JP2002086731A

JP2002086731A - 液体吐出記録ヘッド及び液体吐出記録装置

Info

Publication number: JP2002086731A
Application number: JP2001209383A
Authority: JP
Inventors: Mineo Kaneko; 峰夫金子; Kenji Yabe; 賢治矢部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-07-10
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2002-03-26
Anticipated expiration: 2021-07-10
Also published as: JP4854141B2

Abstract

(57)【要約】【課題】色むらの無いカラー往復印字を高速に、最小
の基板サイズで提供し、液体吐出に伴う液体供給口内の
圧力変動を減衰させて高品位の画像を維持する。【解決手段】中央のインク供給口６２ａに対しては両
側に吐出口６１、発熱抵抗素子６５および液流路６０の
列が配置され、他のインク供給口６２に対しては片側に
吐出口６１、発熱抵抗素子６５および液流路６０の列が
配置されている。そして中央以外のインク供給口と吐出
口列、発熱抵抗素子列、液流路列および駆動回路との位
置関係は中央のインク供給口６２ａを中心に線対称にな
っている。また、各インク供給口６２に接して液流路６
０と同一平面上に空気貯め９１が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数色のインクな
どの複数の異なる種類の液体を、紙などの被記録媒体に
付与する液体吐出記録ヘッド、および該液体吐出記録ヘ
ッドを搭載して記録を行なう液体吐出記録装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】プリント装置、特にインクジェット記録
方式のプリント装置は低コストで高品位な文字や画像が
出力可能であることからオフィスや家庭において急速な
広がりを見せている。文章の出力においては印刷と同等
の黒文字品位、濃度、耐水性が得られる製品があり、ま
た、画像に関しては銀塩写真と同等の色彩、階調が得ら
れる製品も登場している。今後は前記の性能を同時に達
成しつつさらに低コスト、高速出力が求められていく。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１９に一般的なカラ
ーインクジェット記録ヘッドの構成を説明するために一
部分解した斜視図を示す。基板２１８には３個の貫通口
（液体供給口）２１９が形成され、それぞれシアン、マ
ゼンタ、イエローのインクが供給される。基板上面はノ
ズル形成部材２２３で覆われており、各貫通口２１９に
接してインク流路の列が形成され、各インク流路の底面
には電気熱変換体２２０が基板上面に形成され、さらに
各電気熱変換体に対応して吐出口２２４が形成されてい
る。このような基板を有するインクジェット記録ヘッド
を用いてカラー記録を行なう際にはヘッドが記録媒体上
を走査するのに伴い、シアン、マゼンタ、イエローの順
に記録媒体にインクを付着させ、これを繰り返すことに
より画像を形成する。この際にヘッドが記録媒体上を逆
方向に移動する間は、その配列順に吐出すると、色順序
が逆転してしまい色味が変化するため、色ムラが生じ
る。これは配列順序と吐出順序とを別にすれば防止する
ことができるが、高速記録を行なう上で有利であるとは
いえない。また、高速記録のためには吐出口の数を増や
し、記録周波数を上げることが必要であるが、このため
に貫通口内の単位時間あたりのインク流量が増大し、貫
通口内の圧力変動が増大し、吐出口のメニスカスに好ま
しからぬ振動を与える。特に吐出周波数を向上させるに
は、インク流路内のインク移動速度を向上させるために
流路を短くするなどの流路抵抗を下げる方法がとられる
が、これは同時に、吐出口のメニスカスの振動を貫通口
内の圧力変動に対して敏感にする。このような問題は、
特に、液滴量が小さい１０ｐｌ（ピコリットル、１０
^-12リットル）以下の領域において大きな問題となる。

【０００４】本発明の主な目的は、上記のような問題点
に鑑み、色むらの無いカラー往復印字を、高速に、最小
の基板サイズで提供できる記録ヘッドであって、液体吐
出に伴う液体供給口内の圧力変動を減衰させて高品位の
画像を維持することができる液体吐出記録ヘッド及びこ
れを備えた液体吐出記録装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、前記複数色の記録液を吐出するために各記
録液に対応して設けられた複数の吐出口を有する複数の
吐出口列と、前記複数の吐出口に対応した複数の液流路
および電気熱変換体と、前記複数の液流路に前記複数色
の記録液を供給するために前記吐出口列に沿って設けら
れる複数の液体供給口と、を備える液体吐出記録ヘッド
であって、各複数色の記録液に対応した吐出口列が、同
色の記録液に関してヘッドの走査方向に対して対称にな
るように配列されており、かつ、前記ヘッドは、前記液体
供給口を挟んで前記吐出口列とは反対側に前記液流路と
連通する複数の室を有することを特徴とする。このよう
な構成によれば、往方向記録でも復方向記録でも記録媒
体に液滴を打ち込む色順番が同じになり、色むらが発生
せず、また、貫通口内の圧力変動を効果的に低減できる
ため、高速での双方向記録を図ることが可能である。

【０００６】上記の記録ヘッドでは、好ましくは、前記
液体供給口の個数は奇数であり、前記吐出口列の数は偶
数であり、複数の液体供給口のうちの中央の液体供給口
の両側に吐出口、電気熱変換体および液流路が配置さ
れ、その他の液体供給口の片側に吐出口、電気熱変換体
および液流路が配置されている。

【０００７】この場合、前記吐出口列、電気熱変換体お
よび液流路は中央の液体供給口に対しほぼ線対称に配置
される。

【０００８】このように、複数の液流路の列に液体を供
給するための複数の液体供給口のうちの中央以外の液体
供給口と、吐出口列、発熱抵抗素子、液流路および駆動
回路との位置関係を、中央のインク供給口を中心に線対
称になるように配置する事により、液体供給口および駆
動回路を基板に対し等間隔で無駄無く配置することがで
き、基板サイズを最小にすることができる。このように
基板サイズが小さくなることにより、記録ヘッドへの転
送データを保持するためのメモリーも基板サイズに比例
して容量を減らすことができ、コストダウンが可能であ
る。

【０００９】さらに、上記の記録ヘッドでは、中央の液
体供給口を境界にして左半分もしくは右半分に属する前
記各吐出口列の、端からｉ番目の吐出口どうしは１つの
直線上に配置されており、かつ左半分のｉ番目の吐出口
と右半分のｉ番目の吐出口は列方向に半ピッチずれて配
置されていることが好ましい。これにより、吐出口配列
ピッチに対して実質２倍の高精細印字が可能となる。

【００１０】特に本発明は、上記のような液体吐出記録
ヘッドにおいて、前記各液体供給口に接して前記液流路
と同一平面上で、前記液体供給口に関して前記吐出口と
は反対側に前記液流路と連通する複数の室（以下、バッ
ファ室という）を有することを特徴とする。この構成に
よれば、液体供給口および液流路に液体を満たした状態
でもバッファ室内に空気が残りやすいので、液滴の吐出
に伴う液体供給口内の圧力変動を減衰させることができ
る。その結果、吐出駆動の際のメニスカス振動が抑えら
れ、高品位の画像を維持することが可能となる。

【００１１】このような記録ヘッドでは、前記バッファ
室の個数は前記液流路の個数に等しいことが好ましい。
また、前記バッファ室の隣り合うピッチは前記液流路の
隣り合うピッチと同一であり、前記バッファ室は前記液
流路に対向し、且つ前記液流路に対し半ピッチずれて配
置されていることが好ましい。前記バッファ室の形状は
前記液流路と略同一であることが好ましい。

【００１２】さらに、上記のようなヘッドでは、前記複
数の液体の色は少なくともシアン、マゼンタ、イエロー
の３色であり、複数の液体供給口のうち中央の液体供給
口にはイエローのインクが供給されることが好ましい。

【００１３】前記バッファ室は中央の液体供給口以外の
液体供給口に連通していることが考えられる。また前記
バッファ室は、前記液流路を形成する部材の、中央の液
体供給口と接する部分に所望形状の溝を形成し、この溝
を薄膜部材で覆うことで形成されることが考えられる。

【００１４】さらに前記液流路およびバッファ室は、基
板にポジ感光性樹脂を塗布し、前記液流路およびバッフ
ァ室の型となる形状に露光、現像した後、ネガ感光性樹
脂を塗布し、その後前記ポジ感光性樹脂を除去すること
により形成されることが考えられる。

【００１５】また本発明は、上記のような液体吐出記録
ヘッドを着脱自在に搭載するキャリッジを有し、該キャ
リッジの走査に伴って液体吐出記録ヘッドの所望の吐出
口列から液滴を吐出することにより被記録媒体に記録を
行なう液体吐出記録装置を含む。

【００１６】

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

【００１７】図１から図８は、本発明が実施もしくは適
用される好適なヘッドカートリッジ、記録ヘッド、イン
クタンクのそれぞれ及びそれぞれの関係を説明するため
の説明図である。以下、これらの図に基づいて各構成要
素の説明を行う。

【００１８】図１及び図２で示すように本形態の記録ヘ
ッドカートリッジ１は、記録ヘッド２と、記録ヘッド２
に着脱自在に設けられたインクタンク３（３ａ，３ｂ，
３ｃ，３ｄ）とで構成されている。この記録ヘッドカー
トリッジ１は、インクジェット記録装置本体に載置され
ているキャリッジ（不図示）の位置決め手段及び電気的
接点によって固定支持されるとともに、該キャリッジに
対して着脱可能となっている。インクタンク３ａはブラ
ックのインク用、インクタンク３ｂはシアンのインク
用、インクタンク３ｃはマゼンタのインク用、インクタ
ンク３ｄはイエローのインク用である。この様にインク
タンク３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのそれぞれが記録ヘッド
ユニット２に対して着脱自在となり、それぞれのインク
タンクが交換可能となっていることにより、インクジェ
ット記録装置における印刷のランニングコストが低減さ
れる。

【００１９】次に、記録ヘッド２に関してさらに詳しく
記録ヘッドを構成しているそれぞれの構成要素毎に順を
追って説明する。

【００２０】（１）記録ヘッド記録ヘッド２は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対
して生じせしめるための熱エネルギーを生成する電気熱
変換体を用いて記録を行うバブルジェット（登録商標）
方式のサイドシュータ型とされる記録ヘッドを採用して
いる。

【００２１】記録ヘッド２は、記録素子ユニット４とイ
ンク供給ユニット５とタンクホルダー６から構成され
る。

【００２２】さらに、図３、４の分解斜視図に示すよう
に、記録素子ユニット４は、第１の記録素子基板７、第
２の記録素子基板８、第１のプレート９、電気配線テー
プ１０、電気コンタクト基板１１、第２のプレート１２
で構成されており、また、インク供給ユニット５は、イ
ンク供給部材１３、流路形成部材１４、ジョイントゴム
１５、フィルター１６、シールゴム１７から構成されて
いる。

【００２３】「記録素子ユニット」図５は、第１の記録
素子基板７の構成を説明するために一部分解した斜視図
である。第１の記録素子基板７は、例えば、厚さ０．５
〜１ｍｍのＳｉ基板１８にインク流路として長溝状の貫
通口からなるインク供給口１９がＳｉの結晶方位を利用
した異方性エッチングやサンドブラストなどの方法で形
成され、インク供給口１９のを挟んだ両側に電気熱変換
素子２０がそれぞれ１列ずつ千鳥状に配列され、前記電
気熱変換素子２０と、電気熱変換素子２０に電力を供給
するAｌ等の電気配線は成膜技術により形成されてい
る。さらに、前記電気配線に電力を供給するための電極
部２１が電気熱変換素子２０の両外側に配列されてお
り、電極部２１にはＡｕ等のバンプ２２が形成されてい
る。そして、前記Ｓｉ基板上には、電気熱変換素子２０
に対応したインク流路を形成するためのインク流路壁２
３と吐出口２４が樹脂材料でフォトリソ技術によりに形
成され、吐出口群２５を形成している。したがって、前
記電気熱変換素子２０に対向して前記吐出口２４が設け
られているため、インク供給口１９から供給されたイン
クは電気熱変換素子２０からの熱エネルギーに付与によ
りインク中に発生した気泡に伴い吐出される。

【００２４】また、詳しい説明は後にするが、第２の記
録素子基板８は３色のインクを吐出させるための記録素
子基板であり、図５に示すようにインク供給口１９が並
列して形成されており、それぞれのインク供給口を挟ん
だ両側に電気熱変換素子２０とインク吐出口２４が形成
されている。もちろん第１の記録素子基板７と同じよう
にＳｉ基板にインク供給口や電気熱変換素子、電気配
線、電極部などが形成されておりその上に樹脂材料でフ
ォトリソ技術によりインク流路やインク吐出口が形成さ
れている。

【００２５】そして第１の記録素子基板７と同様に電気
配線に電力を供給するための電極部２１にはＡｕ等のバ
ンプ２２が形成されている。

【００２６】次に第１のプレート９は、例えば、厚さ
０．５〜１０ｍｍのアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）材料で形成さ
れている。なお、第１のプレート９の素材は、アルミナ
に限られることなく、記録素子基板７，８の材料の線膨
張率と同等の線膨張率を有し、かつ、記録素子基板７，
８の材料の熱伝導率と同等もしくは同等以上の熱伝導率
を有する材料で作られてもよい。第１のプレート９の素
材は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）、ジルコニア、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、炭化
珪素（ＳｉＣ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン
（Ｗ）のうちいずれであってもよい。第１のプレート９
には、第１の記録素子基板７にブラックのインクを供給
するためのインク供給口２６と第２の記録素子基板８に
シアン、マゼンタ、イエローのインクを供給するための
インク供給口２６が形成されており、記録素子基板７，
８のインク供給口１９が第１のプレート９のインク供給
口２６にそれぞれ対応し、かつ、第１の記録素子基板７
と第２の記録素子基板８はそれぞれ第１のプレート９に
対して位置精度良く接着固定される。接着に用いられる
第１の接着剤は、低粘度で硬化温度が低く、短時間で硬
化し、硬化後比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性
のあるものが望ましい。その第１の接着剤は、例えば、
エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤であり、接着
層の厚みは５０μｍ以下が望ましい。

【００２７】電気配線テープ１０は、第１の記録素子基
板７と第２の記録素子基板８に対してインクを吐出する
ための電気信号を印加するものであり、それぞれの記録
素子基板を組み込むための複数の開口部と、それぞれの
記録素子基板の電極部２１に対応する電極端子２７と、
この配線テープ１０の端部に位置し本体装置からの電気
信号を受け取るための外部信号入力端子２８を有した電
気コンタクト基板１１と電気的接続をおこなうための電
極端子部２９を有しており電極端子２７と電極端子部２
９は連続した銅箔の配線パターンでつながっている。

【００２８】電気配線テープ１０と第１の記録素子基板
７と第２の記録素子基板８は、それぞれ電気的に接続さ
れており、接続方法は、例えば、記録素子基板の電極部
２１と電気配線テープ１０の電極端子２７が熱超音波圧
着法により電気接合されている。

【００２９】第２のプレート１２は、例えば、厚さ０．
５〜１ｍｍの一枚の板状部材であり、例えばアルミナ
（Ａｌ₂Ｏ₃）等のセラミックや、Ａｌ、ＳＵＳなどの金
属材料で形成されている。そして、第１のプレート９に
接着固定された第１の記録素子基板７と第２の記録素子
基板８の外形寸法よりも大きな開口部をそれぞれ有する
形状となっている。また、第１の記録素子基板７および
第２の記録素子基板８と電気配線テープ１０を平面的に
電気接続できるように第１のプレート９に第２の接着剤
により接着されており、電気配線テープ１０の裏面が第
３の接着剤により接着固定される。

【００３０】第１の記録素子基板７及び第２の記録素子
基板８と電気配線テープ１０の電気接続部分は、第１の
封止剤及び第２の封止剤（不図示）により封止され、電
気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護して
いる。第１の封止剤は、主に電気配線テープ１０の電極
端子２７と記録素子基板の電極部２１との接続部の裏面
側と記録素子基板の外周部分を封止し、第２の封止剤
は、前記接続部の表側を封止している。

【００３１】さらに電気配線テープ１０の端部に本体装
置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子２
８を有した電気コンタクト基板１１を異方性導電フィル
ム等を用いて熱圧着して電気的に接続する。

【００３２】そして電気配線テープ１０は、第１のプレ
ート９の一側面で折り曲げられ、第１のプレート９の側
面に第３の接着剤で接着される。第３の接着剤は、例え
ば、エポキシ樹脂を主成分とした厚さ１０〜１００μｍ
の熱硬化接着剤が使用される。

【００３３】「インク供給ユニット」インク供給部材１
３は、例えば、樹脂成形により形成されている。該樹脂
材料には、形状的剛性を向上させるためにガラスフィラ
ーを５〜４０％混入した樹脂材料を使用することが望ま
しい。

【００３４】図３、図４、図６に示すように、インク供
給部材１３は、インクタンク３から記録素子ユニット４
にインクを導くためのインク供給ユニット５の一構成部
品であり、流路形成部材１４を超音波溶着することによ
りインク流路３２を形成している。また、インクタンク
３と係合するジョイント部３３には、外部からのゴミの
進入を防ぐためのフィルター３４が溶着により接合され
ており、さらに、ジョイント部３３からのインクの蒸発
を防止するために、シールゴム３５が装着されている。

【００３５】またインク供給部材１３は、着脱自在のイ
ンクタンク３を保持する機能も一部有しており、インク
タンク３の第２の爪３６を係合する第１の穴３７を有し
ている。

【００３６】また、記録ヘッドカートリッジ１をインク
ジェット記録装置本体のキャリッジ（不図示）に装着位
置に案内するための装着ガイド３８、記録ヘッドカート
リッジ１をヘッドセットレバーによりキャリッジ（不図
示）に装着固定するための係合部３９、及び前記キャリ
ッジの所定の装着位置に位置決めするためのＸ方向（キ
ャリッジスキャン方向）の突き当て部４０、Ｙ方向（記
録メディア搬送方向）の突き当て部４１、Ｚ方向（イン
ク吐出方向）の突き当て部４２を備えている。また、記
録素子ユニット４の電気コンタクト基板１１を位置決め
固定する端子固定部４３を有し、端子固定部４３及びそ
の周囲には複数のリブが設けられ、端子固定部４３を有
する面の剛性を高めている。

【００３７】「記録ヘッドユニットとインク供給ユニッ
トの結合」先述の図３に示した通り、記録ヘッド２は、
記録素子ユニット４をインク供給ユニット５に結合しさ
らにタンクホルダー６と結合することにより完成する。
結合は以下のように行われる。

【００３８】記録素子ユニット４のインク供給口（第１
のプレート９のインク供給口２６）とインク供給ユニッ
ト５のインク供給口（流路形成部材１４のインク供給口
４４）をインクがリークしないように連通させるため、
ジョイントゴム１５を介してそれぞれの部材を圧着する
ようビス４５で固定する。この際同時に、記録素子ユニ
ット４はインク供給ユニット５のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方
向の基準位置に対して正確に位置決めがされ固定され
る。

【００３９】そして記録素子ユニット４の電気コンタク
ト基板１１はインク供給部材１３の一側面に、端子位置
決めピン４６（２ヶ所）と端子位置決め穴４７（２ヶ
所）により位置決めされ、固定される。固定方法は、例
えば、インク供給部材１３に設けられた端子結合ピン４
８を端子結合穴４９を通してかしめることにより固定さ
れるが、その他の固定手段を用いて固定しても良い。完
成図を図６に示す。

【００４０】さらにインク供給部材１３のタンクホルダ
ー６との結合穴及び結合部をタンクホルダー６に勘合さ
せ結合することにより記録ヘッド２が完成する。完成図
を図７に示す。

【００４１】（２）記録ヘッドカートリッジの説明先述の図１，図２は、記録ヘッドカートリッジ１を構成
する記録ヘッド２とインクタンク３ａ、３ｂ、３ｃ、３
ｄの装着を説明する図であり、インクタンク３ａ、３
ｂ、３ｃ、３ｄの内部には、対応する色のインクが収納
されている。また、図５に示すようにそれぞれのインク
タンクには、インクタンク内のインクを記録ヘッド２に
供給するためのインク供給口５０が形成されている。例
えばインクタンク３が記録ヘッド２に装着されると、イ
ンクタンク３のインク供給口５０が記録ヘッド２のジョ
イント部３３に設けられたフィルター３４と圧接され、
インクタンク３内のブラックインクがインク供給口５０
から記録ヘッド２のインク流路３２を介して第１のプレ
ート９を通り第１の記録素子基板７に供給される。

【００４２】そして、電気熱変換素子２０と吐出口２４
のある発泡室にインクが供給され、電気熱変換素子２０
に与えられる熱エネルギーによって被記録媒体である記
録用紙に向けて吐出される。

【００４３】次に、第２の記録素子基板８について詳し
く説明する。図９は第２の記録素子基板８の構成を示す
平面図である。第２の記録素子基板８は図９（ｃ）に代
表して示すように、エネルギー変換素子としての発熱抵
抗素子６５を含む基板６７と、吐出口６１を形成するオ
リフィスプレート６６とを備えている。基板６７は、面
方位＜１００＞のシリコン単結晶で形成され、基板６７
上には、複数の発熱抵抗素子６５の列、各列の発熱抵抗
素子６５を駆動するためのトランジスタ等の駆動回路６
３、外部と接続するためのコンタクトパッド６９、駆動
回路６３およびコンタクトパッド６９を接続する配線６
８等が半導体プロセスを用いて形成されている。

【００４４】基板６７上に設けられるオリフィスプレー
ト６６は感光性エポキシ樹脂で形成され、特開昭６２−
２６４９５７号公報に記載されるような工程により前述
の発熱抵抗素子６５に対応して、吐出口６１及び液流路
６０が形成されている。また、基板６７には上述の回路
６３、素子６５、配線６８等を除いた領域に、特開平９
−１１４７９号公報に記載されるような異方性エッチン
グにより形成された貫通口が５つ設けられ、それぞれ液
体を供給するためのインク供給口６２，６２ａを形成す
る。さらに、インク供給口６２，６２ａ等は図３に示し
たインク供給ユニットの流路形成部材１４のインク流路
を介してそれぞれシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエ
ロー（Ｙ）、マゼンタ、シアンのインクタンクと連通し
ている。

【００４５】中央のインク供給口６２ａに対しては両側
に吐出口６１、発熱抵抗素子６５および液流路６０の列
が配置され、他のインク供給口６２に対しては片側に吐
出口６１、発熱抵抗素子６５および液流路６０の列が配
置されている。そして中央以外のインク供給口と吐出口
列、発熱抵抗素子列、液流路列および駆動回路との位置
関係は、基板左側と右側では中央のインク供給口６２ａ
を中心に線対称（言い換えれば、鏡に映したような関
係）になるように配置している。このように配置する事
により、インク供給口（貫通口）および駆動回路を基板
に対し等間隔で無駄無く配置することができ、基板サイ
ズを最小にすることができる。本例ではノズルと駆動ト
ランジスタと配線の合計幅が１．２ｍｍ、貫通口の幅が
０．２ｍｍであり、基板サイズは１．２×６＋０．２×
５＝８．２ｍｍである。それに対し、図４に示したよう
なブラック用の記録素子基板７では、１基板に対し１つ
の貫通口を設け、２列の吐出口列を配置している。この
ときの基板サイズは１．２×２＋０．２＝２．６ｍｍで
あり、これを本例のようなカラー用基板にするために６
枚使用すると、２．６×６＝１５．６ｍｍとなってしま
う。２列の吐出口列を１列としても、貫通口を形成する
ための寸法は必要であるため基板は小さくならない。本
例のカラー用記録素子基板８では基板サイズが小さくな
ることにより、記録ヘッドへの転送データを保持するた
めのメモリーも基板サイズに比例して容量を減らすこと
ができ、コストダウンが可能である。

【００４６】また、記録素子基板８の上面には互いに略
平行な６列の吐出口列（吐出部）７１〜７３，８１〜８
３が形成されており、吐出口列７３，７２，７１，８
１，８２，８３はこの順にシアン、マゼンタ、イエロ
ー、イエロー、マゼンタ、シアンの液体を吐出するもの
である。ここで、図９（ａ）において、吐出口列７１〜
７３のそれぞれ図面上からｉ番目の吐出口は、図９
（ａ）に示す矢印方向に対して一致している。このよう
に、この記録素子が後述する記録装置等に搭載されて走
査されるときの走査方向に関して、吐出口列７１〜７３
は、それぞれ対応する吐出口が一致するように配列され
ており、第１の吐出口列群７０が形成されている。吐出
口列８１〜８３についても吐出口列７１〜７３と同様に
配列されており、吐出口列８１〜８３によって第１の吐
出口列群７０に隣接するように第２の吐出口列群８０が
形成されている。

【００４７】第１の吐出口列群７０と、第２の吐出口列
群８０とは、それぞれの吐出口群を形成する吐出口列７
１〜７３，８１〜８３の各吐出口が走査方向に対して互
いに補完し合うように、記録ヘッドの副走査方向（本例
の場合、吐出口列の配列方向に一致する）に対して、ち
ょうど吐出口配列のピッチの１／２だけずれて配設され
ている。これにより、吐出口配列ピッチに対して実質２
倍の高精細印字が可能となる。

【００４８】また、記録素子基板８は、コンタクトパッ
ド６９を電気配線テープ１０の電極端子（図３中符号２
７参照）と接続することで、この配線板に繋がった外部
信号入力端子（図７中符号２８参照）が記録装置の電気
接続部と接続した際に、駆動信号などを記録装置から受
け取ることができる。

【００４９】次に、この記録素子基板８による記録方法
を説明する。本例では発熱抵抗体の大きさを３０μｍ×
３０μｍとし、１つの吐出口列に対し６００ｄｐｉで１
２８個配置し、各ノズル（吐出口）から約８ｐｌのイン
クを吐出して記録を行なった。記録モードは高速モード
と高解像度モードの２種を行なった。

【００５０】高速モードでは画像処理およびデータ転送
の時間を節約するため、６００ｄｐｉの２値モードで記
録を行なった。このモードでは単色を印字するために１
画素（６００×６００ｄｐｉ）に２発の液滴を吐出す
る。各ノズル列を端からＣ１、Ｍ１、Ｙ１、Ｙ２、Ｍ
２、Ｃ２と名づけると、例えばシアンの記録を行う際に
はＣ１、Ｃ２のノズルから各１滴の液滴を吐出して画像
を形成する。次に２次色、例えばグリーン（Ｇ）を印字
するためには、１画素に対しＣ１，Ｙ１，Ｙ２，Ｃ２の
各列のノズルから各１滴の液滴を吐出して画像を形成す
る。この際、往方向に記録を行う場合は、記録媒体に付
着する順序はＣ(1)、Ｙ(1)、Ｙ(2)、Ｃ(2)となる。また
復方向に印字を行う場合はＣ(2)、Ｙ(2)、Ｙ(1)、Ｃ(1)
の順に記録媒体に付着する。往復いずれの場合でもイン
クの付着順序はＣＹＹＣの順になり往復により色むらは
発生しない。

【００５１】次に高解像度モードでは、単色を印字する
ために１画素（６００×１２００ｄｐｉ）に対し１発の
液滴を吐出する。まず画像領域をマスキングし、Ｃ１，
Ｍ１，Ｙ１のノズル列の組で記録を行う画素と、Ｃ２，
Ｍ２，Ｙ２のノズル列の組で記録を行う画素とに分け、
印字を行う。例えばグリーンを印字するためにはＣ１，
Ｙ１で記録を行う画素（Ｃ，Ｙの順で紙に付着）とＣ
２，Ｙ２で記録を行う画素（Ｙ，Ｃの順で紙に付着）の
２種の画素が混在するが、適当なマスキングにより両者
は均等にばらまかれる色むらは目立たないレベルであ
る。

【００５２】このように、基板上に平行な複数のｍ列
（本例ではｍ＝６）のノズル列を形成し、複数の供給路
の本数ｎ本（本例ではｎ＝５）に対し、ｍ＝ｎ＋１の関
係にあることにより、色むらの無いカラー往復印字を、
高速に、最小のヘッドサイズで提供する事が可能となっ
た。さらに、本例では隣接するノズル列間の距離がほぼ
一定であるため印字タイミングの制御が容易であるとい
う効果もある。なお、本例ではＣ，Ｍ，Ｙの３色とした
が、さらに淡いシアン、淡いマゼンタを加えても同様の
効果が得られる。

【００５３】さらに、図１０及び図１１に第２の記録素
子基板８上のインク流路とその周辺を示す。特に図１０
（ａ）は図８の基板８の中央以外のインク供給口６２付
近の透視図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ’線
断面図、図１１（ａ）は図８の基板８の中央のインク供
給口６２ａ付近の透視図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）
のＡ−Ａ’線断面図を示す。これらの図によると、基板
６７の表面には電気熱変換体６５が形成されており、さ
らにオリフィスプレート６６になる透明樹脂のノズル形
成部材が、インク供給口６２を含む基板６７のほぼ全面
を覆っている。インク供給口６２の上部の液流路６０側
の縁では、インク供給口６２と液流路６０を連通させる
ためにノズル形成部材がえぐられている。また、インク
供給口６２上部の液流路６０と反対側の縁では、バッフ
ァ室９１としての櫛歯状の溝を形成するようにノズル形
成部材がえぐられている。但し、図1２に示す中央のイ
ンク供給口６２ａに関しては、両側の液流路６０の列に
連通するようにノズル形成部材がえぐられている。バッ
ファ室９１の形状は複数列からなる櫛歯状の液流路６０
の形状と略同一である。櫛歯状溝の寸法は幅３０μｍ、
高さ１５μｍ、長さ５０μｍとし、バッファ室９１であ
る櫛歯状溝の列は図１０（ａ）に示すように、６００ｄ
ｐｉピッチの、対向する液流路の列に対して半ピッチず
らして配列した。なお、ここで室とはインク供給口との
連通部以外が閉じられていることを意味する。

【００５４】このような構成では、各インク供給口７２
を挟んで吐出口列とは反対側にバッファ室９１を設ける
ことで、インク供給口６２および液流路６０にインクを
満たした状態でも櫛歯状の溝にはバッファ室とし空気が
残っており、液滴の吐出に伴うインク供給口６２内の圧
力変動に対して減衰させる働きを持つ。

【００５５】図１２は本例の記録素子基板８において例
えばシアン用の全ての電気熱変換体（１２８個）を１５
ＫＨｚで駆動した場合のメニスカスの振動と、同時に比
較するために従来例でのメニスカスの振動を示す。また
図１２には、本例で１個の電気熱変換体のみを駆動した
場合のメニスカスの振動も示す。この図から、吐出口６
１におけるメニスカスの振動が抑えられていることがわ
かる。液滴の吐出時にメニスカスが振動していると、液
滴体積の変化や吐出方向の狂い、サテライト（主滴の周
辺のごく微小滴）の増加、といった不具合が発生し画像
品位の低下をもたらすが、本例ではメニスカス振動を抑
制することにより、高品位の画像を維持している。

【００５６】また、イエロー用の中央のインク供給口６
２ａに関してはバッファ室９１を設けていないが、イエ
ローはシアン、マゼンタと比較して視覚的に画像の変化
が目立ちにくい、という特徴があり画像品位は良好であ
った。

【００５７】さらに、前記の印字モードに加えて第３の
印字モードとして、往方向では基板の左半分の吐出口列
を使用することにより、シアン、マゼンタ、イエローの
順に被記録媒体上に液滴を付着させ、復方向では基板の
右半分の吐出口列を使用することにより、同じくシア
ン、マゼンタ、イエローの順に被記録媒体上に液滴を付
着させることにより、完全に色むらの無い記録を実現す
るとともに、イエローの液滴に対しても往または復時に
は２列の吐出口列のうちいずれかしか使用しないため非
印字吐出口が振動の抑制子として働くことにより安定な
吐出を得ることができる。

【００５８】前記の櫛歯状の溝は空気を安定に保持でき
る構造であれば前記の寸法にはこだわらない。検討によ
れば、幅もしくは高さのうち小さい方に対し、長さが３
倍以上あれば安定して空気を保持できることがわかって
いる。また、溝の本数、配置ピッチについても各吐出口
のメニスカス振動が最も小さくなるように配置すれば良
く、好適には液流路と同じ本数で同じピッチで配置する
のが良い。また、バッファ室９１に空気が保持できなく
なったり、ゴミ詰まりによって機能が果たせない場合を
考え、バッファ室９１は隣り合う液流路６０の中間、す
なわち液流路６０の配列に対し半ピッチずらして配置
し、１つの液流路６０に対し２つのバッファ室９１が等
しく作用するように配置することが好ましい。さらに、
液流路６０、バッファ室を含むオリフィスプレート６６
を特開昭６２-２６４９５７号公報に記載されるような
工程で形成する場合、バッファ室９１は液流路６０と同
一の形状でインク供給口（貫通口）の中心に対し等距離
に配置することでオリフィスプレート形成用樹脂を塗布
する際に吐出口付近の表面の基板表面に対する平行度が
向上する。液流路６０およびバッファ室９１の形成法
は、基板にポジ感光性樹脂を塗布し、液流路６０および
バッファ室９１の型となる形状に露光、現像した後、ネ
ガ感光性樹脂を塗布し、光硬化させ、その後前記ポジ感
光性樹脂を除去する方法である。

【００５９】また、バッファ室に吐出口と同じように吐
出口面と連通する開口を設けることも可能であるが、こ
の場合、隣接するインクが混入してきた場合にそれを排
除する手段を設ける必要がある。また、基板サイズが大
きくなりコストアップを招かないならば、各室に電気熱
変換体を設けることにより、混入インクを排除すること
が可能である。

【００６０】（第２の実施の形態）ここでは第１の実施
の形態で説明した構成と異なる部分のみを説明する。

【００６１】図１３に上述した第２の記録素子基板８上
のインク流路とその周辺の変形例を示す。本例において
は基板６７上のオリフィスプレート６６に吐出口６１及
び液流路６０の列と平行に溝を形成してバッファ室９２
とし、インク供給口６２に対し数個所の連通溝９３で連
通する構造となっている。溝の寸法は幅５０μｍ、高さ
１５μｍ、長さ５ｍｍであり、連通溝９３の寸法は幅３
０μｍ、高さ１５μｍであり、３００μｍおきに配置さ
れる。本例によれば、さらに安定して空気を保持するこ
とにより長期間わたって吐出の安定性を確保することが
できる。前記の溝の形状はこの寸法に限るものではない
が、基板面積を大きくしないために細長い形状であるこ
とが好ましい。また、連通口９３の本数についても本数
が少ない場合はメニスカス振動の減衰効果が不十分であ
ると同時に液流路と連通口との距離によって減衰効果が
異なる問題があり、本数は十分多く設けることが好まし
い。

【００６２】（第３の実施の形態）ここでも第１の実施
の形態で説明した構成と異なる部分のみを説明する。特
に、イエロー用の中央のインク供給口６２ａに関してバ
ッファ室を設ける例を種々挙げる。

【００６３】図１４に本発明の第３の実施の形態とし
て、第１の実施の形態で説明した第２の記録素子基板８
上のインク流路とその周辺の変形例を示す。本例では図
１１に示した中央のインク供給口６２の上部のノズル形
成部材に櫛歯状のパターンを設けて各液流路６０に対応
した溝を形成し、全ての溝の底部を薄膜部材９５で覆う
ことでバッファ室９４を形成した。このような構成によ
り、中央部の例えばイエローのインクに対しても吐出の
安定性を保証するものである。例えば、上記の溝の寸法
は幅２０μｍ、高さ１５μｍ、奥行き５０μｍで、イン
ク供給口６２の左右の各液流路６０に対し対向する側に
開口を有するバッファ室９４が設けられている。

【００６４】図１５に上述した形態の変形例を示す。こ
の図で示す例では図１４に示した例に対し隣り合う溝ど
うしを連通させてバッファ室９４ａを形成することによ
り溝の本数を減らし、ノズル形成部材の機械的強度を増
すことが可能である。

【００６５】図１６に図１５に示したバッファ室の更な
る変形例を示す。この図で示す例では図４に示した例に
加えてさらに吐出口の列に平行な溝を設けてバッファ室
９４ｂを形成することにより、より安定してバッファ室
に空気を保持できる。

【００６６】図１７に図１４に示した形態の別の変形例
を示す。この図で示す例では、図１１に示した中央のイ
ンク供給口６２の上部のノズル形成部材に、吐出口６１
の列に平行な溝を設け、この溝を薄膜部材９７で覆い、
薄膜部材９７に所望のピッチで開口９７ａを設けること
によりバッファ室９６を形成した。この構成により、バ
ッファ室の幅を最小にすることができ基板サイズも最小
にできる。

【００６７】（その他の実施の形態）最後に、上述した
ようなカートリッジタイプの記録ヘッドを搭載可能な液
体吐出記録装置について説明する。図１８は、本発明の
液体吐出記録ヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す
説明図である。

【００６８】図１８に示す記録装置において、図１に示
したヘッドカートリッジ１がキャリッジ１０２に位置決
めして交換可能に搭載されており、キャリッジ１０２に
は、カートリッジ１上の外部信号入力端子（図６中符号
２８参照）を介して各吐出部に駆動信号等を伝達するた
めの電気接続部が設けられている。

【００６９】キャリッジ１０２は、主走査方向に延在し
て装置本体に設置されたガイドシャフト１０３に沿って
往復移動可能に案内支持されている。そして、キャリッ
ジ１０２は主走査モータ１０４によりモータプーリ１０
５、従動プーリ１０６およびタイミングベルト１０７等
の駆動機構を介して駆動されるとともにその位置及び移
動が制御される。また、ホームポジションセンサ１３０
がキャリッジ１０２に設けられている。これにより遮蔽
板１３６の位置をキャリッジ１０２上のホームポジショ
ンセンサ１３０が通過した際に位置を知ることが可能と
なる。

【００７０】印刷用紙やプラスチック薄板等の記録媒体
１０８は給紙モータ１３５からギアを介してピックアッ
プローラ１３１を回転させることによりオートシートフ
ィーダ（以後ＡＳＦ）１３２から一枚ずつ分離給紙され
る。更に搬送ローラ１０９の回転により、ヘッドカート
リッジ１の吐出口面と対向する位置（プリント部）を通
って搬送（副走査）される。搬送ローラ１０９はＬＦモ
ータ１３４の回転によりギアを介して行われる。その
際、給紙されたかどうかの判定と給紙時の頭出し位置の
確定は、ペーパエンドセンサ１３３を記録媒体１０８が
通過した時点で行われる。さらに、記録媒体１０８の後
端が実際にどこに有り、実際の後端から現在の記録位置
を最終的に割り出すためにもペーパエンドセンサ１３３
は使用されている。

【００７１】なお、記録媒体１０８は、プリント部にお
いて平坦なプリント面を形成するように、その裏面をプ
ラテン（不図示）により支持されている。この場合、キ
ャリッジ１０２に搭載されたヘッドカートリッジ１は、
それらの吐出口面がキャリッジ１０２から下方へ突出し
て前記２組の搬送ローラ対の間で記録媒体１０８と平行
になるように保持されている。

【００７２】ヘッドカートリッジ１は、各吐出部におけ
る吐出口の並び方向が上述したキャリッジ１０２の走査
方向に対して交差する方向になるようにキャリッジ１０
２に搭載され、これらの吐出口列から液体を吐出して記
録を行なう。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数色の記録液に対応した複数の吐出口の列と、前記複
数の吐出口の列に対応した複数の液流路の列および電気
熱変換体の列と、前記複数の液流路の列に液体を供給す
るための複数の液体供給口とを有し、各液体供給口に供
給される液体の色の並び順を、同色の液体がヘッド中央
に対して対称になるように設定した事により、往方向記
録でも復方向記録でも記録媒体に液滴を打ち込む色順番
が同じになり、色むらが発生しないため、双方向記録を
実施して記録の高速化を図ることが可能である。

【００７４】そして、複数の液流路の列に液体を供給す
るための複数の液体供給口うちの中央以外の液体供給口
と、吐出口列、発熱抵抗素子列、液流路列および駆動回
路との位置関係を、中央のインク供給口を中心に線対称
になるように配置する事により、液体供給口および駆動
回路を基板に対し等間隔で無駄無く配置することがで
き、基板サイズを最小にすることができる。このように
基板サイズが小さくなることにより、記録ヘッドへの転
送データを保持するためのメモリーも基板サイズに比例
して容量を減らすことができ、コストダウンが可能であ
る。

【００７５】特に本発明は、前記各液体供給口に接して
前記液流路と同一平面上にバッファ室を設けたことによ
り、液体供給口および液流路に液体を満たした状態でも
バッファ室に空気が残っているので、液滴の吐出に伴う
液体供給口内の圧力変動を減衰させることができる。そ
の結果、吐出駆動の際のメニスカス振動が抑えられ、高
品位の画像を維持することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用可能な記録ヘッドカートリッジの
一例を示す斜視図である。

【図２】図１の記録ヘッドカートリッジを構成する記録
ヘッドとインクタンクを示す斜視図である。

【図３】図１の記録ヘッドカートリッジを構成する記録
ヘッドの分解斜視図である。

【図４】図１の記録ヘッドカートリッジを構成する記録
ヘッドの詳しい分解斜視図である。

【図５】図３に示した第１の記録素子基板の構成を説明
するための図である。

【図６】図２に示した記録ヘッドとインクタンクの結合
状態を示す断面図である。

【図７】図３に示したインク供給ユニットと記録素子ユ
ニットの結合状態を示す斜視図である。

【図８】図３に示したインク供給ユニットと記録素子ユ
ニットとタンクホルダーの結合状態を示す斜視図であ
る。

【図９】図３に示した第２の記録素子基板の構成を説明
するための図である。

【図１０】図３に示した第２の記録素子基板上の中央以
外のインク供給口に繋がるインク流路とその周辺を示す
詳細図である。

【図１１】図３に示した第２の記録素子基板上の中央の
インク供給口に繋がるインク流路とその周辺を示す詳細
図である。

【図１２】図３に示した第２の記録素子基板において例
えばシアン用の全ての電気熱変換体（１２８個）を１５
ＫＨｚで駆動した場合のメニスカスの振動と、同時に比
較するために従来例でのメニスカスの振動を示すグラフ
である。

【図１３】本発明の第２の実施の形態として、図３に示
した第２の記録素子基板上の中央以外のインク供給口に
繋がるインク流路とその周辺の変形例を示す図である。

【図１４】本発明の第３の実施の形態として、図３に示
した第２の記録素子基板上の中央のインク供給口に繋が
るインク流路とその周辺の変形例を示す図である。

【図１５】図１４に示した形態の変形例を示す図であ
る。

【図１６】図１５に示したバッファ室の更なる変形例を
示す図である。

【図１７】図１４に示した形態の別の変形例を示す図で
ある。

【図１８】本発明の液体吐出記録ヘッドを搭載可能な記
録装置の一例を示す説明図である。

【図１９】一般的なカラー用インクジェット記録ヘッド
の構成図である。

【符号の説明】

１記録ヘッドカートリッジ２記録ヘッド３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄインクタンク４記録素子ユニット５インク供給ユニット６タンクホルダー７第１の記録素子基板８第２の記録素子基板９第１のプレート１０電気配線テープ１１電気コンタクト基板１２第２のプレート１３インク供給部材１４流路形成部材１５ジョイントゴム１６、３４フィルター１７、３５シールゴム１８Ｓｉ基板１９、２６インク供給口２０電気熱変換素子２１電極部２２バンプ２３インク流路壁２４吐出口２５吐出口群２７電極端子２８外部信号入力端子２９電極端子部３０第１の封止剤３１第２の封止剤３２インク流路３３ジョイント部６０液流路６１吐出口６２，６２ａインク供給口６５電気熱変換体（発熱抵抗体）６６オリフィスプレート（インク流路形成部材）６７基板９２，９４，９４ａ，９４ｂ，９６バッファ室９３連通溝９５，９７薄膜部材９７ａ開口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前記複数色の記録液を吐出するために各
記録液に対応して設けられた複数の吐出口を有する複数
の吐出口列と、前記複数の吐出口に対応した複数の液流
路および電気熱変換体と、前記複数の液流路に前記複数
色の記録液を供給するために前記吐出口列に沿って設け
られる複数の液体供給口と、を備える液体吐出記録ヘッ
ドであって、各複数色の記録液に対応した吐出口列が、同色の記録液
に関してヘッドの走査方向に対して対称になるように配
列されており、かつ、前記ヘッドは、前記液体供給口を挟
んで前記吐出口列とは反対側に前記液流路と連通する複
数の室を有することを特徴とする液体吐出記録ヘッド。
【請求項２】前記液体供給口の個数は奇数であり、前
記吐出口列の数は偶数であり、複数の液体供給口のうち
の中央の液体供給口の両側に吐出口、電気熱変換体およ
び液流路が配置され、その他の液体供給口の片側に吐出
口、電気熱変換体および液流路が配置されていることを
特徴とする請求項１に記載の液体吐出記録ヘッド。
【請求項３】前記吐出口列は、中央の液体供給口に対
しほぼ線対称に配置されていることを特徴とする請求項
２に記載の液体吐出記録ヘッド。
【請求項４】中央の液体供給口を境界にして左半分も
しくは右半分に属する前記各吐出口列の、端からｉ番目
の吐出口どうしは１つの直線上に配置されており、かつ
左半分のｉ番目の吐出口と右半分のｉ番目の吐出口は列
方向に半ピッチずれて配置されていることを特徴とする
請求項３に記載の液体吐出記録ヘッド。
【請求項５】前記吐出口列に対応した電気熱変換体ご
とに、各電気熱変換体を駆動制御するための駆動回路が
配置されていることを特徴とする請求項３に記載の液体
吐出記録ヘッド。
【請求項６】前記室の個数は前記液流路の個数に等し
いことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出記録ヘッ
ド。
【請求項７】前記室の隣り合うピッチは前記液流路の
隣り合うピッチと同一であり、前記室は前記液流路に対
向し、且つ前記液流路に対し半ピッチずれて配置されて
いることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出記録ヘ
ッド。
【請求項８】前記室の形状は前記液流路と略同一であ
ることを特徴とする請求項７に記載の液体吐出記録ヘッ
ド。
【請求項９】前記複数の記録液の色は少なくともシア
ン、マゼンタ、イエローの３色であり、複数の液体供給
口のうち中央の液体供給口にはイエローのインクが供給
されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項
に記載の液体吐出記録ヘッド。
【請求項１０】前記室は中央の液体供給口以外の液体
供給口に連通していることを特徴とする請求項５から９
のいずれか１項に記載の液体吐出記録ヘッド。
【請求項１１】前記室は、前記液流路を形成する部材
の、中央の液体供給口と接する部分に所望形状の溝を形
成し、この溝を薄膜部材で覆うことで形成されることを
特徴とする請求項５から９のいずれか１項に記載の液体
吐出記録ヘッド。
【請求項１２】前記液流路および室は、基板にポジ感
光性樹脂を塗布し、前記液流路および室の型となる形状
に露光、現像した後、ネガ感光性樹脂を塗布し、その後
前記ポジ感光性樹脂を除去することにより形成されるこ
とを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載
の液体吐出記録ヘッド。
【請求項１３】請求項１から１２のいずれか１項に記
載の液体吐出記録ヘッドを着脱自在に搭載するキャリッ
ジを有し、該キャリッジの走査に伴って液体吐出記録ヘ
ッドの所望の吐出口列から液滴を吐出することにより被
記録媒体に記録を行なう液体吐出記録装置。