JP5241214B2 - 液体吐出ヘッド、記録装置及び液体吐出方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出して記録媒体に記録を行う液体吐出ヘッド及びその液体吐出ヘッドを用いた記録装置に関する。

近年、数多くの記録装置が使用されるようになり、これらの記録装置に対して、高速記録、高解像度、高画像品質、低騒音などが要求されている。このような要求を解決する記録装置として、インクジェット記録装置が挙げられる。インクジェット記録装置は、液体吐出ヘッドとしての記録ヘッドに形成された吐出口からインク滴を吐出して、これを記録媒体に付着させて記録が行われ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装置においては、インク滴を吐出するために用いられる吐出エネルギ発生素子として、ヒータ等の電気熱変換素子（発熱素子）を用いてインク滴を吐出する方法がある。この方法を用いれば、インク内に吐出エネルギ発生素子によって気泡を発生させ、その際の発泡圧によってインク滴を吐出する。すなわち、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。この方法によれば、電気信号によってインク滴の吐出を細かく制御することができ、インク滴の吐出を精度良く調節することが可能なインクジェット記録装置を提供することができる。また、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。従って、このようなインクジェット記録装置を用いることで、記録される文字や画像等の高密度化及び高精細化が達成される。

なお、上記のインクジェット記録装置における記録ヘッドには、特許文献１、２に開示されているように、一つのエネルギ作用室としての発泡室に対して複数のインク流路が連通する形式のものがある。これらの記録ヘッドでは、発熱素子上の空間に連通した二つのインク流路によって対称的なインク流れが発熱素子上の領域に流れ込み、そこで発熱素子が駆動することで吐出口からインクが吐出される。

米国特許公報第６６６０１７５号 特開昭５８−８６５８号公報

しかしながら、気泡を生じさせてインクを吐出する記録ヘッドでは、その気泡が記録ヘッド内部で消泡する際にキャビテーションを生じさせることがある。このキャビテーションは、発泡室内部の圧力の急激な変動を引き起こし、電気熱変換素子に対して損傷を生じさせる。特に、記録ヘッドに貯留されているインク内部の定まった一箇所においてこのような急激な圧力変動が集中して繰り返し生じると、その部分の周辺で繰り返し衝撃が加えられることで記録ヘッド内部の壁面あるいは電気熱変換素子の一部が損傷を受ける虞がある。そして、例えば電気熱変換素子上での急激な圧力変動によって電気熱変換素子上に対して衝撃が繰り返し加えられると、これによって電気熱変換素子の表面が削られる虞がある。また、キャビテーションの生じる位置によっては、電気を伝送する配線が断線し、電気熱変換素子を駆動させることができなくなる虞がある。

そこで、本発明の目的は上記の事情に鑑み、エネルギ作用室に対して複数の液体流路が連通した液体吐出ヘッドの構成を用い、エネルギ作用室内部の液体内で生じるキャビテーションによって液体吐出ヘッドの内部が損傷を受けることを抑えることである。また、これによって耐久性が向上した信頼性の高い液体吐出ヘッド及びその液体吐出ヘッドを用いた記録装置を提供することである。

本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するために利用される熱エネルギを発生する発熱素子が基板に配され、一部が前記基板によって画成され内部に前記発熱素子が配されたエネルギ作用室を有し、前記発熱素子に対向した位置に、前記発熱素子によって熱エネルギが与えられた前記エネルギ作用室内部の液体を吐出するための吐出口部を備えた液体吐出ヘッドにおいて、前記エネルギ作用室に、液体を供給する二つの液体供給路が接続され、二つの前記液体供給路が前記エネルギ作用室に連通する連通位置は、発熱素子形成面に交差する方向に沿った発熱素子形成面からの距離が異なり、前記吐出口から液体が吐出される方向から見た際に、二つの前記液体供給路は前記エネルギ作用室を介して対向する方向に延びており、二つの前記液体供給路の各々から前記エネルギ作用室内に液体を供給することで前記エネルギ作用室内に液体の回転流を発生させることを特徴とする。

また、本発明の記録装置は、液体を吐出するために利用される熱エネルギを発生する発熱素子が基板に配され、一部が前記基板によって画成され内部に前記発熱素子が配されたエネルギ作用室を有し、前記発熱素子に対向した位置に、前記発熱素子によって熱エネルギが与えられた前記エネルギ作用室内部の液体を吐出するための吐出口部を備える液体吐出ヘッドを用いた記録装置において、前記エネルギ作用室に液体を供給する二つの液体供給路が接続され、二つの前記液体供給路が前記エネルギ作用室に連通する連通位置は、発熱素子形成面に交差する方向に沿った発熱素子形成面からの距離が異なり、前記吐出口から液体が吐出される方向から見た際に、二つの前記液体供給路は前記エネルギ作用室を介して対向する方向に延びており、二つの前記液体供給路の各々から前記エネルギ作用室内に液体を供給することで前記エネルギ作用室内に液体の回転流を発生させることを特徴とする。
また、本発明の液体吐出方法は、液体を吐出するために利用される熱エネルギを発生する発熱素子が基板に配され、一部が前記基板によって画成され内部に前記発熱素子が配されたエネルギ作用室と、前記発熱素子に対向した位置に、前記発熱素子によって熱エネルギが与えられた前記エネルギ作用室内部の液体を吐出するための吐出口部と、発熱素子形成面に交差する方向に関して前記発熱素子形成面からの距離が異なる位置で前記エネルギ作用室に夫々接続される、前記エネルギ作用室を介して対向する方向に延びる二つの液体供給路と、を備える液体吐出ヘッドを用意する工程と、前記発熱素子を駆動し前記吐出口部から液体をせり出させる工程と、二つの前記液体供給路から前記エネルギ作用室内に液体を供給することで前記エネルギ作用室内に液体の回転流を発生させる工程と、を有することを特徴とする。

本発明の液体吐出ヘッドによれば、複数の液体供給路がエネルギ作用室に連通する複数の連通位置が、発熱素子形成面に交差する方向に沿った発熱素子形成面からの距離が異なるので、エネルギ作用室内部に流入する液体が回転流を形成することになる。これによって発生した回転流が、発熱素子によって形成された気泡を押すことで、気泡の消泡位置が分散されて一定位置に集中することが抑えられる。従って、消泡の際に生じるキャビテーションによって受ける衝撃が分散させられることで、発熱素子の耐久性が向上し、液体吐出ヘッドとしての耐久性が向上する。また、そのような液体吐出ヘッドが用いられる記録装置で、液体吐出ヘッドの交換回数が低減され、記録装置の維持コストが低減される。

以下、本発明を実施するための第一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）
＜記録装置の概略構成＞
図１は、本発明の液体吐出ヘッドとしての記録ヘッドＨＣを用いた記録装置としてのインクジェット記録装置ＩＪＲＡのカバーを取外した際の斜視図である。インクジェット記録装置ＩＪＲＡは、記録ヘッドＨＣと、記録ヘッドＨＣを走査させるための走査機構５１００と、記録媒体Ｐを搬送するための搬送機構５１０１と、記録ヘッドＨＣを回復させるための回復機構５１０２とを有している。

本実施形態では、記録ヘッドＩＪＨと、インクを貯留するインクタンクＩＴとは、一体的に形成されてインクジェットカートリッジＩＪＣとして形成されている。そして、このインクジェットカートリッジＩＪＣがキャリッジＨＣに搭載された状態で配置されている。

走査機構５１００は、駆動モータ５０１３を有しており、駆動モータ５０１３の駆動力を駆動力伝達ギア５００９、５０１０、５０１１を介してリードスクリュー５００５に伝達することでリードスクリュー５００５を回転させている。リードスクリュー５００５にはその外周に螺旋溝５００４がリードスクリューの延びている方向の略全体に亘って形成されている。また、リードスクリュー５００５はキャリッジＨＣを貫くように配置されており、キャリッジＨＣの内部でキャリッジ側に形成された不図示の螺旋溝に係合している。従って、リードスクリュー５００５が回転することで螺旋溝５００４に係合して配置されたキャリッジＨＣが走査する。また、キャリッジＨＣが移動する際にキャリッジＨＣの移動を案内するためのガイドレール５００３が、キャリッジＨＣを貫くように配置されている。従って、キャリッジＨＣが走査する際には、図１に示される矢印ａ、ｂへガイドレール５００３の延びている方向に沿って走査する。また、フォトカプラ５００７、５００８は、キャリッジのレバー５００６のこの域での存在を確認して、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。

記録ヘッドＨＣによって吐出された液体としてのインクが打ち込まれる記録媒体Ｐは、搬送機構５１０１内に搭載されている。押え板５００２は、記録媒体Ｐと記録ヘッドＩＪＨとの距離を保つために記録媒体Ｐをプラテン５０００に対して押圧している。

回復機構５１０２は、記録ヘッドＩＪＨ内部のインクを吸引することで記録ヘッドＩＪＨの吸引回復を行うことが可能な機構であり、キャップ部材５０２２と吸引器５０１５を有している。吸引回復を行う際には、キャップ部材５０２２が記録ヘッドＩＪＨの前面をキャップし、支持部材５０１６がキャップ部材５０２２を支持する。そして、吸引器５０１５がキャップ内を吸引し、キャップ内開口５０２３を介して記録ヘッド内部のインクの吸引を行う。５０２１は、吸引回復の吸引を開始するためのレバーで、キャリッジＨＣの移動に伴うリードスクリュー５００５の回転が伝達されてカム５０２０が回転することによって吸引回復が行われるように配置されている。このとき、キャリッジＨＣを移動させる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を介してカム５０２０に伝達されてカム５０２０の回転が制御されている。

また、回復機構５１０２はクリーニングブレード５０１７を有しており、５０１９はクリーニングブレード５０１７を図１における矢印ａ、ｂの方向に往復移動可能とする部材である。クリーニングブレード５０１７を記録ヘッドＩＪＨの吐出面に当接させた状態で往復移動しワイピングを行うことで、記録ヘッドＩＪＨにおける吐出口形成面上の増粘したインクやゴミ等が拭き取られる。なお、クリーニングブレード５０１７は、本実施形態に限定されず、その他の周知のクリーニングブレードが適用されても良い。

本実施形態では、これらのキャッピング、吸引回復、クリーニングは、キャリッジＨＣがホームポジション側の一定領域に来たときにそのホームポジションに対応した位置で所望の処理が行われるように構成されている。しかしながら、ホームポジション側に来たとき以外にも各種の回復動作が行われるようにしても良く、本実施形態で行われているような回復動作のタイミングに限定されない。

＜制御構成の説明＞
次に、上述した装置の記録制御を実行するための制御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の制御を行うための回路の構成を示すブロック図である。図２のブロック図には、記録装置ＩＪＲＡにおけるデータの流れが示されている。記録装置ＩＪＲＡは、インタフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＯＭ１７０２、ＤＲＡＭ１７０３を有している。記録の際には、まずインタフェース１７００によって記録信号が記録装置ＩＪＲＡに入力される。ＭＰＵ１７０１は、制御プログラムを実行する。ＲＯＭ１７０２は、ＭＰＵ１７０１で実行される制御プログラムを格納する。ＤＲＡＭ１７０３では、上記の記録信号や記録ヘッドＩＪＨに供給される記録データといった各種のデータが保存されている。

また、記録装置ＩＪＲＡは、ゲートアレイ（Ｇ．Ａ．）１７０４を有しており、ゲートアレイ１７０４は、記録ヘッドＩＪＨに対しての記録データの供給制御を行う。また、ゲートアレイ１７０４は、インタフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行う。また、記録装置ＩＪＲＡは、キャリアモータ１７１０、搬送モータ１７０９、ヘッドドライバ１７０５及びモータドライバ１７０６、１７０７を有している。キャリアモータ１７１０は、キャリッジＨＣを介して記録ヘッドＩＪＨの走査の際の駆動を行う。搬送モータ１７０９は、記録媒体Ｐの搬送を行う際の駆動を行う。ヘッドドライバ１７０５は、記録ヘッドＩＪＨの駆動を行う。モータドライバ１７０６、１７０７は、それぞれ搬送モータ１７０９、キャリアモータ１７１０の駆動を行う。

上記の制御構成によって行われる記録動作について説明する。インタフェース１７００に記録信号が入るとゲートアレイ１７０４とＭＰＵ１７０１との間で記録信号が記録装置ＩＪＲＡに適用可能な記録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がキャリッジを介して駆動され、記録が行われる。

＜記録ヘッドについての説明＞
次に本実施形態におけるインクジェット記録ヘッドとしての記録ヘッドＩＪＨについて説明する。図３に、本実施形態の記録ヘッドＩＪＨの一部を破断した断面図を示す。記録ヘッドＩＪＨは、インクを吐出させる発熱素子としてのヒータ１が設けられた基板としての素子基板２と、この素子基板２に接合されるオリフィスプレート（流路構成基板）３とを備えている。オリフィスプレート３は、インクの液滴を吐出する複数の吐出口部４を有すると共に、素子基板２に接合されることによって吐出口部４が連通するエネルギ作用室としての発泡室１０及びこれに連通するインク流路３０が形成される。また、インク供給口６から供給されるインクを貯留してそれぞれのインク流路にインクを分配する共通液室３５が画成される。なお、これら吐出口部４、発泡室１０及びインク流路３０を総称してノズル５という。本実施形態では、一つのインク供給口６を挟んで二列の吐出口列が形成されており、これらの吐出口列が千鳥状に配列されている。隣り合うそれぞれのノズル５を個別に独立して形成するために隔離壁３１が形成されている。隔離壁３１は、吐出口部４からインク供給口６の近傍までに亘って延設されている。発泡室１０の内部空間を画成する壁のうち素子基板２の内部には、ヒータ１が埋設されている。そして、ヒータ１の駆動によって発泡室１０の内部で気泡を発生させ、その発泡圧によって吐出口部４からインクを吐出させる。また、素子基板２には、オリフィスプレート３に接する表面からその反対側の裏面にかけて素子基板を貫通するようにインク供給口６が形成されている。本実施形態では、吐出口部４は、大気と連通する第一吐出口部１３と、第一吐出口部１３よりも吐出方向に対して直交する方向の断面積が大きく、発泡室１０と第一吐出口部１３との間に形成された第二吐出口部１４とを有している。

ここで、素子基板２は一般にＳｉ（シリコン）によって形成され、その他には例えば、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等によって形成されても良い。素子基板２の表面上には、各インクの流路毎に、ヒータ１と、このヒータ１に電圧を印加する電極（図示せず）と、この電極に接続された配線（図示せず）が所定の配線パターンでそれぞれ設けられている。また、素子基板２の表面には、蓄熱の発散性を向上させる絶縁膜（図示せず）が、ヒータ１を被覆するように設けられている。また、素子基板２の表面には、気泡が消泡した際に生じる後述するキャビテーションから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、ノズルの表面側を形成しているオリフィスプレート３は、例えば、金属、ポリイミド、ポリサルフォン、エポキシ樹脂によって形成されている。ここで、ヒータ１における発泡室１０に面した部分の表面を、発熱素子形成面としてのヒータ形成面Ｓとする。本実施形態では、ヒータ１における発泡室１０に面した部分の表面は、素子基板２の表面と同一面内に形成されている。なお、ヒータ形成面Ｓは、素子基板２の表面から吐出方向に突出していても良く、その際には、ヒータ形成面Ｓは、吐出方向に突出したヒータ１の発泡室１０に面した部分の表面とする。また、ヒータ１が素子基板２の中にある程度埋設されている場合は、ヒータ形成面Ｓは、ヒータ１と発泡室１０との間の領域における素子基板２の発泡室１０に面した部分の表面とする。

図４に、本実施形態の記録ヘッドＩＪＨにおける一つのノズル５について要部を拡大して吐出方向に見た断面図及び側面から見た断面図を示している。図４（ａ）は、記録ヘッドＩＪＨの要部における一部を素子基板２に対して垂直な方向であるインク吐出方向としての吐出方向から見た断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。本実施形態に用いられている記録ヘッドＩＪＨのノズル５では、発泡室１０に対してインクを供給するインク供給路３０が複数接続されている。そして、複数のインク供給路３０が発泡室１０に連通する連通位置３４は、ヒータ形成面Ｓに交差する方向に沿ったヒータ形成面Ｓからの距離が異なるように形成されている。

本実施形態では、特に、二つのインク供給路３０が発泡室１０に連通し、インク供給路３０と発泡室１０との間の二つの連通位置３２、３３は、ヒータ形成面Ｓ及び素子基板２の表面からの距離が異なる。そして、本実施形態では特に、発泡室１０を吐出方向に見た際に、連通位置における二つのインク供給路３０の延びている方向は、それぞれのインク供給路３０が発泡室１０を介して対向する方向に延びている。

本実施形態では、素子基板２に近い側のインク供給路を基板側供給路９とし、素子基板２から遠い側のインク供給路を基板遠方側供給路１１とする。従って、基板側供給路９と基板遠方側供給路１１とが発泡室１０に対してヒータ形成面Ｓからの距離が異なる位置で連通し、これらのインク供給路９、１１が互いに対向するように形成されている。ここで、発泡室１０、基板側供給路９及び基板遠方側供給路１１は、隣り合う共通液室３５の間に形成されており、一端が発泡室１０に連通したインク供給路３０の他端はそれぞれ共通液室３５に連通している。従って、発泡室１０を挟んで隣り合う二つのインク供給口６の両方から発泡室１０にインクが供給されてリフィルされる。また、本実施形態では、基板遠方側供給路１１は第二吐出口部に連通している。

ここで、インク供給路のヒータ形成面Ｓ（発熱素子形成面）からの距離とは、インク供給路が発泡室に連通する連通位置におけるヒータ形成面Ｓと、インク供給路の断面の中心との間の距離のことをいうものとする。また、インク供給路の断面の中心とは、インク供給路の断面の面積中心（重心）のことをいうものとする。

次に、本実施形態の記録ヘッドＩＪＨからのインクの吐出について説明する。

記録を行う際には、記録ヘッドＩＪＨにインクタンクＩＴに貯留されているインクが記録ヘッドＩＪＨに供給されて充填されている状態で、ヒータ１に対して電気信号が伝達される。これによってヒータ１が駆動されて加熱され、記録ヘッドＩＪＨの発泡室１０の内部におけるヒータ１の周囲に貯留されているインクに対して熱エネルギが供給される。ヒータ１の周囲のインクが加熱されると、膜沸騰によって発泡室１０の内部で気泡が生じる。ここで発生した気泡によって発泡室１０の内部の圧力が上昇すると共に、インクが発泡室１０から押し出され、吐出口部４を介して記録媒体Ｐに対してインクが吐出される。インクが吐出されると、吐出によって減少した分のインクを発泡室１０の内部に充填するためにインクが発泡室１０にインク供給路３０を介して供給される。

このとき、本実施形態においては、発泡室１０に対して基板側供給路９と、基板遠方側供給路１１との二つのインク供給路３０が連通していることから、両者のインク供給路３０からインクが発泡室１０に供給されることになる。ここで、基板側供給路９と、基板遠方側供給路１１とではヒータ形成面Ｓからの距離が異なり、且つ、それぞれのインク供給路９、１１が対向した方向にインクが供給されるので、発泡室１０の内部でインクの流れに回転が発生する。このように、発泡室１０の内部でインクの流れに回転が生じるので、この回転流によってヒータ１上で気泡が押され、気泡の存在位置が発泡室１０の内部で一定とならなくなる。発泡室１０の内部で気泡の存在する位置が一定ではないので、気泡１０が消滅する消泡位置も発泡室１０の内部で一定しない。

ここで、発生した気泡が消滅する際には、発泡室１０の内部で気泡がつぶれ、消泡位置で急激な圧力の変動が生じ、これによって発泡室１０の内壁やヒータ１が衝撃を受けてしまう。もし消泡位置が発泡室１０の内部で一定であれば、同じ部位に何度も繰り返し衝撃を受けることになり、これによって消泡位置周辺が損傷する虞がある。しかしながら、本実施形態の記録ヘッドＩＪＨを用いれば、発泡室１０の内部で生じる回転流によって気泡の消泡位置が一定とならないので、消泡によって衝撃を受ける位置が一箇所に集中することが抑えられる。

消泡によって衝撃を受ける位置が分散されるので、一箇所に繰り返し衝撃を受けることで損傷を受けることが抑えられ、記録ヘッドＩＪＨにおける発泡室１０の内部の変形やヒータ１の表面を変形させることを防ぐことができる。従って、これらによる吐出速度の低下やヒータ１での断線を防ぐことができ、その分記録ヘッドＩＪＨの耐久性を向上させることができる。また、このような記録ヘッドＩＪＨが用いられる記録装置ＩＪＲＡで、記録ヘッドＩＪＨの交換回数が低減され、記録装置ＩＪＲＡの維持コストが低減される。

上記の効果を確認するため、本実施形態と同様のノズル構造で、気泡が消泡しながらインクのリフィルが行われる際の各供給路内のインクの流れを計算機実験により調べた。この結果について、図５に示す。図５は、図４に示した第一実施形態のノズル５におけるＢ−Ｂ断面における断面図と略同じ構成となっている。消泡時におけるインクの流れが矢印で示されている。計算に用いた各ノズル寸法は以下のとおりである。吐出口部は直径８μｍの円形、ヒータは各辺１６．８μｍの正方形形状、発泡室は幅方向（図面上の奥行き）１８μｍ×長手方向３０μｍとした。また、基板側供給路と基板遠方側供給路の幅を１０μｍとし、各供給路の高さを１０μｍとした。また、発泡室の高さを２０μｍ、吐出口部の厚さ（高さ）を５μｍとして計算機実験を行った。図５に示されるように、計算機実験の結果、基板側供給路からの流れと基板遠方側からの流れとがヒータ形成面Ｓからの距離が異なる位置で発泡室１０に流れ込むことによって、発泡室内部でインクに回転流が発生する。この回転流によって、消泡位置が分散し、キャビテーションによるヒータ上での衝撃を受ける位置が分散され、結果的にヒータの表面の損傷や、断線を防ぐことができる。

なお、本実施形態では、発泡室１０に対してそれぞれが対向する位置で基板側供給路９及び基板遠方側供給路１１が連通し、発泡室からそれぞれのインク供給路３０が対向して延びるように形成されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、発泡室１０から延びるインク供給路が必ずしも対向する位置で連通しなくても良い。発泡室１０を吐出方向に見た際に、それぞれの連通位置３４における複数のインク供給路３０の発泡室１０から延びている方向は、同方向でなければ良い。発泡室１０の内部で回転流を生じさせるためには、発泡室１０に対して連通する連通位置３４でそれぞれのインク供給路３０が異なる方向を向いていることが求められる。仮に、発泡室１０に対して連通する連通位置３４でそれぞれのインク供給路３０が同方向に延びていれば、インク供給路３０から発泡室１０に供給されるインクの流れの向きが一致してしまい、回転流が生じなくなってしまう。

また、連通位置３４でそれぞれのインク供給路３０が異なる方向に延びているとしても、吐出方向から見た際に、それぞれのインク供給路３０のなす角度が小さければ、それだけ生じる回転流が小さくなる。従って、気泡の消泡位置が分散され難く、キャビテーションの発生位置が集中してしまう虞がある。このため、発泡室１０に対して連通する連通位置３４でのそれぞれのインク供給路３０の延びる方向は、大きな角度を有していることが望ましい。また、発泡室１０に対して連通する連通位置３４でのそれぞれのインク供給路３０が対向して延びるように、発泡室１０に対してそれぞれのインク供給路３０の連通位置３４が対向していることがさらに望ましい。

（第二実施形態）
次に、図６を用いて、第二実施形態の記録ヘッドＩＪＨ’について説明する。なお、上記第一実施形態と同様に構成でき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。

第一実施形態では、一端が発泡室１０に連通する基板側供給路９及び基板遠方側供給路１１のそれぞれのインク供給路３０における他端は、それぞれの流路における共通液室３５に連通するように形成されていた。これに対して本実施形態では、隣り合う二つの発泡室１０が配置され、それぞれの発泡室１０から延びて、一端が発泡室１０に連通した基板側供給路９の他端が、同一の共通液室３５に連通している。そして、隣り合うそれぞれの発泡室１０から延びる基板遠方側供給路１１の他端同士が連通するように、基板遠方側供給路１１が形成されている。第二実施形態における記録ヘッドＩＪＨ’を吐出方向に見た断面図を図６（ａ）に示し、図６（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図を図６（ｂ）に示す。

なお、本実施形態では、基板側供給路９が共通液室３５に連通し、基板遠方側供給路１１同士が連通するように記録ヘッドＩＪＨ’が形成されているが、これに限定されない。基板遠方側供給路１１が共通液室３５に連通し、基板側供給路９同士が連通するように形成されても良い。また、連結するノズル５の数は、本実施形態では二つとしたが、図６（ｃ）に示されるように、三つ以上のノズルが連結されることとしても良い。

このように、隣り合う発泡室１０から延びるインク供給路３０において、一端が発泡室１０に連通したインク供給路３０の他端同士が連通するように形成されても良い。

（第三実施形態）
次に、図７を用いて、第三実施形態の記録ヘッドＩＪＨ’’について説明する。なお、上記第一または第二実施形態と同様に構成でき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。

第二実施形態では、隣り合う発泡室１０から延びるインク供給路３０において、一端が発泡室１０に連通した基板遠方側供給路１１の他端同士が連通するように形成されている。そして、隣り合う発泡室１０は、インクの供給を受けているインク供給口６からの距離が等しい位置に配置されている。これに対して第三実施形態では、隣り合う発泡室１０は、インク供給口６からの距離が異なる位置に配置されている。第三実施形態における記録ヘッドＩＪＨ’’を吐出方向に見た断面図を図７（ａ）に示し、図７（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図を図７（ｂ）に示す。

このように発泡室を配置することで、比較的スペースを必要とする発泡室１０を互い違いに形成することができる。従って、記録ヘッドＩＪＨ’’に発泡室１０を高密度に形成することができると共に、吐出口部４を高密度に配置することができるので、より高精細な記録ヘッドを提供することができる。

（第四実施形態）
次に、図８を用いて、第四実施形態の記録ヘッドＩＪＨ’’’について説明する。なお、上記第一ないし第三実施形態と同様に構成でき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。

第三実施形態では、隣り合う発泡室から延びるインク供給路において、一端が発泡室に連通したインク供給路の他端同士が直接連通して一本のインク供給路として形成され、隣り合う発泡室は、インク供給口からの距離が異なる位置に配置されている。これに対して第四実施形態では、発泡室１０を挟んで共通液室３５が配置されている側とは反対側に基板遠方側供給路用インク流路１２が形成され、この基板遠方側供給路用インク流路１２の一部を介して、インク供給路３０の他端同士が連通している。基板遠方側供給路用インク流路１２は、吐出口列の延びている方向と同じ方向に延びている。第四実施形態における記録ヘッドＩＪＨ’’’を吐出方向に見た断面図を図８（ａ）に示し、図８（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図を図８（ｂ）に示す。このように、隣り合う発泡室同士はインク供給路を介して直接連通せずに、インクの通る流路を介して連通するように形成されても良い。

（第五実施形態）
次に、図９を用いて、第五実施形態の記録ヘッドＩＪＨ’’’’について説明する。なお、上記第一ないし第四実施形態と同様に構成でき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。

第一実施形態では、隣り合う共通液室３５の間に発泡室１０が形成され、発泡室１０に対してそれぞれの共通液室３５に連通する基板側供給路９及び基板遠方側供給路１１が連通するように記録ヘッドが形成されている。また、第二実施形態ないし第四実施形態では、隣り合う共通液室３５から延びる基板側供給路９あるいは基板遠方側供給路１１同士が連通するように記録ヘッドが形成されている。これに対して、本実施形態では、発泡室１０に対して共通液室３５とは反対側に、ノズル５に対応して形成され、本実施形態では一つのノズル５ごとに発泡室１０にインクを供給する独立供給口３６が複数形成されている。そして、基板遠方側供給路の一端が発泡室１０に連通し、他端が独立供給口３６に連通するように記録ヘッドＩＪＨ’’’’が形成されている。また、本実施形態では、基板遠方側供給路１１が発泡室１０に連通する位置にノズル材３７が配置されることで形成されている。そして、隣り合う独立供給口３６が連通するように形成され、結果的に基板遠方側供給路１１同士が連通するように形成されている。第五実施形態における記録ヘッドＩＪＨ’’’’を吐出方向に見た断面図を図９（ａ）に示し、図９（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図を図９（ｂ）に示す。

なお、本実施形態では、基板遠方側供給路１１が独立供給口３６に連通するように記録ヘッドが形成されているが、本発明はこれに限定されない。基板側供給路９が独立供給口３６に連通し、基板遠方側供給路１１が共通液室３５に連通するように形成されても良い。また、基板遠方側供給路１１はノズル材３７が配置されることによって形成されなくとも良く、オリフィスプレート３の形状等、その他の方法によって形成されても良い。また、本実施形態では、独立供給口３６はそれぞれのノズル５ごとに対応して形成されているが、独立供給口３６は、複数のノズル５に対してインクを供給する共通のインク供給口であっても良い。

（第六実施形態）
次に、図１０を用いて、第六実施形態の記録ヘッドＩＪＨ’’’’’について説明する。なお、上記第一ないし第五実施形態と同様に構成でき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。

第五実施形態では、ノズル５に対応して共通液室３５とは反対側に形成された独立供給口３６が形成されている。そして、基板遠方側供給路１１の一端が発泡室１０に連通し、他端が独立供給口３６に連通するように記録ヘッドが形成されている。さらに、基板遠方側供給路１１は、発泡室１０に連通する位置にノズル材３７が配置されることで形成されている。これに対して、本実施形態では、ノズル材３７の内部にスルーホール３８が形成され、このスルーホール３８の内部に配線を通したことが第五実施形態とは異なる。この配線は、ヒータ１に電気信号を伝達するための配線であっても良い。配線をノズル５内部に形成されたスルーホール３８の内部を通すので、配線を配置するためのスペースをノズル５の内部に確保することができ、その分、記録ヘッドのコンパクト化を図ることができる。第六実施形態の記録ヘッドＩＪＨ’’’’’を吐出方向に見た断面図を図１０（ａ）に示し、図１０（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図を図１０（ｂ）に示す。

本実施形態では、スルーホール３８が発泡室１０の内部を通っており、従来の記録ヘッドに適用されていた場合、キャビテーションの発生による衝撃によってスルーホール３８内部を通る配線が断線してしまう虞がある。しかしながら、本実施形態では、基板側供給路９と基板遠方側供給路１１とで発泡室１０に連通する位置の素子基板２からの距離が異なっており、これによって生じるインクの回転流によって消泡位置が一定しない。従って、キャビテーションの発生位置が一箇所に集中することが抑えられている。このことから、ノズル材３７もキャビテーションによる繰り返しの衝撃によって損傷する虞が少なく、ノズル材３７内部のスルーホール３８を通る配線も断線する虞が少ない。また、配線がノズル材３７によって被覆されることで配線の強度が向上している。従って、キャビテーションによって配線の被覆材のみが損傷して剥き出しの状態になることで生じるスルーホール部での電気的なショートを抑制するという効果も併せ持っている。このように、本実施形態の記録ヘッドＩＪＨ’’’’’によれば、スルーホール３８内部を通る配線に断線あるいはショートが生じることが抑えられた記録ヘッドを提供することができる。

（第七実施形態）
次に、図１１を用いて、第七実施形態の記録ヘッドＩＪＨ’’’’’’について説明する。なお、上記第一ないし第六実施形態と同様に構成でき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。

第一実施形態では、隣り合う共通液室３５の間に発泡室１０が形成され、発泡室１０に対してそれぞれの共通液室３５に連通する基板側供給路９及び基板遠方側供給路１１が連通するように記録ヘッドが形成されている。これに対して本実施形態では、基板側供給路９の一端が発泡室１０に連通し他端が共通液室３５に連通すると共に、発泡室１０から延びた基板遠方側供給路１１が折り返されて他端が基板側供給路９の連通している共通液室３５に連通するように形成されている。第七実施形態の記録ヘッドＩＪＨ’’’’’’を吐出方向に見た断面図を図１１（ａ）に示し、図１１（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図を図１１（ｂ）に示す。このように、基板側供給路９と基板遠方側供給路１１との両方が同じ共通液室３５に連通していても良い。

本発明の第一実施形態における記録ヘッドを用いた記録装置のカバーを取外した際の斜視図である。 図１の記録装置のデータ及び電気信号の流れを示すブロック図である。 図１の記録装置に用いられる記録ヘッドの要部を拡大して一部を破断した斜視図である。 （ａ）は、図３の記録ヘッドの要部を拡大して吐出方向に見た断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図４の記録ヘッドによってインクの吐出が行われて気泡が消泡しながらインクのリフィルが行われる際の、各供給路内部のインクの流れを計算機実験によって算出した算出結果である。 （ａ）は、本発明の第二実施形態における記録ヘッドの要部を拡大して吐出方向に見た断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、（ｃ）は第二実施形態の他の例を示して吐出方向に見た断面図である。 （ａ）は、本発明の第三実施形態における記録ヘッドの要部を拡大して吐出方向に見た断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 （ａ）は、本発明の第四実施形態における記録ヘッドの要部を拡大して吐出方向に見た断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 （ａ）は、本発明の第五実施形態における記録ヘッドの要部を拡大して吐出方向に見た断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 （ａ）は、本発明の第六実施形態における記録ヘッドの要部を拡大して吐出方向に見た断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 （ａ）は、本発明の第七実施形態における記録ヘッドの要部を拡大して吐出方向に見た断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

符号の説明

１ ヒータ
２ 素子基板
３ オリフィスプレート
４ 吐出口部
９ 基板側供給路
１０ 発泡室
１１ 基板遠方側供給路
１３ 第一吐出口部
１４ 第二吐出口部

Claims (4)

1. 液体を吐出するために利用される熱エネルギを発生する発熱素子が基板に配され、一部が前記基板によって画成され内部に前記発熱素子が配されたエネルギ作用室を有し、
   前記発熱素子に対向した位置に、前記発熱素子によって熱エネルギが与えられた前記エネルギ作用室内部の液体を吐出するための吐出口部を備えた液体吐出ヘッドにおいて、
   前記エネルギ作用室に、液体を供給する二つの液体供給路が接続され、
   二つの前記液体供給路が前記エネルギ作用室に連通する連通位置は、発熱素子形成面に交差する方向に沿った発熱素子形成面からの距離が異なり、
   前記吐出口から液体が吐出される方向から見た際に、二つの前記液体供給路は前記エネルギ作用室を介して対向する方向に延びており、
   二つの前記液体供給路の各々から前記エネルギ作用室内に液体を供給することで前記エネルギ作用室内に液体の回転流を発生させることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記吐出口部は、大気と連通する第一吐出口部と、前記第一吐出口部よりも吐出方向に対して直交する方向の断面積が大きく、前記エネルギ作用室と前記第一吐出口部との間に形成された第二吐出口部とを有し、
   二つの前記液体供給路が前記エネルギ作用室に連通し、前記連通位置の発熱素子形成面からの距離が遠い方の液体供給路は、前記第二吐出口部に連通す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. 液体を吐出するために利用される熱エネルギを発生する発熱素子が基板に配され、一部が前記基板によって画成され内部に前記発熱素子が配されたエネルギ作用室を有し、
   前記発熱素子に対向した位置に、前記発熱素子によって熱エネルギが与えられた前記エネルギ作用室内部の液体を吐出するための吐出口部を備える液体吐出ヘッドを用いた記録装置において、
   前記エネルギ作用室に液体を供給する二つの液体供給路が接続され、
   二つの前記液体供給路が前記エネルギ作用室に連通する連通位置は、発熱素子形成面に交差する方向に沿った発熱素子形成面からの距離が異なり、
   前記吐出口から液体が吐出される方向から見た際に、二つの前記液体供給路は前記エネルギ作用室を介して対向する方向に延びており、
   二つの前記液体供給路の各々から前記エネルギ作用室内に液体を供給することで前記エネルギ作用室内に液体の回転流を発生させることを特徴とする記録装置。
4. 液体吐出方法であって、
   液体を吐出するために利用される熱エネルギを発生する発熱素子が基板に配され、一部が前記基板によって画成され内部に前記発熱素子が配されたエネルギ作用室と、
   前記発熱素子に対向した位置に、前記発熱素子によって熱エネルギが与えられた前記エネルギ作用室内部の液体を吐出するための吐出口部と、
   発熱素子形成面に交差する方向に関して前記発熱素子形成面からの距離が異なる位置で前記エネルギ作用室に夫々接続される、前記エネルギ作用室を介して対向する方向に延びる二つの液体供給路と、
   を備える液体吐出ヘッドを用意する工程と、
   前記発熱素子を駆動し前記吐出口部から液体をせり出させる工程と、
   二つの前記液体供給路から前記エネルギ作用室内に液体を供給することで前記エネルギ作用室内に液体の回転流を発生させる工程と、
   を有することを特徴とする液体吐出方法。

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