【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被記録媒体に記録ヘッドからインクを吐出して被記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置等に使用されるインクジェット記録ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置等に使用される液体噴射記録ヘッドは、複数の吐出エネルギー発生素子（例えば電気熱変換素子）を所定の間隔を置いて形成した素子基板と、インク等の液体を吐出する複数の吐出孔および各吐出孔にそれぞれ連通する複数の液流路溝が形成された天板とからなり、吐出エネルギー発生素子と吐出口および流路溝を正確に位置あわせした状態で素子基板と天板とを組み合わせて接合し、吐出エネルギー発生素子により液流路溝内のインクに吐出エネルギーを付与することによって吐出口からインクを液滴として噴射させて印字記録を行うよう構成されている。
【０００３】
図６および図７・図８はこのようなインクジェット記録方式に用いられる代表的なインクジェット記録ヘッドの要部を示すもので、図６は概略斜視図であり、図７は分解斜視図である。図８は天板液室部の概略図であり、図９は図８のＸ−Ｘ断面での液体吐出部の内部構造を示す概略断面図である。
【０００４】
図中の符号１００は各部品を構築して構成するためのベースプレートである。このベースプレート１００上には、吐出エネルギー発生素子としての複数の電気熱変換体（ヒーター）２０１を有する基板（以下ヒーターボードという）２００が設けられている。このヒーターボード２００上には、複数のインク吐出口３０１の各々に対応するインク路が設けられており、所定の位置に天板３００が接合されている。天板３００は、インク吐出口３０１が形成されたオリフィスプレート部３０４と、上記インク路に供給されるインクを貯留する共通液室３０２および、この共通液室３０２へインクを供給するための円筒状のインク供給口３０５とを有している。上記接合にあたっては、ヒーターボード２００の複数のヒータ２０１と天板３００側のインク吐出口３０１とが対応するような位置でヒーターボード２００上に天板３００接着剤等で仮固定し、さらに付勢力を与えるためバネ（図示略）により天板３００上部から機械的圧力を加えて十分な密着状態を得ている。
【０００５】
インクジェット記録ヘッドにおけるインク吐出は、ヒータ２０１で発生したエネルギーによりインク路３０８内のインクに圧力が加えられ、その圧力はインクを通じてインク吐出口３０１方向へと伝達されインク路３０８内のインクはインク吐出口３０１から押し出され、押し出されたインクは飛翔吐出液滴を形成する。インクジェット記録ヘッドにおいては、この飛翔吐出液滴の吐出方向は記録媒体への着弾精度を得る為、基本的に記録媒体面に対し直角となるようにインク吐出口およびオリフィスプレートが形成されている。天板３００において、加工性やコスト的な観点から少なくともオリフィスプレート部３０４とインク路３０８の形成部、更には共通液室３０２・インク供給部３０５を一体成形により得られる成形体が一般的に使用されており、この天板に対するインク吐出日の加工は図１０に示すようにインク路３０８を介してレーザー光により後加工される。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】
少なくともオリフィスプレート部３０４とインク路３０８の形成部、更には共通液室３０２・インク供給部３０５を一体成形により得られる成形体を使用した天板のインク吐出口加工においては、レーザーによるインク吐出口加工時に共通液室３０２を形成する液室枠３１４とレーザー入射光とが干渉することや、インク路３０８を形成するインク路壁３０７との干渉回避の容易さから、図１０示すように、インク吐出口はインク路壁とヒーターボードとの接合面に対し１０〜２０ｄｅｇ程度の傾斜角度θを持ってレーザー光４００を入射し加工されると同時に、オリフィスプレート３０４の吐出口加工面もインク吐出口角度に対し直角となるように形成されている。
【０００７】
インクジェット記録ヘッドにおいて、天板３００とヒーターボード２００を密着させる為に作用させるバネ等による荷重は、上記のような構成の天板の場合、オリフィスプレート３０４のインク吐出口加工面をインク吐出方向に変形させる方向の荷重ベクトル成分を持つため、荷重の大きさによってはオリフィスプレート面が図９に示すように膨らむ変形６００を引き起こし、それにより飛翔吐出液滴の吐出方向は乱れ正確なインク着弾精度は得られず、印字品位の劣化を引き起こすことが考えられる。また、オリフィスプレート３０４のインク吐出口加工面を変形させる荷重ベクトルを含まない方向に荷重をかけた場合、天板とヒータボードの接合面での滑りやズレを生じてしまい良好な密着状態を得ることは出来なくなる。本発明は、上記のような問題を解決するもであり、インク吐出方向の乱れがなく、高精度な着弾精度を持ったインクジェット記録ヘッドを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明のインクジェット記録ヘッドは、少なくとも複数の吐出口の形成されるオリフィスプレート部と該吐出口の各々に対応して設けられるインク流路を形成するための複数の溝が形成される部分とを一体加工により有している天板と、該天板と接合することで前記インク流路に対応して配置される吐出エネルギー発生素子を配した素子基板とを有するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記天板は、インク流路を形成するための溝と素子基板との接合面に対し平行となるようにオリフィスプレートに吐出口が加工されていることを特徴とする。複数の吐出口の形成されるオリフィスプレート部と該吐出口の各々に対応して設けられるインク流路を形成するための複数の溝が形成される部分、及び該インク流路に供給されるインクを貯留するための共通液室を形成する凹部を一体加工により有している天板においては、前記液室の凹部を形成する液室枠の一部は、インク流路を形成するための複数の溝よりも溝の探さ方向に低く形成されていることを特徴とする。
【０００９】
上記構成により、天板３００とヒータボードを密着させる為にバネ等によりかけられる荷重は、オリフィスプレートのインク吐出口加工部をインク吐出方向に変形させる荷重ベクトル成分は含まなくなりオリフィスプレートの変形を抑えることができ、インク吐出方向の乱れがなく、高精度な着弾精度を持ったインクジェット記録ヘッドを提供することできる。
【００１０】
【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詳細に説明する。
【００１１】
（実施形態１）
図１〜図２は本発明を適用したインクジェット記録ヘッドの第１の実施形態である。図１は本発明を適用したインクジェット記録ヘッドの天板におけるインク吐出口およびインク路形成部と、インク吐出口加工工程を示す概略斜視図である。図２は図１に示す天板にヒータボードを接合させたときのＡ−Ａ方向の断面を示す概略図である。天板３００において、オリフィスプレート３０４およびインク路３０８とインク路壁３０７の形成部とは一体加工により形成されており、インク吐出口３０１はレーザ光４００により後加工される。本発明においては、オリフィスプレート３０４のインク吐出口加工面３０９（以下オリフィスプレート面）と、インク路壁とヒータボードの接合面はほぼ９０ｄｅｇを成すように形成されていると同時に、インク吐出口の加工においてはレーザ入射光４００をオリフィスプレート面に対しほぼ９０ｄｅｇの角度で入射させ吐出口を加工している。この構成により、ヒータボード２００と天板３００とを密着させるために、バネ等により荷重５００をかけた場合においても荷重ベクトルはインク吐出方向の成分を持たないため、オリフィスプレート面のこの方向への変形は抑制されインク吐出方向の乱れがなく、高精度な着弾精度を持ったインクジェット記録ヘッドを得ることができた。本実施形態においては、インク路３０８とインク壁３０７により形成される溝ピッチは３６０ｄｐｉ、溝探さを６０μｍとし、インク吐出口加工のレサー光線の傾角を３ｄｅｇで加工を行ったが、解像度等はこれに限定されるものではない。また、オリフィスプレート３０４のインク吐出口加工面３１４（以下オリフィスプレート面）と、インク路壁とヒータボードの接合面との成す角度を９０±２ｄｅｇ、およぴインク吐出口加工におけるレーザ入射光４００とオリフィスプレート面との成す角度を９０±２ｄｅｇで行った。本実施形態においては、バネ等による荷重はヒータボード側からかける構成で行ったが、天板側から荷重をかける構成でもよい。
【００１２】
（実施形態２）
図３〜図５は第２の実施形態を示す図であり、図３は第２実施形態における天板を示す概略斜視図で、図４は図３のＢ−Ｂ面での断面を示す図である。図５は図３にヒータボードを接合させたときのＢ−Ｂ面での断面示す図である。オリフィスプレート３０４およびインク路３０８・インク路壁３０７・インク吐出口３０１における構成は第１実施形態と同様であるため、詳細な説明はここでは省略する。本発明においては、オリフィスプレート３０４およびインク路３０８とインク路壁３０７の形成部、更には共通液室を形成する凹部が一体加工により形成されており、この共通液室を形成する凹部の１部をインク路３０８とインク路壁３０７で形成する溝よりも溝深さ方向に低く形成している。この構成により、オリフィスプレート面に対しほぼ直角にインク吐出口加工時のレザー光を入射させることができ、共通液室３０２を一体的に有している天板においても、第１実施形態に同じ構成の天板を得ることができた。共通液室の一部が他の液室枠より低く形成されたままでは、供給口から共通液室に供給されたインクはこの部分から外部へと流出してしまうため、図５に示すようにヒータボードにフォトリソにより凸形状を設けて接合時に隙間を埋めインク流出を防止するようにした。このヒータボードの凸部は、高さを任意に変えることで天板とヒータボードの良好な密着状態を得る役目も持つ。この構成により、天板をオリフィスプレート３０４およびインク路３０８とインク路壁３０７の形成部、更には共通液室を形成する凹部が一体加工により形成した場合においても、インク吐出方向の乱れがなく、高精度な着弾精度を持ったインクジェット記録ヘッドを得ることができた。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、インク流路を形成するための溝と素子基板との接合面に対し平行となるようにオリフィスプレートに吐出口が加工されていることにより、素子基板と天板とを密着させるための荷重が作用した時のオリフィスプレート面のインク吐出方向への変形が抑制され、インク吐出方向の乱れがなく、高精度な着弾精度を持ったインクジェット記録ヘッドを提供することができるようになった。また、、共通液室の凹部を形成する液室枠の一部をインク流路を形成するための複数の溝よりも溝の探さ方向に低く形成し、この液室枠の一部は吐出エネルギー発生素子基板側を凸形状にして形成することによって天板をオリフィスプレート３０４およびインク路３０８とインク路壁３０７の形成部、更には共通液室を形成する凹部が一体加工により形成した場合においても、インク吐出方向の乱れがなく、高精度な着弾精度を持ったインクジェット記録ヘッドを提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を適用したインクジェット記録ヘッドの天板の一部を示す概略斜視図。
【図２】図１の天板にヒータボードを接合させた時のＡ−Ａ断面図。
【図３】本発明の第２実施形態を適用したインクジェット記録ヘッドの天板液室部を示す概略斜視図。
【図４】図５のＢ−Ｂ断面図。
【図５】図３の天板にヒータボードを接合させた時のＢ−Ｂ断面図。
【図６】従来技術のインクジェット記録ヘッドの一部を示す概略斜視図。
【図７】図６の分解斜視図。
【図８】図６の天板を共通液室側から見た斜視図。
【図９】図８の天板にヒータボードを接合させた時のＸ−Ｘ断面図。
【図１０】図８の天板インク流路部およびレーザ光入射角度を示す概略斜視図。
【符号の説明】
１００ ベースプレート
２００ ヒータボード
２０１ ヒータ
３００ 天板
３０１ インク吐出口
３０２ 共通液室
３０３ 共通液室壁
３０４ オリフィスプレート
３０５ インク供給口
３０６ 凸部
３０７ インク路壁
３０８ インク路
３０９ オリフィスプレート上面
３１３ 共通液室天井
４００ レーザ光
５００ バネ荷重
６００ オリフィスプレート変形部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet recording head used in an ink jet recording apparatus or the like that performs recording on a recording medium by discharging ink from the recording head onto the recording medium.
[0002]
[Prior art]
A liquid jet recording head used in an ink jet recording apparatus or the like includes an element substrate on which a plurality of ejection energy generating elements (for example, electrothermal conversion elements) are formed at predetermined intervals, and a plurality of ejections for ejecting a liquid such as ink. The top plate is formed with a plurality of liquid flow passage grooves communicating with the holes and the respective discharge holes, and the element substrate and the top plate are arranged in a state in which the discharge energy generating element, the discharge ports and the flow passage grooves are accurately aligned. And printing is performed by ejecting the ink as droplets from the ejection ports by applying ejection energy to the ink in the liquid flow channel by the ejection energy generating element.
[0003]
FIGS. 6, 7 and 8 show the main parts of a typical ink jet recording head used in such an ink jet recording system. FIG. 6 is a schematic perspective view, and FIG. 7 is an exploded perspective view. FIG. 8 is a schematic diagram of the top plate liquid chamber portion, and FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the internal structure of the liquid discharge unit in the XX section of FIG.
[0004]
Reference numeral 100 in the figure is a base plate for constructing and configuring each part. On the base plate 100, a substrate (hereinafter referred to as a heater board) 200 having a plurality of electrothermal converters (heaters) 201 as ejection energy generating elements is provided. On the heater board 200, ink paths corresponding to each of the plurality of ink discharge ports 301 are provided, and the top plate 300 is joined to a predetermined position. The top plate 300 has an orifice plate portion 304 having an ink discharge port 301 formed therein, a common liquid chamber 302 for storing ink supplied to the ink path, and a cylindrical shape for supplying ink to the common liquid chamber 302. Ink supply port 305. In the joining, the plurality of heaters 201 of the heater board 200 and the ink ejection ports 301 on the top plate 300 are temporarily fixed on the heater board 200 with an adhesive or the like on the heater board 200 at a position where they correspond to each other. In order to provide sufficient pressure, a mechanical pressure is applied from above the top plate 300 by a spring (not shown) to obtain a sufficient contact state.
[0005]
In the ink ejection of the ink jet recording head, pressure is applied to the ink in the ink path 308 by the energy generated by the heater 201, and the pressure is transmitted to the ink ejection port 301 through the ink, and the ink in the ink path 308 is ejected. The ink extruded from the outlet 301 forms ejected droplets. In the ink jet recording head, the ink discharge ports and the orifice plate are basically formed to be perpendicular to the recording medium surface in order to obtain the landing accuracy of the flying droplets on the recording medium. In the top plate 300, from the viewpoint of workability and cost, a formed body obtained by integrally forming at least the formation portion of the orifice plate portion 304 and the ink path 308, and furthermore, the common liquid chamber 302 and the ink supply portion 305 is generally used. The processing of the ink ejection date on the top plate is post-processed by a laser beam via an ink path 308 as shown in FIG.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the processing of the ink ejection port of the top plate using a molded body obtained by integrally molding at least the orifice plate section 304 and the ink path 308, and the common liquid chamber 302 and the ink supply section 305, the ink ejection port by laser As shown in FIG. 10, since the liquid chamber frame 314 forming the common liquid chamber 302 and the laser incident light interfere with each other during processing, and the interference with the ink path wall 307 forming the ink path 308 is easily avoided. The discharge port is processed by irradiating the laser beam 400 with an inclination angle θ of about 10 to 20 degrees with respect to the joint surface between the ink path wall and the heater board. It is formed so as to be perpendicular to the angle.
[0007]
In the ink jet recording head, the load by a spring or the like acting to bring the top plate 300 and the heater board 200 into close contact with each other, in the case of the top plate having the above-described configuration, the ink discharge port processing surface of the orifice plate 304 is moved in the ink discharge direction. Due to the load vector component in the direction of deformation, depending on the magnitude of the load, the orifice plate surface causes a deformation 600 that swells as shown in FIG. 9, thereby disturbing the discharge direction of the flying discharge droplets. It is considered that the printing quality is not obtained and the printing quality is deteriorated. In addition, when a load is applied in a direction not including a load vector that deforms the processed surface of the ink discharge port of the orifice plate 304, slipping or displacement occurs at the joining surface between the top plate and the heater board, and a good adhesion state is obtained. I can't do anything. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide an ink jet recording head which has no disturbance in an ink ejection direction and has high landing accuracy.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-described problems. As a result, the ink jet recording head of the present invention has an orifice plate portion in which at least a plurality of ejection ports are formed, and ink flows provided corresponding to each of the ejection ports. A top plate having, by integral processing, a portion in which a plurality of grooves for forming a path are formed, and an ejection energy generating element arranged corresponding to the ink flow path by joining the top plate In an ink jet recording head having an element substrate provided with an orifice plate, the orifice plate has a discharge port formed so that the top plate is parallel to a groove for forming an ink flow path and a bonding surface of the element substrate. It is characterized by having. An orifice plate portion where a plurality of ejection ports are formed, a portion where a plurality of grooves for forming an ink channel provided for each of the ejection ports are formed, and ink supplied to the ink channel. In a top plate having a concave portion forming a common liquid chamber for storing the liquid chamber by integral processing, a part of the liquid chamber frame forming the concave portion of the liquid chamber includes a plurality of liquid channels for forming an ink flow path. The groove is formed lower in the groove search direction than the groove.
[0009]
With the above configuration, the load applied by a spring or the like to bring the top plate 300 and the heater board into close contact does not include a load vector component that deforms the ink discharge port processing portion of the orifice plate in the ink discharge direction, and suppresses deformation of the orifice plate. Therefore, it is possible to provide an ink jet recording head which has no disturbance in the ink ejection direction and has a high accuracy of landing.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0011]
(Embodiment 1)
1 and 2 show a first embodiment of an ink jet recording head to which the present invention is applied. FIG. 1 is a schematic perspective view showing an ink discharge port and an ink path forming portion on a top plate of an ink jet recording head to which the present invention is applied, and an ink discharge port processing step. FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross section in the AA direction when the heater board is joined to the top plate shown in FIG. In the top plate 300, the orifice plate 304, the ink path 308, and the formation portion of the ink path wall 307 are formed by integral processing, and the ink discharge ports 301 are post-processed by the laser light 400. In the present invention, the ink discharge port processing surface 309 (hereinafter referred to as the orifice plate surface) of the orifice plate 304 and the joining surface between the ink path wall and the heater board are formed so as to form approximately 90 deg. In the processing, a laser incident light 400 is made incident on the orifice plate surface at an angle of about 90 degrees to process the discharge port. With this configuration, even when a load 500 is applied by a spring or the like in order to bring the heater board 200 and the top plate 300 into close contact with each other, the load vector does not have a component in the ink ejection direction. Deformation was suppressed, there was no disturbance in the ink ejection direction, and an ink jet recording head having high precision landing accuracy was obtained. In the present embodiment, the groove pitch formed by the ink path 308 and the ink wall 307 is set to 360 dpi, the groove search is set to 60 μm, and the inclination angle of the laser beam for the ink discharge port processing is set to 3 deg. However, the present invention is not limited to this. The angle formed between the ink discharge port processing surface 314 (hereinafter referred to as the orifice plate surface) of the orifice plate 304 and the junction surface between the ink path wall and the heater board is 90 ± 2 deg. And the orifice plate surface formed at an angle of 90 ± 2 deg. In the present embodiment, the load by the spring or the like is applied from the heater board side, but the load may be applied from the top plate side.
[0012]
(Embodiment 2)
3 to 5 are views showing a second embodiment, FIG. 3 is a schematic perspective view showing a top plate in the second embodiment, and FIG. 4 is a view showing a cross section taken along plane BB in FIG. It is. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the plane BB when the heater board is joined to FIG. The configurations of the orifice plate 304, the ink path 308, the ink path wall 307, and the ink ejection port 301 are the same as those in the first embodiment, and thus detailed description is omitted here. In the present invention, the orifice plate 304, the ink path 308 and the ink path wall 307, and the recess forming the common liquid chamber are formed by integral processing, and a part of the recess forming the common liquid chamber is formed. Is formed lower in the groove depth direction than the groove formed by the ink path 308 and the ink path wall 307. With this configuration, laser light at the time of processing the ink ejection port can be made incident substantially at right angles to the orifice plate surface, and the same applies to the top plate integrally having the common liquid chamber 302 as in the first embodiment. A top plate having the configuration was obtained. If a part of the common liquid chamber is formed lower than the other liquid chamber frames, the ink supplied from the supply port to the common liquid chamber flows out from this part to the outside, and as shown in FIG. The heater board was provided with a convex shape by photolithography to fill gaps at the time of joining and prevent ink from flowing out. The convex portion of the heater board also has a role of obtaining a good adhesion state between the top plate and the heater board by arbitrarily changing the height. With this configuration, even when the orifice plate 304, the formation portion of the ink passage 308 and the ink passage wall 307, and the concave portion forming the common liquid chamber are formed by integral processing, the ink ejection direction is not disturbed. An ink jet recording head with high precision landing accuracy was obtained.
[0013]
【The invention's effect】
As described above, the orifice plate is formed with the discharge port so that it is parallel to the joint surface between the groove for forming the ink flow path and the element substrate. Deformation of the orifice plate surface in the ink ejection direction when a load is applied is suppressed, and there is no disturbance in the ink ejection direction, and it is possible to provide an ink jet recording head with high precision landing accuracy. became. Further, a part of the liquid chamber frame forming the recess of the common liquid chamber is formed lower in the groove search direction than a plurality of grooves for forming the ink flow path. By forming the generating element substrate side in a convex shape, the top plate is formed by integral processing of the orifice plate 304, the formation portion of the ink passage 308 and the ink passage wall 307, and the recess forming the common liquid chamber. In addition, it is possible to provide an ink jet recording head which has no disturbance in the ink ejection direction and has a high accuracy of landing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a part of a top plate of an ink jet recording head to which a first embodiment of the present invention has been applied.
FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA when the heater board is joined to the top plate of FIG.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a top plate liquid chamber of an ink jet recording head to which a second embodiment of the present invention is applied.
FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG. 5;
FIG. 5 is a sectional view taken along the line BB when a heater board is joined to the top plate of FIG. 3;
FIG. 6 is a schematic perspective view showing a part of a conventional ink jet recording head.
FIG. 7 is an exploded perspective view of FIG. 6;
FIG. 8 is a perspective view of the top plate of FIG. 6 as viewed from a common liquid chamber side.
FIG. 9 is a sectional view taken along the line XX when a heater board is joined to the top plate of FIG. 8;
FIG. 10 is a schematic perspective view showing a top plate ink flow path portion and a laser beam incident angle in FIG. 8;
[Explanation of symbols]
100 Base plate 200 Heater board 201 Heater 300 Top plate 301 Ink ejection port 302 Common liquid chamber 303 Common liquid chamber wall 304 Orifice plate 305 Ink supply port 306 Convex part 307 Ink path wall 308 Ink path 309 Orifice plate upper surface 313 Common liquid chamber ceiling 400 Laser beam 500 Spring load 600 Orifice plate deformed part
