JPH0811306A - インクジェットヘッドカートリッジ、並びにインクジェット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 複数の吐出エネルギー発生体を配した基板
を、記録用インク吐出口とインク流路のノズルとインク
を供給する共通液室を備え、該共通液室は液室分離溝に
より複数に分離され分離液室の間隔がノズルピッチの整
数倍で等間隔であり、該液室分離溝はインク吐出ノズル
間のダミーノズルにつながる天板と接合し、共通液室を
液室分離溝に樹脂を充填することにより封止分離するイ
ンクジェット記録ヘッドにおいて、共通液室間の分離溝
と各液室間の壁の液室側壁面に縦方向の溝を設けたイン
クジェットヘッド及びこのヘッドを備えた記録装置を提
供する。 【効果】 本発明の液室側壁面に設けた縦方向の溝に毛
管力で封止樹脂が流入して止まるため、封止樹脂の注入
量が多くなっってもインク吐出ノズルに流れ込むことな
く、歩留まりよく液室の分離が確実に行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録用の液体（インク
等）を飛翔液滴として吐出口（オリフィス）から吐出さ
せて、記録媒体に付着させることによって記録を行うイ
ンクジェット記録装置に使用されるインクジェット記録
ヘッド及びインクジェット記録装置に関する。

【０００２】とりわけカラー用のインクジェット記録ヘ
ッド及びインクジェット記録装置に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、インクジェット記録ヘッドにおい
ては、特開昭５５−１３２２５３に記載されているよう
に、シリコン基板上に形成された電気熱変換体と該シリ
コン基板上の記録用インク吐出口と、前記電気熱変換体
による熱作用部を有するインク流路と、該インク流路に
インクを供給する共通液室を構成するための凹部を有し
た天板とを接合することによって構成されている。

【０００４】また、インクジェット記録ヘッドにおいて
は、前記シリコン基板上に配された電気熱変換体を駆動
するための駆動回路が該シリコン基板内に作り込まれて
いる。前記シリコン基板の駆動回路からの配線を引き出
す配線板を備え、前記駆動回路を作り込んだシリコン基
板及び該配線板は、放熱部材上に隣接して配置されてい
る。

【０００５】前記駆動回路を作り込み、電気熱変換体を
備えたシリコン基板上に配された端子との間の電気的接
続は、電気熱変換体より引き出された一方のアルミ配線
は、シリコン基板内に作り込まれた駆動回路に接続さ
れ、もう一方のアルミ配線は、一括して２層配線により
該シリコン基板の端部に引き出され、ワイヤーボンディ
ングによって配線板上の電源のコモン端子に接続されて
いる。

【０００６】さらには、カラーインクジェット記録ヘッ
ドは図４に示すように、インクジェット記録ヘッドを複
数個並べたインクジェットユニットを用いて多色のカラ
ー印字を行っている。上記従来例によると、インクジェ
ット記録ヘッドを複数個配置する場合コンパクト化が困
難となり、また印字スピードが速くなるメリットはある
ものの製造コストがインクジェット記録ヘッドの個数倍
かかることになり、コストアップとなる。

【０００７】そこで、インク吐出用ノズル付き天板の共
通液室を複数に分割し、分割された液室毎に異なる色の
インクを供給することで一つのインクジェットヘッドで
多色の印字が可能となり、インクジェットヘッドのコン
パクト化が可能となり、安価なカラーインクジェットヘ
ッドを提供できる提案が行われている。

【０００８】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記構成の場合、天板の共通液室を複数の液室に確実に分
離する必要がある。共通液室を複数に分離する場合、駆
動回路を作り込んだシリコン基板と共通液室を備えたイ
ンク吐出用ノズル付き天板の共通液室間に各液室分離用
の封止樹脂を充填する溝（以後液室分離溝と称する）を
設けてあり、この液室分離溝は、各液室の前記インク吐
出用ノズル間まで続いている。

【０００９】さらに共通液室分離溝に分離用の封止樹脂
を充填する場合、確実に封止樹脂が前記吐出用ノズル間
分離溝で止まり、インク吐出用ノズルに流れ込まないよ
うにする必要がある。

【００１０】検討の結果、封止樹脂の充填量を極微量に
制御してやらないとインク吐出用ノズルに封止樹脂が流
れ込んで不良品となり、その結果、製品歩留まりが悪い
という問題点があることが判った。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題を解
決するためになされたもので、封止剤の充填量を精密に
コントロールすることを必要とせず、容易にかつ確実に
共通液室を複数の液室に分離することが可能な手段を提
供するものである。

【００１２】本発明によれば、共通液室間に液室分離溝
を設け、インク吐出用ノズルと並ぶ前記液室分離溝（以
後ダミーノズルと称する）の壁によりインク吐出用ノズ
ルに封止樹脂の流れ込みを防止する手段を設けた溝付き
天板とシリコン基板とを接合して得られるインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、共通液室凹部間の分離溝と分離
された液室間の壁の液室側の壁面にシリコン基板との接
合面に縦方向に溝を配すことにより、注入された封止樹
脂がこの溝にも毛管力で充填され、前記縦溝において封
止剤の一部が固まって止まるため、封止樹脂の塗布量が
少々多くなってもインク吐出用溝には封止樹脂が流れ込
みを起こすことなく、確実に天板の共通液室を複数に歩
留まりよく分離することが可能となるものである。

【００１３】

【実施例】次に実施例により本発明を詳細に説明する。

【００１４】実施例１ 図１は、本発明にかかる実施例の溝付き天板の図であ
る。図２は、図１の溝付き天板のノズルの並び部の液室
分離溝の拡大図、図３は、本発明にかかる実施例のイン
クジェット記録ヘッドの図である。

【００１５】図１において、１００はインク吐出用ノズ
ル、１１０はノズル部のみの複数の液室分離溝（ダミー
ノズル）、１３０は共通液室分離溝、１４０は液室分離
溝の両側の壁に設けられた縦溝、１５０は共通液室分離
溝壁、１６０はオリフィスプレート、１７０は共通液室
分離溝の封止剤注入口、１８０は各分離された液室でイ
エロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各インクで４色
分あり、液室間の分離溝も都合３箇所となる。

【００１６】図２において、１２０はダミーノズルのオ
リフィスプレーとにあいている穴、１２５はノズル部の
複数の液室分離溝の穴につながるオリフィスプレートの
シリコン基板側に設けられた溝、１４０は液室分離溝の
両側の壁に設けられた縦溝、１４５は液室分離溝後方で
共通液室凹部の高さ方向の彫込みで封止樹脂溜りであ
り、前記縦溝は本実施例では各液室分離溝壁に３本ずつ
配されている。またダミーノズル１１０は、インク吐出
用ノズル１００と同じ間隔で配され、中心の２本分幅の
広いダミーノズルが共通液室の分離溝１３０とつながっ
ており、その外側の左右に各各３本のダミーノズルがあ
り計７本となる。

【００１７】図３において、２００は図１の溝付き天
板、１９０は駆動回路を作り込んだ電気熱変換体を備え
たシリコン基板で、前記溝付き天板２００と接合してあ
る。さらに、２１０はアルミプレートでシリコン基板か
らの放熱を行っている。また前記シリコン基板は熱伝導
性のよい接着剤により前記アルミプレートに接着されて
いる。

【００１８】本実施例において封止剤は、吸湿硬化タイ
プのシリコーン樹脂で東芝シリコーンのＴＳＥ３９９を
使用している。

【００１９】前記インクジェットヘッドの液室間の分離
溝に封止剤を注入する場合、封止剤をディスペンサーに
て、溝付き天板の封止剤注入口外側のシリコン基板上に
塗布する。塗布した封止剤は、毛管力によって注入口を
経て液室間の分離溝に充填され、ダミーノズルに到達す
る。この場合、毛管力で液室間分離溝の両側の分離溝壁
とシリコン基板の隙間に封止剤が充填され、同時に液室
間の分離溝をダミーノズルまで到達する。液室間の分離
溝とダミーノズル幅が異なるため、中央の幅の広いダミ
ーノズルが共通液室の分離溝につながっている。そして
液室間の分離溝からダミーノズルに封止樹脂が充填され
る場合、まず中央のダミーノズルのみに封止剤が充填さ
れ、前記中央のダミーノズルに封止剤が満たされた状態
になった後、その外側のダミーノズルに順次封止剤があ
ふれ、外側隣のダミーノズルの後方から順次充填され
る。最終的には、７本のダミーノズルで封止剤が止まる
必要があり、それを越えた場合は、不良品となる。

【００２０】封止剤のダミーノズルへの充填時に、ダミ
ーノズルのオリフィスプレートに穴があいていることに
より、内部にある空気が逃げるため、封止剤がオリフィ
スプレートまで到達し易くなっている。各々のダミーノ
ズルに到達した封止剤は、オリフィスプレートの穴にて
表面張力によって止まる。

【００２１】吸湿硬化タイプの樹脂を使用してシリコン
基板上への塗布量が極微量の場合、ディスペンサーニー
ドルがつまり易く、塗布量が時間と共に減少し、封止剤
量が不足して各液室間の分離ができなくなる。上記のよ
うな吸湿硬化タイプの樹脂を使用する場合、ディスペン
サーニードルを太くし、かつ塗布量をできるだけ多くす
る必要がある。本発明によれば、塗布量が少々多くなっ
ても、充填された封止樹脂が分離溝と各液室間の壁の液
室側の壁面に縦方向に配された溝にも毛管力で封止樹脂
が充填され、同時に毛管力で液室間分離溝の両側の分離
溝壁とシリコン基板との隙間にも封止剤が充填され、前
記溝において封止剤の一部が止まるため、ダミーノズル
に充填される封止剤量が液室の分離溝途中で減少し、封
止剤がインク吐出用ノズル側に回り込むことなく各液室
の分離が確実に行えるのである。

【００２２】実施例２ 図５は、本発明の４色一体のカラーインクジェットカー
トリッジが適用されるインクジェット記録装置ＩＪＲＡ
の概観図である。ここで、駆動モーター５０１３の正転
逆転に連動して駆動力伝達ギヤ５０１１，５００９を介
して回転するリードスクリュー５００４の螺旋溝５００
５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。キャリッジＨ
Ｃには記録ヘッド部５０２５、インクタンク部５０２６
が装着される。５００２は紙押え板であり、キャリッジ
の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はフォトカプラーであり、
キャリッジのレバー５００６のこの域での存在を確認し
て、モーター５０１３の回転方向切り替え等を行うため
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ピングするキャップ部材５０２２を
支持する部材、５０１５はこのキャップ内を吸引する吸
引手段であり、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。この場合キャップは１個で４色
のノズルを同時に吸引する。また５０１７はクリーニン
グブレード、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。また、５０１２は、吸引回復の吸引を
開始するためのレバーであり、キャリッジと係合するカ
ム５０２０の移動に伴って移動し、駆動モーターからの
駆動力がクラッチ切り替え等の公知の伝達手段で移動制
御される。

【００２３】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ＨＣがホームポジション側領域に
位置づけられたときに、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動作を
行うようにすれば、本実施例にはいずれも適用できる。

【００２４】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。

【００２５】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一つの駆動信号
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させて、
結果的にこの駆動信号に一対一対応した液体（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。

【００２６】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
の組み合わせ構成（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
４４５９６００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５９−１３８４６１号公報に基づいた
構成としても本発明は有効である。

【００２７】また、本発明の記録装置の構成として設け
られる、記録ヘッドに対しての回復手段、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、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいは
これとは別の加熱素子あるい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う予備吐出モー
ドを行うことも安定した記録を行うために有効である。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、共通液室間に液室分離
溝を設け、インク吐出用ノズルと並ぶダミーノズルを設
け、前記ダミーノズルの多重壁によりインク吐出用ノズ
ルに封止樹脂が流れ込むのを防止する手段を設けた溝付
き天板とシリコン基板とを接合して得られるインクジェ
ット記録ヘッドにおいて、液室凹部間の分離溝と液室間
の壁の液室側の壁面に縦方向に溝を配することにより、
この溝にも毛管力で封止樹脂が流入し、縦溝において封
止剤の一部が止まるため、封止樹脂の塗布量が少少多く
なっても、確実にインク吐出用溝に封止樹脂が流れ込み
を起こすことなく、天板の共通液室を確実に歩留まりよ
く複数に分離することが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の溝付き天板を説明する斜視図で
ある。

【図２】第１の実施例の液室分離溝を説明する拡大図で
ある。

【図３】第１の実施例のインクジェット記録ヘッドを説
明する斜視図である。

【図４】従来のインクジェット記録ヘッドを複数個並べ
たインクジェットユニットを説明する斜視図である。

【図５】本発明のカラーインクジェットカートリッジが
適用されるインクジェット記録装置を説明する斜視図で
ある。

【符号の説明】

１００ インク吐出用ノズル １１０ ノズル部の複数の液室分離溝 １２０ ノズル部の複数の液室分離溝のオリフィスプ
レートの穴 １２５ ノズル部の複数の液室分離溝のオリフィスプ
レートの穴に接続する溝 １３０ 共通液室分離溝 １４０ 液室分離溝の両側の壁に設けられた縦溝 １４５ 封止剤溜り １５０ 共通液室分離溝壁 １６０ オリフィスプレート １７０ 共通液室分離溝の封止剤注入口 １８０ 分離液室 １９０ シリコン基板 ２００ 溝付き天板 ２１０ アルミプレート ５０００ プラテン ５００２ 紙押え板 ５００４ リードスクリュー ５００５ 螺旋溝 ５００６ キャリッジレバー ５００７ フォトカプラー ５００８ フォトカプラー ５００９ 駆動力伝達ギヤ ５０１１ 駆動力伝達ギヤ ５０１２ レバー ５０１３ 駆動モーター ５０１５ 吸引手段 ５０１６ 支持部材 ５０１７ クリーニングブレード ５０１８ 本体支持板 ５０１９ ブレード移動部材 ５０２０ カム ５０２２ キャップ部材 ５０２３ キャップ内開口 ５０２５ 記録ヘッド部 ５０２６ インクタンク部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吐出エネルギーを発生する複数のエネル
   ギー発生体が配置された基板を、記録用インク吐出口
   と、インク流路であるノズルと、該ノズルにインクを供
   給する共通液室を備え、該共通液室は液室分離溝により
   複数に分離され、分離された液室の間隔がノズルピッチ
   の整数倍で等間隔であり、該液室分離溝はインク吐出ノ
   ズル間のダミーノズルにつながる構成を有する天板と接
   合し、前記共通液室を液室分離溝に樹脂を充填すること
   によって封止分離するインクジェット記録ヘッドにおい
   て、前記共通液室間の分離溝と各液室間の壁の液室側壁
   面に縦方向の溝を設け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】 前記縦方向の溝が複数である請求項１記
   載のインクジェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】 吐出エネルギーを発生する複数のエネル
   ギー発生体が配置された基板を、記録用インク吐出口
   と、インク流路であるノズルと、該ノズルにインクを供
   給する共通液室を備え、該共通液室は液室分離溝により
   複数に分離され、分離された液室の間隔がノズルピッチ
   の整数倍で等間隔であり、該液室分離溝はインク吐出ノ
   ズル間のダミーノズルにつながる構成を有する天板と接
   合し、前記共通液室を液室分離溝に樹脂を充填すること
   によって封止分離するインクジェット記録ヘッドにおい
   て、前記共通液室間の分離溝と各液室間の壁の液室側壁
   面に縦方向の溝を設けたインクジェット記録ヘッドを備
   え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】 前記縦方向の溝が複数である請求項３記
   載のインクジェット記録装置。