JPH09174849A - インクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェットヘッドを構成する第一基体と
第二基体とを第二基体に設けた仮止め部を介した仮止め
した後、ばね部材によって押圧接合する際の、密着性の
均一性および確実性を確保、補償し、高品位記録が達成
できるインクジェットヘッドおよび該インクジェットヘ
ッドが搭載されて記録が行われるインクジェット記録装
置を提供する。 【解決手段】 仮止め部を、ばね部材による外力によっ
て、容易に変形する形状とし、しかも、ヘッドのインク
路からより一層離れた位置に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクを被記録媒
体に向かって吐出して、被記録媒体上に記録を行うイン
クジェットヘッドおよび該ヘッドを有するインクジェッ
ト記録装置に関するものである。なお、ここで、記録と
は、布、糸、紙、シート材等のインク付与を受けるイン
ク支持体全てへのインク付与等（プリント）を含むもの
で、記録装置は、各種情報処理装置全てあるいはその出
力器としてのプリンタを含むものであり、本発明はこれ
らへの用途が可能なものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のインクジェットヘッドの代表的
な構成の１つとして、特開平５−１１６２８８号公報等
に記載されているように、吐出エネルギー発生素子とし
ての電気熱変換体（ヒータ）が形成された基板（第一の
基体、以下、ヒータボードと呼ぶ）と、インク路用溝等
が形成され、また、吐出口が形成されたオリフィスプレ
ートが一体成形された他の部材（第二の基体、以下、天
板と呼ぶ）とを接合してなるものが、従来より知られて
いる。

【０００３】前記ヒータボートと天板との接合にあたっ
ては、ヒータボードと天板とを接着剤で仮固定し、さら
に付勢力を与えるためのばねを用いて天板上部から機械
的圧力を加えて十分な密着状態を得ていた。

【０００４】図６，図７は、この構成の従来例を示す図
である。支持体３００に貼り付けられたヒータボード１
００と、天板１３００とのインク吐出方向（図７におい
て矢印で示した方向）の位置決めを、ヒータボード１０
０の端面をオリフィスプレート部４００に突き当てるよ
うにして行いながら、ヒータボード１００と天板１３０
０とを接合させる。次に、押えばね５００の両端下部に
設けた爪５０７を、支持体３００に設けた穴部３０７に
嵌入させ、その折曲部５０７ａをヒータボード１００の
下面に掛上する。これにより、押えばね５００は、天板
１３００の上部から接着部に機械的圧力を加えることが
できる。

【０００５】また、ヒータボード１００と天板１３００
の接合にあたっては、図６に示されているように、天板
１３００の両側端部の後方に設けられた三角形状の接着
剤仮止め部１３００ａに接着剤１３００ｃを塗布した
上、インク路溝１３００ｄと電気熱変換体の発熱部（ヒ
ータ）１００ａとの位置が対応するようにして、両者を
接合し、仮止めを行う。

【０００６】また、別の接合の構成として、図７に示す
ように、天板１３００の接合面側に段差１３００ｓを設
けることにより、インク路が形成される領域と接着剤塗
布領域とが異なるようにする。すなわち、支持体３００
にヒータボード１００を接着剤により接合した後、天板
１３００の段差１３００ｓの付いた両側端部下面および
／または支持体３００上のヒータボード１００の両側部
に接着剤１３００ｃを塗布し、支持体３００に天板１３
００を接合する。これにより、インク路および共通液室
１３００ｅへの接着剤の流れ込みを防止することができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、天板１３００の仮止め部１３００ａの剛性が
高いため、仮止め接着剤３００ｃが硬化後に押えばね５
００を組み付けると、ヒータボード１００と天板１３０
０との十分な密着状態を得ることが難しくなる場合があ
った。

【０００８】このように天板１３００とヒータボード１
００の密着が不十分であった場合、ヒータボード１００
と天板１３００との接合により形成される複数のインク
路１３００ｄのうち、隣り合うインク路同志がヒータボ
ード１００との間にすき間を持つことになる。その結
果、ヒータボード１００上で発生した吐出圧が隣りのイ
ンク路１３００ｄへと分散されてしまい、記録が行われ
る際にインクの吐出速度が不安定になり、インク滴がヨ
レたり、記録信号が印加されてインクが吐出されるべき
吐出口以外の隣りの吐出口からインクが吐出され、印字
乱れが生じてしまう等、記録品位の低下を招くおそれが
あった。

【０００９】本発明は、これら従来の問題点を解決しよ
うとするものであって、前述のように、ヒータボード１
００と天板１３００とを押さえばね５００によって押圧
接合する際の、密着性の均一性および確実性を確保、補
償し、高品位記録が達成できるインクジェットヘッドを
提供することを課題とする。

【００１０】さらに、前述のインクジェット記録ヘッド
が搭載されて記録が行われるインクジェット記録装置を
提供することも課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の請求項１のインクジェットヘッドは、イン
ク吐出口からインクを吐出するために利用される吐出エ
ネルギーを発生するための吐出エネルギー発生素子を有
した第一基体と、該第一基体と接合されることで、前記
インク吐出口に連通したインク路を構成する第二基体
と、前記第一基体と第二基体とを押圧接合するために用
いられるばね部材と、を備えたインクジェットヘッドに
おいて、前記第二基体は前記ばね部材による外力によっ
て変形する弾性部を有することを特徴とする。

【００１２】また、本発明の請求項２のインクジェット
ヘッドは、前記請求項１のインクジェットヘッドにおい
て、前記第二基体に設けられた仮止め部と前記第一基体
との連結部分に形成された薄肉部が、前記弾性部である
ことを特徴とする。

【００１３】また、本発明の請求項３のインクジェット
ヘッドは、前記請求項１または２のインクジェットヘッ
ドにおいて、前記吐出エネルギー発生素子として、前記
インクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギーを発生する電
気熱変換体を有することを特徴とする。

【００１４】さらに、本発明の請求項４は、請求項１ま
たは２に記載のインクジェットヘッドを具えたインクジ
ェット記録装置であって、前記インクジェットヘッドが
記録装置本体に対して着脱可能であることを特徴とす
る。

【００１５】前記本発明のインクジェットヘッドの特徴
は、図１および図２に示すように、仮止め部１３００ａ
を、押えばね（板ばね部材）５００による外力によっ
て、容易に変形する形状とし、しかも、インク路１３０
０ｄからより一層離れた位置に設けた構成にある。

【００１６】上記構成によれば、押さえばね５００の組
み付け後、ばねの付勢力に応じて、仮止め部１３００ａ
は容易に変形するので、天板（第二基体）１３００とヒ
ータボート（第一基体）１００とは、ばね５００によっ
て、互いに十分に密着した状態を確保することが可能と
なる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１８】図１は本発明の第１実施の形態を示し、こ
れら図において図６〜図７に示した要素と同様の要素に
は同一の符号を付して、説明を簡略化する。

【００１９】図１は、ヒータボード１００と天板１３０
０とを接合して固定する構成の一例を示す分解斜視図で
ある。本図では、簡略化のために天板１３００と一体成
型されているオリフィスプレート４００については、二
点鎖線で示し、また、ヒータボード１００上のヒータ
や、これに電気パルスを印加するための電極等の配線パ
ターンの図示は、省略してある。吐出口は、天板１３０
０とヒータボード１００が接合に際して接触している領
域にほぼ沿ったインク路１３００ｄの前方にあり、これ
らインク路１３００ｄに対応して位置するように、オリ
フィスプレート４００に複数設けられている。

【００２０】ヒータボード１００と天板１３００との位
置決めは、ヒータボード１００の端面をオリフィスプレ
ート４００に突き当てることによって行う。この位置決
めに伴うこれらの接合、固定は、以下のようにして行
う。

【００２１】ここで、ヒータボード１００は、すでに支
持体３００に接着剤３０６により接合されており、この
状態で、天板１３００の仮止め部１３００ａの下面部分
または支持体３００上のヒータボード１００の両側端部
に、接着剤１３００ｃを塗布し、これら部分を互いに接
合することにより、天板１３００をヒータボード１００
に固定する。

【００２２】このように、接着剤の塗布部位を適切に選
択することにより、インク路１３００ｄおよび共通液室
１３００ｅへの接着剤の流れ込みを防止することが可能
となる。

【００２３】本実施の形態では、接着剤１３００ｃとし
て、光硬化型の接着剤ＵＶ−２０１（商品名、グレース
ジャパン（株）製）を用い、これを上述のように塗布
し、天板１３００とヒータボード１００との上記位置決
めを行った後に、例えば１０〜３０Ｊ／ｃｍ² の紫外線
を照射して接着剤を硬化させ、両者を接合する。ここ
で、接着剤１３００ｃの存在部分は、インク路１３００
ｄと段差により異なる領域に設けられており、しかも特
に吐出口から離隔しているので、位置決めにあたっての
試行回数の許容値が増大する。

【００２４】この状態では、接着剤による接着部分は、
上述のようにインク路が存在する領域外にある。従っ
て、インク路領域での一層充分な密着を得るために、天
板１３００の上部側より押えばね５００の付勢力を作用
させる。この押えばね５００としては、例えば、ばね用
のリン青銅やステンレスを用いて形成することができ
る。この押えばね５００の装着は、まず、ばね５００の
両端下部に設けられた爪５０７を支持体３００に設けた
穴部３０７に挿入し、さらに、爪５０７の先端部に形成
された折曲部５０７ｂが、支持体３００に設けられた穴
部３０７に嵌入させて、その折曲部５０７ａをヒータボ
ード１００の下面に掛上する。これにより天板１３００
の上部から当接部分に機械的圧力を加えることができ、
天板１３００とヒータボード１００との十分な密着状態
が得られる。なお、このとき、押えばね５００の上面に
設けられた穴５００ｂを介して、天板１３００のインク
受口１５００は上方に突出し、これにより、不図示のイ
ンク供給路から共通液室１３００ｅへのインク供給が可
能となる。

【００２５】ところで、従来、天板１３００の仮止め部
１３００ａが、図６，図７に示すように、剛性が高い構
成となっていたため、前述のように押えばね５００を組
み込んだ後も、天板１３００とヒータボード１００との
密着状態が不十分になることがあった。

【００２６】図３，図４は、図１の実施の形態をＫ方向
（図１中矢印）から見た図である。図３は天板１３００
を接着剤１３００ｃを使って仮固定した直後の様子を示
す。この図に示すように仮止め直後は、天板１３００と
ヒータボード１００の間にわずかなすき間１３００ｆが
あいてしまうことがある。その後、前述の通りヒータボ
ード１００と天板１３００の一層充分な密着を得るため
に、天板１３００の上部側より押えばね（不図示）の付
勢力を作用する。この状態を示した図が図４である。こ
の図に示すように仮止め部１３００ａの周囲の肉を十分
に落とし、押えバネ（不図示）からの外力により仮止め
部１３００ａが容易に変形する構成となっている。

【００２７】本発明の実施の形態では、仮止め部１３０
０ａの周囲の肉を十分に落とし、押えばね５００からの
外力により、仮止め部１３００ａが容易に変形するよう
な構成にしただけでなく、インク路１３００ｄからより
離れた位置に（天板１３００の側部に張り出すようにし
て）、仮止め部１３００ａを設けた。この構造によっ
て、押えばね５００に組み込み後における仮止め部１３
００ａの影響を最少限に押さえるようにした。本発明の
主要構成である仮止め部１３００ａの形状は、本実施の
形態の形状に限るものではなく、天板１３００の仮止め
がしっかり行なえ、かつ押えばね５００組み込み後にも
容易に変形し、固定部分となった仮止め部１３００ａの
影響をあまり与えることなく、ヒータボード１００と天
板１３００の密着が十分になされる柔構造形状および位
置であれば良い。

【００２８】（他の実施の形態）図２に第２の実施の形
態を示す。

【００２９】図２において、図１に示した要素と同様の
要素には同一の符号を付して説明を簡略化する。

【００３０】図２は、天板１３００の仮止め部１３００
ａがヒータボード１００上にある場合の実施の形態であ
る。本実施の形態では、仮止め部１３００ａが押えばね
５００による外力により容易に変形するように、天板１
３００の両端角部を仮止め部１３００ａとし、この仮止
め部１３００ａと天板１３００の中央部分との境界部部
分に十分肉抜きを施し、肉薄部１３００ｂにしたことに
特徴がある。

【００３１】図５は、本発明の上記各実施の形態にかか
る記録ヘッドを用いることが可能なインクジェット記録
装置の要部を示す概略斜視図である。

【００３２】図５において、記録ヘッド１は、その記録
紙７と対向する面に、記録紙７の搬送方向に複数のイン
ク吐出口（不図示）を具える。また、記録ヘッド１に
は、この複数の吐出口それぞれに連通してインク路（不
図示）が設けられ、それぞれのインク路に対応して、記
録ヘッド１を構成する基板にインク吐出のための熱エネ
ルギーを発生する電気熱変換体が形成されている。電気
熱変換体は、駆動データに応じてこれに印加される電気
パルスによって熱を発生し、これにより、インクに膜沸
騰を生じ、この膜沸騰による気泡の生成に伴って上記吐
出口からインクが吐出される。各インク路には、これら
に共通に連通する共通液室が設けられており、これに貯
留されるインクは、各インク路での吐出動作に応じてそ
のインク路に供給される。

【００３３】キャリッジ２は、記録ヘッド１を搭載し、
また、記録紙７の記録面と平行に延在する一対のガイド
レール３と摺動可能に係合する。これにより、記録ヘッ
ド１は、ガイドレール３に沿って移動することができ、
この移動に伴って所定のタイミングで上記記録面に向け
てインクを吐出することにより記録を行う。上記移動の
後、記録紙７を、図中矢印方向に所定量搬送し、再び上
記移動を行い記録を行う。このような動作を繰返すこと
により、記録紙７に順次記録を行っていく。

【００３４】上述した記録紙７の搬送は、その記録面の
上下にそれぞれ配設された各々一対の搬送ローラ４およ
び５が回転することによって行われる。また、記録紙７
の記録面の裏側には、記録面の平面性を保つためのプラ
テン６が配設されている。

【００３５】なお、上述したキャリッジ２の移動は、こ
れに取付けられる不図示の例えば、ベルトがモータによ
って駆動されることにより、可能となり、また、搬送ロ
ーラ４および５の回転も、同様に、モータの回転がこれ
らに伝達されることによって、可能となる。

【００３６】（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ーとして熱エネルギーを発生する手
段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱
エネルギー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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】さらに加えて、以上説明した本発明実施の
形態においては、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、熱エネルギーによる昇温を、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ーとして使
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
ルギー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
ルギー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６０−７１２６０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。

【００４４】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。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明によれ
ば、天板１３００の仮止め部１３００ａを押えばね５０
０による外力で容易に変形するようにしたので、ヒータ
ボード１００と天板１３００を押えばね５００によって
押圧接合する際のヒータボード１００と天板１３００と
の密着状態の均一性および確実性を確保でき、その結
果、高品位印字が達成できるインクジェット記録ヘッド
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる記録ヘッド
の組み立てを説明するための分解斜視図である。

【図２】本発明の他の実施の形態にかかる記録ヘッドの
組み立てを説明するための分解斜視図である。

【図３】図１に示す記録ヘッドを図中のＫ方向から見た
構成図である。

【図４】図１に示す記録ヘッドを図中のＫ方向から見た
構成図である。

【図５】本発明の記録ヘッドを用いたインクジェット記
録装置の概略斜視図である。

【図６】従来の記録ヘッドの組立を説明するための分解
斜視図である。

【図７】従来の記録ヘッドの組立を説明するための分解
斜視図である。

【符号の説明】

１００ ヒータボード １００ａ 吐出用ヒータ ３００ 支持体 ４００ オリフィスプレート部 ５００ 押えばね ５０７ 爪 ５０７ａ 折曲部 １３００ 天板 １３００ａ 仮止め部 １３００ｂ 薄肉部 １３００ｃ 接着剤 １３００ｄ インク路形成用溝 １３００ｅ 共通液室形成用凹部 １３００ｆ すき間 １３００ｓ 段差 １５００ インク導入口

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク吐出口からインクを吐出するため
   に利用される吐出エネルギーを発生するための吐出エネ
   ルギー発生素子を有した第一基体と、 該第一基体と接合されることで、前記インク吐出口に連
   通したインク路を構成する第二基体と、 前記第一基体と第二基体とを押圧接合するために用いら
   れるばね部材と、を備えたインクジェットヘッドにおい
   て、 前記第二基体は前記ばね部材による外力によって変形す
   る弾性部を有することを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。
2. 【請求項２】 前記第二基体に設けられた仮止め部と前
   記第一基体との連結部分に形成された薄肉部が、前記弾
   性部であることを特徴とする請求項１に記載のインクジ
   ェットヘッド。
3. 【請求項３】 前記吐出エネルギー発生素子として、前
   記インクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギーを発生する
   電気熱変換体を有す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ヘッド。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載のイ
   ンクジェットヘッドを具えたインクジェット記録装置で
   あって、前記インクジェットヘッドが記録装置本体に対
   して着脱可能であることを特徴とするインクジェット記
   録装置。