JPH0839790A - インクジェットヘッド、およびインクジェット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インク供給路を短くすることによって、記録
手段の構成を簡単かつ小型化することを目的とする。ま
た、ヘッド回復処理動作の際に吸引されるインク量を少
なくする一方で、効率よい回復動作を可能とすることを
目的とする。そして、上記目的を達成することによっ
て、つねに安定した高品位な画像を提供しうるインクジ
ェットヘッドおよび該インクジェットヘッドと被記録媒
体搬送手段とを備えたインクジェット装置を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 記録手段を構成するベースプレートに切欠部
が形成され、該切欠部によって露出したプリント配線基
板の少なくとも一部分が外部コンタクト部材とのコンタ
クト面となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、文字、画像等の情報を
被記録媒体上に出力するためのインクジェットヘッド
と、該インクジェットヘッドを用いた複写機、ファクシ
ミリ、プリンタ、ワードプロセッサ、パーソナルコンピ
ュータ等の情報処理システム等のインクジェット装置に
関する。

【０００２】

【背景技術】従来、紙、布、プラスチックシート、ＯＨ
Ｐ用シート等の被記録媒体（以下単に記録用紙ともい
う）に対して記録を行う記録装置は、種々の記録方式、
例えばワイヤードット方式、感熱方式、熱転写方式、イ
ンクジェット方式による記録ヘッドを搭載可能な形態と
して提案されている。

【０００３】これらの方式のなかで、インクジェット方
式はインクを吐出して記録用紙に直接付着させる低騒音
な方式で、近年種々の製品が提供されている。

【０００４】このような方式のインクジェットヘッドに
おいてインクを吐出するためのエネルギーを発生するエ
ネルギー発生手段としては、ピエゾ素子などの電気機械
変換体を用いたもの、あるいは発熱抵抗体を有する電気
熱変換素子によって液体を加熱させるものなどがある。

【０００５】その中でも熱エネルギーを利用（膜沸騰現
象を利用）して液体を吐出させる方式（いわゆるバブル
ジェット方式）の記録ヘッドは、上記液体吐出口を高密
度に配列することができるために高解像度の記録をする
ことが可能である。

【０００６】図７は、このようなインクジェットヘッド
とインクタンクの近傍の概略的構成を説明するための断
面図である。

【０００７】この図において、記録用紙７７に対向して
配置された吐出口面を有するインクジェットヘッドは、
エネルギー発生素子７４と、該素子７４に装置本体から
電気エネルギーを供給するためのプリント配線基板７２
と、インクタンク７１に連通したインク供給路７３とを
有する。また、エネルギー発生素子７４とプリント配線
基板との間がワイヤーボンディングあるいはＴＡＢ等に
よって接続されている。さらに、このインクジェットヘ
ッドは、プリント配線基板７２を外部コンタクト部材７
５と接触（コンタクト）させることによって装置本体か
らの電気エネルギー供給を受ける。

【０００８】このような構成の場合、インクタンク７１
が、外部コンタクト部材７５側（プリント配線基板７２
の正面に対向した位置）に配置されると、外部コンタク
ト部材とプリント配線基板との接触が妨げられる。そこ
で、図に示すように、外部コンタクト部材が置かれた側
と反対側の位置（プリント配線基板７２の裏面、すなわ
ちベースプレート７８に対向した位置）にインクタンク
７１を設ける必要がある。一方、エネルギー発生素子７
４および吐出口７６は外部コンタクト部材側のプリント
配線基板７２に隣接してベースプレート７８上に設けら
れている。したがって、インクタンク７１から記録用紙
７７に対向したインクジェットヘッドの吐出口部へイン
クを供給する場合、供給部材をベースプレート７８の一
方の面から他方の面へ導く必要がある。そのため、供給
部材は、細いパイプが長く屈曲して配設された構造とな
る。

【０００９】また、一般にインクジェット記録装置は、
上記記録手段がつねに安定した記録動作が実行するよう
に、吐出口内部の増粘インク等を除去するためのヘッド
回復装置を有する。この装置は、記録手段の吐出口面を
覆うキャップ部材と、該キャップを介して吐出口内のイ
ンクを吸引する吸引手段とからなる。この吸引手段によ
って、インクを吐出口から強制的に排出することによ
り、吐出口内の増粘インク等を除去する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、インク供給路
を長くし、かつ屈曲させて形成することは、以下のよう
な問題を生ずる。

【００１１】第一に、インク供給路が長くなることによ
って一回の吐出回復動作の際のインク吸引量が増大す
る。このことは、インクの有効使用量を減少させ、廃イ
ンク量を増大させる。

【００１２】第二に、インク供給路が屈曲することによ
り、供給管中に淀みが生じ、上記回復動作による吐出回
復性の低下をもたらす。

【００１３】第三に、インク供給路が細長いため、吐出
口からのインクの蒸発によるインクの増粘が堅著とな
る。よって、ヘッド放置後の初回吐出性が悪化する。

【００１４】上記のような問題を解決する方法として、
プリント配線基板の代わりにフレキシブル基板を用い
て、ベースプレートの裏側にコンタクト面を変える方法
があるが、コストアップを招くので、装置本体の販売価
格上昇が避けられない。

【００１５】したがって、本発明は上記課題を解決し、
インク供給路を短くすることによって、記録系ユニット
の構成を簡単かつ小型化することを目的とする。また、
ヘッド回復処理動作の際に吸引されるインク量を少なく
する一方で、効率よい回復動作を可能とすることを目的
とする。そして、上記目的を達成することによって、つ
ねに安定した高品位な画像を提供しうる記録装置および
該装置を出力手段とした情報処理システムを提供するこ
とを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にもとづくインクジェットヘッドは、吐出口
からインクを吐出するための吐出エネルギー発生素子が
設けられた素子基板と、インクタンクとの接続部を有
し、かつインクタンクから上記吐出口部にインクを供給
するためのインク供給路と、上記素子基板に接続され、
外部コンタクト部を介して素子基板に信号を供給するた
めのプリント配線基板と、上記素子基板と上記プリント
配線基板とを支持する支持部材とを有し、また上記支持
部材の一方の面側に、上記素子基板と、上記プリント配
線基板と、上記インク供給路とが配されており、さらに
上記支持部材の上記プリント配線基板が配された部分の
一部が切欠されており、該切欠部を介して前記支持部材
側から外部との電気的接続を行うように、該切欠部に対
応したプリント配線基板上に上記外部コンタクト部が配
されていることを特徴とする。

【００１７】好ましくは、上記プリント配線基板は両面
プリント配線基板であるか、もしくは片面プリント配線
基板である。

【００１８】好ましくは、上記ベースプレートの切欠部
の形状が、穴形状である。

【００１９】好ましくは、上記エネルギー発生素子は、
上記インクに膜沸騰を生じさせる電気熱変換体である。

【００２０】つぎに、本発明にもとづくインクジェット
装置は、上記インクジェットヘッドと被記録媒体搬送手
段とを備えたことを特徴とする。

【００２１】

【作用】ベースプレートの切欠部に外部コンタクト部材
が配置してプリント配線基板に接触することによって、
装置本体から記録手段へ電気エネルギーが供給される供
給された電気エネルギーはエネルギー発生素子によって
インクを吐出するためのエネルギーに変換される。

【００２２】インクタンクと吐出口との距離が従来に比
べて短くなるので、インクタンクと吐出口とを結ぶ供給
部材の長さを短くすることができる。そのため、ヘッド
回復動作の際に、吸引するインク量が従来のものに比べ
て少なくなる。

【００２３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００２４】（実施例１）図１は、本発明に係るインク
ジェットヘッドを備えたインクジェット装置の一例の概
略的構成を説明するための斜視図である。

【００２５】キャリッジ１は、インクジェットヘッド２
が固定された下端部と、該ヘッド２へインクを供給する
ためのカラータンク１０およびブラックタンク１１がタ
ンクガイド３に沿って着脱自在に装着されるためのイン
クタンク保持部とを有する。また、キャリッジ１はキャ
リッジモータ（不図示）に連動したリードスクリュー４
の回転にともなって、リードスクリュー４および該スク
リュー４と平行なガイド軸５上を主走査方向（図中矢印
Ａ方向）に沿って移動する。

【００２６】インクジェットヘッド２は、被記録媒体
（記録用紙）６に対向して配置された複数の吐出口から
なる吐出口面を有する。したがって、インクジェットヘ
ッド２の吐出口面から吐出されるインクは、記録用紙６
上に着弾して画像を形成する。記録用紙６は、インクジ
ェットヘッド２の印字動作に連動して副走査方向（図中
矢印Ｂ方向）に沿って搬送され、かつ排紙される。搬送
・排紙手段は、不図示の排紙モータ、これに連動する給
紙ローラ７、排紙ローラ８、および紙押え板９から構成
される。

【００２７】図２は、図１に示す記録装置に具備される
キャリッジ１の詳細を説明するための斜視図である。

【００２８】ここでは、インクジェットヘッド２の吐出
口面２ａ側を前部とし、その反対側を後部とする。図に
示すように、カラータンク１０およびブラックタンク１
１はインクジェットヘッド２の後部から取り付けられ
る。カラータンク１０は、シアン，マゼンタ，イエロー
のインクを１つの筐体に蓄えているが、それぞれのイン
クは隔離壁によって分離されている。それぞれのタンク
１０，１１とインクジェットヘッドへインク２は、イン
ク供給パイプ２ｂ，２ｃ，２ｄ，および２ｅを介して連
通する。

【００２９】図３は、図１に示す記録装置に具備される
キャリッジ１に設けられたインクジェットヘッド２（イ
エロー部分、もちろん他のブラック，マゼンタ，シアン
についても同様の構造）の詳細を説明するための側面断
面図（主走査方向に沿う断面図）である。

【００３０】参照符号２０１はインクジェットヘッドを
構成するヒータ等を有するシリコン基板、２０２はイン
クジェットヘッド２の駆動回路を含むプリント配線基
板、２０３はシリコン基板２０１およびプリント配線基
板２０２を備えるベースプレート、そして２０７はカラ
ータンク１０からのインクを供給部材２０８を通じてイ
ンクジェットヘッド２の吐出部分に供給するパイプであ
る。

【００３１】本発明にかかるインクジェットヘッド２で
は、それぞれの色に対応した吐出口が一列に配列されて
いる。

【００３２】カラーインクタンク１０は、インク１２Ｙ
を保持する吸収体３０１Ｙを有するこの吸収体３０１Ｙ
のメニスカス力によって、ノズル２１５におけるインク
圧力は、静的状態で負圧（本実施例では、約−５０Ｐ
ａ）となっている。

【００３３】参照符号３０３は、インクタンク１０の開
口部を塞ぐゴム栓である。供給部材２０８に取り付けて
いるパイプ２０７が、このゴム栓３０３に突き刺さって
いる。

【００３４】シリコン基板２０１には、複数のエネルギ
ー素子（不図示）が配設されており、これらのエネルギ
ー素子に対応してノズル流路２１５が形成されている。
インクタンク１０内のインク１２Ｙは、供給部材２０８
を介してノズル流路２１５へ導かれ、エネルギー素子の
発生するエネルギーによって記録用紙６上に吐出され
る。

【００３５】図４は、図３において矢印Ｃ方向からみた
ベースプレート２０３の構造を示す図である。ベースプ
レート２０３は、プリント配線基板２０３の一部が露出
した切欠部を有し、この切欠部内にプリント配線基板２
０２のコンタクトパット２１６が配されている。コンタ
クトパッド２１６は、外部から電気エネルギーをエネル
ギー素子に供給するためのもので、プリント配線基板２
０２に対向するベースプレート２０３側外方に置かれた
外部コンタクト部材２０６とコンタクトする。以上のよ
うに構成されることによって、ベースプレート２０３の
シリコン基板２０１側には大きなスペースが確保され
る。したがって、カラーインクタンク１０をそのスペー
スに配置し、該カラーインクタンク１０とシリコン基板
２０１とを結ぶ供給部材２０８の長さを従来のものにく
らべてかなり短くすることができる。

【００３６】本実施例では４色１対ヘッドであるため、
その効果が極めて多大である。

【００３７】一般に、ベースプレート２０３の厚みは約
２．５ｍｍになっているが、本実施例の場合、コンタク
トパッドの配置位置がベースプレート２０３に対しへこ
んでいるため、静電気や落下などに対し、保護される。

【００３８】（実施例２）図５は、本発明に係るインク
ジェットヘッド２とインクタンク１０の近傍の断面図で
ある。

【００３９】この実施例では、プリント配線基板２２１
は片面基板になっており、シリコン基板２０１との接続
は、ＴＡＢなどによって行う。

【００４０】したがって、この実施例は、接続端子数が
多い場合、コストを下げる意味で極めて有効である。

【００４１】（実施例３）図６は、本発明に係るインク
ジェットヘッドの他の例に具備されるベースプレート２
０３の正面図である。

【００４２】この実施例では、ベースプレート２０３の
切欠部が穴状となっている。これによって、ベースプレ
ート２０３の強度を高めることと、コンタクトパットの
保護性のさらなる向上とが可能となる。

【００４３】また、この実施例は、ベースプレート２０
３の厚みが厚すぎて、コンタクトしにくい場合、ベース
プレート２０３の剛性を落とさずに厚みを薄くし、か
つ、コンタクトパットの保護性を維持する上で効果があ
る。

【００４４】（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、上記熱エ
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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】

【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、インクタンクと吐出口との距離が従来のもの
に比べて短くなり、かつ両者を結ぶ供給部材の構成を簡
単かつ安価な方法で得られるものとしたので、ヘッド回
復処理動作時におけるインクの吸引量を少なくすること
が可能となり、いわゆる回復性が向上するため、ヘッド
放置後の初回吐出性を良化させ、常に安定した高品位な
画像形成が可能となる。

【００５２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづくインクジェットヘッドを搭載
したインクジェット装置の概略的構成を説明するための
斜視図である。

【図２】図１に示すインクジェット装置に具備され、か
つインクジェットヘッド、ブラックタンク、およびカラ
ータンクを搭載したキャリッジの斜視図である。

【図３】図２に示したインクジェットヘッド、ブラック
タンク、およびカラータンクを搭載したキャリッジの断
面図である。

【図４】本発明にもとづくインクジェットヘッドのベー
スプレートに形成された切欠部の正面図である。

【図５】本発明にもとづくインクジェットヘッドと、該
ヘッドにインクを供給するためのブラックタンクおよび
カラータンクを搭載したキャリッジの断面図である。

【図６】本発明にもとづくインクジェットヘッドのベー
スプレートに形成された切欠部の正面図である。

【図７】従来のインクジェットヘッドと、該ヘッドへイ
ンクを供給するためのブラックタンクおよびカラータン
クを搭載したキャリッジの断面図である。

【符号の説明】

２ インクジェットヘッド １０ カラーインク ２０１ シリコン基板 ２０２ プリント配線基板 ２０３ ベースプレート ２０６ 外部コンタクト部材 ２０７ パイプ ２０８ 供給部材 ２１５ ノズル ２１６ コンパクトパット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０３ Ｂ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吐出口からインクを吐出するための吐出
   エネルギー発生素子が設けられた素子基板と、 インクタンクとの接続部を有し、かつインクタンクから
   前記吐出口部にインクを供給するためのインク供給路
   と、 前記素子基板に接続され、かつ外部コンタクト部を介し
   て素子基板に信号を供給するためのプリント配線基板
   と、 前記素子基板および前記プリント配線基板を支持する支
   持部材とを有し、また前記支持部材の一方の面側に、前
   記素子基板と、前記プリント配線基板と、前記インク供
   給路とが配されており、さらに前記支持部材の前記プリ
   ント配線基板が配された部分の一部が切欠されており、
   該切欠部を介して前記支持部材側から外部との電気的接
   続を行うように、該切欠部に対応したプリント配線基板
   上に前記外部コンタクト部が配されていることを特徴と
   するインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 前記プリント配線基板が両面プリント配
   線基板であることを特徴とする請求項１記載のインクジ
   ェットヘッド。
3. 【請求項３】 前記プリント配線基板が片面プリント配
   線基板であることを特徴とする請求項１記載のインクジ
   ェットヘッド。
4. 【請求項４】 前記ベースプレートの切欠部の形状が、
   穴形状であることを特徴とする請求項１ないし３のいず
   れか一項記載のインクジェットヘッド。
5. 【請求項５】 前記エネルギー発生素子は、前記インク
   に膜沸騰を生じさせる電気熱変換体であることを特徴と
   する請求項１ないし４のいずれか一項記載のインクジェ
   ットヘッド。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか一項記載の
   インクジェットヘッドと、非記録媒体搬送手段とを備え
   たことを特徴とするインクジェット装置。