JPH07137262A

JPH07137262A - 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: JPH07137262A
Application number: JP28825793A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Hirozawa; 稔明広沢; Kiyomitsu Kudo; 清光工藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-11-17
Filing date: 1993-11-17
Publication date: 1995-05-30

Abstract

(57)【要約】【構成】インクジェット記録ヘッドを、（１）インク
液室の壁面に１つ以上の凹部または長手方向に伸びた１
本の溝を設け、可撓性部材によって液室と隔てて空気室
とする、（２）液室の壁面に１つ以上の開口部が設け、
その開口部の大気側を可撓性部材によって被覆する、あ
るいは（３）吐出口側とは反対の液室壁面に圧力変動吸
収用の気液界面を有する圧力吸収ノズルを設け、その圧
力吸収ノズルの大気側を可撓性部材で被覆したものとす
る。【効果】良好かつ迅速なリフィルが常に可能な、オリ
フィスの高マルチ化に特有の問題を解決して、優れた高
速応答性と吐出が得られるインクジェット記録ヘッドが
容易に得られる。

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
ッドに関し、詳しくは吐出口から記録液を吐出させ、飛
翔液滴により記録がなされる記録素子を記録幅に応じた
数だけ配列させて構成させるフルマルチタイプのインク
ジェット記録ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方法は、インクをイ
ンク吐出用の微細な孔（オリフィス）から液滴として吐
出させて、その液滴を紙等の被記録材に記録情報に応じ
て被着させて記録を行なう記録方法であり、高速印時が
可能であり、また普通紙等に手軽に記録できるといった
種々の利点を有する。

【０００３】このインクジェット記録方法に用いられる
インクジェット記録装置は、オリフィスと、そのオリフ
ィスに連通するインクの流路と、その流路においてイン
クに作用させるインクの吐出のためのエネルギーを発生
させる吐出エネルギー発生体とを有するインクジェット
記録ヘッドを備えている。

【０００４】記録を実施する際には、吐出エネルギー発
生体に吐出エネルギーを発生させ、これを流路内のイン
クに作用させて吐出のための圧力を発生させ、この圧力
を利用してインクをオリフィスから吐出させる。

【０００５】インクジェット記録に用いられるインクと
しては、顔料や染料などの記録剤成分を、水、水溶性有
機溶剤または非水溶性有機溶剤などの溶媒成分に溶解も
しくは分散した組成のものが一般的である。

【０００６】インクジェット記録ヘッドにおけるインク
吐出のための圧力は、吐出エネルギー発生体で発生した
エネルギーが流路内のインクに作用することにより生
じ、その圧力は流路内のインクを通じてオリフィス方向
と、そのオフィリスと反対方向にある液室方向へ分配さ
れて伝達される。オリフィス方向へ伝わった圧力の作用
によって、流路内のインクはオリフィスから押し出さ
れ、押し出されたインクは飛翔吐出液滴を形成する。

【０００７】図１６に、熱エネルギーをインクに作用さ
せてオリフィスから吐出させるタイプのインクジェット
記録ヘッドの１例の模式的斜視図を示す。このヘッド
は、インクを吐出して飛翔液滴を形成するため設けたオ
リフィス２０２と、そのオリフィス２０２に連通しイン
クを供給するための吐出ノズル２０１と、インクを吐出
して飛翔液滴を形成するための熱作用部１１１と、前記
吐出ノズル２０１に連通した共通液室２０４と、その共
通液室２０４にインクを供給するインク供給口２０６か
ら構成されている。

【０００８】次に、このようなインクジェット記録ヘッ
ドの記録原理を図１７によって説明する。

【０００９】熱作用部１１１により図１７（ａ）の状態
のインクが急激に加熱され、熱作用部近傍のインクが過
熱限界を越え、気化する（図１７（ｂ））。その時の圧
力上昇によりインクはオリフィス２０２側および共通液
室側に押し出される。オリフィス側から押し出されたイ
ンクは、柱状にインク柱を形成する。その後インク柱は
吐出ノズル２０１中のインクから離れ、飛翔液滴となっ
て被記録材に向って飛び出す（図１７（ｃ）および
（ｄ））。吐出ノズル中のインクは、メニスカスを形成
し、毛管力によって徐々に復帰する（図１７（ｅ）およ
び（ｆ））。この１サイクルが終了して、次のサイクル
に入ることになる。

【００１０】押し出されたインクが吐出液滴となってオ
リフィスから離れる際、吐出液滴量に応じてオリフィス
部のメニスカスが後退し、このメニスカスをオリフィス
方向へ引き戻そうとする張力の作用により、ある時間の
経過後流路内のインクの充填状態は吐出前の状態に復帰
する。この現象はリフィルと呼ばれている。

【００１１】実際の記録の際には以上の操作が繰り返さ
れ、良好なリフィルが行なわれる限り安定なインク吐出
が持続して得られる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、リフィルが
不完全な状態で吐出を続けると、インク吐出後のメニス
カスのオリフィス面への復帰が不完全な状態でインク吐
出を続けることとなり、その結果、吐出インク滴量の減
少が起き、例えば吐出インク滴によって被記録材に形成
されるインクドットの径の減少など所定インク量での記
録ができなくなり、記録画像品位を極端に劣化させるこ
ととなる。このような現象はさらに、吐出インク滴の被
記録材上での着弾点精度の悪化を招き、記録画像のボケ
やヨレ、スジ、白ヌケなどの発生の原因となりやすい。

【００１３】そのような状況は特に、高速で記録を行な
う場合などに見られる。通常、インクジェット記録法の
ような流体を用いた技術におけるそのような問題の解決
は、流路等の構造の改良やインクの物性の調整によって
行なわれてきたが、多数のオリフィスを配列した記録ヘ
ッドにおいては、このような改良や調整によって十分な
改善効果が得られない場合が多い。

【００１４】実際には、上記のようなインクジェット記
録ヘッドによって高速記録を行なうためには、吐出ノズ
ルの数を増加させること、およびヘッドの応答周波数を
上げること、またはその両方を採用するなどの方法が取
られている。

【００１５】ヘッドの応答周波数を上げるには、インク
のメニスカスの後退量を小さくすること、およびインク
のメニスカスが毛管力によって復帰する速度を高めるこ
となどによって達成される。インクのメニスカスの後退
量を小さくする方法として、液体ダイオードを吐出ノズ
ル後方に取り付けることが行なわれ、またインクのメニ
スカスが毛管力によって復帰する速度を上げる方法とし
ては、吐出ノズルの長さを短くするという手法がある。
しかし実際には、この２つの方法を併用して高速化記録
を行なっていることが多い。

【００１６】ここで前記の熱エネルギーを利用するタイ
プのインクジェット記録ヘッドの駆動方法について説明
する。インクジェット記録ヘッドの加熱に用いるヒート
パルスは、通常数μｓ〜数十μｓで、その時に流れる最
大瞬間電流は数十ｍＡ〜数百ｍＡである。またノズル数
は通常数十本〜数千本であり、一時に全ての吐出ノズル
を駆動すると流れる電流が大きくなりすぎることから、
全吐出ノズルをいくつかのブロックに分け、時間的にず
らして駆動する方法が用いられる（時分割駆動）。

【００１７】図１８は、各ブロックに印加するパルスの
状態を示している。通常は、同時に流れる電流が数Ａ程
度となるように同一ブロックに属する吐出ノズル数を決
定する。

【００１８】しかしながら、例えば前述したような熱エ
ネルギーを利用する高速記録ヘッドを用いて時分割駆動
を行なっても、期待した効果が必ずしも得られるとは限
らなかった。図１９に、このようにして駆動した高速化
ヘッドのメニスカスの復帰時間を示す。図１９におい
て、横軸は吐出ノズルの位置（ブロックＮｏ）、縦軸は
加熱パルスが入ってから後退したメニスカスが復帰する
までの時間を示している。このように、駆動の順番が遅
くなるとメニスカスが復帰するまでに要する時間が長く
なるという問題が生じている。

【００１９】すなわち、多数のオリフィスを有する記録
ヘッドにおいては、多数のオリフィスから同時にもしく
は若干時間差をもってインクを吐出させると、先に述べ
たような流路から液室方向への圧力がインクに作用し、
各流路でのその圧力が液室で一体となって１つの大きな
圧力となる（図２０（ａ））。これら流路からの圧力は
インクを液室方向に押しやる力として作用し、その総和
は、オリフィスを１つだけ有する記録ヘッドの場合より
も数段大きなものとなる。その結果、図２０（ｂ）に示
すように、良好なリフィル状態を得るためには、インク
を急激かつ大量にオリフィス方向へ動かす必要があり、
そのためにはインクの移動方向の変更のための初期の大
きな慣性力に打ち勝つ圧力が必要とされる。

【００２０】しかしながら、各流路におけるリフィルの
原動力となるオリフィス部でのメニスカスの表面張力
は、上述したような液室方向への総圧力に対抗してイン
クを瞬時に大量にオリフィス方向へ移動させるのに十分
な作用を有していない。すなわち、上述したインク移動
における初期の慣性力が大きくなるに従い、メニスカス
の復帰に要する時間は長くなる。そこでメニスカス復帰
のために十分な時間を取ると記録速度の低下を招き、逆
にメニスカス復帰のために十分な時間が取れない場合に
は所定の吐出インク滴量が得られずに良好な記録が行な
えない。このような現象は、記録開始の初期に特に顕著
である。

【００２１】以上説明した現象のメカニズムを図２１
（ａ）のメニスカス後退曲線で概略的に説明する。

【００２２】図２１（ａ）における縦軸に示されたメニ
スカス後退量（Ｌμｍ）とは、図２１（ｂ）に示した流
路のオリフィス側部分にＬで示された長さで表現された
ものであり、具体的にはオリフィスからインクのメニス
カスまでの距離に相当する。

【００２３】図２１（ａ）に示すようにオリフィスを１
つ設けた記録ヘッドの場合（）には、吐出エネルギー
発生体からのエネルギーが流路内のインクに付与される
時刻ｔ₀からある時間を経た時刻ｔ₀’、すなわちインク
吐出が行なわれた時点にメニスカスが流路のオリフィス
部に形成され、それが急激に後退する。その後退量は時
刻ｔ₁’で最大となり、その後次第に表面張力による復
元力の作用によりメニスカスは元の位置に戻り始め、時
刻ｔ₁でリフィルが終了する。

【００２４】これに対し、多数のオリフィスを有する記
録ヘッド（）では、ｔ₁’での最大値が小さく、また
リフィル速度も遅い。

【００２５】これは多数の流路からのインクを後方へ押
しやる圧力の総和が、液室内でのインクの変形による圧
力の吸収容量を大幅にオーバーするために、インクの変
形で吸収しきれなかった圧力はインクを後方へ移動させ
ようとする力となって残され、この力が働くことによっ
てメニスカスの復帰のためのリフィル速度が初期におい
て極端に遅くなることによる。

【００２６】これらの現象は、連続して吐出が繰り返さ
れた後では、インク供給管から液室へのインクの定常的
な流れが形成されているので起こりにくいが、吐出の初
期（特に２００回吐出前後）において、すなわちインク
の流れが定常的になるまでの間に顕著である。

【００２７】以上述べたような多数のオリフィスを有す
る記録ヘッドにおけるリフィル速度の低下は、吐出エネ
ルギー発生体への印字信号印加の周期が図２１（ａ）で
示した時刻ｔ₀からｔ₂までの時間以上に設定されていれ
ば問題を生じないが、高速記録のために時刻ｔ₀からｔ₂
までの時間よりも短い周期で印字信号を印加すると、リ
フィルが完了していない時点、例えばメニスカス後退量
が３０μｍ以上である状態で、次の信号が印加される
と、先に述べたような吐出インク滴量が減少し良好な記
録ができなくなる。

【００２８】このような問題を解決する手段として、米
国特許第４５７８６８７号により、液室の流路近傍に大
気開放部を設け、インク吐出時の液室方向への圧力を吸
収する構成が知られているが、この構成では大気開放の
ためインクの溶媒成分の蒸発を招き、記録ヘッド内のイ
ンクの粘度の増加や、インク中での固形物の析出による
流路やオリフィスの詰まりなどの問題が引き起こされ、
印字不良が発生しやすい。さらには、振動などの影響で
液室内に気泡が発生したり、大気開放部からの記録ヘッ
ド内へのゴミ等の混入を防ぐために特別な設計が必要と
なるなどの問題もあり、実用的に十分であるとは言えな
い。

【００２９】そこで、特開昭６３−１２８９４７では液
室に隣接してダンパー室を設ける、さらに特開平１−２
８５３５６では液室内に気泡の滞留手段を設けるといっ
た、圧力をそれ自身の体積変化に可逆的に変換し得る圧
力−体積変換体を有する構成が提案されている。

【００３０】しかしながら、液室内もしくは液室に隣接
して圧力−体積変換体を有する構成とするには、新たな
部品や製造プロセスが必要となり、特別な設計が必要と
なり、コストアップや信頼性低下を招く恐れがある。

【００３１】本発明は上記のような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は特に記録開始初期における
吐出不良がなく、高速応答性と吐出安定性に優れたイン
クジェット記録ヘッドを安価かつ容易に提供できるよう
にすることにある。

【００３２】

【課題を解決するための手段】本発明は、インクを吐出
するための圧力を発生させる吐出エネルギー発生体を多
数長手方向に配列した第一の基板と、該第一の基板上に
インクを吐出するためのオリフィスと該オリフィスに連
通してインクを吐出するためのエネルギーがインクに作
用する部分を有する流路が形成されている固体層と、該
固体層に積層され流路に供給するインクを貯える各流路
に共通の液室が形成されている第二の基板、ならびにイ
ンク吐出口とを有するインクジェット記録ヘッドにおい
て、（１）第二の基板の溝によって形成された液室の壁
面に１つ以上の凹部または長手方向に伸びた１本の溝が
空気室として設けられ、その空気室が可撓性部材により
液室と隔てられている、（２）液室の壁面に１つ以上の
開口部が設けられ、その開口部の大気側は可撓性部材に
よって被覆されている、あるいは（３）吐出口側とは反
対の液室壁面に圧力変動吸収用の気液界面を有する圧力
吸収ノズルが設けられ、その圧力吸収ノズルの大気側は
可撓性部材で被覆されていることを特徴とするインクジ
ェット記録ヘッドおよびそのヘッドを搭載したインクジ
ェット記録装置を提供する。

【００３３】例えば、従来の熱エネルギーを利用するイ
ンクジェット記録ヘッドの場合、図１８のように、第１
のブロックを駆動するとインクが急激に加熱されて気化
し、その時の圧力上昇によってインクはオリフィス側と
共通液室側に押し出され、飛翔液滴が形成され、メニス
カスが後退する。そしてメニスカスは毛管力によって復
帰しようとする。その後、第２ブロックが駆動され、イ
ンクが急激に加熱されると、インクはオリフィス側と共
通液室側に同様に押し出される。

【００３４】このとき、前述のように第１ブロックのノ
ズルは、メニスカスが復帰しようとしている時であり、
第２ブロックの共通液室側に押し出されたインクは第１
ブロックのメニスカス復帰の手助けとなる。第２ブロッ
ク近傍においては、共通液室の圧力が下がり、メニスカ
スの復帰に要する時間は第１ブロックに比べて長くな
る。

【００３５】次に、第３ブロック、第４ブロックが駆動
される時には、メニスカスが復帰しつつある吐出ノズル
数が増えており、このため共通液室側に押し出すインク
はメニスカスが復帰しつつある吐出ノズルに向って流れ
る。このため前に駆動されたブロックに比べ、後に駆動
されたブロックの方がメニスカスの後退が大きくなる。
また、この時共通液室からメニスカスが復帰しつつある
吐出ノズルに向けてインクの流れが生じており、共通液
室の圧力が低下する。この２つの理由により、後に駆動
されるブロックではメニスカス復帰に要する時間が長く
なる。

【００３６】このような共通液室の圧力変動が空気層に
より吸収されることは知られている。そこで本発明者ら
は、空気層の形状、位置などを検討し、有効な形態とし
て上記の（１）〜（３）の３つの形態の空気層を有する
本発明のインクジェット記録ヘッドに到達したものであ
る。

【００３７】図２２に本発明のインクジェットヘッドを
有するヘッドカートリッジを搭載したインクジェット記
録装置の１例を示す。図中、４０１はワイピング部材と
してのブレードであり、その一端はブレード保持部材に
よって保持されて固定端となり、カンチレバーの形態を
なす。ブレード４０１はヘッドによる記録領域に隣接し
た位置に配設され、また、本例の場合、ヘッドの移動経
路中に突出した形態で保持される。３００はキャップで
あり、ブレード４０１に隣接するホームポジションに配
設され、記録ヘッドの移動方向と垂直な方向に移動して
吐出口面と当接し、キャッピングを行なう構成を備え
る。さらに４０３はブレード４０１に隣接して設けられ
る吸収体であり、ブレード４０１と同様、ヘッドの移動
経路中に突出した形態で保持される。上記ブレード４０
１、キャップ３００、吸収体４０３によって吐出回復部
５００が構成され、ブレード４０１および吸収体４０３
によってインク吐出口面に付着した水分、塵埃などの除
去が行なわれる。

【００３８】Ｈは吐出エネルギー発生手段を有し、吐出
口面に対向する記録媒体にインクを吐出して記録を行な
うインクジェットヘッドカートリッジ、３１２はカート
リッジＨを搭載してその移動を行なうためのキャリッジ
である。キャリッジ３１２はガイド軸３１１と摺動可能
に係合し、キャリッジ３１２の一部はモータによって駆
動されるベルト３５２と接続している。これによりキャ
リッジ３１２はガイド軸３１１に沿った移動が可能とな
り、カートリッジＨによる記録領域およびその隣接した
領域の移動が可能となる。

【００３９】３１５、３１６はモータ駆動の送りローラ
である。これらの構成によってヘッドの吐出口面と対向
する位置へ記録媒体が供給され、記録が進行するにつれ
てローラ３１７、３１８を配した排紙部へと送られる。

【００４０】上記構成において、カートリッジＨが記録
終了時でホームポジションに戻る際、ヘッド回復部５０
０のキャップ３００はカートリッジＨの移動経路から退
避しているが、ブレード４０１は移動形路中に突出して
いる。この結果、カートリッジＨの吐出面がワイピング
される。なお、キャップ３００がカートリッジＨの吐出
面に当接してキャッピングを行なう場合、キャップ３０
０はカートリッジの移動経路中に突出するように移動す
る。カートリッジＨがホームポジションから記録開始位
置へ移動する場合、キャップ３００およびブレード４０
１は上述したワイピング時と同一の位置にある。この結
果、この移動においてもカートリッジＨの吐出口面はワ
イピングされる。

【００４１】上記のヘッドのホームポジションへの移動
は、記録終了時や吐出回復時ばかりではなく、記録ヘッ
ドが記録のために記録領域を移動する間に所定の時間間
隔で行なわれ、この移動に伴って上記ワイピングが行な
われる。

【００４２】

【実施例】

（実施例１）図１、２および３に、本発明のインクジェ
ット記録ヘッドで熱エネルギーを利用するものの１例を
示す。図１はヘッドの部分斜視図であり、図２はヘッド
全体の概観斜視図、図３は図１のＡ−Ａ断面図である。

【００４３】これら図中、１はＳｉ基板上に電気熱変換
体（吐出ヒータ）とこれに電力を供給するＡｌ等の配線
とが成膜技術により形成されている第一の基板であるヒ
ーターボード、２は固体層、３は第二の基板である。

【００４４】第一の基板１には吐出ヒータに対応した液
流路が固体層２で形成されており、固体層２の上に第二
の基板３が積層されている。さらに第一の基板１は、ベ
ースプレート５に位置決め固定されている。吐出のため
の電力、信号を外部から取り込むためのフレキシブル基
板４は、第一の基板１の電気的接続パッドと正確に位置
決めされ、フレキ押え８をベースプレート５にネジ止め
固定することによって両者は圧着接続される。

【００４５】この記録ヘッドは第二の基板３にインク液
室９が形成されており、インク液室９の壁面には凹部が
彫り込まれており、その凹部には可撓成部材１１が貼り
付けられている。このようにして、空気室１０が形成さ
れている。可撓性部材としては、耐インク性があり、圧
力伝達の効率がよいものが選ばれ、例えばポリエチレン
フィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリイミドフィル
ム、ＰＰＳフィルム等が好ましい。

【００４６】そして、インク液室９の両端部はインク供
給継手６ａ、６ｂを介してインク供給管７ａ、７ｂと接
続され不図示のインクタンクと連結される。

【００４７】以上のような構成を有するインクジェット
記録ヘッドではまず、不図示のインクタンクからインク
供給管７ａ、７ｂを介してインクを供給するインク液室
９、流路１２にインクが充填された状態で、例えば圧電
素子、発熱素子等からなる吐出エネルギー発生体に印字
信号を印加する吐出エネルギー発生体で発生したエネル
ギーは流路１２内にインクに作用し先に述べたような圧
力伝達のメカニズムでオリフィスからインク滴が吐出さ
れる。

【００４８】このようにインク吐出が行なわれると、図
４（ａ）に示すように各流路においてそのそれぞれから
インクをインク液室９方向へ押す力が発生するが、イン
ク液室には可撓性部材で仕切られた空気室１０が存在す
るので、これが各流路からの圧力を吸収する。その結
果、流路１２からインク液室９を経てインク供給管７
ａ、７ｂにインクを押す力の発生が緩和もしくは防止さ
れる。

【００４９】この状態で図４（ｂ）に示すように流路１
２方向にインクを移動させようとする力がメニスカスの
表面張力によって引き起こされて、リフィルが開始され
ると、空気室１０の空気がその体積を元の状態へ復帰さ
せようとして、吸収していた圧力を放出し、その圧力が
リフィルにおけるインクのオリフィス方向への移動のた
めの圧力を補填するように作用する。

【００５０】しかも、空気室１０を設けない場合には、
流路１２からインク液室９方向へインクを押す力がリフ
ィルのための力に反作用を及ぼすのに対して、上記の本
発明の記録ヘッドにおいては、上述のように流路１２か
らインク液室方向へインクを押す力は空気室１０の空気
に吸収されているので、このような反作用として働くこ
とはなく、むしろリフィルのための力を補填するために
効果的に転用される。

【００５１】従って、スムーズかつ短時間でのリフィル
が可能となり、その結果、高駆動周波数応答が可能とな
り、良好な高速記録を実施できる。

【００５２】（実施例２）図５および６に本発明のイン
クジェット記録ヘッドの別の例を示す。図５はヘッドの
部分斜視図であり、図６は図５のＢ−Ｂ断面図である。

【００５３】このヘッドでは、インク液室９の壁面天井
部に長手方向に１本の溝が掘り込まれており、その溝に
は可撓性部材１１が貼り付けられている。すなわち、空
気室１０は１本の溝として形成されている。他は実施例
１と同様にしてインクジェット記録ヘッドを作製する。

【００５４】このようなヘッドにおいては、構造が簡単
であり、第二の基板３への空気室用の溝を形成する工程
が簡単であることから、実施例１のヘッドに比べてコス
トダウンを図ることができる。

【００５５】なお、空気室１０の溝は複数本であっても
良い。

【００５６】（実施例３）図７、８および９に本発明の
インクジェット記録ヘッドのさらに別の例を示す。図７
はヘッドの部分斜視図であり、図８はヘッド全体の概観
斜視図、図９は図８のＣ−Ｃ断面図である。

【００５７】このヘッドでは、インク液室の壁面を一部
分開口させて液室溝部９ａを形成し、その液室溝部９ａ
の大気側を可撓性部材１１で被覆してある。他は実施例
１と同様にしてインクジェット記録ヘッドとする。

【００５８】この可撓性部材１１で被覆された液室溝部
９ａは、実施例１の空気室と同様の効果をもたらし、同
様に高駆動応答が可能となり、良好な高速記録が実施で
きる。

【００５９】（実施例４）図１０に、本発明のインクジ
ェット記録ヘッドのさらに別の例を示す。図１０（ａ）
はヘッドの部分斜視図、図１０（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ
断面図である。

【００６０】このヘッドでは、第二の基板の液室形成壁
の複数箇所に開口を設け、その開口部を可撓性部材１１
で被覆している。他は実施例５と同様にしてインクジェ
ット記録ヘッドを作製する。

【００６１】実施例３では、開口部が縦長に１本形成さ
れていることから、開口部周辺の強度が低く、外部から
の圧力で容易に亀裂が入ったり損傷することが多い。ま
た可撓性部材１１と第二の基板３との接地面積が大き
く、可撓性部材１１を多く使用することから、剥がれた
りする可能性も高くなる。

【００６２】ところが、図１０のような構造のヘッドと
することによって、開口部が小さくなり、開口部周辺の
強度低下はなくなる。さらに、可撓性部材１１と第二の
基板３との接地面積も小さくなり、可撓性部材１１を大
量に使用する必要もなくなる。

【００６３】（実施例５）図１１に、本発明のインクジ
ェット記録ヘッドのさらに別の例を示す。図１１（ａ）
はヘッドの部分斜視図、図１１（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ
断面図である。このヘッドでは、第二の基板の液室形成
壁の流路とは逆の壁面に複数箇所の開口部を設け、その
開口部を可撓性部材１１で被覆している。実施例３また
は実施例４のヘッドでは、上部に開口部が形成されてい
ることから、流路１２からインク液室９方向へインクを
押す力が間接的に加わって、可撓性部材１１の吸収力が
弱くなる可能性があるが、本例のヘッドでは、流路１２
からインク液室方向へインクを押す力を直接吸収するこ
とができる。従って、吸収力が向上し、よりスムーズで
かつ短時間のリフィルが可能となる。

【００６４】（実施例６）図１２および図１３に、本発
明のインクジェット記録ヘッドのさらに別の例を示す。
図１２はヘッドの概観斜視図であり、図１３は図１２の
Ｆ−Ｆ断面図である。このヘッドは以下の手順で製造し
た。

【００６５】先ず、Ｓｉウェハーの熱酸化により、３μ
ｍ厚のＳｉＯ₂膜を形成して基板とした。基板にスパッ
タにより発熱抵抗体としてＨｆＢ₂を１５００Åの厚さ
に形成し、続いて電子ビーム蒸着によりＴｉを５０Å、
Ａｌを６０００Å連続的に堆積した。

【００６６】フォトリソ工程によりパターンを作製し、
熱作用部を４００ＤＰＩのピッチで作製した。このとき
の発熱抵抗体の大きさは、１９μｍ×１１０μｍの長方
形であり、５１２個の発熱抵抗体を並べた。

【００６７】次にまたスパッタにより、ＳｉＯ₂、Ｔａ₂
Ｏ₅、Ｔａをそれぞれ１．５μｍ、５００Å、５０００
Å連続的に堆積し、フォトリソ工程およびドライエッチ
ング工程によりパターニングを行ない、保護膜とした。

【００６８】ネガタイプのドライフィルム（感光性樹
脂）２５μｍ厚をラミネートし、フォトリソ工程によ
り、吐出ノズル２０１、共通液室の１部および気液界面
となる圧力吸収ノズル２０８を作製した。圧力吸収ノズ
ル２０８は、吐出ノズル２０１の後方の共通液室２０４
に対応した場所に配置し、図１３に示した共通液室側の
開口部を２０μｍとした。

【００６９】次に、共通液室の一部となる彫り込み部
（４０ｍｍ×４ｍｍ）とインク供給口となる貫通穴を持
つガラスにネガタイプのドライフィルム（感光性樹脂）
をラミネートした後、フォトリソ工程によりパターニン
グし、前述した基板に貼り合わせた。さらに、圧力吸収
ノズル２０８の大気側を可撓性部材２０９で被覆した。

【００７０】次に、プリント板上にダイボンディングさ
れたドライバーＩＣと前記基板をワイヤーボンディング
で電気的に接続して、インクジェット記録ヘッドとし
た。

【００７１】このようにして作製したインクジェット記
録ヘッドについて、隣り合う６４ノズル毎にブロックを
形成し、合計８ブロックの駆動を行なった。圧力吸収ノ
ズル２０８がないインクジェット記録ヘッドと、圧力吸
収ノズル２０８を有するインクジェット記録ヘッドのメ
ニスカス復帰時間を図１９に示す。この図から明らかな
通り、圧力吸収ノズル２０８を設けたインクジェット記
録ヘッドは、高速駆動が可能であり、６ｋＨｚの吐出周
波数でも良好な印字状態を示した。

【００７２】本例のインクジェット記録ヘッドでは、圧
力吸収ノズル２０８は、可撓性部材２０９により大気と
接しているので、インクの漏れや空気の進入がないた
め、安定的に動作できる。なお、圧力吸収ノズル２０８
の数は、吐出ノズル２０１と同じ数、もしくはそれ以上
が好ましい。

【００７３】（実施例７）図１４および図１５に本発明
のインクジェット記録ヘッドのさらに別の例を示す。図
１４はヘッドの概観斜視図であり、図１５は図１４のＧ
−Ｇ断面図である。

【００７４】このヘッドでは、圧力吸収ノズル２０８の
大気開口側を例えば圧力吸収ノズル３本分を１つの部屋
に共通化して拡大している。

【００７５】そして、大気開口部全域を可撓性部材２０
９で被覆することにより、大気とインクを分離してい
る。

【００７６】従って、実施例６では可撓性部材２０９の
圧力吸収効果は圧力吸収ノズル２０８の開口部だけであ
ることから、可撓性部材２０９をかなり薄くしなければ
ならないため、圧力吸収効果や強度面での問題が生じる
場合があった。

【００７７】しかしながら本実施例のヘッドでは、圧力
吸収ノズル２０８の大気開口側をいくつか共通化して大
きくしていることから、可撓性部材２０９の撓みを大き
くすることができた。従って、圧力吸収効率をアップし
たり、可撓性部材２０９の強度をアップすることが可能
となった。

【００７８】

【発明の効果】以上述べた通り、本発明により、良好か
つ迅速なリフィルが常に可能な、オリフィスの高マルチ
化に特有の問題を解決して、優れた高速応答性と吐出が
得られるヘッドが容易に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録ヘッドの１例の模
式的部分斜視図である。

【図２】図１のヘッドの全体の概観斜視図である。

【図３】図１のヘッドのＡ−Ａ断面図である。

【図４】図１のヘッドの空気室の作用を示す模式的断面
図である。

【図５】本発明のインクジェット記録ヘッドの他の例の
模式的部分斜視図である。

【図６】図５のヘッドのＢ−Ｂ断面図である。

【図７】本発明のインクジェット記録ヘッドのさらに別
の例の模式的部分斜視図である。

【図８】図７のヘッドの全体の概観斜視図である。

【図９】図８のヘッドのＣ−Ｃ断面図である。

【図１０】本発明のインクジェット記録ヘッドのさらに
別の例を示す図であり、（ａ）は模式的部分斜視図、
（ｂ）はそのＤ−Ｄ断面図である。

【図１１】本発明のインクジェット記録ヘッドのさらに
別の例を示す図であり、（ａ）は模式的部分斜視図、
（ｂ）はそのＥ−Ｅ断面図である。

【図１２】本発明のインクジェット記録ヘッドのさらに
別の例の模式的斜視図である。

【図１３】図１２のヘッドのＦ−Ｆ断面図である。

【図１４】本発明のインクジェット記録ヘッドのさらに
別の例の模式的斜視図である。

【図１５】図１４のヘッドのＧ−Ｇ断面図である。

【図１６】従来のインクジェット記録ヘッドの１例の模
式的斜視図である。

【図１７】熱エネルギーを利用するインクジェット記録
ヘッドの吐出原理の説明図である。

【図１８】熱エネルギーを利用するインクジェット記録
ヘッドの駆動説明図である。

【図１９】メニスカス復帰時間を比較するグラフであ
る。

【図２０】従来のインクジェット記録ヘッドにおけるリ
フィルメカニズムを説明する模式的断面図である。

【図２１】インクジェット記録ヘッドのリフィルによる
メニスカス後退量を示す図であり、（ａ）は後退量を示
すグラフ、（ｂ）は後退量を示す流路の模式的断面図で
ある。

【図２２】本発明のインクジェット記録ヘッドを搭載し
たインクジェット記録装置の１例の概観斜視図である。

【符号の説明】

１第一の基板２固体層３第二の基板４フレキシブル基板５ベースプレート６ａ、６ｂインク供給継手７ａ、７ｂインク供給管８フレキ押え９インク液室９ａ液室溝部１０空気室１１可撓性部材１２流路１３オリフィス１４吐出ヒータ１５メニスカス１０１第一の基板１１１熱作用部２０１吐出ノズル２０２オリフィス２０３ノズル壁２０４共通液室２０５第二の基板２０６インク供給口２０７電気接続部２０８圧力吸収ノズル２０９可撓性部材２１１流路２１３吐出ヒータ２１４メニスカス３００キャップ３１１ガイド軸３１２キャリッジ３１５、３１６送りローラ３１７、３１８ローラ３５２ベルト４０１ブレード４０３吸収体５００吐出回復部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを吐出するための圧力を発生させ
る吐出エネルギー発生体を多数長手方向に配列した第一
の基板と、該第一の基板上にインクを吐出するためのオ
リフィスと該オリフィスに連通してインクを吐出するた
めのエネルギーがインクに作用する部分を有する流路が
形成されている固体層と、該固体層に積層され流路に供
給するインクを貯える各流路に共通の液室が形成されて
いる第二の基板、ならびにインク吐出口とを有するイン
クジェット記録ヘッドにおいて、第二の基板の溝によっ
て形成された液室の壁面に１つ以上の凹部が空気室とし
て設けられ、該空気室が可撓性部材により該液室と隔て
られていることを特徴とするインクジェット記録ヘッ
ド。
【請求項２】空気室が長手方向に伸びた１本の溝であ
る請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】インクを吐出するための圧力を発生させ
る吐出エネルギー発生体を多数長手方向に配列した第一
の基板と、該第一の基板上にインクを吐出するためのオ
リフィスと該オリフィスに連通してインクを吐出するた
めのエネルギーがインクに作用する部分を有する流路が
形成されている固体層と、該固体層に積層され流路に供
給するインクを貯える各流路に共通の液室が形成されて
いる第二の基板、ならびにインク吐出口とを有するイン
クジェット記録ヘッドにおいて、第二の基板の溝によっ
て形成された液室の壁面に１つ以上の開口部が設けら
れ、該開口部の大気側は可撓性部材によって被覆されて
いることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】インクを吐出するための圧力を発生させ
る吐出エネルギー発生体を多数長手方向に配列した第一
の基板と、該第一の基板上にインクを吐出するためのオ
リフィスと該オリフィスに連通してインクを吐出するた
めのエネルギーがインクに作用する部分を有する流路が
形成されている固体層と、該固体層に積層され流路に供
給するインクを貯える各流路に共通の液室が形成されて
いる第二の基板、ならびにインク吐出口とを有するイン
クジェット記録ヘッドにおいて、吐出口側とは反対の液
室壁面に圧力変動吸収用の気液界面を有する圧力吸収ノ
ズルが設けられ、該圧力吸収ノズルの大気側は可撓性部
材で被覆されていることを特徴とするインクジェット記
録ヘッド。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか１項に記載
のインクジェット記録ヘッドを搭載したインクジェット
記録装置。