JP2010023340A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】記録幅の大きい記録ヘッドであっても、安価かつ簡単に記録素子基板の配置精度が高く、インク漏れなどが生じない信頼性の高い記録ヘッドを提供する。
【解決手段】インクを吐出するための複数の吐出口と、インクを吐出するための吐出エネルギを発生させる記録素子と、インクを前記複数の吐出口に供給するためのインク供給口が形成された複数の記録素子基板と、前記記録素子基板を保持し、前記インク供給口にインクを供給するための複数のインク導入口を有する支持部材と、前記支持部材と接合し、インクを貯蔵するためのインク貯蔵室を有するインク供給部材と、を有するインクジェット記録ヘッドであって、前記支持部材は、前記インク導入口が形成された第１の部材と、該第１の部材と異なる材料であって、第１の部材を取り囲むように形成された第２の部材とにより一体的に形成され、前記記録素子基板は前記第１の部材と接着され、前記インク供給部材は前記第２の部材とのみ接合されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクジェット記録ヘッドに関し、特に、インク等の記録液を記録媒体に吐出させることで記録動作を行うインクジェット記録装置の記録ヘッドに関するものである。

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、記録時における騒音がほとんど生じない。また、インクジェット記録装置は、高速な記録が可能であり、様々な記録メディアに対して記録することが可能である。よって、インクジェット記録装置は、プリンタ、ワードプロセッサ、ファクシミリ及び複写機などの記録を行なう装置として広く採用されている。

インクジェット記録装置における代表的なインク吐出方式に、記録素子として電気熱変換素子を用いる方式がある。この電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッドは、電気熱変換素子を記録液室内に設け、これに記録信号となる電気パルスを与えることによりインクに熱エネルギを与える。そして、その時のインクの相変化により生じるインクの発泡時（沸騰時）の気泡圧力をインク液滴の吐出に利用する。

ところで、記録幅の大きい記録ヘッドを用いると、高速に記録を行うことができる。例えば、１インチ＋αの記録素子基板を、重複する領域（Ｌ）を設けるようにして千鳥状に配置し、全体として４インチの記録幅をもった記録ヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図８は、従来の記録ヘッドを示す斜視図である。複数の記録素子基板Ｈ１１００が、大型の支持部材Ｈ１２００の上に支持固定されている。記録素子基板Ｈ１１００は、それぞれ重複する領域（Ｌ）を設け、千鳥状に配置されている。

また、近年では、更なる記録の高速化が求められており、４インチから１２インチ等の記録幅を持つ記録ヘッドも知られている。

特開２００７−１６０８３４号公報

しかしながら、複数の記録素子板を千鳥状に配置する記録ヘッドでは、特に写真画像のような高精細、高品位の記録を行う場合、複数の記録素子基板を互いに数μｍ程度の高精度で配置しなければならない。しかしながら支持部材は、コストの観点から、アルミナの焼成体が用いられている。このアルミナ焼成体は一般的には±１％程度の寸法誤差が生じる。それゆえ、４インチやそれ以上の例えば１２インチなどの長尺の支持部材でインク供給口を焼成して形成した場合、インク供給口の位置寸法精度は満足できないものとなる。

図９は、図８に示す記録素子基板Ｈ１１００のインク供給口Ｈ１１０１と支持部材Ｈ１２００のインク導入口Ｈ１２０１との位置ずれが生じた状態を説明する模式図である。本図は、図８のＤ−Ｄ断面における概略を示す断面図である。記録素子基板は互いに数μｍの位置精度で支持部材Ｈ１２００上に配置されるが、支持部材Ｈ１２００のインク導入口Ｈ１２０１は４インチの記録長のヘッドの場合最も離れた位置（距離Ｍ）では±1ｍｍ程度のバラつきが生じる。従って、記録素子基板Ｈ１１００のインク供給口Ｈ１１０１と支持部材Ｈ１２００のインク導入口Ｈ１２０１は互いに位置ずれが生じる。そして、記録素子基板Ｈ１１００と支持部材Ｈ１２００の接着しろが十分に確保できず、インクがリークすることがある。さらに、接着しろが全く確保できなくなることもある。

このような不具合をなくすべく、インク導入口Ｈ１２０１を位置精度良く形成するためには、アルミナ焼成後に機械加工等によりインク導入口を形成する方法もあるが、記録ヘッドの大幅なコストアップにつながる。

またアルミナで形成された支持部材Ｈ１２００と樹脂で形成されたインク供給部材Ｈ１５００は互いに接着されているが、両部材の線膨張係数の違いにより、部品が反ったり、接着部が剥がれるなどの不具合が生じることがある。特に記録長の長い記録ヘッドの場合には、支持部材とインク供給部材の線膨張差がわずかであっても部材の長さが長いため不具合が生じる可能性が高い。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、記録幅の大きい記録ヘッドであっても、安価かつ簡単に記録素子基板の配置精度が高く、インク漏れなどが生じない信頼性の高い記録ヘッドの提供を目的とする。

上記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、インクを吐出するための複数の吐出口と、インクを吐出するための吐出エネルギを発生させる記録素子と、インクを前記複数の吐出口に供給するためのインク供給口が形成された複数の記録素子基板と、前記記録素子基板を保持し、前記インク供給口にインクを供給するための複数のインク導入口を有する支持部材と、前記支持部材と接合し、インクを貯蔵するためのインク貯蔵室を有するインク供給部材と、を有するインクジェット記録ヘッドであって、前記支持部材は、前記インク導入口が形成された第１の部材と、該第１の部材と異なる材料であって、第１の部材を取り囲むように形成された第２の部材とにより一体的に形成され、前記記録素子基板は前記第１の部材と接着され、前記インク供給部材は前記第２の部材とのみ接合されていることを特徴とする。

以上の構成によれば、支持部材は第１部材と第２部材とが配置精度良く形成される。その結果、インク供給口とインク導入口との位置ずれを抑制することができ、インクが漏れるといった不具合が生じることがなく、信頼性の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。

以下に図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の記録ヘッドを示す斜視図である。また、図２は、本実施形態の記録ヘッドを示す分解斜視図である。

本実施形態の記録ヘッド２００は、複数の記録素子基板１０が配列された支持部材２０と、電気配線部材３０と、インク供給部材４０から構成されている。

支持部材２０は、記録素子基板１０を支持固定し、保持するための部材である。支持部材２０には、アルミナの焼結体で形成された記録素子基板搭載部材２２が、樹脂の枠体部材２３にインサートモールド成型により一体化に成形されている。本実施形態の記録ヘッドは、１つの記録素子基板１０に１つの記録素子基板搭載部材２２が対応したヘッドである。記録素子基板１０は、記録画像に隙間が生じないよう、吐出口列方向に対して重複する領域（Ｎ）が設けられるようにして千鳥状に配置される。このため、８つの記録素子基板搭載部材２２がこれに対応して千鳥状に配置されてインサートモールド成型されている。

電気配線基板３０は、記録素子基板１０を組み込むための開口部３１、記録素子基板１０の電極１４に対応する電極端子３２、および、記録装置本体からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子３３を有している。

インク供給部材４０は、インクタンク（不図示）から記録素子基板１０にインクを供給するための部品であり、例えば、樹脂材料を用いた射出成型によって形成されている。インク供給部材４０には、複数の記録素子基板１０にインクを供給するインク貯蔵室４１が形成されている。インク貯蔵室４１には、インクタンクからインク供給チューブ（不図示）を介し、開口部４２からインクが導入される。インク供給チューブと開口部４２との間には、インク中に混入された異物を取り除くためのフィルタ部材（不図示）が設けられている。

図３は、本実施形態の記録素子基板１０の構成を説明する説明図である。図３（ａ）は、記録素子基板１０を示す斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ断面における概略を示す断面図である。

記録素子基板１０はインクを吐出するためのデバイスである。記録素子基板１０には、厚さ０．０５〜０．６２５mmのＳｉ基板１１に長溝状のインク供給口１２がウェットエッチングやドライエッチング等によって高精度に形成されている。また、Ｓｉ基板１１の表面には、インク供給口１２を挟みインクを吐出する吐出エネルギを発生させる複数の電気熱変換素子（記録素子）１３と、電気熱変換素子１３と連通するＡｌ等の電気配線（不図示）が成膜技術によって形成されている。さらに、記録素子基板１０の長手方向両端部には、電気配線部材３０と電気的に接続し、電気熱変換素子１３に電力を供給するための電極１４が形成されている。

また、Ｓｉ基板１１上には樹脂材料でできた吐出口形成部材１５が形成されており、電気熱変換素子１３に対応する複数の吐出口１６と、それに連通するインク貯蔵室１７がフォトリソ技術によって形成されている。

図４は、図１のＡ−Ａ断面における概略を示す断面図である。

また、図５は、図１のＢ−Ｂ断面における概略を示す断面図である。

記録素子基板搭載部材２２には記録素子基板１０のインク供給口１２に対応する位置にインク導入口２１が形成されている。記録素子基板１０は記録素子基板搭載部材２２に第１の接着剤７１で接着されている。

電気配線基板３０は、記録素子基板１０に対してインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、例えば、配線が二層構造のフレキシブル配線基板が使用され、表層はポリイミドフィルムで覆われている。電気配線基板３０は、第２の接着剤７４により支持部材２０の主面に接着固定されている。また、開口部３１と記録素子基板１０の隙間は第１の封止剤７２で封止されている。さらに、電気配線基板３０の電極端子３２は、記録素子基板１０の電極１４と金ワイヤー（不図示）を用いたワイヤーボンディング技術等によって電気的に接続され、電気接続部は、第２の封止剤７３で封止されている。

インク供給部材４０のインク貯蔵室４１の周囲と、支持部材２０の裏面が第３の接着剤７５で接着され、インク貯蔵室４１が密閉されている。

支持部材２０は、アルミナで形成された複数の小さな記録素子基板搭載部材２２が樹脂の枠体部材２３にインサートモールド成型により一体化に成形されている。インサートモールド成型に際し、複数の記録素子基板搭載部材２２は支持部材２０を成型するインジェクション型に位置決めピン等を用いて精度良く配置固定され、枠体樹脂によりインサートモールド成型により一体化に成形される。従って複数の記録素子基板搭載部材２２はほぼインジェクション型内の配置精度（例えば相対位置精度±５０μｍ程度）で枠体部材２３の中に精度良く配置形成されている。また、支持部材２０は、記録素子基板搭載部材２２や枠体部材２３の表面の平坦度を確保するために一体成型された後、研磨等が行われる。したがって、記録幅の大きい記録ヘッドであっても、支持部材２０のインク導入口２１を位置精度良く形成することが可能であり、記録素子基板１０のインク供給口１２との位置ずれを非常に少なくすることができる。

また、この構成において記録素子基板１０は、剛性が高くかつ線膨張係数の小さいアルミナで形成された記録素子基板搭載部材２２とのみ接合される。このため、記録素子基板１０が接着後に位置ずれしたり、温度変化を受けた際に記録素子基板１０が変形したり破損することを抑制することができる。

以上のように、本実施形態の支持部材２０は、樹脂とアルミナで形成された複合体である。すなわち、インク導入口２１が形成された記録素子基板搭載部材２２（第１の部材）を枠体部材２３（第２の部材）で取り囲むよう一体的に形成されている。そして、記録素子基板１０は第１の部材である記録素子搭載部材２２と接着され、インク供給部材４０は、第２の部材である枠体部材２３と接合されている。このような構成により、記録素子基板１０のインク供給口１２と支持部材２０のインク導入口２１の位置ずれを抑制することができる。すなわち、線膨張係数が同等の樹脂同士が接着されるため、温度変化を受けても部品の変形や、接着部が剥がれインクが漏れるといった不具合が生じることがなく、信頼性の高い記録ヘッドを提供することができる。

なお、本実施形態では、第１の部材である記録素子搭載部材２２はアルミナで形成され、第２の部材である枠体部材２３は樹脂で形成されたものであったが、本発明はこのような部材に限定されるものではない。すなわち、第１の部材は剛性が高くかつ線膨張係数の小さい部材であればよい。また、第２の部材は枠体部材２３とインク供給部材４０は同種の樹脂材料で形成されるのが好適であるが、本発明は同一の材料に限定されるものではない。インク供給部材と線膨張係数が同一または近似する材料による部材であればよい。

（他の実施形態）
上述した実施形態では、１つの記録素子基板搭載部材２２に対して記録素子基板１０が１つ配置されたものであったが、本発明はこのような個数に限定されるものではない。

図６（ａ）および（ｂ）は、本発明の他の実施形態の支持部材２０を示す模式図である。図６（ａ）の支持部材２０は、１つの記録素子基板搭載部材２２に４つの記録素子基板１０が配置されている形状である。また、図６（ｂ）の支持部材２０は、１つの記録素子基板搭載部材２２に２つの記録素子基板１０が配置されている形状である。すなわち、本発明は、インク導入口２１の位置ずれが許容される寸法範囲内であれば、１つの記録素子基板搭載部材に配置される記録素子基板１０の個数に制限はない。

また、上述した実施形態では、支持部材２０とインク供給部材４０との接合方法は接着であったが、本発明ではこのような接合方法に限定されるものではない。

図７は、本発明の他の実施形態の図１のＡ−Ａ断面における概略を示す断面図である。本図に示すように、支持部材２０とインク供給部材４０は、シール部材５０を介して、メカ的に圧接される構成であってもよい。

本発明の第１実施形態の記録ヘッドを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態の記録ヘッドを示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態の記録素子基板の構成を説明する説明図である。 本発明の第１実施形態の図１のＡ−Ａ断面における概略を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の図１のＢ−Ｂ断面における概略を示す断面図である。 本発明の他の実施形態の支持部材を示す模式図である。 本発明の他の実施形態の図１のＡ−Ａ断面における概略を示す断面図である。 従来の記録ヘッドを示す斜視図である。 インク供給口とインク導入口との位置ずれが生じた状態を説明する模式図である。

符号の説明

１０ 記録素子基板
１２ インク供給口
１６ 吐出口
２０ 支持部材
２１ インク導入口
２２ 記録素子基板搭載部材
２３ 枠体部材
３０ 電気配線部材
４０ インク供給部材
４１ インク貯蔵室
５０ シール部材

Claims (8)

1. インクを吐出するための複数の吐出口と、インクを吐出するための吐出エネルギを発生させる記録素子と、インクを前記複数の吐出口に供給するためのインク供給口が形成された複数の記録素子基板と、前記記録素子基板を保持し、前記インク供給口にインクを供給するための複数のインク導入口を有する支持部材と、前記支持部材と接合し、インクを貯蔵するためのインク貯蔵室を有するインク供給部材と、を有するインクジェット記録ヘッドであって、
   前記支持部材は、前記インク導入口が形成された第１の部材と、該第１の部材と異なる材料であって、第１の部材を取り囲むように形成された第２の部材とにより一体的に形成され、前記記録素子基板は前記第１の部材と接着され、前記インク供給部材は前記第２の部材とのみ接合さ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. 前記第１の部材は、アルミナであ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. 前記第２の部材は、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. 前記第１の部材と前記第２の部材は、インサートモールド成型により一体化されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
5. 前記第２の部材と前記インク供給部材は、線膨張係数が近似する材料であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
6. 前記第２の部材と前記インク供給部材は、同種の樹脂材料であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
7. 前記第２の部材と前記インク供給部材は、互いに接着されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
8. 前記第２の部材と前記インク供給部材は、互いにシ−ル部材を介して圧接されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。

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