JP2003118121A - 液体吐出ヘッド，ヘッドカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体吐出ヘッドの仕切り壁を介して隣接する
複数の液路の間でクロストークが発生する。 【解決手段】 液滴を吐出させるための複数の電気熱変
換体１４が所定間隔で設けられた素子基板１３と、複数
の仕切り壁２１とこれら仕切り壁２１の長手方向一端側
に位置する吐出口１８とが電気熱変換体１４の間隔に対
応して所定間隔で形成されたケーシング３２とを具え、
このケーシング３２の仕切り壁２１が形成された面を素
子基板１３に押し当ててこれらを接合することにより、
隣接する仕切り壁２１により挟まれて電気熱変換体１４
がそれぞれ臨むと共に吐出口１８にそれぞれ連通する複
数の液路２１と、これら液路２１の基端がそれぞれ連通
する共通液室２２とを形成してなるインクジェットヘッ
ド１０であって、素子基板１３とケーシング３２との間
に隣接する液路２１を相互にシールするための弾性変形
可能なシール部材２４を介装した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液滴を吐出するた
めの吐出口が形成された液体吐出ヘッド、およびこの液
体吐出ヘッドと当該液体吐出ヘッドに供給される液体タ
ンクの取り付け部とを有するヘッドカートリッジ、なら
びにこれら液体吐出ヘッドまたはヘッドカートリッジの
取り付け部を有する画像形成装置に関する。

【０００２】なお、本明細書において、「プリント」と
は、文字や図形など有意の情報を形成する場合のみなら
ず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るよ
うに顕在化したものであるか否かを問わず、広くプリン
ト媒体上に画像，模様，パターンなどを形成したり、あ
るいはエッチングなどの加工をも含む。また、「プリン
ト媒体」とは、一般的なプリント装置で用いられる紙片
のみならず、布帛，プラスチックフィルム，金属板，ガ
ラス，セラミックス，木材，皮革など、液体を受容可能
なものであり、シート状物体以外の三次元立体、例えば
球体や円筒体などもその対象となる。さらに、「液体」
とは、上記「プリント」の定義と同様広く解釈されるべ
きものであり、プリント媒体に付与されることによっ
て、画像，模様，パターンなどの形成、またはプリント
媒体のエッチング加工、あるいはインクの処理（例えば
プリント媒体に付与されるインク中の色材の凝固または
不溶化）などに供されるものを含む。

【０００３】

【従来の技術】熱などのエネルギーを液体に付与するこ
とで、この液体に相変化（気化）に伴う急峻な体積変化
を生じさせ、この相変化に基づく作用力によって吐出口
から液体を吐出させ、これをプリント媒体に付着させて
画像形成を行うインクジェットプリント方法、いわゆる
バブルジェット（登録商標）プリント方法が知られてい
る。このバブルジェット（登録商標）プリント方法にお
いては、米国特許第４７２３１２９号明細書に開示され
ているように、液滴を吐出するための吐出口と、この吐
出口に連通する液路と、この液路に臨むように配されて
吐出口から液滴を吐出させるための吐出エネルギー発生
手段、つまり電気熱変換体とを具えた液体吐出ヘッド、
つまりインクジェットヘッドが用いられる。

【０００４】このインクジェットヘッドは、液滴を吐出
するための吐出口を高密度に配置することができるた
め、小型の装置でも高品位の画像、特にカラー画像を高
速かつ低騒音でプリントすることが可能であり、プリン
タ，複写機，ファクシミリなどの多くのオフィス機器の
他、捺染装置などの産業用システムにまで利用されるよ
うになって来ている。これに伴い、さらに液滴の吐出速
度の高速化および安定した気泡発生に基づく良好な液滴
の吐出を可能とするインクジェットヘッドに対する要求
が高まっている。

【０００５】吐出口から液滴を吐出させるための吐出エ
ネルギー発生手段として電気熱変換体を用いた従来のイ
ンクジェットヘッドの概略構造を図１０に示す。すなわ
ち、インクジェットヘッド１００は、支持板１０１と、
この支持板１０１に搭載され、複数の電気熱変換体１０
２が所定間隔で設けられた素子基板１０３と、複数の仕
切り壁１０４とこれら仕切り壁１０４の長手方向一端側
に位置する吐出口１０５とがこれら電気熱変換体１０２
の配列間隔に対応して所定間隔で形成されたケーシング
１０６と、このケーシング１０６の仕切り壁１０４が形
成された面を素子基板１０３に押し当てることにより、
隣接する仕切り壁１０４により挟まれて電気熱変換体１
０２がそれぞれ臨む複数の液路１０７とこれら液路１０
７の基端がそれぞれ連通する共通液室１０８とを形成す
るように、素子基板１０３とケーシング１０６とを一体
的に連結する締結クリップ１０９と、素子基板１０３と
共に支持板１０１に搭載され、ボンディングワイヤ１１
０を介して素子基板１０３の電気熱変換体１０２に電気
的に接続し、図示しないプリント装置本体からの電気信
号を受けて所定の電気熱変換体１０２を駆動するための
配線基板１１１とを具えている。吐出口１０５は、ケー
シング１０６と一体的に成形された吐出口板１１２に形
成されており、ケーシング１０６には共通液室１０８に
連通する液体供給口１１３が形成され、吐出口１１２か
らの液滴の吐出に伴って液体供給口１１３から共通液室
１０８内に液体が補給されるようになっている。

【０００６】素子基板１０３とケーシング１０６との接
合に際しては、素子基板１０３とケーシング１０６とが
所望の位置関係となるように素子基板１０３に対してケ
ーシング１０６を高精度に位置決めし、仮止め用の接着
剤１１４を素子基板１０３とケーシング１０６との接合
部分に塗布してこれらを仮止めした後、締結クリップ１
０９のばね力を利用して素子基板１０３にケーシング１
０６を強固に接合させ、最終的に素子基板１０３とケー
シング１０６との接合部分を図示しない封止剤を用いて
封止している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１０に示した従来の
インクジェットヘッド１００において、素子基板１０３
とケーシング１０６との接合面の平面度の相違などが原
因となって、これらの間に隙間１１５が存在すると、こ
こに仮止め用の接着剤１１４や図示しない封止剤が毛細
管現象によって浸透し、個々の液路１０７が極めて微細
であることと相俟って、これら液路１０７の一部が接着
剤１１４や封止剤により塞がれてしまうことがあった。
このような現象が発生すると、一部の液路１０７に連通
する吐出口１１２からの液滴の吐出不良や不吐出などが
起こるため、インクジェットヘッド１００の信頼性を損
なうこととなる。

【０００８】このような接着剤１１４や封止剤を用いる
ことによる不具合を回避するため、締結クリップ１０９
のばね力のみを利用して素子基板１０３にケーシング１
０６を接合させるようにしたインクジェットヘッドも知
られている。しかしながら、インクジェットヘッドの素
子基板１０３の表面は、フォトリソグラフィなどの半導
体製造工程を経ているため、凹凸があるのが普通であ
り、ケーシング１０６の仕切り壁１０４をこの素子基板
１０３の表面に均一な力で押圧することが実質的にでき
ない。このため、特に多数の液路１０７を有するインク
ジェットヘッド１００の場合、図１０中のXI−XI矢視断
面構造の一部を抽出拡大した図１１に示すように、素子
基板１０３と仕切り壁１０４の接合面との間に隙間１１
５が形成されることがあった。このような隙間１１５の
存在により、液路１０７内で発生する気泡１１６による
圧力波が隙間１１５を介して隣接する液路１０７に伝播
するクロストークが発生し、電気熱変換体１０２にて発
生した熱エネルギーにより液路１０７内の液体中に発生
する気泡１１６による圧力が隙間１１５を介して隣接す
る液路１０７へ逃げてしまい、しかもこの隙間１１５の
存在によって気泡１１６による圧力が隣接する液路１０
７へ伝搬するため、これらの液路１０７に連通する吐出
口１１２に位置する液体のメニスカス面の位置がずれて
しまい、所定量の液滴を正確に吐出させることができな
くなる結果、高品質なプリントを維持することが困難で
ある。

【０００９】上述した素子基板１０３とケーシング１０
６との間の隙間１１５の発生を防止するため、半導体製
造技術を利用して素子基板１０３の表面に液路１０７お
よび共通液室１０８を囲む枠状の下部ケーシングを一体
的に成形し、液体供給口１１３が形成された平坦な板状
の上部ケーシングをこの下部ケーシングに重ねてインク
ジェットヘッドを形成することも知られている。下部ケ
ーシングは、例えば液状の樹脂を素子基板の表面にスピ
ンコートするか、あるいはＤＦ（ドライフィルム）化さ
れた樹脂を素子基板の表面に積層し、通常のフォトリソ
グラフィ工程によって所望の形状にパターニングするこ
とによって形成することができる。

【００１０】しかしながら、このような方法によって製
造されるインクジェットヘッドにおいても、図１１と同
様な部分の断面構造を表す図１２に示すように、仕切り
壁１０４および共通液室１０８（図１０参照）を形成す
る下部ケーシング１１７の膜厚を均一にすることが極め
て困難であり、この下部ケーシング１１７の膜厚のばら
つきなどによって上部ケーシング１１８との間に隙間１
１９が発生し、液路１０７内で発生する気泡１１６によ
る圧力波がこの隙間１１９を介して隣接する液路１０７
に伝播するクロストークが発生してしまう不具合があっ
た。

【００１１】

【発明の目的】本発明の目的は、仕切り壁を介して隣接
する複数の液路の間で発生するクロストークを従来のも
のよりも抑制し得る液体吐出ヘッドを提供することにあ
る。

【００１２】本発明の他の目的は、このような液体吐出
ヘッドが組み込まれたヘッドカートリッジおよびこれら
液体吐出ヘッドまたはヘッドカートリッジを用いる画像
形成装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の形態は、
液滴を吐出させるための複数の吐出エネルギー発生部が
所定間隔で設けられた基板と、複数の仕切り壁とこれら
仕切り壁の長手方向一端側に位置する吐出口とが前記吐
出エネルギー発生部の間隔に対応して所定間隔で形成さ
れたケーシングとを具え、このケーシングの前記仕切り
壁が形成された面を前記基板に押し当ててこれらを接合
することにより、隣接する仕切り壁により挟まれて前記
吐出エネルギー発生部がそれぞれ臨むと共に前記吐出口
にそれぞれ連通する複数の液路と、これら液路の基端が
それぞれ連通する共通液室とを形成してなる液体吐出ヘ
ッドであって、前記基板と前記ケーシングとの間に隣接
する前記液路を相互にシールするための弾性変形可能な
シール部材を介装したことを特徴とするものである。

【００１４】本発明によると、弾性変形可能なシール部
材が基板とケーシングとの間に圧縮状態で介装され、基
板とすべての仕切り壁との間の隙間がシール部材によっ
て塞がれているため、仕切り壁によって相互に仕切られ
た液路が完全に分離された状態となる。従って、吐出エ
ネルギー発生部を駆動して液路内の液体を吐出口から液
滴として吐出させた場合、この液路内で発生する圧力波
は隣接する液路内には伝播しない。

【００１５】本発明の第２の形態は、液滴を吐出させる
ための複数の吐出エネルギー発生部が所定間隔で設けら
れた基板と、複数の仕切り壁とこれら仕切り壁の長手方
向一端側に位置する吐出口とが前記吐出エネルギー発生
部の間隔に対応して所定間隔で形成された下部ケーシン
グと、この下部ケーシングに重ねられる上部ケーシング
とを有し、前記下部ケーシングを前記基板と前記上部ケ
ーシングとで挟み付けてこれらを接合することにより、
隣接する仕切り壁により挟まれて前記吐出エネルギー発
生部がそれぞれ臨むと共に前記吐出口にそれぞれ連通す
る複数の液路と、これら液路の基端がそれぞれ連通する
共通液室とを形成してなる液体吐出ヘッドであって、前
記下部ケーシングと前記上部ケーシングとの間に隣接す
る前記液路を相互にシールするための弾性変形可能なシ
ール部材を介装したことを特徴とするものである。

【００１６】本発明によると、弾性変形可能なシール部
材が基板とケーシングとの間に圧縮状態で介装され、基
板とすべての仕切り壁との間の隙間がシール部材によっ
て塞がれているため、仕切り壁によって相互に仕切られ
た液路が完全に分離された状態となる。従って、吐出エ
ネルギー発生部を駆動して液路内の液体を吐出口から液
滴として吐出させた場合、この液路内で発生する圧力波
は隣接する液路内には伝播しない。

【００１７】本発明の第３の形態は、本発明の第１の形
態または第２の形態による液体吐出ヘッドと、この液体
吐出ヘッドに供給される液体を貯溜するための液体タン
クの取り付け部とを具えたことを特徴とするヘッドカー
トリッジにある。

【００１８】本発明の第４の形態は、本発明の第１の形
態または第２の形態による液体吐出ヘッドの取り付け部
か、または本発明の第３の形態によるヘッドカートリッ
ジの取り付け部と、前記液体吐出ヘッドの吐出口から吐
出される液滴によって画像が形成されるプリント媒体の
搬送手段とを具えたことを特徴とする画像形成装置にあ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の第１の形態による液体吐
出ヘッドにおいて、ケーシングの仕切り壁が形成された
面と基板とがシール部材を介して押し当たるように付勢
してこれらを接合させる付勢手段をさらに具えたもので
あってよい。

【００２０】シール部材が基板およびケーシングの少な
くとも一方に一体的に設けられていてよい。

【００２１】ケーシングが共通液室に液体を供給するた
めの液体供給口を有するものであってよい。この場合、
相互に独立した共通液室および液体供給口を複数組有す
ることができ、独立した共通液室および液体供給口に異
なる種類の液体を供給してよい。

【００２２】本発明の第２の形態による液体吐出ヘッド
において、下部ケーシングと上部ケーシングとがシール
部材を介して押し当たるように付勢すると共に下部ケー
シングを基板と上部ケーシングとで挟み付けてこれらを
接合させる付勢手段をさらに具えたものであってよい。

【００２３】シール部材が下部ケーシングおよび上部ケ
ーシングの少なくとも一方に一体的に設けられていてよ
い。

【００２４】上部ケーシングが共通液室に液体を供給す
るための液体供給口を有するものであってよい。この場
合、相互に独立した共通液室および液体供給口を複数組
有することができ、独立した共通液室および液体供給口
に異なる種類の液体を供給してよい。

【００２５】本発明の第１または第２の形態による液体
吐出ヘッドにおいて、吐出エネルギー発生部が液体に熱
エネルギーを付与して膜沸騰を生じさせる電気熱変換体
を有するものであってよい。

【００２６】本発明の第３の形態によるヘッドカートリ
ッジにおいて、液体タンクが液体タンクの取り付け部に
対して着脱可能であってよい。

【００２７】液体がインクおよび／またはプリント媒体
に吐出されるこのインクのプリント性を調整する処理液
であることができる。

【００２８】本発明の第４の形態による画像形成装置に
おいて、液体吐出ヘッドまたはヘッドカートリッジの取
り付け部が液体吐出ヘッドから液体が吐出されるプリン
ト媒体の搬送方向と交差する方向に走査移動可能なキャ
リッジを有するものであってよい。この場合、液体吐出
ヘッドまたはヘッドカートリッジは、着脱手段を介して
キャリッジに対して着脱自在に搭載されるものであって
よい。

【００２９】

【実施例】本発明による液体吐出ヘッドをインクジェッ
トヘッドに応用した実施例について、図１〜図６を参照
しながら詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例の
みに限らず、これらをさらに組み合わせたり、この特許
請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあら
ゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰
属する他の技術にも当然応用することができる。

【００３０】第１の実施例によるインクジェットヘッド
の概略構造を図１に示し、その平面形状の一部を図２に
破断状態で示し、全体の外観を分解して図３に示し、図
１中のIV−IV矢視断面構造の一部を抽出拡大して図４に
示す。すわなち、図示しないプリンタ本体からの電気信
号を受ける配線基板１１と共に支持板１２に固定される
単結晶シリコンウェーハからなる素子基板１３には、本
発明による吐出エネルギー発生部としての電気熱変換体
１４と、この電気熱変換体１４を駆動するための図示し
ない電気回路と、この電気回路の末端に位置するアルミ
ニウムなどの電極パッド１５とがエッチング，蒸着，ス
パッタリングなどの半導体製造プロセスにより形成され
ている。これら電極パッド１５は、配線基板１１に形成
された図示しない電気回路の電極パッド１６に対してア
ルミニウムや金のボンディングワイヤ１７、あるいは図
示しないＴＡＢを用いたリードなどを介してそれぞれ電
気的に接続される。

【００３１】素子基板１３には、複数の吐出口１８が開
口する吐出口板１９と、この吐出口板１９の吐出口１８
に先端側がそれぞれ連通する複数の液路２０を形成する
ための複数の仕切り壁２１とを有し、液路２０の基端側
が一括して連通する共通液室２２となる枠状の下部ケー
シング２３が樹脂、例えばＭＣＣ（MicrolithographyCh
emical Corporation）製のＳＵ−８（感光性ネガレジス
トの商品名）などにより形成される。

【００３２】後述するシール部材２４を介して下部ケー
シング２３に重ね合わされ、これによって液路２０と共
通液室２２とを素子基板１３との間に形成する上部ケー
シング２５は、単結晶シリコンウェーハにて形成され、
この上部ケーシング２５には共通液室２２に連通する液
体供給口２６が設けられている。液体供給口２６や共通
液室２２となる部分は、単結晶シリコンウェーハを異方
性エッチングすることにより加工することができる。こ
の上部ケーシング２５は、両端部が支持板１２に形成さ
れた一対の係止穴２７に対して係止される枠状のクリッ
プ２８により、下部ケーシング２３に対して密着状態で
接合される。本発明の付勢手段としてのクリップ２８
は、例えば燐青銅，ばね用ステンレス鋼，ＦＲＰなどで
ほぼＭ字形状に形成され、その中央部にて上部ケーシン
グ２５がシール部材２４を介して下部ケーシング２３に
押し当たり、下部ケーシング２３を素子基板１３と上部
ケーシング２５とで挟み付けてこれらが一体的に接合さ
れた状態となるようなばね力を発揮する。上部ケーシン
グ２５に対してクリップ２８のばね力が作用する位置
は、液路２０および共通液室２２が上部ケーシング２５
によって完全に塞がれるような位置であることが好まし
く、特に流路の吐出口１８側により近い領域に対してよ
り強力な付勢力を発揮することが望ましい。

【００３３】本実施例では、液体供給口２６に連通する
環状のスペーサ２９が上部ケーシング２５とクリップ２
８との間に介装されているが、このスペーサ２９と上部
ケーシング２５とを一体的に形成することも可能であ
る。液体供給口２６には、樹脂などで成形された液体通
路形成部材３０が連結され、この液体通路形成部材３０
を介して図示しないインクタンクからインクや、プリン
ト媒体に対するインクのプリント性を調整するための処
理液が共通液室２２内に供給されるようになっている。

【００３４】下部ケーシング２３と上部ケーシング２５
との間に介装されるシール部材２４は、弾性変形可能で
あって、下部ケーシング２３と同様にパターン成形でき
るものであることが好ましい。例えば、日本ゼオン株式
会社のＺＰＮ２０７Ｄ（商品名）などの環化ゴムを樹脂
成分とするレジストを使用することができる。このシー
ル部材２４は、クリップ２８のばね力によって弾性変形
するが、単にクリップ２８のばね力が大きければ良いと
言うものではなく、上述した材料を用いた場合、クリッ
プ２８により１kgf〜２kgfのばね力を加えた状態にてシ
ール部材２４を５０℃から１００℃の温度に加熱するこ
とにより、図４に示すように下部ケーシング２３の仕切
り壁２１と上部ケーシング２５との間に介在するシール
部材２４が変形してこれらの隙間を完全に封止し、クロ
ストークが発生しない高性能なインクジェットヘッド１
０を得ることができる。この加熱温度としては、下部ケ
ーシング２３が変形せずシール部材２４のみが変形する
ような温度を選択することが必要である。

【００３５】本実施例のような構成のインクジェットヘ
ッド１０の場合、上部ケーシング２５を下部ケーシング
２３に対して正確に位置決めし、ポリエステル系の紫外
線硬化型の接着剤３１、例えばグレースジャパン株式会
社のＵＶ−３００（商品名）などを用いてこれらを仮止
めした後、クリップ２８を支持板１２の係止穴２７に差
し込んで上部ケーシング２５と下部ケーシング２３およ
び素子基板１３と支持板１２に強固に固定する。このよ
うな接着剤３１を用いて仮止めを行う場合、必要以上に
接着剤を用いると、これが液路２０内に浸透して悪影響
を与える場合が生ずるので注意すべきである。

【００３６】上述した実施例では、ケーシングを下部ケ
ーシング２３と上部ケーシング２５とに分け、下部ケー
シング２３を素子基板１３の表面に一体的に形成した
が、下部ケーシング２３と上部ケーシング２５とを一体
的に形成し、これを素子基板１３に重ね合わせて接合す
ることも可能である。

【００３７】このような本発明による液体吐出ヘッドを
インクジェットヘッドに応用した他の実施例の概略構造
を図５に示し、その主要部の外観を図６に示すが、先の
実施例と同一機能の要素にはこれと同一符号を記すに止
め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、本
実施例におけるケーシング３２は、複数の仕切り壁２１
とこれら仕切り壁２１の長手方向一端側に位置する吐出
口１８とが素子基板１３に形成された電気熱変換体１４
の間隔に対応して所定間隔で形成されており、基本的に
は上述した実施例における下部ケーシング２３と上部ケ
ーシング２５とを一体的に形成した形状を有し、例えば
ポリサルフォンなどの樹脂を成形することによって製造
することができる。本実施例のケーシング３２は、素子
基板１３と重ね合わせることによって共通液室２２が複
数（図示例では４つ）形成され、これに対応して液体供
給口２６も複数設けられている。このように、独立した
複数の共通液室２２および液体供給口２６を有する単一
のケーシング３２を採用し、個々の共通液室２２に異な
る液体を供給することによって、例えば黄色，マゼンタ
色，シアン色，黒色のインクを用いたカラープリント用
のインクジェットヘッドユニットをコンパクトに構成す
ることができる。

【００３８】本実施例では、シール部材２４が素子基板
１３に対するケーシング３２の接合面側に一体的に形成
され、素子基板１３とケーシング３２との間に介装され
る。素子基板１３とケーシング３２とを接合するクリッ
プ２８のばね力により、仕切り壁２１と素子基板１３と
の間でシール部材２４が弾性変形し、これによって仕切
り壁２１と素子基板１３との間の隙間を完全に塞いでク
ロストークの発生を防止することができる。

【００３９】上述したようなインクジェットヘッド１０
が組み込まれた本発明によるヘッドカートリッジの一実
施例の外観を図７に示す。すなわち、本実施例における
ヘッドカートリッジ４０は、シリアルスキャンタイプの
ものであり、インクジェットヘッド１０と、液体通路形
成部材３０と、インクなどの液体を収容する液体タンク
４１と、この液体タンク４１内を密閉する蓋部材４２と
で主要部が構成されている。液体を吐出するための多数
の吐出口１８が形成されたインクジェットヘッド１０
は、先の図１〜図４に示した実施例に対応するものであ
り、液体は、液体タンク４１から液体通路形成部材３０
を介してインクジェットヘッド１０の共通液室へと導か
れるようになっている。

【００４０】本実施例におけるヘッドカートリッジ４０
は、インクジェットヘッド１０と液体タンク４１とを一
体的に形成したものであるが、このインクジェットヘッ
ド１０に対し、液体タンク４１側を交換可能に連結した
構造を採用するようにしても良い。

【００４１】本発明による画像形成装置を上述したヘッ
ドカードリッジ４０を使用するシリアルスキャンタイプ
のインクジェットプリンタに応用した一実施例の概略構
造を図８に示し、その制御ブロックを図９に示す。すな
わち、すなわち、５１はキャリッジ５２を図中、矢印方
向に案内する案内軸、５３は送りねじ軸５４に形成され
ている螺旋溝であり、キャリッジ５２は送りねじ軸５４
の正逆回転に従って案内軸５１に沿い、矢印ａ, ｂ方向
に走査移動する。そして、移動しながらキャリッジ５２
に搭載されたヘッドカートリッジ４０のインクジェット
ヘッド１０により、プリント媒体としてのプリント用紙
Ｐのプリント領域にプリントが行われる。

【００４２】５５はキャリッジ駆動モータ、５６, ５７
はキャリッジ駆動モータ５５の駆動力を送りねじ軸５４
に伝達するためのギヤ、５８はプリント用紙Ｐをプラテ
ン５９に向けて押付けているシート押え板である。ま
た、本実施例では開口部６０を有すると共にインクジェ
ットヘッド１０の吐出口板１９（図１参照）を覆蓋する
キャップ部材６１と、このキャップ部材６１に連結され
ると共に回復動作時にキャップ部材６１を介してインク
ジェットヘッド１０から液体を吸引する吸引手段６２
と、さらに回復動作の前後などに使用されるクリーニン
グブレード６３と、キャップ部材６１を支持する支持部
材６４とを具えており、クリーニングブレード６３はそ
の支持部材６５を介して矢印方向に移動させられ、イン
クジェットヘッド１０の吐出口板１９の表面を払拭す
る。

【００４３】６６は、ギヤ６７およびカム６８を介して
吸引手段６２を駆動するためのレバーである。そして、
吸引動作時にはキャリッジ駆動モータ５５により図示し
ないクラッチ切換手段およびこの伝達手段を介してその
駆動力が伝達される。また、６９，７０は、キャリッジ
５２のホームポジションを検知するためのフォトカプラ
であり、キャリッジ５２に設けられた突出レバー７１の
光路遮断により、ホームポジションが検知され、キャリ
ッジ駆動モータ５５の正逆回転方向の切り換えなどが行
われる。

【００４４】なお、本実施例では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５２がホー
ムポジション側の領域に来た時に送りねじ軸５４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作動を
行うように構成されるものであれば、どのような構成で
あってもよい。

【００４５】このインクジェットプリンタは、ホストコ
ンピュータ８０からプリント情報を制御信号として受け
る。プリント情報はインクジェットプリンタ内部の入出
力インタフェース７２に一時保存され、同時にインクジ
ェットプリンタ内で処理可能なデータに変換され、ＣＰ
Ｕ７３に入力される。ＣＰＵ７３は、ＲＯＭ７４に保存
されている制御プログラムに基づき、ＣＰＵ７３に入力
されたＲＡＭ７５などの周辺ユニットを用いて上述した
プリント情報をプリントデータに変換処理する。ＣＰＵ
７３はまた、このプリントデータをプリント媒体の適当
な位置にプリントするため、プリントデータに同期して
プリント用紙Ｐおよびインクジェットヘッド１０を駆動
するキャリッジ駆動モータ５５およびプリント用紙搬送
用モータ７６を駆動するためのモータ駆動データを作成
する。プリントデータおよびモータ駆動データは、各々
ヘッドドライバ７７およびモータドライバ７８を介して
インクジェットヘッド１０およびキャリッジ駆動モータ
５５，プリント用紙搬送用モータ７６に伝達され、それ
ぞれ制御されたタイミングで駆動され、所定の画像をプ
リント用紙Ｐに形成する。

【００４６】なお、本発明は、液体の吐出を行わせるた
めに利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生す
る手段（例えば電気熱変換体やレーザ光など）を具え、
この熱エネルギーにより液体の状態変化を生起させるイ
ンクジェット方式の液体吐出ヘッドやヘッドカートリッ
ジまたは画像形成装置において優れた効果をもたらすも
のである。かかる方式によれば、プリントの高密度化お
よび高精細化が達成できるからである。

【００４７】その代表的な構成や原理については、例え
ば米国特許第４７２３１２９号明細書や、同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は、いわゆるオンデマン
ド型およびコンティニュアス型の何れにも適用可能であ
るが、特にオンデマンド型の場合には、液体が保持され
ているシートや流路に対応して配置される電気熱変換体
に、プリント情報に対応した核沸騰を越える急速な温度
上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加すること
により熱エネルギーを発生させ、液体吐出ヘッドの熱作
用面に膜沸騰を生じさせ、結果的にこの駆動信号に一対
一で対応した液体内の気泡を形成できるので有効であ
る。この気泡の成長および収縮により、吐出口を介して
液体を吐出させ、少なくとも１つの液滴を形成する。こ
の駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成
長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体の吐出
が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号
としては、米国特許第４４６３３５９号明細書や、同第
４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが
適している。

【００４８】なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する
発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、さらに優れたプリントを行うこ
とができる。

【００４９】液体吐出ヘッドの構成としては、上述の各
明細書に開示されているような吐出口と液路と電気熱変
換体との組合せ構成（電気熱変換体が液路に沿って配置
された直線状液路または電気熱変換体が液路を挟んで吐
出口と正対する直角液路）の他に、熱作用部が屈曲する
領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５
８３３３号明細書や、米国特許第４４５９６００号明細
書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加え
て、複数の電気熱変換体に対し、共通するスリットを電
気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−
１２３６７０号公報や、熱エネルギーの圧力波を吸収す
る開孔を吐出部に対応させる構成を開示した特開昭５９
−１３８４６１号公報に基いた構成としても、本発明の
効果は有効である。すなわち、液体吐出ヘッドの形態が
どのようなものであっても、本発明によればプリントを
確実に効率良く行うことができるようになるからであ
る。

【００５０】画像形成装置がプリントできるプリント媒
体の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの
液体吐出ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。
このような液体吐出ヘッドとしては、複数の液体吐出ヘ
ッドの組合せによってその長さを満たす構成や、一体的
に形成された１個の液体吐出ヘッドとしての構成の何れ
でもよい。

【００５１】上述した実施例の如きシリアルタイプのも
のでも、走査移動するキャリッジに対して一体的に固定
された液体吐出ヘッドや、キャリッジに対して交換可能
に装着されることでキャリッジとの電気的な接続や装置
本体からの液体の供給が可能となる交換自在のチップイ
ンタイプのヘッドカートリッジ、あるいは液体吐出ヘッ
ド自体に液体を貯溜したタンクが一体的または交換可能
に設けられるヘッドカートリッジを用いた場合にも本発
明は有効である。

【００５２】本発明の画像形成装置の構成として、液体
吐出ヘッドからの液体の吐出状態を適正にするための回
復手段や、予備的な補助手段などを付加することは本発
明の効果を一層安定できるので、好ましいものである。
これらを具体的に挙げれば、液体吐出ヘッドに対するキ
ャッピング手段，クリーニング手段，加圧あるいは吸引
手段，電気熱変換体やこれとは別の加熱素子あるいはこ
れらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段，プ
リント作業とは別に吐出を行う予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００５３】搭載される液体吐出ヘッドの種類や個数に
ついても、例えば単色のインクに対応して１個のみが設
けられたものの他、色相や濃度（明度）を異にする複数
種のインクに対応して複数個設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば画像形成装置のプリントモード
としては黒色などの主流色のみのプリントモードだけで
はなく、液体吐出ヘッドを一体的に構成するか、複数個
の組み合わせによるか何れでもよいが、異なる色の複色
カラーまたは混色によるフルカラーの各プリントモード
の少なくとも一つを備えた画像形成装置にも本発明は極
めて有効である。この場合、プリント媒体の種類やプリ
ントモードに応じてインクのプリント性を調整するため
の処理液（プリント性向上液）を専用あるいは共通の液
体吐出ヘッドからプリント媒体に吐出することも有効で
ある。

【００５４】以上説明した本発明の実施例においては、
室温やそれ以下で固化し、室温で軟化もしくは液化する
ものを用いても良く、あるいはインクジェット方式では
液体自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を
行って液体の粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御
するものが一般的であるから、使用プリント信号付与時
に液状をなすものを用いてもよい。加えて、熱エネルギ
ーによる昇温を、固形状態から液体状態への状態変化の
エネルギーとして使用させることで積極的に防止するた
め、または液体の蒸発を防止するため、放置状態で固化
し加熱によって液化するものを用いてもよい。何れにし
ても熱エネルギーのプリント信号に応じた付与によって
液化し、液体が吐出されるものや、プリント媒体に到達
する時点ではすでに固化し始めるものなどのような、熱
エネルギーの付与によって初めて液化する性質のものを
使用する場合も本発明は適用可能である。このような場
合の液体は、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特
開昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔
質シートの凹部または貫通孔に液状又は固形物として保
持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような
形態としてもよい。本発明においては、上述した各液体
に対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行
するものである。

【００５５】本発明にかかる画像形成装置の形態として
は、コンピュータなどの情報処理機器の画像出力端末と
して用いられるものの他、リーダなどと組合せた複写装
置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置や捺
染装置、あるいはエッチング装置の形態を採るものなど
であっても良く、プリント媒体としては、シート状ある
いは長尺の紙や布帛、あるいは板状をなす木材や皮革，
石材，樹脂，ガラス，金属などの他に、３次元立体構造
物などを挙げることができる。

【００５６】

【発明の効果】本発明の第１の形態の液体吐出ヘッドに
よると、基板とケーシングとの間に隣接する液路を相互
にシールするための弾性変形可能なシール部材を介装し
たので、基板に形成される吐出エネルギー発生部の膜厚
のばらつきやケーシングに形成される仕切り壁の高さの
ばらつき、あるいはケーシングに反りなどの変形があっ
ても、基板と仕切り壁との間の隙間がシール部材によっ
て塞がれているため、個々の液路を仕切り壁およびシー
ル部材によって完全に仕切ることができる。この結果、
吐出エネルギー発生部の駆動に伴って液路内で発生する
圧力波が隣接する液路に伝播するような不具合を確実に
防止でき、吐出口から液滴を連続して吐出させる際の応
答性の改善および液滴形成の安定化が達成され、高品質
の画像を高速でプリントすることができる。

【００５７】ケーシングの仕切り壁が形成された面と基
板とがシール部材を介して押し当たるように付勢してこ
れらを接合させる付勢手段を設けた場合には、接着剤な
どを用いて基板とケーシングとを接合する際の接着剤の
流動に伴う不具合を解消することができ、しかもこれら
の組み立てを容易かつ迅速に行うことができる。

【００５８】シール部材を基板およびケーシングの少な
くとも一方に一体的に設けた場合には、シール部材とこ
れが一体的に設けられる基板およびケーシングとの位置
合わせを行う必要がなくなり、基板とケーシングとの組
み立て作業を容易かつ迅速に行うことができる。

【００５９】本発明の第２の形態の液体吐出ヘッドによ
ると、下部ケーシングと上部ケーシングとの間に隣接す
る液路を相互にシールするための弾性変形可能なシール
部材を介装したので、基板に形成される吐出エネルギー
発生部の膜厚のばらつきや下部ケーシングに形成される
仕切り壁の高さのばらつき、あるいは上部ケーシングに
反りなどの変形があっても、下部ケーシングの仕切り壁
と上部ケーシングとの間の隙間がシール部材によって塞
がれているため、個々の液路を仕切り壁およびシール部
材によって完全に仕切ることができる。この結果、吐出
エネルギー発生部の駆動に伴って液路内で発生する圧力
波が隣接する液路に伝播するような不具合を確実に防止
でき、吐出口から液滴を連続して吐出させる際の応答性
の改善および液滴形成の安定化が達成され、高品質の画
像を高速でプリントすることができる。

【００６０】下部ケーシングと上部ケーシングとがシー
ル部材を介して押し当たるように付勢すると共に下部ケ
ーシングを基板と上部ケーシングとで挟み付けてこれら
を接合させる付勢手段を設けた場合には、接着剤などを
用いて基板と下部ケーシングおよび上部ケーシングとを
接合する際の接着剤の流動に伴う不具合を解消すること
ができ、しかもこれらの組み立てを容易かつ迅速に行う
ことができる。

【００６１】シール部材を下部ケーシングおよび上部ケ
ーシングの少なくとも一方に一体的に設けた場合には、
シール部材とこれが一体的に設けられる下部ケーシング
および上部ケーシングとの位置合わせを行う必要がなく
なり、基板と下部ケーシングおよび上部ケーシングとの
組み立て作業を容易かつ迅速に行うことができる。

【００６２】相互に独立した共通液室および液体供給口
を複数組有する場合、特に独立した共通液室および液体
供給口に異なる種類の液体を供給する場合には、カラー
プリント用に複数の液体吐出ヘッドを１ユニット化して
コンパクトな液体吐出ヘッドユニットを構成することが
できる。

【００６３】本発明によるヘッドカートリッジにおい
て、液体タンクが液体タンクの取り付け部に対して着脱
可能である場合、液体タンクに貯溜されていた液体がな
くなった場合でも、これを新たな液体タンクと交換する
ことによって継続的にヘッドカートリッジを使用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液体吐出ヘッドをインクジェット
ヘッドに応用した一実施例の内部構造を表す断面図であ
る。

【図２】図１に示したインクジェットヘッドの一部を破
断状態で表す平面図である。

【図３】図１に示したインクジェットヘッドの分解斜視
図である。

【図４】図１中のIV−IV矢視断面の拡大図である。

【図５】本発明による液体吐出ヘッドをインクジェット
ヘッドに応用した他の実施例の内部構造を表す断面図で
ある。

【図６】図５に示したインクジェットヘッドの主要部の
外観を表す斜視図である。

【図７】本発明によるヘッドカートリッジの一実施例の
外観を表す斜視図である。

【図８】本発明による画像形成装置をインクジェットプ
リンタに応用した一実施例の概略構造を表す斜視図であ
る。

【図９】図８に示したインクジェットプリンタの制御ブ
ロック図である。

【図１０】従来のインクジェットヘッドの内部構造を表
す断面図である。

【図１１】図１０中のXI−XI矢視断面の拡大図である。

【図１２】従来の他のインクジェットヘッドにおける図
１１に対応した断面図である。

【符号の説明】

Ｐ プリント用紙 １０ インクジェットヘッド １１ 配線基板 １２ 支持板 １３ 素子基板 １４ 電気熱変換体 １５，１６ 電極パッド １７ ボンディングワイヤ １８ 吐出口 １９ 吐出口板 ２０ 液路 ２１ 仕切り壁 ２２ 共通液室 ２３ 下部ケーシング ２４ シール部材 ２５ 上部ケーシング ２６ 液体供給口 ２７ 係止穴 ２８ クリップ ２９ スペーサ ３０ 液体通路形成部材 ３１ 接着剤 ３２ ケーシング ４０ ヘッドカートリッジ ４１ 液体タンク ４２ 蓋部材 ５１ 案内軸 ５２ キャリッジ ５３ 螺旋溝 ５４ 送りねじ軸 ５５ キャリッジ駆動モータ ５６, ５７ ギヤ ５８ シート押え板 ５９ プラテン ６０ 開口部 ６１ キャップ部材 ６２ 吸引手段 ６３ クリーニングブレード ６４ 支持部材 ６５ 支持部材 ６６ レバー ６７ ギヤ ６８ カム ６９，７０ フォトカプラ ７１ 突出レバー ７２ 入出力インタフェース ７３ ＣＰＵ ７４ ＲＯＭ ７５ ＲＡＭ ７６ プリント用紙搬送用モータ ７７ ヘッドドライバ ７８ モータドライバ ８０ ホストコンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮川 昌士 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 鈴木 良明 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 三原 弘明 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 AF40 AF93 AG12 AG70 AG85 AN01 AP02 AP24 AP25 AP34 AQ02 BA03 BA13

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液滴を吐出させるための複数の吐出エネ
   ルギー発生部が所定間隔で設けられた基板と、複数の仕
   切り壁とこれら仕切り壁の長手方向一端側に位置する吐
   出口とが前記吐出エネルギー発生部の間隔に対応して所
   定間隔で形成されたケーシングとを具え、このケーシン
   グの前記仕切り壁が形成された面を前記基板に押し当て
   てこれらを接合することにより、隣接する仕切り壁によ
   り挟まれて前記吐出エネルギー発生部がそれぞれ臨むと
   共に前記吐出口にそれぞれ連通する複数の液路と、これ
   ら液路の基端がそれぞれ連通する共通液室とを形成して
   なる液体吐出ヘッドであって、 前記基板と前記ケーシングとの間に隣接する前記液路を
   相互にシールするための弾性変形可能なシール部材を介
   装したことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 【請求項２】 前記ケーシングの前記仕切り壁が形成さ
   れた面と前記基板とが前記シール部材を介して押し当た
   るように付勢してこれらを接合させる付勢手段をさらに
   具えたことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッ
   ド。
3. 【請求項３】 前記シール部材は、前記基板および前記
   ケーシングの少なくとも一方に一体的に設けられている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体
   吐出ヘッド。
4. 【請求項４】 前記ケーシングは、前記共通液室に液体
   を供給するための液体供給口を有することを特徴とする
   請求項１から請求項３の何れかに記載の液体吐出ヘッ
   ド。
5. 【請求項５】 液滴を吐出させるための複数の吐出エネ
   ルギー発生部が所定間隔で設けられた基板と、複数の仕
   切り壁とこれら仕切り壁の長手方向一端側に位置する吐
   出口とが前記吐出エネルギー発生部の間隔に対応して所
   定間隔で形成された下部ケーシングと、この下部ケーシ
   ングに重ねられる上部ケーシングとを有し、前記下部ケ
   ーシングを前記基板と前記上部ケーシングとで挟み付け
   てこれらを接合することにより、隣接する仕切り壁によ
   り挟まれて前記吐出エネルギー発生部がそれぞれ臨むと
   共に前記吐出口にそれぞれ連通する複数の液路と、これ
   ら液路の基端がそれぞれ連通する共通液室とを形成して
   なる液体吐出ヘッドであって、 前記下部ケーシングと前記上部ケーシングとの間に隣接
   する前記液路を相互にシールするための弾性変形可能な
   シール部材を介装したことを特徴とする液体吐出ヘッ
   ド。
6. 【請求項６】 前記下部ケーシングと前記上部ケーシン
   グとがシール部材を介して押し当たるように付勢すると
   共に前記下部ケーシングを前記基板と前記上部ケーシン
   グとで挟み付けてこれらを接合させる付勢手段をさらに
   具えたことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッ
   ド。
7. 【請求項７】 前記シール部材は、前記下部ケーシング
   および前記上部ケーシングの少なくとも一方に一体的に
   設けられていることを特徴とする請求項５または請求項
   ６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 【請求項８】 前記上部ケーシングは、前記共通液室に
   液体を供給するための液体供給口を有することを特徴と
   する請求項５から請求項７の何れかに記載の液体吐出ヘ
   ッド。
9. 【請求項９】 相互に独立した共通液室および液体供給
   口を複数組有することを特徴とする請求項４または請求
   項８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 【請求項１０】 前記独立した共通液室および液体供給
    口には、異なる種類の液体が供給されることを特徴とす
    る請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 【請求項１１】 前記吐出エネルギー発生部は、液体に
    熱エネルギーを付与して膜沸騰を生じさせる電気熱変換
    体を有することを特徴とする請求項１から請求項１０の
    何れかに記載の液体吐出ヘッド。
12. 【請求項１２】 請求項１から請求項１１の何れかに記
    載の液体吐出ヘッドと、 この液体吐出ヘッドに供給される液体を貯溜するための
    液体タンクの取り付け部とを具えたことを特徴とするヘ
    ッドカートリッジ。
13. 【請求項１３】 前記液体タンクは、前記液体タンクの
    取り付け部に対して着脱可能であることを特徴とする請
    求項１２に記載のヘッドカートリッジ。
14. 【請求項１４】 液体がインクおよび／またはプリント
    媒体に吐出されるこのインクのプリント性を調整する処
    理液であることを特徴とする請求項１２または請求項１
    ３に記載のヘッドカートリッジ。
15. 【請求項１５】 請求項１から請求項１１の何れかに記
    載の液体吐出ヘッドの取り付け部か、または請求項１２
    から請求項１４の何れかに記載のヘッドカートリッジの
    取り付け部と、 前記液体吐出ヘッドの吐出口から吐出される液滴によっ
    て画像が形成されるプリント媒体の搬送手段とを具えた
    ことを特徴とする画像形成装置。
16. 【請求項１６】 前記液体吐出ヘッドまたは前記ヘッド
    カートリッジの取り付け部は、前記液体吐出ヘッドから
    液体が吐出されるプリント媒体の搬送方向と交差する方
    向に走査移動可能なキャリッジを有することを特徴とす
    る請求項１５に記載の画像形成装置。
17. 【請求項１７】 前記液体吐出ヘッドまたは前記ヘッド
    カートリッジは、着脱手段を介して前記キャリッジに対
    して着脱自在に搭載されることを特徴とする請求項１６
    に記載の画像形成装置。