JP3015179B2 - インクジェット記録ヘッド及び該ヘッドを具備するインクジェット記録装置 - Google Patents
インクジェット記録ヘッド及び該ヘッドを具備するインクジェット記録装置Info
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Description
記録装置本体から取り外しのできる小型のインクジェッ
ト記録ヘッド及び該ヘッドを具備するインクジェット記
録装置に関するものである。
る。中でも記録信号に応じて吐出口からインクを吐出し
て記録を行うインクジェット記録方式は、装置の小型化
及び低騒音化が容易である等のために、近年広く使用さ
れている。このインクジェット記録装置に用いられるイ
ンクジェット記録ヘッドは、保守の容易性から記録装置
本体から取り外しができるようになっているものが少な
くない。インクの供給及び電気信号の供給は、それぞれ
例えばチューブジョイント、コネクタ接触端子などによ
ってなされている。
るインクジェット記録ヘッドの一例を示す夫々模式的側
断面図及び模式的斜視図である。ここでは、特に熱エネ
ルギーを利用してインクを吐出する形態のインクジェッ
ト記録ヘッドを示す。
する電気熱変換体の発熱部(以下、「ヒータ」とも称す
る)が表面に設けられ基材がSi等からなるエネルギー
基板(以下、「ヒータボード」とも称する)2と、記録
装置本体から送られて来る電気信号をヒータボード2に
伝達するための、基材がガラス/エポキシ等からなる配
線基板9と、が接着されて配設されている。ヒータボー
ド2と配線基板9とは、ワイヤボンディング7によって
接続されている。
レキシブル配線基板と接触して電気的に接続されるコン
タクトパッド4(以下、「接続端子」とも称する)が配
設されている。インクはインク供給部材6を介して記録
装置本体側から共通液室及びインク路の壁を形成する天
板5内へ供給され、吐出口8より吐出される。
1の同一面側にインクジョイント部とコンタクトパッド
部とが配置されるため、記録ヘッドを記録装置本体から
抜き差しして着脱した後のインクジョイント部からの僅
かなインク漏れだしにより、コンタクトパッド部がイン
クに汚染され、接触不良が発生することがあるという問
題があった。
されているが、コンタクトパッド部は接続端子数、パッ
ド面積に制約があり、コンタクトパッド部の占める面積
を小さくすることもなかなか困難であり、記録ヘッドの
支持板の面積はヒータボード部、ワイヤボンディング部
及びコンタクトパッド部の合計により決定されるので、
更なる小型化を容易には達成し得ないという問題もあっ
た。
の一層高い安定した記録を行うことが可能な小型のイン
クジェット記録ヘッド及び該ヘッドを具備するインクジ
ェット記録装置を提供することを主たる目的とする。
明のインクジェット記録ヘッドは、支持体と、該支持体
の一方の面上に配設され、記録信号に応じて吐出口から
インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生す
るエネルギー発生手段が設けられたエネルギー基板と、
該エネルギー基板に隣接して前記支持体の前記一方の面
上に配設された部分と記録装置本体からの記録信号を受
けるための接続端子が設けられた部分とを有し、前記接
続端子が受けた記録信号を前記エネルギー基板に伝達す
るための配線基板と、を有し、前記配線基板は90度以
上折り曲げられることにより、前記接続端子が設けられ
た部分が前記支持体の前記一方の面と反対側の面上に配
設されていることを特徴とする。
り曲げられることにより、支持体のエネルギー基板が配
設されている面とは反対側の面上に配線基板の接続端子
が設けられた部分が配設されている。
は、支持体と、該支持体の一方の面上に配設され、記録
信号に応じて吐出口からインクを吐出するために利用さ
れるエネルギーを発生するエネルギー発生手段が設けら
れたエネルギー基板と、該エネルギー基板に隣接して前
記支持体の前記一方の面上に配設された部分と記録装置
本体からの記録信号を受けるための接続端子が設けられ
た部分とを有し、前記接続端子が受けた記録信号を前記
エネルギー基板に伝達するための配線基板と、を有し、
前記配線基板は90度以上折り曲げられることにより、
前記接続端子が設けられた部分が前記支持体の前記一方
の面と反対側の面上に配設されているインクジェット記
録ヘッドと、該インクジェット記録ヘッドを載置するた
めの載置部材と、を具備することを特徴とする。
されている側とは反対側にコンタクトパッド部を配置し
たので、支持板の両面を有効に利用することができる。
そして、支持板の面積を縮小できるため、記録ヘッドの
一層の小型化を達成することができる。
タクトパッド部を配置したので、コンタクトパッド部が
インクによって汚染されたり電気的接触に対する悪影響
を受けたりするのを防止することができる。
例に係るインクジェット記録ヘッドについて説明する。
図1の(a)は本発明の一実施例に係るインクジェット
記録ヘッドを示す模式的側断面図であり、(b)は該イ
ンクジェット記録ヘッドの上にインクタンクを取り外し
可能に設けたものを示す模式的側断面図である。図2の
(a)は該インクジェット記録ヘッドを上面側から見た
模式的斜視図であり、(b)は該インクジェット記録ヘ
ッドを底面側から見た模式的斜視図である。
クジェット記録ヘッドの全体構成を説明する。アルミニ
ウム等よりなる支持板1に沿って、インクを吐出するた
めに利用される熱エネルギーを発生する電気熱変換体の
発熱部(ヒータ)が表面に設けられ基材がSi等からな
るエネルギー基板(ヒータボード)2と、記録装置本体
から送られて来る電気信号をヒータボード2に伝達する
ための接続端子(コンタクトパッド)4を有しポリイミ
ド或いはポリエステルからなるフレキシブル配線基板3
と、が配設されている。ヒータボード2と配線基板9と
は、ワイヤボンディング7によって接続されている。
でワイヤボンディング7の裏側には、ガラス/エポキシ
等からなる第1の補強板301が介在して接着されてい
る。フレキシブル配線基板3の補強板が設けられていな
いフレキシブルな部分は、約180度折り曲げられてい
る。そして支持板1の裏側でフレキシブル配線基板3の
コンタクトパッド4に対応する箇所に、ガラス/エポキ
シ等からなる第2の補強板302が接着されている。フ
レキシブル配線基板3のコンタクトパッド4は、記録装
置本体のフレキシブル配線基板のコンタクトパッドと接
触して電気信号を供給される。
6aを介して記録装置本体側から共通液室及びインク路
の壁を形成する天板5内へ供給され、ヒータボード2上
のヒータによって加熱されて吐出口8より吐出される。
工程についてその主要部を説明する。
要部分に、スクリーン印刷等によってエポキシ系接着剤
やSE9145,SE4410(トーレダウコーニングシリコーン社
製)と言ったシリコーン系接着剤等の接着剤を塗布す
る。尚、支持体としては、セラミックやガラス等を用い
ることも可能であるが、Al等の金属を用いる方が望ま
しい。
ヒーターボード2を位置決め配置して接着し、同一面の
他端部に装置側との接続端子であるコンタクトパッドが
配された部分がはみ出す様に、金属基材で構成される配
線基板3の一部を不図示の位置決め部で位置決めして接
着する。
続端子は、ワイヤボンディング7等によって接続する。
そして、ヒーターボード上に天板を接着することによっ
て、インク路や共通液室を形成し、この天板にインク供
給部材6を接続して、シリコン樹脂等の封止剤によって
封止する。
分(コンタクトパッドが設けられた部分)を180度折
り曲げ位置決めして、支持板1の裏面に接着する。
上という大きな曲げに対して耐えられる金属(合金を含
む)であれば良く、例えばアルミや銅等に依って構成さ
れる金属が望ましい。また、この金属の配線基板は、配
線基板の厚みの約2.5倍の半径以下に折り曲げを行う
と配線に亀裂を生じ断線を生じる虞がある。このため、
この厚みは、折り曲げの関点からはできるだけ薄いこと
が望ましいが、形状保持性及びコンタクト面のフラット
性等の関点では、ある程度の厚みが必要である。本実施
例におけるそのような好ましい厚みの範囲は、0.5m
m以下、0.1mm以上である。
配線基板3を折り曲げ接着する際に用いる位置決め用の
開口であり、この配線基板3の位置決め穴に対応する位
置の支持体にも開口、もしくは凹部が施されており、こ
れらの位置を合わせることによって、位置決めを行って
いる。ただしこの位置決めは、このように配線基板3の
開口を用いて行う方法だけでなく、配線基板と支持体と
の形状(例えば係合関係等)によって行っても良い。ま
た、配線基板3のヒーターボードとの接続を行う面側に
おいても同様な位置決めを行うことが望ましい。
ード2が配設されている側とは反対側に配置したことに
より、支持板1の両面を有効に利用することができる。
そして本実施例によれば、支持板1の面積を縮小できる
ので、記録ヘッドの小型化を達成することができる。ま
た、インクジョイント部と反対側にコンタクトパッド部
を配置したので、コンタクトパッド部がインクによって
汚染されたり電気的接触に対する悪影響を受けたりする
のを防止することができる。
タボード2とフレキシブル配線基板3との接続にワイヤ
ボンディングを用いたが、その他の接続方法を用いても
よい。
基板3との接続にTABを用いた実施例を示す模式的側
断面図である。本実施例によれば、ワイヤボンディング
による接続部よりも更に接続部の占める面積を縮小でき
るため、支持板1の面積を一層縮小でき、インクジェッ
ト記録ヘッドを一層小型化できる。
例ではフレキシブル配線基板3を約180度折り曲げた
ものについて説明したが、この折り曲げる角度は必ずし
も約180度に限定されなくてもよい。
基板3を配設する支持体11として、形状を自由に設計
できるモールド部材等を用いた実施例を示す模式的側断
面図である。
180度の間であって前述した実施例よりも小さくて済
むため、フレキシブル配線基板3の屈曲部へのストレス
が低減されて信頼性が増し、コンタクトパッドの位置や
折り曲げ角度などに関わる設計の自由度が増す等の利点
がある。
ッドを装着されたインクジェット記録装置の一例につい
て、第7図を用いて説明する。第7図は、インクジェッ
ト記録装置の一例の主要部を示す模式的斜視図である。
上に搬送された記録紙(不図示)の記録面に対向してイ
ンクの吐出口を複数具えた、ヘッド・インクタンク分離
交換型のインクジェットカートリッジヘッドである。3
16はインクジェット記録ヘッド320を載置するため
のキャリッジであり、駆動モータ317の駆動力を伝達
する駆動ベルト318の一部と連結され、互いに平行に
配設された2本のガイドシャフト329A及び329B
と摺動可能とされている。これにより、インクジェット
記録ヘッド320は、記録紙の全幅にわたる往復移動が
可能とされている。
からのインク吐出不良の回復及び予防を行う回復装置で
あり、インクジェット記録ヘッド320の移動範囲の所
定箇所、例えばホームポジションと対向する位置に配設
される。回復装置326は、伝動機構323を介したモ
ータ322の駆動力によってインクジェット記録ヘッド
320の吐出口のキャッピングを行なう。この回復装置
326のキャップ326Aによるインクジェット記録ヘ
ッド320の吐出口のキャッピング動作に関連して、回
復装置326に設けられた適宜の吸引手段(不図示)に
よる吐出口からのインク吸引、若しくはインクジェット
記録ヘッドへのインク供給経路に設けられた適宜の加圧
手段(不図示)によるインク圧送が行なわれる。これに
より、インクを吐出口から強制的に排出させて、吐出口
内方の増粘インク等の異物を除去するといった回復処理
がなされる。
れ、シリコンゴムで形成されたワイピング用部材として
のブレードである。このブレード330はブレード保持
部材330Aに片持ち梁形態で保持され、回復装置32
6と同様、モータ322および伝動機構323によって
動作して、インクジェット記録ヘッド320の吐出口面
との係合が可能となる。これにより、例えばインクジェ
ット記録ヘッド320の記録動作中の適切なタイミング
で、或いは回復装置326を用いた回復処理の後等に、
インクジェット記録ヘッド320の移動範囲中にブレー
ド330を突出させ、インクジェット記録ヘッド320
の移動動作に伴なって、インクジェット記録ヘッド32
0の吐出口面に付着した結露、濡れ或いは麈埃等の異物
をふきとることができる。
手段、キャリッジ及び回復装置の駆動、更に記録ヘッド
の駆動等は、例えば装置本体側のCPUを含む制御手段
より出力された命令、信号に基づいて制御される。
報処理装置に関して、その構成と電気回路について説明
する。
604の外観を表わす模式的斜視図である。同図におい
て、601は上述のプリンタ部、602は文字や数字お
よびその他のキャラクタを入力するためキーや、各種指
令を与えるためのキーなどを備えたキーボード部、60
3表示器を備える表示部、である。
の電気回路構成を表わすブロック図である。
トローラであり、502はある手順を実行する例えばマ
イクロコンピュータ形態のCPU、503はテキストデ
ータや画像データを展開したりする領域や作業用の領域
などを設けたRAM、504は前記手順に対応したプロ
グラムやその他フォントデータなどの固定データを格納
したROM、505はCPU502の実行サイクルを作
り出したりプリンタ部601による記録動作の際必要な
タイミングを作り出したりするタイマ、506はCPU
502からの信号と周辺装置を結ぶインターフェイス
部、である。
ローラであり、508はヘッドカートリッジ101に記
録信号や電力などを送出するヘッドドライバ、509
a、bはそれぞれキャリアモータ402a、搬送モータ
402bを駆動するのに必要な信号や電力などを送出す
るモータドライバ、510はキャリア102の位置を検
出し例えばホームポジションにキャリア102があるか
どうか判断するためのキャリアセンサ、511は記録媒
体6が未挿入であったりページ終端まで記録が終了して
しまったときに記録媒体6以外のところに記録を行なわ
せないために記録媒体6の有無を検出するペーパーセン
サ、である。
RAMカードなどの外部記憶装置、512は例えば他の
情報処理装置と通信を行なったり、内部のバスに直接接
続して周辺機器を制御したりするための外部インターフ
ェイスである。
いが、他に上記の電気回路に電力を供給するための電源
部があり、これには例えば充電式のバッテリーや、使い
捨ての乾電池、あるいは情報処理装置本体を固定して使
用する場合のAC電源用変換器などがある。
中でも、熱エネルギーを利用してインクを吐出する方式
の記録ヘッド、記録装置に於いて、優れた効果をもたら
すものであるが、その他の方式、例えば電歪素子を用い
てインクを吐出する方式の記録ヘッドにも適用できる。
ば、米国特許第4723129号明細書、同第4740
796号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行なうものが好ましい。この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
が、特に、オンデマンド型の場合には、液体(インク)
が保持されているシートや液路に対応して配置されてい
電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越え
る急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号を
印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを
発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰させて、結
果的にこの駆動信号に一対一対応し液体(インク)内の
気泡を形成出来るので有効である。この気泡の成長,収
縮により吐出用開口を介して液体(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液体(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43
45262号明細書に記載されているようなものが適し
ている。尚、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、更に優れた記録を行なうことができ
る。
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成(直線状液流路又は直角液流路)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、米国特許第4
459600号明細書を用いた構成も本発明に含まれる
ものである。
の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘ
ッドとしては、上述した明細書に開示されているような
複数記録ヘッドの組み合わせによって、その長さを満た
す構成や一体的に形成された一個の記録ヘッドとしての
構成のいずれでも良いが、本発明は、上述した効果を一
層有効に発揮することができる。
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。
れる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手
段等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、記
録ヘッドに対しての、キャピング手段、クリーニング手
段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の
加熱素子或はこれらの組み合わせによる予備加熱手段、
記録とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行なうこと
も安定した記録を行なうために有効である。
等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッド
を一体的に構成するか複数個の組み合わせによってでも
よいが、異なる色の複色カラー又は、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。
体インクを用いて説明しているが、本発明では室温で固
体状であるインクであっても、室温で軟化した状態とな
るインクであっても用いることができる。上述のインク
ジェット装置では、インク自体の温度を30℃以上70
℃以下の範囲内で調整することにより、インクの粘性を
安定吐出範囲にあるように制御するのが一般的である。
故にその様なインクジェット装置では、記録信号が付与
されている装置使用時に液状であるインクを用いればよ
い。加えて、インクの固形状態から液体状態への態変化
のエネルギーとして熱エネルギーを積極的に使用せしめ
ることで熱エネルギーによるヘッド昇温を防止するため
に、又は放置状態でインクを固化させることによってイ
ンクの蒸発を防止するために、記録信号に応じて熱エネ
ルギーを付与することによってインクが液化して液状で
吐出するものや、記録媒体に到達する時点ではすでに固
化し始めるもの等のような、熱エネルギーによって初め
て液化する性質のインクも本発明では使用可能である。
が90度以上折り曲げられることにより、支持体のエネ
ルギー基板が配設されている面とは反対側の面上に配線
基板の接続端子が設けられた部分が配設されているの
で、支持体の両面を有効に利用することができる。そし
て、支持体の面積を縮小できるため、記録ヘッドの一層
の小型化を達成することができる。
タクトパッド部を配置したので、コンタクトパッド部が
インクによって汚染されたり電気的接触に対する悪影響
を受けたりするのを防止することができる。
ト記録ヘッドを示す模式的側断面図であり、(b)は該
インクジェット記録ヘッドの上にインクタンクを取り外
し可能に設けたものを示す模式的側断面図である。
ト記録ヘッドを上面側から見た模式的斜視図であり、
(b)は該インクジェット記録ヘッドを底面側から見た
模式的斜視図である。
ヘッドを示す模式的側断面図である。
記録ヘッドを示す模式的側断面図である。
ヘッドの一例を示す模式的側断面図である。
ヘッドの一例を示す模式的斜視図である。
模式的斜視図である。
わす模式的斜視図である。
構成を表わすブロック図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 支持体と、 該支持体の一方の面上に配設され、記録信号に応じて吐
出口からインクを吐出するために利用されるエネルギー
を発生するエネルギー発生手段が設けられたエネルギー
基板と、 該エネルギー基板に隣接して前記支持体の前記一方の面
上に配設された部分と記録装置本体からの記録信号を受
けるための接続端子が設けられた部分とを有し、前記接
続端子が受けた記録信号を前記エネルギー基板に伝達す
るための配線基板と、を有し、 前記配線基板は90度以上折り曲げられることにより、
前記接続端子が設けられた部分が前記支持体の前記一方
の面と反対側の面上に配設されてい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】 前記配線基板が約180度折り曲げられ
ていることを特徴とする請求項1のインクジェット記録
ヘッド。 - 【請求項3】 前記エネルギー発生手段が前記エネルギ
ーとして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のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項4】 前記エネルギー発生手段に対応して前記
吐出口に連通するインクの通路が前記エネルギー基板上
に形成されていることを特徴とする請求項1のインクジ
ェット記録ヘッド。 - 【請求項5】 前記通路に供給されるインクを貯溜する
ためのインクタンクを一体的に有することを特徴とする
請求項4のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項6】 支持体と、該支持体の一方の面上に配設
され、記録信号に応じて吐出口からインクを吐出するた
めに利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生手
段が設けられたエネルギー基板と、該エネルギー基板に
隣接して前記支持体の前記一方の面上に配設された部分
と記録装置本体からの記録信号を受けるための接続端子
が設けられた部分とを有し、前記接続端子が受けた記録
信号を前記エネルギー基板に伝達するための配線基板
と、を有し、前記配線基板は90度以上折り曲げられる
ことにより、前記接続端子が設けられた部分が前記支持
体の前記一方の面と反対側の面上に配設されているイン
クジェット記録ヘッドと、 該インクジェット記録ヘッドを載置するための載置部材
と、 を具備することを特徴とするインクジェット記録装置。
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