JP2984393B2 - インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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インクジェ
ット記録ヘッド、および該記録ヘッドを用いたインクジ
ェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェット記録装置として
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。

【０００３】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ェット記録ヘッドは、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
ィ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、記録ヘッドとして
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。

【０００４】上述のインクジェット記録ヘッドにおい
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５５−５９
９７６、特開昭５５−５９９７７各号昭公報に具体例が
開示されている。

【０００５】図８に従来から用いられているインクジェ
ット記録ヘッドの例を示す。

【０００６】この例においては、吐出口４とこれに連通
し、発熱素子５からの熱が液体インクに付与される部分
を有するインク流路６とから吐出液滴を形成するための
液滴形成手段が構成されている。この記録ヘッドを用い
て記録を行うには、まずインク供給系（図示せず）から
供給口２を通って共通液室３およびインク流路６内に液
体インクを充填する。次に電気信号を発熱素子５に印
加、通電する。これによって発熱素子５は発熱し、熱エ
ネルギーが発熱素子５近傍のインク流路６内にある液体
インクに付与され、その部分において瞬間的な液体イン
クの体積増大を伴うインク内での気泡の発生が起き、発
熱素子５の下流部にあるインクが吐出口４より吐出され
て、インク液滴が形成される。このインク液滴を、吐出
口４の前方に、吐出口の列に平行に送られてきた紙等の
記録媒体に付着させ記録が行われる。

【０００７】さらに大量生産性、製造費用の廉価をより
進めるため、特願平１−２４１０４９号公報、特願平１
−２４１０５０号公報に示されるように、吐出エネルギ
ー発生素子を形成した第１基板を、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基板と接合して構成する記録ヘッドの製造も
提案されている。

【０００８】 〔発明の課題〕 しかしながら、前述の構成においても、使用環境温度が
異常に高くなった場合や、ヘッド内の蓄熱が過度に進行
した場合等の特殊な状況において吐出に使用される熱エ
ネルギーが大きくなり、それに伴って吐出口の内側で形
成された主滴とは異なるマイクロドットの体積や速度も
増加するため、ついにはマイクロドットが吐出口から外
に飛翔し、これが吐出口を形成している面（以下、「フ
ェイス面」という）吐出口近傍を濡らすことで、主滴自
体の着弾位置のばらつきや不吐出等を引き起こしたり、
またもともと主滴よりも吐出速度が遅いマイクロドット
が記録に無関係の位置に着弾する等の問題が発生するこ
とが本発明者らのその後の研究で判明した。

【０００９】本発明は上述のような特殊な問題をも解決
し、より良好な印字品位を達成するための記録ヘッドお
よび記録装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】その課題の解決のために
本発明においては、インク吐出のためのオリフィス手段
の中心線と、インク吐出のための熱エネルギー発生素子
を配設したインク流路の中心線とが交差しており、オリ
フィス手段が吐出口側に絞られているインクジェット記
録ヘッドを搭載するインクジェット記録装置において、
前記インク流路における前記エネルギー発生素子と接す
る面から、前記インク流路の中心線までの距離ａと、前
記インク流路における前記エネルギー発生素子と接する
面から、前記吐出口の出口端部までの距離ｂとの間に、
ａ＞ｂなる関係をもつとともに前記インク流路の中心線
と、記録媒体の飛翔インク着弾部表面との間の角度θ
が、θ＝９０゜±５゜であることを特徴とする。また、
インク吐出のためのオリフィス手段の中心線と、インク
吐出のための熱エネルギー発生素子を配設したインク流
路の中心線とが交差しており、オリフィス手段が吐出口
側に絞られているインクジェット記録ヘッドを搭載する
インクジェット記録装置において、前記吐出口の内側で
形成されたマイクロドットが前記吐出口に接触せずに吐
出口外部に飛翔するとともに前記インク流路の中心線
と、記録媒体の飛翔インク着弾部表面との間の角度θ
が、θ＝９０゜±５゜であることを特徴とする。

【００１１】本発明によれば、図７（Ａ）に示すような
主滴とマイクロドットの位置関係とすることができ、サ
テライト印字がないことはもちろんのこと、マイクロド
ットの非常に目につかないものとすることができる。

【００１２】これらの関係をさらに説明すれば以下のよ
うになる。吐出時、主滴はオリフィス手段の中心線上に
沿って進み、マイクロドットはインク流路の中心線上に
沿って進む。従来行われていたように主滴を記録媒体表
面に対し垂直に吐出させると、主滴とマイクロドットの
着弾点の位置関係は図７（Ｂ）に示すような関係であっ
たため、ヘッドの移動と共にマイクロドットは主滴から
離れた位置に着弾して、それぞれの液滴が記録媒体上で
にじんだ後も目について印字境界を不明瞭にしていた。
これを防止するため、特願平１−２４１０４９号に記載
の発明ではマイクロドットを吐出口内壁にぶつけて外に
出さないようにしていたが、環境温度が高くなったり、
ヘッド内の畜熱が進行して吐出のための熱エネルギーが
大きくなった場合には、このマイクロドットの吐出エネ
ルギーも大きくなり、吐出口内壁にぶつかった後にさら
に外に出てしまう。この結果マイクロドットの進行方向
はインク流路の中心線上から大きく曲げられた方向にな
るため、それがヘッド移動時の空気の流れ等の影響を受
けてフェイス面に付着して、吐出口近傍を濡らしたり、
また記録媒体上に到達しても主滴からかなり離れた位置
に着弾してしまう。吐出口近傍を濡らすということは、
次の主滴の吐出時にその吐出エネルギーをうばったり、
吐出口をふさいだりするため、主滴の吐出方向を曲げた
り、さらには主滴の吐出を妨げたりすることもある。

【００１３】これに対し、図７（Ａ）に示すように記録
媒体表面をインク流路の中心線に対して垂直となるよう
に吐出させることで、吐出口から主滴の着弾点までの距
離ｄを図７（Ｂ）と同一にするならば、飛翔した液滴が
記録媒体の上に着弾してにじんだ後は、主滴とマイクロ
ドットとの間の距離ｅは図７（Ｂ）の場合（ｅ´）より
も短くなり、印字上マイクロドットは目につきにくい。
さらに記録紙表面に対し、主滴が斜め方向に飛翔するた
め記録媒体上でにじむ際にも、垂直に飛翔した場合より
も広くにじむため、この事も印字上もマイクロドットを
目立たなくしている。

【００１４】

【実施例】図２乃至図６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ットＩＪＵ，インクジ
ェットヘッドＩＪＨ，インクタンクＩＴ，インクジェッ
トカートリッジＩＪＣ，インクジェット記録装置本体Ｉ
ＪＲＡ，キャリッジ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。

【００１５】本例でのインクジェットカートリッジＩＪ
Ｃは、図３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ット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ッ
ジＩＪＣは、インクジェット記録装置本体ＩＪＲＡに載
置されているキャリッジＨＣ（図５）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、該キャリッジＨＣに対して着脱可能なデイスポーザ
ブルタイプである。本例図２乃至図６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。

【００１６】（ｉ） インクジェットユニットＩＪＵ構
成説明 インクジェットユニット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ェ
ット方式のユニットである。

【００１７】図２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１０
０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ッド２０１とを有している。

【００１８】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ィスプレート
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ォンが好ましいが、他の成型用樹
脂材料でも良い。

【００１９】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ッ
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１８０
０，１８０１に係合する位置決め用穴３１２，１９０
０，２０００を有する他、装置本体ＩＪＲＡのキャリッ
ジＨＣに対する位置決め用の突起２５００，２６００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２２００
（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２４０
０，２４００は、それぞれ位置決め用突起２５００，２
６００の近傍（裏面側）に設けられている。そして、組
立てられたインクジェットカートリッジＩＪＣ（図３）
のヘッド部先端領域の周囲３辺に形成された平行溝３０
００，３００１の複数の延長線上にある。このため平行
溝３０００，３００１に沿って移動したゴミやインク等
の不要物が突起２５００，２６００に至ることがないよ
うになっている。この平行溝３０００が形成されてい
る。蓋部材８００は、図５でわかるように、インクジェ
ットカートリッジ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ット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２
２００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
行うパッキン、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。

【００２０】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、インクの供給用導
管１６００の構造を片持ちばり構造としているため、導
管１６００の上述インク受け口１５００に対する圧接状
態が安定化できるので大量生産にも適した構造となって
いる。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６
００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６００の裏
面側ピン（不図示）を支持体３００の穴１９０１，１９
０２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ット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ットＩＪ
Ｕの位置決め面は正確に得られる。

【００２１】（ｉｉ）インクタンクＩＴ構成説明 インクタンクは、カートリッジ本体１０００と、インク
吸収体９００とインク吸収体９００をカートリッジ本体
１０００の上記ユニット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。

【００２２】９００はインクを含浸させるための吸収体
であり、カートリッジ本体１０００内に配置される。１
２００は上記各部１００〜６００からなるユニットＩＪ
Ｕに対してインクを供給するための供給口であると共
に、当該ユニットをカートリッジ本体１０００の部分１
０１０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。

【００２３】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２３０２，２
３０１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１２
００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２３００は、インクタンクの本体１０００の後方面
において、キャリッ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２３０２，２３０１は、同様にリブ２３０
０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２３００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２３０２，２３０１は蓋部材１１
００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はカートリッ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。

【００２４】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
ャリッ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１１００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。

【００２５】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Ｉ
ＪＵ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１４０１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９０
０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。

【００２６】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
ィスプレート４００の突出口のほぼ中心を通って、タン
クＩＴの底面もしくはキャリッ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 の延長上にはキャリッジの位置
決め用フック４００１の９０°角の係合面４００２が係
合する爪２１００が位置しており、キャリッジに対する
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。図５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。

【００２７】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、
ヘッドＩＪＨの吐出口側の凸起１０１２周辺に突起１８
００，１８０１が存在しているので、さらにヘッドＩＪ
Ｈ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
ャリッジの前板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、キャリッジ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８００で覆うことで、ユ
ニット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ッジＩＪＣとしては、キャ
リッジＨＣに載置するための下方開口はキャリッジ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ッジ
ＩＪＣの上方面に、この空間よりは小さい幅のスリット
１７００を設けて、昇温を防止しつつもユニット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。

【００２８】インクジェットカートリッジＩＪＣとして
組立てられると、インクはカートリッジ内部より供給口
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１３００のインク導入口１５
００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
ゴム等のパッキンが配設され、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。

【００２９】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ォン、ポリエーテルサルフォ
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、オリフィスプレート部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１３００・オリフィス
プレート４００一体部材、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。

【００３０】また、本発明実施例では、上記組立後の形
状において、図２乃至図４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１７００を備えた屋根部の端部４００８との
間に図３に示したようにスリットＳを形成し、下面部６
０４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４０１１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。

【００３１】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。

【００３２】（ｉｉｉ） キャリッジＨＣに対するイン
クジェットカートリッジＩＪＣの取付説明 図５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。キャリッジＨＣは、
プラテンローラ５０００に沿って移動するもので、キャ
リッジの前方プラテン側にインクジェットカートリッジ
ＩＪＣの前面側に位置する前板４０００（厚さ２ｍｍ）
と、カートリッジＩＪＣの配線基板２００のパッド２０
１に対応するパッド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ッド２０１１に
対して押圧する弾性力を発生するためのゴムパッドシー
ト４００７を保持する電気接続部用支持板４００３と、
インクジェットカートリッジＩＪＣを記録位置へ固定す
るための位置決め用フック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
リッジの支持体３００の前述した位置決め突起２５０
０，２６００に夫々対応して２個有し、カートリッジの
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、カートリッジ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ッ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、プラテン側からフック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、カートリッジ装着
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ック側の位置決め面４００６を突
出面４０１０に対応して２個有し、これらの２個の位置
決め面の間にパッドコンタクト域を形成すると共にパッ
ド２０１１対応のボッチ付ゴムシート４００７のボッチ
の変形量を一義的に規定する。これらの位置決め面は、
カートリッジＩＪＣが記録可能な位置に固定されると、
配線基板２００の表面に当接した状態となる。本例で
は、さらに配線基板２００のパッド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の各ボッチの変形量を均一化してパ
ッド２０１１の当接圧をより安定化している。本例のパ
ッド２０１の分布は、上方，下方２列、縦２列である。

【００３３】フック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５００
０に沿って左方側へ移動することでキャリッジＨＣに対
するインクジェットカートリッジＩＪＣの位置決めを行
う。このフック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
もこのフック４００１の回動時にカートリッジ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、フック４００１の左方側移動によって９０°
のフック面４００２がカートリッジＩＪＣの爪２１００
の９０°面に密着しつつカートリッジ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ッド２０１，２０１１同志の接触が
始まる。そしてフック４００１が所定位置、即ち固定位
置に保持されると、パッド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３００と位置決め面４００６との面接触と
が同時に形成されてキャリッジに対するカートリッジＩ
ＪＣの保持が完了する。

【００３４】（ｉｖ）装置本体の概略説明 図６は本発明が適用されるインクジェット記録装置ＩＪ
ＲＡ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
るリードスクリュー５００５のら線溝５００４に対して
係合するキャリッジ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、キャリッジ移動方向にわたって紙をプラテン５００
０に対して押圧する。５００７，５００８はフオトカプ
ラでキャリッジのレバー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
ームポジション検知手段である。５０１６は記録ヘッド
の前面をキャップするキャップ部材５０２２を支持する
部材で、５０１５はこのキャップ内を吸引する吸引手段
でキャップ内開口５０２３を介して記録ヘッドの吸引回
復を行う。５０１７はクリーニングブレードで、５０１
９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、５０２
１は、吸引回復の吸引を開始するためのレバーで、キャ
リッジと係合するカム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ッチ切換等の公知の伝達
手段で移動制御される。

【００３５】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復は、キャリッジがホームポジション側領域にきた
ときにリードスクリュー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。

【００３６】上述した図２乃至図６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、図１及び
図７以後を用いながら説明する。

【００３７】図１に本発明に係る記録ヘッドの代表例を
示す。１０１はオリフィスプレート、１０２はオリフィ
ス手段、１０３は吐出口、１０４はインク流路、１０５
は発熱素子、１０６はオリフィス中心線、１０７は流路
中心線、１０８はオリフィス手段とインク流路の傾き角
である。

【００３８】１０５が発熱し発泡が生ずると、１０６の
軌道上に主滴が吐出される。次いで消泡と共にマイクロ
ドットが発生し、１０７の線上を飛翔する。この際に、
インク流路における発熱素子と接する面からインク流路
中心線１０７までの距離ａと、インク流路における発熱
素子と接する面から吐出口１０３の出口端部までの距離
ｂとの間に、ａ＞ｂなる関係があるため、このマイクロ
ドットは１０７に沿って飛翔される。この吐出状態は図
７（Ａ）のような関係となる。ここでＭ₁は主滴の着弾
点中心位置、Ｍ₂はマイクロドットの着弾点中心位置を
示し、ｅはＭ₁、Ｍ₂間の距離を示す。一般的に、主滴の
体積に対し、マイクロドットの体積は非常に小さく、こ
れらが記録媒体Ｐ上に着弾し、その上でにじんでドット
径が広がったああとの主滴とマイクロドットとの間のす
きまはｅに比べ非常に小さくなる。

【００３９】この実施例において、オリフィス手段とイ
ンク流路の傾き角１０８は、主滴とサテライトとが同一
方向に飛ぶように設定されるものであって、０°から２
０°が適当である。より好ましくは５°から１５°がよ
い。また、インク流路中心線と記録媒体表面との間の角
度θは９０°であることが最も好ましいが、９０°±５
°の範囲内であれば実用上支障はない。

【００４０】さらに吐出口から飛翔される各種インク液
滴を、その正規の飛翔方向に沿って吐出エラーを起こさ
ず明確に吐出させるため、オリフィスプレート表面の少
なくとも吐出口周辺は撥水処理されていることが好まし
く、その撥水処理剤として使用されるものは、例えばシ
リコーンオイル、含フッ素低分子および高分子化合物が
挙げられる。このような撥水処理剤として、具体的に
は、ＫＰ８０１（商品名、信越シリコーン）、ＤＥＦＥ
ＮＳＡ（商品名、大日本インキ化学）、ＣＴＸ−１０
５、−８０５（商品名、旭硝子）、テフロンＡＦ（商品
名、デュポン）などがある。

【００４１】またオリフィス手段１０２は吐出の中心線
を中心にして対称となっていなければならず、このため
には、上記手法によってオリフィスプレートに撥水処理
を施した後、オリフィス手段１０２の形成部分に吐出側
面とは反対側の裏面側から所定角度でレーザー光を照射
することで形成する。この際の所定角度はオリフィス手
段の中心線とインク流路の中心線との傾け角に一致す
る。

【００４２】この形成によって撥水剤が吐出口形成を損
なうことなく良好なインク滴吐出方向を形成できる。

【００４３】尚、本発明は撥水剤塗布を必要としないヘ
ッドにおいても有効な発明である。

【００４４】 〔比較例〕 図７（Ｂ）は図１のヘッドを用い、主滴が吐出口から記
録媒体に着弾するまでの距離ｄを図７（Ａ）と同一に
し、かつ飛翔する主滴の道すじが記録媒体表面に対し９
０゜になるように記録媒体を設定した場合の比較例を示
す。主滴、マイクロドットの吐出のしかたは図７（Ａ）
と同様であるが、マイクロドットの着弾点はＭ3の位置
となり、両者の距離ｅとｅ´の関係は、ｅ´＝ｅ／ｓｉ
ｎθなる関係となり、またマイクロドットが吐出口から
吐出してから記録紙上に着弾するまでに飛翔する距離は
図７（Ａ）のときよりもｘだけ長くなる。一般に印字品
位に大きく影響を与えるのは主滴の着弾位置精度であ
る。また液滴の飛翔距離と着弾位置精度には相関があ
り、飛翔距離が短いほど吐出方向のずれの影響を受けに
くい。以上の点から図７（Ｂ）において、図７（Ａ）と
同じ主滴の着弾位置精度を保とうとするならばｄの長さ
は同じにする必要があり、従って、（Ｂ）の場合（Ａ）
よりも主滴とマイクロドットとの記録紙着弾時の間隔が
広くなり、印字品位を落とすことになる。

【００４５】実際にｅ´＝ｅ／ｓｉｎθなる関係より、
オリフィスとインク流路の傾き角１０８＝２０°（θ＝
２０゜）において、ｅ´＝０．０６ｅであり、４％の着
弾点中心の開きの増加となる。本発明者らの研究によ
り、主滴の吐出速度に対し、マイクロドットの吐出速度
は約３割程度にまで落ちていることがわかり、これに図
７（Ａ）と図７（Ｂ）のそれぞれのマイクロドットの飛
翔距離の差ｘとヘッドの移動速度を考慮すれば着弾点中
心の開きの増加は１０％程度にまでいくことが判明し
た。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、オリフィス中心線
とインク流路中心線とが傾いているヘッドで、マイクロ
ドットがヘッドの吐出口内壁でぶつからないようにし、
しかもインク流路中心線と記録媒体の飛翔インク着弾部
表面との間の角度を直角にするようにした記録装置を用
いることで、使用環境温度やヘッド内蓄熱による温度上
昇が異常に高くなった場合であっても、サテライト印字
や吐出口表面の濡れよる吐出エラーを起こすことなく、
また着弾後の主滴とマイクロドットが大きく広がること
もない。このようにすることで品位の高い印字を得るこ
とができ、高速化に対応した記録装置を提供することが
可能となる。

【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の断面
図である。

【図２】本発明に係るインクジェットカートリッジの一
例の分解斜視図である。

【図３】本発明に係るインクジェットカートリッジの概
略斜視図である。

【図４】インクジェットカートリッジのインクタンクを
インクジェット記録ヘッドが装着される側から見た概略
斜視図である。

【図５】インクジェットカートリッジ装置本体のキャリ
ッジに装着される様子を示す上面図である。

【図６】本発明に係るインクジェット記録装置を示す概
略斜視図である。

【図７】（Ａ）は本発明を実施したときのヘッドと記録
媒体との関係を示す説明図で、（Ｂ）は本発明に対する
比較例を示す説明図である。

【図８】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１ ヒーターボード（第１基板） ２ 溝付天板（第２基板） ３ 突状部材 ４ インク路 ５ 共通インク室 ６ 吐出□ ７ オリフィスプレート ８ 押さえばね １０１ オリフィスプレート １０２ オリフィス １０３ 吐出口 １０４ インク流路 １０５ 発熱素子 １０６ オリフィスの中心線 １０７ インク流路の中心線 １０８ オリフィスとインク流路の傾き角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (56)参考文献 特開 平３−101962（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/05 B41J 2/175

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク吐出のためのオリフィス手段の中
   心線と、インク吐出のための熱エネルギー発生素子を配
   設したインク流路の中心線とが交差しており、オリフィ
   ス手段が吐出口側に絞られているインクジェット記録ヘ
   ッドを搭載するインクジェット記録装置において、前記
   インク流路における前記エネルギー発生素子と接する面
   から、前記インク流路の中心線までの距離ａと、前記イ
   ンク流路における前記エネルギー発生素子と接する面か
   ら、前記吐出口の出口端部までの距離ｂとの間に、ａ＞
   ｂなる関係をもつとともに前記インク流路の中心線と、
   記録媒体の飛翔インク着弾部表面との間の角度θが、θ
   ＝９０゜±５゜であることを特徴とするインクジェット
   記録装置。
2. 【請求項２】 インク吐出のためのオリフィス手段の中
   心線と、インク吐出のための熱エネルギー発生素子を配
   設したインク流路の中心線とが交差しており、オリフィ
   ス手段が吐出口側に絞られているインクジェット記録ヘ
   ッドを搭載するインクジェット記録装置において、前記
   吐出口の内側で形成されたマイクロドットが前記吐出口
   に接触せずに吐出口外部に飛翔するとともに前記インク
   流路の中心線と、記録媒体の飛翔インク着弾部表面との
   間の角度θが、θ＝９０゜±５゜であることを特徴とす
   るインクジェット記録装置。