JP2004034538A

JP2004034538A - 液体吐出ヘッド

Info

Publication number: JP2004034538A
Application number: JP2002195760A
Authority: JP
Inventors: Torachika Osada; 長田　虎近; Noriyuki Matsumoto; 松本　宣幸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】液滴の吐出動作の安定化を図る。
【解決手段】インクが充填される複数のインク流路Ｈ１１１１と、各インク流路Ｈ１１１１にそれぞれ設けられた電気熱変換素子Ｈ１１０３と、電気熱変換素子Ｈ１１０３によって生じるエネルギでインク滴を吐出するための大吐出口Ｈ１１０７ａおよび小吐出口Ｈ１１０７ｂと、インク流路Ｈ１１１１に連通されてインクを供給するための共通液室Ｈ１１１２と、各インク流路Ｈ１１１１の上流側にそれぞれ位置してインクを濾過する大ノズルフィルタＨ１７０１ａおよび小ノズルフィルタＨ１７０１ｂとを備える。大ノズルフィルタＨ１７０１ａおよび小ノズルフィルタＨ１７０１ｂには、大吐出口Ｈ１１０７ａおよび小吐出口Ｈ１１０７ｂ側に開口され、インクの振動を減衰させるための気泡を有する気泡空間Ｈ１１０９ａ，Ｈ１１０９ｂが設けられている。
【選択図】　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばインク等の液体を吐出するための液体吐出ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば記録用紙やフィルム等の記録媒体にインクを吐出することによって、記録媒体上の文字や画像等の情報を記録するインクジェット方式の記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドと称する。）が知られている。
【０００３】
通常、この種の記録ヘッドでは、吐出口から記録用のインク滴を吐出した後、吐出したインク滴の体積以上にメニスカスが後退し、インクの表面張力による作用、すなわち毛管力によってメニスカスが吐出口まで復帰する。場合によって、メニスカスは吐出口近傍で振動を繰り返した後に静止する。このメニスカスが静止までに要する時間を、以下、リフィル時間と称する。
【０００４】
インク滴を一定の体積だけ安定して吐出するためには、リフィル時間が経過した後に、吐出エネルギの付与を行う必要がある。もし、このリフィル時間が経過する前に吐出エネルギを付与した場合には、インク滴が吐出不能になる、あるいは吐出されるインク滴の体積が著しく小さくなるかのいずれかの現象、すなわち吐出不良が生じる。
【０００５】
したがって、記録ヘッドで高速に記録を行うためには、リフィル時間をできるだけ短縮することや、吐出口の数を増やすことが必要になる。
【０００６】
吐出口の数を増やす場合、通常、記録ヘッドには、インクが収容されたインクタンクと各液流路との間に、各液流路にインクを供給するための共通液室が、各液流路に連通されて設けられている。複数の吐出口を有する記録ヘッドにおいて、比較的高品位に記録する高デューティ記録時には、標準的な品位に記録する低デューティ記録時に比較して吐出不良を起こしやすい。これは次の理由による。すなわち、高デューティ記録時においては、同時またはごく短時間の間に、記録ヘッドが有するエネルギ発生手段の総数にほぼ等しい数である、多数の吐出口からインク滴が吐出し、リフィルもほぼ同じタイミングで行われる。このため、リフィル時の流量が低デューティ記録時に比べて大きくなり、インクタンクから共通液室にかけての圧力損失も大きくなる。これにより、リフィルに要する時間が延びてしまう。
【０００７】
同様に、この記録ヘッドでは、多数のエネルギ発生手段が同時またはごく短時間に駆動されるので、これらのエネルギ発生手段から共通液室やインクタンク方向へ向かうインクの流れが急になる。このインクの流れの慣性（イナーシャ）が大きいため、リフィル時に必要なインクタンクから共通液室を経て各液流路へのインクの流れが開始しづらいという理由もある。
【０００８】
また、このように記録デューティに応じて共通液室内の圧力変動の状態が異なるため、記録デューティの変化が激しいときには、リフィルが応答できない場合があった。これらの問題を解決するための従来技術としては、１つの記録ヘッドが有する複数のエネルギ発生手段をいくつかのブロックに区分し、各ブロック毎に時間をずらして駆動する方法（以下、ブロック駆動と称する。）がある。
【０００９】
ところが、このブロック駆動を行った場合には、複数のブロックのうちで、後半に駆動した液流路においてリフィル時間が顕著に長くなるという問題が生じる。すなわち、より前半に駆動した前半ブロックの液流路でリフィルが開始したときに、この前半ブロックの液流路へのインクの流れが顕著になり、共通液室の圧力が低下する。このような状態で後半ブロックのエネルギ発生手段が駆動された場合には、共通液室方向へ向かうインクの流れが、前半ブロックのインクの流れよりも多くなり、ひいてはメニスカスの後退も大きくなる。このため、後半ブロックのリフィル時間が延びる。仮に、後半ブロックのリフィル時間が顕著に延びるような問題が無い場合でも、ブロックのノズル内のインクの挙動が、他のブロックの駆動によって影響される、いわゆるクロストーク現象が発生して、このクロストーク現象によってインク滴の吐出体積にバラツキが生じる場合が多い。
【００１０】
さらに、近年の記録ヘッドでは、高速応答性を実現するために、インク吐出ノズルは、ノズルインピーダンスが十分に小さくされた高応答短ノズル構造で、且つ、単位時間当たりの流量の増加に対応できるように液流路が低インピーダンス構造に設計されている。したがって、インク自身の流れのイナーシャによって、液流路内のインクが、吐出の開始直後に動き出すとき、あるいは動いていたインクが吐出の停止直後に止まるときに生じるインクの振動を十分に減衰しきれないことや、クロストーク現象によるメニスカスの振動が記録不良を引き起こす場合が多い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したクロストーク現象の対策としては、共通液室内に、インク圧力の振動を減衰させるための気泡を配置する構成が、従来から提案されている。しかしながら、この従来の構成では、共通液室内に気泡を配置するためのスペースを確保する必要があるので、共通液室が大型化してしまう不都合があった。したがって、従来の構成は、記録ヘッド全体を小型化することが困難になるとともに、記録ヘッドを構成する記録素子基板が大きくなることにより製造コストが嵩む原因になっていた。
【００１２】
また、従来、記録品質の高精細化を図るために、液流路内に開口径が大小異なる大吐出口および小吐出口と、これら各吐出口に対応して加熱面積が大小異なる大発熱体（ヒータ）および小発熱体とを備える記録ヘッドが提案されている。この従来の記録ヘッドでは、大発熱体を駆動したときに生じる圧力波の影響によって、小吐出口のメニスカスが振動し、記録不良を引き起こす不都合があった。
【００１３】
そこで、本発明は、液体吐出ヘッド全体を大型化することなく十分な気泡を確保して、供給液室内等の液体の振動を抑制して吐出不良を防止し、高速、高画質、高信頼性が図られた記録を行うことができる廉価な液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。また、本発明は、エネルギ発生手段を駆動したときの圧力波の影響による吐出口近傍のメニスカスの振動を抑制することができる液体吐出ヘッド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】
上述した目的を達成するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、液体が充填される複数の液流路と、各液流路にそれぞれ設けられたエネルギ発生手段と、エネルギ発生手段によって生じるエネルギで液滴を吐出するための吐出口と、複数の液流路に連通されて液体を供給するための供給液室と、各液流路の上流側にそれぞれ位置して液体を濾過する複数のノズルフィルタとを備える。そして、複数のノズルフィルタの少なくとも１つには、吐出口側に開口され、液体の振動を減衰させるための気泡を有する空間が設けられる。
【００１５】
以上のように構成した本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、液流路の上流側に設けられたノズルフィルタ内の空間が有する気泡による緩衝作用（気泡バッファ）によって、供給液室内のインクの慣性や圧力変動が良好に抑制されるため、各液流路内の液体のメニスカスの振動等が減衰されて、吐出不良が生じることなく液滴の吐出動作が安定される。
【００１６】
また、本発明の液体吐出ヘッドは、小吐出口に対応する小吐出口用ノズルフィルタが、大吐出口に対応する大吐出口用ノズルフィルタよりも外形寸法が大きいとともに、小吐出口用ノズルフィルタに、気泡を有する空間が設けられている。これによって、大吐出口に比べてインクのメニスカスの振動に対する影響が比較的大きな、小吐出口のメニスカスの振動を抑制することが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照して説明する。図１〜図４に、記録ヘッドカートリッジ、インクジェット記録ヘッド、インクタンクを説明するための斜視図を示す。
【００１８】
本実施形態のインクジェット記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドと称する。）は、記録ヘッドカートリッジを構成する一構成要素である。すなわち、図１に示すように、記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、記録ヘッドＨ１００１と、この記録ヘッドＨ１００１に対して着脱自在に設けられ記録ヘッドＨ１００１にインクを供給するためのインクタンクＨ１９００とを備えて構成されている。そして、記録ヘッドＨ１００１は、インクタンクＨ１９００から供給されたインクを、記録情報に応じて吐出口から吐出することで、記録媒体に文字や画像等を記録する。
【００１９】
この記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、記録装置側が備えるキャリッジに対して着脱可能にされている。この記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、キャリッジに設けられた接続端子部を介して電気的に接続されるとともに、キャリッジに設けられた位置決め部によって所定位置に固定されて支持される。インクタンクＨ１９００は、ブラックインク用、シアンインク用、マゼンタインク用、イエローインク用の各タンク部をそれぞれ有している。インクタンクＨ１９００は、各タンク部が、記録ヘッドＨ１００１側に対して着脱自在にされており、各タンク部を独立して交換可能に構成されている。この構成によって、記録装置による記録動作のランニングコストの低減が図られている。
【００２０】
記録ヘッドＨ１００１は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに生じさせるための熱エネルギを生成する電気熱変換体として発熱体を用いて記録を行うバブルジェット方式の記録ヘッドである。
【００２１】
この記録ヘッドＨ１００１は、図１および図２に示すように、記録用紙等の記録媒体に文字や画像等を記録するための記録素子ユニットＨ１００２と、この記録素子ユニットＨ１００２にインクを供給するためのインク供給ユニットＨ１００３と、このインク供給ユニットＨ１００３にインクを供給するためのインクタンクＨ１９００を着脱可能に保持するためのタンクホルダＨ２０００とを備えている。
【００２２】
以下、記録ヘッドＨ１００１について、記録素子ユニットＨ１００２、インク供給ユニットＨ１００３、タンクホルダＨ２０００を詳細に説明する。
【００２３】
記録ユニットＨ１００１は、図２に示すように、第１の記録素子基板Ｈ１１００，第２の記録素子基板Ｈ１１０１，第１のプレートＨ１２００，電気配線テープＨ１３００，電気コンタクト基板Ｈ２２００，第２のプレートＨ１４００を有している。
【００２４】
インク供給ユニットＨ１００３は、インク供給部材Ｈ１５００，流路形成部材Ｈ１６００，ジョイントシール部材Ｈ２３００，フィルタＨ１７００，シールゴムＨ１８００とを有している。
【００２５】
（１−１）記録素子ユニット
図３に、第１の記録素子ユニットＨ１１００の構成を説明するために一部を切り欠いた斜視図を示す。第１の記録素子基板Ｈ１１００は、ブラックインクを吐出させるための記録素子基板であり、厚さ０．５〜１ｍｍ程度のＳｉ基板Ｈ１１１０の一方の面に、インクを吐出するための複数の電気熱変換素子Ｈ１１０３と、各電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するＡｌ等の電気配線とが、それぞれ成膜されて設けられている。そして、第１の記録素子ユニットＨ１１００には、電気熱変換素子Ｈ１１０３に対応する複数のインク流路Ｈ１１１１と複数の吐出口Ｈ１１０７とが、フォトリソグラフィ処理により形成されるとともに、各インク流路Ｈ１１１１に、インクを供給するためのインク供給口Ｈ１１０２を有する共通液室Ｈ１１１２が連通されて形成されている。この第１の記録素子基板Ｈ１１００は、第１のプレートＨ１２００に接着されて固定されている。
【００２６】
さらに、第１のプレートＨ１２００には、開口部を有する第２のプレートＨ１４００が接着され固定されており、この第２のプレートＨ１４００を介して、電気配線テープＨ１３００が記録素子基板Ｈ１１００に対して電気的に接続されるように保持されている。この電気配線テープＨ１３００は、第１の記録素子基板Ｈ１１００に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、記録素子基板Ｈ１１００に対応する電気配線部と、この電気配線部に設けられ記録装置側（プリンタ本体）からの電気信号を受け取る外部信号入力端子Ｈ１３０１とを有している。この外部信号入力端子Ｈ１３０１は、インク供給部材Ｈ１５００の背面側に位置決めされて固定されている。
【００２７】
インク供給口Ｈ１１０２を有する共通液室Ｈ１１１２は、Ｓｉの結晶方位を利用した異方性エッチング処理やサンドブラスト処理などの処理方法で形成されている。すなわち、Ｓｉ基板Ｈ１１１０が、ウエハー面方向に＜１００＞、厚さ方向に＜１１１＞の結晶方位を持つ場合には、アルカリ系（ＫＯＨ，ＴＭＡＨ，ヒドラジン等）による異方性エッチング処理によって、約５４．７度の角度でエッチング処理を進行させて得る。これにより所望の深さにエッチング処理を行い、貫通口からなる長溝状のインク供給口Ｈ１１０２を有する共通液室Ｈ１１１２を形成する。
【００２８】
また、第１の記録素子基板Ｈ１１００には、インク供給口Ｈ１１０２を間に挟んで両側に電気熱変換素子Ｈ１１０３がそれぞれ１列ずつ千鳥状に配列されている。電気熱変換素子Ｈ１１０３と、この電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するＡｌ等の電気配線が、成膜されて形成されている。さらに、電気配線に電力を供給するための電極Ｈ１１０４が、電気熱変換素子Ｈ１１０３の両外側に配列されている。この電極Ｈ１１０４には、Ａｕ等のバンプＨ１１０５が熱超音波圧着法で形成されている。そして、Ｓｉ基板Ｈ１１１０上には、各電気熱変換素子Ｈ１１０３に対応したインク流路Ｈ１１１１を構成するインク流路壁Ｈ１１０６と吐出口Ｈ１１０７が樹脂材料でフォトリソグラフィ処理によりに形成され、吐出口群Ｈ１１０８が形成されている。電気熱変換素子Ｈ１１０３に対向する位置に吐出口Ｈ１１０７が設けられているため、インク供給口Ｈ１１０２からインク流路Ｈ１１１１内に供給されたインクは、電気熱変換素子Ｈ１１０３の発熱作用により発生した気泡によって吐出口Ｈ１１０７から吐出される。
【００２９】
また図４に、第２の記録素子基板Ｈ１１０１の構成を説明するために一部切り欠いた斜視図を示す。第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、３色のカラーインクを吐出させるための記録素子基板であり、３個のインク供給口Ｈ１１０２を有する共通液室Ｈ１１１２が並列して形成されており、それぞれのインク供給口Ｈ１１０２を間に挟んだ両側に電気熱変換素子Ｈ１１０３およびインク吐出口Ｈ１１０７がそれぞれ形成されている。第１の記録素子基板Ｈ１１００と同様にＳｉ基板Ｈ１１１０にインク供給口Ｈ１１０２や電気熱変換素子Ｈ１１０３、電気配線、電極Ｈ１１０４などが形成されており、その上に樹脂材料でフォトリソグラフィ処理によりインク流路Ｈ１１１１やインク吐出口Ｈ１１０７が形成されている。そして、第２の記録素子基板Ｈ１１０１にも、第１の記録素子基板Ｈ１１００と同様に電気配線に電力を供給するための電極Ｈ１１０４にはＡｕ等のバンプＨ１１０５が形成されている。
【００３０】
次に第１のプレートＨ１２００は、例えば、厚さ０．５〜１０ｍｍのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）材料で形成されている。なお、第１のプレートＨ１２００の材料としては、アルミナに限定されることなく、第１の記録素子基板Ｈ１１００の材料の線膨張率と同等の線膨張率を有し、かつ、第１の記録素子基板Ｈ１１００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によって形成されてもよい。第１のプレートＨ１２００の材料としては、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（Ｓｉ_３Ｎ_４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）のうちのいずれであってもよい。第１のプレートＨ１２００には、第１の記録素子基板Ｈ１１００にブラックインクを供給するためのインク供給口Ｈ１２０１ａと、第２の記録素子基板Ｈ１１０１にシアン、マゼンタ、イエローのカラーインクを供給するためのインク供給口Ｈ１２０１ｂがそれぞれ形成されている。第１のプレートＨ１２００には、インク供給口Ｈ１２０１ａに対して第１の記録素子基板Ｈ１１００のインク供給口Ｈ１１０２が位置決めされ、またインク供給口Ｈ１２０１ｂに対して第２の記録素子基板Ｈ１１０１のインク供給口Ｈ１１０２が位置決めされて、接着により固定されている。接着に用いられる第１の接着剤としては、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、耐インク性を有するものが望ましい。このような第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、この第１の接着層の厚みは５０μｍ以下が望ましい。
【００３１】
電気配線テープＨ１３００は、第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１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る。この電気配線テープＨ１３００は、各第１および第２の記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１を組み込むための２つの開口部と、各第１および第２の記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の電極Ｈ１１０４に対応する電極端子Ｈ１３０２と、この電気配線テープＨ１３００の端部に設けられて記録装置側からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１とを有する電気コンタクト基板Ｈ２２００に電気的に接続するための電極端子部を有している。この電極端子部と電極リードＨ１３０２は、連続した銅箔の配線パターンでつながっている。この電気配線テープＨ１３００は、例えば、配線が２層構造をなし表層がレジストフィルムによって覆われているフレキシブル配線基板からなる。このフレキシブル配線基板の場合、外部信号入力端子Ｈ１３０１の裏面側（外面側）には、補強板が接着され、平面性向上が図られている。補強板としては、例えば０．５〜２ｍｍのガラスエポキシ、アルミニウム等の耐熱性を有する材料が使用される。
【００３２】
電気配線テープＨ１３００と第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、それぞれ電気的に接続されている。接続方法としては、例えば、記録素子基板の電極Ｈ１１０４上のバンプＨ１１０５と、電気配線テープＨ１３００の電極リードＨ１３０２とが、熱超音波圧着法により電気的に接合される。
【００３３】
第２のプレートＨ１４００は、例えば、厚さ０．５〜１ｍｍの１枚の板状部材であり、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）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。なお、第２のプレートＨ１４００の材料としては、これらに限定されるものではなく、各第１および第２の記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１、第１のプレートＨ１２００と同等の線膨張率を有し、かつ、それらの熱伝導率と同等以上の熱伝導率を有する材料であってもよい。
【００３４】
そして、第２のプレートＨ１４００には、第１のプレートＨ１２００に接着されて固定された第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１の外形寸法よりも大きな各開口部がそれぞれ設けられている。また、第１の記録素子基板Ｈ１１００および第２の記録素子基板Ｈ１１０１と電気配線テープＨ１３００を平面的に電気的に接続できるように、第１のプレートＨ１２００に第２の接着層により接着されており、電気配線テープＨ１３００の裏面が第３の接着層により接着固定される。
【００３５】
第１の記録素子基板Ｈ１１００および第２の記録素子基板Ｈ１１０１と電気配線テープＨ１３００の電気的な各接続部分は、第１および第２の封止剤（不図示）によってそれぞれ封止されており、各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の電極端子Ｈ１３０２と記録素子基板のバンプＨ１１０５との接続部分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、接続部分の表面側を封止している。
【００３６】
さらに、電気配線テープＨ１３００の端部に記録装置側からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１を有する電気コンタクト基板Ｈ２２００が、異方性導電フィルム等を用いて熱圧着され電気的に接続されている。
【００３７】
そして、電気配線テープＨ１３００は、第２のプレートＨ１４００に接着されると同時に、第１のプレートＨ１２００および第２のプレートＨ１４００の一側面に沿って折り曲げられ、第１のプレートＨ１２００の側面に第３の接着層Ｈ１３０６により接着される。第２の接着剤は、粘度が低く、接触面に薄い第２の接着層Ｈ１２０３を形成し得るとともに、耐インク性を有するものが好ましい。また、第３の接着層Ｈ１３０６は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした厚さ１００μｍ以下の熱硬化接着剤層である。
【００３８】
（１−２）インク供給ユニット
インク供給部材Ｈ１５００は、例えば、樹脂成形により形成されている。この樹脂材料には、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。
【００３９】
図１、図２に示すように、インクタンクＨ１９００を着脱自在に保持するインク供給部材Ｈ１５００は、インクタンクＨ１９００から記録素子ユニットＨ１００２にインクを導くためのインク供給ユニットＨ１００３の一構成部品であり、流路形成部材Ｈ１６００が超音波溶着されて、インクタンクＨ１９００から第１のプレートＨ１２００に至るインク供給路Ｈ１５０１が形成されている。また、インクタンクＨ１９００に係合するジョイント部には、外部から塵埃が進入することを防ぐためのフィルタＨ１７００が溶着により接合されており、さらに、ジョイント部からインクが蒸発することを防止するために、シールゴムＨ１８００が組み込まれている。
【００４０】
また、インク供給ユニットＨ１００３は、記録ヘッドカートリッジＨ１０００を記録装置側のキャリッジの装着位置に案内するための装着ガイドＨ１６０１と、記録ヘッドカートリッジＨ１０００をヘッドセットレバーによりキャリッジに装着固定するための係合部と、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Ｈ１５０９と、Ｙ方向（記録媒体の搬送方向）の突き当て部Ｈ１５１０と、Ｚ方向（インク吐出方向）の突き当て部Ｈ１５１１とを備えている。また、インク供給ユニットＨ１００３は、記録素子ユニットＨ１００２の電気コンタクト基板Ｈ２２００を位置決めして固定する端子固定部Ｈ１５１２を有している。端子固定部Ｈ１５１２およびその周囲には、複数のリブが設けられており、端子固定部Ｈ１５１２を有する面の剛性を高めている。
【００４１】
（１−３）記録ヘッドユニットとインク供給ユニットの結合
上述の図２に示したように、記録ヘッドＨ１００１は、記録素子ユニットＨ１００２をインク供給ユニットＨ１００３に結合し、さらにタンクホルダＨ２０００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。
【００４２】
記録素子ユニットＨ１００２のインク供給口（第１のプレートＨ１２００のインク供給口Ｈ１２０１）とインク供給ユニットＨ１００３のインク供給口（流路形成部材Ｈ１６００のインク供給穴Ｈ１６０２）とを、インクが漏洩しないように連結させるために、ジョイントシール部材Ｈ２３００を介してそれぞれの部材を圧着するようビスＨ２４００で固定する。このとき、記録素子ユニットＨ１００２は、インク供給ユニットＨ１００３のＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向の各基準位置に対して高精度に位置決めされ固定される。
【００４３】
そして、記録素子ユニットＨ１００２の電気コンタクト基板Ｈ２２００は、インク供給部材Ｈ１５００の一側面に、端子位置決めピン（２ヶ所）と端子位置決め穴（２ヶ所）により位置決めされて固定される。固定方法としては、例えば、インク供給部材Ｈ１５００に設けられた端子位置決めピンを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。
【００４４】
さらに、インク供給部材Ｈ１５００のタンクホルダとの結合穴および結合部をタンクホルダＨ２０００に嵌合させ結合することにより、記録ヘッドＨ１００１が完成する。すなわち、インク供給部材Ｈ１５００、流路形成部材Ｈ１６００、フィルタＨ１７００、シールゴムＨ１８００から構成されるタンクホルダ部と、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１、第１のプレートＨ１２００、配線基板Ｈ１３００、第２のプレートＨ１４００から構成される記録素子部とを接着等で結合することにより、記録ヘッドＨ１００１が構成されている。
【００４５】
（２）記録ヘッドカートリッジ
上述のように、インクタンクＨ１９００の各タンク部内には、対応する各色のインクがそれぞれ収容されている。また、インクタンクＨ１９００の各タンク部には、タンク部内のインクを記録ヘッドＨ１００１に供給するためのインク供給口（不図示）が形成されている。インクタンクＨ１９００は、記録ヘッドＨ１００１に装着されたとき、インク供給口が記録ヘッドＨ１００１側のジョイント部に設けられたフィルタＨ１７００に圧接され、各タンク部内のインクが、インク供給口から記録ヘッドＨ１００１のインク供給路Ｈ１５０１を介して第１のプレートＨ１２００を経て第１の記録素子基板Ｈ１１００に供給される。
【００４６】
そして、第１の記録素子基板Ｈ１１００に供給されたインクは、電気熱変換素子Ｈ１１０３と吐出口Ｈ１１０７を有する、各インク流路Ｈ１１１１の端部に位置する発泡室内に供給され、電気熱変換素子Ｈ１１０３から与えられる熱エネルギーによって記録媒体である記録用紙に向けてインク滴として吐出される。
【００４７】
次に、本発明の要部である第２の記録素子基板Ｈ１１０１について図面を参照して詳細に説明する。図５に、第２の記録素子基板Ｈ１１０１の一部を切り欠いた断面図を示し、図６に、第２の記録素子基板Ｈ１１０１の要部の透視平面図を示す。
【００４８】
本実施形態の第２の記録素子基板Ｈ１１０１には、図５および図６に示すように、吐出量が異なるインク滴をそれぞれ吐出するために、開口径が大小異なる大吐出口Ｈ１１０７ａおよび小吐出口Ｈ１１０７ｂがそれぞれ設けられている。これら大吐出口Ｈ１１０７ａおよび小吐出口Ｈ１１０７ｂは、各インク流路Ｈ１１１の端部に位置する各発泡室にそれぞれ交互に配列されている。
【００４９】
また、大吐出口Ｈ１１０７ａおよび小吐出口Ｈ１１０７ｂをそれぞれ有する各インク流路Ｈ１１１１の上流側には、外径が大小異なる円筒状の大ノズルフィルタＨ１１０７ａおよび小ノズルフィルタＨ１７０１ｂがそれぞれ配置されている。すなわち、大吐出口Ｈ１１０７ａに連通する各インク流路Ｈ１１１１の上流側には、２つの小ノズルフィルタＨ１７０１ｂが、インク流路Ｈ１１１１の幅方向に所定の間隙をあけてそれぞれ配置されている。同様に、小吐出口Ｈ１１０７ｂに連通する各インク流路Ｈ１１１１の上流側には、２つの大ノズルフィルタＨ１７０１ａが、インク流路Ｈ１１１１の幅方向に所定の間隙をあけてそれぞれ配置されている。
【００５０】
そして、これら各大ノズルフィルタＨ１７０１ａおよび小ノズルフィルタＨ１７０１ｂの内部には、インク流路内Ｈ１１１１のインクの振動を減衰するための気泡を有する気泡空間Ｈ１１０９ａ，Ｈ１１０９ｂがそれぞれ設けられている。また、各気泡空間Ｈ１１０９ａ，Ｈ１１０９ｂは、各インク流路Ｈ１１１１の発泡室側、すなわち電気熱変換素子Ｈ１１０３側に開口されており、気泡空間Ｈ１１０９ａ，Ｈ１１０９ｂ内の気泡をインク流路Ｈ１１１１の下流側に臨ませている。
【００５１】
なお、本実施形態の大吐出口Ｈ１１０７ａは、例えば、吐出体積Ｖｄ_１＝５ｐｌ程度とした場合、大吐出口Ｈ１１０７ａ−電気熱変換素子Ｈ１１０３間の距離ＯＨ_ａ＝２５μｍ程度、大吐出口Ｈ１１０７ａの開口径φ_ａ＝１６μｍ程度、大吐出口Ｈ１１０７ａの開口面積Ｓ_ａ＝２００μｍ^２程度に形成されている。
【００５２】
また、本実施形態の小吐出口Ｈ１１０７ｂは、例えば、吐出体積Ｖｄ_ｂ＝２ｐｌ程度とした場合、大吐出口Ｈ１１０７ａ−電気熱変換素子Ｈ１１０３間の距離ＯＨ_ｂ＝２５μｍ程度、大吐出口Ｈ１１０７ａの開口面積Ｓ_ｂ＝１００〜１５０μｍ^２程度に形成されている。電気熱変換素子Ｈ１１０３の主面の寸法は、２０μｍ×２０μｍ程度の正方形状に形成されている。
【００５３】
なお、本実施形態の第１の記録素子基板Ｈ１１００は、吐出口Ｈ１１０７−電気熱変換素子Ｈ１１０３間の距離ＯＨ_０＝７０〜８０μｍ程度、吐出口Ｈ１１０７の開口面積Ｓ_０＝６００〜８００μｍ^２程度に形成されている。
【００５４】
以上のように構成された第２の記録素子基板Ｈ１１０１によれば、共通液室Ｈ１１１２から各インク流路Ｈ１１１１内にインクが供給されたとき、大ノズルフィルタＨ１７０１ａおよび小ノズルフィルタＨ１７０１ｂによって、インク中の塵埃が濾過される。そして、この第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、大ノズルフィルタＨ１７０１ａおよび小ノズルフィルタＨ１７０１ｂの気泡空間Ｈ１１０９ａ，Ｈ１１０９ｂによって、共通液室Ｈ１１１２内のインクの慣性や圧力変動が良好に抑制されるため、各インク流路Ｈ１１１１内のインクのメニスカスの振動等が減衰されて、吐出不良が生じることなくインク滴の吐出動作を安定させることができる。さらに、この第２の記録素子基板Ｈ１１０１によれば、大吐出口Ｈ１１０７ａを有するインク流路Ｈ１１１１のリフィル時間と、小吐出口Ｈ１１０７ｂを有するインク流路Ｈ１１１１のリフィル時間とをそれぞれ調整し、大吐出口Ｈ１１０７ａおよび小吐出口Ｈ１１０７ｂに対応する各電気熱変換素子Ｈ１１０３を同時に同一の駆動周波数で駆動させて、異なる吐出体積のインク滴をそれぞれ良好に吐出して記録することが可能になる。
【００５５】
なお、本実施形態では、円筒状の大ノズルフィルタＨ１７０１ａおよび小ノズルフィルタＨ１７０１ｂが用いられたが、この形状に限定されるものではなく、他の形状に形成されてもよいことは勿論である。
【００５６】
また、上述した第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、大ノズルフィルタＨ１７０１ａおよび小ノズルフィルタＨ１７０１ｂが気泡空間Ｈ１１０９ａ，Ｈ１１０９ｂをそれぞれ有する構成にされたが、小吐出口に対応する大ノズルフィルタのみに気泡空間を有する他の第２の記録素子基板について説明する。なお、他の第２の記録素子基板において、上述した第２の記録素子基板Ｈ１１０１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。図７に、他の第２の記録素子基板の要部の透視平面図を示す。
【００５７】
図７に示すように、第２の記録素子基板Ｈ１１２１には、大吐出口Ｈ１１０７ａに連通する各インク流路Ｈ１１１１の上流側に、２つの円柱状の小ノズルフィルタＨ１７０１ｃが、インク流路Ｈ１１１１の幅方向に所定の間隙をあけてそれぞれ配置されている。また、小吐出口Ｈ１１０７ｂに連通する各インク流路Ｈ１１１１の上流側には、２つの円筒状の大ノズルフィルタＨ１７０１ａが、インク流路Ｈ１１１１の幅方向に所定の間隙をあけてそれぞれ配置されている。
【００５８】
そして、大ノズルフィルタＨ１７０１ａの内部には、インク流路内Ｈ１１１１のインクの振動を減衰するための気泡を有する気泡空間Ｈ１１０９ａが設けられている。一方で、小ノズルフィルタＨ１７０１ｂは、一般的なノズルフィルタであって、内部に気泡を有する気泡空間が設けられていない。
【００５９】
このような大ノズルフィルタＨ１７０１ａと小ノズルフィルタＨ１７０１ｂを備える構成は、大吐出口Ｈ１１０７ａおよび小吐出口Ｈ１１０７ｂによる各吐出量の大小較差が大きくなることに伴って、全てのノズルフィルタに気泡空間を設けることが困難になるため、大吐出口Ｈ１１０７ａに比べてメニスカスの振動に対する影響が比較的大きい小吐出口Ｈ１１０７ｂのメニスカスの振動を選択的に抑制する構成である。
【００６０】
上述したように構成された第２の記録素子基板Ｈ１１２１によれば、共通液室Ｈ１１１２から各インク流路Ｈ１１１１内にインクが供給されたとき、大ノズルフィルタＨ１７０１ａおよび小ノズルフィルタＨ１７０１ｃによって、インク中の塵埃が濾過される。そして、この第２の記録素子基板Ｈ１１２１は、大ノズルフィルタＨ１７０１ａの気泡空間Ｈ１１０９ａによって、共通液室Ｈ１１１２内のインクの慣性や圧力変動が良好に抑制されるため、各インク流路Ｈ１１１１内のインクのメニスカスの振動等が減衰されて、吐出不良が生じることなくインク滴の吐出動作を安定させることができる。さらに、この第２の記録素子基板Ｈ１１２１によれば、大吐出口Ｈ１１０７ａを有するインク流路Ｈ１１１１のリフィル時間と、小吐出口Ｈ１１０７ｂを有するインク流路Ｈ１１１１のリフィル時間とをそれぞれ調整し、大吐出口Ｈ１１０７ａおよび小吐出口Ｈ１１０７ｂに対応する各電気熱変換素子Ｈ１１０３を同時に同一の駆動周波数で駆動させて、異なる吐出体積のインク滴をそれぞれ良好に吐出して記録することが可能になる。
【００６１】
上述したように、記録ヘッドＨ１００１は、大吐出口Ｈ１１０７ａおよび小吐出口Ｈ１１０７ｂに対応して、気泡空間Ｈ１１０９ａ，Ｈ１１０９ｂを有する大ノズルフィルタＨ１７０１ａおよび小ノズルフィルタＨ１７０１ｂを備えることにより、電気熱変換素子Ｈ１１０３を駆動したときの圧力波の影響による大小吐出口Ｈ１１０７ａ，Ｈ１１０７ｂ近傍でのインクのメニスカスの振動を抑制することが可能になり、異なる吐出体積のインク滴の吐出動作の安定化を図ることができる。
【００６２】
また、記録ヘッドＨ１００１によれば、記録ヘッドＨ１００１全体を大型化することなく十分な気泡を確保することが可能になり、共通液室Ｈ１１１２内等のインクの振動を抑制して吐出不良を防止し、高速、高画質、高信頼性が図られた記録を行うことが可能な記録ヘッドを廉価に提供することができる。
【００６３】
（３）記録装置
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カートリッジＨ１０００が搭載される記録装置について説明する。図８に、本実施形態の記録ヘッドカートリッジＨ１０００が搭載される記録装置の一例の正面図を示す。
【００６４】
図８に示す記録装置では、図１に示した記録ヘッドカートリッジＨ１０００がキャリッジ１０２上に位置決めして着脱可能に搭載されている。キャリッジ１０２には、記録ヘッドカートリッジＨ１０００上の外部信号入力端子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。
【００６５】
キャリッジ１０２は、軸方向が主走査方向と平行に設けられたガイド軸１０３に沿って往復移動可能に支持されている。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１０５、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、キャリッジ１０２の位置および移動が制御される。また、キャリッジ１０２には、遮蔽板１３６の位置を検出するためのホームポジションセンサ１３０が設けられている。このホームポジションセンサ１３０によって、キャリッジ１０２が遮蔽板１３６の位置を通過したときに、キャリッジ１０２上のホームポジションセンサ１３０が遮蔽版３６を検出することで、キャリッジ１０２の位置を検出することが可能にされている。
【００６６】
記録用紙やプラスチックフィルム等の記録媒体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（ＡＳＦ）１３２から一枚ずつ分離給紙される。続いて、分離給紙された記録媒体１０８は、搬送ローラ１０９の回転により、記録ヘッドカートリッジＨ１０００の吐出口面と対向する記録位置を通って副走査方向に搬送される。搬送ローラ１０９は、ライン・フィード（ＬＦ）モータ１３４の回転によりギアを介して行われる。その際、給紙されたか否かの判定と給紙時の頭出し位置の確定は、記録媒体１０８が紙端センサ１３３を通過した時点で、この紙端センサ１３３によって行われる。さらに、記録媒体１０８の後端が実際にどこに位置し、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紙端センサ１３３は使用されている。
【００６７】
なお、記録媒体１０８は、記録位置において平坦な記録面をなすように、記録媒体１０８の裏面がプラテン（不図示）によって支持されている。この場合、キャリッジ１０２に搭載された記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、それらの吐出口面がキャリッジ１０２から下方へ突出されて、上述の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。
【００６８】
記録ヘッドカートリッジＨ１０００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１０２に搭載され、これらの吐出口列からインクを吐出することによって記録媒体１０８に対して文字や画像等の記録を行う。
【００６９】
【発明の効果】
上述したように本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、複数のノズルフィルタの少なくとも１つに、吐出口側に開口され、液体の振動を減衰させるための気泡を有する空間が設けられることによって、エネルギ発生手段を駆動したときの圧力波の影響による吐出口近傍での液体のメニスカスの振動を抑制することが可能になり、液滴の吐出動作の安定化を図ることができる。
【００７０】
また、この液体吐出ヘッドによれば、液体吐出ヘッド全体を大型化することなく十分な気泡を確保することが可能になり、供給液室内等の液体の振動を抑制して吐出不良を防止し、高速、高画質、高信頼性が図られた記録を行うことが可能な液体吐出ヘッドを廉価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェット記録ヘッドカートリッジを示す斜視図である。
【図２】本発明に係る記録ヘッドを示す分解斜視図である。
【図３】第１の記録素子基板を一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図４】第２の記録素子基板を一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図５】図４における前記第２の記録素子基板のＡ−Ａ断面図である。
【図６】前記第２の記録素子基板の要部を示す透視平面図である。
【図７】他の第２の記録素子基板の要部を示す透視平面図である。
【図８】前記記録ヘッドを備える記録装置を説明するための正面図である。
【符号の説明】
Ｈ１０００　記録ヘッドカートリッジ
Ｈ１００１　記録ヘッド
Ｈ１００２　記録素子ユニット
Ｈ１００３　インク供給ユニット
Ｈ１１００　第１の記録素子基板
Ｈ１１０１　第２の記録素子基板
Ｈ１１０２　インク供給口
Ｈ１１０３　電気熱変換素子
Ｈ１１０７　吐出口
Ｈ１１０７ａ　大吐出口
Ｈ１１０７ｂ　小吐出口
Ｈ１１０９ａ，Ｈ１１０９ｂ　気泡空間
Ｈ１１１０　Ｓｉ基板
Ｈ１１１１　インク流路
Ｈ１１１２　共通液室
Ｈ１７０１ａ　大ノズルフィルタ
Ｈ１７０１ｂ　小ノズルフィルタ
Ｈ１９００　インクタンク

Claims

液体が充填される複数の液流路と、前記各液流路にそれぞれ設けられたエネルギ発生手段と、前記エネルギ発生手段によって生じるエネルギで液滴を吐出するための吐出口と、前記複数の液流路に連通されて液体を供給するための供給液室と、前記各液流路の上流側にそれぞれ位置して液体を濾過する複数のノズルフィルタとを備える液体吐出ヘッドにおいて、
前記複数のノズルフィルタの少なくとも１つには、前記吐出口側に開口され、液体の振動を減衰させるための気泡を有する空間が設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
開口径がそれぞれ大小異なる複数の大吐出口および小吐出口が混在されている請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
前記大吐出口および前記小吐出口に対応して外形寸法がそれぞれ異なる大吐出口用ノズルフィルタおよび小吐出口用ノズルフィルタを備える請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
前記小吐出口用ノズルフィルタは、前記大吐出口用ノズルフィルタよりも外形寸法が大きく、
前記空間が前記小吐出口用ノズルフィルタに設けられている請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
前記大吐出口および前記小吐出口に各々連通された前記各液流路は、前記大吐出口用ノズルフィルタおよび前記小吐出口用ノズルフィルタによって流抵抗がそれぞれ調整されている請求項３または４に記載の液体吐出ヘッド。