JPH03101960A - 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 - Google Patents

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
が形威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休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、インク滴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、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８図に示す。第８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バ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に連通ずるインク路、１
１３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バー状になっ
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ィ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
を照射してオリフィスを形戒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、１
１４はオリフイスプレートと一体とした天板である。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Ｃ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ピームに対して傾
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摘の量が得
られる吐出口径に加工できない。

トコろで、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。したかっ．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は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・木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。

〔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素子の配置部位に対応し
てインク路を形成するための凹部を有する第２基板と、
前記インク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、前記吐出口の形状が、対称性を有す
る２ｎ角形（但しｎ＝３以上）であることを特徴とする
。

そして、前記インク路は、インク吐出方向と直交する方
向の断面形状が台形形状であることを特徴とする。

また、吐出口の形状はインク路の断面形状の台形の縮径
部側に沿った形状で、しかも対称性を有する六角形状と
することを特徴とする。

〔イ乍用〕

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休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。

木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ｒＪＵ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ィスポーザブルタイブ
である。木例第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ざれた構成と
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ＩＪＬＩ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Ｓｔ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。

２ｎ０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２ｎ１
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１　５００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２ｎ０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１８００．１８０１に係合する
位置決め用穴３１２，１９００．２ｎ００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２２ｎ０　（後述）を貫通可能にす
る穴３２ｎをも有している。支持体３００に対する配線
基板２ｎ０の取付は、接着剤等で貼着して行われる。

尚、支持体３０ｏ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辺を平行溝３００
０．３００１の複数で形威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ッジＩ　ＪＣ
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舶部
材６００は、前述シたインク供給管２２ｎ０に連続する
インク導管１　６００を供給管２２ｎ０側が固定の片持
ちばっとして形成し、インク導管の固定側とインク供給
管２２ｎ０との毛管現象を確保するための封止ビン６０
２が挿入されている。尚、６０１はインクタンクＩＴと
供給管２２ｎ０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１　５００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Ｒ１９０１．
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。

（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ＩＪＬＪ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
トリッジ本体１０００内に配置される。

１２ｎ０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１２ｎ０よりイン
クを注入することにより吸収休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１４
０１側から連続させてインク供給口１２ｎ０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１２ｎ０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ｔｏｏｏは
、インクタンクの本体１　０００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２４
００．２５００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１　０００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
プによってインク吸収体のタンク供給口１２ｎ０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１２ｎ０側へ毛管力で導びくことかできた。１４
０１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１４
０１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
たリプ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
状が通しているが、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１　２ｎ０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、木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成をとってい
る。そして、インクジェットユニットｒＪＵ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体９００厚み全体に対
する大気圧供給空間１４ｏ２を形威してある。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、上記大気運通
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ＩＪＬＪ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Ｌ，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
４００１の９０１角の係合面４００２が係合する爪２１
００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Ｌ，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
００．２ｎ００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
１８０１を通る直線をＬ２としたとき、直線Ｌ３上には
上記供給口１　２ｎ０のほぼ中心が位置するので、供給
部の口１２ｎ０と供給管２２ｎ０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
１１Ｌ２．Ｌ３は一致していす、ヘッドｒＪＨ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ＩＪＵ全体の温度分布の均一化を環境
社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１２ｎ０、支
持体３００に設けた穴３２ｎ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プ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、ポリフ
エニレンオキサイド、ボリブロピレンなどの絹脂を用い
、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ｉｏ
ｏｏ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。文部品点数
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Ｍ８００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｝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。

（ｉ　ｉ　ｉ）キャリッジＨＣＩＣ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
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２ｎ０のパッド２ｎ１に対応するパツド２ｎ１１を具
備したフレキシブルシ一ト４００５及びこれを裏面側か
ら各バツド２ｎ１１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
５よりもわずかに（約０．１ｎｍ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４０１
０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バツド２ｎ１１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２ｎ１を前述した線Ｌｌ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２ｎ１１．２ｎ１の当接圧をよ
り安定化している。本例のパッド２ｎ１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に係合する長大を有
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ャリッジＨｅ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
ツク４００１の左方側移動によって９０”のフック面４
００２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２ｎ１．２ｎ１１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２ｎ１．２ｎ１１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５ｏ１３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５ｏ１３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
ードが本例に通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５０２ｎ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。上述における各構威は単独でも複合的
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８と木例に係わる天板１
４とを接合して構成される記録ヘッド本体の斜視図であ
る。

本例に係わる天板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、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１
４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
型内で一体定同時成形してある。

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。

吐出口形成の詳細を第１図（ｂ）に示す。同図に承した
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１１
３に関して片側θ１：＝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０２＝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２ｎ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
７３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１
００μｍ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Ｄ２ｈ対称性をもつ六角形のパターン２
６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ィス
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ィ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をオリフィ
スプレート１ｏ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オリフィスプ
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
リフィスプレート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成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。

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
録ヘッドと本実施例によって構成される記録ヘッドとを
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は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−Ｃｊ２
、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
３０〜１　０００Ｈｚ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
をボ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　フォトデコンボジシＥｌ　：／　　（Ａｂｌａ
ｔｉｖｅ　Ｐｈｏｔｏｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）　
（Ａ　ＰＤ）過程が生じ、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、例えばボリイよド（ＰＩ
）フィ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、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通用可能であるが、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４
３１３１２４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ｋ−　１＆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に縮少
するテーバ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ｌａ２ｈ対称のため、円形のオリフィ
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ェットヘッ
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記録装置本体の
キャリッジに装着される様子を示す上面図、 第６図は本発明に係るインクジェット記録装置、 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
すオリフィ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イスを示す断面図で
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・．．
オリフィスプレート、１１・・・吐出口、１５・・・吐
出ヒータ２５・・・インク流路溝、２６・・・マスクパ
ターン１０ブ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （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素子の配置部位に対応して
   インク路を形成するための凹部を有する第２基板と、前
   記インク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、 前記吐出口の形状が、対称性を有する２ｎ角形（但しｎ
   ＝３以上）であることを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。
2. （２）前記吐出口は前記天板と前記吐出口形成部材とが
   接合された状態で、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ることを特徴とする請
   求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. （３）前記第２基板と前記吐出口形成部材は一体的に成
   形されたものであることを特徴とする請求項１に記載の
   インクジェットヘッド。
4. （４）前記紫外レーザーは、エキシマーレーザーである
   ことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッ
   ド。
5. （５）前記対称性を有する２ｎ角形（但しｎ＝３以上）
   形状の吐出口は、対称性を有する２ｎ角形（但しｎ＝３
   以上）形状のパターンを有したレーザー光射へい部材を
   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
   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に記載のインクジェットヘッド。
6. （６）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に記載のインクジェットヘ
   ッド。
7. （７）前記インク路は、インク吐出方向と直交する方向
   の断面形状が台形形状であることを特徴とする請求項１
   に記載のインクジェットヘッド。
8. （８）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
   的に備えたことを特徴とするインクジェットカートリッ
   ジ。
9. （９）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
   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。