JP2006007498A - 液滴吐出記録ヘッド、液体カートリッジ、液滴吐出装置、およびプリンタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 複数の液滴吐出エネルギ発生体を備えたノズル列を複数備えた液滴を吐出させる液滴吐出記録ヘッドにおいて、液滴を吐出する液滴吐出口5を有する液滴吐出部とこの液滴吐出部に供給された液体を吐出するために利用される熱エネルギを発生するための電気熱変換素子3を備える基板1を有し、前記液滴吐出部を複数配列するために電気熱変換素子3に対応して隔壁4で仕切られた液貯留室10および液流路11を設け、前記隔壁4を2種類以上の部材で形成する。
【選択図】 図1
Description
特許文献1には、液体を吐出するための液体吐出素子が配置された基板と、この基板と接合されかつ前記液体吐出素子に対応した液路を構成する溝が形成された溝付き部材とを有し、液体を吐出して記録を行ない、前記溝付き部材が溝を形成するための溝付き板と、この溝付き板を支持するための支持部材とで構成されている液体噴射ヘッドおよびその製造方法が開示されている。
特許文献2には、液体吐出素子が配置された基板と、この基板と接合され、かつ前記液体吐出素子に対応した液路を構成する溝が形成された溝付き部材とを有し、液体を吐出して記録を行ない、前記溝付き部材が溝を形成するための溝付き板と、この溝付き板を支持するための支持部材とで構成されている液体噴射ヘッドが開示されている。
特許文献3には、吐出エネルギ発生素子が複数配列された素子基板を支持体上に有し、前記吐出エネルギ発生素子に対応して流路を形成するための複数の溝が設けられ、前記素子基板の吐出エネルギ発生素子列を覆う溝付き部材を有しており、前記溝付き部材が前記複数の溝の配列方向に、複数に分割されたインサート部材を有しているインクジェット記録ヘッドが開示されている。
特許文献4には、発熱手段により開口部からインク液を吐出させ記録媒体上に記録を行う発熱式インクジェットにおいて低表面張力の多孔質体を使用すると、隣接チャンネルとのクロストークの防止、消費されたインク液の再充填が迅速に行われ、かつ長期間の使用においても多孔質体の封孔が起こらず、安定にインク液滴吐出を行うことができることを見いだし、吐出ヘッドまたはインク通路の少なくとも一方に設けられた非柔軟性多孔質体を前記吐出ヘッドへのインク供給に利用するインクジェット記録ヘッドが開示されている。
特許文献5には、吐出効率を向上させるとともにクロストークを低減させるために、加圧室の隔壁内に空洞部を有する構成とした液滴吐出ヘッド、また、加圧室間の隔壁内にヤング率1.5〜5.0×106Pa.の緩衝材が埋没されている液滴吐出ヘッドが開示されている。
かかる液滴吐出記録ヘッドの中で、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録装置(画像形成装置)として用いるインクジェット記録装置は、インク滴を吐出する吐出口と、この吐出口が連通する液貯留室および液流路(インク流路、吐出室、加圧液室、流路とも称される。)と、この液流路内のインクを加圧するための駆動手段(圧力発生手段)とを備えた液滴吐出記録ヘッドとしてのインクジェット記録ヘッドを搭載したものである。
以下では上記インクジェット記録ヘッドを中心に説明をする。インクジェット記録ヘッドとしては駆動手段が圧電素子であるもの(特許文献6)やインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインクを吐出させるもの(特許文献7)、駆動手段に静電気力を利用したもの(特許文献8)などがある。
上記駆動手段の中で、インクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインクを吐出させる方法では、インクを加熱する手段として電気熱変換素子を備えている。
すなわち、インクジェット記録ヘッドは電気信号が印加されることにより、発熱してインクを加熱することができる発熱抵抗体(以下「ヒータ」と示す)とこのヒータに電気信号を印加するための電極とを有する。
インクはヒータ3の発熱により発泡し、その発泡エネルギによって吐出口5からインク滴が吐出される。またここで使用されるインクは一般に顔料や染料などの記録成分とこれを溶解または分散させるための水、あるいは水と水溶性有機溶剤とからなる溶媒成分とによって形成されている。
上記のようなヒータを駆動手段とするインクジェット記録装置において、使用環境温度が高くなった場合や、インクジェット記録ヘッド自体の温度が上昇した場合においては、電気熱変換素子3が配置された基板1と、液貯留室10および液流路11を構成するための隔壁4を有する液室形成部材との熱膨張係数の差から、液貯留室および液流路の配置位置と電気熱変換素子との相対的配置間隔にずれが生じる。
それによって、液貯留室および液流路を構成する隔壁と電気熱変換素子との間隔は、インクジェット記録ヘッドの端部側ほど変化してしまうため、吐出エネルギを液貯留室中の液体に加える位置が変化してしまい、吐出インクのよれや、インクの着弾精度の低下を招いてしまう。
この傾向は、インクを加熱して気泡を発生させて液体であるインクを吐出して記録を行う方法において強く、またとくに、近年のように記録の高速化を図るために開発が進められている長尺な液体噴射ヘッドにおいてこの傾向が強く、高画質、高精細画像を高速で記録する記録装置を得る上でとくに大きな解決すべき課題となっていた。
本発明の目的は、上記した実情を考慮して、低温または高温環境下において発生する課題を解決するための応力緩和領域を隔壁内に形成し、安価で安定した記録画像を達成することが可能な、液滴吐出記録ヘッドおよびこれを備えた液滴吐出装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、発熱体基板の素子の増大に対して放熱効果が少ないことが原因で起こる高温環境に対して、隔壁内に気体および液体を挿入し、放熱効率の向上または熱交換機能を追加することによる冷却効率の向上により不具合を解決するインクジェット記録ヘッド(液滴吐出記録ヘッド)およびこれを用いた記録装置を提供することにある。
請求項2の発明は、請求項1において、前記隔壁内に中空部、或いは異種材料から成る隔壁内溝を形成し、この隔壁内溝の少なくとも一部を外部と連通させたことを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1又は2において、前記隔壁内に隔壁内溝を形成し、この隔壁内溝を各液流路に吐出する液体を供給する共通液体供給部と連通させたことを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1、2又は3において、前記隔壁内に隔壁内溝を形成し、この隔壁内溝を前記共通液体供給部と連通させ、かつ前記液貯留室に開放部を1箇所以上設けることにより前記隔壁内溝に共通液体供給部からの液体を充填することを特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドに液体を供給するタンクを一体化した液体カートリッジにおいて、前記液滴吐出ヘッドが請求項1乃至4のいずれか一項記載の液滴吐出記録ヘッドである液体カートリッジを特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか一項記載の液滴吐出記録ヘッドおよび請求項5記載の液体カートリッジを使用した液滴吐出装置を特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、請求項2に記載の液滴吐出記録ヘッドおよび請求項5記載の液体カートリッジへの冷媒供給および熱交換装置を設けた液滴吐出装置を特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、請求項1および2記載の液滴吐出記録ヘッドを設けたプリンタを特徴とする。
また、異種材料は動作時の発熱による熱応力の緩和部として作用し、動作時の基板変動歪が緩和され、クロストーク耐性向上、着弾位置ズレの抑止が可能となる。さらに、隔壁(液滴吐出部)形成部材と基板を異なる物質で形成するさいには、内部応力開放部として働くため、ソリ、剥がれの防止が図れ、長尺化が可能となる。
この電気熱変換素子3から成る2つの素子列の間の基板面には、素子列と平行にインク供給口2が貫通形成されている。隣接し合う各素子3間には幅方向へ延びるインク流路壁(隔壁)4を介在させることにより、インク流路壁4間にインク流路(液貯留室10および液流路11)を形成している。図示しない共通液体供給部とインク供給口2は、各インク流路11にインクを供給するための手段である。更に、基板1の上面を覆うように固定されたオリフィスプレート6の天井面には、各素子3と対応する位置にインク吐出口5が形成されている。
電極パッド7は、各素子3に対応した基板端縁に形成されている。各素子3には、ビームリード8を介してフィルムキャリアテープ9が接続されている。
図2は本発明によるインク吐出口側からの表面の第1の実施の形態を示す模式図である。図3は図2の線A1−A2に沿う断面模式図である。図4は図2の線B1−B2に沿う断面模式図である。
これらの図に基づいて以下に本発明の構成、動作、および実施の形態を説明する。本発明では、図2〜図4の符号21で示すように、インク流路10、11(とくに液貯留室10)の周辺(両外側)に存在するオリフィスプレート6の隔壁(オリフィスプレートの天板から垂下した壁)の内部を異種部材充填または空洞とする構成をとる(以下、符号21を「隔壁内溝」と称す)。この例では、隔壁内溝21は、素子3、液貯留室10の外側をコ字状に包囲すると共に、液貯留室10間に一部が突出している。インク流路壁4もオリフィスプレート6の垂下隔壁の一部をして構成してもよい。
このような構成を採ることにより、インク吐出時に発生する圧力伝播のさい、隔壁内溝21で位相変化が生じ、チャネル間の共振を緩和する。このことにより、クロストークを防ぐ。
また、隔壁内溝21による接合面積の減少はあるが、接合強度を所望の強度に保てば、隔壁内溝21の材料を選択することにより、基板1と隔壁形成部材の熱膨張係数の差により生ずる熱応力に対して、隔壁内溝21が応力緩和部として作用するため、熱歪または位置ずれの防止効果も生じる。
ここでの説明図は閉塞溝の図にとどまるが、隔壁内溝21をインク吐出口5側へ開放(連通)した構成としたり、ヘッド側面側または裏面側へ開放した溝の形成を行うことも可能である。さらに、隔壁内溝21内に液体、気体等の流体を流動させることにより熱交換効率の向上を図る例を示す。
前記インクジェット記録ヘッドの隔壁内溝21内に外部から気体または液体を充填(循環、流入流出)させるために、基板1の裏面に貫通穴I、Oを追加して、IからOへ気体または液体を流動させる。貫通穴I、Oの具体的構成、製造方法等は後述するが、隔壁内溝21に対して流体を充填することが可能な位置に適当な開口径で形成される。
図6において、隔壁内溝21の溝幅Smは液体、気体を流動させる部分(主流部)の断面積、S1は各吐出口5間を流動させる部分(支流部、吐出口間への突出部)の断面積、S2は各吐出口間を流動させる部分での流体を流動させる部分(主流部)の断面積を示している。換言すれば、S2は、島状の仕切部6aと隔壁内溝21の主流部内壁との間の間隔を示す。
流体を効率的に流動させるために、S2<Sm、S2<S1の関係を満たすように隔壁内溝21を配置する。このようにして、隔壁内溝21に流れを作ることにより熱交換効率(冷却効率)を向上させる。
図7は本発明によるインク吐出口側からの表面の第2の実施の形態を示す模式図である。ここでは、簡便化、小型化を図るために、吐出させる液体(インク)を利用して隔壁内溝21を構成する例を示している。即ち、隔壁内溝21は、素子列、流路10、11全体を包囲するようにオリフィスプレート6の肉厚内に形成されており、隔壁内溝21は複数の支流部にてインク供給口2と連通している。
隔壁内溝の溝幅および液体(インク)の粘度および供給圧により、液体(インク)の隔壁内溝21内への進入度合いは変化するが、いずれの場合も隔壁形成部材とは異なる物質が隔壁内溝21内に存在することとなり、インク吐出時に発生する圧力伝播のさい、隔壁内溝21で位相変化が生じ、チャンネル間の共振を緩和する。
このことによりクロストークを防ぐことができる。図8のように隔壁内溝21と連通するI、O部を基板底面に形成し、液体充填時にI、O部から隔壁内溝21全体に液体(インク)を満たすようにしても良い。I、O部からは液抜きも可能である。
図9は本発明によるインク吐出口側からの表面の第3の実施の形態を示す模式図である。図10は図9の一部を示す拡大図である。図9および図10は、隔壁内溝内の液体を流動(および交換)させるために、隔壁内溝を共通液体供給部22に開放し、かつ前記液貯留室10との開放部(連通部)21aを1箇所以上設ける例を示している。
このような構造とすることにより液体充填時に隔壁内溝21全体を液体で満たすことが可能となり、小型化が図れる。さらに、隔壁内溝21に液体流れ(共通液体供給部22から流入、インク吐出口5から流出)を発生させ液交換させることが可能となり、液交換による熱交換効率(冷却効率)の向上が図れる。
図12は本発明による液滴吐出記録ヘッドを製造する第1の実施の形態の第2工程を説明する図である。図13は本発明による液滴吐出記録ヘッドを製造する第1の実施の形態の第3工程を説明する図である。
図14は本発明による液滴吐出記録ヘッドを製造する第1の実施の形態の第4工程を説明する図である。図15は本発明による液滴吐出記録ヘッドを製造する第1の実施の形態の第5工程を説明する図である。図16は本発明による液滴吐出記録ヘッドを製造する第1の実施の形態の第6工程を説明する図である。
図11に示すように、<100>面の結晶方位を持つSi基板1を用いて、半導体製造技術により、電気熱変換素子3と、これを駆動するための駆動素子(図示せず)を形成した。次いで、電気熱変換素子3と外部制御機器(図示せず)との電気的取り出し電極(図示せず)を形成した。
さらに、Si基板裏面には、後述する異方性エッチング工程で必要とするエッチングマスク材31を形成した。エッチングマスク材31としては、半導体製造工程における酸化工程で形成される熱酸化膜やプラズマCVD等によるSiN膜が望ましい。
本実施の形態では、熱酸化膜を用いたが、異方性エッチング液に耐える材料であれば、とくに限定するものではない。製造方法もとくに限定するものではない。上記工程は、発明と直接関係がないので詳細は省略する。
図12に示すように、インク流路10、11および隔壁内溝21を形成するための除去可能な型材32および32vを、Si基板1の電気熱変換素子3側の面に、フォトリソグラフィ技術により形成した。つまり、型材32および32vは後述の行程において除去されたときに空所となって、インク流路、隔壁内溝を構成する。本実施の形態では、ポジ型フォトレジストPMER−AR900(東京応化工業(株))を用い、所望の膜厚でパターンを形成した。このパターンによってインク流路および隔壁内溝が形成される。
オリフィスプレート材6としては、感光性エポキシ樹脂、感光性アクリル樹脂等が挙げられる。このオリフィスプレート材6は、常にインクと接触するため、以下の点を考慮して選択する必要がある。
オリフィスプレート材6がインクと接触したとき、そのオリフィスプレート材6より不純物がインクに溶出しないこと、オリフィスプレート材6とSi基板1との密着性がよく、経時変化により剥がれが起こらないことである。
これらの点を考慮すると、オリフィスプレート材6としては、光反応によるカチオン重合化合物が適している。また、オリフィスプレート材6の選択は、使用するインクによっても大きく左右されることから、必ずしも本発明者の推奨する材料に限らなくてもよい。それ以外の材料でも、目的にあった材料であれば、その種類を問わない。
図14に示すように、Si基板1の裏面(インクジェット記録ヘッドとしての機能素子3が形成された面の反対側)に形成されたエッチングマスク材31にパターン33をエッチングにより形成した。
このパターン33の形成は、エッチングマスク材31をフォトレジストによるフォトリソグラフィ技術により行った。このパターン33がSi基板1に形成するインク供給口2の平面形状を構成する。
各エッチング液とも、濃度および処理温度の条件により、エッチング速度、エッチング面の平滑性が異なることから、実験により選択する。本実施の形態では、TMAH22wt%溶液を用いて、エッチング液温度80℃にて所定の時間、異方性エッチングを行った。
このとき、インクジェット記録ヘッドの機能素子が形成された面は、エッチング液が触れないような治具、あるいは保護手段を用いて保護した。図16に示すように、図12の工程で形成したインク流路用および隔壁内溝の型材32、32v(32vを異種材料として残す場合は、隔壁形成部材で閉塞状態のパターンとする)を溶解除去した。
このようにして、型材32vのパターン通りに隔壁内溝21を形成する。以上の図11〜図16の工程が、インクジェット記録ヘッドの主たる製造工程である。
図17乃至図22は本発明による液滴吐出記録ヘッドを製造する第2の実施の形態を説明しており、図17は本発明による液滴吐出記録ヘッドを製造する第2の実施の形態の第1工程を説明する図である。
図18は本発明による液滴吐出記録ヘッドを製造する第2の実施の形態の第2工程を説明する図である。図19は本発明による液滴吐出記録ヘッドを製造する第2の実施の形態の第3工程を説明する図である。
図20は本発明による液滴吐出記録ヘッドを製造する第2の実施の形態の第4工程を説明する図である。図21は本発明による液滴吐出記録ヘッドを製造する第2の実施の形態の第5工程を説明する図である。図22は本発明による液滴吐出記録ヘッドを製造する第2の実施の形態の第6工程を説明する図である。
次いで、電気熱変換素子3と外部制御機器(図示せず)との電気的取り出し電極(図示せず)を形成した。さらに、Si基板1の裏面は後述する異方性エッチング工程で必要とするエッチングマスク材31を形成した。
図18に示すように、インク流路および隔壁内溝となる除去可能な型材32および32vを、Si基板1の電気熱変換素子3側の面に、フォトリソグラフィ技術により形成した。
図19に示すように、図18の工程で形成されたインク流路および隔壁内溝となる除去可能な型材32、32vの上に、これを被覆するようにオリフィスプレート材6をフォトリソグラフィ技術により形成し、これにインク吐出口5および隔壁内溝の外部への開放パターン5vを同時に形成した。
図20に示すように、Si基板1の裏面(インクジェット記録ヘッドとしての機能素子が形成された面の反対側)に形成されたエッチングマスク材31にパターン33をエッチングにより形成した。
パターン33の形成は、エッチングマスク材31をフォトレジストによるフォトリソグラフィ技術により行った。このパターン33がSi基板1に形成するインク供給口2の平面形状となる。
図21に示すように、異方性エッチングによりインク供給口2を形成した。このとき、インクジェット記録ヘッドの機能素子が形成された面は、エッチング液が触れないような治具、あるいは保護手段を用いて保護した。
図22に示すように、図18の工程で形成したインク流路用および隔壁内溝用の型材32、32vを溶解除去した。以上のように吐出口側に溶解除去するための溶解液流入口(図19での隔壁内溝の外部への開放パターン5v)をインク吐出口5と同時に形成することにより、工程を増加させることなく、隔壁内溝21を形成するための型材32vを確実に溶解除去することが可能となる。
図24は本発明による液滴吐出記録ヘッドを製造する第3の実施の形態の第2工程を説明する図である。図25は本発明による液滴吐出記録ヘッドを製造する第3の実施の形態の第3工程を説明する図である。
図26は本発明による液滴吐出記録ヘッドを製造する第3の実施の形態の第4工程を説明する図である。図27は本発明による液滴吐出記録ヘッドを製造する第3の実施の形態の第5工程を説明する図である。図28は本発明による液滴吐出記録ヘッドを製造する第3の実施の形態の第6工程を説明する図である。
図23は本発明による液滴吐出記録ヘッドを製造する第3の実施の形態を示している。また、図23乃至図28は、図8のC1−C2断面を示している。図23に示すように、<100>面の結晶方位を持つSi基板1を用いて、半導体製造技術により、電気熱変換素子3と、これを駆動されるための駆動素子(図示せず)を形成した。
次いで、電気熱変換素子3と外部制御機器(図示せず)との電気的取り出し電極(図示せず)を形成した。さらに、Si基板裏面は後述する異方性エッチング工程で必要とするエッチングマスク材31を形成した。
図24に示すように、インク流路および隔壁内溝となる除去可能な型材32および32vを、Si基板1の電気熱変換素子3側の面に、フォトリソグラフィ技術により形成した。
図25に示すように、図24の工程で形成されたインク流路および隔壁内溝となる除去可能な型材32、32vの上に、これを被覆するようにオリフィスプレート材6をフォトリソグラフィ技術により形成し、これにインク吐出口5を形成した。
インク供給口パターン33および33vの形成は、エッチングマスク材31をフォトレジストによるフォトリソグラフィ技術により行った。図27に示すように、異方性エッチングによりインク供給口2を形成した。このとき、同時に裏面側へ隔壁内溝の開放部2vが形成される。
図28に示すように、図24の工程で形成したインク流路用および隔壁内溝用の型材32、32vを溶解除去した。以上のように基板裏面側に溶解除去するための溶解液流入口(図26での隔壁内溝の外部への開放パターン33v)をインク供給口パターン33と同時に形成する
これにより、工程を増加させることなく、隔壁内溝21を形成するためのパターン32vを確実に溶解除去することが可能となり、裏面側からの外部への開放口が同時形成可能となる。
図29は外部から冷媒(気体または液体)を供給、排出することにより熱交換を行う第1実施の形態を示す概略斜視図である。図30は外部から冷媒(気体または液体)を供給、排出することにより熱交換を行う第1実施の形態を示す概略斜視図である。
図29および図30において、図8および図23乃至図28に示すような穴IおよびOを介して裏面への開口を有するヘッド形成後、インク供給口以外に冷媒(気体または液体)を供給、排出する口17aを配した支持部材17を基板1に接着剤で接着する。
その後、インク供給部材15などを接着していく。支持部材17の排出口、供給口は、図29(側面から)、また、図30(底面から)のどちらからでもよい。いずれの場合も各口に外部より熱交換機能をもった装置を接続する。
このように熱交換機能を具備することにより、さらに基板の冷却効率は向上し、冷却効率変更及び管理が可能となる。このさいに使用する冷媒(熱交換媒体)として純水を用いるのが一般的に安価で効率も良い。
しかし、他に気体として、Ar、CH4、C2H4、(C2H5)2O、C2H5OH、CO、CO2、F2、H2O、He、N2、NH3、Ne、O2、空気、液体として、CCl4、CCl3F、C6H6、C6H5CH3、(CH3)2CO、C3H8O3、CH3OH、C2H5OH、D2O、H2O、N2、石油などを用いても良い。
また、インクをこの媒体として用いて(インクカートリッジから分岐あるいは廃液回収から分岐させる)隔壁内溝21内を流動させることにより、簡便化させることも可能である。
このようにインクジェット記録ヘッド−インクタンク一体型のインクジェット記録ヘッドの場合、インクジェット記録ヘッドの歩留まり不良は直ちにインクカートリッジ全体の不良に繋がる。
そのため、上述したようにインクジェット記録ヘッドの高熱による吐出不良を低減することで、インクカートリッジの歩留まりが向上し、インクジェット記録ヘッド一体型インクカートリッジの低コスト化を図れる。
図32および図33に示すインクジェット記録装置43は、その本体の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ45、このキャリッジ45に搭載した本発明を実施したインクジェット記録ヘッドからなる複数の記録ヘッド53、この記録ヘッド53へインクを供給するインクカートリッジ46等で構成される印字機構部44等を収納している。
装置本体の下方部には前方側から多数枚の用紙47を積載可能な給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい)48を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙47を手差しで給紙するための手差しトレイ49を開倒することができる。
給紙カセット48或いは手差しトレイ49から給送される用紙47を取り込み、印字機構部44によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ50に排紙する。
印字機構部44は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド51と従ガイドロッド52とでキャリッジ45を主走査方向(図33で紙面垂直方向)に摺動自在に保持している。
このキャリッジ45にはイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する本発明に係るインクジェット記録ヘッドからなる記録ヘッド53を複数のインク吐出口(ノズル)を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
またキャリッジ45にはヘッド53に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ46を交換可能に装着している。インクカートリッジ46は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェット記録ヘッドへインクを供給するインク供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェット記録ヘッドへ供給されるインクを僅かな負圧に維持している。
また、インクジェット記録ヘッド53としてここでは各色のインクジェット記録ヘッド64を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個のヘッドでもよい。
ここで、キャリッジ45は後方側(用紙搬送方向下流側)を主ガイドロッド50に摺動自在に嵌装し、前方側(用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッド51に摺動自在に載置している。
そして、このキャリッジ45を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ54で回転駆動される駆動プーリ55と従動プーリ56との間にタイミングベルト57を張装し、このタイミングベルト57をキャリッジ45に固定しており、主走査モータ54の正逆回転によりキャリッジ45が往復駆動される。
さらに、この搬送ローラ60の周面に押し付けられる搬送コロ61および搬送ローラ60からの用紙47の送り出し角度を規定する先端コロ62を設けている。搬送ローラ60は副走査モータ63によってギヤ列を介して回転駆動される。
そして、キャリッジ45の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ60から送り出された用紙47を記録ヘッド53の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材64を設けている。
この印写受け部材64の用紙搬送方向下流側には、用紙47を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ65、拍車66を設け、さらに用紙47を排紙トレイ50に送り出す排紙ローラ67および拍車68と、排紙経路を形成するガイド部材69、70とを配設している。
記録時には、キャリッジ45を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド53を駆動することにより、停止している用紙47にインクを吐出して1行分を記録し、用紙47を所定量搬送後次の行の記録を行う。
記録終了信号または、用紙47の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙47を排紙する。また、キャリッジ45の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド53の吐出不良を回復するための回復装置71を配置している。
また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド53の吐出口(ノズル)を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。
また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜(図示せず)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。このように、このインクジェット記録装置においては本発明を実施したインクジェット記録ヘッドを搭載しているので、高熱によるインク(液)滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像品質が向上する。
隔壁内に設けられた溝を共通液体供給部に開放することにより上記でのクロストーク耐性の向上および溝を液体で満たすことによる発熱耐性の向上を実現しつつ、小型化が可能となる。さらに液体の流動により熱交換効率(冷却効率)が向上し、発熱耐性のさらなる向上が図れる。
本発明によれば、液滴を吐出する液滴吐出記録ヘッドとこの液滴吐出記録ヘッドに液滴を供給する液滴タンクを一体化した液体カートリッジにおいて、前記液滴吐出記録ヘッドが上述した液滴吐出記録ヘッドである液体カートリッジによれば、本発明に係るいずれかの液滴吐出ヘッドである液滴吐出記録ヘッドとこの液滴吐出記録ヘッドに液体を供給する液体タンクを一体化したので、製造不良が減少し、低コスト化を図ることができる。
本発明によれば、上述した液滴吐出記録ヘッドを使用した液滴吐出装置は、液吐出特性の変動を抑止した液滴吐出記録ヘッドを使用した吐出装置であるため高信頼性の液滴吐出装置を提供できる。
本発明によれば、上述した液滴吐出記録ヘッド、上述した液体カートリッジへの冷媒供給および熱交換装置を設けることによりさらなる耐熱性が向上し、液吐出特性の変動を抑止した液滴吐出記録ヘッドを使用した吐出装置であるため高信頼性の液滴吐出装置を提供できる。
2 インク(液滴)供給口
2v 開放部
3 電気熱変換素子
4 隔壁(インク流路壁)
5 インク(液滴)吐出口
10 インク(液)貯留室
11 インク(液)流路
21 溝(隔壁内溝)
Claims (8)
- 複数の液滴吐出口を備えたオリフィスプレートと、各液滴吐出口から液体を吐出するための熱エネルギを発生するための電気熱変換素子を備えると共にオリフィスプレートを上部に固定した基板とを有した液滴吐出記録ヘッドにおいて、前記各液滴吐出口と連通する液貯留室および液流路を形成する隔壁を備え、前記隔壁を2種類以上の部材で形成したことを特徴とする液滴吐出記録ヘッド。
- 前記隔壁内に中空部、或いは異種材料から成る隔壁内溝を形成し、この隔壁内溝の少なくとも一部を外部と連通させたことを特徴とする請求項1記載の液滴吐出記録ヘッド。
- 前記隔壁内に隔壁内溝を形成し、この隔壁内溝を各液流路に吐出する液体を供給する共通液体供給部と連通させたことを特徴とする請求項1、又は2記載の液滴吐出記録ヘッド。
- 前記隔壁内に隔壁内溝を形成し、この隔壁内溝を前記共通液体供給部と連通させ、かつ前記液貯留室に開放部を1箇所以上設けることにより前記隔壁内溝に共通液体供給部からの液体を充填することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の液滴吐出記録ヘッド。
- 液滴を吐出する液滴吐出記録ヘッドとこの液滴吐出記録ヘッドに液体を供給するタンクを一体化した液体カートリッジにおいて、前記液滴吐出記録ヘッドが請求項1乃至4のいずれか一項記載の液滴吐出記録ヘッドであることを特徴とする液体カートリッジ。
- 請求項1乃至4のいずれか一項記載の液滴吐出記録ヘッドおよび請求項5記載の液体カートリッジを使用したことを特徴とする液滴吐出装置。
- 請求項2に記載の液滴吐出記録ヘッドおよび請求項5記載の液体カートリッジへの冷媒供給および熱交換装置を設けたことを特徴とする液滴吐出装置。
- 請求項1又は2記載の液滴吐出記録ヘッドを設けたことを特徴とするプリンタ。
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