JPH06316083A

JPH06316083A - 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

Info

Publication number: JPH06316083A
Application number: JP10676993A
Authority: JP
Inventors: 康之 ▲高▼中; Yasuyuki Takanaka; Masatoshi Ichikatai; 雅俊一方井; Yasushi Miura; 康三浦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-05-07
Filing date: 1993-05-07
Publication date: 1994-11-15

Abstract

(57)【要約】【構成】インクジェット記録ヘッドの吐出口形成面に
おいて、吐出口に接する吐出口近傍領域の少なくとも一
部（第一領域）のインク濡れ性が、それ以外の吐出口形
成面の領域（第二領域）のインク濡れ性より大きくなる
ようにする。【効果】インク液溜りの吐出口近傍での残留が防止さ
れ、連続的に安定したインク吐出を行なうことのできる
インクジェット記録ヘッドを得ることができ、さらに、
そのヘッドを搭載した記録装置は、良好な画像を安定的
に提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像信号に応じて紙、
布、不織布、ＯＨＰ用紙などの被記録材にインクを吐出
し、所定の画像を形成する記録装置、特に、プリンタ
ー、複写機、ファクシミリなどの事務機や大量印刷機な
らびにそれらの大型機などの、長時間あるいは１ｍ以上
の記録幅から成る被記録材に連続して記録する記録装置
に搭載される記録ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピューター、ワードプロセッサーな
どとの併用あるいは単独で使用される複写機、プリンタ
ー、ファクシミリなどの記録装置は、用紙や樹脂薄板な
どのシートあるいはロールに巻回された連続状の被記録
材を給紙搬送すると共に、画像信号に基づいて被記録材
に画像を記録するものである。中でもインクジェット方
式を用いたインクジェット記録装置は、記録手段である
インクジェット記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドと称
する）に必要時ごとに駆動信号を与えて被記録材にノズ
ルからインクを吐出し、その直後は次の吐出までにノズ
ル内のインクを元の平衡状態に戻し、その操作を繰り返
すことで記録を行なうものである。

【０００３】また、インクに吐出エネルギーを与え、平
衡状態を復元させる手段としては、例えばピエゾ素子な
どの電気機械変換体によってノズル内の圧力上昇（正
圧）および下降（負圧）を行なう方法、あるいは、ヒー
ターなどの電気熱交換体によるノズル内発泡に基づき、
気泡の成長および収縮で、それぞれ圧力上昇（正圧）お
よび下降（負圧）を生じさせる方法などがある。

【０００４】このような記録ヘッドは、吐出口を高密度
に配列することによって高精細画像を高速で記録でき、
ノンインパクトであることから低騒音であり、しかも多
色のインクを使用して容易にカラー画像を記録できるな
どの利点を有している。

【０００５】しかしながら、支持体である基板の吐出口
形成面において、インクの吐出時にインクの飛翔に伴っ
て吐出口近傍にインクが付着したり、あるいは、インク
の液溜りが形成され、それが吐出口へ広がったり回り込
んだりすることによって、吐出が不安定となる。

【０００６】これを防止するために、特開昭５６−８９
５６９号公報などに開示されているように、吐出口の周
縁部および吐出口形成面全体の撥液剤による表面処理、
撥液剤による吐出口の形成などの手段が用いられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、撥液剤の効果により、吐出口形成面に
付着したインクやそれらが集合した液溜りが吐出口形成
面と形成する接触角が大きい。従って、そのようなイン
クは吐出初期には滴状に弾かれてインク滴として存在し
ているが、吐出が長時間に及ぶ場合には、それらのイン
ク滴が累積し、結局液溜りを生じることになる。

【０００８】また記録ヘッドは、駆動信号に従って吐出
を繰り返すが、その際、次の吐出に備えてノズル内のイ
ンクは吐出前の平衡状態に復元される。この時、ノズル
内へのインクの供給は、ノズル内に発生した負圧によ
り、ノズル内の下流側すなわち吐出口の位置するノズル
先端部からは大気圧に押されたインクの逆流入によって
行なわれ、一方、ノズル上流側からは毛細管現象も加わ
り、ノズルの他端部からのインクの流入によって行なわ
れる。

【０００９】ここで注目すべきは、ノズル下流側で逆流
入するインクに生じるインクの引き込み力であり、その
力によって、吐出口近傍に存在する滴状もしくは液溜り
インクは吐出口を通じてノズル内へと引き込まれる。す
なわち、吐出時に飛翔液滴とならずに吐出口形成面に染
出したり回り込んだりしたインクはもちろんのこと、こ
れらのインクに接触する吐出口近傍の液溜りも、逆流入
の際にノズル内に引き込まれる。

【００１０】このような引き込み力の作用下にあって
は、吐出口近傍で、ノズル内のインクと前述の染出しイ
ンクまたは回り込みインクとが連続していなければ引き
込みは起こらない。従って、撥液剤で吐出口を形成した
場合、染出しインクや回り込みインクは滴状に存在しよ
うとするため、引き込みの際に連続したインクの流れが
起こりにくく、吐出口形成面上でインクの途切れが生じ
たり、吐出口のエッジ部でインクが途切れるなどして、
結局、吐出口近傍に液滴が残留し、それが累積して液溜
りが生じることになる。

【００１１】このような液溜りの残留は、特開昭５６−
８９５６９号公報などで指摘されているように、飛翔液
滴の方向に乱れを生じたり、吐出不能の状態に陥ったり
して、吐出の安定性に著しい悪影響を及ぼす。

【００１２】一方、吐出口形成面に撥液剤が全くない場
合には、別の問題が生じる。すなわち、吐出口近傍の形
成面が濡れやすいために、インクが面上で広がりやす
く、吐出口から遠在してしまう。インクの引き込みは、
染出しインクや回り込みインクに引きずられて起こるこ
とから、このような遠在インクに対しては、引き込みに
十分な速度が得られず、引き込み量が不足して、次の吐
出までに引き込みが間に合わず、インクが吐出口形成面
に残留してしまう。さらに、このようなインクは遠在し
たままであればよいが、累積して液溜りとなってある程
度の質量を持って吐出口近傍に移動して、吐出に影響を
与える場合がある。

【００１３】従って、吐出口から離れた領域では、従来
通りインクを滴状に存在させておくことが望ましい。

【００１４】本発明は、上記課題を解決し、記録ヘッド
の吐出口近傍の吐出口形成面に存在するインクを速やか
に除去できる記録ヘッドおよびその記録ヘッドを搭載し
た記録装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）基板上
に形成された、インク液滴を吐出噴射する吐出口、
（２）インク流路としてその吐出口に連通するノズル、
（３）ノズルに設けられ、そのノズル内のインクに正圧
を与えて飛翔液滴を形成するエネルギーを与えるための
吐出エネルギー発生手段、および（４）インク吐出後に
ノズル内のインクに負圧を与えて、吐出前の状態に戻す
ための復元手段を有するインクジェット記録ヘッドにお
いて、基板上の吐出口形成面が、（ａ）その形成面上の
吐出口の少なくとも一部と接している吐出口近傍領域
（第一領域）、および（ｂ）その形成面の第一領域以外
の領域（第二領域）から成り、しかもその第一領域のイ
ンク濡れ性が第二領域のインク濡れ性より大きいことを
特徴とするインクジェット記録ヘッド、ならびにその記
録ヘッドを搭載したインクジェット記録装置を提供す
る。本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも、
熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記録を行な
うインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装置にお
いて、優れた効果をもたらすものである。

【００１６】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おり、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行なうものが好ましい。この記録方
式は所謂オンデマンド型、コンティニュアンス型のいず
れにも適用可能である。

【００１７】この記録方式を簡単に説明すると、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液体
（インク）に核沸騰現象を越え、膜沸騰現象を生じるよ
うな急速な温度上昇を与えるための少なくとも一つの駆
動信号を印加することによって、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を生じさせる。こ
のように液体（インク）から電気熱変換体に付与する駆
動信号に一対一対応した気泡を形成できるため、特にオ
ンデマンド型の記録法には有効である。この気泡の成
長、収縮により吐出孔を介して液体（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４３
４５２６２号明細書に記載されているようなものをが適
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なうことが
できる。

【００１８】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孔、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成（直線状液流路または直角液流
路）の他に、米国特許第４５５８３３３号明細書、米国
特許第４４５９６００号明細書に開示されているよう
に、熱作用部が屈曲する領域に配置された構成を持つも
のも本発明に含まれる。

【００１９】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孔とする構成を開
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させる構成を
開示する特開昭５９年第１３８４６１号公報に基づいた
構成においても本発明は有効である。

【００２０】さらに、本発明が有効に利用される記録ヘ
ッドとしては、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅
に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがあ
る。このフルラインヘッドは、上述した明細書に開示さ
れているような記録ヘッドを複数組み合わせることによ
ってフルライン構成にしたものや、一体的に形成された
一個のフルライン記録ヘッドであっても良い。

【００２１】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。

【００２２】また、本発明の記録装置に、記録ヘッドに
対する回復手段や、予備的な補助手段などを付加するこ
とは、本発明の記録装置を一層安定にすることができる
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、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいは
これとは別の加熱素子、あるいはこれらの組み合わせに
よる予備加熱手段、記録とは別の予備吐出モードを行な
う手段を付加することも安定した記録を行なうために有
効である。

【００２３】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色などの主流色のみを記録するモードだけではなく、記
録ヘッドを一体的に構成したものか、複数個の組み合わ
せて構成したものかのいずれでも良いが、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。

【００２４】以上、液体インクを用いて説明したが、本
発明では室温で固体状であるインクであっても、室温で
軟化状態となるインクであっても用いることができる。
上述のインクジェット装置ではインク自体を３０℃以上
７０℃以下の範囲内で温度調整を行なってインクの粘性
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。

【００２５】加えて、熱エネルギーによるヘッドやイン
クの過剰な昇温をインクの固形状態から液体状態への状
態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に
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こともできる。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などのよ
うな、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質
を持つインクの使用も本発明には適用可能である。

【００２６】このようなインクは、特開昭５４−５６８
４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記
載されるような、多孔質シートの凹部または貫通孔に液
状また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。

【００２７】本発明において、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。

【００２８】図１０は、本発明により得られた記録ヘッ
ドをインクジェットヘッドカートリッジ（ＩＪＣ）とし
て装着したインクジェット記録装置（ＩＪＲＡ）の一例
を示す外観斜視図である。

【００２９】図において、２０はプラテン２４上に送紙
されてきた記録紙の記録面に対向してインク吐出を行な
うノズル群を具えたインクジェットヘッドカートリッジ
（ＩＪＣ）である。１６はＩＪＣ２０を保持するキャリ
ッジＨＣであり、駆動モータ１７の駆動力を伝達する駆
動ベルト１８の一部と連結し、互いに平行に配設された
２本のガイドシャフト１９Ａおよび１９Ｂと摺動可能と
することにより、ＩＪＣ２０の記録紙の全幅にわたる往
復移動が可能となる。

【００３０】２６はヘッド回復装置であり、ＩＪＣ２０
の移動経路の一端、例えばホームポジションと対向する
位置に配設される。伝動機構２３を介したモータ２２の
駆動力によって、ヘッド回復装置２６を動作せしめ、Ｉ
ＪＣ２０のキャッピングを行なう。このヘッド回復装置
２６のキャップ部２６ＡによるＩＪＣ２０へのキャッピ
ングに関連させて、ヘッド回復装置２６内に設けた適宜
の吸引手段によるインク吸引もしくはＩＪＣ２０へのイ
ンク供給経路に設けた適宜の加圧手段によるインク圧送
を行ない、インクを吐出口より強制的に排出させること
によりノズル内の増粘インクを除去するなどの吐出回復
処理を行なう。また、記録終了時などにキャッピングを
施すことによりＩＪＣが保護される。

【００３１】３０はヘッド回復装置２６の側面に配設さ
れ、シリコンゴムで形成されるワイピング部材としての
ブレードである。ブレード３０はブレード保持部材３０
Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復装置２６
と同様、モータ２２および伝動機構２３によって動作
し、ＩＪＣ２０の吐出面との係合が可能となる。これに
より、ＩＪＣ２０の記録動作における適切なタイミング
で、あるいはヘッド回復装置２６を用いた吐出回復処理
後に、ブレード３０をＩＪＣ２０の移動経路中に突出さ
せ、ＩＪＣ２０の移動動作に伴ってＩＪＣ２０の吐出面
における結露、濡れあるいは塵埃などを拭き取るもので
ある。

【００３２】

【実施例】次に、本発明の記録ヘッドを、図面を用いて
詳細に説明する。

【００３３】（実施例１）図１および図２は、本発明の
記録ヘッドの１実施態様を示したものであり、図１は本
発明の記録ヘッドの正面図、図２はその記録ヘッドの断
面図である。これらの図中、１は記録ヘッドであり、ヘ
ッドの支持体である基板４、その基板に形成されインク
６を飛翔液滴として吐出噴射させる吐出口２、インクの
流路として吐出口に連通するノズル３、ヒーター５から
成っている。ヒーター５はノズルに設けられ、駆動信号
に応じてノズル内のインクに正圧を与え、しかも飛翔液
滴を形成するための吐出エネルギーの発生手段であり、
ピエゾ素子で構成された振動子または電気熱交換体から
成る。この振動子あるいはヒーターは、通電によってイ
ンク６に正圧を与え、通電終了によってインク６に負圧
を与えるよう制御されている。

【００３４】基板４において吐出口２を有する吐出口形
成面Ａは、吐出口２の全周縁に隣接した第一領域３ａと
その第一領域の外側の第二領域４ａから成っており、こ
の第一領域３ａのインク濡れ性は、第二領域４ａのイン
ク濡れ性より大きくなっている。すなわち第一領域の方
が第二領域より濡れやすい。

【００３５】このような第一領域の基板表面の材質とし
ては、通常の記録ヘッドの基板に使用されるもの、すな
わちガラス、金属、セラミック、非弾性プラスチック、
木材などの剛体（非弾性体）、あるいはゴム、弾性プラ
スチックなどの弾性体があり、特に撥液処理は施さな
い。

【００３６】一方、第二領域４ａの基板表面には撥液処
理を施す。すなわち、特開昭５６−８９５６９公報に記
載の、一般式Ｒ−ＳｉＸ₃（ただし、Ｒは炭素数１〜２
０のフルオロアルキル基、フルオロアリール基、フルオ
ロシクロアルキル基、フルオロアルカリル基またはフル
オロアルキルアリール基で、しかもその基の組成式中の
（フッ素数）／（フッ素以外の元素の数）の値が１以上
であり、Ｘはハロゲン、炭素数１〜５のアルコキシ基、
アルキル基、アシロキシ基または水酸基である。）で示
される化合物で表面を処理する。

【００３７】（実施例２）図３は、図１に示す記録ヘッ
ド１を多数並べたマルチヘッド（１ａ）の正面図であ
り、これらの吐出口２の全周縁は全て上記の第一領域３
ａであり、それ以外の表面領域は第二領域４ａである。

【００３８】図４には、図３のマルチヘッド１ａの吐出
エネルギー発生手段がヒーターであるインクジェット記
録ヘッドの構成斜視図を示す。このインクジェット記録
ヘッドは、吐出口２を高密度に配列し得るとともに、コ
ンパクト化も可能であり、記録装置に搭載する記録ヘッ
ドとして好適である。

【００３９】この図中、７ａはシリコン基板であり、そ
の上に、電気熱変換体であるヒーター７ｂおよびそのヒ
ーターに電力を供給するアルミニウムなどから成る電極
７ｃが成膜・配設されている。７ｄはノズル３を仕切る
ための隔壁であり、その上にガラス製の天板７ｅが接着
されている。１ｂは、このようにして作製されたインク
ジェット記録ヘッドを指す。

【００４０】図４において、インクはヘッド外部に設け
られたインク貯留部と接続されている供給管７ｆを介し
て、天板７ｅに設けたコネクター７ｇより記録ヘッド１
ｂ内の共通液室７ｈより各ノズル内に導かれる。各ノズ
ルの先端部には、シリコン基板７ａ、隔壁７ｄおよび天
板７ｅによって形成される吐出口２が配列している。吐
出口形成面Ａにおいては、図３の場合同様に第一領域お
よび第二領域が形成されており、記録ヘッド１ｂの構成
上、シリコン基板７ａに属する部分と天板７ｅに属する
部分で構成されている。

【００４１】次に、インクジェット記録ヘッド１ｂにお
けるインクの飛翔原理および吐出口形成面Ａにおける第
一領域３ａおよび第二領域４ａでのインクの挙動につい
て、図５を用いて説明する。

【００４２】定常状態あるいは記録ヘッド１ｂへの駆動
信号入力（通電）前の状態では、図５（ａ）に示すよう
に、ノズル３内に充填されているインク６は吐出口２で
表面張力と外圧（通常は大気圧）が平衡して凹面のメニ
スカス６ａを保持している。この状態のところに、ノズ
ル３内のヒーター７ｂを急速に加熱して、核沸騰が起こ
る温度以上にする。それにより、図５（ｂ）に示すよう
にヒーター７ｂに隣接したインクが加熱されて微小気泡
Ｂ1を生じ、加熱部分のインクは気化して膜沸騰を生
じ、図５（ｃ）に示す気泡Ｂ2が急速に成長し、圧力の
平衡状態を破った正圧が気泡Ｂ2内に発生する。

【００４３】この気泡Ｂ2の成長と共にメニスカス６ａ
は凸形状に変化し、気泡Ｂ2が図５（ｄ）に示すように最
大に成長して、吐出口２からインクの滴状部６ｂが押し
出される。それと同時に、吐出口２近傍部の第一領域３
ａには染出しインク６ｃが発生し、吐出内２の周縁部に
回り込むが、それは第二領域４ａの撥液剤に阻まれて吐
出口近傍に停留する。

【００４４】そしてヒーター７ｂへの通電が終了する
と、図５（ｅ）に示すように、気泡Ｂ2はノズル３内の
インク６により冷却されて収縮する。その際、インクの
滴状部６ｂとノズル内のインク６との間にくびれが生
じ、ついには途切れて吐出口２からインク液滴６ｄが飛
翔する。このように、インク液滴６ｄの飛翔は、気泡Ｂ
2の成長、収縮によって行なわれる。

【００４５】さらに、図５（ｆ）に示すように、ヒータ
ー７ｂ面にインクが接触して急激に冷却され、気泡Ｂ2
は消滅するかあるいはほとんど無視し得る程度の体積に
収縮する。このような気泡Ｂ2の収縮、すなわち気泡Ｂ2
内の圧力低下によって吐出口２からの外圧に対して負圧
が生じると、吐出口とヒーターの間のインク６ｅがノズ
ル内方向へ逆流入してくる。この時、吐出口２の近傍部
に一定以上に広がることなく停留していた染出しインク
６ｃは、逆流入するインク６ｅと連続して、吐出口２を
通してノズル内に引き込まれる。

【００４６】一方、気泡Ｂ2の上流側のインク６ｆは、
気泡Ｂ2内の負圧および純然たる毛細管現象によってノ
ズル３内に流入し、また共通液室７ｈからもインクが供
給される。このようにして、ノズル３内のインクは図５
（ｇ）に示すように、次の通電に備えるべく元の平衡状
態に復元する。

【００４７】以上説明したように、本発明の記録ヘッド
では、飛翔液滴の吐出原理に基づき、１回の吐出終了時
に起こる吐出口近傍でのインクの引き込みを利用して、
吐出口近傍部のインク液溜りを除去し、次の吐出時に障
害となるインクの累積を防止して、安定かつ良好な吐出
を行なうことができる。また、長時間の連続吐出を行な
っても、液溜りが累積することはない。

【００４８】また、このように吐出エネルギー発生手段
としてヒーターを用いる場合には、ヒーター７ｂから加
わる熱のため、吐出時の吐出口形成面Ａの温度は高温で
あり、またノズル３内のインクおよび飛翔液滴も高温
で、通常数百℃に達する。従って、染出しインク６ｃの
引き込みが吐出中に行なわれるインクジェット記録ヘッ
ドでは、第一領域３ａと第二領域４ａとの間のインク濡
れ性の大小は、吐出中の温度における濡れ性を基準にし
て決める。

【００４９】また、吐出エネルギー発生手段に振動子を
用いた場合には、周知のように振動子の変形によってノ
ズル内インクに正圧を与えてインクを吐出口より押し出
し、逆の変形によって負圧を与える。従って、ノズル下
流側のインクの内側への引き込みは、前述の吐出原理に
基づくインクの引き込みと全く同じである。すなわち、
ヒーターを用いる場合と同様に、第一領域と第二領域と
の間にインク濡れ性の差を設けることによって、上記同
様の良好な記録ヘッドが得られる。

【００５０】以上の説明からわかる通り、インクの引き
込みには、吐出口に隣接する近傍部でインクを一時停留
させておく濡れ性の高い第一領域ならびに濡れ性の低い
第二領域が不可欠であるが、その第一領域の面積は、通
常、吐出口の断面積と同程度あるいは１０倍程度までを
採用する。但し、この面積に限定されるものではなく、
記録（吐出）に使用されるインクの物性と記録ヘッドを
構成する基板の界面状態によって決まるインクの広がり
やすさ、すなわち濡れ性と、ノズル内の復元力によって
決まる引き込み力との関係から適切な面積を設定する。

【００５１】（実施例３）次に、前述したインクジェッ
ト記録ヘッド１ｂを搭載した記録装置について図６およ
び図７を用いて説明する。図６は、記録装置の構成斜視
図であり、図７はこの記録装置の主要部の断面図であ
る。図中、８は記録ヘッド１ｂを載置するヘッドキャリ
ッジで、９は記録ヘッド１ｂに供給管７ｆを介してイン
クを供給するためのインクを貯留するインクタンク９ｃ
およびインクタンク９ｃにインクを供給するための交換
可能なインクカートリッジ９ｂを備えた供給キャリッジ
であり、一対の走査レール１０上を駆動モーター８ａお
よび９ａにより、矢印Ｐ1方向に共に往復可能の構造と
なっている。

【００５２】１１は記録紙１４を挟んで記録ヘッド１ｂ
と対向位置にあるプラテンであり、記録ヘッド１ｂの吐
出中の記録紙１４の浮きを防止するとともにその平坦性
を保ち、吐出口２とのギャップを一定とするものであ
る。１２は記録紙１４の所定量を矢印Ｐ2方向に間欠的
に搬送し、吐出位置を正確に決める駆動ローラー対であ
る。１３は記録ヘッド１ｂを常時吐出可能にするための
動作を行なう回復装置であり、回復キャップおよびブレ
ードなどから構成される。

【００５３】このような記録装置では、記録ヘッド１ｂ
が、記録紙１４の搬送方向Ｐ2と交差する方向に走査さ
れる。画像記録は、所定位置にセットされた記録紙１４
に、画像信号に基づき、記録紙１４に沿って移動するヘ
ッドキャリッジ８上に搭載された記録ヘッド１ｂによっ
て行なわれる。一走査分すなわち記録ヘッド１ｂの吐出
幅分の記録が終了した後、記録紙１４がその吐出幅分だ
け搬送され、その後に次の行の画像を記録するという動
作が繰り返されて、記録紙１４全体の画像記録が行なわ
れる。また、不純物付着による吐出不良を防止するため
に、適宜、記録開始前などに記録ヘッド１ｂに対して、
回復装置１３による回復動作を行なう。記録ヘッド１ｂ
へのインクの供給は、図７に示すように記録ヘッド１ｂ
とインクタンク９ｃを供給管７ｆを介して閉じた経路で
接続することにより、毛細管現象によってインクタンク
９ｃから自動的に行なわれる。

【００５４】なお図７では、理解しやすくするために、
ヘッドキャリッジ８と供給キャリッジ９とを、相互に重
ならないように上下に分けて図示した。ここで、記録ヘ
ッド１ｂの吐出口２の最下端部２ａとインクタンク９ｃ
内のインク液面９ｄとの高さ関係は、インク液面９ｄの
方が吐出口最下端部２ａよりも高さＨだけ低位に位置し
ており、また、吐出口２のメニスカス部およびインク液
面９ｄには大気圧が作用している。従って、記録ヘッド
１ｂとインクタンク９ｃとが閉経路により接続している
ため、ノズル内には供給管７ｆ内のインクによる水頭差
によって負圧が発生し、ノズル内のインクには引き込む
ための力が作用している。この力の作用下においては、
前述の気泡Ｂ2の収縮あるいは振動子の復元によって発
生するノズル内の負圧はより大きいものとなり、吐出口
２の近傍に停留するインク６ｃの引き込みがより効果的
に行なわれる。このような記録装置では良好な吐出によ
って記録が行なわれるため、得られる画像が高品位とな
る。

【００５５】（実施例４）次に、第一領域３ａと第二領
域４ａとの境界を種々変えた場合を図８に図示した。

【００５６】図８（ａ）は第一領域３ａが吐出口２の一
部分と隣接している場合の図であり、第一領域３ａの両
外側は第二領域である。記録ヘッド１ａの基板が天板と
シリコン基板の接合されたものによって構成される場合
には、一方の基板上に第一領域３ａを形成しておく方
が、接合前の状態で第一領域と第二領域とを分けること
ができることから、撥液剤による処理工程が容易であ
る。

【００５７】図８（ｂ）は、マルチ記録ヘッド１ａにお
ける第一領域３ａが連接し、また第一領域３は第二領域
４ａに囲まれている場合の図である。吐出口２が高密度
に配列している場合には、このように第一領域同士を連
接させた方が容易に製造し得る利点がある。また、イン
クの物性や基板の界面状態にもよるが、第一領域３ａを
第二領域４ａで取り囲むことによってインクの液溜りを
吐出口近傍に停留させやすくなる。

【００５８】図８（ｃ）は、各吐出口２に別個に第一領
域３ａを形成し、これらの第一領域が相互に分離してい
る場合の図である。このような構造とすることにより、
ある吐出口から隣接する吐出口への染出しインクまたは
回り込みインクの流入を防止することができる。

【００５９】また、図８（ｂ）および図８（ｃ）で示さ
れる第一領域３ａは、吐出口２の全周縁を囲んでいる。
このような場合、一つの第一領域３ａ内におけるインク
濡れ性をほぼ一様にしておくことにより、飛翔液滴の飛
翔方向へのヨレを起こすことなく、安定した飛翔を行な
わせることができ、より高品位の画像を与える記録装置
を提供することができる。なお、図８（ｃ）の第一領域
３ａにおいては、一つの吐出口を囲む第一領域３ａ内で
の濡れ性がほぼ一様であればよく、異なった第一領域間
に濡れ性の差があってもよい。

【００６０】図８（ｄ）に示したヘッドは、図８（ａ）
および図８（ｃ）に示した記録ヘッドの効果的な部分を
組み合わせた形態のものである。すなわち、天板および
シリコン基板のどちらか一方に第一領域３ａを形成して
両者を接合し、しかも接合後、各吐出口に接する第一領
域は互いに分離されていて、各々の吐出口でインクの引
き込みが起こるようになっている。

【００６１】（実施例５）図９には、吐出口形成面に段
差を有する本発明の記録ヘッドを示した。第一領域３ａ
と第二領域４ａには段差Ｄがあり、吐出口２に隣接する
第一領域３ａに対して、第二領域４ａは段差Ｄだけ凸設
している。第二領域４ａによる撥液作用に加えて、この
ような段差Ｄによって、インク液溜りの吐出口近傍への
保持を効果的に行なうことができる。記録装置に搭載し
た場合の吐出口２と記録紙との微小ギャップ確保を考慮
して、この段差Ｄは数１０μｍから１００μｍ程度に設
定することが望ましい。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の記録ヘッ
ドにより、次の吐出時に障害となるインクの液溜りを吐
出口近傍に残留させることなく、安定した吐出を連続し
て行なうことができる。さらに、本発明の記録ヘッドを
記録装置に搭載することによって、インク貯留部の配設
による負圧も加味して、より効果的にインクの引き込み
を行なうことができ、良好な画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録ヘッドの１実施態様の正面図であ
る。

【図２】図１の本発明の記録ヘッドの断面図である。

【図３】本発明のマルチ記録ヘッドの１実施態様の正面
図である。

【図４】インクジェット記録ヘッドの構成斜視図であ
る。

【図５】インクジェット記録装置におけるインク吐出を
説明する図であり、ａは、通電前の状態を示す図であ
り、ｂは、ヒーターに通電した直後を示す図であり、ｃ
は、インク内の気泡が成長した状態を示す図であり、ｄ
は、気泡により吐出口からインクが押し出される状態を
示す図であり、ｅは、インク液滴の飛翔が起こった状態
を示す図であり、ｆは、インク飛翔後に気泡が収縮した
状態を示す図であり、ｇは、元の平衡状態に戻った状態
を示す図である。

【図６】インクジェット記録装置の１例の構成斜視図で
ある。

【図７】インクジェット記録装置主要部の模式的断面図
である。

【図８】本発明のインクジェット記録ヘッドの実施態様
の各種正面図であり、ａは、連接した第一領域に吐出口
の一部が接している場合の図であり、ｂは、第一領域が
連接し、その周辺が第二領域である場合の図であり、ｃ
は、第一領域同士が分離している場合の図であり、ｄ
は、互いに分離した第一領域に吐出口の一部が接してい
る場合の図である。

【図９】吐出口形成面に段差を有する、本発明の記録ヘ
ッドの断面図である。

【図１０】本発明に係わるインクジェット記録ヘッドを
備えた記録装置の１例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１記録ヘッド１ａマルチ記録ヘッド１ｂインクジェット記録ヘッド２吐出口２ａ吐出口最下端部３ノズル３ａ第一領域４基板４ａ第二領域５吐出エネルギー発生手段６インク６ａインクメニスカス６ｂインク滴状部６ｃ染出しインク６ｄインク液滴７ａシリコン基板７ｂヒーター７ｃ電極７ｄ隔壁７ｅ天板７ｆインク供給管７ｇコネクター７ｈ共通液室８ヘッドキャリッジ８ａ駆動モーター９インク供給キャリッジ９ａ駆動モーター９ｂインクカートリッジ９ｃインクタンク９ｄインク液面１０走査レール１１プラテン１２駆動ローラー対１３回復装置１４記録紙１６キャリッジ１７駆動モータ１８駆動ベルト１９Ａ，１９Ｂガイドシャフト２０インクジェットヘッドカートリッジ２２クリーニング用モータ２３伝動機構２４プラテン２６キャップ部材３０ブレード３０Ａブレード保持部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（１）基板上に形成された、インク液滴
を吐出噴射する吐出口、（２）インク流路として該吐出
口に連通するノズル、（３）該ノズルに設けられ、該ノ
ズル内のインクに正圧を与えて飛翔液滴を形成するエネ
ルギーを与えるための吐出エネルギー発生手段、および
（４）インク吐出後にノズル内のインクに負圧を与え
て、吐出前の状態に戻すための復元手段を有するインク
ジェット記録ヘッドにおいて、基板上の吐出口形成面
が、（ａ）該形成面上の吐出口の少なくとも一部と接し
ている吐出口近傍領域（第一領域）、および（ｂ）該形
成面の該第一領域以外の領域（第二領域）から成り、該
第一領域のインク濡れ性が該第二領域のインク濡れ性よ
り大きいことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】第一領域が、第二領域に囲まれた閉鎖領
域である、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッ
ド。
【請求項３】吐出口が複数個あり、該吐出口に接する
第一領域が互いに分離している、請求項１または２に記
載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】１つの第一領域内ではインク濡れ性が実
質的に均一である、請求項１ないし３のいずれか１つに
記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】インク吐出エネルギー発生素子が電気エ
ネルギーを与えることによって発熱し、インクに状態変
化を生ぜしめて吐出を行なわせるための電気熱変換体で
ある、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のインク
ジェット記録ヘッド。
【請求項６】記録媒体の記録領域の全幅にわたって吐
出口が複数設けられているフルラインタイプのものであ
ることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１つ
に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】記録媒体の被記録面に対向してインクを
吐出するためのインク吐出口が設けられている請求項１
ないし４のいずれか１つに記載の記録ヘッドと、該記録
ヘッドを載置するための部材とを少なくとも具備するイ
ンクジェット記録装置。
【請求項８】インクジェット記録ヘッドとインクを貯
留するインクタンクとが閉経路により接続され、該記録
ヘッドの最下端の吐出口より該インクタンク内のインク
液面の方が低位となっている、請求項７に記載のインク
ジェット記録装置。