JPH06134990A - インクジェットヘッド，インクジェットヘッドカートリッジ，およびインクジェット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 異なる駆動周波数においても適正なインク吐
出状態が得られ、またあらゆる吐出パターンにおいても
安定した吐出状態を保ち、常に高品位な画像が得られる
インクジェットヘッド，インクジェットヘッドカートリ
ッジ，およびインクジェット装置。 【構成】 複数のインク吐出口とインク液路を備えた共
通液室に、インクを収納したインクタンクのインク吸収
体９００からフィルタ７００を備えたインク流路６００
を介してインクを供給し、インク吐出口から吐出させた
インク滴により記録するインクジェットヘッドであっ
て、インク流路６００にインク流路６００の流抵抗を変
化させる流量制御板１を備えた構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッ
ド，インクジェットヘッドカートリッジおよびインクジ
ェット装置に関し、詳しくは、記録用のインクジェット
ヘッド、インクジェットヘッドとインクタンクが一体型
のインクジェットヘッドカートリッジ、およびインクジ
ェットヘッドカートリッジの走査によって記録がなされ
るインクジェット装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のインクジェット装置で
は、インクジェットヘッドを具え、その液路にインクを
吐出させるために利用される吐出エネルギーを発生する
エネルギー変換手段を有し、インクをインク供給口から
液室を介して上記液路に導き、ここでインクにエネルギ
ー変換手段から与えられた吐出エネルギーによりインク
を吐出口から飛翔的液滴となして被記録材に向けて飛翔
させ、その着弾により記録が行われるように構成されて
いる。

【０００３】中でも、熱エネルギーを利用して記録液
（インク）を吐出するインクジェットヘッドは、記録用
のインク滴を吐出して飛翔用液滴を形成するためのイン
ク吐出口を高密度に配列することができるために高解像
力の記録をすることが可能であるほか全体的コンパクト
化も容易であることなどの利点があるので実用化されて
いる。

【０００４】また近年においては１つのインクジェツト
ヘッドを多機種（ワープロ、プリンタ、複写機等の記録
装置）に搭載したり、さらにはインクタンクを一体化し
たインクジェットカートリッジとしてあらゆる記録装置
に対応するようになってきている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のインクジェッヘッドは、該ヘッドのメニスカス振動
がノズル構造と後方の負圧特性で決定されてしまうた
め、最適なな状態でヘッドを使いこなすことが非常に困
難なものとなっている。例えば、装置ごとに、駆動方
式、駆動周波数が異なる場合、同じヘッドであっても画
品位が大きく異なることになるわけである。特に高密度
にノズルを配列したマルチ型のインクジェットヘッドは
単位時間あたりのインク流量が多いため、インクタンク
側から適正量のインクを随時供給しなければならない。
そこで従来においては、フィルタ径を大きくしたり、イ
ンク供給路を太くして流抵抗を極力小さくする構成とな
っていた。しかし、これによりインクの供給はスムーズ
になった反面、インクの慣性力がメニスカス振動を大き
く乱す原因となっていた。

【０００６】図１６は、従来のインクジェッヘッドで所
定の吐出をした時の吐出パルスに対する流路内圧力振動
波形を示した図である。

【０００７】同図を参照して、従来のインクジェットヘ
ッドのインク流路内の圧力振動波形の問題について以下
説明する。

【０００８】インクジェットはインク漏れの防止、吐出
時の安定したメニスカス状態保持のため、吐出休止時に
はノズル内および流路内のインクは負圧となっている
（Ａ）。

【０００９】次に吐出を開始すると、６４個のノズル全
吐で各ノズル８０ｎｇのインクを吐出した場合、３ＫＨ
ｚでは１５．４ｍｇ／ｓｅｃ、６ＫＨｚでは３０．７ｍ
ｇ／ｓｅｃのインク量が移動することになる。この時、
吐出されて除去されたインク相当の容積減少により液室
内，供給路が順次負圧となり（Ｂ）、そしてインクタン
ク側の負圧に勝った時に大きなインク流となって液室に
流れ込み、正圧を加える（Ｃ）。

【００１０】この慣性力が圧力振動として、吐出時のメ
ニスカス振動に干渉して吐出状態を不安定なものにして
いる。さらにこの不安定吐出により吐出量がばらついた
り、不吐出となったりして、記録画像を著しく劣化させ
ていた。

【００１１】また、逆に流抵抗を大きく設定すると、吐
出ノズルへのインク供給が間に合わなくなり、充分な吐
出量が得られないためにかすれた画像となり、濃度不足
の記録となってしまっていた。

【００１２】即ち、フィルタおよびインク流路部の流量
抵抗がほとんど零に近いため、図１６に示されているよ
うに吐出時の平均流路内圧力Ｄが休止時の平均流路内圧
力Ａと同等の圧力を示している。即ち、吐出開始直後に
インクタンクＩＴからインクを供給させるために発生す
る負圧Ｂに対して安定領域Ｄの相対圧力差が大きいた
め、振幅ａが大きくなり、吐出時のメニスカス振動を乱
すことになる。即ち、吐出開始からインク供給までの負
圧の蓄積がＢとなって現れ、急激なインク供給による慣
性力がＣで示されるリバウンドとして現れるわけであ
る。このような流路内の圧力振動が吐出時のメニスカス
振動に干渉して吐出状態を不安定なものにしている。さ
らにこの不安定吐出により吐出量のバラツキや不吐出と
なって記録画像を著しく劣化させている。また、吐出パ
ルス終了時においてもまったく逆位相の圧力振動波形が
見られて前記吐出開始時と同様に次の吐出に影響を与え
るものである。

【００１３】この発明は、上記従来技術の問題点を解消
するためになされたもので、異なる駆動周波数において
も適正なインク吐出状態が得られ、またあらゆる吐出パ
ターンにおいても安定した吐出状態を保ち、常に高品位
な画像が得られるインクジェットヘッド，インクジェッ
トヘッドカートリッジ，およびインクジェット装置を提
供することを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このため、この発明に係
るインクジェットヘッドは、複数のインク吐出口とイン
ク液路を備えた共通液室に、インクを収納したインクタ
ンクからフィルタを備えたインク流路を介してインクを
供給し、前記インク吐出口から吐出させたインク滴によ
り記録するインクジェットヘッドであって、前記インク
流路の流抵抗を変化させる流路抵抗制御手段をインク流
路に備えたことを特徴とする構成によって、前記の目的
を達成しようとするものである。

【００１５】また、この発明に係るインクジェットヘッ
ドカートリッジ，およびインクジェット装置は、上記の
インクジェットヘッドを使用して構成することにより、
前記の目的を達成しようとするものである。

【００１６】

【作用】上記の構成により、複数のインク吐出口とイン
ク液路を備えた共通液室にインクを供給するインク流路
に備えた流路抵抗制御手段により、インク流路の流抵抗
を変化させ適当値とすることによって、インク吐出時の
メニスカス振動を乱すことがなく必要なインク供給が可
能であり、異なる駆動周波数においても適正なインク吐
出状態が得られ、またあらゆる吐出パターンにおいても
安定した吐出状態を保ち、常に高品位な画像を得ること
ができる。

【００１７】

【実施例】以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳
細かつ具体的に説明する。

【００１８】図１１ないし図１５は、本発明の実施に好
適なインクジェットユニット（ＩＪＵ），インクジェッ
トヘッド（ＩＪＨ），インクタンク（ＩＴ），インクジ
ェッヘッドカートリッジ（ＩＪＣ），インクジェット装
置本体（ＩＪＲＡ）およびキャリッジ（ＨＣ）のそれぞ
れおよびそれぞれの関係を説明するための説明図であ
る。以下、これらの図面を参照して各部構成の説明を行
う。

【００１９】なお、本例でのインクジェットヘッドカー
トリッジ（ＩＪＣ）１０００は、図１２に示すように、
インクの収容量が大きくなっているもので、カートリッ
ジＩＪＣ１０００内に形成されるＩＴ（図１３参照）の
前面よりもわずかにインクジェットユニット（ＩＪＵ）
の先端部が突出した形状をなす。また、このＩＪＣ１０
００は、インクジェット記録装置本体（ＩＪＲＡ）に装
備されるキャリッジ（ＨＣ）（図１４）の後述する位置
決め手段および電気的接点によって固定支持されるもの
で、該ＨＣに対して着脱可能なディポーザブルタイプで
ある。

【００２０】また、図１１〜図１５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
成が示されているので、これらの構成を以下に順次説明
する。

【００２１】（Ａ）インクジェットユニット（ＩＪＵ）
の構成 ＩＪＵ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を
用いて記録を行うバブルジェット方式ユニットある。

【００２２】図１１において、１００はＩＪＨを構成す
るヒータボードであり、ヒータボード１００には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Ａ１等の電気配線とが成
膜技術により形成されている。２００はヒータボード１
００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ィングにより接
続される）と、この配線の端部に位置し本体内からの電
気信号を受けるパッド２０１とを有している。

【００２３】１３００は吐出口形成部材４００およびヒ
ータボード１００と共にＩＪＨを形成している溝付天板
であり、天板１３００には不図示の複数のインク流路を
それぞれ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が設け
られていて、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（供給口）１５００
と、各インク流路に対応した吐出口を複数有する吐出口
形成部材４００とが天板１３００と一体成型されてい
る。なおこれらの一体成型材料としてはポリサルファン
が好ましいが、他の成型用樹脂材料でもよい。

【００２４】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あり、インクジェットヘ
ッドユニット（ＩＪＵ）の底板となる。５００は押えば
ねであり、ほぼＭ字形状をなし、そのＭ字の中央天板１
３００の不図示の共通液室近傍を軽圧で押圧すると共に
その前だれ部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。かくして、押えばね脚
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ヒータボード１００および天板
１３００を支持体３００との間に挟み込んだ状態で両者
を係合させることができ、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。

【００２５】また、支持体３００は、インクタンクＩＴ
の２つの位置決め凸起１０１２および位置決めと熱融着
保持兼用凸起１８００，１８０１（図１３参照）に係合
する位置決め用穴３１２，１９００，２０００を有する
他、装置本体ＩＪＲＡのキャリッジＨＣに対する位置決
め用の突起２５００，２６００を裏面側に有している。
加えて支持体３００はインクタンクＩＪからのインク供
給を機能とするインク供給管２２００（後述）を貫通可
能にする穴３２０も有している。なお、このような支持
体３００に対し、配線基板２００を取付けるにあたって
は、接着剤等で貼着して行われる。

【００２６】また、支持体３００の凹部２４００，２４
０１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ェットカ
ートリッジＩＪＣ（図１２）において、その支持体３０
０の周囲の３辺に形成される平行溝３０００，３００１
の複数によって画成されるヘッドＩＪＨの先端延長域に
あって、ゴミやインク等の不要物が突起２５００，２６
００に至ることがないようになっている。

【００２７】蓋部材８００は、図１２および図１４から
もわかるように、インクジェットヘッドカートリッジＩ
ＪＣの外壁を形成すると共に、インクタンクＩＴとの間
にインクジェットユニットＩＪＵを収納する空間部を形
成している。また、上記の平行溝３００１が形成されて
いるインク供給部材６００側には、前述したインク供給
管２２００に連続するインク導管１６００の供給管２２
００側が固定の片持ち梁として形成されており、インク
導管１６００の固定側とインク供給管２２００との間に
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。なお、６０１はインクタンクＩＴと供給管２２０
０との間を結合シールするパッキン、７００は供給管２
２００のタンク側端部に設けられたフィルタである。

【００２８】このインク供給部材６００は、モールド成
型されるもので、廉価でしかも位置精度が高く、形成上
の精度低下を無くしているだけでなく、導管１６００を
片持ち梁構造としたことによって大量生産においても導
管１６００の上述インク受け口１５００に対する安定し
た圧接状態が得られる。本例では、このような圧接状態
下で封止用接着剤をインク供給部材６００の側から流し
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。なお、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
に対してインク供給部材６００の裏面側ピン（不図示）
を貫通突出させた上、その支持体３００の裏面側に突出
した部分を熱融着することで容易に行われる。なお、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のインクジェットユニット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ットＩＪＵ
の位置決め面を正確に確保することができる。

【００２９】（Ｂ）インクタンクＩＴ構成説明図 インクタンクＩＴは、図１１および図１２に示すように
カートリッジ本体１０００と、後に詳述するインク吸収
体群９００とインク吸収体群９００をカートリッジ本体
１０００の上記ユニット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。

【００３０】９００はインクを含浸させるための吸収体
であり、カートリッジ本体１０００内に配置される。

【００３１】１２００は上記各部１００〜６００からな
るユニット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、当該ユニットＩＪＵをカートリッジ本
体１０００の内部に配置する前の工程でインクを注入す
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。

【００３２】本例のインクタンクＩＴでは、インクの供
給が可能な部分は、大気連通口１４０１とこの供給口１
２００とになるが、インク吸収体９００からのインク供
給性を良好に行うために本体１０００内にはリブ２３０
０が、また蓋部材１１００には部分リブ２３０１，２３
０２が設けられていて、これらにより形成されたタンク
内空気存在領域があり、かかる空気存在領域が大気連通
口１４０１側からインク供給口１２００に最も遠い角部
領域にわたって連続的に形成されているので、吸収体９
００へのインクの良好かつ均一な供給を、この供給口１
２００側から行うことができる。

【００３３】このことは実用上極めて有効であって、イ
ンクタンクＩＴはカートリッジ本体１０００の後面にお
いて、キャリッジ移動方向に平行なリブ２３００を４本
有し、吸収体９００が後面に密着することを防止してい
る。また、部分リブ２３０１，２３０２は、リブ２３０
０に対して対応するその延長上の蓋部材１００の内面に
設けられているが、リブ２３００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。なお、部分リブ２３０１，２３０２は蓋部材
１１００の全面積の半分以下の面に分散されており、か
くしてこれらのリブによりインク吸収体９００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、しかも確実に、供給口１２００側の毛細
力で導くことができる。１４００は大気連通口１４０１
の内方に配置されている撥液材であり、これにより大気
連通口１４０１からのインク漏洩が防止される。

【００３４】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、その長辺がカートリッジ本体１
０００の側面となるので上述したリブの配置構成は特に
有効であるが、キャリッジの移動方向に長辺を持つ場合
または立方体の場合は、蓋部材１１００の全体にリブを
設けるようにすることでインク吸収体群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で
き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、角部の領域に近接する２面領域に
上記作用を行えるリブを受けることが重要である。

【００３５】さら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９００の厚み
方向に対してほぼ均一な分布で配設されるので、このこ
とは、吸収体９００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くすることが
できるために重要な構成となる。さらに、このリブの配
置上の技術思想を詳述すると、直方体の４角形上面にお
いてインク供給口１２００の投影位置を中心として、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、本例の位置に限られるものではないことは勿論であ
る。

【００３６】加えて、本実施例では、インクジェットヘ
ッドカートリッジＩＪＣのヘッドＩＪＨに対する後面を
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
ている構成としているために、装置の小型化を達成でき
るだけではなく、カートリッジＩＪＣの交換頻度を減少
できるという優れた利点が得られる。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１４０１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供給空間１４
０２を形成している。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することがで
きた。

【００３７】なお、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１
４０１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９００から遊離しても、この大気圧供給空
間１４０２により、そのインクが一時的に保持されて、
再びインクを確実に吸収体９００に回収させることがで
きる。

【００３８】図１３はインクタンクＩＴを上記ユニット
ＩＪＵが取付けられる面の側から見て示すもので、Ｌ₁
はインク吐出口形成部材４００の突出口列のほぼ中央を
通り、タンクＩＴの底面もしくはキャリッジ表面の載置
基準面に平行な直線であり、図１１に示す支持体３００
の孔３１２，３１２に係合する２つの位置決め凸起１０
１２，１０１２がそれぞれこの直線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。また、図１３で
直線Ｌ₁ の延長上には図１４に示すキャリッジＨＣの位
置決め用フック４００１の９０°角の係合面４００２が
係合する爪２１００が配設されていて、キャリッジＨＣ
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いてい
る。図１４で後述するが、このような関係により、イン
クタンク自体の位置決め精度をヘッドＩＪＨの吐出口位
置決め精度と同等にまで高めるという効果が得られる。

【００３９】また、支持体３００のインクタンク側面へ
の固定用孔１９００，２０００のそれぞれに対応するイ
ンクタンクの突起１８００，１８０１は前述の凸起１０
１２よりも長く、支持体３００を貫通して突出した部分
を熱溶着して支持体３００をその側面に固定するための
ものである。そこで上述の線Ｌ₁ に垂直でこの突起１８
００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
中心が位置することになり、供給口１２００と供給管２
２００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することが
できる、また、直線Ｌ₂ とＬ₃ とは一致しておらず、ヘ
ッドＩＪＨの吐出口側の凸起１０１２周辺に突起１８０
０，１８０１が存在しているので、さらにヘッドＩＪＨ
のタンクに対する位置決めの補強効果が得られる。な
お、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、ヘッド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。
２７００はインクタンクＩＴの先端ツバで、図１４に示
すようにキャリッジＨＣの前板４０００の溝孔に挿入さ
れて、インクタンクＩＴの変位が極端に悪くなるような
異変時に対して備えている。また、図１３及び図１４に
示す２１０１は、キャリッジＨＣに対する抜け止めで、
キャリッジＨＣの不図示のバーに対して設けられ、カー
トリッジＩＪＣが後述の用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
せる上方方向への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。

【００４０】インクタンクＩＴ、インクジェットユニッ
トＩＪＵが装着された後に蓋８００により覆蓋されるこ
とで、インクジェットユニットＩＪＵを下方開口を除
き、取囲む形となるが、インクジェットヘッドカートリ
ッジＩＪＣとしては、キャリッジＨＣに搭載するための
下方開口部がキャリッジＨＣに近接するため、実質的に
はここに４方包囲空間が形成されることになる。従っ
て、この包囲空間内にあるヘッドＩＪＨからの発熱がこ
の空間内に溜り、保温空間として有効となるものの長期
連続使用の場合は、わずかながら昇温する結果を生じ
る。このために本実施例では、支持体３００の自然放熱
を助けるためにカートリッジＩＪＣの上方面に、この空
間より小さい幅のスリット１７００を設けて、昇温を防
止しつつユニットＩＪＵ全体の温度分布の均一化を図
り、環境に左右されないようにした。

【００４１】さて、インクジェットヘッドカートリッジ
ＩＪＣとして組立てられると、インクはカートリッジ内
部で供給口１２００、支持体３００に設けた孔３２０お
よびインクタンクＩＴの中裏面側に設けた不図示の導入
口を介してタンク内に供給され、その内部を通った後、
導出口から適宜の供給管および天板１３００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ッキンが配設され、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。

【００４２】なお、本実施例においてはＩＪＨの天板１
３００には耐インク性に優れたポリサルフォン，ポリエ
ーテルサルフォン，ポリフェニレンオキサイド，ポリプ
ロピレンなどの樹脂が用いられ、また、インク吐出口形
成部材４００と共に金型内で一体に同時成型される。

【００４３】上述のように、インク供給部材６００，天
板３００とインク吐出口形成部材４００とを一体化した
部材およびインクジェットへッドカートリッジ本体１０
００をそれぞれ一体成型部品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。また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。

【００４４】また、本実施例では、上記組立後の形状に
おいて、図１１ないし図１３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Ｉ
Ｔのスリット１７００を備えた屋根部の端部４００８と
の間に図１１に示したようにスリットＳを形成し、ま
た、部材６００の下面部６０４と底部蓋８００が接着さ
れる薄板のヘッド側端部４０１１との間には上記スリッ
トＳと同様のスリット（不図示）が形成される。このよ
うにしてインクタンクＩＴとインク供給部材６００との
間に形成したスリットにより、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ＩＪＵへ及ぼす
ことを防止する効果が得られる。

【００４５】以上述べたように、本実施例の上記構成
は、従来には無い構成であって、それそれが単独で有効
な効果をもたらすと共に、複合的にも各構成要件によっ
て相乗的な各種の構成効果をもたらすことができる。

【００４６】（Ｃ）キャリッジＨＣに対するインクジェ
ットヘッドカートリッジＩＪＣの取付説明 図１４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。キャリッジＨＣ
は、プラテンローラ５０００に沿って移動するもので、
キャリッジＨＣにはその前方プラテン側に、インクジェ
ットヘッドカートリッジ（ＩＪＣ）１０００の前面側に
位置する前板４０００（厚さが例えば２ｍｍ）と、カー
トリッジ１０００の配線基板２００のパッド２０１に対
応するパッド２０１１を具備したフレキシブルシート４
００５およびこれを裏面側から各パッド２０１１に対し
て押圧する弾性力を発生するためのゴムパットシート４
００７を保持する電気接続部用支持板４００３と、イン
クジェットカートリッジ１０００を記録位置に固定する
ための位置決め用フック４００１とが設けられている。

【００４７】前板４０００は位置決め用突起４０１０を
カートリッジの支持体３００の前述した位置決め突起２
５００，２６００にそれぞれ対応して２個有し、カート
リッジ１０００の装着後はこの突出面４０１０に垂直な
力が負荷される。このため、不図示の複数の補強用リブ
が力の方向に沿って前板４０００のプラテンローラ側
に、設けられている。なお、このリブは、カートリッジ
ＩＪＣ装着時の前面位置Ｌ₅ よりもわずかに（約０．１
ｍｍ程度）プラテンローラ側に突出しているヘッド保護
用突出部をも形成している。

【００４８】電気接続部用支持板４００３は、補強用リ
ブ４００４を紙面とは垂直の方向に複数有し、プラテン
５０００側からフック４００１側に向かって個々の側方
への突出割合を漸減させることにより、カートリッジ装
着時の位置を図のように傾斜させるための機能を持たせ
ている。また、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１０００に及ぼす作用方向と逆方向に、カー
トリッジ１０００への作用力を及ぼすためのフック側の
位置決め面４００６を突出面４０１０に対応して２個有
し、これらの間にパッドコンタクト域を形成すると共に
パッド２０１１対応のポッチ付ゴムシート４００７のポ
ッチの変形量を一義的に規定する。これらの位置決め面
４００６は、カートリッジ１０００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に
保たれる。

【００４９】なお、本実施例では、更に配線基板３００
のパッド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の各ポッ
チの変形量を均一化してパッド２０１１と２０１との当
接圧をより安定化させることができる。本実施例のパッ
ド２０１の分布は、上方，下方２列，縦２列である。

【００５０】フック４００１は、固定軸４００９に係合
する長孔を有し、この長孔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５００
０に沿って左方側へ移動することでキャリッジＨＣに対
するカートリッジ１０００の位置決めを行う。このフッ
ク４００１の移動はどのようなものでもよいが、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ック
４００１の回動時にカートリッジ１０００はプラテンロ
ーラ５０００側に移動しつつ位置決め突起２５００，２
６００が前板の位置決め面４０１０に当接可能な位置へ
移動し、フック４００１の左方側移動によって９０°の
フック面４００２がカートリッジ１０００の爪２１００
の９０°面に密着しつつカートリッジ１０００を位置決
め面２５００，４０１０同志の接触域を中心に水平面内
で旋回させて最終的にパッド２０１，２０１１同志の接
触が始まる。

【００５１】かくしてフック４００１が所定位置、すな
わち固定位置に保持されると、パッド２０１，２０１１
同志の完全接触状態と、位置決め突起２５００，４０１
０同志の完全面接触と、９０度面４００２およびその爪
の９０度面の２面接触と、配線基板３００と位置決め４
００６との面接触とが同時に形成されてキャリッジに対
するカートリッジＩＪＣの保持が完了する。

【００５２】（Ｄ）インクジェット装置の説明 図１５は本発明にかかるインクジェット装置の構成の一
例を示す。ここで、５００３はキャリッジＨＣを矢印ａ
およびｂ方向に案内する案内軸、５００４はリードスク
リュ５００５に形成されている螺旋溝であり、キャリッ
ジＨＣはリードスクリュー５００５の正逆回転に従って
案内軸５００３に沿い矢印ａまたはｂ方向に移動する。
そして、移動しながらキャリッジＨＣに搭載されたイン
クジェットヘッドカートリッジＩＪＣのインクジェット
ヘッドＩＪＨにより記録シートＰに向けて記録が行われ
る。

【００５３】５０１３はキャリッジ駆動モータ、５００
９，５０１１は駆動モータ５０１３の駆動力をリードス
クリュー５００５に伝達するためのギヤ、５００２は記
録シートＰをプラテン５０００に向けて押付けているシ
ート押え板である。また、本実施例では開口部５０２３
を有し、インクジェットヘッドＩＪＨの吐出面形成部材
４００（図１１参照）を覆蓋するキャップ部材５０２
２、これに連結され、回復動作時にキャップ部材５０２
２を介してヘッドＩＪＨからインクを吸収する吸引手段
５０１５、さらに回復動作の前後等に使用されるクリー
ニングブレード５０１７，キャップ部材５０２２を支持
する支持部材５０１６を具えていて、クリーニングブレ
ード５０１７は部材５０１９を介して矢印方向に移動さ
せられ、ヘッドの吐出面を掃拭する。

【００５４】５０２１はギヤ５０１０，カム５０２０を
介して吸引手段５０１５を駆動するためのレバーであ
り、吸引動作時には駆動モータ５０１３により不図示の
クラッチ切換手段および上述の伝達手段を介してその駆
動力が伝達される。また、５００７および５００８はキ
ャリッジＨＣのホームポジションを検知するためのフォ
トカプラであり、キャリッジＨＣに設けられた吐出レバ
ー５００６の光路遮断により、ホームポジションが検知
され、駆動モータ５０１３の正逆回転方向の切換算が行
われる。

【００５５】なお、本実施例では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ＨＣがホー
ムポジション側領域にきたときにリードスクリュー５０
０５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構成されるものであれば、どのよう
な構成であってもよい。ただ、本実施例は本発明にとっ
て好ましい構成例を示したものである。

【００５６】次に、本発明の特徴ある構成について説明
する。

【００５７】図１は本発明に係るインクジェットヘッド
実施例のインク流路の構成を示した要部縦断面図であ
り、図２は図１に示すＺ−Ｚ断面図である。

【００５８】１はインク流路６００内で回動可能な流量
制御板、２は回転軸、３は流抵抗可変レバー、１４はイ
ンクタンク側壁、６００はインク流路、７００はフィル
タ、９００はインク吸収体を示している。流抵抗可変レ
バー３を手動または装置により操作することにより、回
転軸２を介して流量制御板１が作動しインク流路内の開
口面積を変え得るものである。

【００５９】図３は本発明に係るインクジェットヘッド
実施例で所定の吐出をした時の吐出パルスに対する流路
内圧力振動波形を示した図である。

【００６０】図示のように、インク流路部６００の流抵
抗を最適化しているため、吐出時の平均流路内圧力Ｄが
休止時の平均流路内圧力Ａより若干低い圧力となってい
る。つまり吐出開始直後にインクタンクＩＴからインク
を供給させるために発生する負圧Ｂに対して安定領域Ｄ
の相対圧力差が小さいため、振幅ｂが小さくなり。従来
の半分以下の圧力振動に押え込むことが可能となった。
これにより、吐出口のメニスカス振動がインクの圧力振
動に影響されることなく安定したものとなった。

【００６１】上記インクジェットヘッド実施例を本発明
に係るインクジェット装置に搭載して記録をおこなった
ところ、吐出の乱れによる濃度ムラや不吐出のない高品
位な画像が実現できた。

【００６２】次に駆動周波数を前記の場合よりも高く設
定した場合について説明する。例えば駆動周波数を前記
の２倍に設定した時、単位時間あたりのインク流量は２
倍となり前述の流抵抗においては流量不足となり図３の
安定領域圧力Ｄが低下してしまう。すると、流路内圧力
が大きな負圧を発生し、吐出ノズルへのインク供給を制
限してしまい、充分な吐出量が得られなくなってしま
い、かすれた画像となり、濃度不足の記録となってしま
う。

【００６３】そこで、前記の流量制御板１を開き、流量
内開口面積を２倍にすることで、前述の場合と同等の流
抵抗が実現でき、図３に示すような安定した圧力振動波
が得られた、さらにこのインクジェットヘッド実施例を
搭載した本発明に係る流抵抗可変装置付きのインクジェ
ット装置により記録を行ったところ、吐出の乱れに起因
する濃度ムラや不吐出のない高品位な画像が実現でき
た。

【００６４】次に具体的な数値例について説明する。例
えば、６４個のノズル全吐で各ノズル８０ｎｇのインク
を吐出した場合、駆動周波数が３ＫＨｚでは１５．４ｍ
ｇ／ｓｅｃのインク流量があり、流量制御部（図１に示
すＺ−Ｚ）での開口面積を約０．２mm² とすることで、
図３に示すような安定した圧力振動波が得られる。ま
た、駆動周波数を６ＫＨｚとすると、インク流量が３
０．７ｍｇ／ｓｅｃとなり、開口面積は約０．４ｍｍ²
で最適化される。さらに９ＫＨｚにおいては、インク流
量が４６．１ｍｇ／ｓｅｃとなり、開口面積は約０．６
ｍｍ² で最適化される。

【００６５】また、インクジェット装置側において、吐
出パターンに応じて単位時間あたりの吐出量を算出し、
これに応じて開口面積を変化させることでさらに高品位
な画像が得られるようになることは言うまでもない。

【００６６】図４は、本実施例における操作手順を示す
フローチャートである。

【００６７】まず、装置が駆動周波数を判定し（Ｓ１）
（Ｓ２）、それに対し本体ＣＰＵで流抵抗設定を行う
（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５）。次にインクジェットヘッドの流
抵抗可変レバーを操作し、適正な位置へ固定する（Ｓ
６）。その後記録を開始する（Ｓ７）、という手順であ
る。

【００６８】上記操作では３種類の駆動周波数で示した
が、更に多くの種類または無段階であっても良い。ま
た、駆動周波数が一種類の装置であれば、インクジェッ
トヘッド搭載時に設定することで充分な効果があること
は言うまでもない。

【００６９】（第２実施例）図５は第２実施例インクジ
ェットヘッドの要部断面図、図６は同横断面図である。

【００７０】１はインク流路６００内への挿入寸法を変
化できる流量制御板、３は流抵抗可変レバー、４は戻し
バネを示している。

【００７１】本実施例も前記第１実施例と同様に、流抵
抗可変レバー３を手動または装置により操作することに
より、流量制御板１を作動して、インク流路６００内の
開口面積を変え得るものである。

【００７２】上記のように構成して、インク流抵抗を最
適化することで図３に示すような安定した圧力波形が得
られる。

【００７３】また、このインクジェットヘッド実施例を
搭載した本発明に係るインクジェット装置により記録を
行ったところ、吐出の乱れや不吐出のない高品位な画像
が実現できた。

【００７４】（第３実施例）図７は、本発明の第３実施
例インクジェットの要部断面図、図８は同横断面図であ
る。

【００７５】１は流量制御板であり、回転連動型の絞り
構造となっている。３は流抵抗可変レバーである。

【００７６】本実施例も前実施例と同様に流抵抗可変レ
バー３を操作することにより流量制御板１を作動してイ
ンク流路６００内の開口面積を変え得るものである。

【００７７】上記のようにして、インク流路６００の流
抵抗を最適化することで、図３に示すような安定した圧
力波形が得られる。

【００７８】更に、このインクジェットヘッド実施例を
搭載した本発明に係るインクジェット装置により記録を
行ったところ、吐出の乱れや不吐出のない高品位な画像
が実現できた。

【００７９】（第４実施例）図９は本発明の第４実施例
を示すインクジェットヘッドの要部縦断面図、図１０は
同横断面図である。

【００８０】１は流量制御板、２は回転軸、３は流抵抗
可変レバーを示している。本実施例は、２本のインク供
給路６００ａ，６００ｂのうち１本６００ｂに本発明に
係る構成、即ち流量制御板１が設けてあり、インク供給
路６００ａ、或はインク供給路６００ｂに切り換えて使
用する或は両方使用する等により、駆動周波数に幅広く
対応させる。或は２条件のみに対応させることができる
例である。

【００８１】上記のようにして、インク流抵抗を最適化
することで、図３に示すような安定した圧力波形が得ら
れる。

【００８２】さらにこのインクジェットヘッドを搭載し
た本発明に係るインクジェット装置によって記録を行っ
たところ、吐出の乱れや不吐出のない高品位な画像が得
られた。

【００８３】ところで、従来では吐出効率を向上させ、
安定した液滴を吐出しつつ応答周波数を向上するために
は、吐出用加熱手段を吐出口側により近接して配置する
程、効果があると考えられていた。この効果は、ある意
味では正しいのであるが、液滴を吐出するための液供給
路の複雑化や駆動される液路構造の設計が充実してくる
につれ、以下のことが判明してきた。

【００８４】即ち、従来の上記技術の考え方は、本質の
みではないために、技術の解明に対しては逆行していた
のである。これを解明する基本的発明が完成している。
この基本的発明の概念は、本願発明にとってより好まし
い安定化状態を与えるものであり、本発明の効果を最大
限に有効化できる。ここで、この基本的発明を簡単に説
明しておく。

【００８５】この基本的な第１発明は、吐出口から吐出
する液滴の体積Ｖｄ（測定は、１０数滴以上の所定滴の
液滴を集めて平均化して求めればよい）が、吐出口から
熱作用部までの最短距離ＯＨの変化に対して従来からは
予想できない特性を示すことを見い出したことの知見に
よって発明されたものである。この第１発明の特徴は、
この最短距離ＯＨと吐出液滴体積Ｖｄとの関係グラフを
作成するとＶｄ_max を与える距離ＯＨ₁ を越えるＯＨで
は増加する程Ｖｄは減少し、距離ＯＨ₁ より小さいＯＨ
では減少する程Ｖｄは減少するという特有の変化曲線を
形成することから生まれたものである。即ち、Ｖｄ_max
を与える距離ＯＨ₁ を越えるＯＨの値をもってヘッド構
造とすることである。この場合吐出量を大きめにしなけ
れば、距離ＯＨ₁ 側へ設定する。このＶｄ_max より小さ
い滴を与え、且つ距離ＯＨ₁ より小さい距離ＯＨの場合
は、液滴の不安定要素が大であり、逆にこの発明の特徴
範囲では、液滴の不安定要素がなくなる利点がある。つ
まり、均一な液滴形成を達成できる。

【００８６】また、この基本的な第２発明は、第１発明
とは別として存在し、第１発明との組み合わせも含むも
ので、熱作用面に対向する液路内容積よりも吐出口側の
液路内容積Ｖ（液体が毛細管力によって保持される容積
でメニスカスを形成した定常状態の体積）が｛１／３・
ｆ（ＫＨｚ）＋ｎ｝・Ｖｄ以上であることを特徴とす
る。ここで、ｆは最大駆動周波数であり、ｎはヘッド自
体或はヘッドへ供給される液体や固体のインクの不定条
件（例えば、クロストークが発生するヘッド構成やイン
クタンク内吸収体の供給不安定の問題）が１つ存在して
いればｎ＝１とし、２以上の問題数ｍであればｍ値とす
るものであり、問題１つに対して安全係数が１つ加わる
と考えればよい。又、Ｖｄは前記の液滴体積がある。無
論、吐出状態を不安定にさせる問題が解決されているヘ
ッドに対してｎ＝０となる。この特徴条件を満足する
と、所望の周波数駆動に対して高水準に均一化された滴
の連続吐出を達成できる。

【００８７】このような基本的発明の適用される液滴吐
出装置を採用することで、出願の本発明が有する下記の
効果を一層有効に発揮することができる。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数のインク吐出口とインク液路を備えた共通液室にイ
ンクを供給するインク流路に備えた流路抵抗制御手段に
より、インク流路の流抵抗を変化させ適当値とすること
によって、インク吐出時のメニスカス振動を乱すことが
なく必要なインク供給が可能であり、異なる装置による
駆動周波数の違いにおいても適正なインク吐出状態が得
られ、またあらゆる吐出パターンにおいても安定した吐
出状態を保ち、常に高品位な画像が得られるインクジェ
ットヘッド，インクジェットヘッドカートリッジ，およ
びインクジェット装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例インクジェットヘッドの要部縦
断面図である。

【図２】 第１実施例インクジェットヘッド図１のＺ
−Ｚ断面図である。

【図３】 インクジェットヘッド実施例のインク流路
内の圧力振動波形図である。

【図４】 実施例の操作フローチャートである。

【図５】 第２実施例インクジェットヘッドの要部縦
断面図である。

【図６】 第２実施例インクジェットヘッドの要部横
断面図である。

【図７】 第３実施例インクジェットヘッドの要部縦
断面図である。

【図８】 第３実施例インクジェットヘッドの要部横
断面図である。

【図９】 第４実施例インクジェットヘッドの要部縦
断面図である。

【図１０】 第４実施例インクジェットヘッドの要部横
断面図である。

【図１１】 実施例のインクジェットヘッドカートリッ
ジの分解斜視図である。

【図１２】 実施例のインクジェットヘッドカートリッ
ジの斜視図である。

【図１３】 実施例のインクタンクの斜視図である。

【図１４】 実施例のインクジェットヘッドカートリッ
ジの装着状態説明図である。

【図１５】 実施例のインクジェット装置本体の斜視図
である。

【図１６】 従来のインクジェットヘッドのインク流路
内の圧力振動波形図である。

【符号の説明】

１ 流量制御板 ２ 回転軸 ３ 流抵抗可変レバー ４ 戻しバネ １４ インクタンク側壁 ６００ インク流路 ７００ フィルタ ９００ インク吸収体

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 9012−2Ｃ Ｂ４１Ｊ 3/04 １０３ Ｘ (72)発明者 笠本 雅己 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 上山 雄次 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 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

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のインク吐出口とインク液路を備え
   た共通液室に、インクを収納したインクタンクからフィ
   ルタを備えたインク流路を介してインクを供給し、前記
   インク吐出口から吐出させたインク滴により記録するイ
   ンクジェットヘッドであって、前記インク流路の流抵抗
   を変化させる流路抵抗制御手段をインク流路に備えたこ
   とを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 インクを吐出させるためのエネルギーを
   発生する手段としてインクを膜沸騰させる熱エネルギー
   を発生する電気熱変換体を前記インク液路に有すること
   を特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
3. 【請求項３】 流路抵抗制御手段は、駆動周波数に対応
   してインク流路の流抵抗を変化させることを特徴とする
   請求項１または請求項２記載のインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】 流路抵抗制御手段は、単位時間当たりの
   吐出量に対応してインク流路の流抵抗を変化させること
   を特徴とする請求項１または請求項２記載のインクジェ
   ットヘッド。
5. 【請求項５】 流路抵抗制御手段を操作する機械的手段
   をインクジェットヘッド本体の外部に設けてインク流路
   の流抵抗を変化させることを特徴とする請求項１ないし
   請求項４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
   載のインクジェットヘッドと、前記共通液室に供給する
   インクを収納するインクタンクとを一体に構成し、キャ
   リッジに着脱自在としたことを特徴とするインクジェッ
   トヘッドカートリッジ。
7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
   載のインクジェットヘッドを搭載したキャリッジを被記
   録材に沿って移動させながら、前記インク液路を選択し
   てインク滴を吐出し、前記被記録材に記録を行うことを
   特徴とするインクジェット装置。
8. 【請求項８】 請求項６に記載のインクジェットヘッド
   カートリッジを搭載したキャリッジを被記録材に沿って
   移動させながら、前記インク液路を選択してインク滴を
   吐出し、前記被記録材に記録を行うことを特徴とするイ
   ンクジェット装置。
9. 【請求項９】 流路抵抗制御手段を操作する機械的手段
   をインクジェット装置の構成部材により構成してインク
   流路の流抵抗を変化させることを特徴とする請求項５記
   載のインクジェットヘッド。