JP3438517B2

JP3438517B2 - インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法

Info

Publication number: JP3438517B2
Application number: JP4875097A
Authority: JP
Inventors: 克秀小川; 幸久小泉; 雅樹片岡; 直志小竹; 伸夫釼持
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-03-04
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 2003-08-18
Anticipated expiration: 2017-03-04
Also published as: JPH10244671A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクをノズル孔
より飛翔させて記録を行なうインクジェット記録ヘッド
およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、従来のインクジェット記録ヘ
ッドの一例を示す概略構成図である。図１１（Ｂ）は図
１１（Ａ）の破線円内の拡大図を示している。図中、１
はノズル天板部材、２はヒータチップ部材、３は発熱素
子、４はノズル孔、５は流路、６は封止剤である。ここ
ではサーマル型のインクジェット記録ヘッドを示してい
る。

【０００３】ヒータチップ部材２には、インクに熱エネ
ルギーを与えるための発熱素子３が多数設けられてい
る。また、ノズル天板部材１には、ヒータチップ部材２
に設けられた発熱素子３に対応して、インクの流路５
と、インクが噴射されるノズル孔６が形成されている。
ノズル天板部材１は、図中、ヒータチップ部材２の上部
において接合されるとともに、ヒータチップ部材２のノ
ズル孔４側の側面に延在している。このノズル天板部材
１の延在部とヒータチップ部材２の側面の間は、ヒータ
チップ部材２の端面の加工精度などの問題から、微小な
空隙が存在し、この空隙からのインクの漏れを防止する
ため、封止剤６が充填されている。

【０００４】インクの流路５内には、図示しないインク
タンクからインクが供給されている。発熱素子３に対し
て電気信号を与えることによって発熱素子３が発熱す
る。この熱によってインク中に気泡が発生し、成長す
る。この気泡の成長時の圧力によってインクはノズル孔
４から噴射し、インク滴となって被記録媒体へと飛翔
し、被記録媒体に付着して記録が行なわれる。

【０００５】図１１に示したようなインクジェット記録
ヘッドでは、ノズル天板部材１とヒータチップ部材２と
の接合が面と面との突き合わせで行なわれる。このよう
な面と面との突き合わせでは、お互いの面が平坦である
ことが重要である。しかし、ノズル天板部材１は金型成
形で形成されており、またノズル天板部材１全体の歪み
などからも平坦性が得られにくかった。また、ヒータチ
ップ部材２の接合面も発熱素子３やその他の回路を形成
するために幾重にも形成材料がパターニング形成されて
おり、必ずしも平坦ではなかった。従って、このノズル
天板部材１とヒータチップ部材２の２つを突き合わせた
接合部のすべてを密着させることは不可能に近かった。

【０００６】上述のように２つの部材の接合部に密着し
ない部分があるため、実際には接合部をエポキシ系また
はシリコーン系の接着剤により接着している。しかし、
接着を行なう場合には、密着性の悪い部分を基準に接着
剤を塗布する必要がある。そのため、組み合わせた時に
本来密着のよい部分に塗られた接着剤がはみ出て、イン
クの流路５を閉塞したり、発熱素子３の表面を覆うとい
う問題があった。

【０００７】また、接着剤を使用せず、ノズル天抜部材
１の上部から例えばばね部材等によってヒータチップ部
材２に押圧し、その押庄力により接合させる方法も取ら
れていた。しかし、ばね部材の押圧力だけではインクが
外部へ漏れないように接合させることは困難である。そ
のため、ノズル天板部材１とヒータチップ部材２を組み
合せた周囲に封止剤を注入し、インクが漏れないように
していた。しかしこのようにしても、ノズル天板部材１
とヒータチップ部材２が接合する部分がお互いに平坦で
はなく、密着しない場合、そこから封止材がインクの流
路５内に進入し、流路５を閉塞する問題も発生してい
た。

【０００８】また、ノズル天板部材１に形成された流路
５の隔壁がヒータチップ部材２に接合する部分において
密着が悪い場合、発熱素子３上で形成された気泡の圧力
により押されたインクが、隔壁とヒータチップ部材２の
接合部から周辺に逃げ、ノズル孔４よりインク滴が正常
に飛翔しない問題も発生していた。

【０００９】図１２は、従来のインクジェット記録ヘッ
ドの別の例を示す概略構成図である。図１２（Ｂ）は図
１２（Ａ）の破線円内の拡大図を示している。図中、３
１は凸部である。図１２に示す構成は、例えば特開平４
−２４７９４６号公報や特開平８−９０７７４号公報な
どに開示されている。

【００１０】図１２に示す構成では、ノズル天板部材１
のノズル孔４が配設される下方であって、ヒータチップ
部材２の接合面と対向する部分に、成形により凸部３１
が設けられている。ヒータチップ部材２との接合時に
は、上部からばね部材により押されることにより、この
凸部３１がつぶれ、密着させるものである。このため、
凸部３１は、ノズル天板部材１を接合するときにノズル
天板部材１のインクの流路５の隔壁よりもヒータチップ
部材２の上面に先に接するように突出させ、更に幅も狭
く、つぶれやすい構造にする必要があった。

【００１１】しかし、ノズル天板部材１の金型成形時に
大きさを制御してつぶれやすい凸部３１を作成すること
は困難である。また、凸部３１をつぶしきれない時に
は、ノズル天板部材１の流路５の隔壁とヒータチップ部
材２との接合部において密着が悪い部分が発生する。そ
のため、発熱素子３で形成された気泡の圧力がノズル天
板部材１の流路５の隔壁とヒータチップ部材２の接合部
から周辺に逃げ、ノズル孔４よりインク滴が正常に飛翔
しない問題も発生していた。また、ノズル天板部材１と
ヒータチップ部材２が接合する部分が密着しない部分か
ら、周囲を封止する封止剤６がインクの流路５内に進入
し、流路５を閉塞する問題も発生していた。

【００１２】また、これらの組立て方法では、製造時の
接着剤などを硬化させる時に与えられる熟や、輸送また
は保管時の環境温度の変化や、インクをノズル孔より吐
出させるために発熱素子３で発生する熱の畜熱などによ
り、樹脂で作られているノズル天板部材１が膨張し、ノ
ズル天板部材１とヒータチップ部材２との間で位置ずれ
を起こし、ノズル孔４と発熱素子３の位置関係が変化し
てしまい、正しくインク滴が飛翔しないという問題も発
生していた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、ノズル天板部材とヒータチ
ップ部材を簡易に、しかも密着性よく接合できるインク
ジェット記録ヘッドおよびその製造方法を提供すること
を目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ノズル天板部
材のヒータチップ部材との接合面に凹部あるいは突起部
を形成し、対向するヒータチップ部材のノズル天板部材
との接合面に突起部あるいは凹部を形成する。ノズル天
板部材とヒータチップ部材とを組み合わせる際には、凹
部と突起部を嵌合させるように構成したものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のインクジェット
記録ヘッドの第１の実施の形態を示す概略構成断面図、
図２は、同じくヒータチップ部材の一例を示す平面図、
図３は、同じく別の断面図、図４は、同じくノズル天板
部材の斜視図である。図１（Ａ）は図２におけるＡ−
Ａ’断面を示し、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の破線円内の
拡大図を示している。また、図３は図２におけるＢ−
Ｂ’断面を示している。図中、図１１と同様の部分には
同じ符号を付して説明を省略する。７は樹脂層、１１は
ノズル天板溝、１２はノズル天板突起部、１３は切り欠
き部、１４はヒータチップ突起部、１５はヒータチップ
凹部、１６は隔壁部、１７はノズル面、１８は延在部、
１９はノズル部対向面である。なお、図２において、ヒ
ータチップ部材２上にノズル天板部材１が当接する部分
を破線によって示している。

【００１６】ヒータチップ部材２上には、例えば図２に
示すように多数の発熱素子３が形成されるとともに、厚
膜の樹脂層７が形成されている。この樹脂層７は、例え
ば感光性のポリイミドなどで形成することができる。樹
脂層７は、基本的には発熱素子３の上部と、ノズル孔４
の下部となる部分は少なくとも除去される。このとき、
ヒータチップ突起部１４となる部分は、ノズル孔４の下
部に残しておく。すなわち、ヒータチップ突起部１４
は、樹脂層７と同一の材料によって同じ工程で形成され
る。また、この例では、ノズル孔４の発熱素子３側の端
部が樹脂層７の上に載置されるように、樹脂層７のノズ
ル孔４側の端部は多少ノズル孔４側にはみ出すように残
してある。この部分の端部とヒータチップ突起部１４の
発熱素子３側の端部との間が相対的にヒータチップ凹部
１５となる。

【００１７】一方、ノズル天板部材１は、例えば材料と
してポリサルフォンまたはポリエーテルサルフォンを用
い、金型成形加工により作成される。ノズル天板部材１
は、図４に示すように、ノズル孔４が穿設されたノズル
面１７を有し、ヒータチップ部材２の端面に延在する延
在部１８と、各インクの流路５を分離する隔壁１６を有
する部分により主に構成されている。図４においてノズ
ル孔４の上部、図１、図３においてノズル孔４の下部と
なる、ヒータチップ部材２と対向するノズル部対向面１
９には、ヒータチップ突起部１４に対応したノズル天板
溝１１が設けられている。ノズル天板溝１１は、例えば
ヒータチップ部材２上に形成されたヒータチップ突起部
１４が当接しない程度に深く形成しておくとよい。この
ノズル天板溝１１と、ノズル部対向面１９の発熱素子３
側の端部との間が相対的に凸部となり、ノズル天板突起
部１２となる。また、この例では、ノズル部対向面１９
の発熱素子３側の端部には、ヒータチップ部材２上に設
けられた樹脂層７の端部に対応して切り欠き部１３が設
けられている。この切り欠き部１３の深さは、例えばヒ
ータチップ部材２上に形成された樹脂層７の厚みよりも
浅く形成しておくとよい。なお、図４において、ヒータ
チップ部材２と接合する部分にはハッチングを施して図
示している。

【００１８】このようなノズル天板部材１とヒータチッ
プ部材２とを組み合わせる際には、図１（Ｂ）に示すよ
うに、ノズル天板溝１１とヒータチップ突起部１４が嵌
合し、付随してノズル天板突起部１２とヒータチップ凹
部１５とが嵌合する。さらに、この例ではノズル天板部
材１の切り欠き部１３とヒータチップ部材２の樹脂層７
の端部とが当接する。このとき、ノズル天板溝１１の深
さをヒータチップ突起部１４の上部が当接しない程度に
深くしておくことによって、図１中上下方向のノズル天
板部材１とヒータチップ部材２との接合に際して悪影響
を及ぼすことはない。同様に、切り欠き部１３を樹脂層
７の厚みよりも浅く構成することによりノズル天板突起
部１２の上部がヒータチップ部材２に当接することはな
く、図１中上下方向のノズル天板部材１とヒータチップ
部材２との接合に際して悪影響を及ぼすことはない。

【００１９】さらに、この例では図１（Ｂ）に示すよう
に、ヒータチップ突起部１４の発熱素子３とは反対側の
端面と、ノズル天板溝１１の発熱素子３とは反対側の壁
面とが当接している。このように、端面どうしの接合を
行なうことによって、図中上下方向のノズル天板部材１
とヒータチップ部材２との接合具合と関係なく、この部
分の接合を行なうことができる。そのため、ヒータチッ
プ部材２の端面に充填される封止剤６は、この接合部分
で止められ、インクの流路５や発熱素子３上に流れ込む
ことはない。仮にこの接合部分から封止剤６が侵入して
も、インクの流路５へ至るノズル天板溝１１やヒータチ
ップ凹部１５の空間がバッファの役割を果たすととも
に、このような屈曲した経路を通過しなければならない
ため、封止剤６がインクの流路５まで達することはな
い。

【００２０】このヒータチップ突起部１４とノズル天板
溝１１との側壁の当接は、ノズル天板部材１とヒータチ
ップ部材２とのインクの流路５の延在する方向の位置決
めにも用いられる。ヒータチップ部材２に形成される樹
脂層７およびヒータチップ突起部１４は、例えばフォト
リソグラフ法等を用いて精度よく形成することができ
る。これらの端面を用いて位置決めを行なうことによ
り、発熱素子３からノズル孔４の先端までの距離を正確
に決めることができる。インクジェット記録ヘッドで
は、この発熱素子３からノズル孔４の先端までの距離
が、インクの吐出特性に影響するので、この距離を一定
にすることによって品質の揃ったインクジェット記録ヘ
ッドを製造することができる。

【００２１】この例では、ヒータチップ突起部１４の発
熱素子３とは反対側の端面と、ノズル天板溝１１の発熱
素子３とは反対側の壁面とを当接させたが、両者の発熱
素子３側の端面を当接させてもよい。すなわち、ヒータ
チップ凹部１５の発熱素子３とは反対側の壁面と、ノズ
ル天板突起部１２の発熱素子３とは反対側の側面とを当
接させてもよい。さらにこの両者の発熱素子３側の側面
を当接させてもよい。

【００２２】次に、本発明のインクジェット記録ヘッド
の製造方法の実施の一形態を、上述のインクジェット記
録ヘッドの第１の実施の形態をもとに説明する。図５
は、ノズル天板部材の形成方法の一例を示す工程図であ
る。ここでは、ノズル孔４の下部のヒータチップ部材２
との接合部分についてのみ図示している。

【００２３】ノズル天板部材１は、上述のように例えば
材料としてポリサルフォンまたはポリエーテルサルフォ
ンを用い、金型成形加工により作成される。この時点で
は、ノズル天板部材１にはノズル孔４は穿設されていな
い。また、図５（Ａ）に示すように、ノズル部対向面１
９にはノズル天板溝１１は形成されておらず、切り欠き
部１３が形成されているのみである。この切り欠き部１
３を構成する段差Ｈは、ヒータチップ部材２上に形成さ
れる樹脂層７の厚さよりも浅い。この段差Ｈは、隔壁部
１６とノズル部対向面１９との高さの違いでもある。す
なわち、隔壁部１６の面と同一の高さで切り欠き部１３
を形成している。

【００２４】次に図５（Ｂ）において、ノズル部対向面
１９のヒータチップ部材２上のヒータチップ突起部１４
に対応する位置に、エキシマレーザのアブレーション加
工によりノズル天板溝１１を形成する。この工程によっ
て形成されたノズル天板溝１１は、図５（Ｃ）に示すよ
うに、その深さ方向の寸法Ｄは、切り欠き部１３を構成
する段差Ｈよりも深くなるように形成する。すなわち、
ノズル天板部材１の切り欠き部１３の段差Ｈとノズル天
板溝１１の深さＤの関係は、段差Ｈ＜深さＤとなるよう
に形成される。また、ノズル天板溝１１の幅Ｗは、ヒー
タチップ部材２に形成されるヒータチップ突起部１４の
幅以上となるように形成される。さらに、ノズル天板溝
１１のノズル孔４の並び方向の寸法はヒータチップ部材
２の寸法と略同一としている。

【００２５】また、図示はしていないが、ノズル天板溝
１１が加工される前あるいは後のエ程で、ノズル天板部
材１にはノズル孔４もエキシマレーザ等により形成され
る。

【００２６】図６は、ヒータチップ部材の形成方法の一
例を示す工程図である。図６（Ａ）に示すように、ヒー
タチップ部材２となるシリコンウェハ上に発熱素子３や
発熱素子３に電気信号を送るための回路などを作成し、
その上に樹脂層７およびヒータチップ突起部１４となる
感光性ポリイミドをパターニング形成する。このパター
ニング時に、発熱素子３の上部やヒータチップ凹部１５
の部分等を除去する。

【００２７】この感光性ポリイミドは、加熱してキュア
すると、図６（Ａ）に示すように端部に盛り上がりが発
生してしまう。そのため、上面の凹凸を研磨によって図
６（Ｂ）に示すように平坦化する。

【００２８】図６では、１つのヒータチップ部材のみを
示しているが、実際にはシリコンウェハ上に多数のヒー
タチップ部材となるパターンを形成し、例えばダイシン
グなどによって各ヒータチップ部材ごとに切り分けて作
成することができる。

【００２９】このような工程によって形成されるヒータ
チップ突起部１４は、ノズル孔４の並び方向の長さは、
ヒータチップ部材１の幅と略同一としている。また、ヒ
ータチップ突起部１４の高さｈは、ノズル天板部材１の
切り欠き部１３の段差Ｈよりも高く、また、幅ｗはノズ
ル天板部材１のノズル天板溝１１の幅Ｗよりも小さくな
るように形成されている。なお、隔壁部１６が当接する
樹脂層７の高さもヒータチップ突起部１４の高さｈと同
じである。

【００３０】図７は、ノズル天板部材とヒータチップ部
材の組立工程の一例を示す工程図である。図５に示すよ
うにしてノズル天板部材１が、また図６に示すようにし
てヒータチップ部材２が作成された後、ヒータチップ部
材２上にノズル天板部材１をマウントする。このとき、
ノズル天坂部材１のノズル天板溝１１にヒータチップ部
材２のヒータチップ突起部１４が組み合わされる様にマ
ウントされる。ノズル天板部材１がマウントされる時、
ノズル天板部材１の切り欠き部１３の段差Ｈ、ノズル天
板溝１１の深さＤと、ヒータチップ部材２の樹脂層７の
高さｈの関係から、まず、ノズル天板部材１の隔壁部１
６がヒータチップ部材２の樹脂層７と当接する。図１に
示す構成では、隔壁部１６を樹脂層７に当接させた後、
ノズル天板部材１をノズル孔４側から押し、ノズル天板
溝１１の壁面とヒータチップ突起部１４の側面とを当接
させてノズル天板部材１とヒータチップ部材２との位置
決めを行なう。その後、バネ部材等の図示しない押圧部
材によってノズル天板部材１をヒータチップ部材２に向
けて押圧し、固定する。

【００３１】図示しない押圧部材によりノズル天板部材
１とヒータチップ部材２に向けて押圧するとき、力が垂
直にかかる場合は問題ないが、流路５の延在方向へ不要
な力がかかり、ノズル天板部材１がヒータチップ部材２
に対して流路５の延在方向に押された場合でも、ノズル
天板溝１１とヒータチップ突起部１４が嵌合しているこ
とで、ノズル天板部材１の流路５の延在方向へのずれを
防止することができる。これにより、作成されたインク
ジェット記録ヘッドは、ノズル孔４と気泡を発生する発
熱素子３との位置関係が変わらないので、安定したイン
クの噴射を行なうことができ、良好な画質の画像を得る
ことができる。

【００３２】また、ノズル天板部材１のノズル天板溝１
１をヒータチップ部材２のヒータチップ突起部１４より
も大きく、深く形成したので、上述のようにノズル天板
部材１の隔壁部１６が最初に樹脂層７に当接する。その
ため、図示しない押圧部材でノズル天板部材１をヒータ
チップ部材２に対して押圧した時に隔壁部１６が樹脂層
７に密着するように力が加わり、隔壁部１６と樹脂層７
の間のすき間をなくすことができる。これにより、発熱
素子３により発生した気泡の圧力により押されたインク
は、隔壁部１６と樹脂層７の間から逃げることなく、ノ
ズル孔４からインク滴となって飛翔することになる。

【００３３】作成工程の最後に、図７（Ｂ）に示すよう
に封止剤６がヒータチップ部材２の側面とノズル天板部
材１とのすき間を封止するように注入される。注入され
る封止剤６は、毛管力によりすき間に入り込み、ヒータ
チップ部材２の上面方向へ回り込もうとする。しかし、
ヒータチップ部材２上のヒータチップ突起部１４が堰と
なり、それ以上の封止剤６の進入を防ぐ。また、ヒータ
チップ突起部１４の堰によって進入を防がれた余剰の封
止剤６は、ヒータチップ突起部１４の側面下部を伝わり
ノズル並び方向に均一に広がっていく。これによって、
ヒータチップ部材２の上端部とノズル天板部材１との間
を均一に封止することができる。このため、ヒータチッ
プ部材２の側面とノズル天板部材１のすき間を封止する
ように注入される封止剤６の量を細かく制御する必要も
なくなった。

【００３４】さらに、ノズル天板部材１とヒータチップ
部材２とを接合する際に、熱硬化型の接着剤を塗布し、
これを加熱して硬化させる場合や、あるいは、輸送中、
保管中などに異常に高温の環境に置かれた場合、また
は、発熱素子３で発生する熱がインクジェット記録ヘッ
ドに蓄熱されたことにより、それ自体の温度が上昇した
場合、例えばポリサルフォンを材料とするノズル天板部
材１はヒータチップ部材２に対して相対的に膨張する。
しかし、ノズル天板溝１１とヒータチップ突起部１４が
嵌合していることによって、ノズル天板部材１が膨張し
ようとする力はインクの流路５の上流側へ逃げるので、
この方向のノズル天板部材１と発熱素子３の位置関係は
変わることなく、安定したインクの噴射を行なうことが
できた。

【００３５】図８は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの第２の実施の形態を示す概略構成図である。図８
（Ａ）は、ヒータチップ部材の一例を示す平面図、図８
（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図、図８（Ｃ）は、Ｂ−Ｂ’断面
図である。図中、図１ないし図４と同様の部分には同じ
符号を付して説明を省略する。２０は気泡である。この
第２の実施の形態で示すインクジェット記録ヘッドは、
ヒータチップ部材２上に形成する樹脂層７のパターン形
状を変更したものであり、直線状の凸部として形成して
いたヒータチップ突起部１４を、図８（Ａ）に示すよう
にブロック状に分割して形成したものである。また、こ
のようなヒータチップ突起部１４の形状の変更に対応し
て、ノズル天板部材１側のノズル天板溝１１も、ヒータ
チップ突起部１４に対応した位置に、ヒータチップ突起
部１４よりも大きくヒータチップ突起部１４を囲む形状
に形成している。このように形成したことによって、図
８（Ａ）のＡ−Ａ’断面は図８（Ｂ）に示すように上述
の第１の実施の形態と同じであるが、Ｂ−Ｂ’断面は図
８（Ｃ）に示すように、ノズル天板溝１１およびヒータ
チップ突起部１４は現われない。なお、ヒータチップ突
起部１４の各ブロックのノズル孔４の配列方向の幅は任
意であり、また全てが同じ幅である必要もない。

【００３６】このような第２の実施の形態に示す構成に
おいても、製造工程は第１の実施の形態と同様である。
ここで、ノズル天板部材１を例えばバネ部材などの図示
しない押圧部材によりヒータチップ部材２に向けて押圧
する構成では、押圧時に前後左右方向へ不要な力が働い
た場合であっても、ブロック状に分割して形成したヒー
タチップ突起部１４とノズル天板溝１１とが嵌合するこ
とにより、前後左右方向へのノズル天板部材１のズレを
防止することができる。これにより、ノズル孔４と気泡
を発生する発熱素子３との相対位置が変化せず、安定し
たインクの噴射を行なうことができる。

【００３７】また、ヒータチップ部材２の側面とノズル
天板部材１のすき間を封止するように封止剤６が注入さ
れ、毛管力によりヒータチップ部材２の上面方向へ回り
込もうとする場合でも、ノズル天板部材１のノズル天板
溝１１がヒータチップ部材２のブロック状のヒータチッ
プ突起部１４よりも若干大きめに作成しておくことによ
って、そのわずかなすき間に毛細管力により封止剤６が
吸われ、インクの流路５へ封止剤６が進入し、インクの
流れを阻害することはなかった。

【００３８】また、ブロック状のヒータチップ突起部１
４の間を通過し、インクの流路５へと進入しようとする
封止剤６も、インクの流路５へ到達する前に、ヒータチ
ップ突起部１４とノズル天板溝溝１１のわずかなすき間
による毛管力で吸われるとともに、ノズル天板部材１の
切り欠き部１３の段差Ｈと樹脂層７との接合面でせき止
められる。そのため、インクの流路５へ封止剤６が進入
し、インクの流れを阻害することはなかった。

【００３９】図９は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの第３の実施の形態を示す概略構成図である。図９
（Ａ）は、ヒータチップ部材の一例を示す平面図、図９
（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図、図９（Ｃ）は、Ｂ−Ｂ’断面
図である。図中の符号は、図１ないし図４、図８などと
同様であり、同様の説明を省略する。上述の第１の実施
の形態では、図２に示したようにヒータチップ突起部１
４を直線状に形成したので、ヒータチップ凹部１５も溝
状に形成されていた。この第３の実施の形態で示すイン
クジェット記録ヘッドは、ヒータチップ部材２上に形成
する樹脂層７のパターン形状を変更し、図９（Ａ）に示
すようにヒータチップ凹部１５をブロック状に分割して
形成したものである。言い換えれば、ヒータチップ突起
部１４がノズル孔４の並び方向にヒータチップ部材２の
サイズと同等に形成されているとともに、これに垂直に
なるように同一の高さの突起が形成されたものである。
なお、図９（Ａ）では、ヒータチップ凹部１５の各ブロ
ックのノズル孔４の並び方向の幅は、流路５の幅と略等
しく図示している。しかし、この幅に規定はなく、任意
の幅で構成することができる。また、全てが同じ幅であ
る必要もない。

【００４０】また、このようなヒータチップ凹部１５の
形状の変更に対応して、ノズル天板部材１側のノズル天
板突起部１２の形状も変更している。すなわち、ヒータ
チップ凹部１５に対応した位置に、ヒータチップ凹部１
５よりも小さくヒータチップ凹部１５に入る形状に形成
している。このとき、ヒータチップ凹部１５の間に対応
する部分では、切り欠き部１３の段差Ｈと同じ高さと
し、図９（Ｃ）に示すようにＢ−Ｂ’断面にはノズル天
板突起部１２および切り欠き部１３は現われず、また、
ヒータチップ凹部１５も現われない。なお、図９（Ａ）
のＡ−Ａ’断面は図９（Ｂ）に示すように上述の第１の
実施の形態と同じである。

【００４１】このような第３の実施の形態に示す構成に
おいても、製造工程は第１の実施の形態と同様である。
ここで、例えばノズル天板部材１を例えばバネ部材など
の図示しない押圧部材によりヒータチップ部材２に向け
て押圧する構成では、押圧時に前後左右方向へ不要な力
が働いた場合であっても、ブロック状に分割して形成し
たヒータチップ凹部１５とノズル天板突起部１２との嵌
合により、前後左右方向へのノズル天板部材１のズレを
防止することができる。これにより、ノズル孔４と気泡
を発生する発熱素子３との相対位置が変化せず、安定し
たインクの噴射を行なうことができる。

【００４２】また、ヒータチップ部材２の側面とノズル
天板部材１のすき間を封止するように封止剤６が注入さ
れ、毛管力によりヒータチップ部材２の上面方向へ回り
込もうとする場合でも、ノズル孔４の並び方向に延在し
て形成されたヒータチップ突起部１４が堰となり、それ
以上の封止剤６の進入を防ぐ。また、余剰の封止剤６
は、ヒータチップ突起部１４の側面下部を伝わり、ノズ
ル孔４の並び方向に均一に広がっていく。これによっ
て、ヒータチップ部材２の上端部とノズル天板部材１と
の間を均一に封止することができる。

【００４３】図１０は、本発明のインクジェット記録ヘ
ッドの第４の実施の形態を示す概略構成図である。図１
０（Ａ）は、ヒータチップ部材の一例を示す平面図、図
１０（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図、図１０（Ｃ）は、Ｂ−
Ｂ’断面図である。図中、図１ないし図４、図８と同様
の部分には同じ符号を付して説明を省略する。２１はＴ
ａ層、２２は当接部である。この第４の実施の形態で示
すインクジェット記録ヘッドは、樹脂層７のパターン形
状をヒータチップ突起部１３のみとしたものである。樹
脂層７は、発熱素子３に電気エネルギーを供給する配線
や回路などをインクから保護する目的で形成されたもの
である。また、形成された配線や回路の表面は凹凸が存
在するが、この表面上にポリイミドなどの樹脂層７を積
層し、平坦化することで隔壁が接しやすくするためにも
用いられていた。

【００４４】ポリイミド等による樹脂層７に代わる方法
としては、Ｔａによって保護層を形成することにより、
樹脂層をパターニング形成し研磨する工程を省略し、ヒ
ータチップ部材２上面を平坦化する方法がある。この第
４の実施の形態では、図１０に示すように、このＴａ層
２１により保護層を形成したインクジェット記録ヘッド
において、ヒータチップ突起部１４を設け、ノズル天板
溝１１と嵌合させた構成を示すものである。なお、Ｔａ
層２１は、上述の第１ないし第３の実施の形態において
も、発熱素子３上に耐キャビテーション層として形成さ
れることもある。

【００４５】また、ノズル天板部材１側のノズル天板突
起部１２の形状は上述の第一の実施の形態と同じである
が、樹脂層７が設けられていないので切り欠き部１３は
設けられていない。この部分は、隔壁部１６とともにＴ
ａ層２１まで延び、当接部２２が形成されている。これ
により、図１０（Ａ）のインクの流路５の断面であるＡ
−Ａ’断面は、図１０（Ｂ）に示すようにノズル天板部
材１の当接部２２でＴａ層２１に当接し、図１０（Ａ）
のＢ−Ｂ’断面は、図１０（Ｃ）に示すように隔壁部１
６がＴａ層２１に当接して、各インクの流路５を形成す
る。

【００４６】このような第４の実施の形態に示す構成に
おいても、製造工程は第１の実施の形態とほぼ同様であ
るが、図６（Ｂ）に示す研磨の工程を行なわない。ヒー
タチップ突起部１４は、ヒータチップ部材２上にノズル
孔４の並び方向に延在した凸部としてパターニングさ
れ、本硬化により形成される。形成されたヒータチップ
突起部１４は、図６（Ａ）に示したように両端に更に細
かな突起が形成される。

【００４７】図７（Ａ）に示す工程においてヒータチッ
プ部材２上にノズル天板部材１をマウントし、ヒータチ
ップ部材２のヒータチップ突起部１４とノズル天板部材
１のノズル天板溝１１を嵌合させる。ノズル天板溝１１
がヒータチップ突起部１４の高さよりも深く形成されて
いるため、ヒータチップ突起部１４の端部にできた細か
な突起の高さがノズル天板溝１１の余剰の深さに収まる
範囲の場合には、何等問題なく、ヒータチップ部材２と
ノズル天板部材１を接合することができる。ノズル天板
溝１１の深さ以上に、ヒータチップ突起部１４およびそ
の端部に形成された細かな突起の高さが高くなった場合
でも、ノズル天板部材１を接合する際に隔壁部１６をヒ
ータチップ部材２のＴａ層２１の表面に接するまで押圧
する力により、ヒータチップ突起部１４の細かな突起は
十分破壊され、もしくはノズル天板部材に突き刺さるた
め、問題にはならなかった。また、ノズル天板部材１の
押圧時には、ノズル天板溝１１とヒータチップ突起部１
４の嵌合によって、ノズル孔４の配列方向に直交する方
向の位置ズレは発生せず、良好な噴射特性を得ることが
できる。

【００４８】また、その後行なわれる封止剤６による封
止時にも、第１の実施の形態と同様、ヒータチップ突起
部１４が堰となって封止剤６の侵入を阻止するととも
に、余剰の封止剤６がヒータチップ突起部１４に沿って
流れ、均一に封止を行なうことができる。

【００４９】なお、この第４の実施の形態においても、
例えば第２の実施の形態のようにヒータチップ突起部１
４をブロック状に分割して形成してもよい。また、第３
の実施の形態に示した構成に対応して、ノズル孔４の配
列方向に延在するヒータチップ突起部１４に流路５の方
向に同一の高さの突起を設けるなど、種々の変形が可能
である。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ノズル天板部材の凹部とヒータチップ部材の
突起部を嵌合させてノズル天板部材とヒータチップ部材
を接合するので、組立時の位置決めを容易に行なうこと
ができる。また、ノズル天板部材とヒータチップ部材の
端部のすき間を封止する封止剤が毛管力によりヒータチ
ップ部材の上面側に回り込もうとした時に、ヒータチッ
プ部材上に設けた突起部が堰となり、封止剤がインク流
路内へ進入することを防ぐことができる。さらに、ヒー
タチップ部材とノズル天板部材との接合時には、ノズル
天板部材のインク流路の隔壁の底部がヒータチップ部材
に最初に接するので、発熱素子で形成された気泡の圧力
で押されたインクがノズル天板部材の隔壁とヒータチッ
プ部材の組合わせ部から周辺に逃げることを防止するこ
とができるので、ノズル孔よりインク滴を確実に飛翔さ
せることができる。さらに、組立て工程時の封止剤また
は接着剤を硬化させる時の熱や、印字中のヘッド温度の
上昇による熱等によりノズル天板部材が膨張した場合で
も、ノズル天板部材の凹部とヒータチップ部材の突起部
との嵌合によってノズル孔と発熱素子の位置ずれを防止
できる。これらによって、安定したインクの噴射を行な
うことができるなど、種々の効果がある。

【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第１の
実施の形態を示す概略構成断面図である。

【図２】本発明のインクジェット記録ヘッドの第１の
実施の形態におけるヒータチップ部材の一例を示す平面
図である。

【図３】本発明のインクジェット記録ヘッドの第１の
実施の形態における別の断面図である。

【図４】本発明のインクジェット記録ヘッドの第１の
実施の形態におけるノズル天板部材の斜視図である。

【図５】ノズル天板部材の形成方法の一例を示す工程
図である。

【図６】ヒータチップ部材の形成方法の一例を示す工
程図である。

【図７】ノズル天板部材とヒータチップ部材の組立工
程の一例を示す工程図である。

【図８】本発明のインクジェット記録ヘッドの第２の
実施の形態を示す概略構成図である。

【図９】本発明のインクジェット記録ヘッドの第３の
実施の形態を示す概略構成図である。

【図１０】本発明のインクジェット記録ヘッドの第４
の実施の形態を示す概略構成図である。

【図１１】従来のインクジェット記録ヘッドの一例を
示す概略構成図である。

【図１２】従来のインクジェット記録ヘッドの別の例
を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１…ノズル天板部材、２…ヒータチップ部材、３…発熱
素子、４…ノズル孔、５…流路、６…封止剤、７…樹脂
層、１１…ノズル天板溝、１２…ノズル天板突起部、１
３…切り欠き部、１４…ヒータチップ突起部、１５…ヒ
ータチップ凹部、１６…隔壁部、１７…ノズル面、１８
…延在部、１９…ノズル部対向面、２０…気泡、２１…
Ｔａ層、２２…当接部。

フロントページの続き (72)発明者小竹直志神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者釼持伸夫神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内 (56)参考文献特開平４−247946（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/045 - 2/065 B41J 2/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インクをノズル孔より飛翔させて記録を
行なうインクジェット記録ヘッドにおいて、複数の前記
ノズル孔が配されたノズル天板部材と、インクが飛翔す
るためのエネルギーをインクに与えるエネルギー発生素
子を形成したヒータチップ部材を有し、前記ノズル天板
部材と前記ヒータチップ部材が組み合わされて構成さ
れ、前記ノズル天板部材の前記ヒータチップ部材との接
合面に凹部が形成され、対向する前記ヒータチップ部材
の前記ノズル天板部材との接合面に突起部が形成されて
おり、前記凹部と前記突起部が嵌合していることを特徴
とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】前記ヒータチップ部材の前記ノズル天板
部材との接合面には樹脂層が形成されてなり、前記突起
部は、前記樹脂層により形成されていることを特徴とす
る請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】インクをノズル孔より飛翔させて記録を
行なうインクジェット記録ヘッドにおいて、複数の前記
ノズル孔が配されたノズル天板部材と、インクが飛翔す
るためのエネルギーをインクに与えるエネルギー発生素
子を形成したヒータチップ部材を有し、前記ノズル天板
部材と前記ヒータチップ部材が組み合わされて構成さ
れ、前記ノズル天板部材の前記ヒータチップ部材との接
合面に突起部が形成され、対向する前記ヒータチップ部
材の前記ノズル天板部材との接合面に凹部が形成されて
おり、前記凹部と前記突起部が嵌合していることを特徴
とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】前記ヒータチップ部材の前記ノズル天板
部材との接合面には樹脂層が形成されてなり、前記凹部
は、前記樹脂層が除去された部分として形成されている
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。
【請求項５】前記凹部は、前記ノズル孔の並び方向に
垂直な方向の幅が、前記突起部の前記ノズル孔の並び方
向の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１または３
に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】前記突起部は、前記ノズル孔の並び方向
の長さが、前記ヒータチップ部材の前記ノズル孔の並び
方向の幅と略同一であることを特徴とする請求項１また
は３に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】前記突起部は、さらに前記ノズル孔の並
びに垂直な方向にも形成されていることを特徴とする請
求項６に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項８】前記突起部は、前記ノズル孔の並び方向
に直線状に複数分割されて配置されていることを特徴と
する請求項１または３に記載のインクジェット記録ヘッ
ド。
【請求項９】インクをノズル孔より飛翔させて記録を
行なうインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
ヒータチップ部材との接合面に凹部あるいは突起部が形
成されたノズル天板部材を成形によって形成し、該ノズ
ル天板部材に前記ノズル孔を穿設し、前記ヒータチップ
部材にインクが飛翔するためのエネルギーをインクに与
えるエネルギー発生素子を形成するとともに前記凹部あ
るいは突起部と対向する前記ヒータチップ部材の前記ノ
ズル天板部材との接合面に突起部あるいは凹部を形成
し、前記凹部と前記突起部を嵌合させて前記ノズル天板
部材と前記ヒータチップ部材を組み合わせることを特徴
とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１０】インクをノズル孔より飛翔させて記録
を行なうインクジェット記録ヘッドの製造方法におい
て、ノズル天板部材を成形によって形成し、該ノズル天
板部材に前記ノズル孔を穿設し、該ノズル孔の穿設前あ
るいは後にヒータチップ部材との接合面に凹部あるいは
突起部をエキシマレーザ光を用いたアブレーションによ
り形成し、前記ヒータチップ部材にインクが飛翔するた
めのエネルギーをインクに与えるエネルギー発生素子を
形成するとともに前記凹部あるいは突起部と対向する前
記ヒータチップ部材の前記ノズル天板部材との接合面に
突起部あるいは凹部を形成し、前記凹部と前記突起部を
嵌合させて前記ノズル天板部材と前記ヒータチップ部材
を組み合わせることを特徴とするインクジェット記録ヘ
ッドの製造方法。
【請求項１１】前記ヒータチップ部材の前記ノズル天
板部材との接合面に樹脂層を形成し、該樹脂層により前
記突起部あるいは凹部を形成することを特徴とする請求
項９または１０に記載のインクジェット記録ヘッドの製
造方法。
【請求項１２】前記ノズル天板部材と前記ヒータチッ
プ部材が組み合わせる際には、先に前記ノズル孔の並び
方向の位置決めを行ない、その後前記凹部の壁面と前記
突起部の側面とを当接させて前記ノズル孔の並びに垂直
な方向の位置決めを行なうことを特徴とする請求項９ま
たは１０に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方
法。