JP2000211142A

JP2000211142A - インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録ヘッドカ―トリッジ及びインクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2000211142A
Application number: JP1711699A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Masuda; 和明益田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2000-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】液路から吐出口に至るインクの流れ、及び吐
出口からのインクの吐出方向を安定化させることで、高
速かつ高解像度の印字を可能とする。【解決手段】インクに与える吐出用の熱エネルギーを
発生する電気熱変換体３１が設けられた第1の基板３２
上にはオリフィスプレート部３６を有する第2の基板３
４が接合される。第２の基板３４には、電気熱変換体３
１に対応する位置に溝が形成され、第1の基板３２と接
合されることで液路４２を構成する。オリフィスプレー
ト部３６には、液路４２側からレーザビームを照射する
ことで、液路４２と連通する吐出口３０が形成される。
第2の基板３４の溝は、レーザビームをその光軸が液路
４２の中心軸と平行になるように照射しても溝の壁部に
レーザビームが照射されない形状であり、吐出口３０
は、光軸が液路と平行になるようにレーザビームが照射
されて形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクを吐出する
吐出口が開口したオリフィスプレートを有するインクジ
ェット記録ヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクを吐出して被記録媒体に記録を行
うインクジェット記録ヘッドは、一般に、インクを吐出
させるためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子
が複数設けられた第１の基板上に、各エネルギー発生素
子に対応した複数の液路及び各液路にそれぞれ連通する
吐出口（オリフィス）が形成された第２の基板を接合さ
せて構成されている。

【０００３】最近、この種のインクジェット記録ヘッド
のオリフィスを加工するのにエキシマレーザーを用いる
ようになってきている。インクをオリフィスから吐出さ
せ、着弾精度良く、記録紙上に着弾させるため、また、
吐出の安定性を高め、印字品位を向上させるためには、
オリフィスは、吐出方向に向かって断面積が減少するテ
ーパ形状とすることが求められる。

【０００４】そこで、本出願人らは先に特開平２−１８
７３４６号公報などで開示したように、樹脂製の第２の
基板のオリフィスプレート部分に、被記録媒体側ではな
く液路側からエキシマレーザー光を照射し、前述のテー
パ形状をもつオリフィスの形成方法が知られている。こ
の方法によれば、液路となるべき凹部と、吐出口を形成
するオリフィスプレート部とが一体にたとえば射出成形
で形成し、その後、エキシマレーザーによるオリフィス
加工を行うため、部品数も少なく工程も比較的簡略に済
み、製造コストも低く抑えることが可能であるなど、大
きなメリットがある。

【０００５】以下に、レーザ加工でオリフィスを形成し
た従来のインクジェット記録ヘッドについて、図１２を
用いて説明する。インクジェット記録ヘッド１０１７
は、複数のエネルギー発生素子１０３１が設けられた第
１の基板１０３２と、第１の基板１０３２に接合された
第２の基板１０３４とを有する。第２の基板１０３４に
は、各エネルギー発生素子１０３１に対応した複数の液
路１０４２を構成する溝及び共通液室１０３３を構成す
る凹部が形成されている。また、第２の基板１０３４の
前端面であるオリフィスプレート部１０３６には、各液
路１０４２とそれぞれ連通する複数の吐出口１０３０
が、液路１０４２側からレーザビームを照射することに
より形成される。

【０００６】第１の基板１０３２は、不図示の板状の支
持体上に固定支持される。この支持体は、被記録材１０
１０の記録面と略垂直になるように位置決めされてい
る。つまり、液路１０４２の中心軸は被記録材１０１０
の記録面と略垂直となっている。

【０００７】液路１０４２内にインクが満たされた状態
でエネルギー発生素子１０３１を駆動して液路１０４２
内のインクに吐出用のエネルギーを与えることによっ
て、吐出口１０３０からインクが吐出される。インクジ
ェット記録ヘッド１０１７には被記録材１０１０が所定
の間隔をおいて対向配置されており、吐出口１０１７か
ら吐出したインクが被記録材１０１０に着弾することで
被記録材１０１０に記録がなされる。

【０００８】ここで、吐出口１０３０の中心軸１０３０
Ｃと流路１０４２の中心軸１０４２Ｃとは、ある角度θ
で交差している。これは、上述のように吐出口１０３０
をテーパ形状とするためにはレーザビームを液路１０４
２側から照射する必要があるが、その場合、図１３に示
すように、吐出口１０３０の中心軸１０３０Ｃが液路１
０４２の中心軸１０４２Ｃと一致するようにレーザビー
ム１０９５を照射すると、レーザビーム１０９５が液路
１０４２の壁となる部分に当たり、遮られてしまう。そ
こで、レーザビーム１０９５が液路１０４２の壁となる
部分に遮られないようにするために、図１４に示すよう
に、液路１０４２の斜め下方から、液路１０４２の中心
軸１０４２Ｃに対して角度θでレーザビーム１０９５を
照射して吐出口１０３０を形成している。その結果、先
に述べたように、液路１０４２の中心軸１０４２Ｃと吐
出口１０３０の中心軸１０３０Ｃとが角度θをもって交
差するような構成となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】液路内のインクが吐出
口から吐出する際、インクは液路の中心軸及び吐出口の
中心軸に沿って流れようとする。

【００１０】しかし、上述した従来のインクジェット記
録ヘッドでは、両者の中心軸が交差しているため、吐出
口の近傍でインクの流れ方向が急に変わってしまう。こ
れにより、インクの流れが不安定になり、特に、高速印
字のために高い駆動周波数でエネルギー発生素子を駆動
する場合には、吐出口から吐出するインク滴から分離す
るサテライト滴やインクミストが増大し、印字品位を低
下させる原因になり易い。

【００１１】また、図１２にも示したように、被記録材
１０１０は液路１０４２に対してほぼ垂直になるように
配置されるため、被記録材１０１０の表面に対してイン
クは角度θをもって飛翔着弾することになる。実際の記
録においては、インクジェット記録ヘッド１０１７を被
記録材１０１０に対して往復走査しながらインクを吐出
させているが、図１５に示すように、インクの吐出方向
が被記録材１０１０の記録面に対して角度θだけ傾いて
おり、それに更にインクジェット記録ヘッドの走査方向
速度成分も加わるため、往時と復時とではインクの実際
の飛翔方向が大きく異なる。このことは、被記録材１０
１０へのインクの着弾位置精度を悪くする原因となる。

【００１２】上述した事項は、解像度が高い、すなわち
吐出口の配列ピッチが小さなインクジェット記録ヘッド
において問題となってくる。

【００１３】そこで本発明は、液路から吐出口に至るイ
ンクの流れ、及び吐出口からのインクの吐出方向を安定
化させることで、高速かつ高解像度の印字を可能とする
インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録ヘッド
カートリッジ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。

【００１４】

【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、液体吐出用のエ
ネルギーを発生するエネルギー発生素子が設けられた第
１の基板と、前記第１の基板に接合されることで前記エ
ネルギー発生素子に対応した液路を構成する溝が形成さ
れるとともに、液体を吐出するために前記液路と連通す
る吐出口がオリフィスプレート部に形成された第２の基
板とを有し、前記吐出口が、前記オリフィスプレート部
に前記液路側からレーザビームを照射することにより形
成されたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記第２
の基板の溝は、前記レーザビームをその光軸が前記液路
の中心軸と平行になるように照射しても前記レーザビー
ムが前記溝の壁部に照射されない形状であり、前記吐出
口は、前記レーザビームの光軸が前記液路の中心軸と平
行になるように前記レーザビームが照射されて形成さた
ことを特徴とする。

【００１５】上記のとおり構成された本発明では、第２
の基板のオリフィスプレート部に流路側からレーザビー
ムを照射して形成された吐出口は、レーザビームをその
光軸が液路の中心軸と平行になるように照射することに
よって形成されるが、第２の基板の溝は、このようにレ
ーザビームを照射してもレーザビームが溝の壁部に照射
されない形状であるので、レーザビームが第２の基板の
溝の壁部に遮られることなく、中心軸が液路の中心軸と
平行な吐出口が形成される。従って、液体を吐出する際
の液路から吐出口へ至る液体の流れの中で液体の流れ方
向が変わることはなく、安定したインクの流れが得られ
る。また、従来と同様に液路の中心軸が被記録媒体の記
録面と略垂直になるようにインクジェット記録ヘッドを
配置しても、インクは記録面と略垂直に飛翔するので、
被記録媒体へのインクの着弾位置も安定する。

【００１６】上記エネルギー発生素子としては、液体に
気泡を発生させるための熱エネルギーを発生するものを
用いることができる。この場合には、第１の基板上にエ
ネルギー発生素子に対面して設けられ、液路内の液体の
流れ方向の上流側の一端が固定され他端が自由端となる
可動部材を設けることで、液路内に発生した気泡の圧力
伝播方向及び気泡の成長方向が吐出口側へ効率的に導か
れる。

【００１７】また、本発明のインクジェット記録ヘッド
カートリッジは、上記本発明のインクジェット記録ヘッ
ドと、該インクジェット記録ヘッドに供給される液体を
保持する保持容器とを有するものである。

【００１８】本発明のインクジェット記録装置は、上記
本発明のインクジェット記録ヘッドと、該インクジェッ
ト記録ヘッドから液体を吐出させるための駆動信号を供
給する駆動信号供給手段とを有する、または、上記本発
明のインクジェット記録ヘッドと、該インクジェット記
録ヘッドから吐出された液体を受ける被記録媒体を搬送
する被記録媒体搬送手段とを有するものである。

【００１９】

【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。

【００２０】（第１の実施形態）図１は、本発明を適用
したインクジェットプリント装置の一例の概略構成を示
す模式的斜視図である。

【００２１】図１において、装置本体１には、螺旋溝２
が刻まれたリードスクリュー３が回転自在に軸支されて
おり、このリードスクリュー３は、駆動モータ４の正逆
回転に連動すべく、伝達ギア５，６を介して回転駆動さ
れる。キャリッジ７は、その支持部８（図６参照）に設
けられたピン（不図示）を螺旋溝２に係合し、かつガイ
ドレール９に摺動自在に案内されており、駆動モータ４
の正逆回転により矢印ａ，ｂ方向に往復移動する。用紙
やプラスチック薄板等の被記録材（プリント媒体）１０
は、プラテンローラ１１によって紙送りされ、記録位置
では、キャリッジ７の移動方向に沿って延在する紙押さ
え１２によりプラテン１１の周面に押圧される。

【００２２】フォトカプラ１３，１４は、その配置位置
において、キャリッジ７に取付けられたレバー１５の通
過を検出して駆動モータ４の回転方向の逆転の切換え等
を行うためのホームポジション検出手段を構成してい
る。キャリッジ７には、プリント手段を構成するインク
ジェットカートリッジ１６が搭載されている。このイン
クジェットカートリッジ１６は、図３に示すように、イ
ンクジェットヘッド１７を含むインクジェットユニット
１８とインク貯蔵部を形成するインクタンク１９とを一
体化した構造とされている。

【００２３】図１において、プリント領域を外れた位置
（例えば、ホームポジション）には、インクジェットヘ
ッド１７の吐出口面（吐出口が配列された前面）を覆う
（キャッピング）ためのキャップ部材２０が配設されて
いる。このキャップ部材２０は、支持部材２１によって
支持され、さらに吸引手段２２を備え、キャップ内開口
２３を介してインクジェットヘッド１７の吸引回復を行
うように構成されている。

【００２４】装置本体１の枠部材２４に支持板２５が取
付けられており、この支持板２５に摺動可能に支持され
たクリーニングブレード２６は、不図示の駆動手段によ
り、インクジェットヘッド１７に対して近接及び離間す
る前後方向に移動可能に構成されている。クリーニング
ブレード１６としては、図示のものの他、公知の種々の
形態のものを使用することができる。レバー２７は、吸
引回復操作を開始するためのものであり、キャリッジ７
と当接するカム２８の移動に伴って移動する。そして、
このレバー２７の移動に伴ってギア２９やクラッチ切換
え等の公知の伝達手段を制御することにより、駆動モー
タ４からの駆動力の伝達が制御される。

【００２５】前述のキャッピング、クリーニング、吸引
回復の各処理は、キャリッジ７がホームポジション側の
領域の移動したときに、リードスクリュー３の作用によ
りそれぞれの対応位置にて行われる。そして、これらの
各処理は、周知のタイミング及びシーケンスを利用して
任意の態様で実施することができる。また、これらの各
処理は単独でもあるいは複合的にも実施することができ
ることは勿論である。

【００２６】図２は、図１に示したインクジェットカー
トリッジ１６の外観斜視図であり、図３はインクジェッ
トカートリッジ１６の分解斜視図である。

【００２７】図２及び図３において、インクジェットカ
ートリッジ１６は、インクジェットヘッド１７を含むイ
ンクジェットユニット１８と、インクを収納するインク
タンク１９とを一体的に組み付けた構造となっている。
インクジェットヘッド１７には、多数の吐出口３０が一
体的に形成されている。そして、インクジェットユニッ
ト１８は、このインクジェットヘッド１７を含む、その
インクジェットヘッド１７への電気配線やインク配管等
をまとめたものである。

【００２８】本例のインクジェットカートリッジ１６
は、インクの収納割合が大きいものであり、インクジェ
ットユニット１８の先端部はインクタンク１９の前面よ
り僅かに突出している。このインクジェットカートリッ
ジ１６は、図６を参照して後述するように、キャリッジ
７の位置決め手段及び電気的接点によってキャリッジ７
に着脱可能に固定支持されるディスポーザブルタイプの
ものである。

【００２９】図４は、インクジェットヘッド１７の構造
を模式的に示す部分斜視図である。このインクジェット
ヘッド１７は、熱エネルギーを利用してインクを吐出す
るインクジェットヘッドであって、熱エネルギーを発生
するための電気熱変換体３１を備えたものである。そし
て、このインクジェットヘッド１７は、電気熱変換体３
１によって印加される熱エネルギーによりインクに膜沸
騰を生じさせ、その膜沸騰による気泡の成長、収縮によ
って生じる圧力変化を利用して、吐出口３０よりインク
を吐出させてプリント（記録ともいう）を行うものであ
る。なお、インクジェットヘッド１７の詳細については
後述する。

【００３０】図５は、図３中のインクタンク１９におけ
るインクジェットユニット１８の取付け部を示す模式的
斜視図であり、図６は、インクジェットカートリッジ１
６におけるキャリッジ７への取付け構造を示す断面図で
ある。次に、これらの図とともに、主として図３を参照
して、インクジェットユニット１８の構成について説明
する。

【００３１】図３において、配線基板３７の一端はイン
クジェットヘッド１７の第１基板３２の配線部分と相互
に接続され、さらに、配線基板３７の他端部には、装置
本体の駆動信号供給手段（不図示）からの電気信号を受
けるための各電気熱変換体３１（図４参照）に対応した
複数個のパッド３８が設けられている。このことによ
り、装置本体からの電気信号は、それぞれの電気熱変換
体３１に個別に供給される。

【００３２】配線基板３７の裏面を平面で支持する金属
製の支持体３９は、インクジェットユニット１８の底板
となる。押えばね４０はＭ字形状であり、そのＭ字の中
央で共通液室３３（図４参照）の外壁部分を軽圧で押圧
するとともに、その前だれ部４１で液路４２の一部、好
ましくは吐出口３０近傍の領域を線圧で集中押圧する。
第１の基板３２と第２の基板３４とは、押えばね４０の
足部が支持体３９の孔４３を通って支持体３９の裏面側
に係合することによって、挟み込んだ状態で係合され、
押えばね４０とその前だれ部４１の集中付勢力によって
相互に圧着固定される。

【００３３】支持体３９は、インクタンク１９の２つの
位置決め突起４４、及び位置決め用かつ熱融着保持用の
突起４５，４６（図５参照）のそれぞれに係合する孔４
７，４８，４９を有する。また、支持体３９には、イン
クタンク１９からのインク流路を形成するためのインク
供給管５２が貫通する孔５３が設けられている。支持体
３９に対する配線基板３７の取付けは、接着材等による
貼着で行われる。

【００３４】支持体３９の凹部５４，５５は、それぞれ
突起５０，５１の近傍に設けられており、組み立てられ
たインクジェットカートリッジ１６（図２参照）のイン
クジェットユニット１８の周囲の３辺に設けられた平行
溝５６，５７の延長線上に位置することにより、ゴミや
インク等の不要物が突起５０，５１に至らないように構
成されている。前記平行溝５６が形成されている蓋部材
５８は、図６に示すように、インクジェットカートリッ
ジ１６の外壁を形成するとともに、インクタンク１９と
の間にインクジェットユニット１８を収納する空間５９
を形成する。また、前記平行溝５７が形成されているイ
ンク供給部材６０は、インク供給管５２側を固定された
片持ち梁として形成され、かつインク供給管５２に連続
するインク導管６１を有し、さらに、インク導管６１の
固定側とインク供給管５２との間の毛細管現象を確保す
るための封止ピン６２が挿入されている。なお、インク
タンク１９とインク供給管５２との結合部は圧入でシー
ルされている。

【００３５】インク供給部材６０は、モールド成形で作
られるため、安価で位置精度が高く、製造上の精度低下
がなく、さらに片持ち梁構造のインク導管６１を備えた
構成としての大量生産時においても、そのインク導管６
１のインク受け口３５に対する圧接状態が安定してい
る。本例では、この圧接状態下で、封止用接着剤をイン
ク供給部材６０側から流し込むだけで、より完全な連通
状態を確実に得ることができる。なお、インク供給部材
６０の支持体３９に対する固定は、インク供給部材６０
の裏面側の２本のピン（不図示）を支持体３９の孔６
４，６５にそれぞれ貫通させ、これを熱融着することに
より簡単に行われる。この熱融着された裏面部の僅かな
突出領域は、インクタンク１９におけるインクジェット
ユニット１８の取付け側の側面の窪み（不図示）内に収
められるので、インクジェットユニット１８の位置決め
面が正確に得られる。

【００３６】次に、インクタンク１９について説明す
る。インクタンク１９は、基本的にカートリッジ本体６
６とインク吸収体６７と蓋部材６８とからなり、インク
吸収体６７をインクジェットユニット１８とは反対側か
らカートリッジ本体６６に挿入したのち蓋部材６８でこ
れを封止することにより組み立てられる。インク吸収体
６７は、インクを含浸して保持するためのものであり、
カートリッジ本体６６内に配置される。インク供給口６
９は、インクジェットユニット１８にインクを供給する
ためのものであり、その少し内部にフィルター（不図
示）が設けられている。さらに、インクタンク１９に
は、その内部を大気に連通するための大気連通口７１が
設けられている。

【００３７】また、インクタンク１９におけるインクジ
ェットユニット１８の取付け面の構成は図５に示されて
いる。オリフィスプレート３６の吐出口３０のほぼ中心
を通って、インクタンク１９の底面もしくはキャリッジ
７の表面の載置基準面に平行な直線をＬ₁とすると、支
持体３９の２つの孔４７にそれぞれ係合する２つの位置
決め用突起４４，４４はこの直線Ｌ₁上にある。これら
の位置決め用突起４４，４４の高さは支持体３９の厚み
より僅かに低く、支持体３９の位置決めを行う。図５中
の直線Ｌ₁の延長上には、図６に示すように、キャリッ
ジ７の位置決め用フック７４の９０度角の係合面７５が
係合する爪７６が位置しており、キャリッジ７に対する
位置決め作用力が前記直線Ｌ₁（図５参照）を含む上記
基準面に平行な面領域で作用するように構成されてい
る。後述するように、これらの関係は、インクタンク１
９のみの位置決めの精度をインクジェットヘッド１７の
吐出口３０の位置決め精度と同等とする上で有効な構成
である。

【００３８】また、支持体３９のインクタンク１９側面
への固定用の孔４８，４９（図３参照）のそれぞれに対
応するインクタンク１９の突起４５，４６（図５参照）
は、突起４４よりも長く、支持体３９を貫通する突出し
た部分が熱融着されることによって、支持体３９をその
側面に固定する。直線Ｌ₁に垂直で突起４５を通る直線
をＬ₃、突起４６を通る直線Ｌ₂としたとき、直線Ｌ₃上
にはインク供給口６９（図３参照）のほぼ中心が位置す
るので、インク供給口６９とインク供給管５２との結合
状態が安定化し、落下や衝撃によってもこれらの結合状
態への負荷が軽減される。

【００３９】また、直線Ｌ₂と直線Ｌ₃は一致せず、イン
クジェットヘッド１７の吐出口３０側の突起４４周辺に
突起４５，４６が存在しているので、さらにインクジェ
ットヘッド１７のインクタンク１９に対する位置決め補
強効果を生んでいる。なお、図５中の直線Ｌ₄はインク
供給部材６０の装着時の外壁位置である。突起４５，４
６は該直線Ｌ₄に沿っているので、インクジェットヘッ
ド１７の先端側構成の重量に対しても充分な強度と位置
精度を与えている。インクタンク１９の先端ツバ７７
は、キャリッジ７の前板７８（図６参照）の穴に挿入さ
れて、インクタンク１９の変位が極端に悪くなるような
異変時に対応するように設けられている。

【００４０】キャリッジ７に対する抜け止め７９（図６
参照）は、キャリッジ７の不図示のバーに対応して設け
られており、インクジェットカートリッジ１６が後述の
ように旋回装着された位置で、そのバーの下方に進入す
ることにより、不要に位置決め位置から離脱させる上方
方向への力がインクジェットカートリッジ１６に作用し
ても、装着状態を維持することが可能な保護用部材を形
成している。

【００４１】インクタンク１９は、インクジェットユニ
ット１８を装着した後に蓋部材５８で覆われることによ
り、インクジェットユニット１８を、その下方開口を除
いて包囲するように形成されている。しかし、インクジ
ェットカートリッジ１６としては、キャリッジ７に載置
するための前記下方開口がキャリッジ７に近接している
ため、実質的には４方包囲空間を形成することになる。
したがって、この包囲空間内にあるインクジェットヘッ
ド１７からの熱は、その空間内を保温空間にする点で有
効である。しかし、長期連続使用のときには、僅かな昇
温の原因となる。そこで、本例においては、支持体３９
の自然放熱を助けるために、インクジェットカートリッ
ジ１６の上面に前記の包囲空間より小さい幅のスリット
（開口部）８０が設けられている。このスリット８０を
設けることにより、上記の昇温を防止しつつ、環境に左
右されずにインクジェットユニット１８全体の温度分布
の均一化を実現することができる。

【００４２】インクジェットカートリッジ１６として組
み立てられると、インクは、カートリッジ本体６６の内
部より、インク供給口６９、支持体３９の孔５３、イン
ク供給部材６０の中裏面側に設けられた導入口を通し
て、インク供給部材６０内に供給され、そのインク供給
部材６０の内部を通った後、インク供給部材６０の導出
口より、適宜の供給管、第２の基板３４のインク受け口
３５を通して、共通液室３３（図４参照）内へと流入す
る。このインク流路は、本例の場合、インク供給管５２
とインク導管６１で形成されている。以上の経路におけ
るインク連通用の接続部は、例えば、シリコンゴムやブ
チルゴム等のパッキンにより封止されるか、または圧入
により封止され、このような封止構造によりインク供給
路が確保されている。

【００４３】前述のように、インク供給部材６０、第２
の基板３４とオリフィスプレート３６、カートリッジ本
体６６をそれぞれ一体成形部品としたので、組み立て精
度が高水準になるばかりでなく、大量生産時の品質向上
に極めて有効となる。また、部品点数が従来例に比べ減
少しているので、所望の優れた特性を確実に発揮するこ
とができる。また、本例においては、インクジェットカ
ートリッジ１６を組み立てた後に、図２に示すように、
インク供給部材６０の上面部８１と、インクタンク１９
の細長いスリット８０が形成された屋根部材端部８２と
の間に、隙間８３が存在するようになっている。同様
に、インク供給部材６０の下面部８４（図３参照）と、
インクタンク１９の蓋部材６８が接着される下方の薄板
部材のヘッド側端部８５（図５参照）との間に、隙間
（不図示）が形成されている。

【００４４】これらの隙間は、スリット８０の放熱効果
を一層促進するとともに、インクタンク１９に不要な力
が作用しても、この力が直接インク供給部材６０、ひい
てはインクジェットユニット１８に作用することを防止
している。いずれにしても、本例の上述した構成は、従
来例では見られないものであり、それぞれ単独で有効な
効果をもたらすとともに、組み合わせることにより格別
の効果を奏するものである。

【００４５】次に、主として図６を参照して、キャリッ
ジ７に対するインクジェットカートリッジ１６の取付け
構造について説明する。図６において、プラテンローラ
１１は、記録紙等の被記録材（プリント媒体）１０を図
６中紙面の裏面側から表面側へ向かって案内する。キャ
リッジ７は、プラテンローラ１１の長手方向（軸方向）
に沿って移動するものであり、このキャリッジ７には、
キャリッジ７の前方すなわちプラテンローラ１１側にあ
ってインクジェットカートリッジ１６の前面側に位置す
る前板７８（厚さが例えば２ｍｍ）と、後述する電気接
続用支持板８６と、インクジェットカートリッジ１６を
所定の記録位置に固定するための位置決め用フック７４
とが設けられている。

【００４６】前記前板７８は、インクジェットカートリ
ッジ１６の装着方向の２つの基準面に対応する２個の位
置決め用突出面８７を有し、インクジェットカートリッ
ジ１６の装着後では、その突出面８７に向かう垂直な力
を受ける。このため、前板７８のプラテンローラ１１側
には、その垂直な力の方向に向かう複数の補強用リブ
（不図示）が設けられている。このリブは、インクジェ
ットカートリッジ１６の装着時の前面位置Ｌ_Sよりも僅
かに（例えば約０．１ｍｍ程度）プラテンローラ１１側
へ突出しており、ヘッド保護用突出部を兼ねている。

【００４７】前記支持板８６は、図６の紙面に垂直に伸
びる複数の補強用リブ８８を有し、これらのリブ８８の
高さは、プラテンローラ１１側からフック７４側へ向か
うにつれて段階的に低くなっている。このことによっ
て、インクジェットカートリッジ１６は、図６に示すよ
うに傾斜した状態で取付けられる。また、支持板８６
は、インクジェットカートリッジ１６の配線基板３７
（図３参照）のパッド３８（図３参照）に対応するパッ
ド８９を有するフレキシシブルシート９０と、これを裏
面側から各パッド８９に対して押圧する弾性力を発生す
るためのポッチ付きゴムパッドシート９１とを支持して
いる。

【００４８】前記支持板８６は、前記パッド３８と前記
パッド８９との間の電気的接続状態を安定化するため、
上記突出面８７の作用方向と逆方向にインクジェットカ
ートリッジ１６への作用力を及ぼすためのフック７４側
の位置決め面９２を突出面８７に対応して設け、これら
の間のパッド接触域を形成するとともに、パッド８９に
対応するポッチ付きゴムシート９１のポッチの変形量を
一義的に規定する。前記位置決め面９２は、インクジェ
ットカートリッジ１６が記録可能な位置に固定される
と、配線基板３７（図３参照）の表面に当接した状態と
なる前記パッド３８は前記のＬ₁（図５参照）に関して
対称となるように分布しているので、ポッチ付きゴムパ
ッドシート９１の各ポッチの変形量は均一になり、パッ
ド８９とパッド３８との間の当接圧は一層安定化する。
本例では、パッド３８の分布は、上方、下方２列、縦２
列である。

【００４９】図６において、フック７４は、固定軸９３
に係合する長孔を有し、この長孔の移動空間を利用して
図示の位置から反時計方向に回動した後、プラテンロー
ラ１１の長手方向に向かって左方側へ移動することによ
り、キャリッジ７に対するインクジェットカートリッジ
１６の位置決めを行う。フック７４の移動はどのような
ものでもよいが、レバー等で行い得る構成が好ましい。
いずれにしても、このフック７４の回動時に、インクジ
ェットカートリッジ１６は、プラテンローラ１１側へ移
動しつつ、Ｚ方向の２つの位置決め用基準が前板７８の
突出面８７に当接可能な位置へと移動する。フック７４
の左方側移動によって、９０度の係合面７５がインクジ
ェットカートリッジ１６の爪７６の９０度面に密着しつ
つ、インクジェットカートリッジ１６が上記位置決め用
突出面８７との接触域を中心に水平面内で旋回し、最終
的にパッド３８とパッド８９との接触が始まる。

【００５０】そして、フック７４で所定位置、すなわち
固定位置に保持されると、パッド３８とパッド８９との
完全接触状態と、上記位置決め用突出面８７との完全面
接触と、係合面７５と爪７６の９０度面の２面接触と、
配線基板３７（図３参照）と位置決め面９２との面接触
とが同時に形成される。こうして、キャリッジ７に対す
るインクジェットカートリッジ１６の位置決め保持が完
成する。

【００５１】ここで、インクジェットヘッド１７につい
て、図４、及び図４の液路方向に沿った断面図である図
７を参照して詳細に説明する。

【００５２】金属製の支持体３７には、複数の電気熱変
換体３１が並列に設けられた第１の基板３２と、各電気
熱変換体３１に電圧を印加するための配線（不図示）が
設けられ第１の基板３２と電気的に接続された配線基板
３７とが支持されている。第１の基板３２には、前端面
がオリフィスプレート部３６となり、各液路４２を構成
する溝及び共通液室３３を構成する凹部が形成された第
２の基板が接合され、第２の基板３４を第１の基板３２
に接合することによって、各電気熱変換体３１に対応す
る複数の液路４２及び各液路４２に共通の共通液室３３
が形成される。第１の基板３２はシリコン基板からな
り、各電気熱変換体３１は、各電気熱変換体３１に電力
を供給するアルミニウム等の配線とともに、成膜技術に
より第１の基板３２上に一体的に形成されている。

【００５３】また、第２の基板３４には、共通液室３３
にインクを供給するために共通液室３３と連通するイン
ク供給口３５、及びオリフィスプレート部３６に形成さ
れて各液路４２と連通する複数の吐出口３０が列状に設
けられている。このような、液路４２や、インク供給口
３５や、オリフィスプレート部３６を有する第２の基板
３４は、一体成形によって形成される。第２の基板３４
の材料としては、ポリスルホンが好ましいが、ポリエー
テルスルホン、ポリフェニリンオキシド、ポリプロピレ
ン等の他の成形用樹脂材料を用いてもよい。

【００５４】支持体３９の、第１の基板３２の支持面Ａ
は、配線基板３７の支持面Ｂに対して、第２の基板３４
のオリフィスプレート部３６側に向かうにしたがって支
持体３９の厚みが厚くなるように、角度αだけ傾いてい
る。それに対応して、第２の基板３４の、第１の基板と
の接合面も、配線基板３７の支持面Ｂに対して角度αだ
け傾いている。また、液路４２の上壁面についても、共
通液室３３から吐出口３０に向かうにしたがって液路４
２の高さが低くなるように、配線基板３７の支持面Ｂに
対して角度αだけ傾いている。つまり、液路４２は、長
手方向の断面形状が略台形形状となり、共通液室３３か
ら吐出口３０に向かって横断面積が小さくなっている。

【００５５】第２の基板３４のオリフィスプレート部３
６に吐出口３０を形成する際には、図８に示すように、
エキシマレーザビームを、その光軸ＬＣが液路４２の中
心軸４２Ｃと一致するように、液路４２側からオリフィ
スプレート部３６の裏面である照射面３６ａに照射す
る。通常、エキシマレーザビーム９５はある集光角度を
もっており、良好な加工状態を得るため、この照射面３
６ａで焦点を結ぶように調整される。

【００５６】本実施形態では、上述したように、液路４
２の長手方向断面が略台形形状となっているので、エキ
シマレーザビーム９５をその光軸ＬＣが液路４２の中心
軸４２Ｃと一致するように照射しても、エキシマレーザ
ビーム９５が第２の基板３４の液路壁に遮られることが
ない。その結果、オリフィスプレート部３６には、中心
軸３６Ｃが液路４２の中心軸４２Ｃと一致した吐出口３
０が形成される。

【００５７】再び図４に戻り、上記のとおり構成された
インクジェットヘッド１７では、インク供給口３５から
共通液室３３に供給されたインクは、毛管現象により各
液路４２に侵入し、吐出口３０でメニスカスを形成して
液路４２を満たした状態を保つ。この状態で、装置本体
の駆動信号供給手段からの記録信号に応じて各電気熱変
換体３１に駆動信号を選択的に印加することによって、
その電気熱変換体３１が発生する熱エネルギーによりイ
ンクに膜沸騰を生じさせ、液路４２内に気泡を形成す
る。そして、この気泡の成長によって吐出口３０からイ
ンクが吐出され、図７に示すようにインクジェットヘッ
ド１７に対向配置された被記録材１０に着弾する。

【００５８】ここで、液路４２の中心軸４２Ｃと吐出口
３０の中心軸３０Ｃとは一致しているので、液路４２か
ら吐出口３０に至るインクの流れの中でインクの流れ方
向が変化することはない。従って、高速印字のために電
気熱変換体３１を高い周波数で駆動してもインクの流れ
は安定し、インクが吐出口３０から吐出したときのサテ
ライトやインクミストの発生が抑えられるため、印字品
位が向上する。

【００５９】また、支持体３９の第１の基板３２を支持
する領域である支持面Ａは配線基板３７を支持する領域
である支持面Ｂに対して傾いており、支持体２９を従来
と同様に被記録材１０の記録面と略垂直に配置しても、
結果的に液路４２の中心軸４２Ｃが被記録材１０の記録
面に略垂直になるので、吐出口３０から吐出したインク
は被記録材１０に対して略垂直に飛翔する。その結果、
キャリッジ７（図１参照）の往復走査による印字の際の
インクの着弾位置のずれが小さくなり、液路４２を高密
度に配列した場合でも高精度な印字が可能となる。

【００６０】（第２の実施形態）図９は、本発明の第２
の実施形態のインクジェットヘッドの要部の透視斜視図
であり、図１０は、図９に示したインクジェットヘッド
の液路の長手方向に沿った断面図である。

【００６１】本実施形態のインクジェットヘッド１１７
も、基本的な構成は、第１の実施形態と同様である。す
なわち、第１の基板１３２は配線基板１３７に対して角
度αだけ傾斜して支持体１３９に取り付けられており、
第２の基板１３４のオリフィスプレート部１３６に設け
られた吐出口１３０は、その中心軸１３０Ｃが液路１４
２の中心軸１４２Ｃと一致するように、レーザビーム加
工によって形成されている。

【００６２】本実施形態では、上述した点に加え、さら
に液路１４２内に可動部材１５１を設けている。可動部
材１５１は、第１の基板１３２上に設けられた台座１５
２に支持された片持ち梁状の部材であり、電気熱変換体
１３１と所定の距離を隔てて対面して電気熱変換体１３
１を覆って設けられる。台座１５２は、液体の吐出動作
によって共通液室１３３から可動部材１５１を経て吐出
口１３０側へ流れる大きな流れの上流側において可動部
材１５１の一端部を支持することによって可動部材１５
１の支点１５１ａを規定し、この支点１５１ａに対して
下流側に自由端１５１ｂを持つように、可動部材１５１
が支持されている。この電気熱変換体１３１と可動部材
１５１の間の領域が気泡発生領域１５３となる。

【００６３】台座１５２は、本実施形態ではＡｕのメッ
キにより、約１０μｍの高さで形成した。また、可動部
材１５１は、Ｎｉの電鋳により作製した短冊状の微小片
を接着剤で台座１５２に固定した。Ｎｉの電鋳による可
動部材１５１は弾性に富んでおり、発泡時には後述する
ように上方に変位するが、気泡の圧力が作用しなくなる
ともとの位置に戻る。

【００６４】電気熱変換体１３１を発熱させると、可動
部材１５１と電気熱変換体１３１との間の気泡発生領域
１５３のインクに熱が作用し、これにより電気熱変換体
１３１上に、膜沸騰現象に基づく気泡が発生して成長す
る。この気泡の成長に伴う圧力は可動部材１５１に優先
的に作用し、可動部材１５１は図１０に破線で示される
ように、支点１５１ａを中心に吐出口１３０側に大きく
開くように変位する。可動部材１５１の変位もしくは変
位した状態によって、気泡の発生に基づく圧力の伝播や
気泡自身の成長が吐出口１３０側へ導かれ、吐出口１３
０からインクが吐出する。

【００６５】つまり、気泡発生領域１５３上に、液路１
４２内のインクの流れの上流側（共通液室１３３側）に
支点１５１ａを持ち下流側（吐出口１３０側）に自由端
１５１ｂを持つ可動部材１５１を設けることによって、
気泡の圧力伝播方向が下流側へ導かれ、気泡の圧力が直
接的に効率良く吐出に寄与することになる。そして、気
泡の成長方向自体も圧力伝播方向と同様に下流方向に導
かれ、気泡は上流よりも下流で大きく成長する。このよ
うに、気泡の成長方向自体を可動部材１５１によって制
御し、気泡の圧力伝播方向を制御することで、吐出効率
や吐出力または吐出速度などの根本的な吐出特性を向上
させることができる。

【００６６】一方、気泡が消泡工程に入ると、可動部材
１５１の弾性力との相乗効果で気泡は急速に消泡し、可
動部材１５１も最終的には図１０に実線で示した初期位
置に復帰する。このとき、気泡発生領域１５３での気泡
の収縮体積を補うため、また、吐出されたインクの体積
分を補うため、上流側すなわち共通液室１３３側からイ
ンクが流れ込み、液路１４２へのインクの充填（リフィ
ル）が行われる。このインクのリフィルは、可動部材１
５１の復帰作用に伴って効率良く合理的かつ安定して行
われる。

【００６７】本実施形態では、第１の実施形態と同様
に、吐出口１３０の中心軸１３０Ｃを液路１４２の中心
軸１４２Ｃと一致させるために液路１４２の断面積を液
路１４２の長手方向に沿って変化させ、共通液室１３３
側から吐出口１３０側へ向かって次第に断面積が小さく
なっている。つまり、気泡発生領域１５３よりも上流側
の空間が下流側の空間よりも大きくなっており、液路１
４２の管抵抗は、下流側よりも上流側が小さくなってい
る。

【００６８】一般的に液路１４２内では、気泡の成長に
伴う圧力は液路１４２の上流側にも下流側にも伝播する
が、第１の実施形態及び本実施形態のような液路形状で
は、気泡発生領域１５３よりも上流側の管抵抗が小さい
ので、気泡の成長に伴う圧力は、下流側よりも上流側へ
伝播し易くなる。従って、所望の吐出量を得るには、電
気熱変換体１３１をより大きな電力で駆動する必要があ
る。

【００６９】そこで、本実施形態のように可動部材１５
１を設けることで、液路１４２の形状に拘わらず気泡の
圧力伝播方向、さらには気泡の成長方向自体を下流側へ
効率的に導くことが可能となる。なお、上流側の管抵抗
を小さくすることは、上述したように気泡の成長時には
圧力伝播に関して若干のロスを生じるものの、インクの
リフィルに関しては、よりスムーズなリフィルが可能と
なる。

【００７０】図１１に、本実施形態のインクジェットヘ
ッドの変形例の断面図を示す。図１１に示した例では、
第１の基板２３２及び配線基板（不図示）を支持する支
持体（不図示）は平坦な板であり、第１の基板２３２は
上記配線基板と平行に、この支持体上に支持されてい
る。そして、液路２４２は、その長手方向にわたって一
定の高さを有している。つまり、第１の基板２３２は液
路２４２の中心軸２４２Ｃと平行に配置される。ただ
し、液路２４２の高さは、第２の基板２３４のオリフィ
スプレート部２３６にエキシマレーザビーム２９５を照
射して吐出口２３０を形成する際に、エキシマレーザビ
ーム２９５の光軸を液路２４２の中心軸２４２Ｃと平行
としても、エキシマレーザビーム２９５が液路壁に照射
されないような高さとなっている。

【００７１】これにより、液路２４２の中心軸２４２Ｃ
と吐出口２３０の中心軸２３０Ｃとは平行となり、イン
ク吐出の際の液路２４２から吐出口２３０へ至るインク
の流れ方向が安定するので、印字品位を向上させること
ができる。

【００７２】なお図１１に示した例では、吐出口側端で
の液路２４２の高さは第１の実施形態に比べて高くなっ
ており、液路２４２の吐出口側端面の面積に対する吐出
口２３０の開口面積の比が小さくなるので、インクを吐
出する際に液路２４２内のインクが効率的に吐出口２３
０へ導かれなくなることが懸念される。しかし、上述し
たような可動部材２５１を液路２４２に設けているの
で、気泡の圧力伝播方向及び気泡の成長方向が吐出口２
３０側へ効率的に導かれる。しかも、液路２４２の高さ
が共通液室２３３側と吐出口２３０側とで等しいので、
液路２４２の管抵抗も電気熱変換体２３１の上流側と下
流側とで等しくなり、気泡の圧力が上流側へ伝播し易く
なることもなくなる。

【００７３】以上、本発明について、吐出する液体をイ
ンクとして説明したが、吐出する液体としてはインクに
限られるものではなく、例えば、被記録材が普通紙であ
る場合にインクの耐水性を強化するためにインクに先立
って吐出される耐水強化剤であってもよい。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、吐
出口を形成するためのレーザビームが第２の基板の液路
を構成する壁部に遮られることなく、吐出口の中心軸が
液路の中心軸と平行となるので、吐出口の近傍での液体
の流れを安定させることができる。その結果、インクが
吐出口から吐出したときのサテライトやインクミストの
発生を抑制することができ、印字品位を向上させること
ができる。また、従来と同様にインクジェット記録ヘッ
ドを配置してもインクは被記録媒体の記録面と略垂直に
飛翔するので、インクの着弾位置ずれが小さくなり、高
精度な印字を行うことができる。

【００７５】さらに、エネルギー発生素子として、液体
に気泡を発生させるための熱エネルギーを発生するもの
を用いた場合、第１の基板上にエネルギー発生素子に対
面する可動部材を設けることで、吐出効率、吐出力、吐
出速度といった吐出特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したインクジェットプリント装置
の一例の概略構成を示す模式的斜視図である。

【図２】図１に示すインクジェットカートリッジの外観
斜視図である。

【図３】インクジェットカートリッジの分解斜視図であ
る。

【図４】インクジェットヘッドの要部の拡大透視斜視図
である。

【図５】図３に示すインクタンクにおけるインクジェッ
トユニットの取付け部を示す模式的斜視図である。

【図６】インクジェットカートリッジにおけるキャリッ
ジへの取付け構造を示す断面図である。

【図７】図４に示すインクジェットヘッドの液路の長手
方向に沿った断面図である。

【図８】図４に示すインクジェットヘッドの第２の基板
への、レーザビームの照射による吐出口の形成を説明す
る図である。

【図９】本発明の第２の実施形態のインクジェットヘッ
ドの要部の透視斜視図である。

【図１０】図９に示すインクジェットヘッドの液路の長
手方向に沿った断面図である。

【図１１】図９に示すインクジェットヘッドの変形例
の、液路の長手方向に沿った断面図である。

【図１２】従来のインクジェットヘッドの液路の長手方
向に沿った断面図である。

【図１３】レーザビームの光軸を液路の中心軸と一致さ
せて吐出口を形成する場合の、レーザビームと液路との
関係を説明する図である。

【図１４】レーザビームの光軸を液路の中心軸と交差さ
せて吐出口を形成する場合の、レーザビームと液路との
関係を説明する図である。

【図１５】図１２に示すインクジェットヘッドでの、被
記録材へのインクの着弾位置ずれを説明する図である。

【符号の説明】

１装置本体２螺旋溝３リードスクリュー７キャリッジ９ガイドレール１０被記録材１１プラテンローラ１２紙押さえ１６インクジェットカートリッジ１７，１１７インクジェットヘッド１８インクジェットユニット１９インクタンク３０，１３０，２３０吐出口３０Ｃ，１３０Ｃ，２３０Ｃ中心軸３１，１３１，２３１電気熱変換体３２，１３２，２３２第１の基板３３，１３３，２３３共通液室３４，１３４，２３４第２の基板３５インク供給口３６，１３６，２３６オリフィスプレート部３７，１３７配線基板３９，１３９支持体４２，１４２液路４２Ｃ，１４２Ｃ中心軸６０インク供給部材６６カートリッジ本体６７インク吸収体１５１，２５１可動部材１５１ａ支点１５１ｂ自由端１５２台座

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体吐出用のエネルギーを発生するエネ
ルギー発生素子が設けられた第１の基板と、前記第１の
基板に接合されることで前記エネルギー発生素子に対応
した液路を構成する溝が形成されるとともに、液体を吐
出するために前記液路と連通する吐出口がオリフィスプ
レート部に形成された第２の基板とを有し、前記吐出口
が、前記オリフィスプレート部に前記液路側からレーザ
ビームを照射することにより形成されたインクジェット
記録ヘッドにおいて、前記第２の基板の溝は、前記レーザビームをその光軸が
前記液路の中心軸と平行になるように照射しても前記レ
ーザビームが前記溝の壁部に照射されない形状であり、前記吐出口は、前記レーザビームの光軸が前記液路の中
心軸と平行になるように前記レーザビームが照射されて
形成さたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】前記液路は、断面積が前記吐出口に向か
って小さくなる形状である請求項１に記載のインクジェ
ット記録ヘッド。
【請求項３】前記エネルギー発生素子は、液体に気泡
を発生させるための熱エネルギーを発生するものである
請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】前記第１の基板上に、前記エネルギー発
生素子に対面して設けられ、前記液路内の液体の流れ方
向の上流側の一端が固定され他端が自由端となる可動部
材を有する請求項３に記載のインクジェット記録ヘッ
ド。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか１項に記載
のインクジェット記録ヘッドと、該インクジェット記録
ヘッドに供給される液体を保持する保持容器とを有する
インクジェットヘッドカートリッジ。
【請求項６】請求項１ないし４のいずれか１項に記載
のインクジェット記録ヘッドと、該インクジェット記録
ヘッドから液体を吐出させるための駆動信号を供給する
駆動信号供給手段とを有するインクジェット記録装置。
【請求項７】請求項１ないし４のいずれか１項に記載
のインクジェット記録ヘッドと、該インクジェット記録
ヘッドから吐出された液体を受ける被記録媒体を搬送す
る被記録媒体搬送手段とを有するインクジェット記録装
置。