JPH06126943A - 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

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

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JPH06126943A
JPH06126943A JP27708192A JP27708192A JPH06126943A JP H06126943 A JPH06126943 A JP H06126943A JP 27708192 A JP27708192 A JP 27708192A JP 27708192 A JP27708192 A JP 27708192A JP H06126943 A JPH06126943 A JP H06126943A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体層に均一な付勢力を与え、クロストーク
を引き起こすことなく記録品位を向上させる。 【構成】 ベースプレート５上には、記録液滴を吐出す
るための複数のエネルギー発生素子が設けられたヒータ
ーボード１が接着されている。また、ヒーターボード１
上の固体層８にはインク流路が形成されている。さら
に、固体層８上には、ベースプレート８に対して固体層
８を押圧するくし歯状の押さえ板ばね７が設けられてい
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、より詳細にはインクジェット記録ヘッドのイ
ンク流路を形成するための基板とヒーターボードとの接
合に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、記録液滴を吐出口より吐出さ
せるインクジェット記録ヘッドには種々のものが知られ
ている。例えば、圧電素子の変形により液流路内に圧力
変化を発生させて記録液滴を吐出させるもの、あるいは
さらに一対の電極を設けて、これにより記録液滴を偏向
させるもの、もしくはインク流路内に配設した発熱素子
を急激に発熱させることによって気泡を生ぜしめるなど
の熱エネルギーを利用することによって吐出口から記録
液滴を吐出させるもの等が種々知られている。
【０００３】これらの中でも、熱エネルギーを利用して
記録液滴を吐出する方式に係るインクジェット記録ヘッ
ドは、記録用の液滴を吐出して飛翔用液滴を形成するた
めのオリフィス等の液体吐出口を高密度に配列すること
ができるために高解像力の記録をすることが可能である
こと、記録ヘッドとして全体的なコンパクト化も容易で
あること、最近の半導体分野における技術の進歩と信頼
性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術の長所を
十二分に活用でき、長尺化および面状化（２次元化）が
容易であること等により、マルチノズル化および高密度
実装化が容易で、しかも大量生産時の生産性が良く製造
費用も廉価にできるものとして特に注目されている。
【０００４】図４は、従来のインクジェット記録ヘッド
の一例を示す模式的斜視図である。
【０００５】図４に示したインクジェット記録ヘッド
は、いわゆるフルラインタイプのインクジェット記録ヘ
ッドであり、例えば、Ａ４の記録紙の一辺に対応した長
さにわたって吐出口を配列したものである。
【０００６】本図において、１はＳｉ等からなるヒータ
ーボードであり、この上面には吐出エネルギー発生素子
としての電気熱変換体およびこれに電力を供給するため
の電極配線（共に不図示）が設けられている。２はガラ
スまたは金属等からなる天板であり、切削またはエッチ
ング等により、インク等の記録液（以下インクと言う）
を導入するためのインク導入口９、および導入されたイ
ンクを貯留するとともに各インク流路に連通する共通液
室用の凹部が天板に形成されている。
【０００７】ここで、各インク流路はヒーターボード１
の吐出エネルギー発生素子に対応して固体層に形成され
ている。天板２は固体層上に接着され、ヒーターボード
１はベースプレート５に接着固定されている。ヒーター
ボード１の電気的接続パッドとフレキシブル基板３の電
気的接続パッドとが位置合わせされ、フレキシブル基板
３をベースプレート５に押圧する押さえ部材４は、ベー
スプレートにねじ止めされる。これにより、ヒーターボ
ード１とフレキシブル基板３とは機械的に接続される。
押さえ部材４の上部には、ねじによって押さえ板ばね６
の端部が固定され、その他端部が天板２の上面に当接し
て天板２を弾性的に押圧する。これにより、天板２をヒ
ーターボード１に機械的に付勢することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のインクジェット記録ヘッドの場合、長尺の一枚
の押さえ板ばね６を用いているため、天板２の表面に凹
凸、反りあるいは変形等があると、これらの凹凸等に対
して十分に追従して天板２を押圧することができず、長
手方向にわたって均一な付勢力を与えることができな
い。最悪の場合には全く付勢力を与えることができなく
なることもある。その結果、本来、図５（Ａ）のように
接合されるべきところ、図５（Ｂ）に示されるように固
体層８とヒーターボード１との間に隙間が生じることが
ある。
【０００９】このようなインクジェット記録ヘッドにお
いては、記録液滴を吐出する際吐出による圧力波が隣接
インク流路に伝播してクロストークを引き起こし、被記
録媒体に部分的に記録濃度の斑を発生させるか、さらに
は吐出速度の低下、最悪の場合には不吐出が起こり、記
録品位を著しく低下させるという問題点があった。
【００１０】そこで、本発明の目的は、上述した問題点
を解消し、固体層に均一な付勢力を与え、クロストーク
を引き起こすことなく記録品位を向上させることのでき
る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にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のインクジェット記録ヘッドは、基体
と、該基体上に設けられ、記録液滴を吐出するための複
数の吐出エネルギー発生素子が設けられた第１の基板
と、該第１の基板上に設けられ、前記複数の吐出エネル
ギー発生素子に対応して液路が形成された第２の基板
と、該第２の基板を前記第１の基板に対して押圧するた
めのくし歯状の押さえ板ばねとを具備したことを特徴と
する。
【００１２】さらに、本発明のインクジェット記録装置
は、被記録媒体に記録液滴を吐出して記録を行うための
インクジェット記録装置において、基体と、該基体上に
設けられ、前記記録液滴を吐出するための複数の吐出エ
ネルギー発生素子が設けられた第１の基板と、該第１の
基板上に設けられ、前記複数の吐出エネルギー発生素子
に対応して液路が形成された第２の基板と、前記第２の
基板を前記第１の基板に対して押圧するためのくし歯状
の押さえ板ばねと、を有した記録ヘッドを具備したこと
を特徴とする。
【００１３】
【作用】本発明によれば、天板に凹凸等がある場合にお
いても、くし歯状の押さえ板ばねにより、これらの凹凸
等に追従して天板の上部を均一な付勢力で押圧すること
ができる。これにより、インク流路隔壁とヒーターボー
ドとの接合部に隙間がなくなる。この結果、記録液滴の
吐出の際の圧力波が隣接インク路に伝播することなく、
クロストークを防止することができる。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を詳
細に説明する。
【００１５】実施例１ 図１（Ａ）および（Ｂ）は、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斜視図および吐出方向か
ら見た正面図である。
【００１６】図１（Ａ）および（Ｂ）において、１はＳ
ｉ基板上に電気熱変換体（吐出ヒーター）と、この吐出
ヒーターに電力を供給するためにＡｌ等の電極配線が成
膜技術により形成されたヒーターボードである。２はイ
ンクを各インク流路に供給するための共通液室用の凹部
が形成された天板である。
【００１７】ヒーターボード１の上面には、各吐出ヒー
ターに対応したインク路を形成するための固定層８が、
例えば、エポキシ樹脂等により製造される。この固体層
８上には天板２が接着されている。さらに、ヒーターボ
ード１は、これを保持固定するベースプレート５と位置
決めされて互いに接着されている。
【００１８】また、記録液滴を吐出するために電力・信
号を外部から取り込むためのフレキシブル基板３の電気
的接続パッドとヒーターボード１の電気的接続パッドと
を正確に位置合わせして、フレキシブル基板３とベース
プレート５と押さえ部材４とを貫通するねじによって固
定する。
【００１９】７は押さえ板ばねであり、図３に示される
ように長手方向に複数の切欠きが形成され、くし歯状を
なしている。切欠きの幅Ａの寸法は製造可能な限り小さ
い方が好ましく、隣接する切欠きの間隔Ｂの寸法は肉厚
とばねの弾性力によって決められるが、１〜３ｍｍ程度
が好ましく、さらに切欠きの深さＣの寸法は肉厚、ばね
の弾性力、および記録ヘッドの大きさによって任意に選
択することができる。
【００２０】この押さえ板ばね７の切欠き部はエッチン
グ、プレス成形によって形成することができる。なお、
押さえ板ばね７の材質としては、青銅あるいはステンレ
ス鋼を例示することができ、ステンレス鋼を用いた場合
の寸法は、例えば、Ａ＝０．２５ｍｍ，Ｂ＝２．５ｍｍ
およびＣ＝８．５ｍｍである。
【００２１】この押さえ板ばね７の一端部を押さえ部材
４にねじ止め固定して、天板２の上部に押さえ板ばね７
の付勢力を作用させることにより、天板２，固体層８お
よびヒーターボード１を相互に圧着することができる。
【００２２】この押さえ板ばね７は、長手方向に複数の
切欠き部が設けられているので、記録ヘッドの天板２に
凹凸、反り、変形があっても天板２におけるこれらの凹
凸等に対して追従性がよく、天板２のほぼ全域にわたっ
て均一な付勢力を与えることができる。
【００２３】なお、押さえ板ばね７が押圧する位置はヒ
ーターボード１と固体層８により形成されるインク流路
領域を押圧することが好ましく、吐出口１０側により近
い領域を押圧するのがより好ましく、吐出口１０の形成
領域を押圧するのが最も好ましい。
【００２４】実施例２ 図２は本発明に係る他の実施例であるインクジェット記
録ヘッドの模式的断面図である。
【００２５】本図において、図１と同一の構成について
は同一の符号を付して説明は省略する。
【００２６】本実施例においては、付勢力を加える押さ
え板ばね７と天板２との間に、例えば、シリコーンゴム
シートのような弾性部材１１を挾み押圧する。これによ
り、弾性部材１１は天板２の凹凸等の程度を緩和してよ
り均一に付勢力を天板２に与えることができる。
【００２７】（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、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
ヘッド、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。
【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４４６３３５９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。
【００２９】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４４
５９６００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５９−１２３６７０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っても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。
【００３０】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。
【００３１】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
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
体的にインクタンクが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。
【００３２】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、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を用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。
【００３３】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。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モード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。
【００３４】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を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を用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、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として使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、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、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７
１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
また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
よい。本発明においては、上述した各インクに対して最
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。
【００３５】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
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等であってもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
天板に凹凸等がある場合においても、くし歯状の押さえ
板ばねにより、これらの凹凸等に追従して天板の上部を
均一な付勢力で押圧することができる。これにより、イ
ンク流路隔壁とヒーターボードとの接合部に隙間がなく
なる。この結果、記録液滴の吐出の際の圧力波が隣接イ
ンク流路に伝播することなく、クロストークを防止する
ことができる。
【００３７】さらに、本発明によれば、クロストークを
引き起こすことがないので、被記録媒体に記録濃度の斑
が発生することなく、吐出性能および記録品位を増加さ
せ、信頼度の高いインクジェット記録装置を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本発明に係
るインクジェット記録ヘッドの斜視図および吐出方向か
ら見た正面図である。
【図２】本発明に係る他のインクジェット記録ヘッドの
模式的断面図である。
【図３】本発明に係るインクジェット記録ヘッドに用い
られる押さえ板ばねの平面図である。
【図４】従来のインクジェット記録ヘッドの一例を示す
斜視図である。
【図５】インクジェット記録ヘッドの固体層とヒーター
ボードとの密着状況を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ヒーターボード ２ 天板 ３ フレキシブル基板 ４ 押さえ部材 ５ ベースプレート ６，７ 押さえ板ばね ８ 固体層 ９ インク導入口 １０ 吐出口 １１ 弾性部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 9012−2Ｃ Ｂ４１Ｊ 3/04 １０３ Ｂ (72)発明者 長田 虎近 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 森山 次郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 松田 弘人 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基体と、 該基体上に設けられ、記録液滴を吐出するための複数の
    吐出エネルギー発生素子が設けられた第１の基板と、 該第１の基板上に設けられ、前記複数の吐出エネルギー
    発生素子に対応して液路が形成された第２の基板と、 該第２の基板を前記第１の基板に対して押圧するための
    くし歯状の押さえ板ばねとを具備したことを特徴とする
    インクジェット記録ヘッド。
  2. 【請求項２】 前記第２の基板と前記押さえ板ばねとの
    間に弾性部材が設けら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。
  3. 【請求項３】 被記録媒体に記録液滴を吐出して記録を
    行うためのインクジェット記録装置において、 基体と、 該基体上に設けられ、前記記録液滴を吐出するための複
    数の吐出エネルギー発生素子が設けられた第１の基板
    と、 該第１の基板上に設けられ、前記複数の吐出エネルギー
    発生素子に対応して液路が形成された第２の基板と、 前記第２の基板を前記第１の基板に対して押圧するため
    のくし歯状の押さえ板ばねと、 を有した記録ヘッドを具備したことを特徴とするインク
    ジェット記録装置。
  4. 【請求項４】 前記第２の基板と前記押さえ板ばねとの
    間に弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項
    ３に記載のインクジェット記録装置。
  5. 【請求項５】 前記インクジェット記録装置は熱エネル
    ギーを利用して記録液に気泡を生成させ、該気泡の生成
    に基づいて記録液滴を吐出することを特徴とする請求項
    ３または４に記載のインクジェット記録装置。
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