JPH05138886A - 液体噴射記録ヘツド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は溝付天板と基板とを当接、接着する
ことによって形成された液体噴射記録ヘッドにおいて、
接着剤に起因する電気配線部分の断線が起きないように
することを目的としている。 【構成】 液室と液流路が一体的に形成された溝付天板
と、吐出エネルギー発生素子が配置された基板とを当
接、接着することによって形成される液体噴射記録ヘッ
ドにおいて、前記溝付天板と前記基板とを接着する接着
剤中の塩素イオン濃度が５０ｐｐｍ以下であることを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吐出口よりインク等の記
録用液体の小滴を吐出させ、それを紙などの記録媒体に
付着させて記録を行う液体噴射記録装置に用いる液体の
小滴吐出のための液体噴射記録ヘッドおよびその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インク等の記録用液体の小滴を発生さ
せ、それを紙などの被記録材に付着させて記録を行なう
液体噴射記録方式は、記録時の騒音の発生が無視できる
程度に極めて小さく、かつ高速記録が可能であり、しか
も普通紙に定着などの特別な処理を必要とせずに記録を
行なうことのできる記録方式としてすでに広く用いられ
ている。

【０００３】液体噴射記録方式に用いられる記録装置の
記録ヘッド部は、一般に、記録用液体を吐出するための
オリフィス（液体吐出口）と、該オリフィスに連通し、
記録用液体を吐出するためのエネルギーが記録用液体に
作用する部分を有する液流路と、該液流路に供給する記
録用液体を貯留するための液室とを有して構成されてい
る。

【０００４】記録の際に、記録用液体を吐出するための
エネルギーは、液流路の一部を構成する記録用液体に吐
出エネルギーを作用させる部分（エネルギー作用部）の
所定の位置に配設された吐出エネルギー発生素子によっ
て発生される。吐出エネルギー発生素子としては熱エネ
ルギーを吐出液滴形成のためのエネルギーとして利用す
るタイプのものが高密度マルチ吐出口化のため用いられ
ている。

【０００５】この液滴吐出エネルギーとして熱エネルギ
ーを利用する液体噴射記録装置は、電気記号を印加する
ことにより発熱し、記録液を加熱することのできる吐出
エネルギー発生素子としての複数の電気熱変換体と、該
電気熱変換体に電気記号を印加するための一対の電極
と、電極と電気熱変換体とを接続するための電気配線部
分を有するものである。

【０００６】液体噴射記録ヘッドを製造するにはいくつ
かの方法があるが、吐出エネルギー発生素子が配置され
た基板と、液室と液流路が一体的に形成された溝付天板
とを準備し、溝付天板の液流路と基板の吐出エネルギー
発生素子を機械的に位置合わせを行ない、前記溝付天板
の一部と前記基板の一部を光硬化型の接着剤で一時的に
接合し、次の工程において押さえバネを用いて前記溝付
天板と前記基板を同時に挾み込み一体となるよう押圧接
合する方法が従来より広く採用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記方法により液体噴
射記録ヘッドを製造する場合、紫外線硬化型の接着剤が
前記基板の電気配線部分に触れていると長期間使用して
いる間にその接着剤が含む不純物により電気配線部分が
腐食し、その配線部分の断線につながり、インク液滴を
吐出させる際、部分的に不吐となり印字品位の低下を生
じることがしばしば起った。

【０００８】接着剤塗布位置と電気配線部分が極めて近
く、また前記接着剤の使用量が微量であるため量の制御
が難しく、また前記基板は前記天板との接合性を向上さ
せるために新水化処理が施されるので、前記基板に塗布
された接着剤の滴下面積が時間とともに広がり、電気配
線部分に接触させないようにすることは製造上難しいこ
とである。

【０００９】本発明は、これらの課題を解決しようとす
るものであって、前途のように、紫外線硬化形の接着剤
が前記基板に接触しても不純物による汚染で電気配線が
断線せず常に良好な印字品位を維持することができる液
体噴射記録ヘッドの提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、液室と液流路
が一体的に形成された溝付天板と、吐出エネルギー発生
素子が配置された基板とを当接、接着することによって
形成される液体噴射記録ヘッドにおいて、前記溝付天板
と前記基板とを接着する接着剤中の塩素イオン濃度が５
０ｐｐｍ以下であることを特徴とする液体噴射記録ヘッ
ドである。

【００１１】本発明において、電気配線部分の断線は前
記接着剤を用いることで解消できる。

【００１２】本発明は更に上記記録ヘッドの製造方法、
及び上記記録ヘッドと記録ヘッドを載置するための部材
とを少なくとも具備する記録装置である。

【００１３】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも、熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記
録を行うインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装
置において、優れた効果をもたらすものである。

【００１４】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されており、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行うものが好ましい。この記録方式
はいわゆるオンデマンド型、コンティニュアス型のいず
れにも適用可能である。

【００１５】この記録方式を簡単に説明すると、液体
（インク）が保持されているシートや液路に対応して配
置されている電気熱変換体に、記録情報に対応して液体
（インク）に核沸騰現象を越え、膜沸騰現象を生じるよ
うな急速な温度上昇を与えるための少なくとも一つの駆
動信号を印加することによって、熱エネルギーを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせる。こ
のように液体（インク）から電気熱変換体に付与する駆
動信号に一対一対応した気泡を形成できるため、特にオ
ンデマンド型の記録法には有効である。この気泡の成
長、収縮により吐出孔を介して液体（インク）を吐出さ
せて、少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号を
パルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行わ
れるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が
達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号と
しては、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３
４５２６２号明細書に記載されているようなものが適し
ている。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明
の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている
条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことができ
る。

【００１６】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出孔、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成（直線状液流路または直角液流
路）の他に、米国特許第４５５８３３３号明細書、米国
特許第４４５９６００号明細書に開示されているよう
に、熱作用部が屈曲する領域に配置された構成を持つも
のも本発明に含まれる。

【００１７】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出孔とする構成を開
示する特開昭５９年第１２３６７０号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を
開示する特開昭５９年第１３８４６１号公報に基づいた
構成においても本発明は有効である。

【００１８】さらに、本発明が有効に利用される記録ヘ
ッドとしては、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅
に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがあ
る。このフルラインヘッドは、上述した明細書に開示さ
れているような記録ヘッドを複数組み合わせることによ
ってフルライン構成にしたものや、一体的に形成された
一個のフルライン記録ヘッドであっても良い。

【００１９】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効で
ある。

【００２０】また、本発明の記録装置に、記録ヘッドに
対する回復手段や、予備的な補助手段等を付加すること
は、本発明の記録装置を一層安定にすることができるの
で好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記
録ヘッドに対しての、キャッピング手段、クリーニング
手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこ
れとは別の加熱素子、あるいはこれらの組み合わせによ
る予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モー
ドを行う手段を付加することも安定した記録を行うため
に有効である。

【００２１】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録
ヘッドを一体的に構成したものか、複数個を組み合わせ
て構成したものかのいずれでも良いが、異なる色の複色
カラーまたは、混色によるフルカラーの少なくとも一つ
を備えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００２２】以上説明した本発明実施例においては、液
体インクを用いて説明しているが、本発明では室温で固
体状であるインクであっても、室温で軟化状態となるイ
ンクであっても用いることができる。上述のインクジェ
ット装置ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものであれば良い。

【００２３】加えて、熱エネルギーによるヘッドやイン
クの過剰な昇温をインクの固形状態から液体状態への状
態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に
防止するかまたは、インクの蒸発防止を目的として放置
状態で固化するインクを用いることもできる。いずれに
しても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイ
ンクが液化してインク液状として吐出するものや記録媒
体に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等のよう
な、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質を
持つインクの使用も本発明には適用可能である。

【００２４】このようなインクは、特開昭５４−５６８
４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記
載されるような、多孔質シートの凹部または貫通孔に液
状または固形物として保持された状態で、電気熱変換体
に対して対向するような形態としても良い。

【００２５】本発明において、上述した各インクに対し
て最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するも
のである。

【００２６】図３は本発明により得られた記録ヘッドを
インクジェットヘッドカートリッジ（ＩＪＣ）として装
着したインクジェット記録装置（ＩＪＲＡ）の一例を示
す外観斜視図である。

【００２７】図において、２０はプラテン２４上に送紙
されてきた記録紙の記録面に対向してインク吐出を行な
うノズル群を具えたインクジェットヘッドカートリッジ
（ＩＪＣ）である。１６はＩＪＣ２０を保持するキャリ
ッジＨＣであり、駆動モータ１７の駆動力を伝達する駆
動ベルト１８の一部と連結し、互いに平行に配設された
２本のガイドシャフト１９Ａおよび１９Ｂと摺動可能と
することにより、ＩＪＣ２０の記録紙の全幅にわたる往
復移動が可能となる。

【００２８】２６はヘッド回復装置であり、ＩＪＣ２０
の移動経路の一端、例えばホームポジションと対向する
位置に配設される。伝動機構２３を介したモータ２２の
駆動力によって、ヘッド回復装置２６を動作せしめ、Ｉ
ＪＣ２０のキャッピングを行なう。このヘッド回復装置
２６のキャップ部２６ＡによるＩＪＣ２０へのキャッピ
ングに関連させて、ヘッド回復装置２６内に設けた適宜
の吸引手段によるインク吸引もしくはＩＪＣ２０へのイ
ンク供給経路に設けた適宜の加圧手段によるインク圧送
を行い、インクを吐出口より強制的に排出させることに
よりノズル内の増粘インクを除去する等の吐出回復処理
を行なう。また、記録終了時等にキャッピングを施すこ
とによりＩＪＣが保護される。

【００２９】３０はヘッド回復装置２６の側面に配設さ
れ、シリコンゴムで形成されるワイピング部材としての
ブレードである。ブレード３１はブレード保持部材３１
Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復装置２６
と同様、モータ２２および伝動機構２３によって動作
し、ＩＪＣ２０の吐出面との係合が可能となる。これに
より、ＩＪＣ２０の記録動作における適切なタイミング
で、あるいはヘッド回復装置２６を用いた吐出回復処理
後に、ブレード３１をＩＪＣ２０の移動経路中に突出さ
せ、ＩＪＣ２０の移動動作に伴なってＩＪＣ２０の吐出
面における結露、濡れあるいは塵埃等をふきとるもので
ある。

【００３０】

【実施例】以下に、本発明の具体的な実施例を説明す
る。

【００３１】図１は本発明の液体噴射記録ヘッドの例を
示す斜視図であり、同図において１は液室と液流路が一
体的に形成された溝付天板。２は吐出エネルギー発生素
子が配置された基板、３がＡ１製ワイヤーボンディング
により接続された電気配線部分、４が１と２を一時的に
接合する前記接着剤である。

【００３２】１の溝付天板は、材料のコスト・耐インク
性・溝加工の容易性を考慮すると、ポリサルフォンなど
通常用いられる樹脂が適当である。本実施例ではポリサ
ルフォンを用いた。２の基板はシリコンウエーハーに発
熱素子をパターニングして形成した。３のＡ１製ワイヤ
ーはΦ５０μのワイヤーを使用した電気配線部分。４の
接着剤の塗布面積は一か所につき２．４ｍｍ²とした。

【００３３】本実施例で使用した接着剤は特殊変性アク
リレートを主成分をする紫外線によって硬化する接着剤
であり、接着剤中の塩素イオン濃度が２５ｐｐｍであっ
た。このようにして作った液体噴射記録ヘッドでは接着
剤に電気配線部分が接液しても断線することがなかっ
た。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液体噴射
記録ヘッドは接着剤に塩素イオン濃度が５０ｐｐｍ以下
の紫外線硬化型の接着剤を用いるため、長期間の使用に
おいても電気配線部分の断線が起きず、インク液滴の吐
出の際、部分的な不吐が発生せず、良好な印字品位を維
持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体噴射記録ヘッドを示す斜視図であ
る。

【図２】その平面図である。

【図３】本発明に係る液体噴射記録ヘッドを備えた記録
装置の１例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 溝付天板 ２ 基板 ３ 電気配電部分 ４ 接着剤 １６ キャリッジ １７ 駆動モータ １８ 駆動ベルト １９Ａ，１９Ｂ ガイドシャフト ２０ インクジェットヘッドカートリッジ ２２ クリーニング用モータ ２３ 伝動機構 ２４ プラテン ２６ キャップ部材 ３０ ブレード ３０Ａ ブレード保持部材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液室と液流路が一体的に形成された溝付
   天板と、吐出エネルギー発生素子が配置された基板とを
   当接、接着することによって形成される液体噴射記録ヘ
   ッドにおいて、前記溝付天板と前記基板とを接着する接
   着剤中の塩素イオン濃度が５０ｐｐｍ以下であることを
   特徴とする液体噴射記録ヘッド。
2. 【請求項２】 吐出エネルギー発生素子が電気エネルギ
   ーを与えることによって発熱し、液体に状態変化を生ぜ
   しめて吐出を行わせるための電気熱変換体である請求項
   １記載の液体噴射記録ヘッド。
3. 【請求項３】 記録媒体の記録領域の全幅にわたって吐
   出口が複数設けられているフルラインタイプのものであ
   ることを特徴とする請求項１記載の液体噴射記録ヘッ
   ド。
4. 【請求項４】 液室と液流路が一体的に形成された溝付
   天板と、吐出エネルギー発生素子が配置された基板とを
   当接、接着することによって液体噴射記録ヘッドを製造
   する方法において、前記溝付天板と前記基板とを接着す
   る接着剤中の塩素イオン濃度が５０ｐｐｍ以下であるこ
   とを特徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方法。
5. 【請求項５】 記録媒体の被記録面に対向して液体を吐
   出する液体吐出口が設けられている請求項１記載の記録
   ヘッドと、該記録ヘッドを載置するための部材とを少な
   くとも具備することを特徴とする記録装置。