膜沸騰により液体内で発泡する。このように、液体内において気泡が生成されたときに、そのときの発泡エネルギーによって吐出口１３から液体が吐出される。

ブロック部材１５は、内側の端部が、有効発泡領域１６の外側に位置するように配置されなくても良い。図５（ａ）、（ｂ）に示されるように、ブロック部材１５は、内側の端部が有効発泡領域１６の外側の端部と一致するように配置されても良い。また、ブロック部材１５は、内側の端部が有効発泡領域１６の内側に入り込むように配置されても良い。本実施形態では、ブロック部材１５が、発熱素子１２のうち発熱に関与する有効発泡領域１６の少なくとも一部を取り囲むように配置されていれば良い。

また本実施形態におけるブロック部材１５は、有効発泡領域１６の周囲を連続して囲む形態で説明したが、本発明はこれに限定されず、ブロック部材が断続的に有効発泡領域を囲む形態においても適用可能である。図５に示す発熱素子に対して２方向に流路が延在する液体吐出ヘッドでは、発熱素子に対して、少なくとも流路側全域にブロック部材を設けることが好ましい。さらに発熱素子に対して流路壁１４方向にも一部壁を設けることで、全体としては、発熱素子の周囲７５％以上の領域を囲む形態が好ましい。

以下、本実施形態では、ブロック部材１５の位置を変化させたときの、それぞれの液体吐出ヘッドからのインクの吐出について説明する。

図６に、気泡が発生してからの、気泡内部の圧力と経過時間との間の関係について示したグラフを示す。気泡が発生した後、一定の期間に亘って、気泡内部の圧力が大気圧よりも高く、その間に気泡は拡大して膨張していく。気泡が一定の圧力を有して発生すると、気泡内部の圧力がそこから次第に低下し、気泡内部の圧力が大気圧よりも低くなったところで気泡は周囲から押されて縮小する。すなわち、気泡内部の圧力が大気圧よりも高い期間に気泡が膨張すると共に気泡内部の圧力によって液体を吐出口から押し出して液滴を吐出する。その後、気泡内部の圧力が大気圧よりも低くなったところで気泡が液体によって内側へ押され、そこで気泡が縮小する。ここでは、気泡が発生してからおよそ０．３５μｓで気泡内部の圧力が大気圧よりも低くなっている。気泡内部の圧力が大気圧と等しくなったときの、気泡が発生してからの時間をｔとして、図６のグラフに示す。気泡が発生して０μｓからｔμｓまで（およそ０．３５μｓまで）の区間では、気泡内部の圧力が大気圧よりも高いので気泡は膨張し、ｔμｓ以降の区間では、気泡内部の圧力が大気圧よりも低いので気泡は縮小する。

本実施形態では、発熱素子１２の外側に、発熱素子１２の周囲を取り囲むようにブロック部材１５が配置されているので、気泡が発生した際にインクがインク供給口１３０に向かって逆流することを抑えることができる。従って、気泡が発生した際に、インクがインク供給口１３０の方向へ逆流することによって、発熱素子１２で発生させた熱エネルギーの一部が無駄に消費されることを抑えることができる。仮に、インク供給口１３０へ向かう逆流がインクに生じた場合には、気泡内部の圧力が急速に低下してしまう。その場合、図６に示されるグラフの曲線の勾配が矢印Ｂに示される方向へシフトし、その分、気泡内部の圧力が大気圧よりも大きい領域の面積Ｓが減少する。そのため、熱エネルギーを効率的にインクの吐出に用いることができず、インクの吐出に多くのエネルギーが必要となり、消費エネルギーが多くなってしまう可能性がある。

図６に示されるグラフの勾配は、外側に向かう方向を正とした、発熱素子１２における有効発泡領域１６の外側端部とブロック部材１５の内側の端部との間の長さｄに応じて変化する。一方、使用される発熱素子１２及び発熱素子１２に印加される電力が変わらなければ、発熱素子１２に電力を印加したときの発熱素子１２によって発生される熱量は変わらない。そのため、発熱素子１２における有効発泡領域１６の外側端部とブロック部材１５の内側の端部との間の長さｄが変化しても、気泡内部の圧力における０μｓのときの初期値は変わらない。

有効発泡領域１６とブロック部材１５との間の長さｄに応じて、気泡内部の圧力を示す図６のグラフの勾配が変化する。従って、気泡内部の圧力が大気圧以上の領域から大気圧よりも小さい領域に移るときの時間が、有効発泡領域１６とブロック部材１５との間の長さｄに応じて変化する。有効発泡領域１６とブロック部材１５との間の長さｄが０以上であるときには、長さｄが大きい程、気泡内部の圧力の降下量が大きくなる。そのため、図６に示されるグラフの負の勾配（単位時間当たりの圧力の減少量）が大きくなり、気泡内部の圧力が大気圧以上である領域から大気圧以下となる領域になる時間ｔが早まる。つまり、図６に示されるグラフにおいて、時間０における初期値が一定に保たれたまま、曲線が矢印Ｂの方向に移動する。一方、長さｄが小さい程、気泡内部の圧力の降下量が小さくなる。そのため、図６に示されるグラフの負の勾配（単位時間当たりの圧力の減少量）が小さくなり、気泡内部の圧力が大気圧以上である領域から大気圧以下となる領域になる時間ｔが遅くなる。つまり、図６に示されるグラフにおいて、時間０における初期値が一定に保たれたまま、曲線が矢印Ａの方向に移動する。

このように、有効発泡領域１６とブロック部材１５との間の長さｄが変化することで、気泡内部の圧力が大気圧以上である領域から大気圧以下となる領域になる時間ｔが変化する。本実施形態では、発熱素子１２を駆動させた際に、ブロック部材１５の無い場合よりも、駆動によって発生した気泡の内部の圧力が大気圧よりも大きい期間を増加させる位置に、ブロック部材１５が配置される。

インクの吐出の際には、大気圧以上の圧力の気泡が有するエネルギーによって吐出口１３からインクが吐出される。そのため、図６に示される気泡内部の圧力を示すグラフの、大気圧以上の圧力の領域の面積Ｓが大きい程、インクに多くのエネルギーを付与することができる。本実施形態では、有効発泡領域１６とブロック部材１５との間の長さｄを小さくすることで、発熱素子１２を駆動させてからの気泡内部の圧力の単位時間当たりの減少量を少なくすることができる。これにより、図６に示されるグラフの曲線を矢印Ａの方向へ移動させることができる。その結果、図６のグラフの大気圧以上の圧力の領域の面積Ｓを大きくすることができる。このように、本実施形態では、ブロック部材１５が、ブロック部材１５の無い場合と比べて、発熱素子１２を駆動させてからの気泡内部の圧力の単位時間当たりの減少量を少なくさせる位置に配置される。

また、ブロック部材１５の内側の端部が有効発泡領域１６の内側に位置するようにブロック部材１５を配置した場合、発熱素子１２におけるブロック部材１５よりも内側の領域のみでインクが加熱される。そのため、この場合には、発熱素子１２に電力を印加させても、発熱素子１２によって発生された熱エネルギーの全てがインクの吐出に用いられるわけではない。ブロック部材１５が有効発泡領域１６の内側へ配置される量が大きい程、発熱素子１２によってインクを加熱する領域の面積が小さくなる。そのため、インクの吐出に用いられるエネルギー量は少なくなり、図６のグラフで示される面積Ｓが小さくなる。従って、ブロック部材１５による有効発泡領域１６の内側へ入り込む量が大きい程、インク吐出の効率が低下する。一方、ブロック部材１５による有効発泡領域１６の内側へ入り込む量が小さい程、インク吐出の効率を向上させることができる。

図７に、横軸に有効発泡領域１６の外側の端部とブロック部材１５における内側の端部との間の距離ｄ（μｍ）を取り、縦軸に吐出されたインクの速度ｖ（ｍ／ｓ）を取ったグラフを示す。図７のグラフは、同じ発熱素子に対して同じ電力を印加させ、ブロック部材１５の位置を変化させた場合の、吐出されたインクの速度について示したグラフである。図７のグラフでは、ブロック部材１５における内側の端部の全体に亘って、有効発泡領域１６からの距離が等しく配置された場合の、インクの吐出が行われたときのインクの速度について示されている。すなわち、有効発泡領域１６とブロック部材１５との間の距離ｄが０のところでは、ブロック部材１５は、全体に亘って内側の端部が有効発泡領域１６の外側の端部と一致するように配置されている。また、距離ｄがその他の値のところでは、ブロック部材１５における内側の端部の全体に亘って、ブロック部材１５の内側の端部と有効発泡領域１６の外側の端部との間の距離が等しくｄとなるように配置される。図７に示されるように、有効発泡領域１６の外側の端部とブロック部材１５における内側の端部との間の距離ｄが０μｍあるいは−１μｍのところで、吐出されたインクの速度がピークとなっている。そこから、ブロック部材１５の位置が外側に向かうにつれて、吐出されたインクの速度が減少する。また、同様に、ブロック部材１５における内側の端部が有効発泡領域１６の外側の端部よりも内側に入ったところでは、ブロック部材１５の位置が内側に向かうにつれて、吐出されたインクの速度が減少する。

また、図７には、ブロック部材１５が、異なる高さを有する場合の吐出されたインクの速度についてそれぞれ示されている。ここでは、ブロック部材１５の高さは、発熱素子１２の加熱面（基板の表面）からブロック部材１５におけるインクの吐出される吐出方向の最も外側の端部までの距離のことを言うものとする。図７に示されるように、ブロック部材１５の高さが４μｍまでの範囲においては、ブロック部材１５は、高さが高い程、吐出されたインクの速度が大きい。なお、図７には示されていないが、ブロック部材１５の高さが４μｍよりも大きい範囲においては、それ以上高さを大きくしたとしても、高さが４μｍの吐出されたインクの速度からそれほど変化しないことがわかっている。そのため、ブロック部材１５の高さは、４μｍ以下とすることが好ましい。ブロック部材１５の高さを４μｍよりも大きくしたとしても、インクの吐出の際の効率を、それ以上向上させることは難しい。また、ブロック部材１５の高さを４μｍ以上の範囲でそれ以上に高く形成した場合、吐出効率が上がらないのに、液体吐出ヘッドが大型化してしまう可能性がある。また、液体吐出ヘッドが大型化するために、液体吐出ヘッドの製造コストが高く嵩んでしまう可能性がある。このため、ブロック部材１５の高さは、４μｍ以下とすることが望ましい。ブロック部材１５の高さを４μｍ以下とすることにより、液体吐出ヘッドを小型化させることができ、また、液体吐出ヘッドの製造コストを少なく抑えることができる。

図７に示されるグラフから、ブロック部材１５の内側の端部が有効発泡領域の外側に位置する場合には、ブロック部材１５は、内側の端部の位置と有効発泡領域１６外側の端部との間の距離ｄが２μｍ以下となる位置に配置されることが望ましい。図８に、ブロック部材１５の内側の端部が有効発泡領域１６の外側の端部と一致する場合において、発熱素子１２を駆動させて気泡を発生させた場合についての液体吐出ヘッドの吐出口及び発熱素子１２の周辺の断面図を示す。図８に示されるように、発熱素子１２を駆動させ、気泡が発生してから気泡内部の圧力が大気圧よりも大きい期間において、ブロック部材１５が、気泡による加熱面に水平な方向への膨張を阻止すると共に、インクの逆流を阻止している。これにより、発熱素子１２で発生させた熱エネルギーが、インクの吐出に効率的に用いられる。このようにブロック部材１５を配置することにより、気泡内部の圧力が大気圧以上である範囲において、気泡を発生させた際に、インクの吐出の際の速度を高く保ったままインクの吐出を行うことができる。すなわち、発熱素子１２において発生させた熱エネルギーがインクの吐出に効率的に用いられる。これにより、インクの吐出を効率的に行うことができる。このようにブロック部材１５が配置されることにより、発熱素子１２に印加される電力を少なくしたままインクの吐出を行うことができる。そのため、インクの吐出の際に、消費電力を少なくすることができる。これにより、インクジェット記録装置の運転コストを少なく抑えることができる。

また、図７に示されるグラフから、ブロック部材１５は、内側の端部の位置と有効発泡領域１６外側の端部との間の距離ｄが、外側に向かう方向を正として、−３μｍ以上となる位置に配置されることが望ましい。すなわち、ブロック部材１５における内側の端部の位置が、有効発泡領域１６よりも内側の位置に入り込む長さが３μｍ以下となることが望ましい。前述したように、ブロック部材１５の内側の壁面が有効発泡領域１６の内側に位置するようにブロック部材１５を配置した場合には、ブロック部材１５が有効発泡領域１６の内側へ配置される量が大きい程、インク吐出の効率が低下する。しかしながら、ブロック部材１５が、有効発泡領域１６の外側の端部と一致する位置から、有効発泡領域１６の外側の端部との間の距離ｄが−３μｍとなる位置までの範囲にある場合には、インク吐出の際の効率を向上させることができる。そのため、有効発泡領域１６の内側にブロック部材１５を配置する場合には、ブロック部材１５は、内側の端部の位置と有効発泡領域１６外側の端部との間の距離ｄが−３μｍ以上となる位置に配置されることが求められる。

上述のように、本実施形態では、ブロック部材１５を適切な位置に配置することによって、発熱素子１２の駆動によって発生した気泡内部の圧力が大気圧よりも高いときの、気泡内部の圧力の低下を抑えることができる。本実施形態では、ブロック部材１５における内側の端部の位置と有効発泡領域１６外側の端部との間の距離ｄが、外側に向かう方向を正として、−３μｍ以上、＋２μｍ以下となる位置に配置される。これにより、インク吐出の効率を向上させることができ、液体吐出ヘッドによる消費電力を少なく抑えることができる。これにより、インクジェット記録装置１０００による運転コストを少なく抑えることができる。また、発熱素子１２による発熱量を少なくすることができるので、それぞれの発熱素子１２を小型化させることができ、液体吐出ヘッド１を小型化させることができる。また、液体吐出ヘッド１を小型化させることができるので、液体吐出ヘッド１の製造コストを少なく抑えることができる。また、ブロック部材１５における発熱素子１２からのインク吐出方向に向かって突出した突出量が制限されることにより、液体吐出ヘッド１をさらに小型化させることができる。液体吐出ヘッド１をさらに小型化させることができるので、液体吐出ヘッド１の製造コストをさらに少なく抑えることができる。

なお、図７では、ブロック部材１５における内側の端部の全体に亘って、有効発泡領域１６からの距離が等しく配置された場合についてのグラフを用いて説明した。しかしながら、ブロック部材１５における内側の端部と、有効発泡領域１６における外側の端部との間の距離（間隔）ｄは、ブロック部材１５における内側の端部の全体に亘って等しい場合に限られない。ブロック部材１５における内側の端部と有効発泡領域１６における外側の端部との間の距離ｄが、位置によって異なっても良い。その場合には、変動する距離ｄの全体に亘って、外側へ向かう方向を正として、距離ｄが＋２μｍ以下となる位置にブロック部材１５が配置されることが望ましい。また、変動する距離ｄの全体に亘って、外側に向かう方向を正として、距離ｄが−３μｍ以上となる位置に配置されることが望ましい。すなわち、変動する距離ｄが全体に亘って、外側に向かう方向を正として、−３μｍ以上、＋２μｍ以下となる位置にブロック部材１５が配置されることが望ましい。

上述した各実施形態において、発熱素子１２に対して２方向に流路が延在する液体吐出ヘッドの形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、発熱素子に対して１方向に流路が延在し、３方向を流路壁で囲まれる形態の液体吐出ヘッドについても適用可能である。このような形態の液体吐出ヘッドの場合、発熱素子に対して少なくとも流路側の全域にブロック部材を形成、３方向に形成される流路壁側にはブロック部材が一部形成されていれば良い。全体としては、ブロック部材が、発熱素子の周囲６２．５％以上の領域を囲む形態が好ましい。

また、液体吐出ヘッド１は、上記実施形態のようにインクタンクと一体化された形態に適用されるものに限られない。例えば、液体吐出ヘッドとインクタンクとが別々に構成されたものであってもよい。こうすることにより、インクタンク内のインクが無くなったときに、インクタンクのみをキャリッジから取り外して新たなインクタンクを取り付けることで、インクタンクのみを交換することができる。そのため、必ずしもインクタンクと共に液体吐出ヘッドを交換する必要がなく、液体吐出ヘッドの交換頻度を減少させることでインクジェット記録装置の運転コストを低く抑えることができる。

また、インクジェット記録装置は、液体吐出ヘッドとインクタンクとが別々の位置に配置され、これらの間をチューブ等によって接続して液体吐出ヘッドへインクを供給する形式のものであってもよい。また、本実施形態では、インクジェット記録装置は、液体吐出ヘッドが主走査方向Ａに沿って走査するシリアルスキャン方式に適用されているが、本発明はこれに限定されない。本発明は、記録媒体の全幅に対応した範囲に亘って延在する液体吐出ヘッドを用いるフルラインタイプのインクジェット記録装置にも適用可能である。

また、本明細書において、「記録」とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わずに用いられる。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、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または記録媒体の加工を行う場合も表すものとする。

また、「記録装置」とは、プリンタ、プリンタ複合機、複写機、ファクシミリ装置などのプリント機能を有する装置、ならびにインクジェット技術を用いて物品の製造を行なう製造装置を含む。

また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、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、皮革等、インクを受容可能なものを表すものとする。

さらに、「インク」（「液体」と言う場合もある）とは、上記「記録」の定義と同様広く解釈されるべきものである。記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、或いはインクの処理（例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）に供され得る液体を表すものとする。

１ 液体吐出ヘッド
１２ 発熱素子
１３ 吐出口
１５ ブロック部材
１３２ 液室

特開２００６−００７７８０号公報

Claims (13)

1. 内部に液体を貯留することが可能な液室と、
   液室内部の液体を加熱することが可能な発熱素子と、
   液室の内部に液体が充填された状態で発熱素子が発熱することで液体内において気泡が生成されたときに、気泡の生成によって液体を吐出する吐出口とを具えた液体吐出ヘッドであって、
   前記発熱素子のうち発熱に関与する有効発泡領域の少なくとも一部を取り囲み、前記発熱素子よりも液体の吐出される方向に向かって突出して形成されたブロック部材を有し、
   前記ブロック部材は、内側の端部の位置の、前記有効発泡領域の外側の端部からの距離が、外側へ向かう方向を正として、＋２μｍ以下となる位置に配置されることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記ブロック部材は、内側の端部の位置の、前記有効発泡領域の外側の端部からの距離が、外側へ向かう方向を正として、−３μｍ以上となる位置に形成され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. 前記ブロック部材は、前記発熱素子よりも液体の吐出される方向に向かって突出した突出量が、４μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記ブロック部材は、前記ブロック部材における内側の端部の全体に亘って、前記ブロック部材の内側の端部と前記有効発泡領域の外側の端部との間の距離が等しくなるように配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 内部に液体を貯留することが可能な液室と、
   液室内部の液体を加熱することが可能な発熱素子と、
   液室の内部に液体が充填された状態で発熱素子が発熱することで液体内において気泡が生成されたときに、気泡の生成によって液体を吐出する吐出口とを具えた液体吐出ヘッドであって、
   前記発熱素子のうち発熱に関与する有効発泡領域の少なくとも一部を取り囲み、前記発熱素子よりも液体の吐出される方向に向かって突出して形成されたブロック部材を有し、
   前記ブロック部材は、前記発熱素子を駆動させた際に、前記ブロック部材の無い場合よりも、駆動によって発生した気泡の内部の圧力が大気圧よりも大きい期間を増加させる位置に配置されることを特徴とする液体吐出ヘッド。
6. 内部に液体を貯留することが可能な液室と、
   液室内部の液体を加熱することが可能な発熱素子と、
   液室の内部に液体が充填された状態で発熱素子が発熱することで液体内において気泡が生成されたときに、気泡の生成によって液体を吐出する吐出口とを具えた液体吐出ヘッドであって、
   前記発熱素子のうち発熱に関与する有効発泡領域の少なくとも一部を取り囲み、前記発熱素子よりも液体の吐出される方向に向かって突出して形成されたブロック部材を有し、
   前記ブロック部材は、前記ブロック部材の無い場合と比べて、前記発熱素子を駆動させてからの気泡内部の圧力の単位時間当たりの減少量を少なくさせる位置に配置されることを特徴とする液体吐出ヘッド。
7. 内部に液体を貯留することが可能な液室と、液室内部の液体を加熱することが可能な発熱素子と、液室の内部に液体が充填された状態で発熱素子が発熱することで液体内において気泡が生成されたときに、気泡の生成によって液体を吐出する吐出口と、を具えた液体吐出ヘッドを用い、前記吐出口から液体を吐出して記録を行うインクジェット記録装置であって、
   前記発熱素子のうち発熱に関与する有効発泡領域の少なくとも一部を取り囲み、前記発熱素子よりも液体の吐出される方向に向かって突出して形成されたブロック部材を有し、
   前記ブロック部材は、内側の端部の位置の、前記有効発泡領域の外側の端部からの距離が、外側へ向かう方向を正として、＋２μｍ以下となる位置に配置されることを特徴とするインクジェット記録装置。
8. 液体を吐出する吐出口と、
   液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する発熱素子が形成されている基板とを具え、
   前記基板には前記発熱素子の有効発泡領域の外周の周囲に凸部が形成されており、前記発熱素子の有効発泡領域と前記凸部との間隔は２μｍ以下であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
9. 前記凸部は、断続的に形成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. 前記凸部の前記基板の表面からの高さは、４μｍ以下であることを特徴とする請求項８または９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 液体を吐出する吐出口と、
    液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する発熱素子が形成されている基板とを具え、
    前記基板には前記発熱素子の有効発泡領域の上に、前記発熱素子の重心を取り囲む凸部が形成されており、前記発熱素子の有効発泡領域の外側の端部と前記凸部との間隔は３μｍ以下であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
12. 前記凸部は、断続的に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記凸部の前記基板の表面からの高さは、４μｍ以下であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の液体吐出ヘッド。

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