JP2660063B2 - インクジェットヘッド、インクジェットユニット、インクジェットカートリッジ及びインクジェット装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はインクジェットヘッド、インクジェットユニ
ット、インクジェットカートリッジ及びインクジェット
装置に関するものである。

〔背景の技術〕

インクジエツト記録ヘツドは、第10図の分解斜視図に
一例を示す様に、インクの吐出（オリフイス）41を有す
るオリフイスプレート400aと、各オリフイスに連通する
インク路を形成するための溝41bを有する溝付天板1300a
と、インク路に設けられインクを吐出するために利用さ
れる熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生素子とし
ての電気熱変換体の発熱部101を有するヒータボード100
とを具備している。符号1500aはインク路へのインク供
給口である。

一般に、オリフイスプレートは、ヒータボードと天板
との濡れ性の違いに起因するところの吐出されたインク
滴の吐出方向のずれを防止するため、吐出口面を同一部
材で構成することを主な目的の一つとして設けられたも
のである。

ところで、この様なインクジェットヘッドを具備する
インクジェット装置には、吐出口からインクを吸引して
吐出不良を解消する吸引回復動作を行う際に使用するた
めや吐出口におけるインクの乾燥防止を図るために、吐
出口のキヤツピングを行うキャップを設けている。

また、連続的にインクを吐出させた場合などにオリフ
イスプレート400aの表面に紙面から反射した液滴や空中
の霧状インクが付着して余分なインクが溜まることがあ
り、その結果不安定な吐出や場合によっては不吐出を引
き起こしてしまうことがある。そこで、ゴムや吸水性の
材料などを用いて形成されたブレードにより、オリフイ
スプレートに付着したインクを拭き取ったりしている。

しかし、通常オリフイスプレートだけではキャッピン
グのための密閉用面積を確保するのが困難であるため、
例えばキヤツピング用前面シールをオリフイスプレート
400aの周囲に貼付することでキャッピングのための密閉
用面積を大きくするなどして対処していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この様な構成では、前面シールとオリ
フイスプレート400aとの間に段差が生じ、オリフイスプ
レート400a上の残留インクをブレードで拭き取る際に段
差部分にインク溜りが生じたり、ブレードがオリフイス
を飛び越えてしまったり、振動によってむら拭きが生じ
てしまったりすることがあった。

〔課題を解決するための手段〕

前述した課題を解決できる本発明は、次の構成を有す
るものである。

「基体とインクを吐出する吐出口に連通するインク路を
形成するための凹部が設けられた天部材とを前記凹部を
内側にして接合することで前記インク路が形成されてお
り、 前記吐出口は前記天部材の端部から上下両方向に延び
る様に該天部材と一体的に形成された板状部材に設けら
れており、 該板状部材の、前記吐出口が設けられた側の面は勾配
の緩やかな段状の側断面形状を有することを特徴とする
インクジェットヘッド。」 「基体とインクを吐出する吐出口に連通するインク路を
形成するための凹部が設けられた天部材とを前記凹部を
内側にして接合することで前記インク路が形成されてお
り、前記吐出口は前記天部材の端部から上下両方向に延
びる様に該天部材と一体的に形成された板状部材に設け
られており、該板状部材の、前記吐出口が設けられた側
の面は勾配の緩やかな段状の側断面形状を有するインク
ジェットヘッドと、 前記インク路にインクを供給するためのインク供給部
材と、 を有することを特徴とするインクッジェットユニッ
ト。」 「基体とインクを吐出する吐出口に連通するインク路を
形成するための凹部が設けられた天部材とを前記凹部を
内側にして接合することで前記インク路が形成されてお
り、前記吐出口は前記天部材の端部から上下両方向に延
びる様に該天部材と一体的に形成された板状部材に設け
られており、該板状部材の、前記吐出口が設けられた側
の面は勾配の緩やかな段状の側断面形状を有するインク
ジェットヘッドと、前記インク路にインクを供給するた
めのインク供給部材とを有するインクジェットユニット
と、 前記インク供給部材によって前記インク路に供給され
るインクを貯溜するためのインクタンクと、 を備えたことを特徴とするインクジェットカートリッ
ジ。」 「基体とインクを吐出する吐出口に連通するインク路を
形成するための凹部が設けられた天部材とを前記凹部を
内側にして接合することで前記インク路が形成されてお
り、前記吐出口は前記天部材の端部から上下両方向に延
びる様に該天部材と一体的に形成された板状部材に設け
られており、該板状部材の、前記吐出口が設けられた側
の面は勾配の緩やかな段状の側断面形状を有するインク
ジェットヘッドと、前記インク路にインクを供給するた
めのインク供給部材とを有するインクジェットユニット
と、 前記インク供給部材によって前記インク路に供給され
るインクを貯溜するためのインクタンクと、 を備えたインクジェットカートリッジと、 該インクジェットカートリッジを載置するためのキャ
リッジと、 を具備することを特徴とするインクジェット装置。」 これらの本発明によれば、ワイピングやキヤツピング
に不都合が生じないインクジェットヘッドをかんいに得
ることができる。即ち、オリフイスプレート上の残留イ
ンクを確実且つ容易に拭き取る（ワイピング）ことが可
能となり、またキャッピングの際の気密性も十分なもの
とすることができる。

更に本発明によれば、板状部材の、吐出口が設けられ
た側の面が勾配の緩やかな段状の側断面形状を有するの
で、キヤツピングに不都合が生じないことは勿論、オリ
フイスプレート上の残留インクをオリフィス列に関して
垂直な方向からも、また場合によっては平行な方向から
も一層確実且つ容易に拭き取ることが可能になる。これ
により、ヘッドの装置本体への取付けの自由度も高ま
る。

〔実施例〕

第２図乃至第６図は、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ッジI
JC,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。

本例でのインクジエツトカートリツジIJCは、第３図
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（第５図）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。本例第
２図乃至第６図には、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。

（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。

第２図において、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100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。

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。

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は押さえばねであり、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1800,1801
に係合する位置決め用穴312,1900,2000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25
00,2600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22
00（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2400,2400は、それ
ぞれ位置決め用突起2500,2600の近傍に設けられてお
り、組立てられたインクジエツトカートリツジIJC（第
３図）において、その周囲の３辺を平行溝3000,3001の
複数で形成されたヘツド先端域の延長点にあって、ゴミ
やインク等の不要物が突起2500,2600に至ることがない
ように位置している。この平行溝3000が形成されてい
る。蓋部材800は、第５図でわかるように、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、601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。

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、片持ちばりの導管1600によって
大量生産時においても導管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。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600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60
0の裏面側ピン（不図示）を支持体300の穴1901,1902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IJUの位置決め
面は正確に得られる。

（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。

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。1200は上記各部100
〜600からなるユニツトIJU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1010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。

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2500,2400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1200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1000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1000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1000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
2500,2400は蓋部材1000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11
00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。

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IJU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14
01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900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。

又、インクタンクITの上記ユニット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。第５図で後述するが、
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1012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,L
₃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1800,1801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。
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1800,1801はその曲線L₄に沿っ
ているので、ヘツドIJH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。

インクタンクITは、ユニットIJUを装着された後に蓋8
00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。

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40
0のインク導入口1500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。

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・オリフイスプレート一体、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。

また、本発明実施例では、上記組立後の形状におい
て、第２図乃至第４図で示されるように、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17
00を備えた屋根部の端部4008との間に第３図に示したよ
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401
1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。

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。

（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 第５図において、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3000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2mm）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2011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2500,2600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側に向かって側
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40
10に対応して２個有し、これら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300の表面に当接した状態とな
る。本例では、さらに配線基板300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
2011,201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。

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5000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201,20
11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30
0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IJCの保持が完了する。

（iv）装置本体の概略説明 第６図は本発明が適用されるインクジエツト記録装置
IJRA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5000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。50
17はクリーニングブレードで、5019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、5012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。

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ョ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。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。

上述した第２図乃至第６図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、第１図及び第７図
以降を用いながら説明する。

（実施例１） 第１図は、第２図に示されたオリフィスプレート（板
状部材）400と溝付天板（凹部付天部材）1300との一体
成型部材とヒータボード（基体）100との模式的分解斜
視図である。41は最厚部200μｍ厚のオリフイスプレー
トにエキシマレーザーを使用してあけたオリフイス、15
00は溝付天板1300とヒータボード100とを接合すること
で形成されるインク路にインクを供給するためのインク
受け口である。91はインクを吐出するために利用される
熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生素子としての
電気熱変換体の発熱部（ヒータ）であり、92は発熱部91
に電気パルスを入力するためのの電極である。インク路
内は、インク受け口1500からのインクが供給されて満た
されている。

この状態において、入力データに応じたパルス信号を
各ヒーター91に入力することにより、ヒーター上のイン
クが発泡し、このエネルギーを利用することによりオリ
フイス41からインクが液滴として吐出する。この液滴は
オリフイス41から0.5〜1.0mm程度離れた紙面上に着弾
し、入力情報に応じた記録が実現する。

ここで本実施例においては、溝付天板1300と天板の端
部から上下両方向に延びる様に配されるオリフイスプレ
ート400とを一体成型すると共に、オリフイスプレート4
00本体の最厚部の厚みを200μｍとして強度を確保した
状態でレーザーなどを用いてオリフイスをあけた。

更に、オリフイスプレートの強度及びワイピングの際
の清浄化の確実性を考慮して、オリフィスプレートの吐
出口が設けられた側の面が勾配の緩やかな段状の側断面
形状を有する様に３つの平面からなる様にした。

溝付天板1300とオリフイスプレート400との一体成型
部材の素材としては、材料のコスト及び耐インク性を考
慮して熱可塑性樹脂、例えば、ポリエーテルエーテルケ
トン、ポリイミド、ポリサルフオンなどが好ましいもの
として挙げられる。本実施例では高温においても熱変形
量の小さいポリサルフオンを用いた。

この様なインクジェットヘッドを用いて吸引回復操作
を行ったところ、吐出口面がほぼ滑らかなため密閉性が
非常に優れ十分な吸引を行えることがわかった。また、
インク拭き取り（ワイピング）操作においても、拭き方
向（吐出口列に対して直角な方向）がほぼ滑らかなため
ブレードのばたつきや特定部分へのインク溜りも生じず
十分な残留インクの除去が行えた。更に、強度不足によ
りオリフイスプレート400にしわが生じたり破損が生じ
たりすることもなかった。

更に、オリフィスプレートの吐出口が設けられた側の
面が勾配の緩やかな段状の側断面形状を有するので、ワ
イピングの際の清浄化の確実性が一層向上した。

次に、第８図を用いてインク路の溝やオリフイスの形
成方法を説明する。

インク路の溝については、それと逆パターンの微細溝
を切削等の手法により形成した型により樹脂を成型して
形成することができる。

オリフイスについては、型から取り出した後に、オリ
フイスを形成すべき位置にオリフイスプレート400の内
側、つまりインク路の溝側からレーザ装置により紫外線
レーザを照射し、オリフイス部分の樹脂を除去・蒸発せ
しめてオリフイスを形成した。

本実施例においては、インク路の溝の幅40μｍ、非溝
部の幅23.5μｍ、インク路の溝の高さ（深さ）50μｍの
寸法にて成型を行なった。なお、第８図は断面図である
が、本実施例では溝数90、エキシマレーザーによるオリ
フイス形成数は74で行なった。そしてこのとき、第８図
のオリフイスプレート部400の厚さａを10μｍ〜60μｍ
の範囲で変化させ、またオリフイスプレートの厚みをオ
リフイスを形成する面に角度を持たせることで下側へい
くにしたがって、肉厚が厚くなるようにし、その角度を
θ_１として０〜20゜の範囲で変化させた。

更に、ヒータボード100と接合する面から下へ距離ｂ
を変化させ、そのポイントとオリフイスプレート端面と
を直線で結んだオリフイス端面の寸法ｃを0.1〜0.3変化
させ、ヒータボード100と接合する面から下への寸法ｄ
は1.5〜3.0変化させた。またオリフイスの上側の寸法ｅ
よりの面を角度θ_２としたが、それぞれ0.08〜1.0、−
５〜10゜変化させた。以上のa,b,c,d,e及びθ₁,θ_２の
寸法変化を行った天板をそれぞれ形成したが、その一覧
表を表１に示した。

No.1〜６まではオリフイスプレートの厚みに関する角
度θ_１を10゜、θ_２を６゜、寸法b,c,d,eをそれぞれ0,
1,0.2,2.2,0.12に固定しオリフイスプレートの厚みａを
0.01〜0.06に変化させた。また、No.7〜11はオリフイス
プレートの角度θ_２を６゜にし、寸法a,b,c,d,eをそれ
ぞれ0.02,0.1,0.2,2.2,0.12に固定し、角度θ_１を０〜2
0゜に変化させた。さらにNo.12〜17は角度θ_１を10゜、
θ_２を６゜、寸法a,c,d,eをそれぞれ0.02,0.2,2.2.0.12
に固定し、寸法ｂを0.02〜1.0に変化させた。更にNo.18
〜21は角度θ_１を10゜、θ_２を５゜、寸法a,b,d,eをそ
れぞれ0.02,0.1,2.2,0.12に固定し、寸法ｃを0.1〜0.3
に変化させた。次にNo.22〜25は角度θ_１を10゜にθ_２
を５゜に固定し、寸法a,b,c,eを夫々0.02,0.1,0.2,0.12
に固定し、ｄ寸法を1.0〜3.0まで変化させた。次にNo.2
6〜30では角度θ₁,θ_２をそれぞれ10゜,6゜、寸法a,b,
c,dをそれぞれ0.02,0.1,0.2,2.2とし、寸法ｅを0.08〜
1.0まで変化させた。さらに、No.31〜34では角度θ_１を
10゜、寸法a,b,c,d,eを0.02,0.1,0.2,2.2,0.12として角
度θ_２を−５゜〜10゜に変化させた。

さて、以上説明した種々の天板を用いてインクジェッ
トヘツドとして完成させるまで組立を行い評価を行っ
た。

次に、今述べたそれぞれのインクジェットヘツドの評
価結果を述べる。評価項目は成形性、オリフイス形
成難易度、オリフイスプレートに印字時付着したイン
クをとるフキの特性、の３項目である。

の成形性については、寸法ａが薄すぎたり、角度θ
が小さすぎたり、寸法ｂが小さすぎると成形の際に樹脂
の流れが不十分で予定の形状が得られないことが考えら
れる。

のオリフイス形成については本実施例ではエキシマ
レーザーを用いてオリフイスを形成したが、レーザーを
あててレーザーを貫通させるまでの寸法、すなわち寸法
ａが厚すぎるとレーザーパワーの限界があるため、所望
のオリフイスサイズが得られないあるいはオリフイス形
状が汚くなるなどのデメリツトが考えられる。

のフキについては形状によってはインクが取りきれ
ないことが考えられる。

まず、オリフイスプレートの寸法ａを変化させたNo.1
〜６の評価結果であるが、No.1のａ寸法0.01のものは成
形樹脂が流れ込まなかったNo.2〜No.6のａ寸法が0.02以
上あるものは成形は問題ないが、No.6のオリフイス形成
はレーザー条件を種々工夫しても困難であった。また、
フキに関してはオリフイスプレートのフェース形状は同
一形状であり、全て問題なかった。

次に、角度θ_２を６゜、寸法a,b,c,d,eを夫々0.02,0.
1,0.2,2.2,0.12に固定し、角度θ_１を０゜,5゜,10゜,15
゜,20゜を変えたNO.7からNo.11の試験であるが、これは
θ_１を０゜としてｂ寸法0.1の範囲ａ寸法0.02となるNo.
7のヘツドは樹脂が流れ込まず評価できなかった。また
θを20゜としたNo.11のヘツドはインクが一部ふきとれ
なかった。θが５゜,10゜,15゜のNo.8〜10のヘツドは全
てに良好な結果が得られた。

次に、θ_１を10゜、θ_２を６゜、a,c,d,e寸法を夫々
0.02,0.2,2.2,0.12とした。No.12〜17においては寸法ｂ
を0.02としたNo.12のヘツドは樹脂が流れ込まず成形が
困難であった。又、No.17のヘツドは成形、オリフイス
形成とも良好であるが、フキが条件を種々工夫しても所
望の特性が得られなかった。No.13〜16のヘツドは全て
良好な結果を得られた。

次に寸法a,b,c,d,eを夫々0.02,0.1,2.2,0.12、θ_１を
10゜、θ_２を６゜とし、寸法ｃを0.1,0.15,0.2,0.3と変
えたNo.18〜No.21の評価結果であるが、寸法ｃを0.1と
したNo.18のヘツドは樹脂が流れ込まず成形が困難であ
った。それ以外のNo.19〜No.21のヘツドは成形、オリフ
イス形成、フキとも良好な結果を得られた。

次に、No.22〜No.26は寸法a,b,c,eをそれぞれ0.02,0.
2,2.2,0.12とし、角度θ_１を10゜、角度θ_２を６゜とし
て寸法ｄを1.0,1.5,2.0,2.5,3.0としたが寸法ｄが1.0の
No.22はヘツドとキヤツプの位置合わせが困難であっ
た。また、寸法ｄを3.0としたNo.26は樹脂が流れ込まず
成形できなかった。その他のNo.23〜25は全て良好な結
果であった。

次にNo.27〜No.30は寸法a,b,c,dをそれぞれ0.02,0.1,
0.2,2.2、角度θ₁,θ_２をそれぞれ10゜,6゜として寸法
ｅを0.08,0.12,0.5,1.0と変化させたが、No.27の寸法ｅ
が0.08の場合オリフイスに近づきすぎており、付着した
インクが吐出に影響し、No.30の寸法ｅが1.0の場合はイ
ンクがふきとれなかった。No.28〜29は良好であった。

次にNo.31〜34のヘツドは寸法a,b,c,d,eを夫々0.02,
0.1,0.2,2.2,0.12とし、角度θ_１を10゜として、角度θ
_２を−５゜,0゜,5゜,10゜としたが、No.31の−５゜のヘ
ツド、及びNo.34の10゜のヘツドはインクをふきとれな
かった。No.32,33のヘツドは良好であった。

以上まとめてみるとオリフイスプレートを成形し、所
望のオリフイスをレーザーで得る為には、寸法ａは0.02
以上、角度θ_１は５゜以上、寸法b,c,d,eはそれぞれ0.0
5以上、0.15以上、2.5以下、0.12以上であることが極め
て好ましい。また、フキの特性を得る為には、角度θ_１
は15゜以下、角度θ_２は０゜以上６゜以下、寸法b,d,e
はそれぞれ1.0以下、1.0以上、1.0以下であることが極
めて好ましい。

整理すると 0.02≦ａ≦0.05 ５゜≦θ_１≦15゜ 0.05≦ｂ≦0.8 0.15≦ｃ 1.5≦ｄ≦2.5 0.12≦ｅ≦0.5 ０≦θ_２≦６ の条件を満たすようにすれば、特に良好な印字を示すイ
ンクジェットヘッドを得ることができた。

この条件を満たすインクジェットヘッドに対して、第
９図の様に上下方向（吐出口列に対して垂直方向）のワ
イピングを行っても、第10図の様に横方向（吐出口列に
対して平行方向）のワイピングを行っても、良好なワイ
ピングを行うことができた。本図において、符号5017は
板状のブレードを示す。

尚、本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも
バブルジェット方式の記録ヘッド、記録装置に於いて、
優れた効果をもたらすものである。

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4740796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4345262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。

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4459600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。

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。

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
ヘッド自在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。

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。

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。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明した様に、溝付天板とオリフイスプレ
ートとを一体成型することにより、キヤツピングの際の
密閉性が向上し、故に十分な吸引が行えるようになる
上、ワイピングの際にも拭き残しがなくなって確実性が
向上し、加えて部品点数の削減によるコストダウンも可
能となる。

加えて、板状部材の、吐出口が設けられた側の面が勾
配の緩やかな段状の側断面形状を有するので、キヤツプ
内外に特別な部品をとりつけることなくワイピングの際
の清浄変の確実性が一層向上する上、キャッピングの際
の吐出口におけるインクのメニスカスの後退を防ぐ効果
も向上し、故にインクの吐出不良とそれから派生する種
々の問題を簡易な構成のまま一層良好に解決することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のインクジェットヘッドを
示す模式的分解斜視図である。 第２図及び第３図は、夫々第１図のインクジエツトカー
トリツジの分解斜視図及び組立斜視図である。 第４図は、第１図のインクジエツトカートリツジのうち
のインクタンクを、インクジエツトユニツトが装着され
る側から見た斜視図である。 第５図は、第１図のインクジエツトカートリツジがキヤ
リツジに装着される個所を示す上面図である。 第６図は、第１図のインクジエツトカートリツジが装着
されたインクジエツト記録装置の要部を示す斜視図であ
る。 第７図は、第１図のインクジェットヘッドの主要部を示
す模式的拡大側面図である。 第８図は、インクジェットヘッドに対して上下方向のワ
イピングを行う状態を示す模式的側面図である。 第９図は、インクジェットヘッドに対して横方向のワイ
ピングを行う状態を示す模式的側面図である。 第10図は、従来のインクジエツトヘツドを示す模式的分
解斜視図である。 41:オリフイス 91:ヒータ 100:ヒータボード 300:支持体 400:オリフイスプレート 900:インク吸収体 1300:溝付天板 1500:インク受け口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 力 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 中込 寛 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 荒島 輝雄 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 杉谷 博志 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 服部 能史 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 池田 雅実 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 斉藤 朝雄 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 益田 和明 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 斎藤 昭男 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 折笠 剛 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 (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基体とインクを吐出する吐出口に連通する
   インク路を形成するための凹部が設けられた天部材とを
   前記凹部を内側にして接合することで前記インク路が形
   成されており、 前記吐出口は前記天部材の端部から上下両方向に延びる
   様に該天部材と一体的に形成された板状部材に設けられ
   ており、 該板状部材の、前記吐出口が設けられた側の面は勾配の
   緩やかな段状の側断面形状を有することを特徴とするイ
   ンクジェットヘッド。
2. 【請求項２】前記吐出口は前記板状部材の、前記天部材
   の端部に対応する個所に複数設けられていることを特徴
   とする請求項（１）に記載のインクジェットヘッド。
3. 【請求項３】前記基体の、前記インク路に対応する部分
   には、前記吐出口からインクを吐出するために利用され
   る熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生手段として
   電気熱変換体が設けられていることをことを特徴とする
   請求項（１）に記載のインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】基体とインクを吐出する吐出口に連通する
   インク路を形成するための凹部が設けられた天部材とを
   前記凹部を内側にして接合することで前記インク路が形
   成されており、前記吐出口は前記天部材の端部から上下
   両方向に延びる様に該天部材と一体的に形成された板状
   部材に設けられており、該板状部材の、前記吐出口が設
   けられた側の面は勾配の緩やかな段状の側断面形状を有
   するインクジェットヘッドと、 前記インク路にインクを供給するためのインク供給部材
   と、 を有することを特徴とするインクジェットユニット。
5. 【請求項５】基体とインクを吐出する吐出口に連通する
   インク路を形成するための凹部が設けられた天部材とを
   前記凹部を内側にして接合することで前記インク路が形
   成されており、前記吐出口は前記天部材の端部から上下
   両方向に延びる様に該天部材と一体的に形成された板状
   部材に設けられており、該板状部材の、前記吐出口が設
   けられた側の面は勾配の緩やかな段状の側断面形状を有
   するインクジェットヘッドと、前記インク路にインクを
   供給するためのインク供給部材とを有するインクジェッ
   トユニットと、 前記インク供給部材によって前記インク路に供給される
   インクを貯溜するためのインクタンクと、 を備えたことを特徴とするインクジェットカートリッ
   ジ。
6. 【請求項６】基体とインクを吐出する吐出口に連通する
   インク路を形成するための凹部が設けられた天部材とを
   前記凹部を内側にして接合することで前記インク路が形
   成されており、前記吐出口は前記天部材の端部から上下
   両方向に延びる様に該天部材と一体的に形成された板状
   部材に設けられており、該板状部材の、前記吐出口が設
   けられた側の面は勾配の緩やかな段状の側断面形状を有
   するインクジェットヘッドと、前記インク路にインクを
   供給するためのインク供給部材とを有するインクジェッ
   トユニットと、 前記インク供給部材によって前記インク路に供給される
   インクを貯溜するためのインクタンクと、 を備えたイクジェットカートリッジと、 該インクジェットカートリッジを載置するためのキャリ
   ッジと、 を具備することを特徴とするインクジェット装置。