JPH1016220A - インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つのインク路に複数の吐出ヒータを備えた
記録ヘッドにおいて、個々の吐出ヒータ駆動により精度
良く吐出量を得るとともに、より吐出パワーの小さい吐
出ヒータ駆動等の増粘インク等に起因した吐出不良を防
止する。 【解決手段】 小サイズ吐出ヒータＡ４による吐出量Ｖ
ｄＡと大サイズ吐出ヒータＢ６による吐出量ＶｄＢとの
比ＶｄＢ／ＶｄＡと、各吐出ヒータの面積比ＳｈＢ／Ｓ
ｈＡとの大小関係を適切に定めるとともに、吐出ヒータ
Ａ４の面積中心とオリフィス１Ａとの距離ＯＣＡを、吐
出ヒータＢ６のその距離ＯＣＢよりも短かくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータの出
力用端末としてのプリンタ、ビデオプリンタ等に用いら
れるインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記
録装置に関し、特に、インク吐出のためのエネルギーと
して利用される熱エネルギーを発生する電気熱変換素子
を形成した基体を有するインクジェット記録ヘッドおよ
び該ヘッドを具えたインクジェット記録装置に関する。

【０００２】なお、ここで、記録とは、布、糸、紙、シ
ート材等のインク付与を受けるインク支持体全てへのイ
ンク付与等（プリント）を含むものであり、また、イン
クジェット記録装置は、各種情報処理装置全てあるいは
その出力機器としてのプリンタを含むものであり、本発
明はこれらへの用途が可能なものである。

【０００３】

【従来の技術】近年、プリンタ等において用いられるイ
ンクジェット記録装置は小型化、低価格化のみならずカ
ラー記録、高画質記録の要求が高まってきている。従
来、高画質を実現するためには記録ヘッドの精密かつ複
雑な構成を必要とし、また、その駆動についても精度が
高くかつ複雑な制御を必要としていた。このため、高画
質記録は高コストなものとなり装置サイズも比較的大き
いものであった。

【０００４】一方、例えば特公昭６２−４８５８５号公
報には、１つのインク路内に２つ以上の電気熱変換素子
を設けることにより比較的簡易な構成で吐出量（すなわ
ちドットサイズ）を変調し高画質を実現するものが提案
されているが、このような構成は、高画質化の一環とし
て多値記録を行う上で重要なものの一つである。

【０００５】

【背景技術】ところで、上記２つ以上の電気熱変換素子
を有する構成において、吐出量変調を行う具体的手法
は、１つのインク路内に２つの電気熱変換素子（以下、
吐出ヒータともいう）が設けられる場合において夫々別
個の量のインクを吐出しようとするとき、夫々の吐出ヒ
ータのサイズの比と夫々の吐出量の比を同一になるよう
ヘッド等を設計するのが一般的である。

【０００６】ところが、このような設計に基ずいて記録
ヘッドを実用化した場合、吐出量等の精度はある程度の
満足できる水準にあるものの、上述したような近年の精
度要求を満足することができないことがあった。本発明
者等は、この要求を満たすべく、吐出ヒータとインク吐
出口（以下、オリフィスともいう）との距離やオリフィ
スのサイズ等の設計パラメータを種々変更する実験を行
なったところ、２つの吐出ヒータ間での吐出量比のパラ
メータのバランスが崩れ、目的の吐出量を達成するため
にヘッドの設計を始めから見直す必要が生ずる等の問題
が新たに発生することを認識するに至った。すなわち、
インク路内に２つの吐出ヒータを設けたことで、個々の
吐出ヒータについて高精度で所望の吐出量を得るため、
或いはそれぞれの吐出安定性を高水準に維持するための
インク路の設計は、２つの吐出ヒータが存在することに
よる複合的な要素がからみ合い、実用水準さえも満足す
ることができない場合があった。

【０００７】更に、本発明者等は、上述したヘッドの吐
出量等に関する設計の従来技術の問題に加え、以下の検
討も行った。所望の吐出量を得るためのインク路に関す
る設計で考慮すべきパラメータは、オリフィスの開口面
積、インク路の長さ、吐出ヒータのサイズおよび位置等
がある。そのうち、１つのインク路内に複数の吐出ヒー
タが設けられる場合のインク路設計において、オリフィ
ス面積やインク路長さに着目して検討したところ、これ
らのパラメータの変更のみでは、各吐出ヒータの駆動に
ついて夫々所望の吐出量を安定して得ることが難しいこ
とが判った。これは他のパラメータが夫々の吐出量に与
える影響も支配的であり、上記パラメータの変更によっ
て吐出特性が同時に変化するためと考えられるからであ
る。

【０００８】ところで、インク路の設計に関するパラメ
ータのうち、吐出ヒータのサイズは半導体製造プロセス
における基板のパターニング工程用のフォトマスクの設
計時点で決まるため、所望の吐出量を得るためのサイズ
の変更をするにはヘッドをほとんど初めからつくりなお
さなくてはならないことになる。このため、夫々の吐出
ヒータによる吐出量のバランスを後から変更すること
は、時間的にも作業負荷的にも相当のロスになる。逆
に、吐出量のバランスすなわち吐出量の比さえ決めるこ
とができれば、その他の吐出特性の調整は比較的容易で
ある。例えば、吐出ヒータのインク路に対する位置は、
基板をウエハーから切り出す際に設定できるし、オリフ
ィス面積の変更はオリフィスの開口を明けるレーザ等の
エネルギーの調整をすることで実現できる。これらは、
値を細かく変更することも可能であるし、比較的後の工
程なので時間的、作業的なロスも少ない。

【０００９】本発明者等は、具体的な吐出量を異ならせ
る場合の複数の吐出ヒータに要求される吐出安定条件を
検討したところ、ヘッド設計上きわめて重要である吐出
量の比が、吐出ヒータの面積比（好ましくは個々の吐出
ヒータのサイズおよび形状）が吐出に及ぼす影響に着目
しかつこの面積比を適切に制御することにより、夫々の
吐出ヒータによる所定の吐出量を高精度かつ安定的に得
ることができることを確認した。これは、次のような理
由からであると推察される。

【００１０】吐出ヒータには、実際の吐出エネルギーに
利用される発熱領域と吐出エネルギーとして利用されな
い発熱領域が存在する。これは、吐出ヒータが駆動され
発熱する際の温度分布に起因している。すなわち、吐出
ヒータにおいてその周縁部は中心部より発熱温度が低い
ため、この領域はインクを加熱発泡する温度には達しな
い非発泡領域となってその発泡は吐出エネルギーとして
利用されない。これに対し、吐出ヒータのインクが発泡
する温度に至る発泡領域を有効発泡領域ということにす
る。従って、この考え方に基ずいて次なる方法により複
数の吐出ヒータの設計をすることで安定的に所望の吐出
量を得ることができる。

【００１１】第一に、夫々の吐出ヒータによる吐出量の
比をある値に設定しようとするとき、その比よりやや小
さい比で各吐出ヒータの面積を設計する。

【００１２】第二に、より好ましくは、設計しようとす
る夫々の吐出ヒータによる吐出量の比に対し、夫々の吐
出ヒータの幅の比を、夫々１μｍ〜１０μｍの長さを引
いたものの比と等しくなるよう設計する。

【００１３】第三に、更に好ましくは、夫々の吐出ヒー
タによる吐出量の比と夫々の吐出ヒータの有効発泡面積
の比がほぼ一致することである。

【００１４】第四に、上記第三番目における有効発泡面
積は吐出ヒータの面積の周囲から１μｍ〜１０μｍの面
積を除いたものの比である。

【００１５】以上述べた観点は、インク路に対する夫々
の吐出ヒータの面積中心の位置がほぼ同じであり、吐出
ヒータの材質、膜厚、駆動条件がほぼ一致している場合
のものである。

【００１６】しかしながら、これらの条件を一致させた
場合、吐出量の少ない方の吐出ヒータに関する吐出性能
が特に粘度の高いインクを用いた場合や低温環境でイン
クの粘度が高くなった場合等に低下し、吐出不良を生じ
る等の問題がある。これは、吐出量の少ない方の吐出ヒ
ータに係る吐出パワーが小さいために発生する問題であ
り、１つのインク路内に複数の吐出ヒータを持つヘッド
の大きな課題であった。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述のよう
に夫々の吐出ヒータで所望の吐出量を安定的に得るとと
もに、１つのインク路内に複数の吐出ヒータを持つヘッ
ドの本質的な課題を解決したインクジェット記録ヘッド
および該ヘッドを用いたインクジェット記録装置を提供
することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
インクを吐出するための吐出口を有するインク路と、一
つのインク路に対応して複数設けられた電気熱変換素子
とを有したインクジェット記録ヘッドであって、前記複
数の電気熱変換素子の内の２つの電気熱変換素子の面積
をＳｈ１，Ｓｈ２（Ｓｈ１＞Ｓｈ２）とし、該２つの電
気熱変換素子それぞれによるインクの吐出量をそれぞれ
Ｖｄ１，Ｖｄ２としたとき、Ｖｄ１／Ｖｄ２≦Ｓｈ１／
Ｓｈ２の関係を満たし、かつ、前記２つの電気熱変換素
子それぞれの面積中心と吐出口との距離をＯＣ１，ＯＣ
２としたとき、ＯＣ１＞ＯＣ２の関係を満たすことを特
徴とする。

【００１９】また、インクを吐出するための吐出口を有
するインク路と、一つのインク路に対応して複数設けら
れた電気熱変換素子とを有したインクジェット記録ヘッ
ドを用い、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うイ
ンクジェット記録装置において、前記複数の電気熱変換
素子の内の２つの電気熱変換素子の面積をＳｈ１，Ｓｈ
２（Ｓｈ１＞Ｓｈ２）とし、該２つの電気熱変換素子そ
れぞれによるインクの吐出量をそれぞれＶｄ１，Ｖｄ２
としたとき、Ｖｄ１／Ｖｄ２≦Ｓｈ１／Ｓｈ２の関係を
満たし、かつ、前記２つの電気熱変換素子それぞれの面
積中心と吐出口との距離をＯＣ１，ＯＣ２としたとき、
ＯＣ１＞ＯＣ２の関係を満たすことを特徴とする。

【００２０】以上の構成によれば、２つの電気熱変換素
子に係る吐出量比と面積比が、Ｖｄ１／Ｖｄ２≦Ｓｈ１
／Ｓｈ２の関係を満たすことによって、各電気熱変換素
子による吐出量が、所定の比率で精度よく得られるとと
もに、その面積がより小さな電気熱変換素子と吐出口と
の距離が相対的に短くされるので、インク増粘等に対す
る相対的な吐出パワーの低下を防止することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００２２】（第１実施形態）図１は、本発明の一実施
形態に係るインク路およびこのインク路内に設けられる
電気熱変換素子（以下、吐出ヒータともいう）を主に示
す模式的断面図である。

【００２３】インクジェット記録ヘッドには、複数のオ
リフィス１Ａおよびインク路１が設けられる（図１には
これらのそれぞれ１つのみが示される）。インク路１は
液室２と連通し、この液室２から供給されるインクによ
り、インク路１内には毛管力によってオリフィス１Ａ付
近にメニスカス３が形成される。本発明はインク路内に
２つ以上の吐出ヒータが設けられる構成に適用される
が、本実施形態では２つの吐出ヒータが設けられるイン
ク路構成について説明する。すなわち、各インク路１内
には２つの吐出ヒータＡ４およびＢ６が設けられ、それ
らの面積および配設位置を互いに異ならせている。面積
の小さい方の吐出ヒータＡ４の面積をＳｈＡ、大きい方
の吐出ヒータＢ６の面積をＳｈＢとする。夫々の吐出ヒ
ータＡおよびＢの一方の端部には、それぞれ選択電極８
および９が接続されており、また、他方の端部には共通
電極１０が共通に接続されている。電極８および９には
トランジスタ等のスイッチング素子（不図示）がそれぞ
れ接続され、これにより吐出ヒータＡおよびＢをそれぞ
れ選択的に駆動することができる。

【００２４】ここで、吐出ヒータＡ４およびＢ６それぞ
れ個別に駆動することによる吐出量を夫々ＶｄＡおよび
ＶｄＢとするとき、ＶｄＡは１５ｎｇ、ＶｄＢは３０ｎ
ｇである。また、吐出ヒータＡ４およびＢ６の面積Ｓｈ
Ａ，ＳｈＢは夫々９５０μｍ² 、２２１０μｍ² であ
る。そして、２つの吐出ヒータに関する吐出量比および
面積比はそれぞれＶｄＢ／ＶｄＡ＝２．０、ＳｈＢ／Ｓ
ｈＡ＝２．３であり、ＶｄＢ／ＶｄＡ≦ＳｈＢ／ＳｈＡ
の関係を満たしている。この関係は、各吐出ヒータＡ４
およびＢ６の面積を固定して考えるとき、小さい面積の
吐出ヒータＡ４をオリフィス１Ａ側に近ずけたことによ
って生じるものである。すなわち、吐出ヒータＡ４での
吐出パワーが増粘インク等に対して相対的に小さくなる
結果、吐出不良を生じることを防ぐため吐出ヒータＡ４
の面積中心からオリフィス１Ａまでの距離ＯＣＡを小さ
くする。

【００２５】この関係を図２に示す。

【００２６】図２において、点線上はＶｄＢ／ＶｄＡ＝
ＳｈＢ／ＳｈＡの条件を満たすものであり、本発明のイ
ンク路は、この点線上およびその下側の領域すなわちＶ
ｄＢ／ＶｄＡ≦ＳｈＢ／ＳｈＡの条件を満たす領域のも
のとして示される。例えば図２に示す実線は、あるＯＣ
Ａ，ＯＣＢの関係のときのＳｈＢとＳｈＡの比を変えた
ときの吐出量比を示すものであり、このようなインク路
の場合も、本発明の条件を満たす領域内であるため本発
明の効果を得ることができる。

【００２７】それぞれの吐出ヒータの表面は、前述した
ように、インクを発泡できる有効発泡領域５および７
と、熱勾配においてインクを発泡する温度に達しない非
発泡領域４および６とに分けられる。この場合におい
て、吐出ヒータの面積中心がインク路もしくはオリフィ
スに対し同じ位置ならば、ＶｄＢ／ＶｄＡ＞ＳｈＢ／Ｓ
ｈＡが成り立つ条件とし、これにより、精度の高い吐出
量制御を行うことができる。すなわち、それぞれの吐出
ヒータの吐出量比が吐出ヒータの面積比よりも大きくな
る側、つまり図２において吐出量比＝面積比の関係を示
す破線より上側の領域の条件を満たすとき、精度の高い
吐出量制御を行うことができる。しかしながら、図１に
示す構造のヘッドは、前述したように、吐出ヒータＡ４
の面積中心からオリフィス１Ａまでの距離ＯＣＡを短か
くしたものであるため、その面積は小さいながら吐出量
が大きくなり、精度の高い吐出量制御を行う条件とし
て、ＶｄＢ／ＶｄＡ≦ＳｈＢ／ＳｈＡが成り立つ。

【００２８】なお、上記距離ＯＣＡがある一定の値より
小さい場合には、吐出量が逆に少なくなる場合がある
が、本発明を適用したインク路では、距離ＯＣＡはこの
ような領域外、すなわち上記一定の値よりは大であるも
のとする。

【００２９】本実施形態の場合、吐出量の比はＶｄＢ／
ＶｄＡ＝２．０であるが、前述したように増粘インクに
対する吐出信頼性はオリフィスと吐出ヒータとの距離に
反比例するから、小さい面積の吐出ヒータＡ４に関し
て、ＯＣＢ／ＯＣＡ＝２．０とする関係で小面積ヒータ
Ａ４の距離を短くすれば夫々の吐出ヒータの吐出信頼性
は同等に確保される。

【００３０】以上のことから明らかなように、ＶｄＢ／
ＶｄＡ≦ＳｈＢ／ＳｈＡの設計条件においてＯＣＢ＞Ｏ
ＣＡとすることにより吐出信頼性が向上する。

【００３１】なお、前述したように、ＯＣＢ＝ＯＣＡの
場合はＶｄＢ／ＶｄＡ＞ＳｈＢ／ＳｈＡ（ただし、Ｖｄ
Ｂ＞ＶｄＡ）となるため、ＯＣＢとＯＣＡとの比がわず
かな場合はＶｄＢ／ＶｄＡ＞ＳｈＢ／ＳｈＡ（ただし、
ＶｄＢ＞ＶｄＡ）の条件下でもＯＣＢ＞ＯＣＡが成り立
つ場合がある。

【００３２】次に、吐出ヒータにおける有効発泡領域に
ついて、図３（ａ）および（ｂ）を用いて簡単に説明す
る。

【００３３】本実施形態で用いた吐出ヒータの構成は次
のようなものである。厚さ約５００μｍ〜６００μｍの
シリコン基板１０６上にＳｉＯ₂ 等の絶縁体の蓄熱層１
０５を成膜し、その上に抵抗層１０１を成膜パターニン
グする。その上に、ＳｉＯ₂やＳｉＮ等の絶縁体を用い
た保護層１０３と発泡／消泡の衝撃波を吸収するための
耐キャビテーション層１０４を成膜する。抵抗層１０１
には電極９および１０により電圧を印加して電流を流
し、これにより、抵抗層１０１は発熱する。以上の構成
により電気熱変換素子（吐出ヒータ）が形成されるが、
上記でいう吐出ヒータの面積とは、図３（ａ）におい
て、抵抗層１０１が電極９および１０によって覆われて
いない部分の面積である。

【００３４】抵抗層で発生した熱は、吐出ヒータ１の中
央部では膜の重なり方向へ逃げるが、端部では膜の拡が
り方向にも逃げる。このため、吐出ヒータの表面のイン
クに接する面においては、吐出ヒータ中央部より端部の
方が比較的温度が低い。このときの吐出ヒータの表面温
度分布を、図３（ａ）のＡ−Ａライン上で見ると図４に
示す温度分布ＴｅｍｐＡの様になる。

【００３５】この図から、吐出ヒータ中央部では主に熱
が膜の重なり方向に逃げるために均一な温度分布とな
り、端部に近づくにつれて膜の拡がり方向に逃げるため
温度が低くなって行くことがわかる。ここで、ΔＴ１は
吐出ヒータ上のインクが発泡する下限温度であり、ま
た、ΔＴ２は吐出ヒータが高温になりすぎて熱ストレス
等でダメージを受けて寿命が極端に短くなる温度であ
る。従って、吐出ヒータの温度を寿命を損なわずに安定
的にインク発泡温度に制御しようとすると、図４に示す
ように必ず吐出ヒータ端部にインクを発泡させる温度に
到達しない非発泡領域が存在することになる。本実施形
態の構成の場合、非発泡領域の幅ＷＡは３μｍ〜５μｍ
程度であるが、これは膜の構成や材料、駆動条件によっ
て異なり、条件に応じて１μｍ〜１０μｍ程度を考慮す
る必要がある。

【００３６】本実施形態においては、２つの吐出ヒータ
はインク路中の長手方向、すなわち、インクの流れる方
向に対し直交する方向に横並びに隣り合う部分を一部有
している。この構成によれば、吐出ヒータを同時に駆動
した場合隣り合う部分で膜の重なり方向への熱の逃げが
隣接する吐出ヒータに作用して、その吐出ヒータの熱と
して利用され、これにより吐出ヒータの端部での温度分
布の低下を防ぐことができ、結果的にこの部分の有効発
泡領域が拡大し、吐出効率が向上する利点を有してい
る。

【００３７】次に、本実施形態のヘッドを用いた階調制
御の説明を簡単に行う。

【００３８】図５（ａ）に示すように、インク路壁１０
９で挟まれたインク路１にはインクが満たされており、
吐出ヒータＡ４およびＢ６を加熱発泡すると発泡圧力に
よりオリフィス３よりインクが吐出される。図５（ｂ）
は小サイズ吐出ヒータＡ４が発熱し、小発泡１１３によ
り小ドロップ１１が吐出された状態を示す。この時の吐
出量を約３０ｎｇとする。次に、図５（ｃ）は大サイズ
吐出ヒータＢ６が発熱し、大発泡１１２により大ドロッ
プ１１が吐出された状態を示す。大サイズ吐出ヒータＢ
６は、前述のように、小サイズ吐出ヒータＡ４の有効発
泡面積の２倍で設計すれば、吐出量は有効発泡面積に比
例するため、約６０ｎｇの吐出量になる。図５（ｄ）は
両方の吐出ヒータを共に加熱発泡した状態を示す。この
場合、吐出量は夫々の吐出ヒータでの吐出量の合計の９
０ｎｇとなる。

【００３９】このような吐出量で画像を形成した場合
を、反射濃度で示したものが図６である。濃度はインク
の吐出量に比例するため、本実施形態によれば、３段階
の濃度を得ることになる。すなわち、大小２つの吐出ヒ
ータにより４値で階調を実現できる。前述した吐出量の
比率の重要性もこのことから明らかであり、このバラン
スが崩れると階調制御のリニアリティが損なわれること
になる。

【００４０】次に、以上説明したヘッドの構成を具体的
に説明する。インク路まわりの構成を図７および図８で
示す。両者は、それぞれエッジシュータタイプおよびサ
イドシュータタイプと呼ばれる構成であり、インク路１
内のインクを吐出ヒータＡ４およびＢ６によって加熱発
泡し、側方あるいは上方に開放されたオリフィス３から
インクを吐出させるものである。基板２３はベースプレ
ート４１に接着されており、インク路壁１０９は天板１
０１に一体に形成されている。

【００４１】図７に示すエッジシュータタイプのもの
は、図１にて上述したインク路構造のものをそのまま用
いたものである。一方、図８に示されるサイドシュータ
タイプのヘッド構成の場合においては、構造上ヒータの
位置関係がヒータから吐出口までの距離に影響する割合
が小さくはなるものの、吐出口中心からヒータ中心の距
離をＯＣＡまたはＯＣＢで表わすことで前述したような
本発明の関係が成り立つ。

【００４２】図９は、以上のように構成されるインクジ
ェット記録ヘッドが搭載されるインクジェット記録装置
の一例を示す概略斜視図である。

【００４３】このインクジェット記録装置ＩＪＲＡは、
駆動モータ２０１０の正，逆回転に連動して駆動力伝達
ギア２０２０，２０３０を介して回転するリードスクリ
ュウ２０４０を有する。インクジェット記録ヘッドとイ
ンクタンクとが一体化されたインクジェットカートリッ
ジＩＪＣが載置されるキャリッジＨＣは、キャリッジ軸
２０５０およびリードスクリュウ２０４０に支持され、
リードスクリュウ２０４０の罫線溝２０４１に対して係
合するピン（不図示）を有しており、リードスクリュウ
２０４０の回転にともなって、矢印ａまたはｂ方向に移
動するよう構成されている。２０６０は紙押え板であ
り、キャリッジ移動方向にわたって紙Ｐをプラテンロー
ラ２０７０に対し押圧する。２０８０および２０９０は
フォトカプラであり、これらは、キャリッジＨＣに設け
られたレバー２１００のこの域での存在を確認してモー
タ２０１０の回転方向切り換え等を行うためのホームポ
ジション検知手段として動作する。２１１０は記録ヘッ
ドの全面をキャップする部材であり、支持部材２１２０
により支持されている。２１３０はこのキャップ内を吸
引する吸引手段であり、キャップ内開口を介して記録ヘ
ッドの吸引回復を行う。記録ヘッドの端面をクリーニン
グするクリーニングブレード２１４０は、前後方向に移
動可能に部材２１５０に設けられており、これらは本体
支持板２１６０に支持されている。なお、ブレード２１
４０はこの形態に限定されず、周知のクリーニングブレ
ードが本例に適用できることはいうまでもない。また、
２１７０は吸引回復の吸引を回復するためのレバーであ
り、キャリッジＨＣと係合するカム２１８０の移動に伴
って移動するようになっており、これにより駆動モータ
２０１０からの駆動力がクラッチ切り換え等の周知の伝
達手段で移動制御される。

【００４４】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復はキャリッジＨＣがホームポジション側領域に移
動したときにリードスクリュウ２０４０の作用によって
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
ているが、周知のタイミングで所望の動作を行うように
すれば、本例には何れも適応できる。

【００４５】（第２実施形態）図１０は本発明の第２の
実施形態に係るインク路内構成を示す模式的断面図であ
る。

【００４６】この構成の場合、ＶｄＡ＝１５ｎｇ、Ｖｄ
Ｂ＝３０ｎｇであり、このときの電気熱変換素子の面積
ＳｈＡ，ＳｈＢは夫々９５０μｍ² 、２２１０μｍ² で
ある。従って、本実施形態の場合もＶｄＢ／ＶｄＡ≦Ｓ
ｈＢ／ＳｈＡの条件を満たす。すなわち、前述したよう
に、小サイズ吐出ヒータＡ４の吐出パワーが相対的に小
さいため、増粘等による吐出不良を未然に防止すべく吐
出ヒータの長さＬＡ，ＬＢについてＬＡ＜ＬＢの関係を
満たすようにし、また、吐出ヒータのオリフィス側の端
面からオリフィスまでの距離を等しくするものの、小サ
イズ吐出ヒータＡ４の面積中心からオリフィスまでの距
離ＯＣＡを大サイズヒータのその距離ＯＣＢよりも短か
くし、ＯＣＡ＜ＯＣＢとしたものである。

【００４７】（第３実施形態）図１１は本発明の第３実
施形態を説明する図である。本実施形態では、両方の吐
出ヒータを駆動したときの吐出量ＶｄＡＢと小サイズヒ
ータＡ４による吐出量ＶｄＡとの比を基準として各吐出
ヒータの面積および配置を定める例を示したものであ
る。

【００４８】本実施形態における大小２つの吐出ヒータ
の相対的な配置自体は、図１に示す第１実施形態のもの
と同様である。図１１中の表に示すように、小サイズヒ
ータＡ４の吐出量ＶｄＡが１５ｎｇであるのに対し、
大，小両ヒータＢ６およびＡ４を駆動したときの吐出量
は４５ｎｇであり、ＶｄＡ＋Ｂ／ＶｄＡを３．０と定め
るとき、大小ヒータを合わせた面積ＳｈＡ＋Ｂは３１５
０μｍ² となり、その結果、面積比ＳｈＡ＋Ｂ／ＳｈＡ
は３．３となる。この関係により、大，小ヒータを個別
に駆動した場合および両ヒータを同時に駆動した場合そ
れぞれの吐出量を精度良く得ることができ線形的な階調
性を維持できるとともに、特に、両ヒータ駆動による大
吐出量モードでの高濃度記録を良好に行うことができ
る。

【００４９】（第４実施形態）図１２は本発明の第４実
施形態に係るインク路構造を説明する図であり、上記第
３実施形態と同様、両ヒータ駆動時の吐出量を基準とし
て各ヒータの面積等を定める例を示すものである。ま
た、図１２に示すインク路構造は、図１０に示す第２実
施形態に係るものと同様である。

【００５０】本実施形態では、小サイズヒータＡ４の吐
出量ＶｄＡが１５ｎｇであるのに対し、大，小両ヒータ
Ｂ６およびＡ４を駆動したときの吐出量は４８ｎｇであ
り、ＶｄＡ＋Ｂ／ＶｄＡを３．２と定めるとき、大小ヒ
ータを合わせた面積ＳｈＡ＋Ｂは３２５０μｍ² とな
り、その結果、面積比ＳｈＡ＋Ｂ／ＳｈＡは３．４とな
る。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば２
つの電気熱変換素子に係る吐出量比と面積比が、Ｖｄ１
／Ｖｄ２≦Ｓｈ１／Ｓｈ２の関係を満たすことによっ
て、各電気熱変換素子による吐出量が、所定の比率で精
度よく得られるとともに、その面積がより小さな電気熱
変換素子と吐出口との距離が相対的に短くされるので、
インク増粘等に対する相対的な吐出パワーの低下を防止
することができる。

【００５２】この結果、各吐出量モードで所望の吐出量
を得ることができ、線形性の良好な階調画像を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る記録ヘッドの吐
出ヒータの面積，配置等を説明する図である。

【図２】１つのインク路に複数の吐出ヒータを設ける場
合の各ヒータ毎の吐出量比と面積比との関係を示す線図
である。

【図３】（ａ）および（ｂ）は吐出ヒータの構造を説明
する図である。

【図４】吐出ヒータ上の有効発泡領域と非発泡領域を説
明するための図である。

【図５】（ａ）〜（ｄ）は上記第１実施形態の記録ヘッ
ドの駆動態様を説明する図である。

【図６】上記記録ヘッドの各駆動による吐出量とその吐
出により実現される反射濃度との関係を示す図である。

【図７】図１に示す第１実施形態のインク路構造を有す
る記録ヘッドを一部破断して示す斜視図である。

【図８】本発明を適用した記録ヘッドの他の構造例を示
す斜視図である。

【図９】図７に示す記録ヘッドを用いたインクジェット
記録装置の一例を示す概略斜視図である。

【図１０】本発明の第２の実施形態に係る記録ヘッドの
吐出ヒータの面積，配置等を説明する図である。

【図１１】本発明の第３の実施形態に係る記録ヘッドの
吐出ヒータの面積，配置等を説明する図である。

【図１２】本発明の第４の実施形態に係る記録ヘッドの
吐出ヒータの面積，配置等を説明する図である。

【符号の説明】

１ インク路 １Ａ オリフィス（吐出口） ２ 液室 ３ メニスカス ４，６ 非発泡領域 ５，７ 有効発泡領域 ８，９ 選択電極 １０ 共通電極 Ａ４，Ｂ６ 吐出ヒータ（電気熱変換素子）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 肇 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 久保田 雅彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 池田 雅実 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出するための吐出口を有する
   インク路と、一つのインク路に対応して複数設けられた
   電気熱変換素子とを有したインクジェット記録ヘッドで
   あって、 前記複数の電気熱変換素子の内の２つの電気熱変換素子
   の面積をＳｈ１，Ｓｈ２（Ｓｈ１＞Ｓｈ２）とし、該２
   つの電気熱変換素子それぞれによるインクの吐出量をそ
   れぞれＶｄ１，Ｖｄ２としたとき、Ｖｄ１／Ｖｄ２≦Ｓ
   ｈ１／Ｓｈ２の関係を満たし、かつ、前記２つの電気熱
   変換素子それぞれの面積中心と吐出口との距離をＯＣ
   １，ＯＣ２としたとき、ＯＣ１＞ＯＣ２の関係を満たす
   ことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】 前記２つの電気熱変換素子のインク吐出
   方向における長さをそれぞれＬ１，Ｌ２とするとき、Ｌ
   １＞Ｌ２の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記
   載のインクジェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】 前記２つの電気熱変換素子のインク吐出
   方向における長さをそれぞれＬ１，Ｌ２、前記インク吐
   出方向における長さと直交する方向の前記２つの電気熱
   変換素子の幅をＷ１，Ｗ２としたとき（但し、Ｓｈ１＝
   Ｗ１×Ｌ１，Ｓｈ２＝Ｗ２×Ｌ２）、Ｌ１／Ｗ１＜Ｌ２
   ／Ｗ２の関係を満たすことを特徴とする請求項１または
   ２に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. 【請求項４】 前記２つの電気熱変換素子のインク吐出
   方向における長さをそれぞれＬ１，Ｌ２、前記インク吐
   出方向における長さと直交する方向の前記２つの電気熱
   変換素子の幅をＷ１，Ｗ２としたとき（但し、Ｓｈ１＝
   Ｗ１×Ｌ１，Ｓｈ２＝Ｗ２×Ｌ２）、Ｌ１／Ｗ１＞Ｌ２
   ／Ｗ２の関係を満たすことを特徴とする請求項１または
   ２に記載のインクジェット記録ヘッド。
5. 【請求項５】 前記１つのインク路に対応して設けられ
   る電気熱変換素子は２つであることを特徴とする請求項
   １ないし４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッ
   ド。
6. 【請求項６】 前記２つの電気熱変換素子は、前記イン
   ク路のインクが流れる方向と直交する方向において互い
   に隣接する部分を有していることを特徴とする請求項１
   ないし５のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッ
   ド。
7. 【請求項７】 インクを吐出するための吐出口を有する
   インク路と、一つのインク路に対応して複数設けられた
   電気熱変換素子とを有したインクジェット記録ヘッドを
   用い、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインク
   ジェット記録装置において、 前記複数の電気熱変換素子の内の２つの電気熱変換素子
   の面積をＳｈ１，Ｓｈ２（Ｓｈ１＞Ｓｈ２）とし、該２
   つの電気熱変換素子それぞれによるインクの吐出量をそ
   れぞれＶｄ１，Ｖｄ２としたとき、Ｖｄ１／Ｖｄ２≦Ｓ
   ｈ１／Ｓｈ２の関係を満たし、かつ、前記２つの電気熱
   変換素子それぞれの面積中心と吐出口との距離をＯＣ
   １，ＯＣ２としたとき、ＯＣ１＞ＯＣ２の関係を満たす
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
8. 【請求項８】 前記２つの電気熱変換素子のインク吐出
   方向における長さをそれぞれＬ１，Ｌ２とするとき、Ｌ
   １＞Ｌ２の関係を満たすことを特徴とする請求項７に記
   載のインクジェット記録装置。
9. 【請求項９】 前記２つの電気熱変換素子のインク吐出
   方向における長さをそれぞれＬ１，Ｌ２、前記インク吐
   出方向における長さと直交する方向の前記２つの電気熱
   変換素子の幅をＷ１，Ｗ２としたとき（但し、Ｓｈ１＝
   Ｗ１×Ｌ１，Ｓｈ２＝Ｗ２×Ｌ２）、Ｌ１／Ｗ１＜Ｌ２
   ／Ｗ２の関係を満たすことを特徴とする請求項７または
   ８に記載のインクジェット記録装置。
10. 【請求項１０】 前記２つの電気熱変換素子のインク吐
    出方向における長さをそれぞれＬ１，Ｌ２、前記インク
    吐出方向における長さと直交する方向の前記２つの電気
    熱変換素子の幅をＷ１，Ｗ２としたとき（但し、Ｓｈ１
    ＝Ｗ１×Ｌ１，Ｓｈ２＝Ｗ２×Ｌ２）、Ｌ１／Ｗ１＞Ｌ
    ２／Ｗ２の関係を満たすことを特徴とする請求項７また
    は８に記載のインクジェット記録装置。
11. 【請求項１１】 前記１つのインク路に対応して設けら
    れる電気熱変換素子は２つであることを特徴とする請求
    項７ないし１０のいずれかに記載のインクジェット記録
    装置。
12. 【請求項１２】 前記２つの電気熱変換素子は、前記イ
    ンク路のインクが流れる方向と直交する方向において互
    いに隣接する部分を有していることを特徴とする請求項
    ７ないし１１のいずれかに記載のインクジェット記録装
    置。