JPH0911461A

JPH0911461A - インクジェット記録ヘッド

Info

Publication number: JPH0911461A
Application number: JP18331495A
Authority: JP
Inventors: Osamu Sato; 理佐藤; Katsuyuki Yokoi; 克幸横井; Haruyuki Yanagi; 治幸柳; Kiichiro Takahashi; 喜一郎高橋; Kuniaki Katou; 国晃加藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-06-28
Filing date: 1995-06-28
Publication date: 1997-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】液路内の圧力変動の他の液路内への影響を防止
し、吐出エネルギーの共通液室への逃げを防止して所望
の吐出パワーを維持し、駆動信号の高周波化に際しても
インク消費を迅速に補給し、均一で安定した吐出性能を
維持する。【構成】共通液室(23)から各吐出口(24)に通じる各液路
(21)内に吐出エネルギー発生体(22)とマイクロポンプ(2
5)と配設し、各吐出エネルギー発生体(22)の駆動に連動
して対応するマイクロポンプ(25)を駆動を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吐出口から被記録材へイ
ンクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドに
関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、複写機、ファクシミリ等の機
能を有する記録装置、あるいはコンピューターやワード
プロセッサ等を含む複合型電子機器やワークステーショ
ンなどの出力機器として用いられる記録装置は、画像情
報（文字情報等も含む）に基づいて用紙やプラスチック
薄板等の被記録材（記録媒体）に画像（文字等を含む）
を記録していくように構成されている。前記記録装置
は、記録方式により、インクジェット式、ワイヤドット
式、サーマル式、レーザービーム式等に分けることがで
きる。

【０００３】被記録材の搬送方向（副走査方向）と交叉
する方向に主走査する記録方式を採るシリアルタイプの
記録装置においては、被記録材を所定の記録位置にセッ
トした後、被記録材に沿って移動（主走査）するキャリ
ッジ上に搭載した記録手段（記録ヘッド）によって画像
（文字や記号等を含む）を記録し、１行分の記録を終了
した後に所定量の紙送り（副走査）を行ない、その後に
次の行の画像を記録（主走査）するという動作を繰り返
すことにより、被記録材の所望範囲に画像が記録され
る。一方、被記録材を搬送方向に送る副走査のみで記録
するラインタイプの記録装置においては、被記録材を所
定の記録位置にセットし、一括して１行分の記録を連続
的に行ないながら所定量の紙送り（ピッチ送り）を行な
い、被記録材の全体に画像が記録される。

【０００４】上記記録装置のうち、インクジェット式の
記録装置（インクジェット記録装置）は、インクジェッ
ト記録ヘッドから被記録材にインクを吐出して記録を行
うものであり、記録ヘッドのコンパクト化が容易であ
り、高精細な画像を高速で記録することができ、普通紙
に特別の処理を必要とせずに記録することができ、ラン
ニングコストが安く、ノンインパクト方式であるため騒
音が少なく、しかも、多色のインクを使用してカラー画
像を記録するのが容易であるなどの利点を有している。
中でも、紙幅方向に多数の吐出口を配列したフルマルチ
タイプの記録ヘッドを用いるライン型のものは、記録の
一層の高速化が可能である。

【０００５】特に、熱エネルギーを利用してインクを吐
出するインクジェット記録ヘッドは、エッチング、蒸
着、スパッタリング等の半導体製造プロセスを経て、基
板上に製膜された電気熱変換体、電極、液路壁、天板な
どを形成することにより、高密度の液路配置（吐出口配
置）を有するものを容易に製造することができ、一層の
コンパクト化を図ることができる。一方、被記録材の材
質に対する要求も様々なものがあり、近年では、通常の
被記録材である紙や樹脂薄板（ＯＨＰ等）などの他に、
薄紙や加工紙（ファイリング用のバンチ孔付き紙やミシ
ン目付き紙、任意な形状の紙など）などを使用すること
が要求されるようになってきた。

【０００６】上記インクジェット記録ヘッドは、インク
を吐出する複数の微細な吐出口と該複数の吐出口が所定
の配列を成して開口する吐出口面とを備えている。図１
７〜図１９を参照してインクジェット記録ヘッドの構成
の一例を説明する。図１７はインクジェット記録ヘッド
の吐出口及び液路に沿った縦断面図であり、図１８は図
１７中の線１８−１８に沿ったインクジェット記録ヘッ
ドの平面断面図であり、図１９はインクジェット記録ヘ
ッドの構造を模式的に示す一部破断斜視図である。

【０００７】図１７〜図１９において、１０はインクジ
ェット記録ヘッドであり、１はシリコン基板、２は記録
ヘッド本体部を示す。インクジェット記録ヘッド１０は
複数のインク吐出口８とこれらインク吐出口８に１対１
で対応する複数の液路６を有する。複数の液路６のそれ
ぞれには吐出エネルギー発生体としての電気熱変換体３
が配置されている。各エネルギー発生体３は、記録情報
に基づく駆動信号によって駆動され、対応する吐出口８
からインクを選択的に吐出して飛翔インク滴を形成する
ものである。

【０００８】前記駆動信号は、記録装置の不図示の制御
回路から配線基板５を介して供給される。複数の液路６
の全ては共通インク室（共通液室）９に通じている。吐
出口８より吐出した分のインクは、液路６の毛管力及び
発泡バブルの収縮力によって、インク供給チューブ４か
ら共通液室９及び液路６を通して供給（補充）される。
シリコン基板１の下部には、記録ヘッド１０全体を保持
するベースプレート１２がある。

【０００９】図１９において、インクジェット記録ヘッ
ド１０は、シリコン基板１と天板１３と液路形成部材１
４とによって構成されている。各吐出口８に通じる各液
路６は前記シリコン基板１上に前記液路形成部材１４を
接合することによって形成される。この場合、隣接する
液路６の間は、前記液路形成部材１４の液路壁部１１に
よって仕切られている。各液路６には前述のごとく吐出
エネルギー発生体としての電気熱変換体３が配置されて
いる。複数本の液路６は全て共通液室（共通インク室）
９に連通している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記イ
ンクジェット記録ヘッドにおいては、複数の液路（イン
ク路）６が１個の共通液室（共通インク室）に連通して
いるため、各液路６間の相互干渉が発生し、インクの吐
出特性が変動したり悪化してしまうことがある。このよ
うな不都合を解消するための手段として、特開平５−１
９３１４９号公報において、各インク吐出口にそれぞれ
該液路端部を開閉するバルブを設けるものが提案されて
いる。

【００１１】しかし、このような構成では、各液路後部
が広い容積の共通インク室に連通しているため、吐出エ
ネルギーが共通インク室に逃げてしまい、吐出パワーが
思ったほど上がらないという不都合がある。また、高速
化に際して駆動信号の周波数を上げていくと、液路６の
毛管力及び発泡バブルの収縮力によるインク供給（補
充）が間に会わないという不都合もある。

【００１２】本発明はこのような技術課題に鑑みてなさ
れたものであり、本発明の目的は、インク吐出時に各液
路で発生する圧力変動が他の液路のインク吐出性能に影
響することを防止してインク吐出特性を均一化すること
ができ、吐出エネルギーが共通インク室へ逃げることを
防止して所望の吐出パワーを得ることができ、高速化に
際して駆動信号の周波数を上げる時にはインク消費を迅
速に補給することができ、安定したインク吐出性能を維
持できるインクジェット記録ヘッドを提供することであ
る。

【００１３】

【課題解決のための手段】請求項１の発明は、複数の吐
出口から被記録材へインクを吐出して記録を行うインク
ジェット記録ヘッドにおいて、共通液室から各吐出口に
通じる複数の液路と、該液路のそれぞれに配置されて前
記吐出口からインクを吐出させるエネルギーを発生する
複数の吐出エネルギー発生体と、前記液路のそれぞれに
対応した箇所に配設された複数のマイクロポンプとを備
える構成とすることにより、上記目的を達成するもので
ある。

【００１４】請求項２〜請求項４の発明は、請求項１の
構成に加えて、前記吐出エネルギー発生体が熱エネルギ
ーを発生する電気熱変換体である構成、前記吐出エネル
ギー発生体の駆動に連動して前記マイクロポンプを駆動
する制御手段を備えている構成、あるいは、前記マイク
ロポンプが熱エネルギーを発生する電気熱変換体により
駆動される構成とすることにより、一層効率よく上記目
的を達成するものである。

【００１５】請求項５の発明は、複数の吐出口から被記
録材へインクを吐出して記録を行うインクジェット記録
ヘッドにおいて、共通液室から各吐出口に通じる複数の
液路と、該液路のそれぞれに対応した箇所に配設されて
前記吐出口からインクを吐出させるエネルギーを発生す
る複数のマイクロポンプとを備えた構成とすることによ
り、上記目的を達成するものである。

【００１６】請求項６の発明は、請求項５の構成に加え
て、前記複数の液路のそれぞれに対応した箇所に、イン
クを溶融するための電気熱変換体と吐出口からインクを
吐出させるためのマイクロポンプとを配設する構成とす
ることにより、一層効率よく上記目的を達成するもので
ある。

【００１７】

【作用】上記構成の本発明によれば、薄膜生成技術、フ
ォトリソグラフィー技術およびエッチング技術などの半
導体製造技術を用いて作られたマイクロポンプを各液路
ごとに設けることにより、各液路の吐出タイミングに応
じてマイクロポンプを駆動することが可能となり、それ
によって、各液路から発生する圧力変動が他の液路のイ
ンク吐出に影響しないようにすることができ、各吐出口
の吐出特性を均一にすることができる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。なお、各図面を通して同一符号は同一または対応
部分を示すものである。図１は本発明を適用したインク
ジェット記録ヘッドの第１実施例の内部構造を模式的に
示す平面断面図であり、図２は図１の状態からローター
羽根が約１８０度回転した状態を模式的に示す平面断面
図である。

【００１９】図１及び図２において、２０はインクジェ
ット記録ヘッドであり、２１は複数本形成された液路、
２２はインク滴を吐出するためのエネルギー発生体とし
て各液路２１内に配置された電気熱変換体、２３は各液
路２１に連通している共通液室（共通インク室）、２４
はインク滴を吐出するように各液路２１の出口に形成さ
れたインク吐出口である。本実施例の記録ヘッド２０の
液路２１の近傍の構造は図１９の記録ヘッドでも見るこ
とができる。

【００２０】本実施例の記録ヘッド２０の特徴は、複数
の液路２１のそれぞれに対応した箇所にマイクロポンプ
２５を配設した点である。すなわち、本実施例では、各
液路２１を形成するように互いに所定間隔をおいて隣接
するように形成された液路壁部２６、２７の間に、イン
クの流れを補うためのマイクロポンプ２５が設けられて
いる。なお、本実施例では、図示のように長さの異なる
液路壁部２６、２７を交互に形成することにより、それ
らの間に複数の液路２１が形成されており、これらの液
路２１のそれぞれに対応する複数のマイクロポンプ２５
は図示のように千鳥状に配置されている。

【００２１】図３はマイクロポンプ２５を示す模式的斜
視図であり、図４はマイクロポンプ２５が図３の位置
（初期位置）から所定量回転した状態を示す模式的斜視
図である。図５〜図８は前記マイクロポンプ２５の動作
を示す模式的平面図である。図３〜図８において、隣接
する液路壁部２６、２７の間に配置される各マイクロポ
ンプ２５は、ローター羽根（図示の例では３枚）２８と
回転中心をなすガイド軸２９と２個の電気熱変換体３
０、３１（図５〜図８）とで構成されている。

【００２２】前記電気熱変換体３０、３１は、発熱抵抗
体を有するエネルギー発生体で形成されており、各マイ
クロポンプ２５の位置に対応する基板１上に配設されて
いる。各マイクロポンプ２５の電気熱変換体３０、３１
は、インク滴を吐出するための発熱抵抗体を有するエネ
ルギー発生体としての電気熱変換体２２の場合と同様、
それぞれ個別に電圧が印加されるに電気的に接続されて
いる。

【００２３】図２は図１に対して前記ローター羽根２８
が約１８０度回転した状態を示し、図５〜図８は前記ロ
ーター羽根２８が図１の位置（初期位置）から所定角度
回転する間の各位置での状態を示している。図９〜図１
４は前記マイクロポンプ２５の製造方法の一例を工程順
に示す模式的縦断面図である。図１４は図４中の線１４
−１４に沿ったマイクロポンプ２５の縦断面図に相当
し、図９〜図１３も図４中の線１４−１４から当該マイ
クロポンプ２５の製造工程を見た図である。

【００２４】ここで、図９〜図１４を参照してマイクロ
ポンプ２５の製造方法の一例を説明する。先ず、シリコ
ン（Ｓｉ）基板３５の上に絶縁保護膜３６を設け、これ
により電気信号を送るための配線（図示せず）を保護す
る。具体的には、絶縁保護膜３６により、記録ヘッド２
０に形成されるインク吐出エネルギー発生体２２や前記
マイクロポンプ２５用の電気熱変換体３０、３１やこれ
らに接続される配線（電極等）などが、次のマイクロポ
ンプ製造工程で使われる薬品によってエッチングなどさ
れないよう保護する。

【００２５】前記絶縁保護膜３６の材質としては、例え
ば窒化シリコン（Ｓｉ₃Ｎ₄）が用いられる。この絶縁
保護膜３６の上に、ローター羽根２８やガイド軸２９な
どを作成するための第１の分離層３７が形成される。こ
の第１の分離層３７の材質としては、ローター羽根２８
やガイド軸２９などを形成（形作り）することになる多
結晶シリコンに比べてエッチングされ易い性質が要求さ
れるので、例えばリン珪酸ガラス（ＰＳＧ）やシリコン
酸化物（ＳｉＯ₂）などが用いられる。これらの膜を３
６、３７をスパッタリングや蒸着などの成膜技術を使っ
て成膜した後、ローター羽根２８を基板３５より浮かす
段差部などのパターンをフォトリソ、エッチング技術を
用いて形成する。この時の状態を図９に示す。

【００２６】次に、図１０に示すようにガイド軸２９と
なる多結晶シリコン膜を成膜した後、フォトリソ、エッ
チング技術を用いてローター羽根２８の羽根部の形にパ
ターン形成する。更に、図１１に示すように、薄い第２
の分離層３８（例えばリン珪酸ガラス（ＰＳＧ）やシリ
コン酸化物（ＳｉＯ₂）を全体にわたって成膜した後、
ローター羽根２８及びガイド軸２９を更に多結晶シリコ
ンにより形成する。この時の状態を図１１に示す。

【００２７】さらにその上に薄い第３の分離層３９を全
体にわたって成膜した後、ローター羽根２８の肉盛り部
分をフォトリソ、エッチング技術を用いて穴開けし、多
結晶シリコン膜を成膜した後に、フォトリソ、エッチン
グ技術を用いて再びローター羽根２８を形成する。この
時の状態を図１２に示す。

【００２８】なお、それぞれの機能に応じて必要とする
多結晶シリコンの膜の厚さは異なるので、上記の作業を
数回繰り返してリン珪酸ガラス（ＰＳＧ）やシリコン酸
化物（ＳｉＯ₂）などを成膜することにより必要な形状
３３、３４を作り出す。この時の状態を図１３に示す。
最後に、フッ酸に浸漬することにより第１、第２及び第
３の分離層３７、３８、３９を溶かし出し、ガイド軸２
９を中心として図５〜図８に示すようにＲ方向に自由に
回転するローター羽根２８が完成する。この状態を図１
４に示す。

【００２９】次に、図２及び図４並びに図５〜図８を参
照して、マイクロポンプ２５の動作を説明する。マイク
ロポンプ２５用の電気熱変換体３０、３１に対しては、
それぞれ個別に電圧が印加されるように配線されてい
る。先ず、図３及び図５に示す初期状態において、一方
の電気熱変換体３０に電圧が印加される。すると、その
近傍のインクが沸騰し、バブル４０が発生する（インク
が発泡する）。各ローター羽根２８の回転方向（矢印Ｒ
方向）後側の面には図３及び図４に示すような傾斜面４
１が形成されている。

【００３０】したがって、前記バブル４０が発生する
と、ローター羽根２８は図３及び図５に示す位置（初期
位置）から矢印Ｒ方向に回転し、図４及び図６に示す位
置に至る。この図４及び図６に示す位置では、電気熱変
換体３０に再び電圧を印加してバブル４０を発生させて
も、ローター羽根２８の傾斜面４１を押す力（回転駆動
力）は発生しない。

【００３１】そこで、次のタイミングで、もう一方の電
気熱変換体３１に電圧を印加すると、インクが沸騰して
バブル４２が発生し、該バブル４２によってローター羽
根２８の前記傾斜面４１に押圧力が作用し、該ローター
羽根２８はさらに矢印Ｒ方向に回転する。この状態は図
７及び図８に示されている。

【００３２】なお、図３及び図５に示す初期状態では、
ローター羽根２８の前記傾斜面４１は、最初に発生する
バブル４０の上方に丁度位置しているが、実際にはロー
ター羽根２の回転位置がどこにくるかは一定しない。そ
のため、電気熱変換体３０、３１に交互に電圧を印加し
てローター羽根２８を回転させる必要がある。

【００３３】また、一般に、回転体や摺動体では、起動
トルクが必要である。したがって、本実施例では、電気
熱変換体３０、３１としては、インク滴を吐出するため
の発熱抵抗体を有する吐出エネルギー発生体としての前
記電気熱変換体２２と同等のパワーのものが使用されて
いる。本実施例では、３６０ＤＰＩの記録ヘッドを想定
しているため、マイクロポンプ２５の下部には２個の電
気熱変換体３０、３１が配置されているが、この電気熱
変換体の数は必要に応じて適宜増やすことができる。ま
た、本実施例では、３枚のローター羽根が設けられてい
るが、このローター羽根２８の数も適宜選定することが
できる。

【００３４】次に、図１〜図１４で説明したインクジェ
ット記録ヘッド２０の記録時の作用について説明する。
記録に際しては、インク滴を吐出するための発熱抵抗体
を有するエネルギー発生体としての電気熱変換体２２に
電圧が印加される。それにより、液路２１内のインクが
沸騰してバブルが発生する。

【００３５】この場合、従来技術では次のような不都合
があった。すなわち、電気熱変換体２２の発熱による前
述の発泡（バブル発生）によって、液路２１内のインク
は、電気熱変換体２２に対して、共通液室２３側とイン
ク吐出口２４側の両方向に動こうとする。しかし、共通
液室２３側の方が抵抗（流れ抵抗）が大きいため、イン
クは吐出口２４側へ動く。そのため、液路２１内のイン
クの一部が吐出口２４から飛翔液滴となって吐出され、
被記録材に付着することにより画像が記録される。

【００３６】この時、前述のように複数の液路（インク
路）２１が１個の共通液室（共通インク室）２３に連通
しているため、従来技術では、各液路２１内のインク間
に相互干渉が発生し、記録ヘッド２０のインク吐出特性
が変動したり悪化したりすることがあるという不都合が
あった。

【００３７】このような従来技術に対して、本実施例に
おいては、各液路２１の共通液室２３側にローター羽根
２８が配置されているため、或る液路２１内の圧力など
のインクの状態が他の液路２１内へ影響することは殆ど
なくなり、各液路２１間の相互干渉は殆ど発生しなくな
っている。また、電気熱変換体２２のインク吐出エネル
ギーが共通液室２３内へ逃げてしまうこともなくなり、
吐出パワーを有効に発揮させることが可能になる。

【００３８】また、記録速度の高速化に際して駆動信号
の周波数を上げていった場合でも、インク供給を素早く
補うことが可能になる。この場合、マイクロポンプ２５
の駆動（電気熱変換体３０、３１の駆動）をインク吐出
用バブルの消泡に合わせて行うこと、つまり、マイクロ
ポンプ２５の駆動タイミングをインク吐出より遅らせる
ことが好適である。

【００３９】なお、通常では、吐出口２４からのインク
垂れを防止するために、液路２１内部もしくは共通液室
２３内部は若干負圧状態にしてあるが、前述の実施例の
ように各液路２１の共通液室２３側にローター羽根２８
が存在することから、液路２１内は負圧になりづらくな
っている。したがって、本実施例では、ローター羽根２
８に図３に示すような傾斜面４１が設けられ、それによ
って液路２１内の圧力が上昇し難くなっている。

【００４０】図１５は本発明を適用したインクジェット
記録ヘッド１０の複数の液路２１のそれぞれにに対応し
た箇所に配設されるマイクロポンプ２５の他の実施例
（第２実施例）を示す模式的斜視図である。図１５にお
いて、ローター羽根２８は、片面だけでなく、両面に傾
斜面４１、４３が形成されている。このようなローター
羽根２８の形状によれば、電気熱変換体３０、３１によ
るバブル４０、４２がローター羽根のストレート面（図
３及び図４中のローター羽根の回転方向前面）に当たっ
て該ローター羽根が回り難くなることがなく、それに加
えてローター羽根２８の軽量化されるため、一層効率よ
く回転駆動することができるマイクロポンプ２５が得ら
れる。

【００４１】図１５の第２実施例は以上の点で図１〜図
１４の第１実施例と相違するが、その他の点では実質上
同じ構成をしており、それぞれ対応する部分を同一符号
で示し、それらの詳細説明は省略する。なお、図１５の
ローター羽根２８は、図９〜図１４で説明した成膜技術
による製造方法だけでなく、射出成形によって製造して
もよい。さらに、ガイド軸２９も、図１３及び図１４に
示すような抜け止めを設けることなく、蓋部材（不図
示）を使用する構造にしてもよい。

【００４２】図１６は本発明を適用したインクジェット
記録ヘッドの第３実施例の内部構造を模式的に示す平面
断面図である。図１６において、２０はインクジェット
記録ヘッドであり、２１は複数本形成された液路、４４
は常温では固体のインクを溶融するために各液路２１の
入口近傍に設けられた電気熱変換体、２３は各液路２１
に連通している共通液室（共通インク室）、２４はイン
ク滴を吐出するように各液路２１の出口に形成されたイ
ンク吐出口である。前記共通液室２３の内部には、常温
では固体のインクを溶融するための発熱素子（不図示）
が設けられている。

【００４３】複数の液路２１のそれぞれに対応した箇所
にマイクロポンプ２５が配設されている。本実施例で
も、各液路２１を形成するように互いに所定間隔をおい
て隣接するように形成された液路壁部２６、２７の間に
マイクロポンプ２５が配設されている。ただし、本実施
例の各マイクロポンプ２５は、インクを吐出するための
ものである。

【００４４】なお、本実施例でも、図示のように長さの
異なる液路壁部２６、２７を交互に形成することによ
り、それらの間に複数の液路２１が形成されており、こ
れらの液路２１のそれぞれに対応する複数のマイクロポ
ンプ２５は図示のように千鳥状に配置されている。ま
た、各液路２１の入口近傍に配置される前記電気熱変換
体４４は、それぞれ対応する液路２１内のマイクロポン
プ２５から略一定距離の位置に設けられており、したが
って、図示のように各マイクロポンプ２５の千鳥配置に
準じて千鳥状に配置されている。

【００４５】図１６中の各マイクロポンプ２５も、図５
〜図８に示すように、ローター羽根（図示の例では３
枚）２８と回転中心をなすガイド軸２９と２個の電気熱
変換体３０、３１とで構成されている。前記電気熱変換
体３０、３１は、発熱抵抗体を有するエネルギー発生体
で形成されており、各マイクロポンプ２５の位置に対応
する基板１上に配設されている。

【００４６】各マイクロポンプ２５の電気熱変換体３
０、３１は、第１実施例及び第２実施例におけるインク
滴を吐出するための発熱抵抗体を有するエネルギー発生
体としての電気熱変換体２２の場合と同様、それぞれ個
別に電圧が印加されるに電気的に接続されている。本実
施例の記録ヘッド２０の液路２１の近傍の構造は、図３
及び図４のマイクロポンプ２５と図１９の記録ヘッドを
合わせたようなものである。

【００４７】図１６の記録ヘッド２０の特徴は、常温で
は固体のインクを使用するインクジェット記録装置ヘッ
ドにおいて、各液路２１の入口近傍に配置された電気熱
変換体４４でインクを発泡可能な粘度（例えば約１ｃｐ
ｓ近く）まで溶融し、電気熱変換体３０、３１によるイ
ンクの沸騰で発生するバブル４０、４２（図５、図７）
によってマイクロポンプ２５を回転させ、該マイクロポ
ンプ２５の回転により吐出口２４からインクを吐出する
ことにある。

【００４８】次に、図３〜図８及び図１６を参照して、
図１６で説明した第３実施例に係るインクジェット記録
ヘッドの動作手順を説明する。先ず、各液路２１に連通
している共通液室２３内で不図示の発熱素子により常温
では固体のインクを溶融する。さらに、各液路２１の入
口近傍に配置された電気熱変換体４４により、インクを
発泡可能な粘度である約１ｃｐｓ近くまで溶融する。

【００４９】マイクロポンプ２５用の電気熱変換体３
０、３１に対してはそれぞれ個別に電圧を印加できるよ
うに配線されているので、上記インクの溶融に次いで、
マイクロポンプ２５が図３及び図５に示す初期状態にあ
る時に、一方の電気熱変換体３０に電圧を印加してイン
クを沸騰させることにより、バブル４０を発生させる。
ここで、ローター羽根２８には図３及び図４に示すよう
な傾斜面４１が形成されているので、前述の場合と同様
に矢印Ｒ方向に回転し、図４及び図６に示す位置まで回
転する。

【００５０】次に他方の電気熱変換体３１に電圧を印加
すると、インクの沸騰によりバブル４２が発生し、該バ
ブル４２が前記傾斜面４１を押すことによりローター羽
根２８は矢印Ｒ方向にさらに回転する。この状態は図７
及び図８に示すとおりである。このようなローター羽根
２８の回転により、各液路２１の吐出口２４からインク
が吐出し、所望の記録を行うことができる。

【００５１】なお、以上の実施例では、各マイクロポン
プ２５が３枚のローター羽根２８と２個の電気熱変換体
３０、３１で構成される場合を説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、マイクロポンプのロータ
ー羽根及び電気熱変換体の数は適宜選定することができ
るものである。また、図１６の実施例では、各液路２１
の入り口近傍に電気熱変換体（発熱素子）４４を設けた
が、各液路２１が連通している共通液室（共通インク
室）２３内の発熱素子により常温では固体のインクを発
泡可能な粘度１ｃｐｓ近くまで溶融するように構成すれ
ば、前記電気熱変換体４４は省略することもできる。

【００５２】従来例では、インク滴を吐出するための発
熱抵抗体を有するエネルギー発生体としての電気熱変換
体のみでインクを吐出する構成が採用されていたが、図
１６の実施例によれば、常温では固体のインクを共通液
室２３側の電気熱変換体で加熱溶融するとともに、複数
の電気熱変換体３０、３１で発生させるバブル４０、４
２によりマイクロポンプ２５を回転させてインクを吐出
する構成としたので、安定したインク吐出性能を維持す
ることが可能なインクジェット記録ヘッドが得られる。
なお、図１６で説明したインクジェット記録ヘッドの構
成は、常温で固体のインクを使用する場合に限定される
ものではなく、液体インクを使用する場合にも適用可能
なものである。

【００５３】以上説明した実施例によれば、薄膜生成技
術、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術な
どの半導体製造技術を用いて製造されるマイクロポンプ
２５を各液路２１ごとに設けたので、液路２１からの吐
出タイミングに応じて対応するマイクロポンプ２５を駆
動することにより、各液路２１から発生する圧力変動が
他の液路２１のインク吐出に影響することを防止するこ
とが可能になり、インク吐出特性の安定化及び均一化を
図ることが可能になる。

【００５４】また、各液路２１の共通液室２３寄りの位
置にマイクロポンプ２５を配置したので、該ポンプ２５
のローター羽根２８により、吐出エネルギーが共通液室
（共通インク室）２３へ逃げることを防止できるように
なり、所望のの吐出パワーが容易に得られるようになっ
た。さらに、記録速度の高速化に際して駆動信号の周波
数を上げる時には、各液路２１の吐出タイミングに応じ
て対応するマイクロポンプ２５を駆動することにより、
吐出パワーを補うとともに、吐出に消費した分のインク
を迅速に補給することができるようになった。

【００５５】また、常温では固体のインクを加熱溶融す
るとともに、複数の電気熱変換体３０、３１で発生させ
るバブル４０、４２によりマイクロポンプ２５を回転さ
せてインクを吐出する構成としたので、安定したインク
吐出性能を維持することが可能になった。

【００５６】なお、本発明は、主走査方向に往復移動す
るシリアルタイプの記録ヘッド、あるいは被記録材の全
幅または一部をカバーする長さのラインタイプの記録ヘ
ッドなど、記録ヘッドの形態に関係なく、同様に実施す
ることができ、同様の効果を達成し得るものである。ま
た、本発明は、１種類のインクを使用する単色記録用の
他、異なる色あるいは異なる濃度の複数種類のインクを
用いる記録ヘッドの場合にも、同様に実施することがで
き、同様の効果を達成し得るものである。

【００５７】さらに、本発明は、記録ヘッドとインクタ
ンクを一体化した交換可能なヘッドカートリッジタイプ
の記録ヘッド、あるいは記録ヘッドとインクタンクを別
体にし、その間をインク供給用のチューブ等で接続する
場合など、記録ヘッドとインクタンクの配置構成がどの
ような場合にも同様に適用することができ、同様の効果
が得られるものである。

【００５８】なお、本発明は、インクジェット記録ヘッ
ドであれば、例えば、ピエゾ素子等の電気機械変換体等
を用いる記録ヘッドの場合にも適用できるが、中でも、
熱エネルギーを利用してインクを吐出する方式の記録ヘ
ッドにおいて優れた効果をもたらすものである。かかる
方式によれば、記録の高密度化、高精細化が達成できる
からである。

【００５９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなごとく、請求項
１の発明によれば、複数の吐出口から被記録材へインク
を吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドにおい
て、共通液室から各吐出口に通じる複数の液路と、該液
路のそれぞれに配置されて前記吐出口からインクを吐出
させるエネルギーを発生する複数の吐出エネルギー発生
体と、前記液路のそれぞれに対応した箇所に配設された
複数のマイクロポンプとを備える構成としたので、イン
ク吐出時に各液路で発生する圧力変動が他の液路のイン
ク吐出性能に影響することを防止してインク吐出特性を
均一化することができ、吐出エネルギーが共通インク室
へ逃げることを防止して所望の吐出パワーを得ることが
でき、高速化に際して駆動信号の周波数を上げる時には
インク消費を迅速に補給することができ、安定したイン
ク吐出性能を維持し得るインクジェット記録ヘッドが提
供される。

【００６０】請求項２〜請求項４の発明によれば、請求
項１の構成に加えて、前記吐出エネルギー発生体が熱エ
ネルギーを発生する電気熱変換体である構成、前記吐出
エネルギー発生体の駆動に連動して前記マイクロポンプ
を駆動する制御手段を備えている構成、あるいは、前記
マイクロポンプが熱エネルギーを発生する電気熱変換体
により駆動される構成としたので、一層効率よく上記効
果を達成し得るインクジェット記録ヘッドが提供され
る。

【００６１】請求項５の発明によれば、複数の吐出口か
ら被記録材へインクを吐出して記録を行うインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、共通液室から各吐出口に通じる
複数の液路と、該液路のそれぞれに対応した箇所に配設
されて前記吐出口からインクを吐出させるエネルギーを
発生する複数のマイクロポンプとを備えた構成としたの
で、インク吐出時に各液路で発生する圧力変動が他の液
路のインク吐出性能に影響することを防止してインク吐
出特性を均一化することができ、吐出エネルギーが共通
インク室へ逃げることを防止して所望の吐出パワーを得
ることができ、高速化に際して駆動信号の周波数を上げ
る時にはインク消費を迅速に補給することができ、安定
したインク吐出性能を維持し得るインクジェット記録ヘ
ッドが提供される。

【００６２】請求項６の発明によれば、請求項５の構成
に加えて、前記複数の液路のそれぞれに対応した箇所
に、インクを溶融するための電気熱変換体と吐出口から
インクを吐出させるためのマイクロポンプとを配設する
構成としたので、一層効率よく上記効果を達成し得るイ
ンクジェット記録ヘッドが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したインクジェット記録ヘッドの
第１実施例の内部構造を模式的に示す平面断面図であ
る。

【図２】図１の状態からローター羽根が約１８０度回転
した状態を模式的に示す平面断面図である。

【図３】図１中のマイクロポンプを示す模式的斜視図で
ある。

【図４】図３のマイクロポンプが所定量回転した状態を
示す模式的斜視図である。

【図５】図３のマイクロポンプが初期位置にある時にバ
ブルを発生させた状態を示す模式的平面図である。

【図６】マイクロポンプが図５の位置から一定角度回転
した状態を示す模式的平面図である。

【図７】２番目のバブルを発生させた状態を示す模式的
平面図である。

【図８】マイクロポンプが図７の位置からさらに一定角
度回転した状態を示す模式的平面図である。

【図９】基板上に絶縁保護膜及び第１の分離層を形成し
た段階を示す模式的断面図である。

【図１０】図９の状態からガイド軸となる多結晶シリコ
ン膜を成膜した状態を示す模式的断面図である。

【図１１】図１０の状態からローター羽根の羽根部を形
成した状態を示す模式的断面図である。

【図１２】図１１の状態から第３の分離層を成膜してロ
ーター羽根を形成した状態を示す模式的断面図である。

【図１３】図１２の状態から成膜技術によりさらに必要
な形状を作り出した状態を示す模式的断面図である。

【図１４】図１３の状態から各分離層を溶かし出して回
転可能なローター羽根を形成した状態を示す模式的断面
図である。

【図１５】マイクロポンプの他の実施例（第２実施例）
を示す模式的斜視図である。

【図１６】本発明を適用したインクジェット記録ヘッド
の第３実施例の内部構造を模式的に示す平面断面図であ
る。

【図１７】従来のインクジェット記録ヘッドの模式的縦
断面図である。

【図１８】図１７中の線１８−１８に沿った平面断面図
である。

【図１９】従来のインクジェット記録ヘッドの構造を模
式的に示す一部破断斜視図である。

【符号の説明】

２０インクジェット記録ヘッド２１液路２２電気熱変換体２３共通液室（共通インク室）２４吐出口（インク吐出口）２５マイクロポンプ２８ローター羽根２９ガイド軸３０電気熱変換体３１電気熱変換体３５シリコン基板４０バブル４１傾斜面４２バブル４３傾斜面４４電気熱変換体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋喜一郎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)発明者加藤国晃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

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の吐出口から被記録材へインクを
吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドにおい
て、共通液室から各吐出口に通じる複数の液路と、該液
路のそれぞれに配置されて前記吐出口からインクを吐出
させるエネルギーを発生する複数の吐出エネルギー発生
体と、前記液路のそれぞれに対応した箇所に配設された
複数のマイクロポンプとを備えたことを特徴とするイン
クジェット記録ヘッド。
【請求項２】前記吐出エネルギー発生体が熱エネル
ギーを発生する電気熱変換体であることを特徴とする請
求項１のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】前記吐出エネルギー発生体の駆動に連
動して前記マイクロポンプを駆動する制御手段を備えて
いることを特徴とする請求項１または２のインクジェッ
ト記録ヘッド。
【請求項４】前記マイクロポンプが熱エネルギーを
発生する電気熱変換体により駆動されることを特徴とす
る請求項１〜３のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】複数の吐出口から被記録材へインクを
吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドにおい
て、共通液室から各吐出口に通じる複数の液路と、該液
路のそれぞれに対応した箇所に配設されて前記吐出口か
らインクを吐出させるエネルギーを発生する複数のマイ
クロポンプとを備えたことを特徴とするインクジェット
記録ヘッド。
【請求項６】前記複数の液路のそれぞれに対応した
箇所に、インクを溶融するための電気熱変換体と吐出口
からインクを吐出させるためのマイクロポンプとを配設
することを特徴とする請求項５のインクジェット記録ヘ
ッド。