JPH03140249A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、インクジェット記録ヘッドに関し、詳しくは
記録ヘッドの温度を制御する構成を具えたインクジェッ
ト記録ヘッドに関する。

〔従来の技術〕

インクジェット記録装置では、記録ヘッドの温度により
そのインク吐出特性、特に液滴径が影習を受け、記録濃
度が温度により変化するため、記録ヘッドの温度を一定
に保つ等の温度制御が行われる。

第７図（Ａ）および（Ｂ）は、インクジェット記録ヘッ
ドの一従来例を示すそれぞれ上面図および側断面図であ
る。

同図に示す記録ヘッドは、吐出エネルギー発生素子等を
設けたシリコン基板１７と、これに重ねることによりイ
ンク液路、共通液室等を構成する天板２０とからなる吐
出エレメントと、上記吐出エネルギー発生素子を選択す
るためのトランジスタ等の機能素子や、駆動データを所
定のタイミングで出力するためのシフトレジスタやラッ
チからなる記録ヘッド駆動回路を配設した基板２とから
主に構成される。これら吐出エレメント７および基板２
はベースプレート１上に並設され、これらの間の電気信
号接続はワイヤボンディング８によってなされる。

吐出エレメント７を構成する天板２０の共通液室上部に
は、インク供給口が形成されており、このインク供給口
にインクを供給するあためのサブインクタンクとしての
インク室ｌＯを有したホルダ４が、吐出エレメント７の
上部に設けられる。インク室１０にはインク供給管１１
が接続されており、これを介して不図示のインクタンク
よりインクが供給される。上記構成において、ホルダ４
はシールゴム５を介して天板２０と接続する。

また、ホルダ４は、その一部をワイヤホンディング８の
上部と吐出面との双方まで延在させ、それぞれワイヤボ
ンディング８の保護や、吐出面をキャッピングする際の
吐出面の保護等として機能する。

吐出エレメント７においては、記録ヘッドの加熱、保温
用のヒーター（発熱素子）が、吐出用のヒーター（吐出
エネルギー発生素子）と同材料にて、シリコン基板１７
上に形成されている。保温用ヒーターは、例えば記録ヘ
ッド内に設けた温度センサからの温度情報に基づき、第
８図（＾）に示す様な記録装置側のヒーター駆動回路に
より、保温用ヒーターＨ，，Ｈ２のオン／オフが行われ
て、ヘッド温度が制御される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第８図（＾）に示す駆動回路において、
例えばヒーター駆動用トランジスタＴ「が、故障等を生
じ、第８図（Ｂ）に示す様にショート状態になってしま
った場合、電圧ＶＨが供給され続ける限り、すなわち、
この状態にユーザー等が気付かずに記録装置の電源スィ
ッチを切る等の処置をしない限り、ヘッド保温用のヒー
ターＨ＋、）Ｉｚはヘッドを加熱し続け、ヘッドの過熱
、破損などを生ずる恐れがあった。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり、ヘッド加熱用のヒーター（発熱素子）への配線内
に、ヘッドの熱により、変形するプラスチック（熱可塑
性樹脂）部材よりその一部を構成するスイッチを設ける
ことにより、プラスチック部材の熱変形温度以上の温度
になるとヒーターへの電力供給が断たれてヘッド加熱が
停止し、記録装置の過熱、破損等を未然に防止すること
が可能なインクジェット記録ヘッドを提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明の第１の形態では、インク液滴を吐出
して記録を行なうための記録ヘッドであって、該ヘッド
を加熱するための発熱素子を有したインクジェット記録
ヘッドにおいて、前記記録ヘッドの一部を構成する熱可
塑性樹脂部材と、該熱可塑性樹脂部材の一部に設けられ
る導電性部材と、該導電性部材と接触することにより、
前記発熱素子への電気配線を構成する端子と、前記熱可
塑性樹脂部材を付勢し、該熱可塑性樹脂部材の熱塑性変
形時に前記導電性部材を非接触の方向に変位させるため
の付勢部材とを具えたことを特徴とする。

また、本発明の第２の形態では、インク液滴を吐出して
記録を行なうための記録ヘッドであって、該ヘッドを加
熱するための発熱素子を有したインクジェット記録ヘッ
ドにおいて、前記ヘッドに設けられる熱可塑性樹脂部材
と、該熱可塑性樹脂部材の一部に設けられる導電性部材
と、該導電性部材と接触することにより、前記発熱素子
への電気配線を構成する端子と、前記熱可塑性樹脂部材
を付勢し、該熱可塑性樹脂部材の熱塑性変形時に前記導
電性部材を非接触の方向に変位させるための付勢部材と
を具えたことを特徴とする。

（作　用） 以上の構成によれば、発熱素子による加熱が暴走し記録
ヘッドの温度が上昇した場合、熱可塑性樹脂部材が変形
可能となり付勢部材の力によって変位する。これに伴な
いスイッチを構成する導電性部材が変位してスイッチは
開となり、発熱素子への電力供給が断たれ、温度上昇が
止まる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第１の実施例に
関するインクジェット記録ヘッドのそれぞれ上面図およ
び側断面図である。同図は、第７図（＾）および（Ｂ）
に示したのと同様の図であり、ここにおいて同様の要素
には同一の符号を付してその説明は省略する。

第７図に示した従来例と異なるのは、ホルダー４の基板
２上に延在する一端にスイッチを構成する接触子６が設
けられていることと、これに対応して基板２上に端子９
が設けられることである。

第２図は、吐出エレメント７の詳細を示す斜視図であり
、シリコン基板１７上に、インクを加熱しインク中に気
泡を発生させるための複数の吐出エネルギー発生素子と
しての吐出ヒーター（電気熱変換素子）　１５と、ヘッ
ドを加熱、保温するためのヘッド保温ヒーター１８．１
９が設けられている。吐出ヒーター１５は、吐出口１３
に連通ずるインク液室１４の各々に配設され、また保温
ヒーター１８．１９は吐出口配列の両側にそれぞれ設け
られる。保温ヒーターは、アルミ配線１２により５、ワ
イヤポンディングパッドまで配線されている。また、同
様に吐出ヒーターは不図示の配線によってワイヤポンデ
ィングパッドまで配線されている。

これらヒーター及びアルミ配線が施されたシリコン基板
１７上には、感光性樹脂によるインク液路壁が形成され
、その上に、ガラス板を掘込んだ共通液室用溝を有した
天板２０が接合されることにより、上述のインク液路１
４およびこれらに連通ずる共通液室２１が構成される。

天板２０の共通液室部に連通して形成されるインク供給
口２２上には、フィルター１６が接着されている。フィ
ルター１６上には第１図（［１）に示すシールゴム５を
介してホルダー４が２ケ所のビスによりシールゴム５を
吐出エレメント７に押し付けるようにして取り付けられ
ている。ホルダー４には、第７図にて上述したようにイ
ンク室１０とインク供給管１１が設けられており、記録
装置に設けられた所定のインクタンクよりインク供給を
受ける。

ホルダー４は変性ポリフェニレンオキサイド（変性ｐｐ
ｏ）等の熱可塑性樹脂材で形成される。第１図にて上述
したように、ホルダー４の延在する後端部には、電導体
より成るスイッチ接触子６が、ホルダー４の後端部をは
さみ込む様に取付けられ、その２ケ所の接点に対応して
、基板２上には同様に電導体によりなるスイッチ端子９
が設けられている。

このスイッチ端子９は、例えば第３図（＾）に示す様に
、ヘッド保温ヒーター１８．１９を並列に接続した一方
の端子と電源ｖＨとの間に設けられ、スイッチ接触子６
との接触により、上記端子と電源ｖＨとが導通される。

スイッチ部Ｓｗは、第１図（Ａ）および（Ｂ）に示す様
に、ホルダー４がベースプレートｌに取付けられた状態
で、導通される様になっている。すなわち、記録ヘッド
が正常な動作状態にある限り、第８図（＾）に示した従
来の駆動回路と同様の制御が行われる。

ここで、ヒーター駆動用のトランジスタＴｒが何らかの
原因で故障し、第３図（８）に示す様にショート状態に
なったとすると、従来例と同様にヒーター１８．１９に
は電流が流れ続け、ヘッド温度は次第に上昇する。

このヘッド温度が上昇し続け、ホルダー４の材料である
変性ＰＰＯの熱変形温度１２０℃を越えると、ホルダー
４は塑性変形が可能となり、その後端部が、シールゴム
５の弾性力によって持ち上げられ、第４図に示す様な状
態となる。その結果、スイッチ接触子６が基板２上のス
イッチ端子９から離れ、第３図（Ｃ）に示す様に、ヘッ
ド保温ヒーター１８．１９の電源側の回路が切れ加熱が
止まる。

第５図は、本発明の他の実施例を示す側面図であり、基
板２上に設けられたスイッチ部のみを示す。ここで熱可
塑性樹脂（プラスチック）部材２３はホルダー４と同様
の材質変性ＰＰｏから成り、導電性のスイッチ接触子６
が設けられており、ペースプレート１にビスで取付けた
状態で、スイッチ端子９と接触する様に設けられる。

ここで、同様にヒーター駆動トランジスタの故障等によ
りヒーターに通電が続けられプラスチック部材２３の熱
変形温度１２０℃を越えると、部材２３の一部は第６図
に示す梯にスイッチ接触子６自身が有する弾性力によっ
て持ち上げられる。これにより、スイッチ端子９の片方
よりスイッチ接触子６が離れ、ヒーター回路が断たれて
ヘッド加熱が止まる。

この実施例の場合、第１図に示したシールゴム５の押し
上げ力を利用出来ないヘッド構造の場合に有効である。

（その他） なお、本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも
バブルジェット方式の記録ヘツ°ド、記録装置において
優れた効果をもたらすものである。

かかる方式によれば記録の高密度化、高精細化が達成で
きるからである。

その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許
第４７２３１２９号明細書、同第４７４０７９６号明細
書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好
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１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を発生せしめ、記録ヘ
ッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆
動信号に一対一で対応した液体（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１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４４８３３５９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。な
お、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、さらに優れた記録を行うことができる。

記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示され
ているような吐出口、液路、電気熱変換体の組合せ構成
（直線状液流路または直角液流路）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４４５９６００号
明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加
えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリット
を電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５
９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧力波を吸収す
る開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９
−１３８４６１号公報に基いた構成としても本発明の効
果は有効である。すなわち、記録ヘッドの形態がどのよ
うなものであフても、記録を確実に効率よく行いつるか
らである。

さらに、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に対応
した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドに対し
ても本発明は有効に適用できる。

そのような記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合
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１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。加
えて、上側のようなシリアルタイプのものでも装置本体
に装着されることで、装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。

また、本発明に記録装置の構成として設けられる、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
に対してのキャッピング手段、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。

また、搭載される記録ヘッドの種類ないし個数について
も、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられ
たものの他、記録色や濃度を異にする複数のインクに対
応して複数個数設けられるものであってもよい。

さらに加えて、本発明インクジェット記録装置の形態と
しては、コンピュータ等の情報処理機器の両像出力端末
として用いられるものの他、リーダ等と組合せた複写装
置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形
態を採るものであってもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば発熱素
子による加熱が暴走し記録ヘッドの温度が上昇した場合
、熱可塑性樹脂部材が変形可能となり付勢部材の力によ
フて変位する。これに伴ないスイッチを構成する導電性
部材が変位してスイッチは開となり、発熱素子への電力
供給が断たれ、温度上昇が止まる。

これにより、仮りに、保温ヒーター駆動回路の故障によ
り、ヒーターに通電が続いても、ある温度にて加熱が止
まり、記録装置の過熱、破損等を防止することが出来る
。

【図面の簡単な説明】

第１図（＾）および（Ｂ）は、本発明を実施したインク
ジェット記録ヘッドのそれぞれ上面図および側断面図、 第２図は、本発明を実施したインクジェット記録ヘッド
の吐出エレメントとプリント基板の斜視図、 第３図（＾）〜（Ｃ）は、本発明を実施したインクジェ
ット記録ヘッドの保温ヒーター駆動回路の回路図、 第４図は、本発明を実施したインクジェット記録ヘッド
のホルダー変形後の側断面図、 第５図は、本発明の他の実施例を示すスイッチ部の側面
図、 第６図は、本発明の他の実施例を示すスイッチ部の変形
後を示す側面図、 第７図（＾）および（Ｂ）は、インクジェット記録ヘッ
ドの一従来例を示すぞれぞれ上面図および側断面図、 第８図（＾）および（Ｂ）は、保温ヒーター駆動回路の
一従来例を示す回路図である。 １・・・ベースプレート、 ２・・・基板、 ４・・・ホルダー ５・・・シールゴム、 ６・・・スイッチ接触子、 ７・・・吐出エレメント、 ８・・・ワイヤボンディング、 ９・・・スイッチ端子、 ＩＯ・・・インク室、 １１・・・インク供給管、 １２・・・アルミ配線、 １３・・・吐出口、 １４・・・インク液路、 １５・・・吐出ヒーター １７・・・シリコン基板、 １８、１９・・・ヘッド加熱ヒーター ２０・・・天板、 ２！・・・共通液室、 ２３・・・プラスチック部材。 （電気熱変換素子） （Ａ） （Ｂ） ｇ　Ｃｊｌ　Ｋ　ＩＥ　’　ｔ　ＣＳ朱ヘ−／ド第 図 第 図 第 図 ３ 第 図 ３ 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インク液滴を吐出して記録を行なうための記録ヘッ
   ドであって、該ヘッドを加熱するための発熱素子を有し
   たインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記記録ヘッドの一部を構成する熱可塑性樹脂部材と、 該熱可塑性樹脂部材の一部に設けられる導電性部材と、 該導電性部材と接触することにより、前記発熱素子への
   電気配線を構成する端子と、 前記熱可塑性樹脂部材を付勢し、該熱可塑性樹脂部材の
   熱塑性変形時に前記導電性部材を非接触の方向に変位さ
   せるための付勢部材と、 を具えたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 ２）インク液滴を吐出して記録を行なうための記録ヘッ
   ドであって、該ヘッドを加熱するための発熱素子を有し
   たインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記ヘッドに設けられる熱可塑性樹脂部材と、 該熱可塑性樹脂部材の一部に設けられる導電性部材と、 該導電性部材と接触することにより、前記発熱素子への
   電気配線を構成する端子と、 前記熱可塑性樹脂部材を付勢し、該熱可塑性樹脂部材の
   熱塑性変形時に前記導電性部材を非接触の方向に変位さ
   せるための付勢部材と、 を具えたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 ３）前記付勢部材は、前記導電性部材が兼ねることを特
   徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。