JP3049665B2 - 液体噴射記録ヘッドおよび該記録ヘッドを用いた記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ノズル内に伝播する波
及びインク流を制御するための手段を設けたインクジェ
ット記録ヘッド及び該ヘッドを搭載可能な記録ヘッドに
関する。

【０００２】

【従来技術の問題点】ノンインパクト型記録装置の一つ
として、インクを飛翔させて記録を行うインクジェット
記録装置が知られている。中でもインクに熱エネルギ−
を与え発泡現象を生じさせることによりインクを飛翔さ
せる熱インクジェット記録装置が高精細記録等の観点か
ら注目されている。

【０００３】従来の熱インクジェット記録ヘッドを用い
た記録方法は、インク路内に配された発熱抵抗部で発生
した熱をインクに作用させ発熱部近傍のインクに急激な
状態変化（発泡現象）を起こし、インク路内の一部のイ
ンクを吐出口から被記録媒体へと飛翔させて記録が行わ
れる。

【０００４】発熱抵抗部（吐出ヒ−タ−）の加熱により
生じた泡は、吐出ヒ−タ−部による加熱が終わるとイン
クを導きつつ縮小消滅し、再びインク路２内はインクで
満たされた状態に戻る。（インクのリフィル過程）。

【０００５】しかし、吐出ヒ−タ−の加熱が終わった
後、泡は内部圧力が負圧になっても慣性で成長を続け
る。慣性によるインク流の上流側への泡の成長は吐出に
対してはなんら有効な作用を持たず、ノズル内のインク
を液室へ多量に押し戻し、インク供給に時間を要し、結
果的に高速記録を困難にする要因となっている。

【０００６】また、バック波がインク流れの上流側に強
く伝わると、ヘッドのノズルの上流部に位置し複数ノズ
ルにインクを供給する共通液室を介して、このバック波
が他のノズルに伝播し、他のノズルに伝わることによっ
てインクの吐出状態に影響を与えてしまう虞があった。

【０００７】一方、発生した泡によって吐出させるイン
クジェット方式においては、その泡が膨張から収縮へと
転じ、消泡する瞬間に高い圧力と消泡に伴う衝撃波が発
生することが知られている。この衝撃波が発熱抵抗部に
ダメージを与えてヘッドの寿命を短くしてしまうという
解決すべき課題があった。

【０００８】［目的］本発明の目的は上述したような課
題を解決することであり、インクのリフィル特性を向上
させ、高速且つ高品位の印字が可能なインクジェット記
録ヘッド及び該記録ヘッドを用いた記録装置を提供する
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ためにインク流路を広げると共に、流路内に発泡時もし
くは消泡時の泡及びインク流等の制御を行うための手段
を備えることによって、リフィル特性の向上等を図っ
た。

【００１０】上述の目的を達成するための本発明の構成
は、インクを吐出する吐出口と、該吐出口に通ずるイン
ク路と、該インク路に備えられ、前記インクを前記吐出
口から吐出させるための熱エネルギーを発生する発熱抵
抗部と、を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記インク路内の前記発熱抵抗部よりインク流れの上流
であって該発熱抵抗部と対向する面が、上流側から下流
側に向かって、インク路の断面積を減少させる第１面と
該第１面よりも急に断面積を増加させる第２面とを有し
ており、前記第１の面はこの第１面の上流から供給され
るインクを前記発熱抵抗部が設けられた面の方向へ供給
する面であることを特徴とするインクジェット記録ヘッ
ド及びこの記録ヘッドを用いた記録装置である。

【００１１】

【実施例】リフィル特性の向上のためには、前述した様
な吐出ヒ−タ−の加熱終了後に慣性による上流方向への
泡の成長を抑制できれば、より少ないインクの供給でリ
フィル課程を終えることができるため、次の吐出がより
早く可能となり、ひいては高速記録が可能となる。

【００１２】本発明による狭窄部が、リフィル特性を落
とさずに泡の慣性による成長を効果的に抑止するには、
狭窄部の設置位置だけでなく、狭窄部の断面積及び狭窄
部に置ける吐出口側の面の状態等のいくつかの条件が必
要である。

【００１３】狭窄部の設置位置については、上流側へ成
長しようとする泡に対し抵抗となる位置、つまり泡の発
生位置である発熱抵抗体より上流位置に配すれば良い
が、発熱体から離れ過ぎると泡の成長を抑止する効果が
減少してしまう。

【００１４】また、狭窄部の断面積はより大きい方が泡
の成長をより押さえることができるが、大きすぎると、
かえってリフィル特性を落としてしまう。

【００１５】また、狭窄部での開口断面積を小さくする
ことにより流抵抗を局所的に大きくして泡の無駄な成長
を抑止するわけであるが、このとき狭窄部の先端の面積
が大きい場合には、流れ方向に対して大きな抵抗を持っ
てしまい、インク供給の妨げになってしまう。

【００１６】一方、狭窄部は泡の成長抑止によって、イ
ンク供給量を少なくできるが、流抵抗を局所的に大きく
するので、狭窄部の無い構造に比べインク供給速度が遅
くなる。しかしながら、狭窄部からインクの供給側にむ
けて開口断面積が増加していく様な構造にすれば、イン
ク供給速度を速くすることが可能である。

【００１７】図１、図２、及び図５を用いてこれらの現
象及び条件について詳しく述べる。図１及び図２は、以
上の様な条件を考慮した本発明のノズルを対称面でイン
ク流れ方向に切った断面模式図を示しており、図１は発
泡時のインクの動きを示し、図２は収縮時のインクの動
きを模式的に示している。

【００１８】図５は、本発明の他の例として吐出ヒ−タ
−位置上部に狭窄部を持たせたもので、先ず後部の狭窄
形状について本図を用いて説明する。

【００１９】本実施例の狭窄部においては、発熱抵抗部
１（吐出ヒ−タ−）の配された位置と対抗する側の上流
に配されている。その形状は、上流側の共通液室の面２
２からＱ−Ｘ−ＸV をへて、Ｉに向けて流路断面積が減
少している領域（領域７）をへて狭窄部Ｉに至り、狭窄
部位から吐出口方向にむけて（Ｉ−ＸW ）再び流路断面
積が増加している領域（領域６）を持っている。領域６
は図示される様な角度γを持ち、その面方向は発泡位置
である吐出ヒ−タ−方向を向いている。また領域７は図
示される様な角度εを持ち、領域７に沿う方向と吐出ヒ
−タ−の配された面Ｙ−Ｕとの角度が鋭角に成るように
されている。

【００２０】この様な構成のノズルの発熱ヒ−タ−が加
熱されると、図１のごとく発泡現象が起こり、吐出ヒ−
タ−位置から泡２３が発生する。泡の発生成長に伴って
流路２５内のインクに圧力が伝わり、インクの一部が吐
出口１２（図４）から記録滴として吐出すると同時にノ
ズルの上流側へも押し出される。このとき狭窄部の領域
６で矢印２０のごとくＸW −Ｉ面に沿い、吐出ヒ−タ−
が配された面方向に向かうインクの流れを生じる。この
インクの流れによって、泡のインク流れの上流方向への
成長が押さえられる。

【００２１】また狭窄部Ｔ−Ｉの断面積は他の流路部分
より狭いため、狭窄部付近（８）の圧力が高くなリ、こ
のことによっても泡の上流側への成長が押さえられる。

【００２２】一方、泡の成長時において、狭窄部の上流
側の領域７とＸV −Ｘで囲まれる領域付近でインク流の
渦１９を生じ、インクの対流域及び領域７の面上でＸV
からＩに向かう流れを生ずる。なおこのときＸV −Ｘの
面が渦１９を安定化させるのに役立っている。

【００２３】次ぎに、吐出ヒ−タ−による加熱が終わ
り、成長した泡が収縮過程に入ると、狭窄部がないノズ
ルの場合には発泡時に生じた液室方向へのインクの流れ
を引き止めてからインクの供給がスタートするが、本発
明においては、共通液室（ＣＯＭＭ）方向へのインクの
流れが生じていても、渦１９を生じている部分から領域
７に沿ったインクが素早くインクの供給を必要とする吐
出ヒ−タ−面方向に供給されるためリフィル時間の短縮
を図ることができた。これはつまり、吐出ヒ−タ−が配
されている面と対抗した面に狭窄手段を有し、渦を生ず
る領域近傍に面に沿う方向が吐出ヒ−タ−の配された方
向を向くような面があるためであると考えられる。

【００２４】またＸ点から上流側の共通液室（ＣＯＭ
Ｍ）の壁２２の高さがより高い構造になっているため、
インクの供給時に発泡時のインクの戻り波とは関係無く
共通液室部から直接上部の面を伝わせてインクを供給す
ることができる。

【００２５】一方、仮に吐出ヒ−タ−側のヒ−タ−の上
流に、狭窄手段を形成した場合には、発泡時に上流側に
成長する泡を押さえ込む様な流れ（前述の矢印２０）を
生じないため泡成長の抑制効果が低減してしまう。ま
た、消泡時に、インクの流入を必要とする吐出ヒ−タ−
近傍へのインクの流入を吐出ヒ−タ−と同じ面に配され
ている狭窄手段がかえって阻害してしまうため、リフィ
ル時間を有効に短くすることが困難である。

【００２６】ところで狭窄部の存在は、発泡圧をより有
効に吐出に伝播してくれるので、必要な大きさの液滴を
吐出させるために、ノズルの発熱体より上流側を従来よ
り短くすることができる。発熱体より上流側は、ノズル
長が短いほど容易にインク供給を行えるので、狭窄部は
ノズル長さを短くして、インク供給を短時間で完了し、
高速記録が可能になるという効果も有する。

【００２７】泡が減少し、消滅するとき（消泡時）に消
泡点で衝撃波を発生するが、この強い衝撃波が共通液室
に伝わると、この液室を介して他のノズルに伝わり、イ
ンク吐出の不安定を招く虞がありるが、消泡点よりも上
流側に狭窄部を設けることによって、共通液室に伝わる
衝撃波を低減することができ、インクの吐出を安定させ
ることができる。

【００２８】図３は本発明の一実施例である。本例で
は、狭窄部は発熱体の上流側端部より発熱体の流れ方向
長さの１／３の位置に設置した。断面積は最大値の１／
２・ノズル長さは３５０μｍ、角度γ・εはそれぞれ２
０・３０度、Ｃは１μｍである。図４は狭窄部無しで本
実施例と同じ大きさの液滴を吐出するノズルの例であ
り、狭窄部とノズル長さ以外は本実施例と共通である。
本実施例と同じ大きさの液滴を吐出するために５００μ
ｍの長さを必要とした。本実施例のノズルでは吐出から
インク供給終了までに約２００μｓであるが、図４のノ
ズルでは約３３０μｓ必要であり、狭窄部の効果のひと
つであるインク供給時間の短縮を確認できた。また本実
施例では、泡の成長は狭窄部より下流側に抑制できた
が、図４では本実施例の狭窄部に相当する位置よりも上
流側まで伸長しており、狭窄部の泡の慣性成長抑止効果
を確認することができた。

【００２９】次ぎに、表１は狭窄部の形状と効果の確認
を目的として本実施例の狭窄部寸法・位置を変化させた
例である。Ｎｏ．１は本実施例であり、Ｎｏ．２〜４は
図３中のγ角、Ｎｏ．５〜７はε角、Ｎｏ．８〜９は先
端長さＣμｍを変更した例である。Ｎｏ．１０〜１２は
狭窄部の位置を変化させた例であり、表中の数字は吐出
ヒ−タ−のインク流れ方向幅を１としたときの吐出ヒ−
タ−（発熱抵抗部）の上流側後端部からの距離を表して
いる。また、泡抑止効果のＮｏ．１〜９は泡の成長が狭
窄部よりも上流側へ伸長しない場合を効果ありとした。
Ｎｏ．１０〜１２は狭窄部の無い場合との比較で効果の
有無を判断した。

【００３０】

【表１】 実験の結果、発熱体の後端部から発熱体のインク流れ方
向幅の範囲内にあれば効果を持つことが好ましく、γ角
は７５を越えないほうが望ましい。ε角も小さいほうが
望ましいことが判明した。

【００３１】また、狭窄部は消泡位置よりも上流側に設
置すると消泡に伴う衝撃波の液室方向への伝播も抑制
し、吐出を安定化してくれることが分かった。

【００３２】狭窄部の長さＣは、長くなりすぎるとイン
クの流抵抗が大きくなるため、できるだけ短いほうが望
ましい。但し、実用上は面積で考慮され、この狭窄部の
面積（先端部を通り、先端部と対抗する面と平行な面の
ＸW Ｅ面とＸV Ｄ面で句切られる領域）は、できるだけ
小さい方が良く、その好ましい範囲は狭窄位置での流路
断面積との関係（吐出方向へのインクの供給関係）で決
定される。その範囲は、ＩＴ断面積の好ましくは１／３
以下、より好ましくは１／４以下のである。

【００３３】角度γについては、発泡時に領域６（面
６）に伝わる圧力波を泡方向へ反射する効果もあるもの
と考えられるため、その角度は、実用上０≦γ≦４５
度、が好ましく、更には５度≦γ≦４０度、適切にはγ
≦３０度である。

【００３４】また、消泡時にインクを効率よく消泡位置
に供給するための領域７の角度として挙げるとすれば、
望ましくは１５度≦ε≦６０度、環境適用性に優れたも
のとして３８度≦ε≦５２度、隣接構成に対して０≦γ
≦４５度で、ε：γ＝４：１〜２：１が具体的な好まし
い条件として挙げられる。

【００３５】ノズルの形状がインクの流れ方向に垂直な
断面形状が、例えば等脚台形のように吐出ヒ−タ−が配
された側で広く、上部で狭い構造と成されている場合に
は、発泡時の圧力がインク路上部では、その形状から下
部に比べ高くなると考えられる。このため本発明のごと
く圧力が高い領域に狭窄部を設けることによって、効率
よく圧力は、及び衝撃波の低減を行うことができる。ま
た、消泡時にインクの流入を特に必要とする吐出ヒ−タ
−部が配された底面は上部より幅広にされておりしかも
狭窄部を設けていないため、インクの供給を円滑に行う
ことができ、リフィル時間を低減させることができる。

【００３６】図５は、本発明の狭窄部を適用した具体的
な実施例構成例の説明図で、図６は発熱抵抗部１を備え
た面の液路方向に直交する垂直な面における各部の断面
積を示す図で、図７は図５の構成における気泡の最大発
砲時の状態説明図である。これらの図は本発明を狭義に
解釈する上では理解を助けるものであろう。以下の説明
は各構成を夫々単独で取り上げて説明したもので、本発
明を限定するものではない。

【００３７】吐出口１２と吐出部端部Ｏ１ Ｐ１ とで
規定される吐出部と液体を発熱抵抗部１へ供給するため
の液体を収容する液室（あるいは共通液室）ＣＯＭＭと
を結ぶ液路２５の実用上の１つの構成は、以下の構造を
有している。以下、説明上発熱抵抗部１を底面側として
説明するが、本発明の液路の向きはいずれでも記録可能
であるので本発明を限定するものではない。以下、液路
２５の吐出口側から説明する。

【００３８】液路２５の各部は図６の断面積で示される
ように等脚台形を示しており、発熱抵抗部１に向かって
左右対称に断面積が大きくなる裾広形状である。左右対
称の中心は等脚台形の底辺と上辺との中点を結んだ高さ
であり、この高さ線分を連続させたものが液路の中心面
となり、図５の形状をなしている。

【００３９】１．［衝撃波修正部］４は、衝撃波修正部
で、本構成では吐出口１２の中心と吐出部端部Ｏ１ Ｐ
１ の中心とを通る吐出部の基準中心線Ｚ（或は電気熱
変換体が備えられている実質的な面領域）に対して、液
路の断面積が相対的に小さくかつ発熱抵抗部域にある領
域ＨＪ（後述の衝撃波規制部９）から液体吐出部１２に
向かって相対的に大きい領域（ＬＮ又はＬＭ）まで、断
面積の単調増加を形成する斜面ＨＬである。ここで領域
ＨＪと電極（不図示）と発熱抵抗部好ましくは保護層を
有した電気熱変換体が備えられている実質的な面領域の
一部を含む液路領域であって、衝撃波修正部４としての
断面積の単調増加を形成する斜面ＨＬと、点（線）Ｌの
発熱抵抗部側面Ｙへの垂線の足Ｎがなす面ＬＮ（好まし
くは吐出部端部Ｏ１ Ｐ１ に平行で点（線）Ｌを通る
平行線と発熱抵抗部側面Ｙとの交点あるいは線Ｍがなす
面ＬＭ）と、で区画化される領域を形成している。この
領域では電気信号を受けた発熱抵抗部１が熱エネルギー
を液路中の液体に与えて膜沸騰による気泡の発生を形成
せしめて吐出口から液滴を吐出口１２から吐出せしめた
後に吐出部からのメニスカスの最大後退位置におけるメ
ニスカス中央部が含まれている。ここで、メニスカスの
最大後退位置は、発熱抵抗部１の抵抗と電気エネルギー
によって形成される気泡の大きさによってほぼ決定さ
れ、通常のインクジェット記録の液路断面積、液体、駆
動パルスが適正なしかも限られた範囲のものであること
から容易に設定できるものである。ここで、重要な作用
は、以下の内容である。

【００４０】即ち、主として、衝撃波修正部４である面
ＨＬは、面ＨＬの吐出部方向への長さ成分において上記
気泡の消泡位置２から発生する衝撃波の内後述の衝撃波
規制部９を通過した規制後の衝撃波の進行前方部を吐出
部１２の基準中心線Ｚに関して垂直な方向に修正し続け
る。これによって、修正後の衝撃波の進行前方部を前述
の吐出部からのメニスカスの最大後退位置におけるメニ
スカス中央部に衝突させて、この衝突によって発生する
マイクロ液滴自体を相対的に少量化でき、しかもマイク
ロ液滴自体をも吐出部の基準中心線Ｚの延長吐出方向Ｚ
に近接して吐出させることができる。本構成では、発熱
抵抗部１の吐出口端部Ａにおける垂線と交わる面ＨＬ上
のＫ点において、衝撃波の進行前方部は基準中心線Ｚに
関して垂直な方向にかなり修正されており、衝撃波修正
部４としては面ＨＫのみにすることも好ましい構成であ
る。図５の構成では、この方向の修正を衝撃波としては
面ＨＬのＫ点からＬ点にむかってさらに垂直な方向に修
正され、面ＬＮ近傍の衝撃波の進行前方部は実質的に垂
直状態に修正されている。従って、メニスカスの最大後
退位置を空間ＬＭＮ内にすることで、基準中心線Ｚに関
して垂直な方向により一層修正された衝撃波の進行前方
部をマイクロ液滴の吐出方向安定化に適用できるので好
ましいものである。又、面ＬＭに対して平行で上記点Ｋ
を通る面ＫＹｋと、面ＡＹｋ及び面ＫＡとの空間にメニ
スカスの最大後退位置を設定しても従来のマイクロ液滴
よりも少量のしかも吐出方向が安定したマイクロ液滴を
吐出部から吐出できるものである。ここで、好ましい条
件構成は、発生する衝撃波を発熱抵抗部１の対向領域に
上記衝撃波修正部４の修正開始部としての面ＨＪを持つ
ことであり、さらに好ましくは気泡の消泡点２よりも面
ＨＪを吐出部側に備えることである。なお、図５の実線
では液路２５の吐出部との接合部ＯＰから上記面ＬＭま
では、液路断面積が一定としてあるが、実質的に垂直状
態に修正された衝撃波の進行前方部は液路断面積が一定
であれば、その状態を維持できるので実用上は問題がな
い。この空間を図５の破線で示す斜面ＨＬの延長部２１
のように形成することも、ここでいう衝撃波修正部に含
まれるものである。衝撃波の修正は、マイクロ液滴を形
成する衝撃波の進行前方部で主として決定されるのでこ
れらの最初の衝突以降はどのような形状でも良いのであ
るが、さらなる構成として延長部２１を持つことで、メ
ニスカスの最大後退位置が環境や何らかの不都合で多少
変化したとしても、所望の衝突状態を形成できるので好
ましい構成である。

【００４１】一般に、メニスカスの後退は、ある程度の
ばらつきを持つが、本構成では斜面ＬＭの領域１４から
発熱抵抗部１に向かって領域１５、さらには領域９に向
かうほど液路抵抗が増加する構成であるので、メニスカ
スの後退状態を安定したものにもできる。又、メニスカ
スの後退状態の安定化構成としては、発熱抵抗部１側の
面Ｙに図示したＭ点からＰ点までの面Ｙの内部方向に断
面積が増加する部署ＲやＮ点からＰ点までの断面積増加
部署Ｓのように、面Ｙ側を形状変化することも好ましい
構成としてあげることができる。

【００４２】ところで、上述の説明は、斜面ＬＨを衝撃
波にかかわるマイクロ液滴の問題として説明している
が、図５の構成の斜面ＬＨでは、本来の気泡の成長に伴
って吐出される主たる液滴（あるいは実質的な主液滴と
分離はするが主液滴と同方向に吐出するサテライト液滴
を従える場合もある）が、吐出部の吐出方向Ｚへ確実に
効率よく吐出するための液路内吐出力安定化の作用も達
成している。つまり、斜面ＬＨの開始部である領域９を
発熱抵抗部１の液路方向の中心部１Ｃの近傍の吐出部側
に位置させていることで、気泡の吐出部側の吐出力を有
効かつ効率よく吐出部側へ誘導できる利点がある。

【００４３】ここで、実施構成のうち優れた効果を発揮
できた上記構成の数値を挙げると、以下となる。各領
域、吐出部、吐出口１２は、図６に示すように、吐出口
側からみた正面図で等脚台形である。上記構成を議論す
るために重要なことは、この液路の衝撃波や圧力波を支
配的にする領域での形状変化を見ることであり、吐出部
の基準中心線に対して実質的な作用を規定できる「支配
面」を検討することである。この例では、等脚台形であ
るため、この「支配面」は、等脚台形の高さ成分であっ
て、等脚台形の上辺と底辺の夫々の２等分点を通る断面
即ち、図５自体である。因に、上記衝撃波修正部４に代
わってあるいはこれに加えて、断面積の増加を大きく増
加する面が上記辺ＯＡ ＰＡ 、辺ＯＢ ＰＢ の一方
のみにある時などの様に、比較的大きい断面積増加をも
たらす複数の面を持つ場合は、ベクトルの和のように方
向と位置を決定して、液路断面積を実質的に支配する総
合的な断面を上記「支配面」として認定して本発明を適
用すれば良い。尚、この「支配面」を決定するには、上
記発熱抵抗部を備えた面に対しての液路の高さ成分を支
配する面で決定することが好ましい。図６、図５におい
て、辺ＯＡＯＢ が２５．５μｍ，辺ＰＡ ＰＢ が５
８．５μｍ，高さＬＮが７０μｍ，吐出部の基準中心線
Ｚと発熱抵抗部のある面Ｙとのなす角度δが１０度，斜
面ＬＨの延長と発熱抵抗部のある面Ｙとの点Ｃにおいて
なす角度θが２０度（図５中の角度αが７０度），高さ
ＨＪが約４０μｍ，発熱抵抗部１の長さＡＢが約１５０
μｍ，点Ｎ、Ｊ間の距離が８２μｍ，点Ａ、Ｊ間の距離
が５５μｍ，点Ｏ、Ｌ間の距離が２６μｍ，点Ｎ、Ｐ間
の距離が３８μｍ，点１Ｃ、Ｊ間の距離が１７μｍ，で
ある。この構成によれば、記録ヘッドの吐出口と記録紙
との間隙を１ｍｍ程度としても、主液滴とマルチ液滴と
の角度差は数度以下になり、主液滴が記録紙に滲んで形
成するドットの範囲に実質的に含まれ、又は連続するの
で、形成された画像は鮮明なものであった。尚、Ｇは、
上記中心線Ｚと上記面Ｙとの交点で、発熱抵抗部の上面
の熱作用面に位置し、発熱抵抗部１の上記中心１Ｃにほ
ぼ一致しているが中心１Ｃよりも液室ＣＯＭＭ側にあ
る。上記衝撃波修正部を構成として表現すると、発熱抵
抗体の熱作用面の液路断面積よりも小さい断面積の規制
部と、該規制部から断面積が吐出部に向かって基準中心
線に関して液路の断面積を単調増加すると共に吐出部の
中心線の少なくとも一部を内部に含む断面積単調増加部
と、を備えた領域とすることができる。好ましくは、該
領域が発熱抵抗体の熱作用面に対応する液路領域の一部
を含むことが良く実用的には気泡の消泡部２の位置に規
定されるものではないが、より優れた効果を得るには消
泡領域よりも吐出部側に位置していることが良い。

【００４４】又、各部の構成の比較では、液路の高さ成
分の増加斜面４の面Ｙに対して成す角度θが、吐出部の
中心線の面Ｙとのなす角度δよりも５度以上大きいこと
が好ましく１０度以上であると液路の長さを短くできる
のでさらに好ましい。別の比較では、液路が等脚台形断
面で、該領域内における上記中心線よりも熱作用面側の
高さ成分の増加量以上の増加を該領域内の高さ成分の増
加斜面が形成しているいることが良い。又、領域９の高
さＨＪの大きさに比較して斜面４の長さは１倍以上、よ
り安定するためには１．５倍以上、メニスカスの不安定
要件を解消しより確実にするには２倍以上の長さとする
ことが好ましい。又、衝撃波の一部を安定した状態にし
てマイクロ液滴を形成するには、増加斜面４延長線と熱
作用部面とが成す空間ＨＣＹ内部に消泡部２を具備する
構成も有効であり、好ましくは上記衝撃波修正領域には
気泡の消泡部２を含まず該消泡部２から規制部９までの
距離以上の修正液路長さを備えると共に定常状態の吐出
後の該液路内メニスカスが最も後退した状態を修正領域
に含むことがエネルギーを液体の移動に有効利用し同時
に液路全体の長さを短かくすることができる利点を持つ
ので好ましい。液路の中心をなす液路高さ（ｈとする）
（形状は対称が良い）が通常の１００μｍ以下に対して
規制部９がその５０％以上７０％以下である時、その規
制領域の長さが０．６ｈ以上（好ましくは０．７ｈ以
上）で、或は数値的には１００μｍ以上あることが好ま
しい実用上の規定値として挙げることができる。

【００４５】上記衝撃波修正部の断面形状としては左右
対象型であることが好ましく、液体の流れの内液体を吐
出部側へ移動することを大幅に許容するために、発熱抵
抗部側の断面積を相対的に増加する裾広形状が良く、特
には上記図５の様に圧力を等脚台形上辺側に集中させて
緩衝効果を高めることができる。この形状を持つ上記衝
撃波規制部３は、特に気泡２３の液室側部分に、衝撃波
や気泡２３の成長に伴われて発生する圧力を分散して与
えることができるので好ましいものである。

【００４６】２．［衝撃波規制部］９は衝撃波規制部
で、図５において、発熱作用部の上方にあって、気泡の
消泡部から発生する衝撃波の通過量を減少し、上記衝撃
波修正部の一端を成す領域と定義でき、或は又発熱作用
部の上方にあって、液路の吐出部に向かっての液路断面
積単調減少部から単調増加部へ至る変曲領域と定義でき
るものである。衝撃波規制部９は、単独で、消泡部２の
液路断面積の４０％以上８０％以下の断面積であること
が実用上有効で、好ましくは、消泡部の液路断面積の５
０％より大きく７０％以下の断面積が良い。その位置と
しては、気泡の形成状態を加味すると、発熱作用部の液
路方向に関する長さの中央部１Ｃよりも吐出部側が相対
的に好ましく、液体中に形成される気泡と接触しない上
部規制域３を有することが良い。別の構成と比較する
と、衝撃波規制部９の断面積は後術する液路方向に関し
て上流側の緩衝室の液体供給部１０の断面積より大きい
ことが好ましく、吐出部の中心線が熱作用面に至るまで
の間に位置していることが好ましい。上記衝撃波規制部
の断面形状としては左右対象型であることが好ましく、
液体の流れの内液体を吐出部側へ移動することを大幅に
許容するために、発熱抵抗部側の断面積を相対的に増加
する裾広形状が良く、特には上記図５の様に圧力を等脚
台形上辺側に集中させて緩衝効果を高めることができる
ので好ましいものである。

【００４７】３．［衝撃波減少部］５は衝撃波減少部
で、発熱作用部の上方にあって、気泡の消泡部から発生
する衝撃波を反吐出部側へ誘導するか減衰させる領域と
定義でき、好ましくは液路断面積を単調減少する領域で
ある。衝撃波減少部５の好ましい条件を順不同で挙げれ
ば、１）下流側の衝撃波修正部４の単調増加領域の増加
率の絶対値よりも大きい減少率である、２）発熱作用部
の液路方向に関する長さの中央部１Ｃよりも吐出部側に
対向する部分を有している事、好ましくは、その割合が
５０％以上（より好ましくは７０％以上）である、３）
発熱抵抗部１の発熱作用部吐出部に対向してすべて位置
している、４）好ましくは、消泡部と正対していない、
５）減少部５の面ＸＸ Ｈの垂線で形成される熱作用部
側への投影は緩衝室ＪＴ内部にある、６）減少部の液路
の断面積に対する角度βは上記衝撃波修正部４の液路の
断面積に対する角度αに対してβ＜αを満足する。これ
らの条件は衝撃波を規制するばかりでなく、気泡２３の
発生に伴う圧力を気泡の液室側絵の成長を抑制する方向
に転換利用する効果を奏する上で有効なもので、各条件
を組み合わせたものすべてをより好ましい条件としてあ
げることができる。

【００４８】図５中で、角度βは３０度で、斜面ＸＸ
Ｈは、上記抵抗部中心１Ｃの面Ｙに対する垂線と面Ｘと
の交点にほぼ斜面ＸＸ Ｈの端点ＸＸ を位置させてい
る。衝撃波減少部５の断面形状としては左右対象型であ
ることが好ましく、気泡の成長時の急激な圧力集中の内
増加する部分側を緩衝できる利点があるので、発熱抵抗
部側の断面積を相対的に増加する裾広形状が良く、特に
は上記図５の様に等脚台形断面であれば、等脚台形の上
辺側に集中する大半の圧力緩衝効果を高めることができ
るので好ましいものである。

【００４９】４．［緩衝室］ここで言う緩衝室は、気泡
発生部の上流側領域の液室ＣＯＭＭ側、もしくは上流側
への圧力の伝達を緩和し同時にこの緩和力を気泡の上流
側への成長規制に利用する領域と定義されるもので、少
なくとも熱作用部の中心から吐出部側に位置し作用面が
緩衝室の熱作用面側で上流側に向く液体出口領域と、熱
作用部の中心よりも上流側に位置し作用面が熱作用部中
央域に向かう液体入口領域と、を備えている。緩衝室は
緩衝室は、好ましくは、気泡からの液滴吐出用のエネル
ギーを安定化することができるもので、消泡領域を含
み、消泡による衝撃波が吐出部側へ至る割合を適正化
し、残りの衝撃波を緩衝する領域でもある。或は、緩衝
室は気泡の消泡時の電気熱変換体に与える圧力を緩和す
る領域としても定義できるものである。これは、後術す
る構成によって、消泡部２を電気熱変換体から離れる方
向の液路２５内部に移動せしめることができるためであ
る。

【００５０】緩衝室を構成で定義すると、少なくとも熱
作用部の中心から吐出部側に位置し作用面が緩衝室の熱
作用面側で上流側に向く液体出口領域と、熱作用部の中
心よりも上流側に位置し作用面が熱作用部中央域に向か
う液体入口領域と、を備えているものとして代表され
る。好ましくは、液体出口領域の液体出口部液路断面積
は液体入口領域の液体入口部液路断面積よりも大きい関
係とすることで、吐出効率と液体を緩衝室内及び上記吐
出部側へ受け入れ易くできる。この際、これらの断面構
成は、発熱抵抗部１側に向かって裾広の形状が好まし
く、この形状によれば、特には上記図５の様に等脚台形
断面であれば、等脚台形の上辺側に集中する大半の圧力
緩衝効果を高めつつも、液体の流れを許容できるので好
ましいものである。好ましい構成としては、液体出口領
域作用面の垂線で形成される熱作用部側への投影は緩衝
室内部にある、且つ／或は液体入口領域作用面の垂線で
形成される熱作用部側への投影は、大部分が液体出口領
域の液体出口部を通過することが挙げられる。角度関係
は、液体入口領域作用面の液路の断面積に対する角度γ
に対して液体出口領域作用面の液路の断面積に対する角
度βはγ≦β＜９０度を満足することが好ましい。実用
上、０≦γ≦９０度、好ましくは５度≦γ≦６０度、更
にはγ≦４５度最適には５度≦γ≦３０度である。好ま
しくは上記液体出口領域作用面と液体入口領域作用面は
接続していること、又、好ましくは、上記液体入口領域
作用面は、熱作用部の中心よりも上流側に位置し、熱作
用部の上方に位置していないことが挙げられる。上記図
５では、上記液体出口部は、上記衝撃波規制部９であ
り、上記好ましい条件を具備することがより適切な構成
として挙げることができる。

【００５１】この緩衝室のより好ましい作用としては、
消泡部２による圧力緩和領域を含むことであるが、これ
は前述した衝撃波修正部４による傾斜に添った液体の吐
出部側からの液体流れが気泡２３の縮小過程において急
激化したものとなり、後術の反転流れ形成部７で気泡成
長時に発生し続けている液体の反転流れ１９により気泡
２３の縮小過程において急激化した液室側からの液体の
流入によって、発熱抵抗部１の作用面が流入した液体に
よって保護されるという相乗効果を挙げることができ
る。

【００５２】図５での数値を、角度γが２０度，高さＩ
Ｔが３０μｍとしている。

【００５３】５．［戻り波減少部］６は戻り波減少部
で、液路の発生気泡の存在領域に、気泡の液室側部分の
成長を抑制しつつ、気泡の発生による圧力を利用して気
泡の液室側端部へ（好ましくは上部から）液体流れを形
成する面部（好ましくは斜面）を備えた領域として定義
される。好ましくは、発熱抵抗部から液室側に向けて液
路の断面積を単調減少する領域を有し、図７で理解され
る様に、気泡２３の端部を押圧する作用を行うものであ
る。角度限定としては、実用上０≦γ≦４５度が好まし
く、さらには５度≦γ≦４０度、適切にはγ≦３０度で
ある。減少部６の断面形状としては左右対象型であるこ
とが好ましく、気泡の成長時の急激な圧力集中の内増加
する部分側を緩衝できる利点があるので、発熱抵抗部側
の断面積を相対的に増加する裾広形状が良く、特には上
記図５の様に等脚台形断面であれば、等脚台形の上辺側
に集中する大半の圧力を気泡２３の端部の成長を抑制す
る効果が向上される。

【００５４】６．［戻り波規制部］１０は戻り波規制部
で、気泡の成長段階で気泡の発生による圧力を利用した
気泡の液室側端部に液室側（好ましくは上部から）への
液体流れが主として形成され且つ液室側では液体の緩衝
室側への反転流れが形成されており、気泡の成長から収
縮への切り替え段階からは該反転流れによる緩衝室側へ
の液体の供給状態を形成して発熱抵抗部表面側への液体
流れを促進する領域である。好ましくは、消泡時の衝撃
波を減少したものを通過させるが、緩衝室側への液体の
供給状態が或は瞬時に供給が可能な状態を維持する領域
である。より実効的には、液室側から吐出部側に向かっ
て断面積が減少している領域と、液室側から吐出部側に
向かって断面積が増加している領域との交差領域で、発
熱抵抗部と液室との間にあり、発熱抵抗部１側の断面積
が大になるの領域であることが好ましい。好ましくは、
戻り波規制部１０は断面積が減少している領域の減少率
の絶対値よりも断面積が増加している領域の増加率が大
きい領域である。好ましくは、戻り波規制部１０は緩衝
室の吐出部側の液体出口部の断面積よりも小さい断面積
である。より好ましくは、戻り波規制部１０は液路の高
さに対して半分以下の高さである。個数としては、液路
の短縮化を得るためには液路の液室接続部と発熱抵抗部
との間に１個のみが好ましいが、他の構成との関係では
これに限定されない。この規制部１０は液体の液室側か
らの供給を迅速に受けるために、発熱抵抗部側の断面積
を相対的に増加する裾広形状が適している。

【００５５】７．［反転流れ形成部］７は反転流れ形成
部で、気泡発生による圧力波を利用して反転流れを形成
して気泡の液室側への成長を抑制し、衝撃波の形成前に
緩衝室内に液体の供給を促進する領域であって、液室Ｃ
ＯＭＭへの衝撃波による圧力波を緩和する斜面を備えた
領域である。詳しくは、液室内部の断面積増加領域と液
路との接続部からの液路（断面積が一定）に対して断面
積を吐出部に向かって減少する面を備えている。図５で
は、該面の延長部Ｄは、発熱抵抗部のある面Ｙの非発熱
抵抗部１に至っている。好ましくは、該面の延長部Ｄは
発熱抵抗部の消泡部よりも液室側である、更に衝撃波規
制部の延長部Ｃの近傍であり延長部Ｃよりも液室側であ
る。角度を挙げるとすると、好ましくは、１５度≦ε≦
６０度、環境適用性に優れたものとして３８度≦ε≦５
２度、隣接構成に対して０≦γ≦４５度で、ε：γ＝
４：１〜２：１が具体的な好ましい条件として挙げられ
る。断面形状としては左右対象型であることが好まし
く、気泡の成長時の急激な圧力集中の内増加する部分側
を反転部として利用してより確実で液路の幅全体でへの
液体流れの促進を達成できる利点があるので、発熱抵抗
部側の断面積を相対的に増加する裾広形状が良く、特に
は上記図５の様に等脚台形断面であれば等脚台形の上辺
側に集中する大半の圧力を気泡２３の端部の成長を抑制
する効果が向上される。

【００５６】図８乃至図１２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
エツトカートリツジＩＪＣ，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。

【００５７】本例でのインクジエツトカートリツジＩＪ
Ｃは、図９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（図１１）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。本例図８乃至図１２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。

【００５８】図８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１０
０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。

【００５９】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。

【００６０】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１８０
０，１８０１に係合する位置決め用穴３１２，１９０
０，２０００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
クからのインク供給を可能とするインク供給管２２００
（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２４０
０，２４００は、それぞれ位置決め用突起２５００，２
６００の近傍（裏面側）に設けられている。そして、組
立てられたインクジエツトカートリツジＩＪＣ（図９）
のヘッド部先端領域の周囲３辺に形成された平行溝３０
００，３００１の複数の延長線上にある。このため平行
溝３０００，３００１に沿って移動したゴミやインク等
の不要物が突起２５００，２６００に至ることがないよ
うになっている。この平行溝３０００が形成されてい
る。蓋部材８００は、図１１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、６０
１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。

【００６１】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、インクの供給用導
管１６００の構造を片持ちばり構造としているため、導
管１６００の上述インク受け口１５００に対する圧接状
態が安定化できるので大量生産にも適した構造となって
いる。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６
００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６００の裏
面側ピン（不図示）を支持体３００の穴１９０１，１９
０２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ＩＪ
Ｕ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。

【００６２】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。１
２００は上記各部１００〜６００からなるユニツトＩＪ
Ｕ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１
０１０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。

【００６３】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２３０２，２
３０１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１２
００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２３００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２３０
０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。尚、部分リブ２３０２，２３０１は蓋部材１１
００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側へ毛管力で導びくこと
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。

【００６４】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。

【００６５】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Ｉ
ＪＵ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９０
０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。

【００６６】又インクタンクＩＴの上記ユニツト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。図１１
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。

【００６７】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 ，Ｌ３ 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１８
００，１８０１が存在しているので、さらにヘツドＩＪ
Ｈ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、ユニツ
トＩＪＵを装着された後に蓋８００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ＩＪ
Ｃの上方面に、この空間よりは小さい幅のスリツト１７
００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。

【００６８】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１３００のインク導入口１５
００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。

【００６９】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１３００・オリフイス
プレート４００一体部材、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。

【００７０】また、本発明実施例では、上記組立後の形
状において、図８乃至図１０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９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４０１１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。

【００７１】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 図１１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５０００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２ｍ
ｍ）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２０１
１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２５０
０，２６００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４０１０に対応して２個有し、これらの２個の位
置決め面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２００の表面に当接した状態となる。本例
では、さらに配線基板２００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。

【００７２】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５００
０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２０１，２０１１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３００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Ｉ
ＪＣの保持が完了する。 （ｉｖ）装置本体の概略説明 図１２は本発明が適用されるインクジエツト記録装置Ｉ
ＪＲＡ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５０
００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。５０１７はクリーニングブレードで、５０
１９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、５０
２１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。

【００７３】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ヨン側領域にきた
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。

【００７４】上述した図８乃至図１２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、図１及
び図７以後を用いながら説明する。

【００７５】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４３
４５２６２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。

【００７６】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４
４５９６００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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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、室温で軟化もしくは液体或い
は、上述のインクジェットではインク自体を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
のであれば良い。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又は、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てインク液状とし
て吐出するものや記録媒体に到達する時点ではすでに固
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５４−５６８４７号
公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載され
るような、多孔質シート凹部又は貫通孔に液状又は固形
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良い。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。

【００８２】

【発明の効果】本発明によると、狭窄部を発熱抵抗部
（吐出ヒ−タ−部）の配された面と対向した面に備える
ことによって生ずる泡の上流側の大きさが規制され、上
流側へのインクの不要な押し戻しが抑制され、リフィル
時間が短くなる。

【００８３】また、共通液室に伝播する消泡時の衝撃波
が低減される。また、吐出ヒ−タ−に伝わる衝撃波が低
減するため、ヒーターの寿命が向上することが確認され
た。これらの効果は、下流側に狭窄部を設けることによ
る相乗効果で更に大きく成る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のノズルの一実施例を示す縦断面模式
図。

【図２】本発明の他の実施例を示す図。

【図３】本発明の他の実施例を示す図。

【図４】本発明の他の実施例を示す図。

【図５】本発明を用いたノズルの形状を説明するための
縦断面模式図。

【図６】ノズル例を吐出口方向から見た模式図。

【図７】本発明を利用したノズルのインク吐出状態を示
す模式断面図。

【図８】本発明の記録ヘッドを用いたヘッドカ−トリッ
ジの模式的分解斜視図。

【図９】本発明の記録ヘッドを用いたヘッドカ−トリッ
ジの模式的斜視図。

【図１０】本発明の記録ヘッドを用いたヘッドカ−トリ
ッジのインクタンク部の模式的斜視図。

【図１１】本発明の記録ヘッドを用いたヘッドカ−トリ
ッジの装置本体への取り付け過程を示す模式図。

【図１２】本発明の記録ヘッドを搭載した記録装置の模
式図。

【符号の説明】

１ 発熱抵抗部 ２ 消泡点 ２３ 泡 ２５ インク路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 一浩 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 平澤 伸一 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 乾 利治 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 高橋 博人 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 (56)参考文献 特開 平１−148560（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/05

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出する吐出口と、 該吐出口に通ずるインク路と、 該インク路に備えられ、前記インクを前記吐出口から吐
   出させるための熱エネルギーを発生する発熱抵抗部と、 を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記インク路内の前記発熱抵抗部よりインク流れの上流
   であって該発熱抵抗部と対向する面が、上流側から下流
   側に向かって、インク路の断面積を減少させる第１面と
   該第１面よりも急に断面積を増加させる第２面とを有し
   ており、前記第１の面はこの第１面の上流から供給され
   るインクを前記発熱抵抗部が設けられた面の方向へ供給
   する面であることを特徴とするインクジェット記録ヘッ
   ド。
2. 【請求項２】 前記第１面と前記第２面は断面積が単調
   に変化する面である請求項１に記載のインクジェット記
   録ヘッド。
3. 【請求項３】 前記第２面の傾斜角度γは０≦γ≦４５
   度であり、第１面の傾斜角度εは１５≦ε≦６０度であ
   る請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. 【請求項４】 前記第１面の傾斜角度はγ≦３０度であ
   る請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
   のインクジェット記録ヘッドと、この記録ヘッドを搭載
   するキャリッジと、被記録媒体を搬送する搬送系と、を
   有しているインクジェット記録装置。