JPH07241991A

JPH07241991A - インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH07241991A
Application number: JP6034930A
Authority: JP
Inventors: Makiko Kimura; 牧子木村; Akira Goto; 顕後藤; Hiroshi Sugitani; 博志杉谷; Masaki Inaba; 正樹稲葉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-03-04
Filing date: 1994-03-04
Publication date: 1995-09-19
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: JP3255788B2

Abstract

(57)【要約】【構成】吐出エネルギー発生素子を形成した短尺基板
であるサブユニットをベースプレート上に複数個配列
し、サブユニット間のすき間を流動性硬化部材で埋めた
第１基板と、この基板と接合して吐出エネルギー発生素
子の配置部位に対応したインク流路を形成できる第２基
板と、インクの吐出口が形成された吐出口形成部材とを
備えたインクジェット記録ヘッド。【効果】低価格で歩留りがよくしかもコンパクトな長
尺ラインプリンター用インクジェット記録ヘッドが得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録ヘ
ッド、とくに長尺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】従来、インクジェット記録ヘッドの量産
技術として、数多くの方法が提示されている（特開昭５
５−９０３７５、特開昭５６−７２９６７、特開昭６０
−１９６３４５、特開昭６１−１５４９４７）。基本的
には基板上に、吐出エネルギー発生素子をパターニング
し、ついでこの基板の上にインク流路、液室および吐出
口を形成する部材を設け、インクジェット記録ヘッドと
するものである。これらの技術は、シリアルプリンター
のインクジェット記録ヘッドのような、小型のインクジ
ェット記録ヘッドを作るのに適している。

【０００３】ラインプリンターに用いる長尺インクジェ
ット記録ヘッドを量産する技術としては（１）前記方法
を長尺の基板に適用する方法と（２）短尺のインクジェ
ット記録ヘッド（ユニット）を多数個アレイして、１ヶ
の長尺インクジェット記録ヘッドとする方法がある。

【０００４】（１）の方法は、現在主流となっている３
６０ｄｐｉで約３０００ｂｉｔに対応する吐出エネルギ
ー発生素子を、完全無欠で、基板上にパターニングしよ
うとすると、非常に歩留りが悪くなるという欠点があ
る。

【０００５】（２）の方法については、ユニットを千鳥
に配列する方法（特開昭５５−１３２２５３）と、ユニ
ットの端面をつきあてて一列に配列する方法（特開平２
−２００９、特開平３−１６７９５７、特開平４−２２
９２７８）とが提案されている。これら方法は、上記
（１）の方法の技術の欠点を補うものとして、非常に有
用である。短尺のユニットの良品のみを選別して組上げ
れば、上記（１）の方法よりも歩留りが向上するからで
ある。

【０００６】ユニットを千鳥に配列する方法は、最も実
現可能性の高い方法であり、商品として市場に出ている
ものもある。しかしながら、個々のユニットへのインク
供給系が複雑になる、あるいは、高速印刷時にユニット
へのインク供給が追いつかなくなるなどの欠点がある。

【０００７】一方、ユニットの端面をつきあてて一列に
配列する方法は、技術的には困難である。特許文献とし
ては、いくつか公開されているが製品化されているもの
は市場では見かけない。商品化が困難な理由としては、
ユニットのつきあて部で、ノズルを定められた間隔で配
置するのが困難であることが挙げられる。

【０００８】図１１に、ユニットの端面をつきあてて一
列に配列する場合の要部を示す。同図において、１１は
ユニット、１２はインク吐出のためのエネルギー発生素
子、１３はエネルギー発生素子１２をパターニングして
ある基板、１４はインク流路、１５はユニットのつきあ
て面、１６はつきあて面と、つきあて面に最も近い流路
の間の隔壁である。同図には、３６０ｄｐｉの流路断面
寸法が０．０５０５×０．０５０５ｍｍのインクジェッ
ト記録ヘッドをアレイする場合の寸法（単位ｍｍ）も記
入してある。同図から明らかなように、ユニットのつき
あて面１５と、最端の流路との間の隔壁の厚さは、わず
かに０．０１０ｍｍである。このような非常に薄い部位
を残してユニットを形成するのは、現在ではほとんど不
可能である。さらに、ユニットの端面をつきあてて一列
に配列する場合は、ユニット間にごみが入ってしまった
り、熱膨脹等によりピッチが狂ってしまう虞があるばか
りか、ユニット端面の精度を上げるためには非常にコス
トがかかる。そこで、ユニット間にすき間を開けてやる
ことにより前述の問題を解消することが提案された（特
開平４−２２９２７８）。

【０００９】しかしながら、透き間を開けることによりユニット両端部に対応する
液流路の下部からインクが漏れやすくなり、吐出の際に
そのインクがすき間に入り込んで隣接するユニット端部
の液流路がクロストークを起こす。

【００１０】ユニット端部で切断等により生じた保護
膜等のすき間よりインクが侵入することにより電蝕を起
こす。

【００１１】などの問題が発生した。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、ページ
巾に相当する長さの長尺の基板に吐出エネルギー発生素
子を欠陥なくパターニングし、この上にインク流路およ
び液室を形成する部材を設けて、インクジェット記録ヘ
ッドを形成する方法では、コスト的に見合わない。

【００１３】一方、短尺のインクジェット記録ヘッド
（ユニット）を千鳥にアレイする方法は、インク供給系
が複雑になる、あるいは高速印刷時にユニットへのイン
クの供給が追いつかなくなるなどの欠点がある。さら
に、インク供給系が複雑になるために、ヘッドの小型化
が困難であることも、欠点として挙げられる。

【００１４】また、ユニットの端面をつきあてて一列に
配列する方法は、技術的に困難であり、たとえできたと
しても、歩留りが悪いために高価なものとなると予想さ
れる。

【００１５】本発明は、これらの従来技術の欠点を克服
し、ラインプリンターなどに用いる長尺インクジェット
記録ヘッドを、安価に、しかも容易に量産できる技術を
提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、インクを吐出
するために利用するインク吐出エネルギー発生素子を形
成した第１基板と、該基板と接合することにより前記吐
出エネルギー発生素子の配置部位に対応したインク流路
を形成するための凹部を有する第２基板と、前記インク
流路と連通してインクを吐出するための吐出口が形成さ
れた吐出口形成部材とを備えたインクジェット記録ヘッ
ドにおいて、前記第１基板は、インクを吐出するために利用する吐
出エネルギー発生素子を形成した短尺基板であるサブユ
ニットをベースプレート上に複数個配列し、かつ、前記
サブユニット間のすき間は流動性硬化部材で埋められて
形成されていること、前記のインクジェット記録ヘッドにおいて、第１基
板を保持するベースプレート上に、サブユニット間のす
き間に対応する部位に溝が形成されていること、前記または記載のインクジェット記録ヘッドにお
いて、第２基板の凹部の凸部位と、流動性硬化部材で埋
められたサブユニットのすき間が対応するように、第１
基板と第２基板とが接合されていること、および前記、または記載のインクジェット記録ヘッ
ドにおいて、流動性硬化部材が常温硬化性樹脂であるこ
とを特徴とするものである。

【００１７】さらに本発明は、インクを吐出するために
利用する吐出エネルギー発生素子を形成した第１基板
と、該基板と接合することにより前記吐出エネルギー発
生素子の配置部位に対応したインク流路を形成するため
の凹部を有する第２基板と、前記インク流路と連通して
インクを吐出するための吐出口が形成された吐出口形成
部材とを備えたインクジェット記録ヘッドの製造方法に
おいて、第１基板を、インクを吐出するために利用される吐
出エネルギー発生素子を形成した短尺基板であるサブユ
ニットをベースプレート上に複数個配列しサブユニット
間のすき間を流動性硬化部材で埋めて形成すること、前記のインクジェット記録ヘッドの製造方法にお
いて前記第１基板を保持するベースプレート上に、前記
サブユニット間のすき間に対応する部位に溝を形成する
こと、前記またはのインクジェット記録ヘッドの製造
方法において前記第１基板に前記第２基板に接合する際
に、前記第２基板の前記凹部の凸部位と、前記流動性硬
化部材で埋めたサブユニットのすき間とが対応するよう
に、前記第１基板と前記第２基板とを接合すること、お
よび前記、またはのインクジェット記録ヘッドの
製造方法において前記流動性硬化部材が、常温硬化性樹
脂であること、を特徴とするインクジェット記録ヘッド
の製造方法である。

【００１８】この発明で用いるインク吐出エネルギー発
生素子は、公知のいずれのものでもよく、例えば発熱抵
抗体が挙げられる。

【００１９】第１基板の材料は公知の絶縁体で、エネル
ギー発生素子をパターニングし易いもの、例えばシリコ
ンウエハーが好ましい。

【００２０】サブユニットを載置するベースプレートは
特に材料の種類を問わないが金属プレート例えばステン
レス鋼製プレート、アルミニウムプレートが好ましく用
いられる。

【００２１】サブユニット間のすき間を埋める流動性硬
化部材としては常温硬化性樹脂とくにシリコーン系封止
剤が好ましい。

【００２２】以下、本発明を図面を用いて説明する。

【００２３】図１は本発明のインクジェット記録ヘッド
の特徴を示す説明図である。同図において、１はインク
吐出エネルギー発生素子、２はエネルギー発生素子１を
パターニングしたサブユニット（シリコン基板ユニッ
ト）、３はサブユニット２を配列したベースプレート、
４はベースプレート３上に配列したサブユニットの間を
埋めた流動性硬化性樹脂で、これらは第１基板の要素で
ある。５はエネルギー発生素子１に対応して接合するこ
とにより流路を形成する凹部を有する第２基板と、吐出
口（オリフィス）を形成する吐出口形成部材（オリフィ
スプレート）とを一体に成形して得た天板、６は天板５
に形成した吐出口（オリフィス）である。

【００２４】図２は本発明のインクジェット記録ヘッド
の特徴を表わす他の例の説明図である。同図において、
図１と同記号の部位は、同じ部位を表わしている。この
例示において、サブユニットの間を埋めるシリコーン系
常温硬化性樹脂の流れ性をコントロールするために、ベ
ースプレート３上に形成したガイド溝７があることが図
１と異るところである。ガイド溝の断面形状は四角形Ｖ
字型等が好ましい。

【００２５】図３は本発明の加工を施した第１基板と天
板４００を用いたインクジェット記録ヘッド（ＩＪＨ）
の構成を示す摸式的斜視図、図４は本発明を適用したイ
ンクジェット記録ヘッドの主要な部品の構成を説明する
ための図である。本例ではインク吐出口の密度３６０ｄ
ｐｉ（７０．５μｍ）インクの吐出口数３００８ヶ（印
字幅２１２ｍｍ）のインクジェット記録ヘッドについて
説明する。

【００２６】図４において、ヒーターボード（サブユニ
ット）１００は吐出エネルギー発生素子１０１が所定の
位置に３６０ｄｐｉの密度にて１２８ヶ設けられたもの
である。これには、外部からの電気信号により任意のタ
イミングで吐出エネルギー発生素子１０１を駆動させた
りする信号パッド、その駆動のための電力などを供給す
るための電力パッド等１０２が設けられている。

【００２７】ヒーターボード１００はステンレス鋼で作
られたベースプレート３００の表面上に接着剤にて接着
固定されている。

【００２８】図５にヒータボード１００を並べた状態の
詳細図を示す。ヒータボード１００はベースプレート３
００の所定の場所に、所定の厚さで塗布された接着剤３
０１によって接着固定されており、この際、ヒーターボ
ード１００上に設けられた吐出エネルギー発生素子１０
１がヒーターボード１００上に配置されたピッチＰ＝７
０．５μｍと同じピッチに隣接するヒーターボードの吐
出エネルギー発生素子のピッチがなるよう精度よく配置
されている。また、本発明においてはこの際生じるヒー
ターボード同志の隙間が封止剤３０２にて封止される。

【００２９】図４に戻ってベースプレート３００にはヒ
ーターボード１００と同様に配線基板２００が接着貼付
されている。この際、ヒーターボード１００上のパッド
１０２と配線基板２００上に設けられた信号・電力供給
パッド２０２とが所定の位置関係となるような位置関係
で接着貼付されることとなっている。また配線基板２０
０には外部からの印字信号や駆動電力を供給するための
コネクター２０１が設けられている。

【００３０】次に天板４００について説明する。

【００３１】天板４００は、上述した方法によって、成
形後、オリフィスプレート表面と、インク流路形成面及
び、ヒーターボード接合面を同時に切削加工した後、オ
リフィスプレート表面のオリフィス周縁部がインクによ
って濡れて吐出性能を低下させないように、オリフィス
プレート表面に、撥インク性被膜を形成する。

【００３２】その後、ヒーターボード１００の各吐出エ
ネルギー発生素子１０１に対応したインク流路溝を、エ
キシマレーザーによって、堀り込み形成する。この際、
レーザービームは、ヒーターボードの単位と同様に１２
８流路単位で、マスクを使い、加工をくり返していく。
次いで、インク流路溝加工後各インク流路溝の一端のオ
リフィスプレート裏面側より、インク流路溝と同様に、
１２８単位で、マスクを用いてオリフィスを穿孔加工す
る。

【００３３】図６で天板４００は、ヒーターボード１０
０に設けられた吐出エネルギー発生素子１０１に対応し
て設けられた流路４１２、各流路に対応して設けられイ
ンクを記録媒体に向けて吐出させるための各流路に連通
したオリフィス４１３、各流路４１２に対してインクを
供給するために各流路に連通した液室４１１、液室４１
１に対してインクタンク（図示せず）から供給されたイ
ンクを流入させるためのインク供給口４１４などの構成
要素を有する。天板４００は当然のことながらヒーター
ボード１００を複数ならべて設けられた吐出エネルギー
発生素子列をほぼおおいかぶさるような長さで構成され
ている。

【００３４】図４に戻って、天板４００はその流路４１
２とベースプレート３００上に並べられたヒーターボー
ド１００上の吐出エネルギー発生素子との位置関係を所
定の位置関係になるようにあわせて結合させる。

【００３５】この際結合の方法として図３に示すように
バネ５００と、バネ５００を保持するバネホルダー５１
０によってメカ的に押えこんだり、接着剤によって固定
したり、それらを組合せたりすることなど、色々な方法
がある。これらにより、天板４００とヒーターボード１
００は図７に示すような関係で固定される。

【００３６】天板４００を構成する材料としては、正確
に溝を形成できる樹脂であれば良いが、さらに機械的強
度、寸法安定性、耐インク性に優れたものであることが
望ましい。このような材料としてはエポキシ樹脂、アク
リル樹脂、ジグリコール、ジアルキルカーボネート樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ
イミド樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂
等が望ましく、特にポリサルフォンやポリエーテルサル
フォン等の樹脂がその成型性、耐液性等の観点から望ま
しい。

【００３７】この天板４００は樹脂でありその熱膨張係
数は１×１０^-5から１×１０^-4程度である。以下ポリサ
ルフォン（熱膨張係数５６×１０^-6）で説明する。ヒー
ターボード１００にシリコンを使用すると、その熱膨張
係数は２．４×１０^-6、ヒーターボード１００を配列し
たベースプレート３００に使用したステンレス鋼の熱膨
張係数は１７．３×１０^-6である。このままの構成でヘ
ッドを２５℃の温度近辺で精度よく組立てたとしても、
ヘッドはその動作時に温度が上昇し６０℃程度になるこ
とは十分あり得る。このままの構成ではノズル数ピッチ温度差熱膨脹係数差 3008 × 0.0705× (60-25)×(56×10^-6-17.3×10^-6)＝0.287mm のずれが生じる。これは４ノズル分の値であり、とても
実用になり得るものでない。そこで天板４００には図６
（Ｂ）の××断面に示すように天板４００の熱膨脹率を
規制する支持部材４１５を天板４００の樹脂の中に入れ
ておく。ここで支持部材４１５はベースプレート３００
と同じステンレス鋼で出来ている。なお支持部材４１５
は表面にブラスト加工、ローレット加工のような表面加
工がされていて天板４００の樹脂との密着度が向上する
ようになっており、その機械的強度から天板４００の熱
膨脹係数はステンレス鋼のそれにならうようになってい
る。こうすることによってヘッドの天板４００とベース
プレート３００は同一の熱膨脹係数を持つのでさきほど
の計算のようなずれは全く生じない。

【００３８】ただし１２８ビット単位のヒーターボード
１００との間には熱膨脹差を生じるわけで、前と同様の
計算からすれば 128×0.0705×(60-25)×(17.3×10^-6-2.4×10^-6)≒0.00
5mm となる。これはヒーターボードの両サイドのノズルとヒ
ーターのずれがずれが０．００５／２＝０．００２５即
ち２．５μであり、その吐出性能に何の支障も生じない
ことがわかる。

【００３９】次に図８および図９を参照して本発明の記
録ヘッドを説明する。今まで説明してきたように、ガラ
ス、シリコン、セラミックス、金属等のベースプレート
の上に、吐出エネルギー発生素子が作り込まれたヒータ
ーボードを複数個精度よく配置接着したものに対して、
オリフィス、液流路等が作り込まれた天板を接合するこ
とによって流路を形成しインクジェット記録ヘッドを製
造する。図８はこのようなインクジェット記録ヘッドを
適用したインクジェットカートリッジ（ＩＪＣ）を模式
的に示したものである。このＩＪＣはインクジェット記
録ヘッド９００と、そのインクジェット記録ヘッドに供
給するためのインクを貯蔵することが可能なインクタン
ク９０１とが一体的に形成されている。

【００４０】図９は本発明が適用可能な記録ヘッドのう
ち最も顕著な効果があらわれる、記録媒体の記録幅に対
応した幅を有するいわゆるフルラインタイプのインクジ
ェット記録ヘッドおよびそのインクジェット記録装置の
模式的概略説明図を示したものである。

【００４１】図９において６００がフルラインインクジ
ェット記録ヘッドを示しており、このインクジェット記
録ヘッドから、記録媒体搬送ローラー７００に搬送され
る紙や布等の記録媒体８００に向けてインクが吐出さ
れ、これによって記録がなされる。本発明のインクジェ
ット記録ヘッドの場合、吐出エネルギー発生素子を設け
たサブユニットを複数個並べることで記録ヘッドを製造
するので、フルラインヘッドのような長いインクジェッ
ト記録ヘッドでも容易に製造することができる。

【００４２】図１０は小型の記録ヘッドを搭載した記録
装置を示している。図１０で示される記録装置において
はキャリッジＨＣ上にインクタンク部１００１と記録ヘ
ッド部１００２とが着脱可能なインクジェット記録ヘッ
ドカートリッジが搭載されており、またこのキャリッ
ジ、記録媒体８００を搬送するための搬送ローラ等を駆
動する駆動源としてのモーター１００３、駆動源からの
動力をキャリッジに伝えるためのキャリッジ軸１００４
等を有している。さらに、インクジェット記録ヘッドに
インクを吐出するための信号を供給するための信号供給
手段を有している。

【００４３】既述の説明における記録装置で、搭載され
るインクジェット記録ヘッドの種類ないし個数について
単色のインク１種のみ用いるような説明をしたが、記録
色や濃度を異にする複数のインクに対応してＩＪＨを複
数個設けられるものであってもよい。すなわち、複数色
のインクに対応した複数個のヘッドを搭載されたカラー
記録装置に対しても本発明のヘッドを使用することは当
然である。さらに加えて、以上説明した本発明の適用例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温軟化もしく
は液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェッ
ト方式ではインク自体を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を用いてもよい。
加えて、放置状態で固化し、加熱によって液化するイン
クを用いてもよい。

【００４４】

【実施例】本発明をさらに詳細に説明するため、以下に
図１、図２に示したインクジェット記録ヘッドの製造例
をそれぞれ実施例１、２として述べる。実施例１本実施例では、Ａ４サイズのラインプリンター用３６０
ｄｐｉインクジェット記録ヘッドを得るために、３６０
ｄｐｉ、１２８ｂｉｔのエネルギー発生素子１をパター
ニングしたサブユニット（シリコン基板ユニット）を、
図１に示すようにアルミ製ベースプレート３上に２４個
配列した。

【００４５】アレーに際しては、シリコン基板ユニット
の継ぎ目におけるエネルギー発生素子間の間隔が、シリ
コン基板ユニットのエネルギー発生素子間のピッチと同
じになるように、画像処理を用いて配列した。また、配
列したシリコン基板ユニットのすき間は、１６μｍとな
るように設計したが、配列精度ならびにシリコン基板ユ
ニットの切断精度から、実際には２〜１５μｍとなっ
た。

【００４６】また、シリコン基板ユニットをベースプレ
ート３に配列する直前に、ベースプレート３上にスクリ
ーン印刷にて厚さ数μｍの熱硬化型ダイボン接着層を設
けた。また、配列したシリコン基板ユニットは、高さを
±１μｍにそろえるために、高じシリコンウェハーから
切り出したものを用いた。

【００４７】ダイボン接着層を硬化させた後、配列した
シリコン基板ユニット間のすき間は、シリコーン系封止
剤（ＴＳＥ３９９，東芝シリコーン（株））を、シリコ
ン基板ユニット間のすき間の後方に０．３ｇ滴下し、毛
細管現象により埋めて、本願発明の第１基板を得た。

【００４８】次に、ワイヤーボンディングによってシリ
コン基板ユニットと、ベースプレート３上に既に貼付け
てあるＰＣＢボードとを結線した後、前記エネルギー発
生素子に対応して、接合することにより流路を形成する
凹部を有し、かつインクの吐出口を有する天板５を接合
し、封止やインクタンクとの接合などの実装工程を経
て、インクジェット記録ヘッドが完成した。得られたイ
ンクジェット記録ヘッドを用いて実際に印字したとこ
ろ、抜けは全く発生せず、美しい品位の印字が得られ
た。また、シリコン基板ユニット間のすき間の両側のノ
ズルから吐出するインクの吐出パワーリーク（クロスト
ーク）も懸念されたが、実使用上は何等問題のないレベ
ルであった。実施例２ベースプレート３上に、図２に示すガイド溝７を、断面
形状が正方形（０．５×０．５ｍｍ）となるように形成
した以外は実施例１と同様の仕様でベースプレート３上
にシリコン基板ユニットを配列した。

【００４９】このガイド溝がある場合、シリコン基板ユ
ニット間のすき間の封止に用いたシリコーン系封止剤
（ＴＳＥ３９９，東芝シリコーン（株））は、最初シリ
コン基板ユニット間のすき間を埋めてゆき、それより遅
れてガイド溝を埋めていった。

【００５０】実施例１で示した、ガイド溝を形成しない
方法では、時によってシリコン基板ユニット間のすき間
をシリコーン系常温硬化性樹脂が埋める前に、シリコー
ン系常温硬化性樹脂が硬化してしまう場合があるが、実
施例２の方法ではシリコン基板ユニット間のすき間を埋
める前に、封止剤が硬化してしまうことは、１２０回く
りかえしても皆無であった。これは、おそらく、シリコ
ン基板ユニット間のすき間に対し、ガイド溝にある封止
剤が絶えず供給されるためではないかと思われる。

【００５１】いづれにしても、ガイド溝の効果は絶大で
あり、印字品位上も何の問題もなく、Ａ４巾のラインプ
リンターのインクジェット記録ヘッドが得られた。

【００５２】本実施例において、天板はサブユニットに
対応させて複数設けても良いが、複数のサブユニットを
一つの天板で接合するようにしても良い。この場合、サ
ブユニット間のつぎめ部分で段差があった場合において
も、封止剤によって流路壁つきあて部分が滑らかになる
ため、接合状態が特に良好になるという効果を有する。

【００５３】更に封止剤としては、従来から半導体やイ
ンクジェットの分野で用いられている公知の材料が適用
可能であるが、電気絶縁性と弾力性に優れ、耐インク性
に優れた材料がより好ましい。このような材料としは、
シリコーン系封止剤やウレタン系封止剤をあげることが
できる。

【００５４】また、サブユニット間のすき間が非常に狭
い場合は、サブユニットを固定する接着剤とサブユニッ
ト間の封止剤とを同じ材料としてもよい。

【００５５】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的液滴を形成し、記
録を行うインクジェット方式の記録ヘッド、記録装置に
おいて優れた効果をもたらすものである。

【００５６】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いる基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この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
が、特に、オンデマンド型の場合には、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いて核沸騰を越
える急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号
を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギー
を発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさ
せて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体
（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この
気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（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。

【００５７】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４３４５２６２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。

【００５８】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口、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の
他に、熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を
開示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許
第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含ま
れるものである。

【００５９】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部とする構成を開
示する特開昭５９−１２３６７０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５９−１３８４６１号公報に基づいた構成
としても本発明は有効である。

【００６０】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満た
す構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとして
の構成のいずれでもよいが、本発明は、上述した効果を
一層有効に発揮することができる。

【００６１】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インクタンクが設けら
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。

【００６２】また、本発明の記録装置の構成として設け
られる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助
手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できる
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
を行うことも安定した記録を行うために有効である。

【００６３】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モードだけではなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成するか複数個を組み合わせによってで
もよいが、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。

【００６４】以上説明した本発明実施例においては、イ
ンクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固
化するインクであって、室温で軟化するもの、もしくは
液体であるもの、あるいは上述のインクジェット方式で
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よい。

【００６５】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温
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
用いるかして、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、液状インクとし
て吐出するものや、記録媒体に到達する時点では既に固
化し始めるもの等のような、熱エネルギーによって初め
て液化する性質のインクの使用も本発明には適用可能で
ある。このような場合インクは、特開昭５４−５６８４
７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よい。本発明において
は、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。

【００６６】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形
態としては、ワードプロセッサやコンピュータ等の情報
処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けら
れるものの他、リーダ等と組み合わせた複写装置、さら
には送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採る
ものであっても良い。

【００６７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
り、低価格で、歩留りがよく、しかもコンパクトな、ペ
ージ巾ラインプリンター用インクジェット記録ヘッドを
得ることが可能となった。

【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特徴を示
す説明図である。

【図２】本発明のインクジェット記録ヘッドの特徴を表
わす他の例の説明図である。

【図３】本発明のインクジェット記録ヘッドの構成を示
す模式的斜視図である。

【図４】本発明のインクジェット記録ヘッドの主要部品
の構成を説明する図である。

【図５】サブユニット（ヒーターボード）をベースプレ
ート上に配列した状態の詳細図である。

【図６】天板の一例の詳細図で、Ａは正面図、Ｂは断面
図である。

【図７】天板とサブユニット（ヒーターボード）の接合
時の状態を示す図である。

【図８】本発明のインクジェット記録ヘッドを適用した
インクジェットカートリッジの模式図である。

【図９】ラインタイプのインクジェット記録ヘッドおよ
びそのインクジェット記録装置の概略説明図である。

【図１０】小型の記録ヘッドを搭載した記録装置を示す
図である。

【図１１】従来の長尺インクジェット記録ヘッドの一例
の要部を示す図である。

【符号の説明】

１エネルギー発生素子２サブユニット（シリコン基板ユニット）３ベースプレート４すきまを埋めた流動性硬化部材５天板（第２基板と吐出口形成部材の複合体）６吐出口（オリフィス）７流動性硬化部材のガイド溝１０第１基板１１インクジェット記録ヘッドユニット１２エネルギー発生素子１３シリコン基板１４天板部１５インクジェット記録ヘッドユニットの側面つき
あて面１６つきあて面とインクジェット記録ヘッドユニッ
トの端の流路との間の隔壁１００ヒーターボード（サブユニット）１０１吐出エネルギー発生素子１０２パッド２００配線基板２０１コネクター２０２信号・電力供給パッド３００ベースプレート３０１接着剤３０２封止剤４００天板４１１液室４１２流路４１３オリフィス４１４インク供給口４１５支持部材５００バネ５１０バネホールダー６００インクジェット記録ヘッド７００記録媒体搬送ローラー８００記録媒体９００インクジェット記録ヘッド９０１インクタンク１００１インクタンク部１００２記録ヘッド部１００３モーター１００４キャリッジ軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者稲葉正樹東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを吐出するために利用する吐出エ
ネルギー発生素子を形成した第１基板と、該基板と接合
することにより前記吐出エネルギー発生素子の配置部位
に対応したインク流路を形成するための凹部を有する第
２基板と、前記インク流路に連通してインクを吐出する
ための吐出口が形成された吐出口形成部材とを備えたイ
ンクジェット記録ヘッドにおいて、前記第１基板が、インクを吐出するために利用する吐出
エネルギー発生素子を形成した短尺基板であるサブユニ
ットをベースプレート上に複数個配列し、かつ、前記サ
ブユニット間のすき間は流動性硬化部材で埋められて形
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。
【請求項２】前記第１基板を保持するベースプレート
上に、前記サブユニット間のすき間に対応する部位に溝
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。
【請求項３】前記第２基板の凹部の凸部位と、前記流
動性硬化部材で埋められたサブユニットのすき間とが対
応するように、前記第１基板と前記第２基板とが接合さ
れていることを特徴とする、請求項１または２に記載の
インクジェット記録ヘッド。
【請求項４】前記流動性硬化部材が、常温硬化性樹脂
であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】インクを吐出するために利用する吐出エ
ネルギー発生素子を形成した第１基板と、該基板と接合
することにより前記吐出エネルギー発生素子の配置部位
に対応したインク流路を形成するための凹部を有する第
２基板と、前記インク流路と連通してインクを吐出する
ための吐出口が形成された吐出口形成部材とを備えたイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法において、第１基板を、インクを吐出するために利用される吐出エ
ネルギー発生素子を形成した短尺基板であるサブユニッ
トをベースプレート上に複数個配列し、サブユニット間
のすき間を流動性硬化部材で埋めて形成すること、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６】前記第１基板を保持するベースプレート
上に、前記サブユニット間のすき間に対応する部位に溝
を形成することを特徴とする請求項５に記載のインクジ
ェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】前記第１基板に前記第２基板を接合する
際に、前記第２基板の前記凹部の凸部位と、前記流動性
硬化部材で埋めたサブユニットのすき間とが対応するよ
うに、前記第１基板と前記第２基板とを接合することを
特徴とする、請求項５または６に記載のインクジェット
記録ヘッドの製造方法。
【請求項８】前記流動性硬化部材が、常温硬化性樹脂
であることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載
のインクジェット記録ヘッドの製造方法。