JP2608334B2

JP2608334B2 - 液体噴射記録ヘッド、液体噴射ヘッドカートリッジおよび液体噴射記録装置

Info

Publication number: JP2608334B2
Application number: JP24105089A
Authority: JP
Inventors: 次宏福田; 昌明泉田; 孝一佐藤; 茂昭田中; 伸行桑原; 顕後藤; 隆渡辺; 邦彦前岡; 博志杉谷; 能史服部; 雅実池田; 朝雄斉藤; 和明益田; 昭男斎藤; 剛折笠
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1989-09-18
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: JPH03101962A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は液体を熱エネルギーの作用によって吐出口か
ら吐出させて記録を行う装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、インクジエツト記録装置としては、圧電素子の
変形により液流路内に圧力変化を発生させて微小液滴を
吐出させるもの、あるいは更に一対の電極を設けて、こ
れにより液滴を偏向して吐出させるものが知られてい
る。また、液路内に配設した発熱素子を急激に発熱させ
ることによって気泡を生ぜしめ、その気泡の発生によっ
て吐出口から液滴を吐出させるもの等が種々提案されて
きた。

これらの中でも、熱エネルギーを利用して記録液を吐
出するインクジエツト記録ヘツドは、記録用の液滴を吐
出して、飛翔用液滴を形成するためのオリフイスを高密
度に配列することができるために、高解像力の記録をす
ることが可能であること、記録ヘツドとして全体的にコ
ンパクト化も容易であること、最近の半導体分野におけ
る技術の進歩と信頼性の向上が著しいIC技術やマイクロ
加工技術の長所を十二分に活用でき、長尺化および面状
化（２次元化）が容易であること等により、マルチノズ
ル化および高密度実装化が容易で、しかも大量生産時の
生産性が良く、製造費用も廉価にできるものとして特に
注目されている。

上述のインクジエツト記録ヘツドにおいて、吐出効
率、吐出応答性あるいは吐出安定性、長時間連続記録
性、高速記録性に優れた装置を与えることを目的とし
て、特開昭55−59975、特開昭55−59976、特開昭55−59
977各号昭公報に具体例が開示されている。

〔目的〕

本発明はこれらの提案のさらなる吐出効率の向上を目
的としてなされたものである。又本発明の別な目的は、
製作が容易で大量生産時の生産性が極めて良い高密度マ
ルチオリフイス化タイプの装置を与えることにある。更
に本発明の別な目的は、サテライト印字（インク飛翔液
滴の主滴とサテライト滴の着弾点のズレ）をない高品位
の印字が得られる装置を与えることにある。

本発明の構成は、液体に作用させる熱エネルギーを発
生する発熱体と、発熱体が設けられた熱作用部と、熱作
用部に液体を供給するための供給流路と、熱作用部と液
体を吐出する吐出口とに連通した吐出流路と、を有し、
吐出口は、前記供給流路と熱作用部を有する液流路の長
さ方向であって、吐出流路の端部に設けられており、吐
出流路は、前記熱作用部側から前記吐出口に向かって断
面積が拡大する拡大領域と、該拡大領域と吐出口との間
で断面積が縮小する縮小領域とを有することを特徴とす
る。

このような本発明の構成では、熱エネルギーが液体を
吐出させるために有効に使われるため、高品位の印字を
達成しつつ吐出効率が著しく改善される。

また、本発明の構成では構造上極めてシンプルであっ
て、微細加工が容易にできるために記録ヘッド自体を従
来に比べて格段に小型化することができ、またその構造
上のシンプルさと加工場の容易さから高速記録には不可
欠な高密度マルチオリフィス化が極めて容易に実現しう
る。また、吐出流路が吐出口の中心を通る吐出口中心線
に対して軸対称構造である構造においては、サテライト
滴が少なくさらに高品位の記録を行うことができる。

〔実施例〕

第２図乃至第６図は、本発明が実施もしくは適用され
る好適なインクジエツトユニツトIJU,インクジエツトヘ
ツドICH,インクタンクIT,インクジエツトカートリツジI
JC,インクジエツト記録装置本体IJRA,キヤリツジHCの夫
々及び夫々の関係を説明するための説明図である。以下
これらの図面を用いて各部構成の説明を行う。

本例でのインクジエツトカートリツジIJCは、第３図
の斜視図でわかるように、インクの収納割合が大きくな
っているもので、インクタンクITの前方面よりもわずか
にインクジエツトユニツトIJUの先端部が突出した形状
である。このインクジエツトカートリツジIJCは、イン
クジエツト記録装置本体IJRAに載置されているキヤリツ
ジHC（第５図）の後述する位置決め手段及び電気滴接点
とによって固定支持されると共に、該キヤリツジHCに対
して着脱可能なデイスポーザブルタイプである。本例第
２図乃至第６図には、本発明の成立段階において成され
た数々の新規な技術が適用された構成となっているの
で、これらの構成を簡単に説明しながら、全体を説明す
ることにする。

（ｉ）インクジエツトユニツトIJU構成説明インクジエツトユニツトIJU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エ
ツト方式のユニツトである。

第２図において、100はSi基板上に複数の列状に配さ
れた電気熱変換体（吐出ヒータ）と、これに電力を供給
するAl等の電気配線とが成膜技術により形成されて成る
ヒータボードである。200はヒータボード100に対する配
線基板であり、ヒータボード100の配線に対応する配線
（例えばワイヤボンデイングにより接続される）と、こ
の配線の端部に位置し本体装置からの電気信号を受ける
パツド201とを有している。

1300は複数のインク流路を夫々区分するための隔壁や
各インク流路へインクを与えるためにインクを収納する
ための共通液室等を設けた溝付天板で、インクタンクIT
から供給されるインクを受けて上述の共通液室へ導入す
るインク受け口1500と、各インク流路に対応した吐出口
を複数有するオリフイスプレート400を一体成型したも
のである。これらの一体成型材料としてはポリサルフオ
ンが好ましいが、他の成型用樹脂材料でも良い。

300は配線基板200の裏面を平面で支持する例えば金属
製の支持体で、インクジエツトユニツトの底板となる。
500は押えばねであり、Ｍ字形状でそのＭ字の中央で共
通液室を軽圧で押圧すると共に前だれ部501で液路の一
部、好ましくは吐出口近傍の領域を線圧で集中押圧す
る。ヒータボード100および天板1300を押えばねの足部
が支持体300の穴3121を通って支持体300の裏面側に係合
することでこれらを挟み込んだ状態で両者を係合させる
ことにより、押えばね500とその前だれ部501の集中付勢
力によってヒータボード100と天板1300とを圧着固定す
る。又支持体300は、インクタンクITの２つの位置決め
凸起1012及び位置決め且つ熱融着保持用凸起1800,1801
に係合する位置決め用穴312,1900,2000を有する他、装
置本体IJRAのキヤリツジHCに対する位置決め用の突起25
00,2600を裏面側に有している。加えて支持体300はイン
クタンクからのインク供給を可能とするインク供給管22
00（後述）を貫通可能にする穴320をも有している。支
持体300に対する配線基板200の取付は、接着剤等で貼着
して行われる。尚、支持体300の凹部2400,2400は、それ
ぞれ位置決め用突起2500,2600の近傍に設けられてお
り、組立てられたインクジエツトカートリツジIJC（第
３図）において、その周囲の３辺を平行溝3000,3001の
複数で形成されたヘツド先端域の延長点にあって、ゴミ
やインク等の不要物が突起2500,2600に至ることがない
ように位置している。この平行溝3000が形成されてい
る。蓋部材800は、第５図でわかるように、インクジエ
ツトカートリツジIJCの外壁を形成すると共に、インク
タンクとでインクジエツトユニツトIJUを収納する空間
部を形成している。又、この平行溝3001が形成されてい
るインク供給部材600は、前述したインク供給管2200に
連続するインク導管1600を供給管2200側が固定の片持ち
ばりとして形成し、インク導管の固定側とインク供給管
2200との毛管現象を確保するための封止ピン602が挿入
されている。尚、601はインクタンクITと供給管2200と
の結合シールを行うパツキン、700は供給管のタンク側
端部に設けられたフイルターである。

このインク供給部材600は、モールド成型されている
ので、安価で位置精度が高く形成製造上の精度低下を無
くしているだけでなく、片持ちばりの導管1600によって
大量生産時においても導管1600の上述インク受け口1500
に対する圧接状態が安定化できる。本例では、この圧接
状態下で封止用接着剤をインク供給部材側から流し込む
だけで、より完全な連通状態を確実に得ることができて
いる。尚、インク供給部材600の支持体300に対する固定
は、支持体300の穴1901,1902に対するインク供給部材60
0の裏面側ピン（不図示）を支持体300の穴1901,1902を
介して貫通突出せしめ、支持体300の裏面側に突出した
部分を熱融着することで簡単に行われる。尚、この熱融
着された裏面側のわずかな突出領域は、インクタンクIT
のインクジエツトユニツトIJU取付面側壁面のくぼみ
（不図示）内に収められるのでユニツトIJUの位置決め
面は正確に得られる。

（ii）インクタンクIT構成説明インクを収納するインク容器としてのインクタンク
は、カートリツジ本体1000と、インク吸収体900とイン
ク吸収体900をカートリツジ本体1000の上記ユニツトIJU
取付面とは反対側の側面から挿入した後、これを封止す
る蓋部材1100とで構成されている。

900はインクを含浸させるための吸収体であり、カー
トリツジ本体1000内に配置される。1200は上記各部100
〜600からなるユニツトIJUに対してインクを供給するた
めの供給口であると共に、当該ユニツトをカートリツジ
本体1000の部分1010に配置する前の工程で供給口1200よ
りインクを注入することにより吸収体900のインク含浸
を行うための注入口でもある。

この本例では、インクを供給可能な部分は、大気連通
口とこの供給口とになるが、インク吸収体からのインク
供給性を良好に行うための本体1000内リブ2300と蓋部材
1100の部分リブ2500,2400とによって形成されたタンク
内空気存在領域を、大気連通口1401側から連続させてイ
ンク供給口1200から最も遠い角部域にわたって形成して
いる構成をとっているので、相対的に良好かつ均一な吸
収体へのインク供給は、この供給口1200側から行われる
ことが重要である。この方法は実用上極めて有効であ
る。このリブ1000は、インクタンクの本体1000の後方面
において、キヤリツジ移動方向に平行なリブを４本有
し、吸収体が後方面に密着することを防止している。
又、部分リブ2400,2500は、同様にリブ1000に対して対
応する延長上にある蓋部材1100の内面に設けられている
が、リブ1000とは異なり分割された状態となっていて空
気の存在空間を前者より増加させている。尚、部分リブ
2500,2400は蓋部材1000の全面積の半分以下の面に分散
された形となっている。これらのリブによってインク吸
収体のタンク供給口1200から最も遠い角部の領域のイン
クをより安定させつつも確実に供給口1200側へ毛管力で
導びくことができた。1401はカートリツジ内部を大気に
連通するために蓋部材に設けた大気連通口である。1400
は大気連通口1401の内方に配置される撥液材であり、こ
れにより大気連通口1400からのインク漏洩が防止され
る。

前述したインクタンクITのインク収容空間は長方体形
状であり、その長辺を側面にもつ場合であるので上述し
たリブの配置構成は特に有効であるが、キヤリツジの移
動方向に長辺を持つ場合又は立方体の場合は、蓋部材11
00の全体にリブを設けるようにすることでインク吸収体
900からのインク供給を安定化できる。限られた空間内
にインクを出来るだけ収納するためには直方体形状が適
しているが、この収納されたインクを無駄なく記録に使
用するためには、上述したように、角部の領域に対して
近接する２面領域に上記作用を行えるリブを設けること
が重要である。更に本実施例におけるインクタンクITの
内面リブは、直方体形状のインク吸収体の厚み方向に対
してほぼ均一な分布で配置されている。この構成は、吸
収体全体のインク消費に対して、大気圧分布を均一化し
つつインク残量をほとんど無ならしめることが出来るた
め重要な構成である。更に、このリブの配置上の技術思
想を詳述すれば、直方体の４角形上面においてインクタ
ンクのインク供給口1200を投影した位置を中心として、
長辺を半径とする円弧を描いたときに、その円弧よりも
外側に位置する吸収体に対して、大気圧状態が早期に与
えられるようにその円弧よりも外側の面に上記リブを配
設することが重要となる。この場合、タンクの大気連通
口は、このリブ配設領域に大気を導入できる位置であれ
ば、本例に限られることではない。

加えて、本実施例では、インクジェットカートリッジ
IJCのヘッドに対する後方面を平面化して、装置に組み
込まれたときの必要スペースを最小化ならしめるととも
に、インクの収容量を最大化している構成をとっている
ために、装置の小型化を達成できるだけではなく、カー
トリッジの交換頻度を減少できる優れた構成をとってい
る。そして、インクジェットユニットIJUを一体化する
ための空間の後方部を利用して、そこに、大気連通口14
01用の突出部分を形成し、この突出部分の内部を空洞化
して、ここに前述した吸収体900厚み全体に対する大気
圧供給空間1402を形成してある。このように構成するこ
とで、従来には見られない優れたカートリッジを提供で
きた。尚、この大気圧供給空間1402は、従来よりもはる
かに大きい空間であり、上記大気連通口1401が上方に位
置しているので、何らかの異常で、インクが吸収体から
離脱しても、この大気圧供給空間1402は、そのインクを
一時的に保持でき、確実に吸収体に回収せしめることが
できるので無駄のない優れたカートリッジを提供でき
る。

又、インクタンクITの上記ユニットIJUの取付面の構
成は第４図によって示されている。オリフイスプレート
400の突出口のほぼ中心を通って、タンクITの底面もし
くはキヤリツジの表面の載置基準面に平行な直線をL₁と
すると、支持体300の穴312に係合する２つの位置決め凸
起1021はこの直線L₁上にある。この凸起1012の高さは支
持体300の厚みよりわずかに低く、支持体300の位置決め
を行う。この図面上で直線L₁の延長上にはキヤリツジの
位置決め用フツク4001の90゜角の係合面4002が係合する
爪2100が位置しており、キヤリツジに対する位置決めの
作用力がこの直線L₁を含む上記基準面に平行な面領域で
作用するように構成されている。第５図で後述するが、
これらの関係は、インクタンクのみの位置決めの精度が
ヘツドの貼出口の位置決め精度と同等となるので有効な
構成となる。

又、支持体300のインクタンク側面への固定用穴1900,
2000に夫々対応するインクタンクの突起1800,1801は前
述の凸起1012よりも長く、支持体300を貫通して突出し
た部分を熱融着して支持体300をその側面に固定するた
めのものである。上述の線L₁に垂直でこの突起1800を通
る直線をL₃、突起1801を通る直線をL₂としたとき、直線
L₃上には上記供給口1200のほぼ中心が位置するので、供
給部の口1200と供給管2200との結合状態を安定化する作
用をし、落下や衝撃によってもこれらの結合状態への負
荷を軽減できるので好ましい構成である。又、直線L₂,L
₃は一致していず、ヘツドIJHの吐出口側の凸起1012周辺
に突起1800,1801が存在しているので、さらにヘツドIJH
のタンクに対する位置決めの補強効果を生んでいる。
尚、L₄で示される曲線は、インク供給部材600の装着時
の外壁位置である。突起1800,1801はその曲線L₄に沿っ
ているので、ヘツドIJHの先端側構成の重量に対しても
充分な強度と位置精度を与えている。尚、2700はインク
タンクITの先端ツバで、キヤリツジの前板4000の穴に挿
入されて、インクタンクの変位が極端に悪くなるような
異変時に対して設けられている。2101は、キヤリツジに
対する抜け止めで、キヤリツジHCの不図示のバーに対し
て設けれ、カートリッジIJCが後述のように旋回装着さ
れた位置でこのバーの下方に侵入して、不要に位置決め
位置から離脱させる上方方向へ力が作用しても装着状態
を維持するための保護用部材である。

インクタンクITは、ユニットIJUを装着された後に蓋8
00で覆うことで、ユニツトIJUを下方開口を除いて包囲
する形状となるが、インクジエツトカートリツジIJCと
しては、キヤリツジHCに載置するための下方開口はキヤ
リツジHCと近接するため、実質的な４方包囲空間を形成
してしまう。従って、この包囲空間内にあるヘツドIJH
からの発熱はこの空間内の保温空間として有効となるも
のの長期連続使用としては、わずかな昇温となる。この
ため本例では、支持体の自然放熱を助けるためにカート
リツジIJCの上方面に、この空間よりは小さい幅のスリ
ツト1700を設けて、昇温を防止しつつもユニツトIJC全
体の温度分布の均一化を環境に左右されないようにする
ことができた。

インクジエツトカートリツジIJCとして組立てられる
と、インクはカートリツジ内部より供給口1200、支持体
300に設けた穴320および供給タンク600の中裏面側に設
けた導入口を介して供給タンク600内に供給され、その
内部を通った後、導出口より適宜の供給管および天板40
0のインク導入口1500を介して共通液室内へと流入す
る。以上におけるインク連通口の接続部には、例えばシ
リコンゴムやブチルゴム等のパツキンが配設され、これ
によって封止が行われてインク供給路が確保される。

尚、本実施例においては天板1300は耐インク性に優れ
たポリサルフオン、ポリエーテルサルフオン、ポリフエ
ニレンオキサイド、ポリプロピレンなどの樹脂を用い、
オリフイスプレート部400と共に金型内で一体に同時成
型してある。

上述のように一体成型部品は、インク供給部材600、
天板・オリフイスプレート一体、インクタンク本体1000
としたので組立て精度が高水準になるばかりでなく、大
量生産の品質向上に極めて有効である。又部品点数の個
数は従来に比較して減少できているので、優れた所望特
性を確実に発揮できる。

また、本発明実施例では、上記組立後の形状におい
て、第２図乃至第４図で示されるように、インク供給部
材600は、その上面部603がインクタンクITのスリット17
00を備えた屋根部の端部4008との間に第３図に示したよ
うにスリットＳを形成し、下面部604がインクタンクIT
の下方の蓋800が接着される薄板部材のヘッド側端部401
1との間に上記スリットＳと同様をスリット（不図示）
を形成している。これらのインクタンクITとインク供給
部材600との間のスリットは、上記スリット1700の放熱
を一層促進させる作用を実質的に行うとともに、タンク
ITへ加わる不要な圧力があってもこれを直接供給部材、
強いては、インクジェットユニットIJTへ及ぼすことを
防止している。

いずれにしても、本実施例の上記構成は、従来には無
い構成であって、それぞれが単独で有効な効果をもたら
すと共に、複合的にも各構成要件があることで有機的な
構成をもたらしている。

（iii）キヤリツジHCに対するインクジエツトカートリ
ツジIJCの取付説明第５図において、5000は被記録媒体搬送手段としての
プラテンローラで、被記録媒体Ｐをを紙面下方から上方
へ案内する。キヤリツジHCは、プラテンローラ3000に沿
って移動するもので、キヤリツジの前方プラテン側にイ
ンクジエツトカートリツジIJCの前面側に位置する前板4
000（厚さ2mm）と、カートリツジIJCの配線基板200のパ
ツド201に対応するパツド2011を具備したフレキシブル
シート4005及びこれを裏面側から各パツド2011に対して
押圧する弾性力を発生するためのゴムパツドシート4007
を保持する電気接続部用支持板4003と、インクジエツト
カートリツジIJCを記録位置へ固定するための位置決め
用フツク4001とが設けられている。前板4000は位置決め
用突出面4010をカートリツジの支持体300の前述した位
置決め突起2500,2600に夫々対応して２個有し、カート
リツジの装着後はこの突出面4010に向う垂直な力を受け
る。このため、補強用のリブが前板のプラテンローラ側
に、その垂直な力の方向に向っているリブ（不図示）を
複数有している。このリブは、カートリツジIJC装着時
の前面位置L₅よりもわずかに（約0.1mm程度）プラテン
ローラ側に突出しているヘツド保護用突出部をも形成し
ている。電気接続部用支持板4003は、補強用リブ4004を
前記リブの方向ではなく垂直方向に複数有し、プラテン
側からフツク4001側に向って側方への突出割合が減じら
れている。これは、カートリツジ装着時の位置を図のよ
うに傾斜させるための機能も果している。又、支持板40
03は電気的接触状態を安定化するため、上記２つの位置
決め用突出面4010がカートリツジに及ぼす作用方向と逆
方向に、カートリツジへの作用力を及ぼすためのフツク
側の位置決め面4006を突出面4010に対応して２個有し、
これらの間にパツドコンタクト域を形成すると共にパツ
ド2011対応のボツチ付ゴムシート4007のボツチの変形量
を一義的に規定する。これらの位置決め面は、カートリ
ツジIJCが記録可能な位置に固定されると、配線基板300
の表面に当接した状態となる。本例では、さらに配線基
板300のパツド201を前述した線L₁に関して対称となるよ
うに分布させているので、ゴムシート4007の各ボツチの
変形量を均一化してパツド2011,201の当接圧をより安定
化している。本例のパツド201の分布は、上方，下方２
列、縦２列である。

フツク4001は、固定軸4009に係合する長穴を有し、こ
の長穴の移動空間を利用して図の位置から反時計方向に
回動した後、プラテンローラ5000に沿って左方側へ移動
することでキヤリツジHCに対するインクジエツトカート
リツジIJCの位置決めを行う。このフツク4001の移動は
どのようなものでも良いが、レバー等で行える構成が好
ましい。いずれにしてもこのフツク4001の回動時にカー
トリツジIJCはプラテンローラ側へ移動しつつ位置決め
突起2500,2600が前板の位置決め面4010に当接可能な位
置へ移動し、フツク4001の左方側移動によって90゜のフ
ツク面4002がカートリツジIJCの爪2100の90゜面に密着
しつつカートリツジIJCを位置決め面2500,4010同志の接
触域を中心に水平面内で旋回して最終的にパツド201,20
11同志の接触が始まる。そしてフツク4001が所定位置、
即ち固定位置に保持されると、パツド201,2011同志の完
全接触状態と、位置決め面2500,4010同志の完全面接触
と、90度面4002と爪の90度面の２面接触と、配線基板30
0と位置決め面4006との面接触とが同時に形成されてキ
ヤリツジに対するカートリツジIJCの保持が完了する。

（iv）装置本体の概略説明第６図は本発明が適用されるインクジエツト記録装置
IJRAの概観図で、駆動モータ5013の正逆回転に連動して
駆動力伝達ギア5011,5009を介して回転するリードスク
リユー5005のら線溝5004に対して係合するキヤリツジHC
はピン（不図示）を有し、矢印a,b方向に往復移動され
る。5002は紙押え板であり、キヤリツジ移動方向にわた
って紙をプラテン5000に対して押圧する。5007,5008は
フオトカプラでキヤリツジのレバー5006のこの域での存
在を確認してモータ5013の回転方向切換等を行うための
ホームポジシヨン検知手段である。5016は記録ヘツドの
前面をキヤツプするキヤツプ部材5022を支持する部材
で、5015はこのキヤツプ内を吸引する吸引手段でキヤツ
プ内開口5023を介して記録ヘツドの吸引回復を行う。50
17はクリーニングブレードで、5019はこのブレードを前
後方向に移動可能にする部材であり、本体支持板5018に
これらは支持されている。ブレードは、この形態でなく
周知のクリーニングブレードが本例に適用できることは
いうまでもない。又、5012は、吸引回復の吸引を開始す
るためのレバーで、キヤリツジと係合するカム5020の移
動に伴って移動し、駆動モータからの駆動力がクラツチ
切換等の公知の伝達手段で移動制御される。

これらのキヤツピング、クリーニング、吸引回復は、
キヤリツジがホームポジシヨン側領域にきたときにリー
ドスクリユー5005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すれば、本例には何れ
も適用できる。上述における各構成は単独でも複合的に
見ても優れた発明であり、本発明にとって好ましい構成
例を示している。

上述した第２図乃至第６図に対して適用される本発明
の流路構造を第１図を用いて以下、詳細に説明する。

第１図は、本発明の装置における液体吐出原理を示す
模式的説明図である（尚、この図では１つの吐出オリフ
イスについての断面が示してある）。記録ヘツド１内に
は供給タンク（不図示）、供給管（不図示）、或いはフ
イルター（不図示）等の手段を通じて液体３が供給され
ている。

尚、該液体に対しては、ポンプ等の適当な加圧手段に
よって、それだけでは吐出オリフイス２から吐出されな
い程度で圧力Ｐが加えられることもある。

この図に示されている様に熱エネルギーを発生する手
段である発熱体４は、発生する熱エネルギーが液体３に
作用する部分である熱作用部５内に設置される。該熱作
用部５は、発熱体４が発生する熱エネルギーが液体３に
与えられて熱作用部５に於ける液体は状態変化（液体噴
射膨張或いは気泡の発生等）を起す部分である。

本発明の特徴的な流路構造は第１図に示されている通
り、液体３は液供給路６側から発熱体４が設けられた熱
作用部５へ供給され、さらにこの熱作用部５から吐出流
路７に供給されて吐出流路２と連通した吐出オリフィス
（吐出口ともいう）２から吐出される。この吐出口２は
供給液路６と熱作用部５を有する液流路の長さ方向であ
って吐出流路７の端部に設けられている。そして、この
第１図に示されているように、この吐出流路７は熱作用
部側から吐出口２に向かって断面積が拡大する拡大領域
と、この拡大領域と吐出口との間で断面積が縮小する縮
小領域とを持っている。

なお、本実施例においてはさらに、発熱体設置面と吐
出口内面とが一致しており、また、熱作用部５から吐出
口中心線に沿って流路が対称に広がっている。また、熱
作用部５を有する液流路の方向と吐出流路の方向とが異
なっている。

この点を更に詳述するならば、供給流路６の熱作用部
５付近の部分の中心線XO（供給流路６より熱作用部５に
流入する時間と平行）点Ｏを中心に線分XOを角度θだけ
左回転させた軸であって熱作用部５より吐出オリフイス
２方向に流出する方向に平行なYOとがはさむ角θを有す
る様に、熱作用部５、供給流路６、吐出オリフイス２と
が配置される。

上記の角度θは記録ヘツドの設計において図に示され
る様な角度以外に種々の値をとることができる。

しかしθが０〜90゜の間では供給流路、吐出オリフイ
ス等の形成が容易でなくなるので通常は90゜≦θ≦180
゜とするとが好ましく、好適には135゜≦θ≦177゜であ
る。

一方吐出路７について述べれば、吐出流路７はオリフ
イスプレート９、インク路溝を有した天板10、ヒーター
ボード８から構成されている。オリフイス内面は発熱体
設置面と一致しており吐出流路の一部を形成している。
さらに吐出口の中心線OYに対して軸対称となるようにオ
リフイスプレート９、天板10により吐出流路が形成され
ており、流路巾は吐出口方向に対して断面積が広がって
拡大領域となっているので、流出抵抗が小さくなり、吐
出効率が向上する。

またオリフイスプレート９により吐出口先端部が断面
積が絞られて縮小領域となっていることは、吐出速度お
よび吐出量を調節する働きをもつ。

吐出口中心線に沿って軸対称の構造は、インク液滴吐
出後、つまり熱作用部で生じた泡が消泡する過程におい
てインク吐出方向に対して負の方向ベクトルをもったメ
ニスカスを形成する。このメニスカスの生成ベクトルは
サテライト液滴の吐出方向を決定する因子であり、吐出
口中心線上にベクトル成分をもつため主滴、サテライト
滴の吐出方向を同じくすることが可能となり、サテライ
ト印字のない高品位の画像を提供することができる。

本発明は、特にインクジェット記録方式の中でもバブ
ルジェット方式の記録ヘッド、記録装置に於いて、優れ
た効果をもたらすものである。

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、同第4740796号明細書に開示され
ている基本的な原理を用いて行なうものが好ましい。こ
の方式は所謂オンデマンド型、コンティニュアス型のい
ず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（インク）が保持されているシートや液路
に対応して配置されてい電気熱変換体に、記録情報に対
応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少な
くとも一つの駆動信号を印加することによって、電気熱
変換体に熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作
用面に膜沸騰させて、結果的にこの駆動信号に一対一対
応し液体（インク）内の気泡を形成出来るので有効であ
る。この気泡の成長，収縮により吐出用開口を介して液
体（インク）を吐出させて、少なくとも一つの液を形成
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なわれるので、特に応答性に優れた
液体（インク）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、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。尚、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、更に優れた記録を行なうことがで
きる。

記録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、液路、電気熱変換体の組み合わ
せ構成（直線状液流路又は直角液流路）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4558333号明細書、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て、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年第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
に対応せる構成を開示する特開昭59年第138461号公報に
基づいた構成としても本発明は有効である。

更に、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応
した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとして
は、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘ
ッドの組み合わせによって、その長さを満たす構成や一
体的に形成された一個の記録ヘッドとしての構成のいず
れでも良いが、本発明は、上述した効果を一層有効に発
揮することができる。

加えて、装置本体に装着されることで、装置本体との
電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能にな
る交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録
ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

又、本発明の記録装置の構成として設けられる、記録
ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付加
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、記録ヘッドに
対しての、キャピング手段、クリーニング手段、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記録とは別
の吐出を行なう予備吐出モードを行なうことも安定した
記録を行なうために有効である。

更に、記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色
のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に
構成するか複数個の組み合わせによってでもよいが、異
なる色の複色カラー又は、混色によるフルカラーの少な
くとも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効であ
る。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明の構成では、供給流路と
熱作用部を有する液流路の長さ方向であって、前記吐出
流路の端部に吐出口が設けられており、吐出流路は熱作用部側から吐出口に向かって断面積が
拡大する拡大領域と、拡大領域と吐出口との間で断面積
が縮小する縮小領域とを有している。このような構成に
よって、高品位の記録画像を吐出効率良く得ることがで
きる。

さらに部品点数が少なく構造が極めてシンプルである
ので、製作が容易で大量生産時の生産性に優れた高密度
マルチオリフイス化タイプの装置を与えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の原理を説明する為の説明図、第
２図は本発明カートリツジの分解構成斜視図、第３図は
第２図の組み立て斜視図、第４図は、インクジェットユ
ニットIJUの取り付け部の斜視図、第５図はカートリッ
ジIJCの装置に対する取り付け説明図、第６図は本発明
の装置外観図である。１……記録ヘツド２……吐出口（41）３……液体４……発熱体（101）５……熱作用部６……供給流路７……吐出流路８……ヒーターボード（100）９……オリフイスプレート（40） 10……インク路溝を有した天板（400）

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Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液体に作用させる熱エネルギーを発生する
発熱体と、該発熱体が設けられた熱作用部と、該熱作用部に液体を供給するための供給流路と、前記熱作用部と液体を吐出する吐出口とに連通した吐出
流路と、を有し、前記吐出口は、前記供給流路と熱作用部を有する液流路
の長さ方向であって、前記吐出流路の端部に設けられて
おり、前記吐出流路は、前記熱作用部側から前記吐出口に向か
って断面積が拡大する拡大領域と、該拡大領域と吐出口
との間で断面積が縮小する縮小領域とを有することを特
徴とする液体噴射記録ヘッド。
【請求項２】前記液体はインクである請求項１の液体噴
射記録ヘッド。
【請求項３】前記吐出流路は前記吐出口の中心を通る吐
出口中心線に対して軸対称構造である請求項１の液体噴
射記録ヘッド。
【請求項４】前記液体噴射記録ヘッドは、前記熱作用部
に連通すると共に、該熱作用部に液体を供給するための
供給液流路を有し、該液供給路の熱作用部近傍の中心線
と、前記液吐出流路の中心線とのなす角度θが135゜≦
θ≦177゜である請求項１の液体噴射記録ヘッド。
【請求項５】液体に作用させる熱エネルギーを発生する
発熱体と、該発熱体が設けられた熱作用部と、該熱作用
部に液体を供給するための供給流路と、該熱作用部と液
体を吐出する吐出口とに連通した吐出流路と、を有し、
前記吐出口は、前記供給流路と熱作用部を有する液流路
の長さ方向であって、前記吐出流路の端部に設けられて
おり、前記吐出流路は、前記熱作用部側から前記吐出口
に向かって断面積が拡大する拡大領域と、該拡大領域と
吐出口との間で断面積が縮小する縮小領域とを有するこ
とを特徴とする液体噴射記録ヘッドと、該液体噴射記録
ヘッドに供給するための液体を収容する液体容器とを有
する液体噴射ヘッドカートリッジ。
【請求項６】前記液体は、インクである請求項５の液体
噴射ヘッドカートリッジ。
【請求項７】前記液体容器にはインクが収納されている
請求項６の液体噴射ヘッドカートリッジ。
【請求項８】液体に作用させる熱エネルギーを発生する
発熱体と、該発熱体が設けられた熱作用部と、該熱作用
部に液体を供給するための供給流路と、該熱作用部と液
体を吐出する吐出口とに連通した吐出流路と、を有し、
前記吐出口は、前記供給流路と熱作用部を有する液流路
の長さ方向であって、前記吐出流路の端部に設けられて
おり、前記吐出流路は、前記熱作用部側から前記吐出口
に向かって断面積が拡大する拡大領域と、該拡大領域と
吐出口との間で断面積が縮小する縮小領域とを有する液
体噴射記録ヘッドと、被記録媒体を搬送する被記録媒体
搬送手段とを有する液体噴射記録装置。