JP4441244B2 - 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 - Google Patents

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Description

本発明は、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に関し、特に、インクジェット記録ヘッドの吐出口面のクリーニング性を向上させた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に関する。
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。
以下、従来のインクジェット記録装置の構成例について図面を参照して説明する。
図4は、従来のインクジェット記録装置の一例を示す斜視図であり、図5は、そのインクジェット記録装置の内部構造を説明するための斜視図である。また、図6は、図4のインクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドをその吐出口側から見た斜視図であり、図7は、そのインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。
図5に示すように、インクジェット記録装置M1000は、記録紙を給送する給送部M3022と、給送された記録紙にインクを吐出して記録を行う記録部M3000とを有しており、通常、図4に示すように筐体M1005によって覆われて使用される。
給送部M3022は、不図示の給送ローラを備え、所定の駆動信号に応じて記録紙を記録部M3000に給送するように構成されている。記録部M3000は、インクジェット記録装置M1000の基体であるシャーシM3019に固定されたガイドシャフトM3020と、インクジェット記録ヘッドH1001(図6、7参照)を搭載してガイドシャフトM3020に沿う方向(図面X方向)に往復移動自在に構成されたキャリッジM4001とを備え、記録紙に対してキャリッジM4001を走査させながら、インクジェット記録ヘッドH1001の吐出口(不図示)からインクを吐出して記録を行う構造部である。
図6、7に示すインクジェット記録ヘッドH1001は、電気的信号に応じて電気熱変換素子(エネルギー発生素子)を駆動させ、インクに膜沸騰を生じさせることによりインクを吐出するバブルジェット(登録商標)方式のサイドシューター型の記録ヘッドである。
インクジェット記録ヘッドH1001は、例えば樹脂材料で形成されたホルダーH1500と、ホルダーH1500の下面側に取り付けられ、吐出口(不図示)からインクを吐出するように構成された記録素子基板H1100と、記録素子基板H1100に電気的信号を供給する電気配線基板H1300とを有している。
ホルダーH1500は、複数のインクタンク(不図示)を保持するとともに、上述したキャリッジM4001(図5参照)に対して着脱自在な形状に形成されている。図7に示すように、ホルダーH1500の下面側には、ほぼ平坦な面として形成された吐出口部H1550が設けられており、この吐出口部H1550には記録素子基板H1100を取り付けるための支持凹部1501が形成されている。支持凹部1501には、インクタンク(不図示)のインクを記録素子基板H1100に供給するための複数のインク流路H1502が開口している。
記録素子基板H1100は、シリコン製の基板で構成され、その外形が長方形に形成されている。記録素子基板H1100には、複数の吐出口群H1101が設けられており、吐出口群H1101は互いにほぼ等間隔で、キャリッジM4001の走査方向(図面X方向)に配置されている。それぞれの吐出口群H1101は、複数の吐出口が配列されたものであり、その配列方向は、インクジェット記録ヘッドH1001を組み立てた状態でキャリッジの走査方向と直交する方向(図面Y方向)となっている。
電気配線基板H1300は、例えば可撓性を有するTABフィルムからなり、一端側がホルダーH1500の下面に貼り付けられ、他端側はホルダーの側面に固定される。電気配線基板H1300の、ホルダーH1500の下面に貼り付けられる側の一端には開口部H1301が形成されており、他端側には外部の電気的接続部(不図示)と接触するコンタクト部H1350が設けられている。なお、TABフィルムの厚みは、例えば0.12mm程度である。
記録素子基板H1100単体の構造、および記録素子基板H1100が取り付けられる支持凹部H1501周辺の構造について、以下、図7〜図9を参照してより詳細に説明する。
図8(a)はインクジェット記録ヘッドの吐出口周辺の構造部を吐出口側から見た図であり、図8(b)は図8(a)のA−A線における断面図である。図9は、記録素子基板のみを示す拡大断面図である。
記録素子基板H1100は、図9に示すように、複数の吐出口H1101aを有するオリフィスプレートH1115aと、インク供給口H1101bが形成されたヒータボードH1115bとが積層されて構成されている。
オリフィスプレートH1115aは、薄い板状部材で構成されており、図8(a)に示すように、複数の吐出口H1101aが配列された6列の吐出口群H1101を備えている。吐出口群H1101の配置数は、ホルダーH1500(図7参照)に搭載されるインクタンク(不図示)の数に対応しており、各インクタンク(不図示)からのインクがそれぞれ対応する吐出口群H1101から吐出されように構成されている。
ヒータボードH1115bのインク供給口H1101bは、図示しないが、図8(a)に示す吐出口群H1101と同じ方向に延びる長穴として形成されている。インク供給口H1101bは、オリフィスプレートH1115aの各吐出口群H1101ごとに1つずつ形成されており、各吐出口群H1101のそれぞれの吐出口H1101aにインクを供給できるように構成されている。
ヒータボードH1115bの、オリフィスプレートH1115aが接着される側の表面には不図示の複数の発熱抵抗体(電気熱変換素子)がエネルギー発生素子として設けられており、この発熱抵抗体(不図示)は、互いにほぼ等間隔で、インク供給路H1101bの両側に並んで配置されている。また、ヒータボードH1115bの同表面上には、上記発熱抵抗体に電力を供給するための配線(不図示)が引き回されている。この配線は、ヒータボードH1115b表面の長手方向の両側に設けられた電極パッド(不図示)と結線されている。
図8(a)に示すように、記録素子基板H1100が配置される支持凹部H1501は、その外形が記録素子基板H1100の外形よりも大きな長方形形状に形成されている。また、その深さは、図8(b)に示すように、記録素子基板H1100を支持凹部H1501内に配置したときに、記録素子基板H1100の表面が電気配線基板H1300の表面とほぼ同一面となるように調整されている。なお、この面を「吐出口面」と呼ぶ。
記録素子基板H1100は、支持凹部H1501のほぼ中央に配置され、インク供給口H1101bと、ホルダーH1500側のインク流路H1502とが連通するように接着固定される。
記録素子基板H1100を支持凹部H1501内に配置すると、記録素子基板H1100の周りには溝部H1503(図8(b)参照)が形成される。溝部H1503は、より詳細には、記録素子基板H1100の外周面と支持凹部H1501の内周面との間に形成されている。溝部H1503は、第1の封止材M1303aおよび第2の封止材M1303bで充填されることによって封止されている。第1の封止材M1303aは記録素子基板H1100の短辺側の2辺を封止し、第2の封止材M1303bは長辺側の2辺を封止している。
再び図7を参照して、記録素子基板H1100と電気配線基板H1300との電気的接続は、電気配線基板H1300に設けられたリードH1302を用いて行われる。リードH1302は、電気配線基板H1300に形成された長方形の開口部H1301の、長辺側の2辺に設けられている。したがって、リードH1302と記録素子基板H1100の電極パッド(不図示)とは、記録素子基板H1100の長辺側の辺で電気的に接続される。この電気的接続は、ヒータボードH1115bの電極パッド(不図示)上にバンプを形成し、リードH1302をTAB実装法によって実装することによって実施可能であり、その電気的接続部(不図示)は封止材によって封止されている。
以上のように構成されたインクジェット記録ヘッドH1001は、電気配線基板H1300のコンタクト部H1350を介して入力された電気的信号に応じて記録素子基板H1100の発熱抵抗体(不図示)が駆動され、吐出口H1101aからインクを吐出しながら記録を行う。
このようなインクジェット記録ヘッドH1001では、図8(b)に示すように、記録時にインクiが飛散して吐出口面に付着することがある。吐出口面に付着したインクiを除去するため、弾性部材からなるワイパーM4002などを用いて吐出口面を拭き取ることが一般に行われている。
図8(b)に示す構成では、例えばゴム部材からなるワイパーM4002が、記録素子基板H1100に対して図面X方向に相対移動するように構成されている。このように、ワイパーM4002とインクジェット記録ヘッドH1001との相対移動方向を、キャリッジM4001(図5参照)の走査方向であるX方向とすることで、キャリッジM4001を移動させることによりその相対移動が行われるため、簡単な構成でワイピング機構を設けることができる。例えば、ワイパーM4002をインクジェット記録装置の基体に固定配置して、キャリッジM4001に搭載したインクジェット記録ヘッドH1001をワイパーM4002に対して移動させることにより、ワイパーM4002は吐出口面の一端側に当接し、記録素子基板H1100上を通過して吐出口面の他端側まで移動しながら付着したインクiを拭き取る。
弾性部材からなるワイパーを用いて吐出口面に付着したインク等の異物を清掃するワイピング機構は、他にも例えば特許文献1に提案されている。
特開2001―105612号公報
しかしながら、上述したような従来のインクジェット記録ヘッドでは、記録素子基板の周りに溝部が形成されているため、ワイパーがその溝部を通過するときにワイパーの先端が溝部に落ち込み、ワイパーの挙動が不安定となり、インクの拭き取りが安定しない可能性があった。特に、吐出口面に多量のインクが付着している場合では、インクを確実に拭き取れず印字品質を劣化させる原因ともなる。
また、例えば図8(b)に示すように溝部H1503が形成されていることによってその溝部H1503内にインクiが入り込んでしまう可能性もあった。このようにして溝部H1503内に入り込んだインクiは、その後の拭き取り工程において、ワイパーM4002の先端に再び付着するおそれもある。
そこで本発明は、吐出口面のクリーニング性を向上させ、印字品質が良好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を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録ヘッドは、複数の吐出口が配列された吐出口群と、前記各吐出口からインクを吐出させるためのエネルギー発生手段とを備え、所定の方向に沿って近接して配置され複数の記録素子基板と、前記複数の記録素子基板に対して開口した矩形状の開口部を備え、前記開口部の周縁の一部が前記複数の記録素子基板上に電気的に接続され、前記エネルギー発生手段に電源を供給する電気配線基板と、複数の記録素子基板および前記電気配線基板を支持する支持部材と、前記複数の記録素子基板の少なくとも1つの周囲の一部対応する位置に形成された溝部とを有する。前記複数の記録素子基板の吐出口面の、前記開口部の周縁に隣接する端部のうち、前記電気配線基板が電気的に接続された電気的接続部が封止材で封止され、該電気的接続部を除く端部が、前記開口部の周縁における対向する2辺の少なくとも一方に設けられた被覆部で覆われる。前記複数の記録素子基板間の隙間が、前記吐出口面をワイピングするワイパーの厚さより小さい。
本発明によれば、記録素子基板の、電気的接続部を除く端部が電気配線基板の被覆部によって覆われていることにより、支持凹部と記録素子基板との間の溝部も同電気配線基板の被覆部によって覆われるため、弾性部材からなるワイパーを用いて吐出口面をワイピングする際に、ワイパーの先端が溝部に落ち込むことが防止される。その結果、ワイパーによるインクの拭き取りが安定する。また、支持凹部と記録素子基板との間の溝部が覆われた部分では、溝部内にインクなどの不要な付着物が溜まることがない。
本発明のインクジェット記録装置は、本発明による上記インクジェット記録ヘッドと、前記インクジェット記録ヘッドを着脱自在に保持し、記録紙に対して往復移動自在に設けられたキャリッジと、前記記録素子基板の前記吐出口面に当接しながら相対移動することにより前記吐出口面をワイピングするワイパーを備えたワイピング手段とを有するものである。
本発明のインクジェット記録装置によれば、本発明によるインクジェット記録ヘッドを搭載しているため、良好な印字品質が保たれる。
本発明によれば、ワイパーの先端が溝部に落ち込むことを防止することにより、記録素子基板の吐出口面のクリーニング性が向上し、また、記録素子基板と支持凹部との間の溝部にインク等が溜まることがないため、印字品質が良好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が提供される。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの吐出口周辺の構造部を示す図であり、図1(a)は吐出口側から見た図であり、図1(b)は図1(b)のA−A線における断面図である。
図1に示すインクジェット記録ヘッドH1002aは、図6〜8に示すインクジェット記録ヘッドH1001の電気配線基板H1300の形状を一部変更した電気配線基板H1300aを備えている。その他の構成は図6〜8に示すインクジェット記録ヘッドH1001と同じであるため、同一機能の構造部には図8と同一の符号を付し、その説明は一部省略する。
インクジェット記録ヘッドH1002aは、図8のインクジェット記録ヘッドH1001と同様に、矩形形状に形成された支持凹部H1501のほぼ中央に記録素子基板H1100が配置され、記録素子基板H1100の周りには溝部H1503が形成されている。
電気配線基板H1300aは、略長方形形状の開口部H1301aを備えており、図示しないが、図8のインクジェット記録ヘッドH1001と同様、その長辺側の2辺に電気的接続部が形成されており、この電気的接続部では電気配線基板H1300aのリード(不図示)と記録素子基板H1100の電極パッド(不図示)とが電気的に接合されている。
図1(a)に示すように、開口部H1301の短辺側の一辺、すなわち、リード(不図示)と電極パッド(不図示)との電気的接続部(不図示)が形成されていない辺のうちの一辺であって、ワイパーM4002の移動方向上流側の一辺には開口部H1301aの内側に向かって突出する被覆部H1304が形成されている。被覆部H1304は、吐出口群の長さ(吐出口の配列長さ)以上の幅に形成され、記録素子基板H1100の吐出口面の端部を覆っている。これにより、被覆部H1304に対応する領域の溝部H1503は、被覆部H1304によって覆われている。被覆部H1304は、その先端が記録素子基板H1100の吐出口面上に接着されている。このように、吐出口面上に被覆部H1304が接着されているため、吐出口面と被覆部H1304との間には被覆部H1304の厚さ分の段差が生じるが、被覆部H1304は上述のように例えばTABフィルムからならなるものであるためその段差は非常に小さく、例えば0.12mm程度である。
上述のように構成された本実施形態のインクジェット記録ヘッドH1002では、ワイパーM4002によるワイピングの際、移動方向上流側から移動してきたワイパーM4002は、溝部H1503に落ち込むことなく被覆部H1304上をスムーズに移動して記録素子基板H1100上に到達するため、溝部H1503に落ち込むことなく安定した挙動で吐出口面をワイピングする。また、溝部H1503が被覆部H1304によって覆われているため、溝部H1503内にインクi等が溜まることがない。被覆部H1304の幅が、吐出口群H1101の長さ以上に形成されているため、各吐出口群H1101を構成する各吐出口H1101aに対してほぼ均一な条件でワイピングが実施される。
なお、被覆部H1304は、本実施形態のように、吐出口面を拭き取るワイパーM4002の移動方向の上流側の一辺に形成されていることが好ましいが、下流側の一辺のみに形成されているものであってもよい。
また、図2に示すように電気的接続部(不図示)を除く2辺、すなわち両方の短辺に被覆部H1304が形成されたものであってもよい。図2のインクジェット記録ヘッドH1002bの電気配線基板H1300bは、互いに対向し、記録素子基板H1100の両方の短辺を覆う被覆部H1304を備えている。インクジェット記録ヘッドH1002bでは、記録素子基板H1100の短辺側の2辺に隣接する溝部H1503がいずれも被覆部H1304によって覆われているため、図1のインクジェット記録ヘッドH1002aと比較して、ワイパーM4002の挙動がより安定し、溝部H1503にインクi等が溜まることもない。
図1、2のインクジェット記録ヘッドH1002a、bはいずれも単一の記録素子基板1100を配置したものであったが、本発明はそれに限らず、複数の記録素子基板を有するものであってもよい。
図3に示すインクジェット記録ヘッドH1002cは、ワイパーM4002の移動方向上流側から順に3つの記録素子基板H1100c、H1100b、H1100aを備えており、各記録素子基板H1100a〜cは互いに近接して配置されている。その他の構成は、図2のインクジェット記録ヘッドH1002bと同様である。記録素子基板H1100a、cの端部はそれぞれ被覆部H1304によって覆われている。
このように複数の記録素子基板H1100a〜cを有するインクジェット記録ヘッドH1002cであっても、記録素子基板H1100a〜cどうしを近接させて配置し、記録素子基板間の隙間の距離を小さくすることによって、各記録素子基板H1100a〜cの表面がほぼ一体となるため、ワイパーM4002が記録素子基板間の隙間に入り込むことのない安定したワイピングが実施可能となる。
ワイパーM4002が記録素子基板間の隙間に入り込まないようにするには、記録素子基板間の隙間を図3(b)に示すように距離tkとし、ワイパーM4002の厚さをtwとしたときに、距離tkがワイパー厚さtw以下であることが好ましい。例えば、ワイパー厚さtw=0.5mm、隙間の距離tk=0.1mm程度とすることにより、単一の記録素子基板とほぼ同じように良好な拭き取りを行うことができる。
通常、電気配線基板H1300aに形成される開口部H1301a(図1参照)は矩形に形成されるが、開口部H1301aの形状が矩形以外である場合にも本発明は適用可能であり、その場合は、開口部の周縁の一部に、溝部H1503を覆って記録素子基板H1100の表面に接着される被覆部を形成すればよい。また、例えば図1を参照して説明した被覆部H1304は、上述のように、電気配線基板H1300aの開口部H1301aの一辺から突出するように形成されたものであったが、これに代えて、電気配線基板H1300aの開口部H1301a自体を小さく形成して、その一辺が記録素子基板H1100の端部を覆うように構成してもよい。
以上説明した各インクジェット記録ヘッドH1002a〜cは、例えば図5に示したようなインクジェット記録装置M1000のキャリッジM4001に装着して使用することができ、弾性部材からなるワイパーM4002(図1〜3参照)を用い、インクジェット記録ヘッドH1002a〜cとワイパーM4002とを相対移動させることにより、インクジェット記録ヘッドH1002a〜cの吐出口面がワイピングされる。ここで、上述したように、ワイパーM4002とインクジェット記録ヘッドH1001a〜cとの相対移動方向を、キャリッジM4001(図5参照)の走査方向と同一にすることによりワイピング機構の構造を簡素化することができる。
このように、インクジェット記録ヘッドH1002a〜cを用いて記録を行うインクジェット記録装置では、インクジェット記録ヘッドH1002a〜cの吐出口面が安定してワイピングされるものであるため、長期にわたって良好な印字品質が保たれる。
本実施形態のインクジェット記録ヘッドの吐出口周辺の構造部の一例を示す図であり、図1(a)は吐出口側から見た図であり、図1(b)は図1(a)のA−A線における断面図である。 本実施形態のインクジェット記録ヘッドの吐出口周辺の構造部の他の例を示す図であり、図2(a)は吐出口側から見た図であり、図2(b)は図2(a)のA−A線における断面図である。 本実施形態のインクジェット記録ヘッドの吐出口周辺の構造部のさらに他の例を示す図であり、図3(a)は吐出口側から見た図であり、図3(b)は図3(a)のA−A線における断面図である。 従来のインクジェット記録装置の一例を示す斜視図である。 インクジェット記録装置の内部構造を説明するための斜視図である。 図4のインクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドをその吐出口側から見た斜視図である。 図6のインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。 図6のインクジェット記録ヘッドの吐出口周辺の構造部を示す図であり、図8(a)は吐出口側から見た図であり、図8(b)は図8(a)のA−A線における断面図である。 記録素子基板のみを示す拡大断面図である。
符号の説明
H1001 インクジェット記録ヘッド
H1100、H1100a、H1100b、H1100c 記録素子基板
H1101 吐出口群
H1101a 吐出口
H1115a オリフィスプレート
H1115b ヒータボード
H1300、H1300a、H1300b 電気配線基板
H1301 開口部
H1302 リード
H1304 被覆部
H1303a、H1303b 封止材
H1350 コンタクト部
H1500 ホルダー
H1501 支持凹部
H1502 インク流路
H1503 溝部
H1550 吐出口部
M4002 ワイパー
i インク

Claims (3)

  1. 複数の吐出口が配列された吐出口群と、前記各吐出口からインクを吐出させるためのエネルギー発生手段とを備え、所定の方向に沿って近接して配置され複数の記録素子基板と、
    前記複数の記録素子基板に対して開口した矩形状の開口部を備え、前記開口部の周縁の一部が前記複数の記録素子基板上に電気的に接続され、前記エネルギー発生手段に電源を供給する電気配線基板と、
    複数の記録素子基板および前記電気配線基板を支持する支持部材と、
    前記複数の記録素子基板の少なくとも1つの周囲の一部対応する位置に形成された溝部とを有し、
    前記複数の記録素子基板の吐出口面の、前記開口部の周縁に隣接する端部のうち、前記電気配線基板が電気的に接続された電気的接続部が封止材で封止され、該電気的接続部を除く端部が、前記開口部の周縁における対向する2辺の少なくとも一方に設けられた被覆部で覆われており
    前記複数の記録素子基板間の隙間が、前記吐出口面をワイピングするワイパーの厚さより小さいインクジェット記録ヘッド。
  2. 請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドと、
    前記インクジェット記録ヘッドを着脱自在に保持し、記録紙に対して往復移動自在に設けられたキャリッジと、
    前記記録素子基板の前記吐出口面に当接しながら相対移動することにより前記吐出口面をワイピングするワイパーを備えたワイピング手段とを有するインクジェット記録装置。
  3. 前記ワイパーと前記吐出口面との相対移動の方向は、前記キャリッジの往復移動方向と同一の方向である、請求項に記載のインクジェット記録装置。
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