JP2003127374A - 液体吐出ヘッドならびに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】 インクジェットプリンタにおけるその配列方
向両端側に位置する吐出口から吐出されるインク滴が配
列方向中央側に偏倚し、べたプリントを形成する場合に
白筋が発生してしまう。 【解決手段】 プリント媒体の搬送方向に沿った第１の
方向に配列する複数の吐出口２５と、これら吐出口２５
から液体を吐出させるための複数の吐出エネルギー発生
部とを有し、第１の方向に対して交差する第２の方向に
プリント媒体に沿って走査移動するプリントヘッド１９
であって、ベース板２７と、このベース板２７の中央部
に突設され、表面に複数の吐出口２５がそれぞれ開口す
る上板部材３６と、第２の方向に上板部材３６に隣接し
てベース板２７に突設され、第１の方向に沿って延在す
る案内面３９を上板部材３６の反対側に有する案内部材
３８とを具える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体を吐出するた
めの吐出口を有する液体吐出ヘッドおよびこの液体吐出
ヘッドを用いたヘッドカートリッジおよび画像形成装置
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、ま
たは媒体の加工を行う場合をも包含する。

【０００３】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のみならず、布，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
革などのインクを受容可能な物をも含むものである。

【０００４】さらに、「インク」（「液体」と記述する
場合もある）とは、上記「プリント」の定義と同様に広
く解釈されるべきであり、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や不溶化な
ど）に供され得る液体を含み、従ってプリントに関して
用いることが可能なあらゆる液体を包含している。

【０００５】

【従来の技術】近年、インターネットやでデジタルカメ
ラの普及などにより、高階調のカラー印刷に対する需要
も高まってきており、これに伴ってインクジェットプリ
ンタの高性能化も進められつつある。高精細かつ高階調
の高品位プリント画像を得る手段として、 インクを吐出するための吐出口の配列間隔を狭め、
解像度の向上を図る。 特定の色インクに対し、これに含まれる色剤の割
合、つまり色剤の濃度が異なる複数（最低２つ）の色イ
ンクをそれぞれ吐出する複数のプリントヘッドを用意
し、必要に応じて濃インクと淡インクとを選択的に重ね
打ちすることにより階調性の向上を図る。 吐出口から吐出されるインク滴の大きさ、すなわち
インク量を可変にすることにより階調性の向上を図る。 などの方法が知られている。

【０００６】プリントヘッドの吐出口からインクを吐出
させるための吐出エネルギーとして熱エネルギーを用
い、インク中に気泡を発生させてその際の発泡圧力を利
用する、いわゆるバブルジェット（登録商標）方式のプ
リンタにおいては、上述したの方法が比較的困難であ
るので、やの方法が特に有効であると考えられる。

【０００７】しかしながら、の方法を実現しようとす
ると、特定の色インクに対して２つ以上のプリントヘッ
ドが必要となり、コスト高になってしまう。従って、バ
ブルジェット方式のプリンタにおいては、のように吐
出口の配列間隔を狭め、各吐出口から吐出される個々の
インク滴の大きさを小さく（例えば１０ピコリットル以
下）して解像度の向上を図る手法が、製造コストの上昇
をほとんど伴わないことから最も望ましい簡便な方法と
言えよう。

【０００８】このような小さなインク滴を吐出口から吐
出させる場合、インクの加熱に伴って膜沸騰により成長
する気泡を吐出口を介して大気に連通させる方式のもの
が、例えば特開平４−１０９４０号公報，特開平４−１
０９４１号公報，特開平４−１０７４２号公報などで開
示され、膜沸騰により成長する気泡を大気に連通させず
にインク滴を吐出する旧来のバブルジェット方式のもの
と区別するため、いわゆるバブルスルー方式と呼称され
る場合がある。

【０００９】膜沸騰により成長する気泡を大気に連通さ
せずにインク滴を吐出する旧来のバブルジェット方式に
よるプリントヘッドにおいては、吐出口から吐出される
インク滴の大きさを小さくするに連れて吐出口に連通す
るインク流路の通路断面積を小さくしなければならず、
吐出効率が低下して吐出口から吐出されるインク滴の噴
射速度が低下してしまう不具合が生ずる。インク滴の噴
射速度が低下すると、その吐出方向が不安定になる上、
プリントヘッドの休止時に水分の蒸発に伴ってインクの
増粘化が起こり、吐出状態がさらに不安定となって初期
吐出不良などが発生し、信頼性の低下を来す可能性があ
る。

【００１０】この点、気泡が大気に連通するバブルスル
ー方式のプリントヘッドは、インク滴の大きさを吐出口
の幾何学的形状のみで決定できるため、小インク滴を吐
出するのに適しており、温度などの影響を受けにくく、
インク滴の吐出量が旧来のバブルジェット方式のプリン
トヘッドと比較して非常に安定しているという利点があ
るため、高精細かつ高階調の高品位プリント画像を比較
的容易に得ることが可能である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】高精細かつ高階調の高
品位プリント画像を得るには、１つの吐出口から極めて
少量のインク滴を吐出させてプリントを行うことが好ま
しい。この場合、プリント速度の高速化のためには吐出
口からインク滴を短周期で吐出させる必要がある。しか
も、プリントヘッドを搭載するキャリッジをプリント媒
体に対してプリントヘッドの駆動周波数に同期して高速
で走査移動させなければならない。このような観点か
ら、インクジェットプリンタにおいては特にバブルスル
ー方式のものが適していると言える。

【００１２】このようなインクジェット方式のプリント
ヘッドをキャリッジと共にプリント媒体に沿って高速で
走査移動させつつすべての吐出口からインク滴を連続的
に吐出させ、いわゆるべたプリントをプリント媒体に対
して行う場合、この時のインク滴の吐出状態を図１１に
示す。プリントヘッド１の走査移動方向は、この図１１
の紙面に対して垂直な方向であり、図示しない吐出口は
図の左右方向に配列した状態となっている。画像データ
がべたの場合には、各吐出口に対応するすべての吐出エ
ネルギー発生部（図示せず）が高い駆動周波数で駆動さ
れる。このため、吐出口からプリント媒体２に向けて吐
出するインク滴３の運動に伴い、その周囲に介在する粘
性を持った空気もインク滴３の運動に引きずられて移動
する。この結果、プリントヘッド１の吐出口が開口する
吐出口面４近傍がプリントヘッド１の周囲よりも減圧傾
向となり、特に吐出口の配列方向両端側に位置する吐出
口から吐出されるインク滴３がその配列方向中央側に引
き寄せられ、プリント媒体２に対して所期の位置に吐出
されなくなることが判明した。

【００１３】このような現象の下で、べたプリントを複
数回のキャリッジの走査移動によって行った場合、この
時のプリント媒体に形成されるべたプリントの画像を図
１２に模式的に示す。キャリッジはプリントヘッドと共
に図中、上方から下方に走査移動するが、この際に前回
の走査移動によって形成されたべた画像５と次の走査移
動によって形成されたべた画像６との間に白筋７が形成
されてしまうことが理解されよう。

【００１４】このような不具合は、吐出口の配列間隔を
狭く設定し、１回の駆動操作によって１０ピコリットル
以下の少量のインク滴を高周期で吐出できるバブルスル
ー方式のインクジェットプリンタにおいて特に顕著に現
れる。

【００１５】かかる不具合を防止するため、吐出口の配
列方向両端側に位置する吐出口から吐出されるインク滴
の大きさを大きくし、すなわちインク滴の慣性質量を増
大させることによって、この配列方向両端側に位置する
吐出口から吐出されるインク滴の吐出軌跡の偏倚を抑制
することも可能であるが、インク滴を大きくすること
は、高精細かつ高階調の画像を形成する上での障害にな
る。さらに、プリント媒体に対するインク滴の浸透が遅
れる上、プリント媒体の膨潤に伴ってプリント画像の劣
化を招来する可能性が高い。

【００１６】また、吐出エネルギー発生部に対する駆動
周波数を低く抑えることによって上述した不具合を緩和
することも可能であるが、吐出エネルギー発生部に対す
る駆動周波数を低く設定した場合にはプリント速度が遅
くなってしまい、高速でプリントアウトするというユー
ザのニーズに応えることができなくなってしまう。

【００１７】

【発明の目的】本発明の目的は、プリント媒体の搬送方
向に対して交差する方向に走査しつつ高周期で液滴を吐
出し得るインクジェットプリンタであっても、その配列
方向両端側に位置する吐出口から吐出されるインク滴の
偏倚を抑制し、べたプリントを形成した場合でも白筋が
発生しないように配慮した液体吐出ヘッドならびに液体
吐出ヘッドを用いたヘッドカートリッジおよび画像形成
装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の形態は、
プリント媒体の搬送方向に沿った第１の方向に配列する
複数の吐出口と、これら吐出口から液体を吐出させるた
めの複数の吐出エネルギー発生部とを有し、前記第１の
方向に対して交差する第２の方向に前記プリント媒体に
沿って走査移動する液体吐出ヘッドであって、ベース
と、このベースの中央部に突設され、表面に前記複数の
吐出口がそれぞれ開口する吐出口形成部材と、前記第２
の方向に前記吐出口形成部材に隣接して前記ベースに突
設され、前記第１の方向に沿って延在する案内面を前記
吐出口形成部材の反対側に有する案内部材とを具えたこ
とを特徴とするものである。

【００１９】本発明の第２の形態は、本発明の第１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。

【００２０】本発明の第３の形態は、本発明の第１の形
態による液体吐出ヘッドの取り付け部または本発明の第
２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。

【００２１】本発明においては、プリント媒体を第１の
方向に所定量ずつ搬送する操作と、液体吐出ヘッドが第
２の方向に沿って走査移動しながら複数の吐出口から液
体をプリント媒体に吐出する操作とを交互に繰り返すこ
とにより、プリント媒体に所定の画像が形成される。第
２の方向に沿った液体吐出ヘッドの走査移動に伴い、液
体吐出ヘッドの周囲には第２の方向に沿った相対的な空
気の流れが形成される。これにより、ベース表面を通過
する空気流は、案内部材の案内面によって第１の方向に
導かれ、吐出口形成部材に衝突せずにその端縁部に沿っ
て吐出口形成部材を通過し、この吐出口形成部材の端縁
部近傍の空気流の流速が高まって減圧雰囲気となる。こ
の吐出口形成部材の端縁部近傍を通過する空気流による
減圧雰囲気と、配列方向中央部側の吐出口からの液体の
連続的な吐出に伴って発生する気流による減圧雰囲気と
が相殺され、第１の方向に沿った配列方向両端部に位置
する吐出口から吐出される液体の直進性が保持されるこ
ととなる。

【００２２】

【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、案内部材は、第２の方向に沿って吐
出口形成部材から離れるほどベースからの高さが漸減し
ているものであってよい。この場合、ベースからの案内
部材の最大突出高さがベースからの吐出口形成部材の突
出高さ以下であることが好ましい。

【００２３】案内面は、吐出口形成部材から離れた一端
側が吐出口の配列方向中央側に位置すると共に吐出口形
成部材に近接する他端側が吐出口の配列方向端部側に位
置しているものであってよい。この場合、案内面は、吐
出口形成部材から離れた一端側が吐出口の配列方向中央
を中心として第１の方向に対し対称に形成されるもので
あってよい。

【００２４】案内部材は、その他端側が吐出口形成部材
に当接したものであってよい。

【００２５】案内部材は、複数のフィンからなるもので
あってよい。

【００２６】液体吐出ヘッドは、吐出口から液体を吐出
させるための吐出エネルギー発生部をさらに具えたもの
であってよい。この場合、吐出エネルギー発生部は、液
体に膜沸騰を生じさせて吐出口から液体を吐出させるた
めの熱エネルギーを発生する電気熱変換体を有するもの
であってよい。

【００２７】本発明の第３の形態による画像形成装置に
おいて、取り付け部が第２の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。

【００２８】液体が、インクおよび／またはプリント媒
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
であってよい。

【００２９】

【実施例】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について、図１〜図１０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】本実施例におけるインクジェットプリンタ
の機構部分の外観を図１に示し、このインクジェットプ
リンタに用いられるヘッドカートリッジおよびインクタ
ンクの外観を図２に示し、この図２に示されたヘッドカ
ートリッジの反対側の外観を図３に示す。すなわち、本
実施例におけるインクジェットプリンタのシャシー１０
は、所定の剛性を有する複数の板状金属部材により構成
され、このインクジェットプリンタの骨格をなす。シャ
シー１０には、図示しないシート状のプリント媒体をイ
ンクジェットプリンタの内部へと自動的に給送する媒体
給送部１１と、この媒体給送部１１から１枚ずつ給送さ
れるプリント媒体を所望のプリント位置へ導くと共にこ
のプリント位置から媒体排出部１２へとプリント媒体を
導く媒体搬送部１３と、プリント位置に搬送されたプリ
ント媒体に所定のプリント動作を行うプリント部と、こ
のプリント部の吐出回復処理を行うヘッド回復部１４と
が組み付けられている。

【００３１】プリント部は、キャリッジ軸１５に沿って
走査移動可能に支持されたキャリッジ１６と、このキャ
リッジ１６にヘッドセットレバー１７を介して着脱可能
に搭載されるヘッドカートリッジ１８とを具えている。

【００３２】ヘッドカートリッジ１８が搭載されるキャ
リッジ１６には、このヘッドカートリッジ１８のプリン
トヘッド１９をキャリッジ１６上の所定の装着位置に位
置決めするためのキャリッジカバー２０と、ヘッドカー
トリッジ１８のタンクホルダ２１と係合してプリントヘ
ッド１９を所定の装着位置に位置決めするように押圧す
る前述のヘッドセットレバー１７とが設けられている。
このヘッドセットレバー１７は、キャリッジ１６に対す
るヘッドカートリッジ１８の着脱手段の一部として機能
し、キャリッジ１６の上部に設けられた図示しないヘッ
ドセットレバー軸に対して回動可能に取り付けられ、ま
たヘッドカートリッジ１８との係合部には、ばね付勢さ
れる図示しないヘッドセットプレートが設けられ、この
ヘッドセットプレートのばね力によってプリントヘッド
１９を所定の装着位置に押圧しながらヘッドカートリッ
ジ１８をキャリッジ１６に装着するようになっている。
つまり、本実施例におけるプリントヘッド１９は、キャ
リッジ１６に対して着脱可能に搭載される、いわゆるカ
ートリッジ方式を採用している。

【００３３】プリントヘッド１９に対するキャリッジ１
６の別の係合部には、コンタクトフレキシブルプリント
ケーブル（以下、コンタクトＦＰＣと称す）２２の一端
部が連結され、このコンタクトＦＰＣ２２の一端部に形
成された図示しないコンタクト部と、プリントヘッド１
９に設けられた外部信号入力端子であるコンタクト部２
３とが電気的に接触し、プリントのための各種情報の授
受やプリントヘッド１９への電力の供給などを行い得る
ようになっている。

【００３４】コンタクトＦＰＣ２２のコンタクト部とキ
ャリッジ１６との間には、図示しないゴムなどの弾性部
材が設けられ、この弾性部材の弾性力とヘッドセットプ
レートによる押圧力とによって、コンタクトＦＰＣ２２
のコンタクト部とプリントヘッド１９のコンタクト部２
３との確実な接触を可能とするようになっている。コン
タクトＦＰＣ２２の他端部は、キャリッジ１６の背面に
搭載された図示しない配線基板に接続されている。

【００３５】本実施例におけるヘッドカートリッジ１８
は、インクを貯留するインクタンク２４が着脱自在に装
着される前述のタンクホルダ２１と、インクタンク２４
から供給されるインクをプリント情報に応じてプリント
ヘッド１９の吐出口２５（図４参照）から吐出させる前
述のプリントヘッド１９とを有し、キャリッジ１６に対
して着脱可能に搭載される、いわゆるカートリッジ方式
を採用している。

【００３６】本実施例では多階調の明度を持った高画質
なカラープリントを可能とするため、例えば黒色，淡シ
アン色，淡マゼンタ色，シアン色，マゼンタ色および黄
色の各色インクが独立した６個のインクタンク２４を使
用可能としている。各インクタンク２４には、ヘッドカ
ードリッジ１８のタンクホルダ２１に対して係止し得る
弾性変形可能な取り外し用レバー２６が設けられ、この
取り外し用レバー２６を操作することにより、図２に示
すように、タンクホルダ２１に対してインクタンク２４
をそれぞれ取り外し可能としている。つまり、これら取
り外し用レバー２６は、ヘッドカートリッジ１８のタン
クホルダ２１に対するインクタンク２４の着脱手段の一
部として機能する。

【００３７】本実施例におけるプリントヘッド１９は、
ベース板２７，ヘッド本体２８，電気配線基板２９など
から構成されている。ヘッド本体２８は、ベース板２７
に接着固定されており、ベース板２７にはヘッド本体２
８側にインクを供給するための図示しないインク供給路
が形成されている。このベース板２７は、例えば厚さ
０.５〜１０mmのアルミナ（Ａl₂Ｏ₃）にて形成される
が、アルミナ以外であってもヘッド本体２８と同等の膨
張率を有し、かつヘッド本体２８の熱伝導率と同等また
はそれ以上の熱伝導率を有する材料であれば、これを用
いてベース板２７を構成することができる。

【００３８】本実施例におけるヘッド本体２８の部分の
破断構造を図４に示し、その断面構造を図５に示す。本
実施例におけるヘッド本体２８は、厚さが０.５mm〜１m
mのシリコンウェハなどを用いた積層基板３０の上に成
膜技術を用いて後述する吐出エネルギー発生部としての
電気熱変換体３１や、共通インク室３２，インク路３３
および前述の吐出口２５などを形成したものである。す
なわち、積層基板３０には、これを貫通する長孔状のイ
ンク供給口３４が形成されている。このインク供給口３
４の両側には、プリント媒体の搬送方向、つまりインク
供給口３４の長手方向に沿って所定間隔、本実施例では
それぞれ３００dpiで２列に並ぶ複数（本実施例では片
側１２８個）の電気熱変換体３１が相互に半ピッチずら
した状態で形成され、それぞれ吐出エネルギー発生部を
構成している。積層基板３０には、これら電気熱変換体
３１の他、電気熱変換体３１とプリンタ本体側との電気
的接続を行うための電極端子３５およびアルミニウムな
どで形成される図示しない電気配線などが成膜技術によ
って形成されている。積層基板３０上には、インク供給
口３４に連通する共通インク室３２を介して電気熱変換
体３１とそれぞれ正対する複数の吐出口２５を有する上
板部材３６が本発明の吐出口形成部材として形成され
る。すなわち、この上板部材３６とヘッド本体２８との
間には、個々の吐出口２５と共通インク室３２とに連通
するインク路３３が形成され、隣接するインク路３３の
間には仕切り壁３７が形成される。これら共通インク室
３２，インク路３３および仕切り壁３７などは、吐出口
２５と同様にフォトリソグラフィ技術により上板部材３
６と共に形成される。

【００３９】上述したように、本実施例では１２８個か
らなる一方の列の吐出口２５、つまり電気熱変換体３１
の間隔が３００dpi（８４.６μm）間隔に設定されてお
り、他方の列は、一方の列に対してこれらの吐出口２５
の配列間隔の１／２だけずらして配置されており、従っ
て２列合わせた合計２５６個の吐出口２５の配列密度は
６００dpi（４２.３μm）となる。つまり、１２８個か
らなる一方の列の吐出口２５の間隔を３００dpi間隔に
設定した場合には、２列合わせた合計２５６個の吐出口
２５の配列密度は６００dpi（４２.３μm）となる。

【００４０】インク供給口３４から各インク路３３内に
供給される液体は、対応するインク路３３に臨む電気熱
変換体３１に駆動信号が与えられることにより、電気熱
変換体３１の発熱に伴って沸騰し、これにより発生する
気泡の圧力によって吐出口２５から吐出される。

【００４１】図３に示したヘッドカートリッジ１８の主
要部の平面形状を図６に示し、その正面形状を図７に示
す。すなわち、ベース板２７には、ヘッドカートリッジ
１８の走査移動方向に沿ってヘッド本体２８を挟むよう
に配設された角錐状をなす一対の案内部材３８が突設さ
れている。これら案内部材３８は、吐出口の２５の配列
方向に沿って延在する一対の案内面３９と斜面４０とを
有し、ベース板２７に対して垂直な一対の案内面３９
は、ヘッド本体２８の反対側に形成されている。これら
案内部材３８は、ヘッドカートリッジ１８の走査移動方
向に沿ったその一端側がヘッド本体２８に当接し、ヘッ
ドカートリッジ１８の走査移動方向に沿ってヘッド本体
２８から離れるほどベース板２７からの高さが漸減して
いる。本実施例では、ベース板２７からの案内部材３８
の最大突出高さは、ベース板２７からのヘッド本体２８
の突出高さと同じに設定されているが、ベース板２７か
らのヘッド本体２８の突出高さ以下であればよい。一対
の案内面３９は、ヘッドカートリッジ１８の走査移動方
向に沿ってヘッド本体２８から離れた他端側が吐出口２
５の配列方向中央部の延長上に位置して一点で交わり、
ヘッド本体２８に近接する一端側が吐出口２５の配列方
向に離れてその配列方向端部側に位置しており、吐出口
２５の配列方向中央を中心として吐出口２５の配列方向
に対し対称に形成されている。吐出口２５の配列方向に
沿った案内部材３８の最大幅は、ヘッド本体２８の幅寸
法と同じにまで設定することが可能である。

【００４２】案内部材３８は、タンクホルダ２１を構成
する材料、例えばノリルなどの熱可塑性樹脂と同じか、
ベース板２７を構成する材料と同じものを使用すること
ができる。本実施例では、ヘッドカートリッジ１８を往
復走査させてプリント作業を行うようにしているため、
一対の案内部材３８をヘッド本体２８を挟むようにベー
ス板２７に突設しているが、片側だけの走査移動によっ
てプリント作業を行う形式のものでは、その走査移動上
流側にのみ案内部材３８を１つだけ設ければよい。

【００４３】一対の案内面３９は、ヘッドカートリッジ
１８が走査移動した場合、これによって生ずる相対的な
空気流の一部、つまりヘッド本体２８にぶつかる空気流
を吐出口２５の配列方向に振り分け、吐出口２５の配列
方向両端部側を通過させることにより、配列方向両端部
に位置する吐出口２５から吐出されるインク滴の直進性
を改善するためのものである。ヘッドカートリッジ１８
が走査移動に伴ってヘッド本体２８に衝突する位置にあ
る空気流を一対の案内面３９によって吐出口２５の配列
方向両端部側に導くことにより、吐出口２５の配列方向
両端部の近傍をを流れる空気の流速を高めて減圧雰囲気
にし、これによって配列方向両端部に位置する吐出口２
５から吐出されるインク滴がこの空気流側に引き寄せら
れるような傾向を持たせることにより、配列方向中央部
側の吐出口２５からの液体の連続的な吐出に伴って発生
する気流による減圧雰囲気による影響を相殺させ、イン
ク滴を直進させることができる。

【００４４】ヘッド本体２８に対して電気的に接続され
る電気配線基板２９は、ヘッド本体２８にインクを吐出
するための電気信号を印加するためのものであり、ヘッ
ド本体２８に対応する電気配線と、この電気配線端部に
位置し、プリンタ本体からの電気信号を受け取るための
前述したコンタクト部２３とを有しており、このコンタ
クト部２３は、タンクホルダ２１の背面側に位置決め固
定されている。つまり、電気配線基板２９はベース板２
７およびタンクホルダ２１に沿って折り曲げられ、コン
タクト部２３がタンクホルダ２１に固定されている。

【００４５】インクタンク２４を着脱可能に保持するタ
ンクホルダ２１には、ベース板２７のインク供給路に連
結される図示しないインク流路が形成されている。この
インク流路のインクタンク２４側の端部には、フィルタ
４１が設けられ、外部からの塵埃の侵入を防止し得るよ
うになっている。タンクホルダ２１に形成されたインク
タンク２４との連結部にはシールゴム４２が装着され、
これら連結部からのインクの蒸発を防止し得るようにな
っている。

【００４６】フィルタ４１およびシールゴム４２などが
一体的に組み付けられるタンクホルダ２１と、ベース板
２７，ヘッド本体２８および電気配線基板２９などから
構成されるプリントヘッド１９とを接着剤などを介して
結合することにより、ヘッドカートリッジ１８が構成さ
れる。

【００４７】従って、このようなプリントヘッド１９を
キャリッジ１６と共にプリント媒体に沿って高速で走査
移動させつつすべての吐出口２５からインク滴を連続的
に吐出させ、いわゆるべたプリントをプリント媒体に対
して行った場合、具体的には上述したヘッドカートリッ
ジ１８を用い、プリント媒体と吐出口面との間隔を１.
７mmに設定すると共にキャリッジ１６の走査速度を３１
７.５mm/ｓに設定した場合、本実施例のような案内部材
３８を持たない従来のプリントヘッドでは、図１２に示
す白筋７の間隔が４０μｍ程度にも達するのに対し、本
実施例では配列方向両端部に位置する吐出口２５から吐
出されるインク滴の直進性が案内部材３８の案内面３９
によって改善されるため、これを１９μmにまで抑える
ことができ、従来のような白筋を実質的になくすことが
できた。

【００４８】上述した実施例では、案内部材３８を角錐
形状に設定したが、ヘッドカートリッジ１８が走査移動
した場合、これによって生ずる相対的な空気流の一部を
吐出口２５の配列方向に振り分けて吐出口２５の配列方
向両端部側を通過させることができれば、任意のの形状
のものを採用することも当然可能である。その一例を図
８〜図１０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。

【００４９】すなわち、図８およびその正面形状を表す
図９に示すものは、堰状の構成を有するものであり、吐
出口２５の配列方向に沿って延在する案内面３９の両端
部（図８中、上下部）に丸み部を形成し、ヘッドカート
リッジ１８を走査移動させることにより生ずる相対的な
空気流のうち、案内面３９に衝突する空気流をその両端
部側に振り分けて丸み部から吐出口２５の配列方向両端
部側を通過させるようにしたものである。

【００５０】図１０に示すものは、その正面形状は図７
に示した実施例と同じであり、ヘッド本体２８側ほど放
射状に拡がる複数のフィン４３が本発明の案内部材とし
てベース板２７に突設されており、個々のフィン４３の
縦壁が本発明における案内面３９として機能する。フィ
ン４３の一端部をヘッド本体２８に当接させることによ
り、ヘッド本体２８の発熱をフィン４３に伝達してその
放熱性を向上させることができる利点も有する。このよ
うな観点から、本実施例におけるフィン４３を構成する
材料としてアルミニウムや銅などを採用することも有効
である。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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、液体吐出ヘッド自体に液体を
貯溜したタンクが一体的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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】

【発明の効果】本発明の液体吐出ヘッドによると、第１
の方向に沿って延在する案内面が吐出口形成部材の反対
側に形成された案内部材を吐出口の配列方向と交差する
第２の方向に吐出口形成部材に隣接してベースに突設し
たので、第２の方向に沿った液体吐出ヘッドの走査移動
に伴い、ベース表面を通過する相対的な空気流が吐出口
形成部材に衝突せずにその端縁部に沿って吐出口形成部
材を通過し、この吐出口形成部材の端縁部近傍の空気流
の流速が高まって減圧雰囲気を形成し、配列方向中央部
側の吐出口からの液体の連続的な吐出に伴って発生する
気流による減圧雰囲気と相殺される結果、第１の方向に
沿った配列方向両端部に位置する吐出口から吐出される
液体の直進性を保つことができる。このため、べたプリ
ントを行った場合でも白筋が発生しない高精細かつ高階
調の高品位プリント画像を得ることができる。

【００６１】ベースからの案内部材の高さを第２の方向
に沿って吐出口形成部材から離れるほど漸減させた場合
には、第２の方向に沿った液体吐出ヘッドの走査移動に
伴って生ずる相対的な空気流の乱れを少なくすることが
できる。

【００６２】ベースからの案内部材の最大突出高さをベ
ースからの吐出口形成部材の突出高さ以下にした場合に
は、プリント媒体に対して案内部材が接触するような不
具合を未然に防止することができる。

【００６３】吐出口形成部材から離れた案内面の一端側
を吐出口の配列方向中央側に位置させると共に吐出口形
成部材に近接する案内面の他端側を吐出口の配列方向端
部側に位置させた場合には、第２の方向に沿った液体吐
出ヘッドの走査移動に伴って生ずる相対的な空気流を吐
出口形成部材に衝突させずに滑らかに吐出口形成部材の
両端縁部に導くことができる。

【００６４】吐出口の配列方向中央を中心として、吐出
口形成部材から離れた案内面の一端側を第１の方向に対
し対称に形成した場合には、吐出口形成部材の両端縁部
にて発生する減圧雰囲気を同程度に設定することがで
き、配列方向両端部に位置する吐出口から吐出される液
体の直進性をほぼ同じ状態に保つことが可能である。

【００６５】案内部材の他端側を吐出口形成部材に当接
させた場合には、第２の方向に沿った液体吐出ヘッドの
走査移動に伴って生ずる相対的な空気流の乱れを少なく
することができる。

【００６６】案内部材を複数のフィンで構成した場合に
は、空気流を所望の方向に効率良く導くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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主要部の外観を表す斜視図
である。

【図２】図１に示したインクジェットプリンタに用いら
れるヘッドカートリッジおよび液体タンクの外観を表す
斜視図である。

【図３】図２に示したヘッドカートリッジの異なる方向
からの斜視図である。

【図４】図３に示したヘッドカートリッジに組み込まれ
る液体吐出ヘッドの主要部の構造を表す破断斜視図であ
る。

【図５】図４に示した液体吐出ヘッドの主要部の断面図
である。

【図６】図３に示したヘッドカートリッジの破断平面図
である。

【図７】図６に示したヘッドカートリッジの破断正面図
である。

【図８】本発明によるヘッドカートリッジの他の実施例
の破断平面図である。

【図９】図８に示したヘッドカートリッジの破断正面図
である。

【図１０】本発明によるヘッドカートリッジの別な実施
例の破断平面図である。

【図１１】従来のインクジェットプリンタによるインク
の吐出状態を模式的に表す概念図である。

【図１２】図１１に示されたインクの吐出形態によって
プリント媒体に形成されるべた画像を模式的に表す概念
図である。

【符号の説明】

１０ シャシー １１ 媒体給送部 １２ 媒体排出部 １３ 媒体搬送部 １４ ヘッド回復部 １５ キャリッジ軸 １６ キャリッジ １７ ヘッドセットレバー １８ ヘッドカートリッジ １９ プリントヘッド ２０ キャリッジカバー ２１ タンクホルダ ２２ コンタクトフレキシブルプリントケーブル ２３ コンタクト部 ２４ インクタンク ２５ 吐出口 ２６ 取り外し用レバー ２７ ベース板 ２８ ヘッド本体 ２９ 電気配線基板 ３０ 積層基板 ３１ 電気熱変換体 ３２ 共通インク室 ３３ インク路 ３４ インク供給口 ３５ 電極端子 ３６ 上板部材 ３７ 仕切り壁 ３８ 案内部材 ３９ 案内面 ４０ 斜面 ４１ フィルタ ４２ シールゴム ４３ フィン

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント媒体の搬送方向に沿った第１の
   方向に配列する複数の吐出口と、これら吐出口から液体
   を吐出させるための複数の吐出エネルギー発生部とを有
   し、前記第１の方向に対して交差する第２の方向に前記
   プリント媒体に沿って走査移動する液体吐出ヘッドであ
   って、 ベースと、 このベースの中央部に突設され、表面に前記複数の吐出
   口がそれぞれ開口する吐出口形成部材と、 前記第２の方向に前記吐出口形成部材に隣接して前記ベ
   ースに突設され、前記第１の方向に沿って延在する案内
   面を前記吐出口形成部材の反対側に有する案内部材とを
   具えたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 【請求項２】 前記案内部材は、前記第２の方向に沿っ
   て前記吐出口形成部材から離れるほど前記ベースからの
   高さが漸減している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】 前記ベースからの前記案内部材の最大突
   出高さは、前記ベースからの前記吐出口形成部材の突出
   高さ以下であることを特徴とする請求項２に記載の液体
   吐出ヘッド。
4. 【請求項４】 前記案内面は、前記吐出口形成部材から
   離れた一端側が前記吐出口の配列方向中央側に位置する
   と共に前記吐出口形成部材に近接する他端側が前記吐出
   口の配列方向端部側に位置してい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】 前記案内面は、前記吐出口形成部材から
   離れた一端側が前記吐出口の配列方向中央を中心として
   前記第１の方向に対し対称に形成されていることを特徴
   とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 【請求項６】 前記案内部材は、その他端側が前記吐出
   口形成部材に当接していることを特徴とする請求項１か
   ら請求項５の何れかに記載の液体吐出ヘッド。
7. 【請求項７】 前記案内部材は、複数のフィンからなる
   ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載
   の液体吐出ヘッド。
8. 【請求項８】 前記吐出口から液体を吐出させるための
   吐出エネルギー発生部をさらに具えたことを特徴とする
   請求項１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】 前記吐出エネルギー発生部は、液体に膜
   沸騰を生じさせて前記吐出口から液体を吐出させるため
   の熱エネルギーを発生する電気熱変換体を有することを
   特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 【請求項１０】 請求項１から請求項８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。
11. 【請求項１１】 請求項１から請求項９の何れかに記載
    の液体吐出ヘッドの取り付け部または請求項１０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。
12. 【請求項１２】 前記取り付け部は、第２の方向に走査
    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
    １１に記載の画像形成装置。
13. 【請求項１３】 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１２
    に記載の画像形成装置。
14. 【請求項１４】 液体が、インクおよび／またはプリン
    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
    理液であることを特徴とする請求項１１から請求項１３
    に記載の画像形成装置。