JP3305028B2 - インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録ヘッドカートリッジ及びこれを搭載した記録装置 - Google Patents
インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録ヘッドカートリッジ及びこれを搭載した記録装置Info
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Description
のできる小型のインクジェット記録ヘッド、インクジェ
ット記録ヘッドカートリッジ、及びこれを搭載した記録
装置に関する。
おり、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
及び低騒音化を図ることが容易であるために近年広く使
用されている。
いられる記録ヘッド部は、保守の容易性、使用寿命等の
上から、記録装置より記録ヘッドカートリッジとして取
り外しができる様に構成されている。更に、この記録ヘ
ッドカートリッジもインクの使用寿命等を考慮したイン
クタンクと記録ヘッドと分離することが可能な構成とな
っている。そして、記録ヘッドのインクの供給及び電気
信号の供給はそれぞれチューブジョイント、コネクタ接
触端子等を介して成される。
記録ヘッドの一例を示しており、インクジェット記録ヘ
ッドのうちでも、エネルギー発生手段として特に電気熱
変換体を利用して、発生する熱エネルギーに応じてイン
クに発泡現象を起こさせることによって、インク滴を吐
出する形態の記録ヘッドを示す。
に成膜形成しSi等を基材としたヒータボード2と、記
録装置本体からヒータボード2への電気信号を伝達する
ガラスエポキシ等を基材とし電気的配線が施された配線
基板9とが接着され、ヒータボード2と配線基板9はワ
イヤボンディング7により接続される。
レキシブル配線基板との接触によって電気的に接続され
るコンタクトパッド4が配設されている。
クタンクもしくは記録装置側から、ヒータボード2と天
板5との接合によって形成される共通液室及びノズルへ
供給され、吐出口8より吐出される。
においては、支持板1の同一面側にインクタンクもしく
は装置側のインク供給部とインク供給部材6とのインク
ジェット部と、配線基板のコネクタパッド4が配された
部分が配置されている。このため、記録ヘッドの接続離
脱を行った場合、インクジョイント部からの僅かなイン
クが漏れだしコネクタパッド部がインクに汚染され、接
続不良が発生するという虞があった。
要望されているが、コンタクトパッド部は接続端子数、
パッド面積等に制約があるため、コンタクトパッド部の
占める面積を小さくすることは困難であり、また、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、コンタクトパッド部の合計により決定されて
いたため、小型化が容易ではなかった。
して、発明者は先に、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
た素子基板と配線基板との支持体上への配置を改良し、
素子基板が配された面と逆側にコンタクトパッドを形成
した記録ヘッドを提案した。
果、配線基板の折り曲げ、およびその配線に関して更に
改良をすることで素子基板と装置側とは信頼性がより高
くより確実な方法で電気的接続を成すことが可能である
ことを見出した。
ので、より小型で信頼性の高い安定した記録を行うこと
が可能なインクジェット記録ヘッド、インクジェット記
録ヘッドカートリッジ、及びこれを用いた記録装置を提
供することを目的とする。
るための本発明は、吐出口からインクを吐出して記録を
行なうインクジェット記録ヘッドにおいて、一面と該一
面の裏側の他面とを有するとともに一縁と該一縁と相対
する側の他縁とを有する支持体と、該支持体の前記一面
上に設けられ、記録信号に応じて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
が設けられた素子基板と、該素子基板に接合されて前記
支持体の前記一面側に設けられ、前記支持体の前記一縁
側に配される前記吐出口と前記エネルギー発生手段に対
応して配され前記吐出口に連通するインク路と該インク
路にインクを供給するためのインクジョイント部とが設
けられた天板と、前記支持体の前記一面上で前記エネル
ギー発生手段に接続される一端部と、前記記録信号が入
力される接続端子が設けられる、前記一端部と相対する
側の他端部と、を有し、前記接続端子から前記エネルギ
ー発生手段に前記記録信号を伝達するフレキシブル配線
基板と、を具備し、前記フレキシブル配線基板は前記支
持体の前記他縁で折り曲げられ、前記他端部が前記支持
体の前記他面に接して配されており、前記フレキシブル
配線基板の折り曲げ部に前記フレキシブル配線基板の曲
げ反力を緩和するためのスリットが設けられていること
を特徴とするインクジェット記録ヘッドであり、もしく
は、この記録ヘッドを用いたインクジェットヘッドカー
トリッジ、もしくはこの記録ヘッドを用いたインクジェ
ット記録装置である。
装置側からの信号を伝える配線手段として、フレキシブ
ル配線基板を用い、記録装置との電気的接続を行なうコ
ンタクトパッド部とヒータボード実装部を支持板の異な
る面に配置することによって、支持板の面積を小さくす
ることができ、延いては記録ヘッドを小型化でき、記録
装置を小型化できる。
ッド部とを別の領域に分離したため、コンタクトパッド
部のインクによる汚染を防止することができ動作不良を
防止することができるものである。
板を支持体の裏面に折り曲げて固定保持させるためにフ
レキシブル配線基板自体の曲げ反力を緩和させるための
スリットを有することによって支持板のヒータボードが
配置される面の反対面にコンタクトパット部を安定して
保持位置に位置決めすることができる。
適用したインクジェット記録ヘッドの一実施例を説明す
る。尚、図1は実施例に係るインクジェット記録ヘッド
の断面模式図、斜視図、図2は本発明に係るインクジェ
ット記録ヘッドの模式的上面図及び断面図であり、同一
部材については同一符号を用いている。
ェット記録ヘッドの全体構成を説明する。
の一部に、インクを吐出するために利用されるエネルギ
ーを発生する電気熱変換体(エネルギー発生素子)を表
面に成膜したSi基板等を基材としたヒータボード(素
子基板)2が配されている。
てくる電気信号を伝達する、ポリイミドを基材としたフ
レキシブル配線(FPC)基板3は、ヒータボード2が
配された支持体1の面と同一面に、ヒータボード2と接
続される接続端子が配された面が、また支持体1のヒー
タボード2が配された面と逆の面に記録装置側との接続
部であるコンタクトパッド(接続端子)4が配された面
がくるように配されている。そして、ヒータボード2と
FPC基板3とは、ワイヤボンディングで接続されてい
る。ヒータボード2上に、インクを電気熱変換体近傍に
導くための流路を形成するための、溝付天板5を配す
る。
装置本体に配されたインク供給部、もしくはインクタン
クから、ヒータボードと上述の天板5との接合により形
成される共通液室及び流路へ供給される。
らの信号は、記録装置本体側のフレキシブル配線基板の
コンタクトパッド(接続端子部)と記録ヘッドの搭載時
に接触する記録ヘッド側のコンタクトパッド4を介し
て、装置側から供給される。これに伴って前述の電気熱
変換体が駆動し、インクが加熱されて支持板1の一縁側
に配された吐出口8より吐出される。
の一縁と相対する側の他縁で折り曲げられるFPC基板
3の折り曲げ部において、スリット部(開口部)を有す
ることによってヒータボード2と異なる面にコンタクト
パッドを容易に確実に配置することができるため、支持
板1の両面を有効に利用することができ、支持板1の面
積を縮小することがてきるため、記録ヘッドの小型化を
図ることができるとともに、誤動作の少ない記録ヘッ
ド、記録装置を得ることができる。
クトパッド部を配置したため、パッド部のインクによる
汚染を防止することができる。
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。
ヒータボード2を位置決め配置して接着し、同一面の他
端部にFPC配線基板3のコンタクトパッド側の半分を
はみ出すようにしてワイボンパッド側を位置決め貼り合
わせ接着する。
続端子は、ワイヤボンディング7等によって接続する。
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、液状シリコーンゴムの
封止剤によって封止する。
0、をあらかじめ位置決めをして貼り合わせを行ない、
FPC基板3の支持体からはみ出した部分のコンタクト
パッド側をスリットを有する折り曲げ部で180度折り
曲げて接着フィルム上で位置決めし重ね合わせて押し付
け、接着する。
図3で示すフレキシブル配線基板3の折り曲げ部の2箇
所にスリット部を設けたが、これは層構成でというとフ
レキシブル配線基板の上下に位置するポリイミド材のベ
ースフィルム側とカバーフィルム側の両方の基材にスリ
ットが開けられているのに対し、第2実施例において
は、ベースフィルム側にはスリット部はなくカバーフィ
ルム側だけにスリット部を有する構造形状をとってい
る。
ほぼ同じ効果が得られ、FPC基板を支持体の裏面に折
り曲げて接着固定で保持させ配するためにFPC基板自
体の曲げ反力を緩和させるスリット形状を有することに
よって支持板のヒータボードが配置される面の反対面に
コンタクトパッド部を安定した保持の位置決めで配置す
ることができる。
施例において説明したインクジェット記録ヘッドと着脱
可能なインクタンク11、とを接続したインクジェット
へッドカートリッジの模式的断面図又、同図(B)はイ
ンクジェットヘッドカートリッジの模式的断面図を示し
ており、先の実施例で示した様に記録ヘッド部を小型化
できるためこれに合わせてインクタンクをも小型化する
ことができる。
されたインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記
録ヘッドカートリッジを装着されたインクジェット記録
装置の一例について、図5を用いて説明する。図5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。
に搬送された被記録媒体である記録紙(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、記録液体貯
留部一体構造の取り外し自在カートリッジ型のインクジ
ェット記録ヘッドカートリッジである。316はインク
ジェット記録ヘッドカートリッジ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
記録ヘッドカートリッジ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。
の回復及び予防を行う回復装置であり、インクジェット
記録ヘッドカートリッジ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32
2の駆動力によってインクジェット記録ヘッドの吐出口
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、若しくは装置側からインクが記録ヘッドに供給
される形態の装置(不図示)においては、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、シリコー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3
26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
記録ヘツド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の移動動作に伴なって吐
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。
だ情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。
んだ情報処理装置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、60
2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、603は表示器を備える表示部、である。
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
タイミングを作り造り出したりするタイマ、506はC
PU502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。
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。
ば、米国特許第4,723,129号明細書、同第4,
740,796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
ている電気熱変換体に、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)内の気泡を形成できるので有効である。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4,463,359号明細
書、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。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4,558,333号明細書、米国特許
第4,459,600号明細書を用いた構成も本発明に
含まれるものである。
体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
の構成をいずれでも良いが、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、キャビング手段、クリーニング手
段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或いはこれとは別
の加熱素子或い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ル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。
録ヘッドのうちでも特に熱エネルギーを利用しインクを
発泡させてインク滴を吐出させる形態の記録ヘッドにつ
いて示したが、その他の方式、例えば電歪素子等を用い
てインク滴を吐出させる形態の記録ヘッドにも本発明は
好適に適用できる。
に記録装置側からの信号を伝える配線手段として、フレ
キシブル配線基板を用い、記録装置との電気的接続を行
なうコンタクトパッド部とヒータボード実装部を支持板
の異なる面に配置することによって、支持板の両面を有
効に利用することで支持板の面積の縮小が図れ、記録ヘ
ッドの小型化が実現できる。
ッド部とを別の領域に分離したため、コンタクトパッド
部のインクによる汚染を防止することができるものであ
る。
持体の裏面に折り曲げて接着固定で保持させ配するため
にFPC配線基板自体の曲げ反力を緩和させるスリット
形状を折り曲げ部に有することによって支持板のヒータ
ボードが配置される面の反対面にコンタクトパッド部を
安定した保持の位置決めで配置することができる。
の実施例を示す模式的断面図、及び斜視図。
の実施例を示す上面図及び断面図。
の実施例を示す構成及び断面図。
リッジ実施例を示す模式的断面図、及び模式的斜視図。
部を示す模式的斜視図。
式的外観を示す斜視図。
要な電気回路構成を表わすブロック図。
示す断面図。
示す斜視図。
Claims (4)
- 【請求項1】 吐出口からインクを吐出して記録を行な
うインクジェット記録ヘッドにおいて、 一面と該一面の裏側の他面とを有するとともに一縁と該
一縁と相対する側の他縁とを有する支持体と、 該支持体の前記一面上に設けられ、記録信号に応じてイ
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素子基板と、 該素子基板に接合されて前記支持体の前記一面側に設け
られ、前記支持体の前記一縁側に配される前記吐出口と
前記エネルギー発生手段に対応して配され前記吐出口に
連通するインク路と該インク路にインクを供給するため
のインクジョイント部とが設けられた天板と、 前記支持体の前記一面上で前記エネルギー発生手段に接
続される一端部と、前記記録信号が入力される接続端子
が設けられる、前記一端部と相対する側の他端部と、を
有し、前記接続端子から前記エネルギー発生手段に前記
記録信号を伝達するフレキシブル配線基板と、 を具備し、前記フレキシブル配線基板は前記支持体の前
記他縁で折り曲げられ、前記他端部が前記支持体の前記
他面に接して配されており、前記フレキシブル配線基板
の折り曲げ部に前記フレキシブル配線基板の曲げ反力を
緩和するためのスリットが設けら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】 前記エネルギー発生手段は前記エネルギ
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3】 請求項1のインクジェット記録ヘッド
と、該記録ヘッドに着脱可能なインクタンクと、を有す
ることを特徴とするインクジェット記録ヘッドカートリ
ッジ。 - 【請求項4】 請求項1のインクジェット記録ヘッド
と、前記接続端子と接続される装置本体側の接続端子部
と、を有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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- 1993-01-19 JP JP698493A patent/JP3305028B2/ja not_active Expired - Fee Related
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