JPH03101954A

JPH03101954A - 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: JPH03101954A
Application number: JP1241028A
Authority: JP
Inventors: Akira Goto; 顕後藤; Kazuaki Masuda; 益田　和明; Nobuyuki Kuwabara; 伸行桑原; Shigeaki Tanaka; 茂昭田中; Takashi Watanabe; 隆渡辺; Kunihiko Maeoka; 前岡　邦彦; Koichi Sato; 孝一佐藤; Tsuguhiro Fukuda; 福田　次宏; Hiroshi Sugitani; 博志杉谷; Yoshifumi Hattori; 服部　能史
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1989-09-18
Publication date: 1991-04-26
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: JP2660058B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ヘッドに関し、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ェットヘ
ッドに関する。

また本発明は、インクジェットカートリッジに関し、特
に吐出口形成部材を有したインクジェットヘッドに対し
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
クジェットカートリッジに関する，さらに本発明は、インクジェット記録装置に関し、特に
インクジェットヘッド一体型のインクジェットカートリ
ッジを走査することにより記録を行なうインクジェット
記録装置に関する。

〔背景技術〕

近年、インク摘を吐出させて記録を行なうタイプの記録
ヘッ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ずる開口が配
された開口面に接合した後、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８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、１０
４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
ジェットヘッド、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
ジェットヘッド１０５の概略を第９図に示す。第９図は
ヘッ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、１０
８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ずる開口、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１１０に形成された吐出口である。第１０
図は第９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に連通ずるインク路、１１
３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８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１１図に示す。同図において、
第８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、１１４はオリフイスプレートを一体的に形成し
た天板である。天板１１４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。

このような装置構戊によってオリフイスが加工された天
板の断面図を第１２図（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、前述のごとく、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１１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バー状にな
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バー形状の場合、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。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、インク路形成領域側からレーザーを照射
しｋ場合において、より安定な吐出が行える吐出口の形
状としては、インク路と略相似形状のものとすることが
よいことを見出した。

一方、インク滴の安定な吐出性能を揮発する吐出口の大
きさについて検討した結果、オリフイスプレート表面側
吐出口の面積がインク路のインク吐出方向に関して直交
する方申の断面積の３５％以上６０％以下である場合に
非常に好ましい吐出特性が得られることを見出した。

また、これら２つの知見を組み合わせた場合には、より
一層安定したインク吐出が達成できることも見出した。

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、一１２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得
た。

なお、感光性樹脂を積層し、所定の領域に光照射する方
法によってインク路の断面及び吐出口の形状を台形形状
としたインクジェットヘッドを作成した場合において吐
出適正を検討したところ、非常に好ましい吐出安定性が
得られた。

本発明はこれらの知見に基づき得られたものであり、本
発明は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
とによりインク流路を形成するための凹部を有した第２
基板と、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と、を備えたイン
クジェットヘッドにおいて、前記吐出口の形状がインク
流路のインク流れに垂直な断面形状と相似であって、か
つ吐出口面積が、前記インク流路断面の面積の３５％以
上６０％以下であることを特徴とする。

また、本発明は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備えた第１基板と、該第１基板と
接合することにより、インク路を形成するための凹部を
備えるとともに、前記インク路に連通し、前記インクを
吐出するための吐出口が形成された吐出口形成部材を一
体的に備えた第２基板と、を備えたインクジェットヘッ
ドにおいて、前記インク路はインクの吐出方向に関して
直交する方向の断面形状が台形形状であり、前記インク
路に連通した前記吐出口は、前記インク路の断面形状と
相似である台形形状であることを特徴とする。

さらに、インクを吐出するために利用される吐出口エネ
ルギー発生素子を備えた第１基板と、該第１基板と接合
することによりインク路を形成するための凹部を備える
とともに、前記インク路に連通し前記インクを吐出する
ための吐出口が形成された吐出口形成部材を一体的に備
えた第２基板と、を備えたインクジェットヘッドにおい
て、前記インク路はインクの吐出方向に関して直交する
方向の断面形状が台形形状であり、前記インク路に連通
した前記吐出口はレーザー光の照射により形成されたも
のであり、前記インク路の断面形状と相似である台形形
状であることを特徴とする。

さらにまた、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備えた第１基板と、該第１基板と接
合することによりインク路を形成するための凹部を備え
るともに、前記インク路に連通し前記インクを吐出する
ための吐出口が形成された吐出口形成部材を一体的に備
えた第２基板と、を備えたインクジェットヘッドにおい
て、レーザー光の照射によって形成された前記インク路
に連通した前記吐出口はその最外表面開口の面積が前記
インク路のインクの吐出方向に直交する方向の断面の面
積の３５％以上６０％以下であることを特徴とする。

〔作用〕

以上の構威によれば、吐出口面積をインク流路断面積に
対して従来より大きくとることが可能であって、しかも
吐出口形状がインク流路断面形状と相似であるために、
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ＩＪＲＡ
．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。

本例でのインクジェットカートリッジ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ットＩＪ．Ｕ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（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
ャリッジＨＣに対して着脱可能なデイスポーザブルタイ
ブである。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。

第２図において、１００はＳｉ基坂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Ａ１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バツド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１　３００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ッジＩＪ
Ｃ（第３図）において、その周囲の３辺を平行構３００
０．３００１の複数で形成されたヘッド先端域の延長点
にあって、ゴミやインク等の不要物が突起２５００．２
６００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ッキン、７００は
供給管のタンク側端部に設けられたフィルターである。

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１　６００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６００の裏面側ビン（
不図示〉を支持体３００の穴１，９０１．１９０２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？Ｊ！＃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ＩＪＵの
位置決め面は正確に得られる。

（ｉ　ｉ）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１　０００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１　０００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
で構成ざれている。

９００はインクを含浸させるための吸収体であり、カー
トリッジ本体１０００内に配置される。

１２００は上記各部１００〜６００からなるユニットＩ
ＪＵ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１　０００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。

この木例では、インクを供給可能な部分は、犬気連通口
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１４
０１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ｉｏｏｏは
、インクタンクの木体ｉｏｏｏの後方面において、キャ
リッジ移動方向に平行なリプを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２４０
０，２５００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
、リプ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ｉ　ｏｏｏ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かできた。１４０
１はカートリッジ内部を大気に連通ずるために蓋部材に
設けた大気運通口である，１４００は大気運通口１４０
１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１
１００の全体にリブを設けるようにすることでインク吸
収体９　０　０　ｈ）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戒である。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、タンクの大気運通口は、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Ｉ
ＪＣ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戒をとってい
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、大気運通口
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休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、上記大気連道
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
面もしくはキャリッジの表面の載置基準面に平行な直線
をＬ．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の高さは支持休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ツク４
００１の９０”角の係合面４００２が係合する爪２１０
０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。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１９
００．２０００に夫々対応するインクタンクの突起１８
００．１８０１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３
００をその側面に固定するためのものである。上述の線
Ｌ，に垂直でこの突起１８００を通る直線をＬ３％突起
ｌ８０１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１　２００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，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１８００．１８０１が存在し
ているので、さらにヘッド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Ｉ
ＪＣ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
ｉ８００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。このため木例では、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ＩＪＬＩ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４００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。

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、ボリフ
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１０
００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６
００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ｉ８００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１　７００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｝−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。

（ｆｉｔ）キャリッジＨＣに対するインクジェットカー
トリッジＩＪＣの取付説明第５図において、５０００はプラテンローラで、記録媒
休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３０００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４０
００　（厚さ２ｍｍ）と、カートリッジ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一ト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一ト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ＩＪ
Ｃを記録位置へ固定するための位置決め用フツク４００
１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２５００．２
６００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装着時の前面位置し，
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、力一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、これらの間にパッドコン
タクト域を形成すると共にパツド２０１１対応のボツチ
付ゴムシ一ト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、カートリッジ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
のバツド２０１を前述した線Ｌ，に関して対称となるよ
うに分布させているので、ゴムシ一ト４００７の各ボツ
チの変形量を均一化してパッド２０１１．２０１の当接
圧をより安定化している。木例のバツド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に係合する長欠を有
し、この長大の移動空間を利用して図の位置から反時計
方向に回勤した後、プラテンローラ５０００に沿って左
方側へ移動することでキャリッジＨＣに対するインクジ
ェットカートリッジＴＪＣ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ッジＩＪＣはプラテンロー
ラ側へ移動しつつ位置決め突起２！５００．２６００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。

そしてフツク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Ｉ
ＪＲＡ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はビン（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５
０００に対して押圧する。５００７．５００８はフオト
カブ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、５
０１９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
ードが木例Ｃ適用できることはいうまでもない。又、５
０１２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。

これらのキャツピング、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
は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。

（実施例１）第１図（ａ）はヒーターボード８と本例に係わる天板１
４とを接合して構威される記録ヘッド本体の斜視図であ
る。

木例に係わる天板１４は、インク液路溝２５と、これに
対応してオリフィスプレート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、オリフイスプレート１０を一体
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、ボリブロピレンなとの樹脂を用い、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社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
ムがさえぎ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、公差を大ききとれ、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。

本実施例において、インク流路断面の大きさを、上底４
０μｍ，下底６０μｍ，高さ６０μｍの溝で形成し、レ
ーザー光の照射角をインク流路に対し５゜の傾きとし、
インク流路断面と相似の吐出口を形成したときの状態を
第１図（ｂ）に示す。この図でわかるように、レーザー
ビームがーｒンク流路溝でさえぎられない範囲で最大限
の大きさの吐出口を形成する際に、吐出口形状をインク
流路断面形状と相似形とすることで吐出口面積のインク
路断面積に対する割合は５０％であり、吐出口面積で円
形のときの２４％の約２倍にすることができる。またイ
ンク流路断面積の５０％にまでに大きくすることが可能
となり、吐出エネルギーによってインク液滴を効率よく
吐出させることが可能となる。

ここで吐出口面積のインク流路断面積に対する割合は、
インク流路断面の形状で異なるが、その割合は本発明者
らの各種インク流路断面形状で行った研究によって３５
％以上６０％以下が好ましいことが見い出された。３５
％未満では吐出口が円形のときに近くなり、前述した問
題点のように十分な吐出インク液滴体積が得られなくな
る。

また６０％をこえるとテーバー状の吐出口のインク流路
側の面積がインク流路断面積をこえることになり、安定
した吐出口形成が不可能となるため、吐出状態に乱れが
生じてしまい好ましくない。

次に、このように吐出口形状をインク流路断面形状と相
似にした天板１４を用いてインクジェット記録ヘッドを
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をオリフィスプレート１
０に突き当てて接合し、記録ヘッドを得る。

以上の如き構成では、従来のように天板と才リフィスプ
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、記録ヘッドの量産性並
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ィスやインク流
路の閉塞の恐れがない。さらに、ヒータボード８とオリ
フィスプレート１ｏを一体とした天板との接合時に、オ
リフィスプレート１ｏ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ッドは、第２図、第３図に示すよう
なカートリッ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ェットプリンタ、すなわち、
デイスポーザブルのカートリッジを用いるインクジェッ
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戒される記録ヘッドと、円形の吐出
口をもった従来型の記録ヘッドとを、前述のプリンタで
それぞれ記録を行ったところ、従来型の記録ヘッドでは
濃度が不十分であるのに対し、本実施例の記録ヘッドで
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。

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スる。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、短パルス発振
できる、レンズで集光することでエネルギ密度を非常に
大きく出来るなどの利点を有する。

エキシマレーザ発振ｍば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−Ｆ１　Ｘｃ−Ｃｊ
２、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　フ才ト　デコンポジション（Ａｂｌａｔｉｖｅ
　Ｐｈｏｔｏｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）（ＡＰＤ）
Ｊ程が生じ、この過程によってボ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（ＰＩ
）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、ＰＴの光を
吸収する波長がυＶ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ッジ面が流れ、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
ミックス、Ｓｔ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。

本実施例の場合、前述の光学レンズ系はマスクの像を縮
少して投影し、流路の断面を、上底１００μｍ，下底１
４０μｍ，高さ１００μｍの台形としたので、投影マス
クは上底３００μｍ、下底４２０μｍ１高さ３００μｍ
の台形のパターンを持つ、アルミニウム蒸着マスクを用
いた。

（実施例２〉第７図（ａ）．（ｂ）に本発明に係わるもう１つの記録
ヘッドの構成例を示す。本実施例に係わる天板１４′は
、矩形断面をもつインク流路溝２５′　と、これに相似
形の吐出口１１′　とを所望の個数（図においては簡略
のために２個）を有し、オリフイスプレート１０′を一
体に設けたものである。これを前述の実施例１と同様に
ヒータボード８と接合して記録ヘッドを構威している。

本実施例では４５μｍ×４５μｍのインク流路断面に対
し、３２μｍ×３２μｍの相似形の吐出口を形成してお
り、吐出口面積のインク流路断面積に対する割合は５０
％である。このような吐出口をもつ記録ヘッドを実施例
１と同様に記録したところ、インクの吐出量が多く濃度
の高い鮮明な画像が得られた．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４３１
３１２４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、キャビング手段、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〕

以上の説明より明らか゜なように本発明によれば、吐出
口面積をインク流路断面積に対して従来より大きくとる
ことが可能であって、しかも吐出口形状がインク流路断
面形状と相似であるために、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できる．また、記録に必要なインク液滴の吐出速度を得ることは
もちろんのこと、十分な吐出体積が得られる。インクジ
ェットヘッドが提供できる。この結果、濃度が高く、品
位の高い記録画像を得ることができる。

さらに、このように優れた効果を有するインクジェット
ヘッドとインクタンクとを一体構成とした記録特性に優
れるインクカートリッジを提供できる。

さらにまた、優れた効果を有するインクジェットヘッド
とインクタンクとを一体に構成したインクカートリッジ
を搭載した記録特性に優れたインクジェット記録装置が
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明に係るヒータボードと天板とを接
合して構成されるインクジェット記録ヘッド本体の一例
を示す斜視図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）に示した記録ヘッド本体の
吐出口形状をインク流路断面と相似にしたときの説明図
、第２図は本発明に係わるインクジェットカートリッジの
一例の分解斜視図、第３図は本発明に係わるインクジェットカートリッジの
概略斜視図、第４図は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、第５図はインクジェットカートリッジが装置本体のキャ
リッジに装着される様子を示す上面図、第６図は本発明
に係わるインクジェット記録装置を示す図、第７図（ａ）は本発明の第２の実施例に係わるインクジ
ェット記録ヘッド本体の斜視図、第７図（ｂ）は第７図
（ａ）に示した記録ヘッド本体の吐出口形状を表わす説
明図、第８図はエキシマレーザー光でオリフイスを加工する場
合の一例を示すオリフイス加工装置の模式的構成図、第９図及び第１０図は一従来例を示すインクジェット記
録ヘッドのそれぞれ斜視図及び断面図、第１１図はエキシマレーザー光でオリフイスを加工する
場合の他の例を示すオリフイス加工装置の模式的構成図
、第１２図は第１１図に示す装置によってオリフイスを加
工した第２の従来例を示すインクジェット記録ヘッドの
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、６．１１．１
１′・・・吐出口、７，２５．２５’・・・インク流路
溝、８・・・基板（ヒータボード）、９，１４，】４′
・・・天板、１０・・・オリフイスプレート、１５・・
・吐出ヒータ憔ｑ図喘１０図ｉｏｙ

Claims

【特許請求の範囲】

（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
とによりインク流路を形成するための凹部を有した第２
基板と、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と、を備えたイン
クジェットヘッドにおいて、前記吐出口の形状がインク流路のインク流れに垂直な断
面形状と相似であって、かつ吐出口面積が、前記インク
流路断面の面積の３５％以上６０％以下であることを特
徴とするインクジェットヘッド。
（２）インクを吐出するために利用される吐出エネルギ
ー発生素子を備えた第１基板と、該第１基板と接合する
ことにより、インク路を形成するための凹部を備えると
共に、前記インク路に連通し、前記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を一体的に備え
た第２基板と、を備えたインクジェットヘッドにおいて
、前記インク路はインクの吐出方向に関して直交する方向
の断面形状が台形形状であり、前記インク路に連通した
前記吐出口は、前記インク路の断面形状と相似である台
形形状であることを特徴とするインクジェットヘッド。
（３）インクを吐出するために利用される吐出エネルギ
ー発生素子を備えた第１基板と、該第１基板と接合する
ことによりインク路を形成するための凹部を備えると共
に、前記インク路連通し前記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を一体的に備えた第２
基板と、を備えたインクジェットヘッドにおいて、前記
インク路はインクの吐出方向に関して直交する方向の断
面形状が台形形状であり、前記インク路に連通した前記
吐出口はレーザー光の照射により形成されたものであり
、前記インク路の断面形状と相似である台形形状である
ことを特徴とするインクジェットヘッド。
（４）インクを吐出するために利用される吐出エネルギ
ー発生素子を備えた第１基板と、該第１基板と接合する
ことによりインク路を形成するための凹部を備えるとも
に前記インク路に連通し前記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を一体的に備えた第２
基板と、を備えたインクジェットヘッドにおいて、レー
ザー光の照射によって形成された前記インク路に連通し
た前記吐出口はその最外表面開口の面積が前記インク路
のインクの吐出方向に直交する方向の断面の面積の３５
％以上６０％以下であることを特徴とするインクジェッ
トヘッド。
（５）前記吐出口は、前記第２基板の前記凹部形成領域
側から紫外レーザー光を照射することで形成されること
を特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット
ヘッド。
（６）前記レーザー光はエキシマンレーザーであること
を特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッド。
（７）前記台形形状の吐出口は、前記第２基板のインク
路断面の台形形状と相似形状の台形形状のパターンを有
した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エキシマーレーザー光を照射するこ
とで形成されることを特徴とする請求項３に記載のイン
クジェットヘッド。
（８）前記レーザー光は、前記第２基板の前記凹部形成
領域側から照射されるエキシマレーザー光であることを
特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド。
（９）前記吐出エネルギー発生素子は電気熱変換体であ
ることを特徴とする請求項１、２、３または４のいずれ
かに記載のインクジェットヘッド。
（１０）請求項１、２、３または４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、を一体的に備えたことを特徴とするインク
ジェットカートリッジ。
（１１）請求項１、２、３、または４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備えた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。