JPH0278560A - インクジェット記録ヘッドおよび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〕 本発明は、吐出口からインクを吐出し記録媒体に対して
画像の記録を行なうインクジェット記録ヘッドに関し、
特に前記吐出口が形成された吐出口形成部材を備えたイ
ンクジェット記録ヘッドに関するものである。

また、本発明は、前記吐出口形成部材を備えたインクジ
ェット記録ヘッドを具備したインクジェット記録装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

第１図は、インクジェット記録装置の外部構成の概略を
示した斜視図である。第１図において、１は所定の記録
信号に基づいてインクを吐出し、所望の画像記録するイ
ンクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドと称す。）
、２は前記記録ヘッド１を乗せて記録行方向（主走査方
向）に走査移動するキャリッジである。前記キャリッジ
２は、ガイド軸３，４によって摺動可能に支持されてお
り、タイミングベルト８に連動して主走査方向に往復運
動する。プーリ６．７に係合している前記タイミングベ
ルト８は、プーリ７を介してキャリッジモータ５によっ
て駆動される。

記録紙９は、ペーパーパン１０によってガイドされ、ピ
ンチローラで圧接させられている図示しない紙送りロー
ラーによって搬送される。この搬送は、紙送りモーター
１６を駆動源として行なわれる。搬送された記録紙９は
、排紙ローラ１３と拍車１４とによりテンションを加え
られていて、弾性部材で形成される紙押え板１２によっ
てヒータ１１に圧接させられているため、ヒータ１１に
密着させられながら搬送される。ヘッド１により噴射さ
れたインクが付着した記録紙９は、ヒータ１１によって
温められ、付着したインクはその水分が蒸発して記録紙
９に定着する。

１５は回復系と呼ばれるユニットで、記録ヘッド１の吐
出口（図示せず）に付着した異物や粘度の高くなったイ
ンクを除去することにより、吐出特性を正規の状態に維
持するものである。

また、回復系ユニット１５の記録領域側には記録ヘッド
１の吐出口が形成された面と当接し、吐出口面に付着し
た異物やインク滴をクリーニングするためのクリーニン
グブレード１７が設けられている。

萌述のインクジェット記録装置に搭載された記録ヘッド
１は、第２図に示されるように、微細なインク吐出口２
７が複数形成された吐出口形成部材２６（以下、オリフ
ィスプレートと称する。）と、前記吐出口２７に連通ず
るインク路２４が設けられたヘッド本体２９とから構成
されている。

そして、前記インク路２４の一部には、吐出口２７から
インクを吐出させるために利用されるインク吐出エネル
ギー発生体く不図示）を備えている。

例えば、エネルギー発生体として熱エネルギーを発生す
る熱エネルギー発生素子が用いられる場合、熱エネルギ
ーによって生成する気泡により生ずる急激な圧力変化を
利用して吐出［］からインクが吐出される。

従来、前記記録ヘッド１を構成しているオリフィスプレ
ート２６は、第２図に示されるように所定位置に吐出口
か形成された平板が使用されていた。このオリフィスプ
レート２６とヘッド本体２９とは、オリフィスプレート
２６の接合面２６ａあるいはヘッド本体２９側の接合面
２５の全面に接合剤を塗布した後、両者を位置決めして
加圧などの方法で固着接合されていた。このオリフィス
プレート２６とヘツ°ト本体２９との接合面は、両者の
密着性を良好とするために平面とされていた。

しかしながら、前記記録ヘッド１では、オリフィスプレ
ート２６とヘッド本体２９との間に介在する接合剤が硬
化する際に収縮するためにこれらの間でストレスが発生
していた。また、オリフィスプレート２６、接合剤、ヘ
ッド本体２９の各々の熱膨張係数に差があるため、例え
ば、インクの吐出エネルギーに熱エネルギーを利用する
タイプの記録ヘッドでは、これらの間にストレスが発生
していた。

例えば、ヘッド本体２９を構成する材料として挙げられ
る硼珪酸ガラス７７４０、オリフィスプレート２６を構
成する材料として挙げられる二・ンケル、両者の接合を
行なうために用いられる接合剤として挙げられるスリー
ポンド２００１　（主剤）／２１０５Ｆ（硬化剤）の二
液性エポキシ配合接合剤の熱膨張係数および前記接着剤
の硬化収縮率を示すと第１表のようになる。

第　　　　１　　　　表 第１表より明らかなように、接合剤の硬化収縮子が２〜
３％あり、熱膨張係数は１オーダーの範囲で大きく異な
っている。

そのため、前述のようなストレスの発生か生しるおそれ
か十分にある。

このように各構成材料間でストレスが生ずるとオリフィ
スプレートとヘッド本体との間でゆがみ、われ、ヒビ、
はがれ等記録ヘッドの変形や破壊が生しやすくなり、記
録ヘッドの耐環境性、長期信頼性や耐久性に劣ることに
なる。また、このような記録ヘッドは、インク滴の均一
性や吐出方向の精度の低下などを招くことになり、記録
画像のみだれを生ずることになる。

一方、接合部分てのストレスにより生じるバイメタル効
果を防止するものとして例えば、特願昭５６−１６２０
７９　（特開昭５８−６３４７３、特公昭６４−１２２
３４）に記載されるものがあげられる。

これは、第３図に示すように、発熱素子７３を搭載した
基板７１を取付ける取付は板７２に溝７４を形成し、こ
の溝７４内に硬化時にゴム弾性を符する接着剤７３を充
填し、取付は板７２と基板７１とを接着することで、前
記接着剤７３の層によって、基板７１と取付は板７２と
の間で生じるバイメタル効果を吸収するものである。

ところが、ゴム弾性を有する接着剤を溝内に充填してス
トレスの発生を防止することをインクジェット記録ヘッ
ドに適用した場合、前記接着剤に応力がかかることで、
特にインクのにじみ出し等を生じるおそれがある。

この問題を解決するためにインク耐久性に優れた硬化す
ることで硬度か高くなるような特性の接着剤を溝内に充
填した場合には、接着剤のゴム弾性で吸収していた応力
が吸収されない状態となってしまいストレスを緩衝する
効果がまったく得られなくなってしまう。そこで、イン
ク耐久性に優れたゴム弾性を有する接合剤を選択するこ
とや、接合剤の硬化収縮率および各構成材料間の熱膨弓
長係数の差を減らすべく材料選定をすることが考えられ
る。しかし、加工性、接合性、耐インク性等の諸条件を
全て満足する材料を見つけ出すことは非常に困難である
。

（発明が解決しようとする課題〕 本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、耐環
境性、耐久性等に優れ、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である。

また、本発明の目的は、前述の優れた特性を打するイン
クジェット記録ヘッドを搭載することで優れた記録特性
を満足するインクジェット記録装置を提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、インクを吐出する吐出口が設けられたプレー
ト部材と、該吐出口に連通ずるインク路を有するヘッド
本体とが接合されてなるインクジェット記録ヘッドであ
って、該プレート部材の、該ヘッド本体との接合面には
凹凸部か形成されていることを特徴とするインクジェッ
ト記録ヘッドである。

また本発明は、インクジェット記録ヘッドとクリーニン
グ部材とを有するインクジェット記録装置であって、該
インクジェット記録ヘッドか、インクを吐出する吐出口
が設けられたプレート部材と該吐出口に連通ずるインク
路を有するヘッド本体とが接合されてなり、かつ該プレ
ート部材の該ヘッド本体との接合面には凹凸部が形成さ
れ、該クリーニング部材は、該プレート部材の該吐出口
及びその周囲をクリーニングするクリーニング部材であ
ることを特徴とするインクジェット記録装置である。

（実　施　例） 以下、本発明に係るインクジェット記録ヘッドおよび該
記録ヘッドを具備したインクジェット装置の実施例につ
いて図面に基づいて説明する。

［実施例１］ 第４図乃至第６図に本発明に係るインクジェット記録ヘ
ッドの一実施例を示す。

第４図は、エツジシュータ−タイプのシリアル型記録ヘ
ッドの一実施例を示すものであって、ヘッド本体３２と
の接合面であって、オリフィスプレート３１の接合面３
１ａに凹凸状の溝部３１ｂが形成されたオリフィスプレ
ート３１を有したインクジェット記録ヘッド３０の概略
分解斜視図である。

このオリフィスプレート３１に設けられた溝３１ｂの大
きさとしては、第１２図に示すように、オリフィスプレ
ートの厚さをｔ、溝の高さ（深さ）をａ、溝の幅をｂ、
溝のピッチをＣとしたとき。

溝のピッチＣが吐出口のピッチ以下 という条件を満足することが好ましい。

前記オリフィスプレート３１にはインクを吐出する吐出
口３３が複数設けられており、記録信号を記録ヘッドに
対して伝達する配線板から送られる画像信号に従って、
所望の画像が記録されるようにインクが吐出されるよう
になっている。

オリフィスプレート３１の接合面３１ａ側に設けられた
溝部３１ｂは、オリフィスプレート３１に設けられた吐
出口３３とヘッド本体３２のインク路３４との間の連通
状態が維持されるように、前記吐出口３３と前記インク
路３４との連通部の周辺領域を除いた領域に形成されて
いる。

この記録ヘッド３０は、インクの吐出に際しては熱エネ
ルギーが利用されており、前記オリフィスプレートの吐
出口と連通ずるインク路３４内に、前記熱エネルギーを
発生するため熱エネルギー発生素子を備えている。

このインクの吐出には米国特許４７２３１２９あるいは
米国特許４７４０７９６に記載される原理が利用されて
いる。

また、本発明は、第５図、第６図に示される、ようにサ
イドシュータ−タイプの記録ヘッドに対しても適用でき
る。

この記録ヘッドのヘッド本体３２にはインク路を規定す
るためのインク路壁３６が設けられ、それぞれのインク
路には前述した熱エネルギー発生素子３５が設けられて
いる。

第５図に示す記録ヘッド３０は、夫々の熱エネルギー発
生素子３５に対応して吐出口３３が形成されたオリフィ
スプレート３１がヘッド本体３２に接合されて構成され
るものである。

また、第６図に示す記録ヘッド３０は第５図に示す記録
ヘッド３０のオリフィスプレート３１に設けられた吐出
口（孔）３３の代わりにスリット３９を備えており、１
つのスリット３９に対して複数の熱エネルギー発生素子
３５が対応する構成となっている。第６図に示される記
録ヘッド３０は、オリフィスプレート３１に前述のスリ
ット３９が形成される他インクの吐出特性を良好とする
ための補助孔３７やインクリザーバー３８が設けられて
いる。

以上のような形状に接合面３１ａが加工されたオリフィ
スプレート３１をヘッド本体３２に対して接合する場合
について説明する。

オリフィスプレート３１とヘッド本体３２とを接合する
には、まずシリコンゴム板（例えば、東し５Ｈ８４１Ｕ
）ｌに接着剤（例えば、スリーポンド２００１／２１０
５）を薄く均一に塗布し、その面にヘッド本体３２の接
合部３２ａを押しつけ、インク路３４を除く接合部３２
ａ全面に選択的に接合剤を転写する。

次に、第４図乃至第６図に示すように、ヘッド本体３２
の接合面３２ａにオリフィスプレート３１の溝部３１ｂ
が形成された接合面３１ａをインク路３４とオリフィス
３３の位置が一致するように位置決めし、加圧および加
熱をして接合固定した。

第７図はオリフィスプレート３１とヘッド本体３２との
接合部分の一部を示す断面図である。第７図より明らか
なように本実施例ではオリフィスプレート３１は、ヘッ
ド本体３２に接合剤層４０によって接合されているか、
凹状に形成された溝部３１ｂはヘッド本体３２とは接合
されていない。

このようにオリフィスプレート３１の接合部３１ａの一
部にヘッド本体３２に対して接合することのない溝部３
１ｂを形成することで、この溝部３１ｂがわずかに弾性
変形し、これによって、接合剤の硬化収縮時に発生する
ストレスや各構成材料間の熱膨張係数の差に起因するス
トレスを開放している。また、このように溝３１ｂを設
けることで、オリフィスプレート３１とヘッド本体３２
との間の接合剤が吐出口付近あるいは吐出口内に流れ込
むことを防止できる。そのため、吐出特性が低下するこ
とがなくなる。

また、溝によって形成された空間によって記録ヘッドの
熱の発散か助長され、特にシリアルタイプの記録ヘッド
では、スキャニングによって空気か移動するので放熱性
に優れた記録ヘッドとなる。

したがって、周囲環境の変化や長期使用時に発生する各
種ストレスに起因する記録ヘッドの破壊等を防止でき、
耐環境性、耐久性、長期信頼性に優れたインクジェット
記録ヘッドを提供できる。

なお、オリフィスプレート３１もしくはヘッド本体３２
に設けられる溝は、面述のように吐出口の配列方向と交
じわる方向あるいは、吐出口の配列方向と平行な方向に
設けられることも可能であるが、吐出口の配列方向と交
じわる方向に溝を設けることが、記録ヘッドの吐出特性
の観点から好ましい。中でも吐出口の配列方向と略直角
方向に交じわるような溝を設けることが特に好ましい。

これはシリアルタイプの記録ヘッドの場合、スキャニン
グ方向と略平行な方向の溝となるので、空気が流動しや
すくなり記録ヘッドの温調効果が高まる。

［実施例２］ 第８図に本発明に係るインクジェット記録ヘッドを構成
するオリフィスプレート３１の接合面３１ａ側に形成さ
れる凹凸状の他の形態を示す。

第８図で示される凹凸状の形態は、島状である。オリフ
ィスプレート３１の接１合面３１ａに島状の凸部３１ｂ
が形成されるように凹部３１ｃを形成することで実施例
１に示したオリフィスプレート３１と同様の効果を得る
ことができる。このように島状に凹凸部を設けた場合も
実施例１で第１２図に基いて示した条件を満足するよう
に四部を形成することか好ましい。

なお、島状の凹凸部を設ける場合も、オリフィスプレー
ト３１に設けられた吐出口３３とヘッド本体３２のイン
ク路３４との間の連通状態が維持されるように、前記吐
出口３３と前記インク路３４との連通部の周辺領域を除
いた領域に形成する必要がある。

また、オリフィスプレート３１とヘッド本体３２との接
合の際の接合剤層４０の設は方も実施例１に示される場
合と同様であり、実施例１と同様の効果が得られる。

以上のようにオリフィスプレートのヘッド本体との接合
面に溝状あるいは島状の凹凸部を設けた例について説明
したか５本発明の趣旨を満足する形状であれば、これら
の形状に限られることはない。ここで、オリフィスプレ
ート３１の接合面３１ａ側に凹凸部を形成する場合の方
法について第９図（ａ）乃至第９図（ｇ）を参考にして
ニッケル金属を電鋳にて形成した例について、説明する
。

まず、第９図（ａ）に示すように、電鋳用基板１０８（
ステンレス鋼）に感光性樹脂よりなるドライフィルム＋
０９−１　　（東京応化製ドライフィルムＳｘ）をラミ
ネートした。

これにフォトマスク１１０−１をかぶせて露光し、凹部
および吐出口部のバターニングを行なった（同図（ｂ）
）。

さらにこのトにトライフィルム１０９−２をラミネート
しく同図（Ｃ））、フォトマスクＩ　１０−２をかぶせ
て露光し、吐出口部のバターニングを行なった（同図（
ｄ））。

次に同図（ｅ）に示すように、ドライフィルム＋０９−
１　、１０９−２を同時に現像し、紫外線および熱によ
ってドライフィルムを硬化させた。

同図（ｆ）に示すように、基板ヒにニッケルを電２１１
にて形成し、このニッケル層Ｉ１１だけを取り出して同
図（ｇ）にボすように、凹凸および吐出口３３を有する
オリフィスプレート３１が得られた。

以上のように実施例１乃至実施例２に示した記録ヘッド
は、例えば第１図に示される様なインクジェット記録装
置に搭載され得る。

このような記録装置に搭載された場合であっても、記録
ヘッドは、耐環境性、長期信頼性あるいは耐久性に優れ
たものであるため、インク滴の均一性や吐出方向の精度
の低下を招くことなく優れた記録画像を得ることができ
る。

また熱エネルギー発生素子は１つの吐出口に対して複数
個設けられていてもよい。

なお、前述の実施例１乃至実施例２に示される記録ヘッ
ドとしては、インクジェット記録装置に対して交換可能
なタイプの記録ヘッドについても適用することができる
。

［実施例３］ さらに本発明は、前述したシリアルタイプの記録ヘッド
および記録装置に限らず、第１０図、第１１図に示され
るようなフルラインタイプの記録ヘッドおよび記録装置
にも適用できる。

第１０図はフルラインタイプの記録ヘッドに対して適用
した例である。基本的な構成は実施例１乃至実施例２に
おいて説明した記録ヘッドと同様である。

フルラインタイプの記録ヘッドにおいても凹部によって
空間を形成することでａ調効果を得ることができる。な
お、フルラインタイプの記録ヘッドの場合、形成される
凹部をヘッドの中央部両端部とで変形させる。例えば中
央部に大きな凹部、両端部に小さな四部とすることで長
尺ヘッド特有の温調を図ることかできる効果が得られる
。

この記録ヘッドが搭載される記録装置の概略を第１１図
に示す。第１１図において、６５は記録媒体を搬送する
ための搬送ベルトであり、この搬送ベルト６５は搬送ロ
ーラ６４の回転に伴なって記録媒体を搬送する。また１
５は回復ユニットであり、機能的には前述したシリアル
・タイプの記録ヘッドが搭載された記録装置と同様であ
る。この回復ユニット中６０はクリーニングブレードで
あり、記録ヘッド３０か回復ユニット１５内に収納され
たところで、モータ６２の回転で駆動されるベルト６３
とともに記録ヘッドの吐出口面を駆動走査してクリーニ
ングを行なう。また、６１は吸収体でありクリーニング
ブレード６０のかわりに記録ヘッドの吐出口面５１ａに
当接してクリーニングを行なうために用いてもよい。

（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、オリ
フィスプレートとヘッド本体との接合面のいずれか一方
もしくは両方に凹凸部を形成しているので、接合剤の硬
化収縮や各構成材料間の熱膨張係数の異なりにより発生
するストレスを解放し、あるいは緩衝して、耐環境性、
耐久性等に優れ、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。加えて、材料選定の枠が広
がり、設計の自由度も広がる。

また、前述の優れた特性を有するインクジェット記録ヘ
ッドを搭載することで優れた記録特性を満足するインク
ジェット記録装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、インクジェット記録装置の一例の概略を示す
斜視図である。 第２図は、従来のインクジェット記録ヘッドのヘッド本
体とオリフィスプレートとを分解して示す概略斜視図で
ある。 第３図は、サーマルヘッドの概略を示す斜視図である。 第４図乃至第６図は、本発明に係るインクジェット記録
ヘッドの一実施例を示す概略斜視図である。 第７図は、オリフィスプレートとヘッド本体との接合状
態を示す概略断面図である。 第８図は、本発明に係るインクジェット記録ヘッドを構
成するオリフィスプレートの凹凸部の他の実施例を示す
概略斜視図である。 第９図（ａ）乃至第９図（ｇ）は、本・発明に係るイン
クジェット記録ヘッドを構成するオリフィスプレートの
製造方法の一例を示す概略断面図である。 第１０図は、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの
別の実施例を示す概略斜視図である。 第１１図は、第１０図に示すインクジェット記録ヘッド
を具備するインクジェット記録装置の一実施例を示す概
略斜視図である。 第１２図は、オリフィスプレートの凹部を示す概略側面
図である。 １・記録ヘッド　　　　２：キャリッジ３ニガイド軸　
　　　　４ニガイド軸 ５：キャリッジモータ　６：ブーリ ７：プーリ　　　　　　８：タイミングベルト９：記録
紙　　　　　　１０：ペーパーパンｌｌ：ヒータ　　　
　　　　１２：紙押え板１３：琲紙ローラ　　　　１４
：拍車 １５：回復系ユニット　　１６：紙送りモータ１７：ク
リーニングブレード １８、吸収体 ２４：インク路　　　　　２５：ヘッド本体接合面２６
：オリフィスプレート　　２６ａ：接合面２７：吐出口 ２９：ヘッド本体 ３０：記録ヘッド ３１ニオリフイスプレート ３１ａ：接合面　　　　３１ｂ：溝部 ３２：ヘッド本体　　　　３３：吐出口（吐出孔）３４
：インク路 ３５：熱エネルギー発生素子 ：１６：インク路壁　　　　３７：補助孔３８：インク
リザーバ−３９ニスリット４吐接合剤層 ６吐クリーニングブレード ６１：吸収体　　　　　　６２：モータ６３：ベルト　
　　　　　６４：搬送ローラ６５：搬送ベルト ７１：基板　　　　　　　７２：取付は板７３：発熱素
子　　　　　７４：溝

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）インクを吐出する吐出口が設けられたプレート部
   材と、該吐出口に連通するインク路を有するヘッド本体
   とが接合されてなるインクジェット記録ヘッドであって
   、該プレート部材の該ヘッド本体との接合面には凹凸部
   が形成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. （２）熱エネルギー発生素子を有し、該熱エネルギー発
   生素子が発生する熱エネルギーによって生成する気泡に
   より生ずる急激な圧力変化を利用して前記吐出口からイ
   ンクを吐出す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. （３）前記吐出口が複数個設けられ、前記熱エネルギー
   発生素子が該複数の吐出口のそれぞれに対応して複数設
   けられていることを特徴とする請求項２に記載のインク
   ジェット記録ヘッド。
4. （４）前記熱エネルギー発生素子が前記吐出口の１つに
   対して複数個設けられていることを特徴とする請求項２
   に記載のインクジェット記録ヘッド。
5. （５）前記凹凸部の凹部が、前記プレート部材の前記ヘ
   ッド本体との接合面のうち、前記吐出口の周辺の領域を
   除いた領域に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。
6. （６）前記凹凸部の凹部が溝状であって、該凹凸部の凸
   部において接着剤により前記プレート部材と前記ヘッド
   本体との接合がなされ、該凹部においては該プレート部
   材と該ヘッド本体との間に間隙が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
   。
7. （７）前記凹凸部が島状であって、該凹凸部の凸部にお
   いて接着剤により前記プレート部材と前記ヘッド本体と
   の接合がなされ、該凹凸部の凹部においては該プレート
   部材と該ヘッド本体との間に間隙が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。
8. （８）インクジェット記録ヘッドとクリーニング部材と
   を有するインクジェット記録装置であって、該インクジ
   ェット記録ヘッドが、インクを吐出する吐出口が設けら
   れたプレート部材と該吐出口に連通するインク路を有す
   るヘッド本体とが接合されてなり、かつ該プレート部材
   の該ヘッド本体との接合面には凹凸部が形成され、該ク
   リーニング部材は、該プレート部材の該吐出口及びその
   周囲をクリーニングするクリーニング部材であることを
   特徴とするインクジェット記録装置。