JPH0278559A - オリフィスプレート及びインクジェット記録ヘッドの製造方法，ならびに該オリフィスプレートを用いたインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野Ｊ 本発明は複写機、ファクシミＩＪ、ワードプロセッサ、
コンピュータの出力用プリンタ、ビデオ出力用プリンタ
等に用いられるインクジェット記録装置に装着する記録
ヘッドのインクを吐出するためのオリフィス（吐出口）
を構成する貫通孔と、記録ヘッドの記録装置内での位置
決めを行なうための位置決め用穴を配列精度良く設けた
オリフィスプレート、及び該オリフィスプレートを用い
たインクジェット記録ヘッド及び該へ・シトを搭載した
インクジェット記録装置に関する。

［従来の技術］ インクジェット記録装置は記録用液体としてのインクを
吐出し飛翔的液滴を形成し、紙などの被記録材にインク
を付着させ記録を行なう方法である。このインクジェッ
ト記録装置におけるインク滴の形成方式には、一般にコ
ンティニアスタイブを呼ばれる加圧されたインクを圧電
素子により振動を与え液滴流とし、これに電極により電
荷を与太液滴のうち必要なもののみ偏向させて記録を行
なう方式のものがある。更に、オンデマンドクイブと呼
ばれる方式１例えば圧電素子の変形による流路内の圧力
変化を利用したもの、あるいは米国特許筒４．７２３．
１２９号や米国、特許筒４．７４０．７９６号に記載さ
れているように液路内に発熱素子を設け、インクを急激
に加熱し、生ずる気泡の力によって液滴を吐出させる方
式のようにインク吐出エネルギー発生体に発熱素子を用
いたものがある。

上述したインクジェット記録方式のなかで、特に発熱素
子を吐出エネルギー発生体として用いた方式はインク滴
を形成するインクを吐出する為のオリフィスの精度良い
高密度化が容易であり、また高速記録も可能であるなど
の利点を有している。

一方、インクジェット記録装置におけるプリント方式と
しては、記録しようとする画像幅よりも狭い間隔内にオ
リフィスを配列した記録ヘッドを用い、その記録ヘッド
を紙などの被記録材に対して走査させて、１行ずつ記録
を行なうシリアルタイプと、主走査方向例えば記録画像
幅一杯にオリフィスを配列し、記録ヘッドと被記録材と
を副走査方向に相対的に移動させて実質的に一度に一行
分を記録するフルラインタイプとが代表的である。

上記２つのプリント方式のなかでは、高速記録への要望
に充分対応できるという点から、フルラインタイプのプ
リンターが盛んに開発されつつある。しかも、このフル
ラインタイプのプリント方式では、オリフィスを配列し
た記録ヘッドの多数を並列させて記録装置を構成させる
ことによって、より大面積での記録を一度に行なうこと
が可能となり、更にはオリフィスの配列密度を高めた記
録ヘッドを用いることにより、たとえば高密度で高品質
なカラー画像の高速記録への要求に容易に対応できると
いう点からも注目されている。

〔発明が解決しようとする課題］ 賑かしながら、特に数十〜数百型には数千の吐出口を有
するヘッド、とりわけフルラインタイプの記録ヘッドを
複数配置した記録装置においては、特に全オリフィスの
配列精度が画像の記録精度に与える影響が顕著に表われ
る為、各記録ヘッドの配置によって影響を受けるオリフ
ィスの配列精度のみならず、複数の記録ヘッドの相対的
位置関係に影響を受けるオリフィスの配列精度も充分な
ものとする必要かある。

例えば米国特許第４．４７７．８２３号や米国特許第４
．４９９．４７８号に示されているように第６Ａ図に示
す多数のオリフィス（不図示）が所定の密度で配列され
たインクジェットエレメントＩａが千鳥状に１４個配置
されたフルマルチタイプの記録ヘッドｌを第６Ｂ図に示
すように４個並列した従来の構成の記録装置の場合で説
明する。本発明者らの実験によれば、各オリフィスの並
び方向の位置および各記録ヘッド１の平行度を考慮する
と、少なくとも士イドットピッチ（例えばオリフィスの
配列密度が８　Ｄｏｔ／ｍｍであれば±３０７ｚｍ、ま
た１６　Ｄｏｔ／ｍｆｆ１であれば±１５μｍ）の配列
精度が各記録ヘッド１の設置にあたって要求されること
が判明している。

ところが、このような装置における記録ヘッドの位置決
めは、第６Ｂ図に示されているように固定治具２．３を
記録ヘッド１の本体に別途付設し、これらと記録装置の
記録ヘッド１への設置部に設けられた位置決めピン４．
５と・によって行なわれている。

詳しくは、第６Ａ図の記録ヘッド１の拡大斜視図に示し
たように、固定治具２および３に設けられた位置決め六
６．７によってヘッド全体の平行度およびオリフィス配
列精度（寸法Ａ）が決定される。

ところが、固定治具２．３や位置決めビン４．５はもっ
ばら機械工作によって作製され、例えば上述したような
±３０μｍあるいは±１５μｍなどと非常に粒密な記録
ヘッドの配列精度を出すためには、これらの作製にはほ
ぼ限界に近い機誠工作蹟度が要求され、それが記録ヘッ
ドのコストを著しく上昇させる原因となっていた。

すなわち、従来のフルマルチタイプの記録ヘットを複数
有する記録装置においては、せっかく記録ヘッド本体を
フォトリソグラフィー等の高精度での微細加工を可能と
する技術を使って作製しても、機織部品を高精度に加工
し組立てるという量産性が低く、コストのかかる方法で
位置決めするという決して効率が良いとはいい難い方法
であった。

本発明者らは数多くの実験を繰り返し行った結果、上述
した位置決めの問題がインクの吐出特性やインク滴の被
記録材への所望の正確な個所への付着等記録画像の品位
にも影響を及ぼしていることを見い出した。更には、実
験を重ねて行った結果フルラインに限らずシリアル方式
に用いられるヘッドにおける画像品位も上述した吐出口
の位置決めに左右されることがあることをも見い出した
。

本発明の目的は、このような問題点を解決し、記録ヘッ
ドの製造コストの大幅な低減化を計ることの可能なプレ
ート部材及び該プレート部材を用いた記録ヘッド及び該
ヘッドを搭載したインクジェット記録装置を提供するこ
とにある。

本発明の別の目的は、インクジェット記録装置において
複数のオリフィスの配列精度を容易に高めることができ
るオリフィスプレート、該オリフィスプレートを用いた
記録ヘッド及び該ヘッドを搭載したインクジェット記録
装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段１ 本発明のオリフィスプレートは、インクジェット記録装
置に搭載される記録ヘッドのインクを吐出するための吐
出口を構成し得る開孔が設けられたオリフィスプレート
において、前記吐出口の前記インクジェット記録装置内
での位置決めに用い得る位置決め部が設けられているこ
とを特徴とする。

また、本発明のインクジェット記録装置に用いられる記
録ヘッドは、インクを吐出する為のエネルギーを発生す
る吐出エネルギー発生素子と、インクの通過する開口が
複数設けられたオリフィスプレートと、を具備するイン
クジェット記録装置に用いられる記録ヘッドにおいて。

前記オリフィスプレートには、前記記録ヘッドを前記記
録装置に対して位置決めする為の位置決め部が設けられ
ていることを特徴とする。

更に１本発明のインクジェット記録装置は、インクの通
過する開口と位置決め部とを有する開口プレート部材と
、該開口を介してインクを吐出する為に利用されるエネ
ルギーを発生する吐出エネルギー発生素子と、を有する
記録ヘッドと前記位置決め部に対応して設けられ、前記
開口の記録装置における位置決めを行う為の開口位置決
め手段と を具備することを特徴とする。

本発明のオリフィスプレートを用いた記録ヘッドでは、
それを記録装置に装着する際の位置決め用穴が予め精度
良くオリフィスプレートに設けられていることで、この
位置決め用穴を用いることによって装着された記録ヘッ
ドに容易に所望のオリフィス配列精度を出すことができ
る。

この位置決め用穴は、オリフィスプレートの形成の際に
、すなわち板状部材にオリフィスとなる貫通孔を設ける
際に、これらと同時にオリフィスの配列に対応させて形
成することができる。

例えば、オリフィスをフォトリソグラフィーを用いた方
法により形成する場合に、後述するように露光マスクに
位置決め用穴に対応するパターンとオリフィスに対応す
るパターンを同時に所定の精度で形成しておき５通常の
露光、現像、エツチング処理を行うことで、この位置決
め用穴を形成することができる。

本発明の記録ヘッド及びインクジェット記録装置におい
ては、記録へ・ンドの位置決め用穴が自動的に良好な精
度でオリフィスプレートに配置されてしまうので、機械
加工で位置決め用の治具を別途作製し、それを精度良（
記録ヘッド本体に付設する非量産的な工程が不必要とな
る。

また、本発明の位置決め用穴を形成したオリフィスプレ
ートを用いてインクジェット記録ヘッドを構成すること
によって、高い機械工作精度が要求される治具の使用と
、熟練した装置の組立て技術が不用となり、量産性が高
く、低コストであり、かつオリフィスの良好な配列精度
が達成でき、該ヘッドの位置決めが精度良く常に容易に
得られるインクジェット記録装置を提供することが可能
となる。

本発明のオリフィスプレートは、複数の吐出口が形成さ
れたプレート部材において装置に対する位置決めが行わ
れる位置決め部が設けられた構成を有するものであれば
良く、位置決め部の形状は特に問わないが、丸形、多角
形等の閉じられたＡ通孔酸いは切込部が好ましい。なか
でもオリフィスプレートの両端に位置決め部が設けられ
その一方を丸穴、もう一方をテーパー状の切込部又はだ
円状の穴として該丸穴を基準位置としも、う一方で微調
整可能なものがよい。

その材料は、用いられるインク等により吐出口や位置決
め部が変形、変質することのないものから適宜選択され
る。

例えば、ニッケルやステンレス等の金属材料、或いは金
属材料を表面処理しインクによって劣下しないようにし
たもの、或いは硬質の樹脂材料等がある。そして、吐出
口に配された外表面は溌インク液性の表面処理がなされ
ていればより好ましいものである。

又、吐出口の形状や数は、吐出エネルギーを発生する吐
出エネルギー発生素子に一゛対−に対応しだ円、だ円、
多角形であってもよいし、吐出エネルギー発生素子の複
数に対して１つが対応し、その形状が円、だ円、多角形
、スリット状をなしたものであってもよい。

要するに本発明の目的が達成される構成であればよく、
以下に述べる実施例に限定されるものではない。

［実施例］ 実施例１ 以下、更に図面を参照しつつ本発明の第１の実施例を詳
細に説明する。

第１図は、本発明のオリフィスプレートを用いたフルマ
ルチタイプのインクジェット記録ヘッドの一例の斜視図
である。

この記録ヘッド１１においては、オリフィスプレー）−
１２がヘッド本体の前面に接合されており、多数のオリ
フィス１３（中央部省略）が−列に配列されたオリフィ
スプレートＩ２の両端部が記録ヘッド１１の本体側面よ
りも突出して設けられており、この両端部に位置決め手
段としての、上述した位置決め用の穴１４が設けられて
いる。

この位置決め用穴１４は、オリフィスプレート＋２の形
成時に、すでにオリフィス１３の配列に精度良く対応さ
せて形成しであるので、逆にこの位置決め用穴１４を用
いて記録装置内での記録ヘッドの位置決めを行なえば、
オリフィスＩ：Ｊの装置内での高配列精度が自動的に得
られる。

しかも、例えば以下に述べるようなフォトリソグラフィ
ーによるオリフィスプレート１２の形成時にこの位置決
め用穴１４を同時形成すれば、特別な工程を追加する必
要なく、高精度の位置決め用穴１４を極めて容易に形成
できる。

〔オリフィスプレートの製造工程の説明〕例えば第２図
（Ａ）〜（Ｄ）に示すような工程を用いてオリフィスプ
レート１２を形成する場合、まずフォトレジスト層１５
を板部材１２表面に設けた［第２図（Ａ）］。これを第
２図（Ｂ）に示すような露光用のマスク１６を介して露
光処理した。このマスク１６には、位置決め用穴１４に
対応するパターンがオリフィス１３に対応するパターン
に対して所定の位置関係で精度良く設けられている。以
下、第２図（Ｃ）および（Ｄ）に示すような通常の現像
及びエツチング工程を行ない、オリフィス１３と位置決
め用穴１４とを同時形成した本発明のオリフィスプレー
トを得ることかできた。

このようにして形成されたオリフィスプレートは、例え
ば第３図に示すようなインク吐出エネルギー発生体とし
ての電気熱変換体１７が配列されており、駆動回路１８
から記録信号が電気熱変換体１７に供給され、該電気熱
変換体１７がインクの吐出に利用される熱エネルギーを
発生する記録ヘット１１の構成に利用できる。

こ、の時記録ヘッド１１に設けられた液路はインクタン
ク１９より供給されたインクで満たされており、付与さ
れた熱エネルギーが作用し膜沸騰現象により発生した気
泡の成長・収縮により吐出［１１３よりインクを吐出さ
せて飛翔的液滴を形成する。

この液滴は搬送ローラ２０．２１により吐出口１３と対
向する位置に搬送された被記録材Ｐの表面に付着して、
ドツトパターンによる画像記録が行われる。この構成に
よれば吐出口の位置決めはオリフィスプレートの位置決
め部とこれを保持する保持手段とにより、“位置決め用
の穴１４−１で位置決めの基準かとられ、且つ微調整可
能なだ円状の第２の位置決め用の穴１４−２で決定され
て”、行われる。従って最終的にインクが吐出する吐出
口１３の位置は変動することがないので良好な記録が行
われるのである。

実施例２ 第４図は本発明の第２の実施例による記録ヘッドを示す
模式的斜視図である。

この種の記録ヘッドＩ１１は電気熱変換体１１７゛が設
けられている発熱面に対して交差する方向にインクを吐
出させる方式のヘッドである。このヘッド１１１は、不
図示ではあるが第３図に示すインクタンク１９同様のイ
ンクタンクよりインク室１２２ヘインクを供給する為の
インク供給孔１１８が設けられている例えばＳｉ製の支
持体＋２０に、液路形成部材としての感光性樹脂の硬化
膜等からなり電気熱変換体＋１７を３方から囲むバリア
ー・目９と、液路形成部材としての感光性樹脂の硬化膜
からなりインク室１２２を形成する壁１２１を介して、
位置決め用の穴＋１４−１、＋１４−２の設けられたオ
リフィスプレート１１２を接合した構成である。

次に第４図に示すオリフィスプレートの製造方法につい
て説明する。

まずＮｉからなるオリフィスプレート形成用の板状部材
を用意した。又、形成すべき吐出口の大きさ、形状、配
設ピッチ及び位置決め用の穴に対応した凸部を形成した
剛性の大きなパンチ用の型を準備した。

そして板状部材をパンチ穴あけ機の支持体に固定し型を
圧接してせん断力により凸部に対応した貫通孔を板状部
材に形成した。

この貫通孔近傍に発生したトゲ状の凸部を研摩して良好
な平面性を得てオリフィスプレートを完成させた。

このようにして得られたオリフィスプレートを有する記
録ヘッドにおいては、オリフィスプレートに既に該記録
ヘッドの位置決め用穴が設けられているのて、従来の記
録ヘットのように更に位置決め用の治具を付設する必要
がなく、しかも上記のような操作を繰り返して記録ヘッ
トを多数製造した場合でも、例えば第４図に示された寸
法ＡＡを常に均一に極めて容易に得ることができ、記録
ヘッドの配列精度は飛躍的に向上する。

実施例３ 第５図は本発明の第３の実施例による記録ヘッドを示す
模式的斜視図である。

このような構成では４個の電気熱変換体で１つの吐出用
スリット２１３を共用する為、スリットの加工が容易で
あるが、スリットにおける１つのインク滴を放出する部
分は実質的にスリットと後述する流体抵抗素子とで画成
される為に、本発明のような位置決めが良好な画像を得
る為に必要となる。

これは上述した実施例２とほぼ同様な構成であり、上述
したように１つのスリットを複数の電気熱変換体に対応
させ１つのスリットより複数のドツトを形成する液滴が
吐出する点・が異なる。

２２０はガラス基板であり、そのトに発熱抵抗層を設け
、更にその−１−にバターニングされたＡＩＴＬ極２４
１を配設して電気熱変換体２１７が構成されている。こ
の電気熱変換体２１７や電極２４１上には５ｉｎ２から
なる保護層が設けられてヒーターボードを構成している
。

そして各電気熱変換体２１７の両側には流体抵抗素子２
１９が配設されており、スリットの長穴方向つまり電気
熱変換体の配設方向に圧力波が伝播するのを防げる。又
、水平方向の圧力波についてみれば開孔２３０を用いて
、相互干渉を防止している。

つまり、圧力波の干渉防止と、発生した微細な気泡を排
気する為に電気熱変換体２１７に設けられた開孔２３０
についても、本発明の構成により正しく位置決めされそ
の効果を最大限に発揮する。

２２１はスペーサーでありスリットプレート２１２と基
板２２０との間隔を一定に保ち液路を画成する。

そして記録ヘッド２１１は位置決め用の穴２１４により
装置のヘッド支持手段（不図示）に固定されて位置決め
が行われる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、オリフィスプレ
ートの形成の際に、オリフィスとなる貫通孔と同時に記
録ヘッドの位置決め用穴を精度良く同時形成してしまう
ので、該オリフィスプレートを用いた記録ヘッドの精度
良い位置決めが簡易化される。

またオリフィスプレートに設ける位置決め用穴は特別高
度な工程を新たに付加することなく容易に形成できるの
で、高精度で、しかも低コストの位置決め用穴を有する
インクジェット記録ヘッドを容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の記録ヘッドの一例を示す模式的斜視
図、第２図は、本発明によるオリフィスプレートの製造
工程を説明する為の模式図、第３図は、本発明によるイ
ンクジェット記録装置の構成を説明する為の模式的斜視
図、第°４図は、本発明の記録ヘッド°の他の例の構成
を説明する為の模式的斜視図、第５図は、本発明の記録
ヘッドの他の例の構成を説明する為の模式的斜視図、第
６Ａ図は、フルラインタイプの記録ヘッドの従来の構成
を示す模式的斜視図、第６Ｂ図は、フルラインタイプの
記録ヘッドを複数有するインクジェット記録装置のヘッ
ド近傍の構成を示す模式的斜視図である。 １．１１、Ｉｌｌ、２１１：記録ヘッドｌミニインクジ
ェットエレメント ２．３　：固定治具　　　４．５：位置決めピン６．７
　：位置決め用穴 １２．１１２　　ニオリフイスプレート１３、＋１３　
　ニオリフイス（吐出口）１４、＋４−１．１４−２．
１１４−１．１１４−２．２１４：位置決め用穴 １５：フォトレジスト層　　１６：露光用マスク１７、
１１７．２１７：電気熱変換体 １８：駆動回路　　　　　　＋９：インクタンク２０．
２１：搬送ローラ　　　１１８：インク供給孔ｌ１９：
バリアー　　　　　　１２０．２２０：基板１２１：イ
ンク室壁　　　　　１２２：インク室２１２ニスリツト
プレート　　２１３：吐出用スリット２１９・流体抵抗
素子　　　２２１ニスペーサ−２３０：開孔　　　　　
　　２４１：電極Ｐ：被記録材 特許出願人　　キャノン株式会社 代　理　人　　　若　　　林　　　　忠第２図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インクジェット記録装置に搭載される記録ヘッドの
   インクを吐出するための吐出口を構成し得る開孔が設け
   られたオリフィスプレートにおいて、前記吐出口の前記
   インクジェット記録装置内での位置決めに用い得る位置
   決め部が設けられていることを特徴とするオリフィスプ
   レート。 ２）前記開孔と前記位置決め部が所定の位置関係でフォ
   トリソグラフィーにより同時形成されたものである請求
   項１記載のオリフィスプレート。 ３）前記位置決め部は貫通孔である請求項１に記載のオ
   リフィスプレート。 ４）前記位置決め部は吐出口を間に介して前記オリフィ
   スプレートの両端に設けられている請求項１に記載のオ
   リフィスプレート。 ５）前記開孔はスリット状である請求項１に記載のオリ
   フィスプレート。 ６）インクを吐出する為のエネルギーを発生する吐出エ
   ネルギー発生素子と、インクの通過する開口が複数設け
   られたオリフィスプレートと、を具備するインクジェッ
   ト記録装置に用いられる記録ヘッドにおいて、 前記オリフィスプレートには、前記記録ヘッドを前記記
   録装置に対して位置決めする為の位置決め部が設けられ
   ていることを特徴とする記録ヘッド。 ７）前記位置決め部は貫通孔である請求項６に記載の記
   録ヘッド。 ８）前記位置決め部は、前記オリフィスプレートの前記
   記録ヘッド本体より突出した部分に設けられている請求
   項６に記載の記録ヘッド。 ９）前記開口はスリット状であり、かつ前記開口は夫々
   、複数の前記吐出エネルギー発生素子に対応して設けら
   れている請求項６に記載の記録ヘッド。 １０）前記記録ヘッドは、前記吐出エネルギー発生素子
   により、熱エネルギーを利用してインクを吐出させて記
   録を行うヘッドである請求項６に記載の記録ヘッド。 １１）インクの通過する開口と位置決め部とを有する開
   口プレート部材と、該開口を介してインクを吐出する為
   に利用されるエネルギーを発生する吐出エネルギー発生
   素子と、を有する記録ヘッドと 前記位置決め部に対応して設けられ、前記開口の記録装
   置における位置決めを行う為の開口位置決め手段と を具備することを特徴とするインクジェット記録装置。