JPH07148916A - インクジェット記録ヘッド及び該記録ヘッドを備えた記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特殊な静電気対策用部品を用いず、廉価構成
で、静電気放電による破壊の生じにくいインクジェット
記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を提供する。 【構成】 インクを吐出させるためのエネルギー発生体
及び該エネルギー発生体と電気的接続がなされている回
路が設けられたヒーターボード基板と、外部との電気的
接続を可能にする外部接続用パッド及び前記ヒーターボ
ード基板と前記外部接続用パッドとを電気的に接続する
アルミ配線が設けられたＰＣＢ基板とを実装した金属ベ
ースプレートを、開口部を有する空間に載置してなるイ
ンクジェット記録ヘッドにおいて、前記開口部の縁部に
帯電物からの放電を受ける金属部分を設けてなることを
特徴とするインクジェット記録ヘッド。

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
ド及び該記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタやファクシミリなどに用いられ
る記録装置は、サーマル方式、ワイヤードット方式、イ
ンクジェット方式などの種々の方式のものがある。

【０００３】中でも記録速度が速く、また、記録に伴う
騒音が比較的低く、さらに、カラー化が容易などの理由
で、インクジェット記録方式は、有効な記録方式であ
る。この方式においては、その吐出方式によって近年種
々の構成のものが提案され、また、これらに改良が加え
られて実用化がなされてきている。

【０００４】このインクジェット記録法は、インクと称
される記録用液体の小液滴を種々の吐出方式で吐出し、
それを紙等の記録媒体に付着させて記録を行なうもので
ある。インクを吐出する方式としては、種々の方式が存
在するが、中でも熱エネルギーを液体に作用させて液滴
吐出の原動力を得る方式が近年注目をあびつつある。

【０００５】すなわち、上記記録法は、熱エネルギーの
作用を受けた液体が急峻な体積の増大を伴う状態変化を
起し、この状態変化に基づく作用力によって記録ヘッド
部先端の吐出口より液体を吐出する。そして、吐出され
た液滴が記録媒体に付着し記録が行なわれる。

【０００６】特に、上記インクジェット記録方式は、所
謂ドロップオンデマンド記録法に極めて有効に適用され
るばかりではなく、記録ヘッド部を高密度マルチノズル
化された記録ヘッドを容易に具現化できるので、高解像
度、高品質の画像を高速で得られるという特徴を有して
いる。

【０００７】上記の記録法に適用される装置の記録ヘッ
ド部は、液体を吐出するために設けられた吐出口と、こ
の吐出口に連通し、液滴を吐出するための熱エネルギー
が液体に作用する部分である熱作用部を構成の一部とす
るインク路とを有する液吐出部と、熱エネルギーを発生
する手段としてのエネルギー発生体とを具備している。

【０００８】そして、このエネルギー発生体は、一対の
電極と、これ等の電極に接続しこれらの電極の間に発熱
する領域（熱発生部）を有する発熱抵抗体とを具備して
いる。

【０００９】上記発熱抵抗体はＳｉ基板を利用したヒー
ターボード上に複数本存在する。該ヒーターボードに
は、最低限発熱抵抗体がつくりこまれているが、物によ
っては発熱抵抗体駆動用素子、温度検出素子、サブヒー
ターなどが同時につくりこまれる場合がある。

【００１０】図２はエネルギー発生体等が形成されたヒ
ーターボード基板２０を上から見た平面図である。図２
において、基板２０には、エネルギー発生体２１の他
に、この記録ヘッド（インク）の温度を検出するための
温度センサ２２、また、記録ヘッド（インク）を加熱
し、その温度を制御するためのサブヒータ２３、さらに
はワイヤーボンディング用パッド２６などが形成されて
いる。さらに、基板２０は直接インクに接するため、対
インク保護層および対キャビテーション保護層としてタ
ンタル（以下、Ｔａ）膜２４を基板最上層部に成長させ
ている。Ｔａ層２４は、外部との電気的接触を保つため
設けられたワイヤーボンディング用パッド２６が配設さ
れる領域以外の領域、すなわち、図２においてＴａ境界
線２４Ｂより上側すべての基板上を覆う。なお、インク
は、この基板２０が天板と接合された記録ヘッドが構成
されたときインク路および共通液室内に存在するため、
基板２０との接触部分は、図２中液室境界線２５Ｂの内
部である。また図２では、液室境界線２５Ｂの外側に温
度センサ２２が配されている。

【００１１】図３は、図２に示す基板２０がアルミベー
スプレート基板３１上に配置され、さらにＰＣＢ３２も
アルミベースプレート基板３１上に配置された図であ
る。ＰＣＢ３２上には外部への電気的接触を保ち信号を
取り出すパッド３４と、基板２０とパッド３４を結ぶア
ルミ配線３３が設けられている。基板２０とＰＣＢ３２
との間はワイヤーボンディング（図示せず）により電気
的に接続されている。

【００１２】図４はヘッド内に図３で示されたユニット
が収納されていることを示す図である。ヘッドには開口
部３６があり、その中に図３で示したようなＰＣＢ３２
を積載したアルミベースプレートが載置されている。Ｐ
ＣＢ３２上のパット３４はヘッドがプリンタ本体のキャ
リッジに装着された時、ヘッドと外部との電気的接続を
可能とするものである。

【００１３】しかしながら上記従来例では、外部から帯
電した物体や人間がヘッドに近づき開口部に接触した場
合、ヘッドのヒーターボード基板２０が破壊されること
があった。

【００１４】本発明者は上記破壊のメカニズムについて
鋭意検討した結果、次の知見を得るに至った。図５は図
４のヘッドのＡ−Ｂ切断面を矢印方向から示した断面図
であり、帯電物であるヒトの指が開口部３６に近づいて
いくようすを示した図である。帯電した指がヘッドの開
口部３６に近づくと、開口部内に存在する金属部に放電
をする。その中でも距離的に近いものに放電しやすい。
図５に於ては、金属部はアルミベースプレート基板３１
とパッド部３４であるが、指から両者までの距離はほと
んど同一のため、指から放電する可能性は両者ともあり
得る。そのうちパッド部に放電した場合は、放電により
生じた電流がヒーターボード基板２０へ流れ、ヒーター
ボード基板が破壊することがある、という問題があっ
た。

【００１５】本発明は上記の観点に基いてなされたもの
であり、その目的とするところは、特殊な静電気対策用
部品を用いず、廉価構成で、静電気放電による破壊の生
じにくい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。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、インクを吐出させるためのエネルギー発生体及び
該エネルギー発生体と電気的接続がなされている回路が
設けられたヒーターボード基板と、外部との電気的接続
を可能にする外部接続用パッド及び前記ヒーターボード
基板と前記外部接続用パッドとを電気的に接続するアル
ミ配線が設けられたＰＣＢ基板とを実装した金属ベース
プレートを、開口部を有する空間に載置してなるインク
ジェット記録ヘッドにおいて、前記開口部の縁部に帯電
物からの放電を受ける金属部分を設けてなることを特徴
とするインクジェット記録ヘッドである。

【００１７】また、本発明のインクジェット記録ヘッド
は、エネルギー発生体が前記エネルギーとして熱エネル
ギーを発生する発熱抵抗体であること、記録媒体の記録
領域の全幅にわたってインク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含むものであ
る。

【００１８】また、本発明は、記録媒体の被記録面に対
向してインク吐出口が設けられている上記インクジェッ
ト記録ヘッドと、該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インクジェット記録
装置である。

【００１９】

【作用】本発明は、上記構成により、外部から帯電した
物、ヒト等の帯電物が開口部に近づいてきた場合におい
ても、開口部縁の金属部分に放電をおこして外部接続用
パッドへの放電を防いで、該パッドと接続しているヒー
ターボード基板の破壊を防ぐものである。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】図７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。

【００３４】図７において、１２０はプラテン１２４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。１１６はＩＪＣ１２０を保持
するキャリッジＨＣであり、駆動モータ１１７の駆動力
を伝達する駆動ベルト１１８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１１９Ａおよび１
１９Ｂと摺動可能とすることにより、ＩＪＣ１２０の記
録紙の全幅にわたる往復移動が可能となる。

【００３５】１２６はヘッド回復装置であり、ＩＪＣ１
２０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１２３を介したモータ
１２２の駆動力によって、ヘッド回復装置１２６を動作
せしめ、ＩＪＣ１２０のキャッピングを行なう。このヘ
ッド回復装置１２６のキャップ部１２６ＡによるＩＪＣ
１２０へのキャッピングに関連させて、ヘッド回復装置
１２６内に設けた適宜の吸引手段によるインク吸引もし
くはＩＪＣ１２０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。

【００３６】１３０はヘッド回復装置１２６の側面に配
設され、シリコンゴムで形成されるワイピング部材とし
てのブレードである。ブレード１３１はブレード保持部
材１３１Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復
装置１２６と同様、モータ１２２および伝動機構１２３
によって動作し、ＩＪＣ１２０の吐出面との係合が可能
となる。これにより、ＩＪＣ１２０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１２６を
用いた吐出回復処理後に、ブレード１３１をＩＪＣ１２
０の移動経路中に突出させ、ＩＪＣ１２０の移動動作に
伴なってＩＪＣ１２０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。

【００３７】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。

【００３８】図１は本発明インクジェット記録ヘッドの
一態様を示す断面図である。開口部３６を有する空間の
中にはアルミベースプレート４１が載置されている。ア
ルミベースプレートの上には、ＰＣＢ３２が実装されて
おり、さらにＰＣＢ３２上には、外部との電気的接続を
行なうためのパッド３４が設けられている。従来例では
アルミベースプレート４１の、開口部を有する空間の奥
行き方向（図では横方向）の幅はＰＣＢ３２のそれとほ
ぼ同一であったが、本例ではアルミベースプレートの開
口部側の端を延長し、開口部３６の縁を介して外側まで
のばしている。一方、パッド３４の位置は従来の位置に
すえおかれている。

【００３９】もし、帯電物、例えばヒトの指が外部から
近づいて開口部３６まで来た場合、当例の場合まず、ア
ルミベースプレート基板４１の縁部３７に放電すること
になる。そこで、更に指が中に侵入しパッド部３４に接
触した場合でも、すでにアルミベースプレート４１に放
電しきった後になるので、パッド部３４に放電すること
がない。

【００４０】以上の構成により、静電気放電によるパッ
ド部への放電を防ぐことが可能であり、それによりヘッ
ド破壊を防ぐことができる。

【００４１】

【他の実施例】図６に外の具体例を示す。図１ではアル
ミベースプレートを延長してそこに放電させたが、当例
では放電用の金属部材４２を開口部３６の縁部に設けて
そこに放電させるものである。金属部材４２はアルミの
ほか金属であれば何を用いてもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヒーターボード基板やＰＣＢ基板を積載した金属ベース
プレートが収納されている空間の開口部縁部に金属部分
を設けることにより、帯電物からの放電をその金属部分
に受けて、ＰＣＢ基板上の外部接続用パッドへの放電を
防いでヒーターボード基板の損傷を防ぐことができる、
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明インクジェット記録ヘッドの一態様を示
す断面図である。

【図２】ヒーターボード基板の構成例を示す平面図であ
る。

【図３】ヒーターボード基板とＰＣＢ基板とが実装され
た金属ベースプレートの一例を示す平面図である。

【図４】開口部を有する空間に図３で示される金属ベー
スプレートを収納した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】従来のインクジェット記録ヘッドの一例を示す
断面図である。

【図６】本発明インクジェット記録ヘッドの他の態様例
を示す断面図である。

【図７】本発明に係るインクジェット記録装置の一例を
示す斜視図である。

【符号の説明】

２０ ヒーターボード基板 ２１ エネルギー発生体 ２２ 温度センサー ２３ サブヒーター ２６ ワイヤーボンディング用パッド ３１ 金属ベースプレート ３２ ＰＣＢ基板 ３３ アルミ配線 ３４ 外部接続用パッド ３５ インク吐出口 ３６ 開口部 ３７ 縁部 ４１ アルミベースプレート ４２ アルミ １１６ キャリッジ １１７ 駆動モータ １１８ 駆動ベルト １１９Ａ，１１９Ｂ ガイドシャフト １２０ インクジェットヘッドカートリッジ １２２ クリーニング用モータ １２３ 伝動機構 １２４ プラテン １２６ キャップ部材 １３０ ブレード １３０Ａ ブレード保持部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出させるためのエネルギー発
   生体及び該エネルギー発生体と電気的接続がなされてい
   る回路が設けられたヒーターボード基板と、外部との電
   気的接続を可能にする外部接続用パッド及び前記ヒータ
   ーボード基板と前記外部接続用パッドとを電気的に接続
   するアルミ配線が設けられたＰＣＢ基板とを実装した金
   属ベースプレートを、開口部を有する空間に載置してな
   るインクジェット記録ヘッドにおいて、前記開口部の縁
   部に帯電物からの放電を受ける金属部分を設けてなるこ
   とを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】 エネルギー発生体が前記エネルギーとし
   て熱エネルギーを発生する発熱抵抗体である請求項１に
   記載のインクジェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】 記録媒体の記録領域の全幅にわたってイ
   ンク吐出口が複数設けられているフルラインタイプのも
   のである請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. 【請求項４】 記録媒体の被記録面に対向してインク吐
   出口が設けられている請求項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インクジェット記録装
   置。