JP2714172B2

JP2714172B2 - インクジェットヘッド及び該ヘッドを備えたインクジェットカートリッジ及び該カートリッジを有したインクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2714172B2
Application number: JP1241041A
Authority: JP
Inventors: 顕後藤; 和明益田; 伸行桑原; 茂昭田中; 隆渡辺; 邦彦前岡; 昌明泉田; 孝一佐藤; 次宏福田; 博志杉谷; 能史服部; 雅実池田; 朝雄斉藤; 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: 1998-02-16
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JPH03101960A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はインクジエツトヘツドに関し、詳しくは吐出
口が形成された吐出口形成部材を有するインクジエツト
ヘツドに関する。

また本発明は、インクジエツトカートリツジに関し、
特に吐出口形成部材を有したインクジエツトヘツドに対
してインクを供給するインクタンクを一体的に備えたイ
ンクジエツトカートリツジに関する。

さらに本発明は、インクジエツト記録装置に関し、特
に、インクジエツトヘツド一体型のインクジエツトカー
トリツジを走査することにより記録を行なうインクジエ
ツト記録装置に関する。

〔背景技術〕

近年、インク滴を吐出させて記録を行なうタイプの記
録ヘツドの吐出口を加工形成するのに、強力な紫外レー
ザー光が用いられる様になっている。紫外レーザーの光
源としては、YAGレーザーの４倍波やエキシマレーザ
ー、窒素レーザーなどが挙げられるが、強度及び扱いや
すさ、加工性などのエキシマレーザーが最適である。こ
の紫外レーザー光による吐出口の加工は従来、以下の様
にして行なわれていた。

吐出口形成部材（以下、オリフイスプレートと称す
る。）となる樹脂フイルムをインク路に連通する開口が
配された開口面を接合した後、接合面とは反対側の面か
らエキシマ光を照射した。

この様子を第７図に示す。同図において101はエキシ
マレーザー装置、102はエキシマレーザー装置から発振
されたレーザービーム、103は光学レンズ系、104は吐出
口のパターンを有する投影マスク、105は樹脂フイルム
をインク路の開口面に接合した状態のインクジエツトヘ
ツド、106は可動ステージである。

このような装置構成によって吐出口が加工されたイン
クジエツトヘツド105の概略を第８図に示す。第８図は
ヘツド本体の斜視図である。この図において、107はイ
ンク液路を構成するための溝が形成された天板、108は
吐出エネルギー発生素子をパターニングしてある基板、
109はインク液路に連通する開口、110は樹脂フイルムよ
りなるオリフイスプレート、111はオリフイスプレート1
10に形成された吐出口である。

第９図は第８図のAA′線における断面図である。同図
において、112は開口109に連通するインク路、113は吐
出エネルギー発生素子としての電気熱変換素子である。

第７図に示したようなオリフイスプレート前面からの
レーザー照射による吐出口の加工では、吐出口の形状
は、インク滴の吐出方向に向って拡径したテーパー状に
なっている。

このように、吐出口のインク吐出方向出口側への口径
が吐出口インク吐出方向入口側の口径よりも大きくなっ
ている場合、吐出しようとするインク液滴の速度の低下
を招き、記録画品位を下げる場合があった。

これに対してオリフイスプレートと天板を一体とした
後、インク流路を形成する凹部側からエキシマレーザー
を照射してオリフイスを形成する方法で吐出口の加工を
行なった。

この様子を第10図に示す。同図において、第７図に示
した要素と同様の要素には同一の符号を示しており、11
4はオリフイスプレートと一体とした天板である。天板1
14はレーザービームの流路によるさえぎりを小さくする
ように少し傾斜をつけている。

このような装置構成によってオリフイスが加工された
天板の断面図を第11図に示す。同図において、110は天
板114と一体となったオリフイスプレート、124はレーザ
ービームによって加工したオリフイス111の中心線であ
り、これは天板をレーザービームに対して傾けて加工し
たために傾斜がついている。

第10図に示したような装置構成で加工した吐出口は、
インク滴の吐出方向に向かって縮径したテーパー状にな
っている。

このように吐出口の形状がインク滴の吐出方向に向っ
て縮径したようなテーパー形状の場合、安定した記録に
必要なインク吐出速度は得られる。

〔発明が解決しようとしている課題〕

しかし、インク路の凹部側からレーザー光を照射する
ため、インク路を形成する壁部によってレーザービーム
がさえぎられ、安定した記録に必要なインク液滴の量が
得られる吐出口径に加工できない。

ところで、基板と天板とを接合することで形成される
インク路の形状としては、一般に四角形状のものが多
く、安定にインクの移動や吐出、リフイルが行われる。

しかしながら、四角形状のインク路の場合、前述した
レーザー光のけられの問題を改善するためには、インク
路の断面形状を台形形状とすることが好ましいとの知見
を本発明者らは得た。

また、天板のインク路側からレーザー光を照射して吐
出口を形成した場合、前述の如く、吐出口の中心軸はイ
ンク路の中心軸と斜め方向に交差する。したがってイン
クはインク路の中心軸に対して斜め上方向に吐出される
ことになる。このようなインク吐出がなされる場合であ
って、インク路の断面形状が例えば吐出エネルギー発生
素子から離間する方向に縮径する台形形状である場合、
安定した記録を行うために必要なインクの吐出量を得る
ためには、インク路におけるインクの流れの部分的な抵
抗のバラツキを吐出口において相殺するようすることが
好ましいとの知見を得た。

すなわち、インク吐出の安定性を得るためには、台形
状のインク路の縮径部のインク流れを最大に有効利用で
きる吐出口形状であることが好ましい。

加えて、吐出ヨレを生じることなくインクの均一な吐
出を得るためには吐出口の形状として左右上下とも対称
形状とすることがより好ましい。

本発明はこれらの知見に基づきなされたものであっ
て、インク路の形状を最大限に反映し、しかも吐出イン
ク液の流れに対して部分的な抵抗のばらつきを生ずるこ
となく、記録の際に必要なインク液滴の量を補償するこ
とができ、安定した吐出によって良好な画像を形成する
ことが可能なインクジェットヘッドを提供することを目
的とする。

さらに本発明の目的は、その断面形状が台形である流
路を持つインクジェットヘッドであっても、インク流路
の形状に対応しつつ、安定的にインクの吐出を行える吐
出口を有するインクジェットヘッドを提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上述の目的を達成するために提案されたもの
であって、インクを吐出するために利用される吐出エネ
ルギー発生素子を形成した第１基板と、該基板と接合す
ることにより、前記吐出エネルギー発生素子に対応して
該吐出エネルギー発生素子側が、上底より長さが長い下
底側となる台形形状のインク流路を形成するための凹部
と、前記インク流路に連通してインクを吐出するための
吐出口が形成された吐出口形成部材とを一体的に有する
第２基板と、を具えたインクジェットヘッドにおいて、
前記吐出口の形状は、対称性を有すると共に該吐出口を
構成する周の少なくとも２辺が前記インク流路をインク
流路と直交する方向で切断したときの凹部を構成する側
壁の辺と実質的に平行な2n角形（但しｎ＝３以上）形状
であることを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、インク路の形状を最大限に反映し、
しかも吐出インク液の流れに対して部分的な抵抗のばら
つきを生ずることなく、記録の際に必要なインク液滴の
量を補償することができ、安定した吐出によって良好な
画像を形成することが可能となる。

〔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IJH,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ット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的接点
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、
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ルブジエ
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
凸部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
着された裏面部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のインク収納空間は長方体形
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
設することが重要である。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の上記ユニツト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1012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
ヘツドの吐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,L₃
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が生んでいる。
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、インクタンクの変異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、ユニツト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と近傍するため、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用の接続部には、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。又部分点数の個
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、上記組立後に形状におい
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と同様のスリット（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はプラテンローラで、記録媒体
Ｐ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4000（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4003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がカートリッジ
に及ぼす作用方向と逆方向に、カートリッジへの作用力
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201
1,201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図に対して技術的に関係する
本発明について詳述するため、以下、第１図を用いなが
ら説明する。

（実施例１）第１図（ａ）はヒーターボード（第１基板）８と本例
に係わる天板14とを接合して構成される記録ヘツド本体
の斜視図である。

本例に係わる天板（第２基板）14は、インク液路溝25
と、これに対応してオリフイスプレート10に形成したイ
ンク吐出口（オリフイス）11とを所望の個数（図におい
ては簡略のために２個）有し、吐出口形成部材としての
オリフィスプレート10の一体に設けた構成としてある。

そして、第１図（ａ）図示の構成例においては、天板
14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、オ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10と共に金型
内で一体に同時成形してある。

本実施例においては、インク流路溝のインク流路に垂
直な断面が吐出エネルギー発生素子としての吐出ヒータ
ーが配された側を上底より長い下底側とした台形の形態
をとっているが、これは吐出口の大きさを大きくとる場
合にレーザービームが広くするが、この際にレーザー照
射のインク流路に対する傾き角をなるべく小さくしても
インク流路溝によってレーザービームがさえぐられない
ようにするためである。またこのような形態のインク流
路溝の構造をとっていてもインクが流動する際に特にそ
の流れを妨げることもない。さらに吐出ヒータが配され
た側を下底側とした台形形状のインク流路としたことで
吐出ヒーターと接触する面積を広くとれるため、天板と
ヒーターボードとを接合する際にその両者のノズル列方
向のずれに対し、交差を大ききとれ、吐出ヒーターと接
するインクの接触面積も大きくとれるために非常に好都
合である。

吐出口形成の詳細を第１図（ｂ）に示す。同図に示し
たように、エキシマレーザー光102はオリフイスプレー
ト110に対してインク流路溝25側から、第１図（ｃ）に
示す六角形のパターンをもつマスク104を介して照射さ
れる。また、エキシマレーザー光２は、光軸113に関し
て片側θ_１＝２度で収光され、オリフイスプレート110
の鉛直方向から光軸13をθ_２＝５度傾けて照射される。
なお、レーザーの照射角は上述の例に限られず所望の数
値を取りうるが、形成される吐出口のインク吐出角を考
慮すると略３度以上20度以下とすることが好ましい。

本実施例の場合、前述の光学レンズ系はマスクの像を
1/3に縮少して投影する。また、本実施例では、インク
流路の断面が上底100μm,下底140μm,高さ100μｍの台
形である天板を用いた。マスクは合成石英の平行平面板
にアルミニウムを蒸着したものに、第１図（ｃ）に示し
たD_2h対称性を持つと共に吐出口を構成する周の少なく
とも２辺がインク流路と直交する方向で切断したときの
凹部（溝）を構成する側壁の辺と実質的に平行な2n角形
形状をもつ六角形のパターン26をオリフイスの数だけも
つもの（同図では簡単のため２つ）を用いた。

本実施例で用いた光学系および天板では、円形のオリ
フイスを作る場合、φ300μｍのマスクを用いて加工し
たオリフイスが最大であるが、上述のような六角形のパ
ターンをもつマスクを用いて加工したオリフイスは、φ
300μｍの円形のマスクを用いて加工したオリフイスよ
りも、面積にして約40％ほど大きくなった。

前述のような吐出口形状のオリフイスプレートを用い
た記録ヘッドを構成するには、第１図（ａ）に示すよう
に、吐出ヒータ15等を有するヒータボード８をオリフイ
スプレート10に突き当てて接合し、記録ヘツドを得る。

以上の如き構成では、従来のように天板とオリフイス
プレートとの位置合わせや接着が不要であるので、位置
合わせ誤差や接着時の位置ずれ等が全く無くなり、不良
品の低減及び工程の短縮によって、記録ヘツドの量産性
並びに低廉価に資することができた。また、従来のよう
な天板とオリフイスプレートとの接着工程が存在しない
ので、接着剤が流れ込むことによるオリフイスやインク
流路の閉塞の恐れがない。さらに、ヒータボード８とオ
リフイスプレート10を一体とした天板との接合時に、オ
リフイスプレート10の吐出側端面と逆側の端面にヒータ
ボード８を突き当てることにより流路方向の位置決めが
できるので、全体的な位置決め工程や組立工程が容易と
なる。加えて、従来のようなオリフイスプレートの剥離
の恐れも全く生じない。

以上説明した記録ヘツドは、第２図、第３図に示すよ
うなカートリツジ形態で得ることができ、らにこれを用
いて第６図のようなインクジエツトプリンタ、すなわ
ち、デイスポーザブルのカートリツジを用いるインクジ
エツトプリンタを構成することができる。

本実施例によって構成される記録ヘツドと円形の吐出
口をもった従来型の記録ヘツドとを、前述のプリンタで
それぞれ記録を行ったところ、従来型の記録ヘツドでは
濃度が不十分であるのに対し、本実施例の記録ヘツドで
はインクの吐出量が多く濃度が高く、鮮明な画像が得ら
れた。

また、本実施例のように、オリフイスの形状が円形で
ない場合、着弾位置精度が悪くなるのが普通であるが、
従来の円形マスクを用いてオリフイスを加工して作った
記録ヘツドと本実施例によって構成される記録ヘツドと
を比較しても、紙−オリフイス間距離1mmの場合の着弾
位置精度は供に30μｍと同じであった。

ところで、本実施例で使用されたレーザー光はエキシ
マレーザー光である。

ここで、エキシマレーザー光について説明する。

このエキシマレーザは紫外光を発振可能なレーザであ
り、高強度である、単色性が良い、指向性がある、短い
パルス発振できる、レンズで集光することでエネルギー
密度を非常に大きくできるなどの利点を有する。

エキシマレーザ発振器が希ガスとハロゲンの混合気体
を放電励起することで、短パルス（15〜35Hz）の紫外光
を発振できる装置であり、Kr−Ｆ、Xc−Cl、Ar−Ｆレー
ザがよく用いられる。これらの発振エネルギは数100mJ/
パルス、パルス繰り返し周波数は30〜1000Hzである。

このエキシマレーザ光のような高輝度の短パルス紫外
光をポリマー樹脂表面に照射すると、照射部分が瞬間的
にプラズマ発光と衝撃音を伴って分解、飛散するアブレ
イティブフォトデコンポジション（Ablative Photode
composition）（APD）過程が生じ、この過程によってポ
リマー樹脂の加工が可能となる。

このようにエキシマレーザによる加工精度と他のレー
ザによるそれとを比較した場合、例えばポリイミド（P
I）フイルムにエキシマレーザとしてのレーザと、他のY
AGレーザ及びCO₂レーザを照射すると、PIの光を吸収す
る波長がUV領域であるためKrFレーザによってきれいな
穴が開くが、UV領域にないYAGレーザでは穴が開くもの
のエツジ面が流れ、赤外線であるCO₂レーザでは穴の周
囲にクレータを生じてしまう。

また、アルミニウムやSUSなどの金属、不透明なセラ
ミツクス、Si等は大気の雰囲気において、エキシマレー
ザ光の照射によって影響を受けないため、エキシマレー
ザによる加工におけるマスク材として用いることができ
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〕

以上の説明から明らかなように、本発明によればイン
ク路の形状を最大限反映した面積の大きな吐出方面の縮
少するテーパー状の吐出口を有するインクジェットヘッ
ドを得ることが可能となり、これによって、ａ）記録の際に必要なインク液滴の量が安定して得られ
る、ｂ）記録の際に必要なインク吐出速度が安定して得られ
る、ｃ）オリフイスがD_2h対称のため、円形のオリフイスの
場合と着弾精度は変わりがない、ｄ）吐出インク液の流れに対して部分的な抵抗のばらつ
きを生ずることなく、記録の際に必要なインク液滴の量
を補償することができ、安定した吐出によって良好な画
像を形成することが可能となる、など記録品位の高い画像が得られるインクジエツトヘツ
ドを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明の一実施例に係わる天板と基板
とを接合した様子を示す概略斜視図、第１図（ｂ）は、本発明の実施例に係わる、オリフイス
をレーザーで加工する様子を概念的に示す説明図、第１図（ｃ）は、本発明の一実施例に係わる、投影マス
クのパターンの一部を示す正面図、第２図は本発明に係るインクジエツトカートリツジの一
例の分解斜視図、第３図は本発明に係るインクジエツトカートリツジの概
略斜視図、第４図はインクジエツトカートリツジのインクタンクを
インクジエツト記録ヘツドが装着される側から見た概略
斜視図、第５図はインクジエツトカートリツジが記録装置本体の
キヤリツジに装着される様子を示す上面図、第６図は本発明に係るインクジエツト記録装置、第７図はレーザー光で吐出口を加工する場合の一例を示
すオリフイス加工装置の模式的構成図、第８図及び第９図は第７図に示したレーザーによるオリ
フィス加工装置によって加工されたヘッドの斜視図及び
オリフィスを示す断面図、第10図はレーザー光で吐出口を加工する場合の他の例を
示すオリフィス加工装置の模式的構成図、第11図は第10図に示したレーザーによるオリフィス加工
装置によって加工されたオリフィスを示す断面図であ
る。 101……エキシマレーザー光源、102……エキシマレーザ
ー光、103……光学レンズ系、104……マスク、105……
可動スライド、８……基板（ヒーターボード）、9,14…
…天板、10……オリフイスプレート、11……吐出口、15
……吐出ヒーター、25……インク流路溝、26……マスク
パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中茂昭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)発明者渡辺隆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)発明者前岡邦彦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)発明者泉田昌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)発明者佐藤孝一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)発明者福田次宏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)発明者杉谷博志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)発明者服部能史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)発明者池田雅実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)発明者斉藤朝雄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)発明者斎藤昭男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)発明者折笠剛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 (56)参考文献特開昭56−144977（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを吐出するために利用される吐出エ
ネルギー発生素子を形成した第１基板と、該基板と接合することにより、前記吐出エネルギー発生
素子に対応して該吐出エネルギー発生素子側が、上底よ
り長さが長い下底側となる台形形状のインク流路を形成
するための凹部と、前記インク流路に流通してインクを
吐出するための吐出口が形成された吐出口形成部材とを
一体的に有する第２基板と、を具えたインクジェットヘッドであって、前記吐出口の形状は、対称性を有すると共に該吐出口を
構成する周の少なくとも２辺が前記インク流路をインク
流路と直交する方向で切断したときの凹部を構成する側
壁の辺と実質的に平行な2n角形（但しｎ＝３以上）形状
であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】前記吐出口は、前記第２基板の凹部側から
紫外レーザー光を照射することで形成されている請求項
１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】前記紫外レーザーはエキシマレーザーであ
る請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】前記吐出口は、該吐出口形状に対応した形
状パターンのレーザー光遮蔽部材を介して前記第２基板
の前記凹部形成領域側からレーザー光を照射することで
形成されている請求項１に記載のインクジェットヘッ
ド。
【請求項５】前記吐出エネルギー発生素子は電気熱変換
体である請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】請求項１に記載のインクジェットヘッド
と、該ヘッドに対してインクを供給するインクタンク
と、を一体的に具えたことを特徴とするインクジェット
カートリッジ。
【請求項７】請求項６のインクジェットカートリッジ
と、該カートリッジを搭載して走査可能に設けられたキ
ャリッジと、を備えたインクジェット記録装置。