JP2002144605A

JP2002144605A - 液体吐出記録ヘッドおよび液体吐出記録装置

Info

Publication number: JP2002144605A
Application number: JP2000343656A
Authority: JP
Inventors: Kiyouta Miyazaki; 京太宮崎; Toshiaki Hirozawa; 稔明広沢; Kenta Udagawa; 健太宇田川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2002-05-22
Anticipated expiration: 2020-11-10
Also published as: JP4683588B2

Abstract

(57)【要約】【課題】インクジェット記録ヘッドにおいて回復性能
に優れ、常に安定した記録性能が得られる安価で信頼性
の高い記録ヘッドおよび記録装置を提供する。【解決手段】第１のプレートＨ１２００には、インク
供給部材Ｈ１５００から記録素子基板Ｈ１１００にイン
クを安定的に供給するために、例えば記録素子基板Ｈ１
１００側のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ａから流路
形成部材Ｈ１６００のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-
Ｂに対して徐々に断面積が減少するテーパー形状のイン
ク流路が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録液（例えばイ
ンク）を吐出して記録動作を行う記録装置に適用される
記録ヘッドに関するものである。

【０００２】なお、本発明は、一般的なプリント装置の
ほか、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プ
リント部を有するワードプロセッサー等の装置、さらに
は、各種処理装置と複合的に組み合わされた産業用記録
装置に適用することができる。

【０００３】

【従来の技術】インクジェット記録装置は、いわゆるノ
ンインパクト記録方式の記録装置であり、高速な記録と
さまざまな記録媒体に対して記録することが可能であっ
て、記録時における騒音がほとんど生じないといった特
徴を持つ。このようなことからインクジェット記録装置
は、プリンタ、ワードプロセッサ、ファクシミリ、及び
複写機などの記録機構を担う装置として広く採用されて
いる。

【０００４】このインクジェット記録装置における代表
的なインク吐出方式としては、電気熱変換素子を用いた
方式がある。この方式は微小な吐出口から微少な液滴を
吐出させて、記録媒体に対し記録を行うものとなってお
り、一般に、液滴を形成するためのインクジェット記録
ヘッドと、このヘッドに対してインクを供給する供給系
とから構成される。

【０００５】電気熱変換素子を用いたインクジェット記
録ヘッドは、電気熱変換素子を記録液室内に設け、これ
に記録信号となる電気パルスを与えることにより記録液
に熱エネルギーを与え、その時の記録液の相変化により
生じる記録液の発泡時（沸騰時）の気泡圧力を記録液滴
の吐出に利用したものである。

【０００６】このようなインクジェット記録ヘッドの一
つの形態として、インク吐出用発熱抵抗体が形成された
基板であるヒータボードに対し垂直方向にインク滴を吐
出する、いわゆるサイドシューター型記録ヘッドの構成
が数々提案されている。その中でも、インク吐出口と記
録シートまでの距離を近づけて、高精細記録に対応させ
た微小液滴化に伴う吐出インク滴の着弾精度の低下を防
止できる記録ヘッドとして、吐出ノズルへのインクの供
給をヒータボードの発熱抵抗体形成面の裏面から該ヒー
ターボードを貫通する貫通口を介して行う構成が知られ
ている。この従来のヘッド構成例を図１４に示す。

【０００７】図１４に示す記録素子基板Ｈ１１００にお
いては、Ｓｉ基板Ｈの片面にインクを吐出するための複
数の電気熱変換素子Ｈ１１０３と、各電気熱変換素子Ｈ
１１０３に電力を供給するＡｌ等の電気配線（不図示）
とが成膜技術により形成され、電気熱変換素子Ｈ１１０
３に対応するインク流路を形成するためのインク流路壁
Ｈ１１０６と複数の吐出口Ｈ１１０７とが形成されると
ともに、複数のインク流路にインクを供給するためのイ
ンク供給口Ｈ１１０２が吐出口の数と並び方向に対応し
てＳｉ基板Ｈ１１１０に細長く開口するように形成され
ている。

【０００８】このような構成によれば、インク供給を記
録素子基板Ｈ１１００の裏面より行えるため、インク供
給部材の存在によりインク吐出口Ｈ１１０７と記録シー
トまでの距離を広げなくて済み、吐出口と記録シートの
距離を自由に近づけて着弾精度を向上させることが出来
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】さらに、今日のインク
ジェット記録ヘッドにおいて記録の高速化も益々求めら
れており、図１４の構成のサイドシューター型記録ヘッ
ドにおいて記録の高速化を達成するために、記録素子基
板上に配置される吐出口群の列を長くしてスキャン記録
時の記録面積を大きくする方法をとる場合がある。

【００１０】この場合、記録素子基板の大きさが大きく
なるとともに、記録素子基板のインク供給口の長さも長
くなる。このように記録速度を速めるために記録素子基
板は長大化する傾向にあるため、記録素子基板全体に効
率よくインクを供給することが良好な記録結果を得るた
めのポイントとなってくる。効率よくインクを供給する
上で、障害となりうるものにインク供給路内に残留する
泡が挙げられる。記録中において、記録素子基板近傍の
インク供給路内に泡が大量に残留している場合は、記録
素子基板へのインクの供給不良が起こり、良好な記録結
果が得られない恐れがある。

【００１１】このため、インク吐出口からインクを吸引
することで、インクタンクと記録素子基板を繋ぐインク
供給路内の残留気泡を除去するインク吸引回復処理が必
要となる。

【００１２】しかしながら、記録素子基板とインクタン
クの間のインク供給路の構成において、記録素子基板の
インク供給口直前まで狭い断面積のインク流路を設けた
場合、流路内の流抵抗が増加し、吸引回復機構に過大な
負荷がかかることになる。また、記録素子基板の直前で
狭いインク流路が急激に拡大するため、インク流に淀み
が生じ、泡の残留する可能性が高くなる。逆に、記録素
子基板のインク供給口の大きさのままでインクタンクま
でインク供給路を設けた場合はインクタンクから記録素
子基板にいたるインク流路全体の容積が増加して、吸引
回復処理の回復量が増加してしまうので、記録以外の無
駄なインク消費が増え、インクタンクの使用効率が低下
してしまう。

【００１３】本発明の目的は上述のようなインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて回復性能に優れ、常に安定した記
録性能が得られる安価で信頼性の高いインクジェット記
録ヘッドおよびインクジェット記録装置を提供すること
にある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、液体を吐出する吐出口が配される液体吐出
口面と前記吐出口から液体を吐出するために利用される
エネルギーを発生する記録素子とを具備する記録素子基
板、および該記録素子基板に液体を供給するための液体
流路が形成された、前記記録素子基板を支持する支持基
板を含む記録素子ユニットと、液体を貯留するためのタ
ンクを保持し、かつ該タンクから供給される液体を前記
支持基板の液体流路を介して前記記録素子基板へ導くた
めの液体流路が形成された流路形成部材を持ち、前記記
録素子ユニットを保持固定する液体供給ユニットと、を
有する液体吐出記録ヘッドにおいて、前記流路形成部材
から前記記録素子基板への方向に前記支持基板における
液体流路の断面積が広がり角度９０°以上で拡大してお
り、前記支持基板における液体流路の拡大前の断面積を
Ｓ1、該液体流路の拡大後の断面積をＳ2とした場合、Ｓ
2/Ｓ1≦4 の関係であることを特徴とする。

【００１５】このような構成で上記の条件を満足するこ
とで、記録素子基板へ記録液を充填する吸引回復の際、
回復機構に過大な負荷を掛けず、その回復液量を最小限
に抑えながら、タンクから記録素子基板までの流路内の
泡を効率よく除去する泡抜け性を確保することが可能と
なる。

【００１６】上記の液体吐出記録ヘッドにおいて、前記
支持基板に形成された液体流路の前記記録素子基板側の
開口は幅0.5ｍｍ以上、長さ15ｍｍ以上の細長形状であ
る。

【００１７】前記支持基板の液体流路と前記流路形成部
材の液体流路とは前記支持基板と前記流路形成部材の間
に連結部材を介して連結されている。

【００１８】前記支持基板はセラミック材料で、前記流
路形成部材は樹脂材料で、前記連結部材は弾性を有する
材料で構成されている。

【００１９】また、上記のような液体吐出記録ヘッドを
着脱自在に搭載するキャリッジを有し、該キャリッジの
走査に伴って所望の吐出口から液滴を吐出することによ
り記録媒体に記録を行なう液体吐出記録装置も本発明に
含む。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。ここでは、従来技術と同じ
構成には同じ符号を用いて説明する。

【００２１】図１〜図４は、本発明が実施もしくは適用
される好適なヘッドカートリッジ、記録ヘッド、インク
タンクのそれぞれの構成およびそれぞれの関係を説明す
る図である。以下、これらの図面を参照して各構成要素
の説明を行う。

【００２２】本実施形態の記録ヘッド（インクジェット
記録ヘッド）Ｈ１００１は、図１の斜視図でわかるよう
に、記録ヘッドカートリッジＨ１０００を構成する一構
成要素であり、記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、
記録ヘッドＨ１００１と、記録ヘッドＨ１００１に着脱
自在に設けられたインクタンクＨ１９００（Ｈ１９０
１，Ｈ１９０２，Ｈ１９０３，Ｈ１９０４）とから構成
されている。記録ヘッドＨ１００１は、インクタンクＨ
１９００から供給されるインク（記録液）を、記録情報
に応じて吐出口から吐出する。

【００２３】この記録ヘッドカートリッジＨ１０００
は、インクジェット記録装置本体に載置されているキャ
リッジ（不図示）の位置決め手段および電気的接点によ
って固定支持されるとともに、キャリッジに対して着脱
可能となっている。写真調の高画質なカラー記録を可能
とするためにインクタンクＨ１９００は、ブラックイン
ク用のインクタンクＨ１９０１、シアンインク様のイン
クタンクＨ１９０２、マゼンタインク用のインクタンク
Ｈ１９０３、イエローインク用のインクタンクＨ１９０
４の独立した４つのタンクからなる。このようにインク
タンクＨ１９０１，Ｈ１９０２，Ｈ１９０３，Ｈ１９０
４のそれぞれが記録ヘッドＨ１００１に対してシールゴ
ムＨ１８００側に着脱自在であり、それぞれのインクタ
ンクが交換可能となっていることにより、インクジェッ
ト記録装置における印刷のランニングコストが低減され
る。

【００２４】次に、記録ヘッドＨ１００１を構成してい
るそれぞれの構成要素毎に順を追ってさらに詳しく説明
する。

【００２５】「１．記録ヘッド」記録ヘッドＨ１００１
は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じさせ
るための熱エネルギーを生成する電気熱変換体（記録素
子）を用いて記録を行うバブルジェット（登録商標）方
式のサイドシュータ型の記録ヘッドである。

【００２６】記録ヘッドＨ１００１は、図２の分解斜視
図に示すように、記録素子ユニットＨ１００２とインク
供給ユニットＨ１００３とタンクホルダーＨ２０００か
ら構成されている。

【００２７】さらに、図３の分解斜視図に示すように、
記録素子ユニットＨ１００２は、第１の記録素子基板Ｈ
１１００、第２の記録素子基板Ｈ１１０１、第１のプレ
ート（第１の支持部材）Ｈ１２００、電気配線テープ
（可撓性の配線基板）Ｈ１３００、電気コンタクト基板
Ｈ２２００、第２のプレート（第２の支持部材）Ｈ１４
００で構成されており、また、インク供給ユニットＨ１
００３は、インク供給部材Ｈ１５００、流路形成部材Ｈ
１６００、ジョイントシール部材Ｈ２３００、フィルタ
ーＨ１７００、シールゴムＨ１８００から構成されてい
る。

【００２８】「１-ａ．記録素子ユニット」第１の記録
素子基板Ｈ１１００は、図１４に示したように、厚さ
０．５〜１ｍｍのＳｉ基板Ｈ１１１０の片面に、インク
を吐出するための複数の電気熱変換素子（記録素子）Ｈ
１１０３と、各電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給
するＡｌ等の電気配線が、成膜技術により形成されてい
る。そして、この電気熱変換素子Ｈ１１０３に対応する
複数のインク流路と複数の吐出口Ｈ１１０７とがフォト
リソグラフィ技術により形成されるとともに、複数のイ
ンク流路にインクを供給するためのインク供給口Ｈ１１
０２が反対側の面（裏面）に開口するように形成されて
いる。

【００２９】また、図３に示すように記録素子基板Ｈ１
１００は第１のプレートＨ１２００に接着され固定され
ており、ここにインク供給口Ｈ１１０２が形成されてい
る。さらに、第１のプレートＨ１２００には、開口部を
有する第２のプレートＨ１４００が接着され固定されて
おり、この第２のプレートＨ１４００を介して、電気配
線テープＨ１３００が記録素子基板Ｈ１１００に対して
電気的に接続されるように保持されている。この電気配
線テープＨ１３００は、記録素子基板Ｈ１１００にイン
クを吐出するための電気信号を印加するものであり、記
録素子基板Ｈ１１００に対応する電気配線と、この電気
配線部に位置しプリンタ本体からの電気信号を受け取る
外部信号入力端子Ｈ１３０１とを有し、この外部信号入
力端子Ｈ１３０１は、インク供給部材Ｈ１５００の背面
側に位置決めされ固定されている。

【００３０】インク供給口Ｈ１１０２は、Ｓｉの結晶方
位を利用した異方性エッチングやサンドブラストなどの
方法で形成されている。すなわち、Ｓｉ基板Ｈ１１１０
が、ウエハー面方向に＜１００＞、厚さ方向に＜１１１
＞の結晶方位を持つ場合、アルカリ系（ＫＯＨ，ＴＭＡ
Ｈ，ヒドラジン等）による異方性エッチングで、約５
４．７度の角度でエッチングを進行させ得る。これによ
り所望の深さにエッチングを行い、長溝状の貫通口から
なるインク供給口Ｈ１１０２を形成する。インク供給口
Ｈ１１０２を挟んで両側に電気熱変換素子Ｈ１１０３が
それぞれ１列ずつ千鳥状に配列されている。電気熱変換
素子Ｈ１１０３と、電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を
供給するＡｌ等の電気配線は、成膜技術により形成され
ている。さらに、前記電気配線に電力を供給するための
電極Ｈ１１０４が電気熱変換素子Ｈ１１０３の両外側に
配列されており、電極Ｈ１１０４にはＡｕ等のバンプＨ
１１０５が熱超音波圧着法で形成されている。そして、
Ｓｉ基板Ｈ１１１０上には、電気熱変換素子Ｈ１１０３
に対応したインク流路を形成するためのインク流路壁Ｈ
１１０６と吐出口Ｈ１１０７が樹脂材料でフォトリソグ
ラフィ技術によりに形成され、吐出口群Ｈ１１０８が形
成されている。電気熱変換素子Ｈ１１０３に対向して吐
出口Ｈ１１０７が設けられているため、インク供給口Ｈ
１１０２から供給されたインクは電気熱変換素子Ｈ１１
０３の発熱作用により発生した気泡により吐出口Ｈ１１
０７から吐出される。

【００３１】また図５は第２の記録素子基板Ｈ１１０１
の構成を説明するために一部分解した斜視図である。第
２の記録素子基板Ｈ１１０１は３色のインクを吐出させ
るための記録素子基板であり、３個のインク供給口Ｈ１
１０２が並列して形成されており、それぞれのインク供
給口Ｈ１１０２を挟んだ両側に電気熱変換素子Ｈ１１０
３とインク吐出口Ｈ１１０７が形成されている。第１の
記録素子基板Ｈ１１００と同じようにＳｉ基板Ｈ１１１
０にインク供給口Ｈ１１０２や電気熱変換素子Ｈ１１０
３、電気配線、電極Ｈ１１０４などが形成されておりそ
の上に樹脂材料でフォトリソグラフィ技術によりインク
流路やインク吐出口Ｈ１１０７が形成されている。そし
て、第１の記録素子基板Ｈ１１００と同様に電気配線に
電力を供給するための電極Ｈ１１０４にはＡｕ等のバン
プＨ１１０５が形成されている。

【００３２】図６は記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０
１を支持する第１のプレートＨ１２００の正面図、図７
はその裏面図を示す。

【００３３】第１のプレートＨ１２００は、例えば、厚
さ０．５〜１０ｍｍのアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）材料で形成
されている。第１のプレートＨ１２００の材料は、アル
ミナに限られることなく、記録素子基板Ｈ１１００の材
料の線膨張率と同等の線膨張率を有し、かつ、記録素子
基板Ｈ１１００材料の熱伝導率と同等もしくは同等以上
の熱伝導率を有する材料で作られてもよい。第１のプレ
ートＨ１２００の材料は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ジルコニア、窒化珪素
（Ｓｉ₃Ｎ₄）、炭化珪素（ＳｉＣ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）、タングステン（Ｗ）のうちいずれであってもよ
い。

【００３４】第１のプレートＨ１２００には、図６に示
すように、第１の記録素子基板Ｈ１１００にブラックの
インクを供給するためのインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）
と、第２の記録素子基板Ｈ１１０１にシアン、マゼン
タ、イエローのインクを供給するためのインク供給口Ｈ
１２０１（Ｃ）、Ｈ１２０１（Ｍ）、Ｈ１２０１（Ｙ）
が形成されており、記録素子基板Ｈ１１００及びＨ１１
０１の各インク供給口Ｈ１１０２が第１のプレートＨ１
２００の各色用のインク供給口Ｈ１２０１にそれぞれ対
応し、かつ、第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記
録素子基板Ｈ１１０１はそれぞれ第１のプレートＨ１２
００に対して位置精度良く接着固定されている。接着に
用いられる第１の接着剤は、低粘度で硬化温度が低く、
短時間で硬化し、硬化後比較的高い硬度を有し、かつ、
耐インク性のあるものが望ましい。その第１の接着剤
は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤
である。

【００３５】電気配線テープＨ１３００は、第１の記録
素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１に
対してインクを吐出するための電気信号を印加するもの
である。この電気配線テープＨ１３００は、それぞれの
記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１を組み込むための
複数のデバイスホール（開口部）と、それぞれの記録素
子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の電極Ｈ１１０４に対応
する電極端子Ｈ１３０２と、この電気配線テープＨ１３
００の端部に位置しプリンタ本体装置からの電気信号を
受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１を有する電
気コンタクト基板Ｈ２２００と電気的接続をおこなうた
めの電極端子部を有しており、この電極端子部と電極リ
ードＨ１３０２とは連続した銅箔の配線パターンでつな
がっている。この電気配線テープＨ１３００は、例え
ば、配線が２層構造をなし表層がレジストフィルムによ
って覆われているフレキシブル配線基板からなる。この
場合、外部信号入力端子Ｈ１３０１の裏面側（外面側）
には、補強板が接着され、平面性向上が図られている。
補強板としては、例えば０．５〜２ｍｍのガラスエポキ
シ、アルミニウム等の耐熱性を有する材料が使用され
る。

【００３６】電気配線テープＨ１３００と第１の記録素
子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、
それぞれ電気的に接続されており、接続方法は、例え
ば、記録素子基板の電極Ｈ１１０４上のバンプＨ１１０
５と、電気配線テープＨ１３００の電極リードＨ１３０
２とが、熱超音波圧着法により電気接合される。

【００３７】第２のプレートＨ１４００は、例えば、厚
さ０．５〜１ｍｍの一枚の板状部材であり、例えばアル
ミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等のセラミックや、Ａｌ、ＳＵＳなど
の金属材料で形成されている。ただし、第２のプレート
Ｈ１４００の材料は、これらに限定されるものではな
く、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１および第１の
プレートＨ１２００と同等の線膨張率を有し、かつ、そ
れらの熱伝導率と同等以上の熱伝導率を有する材料であ
ってもよい。

【００３８】そして、第２のプレートＨ１４００は、第
１のプレートＨ１２００に接着固定された第１の記録素
子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１の外
形寸法よりも大きな開口部をそれぞれ有する形状であ
る。

【００３９】第１の記録素子基板Ｈ１１００および第２
の記録素子基板Ｈ１１０１と電気配線テープＨ１３００
の電気接続部分は、第１の封止剤（不図示）および第２
の封止剤により封止され、電気接続部分をインクによる
腐食や外的衝撃から保護している。第１の封止剤は、主
に電気配線テープの電極端子Ｈ１３０２と記録素子基板
のバンプＨ１１０５との接続部の裏面側と記録素子基板
の外周部分を封止し、第２の封止剤は、前記接続部の表
側を封止している。

【００４０】さらに電気配線テープＨ１３００の端部に
プリンタ本体装置からの電気信号を受け取るための外部
信号入力端子Ｈ１３０１を有する電気コンタクト基板Ｈ
２２００が、異方性導電フィルム等を用いて熱圧着され
電気的に接続されている。

【００４１】「１-ｂ．インク供給ユニット」インク供
給部材Ｈ１５００は、例えば、樹脂成形により形成され
ている。該樹脂材料には、形状的剛性を向上させるため
にガラスフィラーを５〜４０％混入した樹脂材料を使用
することが望ましい。

【００４２】図３に示すように、インクタンクＨ１９０
０を着脱自在に保持するインク供給部材Ｈ１５００は、
インクタンクＨ１９００から記録素子ユニットＨ１００
２にインクを導くためのインク供給ユニットＨ１００３
の一構成部品であり、流路形成部材Ｈ１６００が超音波
溶着されて、インクタンクＨ１９００から第１のプレー
トＨ１２００のインク供給口に至るインク流路が形成さ
れている。また、インクタンクＨ１９００と係合するジ
ョイント部Ｈ１５２０には、外部からのゴミの進入を防
ぐためのフィルターＨ１７００が溶着により接合されて
おり、さらに、ジョイント部Ｈ１５２０からのインクの
蒸発を防止するために、シールゴムＨ１８００が装着さ
れている。

【００４３】また、記録ヘッドカートリッジＨ１０００
をインクジェット記録装置本体のキャリッジに装着位置
に案内するための装着ガイドＨ１６０１、記録ヘッドカ
ートリッジをヘッドセットレバーによりキャリッジに装
着固定するための係合部、キャリッジの所定の装着位置
に位置決めするためのＸ方向（キャリッジスキャン方
向）の突き当て部Ｈ１５０９、Ｙ方向（記録メディア搬
送方向）の突き当て部Ｈ１５１０、Ｚ方向（インク吐出
方向）の突き当て部Ｈ１５１１を備えている。また、記
録素子ユニットＨ１００２の電気コンタクト基板Ｈ２２
００を位置決め固定する端子固定部Ｈ１５１２を有し、
端子固定部Ｈ１５１２およびその周囲には複数のリブが
設けられ、端子固定部Ｈ１５１２を有する面の剛性を高
めている。

【００４４】「１-ｃ．記録素子ユニットとインク供給
ユニットの結合」先述の図２に示した通り、記録ヘッド
Ｈ１００１は、記録素子ユニットＨ１００２をインク供
給ユニットＨ１００３に結合しさらにタンクホルダーＨ
２０００と結合することにより完成する。結合は以下の
ように行われる。

【００４５】記録素子ユニットＨ１００２のインク供給
口（第１のプレートＨ１２００のインク供給口Ｈ１２０
１）とインク供給ユニットＨ１００３のインク供給口
（流路形成部材Ｈ１６００のインク供給口Ｈ１６０２）
とを、インクがリークしないように連通させるため、ジ
ョイントゴム（連結部材）Ｈ２３００を介してそれぞれ
の部材を圧着するようビスＨ２４００で固定する。この
際同時に、記録素子ユニットＨ１００２はインク供給ユ
ニットのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の基準位置に対して正
確に位置決めされ固定される。

【００４６】そして記録素子ユニットＨ１００２の電気
コンタクト基板Ｈ２２００はインク供給部材Ｈ１５００
の一側面に、端子位置決めピンＨ１５１５（２ヶ所）と
端子位置決め穴Ｈ１３０９（２ヶ所）により位置決めさ
れ、固定される。固定方法としては、例えば、インク供
給部材Ｈ１５００に設けられた端子位置決めピンＨ１５
１５をかしめることにより固定されるが、その他の固定
手段を用いて固定しても良い。

【００４７】さらにインク供給部材Ｈ１５００のタンク
ホルダーとの結合穴および結合部をタンクホルダーＨ２
０００に嵌合させ結合することにより、記録ヘッドＨ１
００１が完成する。すなわち、インク供給部材Ｈ１５０
０、流路形成部材Ｈ１６００、フィルターＨ１７００及
びシールゴムＨ１８００から構成されるインク供給ユニ
ットＨ１００３と、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０
１、第１のプレートＨ１２００、電気配線テ−プＨ１３
００、電気コンタクト基板Ｈ２２００および第２のプレ
ートＨ１４００から構成される記録素子ユニットＨ１０
０２とはそれぞれのインク供給部をジョイントゴムＨ２
３００を介して接合され連結している。そして、タンク
ホルダーＨ２０００がインク供給ユニットＨ１００３に
嵌合状態で結合されることにより、記録ヘッドが構成さ
れている。その完成図を図４に示している。

【００４８】以上説明した記録ヘッドカートリッジにお
ける記録素子ユニットの小型化のためには、一般に、ユ
ニット内に形成されるインク流路の流路長が最短、かつ
その断面積が最小となるように全体を構成しなければな
らない。一方、記録速度を速めるために記録素子基板
（図１４）は長大化する傾向にあるため、記録素子基板
全体に効率よくインクを供給することが良好な記録結果
を得るためのポイントとなってくる。効率よくインクを
供給する上で、良好な記録への障害となりうるものにイ
ンク供給路内に残留する泡が挙げられる。

【００４９】そこで、上述したような高速記録に伴って
記録素子基板の供給口が長大化傾向にあるインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、記録素子基板へインクを充填す
るインク吸引回復の際のインク回復量を必要以上増加さ
せないで、インクタンクから記録素子基板までのインク
流路内の泡を効率よく除去する泡抜け性を確保するため
の形態例を以下に説明する。

【００５０】（第１の実施の形態）図８は第１のプレー
トＨ１２００に記録素子基板Ｈ１１００を固定した状態
で、さらにインク供給ユニットの一部である流路形成部
材Ｈ１６００を結合させた状態において、図６の矢視Ａ
方向から見た全体の側断面図である。つまり、記録素子
基板１のインク供給口Ｈ１１０２と第１のプレートＨ１
２００のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ａの長細い方
向を通る面で記録素子基板１と第１のプレートＨ１２０
０と流路形成部材Ｈ１６００を切断した断面を示してい
る。

【００５１】記録素子基板Ｈ１１００は図８に示すよう
に第１のプレートＨ１２００に接着固定されており、記
録素子ユニットＨ１００２とインク供給ユニットＨ１０
０３を結合する際にインクがリークしないように両者を
連通させるために、第１のプレートＨ１２００および流
路形成部材Ｈ１６００の間にジョイントゴムＨ２３００
（図３、図９参照）が挟み込まれている。

【００５２】第１のプレートＨ１２００には、インク供
給部材Ｈ１５００から記録素子基板Ｈ１１００にインク
を安定的に供給するために、例えば記録素子基板Ｈ１１
００側のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ａから流路形
成部材Ｈ１６００のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ｂ
に対して徐々に断面積が減少するテーパー形状のインク
流路が形成されている。

【００５３】そして、流路形成部材Ｈ１６００内のイン
ク流路は、記録素子基板Ｈ１１００からインクタンク側
（インク供給源）に向かう一定の距離においてはインク
供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ｂの最長径と同じ径を有する
断面をもって形成されている（図８）。

【００５４】本実施形態では第１のプレ−トＨ１２００
の厚さを４mm（図８符号Ｂ）、記録素子基板Ｈ１１００
を支持する面における第１のプレートＨ１２００のイン
ク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ａを15.15×1mm（正面（記
録素子基板を支持する面）からみた開口）、第１のプレ
−トＨ１２００と流路形成部材Ｈ１６００が結合される
側のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ｂを4×1mm（図８
符号Ｃ、裏面（記録素子基板を支持する面とは反対側の
面）からみた開口）である。ここで、記録素子基板Ｈ１
１００のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ｂと第１のプ
レートＨ１２００のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ａ
の大きさは略一致している。第１のプレ−トＨ１２００
のインク流路は、記録素子基板Ｈ１１００を支持する面
から流路形成部材Ｈ１６００に向けてテーパー状に細く
なる形状になっている。本実施形態における第１のプレ
ートＨ１２００のインク流路は、幅1mmのままで、長さ
が15.15mmから4mmに徐々に狭くなるようなテーパー形状
となっている。

【００５５】この場合、インクタンクから記録素子基板
Ｈ１１００側の方向に、図８に示す第１のプレートＨ１
２００のインク流路の断面積は広がり角度９０度以上で
増加しており、第１のプレートＨ１２００の記録素子基
板Ｈ１１００側のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ａの
断面積Ｓ2は１５．１５mm²、インク供給部材側Ｈ１６０
０のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ｂの断面積Ｓ1は４
mm²で、その比率Ｓ2/Ｓ1≒３．７９であった。本実施形
態で示したインクジェット記録ヘッドを用いて回復性の
検討を行ったところ、第１のプレートＨ１２００内に残
留する泡が少なく、かつ回復機構に過大な負荷をかける
ことなく良好な回復性が得られた。

【００５６】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
実施形態について説明する。図１０は記録素子基板Ｈ１
１００が固定された第１のプレートＨ１２００にインク
供給ユニットの一部である流路形成部材Ｈ１６００を結
合させた状態を表した図８の構成の変形例を示してい
る。

【００５７】本実施形態では、図１０に示すようにイン
ク供給ユニットＨ１００３の流路形成部材Ｈ１６００内
に形成されたインク流路が、記録素子基板Ｈ１１００側
からインクタンク側（インク供給源）に向かって徐々に
細くなるようなテーパー形状となっている他は第１の実
施の形態と同様である。

【００５８】本実施形態で示したインクジェット記録ヘ
ッドを用いて回復性の検討を行ったところ、残留する泡
が少なく、かつ回復機構に過大な負荷を掛けることなく
良好な回復性が得られた。さらに、第１の実施形態と比
較して、より少ないインク量での回復が可能であった。

【００５９】なお、上述した第１及び第２の実施の形態
において、使用されるインクとしては染料インク、顔料
インクのいずれも使用可能であるが、本発明の記録ヘッ
ドに顔料インクを用いた場合には、先の泡溜まり防止の
他に凝集抑制効果を得ることも出来る。

【００６０】（比較例）次に、上述した実施形態との比
較例を挙げる。図１１及び図１２は上述した実施形態に
よるインクタンクから記録素子基板までのインク流路の
構成と比較するための例を示している。

【００６１】本比較例における第１のプレートＨ１２０
０の記録素子基板Ｈ１１００側のインク供給口Ｈ１２０
１（Ｋ）-Ａから、インク供給部材側Ｈ１６００のイン
ク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ｂまでのインク流路は、幅1
mmのままで、長さが15mmから1.2mmに徐々に狭くなるよ
うなテーパー形状となっている（図１１）。また、流路
形成部材Ｈ１６００内のインク流路は、第１のプレート
Ｈ１２００からインクタンクまでインク供給口Ｈ１２０
１（Ｋ）-Ｂの最長径（1.2mm）と同じ径を有する断面を
もって形成されている（図１２）。

【００６２】このようなインクジェット記録ヘッドの場
合、インク吐出口Ｈ１１０７からインクを吸引して記録
素子基板Ｈ１１００へインクを充填することでインク吐
出口の目詰まり等を回復させるためのインク吸引回復に
おいて、第１のプレートＨ１２００のインク流路内に泡
だまりが生じやすいという不具合が生じていた。

【００６３】この比較例の構成では、第１のプレートＨ
１２００の記録素子基板Ｈ１１００側のインク供給口Ｈ
１２０１Ａの断面積Ｓ2は１５mm²、インク供給部材側の
インク供給口Ｈ１２０１Ｂの断面積Ｓ1（図Ｊ５符号
Ｄ）は１．２mm²で、その比率Ｓ2/Ｓ1＝１２．５であっ
た。

【００６４】（その他の実施の形態）最後に、上述した
ようなカートリッジタイプの記録ヘッドを搭載可能な液
体吐出記録装置について説明する。図１３は、本発明の
液体吐出記録ヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す
説明図である。

【００６５】図１３に示す記録装置において、図１に示
したヘッドカートリッジＨ１０００がキャリッジ１０２
に位置決めして交換可能に搭載されており、キャリッジ
１０２には、カートリッジＨ１０００上の電気接続部を
介して各吐出口列に駆動信号等を伝達するための電気接
続部（不図示）が設けられている。

【００６６】キャリッジ１０２は、主走査方向に延在し
て装置本体に設置されたガイドシャフト１０３に沿って
往復移動可能に案内支持されている。そして、キャリッ
ジ１０２は主走査モータ１０４によりモータプーリ１０
５、従動プーリ１０６およびタイミングベルト１０７等
の駆動機構を介して駆動されるとともにその位置及び移
動が制御される。また、ホームポジションセンサ１３０
がキャリッジ１０２に設けられている。これにより遮蔽
板１３６の位置をキャリッジ１０２上のホームポジショ
ンセンサ１３０が通過した際に位置を知ることが可能と
なる。

【００６７】ホームポジションセンサ１３０が遮蔽板１
３６を検知するキャリッジの位置（ホームポジション）
には、ヘッドカートリッジＨ１０００のインク吐出口の
前面を塞ぐキャップ１３７を示し、キャップ１３７は不
図示の吸引手段によりキャップ内開口を介して記録ヘッ
ドのインク吸引回復を行うために用いられる。キャップ
１３７はギア等を介して伝達される駆動力により移動し
てインク吐出口面を覆うことができる。キャップ１３７
の近傍にはクリーニングブレード１３８が設けられてい
る。これらのキャッピング、クリーニング、吸引回復
は、キャリッジ１０２がホームポジションに移動したと
きに、記録ヘッドのインク吐出口面に対して行えるよう
に構成されている。

【００６８】印刷用紙やプラスチック薄板等の記録媒体
１０８は給紙モータ１３５からギアを介してピックアッ
プローラ１３１を回転させることによりオートシートフ
ィーダ（以後ＡＳＦ）１３２から一枚ずつ分離給紙され
る。更に搬送ローラ１０９の回転により、ヘッドカート
リッジ１の吐出口面と対向する位置（プリント部）を通
って搬送（副走査）される。搬送ローラ１０９はＬＦモ
ータ１３４の回転によりギアを介して行われる。その
際、給紙されたかどうかの判定と給紙時の頭出し位置の
確定は、ペーパエンドセンサ１３３を記録媒体１０８が
通過した時点で行われる。さらに、記録媒体１０８の後
端が実際にどこに有り、実際の後端から現在の記録位置
を最終的に割り出すためにもペーパエンドセンサ１３３
は使用されている。

【００６９】なお、記録媒体８は、プリント部において
平坦なプリント面を形成するように、その裏面をプラテ
ン（不図示）により支持されている。この場合、キャリ
ッジ１０２に搭載されたヘッドカートリッジ１は、それ
らの吐出口面がキャリッジ１０２から下方へ突出して前
記２組の搬送ローラ対の間で記録媒体１０８と平行にな
るように保持されている。

【００７０】ヘッドカートリッジ１は、各吐出口列にお
ける吐出口の並び方向が上述したキャリッジ１０２の走
査方向に対して交差する方向になるようにキャリッジ１
０２に搭載され、これらの吐出口列から液体を吐出して
記録を行なう。上述の実施形態では、熱エネルギーを利
用してインクを吐出するために、熱エネルギーを発生す
る電気熱変換体を備えていたが、もちろん本発明は、振
動素子によってインクを吐出する等、その他の吐出方式
を適用したものであってもよい。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
記録のために液体を吐出する吐出口形成面を有する記録
素子基板と、該記録素子基板の前記吐出口形成面とは反
対側面を支持する支持基板と、記録用の液体を貯留する
タンクとを有し、前記タンクと前記記録素子基板の間
で、前記タンクから前記支持基板を介して前記記録素子
基板へ液体を供給する流路を形成する液体吐出記録ヘッ
ドにおいて、前記タンクから前記記録素子基板への方向
に前記支持基板における液体流路の断面積が広がり角度
９０°以上で拡大し、かつ前記支持基板における液体流
路の拡大前の断面積をＳ1、該液流路の拡大後の断面積
をＳ2とした場合、Ｓ2/Ｓ1≦4 の関係を満たす構成と
した事により、記録素子基板へ記録液を充填する吸引回
復の際の回復液量を最小限に抑えながら、タンクから記
録素子基板までの流路内の泡を効率よく除去することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に好適な液体吐出記録ヘッドとしての記
録ヘッドカートリッジを示す分解斜視図である。

【図２】図１に示す記録ヘッドの構成を示す分解斜視図
である。

【図３】図２に示す記録ヘッドをさらに細かく分解した
分解斜視図である。

【図４】本発明に好適な液体吐出記録ヘッドとしての記
録ヘッドカートリッジの底面側を示す斜視図である。

【図５】本発明に好適な液体吐出記録ヘッドとしての記
録ヘッドカートリッジを構成するカラー記録用の記録素
子基板を一部切り欠いて示す概略斜視図である。

【図６】本発明に好適な液体吐出記録ヘッドを構成する
記録素子基板を支持する第１のプレートの正面図であ
る。

【図７】図６に示した第１のプレートの裏面図である。

【図８】本発明に好適な液体吐出記録ヘッドとしての記
録ヘッドカートリッジの第１のプレートに記録素子基板
を固定した状態で、さらにインク供給ユニットの一部で
ある流路形成部材を結合させた状態において、図６の矢
視Ａ方向から見た全体の側断面図である。

【図９】図８に示したジョイントゴムの平面図である。

【図１０】記録素子基板が固定された第１のプレートに
インク供給ユニットの一部である流路形成部材を結合さ
せた状態を表した図８の構成の変形例を示す図である。

【図１１】本発明の第１及び第２の実施形態によるイン
クタンクから記録素子基板までのインク流路の構成と比
較するための例を示す図である。

【図１２】本発明の第１及び第２の実施形態によるイン
クタンクから記録素子基板までのインク流路の構成と比
較するための例を示す図である。

【図１３】本発明の液体吐出記録ヘッドを搭載可能な記
録装置の一例を示す説明図である。

【図１４】従来の液体吐出記録ヘッドを構成する記録素
子基板を一部切り欠いて示す概略斜視図である。

【符号の説明】

Ｈ１０００記録ヘッドカ−トリッジＨ１００１記録ヘッドＨ１００２記録素子ユニットＨ１００３インク供給ユニットＨ１１００第１の記録素子基板Ｈ１１０１第２の記録素子基板Ｈ１１０２インク供給口Ｈ１１０３電気熱変換素子Ｈ１１０４電極Ｈ１１０５バンプＨ１１０６インク流路壁Ｈ１１０７吐出口Ｈ１１０８吐出口列Ｈ１１０９発泡室Ｈ１１１０Ｓｉ基板Ｈ１２００第１のプレ−トＨ１２０１（Ｋ），Ｈ１２０１（Ｃ），Ｈ１２０１
（Ｍ），Ｈ１２０１（Ｙ）インク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ａ第１のプレートの記録素子基
板を支持する面のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ｂ第１のプレートの流路形成部
材を結合する面のインク供給口Ｈ１２０２第１の接着剤Ｈ１２０３第２の接着剤Ｈ１２０４Ｘ方向（ヘッド移動方向）基準面Ｈ１２０５Ｙ方向（記録媒体移動方向）基準面Ｈ１３００電気配線テープＨ１３０１外部信号入力端子Ｈ１３０２電極端子Ｈ１３０３電極端子部Ｈ１３０４熱硬化接着樹脂Ｈ１３０５第１の折り曲げ部Ｈ１３０９端子位置決め穴Ｈ１３１０端子結合穴Ｈ１４００第２のプレ−トＨ１５００インク供給部材Ｈ１５０１インク流路Ｈ１５０９Ｘ方向突き当て部Ｈ１５１０Ｙ方向突き当て部Ｈ１５１１Ｚ方向突き当て部Ｈ１５１２端子固定部Ｈ１６００流路形成部材Ｈ１６０１装着ガイドＨ１６０２インク供給口Ｈ１７００フィルタ− Ｈ１８００シールゴムＨ１９００インクタンクＨ１９０１ブラックインクタンクＨ１９０２シアンインクタンクＨ１９０３マゼンタインクタンクＨ１９０４イエロ−インクタンクＨ２０００タンクホルダーＨ２３００ジョイントゴム（連結部材）Ｈ２４００ビス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宇田川健太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Ｆターム(参考） 2C056 EA25 EA26 FA03 FA10 HA05 KB15 KB19 KB26 KC22 2C057 AF80 AG15 AG72 AG77 AN01 AP02 AP25 AP34 AQ02 BA03 BA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体を吐出する吐出口が配される液体吐
出口面と前記吐出口から液体を吐出するために利用され
るエネルギーを発生する記録素子とを具備する記録素子
基板、および該記録素子基板に液体を供給するための液
体流路が形成された、前記記録素子基板を支持する支持
基板を含む記録素子ユニットと、液体を貯留するためのタンクを保持し、かつ該タンクか
ら供給される液体を前記支持基板の液体流路を介して前
記記録素子基板へ導くための液体流路が形成された流路
形成部材を持ち、前記記録素子ユニットを保持固定する
液体供給ユニットと、を有する液体吐出記録ヘッドにお
いて、前記流路形成部材から前記記録素子基板への方向に前記
支持基板における液体流路の断面積が広がり角度９０°
以上で拡大しており、前記支持基板における液体流路の
拡大前の断面積をＳ1、該液体流路の拡大後の断面積を
Ｓ2とした場合、Ｓ2/Ｓ1≦4 の関係であることを特徴
とする液体吐出記録ヘッド。
【請求項２】前記支持基板に形成された液体流路の前
記記録素子基板側の開口は幅0.5ｍｍ以上、長さ15ｍｍ
以上の細長形状であることを特徴とする請求項１に記載
の液体吐出記録ヘッド。
【請求項３】前記支持基板の液体流路と前記流路形成
部材の液体流路とは前記支持基板と前記流路形成部材の
間に連結部材を介して連結されていることを特徴とする
請求項１又は２に記載の液体吐出記録ヘッド。
【請求項４】前記支持基板はセラミック材料で、前記
流路形成部材は樹脂材料で、前記連結部材は弾性を有す
る材料で構成されていることを特徴とする請求項１から
３のいずれか１項に記載の液体吐出記録ヘッド。
【請求項５】請求項１から４のいずれか１項に記載の
液体吐出記録ヘッドを着脱自在に搭載するキャリッジを
有し、該キャリッジの走査に伴って所望の吐出口から液
滴を吐出することにより記録媒体に記録を行なう液体吐
出記録装置。