(57)【要約】【課題】インクジェット記録ヘッド及び該インクジェット記録ヘッドを搭載する記録装置において、気体を存在させるバッファ室の洗浄が充分に行えるとともに、バッファ室の形成に追加工工程を必要とせず、インク吐出時の流路内のインク振動を抑え安定した吐出状態を保ち常に高品位な画像を得ることを目的とする。【解決手段】吐出口とインク流路を有する液体吐出ヘッドユニットと液体を貯溜する液体容器が保持可能で液体吐出ヘッドユニットに液体を供給する供給路を持つ液体容器ホルダユニットを有するインクジェット記録ヘッドにおいて、液体吐出ヘッドユニットが液体容器ホルダユニットに結合されることによって液体供給路に気体を存在させるバッファ室が形成される構成。【選択図】　　　図１
2004042613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するための吐出口と、該吐出口に連通する流路と、該インク流路にインクを供給するための共通液室と、インクを吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有する素子基板と、を備えるインクジェット記録ヘッドであって、
該インクジェット記録ヘッドは、さらに前記共通液室および前記共通液室に対して連通する複数の通路が設けられた、素子基板を支持する支持体を有し、該複数の通路のうち一部がインク供給路として用いられるとともに、一部が通路の共通液室と連通する側と反対側の端部を遮蔽されることで空気保持部として用いられることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記通路の端部はインクタンクからのインクを前記流路に供給するインク供給ユニットによって遮蔽されるものである。
【請求項３】
請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記共通液室は前記支持体の前記素子基板側に設けられている。
【請求項４】
請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記複数の通路のうち、前記共通液室の中央に連通する通路がインク供給路となっているとともに、前記共通液室の端部に連通する通路が前記空気保持部となっている。
【請求項５】
請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記空気保持部とインク供給路の連通部は前記素子基板の吐出口と対向する位置に設けられている。
【請求項６】
請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記空気保持部とインク供給路の連通部は前記素子基板の吐出口配列方向に対し略平行に形成されている。
【請求項７】
インクを吐出するための吐出口と、該吐出口に連通する流路と、該インク流路にインクを供給するための共通液室と、インクを吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有する素子基板と、を備えるインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
該インクジェット記録ヘッドは、さらに前記共通液室および前記共通液室に対して連通する複数の通路が設けられた、素子基板を支持する支持体を有し、
該支持体に前記素子基板を接合した後、該複数の通路のうちの一部が通路の共通液室と連通する側と反対側の端部を遮蔽されることで空気保持部が形成されることを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記通路の端部はインクタンクからのインクを前記流路に供給するインク供給ユニットによって遮蔽されるものである。
【請求項９】
請求項８に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記インク供給ユニットはインク供給路の周囲をシールするシール部材を有し、該シール部材により前記通路の端部が遮蔽される。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙や布などの記録媒体に対しインクを吐出させて記録を行うインクジェット記録ヘッド、この記録ヘッドを用いたプリント装置及びこの記録ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来プリンタ、複写機、ファクシミリ等のプリント装置は、画像情報に基づき被記録材上にドットパターンからなる画像を記録していくよう構成されている。前記プリント装置は、そのプリント方式により、インクジェット方式、ワイヤドット式、サーマル式、レーザービーム式等に分けることができ、そのうちインクジェット式はインクジェット記録ヘッドを備え、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飛翔液滴と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構成されている。中でも熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット記録ヘッドは、記録用のインク滴を吐出して飛翔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可能であるほか全体的にコンパクト化も容易であること等の利点があるため実用化されている。また近年においては高速記録の要求からインクジェット記録ヘッドに配列されるノズル数も多ノズル化されるようになってきている。
【０００３】
ところでインクジェット方式では流体であるインクを取り扱うために、連続駆動に伴うインク振動により吐出口部分でメニスカス振動を大きく乱し画像品位の劣化を発生させることがある。特に高密度に多ノズル配列されたインクジェット記録ヘッドにおいては単位時間あたりのインク流量が多く、吐出が停止された時のタンク系のインクが前方へ移動しようとする慣性力も大きくなり、この慣性力によりノズルに正圧がかかりメニスカスが飛び出した状態になる。このときに次の印字信号が入ると小さなインク滴が飛び散る、いわゆるスプラッシュ状の印字になってしまう。図６は従来のインクジェット記録ヘッドで所定の吐出をしたときの吐出パルスに対するインク流路内の圧力振動波形を示した図である。図６における「Ａ」、「Ｂ」及び「Ｃ」は「吐出開始前の期間」、「吐出動作中の期間」及び「吐出停止直後の期間」をそれぞれ示している。吐出停止後の流路内の圧力振動振幅が大きく正圧とになっており、この振動が次の吐出時のメニスカス振動を乱すことになる。このような現象を解決する方法としては、フィルタ径やインク流路の変更により流抵抗調整を行いメニスカス振動を安定させたり、インクの途中経路にバッファ室を設け気泡を持たせることで圧力振動を吸収する方法などがある。このバッファ室を用いる方法は圧力振動を抑える手段として有効であり、多くのインクジェット記録ヘッドにおいて採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来はヘッドユニット（素子基板）とタンクとをつなぐ流路部分にバッファ室を設けていたが、ヘッドユニットから遠いため、全体的なリフィルについては効果があるものの、急激な変化にまで対応できるとは限らなかった。そのため、ヘッド近くに大容量のバッファ室を設けたいという要望があった。
【０００５】
また、バッファ室の形状はバッファ室内の気体がインクと置換されることを防ぐ為、あらかじめ閉塞空間とし液体が入りにくい構造をとる必要性がある。この場合、このバッファ室にあらかじめごみ等が侵入していると洗浄では除去しにくく、使用中にこのごみが流路内に入り込んでしまい残った塵などにより印字不良を引き起こす虞もあった。
【０００６】
さらには、洗浄後の乾燥に長い時間を要していたりもした。
【０００７】
本発明は上述の課題を解決すべく、成されたもので、素子基板の近くに大容量のバッファ室を備えることができるとともに、気体を存在させるバッファ室の洗浄が充分に行えるインクジェット記録ヘッドおよび該インクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本願発明は、インクを吐出するための吐出口と、該吐出口に連通する流路と、該インク流路にインクを供給するための共通液室と、インクを吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有する素子基板と、を備えるインクジェット記録ヘッドであって、該インクジェット記録ヘッドは、さらに前記共通液室および前記共通液室に対して連通する複数の通路が設けられた、素子基板を支持する支持体を有し、該複数の通路のうち一部がインク供給路として用いられるとともに、一部が通路の共通液室と連通する側と反対側の端部を遮蔽されることで空気保持部として用いられることを特徴とする。
【０００９】
また、インクを吐出するための吐出口と、該吐出口に連通する流路と、該インク流路にインクを供給するための共通液室と、インクを吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有する素子基板と、を備えるインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、該インクジェット記録ヘッドは、さらに前記共通液室および前記共通液室に対して連通する複数の通路が設けられた、素子基板を支持する支持体を有し、該支持体に前記素子基板を接合した後、該複数の通路のうちの一部が通路の共通液室と連通する側と反対側の端部を遮蔽されることで空気保持部が形成されることを特徴とする。
【００１０】
上記の構成により、素子基板の近くに大容量のバッファ室を設けることができるとともに、気体を存在させるバッファ室の洗浄が充分に行え、インク吐出のインク振動による流路内の圧力振動を抑え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可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は本実施形態の液体吐出ヘッドユニット１の模式図であり、図１（ａ）は分解斜視図、図１（ｂ）は組み立てた状態の斜視図、図１（ｃ）は枠体２０の部分断面図を示している。図２はこの液体吐出ヘッドユニット１の部分断面正面図である。図３は、液体吐出ヘッドチップ３１部分の模式的断面図である。
【００１３】
この液体吐出ヘッドユニット１は、全体の土台となるアルミ製の土台板１０と、その中央に直立し、正面から見てＴ字状になるように取付けられているセラミック製の枠体２０と、その両側面に接合されて設けられている２つのチップユニット３０と、枠体２０と２つのチップユニット３０の上方に被せるようにして接合されているステンレス製の前面キャップ４０とを有している。
【００１４】
土台板１０は、その上面の四隅に一段低くなっている部分を有している。この低くなっている部分の内、正面側の２つの部分は、正面および側面に少し張り出しており、本体取付基準１３になっている。すなわち、この取付基準１３の、左に張り出した端面はＸ方向取付基準１３ｘ、正面に張り出した端面はＹ方向取付基準１３ｙ、上面はＺ方向取付基準１３ｚとして、それぞれ所定の面精度に加工されており、液体吐出ヘッドユニット１の、本体に対する位置決め基準として用いられる。土台板１０には、後述する液体容器ホルダユニットへの取付け用の取付用穴１２が、一段高くなった部分の四隅に土台板１０を貫通して開口されている。土台板１０の中央部には、ヘッドカートリッジの液体供給部が挿入される開口部１４が設けられており、その前後の位置には枠体２０の取付け用のビス２４が係合されるビス穴１１が設けられている。
【００１５】
枠体２０には、上方に延びている中央部の前後に枠体取付用穴２１が貫通して開口された板状の取付部が設けられている。枠体２０はビス２４を枠体取付用穴２１に通して土台板１０のビス穴１１に係合させて締め付けることにより、土台板１０上に接合されている。枠体２０の中央部内には、図１（ｃ）に示すように下面から上方に延び、それぞれ左右の面に開口された液体供給口２２に連通している少なくとも２つの液体供給路２３とバッファ室２５が設けられている。このとき、バッファ室は液体供給路と同様に下面に開口部を有しておりこのままではバッファ室としての機能は持たない。しかしながら枠体２０をウォータージェット等を用いて洗浄する過程において、開口されていることによりバッファ室内の塵はバッファ室から液体供給口２２を経由し外部に排出され、バッファ室の洗浄が可能となった。液体供給路２３及びバッファ室２５の下面の開口部は、土台板１０の開口部１４内に位置している。枠体２０の側面の、液体供給口２２が設けられこの部分にチップユニット３０が接合されて設けられている。
【００１６】
チップユニット３０は、液体吐出を行う液体吐出ヘッドチップ３１と、それに電気的に接続されており、駆動信号を伝達するフレキシブルケーブル３３と、これらを支持する、アルミナからなるベースプレート３４とから構成されている。
【００１７】
液体吐出ヘッドチップ３１は、液体を加熱して発泡させる複数のヒータ（吐出エネルギー発生素子）３５ａが所定の間隔で複数並んで形成されており、またこれらのヒータ３５ａに信号を伝える不図示の電気配線などが形成されたヒータボード３５を有している。ヒータボード３５上には、各ヒータ３５ａ上を通る液流路の側壁を形成する流路壁３５ｃと、各液流路に液体を供給する共通液室の側壁を形成する液室壁３５ｄとが形成されており、これらの上にＳｉからなる天板３６が貼り合わされている。天板３６には共通液室に連通する液体受給口３６ａが貫通して開口されている。ヒータボード３５ｅの、液室の外側まで下方に延びている部分にはパンプ３５ｅ設けられており、それにフレキシブルケーブル３３が接合され電気的に接続されている。
【００１８】
ヒータボード３５と天板板３６とによって形成されている液流路の上方端部には、各液流路に連通する吐出口３２ａが開口されているオリフィスプレート３２が接合されている。オリフィスプレート３２の接合面には、各液流路に対応してその中に入り込むように突出している凸部３２ｂが形成されている。このような凸部３２ｂを設けることにより、液流路と吐出口３２ａとを精度よく位置決めすることができ、しかもオリフィスプレート３２ａの接合強度を高めることができる。
【００１９】
各液流路内には、ヒータ３５ａの上方に所定の間隔を置いて配置されるように片持梁状に支持されており、気泡の発生に起因して生じる圧力によって変位する可動部を有する、ＳｉＮからなる可動部材３５ｂが形成されている。天板３６には、可動部材３５ｂの可動部から所定の間隔を置いて配置されるように液流路内に突出しており、可動部材３５ｂの変位を規制する変位規制部材３６ｂが形成されている。このような可動部材３５ｂおよび変位規制部材３６ｂを設けることにより、ヒータ３５ａでの気泡の発生によって生じる圧力を効果的に吐出口３２ａ側に導き、効率的に液体を吐出させるようにできるなどの利点が得られる。
【００２０】
液体吐出ヘッドチップ３１とフレキシブルケーブル３３とは、ベースプレート３４上に接合されてチップユニット３０を構成している。そして、チップユニット３０は、液体吐出ヘッドチップ３１の液体受給口３６ａと枠体２０の液体供給口２２とが連通するように、枠体２０の両側に接着剤によって接合されている。接着剤は、液体吐出ヘッドチップ３１の、液体受給口３６ａが開口された面には塗布されおらず、この面の両側の面と、枠体２０の側面の液体供給口２２が設けられた面以外の箇所に塗布されている。チップユニットとしては、片側に黒１色、もう一方の側にイエロー、マゼンダ、シアンの３色のインクを吐出するものが配置されている。３色のインクを吐出するヘッドチップでは、共通液室および液体受給口３６ａが各色用のもの毎に分けて設けられている。
【００２１】
フレキシブルケーブル３３には、液体吐出ヘッドチップ３１に接合された端部の反対側の端部に、本体側と電気的に接続されるコンタクトパッド３３ａが形成されている。フレキシブルケーブル３３は、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープ上にプリント配線を形成して構成されたものであり、可撓性を有しており、ベースプレート３４に沿って下方に延びた部分で曲げられ、コンタクトパッド３３ａが形成された端部が土台板１０の上面に位置するように配置され、そこにホットメルトシート１５によって接合されている。
【００２２】
前面キャップ４０にはオリフィスプレート３２の上方の位置に、オリフィスプレート３２よりも狭い開口部４１が設けられており、前面キャップ４０の開口部４１の縁が、オリフィスプレート３２の四方の側辺が露出しないようにその上に位置している。前面キャップ４０の上面はテフロン（Ｒ）（Ｒ）コーティングされており、オリフィスプレート３２とほぼ同等の撥水性を有している。前面キャップ４０の前後の面には、ＵＶ接着剤用穴４２が設けられている。ＵＶ接着剤用穴４２は、前面キャップ４０の下面から延び、その中途の上端付近で部分的に幅が狭くなった狭窄部が設けられ、その狭窄部より先端側は広い幅を有する円形の部分になる形状を有している。　ＵＶ接着剤用穴４２の上端の円形の部分内にはＵＶ接着剤４３が塗布され固化されており、これによって、荷重が加わっても、固化されたＵＶ接着剤４３が　ＵＶ接着剤用穴４２の円形の部分の上側の縁および下側の狭窄部に引っ掛り、前面キャップ４０が上下に動かないようになっている。前面キャップ４０は、さらに、枠体２０およびチップユニット３０との間に注入された封止剤４４によって固定されている。
【００２３】
このように前面キャップ４０は、オリフィスプレート３２の周囲を覆い、またオリフィスプレート３２よりも上方に突出しており、この状態でしっかりと固定されている。このような前面キャップ４０を設けることにより、外部から吐出口３２ａを有するオリフィスプレート３２に力が加わり、傷がついたり変形したりして液体吐出精度に影響が生じることを防止できる。また、前面キャップ４０の上面に施されているテフロン（Ｒ）（Ｒ）コーティングは高い耐久性を有しており、多少の外力が加わっても撥水性が失われることはなく、経時劣化も少ない。
【００２４】
液体吐出ヘッドユニット１は、図４，５、の模式図に示すように液体容器ホルダユニットに搭載される。図４（ａ）は、この液体容器ホルダユニット搭載時の側面図、図４（ｂ）は背面図、図４（ｃ）は下面図を示している。図５（ａ）は、液体吐出ヘッドユニット１と液体容器ホルダの分解断面図、図５（ｂ）はこの液体容器ホルダユニットの、液体吐出ヘッドユニット１の取付部部分の断面図を示している。
【００２５】
この液体容器ホルダユニットは、液体吐出ヘッドユニット１に供給する液体を貯溜する不図示の液体容器を着脱自在に保持可能な液体容器ホルダ６０を有している。液体容器ホルダ６０は、上面が開口された箱状の形状を有しており、イエロー、マゼンダ、シアンの３色のインクを貯溜する液体容器と、これよりも少し大きい、黒のインクを貯溜する液体容器を内部に保持可能である。液体容器ホルダ６０の底部には、液体容器の液体供給部に接続されるジョイト部６１が設けられている。ジョイント部６１には、この部分からの液体の蒸発を防止するために、シールゴム６４が装着されている。ジョイント部６１内には液体導入路６３が設けられている。液体導入路６３は、液体容器ホルダ６０の下面に突出するように設けられている液体供給部６２内まで連通している。液体供給部６２には、液体導入路６３が、液体吐出ヘッドユニット１の液体供給路２３の開口部に対応して複数開口している。また枠体２０のバッファ室２５に対応する位置には、液体導入路６３とは連通しない構成で液体容器ホルダの下面に突出すようにダミー液体供給部６８が設けられている。
【００２６】
液体吐出ヘッドユニット１は、その枠体２０と液体容器ホルダ６０の液体供給部６２とが、枠体２０の液体供給路２３の開口部と液体供給部６２の液体導入路６３の開口部とに対応する位置に貫通孔を有する、弾性材からなるジョイントシール部材６５を間に挟んで当接されるように、液体容器ホルダ６０の下面にビス３によって接合されている。この枠体２０と液体供給部６２との、ジョイントシール部材６５を介した当接部は、４つのビス止め位置のほぼ中央に位置しており、４つのビス３を絞めることにより、ジョイントシール部材６５を効果的に締め付け、液体容器ホルダ６０の液体導入路６３と液体吐出ヘッドユニット１の液体供給路２３とを良好に連通させることができる。また液体容器ホルダ６０の枠体２０に設けられたバッファ室２５の開口部に対応した箇所には流路は設けられておらず、ジョイントシール部材６５を挟んで結合されることによってバッファ室２５の開口部はシールされる。これによりバッファ室は初めて閉塞領域となる。このように、新たな工程及び部材を追加することなく吐出時のインク振動を吸収するバッファ室を形成することができた。本実施例においては、枠体２０と土台１０が分離された構成で行ったが樹脂等の一体成形部品においても同様の効果は得られる。インク吸引時にはバッファ室２５は閉塞空間となっている為インクは入っていかず気体が保持される。このバッファ室内の気体によりインク吐出時の圧力振動が吸収され良好な印字結果を得ることが出来た。
【００２７】
図７は本実施形態におけるインク吐出時の流路内圧力振動波形を示すもので、インク吐出後の圧力振動が抑制されていることがわかる。このようなインクジェット記録ヘッドが搭載される液体吐出装置は、被記録媒体上にインクを吐出し着弾させて画像を形成するプリンタなどとして利用される。インクジェット記録ヘッドは、液体吐出装置本体のキャリッジに搭載される。そして、キャリッジは、吐出口３２ａを被記録媒体の記録面に所定の間隔を置いて対向させる位置にインクジェット記録ヘッドを保持し、記録面上で移動させる。この移動時に、所定のタイミングでヒータ３５ａが駆動され、インクが吐出されて被記録媒体上の所定の位置に着弾される。
【００２８】
（第２の実施形態）
以下図面を用いて本発明の第２の実施形態について説明していく。本発明の第２の実施形態における液体吐出ヘッドユニットの分解斜視図を図８に、液体吐出ユニットと液体容器ホルダユニットの模式的断面図を図９に示す。
【００２９】
図８に示すように本実施形態のインクジェット記録ヘッドにおいて、バッファ室２５は液体供給口２２には連通せず、両サイドとも貫通構造となっている。これによりバッファ室２５の洗浄は更に容易になるとともに、枠体２０を成形するための金型構造も簡単になる。先に説明した液体吐出ヘッドユニットの組み立て工程における封止剤によってバッファ室２５の開口部２５（ｂ）はシールされバッファ室としての空間を形成することになる。封止工程は液体吐出ヘッドユニットの組み立てにおける通常工程であり、特に開口部２５（ｂ）のシールにおいて追加工程は必要としない。このままではインク流路とバッファ室２５は連通しておらずバッファ室としての機能は持たない。
次に図９に示すように液体吐出ヘッドユニットと液体容器ホルダユニットの結合においてバッファ室２５は液体容器ホルダユニットのバッファ室連通路６７を介して液体導入路と連通する。これによりインク吐出時の流路内の圧力振動を吸収する気体を存在させるバッファ室が形成される。
【００３０】
（第３の実施形態）
図１０〜１２は本発明における第３の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す模式的分解斜視図である。インクジェット記録ヘッドＨ１００１に搭載されている記録ヘッドは、電気信号に応じてインクに対して膜沸騰を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たバブルジェット（登録商標）方式の記録ヘッドであり、電気熱変換体とインク吐出口とが対向するように配置された、いわゆるサイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドである。本実施形態においては電気熱変換体を用いた方式で行ったが、電気信号を圧力振動に変換するピエゾ素子を用いてインク吐出を行うインクジェット記録装ヘッドにも有効な手段である。
【００３１】
インクジェット記録ヘッドＨ１００１は、図１０の分解斜視図に示すように、液体吐出ヘッドユニットＨ１００２と液体容器ホルダユニットＨ１００３から構成されており、液体吐出ヘッドユニットＨ１００２は、液体容器ホルダユニットＨ１００３のビス止めボス部Ｈ１５０３にビスＨ２４００によって取付け固定される。また電気コンタクト基板Ｈ２２００は電気フレキケーブルＨ１３００の折り曲げを行い液体容器ホルダユニットＨ１００３の端子結合部Ｈ１５０２に電気コンタクト基板Ｈ２２００に設けた端子結合穴Ｈ１３０３を介して固定される。電気コンタクト基板Ｈ２２００の固定はビス締結またはボス溶着等で行うことが可能である。さらに、図１２の分解斜視図に示すように、液体吐出ヘッドユニットＨ１００２は、第１の記録素子基板Ｈ１１００、第２の記録素子基板Ｈ１１０１、第１のプレートＨ１２００、電気フレキケーブルＨ１３００、電気コンタクト基板Ｈ２２００、第２のプレートＨ１４００で構成されている。また、液体容器ホルダユニットＨ１００３は、液体容器ホルダＨ１５００にジョイントシール部材Ｈ２３００が取付けられている。
【００３２】
液体吐出ヘッドユニットＨ１００２において、第１のプレートＨ１２００は、例えば、厚さ０．５〜１０ｍｍのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）材料で形成されている。第１のプレートＨ１２００の素材は、アルミナに限られることなく、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の材料の線膨張率と同等の線膨張率を有し、かつ、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の材料の熱伝導率と同等もしくは同等以上の熱伝導率を有する他の材料で作られてもよい。そこで、第１のプレートＨ１２００の素材は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ジルコニア、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）のうちいずれであってもよい。第１のプレートＨ１２００には、液体供給路Ｈ１２０１として、第１の記録素子基板Ｈ１１００にブラックのインクを供給するためのものと第２の記録素子基板Ｈ１１０１にシアン、マゼンタ、イエローのインクを供給するためのものとが形成されている。また、両側部には、液体容器ホルダユニットＨ１００３との接続用のビス止め部Ｈ１２０２が形成されている。
【００３３】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、それぞれ、使用頻度の高いブラックのインク用の第１の記録素子基板Ｈ１１００の構成および第２の記録素子基板Ｈ１１０１を説明するために一部破断して示す斜視図である。
【００３４】
第１の記録素子基板Ｈ１１００には、例えば、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板Ｈ１１１０に、インク流路である長溝状の貫通口である共通液室Ｈ１１０２が形成されている。共通液室Ｈ１１０２を挟んだ両側には、電気熱変換素子Ｈ１１０３がそれぞれ１列ずつ並べて配置されて形成されており、さらに電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するＡｌなどからなる不図示の電気配線が形成されている。これら電気熱変換素子Ｈ１１０３と電気配線とは成膜技術により形成されている。電気熱変換素子Ｈ１１０３は、各列千鳥状に配列されて、すなわち各列の吐出口の位置が、その並び列方向に直交する方向に並ばないように少しずれて配置されている。さらに、この電気配線に電力を供給するための電極部Ｈ１１０４が電気熱変換素子Ｈ１１０３の両外側の側辺に沿って配列して形成されており、電極部Ｈ１１０４上にはＡｕなどからなるバンプＨ１１０５が形成されている。
【００３５】
そして、Ｓｉ基板Ｈ１１１０上の、これらが形成された面上には、電気熱変換素子Ｈ１１０３に対応したインク流路を形成するインク流路壁Ｈ１１０６とその上方を覆う天井部とを有し、天井部に吐出口Ｈ１１０７が開口された、樹脂材料からなる構造体がフォトリソ技術によって形成されている。吐出口１１０７は、電気熱変換素子Ｈ１１０３に対向して設けられており、吐出口群Ｈ１１０８を形成している。この第１の記録素子基板Ｈ１１００において、共通液室Ｈ１１０２から供給されたインクは各電気熱変換素子Ｈ１１０３の発熱によって発生した気泡の圧力によって、各電気熱変換素子Ｈ１１０３に対向する吐出口１１０７から吐出される。
【００３６】
一方、第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、シアン、マゼンタ、イエローの３色のインクを吐出させるためのものであり、３個の共通液室Ｈ１１０２が並列して形成されている。それぞれの液体供給路Ｈ１１０２を挟んでその両側に電気熱変換素子Ｈ１１０３とインク吐出口Ｈ１１０７とが一列に並んで千鳥状に配置されて形成されている。そしてＳｉ基板Ｈ１１１０には、第１の記録素子基板Ｈ１１００と同じように電気配線、電極部Ｈ１１０４などがさらに形成されており、その上に樹脂材料でフォトリソ技術によってインク流路壁Ｈ１１０６やインク吐出口Ｈ１１０７が形成されている。そして第１の記録素子基板と同様に電気配線に電力を供給するための電極部Ｈ１１０４にはＡｕなどからなるバンプＨ１１０５が形成されている。
【００３７】
記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１は、そのそれぞれの共通液室１１０２が第１のプレートＨ１２００の液体供給路Ｈ１２０１にそれぞれ連通するように接続され、かつ、それぞれが、第１のプレートＨ１２００に対して精度良く位置するように接着固定される。
【００３８】
第２のプレートＨ１４００は、例えば、厚さ０．５〜１ｍｍの一枚の板状部材であり、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などのセラミックや、Ａｌ、ＳＵＳなどの金属材料で形成されている。そして、第１のプレートＨ１２００に接着固定された第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１とのそれぞれの外形寸法よりも大きな２つの開口部を有する形状となっている。第２のプレート１４００は第１のプレートＨ１２００に第２の接着剤により接着されている。これによって、電気フレキケーブルＨ１３００を接着した際に、電気フレキケーブルＨ１３００を第１の記録素子基板Ｈ１１００および第２の記録素子基板Ｈ１１０１に接着面平面上で接触して電気接続できるようになっている。
【００３９】
電気フレキケーブルＨ１３００は、第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１に対してインクを吐出するための電気信号を印加する電気信号経路を形成するものである。電気フレキケーブルＨ１３００には、それぞれの記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１に対応する２つの開口部が形成されている。この開口部の縁付近には、それぞれの記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の電極部Ｈ１１０４に接続される電極端子Ｈ１３０１が形成されている。電気フレキケーブルＨ１３００の端部には、外部との電気接続端子を有する電気コンタクト基板Ｈ２２００と電気的接続を行うための電気端子接続部Ｈ１３０３が形成されており、電極端子Ｈ１３０１と電気端子接続部Ｈ１３０２は連続した銅箔の配線パターンでつながっている。
【００４０】
電気フレキケーブルＨ１３００は裏面で第３の接着剤によって第２のプレートＨ１４００の下面に接着固定され、さらに、第１のプレートＨ１２００の一側面側に折り曲げられ、第１のプレートＨ１２００の側面に接着固定されている。第３の接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした厚さ１０〜１００μｍの熱硬化接着剤が使用されている。
【００４１】
電気フレキケーブルＨ１３００と第１の記録素子基板Ｈ１１００および第２の記録素子基板Ｈ１１０１との電気的な接続は、例えば、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の電極部Ｈ１１０４と電気フレキケーブルＨ１３００の電極端子Ｈ１３０１とを熱超音波圧着法により電気接合させることにより行われている。そして、第１の記録素子基板Ｈ１１００および第２の記録素子基板Ｈ１１０１と電気フレキケーブルＨ１３００との電気接続部分は、第１の封止剤Ｈ１３０４と第２の封止剤Ｈ１３０５によって封止されており、これによって電気接続部分がインクによる腐食や外的衝撃から保護されている。第１の封止剤Ｈ１３０４は、主に電気フレキケーブルの電極端子Ｈ１３０１と記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の電極部Ｈ１１０４との接続部の裏側からの封止と記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の外周部分の封止とに用いられており、第２の封止剤Ｈ１３０５は、接続部の表側からの封止に用いられている。
【００４２】
電気フレキケーブルＨ１３００の端部には、電気コンタクト基板Ｈ２２００が異方性導電フィルムなどを用いて熱圧着して電気的に接続されている。図１４は図１０〜１２に示すインクジェット記録ヘッドの第一の記録素子基板Ｈ１１００部における吐出口配列方向の断面を示す模式的拡大断面図である。液体吐出ヘッドユニットＨ１００２を構成する第一のプレートＨ１２００には、液体供給路Ｈ１２０１の両端に連通する泡バッファ室Ｈ１２０３（ａ）、Ｈ１２０３（ｂ）が設けられている。このとき泡バッファ室はＨ１２０３（ａ）、Ｈ１２０３（ｂ）は一方をインク供給路に連通し、もう一方を第一のプレートＨ１２００を貫通して外部に開放する開口部Ｈ１２０３（ｃ），Ｈ１２０３（ｄ）が構成されている。外部に対し開口して液体吐出ヘッドユニットＨ１００２に形成された泡バッファ室Ｈ１２０３（ａ）、Ｈ１２０３（ｂ）は、液体吐出ヘッドユニットＨ１００２が液体容器ホルダユニットＨ１００３に接続されることによって液体容器ホルダユニットＨ１００３に設けられたジョイントシールＨ２３００で開口部Ｈ１２０３（ｃ），Ｈ１２０３（ｄ）が閉栓される。
【００４３】
これによって液体供給路Ｈ１２０１に連通し気体を存在させる閉塞空間がインク供給路に形成され、インク吐出時に発生する圧力振動を抑制することが可能となる。本実施例においては第一のプレートＨ１２００の厚みを約４ｍｍとし泡バッファ室Ｈ１２０３（ａ）、Ｈ１２０３（ｂ）を液体供給路Ｈ１２０１に連通するφ１．０の完通穴とする構成で行ったが、各サイズはこれに限られたものでなくインクジェット記録ヘッドのサイズに合わせて設定して良い。また本実施形態においてはブラックインクの供給路に泡バッファ室を形成する構成を示したが、泡バッファ室はカラーインクの供給路にも同様に形成することが可能である。
【００４４】
この構成によれば、インクに対し吐出エネルギーを付与する電気熱変換体またはピエゾ素子とインク吐出口とが対向するように配置されたサイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドにおいても、新たな工程及び部材を追加することなく、洗浄性に優れ、吐出時のインク振動を吸収するバッファ室を形成することが可能となる。
【００４５】
（第４の実施形態）
図１５は本発明の第４の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドを示す模式的断面図であり、泡バッファ室Ｈ１２０４（ａ）、Ｈ１２０４（ｂ）の形成位置が第３の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドと異なる構成となっている。第３の実施形態と同じ構成部については同一の符号を付し説明を省略する。図１５において泡バッファ室Ｈ１２０４（ａ）、Ｈ１２０４（ｂ）は第一のプレートＨ１２００に形成されており、記録素子基板Ｈ１１００と第一のプレート１２００の接合面からの距離が大きくなるよう記録素子基板中央に寄せて形成されている。第１のプレートＨ１２００の液体供給路Ｈ１２０１は、記録装置（不図示）によるインク吸引回復時の回復性を良くするため液体容器ホルダユニットＨ１００３との接続部から記録素子基板Ｈ１１００に向かって吐出口配列方向に連続的に傾斜面を持って広がるよう構成されている。このとき泡バッファ室Ｈ１２０４（ａ）、Ｈ１２０４（ｂ）と液体供給路Ｈ１２０１に直接傾斜面に連通する場合、液体容器ホルダユニットＨ１００３側から供給されるインクが液体供給路Ｈ１２０１の傾斜面に沿って流れるとき、バッファ室の内面に触れバッファ室内に侵入し易くなる。これを回避する為液体供給路傾斜面に記録素子基板Ｈ１１００と平行となる面を形成し、この平行面に泡バッファ室を連通させる構成を取っている。この構成によれば記録素子基板Ｈ１１００接合時の接着剤が泡バッファ室へ侵入する危険性が無くなくなり、より安定して泡バッファ室を形成することが可能となる。泡バッファ室Ｈ１２０４（ａ）、Ｈ１２０４（ｂ）をインク供給路Ｈ１２０１の端部に設けた場合端部吐出口へもインクが十分に供給されるよう端部吐出口からある程度の距離を持って泡バッファ室を形成する必要があるが、この場合各吐出口からの距離も持って形成されているためその必要が無く、インクジェット記録ヘッドをよりコンパクト化することが可能となる。
【００４６】
なお、上述した実施形態はバッファ室となる通路をいずれもシールゴムによって遮蔽していたが、本発明はこれに限られることなく、別部材により遮蔽するものでもかまわない。
【００４７】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明のインクジェット記録ヘッドは、液体吐出ヘッドユニットと液体容器ホルダユニットが結合されて気体を存在させるバッファ室が形成される構成であることから、バッファ室を閉塞区間とする為の工程を必要とせず、製造工程を簡略化できる効果がある。さらに、液体吐出ヘッドユニットと液体容器ホルダユニットが結合されるまでバッファ室は外部に対し開口していることからバッファ室の洗浄も充分に行うことが可能であり、バッファ室に残っている塵などが印字途中にインク中に流出して印字不吐などを引き起こすことを防止することができる。また、バッファ室の存在により印字における吐出口でのメニスカス振動が抑制され、吐出特性への悪影響を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における液体吐出ヘッドユニットの模式図であり、図１（ａ）は分解斜視図、図１（ｂ）は組み立てた状態の斜視図、図１（ｃ）は枠体２０の部分断面斜視図である。
【図２】図１の液体吐出ヘッドユニットの部分断面正面図である。
【図３】図１の液体吐出ヘッドユニットの、液体吐出ヘッドチップ部分の模式的断面図である。
【図４】本発明の実施形態におけるヘッドカートリッジの模式図であり、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は背面図、図４（ｃ）は下面図である
【図５】図４のヘッドカートリッジの、液体吐出ヘッドユニットと液体容器ホルダユニットの結合を示す模式的断面図であり、図５（ａ）は結合前状態を示す断面図、図５（ｂ）は結合時の状態を示す断面図である。
【図６】従来からのインクジェット記録ヘッドで所定の吐出をしたときの吐出パルスに対するインク流路内の圧力振動波形を示した図である。
【図７】本発明のインクジェット記録ヘッドの流路内圧力振動波形を示す図である。
【図８】本発明第２の実施形態の液体吐出ヘッドユニットと液体容器ホルダユニットを示す模式的断面図である。
【図９】液体吐出ユニットと液体ホルダユニットの模式的断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドを示す模式的斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの模式的分解斜視図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドをさらに分解して示す模式的分解斜視図である。
【図１３】図１０〜１２のインクジェット記録ヘッドにおける第１および第２の記録素子基板を、これらの記録素子基板の一部を破断して示す模式的斜視図である。
【図１４】図１０〜１２のインクジェット記録ヘッドの、液体吐出ヘッドユニットと液体容器ホルダユニットの結合を示す模式的断面図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの断面を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１　液体吐出ヘッドユニット
２　ヘッドカートリッジ
１０　土台板
１１　ビス穴
１２　取付用穴
１３　取付基準
１３ｘ　Ｘ方向取付基準
１３ｙ　Ｙ方向取付基準
１３ｚ　Ｚ方向取付基準
１４　開口部
１５　ホットメルトシート
２１　枠体取付用穴
２２　液体供給口
２３　液体供給路
２４　ビス
２５　バッファ室
３０　チップユニット
３１　液体吐出チップ
３２　オリフィスプレート
３２ａ　吐出口
３２ｂ　凸部
３３　フレキシブルケーブル
３４　ベースプレート
３５　ヒータボード
３５ａ　ヒータ
３５ｂ　可動部材
３５ｃ　流路壁
３５ｄ　液室壁
３５ｅ　バンプ
３６　天板
３６ａ　液体供給口
３６ｂ　変位規制部
４０　前面キャップ
４１　開口部
４２　ＵＶ接着剤用穴
４３　ＵＶ接着剤
４４　封止剤
６０　液体容器ホルダ
６１　ジョイント部
６２　液体供給部
６３　液体導入路
６４　シールゴム
６５　ジョイントシール部材
６６　液体容器ホルダユニット
６７　バッファ室連通路
Ｈ１００１　インクジェット記録ヘッド
Ｈ１００２、Ｈ２００２　液体吐出ヘッドユニット
Ｈ１００３　液体容器ホルダユニット
Ｈ１１００　第１の記録素子基板
Ｈ１１０１　第２の記録素子基板
Ｈ１１０２　共通液室
Ｈ１１０３　電気熱変換素子
Ｈ１１０４　電極部
Ｈ１１０５　バンプ
Ｈ１１０６　インク流路壁
Ｈ１１０７　吐出口
Ｈ１１０８　吐出口群
Ｈ１１１０　Ｓｉ基板
Ｈ１２００　第１のプレ−ト
Ｈ１２０１　液体供給路
Ｈ１２０２　ビス止め部
Ｈ１２０３（ａ）、Ｈ１２０３（ｂ）　バッファ室
Ｈ１２０３（ｃ）、Ｈ１２０３（ｄ）　バッファ室開口部
Ｈ１２０４（ａ）、Ｈ１２０４（ｂ）　バッファ室
Ｈ１３００　電気電気フレキケーブル
Ｈ１３０１　電極端子
Ｈ１３０２　電極端子接続部
Ｈ１３０３　端子結合穴
Ｈ１３０４　第１の封止剤
Ｈ１３０５　第２の封止剤
Ｈ１４００　第２のプレ−ト
Ｈ１５００　液体容器ホルダ
Ｈ１５０１　液体供給路
Ｈ１５０２　端子固定部
Ｈ１５０３　ビス止めボス部
Ｈ１５０４　液体供給路
Ｈ２２００　電気コンタクト基板
Ｈ２３００、Ｈ２３０１　ジョイントシ−ル部材
Ｈ２４００　ビス
【図１】
2004042613.tif 000003
【図２】
2004042613.tif 000004
【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】
2004042613.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年8月6日(2003.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するための吐出口と、該吐出口に連通するインク流路と、該インク流路にインクを供給するための共通液室と、インクを吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有する素子基板と、を備えるインクジェット記録ヘッドであって、
該インクジェット記録ヘッドは、前記共通液室および前記共通液室に対して連通する複数の通路が設けられ、素子基板を支持する支持体をさらに有し、該複数の通路のうち、第１の通路がインク供給路として用いられ、第２の通路が該第２の通路の共通液室と連通する側と反対側の端部を遮蔽された空気保持部として用いられることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記第２の通路の端部はインクタンクからのインクを前記流路に供給するインク供給ユニットによって遮蔽されるものである請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記共通液室は前記支持体の前記素子基板側に設けられている請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記複数の通路のうち、前記共通液室の中央に連通する通路が前記インク供給路となっているとともに、前記共通液室の端部に連通する通路が前記空気保持部となっている請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記空気保持部と前記インク供給路との連通部が前記素子基板の吐出口と対向する位置に設けられている請求項４に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記空気保持部と前記インク供給路の連通部が前記素子基板の吐出口配列方向に対し略平行に形成されている請求項４または５に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
インクを吐出するための吐出口と、該吐出口に連通するインク流路と、該インク流路にインクを供給するための共通液室と、インクを吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有する素子基板と、を備えるインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
該インクジェット記録ヘッドは、前記共通液室および前記共通液室に対して連通する複数の通路が設けられ、素子基板を支持する支持体をさらに有し、
該支持体に前記素子基板を接合した後、該複数の通路のうちの一部の通路の、共通液室と連通する側と反対側の端部を遮蔽することで空気保持部を形成することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項８】
インクタンクからのインクを前記流路に供給するインク供給ユニットによって前記一部の通路の端部を遮蔽する請求項７に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記インク供給ユニットはインク供給路の周囲をシールするシール部材を有し、該シール部材により前記通路の端部を遮蔽する請求項８に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本願発明は、インクを吐出するための吐出口と、該吐出口に連通するインク流路と、該インク流路にインクを供給するための共通液室と、インクを吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有する素子基板と、を備えるインクジェット記録ヘッドであって、該インクジェット記録ヘッドは、前記共通液室および前記共通液室に対して連通する複数の通路が設けられ、素子基板を支持する支持体を有し、該複数の通路のうち、第１の通路がインク供給路として用いられ、第２の通路が該第２の通路の共通液室と連通する側と反対側の端部を遮蔽された空気保持部として用いられることを特徴とする。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、インクを吐出するための吐出口と、該吐出口に連通するインク流路と、該インク流路にインクを供給するための共通液室と、インクを吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有する素子基板と、を備えるインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、該インクジェット記録ヘッドは、前記共通液室および前記共通液室に対して連通する複数の通路が設けられ、素子基板を支持する支持体をさらに有し、該支持体に前記素子基板を接合した後、該複数の通路のうちの一部の通路の、共通液室と連通する側と反対側の端部を遮蔽することで空気保持部を形成することを特徴とする。