(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に設けられた複数の発熱部と、該複数の発熱部に面した液体収容部を有する液体収容手段と、該液体収容手段の前記液体収容部に回転自在に支持された回転子を有し、該回転子が、前記発熱部の発熱に伴う前記液体収容部の液体の沸騰圧を回転トルクに変換する複数の羽根を有し、該羽根の数と前記発熱部の数が互に因数をもたない素の関係にあることを特徴とするマイクロマシン。
【請求項２】
回転子の各羽根の取り付け角度が３０°以下であることを特徴とする請求項１記載のマイクロマシン。
【請求項３】
マイクロマシンが、液体を強制流動させるマイクロポンプであることを特徴とする請求項１または２記載のマイクロマシン。
【請求項４】
マイクロマシンが、回転子と一体である軸部材を回転させるマイクロモータであることを特徴とする請求項１または２記載のマイクロマシン。
【請求項５】
回転子が、プラスチック材料を射出成形することによって一体成形されたものであることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載のマイクロマシン。
【請求項６】
回転子が、プラスチック材料を射出成形することによって得られたブランクにレーザ加工を施すことによって製作されたものであることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載のマイクロマシン。
【請求項７】
複数の液滴吐出用の発熱部を有する基板と、該基板の各発熱部に沿った液流路とこれに連通する共通液室を有する液流路構成手段と、該液流路構成手段の前記共通液室の液体を強制流動させる少なくとも１個のマイクロポンプを有し、該マイクロポンプが、前記基板の所定の部位に設けられた複数の第２の発熱部と、その発熱に伴う前記液体の沸騰圧を回転トルクに変換する複数の羽根を有する回転子を備えており、該回転子の前記羽根の数と前記第２の発熱部の数が互に因数をもたない素の関係にあることを特徴とする液体噴射記録ヘッド。
【請求項８】
回転子の各羽根の取り付け角度が３０°以下であることを特徴とする請求項７記載の液体噴射記録ヘッド。
【請求項９】
一対のマイクロポンプが設けられ、そのうちの一方が共通液室に液体を供給し、他方が、排出するように構成されていることを特徴とする請求項７または８記載の液体噴射記録ヘッド。
【請求項１０】
請求項７ないし９いずれか１項記載の液体噴射記録ヘッドと、該液体噴射記録ヘッドの発熱部に電気信号を供給して発熱させる駆動手段を備えた液体噴射記録装置。
【請求項１１】
請求項７ないし９いずれか１項記載の液体噴射記録ヘッドと、該液体噴射記録ヘッドから吐出される液体によって記録がなされる被記録媒体を搬送するための搬送手段とを有する液体噴射記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転子の外径が数μｍないし数ｍｍであるマイクロポンプやマイクロモータ等のマイクロマシンおよびこれを用いた液体噴射記録ヘッドならびに該液体噴射記録ヘッドを搭載する液体噴射記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的にバブルジェットプリンタと呼ばれているバブルジェット方式の液体噴射記録装置においては、印字開始前や印字中定期的に液体噴射記録ヘッドのノズル（液流路）を負圧吸引し、印字中にノズル内に溜まった泡を除去して吐出性能を回復させるメンテナンスを必要とする。
【０００３】
そこで液体噴射記録ヘッドの共通液室のインク（記録液）を吸引するためのポンプが必要であり、また、吸引されたインクを回収するためのタンクやインク吸収体等を液体噴射記録ヘッドに搭載しなければならず、このために液体噴射記録ヘッドが大型化かつ高コスト化する傾向にある。
【０００４】
図１４は一従来例による液体噴射記録ヘッドＥ0 の主要部を示すもので、これは、一列に配設された発熱部１００１ａとこれに接続されたリード電極１００１ｂ等を有するヒーターボード１０００と、その表面に積層された樹脂層１０１０と、該樹脂層１０１０の頂部を覆う天板１０２０を有し、樹脂層１０１０は、ヒーターボード１０００の各発熱部１００１ａに面したノズル１０１１とこれらに連通する共通液室１０１２を形成し、また、天板１０２０の開口１０２０ａには共通液室１０１２にインクを供給するためのインク供給管１０２１が接続される。
【０００５】
図示しない駆動回路からリード電極１００１ｂを経て発熱部１００１ａに電流が供給されると、ノズル１０１１内のインクが加熱され膜沸騰によって飛翔液滴となってノズル１０１１から吐出され、印字が行なわれる。
【０００６】
このような印字を繰り返えすとノズル１０１１内に泡が溜まり、このためにノズル１０１１内に充分なインクが補給されない状態となって不吐出部が発生し、不良印字となる。
【０００７】
従って、前述のようにノズル１０１１内のインクを負圧吸引し、溜まった泡を除去するメンテナンスが必要であり、このための吸引ポンプを別途用意しておくのが一般的であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術によれば、液体噴射記録ヘッドのノズルを負圧吸引するためのポンプを別途用意しておき、必要に応じて天板のインク供給管に接続してメンテナンスを行なうものであるために、装置の複雑化やランニングコストの上昇を招き、加えて、負圧吸引した廃インクを回収して処理するためのタンクやインク吸収体等を搭載しなければならず、装置が大型化するという未解決の課題がある。
【０００９】
そこで、小型の吸引ポンプを内蔵した液体噴射記録ヘッドの開発が望まれているが、市販されているダイヤフラム式、ギヤ式の定量注入ポンプあるいはこれより小型のベロー式やチューブ式等の微量定量ポンプ等は、小さいものでも外寸（縦、横、高さ）が１００〜２００ｍｍであり、また、動力源として外部電源を必要とするため、これらを液体噴射記録ヘッドに搭載すると液体噴射記録ヘッドの大型化を避けることができず、また、組立工程も著しく複雑になる。
【００１０】
さらに、近年では、高速印字のためにマルチノズル化が進み、液体噴射記録ヘッドの共通液室が大きくなってこれに収容されるインク量が増大する傾向にあるが、共通液室内のインク量が増大すると、インクの温度や粘度等にバラつきを生じ、印字の濃度ムラ等の印字品位の劣化を招くという未解決の課題がある。
【００１１】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、超小型で部品の製造コストが低くて組み付けも簡単であり、しかも安定した回転性能等を得ることができるマイクロマシンおよびこれを用いた液体噴射記録ヘッドならびに該液体噴射記録ヘッドを搭載した液体噴射記録装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明のマイクロマシンは、基板の表面に設けらられた複数の発熱部と、該複数の発熱部に面した液体収容部を有する液体収容手段と、該液体収容手段の前記液体収容部に回転自在に支持された回転子を有し、該回転子が、前記発熱部の発熱に伴う前記液体収容部の液体の沸騰圧を回転トルクに変換する複数の羽根を有し、該羽根の数と前記発熱部の数が互に因数をもたない素の関係にあることを特徴とする。
【００１３】
回転子の各羽根の取り付け角度が３０°以下であるのが望ましい。
【００１４】
マイクロマシンが、液体を強制流動させるマイクロポンプであってもよい。
【００１５】
マイクロマシンが、回転子と一体である軸部材を回転させるマイクロモータであってもよい。
【００１６】
また、回転子が、プラスチック材料を射出成形することによって一体成形されたものであってもよい。
【００１７】
回転子が、プラスチック材料を射出成形することによって得られたブランクにレーザ加工を施すことによって製作されたものであってもよい。
【００１８】
また、本発明の液体噴射記録ヘッドは、複数の液滴吐出用の発熱部を有する基板と、該基板の各発熱部に沿った液流路とこれに連通する共通液室を有する液流路構成手段と、該液流路構成手段の前記共通液室の液体を強制流動させる少なくとも１個のマイクロポンプを有し、該マイクロポンプが、前記基板の所定の部位に設けられた複数の第２の発熱部と、その発熱に伴う前記液体の沸騰圧を回転トルクに変換する複数の羽根を有する回転子を備えており、該回転子の前記羽根の数と前記第２の発熱部の数が互に因数をもたない素の関係にあることを特徴とする。
【００１９】
【作用】
基板の発熱部の発熱によって液体収容部の液体を加熱して沸騰させ、発生した気泡を回転子の羽根に受けて回転子を回転させる。回転子の回転によって発生する負圧によって液体収容部の液体を強制流動させれば、液体収容部の液体を攪拌したり、液体収容部に対して液体を供給、排出するマイクロポンプとして用いることができる。
【００２０】
回転子の羽根の数と発熱部の数が互に因数をもたない素の関係にあれば、各羽根に作用する回転トルクのバラつきが少なくて、回転子を安定して回転させることができる。
【００２１】
基板の発熱部は、液体噴射記録ヘッドの電気熱変換体と同様の工程で容易に製作されるものであり、液体収容手段の液体収容部にら旋状の羽根を有する回転子を嵌合させるだけであるから、組立工程が極めて簡単であり、装置全体が著しく大型化するおそれもない。
【００２２】
また、回転子自体も、プラスチック材料を用いた射出成形や、これにレーザ加工を組み合わせることで超小型のものを低コストで製作できる。
【００２３】
このようなマイクロポンプを液体噴射記録ヘッドに組み込んで液体を強制循環させることで、常時良好な記録液吐出性能を維持することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は第１実施例によるマイクロポンプＥ1 をその一部分を破断した状態で示す斜視図である。マイクロポンプＥ1 は、所定の軸Ｏのまわりに等間隔で配設された４個の発熱部１ａ〜１ｄ（発熱部１ｃ，１ｄは図３および図４に示す）を有する基板１と、その表面に接着された液体収容手段である天板２と、天板２の底部に形成された液体収容部である円筒状のポンプ室２ａに回転自在に嵌合する回転子３を有し、天板２は、その略半分を破断した状態で示されている。
【００２６】
天板２の底部にはポンプ室２ａに連通する吸引口２ｂが設けられ、また、ポンプ室２ａの上端は、天板２を図示上向きに貫通する排出口２ｃに開口しており、回転子３が反時計方向に回転すると、吸引口２ｂから液体が吸引され、排出口２ｃから排出される。
【００２７】
基板１の各発熱部１ａ〜１ｄは、基板１の端縁に露出する個別端子１１ａ〜１１ｄおよび共通端子１１ｅに接続されており、これらを介して所定のタイミングで逐次または同時に通電されて発熱し、ポンプ室２ａ内の液体を加熱し、これを沸騰させる。
【００２８】
回転子３は、３個の羽根３ａ〜３ｃを有し、これらは、各発熱部１ａ〜１ｄの発熱によって発生した気泡を受けてその膨張圧を回転トルクに変換し、回転子３を回転させる。
【００２９】
本実施例のマイクロポンプは液体噴射記録ヘッドの記録液であるインクを強制的に循環あるいは撹拌するために開発されたものであり、基板１の内部構造は、図２に示すように、シリコン基板からなる本体１２を有し、その表面を熱酸化することで、ＳｉＯ2 層１３を略１．２μｍ形成させ、そのうえに層間絶縁膜として膜厚略１．２μｍのＳｉＯ2 膜１４をＰＥ−ＣＶＤ法等によって成膜し、次いで膜厚１０００Åの窒化タンタル膜からなる発熱抵抗体１５を反応性スパッタリング法によって積層し、さらに、膜厚５５００ÅのＡｌ配線層１６をスパッタリング法によって積層してパターニングし、パターニングされたＡｌ配線層１６の中断部分から露出する発熱抵抗体１５によって発熱部１ａ〜１ｄを構成するものである。
【００３０】
Ａｌ配線層１６および発熱抵抗体１５の露出表面は、ＰＥ−ＣＶＤ法によって成膜された膜厚１μｍのＳｉ3 Ｎ4 層（窒化シリコン層）１７とこれに積層された膜厚２３００ÅのＴａ層（タンタル層）１８からなる保護層によって覆われる。
【００３１】
各発熱部１ａ〜１ｄの個別端子１１ａ〜１１ｄおよび共通端子１１ｅは、図３に示すように、パターニングされたＡｌ配線層１６の端部に配設され、前記保護層に設けられたスルーホールから露出する。
【００３２】
なお、本実施例においては基板１の本体にシリコン基板を用いたが、これに替えて、ガラス板やＡｌ2 Ｏ3 等のセラミック板を用いることもできる。
【００３３】
各発熱部１ａ〜１ｄの大きさは、幅６０μｍ、長さ３００μｍであり、発熱抵抗体１５のシート抵抗は２１Ω／口、抵抗値１０５Ωである。そこで図４に示すように、共通端子１１ｅを印加電圧３０Ｖの電源ＶＨに接続し、各個別端子１１ａ〜１１ｄをそれぞれオン時間が２０μｓｅｃであるトランジスタ４１に接続すれば、ポンプ室２ａ内の液体（インク）を発泡させるのに充分なエネルギーを得ることができる。
【００３４】
回転子３の各羽根３ａ〜３ｃは、図５に示すように、回転子３の軸部３１のまわりに等間隔で配設され、基板１の各発熱部１ａ〜１ｄにおいて液体の沸騰によって発生する気泡の膨張圧を回転子３の回転トルクに変換しやすいように、極めて薄い板状体を軸部３１のまわりにら旋状に巻き付けて得られる形状を有し、軸部３１と一体成形される。
【００３５】
回転子３の材質は、比重が小さくて射出成形等による一体成形の容易なプラスチック材料、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン等が望ましい。
【００３６】
回転子３の寸法は、例えば、図５の（ｂ）に示すように、その最大外径ｄ1 が２ｍｍ、軸部３１の直径ｄ2 が０．５ｍｍ、各羽根３ａ〜３ｃの厚さｗ1 が０．２ｍｍ、取り付け角度θが２５°、軸部３１の長さｔ1 が０．７ｍｍに設定される。
【００３７】
マイクロポンプＥ1 の組み付けは、回転子３を天板２のポンプ室２ａに嵌合させたうえで、天板２を基板１に対して位置決めし、基板１の表面に接着する。
【００３８】
このときに用いる接着剤は、インクに対して充分な耐蝕性をもち、しかも、天板２と基板１の間からインクが漏出しないように気密性がすぐれたものでなければならず、例えば、シリコーン系封止剤ＴＳＥ（東芝シリコーン製）、エポキシ系接着剤ＨＰ２Ｒ−ＨＰ２Ｈ（キヤノンケミカル製）、あるいは各種ウレタン系接着剤等が好適である。
【００３９】
なお、天板２は、回転子３と同様のプラスチック材料を用いて射出成形するか、あるいはガラス板をエッチング加工したものが望ましい。
【００４０】
図６は、回転子３の第１の羽根３ａが基板１の第１の発熱部１ａにおいて発生した気泡の膨張圧を受けて回転子３を回転させ、吸引口２ｂから液体（インク）を吸引する工程を説明するもので、（ａ）に示すように、基板１の第１の発熱部１ａの発熱によってその上の液体が加熱されると気泡Ｂが発生し、これが（ｂ）に示すように徐々に膨張し、その圧力が第１の羽根３ａに作用して回転子３を矢印Ａで示す方向に回転させる。（ｃ）に示すように、第１の羽根３ａが第２の発熱部１ｂ上へ移動すると気泡Ｂが消滅して減圧状態となるため、第２の発熱部１ｂ上に減圧部が発生し、周囲の液体が吸引される。このとき第１、第３、第４の発熱部１ａ、１ｃ，１ｄ上も同様の減圧状態となり、（ｄ）に示すように吸引口２ｂからポンプ室２ａに新たな液体が吸引され、排出口２ｃからは液体が排出される。
【００４１】
例えば水を主成分とし、粘度が４〜５ｃｐ程度のインク等の液体であれば、このようなポンプ作用によって略０．１〜５ｃｃ／ｍｉｎをくみ上げることができる。
【００４２】
なお、回転子３の軸部３１に各羽根３ａ〜３ｃを巻き付ける方向が逆であれば、回転子３の回転方向は矢印Ａで示す方向と逆であり、液体は天板２の排出口２ｃから吸引されて吸引口２ｂから排出される。
【００４３】
本実施例によれば、超小型の回転子を天板のポンプ室に嵌合させるだけであるからマイクロポンプの組み付けが極めて簡単である。
【００４４】
また、液体の発泡エネルギーを動力源とするものであるからポンプ作用の立ち上がりや立ち下がりが極めて迅速であり、液体を一定のインターバルで間欠的にくみ上げたり、撹拌するのに好適である。
【００４５】
さらに、ポンプ作用も安定しており、一定の流量をむらなくくみ上げることができる。特に、基板の発熱部の数が４、回転子の羽根の数を３で両者の間に因数が存在しない素の関係にあるため、各発熱部による発熱量（発泡エネルギー）に多少のバラつきがあっても回転子を常時安定して回転させることができる。このように、基板の発熱部の数と回転子の羽根の数を互に素の関係に設定することで、回転トルクの変動を防ぎ、ポンプ作用を安定させるうえで大きな効果がある。
【００４６】
加えて、回転子の各羽根の取り付け角度が２５゜であるため、各発熱部による発泡エネルギーを回転トルクに変換する効率が極めて高いという利点もある。一般的に、羽根の取り付け角度は３０゜以下であるのが望ましく、省スペース等の設計上の制約がなければ２０゜以下が好適である。
加えて、回転子自体の製作も容易であり、材料も高価なものを必要とせず、従って部品コストが低く、超小型でしかも安価なマイクロマシンを実現できる。
【００４７】
図７は第２実施例によるマイクロモータＥ2 をその一部分を破断した状態で示す斜視図である。マイクロモータＥ2 は、所定の軸のまわりに等間隔で配設された複数の発熱部５１ａを有する基板５１と、その表面に接着された液体収容手段である天板５２と、天板５２の底部に形成された液体収容部である円筒状のロータ室５２ａに回転自在に嵌合する回転子であるロータ５３を有し、天板５２は、その一部分を破断した状態で示されている。
【００４８】
ロータ５３は、天板５２の貫通孔５２ｂを貫通する軸部材であるスピンドル５４と、そのまわりに等間隔で配設された複数の径方向にのびる平板状の羽根５３ａからなり、第１実施例の回転子３と同様の材料で作られており、ロータ５３の羽根５３ａの数は、基板５１の発熱部５１ａの数に対して素になるように設定される。
【００４９】
ロータ５３の製造方法は、第１実施例の回転子３と同様に射出成形によって最終形状に仕上げてもよいが、羽根５３ａが径方向にのびる平板状であるから、射出成形によってまず羽根５３ａの外径寸法に等しい環状部材とスピンドル５４を一体化した形状のブランクを成形し、エキシマレーザ等を用いたレーザ加工によって各羽根５３ａを切り出してもよい。この場合は、エキシマレーザの波長２４８ｎｍ付近に吸収領域を有するポリサルフォンあるいはポリエーテルサルフォンを材料とするのが望ましい。
【００５０】
一具体例を述べると、まず、直径５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの環状部材と直径０．５ｍｍのスピンドルからなるブランクを射出成形し、エキシマレーザ発振機にパワー密度を高める光学系を組み合わせた光源とステンレスのエッチングマスクを用いた一括露光によって羽根の外径１．５ｍｍのロータを製作した。
【００５１】
このように、射出成形とレーザ加工を組み合わせることで超小型のロータを高精度でしかも安価に製造することができる。
【００５２】
基板５１は、各発熱部５１ａに通電するための共通端子６１ｂと個別端子６１ａを備えており、第１実施例の基板１と同様の内部構造を有する。
【００５３】
マイクロモータＥ2 の組み立ては以下の通りである。まず、天板５２の貫通孔５２ｂにロータ５３のスピンドル５４を貫通させ、ロータ室５２ａに羽根５３ａを嵌合させたうえで、基板５１上の所定の位置に天板５２を位置決めし、第１実施例と同様に接着する。続いて、天板５２の貫通孔５２ｂとロータ５３のスピンドル５４の間に封止剤を兼ねたグリース等の潤滑剤を注入し、天板５２に設けられた液体供給口５２ｃからロータ室５２ａに液体を充填して液体供給口５２ｃを封止する。
【００５４】
基板５１の各発熱部５１ａに同時あるいは逐次通電し、これに接触する液体が加熱発泡すると、第１実施例と同様に膨張する気泡の圧力によってロータ５３が回転し、スピンドル５４を回転駆動する。このようにして、スピンドル５４に結合された図示しない回転体を数１０ｒｐｍから数千ｒｐｍにおよぶ高速度で回転させることができる。
【００５５】
天板５２の貫通孔５２ｂとスピンドル５４の間にはロータ室５２ａの液体の一部分が流入してその静圧によってスピンドル５４が軸支される結果となり、スピンドル５４の振れが０．５μｍ以下の高精度の回転が可能となる。
【００５６】
図８は、第１実施例と同様のマイクロポンプを用いた液体噴射記録ヘッドＥ3 の主要部を示す部分斜視図であって、これは、第１実施例の基板１と同様の内部構造を有する基板８１と、その表面に後述する弾性部材によって押圧されたプラスチック製の液流路構成手段である天板８２を有し、基板８１は、その一端に近接して一列に配設された液滴吐出用の発熱部８１ａと、中央部分に設けられた一対のマイクロポンプ用の第２の発熱部（図示せず）を有し、基板８１の他端には、液滴吐出用の発熱部８１ａとマイクロポンプ用の発熱部にそれぞれ所定のタイミングで通電するための個別端子８１ｂと図示しない共通端子が露出している。
【００５７】
天板８２は、一対の管状の突出部８２ａ（一方は図示せず）と、一列に配設されたオリフィスを有するオリフィスプレート部８２ｂを有し、天板８２の本体部分８２ｃには、オリフィスプレート部８２ｂの各オリフィスに連通する液流路（ノズル）８２ｄと、共通液室８２ｅと、各突出部８２ａに連通するポンプ室８２ｆが形成されており、各ポンプ室８２ｆには第１実施例の回転子３と同様の回転子８３が回転自在に嵌合している。
【００５８】
天板８２のオリフィスプレート部８２ｂのオリフィスは、例えば、約４．５ｍｍにわたって等間隔で約３６０ｄｐｉ（ｄｏｔｔｓ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）の高密度で配設されている。
【００５９】
基板８１の液滴吐出用の発熱部８１ａおよびマイクロポンプ用の発熱部は同じ内部構造を示し、面積が異なるだけであるから、同一工程で製作される。なお、マイクロポンプ用の発熱部の寸法は例えば１０５×４０μｍ2 であり、液滴吐出用の発熱部８１ａは前述のドット数を実現する極めて微小な面積を有する。
【００６０】
天板８２は第１実施例の天板１と同様に射出成形によって一体成形したうえで、オリフィスプレート部８２ｂの表面に撥水性被膜（サイトップＣＴＸ  旭ガラス製）を塗布する。必要であれば、これを塗布する前に、密着性を向上させるための密着性向上剤（シランカップリング剤  Ａ１１１０  日本ユニカ製）を塗布するとよい。
【００６１】
また、天板８２のオリフィスプレート部８２ｂにオリフィスを形成する穴開け加工は、エキシマレーザ等によるレーザ加工を採用するのが望ましい。各回転子８３の製作は第１実施例の回転子３と同様に射出成形によって行なわれるが、羽根の形を簡略化すれば、第２実施例のように射出成形とレーザ加工を組み合わせた方法を採用することもできる。
【００６２】
一対の回転子８３の羽根の巻き付け方向は互いに逆であり、一方がインク供給側のマイクロポンプ、他方がインク排出側のマイクロポンプとして機能するように構成される。
【００６３】
なお、基板８１は、液滴吐出用の発熱部８１ａやマイクロポンプ用の発熱部を所定のタイミングで駆動するための図示しない駆動回路を搭載したプリント基板８４とともに放熱板８５に支持されている。
【００６４】
液体であるインクは、インク供給側のマイクロポンプによって共通液室８２ｅに吸入され、インク排出側のマイクロポンプによって排出される。
【００６５】
共通液室８２ｅから各液流路８２ｄに流入したインクは前述の駆動回路によって選択的に発熱する液滴吐出用の発熱部８１ａによって加熱されて発泡し、飛翔液滴としてオリフィスプレート部８２ｂのオリフィスから吐出され、図示しない記録紙等に被着して印刷が行なわれる。
【００６６】
共通液室８２ｅ内のインクは前述のように両マイクロマシンによって強制的に循環されるため、液滴吐出によって各液流路８２ｄや共通液室８２ｅに溜まる気泡が連続的に排出され、このような気泡のために印字品位が低下するのを回避できる。従来は、印字開始前に液流路８２ｄの放置泡を除去する必要があったが、このようなインク回復操作が不要となるためにインクの消費量が少なくなり、その結果、液体噴射記録装置のランニングコストを大幅に低減できる。
【００６７】
加えて、印字開始前に共通液室８２ｅ内のインクを撹拌することでインクの温度や粘度を均一にして、印字品位を大幅に向上させることができる。
【００６８】
さらに、排出側のマイクロポンプを一時的に停止あるいは減速させることで共通液室８２ｅ内のインクの圧力を上昇させ、各液流路８２ｄから強制的にインクを押し出すことで液流路８２ｄ内の付着物を除去し、液滴吐出性能を回復することができる。従来は、液滴吐出性能の回復を、別途用意されたポンプによって行なっていたが、本実施例によれば液体噴射記録ヘッド内に内蔵されたマイクロポンプを用いることができる。従って、液体噴射記録装置の組立工程やメンテナンスを大幅に簡略化できる。
【００６９】
図９および図１０は第３実施例による液体噴射記録ヘッドＥ3 を搭載した液体噴射記録ヘッドカートリッジの全体の組み立てを説明するもので、まず、天板８２を弾性部材８６によって基板８１に押圧してこれらを一体化したうえで、基板８１とプリント基板８４を放熱板８５にビス止めし、天板８２の各突出部８２ａに嵌合する供給管と排出管を有するインク供給部材８７を天板８２に組み付ける。
【００７０】
このように組み立てたものを、インクをしみ込ませるためのスポンジ８８ａを内蔵するインクタンク８８の凹所８８ｂに位置させ、側板８９をインクタンク８８にビス止めし、反対側をフタ９０によって閉塞する。なお、必要であれば、インク供給部材８７を天板８２に組み付けたうえで各部の漏れ止めと保護のためにシリコーンシーラントＴＥＳ−３９９（東芝シリコーン製）等やウレタン系あるいはエポキシ系の封止剤を注入する。
【００７１】
次に、本発明による液体噴射記録ヘッドを搭載した液体噴射記録装置について図１１を参照して説明する。
【００７２】
液体噴射記録ヘッド（以下、「記録ヘッド」という）１０３とインクタンクであるインク容器とを接合した記録ヘッドカートリッジを搭載したキャリッジ１０１はガイド軸１０４および螺旋溝１０５ａをもつリードスクリュ１０５に案内され、キヤリッジ１０１上には、インク容器が内装されたインク容器カセット１０２を装着することが可能である。
【００７３】
リードスクリュ１０５は、正逆回転する駆動モータ１０６によって歯車列１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄを介して正逆回転され、その螺旋溝１０５ａに先端部が係合したキャリッジ１０１に設けられているピン（図示せず）を介してキャリッジ１０１を矢印方向および反矢印方向へ往復移動させる。駆動モータ１０６の正逆回転の切換は、キャリッジ１０１がホームポジションにあることをキャリッジ１０１に設けられたレバー１１５とフォトカプラ１１６とで検出することにより行なう。
【００７４】
他方、被記録媒体である記録紙１０９は、プラテン１０７に押え板１０８によって押圧され、被記録媒体を記録紙ヘッドに対向するように搬送する搬送装置である紙送りモータ１１０によって駆動される紙送りローラ（図示せず）によって記録ヘッド１０３に対向するように搬送される。
【００７５】
図１２および図１３は、第３実施例による液体噴射記録ヘッドを搭載した別の液体噴射記録ヘッドの全体図で、記録媒体の記録幅に対応した幅を有するいわゆるフルラインタイプのインクジェット記録ヘッドおよびそのフルラインタイプのインクジェット記録ヘッドを使用したインクジェット記録装置の模式的概略説明図である。フルラインタイプのインクジェット記録ヘッドは、その性質上、吐出口の数が多数であって、本発明の効果が最も顕著にあらわれるものである。
【００７６】
この記録装置では、フルラインタイプのインクジェット記録ヘッド２００は、記録媒体搬送ローラ３００によって搬送される紙や布等の記録媒体４００に対向して配置されている。そして、記録媒体４００を搬送しながら、フルラインタイプのインクジェット記録ヘッド２００から記録信号に応じてインクを記録媒体４００に向けてインクを吐出することにより、長尺の記録媒体４００に記録がなされる。本発明の場合、吐出エネルギー発生素子を設けたヒータボードを複数個並べることでインクジェット記録ヘッドを製造するので、フルラインタイプの記録ヘッドのような長いインクジェット記録ヘッドでも容易に製造することができる。
【００７７】
本発明は、特に液体噴射記録方式の中で熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記録を行なう、いわゆるインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装置において、優れた効果をもたらすものである。
【００７８】
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おり、本発明はこれらの基本的な原理を用いて行なうものが好ましい。この記録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。
【００７９】
この記録方式を簡単に説明すると、記録液（インク）が保持されているシートや液流路に対応して配置されている発熱部である電気熱変換体に電気信号を供給して発熱させる駆動手段である駆動回路より吐出信号を供給する、つまり、記録情報に対応して記録液（インク）に核沸騰現象を越え、膜沸騰現象を生じるような急速な温度上昇を与えるための少なくとも一つの駆動信号を印加することによって、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る。このように記録液（インク）から電気熱変換体に付与する駆動信号に一対一に対応した気泡を形成できるため、特にオンデマンド型の記録法には有効である。この気泡の成長、収縮により吐出口を介して記録液（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記録液（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。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なうことができる。
【００８０】
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、液流路、電気熱変換体を組み合わせた構成（直線状液流路又は直角液流路）の他に、米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第４４５９６００号明細書に開示されているように、熱作用部が屈曲する領域に配置された構成を持つものにも本発明は有効である。
【００８１】
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口とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０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させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構成を有するものにおいても本発明は有効である。
【００８２】
さらに、本発明が有効に利用される記録ヘッドとしては、記録装置が記録可能である記録媒体の最大幅に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがある。このフルラインタイプの記録ヘッドは、上述した明細書に開示されているような記録ヘッドを複数組み合わせることによってフルライン構成にしたものや、一体的に形成された一個のフルライン記録ヘッドであってもよい。
【００８３】
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。
【００８４】
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するモードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構成したものか、複数個の組み合わせで構成したものかのいずれでもよいが、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。
【００８５】
本発明において、上述した各インクにたい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。
【００８６】
さらに加えて、本発明のインクジェット記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として用いられるものの他、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よい。
【００８７】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００８８】
超小型で部品の製造コストが低くしかも組み付けが簡単であり回転性能等も安定したマイクロマシンを実現できる。このようなマイクロマシンをマイクロポンプとして液体噴射記録ヘッドに組み込むことで、常時良好な液体（インク）吐出性能を維持する液体噴射記録装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例によるマイクロポンプをその一部を破断した状態で示す一部破断斜視図である。
【図２】図１の装置の基板の内部構造を示す模式断面図である。
【図３】図１の装置の発熱部とその接続配線を説明する説明図である。
【図４】図１の装置の発熱部の電気回路を説明する説明図である。
【図５】図１の装置の回転子を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）は立面図である。
【図６】図１の装置の回転子の回転原理を説明する説明図である。
【図７】第２実施例によるマイクロモータをその一部を破断した状態で示す一部破断斜視図である。
【図８】第１実施例のマイクロポンプを用いた液体噴射記録ヘッドの主要部を一部破断して示す一部破断斜視図である。
【図９】図８の液体噴射記録ヘッドを用いた液体噴射記録ヘッドカートリッジを分解した状態で示す分解斜視図である。
【図１０】図９の液体噴射記録ヘッドカートリッジを組み立てた状態で示す斜視図である。
【図１１】液体噴射記録装置の全体を示す斜視図である。
【図１２】フルラインタイプの液体噴射記録ヘッドを示す模式斜視図である。
【図１３】図１２の液体噴射記録ヘッドを搭載する液体噴射記録装置を示す模式斜視図である。
【図１４】従来例による液体噴射記録ヘッドの主要部を一部破断した状態で示す一部破断部分斜視図である。
【符号の説明】
１，５１，８１    基板
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，５１ａ，８１ａ    発熱部
２，５２，８２    天板
２ａ，８２ｆ    ポンプ室
２ｂ    吸引口
２ｃ    排出口
３，８３    回転子
３ａ〜３ｃ，５３ａ    羽根
５２ａ    ロータ室
５３    ロータ
５４    スピンドル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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