JP2000211140A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録装置の小型化に伴い、ヘッド内のベース
プレートを廃止した場合と、これを小型化した場合につ
き、ヘッドからの放熱と、部品間の密着性を向上させる
手段の提供。 【解決手段】 天板２と素子基板３とを接合するための
押圧部材１の押圧部を凸状の突起Ａとし、この突起Ａで
基板３の裏面と天板２との接合重心付近を押圧して確実
に接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク流路を構成
する部材を押圧することで形成されるインクジェット記
録ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在知られている各種の記録方式の中で
も、記録時に騒音の発生が実質的に皆無のノンインパク
ト記録方式であって、かつ、高速記録が可能であり、し
かも普通紙に特別の定着を必要とせずに記録を行えるイ
ンクジェット記録方式は、極めて有効な記録方式である
と認められている。

【０００３】図１３は、インクジェット記録方式に用い
られる従来のインクジェット記録ヘッドの要部を概略的
に示す概略斜視図であり、図１４は、図１３のＹ−Ｙ線
に沿う断面図である。

【０００４】図１３および図１４において、符号１１２
は複数のインク吐出圧発生素子（不図示）を有する素子
基板（ヒータボード）である。１１３は、複数のインク
吐出口１０１およびインク吐出口１０１に連通したイン
ク流路１０５となる溝、およびインク流路壁となる壁部
１０６およびインク流路１０５へインクを供給する共通
液室１０７となる凹部が一体化されて作られた溝付き天
板である。１１１は各部品を構築して構成するためのベ
ースプレート（基板）である。１１４は、上記インク流
路１０５を形成するためのヒータボード１１２と天板１
１３とを機械的に圧着接合させる手段としてのばね部材
である。

【０００５】上記ばね部材１１４は、折り返し端部１１
４Ａによって線圧を発生させ、上記天板１１３の平坦な
上面１１３Ｂを押圧することにより、天板１１３と前記
ヒータボード１１２とを圧接させている。以上のよう
に、ばね部材１１４に剛性の高い折り返し端部１１４Ａ
を設け、それにより天板１１３の平坦な上面１１３Ｂを
押圧し天板と基板との２つの部材を押圧接合すること
は、従来より行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
インクジェット記録装置は低価格化、小形化が進んでお
り、それに伴いインクジェット記録ヘッドの構造の簡略
化が必要になっている。そして、ベースプレート上に固
定された基板に天板を接合するという構成においても簡
略化、小形化を行う場合、ヘッドの大きさはベースプレ
ートの大きさで決定される。そこで、ベースプレートを
用いない構成を考えた場合、ベースプレートの持つ機能
の一つである放熱機能がなくなるため、記録ヘッドが所
定温度以上に昇温してヘッドの機能破損の原因となる。

【０００７】そこで、（１）ベースプレートを用いない
構成のインクジェット記録ヘッドにおいては、インクジ
ェット記録ヘッドを所定温度以上に昇温させないための
工夫が必要である。本発明は上述の課題を解決しようと
するものであって、ベースプレートを有しないインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、インクジェット記録ヘッド
が所定温度以上に昇温せず、かつ基板と天板とが確実に
密着接合され、高品位記録を達成できるインクジェット
記録ヘッドを提供することを目的とし、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を目的としてい
る。

【０００８】（２）一方、ベースプレートを小形化した
インクジェット記録ヘッドにおいては、天板に高熱伝導
性部材でできた小形のベースプレート付き基板を押圧部
材により押圧接合させて、ベースプレートと接する押圧
部材に本来ベースプレートが発揮していた放熱の機能の
一部を担わせて、所定温度以上に昇温させない工夫が必
要である。

【０００９】しかしながら、押圧部材本来の機能である
天板のインク流路溝と天板との接合による高い密着性を
得ることが必要である。

【００１０】このため、本発明はベースプレートを小形
化したインクジェット記録ヘッドにおいて、所定温度以
上に昇温度せず、かつ、基板と天板とが確実に接合され
るインクジェット記録ヘッドを提供することを第２の目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記各目的を達成するた
めに、本発明のインクジェット記録ヘッドは、複数のイ
ンク流路を形成するための複数の溝と、前記複数のイン
ク流路にインクを供給するための共通液室と、インクを
吐出するための複数の吐出口を有する溝付き天板と、前
記複数のインク流路に対応する位置にインクを吐出する
ための吐出圧を発生する熱発生素子が複数配された素子
基板と、前記溝付き天板と前記素子基板とを押圧部材に
より押圧接合させることにより前記インク流路および前
記供給液室が形成されるインクジェット記録ヘッドであ
って、前記押圧部材は、発熱源である前記熱発生素子近
傍の前記素子基板裏面を押圧し接合する構成を有し、該
押圧部材の押圧部は、前記素子基板と前記溝付き天板と
の接合重心付近を押圧することを特徴とする。

【００１２】上記構成によれば、ベースプレートを有さ
ないインクジェット記録ヘッドにおいて、素子基板から
の熱を効率良く押圧部材に伝達して放熱することがで
き、インクジェット記録ヘッドが所定温度以上に昇温せ
ず、かつ基板と天板とが確実に密着接合され、高品位記
録を達成することができる。

【００１３】また、本発明のインクジェット記録ヘッド
は、複数のインク流路およびインクを吐出するための複
数の吐出口をオリフィスプレートに有する溝付き天板に
対しインクを吐出するための熱エネルギ発生素子を設け
た基板の接合重心付近を押圧部材により押圧し前記溝付
き天板と前記素子基板とを接合させることによりインク
流路および液室を形成するインクジェット記録ヘッドに
おいて、前記素子基板と前記押圧部材との間に高熱伝導
性部材が存在することを特徴とする。

【００１４】上記構成によれば、溝付き天板と小形ベー
スプレート付き基板との接合および基板内から発せられ
る熱に対する放熱において、機械的押圧力を発生させる
ばね製の板状部材とベースプレートとの接触状態を天板
と基板との接合重心近傍で少なくとも２つの独立した凸
状突起による押圧力の複数点圧で押すことにより、天板
と基板とを確実に接合させ、ベースプレートに接してい
る押圧部材を会して放熱を行うことで安定したインクの
吐出を行うことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００１６】（実施形態１）図１は、本発明のインクジ
ェット記録ヘッドの実施形態１の要部を示す分解斜視図
である。

【００１７】本実施形態における記録ヘッドは、不図示
のインクタンクユニットに接続され、インク流路溝８
と、インクを吐出するための吐出口７とを有する溝付き
天板２に、インクを吐出させるための熱エネルギを発生
させる電気熱交換体を有する素子基板３を押圧部材１で
接合することによって構成されている。上記溝付き天板
２の所定位置には、天板等の部品に反りや寸法のバラツ
キがある場合でも常に複数のインク流路溝８が素子基板
３と確実に接合するために、基準突起１１が設けられて
いる。

【００１８】上記素子基板３の一端には、電力、電気信
号等を送るための配線基板４が電気的に接続され、他端
は溝付き天板２に溶着されている。接合は、溝付き天板
２のオリフィスプレート６に形成された複数の吐出口７
に連通するインク流路（溝）８が素子基板３の電気委熱
変換体（不図示）の位置に対応して配置されるように行
う。この接合によって、上記溝付き天板２と上記素子基
板３との間にインク流路８および液室が形成される。従
って、安定したインク吐出を得るために、上記溝付き天
板２と上記素子基板３とは、接合によって形成されるイ
ンク流路８が、各々他のインク流路に発生するインク吐
出圧の影響を受けないように密着していなければならな
い。両者の密着を確実なものとするために、押圧部材１
に形成された凸状の突起Ａにより溝付き天板２に素子基
板３を押圧している。

【００１９】この押圧状態について、図２（ａ）〜図２
（ｃ）を参照して説明する。

【００２０】図２（ａ）は図１に示したインクジェット
記録ヘッドの要部であってオリフィスプレートと交差す
る方向で切断した概略断面図であり、図２（ｂ）は溝付
き天板の要部を図２（ａ）における矢印Ｈ方向から視た
平面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）の押圧部材の凸
状突起を示す断面図である。

【００２１】押圧部材１は、図２（ａ）に示すように溝
付き天板２と素子基板３との接合重心付近を押圧する凸
状突起Ａを有している。溝付き天板２と素子基板３との
密着を考えれば、押圧状態はインク流路上を確実に押さ
え、かつ、溝付き天板２に形成された液室の枠全体を抑
えることが望ましい。

【００２２】ここで、上記接合重心について説明する。

【００２３】前述の図２（ａ）は溝付き天板２に素子基
板３が接合された状態を示しており、前述のように溝付
き天板２に設けられた基準突起１１によりインク流路を
形成するための壁の全てが素子基板３と接触するように
なっている。

【００２４】次に、溝付き天板２と素子基板３との接合
重心の位置を求めるには、まず、複数のインク流路８の
前後（延在）方向の中心点により定義される中心線Ｌ２
の最外の両端と基準突起１１の中心部とを結んで定義さ
れる三角形の重心Ｇ０を求める。しかし、接合時におい
て、押圧部材１により重心Ｇ０を正確に点圧することは
極めて困難である。そこで、本実施形態では、重心Ｇ０
から中心線Ｌ２に対して平行な線Ｌ４上にあり、かつ、
基準突起１１の中心部を通る溝付き天板２の中心線Ｌ１
から所定距離（Ｌ５＝Ｌ６）だけ離れた左右均等な２点
Ｇ１、Ｇ２を接合重心と呼ぶ。図２（ｂ）には接合重心
として２点のみ示したが、中心線Ｌ１に対して左右均等
に配置されていれば、４点あるいは６点であろうと高重
点の数は接合に影響しない。

【００２５】従って、押圧部材１に形成された凸状の突
起Ａは複数であり、素子基板３の長手方向（この場合、
接合後、溝付き天板の中心線Ｌ１に相当）に対して左右
均等の位置に対して配置される。

【００２６】また、図２（ｂ）に示した接合重心Ｇ１、
Ｇ２を押圧するための凸状の突起Ａの形状は図２（ｃ）
に示すように球状が好ましいが、これは可能な限り、重
心点圧を行うためである。しかし、点圧が行えれば必ず
しも上記突起Ａの形状は球状である必要はなく、尖塔形
状等の任意形状も許容され得る。

【００２７】また、押圧部材１は上述の押圧のための弾
性と熱伝導率のより高い金属材料で形成されているのが
好ましい。

【００２８】次に、比較例として素子基板３と接触する
押圧部材１の押圧部が基板のエッジ（先端縁）近傍を押
圧するか、あるいは押圧部材１が金属製等の板材である
ことを考慮すると、基材に倣いつつエッジから少し内側
まで押圧した場合、図３に示すように、素子基板３に対
して押圧部材１のばね力により高重される力のモーメン
トＢおよびＣを発生させる。この状態では、溝付き天板
２と素子基板３の後端が浮きやすくなり、両者の密着を
不安定にする要因となり得る。

【００２９】これに対して、図４に示すように押圧部材
１の押圧部として形成された凸状の突起Ａにょり溝付き
天板２と素子基板３の接合重心としてのＧ１、Ｇ２等の
近傍を押圧する場合、素子基板３に対して高重される力
のモーメントはＤ、Ｅとなり、両者のベクトルが合致
し、安定した密着状態を得ることが可能となる。

【００３０】（実施形態２）図５は本発明のインクジェ
ット記録ヘッドの実施形態２の構成を示す分解斜視図で
ある。本実施形態では、先の実施形態１と共通する構成
要素については同一の符号を付し、その部分の説明を省
略する。

【００３１】本実施形態の特徴は、押圧部材１の中央部
にスリット１ａを設けて押圧部材１を分割している点に
ある。このようなスリット１ａを設けることで、素子基
板３側に反り等がある場合でも、スリット１ａにより分
割された部分で独立して押圧するために、先の実施形態
１の場合よりも素子基板３の裏面に倣うことができ、そ
のために溝付き天板２と素子基板３との密着性を向上さ
せることが可能となる。この押圧部の分割が細かくなる
ほど密着性が向上する。この場合、図６に示すように複
数の液室９を有するインクジェット記録ヘッドの場合で
も確実な密着が得られる。

【００３２】次に、本実施形態におけるヘッド内の熱伝
導について説明する。

【００３３】すなわち、インクを吐出するための熱エネ
ルギが素子基板３上の発熱源より発せられ、発せられた
熱の一部は吐出するインクに伝わり、記録ヘッド外に放
出される。そして、残った熱は素子基板３の裏側に位置
している押圧部材１に伝わり、放熱される。従って、押
圧部材１の材質は弾性があり、熱伝導性の良いものが望
ましい。本実施形態では、コストも考慮し、リン青銅を
採用したが、これのみに限定されるものではないことは
勿論である。

【００３４】また、本実施形態では、図７に示すよう
に、押圧部材１として、溝付き天板２と素子基板３との
間に熱伝導性のよいアルミニウム等の放熱部材１０を設
けることができる。この放熱部材１０を溝付き天板２と
素子基板３との間に介在させることで、上記押圧部材１
による放熱効果をさらに向上させることができる。この
場合、アルミニウム等の放熱部材１０の押圧位置Ｆは、
先の図４のときと同様に溝付き天板２と素子基板３との
接合重心上になければならない。その理由は、上記押圧
位置Ｆが溝付き天板２と素子基板３との接合重心付近を
押させないときは、ばね力により素子基板３に回転モー
メントが発生し、密着性が悪化するからである。

【００３５】（実施形態３）図８は本発明のインクジェ
ット記録ヘッドの実施形態３の構成を示す分解斜視図で
あり、図９は図８に示したヘッドの要部を拡大して示す
概略断面図である。本実施形態では、先の実施形態１お
よび２と共通する構成要素については同一の符号を付
し、その部分の説明を省略する。

【００３６】本実施形態の特徴は、１列のインク吐出口
列を有する２つのヘッド部を一体化したインクジェット
記録ヘッドにおいて、上記吐出口列を有する溝付き天板
２に、小形ベースプレート３ａを備えた素子基板３を押
圧部材１で押圧し接合する点にある。

【００３７】本実施形態における押圧状態について図９
を参照して説明する。

【００３８】押圧部材１は、小形ベースプレート３ａを
備えた素子基板３の発熱源としての電気熱変換体５近傍
の裏面を凸状の突起Ａで押圧している。溝付き天板２と
素子基板３との安定した密着を考えれば、押圧箇所はイ
ンク流路８上である素子基板３におけるインク吐出方向
に沿う方向の先端部を確実に押さえ、かつ、液室９の周
囲を囲うように形成される液室枠Ｇも確実に押さえるこ
とが望ましい。

【００３９】さらに、押圧部材１の端面は、オリフィス
プレート６の補強のために、オリフィスプレート６から
約０．２ｍｍの位置に配され、両者の隙間には封止材が
充填されている。

【００４０】素子基板３から発生する熱に関しては、イ
ンクを吐出するための熱エネルギが基板３上の発熱源よ
り発せられ、発せられた熱の一部は吐出されるインクに
伝わり記録ヘッド外に放出される。残った熱は素子基板
３の裏面側に位置している小形ベースプレート３ａおよ
び押圧部材１に伝わり放熱される。

【００４１】この素子基板３から発生する熱の放熱に関
しては、押圧部材１よりも高熱伝導材で形成された小形
ベースプレート３ａによってインク吐出時に瞬間的に高
くなる熱を逃がし、インク吐出継続中に発生する熱は小
形ベースプレート３ａを介して押圧部材１において放熱
される。

【００４２】（実施形態４）図１０は本発明のインクジ
ェット記録ヘッドの実施形態４の構成を拡大して示す概
略断面図である。本実施形態では、先の実施形態１〜３
と共通する構成要素については同一の符号を付し、その
部分の説明を省略する。

【００４３】本実施形態の特徴は、先の実施形態３で用
いられた小形ベースプレート３ａを備えた素子基板３と
溝付き天板２とを押圧部材１で接合する場合において、
当該押圧部材１の先端部をＲ形状とし、溝付き天板２と
素子基板３との接合重心付近を押圧する点にある。

【００４４】本実施形態は、ヘッドからの放熱と、押圧
部材１が金属等の板材で形成されている点を考慮してな
されたもので、押圧部材１の押圧部をＲ形状とすること
で、押圧部材１の形状の簡略化を図ることができる利点
がある。

【００４５】（実施形態５）図１１は本発明のインクジ
ェット記録ヘッドの実施形態５の構成を示す概略斜視図
である。本実施形態では、先の実施形態１〜３と共通す
る構成要素については同一の符号を付し、その部分の説
明を省略する。

【００４６】本実施形態の特徴は、先の実施形態３およ
び４で用いられた小形ベースプレート３ａを備えた素子
基板３と溝付き天板２とを押圧部材１で接合する場合に
おいて、先の実施形態２のように、当該押圧部材１の中
央部にスリット１ａを設けて押圧部材１を分割している
点にある。

【００４７】本実施形態では、小形ベースプレート３ａ
が非常に薄い場合に、素子基板３の反り等があると、小
形ベースプレート３ａも変形し押圧部材１による押圧が
十分でなくなることを防止するために、スリット１ａが
形成されている。このため、押圧部材１の押圧部が素子
基板３等の反り変形に倣うことができ、溝付き天板２と
素子基板３との密着性を向上させることができる。この
押圧の分割が数分割までは細かくなると、さらに密着性
は向上する。この場合、図１２に示すように複数の液室
９を有するヘッドの場合も十分な密着が得られる。

【００４８】なお、上記各実施形態において、押圧部材
に形成された複数の凸状の突起Ａは天板２と基板３との
接合重心を押す場合に、基板３に回転モーメントを発生
させなければ、いかなる形状でも構わない。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
記録ヘッド内にベースプレートを有さない場合、つまり
放熱のためだけの部材を設けない場合でも、押圧部材が
天板と基板との接合重心付近を複数の凸状の突起で押さ
えることにより、天板のインク流路と基板との安定した
密着が確保され、かつ、基板の熱を押圧部材から効率よ
く放熱することができ、記録ヘッドを所定温度以上に昇
温させることなしに、安定してインク吐出を行うことが
できる。

【００５０】また、本発明によれば、記録ヘッド内のベ
ースプレートを小形にした場合、つまり放熱のための部
材が小さい場合でも、押圧部材と基板との間にベースプ
レートを挟み込んだ状態で基板と天板との接合重心の上
を押さえることにより、天多のインク流路と基板との安
定した密着が確保され、かつ押圧部材から基板の熱を効
率よく放熱することができ、記録ヘッドを所定温度以上
に昇温することなしに安定してインク吐出を行い続ける
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録ヘッドの実施形態
１の要部を示す分解斜視図である。

【図２】（ａ）は図１に示したインクジェット記録ヘッ
ドの要部であってオリフィスプレートと交差する方向で
切断した概略断面図であり、（ｂ）は溝付き天板の要部
を（ａ）における矢印Ｈ方向から視た平面図であり、
（ｃ）は（ａ）の押圧部材の凸状突起を示す断面図であ
る。

【図３】図１に示した本発明の実施形態１の比較例にお
ける押圧部材の基板に対する接触状態を拡大して示す断
面図である。

【図４】図１に示した本発明の実施形態１における押圧
部材の基板に対する接触状態を拡大して示す断面図であ
る。

【図５】本発明のインクジェット記録ヘッドの実施形態
２の構成を示す分解斜視図である。

【図６】図５に示した実施形態２を複数の液室を有する
構造のヘッドに応用した場合の変形例の構成を示す分解
斜視図である。

【図７】図５に示した実施形態２の構成に放熱部材を付
加した変形例の構成を示す概略断面図である。

【図８】本発明のインクジェット記録ヘッドの実施形態
３の構成を示す分解斜視図である。

【図９】図８に示したヘッドの要部を拡大して示す概略
断面図である。

【図１０】本発明のインクジェット記録ヘッドの実施形
態４の構成を拡大して示す概略断面図である。

【図１１】本発明のインクジェット記録ヘッドの実施形
態５の構成を示す概略斜視図である。

【図１２】図１１に示した実施形態５を複数の液室を有
する構造のヘッドに応用した場合の変形例の構成を示す
分解斜視図である。

【図１３】インクジェット記録方式に用いられる従来の
インクジェット記録ヘッドの要部を概略的に示す概略斜
視図である。

【図１４】図１３のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。

【符号の説明】 １ 押圧部材 ２ 天板（溝付き天板） ３ 基板（素子基板） ３ａ 小形ベースプレート ４ 配線基板 ５ 発熱源 ６ オリフィスプレート ７ 吐出口 ８ インク流路（溝） ９ 液室 １０ 放熱部材 １１ 基準突起 Ａ 凸状突起 Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ ばね力の方向 Ｆ 点圧位置 Ｇ 液室枠 Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２ 接合重心 Ｒ Ｒ形状の押圧部 Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５ 中心線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 昭男 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 AF23 AF34 AF53 AF93 AG12 AP02 AP14 AP24 AP77 BA03 BA13

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のインク流路を形成するための複数
   の溝と、前記複数のインク流路にインクを供給するため
   の共通液室と、インクを吐出するための複数の吐出口を
   有する溝付き天板と、前記複数のインク流路に対応する
   位置にインクを吐出するための吐出圧を発生する熱発生
   素子が複数配された素子基板と、前記溝付き天板と前記
   素子基板とを押圧部材により押圧接合させることにより
   前記インク流路および前記供給液室が形成されるインク
   ジェット記録ヘッドであって、 前記押圧部材は、発熱源である前記熱発生素子近傍の前
   記素子基板裏面を押圧し接合する構成を有し、該押圧部
   材の押圧部は、前記素子基板と前記溝付き天板との接合
   重心付近を押圧す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】 前記押圧部材は、前記押圧部として複数
   の凸状突起を有す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】 前記押圧を行う複数の凸状突起は前記複
   数の吐出口の配列方向と略平行に配されていることを特
   徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録
   ヘッド。
4. 【請求項４】 前記押圧部材が金属材料からなることを
   特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェ
   ット記録ヘッド。
5. 【請求項５】 複数のインク流路およびインクを吐出す
   るための複数の吐出口をオリフィスプレートに有する溝
   付き天板に対しインクを吐出するための熱エネルギ発生
   素子を設けた基板の接合重心付近を押圧部材により押圧
   し前記溝付き天板と前記素子基板とを接合させることに
   よりインク流路および液室を形成するインクジェット記
   録ヘッドにおいて、 前記素子基板と前記押圧部材との間に高熱伝導性部材が
   存在することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
6. 【請求項６】 前記押圧部材は複数の凸状突起を有し、
   該凸条突起は球状であることを特徴とするインクジェッ
   ト記録ヘッド。
7. 【請求項７】 前記押圧部材が金属製板ばねであること
   を特徴とする請求項５または６に記載のインクジェット
   記録ヘッド。