JP2714175B2

JP2714175B2 - インクジェット記録ヘッド

Info

Publication number: JP2714175B2
Application number: JP24104689A
Authority: JP
Inventors: 和明益田; 邦彦前岡; 孝大庭; 潤河合; 力阿部; 寛中込; 輝雄荒島; 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: JPH03101956A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はインクジェット記録ヘッドに関し、詳しくは
吐出口から吐出させた液滴により記録がなされるインク
ジェット記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッ
ドに関する。

〔背景技術〕

本発明者らにより、吐出エネルギ発生素子を形成した
第１基板と、第１基板と接合される第２基板であって、
接合時に吐出エネルギ発生素子の配設部位に対応して記
録用液体の流路を形成するための溝を有するとともに、
溝の前方に記録用液体の吐出口が形成された吐出口形成
部材を一体に有してなる第２基板とを具えたことを特徴
とする記録ヘツドである。

〔発明が解決しようとしている課題〕

前述した構成の記録ヘツドでは実際に印字を行い種々
検討した結果、更なるを得るためには以下の改良すべき
課題を見出した。それを図を用いて説明する。

第９図は、前述の提案例におけるヒーターボード100
と天板400を接合した状態におけるオリフイス及びイン
ク流路溝の付近のヒーターボードに垂直で、流路溝に沿
った方向の断面図である。図において、ヒーターボード
100と天板400が接合されているが、411は天板400に形成
されている流路溝、404はオリフイスプレート部、421は
オリフイスである。このような構成において天板とヒー
ターボードの接合寸法バラツキを検討したところ、以下
の事がわかった。

ヒーターボード100の吐出エネルギー発生素子の形成
されている面と、天板400との接合面は、上面から押え
バネで強制的に加圧されるため、両者の間のすき間は発
生せずほぼ０μｍである。

それに対して、ヒーターボード端面と天板のオリフイ
スプレート部404の接合すき間（図中ｘ）は突き当てで
位置合わせした後は加圧していないため、２〜10μｍ程
度のすき間が製造工程上で見られることがあった。

そのために、吐出エネルギー発生素子を駆動させ、イ
ンクをオリフイスから吐出ささせた際に吐出のパワーが
そのすき間ｘを通して隣接の流路溝へ伝わってしまい、
そのため隣のオリフイスからもインクが吐出してしまう
という、いわゆる「クロストーク現象」が発生し、また
隣接流路へパワーが伝わってしまうため、駆動した部分
に対応するオリフイスから吐出液滴は正規の液滴体積が
得られず、吐出スピードも約20〜30％減少することも中
には見られた。

以上述べたクロストーク現象が発生した記録ヘッド
は、印字物の印字品位が著しく悪化した。

本発明は以上のような問題点を解決して、クロストー
クのない印字品位の良好な記録ヘッドを提供することを
目的としている。

〔課題を解決するための手段（及び作用）〕

その目的を達成するために本発明においては、吐出口
を有するオリフィスプレート部と該吐出口に連通するイ
ンク流路を形成するためのインク流路溝とを一体に備え
る第１部材と、吐出エネルギーを与える吐出エネルギー
発生素子を形成した第２部材と、を前記インク流路溝に
吐出エネルギー発生素子を対応させて圧接することで前
記インク流路が形成されるインクジェット記録ヘッドに
おいて、上記第１部材は、第２部材先端の突き当て面を
前記オリフィスプレート部の前記インク流路溝の吐出口
側端部より吐出口側に有するとともに、前記インク流路
溝の吐出口側端部と該突き当て面との間に設けられた前
記オリフィスプレート部の内側面が前記第２部材に圧接
されることを特徴とする。

また、吐出エネルギー発生素子を形成した第１基板
と、該第１基板と接合される第２基板であって、当該接
合時に前記吐出エネルギー発生素子の配設部位に対応し
て記録用液体の流路を形成するための溝を有するととも
に、該溝の前方に前記記録用液体のインクの吐出口が形
成された吐出口形成部材を一体に有してなる当該第２基
板と、を備えたことを特徴とするインクジェット記録ヘ
ッドであり、前記吐出口形成部材は前記接合時に前記第１基板を突
き当てて位置決めを行うための板状部材の形態を有する
記録ヘッドであって、以下を特徴とする、（ａ）第２基板は、板状部材（オリフィスプレート部）
の第１基板との突き当て面と、インク流路溝の吐出口側
端部との間にある一定の距離ｂを有する内側面を備え、
かつ、該内側面は、第２基板における第１基板の前記吐
出エネルギー発生素子の形成面との接合面に同一の平面
上にある。

（ｂ）第２基板の寸法が下記（１），（２），（３）を
満足する。

（１）インク流路溝の吐出口側端部とオチフィスプレー
ト部の距離（寸法ｂ）がｂ≧５μｍである。

（２）インク流路溝に対するオリフィスの位置ｃ寸法が
ｃ≧３μｍである。

（３）板状部材（オリフィスプレート部）の厚さ寸法ａ
と、前記寸法ｂの和が20μｍ≦ａ＋ｂ≦60μｍである。

（ｃ）前記吐出口形成部材は、前記第２基板とともに同
一樹脂材料により、一体に同時に成形される。

本発明によれば、第１の基板（ヒーターボード）と第
２の基板（天板）を接合、固定するに際して、板状部材
の第１基板側との突き当て面と、流路溝の前端面との間
にある距離（アゴ部）が設けられて、このアゴ部がヒー
ターボード上に直接圧着されるため、天板の板状部材
（オリフィスプレート部）の内側と、ヒーターボード端
面の間に接合の際のばらつきによる空間（すき間）が生
じたとしても、押えばねによって前記アゴ部がヒーター
ボード面と密着しているため、従来例で述べたようなそ
の隙間を通して吐出パワーが隣接流路へともれることが
なく、クロストークが発生しない。従って、印字品位の
良好な記録が可能となる。

〔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
る好適なインクジェットユニツトIJU,インクジェットヘ
ツドIJH,インクタンクIT,インクジェットカートリツジ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。

本例でのインクジェットカートリツジ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
にインクジェットユニツトIJUの先端部が突出した形状
である。このインクジェットカートリツジ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ッヤリ
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
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）インクジェットユニツトIJU構成説明インクジェットユニツトIJUは、電気信号に応じて膜
沸騰をインクに対して生ぜ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ェッ
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
るイオン受け口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、インクジェッ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ェットカートリツジ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、インクジェ
ットカートリツジIJCの外壁を形成すると共に、インク
タンクとでインクジェットユニツト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
のインクジェットユニツト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、このリブ配置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ツジ
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
ヘッ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，
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、さらにヘッドI
JH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、ヘッド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、キャリッジに
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、インクジェットカートリツジ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ッド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IJU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。

インクジェットカートリウジ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400
11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に対するインクジェットカートリ
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ェットカートリツジ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2000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
のゴムパツドシール4007を保持する電気接続部用支持板
4003と、インクジェットカートリツジ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
を及ぼすためのいフツク側の位置決め面4006を突出面40
10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に前述し
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に対するインクジェットカート
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に位置決め面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ェット記録装置
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は記録ヘッドの
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図及び第７図
以降を用いながら説明する。

本発明において変更した天板の形状を中心に説明す
る。

第８図は、ヒーターボード100と天板400とを接合、固
定する形態を示したものである。なお図では簡略化のた
めに、天板400のオリフイスプレート部404は一点鎖線で
示し、ヒータボード100上の配線パターンの図示を省略
してある。上述のように、ヒータボード100と天板400と
の位置決めは、ヒータボード100の端面をオリフイスプ
レート部404に突き当てて行うが、これらの接合にあた
って天板400の外周部の３辺に沿って接着剤405を塗布し
た。

次に、このように天板400およびヒータボード100を一
体化して得た記録ヘツド本体を支持体300上に接着剤306
を用いて固定する。

この状態では、前述のように両基板（ヒータボード10
0および天板400）は流路部以外の外周部で接着させられ
ているだけで充分な密着が得られていない。そこで、天
板400の上部側より押えばね500の付勢力を作用させる。
そして、その両端下部に設けた爪507を支持体300に設け
た穴部307に嵌入させ、両者を係合させることで天板400
の上部から機械的圧力が加わるようになる。これによっ
て、両基板の十分な密着状態が得られる。なお、この押
えばね500において、520は穴であり、天板4000のインク
導入口420と供給タンク600側のインク供給口とを接続す
る供給管の挿通を受容する。

今まで説明した記録ヘツドによれば、記録ヘツドの組
立工程においてオリフイスプレートたる吐出口形成部材
を別途貼着する工程が含まれないので、貼着時の位置決
めが全く不要となるのみならず、この部分に接着剤は使
用されないため、その使用に関連した流路の目詰り等の
不都合を解消できる。

［実施例１］第７図は本実施例における天板の斜視図で、また、第
１図は、天板とヒーターボードを接合し、さらに押えバ
ネを装着して天板を圧着させた後のオリフイス、流路溝
付近のヒーターボード垂直方向の断面図である。

第１図において421,422はオリフイス、411,412はその
オリフイスと連通しているインク流路であり、これはさ
らにインクの共通液室形成用凹部430へと連通してい
る。

本実施例においては、天板400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
レノキサイド、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404と共に金型内で一体に同時成型し
てある。

次にインク流路溝411,412やオリフイス421,422の形成
方法を説明する。

インク流路溝については、それと逆パターンの微細溝
を切削等の手法により形成した型により樹脂を成型し、
これによって天板400に流路溝411,412を形成することが
できる。

オリフイス421,422については、オリフイスを形成す
べき位置にオリフイスプレート部404の内側、つまりイ
ンク流路溝側から型内から取り出した後にレーザ装置に
より紫外線を照射し、樹脂を除去・蒸発せしめてオリフ
イス421,422を形成した。

本実施例においては、インク流路溝幅40μｍ、非溝部
幅23.5μｍ、インク流路溝高さ（深さ）50μｍの寸法に
て成形を行った。なお、図では簡略化のため、溝数は２
本しか記していないが、実施例では溝数90、エキシマレ
ーザーによるオリフイス形成数は74ケで行った。そし
て、この時、図中オリフイスプレート部材404の厚さａ
を10μｍ〜60μｍの範囲で変化させ、またインク流路溝
端面441とオリフイスプレート部404の内側面（つまり流
路側の面）との間の部分（以後アゴ部と呼ぶ）の寸法ｂ
を３〜50μｍの範囲で変化させた。

さらに、これらの成形天板にオリフイスの加工をエキ
シマレーザーによって行う際、オリフイス421（または4
22）の流路溝411または412内における位置について、イ
ンク流路溝前端面441における丸穴部の下端と、ヒータ
ーボード100との接合面の間の距離ｃを２〜10μｍの範
囲で変化させた。

以上のa,b,cの寸法変化を行った天板をそれぞれ形成
したが、その一覧表を表１に示した。No..1〜８までは
オリフイスプレート404の厚みａを20μｍに、またオリ
フイス位置に関するｃ寸法を５μｍに固定し、アゴ部寸
法ｂを３〜50μｍに変化させた。またNo..9〜15はアゴ
部寸法ｂを10μｍ、ｃ寸法を５μｍに固定し、オリフイ
スプレート404の厚みａを10〜60μｍに変化させた。さ
らにNo..16〜18はオリフイスプレート厚みａを20μｍ、
アゴ部寸法ｂを10μｍに固定し、オリフイス位置に関す
る寸法ｃを２μｍ〜10μｍに変化させた。

さて、以上説明した種々の天板を用いて、記録ヘツド
として完成させるまで組立てを行ったが、その手法・手
順は前記例で述べたものと全く同一で作製した。従っ
て、ここでは省略する。ただしNo..1〜18及びNo..19〜2
2のいずれのヘツドも組立て後、ヒーターボードと天板
の溝部とが押えバネによってほぼすき間０μｍに密着し
ているのを確認した。

次に、今述べたそれぞれの記録ヘツドの評価結果につ
いて述べる。

なお、比較例として前述のアゴ部寸法ｂが０μｍのも
の（従来と同じ構成のもの）の評価結果も表１にあわせ
て記した。

評価項目は、成形性、オリフイス形成難易度、
ヘツド特性としてクロストーク有無及び印字品位の３項
目である。の成形性については、天板のオリフイスプ
レート部404の厚さａが薄すぎると成形の際に樹脂の流
れが不十分で、予定の形状が得られないことが考えられ
る。のオリフイス形成については、本実施例ではエキ
シマレーザーを用いてオリフイスを形成したが、レーザ
ーをあてて穴を貫通させるまでの寸法、すなわちオリフ
イスプレート厚み寸法ａとアゴ部寸法ｂを加算した寸法
ａ＋ｂが厚すぎると、レーザーのパワーの限界があるた
め所望のオリフイスサイズが得られない。あるいはオリ
フイス形状が汚なくなるなどのデメリツトが考えられ
る。のクロストークについては実際に紙上に印字を行
い、その印字物を見て品位の官能評価を行った。

まず、オリフイスプレート部404の厚さａ寸法を20μ
ｍとし、オリフイス位置に関する寸法ｃを５μｍとし
て、アゴ部440の寸法ｂを変えたNo..1〜８の試験結果で
あるが、No..1のアゴ部寸法３μｍのものは成形性、オ
リフイス形成は問題なかったが、クロストークは発生
し、印字は不良であった。またNo..2のアゴ部寸法５μ
ｍのものは、No..1に比較するとクロストークの発生は
かなり抑えられているものの、多少の発生が見られ、印
字品位は完全とは言えない。これはアゴ部寸法が小さい
ためにヒーターボードと天板の接合精度バラツキによっ
ては、アゴ部がヒーターボード上に接地されておらず、
そのために吐出パワーが隣接流路へもれてしまったため
ではないかと推定される。また、No..3〜No..6のアゴ部
寸法10μｍ〜30μｍのものは、成形性、オリフイス形成
も問題なく、クロストークも発生せず、良好な印字であ
った。またNo..7のアゴ部寸法40μｍのものは、成形性
は問題ないが、クロストークもなく印字として良好でオ
リフイス形成が困難であった。これは、アゴ部寸法40μ
ｍにオリフイスプレート404の厚さ寸法ａの20μが加わ
って合計として60μｍのレーザー加工厚みがあるため、
レーザーパワーを上げ、かつ、加工時間を長くするなど
して所望のオリフイスサイズが得られたものである。さ
らにNo..8のアゴ部寸法50μｍのものは、レーザー条件
も種々工夫しても所望のオリフイスサイズの加工ができ
ず印字評価は行えなかった。

次に、アゴ部寸法ｂを10μｍに固定し、かつオリフイ
ス位置に関するｃ寸法を５μｍに固定し、オリフイスプ
レート厚みを10μｍ〜60μｍ変化させたNo..9〜16の試
験であるが、オリフイスプレート404の厚み寸法ａが10
μｍの型で成形したものは、樹脂が10μｍの厚さに成形
できず（樹脂が流れず、オリフイスプレートにならな
い）その後の評価は行えなかった。またNo..10〜15のａ
寸法15μｍ〜50μｍのものは、成形性、オリフイス加工
は問題なく、クロストークの発生はみられず、印字は良
好であった。しかし、No..16のａ寸法60μｍのものは、
No..8と同じくレーザーによるオリフイス加工厚みの合
計が70μｍの厚さになるため、所定のオリフイス加工が
できず、印字は行っていない。

次に、アゴ部寸法ｂを10μｍに固定し、かつオリフイ
スプレート厚み寸法ａを20μｍに固定して、オリフイス
位置に関する寸法ｃを２μm,3μm,10μｍと変えたNo..1
6〜No..18の試験であるが、これはｃ寸法を小さくしたN
o..17の２μｍのヘツドとN..18の３μｍのヘツドについ
ては、クロストークの発生がみられ、その程度は２μｍ
のもののほうが悪く、３μｍのものは軽度で印字そのも
のは良品レベルであった。

この原因はヒーターボード100と天板400を押えバネに
よって圧着しているものの、ｃ寸法が薄すぎるために構
造的に弱く、吐出パワーが隣接流路へもれているためと
推定される。なお、ｃ寸法10μｍのものは、全く問題な
く良好な印字であった。

次に、No..19〜No..22にアゴ部のない（ｂ寸法０μ
ｍ）比較例を４例示したが、いずれもクロストークが発
生し、印字は不良であった。これはアゴ部がないものは
クロストークが押えきれないことを示す結果となってい
る。

以上まとめてみると、アゴ部ｂの寸法についてはｂ≧
５μｍが好ましく、５μｍ以上であればクロストークの
発生がないことがわかった。また、成形性の点から言う
と、オリフイスプレート厚さａは15μｍ以上必要であ
り、エキシマレーザーによるオリフイス加工の点から言
うとａ＋ｂ寸法で60μｍ以下の条件が必要である。

また、オリフイスの加工位置に関するｃ寸法は３μｍ
以上が必要である。

整理すると、20μｍ≦ａ＋ｂ≦60μｍとなり、ｂ≧５μｍｃ≧３μｍこの条件を満たすようにすれば、クロストークのない良
好な印字を示す記録ヘツドが得られた。

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、流路、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、アゴ部を設ける天板構造とする
ことによって、クロストークのない良好な印字品位の記
録ヘツドを提供することが可能になった。さらには、従
来のものに較べて印字ブドマリが著しく向上したため、
製造コストも安価となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を示す天板、ヒーターボード接合後のオ
リフイス近傍の断面図、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図はカートリツジ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、第７図は本発
明を示す天板の斜視図、第８図は本発明及び従来例を示
すヒーターボード、天板の接合を説明する斜視図、第９
図は本出願人による先行発明の天板、ヒーターボード接
合後のオリフイス近傍の断面図である。 100…ヒーターボード 200…配線基板 300…支持体 320…支持体上に設けられた穴 400…天板 404…オリフイスプレート部 405…接着剤 411,412…インク流路形成用溝 420…インク導入口 421,422…オリフイス 430…共通液室形成用凹部 440…アゴ部 441…インク流路溝前端面 500…押えバネ 600…供給タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河合潤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)発明者阿部力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)発明者中込寛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)発明者荒島輝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

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吐出口を有するオリフィスプレート部と該
吐出口に連通するインク流路を形成するためのインク流
路溝とを一体に備える第１部材と、吐出エネルギーを与
える吐出エネルギー発生素子を形成した第２部材と、を
前記インク流路溝に吐出エネルギー発生素子を対応させ
て圧接することで前記インク流路が形成されるインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、上記第１部材は、第２部材先端の突き当て面を前記オリ
フィスプレート部の前記インク流路溝の吐出口側端部よ
り吐出口側に有するとともに、前記インク流路溝の吐出
口側端部と該突き当て面との間に設けられた前記オリフ
ィスプレート部の内側面が前記第２部材に圧接されるこ
とを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】吐出エネルギー発生素子を形成した第１基
板と、該第１基板と接合される第２基板であって、当該
接合時に前記吐出エネルギー発生素子の配設部位に対応
してインク流路を形成するための溝を有するとともに、
該溝の前方に前記インクの吐出口が形成された吐出口形
成部材を一体に有してなる当該第２基板と、を備えたこ
とを特徴とするインクジェット記録ヘッドであり、前記吐出口形成部材は前記接合時に前記第１基板を突き
当てて位置決めを行うための板状部材の形態を有する記
録ヘッドであって、以下を特徴とする、（ａ）第２基板は、板状部材（オリフィスプレート部）
の第１基板との突き当て面と、インク流路溝の吐出口側
端部との間にある一定の距離ｂを有する内側面を備え、
かつ、該内側面は、第２基板における第１基板の前記吐
出エネルギー発生素子の形成面との接合面と同一の平面
上にある。（ｂ）第２基板の寸法が下記（１），（２），（３）を
満足する。（１）インク流路溝の吐出口側端部とオリフィスプレー
ト部内側面との距離（寸法ｂ）がｂ≧５μｍである。（２）インク流路溝に対するオリフィスの位置ｃ寸法が
ｃ≧３μｍである。（３）板状部材（オリフィスプレート部）の厚さ寸法ａ
と、前記寸法ｂの和が20μｍ≦ａ＋ｂ≦60μｍである。（ｃ）前記吐出口形成部材は、前記第２基板と共に同一
樹脂材料により、一体に同時成形される。
【請求項３】前記インクジェット記録ヘッドは、更に第
１部材と第２部材とを圧接するための押えばねを有する
ことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録
ヘッド。
【請求項４】前記インクジェット記録ヘッドは、更に第
１基板と第２基板とを圧接するための押えばねを有する
ことを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録
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
素子であることを特徴とする請求項１もしくは２のいず
れか一つに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】前記インクジェット記録ヘッドは、更に前
記インク流路に供給されるインクを保持するインクタン
クを備えることを特徴とする請求項１もしくは２のいず
れか一つに記載のインクジェット記録ヘッド。