JP2002248769A

JP2002248769A - インクジェット記録ヘッド

Info

Publication number: JP2002248769A
Application number: JP2001048664A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Doi; 健土井; Ryoji Inoue; 良二井上; Kenji Yabe; 賢治矢部; Maki Oikawa; 真樹及川; Mineo Kaneko; 峰夫金子
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2002-09-03

Abstract

(57)【要約】【課題】吐出口の近傍にインク溜まりが発生すること
を防ぐ。【解決手段】インクジェット記録ヘッドは、インクを
発泡させる複数の電気熱変換素子５１と、インクを吐出
する複数の吐出口５２と、電気熱変換素子５１を収容
し、インクを加熱して発泡させるための空間を形成する
圧力室５５と、吐出口５２にインクを供給する複数のイ
ンク流路８３と、複数のインク流路８３にインクを供給
する共通液室５４とを有している。インク流路８３は１
つの電気熱変換素子５１に対して１つ設けられており、
その中心線が電気変換素子５１の中心線からオフセット
されて位置するように配置されている。さらに、吐出口
５２の中心が、電気熱変換素子５１の中心から共通液室
５４とは反対側の方向にオフセットした位置に配置され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク等の記録液
を吐出口から吐出して被記録媒体に画像を記録するイン
クジェット記録ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置は、いわゆるノ
ンインパクト記録方式の記録装置であり、記録時に騒音
がほとんど生じず、高速な記録と様々な被記録媒体に対
する記録とが可能であるという特徴を有している。この
ようなことから、インクジェット記録装置は、プリン
タ、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサ等の記録
機構を担う装置として広く採用されている。

【０００３】このようなインクジェット記録装置に搭載
される記録ヘッドにおける代表的なインク吐出方式とし
ては、ピエゾ素子等の電気機械変換体を用いたもの、レ
ーザー等の電磁波を照射してインクを発熱させ、この発
熱による作用でインク滴を吐出させるもの、あるいは発
熱抵抗体を有する電気熱変換素子によってインクを加熱
し、膜沸騰の作用によりインク滴を吐出させるものなど
が知られている。

【０００４】これらのうち、電気熱変換素子を用いたイ
ンクジェット記録ヘッドは、電気熱変換素子を記録液室
内に設け、これに記録信号である電気パルスを供給して
発熱させることによりインクに熱エネルギーを与え、そ
のときの記録液の相変化により生じる記録液の発泡時
（沸騰時）の気泡圧力を利用して、微小な吐出口からイ
ンク液を吐出させて被記録媒体に対し記録を行うもので
ある。電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッ
ドは、一般に、インク滴を吐出するための吐出口が開口
しているノズルと、このノズルにインクを供給するイン
ク流路および共通液室とを有している。

【０００５】このようなインクジェット記録ヘッドは、
通常、記録装置本体のキャリッジに載置されている。記
録装置本体は、被記録媒体を、キャリッジに載置された
インクジェット記録ヘッドの吐出口面に対向する位置を
通るように搬送する搬送手段を有している。キャリッジ
は、被記録媒体の搬送方向に対して交差する方向に移動
可能に構成されている。

【０００６】このような記録装置での記録動作は、イン
クジェット記録ヘッドを移動させつつ所定の周期でイン
クを吐出させる主走査と、被記録媒体を所定幅分だけ搬
送する副走査とを繰り返して行われる。

【０００７】図８は、従来のインクジェット記録ヘッド
のノズル部分を示す模式図である。同図（ａ）は、吐出
口形成部材を透視した状態で示した平面図、同図（ｂ）
は同図（ａ）のＰ−Ｐ’線に沿って切断した断面図を示
している。

【０００８】図８に示すインクジェット記録ヘッドは、
インク供給口１５６に接続された共通液室１５４を有し
ている。共通液室１５４を挟んでその両側には、インク
を発泡させて吐出させる電気熱変換素子１５１と、その
電気熱変換素子１５１を収容する、電気熱変換素子１５
１の中心を中心とする円形の圧力室１５５とが複数並ん
で設けられている。共通液室１５４と各圧力室１５５と
の間には、それぞれインク流路１５３が設けられてい
る。電気熱変換素子１５１に対向する位置には、吐出口
１５２が開口している。

【０００９】このインクジェット記録ヘッドでは、隣り
合う吐出口１５２および電気熱変換素子１５１の印字方
向（キャリッジ移動方向）の位置は、各駆動ブロック間
の駆動タイミングのずれ時間の間にキャリッジ（不図
示）が移動する距離に相当するオフセット分だけずれて
いる。図８には、表記を簡潔にするため、各ノズルに４
つの駆動ブロックを割り当てたインクジェット記録ヘッ
ドを示しており、吐出口１５２の印字方向の配置は吐出
口の並び方向に４ノズルおきに周期的に変化している。

【００１０】そして、駆動ブロックに、駆動されるタイ
ミングが早いものから昇順に番号を付けた場合、図８に
示す例では、右上の吐出口１５２およびそれから左側に
４の整数倍のノズル数離れた吐出口１５２に駆動ブロッ
ク１が割り当てられ、その左隣の吐出口１５２に駆動ブ
ロック２、さらにその左隣の吐出口１５２に駆動ブロッ
ク３、さらにその左隣の吐出口１５２に駆動ブロック４
が割り当てられている。このような構成にすることで、
駆動ブロック１〜４を昇順に順次駆動し、インクを吐出
させて、これらの吐出口１５２から吐出されたインク
を、記録媒体上に一列に並んで着弾させることができ
る。

【００１１】図８に示す構成のノズルでは、インク流路
１６３の中心線と電気熱変換素子１５１の中心線とが一
致しているため、共通液室１５４からインク流路１６３
を通って圧力室１５５へ向かうインクの流れが電気熱変
換素子１５１の中心線に対して線対称に生じる。そのた
め、電気熱変換素子１５１によってインクを加熱するこ
とにより発生した気泡は、電気熱変換素子１５１上でそ
の中心線に対称に安定して消泡する。場合によっては消
泡位置が電気熱変換素子１５１の発熱域の角部（計４箇
所）に分散することもあるが、その場合でもそれぞれの
消泡位置は一定になる。

【００１２】気泡の消泡時にはキャビテーションの崩壊
による衝撃力が発生する。本従来例のように消泡位置が
安定しているノズル構成では、電気熱変換素子１５１の
うちの特定の個所がキャビテーションによる衝撃力を受
けるため、電気熱変換素子１５１が損傷を受けやすく耐
久寿命が短くなってしまうという問題があった。

【００１３】そこで、気泡の消泡位置を分散させるため
に、図９に示すノズル構成を有するインクジェット記録
ヘッドが提案されている。図９は、従来の他のインクジ
ェット記録ヘッドのノズル部分を示す模式図である。同
図（ａ）は、吐出口形成部材を透視した状態で示した平
面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿って切
断した断面図を示している。同図において図８と同様の
部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

【００１４】このインクジェット記録ヘッドでは、吐出
口１５２の中心の鉛直線上に中心が位置するように配置
されている電気熱変換素子１５１と圧力室１５５とに対
し、インク流路１８３が、その中心線が電気熱変換素子
１５１の中心線からオフセットした位置に位置するよう
に配置されている。

【００１５】この従来技術は、インク流路１８３をこの
ように配置することにより、消泡時のインクのリフィル
の流れに回転する流れ成分を生じさせ、キャビテーショ
ンの影響、特に電気熱変換素子１５１への影響を低減し
ようとするものである。このことについて、消泡工程を
示す図１０を参照して説明する。図１０は、ノズルの模
式的平面図であり、消泡工程の各推移状態を図１０
（ａ）〜図１０（ｆ）の順に示している。

【００１６】図１０（ａ）は、気泡１８７が最大の大き
さになる最大発泡時を示しており、この時点から消泡が
開始される。すると、図１０（ｂ）に示すように、消泡
とともに共通液室１５４からのインクの流れが生じ、気
泡１８７はインク流路１８３に張り出した部分が引っ込
むように小さくなっていく。

【００１７】インクの流れが圧力室１５５に達すると、
圧力室１５５の中心方向は空間が急に広くなっているた
め流速が遅くなる。その結果、インクの流れは圧力室１
５５中心方向に曲がる。これにより、気泡１８７は、図
１０（ｃ）、図１０（ｄ）に示すように、インクの流れ
方向に、インクに押されるようにして小さくなってい
く。

【００１８】そして、さらに気泡１８７が小さくなって
いく過程で、気泡１８７は、インクの流れによって圧力
室１５５の、図１０の左側に偏った位置に押し流され
る。この際、流れてくるインクは、共通液室１５４から
圧力室１５５に向う方向、すなわち図１０の上方に向う
方向の運動量を有しているので、圧力室１５５の下方を
回り込む流れは小さい。このため、気泡１８７は下方に
長く延びたようになり、消泡の直前には、気泡１８７
は、図１０（ｅ）に示すように上下に長く延びた三日月
状の形状になる。そして、図１０（ｆ）に示す最終的な
消泡工程は、このように上下に長い領域で生じる。

【００１９】以上のように、本従来例のインクジェット
記録ヘッドでは、消泡時に圧力室１５５内のインク流れ
に回転成分が発生するため、流体的に不安定で消泡位置
がゆらぎやすい。また、消泡が上下に長い領域に分散さ
れて生じるため、キャビテーションの衝撃も連続した領
域内に対して広範囲に分散される。その結果、キャビテ
ーションの衝撃は一点に集中せず電気熱変換素子１５１
の受ける衝撃力が小さくなる。

【００２０】なお、図１０に示す消泡位置は、電気熱変
換素子１５１に電力を供給するＡｌ電極（不図示）が電
気熱変換素子１５１に接続している位置である。この部
分はＡｌ電極から電気熱変換素子１５１へ向って段差状
になっており構造的には弱い部分ではあるが、耐久試験
ではこの近傍にキャビテーションが一点に集中した跡は
形成されず上下に長く浅く亀裂が形成されたのみで耐久
性が著しく延びたことが確認された。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示した従来例のインクジェット記録ヘッドでは、上述し
たように、インク流路１６３の中心線と電気熱変換素子
１５１の中心線とが一致しているため、共通液室１５４
からインク流路１６３を通って圧力室１５５へ向かうイ
ンクの流れが電気熱変換素子１５１の中心線に対して線
対称に生じる。そのため、電気熱変換素子１５１によっ
てインクを加熱することにより発生した気泡は、電気熱
変換素子１５１上でその中心線に対称に安定して消泡す
る。

【００２２】その結果、消泡時のキャビテーションによ
る衝撃力によって、インク流路１６３の中心線上のイン
クのメニスカス面から微小液滴が発生する。この微小液
滴は吐出口１５２のほぼ中央に多く発生するので、吐出
口１５２の縁で遮られることなく安定して吐出口１５２
から吐出してしまう。

【００２３】これに対して、図９に示したインクジェッ
ト記録ヘッドでは、下記のような現象が生じる。

【００２４】図１１は、図９に示したインクジェット記
録ヘッドのノズルからインク液滴が吐出されていく様子
を同図（Ｉ）から（III）の順に示している。なお、同
図（ａ）は、吐出口形成部材を透視した状態で示した平
面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ’線に沿って切
断した断面図を示している。

【００２５】図１１（Ｉ）は、電気熱変換素子１５１上
に発生した気泡が消泡した直後の状態を示している。主
滴およびそれに続くサテライト滴が、吐出口中心軸に沿
って吐出口１５２から吐出されている。上述のように、
インク流路１８３の中心線が電気熱変換素子１５１と圧
力室１５５との中心線からオフセットしており、ノズル
形状がインク流路１８３の中心線に対して非対称になっ
ているため、消泡は同図（ａ）中の点線で示した消泡領
域で行われる。そして、微小液滴がその消泡領域の上方
に発生する。発生した微小液滴は発生位置が吐出口１５
２の中心から偏っているため、図１１（II）に示すよう
に吐出口１５２の縁付近を飛翔することになる。

【００２６】このような非対称ノズルは消泡位置がゆら
ぎ易いため、微小液滴の吐出方向は不安定である。その
ため、図１１（III）に示すように吐出口１５２を通り
抜けて吐出する場合もあるが、多くの場合は吐出口１５
２の縁に衝突して吐出口近傍の外面に付着し、インク溜
まりを形成する。

【００２７】吐出口近傍の外面にインク溜まりが形成さ
れ、そのインク溜まりがある程度以上の大きさになる
と、吐出口から吐出するインク液滴と干渉してインク液
滴の吐出状態に影響を与える。

【００２８】図１２は、吐出口近傍の外面にインク溜ま
りが形成されている状態の図９に示したインクジェット
記録ヘッドのノズルからインク液滴が吐出されていく様
子を、同図（Ｉ）から（III）の順に示している。な
お、同図（ａ）は、吐出口形成部材を透視した状態で示
した平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ’線に沿
って切断した断面図を示している。

【００２９】図１２（Ｉ）は、微小液滴が吐出口１５２
近傍の外面に付着してインク溜まりが形成された状態を
示している。

【００３０】図１２（II）は吐出口１５２近傍の外面に
インク溜まりが形成された状態でインク液滴が吐出され
ようとしている状態を示している。吐出口１５２の近傍
にインク溜まりが形成されていると、インク液滴が吐出
口１５２から吐出される際にインク溜まりに接触し、表
面張力によってインク溜まりの方に引き寄せられる。す
ると、インク液滴は吐出口中心軸からずれた方向に吐出
されることとなる。

【００３１】図１２（III）は、その後インク液滴の形
成が終了し、吐出口中心軸からずれた方向に主滴および
サテライト滴が飛翔していく様子を示している。このよ
うに吐出口１５２の近傍にインク溜まりが形成された状
態で吐出動作が行われると、インク液滴の吐出方向がず
れるだけでなく、吐出速度の低下や吐出量の低下等も同
時に発生し易い。その結果、記録媒体上におけるインク
液滴の着弾位置が本来の位置からずれてしまい、記録画
像に「スジ」や「ムラ」等が発生し、記録画像の品位が
劣化するという問題が発生していた。

【００３２】そこで本発明は、吐出口の近傍にインク溜
まりが発生することを防ぎ、インク液滴の理想的な吐出
状態を維持することができるインクジェット記録ヘッド
を提供することを目的とする。

【００３３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクを発
泡させて吐出させる複数の電気熱変換素子と、インクを
吐出する複数のインク吐出口と、前記電気熱変換素子を
収容し、前記インクを加熱して発泡させるための空間を
形成する圧力室と、前記インク吐出口にインクを供給す
る複数のインク流路と、複数の前記インク流路にインク
を供給する共通液室とを有し、前記インク流路は１つの
電気熱変換素子に対して１つ設けられており、その中心
線が前記電気熱変換素子の中心線からオフセットされて
位置するように配置されているインクジェット記録ヘッ
ドにおいて、前記インク吐出口の中心が前記電気熱変換
素子の中心からオフセットされて位置するように配置さ
れていることを特徴とする。

【００３４】上記本発明のインクジェット記録ヘッドに
よれば、吐出口を微小液滴のエネルギー発生源である消
泡領域から遠くの位置に配置する場合には微小液滴が吐
出口から吐出されてしまうことを防止でき、あるいは、
吐出口を消泡領域のほぼ真上に配置する場合には微小液
滴を吐出口の縁に遮られることなく吐出させることが可
能になる。そのため、このようにインク吐出口の中心を
電気熱変換素子の中心からオフセットされて位置するよ
うに配置することにより、吐出口の近傍にインク溜まり
が発生することを防ぐことが可能になり、その結果、イ
ンク液滴の理想的な吐出状態を維持することが可能にな
る。

【００３５】前記インク吐出口の中心が、前記電気熱変
換素子の中心から、前記共通液室とは反対側の方向にオ
フセットした位置に配置されている構成とすることによ
り、インク吐出口が微小液滴のエネルギー発生源である
消泡領域からより遠くの位置に配置されるため、微小液
滴は吐出口の壁面に衝突し、吐出口の外に吐出されなく
なる。その結果、吐出口の近傍にインク溜まりが発生す
ることが防止される。

【００３６】あるいは、前記インク吐出口の中心が、前
記電気熱変換素子の中心から、前記インク流路の中心線
とは反対側の方向にオフセットした位置に配置されてい
る構成とすることにより、吐出口が消泡領域のほぼ真上
に配置されるため、微小液滴は吐出口の縁に遮られるこ
となく吐出される。その結果、吐出口の近傍にインク溜
まりが発生することが防止される。

【００３７】また、前記インク吐出口の中心が、前記電
気熱変換素子の中心から前記共通液室とは反対側の方向
にオフセットした位置に配置されているとともに、前記
電気熱変換素子の中心から前記インク流路の中心線とは
反対側の方向にオフセットした位置に配置されている構
成としてもよい。

【００３８】さらに、前記オフセットの量は１〜１０μ
ｍである構成とすることが好ましい。

【００３９】また、前記電気熱変換素子の中心が前記圧
力室の中心からオフセットされて位置するように配置さ
れている構成としてもよい。これにより、圧力室中心か
らの吐出口中心のオフセット量を小さく保ちつつ、吐出
口中心と電気熱変換素子中心とのオフセット量を大きく
設定することが可能になる。その結果、インク液滴の吐
出方向の適正な維持と圧力室内に発生する泡溜まりの抑
制とを達成しつつ、吐出口近傍の外面にインク溜まりが
形成されないようにすることができ、記録画像の品位を
さらに高く保つことが可能となる。

【００４０】また、前記インク流路の、前記電気熱変換
素子の中心線からのオフセット方向が、一列に並んで配
置されている複数の前記インク流路について同じ方向で
ある構成とすることが好ましい。このように構成するこ
とで、インク流路および圧力室を形成する部材の形成位
置が、製造のばらつきにより本来の位置からずれたとし
ても、電気熱変換素子および吐出口に対するインク流路
の相対位置が複数のノズルで同様にずれるので、複数の
ノズル間でインク吐出量やインク吐出方向にずれが生じ
ないようにでき、形成画像への悪影響があまり生じない
ようにできる。

【００４１】同様に、前記インク流路が、前記共通液室
を挟んで対向するように２列並んで形成されており、前
記対向するインク流路列に属する前記インク流路の、前
記電気熱変換素子の中心線からのオフセット方向が、前
記対向するインク流路列の並び方向と平行な線に関して
線対称な方向である構成とすることが好ましい。

【００４２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００４３】（第１の実施形態）図１は、本発明のイン
クジェット記録ヘッドの第１の実施形態におけるノズル
部分を示す模式図である。同図（ａ）は、吐出口形成部
材を透視した状態で示した平面図、同図（ｂ）は同図
（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿って切断した断面図を示してい
る。

【００４４】本実施形態のインクジェット記録ヘッド
は、インク流路８３が、その中心線が電気熱変換素子５
１の中心線からオフセットした位置に位置するように配
置されているとともに、吐出口５２が、その中心が電気
熱変換素子５１の中心から共通液室５４とは反対側の方
向にオフセットした位置に位置するように配置されてい
る。本実施形態のインクジェット記録ヘッドのその他の
構成は図９に示したインクジェット記録ヘッドと同様で
あるので、詳しい説明は省略する。

【００４５】図２は、図１に示したインクジェット記録
ヘッドのノズルからインク液滴が吐出されていく様子を
同図（Ｉ）から（III）の順に示している。なお、同図
（ａ）は、吐出口形成部材を透視した状態で示した平面
図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ’線に沿って切断
した断面図を示している。

【００４６】図２（Ｉ）は、電気熱変換素子５１上に発
生した気泡が消泡した直後の状態を示している。主滴お
よびそれに続くサテライト滴が、吐出口中心軸に沿って
吐出口５２から吐出されている。

【００４７】上述のように、吐出口５２の中心が電気熱
変換素子５１の中心から共通液室５４とは反対側の方向
にオフセットしているので、吐出口５２は微小液滴のエ
ネルギー発生源である消泡領域（同図（ａ）参照）に対
して相対的にその方向にオフセットした位置に配置され
ている。したがって、図９を参照して説明した場合と比
較して、吐出口５２の中心と消泡位置との相対的な距離
が長くなっている。そのため、消泡時には、メニスカス
面はキャビテーションの衝撃によって吐出口テーパ部
（ノズル）の壁面の近傍で同図（ｂ）の矢印Ａが示すよ
うに少し盛り上がるだけであり、微小液滴がほとんど発
生しなくなる。また、たとえ微小液滴が発生した場合で
も、吐出口テーパ部は吐出方向前方に向かうにつれて狭
くなっているので、微小液滴は吐出口テーパ部の壁面に
衝突し、吐出口５２の外に吐出されるに至らない。

【００４８】このように、本実施形態の記録ヘッドで
は、微小液滴が吐出口５２の縁に衝突することがなく、
吐出口５２近傍の外面にインク溜まりが形成されない。
そのため、図１２を参照して説明した場合のように、イ
ンク液滴が吐出口５２から吐出される際にインク溜まり
に接触し、表面張力によってインク溜まりの方に引き寄
せられることがない。したがって、吐出口５２から吐出
されたインク液滴は、図２（II）および（III）に示す
ように吐出口中心軸に沿って真っ直ぐに安定して飛翔す
るので、インク液滴の着弾位置が安定し、記録画像の品
位を高く保つことが可能となる。

【００４９】電気熱変換素子中心に対する吐出口中心の
オフセット量Ｘ（図１参照）が１μｍよりも小さいと、
吐出口５２の中心と消泡位置との相対的な距離が短くな
り、微小液滴が吐出口テーパ部の壁面に衝突せずに吐出
口５２の外に吐出されてしまう可能性が高い。その一方
で、オフセット量Ｘが１０μｍよりも大きいと、発泡時
の吐出圧力の作用方向が吐出口中心軸から大きく傾いて
しまい、インク液滴の吐出方向に悪影響を与えてしま
う。そのため、このオフセット量Ｘは、１μｍ≦Ｘ≦１
０μｍの範囲であることが好ましい。

【００５０】（第２の実施形態）図３は、本発明のイン
クジェット記録ヘッドの第２の実施形態におけるノズル
部分を示す模式図である。同図（ａ）は、吐出口形成部
材を透視した状態で示した平面図、同図（ｂ）は同図
（ａ）のＣ−Ｃ’線に沿って切断した断面図を示してい
る。

【００５１】本実施形態のインクジェット記録ヘッド
は、インク流路８３が、その中心線が電気熱変換素子５
１の中心線からオフセットした位置に位置するように配
置されているとともに、吐出口５２が、その中心が電気
熱変換素子５１の中心からインク流路８３の中心線とは
反対側の方向にオフセットした位置に位置するように配
置されている。本実施形態のインクジェット記録ヘッド
のその他の構成は図１に示したインクジェット記録ヘッ
ドと同様であるので、詳しい説明は省略する。

【００５２】図４は、図３に示したインクジェット記録
ヘッドからインク液滴が吐出されていく様子を同図
（Ｉ）から（III）の順に示している。なお、同図
（ａ）は、吐出口形成部材を透視した状態で示した平面
図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ’線に沿って切断
した断面図を示している。

【００５３】図２（Ｉ）は、電気熱変換素子５１上に発
生した気泡が消泡した直後の状態を示している。主滴お
よびそれに続くサテライト滴が、吐出口中心軸に沿って
吐出口５２から吐出されている。

【００５４】上述のように、吐出口５２の中心が、電気
熱変換素子５１の中心からインク流路８３の中心線とは
反対側の方向にオフセットしているので、吐出口５２は
微小液滴のエネルギー発生源である消泡領域（同図
（ａ）参照）のほぼ真上に配置されている。そのため、
消泡時にキャビテーションの衝撃によって発生した微小
液滴は、吐出口５２のほぼ中心からその中心軸に沿って
吐出される。

【００５５】したがって、本実施形態の記録ヘッドで
は、微小液滴が吐出口５２の縁に遮られずに吐出口５２
から吐出されるので、吐出口５２近傍の外面にインク溜
まりが形成されない。そのため、図１２を参照して説明
した場合のように、インク液滴が吐出口５２から吐出さ
れる際にインク溜まりに接触し、表面張力によってイン
ク溜まりの方に引き寄せられることがない。したがっ
て、吐出口５２から吐出されたインク液滴は、図４（I
I）および（III）に示すように吐出口中心軸に沿って真
っ直ぐに安定して飛翔するので、インク液滴の着弾位置
が安定し、記録画像の品位を高く保つことが可能とな
る。

【００５６】本実施形態においても、電気熱変換素子中
心に対する吐出口中心のオフセット量Ｘ（図３（ａ）参
照）が１μｍよりも小さいと、吐出口５２の中心と消泡
位置との相対的な距離が短くなり、微小液滴が吐出口テ
ーパ部の壁面に衝突せずに吐出口５２の外に吐出されて
しまう可能性が高い。その一方で、オフセット量Ｘが１
０μｍよりも大きいと、発泡時の吐出圧力の作用方向が
吐出口中心軸から大きく傾いてしまい、インク液滴の吐
出方向に悪影響を与えてしまう。そのため、このオフセ
ット量Ｘは、１μｍ≦Ｘ≦１０μｍの範囲であることが
好ましい。

【００５７】また、本実施形態のように吐出口５２をオ
フセットさせることに加えて、図１のように吐出口５２
の中心を電気熱変換素子５１の中心から共通液室５４と
は反対側の方向にさらにオフセットさせた構成としても
よい。

【００５８】（第３の実施形態）図５は、本発明のイン
クジェット記録ヘッドの第３の実施形態におけるノズル
部分を示す模式図である。同図（ａ）は、吐出口形成部
材を透視した状態で示した平面図、同図（ｂ）は同図
（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿って切断した断面図を示してい
る。

【００５９】本実施形態のインクジェット記録ヘッド
は、インク流路８３が、その中心線が電気熱変換素子５
１の中心線からオフセットした位置に位置するように配
置されている。さらに、吐出口５２が、その中心が圧力
室５５の中心から共通液室５４とは反対側の方向にオフ
セットした位置に位置するように配置されているととも
に、電気熱変換素子５１が、その中心が圧力室５５の中
心から共通液室５４に向かう方向にオフセットした位置
に位置するように配置されている。本実施形態での吐出
口５２と電気熱変換素子５１との相対的な位置関係は、
図１に示したものと同じである。本実施形態の特徴は、
電気熱変換素子５１の中心を圧力室５５の中心に対して
オフセット配置したことにある。その他の構成は図１に
示したインクジェット記録ヘッドと同様であるので、詳
しい説明は省略する。

【００６０】図１や図３に示した構成において、圧力室
５５の中心に対する吐出口５２の中心の位置のオフセッ
ト量が過度に大きくなると、圧力室５５内の流抵抗バラ
ンスが崩れてインク液滴の吐出方向が変化し易くなると
いう問題や、圧力室５５内にデッドペースが増えるため
に圧力室５５内に泡溜まりが発生し易くなるという問題
が発生する。ここで「泡溜まり」とは、インク中に溶存
する気泡が集合することによって形成された気泡が滞留
するこという。

【００６１】これに対し、本実施形態の構成によれば、
圧力室５５中心からの吐出口５２中心のオフセット量を
小さく保ちつつ、吐出口５２中心と電気熱変換素子５１
中心とのオフセット量を大きく設定することができる。
したがって、本実施形態によれば、インク液滴の吐出方
向の適正な維持と圧力室内に発生する泡溜まりの抑制と
を達成しつつ、図１の構成のように、微小液滴が吐出口
５２の縁に衝突せず、吐出口５２近傍の外面にインク溜
まりが形成されないようにすることができ、記録画像の
品位をさらに高く保つことが可能となる。

【００６２】なお、本実施形態が適用できるのは上記の
ような構成に限られない。例えば、図３に示したよう
な、吐出口５２が、その中心が圧力室５５の中心からイ
ンク流路８３の中心線とは反対側の方向にオフセットし
た位置に位置するように配置されている構成において、
電気熱変換素子５１を、その中心が圧力室５５の中心か
ら前記インク流路８３の中心線の方向にオフセットした
位置に位置するように配置してもよい。

【００６３】この構成によっても、圧力室５５中心から
の吐出口５２中心のオフセット量を小さく保ちつつ、吐
出口５２中心と電気熱変換素子５１中心とのオフセット
量を大きく設定することができる。したがって、インク
液滴の吐出方向の適正な維持と圧力室内に発生する泡溜
まりの抑制とを達成しつつ、図３の構成のように、微小
液滴を吐出口５２の縁に遮られずに吐出口５２から吐出
し、吐出口５２近傍の外面にインク溜まりが形成されな
いようにすることができ、記録画像の品位をさらに高く
保つことが可能となる。

【００６４】（その他の実施形態）上記の各実施形態の
ように、インク流路８３を電気熱変換素子５１の中心線
に対してオフセットさせて配置する場合、図６（ａ）の
ノズル全体図および図６（ｂ）の拡大図に示すように、
１つのノズル列に含まれるノズルの全てについて、電気
熱変換素子５１の中心線に対するインク流路８３のオフ
セット方向を揃えることが好ましい。

【００６５】このことについて、ノズルの平面図を示す
図７を参照して説明する。電気熱変換素子５１が形成さ
れた記録素子基板上にインク流路８３および圧力室５５
を構成する部材をパターニングする際、パターニング用
のマスクがノズル列方向にずれ、インク流路８３および
圧力室５５が、図７に実線で示す本来の位置からずれ、
破線で示す位置に形成される場合がある。

【００６６】このような場合、図７（ａ）に示すよう
に、電気熱変換素子５１に対するインク流路８３のオフ
セット方向が異なるノズルがあると、電気熱変換素子５
１とインク流路８３との位置関係が、両ノズル間で異な
る方向にずれてしまう。すなわち、図７（ａ）の左側の
ノズルでは、インク流路８３が電気熱変換素子５１に近
づく方向にずれるのに対して、右側のノズルでは、イン
ク流路８３が電気熱変換素子５１から離れる方向にずれ
る。また、このことは、電気熱変換素子５１に対向する
位置に配置される吐出口５２とインク流路８３との位置
関係についても同様である。このため、インク吐出特性
に両ノズル間で差が生じてしまい、記録画像が乱れる危
惧がある。また、両ノズル間で流抵抗を揃えるようにイ
ンク流路の幅や高さを調整したとしても、両ノズル間の
流抵抗に差が生じてしまう危惧がある。

【００６７】これに対して、図７（ｂ）に示すように、
電気熱変換素子５１に対するインク流路８３のオフセッ
ト方向が同じである場合には、インク流路８３および圧
力室５５の形成位置がずれると、電気熱変換素子５１お
よび吐出口５２とインク流路８３との位置関係のずれが
両ノズルで同様に生じるので、両ノズルのインク吐出特
性は同じ様に変化する。そこで、例えばインクの吐出方
向や吐出量が多少変化したとしても、複数のノズルで同
様の変化が生じるので、記録画像に与える影響は小さ
い。

【００６８】このように、電気熱変換素子５１に対する
インク流路８３のオフセット方向を、１つのノズル列内
の各ノズルで同様にすることで、製造のばらつきによる
記録画像への影響を低減できる。また同様に、ノズル列
が共通液室５４を挟んで２列ある場合、２列のノズル列
での電気熱変換素子５１に対するインク流路８３のオフ
セット方向は、ノズル列に平行な中心軸８９（図６
（ｂ）参照）に対して線対称な方向にすることが好まし
い。すなわち、このようにすることで、製造のばらつき
による電気熱変換素子５１とインク流路８３との位置関
係のずれが両ノズル列間で同様に生じるようにでき、記
録画像に与える影響を低減できる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインクジ
ェット記録ヘッドは、インク吐出口の中心が電気熱変換
素子の中心からオフセットされて位置するように配置さ
れているので、インク吐出口の近傍にインク溜まりが発
生することを防ぎ、インク液滴の理想的な吐出状態を維
持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録ヘッドの第１の実
施形態におけるノズル部分を示す模式図である。

【図２】図１に示したインクジェット記録ヘッドのノズ
ルからインク液滴が吐出されていく様子を示す図であ
る。

【図３】本発明のインクジェット記録ヘッドの第２の実
施形態におけるノズル部分を示す模式図である。

【図４】図３に示したインクジェット記録ヘッドのノズ
ルからインク液滴が吐出されていく様子を示す図であ
る。

【図５】本発明のインクジェット記録ヘッドの第３の実
施形態におけるノズル部分を示す模式図である。

【図６】図６（ａ）は、本発明のインクジェット記録ヘ
ッドのノズル部分の全体の平面図、図６（ｂ）は図６
（ａ）のＡ部拡大図である。

【図７】本発明のインクジェット記録ヘッドのノズル部
分の平面図であり、ノズル形成部材の形成位置にずれが
生じた場合を示している。

【図８】従来のインクジェット記録ヘッドのノズル部分
を示す模式図である。

【図９】従来の他のインクジェット記録ヘッドのノズル
部分を示す模式図である。

【図１０】消泡工程の各推移状態を示す、ノズルの模式
的平面図である。

【図１１】図９に示したインクジェット記録ヘッドのノ
ズルからインク液滴が吐出されていく様子を示す図であ
る。

【図１２】吐出口近傍の外面にインク溜まりが形成され
ている状態の図９に示したインクジェット記録ヘッドの
ノズルからインク液滴が吐出されていく様子を示す図で
ある。

【符号の説明】

５１電気熱変換素子５２吐出口５４共通液室５５圧力室５６インク供給口８３インク流路８９中心軸Ｂ

フロントページの続き (72)発明者矢部賢治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)発明者及川真樹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)発明者金子峰夫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Ｆターム(参考） 2C057 AF30 AF78 AG11 AG29 AG46 BA04 BA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを発泡させて吐出させる複数の電
気熱変換素子と、インクを吐出する複数のインク吐出口
と、前記電気熱変換素子を収容し、前記インクを加熱し
て発泡させるための空間を形成する圧力室と、前記イン
ク吐出口にインクを供給する複数のインク流路と、複数
の前記インク流路にインクを供給する共通液室とを有
し、前記インク流路は１つの前記電気熱変換素子に対し
て１つ設けられており、その中心線が前記電気熱変換素
子の中心線からオフセットされて位置するように配置さ
れているインクジェット記録ヘッドにおいて、前記インク吐出口の中心が前記電気熱変換素子の中心か
らオフセットされて位置するように配置されていること
を特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】前記インク吐出口の中心が、前記電気熱
変換素子の中心から、前記共通液室とは反対側の方向に
オフセットした位置に配置されている、請求項１に記載
のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】前記インク吐出口の中心が、前記電気熱
変換素子の中心から、前記インク流路の中心線とは反対
側の方向にオフセットした位置に配置されている、請求
項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】前記インク吐出口の中心が、前記電気熱
変換素子の中心から前記共通液室とは反対側の方向にオ
フセットした位置に配置されているとともに、前記電気
熱変換素子の中心から前記インク流路の中心線とは反対
側の方向にオフセットした位置に配置されている、請求
項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】前記オフセットの量は１〜１０μｍであ
る、請求項２から４のいずれか１項に記載のインクジェ
ット記録ヘッド。
【請求項６】前記電気熱変換素子の中心が前記圧力室
の中心からオフセットされて位置するように配置されて
いる、請求項１から５のいずれか１項に記載のインクジ
ェット記録ヘッド。
【請求項７】前記インク流路の、前記電気熱変換素子
の中心線からのオフセット方向が、一列に並んで配置さ
れている複数の前記インク流路について同じ方向であ
る、請求項１から６のいずれか１項に記載のインクジェ
ット記録ヘッド。
【請求項８】前記インク流路が、前記共通液室を挟ん
で対向するように２列並んで形成されており、前記対向
するインク流路列に属する前記インク流路の、前記電気
熱変換素子の中心線からのオフセット方向が、前記対向
するインク流路列の並び方向と平行な線に関して線対称
な方向である、請求項１から７のいずれか１項に記載の
インクジェット記録ヘッド。