JPH05124190A

JPH05124190A - インクジエツト記録装置

Info

Publication number: JPH05124190A
Application number: JP29008191A
Authority: JP
Inventors: Osamu Sato; 理佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-11-06
Filing date: 1991-11-06
Publication date: 1993-05-21

Abstract

(57)【要約】【構成】インク吐出エネルギー発生素子を有する第１
基板と、インク吐出口が形成されたオリフィスプレー
ト、そのオリフィスプレート外周に一体的に設けられ一
部が外部に突出した前面プレート部材および第１基板と
接合されることによりインク吐出口に連通したインク路
を構成する凹凸部とを一体的に備えた第２基板と、第１
基板と第２基板とを接合した接合体を取付け、それによ
り前面プレート部材の一部で前面領域の一部が覆われる
支持基板とを備えたインクジェット記録ヘッドにおい
て、支持基板の接合体の取り付けられる領域の一部に、
領域外に至る封止剤の流路となる溝が形成されているこ
とを特徴とする。【効果】支持基板とオリフィスプレートの封止が確実
に行われ、高粘度の封止剤の使用も可能になり、記録ヘ
ッドの歩留が向上する。

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ヘッ
ドに関し、特に吐出口が形成されたオリフィスプレート
を有するインクジェット記録ヘッドに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方式に適用されるイ
ンクジェット記録ヘッドは、例えば図６に示されるよう
に、インク吐出エネルギー発生素子を設けた第１基板１
（以下ヒーターボードと称す）と、該第１基板１と接合
されて記録液体（以下インクと称す）を収容する液室７
（図示せず）およびインク路８（図示せず）を構成する
凹部を有した第２基板２とからなる。この第２基板２
は、インク路８に連通しインクを吐出するためのインク
吐出口９を有するオリフィスプレート４を一体的に併せ
持っている（以下第２基板を溝付天板と称する）。

【０００３】ヒーターボード１は支持基板３に接着剤に
より接着固定され、溝付天板２はヒーターボード１上
に、ヒーターボード１上に配置されているインク吐出エ
ネルギー発生素子としてのヒーター部と、溝付天板２の
インク路８が合致する様に接着され、溝付天板の有して
いるオリフィスプレート４は、支持基板３の前端面に前
ダレの様に配置される。

【０００４】更に前記支持基板３の前記オリフィスプレ
ート４によって覆われる領域の一部、詳しくは、オリフ
ィスプレート４の左右両端部に覆われる領域に溝３Ａが
形成されている。

【０００５】インクは、インク供給部材５から、溝付天
板の上部に具備されたインク供給口２ａを通り供給され
る。インク供給部材５は突起棒を有し、支持基板上に設
けられた貫通穴に突起棒を挿入し、熱かしめすることに
より、支持基板に固定される。

【０００６】インク供給部材５とヒーターボード１、溝
付天板２等との隙間１０ａ，１０ｂ、及びオリフィスプ
レートと支持基板前端面との間の接着が封入されうるべ
くわずかな隙間が設けられた接合領域は、接着空間とし
てインク供給部材５の上方より、溝３Ａを通って封止剤
が流しこまれる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オリフ
ィスプレート４と支持基板３の前端面の接合領域はその
間に設けられている隙間が非常にわずかであるため、封
止剤がその隙間、特に中央部に十分に回りきらないこと
が多く、これを防ぐために封止剤の粘度を下げて対応し
ていた。粘度を下げることによって支持基板３の穴３１
２１や穴３２０インク供給部材５の後方の隙間等から封
止剤がはみだしてしまい、封止剤の量が不足したり、イ
ンクジェット記録ヘッドの取付基準の突起２６００が封
止剤でおおわれて、寸法精度が狂い、印字の際に線が曲
がったり、最もひどい時は封止剤がインク吐出口に侵入
して印字が出来なくなるような問題があった。

【０００８】ここで穴３１２１は、第２基板２に形成さ
れたインク路（図示せず）と第１基板１との接合の際に
該インク路の壁（図示せず）と第１基板１が完全密着す
る様に取り付ける押えバネ（図示せず）の取付穴で、穴
３２０はインクタンク（図示せず）からインクを供給す
るインク供給部材５のインク供給管（図示せず）のはい
る穴で、突起２６００は印字する時にずれない様インク
吐出口とプリンタ本体（図示せず）の紙送り方向が平行
になる様に支持基板３とプリンタのキャリッジ（図示せ
ず）との位置決めをする基準である。

【０００９】

【課題を解決するための手段（及び作用）】本発明は、
前述構造のインクジェット記録ヘッドのインク供給部材
５の上方より封止剤を注入してオリフィスプレート４と
支持基板３の前端面の接合領域の隙間を封止する場合
に、従来、溝３Ａにより左右両端からゆっくりと封止し
ていたのに加えて、中央部にも前記第１基板の後部より
下部を通って封止剤が流れる溝を形成したものである。
両端及び中央から前記隙間を封止できる様にした為、封
止剤の精度を上げることが可能になり、余計なところへ
の封止剤のはいり込み、はみ出しがなくなり、品質の安
定したインクジェット記録ヘッドが生産できる様になっ
た。

【００１０】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも、熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記
録を行うインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装
置に於いて、優れた効果をもたらすものである。

【００１１】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４７４０
７９６号明細書に開示されており、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行なうものが好ましい。この記録方
式は所謂オンデマンド型、コンテイニュアス型のいずれ
にも適用可能である。

【００１２】この記録方式を簡単に説明すると、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液体
（インク）に核沸騰現象を越え、膜沸騰現象を生じる様
な急速な温度上昇を与えるための少なくとも一つの駆動
信号を印加することによって、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を生じさせる。この
様に液体（インク）から電気熱変換体に付与する駆動信
号に一対一対応した気泡を形成出来るため、特にオンデ
マンド型の記録法には有効である。この気泡の成長，収
縮により吐出孔を介して液体（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４４６３３５９号明細書、同第４３４５
２６２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。

【００１３】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孔、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成（直線状液流路又は直角液流路）
の他に、米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許
第４４５９６００号明細書に開示されている様に、熱作
用が屈曲する領域に配置された構成を持つものも本発明
に含まれる。

【００１４】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孔とする構成を開
示する特開昭５９年第１２３６７０号公報や熱エネルギ
ー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年第１３８４６１号公報に基づいた
構成においても本発明は有効である。

【００１５】更に、本発明が有効に利用される記録ヘッ
ドとしては、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に
対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがある。
このフルラインヘッドは、上述した明細書に開示されて
いるような記録ヘッドを複数組み合わせることによって
フルライン構成にしたものや、一体的に形成された一個
のフルライン記録ヘッドであっても良い。

【００１６】加えて、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。

【００１７】又、本発明の記録装置に、記録ヘッドに対
する回復手段や、予備的な補助手段等を付加すること
は、本発明の記録装置を一層安定にすることができるの
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
手段を付加することも安定した記録を行なうために有効
である。

【００１８】更に、記録装置の記録モードとしては黒色
等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成したものか、複数個の組み合わせで
構成したものかのいずれでも良いが、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。

【００１９】以上説明した本発明実施例においては、液
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を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものであれば良い。

【００２０】加えて、熱エネルギーによるヘッドやイン
クの過剰な昇温をインクの固形状態から液体状態への状
態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に
防止するか又は、インクの蒸発防止を目的として放置状
態で固化するインクを用いることも出来る。いずれにし
ても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイン
クが液化してインク液状として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、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質を
持つインクの使用も本発明には適用可能である。

【００２１】このようなインクは、特開昭５４−５６８
４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記
載されるような、多孔質シートの凹部又は貫通孔に液状
又は固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対
して対向するような形態としても良い。

【００２２】本発明において、上述した各インクにたい
して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行する
ものである。

【００２３】図５は本発明により得られた記録ヘッドを
インクジェットヘッドカートリッジ（ＩＪＣ）として装
着したインクジェット記録装置（ＩＪＲＡ）の一例を示
す外観斜視図である。

【００２４】図において、２０はプラテン２４上に送紙
されてきた記録紙の記録面に対向してインク吐出を行な
うノズル群を具えたインクジェットヘッドカートリッジ
（ＩＪＣ）である。１６はＩＪＣ２０を保持するキャリ
ッジＨＣであり、駆動モータ１７の駆動力を伝達する駆
動ベルト１８の一部と連結し、互いに平行に配設された
２本のガイドシャフト１９Ａおよび１９Ｂと摺動可能と
することにより、ＩＪＣ２０の記録紙の全幅にわたる往
復移動が可能となる。

【００２５】２６はヘッド回復装置であり、ＩＪＣ２０
の移動経路の一端、例えばホームポジションと対向する
位置に配設される。伝動機構２３を介したモータ２２の
駆動力によって、ヘッド回復装置２６を動作せしめ、Ｉ
ＪＣ２０のキャッピングを行なう。このヘッド回復装置
２６のキャップ部２６ＡによるＩＪＣ２０へのキャッピ
ングに関連させて、ヘッド回復装置２６内に設けた適宜
の吸引手段によるインク吸引もしくはＩＪＣ２０へのイ
ンク供給経路に設けた適宜の加圧手段によるインク圧送
を行ない、インクを吐出口より強制的に排出させること
によりノズル内の増粘インクを除去する等の吐出回復処
理を行なう。また、記録終了時等にキャッピングを施す
ことによりＩＪＣが保護される。

【００２６】３０はヘッド回復装置２６の側面に配設さ
れ、シリコンゴムで形成されるワイビング部材としての
ブレードである。ブレード３１はブレード保持部材３１
Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復装置２６
と同様、モータ２２および伝動機構２３によって動作
し、ＩＪＣ２０の吐出面との係合が可能となる。これに
より、ＩＪＣ２０の記録動作における適切なタイミング
で、あるいはヘッド回復装置２６を用いた吐出回復処理
後に、ブレード３１をＩＪＣ２０の移動経路中に突出さ
せ、ＩＪＣ２０の移動動作に伴なってＩＪＣ２０の吐出
面における結露、濡れあるいは塵埃等をふきとるもので
ある。

【００２７】

【実施例】図１、図２および図３に本発明の具体的な実
施例を示す。図１に示される様に、インクジェット記録
ヘッドは、インク吐出エネルギー発生素子を設けた第１
基板１（以下ヒーターボードと称す）と、該第１基板１
と接合されて記録液体（以下インクと称す）を収容する
液室７及びインク路８を構成する凹凸部を有する第２基
板２とからなる。この第２基板２は、インク路８に連通
しインクを吐出するためのインク吐出口９を有するオリ
フィスプレート４を一体的に併せ持っている（以下第２
基板を溝付天板と称す）。

【００２８】ヒーターボード１は支持基板３に接着剤に
より接着固定され、溝付天板２はヒーターボード１上
に、ヒーターボード１上に配置されているインク吐出エ
ネルギー発生素子としてのヒーター部と、溝付天板２の
インク路８が合致する様に接着され、溝付天板の有して
いるオリフィスプレート４は、支持基板３の前端面に前
ダレの様に配置される。

【００２９】インクは、インク供給部材５から、溝付天
板の上部に具備されたインク供給口２ａを通り供給され
る。インク供給部材５は突起棒を有し、支持基板上に設
けられた貫通穴に突起棒を挿入し、熱かしめすることに
より、支持基板に固定される。

【００３０】インク供給部材５と、ヒーターボード１、
溝付天板２等との隙間１０ａ，１０ｂ、及びオリフィス
プレートと支持基板前端面との間の接着が封入されうる
べくわずかな隙間が設けられた接合領域は、接着空間と
して封止剤が流しこまれる。

【００３１】ここで、インクジェット記録ヘッドを構成
するオリフィスプレート４の吐出口近傍はその厚さが約
３０〜４０μｍであるが、支持基板３下部に行くにつれ
て厚い方が望ましく、本実施例では０．２ｍｍである。

【００３２】また材料のコストおよび耐インク性を考慮
すると、オリフィスプレート４を有する溝付天板２の素
材としては、熱可塑性樹脂、例えば、ポリイミド、ポリ
エーテルエーテルケトン、ポリサルフォンなどが挙げら
れる。

【００３３】本実施例では、高温においても熱変形量の
小さいポリサルフォンを用いた。図２にインクジェット
記録ヘッドの正面図を示す。図２において、斜線部は封
止剤が充填されている領域を示す。支持基板３は図３に
示す様に、オリフィスプレート４によって覆われる領域
の左右両端部に溝３Ａが形成され、更にヒーターボード
１が接着される領域１ａ内にその領域外に至る本願発明
の溝３Ｂが形成されている。溝３Ｂは巾０．５ｍｍ、深
さ０．５ｍｍ領域外寸法１ｍｍとされている。また、ヒ
ーターボード１の接着剤がこの溝を埋めないように、接
着剤の厚みは０．０４ｍｍとなっている。

【００３４】この溝はこの大きさに限られることなく接
着剤を十分良好に封入することが可能な溝であればよ
い。支持基板３上に、ヒーターボードが接着剤により固
定され、さらに溝付天板２はヒーターボード１上に配置
されているヒーター部と、溝付天板２のインク路７とが
合致する様にヒーターボード１上に固定される。溝付天
板２は、オリフィスプレート４を有しており、オリフィ
スプレート４は支持基板３の前端面に前だれの様に配置
されている。インク供給部材５は、インク供給部材に設
けられた不図示の突起棒を支持基板３に設けられた貫通
穴と合致させ熱かしめすることにより、支持基板３に固
定される。この際、オリフィスプレート４とインク供給
部材５との隙間は均一な隙間１０ａ，１０ｂが形成され
る。本実施例ではその隙間１０ａ，１０ｂはともに０．
１〜０．２ｍｍとなっている。

【００３５】封止剤はインク供給部材５上部の封止剤注
入口（図示せず）から注入され、電気信号を伝達するた
めのワイヤーボンディングを封止すると同時にオリフィ
スプレート４とインク供給部材５との隙間１０ａ，１０
ｂを封止し、さらに支持基板３に設けられた溝３Ａ及び
溝３Ｂを通り、オリフィスプレート４と支持基板３前端
面との隙間領域を完全に封止する。すなわち図２の斜線
部に封止剤が充填される。本実施例における封止剤は、
液室７内に空気が進入しにくく、前記ワイヤーボンディ
ングの封止に適している２液混合硬化型のポリウレタン
系接着剤を使用しており、使用可能粘度としては３，０
００〜７，０００ｃｐｓで、従来より高粘度化すること
ができた。

【００３６】支持基板３上面に形成される溝３Ｂは量産
の際はプレスにて形成することができる。溝３Ｂの数は
複数でもよく、複数の場合、溝の配置は平行でも放射状
でもよい。溝の形状としては角形、半円形いずれでも良
く、図４（Ａ）〜（Ｄ）にこれらの例を示した。いずれ
の場合でもヒーターボード１の接着剤がこれらの溝３Ｂ
を埋めない様、接着剤の塗布方法、厚さ等を決める必要
がある。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、支持基板前端面と
オリフィスプレート部の隙間への封止に関してはヒータ
ーボード下の支持基板に設けた溝により封止剤の供給が
容易となり、封止剤の高粘度化が実現できた。これによ
り支持基板に設けられた穴３１２１、穴３２０から封
止剤がもれ出すことがなく、またインク吐出口もつまり
にくくなりインクジェット記録ヘッドの品質が向上す
る。

【００３８】インク供給部材５の後方の隙間等から
封止剤がはみ出すことがない為、従来のように封止する
際にヘッド全体を傾けたり、何度かに分けて注入する必
要がなく、封止工程が簡単になりコストダウンが図られ
る。等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの一実
施例を示す概略断面図である。

【図２】図１の吐出口側を示す概略正面図である。

【図３】本発明に係るインクジェット記録ヘッドを構成
する支持基板の一例を示す概略斜視図である。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は本発明に係
るインクジェット記録ヘッドを構成する支持基板の他の
例を示す概略斜視図である。

【図５】本発明に係るインクジェット記録ヘッドを備え
た記録装置の一例を示す斜視図である。

【図６】背景技術としてのインクジェット記録ヘッドの
一例を示す概略正面図である。

【符号の説明】

１第１基板（ヒーターボード）２第２基板（溝付天板）２ａインク導入口３支持基板３Ａ、３Ｂ溝４オリフィスプレート５インク供給部材６押えバネ７共通液室８インク路９インク吐出口３１２１穴３２０穴１６キャリッジ１７駆動モータ１８駆動ベルト１９Ａ、１９Ｂガイドシャフト２０インクジェットヘッドカートリッジ２２クリーニング用モータ２３伝動機構２４プラテン２６キャップ部材３０ブレード３０Ａブレード保持部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク吐出口からインクを吐出するため
に利用されるインク吐出エネルギー発生素子を有する第
１基板と、前記インク吐出口が形成されたオリフィスプレートと、
該オリフィスプレート外周に一体的に設けられ一部が外
部に突出した前面プレート部材と、該第１基板と接合さ
れることにより前記インク吐出口に連通したインク路を
構成する凹凸部とを一体的に備えた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とを接合した接合体を取付
け、それにより前記前面プレート部材の一部で前面領域
の一部が覆われる支持基板と、を備えたインクジェット
記録ヘッドにおいて、前記支持部材の前記接合体の取り付けられる領域の一部
に領域外に至る溝が形成さ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】溝がインク吐出口中央部付近から放射状
に複数本形成されていることを特徴とする請求項１に記
載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】支持基板の、前面プレート部材によって
覆われる領域の一部に溝が形成されていることを特徴と
する請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッ
ド。
【請求項４】吐出エネルギー発生素子が電気熱変換体
であることを特徴とする請求項１、２または３のいずれ
かに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】記録媒体の記録領域の全幅にわたって吐
出口が複数設けられているフルラインタイプのものであ
ることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録
ヘッド。
【請求項６】請求項１に記載のインクジェット記録ヘ
ッドと、該ヘッドにインクを供給するインクタンクとを
一体的に備えたことを特徴とするインクジェットカート
リッジ。
【請求項７】請求項１に記載のインクジェット記録ヘ
ッドと該ヘッドに対してインクを供給するインクタンク
とを一体的に備えたインクジェットカートリッジと、該
カートリッジを搭載して走査可能に設けられたキャリッ
ジとを備えたインクジェット記録装置。
【請求項８】記録媒体の被記録面に対向してインクを
吐出するインク吐出口が設けられている請求項１に記載
の記録ヘッドと、該記録ヘッドを載置するための部材と
を少なくとも具備することを特徴とする記録装置。