JP2007283668A - 記録ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 インクジェット記録ヘッドの流路形成部材と支持部材（ホルダー）の超音波溶着において、インク流路内にガラスフィラーのゴミを出すことなく、両者の溶着強度を向上させる。
【解決手段】 ガラスフィラーを含有しない樹脂材料で形成される流路形成部材にインク流路の一部を形成するエネルギーダイレクタを設け、また、ガラスフィラーを含有する樹脂材料で形成される支持部材（ホルダー）にはインク流路に接しない箇所にエネルギーダイレクタを設け、両部材を超音波溶着することによりヘッドを構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インク等の記録液を吐出して記録動作を行う記録装置、この記録装置に適用される記録ヘッドに関するものである。なお、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、さらには、各種処理装置と複合的に組み合わされた産業用記録装置に適用することができる。

インクジェット記録装置は、いわゆるノンインパクト記録方式の記録装置であり、高速な記録や、様々な記録メディアに対する記録が可能であるとともに、記録時における騒音がほとんど生じないという特徴を有するため、プリンタ、ワードプロセッサ、ファクシミリ、複写機等の記録機構を担う装置として広く採用されている。

一般的なインクジェットプリンターは、図５の斜視図に示すように、装置本体Ｍ１０００、給送部Ｍ３０２２、排出トレイＭ１００４から構成される。さらに、装置本体の内部は、図６に示すように、シャーシＭ３０１９と各記録動作機構から構成されており、記録位置に搬送された記録シートに所望の記録を行う記録ヘッドカートリッジＨ１０００がキャリッジＭ４００１に着脱可能に搭載される。この記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、インクタンクＨ１９００と記録ヘッドＨ１００１から構成され、インクタンクＨ１９００は着脱可能に記録ヘッドＨ１００１に保持固定される。また、記録ヘッドＨ１００１は、発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によってインクを加熱し、膜沸騰の作用によりインク滴を吐出させる記録素子基板Ｈ１１００と、前記記録素子基板Ｈ１１００に装置本体Ｍ１０００からの駆動信号等を印加する電気配線基板Ｈ１３００からなる記録素子ユニットＨ１００２と、インクタンクＨ１９００を保持し、記録素子ユニットＨ１００２にインクを供給するためのインク流路を形成するホルダーユニットＨ１００３から構成されている。

図８は、記録ヘッドＨ１００１の分解斜視図である。ホルダーユニットＨ１００３は、ホルダーＨ１５００と流路形成部材Ｈ１６００から構成され、両者を貼り合せることによって、例えば６色（６個）のインクタンクＨ１９００からの記録素子ユニットＨ１００２にインクを供給する６つの流路を形成している。両者を貼りあわせる方法は、例えば、超音波溶着によって行われる。

溶着部の構造は、図９および図１０に示すようになっている。図９（ａ）は、流路形成部材の溶着面、（ｂ）は、ホルダーの溶着面を説明する図である。また、図１０は、図９に示すＡ−Ａ断面図であり、図１０（ａ）は、溶着前の状態、図１０（ｂ）は、溶着後の状態を説明する図である。それらの図に示すように、インク流路Ｈ１６０１となる溝の周囲にエネルギーダイレクタＨ１６０２を設け、ホルダーＨ１５００と流路形成部材Ｈ１６００を超音波溶着で接合することにより、インク流路Ｈ１６０１を完成している。また、流路以外の部分にもエネルギーダイレクタＨ１６０３を設け、両者の溶着を強固なものとしている。超音波溶着においては、一般的に一方の面にエネルギーダイレクタを形成し、反対面に溶着部の逃げ溝Ｈ１５０２、Ｈ１５０３を設け、超音波溶着時に両者のベース面が密接するようにしている。

又、別の従来例としては、特許文献１をあげることが出来る。
特開2004-090342号公報

インクジェットプリンターはインク滴の吐出位置、もしくは着弾位置に関して、数μｍ〜数十μｍの高度な精度が要求されるため、一般的にホルダーの材料としてガラスフィラーを含有するエンジニアプラスチックなどの樹脂材料が用いられ、インク滴を吐出する記録素子ユニットを正確な位置に位置決めできる形状（寸法）精度を有している。一方、記録素子ユニットの位置決めに関与することがない流路形成部材は、ガラスフィラーを含有しない樹脂材料が使用されている。

また、インクジェットプリンターの特性上、流路内へのゴミの侵入は不吐出の原因になるため好ましくない。例えば、ガラスフィラーを含有する部材側にエネルギーダイレクタを設けた場合、溶着部からガラスフィラーが突出し、ゴミの原因となる可能性があるため、エネルギーダイレクタは、ガラスフィラーを含有しない流路形成部材側に設けることが一般的となっている。

しかしながら、このようにガラスフィラーを含有しない柔らかな部材側にエネルギーダイレクタを設け、ガラスフィラーを含む硬い材料に対して、超音波溶着する方法においては、エネルギーダイレクタの形状が比較的早く崩れるため、超音波溶着のエネルギーの伝わりが弱く、溶着強度も低くなってしまう可能性がある。

本発明は上記従来技術の問題点に着目してなされたものであり、以下の目的を達成するものとなっている。

すなわち、本発明の目的は、インクジェット記録ヘッドの流路形成部材と、その支持部材（ホルダー）との超音波溶着において、インク流路内にガラスフィラーのゴミを出すことなく、両者の溶着強度を向上させ、構造的信頼性が高いインクジェット記録ヘッドを提供することである。

本発明は、上記課題を達成するために、インクジェット記録ヘッド、及び、該インクジェット記録ヘッドを搭載したインクジェット記録装置を次のように構成したことを特徴とするものである。

（１）電気信号に応じて吐出口からインクを吐出するエネルギー発生手段を備えた液体吐出部と、
前記液体吐出部に対してインクを供給する流路を備えた流路形成部材と、
流路の一部を形成すると共に、液体吐出部を保持固定する支持部材から構成され、
樹脂材料からなる前記流路形成部材と前記支持部材を超音波溶着して流路を形成する記録ヘッドにおいて、
流路に接する溶着部では、ガラスフィラーを含有しない樹脂材料でエネルギーダイレクタを形成し、
流路に接しない溶着部では、ガラスフィラーを含有する樹脂材料でエネルギーダイレクタを形成していることを特徴とする。

（２）前記流路形成部材は、ガラスフィラーを含有しない樹脂材料からなり、
前記支持部材は、ガラスフィラーを含有する樹脂材料からなることを特徴とする。

（３）各溶着部では、エネルギーダイレクタの体積と同等以上の容積を有する溝を設け、接合する両者のベース面が密着することを特徴とする。

（４）前記支持部材は、周囲に前記溝を持つエネルギーダイレクタを有していることを特徴とする。

（作用）
インクジェット記録ヘッドを上記した（１）〜（４）のような構成にすることで、流路形成部材と、その支持部材（ホルダー）との超音波溶着において、インク流路内にガラスフィラーのゴミを出すことなく、両者の溶着強度を向上させ、構造的信頼性が高いインクジェット記録ヘッドを提供することが可能となる。

以上説明したように、本発明によると、流路形成部材と、その支持部材（ホルダー）との超音波溶着において、インク流路内にガラスフィラーのゴミを出すことなく、両者の溶着強度を向上させ、構造的信頼性が高いインクジェット記録ヘッドを提供することができる。

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。

以下、図面を参照して本発明のインクジェット記録ヘッドに係る実施形態の基本的構成及び作用を説明する。

本実施例の記録ヘッドは、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いて記録を行うバブルジェット（登録商標）方式のサイドシューター型とされる記録ヘッドである。

記録ヘッドは、図７（ａ）に示すように、記録素子基板Ｈ１１００と電気配線基板Ｈ１３００からなる記録素子ユニットＨ１００２と、ホルダーユニットＨ１００３で構成される。

記録素子基板Ｈ１１００は、シリコン製の基板の中央にインク供給口が長穴の形状で開いており、この基板上には複数の発熱抵抗体がほぼ等間隔でインク供給口の両側に並んでいる。このような発熱抵抗体を形成した基板はヒーターボードと呼ばれている。ヒーターボードの外部には発熱抵抗体に電力を供給するための配線が引き回されていて、ヒーターボード上の両端に設置されている電極パッドと結線されている。そして、このようなヒーターボード上に複数の吐出口を有するオリフィスプレート等を貼り付けて、記録素子基板Ｈ１１００が完成する。そして、ヒーターボードの電極パッド上にバンプを形成し、電気配線基板Ｈ１３００との間をインナーリードを用いたＴＡＢ実装法によって、電気接合され、接続部分は封止剤によって封止される。このように構成された記録素子ユニットＨ１００２は、図７（ｂ）に示すように、ホルダーＨ１５００と流路形成部材Ｈ１６００からなるホルダーユニットＨ１００３に接合され、記録ヘッドＨ１００１が完成する。

図１は、本発明の第１の実施例のインクジェット記録ヘッドの溶着面を説明する図であり、（ａ）は、流路形成部材の溶着面、（ｂ）は、ホルダーの溶着面である。また、図２は、図１に示すＢ−Ｂ断面図であり、（ａ）は、溶着前の状態、（ｂ）は、溶着後の状態を説明する図である。

本発明の第１の実施例のインクジェットは、図１および図２に示すように、流路形成部材Ｈ１６００側に、インク流路の一部を形成するエネルギーダイレクタＨ１６０２をインク流路Ｈ１６０１の周囲に形成し、該エネルギーダイレクタＨ１６０２による溶着部を受け入れる溝Ｈ１５０２をホルダーＨ１５００に形成し、両者を超音波溶着することによりホルダーユニットＨ１００３を形成している。

また、流路形成部材Ｈ１６００とホルダーＨ１５００の溶着において、インク流路以外の箇所に、ガラスフィラーを含有する硬い樹脂材料、すなわち、ホルダーＨ１５００側に、エネルギーダイレクタＨ１５０４を設けている。そのエネルギーダイレクタＨ１５０４を比較的柔らかな樹脂材料、すなわち、流路形成部材Ｈ１６００側に食い込ませ溶着強度を向上させている。本実施の形態においては、エネルギーダイレクタＨ１５０４に対応する流路形成部材側に溝Ｈ１６０４を設け、溝内部に溶着部が収まるように設定した。

したがって、本実施例のインクジェット記録ヘッドにおいては、流路形成部材と、その支持部材（ホルダー）との超音波溶着において、インク流路内にガラスフィラーによるゴミを出すことなく、しかも、両者の溶着強度を向上させることができるため、構造的信頼性が高いインクジェット記録ヘッドを提供することができる。

図３は、本発明の第２の実施例のインクジェット記録ヘッドの溶着面を説明する図であり、（ａ）は、流路形成部材の溶着面。（ｂ）は、ホルダーの溶着面である。また、図４は、図３に示すＣ−Ｃ断面図であり、（ａ）は、溶着前の状態。（ｂ）は、溶着後の状態を説明する図である。

実施例２においても実施例１と同じく、流路形成部材Ｈ１６００側に、インク流路の一部を形成するエネルギーダイレクタＨ１６０２をインク流路Ｈ１６０１の周囲に形成し、該エネルギーダイレクタＨ１６０２による溶着部を受け入れる溝Ｈ１５０２をホルダーＨ１５００に形成し、両者を超音波溶着することによりホルダーユニットＨ１００３を形成している。

そして、流路形成部材Ｈ１６００とホルダーＨ１５００の溶着において、インク流路以外の箇所に、ガラスフィラーを含有する硬い樹脂材料、すなわち、ホルダーＨ１５００側に、エネルギーダイレクタＨ１５０４を設け、かつ、該エネルギーダイレクタＨ１５０４の周囲に溶着部を受け入れる溝Ｈ１５０３を設けている。そして、対する流路形成部材Ｈ１６００側は、フラット面としている。該溝Ｈ１５０３をホルダーＨ１５００側に設けることにより、流路形成部材Ｈ１６００の溶着部の肉厚が増すため構造的に強固となり、溶着部またはホルダーユニット全体に外力が加わった場合にも溶着が剥がれにくい構造となる。

したがって、本実施例のインクジェット記録ヘッドにおいても、溶着強度を向上させることができるため、構造的信頼性が高いインクジェット記録ヘッドを提供することができる。

本発明の第１の実施例のインクジェット記録ヘッドの溶着面を説明する図である。（ａ）は、流路形成部材の溶着面。（ｂ）は、ホルダーの溶着面である。 図１に示すＢ−Ｂ断面図である。（ａ）は、溶着前の状態。（ｂ）は、溶着後の状態を説明する図である。 本発明の第２の実施例のインクジェット記録ヘッドの溶着面を説明する図である。（ａ）は、流路形成部材の溶着面。（ｂ）は、ホルダーの溶着面である。 図３に示すＣ−Ｃ断面図である。（ａ）は、溶着前の状態。（ｂ）は、溶着後の状態を説明する図である。 一般的なインクジェットプリンターの外観構成を示す斜視図である。 図５に示すプリンターの外装部材を取り外した状態を示す斜視図である。 図５に示すプリンターに用いる記録ヘッドカートリッジを説明する図である。（ａ）は、組み立て完成状態の斜視図。（ｂ）は、分解斜視図である。 図７に示す記録ヘッドの分解斜視図である。 図７に示す記録ヘッドの溶着面を説明する図である。（ａ）は、流路形成部材の溶着面。（ｂ）は、ホルダーの溶着面である。 図７に示すＡ−Ａ断面図である。（ａ）は、溶着前の状態。（ｂ）は、溶着後の状態を説明する図である。

符号の説明

Ｍ１０００ 装置本体
Ｍ１００４ 排出トレイ
Ｍ３０１９ シャーシ
Ｍ３０２２ 給送部
Ｍ４００１ キャリッジ
Ｈ１０００ 記録ヘッドカートリッジ
Ｈ１００１ 記録ヘッド
Ｈ１００２ 記録素子ユニット
Ｈ１００３ ホルダーユニット
Ｈ１１００ 記録素子基板
Ｈ１３００ 電気配線基板
Ｈ１５００ ホルダー
Ｈ１５０１ インク流路部
Ｈ１５０２ 溝
Ｈ１５０３ 溝
Ｈ１５０４ エネルギーダイレクタ
Ｈ１６００ 流路形成部材
Ｈ１６０１ インク流路
Ｈ１６０２ エネルギーダイレクタ
Ｈ１６０３ エネルギーダイレクタ
Ｈ１６０４ 溝
Ｈ１９００ インクタンク

Claims (4)

1. 電気信号に応じて吐出口からインクを吐出するエネルギー発生手段を備えた液体吐出部と、
   前記液体吐出部に対してインクを供給する流路を備えた流路形成部材と、
   流路の一部を形成すると共に、液体吐出部を保持固定する支持部材から構成され、
   樹脂材料からなる前記流路形成部材と前記支持部材を超音波溶着して流路を形成する記録ヘッドにおいて、
   流路に接する溶着部では、ガラスフィラーを含有しない樹脂材料でエネルギーダイレクタを形成し、
   流路に接しない溶着部では、ガラスフィラーを含有する樹脂材料でエネルギーダイレクタを形成していることを特徴とする記録ヘッド。
2. 前記流路形成部材は、ガラスフィラーを含有しない樹脂材料からなり、
   前記支持部材は、ガラスフィラーを含有する樹脂材料からなることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
3. 各溶着部では、エネルギーダイレクタの体積と同等以上の容積を有する溝を設け、接合する両者のベース面が密着することを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
4. 前記支持部材は、周囲に前記溝を持つエネルギーダイレクタを有していることを特徴とする請求項２又は、請求項３に記載の記録ヘッド。

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