JP2000108344A - インクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェット記録装置

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JP2000108344A
JP2000108344A JP28229498A JP28229498A JP2000108344A JP 2000108344 A JP2000108344 A JP 2000108344A JP 28229498 A JP28229498 A JP 28229498A JP 28229498 A JP28229498 A JP 28229498A JP 2000108344 A JP2000108344 A JP 2000108344A
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ink
nozzle
ink jet
diaphragm
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Takashi Kimura
隆 木村
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Ricoh Co Ltd
株式会社リコー
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    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極とプリント基板を接続部にインクが侵入
して電極間リークが生じる。 【解決手段】 プリント基板25と個別電極21との接
続部を封止材29で封止した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録装置
に関し、特にインクジェットヘッドとプリント基板との
接続部を保護するようにしたインクジェット記録装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の
画像記録装置として用いるインクジェット記録装置にお
いて使用するインクジェットヘッドは、インク滴を吐出
するノズル孔と、このノズル孔が連通する吐出室(圧力
室、加圧液室、液室、インク流路等とも称される。)
と、この吐出室内のインクを加圧する圧力を発生させる
圧力発生手段とを備えて、圧力発生手段を駆動すること
で吐出室内インクを加圧してノズル孔からインク滴を吐
出させるものであり、記録の必要なときにのみインク滴
を吐出するインク・オン・デマンド方式のものが主流で
ある。そして、インク滴(記録液体)の発生方法及び飛
翔方向を制御するための制御方法により、幾つかの方式
に大別される。
【0003】第1の方式は、例えば米国特許第3060
429号明細書に開示されているものである。これは、
Tele type方式と称され、インク滴の発生を静電吸引的
に行い、発生したインク滴を記録信号に応じて電界制御
し、被記録体上にこのインク滴を選択的に付着させて記
録を行うものである。
【0004】より詳細には、ノズルと加速電極間に電界
をかけて、一様に帯電したインク滴をノズルより吐出さ
せ、吐出したインク滴を記録信号に応じて電気制御可能
なように構成されたXY偏向電極間を飛翔させ、電界の
強度変化によって選択的にインク滴を被記録体上に付着
させるものである。
【0005】第2の方式は、例えば米国特許第3596
275号明細書、米国特許第3298030号明細書等
に開示されているものである。これは、Sweet方式と称
され、連続振動発生法により帯電量の制御されたインク
滴を発生させ、この帯電量の制御されたインク滴を、一
様電界がかけられている偏向電極間を飛翔させて、被記
録体上に記録を行わせるものである。
【0006】具体的には、ピエゾ振動素子の付設されて
いる記録ヘッドを構成する一部であるノズルのオリフイ
ス(吐出口)の前に記録信号が印加されるようにした帯電
電極を所定距離離間させて配置し、前記ピエゾ振動素子
に一定周波数の電気信号を印加することでピエゾ振動素
子を機械的に振動させ、オリフィスよりインク滴を吐出
させる。この時、吐出するインク滴には帯電電極により
電荷が静電誘導され、インク滴は記録信号に応じた電荷
量で帯電される。帯電量の制御されたインク滴は、一定
電界が一様にかけられている偏向電極間を飛翔する時
に、付加された帯電量に応じて偏向を受け、記録信号を
担うインク滴のみが被記録体上に付着することになる。
【0007】第3の方式は、例えば米国特許第3416
153号明細書に開示されているものである。これは、
Hertz方式と称され、ノズルとリング状の帯電電極間に
電界をかけ、連続振動発生法によって、インク滴を発生
霧化させて記録する方式である。すなわち、ノズルと帯
電電極間にかける電界強度を記録信号に応じて変調する
ことによりインク滴の霧化状態を制御し、記録画像の階
調性を出して記録させるものである。
【0008】第4の方式は、例えば米国特許第3747
120号明細書に開示されているものである。これは、
Stemme方式と称され、上記第1〜3の方式とは根本的
に原理が異なるものである。すなわち、第1〜3の方式
が、いずれもノズルより吐出されたインク滴を、飛翔し
ている途中で電気的に制御し、記録信号を担ったインク
滴を選択的に被記録体上に付着させて記録を行わせるの
に対し、このStemme方式では、記録信号に応じて吐出
口よりインク滴を吐出飛翔させて記録するものである。
【0009】つまり、Stemme方式は、記録液体を吐出
する吐出口を有する記録ヘッドに付設されているピエゾ
振動素子に、電気的な記録信号を印加してピエゾ振動素
子の機械的振動に変え、この機械的振動に従い吐出口よ
りインク滴を吐出飛翔させて被記録体に付着させるもの
である。
【0010】これらの4方式は、各々に特長を有する
が、同時に、不利な点もある。先ず、第1〜第3の方式
は、インク滴を発生させるための直接的エネルギーが電
気的エネルギーであり、かつ、インク滴の偏向制御も電
界制御による。したがって、第1の方式は、構成上はシ
ンプルであるが、小滴の発生に高電圧を要し、かつ、記
録ヘッドのマルチノズル化が困難で高速記録には不向き
である。
【0011】また、第2の方式は、記録ヘッドのマルチ
ノズル化が可能で高速記録に向くが、構成上複雑であ
り、かつ、インク滴の電気的制御が高度で困難であり、
被記録体上にサテライトドットが生じやすい。第3の方
式は、インク滴を霧化することにより階調性に優れた記
録が可能ではあるが、他方、霧化状態の制御が困難であ
る。また、記録画像にカブリが生じたり、記録ヘッドの
マルチノズル化が困難で高速記録には不向きであるとい
った不利な点がある。
【0012】一方、第4の方式は、比較的多くの利点を
持っている。つまり、まず、構成が簡単であり、また、
オンデマンドでインク滴をノズルより吐出させて記録を
行うために、第1〜第3の方式のように吐出飛翔するイ
ンク滴の、画像記録に要しなかったインク滴を回収する
必要がない。さらに、第1、2の方式のように、導電性
のインクを使用する必要はなく、インクの物質上の選択
自由度が大きい。
【0013】しかしながら、所望の共振周波数を有する
ピエゾ振動素子の小型化が極めて困難である等の理由か
ら、記録ヘッドのマルチノズル化が難しい。また、ピエ
ゾ振動素子の機械的振動という機械的エネルギーによっ
てインク滴の吐出飛翔を行わせるために、上記のマルチ
ノズル化の困難さと相俟って、高速記録には不向きのも
のとなっている。
【0014】そこで、例えば特開昭56−9429号公
報に開示されているように、液室内のインクを加熱して
気泡を発生させて、インクに圧力上昇を生じさせ、微細
な毛細管ノズルからインクを吐出させる方式や特公昭6
1−59914号公報に開示されているように、液体を
所定の方向に吐出させるための吐出口に連通する液路中
の液体の一部を熱して膜沸騰を生起させることにより、
吐出口より吐出される液体の飛翔的液滴を形成し、この
液滴を被記録体に付着させて記録させるものなどがあ
る。
【0015】この方式の記録ヘッドは、特公昭62−5
9672号公報に記載されているように、基板上の所定
位置にインクに液摘発生のためのエネルギーを与えるエ
ネルギー発生手段としての発熱素子、圧電素子等の能動
素子を複数個固定的に設置した後(電極は適宜形成され
る)、基板表面に所定厚さで感光性組成物層を塗布法等
により形成し、通常のフオトリソグラフイー法により、
オリフィス部、作用部、インク供給路部、インク吐出路
部等のインク流路を形成するためのインク流路溝を形成
し、この後、上蓋を接合させて記録ヘッドを製造するよ
うにしている。
【0016】このようにフオトリソ技術を用いることに
より、高密度化が可能となるが、インクの中で発熱体を
高温に発熱させること、さらには気泡を瞬間的に膨張・
消滅させるため、その熱ストレスや、衝撃で発熱体が劣
化しやすく、また、発熱体が直接インクに接触するため
に、使用できるインクの自由度が少ないという欠点があ
る。
【0017】これらの問題点を解決し、しかもフオトリ
ソ技術の使用による高密度化を実現するものとして、特
開平4−52214号公報、特開平3−293141号
公報などに記載されているように、シリコン基板からな
る第1の基板(振動板基板)にエッチングによって液室
とこの液室の一壁面を形成する振動板とを形成し、この
第1の基板の下側に電極を形成した第2の基板(電極基
板)を配置して、振動板に所定ギャップを置いて電極を
対向させ、振動板と電極間に電圧を印加することで、静
電力によって振動板を撓ませて液室の内容積を変化させ
て液室に連通するノズルからインク滴を吐出させる静電
型インクジェットヘッドが知られている。
【0018】この静電型インクジェットヘッドの電極
(個別電極)に駆動波形を印加するための構成として
は、例えば特開平7−246706号公報に記載されて
いるように、インクジェットヘッドの個別電極とプリン
ト板とを異方導電性膜で接続するものが知られている。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】上述したような電極基
板上に振動板基板を設けた静電型インクジェットヘッド
にあっては、電極の取り出しのために電極基板を振動板
基板より大きく形成し、電極基板上の電極を振動板基板
より外側に延設して電極取り出し部とし、この電極取り
出し部とプリント基板とを上述した異方性導電膜或いは
ハンダなどの導電性材料などを介して接続することにな
る。
【0020】ところが、特に、振動板の変位方向がイン
ク滴吐出方向に一致するいわゆるサイドシュータ方式の
静電型インクジェットヘッドの場合にあっては、電極基
板の個別電極を形成する電極形成面はノズル面と同方向
の面になり、しかも、ヘッドの小型化に従って電極形成
面とノズル面とが近接するので、電極とプリント基板と
の接続部がノズル面に極めて近接した状態にある。
【0021】一方、インクジェット記録装置において
は、インク滴吐出やノズル面のワイピング、ノズル内の
インクの吸引排出などの信頼性維持動作を行うために、
この信頼性回復動作によってノズル面に残留したインク
が、振動板や電極とこれに極めて近接している導電性材
料との間に侵入してリークが発生し、吐出不能になった
り、誤動作をするチャンネルが発生することがあり、長
期安定性及び信頼性に欠けることがある。
【0022】なお、上述したような各問題は、アクチュ
エータ手段として振動板に対向配置した電極を有する静
電型インクジェットヘッドに限らず、例えば基板上に積
層型圧電素子を配置したインクジェットヘッドにあって
も、基板上に電気機械変換素子に駆動波形を与えるため
の電極取り出し部(電極パターン)を設けて、この電極
取り出し部とプリント基板とを接続するような場合には
同様に発生するものである。ただし、積層型圧電素子を
用いる場合にはノズル面と電極パターンとが静電型イン
クジェットヘッドに比べて離れているので、前者の問題
は静電型インクジェットヘッドの場合ほど顕著ではな
い。
【0023】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、低コストで信頼性を向上したインクジェットヘ
ッド記録装置を提供することを目的とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1のインクジェット記録装置は、インク滴を
吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この
液室の少なくとも一つの壁面を形成する振動板と、この
振動板に所定のギャップを置いて対向配置した電極とを
有し、前記振動板と電極との間に電圧を印加することで
前記振動板を静電力によって変形させて前記ノズルから
インク滴を吐出させるインクジェットヘッドを備え、前
記電極にプリント基板を接続したインクジェット記録装
置において、前記電極とプリント基板の接続部を絶縁性
材料からなる封止材で封止した構成とした。
【0025】請求項2のインクジェット記録装置は、上
記請求項1のインクジェット記録装置において、前記ギ
ャップは前記振動板を形成した振動板基板及び/又は電
極を形成した電極基板の端部まで形成され、前記電極と
プリント基板の接続部を封止する封止材は前記ギャップ
の開口部をも封止する構成とした。
【0026】請求項3のインクジェット記録装置は、イ
ンク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する複数
の液室と、各液室の少なくとも一つの壁面を形成する振
動板と、この振動板に所定のギャップを置いて対向配置
した電極とを有し、前記振動板と電極との間に電圧を印
加することで前記振動板を静電力によって変形させて前
記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッ
ドを備え、前記電極にプリント基板を接続したインクジ
ェット記録装置において、前記複数の液室に対応したギ
ャップを連通する共通ギャップの開口部を絶縁性材料か
らなる封止材で封止した構成とした。
【0027】請求項4のインクジェット記録装置は、イ
ンク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室
と、この液室内のインクを加圧して前記ノズルからイン
ク滴を吐出させる圧力を発生する圧力発生手段とを備え
たインクジェットヘッドを備え、この圧力発生手段を動
作させるための電圧を印加する基板上に形成した電極に
プリント基板を接続したインクジェット記録装置におい
て、前記電極とプリント基板との接続部を絶縁性材料か
らなる封止材で封止した構成とした。
【0028】請求項5のインクジェット記録装置は、上
記請求項1乃至4のいずれかのインクジェット記録装置
において、前記封止材の高さをノズル面以下にした構成
とした。
【0029】請求項6のインクジェット記録装置は、イ
ンク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室
と、この液室の少なくとも一つの壁面を形成する振動板
と、この振動板に所定のギャップを置いて対向配置した
電極とを有し、前記振動板と電極との間に電圧を印加す
ることで前記振動板を静電力によって変形させて前記ノ
ズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドを
備え、前記電極にプリント基板を接続したインクジェッ
ト記録装置において、前記電極とプリント基板の接続部
及び前記ギャップの開口部を覆う一体のカバーを設けた
構成とした。
【0030】請求項7のインクジェット記録装置は、上
記請求項6のインクジェット記録装置において、前記カ
バーの高さをノズル面以下にした構成とした。
【0031】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照して説明する。図1は本発明の第1実
施形態に係るインクジェット記録装置のヘッド部の斜視
図、図2は同ヘッド部のインクジェットヘッドの斜視
図、図3は図1のA−Aに沿う要部拡大断面図、図4は
図1のB−B線に沿う要部拡大断面図である。
【0032】インクジェットヘッド1は、図2乃至図4
に示すように、振動板基板10と、この振動板基板10
の上側に設けた液室基板11と、振動板基板10の下側
に設けた電極基板12と、液室基板11の上側に設けた
ノズルプレート13とを備え、複数のノズル15、各ノ
ズル15が連通する液室16などを形成している。
【0033】振動板基板10には、液室16及びこの液
室16の底部をなし、第1の電極で共通電極となる振動
板18を形成する凹部17と、各液室16にインクを供
給する図示しない共通インク室、共通インク室と液室1
6とを連通する図示しない流体抵抗部などを形成する凹
部、溝等を形成している。この振動板基板10は、SU
S基板などの金属基板、シリコン基板等をエッチングす
ることで所望の微細な液室パターンを形成したものであ
る。この振動板基板10上に液室16に対応する貫通穴
19等を形成した液室基板11を接合している。
【0034】電極基板12には凹部20を形成して、こ
の凹部20の底面に振動板18に所定(ここでは、1μ
mとしている。)のギャップGを置いて対向する第2の
電極となる個別電極21を形成し、この個別電極21と
振動板18によって、振動板18を変位させて液室16
の内容積を変化させるアクチュエータ部を構成してい
る。この電極基板12の個別電極21上には短絡、放電
によって個別電極21が破損するのを防止するためのS
iO2などの絶縁層22を成膜し、また、個別電極21は
振動板基板10より外側に延設してプリント基板25と
接続するための電極パッド23を設けている。
【0035】この電極基板12は、SUSなどの金属
や、ガラス、Si等をエッチングしてギャップGを形成
するための凹部20を形成し、この凹部20にNi、A
1、Ti/Pt、Cuなどの電極材料を、スパッタ、CV
D、蒸着などの成膜技術で所望の厚さに成膜し、その
後、フォトレジストを形成してエッチングすることによ
り、凹部20にのみ個別電極21を形成したものであ
る。
【0036】ノズルプレート13は、NiやSUSなど
の金属板、ガラス、或いは樹脂などで形成し、エッチン
グやニッケルのエレクトロフォーミング法などの周知の
方法で作製することができる。このノズルプレート13
にはノズル15を2列千鳥状に配列してノズル密度を高
くしたものであり、これに対応して前述した振動板基板
10、液室基板11には液室16、振動板18を、電極
基板13には個別電極21を、それぞれ2列配列して設
けている。さらに、ノズルプレート13のノズル面(吐
出方向の表面)には、インクとの撥水性を確保するた
め、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーティングなどの周
知の方法で撥水膜を形成している。
【0037】これらの振動板基板10、液室基板11、
電極基板12及びノズルプレート13は、接着剤、陽極
接合、共晶接合などの直接接合法によって接合してい
る。
【0038】このインクジェットヘッド1は、振動板1
8と個別電極21との間に駆動電圧を印加することによ
って静電力によって振動板18が変形して、液室16の
内容積(体積)が変化することによって、ノズル15か
らインク滴が吐出される。
【0039】そこで、このインクジェットヘッド1の個
別電極21の電極パッド23には、図3に示すように個
別電極21に駆動波形を与えるために外部回路(駆動I
C等)に接続したフレキシブルプリントケーブル(FP
C)からなるプリント基板25を異方導電性膜、ハンダ
などの導電性材料26を介して接続している。
【0040】このプリント基板25は、ガラスエポキシ
樹脂やフェノール樹脂等からなる板状のプリント基板ベ
ースや、ポリイミド樹脂、PET樹脂等からなるフィル
ム状のプリント基板ベースを用いることができ、このプ
リント基板ベース27上に個別電極21に電圧を印加す
るための電極リード28を形成したものである。
【0041】プリント基板25上の電極リード28と個
別電極21の電極パッド23を電気的に接続する方法と
しては、例えば、半田を熱圧着する方法、異方導電性接
着剤で熱圧着する方法、電極間同士を圧接する方法、ワ
イヤボンディングで接続する方法、バンプで接続する方
法などがある。これらの中でも、半田や異方導電性接着
剤、圧接などの方法を用いることで、複数の電極間同士
の接続を一度に行うことができ、接続作業が効率的で、
低コスト化を図れる。
【0042】ここで、このインクジェットヘッドにおい
ては導電性材料26として異方導電性膜を用いて個別電
極21とプリント基板25とを電気的に接続している。
異方導電性膜(異方導電フィルム)は、既知のように、
熱可塑性、或いは熱硬化性の樹脂の中に、フィラと呼ば
れる導電性の粒子を分散させたもので、電極の間に挟ん
で加熱、加圧することによって、異方導電膜が潰れて、
フィラーが両電極に接触して、電極間の導通がとれるも
のである。
【0043】そして、図3に示すように、電極21の電
極パッド23とプリント基板25との接続部を絶縁性材
料からなる封止材29で封止している。この封止材29
としては、エポキシ系の接着剤、硬化型のゴムなどの絶
縁性で、耐インク性に優れたものを用いることが好まし
い。絶縁性の材料を用いることで、隣接電極間で封止材
29を介してリークすることが防止され、耐インク性
(インクに対して腐食、溶解しにくいもの)を使用する
ことで、インクが付着しても封止材29が劣化したり、
剥離することがなく、封止の信頼性が向上する。
【0044】このように、電極とプリント基板との接続
部を絶縁性材料からなる封止材で封止することによっ
て、インクが接続部に侵入して電極間リークを生じて吐
出不能になることなどを防止でき、信頼性が向上する。
【0045】特に、このインクジェットヘッド1のよう
に、インク滴の噴射方向が振動板面と垂直方向である、
いわゆるサイドシュータ型インクジェツトヘッドの場
合、この電極面はノズル面13aと同方向になり、しか
もヘッドの小型化のために、電極面とノズル面が近接し
た状態となる。そのため、インク滴吐出や、ノズル面の
ワイピング、ノズル15内インクの吸引排出などの信頼
性を維持するための動作により、インクが個別電極21
とプリント基板25との接続部に入り込み、水性インク
の場合、導電性を有しているため、入り込んだインクに
よって隣接する個別電極21がリークしたり、プリント
基板25の電極リード28が電気的に誤った個別電極2
1に接続されて、吐出不良や誤吐出が生じる。本発明
は、このようなサイドシュータ型のインクジェットヘッ
ドの対して特に効果的である。
【0046】ここで、インクジェットヘッド1の具体的
な構成について説明する。ここで採用したインクジェッ
トヘッドは、インク液室6の幅は0.2mm、奥行き
2.0mm、ピッチを0.28mmとした。Si基板を
エッチングして厚さ10μmの振動板18を形成した板
厚0.2mmの振動板基板10と、パイレックスガラス
基板に0.5μmの溝(ギャップGを形成する凹部2
0)の底部に、Niの個別電極21を幅0.2mm、ピ
ッチ0.28mmで形成し、更に個別電極21上に10
00ÅのSiO2の絶縁層22を形成した電極基板12と
を接着剤で接合し、振動板基板10の上に、板厚150
μmの液室基板11、板厚30μmのノズルプレート1
3とを順次接着剤で接合して、静電型インクジェットヘ
ッドを作製した。このヘッドのノズルピッチは0.28
mm、ノズル数は64チャンネルである。
【0047】そして、個別電極21とFPC(プリント
基板)25の電極リード28とは異方導電性フィルム
(株式会社スリーボンド製3370C:商品名)を介し
て接続し、駆動電圧を供給できるようにした。さらに、
この電極21とFPC25との接続部に、封止材29と
してエポキシ系の接着剤(アラルダイト)を用いて、こ
れを塗布して硬化させることにより封止した。また、こ
のインクジェットヘッドのインク液室16に連通したイ
ンク供給口を通して、インクタンクからインクが供給で
きるようにした。
【0048】次に、このようにして形成された記録ヘッ
ドチップは、例えば次のような方法でインク飛翔記録ヘ
ッドユニットとして完成する。このインク飛翔記録ヘッ
ドユニットは、インク供給管(インク供給手段)に接続
された中空のインク供給室を有して形成されたマニホー
ルドをベース材として構成し、マニホールドの頂部には
記録ヘッドチップを固定し、インク供給管から供給され
たインクをインク供給室を通して、マニホールドの頂部
に導き、記録ヘッドチップの端に設けたインク供給口か
ら記録ヘッドチップの共通インク室に供給し、その後
は、各インク供給チャンネルの毛管現象により、各エネ
ルギー作用部まで運ばれる。さらに、記録ヘッドチップ
は周囲を覆い、枠状の保持部材により押え固定される。
【0049】そして、このインクジェットヘッドにおい
ては、インク供給管よりインク供給口に供給されたイン
クが共通インク室を通ってインク供給チャンネル全域に
満たされている状態で、画像情報に応じて各個別電極に
対して個別に駆動電圧を与えることで、個別電極と振動
板との間で静電気力が発生し、振動板が個別電極側に変
位する。この状態から、通電をオフすると、振動板は元
の状態に戻ろうとし、この時の急激な容積変化により、
インクがノズルより液滴となって飛翔する。
【0050】そこで、実際に印字記録を行なったときの
条件及び噴射実験結果について説明する。先ず、ヘッド
構成は、 振動板サイズ :200μm×2mm 振動板の配列密度 :90dpi(=ノズルの配列密度) 振動板の数 :32個×2列=64個(ノズルの数) 駆動電圧 :120V パルス幅 :30μsec 連続駆動周波数 :2kHz(ベタ印写時) とした。
【0051】そして、印写実験は、全チャンネル駆動の
ベタ印字を行ない、約1mm離れたところに設けた紙面
(被記録体面)上への印写の可否を評価した。駆動回数
は、1チャンネル当たり、その間に105回毎にゴムブ
レードでノズル面を数回ワイピングした。
【0052】その結果、109回連続駆動した後にも良
好な印写結果が得られた。このとき、カバー部材を外し
てFPCと電極の接続部を観察したところ、封止材にも
インクが付着しているのが確認された。このように、F
PCと電極の接続部を封止材で封止することにより、イ
ンクが入り込んでも電極間リークを生じることなく良好
な印写を実現することができる。
【0053】これに対して、図5に示すように、電極と
プリント基板との接続部を封止材で封止しない構成とし
たときには、電極21とプリント基板25との接続部が
露出される結果、インクが接続部に付着して隣接する個
別電極21間でのリークが発生する。
【0054】次に、本発明の第2実施形態について図6
を参照して説明する。なお、図6は本発明の第2実施形
態に係るインクジェット記録装置のヘッド部の要部断面
図である。この実施形態は、電極基板12に形成した凹
部20によって形成されるギャップGの開口部Gaを個
別電極21とプリント基板25の接続部を封止する封止
材29により封止したものである。
【0055】すなわち、電極基板12にはギャップGを
形成するための凹部20を彫り込んでその底部に個別電
極21を形成しているが、この凹部20は電極パッド2
3の近傍まで連続して形成されることになる。したがっ
て、振動板基板10を接合した後には凹部20が振動板
基板10より長くなり、振動板基板10の端部でギャッ
プGが開口した状態になる結果、振動板18直下のギャ
ップGとヘッド外部が連通した状態になる。
【0056】このような状態でインク滴を吐出したと
き、振動板基板10の端部にしみ込んだインクが、凹部
20のギャップ開口部Gaから内部に侵入して、振動板
18の直下に入り込んでしまう可能性がある。このと
き、内部まで入り込んだインクは毛細管現象によって保
持されているため、容易に排除することができない。ま
た、電極21には絶縁性を確保するための絶縁膜(Si
2膜)22を形成しているが、電極21の全面にわた
って完全な絶縁膜を形成することは難しく、微小なピン
ホールが存在することがある。この微小なピンホールに
水性のインクが入り込むと、振動板18と電極21とが
導通状態になり、振動板18が正しく変位しないだけで
なく、電極21の劣化、破壊を生じることになる。
【0057】そこで、この実施形態のように、ギャップ
Gの開口部Gaを個別電極21とプリント基板25の接
続部を封止する封止材29により封止することによっ
て、インクが振動板18直下のギャップG部分まで入り
込むことが防止され、信頼性が向上する。
【0058】この場合、封止材29としては、エポキシ
系の接着剤や、硬化型のゴムなどの絶縁性で、耐インク
性に優れたものを用いることが好ましい。また、封止材
29の粘度が低すぎると、封止材29そのものがギャッ
プG内に入り込んでしまうことになるので、ある程度の
粘度が必要になる。実験によると、粘度10cp以上で
あれば、封止材29の入り込みはギャップ開口部Gaに
止まり、振動板18の下側までは入り込まなかった。
【0059】また、封止方法としては、電極21とFP
Cなどのプリント基板25とを接続した後にギャップ開
口部Gaの封止を行なうことにより、プリント基板25
との接続領域を確保でき、接続不良や導通不良を引き起
こすことがなくなる。
【0060】すなわち、先にギャップ開口部Gaの封止
を行なった後プリント基板25を接続し、その接続部を
再度封止するようにした場合には、ギャップ開口部Ga
の封止材が電極パッド23上にはみ出してきて、プリン
ト基板25との接続面積が減少して、接続不良や導通不
良を引き起こすおそれがあり、これを防止するために極
めて精度良く封止材29を付けなければならないのでは
封止工程が煩雑になるが、上述したような封止方法を採
用することで、このような不都合を回避できる。
【0061】ここで、実際に印字記録を行なったときの
条件及び噴射実験結果について説明する。先ず、ヘッド
構成は、 振動板サイズ :200μm×2mm 振動板の配列密度 :90dpi(=ノズルの配列密度) 振動板の数 :32個×2列=64個(ノズルの数) 駆動電圧 :120V パルス幅 :30μsec 連続駆動周波数 :2kHz(ベタ印写時) とした。
【0062】このヘッドを製作して、ギャップ開口部
(ギャップ入口)Gaをエポキシ系接着剤(アラルダイ
ト)で封止し、印写実験を行なった。印写実験は、全チ
ャンネル駆動のベタ印字を行ない、約1mm離れたとこ
ろに設けた紙面上への印写の可否を評価した。駆動回数
は、1チャンネル当たり、その間に105回毎にゴムブ
レードでノズル面を数回ワイピングした。
【0063】その結果、109回連続駆動した後にも良
好な印写結果が得られた。このとき、振動板基板10を
剥離して電極部を観察したところ、電極21に損傷がな
いことが確認された。
【0064】さらに、比較のために封止材29を付けな
いで、インクをギャップ開口部Gaに垂らし、駆動波形
(パルス)の通電を行ない、その電流波形を観察したと
ころ、供給電圧と同位相の電流波形が流れていることが
確認された。このことは、2つの電極(振動板と電極)
がコンデンサを形成していれば、パルスの立ち上りと立
ち下りでのみ充放電電流が流れるのに対して、明らかに
抵抗成分、すなわちインクによる導通があることを示し
ている。
【0065】次に、封止材29の高さについて図7を参
照して説明する。同図(a)は封止材29をノズル面よ
り低い位置で形成した場合を示し、同図(b)は封止材
29がノズル面より高くなった場合を示している。
【0066】ここで、同図(b)に示すように封止材2
9がノズル面より高くなった場合には、印写時に用紙と
封止材29が接触し、封止材29が損傷したり、剥離し
たりする。これに対して、同図(a)に示すように封止
材29をノズル面より低い位置で形成した場合には、用
紙と封止材29が接触して損傷したりすることがなくな
り、長期にわたる信頼性を確保することができる。
【0067】同図(a)の構成でヘッドを製作して、用
紙との距離を1mmに設定し、10000枚の通紙、印
写を行なった結果、封止材29が剥がれることがなく、
その表面に傷をほとんど観察することはできなかった。
【0068】次に、本発明の第3実施形態について図8
及び図9を参照して説明する。なお、図8は本発明の第
3実施形態に係るインクジェット記録装置のヘッド部の
奢侈説明図、図9は略平面図である。この実施形態は、
電極基板12に形成した凹部20で形成される各ギャッ
プGが連通する共通ギャップ30の開口部30aを封止
材31により封止したものである。
【0069】すなわち、電極基板12にはギャップGを
形成するための凹部20を彫り込んでその底部に個別電
極21を形成しているが、この凹部20は電極パッド2
3の近傍まで連続して形成されることになる。また、凹
部20の他端部は、振動板基板10に形成した共通の凹
部(溝)で形成される共通ギャップ30に連通されてい
る。この共通ギャップ30は、電極基板12と振動板基
板10とを陽極接合などで熱圧着するときに、ギャップ
G(凹部20)内部の空気が熱膨張して振動板10が破
損するのを防ぐための、ガス抜きという役目を有してい
る。そのため、共通ギャップ30は、振動板基板10の
端部でヘッド外部と連通している。
【0070】したがって、このようなヘッドで印字を行
なった場合、振動板基板10の端部に侵入したインク
が、共通ギャップ30から凹部20を通って振動板18
の直下まで入り込んでしまう可能性がある。このとき、
内部まで入り込んだインクは毛細管現象によって保持さ
れているため、容易に排除することができない。また、
電極21には絶縁性を確保するための絶縁膜(SiO
2膜)22を形成しているが、電極21の全面にわたっ
て完全な絶縁膜を形成することは難しく、微小なピンホ
ールが存在することがある。この微小なピンホールに水
性のインクが入り込むと、振動板18と電極21とが導
通状態になり、振動板18が正しく変位しないだけでな
く、電極21の劣化、破壊を生じることになる。
【0071】そこで、この実施形態のように、振動板基
板10の共通ギャップ30の開口部30aを封止材31
によって封止することによって、インクが振動板18直
下のギャップG部分まで入り込むことが防止され、信頼
性が向上する。なお、封止材31としては、前述した第
2実施形態で用いた封止材29のような絶縁性で耐イン
ク性を有するもののほか、カバー部材などを用いること
ができる。
【0072】ここで、実際に印字記録を行なったときの
条件及び噴射実験結果について説明する。先ず、ヘッド
構成は、 振動板サイズ :200μm×2mm 振動板の配列密度 :90dpi(=ノズルの配列密度) 振動板の数 :32個×2列=64個(ノズルの数) 駆動電圧 :120V パルス幅 :30μsec 連続駆動周波数 :2kHz(ベタ印写時) とした。
【0073】上記条件のヘッドにおいて、振動板基板1
0と電極基板12とを400℃の窒素雰囲気中で陽極接
合した。接合後の振動板18を実態顕微鏡により観察し
たところ、すべての振動板18で破損は見られなかっ
た。その後、共通ギャップ30の開口部(ギャップ入
口)30aをエポキシ系接着剤(アラルダイト)で封止
し、印写実験を行なった。印写実験は、全チャンネル駆
動のベタ印字を行ない、約1mm離れたところに設けた
紙面上への印写の可否を評価した。駆動回数は、1チャ
ンネル当たり、その間に105回毎にゴムブレードでノ
ズル面を数回ワイピングした。
【0074】その結果、109回連続駆動した後にも良
好な印写結果が得られた。このとき、振動板基板10を
剥離して電極部を観察したところ、電極21に損傷がな
いことが確認された。
【0075】さらに、比較のために封止材31を付けな
いで、インクを共通ギャップ30の開口部30aに垂ら
し、駆動波形(パルス)の通電を行ない、その電流波形
を観察したところ、供給電圧と同位相の電流波形が流れ
ていることが確認された。このことは、2つの電極(振
動板と電極)がコンデンサを形成していれば、パルスの
立ち上りと立ち下りでのみ充放電電流が流れるのに対し
て、明らかに抵抗成分、すなわちインクによる導通があ
ることを示している。
【0076】次に、本発明の第4実施形態について図1
0及び図11を参照して説明する。なお、図10は第4
実施形態に係るインクジェット記録装置のヘッド部の斜
視図、図11は同ヘッド部の要部断面図である。
【0077】この実施形態においては、電極21とプリ
ント基板25の接続部を覆う部分35a及びギャップ開
口部Gaを覆う部分35bを一体形成したカバー35
を、ヘッドを取付けるベース部材36に取付けている。
このカバー35は、電極21に接触する可能性があるた
め、樹脂などの絶縁性の材料で形成することが好まし
い。
【0078】この場合、カバー35を金属などの導電性
の材料で形成するときには、図12に示すように、接続
部と接触しないようにカバー35に段差部35cを形成
することが好ましい。また、カバー35の高さは前述し
た封止材29と同様にノズル面以下にすることで被記録
体との接触を防止できる。
【0079】このように、電極とプリント基板の接続部
及びギャップの開口部を覆う一体のカバーを設けること
によって、接続部及びギャップ内へのインクの侵入を阻
止することができて、電極間リークなどを防止でき、信
頼性が向上する。
【0080】なお、上記各実施形態においては本発明を
静電型インクジェットヘッドを搭載するインクジェット
記録装置に適用した例で説明したが、封止材で接続部を
封止する発明は、アクチュエータ部(例えば、積層型圧
電素子などの電気機械変換素子、発熱抵抗体等の電気熱
変換素子を用いるもの)よりもこのアクチュエータ部に
駆動波形を与えるための電極の取り出し部を形成した基
板が大きく、電極を外部に露出させてプリント基板と接
続するインクジェットヘッドを搭載するいかなるインク
ジェット記録装置にも適用することができる。
【0081】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1のインク
ジェット記録装置によれば、静電型インクジェットヘッ
ドの電極とプリント基板を接続したインクジェット記録
装置において、電極とプリント基板の接続部を絶縁性材
料からなる封止材で封止した構成としたので、インクの
ダレなどによりインクが接続部に入り込んで電極間リー
クが発生することを防止でき、低コストで信頼性を向上
することができる。
【0082】請求項2のインクジェット記録装置によれ
ば、上記請求項1のインクジェット記録装置において、
インクジェットヘッドの電極とプリント基板の接続部を
封止する封止材はギャップの開口部をも封止する構成と
したので、インクがダレなどによってギャップ内に侵入
することを阻止でき、共通電極と個別電極間のリークを
防止できて、一層信頼性が向上する。
【0083】請求項3のインクジェット記録装置によれ
ば、静電型インクジェットヘッドの電極にプリント基板
を接続したインクジェット記録装置において、複数の液
室に対応したギャップを連通する共通ギャップの開口部
を絶縁性材料からなる封止材で封止した構成としたの
で、共通ギャップの開口部からインクが内部に侵入する
ことを阻止でき、共通電極と個別電極間のリークを防止
できて、一層信頼性が向上する。
【0084】請求項4のインクジェット記録装置によれ
ば、インクジェットヘッドの圧力発生手段を動作させる
ための電圧を印加する基板上に形成した電極にプリント
基板を接続したインクジェット記録装置において、電極
とプリント基板との接続部を絶縁性材料で封止した構成
としたので、電極間リークを防止することができ、低コ
ストで信頼性が向上する。
【0085】請求項5のインクジェット記録装置によれ
ば、上記請求項1乃至4のいずれかのインクジェット記
録装置において、封止材の高さをノズル面以下にした構
成としたので、印写中に用紙と封止材が接触することに
よる封止材の損傷を防止でき、長期信頼性を確保するこ
とができる。
【0086】請求項6のインクジェット記録装置によれ
ば、静電型インクジェットヘッドの電極にプリント基板
を接続したインクジェット記録装置において、電極とプ
リント基板の接続部及びギャップの開口部を覆う一体の
カバーを設けた構成としたので、インクのダレによる電
極間リークを防止できて、低コストで信頼性を向上する
ことができる。
【0087】請求項7のインクジェット記録装置によれ
ば、上記請求項6のインクジェット記録装置において、
カバーの高さをノズル面以下にした構成としたので、印
写中の用紙とカバーとの接触を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るインクジェット記
録装置のヘッド部の斜視図
【図2】同ヘッド部のインクジェットヘッドの斜視図
【図3】図1のA−Aに沿う要部拡大断面図
【図4】図1のB−B線に沿う要部拡大断面図
【図5】同実施形態の作用説明に供する従前のインクジ
ェットヘッドの要部断面図
【図6】本発明の第2実施形態に係るインクジェット記
録装置のヘッド部の要部断面図
【図7】封止材の高さの説明に供する説明図
【図8】本発明の第3実施形態に係るインクジェット記
録装置のヘッド部の斜視図
【図9】同実施形態の平面説明図
【図10】本発明の第4実施形態に係るインクジェット
記録装置のヘッド部の斜視図
【図11】同実施形態にヘッド部の要部断面図
【図12】同実施形態の他の例を示す要部断面図
【符号の説明】
1…インクジェットヘッド、10…振動板基板、11…
液室基板、12…電極基板、13…ノズルプレート、1
3a…ノズル面、15…ノズル、20…凹部、21…個
別電極、23…電極パッド、25…プリント基板、26
…導電性材料、29…封止材、30…共通ギャップ、3
1…封止材、35…カバー、G…ギャップ。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インク滴を吐出するノズルと、このノズ
    ルが連通する液室と、この液室の少なくとも一つの壁面
    を形成する振動板と、この振動板に所定のギャップを置
    いて対向配置した電極とを有し、前記振動板と電極との
    間に電圧を印加することで前記振動板を静電力によって
    変形させて前記ノズルからインク滴を吐出させるインク
    ジェットヘッドを備え、前記電極にプリント基板を接続
    したインクジェット記録装置において、前記電極とプリ
    ント基板の接続部を絶縁性材料からなる封止材で封止し
    たことを特徴とするインクジェット記録装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のインクジェット記録装
    置において、前記ギャップは前記振動板を形成した振動
    板基板及び/又は電極を形成した電極基板の端部まで形
    成され、前記電極とプリント基板の接続部を封止する封
    止材は前記ギャップの開口部をも封止することを特徴と
    するインクジェット記録装置。
  3. 【請求項3】 インク滴を吐出するノズルと、このノズ
    ルが連通する複数の液室と、各液室の少なくとも一つの
    壁面を形成する振動板と、この振動板に所定のギャップ
    を置いて対向配置した電極とを有し、前記振動板と電極
    との間に電圧を印加することで前記振動板を静電力によ
    って変形させて前記ノズルからインク滴を吐出させるイ
    ンクジェットヘッドを備え、前記電極にプリント基板を
    接続したインクジェット記録装置において、前記複数の
    液室に対応したギャップを連通する共通ギャップの開口
    部を絶縁性材料からなる封止材で封止したことを特徴と
    するインクジェット記録装置。
  4. 【請求項4】 インク滴を吐出するノズルと、このノズ
    ルが連通する液室と、この液室内のインクを加圧して前
    記ノズルからインク滴を吐出させる圧力を発生する圧力
    発生手段とを備えたインクジェットヘッドを備え、この
    圧力発生手段を動作させるための電圧を印加する基板上
    に形成した電極にプリント基板を接続したインクジェッ
    ト記録装置において、前記電極とプリント基板との接続
    部を絶縁性材料からなる封止材で封止したことを特徴と
    するインクジェット記録装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載のイン
    クジェット記録装置において、前記封止材の高さをノズ
    ル面以下にしたことを特徴とするインクジェット記録装
    置。
  6. 【請求項6】 インク滴を吐出するノズルと、このノズ
    ルが連通する液室と、この液室の少なくとも一つの壁面
    を形成する振動板と、この振動板に所定のギャップを置
    いて対向配置した電極とを有し、前記振動板と電極との
    間に電圧を印加することで前記振動板を静電力によって
    変形させて前記ノズルからインク滴を吐出させるインク
    ジェットヘッドを備え、前記電極にプリント基板を接続
    したインクジェット記録装置において、前記電極とプリ
    ント基板の接続部及び前記ギャップの開口部を覆う一体
    のカバーを設けたことを特徴とするインクジェット記録
    装置。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載のインクジェット記録装
    置において、前記カバーの高さをノズル面以下にしたこ
    とを特徴とするインクジェット記録装置。
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