JPH0839805A

JPH0839805A - インクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH0839805A
Application number: JP17887994A
Authority: JP
Inventors: Eiichiro Shimizu; 英一郎清水
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 1996-02-13

Abstract

(57)【要約】【構成】複数の異なる量のインクを吐出する吐出口、
または複数の異なる種類のインクの少なくとも１つを用
いて記録を行うインクジェットヘッドにおいて、インク
を吐出するための複数の吐出口が配された吐出口面の撥
水領域と親水領域の形状を、吐出口形状の違いやインク
の種類の違いに応じて変える。【効果】インク吐出を安定させて、高品質な印字を行
うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被記録媒体に記録ヘッ
ドからインクを吐出して被記録媒体に記録を行うインク
ジェット記録装置におけるインクジェットヘッドのイン
ク吐出口形成面の撥インク、親インク処理に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】現在知られている各種記録方式の中で
も、記録時に騒音の発生がほとんどないノンインパクト
記録方式であって、かつ、高速記録が可能であり、しか
も普通紙に特別の定着を必要とせずに記録を行えるイン
クジェット記録方式は、極めて有効な記録方式であると
認められている。

【０００３】一般に、インクジェット記録方式における
インク滴吐出方向は安定していることが好ましく、イン
ク吐出口形成面に各種の処理を施し、安定したインク吐
出を行う努力が行われている。

【０００４】特願平５−２５９９８１に記載されている
ように、主たるインク滴に付随して発生するようなミス
トと呼ばれる微少なインクがインク吐出口の周辺に付着
し、そのインクミストが合体してインク吐出口周囲で成
長し、インク吐出口に引き込まれて不吐を引き起こす問
題については、インク吐出口形成面に撥水領域と親水領
域を設けた発明がなされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】複数色のインクによる
多色画像および単一色のインクによる単色画像のそれぞ
れを最適なインク吐出量によって、最適な画像を得るた
め、インクの色によってインク吐出口の大きさ等を変え
てインクの吐出量の最適化を図るインクジェット記録装
置の場合、インク吐出口周辺に付着するインクミストの
状態が、インク吐出口の大きさやインクの吐出量、イン
クの種類の違いによって異なるため、インク吐出口の大
きさやインク吐出量、インクの種類にかかわらず、イン
ク吐出口形成面に同じ形状の親水領域を設けると、安定
したインク吐出ができない場合がある。

【０００６】また、同一基板上に一体的に複数色のイン
ク吐出口を設ける場合、従来の形状の親水領域を設けた
だけでは混色を十分に防止することができない場合があ
る。

【０００７】そこで本発明は、インク吐出口の大きさ、
インクおよび／またはインク吐出量が異なっても、それ
に応じて、混色のない安定したインク吐出を達成できる
インクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の異なる
量のインクを吐出する吐出口、または複数の異なる種類
のインクの少なくとも１つを用いて記録を行うインクジ
ェットヘッドであって、インクを吐出するための複数の
吐出口が配された吐出口面の撥水領域と親水領域の形状
が、前記吐出口形状の違いやインクの種類の違いに応じ
て異なっていることを特徴とするインクジェットヘッド
ならびにそのインクジェットヘッドを１以上搭載したイ
ンクジェット記録装置を提供する。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照しながら、実施例によって
本発明を詳細に説明する。

【００１０】（実施例１）まず、図１および図２に、本
発明に使用するインクジェットヘッドＩＪＨ要部の具体
的な例を示す。図１に示すように、インクジェットヘッ
ドＩＪＨとは、インク吐出圧発生素子を設けた基板１０
０（以下、ヒーターボードと称する）と、その基板１０
０と接合されて記録媒体（以下、インクと称する）を収
容するインク室７およびインク路８を構成する凹凸部
（溝部）を有した基板１３００からなる。この基板１３
００（以下、溝付天板と称する）は、インク路８に連通
したインクを吐出するためのインク吐出口９を有するオ
リフィスプレート４を一体的に併せ持っている。

【００１１】ヒーターボード１００は、支持基板３００
に接着剤により接着固定され、溝付天板１３００はヒー
ターボード１００上に、ヒーターボード１００上に配置
されているインク吐出圧発生素子としてのヒーター部
と、溝付天板１３００のインク路８とが合致するような
仮接着された後押しばね５００による機械的付勢力によ
って固定される、溝付天板１３００の有しているオリフ
ィスプレート４００は、支持基板３００の前端面に前垂
のように配置される。

【００１２】インクはインク供給部材６００から、溝付
天板１３００の上部に具備されたインク供給口２ａを通
り供給され、インク供給部材６００は不図示の突起棒を
有し、支持基板３００上に設けられた貫通穴に突起棒を
挿入し、熱かしめすることにより、支持基板３００に固
定される。

【００１３】図１および図２において、インク供給部材
６００と、ヒーターボード１００、溝付天板１３００等
の隙間１０ａ、１０ｂおよびオリフィスプレート４００
と支持基板３００前端面との間の封止剤が流し込まれる
べくわずかな隙間が設けられた接合領域は、接着空間と
して封止剤が流し込まれる。溝３Ａは、封止剤を十分良
好に封入することが可能な溝であればよい。

【００１４】支持基板３００に設けられた溝３Ａは、オ
リフィスプレート４００とインク供給部材６００との隙
間と連続する空間を形成していることが重要である。溝
３Ａが完全にオリフィスプレート４００で覆われていた
り、前記隙間１０ａおよび１０ｂと独立していることは
好ましくない。なぜなら、注入された封止剤の流路が断
たれることになり、良好な封止が達成できなくなってし
まうからである。支持基板３前端面に形成される溝３Ａ
は、量産性を考慮すると、プレスにて形成される。

【００１５】封止剤は、インク供給部材６００上部の封
止剤注入口（不図示）から注入され、電気信号を伝達す
るためのワイヤボンディング部（不図示）を封止すると
同時にオリフィスプレート４００とインク供給部材６０
０との隙間１０ａおよび１０ｂを封止し、さらに支持基
板３００に設けられた溝３Ａを通り、オリフィスプレー
ト４００と支持基板３００前端面との隙間領域を完全に
封止する。このように封止剤が、オリフィス９を塞がず
に隙間を封止するためには、適当なチキソトロピーと適
当な粘度が必要である。すなわち、封止剤の粘度が低す
ぎると溝付天板１３００内のノズルやオリフィス９にま
で入り込み、目詰まりを起こしてしまう。反対に粘度が
高すぎると、オリフィスプレート４００周囲まで完全に
封止剤が回り込まなくなる。本発明に用いられる封止剤
の粘度は、１０００〜１５０００ｃｐｓが好ましく、さ
らに好ましくは２０００〜１００００ｃｐｓ、最も好ま
しくは４０００〜１００００ｃｐｓである。

【００１６】また、封止剤には、シリコンウェハーから
なるヒーターボード１００、金属からなる支持基板３０
０および合成樹脂からなる溝付天板１３００およびオリ
フィスプレート４００、インク供給部材５等との良好な
接着性が要求される。また、これら熱膨張係数の異なる
複数の異種材料同士を接合するためには、温度環境によ
る熱膨張の差を吸収できるような柔らかい材料、具体的
にはＪＩＳ規格Ａ１００以下の硬度を示す封止剤を用い
る必要がある。

【００１７】一方、この封止剤は、ワイヤボンディング
部を覆って保護する役割も果たしているために、アルミ
ワイヤボンディング部やアルミ電極に対して腐食を起こ
さないような材料でなければならない。電極やワイヤボ
ンディングに腐食を起こさないためには、封止剤中のＣ
ｌ^-やＮａ⁺等の不純物イオン濃度が３０ｐｐｍ以下であ
ることが好ましい。このような材料には、局部的にイン
クと接触するために、耐インク性、特に耐溶剤性や耐ア
ルカリ性に優れている等の性能も要求される。さらに
は、酸素や窒素、水蒸気に対する透過性が低いことも必
要である。

【００１８】インクジェットヘッドユニット図３に、このインクジェットヘッドユニットＩＪＵの分
解斜視図を示し、その構成を説明する。

【００１９】図３において、Ｓｉよりなる基板１００上
には、複数の列状に配された熱エネルギー発生素子とし
ての電気熱変換素子（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って形成され
ている。電気熱変換素子が発生する熱により、インクに
膜沸騰を生じ、これによる気泡の生成によってインクが
吐出される。配線基板２００は、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）や、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ッドを有している。

【００２０】溝付天板１３００は、上述のように複数の
インク路をそれぞれ区分するための隔壁や各インク路に
供給されるインクを収納するための供給液室等を構成す
るための溝を有し、インクタンク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供給口１５０
０と、各インク路に対応した吐出口を複数有するオリフ
ィスプレート４００を一体に具える。

【００２１】支持体３００は配線基板２００の裏面を平
面で支持し、Ａｌ等の金属により形成される。後押しば
ね５００は、Ｍ字形状でのそのＭ字の中央で天板の共通
液室に対応する部分を軽圧で押圧するとともに前垂れ部
５０１でインク路に対応する部分、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１９０１、１９０２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、押えばね５００とその前垂れ部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。支持体３００に対する配線基板の取り付け
は、接着剤等による粘着で行われる。なお、インク供給
路部材６００は、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２２
００との毛管現象を確保するための封止ボール６０２が
挿入されている。供給管のタンク側端部にはフィルタ７
００が設けられている。

【００２２】このインク供給路部材６００は、モールド
成型されるため、比較的廉価で位置精度が高く、製造上
の精度低下を抑えるだけでなく、片持ちばりの導管１６
００によって大量生産時においても導管１６００の上記
インク供給口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
供給路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る。なお、インク供給路部材６
００の支持体３００に対する固定は、上述のように、支
持体３００の穴３０１、３０２、３０３に対するインク
供給路部材６００の裏面側ピン（不図示）を支持体３０
０の穴３０１、３０２、３０３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。

【００２３】図４は、本発明の実施例に係る、複数のイ
ンクジェットヘッド部を装着するインクジェットヘッド
の分解斜視図である。

【００２４】本実施例のインクジェットヘッドは、それ
ぞれ異なる色のインクを吐出可能な４個の記録ヘッドを
装着し、かつこれら記録ヘッド相互の位置関係を正確に
定めることができるものである。なお、上記４個の記録
ヘッドが同一色のインクを吐出してもよく、この場合、
高速記録あるいはインク滴の数に応じた階調表現が可能
となり、また、同一色で濃度の異なるインクをそれぞれ
吐出するようにしても、階調記録が可能となる。

【００２５】図４において、４０００はユニット枠を示
す。ユニット枠４０００は、コの字状の外壁板４００１
と、各記録ヘッド部を収納するためのヘッド保持部４０
０３を限界する３枚の内壁板４００２を具える。図１〜
３で説明した記録ヘッドＩＪＵは、そのインク吐出口を
図中下方に向けた状態でそれぞれのヘッド保持部４００
３に収納される。ユニット枠４０００における各記録ヘ
ッドの位置決めは、各ヘッド保持部に設けられる３方向
の基準面に各記録ヘッドに設けられる基準面を突き当
て、その後接着剤等によって固定される。この場合にお
いて、各記録ヘッド部ＩＪＵにおいて、その基準面とオ
リフィスとの位置関係は高精度に設定されている必要が
ある、このように、本実施例によれば、４個の記録ヘッ
ド部をユニット枠に接着固定し、記録ヘッドの交換はユ
ニット毎に行うようにするので、交換の際の装着動作に
よって４個の記録ヘッド相互の位置関係がずれることが
ない。

【００２６】上ハウジング４５０６および側面ハウジン
グ４００６は、それぞれユニット枠４０００に固定され
る。上ハウジングの固定においては、これに設けられた
一対のピン４５０４（一方は不図示）がユニット枠４０
００の外壁板４００１の上端面に設けられた孔４０１１
に挿入されることによって固定時の上ハウジング４５０
６の位置決めがなされ、また、上ハウジングの両端に形
成された掛止板４５０５上の突起（不図示）が、外壁板
に形成された凹部４０１０に掛止板４５０５の弾性付勢
力を伴って掛止されることにより固定される側面ハウジ
ング４００６のユニット枠への固定は、ハウジング４０
０６の一対の掛止板４００８とユニット枠４０００の凹
部４００７とを用いて、上ハウジング４５０６と同様に
なされる。

【００２７】上ハウジング４５０６の外表面に相当する
部分には、記録ヘッドＩＪＵ側の電気接点としてのパッ
ド４５０２が複数設けられ、そのパッド４５０２のそれ
ぞれは上ハウジング４５０６の裏面側に延在する端子４
５０１と接続している。それぞれの端子４５０１は、ハ
ウジング４５０６がユニット枠に固定されたとき、記録
ヘッドの基板上のそれぞれ対応する接続パッドと接触す
る。

【００２８】側面ハウジング４００６には、記録ヘッド
ＩＪＵのインク供給管２２００を挿通させるための孔４
００９が形成されている。

【００２９】図５は、図４に示した記録ヘッドと各イン
クタンクとの接続を示す斜視図である。

【００３０】図５に示されるように、各インク色に対応
したインクタンク６０００は、そのジョイント部（不図
示）の開口に、それぞれ対応する記録ヘッドのインク供
給管２２００を個々に挿入することによって記録ヘッド
と接続する。また、インクタンク６０００を記録ヘッド
から取り外す場合についても、各インク色のインクタン
ク毎に個々に取り外すことができる。

【００３１】図６は、上記実施例で示した記録ヘッドを
搭載可能なインクジェット記録装置ＩＪＲＡの外観斜視
図である。

【００３２】図６において、駆動モータ５０１３の正逆
回転は駆動力伝達ギア５０１１、５００９を介して、リ
ードスクリュー５００４に伝達され、これを回転させ、
またキャリッジＨＣはリードスクリュー５００４の螺旋
溝５００５に係合するピン（不図示）を有する。これに
よって、キャリッジＨＣは装置長手方向に往復移動され
る。５００２は記録ヘッド内の各記録ヘッドの前面をキ
ャップするキャップであり、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吸引回復を行うため
に用いられる。キャップ５００２は、ギア５００８等を
介して伝達される駆動力により移動して各記録ヘッドの
吐出口面を覆うことができる。キャップ５００２の近傍
には、不図示のクリーニングブレードが設けられ、この
ブレードは図の上下方向に移動可能に支持されている。
ブレードは、この形態に限られず、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言うまでもない。

【００３３】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復は、キャリッジがホームポジションに移動したと
きにリードスクリュー５００４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、本例にはいずれも適用できる。

【００３４】キャリッジＨＣに装着された記録ヘッドユ
ニットの接続パッド４５０２は、キャリッジＨＣに設け
られた接続板５０３０が所定軸廻りに回動することによ
り、その接続パッド５０３１と接続し、電気的接続がな
される。後述するように、この接続はコネクタ等を用い
ないため、記録ヘッドユニットに不要な力が作用しな
い。

【００３５】以上説明したインクジェット記録装置の記
録ヘッドユニットに本発明を適用した例を以下に説明す
る。

【００３６】図７は、図４に示したインクジェットヘッ
ドを、オリフィスプレート４００側から見た図である。
本実施例においては、ＩＪＵ２０にブラック、ＩＪＵ３
０、４０、５０にはそれぞれシアン、マゼンダ、イエロ
ーのＩＪＵを装着してある。

【００３７】インクジェット記録方法による多色画像
（「カラー画像」とも言う）の記録は、通常、イエロ
ー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色のインクを用
い、それらのインクの液滴を被記録媒体上に吐出して、
それらを被記録媒体上で混色させることにより行われ
る。この際のインクの液滴の重量、すなわち吐出量は、
その値が小さければカラー画像の記録濃度が低下し、そ
の値が大きければ混色による記録（イエローとマゼンダ
との混色、マゼンダとシアンとの混色、シアンとイエロ
ーとの混色）時のにじみや、異なる色の境界部分での混
色にじみ（ブリーディング）が激しくなり、カラー画像
の品位が低下する。カラー画像の形成時には、記録濃度
の低下、および混色記録時のにじみやブリーディングが
発生しない最適なインク吐出量を設定することが必要で
ある。

【００３８】しかしながら、単一色のインクによる単色
画像（「モノクロ画像」とも言う）の形成時に、インク
の吐出量を上記のカラー画像の形成時のままとした場合
には、モノクロ画像の記録濃度が低くなって、最適な画
像が得られない。

【００３９】そこで本実施例では、ブラックインク用イ
ンクジェットヘッドユニットＩＪＵ２０のインク吐出口
９の大きさを、その他のインクジェットユニットＩＪＵ
３０、４０、５０のインク吐出口９より大きくし、ブラ
ックのインク吐出量を他のインクの吐出量の約２倍に設
定し、モノクロ画像の記録濃度の低下を抑えて、最適な
画像を得られるようにしてある。

【００４０】図８は、本発明のインクジェットヘッド部
のインク吐出口形成面上の撥水および親水形状を示した
ものである。

【００４１】前述の溝付天板１３００のインク吐出口形
成面に撥水処理を施した後、熱硬化させると、撥水膜８
１が形成される。その後、吐出口形成面に図に示した親
水部に対応する部分を開口したマスクを通してエキシマ
レーザーを照射すると、部分的に親水部８４、８５が形
成される。その後に、吐出口形成面の裏側からエキシマ
レーザーを照射してノズル８９を形成する。吐出口形成
面上の点線部８２は、インクジェット記録装置のキャッ
プ当接部の内部側縁である。

【００４２】上記親水部をキャップ当接部の内部に設け
ることの効果は、特願平５−２５９９８１にてすでに知
られたところである。

【００４３】溝付天板１３００の材質は、成形性および
インクの接液性などの制約より限られた材質の中から選
ばれなければならない場合が多いが、本実施例では、ポ
リサルフォンが使用されている。また、撥水剤は、サイ
トップＣＴＸ−１０５（旭硝子製）または、サイトップ
ＣＴＸ−８０５（旭硝子製）を使用しており、その厚み
は０．１〜０．２μｍ程度である。撥水剤塗布範囲は、
ここでは吐出口形成面前面ではなく、キャップ当接範囲
を含むある塗布範囲を指定しているが、これは、撥水剤
塗布時、および乾燥時に裏回りするのを防ぐためであ
る。本実施例では、キャップ当接範囲が、Ａ、Ｂ、Ｃが
０．６ｍｍの位置にあるので、撥水塗布範囲は、Ａ、
Ｂ、Ｃとも０．５ｍｍで塗布してある。しかし、裏回り
の心配がなければ、吐出口形成面全面に塗布してあって
もよい。

【００４４】撥水膜８１の形成後、吐出口形成面側に、
吐出口形成面側からエキシマレーザーを照射し、親水部
８４、８５を形成する。この時の照射方法は、密着マス
ク法または投射マスク法のいずれでもよい。

【００４５】吐出口配列方向に平行であり、かつ吐出口
配列に対して両側に帯状親水域４が形成されている。吐
出口から親水域８４までの距離Ｗ₁とＷ₂、親水域の幅Ｈ
₁とＨ₂は、インクの種類、吐出口径等により選定する
が、距離Ｗは吐出口径の１〜２倍、幅Ｈは０．２ｍｍ以
上であることが望ましい。さらにその長さＬは、吐出口
配列の長さと同等かもしくはそれ以上であることが望ま
しい。

【００４６】親水域８５は、上述の帯状親水域８４の周
辺に島状に形成されている。島部は親水部である。撥水
面積が３０％以上であれば島の形状は問わないが、イン
クの移動を抑えるためには、丸よりも角の方が望まし
い。

【００４７】本実施例で、ブラックのノズル径は３５μ
ｍであり、Ｗ₁とＷ₂が０．８ｍｍ、Ｈ₁とＨ₂が０．９４
ｍｍであり、島形状は６角形面積が０．１５ｍｍ²、親
水域面積が４０％のとき、Ａ４ベタ５枚（途中ブレード
なし）において、不吐出の発生はなく、良好な印字が得
られた。

【００４８】カラーのノズル径は２７μｍであり、Ｗ₁
が０．４３５ｍｍ、Ｗ₂が０．３７ｍｍ、Ｈ₁が０．０４
ｍｍ、Ｈ₂が０．１０５であり、島形状が０．０８ｍ
ｍ²、親水域面積約４０％のとき、ブラック同様良好な
印字が得られた。

【００４９】（実施例２）図９に本発明の他の例を示
す。この図のように本実施例の場合、４色のインクに対
応した各々のインク吐出圧発生素子が１つの基板上に一
体に形成されているものである。

【００５０】図中の記号について説明する。６０はヘッ
ド全体を示すもので、６９はブラック画像用のヘッド、
７０はカラー画像を印字するヘッドで３色のインクが各
々液室が分離された状態で１つの基板上に形成されてい
る。６１はブラックインクを吐出させるためのオリフィ
スであり、６２、６３、６４はそれぞれシアン・イン
ク、マゼンダ・インク、イエロー・インクを吐出するオ
リフィスである。また、６５から６８は、各ヘッドにイ
ンクを供給するためのインク供給チューブであり、各々
の該当したヘッドに各々のインクを供給している。７１
は各々のヘッドに対して印字信号を送るフレキシブルケ
ーブルで不図示の本体と結合されている。

【００５１】実施例１同様、ブラックインク用吐出口６
は、他のインク吐出口６２〜６４より大きく形成され、
インク吐出量が多くなるように設計されている。各色の
インク吐出口形成面に設けられた親水部分の形状は、実
施例１と同様にそれぞれのインクの吐出量に応じて最適
に形成されている。

【００５２】さらに、色間仕切り７２を施すことによっ
て、複数色の吐出口を１つの基板上に一体的に形成する
構成のヘッドの場合に、各色間の混色をさらに有効に防
止することができる。その色間仕切り７２は、他の親水
部分と同様、エキシマレーザーにより同時に形成されて
いる。この色間仕切り７２の形成法は、エキシマレーザ
ーによる加工に限るものではなく、溝付天板の成形時
に、凸または凹を設けて形成してもよい。すなわち、色
間のインクの移動を制限できる機能があればよい。

【００５３】以上の各実施例によって、吐出量の違い、
吐出口径の違い、インクの種類の違いに応じて、吐出口
が配された側の面のそれぞれの撥水領域と親水領域の形
状が異なっている例について説明した。

【００５４】ここで、それぞれの違いに対する撥水領域
と親水領域の形状の異なり具合について説明する。

【００５５】インク吐出口が異なる場合には、インク吐
出量の多いヘッド部の方が親水部総面積が大きいことが
望ましい。

【００５６】また、吐出口径の異なる場合には、吐出口
径の大きなヘッドほど、吐出口中心から親水部までの距
離を大きくすることが望ましい。

【００５７】また、インクの種類が異なる場合には、例
えば濡れ性が高いインク（撥水面との接触角が小さいイ
ンク）を用いるヘッド部ほど吐出口の周から親水部まで
の距離を長くした方がよい。

【００５８】これらのことによって、インク滴が吐出口
が配された面に付着しても、ノズルに与える影響を防止
できる。

【００５９】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも熱エネルギーを利用して飛翔的液滴を形成し、記
録を行うインクジェット方式の記録ヘッド、記録装置に
おいて優れた効果をもたらすものである。

【００６０】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４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド
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
る電気熱変換体に、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与える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を生じさ
せて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体
（インク）内の気泡を形成できるので有効である。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。

【００６１】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。な
お、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、さらに優れた記録を行うことができる。

【００６２】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（直線状液流路または直角液流路）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。

【００６３】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体に一体的にインクタンクが設けら
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。

【００６４】また、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ッピング手段、クリーニング
手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこ
れとは別の加熱素子あるい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う予備吐出モード
を行うことも安定した記録を行うために有効である。

【００６５】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみを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を組み合わせによってで
もよいが、異なる色の複色カラー、または混色によるフ
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。

【００６６】以上説明した本発明実施例においては、イ
ンクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固
化するインクであって、室温で軟化するもの、もしくは
液体であるもの、あるいは上述のインクジェット方式で
はインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調
整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温
度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与
時にインクが液状をなすものであればよい。

【００６７】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温
をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネル
ギーとして使用せしめることで防止するか、またはイン
クの蒸発防止を目的として放置状態で固化するインクを
用いるかして、いずれにしても熱エネルギーの記録信号
に応じた付与によってインクが液化し、液状インクとし
て吐出するものや、記録媒体に到達する時点では既に固
化し始めるもの等のような、熱エネルギーによって初め
て液化する性質のインクの使用も本発明には適用可能で
ある。このような場合インクは、特開昭５４−５６８４
７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載
されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状ま
たは固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対
して対向するような形態としてもよい。本発明において
は、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述
した膜沸騰方式を実行するものである。

【００６８】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形
態としては、ワードプロセッサやコンピュータ等の情報
処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けら
れるものの他、リーダ等と組み合わせた複写装置、さら
には送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採る
ものであっても良い。

【００６９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、インク吐
出量の異なる複数のインクを吐出させて記録を行うイン
クジェット記録装置において、吐出量に応じてヘッド毎
に最適なインク吐出口面の親水部分の形状を持たせるこ
とによって、より安定したインクの吐出を行うことがで
きる。

【００７０】また、複数のヘッドを一体化してヘッドユ
ニットとした場合に各色のインク吐出口の間に仕切を設
けることで、混色防止がより確実になり、高品質な印字
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットヘッドの１実施態様の
要部の模式的断面図である。

【図２】図１のヘッド要部の正面図である。

【図３】図１の要部を有するインクジェットヘッドユニ
ットの分解斜視図である。

【図４】本発明の実施例に係る、複数のインクヘッド部
を装着するインクジェットヘッドの分解斜視図である。

【図５】図４に示した記録ヘッドと各インクタンクとの
接続を示す斜視図である。

【図６】図４の記録ヘッドを搭載可能なインクジェット
記録装置の外観斜視図である。

【図７】図４のインクジェットヘッドを、オリフィスプ
レート側から見た図である。

【図８】本発明のインクジェットヘッド部のインク吐出
口形成面上の撥水および親水形状の１例を示した図であ
る。

【図９】本発明のインクジェットヘッドの別の実施態様
を示す斜視図である。

【符号の説明】

２ａインク供給口３Ａ溝４オリフィスプレート５インク供給部材７インク室８インク路９インク吐出口（オリフィス）１０ａ、１０ｂ隙間６０ヘッド全体６１ブラックインク吐出用オリフィス６２シアンインク吐出用オリフィス６３マゼンダインク吐出用オリフィス６４イエローインク吐出用オリフィス６５〜６８インク供給チューブ６９ブラック画像用ヘッド７０カラー画像印字用ヘッド７１フレキシブルケーブル７２色間仕切り８１撥水膜８４、８５親水部８９ノズル１００ヒーターボード２００配線基板３００支持基板３０１、３０２、３０３穴４００オリフィスプレート５００後押しばね５０１前垂れ部６００インク供給部材６０２封止ボール７００フィルタ１３００溝付天板１５００インク供給口１６００インク導管１９０１、１９０２穴２２００インク供給管４０００ユニット枠４００１外壁板４００２内壁板４００３ヘッド保持部４００６側面ハウジング４００７凹部４００８掛止板４００９孔４０１０凹部４０１１孔４５０１端子４５０２パッド４５０４ピン４５０５掛止板４５０６上ハウジング５００２キャップ５００４リードスクリュー５００５螺旋溝５００８ギア５００９、５０１１駆動力伝達ギア５０１３駆動モータ５０３０接続板５０３１接続パッド６０００インクタンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ４１Ｊ 2/135 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０２Ｚ１０３Ｎ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の異なる量のインクを吐出する吐出
口、または複数の異なる種類のインクの少なくとも１つ
を用いて記録を行うインクジェットヘッドであって、イ
ンクを吐出するための複数の吐出口が配された吐出口面
の撥水領域と親水領域の形状が、前記吐出口形状の違い
やインクの種類の違いに応じて異なっていることを特徴
とするインクジェットヘッド。
【請求項２】前記複数の異なる量のインクを吐出する
吐出口とは、吐出口径が異なっている吐出口である請求
項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】前記複数の異なる量のインクを吐出する
吐出口とは、吐出口径は同じである請求項１記載のイン
クジェットヘッド。
【請求項４】１以上の親水領域が帯状にインク吐出口
の配列方向に平行に配置されている請求項１記載のイン
クジェットヘッド。
【請求項５】帯状親水領域から見てインク吐出口と反
対側のインク吐出口形成面に１以上の島状親水領域を有
する請求項４記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】島状親水領域が、該領域の形成されてい
る領域中に占める面積の割合が、３０％以上である請求
項５記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】島状親水領域の形状が多角形である請求
項５または６記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】異なる径の吐出口を有するインクジェッ
トヘッドであって、吐出口と帯状親水領域との距離が、
吐出口径の１〜２倍である請求項２記載のインクジェッ
トヘッド。
【請求項９】帯状親水領域の幅が０．２ｍｍ以上であ
る請求項４ないし８のいずれか１項に記載のインクジェ
ットヘッド。
【請求項１０】帯状親水領域の長さがインク吐出口配
列の長さ以上である請求項４ないし８のいずれか１項に
記載のインクジェットヘッド。
【請求項１１】前記インクの吐出は、電気エネルギー
を与えることによって発熱し、インクに状態変化を生ぜ
しめて吐出を行なわせるための電気熱変換体によってな
される、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のイ
ンクジェットヘッド。
【請求項１２】前記複数の異なる量のインクを吐出す
る吐出口に対応したインク吐出エネルギー発生素子また
は前記異なる種類のインクに対応したインク吐出エネル
ギー発生素子は、１つの基板に一体的に形成されている
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のインクジェ
ットヘッド。
【請求項１３】それぞれ異なる量のインクまたは異な
る種類のインクを吐出する複数のヘッド部を有し、これ
らの複数のヘッド部を一体化することで構成された請求
項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項１４】前記吐出量が異なる吐出口間、もしく
は前記インクの種類が異なる吐出口間に仕切りが配され
ている請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のイン
クジェットヘッド。
【請求項１５】前記仕切りは凹状溝である請求項１４
記載のインクジェットヘッド。
【請求項１６】前記仕切りは凸状壁である請求項１４
記載のインクジェットヘッド。
【請求項１７】前記仕切りは帯状親水領域である請求
項１４記載のインクジェットヘッド。
【請求項１８】請求項１ないし１７のいずれか１項に
記載のインクジェットヘッドと、被記録媒体を搬送する
手段とを有するインクジェット記録装置。