JP2006082269A - 液体吐出記録ヘッドおよび液体吐出記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット記録ヘッドのインク吐出面のクリーニング性を向上させる。
【解決手段】記録素子基板Ｈ１１００がホルダーＨ１５００の凹部Ｈ１５０１内に固定され、記録素子基板Ｈ１１００の、吐出口が形成された面を露出させる開口部が形成された電気配線基板Ｈ１３００がホルダーＨ１５００上に固定されている。電気配線基板Ｈ１３００は、その開口部の縁の一部に、記録素子基板Ｈ１１００と接続されたリードを有し、開口部の縁の、リードが形成されていない部分に、ホルダーＨ１５００の凹部の縁を越えて記録素子基板Ｈ１３００上まで延びる被覆部Ｈ１３０４を有し、被覆部Ｈ１３０４には補強パターンＨ１３００ｄが形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、インク等の記録液を吐出して記録動作を行うインクジェット記録装置（液体吐出記録装置）、それに適用されるインクジェット記録ヘッド（液体吐出記録ヘッド）に関するものである。なお、本発明は、一般的なプリント装置のほか、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリント部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには、各種処理装置と複合的に組み合わされた産業用記録装置に適用することができる。

インクジェット記録装置は、いわゆるノンインパクト記録方式の記録装置であり、高速な記録や、様々な記録メディアに対する記録が可能であるとともに、記録時における騒音がほとんど生じないという特徴を有するため、プリンタ、ワードプロセッサ、ファクシミリ、複写機等の記録機構を担う装置として広く採用されている。

インクジェット記録装置に備えられる一般的な記録ヘッドを図７，８に示す。図７は、インク吐出面側から見た図、図８は、図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

この記録ヘッドは、発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によってインクを加熱し、膜沸騰の作用により吐出口群Ｈ２１０１の各吐出口からインク滴を吐出させる記録素子基板Ｈ２１００を有している。記録素子基板Ｈ２１００は、インクタンク（不図示）を保持するホルダーＨ２５００に形成された凹部Ｈ２５０１内に取り付けられている。この凹部Ｈ２５０１の底面には、インクタンクに通じるインク流路が開口しており、記録素子基板Ｈ２１００は、このインク流路に接続され、インクタンクのインクが供給されるように配置され接着固定されている。図７，８に示す記録ヘッドは、往復移動させられながら、吐出口群Ｈ２１０１の各吐出口から選択的にインクを吐出することによって、吐出口群Ｈ２１０１の長さに対応した所定幅の領域に画像を形成する構成であり、この際の移動方向は、吐出口群Ｈ２１０１の延びる方向に直交する、図７の左右方向である。

詳細には図示していないが、記録素子基板Ｈ２１００には、その対向する両端部、図７に示す例では、吐出口群Ｈ２１０１の延びる方向の両端部に電気接続部が形成されており、これに、装置本体からの駆動信号伝達等のための電気配線基板Ｈ２３００のリードが接続されている。電気配線基板Ｈ２３００は、可撓性を有するフィルム状の基板基材Ｈ２３００ａと、カバー層Ｈ２３００ｃ、およびその間に配置された配線パターンＨ２３００ｂが接着剤（不図示）を介して積層されて構成されたものである。電気配線基板Ｈ２３００は、凹部Ｈ２５０１とほぼ同一寸法の開口部Ｈ２３０１を有しており、この開口部Ｈ２３０１を凹部Ｈ２５０１に合わせて、ホルダーＨ２５００上に固定されている。この開口部Ｈ２３０１の、対向する２辺において、記録素子基板Ｈ２１００の電気接続部に対応する位置に、電気接続部に接続されるリードが形成されている。この際、凹部Ｈ２５０１の深さは、記録素子基板Ｈ２１００の厚みとほぼ同等の寸法になっており、それによって、電気配線基板Ｈ２３００のリードと記録素子基板Ｈ２１００の電気接続部がほぼ同一の高さに位置するようになっている。記録素子基板Ｈ２１００の周囲は、電気配線基板Ｈ２３００との接続部のある両側が第１の封止剤Ｈ２３０３、他の両側が第２の封止剤Ｈ２３０５によって覆われている
このような記録ヘッドを有する記録装置には、図８に示すように、ゴム製のワイパーＭ５００２によって、そのインク吐出面に付着したインクｉを拭き取るクリーニング機構を設けることが一般的に知られている。このようなクリーニングを行うことによって、インク吐出面に付着したインクｉのために、記録画像が汚れたり、インク吐出が不安定になったりするのを抑制することができる。

この際、インクを拭き取る構成としては、図７の矢印Ｂによって示すように、電気接続部を乗り越える方向にインク吐出面を拭く構成と、矢印Ｃによって示すように、電気接続部が設けられた２辺に平行に拭く構成の二通りがある。図７に示す例では、上記のように、記録ヘッドは、図７の左右方向に往復移動させられる構成であり、図７の矢印Ｃ方向に拭き取る構成には、ワイパーＭ５００２のためにワイピング機構を設けなくても、記録ヘッドの往復移動を利用してワイピングを行う構成とすることができるという利点がある。
特開２００２−１９１２０号公報

上述の構成では、図８に示すように、記録素子基板Ｈ２１００の端部と凹部Ｈ２５０１の縁との間に溝部Ｈ２５０３が形成される場合がある。そのために、ワイピング時にワイパーＭ５００２の先端が当接し、滑って動く面に段差が生じることになるが、このような段差は、小さい方が、ワイパーＭ５００２の挙動が安定してインクｉを良好に拭き取ることができ、また、段差部にインクｉが残留して、経時的に粘度が高くなり、ワイパーＭ５００２に付着して、インク吐出面を汚してしまうのも低減できるので好ましい。

また、ワイパーＭ５００２によって拭く面の段差を低減する方法として、図９に示すように、電気配線基板Ｈ２３００に、記録素子基板Ｈ２１００の端部と凹部Ｈ２５０１の縁の間の第２の封止剤Ｈ２３０５上を覆う被覆部Ｈ２３０４を設けることが考えられる。このような構成によって、ワイパーＭ５００２によって拭く面の段差を、ある程度低減できることが期待されるが、電気配線基板Ｈ２３００の開口部Ｈ２３０１の、リードが設けられない縁付近によって構成される被覆部Ｈ２３０４は、図９に示すように、可撓性の基板基材Ｈ２３００ａやカバー層Ｈ２３００ｃのみによって構成されるため、第２の封止剤Ｈ２３０５の硬化収縮等の変形によって被覆部Ｈ２３０４も引っ張られて変形し、ある程度の凹部Ｈ２５０５が形成される場合があり、さらなる改善の余地がある。

本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、本発明の目的は、記録ヘッドのインク吐出面のクリーニング性のさらなる向上を図ることができる液体吐出記録ヘッドおよび液体吐出記録装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明の液体吐出記録ヘッドは、液体を吐出するためのエネルギーを発生する液体吐出エネルギー発生手段を備え、液体吐出エネルギー発生手段の発生エネルギーによって液体が吐出される吐出口と、吐出口に供給する液体を導入するための液体供給口とが形成された記録素子基板と、記録素子基板を組み込むための凹部を有し、凹部内に、液体供給口に接続され、記録素子基板に液体を供給するための液体流路が開口しており、凹部の縁が、記録素子基板の、吐出口が形成された面と実質的に同じ高さになっている支持部材と、支持部材の、凹部が形成された面に固定され、記録素子基板の、吐出口が形成された面を露出させる開口部が形成され、開口部の縁の一部から露出したリードを介して記録素子基板に電気的に接続された電気配線基板とを有し、電気配線基板は、開口部の縁の、リードが設けられていない部分に、凹部の縁を超えて記録素子基板の、吐出口が形成された面上まで内側に延びる被覆部を有しており、被覆部に補強パターンが形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、被覆部は補強パターンが形成されていることによって実質的に平坦な状態を維持し、記録素子基板の、吐出口が形成された面と、記録素子基板の開口部の、リードが設けられていない縁部分とが実質的に平坦に接続される。それによって、吐出口が形成された面をワイパーによってクリーニングする際のクリーニング性を向上させることができる。

以下、本発明が実施もしくは適用される最良なインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置の実施の形態について説明する。

本実施形態のインクジェット記録装置は、図３の斜視図に示すように、記録紙への記録動作を実行する装置本体Ｍ１０００、装置本体Ｍ１０００内に記録媒体を給送する給送部Ｍ３０２２、記録が完了した記録紙を保持する排出トレイＭ１００４を有している。装置本体Ｍ１０００の内部には、図４に示すように、各記録動作機構等がシャーシＭ３０１９に取り付けられて設けられている。詳細には説明しないが、記録動作機構としては、後述する記録ヘッド（インクジェット記録ヘッド）Ｈ１００１を保持し、往復移動させるキャリッジＭ４００１や、往復移動させられている記録ヘッドＨ１００１の、吐出口が形成されたインク吐出面に対面する位置を通って記録紙を搬送する搬送機構、往復移動させられている記録ヘッドＨ１００１のインク吐出面をクリーニングするクリーニング機構、それらの動作を制御する制御機構などが設けられている。

図５，６は、キャリッジＭ４００１に搭載される記録ヘッドＨ１００１を示している。図５は外観斜視図、図６は分解斜視図である。この記録ヘッドＨ１００１は、インクを吐出させるための素子を備えた記録素子基板Ｈ１１００と、記録素子基板Ｈ１１００に供給するためのインクが充填された不図示のインクタンクを保持するホルダー（支持部材）Ｈ１５００と、記録素子基板Ｈ１１００を記録装置本体に電気的に接続するための電気配線基板Ｈ１３００を有している。

記録素子基板Ｈ１１００は、記録画像に対応する電気信号に応じて、発熱抵抗体を有する電気熱変換素子（液体吐出エネルギー発生手段）によってインクを加熱し、膜沸騰の作用によってインク滴を吐出させる、いわゆるバブルジェット方式と称される構成を有している。詳細には図示していないが、記録素子基板Ｈ１１００は、複数の発熱抵抗体が形成されたシリコン製の基板を有している。このような発熱抵抗体を形成した基板はヒーターボードと呼ばれている。このヒーターボードには、それを貫通する長穴の平面形状のインク供給口（液体供給口）が形成されており、発熱抵抗体は、インク供給口の両側にほぼ等間隔で並んでいる。また、ヒーターボード上には、発熱抵抗体に電力を供給するための配線が引き回されていて、ヒーターボード上の両端、本実施形態では、インク供給口の長手方向の両端に設置されている電極パッドと結線されている。そして、このようなヒーターボード上に、インク供給口から発熱抵抗体上へインクを供給する複数の流路と、この流路に連通し、インクが吐出される複数の吐出口（吐出口群Ｈ１１０１）を構成するオリフィスプレート等と称される部材が設けられて、記録素子基板Ｈ１１００が構成されている。本実施形態の記録素子基板Ｈ１１００は、特に、ヒーターボードの、発熱抵抗体が形成された面に対面する位置に吐出口が形成された、いわゆるサイドシューター型と称される構成を有している。

記録素子基板Ｈ１１００は、ホルダーＨ１５００の凹部Ｈ１５０１内に取り付けられている。凹部Ｈ１５０１内には、インクタンクから通じるインク流路（液体流路）Ｈ１５０２が開口しており、記録素子基板Ｈ１１００は、その裏面の、インク供給口の開口にインク流路Ｈ１５０２が接続するように配置され、接着固定されている。

電気配線基板Ｈ１３００は、可撓性を有するフィルム状の基板基材Ｈ１３００ａと、カバー層Ｈ１３００ｃ、およびその間に配置された配線パターンＨ１３００ｂ（図２参照）が接着剤（不図示）を介して積層されて構成されている。そして、電気配線基板Ｈ１３００は、凹部Ｈ１５０１とほぼ同一寸法の開口部Ｈ１３０１を有しており、この開口部Ｈ１３０１を凹部Ｈ１５０１に合わせて、ホルダーＨ１５００上に接着固定されている。電気配線基板Ｈ１３００には、その開口部Ｈ１３０１の、対向する２辺にリードＨ１３０２が設けられている。これらのリードＨ１３０２は、ヒーターボードの電極パッドに、電極パッド上にバンプを形成してＴＡＢ実装法を適用することによって電気接合されている。この際、凹部Ｈ１５０１の深さは、記録素子基板Ｈ１１００の厚みとほぼ同等の寸法になっており、それによって、電気配線基板Ｈ１３００のリードＨ１３０２と記録素子基板Ｈ１１００のバンプがほぼ同一の高さの位置にくるようになっている。また、凹部Ｈ１５０１と記録素子基板Ｈ１１００のインク吐出面が実質的に同じ高さとなるようになっている（図２参照）。

本実施形態のインクジェット記録装置による記録動作は、以下のように行われる。

まず、給紙部Ｍ３０２２に載置された記録紙が給紙部Ｍ３０２２によって、記録装置本体Ｍ１０００内に給送され、記録装置本体Ｍ１０００の搬送機構によって、記録ヘッドＨ１００１のインク吐出面に対面する所定の位置に搬送される。この状態で、記録ヘッドＨ１００１がキャリッジＭ４００１によって往復移動させられ、この際、記録ヘッドＨ１００１の抵抗発熱体が、記録画像に応じた電気信号によって駆動されて、記録ヘッドＨ１００１からインクが吐出され、それによって、記録紙の、吐出口群Ｈ１１０１の長さに対応する所定幅の領域に画像が形成される。その後、記録紙が、形成画像の幅に応じて所定量だけ搬送され、再び記録ヘッドＨ１００１が往復移動させられて、所定幅の画像形成が行われる。このように、所定幅の画像形成が繰り返され、記録紙の所望の領域に所望の画像が形成される。

次に、図１，２を参照して、本実施形態の記録ヘッドＨ１００１のインク吐出面付近の構成についてさらに詳細に説明するとともに、インク吐出面のクリーニング動作について説明する。図１は、記録ヘッドＨ１００１の、インク吐出面側から見た平面図、図２は、図１のＥ−Ｅ線に沿った断面図であるとともに、記録ヘッドＨ１００１のインク吐出面をクリーニングしている様子を示す図である。

図１に示すように、記録素子基板Ｈ１１００の、電気配線基板Ｈ１３００との接続部が設けられた両端部とホルダーＨ１５００の凹部Ｈ１５０１の縁との間は、第１の封止剤Ｈ１３０３によって封止されている。一方、図２に示すように、記録素子基板Ｈ１１００の、他の両端部と凹部Ｈ１５０１の縁との間は、第２の封止剤Ｈ１３０４によって封止されている。

そして、電気配線基板Ｈ１３００の開口部Ｈ１３０１の、リードＨ１３０２が設けられていない２辺は、凹部Ｈ１５０１の縁を越えて、記録素子基板Ｈ１１００のインク吐出面の端部上まで内側に延びている。それによって、電気配線基板Ｈ１３００は、第２の封止剤Ｈ１３０５上を覆う被覆部Ｈ１３０４を形成している。この際、電気配線基板Ｈ１３００の開口部Ｈ１３０１の、被覆部Ｈ１３０４を形成する縁付近には、基板基材Ｈ１３００ａとカバー層Ｈ１３００ｃの間に、被覆部Ｈ１３０４にまで延びる補強パターンＨ１３００ｄが形成されている。この補強パターンＨ１３００ｄは、配線パターンＨ１３００ｂと同様の材料から同様に形成された独立パターンであってよい。補強パターンＨ１３００ｄの材料は、具体的には、例えば銅（Ｃｕ）であってよく、または銅と同様の熱伝導率を有する他の材料であってもよい。

このような本実施形態の構成によれば、補強パターンＨ１３００ｄによって被覆部Ｈ１３０４の剛性が高められる。それによって、第２の封止剤Ｈ１３０５が、例えば硬化収縮によって変形したとしても、被覆部Ｈ１３０４の変形を抑えることができる。そのため、本実施形態の構成では、被覆部Ｈ１３０４は実質的に平坦になっている。

そして、本実施形態のインクジェット記録装置には、記録ヘッドＨ１００１のインク吐出面のクリーニング機構として、図２に示すように、インク吐出面に当接する、ゴムなどの可撓性部材からなるワイパーＭ４００２が設けられている。ワイパーＭ４００２は、図２の矢印Ｃで示すように、インク吐出面に当接した状態でインク吐出面に沿って移動させられ、すなわちワイピング動作することによって、インク吐出面のインクｉを拭き取る働きをする。この際、本実施形態の構成では、ワイパーＭ４００２の移動方向は、図１から分かるように、吐出口群Ｈ１１０１の延びる方向に直交する方向、すなわち記録ヘッドＨ１００１の、キャリッジＭ４００１による往復移動方向と同じになっている。したがって、本実施形態の構成では、ワイパーＭ４００２自体を動かす機構を設けなくても、記録ヘッドＨ１００１の往復移動を利用してワイピングを行う構成とすることができる。

以上説明した本実施形態の構成では、上述のように記録素子基板Ｈ１１００の、電気接続部が設けられていない端部と凹部Ｈ１５０１の縁の間が平坦な被覆部Ｈ１３０４によって覆われているため、ワイパーＭ４００２によってワイピングされる面は、基板基材Ｈ１３００ａの、例えば０．１２ｍｍ程度の厚み分の僅かな段差を除いては、全体が実質的に平坦になっている。したがって、インク吐出面のクリーニングの際、ワイパーＭ４００２は、電気配線基板Ｈ１３００上から記録素子基板Ｈ１１００上にスムーズに移動できるので、ワイパーＭ４００２の挙動が安定し、クリーニング性が向上する。それによって、インク吐出面にインクが残って記録紙が汚れたり、インク吐出特性に影響が生じたりするのを低減し、良好な記録品位での記録が可能となる。

本発明の実施形態のインクジェット記録ヘッドをインク吐出面側から見た平面図である。 図１のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。 図１のインクジェット記録ヘッドが搭載されるインクジェット記録装置の外観斜視図である。 図３に示す記録装置の外装部材を取り外した状態の斜視図である。 図１の記録ヘッドの斜視図である。 図１の記録ヘッドの分解斜視図である。 一般的なインクジェット記録ヘッドをインク吐出面側から見た平面図である。 図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図７に示すインクジェット記録ヘッドにおいてクリーニング性を向上させる構成を示す図である。

符号の説明

Ｈ１００１ 記録ヘッド（液体吐出記録ヘッド）
Ｈ１１００ 記録素子基板
Ｈ１１０１ 吐出口群
Ｈ１３００ 電気配線基板
Ｈ１３００ｄ 補強パターン
Ｈ１３０１ 開口部
Ｈ１３０２ リード
Ｈ１３０４ 被覆部
Ｈ１５００ ホルダー（支持部材）
Ｈ１５０１ 凹部
Ｈ１５０２ インク流路（液体流路）

Claims (4)

1. 液体を吐出するためのエネルギーを発生する液体吐出エネルギー発生手段を備え、該液体吐出エネルギー発生手段の発生エネルギーによって液体が吐出される吐出口と、前記吐出口に供給する液体を導入するための液体供給口とが形成された記録素子基板と、
   前記記録素子基板を組み込むための凹部を有し、該凹部内に、前記液体供給口に接続され、前記記録素子基板に液体を供給するための液体流路が開口しており、前記凹部の縁が、前記記録素子基板の、前記吐出口が形成された面と実質的に同じ高さになっている支持部材と、
   前記支持部材の、前記凹部が形成された面に固定され、前記記録素子基板の、前記吐出口が形成された面を露出させる開口部が形成され、該開口部の縁の一部から露出したリードを介して前記記録素子基板に電気的に接続された電気配線基板とを有し、
   前記電気配線基板は、前記開口部の縁の、前記リードが設けられていない部分に、前記凹部の縁を超えて前記記録素子基板の、前記吐出口が形成された面上まで内側に延びる被覆部を有しており、該被覆部に補強パターンが形成されている液体吐出記録ヘッド。
2. 前記電気配線基板の前記補強パターンは、前記電気配線基板の配線パターンと同じ材料から形成されている、請求項１に記載の液体吐出記録ヘッド。
3. 前記電気配線基板の前記補強パターンは銅箔から形成されている、請求項１または２に記載の液体吐出記録ヘッド。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出記録ヘッドが搭載されるキャリッジと、
   前記キャリッジに搭載された前記液体吐出ヘッドの、前記吐出口が形成された面に当接し、前記被覆部が形成された部分を通る方向に、前記吐出口が形成された面に沿って移動させられるワイパーとを有する液体吐出記録装置。

Images