JP2000190501A - インクジェット記録ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、印字品位を向上させることができ、
長尺の量産に適した構成のインクジェット記録ヘッド及
びその製造方法を提供することを目的としている。 【解決手段】本発明は、インクの吐出口からインクを吐
出するために利用されるインク吐出圧発生素子を有した
第１基板と、該第１基板と接合することによってインク
路を構成することのできる凹凸部を一体的に備えた第２
基板と、前記インク路に連通するインク吐出口が形成さ
れた吐出口形成部材とを備えたインクジェット記録ヘッ
ドにおいて、前記第１基板がインクを吐出するために利
用されるインク吐出圧発生素子を形成した短尺基板から
なるサブユニットをベースプレート上に複数個配列して
なる構成を備え、前記第１基板を保持するベースプレー
ト上の前記サブユニット間の隙間に対応する部位に、該
サブユニット間の隙間を流動性硬化部材で埋めるための
貫通穴が設けられていることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は吐出口から記録液体
を吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッド及びそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】パソコン端末、コピー、ＦＡＸ等の出力
装置として、熱転写、ＬＢＰ、ドットインパクト、イン
クジェット等の記録装置が使用されている。このなかで
インクジェット方式は静粛性に優れている印刷方法とし
て注目を浴びているが、このうち加熱による液体の発泡
を利用したものは、（以下ＢＪと呼ぶ）高密度化が容易
である、静粛性に優れる、カラー化が容易、高速印刷に
耐え得る等の優れた特徴を有し、高品位で安価な印刷方
法として注目を浴びている。特に最近はＣＡＤ出力用プ
リンター等のプロッターの製品化や、会議、講義等にお
けるプレゼンテーション用に投影可能なＯＨＰフィルム
への記録の需要が高まっており、こうした需要に応える
ためインクの吸収特性が異なる被記録媒体を必要に応じ
て選択した際に被記録媒体の種類に係わりなく最良の記
録が可能な記録装置の開発及び製品化が行われている。
このようにインクジェット記録装置は、優れた記録手段
として幅広い産業分野（例えばアパレル産業等）での需
要も高まっており、より一層高品位な画像の提供も求め
られている。

【０００３】従来、インクジェット記録ヘッドの量産技
術として、数多くの方法が提示されている（特開昭５５
−９０３７５号公報、特開昭５６−７２９６７号公報、
特開昭６０−１９６３４５号公報、特開昭６１−１５４
９４７号公報）。これらは、基本的には基板上に、吐出
エネルギー発生素子をパターニングし、ついでこの基板
の上にインク流路、液室および吐出口を形成する部材を
設け、インクジェット記録ヘッドとするものである。こ
れらの技術は、シリアルプリンターのインクジェット記
録ヘッドのような、小型のインクジェット記録ヘッドを
作るのに適している。

【０００４】一方、ラインプリンターに用いる長尺イン
クジェット記録ヘッドを量産する技術としては （１）前記方法を長尺の基板に適用する方法と、（２）
短尺のインクジェット記録ヘッド（ユニット）を多数個
アレイして、１ヶの長尺インクジェット記録ヘッドとす
る方法がある。（１）の方法は、現在主流となっている
３６０ｄｐｉで約３０００ｂｉｔに対応する吐出エネル
ギー発生素子を、完全無欠で、基板上にパターニングし
ようとすると、非常に歩留りが悪くなるという点に欠点
がある。（２）の方法については、ユニットを千鳥に配
列する方法（特開昭５５−１３２２５３号公報）と、ユ
ニットの端面をつきあてて一列に配列する方法（特開平
２−２００９号公報、特開平３−１６７９５７号公報、
特開平４−２２９２７８号公報）とが提案されている。
これらの方法は、上記（１）の方法の技術の欠点を補う
ものとして、非常に有用である。短尺のユニットの良品
のみを選別して組上げれば、上記（１）の方法よりも歩
留りが向上するからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したユニットを千
鳥に配列する方法は、最も実現可能性の高い方法であ
り、商品として市場に出ているものもある。しかしなが
ら、個々のユニットヘのインク供給系が複雑になる、あ
るいは、高速印刷時にユニットヘのインク供給が追いつ
かなくなるなどの欠点がある。また、ユニットの端面を
つきあてて一列に配列する方法は、技術的には困難であ
る。これに関する特許文献は、いくつかのものが公開さ
れているが、製品化されているものは市場では今のとこ
ろ見かけられない。その商品化が困難な理由としては、
ユニットのつきあて部で、ノズルを定められた間隔で配
置するのが困難であることが挙げられる。例えば、ユニ
ットの端面をつきあてて一列に配列する場合、ユニット
のつきあて面と、最端の流路との間の隔壁の厚さは、わ
ずかに０．０１０ｍｍの厚さに形成され、このような非
常に薄い部位を残してユニットを形成するのは、現在で
はほとんど不可能である。

【０００６】さらに、ユニットの端面をつきあてて一列
に配列する場合は、ユニット間にごみが入ってしまった
り、熱膨脹等によりピッチが狂ってしまう虞があるばか
りか、ユニット端面の精度を上げるためには非常にコス
トがかかる。そこで、ユニット間にすき間をあけてやる
ことにより前述の問題を解消することが提案されたが
（特開平４−２２９２７８号公報）、これにはつぎのよ
うな点に問題がある。すなわち、 透き間を開けることによりユニット両端部に対応する
液流路の下部からインクが漏れやすくなり、吐出の際に
そのインクがすき間に入り込んで隣接するユニット端部
の液流路がクロストークを起こす。 ユニット端部で切断等により生じた保護膜等のすき間
よりインクが侵入することにより電蝕を起こす。といっ
た点に問題を有している。このため、例えば、特開平７
−２４１９９１号公報でベースプレート上のユニット間
の隙間に対応する部位に溝を形成し、ユニット間の隙間
の後ろから流動性硬化部材を流し隙間を埋めるといった
方法が提案されている。しかしながら、この方法ではノ
ズル部分であるユニット先端の隙間を流動性硬化部材で
埋めるには、後方から流すために大量の流動性硬化部材
を流さなければならず、ユニット間の広い隙間に流す量
に合わせた場合、ユニット間のせまいところでは流動性
硬化部材がエネルギー発生素子上にのりあげ吐出不良と
なるという問題が生じる。

【０００７】そこで、本発明は、上記した従来技術の課
題を解決し、印字品位を向上させることができ、長尺の
量産に適した構成のインクジェット記録ヘッド及びその
製造方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、インクジェット記録ヘッド及びその製造方
法を、つぎのように構成したことを特徴とするものであ
る。すなわち、本発明のインクジェット記録ヘッドは、
インクの吐出口からインクを吐出するために利用される
インク吐出圧発生素子を有した第１基板と、該第１基板
と接合することによってインク路を構成することのでき
る凹凸部を一体的に備えた第２基板と、前記インク路に
連通するインク吐出口が形成された吐出口形成部材とを
備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記第１基
板がインクを吐出するために利用されるインク吐出圧発
生素子を形成した短尺基板からなるサブユニットをベー
スプレート上に複数個配列してなる構成を備え、前記第
１基板を保持するベースプレート上の前記サブユニット
間の隙間に対応する部位に、該サブユニット間の隙間を
流動性硬化部材で埋めるための貫通穴が設けられている
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、前記第１基板と第２基板とは、前記第２
基板の凹凸部の凸部位と前記流動性硬化部材で埋められ
たサブユニットの隙間とが対応するように接合され、前
記サブユニット間の隙間が流動性硬化部材で埋められて
な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、前記流動性硬化部材が、常温硬化性
樹脂であることを特徴としている。また、本発明のイン
クジェット記録ヘッドの製造方法は、インクの吐出口か
らインクを吐出するために利用されるインク吐出圧発生
素子を有した第１基板と、該第１基板と接合することに
よってインク路を構成することのできる凹凸部を一体的
に備えた第２基板と、前記インク路に連通するインク吐
出口が形成された吐出口形成部材とを備えたインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法において、前記第１基板をイ
ンクを吐出するために利用されるインク吐出圧発生素子
を形成した短尺基板からなるサブユニットをベースプレ
ート上に複数個配列して形成し、前記第１基板を保持す
るベースプレート上の前記サブユニット間の隙間に対応
する部位に設けられた貫通穴から流動性硬化部材を流
し、該流動性硬化部材によって前記サブユニット間の隙
間を埋め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の製造方法は、前記第１基板と第
２基板とを、前記第２基板の凹凸部の凸部位と前記流動
性硬化部材で埋められたサブユニットの隙間とが対応す
るように接合し、前記サブユニット間の隙間を流動性硬
化部材で埋め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の製造方法は、前記流動性硬
化部材が、常温硬化性樹脂であることを特徴としてい
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、上記の構成によりイン
クジェット記録ヘッドを長尺化した場合においても簡単
にかつ確実にユニット間の隙間を流動性硬化部材で埋
め、印字品位を向上させることができる量産に適したイ
ンクジェット記録ヘッドを提供することができる。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。 ［実施例１］図１に本発明の実施例１におけるインクジ
ェット記録ヘッドの模式的斜視図を示す。同図おいて、
サブユニットを構成する素子基板（以下ヒーターボード
という）１００は吐出圧発生素子１０１が所定の位置に
３６０ｄｐｉの密度にて１２８個設けられているもので
ある。ここでは素子としてインクに熱を与えるための発
熱抵抗素子が設けられている例を示した。またヒーター
ボードには外部からの電気信号により任意のタイミング
で吐出圧発生素子１０１を駆動させたりする信号パッ
ド、その駆動のための電力などを供給するための電力パ
ッド等１０２が設けられている。ヒーターボード１００
は金属やセラミックスといった材質で作られた支持体
（ベースプレート）３００の表面上に接着剤にて接着固
定されている。

【００１１】図２にヒーターボード１００をベースプレ
ート３００上に複数並べた状態の詳細図を示す。ベース
プレート３００の所定の場所に、所定の厚さで塗布され
た接着剤３０１によってヒーターボード１００は接着固
定されており、この際ヒーターボード１００上に設けら
れた吐出エネルギー発生素子１０１がヒーターボード１
００上に配置されたピッチＰ＝７０．５μｍと同じピッ
チに隣接するヒーターボードの吐出エネルギー発生素子
のピッチがなるように精度よく配置されている。また、
この際生じるヒーターボード同志の隙間は本実施例にお
いては封止剤３０２にて封止される。図１において、ベ
ースプレート３００にはヒーターボード１００と同様に
配線基板４００が接着貼付されている。この際ヒーター
ボード１００上のパッド１０２と配線基板上に設けられ
た信号・電力供給パッド４０１とが所定の位置関係とな
るような位置関係で接着貼付されることとなっている。
また配線基板には外部からの印字信号や駆動電力を供給
するためのコネクター４０２が設けられている。

【００１２】次に流路を形成するための溝が設けられた
溝付部材である天板２００について説明する。天板２０
０は、材料のコスト及び耐インク性を考慮するとオリフ
ィスプレートを有する溝付天板２００の素材としては熱
可塑性樹脂、例えばポリイミド、ポリエーテルエーテル
ケトン、ポリサルフォンなどが挙げられる。図３で天板
２００はヒーターボード１００に設けられた吐出エネル
ギー発生素子１０１に対応して設けられた流路２０２、
各流路に対応して設けられたインクを記録媒体に向けて
吐出させるための各流路に連通したオリフィス２０３、
各流路２０２に対してインクを供給するために各流路に
連通した液室２０１、液室２０１に対してインクタンク
（図示せず）から供給されたインクを流入させるための
インク供給口２０４といった部品で構成されている。天
板２００はヒーターボード１００を複数ならべて設けら
れた吐出エネルギー発生素子列をおおいかぶさるような
長さで構成されている。

【００１３】本発明においては図１で示されるように天
板２００はその流路２０２とベースプレート３００上に
並べられたヒーターボード１００上の吐出エネルギー発
生素子１０１との位置関係を所定の位置関係になるよう
にあわせて結合させている。ここで溝付部材である天板
を複数のヒーターボードが設けられた支持体に対して接
合する工程について説明しておく。ベースプレート３０
０の上に複数のヒーターボード１００が定められた寸法
通りに接着接合された基体を準備する。次に、図４で示
されるように接合機（全体は図示せず）に設けられた基
台２０５の定められた位置に前述の基体を配置する。こ
の基体配置位置は基台２０５に設けられたピンによりー
定となるようになっている。次に、天板２００を接合機
に設けられたハンド２０６に置く。このハンド２０６に
もあらかじめ天板２００が定められた位置に置かれるよ
うになっている。以上のようにベースプレート３００お
よび天板２００をそれぞれ基台２０５、ハンド２０６に
置くことでお互いの位置関係はある程度の範囲内に段定
される。次に接合機に設けられた顕微鏡にて位置を確認
する。まずノズル吐出口数３００８の半分に相当する１
５０４番目のヒーター１０１をＡ方向から見て位置を確
認する。即ちＡ方向から見たヒーターを画像処理により
接合機内での正確な位置をまず決定する。次に同じく１
５０４番目のノズルに相当するオリフィスをＢ方向から
見て位置を確認する。このＢ方向から見た位置をＡ方向
から見た位置に合わせるよう図のｘ方向位置を調整す
る。この際、接合機自体の位置調整精度は±２μｍを持
っておりｘ方向ではこの精度でもって位置合わせは可能
になる。続いてハンド２０６をその精度を保ったままｚ
方向におろして天板２００をヒーターボード１００に接
合する。この後Ｂ方向（ｙ方向）に天板を押しつけなが
らハンド２０６を取り除きバネにて固定する（図示せ
ず）。また、以上説明したようにベースプレートの一方
の面側にそれぞれ複数のエネルギー発生素子が設けられ
たヒーターボードを複数配列した基体に対して、複数の
ヒーターボードのエネルギー発生素子列を覆うような長
尺の天板（溝付部材）を取り付けたヘッド構成とした。

【００１４】このような構成によって、１つのヒーター
ボードにそれぞれ天板を取り付けた小ヘッドを複数並べ
た場合のように、インクの供給系が複雑化せず、小型
化、低コスト化を達成したヘッドを提供することができ
る。また、複数のヒーターボードをベースプレートの一
方の面側にのみ配置していることで電気的な配線をも簡
略化することができる。また、複数のヒーターボードの
エネルギー発生素子列を覆うような長尺な天板を基体に
取り付けているため、小ヘッドを並べた場合のように流
路の方向が小ヘッドごとにばらばらになることが抑制さ
れる。特に上述したように天板を１つとした場合には、
１度の位置合わせで、全ての流路の方向を同じくするこ
とができ、印字ずれ等のない長尺なヘッドを容易に得る
ことができる。

【００１５】このような構成であるため、外側からみる
と一体のオリフィスプレートに並んだノズルオリフィス
から吐出され、しかもノズル自体も一体にならんだもの
となっているため、吐出も均一であり吐出方向もそろっ
てており、あたかも一体の長尺ヘッドの吐出性能が得ら
れる。また、小ヘッドを並べる構成の場合には、小ヘッ
ドごとにインクの濡れを防止するためのシーリングを行
う必要があるが、複数のヒーターボードのエネルギー発
生素子列を覆うような長尺な天板の場合、シーリングを
行う回数が少なくてすむ。もちろん上述のように天板が
１つの場合には、このシーリングも１回で済むため最も
容易である。ここでは、結合法としてバネ等によってメ
カ的に押えこんだが、その他にも接着剤によって固定し
たり、それらを組み合わせたりすることなど色々な方法
がある。これらにより天板２００とヒーターボード１０
０は図５のような関係で固定される。

【００１６】図６（ａ）は本発明におけるベースプレー
トのヒーターボードを接着する面の拡大図である。ヒー
ターボードをベースプレートの表面上に接着固定した
後、ベースプレート裏面のヒーターボード同志の隙間部
分に相当する穴３０３にシリコーン系封止剤（ＴＳＥ３
９９，東芝シリコーン（株））を滴下し埋めて本発明の
第１基板を得た。このように、ノズル部に近い部分から
シリコーン系封止剤を流し隙間を埋めることで、少量で
確実に埋まり、また封止剤がヒーターボード上にのりあ
げることなく美しい品位の印字が得られた。また、長期
使用においても隙間に電触を起こす事はなかった。

【００１７】［実施例２］実施例１におけるヘッド構成
で図６（ｂ）のようにベースプレートのヒーターボード
を接着する面のヒーターボード同志の隙間部分に相当す
る穴３０３に誘導溝３０４をもうけたものを用いた。こ
の誘導溝がある事で更に確実に隙間が埋められた。

【００１８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、上記の構成によりインクジェット記録ヘッドを長尺
化した場合においても、簡単にかつ確実にユニット間の
隙間を流動性硬化部材で埋め、印字品位を向上させるこ
とができる量産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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るインクジェット記録ヘッ
ドの模式的斜視図である。

【図２】本発明の実施例に係るインクジェット記録ヘッ
ドのヒーターボードの配置を説明するための模式図であ
る。

【図３】本発明の実施例に係るインクジェット記録ヘッ
ドの天板を説明するための模式図である。

【図４】本発明の実施例に係るインクジェットの製造工
程を説明する図である。

【図５】本発明の実施例に係るインクジェット記録ヘッ
ドのヒーターボードと天板の位置関係を説明する模式図
である。

【図６】（ａ）は本発明の実施例１に係るベースプレー
トのヒーターボードを接着する面の拡大図。（ｂ）は本
発明の実施例２に係るベースプレートのヒーターボード
を接着する面の拡大図。

【符号の説明】

１００：ヒーターボード １０１：吐出エネルギ発生素子 １０２：パッド ２００：天板 ２０１：液室 ２０２：液路 ２０３：オリフィス ２０４：インク供給口 ２０５：基台 ２０６：ハンド ３００：ベースプレート ３０１：接着剤 ３０２：封止剤 ３０３：実施例のベースプレート上の貫通穴 ３０４：実施例２のベースプレート上の溝 ４００：配線基板 ４０１：信号、電力供給パッド ４０２：コネクター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 力 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 岡崎 猛史 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小泉 寛 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 但馬 裕基 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF93 AG46 AN05 AP02 AP24 AP45 AP71 AQ03 BA03 BA13

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクの吐出口からインクを吐出するため
   に利用されるインク吐出圧発生素子を有した第１基板
   と、該第１基板と接合することによってインク路を構成
   することのできる凹凸部を一体的に備えた第２基板と、
   前記インク路に連通するインク吐出口が形成された吐出
   口形成部材とを備えたインクジェット記録ヘッドにおい
   て、 前記第１基板がインクを吐出するために利用されるイン
   ク吐出圧発生素子を形成した短尺基板からなるサブユニ
   ットをベースプレート上に複数個配列してなる構成を備
   え、前記第１基板を保持するベースプレート上の前記サ
   ブユニット間の隙間に対応する部位に、該サブユニット
   間の隙間を流動性硬化部材で埋めるための貫通穴が設け
   られてい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】前記第１基板と第２基板とは、前記第２基
   板の凹凸部の凸部位と前記流動性硬化部材で埋められた
   サブユニットの隙間とが対応するように接合され、前記
   サブユニット間の隙間が流動性硬化部材で埋められてな
   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】前記流動性硬化部材が、常温硬化性樹脂で
   あ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】インクの吐出口からインクを吐出するため
   に利用されるインク吐出圧発生素子を有した第１基板
   と、該第１基板と接合することによってインク路を構成
   することのできる凹凸部を一体的に備えた第２基板と、
   前記インク路に連通するインク吐出口が形成された吐出
   口形成部材とを備えたインクジェット記録ヘッドの製造
   方法において、 前記第１基板をインクを吐出するために利用されるイン
   ク吐出圧発生素子を形成した短尺基板からなるサブユニ
   ットをベースプレート上に複数個配列して形成し、前記
   第１基板を保持するベースプレート上の前記サブユニッ
   ト間の隙間に対応する部位に設けられた貫通穴から流動
   性硬化部材を流し、該流動性硬化部材によって前記サブ
   ユニット間の隙間を埋めることを特徴とするインクジェ
   ット記録ヘッドの製造方法。
5. 【請求項５】前記第１基板と第２基板とを、前記第２基
   板の凹凸部の凸部位と前記流動性硬化部材で埋められた
   サブユニットの隙間とが対応するように接合し、前記サ
   ブユニット間の隙間を流動性硬化部材で埋めることを特
   徴とする請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドの
   製造方法。
6. 【請求項６】前記流動性硬化部材が、常温硬化性樹脂で
   あることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の
   インクジェット記録ヘッドの製造方法。