(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口から液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する記録素子と該記録素子に液体を供給する供給口とを具備する記録素子基板と、該記録素子基板に液体を供給するための、前記供給口に接続される第一の液体流路が形成された、前記記録素子基板を支持する支持基板と、を含む記録素子ユニットと、
液体を貯留するためのタンクを保持し、かつ該タンクから供給される液体を前記第一の液体流路を介して前記記録素子基板へ導くための、前記第一の液体流路と接続される第二の液体流路が形成された流路形成部材を持ち、前記記録素子ユニットを保持固定する液体供給ユニットと、を有する液体吐出記録ヘッドにおいて、
前記供給口の開口の大きさと前記第一の液体流路の前記記録素子基板側の開口の大きさとが等しく、
前記第一の液体流路の前記第二の液体流路側の開口の大きさと、前記第二の液体流路の前記第一の液体流路側の開口の大きさとが等しく、前記第二の液体流路の断面積は前記第一の液体流路側に向かって徐々に拡大しており、
前記流路形成部材から前記記録素子基板への方向に前記第一の液体流路の断面積が広がり角度９０°以上で拡大しており、前記第一の液体流路の拡大前の断面積をＳ1、該第一の液体流路の拡大後の断面積をＳ2とした場合、Ｓ2/Ｓ1≦4 の関係であることを特徴とする液体吐出記録ヘッド。
【請求項２】
前記第一の液体流路の前記記録素子基板側の開口は幅0.5ｍｍ以上、長さ15ｍｍ以上の細長形状であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出記録ヘッド。
【請求項３】
前記第一の液体流路と前記第二の液体流路とは前記支持基板と前記流路形成部材の間に連結部材を介して連結されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出記録ヘッド。
【請求項４】
前記支持基板はセラミック材料で、前記流路形成部材は樹脂材料で、前記連結部材は弾性を有する材料で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出記録ヘッド。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出記録ヘッドを着脱自在に搭載するキャリッジを有し、該キャリッジの走査に伴って所望の吐出口から液滴を吐出することにより記録媒体に記録を行なう液体吐出記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録液（例えばインク）を吐出して記録動作を行う記録装置に適用される記録ヘッドに関するものである。
【０００２】
なお、本発明は、一般的なプリント装置のほか、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリント部を有するワードプロセッサー等の装置、さらには、各種処理装置と複合的に組み合わされた産業用記録装置に適用することができる。
【０００３】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、いわゆるノンインパクト記録方式の記録装置であり、高速な記録とさまざまな記録媒体に対して記録することが可能であって、記録時における騒音がほとんど生じないといった特徴を持つ。このようなことからインクジェット記録装置は、プリンタ、ワードプロセッサ、ファクシミリ、及び複写機などの記録機構を担う装置として広く採用されている。
【０００４】
このインクジェット記録装置における代表的なインク吐出方式としては、電気熱変換素子を用いた方式がある。この方式は微小な吐出口から微少な液滴を吐出させて、記録媒体に対し記録を行うものとなっており、一般に、液滴を形成するためのインクジェット記録ヘッドと、このヘッドに対してインクを供給する供給系とから構成される。
【０００５】
電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッドは、電気熱変換素子を記録液室内に設け、これに記録信号となる電気パルスを与えることにより記録液に熱エネルギーを与え、その時の記録液の相変化により生じる記録液の発泡時（沸騰時）の気泡圧力を記録液滴の吐出に利用したものである。
【０００６】
このようなインクジェット記録ヘッドの一つの形態として、インク吐出用発熱抵抗体が形成された基板であるヒータボードに対し垂直方向にインク滴を吐出する、いわゆるサイドシューター型記録ヘッドの構成が数々提案されている。その中でも、インク吐出口と記録シートまでの距離を近づけて、高精細記録に対応させた微小液滴化に伴う吐出インク滴の着弾精度の低下を防止できる記録ヘッドとして、吐出ノズルへのインクの供給をヒータボードの発熱抵抗体形成面の裏面から該ヒーターボードを貫通する貫通口を介して行う構成が知られている。この従来のヘッド構成例を図１４に示す。
【０００７】
図１４に示す記録素子基板Ｈ１１００においては、Ｓｉ基板Ｈの片面にインクを吐出するための複数の電気熱変換素子Ｈ１１０３と、各電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するＡｌ等の電気配線（不図示）とが成膜技術により形成され、電気熱変換素子Ｈ１１０３に対応するインク流路を形成するためのインク流路壁Ｈ１１０６と複数の吐出口Ｈ１１０７とが形成されるとともに、複数のインク流路にインクを供給するためのインク供給口Ｈ１１０２が吐出口の数と並び方向に対応してＳｉ基板Ｈ１１１０に細長く開口するように形成されている。
【０００８】
このような構成によれば、インク供給を記録素子基板Ｈ１１００の裏面より行えるため、インク供給部材の存在によりインク吐出口Ｈ１１０７と記録シートまでの距離を広げなくて済み、吐出口と記録シートの距離を自由に近づけて着弾精度を向上させることが出来る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
さらに、今日のインクジェット記録ヘッドにおいて記録の高速化も益々求められており、図１４の構成のサイドシューター型記録ヘッドにおいて記録の高速化を達成するために、記録素子基板上に配置される吐出口群の列を長くしてスキャン記録時の記録面積を大きくする方法をとる場合がある。
【００１０】
この場合、記録素子基板の大きさが大きくなるとともに、記録素子基板のインク供給口の長さも長くなる。このように記録速度を速めるために記録素子基板は長大化する傾向にあるため、記録素子基板全体に効率よくインクを供給することが良好な記録結果を得るためのポイントとなってくる。効率よくインクを供給する上で、障害となりうるものにインク供給路内に残留する泡が挙げられる。記録中において、記録素子基板近傍のインク供給路内に泡が大量に残留している場合は、記録素子基板へのインクの供給不良が起こり、良好な記録結果が得られない恐れがある。
【００１１】
このため、インク吐出口からインクを吸引することで、インクタンクと記録素子基板を繋ぐインク供給路内の残留気泡を除去するインク吸引回復処理が必要となる。
【００１２】
しかしながら、記録素子基板とインクタンクの間のインク供給路の構成において、記録素子基板のインク供給口直前まで狭い断面積のインク流路を設けた場合、流路内の流抵抗が増加し、吸引回復機構に過大な負荷がかかることになる。また、記録素子基板の直前で狭いインク流路が急激に拡大するため、インク流に淀みが生じ、泡の残留する可能性が高くなる。逆に、記録素子基板のインク供給口の大きさのままでインクタンクまでインク供給路を設けた場合はインクタンクから記録素子基板にいたるインク流路全体の容積が増加して、吸引回復処理の回復量が増加してしまうので、記録以外の無駄なインク消費が増え、インクタンクの使用効率が低下してしまう。
【００１３】
本発明の目的は上述のようなインクジェット記録ヘッドにおいて回復性能に優れ、常に安定した記録性能が得られる安価で信頼性の高いインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、吐出口から液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する記録素子と該記録素子に液体を供給する供給口とを具備する記録素子基板と、該記録素子基板に液体を供給するための、前記供給口に接続される第一の液体流路が形成された、前記記録素子基板を支持する支持基板と、を含む記録素子ユニットと、
液体を貯留するためのタンクを保持し、かつ該タンクから供給される液体を前記第一の液体流路を介して前記記録素子基板へ導くための、前記第一の液体流路と接続される第二の液体流路が形成された流路形成部材を持ち、前記記録素子ユニットを保持固定する液体供給ユニットと、を有する液体吐出記録ヘッドにおいて、
前記供給口の開口の大きさと前記第一の液体流路の前記記録素子基板側の開口の大きさとが等しく、
前記第一の液体流路の前記第二の液体流路側の開口の大きさと、前記第二の液体流路の前記第一の液体流路側の開口の大きさとが等しく、前記第二の液体流路の断面積は前記第一の液体流路側に向かって徐々に拡大しており、
前記流路形成部材から前記記録素子基板への方向に前記第一の液体流路の断面積が広がり角度９０°以上で拡大しており、前記第一の液体流路の拡大前の断面積をＳ1、該第一の液体流路の拡大後の断面積をＳ2とした場合、Ｓ2/Ｓ1≦4 の関係であることを特徴とする。
【００１５】
このような構成で上記の条件を満足することで、記録素子基板へ記録液を充填する吸引回復の際、回復機構に過大な負荷を掛けず、その回復液量を最小限に抑えながら、タンクから記録素子基板までの流路内の泡を効率よく除去する泡抜け性を確保することが可能となる。
【００１６】
上記の液体吐出記録ヘッドにおいて、前記第一の液体流路の前記記録素子基板側の開口は幅0.5ｍｍ以上、長さ15ｍｍ以上の細長形状である。
【００１７】
前記第一の液体流路と前記第二の液体流路とは前記支持基板と前記流路形成部材の間に連結部材を介して連結されている。
【００１８】
前記支持基板はセラミック材料で、前記流路形成部材は樹脂材料で、前記連結部材は弾性を有する材料で構成されている。
【００１９】
また、上記のような液体吐出記録ヘッドを着脱自在に搭載するキャリッジを有し、該キャリッジの走査に伴って所望の吐出口から液滴を吐出することにより記録媒体に記録を行なう液体吐出記録装置も本発明に含む。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ここでは、従来技術と同じ構成には同じ符号を用いて説明する。
【００２１】
図１〜図４は、本発明が実施もしくは適用される好適なヘッドカートリッジ、記録ヘッド、インクタンクのそれぞれの構成およびそれぞれの関係を説明する図である。以下、これらの図面を参照して各構成要素の説明を行う。
【００２２】
本実施形態の記録ヘッド（インクジェット記録ヘッド）Ｈ１００１は、図１の斜視図でわかるように、記録ヘッドカートリッジＨ１０００を構成する一構成要素であり、記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、記録ヘッドＨ１００１と、記録ヘッドＨ１００１に着脱自在に設けられたインクタンクＨ１９００（Ｈ１９０１，Ｈ１９０２，Ｈ１９０３，Ｈ１９０４）とから構成されている。記録ヘッドＨ１００１は、インクタンクＨ１９００から供給されるインク（記録液）を、記録情報に応じて吐出口から吐出する。
【００２３】
この記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、インクジェット記録装置本体に載置されているキャリッジ（不図示）の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とともに、キャリッジに対して着脱可能となっている。写真調の高画質なカラー記録を可能とするためにインクタンクＨ１９００は、ブラックインク用のインクタンクＨ１９０１、シアンインク様のインクタンクＨ１９０２、マゼンタインク用のインクタンクＨ１９０３、イエローインク用のインクタンクＨ１９０４の独立した４つのタンクからなる。このようにインクタンクＨ１９０１，Ｈ１９０２，Ｈ１９０３，Ｈ１９０４のそれぞれが記録ヘッドＨ１００１に対してシールゴムＨ１８００側に着脱自在であり、それぞれのインクタンクが交換可能となっていることにより、インクジェット記録装置における印刷のランニングコストが低減される。
【００２４】
次に、記録ヘッドＨ１００１を構成しているそれぞれの構成要素毎に順を追ってさらに詳しく説明する。
【００２５】
「１．記録ヘッド」
記録ヘッドＨ１００１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（記録素子）を用いて記録を行うバブルジェット方式のサイドシュータ型の記録ヘッドである。
【００２６】
記録ヘッドＨ１００１は、図２の分解斜視図に示すように、記録素子ユニットＨ１００２とインク供給ユニットＨ１００３とタンクホルダーＨ２０００から構成されている。
【００２７】
さらに、図３の分解斜視図に示すように、記録素子ユニット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（第１の支持部材）Ｈ１２００、電気配線テープ（可撓性の配線基板）Ｈ１３００、電気コンタクト基板Ｈ２２００、第２のプレート（第２の支持部材）Ｈ１４００で構成されており、また、インク供給ユニットＨ１００３は、インク供給部材Ｈ１５００、流路形成部材Ｈ１６００、ジョイントシール部材Ｈ２３００、フィルターＨ１７００、シールゴムＨ１８００から構成されている。
【００２８】
「１-ａ．記録素子ユニット」
第１の記録素子基板Ｈ１１００は、図１４に示したように、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板Ｈ１１１０の片面に、インクを吐出するための複数の電気熱変換素子（記録素子）Ｈ１１０３と、各電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するＡｌ等の電気配線が、成膜技術により形成されている。そして、この電気熱変換素子Ｈ１１０３に対応する複数のインク流路と複数の吐出口Ｈ１１０７とがフォトリソグラフィ技術により形成されるとともに、複数のインク流路にインクを供給するためのインク供給口Ｈ１１０２が反対側の面（裏面）に開口するように形成されている。
【００２９】
また、図３に示すように記録素子基板Ｈ１１００は第１のプレートＨ１２００に接着され固定されており、ここにインク供給口Ｈ１１０２が形成されている。さらに、第１のプレートＨ１２００には、開口部を有する第２のプレートＨ１４００が接着され固定されており、この第２のプレートＨ１４００を介して、電気配線テープＨ１３００が記録素子基板Ｈ１１００に対して電気的に接続されるように保持されている。この電気配線テープＨ１３００は、記録素子基板Ｈ１１００にインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、記録素子基板Ｈ１１００に対応する電気配線と、この電気配線部に位置しプリンタ本体からの電気信号を受け取る外部信号入力端子Ｈ１３０１とを有し、この外部信号入力端子Ｈ１３０１は、インク供給部材Ｈ１５００の背面側に位置決めされ固定されている。
【００３０】
インク供給口Ｈ１１０２は、Ｓｉの結晶方位を利用した異方性エッチングやサンドブラストなどの方法で形成されている。すなわち、Ｓｉ基板Ｈ１１１０が、ウエハー面方向に＜１００＞、厚さ方向に＜１１１＞の結晶方位を持つ場合、アルカリ系（ＫＯＨ，ＴＭＡＨ，ヒドラジン等）による異方性エッチングで、約５４．７度の角度でエッチングを進行させ得る。これにより所望の深さにエッチングを行い、長溝状の貫通口からなるインク供給口Ｈ１１０２を形成する。インク供給口Ｈ１１０２を挟んで両側に電気熱変換素子Ｈ１１０３がそれぞれ１列ずつ千鳥状に配列されている。電気熱変換素子Ｈ１１０３と、電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するＡｌ等の電気配線は、成膜技術により形成されている。さらに、前記電気配線に電力を供給するための電極Ｈ１１０４が電気熱変換素子Ｈ１１０３の両外側に配列されており、電極Ｈ１１０４にはＡｕ等のバンプＨ１１０５が熱超音波圧着法で形成されている。そして、Ｓｉ基板Ｈ１１１０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ためのインク流路壁Ｈ１１０６と吐出口Ｈ１１０７が樹脂材料でフォトリソグラフィ技術によりに形成され、吐出口群Ｈ１１０８が形成されている。電気熱変換素子Ｈ１１０３に対向して吐出口Ｈ１１０７が設けられているため、インク供給口Ｈ１１０２から供給されたインクは電気熱変換素子Ｈ１１０３の発熱作用により発生した気泡により吐出口Ｈ１１０７から吐出される。
【００３１】
また図５は第２の記録素子基板Ｈ１１０１の構成を説明するために一部分解した斜視図である。第２の記録素子基板Ｈ１１０１は３色のインクを吐出させるための記録素子基板であり、３個のインク供給口Ｈ１１０２が並列して形成されており、それぞれのインク供給口Ｈ１１０２を挟んだ両側に電気熱変換素子Ｈ１１０３とインク吐出口Ｈ１１０７が形成されている。第１の記録素子基板Ｈ１１００と同じようにＳｉ基板Ｈ１１１０にインク供給口Ｈ１１０２や電気熱変換素子Ｈ１１０３、電気配線、電極Ｈ１１０４などが形成されておりその上に樹脂材料でフォトリソグラフィ技術によりインク流路やインク吐出口Ｈ１１０７が形成されている。そして、第１の記録素子基板Ｈ１１００と同様に電気配線に電力を供給するための電極Ｈ１１０４にはＡｕ等のバンプＨ１１０５が形成されている。
【００３２】
図６は記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１を支持する第１のプレートＨ１２００の正面図、図７はその裏面図を示す。
【００３３】
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の材料は、アルミナに限られることなく、記録素子基板Ｈ１１００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材料で作られてもよい。第１のプレートＨ１２００の材料は、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。
【００３４】
第１のプレートＨ１２００には、図６に示すように、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インク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）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インク供給口Ｈ１２０１（Ｃ）、Ｈ１２０１（Ｍ）、Ｈ１２０１（Ｙ）が形成されており、記録素子基板Ｈ１１００及びＨ１１０１の各インク供給口Ｈ１１０２が第１のプレートＨ１２００の各色用のインク供給口Ｈ１２０１にそれぞれ対応し、かつ、第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１はそれぞれ第１のプレートＨ１２００に対して位置精度良く接着固定されている。接着に用いられる第１の接着剤は、低粘度で硬化温度が低く、短時間で硬化し、硬化後比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。その第１の接着剤は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤である。
【００３５】
電気配線テープ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ものである。この電気配線テープＨ１３００は、それぞれの記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１を組み込むための複数のデバイスホール（開口部）と、それぞれの記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の電極Ｈ１１０４に対応する電極端子Ｈ１３０２と、この電気配線テープＨ１３００の端部に位置しプリンタ本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１を有する電気コンタクト基板Ｈ２２００と電気的接続をおこなうための電極端子部を有しており、この電極端子部と電極リードＨ１３０２とは連続した銅箔の配線パターンでつながっている。この電気配線テープＨ１３００は、例えば、配線が２層構造をなし表層がレジストフィルムによって覆われているフレキシブル配線基板からなる。この場合、外部信号入力端子Ｈ１３０１の裏面側（外面側）には、補強板が接着され、平面性向上が図られている。補強板としては、例えば０．５〜２ｍｍのガラスエポキシ、アルミニウム等の耐熱性を有する材料が使用される。
【００３６】
電気配線テープＨ１３００と第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、それぞれ電気的に接続されており、接続方法は、例えば、記録素子基板の電極Ｈ１１０４上のバンプＨ１１０５と、電気配線テープＨ１３００の電極リードＨ１３０２とが、熱超音波圧着法により電気接合される。
【００３７】
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）等のセラミックや、Ａｌ、ＳＵＳなどの金属材料で形成されている。ただし、第２のプレートＨ１４００の材料は、これらに限定されるものではなく、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１および第１のプレートＨ１２００と同等の線膨張率を有し、かつ、それらの熱伝導率と同等以上の熱伝導率を有する材料であってもよい。
【００３８】
そして、第２のプレートＨ１４００は、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の外形寸法よりも大きな開口部をそれぞれ有する形状である。
【００３９】
第１の記録素子基板Ｈ１１００および第２の記録素子基板Ｈ１１０１と電気配線テープＨ１３００の電気接続部分は、第１の封止剤（不図示）および第２の封止剤により封止され、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護している。第１の封止剤は、主に電気配線テープの電極端子Ｈ１３０２と記録素子基板のバンプＨ１１０５との接続部の裏面側と記録素子基板の外周部分を封止し、第２の封止剤は、前記接続部の表側を封止している。
【００４０】
さらに電気配線テープＨ１３００の端部にプリンタ本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１を有する電気コンタクト基板Ｈ２２００が、異方性導電フィルム等を用いて熱圧着され電気的に接続されている。
【００４１】
「１-ｂ．インク供給ユニット」
インク供給部材Ｈ１５００は、例えば、樹脂成形により形成されている。該樹脂材料には、形状的剛性を向上させるためにガラスフィラーを５〜４０％混入した樹脂材料を使用することが望ましい。
【００４２】
図３に示すように、インクタンクＨ１９００を着脱自在に保持するインク供給部材Ｈ１５００は、インクタンクＨ１９００から記録素子ユニットＨ１００２にインクを導くためのインク供給ユニットＨ１００３の一構成部品であり、流路形成部材Ｈ１６００が超音波溶着されて、インクタンクＨ１９００から第１のプレートＨ１２００のインク供給口に至るインク流路が形成されている。また、インクタンクＨ１９００と係合するジョイント部Ｈ１５２０には、外部からのゴミの進入を防ぐためのフィルターＨ１７００が溶着により接合されており、さらに、ジョイント部Ｈ１５２０からのインクの蒸発を防止するために、シールゴムＨ１８００が装着されている。
【００４３】
また、記録ヘッドカートリッジＨ１０００をインクジェット記録装置本体のキャリッジに装着位置に案内するための装着ガイドＨ１６０１、記録ヘッドカートリッジをヘッドセットレバーによりキャリッジに装着固定するための係合部、キャリッジの所定の装着位置に位置決めするためのＸ方向（キャリッジスキャン方向）の突き当て部Ｈ１５０９、Ｙ方向（記録メディア搬送方向）の突き当て部Ｈ１５１０、Ｚ方向（インク吐出方向）の突き当て部Ｈ１５１１を備えている。また、記録素子ユニットＨ１００２の電気コンタクト基板Ｈ２２００を位置決め固定する端子固定部Ｈ１５１２を有し、端子固定部Ｈ１５１２およびその周囲には複数のリブが設けられ、端子固定部Ｈ１５１２を有する面の剛性を高めている。
【００４４】
「１-ｃ．記録素子ユニットとインク供給ユニットの結合」
先述の図２に示した通り、記録ヘッドＨ１００１は、記録素子ユニットＨ１００２をインク供給ユニットＨ１００３に結合しさらにタンクホルダーＨ２０００と結合することにより完成する。結合は以下のように行われる。
【００４５】
記録素子ユニットＨ１００２のインク供給口（第１のプレートＨ１２００のインク供給口Ｈ１２０１）とインク供給ユニットＨ１００３のインク供給口（流路形成部材Ｈ１６００のインク供給口Ｈ１６０２）とを、インクがリークしないように連通させるため、ジョイントゴム（連結部材）Ｈ２３００を介してそれぞれの部材を圧着するようビスＨ２４００で固定する。この際同時に、記録素子ユニットＨ１００２はインク供給ユニットのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の基準位置に対して正確に位置決めされ固定される。
【００４６】
そして記録素子ユニットＨ１００２の電気コンタクト基板Ｈ２２００はインク供給部材Ｈ１５００の一側面に、端子位置決めピンＨ１５１５（２ヶ所）と端子位置決め穴Ｈ１３０９（２ヶ所）により位置決めされ、固定される。固定方法としては、例えば、インク供給部材Ｈ１５００に設けられた端子位置決めピンＨ１５１５をかしめることにより固定されるが、その他の固定手段を用いて固定しても良い。
【００４７】
さらにインク供給部材Ｈ１５００のタンクホルダーとの結合穴および結合部をタンクホルダーＨ２０００に嵌合させ結合することにより、記録ヘッドＨ１００１が完成する。すなわち、インク供給部材Ｈ１５００、流路形成部材Ｈ１６００、フィルターＨ１７００及びシールゴムＨ１８００から構成されるインク供給ユニットＨ１００３と、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１、第１のプレートＨ１２００、電気配線テ−プＨ１３００、電気コンタクト基板Ｈ２２００および第２のプレートＨ１４００から構成される記録素子ユニットＨ１００２とはそれぞれのインク供給部をジョイントゴムＨ２３００を介して接合され連結している。そして、タンクホルダーＨ２０００がインク供給ユニットＨ１００３に嵌合状態で結合されることにより、記録ヘッドが構成されている。その完成図を図４に示している。
【００４８】
以上説明した記録ヘッドカートリッジにおける記録素子ユニットの小型化のためには、一般に、ユニット内に形成されるインク流路の流路長が最短、かつその断面積が最小となるように全体を構成しなければならない。一方、記録速度を速めるために記録素子基板（図１４）は長大化する傾向にあるため、記録素子基板全体に効率よくインクを供給することが良好な記録結果を得るためのポイントとなってくる。効率よくインクを供給する上で、良好な記録への障害となりうるものにインク供給路内に残留する泡が挙げられる。
【００４９】
そこで、上述したような高速記録に伴って記録素子基板の供給口が長大化傾向にあるインクジェット記録ヘッドにおいて、記録素子基板へインクを充填するインク吸引回復の際のインク回復量を必要以上増加させないで、インクタンクから記録素子基板までのインク流路内の泡を効率よく除去する泡抜け性を確保するための形態例を以下に説明する。
【００５０】
（第１の実施の形態）
図８は第１のプレートＨ１２００に記録素子基板Ｈ１１００を固定した状態で、さらにインク供給ユニットの一部である流路形成部材Ｈ１６００を結合させた状態において、図６の矢視Ａ方向から見た全体の側断面図である。つまり、記録素子基板１のインク供給口Ｈ１１０２と第１のプレートＨ１２００のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ａの長細い方向を通る面で記録素子基板１と第１のプレートＨ１２００と流路形成部材Ｈ１６００を切断した断面を示している。
【００５１】
記録素子基板Ｈ１１００は図８に示すように第１のプレートＨ１２００に接着固定されており、記録素子ユニットＨ１００２とインク供給ユニットＨ１００３を結合する際にインクがリークしないように両者を連通させるために、第１のプレートＨ１２００および流路形成部材Ｈ１６００の間にジョイントゴムＨ２３００（図３、図９参照）が挟み込まれている。
【００５２】
第１のプレートＨ１２００には、インク供給部材Ｈ１５００から記録素子基板Ｈ１１００にインクを安定的に供給するために、例えば記録素子基板Ｈ１１００側のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ａから流路形成部材Ｈ１６００のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ｂに対して徐々に断面積が減少するテーパー形状のインク流路が形成されている。
【００５３】
そして、流路形成部材Ｈ１６００内のインク流路は、記録素子基板Ｈ１１００からインクタンク側（インク供給源）に向かう一定の距離においてはインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ｂの最長径と同じ径を有する断面をもって形成されている（図８）。
【００５４】
本実施形態では第１のプレ−トＨ１２００の厚さを４mm（図８符号Ｂ）、記録素子基板Ｈ１１００を支持する面における第１のプレートＨ１２００のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ａを15.15×1mm（正面（記録素子基板を支持する面）からみた開口）、第１のプレ−トＨ１２００と流路形成部材Ｈ１６００が結合される側のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ｂを4×1mm（図８符号Ｃ、裏面（記録素子基板を支持する面とは反対側の面）からみた開口）である。ここで、記録素子基板Ｈ１１００のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ｂと第１のプレートＨ１２００のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ａの大きさは略一致している。第１のプレ−トＨ１２００のインク流路は、記録素子基板Ｈ１１００を支持する面から流路形成部材Ｈ１６００に向けてテーパー状に細くなる形状になっている。本実施形態における第１のプレートＨ１２００のインク流路は、幅1mmのままで、長さが15.15mmから4mmに徐々に狭くなるようなテーパー形状となっている。
【００５５】
この場合、インクタンクから記録素子基板Ｈ１１００側の方向に、図８に示す第１のプレートＨ１２００のインク流路の断面積は広がり角度９０度以上で増加しており、第１のプレートＨ１２００の記録素子基板Ｈ１１００側のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ａの断面積Ｓ2は１５．１５mm2、インク供給部材側Ｈ１６００のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ｂの断面積Ｓ1は４mm2で、その比率Ｓ2/Ｓ1≒３．７９であった。
本実施形態で示したインクジェット記録ヘッドを用いて回復性の検討を行ったところ、第１のプレートＨ１２００内に残留する泡が少なく、かつ回復機構に過大な負荷をかけることなく良好な回復性が得られた。
【００５６】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施形態について説明する。図１０は記録素子基板Ｈ１１００が固定された第１のプレートＨ１２００にインク供給ユニットの一部である流路形成部材Ｈ１６００を結合させた状態を表した図８の構成の変形例を示している。
【００５７】
本実施形態では、図１０に示すようにインク供給ユニットＨ１００３の流路形成部材Ｈ１６００内に形成されたインク流路が、記録素子基板Ｈ１１００側からインクタンク側（インク供給源）に向かって徐々に細くなるようなテーパー形状となっている他は第１の実施の形態と同様である。
【００５８】
本実施形態で示したインクジェット記録ヘッドを用いて回復性の検討を行ったところ、残留する泡が少なく、かつ回復機構に過大な負荷を掛けることなく良好な回復性が得られた。さらに、第１の実施形態と比較して、より少ないインク量での回復が可能であった。
【００５９】
なお、上述した第１及び第２の実施の形態において、使用されるインクとしては染料インク、顔料インクのいずれも使用可能であるが、本発明の記録ヘッドに顔料インクを用いた場合には、先の泡溜まり防止の他に凝集抑制効果を得ることも出来る。
【００６０】
（比較例）
次に、上述した実施形態との比較例を挙げる。図１１及び図１２は上述した実施形態によるインクタンクから記録素子基板までのインク流路の構成と比較するための例を示している。
【００６１】
本比較例における第１のプレートＨ１２００の記録素子基板Ｈ１１００側のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ａから、インク供給部材側Ｈ１６００のインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ｂまでのインク流路は、幅1mmのままで、長さが15mmから1.2mmに徐々に狭くなるようなテーパー形状となっている（図１１）。また、流路形成部材Ｈ１６００内のインク流路は、第１のプレートＨ１２００からインクタンクまでインク供給口Ｈ１２０１（Ｋ）-Ｂの最長径（1.2mm）と同じ径を有する断面をもって形成されている（図１２）。
【００６２】
このようなインクジェット記録ヘッドの場合、インク吐出口Ｈ１１０７からインクを吸引して記録素子基板Ｈ１１００へインクを充填することでインク吐出口の目詰まり等を回復させるためのインク吸引回復において、第１のプレートＨ１２００のインク流路内に泡だまりが生じやすいという不具合が生じていた。
【００６３】
この比較例の構成では、第１のプレートＨ１２００の記録素子基板Ｈ１１００側のインク供給口Ｈ１２０１Ａの断面積Ｓ2は１５mm2、インク供給部材側のインク供給口Ｈ１２０１Ｂの断面積Ｓ1（図Ｊ５符号Ｄ）は１．２mm2で、その比率Ｓ2/Ｓ1＝１２．５であった。
【００６４】
（その他の実施の形態）
最後に、上述したようなカートリッジタイプの記録ヘッドを搭載可能な液体吐出記録装置について説明する。図１３は、本発明の液体吐出記録ヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す説明図である。
【００６５】
図１３に示す記録装置において、図１に示したヘッドカートリッジＨ１０００がキャリッジ１０２に位置決めして交換可能に搭載されており、キャリッジ１０２には、カートリッジＨ１０００上の電気接続部を介して各吐出口列に駆動信号等を伝達するための電気接続部（不図示）が設けられている。
【００６６】
キャリッジ１０２は、主走査方向に延在して装置本体に設置されたガイドシャフト１０３に沿って往復移動可能に案内支持されている。そして、キャリッジ１０２は主走査モータ１０４によりモータプーリ１０５、従動プーリ１０６およびタイミングベルト１０７等の駆動機構を介して駆動されるとともにその位置及び移動が制御される。また、ホームポジションセンサ１３０がキャリッジ１０２に設けられている。これにより遮蔽板１３６の位置をキャリッジ１０２上のホームポジションセンサ１３０が通過した際に位置を知ることが可能となる。
【００６７】
ホームポジションセンサ１３０が遮蔽板１３６を検知するキャリッジの位置（ホームポジション）には、ヘッドカートリッジＨ１０００のインク吐出口の前面を塞ぐキャップ１３７を示し、キャップ１３７は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インク吸引回復を行うために用いられる。キャップ１３７はギア等を介して伝達される駆動力により移動してインク吐出口面を覆うことができる。キャップ１３７の近傍にはクリーニングブレード１３８が設けられている。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１０２がホームポジションに移動したときに、記録ヘッドのインク吐出口面に対して行えるように構成されている。
【００６８】
印刷用紙やプラスチック薄板等の記録媒体１０８は給紙モータ１３５からギアを介してピックアップローラ１３１を回転させることによりオートシートフィーダ（以後ＡＳＦ）１３２から一枚ずつ分離給紙される。更に搬送ローラ１０９の回転により、ヘッドカートリッジ１の吐出口面と対向する位置（プリント部）を通って搬送（副走査）される。搬送ローラ１０９はＬＦモータ１３４の回転によりギアを介して行われる。その際、給紙されたかどうかの判定と給紙時の頭出し位置の確定は、ペーパエンドセンサ１３３を記録媒体１０８が通過した時点で行われる。さらに、記録媒体１０８の後端が実際にどこに有り、実際の後端から現在の記録位置を最終的に割り出すためにもペーパエンドセンサ１３３は使用されている。
【００６９】
なお、記録媒体８は、プリント部において平坦なプリント面を形成するように、その裏面をプラテン（不図示）により支持されている。この場合、キャリッジ１０２に搭載されたヘッドカートリッジ１は、それらの吐出口面がキャリッジ１０２から下方へ突出して前記２組の搬送ローラ対の間で記録媒体１０８と平行になるように保持されている。
【００７０】
ヘッドカートリッジ１は、各吐出口列における吐出口の並び方向が上述したキャリッジ１０２の走査方向に対して交差する方向になるようにキャリッジ１０２に搭載され、これらの吐出口列から液体を吐出して記録を行なう。
上述の実施形態では、熱エネルギーを利用してインクを吐出するために、熱エネルギーを発生する電気熱変換体を備えていたが、もちろん本発明は、振動素子によってインクを吐出する等、その他の吐出方式を適用したものであってもよい。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、記録のために液体を吐出する吐出口形成面を有する記録素子基板と、該記録素子基板の前記吐出口形成面とは反対側面を支持する支持基板と、記録用の液体を貯留するタンクとを有し、前記タンクと前記記録素子基板の間で、前記タンクから前記支持基板を介して前記記録素子基板へ液体を供給する流路を形成する液体吐出記録ヘッドにおいて、前記タンクから前記記録素子基板への方向に前記支持基板における液体流路の断面積が広がり角度９０°以上で拡大し、かつ前記支持基板における液体流路の拡大前の断面積をＳ1、該液流路の拡大後の断面積をＳ2とした場合、Ｓ2/Ｓ1≦4  の関係を満たす構成とした事により、記録素子基板へ記録液を充填する吸引回復の際の回復液量を最小限に抑えながら、タンクから記録素子基板までの流路内の泡を効率よく除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に好適な液体吐出記録ヘッドとしての記録ヘッドカートリッジを示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図３】図２に示す記録ヘッドをさらに細かく分解した分解斜視図である。
【図４】本発明に好適な液体吐出記録ヘッドとしての記録ヘッドカートリッジの底面側を示す斜視図である。
【図５】本発明に好適な液体吐出記録ヘッドとしての記録ヘッドカートリッジを構成するカラー記録用の記録素子基板を一部切り欠いて示す概略斜視図である。
【図６】本発明に好適な液体吐出記録ヘッドを構成する記録素子基板を支持する第１のプレートの正面図である。
【図７】図６に示した第１のプレートの裏面図である。
【図８】本発明に好適な液体吐出記録ヘッドとしての記録ヘッドカートリッジの第１のプレートに記録素子基板を固定した状態で、さらにインク供給ユニットの一部である流路形成部材を結合させた状態において、図６の矢視Ａ方向から見た全体の側断面図である。
【図９】図８に示したジョイントゴムの平面図である。
【図１０】記録素子基板が固定された第１のプレートにインク供給ユニットの一部である流路形成部材を結合させた状態を表した図８の構成の変形例を示す図である。
【図１１】本発明の第１及び第２の実施形態によるインクタンクから記録素子基板までのインク流路の構成と比較するための例を示す図である。
【図１２】本発明の第１及び第２の実施形態によるインクタンクから記録素子基板までのインク流路の構成と比較するための例を示す図である。
【図１３】本発明の液体吐出記録ヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す説明図である。
【図１４】従来の液体吐出記録ヘッドを構成する記録素子基板を一部切り欠いて示す概略斜視図である。
【符号の説明】
Ｈ１０００    記録ヘッドカ−トリッジ
Ｈ１００１    記録ヘッド
Ｈ１００２    記録素子ユニット
Ｈ１００３    インク供給ユニット
Ｈ１１００    第１の記録素子基板
Ｈ１１０１    第２の記録素子基板
Ｈ１１０２    インク供給口
Ｈ１１０３    電気熱変換素子
Ｈ１１０４    電極
Ｈ１１０５    バンプ
Ｈ１１０６    インク流路壁
Ｈ１１０７    吐出口
Ｈ１１０８    吐出口列
Ｈ１１０９    発泡室
Ｈ１１１０    Ｓｉ基板
Ｈ１２００    第１のプレ−ト
Ｈ１２０１（Ｋ），Ｈ１２０１（Ｃ），Ｈ１２０１（Ｍ），Ｈ１２０１（Ｙ）  インク供給口
Ｈ１２０１（Ｋ）-Ａ    第１のプレートの記録素子基板を支持する面のインク供給口
Ｈ１２０１（Ｋ）-Ｂ    第１のプレートの流路形成部材を結合する面のインク供給口
Ｈ１２０２    第１の接着剤
Ｈ１２０３    第２の接着剤
Ｈ１２０４    Ｘ方向（ヘッド移動方向）基準面
Ｈ１２０５    Ｙ方向（記録媒体移動方向）基準面
Ｈ１３００    電気配線テープ
Ｈ１３０１    外部信号入力端子
Ｈ１３０２    電極端子
Ｈ１３０３    電極端子部
Ｈ１３０４    熱硬化接着樹脂
Ｈ１３０５    第１の折り曲げ部
Ｈ１３０９    端子位置決め穴
Ｈ１３１０    端子結合穴
Ｈ１４００    第２のプレ−ト
Ｈ１５００    インク供給部材
Ｈ１５０１    インク流路
Ｈ１５０９    Ｘ方向突き当て部
Ｈ１５１０    Ｙ方向突き当て部
Ｈ１５１１    Ｚ方向突き当て部
Ｈ１５１２    端子固定部
Ｈ１６００    流路形成部材
Ｈ１６０１    装着ガイド
Ｈ１６０２    インク供給口
Ｈ１７００    フィルタ−
Ｈ１８００    シールゴム
Ｈ１９００    インクタンク
Ｈ１９０１    ブラックインクタンク
Ｈ１９０２    シアンインクタンク
Ｈ１９０３    マゼンタインクタンク
Ｈ１９０４    イエロ−インクタンク
Ｈ２０００    タンクホルダー
Ｈ２３００    ジョイントゴム（連結部材）
Ｈ２４００    ビス
【図１】
0004683588.tif 000002
【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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