JPH11320886A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】良好なインク吐出の行え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。 【解決手段】インクに与える吐出エネルギーを発生する
複数のエネルギー発生素子１０１が配列された複数の素
子基板１００と、素子基板１００にインク吐出口２０３
及び溝が形成された溝付部材を接合することによりエネ
ルギー発生素子１００に対応した複数のインク流路を構
成してなるインクジェット記録ヘッドにおいて、素子基
板の相互に隣接する一方の素子基板１００の端部に突起
物を形成し、突起物を溝付部材に設けられ圧接部により
押圧して素子基板同士の継ぎ目を覆うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録用の物質（イ
ンクなど）を飛翔体として吐出口から吐出させ、被記録
媒体に付着させることによって記録を行なうインクジェ
ット記録へッドおよびインクジェット記録装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェット記録ヘッドは、イ
ンクを吐出する吐出口と、インクタンクからのインクを
吐出口に供給するためのインク流路と、インク流路に配
置されインク流路内のインクに与える吐出エネルギーを
発生するためのエネルギー発生素子とを備えたものが知
られている。そして、その構造としては、吐出口および
インク流路を構成する溝が形成された溝付部材を、エネ
ルギー発生素子が設けられた基板上に接合した構成のも
のが一般的である。この他に、エネルギー発生素子を設
けた基板上にネガ型ドライフィルムを貼り付け、所定の
形状に露光・現像してインク流路の隔壁とし、最後に板
を載せてインク流路を形成する場合もある。

【０００３】その中でも特に、ラインタイプのインクジ
ェット記録ヘッド等、長尺のインクジェット記録ヘッド
の場合は、数千個といった多数個のエネルギー発生素子
を必要とし、その中の１つでも不具合があると、基板全
体が不良品となり基板の歩留りが悪くなってしまう。そ
こで、６４個あるいは１２８個といった比較的少ない数
のエネルギー発生素子を設けた素子基板を用い、それを
基体上に精度よく並べることによって、歩留りを向上さ
せたものがある。そして、この基体上に、各素子基板を
覆うようにして溝付部材を接合することで、インクジェ
ット記録ヘッドを製造していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように、基体上に複数の素子基板を並べて固定したイ
ンクジェット記録ヘッドでは、隣り合う素子基板を確実
に密着して固定することは難しく、素子基板間には隙間
が生じてしまう。この隙間は非常に小さいものである
が、微細な構造であるインクジェット記録ヘッドには無
視できないものであり、素子基板の境界部においては、
溝付部材の溝間の壁が２つの素子基板をまたぐように溝
付部材が接合されないと、素子基板間の隙間からインク
が漏れ、インクの吐出不良を起こしてしまう。

【０００５】これを防止するために、特開平０７−３０
９０１２号公報に示されたような素子基板間の隙間に対
応する溝付部材の壁の幅を大きくし、壁が、素子基板間
の隙間にまたがりやすいようにする構成が考えられる。
また、特開平０８−１１８６３９号公報に示されたよう
に、インク流路の壁と素子基板との接合面に関して、壁
側に２本のリブをつけ、段差や隙間を埋める方法があ
る。しかし、溝付部材の壁２０９の幅を大きくしても、
図５に示すように、溝付部材の壁２０９が、隙間の上部
から外れる場合がある。印字の際に、インクがこの隙間
に流出するため、吐出性能に悪影響を及ぼすことが考え
られる。

【０００６】そこで、本発明は、上記従来のものにおけ
る課題を解決し、素子基板間の隙間を簡単な構成により
容易に塞ぐことができ、良好なインク吐出の行えるイン
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
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、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、つぎのように構成したことを目的と
している。すなわち、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドは、インクに与える吐出エネルギーを発生する複数の
エネルギー発生素子が配列された複数の素子基板と、前
記複数の素子基板にインク吐出口及び溝が形成された溝
付部材を接合することにより前記エネルギー発生素子に
対応した複数のインク流路を構成してなるインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、前記複数の素子基板の相互に隣
接する部分のうち一方の素子基板の端部に突起物を形成
し、該突起物を前記溝付部材の基板当接部により押圧す
ることで座屈させ前記素子基板同士の継ぎ目を覆うよう
にしたことを特徴としている。また、本発明のインクジ
ェット記録ヘッドは、前記突起物の先端部分下面に、前
記溝付部材の基板当接部による押圧により密着性を高め
るための突起が形成されていることを特徴としている。
また、本発明のインクジェット記録ヘッドは、突起物が
形成されている素子基板と隣接する他方の素子基板上面
端部に、前記突起物が収容される空間が設けられている
ことを特徴としている。また、本発明のインクジェット
記録ヘッドは、前記エネルギー発生素子は、インクを吐
出するために利用される熱エネルギーを発生するための
電気熱変換体であることを特徴としている。また、本発
明のインクジェット記録装置は、記録信号に基づいてイ
ンクを前記インクジェット記録ヘッドの吐出口から吐出
して記録を行なうインクジェット記録装置において、上
記したいずれかの本発明のインクジェット記録ヘッドを
備えていることを特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】上記のとおり構成された本発明の
インクジェット記録ヘッドでは、エネルギー発生素子が
設けられた複数の素子基板が基体上に固定され、さらに
各素子基板を覆うようにして、吐出口および溝が形成さ
れた溝付部材が接合されることで、エネルギー発生素子
に対応した複数のインク流路が構成される。この際、溝
付部材の素子基板と接する部分には、その部分の形状に
沿って圧接される基板当接部を有し、この基板当接部が
素子基板に押圧される。ここで、上記基板当接部が素子
基板上の突起物を押圧することで、突起物は座屈し素子
基板間の隙間を覆うように塞ぐ。したがって、素子基板
間は隙間なく配列され、その結果、インク流路から隙間
を通ってインクが漏れることはなくなり、高品質なイン
クジェット記録ヘッドを得ることができる。また、組み
立て工程についても従来と同様の工程でよく、高品質の
インクジェット記録ヘッドを容易に得ることができる。
さらに、素子基板の数を多くすれば、長尺のインクジェ
ット記録ヘッドを容易に製造することができるので、本
発明のインクジェット記録ヘッドは、フルラインタイプ
のインクジェット記録ヘッド等のラインヘッドに適して
いる。また、本発明のインクジェット記録装置は、上述
した本発明のインクジェット記録ヘッドを備えることに
より、インクジェット記録ヘッドの素子基板同士が確実
に密着された、良好な記録が可能なインクジェット記録
装置を実現することができる。

【０００９】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 ［実施例１］図１は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの実施例１における主要な部品の構成を説明するため
の図である。本実施例では、吐出口の密度が３６０ｄｐ
ｉ（７０．５μｍピッチ）、吐出口の数が３００８個
（印字幅２１２ｍｍ）のインクジェット記録ヘッドにつ
いて説明する。図１において、ガラス、シリコン、セラ
ミックス、金属等からなる基体としてのベースプレート
３００上には、素子基板である複数のヒータボード１０
０が並べられて配置され、接着剤等により固定されてい
る。各ヒータボード１００には、エネルギー発生素子１
０１が所定の位置に３６０ｄｐｉの密度にて１２８個設
けられており、各ヒータボード１００は、これらエネル
ギー発生素子１０１の配列方向に沿って、各エネルギー
発生素子１０１のピッチが等しくなるように精度よく並
べられている。

【００１０】また、各ヒータボード１００には、各エネ
ルギー発生素子１０１を駆動する電気信号や駆動電力を
供給するためのパッド１０２が設けられている。これら
パッド１０２は、ベースプレート３００に接着されて固
定された配線基板４００のパッド４０１とワイヤボンデ
ィング等により電気的に接続されている。配線基板４０
０は、記録装置本体（不図示）に装着されることで記録
装置本体の制御基板（不図示）に電気的に接続されるコ
ネクター４０２を有し、制御基板からの記録信号および
駆動電力は、この配線基板４００を介して各エネルギー
発生素子１０１に供給され、これにより各エネルギー発
生素子１０１は任意のタイミングで駆動される。

【００１１】一方、ベースプレート３００には、各エネ
ルギー発生素子１０１に対応して、インクを吐出するた
めの吐出口２０３および後述する溝２０２（図２参照）
が形成された溝付部材としての天板２００が各ヒータボ
ード１００を覆うようにして接合されている。ここで、
天板２００について図２を参照して説明する。図２は、
図１に示した天板の上面図、正面図および底面図であ
る。図２に示すように、天板２００は、各吐出エネルギ
ー発生素子１０１（図１参照）に対応して設けられた複
数の溝２０２と、各溝２０２に対応して各溝２０２に連
通して設けられた吐出口２０３と、各溝２０２に連通し
各溝２０２に流入されるインクを一時的に保持する液室
２０１とを有する。この天板２００が、各ヒータボード
１００を覆うようにしてベースプレート３００に接合さ
れることで、天板２００は各ヒータボード１００に圧接
され、各溝２０２とヒータボード１００とで囲まれる空
間がそれぞれインク流路となる。また、インク流路が構
成された状態では、各インク流路内に、エネルギー発生
素子１０１が位置することになる。

【００１２】天板２００を構成する材料としては、正確
に溝２０２を形成できる樹脂であればよいが、さらに機
械的強度、寸法安定性、耐インク性に優れたものである
ことが望ましい。このような材料としてはエポキシ樹
脂、アクリル樹脂、ジクリコール、ジアルキルカーボネ
ート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹
脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、
尿素樹脂等が望ましく、特にポリサルフォンやポリエー
テルサルフォン等の樹脂がその成型性、耐液性等の観点
から望ましい。また、天板２００には、図３の断面図に
示すように、外部のインクタンク（不図示）に収納され
たインクを液室２０１に供給するためのパイプ２０５が
挿入されている。パイプ２０５には、液室２０６に連通
する供給口２０６が開口しており、パイプ２０５内のイ
ンクは、この供給口２０６を通じて液室２０１に供給さ
れる。パイプ２０５は、天板２００の熱膨張率を規制す
るために、ベースプレート３００（図１参照）の材料と
同じステンレス鋼でできている。また、支持部材２０５
の外表面には、天板２００とのブラスト加工、ローレッ
ト加工といった表面加工が施されており、天板２００と
の密着度が向上するようになっている。これにより、そ
の機械的強度から天板２００の熱膨張率はステンレス鋼
のそれにならうようになっており、しかも、天板２００
とベースプレート３００は同一の熱膨張率を持つことに
なる。その結果、エネルギー発生素子１０１（図１参
照）を駆動したときに発生する熱による、ヒータボード
１００（図１参照）とのずれは発生しない。上記構成に
基づき、天板２００をベースプレート３００に接合する
と、天板２００に形成された溝２０２を仕切る壁２０９
（図５参照）がヒータボード１００に圧接され、ヒータ
ボード１００と天板２００の溝２０２とでインク流路が
構成される。

【００１３】図４に示すように、互いに隣接するヒータ
ボード１００間には、ヒータボード１００の切断精度や
配列精度によって３〜５μｍ程度の隙間ｓが生じてい
る。また、ヒータボード同士の接合部では、一方のヒー
タボード１００（ａ）の端部の上面に突起物２１０が、
隣接した他方のヒータボード１００（ｂ）の向かい合う
端部の上面を覆うよう、インク流路長手方向に渡って形
成されている。次に、突起物の生成方法について説明す
る。隙間を十分に塞ぐことができる程度の大きさを持っ
た平板を一方のヒータボード上面端部に接着し（不図
示）、図４に示すような突起物として形成した。平板の
形状や形状寸法は、隙間を覆うのに十分な条件であれば
よい。また、突起物の生成方法はこれに限定されるもの
ではなく、必要な形状が得られればいずれの方法でも良
い。

【００１４】本実施例での突起物２１０の形状寸法は、
インク流路のピッチや吐出性能等の制約によって決めら
れるが、長さＬは隙間ｓを十分に覆う程度の長さである
１５［μｍ］、厚さｗを２［μｍ］、ヒータボード１０
０との水平面をなす角度θは１５度とした。形状や形状
寸法は、隙間ｓを覆うのに十分な条件であるならば上記
数値に限定されるものでない。ここで、壁２０９でのヒ
ータボード１００への圧接状態を考える。図５に、ヒー
タボード１００とインク流路を仕切る壁２０９との圧接
状態を示す。隙間の上部に壁２０９が隙間を覆うように
正確に配置されるならば、突起物を用いなくても隙間ｓ
は塞がれる。しかし、壁２０９の接触部分の厚さを１２
μｍ、隙間ｓの幅を５μｍとすれば、図５のようなイン
クが流出する隙間を完全に無くすためには、壁２０９と
ヒータボード１００におけるノズルピッチ方向への許容
誤差は３．５［μｍ］以下となり、高精度な位置合わせ
作業が必要となる。

【００１５】しかし、図６に示すように、壁２０９がヒ
ータボードを圧接する際に、壁２０９が突起物２１０を
押し下げることによって、隙間ｓの上部を覆うため、１
０μｍ程度のノズルピッチ方向誤差が生じでも十分に隙
間ｓを塞ぐことが可能である。こうしてヒータボード１
００間の隙間ｓは確実に封止され、ここからインクが漏
れることがなくなるので、インクの漏れによるインクの
吐出不良が発生しなくなった。しかも、天板２００のベ
ースプレート３００への接合に際しては、従来と同様の
工程で行えるので、インクジェット記録ヘッドの組み立
て工程を変えることなく、高品質のインクジェット記録
ヘッドを製造することができた。

【００１６】［実施例２］つぎに本発明の実施例２につ
いて述べる。本実施例においては、図７に示すように、
突起物の先端部分の下面にさらに新たな突起物２１１を
つけた。この場合、圧接の際に突起物２１１がつぶれる
効果をねらった。その結果、覆われる側のヒータボード
との密着性を高められ、インクの吐出不良がなくなっ
た。突起物２１１の形状は、図７に示した形状にとらわ
れず、密着性を高めるものであればいずれでも良い。

【００１７】［実施例３］つぎに本発明の実施例３につ
いて述べる。図８に示すように、覆われる側のヒータボ
ード１００の上面端部に、突起物２１０を収容するのに
適した空間を設けた。突起物２１０の厚さｗによって生
じる段差による影響が完全に無くなり、より密着性を高
められ、インクの吐出不良がなくなった。前述したよう
に、突起物２１０の先端部分にさらに突起物２１１をつ
けることも有効である。次に、図１に示したようなライ
ンタイプのインクジェット記録ヘッドを用いたインクジ
ェット記録装置について説明する。図９は、いわゆるフ
ルラインタイプのインクジェット記録装置の模式的概略
図である。

【００１８】図９において、紙や布等の被記録媒体５０
２は、互いに平行に配置された２つの搬送ローラ５０１
により、図示矢印方向に搬送される。被記録媒体５０２
に対向して、フルラインタイプのインクジェット記録ヘ
ッド５０３が、被記録媒体５０２と所定の間隔をおいて
配置される。このインクジェット記録ヘッド５０３に
は、被記録媒体５０２の記録幅の幅方向の全幅にわたっ
て吐出口（不図示）が形成されており、被記録媒体５０
２を搬送しながら、記録信号に基づいてエネルギー発生
素子（不図示）を駆動し、吐出口からインクを吐出させ
ることで、被記録媒体５０２に記録が行われる。本発明
のインクジェット記録ヘッドは上述したように、エネル
ギー発生素子を設けたヒータボードを複数個並べて構成
され、長尺のものを容易に製造することができるので、
このようなフルラインタイプのインクジェッ卜記録ヘッ
ド５０３に特に適している。

【００１９】本発明のインクジェット記録ヘッドの形態
としては、図１に示したようなラインタイプのインクジ
ェット記録ヘッドの他に、図１０に示すようなインクジ
ェットカートリッジ６００にも適用できる。インクジェ
ットカートリッジ６００は、インクジェット記録ヘッド
６０１と、インクジェット記録ヘッド６０１に供給する
ためのインクを貯蔵するインクタンク６０２とを一体と
し、小型化を図ったものである。また、このようなイン
クジェットカートリッジ６００は、インクタンク６０２
内のインクがなくなったらインクジェット記録ヘッド６
０１ごと交換できるようになっており、インクタンク６
０２とインクジェット記録ヘッド６０１との間の配管の
着脱が必要なくなるので、インクタンク６０２の交換が
容易に行える。

【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的液滴を形成し、記
録を行うインクジェット方式の記録ヘッド、記録装置に
おいて、優れた効果をもたらすものである。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４，
５５８，３３３号明細書、米国特許第４，４５９，６０
０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。

【００２１】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数個の記録ヘッドの組み合わ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が、本発明は、上述した効
果を一層有効に発揮することができる。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。

【００２２】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。さ
らに、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ってでもよいが、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。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、素子基
板の相互に隣接する一方の素子基板の端部に突起物を形
成し、該突起物を前記溝付部材の基板当接部により押圧
して前記素子基板同士の継ぎ目を覆うように構成するこ
とにより、素子基板の継ぎ目において、隣接する素子基
板間に隙間が生じていても、該突起物によって素子基板
同士の隙間を塞いで配列させることができるから、イン
ク流路から上記隙間へのインクの漏れのない高品質なイ
ンクジェット記録ヘッドを構成することができる。ま
た、組み立て工程についても従来と同様の工程でよく、
高品質のインクジェット記録ヘッドを容易に得ることが
できる。さらに、本発明のインクジェット記録ヘッド
は、素子基板の数を多くすれば、長尺のインクジェット
記録ヘッドを容易に製造することができるので、フルラ
インタイプに適したインクジェット記録ヘッドを実現す
ることができる。また、本発明のインクジェット記録装
置は、上述した本発明のインクジェット記録ヘッドを備
えることにより、インクジェット記録ヘッドの素子基板
同士が確実に密着され、良好な記録を行なうことが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェット記録ヘッドの主要部品の構成を
説明するための図である。

【図２】インクジェット記録ヘッドの天板の上面図、正
面図および底面図である。

【図３】図２に示した天板のＸ−Ｘ線断面図である。

【図４】ヒータボード端部上面に形成した本発明の実施
例である突起物の形状を説明する図である。

【図５】ヒータボードの接合部に生じた隙間からインク
が漏れる様子を説明する図である。

【図６】ヒータボードにインク流路を仕切る壁を圧接し
た状態を示す図である。

【図７】他の実施例である突起物の形状を示す図であ
る。

【図８】他の実施例でのヒータボードにインク流路を仕
切る壁を圧接した状態を示す図である。

【図９】本発明のインクジェット記録ヘッドを備えたフ
ルラインタイプのインクジェット記録装置の一例の模式
的概略構成図である。

【図１０】本発明のインクジェット記録ヘッドを備えた
インクジェットカートリッジの一例の斜視図である。

【符号の説明】

１００：ヒータボード １０１：エネルギー発生素子 １０２、４０１：パッド ２００：天板 ２０１：液室 ２０２：溝 ２０３：吐出口 ２０５：パイプ ２０６：供給口 ２０９：壁 ２１０：突起物 ２１１：突起物 ３００：ベースプレート ４００：配線基板 ４０２：コネクター ５０１：搬送ローラ ５０２：被記録媒体 ５０３：インクジェット記録ヘッド ６００：インクジェットカートリッジ ６０２：インクタンク

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクに与える吐出エネルギーを発生する
   複数のエネルギー発生素子が配列された複数の素子基板
   と、 前記複数の素子基板にインク吐出口及び溝が形成された
   溝付部材を接合することにより前記エネルギー発生素子
   に対応した複数のインク流路を構成してなるインクジェ
   ット記録ヘッドにおいて、 前記複数の素子基板の相互に隣接する部分のうち一方の
   素子基板の端部に突起物を形成し、該突起物を前記溝付
   部材の基板当接部により押圧することで座屈させ前記素
   子基板同士の継ぎ目を覆うように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】前記突起物が複数形成されていることを特
   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】前記突起物の先端部分下面に、前記溝付部
   材の基板当接部による押圧により密着性を高めるための
   突起が形成されていることを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. 【請求項４】突起物が形成されている素子基板と隣接す
   る他方の素子基板上面端部に、前記突起物が収容される
   空間が設けられていることを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
5. 【請求項５】前記エネルギー発生素子は、インクを吐出
   するために利用される熱エネルギーを発生するための電
   気熱変換体であることを特徴とする請求項１〜請求項４
   のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
6. 【請求項６】記録信号に基づいてインクを前記インクジ
   ェット記録ヘッドの吐出口から吐出して記録を行なうイ
   ンクジェット記録装置において、請求項１〜請求項５の
   いずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドを備え
   ていることを特徴とするインクジェット記録装置。