JPH0584913A - 液体噴射記録ヘツド及び該記録ヘツドを用いた記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェット記録ヘッドの駆動時の発泡現
象によって生じる気泡の成長を制御することによって、
高速駆動を達成すると共に、マイクロドロップの現象に
よる高画質を達成する。 【構成】 インク路内の熱作用部に対応する位置に、流
路断面積を極小にする狭窄部を設けるこのことによって
上記目的を達成する。

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ヘ
ッド及び事務機器一般に用いられるプリンター、複写
機、ファクシミリ、インクジェット記録装置等に適用可
能な、記録ヘッド又はインクタンク一体型の記録ヘッ
ド、最適には、装置本体に対して着脱可能な記録ヘッド
に関する。

【０００２】（従来技術の問題点）ノンインパクト型記
録装置の一つとして、インクを飛翔させて記録を行うイ
ンクジェット記録装置が知られている。中でもインクに
熱エネルギ−を与え発泡現象を生じさせることによりイ
ンクを飛翔させる熱インクジェット記録装置が高精細記
録等の観点から注目されている。

【０００３】図１１の一点鎖線は、従来の熱インクジェ
ット記録ヘッドのノズル部分の模式的縦断面図を示して
いる。同図の１はインク路２内に配された発熱抵抗部で
あり、ここで発生した熱がインク路２内に満たされたイ
ンクに作用する。このとき発熱部１上のインクが急激な
状態変化（発泡現象）を起こし、インク路内の一部のイ
ンクを吐出口３から被記録媒体へと飛翔させて記録が行
われる。発熱抵抗部１の加熱により生じた泡は、発熱抵
抗部のによる加熱が終わるとともに縮小消滅し、再びイ
ンク路２内はインクで満たす状態と成る（インクのリフ
ィル過程）。

【０００４】しかし、図１１の一点鎖線で示されるよう
な従来の記録ヘッドにおいては、発泡した泡が必要以上
に大きくなってしまい消泡に時間要するため、また吐出
に発泡時のエネルギ−が吐出口方向（Ｂ方向）に伝わる
と同時にインクの供給側である上流側（Ａ方向）にもバ
ック波として伝わるため、再度ノズル内をインクで満た
す（リフィル）のに時間を要してしまう。

【０００５】一般的に吐出口部分の形状は図１１に示す
ように吐出方向に向かって細くする構造を取ることが多
い。このような場合に、吐出口部分の流路抵抗はノズル
内の他の部分に対して大きくなってしまう。その結果、
発泡で生じたエネルギーは、ノズル上流側に多く伝わる
傾向があり、このノズル上流へのエネルギ−の伝播によ
りリフィル時間をさらに時間を要してしまう。

【０００６】このように、リフィル時間が長いヘッドで
高速記録を行うとインクのリフィルが間に合わなくな
り、インクの不吐出を生じてしまう虞があった。

【０００７】また、バック波がインク流れの上流側に強
く伝わると、ヘッドのノズルの上流部に位置し複数ノズ
ルにインクを供給する共通液室を介して、このバック波
が他のノズルに伝播し、他のノズルに伝わることによっ
てインクの吐出状態に影響を与えてしまう。 一方、発
生した泡によって吐出させるインクジェット方式におい
ては、その泡が膨張から収縮へと転じ、消泡する瞬間に
高い圧力と消泡に伴う衝撃波が発生することが知られて
いる。この衝撃波が発熱抵抗部にダメージを与えてヘッ
ドの寿命を短くしてしまうという解決すべき課題があっ
た。さらに、消泡に伴う衝撃波が吐出口側へ伝播し、メ
ニスカスを衝撃することによって微小な液滴（マイクロ
ドロップ）を発生する場合がある。このマイクロドロッ
プが、印字品位の定価や記録紙やプリンター機内を汚染
するという解決すべき課題があった。

【０００８】（目的）本発明の目的は上述したような課
題を解決することであり、インクのリフィル特性を向上
させ、高速且つ高品位の印字が可能なインクジェット記
録ヘッド及び該記録ヘッドを用いた記録装置を提供する
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するためにインク流路を広げると共に、流路内に発
泡時の泡及び消泡時の泡の制御、更に消泡時に発生する
衝撃波の制御を行うための部材を備えることによって、
リフィル特性の向上マイクロドロップ発生の制御を行っ
た。

【００１０】本発明者らが上述の目的を達成するために
研究を行ったところ次ぎのようなことが分かった。イン
クのリフィル特性の向上を図る為には、流路断面積を図
１１の実線で示されるごとく従来のノズル（同図一点鎖
線）より大きくし、流路抵抗を下げて上流側（Ａ）から
のインクの流入速度を上げることが考えられる。しか
し、単に流路断面積を大きくしただけでは、発泡によっ
て生ずる泡の大きさがより大きくなってしまい、かえっ
てリフィル時に補給しなければならないインク量が増大
してしまうため、リフィル特性の向上に十分な効果が得
られなかった。

【００１１】これらの課題に対し、本発明者らはインク
路を広げ、インク路内の熱作用部に発生した泡及び衝撃
波等の制御を行うための少なくとも一カ所に断面積が極
小に成る部分（狭窄部）を設けることにより解決可能で
あることを見いだした。

【００１２】また熱作用部の上流側にも少なくとも一カ
所の狭窄部を備えることによって更に良い効果を得るこ
とが可能であることを見いだした。

【００１３】このような本発明は、液流路が少なくとも
熱作用部に液流路に垂直な断面積が極小となる狭窄部を
有していることを特長とする液体噴射記録ヘッドであ
り、また他の発明は、発熱抵抗部が配される面と対向す
る側に、前記面側に向かって互いの間隔が広がるよう配
された２つの面を有することを特徴とする液体噴射記録
ヘッドであり、また、他の発明は、発熱抵抗部が配され
る面と対向する側に、前記面側に向かって面方向を有
し、互いに向かい合う２つの面を有することを特徴とす
る液体噴射記録ヘッドであり、また他の発明は、液流路
が少なくとも熱作用部に液流路に垂直な断面積が極小と
なる狭窄部を有している液体噴射記録ヘッドと、該記録
ヘッドに駆動信号を与えるための駆動信号供給手段とを
有している記録装置であり、更に他の発明は、吐出口よ
り液体を吐出する発熱抵抗部と、を有し、前記発熱抵抗
部が配される面と対向する側に、前記面側に向かって互
いの間隔が広がるよう配された２つの面を有する液体噴
射記録ヘッドと、記録ヘッドに駆動信号を与えるための
駆動信号供給手段とを有している記録装置である。

【００１４】以上のような構成をとることにより、発泡
によって生ずる泡の大きさが規制され、上流側へのイン
クの不要な押し戻しが抑制され、リフィル時間が短くな
る。また、狭窄部がない場合と比べて吐出量や吐出速度
などが大きく安定的に吐出するようになった。これは吐
出口と狭窄部との流路抵抗および質量のバランスが改善
されたためであった。さらに、ヒーターの寿命が向上す
ることが確認された。また、吐出口へ伝播する衝撃波を
低減させるため、発生するマイクロドロップも軽減し
た。

【００１５】

【実施例】これらの目的を達成するための構成を以下に
詳しく述べる。図１は上述の改良を行った本発明のノズ
ルの一実施例を示す縦断面模式図である。なお図１にお
いては、発泡時におけるノズルの対象面での断面模式図
を示している。同図１は発熱抵抗部を、同図のＤ０は発
泡時に吐出口１２から吐出されようとするインクを示し
ており、２は発泡した泡２３が最終的に消泡する消泡点
を示している。

【００１６】インクジェット記録装置のノズルは、一般
的に効率良く吐出口から液滴を吐出させるために、発熱
抵抗部１から見た上流側と吐出口側とのインクの質量お
よび流路抵抗のバランスは吐出口側が小さくなってお
り。その結果、消泡時のインクの移動も主にこれらのバ
ランスに従うため、消泡位置はヒーター中央よりも上流
側になる。

【００１７】本実施例では、発熱抵抗部上の熱作用部に
対応する位置に、消泡点２より吐出口側にインク路の断
面積が極小になる部分ＨＪを持つような構造を示してい
る。

【００１８】このようにインク路断面積の極小になる部
分Ｈを持つことによって発泡時のエネルギ−を吐出方向
（下流側）と上流側に分離することができる。更に吐出
口へ向けて図の如く面を傾斜させる構造にすることによ
って、発泡時にインク路内上方に伝わるエネルギ−まで
も吐出口方向へ集中させることができインクの吐出速度
を増すことができる。このとき極小部Ｈを形成する部分
の角度αは発泡時のエネルギ−を、吐出口方向に向かわ
せるため、つまり、インク路上方へ伝わるエネルギ−を
上流側より大きく吐出口方向へ伝えることを考えてある
程度大きく取ることが必要であり、一方βは上流へのエ
ネルギ−の伝播を軽減させるために小さな角度にしたほ
うがよい。よってα＞βとすることが望ましい。またこ
のとき極小部Ｈから吐出口側でインク路断面積が単調に
増加した方がより望ましい。また、消泡過程中には発泡
部分２３が小さくなるにつれて吐出ヒーターの上流側と
吐出口側から消泡位置に向けてインクが流れ込むが、こ
のとき本発明の如く消泡点より吐出口側に極小部を持た
せることによって、泡の収縮過程中に極小部の吐出口側
の面（図１０のＬＨ面）が吐出口側からのインク流に対
して流抵抗を生じさせる。このことによって、インク吐
出後のメニスカスの後退量を減少させることができ、ノ
ズル前方までインクで満たすのに必要なインク量を減少
させることができる。

【００１９】更に、消泡位置よりも吐出口側に断面積が
極小部Ｈが位置するノズルの場合、泡の収縮過程におい
て吐出口側から消泡点に向かって流れ込むインクはこの
極小部を通過した後、極小部の上流側（図１０のＸ_X Ｈ
面付近）に乱流を生じ、インクの上流側への移動を抑制
するためにリフィル特性の向上を図ることができるとと
もに、発生した乱流によって消泡時の衝撃力を弱めるた
め発熱抵抗部の寿命を向上させることができる。

【００２０】この様に泡の収縮時に極小部の上流側に消
泡時の発熱抵抗部への衝撃力を弱めるような乱流を生じ
させるためにも、好ましくは極小部の下流側（吐出口
側）の流路断面積の増加率より、上流側の流路断面積の
増加率の方が大きいことが望ましい。このため角度αと
βはα＞βとすることが望ましい。

【００２１】消泡点より下流側（吐出口側）に上述した
様なインク路断面積の極小部を持つことで、消泡時に発
生し吐出口方向へ伝播する衝撃波の一部をこの極小部の
上流側の面（図１０のＸ_X Ｈ面；衝撃波減少部）で反
射，減少させる。このことにより、衝撃波によって発生
するマイクロドロップの生成も軽減されるのである。

【００２２】以上述べた効果を得るためには前述したよ
うに極小部の位置がヒーター上にあることが必要であ
る。

【００２３】ここで、上述した消泡点（消泡位置）の特
定を行う代表的な方法について簡単に説明する。

【００２４】前述したような本発明の流路を構成する壁
のうち、基板と対向する側の壁をポリサルフォン等の透
明な材料を用いて形成した記録ヘッドを用意する。この
透明な壁を通して光が流路内に入り込むようにストロボ
露光装置を配置し、記録ヘッドの駆動時の消泡タイミン
グに同期させて露光させ、実体顕微鏡等を用いて観察す
る。

【００２５】なお、消泡点の特定を行う実験において
は、流路を満たす液体としてインクを用いると消泡点の
観察が困難になるため、インクの組成から顔料成分だけ
を除いた液体を利用している。インク中の顔料成分は通
常溶媒中に溶解しており、発泡及び消泡時の核とはなら
ないため、これを除去した状態で実験を行っても、消泡
点の特定には問題はない。また、顔料を除くことによっ
て生じる粘性変化も非常に僅かなものなので、顔料を除
いた液体を用いても支障はない。

【００２６】以上のような方法において観察される消泡
点は±５ミクロン程度の範囲で特定することが可能であ
る。

【００２７】以上、基板と平行な面内において消泡点を
特定する方法について説明したが、基板と垂直な面内に
おいて消泡点を特定する場合においても、同様な方法を
用いることによって行うことができる。

【００２８】また、構造上観察が困難な記録ヘッドにお
いては、観察を行う流路を構成する壁の一部を透明な壁
等に変えて観察を行えるような形にしたヘッドを用いた
り、Ｘ線等の被破壊検査法を応用したりしてもよいし、
消泡時に生じる衝撃波を音波として捕らえ位置を特定す
る方法等を用いてもよい。

【００２９】ところで、上述の狭窄部を形成するための
インク流路断面積の極小部形状は図１のように尖頭形状
でもよいし、図２のような台形状でもよい。 図２のよ
うな台形状の場合、狭窄部位置とは台形部の上面（イン
ク路断面積の小なる部分）の中央Ｈと定義する。

【００３０】次ぎに上述のインク流路断面積の極小部
（狭窄部）の形状について更に検討した結果を示す。

【００３１】図２はノズルの模式断面図であり、１２は
吐出口の外部開口、１は発熱抵抗部であり、インク路２
５は上流側の共通液室で他のノズルとの共通液室に繋が
っている。

【００３２】本実施例においては、ノズル長３５０μ
ｍ、ノズル断面積を３２００μｍ²吐出口断面積の外部
開口部面積９００μｍ²、ヒ−タ−長１５０μｍとし、
狭窄部ＨＪの開口部断面積Ｓを２００μｍ²〜３０００
μｍ²、狭窄部位置Ｌ（吐出ヒ−タ−の吐出口側端部か
らＪまでの距離）を０〜１５０μｍ、狭窄部幅Ｗを０〜
１５０μｍ、前方断面積変化部の長さＬ１を０〜１５０
μｍ、後方断面積変化部の長さＬ２を０〜１５０μｍの
範囲で変化させた。

【００３３】以上の寸法変化を変化させたノズルを作成
し、その一覧を表１、表２に示した。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】Ｎｏ．１〜５は狭窄部位置Ｌを７５μｍ、
狭窄部幅Ｗを３０μｍ、前方断面積変化部の長さＬ１を
３０μｍ、後方断面積変化部の長さＬ２を３０μｍと
し、狭窄部断面積Ｓを２００μｍ²〜３０００μｍ²の範
囲で変化させた。

【００３７】Ｎｏ．３，６〜９は狭窄部断面積Ｓを１６
００μｍ²、狭窄部幅Ｗを３０μｍ、前方断面積変化部
の長さＬ１を３０μｍ、後方断面積変化部の長さＬ２を
３０μｍとし、狭窄部位置Ｌを０〜１５０μｍの範囲で
変化させた。

【００３８】Ｎｏ．１０〜１３は狭窄部断面積Ｓを１６
００μｍ²、狭窄部位置Ｌを７５μｍ、前方断面積変化
部の長さＬ１を３０μｍ、後方断面積変化部の長さＬ２
を３０μｍとし、狭窄部幅Ｗを０〜１５０μｍの範囲で
変化させた。

【００３９】Ｎｏ．１４〜１７は狭窄部断面積Ｓを１６
００μｍ²、とし、狭窄部位置Ｌを７５μｍ、狭窄部幅
Ｗを３０μｍ、後方断面積変化部の長さＬ２を３０μｍ
とし、前方断面積変化部の長さＬ１を０〜１２０μｍの
範囲で変化させた。

【００４０】Ｎｏ．１８〜２１は狭窄部開口部断面積Ｓ
を１６００μｍ²、とし、狭窄部位置Ｌを７５μｍ、狭
窄部幅Ｗを３０μｍ、前方断面積変化部の長さＬ２を３
０μｍとし、後方断面積変化部の長さＬ１を０〜１２０
μｍの範囲で変化させた。

【００４１】Ｎｏ．２２、２３は従来の設計手法による
狭窄部がないもの（図１１の一点鎖線）、及びその断面
積を増やしたヘッド（図１１の実線）を比較例として試
作した。

【００４２】以上２３種類のヘッドを試作し、評価を行
った。評価内容は最大発泡体積及びインクのリフィル時
間で行った。

【００４３】図３は狭窄部の開口断面積を２００μｍ²
〜３０００μｍ²の範囲で変化させたＮｏ．１〜５の評
価結果である。狭窄部の開口断面積Ｓ２を小さくしてい
くと最大発泡体積は減少していくが、狭窄部の開口断面
積Ｓ２が４００μｍ²未満ではリフィル時間が増加す
る。これは極小部での流抵抗が増加する為だと考えられ
る。したがって、以上の観点から許容し得る最適な範囲
は４００μｍ²〜２８００μｍ²であり、ノズル断面積Ｓ
１との比では１／８〜７／８の範囲とすることが望まし
い。リフィル時間とマイクロドロップの吐出方向の修正
の観点からは、その断面積は、消泡位置での液流路断面
積の４０％以上８０％以下であることが実用上有効で、
更に好ましくは、５０％より大きく７０％以下の断面積
とするのが良い。

【００４４】また、発生する気泡と接触しないことが望
ましい。

【００４５】Ｎｏ．２２のヘッドと比較すると狭窄部の
無いヘッドではノズル内の流抵抗が大きいため、Ｎｏ．
４とＮｏ．５の中間程度のリフィル時間がかかってしま
う。またＮｏ．２３のヘッドと比較するとこの流路を広
げたヘッドでは、ほぼＮｏ．１と同様なリフィル状態を
示した。図４は狭窄部位置Ｌを０〜１５０μｍの範囲で
変化させたＮｏ．６〜９の評価結果である。狭窄部位置
Ｌを大きくしていくと最大発泡体積及びリフィル時間は
減少していくが、発熱抵抗部後方側まで来ると最大発泡
体積及びリフィル時間は増加する。これは発泡抑制の効
果が変化し、リフィル特性も同様に変化している為だと
考えられる。同様に極小部での流抵抗が増加する為だと
考えられる。また、消泡位置は発熱抵抗部後方側にある
為、狭窄部位置Ｌは発熱抵抗部の長さの１／２より前の
ほうが良い。したがって最適な範囲は３０μｍ〜１２０
μｍであり、発熱抵抗部の長さとの比では１／５〜４／
５の範囲であり、望ましくは１／５〜２／５の範囲であ
る。

【００４６】図５は狭窄部幅Ｗを０〜１５０μｍの範囲
で変化させたＮｏ．１０〜１３の評価結果である。狭窄
部幅Ｗを大きくしていくと最大発泡体積は減少していく
が、狭窄部幅Ｗが１００μｍ以上ではリフィル時間が増
加する。これは狭窄部での流抵抗が増加する為だと考え
られる。したがって、最適な範囲は０μｍ〜９０μｍで
あり、発熱抵抗部との比では０〜３／５の範囲である。

【００４７】図６は前方断面積変化部Ｌ１を０〜１５０
μｍの範囲で変化させたＮｏ．１４〜１７の評価結果で
ある。前方断面積変化部Ｌ１を大きくしていくと最大発
泡体積は減少していくが、前方断面積変化部Ｌ１が９０
μｍ以上ではリフィル時間が増加する。これは断面積変
化部での流抵抗が増加する為だと考えられる。したがっ
て、最適な範囲は０μｍ〜９０μｍであり、発熱抵抗部
との比では０〜３／５の範囲である。

【００４８】図７は後方断面積変化部Ｌ２を０〜１５０
μｍの範囲で変化させたＮｏ．１８〜２１の評価結果で
ある。後方断面積変化部Ｌ２を大きくしていくと最大発
泡体積は減少していくが、後方断面積変化部Ｌ２が９０
μｍ以上ではリフィル時間が増加する。これは断面積変
化部での流抵抗が増加する為だと考えられる。したがっ
て、最適な範囲は０μｍ〜９０μｍであり、発熱抵抗部
の長さとの比では０〜３／５の範囲である。

【００４９】以上のように、ヒ−タ−（発熱抵抗層）の
寿命を延ばし、吐出口に伝わる衝撃波を低減させるため
には、消泡点を中心とする狭窄部開口断面（狭窄部が長
さを持つ図２の様な場合は最も吐出口側の断面）の見込
み角ができるだけ小さくなる様に狭窄部を設けることが
望ましい。すなわち、極小部（狭窄部）断面積をできる
だけ小さすると良い。

【００５０】しかしながら、吐出口断面積を小さくする
ほど狭窄部の流路抵抗は増大するため、適切な範囲が存
在する。実験によれば、狭窄部の断面積はノズル内の最
大流路面積の１／８以上７／８以下が望ましい。

【００５１】一方、狭窄位置をより吐出口側に近付けす
ぎるとリフィル特性やインクの吐出速度や吐出量に対す
る効果は漸減するため、狭窄位置は、ヒ−タ−の吐出口
側端部より上流側にＬ／５（Ｌ：ヒ−タ−長）以上で消
泡点までの範囲に設けるのが望ましい。更に望ましく
は、ヒ−タ−の吐出口側端部と消泡点との中間付近に設
けるのが良い。

【００５２】本実施例では、更にリフィル特性を落とさ
ず消泡時に発生する衝撃波の吐出口方向への伝播を更に
減少させるためには、流抵抗を下げるため、図８で示さ
れるように更に前方断面積変化部が短い形状としても良
い。なおこのときＬＨ，ＨＸＸを曲面で形成することに
より達成しても良い。また、本実施例で示した断面模式
図は、対称位置での縦断面図を示しているが、この場合
ノズルの形状を、発熱抵抗部が配された面から対向する
面に向けインク路の幅が狭く成る様な構造、例えばイン
クの流れ方向と交差する方向の断面形状が等脚台形の様
な形状場合には、発熱抵抗部に添ったインクの流れを阻
害することなく、インク路の上部に設けた狭窄部で発泡
時に発生した圧力及び消泡時に発生する衝撃波の調整を
行うことができる。なお本実施例では、発熱抵抗体上
に、一つの狭窄部を設けた例を示したが、流路抵抗及び
発泡消泡時の波の伝播の調整の仕方によっては複数の狭
窄部を有しても良いことは言うまでもない。

【００５３】図１０は他の実施例として、前述した発熱
抵抗部上の狭窄部に加えてその上流側にもう一つの狭窄
部を持つ構造にしたノズルの模式的縦断面図である。本
実施例においての後部狭窄部は、前述した発熱抵抗部
（吐出ヒ−タ−部）上の狭窄部と同じ側で、発泡時の吐
出圧力の損失を伴わないように吐出ヒ−タ−より上流に
位置している。

【００５４】この様な配置にすることによって、発泡時
に泡が大きく成るにつれて、インクが吐出ヒ−タ−の方
もしくは後方に移動するがこのときインクの吐出に関係
しないこれらのインクの流れを２つの狭窄部で囲む構造
（Ｈ−Ｘ_X−Ｘ_W −Ｉ；以下この領域を緩衝室と言
う。）としている。この様に緩衝室内のインクは、発泡
時に逃げ場がないため、Ｈ−Ｘ_X 方向及び，Ｘ_W −Ｉ方
向に沿った流れ（矢印２０）を生じる。この流れにより
発生した泡を押さえ込み泡の粗大化を防ぐことによっ
て、リフィル時間を更に早くすることができる。

【００５５】また、発泡時のエネルギ−を吐出口側に集
中させることができると共に、インクの上流側への流れ
（バック波）をも低減させることができ更にリフィル時
間を早くすることができる。以上の様な効果を良好に得
るためには、後部狭窄部の斜面Ｘ_W −Ｉは、熱作用部
（吐出ヒ−タ−上のインク路；Ａ−Ｂ−Ｘ_B −Ｋ）のノ
ズル方向の中心よりも上流であることが望ましく、更に
好ましくは熱作用部より上流であることが望ましい。ま
た、面Ｘ_W −Ｉで発泡時に吐出ヒ−タ−側絵のインクの
流れを生じさせるには、面Ｘ_W −Ｉの角度は実用上０≦
γ≦９０度、好ましくは５度≦γ≦６０度、更には５度
≦γ≦４５度、最適には５度≦γ≦３０度とすれば良
い。Ｈ−Ｘ_X 面の角度はγ≦β＜９０度を満足すること
が望ましい。

【００５６】また後部狭窄部を消泡位置の上流側に配置
することによって、消泡時に発生する衝撃波の上流の共
通液室への伝播を押さえ、共通液室を通してたノズルに
衝撃波が伝わること（衝撃波のクロスト−ク）を押さえ
ることができるため各ノズルからのインクの吐出が安定
する。

【００５７】この様に消泡位置を取り囲むように２つの
狭窄部を設けることによって発泡時の吐出に不要な圧力
は（主にバック波）、もしくは衝撃波を緩衝室内で緩衝
させ軽減させることができる。

【００５８】さらに泡の縮小時、インクの消泡位置への
流れ込みがＩ−Ｘ_V に添った方向から成され吐出ヒ−タ
−の面に向かって乱流を生じさせる、消泡点時の衝撃波
の吐出ヒ−タ−への伝播を軽減させることができ、吐出
ヒ−タ−の寿命を延ばすことができる。

【００５９】また、吐出口側の狭窄部のＬＨ面に添うイ
ンクの流れ（ＨＣ方向）と、後部狭窄部の方向からの流
れ（ＩＤ方向）とが緩衝室内で出会う構造となっている
ため緩衝室内で乱流を生じ、更に消泡時の衝撃力を弱め
る効果がある。

【００６０】本実施例で設けた後部の狭窄部の先端部の
面積（先端部を通り先端部と対抗する面と平行な面のＸ
_W Ｅ面とＸ_V Ｄ面で区切られる領域）は、インクの流抵
抗をできるだけ小さくするためにできるだけ小さい方が
良い。実用上はこの面積は、狭窄位置での流路断面積と
の関係（吐出方向へのインクの供給関係）で決定され、
その範囲は好ましくはＩＴ断面積の１／３以下より好ま
しくは１／４以下の面積であると良い。

【００６１】本実施例においても、発熱ヒ−タ−が配さ
れた面から対向する面に向けインク路幅が減少するよう
な構造にした場合には、前述したような効果が得られ
る。図９はこのようなノズル例を吐出口方向から見た模
式図である。

【００６２】またこの図においては、吐出口方向に伝わ
る衝撃波を更に押さえるための突起２６、２７がＬＨ
間、ＮＪ間に設けられた例を示している。

【００６３】図１２は、図１０の断面が等脚台形である
本実施例のインク路内壁示すための図であり、このノズ
ルを複数本（３本）並べた例を示した。また図１８は図
１０で示される構造を持つ液流路を用いて、駆動を行っ
た時の気泡の最大発砲時の状態を模式的に示す図であ
る。

【００６４】以上の実施例では、インク流路と一体化し
た狭窄部の例を示したがこれに限られることなく別部材
で設けても良い。また、狭窄部の位置を吐出ヒ−タ−面
に対抗する面に設ける場合のみを示したが側面であって
も良いことは言う間でもない。

【００６５】上述のような狭窄部の構成について更に補
足する。

【００６６】吐出口１２と吐出部端部Ｏ１Ｐ１とで規定
される吐出部と液体を発熱抵抗部１へ供給するための液
体を収容する液室（あるいは共通液室）ＣＯＭＭとを結
ぶ液路２５の実用上の１つの構成は、以下の構造を有し
ている。以下、説明上発熱抵抗部１を底面側として説明
するが、本発明の液路の向きはいずれでも記録可能であ
るので本発明を限定するものではない。以下、液路２５
の吐出口側から説明する。

【００６７】液路２５の各部は図９の断面積で示される
ように等脚台形を示しており、発熱抵抗部１に向かって
左右対称に断面積が大きくなる裾広形状である。左右対
称の中心は等脚台形の底辺と上辺との中点を結んだ高さ
であり、この高さ線分を連続させたものが液路の中心面
となり、図１０の形状をなしている。

【００６８】以上、発熱抵抗部１を底面側を底面側とし
て説明してきたが、本発明の液路の向きはいずれでも記
録可能であるので本発明を限定するものではない。

【００６９】上述のような狭窄部の構成について以下に
更に補足する。

【００７０】本実施例の液路２５の各部は図９の断面積
で示されるように等脚台形を示しており、発熱抵抗部１
に向かって左右対称に断面積が大きくなる裾広形状であ
る。左右対称の中心は等脚台形の底辺と上辺との中点を
結んだ高さであり、この高さ線分を連続させたものが液
路の中心面となり、図１０の形状をなしている。

【００７１】図１０において、狭窄部である衝撃波規制
部９は、発熱作用部の上方（熱作用部）にあって、気泡
の消泡部から発生する衝撃波の通過量を減少し、吐出口
側に伝わる衝撃波の修正部の一端を成す領域とも定義で
き、或は又発熱作用部の上方にあって、液路の吐出部に
向かっての液路断面積単調減少部から単調増加部へ至る
変曲領域とも定義できるものである。このように吐出口
側に伝搬する衝撃波を減少させることでマイクロドロッ
プの発生を減少させることができる。

【００７２】別の構成と比較すると、衝撃波規制部９の
断面積は後述する戻りは規制部１０の断面積より大きい
ことが好ましく、吐出部の中心線が熱作用面に至るまで
の間に位置していることが好ましい。このような構成に
することによって発泡時のエネルギを吐出エネルギとし
て有効に利用することができる。

【００７３】上記衝撃波規制部の液流路方向の断面形状
としては左右対象型であることが好ましく、吐出口側へ
の液体の移動を容易にするために、その液流路と垂直な
断面形状は発熱抵抗部側の断面積を相対的に増加する裾
広形状が良く、特には上記図１０の様に圧力を等脚台形
上辺側に集中させて衝撃波の緩衝効果を高めることがで
きるので好ましいものである。

【００７４】狭窄部を形成するためのひとつの壁である
後方断面積変化部（衝撃波現象部）５は、熱作用部域に
あって、気泡の消泡部から発生する衝撃波を反吐出口側
へ誘導するか減衰させる領域とも定義でき、好ましくは
液路断面積を単調減少する領域である。衝撃波減少部５
の好ましい条件を順不同で挙げれば、１）下流側の衝撃
波修正部４の単調増加領域の増加率の絶対値よりも大き
い減少率である、２）発熱作用部の液路方向に関する長
さの中央部１Ｃよりも吐出部側に対向する部分を有して
いる事、好ましくは、その割合が５０％以上（より好ま
しくは７０％以上）である、３）発熱抵抗部１の発熱作
用部吐出部に対向してすべて位置している、４）好まし
くは、消泡部と正対していない、５）減少部５の面Ｘ_X
Ｈの垂線で形成される熱作用部側への投影は緩衝室ＪＴ
内部にある、６）減少部の液路の断面積に対する角度β
は上記衝撃波修正部４の液路の断面積に対する角度αに
対してβ＜αを満足する。これらの条件は衝撃波を規制
するばかりでなく、気泡２３の発生に伴う圧力を気泡の
液室側絵の成長を抑制する方向に転換利用する効果を奏
する上で有効なもので、各条件を組み合わせたものすべ
てをより好ましい条件としてあげることができる。

【００７５】図１０中で、角度βは３０度で、斜面Ｘ_X
Ｈは、上記抵抗部中心１Ｃの面Ｙに対する垂線と面Ｘと
の交点にほぼ斜面Ｘ_X Ｈの端点Ｘ_X を位置させている。
衝撃波減少部５の断面形状としては左右対象型であるこ
とが好ましく、気泡の成長時の急激な圧力集中の内増加
する部分側を緩衝できる利点があるので、発熱抵抗部側
の断面積を相対的に増加する裾広形状が良く、特には上
記図１０の様に等脚台形断面であれば、等脚台形の上辺
側に集中する大半の圧力緩衝効果を高めることができる
ので好ましいものである。

【００７６】次に先に述べた狭窄部より上流側にも狭窄
部を設け、この間の領域を緩衝室とした実施例について
説明する。ここで言う緩衝室は、気泡発生部の上流側領
域の液室ＣＯＭＭ側、もしくは上流側への圧力の伝達を
緩和し同時にこの緩和力を気泡の上流側への成長規制に
利用する領域と定義されるもので、少なくとも熱作用部
の中心から吐出部側に位置し作用面が緩衝室の熱作用面
側で上流側に向く液体出口領域と、熱作用部の中心より
も上流側に位置し作用面が熱作用部中央域に向かう液体
入口領域と、を備えている。緩衝室は緩衝室は、好まし
くは、気泡からの液滴吐出用のエネルギーを安定化する
ことができるもので、消泡領域を含み、消泡による衝撃
波が吐出部側へ至る割合を適正化し、残りの衝撃波を緩
衝する領域でもある。或は、緩衝室は気泡の消泡時の電
気熱変換体に与える圧力を緩和する領域としても定義で
きるものである。これは、後術する構成によって、消泡
部２を電気熱変換体から離れる方向の液路２５内部に移
動せしめることができるためである。

【００７７】緩衝室を主たる構成で定義すると、２つの
狭窄部が消泡点を挟むように設けられており、狭窄部を
形成する壁５，６の発熱抵抗部が配された面ＹＵへの投
影が緩衝室内に入っていること、また面６の面方向にお
ける投影のほとんどが狭窄部９より吐出口側のＹＵ面上
に投影されていることが望ましい。

【００７８】好ましくは、液体出口領域の液体出口部液
路断面積を液体入口領域の液体入口部液路断面積よりも
大きくすることで、吐出効率と液体を緩衝室内及び上記
吐出部側へ受け入れ易くできる。この際、これらの断面
構成は、発熱抵抗部１側に向かって裾広の形状が好まし
く、この形状によれば、特には上記図１０の様に等脚台
形断面であれば、等脚台形の上辺側に集中する大半の圧
力緩衝効果を高めつつも、液体の流れを許容できるので
好ましいものである。好ましい構成としては、液体出口
領域作用面の垂線で形成される熱作用部側への投影は緩
衝室内部にある、且つ／或は液体入口領域作用面の垂線
で形成される熱作用部側への投影は、大部分が液体出口
領域の液体出口部を通過することが挙げられる。角度関
係は、液体入口領域作用面の液路の断面積に対する角度
γに対して液体出口領域作用面の液路の断面積に対する
角度βはγ≦β＜９０度を満足することが好ましい。実
用上、０≦γ≦９０度、好ましくは５度≦γ≦６０度、
更にはγ≦４５度最適には５度≦γ≦３０度である。好
ましくは上記液体出口領域作用面と液体入口領域作用面
は接続していること、又、好ましくは、上記液体入口領
域作用面は、熱作用部の中心よりも上流側に位置し、熱
作用部の上方に位置していないことが挙げられる。上記
図１０では、上記液体出口部は、上記衝撃波規制部９で
あり、上記好ましい条件を具備することがより適切な構
成として挙げることができる。

【００７９】この緩衝室のより好ましい作用としては、
消泡部２による圧力緩和領域を含むことであるが、これ
は前述した衝撃波修正部４による傾斜に添った液体の吐
出部側からの液体流れが気泡２３の縮小過程において急
激化したものとなり、後術の反転流れ形成部７で気泡成
長時に発生し続けている液体の反転流れ１９により気泡
２３の縮小過程において急激化した液室側からの液体の
流入によって、発熱抵抗部１の作用面が流入した液体に
よって保護されるという相乗効果を挙げることができ
る。本実施例では図１０での数値を、角度γが２０度，
高さＩＴが３０μｍとしている。

【００８０】上述の緩衝室を構成する上流側狭窄部によ
って作られる戻り波減少部６の説明を次に行う。戻り波
減少部６は、液路の発生気泡の存在領域において、気泡
の液室側部分の成長を抑制しつつ、気泡の発生による圧
力を利用して気泡の液室側端部へ（好ましくは上部か
ら）液体流れを形成する面部（好ましくは斜面）を備え
た領域として定義される。好ましくは、発熱抵抗部から
液室側に向けて液路の断面積を単調減少する領域を有
し、図１８で理解される様に、気泡２３の端部を押圧す
る作用を行うものである。角度限定としては、実用上０
≦γ≦４５度が好ましく、さらには５度≦γ≦４０度、
適切にはγ≦３０度である。減少部６の断面形状として
は左右対象型であることが好ましく、気泡の成長時の急
激な圧力集中の内増加する部分側を緩衝できる利点があ
るので、発熱抵抗部側の断面積を相対的に増加する裾広
形状が良く、特には上記図１０の様に等脚台形断面であ
れば、等脚台形の上辺側に集中する大半の圧力を気泡２
３の端部の成長を抑制する効果が向上される。

【００８１】上述の上流側の狭窄部を構成する戻り波規
制部１０は、気泡の成長段階で気泡の発生による圧力を
利用した気泡の液室側端部に液室側（好ましくは上部か
ら）への液体流れが主として形成され且つ液室側では液
体の緩衝室側への反転流れが形成されており、気泡の成
長から収縮への切り替え段階からは該反転流れによる緩
衝室側への液体の供給状態を形成して発熱抵抗部表面側
への液体流れを促進する領域である。好ましくは、消泡
時の衝撃波を減少したものを通過させるが、緩衝室側へ
の液体の供給状態が或は瞬時に供給が可能な状態を維持
する領域である。より実効的には、液室側から吐出部側
に向かって断面積が減少している領域と、液室側から吐
出部側に向かって断面積が増加している領域との交差領
域で、発熱抵抗部と液室との間にあり、発熱抵抗部１側
の断面積が大になるの領域であることが好ましい。好ま
しくは、戻り波規制部１０は断面積が減少している領域
の減少率の絶対値よりも断面積が増加している領域の増
加率が大きい領域である。好ましくは、戻り波規制部１
０は緩衝室の吐出部側の液体出口部の断面積よりも小さ
い断面積である。より好ましくは、戻り波規制部１０は
液路の高さに対して半分以下の高さである。個数として
は、液路の短縮化を得るためには液路の液室接続部と発
熱抵抗部との間に１個のみが好ましいが、他の構成との
関係ではこれに限定されない。この規制部１０は液体の
液室側からの供給を迅速に受けるために、発熱抵抗部側
の断面積を相対的に増加する裾広形状が適している。

【００８２】更に上述の上流側規制部を構成する反転流
れ形成部７は反転流れ形成部で、気泡発生による圧力波
を利用して反転流れを形成して気泡の液室側への成長を
抑制し、衝撃波の形成前に緩衝室内に液体の供給を促進
する領域であって、液室ＣＯＭＭへの衝撃波による圧力
波を緩和する斜面を備えた領域である。詳しくは、液室
内部の断面積増加領域と液路との接続部からの液路（断
面積が一定）に対して断面積を吐出部に向かって減少す
る面を備えている。図１０では、該面の延長部Ｄは、発
熱抵抗部のある面Ｙの非発熱抵抗部１に至っている。好
ましくは、該面の延長部Ｄは発熱抵抗部の消泡部よりも
液室側である、更に衝撃波規制部の延長部Ｃの近傍であ
り延長部Ｃよりも液室側である。角度を挙げるとする
と、好ましくは、１５度≦ε≦６０度、環境適用性に優
れたものとして３８度≦ε≦５２度、隣接構成に対して
０≦γ≦４５度で、ε：γ＝４：１〜２：１が具体的な
好ましい条件として挙げられる。断面形状としては左右
対象型であることが好ましく、気泡の成長時の急激な圧
力集中の内増加する部分側を反転部として利用してより
確実で液路の幅全体でへの液体流れの促進を達成できる
利点があるので、発熱抵抗部側の断面積を相対的に増加
する裾広形状が良く、特には上記図１０の様に等脚台形
断面であれば等脚台形の上辺側に集中する大半の圧力を
気泡２３の端部の成長を抑制する効果が向上される。

【００８３】図１３乃至図１７は、本発明が実施もしく
は適用される好適なインクジエツトユニツトＩＪＵ，イ
ンクジエツトヘツドＩＪＨ，インクタンクＩＴ，インク
ジエツトカートリツジＩＪＣ，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。

【００８４】本例でのインクジエツトカートリツジＩＪ
Ｃは、図１４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エツトユニツトＩＪＵの先端
部が突出した形状である。このインクジエツトカートリ
ツジＩＪＣは、インクジエツト記録装置本体ＩＪＲＡに
載置されているキヤリツジＨＣ（図１６）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。本例図１３乃至図１７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。

【００８５】（ｉ） インクジエツトユニツトＩＪＵ構
成説明 インクジエツトユニツト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エ
ツト方式のユニツトである。

【００８６】図１３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１
００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。

【００８７】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。

【００８８】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、インクジエツトユニツ
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のキヤリツ
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エツトカートリツジＩＪＣ（図１
４）のヘッド部先端領域の周囲３辺に形成された平行溝
３０００，３００１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１６でわかるように、インク
ジエツトカートリツジＩＪＣの外壁を形成すると共に、
インクタンクとでインクジエツトユニツト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、６
０１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。

【００８９】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のインクジエツトユニツト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ＩＪ
Ｕの位置決め面は正確に得られる。

【００９０】（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。

【００９１】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。１
２００は上記各部１００〜６００からなるユニツト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、当該ユニツトをカートリツジ本体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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】又インクタンクＩＴの上記ユニツト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。図１６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
の精度がヘツ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１
０１２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１８０
０，１８０１が存在しているので、さらにヘツドＩＪＨ
のタンクに対する位置決めの補強効果を生んでいる。

【００９５】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１８００，１
８０１はその曲線Ｌ４ に沿っているので、ヘツドＩＪ
Ｈ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、キヤリツジに対する
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。

【００９６】インクタンクＩＴは、ユニツトＩＪＵを装
着された後に蓋８００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、インクジエツ
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ツド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。

【００９７】インクジエツトカートリツジ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。

【００９８】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１３００・オリフイス
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。

【００９９】また、本発明実施例では、上記組立後の形
状において、図１３乃至図１５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１４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。

【０１００】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。

【０１０１】（ｉｉｉ） キヤリツジＨＣに対するイン
クジエツトカートリツジＩＪＣの取付説明 図１６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５０００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エツトカートリ
ツジＩＪＣの前面側に位置する前板４０００（厚さ２ｍ
ｍ）と、カートリツジ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
ルシート４００５及びこれを裏面側から各パツド２０１
１に対して押圧する弾性力を発生するためのゴムパツド
シート４００７を保持する電気接続部用支持板４００３
と、インクジエツトカートリツジ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２５０
０，２６００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
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ツク側の位置決め面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のパツド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の各ボツチの変形量を均一化してパ
ツド２０１１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。

【０１０２】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５００
０に沿って左方側へ移動することでキヤリツジＨＣに対
するインクジエツトカートリツジ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２０１，２０１１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３００と位置決め面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Ｉ
ＪＣの保持が完了する。

【０１０３】（ｉｖ） 装置本体の概略説明 図１７は本発明が適用されるインクジエツト記録装置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５０
００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は記録ヘツ
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。５０１７はクリーニングブレードで、５０
１９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、５０
２１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。

【０１０４】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。また本実施例の記録装
置には、搭載されている記録ヘッドに前述の発泡現象を
伴う記録を行わせるための駆動信号を与える駆動信号供
給手段を搭載している。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。

【０１０５】上述した図１３乃至図１７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。

【０１０６】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４３
４５２６２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。

【０１０７】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４
４５９６００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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】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体或い
は、上述のインクジェットではインク自体を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
のであれば良い。加えて、積極的に熱エネルギーによる
昇温をインクの固形状態から液体状態への態変化のエネ
ルギーとして使用せしめることで防止するか又は、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ーの記録信号
に応じた付与によってインクが液化してインク液状とし
て吐出す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、熱エネルギーによって初め
て液化する性質のインク使用も本発明には適用可能であ
る。このような場合インクは特開昭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、多孔質シート凹部又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良い。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。

【０１１３】

【発明の効果】本発明によると、狭窄部の少なくとも一
つを発熱抵抗部（吐出ヒ−タ−部）に設けることによっ
て生ずる泡の大きさが規制され、上流側へのインクの不
要な押し戻しが抑制され、リフィル時間が短くなる。ま
た、狭窄部がない場合と比べて吐出量や吐出速度などが
大きく安定的に吐出するようになった。また、消泡時の
衝撃が緩和されるため、ヒーターの寿命が向上すること
が確認された。更に、消泡時に発生する衝撃波が緩和さ
れ、衝撃波によって発生するマイクロドロップも軽減し
た。これらの効果は、上流側に狭窄部を設けることによ
る相乗効果で更に大きく成る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のノズルの一実施例を示す縦断面模式
図。

【図２】本発明の他の実施例を示す図。

【図３】狭窄部断面積を変化させた本発明のノズルを用
いて行った評価結果。

【図４】狭窄部位置を変化させた本発明のノズルを用い
て行った評価結果。

【図５】狭窄部幅Ｗを変化させた本発明のノズルを用い
て行った評価結果。

【図６】前方断面積変化部を変化させた本発明のノズル
を用いて行った評価結果。

【図７】後方断面積変化部を変化させた本発明のノズル
を用いて行った評価結果。

【図８】本発明の他の実施例。

【図９】ノズル例を吐出口方向から見た模式図。

【図１０】本発明の他の実施例を示す断面模式図。

【図１１】インクジェット記録ヘッドのノズル部分の模
式的縦断面図。

【図１２】図１０によるノズルの立体斜視図。

【図１３】本発明の記録ヘッドを用いたヘッドカ−トリ
ッジの模式的分解斜視図。

【図１４】本発明の記録ヘッドを用いたヘッドカ−トリ
ッジの模式的斜視図。

【図１５】本発明の記録ヘッドを用いたヘッドカ−トリ
ッジのインクタンク部の模式的斜視図。

【図１６】本発明の記録ヘッドを用いたヘッドカ−トリ
ッジの装置本体への取り付け過程を示す模式図。

【図１７】本発明の記録ヘッドを搭載した記録装置の模
式図。

【図１８】本発明の記録ヘッドのインク吐出状態を示し
た模式図。

【符号の説明】

１ 発熱抵抗部 ２ 消泡点 ２３ 泡 １２ 吐出口 Ｄ０ 吐出インク Ｌ１ 前方断面積変化部の長さ Ｌ２ 後方断面積変化部の長さ Ｗ 狭窄部幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 一浩 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 平澤 伸一 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 乾 利治 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 高橋 博人 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 (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を吐出する吐出口と、該吐出口に通
   ずる液流路と、該液流路に対応して配され前記液流路の
   熱作用部の液体に状態変化を生起させることによって、
   前記吐出口より液体を吐出する発熱抵抗部とを有する液
   体噴射記録ヘッドにおいて、前記液流路は、少なくとも
   前記熱作用部に前記液流路に垂直な断面積が極小となる
   狭窄部を有していることを特長とする液体噴射記録ヘッ
   ド。
2. 【請求項２】 液体を吐出する吐出口と、該吐出口に通
   ずる液流路と、該液流路に対応して配され前記液流路の
   液体に状態変化を生起させることによって、前記吐出口
   より液体を吐出する発熱抵抗部と、を有する液体噴射記
   録ヘッドにおいて、前記発熱抵抗部が配される面と対向
   する側に、前記面側に向かって互いの間隔が広がるよう
   配された２つの面を有することを特徴とする液体噴射記
   録ヘッド。
3. 【請求項３】 液体を吐出する吐出口と、該吐出口に通
   ずる液流路と、該液流路に対応して配され前記液流路の
   液体に状態変化を生起させることによって、前記吐出口
   より液体を吐出する発熱抵抗部と、を有する液体噴射記
   録ヘッドにおいて、前記発熱抵抗部が配される面と対向
   する側に、前記面側に向かって面方向を有し、互いに向
   かい合う２つの面を有することを特徴とする液体噴射記
   録ヘッド。
4. 【請求項４】 液体を吐出する吐出口と、該吐出口に通
   ずる液流路と、該液流路に対応して配され前記液流路の
   熱作用部の液体に状態変化を生起させることによって、
   前記吐出口より液体を吐出する発熱抵抗部とを有し、前
   記液流路が少なくとも前記熱作用部に前記液流路に垂直
   な断面積が極小となる狭窄部を有している液体噴射記録
   ヘッドと、 該記録ヘッドに駆動信号を与えるための駆動信号供給手
   段とを有している記録装置。
5. 【請求項５】 液体を吐出する吐出口と、該吐出口に通
   ずる液流路と、該液流路に対応して配され前記液流路の
   液体に状態変化を生起させることによって、前記吐出口
   より液体を吐出する発熱抵抗部と、を有し、前記発熱抵
   抗部が配される面と対向する側に、前記面側に向かって
   互いの間隔が広がるよう配された２つの面を有する液体
   噴射記録ヘッドと、 該記録ヘッドに駆動信号を与えるための駆動信号供給手
   段とを有している記録装置。