JPH11254704A - 液体吐出ヘッドおよびヘッドカートリッジならびに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吐出エネルギー発生素子が配設された吐出ユ
ニットの熱膨張量と、吐出エネルギー発生素子を駆動す
る駆動素子が設けられた駆動ユニットの熱膨張量とが相
違し、これらの間での良好な電気的接続を維持し得な
い。 【解決手段】 液体が吐出される複数の吐出口およびこ
れら吐出口から液体をそれぞれ吐出させるための複数の
吐出エネルギー発生素子が配設された吐出ユニット２
０, 吐出エネルギー発生素子に電気信号を供給してこれ
を駆動するための駆動素子が設けられた駆動ユニット１
２, 吐出エネルギー発生素子と駆動素子とが電気的に接
続するように吐出ユニット２０と駆動ユニット１２とを
連結する連結手段１６〜１８, ２３, ２４を具えた液体
吐出ヘッド１０であって、駆動ユニット１２を加熱する
ための駆動ユニット加熱ヒータ３７をさらに具えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吐出口から液体を
吐出させるための吐出エネルギー発生素子が配設された
吐出ユニットと、吐出エネルギー発生素子を駆動するた
めの駆動素子が設けられた駆動ユニットとを連結手段を
介して連結した液体吐出ヘッドおよびこの液体吐出ヘッ
ドと当該液体吐出ヘッドに供給するための液体が蓄えら
れる液体タンクとを具えたヘッドカートリッジならびに
該液体吐出ヘッドの取り付け部を具え、プリント媒体に
液体を吐出して画像を形成するための画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、インクジェット装置に搭載され
るインクジェットヘッドは、インクあるいはプリント媒
体に吐出されるインクのプリント性を調整するための処
理液が吐出される吐出口と、この吐出口から液体を吐出
するためのエネルギーを発生させる吐出エネルギー発生
素子とを配設した吐出ユニットと、吐出エネルギー発生
素子を駆動するための駆動素子を設けた駆動ユニットと
を連結手段を介して一体的に連結したものである。

【０００３】吐出エネルギー発生素子としては、ピエゾ
素子などの電気機械変換体を用いたものや、レーザなど
の電磁波を照射して液体を発熱させ、この発熱による液
体の膨張を利用して液滴を吐出口から吐出させるもの、
あるいは電気熱変換体などの発熱体などが知られてい
る。

【０００４】なかでも、電気熱変換体を吐出エネルギー
発生素子として用い、熱エネルギーによって液滴を吐出
口より吐出させる形式のインクジェットヘッドは、以下
のような利点を有する。すなわち、液滴を吐出する吐出
口を高密度に配列し、高解像力のプリントを得るために
都合のよい構成を容易に取ることが可能である。また、
構造上、コンパクト化が容易である。さらに、最近の半
導体分野において技術進歩および信頼性の向上が著しい
ＩＣ製造技術やマイクロ加工技術の長所を十二分に活用
して製造することができる。そして、これらの技術を利
用することで、長尺化, 二次元化, 吐出口のマルチ化,
高密度化がさらに容易となり、しかも大量生産が可能で
製造コストも廉価となる。

【０００５】吐出エネルギー発生素子として電気熱変換
体を用い、半導体製造プロセスを経て製造された多数の
吐出口を有するインクジェットヘッドは、通常、各吐出
口にそれぞれ対応した液路を有し、これら各液路毎に電
気熱変換体が設けられ、かつ各液路に連通する共通液室
から液体が供給される構造が一般的である。

【０００６】このような従来のインクジェットヘッドの
吐出ユニットの主要部を構成する吐出ユニット基板の平
面形状を図１０に示し、そのXI−XI矢視断面形状を図１
１に示す。すなわち、吐出エネルギー発生素子が配設さ
れた吐出ユニット基板１０１の上には、ホウ化ハフニウ
ム（Ｈf Ｂ₂ ）などの発熱部１０２が所定間隔で形成さ
れ、これら発熱部１０２には、信号配線１０３ａ, １０
３ｂの一端部がそれぞれ一対ずつ接続している。一方の
信号配線１０３ａの他端部には、アルミニウムなどで形
成した共通接続電極１０４が接続し、他方の信号配線１
０３ｂの他端部には、アルミニウムなどで形成した接続
電極１０５がそれぞれ個別に接続している。発熱部１０
２および信号配線１０３ａ, １０３ｂは、二酸化ケイ素
などで形成された耐酸化絶縁層１０６で被覆され、さら
に発熱部１０２の上にはタンタルなどで形成された耐キ
ャビテーション層１０７が重ねて被覆され、信号配線１
０３ａ, １０３ｂの上には、感光性ポリイミドなどで形
成された耐インク絶縁層１０８が重ねて被覆されてい
る。

【０００７】そして、この吐出ユニット基板１０１の上
に図示しない溝付き部材が接合され、各発熱部１０２に
対応した液路および吐出口などが形成され、全体として
吐出ユニットを構成する。ここで、接続電極１０５から
信号配線１０３ｂ, 発熱部１０２, 信号配線１０３ａを
介して共通電極１０４に電流を流すと、発熱部１０２が
熱エネルギーを発生して液路内の液体が吐出口から外部
へ吐出されるようになっている。

【０００８】上述した発熱部１０２, 信号配線１０３
ａ, １０３ｂ, 共通接続電極１０４,接続電極１０５
は、本発明でいう吐出エネルギー発生素子として機能
し、通常、このような吐出エネルギー発生素子は、一つ
の吐出ユニットに複数形成されており、複数ドットのプ
リントを同時に行ってプリントの高速化を図ることがで
きる。特に、高密度かつ高速プリントの要請が高い今日
においては、プリント媒体の搬送方向に対して直行する
走査方向のプリントを同時に行うことが望まれており、
これに伴って多数の吐出エネルギー発生素子を高密度に
配置した吐出ユニットが登場している。

【０００９】一つの吐出ユニットに複数の吐出エネルギ
ー発生素子を配置して複数ドットのプリントを同時に行
う場合、吐出エネルギー発生素子のそれぞれについて個
別に通電のオン／オフを制御しなければならない。この
ような制御を行うための駆動素子は、上述した吐出ユニ
ット内に形成することも可能であるが、通常は駆動ユニ
ットとして独立した駆動ユニット基板に設けられ、吐出
ユニットに対して電気的に接続される。その理由は、上
述した吐出エネルギー発生素子と、これら吐出エネルギ
ー発生素子に接続される駆動素子とを共通の基板に形成
した場合、吐出エネルギー発生素子および駆動素子のい
ずれか一方に不良が発生すると、全体が動作しなくなっ
てしまうおそれがあるためである。

【００１０】従来、吐出ユニットと駆動ユニットとを電
気的に接続する場合、特開平３−１２１８５１号公報
や、特開平１−３０２８２９号公報などに開示された方
法が知られている。特開平３−１２１８５１号公報に示
された方法は、各ユニットの接続電極を基板表面からそ
れぞれ突出させ、これら接続電極が重なり合うように各
ユニットの基板を相互に押し当て、これによって吐出ユ
ニット側の接続電極と駆動ユニット側の接続電極とを導
通させるようにしたものである。また、特開平１−３０
２８２９号公報に示された方法は、吐出ユニット側の接
続電極と駆動ユニット側の接続電極とを電極接続部材を
介して電気的に接続するものである。これらを以下に具
体的に説明する。

【００１１】まず、特開平３−１２１８５１号公報に示
された方法について説明する。図１２に示すように、吐
出ユニット１００の吐出ユニット基板１０１の重ね合わ
せ面１０９に耐インク絶縁層１０８を形成し、重ね合わ
せ面１０９から突出した形状の接続電極１０５を形成す
る。同様に、駆動ユニット２００の駆動ユニット基板２
０１の重ね合わせ面２０２に絶縁層２０３を形成し、重
ね合わせ面２０２から突出した形状の接続電極２０４を
形成する。そして、吐出ユニット１００の重ね合わせ面
１０９と駆動ユニット２００の重ね合わせ面２０２とを
位置決め状態で加圧し、図１３およびその XIV−XIV 矢
視断面構造を表す図１４に示すように、これらを機械的
に圧接する。なお、図中の符号で２０５は、駆動ユニッ
ト基板２０１に搭載される駆動素子である。

【００１２】次に、特開平１−３０２８２９号公報に示
された方法について説明する。図１５に示すように、吐
出ユニット１００の吐出ユニット基板１０１の重ね合わ
せ面１０９に耐インク絶縁層１０８を形成し、重ね合わ
せ面１０９から突出した形状の接続電極１０５を形成す
る。同様に、駆動ユニット２００の駆動ユニット基板２
０１の重ね合わせ面２０２に絶縁層２０３を形成し、重
ね合わせ面２０２から突出した形状の接続電極２０４を
形成する。また、それぞれ棒状をなす多数本の導電部材
３０１と、これら導電部材３０１の両端部が突出するよ
うに、当該導電部材３０１を埋設保持する保持基板３０
２とからなる電極接続部材３００を用意する。この場
合、隣接する導電部材３０１の間隔は、接続電極１０
５, ２０４のそれぞれの間隔よりも狭く設定されてい
る。そして、電極接続部材３００を介して吐出ユニット
１００の重ね合わせ面１０９と駆動ユニット２００の重
ね合わせ面２０２とを位置決め状態で加圧し、図１６お
よびそのXVII−XVII矢視断面形状を表す図１７に示すよ
うに、これらを機械的に圧接する。なお、図中の符号で
２０５は、駆動ユニット基板２０１に搭載される駆動素
子である。

【００１３】上述した吐出ユニット１００と駆動ユニッ
ト２００とを使用する従来のインクジェットヘッドの主
要部の側面形状を図１８に示す。すなわち、台板４０１
上には、駆動ユニット２００とこの駆動ユニット２００
にワイヤボンディング４０２などを介して電気的に接続
する接続基板４０３とが固定されている。また、台板４
０１にねじ込まれる小ねじ４０４は、スペーサ４０５お
よび押圧板４０６を貫通し、これにより、押圧板４０６
はスペーサ４０５を介して台板４０１に保持された状態
となっている。

【００１４】前記駆動ユニット２００の駆動ユニット基
板２０１に形成された重ね合わせ面２０２には、吐出ユ
ニット１００の吐出ユニット基板１０１に形成された重
ね合わせ面１０９が重ね合わされる。そして、この吐出
ユニット基板１０１の重ね合わせ面１０９の反対側に形
成された押圧面１１０には、円形断面のゴム状弾性部材
などによるクッション部材４０７を介して押圧板４０６
の先端部が押し付けられるこれにより、吐出ユニット基
板１０１の重ね合わせ面１０９が、駆動素子２０５を搭
載した駆動ユニット基板２０１の重ね合わせ面２０２に
対して押圧される。

【００１５】これら重ね合わせ面１０９, ２０２には、
図示しない複数の接続電極がそれぞれ露出状態となって
おり、吐出ユニット１００および駆動ユニット２００の
重ね合わせ面１０９, ２０２を相互に位置決めしつつ密
着させることにより、これらが電気的に接続するように
なっている。

【００１６】上述したインクジェットヘッドでは、クッ
ション部材４０７を吐出ユニット基板１０１に直接当接
させているが、吐出ユニット１００の剛性を確保するた
めの支持板を介して当接させるようにしたものも知られ
ている。このような従来のインクジェットヘッドの外観
を図１９に示し、その側面形状を図２０に示し、主要部
を分解した外観を図２１に示すが、先のインクジェット
ヘッドと同一機能の部材には、これと同一の符号を記す
に留めることとする。すなわち、吐出ユニット１００の
吐出ユニット基板１０１には、補強用の支持板１１１が
一体的に接合されている。そして、この支持板１１１と
押圧板４０６の先端部との間にクッション部材４０７が
圧縮状態で介装され、吐出ユニット１００および駆動ユ
ニット２００の重ね合わせ面１０９, ２０２を密着させ
るようにしている。

【００１７】また、溝付き部材１１２と吐出ユニット基
板１０１との間に形成された図示しない共通液室に連通
するインク供給管４０８には、フィルタ装置４０９を介
して図示しないインクタンクが接続し、このインクタン
クから吐出ユニット１００側へ、共通液室の両端の２カ
所から液体が供給されるようになっている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】図１０〜図２１に示し
た従来のインクジェットヘッドを駆動した場合、吐出ユ
ニット１００内の発熱部１０２が発熱することにより、
吐出ユニット基板１０１の温度が上昇し、吐出ユニット
基板１０１と駆動ユニット基板２０１との間に温度差が
発生する。図２２は、温度上昇前の吐出ユニット１００
および駆動ユニット２００の接続電極１０５, ２０４の
接続状態を示しており、吐出ユニット基板１０１上のす
べての発熱部１０２を等しく駆動し続けた時の吐出ユニ
ット基板１０１および駆動ユニット基板２０１の長手方
向に沿った温度分布を図２３に示す。これによると、発
熱部１０２の駆動により、吐出ユニット基板１０１の温
度が上昇するが、前述のように吐出ユニット１００の長
手方向両端部から冷えた液体が供給されるため、吐出ユ
ニット基板１０１の長手方向両端部の温度は、その中央
部の温度よりも低くなる傾向を持つ。一方、駆動素子基
板２０１には、接続電極１０５を介して吐出ユニット基
板１０１の熱が伝達されるため、吐出ユニット基板１０
１の温度分布と相似形、すなわち、その長手方向両端部
の温度がその中央部の温度よりも低くなるような温度分
布となる。また、吐出ユニット基板１０１の長手方向中
央部よりも他端部に寄った位置の発熱部１０２のみを駆
動させた場合には、これに対応して図２４に示すような
温度分布となる。

【００１９】このように、発熱部１０２の駆動条件によ
って温度分布は変化するが、何れにしても吐出ユニット
基板１０１と駆動ユニット基板２０１との間に温度差が
生じ、駆動ユニット基板２０１に対する吐出ユニット基
板１０１の熱膨張量が増大する。例えば、３００mmの長
さのアルミニウム製の吐出ユニット基板１０１を用い、
接続電極１０５, ２０４を７０. ５μm のピッチで配設
した場合、吐出ユニット基板１０１と駆動ユニット基板
２０１との温度差が１０℃以上になると、図２５に示す
ように、吐出ユニット基板１０１および駆動ユニット基
板２０１の中央部を基準とすると、両端部に位置する接
続電極１０５, ２０４の当接状態が外れてしまい、吐出
ユニット１００の駆動が不可能となる場合があった。

【００２０】

【発明の目的】本発明の目的は、液体を吐出させるため
の吐出エネルギー発生素子を有する吐出ユニットの熱膨
張量に対し、吐出エネルギー発生素子を駆動させるため
の駆動素子を有する駆動ユニットの熱膨張量を対応さ
せ、良好な電気的接続を行い得るようにした液体吐出ヘ
ッドを提供することにある。

【００２１】本発明の他の目的は、このような液体吐出
ヘッドと、当該液体吐出ヘッドに供給するための液体が
蓄えられる液体タンクとを具えたヘッドカートリッジを
提供することにある。

【００２２】本発明のさらに別な目的は、上述した液体
吐出ヘッドを用いてプリント媒体に画像を形成するよう
にした画像形成装置を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の形態は、
液体が吐出される複数の吐出口と、これら吐出口から液
体をそれぞれ吐出させるための複数の吐出エネルギー発
生素子とが配設された吐出ユニットと、前記吐出エネル
ギー発生素子に電気信号を供給してこれを駆動するため
の駆動素子が設けられた駆動ユニットと、前記吐出エネ
ルギー発生素子と前記駆動素子とが電気的に接続するよ
うに前記吐出ユニットと前記駆動ユニットとを連結する
ための連結手段とを具えた液体吐出ヘッドであって、前
記駆動ユニットを加熱するための駆動ユニット加熱手段
をさらに具えたことを特徴とするものである。

【００２４】本発明の第２の形態は、液体吐出ヘッド
と、この液体吐出ヘッドに供給するための液体が蓄えら
れる液体タンクとを具えたヘッドカートリッジであっ
て、前記液体吐出ヘッドは、液体が吐出される複数の吐
出口と、これら吐出口から液体をそれぞれ吐出させるた
めの複数の吐出エネルギー発生素子とが配設された吐出
ユニットと、前記吐出エネルギー発生素子に電気信号を
供給してこれを駆動するための駆動素子が設けられた駆
動ユニットと、この駆動ユニットを加熱するための駆動
ユニット加熱手段と、前記吐出エネルギー発生素子と前
記駆動素子とが電気的に接続するように前記吐出ユニッ
トと前記駆動ユニットとを連結するための連結手段とを
有することを特徴とするものである。

【００２５】本発明の第３の形態は、液体が吐出される
複数の吐出口と、これら吐出口から液体をそれぞれ吐出
させるための複数の吐出エネルギー発生素子とが配設さ
れた吐出ユニットと、前記吐出エネルギー発生素子に電
気信号を供給してこれを駆動するための駆動素子が設け
られた駆動ユニットと、前記吐出エネルギー発生素子と
前記駆動素子とが電気的に接続するように前記吐出ユニ
ットと前記駆動ユニットとを連結するための連結手段と
を有する液体吐出ヘッドの取り付け部を具え、前記吐出
口から液体を吐出してプリント媒体に画像を形成するた
めの画像形成装置であって、前記液体吐出ヘッドは、前
記駆動ユニットを加熱するための駆動ユニット加熱手段
をさらに有することを特徴とするものである。

【００２６】本発明によると、吐出ユニットの吐出エネ
ルギー発生素子の駆動状態に応じて駆動ユニット加熱手
段により駆動ユニットが加熱され、吐出エネルギー発生
素子の駆動に伴う吐出ユニットの熱膨張量に対応して駆
動ユニットの熱膨張量が調整される。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の第１の形態による液体吐
出ヘッドにおいて、吐出ユニットおよび駆動ユニットの
何れか一方に温度検知手段を設け、この温度検知手段に
よって検知される温度に基づき、駆動ユニット加熱手段
を駆動するようにしてもよい。また、駆動ユニット加熱
手段が発熱量の異なる複数の発熱素子を有してもよい。
この場合、吐出エネルギー発生素子の配列方向に沿った
中央部に位置する発熱素子の発熱量よりも両端部の発熱
素子の発熱量が大きくなるようにしてもよく、吐出エネ
ルギー発生素子を駆動するための駆動素子からの電気信
号によって発熱素子を駆動するようにしてもよい。さら
に、吐出エネルギー発生素子は、液体に膜沸騰を生じさ
せる熱エネルギーを発生する電気熱変換体であってもよ
い。

【００２８】本発明の第２の形態によるヘッドカートリ
ッジにおいて、液体は、インクおよび／またはプリント
媒体に吐出されるインクのプリント性を調整するための
処理液であってもよい。

【００２９】本発明の第３の形態による画像形成装置に
おいて、吐出口は、プリント媒体の搬送方向に対して直
交する方向のプリント領域の全幅に亙って配列している
ものであってもよい。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図１〜図９
を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような
実施例に限らず、これらをさらに組み合わせたり、同様
な課題を内包する他の分野の技術にも応用することがで
きる。

【００３１】本発明による液体吐出ヘッドをインクジェ
ットヘッドに応用した第１の実施例の外観を図１に示
し、その側面形状を図２に示す。すなわち、本実施例に
おけるインクジェットヘッド１０の台板１１上には、駆
動ユニット１２の主要部を構成する駆動ユニット基板１
３と、この駆動ユニット基板１３にワイヤボンディング
１４などを介して電気的に接続する接続基板１５とが固
定されている。また、台板１１から立設されたスペーサ
１６には、このスペーサ１６にねじ込まれる複数本の小
ねじ１７を介して押圧板１８の基端部が取り付けられて
いる。

【００３２】前記駆動ユニット基板１３に形成された接
続電極１９と、吐出ユニット２０の一部を構成する吐出
ユニット基板２１に形成された接続電極２２とを相互に
重ね合わすことにより電気的に導通する。吐出ユニット
２０の吐出ユニット基板２１の裏面には、補強用の支持
板２３が一体的に接合されており、この支持板２３に
は、円形断面のゴム状弾性部材などによるクッション部
材２４を介して押圧板１８の先端部が押し付けられる。
つまり、上述したスペーサ１６や小ねじ１７, 押圧板１
８, 支持板２３, クッション部材２４などで本発明の連
結手段が構成されている。

【００３３】吐出ユニット基板２１に接合される溝付き
板２５の長手方向両側には、この溝付き板２５と吐出ユ
ニット基板２１との間に形成された図示しない液路内に
液体、つまりインクや、プリント媒体に対するインクの
プリント性を調整するための処理液を供給するための一
対の液体供給管２６が連結されており、これら液体供給
管２６には、それぞれフィルタ装置２７を介して図示し
ないインクタンクが連通し、このインクタンクから供給
されるインクは、吐出ユニット２０内へごみや異物など
が混入しないように、台板１１上に設けられたフィルタ
装置２７によって濾過される。

【００３４】本実施例における吐出ユニット基板２１の
平面形状を図３に示し、駆動ユニット基板１３の平面形
状を図４に示す。すなわち、吐出ユニット基板２１に
は、液体を加熱するための発熱部２８が所定間隔で多数
個配置されており、その両端に信号配線２９が配置され
ている。信号配線２９の一端は共通電極３０に導通し、
その他端は接続電極２２に導通しており、これら発熱部
２８および信号配線２９などで本発明の吐出エネルギー
発生素子を構成している。また、駆動ユニット基板１３
には、吐出ユニット基板２１に配設された発熱部２８を
駆動するための駆動素子３１が配設されており、図示し
ない外部の回路基板から電気信号を受けるための入力電
極３２および入力信号配線３３が配設されている。さら
に、吐出ユニット基板２１に駆動信号を送るための出力
信号配線３４と共通電極３５と接続電極３６が配設され
ており、これらの吐出ユニット基板２１の接続電極２２
と駆動ユニット基板１３の接続電極３６とを互いに重ね
合わせて電気的導通を取るようになっている。

【００３５】本実施例における台板１１には、駆動ユニ
ット加熱ヒータ３７が配設されている。この駆動ユニッ
ト加熱ヒータ３７は、吐出ユニット２０内に設けられた
発熱部２８の駆動状態に応じて発熱し、台板１１を介し
て駆動ユニット基板１３を吐出ユニット基板２１と概略
同じ温度になるよう加熱するものである。

【００３６】この駆動ユニット加熱ヒータ３７として、
セラミックヒータやパワートランジスタなどの半導体素
子を採用することができる。また、この駆動ユニット加
熱ヒータ３７の駆動に際しては、発熱部２８の駆動状態
から駆動ユニット基板１３および吐出ユニット基板２１
の温度差を予測して駆動してもよい。あるいは、吐出ユ
ニット２０内および駆動ユニット１２内に図示しない温
度センサをそれぞれ配設し、これらの温度差を測定して
その結果に応じて駆動ユニット加熱ヒータ３７を駆動す
るようにしてもよい。

【００３７】このような構成にすることにより、発熱部
２８の発熱によって吐出ユニット２０と駆動ユニット基
板１３との温度差が極小に抑制され、接続電極２２, ３
６の導通不良を未然に防止することができる。

【００３８】上述した実施例では、駆動ユニット加熱ヒ
ータ３７を台板１１に設けたが、駆動ユニット基板１３
に直接設けることも可能である。

【００３９】このような本発明による液体吐出ヘッドの
第２の実施例の分解状態の外観を図５に示し、その駆動
ユニット基板の平面形状を図６に示すが、先の実施例と
同一機能の部材にはこれと同一符号を記すに止め、重複
する説明は省略するものとする。すなわち、本実施例で
は駆動ユニット加熱ヒータ３８を駆動ユニット基板１３
に組み込み、これを吐出ユニット基板２１の発熱部２８
を駆動する電気信号と同一の電気信号で駆動するように
している。

【００４０】本実施例における駆動ユニット加熱ヒータ
３８は、第１の実施例と同様に、セラミックヒータや半
導体素子でもよいが、吐出ユニット基板２１内の発熱部
２８と同様の薄膜抵抗体がもっとも好ましい。薄膜抵抗
体の材料としては、ホウ化ハフニウムや、タンタル−ア
ルミニウム合金などが好ましい。

【００４１】本実施例においては、駆動ユニット加熱ヒ
ータ３８が吐出ユニット基板２１内の発熱部２８を駆動
する電気信号と同一の電気信号で駆動されるため、イン
クジェットヘッド１０の設計段階で、駆動ユニット加熱
ヒータ３８の抵抗値を適切な値に設定することにより、
吐出ユニット２０や、駆動ユニット１２内に温度センサ
を配置することなく、発熱部２８の発熱による吐出ユニ
ット２０と駆動ユニット基板１３との温度差を極小に
し、接続電極２２, ３６の導通不良を防止することがで
きる。

【００４２】上述した第２の実施例では、駆動ユニット
加熱ヒータ３８の発熱面積をすべて均一に設定したが、
吐出エネルギー発生素子の配列方向に沿って変えるよう
にしてもよい。

【００４３】このような本発明による液体吐出ヘッドの
第３の実施例における駆動ユニット基板１３の平面形状
を図７に示すが、先の実施例と同一機能の部材にはこれ
と同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するもの
とする。すなわち、本実施例にける駆動ユニット基板１
３には、その配列方向に沿って発熱面積が異なる複数の
駆動ユニット加熱ヒータ３８が一定間隔で配置されてお
り、基本的には、吐出ユニット２０の発熱分布に応じ
て、温度上昇し易い箇所の駆動ユニット加熱ヒータ３８
の発熱面積を大きく設定し、逆に、比較的温度上昇の少
ない箇所の駆動ユニット加熱ヒータ３８の発熱面積を小
さく設定する。

【００４４】本実施例では、配列方向（図中、左右方
向）に沿って中央部に位置する駆動ユニット加熱ヒータ
３８の発熱面積よりも、両端側に位置する駆動ユニット
加熱ヒータ３８の発熱面積ほど大きく設定しており、こ
れによって図２５に示す温度分布に対応させることがで
きる。

【００４５】次に、本発明によるヘッドカートリッジを
上述の如きインクジェットヘッド１０を組み込んだイン
クジェットカートリッジに応用した一実施例の外観を図
８に示す。すなわち、本実施例におけるインクジェット
カートリッジ４０は、シリアルタイプのものであり、駆
動ユニット１２と、押圧板１８と、吐出ユニット２０
と、クッション部材２４と、液体供給管２６と、液体を
収容する液体タンク４１と、この液体タンク４１内を密
閉する蓋部材４２とで主要部が構成されている。

【００４６】液体を吐出するための多数の吐出口４３が
形成された吐出ユニット２０は、先の図１〜図７に示し
た実施例に対応したものであり、この吐出ユニット２０
は、駆動ユニット１２に対し、クッション部材２４を介
して押圧板１８に押圧されている。液体は、液体タンク
４１から液体供給管２６によって溝付き板２５と吐出ユ
ニット基板２１とで形成される図示しない共通液室へと
導かれる。

【００４７】本実施例におけるインクジェットカートリ
ッジ４０は、液体タンク４１と駆動ユニット１２とを一
体的に形成したものであるが、この駆動ユニット１２に
対し、液体タンク４１側を交換可能に連結した構造を採
用するようにしても良い。

【００４８】本発明による画像形成装置をこのようなイ
ンクジェットカートリッジを搭載したインクジェットプ
リント装置に応用した一実施例の外観を図９に示す。す
なわち、本実施例のインクジェットプリント装置５０
は、フルラインタイプのカラープリンタであり、イエロ
ー色インク, マゼンタ色インク, シアン色インク, ブラ
ック色インクをそれぞれ蓄えた４つのインクタンク５１
Ｙ, ５１Ｍ, ５１Ｃ, ５１Ｂ（以下、これらをまとめて
インクタンク５１と記述する）と、これらインクタンク
５１にそれぞれ接続配管５２を介してインク供給管が接
続する４つのインクジェットヘッド１０Ｙ, １０Ｍ, １
０Ｃ, １０Ｂ（以下、これらをまとめてインクジェット
ヘッド１０と記述する）とを具え、各インクタンク５１
は、接続配管５２に対して交換可能に連結される。

【００４９】制御装置５３に接続するヘッドドライバ５
４によって各発熱部に対する通電のオン／オフがそれぞ
れ切り換えられるインクジェットヘッド１０は、図１〜
図７に示した実施例のものと基本的な構造は全く同じで
あり、無端の搬送用ベルト５５を挟んでプラテン５６と
対向するように、搬送用ベルト５５の搬送方向に沿って
所定間隔で配列している。そして、制御装置５３によっ
て作動が制御される回復処理のためのヘッド移動手段５
７により、プラテン５６との対向方向に昇降し得るよう
になっている。各インクジェットヘッド１０の側方に
は、プリント媒体、例えばプリント用紙５８に対するプ
リント作業に先立ち、インク路内に介在する古いインク
を吐出口から吐出してインクジェットヘッド１０の回復
処理を行うためのヘッドキャップ５９がインクジェット
ヘッド１０の配列間隔に対して半ピッチずらした状態で
配置され、制御装置５３によって作動が制御されるキャ
ップ移動手段６０により、それぞれインクジェットヘッ
ド１０の直下に移動し、吐出口から吐出される廃インク
を受けるようになっている。

【００５０】プリント用紙５８を搬送する搬送用ベルト
５５は、ベルト駆動モータ６１に連結された駆動ローラ
６２に巻き掛けられ、制御装置５３に接続するモータド
ライバ６３によってその作動が切り換えられる。また、
搬送用ベルト５５の上流側には、この搬送用ベルト５５
を帯電することにより、プリント用紙５８を搬送用ベル
ト５５に密着させるための帯電器６４が設けられてお
り、この帯電器６４は、制御装置５３に接続する帯電器
ドライバ６５によって、その通電のオン／オフが切り換
えられる。搬送用ベルト５５の上にプリント用紙５８を
供給するための一対の給紙ローラ６６には、これら一対
の給紙ローラ６６を駆動回転させるための給紙用モータ
６７が連結され、この給紙用モータ６７は、制御装置５
３に接続するモータドライバ６８によって作動が切り換
えられる。

【００５１】従って、プリント用紙５８に対するプリン
ト作業に先立ち、インクジェットヘッド１０がプラテン
５６から離れるように上昇し、次いでヘッドキャップ５
９がこれらインクジェットヘッド１０の直下に移動して
インクジェットヘッド１０の回復処理を行った後、ヘッ
ドキャップ５９を元の待機位置へ移動させ、さらにイン
クジェットヘッド１０をプリント位置までプラテン５６
側に移動する。そして、帯電器６４を作動させると同時
に搬送用ベルト５５を駆動し、さらに給紙ローラ６６に
よってプリント用紙５８を搬送用ベルト５５上に載置
し、各インクジェットヘッド１０によって所定の色画像
がプリント用紙５８にプリントされる。

【００５２】なお、本発明は、液体の吐出を行わせるた
めに利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生す
る手段（例えば、電気熱変換体やレーザ光など）を具
え、この熱エネルギーにより液体の状態変化を生起させ
るインクジェット方式の液体吐出ヘッドや、ヘッドカー
トリッジ、あるいは画像形成装置において優れた効果を
もたらすものである。かかる方式によれば、プリントの
高密度化および高精細化が達成できるからである。

【００５３】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号明細書や、同第４７４
０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用い
て行うものが好ましい。この方式は、いわゆるオンデマ
ンド型およびコンティニュアス型の何れにも適用可能で
あるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体が保持
されているシートや流路に対応して配置される電気熱変
換体に、プリント情報に対応した核沸騰を越える急速な
温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加する
ことにより熱エネルギを発生させ、液体吐出ヘッドの熱
作用面に膜沸騰を生じさせ、結果的にこの駆動信号に一
対一で対応した液体内の気泡を形成できるので有効であ
る。この気泡の成長および収縮により、吐出口を介して
液体を吐出させ、少なくとも１つの液滴を形成する。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
長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体の吐出
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号明細書や、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、さらに優れたプリントを行うこ
とができる。

【００５４】また、液体吐出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と液路と電
気熱変換体との組合せ構成（電気熱変換体が液路に沿っ
て配置された直線状液流路または電気熱変換体が液路を
挟んで吐出口と正対する直角液流路）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号明細書や、米国特許第４４５９６
００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、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５９−１２３６７０号公報や、熱エネルギの圧力波を
吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示した特開
昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成としても、本
発明の効果は有効である。すなわち、液体吐出ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によればプリ
ントを確実に効率良く行うことができるようになるから
である。

【００５５】さらに、上述したフルラインタイプではな
いシリアルタイプのものでも、走査移動するキャリッジ
に対して一体的に固定された液体吐出ヘッド、あるいは
キャリッジに対して交換可能に装着されることでキャリ
ッジとの電気的な接続や装置本体からの液体の供給が可
能となる交換自在のチップタイプの液体吐出ヘッド、あ
るいは液体吐出ヘッド自体に一体的に液体を貯えるタン
クが設けられたヘッドカートリッジを用いた場合にも、
本発明は有効である。

【００５６】本発明の画像形成装置の構成として、液体
吐出ヘッドからの液体の吐出状態を適正にするための回
復手段や、予備的な補助手段など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、液体吐出ヘッドに対するキ
ャッピング手段や、クリーニング手段, 加圧あるいは吸
引手段, 電気熱変換体やこれとは別の加熱素子あるいは
これらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段、
プリントとは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００５７】また、搭載される液体吐出ヘッドの種類や
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、プリント色や濃度（明度）を
異にする複数のインクに対応して複数個数設けられるも
のであってもよい。すなわち、例えば画像形成装置のプ
リントモードとしては黒色などの主流色のみのプリント
モードだけではなく、液体吐出ヘッドを一体的に構成す
るか、複数個の組み合わせによるか何れでもよいが、異
なる色の複色カラーまたは混色によるフルカラーの各プ
リントモード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。この場合、プリント媒体の種類や
プリントモードに応じてインクのプリント性を調整する
ための処理液（プリント性向上液）を専用の液体吐出ヘ
ッドからプリント媒体に吐出することも有効である。

【００５８】さらに、以上説明した本発明の実施例にお
いては、室温やそれ以下で固化し、室温で軟化もしくは
液化するものを用いても良く、あるいはインクジェット
方式では液体自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温
度調整を行って液体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、使用プリント信
号付与時に液状をなすものを用いてもよい。加えて、熱
エネルギによる昇温を、固形状態から液体状態への状態
変化のエネルギとして使用させることで積極的に防止す
るため、または液体の蒸発を防止するため、放置状態で
固化し加熱によって液化するものを用いてもよい。何れ
にしても熱エネルギのプリント信号に応じた付与によっ
て液化し、液体が吐出されるものや、プリント媒体に到
達する時点ではすでに固化し始めるものなどのような、
熱エネルギの付与によって初めて液化する性質のものを
使用する場合も本発明は適用可能である。このような場
合の液体は、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
質シート凹部また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
態としてもよい。本発明においては、上述した各液体に
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。

【００５９】なお、本発明にかかる画像形成装置の形態
としては、コンピュータなど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、リーダなどと組合せた
複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装
置や捺染装置の形態を採るものなどであっても良く、プ
リント媒体としては、シート状あるいは長尺の紙や布
帛、あるいは板状をなす木材や石材, 樹脂, ガラス, 金
属などの他に、３次元立体構造物などを挙げることがで
きる。

【００６０】

【発明の効果】本発明によると、駆動ユニットを加熱す
るための駆動ユニット加熱手段を設けたので、吐出ユニ
ットと駆動ユニットとの温度差を解消してこれらの熱膨
張量の差を少なくすることができるため、吐出ユニット
と駆動ユニットとの電気的接続不良を未然に防止するこ
とができる。

【００６１】特に、吐出ユニットおよび駆動ユニットの
何れか一方に温度検知手段を設けた場合には、この温度
検知手段からの情報に基づいて駆動ユニット加熱手段を
駆動することができるため、吐出ユニットと駆動ユニッ
トとの温度差をより小さくすることができる。

【００６２】また、駆動ユニット加熱手段を発熱量の異
なる複数の発熱素子で構成した場合には、吐出ユニット
の温度分布と対応した温度分布となるように駆動ユニッ
トを加熱することができるため、吐出エネルギー発生素
子の配列方向に沿った温度差のむらをより少なくするこ
とが可能であり、特に、吐出エネルギー発生素子の配列
方向に沿った中央部に位置する発熱素子の発熱量よりも
両端部の発熱素子の発熱量を大きくした場合には、吐出
エネルギー発生素子の配列方向に沿った駆動ユニットの
温度分布をより均一化させることができる。

【００６３】さらに、発熱素子が吐出エネルギー発生素
子を駆動するための駆動素子からの電気信号によって駆
動されるようにした場合には、特別な駆動手段を追加す
る必要がなくなるため、製造コストの増加を最小限に抑
えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液体吐出ヘッドをインクジェット
ヘッドに応用した第１の実施例の外観を表す斜視図であ
る。

【図２】図１に示した第１の実施例におけるインクジェ
ットヘッドの側面図である。

【図３】図１に示した第１の実施例における吐出ユニッ
トの一部を構成する吐出ユニット基板の平面図である。

【図４】図１に示した第１の実施例における駆動ユニッ
トを構成する駆動ユニット基板の平面図である。

【図５】本発明による液体吐出ヘッドの第２の実施例を
分解状態で表す斜視図である。

【図６】図５に示した第２の実施例における駆動ユニッ
トを構成する駆動ユニット基板の平面図である。

【図７】本発明による液体吐出ヘッドの第３の実施例に
おける駆動ユニットを構成する駆動ユニット基板の平面
図である。

【図８】本発明によるヘッドカートリッジの一実施例の
外観を表す斜視図である。

【図９】本発明による画像形成装置の一実施例の概略構
成を表す斜視図である。

【図１０】インクジェットヘッドの吐出ユニットの一部
を構成する吐出ユニット基板の平面図である。

【図１１】図１０中のXI−XI矢視断面図である。

【図１２】吐出ユニットと従来の駆動ユニットとの接合
部分を抽出拡大した分解図である。

【図１３】図１２に示す分解状態に対して接合状態にお
ける吐出ユニットと従来の駆動ユニットとの接合部分の
抽出拡大図である。

【図１４】図１３中の XIV−XIV 矢視断面図である。

【図１５】電極接続部材を介して接合される吐出ユニッ
トと従来の駆動ユニットとの接合部分を抽出拡大した分
解図である。

【図１６】図１５の分解状態に対して接合状態における
吐出ユニットと従来の駆動ユニットとの接合部分の抽出
拡大図である。

【図１７】図１６中のXVII−XVII矢視断面図である。

【図１８】従来のインクジェットヘッドの一例を表す側
面図である。

【図１９】従来のインクジェットヘッドの別な一例を表
す斜視図である。

【図２０】図１９に示したインクジェットヘッドの側面
図である。

【図２１】図１９に示したインクジェットヘッドの分解
斜視図である。

【図２２】吐出ユニットと従来の駆動ユニットとの接合
部分の抽出拡大図である。

【図２３】すべての吐出エネルギー発生素子を駆動した
場合の従来の吐出ユニットおよび駆動ユニットの温度分
布を表すグラフである。

【図２４】一部の吐出エネルギー発生素子を駆動した場
合の従来の吐出ユニットおよび駆動ユニットの温度分布
の一例を表すグラフである。

【図２５】吐出エネルギー発生素子を駆動した場合の吐
出ユニットと従来の駆動ユニットとの接合部分の抽出拡
大図である。

【符号の説明】

１０, １０Ｙ, １０Ｍ, １０Ｃ, １０Ｂ インクジェッ
トヘッド １１ 台板 １２ 駆動ユニット １３ 駆動ユニット基板 １４ ワイヤボンディング １５ 接続基板 １６ スペーサ １７ 小ねじ １８ 押圧板 １９ 接続電極 ２０ 吐出ユニット ２１ 吐出ユニット基板 ２２ 接続電極 ２３ 支持板 ２４ クッション部材 ２５ 溝付き板 ２６ 液体供給管 ２７ フィルタ装置 ２８ 発熱部 ２９ 信号配線 ３０ 共通電極 ３１ 駆動素子 ３２ 入力電極 ３３ 入力信号配線 ３４ 出力信号配線 ３５ 共通電極 ３６ 接続電極 ３７, ３８ 駆動ユニット加熱ヒータ ４０ インクジェットカートリッジ ４１ 液体タンク ４２ 蓋部材 ４３ 吐出口 ５０ インクジェットプリント装置 ５１Ｙ, ５１Ｍ, ５１Ｃ, ５１Ｂ インクタンク ５２ 接続配管 ５３ 制御装置 ５４ ヘッドドライバ ５５ 搬送用ベルト ５６ プラテン ５７ ヘッド移動手段 ５８ プリント用紙 ５９ ヘッドキャップ ６０ キャップ移動手段 ６１ ベルト駆動モータ ６２ 駆動ローラ ６３ モータドライバ ６４ 帯電器 ６５ 帯電器ドライバ ６６ 給紙ローラ ６７ 給紙用モータ ６８ モータドライバ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体が吐出される複数の吐出口と、これ
   ら吐出口から液体をそれぞれ吐出させるための複数の吐
   出エネルギー発生素子とが配設された吐出ユニットと、 前記吐出エネルギー発生素子に電気信号を供給してこれ
   を駆動するための駆動素子が設けられた駆動ユニット
   と、 前記吐出エネルギー発生素子と前記駆動素子とが電気的
   に接続するように前記吐出ユニットと前記駆動ユニット
   とを連結する連結手段とを具えた液体吐出ヘッドであっ
   て、 前記駆動ユニットを加熱するための駆動ユニット加熱手
   段をさらに具えたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 【請求項２】 前記吐出ユニットおよび前記駆動ユニッ
   トの何れか一方に温度検知手段を設け、この温度検知手
   段によって検知される温度に基づいて駆動ユニット加熱
   手段を駆動することを特徴とする請求項１に記載の液体
   吐出ヘッド。
3. 【請求項３】 前記駆動ユニット加熱手段は、発熱量が
   異なる複数の発熱素子を有することを特徴とする請求項
   １から請求項３の何れかに記載の液体吐出ヘッド。
4. 【請求項４】 前記吐出エネルギー発生素子の配列方向
   に沿った中央部に位置する前記発熱素子の発熱量よりも
   両端部の前記発熱素子の発熱量が大きいことを特徴とす
   る請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 【請求項５】 前記発熱素子は、前記吐出エネルギー発
   生素子を駆動するための前記駆動素子からの電気信号に
   よって駆動されることを特徴とする請求項３または請求
   項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 【請求項６】 前記吐出エネルギー発生素子は、液体に
   膜沸騰を生じさせる熱エネルギーを発生する電気熱変換
   体であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れ
   かに記載の液体吐出ヘッド。
7. 【請求項７】 液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッド
   に供給するための液体が蓄えられる液体タンクとを具え
   たヘッドカートリッジであって、 前記液体吐出ヘッドは、液体が吐出される複数の吐出口
   と、これら吐出口から液体をそれぞれ吐出させるための
   複数の吐出エネルギー発生素子とが配設された吐出ユニ
   ットと、 前記吐出エネルギー発生素子に電気信号を供給してこれ
   を駆動するための駆動素子が設けられた駆動ユニット
   と、 この駆動ユニットを加熱するための駆動ユニット加熱手
   段と、 前記吐出エネルギー発生素子と前記駆動素子とが電気的
   に接続するように前記吐出ユニットと前記駆動ユニット
   とを連結する連結手段とを有することを特徴とするヘッ
   ドカートリッジ。
8. 【請求項８】 前記液体は、インクおよび／またはプリ
   ント媒体に吐出されるインクのプリント性を調整するた
   めの処理液であることを特徴とする請求項７に記載のヘ
   ッドカートリッジ。
9. 【請求項９】 液体が吐出される複数の吐出口と、これ
   ら吐出口から液体をそれぞれ吐出させるための複数の吐
   出エネルギー発生素子とが配設された吐出ユニットと、 前記吐出エネルギー発生素子に電気信号を供給してこれ
   を駆動するための駆動素子が設けられた駆動ユニット
   と、 前記吐出エネルギー発生素子と前記駆動素子とが電気的
   に接続するように前記吐出ユニットと前記駆動ユニット
   とを連結するための連結手段とを有する液体吐出ヘッド
   の取り付け部を具え、前記吐出口から液体を吐出してプ
   リント媒体に画像を形成するための画像形成装置であっ
   て、 前記液体吐出ヘッドは、前記駆動ユニットを加熱するた
   めの駆動ユニット加熱手段をさらに有することを特徴と
   する画像形成装置。
10. 【請求項１０】 前記吐出口は、プリント媒体の搬送方
    向に対して直交する方向のプリント領域の全幅に亙って
    配列していることを特徴とする請求項９に記載の画像形
    成装置。