JP2007276156A - Inkjet recording head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録媒体の記録面に対して、インクを吐出し記録画像を得るインクジェット記録ヘッドに関する。本発明は、一般的なプリント装置のほか、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリント部を有するワードプロセッサ等の装置、あるいは、これらの装置を複合した多機能記録装置等に適応することができる。 The present invention relates to an ink jet recording head that ejects ink onto a recording surface of a recording medium to obtain a recorded image. The present invention can be applied not only to a general printing apparatus, but also to a copying machine, a facsimile machine having a communication system, a word processor having a printing unit, or a multifunction recording apparatus in which these apparatuses are combined.
記録データに基づき、記録媒体の記録面に対して、複数のインク吐出口からインクが選択的に吐出され、そのインクが記録媒体の記録面に付着されて画像を形成するインクジェット記録装置が、実用に供されている。このようなインクジェット記録装置において、記録媒体の記録面に対向して配置され、記録媒体の搬送方向に直交する方向に走査されるキャリッジ部には、着脱可能なインクジェット記録ヘッドが備えられている。 An ink jet recording apparatus that forms an image by selectively ejecting ink from a plurality of ink ejection openings on a recording surface of a recording medium based on the recording data and forming the image by attaching the ink to the recording surface of the recording medium is practical. It is offered to. In such an ink jet recording apparatus, a detachable ink jet recording head is provided in a carriage unit that is disposed to face the recording surface of the recording medium and is scanned in a direction orthogonal to the conveyance direction of the recording medium.
図7を用いて、現在一般に使用されるインクジェット記録ヘッドについて説明する。このようなインクジェット記録ヘッドは、本体部11、記録素子基板12、及びプリント配線基板13とから構成されている。本体部11は、インクタンク14が装着されるインク供給部15と、不図示のキャリッジ部に電気的に接続され、キャリッジ部からの駆動制御信号群が入力される入力端子部16とから成る。また、記録素子基板12は、インク供給部15の被接合面に接着されている。プリント配線基板13は、記録素子基板12と入力端子部16とを電気的に接続し、入力端子部16からの駆動制御信号群を記録素子基板12に供給する。
With reference to FIG. 7, an ink jet recording head generally used at present will be described. Such an ink jet recording head includes a
係る構成のもとで、記録素子基板12に構成された各ヒータ(不図示)に、プリント配線基板13を通じて駆動制御信号が供給され、各ヒータが発熱する。このとき、本体部11から導入されたインクが加熱され、膜沸騰現象により気泡が発生し、気泡の膨張に伴ってインク吐出口17から記録媒体の記録面に向けて吐出される。
Under such a configuration, a drive control signal is supplied to each heater (not shown) configured on the recording element substrate 12 through the printed
上述のように、記録素子基板12が、本体部11の被接合面に接着された構成では、記録素子基板12の温度が上昇するとともに、被接合面における本体部11の温度も上昇するため、本体部11及び記録素子基板12がそれぞれ熱膨張する。しかし、一般に、樹脂で作成される本体部11は、シリコンで作成される記録素子基板12よりも線膨張率が大きくなっており、この本体部11と記録素子基板12の線膨張率の差により、記録素子基板12には応力がかかる。そのため、記録素子基板12が破損したり、記録素子基板12におけるインク吐出口17の配列が直線とならず湾曲したものとなるように変形したりする虞がある。
As described above, in the configuration in which the recording element substrate 12 is bonded to the bonded surface of the
図8に、特許文献1に開示されているインクジェット記録ヘッドについて説明する。インクジェット記録ヘッド20は、本体部21、記録素子基板22とを含んで構成されている。また、本体部21にはインクタンク24が装着され、記録素子基板22はプリント配線基板23と電気的に接続されている。このインクジェット記録ヘッド20は、記録素子基板22と本体部21との間に、記録素子基板22と線膨張率が同等である支持部材25を介在させた構成を有している。特許文献1には、この構成によって、記録素子基板22の温度が上昇し熱膨張する際も、記録素子基板22と支持部材25が一体に膨張するため、記録素子基板22の破損等を防止することが可能との記載がある。
FIG. 8 illustrates an ink jet recording head disclosed in Patent Document 1. FIG. The ink
図9(a)、(b)は、このインクジェット記録ヘッドにおいて、支持部材25がプリント配線基板23に接続された記録素子基板22と本体部21に接合される様子を図示している。支持部材25の第一の接合面26は、本体部21と接着剤により接着され、第二の接合面27は、記録素子基板22と接着剤により接着されている。このように、支持部材25が記録素子基板22及び本体部21に接着剤を用いて接着されているため、液密性も確保することが可能となっている。
特許文献1に開示されているインクジェット記録ヘッドでは、支持部材25が、本体部21及び記録素子基板22と接合される第一の接合面26、及び第二の接合面27に接着剤を用いている。しかしながら、接着剤を多用したインクジェット記録ヘッドの構成では、インクジェット記録ヘッドの製造において、塗布工程及び硬化工程等の工程が増えるほか、接着剤の乾燥には多くの時間を要するために工程時間も長くなり、生産性が低下してしまう。そのため、インクジェット記録ヘッドの構成では、少しでも接着剤の使用を抑えることが望まれている。
In the inkjet recording head disclosed in Patent Document 1, the
以上の問題点を考慮し、本発明は、支持部材が記録素子基板及び本体部と接合されるインクジェット記録ヘッドにおいて、接着剤を多用することなく構成され、従来よりも生産性の向上を図ることが可能な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。 In consideration of the above problems, the present invention is configured without using a large amount of adhesive in an ink jet recording head in which a support member is bonded to a recording element substrate and a main body, and is intended to improve productivity compared to the conventional art. It is an object of the present invention to provide an ink jet recording head capable of achieving the above.
本発明のインクジェット記録ヘッドは、上述の課題を鑑みて成されたものであり、
インク貯留部からインクを導入するための少なくとも一つのインク供給路を有する本体部と、
インクを吐出するインク吐出部及び前記インク吐出部からインク吐出するための熱エネルギーを発生するヒータを有する記録素子基板と、
前記インク供給路に対応する少なくとも一つの開口部を有する支持部材と、
を具えたインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記支持部材の線膨張率をa、前記本体部の線膨張率をb、及び前記記録素子基板の線膨張率をcとしたときに、c≦a<bの関係を満足し、
前記支持部材は前記記録素子基板と接着剤を用いて接着されるとともに、前記本体部と一体に成形されることを特徴とする。
The ink jet recording head of the present invention is made in view of the above-mentioned problems,
A main body having at least one ink supply path for introducing ink from the ink reservoir;
A recording element substrate having an ink discharge portion for discharging ink and a heater for generating thermal energy for discharging ink from the ink discharge portion;
A support member having at least one opening corresponding to the ink supply path;
In an inkjet recording head comprising
When the linear expansion coefficient of the support member is a, the linear expansion coefficient of the main body is b, and the linear expansion coefficient of the recording element substrate is c, the relationship of c ≦ a <b is satisfied.
The support member is bonded to the recording element substrate using an adhesive and is formed integrally with the main body.
本発明によれば、支持部材が記録素子基板及び本体部と接合されるインクジェット記録ヘッドにおいて、本体部と支持部材とを接着剤を用いて接着することなく、本体部と支持部材とを一体に成形した構成により、従来よりも生産性の向上を図ることが可能となる。 According to the present invention, in the ink jet recording head in which the support member is bonded to the recording element substrate and the main body portion, the main body portion and the support member are integrated with each other without bonding the main body portion and the support member using the adhesive. With the molded configuration, it becomes possible to improve the productivity as compared with the prior art.
(第1の実施形態)
まず、図3を用いて、本発明のインクジェット記録ヘッド全体について説明する。
(First embodiment)
First, the entire inkjet recording head of the present invention will be described with reference to FIG.
インクジェット記録ヘッド101は、本体部111、支持部材121、記録素子基板131、及びプリント配線基板135とを含んで構成されている。本体部111には、インクタンク(不図示)及び支持部材121が一体化されて構成されている。また、記録素子基板131は、インクを吐出させるインク吐出口(不図示)を備えており、プリント配線基板135の記録素子基板収容部136に配備されている。プリント配線基板135は、記録素子基板131と本体部111に設けられた入力端子部117とを端子部137を介して電気的に接続し、入力端子部117からの駆動制御信号群を記録素子基板131に供給する。プリント配線基板135と記録素子基板131との接続には、例えば、TAB(テープ・オートメイテット・ボンディング)方式が採用できる。
The ink
つぎに、図1を用いて、本実施形態のインクジェット記録ヘッドにおける、支持部材121、記録素子基板131、及び本体部111の接合について詳しく説明する。
Next, the joining of the
まず、図1(a)で、本体部111の凹部113には、支持部材121が設けられている。この支持部材121は、支持部材121の開口部123とインク供給路112が対応するように、配置されている。また、インク供給路112は、本体部111の中間壁115によって仕切られており、本実施形態においては、異種のインクを供給可能なインク供給路112を3つ有する構成のインクジェット記録ヘッドについて示している。
First, in FIG. 1A, a
支持部材121は、樹脂から成る本体部111が成形される際に、本体部111と一体に成形される。支持部材121と本体部111の成形には、例えば、インサート成形を利用することが出来る。インサート成形は、金型内に部材を入れた状態で、金型に樹脂を流し込むことにより部材と樹脂とを一体に成形する、同時成形の方法である。
The
さらに、支持部材121は、インク供給路112の外周領域に配置されており、インク供給路112と開口部123が、ちょうど対応するように構成されている。支持部材121の被接合面122は、後述のとおり、記録素子基板131の接合面134と接着される面であり、凹部113の底面114と同一の平面を成すようにされている。
Further, the
記録素子基板131には、例えば、厚さ0.5〜1.0mmのシリコン材料で薄膜が形成されている。また、インクを吐出するためのインク吐出口133が、紙面垂直方向に配列しており、この配列方向にインク供給開口部132が伸びるように設けられている。さらに、インク吐出口133に対応して、不図示のヒータが配置されている。
On the
つぎに、図2を用いて、支持部材121について説明する。本体部111に一体に成形される支持部材121は、長方形の板状の形状を有し、中央部がスリット状に形成されている。被接合面122は、記録素子基板131の接合面134と接着される。また、開口部123は、本体部111のインク供給路112とちょうど対応するように形成されている。支持部材121は、例えば、記録素子基板131と同一のシリコンで作られている。しかし、支持部材121の素材は、シリコンに限られることなく、記録素子基板131の材料の線膨張率と同等、若しくは記録素子基板131の材料の線膨張率よりも大きく、本体部111の材料の線膨張率よりも小さい線膨張率を有する素材であれば良い。また、記録素子基板131で発生した熱が、本体部111に伝わり易くするため、支持部材121の素材の熱伝導率が、記録素子基板131の材料の熱伝導率と同一、若しくは記録素子基板131の材料の熱伝導率よりも大きいことが好ましい。そのため、支持部材121の素材としては、例えば、アルミナ(Al2O3)、窒化アルミウム(AlN)、炭化珪素(SiC)、4窒化3珪素(Si3N4)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、エンプラ樹脂が挙げられる。
Next, the
図1(b)は、支持部材121と記録素子基板131が接着された構成について図示している。支持部材121の開口部123と記録素子基板131のインク供給開口部132が対応するように、プリント配線基板135に接続された記録素子基板131を本体部111の凹部113に配置する。よって、インク供給路112、開口部123、及びインク供給開口部132が直接連通した構成となっている。その際、記録素子基板131の接合面134が、支持部材121の被接合面122と、接着剤141により接着される。接着剤141は、低粘度で硬化温度が低く、短時間で硬化し、硬化後比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。
FIG. 1B illustrates a configuration in which the
なお、本実施形態においては、記録素子基板131の接合面134が、支持部材121の被接合面122のみと接触する構成が図示されている。しかしながら、この構成に限らず、記録素子基板131の接合面134が、凹部113の底面114と接着剤を用いて接着されても構わない。
In the present embodiment, a configuration in which the
また、本実施形態において、図1(b)中の矢印A、Bで示すように、インク供給路112内のインクが本体部111と支持部材121との間を伝って、外に漏れ出したり、異種インク同士が混ざり合う虞がある。そのため、支持部材121と本体部111とを一体に成形する際に、支持部材121と本体部111が密着されるような素材の組み合わせであることが望ましい。
In the present embodiment, as indicated by arrows A and B in FIG. 1B, the ink in the
係る構成のもとで、記録素子基板131に構成された各ヒータ(不図示)に、プリント配線基板135を通じて駆動制御信号が供給され、各ヒータが発熱する。このとき、インク供給路112を介して記録素子基板131のインク供給開口部132へ導入されたインクが、加熱され膜沸騰現象により気泡が発生し、気泡の膨張に伴ってインク吐出口133から記録媒体の記録面に向けて吐出される。
Under such a configuration, a drive control signal is supplied to each heater (not shown) configured on the
その際、記録素子基板131が各ヒータ(不図示)の熱によって膨張した場合でも、記録素子基板131は、支持部材121と接着されており、支持部材121と一体に膨張する。したがって、記録素子基板131の実質的な横断面積が増すこととなり、記録素子基板131が温度変化によって破損することが回避される。
At this time, even when the
以上説明したように、本実施形態において、支持部材121の開口部123とインク供給路112が対応するように、支持部材121が本体部111と一体に成形される。このため、支持部材121と本体部111との接合に接着剤を使うことなく、支持部材121を記録素子基板131及び本体部111と接着させたインクジェット記録ヘッドを提供することが出来る。
As described above, in this embodiment, the
(第2の実施形態)
図4を用いて、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第2の実施形態について説明する。第1の実施形態と同一の部材については、同一の符号を付して示し、その重複説明を省略する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the ink jet recording head according to the present invention will be described with reference to FIG. About the same member as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and shown, The duplication description is abbreviate | omitted.
図4は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドにおける、支持部材121、記録素子基板131、及び本体部111について図示している。
FIG. 4 illustrates the
本実施形態では、支持部材121は、本体部111のインク供給路112の外周領域に埋め込まれた構成となっている。そのため、支持部材121は、インク供給路112のインクと接触することのない構成となっている。支持部材121と本体部111との一体成形については、第1の実施形態と同様に、インサート成形等の同時成形により行うことが出来る。
In the present embodiment, the
本体部111のインク供給路112と記録素子基板131のインク供給開口部132が対応するように、プリント配線基板135に接続された記録素子基板131を本体部111の凹部113に配置する際、記録素子基板131の接合面134は、支持部材121の被接合面122及び本体部111の接合面116と接着剤141を用いて接着される。接着剤141は、第1の実施形態と同様に、低粘度で硬化温度が低く、短時間で硬化し、硬化後比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。
When the
本体部111に一体的に成形される支持部材121は、第1の実施形態と同様に、長方形の板状の形状を有し、中央部がスリット状に形成されたものを利用することが出来る。本実施形態において、支持部材121はインク供給路112の外周領域に埋め込まれる構成となっており、そのため、開口部123がインク供給路112の断面よりも大きく、かつ一体に形成した際にインク供給路112と開口部123が対応するように形成されている。また、開口部123の周囲には、記録素子基板131の接合面134と接着される被接合面122が設けられている。
As in the first embodiment, the
さらに、支持部材121は、例えば、記録素子基板131と同一のシリコンで作られている。しかし、支持部材121の素材は、シリコンに限られることなく、記録素子基板131の材料の線膨張率と同等、若しくは記録素子基板131の材料の線膨張率よりも大きく、本体部111の材料の線膨張率よりも小さい線膨張率を有する素材であれば良い。また、記録素子基板131で発生した熱が、本体部111に伝わり易くするため、支持部材121の素材の熱伝導率が、記録素子基板131の材料の熱伝導率と同一、若しくは記録素子基板131の熱伝導率よりも大きいことが好ましい。そのため、支持部材121の素材としては、例えば、アルミナ(Al2O3)、窒化アルミウム(AlN)、炭化珪素(SiC)、4窒化3珪素(Si3N4)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、エンプラ樹脂が挙げられる。
Further, the
本実施形態においては、記録素子基板131の接合面134は、支持部材121の被接合面122及び本体部111の接合面116と、接着剤141により接着される構成を示した。しかし、支持部材121と本体部111とを成形する際に、支持部材121と本体部111が密着されるような素材の組み合わせであれば、本体部111の接合面116と記録素子基板131の接合面134との接着を省略することが可能となる。これは、支持部材121と本体部111が密着して成形されるために、図3の矢印A、Bで示すような、インク供給路112内のインクが本体部111と支持部材121との間を伝って、外に漏れ出したり、異種インク同士が混ざり合うことがないためである。
In the present embodiment, the
係る構成のもとで、記録素子基板131に構成された各ヒータ(不図示)に、プリント配線基板135を通じて駆動制御信号が供給され、各ヒータが発熱する。このとき、インク供給路112を介して記録素子基板131のインク供給開口部132へ導入されたインクが、加熱され膜沸騰現象により気泡が発生し、気泡の膨張に伴ってインク吐出口133から記録媒体の記録面に向けて吐出される。
Under such a configuration, a drive control signal is supplied to each heater (not shown) configured on the
その際、記録素子基板131が各ヒータ(不図示)の熱によって膨張した場合でも、記録素子基板131は、支持部材121と接着されており、支持部材121と一体に膨張する。したがって、記録素子基板131の実質的な横断面積が増すこととなり、記録素子基板131が温度変化によって破損することが回避される。
At this time, even when the
以上説明したように、本実施形態のインクジェット記録ヘッドにおいて、支持部材121は、本体部111と一体に成形される。このため、第1の実施形態と同様に、支持部材121と本体部111との接合に接着剤を使うことなく、支持部材121を記録素子基板131及び本体部111と接合させたインクジェット記録ヘッドを提供することが出来る。
As described above, in the ink jet recording head of this embodiment, the
また、支持部材121は、本体部111のインク供給路112の外周領域に埋め込まれて配置され、インク供給路112のインクに触れない構成となっている。そのため、支持部材121の素材は、インクに対しての接液性に関係なく選定することが可能となる。
Further, the
(第3の実施形態)
図5、6を用いて、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第3の実施形態について説明する。第1、第2の実施形態と同一の部材については、同一の符号を付して示し、その重複説明を省略する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the ink jet recording head according to the present invention will be described with reference to FIGS. The same members as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted.
図5は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドにおける、支持部材121を図示している。本実施形態の支持部材121は、長方形の額縁状の形状を有していて、その中央部が開口部123となっている。また、開口部123の周囲には、記録素子基板131の接合面134と接着される被接合面122が設けられている。
FIG. 5 shows the
図6(a)は、本実施形態の支持部材121を用いた際の、記録素子基板131、及び本体部111との接合について示している。本実施形態において、支持部材121は、一つの開口部123が複数のインク供給路112に対応するように、つまり、開口部123に対応する本体部111の領域に複数のインク供給路112が形成されている。そのため、支持部材121は、中間壁115を除く、本体部111のインク供給路112の外周領域に埋め込まれて形成されて、支持部材121がインク供給路112のインクと接触することなく、本体部111と一体に成形されている構成を有している。
FIG. 6A shows the bonding between the
本体部111のインク供給路112と記録素子基板131のインク供給開口部132が対応するように、プリント配線基板135に接続された記録素子基板131を本体部111の凹部113に配置する際、記録素子基板131の接合面134は、支持部材121の被接合面122と、接着剤141により接着される。中間壁115においては、支持部材121が形成されていないため、記録素子基板131と本体部111とが接着剤141により接着される。接着剤141は、第1、第2の実施形態と同様に、低粘度で硬化温度が低く、短時間で硬化し、硬化後比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。
When the
図6(b)は、本実施形態の支持部材121を用いた際の、記録素子基板131、及び本体部111との接合について別の例を示している。
FIG. 6B shows another example of the bonding between the
同図において、支持部材121は、本体部111の中間壁115を除く、インク供給路112の外周領域に本体部111と一体に形成されている。ここで、一つの開口部123は、複数のインク供給路112に対応するように、つまり、開口部123の内側に本体部111の複数のインク供給路112が形成されている。また、第1の実施形態と同様に、記録素子基板131の接合面134は、本体部111の中間壁115を除いて、支持部材121の被接合面122とのみ接触するように構成された例を示しているが、この構成に限定されるものではない。
In the figure, the
図6(a)、(b)において、本実施形態の支持部材121は、開口部123が額縁状に開口した形状のため、本体部111の中間壁115に支持部材121を形成することなく、記録素子基板131と本体部111とが接着される。そのため、本体部111の中間壁115が狭い場合でも、中間壁115の支持部材121に対する細工が不要となり、本体部111と支持部材121が一体的に成形される際の金型構造が簡略化される。
6 (a) and 6 (b), the
係る構成のもとで、記録素子基板131に構成された各ヒータ(不図示)に、プリント配線基板135を通じて駆動制御信号が供給され、各ヒータが発熱する。このとき、インク供給路112を介して記録素子基板131のインク供給開口部132へ導入されたインクが、加熱され膜沸騰現象により気泡が発生し、気泡の膨張に伴ってインク吐出口133から記録媒体の記録面に向けて吐出される。
Under such a configuration, a drive control signal is supplied to each heater (not shown) configured on the
その際、記録素子基板131が各ヒータ(不図示)の熱によって膨張した場合でも、記録素子基板131は、支持部材121と接着されており、支持部材121と一体に膨張する。したがって、記録素子基板131の実質的な横断面積が増すこととなり、記録素子基板131が温度変化によって破損されることが回避される。
At this time, even when the
本実施形態においては、額縁状の形状を有した支持部材121が、本体部111と一体に成形された構成となっており、本体部111と支持部材121が一体的に成形される際の金型構造が簡略化される。
In this embodiment, the
111 本体部
131 記録素子基板
133 インク吐出口
121 支持部材
112 インク供給路
141 接着剤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 111
Claims (6)
インクを吐出するインク吐出部及び前記インク吐出部からインク吐出するための熱エネルギーを発生するヒータを有する記録素子基板と、
前記インク供給路に対応する少なくとも一つの開口部を有する支持部材と、
を具えたインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記支持部材の線膨張率をa、前記本体部の線膨張率をb、及び前記記録素子基板の線膨張率をcとしたときに、c≦a<bの関係を満足し、
前記支持部材は前記記録素子基板と接着剤を用いて接着されるとともに、前記本体部と一体に成形されることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 A main body having at least one ink supply path for introducing ink from the ink reservoir;
A recording element substrate having an ink discharge portion for discharging ink and a heater for generating thermal energy for discharging ink from the ink discharge portion;
A support member having at least one opening corresponding to the ink supply path;
In an inkjet recording head comprising
When the linear expansion coefficient of the support member is a, the linear expansion coefficient of the main body is b, and the linear expansion coefficient of the recording element substrate is c, the relationship of c ≦ a <b is satisfied.
An ink jet recording head, wherein the supporting member is bonded to the recording element substrate using an adhesive and is formed integrally with the main body.
6. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the support member has a thermal conductivity equal to or greater than a thermal conductivity of the recording element substrate.
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