JPH05246032A - インクジェット記録ヘッドおよび該記録ヘッドを搭載した記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェット記録ヘッドの電気的接点（コ
ンタクトパッド）がインクによりショートすることを防
止する。 【構成】 記録ヘッド内の配線基板に配置されるコンタ
クトパッドの配置を、インクが吐出される向きを考慮し
て行う。 【効果】 記録ヘッドの小型化を防げることなく記録装
置使用時におけるインクミスト、吸引回復動作時におけ
る記録ヘッド内への侵入インク、など蓄積されるインク
によるコンタクトパッド部でのインクブリッジの形成を
防止することが可能となり、従来インクブリッジにより
発生していた記録装置上における記録ヘッドの誤動作、
故障、破壊をなくすことが可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタ、ファクシミ
リ、複写機等に利用することが可能なインクジェット記
録ヘッドおよびこのヘッドを搭載したインクジェット記
録装置に関する。

【０００２】特に、記録装置側から電気信号を受けるイ
ンクジェット記録ヘッドのコンタクト用パッドの配列方
法に関する。

【０００３】

【従来の技術】図５，６は、背景技術としてのインクジ
ェットユニットＩＪＵ，インクジェットヘッドＩＪＨ，
インクタンクＩＴ，インクジェットカートリッジＩＪＣ
の夫々及び夫々の関係を説明するための説明図である。
以下これらの図面を用いて各部構成の説明を行う。

【０００４】インクジェットカートリッジＩＪＣは、図
６の斜視図でわかるように、インクの収納割合が大きく
なっているもので、インクタンクＩＴの前方面よりもわ
ずかにインクジェットユニットＩＪＵの先端部が突出し
た形状である。

【０００５】インクジェットユニットＩＪＵは、電気信
号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめるための
熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いて記録を行
うバブルジェット方式のユニットである。

【０００６】図５において、１００はＳｉ基板上に複数
の列状に配された電気熱変換体（吐出ヒータ）と、これ
に電力を供給するＡｌ等の電気配線とが成膜技術により
形成されて成るヒータボードである。２００はヒータボ
ード１００に対する配線基板であり、ヒータボード１０
０の配線に対応する配線（例えばワイヤボンディングに
より接続される）と、この配線の端部に位置し本体装置
からの電気信号を受けるパッド２０１とを有している。

【０００７】１３００は複数のインク流路を夫々区分す
るための隔壁や各インク流路へインクを与えるためにイ
ンクを収納するための共通液室等を設けた溝付天板で、
インクタンクＩＴから供給されるインクを受けて上述の
共通液室へ導入するインク受け口１５００と、各インク
流路に対応した吐出口を複数有するオリフィスプレート
４００を一体成型したものである。これらの一体成型材
料としてはポリサルフォンが好ましいが、他の成型用樹
脂材料でも良い。

【０００８】３００は配線基板２００の裏面を平面で支
持する例えば金属製の支持体で、インクジェットユニッ
トの底板となる。５００は押えばねであり、Ｍ字形状で
そのＭ字の中央で共通液室を軽圧で押圧すると共に前だ
れ部５０１で液路の一部、好ましくは吐出口近傍の領域
を線圧で集中押圧する。ヒータボード１００および天板
１３００を押えばねの足部が支持体３００の穴３１２１
を通って支持体３００の裏面側に係合することでこれら
を挟み込んだ状態で両者を係合させることにより、押え
ばね５００とその前だれ部５０１の集中付勢力によって
ヒータボード１００と天板１３００とを圧着固定する。
又支持体３００は、インクタンクＩＴの２つの位置決め
凸起１０１２及び位置決め且つ熱融着保持用凸起１８０
０，１８０１に係合する位置決め用穴３１２，１９０
０，２０００を有する他、装置本体ＩＪＲＡのキャリッ
ジＨＣに対する位置決め用の突起２５００，２６００を
裏面側に有している。加えて支持体３００はインクタン
クからのインク供給を可能とするインク供給管２２００
（後述）を貫通可能にする穴３２０をも有している。支
持体３００に対する配線基板２００の取付は、接着剤等
で貼着して行われる。

【０００９】上述の様な配線基板２００のコンタクトパ
ッド２０１の配置を拡大して模式的に示したのが図７で
ある。図に示されるごとく、配線基板２００上に配され
たコンタクトパッド２０１の間隔（ａ₁，ａ₂，ａ₃，
ａ₄）は等しく配されていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような従来のコンタクトパッドの配置方法では、インク
ジェット記録ヘッドの使用時にコンタクトパッドへ侵入
するインクにより、電極間でのショートが発生する恐れ
があった。

【００１１】この現象を解析すると、第一にインクジェ
ット方式はインクを吐出させて記録を行うため、吐出時
にインクミストが発生する。このインクミストは記録ヘ
ッドのインク吐出口からインクが飛び出る際に発生し、
インクの吐出間隔つまり、吐出周波数に比例し、かつ記
録ヘッドの温度にも比例して多くなる性質を持ってい
る。また被記録媒体に吐出されたインクが衝突する際に
飛び散るミストもある。

【００１２】これらのミストは、記録装置内の内壁に付
着するものもあるが、より多くのミストは記録ヘッドの
付近に集まる。この理由は、ミストの発生源が記録ヘッ
ドであり距離的に近いことや、記録ヘッドはキャリッジ
上に搭載され走査方向に往復移動しながら記録を行うた
め、移動時に起こる気流によりミストが集まりやすくな
ること、更に記録ヘッドは多少の電荷を帯びているた
め、インクミストがこれと逆電荷を帯びた場合には引き
合う力が働きミストの付着を促進させる要因となる。

【００１３】第二に、インクジェット記録ヘッドは印字
不良時の回復手段や、電源投入時の初期動作安定化のた
めにインク吐出口よりインクを吸引する動作を行う必要
があり、その動作はホームポジションと呼ばれる記録装
置上の位置において、吸引ポンプにより吸引動作が行わ
れるが、その際、記録ヘッドへのインクのしみ込みが微
量ではあるが生じ、繰り返される吸引動作により次第に
記録ヘッド内部へ侵入し、蓄積される。

【００１４】この様な記録ヘッドのインク汚染は、時と
して電極へ達し、図８に示されるごとく、コンタクトパ
ッド部へ付着し、インクブリッジ７を形成し、電極間の
ショートを発生させ、記録ヘッドの故障、しいては記録
装置の故障を発生させる原因となっている。また、まれ
ではあるが可能性として発煙、発火に至る原因になるこ
とも考えられる。

【００１５】また近年はノートパソコンに代表される様
にＯＡ機器の小型化が進み、記録装置であるプリンター
もまたその傾向にある。そのように小型化を目差した場
合には記録ヘッドも小型化する必要があり、支持体３０
０を短くし、コンタクトパッドが配された部分の配線基
板を、支持体３００を挟んでヒータボードが配される側
と逆側に折り返して設けたりした場合やコンタクトパッ
ドの間隔を近づけたりした場合には、コンタクトパッド
とインク吐出口の距離は更に小さくなることになり、シ
ョートの危険性は更に高まることになる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、コンタ
クトパッドの間隔をインク吐出口に近いものほど遠いも
のに比べ、大きくすることにより、ショートを起こす原
因として最も可能性の高い、インクブリッジによるコン
タクトパッド間のショートを防止できる。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の記録ヘッドの一実施例を示す
模式的斜視図、図２は図１における記録ヘッドの配線基
板のみを示した模式的配線基板平面図である。１は、イ
ンクジェット記録ヘッド、２は配線基板、３は電極であ
るコンタクトパッド、４はヘッドベースプレート、５は
チップタンク、６はインク吐出口、ａは水平方向のコン
タクトパッド間距離、ｂは垂直方向のコンタクトパッド
間距離を示す。

【００１８】この構成において、インクジェット記録ヘ
ッド１は小型化のためにコンタクトパッド部が配置され
ている配線基板２をヘッドベースプレート４の裏側に回
し込み省スペース化を図っている。この記録ヘッド１が
記録装置上のキャリッジに搭載され記録動作を行うと、
インク吐出口６よりインクが吐出される。この吐出の繰
り返しによって記録ヘッド周囲にはインクミストが発生
し、インク吐出口に近い記録ヘッドの各部にインクミス
トが蓄積しインク滴を形成する。また、記録ヘッドの回
復動作である吸引動作を行うことによって記録ヘッド内
部へインク侵入が発生し記録ヘッド内部へ蓄積される。

【００１９】これらのインクは、前述した図８に示すよ
うに等間隔でコンタクトパッドを設けたものにおいては
インク吐出口に近いコンタクトパッド付近へインク滴が
付着し、コンタクトパッド間をまたぎ、インクブリッジ
７を形成し電極間ショートを発生させる虞れがある。

【００２０】本発明におけるコンタクトパッド間のショ
ートを防止させる手段としては、図２に示すごとくイン
ク吐出口に近い程コンタクトパッド間の間隔を広くし、
インク滴付着時にインクブリッジを形成させないように
している。つまり水平パッド間隔をａ１＞ａ２＞ａ３＞
ａ４ の間隔とし、また ｂ１＞ａ１ としている。

【００２１】この水平方向のコンタクトパッド間距離ａ
１，ａ２・・・ａｎの距離がインク吐出口に近い程大き
いのは、各種再現実験の結果、インク吐出口に近いほ
ど、付着，蓄積により付着インク滴は大きいものとな
り、遠くなるほど付着インク滴の大きさが小さくなる性
質をもっていることが判明したことによる。そして、実
験時の形成されたインク滴の最大直径にマージンを加え
てコンタクトパッドの間隔を設定した（マージン値＝
１．２）。

【００２２】このようなコンタクトパッドの配置を行う
ことにより、ヘッドの小型化を防げることなく、従来形
成されていたインクブリッジを防止することが可能とな
り、コンタクトパッド間のショートの発生がなくなっ
た。これにより、記録装置使用時の不良現象であった誤
動作、記録ヘッドの故障、破壊がなくなり、最悪の状況
である発煙、発火の要因をも排除することが可能となっ
た。

【００２３】図３は、本発明の第二の実施例であるコン
タクトパッドの配置を行った配線基板の模式的平面図を
示す。

【００２４】本実施例においては、インク吐出口に近い
ほど、水平方向コンタクトパッド間距離ａを大きくし、
遠ざかるほどその距離を小さくしたところは第一の実施
例に同じであるが、本実施例は垂直方向ｂにおいても同
様に、インク吐出口に近いほど大きく、遠ざかるほど小
さくしたものである。この様な、コンタクトパッドの配
置によって、パッド間のショートを起こす虞れなくさら
にヘッドの小型化を図ることが可能となる。

【００２５】図４は本発明が適用されるインクジェット
記録装置ＩＪＲＡの概観図で、駆動モータ５０１３の正
逆回転に連動して駆動力伝達ギア５０１１，５００９を
介して回転するリードスクリュー５００５のら線溝５０
０４に対して係合するキャリッジＨＣはピン（不図示）
を有し、矢印ａ，ｂ方向に往復移動される。５００２は
紙押え板であり、キャリッジ移動方向にわたって紙をプ
ラテン５０００に対して押圧する。５００７，５００８
はフォトカプラでキャリッジのレバー５００６のこの域
での存在を確認してモータ５０１３の回転方向切換等を
行うためのホームポジション検知手段である。５０１６
は記録ヘッドの前面をキャップするキャップ部材５０２
２を支持する部材で、５０１５はこのキャップ内を吸引
する吸引手段でキャップ内開口５０２３を介して記録ヘ
ッドの吸引回復を行う。５０１７はクリーニングブレー
ドで、５０１９はこのブレードを前後方向に移動可能に
する部材であり、本体支持板５０１８にこれらは支持さ
れている。ブレードは、この形態でなく周知のクリーニ
ングブレードが本例に適用できることはいうまでもな
い。又、５０２１は、吸引回復の吸引を開始するための
レバーで、キャリッジと係合するカム５０２０の移動に
伴って移動し、駆動モータからの駆動力がクラッチ切換
等の公知の伝達手段で移動制御される。

【００２６】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復は、キャリッジがホームポジション側領域にきた
ときにリードスクリュー５００５の作用によってそれら
の対応位置で所望の処理が行えるように構成されている
が、周知のタイミングで所望の作動を行うようにすれ
ば、本例には何れも適用できる。また本記録装置は、記
録ヘッドに記録を行わせるための駆動信号を与える駆動
信号供給手段を有している。上述における各構成は単独
でも複合的に見ても優れた発明であり、本発明にとって
好ましい構成例を示している。

【００２７】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。

【００２８】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、コンティニュアス型のいずれ
にも適用可能である。

【００２９】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。

【００３０】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
用部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。

【００３１】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。

【００３２】更に、本発明が有効に利用される記録ヘッ
ドとしては、記録装置が記録可能である記録媒体の最大
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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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て
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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
み合わせた複写装置、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。

【００４１】

【発明の効果】以上、説明してきたように、インク吐出
口に近いコンタクトパッドほど、隣り合うコンタクトパ
ッドとの距離を大きくすることにより、記録ヘッドの小
型化を防げることなく記録装置使用時におけるインクミ
スト、吸引回復動作時における記録ヘッド内への侵入イ
ンク、など蓄積されるインクによるコンタクトパッド部
でのインクブリッジの形成を防止することが可能とな
り、従来インクブリッジにより発生していた記録装置上
における記録ヘッドの誤動作、故障、破壊をなくすこと
が可能となった。またインクブリッジによる最悪の事態
である記録ヘッドからの発煙、発火の要因をも排除する
ことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を実施したコンタクトパッド
を装着した記録ヘッドの斜視図。

【図２】図１におけるコンタクトパッドの配置を示す模
式図。

【図３】本発明の第二の実施例のコンタクトパッドの配
置を示す模式図。

【図４】本発明の記録ヘッドを搭載する記録装置の一例
を示す模式図。

【図５】記録ヘッドカートリッジの模式的斜視図。

【図６】従来のコンタクトパッド配置の配線基板を有す
る記録ヘッドの模式的分解斜視図。

【図７】従来のコンタクトパッドの配置を示す模式図。

【図８】コンタクトパッド上のインクブリッジの状態を
示す模式図。

【符号の説明】

１ インクジェット記録ヘッド ２，２００ 配線基板 ３，２０１ 電極（コンタクトパッド） ４ ヘッドベースプレート ５ チップタンク ６ インク吐出口 ７ インクブリッジ １００ ヒータボード ａ，ａ１，ａ２・・・・ａｎ 水平方向コンタクトパッ
ド間隔 ｂ，ｂ１，ｂ２・・・・ｂｎ 垂直方向コンタクトパッ
ド間隔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出口から吐出して記録を行う
   インクジェット記録ヘッドにおいて、 配線基板と、 配線基板上に設けられ、インクを吐出するための信号を
   受け取るコンタクトパッドと、を有し、 前記コンタクトパッドの配置間隔が、吐出口に近いもの
   ほど狭くな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。
2. 【請求項２】 前記吐出口に近い垂直方向の隣り合うコ
   ンタクトパッド間距離が、水平方向の隣り合うコンタク
   トパッド間距離よりも長く配置されている請求項一記載
   のインクジェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】 垂直方向及び水平方向の隣り合うコンタ
   クトパッド間距離が、前記吐出口に近いものほど長く配
   置されていることを特徴とする請求項一記載のインクジ
   ェット記録ヘッド。
4. 【請求項４】 インクを吐出して記録を行うインクジェ
   ット記録装置において、 配線基板と、配置間隔が吐出口に近いものほど狭くなる
   よう、前記配線基板上に配置され、 インクを吐出するための信号を受け取るコンタクトパッ
   ドと、を有するインクジェット記録ヘッドと、 前記コンタクトパッドに前記信号を供給するための信号
   供給手段とを有する記録装置。