JPH06344558A

JPH06344558A - インクジェットヘッド、該ヘッドの製造方法およびインクジェットヘッドを用いたインクジェット装置

Info

Publication number: JPH06344558A
Application number: JP26072693A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Koizumi; 寛小泉; Toshiaki Hirozawa; 稔明広沢; Jiro Moriyama; 次郎森山; Torachika Osada; 虎近長田; Hidemi Kubota; 秀美久保田; Mineo Kaneko; 峰夫金子
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-10-20
Filing date: 1993-10-19
Publication date: 1994-12-20

Abstract

(57)【要約】【目的】インクジェットヘッドで、インク吐出時にお
けるインクのリフィール機能を高め、特に記録開始初期
におけるリフィール不足のために生じる吐出不良を防止
すること。【構成】インク吐出エネルギー発生体がそれぞれ形成
されている複数の液路（１０２）およびこれら液路（１
０２）に連通する共通液室（１０４）が設けられ、この
共通液室（１０４）の後方には、中央部に設けられた連
通部８を介して空気室（７）とが共通液室（１０４）の
長手方向と平行に形成される。これにより、空気室
（７）の空気が各液路（１０２）でのインクリフィール
に際して良好に作用してリフィールの遅れをを防止でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吐出口から記録液を吐出
させ、被記録材にプリントを行うインクジェットヘッ
ド、該インクジェットヘッドの製造方法および該インク
ジェットヘッドを用いたインクジェット装置に関する。
特に、記録液の吐出に伴なうインクの振動を抑制するた
めにヘッド内に気泡を有する室（バッファ室）を有する
インクジェットヘッド、このヘッドの製造方法、および
このヘッドを用いたインクジェット装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット方式は、インクなどの記
録用液体（以下で単にインクという）を液体吐出用の微
細な孔（インク吐出口）から液滴として吐出させて、該
液滴を紙，プラスチック，布等の被記録材に記録あるい
は図柄情報に応じて被着させて記録（プリント、以下プ
リントをも含めて記録と表現する。）を行うものであ
り、印字を含む高速記録が可能であり、また普通紙等に
手軽に記録できるといった種々の利点を有する。

【０００３】このようなインクジェット方式によるイン
クジェット装置では、インク吐出口と、これに連通する
インク液路と、その液路においてインク吐出のためのエ
ネルギーを発生する例えば圧電素子や発熱抵抗体といっ
た吐出エネルギー発生体とを有するインクジェットヘッ
ドを備えている。そして、記録を実施する際には、吐出
エネルギー発生体に吐出エネルギーを発生させ、これを
液路内のインクに作用させて吐出のための圧力を発生さ
せ、この圧力を利用してインクを吐出口から吐出させ、
インク滴を被記録材に着弾させることにより記録が行わ
れる。

【０００４】なお、インクジェット記録に用いられるイ
ンクとしては、顔料や染料などの記録剤成分を、水、水
溶性有機溶剤または非水溶性有機溶剤などの溶媒成分に
溶解もしくは分散した組成のものが一般的に使用されて
いる。

【０００５】また、インクジェットヘッドにおけるイン
ク吐出のための圧力は、吐出エネルギー発生体で発生し
たエネルギーが液路内のインクに作用することにより生
じ、その圧力は液路内のインクを通じてインク吐出口の
方向と、インク吐出口とは反対方向にある液室方向に分
配されて伝達され、吐出口方向に伝達された圧力の作用
によって、液路内のインクがインク吐出口から押し出さ
れ、インクを吐出する。なお、吐出されたインクが液滴
となってインク吐出口から離れる際、吐出液滴量に応じ
て吐出口近傍の液路に形成されるメニスカスが後退し、
このメニスカスを吐出口の方向に引き戻そうとする張力
の作用により、ある時間の経過後再び、液路内のインク
の充填状態が吐出前の状態に復帰する。この現象はリフ
ィールと呼ばれているものであり、実際の記録の際には
以上の動作が繰り返され、良好なリフィールが行われる
ことによって、安定したインク吐出が持続して得られ
る。

【０００６】ところで、リフィールが不完全な状態のま
まで吐出が続けられると、インク吐出後のメニスカスの
インク吐出面への復帰が不完全な状態で、インク吐出が
続けられることとなり、その結果吐出インク滴量の減少
が起き、例えば吐出インク滴によって被記録材に形成さ
れるインクドットの径の減少など所定インク量での記録
ができなくなり、記録画像品位を極端に劣化させること
となる。このような現象はさらに、吐出インク滴の被記
録材上での着弾点精度の悪化を招き、記録画像のボケ
や、ヨレ、スジ、白ヌケ等の発生の原因となり易い。

【０００７】これまで一般のインクジェット記録方式の
ように液体を用いた記録技術における上述のような問題
の解決は、液路等の構造の改良やインクの物性の調整に
よって行われてきたが、多数のインク吐出口を配列した
記録ヘッドにおいては、かかる改良や調整のみによって
は充分な改善効果が得られない場合が多い。

【０００８】すなわち、図２９の（Ａ）に示すように多
数のインク吐出口１０１、液路１０２、吐出エネルギー
発生体１０３および共通液室１０４を有する記録ヘッド
１００においては、配列された多数のインク吐出口１０
１から同時、もしくは若干時間差をもってインクを吐出
させると、先に述べたように、各液路１０２から共通液
室１０４の方向に向けて圧力がインクに作用し、各液路
１０２でのこのような圧力が共通液室１０４で一体とな
って１つの大きな圧力となる。そこで、これらの液路１
０２からの圧力がインクを矢印Ａで示すように共通液室
１０４の方向に押し戻す力として作用し、その総和は、
インク吐出口を１つだけ有する記録ヘッドの場合よりも
数段大きなものとなる。その結果、図２９の（Ｂ）に示
すように、良好なリフィール状態を得るには、矢印Ｂで
示すようにインクを急激かつ大量にインク吐出口１０１
の方向に移動させる必要があり、かかるインクの移動方
向の変更のためには上述したような初期の大きな慣性力
（総圧力）に打ち勝つだけの圧力が必要となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各液路
１０２におけるリフィールの原動力となるインク吐出口
１０１近傍でのメニスカス１０６の表面張力としては、
上述したような共通液室１０４方向への総圧力に対抗し
てインクを瞬時に大量にインク吐出口１０１の方向に移
動させるのに十分な作用を有していない。すなわち、上
述したインク移動における初期の慣性力が大きくなるに
従い、メニスカス１０６の復帰により長い時間が必要と
なってくる。そこで、メニスカス復帰のために十分な時
間を取ると、記録速度の低下を招き、またメニスカス復
帰のために十分な時間が取れない場合には、所定の吐出
インク滴量が得られず良好な記録が行なえない。

【００１０】以上説明した現象のメカニズムを図３０
（Ａ）のメニスカス後退曲線を参照して概略的に説明す
る。

【００１１】図３０（Ａ）における縦軸に示されたメニ
スカス後退量Ｌ（μｍ）とは、図３０（Ｂ）に示した液
路１０２でのインク吐出口１０１側にＬで示した長さで
表現されるものであり、具体的にはインク吐出口１０１
からインクのメニスカス最後退部までの距離に相当す
る。いま、インク吐出口を１つ設けた記録ヘッドの場合
には、図３０の（Ａ）にＣ_M1として示す曲線のように吐
出エネルギー発生体１０３からのエネルギーが液路１０
２内のインクに付与される時刻ｔ₀ からある時間経た時
刻ｔ₀ ′、すなわちインク吐出が行われた時点にメニス
カス１０６が液路１０２のインク吐出口近傍に形成さ
れ、それが急激に後退する。その後退量は時刻ｔ₁ ′で
最大となりその後しだいに表面張力による復元力の作用
によりメニスカス１０６は元の位置に戻り始め時刻ｔ₁
でリフィールが終了する。

【００１２】これに対し、多数のインク吐出口を有する
記録ヘッドの場合は、Ｃ_M2として示すように、ｔ₁ ′と
同時かまたは幾分これより遅れたｔ₂ ′において最大後
退となるが、その最大値は小さく、またリフィール速度
もｔ₂ で示されるように遅い。これは多数の液路１０２
からのインクを後方へ押しやる圧力の総和が、共通液室
１０４内でインクを流動させようとする圧力を大幅にオ
ーバーするためで、インクを流動させきれなかった圧力
がそのまま残され、この力が働くことによってメニスカ
ス１０６を復帰させるためのリフィール速度が初期にお
いて極端に遅くなることによるものと考えられる。

【００１３】なお、このような現象は、連続して吐出が
繰り返された後では、インク供給管１０５から共通液室
１０４へのインクの定常的な流れが形成されているので
起こりにくいが、吐出の初期、特に、インク流れが定常
的となるまでの間において顕著であった。

【００１４】従って、上述したような多数のインク吐出
口１０１を有する記録ヘッド１００におけるリフィール
速度の低下は、吐出エネルギー発生体１０３への印字信
号印加の周期が図３０の（Ａ）で示した時刻ｔ₀ からｔ
₂ までの時間以上に設定されていれば問題を生じない
が、高速記録のために時刻ｔ₀ からｔ₂ までの時間より
も短い周期で印字信号が印加されると、リフィールが完
了していない時点、例えばメニスカス後退量が３０μｍ
以上である状態で、次の信号が印加されると、先に述べ
たような吐出インク滴量が減少し良好な記録ができなく
なる。

【００１５】このような問題を解決する手段として、米
国特許第４，５７８，６８７号により、共通液室の液路
近傍に大気開放部を設け、インク吐出時の共通液室方向
への圧力を吸収する構成が知られているが、この構成で
は大気開放のためにインクの溶媒成分の蒸発を招き、記
録ヘッド内のインクの増粘や、インク中での固形物の析
出による液路や吐出口の目詰まりなどの問題が引き起こ
され、印字不良が発生し易い。さらには、振動などの影
響で液室内に気泡が発生したり、大気開放部からの記録
ヘッド内へのゴミ等の混入を防ぐために特別な設計が必
要となるなどの問題もあり、実用的に十分であるとはい
えなかった。

【００１６】そこで、本出願人は先に特開昭６３−１２
８９４７号公報に開示されているように、液室に隣接し
てバッファ室を設けることにより、また、特開平１−３
０８６４４号公報では液室内に気泡を滞留させる手段を
設けることによりそれぞれ前述のリフィールに関係する
圧力を体積変化に可逆的に変換し得る圧力−体積変換体
を有するインクジェット記録ヘッドの構成を提案した。

【００１７】これらの提案によれば、これまでに述べて
きた問題の解消には貢献するが、しかし液室内、もしく
は液室に隣接して圧力−体積変換体を有するように構成
するには、新たな部品や製造プロセスが必要であり、そ
れだけコストの増大を招く恐れがあった。

【００１８】また、上述の公報に開示された構成におい
ては、図３１に示されるごとく、気泡７２が存在するバ
ッファ室７が吐出エネルギー発生素子の配列方向の側端
部に設けられている。このような構成の場合、インクジ
ェットヘッドの吐出エネルギー発生素子の数が少ないヘ
ッドでは十分に記録液流体の振動をバッファ室で吸収さ
せることができるが、吐出エネルギー発生素子の数が多
い、たとえば数千の素子が並ぶようなヘッドにおいて
は、必ずしも十分とはいえなかった。

【００１９】また、バッファ効果を得るに十分な気泡を
留めるバッファの大きさが大型化するため、バッファ室
７を側端部に設けた場合、インクジェットヘッドの大き
さが大型化してしまうという解決すべき課題があった。

【００２０】また、従来かかるインクジェット記録ヘッ
ドの製造には、その基板材料としてガラスや金属の板を
用い、該板に切削やエッチング等の加工手段を用い溝を
形成し、しかる後にインクを吐出させるためのエネルギ
ーを発生させる圧電素子や、電気熱変換体等の駆動素子
が設けられた別基板を接合し、微細なインク吐出口、イ
ンク流路およびその他の構造物を形成する方法が知られ
ている。

【００２１】しかしながら、従来のこのような液体噴射
記録ヘッドの製造方法では、液体噴射記録装置に見合う
十分な大きさの空気室を作ることが難しく、加えて、構
成全体を精度よく簡易かつ歩留りよく作ることが困難で
ある。特に従来の製造法によって作成される液体噴射記
録ヘッドでは流路形成の加工工程の荒さからインク吐出
特性にばらつきが出易く、また切削加工により被加工板
に欠けや割れが生じやすく製造歩留りが悪いといった欠
点があった。そのうえ、エッチング加工を行う場合に
は、製造工程が多く製造コストの上昇を招くという不利
もある。そして、これら２枚の第１，第２の基板を接合
する際の、位置合わせが困難で量産性に欠けるといった
欠点があった。かかる従来法の問題点を解消するための
技術として、活性エネルギー線硬化材料を液路壁構成部
材として用いる液体噴射記録ヘッドの製造方法を本出願
人は先に出願している（特願昭５９−２７４６８９
号）。しかし、このような方法でも、インク液路に連絡
する共通液室や、空気室などさまざまな構造物の大き
さ、高さを自由に設定することにおいては、必ずしも満
足のゆくものではなかった。特に、インク吐出口が高密
度に配列され、被記録材の幅いっぱいにわたって同時に
インクを吐出しうるフルライン液体噴射記録装置の製造
においては、さらに空気室を付け加えることは製造上一
層の困難を招いてしまうという解決すべき課題があっ
た。

【００２２】本発明の目的は、上記のような課題に鑑み
て、インクのリフィール機能を高め、特に記録開始初期
における吐出不良を防止することができ、高速応答性と
吐出安定性に優れしかも廉価で得られるインクジェット
ヘッドおよびインクジェット装置を提供することにあ
る。

【００２３】また、他の目的は、上述した課題を解決
し、インク吐出口の長時間不使用の際にもインクジェッ
トヘッドの吐出不良を生じ難く、また高い駆動周波数に
よる高速記録が可能なインクジェットヘッドの廉価かつ
大量に製造可能な製造方法を提案することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上述のような目的を達成
するための本発明の主たる要件は、インクを吐出するた
めのインク吐出エネルギー発生素子が配され、列状に配
された複数のインク流路と、該インク流路の前記列方向
に沿って設けられ、前記複数のインク流路にインクを供
給するための共通液室とを有し、前記インク吐出エネル
ギー発生素子を駆動することによって、吐出口からイン
クを吐出するインクジェットヘッドであって、前記イン
ク流路の列に沿って配され、中央部付近の連通部を介し
て前記共通液室に連通し、前記共通液室内のインクを伝
わる圧力変動を吸収する気体を保持した空気室を有する
インクジェットヘッドであり、もしくは、このようなヘ
ッドを用い、さらに被記録媒体搬送手段を有するインク
ジェット装置であり、もしくは、インクを吐出する吐出
口と、該吐出口に連通したインク流路と、該インク流路
に対応して設けられたインク吐出エネルギー発生素子
と、前記インク流路にインクを供給するための共通液室
と、該共通液室に連通部を介して連通する空気室とを有
するインクジェットヘッドの製造方法は次のような方法
であって、複数の前記インク吐出エネルギー発生素子が
列状に配された第１の基板を準備する工程、前記第１の
基板上に複数の前記インク流路と、該インク流路にイン
クを供給するための共通液室と、前記連通部とを形成す
るための型部材を形成する工程、該型部材を覆うように
充填部材を設ける工程、該充填部材上に共通液室と、前
記空気室を構成する溝を有する第２の基板を設ける工
程、前記型部材を除去する工程を有する製造方法であ
る。

【００２５】

【作用】以上の構成によれば、連通部を空気室および共
通液室の長手方向のほぼ中央部に形成することで、空気
室が連通部から両側に振分けに形成され、この振分けに
形成された空気室領域によりインク吐出時の共通液室側
への戻り圧を一時吸収して再び共通液室を介して各液路
へのリフィールを助成するようにその圧を利用すること
ができる。これとともに、上記の連通部をインクの一時
的なインク溜りとしても機能させることができる。

【００２６】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
かつ、具体的に説明する。

【００２７】図１は、本発明の一実施例に係るインクジ
ェットヘッド、図２は図１で示したインクジェットヘッ
ドのＡ−Ａ断面図を示しており、さらに図３は縦断面図
を示している。これらの図において、１はＳｉ基板上に
不図示の吐出エネルギー発生体、例えば電気熱変換体
（以下で吐出ヒータという）とこれに電力を供給するＡ
ｌ等による配線とが成膜技術によって形成されて成る第
１基板（ヒータボード）、２はインクを吐出するための
インク吐出口１０１と吐出口１０１に連通する液路１０
２とが形成されている吐出部形成部材（固体層）、３は
液路１０２に供給するインクを貯え、各液路１０２に共
通の液室１０４が形成されている第２の基板である。第
１の基板１上には、各吐出ヒータに対応して形成された
液路１０２を有する固体層が積層されており、さらにそ
の上に第２基板３が積層されている。また、第１の基板
１は、ベースプレート４上に位置決め固定され、さらに
インク吐出のための電気信号を送給するためのフレキシ
ブル基板５が第１基板１上の電気的接続パッドに正確に
位置決めされた上、フレキ押え６によってベースプレー
ト４にねじ止め固定されることにより第１基板１とフレ
キシブル基板５とが圧着接続される。

【００２８】なお、本実施例の記録ヘッド１０には図２
および図３に示すように第２基板３に液室１０４の外に
空気室（バッファ室）７が形成されており、これらの液
室１０４および空気室７とインク流路の並び方向とは第
２基板３の長手方向にそれぞれ実質的に平行する２本の
溝として、第２基板３を固体層２に積層する前に切削、
またはモールド成形等によって形成される。

【００２９】さらにまた、液室１０４と空気室７との間
には固体層２に液路１０２を形成する時にその長手方向
のほぼ中央部で双方の室間を連通する連通部８が形成さ
れる。そして、液室１０４の両端部はインク供給継手９
Ａ，９Ｂを介してインク供給管１１Ａ，１１Ｂにそれぞ
れ接続され、不図示のインクタンクに連結される。な
お、空気室７の両端部は接着剤等によって封止されてい
る。

【００３０】ついで、図４の（Ａ），（Ｂ）に従ってそ
のインク吐出による記録時のインクの挙動について説明
する。

【００３１】このように構成したインクジェットヘッド
１０においては、まず、不図示のインクタンクからイン
ク供給管１１Ａ，１１Ｂを介してインク液室１０４内に
インクを供給し、液室１０４および液路１０２にインク
が充填された状態で吐出ヒータ１０３に記録電気信号を
供給することにより吐出ヒータ１０３で発生した熱エネ
ルギーを液路１０２内のインクに作用させ、先に述べた
ような圧力伝達のメカニズムにより吐出口１０１からイ
ンク滴を吐出させて記録が行われる。

【００３２】そして、このようにインク吐出が行われる
と、その都度図４の（Ａ）に示すように、各液路１０２
において矢印Ａのように液路１０２からインク液室１０
４方向に向けて押し戻す力が発生するが、インク液室１
０４には空気室７が連通されているので、空気室内の領
域７Ａ，７Ｂによって各液路１０２からの圧力が吸収さ
れる。その結果、インク液室１０４から矢印Ｃで示すよ
うに、インク供給管１１Ａ，１１Ｂにインクを戻そうと
する力の発生が緩和もしくは防止される。次に、このよ
うな状態から図４の（Ｂ）に示すように、インク吐出に
よって形成されたメニスカス１０６の表面張力が液路１
０２の方向にインクを移動させようとする力となってリ
フィールが開始されるが、空気室７では領域７Ａ，７Ｂ
に吸収された空気の復元力が液室１０４に作用し、その
圧力が矢印Ｂで示すようにリフィール時におけるインク
の吐出口方向への移動のための圧力を補うように作用す
る。

【００３３】しかも、空気室７が設けられていない場合
には、液路１０２から液室１０４方向にインクを押し戻
そうとする力がリフィールのための力に対して逆方向に
作用するのに対し、本実施例の記録ヘッド１０において
は、上述のように液路１０２から液室１０４方向に作用
する力が、空気室７の領域７Ａ，７Ｂに吸収されている
ので、むしろリフィールのための力を補うように効果的
に作用する。従ってスムーズかつ短時間でのリフィール
が可能となり、その結果高駆動周波数応答が可能とな
り、良好な高速記録が実施できる。

【００３４】また、本発明においては、空気室７を吐出
エネルギー発生素子列および共通液室の長手方向および
インク液路列に平行に配置しているため、ヘッド自体を
大型化することなくバッファ効果を得るに十分な気体を
保持することができ、また、このような配置によって細
長い空気室とすることができるため、上述のようにイン
クのリフィールのための力を補うようにさらに有効に作
用する。

【００３５】なお、連通部８は、液路１０２を形成する
固体層２と同時に形成することができるものであり、そ
の製造方法については後で詳述する。また、以下でいう
連通部とは複数の連通路が１個所に集中して形成される
場合、その連通路間に形成される壁（以下、連通路形成
壁という）を含めて連通路形成部分全体を指すものとす
る。

【００３６】図５は本発明の第２実施例を示す。本実施
例は先に述べた第１の実施例に対し、空気室の長手方向
をほぼ等分に分割して複数の空気室を形成するようにし
たもので、本例の場合は７１，７２，７３の３つの空気
室に分割されている。１２Ａおよび１２Ｂはその仕切壁
であり、かくして、これら３つの空気室７１，７２およ
び７３と共通のインク液室１０４とはそれぞれの空気室
の長手方向の例えば中央部で連通路８Ａ，８Ｂ，８Ｃに
よって連通されている。このように構成することによっ
てインク吐出時に各連通路８Ａ〜８Ｃを介して液室１０
４から伝達されてくるそれぞれの圧力を、最寄りの連通
路を通して吸収することができるとともに各空気室の連
通路の両側に振分けに形成された空気領域７１Ａ，７１
Ｂ；７２Ａ，７２Ｂ；７３Ａ，７３Ｂ（図６参照）に導
き、吸収させることができる。

【００３７】いま、このような動作を図６の（Ａ）およ
び（Ｂ）に従って説明するが、インク吐出時における液
室１０４内のインクの挙動については、先の実施例のと
ころで詳述したので本例では省略する。本例の場合、イ
ンクの吐出が行われると各液路１０２から矢印Ａ方向の
インク押戻し方向の力が同時に図６の（Ａ）に示すよう
に液室１０４に作用する。しかし、本例の場合はこのよ
うな作用力がインク吐出状況による発生状態に応じて最
寄りの空気室ないし分散して各空気室７１〜７３に伝達
され、それぞれに形成されている空気室の領域で吸収さ
れる。そして、引続いて行われるインク吐出時には、図
６の（Ｂ）に示すように各空気室７１〜７３に吸収貯え
られた力が液室１０４に伝達された上、各液路１０２に
対し、矢印Ｂで示す方向に作用する。このためにこのよ
うな作用力がメニスカス１０６の表面張力に協働してイ
ンクを各液路１０２に戻す力として作用するため、吐出
に十分なだけのインクを各液路１０２に補充することが
可能となる。

【００３８】以上述べたように第２基板３の長手方向に
形成される空気室に対し、その長手方向のほぼ中央部に
空気室と共通液室との間の連通路を設けることにより、
空気室内に連通路を振分けにして空気室の領域が形成さ
れることと、インク供給路からこれらの連通路が離れた
位置に形成されることとにより効果的に吐出時のインク
の挙動を制御し、液路への円滑なインクの再充填動作を
行わせることができることが分かった。特にインク吐出
口および液路の配列が長手方向に多数形成されるような
インクジェット記録ヘッドの場合は第２実施例のような
構成が好適である。

【００３９】以下に、インク吐出動作時に発生したイン
クの振動および圧力波を効率よく吸収させるための、好
ましいインク吐出部の構成について述べる。ここでは代
表的に図７で示すような構成を取り上げて説明するが、
図５で説明した構成を始めとする種々の構成を含むもの
である。

【００４０】図７のインクジェットヘッドは１つの空気
室７を共通液室１０４と実質的に並列に設けたもので、
８は本実施例による液体噴射記録ヘッド２０の長手方向
ほぼ中央部近傍に設けられた連通部である。すなわち、
本例によれば、連通部８に複数の連通路８Ａが長手方向
に配列される形で形成されている。８Ｂは隣接する連通
路８Ａ，８Ａ間を仕切っている連通路形成壁である。な
お、本例においても共通液室１０４の方は空気室７に対
して十分大きい容積を保つように形成されるが、本例の
ように１つの空気室７に対して複数の連通路８Ａを設け
る場合、複数の液路１０２においてインク吐出の際に共
通液室１０４側に向けて発生する圧力を素早く吸収して
受止めるようにするには、連通路の数ないし、その総断
面積を大きくすることが望ましいと考えられる。

【００４１】そこで、連通部８において、連通路８Ａの
数を増やすように試みたが、その結果として連通路形成
壁８Ｂの幅が狭くなり過ぎ、強度不足のために固体層２
の一部として形成される連通路形成壁８Ｂの部分で第１
基板１と第２基板３とが剥離してしまい易いことが判っ
た。

【００４２】本実施例では上述のような問題の解消を図
るべく、連通部８における連通路８Ａと連通路形成壁８
Ｂとの最適条件を求めるために以下に述べるような実験
を行った。なお、以下ではインク吐出用の液路１０２に
おける設定高さをｈ１、その設定幅をａ、また連通路８
Ａの設定高さおよび幅をそれぞれｈ２およびｂ、連通路
形成壁８Ｂの設定幅をｃとする。つまり、本実施例にお
いては、インク流路断面積はａ・ｈ１、連通路の断面積
はｂ・ｈ２となる。表１は実験用に使用したインクジェ
ットヘッドＡ，Ｂ，Ｃでの主要な比較項目を示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】上述の試用インクジェットヘッドについ
て、連通部８の機能的作用および機械的強度について調
べた結果全て満足できるものであることを確認した。す
なわち、連通部８にかかわる構成条件としては

【００４５】

【数１】１．ａ・ｈ１≦ｂ・ｈ２２．ｂ≦ｃ上記２項に集約することができる。

【００４６】しかして、このように構成したヘッド２０
によれば、さらに効率良くインクの振動や圧力波を吸収
させることができ、円滑かつ短時間に液路１０２に対す
るリフィールが行われる。その結果応答周波数を高める
ことが可能となり、高速記録の実現に大いに貢献するこ
とができる。

【００４７】ついで、第３実施例として図８に示す記録
ヘッド３０のように連通部１８において、連通路１８Ａ
の高さｈ２を液路１０２の高さｈ１より高くするように
してもよい。なお、この場合の高さｈ２は後述するよう
にして固体層２を形成するときに、固体層２と同じ高
さ、すなわち、同じ厚さとすることにより製造し易くす
ることができる。しかも本実施例によれば、連通路８Ａ
の幅ｂが仮に液路１０２の幅ａと同じであったとしても
１項に示した連通路８Ａの断面積ｂｈ２を液路１０２の
断面積ａｈ１より大きくするという条件を満足させるこ
とによって有効なリフィール効果が期待できる。

【００４８】さらにまた、図９の（Ａ）〜（Ｃ）は第２
実施例を適用した変形例として連通路８Ａの配置または
形状をリフィールに好適なようにしたものである。すな
わち、図９の（Ａ）は共通液室１０４および空気室７の
ほぼ中央部近傍に設ける複数の連通路８Ａを等間隔に配
置せず、この図に示すように連通路形成壁８Ｂの幅を中
央部から両側にいくほど広げるようにしたもので、Ｃ１
〜Ｃ３はその壁８Ｂの幅、ｂは連通路８Ａの幅である。
このように構成することにより記録ヘッド２０の長手方
向中央部から離れた両端部近傍の液路１０２で発生した
圧力を手近な連通路８Ａから空気室７に導き、再び元の
液路１０２をリフィールするように作用し易くすること
ができる。

【００４９】また、図９の（Ｂ）および（Ｃ）は連通路
形成壁８Ｂの水平方向の断面形状をそれぞれ中心部分の
ものを振分けに、くの字型および逆くの字型となして各
液路１０２からの圧力をこれもくの字型，逆くの字型に
形成される連通路１８Ａを介して空気室７の両側の空気
領域７１Ａ，７１Ｂに導き易く、また液室１０４側にそ
の圧をできるだけ均等に戻し易くしたものである。さら
に本例の場合は、連通路形成壁８Ｂをこのような形状と
することにより連通部８近傍の強度を増強する効果が得
られる。

【００５０】ついで、本実施例においてさらに好ましい
連通部形状について述べる。本例は連通部に形成する連
通路の総断面積を液路の総断面積に関連して設定するよ
うにしたものである。

【００５１】例えば、図７および図８に示した記録ヘッ
ド２０の構成において、液路１０２の数をｎ個、その幅
をａ、高さをｈ１とし、一方、連通路８Ａの数をｍ個、
その個々の幅をｂ、高さをｈ２とした場合、本実施例で
は第２実施例で示した条件を満足した上で以下の式

【００５２】

【数２】

【００５３】を満足するように液路１０２および連通路
８Ａをそれぞれ構成する。なお、その理由は、本願人が
以下に述べる実験結果に基づいて見出したものである。

【００５４】

【表２】

【００５５】すなわち、上記の表２に示すように連通路
数ｍ，幅ｂ，高さｈ２等を変えた４種類の記録ヘッド実
験体Ａ１〜Ａ４を用いて通常の記録時より高い駆動周波
数で記録を行って見た結果、最右欄に示すように、Ａ
１，Ａ２のヘッドにおいては若干印字品位に乱れが生
じ、Ａ３のヘッドでは良好な印字品位、Ａ４のヘッドで
はさらに良好な印字品位の評価を得た。よって、その評
価に基づき、再び下記の表３に示すような実験体Ａ４，
Ｂ，Ｃを用意して実験し、いずれの実験体に対しても良
好な記録品位評価が得られた。

【００５６】

【表３】

【００５７】続いて、他の実施例について述べる。本例
もまた、連通部に形成する連通路の総断面積と液路の総
断面積とにかかわるものであるが、本例の場合は、液路
の総断面積に代えて１回のインク吐出量を取り上げ、イ
ンクの吐出量に関連して連通路の数およびその断面積を
設定するようにしたものである。

【００５８】なお、本例では、その設定条件を見出すた
めに表３のところで示したと同じ構成になる実験体Ａ
４，Ｂ，Ｃを用いて、そのインク吐出量を見出した。下
記の表４にこれを示す。

【００５９】

【表４】

【００６０】なお、表４に示す実験体Ａ４，Ｂ，Ｃによ
る品位評価は先に表３のところで述べた通りであり、表
４に示すインク吐出量Ｖ（１つの吐出口から１回インク
を吐出した時の吐出量）（ｐｌ）から

【００６１】

【数３】ｍ・ｂ・ｈ２＞ｋ・Ｖ・ｎ …（２）ただし、ここでｋは吐出体積を面積換算するための計数
であり、本実施例においては種々の実験結果からその値
を２（μｍ² ／ｐｌ）とする。

【００６２】式（２）の関係が得られた。

【００６３】すなわち、第５の実施例は、上記の式
（２）が成立つように連通路８Ａの数およびその幅，高
さを設定するものである。

【００６４】ついで、本発明にかかるインクジェットヘ
ッドの製造方法について説明する。

【００６５】図１０はインク吐出エネルギー発生体（こ
こでは熱エネルギーをインクに与える発熱抵抗素子；吐
出ヒータを用いて説明する。）１０３および吐出ヒータ
１０３を駆動する図示しない回路が公知の方法により設
けられている第１基板１上にインク液路１０２、および
連通部８を形成するための柱８Ｂ用型部材２０を設けた
ところを示している。すなわち、斜線で示した型部材２
０の部分が基板上で凸部となっている。ここで、白地の
部分は第１基板１の表面であり、後の工程で連通部８の
柱８Ｐとなる部分がここで凹部２１として形成され、下
地の第１基板１が見えている。なお、本例においてはイ
ンク液路および連通部となる部位以外にも型部材２０を
設けたが、上記以外は必ずしも設ける必要はなく、この
型部材２０は後の工程で除去されるものである。

【００６６】このような型部材２０の形成に用いられる
材料および手段について以下に具体的に説明する。

【００６７】感光性ドライフィルムを用い、いわゆる
ドライフィルムの画像形成プロセスにしたがって型部材
２０を形成する。

【００６８】第１基板１上に所望の厚さの溶剤可溶性
ポリマー層およびフォトレジスト層を順に積層し、該フ
ォトレジスト層のパターン形成後、溶剤可溶性ポリマー
層を選択的に除去する。

【００６９】樹脂を印刷する。

【００７０】なお、上記のに挙げた感光性ドライフィ
ルムとしては、ポジ型のものやネガ型のものを用いるこ
とができるが、例えば、ポジ型ドライフィルムであれ
ば、活性エネルギー線照射によって、現像液に可溶化す
るもの、またネガ型ドライフィルムであれば、光重合型
であるが塩化メチレンあるいは強アルカリで溶解または
剥離除去し得るものが好適である。

【００７１】また、ポジ型ドライフィルムとしては、例
えば「ＯＺＡＴＥＣＲ２２５」（商品名、ヘキストジ
ャパン（株））等、またネガ型ドライフィルムとして
は、「ＯＺＡＴＥＣＴシリーズ」（商品名、ヘキスト
ジャパン（株））、「ＰＨＯＴＥＣＰＨＴシリーズ」
（商品名、日立化成工業（株））、「ＲＩＳＴＯＮ」
（商品名、デュポン・ド・ネモアースＣｏ．）等を用
いることができる。もちろん、これらの市販材料のみな
らず、ポジティブに作用する樹脂組成物、例えばナフキ
ノンジアド誘導体とノボラック型フェノール樹脂を主体
とする樹脂組成物、およびネガティブに作用する樹脂組
成物、例えば、アクリルエステルを反応基とするアクリ
ルオリゴマーと熱可塑性高分子化合物、および増感剤を
主体とする組成物、あるいはポリチオールとポリエチレ
ン化合物および増感剤とから成る組成物等を用いるよう
にしてもよい。

【００７２】さらにまた、に挙げた溶剤可溶性ポリマ
ーとしては、それを溶解する溶剤が存在し、コーティン
グによって皮膜形成し得る高分子化合物であればいずれ
のものであってもよい。ここで用い得るフォトレジスト
層としては、典型的にはノボラック型フェノール樹脂と
ナフトキノンジアジドから成る、ポジ型フォトレジス
ト、ポリビニルシンナメートから成るネガ型液状フォト
レジスト、環化ゴムとビスアジドから成るネガ型液状フ
ォトレジスト、ネガ型感光性ドライフィルム、熱硬化型
および紫外線硬化型のインキ等を挙げられることができ
る。

【００７３】また、印刷法によって型部材２０を形成す
る材料としては、例えば、蒸発乾燥型、熱硬化型あるい
は紫外線硬化型等のそれぞれの乾燥方式で用いられてい
る平板インキ、スクリーンインキ並びに転写型の樹脂等
が用いられる。

【００７４】なお、以上に挙げた材料群の中で、加工精
度や除去の容易性あるいは作業性等の面からみて、感光
性ドライフィルムを用いる手段が好ましく、その中でも
ポジ型ドライフィルムを用いるのが特に好ましい。すな
わち、ポジ型感光材料は、例えば解像度がネガ型の感光
材料よりも優れ、レリーフパターンが垂直かつ平滑な側
壁面を、あるいはテーパー型ないしは逆テーパー型の断
面形状をいずれも容易に作れるという特徴を持ち、液路
１０２を形成する上で最適である。またレリーフパター
ンを現像液や有機溶剤で溶解除去できる等の特徴も有し
ており、本発明における型部材形成材料として好ましい
ものである。特に、例えばさきに挙げたノボラック型フ
ェノール樹脂とナフトキノンジアジドから成る、ポジ型
フォトレジストは弱アルカリ水溶液あるいはアルコール
で完全に溶解できるので、吐出エネルギー発生素子（吐
出ヒータ）１０３になんら損傷を与えることがなく、か
つ後工程での除去もきわめて速やかである。このような
ポジ型感光性材料のなかでも、ドライフィルム状のもの
は、１０μｍないし１００μｍ程度の膜厚のものが得ら
れる点で、最も好ましい材料である。

【００７５】かくして次に、上記型部材２０が配設また
は形成された第１基板１上に、その型部材２０を覆うよ
うにして充填部材２２を積層し、少なくとも型部材２０
の凹部内に充填部材２２を充填する。

【００７６】ここで、充填材料としては、上記型部材２
０を被覆し得るものであれば好適に使用することができ
るが、該材料は、液路１０２および液室１０４を形成し
て液体噴射記録ヘッド１０としての構造材料となるもの
なので、基板との接着性、機械的強度、寸法安定性、耐
蝕性の面で優れたものを選択することが望ましい。かか
る材料としては、液状で、紫外線硬化、可視光線硬化、
Ｘ線硬化、赤外線硬化、電子ビーム硬化などの、活性エ
ネルギー線で硬化する材料が適し、中でも、エポキシ樹
脂、アクリル樹脂、ジグリコールジアルキルカーボネー
ト樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、
ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素
樹脂などを用いることができる。特に光によってカチオ
ン重合を開始することのできるエポキシ樹脂、光によっ
て、ラジカル重合できるアクリルエステル基を持ったア
クリルオリゴマー類、ポリチオールとポリエンを用いた
光付加重合型樹脂、不飽和シクロアセタール樹脂等は重
合速度が大きく、重合体の物性も優れており、構造材料
として適している。

【００７７】また、充填部材２２の積層方法としては例
えば、基板形状に即したノズルを用いて行う吐出器具、
アプリケーター、カーテンコーター、ロールコーター、
スプレーコーター、スピンコーター等の手段で積層する
方法が具体的なものとして挙げられる。なお、液状の硬
化性材料を積層する場合には、該材料の脱気を行った
後、気泡の混入を避けながら行うのが望ましいことはい
うまでもない。

【００７８】さて、充填部材２２を施した第１基板１に
あって図１０にＢ−Ｂ′線およびＥ−Ｅ′線として示し
た部分の断面図をそれぞれ図１１の（Ａ）および（Ｂ）
に示す。これらの図で型部材２０は後の工程で溶解され
て空洞部分となり、図１１の（Ａ）ではインク液路１０
２となる。またその（Ｂ）で先に述べた液室１０４形成
のための第１溝と空気室７形成のための第２溝とを結ぶ
連通路８となる。また、図１０の（Ａ）に示す型部材設
置部２１は充填部材２２によって埋められた後の工程を
経て連通路８の間の柱８Ｂとなるものである。

【００７９】ついで、充填部材２２が施された第１基板
１上に２つの溝が形成された第２基板３を接合する。図
１０の（Ｂ）はこれら第１，第２の２つの基板を積層し
た状態での上面図である。ここで注意すべき点は２つの
溝間を画成する隔壁部１３が型部材２０に形成した凹部
２１を覆うように形成されることである。またこの時ま
でに第１基板１における２つの溝の内壁部分には、後述
するようにして充填部材２２を硬化し得る活性エネルギ
ー線に対して遮断性を有する材料から成る遮断層を設け
ておくようにする。なお、遮断層を設ける方法としては
遮断層の溶液中に第１基板１を浸漬塗布し、凹部２１等
の所定の定着部分以外を拭き取る方法、あるいは遮断層
が不要な部分にマスキングテープを貼付したのち、前述
の溶液に浸漬塗布する方法も有効である。その他、金属
皮膜のスパッタリング、エッチングなどの技術を用いる
ことも可能である。

【００８０】さて、第１基板１と第２基板３とが充填部
材２２を介して積層された段階での、図１０（Ｂ）に示
すＣ−Ｃ′線およびＤ−Ｄ′線での断面図を、図１２の
（Ａ）および（Ｂ）に示す。これらの図で、上述した遮
断層２３は第２基板３の２つの溝２４および２５の内壁
にのみ塗布される。ここで仮に、上方から照射する活性
エネルギー線２６の平行度が信頼できる場合は、これら
の溝の天井部位のみに上記遮断層２３を塗布するだけで
も十分である。なおＣ−Ｃ′線断面には、インク液路１
０２、吐出ヒータ１０３および連通路８となる部分が含
まれている。一方、Ｄ−Ｄ′線断面にはインク液路１０
２、吐出ヒータ１０３および柱８Ｂと成る部分が含まれ
ている。さてこの状態で活性エネルギー線２６の照射を
行うと、前壁、隔壁、後壁の底面のみに活性エネルギー
線２６が侵入して、感光性充填部材２２を硬化させる。
よってこの硬化によって第１基板１における前壁２７の
底面、隔壁２８の底面、および後壁２９の底面がそれぞ
れ硬化した固体層２を介して第２基板３と接着接合され
る。

【００８１】ここで、上述の活性エネルギー線２６とし
ては紫外線、可視光線、Ｘ線、赤外線、電子線等が利用
できるが、第１基板１を透過させての露光を行うので紫
外線、可視光線が好ましく、また重合速度の面から、中
でも紫外線が最も適している。紫外線の線源として熱の
発生の少ないものを用いれば、精度のよい加工を行える
が、印刷製版ないしプリント配線板加工あるいは光硬化
型塗料の硬化に一般に用いられている光源であれば概ね
利用可能である。

【００８２】ついで、活性エネルギー線２６の照射を終
了した上記積層体から、型部材２０および、充填部材２
２の未硬化部分を図１２の（Ａ），（Ｂ）状態から図１
３の（Ａ），（Ｂ）状態になるように除去してインク液
路１０２、連通路８、およびその柱８Ｂを形成する。

【００８３】その除去手段としては型部材２０および充
填部材２２の未硬化部分を溶解または膨潤あるいは剥離
可能な液体に浸漬する方法が好ましい。上記除去手段に
用いる液体としては、例えば、含ハロゲン炭化水素、ケ
トン、エステル、芳香族炭化水素、エーテル、アルコー
ル、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、フ
ェノール、水、酸あるいはアルカリを含む水等が挙げら
れる。これらの液体には必要に応じて界面活性剤を加え
てもよい。また、型部材２０としてポジ型ドライフィル
ムを用いる場合には、除去を容易にするために改めて紫
外線照射をするのが好適であり、その他の材料を用いた
場合には、４０ないし６０℃に、液体を加熱するのが好
ましい。

【００８４】上記液体中に浸漬処理した型部材２０およ
び充填部材２２の未硬化部分はインク吐出口１０１、イ
ンク供給口３０、連通路８、さらには、２つの溝２４，
２５の両端部から溶解除去される。

【００８５】活性エネルギー線遮断層２３が不要であれ
ば、前記溶解浸漬液に遮断層溶解剤を混入し工程を簡略
化できる。もちろん別工程で遮断層を取り除くことも可
能である。

【００８６】以上の工程を経た２つの基板の積層体は、
２つの溝の両端が外界に通じている。従って、この部分
にインク供給管接続部材９Ａ，９Ｂ（図１および図２参
照）を接着その他の方法で接続することによりインクジ
ェット記録ヘッドとして仕上げることができる。なお、
この時２つの溝のうち第１の溝２４にはインク供給管１
１Ａ，１１Ｂと連通するように、また、いま１つの第２
の溝２５は、上記接続部材９Ａ，９Ｂの一部で、密閉封
止されて空気室７が形成されるように、接続部材９Ａ，
９Ｂの形状をあらかじめ形成しておく。かくして接続部
材９Ａ，９Ｂにより封止された第２の溝２５は、連通路
８のみを通じて第１の溝である液室１０４と連通されて
いることになり液室１０４にインクを導入した際に連通
路８とその柱８Ｐとが並んでいる連通部８以外の領域を
空気溜りとして形成することができる。また連通部８に
はインク溜りが形成されるので、多数のインク吐出口１
０１からの急激な同時インク吐出に備えることが可能と
なる。

【００８７】次に、本発明にかかるインクジェットヘッ
ドの製造方法の他の実施例を図１４〜図１８に従って説
明する。本実施例においては前述の製造方法に比べ型部
材の形状および製造方法を簡略化したものである。な
お、これらの図ではその製造方法を図７に示す形態の記
録ヘッド２０に適用した場合が示されている。

【００８８】まず、前述した実施例と同じように、複数
の吐出ヒータ１０３や不図示のヒータ駆動回路等が形成
されている第１基板１上に型部材２０を形成する。この
部材２０は図７に示した共通液室１０４，液路１０２お
よび連通部８の連通路８Ａに対応する部分に形成される
もので、その形成および材質は先の実施例と同様であ
る。

【００８９】なお、先の実施例においては、型部材２０
に凹部を設けることで、連通部８の柱８Ｂを形成してい
たが、本実施例においては凹部に変えて、くし歯状の型
部材としている。

【００９０】ついで、このような型部材２０が形成され
たならば、図１５に示すように、その型部材２０を覆う
ようにして、活性エネルギー線によって硬化される材
料、例えばエポキシ樹脂，アクリル樹脂を用いて、充填
部材層２２を形成する。そして、充填部材層２２が形成
されたならば、その上に図９に示すようにして第２基板
３を積層する。なお、この第２基板３には予め共通液室
１０４と空気室７とを形成しておくようにする。かくし
て、上記の積層後、本実施例では図１７に示すように、
第２基板３上面の共通液室１０４および空気室７の直上
部となる部分に活性エネルギー線から遮蔽するためのフ
ォトマスク２１を共通液室，空気室上に貼設した後、そ
の上方から矢印で示すように活性エネルギー線２２を照
射する。

【００９１】本実施例のようにフォトマスクを用いるこ
とで前実施例のように共通液室や空気室内に遮断層を設
ける必要がないので、遮断層を構成する材料のインクへ
の影響を考慮する必要がない。

【００９２】この活性エネルギー線２６による照射の結
果、充填部材層２２の空気室７および共通液室１０４に
対応する部分２２Ａおよび２２Ｂのみを未硬化の状態に
保ち、その他の充填部材層２２を硬化させることができ
る。よって、このあと図１８に矢印で示すように、第２
基板３の両側に開口されている共通液室１０４および空
気室７に相当する一方の開口部から充填部材層の未硬化
部分２２Ａ，２２Ｂを溶解除去させると共に、さらに型
部材２０を溶解除去させる除去液として、例えば含ハロ
ゲン炭化水素等を導入し、図１８に示すようにして、他
方の開口部から溶解されたものを排出させ、連通部８と
共に共通液室１０４および空気室７と液路１０２，イン
ク吐出口１０１とを同時に形成することができる。

【００９３】なお、上述のように活性エネルギー線２６
の照射を行うと、活性エネルギー線２２が侵入して、充
填部材層２２を硬化させる。よってこの硬化によって第
１基板１における液路形成部分の底面、共通液室１０４
と空気室７との間の壁の底面、および後壁の底面がそれ
ぞれ硬化した固体層（流路形成部材）２を介して第２基
板３と接着接合される。

【００９４】また、上述の活性エネルギー線２２として
は前述の実施例のものを用いることができる。

【００９５】図１８のように構成したあとは、前述した
のと同じく空気室７の両端部を封止部材で封止すると共
にインク供給継手９Ａ，９Ｂを介してインク供給管１４
Ａ，１４Ｂをそれぞれ継手９Ａ，９Ｂに接続してインク
ジェットヘッドを得ることができる。なおここで、前述
の形態のインクジェットヘッドにおいて、その連通路８
Ａを記録ヘッド長手方向のほぼ中央部に集中配置したの
は次の理由による。

【００９６】いま仮に、図１９に示すように複数の連通
路８Ａを空気室７の長手方向に対して分散配置したとす
ると、この図に矢印で示すようにしてインクを共通液室
１０４に初期充填するときに、空気室７にインクが侵入
してしまい、空気室７のバッファ室としての機能を喪失
させてしまう。すなわち、空気室７をなんらかの形で袋
小路の形態にする必要があることによるもので、そのた
めに、図５で示したようなヘッドにおいては、空気室７
を仕切部材１２Ａ，１２Ｂによって複数の区画に分割
し、分割した空気室７Ａ，７Ｂ，７Ｃのほぼ中央部近傍
に連通路８Ａ，８Ｂ，８Ｃを設けるようにした。

【００９７】このように空気室７を２つに分割したヘッ
ドの製造方法を図２０を用いて簡単に説明する。

【００９８】第１の溝２４、第２の溝２５が形成された
第２基板３のほぼ中央部近傍に切れ込み３１を入れてお
く。ただしこの切れ込み３１が隔壁２８を越えて、第１
の溝２４に達しないように注意する。加工は、回転砥
石、あるいはそれに類する、精密加工のできる切断機を
利用できる。また固体層２の上には、第１の連通路形成
部３３および、第２の連通路形成部３４が形成されてい
る型部材２０を配置し、それぞれの連通路形成部３３，
３４に後に連通路８の柱８Ｐを形成するための孔２１を
設けておいて、図示しないがさらにその上に感光性充填
剤で充填する。しかる後にすでに述べた方法で第１基板
１と第２基板３とを接合し、不要部分を溶解する。つい
で、切れ込み３１に隔壁板３０を挿入し接着する。そし
て最後にインク供給パイプ接続部材９Ａ，９Ｂをすでに
述べた方法で接着することにより隔壁で隔てられた２つ
の空気室を形成することができ、２つのこれらインク溜
りと４つの空気溜り（領域）とを持つインクジェット記
録ヘッドを構成することができる。なお、それぞれの空
気室は、それぞれの連通路で、液室１０４に連通されて
いる。なお、このような隔壁３０を設けるのは一ケ所に
限られるものではなく、先に述べてきたように、より多
くの空気室を設けることができ、それに伴って、型部材
の連通路形成部の数も変えられることは言うまでもな
い。

【００９９】ついで、図５で示されるインクジェットヘ
ッドのように空気室７を仕切部材１１によって複数の室
に画成する場合の仕切部材１１の形成方法を図２１ない
し図２３に従って説明する。

【０１００】図２１は第２基板３の上部から予め仕切部
材１１形成用の封止剤充填孔２４を穿設しておき、これ
らの充填孔２４から封止剤２３を注入して固体化し仕切
壁１１を形成するようにしたものである。なお、このよ
うな充填孔は基板の材質に応じドリル，レーザ，超音
波，ブラスト等によって穿設すればよい。

【０１０１】また、図２２は第２基板３の後方から空気
室に向けて同様の孔２５を穿設しておき、封止剤２３を
充填して仕切部材１１を形成する例を示す。

【０１０２】さらにまた、図２３は第１基板１上に固体
層２を介して第２基板３を積層した状態（図１８参照）
において、その空気室７の両側の開口から矢印で示すよ
うにして例えば弾性体２７を仕切部材１１の形成位置に
まで押込むようにしたものである。なお、両側の開口の
代りに第２基板上面に仕切部材１１を押込むための孔を
穿設して押込むようにしてもよい。

【０１０３】また、第１実施例では画成される空気室の
数は３つであったが、これに限られるものでないことは
いうまでもなく、また、連通路８Ａの数も個々の空気室
に対して１つに限られるものではない。すなわち、第１
の実施例として設けた連通路８Ａ〜８Ｃに対して第２実
施例以下で説明した技術を応用して同様な連通部８を形
成することが可能なことは勿論である。

【０１０４】ついで、図２４の（Ａ），（Ｂ）により図
８に示したインクジェットヘッド３０の製造方法につい
て述べておく。この場合、型部材２０を形成するにたあ
たり、その連通路形成部２０Ａの高さを、図２４（Ｂ）
に示す工程で形成される充填部材層２２の厚さに合わせ
て設定する。かくして、図２４の（Ｂ）に示すように充
填部材層２２を型部材２０上に積層した段階で連通路形
成部２０Ａの頂部を充填部材層２２の上面と一致させる
ことができる。従って、このあとは先に示した工程を経
て、図８に示したような記録ヘッド３０を得ることがで
きる。

【０１０５】図２５および図２６はさらに第２基板３に
かかわる構成が、これまでに述べた実施例と異なる記録
ヘッド４０および５０の構成例を示す。これらの実施例
では第２基板３の共通液室１０４形成部分および空気室
７の形成部分が前述した例のように左右に突き抜けてい
ない。従って、本実施例では先の実施例に示したように
して空気室７の両側の開口部を閉鎖したり、共通液室１
０４の両側開口部にインク供給継手９Ａ，９Ｂを接続し
たりする必要がなくなる。ただし、図２５において、４
１は第２基板３の共通液室１０４上部にあたる部分およ
び空気室７の上部にあたる部分の両端部近傍に穿設した
溶剤注入兼溶解された固体形成層および型部材２０の排
出のための孔である。また、図２６において、５１は同
様の目的で第１基板１側に穿設した孔である。よって、
本実施例の構成によれば、このような孔（４１，５１）
を利用して先に示した製造方法に準じて記録ヘッド４
０，５０を製造することができる。

【０１０６】図２７は、本発明が適用可能な記録ヘッド
のうち最も顕著な効果があらわれる、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記録
ヘッドおよび該記録ヘッドを搭載した記録装置の模式的
概略説明図を示している。

【０１０７】図２７において、符号の６１がフルライン
記録ヘッドを示しており、この記録ヘッドから、記録媒
体搬送ローラ９０に搬送される紙や布等の被記録媒体８
０に向けてインクが吐出され、これによって記録がなさ
れる。本発明の記録ヘッドの場合フルラインヘッドのよ
うな長尺な記録ヘッドであっても記録品位の低下が起こ
らないため、高画質の記録物を得ることができる。

【０１０８】図２８は、小型の記録ヘッドを搭載した記
録装置を示している。図２８で示される記録装置におい
てはキャリッジＨＣ上にインクタンク部７０と記録ヘッ
ド部６０とが着脱可能な記録ヘッドカートリッジが搭載
されており、またこのキャリッジ、被記録媒体８０を搬
送するための搬送ロータ等を駆動する駆動源としてのモ
ータ８１、駆動源からの動力をキャリッジに伝えるため
のキャリッジ軸８５等を有している。さらに、記録ヘッ
ドにインクを吐出するための信号を供給するための信号
供給手段を有している。

【０１０９】以上のような装置に本発明のインクジェッ
トヘッドを適用することができるが、さらに本発明のイ
ンクジェットヘッドと装置外から画像信号を受信する受
信部を有するインクジェット装置や、前述のようにイン
クを布や糸等に吐出して記録（プリント）を行うととも
に、布や糸に対してインク定着のための前処理や後処理
を行う処理機構を備えたインクジェット装置にも好まし
く用いることができる。

【０１１０】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明のインクジ
ェットヘッドによれば、複数のインク吐出エネルギー発
生体の配列方向に添う方向に、空気室が配される。この
ことでインクの振動およびインク内に伝わる圧力を吸収
するに十分な体積の空気（気体）が内在できる空気室を
コンパクトに有し、その空気室による効果を最大限に利
用することで、良好かつ迅速なリフィールが常に可能と
なり、インク吐出口の高マルチ化に特有のインク再充填
にかかわる諸問題を解消して、特に優れた高速応答性お
よび吐出性能が得られる高マルチノズルのインクジェッ
トヘッドおよびインクジェット装置を容易かつ廉価で提
供することができた。

【０１１１】また、第２基板に設けた溝の１つを共通液
室としてインク供給に用い、今１つの溝を空気室として
前記液室と連通路を介して接続するように構成すると共
に、空気室の連通路に隣接する部分をインク溜りとな
し、急激な全吐出による記録に際しては該インク溜りが
インクの供給を助勢するようにしたことにより、より記
録品質の高いインクジェット記録装置の具現化に貢献す
ることができる。

【０１１２】さらに、連通部の形状を先の各実施例で示
した如く構成することで、より効率的にインクの振動や
インク内を伝わる圧力波を吸収させることができ、高速
記録を行った場合にもさらに良好な印字品位を達成する
ことができる。

【０１１３】加えて、本発明のインクジェットヘッドの
製造方法においては、連通路とインク流路とを同じ工程
で製造することができ、上述の効果を奏するインクジェ
ットヘッドを簡略化した工程で安価に、大量生産するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明インクジェットヘッドの基本的構成の概
要を示す斜視図である。

【図２】本発明インクジェットヘッドを図１のＡ−Ａ線
断面によって示す構成図である。

【図３】本発明インクジェットヘッドを図１のＢ−Ｂ線
断面によって示す構成図である。

【図４】本発明インクジェットヘッドによるインク吐出
時のインクの挙動を（Ａ）および（Ｂ）によって示す説
明図である。

【図５】本発明インクジェットヘッドの他の実施例を図
１のＡ−Ａ線断面（Ａ）およびＢ−Ｂ線断面（Ｂ）によ
って対応する形で示す構成図である。

【図６】図５に示す実施例によるインク吐出時のインク
の挙動を（Ａ）および（Ｂ）によって示す説明図であ
る。

【図７】本発明の実施例を図１のＡ−Ａ断面として示す
構成図である。

【図８】本発明の実施例を図１のＢ−Ｂ断面として示す
構成図である。

【図９】本発明の実施例の変形例の構成を説明する図で
ある。

【図１０】本発明インクジェットヘッドの製造方法で第
１基板上に型部材を配置した段階（Ａ）およびさらにそ
の上に充填部材を介して第２基板を装着した段階（Ｂ）
を透視して示す平面図である。

【図１１】図１０の（Ａ）に示す段階でのＢ−Ｂ′線断
面（Ａ）およびＡ−Ａ′線断面（Ｂ）をそれぞれ示す断
面図である。

【図１２】図１０の（Ｂ）に示す段階での活性エネルギ
ー線による照射工程をそのＣ−Ｃ′線断面（Ａ）および
Ｄ−Ｄ′線断面（Ｂ）によって示す説明図である。

【図１３】図１２の（Ａ）および（Ｂ）に示す断面にお
ける型部材と充填部材除去状態を示す図である。

【図１４】本発明液体噴射記録ヘッドの製造方法として
第１基板上に型部材を構成した段階を示す斜視図であ
る。

【図１５】図１４に示す段階からその型部材上に充填部
材層を積層した段階を示す斜視図である。

【図１６】図１５に示す段階からその上にさらに第２基
板を積層した段階を示す斜視図である。

【図１７】図１６に示す段階から第２基板上の一部にフ
ォトマスクを配設し、活性エネルギー線照射を行う工程
の説明図である。

【図１８】図１７に示す工程のあとで未硬化部分および
型部材を溶解排出する工程の説明図である。

【図１９】単一の空気室と複数の連通路との関係として
インク充填時に発生する不具合にかかわる説明図であ
る。

【図２０】本発明製造方法による他の実施例の構成過程
を第１、第２基板に分解して示す斜視図である。

【図２１】本発明にかかる複数の空気室形成時における
仕切部材の製造方法の一例を上面図（Ａ）およびそのＡ
−Ａ断面（Ｂ）によって示す説明図である。

【図２２】本発明にかかる複数の空気室形成時における
仕切部材の製造方法の他の例を上面図（Ａ）およびその
Ｂ−Ｂ断面（Ｂ）によって示す説明図である。

【図２３】本発明にかかる複数の空気室形成時における
仕切部材の製造方法のさらに他の例を上面図として示す
説明図である。

【図２４】（Ａ）および（Ｂ）は本発明の製造方法の段
階説明図である。

【図２５】本発明の他の構成例を示す斜視図である。

【図２６】本発明の他の構成例を示す斜視図である。

【図２７】本発明のインクジェット装置の一例を示す図
である。

【図２８】本発明のインクジェット装置の一例を示す図
である。

【図２９】（Ａ）および（Ｂ）はインク吐出時のインク
の挙動を説明する図である。

【図３０】（Ａ）および（Ｂ）はインクリフィールメカ
ニズムを説明するための図である。

【図３１】（Ａ）および（Ｂ）は従来の空気室を有する
インクジェットヘッドの構成の二例を示す図である。

【符号の説明】

１第１基板２固体層３第２基板４ベースプレート７，７１，７２，７３空気室８連通部８Ｂ柱９Ａ，９Ｂインク供給継手１０インクジェット記録ヘッド２０型部材２１型部材設置部２２充填部材２６活性エネルギー線２７，２８，２９壁１０１インク吐出口１０２インク液路１０３吐出エネルギー発生体（吐出ヒータ）１０４インク液室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長田虎近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)発明者久保田秀美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)発明者金子峰夫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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを吐出するためのエネルギー発生
素子が配され、列状に配された複数のインク流路と、該
インク流路の前記列方向に沿って設けられ、前記複数の
インク流路にインクを供給するための共通液室とを有
し、前記エネルギー発生素子を駆動することによって、
吐出口からインクを吐出するインクジェットヘッドにお
いて、前記インク流路の列に沿って配され、当該中央部付近の
連通部を介して前記共通液室に連通し、前記共通液室内
のインクを伝わる圧力変動を吸収する気体を保持した空
気室を有したことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】前記空気室が複数配されていることを特
徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】前記連通部は、複数の連通路壁を有して
いることを特徴とする請求項１または２に記載のインク
ジェットヘッド。
【請求項４】前記共通液室の容積は、前記空気室の容
積より大であることを特徴とする請求項１または２に記
載のインクジェットヘッド。
【請求項５】前記インク流路の断面積は、前記連通部
における連通路の断面積に等しいかまたは該連通路の断
面積より大であることを特徴とする請求項１または２に
記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】前記連通部の連通路の断面積の総和は、
前記吐出口の全てから一度に吐出されるインクの総量を
面積換算した値の２倍に等しいかまたは該総量を面積換
算した値の２倍より大であることを特徴とする請求項１
または２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】前記連通部の連通路の断面積の総和は、
前記インク流路の全ての総断面積の１０分の１に等しい
かまたは該総断面積の１０分の１より大であることを特
徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッ
ド。
【請求項８】前記インクジェットヘッドは、当該吐出
口が被記録媒体の記録可能幅に対応して複数設けられた
フルラインヘッドであることを特徴とする請求項１また
は２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】前記エネルギー発生素子は、発熱抵抗素
子であることを特徴とする請求項１または２に記載のイ
ンクジェットヘッド。
【請求項１０】インクを吐出して記録を行うインクジ
ェット装置において、請求項１または２のインクジェットヘッドと、被記録媒体の搬送手段と、を具えたことを特徴とするインクジェット装置。
【請求項１１】インクを吐出する吐出口と、該吐出口
に連通したインク流路と、該インク流路に対応して設け
られたエネルギー発生素子と、前記インク流路にインク
を供給するための共通液室と、該共通液室に連通部を介
して連通する空気室と、を有するインクジェットヘッド
の製造方法において、複数の前記エネルギー発生素子が列状に配された第１の
基板を準備する工程、前記第１の基板上に複数の前記インク流路と、該インク
流路にインクを供給するための共通液室と、前記連通部
とを形成するための型部材を形成する工程、該型部材を覆うように充填部材を設ける工程、該充填部材上に共通液室と、前記空気室を構成する溝を
有する第２の基板を設ける工程、および前記型部材を除
去する工程を有することを特徴とするインクジェットヘ
ッドの製造方法。
【請求項１２】前記充填部材は感光性樹脂であり、前
記第２の基板を設ける工程の後に前記第２の基板の溝に
対応した部分の前記充填部材を除去するための露光処理
を行うと共に、該溝に対応した部分を前記型部材と共に
除去する工程を有することを特徴とする請求項１１に記
載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１３】前記型部材を用いて複数の前記連通部
を形成し、前記空気室の連通部間を封止することで複数
の空気室を形成することを特徴とする請求項１１に記載
のインクジェットヘッドの製造方法。