JP3058458B2 - 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】本発明はインクジェット記録装置
および該装置に用いられる記録ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】記録ヘッドの吐出エネルギー発生素子と
して電気熱変換体を用いたものが従来より知られてい
る。この記録ヘッドの一構成として、上記電気熱変換体
を形成した基板に、電気熱変換体に対応して設けられる
液路等を構成するための溝が形成された天板を接合した
ものがある。このような記録ヘッドの一例を図１および
図２に示す。

【０００３】図１はヘッドカートリッジの一例を示す分
解斜視図である。

【０００４】図１において記録ヘッドユニットＩＪＵ
は、電気信号に応じて熱エネルギーを生成しインクに膜
沸騰を生じさせることによりインク吐出を行うインクジ
ェット記録方式のユニットである。ヒータボード１００
は、Ｓｉ基板上に、複数の列状に配された上記熱エネル
ギーを生成するための電気熱変換体（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、配線基板２００は、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ィン
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。天板１３００は、複数のインク吐出口のそれぞれに
対応したインク液路や共通液室等を構成するための隔壁
を具え、また、インクタンクから供給されるインクを受
けて共通液室へ導入するためのインク受け口１５００
と、吐出口を複数有するオリフィスプレート４００を一
体に具える。天板１３００が具える隔壁等は天板１３０
０と一体成型されるものであり、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。

【０００５】支持体３００は配線基板２００の裏面を平
面で支持し、例えば金属によって形成され、記録ヘッド
ユニットの構造部材をなす。押えばね５００はＭ字形状
をなし、そのＭ字の中央で天板１３００の共通液室に対
応する部分を押圧すると共に前だれ部５０１で同様に天
板１３００の液路に対応する部分を線接触で押圧する。
押えばね５００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により、ヒー
タボード１００および天板１３００を支持体３００との
間に挟み込んだ状態とし、これにより、押えばね５００
とその前だれ部５０１の付勢力によってヒータボ−ド１
００と天板１３００とを支持体３００に圧着固定するこ
とができる。支持体３００は、インクタンクに設けられ
た２つの位置決め凸起１０１２および２つの位置決め且
つ熱融着保持用凸起１８００のそれぞれに係合するそれ
ぞれ２つの位置決め用穴３１２，１９００を有する他、
ヘッドカートリッジの装置本体側キャリッジに対する位
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。

【０００６】なお、支持体３００の凹部２４００，２４
００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、これら凹部は、組立てられたヘ
ッドカートリッジ（図２に示される）において、ヘッド
カートリッジにおける記録ヘッドユニットＩＪＵの周囲
の３辺に形成されたそれぞれ複数の平行溝３０００，３
００１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設けられて
いる。平行溝３０００が形成される蓋部材８００は、ヘ
ッドカートリッジの外壁を形成すると共に、記録ヘッド
ユニットＩＪＵを収納する部分を形成している。また、
平行溝３００１が形成されるインク供給路部材６００
は、前述したインク供給管２２００と接続することによ
りこれにインク連通するインク導管１６００を、供給管
２２００との接続側が固定の片持ちばり形態で具え、ま
た、インク導管１６００の固定部においてインク供給管
２２００との毛管現象を確保するための封止ピン６０２
を具える。尚、６０１はインクタンクと供給管２２００
との結合シールを行うパッキン、７００は供給管２２０
００のタンク側端部に設けられたフィルターである。イ
ンク供給路部材６００は、モールド成型されているた
め、廉価で位置精度が高く形成されるばかりでなく、片
持ちばり形態の導管１６００によって大量生産時におい
ても導管１６００の、天板１３００のインク受け口１５
００に対する圧接状態を安定化できる。本例では、この
圧接状態下で封止用接着剤をインク供給路部材側から流
し込む。

【０００７】なお、インク供給路部材６００の支持体３
００に対する固定は、支持体３００の穴１９０１，１０
０２に対するインク供給路部材６００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、インクタンクの記録
ヘッドユニット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ＩＪＵの位置決め面は正確
に得られる。

【０００８】インクタンクは、カートリッジ本体１００
０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、これを封止するための
蓋１１００と、で構成されている。吸収体９００は、カ
ートリッジ本体１０００内に配置される。供給口１２０
０は上記各部１００〜６００からなるユニットＩＪＵに
対してインクを供給するための供給口であり、当該ユニ
ットをカートリッジ本体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。本例のヘッドカートリッジでは、インクをイ
ンクタンク内に注入できる部分は、大気連通口１４０１
と供給口１２００である。しかしながら、本体１０００
内側面に設けられたリブ２３００および蓋１１００の内
側面に設けられたリブ２５００，２５０１とによってそ
れぞれ形成されるタンク内空気存在領域を、大気連通口
１４０１側から連続した部分に設け、かつインク供給口
１２００から最も遠い角部域にわたって設けた構成をと
ることにより、インク吸収体からのインク供給性を良好
に保っている。このため、相対的に良好かつ均一な吸収
体へのインク注入は、供給口１２００を介して行われる
ことが重要である。この方法は実用上極めて有効であ
る。リブ２３００は、カートリッジ本体１０００の後方
において、キャリッジ移動方向に平行なリブを４本（図
１には上面の２本のみ示される）有し、吸収体が本体１
０００の面に密着することを防止している。また、部分
リブ２５０１，２５００は、リブ２３００の延在する方
向の延長上にあって蓋１１００の内側面に設けられてい
るが、リブ２３００とは異なり分割された状態となって
いる。これにより、空気の存在空間を前者より増加させ
ている。なお、リブ２５００，２５０１は蓋１１００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９００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側へ毛管力で導くことが
できる。１４０１はインクタンク内部を大気に連通する
ために蓋部材に設けられ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揆液材であ
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。

【０００９】インクタンクのインク収容空間は長方形形
状であり、その長辺を側面に持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１１０
０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。

【００１０】インクタンクおよび、これにユニットＩＪ
Ｕが装着された後にユニットＩＪＵを覆う蓋８００によ
って、ユニットＩＪＵは下方開口を除いて包囲されるこ
とになるが、ヘッドカートリッジは、装置本体側のキャ
リッジに装着され、この際、上記下方開口はキャリッジ
と近接するため、実質的な４方包囲空間が形成される。
従って、この包囲空間内にある記録ヘッドＩＪＨからの
発熱は、この空間内に均一に分散してこの空間を均一な
温度に保つものとして有効となる。しかしながら、ヘッ
ドＩＪＨが長期連続して駆動された場合など、わずかな
昇温を生じることがある。このため、本例では、支持体
３００からの自然放熱を助けるためにカートリッジの上
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。

【００１１】図２に示されるようにヘッドカートリッジ
ＩＪＣとして組立てられると、インクはインクタンクの
供給口１２００から支持体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貫ぬい
て配される供給管２２００を介してインク供給路部材６
００内の導管１６００に導かれ、その内部を通った後、
天板１３００のインク導入口１５００を介して共通液室
内へと流入される。以上における供給管および導管の接
続部には、例えばシリコンゴムやブルチゴム等のパッキ
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。

【００１２】なお、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，ポリフェニレンオキサイド，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
金型により一体に同時成型してある。

【００１３】上述のように一体成型部品は、インク供給
路部材６００、天板・オリフィスプレート一体、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るの
で、優れた所望特性を確実に発揮できる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述した構成の記録ヘ
ッドでは実際に記録を行い種々検討した結果、更に良好
な記録を行うために以下に説明する改良すべき課題を見
出した。

【００１５】図３は、図１，２に示したヒータボード１
００と天板１３００を接合した状態における吐出口及び
その近傍のインク液路を示す液路に沿った方向の縦断面
図である。図において、ヒータボード１００と天板１３
００とが接合されている。すなわち、４１１は天板１３
００に形成される液路用溝、４００は天板と一体に、あ
るいは接合して構成されるオリフィスプレート、４２１
はオリフィスプレートに構成される吐出口であり、天板
１３００の液路用溝を構成する隔壁の下面がヒータボー
ド１００と接合することにより、天板１３００とヒータ
ボードとの接合がなされる。このような構成において天
板とヒータボードとの接合における形状的なバラツキ等
を検討したところ、以下の事がわかった。

【００１６】（１）ヒータボード１００の電気熱変換素
子の形成されている面と、天板１３００との接合は、上
述のように押えばねによって加圧することにより行なう
が、ヒーターボード上の配線パターンの段差が１〜３μ
ｍある。

【００１７】（２）さらに、ヒータボード端面と天板の
オリフィスプレート４００との接合は、突き当てし位置
合わせした後は何らの処理も行わないため、この接合面
には、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。

【００１８】（３）そのために、電気熱変換素子を駆動
し、インクを吐出口から吐出させた際、吐出のためのエ
ネルギーがそのすき間ｘを通して隣接の液路溝へ伝わ
り、隣接する吐出口からもインクが吐出したり、あるい
は吐出量を変化させるなどの、いわゆる「クロストーク
現象」が発生する。また隣接液路へ吐出エネルギーが伝
わってしまうため、駆動した部分に対応する吐出口から
の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。

【００１９】（４）以上述べたクロストーク現象が発生
した記録ヘッドは、記録品位が著しく悪化した。

【００２０】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記録品位の良好な記録ヘッドを提供
することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
インクを吐出するためのインクジェット記録ヘッドにお
いて、インクを吐出する複数の吐出口と、該吐出口に連
通する複数のインク液路と、インクを吐出するための複
数のエネルギー発生素子を有した第１部材と、該第１部
材と接合されることで前記複数のインク液路を形成する
ための複数の溝と、前記複数の吐出口が形成された吐出
口形成部材と、を一体に有する第２部材と、前記第１部
材と第２部材とを押圧接合するための押圧部材と、を有
し、前記エネルギー発生素子の配設部位に対応するよう
前記溝が位置合わせされた状態で前記第１部材と第２部
材とが接合されて前記インク液路が形成されているイン
クジェット記録ヘッドにおいて、前記第２部材は、前記
第１部材の先端が係合する凹部を前記吐出口形成部材の
前記吐出口下方に有し、かつ該凹部の前記第１部材との
接合面に当該接合によって変形する突起を有したことを
特徴とする。

【００２２】また、インクを吐出することにより記録を
行うインクジェット記録装置において、インクを吐出す
る複数の吐出口と、該吐出口に連通する複数のインク液
路と、インクを吐出するための複数のエネルギー発生素
子を有した第１部材と、該第１部材と接合されることで
前記複数のインク液路を形成するための複数の溝と、前
記複数の吐出口が形成された吐出口形成部材と、を一体
に有する第２部材と、前記第１部材と第２部材とを押圧
接合するための押圧部材と、を有し、前記エネルギー発
生素子の配設部位に対応するよう前記溝が位置合わせさ
れた状態で前記第１部材と第２部材とが接合されて前記
インク液路が形成されているインクジェット記録ヘッド
を備えるインクジェット記録装置において、前記第２部
材は、前記第１部材の先端が係合する凹部を前記吐出口
形成部材の前記吐出口下方に有し、かつ該凹部の前記第
１部材との接合面に当該接合によって変形する突起を有
したことを特徴とする。

【００２３】

【作用】以上の構成によれば、第２部材としての例えば
天板の吐出口が配設された部位の下方に設けられた凹部
が、第１部材としての例えば基板と接合する面に突起を
形成することにより、天板の凹部と基板との接合時にこ
の接合によって突起がつぶれ天板と基板との密着性を高
めることができ、各液路間で発生する吐出エネルギーの
相互の影響を排除することができる。

【００２４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２５】図１，図２に示したのと同様の要素には同
一の符号を付してその説明は省略する。

【００２６】図４は本発明の一実施例における天板の斜
視図であり、また、図５は、天板とヒータボードを接合
し、さらに押えバネを装着して天板を圧着させた後の天
板およびヒータボードの吐出口およびその近傍の液路の
縦方向断面図である。

【００２７】図４において４２１，４２２は吐出口、４
１１，４１２はその吐出口と連通しているインク液路用
溝であり、これらはさらに共通液室形成用凹部４３０へ
と連通している。

【００２８】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，ポリフェニレノキサイド，ポリプロピレンなどの樹
脂を用い、オリフィスプレート４００と共に金型内で一
体に同時成型してある。

【００２９】インク液路用溝４１１，４１２や吐出口４
２１，４２２の形成方法を説明する。

【００３０】インク液路用溝については、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１３００に流路用溝４１
１，４１２を形成することができる。

【００３１】吐出口４２１，４２２については、これら
吐出口を形成すべき位置にオリフィスプレート４００の
内側、つまりインク液路溝側からレーザにより紫外線を
照射し、樹脂を除去・蒸発せしめて吐出口４２１，４２
２を形成する。

【００３２】本実施例においては、インク液路用溝幅４
０μｍ、非溝部（隔壁）幅２３．５μｍ、インク液路用
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本しか示されていな
いが、実施例では溝数９０、エキシマレーザによる吐出
口形成数は７４個である。そして、この時、図中オリフ
ィスプレート４００の厚さａを１０μｍ〜６０μｍの範
囲で変化させ、また、本例では、インク液路用溝端面の
位置とオリフィスプレート４００の内側面（つまり液路
側の面）との間の段差部４４０（以後アゴ部と呼ぶ）を
形成し、その寸法ｂを３〜５０μｍの範囲で変化させ
た。

【００３３】そして、アゴ部下面４４０ａと、ヒーター
ボード１００と接する面、すなわち隔壁下面との間の距
離ｆを０〜５μｍの範囲で変化させた。アゴ部下面側突
起４４２（以後リブと呼ぶ）を設け、これとインク液路
用溝端面４４１との距離Ｃを０〜１０μｍの範囲で変化
させ、リブ４４２の幅ｄを１〜６μｍの範囲で変化させ
た。そして、リブ４４２がヒーターボード１００との接
合により潰される長さｅを０〜５μｍの範囲で変化させ
た。

【００３４】以上のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの寸法をそ
れぞれ異ならせた天板をそれぞれ形成したが、その一覧
を図７に示す。図７においてＮｏ．１〜６に示す天板は
オリフィスプレートの厚みａを２０μｍに、またアゴ部
下面と天板のヒーターボードと接する面との間の距離ｆ
を２μｍ、リブ４４２に関する寸法ｃ，ｄ，ｅをそれぞ
れ４，３，２μｍに固定し、アゴ部幅ｂを７〜６０μｍ
に変化させた。また、Ｎｏ．７〜１０はオリフィスプレ
ートの厚みａを２０μｍ、アゴ部の寸法ｂを１０μｍリ
ブ４４２の寸法ｃ，ｄ，ｅをそれぞれ４，３，２μｍと
した。また、Ｎｏ．１１〜１５はオリフィスプレート厚
さａを２０μｍアゴ部の寸法ｂ，ｆをそれぞれ２０，２
μｍ、リブ４４２の寸法ｄ，ｅをそれぞれ３，２μｍと
し、ｃ寸法を０〜１０μｍの範囲で変化させた。Ｎｏ．
１６〜１９はリブ４４２の寸法ｃ，ｅをそれぞれ４，２
μｍとしｄ寸法を１〜６μｍの範囲変化させた。また、
Ｎｏ．２０〜Ｎｏ．２３はリブ４４２の寸法ｃ，ｄをそ
れぞれ４，３μｍとしｅ寸法を０〜５μｍの範囲で変化
させた。Ｎｏ．２４〜Ｎｏ．２７はオリフィスプレート
厚さａ１０〜７０μｍの範囲で変化させた。

【００３５】さて、以上説明した種々の天板を用いて、
記録ヘッドとして完成させるまで組立てを行ったがこの
組立てによって、リブ４４２はヒータボード１００との
接合によって押し潰される。これにより、天板のアゴ部
底面とヒータボードとの密着性が高められ、前述したク
ロストークを防止することができる。なお、このリブと
しては、天板の製造時に積極的に形成しなくてもよく、
例えば、天板の形成時に生じるバクをこのリブとしても
よい。また、天板のアゴ部とヒータボードとの接合部
に、より密着性を高めるために封止材を用いることがで
きる。この封止材の材料としては、例えばウレタン系樹
脂、アクリル系樹脂、可撓性エポキシ系樹脂、ゴム系接
着剤等を挙げることができ、これらの材料がゴム状弾性
を示す場合はさらに好ましい。ただし、Ｎｏ．１〜２７
およびＮｏ．２８〜３０の天板を用いたいずれの記録ヘ
ッドも、組立て後、ヒーターボードと天板の隔壁とが押
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。

【００３６】次に、今述べたそれぞれの記録ヘッドの評
価結果について述べる。

【００３７】なお、比較例として前述のアゴ部寸法ｂ，
ｆリブ４４２の寸法ｃ，ｄ，ｅが０μｍのもの（従来と
同じ構成のもの）の評価結果も図７にあわせて示した。

【００３８】評価項目は、（１）成形性、（２）オリフ
ィス形成難易度、（３）ヘッド特性としてクロストーク
有無及び記録品位の３項目である。（１）の成形性につ
いては、一般に天板のオリフィスプレート４００の厚さ
ａ及びリブの幅ｄ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。
（２）の吐出口形成については、本実施例ではエキシマ
レーザーを用いて吐出口を形成したが、レーザーをあて
て穴を貫通させるまでの寸法、すなわちオリフィスプレ
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
吐出口サイズが得られない。あるいは吐出口形状が汚く
なるなどのデメリットが考えられる。（３）のクロスト
ークについては実際に紙上に記録を行い、その記録物を
見て品位の評価を行った。

【００３９】まず、オリフィスプレート４００の厚さａ
を２０μｍ、アゴ部のｆ寸法を２μｍ、リブ４４２の
ｃ，ｄ，ｅ寸法をそれぞれ４，３，２μｍとしたＮｏ．
１〜６の試験結果を以下に説明する。アゴ部の幅が７μ
ｍであり、リブ４４２の寸法ｃ，ｄがそれぞれ４，３μ
ｍである。Ｎｏ．１の結果では、成形性、オリフィス
（吐出口）形成については問題ないもののリブ４４２は
潰れず、クロストークが発生し、記録品位は不良であっ
た。

【００４０】また、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．６のｂ寸法を８〜
６０μｍとしたものはリブ４４２もつぶれ、成形性もよ
く、クロストークもないが、Ｎｏ．６のｂ寸法が６０μ
ｍのヘッドのみレーザー条件を種々工夫しても所望のサ
イズの吐出口を加工することができず、記録不良を生じ
るものであった。

【００４１】次に、オリフィスプレート４００の厚さａ
を２０μｍ、アゴ部ｂ寸法を１０μｍ、リブ４４２の寸
法ｃ，ｄ，ｅをそれぞれ４，３，２μｍとしたＮｏ．７
〜１０の試験結果を説明する。Ｎｏ．７のｆ寸法０μ
ｍ、つまりアゴ部下面とヒーターボードと接合する面と
が同一平面にある天板を用いた記録ヘッドでは、リブ部
４４２が接合のためのばねで加圧されても潰れきらず、
吐出エネルギーが隣接液路へもれてクローストークを生
じる。ｆ寸法が１μｍであるＮｏ．８の天板を用いた記
録ヘッドはこのようなクロストークの問題はなくなる
が、ｆ寸法が５μｍであるＮｏ．１０の天板は樹脂が流
れ込まず、リブ４４２が形成されないためクロストーク
が発生し記録不良となる。

【００４２】オリフィスプレート４００の厚さａを２０
μｍ、アゴ部の寸法ｂ，ｆをそれぞれ２０，２μｍ、リ
ブ４４２の寸法ｄ，ｅをそれぞれ３，２μｍとし、寸法
ｃを０〜１０μｍの範囲で変化させたＮｏ．１１〜Ｎ
ｏ．１５のヘッドの評価結果を説明する。ｃ寸法が０μ
ｍであるＮｏ．１１の天板を用いた記録ヘッドでは、リ
ブ４４２の側面とインク液路端面４４１とが一体となっ
ているため、接合のためのばねで加圧してもリブ４４２
を潰しきれず、隣接液路との密着性を高めることができ
ずクローストークを発生する。ｄ寸法が１μｍ以上ある
Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１５に関するヘッドは、成形性、オ
リフィス（吐出口）形成も問題なくクロストークも発生
しない。

【００４３】オリフィスプレート４００の厚さａを２０
μｍ、アゴ部寸法ｂ，ｆをそれぞれ１０，２μｍ、リブ
４４２の寸法ｃ，ｅをそれぞれ４，２μｍとし、ｄ寸法
を１〜６μｍの範囲で変化させたＮｏ．１６〜２０の評
価結果を説明する。ｄ寸法が１μｍであるＮｏ．１６に
関するヘッドでは樹脂が流れ込まないためリブ４４２が
形成されず、クロストークが発生する。ｄ寸法が２μｍ
以上あるＮｏ．１７〜１９に関するヘッドは、リブ４４
２は形成され、オリフィス形成も問題ないが、ｄ寸法が
６μｍＮｏ．１９のヘッドはリブ４４２の幅が広く強固
なため、これを潰しきれずに液路間の密着性を高めるこ
とができない。この結果クロストークが発生し、記録不
良となる。

【００４４】オリフィスプレート４００のａ寸法を２０
μｍ，アゴ部の寸法ｂ，ｆをそれぞれ１０，２μｍ、リ
ブ４４２の寸法ｃ，ｄをそれぞれ４，３μｍとしｅ寸法
を０〜５μｍの範囲で変化させた１００２０〜２３に関
するヘッドの結果を説明する。ｅ寸法０μｍのＮｏ．２
０のヘッドはリブ４４２とヒータボード１００との圧着
が弱くなるため、クロスコートが発生する。また、ｅ寸
法が５μｍのＮｏ．２３に関するヘッドは、リブ４４２
は、接合時にばねによってバネで押えられても潰すこと
ができずにクロストークが発生し記録不良となる。

【００４５】アゴ部寸法ｂ，ｆをそれぞれ１０，２μ
ｍ、リブ４４２の寸法ｃ，ｄ，ｅをそれぞれ４，３，２
μｍとし、オリフィスプレート４００の厚さａを１０〜
７０μｍの範囲で変化させたＮｏ．２４〜Ｎｏ．２７の
ヘッドの評価結果を説明する。ａ寸法５μｍのＮｏ．２
４に関するヘッドは、樹脂がオリフィスプレート部分に
流れ込まず天板を形成することができなかった。また、
ａ寸法７０μｍのＮｏ．２７の結果では、レーザー条件
を種々工夫しても所望のサイズの吐出口を加工すること
ができず、記録不良であった。

【００４６】次に、Ｎｏ．２８〜Ｎｏ．３０にアゴ部お
よびリブのない（ｂ〜ｆ寸法μｍ）比較例を３例示した
が、いずれもクロストークが発生し、記録は不良であっ
た。これはアゴ部およびこれに設けられたリブがないも
のはクロストークを押えきれないことを示している。

【００４７】以上まとめてみると、アゴ部、リブの寸法
はｆ寸法が１≦ｃ≧３μｍであれば、成形性、クロスト
ーク防止の条件を満足する。また、ｃ寸法は１μｍ以上
必要であり、ｄ寸法は２≦ｅ≦４μｍであれば、成形
性、クロストーク防止の条件を満足する。さらに、ｅ寸
法は１≦ｅ≦３μｍであることが必要である。

【００４８】また、オリフィスプレートのエキシマレー
ザーによる加工性から、ａ＋ｂ≦６０μｍであることが
必要であり、さらに、成形性からａ＋ｂ≧２０μｍの条
件が必要である。また、リブが潰れる条件としては、ｂ
＞ｄ＋ｅが必要である。以上を整理すると、 １≦ｆ≦３μｍ ｃ≧１μｍ ２≦ｄ≦４μｍ １≦ｆ≦３μｍ ２０≦ａ＋ｂ≦６０μｍ ｃ＋ｄ＜ｂ この条件を満たすようにすれば、クロストークのない良
好な記録を示す記録ヘッドを得ることができた。

【００４９】図６は本発明の実施例による記録ヘッドを
用いることが可能なプリンタの一構成例を示す斜視図で
ある。

【００５０】ここで９は上記実施例により得られる記録
ヘッドを用いて構成することができるヘッドカートリッ
ジ、１１はこれを搭載して図中Ｓ方向に走査するための
キャリッジである。１３はヘッドカートリッジ９をキャ
リッジ１１に取付けるためのフック、１５はフック１３
を操作するためのレバーである。このレバー１５には、
後述するカバーに設けられた目盛を指示してヘッドカー
トリッジの記録ヘッドによる印字位置や設定位置等を読
取り可能とするためのマーカ１７が設けられている。１
９はヘッドカートリッジ９に対する電気接続部を支持す
る支持板である。２１はその電気接続部と本体制御部と
を接続するためのフレキシブルケーブルである。

【００５１】２３は、キャリッジ１１をＳ方向に案内す
るためのガイド軸であり、キャリッジ１１の軸受２５に
挿通されている。２７はキャリッジ１１が固着され、こ
れをＳ方向に移動させるための動力を伝達するタイミン
グベルトであり、装置両側部に配置されたプーリ２９
Ａ，２９Ｂに張架されている。一方のプーリ２９Ｂに
は、ギヤ等の伝導機構を介してキャリッジモータ３１よ
り駆動力が伝達される。

【００５２】３３は紙等の記録媒体（以下記録紙ともい
う）の被記録面を規制するとともに記録等に際してこれ
を搬送するための搬送ローラであり、搬送モータ３５に
よって駆動される。３７は記録媒体を給紙トレー４側よ
り記録位置に導くためのペーパーパン、３９は記録媒体
の送給経路途中に配設されて記録媒体を搬送ローラ３３
に向けて押圧し、これを搬送するためのフィードローラ
である。３４はヘッドカートリッジ９の吐出口に対向し
記録媒体の記録面を規制するためのプラテンである。４
１は記録媒体搬送方向上、記録位置より下流側に配置さ
れ、記録媒体を不図示の排紙口へ向けて排紙するための
排紙ローラである。４２は排紙ローラ４１に対応して設
けられる拍車であり、記録媒体を介してローラ４１を押
圧し、排紙ローラ４１による記録媒体の搬送力を生じさ
せる。４３は記録媒体のセット等に際してフィードロー
ラ３９，押え板４５，拍車４２それぞれの付勢を解除す
るための解除レバーである。

【００５３】４５は記録位置近傍において記録媒体の浮
上り等を抑制し、搬送ローラ３３に対する密着状態を確
保するための押え板である。本例においては、記録ヘッ
ドとしてインク吐出を行うことにより記録を行うインク
ジェット記録ヘッドを採用している。従って記録ヘッド
のインク吐出口形成面と記録媒体の被記録面との距離は
比較的微少であり、かつ記録媒体と吐出口形成面との接
触を避けるべくその間隔が厳しく管理されなければなら
ないので、押え板４５の配設が有効である。４７は押え
板４５に設けた目盛、４９はこの目盛に対応してキャリ
ッジ１１に設けられたマーカであり、これらによっても
記録ヘッドの印字位置や設定位置が読取り可能である。

【００５４】５１はホームポジションにおいて記録ヘッ
ドのインク吐出口形成面と対向するゴム等の弾性材料で
形成したキャップであり、記録ヘッドに対し当接／離脱
が可能に支持されている。このキャップ５１は、非記録
時等の記録ヘッドの保護や、記録ヘッドの吐出回復処理
に際して用いられる。吐出回復処理とは、キャップ５１
を吐出口形成面に対向させ、インク吐出口内方に設けら
れてインク吐出のために利用されるエネルギ発生素子を
駆動することにより全吐出口からインクを吐出させ、こ
れによって気泡や塵埃，増粘して記録に適さなくなった
インク等の吐出不良要因を除去する処理予備吐出）や、
これとは別に吐出口形成面とキャップ５１で覆った状態
で吐出口よりインクを強制的に排出させることにより吐
出不良要因を除去する処理である。

【００５５】５３はインクの強制排出のために吸引力を
作用するとともに、かかる強制排出による吐出回復処理
や予備吐出による吐出回復処理に際してキャップ５１に
受容されたインクを吸引するために用いられるポンプで
ある。５５はこのポンプ５３によって吸引された廃イン
クを貯留するための廃インクタンク、５７はポンプ５３
と廃インクタンク５５とを連通するチューブである。

【００５６】５９は記録ヘッドの吐出口形成面のワイピ
ングを行うためのブレードであり、記録ヘッド側に突出
してヘッド移動の過程でワイピングを行うための位置
と、吐出口形成面に係合しない後退位置とに移動可能に
支持されている。６１はモータ、６３はモータ６１から
動力の伝達を受けてポンプ５３の駆動およびキャップ５
１やブレード５９の移動をそれぞれ行わせるためのカム
装置である。

【００５７】（その他）なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすもので
ある。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が
達成できるからである。

【００５８】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４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。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る電気
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１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を発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）
内の気泡を形成できるので有効である。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１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。なお、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、さらに優れた記録を行うことが
できる。

【００５９】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
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）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４４
５９６００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５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００６０】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

【００６１】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
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
体的にインクタンクが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。

【００６２】また、本発明に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ッピング手段、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。

【００６３】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば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るか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
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。

【００６４】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するもの、あるいはインクジェット方式ではイ
ンク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を
行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制
御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時に
インクが液状をなすものであればよい。加えて、積極的
に熱エネルギによる昇温をインクの固形状態から液体状
態への状態変化のエネルギとして使用せしめることで防
止するか、またはインクの蒸発防止を目的として放置状
態で固化するインクを用いるかして、いずれにしても熱
エネルギの記録信号に応じた付与によってインクが液化
し、液状インクが吐出されるものや、記録媒体に到達す
る時点ではすでに固化し始めるもの等のような、熱エネ
ルギによって初めて液化する性質のインクを使用する場
合も本発明は適用可能である。このような場合のインク
は、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０
−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート
凹部または貫通孔に液状又は固形物として保持された状
態で、電気熱変換体に対して対向するような形態として
もよい。本発明においては、上述した各インクに対して
最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもの
である。

【００６５】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【００６６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば第２部材としての例えば天板の吐出口４２１が
配設された部位の下方に設けられた凹部が、第１部材と
しての例えば基板と接合する面に突起を形成することに
より、天板の凹部と基板との接合時にこの接合によって
突起がつぶれ天板と基板との密着性を高めることがで
き、各液路間で発生する吐出エネルギーの相互の影響を
排除することができる。

【００６７】この結果、記録ヘッドのインク吐出におい
て各吐出口間でのクローストークのない良好な記録を行
なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】記録ヘッド・インクタンク一体型ヘッドカート
リッジの一従来例を示す分解斜視図である。

【図２】図１に示したヘッドカートリッジの外観斜視図
である。

【図３】記録ヘッドを構成する天板とヒータボードとの
接合を示す断面図である。

【図４】本発明の一実施例にかかる天板を示す斜視図で
ある。

【図５】図４に示した天板の概略断面図である。

【図６】本発明の実施例による記録ヘッドを用いること
ができるプリンタの一例を示す斜視図である。

【図７】本発明の一実施例による記録ヘッドの試験評価
の一覧を示す図である。

【符号の説明】 １００ ヒーターボード ４００ オリフィスプレート ４１１，４１２ インク液路用溝 ４２１，４２２ 吐出口 ４３０ 共通液室用凹部 ４４０ アゴ部 ４４１ 液路端面 ４４２ 突起（リブ） １３００ 天板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−101956（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−101957（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/05 B41J 2/16

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出する複数の吐出口と、 該吐出口に連通する複数のインク液路と、 インクを吐出するための複数のエネルギー発生素子を有
   した第１部材と、 該第１部材と接合されることで前記複数のインク液路を
   形成するための複数の溝と、前記複数の吐出口が形成さ
   れた吐出口形成部材と、を一体に有する第２部材と、 前記第１部材と第２部材とを押圧接合するための押圧部
   材と、 を有し、前記エネルギー発生素子の配設部位に対応する
   よう前記溝が位置合わせされた状態で前記第１部材と第
   ２部材とが接合されて前記インク液路が形成されている
   インクジェット記録ヘッドにおいて、 前記第２部材は、前記第１部材の先端が係合する凹部を
   前記吐出口形成部材の前記吐出口下方に有し、かつ該凹
   部の前記第１部材との接合面に当該接合によって変形す
   る突起を有したことを特徴とするインクジェット記録ヘ
   ッド。
2. 【請求項２】 前記接合面の突起は樹脂によりなること
   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。
3. 【請求項３】 前記吐出エネルギーは熱エネルギーであ
   って、該熱エネルギーによってインク中に気泡を発生さ
   せ、該気泡の生成に伴ってインクを吐出することを特徴
   とする請求項１または２のいずれかに記載のインクジェ
   ット記録ヘッド。
4. 【請求項４】 インクを吐出する複数の吐出口と、 該吐出口に連通する複数のインク液路と、 インクを吐出するための複数のエネルギー発生素子を有
   した第１部材と、 該第１部材と接合されることで前記複数のインク液路を
   形成するための複数の溝と、前記複数の吐出口が形成さ
   れた吐出口形成部材と、を一体に有する第２部材と、 前記第１部材と第２部材とを押圧接合するための押圧部
   材と、 を有し、前記エネルギー発生素子の配設部位に対応する
   よう前記溝が位置合わせされた状態で前記第１部材と第
   ２部材とが接合されて前記インク液路が形成されている
   インクジェット記録ヘッドを備えるインクジェット記録
   装置において、 前記第２部材は、前記第１部材の先端が係合する凹部を
   前記吐出口形成部材の前記吐出口下方に有し、かつ該凹
   部の前記第１部材との接合面に当該接合によって変形す
   る突起を有したことを特徴とするインクジェット記録装
   置。
5. 【請求項５】 前記接合面の突起は樹脂によりなること
   を特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録装
   置。
6. 【請求項６】 前記吐出エネルギーは熱エネルギーであ
   って、該熱エネルギーによってインク中に気泡を発生さ
   せ、該気泡の生成に伴ってインクを吐出することを特徴
   とする請求項４または５のいずれかに記載のインクジェ
   ット記録装置。